KR20030061316A - 디스플레이 시스템 - Google Patents

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KR20030061316A
KR20030061316A KR10-2003-0001251A KR20030001251A KR20030061316A KR 20030061316 A KR20030061316 A KR 20030061316A KR 20030001251 A KR20030001251 A KR 20030001251A KR 20030061316 A KR20030061316 A KR 20030061316A
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wheel
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KR10-2003-0001251A
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나까니시슈이찌
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에누이씨 뷰 테크놀로지 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 공간 광 변조기의 응답 속도와 펄스폭 변조 신호 전송의 비율에 대한 제한을 상승시킬 수 있고 저비용으로 제공되는 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 디스플레이 시스템은 색상의 요소의 각각의 광을 순차적으로 하나씩 제공하도록 복수의 색상 요소의 광을 절환하기 위한 색상 절환 수단과, 색상 절환 수단으로부터 복수의 색상 요소의 광을 조명하여 각각의 색상 요소의 화상광을 생성하는 공간 광 변조 수단과, 색상 요소의 각각의 화상광 또는 복수의 색상 요소의 각각의 광의 둘 이상의 강도 수준을 절환하기 위한 강도 절환 수단을 포함한다.

Description

디스플레이 시스템{DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 순차적 색상 분리를 통해 획득된 다양한 색상 요소의 광을 광 변조함으로써(공간적으로 광 변조함으로써) 색상 화상을 생성하기 위한 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 광 변조에 대해 펄스폭 변조를 채용한 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
펄스폭 변조식 디스플레이 시스템은 광원으로부터의 광을 부분적으로 반사 또는 투과시킴으로써 화상광을 생성하여 화상을 디스플레이 하도록 변조기에 의해 생성된 화상광을 스크린에 순차적으로 투영하는 공간 광 변조기가 통상 제공된다. 공간 광 변조기는 PC 및 비디오 설비와 같은 외부 장비로부터의 입력 화상 신호에 기초하여 화상광을 생성한다. 스크린 상에 디스플레이된 화상의 대비 비는 변조기의 ON/OFF 신호를 실행하는 신호의 펄스폭을 변조시킴으로써 통상 한정된다.
일본 특허 출원 공개 제1998-78550호에 펄스폭 변조식 디스플레이 시스템의 예가 기술된다. 종래의 디스플레이 시스템은 순차적인 색상 분리를 경험한 다양한 색상 요소의 광을 광 변조시킴으로써 색상 화상을 획득한다.
도1은 종래의 디스플레이 시스템의 구성을 도시하는 블록 선도이다. 도1을 참조하면, 디스플레이 시스템은 광원(1), 광원으로부터의 백색광의 순차적 색상 분리에 사용되는 색상 절환 필터 유닛(31), 순차적 색상 분리에 의해 획득된 다양한 색상의 광을 순차적으로 수용하고 소정의 방향으로 입력 광을 부분 반사함으로써 색상 요소의 화상광을 생성하기 위한 공간 광 변조기(2), 스크린(4) 상에 공간 광 변조기(2)에 의해 순차적으로 생성된 색상 요소의 화상광을 투영하기 위한 투영 렌즈(3), 및 공간 광 변조기(2)와 색상 절환 필터 유닛(31)을 화상 신호(101)와 외부로부터 송신된 프레임 동기식 신호(102)에 기초하여 동기식으로 구동하기 위한 구동 회로(51)를 포함한다.
공간 광 변조기(2)의 예는 각 구배가 조절 가능한 다수의 마이크로 미러로 구성된 디지털 마이크로 미러 장비(DMD)를 구비한다. DMD의 마이크로 미러는 스크린(4) 상에 디스플레이된 화상의 화면 요소(픽셀)에 하나씩 대응한다. 임의의 화상은 각 마이크로 미러의 각도를 제어함으로써 표시될 수 있다. 구체적으로는, 각각의 마이크로 미러는 투영 렌즈(3)로 광을 선회시키는 방향으로 광을 반사시키기 위한 제1 각도 또는 광을 투영 렌즈(3)로 반사시키기 위한 제2 각도로 선택적으로 조절되어, 스크린(4) 상에 소정의 화상을 생성한다. 마이크로 미러의 각도 제어는 구동 회로(51)로부터 급송된 변조 신호(103)에 기초하여 실행된다.
색상 절환 필터 유닛(31)은 다양한 스펙트럼 투과 특성을 가지고 주연 방향으로 차례로 배열된 복수의 색상 필터(적색, 녹색, 청색)가 제공된 색상 휠(color wheel; 41), 소정의 방향으로 휠(41)을 회전시키기 위한 색상 휠(41)의 중심을 지지하는 모터(11), 그 사이에서 색상 휠(41)과 서로 배향되도록 배치된 한 쌍의 요소[광 방출 요소(12) 및 광 수용 요소(13)], 및 모터(11)의 회전을 제어하기 위한 색상 제어 회로(81)를 구비한다.
색상 휠 제어 회로(81)는 구동 회로(51)로부터의 색상 절환 제어 신호(104) 뿐만 아니라 광 수용 요소(13)로부터의 색상 휠 위상 신호(112)를 수용하여, 모터 제어 신호(111)를 모터(11)에 송신한다. 색상 휠 위상 신호(112)는 색상 휠(41)의 회전 사이클에 대한 정보를 구비한다. 정보는 광 방출 요소(12)가 색상 휠(41) 상의 소정의 위치에 형성된 구멍을 통해 광 수용 요소(13)로 방출되는 광의 수용 타이밍으로부터 유도된다.
외부로부터 급송된 화상 신호(비디오 신호; 101)는 각각의 프레임에 대해 순차적으로 출력되는 (강도 정보를 구비한) 각각의 색상(적색, 녹색, 청색)에 대한화상 신호를 포함한다. 게다가, 프레임 동기화는 프레임 동기화 신호(102)에 기초하여 실행된다. 변조 신호(103)는 화상 신호(101; 색상 R, G, B의 화상 신호)에 따라 공간 광 변조기(2)의 마이크로 미러의 각도를 제어하기 위한 신호이다. 즉, 각각의 마이크로 미러는 변조 신호(103)에 기초하여 제1 각도 또는 제2 각도로 설정된다. 색상 절환 제어 신호(104)는 색상 휠(41)에 의한 색상 분리를 수행하도록 절환된 색상 필터(R, G, B)를 제어한다. 색상 필터는 프레임 동기화 신호(102)에 기초한 화상 신호(101)의 전환을 갖는 타이밍에서 절환될 수 있다. 색상 필터 절환은 광로에서 색상 휠(41)을 회전시킴으로써 수행된다.
이후에는, 전술된 종래의 디스플레이 시스템의 화상 디스플레이 작동은, 예컨대 화상 신호(R, G, B; 101)가 구동 회로(51)로 급송되는 경우를 취하여 기술될 것이다.
광원으로부터 조사된 광(1)은 색상 절환 필터 유닛(31)으로 진입한다. 화상 신호(적색; 101)가 이때에 입력될 때, 구동 회로(51)는 신호(R; 101)의 응답하여 각각의 픽셀에 대응하는 마이크로 미러의 각도를 제어한다. 구체적으로는, 구동 회로(51)는 각각의 마이크로 미러의 각도를 [마이크로 미러가 투영 렌즈(3)로부터 광을 우회시키도록 광을 반사시키는] 제1 각도 또는 [마이크로 미러가 투영 렌즈(3)를 향해 광을 반사시키는] 제2 각도로 절환하도록 변조 신호(103)를 공간 광 변조기(2)에 급송한다.
