(57)【要約】【課題】 ＬＥＤを用いるランプ光源の赤色、緑色、青色の光のうち、相対的に足りない色の光強度を補い、色領域別に光損失なく画面の明るさを増加させるディスプレイ装置を提供する。【解決手段】   光を発生するランプ１と、前記ランプから発生する光を、赤色、緑色、青色の光にそれぞれ分離するフィルタ（２、４）と、前記分離された赤色、緑色、青色の光のうち、相対的に光強度の低い光を補償する付加光源部１５と、前記ランプ１から発生する光と、前記付加光源部１５から発生する光を用いて、映像を表示する赤、緑、青用の各ＬＣＤ7〜9とからなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生するランプと、
前記ランプから発生する光を赤色、緑色、青色の光にそれぞれ分離するフイルタと、
前記分離された赤色、緑色、青色の光のうち、相対的に光強度の低い光を補償する付加光源部と、
前記ランプから発生する光と、前記付加光源部から発生する光を用いて、映像を表示する赤、緑、青のＬＣＤと、
からなることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２】
前記付加光源部は、
補助光源と、
前記補助光源から発生する光と、
前記ランプから発生する光とを合成した後、前記ＬＣＤに伝播する光導波ミラーと、
からなることを特徴とする請求項１記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記補助光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項２記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記光導波ミラーは、
前記補助光源の光が入射する入射面と、
前記入射面で所定の角度に傾き、前記入射面に入射した光を反射させる傾斜面と、
前記傾斜面で反射した光を、前記ランプから発生する光の方向と同一の方向に反射させる反射面と、
からなることを特徴とする請求項２記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記光導波ミラーの傾斜面の傾斜角は、前記ランプから発生する光の方向に従って調節されることを特徴とする請求項４記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
光を発生させるランプと、
前記ランプから発生する光を赤色、緑色、青色の光にそれぞれ分離するフイルタと、
前記分離された赤色、緑色、青色の光のうち、相対的に光強度の低い光を補償する補助光源と、
前記ランプまたは前記補助光源から発生する光を偏光させる複数個の偏光部と、
前記偏光部を通過した光で映像を表示する赤、緑、青のＬＣＤと、
からなることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項７】
前記偏光部は、
前記ランプから発生する光を偏光させる第１偏光部と、
前記ＬＥＤアレイから発生する光を偏光させる第２偏光部と、
からなることを特徴とする請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項８】
前記偏光部は、
前記第１，２偏光部を通過した光を、前記光の方向成分に従って選択的に透過、または反射する第３偏光部と、
前記第３偏光部を介して、透過または反射された光を偏光する第４偏光部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記偏光部は、ＰＢＳであることを特徴とする請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記ＰＢＳは、多数個のマイクロＰＢＳからなることを特徴とする請求項９記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記ＰＢＳには、交互にハーフ−ウェーブプレートが形成されることを特徴とする請求項９記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記補助光源は、ＬＥＤアレイであることを特徴とする請求項６記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記ＬＥＤアレイの各ＬＥＤ先端には、ハーフ−ウェーブプレートが形成されることを特徴とする請求項１２記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置に関し、特に付加光源を用いて全体的な明るさを向上させたディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、衛星放送やデジタル放送が本格的に進められ、高輝度を有する大型画面ディスプレイに対する需要と関心が増加し、プロジェクターに対する期待や役割が非常に増加しつつある。