KR0173707B1 - 투사형화상표시장치의 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미러의 제작특성을 변화시켜 광원으로부터의 방사광이 미러의 경사각도에 영향을 받지않도록 되어 결국 스크린 색상의 불투명성을 해소할 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있는 것으로서, 투사형화상표시장치의 구성에 있어서, 제3다이크로익미러(52)는 입사되는 백색광중에서 녹색성분을 반사시키고 적색 및 청색성분은 투과시키며, 제4다이크로익미러(54)는 상기 제3다이크로익미러(52)에서 투과된 색성분중 청색성분만을 반사시키거나 적색성분만을 반사시키기위한 컷팅영역을 가지도록 제작된 것으로서, 제4다이크로익미러(54)를 제작하여 설치하는 경우 일정영역(약 100nm)에서는 시프트에 영향을 받지않기 때문에 컬러의 불균형성을 해소시키는 효과가 있는 유용한 발명이다.

Description

투사형화상표시장치의 광학계

제1도는 종래 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 평면도.

제2도는 (a) 내지 (c)는 종래 투사형화상표지장치에 있어서의 빛의 스펙트럼의 특성을 나타낸 도면.

제3도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치에 있어서 제3다이크로익미러에 의한 빛의 스펙트럼특성을 나타낸 도면.

제5도는 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치에 있어서 제4다이크로익미러에 의한 빛의 스펙트럼특성을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투사형화상표시장치 11 : 광원

12 : 반사거울 20, 30, 40 : 제1,2 및 3 광로조절기

52, 54 : 제3,4 다이크로익미러

본 발명은 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투사형화상표시장치에 있어서, 광원으로부터 입사된 백색광으로부터 적색, 녹색, 청색성분을 분리시키는 다이크로익미러의 제작특성을 변화시킴으로서 스크린상에 맺히는 컬러의 불균형을 해소시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 주지된 바와 같이, 음극선관(Cathode Ray Tube : 이하 CRT라 칭함)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나, 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸다는 등이 문제점이 있어 대화면을 구비하는 데 한계가 있다.

투사형화상표시장치는 주지된 바와 같이, 액정표시장치(liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형화상표시장치가 개발되었다.

상기 투사형화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M × 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M × N 어레이로 배열되어 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M × 1 개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M × N개의 광속들을 투사시켜 M × N화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.

이 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 반사거울(12), 제1 및 2 다이크로익미러(dichroic mirrors : 13,14), 투사스톱(15), 투사렌즈(16), 스크린(17) 및 제 1,2 및 3 광로조절기(20,30,40)를 포함하고 있다.

상기에서 광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)하고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광은 반사거울(12)에 의해 반사된다.

상기 제 1,2 다이크로익미러(13,14)는 상기 반사거울(12)에 의해 반사된 광을 색분리하여 각각 적색 및 청색성분을 반사시키는 역할을 한다.

상기 제 1,2 및 3 광로조절기(20,30,40)는 상기 제 1,2 다이크로익미러(13,14)로부터 입사된 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울(26,36,46)과, 이 거울(26,36,46)이 일정경로를 가지도록 하는 액츄에이터(24,34,44)가 M × N개가 실장된 액츄에이터 어레이패널들(22,32,42)로 이루어진다. 상기 액츄에이터어레이패널들(22,32,42)은 M × N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터(24,34,44)는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액츄에이터어레이패널(22,32,42)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울(26,36,46)을 경사지게 한다.

상기 제 1,2 및 3 광로조절기(20,30,40)로부터 반사된 광은 투사스톱(15)에 도달된다.

상기 투사렌즈(16)는 상기 제 1,2 및 3 광로조절기(20,30,40)에 의해 광량에 조절되고 상기 투사스톱(15)을 통과하여 입사된 광을 스크린(17)을 향해 투사시킨다.

일반적으로 프로젝터는 광원의 위치에 따라 프론트(front) 또는 리어(Rear)프로젝션TV로 구분되어있고, 대화면을 구현하므로 넓은 장소에서 많은 사람이 동시에 TV를 시청할 수 있도록 되어있다.

투사형화상표시장치의 광학계를 구성하는 상기 다이크로익미러는 그의 제작시 설계되는 각에 따라 특성을 나타내는데, 즉 입사되는 빛이 제작시 설계된 각과 다를 경우, 그 정도에 따라 특성파장대가 변하여 분리되거나 합성되는 색이 달라지게 된다.

일반적으로 다이크로익미러의 유효각은 0°의 경우 +14°정도이며, 45°의 경우에는 +4°정도이고, 이 영역에서는 눈에는 크게 차이를 주지 못하는 영역으로, 대략 5nm정도의 스펙트럼시프트를 가져오게 된다.