또한, 구동 회로(51)는 프레임 동기화 신호(102)에 따라 마이크로 미러의 각도 제어[공간 광 변조기(2)의 공간 광 변조]와 동기식으로 색상 휠(41)의 색상 필터를 절환한다. 보다 구체적으로는, 구동 회로(51)는 화상 신호(R; 101)가 입력될 때 광로에 설정된 필터를 색상 필터(R)로 절환하도록 색상 절환 제어 신호(104)를 색상 휠 제어 회로(81)에 급송한다. 색상 휠 제어 회로(81)는 광 수용 요소(13)로부터 수용된 색상 휠 위상 신호(112)와 색상 절환 제어 신호(104)에 기초하여 모터 제어 신호(111)를 모터(11)에 송신한다. 모터 제어 신호(111)에 응답하여, 모터(11)는 광원(1)으로부터 조사된 광이 색상 필터(R)로 진입하도록 색상 휠(41)을 회전시킨다.
색상 필터(R)에 진입한 광은 투과하여 광(R)이 된다. 그런 후, 광(R)은 공간 광 변조기(2)에 진입한다. 광 변조기(2)는 화상광(R)을 생성하도록 광(R)을 공간적으로 광 변조시킨다. 화상광(R)은 투영 렌즈(3)에 의해 스크린(4) 상에 투영된다.
다음에, 화상 신호(녹색; 101)가 입력된다. 이로써, 구동 회로(51)는 화상 신호(G;101)에 따라 마이크로 미러의 각도 제어를 수행하도록 변조 신호(103)를 공간 광 변조기(2)에 급송한다. 동시에, 구동 회로(51)는 색상 휠(41)의 필터를 색상 필터(G)로 절환하도록 색상 절환 제어 신호(104)를 색상 휠 제어 회로(81)로 급송한다. 색상 휠 제어 회로(81)는 색상 절환 신호(104)와 광 수용 요소(13)로부터 수용된 색상 휠 위상 신호(112)에 기초하여 모터 제어 신호(111)를 모터(11)에 송신한다. 모터 제어 신호(111)에 응답하여, 모터(11)는 광원(1)으로부터 조사된 광이 색상 필터(G)로 진입하도록 색상 휠(41)을 회전시킨다.
색상 필터(G)로 진입한 광은 광(G)이 되도록 필터를 투과한다. 그런 후,광(G)은 공간 광 변조기(2) 내로 진입한다. 공간 광 변조기(2)는 화상광(G)을 생성하도록 광(G)을 공간적으로 광 변조시킨다. 화상광(G)은 투영 렌즈(3)에 의해 스크린(4) 상에 투영된다.
그 후에, 화상 신호(청색; 101)는 입력된다. 이에 의하면, 구동 회로(51)는 화상 신호(B; 101)에 따라 마이크로 미러의 각도 제어를 수행하도록 변조 신호(103)를 공간 광 변조기(2)에 급송한다. 동시에, 구동 회로(51)는 색상 휠(41)의 필터를 색상 필터(B)로 절환하도록 색상 절환 제어 신호(104)를 색상 휠 제어 회로(81)에 급송한다. 색상 휠 제어 회로(81)는 광 수용 요소(13)로부터 수용된 색상 휠 위상 신호(112)와 색상 절환 제어 신호(104)에 기초하여 모터 제어 신호(111)를 모터(11)에 송신한다. 모터 제어 신호(111)에 응답하여, 모터(11)는 광원(1)으로부터 조사된 광이 색상 필터(B)에 진입하도록 색상 휠(41)을 회전시킨다.
색상 필터(B)에 진입한 광은 광(B)이 되도록 필터를 투과한다. 그런 후, 광은 공간 광 변조기(2)로 진입한다. 공간 광 변조기(2)는 화상광(B)을 생성하도록 광을 공간적으로 광 변조시킨다. 화상광(B)은 투영 렌즈(3)에 의해 스크린(4) 상에 투영된다.
이 작동의 결과로, 화상광(R, G, B)은 스크린(4)에서 확대된 배율로 순차적으로 투영된다. 화상광(R, G, B)의 절환은 인간의 눈에 감지되지 않는다. 그 결과, 화상광(R, G, B)에 의해 도시된 각각의 색상의 화상은 임시적으로 중첩되어, 사람이 인지하기에 색상 화상으로 인지된다. 스크린(4) 상에 디스플레이된 색상화상의 대비 비는 공간 광 변조기(2)의 작동을 제어하는 변조 신호(103)의 펄스폭을 변조시킴으로써 임의로 조절될 수 있다.
다음에는, 종래의 디스플레이 시스템의 색상 휠 제어 회로(81)와 구동 회로(51)의 구체적인 구성에 대해 기술될 것이다.
도2는 색상 휠 제어 회로(81)의 구성의 예를 도시하는 블록 선도이다. 색상 휠 제어 회로(81)는 입력 신호로서 구동 회로(51)로부터 색상 절환 제어 신호(104)를 수용하고 광 수용 요소(13)로부터 색상 휠 위상 신호(112)를 수용한다. 색상 휠 제어 회로(81)는 에러 신호를 출력하도록 입력 신호의 주파수 위상을 비교하기 위한 주파수 위상 비교기(83)와 모터 제어 신호(111)와 같은 증폭 신호를 출력하도록 주파수 위상 비교기(83)로부터 출력된 에러 신호를 증폭시키기 위한 증폭기(84)를 구비한다.
도3은 구동 회로(51)의 구성의 예를 도시하는 블록 선도이다. 구동 회로(51)는 펄스폭 변조 회로와 색상 절환 제어 회로(68)를 가진다. 펄스폭 변조 회로는 메모리 회로(61), 기록 제어 회로(write control circuit; 63), 판독 제어 회로(read control circuit; 64), 및 색상 절환 타이밍 정보 테이블(65)로 구성된다.
색상 절환 시간인 정보 테이블(65)은 색상 휠(41)의 색상 필터를 절환하기 위한 타이밍을 지시하는 정보를 구비한다. 색상 절환 제어 회로(68)는 도1에 도시된 색상 절환 필터 유닛(31)에서 색상을 절환하기 위한 프레임 동기화 신호(102)와 동기식으로 색상 절환 제어 신호(104)를 출력한다.
외부로부터 입력된 화상 신호(101)는 메모리 회로(61)에 한차례 기록된다. 필수 데이터는 메모리 회로(61)로부터 판독되어 변조 신호(103)로서 공간 광 변조기(2)에 송신된다. 기록 제어 회로(63)는 화상 신호(101)의 메모리 회로(61)로의 기록 작동을 제어한다. 기록 작동의 타이밍은 프레임 동기화 신호(102)에 기초하여 결정된다. 판독 제어 회로(64)는 메모리 회로 외부로 필수 데이터를 판독하는 작동을 제어한다. 판독 작동의 타이밍은 색상 절환 타이밍 정보 테이블(65)과 프레임 동기화 신호(102)로부터 유도된 색상 휠(41)의 색상 절환 타이밍에 기초하여 결정된다.
