KR100841532B1

KR100841532B1 - 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR100841532B1
Application number: KR1020020017738A
Authority: KR
Inventors: 무카와히로시; 타나카요시노리
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2001-04-02
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-04-01
Also published as: JP2002296680A; US20020154277A1; KR20020077819A; US6561654B2; JP3640173B2

Abstract

본 발명은 화상 표시 장치에 관한 것으로, 예를 들어, 광원으로 초고압 수은 램프를 사용하는 프로젝터에 적용된다. 본 발명의 광원에서, 주광의 강도가 보조광보다 작은 파장 대역에서 주광은 보조광과 부분적으로 대체된다. 즉, 주광의 발광 스펙트럼의 파장 대역을 보조광에 의해 보강되어 조명광을 생성하는 조명광 합성 수단을 포함한다. 따라서, 주광의 손실은 충분히 감소되고 주광의 강도가 부족한 파장 대역의 강도를 보충할 수 있다. 또한, 램프 등의 광원으로부터 방사된 광을 효율적으로 사용하여, 색 재현성이 높은 선명한 화상을 표시할 수 있다.

화상 표시 장치, 프로젝터, 광원, 반사형 액정 디스플레이 패널, 편광 소자, 조명광 합성 수단, 반사형 홀로그램 소자

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY DEVICE}

도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 프로젝터의 설명도.

도 2는 제 1의 실시예의 프로젝터에서 반도체 레이저의 특성을 도시하는 특성 곡선도.

도 3은 제 1의 실시예의 프로젝터에서 반사형 홀로그램 소자의 특성을 도시하는 단면도.

도 4는 반사형 홀로그램 소자의 특성을 도시하는 특성 곡선도.

도 5는 제 1의 실시예의 프로젝터에서 조명광의 합성 결과를 도시하는 특성 곡선도.

도 6은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 프로젝터를 도시하는 개략도.

도 7은 제 2의 실시예의 프로젝터에서 발광 다이오드의 특성을 도시하는 특성 곡선도.

도 8은 본 발명의 제 3의 실시예에 따른 프로젝터를 도시하는 개략도.

도 9는 제 3의 실시예의 프로젝터에서 발광 다이오드의 특성을 도시하는 특성 곡선도.

도 10은 제 3의 실시예의 프로젝터에서 이색성 미러(dichroic mirror)의 특성을 도시하는 특성 곡선도.

도 11은 UHP 램프의 발광 특성을 도시하는 특성 곡선도.

♠도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명♠

1 : 프로젝터 2 : 광원

3R, 3G, 3B : 반사형 액정 디스플레이 패널

4 : 스크린 5 : UHP 램프

6 : 주광원 7 : 반도체 레이저

8 : 보조 광원 9 : 반사재

10A, 10B : 플라이-아이 렌즈 12 : 편광 소자

13 : 릴레이 렌즈 14 : 광학 시스템

16 : 조명광 합성 수단 17 : 반사형 홀로그램 소자

20 : 미러 21 : 콘덴서 렌즈

22 : 편광빔 스플리터 22A : 검광면

24 : 투사 렌즈

발명의 배경

발명의 분야

본 발명은 광원으로서 초고압 수은 램프를 사용하는 프로젝터에 적용될 수 있는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 화상 표시 장치에서, 램프 등으로 부터 방사된 거의 백색의 주광은 레이저 광원 등으로부터 방사되는 보조광과 부분적으로 대체될 수 있다. 주광의 방사 스펙트럼을 보조광으로 보강함으로써 조명광이 생성되어 광원으로부터 방사된 광이 효율적으로 사용되고 색 재현성이 높은 선명한 화상으로 표시된다.

종래의 기술

화상 표시 장치로서 기능하는 종래의 프로젝터에서, 광원으로부터 방사되는 조명광은 적색, 청색, 및 녹색 파장 대역으로 나누어지고, 액정 패널과 같은 광공간 변조기에 의해 각각 변조된다. 그 후, 광공간 변조기로부터 방사된 출사광을 스크린에 투사하여 중합시킴으로써, 컬러 화상이 표시된다.

