KR20050077074A - 투사형 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 시각적 화소 간격을 없앨 수 있도록 더미 글래스를 구성하는 것에 의해 화질을 향상시킬 수 있도록한 투사형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 조명 광학계에서 조사되는 빛을 결상시키는 이미지 소자와 이미지 소자에 결상된 영상을 확대 투사하는 투사 렌즈를 갖는 투사형 디스플레이 장치에서, 상기 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 위치하여 편심 캠에 의해 빛의 입사 각도가 반복적으로 달라지도록 구동되어 이미지 소자의 각 화소간의 이격 부분을 시각적으로 제거하는 더미 글래스를 포함한다.

Description

투사형 디스플레이 장치{Projection type display device}

본 발명은 투사형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히, 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 시각적 화소 간격을 없앨 수 있도록 더미 글래스를 구성하는 것에 의해 화질을 향상시킬 수 있도록한 투사형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근 프로젝터라고 불리는 투사형 디스플레이 장치가 널리 보급됨에 따라서 다양한 종류의 제품이 개발, 시판되고 있으며, 이러한 투사형 디스플레이 장치는 밝기를 강조하는 형태의 개발과 소형/경량화를 강조하는 형태의 개발로 발전되고 있다.

이와 같은 소형 경량화 추세는 사용 용도에 따른 이동성 확보 측면과 디스플레이 소자의 제조 비용 감소 측면을 고려한 것이고, 밝기는 전면 투사형 프로젝터가 외광에 의한 화질 저하의 억제를 고려한 것이다.

상기 투사형 디스플레이 장치의 광학계는 광원으로 사용되는 램프와, 상기 램프에서 나온 광을 화상표시소자에 조명해 주기 위한 조명부 그리고 화상표시소자와 이러한 화상표시소자에 표시된 화상을 스크린에 확대 투사하는 투사부로 구성된다.

여기서, 램프는 고압수은 램프가 많이 사용되며, 화상표시소자로서는 액정표시소자(LCD)와 디지털 미세 미러 소자(DMD:Digital Micromirror Device)등이 널리 사용되고 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 투사형 디스플레이 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 LCD를 이용한 투사형 디스플레이 장치의 구성도이고, 도 2a와 도 2b는 DMD를 이용한 투사형 디스플레이 장치의 구성도이다.

먼저, LCD를 이미지 소자로 사용하는 투사형 디스플레이 장치는 램프를 냉각시키기 위한 램프 팬(1) 및 반사경을 갖는 램프(Lamp)(2)에서 조사된 빛이 제 1,2 FEL(Fly Eye Lens)(3a)(3b)를 거쳐 편광 빔 스플리터(Polarizing Beam Splitter)(4), 제 1 집광 렌즈(5a)를 통과하여 전반사 미러(7)에 의해 빛의 진행 방향이 90°변경된다.

그리고 전반사 미러(7)에 의해 반사된 빛은 제 2 집광 렌즈(5b)를 투과하여 제 1 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(8a)를 지나면서 레드(Red;R)의 빛은 투과되고 그린(Green;G), 블루(Blue;B)의 빛은 반사된다.

그리고 반사된 그린, 블루의 빛은 제 2 다이크로익 미러(8b)를 통과하면서 블루의 빛은 투과고, 그린의 빛은 반사되는 과정을 거친다.

제 2 다이크로익 미러(8b)를 투과한 블루의 빛은 릴레이 렌즈계(10)를 거치면서 각각의 빛이 R,G,B LCD 패널 앞에 있는 각각의 제 3 집광 렌즈(5c)에 의해 집광되어 R,G,B 패널로 입사되고, 입사 된 각각의 R,G,B의 빛은 다이크로익 프리즘(6)에서 합성되어 투사 렌즈(Projection Lens)(9)로 입사된다.

그리고 DMD를 이미지 소자로 이용하는 투사형 디스플레이 장치의 구성은 다음과 같다.

도 2a와 도 2b에서와 같이, DMD(21)는 상부에 화면의 최소 표시 단위인 화소들이 마이크로 미러(22)들로 구성되고, 각각의 마이크로 미러(22)들은 전기적 신호에 따라 ±θ의 틸트 모드(tilt mode)를 갖는다. 현재 θ는 10도 또는 12도로 상용화되어 있다.

또한, DMD(21)를 투사 렌즈(23)를 통하여 스크린에 확대 결상시키는 구성에 있어서, 결상 조건으로 DMD(21)면과 투사 렌즈(23)의 광축은 도 2a에서와 같이 수직적으로 위치하여야 한다. 이때에도 일반적으로는 DMD의 횡방향으로는 DMD 중심과 투사 렌즈(23) 광축은 일치시키고, 종방향으로는 사용의 편리성을 위하여 상향 투사를 적용하여 이동(de-center)되는 구성을 갖는다.

