KR100786065B1 - 액정 프로젝터의 광원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광손실을 최소화할 수 있는 액정 프로젝터의 광원에 관한 것이다.

본 발명의 액정프로젝터 광원은 광빔을 발생하는 램프와; 상기 램프로부터의 광빔을 한 방향으로 진행되게 전반사시키는 포물반사경과; 상기 램프의 수평중심축의 중심점에서 상기 포물반사경의 끝점으로 연장되는 직선이 이루는 각(θ)을 포함하는 영역까지 형성되어, 상기 램프에서 방사되어 상기 포물반사경을 벗어나는 각으로 진행하는 광들을 상기 포물반사경 쪽으로 되반사시키기 위한 반사면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 방전램프관의 일부분에 형성된 반사면을 이용하여 포물반사경을 벗어나게 될 광선들을 포물반사경 쪽으로 되반사시킴으로써 손실광을 최소화할 수 있게 된다.

Description

액정 프로젝터의 광원{Optical Source in Liquid Crystal Projector}

도 1은 통상의 액정 프로젝터의 조명계 구성을 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 도시된 광원에서의 광손실 현상을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광원을 도시한 도면.

도 4는 도 3에 도시된 램프의 반사면에 의한 되반사되는 현상을 확대도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

12 : 램프 14 : 포물 반사경

16 : 반사면

삭제

본 발명은 액정 프로젝터의 광원에 관한 것으로, 특히 광손실을 최소화할 수 있는 액정 프로젝터의 광원에 관한 것이다.

최근 들어, 화면크기에 제한이 있고 시스템의 크기가 큰 음극선관 디스플레이를 대체하여 두께가 얇으면서 대화면을 구현할 수 있는 평판 디스플레이로서 소화면 화상을 대형 스크린에 확대투사시키는 프로젝터가 각광 받고 있다. 프로젝터는 소화면 화상을 구현하는 디스플레이로서 음극선관 또는 LCD(Liquid Crystal Display)를 채용하고 있으나 박형화 추세에 대응하여 LCD를 사용하는 액정 프로젝터가 대두되고 있다. 액정프로젝터에는 통상 투과형 또는 반사형 LCD가 사용된다. 액정프로젝터는 소형 경량화 및 고휘도화를 기본축으로 발전하고 있고, LCD 패널은 고개구율과 고해상도를 기본 축으로 발전하고 있다. 이러한 고해상도, 소형화 및 저가격화의 액정프로젝터 흐름에 부응하기 위하여 최근에는 반사형 LCD 패널을 사용하고자 하는 추세에 있다. 액정프로젝터는 밝은 환경하에서 선명한 화면을 볼 수 없는 문제점을 많이 극복할 수 있도록 개선되어지고 있다. 예를 들면, 광원으로 사용되는 램프가 작은 발광 크기를 갖도록 개선되고 있고, 광원으로부터 발생한 광을 하나의 선편광으로 변환하는 편광 변환계와 고개율을 갖는 액정패널을 채용하여 광효율이 향상되게 하고 있다. 또한, 액정패널의 내부에 화소단위의 마이크로렌즈를 부착하여 액정패널 화소의 기하학적 개구율보다 광로가 통과하는 유효 개구율을 향상시켜 광효율이 향상되게 하고 있다. 이러한 발전에도 불구하고 프로젝터는 여전히 음극선관과 같은 선명한 화상을 제공하지 못하므로 광효율을 더욱 향상시켜야하는 과제를 안고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 고효율 액정 프로젝터의 조명계에 대한 구성이 도시되어 있다. 도 1의 액정 프로젝터 조명계는 광원(2)과 집광렌즈(10) 사이의 광 경로 상에 나란하게 배치된 제1 및 제2 플라이아이렌즈(Fly eye lens; 4, 6)와, 편광분리 어레이(Polarizing Beam Spriter Array; 이하 'PBS 어레이'라 한다, 8)를 구비한다. 광원(2)은 발광크기가 작은 아크발광 램프와 그 램프를 감싸는 형태로 설치된 포물반사경을 구비한다. 램프에서 아크발광으로 발생된 백색광은 포물반사경에서 전반사되어 준평행광 형태로 제1 플라이아이렌즈(4)쪽으로 진행하게 된다. 제1 및 제2 플라이아이렌즈(4, 6)는 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 마이크로 렌즈셀들로 구성된다. 제1 플라이아이렌즈(4)는 광원(2)으로부터의 입사광을 렌즈셀 단위로 분할하여 제2 플라이아이렌즈(6)의 각 렌즈셀에 포커싱되게 한다. 제2 플라이아이렌즈(6)는 제1 플라이아이렌즈(4)로부터의 입사광을 평행광으로 굴절시켜 PBS 어레이(8)로 진행되게 한다. PBS 어레이(8)는 제2 플라이아이렌즈(6)로부터의 입사광을 어느 하나의 광축을 가지는 선편광, 즉 수직선편광(이하, P편광이라 함)과 수평선편광(이하, S편광이라 함)으로 분리한다. 이러한 편광분리를 위하여 PBS 어레이(8)는 입사면 및 출사면 사이에 경사지게 형성된 편광분리면을 가지는 다수개의 PBS 프리즘 막대들로 구성된다. 입사광은 PBS 프리즘 막대의 경사진 편광분리면에서 P편광과 S편광으로 분리되어 S편광은 그대로 출사되는 반면에 P편광은 PBS 어레이(10)의 배면에 부분적으로 부착된 1/2파장판(도시하지 않음)에 의해 S편광으로 변환되어 출사되게 된다. 이러한, PBS 어레이(8)에 의해 입사광이 모두 하나의 선편광인 S편광으로 변환됨으로써 광원(2)에서 출사된 대부분의 광이 선편광을 이용하는 액정패널(도시하지 않음)의 화상구현에 이용될 수 있게 된다. 집광렌즈(10)는 PBS 어레이(8)로부터의 S편광을 도시하지 않은 액정패널에 최소의 입사각 으로 집속되게 하여 광손실을 방지함과 아울러 액정패널을 투과하는 광효율을 향상시키게 된다.