이러한 프로젝터에서, 조명광의 효율적인 방사를 위해 광원은 가시 영역에서 발광 효율이 높은 초고압 수은 램프(이하, UHP 램프(ultrahigh-pressure mercury lamp)라고 부른다)로 구성된다.

도 11은 UHP 램프의 방사 스펙트럼을 도시한다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 440nm 및 550nm 정도의 청색 및 녹색의 파장 대역에서 충분한 광 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 600nm 이상의 적색 파장 대역에서는 충분한 광 강도를 얻을 수 없다. 따라서, 종래의 프로젝터에서는, 적색 파장 대역에서의 광 강도와 균형을 맞추기 위해, 청색 및 녹색 파장 대역에서의 광 강도를 감소하여 충분한 색 재현성을 확보한다.

적색 파장 대역에서의 광 강도와 균형을 이루기 위해 청색 및 녹색 파장 대역에서의 광 강도가 감소되는 경우에는, 광원으로부터 방사된 조명광의 일부가 낭 비되어 화상이 어둡게 표시된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 광원이 UHP 램프보다 더 균형있는 방사 스펙트럼을 갖는 크세논(Xe) 램프로 이루어질 수 있다. 그러나, 크세논 램프의 발광 효율이 UHP 램프보다 낮기 때문에, 크세논 램프가 광원으로서 사용되면 UHP 램프와 동일한 밝기를 확보하기 위해서 전력 소비가 현저히 증가된다.

그러나, 예를 들어, 일본 특개평 제 2000-131665호에는 적색, 청색, 및 녹색 파장 대역에서 개별적으로 광을 방사하는 광원으로서 사용하는 조명광을 생성하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이러한 경우에, 반도체 레이저 및 발광 다이오드와 같은 소자만이 개별적인 광원으로서 채택될 수 있다. 그러나, 청색 및 녹색 파장 대역에서 광을 방사하기 위한 고출력이고 범용성이 높은 소자는 쉽게 입수되지 않으며, 복수의 저출력 소자를 사용하여 고출력을 얻을 수 있다. 그러나 이러한 경우에, 광원의 범위(etendue; 광원의 면적과 방사입체각의 곱)가 증가한다. 따라서, 약 1인치 정도 대각선 치수를 갖는 광공간 변조기가 이러한 광원에 의해 조명되더라도, 조명 효율이 포화되어 선명한 화상이 표시되지 못한다.

본 발명은 상기 문제를 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 램프 등으로부터 방사된 조명광을 효율적으로 사용함으로써 색 재현성이 높은 선명한 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 마련하는 것이다.

본 발명은 화상 표시 장치에 적용된다. 광원에서, 주광의 강도가 보조광에 비하여 작은 파장 대역에서 주광은 부분적으로 보조광으로 대체된다. 즉, 화상 표 시 장치는 주광의 방사 스펙트럼의 파장 대역을 보조광에 의해 보강하여 조명광을 생성하는 조명광 합성 수단을 갖는다. 따라서, 주광의 손실을 충분히 억제하고, 주광의 강도가 부족한 파장 대역에서 광의 강도를 보충한다. 또한, 램프등으로 이루어진 주광원으로부터 방사된 조명광을 효율적으로 이용하며, 색 재현성이 높은 선명한 화상이 표시될 수 있다.

또한, 본 발명의 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 기재된 이하의 실시예에 의해 명확해 질 것이다.

제 1의 실시예

도 1을 참조하면, 프로젝터(1)는 광공간 변조기로서 기능하는 반사형 액정 디스플레이 패널(3R, 3G, 및 3B)에 의해 광원으로부터 방사된 조명광을 변조하고, 스크린(4) 상에 바람직한 화상을 표시한다.

