KR100826340B1 - 드럼식 반사형 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

드럼식 반사형 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 광필터가 원통형태를 따라 배열되어 있으며, 모터의 회전에 의해 광필터가 회전되면서 해당 광을 반사시키는 드럼식 반사형 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
칼라휠, 드럼식, 반사형, 디스플레이 장치

Description

드럼식 반사형 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치{Drum-type reflective collarwheel and display apparatus using thereof}
도 1a 및 도 1b는 종래의 판형 칼라휠의 구성을 도시한 도면.
도 2는 종래의 깔대기형 칼라휠의 구성을 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 종래의 실린더형 칼라휠의 구성을 도시한 도면.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 칼라필터의 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠의 사시도 및 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠의 반사광을 얻는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠을 이용한 디스플레이 장치의 구성도.
도 8은 도 7의 조명렌즈계의 광경로를 설명하기 위한 도면.
도 9는 도 7의 회절형 광변조기의 일예시도.
도 10은 도 7의 회절형 광변조기의 회절각을 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 7의 회절형 광변조기의 회절광을 설명하기 위한 도면.
도 12a 내지 도 12e는 도 7의 색선별 필터를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 모터 110 : 광필터
120 : 광필터 부착부 50 : 광원계
52 : 집광부 54 : 조명렌즈계
57 : 드럼식 반사형 칼라휠 58 : 회절형 광변조기
59 : 푸리에 필터 62 : 프로젝션 시스템
65 : 스크린
본 발명은 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 광필터가 원통형태를 따라 배열되어 있으며, 모터의 회전에 의해 광필터가 회전되면서 해당 광을 반사시키는 드럼식 반사형 칼라휠 및 그를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광신호처리는 많은 데이타 양과 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지탈 정보처리와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점을 지니고 있으며, 공간 광변조이론을 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기 등과 영상처리 기법, 광소자, 광변조기 등의 연구가 진행되고 있다.
이중 공간 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 이를 이용한 표시장치의 개발 연구가 진행되고 있다.
공간 광변조기를 기초로 한 화상 디스플레이 시스템은 음극선 튜브를 기초로 한 화상 디스플레이 시스템의 대체용이다. 공간 광 변조기는 CRT 시스템의 벌크(bulk)없이 고해상도를 제공한다.
공간 광변조기 디스플레이 시스템내의 칼라 화상을 제공하는 한 방법은 '순차 컬러'로 칭한다. 화상 프레임의 모든 픽셀은 상이한 색상으로 순차적으로 어드레스된다. 예를 들면, 각 픽셀은 적, 녹 및 청의 값을 가진다.
다음으로, 각 프레임 기간동안, 프레임의 픽셀들은 선택적으로 그들의 적, 녹, 청 데이타로 어드레스된다. 이러한 유형의 시스템에서, 순차 칼라 필터의 한 유형은 동일한 색상의 3개의 부분을 가지는 칼라 휠(wheel)로서 데이터에 동기화되어, 각각의 색상에 대한 데이터가 공간광변조기에 의해 디스플레이 될 때, 공간광변조기 상에 입사된 빛은 칼라 휠에 의해 필터된다.
도 1은 종래의 판형 칼라휠의 구성을 도시한 도면으로, 도면을 참조하면 종래의 판형 칼라휠(10)은 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키는 칼라필터(6)와, 칼라필터(6)가 부착되는 커플러(Coupler;4)와, 커플러(4)에 부착되어 회전력을 발생하는 모터(2)를 구비하고 있다.
판형 칼라휠(10)은 모터(2)의 회전속도에 대응하여 커플러(4)와 이에 판형으로 부착된 칼라필터들(6R, 6G, 6B)이 회전함에 의해 광빔의 색을 순차적으로 분리하게 된다.
도 2는 종래의 깔대기형 칼라휠의 구성을 도시한 도면으로, 도면을 참조하면 종래의 깔대기형 칼라휠(10')은 호일부재(9)가 부착되도록 깔대기형으로 구성된 동체부와, 동체부에 부착되어 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키는 칼라필터(7)와, 동체부에 회전력을 발생하는 모터(2)를 구비한다.