전술된 종래의 디스플레이 시스템에 있어서, 공간 광 변조기(2)는 변조 신호(103)에 따라 픽셀 기준으로 ON/OFF 상태 사이에서 절환을 제어한다. 광은 ON 상태에서 투영 렌즈(3)로 안내되지만, 광은 OFF 상태에서 투영 렌즈에 안내되지 않는다. 생성된 화상은 ON 상태가 지속됨에 따라 더 밝아진다. 펄스폭 변조에 있어서, 화상 신호는 이 작용의 장점을 취함으로써 대비 비를 가리킨다. 이 펄스폭 변조가 가능한 공간 광 변조기(2)는 DMD에 부가하여 표면 안정화 강유전성 액정 디스플레이를 구비한다.
펄스폭 변조가 이후에 완전하게 기술될 것이다.
8 비트가 입력 화상 신호(101)에서 각각의 R, G, 및 B 색상의 대비 비를 한정하는 데에 사용된다는 것이 일예에 의해 추정된다. 도4는 종래의 디스플레이 시스템에서 펄스폭 변조를 설명하기 위한 화상 신호(101)의 프레임에 대한 데이터 구조를 도시하는 개략 선도이다.
화상 신호(101)의 하나의 프레임은 데이터(R, G, B)를 위한 섹션으로 시분할된다. 각각의 데이터(R, G, B)는 시간 슬롯(1 내지 255)으로 구성된다. 시간 슬롯(255)은 비트 0에 할당되고, 이에 따라 다른 시간 슬롯은 다음과 같이 각각의 비트에 할당된다; 비트 1에 대해 시간 슬롯(254, 253), 비트 2에 대해 시간 슬롯(252 내지 249), 비트 3에 대해 시간 슬롯(248 내지 241), 비트 4에 대해 시간 슬롯(240 내지 225), 비트 5에 대해 시간 슬롯(224 내지 193), 비트 6에 대해 시간 슬롯(192 내지 129), 및 비트 7에 대해 시간 슬롯(128 내지 1).
시간(시간 슬롯)은 27:26:ㆍㆍㆍ:21:20의 비로 각각의 비트 7(가장 중요한 비트; MSB), 비트 6, ㆍㆍㆍ, 비트 1, 비트 0(덜 중요한 비트; LSB)에 할당된다. 시간(T)이 비트 0에 할당되고, 시간(128T, 64T,ㆍㆍㆍ, 4T, 2T)이 비트 7, 비트 6,ㆍㆍㆍ, 비트 2, 비트 1에 각각 할당된다고 가정하자. 게다가, 입력 화상 신호(101)가 대비 수준(255, 254,ㆍㆍㆍ, 2, 1, 0)을 가리키면, 각각의 대비 수준에 대응하는 ON 상태의 주기는 255T, 254T,ㆍㆍㆍ, 2T, T, 0에 대응된다.
비트 할당 정보는 각각의 비트에 대한 전술된 시간 할당을 가리키고, 비트 할당 정보 테이블의 형태로 사전에 통상 준비된다. 공간 광 변조기(2)의 ON/OFF 제어는 비트 할당 정보 테이블에 따라 실행된다. 예컨대, 픽셀에 대해 130의 대비 수준을 나타내는 경우에, 공간 광 변조기(2)는 광이 비트 7(128 유닛 시간)과 비트 1(2 유닛 시간)의 시영역 중에 스크린 상에 도달하지만 다른 비트 6 내지 2의 시영역에서는 도달하지 않도록 픽셀에 관하여 광을 제어한다.
그러나, 종래의 디스플레이 시스템은 다음 문제점을 가진다.
예컨대, 백색광의 순차적인 색상 분리가 3가지 색상(R, G, B)의 필터를 갖는 색상 휠을 사용하여 수행되는 경우를 가정하면, 색상 휠은 60Hz의 속도로 회전하고 8 비트는 각각의 색상의 대비 비를 한정하는 데에 사용된다. 이 경우에, 펄스폭 변조 시에 최소 절환 시간은 22 마이크로초 미만이다. 최소 절환 시간보다 따른 응답 속도를 갖는 공간 광 변조기를 사용할 필요가 있다. 또한, 최소 절환 시간은 회전 속도 또는 색상 휠의 색상수를 증가시키거나 대비 수준을 상승시킬 때보다 짧아진다. 그 결과, 높은 응답 속도는 공간 광 변조기에 요구된다. 그럼에도 불구하고, 변조기의 응답 속도에 대한 제한이 존재한다. 그 결과, 펄스폭 변조시의 최소 절환 시간은 변조기의 응답 속도로 인해 제한되고 임의의 수준을 능가한 비트수를 증가시키는 것이 어렵다. 부수적으로, 최소 절환 시간의 설정이 변조기의 응답 속도를 초과할 때, LSB에 의해 디스플레이된 화상의 밝기는 저하되어, 낮은 밝기 영역에서의 화상 품질의 악화를 유발한다.
게다가, 공간 광 변조기가 1024×768 픽셀을 지지한다고 가정하면, 변조기로의 펄스폭 변조 신호 전송의 최대 비율은 매우 커져서 64 비트 폭당 564 Hz이상이다(=60Hz*3*255*1024*768/64). 높은 신호 주파수가 높은 수준의 노이즈를 생성하기 때문에, 주변 회로는 고장의 영향을 받기 쉬워지고, 추가적으로 동력 소모가 증가된다.
그 결과, 낮은 응답 속도를 갖는 공간 광 변조기가 시스템 수행을 유지하면서 사용 가능한 펄스폭 변조 신호 전송의 낮은 비율을 갖는 디스플레이 시스템에대한 연구가 이루어졌다. 다음에는, 예로서 일본 특허 출원 공개 1997-149350호에 기술된 디스플레이 시스템에 대한 설명이 이루어질 것이다.
도5는 전술된 시스템에서 사용되는 색상 휠의 계략 선도이다. 색상 휠에는 소정의 비율(이격 각도: 120도)로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 투과 특성을 갖는 복수에 색상 필터가 제공된다. 필터(B)에는 필터(G)를 갖는 인터페이스로부터 임의의 각도 범위에서 저농도 세그먼트(34) 또는 농도(강도) 필터(B+NDF)가 제공된다. 백색광 투과율은 필터(B)의 다른 영역(32)과 비교하여 저농도 세그먼트(34)에서 감소된다. 필터(R, G)에는 마찬가지로 저농도 세그먼트(R+NDF, G+NDF)가 각각 제공된다.
시스템에 있어서, 광원으로부터의 백색광은 광로에서 색상 휠을 회전시킴으로써 색상광(R, G, B)으로 순차적으로 분리된다. 그 후에, 색상광은 공간 광 변조기인 DMD를 조명하고, DMD로부터의 화상광(R, G, B)은 스크린 상에 순차적으로 중첩된다. 따라서, 색상 화상은 도1에 도시된 시스템과 동일한 방식으로 생성된다. 색상 휠의 각각의 색상 필터(R, G, B)에는 저농도 세그먼트가 제공되기 때문에, 색상광(R, G, B)의 강도는 세그먼트에서 하강한다. 그 결과, 화상 신호의 저비트, 소위 비트 1(2 유닛 시간)의 시영역에서의 광의 ON/OFF 절환은 저농도 세그먼트를 통과한 광에 대해 실행될 때, 저비트를 위한 시간을 연장하는 것이 가능해진다. DMD 응답 속도는 저비트의 시간 길이에 의해 조절된다. 따라서, 저비트를 위한 시간의 연장에 따라 응답 속도를 감소하는 것이 가능해진다.
