KR960016286B1 - 투사형화상표시장치 - Google Patents

Abstract

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Description

투사형화상표시장치

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 개략도.

제3도는 광로조절수단의 개략사시도.

제4도는 광로조절수단의 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,100 : 광원2,102 : 광분리수단

3,103 : 평행렌즈5,105 : 광로조절수단

7,107 : 기판8,108 : 거울면

9,109 : 액추에이터13,113 : 광로조절수단

15,A,B,C : 반사면17,a,b,c : 틈

18,118 : 투사렌즈19,119 : 화면

본 발명은 투사형화상표시장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 반사면을 이용하여 광 효율을 증대시키는 투사형화상표시장치에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치의 투사형 화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증가와, 가격이 비싸지는 문제점이 있어 대화면을 구현하는데 한계가 있다.

투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 종량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

따라서, 미합중국 Aura사에서 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다.

상기 투사형화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 상기 종래의 투사형화상표시장치(20)의 개략도이다.

상기 투사형화상표시장치(20)는 광원(1), 광분리수단(2), 광로조절수단(5), 광량조절수단(13) 및 화면(19)을 포함한다.

상기 광원(1)은 고휘도의 백색광을 방사한다. 상기 광분리수단(2)은 회전하는 칼라휠(color wheel)로 이루어지며 상기 백색광으로부터 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 순차적으로 분리한다. 상기 칼라휠(2)은 적색, 녹색 또는 청색의 광중 어느 하나를 투과시키는 칼라필터들(color filters)이 동일한 면적을 갖도록 분리되어 있으며, 화상신호의 필드 또는 프레임에 대해 정수배로 회전한다. 상기 각각의 제1차 광속들은 집속되어 광량조절수단(13)의 반사면(15)에 의해 반사되며, 상기 반사된 제1차 광속들을 다시 분사되는데 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된다.

상기 광로조절수단(5)은 기판(7)에 M×N 어레이의 액츄에이터(9) 및 거울(8)들로 이루어지며 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된 각각의 제1차 광속들을 다수의 제2차 광속들로 반사시킨다. 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 상기 거울(8)들의 기울기에 의해 광로들이 조절된다. 또한, 상기 제2차 광속들은 평행렌즈(3)에 의해 다시 접속된다.

상기 광량조절수단(13)는 틈(17)을 가진 반사면(15: reflective surface)으로 이루어진다. 상기 반사면(15)은 3원색으로 분리되고 촛점으로 집속된 제1차 광속들을 다시 분사되게 반사시킨다. 또한, 상기 틈(17)은 평행렌즈(3)에 의해 집속된 제2차 광속들의 양을 조절하여 통과시킨다. 상기에서 틈(17)은 광로조절수단(5)에 구동전압을 인가하지 않은 상태, 즉, 영상신호가 없는 상태에서 각각의 제2차 광속등르 50% 정도 통과시킨다. 그러기 위해서는 상기 광로조절수단(5)이 평행렌즈(3)과 평행하지 않고 소정각도(△θ)로 기울어져 설치된다.

상기 화면(19)은 투사렌즈(18)를 통해 전면에 순차적으로 투사되는 상기 광량이 조절된 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 합성시켜 화상을 나타낸다.

상기와 같이 구성된 종래의 광학 시스템에서는 광원(1)으로부터 나온 빛은 광분리 수단을 통하여 광이 분리되고, 광분리된 제1차 광속들은 광량조절수단(13)의 반사면(15)에 의해 반사되며, 평행렌즈(3)에 의해 광축에 평행한 상태로 광로조절수단(5)으로 입사한다. 이때 입사각도는 광로조절수단(5)과 90˚로 이루어진다.그리고 소정의 신호에 따라 조절되는 거울(8)에 의해 다시 반사된 광속(제2차 광속)들은 평행렌즈(3)(제2차 광속이 통과할때는 집광렌즈라고도 함)를 통하여 집광되면서 광량조절수단(13)의 틈(17)을 통과한 후 투사렌즈(18)에 의해 화면에 화상을 투사한다.

상기한 바와 같은 종래의 광학 시스템은 광원에서 발생되는 광속에서 원하는 콘트라스트를 얻기 위해 양쪽 부근의 빛을 차단시킨 후 다시 수광소자에 의해 반사되어 나온 빛이 광량조절수단(13)의 틈(17)을 통과할때 빛의 손실이 크며, 콘트라스트의 저하 및 광량이 적어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하과 광로조절수단으로 입사하는 광속의 광량을 증가시킬 수 있도록 하기 위하여 다수의 반사면을 가진 투사형화상표시장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 투사형화상표시장치는 백색광을 광원과; 상기 백색광을 분리하여 다수의 원색을 가지는 제1차 광속들을 발생시키는 광분리수단과; 반사각도가 다른 다수의 반사면들을 가지며, 상기 반사면으로써 상기 각각의 제1차 광속들을 광로조절수단으로 반사시키고, 광로가 조절된 후 상기 화소들과 대응하여 반사되는 상기 제1차 광속들 각각에 대한 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 상기 반사면들간의 틈으로 조절하는 광량조절수단과; 상기 제1차 광속들을 광축에 평행하게 하고 제2차 광속들을 집속시키는 평행렌즈와; 광축에 평행한 상기 제1차 광속들을 상기 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들로 경로들을 서로 다르게 반사시켜 광로들을 조절하는 상기 광로조절수단과; 상기 평행렌즈 및 상기 광량조절수단을 통과한 상기 제2차 광속들을 합성하여 화상을 나타내는 화면을 포함한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 개략도이다.

