KR100257607B1 - Projection type image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 투사형 화상 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상을 스크린 상에 투영하는데 사용되는 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array : AMA) 패널을 포함하는 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 두 개의 AMA 패널을 사용하여 컬러 화상을 표시할 수 있는 투사형 화상 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type image display device, and more particularly to a projection type image display device including an Actuated Mirror Array (AMA) panel used for projecting an image onto a screen. A projection type image display apparatus capable of displaying color images using a panel.
일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(spatial light modulator)는 광 통신, 화상 처리, 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.In general, spatial light modulators, which are devices for projecting optical energy onto a screen, can be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. Typically, such devices are classified into a direct-view image display device and a projection-type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen.
직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is.
투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD함), 디포머블 미러 디바이스(Deformable Mirror Device : DMD), 및 액츄에이티드 미러 어레이(AMA)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.Examples of the projection image display apparatus include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an actuated mirror array (AMA). Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as reflective spatial light modulators.
LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면, 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2%, requiring dark room conditions to provide acceptable display quality.
DMD 및 AMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다. DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다.Optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the problems of the aforementioned LCD type optical modulators. DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, but serious fatigue problems are caused by the hinge structure employed in the DMD. In addition, there is a disadvantage that a very complicated and expensive driving circuit is required.
AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광효율(10% 이상의 광효율)을 얻을 수 있다. 또한, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 보다 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.In the AMA, each of the mirrors installed therein reflects light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or a pinhole. It is a device that can adjust the speed of light to form an image. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (more than 10% light efficiency) can be obtained compared to LCD or DMD. In addition, the contrast of the image projected on the screen is improved to obtain a brighter and clearer image.
AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 신호에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.Each actuator of the AMA generates a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric picture signal and the bias signal. As the actuator deforms, each of the mirrors mounted thereon is tilted. Accordingly, the inclined mirrors reflect light incident from the light source at a predetermined angle to form an image on the screen. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as actuators for driving the respective mirrors. The actuator may also be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).
이러한 AMA는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 벌크형 AMA는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 AMA는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA가 개발되었다. 예를 들면, 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로 조절 장치의 제조 방법)에 이러한 박막형 AMA가 개시되어 있다.These AMAs are largely divided into bulk type and thin film type. Bulk AMA is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 to Gregory Um et al. The bulk AMA is made by thinly cutting a multilayer ceramic to mount a ceramic wafer having a metal electrode formed therein in an active matrix in which a transistor is built, and then processing by a sawing method and installing a mirror thereon. However, bulk AMA requires very high precision in design and manufacture, and has a disadvantage of slow response of the strained layer. Accordingly, recently, a thin film type AMA that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. For example, such a thin film type AMA is disclosed in Korean Patent Application No. 95-13353 filed by the applicant of the Korean Patent Office.
박막형 AMA(TFAMA)는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터(thin film piezoelectric actuators)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(pixel)에 결쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 이러한 TFAMA는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 나타내는 640×480 화소의 판(panel)들로 구성된다. 상기 화소들은 광효율을 높이도록 미러 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(cantilever) 구조물로 고안된다. 캔틸레버 구조물은 화상 신호가 인가되는 액티브 매트릭스 및 인가된 신호에 의해 작동되는 미러를 포함한다.Thin film type AMA (TFAMA) is a reflective light modulator that uses thin film piezoelectric actuators in conjunction with microscopic mirrors. It has been developed to have a degree. This TFAMA consists of panels of 640x480 pixels representing red (R), green (G) and blue (B), respectively. The pixels are designed as cantilever structures to maximize the mirror surface area to increase the light efficiency. The cantilever structure includes an active matrix to which an image signal is applied and a mirror operated by the applied signal.
도 1은 단판식 박막형 AMA를 이용하여 순차적으로 적색, 녹색 및 청색의 광선들을 스크린 상에 투사하여 상기 색 광선(colored light)에 대응되는 컬러 화상을 표시할 수 있는 종래의 투사형 화상 표시 장치를 도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a conventional projection type image display device that can display a color image corresponding to the colored light by sequentially projecting red, green, and blue light rays on a screen using a single-plate thin film type AMA. It is.
