KR0170985B1 - 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투사형화상표시장치(PROJECTOR)에 있어서, 각각 다른 굴절률을 가진 프리즘으로 일체로 되어 구성된 쉴러린바어레이를 이용함으로써 광효율과 얼라인먼트(alignment)의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 집속시키는 소스렌즈(12)와, 상기 소스렌즈(12)로부터 집속된 광을 반사시키는 쉴러린바어레이(24)와, 상기 쉴러린바어레이(24)로부터 반사된 반사광을 일정각도를 입사시키는 필드렌즈(15)와, 상기 필드렌즈(15)에 의해 입사된 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하여 반사시키는 광로조절기(20)와, 상기 광로조절기(20)로부터 광로가 조절되어 상기 쉴러린바어레이(24)를 투과한 광을 스크린으로 투사하는 투사렌즈(16)로 구성된 것이다.

Description

투사형 화상표시장치의 쉴러린바어레이구조

제1도는 종래 쉴러린바어레이가 장착된 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 도시한 평면도.

제2도는 본 발명에 따른 쉴러린바어레이구조를 나타낸 평면도.

제3도는 제2도의 평면도.

제4도는 제3도의 쉴러린바어레이가 설치된 상태에서의 광원으로부터 방사되는 광의 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투사형화상표시장치 13 : 소스스톱

16 : 투사렌즈 20 : 광로조절기

24 : 쉴러린바어레이 26,28 : 제1 및 2 프리즘

29 : 코팅부

본 발명은 투사형화상표시장치(projector)의 쉴러린바어레이구조에 관한 젓으로, 보다 상세하게는 투사형화상표시장치에 있어서, 각각 다른 굴절률을 가진 프리즘으로 일체로 되어 구성된 쉴러린바어레이를 이용함으로써 광효율과 얼라인먼트(alignment)의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조에 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 구비하는데 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 × 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 종래 AMA를 이용한 광로조절기를 포함하고 있는 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 쉴러린바어레이(14), 필드렌즈(15), 투사렌즈(16), 광로조절기(20)를 포함하고 있다.

상기에서 광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)하고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광은 쉴러린바어레이(14)의 각 미러에 의해 반사된다.

상기 광로조절기(20)는 상기 쉴러린바어레이(14)로부터 반사된 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 액추에이티드미러어레이패널(20a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울(20c)을 일정각도만큼 경사지게 한다.

상기 투사렌즈(16)는 상기 광로조절기(20)에 의해 광량이 조절되고 쉴러린바어레이(14)를 통과한 광을 스크린에 투사시킨다.

제2도는 제1도의 쉴러린바어레이를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 이에 도시한 바와같이, 다수개의 미러들이 일정각도를 가지게 위치함으로써 광원(11)으로부터 방사된 빔은 상기 미러어레이에 의해 반사되어 AMA를 이용한 광로조절기(20)로 반사되는 것이다. 상기 쉴러린바어레이(14)는 AMA의 틸팅각이 0.25°∼1° 정도일 경우 사용한다.

상기와 같이 구성된 종래 투사형화상표시장치에 있어서 사용되는 쉴러린바어레이는 각 미러어레이를 정확히 정렬(align)하여 제작하기가 어려운문제점이 있고, 또한 각 미러어레이의 면이 경사를 가지고 있으므로 광의 손실이 발생되는 문제점이 있고, 아울러 어느정도의 각을 가지고 광원으로부터 광이 입사됨으로 인해 광효율을 높이기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이 구조에 있어서의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 쉴러린바어레이의 구조를 굴절률이 다른 프리즘을 사용하여 일체로 제작함으로써 제작이 간편해지고 또한 광효율을 높일 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 집속시키는 소스렌즈와, 상기 소스렌즈로부터 집속된 광을 반사시키는 쉴러린바어레이와, 상기 쉴러린바어레이로부터 반사된 반사광을 일정각도를 입사시키는 필드렌즈와, 상기 필드렌즈에 의해 입사된 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하여 반사시키는 광로조절기와, 상기 광로조절기로부터 광로가 조절되어 상기 쉴러린바어레이를 투과한 광을 스크린으로 투사하는 투사렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조가 제공된다.