このため、最近は、高輝度のプロジェクターに対する技術的な開発が活発に行われている。
【０００３】
そのうち、ＬＣＤプロジェクターは、光源として使用されるランプからの光を多数のカラーフイルタを用いて色分離した後、再び合成することでカラー映像を実現する。この際、前記カラー映像を構成する赤、緑、青の各色の光強度比率を、ランプの特性に応じて調節しなければならないという問題がある。
【０００４】
即ち、ＬＣＤプロジェクターに用いられるランプのスペクトルは、緑領域の光強度が最も高く、相対的に青領域と赤領域の光強度は低い。特に、視感度の最も小さい前記青領域の光強度が低いためユーザーの視野に暗い領域が生じる。このような現象は前記ＬＣＤプロジェクターの明るさを減少させる原因となる。
したがって、従来のＬＣＤプロジェクターは、入力映像信号に当たるカラー映像を実現するために最も低い光強度を有した前記青領域の光強度に合わせて、赤領域の光強度を減らすことでバランスを合わせた。
【０００５】
このように従来のＬＣＤプロジェクターは、ランプから出る全体の光を全て使用せず、最も低い光強度を有する色を基準に赤、緑、青の配合比率を調節しなければならないので、画面全体の明るさを低下させるという問題点を抱えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、ＬＥＤを用いるランプ光源の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の光のうち、相対的に足りない色の光強度を補い、色領域別に光損失なく画面の明るさを増加させるディスプレイ装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明によるディスプレイ装置は、光を発生するランプと、前記ランプから発生する光を、赤色、緑色、青色の光にそれぞれ分離するフイルタと、前記分離された赤色、緑色、青色の光のうち、相対的に光強度の低い光を補償する付加光源部と、前記ランプから発生する光と、前記付加光源部から発生する光に映像を表示する赤、緑、青のＬＣＤとからなることを特徴とする。
【０００８】
前記付加光源部は、補助光源と、前記補助光源から発生する光と、前記ランプから発生する光とを合成した後、前記ＬＣＤに伝達する光導波ミラーとからなることを特徴とする。
【０００９】
前記補助光源はＬＥＤであることを特徴とする。
前記光導波ミラーは、前記補助光源の光が入射する入射面と、前記入射面で所定の角度に傾き、前記入射面に入射した光を反射させる傾斜面と、前記傾斜面で反射した光を、前記ランプで発生する光の方向と同一の方向に反射させる反射面とからなることを特徴とする。
【００１０】
前記光導波ミラーの傾斜面の傾斜角は、前記ランプから発生する光の方向に従って調節されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によるディスプレイ装置は、光を発生させるランプと、前記ランプから発生する光を赤、緑、青の光にそれぞれ分離するフイルタと、前記分離された赤、緑、青の光のうち、相対的に光強度の低い光を補償する補助光源と、前記ランプまたは前記補助光源から発生する光を偏光させる複数個の偏光部と、前記偏光部を通過した光で映像を表示する赤、緑、青のＬＣＤとからなることを特徴とする。
【００１２】
前記偏光部は、前記ランプから発生する光を偏光させる第１偏光部と、前記ＬＥＤアレイから発生する光を偏光させる第２偏光部とからなることを特徴とする。
【００１３】
前記偏光部は、前記第１，２偏光部を通過した光を前記光の方向成分に従って選択的に透過、または反射する第３偏光部と、前記第３偏光部を介して透過、または反射された光を偏光する第４偏光部とをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