그러나, 전술된 종래의 디스플레이 시스템에는 다음 문제점이 존재한다.
도1에 도시된 디스플레이 시스템에 있어서, 설계에서 단점을 필수적으로 유발하는 허용 공간 광 변조기의 응답 속도뿐만 아니라 펄스폭 변조 신호 전송의 비율에 대한 제한이 존재한다.
한편, 도5의 색상 휠을 갖는 디스플레이 시스템에 있어서, 제한에 대한 문제점이 해결된다. 그러나, 다음과 같은 새로운 문제점이 생성된다.
대비 비를 원활하게 표현하기 위해서 고비트와 저비트 사이에서 중간 비트에 대해 강도 필터를 사용하는 것이 또한 바람직하다. 즉, 양호한 대비 비 표현을 달성하도록 다양한 강도의 복수의 강도 필터를 각각의 색상 필터에 제공할 필요가 있다. 시스템의 색상 휠은 각각의 색상 필터에 대해 하나의 강도 필터만을 가지고, 양호한 대비 표현을 달성하는 것은 어렵다.
그러나, 비용적으로, 색상 휠을 제조하기 위한 공정이 증가되기 때문에 다양한 강도 수준의 복수의 강도 필터를 각각의 색상 필터에 제공하는 것이 가능하다. 이 문제점은 후속하여 설명될 것이다.
색상 휠은 색상 필터를 투명 디스크에 첨부하거나 필터 재료를 진공 챔버의 투명 디스크의 표면상에 배치함으로써 통상 생성된다. 도5에 도시된 색상 휠에 있어서, 각각의 3개의 색상 필터는 다양한 농도 수준의 2개의 세그먼트가 제공되고, 3 ×2=6 필터가 필요하다. 그 결과, 첨부 공정 또는 배치 공정을 6회 반복할 것이 요구된다. 각각의 색상 필터에 다양한 농도 수준의 3개의 세그먼트를 형성될 때, 3 ×3=9 필터가 요구되어, 이로써 9회의 첨부 공정 또는 배치 공정을 요구한다. 전술된 바와 같이, 디스크로 색상 휠을 생성할 때, 제조 공정은 {(색상 필터수)×(각 필터에 대해 형성된 세그먼트수)}회가 필수적으로 반복된다. 따라서, 색상 휠에서 다양한 농도 수준의 복수의 강도 필터를 설정하는 것은 제조 비용과 공정을 증가시킨다.
또한, 절환되도록 복수의 강도 패턴이 설정될 때, 색상 분리와 강도 절환이 동일한 색상 휠을 사용하여 수행된다면 강도 패턴에 대응하는 필터를 갖는 색상 휠을 생성할 것이 요구된다. 이는 생산비용을 상당히 상승시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 공간 광 변조기의 응답 속도에 대한 제한과 저비용으로 펄스폭 변조 신호 전송의 비율을 상승시킬 수 있는 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 태양에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위해서, 색상의 요소의 각각의 광을 순차적으로 하나씩 제공하도록 복수의 색상 요소의 광을 절환하기 위한 색상 절환 수단과, 색상 절환 수단으로부터 복수의 색상 요소의 광을 조명하여 각각의 색상 요소의 화상광을 생성하는 공간 광 변조 수단과, 색상 절환 수단으로부터 분리된 색상 요소의 각각의 화상광 또는 복수의 색상 요소의 각각의 광의 둘 이상의 강도 수준을 절환하기 위한 강도 절환 수단을 포함하는 디스플레이 시스템이 제공된다.
본 발명의 디스플레이 시스템에 있어서, 공간 광 변조기는 외부로부터의 화상 신호 입력에 기초하여 화상광을 생성한다. 강도 절환 수단은 각각의 광의 강도 수준을 절환한다. 이에 따라, 강도 필터가 더 밝은 타이밍에 펄스폭 변조 신호에대해 화상 신호의 고비트를 할당하고 강도 필터가 어두운 타이밍에 펄스폭 변조 신호에 대해 저비트를 할당하는 것이 가능하다. 그 결과, 펄스폭 변조의 최소 절환 시간은 연장될 수 있고, 따라서 저응답 속도를 갖는 공간 광 변조기의 사용뿐만 아니라 펄스폭 변조 신호 전송의 비율의 감소를 가능하게 한다.
또한, 색상 절환 수단과 강도 절환 수단은 디스플레이 시스템에 개별적으로 제공되므로, 색상 절환 수단에 의해 수행된 색상 절환과 강도 절환 수단에 의해 수행된 강도 절환은 개별적으로 제어된다. 즉, 색상 절환은 색상 휠을 사용하여 실행된다. 강도 절환은 색상 휠과 독립적으로 강도 휠을 사용하여 실행된다. 그 결과, 본 발명에 따르면, 하나의 색상 휠에 대해 복수의 다양한 강도 수준을 갖는 강도 휠을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 절환될 강도의 복수의 패턴과 수준을 설정할 때, 강도 패턴에 대응하는 필터를 갖는 강도 휠을 생성할 것이 요구되고, 이로써 각각의 강도 패턴에 대한 색상 휠을 생성할 필요가 없어진다.
또한, 개별적인 색상 휠과 강도 휠은 제조 공정의 감소에 이른다. 예컨대, 각각의 3개의 색상 필터에 3개의 다양한 농도 수준을 제공하는 경우에 있어서, 3×3 = 9 필터는 전술된 바와 같이 도5에 도시된 색상 휠에 필요하다. 그 결과, 첨부 공정 또는 배치 공정을 9회 반복할 것이 요구된다. 한편, 본 발명에 따른 디스플레이 시스템에 있어서, 3개의 첨부 공정 또는 배치 공정은 각각의 색상 휠과 강도 휠을 제조할 필요가 있다. 즉, 첨부 공정 또는 적층 공정은 6회 반복되어 종래의 디스플레이 시스템과 비교하여 3회 감소된다. 제조 공정수의 간격은 다양한 농도 수준의 세그먼트가 증가함에 따라 넓어진다.
부수적으로, 강도 절환은 액정 패널과, 광원의 밝기를 변경시킴으로써, 또는 투영 렌즈의 개구를 변경시킴으로써 실행될 수도 있다. 게다가, 복수의 다양한 색상으로 광을 방출하는 광원은 색상 절환 수단으로 채용될 수도 있다. 이 경우에, 색상 휠과 강도휠이 불필요할 수 있고, 복잡한 동기식 제어가 수행될 필요가 없다.
본 발명의 목적 및 특징이 첨부된 도면과 함께 취한 다음의 상세한 설명을 고려하여 명백해질 것이다
도1은 일본 특허 공개 제1998-78550호에 개시된 펄스폭 변조식 디스플레이 시스템의 구성을 도시하는 개략 블록 선도.