깔대기형 칼라휠(10')은 모터(2)의 회전속도에 대응하여 동체부와 이에 깔대기형으로 부착된 칼라필터(7)가 회전함에 의해 광빔의 색을 순차적으로 분리하게 된다.
도 3는 종래의 실린더형 칼라휠의 구성을 도시한 도면으로, 종래의 실린더형 칼라휠은 백색광빔 중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키는 실린더형 칼라필터(36)와, 칼라필터(36)가 부착되는 커플러(34)와, 커플러(34)에 부착되어 회전력을 발생하는 모터(32)를 구비한다. 실린더형 칼라필터(36)는 도 4와 같이 R, G, B의 칼라필터가 실린더형상으로 구성되어 있다.
한편, 상기와 같은 판형, 깔대기형, 실린더형 칼라휠을 사용하여 디스플레이 장치를 구현하게 되면, 상기 장치의 일부분에 광이 투과 또는 반사되지 않는 영역이 존재하여 스크린에 투영되는 영상의 단절 부분이 생기게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 깔대기형, 실린더형 칼라휠을 사용하여 디스플레이 장치를 구현하게 되면, 상기 장치의 일부분과 그에 대응하는 부분이 색을 반사하거나 흡수하여 하기 때문에 광손실이 일어나는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광손실을 최소화할 수 있는 드럼식 반사형 칼라휠과 그를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 입사되는 다중 빔 중에서 원하는 색의 광만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 물질이 표면에 순차적으로 코팅되어 원하는 색의 광만을 선택적으로 반사시키며, 투과되는 투과광과 반사되는 반사광 간의 간섭을 방지하기 위해 상기 투과광을 상기 반사광이 반사된 지점과 떨어진 지점으로 입사되도록 하는 반사경이 중앙에 구비된 실린더형의 필터부; 상기 필터부를 회전시키기 위한 구동부; 및 상기 구동부에 상기 필터부를 장착하기 위한 장착부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 다중빔을 발생하는 광원계; 상기 광원계로부터 출사된 광을 선형의 평행광으로 변화시켜 출사하는 조명렌즈계; 실린더형으로 형성되어 다중의 입사광 중 원하는 색의 광만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 물질이 표면에 순차적으로 코팅되어 상기 조명렌즈계로부터 다중빔이 입사되면 회전하면서 순차적으로 원하는 색의 광을 반사시키며, 투과되는 투과광과 반사되는 반사광 간의 간섭을 방지하기 위해 상기 투과광을 상기 반사광이 반사된 지점과 떨어진 지점으로 입사되도록 하는 칼라휠계; 상기 칼라휠계로부터 출사되는 반사광을 변조하여 복수의 회절계수를 갖는 회절광을 생성하는 회절형 광변조기; 상기 광변조기로부터 출사되는 복수의 회절계수를 갖는 회절광에서 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 푸리에 필터계; 및 상기 푸리에 필터계에서 필터링된 원하는 차수의 회절광을 스크린에 투사하는 프로젝션 시스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이제, 도 5 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠과 그를 이용한 디스플레이 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠을 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠은 모터(100), 광필터부(110), 광필터 부착부(120)를 포함하고 있다.
광필터부(110)는 적색은 반사하고 다른 색은 투과하는 R 광필터(110R)와, 녹색은 반사하고 다른 색은 투과하는 G 광필터(110G)와, 청색은 반사하고 다른 색은 투과하는 B 광필터(110B)가 순차적으로 원통형태를 따라 배열되어 이루어져 있으며, 광필터 부착부(120)에 부착되어 고정된다.
이러한 광필터부(110)는 모터(100)에 의해 회전되면서 해당 광을 반사하며 그외의 광은 투과한다. 광필터부(110)의 중앙에는 반사경이 더 구비되어 투과되는 광을 반사광으로부터 멀리 떨어진 지점으로 입사되도록 하여 광간의 간섭을 방지할 수 있다.
