KR0137590B1 - 프리즘을이용한투사형화상표시장치(projector using a plurality of prisms) - Google Patents

Abstract

본 발명은 투사형화상표시장치에 관한 것으로서, 특히 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 광학계의 조립이 간편하도록 한 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체 광학계의 경로차를 최소로 줄일 수 있도록한 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치는 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(51)과, 일체로 접촉고정되어있는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 프리즘 및 제 5 프리즘(62)(63)(64)(65)(66)과, 상기 제 2 , 제 3 및 제 4 렌즈에 접촉고정된 필드렌즈(53)(54)(55)와, 광로조절기(52)와, 투사렌즈(97)로 구성되고, 상기 제 1 프리즘(62)은 광원(51)에서 방사되는 광을 반사시키는 미러코팅부(61)를 가지며, 상기 제 2 및 제 3 프리즘(63)(64)의 접합면에는 상기 미러코팅부(61)에서 반사된 백색광으로부터 적색광을 반사시키고 녹색 및 청색의 광을 투과시키는 제 1 코팅부(67)가 형성되고, 상기 제 3 및 제 4 프리즘(64)(65)의 접합면에는 상기 제 1 코팅부(67)에서 투과된 녹색 및 청색의 광에서 청색광을 반사시키고 녹색광을 투과시키는 제 2 코팅부(68)가 형성되어있다.

Description

프리즘을 이용한 투사형화상표시장치

제 1 도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도,

제 2도는 본 발명의 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치의 개략도,

제 3도는 제 5 프리즘의 코팅부위를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50: 투사형화상표시장치,52,53,54: 필드렌즈,

52: 광로조절기,61: 미러코팅부,

62,63,64,65,66: 프리즘,67,68: 제 1, 제 2 코팅부,

96: 알루미늄 코팅부,

본 발명은 투사형화상표시장치에 관한 것으로서, 특히, 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 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 x 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M x N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M x 1 개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M x N개의 광속들을 투사시켜 M x N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제 1 도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.

이 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 필드렌즈(field lens:13), 광분리기(15), 광로조절기(18), 광량조절기(41) 및 투사렌즈(47)를 포함한다.

광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)한다. 그리고, 필드렌즈(13)는 광원(11)에서 방사되고 광량조절기(41)에 의해 반사된 광이 광로조절기(18)에 결상되도록 하고, 광로조절기(18)에 의해 반사되는 2차 광속의 수차를 보정하여 광량조절기(41)에 결상시킨다.

광분리기(14)는 제 1 및 제 2 색선별거울들(dichroic mirror:15)(16)로 이루어져 필드렌즈(13)를 통과한 백색광을 적색,녹색 및 청색으로 분리하고, 광로 조절기(18)에서 반사된 각각의 2차 광속을 입사광과 반대방향으로 반사시킨다.

광로조절기(18)는 구동기판들(20)(27)(35)상 각각에 입사광을 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울들(23)(31)(39)과, 이 거울들(23)(31)(39)이 기울기를 갖도록 하는 액츄에이터들(21)(29)(37)이 M x N개가 실장된 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터어레이패널들(19)(25)(33)로 이루어진다. 구동기판들(20)(27)(35)은 M x N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터들(21)(29)(37)은 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 구동기판들(20)(27)(35)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울들(23)(31)(39)을 경사지게 한다.

광량조절기(41)는 광원(11)으로부터 입사되는 광을 반사시키며, 구멍(46)에 의해 거울들(23)(31)(39)로부터 반사되어 필드렌즈(13)를 통과한 광의 양을 조절하여 통과시킨다. 상기 광량조절기(41)는 광원(11)과 소정각, 예를들면, 30。정도의 각을 갖는다.

투사렌즈(47)는 광량조절기(41)에 의해 광량이 조절된 광을 화면(49)에 투사시켜 원하는 화상을 나타낸다.

그러나, 상기한 바와같은 투사형화상표시장치의 광학계를 조립함에 있어서, 일반적으로 상기 제 1 및 제 2 색선별거울들은 0.01。정도의 정밀도로 조립하여야 하므로 그의 두께에 따른 광로보상등의 문제로 광학계의 조립이 까다로운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 광학계의 조립이 간편하도록 한 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체 광학계의 경로차를 최소로 줄일 수 있도록 한 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치는 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 일체로 집합되어있는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 프리즘과, 상기 제 1 프리즘으로부터 반사된 백색광중에서 적색, 청색을 반사시키고 나머지 광을 투과시키는 제 1 및 제 2 코팅부와, 상기 제 1 및 제 2 코팅부에서 반사되거나 투과된 적색, 청색 및 녹색의 광중에서 소정의 색을 단위 화소별로 광로를 조절하여 반사시키는 광로조절기와, 상기 광로가 조절된 빛을 갖는 색광이 결상되며 구멍을 통해 광로가 조절된 정도에 비례하는 광량을 통과시키는 제 5 프리즘과, 상기 제 2, 제 3 및 제 4 프리즘과 접합되고 상기 광로조절기에 근접되어 반사광을 상기 제 5 프리즘에 손실없이 결상시키는 필드렌즈와, 상기 제 5 프리즘을 통과한 색광을 화면으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제 2 도는 본 발명의 일실시예에 따른 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치(50)를 개략적으로 도시한 평면도이다.