스크린 상에 컬러 화상을 표시하기 위해서는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 광선들이 AMA와 같은 공간 광 변조기에 의해 변조되어야 하는데, 특히 단판식의 광 변조기를 이용하는 투사 시스템에서는 이러한 광 변조기에 순차적으로 적색, 녹색 및 청색광들을 조사시키기 위한 수단을 필요로 한다.In order to display a color image on the screen, three rays of red, green and blue must be modulated by a spatial light modulator, such as an AMA. In particular, in projection systems using single-plate light modulators, these light modulators are sequentially There is a need for means for irradiating green and blue lights.
도 1을 참조하면, 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)는 광선을 방출하기 위한 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프(metal halide lamp)(11), 상기 램프(11)로부터 방출된 광선을 평행광으로 만들기 위한 소오스 렌즈(12), 컬러 휠(color wheel)(15), 광선을 통과시키기 위한 개구(aperture)를 갖고 화상을 형성하는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱(13), 상기 소오스 스톱(13)을 통과한 광선의 경로를 1차적으로 변경시키기 위한 소오스 미러(14), 상기 소오스 스톱(13)의 이미지를 프로젝션 스톱(20)에 1:1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(16), 다수의 미러를 구비하며 상기 필드 렌즈(16)로부터 조사되는 광선의 세기를 변조시키기 위한 AMA 패널(18), 광선을 통과시키기 위한 개구를 가지며 상기 변조된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(20), 그리고 상기 프로젝션 스톱(20)을 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(22)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional projection type
도 2는 컬러 휠(15)의 확대도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 컬러 휠(15)은 적색, 녹색 및 청색 투과 필터들(transmission filters)의 일련의 색 단편들로 구성되며 모터와 같은 구동 장치에 의해 그 축에 대해 회전하면서 백색광의 컬러를 변화시킨다.2 is an enlarged view of the
상기한 구조를 갖는 종래의 단판식 투사형 화상 표시 장치(10)의 동작 원리를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the conventional single-plate projection type
램프(11)로부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(12)에 의해 평행광으로 집광된 후, 컬러 휠(15)을 향해 포커싱된다. 상기 컬러 휠(15)은 그것의 컬러 단편들이 순차적으로 백색광을 차단하도록 그 축에 대해 회전한다. 이에 따라, 백색광이 컬러 휠(15)을 통과한 후에는 적색, 녹색 및 청색의 색 광선들로 순차적으로 변하게 되며, 이러한 색 광선들은 소오스 스톱(13)의 개구를 통과하여 소오스 미러(14)로 조사되어 그 광로가 1 차적으로 변경된 후 필드 렌즈(16)로 입사된다. 필드 렌즈(16)를 순차적으로 통과한 적색, 녹색 및 청색 광선은 평행광으로 AMA 패널(18)에 순차적으로 조사된다. 상기 AMA 패널(18)의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라 상기 광선들을 변조시킨다. 그 결과, 상기 AMA 패널(18)의 미러로부터 반사된 적색, 녹색 및 청색 광선은 필드 렌즈(16)에 집광된 후 프로젝션 스톱(20) 상에 조사된다.The light rays emitted from the
프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과한 색 광선은 프로젝션 렌즈(22)에 의해 스크린 상에 투사됨으로써 그에 대응되는 컬러 화상을 표시한다. 예를 들어, 적색 광선이 상기 AMA 패널(18)에 조사되면, 이때 AMA 패널(18)은 적색에 상응하는 화상을 형성시켜 스크린 상에 투사한다. 그리고, 순차적으로 녹색 광선에 의한 녹색 화상, 및 청색 광선에 의한 청색 화상이 스크린 상에 표시된다. 그러나, 육안으로는 적색, 녹색 및 청색 각각의 단색 화상들이 합쳐져서 모든 색상(full color)으로 인식된다.The color light rays passing through the opening of the
상술한 종래의 단판식 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 컬러 휠을 사용하여 백색광을 적색, 녹색 및 청색광으로 순차적으로 변화시킨다. 상기 컬러 휠은 각각 1/3의 면적을 차지하고 있는 3개의 색 단편들(즉, 적색, 녹색 및 청색 단편들)이 순차적으로 백색광을 차단하도록 그 축에 대해 회전하고 있으므로, 램프로부터 방사되는 전체 백색광의 2/3가 항상 손실된다. 또한, 컬러 휠의 색 단편들의 경계 영역에 백색광이 조사될 경우, 단색의 광선이 나오지 않고 두 영역에 걸쳐진 색상의 광선이 나오기 때문에 스크린의 화상의 콘트라스트가 저하되는 문제점이 있다.According to the conventional single-plate projection type image display apparatus described above, white light is sequentially changed into red, green, and blue light using a color wheel. The color wheel is rotated about its axis so that three color segments (i.e. red, green and blue segments) each occupying one third of the area are sequentially blocked white light, so that the total white light emitted from the lamp 2/3 of it is always lost. In addition, when white light is irradiated to the boundary areas of the color fragments of the color wheel, there is a problem in that the contrast of the image of the screen is lowered because the light rays of the color that come out of the two areas are not emitted.
