KR20080101579A - 프로젝션 디스플레이 - Google Patents

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KR20080101579A
KR20080101579A KR1020070048860A KR20070048860A KR20080101579A KR 20080101579 A KR20080101579 A KR 20080101579A KR 1020070048860 A KR1020070048860 A KR 1020070048860A KR 20070048860 A KR20070048860 A KR 20070048860A KR 20080101579 A KR20080101579 A KR 20080101579A
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지정범
김기태
김준수
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(주)디지탈옵틱
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Abstract

프로젝션 디스플레이가 개시된다. 시간 순차 주사방식으로 영상을 구현하는 프로젝션 디스플레이의 구성은 광원과 광원의 빛을 마이크로 디스플레이 소자에 조명하는 조명계와 입사된 광을 변조 시켜 영상 신호를 처리하는 마이크로 디스플레이 소자, 변조된 광을 스크린으로 확대시키고, 공간적으로 배치시키는 투사계로 되어 있다. 본 발명은 복수개의 1차원 화소 행렬로 이루어진 마이크로 디스플레이 응용에 관한 것으로 하나의 행렬은 수직(또는 수평) 해상도에 해당하는 화소 수를 갖는다. 광원에서 생성된 빛은 조명계에 의해 복수의 1차원 행렬로 이루어진 마이크로 디스플레이 장치에 입사되어 변조되고, 투사계에 의해 확대되고 스크린에 주사된다. 본 발명에 따르면 직전에 주사된 광들과 중첩되도록 주사되어 스크린에서 이미지를 구현하므로 선명한 영상이 출력되고, 마이크로 디스플레이 장치는 화소들이 복수의 1차원 행렬로 존재하므로 광의 초점화가 수행될 필요가 없으며 마이크로 디스플레이 소자의 광입사 면적이 넓어짐으로 보다 향상된 광효율을 얻을 수 있으며 이에 따라 마이크로 디스플레이 소자와 조명계의 정렬을 보다 수월하게 할 수 있고, 전체 광의 경로를 축소할 수 있어 프로젝션 디스플레이를 소형화시킬 수 있다.
프로젝션 디스플레이, 광, 마이크로 디스플레이 소자, 영상

Description

프로젝션 디스플레이{Pojetion Display}
도 1은 기존의 시간 순차 주사 방식의 소형 프로젝션 디스플레이 구성도를 도시한 도면,
도 2는 기존의 시간 순차 주사 방식 프로젝션 디스플레이의 마이크로 디스플레이 소자를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 소형 프로젝션 디스플레이에 대한 일실시예의 구성도를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 소형 프로젝션 디스플레이의 마이크로 디스플레이 소자에 대한 실시예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 소형 프로젝션 디스플레이의 투사계에 의한 주사 시점별 마이크로 디스플레이 소자의 영상 신호 처리를 도시한 도면, 그리고
도 6은 도 5의 마이크로 디스플레이에서 각 시점별로 처리된 영상이 투사계에 의해 확대 주사되어 스크린상에 중첩되어 투영된 영상을 도시한 도면이다.
본 발명은 시간 순차 주사 방식의 소형으로 제작가능한 프로젝션 디스플레이 에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광원으로부터 생성된 광을 이용하여 영상을 출력하는 프로젝션 디스플레이에 관한 것이다.
프로젝션 디스플레이는 광원을 이용하여 영상신호를 스크린(screen)에 투영시켜 화상을 보여주는 디스플레이 장치이다. 이러한 프로젝션 디스플레이는 강의실의 프리젠테이션(presentation), 극장의 영사기, 가정의 홈시어터(home theater) 등에 이용되어 왔다.
프로젝션 디스플레이는 대형 영상을 구현하기 위해 개발되었다. 대형 영상을 구현하기 위해 종래에는 LCD 및 CRT에 나타나는 영상을 렌즈로 확대한 후 스크린에 투사하는 방법을 사용하였다. 그러나 이런 방법은 단지 영상만 확대될 뿐 선명한 화질을 제공하지 못한다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 마이크로 디스플레이 소자(Micro Display Device:HTPS LCD,LCOS, DMD) 및 레이저 등의 기술이 프로젝터에 적용되었다. 이렇게 개발된 프로젝션 디스플레이는 광원에서 생성된 가시 파장의 광을 이용하여 영상을 스크린에 투사함으로써 종래의 방법에 비해 높은 화질의 확대 영상을 구현할 수 있다.
도 1은 기존의 시간 순차방식의 프로젝션 디스플레의 기본적인 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 기존의 레이저 프로젝터는 R(Red), G(Green), B(Blue) 레이저 광을 생성하고 생성된 광을 일축으로 시준화 시키고 타축으로 수렴시켜 일축으로 초점화된 광을 출사하는 조명계(110)를 구비한다. 또한 조명계(110)으로부터 출사된 광을 입력된 영상 신호의 따라 광변조 시키는 마이크로 디스플레이 소자(120)를 구비한다. 그리고 마이크로 디스플레이 소자(120)로부터 출사된 광 은 프로젝션 디스플레이(100)의 외부에 있는 스크린(140)으로 확대 주사하는 투사계(130)를 구비한다.