前記偏光部は、ＰＢＳであることを特徴とする。
【００１５】
前記ＰＢＳは、多数のマイクロＰＢＳからなることを特徴とする。
【００１６】
前記ＰＢＳには、交互にハーフ−ウェーブプレートが形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記補助光源は、ＬＥＤアレイであることを特徴とする。
【００１８】
前記ＬＥＤアレイの各ＬＥＤ先端には、ハーフ−ウェーブプレートが形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のディスプレイ装置によれば、ＬＥＤを用いてランプ光源のＲ，Ｇ，Ｂ光のうち、相対的に足りない色の光強度を補充して、光損失なく画面の明るさを増加させることができる。また、ランプから発生する光を偏光ビームスプリッタによって一定の偏光に偏光化することで、ＬＣＤの光効率を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明によるディスプレイ装置の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。
図１に示すように、前記ディスプレイ装置は、光源のランプ１と、前記光の色を分離して該当色の光のみ透過させる赤、青フイルタ２、４とを含む。そして、前記該当する色の光を反射させる赤、青ミラー３、５と、補助光源として使用されるＬＥＤ１５と、前記ＬＥＤから発生する光と、前記ランプから発生する光とを合成して伝達する光導波ミラー（light guide with mirror）１４とを含む。
【００２２】
また、電気的な信号によって前記該当する色の映像を表示する赤、緑、青ＬＣＤ７，８，９と、前記ＬＣＤにより表示された映像を合成した後、一定の方向に進ませるプリズム１０と、前記合成された映像を拡大させる投射光学系１１と、前記拡大された映像を現すスクリーン１２とをさらに含む。
【００２３】
このように構成された本発明によるディスプレイ装置の動作を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
前記ランプ１から発生する光は、反射鏡によって前面に進む。その進んだ光は、赤フイルタ２によって赤色光のみ透過され、緑色光と青色光は反射される。
次に、前記透過された赤色光は、赤ミラー３によって反射された後、赤ＬＣＤ７に照射される。一方、前記赤フイルタ２によって反射された前記青色光は、青フイルタ４によって透過され、前記緑色光は反射される。前記反射された緑色光は緑ＬＣＤ８に照射される。
そして、前記青フイルタ４を透過した前記青色光は、青ミラー５によって反射された後、光導波ミラー１４によって経路が変わり、青ＬＣＤ９に照射される。
【００２５】
図２は、一般的なランプの光強度スペクトルを示す図面である。
図２に示すように、一般に、ＬＣＤプロジェクターに使用されるランプのスペクトルは緑色領域の光強度が最も強く、青色領域と赤色領域の光強度が弱い。特に、青色領域の視感度が最も低いので、最も暗い領域となる。即ち、カラー映像をしっかりと実現するために、最も低い光強度の青色の光強度を高める必要がある。したがって、前記光導波ミラー１４の側面に補助光源として青色光を発生させるＬＥＤ１５を形成する。前記ＬＥＤから発生する青色光は、前記光導波ミラー１４によって反射され、前記青ＬＣＤ９に照射される。
このように、前記ランプから発生する青色光と、前記ＬＥＤ１５から発生する青色光とが合成された後、前記青ＬＣＤ９に照射される。
【００２６】
図３Ａ、３Ｂは本発明の第１実施形態によるディスプレイ装置で、前記光導波ミラーの原理を詳細に示す図面である。図示したように、前記光導波ミラーは、入射面、反射面、傾斜面１６で構成される。前記入射面には前記ＬＥＤから発生する光が入射する。
前記青ミラー５で反射した青色光１９は、前記ランプの光路と平行に進んだ後、前記光導波ミラーの傾斜面１６で再び反射する。
【００２７】
一方、前記ＬＥＤ１５から発生する青色光は、前記光導波ミラーの入射面１８に入射する。その後、前記青色光は前記傾斜面１６で全反射し、前記反射面１７で前記ランプの光路と平行になるように再び反射する。この際、前記光導波ミラーの傾斜部１６の傾斜角を調節して、前記ＬＥＤ１５から発生する青色光の方向が、前記ランプから発生する青色光の方向と平行になるようにする。ここで、前記光導波ミラーは、場合に応じて直角三角形、平行四辺形、半円などの多様な形態とすることができる。このように、前記青色光の光強度を高めることで、前記ランプから発生した赤色、緑色、青色の光の、それぞれの光強度を損失せずに使用できる。