도 3은 상기한 광 손실의 문제를 해결하기 위하여 3 판식(three panel) AMA를 이용하여 컬러 화상을 표시할 수 있는 투사형 화상 표시 장치를 도시한 것이다.FIG. 3 shows a projection image display apparatus capable of displaying a color image using a three panel AMA to solve the problem of light loss described above.
도 3을 참조하면, 종래의 3 판식 투사형 화상 표시 장치(50)는 광선을 방출하기 위한 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프(51), 램프(51)로부터 방출된 광선을 집광시키기 위한 소오스 렌즈(52), 광선을 통과시키기 위한 개구를 갖고 화상을 형성하는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱(53), 상기 소오스 스톱(53)을 통과한 광선의 경로를 1차적으로 변경시키기 위한 소오스 미러(54), 빛을 파장에 의해서 선택적으로 통과시키기 위한 두 개의 다이크로익 필터(dichroic filter)(57, 58), 상기 소오스 스톱(53)의 이미지를 프로젝션 스톱(55)에 1:1로 대응시키기 위한 세 개의 필드 렌즈(60, 62, 64), 미러 화소들의 어레이로 구성되며 상기 필드 렌즈(60, 62, 64)로부터 조사되는 광선의 세기를 변조시키기 위한 세 개의 AMA 패널(70, 72, 74), 광선을 통과시키기 위한 개구를 가지며 상기 변조된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(55), 그리고 상기 프로젝션 스톱(55)을 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(56)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the conventional three-plate projection
상술한 구조를 갖는 종래의 3 판식 투사형 화상 표시 장치(50)의 동작 원리를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the conventional three-plate projection
할로겐 금속 램프(51)로부터 발생된 광선이 소오스 렌즈(52)에 집광된 후, 소오스 스톱(53)의 개구를 통과하여 소오스 미러(54) 상에 조사된다. 상기 소오스 미러(54) 상에 조사된 광선은 전량이 반사되어 제1 다이크로익 필터(57) 상에 조사된다.Light rays generated from the
제1 다이크로익 필터(57)는 녹색광과 청색광을 투과시키고 적색광을 반사시키므로, 반사된 적색광은 R-필드 렌즈(60)를 통해 R-AMA(70)에 조사된다. 상기 R-AMA(70)의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 R-AMA(70)에 의해 변조된 적색광은 다시 R-필드 렌즈(60)를 통해 제1 다이크로익 필터(57)로 조사된 후, 그것에 의해 반사되어 프로젝션 스톱(55)을 향한다. 프로젝션 스톱(55)의 개구를 통과한 적색광은 프로젝션 렌즈(56)로 들어간다.Since the first
한편, 제1 다이크로익 필터(57)를 투과한 녹색광 및 청색광은, 제2 다이크로익 필터(58)에 의해 청색광이 반사되고 녹색광이 투과된다. 상기 제2 다이크로익 필터(58)에 의해 반사된 청색광은 B-필드 렌즈(62)를 통해 B-AMA(72)에 조사된다. 상기 B-AMA(72)의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 B-AMA(72)에 의해 변조된 청색광은 다시 B-필드 렌즈(62)를 통해 제2 다이크로익 필터(58)로 조사되고, 그것에 의해 반사되어 제1 다이크로익 필터(57)로 조사된다. 상기 제1 다이크로익 필터(57)는 청색광을 그대로 투과시키므로, 투과된 청색광은 프로젝션 스톱(55)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(56)로 들어간다.On the other hand, the green light and blue light transmitted through the first
상기 제2 다이크로익 필터(58)를 투과한 녹색광은 G-필드 렌즈(64)를 통해 G-AMA(74)에 조사된다. 상기 G-AMA(74)의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 G-AMA(74)에 의해 변조된 녹색광은 다시 G-필드 렌즈(64)를 통해 제2 다이크로익 필터(58)로 조사되고, 상기 제2 다이크로익 필터(58)를 투과하여 제1 다이크로익 필터(57)로 조사된다. 상기 제1 다이크로익 필터(57)는 녹색광을 그대로 투과시키므로, 투과된 녹색광은 프로젝션 스톱(55)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(56)로 들어간다.Green light transmitted through the second
이러한 방식으로, 상기 프로젝션 렌즈(56)는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 광선을 포함하는 색 광선을 스크린 상에 투사하여 그에 대응되는 컬러 화상을 표시한다.In this way, the