광원(2)은 UHP 램프(5)로 이루어진 주광원(6) 및 레이저 광원으로서 기능하는 반도체 레이저(7)로 이루어진 보조 광원(8)을 포함한다. 주광원(6)에서, UHP 램프(5)로부터 방사된 거의 백색인 광은 플라이-아이 렌즈(10A; flyeye lens)로 집적 입사되거나, 반사재(9)에 의해 반사된 후 입사된다. 플라이-아이 렌즈(10A 및 10B)는 강도 분포를 균일하게 한 후 주광원(6)으로부터 주광을 출사한다. 편광 소자(12)는 P-편광 성분을 S-편광 성분으로 변환하여 플라이-아이 렌즈(10A 및 10B)로부터 광을 출사한다. 릴레이 렌즈(13)는 편광 소자(12)로 부터 방사된 광을 거의 평행한 광으로 변환하여 출사한다. 주광원(6)에서, 광 분포는 거의 균일하고, UHP 램프(5)로부터의 주광은 거의 평행한 광의 형상으로 방사된다.

이와는 달리, 보조 광원(8)에서는, 약 650nm의 파장의 레이저 빔이 반도체 레이저(7)로부터 방사된다. 레이저 빔은 도 2의 방사 스펙트럼에 도시된 바와 같이 적색 파장 대역이다. 보조 광원(8)은 레이저 빔의 광축이 주광의 광로에 대하여 거의 수직이 되도록 배치된다. 보조 광원(8)은 광학 시스템(14)을 통해 레이저 빔의 빔 형상을 보정하고, 강도 분포 및 발산각(divergence angle)을 보정한다. 보조 광원(8)에서, 반도체 레이저(7)의 경사각 등은 보조광의 편광면이 주광의 편광면에 대응하도록 설정된다.

광원(2)에서, 조명광 합성 수단(16)은 주광 및 보조광의 광로의 교점에 배치된다. 주광의 강도가 보조광 보다 작고, 보조광의 중심 파장을 중심으로 하는 소정의 파장 대역에서, 주광이 보조광과 부분적으로 대체되어, 주광의 방사 스펙트럼의 적색 파장 대역을 보조광에 의해 보강하여 조명광을 생성한다.

본 실시예의 조명광 합성 수단(16)에서, 반사형 홀로그램 소자(17)는 주광과 보조광의 광로의 교점에서 광로에 약 45°의 각도로 기울어도록 배치된다. 반사형 홀로그램 소자(17)는 립맨형(lippmann-type)의 두꺼운 홀로그램이다. 회절 파장 대역을 선택함으로써, 반사형 홀로그램 소자(17)는 보조광을 반사하고, 보조광에 대응하는 파장 대역을 제외한 주광을 출사한다. 따라서, 주광은 부분적으로 보조광과 대체되어 적색 파장 대역에서 주광의 부족한 강도를 보충한다.

즉, 반사형 홀로그램 소자(17)는 유리 기판(17B 및 17C) 사이의 홀로그램층(17A; 약 10㎛의 두께)에 의해 형성된다. 반사형 홀로그램 소자(17)에 서, 예를 들어, 변조율은 0.05이고, 홀로그램 두께는 10㎛, 홀로그램의 평균 굴절율은 1.52, 공기 중의 입사각은 45°, 공기 중의 회절각은 -45°로 하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 회절 파장 대역의 최대값/2에서 전체 폭이 약 15nm 내지 20nm이 된다.

홀로그램 노광 파장을 변경함에 의해, 회절 파장 대역의 중심 파장이 제어되어, 보조광의 중심 파장(650nm)과 거의 일치한다.

따라서, 반사형 홀로그램 소자(17)는 650nm 부근의 파장 대역을 제외한 주광을 효율적으로 출사하고, 650nm 부근의 파장 대역에서 보조광을 효율적으로 반사하여, 반사된 광이 출사된 주광과 합성된다. 그 결과, 도 2 및 11을 비교하기 위해 마련된 도 5에 도시한 바와 같이, UHP 램프의 광의 강도가 부족한 적색 파장 대역에서도 광원(2)은 충분한 양의 조명광을 출사할 수 있다.

미러(20)는 광원(2)으로부터 방사된 조명광을 반사하여, 약 90°로 광로를 구부린다. 콘덴서 렌즈(21)는 미러(20)에 의해 반사된 조명광을 소정의 양으로 발산하며 편광빔 스플리터(22; polarization beam splitter)로 입사시킨다.