도 2는 기존의 시간 순차 주사 방식 프로젝션 디스플레이에 이용되는 마이크로 디스플레이 소자를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 기존의 프로젝션 디스플레이의 마이크로 디스플레이 소자(120)는 화소들이 하나의 행렬(311)로 배열되어 있다. 따라서 조명계(110)는 마이크로 디스플레이 소자(120)의 화소 중심으로 광이 입사되도록 해야 한다. 이를 위해 조명계(110)는 광을 생성하고 생성된 광을 일축으로 시준화시켜 출사하는 조명부(111)와 마이크로 디스플레이 소자(120)의 중심으로 광을 수렴시켜는 수렴렌즈(112)를 구비하고, 이에 따라 마이크로 디스플레이 소자(120)와 조명계를 정밀하게 정렬을 해야 하고, 정렬 상태에 따라 광효율 및 화질에 크게 영향을 받으며, 온도 등 외적 환경 변화에 따른 성능 저하가 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
또한 기존의 프로젝션 디스플레이의 마이크로 디스플레이 소자(120)의 화소들은 하나의 행렬로 구성되어 각각의 화소의 오염 또는 불량일 경우 스크린상에서 하나의 선으로 나타나는 치명적인 단점을 갖고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마이크로 디스플레이 소자의 화소 행렬 중심으로 초점화 시키지 않고, 조명계와 정렬을 보다 자유롭게 하여 프로젝터 제조 공정에 용이하게 되며 광 효율이 향상된 프로젝션 디스플레이를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 마이크로 디스플레이 소자의 하나의 화소가 불량일 경우에도 왜곡을 최소화한 영상이 투사되고, 밝기 저하가 최소화된 프로젝션 디스플레이를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 입력되는 영상의 일축 성분 해상도에 해당하는 화소수를 갖는 화소행렬이 2개 이상으로 구성되어 조사된 광을 각각의 상기 화소행렬의 화소별로 변조시켜 시간 순차 주사 방식으로 영상을 구현하는 마이크로 디스플레이 소자를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이는, 상기 광을 생성하여 상기 마이크로 디스플레이 소자에 조사시키기는 조명계; 및 상기 변조된 광을 스크린에 확대 주사하여 스크린에 투영시키는 투사계를 더 구비한다.
이에 의해, 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 장치는 용이하게 제조될 수 있고 크기가 소형화될 수 있으며 보다 선명한 영상을 투사할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 장치에 대한 일실시예의 구성도를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이 장치는 조명계(210), 마이크로 디스플레이 소자(220), 투사계(230)를 구비한다.
마이크로 디스플레이 소자는(220)는 복수 개의 화소행렬(411,412,413)로 구 성되어 조명계(210)으로부터 입사된 광을 각각의 화소행렬의 화소별로 변조시킨다. 여기서 화소행렬은 입력되는 영상의 일축(수직 또는 수평) 성분 해상도에 해당하는 화소수를 갖는다.
도 4는 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이의 마이크로 디스플레이 소자의 화소 구성 대한 일실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 마이크로 디스플레이 소자(220)는 3개의 화소행렬로 (411,412,413)을 구성된다. 하나의 화소행렬의 화소수는 스크린에 투영된 영상의 수직(또는 수평) 해상도에 같다.
본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이는 외부 장치로부터 영상 신호를 입력받는다. 외부 장치는 컴퓨터, 노트북, PDA, 비디오 등의 영상 신호를 출력할 수 있는 장치이다. 입력되는 영상 신호가 나타내는 영상은 복수 개의 순서화된 영상 프레임으로 구성된다. 각 영상 프레임은 수평축 또는 수직축의 성분 해상도에 해당하는 화소수에 관한 정보를 갖는 복수개의 연속적인 영상 신호에 의해 구현된다. 마이크로 디스플레이 소자(220)는 영상 신호를 시간적으로 순차 입력받는다.
마이크로 디스플레이 소자(220)는 입사된 광을 복수 개의 영상 신호를 기초로 광을 변조시켜 시간 순차 주사 방식으로 영상을 구현한다. 일 예로 3개로 화소행렬(411,412,413)로 구성된 경우에는 마이크로 디스플레이(220)는 연속적인 3개의 화소행렬에 대한 영상 신호를 동시에 입력받고 입력받은 영상 신호에 따라 동시에 각 화소행렬의 화소별로 광을 변조시켜 연속된 3개의 화소행렬에 해당하는 영상을 생성한다.
마이크로 디스플레이 소자(220)에는 조명계(210)으로부터 입사된 광들을 영상 신호의 각 화소 정보를 기초로 0차 및 1차 이 외의 다수의 차수를 갖는 모드들로 변조를 수행하는 회절 격자 형태의 SOM, GLV, GEMS등 소자들과 편광 변조 특성을 사용하는 HTPS LCD 소자, LCOS 소자, DMD(Micro-mirror Device)를 기반으로 하는 DLP 소자 등을 사용될 수 있다.