이러한 액정프로젝터 조명계의 광원에서는 많은 양의 광이 액정디스플레이의 화상구현에 사용되지 못하고 손실되어 버린다. 이렇게 광원에서 소모되는 광은 액정프로젝터에서의 광효율 향상을 가로막는 가장 큰 요인 가운데 하나이다. 광원에서 광이 손실되는 현상을 상세히 하면 도 2에 도시된 바와 같다. 도 2에서 램프(2A)에서 방사되어 포물반사경(2B)에 도달한 유효광들(L1)은 그 포물반사경(2B)에서 반사되어 준평행광 형태로 제1 플라이아이렌즈로 진행하게 된다. 그러나, 램프(2A)에서 방사되어 포물반사경(2B)이 형성되지 않은 영역으로 방사되는 무효광들(L2)은 액정디스플레이의 화상구현에 이용되지 못하고 손실되어 버린다. 이렇게 종래의 액정프로젝터에서는 광원(2)에서 손실되는 무효광들에 의해 광효율이 저하되게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 광원에서 손실되는 광을 유효하게 이용하여 광효율을 향상시킬 수 있는 액정 프로젝터의 조명계를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광원은 광빔을 발생하는 램프와; 상기 램프로부터의 광빔을 한 방향으로 진행되게 전반사시키는 포물반사경과; 상기 램프의 수평중심축의 중심점에서 상기 포물반사경의 끝점으로 연장되는 직선이 이루는 각(θ)을 포함하는 영역까지 형성되어, 상기 램프에서 방사되어 상기 포물반사경을 벗어나는 각으로 진행하는 광들을 상기 포물반사경 쪽으로 되반사시키기 위한 반사면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광원을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 광원은 발광크기가 작은 아크발광 램프(12)와 그 램프(12)를 감싸는 형태로 설치된 포물반사경(14)과, 포물반사경(14)을 벗어나는 광들을 포물반사경(14) 쪽으로 되반사시키기 위하여 램프(12)에 부분적으로 형성된 반사면(16)을 구비한다. 램프(12)는 아크형태로 형성되어 방전에 의해 빛을 방출하는 방전램프관(미도시)과, 상기 방전램프관(미도시)의 양측부에 전압을 인가하기 위한 전극이 형성된 리드부(미도시)로 구성된다. 이러한 램프(12)는 상기 리드부(미도시)의 전극을 통해 공급되는 전압차에 의해 발생된 아크발광에 의해 백색광을 방출하게 된다. 램프(12)에서 방사되어 포물반사경(14)에 도달하는 광들은 그 포물반사경(14)에서 전반사되어 준평행광 형태로 전방으로 진행하게 된다. 아울러, 램프(12)에서 방사되어 포물반사경(14)에 도달하는 유효각을 벗어나게 되는 광들도 램프(12)에 부분적으로 형성된 반사면(16)에 의해 반사되어 포물반사경(14)에 도달하게 되고, 그 포물반사경(14)에서 전반사되어 전방으로 진행하게 된다. 반사면(16)의 형성위치를 상세히 하면 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4를 참조하면, 반사면(16)은 램프(12)에 구비된 방전램프관(미도시)의 외부면에 부분적으로 형성된다. 반사면(16)은 상기 방전램프관(미도시)에서 방출된 광들 중 포물반사경(14)에 도달하는 유효각을 벗어나게 되는 광들을 포물반사경(14) 쪽으로 되반사시키기 위한 것으로 그 형성위치는 다음 수학식 1에 의해 결정된다.