상술한 종래의 3 판식 투사형 화상 표시 장치(50)에 의하면, 컬러 휠을 사용하는 단판식 장치에 비하여 광 손실을 줄일 수 있지만 세 개의 AMA 패널을 사용하기 때문에 제조 원가가 비싸고 광학계의 크기가 커지게 되는 단점이 있다.According to the conventional three-panel projection type
따라서, 본 발명의 목적은 AMA 패널을 포함하는 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 단판식 장치에 비해 화면의 밝기를 향상시키고 3 판식 장치에 비해 제조 원가를 절감할 수 있는 투사형 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a projection type image display device including an AMA panel, which can improve the brightness of a screen compared to a single plate type device and reduce manufacturing costs compared to a three-plate type device. .
도 1은 종래의 단판식 투사형 화상 표시 장치를 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional single-plate projection image display device.
도 2는 도 1에 사용되는 컬러 휠의 확대도이다.FIG. 2 is an enlarged view of a color wheel used in FIG. 1.
도 3은 종래의 3 판식 투사형 화상 표시 장치를 도시한 개략도이다.3 is a schematic diagram showing a conventional three-plate projection image display device.
도 4는 본 발명에 의한 투사형 화상 표시 장치를 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram showing a projection image display device according to the present invention.
도 5는 도 4에 도시한 마이크로 컬러 필터 어레이의 평면도이다.FIG. 5 is a plan view of the micro color filter array shown in FIG. 4.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 투사형 화상 표시 장치 111 : 램프100: projection image display device 111: lamp
112 : 소오스 렌즈 113 : 소오스 스톱112: source lens 113: source stop
114 : 소오스 미러 115 : 프로젝션 스톱114: source mirror 115: projection stop
116 : 프로젝션 렌즈 118 : 색 분리 수단116
120, 122 : AMA 패널 130, 132 : 필드 렌즈120, 122:
140 : 마이크로 컬러 필터 어레이140: micro color filter array
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선을 발생하기 위한 광원; 화상을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈, 광선을 반사시키기 위한 미러의 화소들로 구성되며, 각 미러가 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형되는 제1 및 제2 AMA 패널, 광원으로부터 발생된 광선을 제1, 제2 및 제3 색 광선으로 이루어진 빛의 3원색 중에서 제1 색 광선 및 상기 제2 색 광선과 제3 색 광선을 합친 제4 색 광선으로 분리하여 상기 제1 색 광선을 제1 AMA 패널로 조사하고 상기 제4 색 광선을 제2 AMA 패널로 조사하기 위한 색 분리 수단, 그리고 상기 제2 AMA 패널의 미러 화소들 간의 피치와 동일한 피치(pitch)로 배열되는 마이크로 컬러 필터(micro color filter)들로 구성되며, 상기 제4 색 광선을 제2 색 광선과 제3 색 광선으로 분리하여 제2 AMA 패널의 각 미러 화소에 조사하기 위한 마이크로 컬러 필터 어레이를 포함하는 투사형 화상 표시 장치를 제공한다.The present invention to achieve the above object, a light source for generating a light ray; A projection lens for projecting an image onto a screen, pixels of a mirror for reflecting light rays, each mirror having a deformation size corresponding to the intensity of a corresponding one of a plurality of pixels displayed on the screen. The first and second AMA panels to be deformed, and the light rays generated from the light source are combined with the first color light ray and the second