여기에서 R 광필터(110R)와, G 광필터(110G), B 광필터(110B)는 일예로 색선별 필터를 사용하여 구현할 수 있는데, R 광필터(110R) 영역에는 적색을 반사하고 녹색과 청색을 투과하는 물질이 코팅되어 있으며, G광필터(110G)영역에는 녹색을 반사하고 적색과 청색을 투과하는 물질이 코팅되어 있으며, B 광필터(110B) 영역에는 청색을 반사하고 적색과 녹색을 투과하는 물질이 코팅되어 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠에 입사되는 입사광의 반사 및 투과를 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠에 입사되는 입사광은 일예로 평행광이며, 그 단면이 도시되어 있는 것처럼 선형광이며 여러가지 파장의 광을 포함하고 있다.
이러한 여러가지 파장의 광-일예로 적, 청, 녹-을 포함하고 있는 선형의 평행광(1)이 도면에 도시된 바와 같이 R 광필터(110R)에 입사되면 적색은 반사되어 반사광(2)을 형성하고, 나머지 청색과 녹색은 투과하여 투과광(3)을 형성한다.
이때, 광필터(110)는 모터(100)에 의해 회전하게 되며 R 광필터(110R)가 광경로상에 위치하는 동안에 적색광은 R 광필터(110R)에 의해 반사되어 반사광(2)을 형성하고, 다음으로 광경로상에 G 광필터(110G)가 위치하면 입사되어 입사광중 녹색광은 반사하여 반사광(2)을 형성하고 나머지는 투과된다. 계속해서 광필터(110)가 회전하게 되어 이번에는 B 광필터(110B)가 광경로상에 위치하면 입사광중 청색광은 반사하여 반사광(2)을 형성하고 나머지는 투과된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠을 이용한 디스플레이 장치의 구성도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 드럼식 반사형 칼라휠을 이용한 디스플레이 장치는, 광원계(50), 집광부(52), 조명렌즈계(54), 드럼식 반사형 칼라휠(57), 회절형 광변조기(58), 푸리에 필터계(59), 프로젝션 시스템(62), 스크린(65)을 포함하고 있다.
광원계(50)는 복수의 광원(51a~51c)으로 이루어져 있으며, 집광부(52)는 하나의 미러(53a)와 복수의 색선별 미러(53b, 53c)로 이루어져 있다.
복수 광원(51a~51c)은 일예로 적색 광원(51a), 녹색 광원(51b), 청색 광원(51c)으로 이루어져 있다. 여기에 사용되는 복수의 광원(51a~51c)은 발광 다이오드(Light emitting diode, LED)와 레이저 다이오드(Laser diode, LD) 같은 반도체를 사용하여 제작한 광원이 사용가능하다. 이러한 반도체 광원은 다른 광원에 비해 칼라 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 많은 특성들을 가진다.
그리고, 집광부(52)의 반사미러(53a)는 적색 광원(51a)으로부터 출사한 적색광을 조명렌즈계(54)측으로 반사하고, 도면부호 53b의 색선별 미러는 반사미러(53a)에서 입사되는 적색광을 투과시키고 녹색 광원(51b)에서 출사한 녹색광을 조명렌즈계(54)로 반사한다.
또한, 도면부호 53c의 색선별 미러는 전단의 색선별 미러(53b)로부터 입사되는 적색광과 녹색광을 투과시키고 적색 광원(51a)로부터 입사되는 적색광을 조명렌즈계(54)측으로 반사한다.
이처럼 하나의 반사미러(53a)와 다수의 색선별 미러(53b, 53c)에 의해 청색광, 녹색광 그리고 적색광이 집광되어 다중빔이 형성되어 단일 조명계를 이룬다.
다음으로, 조명렌즈계(54)는 집광된 다중빔을 선형의 평행광으로 변화시켜 드럼식 반사형 칼라휠(57)을 통하여 광변조기(58)으로 입사시킨다.
여기에 사용되는 광의 단면도의 일예가 도 8의 (A)에 도시되어 있는데 도 8의 (A)를 참조하면 광의 단면은 원형이고, 그 광의 세기 프로파일은 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이 가우시안(Gausian) 분포를 하고 있다.
조명 렌즈계(54)는 입사광을 타원형 단면을 갖는 선형의 평행광으로 변화시키게 되는데, 실린더 렌즈(55), 콜리메이터 렌즈(56)로 이루어져 있다.
즉, 조명 렌즈계(54)는 집광된 다중빔을 광로 방향에 대하여 수평 방향의 선형광으로 변환시켜 드럼식 반사형 칼라휠(57)을 통하여 회절형 광변조기(58)에 입사시킨다.