편광빔 스플리터(22)는 두개의 프리즘을 접착하여 형성된다. 접착면에서 검광면(22A)은 콘덴서 렌즈(21)로부터 입사된 조명광, 반사형 액정 디스플레이 패널(3R, 3G, 및 3B)로부터 방사된 화상광을 검광한다. 즉, 편광빔 스플리터(22)는 콘덴서 렌즈(21)로부터 입사 조명광의 S-편광 성분을 선택적으로 반사하여, 색 합성 및 분리 수단인 이색성 프리즘(23)을 향하게 한다. 편광빔 스플리터(22)는 또한 출사된 조명광의 역 광로를 투사하는 화상광의 P-편광을 선택적으로 출사하여 투사 렌즈(24)를 향하게 한다.

이색성 프리즘(23)은 편광빔 스플리터(22)로부터 방사된 조명광으로부터 청색 및 적색 파장 대역에서 광을 분리하여, 상기 광은 청색 및 적색 반사형 액정 디스플레이 패널(3B 및 3R)로 각각 공급된다. 청색 및 적색 파장 대역 이외의 광, 즉, 녹색 파장 대역의 광은 녹색 반사형 액정 디스플레이 패널(3G)로 공급된다. 이와는 달리, 이색성 프리즘(23)은 반사형 액정 디스플레이 패널(3R, 3G, 및 3B)로부터 방사된 화상광을 합성하여, 화상광을 편광빔 스플리터로 향하게 한다.

반사형 액정 디스플레이 패널(3B, 3R, 및 3G)은 청색, 적색, 및 녹색 파장 대역에 대한 화상 신호에 따라 입사광의 편광면을 회전시켜 반사한다. 따라서, 화상 신호에 따라 조명광을 공간 변조하여 P-편광 및 S-편광의 합성광인 화상광을 방사한다. 프로젝터(1)에서, 반사형 액정 디스플레이(3R, 3B, 및 3G)에 의해 공간 변조된 화상광의 P-편광 성분만이 편광빔 스플리터(22)를 통해 출사된다.

투사 렌즈(24)는 편광빔 스플리터(22)를 통해 출사된 화상광을 스크린(4) 상에 투사한다.

(1) 제 1의 실시예의 동작

상기와 같이 구성된 프로젝터(1)에서(도 1에 도시), 주광은 주광원(6)의 UHP 램프(5)로부터 방사된다. 주광의 강도 분포는 플라이-아이 렌즈(10A 및 10B)에 의해 보정되고, 편광 변환 소자(12)에 의해 P-편광 성분이 S-편광 성분으로 변환되며, 조명광 합성 수단(16)인 반사형 홀로그램 소자(17)에 공급된다.

보조 광원(8)에서, 적색파장 대역에서 보조 광원은 반도체 레이저(7)로부터 방사되고(도 2), 주광에 대응하는 다양한 보정이 시행되며, 반사형 홀로그램(17)에 공급된다(도 3).

보조광은 반사형 홀로그램 소자(17)에 의해 반사되어 광로가 약 90°로 기울어진다. 또한, 대부분의 주광은 홀로그램 소자에 있어서 최대값/2에서 전체 폭에 대응하는 대역을 제외하고 홀로그램 소자(17)를 통해 출사된다. 주광은 보조광과 부분적으로 대체된다. 그 결과, 적색 파장 대역에서 부족한 주광이 보충된다(도 5).

본 실시예에서, 보조광과의 이러한 대체는 홀로그램 소자(17)에 의해 이루어진다. 홀로그램 소자(17)에서, 급격하게, 또한 반도체 레이저(7)로부터 방사된 레이저 빔의 좁은 파장 대역에 대응하는 좁은 파장 대역으로, 또한 출사 및 반사로 인한 손실을 최소화하며 주광과 보조광이 부분적으로 대체될 수 있다(도 4).