color light ray and the third color light ray among three primary colors of light including the first, second and third color light rays. Color separation means for irradiating the first color light beam to the first AMA panel by dividing it into a fourth color light beam and irradiating the fourth color light beam to the second AMA panel, and a pitch between mirror pixels of the second AMA panel And micro color filters arranged at the same pitch, and dividing the fourth color light beam into a second color light beam and a third color light beam to irradiate each mirror pixel of the second AMA panel. To It provides a projection type image display device comprising a micro color filter array.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 두 개의 AMA 패널을 이용하여 컬러 화상을 표시함으로써 종래의 컬러 휠을 사용하는 단판식 장치에 비해 광 손실을 줄일 수 있어 화면의 밝기를 향상시킬 수 있으며, 종래의 3 판식 장치에 비해 광학 부품의 수가 줄어들어 제조 원가를 절감할 수 있다.As described above, according to the projection type image display device according to the present invention, by displaying a color image using two AMA panels, it is possible to reduce the light loss compared to the single-plate type device using a conventional color wheel, thereby improving the brightness of the screen In addition, the number of optical components can be reduced compared to the conventional three-plate device, thereby reducing the manufacturing cost.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 의한 2 판식 박막형 AMA 패널을 포함하는 투사형 화상 표시 장치를 도시한 개략도이다.Fig. 4 is a schematic diagram showing a projection image display device including a two-plate thin film type AMA panel according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)는 광선을 방출하기 위한 광원(111), 소오스 렌즈(112), 소오스 스톱(113), 소오스 미러(114), 프로젝션 스톱(115), 프로젝션 렌즈(116), 색 분리 수단(118), 제1 및 제2 AMA 패널(120, 122), 제1 및 제2 필드 렌즈(130, 132), 그리고 마이크로 컬러 필터 어레이(140)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the projection
광선을 방출하기 위한 광원(111)은, 바람직하게는, 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 상기 소오스 렌즈(112)는 램프(111)로부터 방출되는 광선을 집광시키는 역할을 한다. 소오스 스톱(113)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 갖는다. 소오스 스톱(113)은 화상을 형성하는 광선의 양을 결정한다. 소오스 미러(114)는 소오스 스톱(113)을 통과한 광선을 반사하여 그 광로를 색 분리 수단(118)으로 향하도록 변경시키는 역할을 한다.The
색 분리 수단(118)은 바람직하게는 하나의 다이크로익 미러(dichroic mirror)이며, 제1 색 광선, 제2 색 광선 및 제3 색 광선으로 이루어진 빛의 3 원색 중에서 제1 색 광선 및 상기 제2 색 광선과 제3 색 광선을 합쳐진 제4 색 광선으로 분리하는 역할을 한다. 다이크로익 미러(118)는 굴절률이 다른 물질의 많은 박층으로 이루어지는 반사경으로, 어떤 색의 빛은 반사하고 다른 색의 빛은 모두 투과하는 성질을 가지고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1 색 광선은 청색광(B)이고 제2 색 광선은 적색광(R)이며 제3 색 광선은 녹색광(G)이다. 따라서, 상기 다이크로익 미러(118)는 청색광(B)을 반사시키고 적색광(R)과 녹색광(G)을 투과시키므로, 다이크로익 미러(118)를 투과한 광선은 적색광과 녹색광이 합쳐진 황색광(R+G)이 된다.The color separating means 118 is preferably one dichroic mirror, wherein the first color light ray and the first color light ray are selected from among three primary colors of light consisting of a first color light ray, a second color light ray and a third color light ray. It serves to separate the dichroic rays and the third color rays into the combined fourth color rays. The