이와 같은 구조를 갖는 투사 광학계는 입사되는 조명광이 마이크로 미러(22)에 의해 반사되어 투사 렌즈(23)에 수직하게 입사되는 상태가 on-state(white)이다.

이때 조명광의 주축광은 투사 렌즈(23)의 중심축과 2θ가 되며, 상기 마이크로 미러(22)는 DMD면(21)과 +θ의 각을 갖는다.

이러한 상황에서 상기 마이크로 미러(22)가 DMD면(21)과 -θ의 각을 갖게 되면 조명광의 주축광은 투사렌즈(23)의 중심축으로부터 4θ의 각도로 반사된다. 이때에는 상기 조명광이 투사 렌즈(23)를 투과하지 못하므로 차단광이 되며, off-state(black)라 한다.

도 2b는 종래 기술의 컬러 휠을 사용한 투사형 디스플레이 장치를 나타낸 구성도이다.

광원으로 타원형 반사경이 부착되어 있는 램프(24)를 사용하여 로드 렌즈(26)의 입사면에 광을 집속시킨다.

그리고 램프(24)와 로드 렌즈(26) 사이에는 색을 순차적으로 적,녹,청(R,G,B)으로 분리하기 위하여 컬러 휠(25)이 구성된다.

여기서, 컬러 휠(25)은 회전하는 모터에 적,녹,청의 필터가 원반 형태로 부착되어서 회전함에 따라서 순차적으로 색이 필터링 되어 나가도록 하는 작용을 한다.

이와 같이 색을 필터링 시키는 부분의 면적이 최소가되는 부분이 바로 램프(24)에서 나온 광원이 로드 렌즈(26)의 입사면으로 집광되는 부분이기 때문에 로드 렌즈(26)의 입사면 이전 경로 상에 컬러 휠(25)을 위치시킨다.

컬러 휠(25)에 의해 특정한 색으로 필터링된 광이 로드 렌즈(26)에 입사되면 광은 내부에서 여러 번 반사를 일으키면서 로드 렌즈(26)를 통과하게 되고 출사면에서는 면 전체에 광이 골고루 퍼지면서 출사하게 된다.

즉, 광원으로부터 나온 광이 로드 렌즈(26)의 출사면으로 진행되어 출사면이 마치 제 2의 균질한 휘도 분포를 갖는 면 광원이 된다.

상기 로드 렌즈(26)에서 출사된 광은 제 1,2 조명 렌즈들(27)(28)과 TIR 프리즘(29)을 거쳐 화상 표시 소자면이 되는 DMD(21)에 로드 렌즈(26)의 출사면을 적당한 크기로 결상 시키도록 구성함으로써 화상 표시 소자인 DMD의 표시면에 균질한 빛 분포를 제공하게 된다.

이와 같은 종래 기술의 디스플레이 장치에 사용되는 이미지 소자는 대부분 직사각형의 화소 형상을 하고 있다. 그리고 각 화소 사이에는 구동이나 기타 이유로 화소간의 간격이 존재하게 된다.

이 간격은 소자별로 차이가 있으나 존재하며 이 간격을 줄이기 위해 많은 노력을 하고 있는 중이다.

이와 같은 화소와 화소 사이의 간격은 스크린상에 결상되는 영상의 화질을 저하시키는 원인으로 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 투사형 디스플레이 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 시각적 화소 간격을 없앨 수 있도록 더미 글래스를 구성하는 것에 의해 화질을 향상시킬 수 있도록한 투사형 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치는 조명 광학계에서 조사되는 빛을 결상시키는 이미지 소자와 이미지 소자에 결상된 영상을 확대 투사하는 투사 렌즈를 갖는 투사형 디스플레이 장치에서, 상기 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 위치하여 편심 캠에 의해 빛의 입사 각도가 반복적으로 달라지도록 구동되어 이미지 소자의 각 화소간의 이격 부분을 시각적으로 제거하는 더미 글래스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 더미 글래스는 빛의 진행 방향에 대하여 수직인 위치와 이미지 소자의 화소간의 이격 거리만큼 시각적으로 화소를 이동시킬수 있는 각도만큼 기울어진 위치를 반복적으로 회동하는 것을 특징으로 한다.

그리고 더미 글래스를 구동하기 위하여, 상기 더미 글래스가 결합되는 더미 홀더와, 상기 더미 홀더의 상하면 끝부위에 각각 구비된 더미 홀더 회전 기준 보스와,상기 더미 홀더 회전 기준 보스가 삽입되는 더미 홀더 회전 기준 홀을 갖는 기준 홀더와,상기 더미 홀더의 일측면상에 형성되는 수평 방향에 비해 수직방향으로의 거리가 더 먼 장방형으로 구성되어 모터 보스가 결합되는 모터 보스 장공 삽입부를 포함하여 구동 장치가 구성된다.

