KR930000461B1 - 액정 광학 소자를 이용한 영상 투사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액정 광학 소자를 이용한 영상 투사장치

제1도는 종래의 R, G, B CRT를 사용한 투사장치도.

제2도는 종래의 액정표시장치를 사용한 투사장치도.

제3도는 종래의 영상 투상장치의 블럭도.

제4도는 제3도의 3배속회로(100) 및 셔터구동회로(400)의 구체회로도.

제5도는 제4도의 3배속에 따른 동작 파형도.

제6도는 제3도의 PLL 회로(500)의 구체회로도.

제7도는 제4도의 셔터구동회로(400)의 동작 파형도.

제8도는 CRT(200)에서의 3배속 주사예시도.

제9도는 본 발명에 따른 영상 투사장치도.

제10도는 본 발명에 따른 제9도의 원색 광원 발생기(225)의 구체 구성도.

제11a, 11b도는 본 발명에 따른 제9도의 액정 광학 소자(221)의 그리스탈 지연판의 동작 원리도.

제11c, 11d도는 본 발명에 따른 제9도의 편광필터(222)의 동작 원리도.

제12도는 본발명에 따른 제9도의 브라운관(200)에 부착된 액정 광학 소자(22 1)의 세부 구조도.

제13도는 본 발명에 따른 원색 광원 발생기(225)의 다른 실시 예시예 광학계도.

본 발명은 투사형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 하나의 브라운관과 액정 광학 소자를 사용하여 밝고 선명한 칼라 영상을 대형으로 투사할 수 있도록 하는 액정 광학 소자를 이용한 영상 투사장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 장치에서의 투사장치는 CRT에 표시되는 화면을 스크린상으로 확대시켜 원거리에서 시청하기에 용이하도록 하는 장치이다. 이를 위한 종래 알려진 기술은 2-3가지 경우의 예를 들 수 있다.

첫번째 방법으로는 제1도와 같이 3개의 R, G, B CRT(352, 353, 354)을 사용하여 접속렌즈(357)을 통해 스크린(351)상에 원하는 칼라영상을 투사시켜 왔었다. 그러나 이 방법은 3개의 브라운관이 꼭 사용되어야 하므로 투사장치 구성에 있어 원가상승이 뒤따르며, 콘버젼스 조정이 어렵다.

두번째 방법은 제2도와 같이 R.G.B용 액정표시장치(LCD)(LCD1, LCD2, LCD3)를 사용한다. 이는 별도의 광원(LAMP)으로부터 발생되는 광을 필터(FIL)를 통해 자외선을 필터링하고, 상기 필터(FIL)에서 출력된 가시광선 분광거울(DM1)에서 적색을 반사시키고 녹색과 청색을 투과시키며, 상기 반사된 적색빛을 거울(M2)에서 전반사시킨다.

상기 분광거울(DM1)에서 통과된 녹색과 청색신호를 분광거울(DM2)에 입사시켜 청색을 반사시키고, 녹색을 통과시킨다. 한편 상기 거울(M2)에서 반사된 적색빛이 액정디스플레이장치(LCD1)를 통해 분광거울(DM3)에서 통과된다. 상기 분광거울(D M2)를 통과한 녹색신호가 액정디스플레이장치(LCD2)를 통해 거울(M3)에서 반사되어 분광거울(DM4)에 입사된다. 상기 분광거울(DM3)을 통한 적색과 청색신호가 분광거울(DM4)에서 통과된다. 상기 액정디스플레이(LCD2)을 통과하고 거울(M3)에서 반사된 녹색광이 상기 분광거울(DM4)에서 반사되어 렌즈(LE)에 접속되어 영상을 스크린에 투사한다.

상기 방법은 LCD의 화소수를 늘리는데 있어서 현재 기술로 한계가 있어서 고해상도용으로 부적합한 문제점이 있다.