상기 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치(50)는 광원(51)과, 일체로 접합되어있는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 프리즘(62)(63)(64)(65)(66)과, 광로 조절기(52)오, 필드렌즈(53)(54)(55)와, 투사렌즈(97)로 구성된다. 상기 제 1 프리즘(62) 빗면은 미러코팅(mirror coating)되어있고, 상기 제 2 및 제 3 프리즘(63)(64)의 접합부 적색광을 반사시키도록 코팅된 제 1 코팅부(67)이 있고, 상기 제 3 및 제 4 프리즘(64)(65)의 접합부는 청색광을 반사시키도록 코팅된 제 1 코팅부(67)이 있고, 상기 제 3 및 제 4 프리즘(64)(65)의 접합부는 청색광을 반사시키도록 코팅된 제 2 코팅부(68)이 있다. 상기 제 5 프리즘(66)은 구멍(95)을 제외한 부분이 알루미늄코팅된 코팅부(96)가 있다. 상기 필드렌즈(53)(54)(55)는 제 2, 제 3 및 제 4 프리즘(63)(64)(65)과 접합되고 상기 광로조절기(52)에 근접되어 반사광을 상기 제 5 프리즘(66)의 구멍(95)에 손실없이 결상시킨다.

상기에서 광원(51)은 고휘도의 백색광을 갖는 광속을 방사한다.

제 1 프리즘은 광원(51)으로부터 방사되는 광을 미러코팅부(61)에서 반사시킨다. 상기 제 2 및 제 3 프리즘(63)(64)의 제 1 코팅부(67)에서는 상기 반사된 백색광으로부터 적색광을 반사시키고 녹색 및 청색의 광을 투과시키며, 상기 제 3 및 제 4 프리즘(64)(65)의 제 2 코팅부(68)는 녹색 및 청색의 광에서 청색광을 반사시키고 녹색광을 투과시킨다. 그러므로, 입사되는 백색광을 손실되지 않고 적색, 청색, 녹색의 광으로 분리시킬 수 있따. 상기에서 각 프리즘은 약 1.5。정도의 굴절률을 갖는다.

광로조절기(52)는 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터패널들(67)(71)(73)로 이루어진다. 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터패널들(69)(71)(73)은 M x N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 내장되고 이 트랜지스터들을 외부와 전기적으로 연결시키는 패널들(도시되지 않음)이 형성된 구동기판들(75)(77)(79)에 액추에이터들(81)(83)(85)과 거울들(86)(87)(88)이 실장된다. 액추에이터(81)(83)(85)은 박막의 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어져 트랜지스터들과 패드들을 통해 외부회로(도시되지않음)로 부터 인가되는 화상신호에 의해 구동된다. 또한, 거울들(86)(87)(88)은 액츄에이터(81)(83)(85)의 구동에 의해 경사진다. 액츄에이터(81)(83)(85)과 거울들(86)(87)(88)은 화소들과 대응하는데, 제 2 및 제 4 프리즘(63)(65)에서 분리되어 각각 입사되는 적색, 녹색, 청색의 광을 거울들(86)(87)(88)에 의해 각각의 화소들과 대응하며 광로를 조절하여 반사시킨다. 상기에서 동일한 화상신호에 의해 임의의 동일한 화소에 대응하는 각각 색의 광이 동시에 비추어지도록 하기 위해 제 1 프리즘으로부터 액추에이터패널들(69)(71)(73)사이의 광의 이동거리가 같도록 한다. 상기에서 액추에이터들(81)(83)(85)이 구동되지 않을 때에는 제 5 프리즘(66)에 결상된 광의 일측모서리가 구멍(95)의 타측 모서리와 일치되도록하면서 구멍(95)를 통고하지 못한다. 그러나, 구동될 때에는 해당되는 색의 광만이 경사각에 비례하여 광이 투광영역(95)를 통과하도록 하여 광의 밀도를 조절한다.

필드렌즈(53)(54)(55)는 제 2, 제 3 및 제 4 프리즘(63)(64)(65)에 각각 접합되어 고정되어있고, 각각의 제 1, 제 2 및 제 3 액추에이터패널들(69)(71)(73)앞에 위치하여 큰 반사각을 갖고 거울들(86)(87)(88)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.

투사렌즈(97)는 제 5 프리즘(66)의 구멍(95)를 통과하여 각기 광량이 조절된 여러색의 고아을 화면(99)으로 투사한다.