여기서, 더미 글래스를 구동하기 위하여 회전 중심과 디센터(Decenter)된 모터 보스를 갖는 모터를 포함하고, 디센터되는 크기는 더미 글래스의 이동 거리와 비례하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치의 바람직한 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a는 더미 글래스가 수평인 상태의 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치의 구성도이고, 도 3b는 더미 글래스가 편심 캠에 위해 구동되어진 상태의 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치의 구성도이다.

그리고 도 4a내지 도 4c는 본 발명에 따른 더미 글래스의 구동에 따라 사용자에게 인식되어지는 화소 상태를 나타낸 구성도이다.

본 발명은 프로젝션 시스템(Projection System)의 화소 사이의 간격이 화질을 악화시키는 것을 억제하기 위하여, 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 더미 글래스를 구성하여 시각적으로 화소 간격을 없앨 수 있도록한 것이다.

도 3a와 도 3b에서와 같이, 조명 광학계를 거쳐 조사되는 빛의 신호를 받아 영상을 표시하기 위한 이미지 소자(35)와, 이미지 소자(35)의 영상 신호를 반사시켜 수직한 방향으로 투사 렌즈(34)로 입사시키는 프리즘(34)과, 프리즘(34)을 거쳐 입사되는 신호를 스크린에 투사하여 영상을 확대 투사하는 투사 렌즈(31)로 구성되고, 이미지 소자(35)와 투사 렌즈(34)의 사이에 더미 글래스(32)와 더미 글래스(32)을 구동하기 위한 수단으로 모터(33)가 구성된다.

여기서, 더미 글래스(32)는 편심 캠에 의해 구동되어 화소들간의 간격을 시각적으로 없애는 기능을 수행하는데, 그 원리는 다음과 같다.

도 3a는 더미 글래스(32)가 수평인 상태를 나타낸 것으로, 이와 같이 더미 글래스(32)가 수평인 경우에는 픽셀 상태가 도 4a에서와 같이 화소와 화소간의 이격 거리(dx)(dy)를 갖는다.

그리고 편심 캠에 의해 더미 글래스(32)가 구동되어 도 3b의 상태가 되면 스크린에 결상되는 픽셀 상태는 도 4b에서와 같이 화소가 일정 거리 이동되어진 상태를 갖는다.

이는 굴절의 법칙에 의해 설명되는 것으로 도 5에서와 같이 dx만큼의 거리를 이동시키기 위해 계산된 (A)라는 각도만큼만 더미 글래스(32)가 기울어지도록 하는 것에 의해 가능하다.

도 5는 더미 글래스의 굴절율에 따른 화소의 이동 거리(dx)를 나타낸 구성도이다.

도 5에서와 같은 원리를 이용하여 모터를 구동하는 것에 의해 더미 글래스(32)가 도 3a와 도 3b의 상태를 빠르게 반복하면 인간의 시력으로는 이를 구분해내지 못하고 도 4c의 상태로 화면을 인지한다.

즉, 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치는 이미지 소자와 투사 렌즈 사이에 구성되는 더미 글래스의 순간적인 반복 이동에 의해 화소간의 간격에 의한 화질 저하를 억제할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 더미 글래스의 구동 장치에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 더미 글래스 구동 장치의 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 더미 글래스 구동을 위한 모터의 구성도이다.

도 7에서와 같이, 모터는 회전 중심(71)과 디센터(Decenter)된 모터 보스(Motor Boss)(72)로 구성된다.

이와 같이 모터의 회전 중심(71)과 모터 보스(72)가 디센터되는 것에 의해 회전을 하게 되면 모터 보스(72)는 dc양만큼 회전 운동을 하게 된다.

이와 같이 구성된 모터가 도 6의 모터보스 장공 삽입부(64)에 끼워진 상태에서 모터가 구동할 때, 상기 장공 삽입부의 수직 방향으로는 모터 보스가 도피할 수 있는 여유공간이 있어 모터보스의 회전이 더미 홀더(65)의 변위에 영향을 주지 않는다.

그러나 수평 방향으로는 자유도가 없어 결국 모터보스(72)에 의해 밀리게 되어 더미 홀더(Dummy Holder) 회전 기준 보스(66)를 회전축으로 하여 돌게 되고 A각도만큼을 왕복 운동한다.

여기서, 더미 홀더 회전 기준 보스(66)는 기준 홀더(63)의 더미 홀더 회전 기준 홀(67)에 체결되고, 더미 글래스(61)는 더미 홀더(65)에 결합된다.