세번째 방법으로는 칼라 브라운관을 직접 사용하는 방법으로 상기 칼라 브라운관에 디스플레이 되는 빛으로부터 R, G, B를 분리한 후 분리된 R, G, B를 확대하여 대형 칼라화면으로 투사시킬 수 있다. 그러나 이 방법에서 상기 칼라 브라운관의 크기와 같은 화면의 크기로 스크린상에 표시시키는 직시형은 화면의 크기에서 한계가 있으므로 45″(45inch) 이상은 제작이 어렵다. 그리고 칼라 브라운관의 크기보다 확대시키는 투사형은 해상도에서 한계가 있는 결점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해 제3도와 같이 R, G, B 입력단(R, G, B)으로 입력되는 R, G, B 신호를 3배속하여 직렬로 출력하는 3배속 회로(100)와, 동기검출회로(도시하지 않았음)로부터 출력되는 수평동기단(Hsync)의 수평동기신호를 받아 PLL 방식에 의해 안정된 주파수를 발생하는 PLL 회로(500)와, 상기 3배속회로(100)의 3배속된 동기 신호를 포함하고 있는 R, G, B 신호의 출력으로부터 수평 및 수직동기신호를 분리하여 상기 CRT(200)의 수직, 수평편향 주사를 위한 신호로 제공하는 동기 분리 및 편향회로( 300)와, 전기적 제어신호에 의해 R, G, B 색신호를 선택적으로 통과시키기 위한 제1-3전자 액정셔터(80, 90, 110)와, 샹기 3배속회로(100)의 R, G, B 출력을 위한 스위칭 신호를 디코딩하여 상기 제1-3전자 액정셔터(80, 90, 110)에서의 R, G, B 신호를 순차적으로 투과시키기 위한 구동 신호를 발생하는 셔터구동회로(400)와, 상기 CRT(200)상의 흑백으로 디스플레이되는 영상에서 빛의 파장에 따라 적색빛만을 90°로 전반시키고 청색과 녹색성분의 빛을 투과시키는 제1분광거울(40)과, 상기 제1분광거울(40)에서 통과된 청색과 녹색빛의 성분중 상기 빛의 파장에 따라 녹색빛의 성분을 90°로 전반사시키고 청색빛의 성분을 투과시키는 제2분광거울(50)과, 상기 제1,2분광거울(40, 50)에서 전반사되는 적,녹색빛의 성분을 수평으로 90°로 전반사시키는 제1,2거울(1 0, 30)과, 상기 셔터구동회로(400)의 출력에 따라 상기 제1전자액정셔터(400)의 출력에 따라 상기 제2전자 액정셔터(90)를 통한 상기 제2거울(30)에서 전반사된 녹색빛이 성분을 반사시키고 빛의 파장에 따라 상기 제3거울(20)의 전반사된 적색빛 성분을 투과시키는 제3분광거울(60)과, 상기 셔터구동회로에 따라 상기 제3거울(20)의 전반사된 적색빛 성분을 투과시키는 제3분광거울(60)과, 상기 셔터구동회로(400)의 출력에 따라 상기 제3전자 액정셔터(100)를 통해 빛의 파장에 따라 상기 제2분광거울(50)의 청색빛의 성분을 투과시키고 적,녹색빛을 반사시키는 제4분광거울(70)과, 상기 제4분광거울(70)의 출력을 집속시켜 배율의 조절로 대형칼라 화면을 투사시키는 렌즈(500)로 구성하여 기존의 R, G, B 정보를 3배속하여 흑백 CRT에 주사하고, 상기 흑백 CRT에 표시되는 빛의 파장에 따라 분광거울 및 전반사거울을 통해 R, G, B 빛을 분리하여 각각 반사시키고, 상기 3배속되는 R, G, B 신호 출력과 동시에 상기 R, G, B 별로 전자적으로 구동되는 LCD 셔터를 열어 상기 반사된 R, G, B 빛을 집속하여 고정도의 칼라 화상을 대화면으로 투사시킬 수 있었으나 투사되는 칼라 화면의 선명도가 떨어지는 문제점이 있었다.

그리고 제3도는 본 발명의 구체적 실시예를 설명하기 위한 제4도 내지 제8도의 도시와 같이 본건 특히 동일 출원인이 특허 출원번호 89-18486호로 출원한 사실이 있으므로 이에 따른 구체적인 설명은 생략한다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 영상 표시용으로 사용했던 흑백 브라운관 외에 별도의 광원을 포함한 원색 광원 발생장치와 액정 광학 소자를 사용하여 화면의 밝기와 선명도를 개선한 대형화면을 투사할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제9도는 본 발명에 따른 블럭도로써, 제3도에 도시하고 제9도에 도시되지 않은 3배속회로(100)의 3배속한 직렬 R, G, B출력을 받아 흑백으로 출력하는 브라운관(20 0)과, 단자(124)로 인가되는 제3도의 셔터구동회로(400)의 출력에 따라 광원으로부터 적, 녹, 청색의 빛을 차례로 발생시키도록 구성한 원색 광원 발생기(225)와, 상기 브라운관(200)과 원색 광원 발생기(225)로부터 발생되는 입사된 빛을 광축에 따라 반사 또는 투과시키는 편광필터(222)와, 상기 브라운관(200)에 표시되는 상기 영상에 대응되는 광(1202)과 반대편에서 입사되는 상기 원색 광원 발생기(225)의 발생 광(1201)을 적절한 각도로 편광 방향에 따라 변화시키는 액정 광학 소자(221)와, 상기 편광필터 (222)를 통과하는 영상을 스크린(224)에 대화면으로 확대 투사하기 위한 확산 렌즈(5 00)로 구성된다.