따라서, 프로젝터(1)에서는, 적색 파장 대역에서 UHP 램프(5)로부터 부족한 강도의 주광을 보조광으로 보충하여 충분한 색 재현성을 확보할 수 있다. 또한, 파장 대역의 균형을 조정하기 위해 적색 파장 대역에서 강도를 증가시킴으로써, 청색 및 녹색 파장 대역에서의 광의 강도를 감소시키지 않으면서 색 재현성을 확보할 수 있다. 따라서, 램프 광원으로부터 방사된 보조광을 효율적으로 사용할 수 있고, 색 재현성이 높은 선명한 화상을 표시할 수 있다.

즉, 이와 같이 생성된 조명광은 미러(20)에 의해 반사되고, 콘덴서 렌즈(21)를 통해 편광 빔 스플리터(22)로 인도되며, 이색성 프리즘(23)을 향해 반사된다. 조명광은 이색성 프리즘(23)에 의해 청색, 적색 및 녹색 파장 대역으로 분리되고, 대응하는 반사형 액정 디스플레이 패널(3B, 3R, 및 3G)에 의해 공간 변조되고, 이색성 프리즘(23)에 의해 합성되어, 편광빔 스플리터(22)로 입사된다. 조명광의 P-편광 성분만이 편광빔 스플리터(22)를 통해 선택적으로 출사되고, 투사 렌즈(24)에 의해 스크린(4) 상에 투사된다. 그 결과, 색 재현성이 높은 선명한 화상이 스크린(4) 상에 표시된다.

(2) 제 1의 실시예의 장점

상기 구성에서, UHP 램프로부터의 주광은 레이저 광원으로부터의 보조광과 부분적으로 대체되고, 주광의 스펙트럼은 보조광에 의해 보강되어 조명광을 생성한다. 따라서, UHP 램프로부터의 주광을 효율적으로 이용할 수 있고, 색 재현성이 높은 선명한 화상을 표시할 수 있다.

조명광 합성 수단인 홀로그램 소자를 사용함으로써, 주광 및 보조광은 효율적으로 합성되고, 조명광의 손실을 충분히 감소시킬 수 있다.

보조광을 주광과 합성하기 위해 홀로그램 소자가 보조광을 반사하므로, 주광 및 보조광은 단순한 구성으로도 효율적으로 합성될 수 있다.

제 2의 실시예

도 6에 도시된 프로젝터(31)에서, 주광(32)은 주광원(33) 및 보조 광원(34)을 포함한다. 주광원(33)은 광검출기(35)에 의해 광의 강도를 모니터할 수 있다는 것을 제외하고 프로젝터(1)와 동일하게 구성된다. 광검출기(35)는 인간의 광감도 중 가장 높은 녹색 파장 대역(중심 대역 500nm 내지 570nm)에서 주광원(33)으로부터 방사된 광을 수광하고, 수광 결과를 출력한다. 광검출기(35)는 스크린을 어둡게 하지 않도록 주광원(33)에서 소정의 위치에 위치한다.

또한, 보조 광원(34)은 발광 다이오드(37)가 반도체 레이저(7)를 대신하고 시스템 제어기(38)에 의해 발광 다이오드(37)로부터 방사된 광의 강도가 제어된다는 점을 제외하고는 프로젝터(1)에서의 보조 광원(8)과 동일한 구성을 갖는다. 도 7은 발광 다이오드(37)의 방사 스펙트럼을 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(37)는 주광의 강도가 부족한 적색 파장 대역에서 조명광을 방사한다. 발광 다이오드(37)는 중심 파장이 약 635nm인 600nm 내지 750nm의 좁은 파장 대역에서 보조광을 방사한다.

프로젝터(31)에서, 이색성 프리즘(39)은 조명광 합성 수단으로 기능한다. 이색성 프리즘(39)은 발광 다이오드(37)로부터 방사된 광에 대응하는 파장 대역에서의 반사 특성을 표시하기 위한 이색성막을 갖는다. 이색성 프리즘(39)은 보조광의 파장 대역에서는 발광 다이오드(37)로부터 방사된 보조광을 반사하고, 미러(20)로 광을 입사하며, 보조광의 파장 대역 이외의 파장 대역 대부분에서는 주광을 출사하여 미러(20)로 광을 입사한다. 따라서, UHP 램프(5)로부터의 주광은 발광 다이오드로부터의 보조광과 부분적으로 대체되고, 주광의 스펙트럼이 보조광에 의해 보강되어 조명광을 생성한다.