상기 제1도에 도시된 바와 같이, 광원(11)으로부터 방사된 광은 반사거울(12)에 의해 반사되어 제 1 및 2 다이크로익미러(13,14)를 통과하는데, 제 1 및 2 다이크로익미러(13,14)에서 입사되는 광의 각도는 중심과 상단 및 하단부분에서 각각 차이가 있으므로 AMA를 이용한 광로조절소자(20,30,40)의 위치에 따라서도 각각 각도의 차이가 발생하게 된다. 이 결과 스크린(17)에서의 색은 중심은 선명하고 상단 및 하단부분은 불투명하게 된다. 이와 같은 상태를 스펙트럼(spectrum)으로 표현하여 보면, 제2도에 도시한 바와 같이, 스펙트럼의 시프트현상을 관찰할 수 있다. 즉, (a)가 우측으로 시프트된 상태를 나타내고, (b)는 정상상태를 나타내고, (c)는 좌측으로 시프트된 상태를 나타낸다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 미러의 제작특성을 변화시켜 광원으로부터의 방사광이 미러의 경사각도에 영향을 받지않도록 되어 결국 스크린 색상의 불투명성을 해소할 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계는 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터 방사된 광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 반사된 광중에서 일부를 반사시키고 일부를 투과시키는 제 3 다이크로익미러와, 상기 제 3 다이크로익미러부터 투과된 광중에서 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 제 4 다이크로익미러와, 상기 제 3 다이크로익미러의 반사면에 위치하여 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 제 1 광로조절기와, 상기 제 4 다이크로익미러의 반사면 및 투과면에 각각 위치하여 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 제 2 및 3 광로조절기와, 상기 제 1,2 및 3 광로조절기로부터 광로가 조절된 광의 광로에 위치하여 광을 투과시키는 투사스톱과, 상기 제 1,2 및 3 광로조절기로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 제 3 다이크로익미러는 입사되는 백색광중에서 녹색성분을 반사시키고 적색 및 청색성분은 투과시키며, 제 4 다이크로익미러는 상기 제 3 다이크로익미러에서 투과된 색성분중 청색성분만을 반사시키기 위한 컷팅영역을 가지도록 제작된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계가 제공된다.

상기 제 4 다이크로익미러는 적색성분만을 반사시키기위한 컷팅영역을 가지도록 제작될 수도 있다.

이하 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 개략도로서, 종래 도면과 동일부분에는 동일부호를 사용하였다. 이에 도시한 바와 같이, 광원(11)으로부터 방사된(emitting) 백색광은 반사거울(12)에 의해 반사되어 제 3 다이크로익미러(52)에 의해 녹색성분이 반사되고 청색 및 적색성분은 투과되도록 제작되는데, 이 경우 빛의 스펙트럼은 제4도에 도시한 바와 같다.

상기 제 3 다이크로익미러(52)는 빛이 투과 또는 반사되면서 발생하는 색의 불균일성을 줄이도록 하기위하여 미러(52)의 법선에 대하여 특성각(α)은 20°이하가 되도록 제작되고 설치된다.

상기 제 3 다이크로익미러(52)의 다음에 사용하는 제 4 다이크로익미러(54)는 제5도에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 다이크로익미러(52)에 의해 투과된 빛의 스펙트럼의 중앙을 컷트(cut)하도록 하여 제작 및 설치되는데, 즉, 상기 제 4 다이크로익미러(54)를 통과한 광의 투과특성이 시프트하여도 일정한 범위내에서는 처음에 제 3 다이크로익미러(52)에 의해 녹색성분을 제거하였으므로 시프트에 영향을 받지 않는다. 일반적으로 빛의 스펙트럼중에서 적색성분은 490nm정도에서 나타나고, 또한 청색성분은 580nm정도에서 나타나며, 그 중간 약 100nm정도가 녹색성분영역이다. 그러나, 본 발명에서 제 3 다이크로익미러(52)에 의해 녹색성분은 반사되고 적색 및 청색성분만이 투과되었으므로 제 4 다이크로익미러(54)에 도달하는 광의 스펙트럼에 중에서 중간부분 일정영역에는 아무런 색성분이 없었으므로 상기 제 4 다이크로익미러(54)를 만약 제5도의 (a)와 같은 스펙트럼(일점쇄선으로 표시함)을 가지도록 구성하는 경우는 청색성분이 약 580nm∼600nm정도에서 나타나므로 적색성분만을 반사시킬 수 있게되고, (b)와 같은 스펙트럼(일점쇄선으로 표시함)이 구성하는 경우는 적색성분은 490nm∼510nm정도에서 나타나므로 적색성분은 투과되고 청색성분만을 반사시킬 수 있는 미러가 구성되는 것이다. 도면에서 빗금친부분은 광투과영역을 나타낸다. 즉, 제 다이크로익미러(54)의 배치에 의하여 적색성분은 반사되거나 투과된다. 따라서, 상기와 제5도의 (a) 및 (b)와 같은 컷팅영역을 가지도록 제 4 다이크로익미러(54)를 제작하여 설치하는 경우 일정영역(약 100nm)에서는 시프트에 영향을 받지않기 때문에 컬러의 불균일성은 생기지 않게 된다.

상기 실시예에서 설명 및 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계에 의하면, 다이크로익미러의 제작특성을 변화시킴으로서 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서의 컬러의 불균일성을 해소시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광을 반사시키는 반사거울(12)과, 상기 반사거울(12)로부터 반사된 광중에서 일부를 반사시키고 일부를 투과시키는 제 3 다이크로익미러(52)와, 상기 제 3 다이크로익미러(52)부터 투과된 광중에서 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 제 4 다이크로익미러(54)와, 상기 제 3 다이크로익미러(52)의 반사면에 위치하여 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 제 1 광로조절기(20)와, 상기 제 4 다이크로익미러(54)의 반사면 및 투과면에 각각 위치하여 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 제 2 및 3 광로조절기(30,40)와, 상기 제 1,2 및 3 광로조절기(20,30,40)로부터 광로가 조절된 광의 광로에 위치하여 광을 투과시키는 투사스톱(15)과, 상기 제 1,2 및 3 광로조절기(20,30,40)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 스크린(17)으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 구성된 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 제 3 다이크로익미러(52)는 입사되는 백색광중에서 녹색성분을 반사시키고 적색 및 청색성분은 투과시키며, 제 4 다이크로익미러(54)는 상기 제 3 다이크로익미러(52)에서 투과된 색성분중 청색성분만을 반사시키기위한 컷팅영역을 가지도록 제작된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.
2. 제1항에 있어서, 상기 제 4 다이크로익미러(54)는 적색성분만을 반사시키기위한 컷팅영역을 가지도록 제작된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.