도2는 도1에 도시된 디스플레이 시스템의 색상 휠 제어 회로의 예시적인 구성을 도시하는 블록 선도.
도3은 도1에 도시된 디스플레이 시스템의 구동 회로의 예시적인 구성을 도시하는 블록 선도.
도4는 도1에 도시된 디스플레이 시스템으로의 화상 신호 입력의 프레임 구조를 도시하는 개략 선도.
도5는 일본 특허 공개 제1997-149350호에 개시된 디스플레이 시스템에 사용된 색상 휠의 개략 선도.
도6은 본 발명의 실시예에 따라 디스플레이 시스템의 구성을 도시하는 블록 선도.
도7은 도6에 도시된 디스플레이 시스템의 색상 휠 제어 회로의 예시적인 구성을 도시하는 블록 선도.
도8은 도6에 도시된 디스플레이 시스템의 구동 회로의 예시적인 구성을 도시하는 블록 선도.
도9는 도6에 도시된 디스플레이 시스템으로의 화상 신호 입력의 프레임 구조를 도시하는 개략 선도.
도10은 도6에 도시된 디스플레이 시스템에 사용된 강도 휠(intensity wheel)의 개략 선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광원
2 : 공간 광 변조기
3 : 투영 렌즈
13 : 광 수용 요소
41 : 색상 휠
42 : 강도 휠
81 : 색상 휠 제어 회로
82 : 강도 휠 제어 회로
이제 도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예가 상세히 기술될 것이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 구성을 도시하는 블록 선도이다. 본 실시예의 디스플레이 시스템은 구동 회로(51)에 대한 대체물과 같이 구동 회로(52)와 강도 절환 필터 유닛(32)의 존재를 제외하고는 도1에 도시된 것과 유사하다. 동일한 도면부호는 도1과 도6에서 동일한 부품을 가리키고 이들 부품에 대한 상세한 설명은 생략된다.
구동 회로(52)는 화상 신호(101)와 프레임 동기화 신호(102)를 수신하고 변조 신호(103)를 공간 광 변조기(2)로 송신한다. 또한, 구동 회로(52)는 색상 절환 제어 신호(104)를 색상 절환 필터 유닛(31)에 급송하는 것과 같이 강도 절환 제어 신호(105)를 강도 절환 필터 유닛(32)에 급송한다.
강도 절환 필터 유닛(32)은 색상 절환 필터 유닛(31)의 색상 휠(41)을 통해 투과된 광의 밝기를 조절한다. 강도 절환 필터 유닛(32)은 강도 휠(42), 소정의 방향으로 휠(42)을 회전시키기 위한 강도 휠(42)의 중심을 지지하는 모터(14), 상호 대항되게 배치되고 사이에 강도 휠(42)을 갖는 한 쌍의 요소[광 방출 요소(15)와 광 수용 요소(16)], 및 모터(14)의 회전을 제어하기 위한 강도 휠 제어 회로(82)를 구비한다.
강도 휠(42)은 색상 휠(41)에 대항되게 배열된다. 강도 휠(42)은 색상 휠(41)의 색상 필터(R, G, B)에 대응한 제1 세그먼트, 제2 세그먼트, 제3 세그먼트를 각각 가진다. 각 세그먼트에 있어서, 다양한 광 투과율의 복수의 필터(NDF; F1 내지 F3)는 소정의 비율(영역비)로 주연 방향으로 하나씩 배열된다. 강도 휠 제어 회로(82)는 구동 회로(51)로부터 강도 절환 제어 신호(105)를 수용할 뿐만 아니라 광 수용 요소(16)로부터 강도 휠 위상 신호(114)를 수신하고 모터 제어 신호(113)을 모터(14)에 송신한다.
강도 휠 위상 신호(114)는 강도 휠(42)의 회전 사이클에 대한 정보를 구비한다. 정보는 광 방출 요소(15)가 강도 휠(42) 상의 소정의 위치에 형성된 구멍을 통해 광 수용 요소(16)로 방출하는 광의 수용 타이밍으로부터 유도된다. 강도 절환 제어 신호(105)는 강도 휠(42)의 필터(F1내지 F3)를 위한 절환 작동을 제어한다. 필터(NDF)는 화상 신호(101)의 각 색상(R, G, B)에 대한 각각의 비트에 따라 절환될 수 있다. 필터(NDF) 절환은 광로에서 강도 휠(42)을 회전시킴으로써 실행된다.
본 실시예의 디스플레이 시스템의 구조에 있어서, 광원(1)으로부터 방출된 광은 색상 절환 필터 유닛(31)의 색상 휠(41)과 강도 절환 필터 유닛(32)의 강도 휠(42)을 통해 공간 광 변조기(2)로 진행한다. 공간 광 변조기(2)는 시각화된 광(화상광)을 생성하도록 구동 회로(52)로부터 수용된 변조 신호(103)에 기초하여 입사광을 변조시킨다. 투영 렌즈(3)는 연장하여 스크린(4) 상에서 공간 광 변조기(2)에 의해 생성된 화상광을 투영시킨다.
세 가지 색상(R, G, B)의 화상은 화상광(R, G, B)의 연장된 투영에 의해 스크린(4) 상에 순차적으로 디스플레이 된다. 화상은 중첩되어 이후-화상 효과(after-image effect)로 인해 사람 눈에 색상 화상으로 인지된다. 스크린(4) 상에 디스플레이된 색상 화상의 대비 비는 공간 광 변조기(2)의 작동을 제어하는 변조 신호(103)의 펄스폭을 변조시킴으로써 뿐만 아니라 강도 휠(42)의 강도 절환에 의해 조절될 수 있다.
다음에는, 디스플레이 시스템의 구동 회로(52)와 강도 휠 제어 회로(82)의 구체적인 구성이 기술될 것이다.
도7은 강도 휠 제어 회로(82)의 구성의 예를 도시하는 블록 선도이다. 강도 휠 제어 회로(82)는 입력 신호로써 구동 회로(52)로부터 강도 절환 제어 신호(105)를 수용하고 광 수용 요소(16)로부터 강도 휠 위상 신호(104)를 수용한다. 강도 휠 제어 회로(82)는 에러 신호를 출력하도록 입력 신호의 주파수 위상을 비교하기 위한 주파수 위상 비교기(85)와 모터 제어 신호(113)로써 증폭 신호를 출력하도록 주파수 위상 비교기(85)로부터 출력된 에러 신호를 증폭하기 위한 증폭기(86)를 구비한다.
모터(14)는 강도 휠 제어 회로(82)로부터 송신된 모터 제어 신호(113)에 기초하여 제어된다. 따라서, 강도 휠(42)은 강도 수준을 절환하도록 프레임 동기화신호(102)와 동기식으로 회전한다.
도8은 구동 회로(52)의 구성의 예를 도시한 블록 선도이다. 구동 회로(51)는 도3에 도시된 구동 회로(51)의 구성에 추가하여 강도 절환 타이밍 정보 테이블(66), 비트 할당 정보 테이블(67), 및 강도 절환 제어 회로(69)를 가진다. 동일한 도면 부호는 도3 및 도8에서 동일한 부품을 가리킨다. 본 실시예에 있어서 펄스폭 변조 회로는 메모리 회로(61), 기록 제어 회로(63), 판독 제어 회로(64), 색상 절환 타이밍 정보 테이블(65), 강도 절환 타이밍 정보 테이블(66), 및 비트 할당 정보 테이블(67)로 구성된다.