구체적으로, 더미 홀더(65)에는 더미 글래스(61)가 끼워져 결합되고, 상기 더미 글래스(61)가 결합된 더미 홀더(65)는 그 상하면 끝부위에 각각 구비된 더미 홀더 회전 기준 보스(66)가 그에 대응하여 기준 홀더(63)에 형성된 더미 홀더 회전 기준 홀(67)에 삽입되며, 상기 더미 홀더(65) 일측면상에는 수평 방향에 비해 수직방향으로의 거리가 더 먼 장방형의 모터보스 장공 삽입부(64)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 더미 홀더(65)의 모터보스 장공 삽입부(64)에는 모터의 회전중심에 대해 디센터된 모터보스(72)가 삽입되어 결합된다.

이로 인해, 상기 모터보스 장공 삽입부(64)에 결합된 상태에서 모터가 구동하면 디센터된 모터보스(72)는 기준 홀더(63)를 더미 홀더 회전 기준 홀(67)을 중심으로 수평 방향으로 회동시킨다.

이와 같이 더미 글래스의 구동 장치가 구성되는 것에 의해 더미 글래스의 구동에 의해 시각적으로 화소가 이동되어 실제적으로는 시청자가 도 4c에서와 같이 화면을 인식하게 된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 더미 글래스의 구동 장치가 수평 방향으로 구동되는 것으로 구성이 되어 있지만 수직으로도 가능하며, 이것은 화상 표시 소자의 특성에 따라 다르게 구성될 수 있음은 당연하다.

즉, 화소의 이동을 도 4a의 화소 간격(dx)를 없애는 것이 아니고, 화소 간격(dy)를 없앨 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치는 이미지 소자의 화소간의 이격 거리(dx)(dy)를 더미 글래스를 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 삽입 구성하여 구동시키는 것에 의해 시각적으로 없앨 수 있어 시청자가 느끼는 화질 저하 현상을 막는 효과가 있다.

이는 단순한 구조의 더미 글래스의 삽입에 의해 제품의 신뢰도 및 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

도 1은 LCD를 이용한 투사형 디스플레이 장치의 구성도

도 2a와 도 2b는 DMD를 이용한 투사형 디스플레이 장치의 구성도

도 3a는 더미 글래스가 수평인 상태의 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치의 구성도

도 3b는 더미 글래스가 편심 캠에 위해 구동되어진 상태의 본 발명에 따른 투사형 디스플레이 장치의 구성도

도 4a내지 도 4c는 본 발명에 따른 더미 글래스의 구동에 따라 사용자에게 인식되어지는 화소 상태를 나타낸 구성도

도 5는 더미 글래스의 굴절율에 따른 화소의 이동 거리(dx)를 나타낸 구성도

도 6은 본 발명에 따른 더미 글래스 구동 장치의 구성도

도 7은 본 발명에 따른 더미 글래스 구동을 위한 모터의 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31. 투사 렌즈 32. 더미 글래스

33. 모터 34. 프리즘

35. 이미지 소자

Claims (5)

1. 조명 광학계에서 조사되는 빛을 결상시키는 이미지 소자와 이미지 소자에 결상된 영상을 확대 투사하는 투사 렌즈를 갖는 투사형 디스플레이 장치에서,

   상기 이미지 소자와 투사 렌즈의 사이에 위치하여 편심 캠에 의해 빛의 입사 각도가 반복적으로 달라지도록 구동되어 이미지 소자의 각 화소간의 이격 부분을 시각적으로 제거하는 더미 글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 더미 글래스는 빛의 진행 방향에 대하여 수직인 위치와 이미지 소자의 화소간의 이격 거리만큼 시각적으로 화소를 이동시킬수 있는 각도만큼 기울어진 위치를 반복적으로 회동하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 더미 글래스를 구동하기 위하여,

   상기 더미 글래스가 결합되는 더미 홀더와,

   상기 더미 홀더의 상하면 끝부위에 각각 구비된 더미 홀더 회전 기준 보스와,

   상기 더미 홀더 회전 기준 보스가 삽입되는 더미 홀더 회전 기준 홀을 갖는 기준 홀더와,

   상기 더미 홀더의 일측면상에 형성되는 수평 방향에 비해 수직방향으로의 거리가 더 먼 장방형으로 구성되어 모터 보스가 결합되는 모터 보스 장공 삽입부를 포함하여 구동 장치가 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 더미 글래스를 구동하기 위하여 회전 중심과 디센터(Decenter)된 모터 보스를 갖는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 디센터되는 크기는 더미 글래스의 이동 거리와 비례하는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.