여기에서, 실린더 렌즈(55)는 입사되는 광을 광로 방향에 수평으로 위치하는 대응하는 회절형 광변조기(58)에 수평으로 입사시키기 위하여, 도 8의 (C)에 도시된 바와 같이 평형광을 수평방향의 선형광으로 변환시켜 해당하는 콜리메이터 렌즈(56)를 통하여 드럼식 반사형 칼라휠(57)으로 입사시킨다.
콜리메이터 렌즈(56)는 도 8에 도시된 바와 같이 일예로 오목렌즈(56a)와 볼록 렌즈(56b)를 구비하고 있다.
오목 렌즈(56a)는 실린더 렌즈(55)로부터 입사되는 선형광을 도 8의 (D)에 도시된 바와 같이 위 아래로 확장하여 볼록 렌즈(56b)로 입사시킨다. 볼록렌즈(56b)는 오목렌즈(56a)로부터 입사되는 입사광을 도 8의 (E)에 도시된 바와 같이 평행광을 변화시켜 출사한다. 도 8에서 (a)는 광원과 실린더 렌즈, 콜리메이터 렌즈로 이루어진 광학계의 사시도이고, 도 8에서 (b)는 평면도이며, 도 8의 (c)는 측단면도이고, 도 8의 (d)는 절단면도이다.
한편, 드럼식 반사형 칼라휠(57)은 위에서 설명한 바와 같이 조명렌즈계(54)로부터 다중의 선형 평행광이 입사되면 배열된 광필터의 순서에 따라 순차적으로 각각의 파장의 광을 반사하여 회절형 광변조기(58)에 입사시키고 다른광은 투과시킨다. 이때, 각각의 파장의 반사시간은 드럼식 반사형 칼라휠(57)에서 광필터의 폭에 달려있다. 광필터의 폭이 크면 오랜시간동안 각각의 파장의 광을 반사하고 다른광은 투과시킨다.
회절형 광변조기(58)는 드럼식 반사형 칼라휠(57)로부터 단일 파장의 선형 평행광이 입사되면 입사되는 시간동안 해당 파장의 선형 평행광에 대한 광변조를 수행하여 회절광을 형성하고 형성된 회절광을 푸리에 필터계(59)로 입사시킨다.
이때, 회절형 광변조기(58)에 의해 형성된 회절광의 회절각은 파장에 비례하며, 여기에 사용가능한 회절형 광변조기(58)로는 여러 종류의 회절형 광변조기가 가능한데, 그 일예로 도 9에 오픈홀 기반의 회절형 광변조기가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 실리콘 기판(901a)과, 절연층(902a), 하부 마이크로 미러(903a)와, 복수의 엘리멘트(910a~910n))로 구성되어 있다. 여기에서, 절연층과 하부 마이크로 미러를 별개의 층으로 구성하였지만 절연층에 광을 반사하는 성질이 있다면 절연층 자체가 하부 마이크로 미러로서 기능하도록 할 수 있다.
실리콘 기판(901a)은 엘리멘트(910a~910n)에 에어 스페이스를 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(902a)가 적층되어 있으며, 하부 마이크로 미러(903a)가 상부에 증착되어 있고, 함몰부를 벗어난 양측에 엘리멘트(910a~910n)의 하면이 부착되어 있다. 실리콘 기판(901a)을 구성하는 물질로는 Si, Al2O3, ZrO2, Quartz, SiO2 등의 단일물질이 사용되며, 바닥면과 위층(도면에서 점선으로 표시됨)을 다른 이종의 물질을 사용하여 형성할 수도 있다.
하부 마이크로 미러(903a)는 실리콘 기판(901a)의 상부에 증착되어 있으며, 입사하는 빛을 반사하여 회절시킨다. 하부 마이크로 미러(903a)에 사용되는 물질로는 메탈(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다.
엘리멘트(대표적으로 도면부호 910a에 대해서만 설명하지만 나머지도 같다)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(901a)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(901a)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부 지지대(911a)를 구비하고 있다.
하부 지지대(911a)의 양측면에는 압전층(920a, 920a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(920a, 920a')의 수축 팽창에 의해 엘리멘트(910a)의 구동력이 제공된다.