제1 필드 렌즈(130) 및 제2 필드 렌즈(132)는 상기 소오스 스톱(113)의 이미지가 프로젝션 스톱(115)에 1:1로 대응되도록 하기 위하여, 상기 소오스 스톱(113)을 통과한 각각의 광선을 광 손실 없이 그에 대응되는 제1 AMA 패널(120) 및 제2 AMA 패널(122)로 조사하는 역할을 한다.The
마이크로 컬러 필터 어레이(140)는 상기 제2 AMA 패널(122)의 미러 화소들 간의 피치와 동일한 피치로 배열되는 제1 마이크로 컬러 필터(142a) 및 제2 마이크로 컬러 필터(142b)로 구성되며, 상기 다이크로익 미러(118)를 투과한 제4 색 광선을 제2 색 광선과 제3 색 광선으로 분리하여 제2 AMA 패널(122)의 각 미러 화소에 조사하는 역할을 한다.The micro
도 5는 상기 마이크로 컬러 필터 어레이(140)의 평면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 마이크로 컬러 필터 어레이(140)는 적색광(R)에 대응되는 제1 마이크로 컬러 필터(142a)와 녹색광(B)에 대응되는 제2 마이크로 컬러 필터(142b)가 반복적으로 배열된다. 따라서, 상기 마이크로 컬러 필터 어레이(140)에 입사된 황색광(R+B)은 적색광(R)과 녹색광(G)으로 분리되어 제2 AMA 패널(122)의 각 미러 화소에 조사된다.5 is a plan view of the micro
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 마이크로 컬러 필터(142a)와 제2 마이크로 컬러 필터(142b)는 스트라이프(stripe) 형태로 배열될 수도 있다.In addition, according to another preferred embodiment of the present invention, the first
제1 AMA 패널(120) 및 제2 AMA 패널(122)은 조사된 광선을 반사시키기 위한 미러의 화소들로 구성되며, 각각의 미러는 그 하부에 형성된 액츄에이터에 인가되는 신호에 따라 광선의 세기를 변조한다. 즉, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1 AMA 패널(120)에는 청색광(B)이 조사되고 상기 제2 AMA 패널(122)에는 마이크로 컬러 필터 어레이(140)에 의해 분리된 적색광(R)과 녹색광(G)이 조사된다.The
프로젝션 스톱(115)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 구비한다. 바람직하게는, 상기 개구는 핀홀 또는 슬릿이다. 상기 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 제1 AMA 패널(120) 및 제2 AMA 패널(122)의 각 미러로부터 반사된 광선의 세기를 제어한다.The
프로젝션 렌즈(116)는 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과한 색 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하는 역할을 한다.The
이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)의 작동 원리를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation principle of the projection
할로겐 금속 램프(111)로부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(112)에 의해 집광된 후, 소오스 스톱(113)의 개구를 통과하여 소오스 미러(114)로 조사된다. 상기 소오스 미러(114) 상에 조사된 광선은 전량이 반사되어 다이크로익 미러(118) 상에 조사된다. 다이크로익 미러(118)는 청색광(B)을 반사시키고 적색광(R)과 녹색광(G)을 투과시킨다. 상기 청색광(B)은 제1 필드 렌즈(130)를 통해 제1 AMA 패널(120)에 조사된다. 상기 제1 AMA 패널(120)의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라서 광선을 변조한다. 만일, 상기 액츄에이터에 오프(OFF) 전압, 즉 제로(0)의 전압이 인가되면, 상기 제1 AMA 패널(120)의 미러가 틸팅되지 않으며 이에 따라 상기 청색광(B)은 프로젝션 스톱(115)을 통과하지 못하게 된다. 그러나, 상기 액츄에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, 상기 제1 AMA 패널(120)의 미러가 틸팅되어 상기 청색광(B)의 세기가 변조된다. 그 결과, 상기 제1 AMA 패널(120)의 각 미러에 의해 반사된 청색광(B)은 제1 필드 렌즈(130)를 통해 다이크로익 미러(118)로 조사된 후, 그것에 의해 반사되어 프로젝션 스톱(115)을 향한다. 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과한 청색광(B)은 프로젝션 렌즈(116)로 들어간다.The light rays emitted from the