【００２８】
図４は本発明の第２実施形態によるディスプレイ装置の構成図で、図５は本発明の第２実施形態による偏光ビームスプリッタの原理を示す図面である。
図４に示すように、前記ディスプレイ装置は、光源のランプ１０１、前記ランプから発生する光を一定の偏光に変換させる第１マイクロ偏光ビームスプリッタ１１３、ＲＥＤフイルタ１０２、青フイルタ１０４、ＲＥＤミラー１０３、第１，２青ミラー１０５，１０６を含む。そして、補助光源として作用するＬＥＤアレイ１２４、前記ＬＥＤアレイから発生する光を一定の偏光に変換させる第２マイクロ偏光ビームスプリッタ１２１を含む。
【００２９】
また、前記第１，２偏光ビームスプリッタを通過した偏光を選択的に反射、透過させる第３編光ビームスプリッタ１２３、前記第３編光ビームスプリッタによって透過、反射された偏光を一つの偏光に変換させる第４マイクロ偏光ビームスプリッタ、赤、緑、青の各ＬＣＤ１０７，１０８，１０９、プリズム１１０、投射光学計１１１、スクリーン１１２をさらに含む。
【００３０】
前記ランプ１０１から発生する光は反射鏡によって反射され、前面に進む。その後、前記光は第１マイクロ偏光ビームスプリッタ１１３によって一定の偏光に変換される。
前記偏光ビームスプリッタの原理を図５に基づいて説明する。
【００３１】
前記ランプ１０１から発生して前記偏光ビームスプリッタに入射する光１２５は、ｐ波とｓ波とが混在している。まず、前記入射光１２５は、マイクロレンズ１２６によって前記偏光ビームスプリッタのコーティング材１２７に集まる。前記入射光のうち、ｐ波光１２８は、前記偏光ビームスプリッタのコーティング材１２７を透過して進んだ後、半波長板１３０によって偏光方向が９０o回転したｓ波光１２９に変換される。
【００３２】
一方、前記入射光のうち、Ｓ波光１２９は、前記偏光ビームスプリッタのコーティング材１２７で反射した後、隣接した偏光ビームスプリッタのコーティング材で前記ｐ波光と平行する方向に再び反射される。このように、前記マイクロ偏光ビームスプリッタ１１３に入射した光は全てｓ波に変換される。
【００３３】
仮に、前記半波長板１３０を図面と異なって、前記偏光ビームスプリッタの偶数番目のコーティング材の前面に位置するようにすると、同一の方法で前記入射光を全てｐ波に変換させることができる。再び図４を参照して説明すると、前記第１編光ビームスプリッタによって作られた前記偏光は、赤フイルタ１０２によって赤色光のみ透過され、緑色光と青色光は反射される。
【００３４】
次に、前記透過された赤色光は、赤ミラー１０３によって反射された後、赤ＬＣＤ１０７に照射される。
【００３５】
一方、前記赤フイルタ１０２によって反射された光のうち、前記青色光は青フイルタ１０４によって透過され、前記緑色光は反射される。前記反射された緑色光は緑ＬＣＤ１０８に照射される。そして、前記青フイルタ１０４を透過した青色光は、第１，２青ミラー１０５，１０６によって順次に反射され、前記青ＬＣＤ方向に進行する。
【００３６】
上述したように、カラー映像をしっかりと実現するために、最も低い光強度を有する青色の光強度を高める必要がある。したがって、本発明では前記青色光の補助光源として平板ＬＥＤアレイ１２４を使用する。
【００３７】
図６は本発明の第２実施形態による前記平板ＬＥＤアレイの構成図である。図示したように、基板１３１上にＬＥＤｐ層１３２と、ＬＥＤｎ層１３４とが順次に積層される。そして、前記ＬＥＤｐ層１３２と、ＬＥＤｎ層１３４との間には、光を発生するＬＥＤ発光層１３３が形成される。また、前記ＬＥＤｐ層１３２と、ＬＥＤｎ層１３４は、それぞれ透明電極であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）１３５に接している。前記ＩＴＯ１３５が外部の電気信号の供給を受け、前記ＬＥＤｐ層１３２と、ＬＥＤｎ層１３４とに電圧を印加すると、前記ＬＥＤ発光層で光が発生する。ここで、前記光は前記発光層の両方向に進む。
【００３８】