하부 지지대(911a)를 구성하는 물질로는 Si 산화물(일예로 SiO2 등), Si 질화물 계열(일예로 Si3N4 등), 세라믹 기판(Si, ZrO2, Al2O3 등), Si 카바이드 등이 될 수 있다. 이러한 하부 지지대(911a)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
그리고, 좌우측의 압전층(920a, 920a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(921a, 921a')과, 하부전극층(921a, 921a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(922a, 922a') 과, 압전 재료층(922a, 922a')에 적층되어 있으며 압전재료층(922a, 922a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(923a, 923a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(923a, 923a')과 하부 전극층(921a, 921a')에 전압이 인가되면 압전재료층(922a, 922a')은 수축 팽창을 하여 하부 지지대(911a)의 상하 운동을 발생시킨다.
전극(921a, 921a', 923a, 923a')의 전극재료로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등이 사용될 수 있으며, 0.01~3㎛ 범위에서 sputter 또는 evaporation 등의 방법으로 증착한다.
한편, 하부 지지대(911a)의 중앙 부분에는 상부 마이크로 미러가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀을 구비하고 있다. 여기에서 오픈홀의 모양은 직사각형이 바람직하지만 원형, 타원형 등 어떤 폐곡선의 형상도 가능하다. 그리고 여기에서 하부 지지대를 광반사성 물질로 형성한다면 별도로 상부 마이크로 미러를 증착할 필요가 없으며 하부 지지개가 상부 마이크로 미러로 기능하도록 할 수 있다.
이러한 오픈홀은 엘리멘트(910a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀이 형성된 부분에 대응하는 하부 마이크로 미러(903a)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 마이크로 미러(903a)와 상부 마이크로 미러가 화소를 형성할 수 있도록 한다.
즉, 일예로 오픈홀이 형성된 상부 마이크로 미러의 (가) 부분과 하부 마이크로 미러(903a)의 (나) 부분이 하나의 화소를 형성할 수 있다.
이때, 상부 마이크로 미러의 오픈홀이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 마이크로 미러(903a)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 마이크로 미러와 하부 마이크로 미러(903a)의 간격이 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다. 이외에도 본 발명에 이용가능한 오픈홀 회절 광변조기는 국내출원번호 제P504-030159호에 개시되어 있다.
한편, 회절형 광변조기(58)는 위에서 설명한 바와 같이 조명렌즈계(54)로부터 입사된 각각의 선형광을 회절시켜 회절광을 형성한 후, 회절광을 푸리에 필터계(59)으로 입사시킨다.
이때, 형성된 회절광의 반사 각도는 도 10에 도시되어 있는데, 도면을 참조하면 입사각과 반사각이 같음을 알 수 있다. 즉, 입사각이 회절형 광변조기(58)에 θ°입사하면, 반사각도 θ°가 되며, 본 발명에서는 입사각이 90°를 사용하며 반사각도 90°가 된다. 회절형 광변조기(58)에 의해 형성되는 회절광이 도 11에 도시되어 있는데, 격자의 주기적인 방향으로 0차, ±1차 회절광이 형성되게 되며, 격자의 주기적인 방향이 선형 평행광의 가로 방향과 동일하면 도 11에 도시된 바와 같은 회절광이 형성된다.
푸리에 필터계(59)은 푸리에 렌즈(60)과 색선별 필터(61)로 구성되는 것이 바람직하며, 푸리에 렌즈(60)는 입사되는 회절광을 차수별로 분리하며, 색선별 필터(61)은 원하는 차수의 회절광만을 투과시킨다.
이때, 사용가능한 이때, 사용되는 색선별 필터(61)는 도 12a 내지 도 12e에서 잘 설명되어 있다. 즉, 푸리에 렌즈(60)은 광변조기(58)로부터 입사되는 회절광을 차수별로 분리하는 역할을 수행하는데, 0차와 ±1차를 분리한다.