컬러 휠(40)은 적색, 녹색, 및 청색 필터를 방사형으로 배치하여 이루어지는 디스크형 부재이다. 컬러 휠(40)은 구동 회로(41)에 의해 회전하여, 조명광을 차례로 순환적으로 적색, 녹색, 및 청색 파장 대역으로 분리한다. 따라서, 프로젝터(31)는 필드 순차 컬러 방식(field sequential color method)에 의해 컬러 화상을 표시할 수 있다.

전반사 프리즘(42)은 컬러 휠(40)을 통해 출사된 광을 반사하고, 광공간 변조 소자(43)로 광을 출사한다. 전반사 프리즘(42)은 광공간 변조기(43)으로부터 화상광을 출사하고, 출사된 광을 투사 렌즈(24)로 입사시킨다.

광공간 변조기(43)는 DMD(Digital Micromirror Device)이다. DMD(43)는 필드 순차 컬러 방식에 따라 구동 회로(44)에 의해 구동되어, 컬러 휠(40)을 통해 출사되고 전반사 프리즘(42)으로부터 방사된 컬러 광선을 변조하고 반사한다. 따라서, 프로젝터(31)에서, DMD(43)에 의해 광공간 변조된 적색, 녹색, 및 청색 화상광은 투사 렌즈(24)에 의해 스크린상에 투사되어 컬러 화상을 표시한다.

아날로그 디지털 변환회로(46; A/D)는 아날로그 영상 신호(SV)를 아날로그 디지털 변환 처리하여 디지털 영상 신호를 생성하고, 디지털 영상 신호를 시스템 제어기(38)로 출력한다. 시스템 제어기(38)는 디지털 영상 신호에 왜곡 보정(distortion correction), 감마 보정(gamma correction)등을 수행함으로써 구동 회로(41 및 44)의 동작을 제어한다. 시스템 제어기(38)는 화상 신호에 따른 조명광을 공간 변조하여 공간 변조에 따라 컬러 휠(40)을 구동한다.

구동 회로(41 및 44)를 제어하기 위해서, 시스템 제어기(38)는 광 검출기(35)에 의한 검출 결과를 획득하고, 상기 결과에 의해 UHP 램프(5)의 사용에 의한 열화를 검출한다. 시스템 제어기(38)는 상기 검출 결과에 의해 발광 다이오드(37)로부터 방사된 강도를 제어한다. 따라서, 프로젝터(31)에서, UHP 램프(5)의 특성이 변화하고 주광의 방사 스펙트럼이 변화하면, 발광 다이오드(37) 로부터 방사된 강도는 변화에 대처하기 위해 보정되어 색 재현성의 변화를 방지한다.

상기 구성에서, 주광의 강도가 검출되므로, 보조광의 강도는 검출 결과에 의해 제어된다. 따라서 색 재현성이 시간에 따라 변화하는 것을 방지할 수 있다.

강도는 500nm 내지 570nm의 중심 파장 대역을 갖는 녹색 파장 대역을 사용하여 검출되므로, 인간의 시작 특성을 고려하여 발광 특성의 변화를 보정할 수 있어 색 재현성이 시간에 따라 변하는 것을 방지할 수 있다.

제 3의 실시예

도 8에 도시된 프로젝터(51)에서, 광원(52)은 주광원(6), 제 1 및 제 2의 보조 광원(53 및 54)을 포함한다. 주광원(6)은 S-편광에 의해 주조명광을 출사하는 점을 제외하고는 제 1의 실시예의 주광원(6)과 동일하게 구성된다.

제 1의 보조 광원(53)은 반도체 레이저(7)로부터 방사된 강도가 제어기(55)에 의해 제어된다는 점과 주광에 대해 편광면을 형성하도록 반도체 레이저(7)등을 배치한 점을 제외하고는 제 1의 실시예의 보조 광원(8)과 동일한 구조를 갖는다.

