KR970006986B1 - 투사형 화상표시장치 - Google Patents

Abstract

내용없음

Description

투사형 화상표시장치

제1도는 종래의 투사형 화상표시장치의 개략도

제2도는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 광원 32 : 광분리수단

33 : 평행렌즈 35 : 광로조절수단

37 : 기판 38 : 거울

39 : 액츄에이터 43 : 광량조절수단

45 : 반사면 48 : 투사렌즈

49 : 화면 50 : 화상표시장치

본 발명은 투사형 화상표시장치에 관한 것으로서, 특히, 광로조절수단의 거울면들과 액츄에이터들을 화면의 화소들과 대응하는 M×N개의 2차원으로 배열하여 광속들을 화면의 전면에 투사시켜 화상을 구현할 수 있는 투사형 화상표시장치에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.

투사형 화상표시장치는 내화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 평광판에 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 투사형 화상표시장치가 개발되었다.

상기 투사형 화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N 어레이로 배열되어있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 주사거을을 이용하여 M×1개의 광속들을 선주사시키고,2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 선주사시키고,2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 상기 종래의 투사형 화상표시장치(20)의 개략도이다.

상기 투사형 화상표시장치(20)는 광원(1), 광분리수단(2), 광로조절수단(5), 광량조절수단(13) 및 화면(19)을 포함한다.

상기 광원(1)은 고휘도의 백색광을 방사한다. 상기 광분리수단(2)은 회전하는 칼라휠(color wheel)로 이루어지며 상기 백색광으로부터 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 순차적으로 분리한다. 상기 칼라휠(2)은 적색, 녹색 또는 청색의 광중 어느 하나를 투과시키는 칼라필터들(color filters)이 동일한 면적을 갖도록 분리되어 있으며, 화상신호의 필드 또는 프레임에 대해 정수배로 회전한다. 상기 각각의 제1차 광속들은 집속되어 광량조절수단(13)의 반사면(15)에 의해 반사되며, 상기 반사된 제1차 광속들은 다시 분산되는데 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된다.

상기 광로조절수단(5)은 기판(7)에 M×N 어레이의 액츄에이터(9) 및 거울(8)들로 이루어져 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된 각각의 제1차 광속들을 다수의 제2차 광속들로 반사시킨다. 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들은 상기 거울(8)들의 기울기에 의해 광로들이 조절된다. 또한, 상기 제2차 광속들은 평행렌즈(3)에 의해 다시 집속된다.

상기 광량조절수단(13)은 하나 또는 그 이상의 틈(17)들을 가진 반사면(15 reflective surface)으로 이루어진다. 상기 반사면(15)은 3원색으로 분리되고 촛점으로 집속된 제1차 광속들을 다시 분산되게 반사시킨다. 또한, 상기 틈(17)들은 평행렌즈(3)에 의해 집속된 제2차 광속들의 양을 조절하여 통과시킨다. 상기에서 틈(17)들은 광로조절수단(5)에 구동전압을 인가하지 않은 상태, 즉, 영상신호가 없는 상태에서 각각의 제2차 광속들을 50% 정도 통과시킨다. 그러기 위해서는 상기 광로조절수단(5)이 평행렌즈(3)와 평행하지 않고 소정각도(△θ)로 기울어져 설치된다.

상기 화면(19)은 투사렌즈(18)를 통해 전면에 순차적으로 투사되는 상기 광량이 조절된 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 합성시켜 화상을 나타낸다.

상술한 바와 같이 종래의 투사형 화상표시장치는 전원을 인가한 상태에서 광로조절수단을 구동시키지 않고 제2차 광속들의 약 50% 정도를 화면에 비치도록 하기 위해 광로조절수단을 평행렌즈와 평행하지 않고 소정각도를 갖도특 설치하였다.