색선별 필터(61)은 회절형 광변조기(58)에 의하여 회절되어 형성된 여러 광원으로부터 나온 다중 회절빔을 푸리에 렌즈(60)을 통하여 입력받은 후, 상기 입력된 다중의 회절빔 중에서 소정의 회절계수, 보다 구체적으로는 0차, +1차 및 -1차 회절계수를 갖는 다중의 회절빔 중에서 소정의 회절계수를 갖는 다중의 회절빔만을 선택적으로 투과시켜 이를 후술하는 프로젝션 시스템(62)으로 출사시킨다.
이때 사용되는 색선별 필터(61)의 평면도 및 정면도가 도 12a에 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이, 0차 회절 슬릿인 경우에 B 영역에는 Blue, Green, Red의 세가지 색의 0차 회절빔을 통과시키는 물질이 코팅되어 있으며, G 영역에서 B 영역과 겹치지 않는 부분에는 Green, Red의 두가지 색의 0차 회절빔을 통과시키는 물질이 코팅되어 있으며, R 영역에서 B영역 그리고 G 영역과 겹치지 않는 부분에는 Red만을 통과시키는 물질이 코딩되어 있다. 그리고, 그외 영역에는 Blue, Green, Red 의 세가지 물질을 모두 통과시키지 않는 물질이 코팅되어 있다.
그리고, ±1차 슬릿인 경우 도 12b에 도시되어 있는데, R 영역에서 G 영역과 겹치지 않은영역은 Red색은 투과하는 물질로 코팅되어 있고, R과 G가 겹치는 영역에서는 Red과 Green를 투과시키는 물질로 코팅되어 있으며, G 영역중 R 영역 또는 B영역과 겹치지 않은 영역은 Green 색을 투과시키는 물질로 코팅되어 있고, G 영역중 B 영역과 겹치는 영역에서는 Green과 Blue를 투과시키는 물질로 코팅되어 있으며, B 영역에서 G영역과 겹치지 않는 영역에서는 Blue색만을 투과시키도록 물질로 코팅되어 있다.
또 다른 그리고, ±1차 슬릿인 경우 도 12c에 도시되어 있는데, R 영역에서 G 영역과 겹치지 않은영역은 Red색은 투과하는 물질로 코팅되어 있고, R과 G가 겹치는 영역에서는 Red과 Green를 투과시키는 물질로 코팅되어 있으며, R과 G와 B가 겹치는 영역에서는 Red과 Green와 Blue색을 투과시키는 물질로 코팅되어 있으며, 그리고 여기에서 G영역은 R과 겹치는 영역, R 및 B와 겹치는 영역 그리고 G와 겹치는 영역으로 구성되어 있다.
B 영역은 G 영역 및 R 영역과 겹치는 영역 그리고 G 영역과 겹치는 영역 그리고 Blue만을 투과시키는 영역으로 구성되어 있다.
이와 같이, 색선별 필터(61)을 사용하면 하나의 슬릿을 사용하여 복수개의 파장에 대한 필터링이 가능하여 차수별 분리가 가능하도록 한다. 슬릿 간격이 결정은 다음 (수학식 1)에 의해 가능하다.
D=λ/Λ*f(λ)
여기에서, D는 슬릿 간격을 말하며, λ는 광원의 파장이며, Λ는 회절 격자 주기이고, f(λ)는 파장에 따라 변하는 푸리에 렌즈(61)의 렌즈 초점 거리이다. 따라서, 0차 슬릿과 ±1차 슬릿의 경우 투과와 반사 패턴이 정반대로 나타낸다.
한편, 색선별 슬릿은 고반사율 미러 방식을 사용하거나 고 투과율 투과방식을 사용할 수 있는데 고투과율 방식에서는 도 12d에 도시된 바와 같이, 굴절률이 높은 매질과 낮은 매질 두 종류를 λ/4의 광학적 두께를 갖도록 번갈아 가면서 다중코팅을 하면 높은 투과율을 갖게 되며, 고반사율 방식에서는 도 12e에 도시된 바와 같이 굴절률이 높은 매질과 낮은 매질 두 종류를 λ/4의 광학적 두께를 갖도록 번갈아 가면서 다중코팅을 하되 가운데에는 굴절률이 높은 매질의 광학 두께를 λ/2로 하여 양끝은 굴절률이 낮은 매질을 사용하여 좌우 대칭이 되도록 하면 높은 투과율을 갖데 되는데, 고굴절률에 사용되는 매질은 TiO2, ZnO, Ta2O5, SrTiO3, HfO2, CeO2, ZnS 등이 있으며 주로 ZnS가 사용되며 굴절률은 2.3~2.4 정도이다.