색상 절환 타이밍 정보 테이블(65)은 프레임 동기화 신호(102)에 기초하여 색상 휠(41)의 색상 필터에서 절환을 이루기 위한 타이밍을 가리키는 정보를 구비한다. 강도 절환 타이밍 정보 테이블(66)은 프레임 동기화 신호(102)에 기초하여 강도 휠(42)의 강도 수준에서 절환을 이루기 위한 타이밍을 가리키는 정보를 포함한다. 비트 할당 정보 테이블(67)은 대비 비를 가리키기 위한 화상 신호(101)의 비트가 프레임 동기화 신호(102)에 기초하여 메모리 회로(61) 외부로 판독된 정보를 포함한다. 강도 절환 제어 회로(69)는 강도 절환 필터 유닛(32)에서 강도 필터(F1 내지 F3)를 절환하기 위한 프레임 동기화 신호(102)와 동기식으로 강도 절환 제어신호(105)를 출력한다.
구동 회로(52)의 구조에 있어서, 기록 제어 회로(63)는 프레임 동기화 신호(102)에 기초한 타이밍에서 조절되고 화상 신호(101)는 회로(63)에 의한 제어에 따라 메모리 회로(61)에 기록된다. 게다가, 판독 제어 회로(64)는 프레임 동기화 신호(102)에 기초한 타이밍에서 조절되고, 필수 데이터는 회로(64)에 의해 메모리 회로(61) 외부로 판독된다. 데이터는 변조 신호(103)와 같이 공간 광 변조기(2)에 송신된다. 판독 제어 회로(64)는 메모리 회로(61) 외부로 필수 데이터를 판독하는 작동을 제어한다. 판독 작동은 색상 절환 타이밍 정보 테이블(65), 강도 절환 타이밍 정보 테이블(66), 및 비트 할당 정보 테이블(67)로부터 각각 유도된 색상 절환 타이밍, 강도 절환 타이밍, 및 대비 비 지시 비트 판독 타이밍에 기초하여 수행된다.
다음, 본 발명에 따른 디스플레이 시스템의 작동에 대해 구체적으로 기술될 것이다. 다음 기술에 있어서, 대비 비는 화상 신호(101)의 k 비트에 의해 지시되고 색상 절환 필터 유닛(31)에 의해 절환된 색상수는 m이고, 강도 절환 필터 유닛(32)에 의해 절환된 강도 수준수는 n이다(n ≥ 2).
또한, 색상 절환 필터 유닛(31)의 m 색상 필터는 E1, E2,ㆍㆍㆍ, Em으로 표시되고, 강도 절환 필터 유닛(32)의 강도 필터의 n 수준은 방출된 광의 강도 수준의 내림 차순으로 F1, F2,ㆍㆍㆍ, Fn으로 표시된다. 강도 필터(F1, F2,ㆍㆍㆍ, Fn)로부터 방출된 광의 강도비는 :
F1:F2: ㆍㆍㆍ : Fn = S1:S2: ㆍㆍㆍ : Sn으로 나타낸다.
여기서, S1=1이다. 펄스폭 변조에 있어서, 화상 신호(101)의 비트(h), 색상 필터(Ei), 및 강도 필터(Fj)에 대한 프레임 시간당 할당 시간은 T(h, i, j)이고, 여기서,
0 ≤h ≤k - 1
1 ≤i ≤m
1 ≤j ≤n
T(0, i, 1) = T0이다.
이 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 다음 식의 조건이 만족된다.
(S1*T(h, i, 1)+S2*T(h, i, 2)+ㆍㆍㆍ+Sn* T(h, i, n))/T0 = pow(2, h)
ㆍㆍㆍ(1)
식에서, pow(2, h)는 2의 h 자승(2h)을 가리키고, *는 곱셈, 소위 "×"와 같은 동일물을 나타낸다. 식 (1)은 복수의 강도 수준으로 절환을 이루는 경우에 펄스폭 변조에 의해 화상 신호(101) 또는 화상의 대비 비를 한정하기 위한 조건을 나타낸다.
색상 필터(Ei)가 강도 필터(Fj)와 쌍을 이룰 때 프레임 시간당 디스플레이 시간을 Tc(i, j)라고 하면:
Tc(i, j) = T(0, i, j) + T(1, i, j) +ㆍㆍㆍ+ T(k-1, i, j) ㆍㆍㆍ(2)
식(2)는 강도 필터의 절환 시간을 결정하기 위한 조건을 나타낸다.
게다가, 이 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 다음 표면의 조건이 만족된다.
(Tc(i, j) + Tc(i, 2) +ㆍㆍㆍ+ Tc(i, n))/T0 = (pow(2,k)-1) ㆍㆍㆍ(3)
식(3)은 종래의 디스플레이 시스템과 비교하여 펄스폭 변조 시에 최소 유닛 시간을 연장하기 위한 조건을 나타낸다.
도8에서 묘사된 강도 절환 타이밍 정보 테이블(66)은 상기 식(1) 내지 식(3)에 대해 조건이 지워진 Tc(i, j)의 정보를 포함한다. 판독 제어 회로(64)는 그 제어 작동을 위한 정보를 사용한다. 비트 할당 정보 테이블(67)은 상기 식(1) 내지 식(3)에 대해 조건이 지워진 T(h, i, j)의 정보를 포함한다. 정보는 판독 제어 회로(64)의 제어 작동에 대해 또한 사용된다.
다음에는, 상기 식(1) 내지 식(3)을 만족하는 가변치가 항상 존재한다는 것이 기술될 것이다.
색상 절환 필터 유닛(31)에 의해 순차적으로 분리된 색상중 임의의 색상을 고려하면, 식(1)은 h의 k편에 대하여 성립되고, 식(2)은 j의 n편에 대하여 성립된다. 그 결과, (k+n) 조건식은 식(1)과 식(2)에 기초하여 성립된다. 한편, Sj 중에서 n이 존재하고, T(h, i, j)/T0 중에서 (k*n)개가 존재하고, h중에서 k가 존재한다. 따라서, 가변치의 총수는 (n + (k * n) + k)이다. 화상 신호의 대비 비트수와 강도 필터 개수가 결정될 때, 하나의 조건식은 식(3)에 따라 성립된다. 즉, 독립 변수의 개수는 (k * n)이고 적어도 2이다. 따라서, 식(1) 내지 식(3)에 상응하는 가변치가 항상 존재한다.
전술된 조건에 있어서, 각각의 강도 필터로부터 나온 광의 강도 수준은 2의 임의의 정수 자승의 비를 가질 수도 있고, 화상 신호(101)의 임의의 비트는 하나의 강도 필터에 대해서만 또한 할당될 수도 있다. 조건은 다음을 만족하는 정수 j1, j2, Xj1, 및 Xj2를 사용하여 다음 식(4)와 식(5)과 같이 표현된다.
j1 + 1 = j2
1 ≤j1< j2 ≤n
0 ≤Xj1 < Xj2 ≤k-1
Sj1 = pow(2, Xj1)
Sj2 = pow(2, Xj2)
ㆍㆍㆍ(4)
h < Xj1일 때, T(h, i, j1)/T0 = 0
Xj1 <= h < Xj2일 때, T(h, i, j1)/T0 = pow(2, h - Xj1)
Xj2 <= h일 때, T(h, i, j1)/T0 = 0
Xj2 <= h일 때, T(h, i, j2)/T0 = 1
ㆍㆍㆍ(5)
식(1)은 식(4)와 식(5)에 따라 조건이 만족되는 것이 용이하게 이해된다.