제 2의 보조 광원(54)은 제어기(55)의 제어에 의해 도 9에 도시된 발광 스펙트럼의 녹색 파장 대역에서 보조광을 방사하는 발광 다이오드(57)와, 보조광의 단면 형상, 강도 분포, 발산각 등을 보정하는 광학 시스템(58), 및 광학 시스템(58)로부터 방사되는 보조광의 S-편광 성분을 선택적으로 출사하는 편광자(59)로 구성된다.

제 1 및 제 2의 보조 광원(53 및 54)은 주광원(6)으로부터 순서대로 배치되 어 보조광은 주광의 광로에 거의 수직으로 배치된다. 제 1 및 제 2의 조명광 합성 수단(61 및 62)은 보조광과 광로의 교점에 배치된다.

제 1의 조명광 합성 수단(61)은 제 1의 실시예의 조명광 합성 수단(16)과 유사한 반사형 홀로그램 소자(17)로 이루어진다. 따라서, UHP 램프(5)로부터의 주광의 스펙트럼은 반도체 레이저(7)로부터 방사된 보조광에 의해 효율적으로 보정될 수 있다.

제 2의 조명광 합성 수단(62)은 도 10에 도시된 특성을 갖는 이색성 미러(63)로 구성된다. 이색성 미러(63)는 유리 기판상에 이색성 다층막을 퇴적하여 형성된다. 이색성 미러(63)에서, 발광 다이오드(57)로부터 방사된 녹색 파장 대역의 보조광의 일부를 제한하여 반사형 홀로그램 소자(17)로부터 출사되는 주광과 대체된다.

상기 광원(52)은 적색 파장 대역뿐만 아니라, 녹색 파장 대역에 대해서도 광의 강도를 보충할 수 있다.

색 분리 미러(65)는 이색성 미러이다. 색 분리 미러(65)는 콘덴서 렌즈(64)를 통해 합성된 조명광을 수광하고, 청색 파장 대역의 조명광을 출사하며, 적색 및 녹색 파장 대역의 조명광을 반사한다. 유사한 구성의 색 분리 미러(66)는 색 분리 미러(65)에 의해 반사된 조명광의 광로 상에 배치되어 녹색 파장 대역의 조명광을 반사하고 적색 파장 대역의 잔여 조명광을 출사한다. 따라서, 프로젝터(51)는 광원(52)로부터 방사된 조명광을 적색, 녹색, 및 청색 조명광으로 분리한다.

콘덴서 렌즈(68), 미러(69), 콘덴서 렌즈(70)는 색 분리 미러(65)를 통해 출 사된 청색 파장 대역에서 조명광의 광로를 구부리고, 청색 광공간 변조기(71B)를 향해 조명광을 향하게 한다. 콘덴서 렌즈(73)는 색 분리 미러(66)에 의해 반사된 녹색 파장 대역의 조명광을 녹색 광공간 변조기(71G)로 향하게 한다. 콘덴서 렌즈(74), 미러(75), 콘덴서 렌즈(76), 미러(77), 및 콘덴서 렌즈(78)는 색 분리 미러(66)을 통해 출사된 적색 파장 대역의 조명광의 광로를 구부리고, 조명광을 적색 광공간 변조기(71R)로 향하게 한다.

광공간 변조기(71B, 71G, 및 71R)는 투과형 액정 표시 패널이고, 색 합성 프리즘인 교차 이색성 프리즘(80)의 표면에 대향하도록 배치된다. 광공간 변조기(71B, 71G, 및 71R)는 제어기(55)에 의해 각각의 청색, 녹색, 및 적색 화상 신호에 따라 구동되어, 파장 대역의 조명광을 공간 변조하며 화상광을 생성한다. 따라서, 파장 대역의 조명광을 공간 변조하여 화상광을 생성한다.

교차 이색성 프리즘(80)은 광공간 변조기(71B, 71G, 및 71R)로부터 방사된 광의 P-편광 성분을 합성하고, 합성된 광을 투사 렌즈(24)를 향하게 한다. 그 결과, 프로젝터(51)에 의해 컬러 화상이 스크린(도시되지 않음) 상에 표시된다.