낮은 굴절률의 매질로 사용되는 물질에는 SiO2, MgF2, NaF, LiF, CaF2, AlF3, Cryolite{AlF3(NaF)3} 등이 있으며 주로 MgF2가 주로 사용되고 있다.
한편, 프로젝션 시스템(62)은 스캐너(63)와 프로젝션 렌즈(64)를 구비하고 있으며, 입사된 회절광을 스크린(65)에 투사한다. 즉, 프로젝션 시스템(62)은 푸리에 필터계(59)를 통하여 입사되는 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 스크린(65)에 집속시켜 스팟을 형성시키는 역할을 수행한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 칼라휠에 입사되는 다중빔에서 원하는 파장을 선택할 때 반사면을 사용함에 따라 면간에 요구되는 빈공간이 적어 광손실을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 칼라휠에 입사되는 다중빔에서 원하는 파장의 빔을 반사광을 이용함에 따라 종래의 깔대기형, 실린더형과는 달리 겹치는 부분을 요구 하지 않아 광손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
여기서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 외부로부터 입사되는 다중 빔 중에서 원하는 색의 광만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 물질이 표면에 순차적으로 코팅되어 원하는 색의 광만을 선택적으로 반사시키며, 투과되는 투과광과 반사되는 반사광 간의 간섭을 방지하기 위해 상기 투과광을 상기 반사광이 반사된 지점과 떨어진 지점으로 입사되도록 하는 반사경이 중앙에 구비된 실린더형의 필터부;
    상기 필터부를 회전시키기 위한 구동부; 및
    상기 구동부에 상기 필터부를 장착하기 위한 장착부를 포함하여 이루어진 드럼식 반사형 칼라휠.
  2. 삭제
  3. 다중빔을 발생하는 광원계;
    상기 광원계로부터 출사된 광을 선형의 평행광으로 변화시켜 출사하는 조명렌즈계;
    실린더형으로 형성되어 다중의 입사광 중 원하는 색의 광만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 물질이 표면에 순차적으로 코팅되어 상기 조명렌즈계로부터 다중빔이 입사되면 회전하면서 순차적으로 원하는 색의 광을 반사시키며, 투과되는 투과광과 반사되는 반사광 간의 간섭을 방지하기 위해 상기 투과광을 상기 반사광이 반사된 지점과 떨어진 지점으로 입사되도록 하는 칼라휠계;
    상기 칼라휠계로부터 출사되는 반사광을 변조하여 복수의 회절계수를 갖는 회절광을 생성하는 회절형 광변조기;
    상기 광변조기로부터 출사되는 복수의 회절계수를 갖는 회절광에서 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 푸리에 필터계; 및
    상기 푸리에 필터계에서 필터링된 원하는 차수의 회절광을 스크린에 투사하는 프로젝션 시스템을 포함하여 이루어진 드럼식 반사형 칼라휠을 이용한 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 칼라휠계는,
    외부로부터 입사되는 다중 빔 중에서 원하는 색의 광만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 물질이 표면에 순차적으로 코팅되어 원하는 색의 광만을 선택적으로 반사시키며, 투과되는 투과광과 반사되는 반사광 간의 간섭을 방지하기 위해 상기 투과광을 상기 반사광이 반사된 지점과 떨어진 지점으로 입사되도록 하는 반사경이 중앙에 구비된 실린더형의 필터부;
    상기 필터부를 회전시키기 위한 구동부; 및
    상기 구동부에 상기 필터부를 장착하기 위한 장착부를 포함하여 이루어진 드럼식 반사형 칼라휠을 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 푸리에 필터계는,
    상기 회절형 광변조기로부터 입사되는 복수의 회절계수를 갖는 회절광에서 차수별로 회절광을 분리하는 푸리에 렌즈; 및
    상기 푸리에 렌즈로부터 입사되는 회절광을 필터링하는 색선별 필터를 포함하여 이루어진 드럼식 반사형 칼라휠을 이용한 디스플레이 장치.
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