KR0130910Y1 - 투사형화상표시장치의 광학계 - Google Patents

Abstract

본 고안은 필드렌즈와 광로조절기의 사이에 마이크로렌즈어레이를 설치하고 광로조절기의 미러어레이의 틸팅각도를 적색, 청색 및 녹색의 화소에 대응하여 틸팅될 수 있도록 구성하여 1판방식의 광로조절기의 컬러를 구현시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터의 방사광을 반사시키는 반사거울(13)과, 상기 반사거울(13)로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈(14)와, 입사되는 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기(50)와, 상기 광로조절기(50)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 이루어지는 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 필드렌즈(14)와 광로조절기(50)의 사이에는 마이크로렌즈어레이(30)가 설치되어있고, 상기 광로조절기(50)는 적색, 청색 및 녹색픽셀에 해당하는 펙셀을 각각 반사시킬 수 있도록 미러(50c)가 형성되되, 상기 마이크로렌즈어레이(30)는 상기 광로조절기(50)의 미러(50c)의 숫자와 같이 형성된 렌즈부(30a)와, 상기 렌즈부(30a)사이에는 코팅부(320b)가 형성되어있다.

Description

투사형화상표시장치의 광학계

제1도는 종래 일반적인 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 도시한 평면도.

제2도는 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 도시한 평면도.

제3도는 제2도의 광로조절기를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투사형화상표시장치 13 : 반사거울

14 : 필드렌즈 15 : 투사렌즈

30 : 마이크로렌즈어레이 30a : 렌즈부

30b : 코팅부 50 : 광로조절기

본 고안은 투사형화상표시장치(projector)를 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광로조절기의 전면에 마이크로렌즈어레이를 설치하고 광로조절기의 미러어레이의 틸팅각도를 적색, 청색 및 녹색의 화소에 대응하여 틸팅될 수 있도록 구성하여 1판방식의 광로조절기로서 컬러를 구현시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 증량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는 데 한계가 있다.

투사형화상표시장치는 대화면 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 액추에이티드 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×1어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M×Nro의 광속들을 투사시켜 M×N화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.

이 투사형화상표시장치(1)는 광원(11), 반사거울(13), 필드렌즈(14), 투시렌즈(15), 광로조절기(20)를 포함하고 있다.

상기에서 광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)하고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광은 반사거울(13)에 의해 반사된다.

상기 필드렌즈(14)는 후술하는 광로조절기(20)앞에 위치하여 큰 반사각을 갖고 반사거울(13)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.

상기 광로조절기(20)는 상기 반사거울(13)로부터 입사된 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울(20c)과, 이 거울(20c)이 일정경로를 가지도록 하는 액츄에이터(20b)가 M×N개가 실장된 액츄에이티드미러어레이패널(20a)로 이루어진다. 상기 액츄에이티드미러어레이패널(20a)은 M×N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터(20b)는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액츄에이티드미러어레이패널(20a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울(20c)을 일정각도만큼 경사지게 한다.

상기 투사렌즈(15)는 상기 광로조절기(20)에 의해 광량이 조절된 광을 스크린에 투사시킨다.

상기와 같이 구성된 종래 투사형화상표시장치에 있어서는 하나의 스톱으로 광모듈레이션을 하여 상을 구현하는 것은 화소 단위별로 스크린의 밝기를 조절하기가 어렵고 이로인해 밝기 조절의 균일성을 위한 광학계의 설계자유도에 있어서 많은 제약을 가져오는 문제점이 있었다.

