KR20080085582A

KR20080085582A - 프로젝션 시스템 및 이를 이용한 프로젝션 티브이

Info

Publication number: KR20080085582A
Application number: KR1020070027316A
Authority: KR
Inventors: 박준성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-09-24
Also published as: KR101349816B1

Abstract

본 발명은 구동전력을 절감시켜 밝기를 향상시킬 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 램프에서 조사된 광을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 광으로 출사하는 조명계, 상기 조명계로부터 입사된 광에 영상 정보를 실어 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로로 반사하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 구비하는 영상광 생성계, 상기 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로를 통하여 입사된 광을 스크린에 확대 투사하는 투사계, 및 상기 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로에 위치하여 입사되는 광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 광변환 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

회생, DMD, 미러, 프로젝션

Description

프로젝션 시스템 및 이를 이용한 프로젝션 티브이{PROJECTION SYSTEM AND PROJECTION TV USING THE SAME}

도 1은 종래의 DLP 프로젝터의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 동작 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템에서 광의 경로를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 TV에 구비된 광학 엔진의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : 램프 23 : 컬러휠

25 : 인테그레이터 26 : 제 1 조명 렌즈

27 : 제 2 조명 렌즈 28 : TIR 프리즘

29 : DMD 패널 31 : DMD 구동부

32 : 광 변환 패널 33 : 제 1 렌즈군

34 : 폴딩미러 35 : 제 2 렌즈군

36 : 스크린

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 특히 구동전력을 절감시켜 밝기를 증가시킬 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

근래, 정보 산업의 발달과 더불어 대화면의 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 기기의 수요가 높아지고 있다. 이와 같이, 대형 크기의 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 기기로는 투사형(projection) 영상 표시 기기가 있으며, 그 중에서도 DMD(Digital Micromirror Device) 소자를 이용한 DLP (Digital Light Processing) 프로젝터가 최근 각광을 받고 있다.

상기 DMD 소자는 미국 텍사스 인스투루먼트사가 독점 개발한 것으로서, 그 내부에는 약 130만개의 마이크로미러가 집적되어 있고, 상기 마이크로미러는 개별적인 디지털 제어 신호에 응답하여 외부에서 입사되는 빛을 반사시켜 화면에 영상을 구현한다.

도 1을 참조하면, 램프(10)로부터 출사되는 백색광은 소정의 회전 주파수로 회전하는 컬러휠(color wheel)(11)에 의하여 시간적으로 R,G,B 광으로 분리되어 프리즘(12)으로 입사된다. 이때, 입사된 광은 상기 프리즘(12) 내에서 전반사되어 상기 DMD 패널(13)로 입사된다. 또한, 입사되는 광은 상기 DMD 패널(13)의 마이크로 미러의 경사 각도에 따라 투사 렌즈(15)로 반사되어 스크린(16)에 디스플레이되거나, 광흡수체(미도시) 또는 공기 중으로 투사된다.

상기 다수의 마이크로미러의 각도는 DMD 구동부(18)로부터 입력되는 ON, OFF, FLAT 신호에 따라 제어되며, 이는 반사되는 광의 진행 각도를 결정하게 된다. 예컨대, 상기 마이크로미러는 ON 신호시 좌측으로 12°(+12°) 기울게 되고, OFF 신호시 우측으로 12°(-12°) 기울게 된다.

상기 마이크로미러가 ON 상태일 때, 반사된 빛은 투사 렌즈(15)를 통하여 스크린에 투영되며, OFF 상태에서 반사된 광은 광 흡수체 또는 투사 렌즈(15) 외의 공간에 투사되어 스크린에는 투영되지 않는다.

상기한 바와 같이 구성된 프로젝션 시스템은 상기 마이크로미러가 OFF 상태에서 반사된 광은 1000∼6000 lumen에 이르게 되어 단위 면적당 비치는 광의 밝기는 매우 높은 수준이다.