그러나 상기 광로조절수단이 평행렌즈와 평행하지 않고 미세각도(△θ)만큼 기울어져 설치되므로 화면에서 각각의 화소에 나타나는 화상이 사다리꼴이 되며, 또한 각도를 조정하기 어러운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 직사각형꼴로 나타낼 수 있는 투사형 화상표시장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 광로조절수단을 미세하게 각도를 조절하지 않고 쉽게 설치할 수 있는 투사형 화상표시장치를 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 M×N개의 화소들로 화상을 나타내는 투사형 화상표시장치에 있어서, 백색광을 발광하는 광원과, 상기 백색광에서 다수의 원색을 가지는 제1차 광속들을 순차적으로 분리하는 수단과, 상기 각각의 제1차 광속들을 집속시켜 촛점을 이루게 하여 광로조절수단에 반사시키고 상기 광로가 조절되어 상기 화소들과 대응하여 반사되는 상기 제1차 광속들 각각에 대한 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 조절하는 수단과, 상기 제1차 광속들을 평행하게 하고 제2차 광속들을 다시 집속시키며 상기 제1차 광속들의 촛점과 광축이 소정거리 이격되도록 위치하여 상기 광로조절수단이 구동되지 않을 때에 상기 제2차 광속들의 소정광량이 상기 광량조절수단을 통과하도록 하는 평행렌즈와, 상기 제1차 광속들을 상기 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들을 경로들이 서로 다르게 반사시켜 광로들을 조절하는 수단과, 상기 광량이 조절된 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 순차적으로 수광하고 합성하여 화상을 나타내는 화면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치(50)의 개략도이다.

상기 투사형 화상표시장치(50)는 광원(31), 광분리수단(32), 평행렌즈(33), 광로조절수단(35), 광량조절수단(43) 및 화면(49)을 포함한다.

상기 광원(31)은 고희도의 백사광을 방사한다. 상기 광분리수단(32)은 상기 광으로부터 순차적으로 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 분리한다. 상기 광분리수단(32)은 회전하는 칼라휠(color wheel)을 사용한다. 상기 칼라휠(32)은 적색, 녹색 또는 청색의 광중 어느하나를 투과시키는 칼라필터들(Color filters)이 동일한 면적을 갖도록 형성되어 있으며, 화상신호의 필드 또는 프레임에 대하여 정수배로 회전한다. 그러므로, 상기 광원(31)에서 방사된 백색광은 회전하는 칼라휠(32)의 적색, 녹색 또는 청색의 칼라필터 영역을 통과하여 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들로 분리된다. 그리고 상기 각각의 제1차 광속들은 집속되어 촛점을 이루어 광량조절수단(43)의 반사면(45)에 의해 반사되며, 이 반사된 제1차 광속들은 상기 평행렌즈(33)에 의해 평행하게 된다. 상기에서 광분리수단(32)은 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 분리하는 각각의 필터들로 이루어질 수 있다. 또한, 광분리수단(32)을 평행렌즈(33)와 광로조절수단(35) 사이에 위치시킬 수 있다. 이때, 상기 광분리수단(32)은 거울(38)들과 대응하는 마이크로 칼라 매트릭스(micro color matrix)로 이룰 수 있는데, 이에 의해 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 광속을 동시에 분리한다.

상기 광로조절수단(35)은 상기 평행렌즈(33)에 의해 평행하게 된 제1차 광속들을 각각 다수의 제2차 광속들로 반사시키는 거울(38)들과, 기판(37)에 위치되어 이 거울(38)들이 기울기를 갖도록하는 액츄에이터(39)들을 포함한다. 상기 거울(38)들과 액츄에이터(39)들은 M×N개의 2차원으로 이루어진다.