광검출기(81)는 인간의 광감도가 가장 높은 녹색 파장 대역(중심 파장이 500nm 내지 570nm)에서 투사 렌즈(24)로부터 방사된 광을 수광하고, 수광 결과를 출력한다. 광검출기(81)는 스크린에 그늘지게 하지 않도록 소정의 위치에 배치된다.

제어기(55)는 아날로그 디지털 변환 회로(46)로부터 디지털 영상 신호 입력에 대응하는 광공간 변조기(71B, 71G, 및 71R)를 구동한다. 제어기(55)는 전원이 켜질 때 광공간 변조기(71B, 71G, 및 71R)를 소정의 조건에 의해 구동하여 백색의 표시 화상을 스크린 상에 투사하고, 화상이 투사되는 동안 광검출기(81)의 수광 결과를 획득한다.

따라서, 제어기(55)는 UHP 램프(5)의 열화 정도를 검출하고, 이 열화로 인한 색의 균형의 변화를 보정하기 위해 반도체 레이저(7) 및 발광 다이오드(57)로부터 방사된 광의 강도를 제어한다. 따라서, 본 실시예에서는, 색 재현성의 변화를 더 정밀하게 방지할 수 있다.

다른 실시예

상기 실시예에서는 녹색 파장 대역에서 광원의 열화를 검출하고 보정하는 경우를 기술하였지만, 본 발명은 예를 들어, 광원의 열화가 다양한 파장 대역에서 검출되는 경우와, 광원의 색 온도의 변화에 의해 광원의 열화를 검출하여 보정하는 경우 등에 적용될 수 있다.

상기 실시예에서 투사형 및 반사형 액정 패널과 DMD는 광공간 변조기로서 사용되지만, 본 발명은 격자형 광 밸브(GLV; grating light valves)를 사용하는 경우 등에 적용될 수 있다.

상기 실시예에서 본 발명은 프로젝터에 적용되지만, 광원으로부터 조명광을 변조함에 의해 화상을 생성하는 여러 화상 표시 장치에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 램프 등에 의한 거의 백색인 주광은 레이저 광원 등에 의한 보조광으로 부분적으로 대체되고, 주광의 방사 스펙트럼을 보조광에 의해 보강하여 조명광을 생성한다. 따라서, 램프와 같은 광원으로부터 방사된 광을 효율적으로 이용하여 높은 색 재현성을 갖는 선명한 화상을 표시할 수 있다.

Claims

광원으로부터 방사된 조명광을 광공간 변조기에 의해 변조함으로써 원하는 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 있어서, 상기 광원은,

소정의 방사 스펙트럼을 갖는 거의 백색의 주광을 방사하기 위한 주광원;

상기 주광의 방사 스펙트럼과 상이한 방사 스펙트럼을 갖는 보조광을 방사하기 위한 보조 광원; 및

상기 주광의 강도가 상기 보조광의 강도보다 작은 소정의 파장 대역에서 상기 주광을 상기 보조광으로 대체하여, 상기 주광의 방사 스펙트럼의 파장 대역을 상기 보조광으로 보강하는 조명광을 생성하는 조명광 합성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 광공간 변조기는 반사형 화상 표시 소자인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 주광원은 램프이고, 상기 보조 광원은 레이저 또는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 3항에 있어서,

상기 램프는 초고압 수은 램프인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 조명광 합성 수단은 유전체 다층막을 갖는 이색성 미러 또는 이색성 프리즘인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 조명광 합성 수단은 홀로그램 소자인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 조명광 합성 수단은 상기 조명광을 생성하기 위해 주광의 대부분을 출사하고 보조광의 대부분을 반사하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 1항에 있어서,

상기 주광의 강도를 검출하기 위한 강도 검출 수단; 및

상기 강도 검출 수단에 의한 강도 검출 결과에 의해 보조광의 강도를 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 강도 검출 수단은 소정의 파장 대역에서 주광의 강도를 검출하고, 상기 소정의 파장 대역의 중심 파장은 500nm 내지 570nm인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 10항에 있어서,

상기 보조광의 상기 중심 파장은 600nm 내지 750nm인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.