다음, 식(3)이 k에 대해 이들 조건이 만족된다는 것이 설명될 것이다.(k: 1보다 큰 정수).
화상 신호(10)의 대비 비트수가 k이고 강도 필터수가 n이라고 가정하면, 부등식(3)의 좌측은 다음과 같이 식(2)을 사용하여 도출된다.
(Tc(i, 1) + Tc(i, 2) +ㆍㆍㆍ+ Tc(i, n))/T0
= (pow(2, k1)-1) + (pow(2, k2) - 1) +ㆍㆍㆍ+ (pow(2, kn)-1)ㆍㆍㆍ(6)
부수적으로, k1, k2,ㆍㆍㆍ, kn은 k1 + k2 +ㆍㆍㆍ+ kn = k를 만족하는 양의 정수이다.
식(6)의 최대치를 획득하기 위한 n, k1, k2,ㆍㆍㆍ, kn의 조합은:
n = 2, k1 = 1, k2 = k-1이다.
이 경우에, 식(6)으로부터 유도된 값, 즉 부등식(3)의 좌측은 pow(2, k-1)이고, 따라서 k의 식으로 부등식(3)을 만족한다.
도6을 참조하여 구체적인 예가 제시될 것이다. 8 비트가 화상 신호(101)에서 대비 비를 한정하는 데에 사용되고 색상 절환 필터 유닛(31)에 의해 절환된 색상수가 3이고, 강도 절환 필터 유닛(32)에 의해 절환된 강도 수준수가 3인 것으로 예에 의해 추정된다. 즉, k=8, m=3, n=3.
강도 필터(F1, F2, F3)로부터 나온 광의 강도비가 다음과 같다면;
S1:S2:S3 = 1:4:32이고;
T(0, i, 1) = 1 * T0, T(0, i, 2) = 0 * T0, T(0, i, 3) = 0 * T0
T(1, i, 1) = 2 * T0, T(1, i, 2) = 0 * T0, T(1, i, 3) = 0 * T0
T(2, i, 1) = 0 * T0, T(2, i, 2) = 1 * T0, T(2, i, 3) = 0 * T0
T(3, i, 1) = 0 * T0, T(3, i, 2) = 2 * T0, T(3, i, 3) = 0 * T0
T(4, i, 1) = 0 * T0, T(4, i, 2) = 4 * T0, T(4, i, 3) = 0 * T0
T(5, i, 1) = 0 * T0, T(5, i, 2) = 0 * T0, T(5, i, 3) = 1 * T0
T(6, i, 1) = 0 * T0, T(6, i, 2) = 0 * T0, T(6, i, 3) = 2 * T0
T(7, i, 1) = 0 * T0, T(7, i, 2) = 0 * T0, T(7, i, 3) = 4 * T0
식(1)의 조건이 만족된다. 게다가, 식(2)에 따르면,
Tc(i, 1): Tc(i, 2): Tc(i, 3) = 3: 7: 7.
이는 대비 속도로 회전하는 강도 휠(42)에 대한 강도 필터(F1, F2, F3)의 영역비가 3:7:7을 취하기로 한다는 것을 의미한다.
도9는 강도 필터가 3:7:7의 영역비를 가질 때 화상 신호(101)의 프레임 구조를 도시한 개략 선도이다. 도9에 있어서, G1, G2, 및 G3은 강도 휠(42)의 강도 필터(F1, F2, F3)와 색상 휠(41)의 색상 필터(G)를 각각 나타낸다. 유사하게는, R1, R2, 및 R3은 각각의 강도 필터(F1, F2, F3)와 색상 필터(R)를 가리키고 B1, B2, 및 B3은 각각의 강도 필터(F1, F2, F3)와 색상 필터(B)를 가리킨다.
도9의 프레임으로 펄스폭 변조의 최소 유닛 시간은 1 프레임 시간/ 3/(7+7+3)이다. 한편, 도1에 도시된 강도 절환 필터 유닛을 가지지 않는 종래의 디스플레이 시스템의 경우에 있어서, n =1 이라 가정한다. 따라서 펄스폭 변조의 최소 유닛 시간은 도4에 도시된 바와 같이 1 프레임 시간/ 3/ 255이다. 이로부터, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 시스템에서 펄스폭 변조의 최소 유닛 시간이 종래의 디스플레이 시스템과 비교하여 현저하게 연장되고, 이로써 낮은 응답 속도로 공간 광 변조기의 사용을 가능하게 한다는 것을 알 것이다.
또한, 변조된 데이터를 공간 광 변조기에 송신하기 위한 최소 유닛 시간의 전 기간 내에서 픽셀 수에 대응하는 데이터를 송신할 필요가 있으므로, 종래의 디스플레이 시스템에서 픽셀당 데이터를 전송하는 데에 1 프레임 시간/ 3/ 255/ 픽셀수가 걸린다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 시스템은 1 프레임 시간/ 3/ (7 + 7 + 3)/ 프레임당 데이터 전송 시간의 픽셀수를 허용한다. 즉, 프레임당 데이터 전송을 위해 할당된 시간은 종래의 디스플레이 시스템에 비해 연장되고, 이로써 전기 회로의 작동 속도가 감소될 수 있다. 이는 전기 동력 소모, 신뢰성의 개선뿐만 아니라 부품 비용 및 회로 설계 비용의 감소에 기여하고, 게다가 회로 설계의 여유를 허용한다.
부수적으로, 강도 절환 필터 유닛(32)은 도6에 도시된 디스플레이 시스템에서 색상 절환 필터 유닛(31) 후방에 배치되고, 유닛(32)은 유닛(31)의 전방에 위치된다.
색상 절환 필터 유닛(31)에 의해 절환된 색상은 적색, 녹색, 및 청색에 제한되지 않고 그 수가 3개일 필요는 없다.
도6에 도시된 색상 절환 필터 유닛(31), 도8에 도시된 색상 절환 타이밍 정보 테이블(65), 및 색상 절환 제어 회로(68)는 필수 사항은 아니다.
또한, 본 발명은 3개의 공간 광 변조기를 갖는 3개의 패널 시스템에 적용 가능하다.
게다가, 도6의 디스플레이 시스템은 강도 휠(42) 대신 도10에 도시된 것과 같은 강도 휠이 제공될 수도 있다. 도10의 강도 휠(43)은 소정의 비율로 주연 방향으로 배열된 3개의 강도 필터(F1, F2, F3)를 구비한다. 강도 필터는 강도 휠(42)의 강도 필터(F1, F2, F3)에 의해 도시된 동일한 비이다. 이 경우에, 강도 휠(43)의 회전 속도는 색상 휠(41)의 회전 속도의 3배로 설정된다. 이로써, 강도 휠(43)은 색상 휠(41)의 각각의 색상 필터에 대해 완전한 1회전을 이루고, 이로써 전술된 바와 같이 동일한 효과를 달성한다.