しかし、右側に進んだ光は反射層１３６で左側に反射されるので、結局、全ての光は左側に進む。次に、前記光はＬＥＤ基板１３１を透過した後、マイクロレンズ１２６によって第２マイクロ偏光ビームスプリッタのコーティング材１２７に集束する。ここで、前記コーティング材は一定の振動方向を有した波は透過し、そうでない波は反射するように形成される。
【００３９】
一例として、ｓ波光１２９は前記偏光ビームスプリッタコーティング材１２７を透過した後、半波長板１３０によって偏光方向が９０o回転したｐ波光１２８に変換される。
【００４０】
一方、ｐ波光１２８は、前記偏光ビームスプリッタコーティング材１２７から下方に９０o反射された後、隣接した偏光ビームスプリッタコーティング材１２７により再び左側に９０o反射される。このように、前記ＬＥＤから発生する光は、第２マイクロ偏光ビームスプリッタ１２１によってｐ波１２８に偏光される。要約すると、ランプから発光した光は第１マイクロ偏光ビームスプリッタ１１３によってｓ波に偏光化され、前記ＬＥＤで発光した光は第２マイクロ偏光ビームスプリッタ１２１によってｐ波に偏光化される。
【００４１】
再び図４によれば、前記ランプから発生したｓ波の青色光と、前記ＬＥＤで発生したｐ波の青色光は、第３偏光ビームスプリッタ１２３で合成され、前記青ＬＣＤ方向に進行する。図示したように、前記第３編光ビームスプリッタ１２３はｓ波光を透過させ、ｐ波光は反射させるように設定する。
【００４２】
すると、前記ランプから発生するｓ波の青色光は、前記第３偏光ビームスプリッタ１２３をそのまま透過し、前記ＬＥＤから発生するｐ波の青色光は、前記第３偏光ビームスプリッタ１２３で反射する。このように合成された青色光は、第４マイクロ偏光ビームスプリッタ１２２で再び一つの偏光のｓ波、或いはｐ波の光に変換され、前記青ＬＣＤに照射される。
したがって、前記青ＬＣＤに照射される青色光の光強度を増加させることができる。
【００４３】
一方、前記第４マイクロ偏光ビームスプリッタを通過した最終の偏光の方向が、前記ＬＣＤの偏光方向と同一の方向となるように設定し、前記ＬＣＤでの光効率を増加させる。
次に、前記赤、緑、青ＬＣＤ１０７，１０８，１０９は、電気的な信号によってそれぞれ該当色の映像を表示する。そして、各色のＬＣＤで表示された映像は、プリズム１１０によって合成され、一つのカラー映像を構成する。前記投射光学系は、前記カラー映像を拡大してスクリーンに投射し、ユーザーはスクリーンの前または後で前記映像を鑑賞できる。もし、ランプの特性によって青色光でない他の色の光強度が相対的に低い場合は、その光強度の低い色のＬＥＤを補助光源とすれば良い。
【００４４】
以上説明した内容を通じて、当業者であれば本発明の技術思想を外れない範囲で多様な変化や修正が可能なことが分かるだろう。したがって、本発明の技術的範囲は本実施形態に記載された内容に限られるわけではなく、特許請求範囲によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。
【図２】一般的なランプの光強度スペクトルを示す図面である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１実施形態によるディスプレイ装置で光導波ミラーの原理を詳しく示す図面である。
【図４】本発明の第２実施形態によるディスプレイ装置の構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態による偏光ビームスプリッタの原理を示す図面である。
【図６】本発明の第２実施形態による前記平板ＬＥＤアレイの構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１０１…ランプ
２，１０２…赤フイルタ
３，１０３…赤ミラー
４，１０４…青フイルタ
５，１０５…青ミラー
７，１０７…赤ＬＣＤ
８，１０８…緑ＬＣＤ
９，１０９…青ＬＣＤ
１０，１１０…プリズム
１１，１１１…投射光学系
１２，１１２…スクリーン
１４…光導波ミラー
１５…ＬＥＤ
１１３，１２１，１２２，１２３…マイクロ偏光ビームスプリッタ
【図１】
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【図２】
2004326122.tif 000004
【図３】
2004326122.tif 000005
【図４】
2004326122.tif 000006
【図５】
2004326122.tif 000007
【図６】
2004326122.tif 000008