즉, 결과적으로 전술한 수준의 밝기의 광이 불필요하게 버려져 소비 전력이 효율적이지 못하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 불필요하게 낭비되는 광을 절감시켜 효율적인 구동전력의 프로젝션 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 소비전력을 감소시켜 밝기를 향상시킬 수 있는 프로젝션 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사 가변형 프로젝션 시스템은, 램프에서 조사된 광을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 광으로 출 사하는 조명계, 상기 조명계로부터 입사된 광에 영상 정보를 실어 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로로 반사하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 구비하는 영상광 생성계, 상기 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로를 통하여 입사된 광을 스크린에 확대 투사하는 투사계, 및 상기 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로에 위치하여 입사되는 광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 광변환 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 광 변환 패널은 상기 복수의 광 경로 중 무효 광 경로에 위치하고, 상기 무효 광 경로의 광 진행 각도에 따라 정해지며, 상기 복수의 광 경로 중 유효 광 경로와 무효 광 경로 범위는 상기 DMD에서 반사되는 광의 반사각인 -15°∼ +15°이다.

또한, 상기 복수의 광 변환 패널은 상기 영상광 생성계에 구비된 DMD 패널의 개수에 따라 설치되고, 솔라셀, 반도체 화합물 소자, 나노 케이블 소자 중 적어도 어느 하나를 이용한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 타원형 반사경(22)이 부착되어 있는 램프(21)를 통해 백색 광을 생성하는 광원, 상기 광원에서 생성된 백색 광을 시간 순차적인 적 색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광으로 분리시키는 컬러휠(23), 상기 컬러휠(23)을 구동하는 구동모터(24), 상기 분리된 광의 휘도를 균일하게 하는 인테그레이터(25), 상기 균일한 휘도를 갖는 광을 마이크로 디스플레이 방향으로 조명하는 제 1 조명렌즈(26) 및 제 2 조명렌즈(27)로 구성되는 조명계(26)와, 상기 제 1, 제 2 조명렌즈(26, 27)를 통과한 광의 진행 방향을 DMD 패널(29) 또는 제 1 렌즈군(33) 방향으로 변경시키는 TIR 프리즘(Total Internal Reflection Prism)(28), 상기 TIR 프리즘(28)으로부터 입사된 광을 화소 단위로 ON-OFF 제어하여 영상 정보가 실린 유효/무효 광으로 반사하는 DMD 패널(29)로 구성되는 영상광 생성계와, 상기 TIR 프리즘(28)으로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군(33), 상기 제 1 렌즈군(33)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 선택된 제 1 투사 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군(35), 상기 제 1, 2 렌즈군(33, 35) 사이의 광경로상에 위치하고, 광의 투사 방향을 변경하는 폴딩미러(34)로 구성되는 투사계와, 상기 DMD 패널(29)에서 마이크로미러의 OFF 동작에 의해 반사되는 무효 광의 경로에 위치하여 입사되는 광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 광변환 패널(32)을 포함한다.

여기서, 상기 TIR 프리즘(28)은 내부 전반사 프리즘으로서 2개의 프리즘이 미세한 간격을 두고 접합되어 있다. 따라서, 입사된 광의 진행 방향을 변경시켜 DMD(29)로 입사되게 하고, 상기 입사된 광은 DMD(29)를 통해 영상 신호를 갖게 되며, 상기 영상 신호를 갖는 광은 다시 TIR 프리즘(28)을 거쳐 투사계를 통해 스크린(36)에 확대 결상되도록 한다.

상기 복수의 광변환 패널(32)은 상기 복수의 광 경로 중 무효 광 경로에 위치한다. 따라서, 상기 복수의 광 변환 패널(32)의 위치는 상기 무효 광 경로의 광 진행 각도에 따라 정해진다. 상기 복수의 광 경로 중 유효 광 경로와 무효 광 경로 범위는 상기 DMD(29)의 마이크로 미러의 경사 각도로 정해지게 되며, 제조사에 따라 -15°∼ +15° 또는 -12°∼ +12°로 정해지게 된다.

그러므로, 상기 복수의 광 변환 패널(32)의 개수는 상기 영상광 생성계에 구비된 DMD 패널(29)의 개수에 따라 1판식은 1개, 2판식은 2개, 3판식은 3개로 위치할 수 있으며, 각각의 DMD(29)에 구비된 마이크로 미러에서 반사된 무효 광 경로상 중 어느 하나의 지점에 위치하여 입사되는 무효 광을 받아 전기적인 신호 또는 에너지로 변환을 하게 된다.