제10도는 본 발명에 따른 제9도의 원색 광원 발생기(225)의 구체적인 광학계 구성도로써, 광원(900)의 발생 빛을 90°로 전반사하는 제1반사거울(770)과, 상기 제1반사거울(770)의 반사된 빛으로부터 자외선을 차단하는 자외선 차단 필터(870)와, 상기 자외선 차단필터(870)와, 상기 자외선 차단필터(870)의 출려광으로부터 적색을 반사하고 녹색과 청색광을 투과시키는 제4분광필터(740)과, 상기 제4분광필터 (740)에서 반사된 적색빛을 90°로 전반사시키는 제2반사거울(750)과, 상기 제4분광필터(740)를 통한 청색광으로부터 청색을 통과하고 녹색광을 반사하는 제3분광필터 (730)과, 상기 제3, 4분광필터(730, 740)에서 반사된 적,녹색광을 집속하는 제2, 3광집속렌즈(850, 860)와, 상기 제3분광필터(730)에서 투과된 청색광을 집속하는 제1광집속렌즈(840)와, 단자(124)를 통해 제3도의 셔터구동회로(400)에서 발생하는 제어신호에 따라 구동되어 상기 제1-3광집속렌즈(840-850)에서 집속되는 광을 통과시키는 제1-3액정셔터(810-830)와, 상기 제1액정셔터(810)의 적색광을 투과시키고 상기 제2액정셔터(820)의 녹색광을 반사시키는 제2분광필터(720)와, 상기 제3액정셔터 (830)의 출력 청색광을 90°로 전반사시키는 제3반사거울(760)과, 상기 제2분광필터 (720)의 출력 적, 녹색광을 투과시키고 상기 제3반사거울(760)의 청색광을 반사시켜 제9도의 상기 편광필터(222)에 입사하는 제1분광필터(710)로 구성된다.

제11a, 11b도는 본 발명에 따른 제9도의 액정 광학 소자(221)의 크리스탈 지연판의 동작 원리도로써, 제11a도에서 선형 편광된 광(S3)이 크리스탈 지연판(S4 )에 입력되면[입력조건 ; 크리스탈 광축(S1)과 입사광의 편광축(S2)이 45°]출력은 원형 편광광(S6)으로 발생된다.

제11b도는 제11a도에서 크리스탈 지연판(S4)의 후면에 반사용 거울(S6)을 위치하도록 한 것으로서, 이때는 선형 편광된 입력광(S7)이 입사되면 S8과 같이 풀력광은 입사광과 90°각도로 출력된다.

이상의 크리스탈 지연판은 본 발명을 위해 특별히 제작한 것이 아니며, 이미 널리 제공되고 있는 소자이다.

제11c, 11d도는 본 발명에 따른 제9도의 편광필터(222)의 동작원리도로써, 제11c도는 수직방향의 편광필터(222)에 수평 방향으로 편광된 입사광(310)이 입사되었을때, 상기 편광필터(222)의 방향과 입사광(310)의 방향이 서로 직교하므로 반사된다는 예이다.

따라서 제11c도에서 입사광(310)을 그대로 230과 같이 반사광으로 나타나며, 투과광(N1)은 발생하지 않는다. 반면에 제11d도와 같이 입사광(240)의 편광 방향이 편광필터(222)의 편광 방향과 같은 방향을 나타낼때는 그대로 투과광(250)이 발생하고, 그리고 반사광(N2)은 발생하지 않게 된다.

제12도는 본 발명에 따른 제9도의 브라운관(200)에 부착된 액정 광학 소자(221)의 세부구조도로써, 브라운관(200)은 입력단자(170)에 입력된 상기 3배속회로(400)의 입력신호에 따라 원하는 화상을 표시하면 상기 브라운관(200)으로부터와 화상은 광섬유면(T9)을 거쳐서 광도전체(T8)에 도달한다. 여기서 대항전극(T1)에는 전압을 걸어 놓고 있다. 이 전압은 액정(T5)을 구동하여 브라운관(200)으로부터의 화상을 액정 배열변화를 통해 나타내도록 되어 있다.