SID'00 다이제스트(Digest), 31판, 92쪽(2000년 4월)에 "색상 극성 필터를사용한 고대비 비 색상 분할 구조"에서 M.G.로빈슨 등에 의해 표현된 상표명 색상쿼드(ColorQuad™) 구조는 도6의 색상 절환 필터 유닛(31)으로 채용될 수도 있다. 이 경우에, 색상 절환 제어 신호(104)는 색상 절환 작동을 제어하기 위해 사용된다.
트위스트형 네마틱 액정 패널(twisted nematic liquid crystal panel)은 도6의 강도 절환 필터 유닛(32)으로 채용될 수도 있다. 이 경우에, 강도 절환 제어 신호(105)는 트위스트형 네마틱 액정 패널의 투과율을 제어하기 위해 사용된다.
또한, 도6의 강도 휠(42)은 전체 가시광 범위를 커버하는 강도 필터로 구성된 것에 제한되지 않는다. 예컨대, 색상 절환 필터 유닛(31)으로부터 출력된 광의 파장 대역을 고려하여 강도 절환이 가능한 필터를 사용하는 것이 가능하다.
강도 수준은 강도 절환 필터 유닛(32)을 사용하는 대신 광원에서 절환될 수도 있다. 즉, 도6에 도시된 디스플레이 시스템은 강도 절환 제어 신호(105)가 광원(1)의 제어 회로에 입력되어 제어 회로가 강도 절환 작동을 실행하는 강도 절환 필터 유닛(32)이 없는 구성을 가질 수도 있다.
강도 수준은 카메라용으로 공지된 스톱다운(stop-down) 특징을 사용하여 또한 절환될 수도 있다. 예컨대, 도6에 도시된 디스플레이 시스템으로부터 강도 절환 필터 유닛(31)을 생략하고 대신 투영 렌즈(3)의 개구를 변경하기 위한 스톱다운 특징을 시스템에 제공하는 것이 가능하다. 이 경우에, 강도 절환 제어 신호(105)는 제어 회로가 강도 절환 작동을 실행하도록 투영 렌즈(3)의 개구를 조절하기 위한 스톱다운 특징의 제어 회로에 입력된다.
색상은 색상 절환 필터 유닛(32)을 사용하는 대신 다양한 색상의 광을 방출하는 복수의 광원을 사용함으로써 절환될 수도 있다. 즉, 도6에 도시된 디스플레이 시스템은 색상 절환 필터 유닛(32)을 위한 대체물로써 광원(1) 대신 다양한 색상으로 광을 방출하는 광원이 제공될 수도 있다. 이 경우에, 광원은 색상 절환 제어 신호(104)에 따라 절환된다.
또한, 강도 수준수는 각각의 색상에 대해 다를 수도 있다. 즉, 도6에 도시된 디스플레이 시스템에서 색상 휠(41)의 색상 필터(R, G, B) 각각에 대해 3개의 강도 필터(F1, F2, F3)가 제공되지만, 다양한 수의 강도 필터는 각각의 색상에 대해 제공될 수도 있다.
상기에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 디스플레이 시스템을 생성하는 경우와 비교하여 휠을 제조하는 공정을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 디스플레이 시스템은 저비용으로 제공될 수 있다.
게다가, 강도 수준이 액정 패널 또는 광원에서, 또는 투영 렌즈의 개구를 조절함으로써 절환될 수도 있기 때문에 강도 휠과 색상 휠이 없을 수 있고, 게다가 색상은 광을 다양한 색상으로 방출하는 복수의 광원을 사용함으로써 절환될 수도 있다. 이는 제어 작동을 용이하게 하고 비용을 절감시킨다.
본 발명은 도시적인 특정 실시예를 참조로 기술되었지만, 실시예에 제한되지 않고 첨부된 청구항에 의해서만 제한된다. 당업자는 본 발명의 범위와 사상을 벗어남이 없이 실시예를 변경 및 변화시킬 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 디스플레이 장치를 제공함으로써, 공간 광 변조기의 응답 속도에 대한 제한과 펄스폭 변조 신호 전송의 비율을 상승시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 색상의 요소의 각각의 광을 순차적으로 하나씩 제공하도록 복수의 색상 요소의 광을 절환하기 위한 색상 절환 수단과,
    색상 절환 수단으로부터 복수의 색상 요소의 광에 의해 조명되고 각 색상 요소의 화상광을 생성하는 공간 광 변조 수단과,
    색상 요소의 각각의 화상광 또는 복수의 색상 요소의 각각의 광의 둘 이상의 강도 수준을 절환하고, 색상 절환 수단과 분리된 강도 절환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 광 투과율의 복수의 강도 필터를 구비한 강도 휠을 포함하고,
    색상 휠과 강도 휠은 서로 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 광 투과율의 복수의 강도 필터를 구비한 강도 휠을 포함하고,
    강도 휠은 광원으로부터의 백색광이 진입하는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 광 투과율의 복수의 강도 필터를 구비한 강도 휠을 포함하고,
    강도 휠은 순차적인 색상 분리된 광이 방출되는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    색상 휠과 강도 휠은 서로 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    강도 휠은 광원으로부터의 백색광이 진입하는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    강도 휠은 순차적인 색상 분리된 광이 방출되는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    세그먼트들은 강도 필터수가 서로 상이하고,
    색상 휠과 강도 휠은 서로 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    세그먼트들은 강도 필터수가 서로 상이하고,
    강도 휠은 광원으로부터의 백색광이 진입하는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    세그먼트들은 강도 필터수가 서로 상이하고,
    강도 휠은 순차적인 색상 분리된 광이 방출되는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    세그먼트들은 동일한 수의 강도 필터를 구비하고,
    색상 휠과 강도 휠은 서로 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    세그먼트는 강도 필터의 동일한 수로 제공되고,
    강도 휠은 광원으로부터의 광이 진입하는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되고, 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 복수의 색상 필터를 구비한 색상 휠을 포함하고,
    강도 절환 수단은 소정의 비율로 주연 방향으로 하나씩 배열되는 다양한 투과율의 복수의 강도 필터를 각각 가지며, 색상 휠의 색상 필터에 대응하는 복수의 세그먼트로 분할된 강도 휠을 구비하고,
    세그먼트들은 동일한 수의 강도 필터를 구비하고,
    강도 휠은 순차적인 색상 분리된 광이 방출되는 측면에서 색상 휠에 대향되게 배열되고,
    광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리는 색상 필터를 사용하여 수행되고,
    강도 수준은 강도 필터를 사용하여 절환되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 강도 절환 수단은 투과율 절환이 가능한 액정 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 광원으로부터의 백색광의 순차적인 색상 분리를 수행하고, 강도 절환 수단은 광원의 강도 수준을 절환하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 색상 절환 수단은 광을 다양한 색상으로 방출하는 복수의 광원을 포함하고 광을 제공하도록 광원을 순차적으로 절환하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 강도 절환 수단은 공간 광 변조 수단에 의해 생성된 각각의 색상 요소의 화상광을 투영시키기 위한 투영 렌즈의 개구를 변경시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
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