상기 액츄에이터(39)들은 각각 구동전압이 인가되는 내부전극(40)들을 개재시키고 접지되는 외부전극(41)들이 형성된 제1 및 제2부분들로 이루어지는데, 이 제1 및 제2부분들은 상기 내부전극들과 수직을 이루며 한쪽 방향으로 분극된 압전 세라믹, 예를들면 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃) 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃), 또는 전왜세라믹으로 형성된다. 상기 내부전극(40)들에 각각의 구동전압을 인가하여 액츄에이터(39)에 전계를 발생하면, 이 전계의 방향이 분극의 방향과 일치하는 부분은 수직방향으로 수축하고, 반대인 부분은 수직방향으로 팽창한다. 상기 액츄에이터(39)들의 수축 또는 팽창은 전계의 세기와 비례하며, 상기 각각의 거울(38)들은 액츄에이터(38)의 변형에 따라 기울기가 정해진다. 그러므로, 평행렌즈(33)를 통해 평행하게 입사되는 제1차 광속들을 각각의 거울(38)들에 의해 반사시킬때, 각각의 화소들에 해당하는 제2차 광속들의 경로를 조절할 수 있다. 상기 평행렌즈(33)는 상기 거울(38)들에 의해 반사된 제2차 광속들을 집속시킨다.

상기에서 액츄에이 터(39) 를 바이모프(bimorph) 형으로 하였으나 내부전극이 없는 모노모프(monomorph)형 또는 유니모프(unimorph)형으로 형성할 수 있다.

상술한 투사형 화상표시장치(50)에 있어서, 전원이 인가되고 화상신호가 없을때 이 투사형 화상표시장치(50)가 작동되는지를 알기 위해 상기 제2차 광속들의 약 50% 정도를 광량조절수단(43)의 틈(47)들에 통과시킨다. 그렇게 하기 위해 상기 평행렌즈(33)를 이 렌즈의 광축과 제1차 광속들의 촛점이 △t만큼 이격되도록 위치시킨다.

△t=f×tanθ_max가 된다. 여기시, f는 상기 평행렌즈(33)의 촛점거리이고,θ_max는 상기 광로조절수단(35)을 이루는 액츄에이터(39)들의 최대 기울기 각도이다. 상기에서 액츄에이터(39)들의 최대경사각도가 제1 및 제2부분들 방향으로 각각 0.4°정도이고, 상기 평행렌즈(33)의 촛점거리(f)가 150mm라면, 상기 이격거리(△t)는 약 1.05mm 정도가 된다. 그러므로, 상기 평행렌즈(33)를 통과한 제1차 광속들은 이 평행렌즈(33)의 광축쪽으로 기울어진다. 그리고, 상기 광로조절수단(35)의 거울(38)들은 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 수직방향으로 반사시킨다. 이때, 상기 제2차 광속들은 입사되는 제1차 광속들과 다른 경로로 반사된다. 그리고, 상기 제2차 광속들은 평행렌즈(33)에 의해 다시 집속되어 광량의 약 50% 정도가 상기 광량조절수단(43)의 틈(47)을 통과한다. 상기 광량조절수단(43)은 하나 또는 하나 이상의 틈(47)들을 가진 반사면(45 eflective surface)으로 이루어진다. 상기 반사면(45)은 상기 광분리수단(32)에 분리된 적색,녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 집속시켜 촛점을 이루게 하며, 상기 평행렌즈(33)로 반사시키는데, 상기 반사되는 제1차 광속들은 다시 분산된다. 상기 틈(47)들은 핀홀들(pinholes) 또는 칼날형태의 슬릿들(knife-edged slits)들로 이루어져 상기 광로조절수단(35)에 의해 반사되고 평행렌즈(33)에 의해 집속된 제2차 광속들의 양을 조절한다. 상기에서 틈(47)들은 상기 광로조절수단(35)에 구동전압을 인가하지 않은 상태에서 반사되는 제2차 광속들의 약 50% 정도를 통과시킨다. 그러므로, 광로조절수단(35)의 기울기 변화를 +,- 모두를 사용할 수 있어 틈(47)들은 거을(38)들의 작은 기울기에서도 반사되는 제2차 광속들을 100% 통과시키지 않거나 또는 100% 통과시키므로 광량 조절하기가 쉽다. 그리고, 상기 광로조절수단(35)과 평행렌즈(33)가 평행하게 설치되므로 반사되는 제2차 광속들의 각각이 직사각형을 이루므로 화면의 각각의 화소에 직사각형의 화상이 나타내어진다.