광도전체(T8)에 도달한 화상은 화면의 밝기에 따라 광도전체(T8)의 저항값을 변화시키고, 따라서 액정(T5)면에 인가되는 전압이 변화하므로, 액정(T4)의 배열을 바꿔준다. 이러한 액정(T5) 배열의 변환은 다시 말하면 제11a도에서의 크리스탈 광축(S1)과 입력 편광축(S2)의 각도를 변화시킨다는 것과도 같은 의미이고, 이것은 제11b도에서 선형 편광된 입력에 대한 출력 각도의 변화를 의미하는 것이 된다.

제11d도에서 입사광(240)은 액정 광학 소자(221)에서 화면에 따라 각도가 변화되는 광이므로, 투광량(250)은 브라운관(200) 화면에 나타났던 화상을 갖제 된다. 이때 입사광(240)은 별도의 광원(900)을 사용하므로 충분한 밝기로 밝게 할 수 있으므로 결과적으로 광을 증폭한 것과 같게 된다.

제13도는 본 발명에 따른 원색 광원 발생기(225)의 다른 실시예 광학계로서, 제10도와 거의 동일한 광학계로 구성되나 제10도의 제1-3광집속렌즈(840-860)를 집속렌즈(890)의 하나로 줄이고, 다만 자외선 차단필터(870)의 후단에만 접속렌즈(8 90)를 설치되도록 구성된다.

따라서 본 발명의 구체적 일실시예를 제9도-제13도를 참조하여 상세히 설명하면, 제10도의 원색 광원발생기(225)에서 램프(900)로부터의 발생되는 빛을 분리하여 그중 적, 청, 녹색의 광만을 제9도의 편광필터(222)로 차례로 입사광(310)을 발생시키시 위해서 제1-3액정셔터(810,820,830)는 단자(124)로 입력되는 제3도 또는 제4도의 액정셔터 구동회로(400)에서 발생하는 셔터 구동전압 입력신호에 의해 제1-3광집속렌즈(840-860)에서 R, G, B의 광을 집속하여 출력토록 되어 있다. 상기 램프(900)에 램프 구동전압이 단자(880)로 인가되면 발생된 광이 제1반사거울(770)에서 전반사되어 자외선 차단필터(870)를 거쳐 자외선만이 차단되어 출력된다. 상기 자외선 차단필터(870)를 통고한 빛이 제4분광필터(340)에 도달하면 광선중에서 적색은 반사되어 제2반사거울(750)로 보내지고, 청색 및 녹색은 제3분광필터(730)로 보내진다. 상기 제3분광필터(730)는 녹색빛을 반사시켜 제2집속렌즈(850)로 보내고, 청색은 제3분광필터(730)에서 통과되어 제1집속렌즈(840)로 보낸다. 제1-3집속렌즈(840, 850, 860)에 도달한 적, 녹, 청색광은 제1-3액정(810, 820, 830)가 열릴때만 통과하게 된다.

만약 셔터구동 전압이 인가되는 단자(124)에 제1액정셔터(810)를 열도록 하는 전압이 인가되었다면 적색광은 제1, 2분광필터(710, 720)를 통과하여, 제9도의 편광필터(222)의 입사광(310)이 된다. 이때 제1, 2분광필터(710, 720)는 각각 청색 및 녹색광은 반사하고, 적색광 통과하도록 되어 있다. 또 제3액정셔터(830)가 열렸다면 청색광은 제3반사거울(760)에서 반사되어 청색 반사용 제1분광필터(710)에서 다시 반사되어 제9도의 편광필터(222)의 반사광(310)이 된다.

녹색광 역시 제2분광필터(720)에서 반사되어 상기 제1분광필터(710)를 통과하여 상기 편광필터(222)의 반사광(310)이 된다. 따라서 원색 광원 발생기(225)는 셔터 구동전압이 인가되는 단자(124)로 인가되는 전압에 따라 차례로 적, 녹, 청색광을 상기 편광필터(222)의 입사광(310)으로 발생되게 된다.

제10도와 같이 R, G, B에 따른 제3도 또는 제4도의 셔터구동회로(400)의 구동에 따라 광원(900)의 빛을 R, G, B에 분리하여 제9도의 편광필터(222)의 입사광 (310)으로 입사하고, 3배속회로(100)에서 발생된 직렬 R, G, B의 영상 색신호가 단자(170)을 통해 흑백 브라운관(200)에 입력되면 임의 영상이 흑백으로 디스플레이 된다.