상술한 구조의 투사형화상표시장치(50)에 있어서, 광원(51)에서 고휘도의 백색광이 방사되고 제 1 코팅부(67) 및 제 2 코팅부(68)에 의해 적색, 청색 및 녹색의 광으로 분리된다. 분리된 적색, 청색 및 녹색의 광은 필드렌즈들(53)(54)(55)을 통과하여 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터패널들(69)(71)(73)에 수직으로 입사되고, 이 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터패널들(69)(71)(73)의 거울들(86)(87)(88)에 의해 광로가 조절되어 반사된다. 상기에서 광로가 조절되어 반사된 색광은 입사방향과 반대방향으로 진행되어 제 5 프리즘(66)의 투광영역(95)를 통과하게 된다.

상기에서, 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터패널들(69)(71)(73)에 화상신호가 인가되지않으면 반사광은 입사광과 동일한 각으로 반사되어, 제 5 프리즘(66)의 코팅부(96)에 결상되어 투사렌즈(97)쪽으로 광이 투과되지 않는다. 그러나, 화상신호가 인가되면 반사광은 화소단위별로 광로가 변경되어 제 5 프리즘의 구멍(95)을 통과하게 되는데, 이때 거울들(86)(87)(88)의 경사각에 비례하여 구멍(95)를 통과하게 된다. 그러므로, 화상신호의 유무에 따라 제 5 프리즘(66)에 결상되는 광이 구멍(95)를 통과하지 못하거나 통과하므로 휘도대비가 된다. 또한, 화상신호가 최대가 되면, 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에어터패널들(69)(71)(73)의 거울들(86)(87)(88)의 경사각이 최대가 되어 반사되는 광 모두가 제 5 프리즘(66)의 구멍(95)을 통과하게된다.

상기에서 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터패널들(69)(71)(73)의 액츄에이터들(81)(83)(85)이 박막공정으로 형성되었다면 거울들(86)(87)(88)은 약 4。~ 5。정도까지 경사지게 된다. 그러므로, 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터패널들(69)(71)(73)에 의해 반사되는광의 경로와 입사되는 광의 경로 사이의 각도가 크게된다. 따라서, 입사되는 광과 큰 사이각을 갖고 반사되는 광도 대부분 입사되도록 제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터패널들(69)(71)(73)과 필드렌즈(89)(90)(91)을 접근되게 위치시켜 광의 손실을 감소시킨다. 그리하여, 제 5 프리즘(66)의 구멍(95)을 통과한 색광은 투사렌즈(97)을 통해 화면(99)으로 투사되어 소정의 화상을 나타낸다.

상기한 바와같이, 본 발명에 의한 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치, 5개의 프리즘을 통해 광학계 전체가 일체화된 구조를 가지므로 0.01。의 정밀도를 가지고 광학계의 조립이 가능하고 조립시 불량을 줄일 수 있으며 아울러 광학계의 경로차를 줄일 수 있는 효과가 있따. 또한, 본 발명에서 프리즘의 굴절률은 1.5。정도로 제 1 및 제 2 코팅부를 통과할 때 각의 효과를 줄일 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 설명 및 도시하였으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형실시 할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(51)과, 일체로 접촉고정되어있는 제 1, 제 2 , 제 3, 제 4 프리즘 및 제 5 프리즘(62)(63)(64)(65)(66)과, 상기 제 2, 제 3 및 제 4 렌즈에 접촉고정된 필드렌즈(53)(54)(55)와, 광로조절기(52)와, 투사렌즈(97)로 구성되고, 상기 제 1 프리즘(62)은 광원(51)에서 방사되는 광을 반사시키는 미러코팅부(61)를 가지며, 상기 제 2 및 제 3 프리즘(63)(64)의 접합면에는 상기 미러코팅부(61)에서 반사된 백색광으로부터 적색광을 반사시키고 녹색 및 청색의 광을 투과시키는 제 1 코팅부(67)가 형형되고, 상기 제 3 및 제 4 프리즘(64)(65)의 접합면에는 상기 제 1 코팅부(67)에서 투과된 녹색 및 청색의 광에서 청색광을 반사시키고 녹색광을 투과시키는 제 2 코팅부(68)가 형성되며, 상기 광로조절기(52)는 상기 제 1 및 제 2 코팅부(67)(68)로부터 분리된 적색, 녹색 및 청색의 광을 단위 화소별로 광로를 조절하여 반사시키고, 상기 제 5 프리즘(66)은 상기 광로조절기(52)로부터 광로가 조절된 색광이 결상되고 광로가 조절된 정도에 비례하는 광량을 통과시키는 구멍(59)를 가지는 것을 특징으로 하는 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 프리즘(62)(63)(64)(65)(66)은 약 1.5。 정도의 굴절률을 갖는것을 특징으로하는 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 5 프리즘(66)은 구멍(95)를 제외한 부분이 알루미늄코팅된 것을 특징으로하는 프리즘을 이용한 투사형화상표시장치.