마이크로 디스플레이 소자(220)는 복수 개의 행렬(411,412,413)을 가지므로 기존의 프로젝션 디스플레이와 달리 화소 중심으로 초점화가 필요하지 않고 조명계(210)와의 정렬이 기존의 프로젝션 디스플레이 장치보다 자유롭게 할 수 있어 프로젝터의 제조 공정이 용이하게 된다. 또한 마이크로 디스플레이 소자(220)로 입사되는 광의 표면적이 넓어짐으로써 보다 많은 광량이 마이크로 디스플레이 소자(220)로 입사됨으로 광 효율이 보다 향상된다.
조명계(210)는 광을 생성하는 광원과 마이크 디스플레이 소자에 생성된 광을 조사시키기 위한 렌즈계로 구성된다. 광원은 일예로 적색, 청색, 녹색의 3 원색의 반도체 레이저로 구성될 수 있다.
투사계(230)는 마이크로 디스플레이 소자(220)에서 변조된 광들을 확대 시켜 이미지를 형성하는 투사렌즈(232)와 확대된 이미지를 시간적으로 순차 주사 시켜 스크린 상에 배열하는 스캔 미러(233)를 구비한다. 스크린(240)에 주사되는 광은 직전에 주사된 광들과 중첩되도록 주사시킨다.
미러(231)는 마이크로 디스플레이 소자(220)로부터 출사된 변조된 광들의 경로를 변경시켜 투사렌즈(232)로 입사시킨다.
스캔미러(233)는 투사렌즈(232)로부터 출사된 이미지를 스크린(240) 상의 특정 위치로 배열한다. 이때, 스캔미러(233)는 녹색, 적색, 청색 광을 각각 순차적으로 번갈아가며 주사하고, 특정 화소에 중첩되게 하여 전체 영상을 형성시킨다. 이러한 스캔미러(233)는 회전 가능한 다각형 미러가 사용될 수 있다. 여기서 스캔 미러(233) 대신에 드럼(drum),프리즘(Prism) 등이 사용될 수 있다.
스캔미러(233)는 마이크로 디스플레이 소자(220)의 각 화소 행렬별(411, 412,413)로 변조된 광들을 동시에 스크린(140)으로 주사한다. 스캔미러(233)에 의해 3개의 화소행렬에 해당하는 영상이 스크린(240)에 동시에 형성된다.
도 5와 도 6은 각각 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이가 주사한 광들을 각 시점별로 도시한 도면과 각 시점별로 주사된 광들이 스크린상에 중첩되어 투영된 영상을 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 스캔미러(233)가 첫번째 위치에 있을 경우 마이크로 디스플레이 소자(220)에서는 3개의 영상(511,512,513) 신호가 동시에 처리되고 스캔미러(233)가 회전하여 두번째 위치에서는 3개의 영상(521,522,523)이 동시에 처리되고, 다시 회전하여 세번째 위치에서는 3개의 영상(531,532,533)이 처리되어 각각의 경우 투사계에 의해 스크린에 투영되어 도 6의 이미지가 된다. 투영된 이미지는 직전에 주사된 광들과 현재 주사될 광들이 중첩되어 형성된다. 즉 스캔미러(233)는 직전에 주사된 광들과 현재 주사될 광들이 중첩되도록 각을 변경시켜 스크린(140)에 주사한다. 스캔미러(233)의 각도 변경의 크기에 따라 광들이 중첩되는 정도가 변화된다. 영상(610)은 영상(511)이고 영상(620)은 영상(512)과 영상(521)이 중첩된 영상이며, 영상(630)은 영상(513)과 영상(522) 및 영상(531)이 중첩된 되어 형성된 영상이다. 마찬가지로 영상(640,650)도 세 개의 영상이 중첩된 영상이다.
영상을 중첩되게 주사함으로써, 마이크로 디스플레이 소자(220)의 화소 하나가 불량일 경우에도 왜곡을 최소화한 영상이 투사된다. 또한 동일한 영상이 여러 번 중첩됨으로 보다 영상이 선명해진다.
본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이는 광원의 광을 마이크로 디스플레이 소자에 초점화시킬 필요가 없고, 조명계와 마이크로 디스플레이 소자와의 정렬이 자유로워져 용이하게 제조될 수 있고, 보다 향상된 광 효율을 갖는다. 또한 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이는 광 경로를 축소시켜 소형으로 제작될 수 있고 마이크로 디스플레이 소자의 특정 화소가 불량일 경우에도 왜곡을 최소화한 영상이 스크린에 투사되며 보다 선명한 영상을 얻을 수 있고 영상의 밝기 저하를 최소화시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 입력되는 영상의 일축 성분 해상도에 해당하는 화소수를 갖는 화소행렬이 2개 이상으로 구성되어 조사된 광을 각각의 상기 화소행렬의 화소별로 변조시켜 시간 순차 주사 방식으로 영상을 구현하는 마이크로 디스플레이 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광을 생성하여 상기 마이크로 디스플레이 소자에 조사시키기는 조명계; 및
    상기 변조된 광을 스크린에 확대 주사하여 스크린에 투영시키는 투사계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스크린에 투영된 영상은 직전에 주사된 영상과 현재 주사된 영상이 중첩되도록 주사되어 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 장치.
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