만약 브라운관(200)에 적색의 영상에 해당되는 신호가 표시되면 상술한 바와 같이 제3도 또는 제4도의 액정 셔터 구동회로(400)의 구동에 따라 이에 동기되어 적색광을 출력시키게 된다. 이때 광출력은 편광된 광출력이다. 그 이유는 제1액정셔터(8 10)의 동작 원리상 액정 양면에 편광필터를 부착하기 때문이다.

원색 광원 발생기(225)로부터의 입사광(310)은 제11c도와 같이 편광필터(2 22)에 입사되고, 이에 반사광(120)되어 액정 광학 소자(221)에 입사된다. 액정 광학 소자(221)에서는 제11b도의 원리에 따라 화상의 밝기에 대응하는 각도로 입사광(1 201)을 위상 이동시켜 반사광(1202)이 되게 된다. 그리하여 편광필터(222)는 편광 방향과 일치하는 광만을 투과시켜 원하는 화상을 투사렌즈(500)로 투사하게 된다. 만약 녹색 신호가 표시되었다면 원색 광원 발생기(225)는 녹색광을 상기 편광필터(222)의 입사광(310)으로 하여 상기와 같이 동작을 하게 하고, 청색도 마찬가지 동작을 하게 된다. 즉 본래의 영상신호를 3배속 변환한 후 브라운관(200)에서 3배속 순차 주사하여 스크린(224)에 비춰줌으로써 밝고, 선명한 칼라 화상을 볼 수 있게 된다.

제13도는 발명에 따른 다른 실시예시도로서 단지 광집속렌즈를 하나만 사용한 것으로 이 분야 통상의 지식을 가진 자라면 분광필터의 조합과 액정 셔터의 위치 변경에 의해 광로를 분리 조정하여 본 발명의 목적과 같은 효과를 얻어 낼 수 있다.

상술한 바와 같이 흑백 브라운관과 액정 광학 소자 사용으로 밝고 선명한 칼라 화상을 대형으로 투사시킬수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 광원(900)과, 3배속회로(100) 및 셔터구동회로(400)과 스크린(224)을 구비한 영상 투사 장치에 있어서, 상기 3배속회로(100)의 출력단과 연결되어 이루부터 발생되는 직렬 R, G, B 출력신호를 흑백 화면으로 출력하는 브라운관(200)과, 상기 브라운관 (200)에 표시되는 영상 변화에 따라 반대편에서 입사되는 광을 적절한 각도로 편광 방향을 변화시키는 액정 광학 소자(221)와, 상기 브라운관(200)으로 발생되어 입사되는 빛과 원색광을 광축에 따라 반사 또는 투과시키는 편광필터(222)와, 상기 광원(900)의 발생 빛을 90°로 전반사하는 제1반사거울(770)과, 상기 제1반사거울 (770)의 반사된 빛으로부터 자외선을 차단하는 자외선 차단 필터(870)와, 상기 자외선 차단 필터(870)의 출력광으로부터 적색을 반사하고 녹색과 청색광을 투과시키는 제4분광필터 (740)과, 상기 제4분광필터(740)에서 반사된 적색빛을 90°로 전반사시키는 제2반사거울(750)과, 상기 제4분광필터(740)를 통한 청색광으로부터 청색을 통과하고 녹색광을 반사하는 제3분광필터(730)과, 상기 제3, 4분광필터(730, 740)에서 반사된 적, 녹색광을 집속하는 제2, 3광집속렌즈(850, 860)와, 상기 제3분광필터(730)에서 투과된 청색광을 집속하는 제1광집속렌즈(840)와, 상기 셔터구동회로(400)에서 발생되어 단자(124)를 통해 입력되는 제어 신호에 따라 구동되어 상기 제1-3광집속렌즈(840-860)에서 집속되는 광을 통과 또는 차단시키는 제1-3액정셔터(810-830)와, 상기 제1액정셔터(810)의 적색광을 투과시키고 제2액정셔터(820)의 녹색광을 반사시키는 제2분광필터(720)와, 상기 제3액정필터(830)의 출력 청색광을 90°로 전반사시켜 상기 편광필터(222)에 입사시키는 제3반사거울(760)과, 상기 제2분광필터 (720)를 통과하는 적, 녹색광을 투과시키고 상기 제3반사거울(760)의 청색광을 반사시켜 상기 편광필터(222)에 입사하는 제1분광필터(710)와, 상기 편광필터(222)를 통과하는 영상을 스크린(224)에 대화면으로 확대 투사하기 위한 확산 렌즈(500)로 구성됨을 특징으로 하는 액정 광학 소자를 이용한 영상 투사장치.

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