이를 위해, 상기 광 변환 패널(32)로는 솔라셀, 반도체 화합물 소자, 나노 케이블 소자 중 적어도 어느 하나를 선택하여 사용하고, 입사되는 무효 광을 전기적 신호 또는 에너지로 변환하여 프로젝션 시스템의 전력 구동부에 되돌리는 일종의 전력회생 역할을 할 수 있다.

따라서, 프로젝션 시스템에서 구동전력을 절감시킬 수 있으므로, 이에 따른 밝기의 증가를 도모할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템에서 광의 경로를 상세히 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, DLP 프로젝션 시스템으로서, 프리즘(28)은 컬러휠(23)을 통하여 입사되는 광을 마이크로미러(29a) 방향으로 전반사시키는 전반사면(28c)을 구비하는 제 1 프리즘(28a)과, 상기 전반사면(28c)에 접하여 배치되는 제 2 프리즘(28b)으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 프리즘(28a) 및 제 2 프리즘(28b) 사이에는 미세한 두께의 공극(d), 즉 에어 갭(air gap)이 형성된다. 상기 전반사는 상기 제 1 프리즘과 공극의 굴절율 차이에 기인하여 발생하다.

이하, DMD 패널(29)이 ON, OFF, 상태인 경우 광의 경로를 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 3a는 DMD 패널(29)이 ON 상태인 경우 유효 광의 경로를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 마이크로 미러(29a)는 + 15°~ +12˚ 기울어져 있고, 제 1 프리즘(28a)에서 전반사되어 입사되는 광은 상기 마이크로 미러(29a)에서 다시 반사된 후 상기 제 1 프리즘(28a) 및 제 2 프리즘(28b)을 경유하여 투사 렌즈(33)로 출사된다.

도 3b는 DMD 패널(29)이 OFF 상태인 경우 무효 광의 경로를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 마이크로 미러(29a)는 - 15°~ -12°기울어져 있고, 제 1 프리즘(14a)에서 전반사되어 입사되는 빛은 상기 마이크로 미러(29b)에서 다시 반사된 후 광 변환 패널(32)에 입사되어 변환 과정을 거쳐 전력 구동부로 다시 회생된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 영상과 형성계(30)에 구비된 DMD 패널(29)에서 반사된 유효/무효 광의 경로를 나타낸 것으로, 상기 DMD 패널(29)에서 반사된 유효 광은 투사계(40)에 구비된 제 1 렌즈군(33)을 통과하여 폴딩미러(34)에서 다시 경로가 변경되어 제 2 렌즈군(35)을 통해 스크린(미도시)에 확대 투사하여 영상을 디스플레이하고, 상기 DMD 패널(29)에서 반사된 무효 광은 상기 무효 광의 진행경로 상에 위치한 광 변환 패널(32)에 입사되어 변환 과정을 거쳐 프로젝션 TV의 전력 구동부로 다시 회생된다.

본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 불필요하게 낭비되는 광을 절감시켜 효율적으로 전력을 구동시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 소비전력을 감소시켜 밝기를 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

램프에서 조사된 광을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 광으로 출사하는 조명계;

상기 조명계로부터 입사된 광에 영상 정보를 실어 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로로 반사하는 DMD(Digital Micromirror Device)를 구비하는 영상광 생성계;

상기 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로를 통하여 입사된 광을 스크린에 확대 투사하는 투사계; 및

상기 복수의 광 경로 중 적어도 어느 하나의 광 경로에 위치하여 입사되는 광을 전기 에너지로 변환하는 복수의 광변환 패널;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광 변환 패널은,

상기 복수의 광 경로 중 무효 광 경로에 위치하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 복수의 광 변환 패널의 위치는,

상기 무효 광 경로의 광 진행 각도에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광 변환 패널은,

상기 복수의 광 경로 중 유효 광 경로와 무효 광 경로 범위는 상기 DMD에서 반사되는 광의 반사각인 -15°∼ +15°인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광 변환 패널은,

상기 영상광 생성계에 구비된 DMD 패널의 개수에 따른 것을 특징으로 프로젝션 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 광 변환 패널은,

솔라셀, 반도체 화합물 소자, 나노 케이블 소자 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
청구항 제 1 항 내지 제 6 항 중 적어도 어느 하나의 프로젝션 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 TV.