한편, 다이크로익 미러(118)를 투과한 적색광과 녹색광은 합쳐져서 황색광(R+G)으로 제2 필드 렌즈(132)에 조사된다. 상기 제2 필드 렌즈(132)는 황색광을 평행광으로 만들어 마이크로 컬러 필터 어레이(140)에 조사한다. 상기 마이크로 컬러 필터 어레이(140)는 도 5에 도시한 바와 같이, 적색광(R)에 대응되는 제1 마이크로 컬러 필터(142a)와 청색광(B)에 대응되는 제2 마이크로 컬러 필터(142b)로 구성되므로, 상기 제1 마이크로 컬러 필터(142a)를 통과한 적색광(R)은 제2 AMA 패널(122)의 대응되는 R-미러 화소에 조사된다. 상기 제2 AMA 패널(122)의 R-미러 화소에 대응되는 액츄에이터에 오프(OFF) 전압이 인가되면, 상기 R-미러 화소가 틸팅되지 않고 이에 따라 상기 적색광(R)은 프로젝션 스톱(115)을 통과하지 못하게 된다. 그러나, 상기 제2 AMA 패널(122)의 R-미러 화소에 대응되는 액츄에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, 상기 R-미러 화소가 틸팅되어 적색광(R)의 세기가 변조된다. 그 결과, 상기 제2 AMA 패널(122)의 R-미러 화소에 의해 반사된 적색광(R)은 제2 필드 렌즈(132)를 통해 다이크로익 미러(118)로 조사된다. 상기 다이크로익 미러(118)는 적색광(R)을 그대로 투과시키므로, 투과된 적색광(R)은 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(116)로 들어간다.On the other hand, the red light and green light transmitted through the
한편, 상기 제2 마이크로 컬러 필터(142b)를 통과한 녹색광(G)은 제2 AMA 패널(122)의 대응되는 G-미러 화소에 조사된다. 상기 제2 AMA 패널(122)의 G-미러 화소에 대응되는 액츄에이터에 오프(OFF) 전압이 인가되면, 상기 G-미러 화소가 틸팅되지 않고 이에 따라 상기 녹색광(G)은 프로젝션 스톱(115)을 통과하지 못하게 된다. 그러나, 상기 제2 AMA 패널(122)의 G-미러 화소에 대응되는 액츄에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, 상기 G-미러 화소가 틸팅되어 녹색광(G)의 세기가 변조된다. 그 결과, 상기 제2 AMA 패널(122)의 G-미러 화소에 의해 반사된 녹색광(G)은 제2 필드 렌즈(132)를 통해 다이크로익 미러(118)로 조사된다. 상기 다이크로익 미러(118)는 녹색광(G)을 그대로 투과시키므로, 투과된 녹색광(G)은 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(116)로 들어간다.Meanwhile, the green light G passing through the second
이러한 방식으로, 상기 프로젝션 렌즈(116)는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 광선을 포함하는 색 광선을 스크린 상에 투사하여 그에 대응되는 컬러 화상을 표시한다.In this way, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 두 개의 AMA 패널을 이용하여 컬러 화상을 표시함으로써 종래의 컬러 휠을 사용하는 단판식 장치에 비해 광 손실을 줄일 수 있어 화면의 밝기를 향상시킬 수 있으며, 종래의 3 판식 장치에 비해 광학 부품의 수가 줄어들어 제조 원가를 절감할 수 있다.As described above, according to the projection-type image display device according to the present invention, by displaying the color image using the two AMA panels, it is possible to reduce the light loss compared to the single-plate type device using a conventional color wheel to improve the brightness of the screen In addition, the number of optical components can be reduced compared to the conventional three-plate device, thereby reducing the manufacturing cost.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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-
1997
- 1997-12-27 KR KR1019970075146A patent/KR100257607B1/en not_active IP Right Cessation
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