또한, 상기 평행렌즈(33)에 의해 집속된 제2차 광속들은 촛점을 이루어 틈(47)들을 통과하며, 통과된 제2차 광속들은 위상반전되어 분산한다.

상기 화면(49)은 상기 틈(47)들을 통과하여 광량이 조절된 제2차 광속들이 투사렌즈(48)를 통해 전면에 투사되어 원하는 화상을 나타낸다. 상기 화면(49)에 적색, 녹색 및 청색의 제2차 광속들이 순차적으로 투사되는데, 상기 3색의 제2차 광속들은 각 화소들에 대응하는 광들의 양이 조정되어 있으며 합성되어 화상을 나타낸다. 상기 화면(49)에 적색, 녹색 및 청색의 제2차 광속들이 각각은 화상신호의 필드 또는 프레임에 대하여 정수번 투사된다.

상술한 바와 같이 평행렌즈의 광축과 제1차 광속들의 촛점이 △t만큼 이격되고 광로조절수단과 평행하도록 평행렌즈를 위치시켜 화상표시장치에 전원을 인가할 때 화상신호가 없어도 광량조절수단의 틈들을 통하여 직사각형을 이루는 제2차 광속들의 약 50% 정도가 화면에 비치도록 한다.

따라서, 본 발명은 각 화소들의 화상이 직사각형을 이루므로 정확한 화상을 얻을 수 있는 잇점이 있다. 또한, 광로조절수단을 미세하게 각도를 조절하게 않고 평행렌즈의 광축과 1차 광속들의 촛점 거리를 조정하여 쉽게 설치할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (9)

1. M×N개의 화소들로 화상을 나타내는 투사형 화상표시장치에 있어서, 백색광을 발광하는 광원과, 상기 백색광에서 다수의 원색을 가지는 제1차 광속들을 분리하는 수단과, 상기 각각의 제1차 광속들을 집속시켜 촛점을 이루게 하여 광로조절수단에 반사시키고, 상기 광로가 조절되어 상기 화소들과 대응하여 반사되는 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들 각각의 광량을 조절하는 광량조절수단과, 상기 제1차광속들을 평행하게 하고 제2차 광속들을 다시 집속시키며, 상기 제1차 광속들의 촛점과 렌즈의 광축이 소정거리(△t) 이격되도록 위치하여 상기 광로조절수단이 구동되지 않을 때에 상기 제2차 광속들의 소정광량이 상기 광량조절수단을 통과하도특 하는 평행렌즈와, 상기 제1차 광속들을 상기 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들을 경로들이 서로 다르게 반사시켜 광로들을 조절하는 수단과, 상기 광량이 조절된 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 순차적으로 수광하고 합성하여 화상을 나타내는 화면을 구비하는 투사형 화상표시장치.
2. 제1항에 있어시, 상기 광분리수단이 적색, 녹색 및 청색의 광을 분리할 수 있는 영역들로 균등하게 분리된 회전하는 칼라휠로 이루어진 투사형 화상표시장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 칼라휠은 화상신호의 필드 또는 프레임에 대하여 정수배로 회전하는 투사형 화상표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광량조절수단은 상기 제1차 광속들을 상기 광로조절수단에 반사시키는 반사면과 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 조절하여 통과시키는 틈들을 포함하는 투사형 화상표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광로조절수단은 각각 M×N개의 액츄에이터들과 거울면들을 포함하는 투사형 화상표시장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1차 광속들의 촛점과 평행렌즈의 광축의 이격거리(△t)는, △t=f×tanθ_max인데, 여기서 f는 상기 평행렌즈의 촛점거리이고,θ_max는 상기 액츄에이터들의 최대 경사각도인 투사형 화상표시장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 평행렌즈를 광로조절수단과 평행하게 위치시키는 투사형 화상표시장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 제2차 광속들이 상기 틈들을 통과한 후 위상이 반전되는 투사형 화상표시장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 광량조절수단과 상기 화면사이에 위치되어 상기 광량이 조절된 제2차 광속들을 화면으로 투사하는 투사렌즈를 더 구비하는 투사형 화상표시장치.