상기 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조에 따르면 광원으로부터의 광이 쉴러린바어레이의 제2프리즘에 의해 반사되어 광로조절기 및 필드렌즈를 거쳐 다시 쉴러린바어레이를 통과하여 투사렌즈를 통해 스크린에 투사됨으로써 화상이 구현되는 것이다.

이하 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조를 제2도 내지 제4도를 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 제3도는 제2도의 평면도로서, 종래와 동일부분에는 동일부호를 사용하여 설명한다. 이에 도시한 바와 같이, 쉴러린바어레이(24)는 굴절률 n₂인 제1프리즘(26)과, 굴절률 n₂인 제2프리즘(28)으로 구성되되, 상기 제1 및 제2프리즘(26,28)이 서로 교대로 접착설치되어 일체로 구성되어 제2프리즘(28)이 다수개(N개) 서로 일정간격 떨어져서 위치하고 있다. 상기 제1 및 2프리즘(26,28)의 굴절률은 n₁n₂인 관계를 가진다. 또한 상기 제1 및 제2프리즘(28)은 그의 외측면에 노출된 부위에 크롬(cr)코팅된 코팅부(29)가 형성되어 스톱의 역할을 하도록 되어있다.

광원(11)으로부터 방사된 광이 지날때마다 상기 다수개의 제2프리즘(26)을 통해 지나는 광의 투과율이 다음과 같은 식을 만족한다. 즉, 프리즘면당 투과율(T)는

(N : 프리즘수, k : 0. …… , N-1).

따라서, 상기 쉴러린바어레이(24)의 각 제2프리즘(28)에서 반사되어 나오는 광량은 모두 동일하도록 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조의 작용을 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되어 소스렌즈(12)에 의해 집속되고 이후 쉴러린바어레이(24)의 제1프리즘(26) 및 제2프리즘(28)을 통과하면서 모두 동일한 광량으로 쉴러린바어레이(24)를 통해 광이 반사되어 필드렌즈(15)를 지나 AMA를 이용한 광로조절기(20)를 향하게 되고, 이후 광로조절기(20)의 적색,녹색 및 청색미러어레이의 틸팅(Tilting)각도에 따라 광로가 조절되어 쉴러린바어레이(24)를 통과하여 투사렌즈(16)를 향하게 되고, 이에 따라 스크린에는 광로가 조절된 상이 맺히게 되는 것이다.

상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조는 프리즘일체형이므로 미러의 정렬(align)이 필요없고 이에 따라 광학계의 조립이 간편해지는 효과가 있다. 또한 쉴러린바어레이의 구조를 변경함으로써 광효율의 증대되고 아울러 스톱면이 동일면에 존재하므로 광손실률이 작아지는 효과가 있다.

상기에서 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 설명 및 도시하였으나, 본 발명의 기술분야에 익숙한 기술자라면 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양하게 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터의 광을 집속시키는 소스렌즈(12)와, 상기 소스렌즈(12)로부터 집속된 광을 반사시키는 쉴러린바어레이(24)와, 상기 쉴러린바어레이(24)로부터 반사된 반사광을 일정각도를 입사시키는 필드렌즈(15)와, 상기 필드렌즈(15)에 의해 입사된 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하여 반사시키는 광로조절기(20)와, 상기 광로조절기(20)로부터 광로가 조절되어 상기 쉴러린바어레이(24)를 투과한 광을 스크린으로 투사하는 투사렌즈(16)로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 쉴러린바어레이구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 쉴러린바어레이(24)는 제1프리즘(26)과 제2프리즘(28)로 구성되되, 상기 제1 및 제2프리즘(26,28)이 서로 교대로 접착설치되어 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 2프리즘(26,28)의 굴절률을 각각 n₁, n₂라 할때, n₁n₂인 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치 의 쉴러린바어레이구조.
4. 제2항에 있어서, 상기 쉴러린바어레이(24)의 제1 및 제2프리즘(28)에는 각각 코팅부(29)가 형성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 쉴러린바어레이구조.