또한, 상기 광로조절기의 구조로는 컬러를 구현할 수 없으므로 추가로 광로조절기가 필요하므로 컬러구현을 위해서는 다수개의 광로조절기가 필요하다는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 있어서의 문제점을 개선하기 위해 안출 것으로, 광학계를 구성하는 광로조절기를 적색, 청색 및 녹색의 광을 각각 반사시킬 수 있도록 제조함으로써 1판방식의 광로조절기로 컬러의 구현이 가능하도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 광로조절기의 전면에 마이크로렌즈어레이를 장착시킴으로써 화소단위별 스크린 밝기 조절이 쉽고 화소의 균일성을 증대시키고 아울러 광학계의 설계자유도를 증대시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안의 바람직한 일실시예에 따르며, 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터의 방사광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 반사된 광의 소정각도로 투과/반사시키는 필드렌즈와, 상기 필드렌즈를 투과한 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기와, 상기 광로조절기로부터 광로가 조절된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서, 상기 광로조절기의 전면에는 마이크로렌즈어레이가 설치되어있고, 상기 광로조절기는 적색, 청색 및 녹색의 광을 각각 광로를 조절할 수 있도록 제조되어 설지된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계가 제공된다.

상기 광로조절기는 바람직하게는 컬러를 구현할 수 있도록 적색, 청색 및 녹색의 광을 반사시킬 수 있도록 미러어레이가 스트라이프형태로 종방향 또는 횡방향으로 형성된다.

이하 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도로서, 종래 도면과 동일부분에는 동일부호를 사용하였다. 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 반사거울(13), 필드렌즈(14), 광로조절기(50), 마이크로렌즈어레이(30), 투사렌즈(15)로 구성되어있다.

상기 마이크로렌즈어레이(30)는 상기 필드렌즈(14)와 광로조절기(50)의 사이에 위치하도록 설치되어있는데, 렌즈부(30a)는 광로조절기(50)의 미러(50c)의 숫자와 같이 형성되어있고, 다수개의 렌즈부(30a)사이에는 크롬(Cr)등의 재질로 된 블랙스트라이프(black stripe)가 코팅된 코팅부(30b)가 형성되어 있다. 미러어레이(30)의 렌즈부(30a)는 광로조절기(50)의 미러어레이(50c)의 적색, 청색 및 녹색픽셀에 해당하는 미러(50c)의 위치와 동일하게 적색, 청색 및 녹색의 광을 투과시킬 수 있도록 된 스트라이프형태로 제조된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계의 작용을 살펴보면, 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되고, 반사거울(13)에 의해 반사되며, 이후 필드렌즈(14)에 의해 각도가 조절되어 마이크로렌즈어레이(30)의 렌즈부(30a)를 통과하게 되는데, 이후 광로조절기(50)의 미러(50c)들이 광의 화소(pixel)에 대응되어 각각 적색, 청색 및 녹색픽셀에 해당하는 틸팅(tilting)방향을 가지고 미러(50c)들의 틸팅방향에 따라 상기 마이크로렌즈어레이(30)의 렌즈부(30a)를 통과한 광은 광로가 조절되어 다시 렌즈부(30a)를 통과하면서 투사렌즈(15)를 향하게 되고, 이에 따라 스크린에는 광로가 조절된 상이 맺히게 되는 것이다.

상기 광로조절기(50)는 미러어레이(50c)가 각각 적색, 청색 및 녹색픽셀에 해당하는 광을 반사시킬 수 있도록 스트라이프형태로 배열되어 있으므로 1판의 광로조절기로서 컬러의 구현이 가능하게 되는 것이다.

상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계는 마이크로렌즈어레이를 광로조절기의 전면에 설치함으로써 입사되는 광의 화소에 대응하여 광모듈레이션이 가능하게 되므로 스크린에 맺히는 상의 밝기가 증대되는 효과가 있고, 광로조절기하나만으로 컬러의 구현이 가능하게 되므로 광학계의 설계자유도가 증대되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사광을 반사시키는 반사거울(13)과, 상기 반사거울(13)로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈(14)와, 입사되는 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기(50)와, 상기 광로조절기(50)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 이루어지는 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 필드렌즈(14)와 광로조절기(50)의 사이에는 마이크로렌즈어레이(30)가 설치되어있고, 상기 광로조절기(50)는 적색, 청색 및 녹색픽셀에 해당하는 픽셀을 각각 반사시킬 수 있도록 미러(50c)가 형성되되, 상기 마이크로렌즈어레이(30)는 상기 광로조절기(50)의 미러(50c)의 숫자와 같이 형성된 렌즈부(30a)와, 상기 렌즈부(30a)사이에는 코팅부(30b)가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.