여기서, θ는 포물반사경(14)의 수평중심축(Ox)과 램프(12)의 중심점에서 포물반사경의 끝점으로 연장되는 직선과의 사이각, 즉 램프(12)에서 방사되어 포물반사경(14)을 벗어나기 시작하는 광선과 수평중심축(Ox)이 이루는 각을 나타낸다. X는 포물반사경(14)과 램프(12)의 접점으로부터의 램프(12)의 길이, f는 포물반사경(14)의 초점거리(f), Y는 포물반사경(14)의 수평중심축(Ox)으로부터의 포물반사경(14)의 최대반경을 나타낸다. 램프(12)는 통상 포물반사경(14)의 초점(f) 지점에 설치된다. 상기 수학식 1에 나타낸 바와 같이 반사면(12)은 상기 수평중심축(0x)으로부터 최대 θ를 이루는 영역에 까지 도포된다. 이러한 반사면(12)은 도 4에 도시된 바와 같이 램프(12)에서 방사되어 입사되는 광들을 되반사시켜 포물반사경(14) 쪽으로 진행되게 하고, 포물반사경(14)에서 다시 반사되어 전방으로 진행되게 함으로써 손실광을 줄일 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터 광원은 방전램프관의 일부분에 형성된 반사면을 이용하여 포물반사경을 벗어나게 될 광선들을 포물반사경 쪽으로 되반사시킴으로써 손실광을 최소화할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 액정프로젝터 광원은 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (3)

1. 광빔을 발생하는 램프;

   상기 램프로부터의 광빔을 한 방향으로 진행되게 전반사시키는 포물반사경; 및

   상기 램프의 수평중심축의 중심점에서 상기 포물반사경의 끝점으로 연장되는 직선이 이루는 각(θ)을 포함하는 영역까지 형성되어, 상기 램프에서 방사되어 상기 포물반사경을 벗어나는 각으로 진행하는 광들을 상기 포물반사경 쪽으로 되반사시키기 위한 반사면을 포함하여 이루어지는 액정프로젝터의 광원.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 θ는 상기 포물반사경과 상기 램프의 접점으로부터의 상기 램프의 길이를 X, 상기 포물반사경의 초점거리를 f, 상기 포물반사경의 수평중심축으로부터의 최대반경을 Y라고 가정하는 경우

   

   으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광원.

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