도시된 바와 같이, 투사형화상표시장치는 광원(100), 광분리수단(102), 광로조절수단(105), 광량조절수단(113), 평행렌즈(103) 및 화면(119)을 포함한다.

광원(100)은 고휘도의 백색광을 방사한다.

광분리수단(102)은 회전하는 칼라휠(color wheel)을 사용하여 백색광으로부터 순차적으로 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 분리한다.

광량조절수단(113)은 반사각도가 다른 다수의 반사면들을 가지며, 이들 반사면으로써 각각의 제1차 광속들을 광로조절수단(105)으로 반사시키고 광로조절수단(105)으로부터 광로가 조절된 후 상기 화소들과 대응하여 반사되는 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들 각각의 광량을 반사면들 간의 틈을 조절한다. 광량조절수단의 개략적인 사시도 및 측면도가 제3 및 제4도에 도시한다.

제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이, 광량조절수단은 반사각도가 다른 다수의 평행한 반사면들(A,B,C)과 이들 반사면 사이의 틈들(a,b,c)로 고정되어 있다. 반사면 B가 소정의 각도 θ일 경우, 반사면 A는 θ+△θ, 반사면 C는 θ-△θ를 가진다. 따라서, 광분리수단을 통한 제1차 광속들을 다수의 반사면(A,B,C)에 의해 반사되어 광로조절수단(105)으로 제공되는 광량이 증가될 수 있다.

평행렌즈(103)는 다수의 반사면(A,B,C)에 반사된 제1차 광속들을 광축에 평행하게 하고 광로조절수단(105)로부터 제공되는 제2차 광속들을 집광시킨다.

광로조절수단(105)은 광축에 평행하게 입사하는 제1차 광속들을 화면(119)의 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들로 경로들은 서로 다르게 반사시켜 광로들을 조절한다. 이것은 평행렌즈(103)의 광축에 평행하게 입사하는 제1차 광속들을 각각 다수의 제2차 광속들로 반사시키는 거울들(108)과, 기판(107)에 위치되어 소정의 전기신호에 따라 이 거울들(108)의 기울기를 조절하는 액추에이터(109)을 포함한다.거울들(108) 및 액추에이터(109)는 M×N개의 2차원으로 이루어진다. 여기에서 액추에이터는 내부 전극이 있는 바이모프(bimprph)로 하였으나 내부전극이 없는 모노모프(monorph)형으로 구성할 수도 있다.

화면(119)은 투사렌즈(118)를 통해 순차적으로 투사되는 제2차 광속들을 합성하여 화상을 나타낸다.

제2도에 도시된 바와 같이, 광원(100)으로부터 광분리수단(102)을 통해 나온 제1차 광속은 광량조절수단(113)의 반사각도가 다른 다수개의 반사면(A,B,C)에서 반사되어 평행렌즈(103)를 통해 광축과 평행하게 광로조절수단(105)으로 입사한다. 그리고, 액츄에이터에 의해 인가된 전압에 따라 제1차 광속은 제2차 광속으로 전환되며, 다시 평행렌즈(103)를 통해 집광되면서 다수의 틈(a,b,c)을 통해 투사렌즈(118)에 의해서 화면(119)에 확대투사된다.

상기한 본 발명에 따른 투사형화상표시장치는 광량조절수단에 다수개의 반사면을 가짐으로써 많은 광량을 광로조절수단(105)으로 제공하여 원하는 콘트라스트를 얻을 수 있다. 따라서 대형 화면의 화면 밝기 및 선명도가 향상된 영상을 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. M×N개 화소들로 화상을 나타내는 투사형화상표시장치에 있어서, 백색광을 발광하는 광원과; 상기 백색광을 분리하여 다수의 원색을 가지는 제1차 광속들을 발생시키는 광분리수단과; 다수의 반사면들을 가지며, 상기 반사면으로써 상기 각각의 제1차 광속들을 광로조절수단으로 반사시키고, 광로가 조절된 후 상기 화소들과 대응하여 반사되는 상기 제1차 광속들 각각에 대한 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 상기 반사면들간의 틈으로 조절하는 광량조절수단과; 상기 제1차 광속들을 광축에 평행하게 하고 제2차 광속들을 집속하는 평행렌즈와; 광축에 평행한 상기 제1차 광속들을 상기 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들로 경로들을 서로 다르게 반사시켜 광로들을 조절하는 상기 광로조절수단과; 상기 평행렌즈 및 상기 광량조절수단을 통과한 상기 제2차 광속들을 합성하여 화상을 나타내는 화면을 포함하는 투사형화상표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광분리수단이 적색, 녹색 및 청색의 광을 분리할 수 있는 영역들로 균등하게 분리된 회전하는 칼라휠로 이루어진 투사형화상표시장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 칼라휠은 화상신호의 필드 또는 프레임에 대하여 정수배로 회전하는 투사형화상표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광량조절수단의 반사면은 적어도 2이상인 투사형화상표시장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 광량조절수단이, 상기 반사면들을 병렬로 평행하게 고정하는 틀을 더 포함하는 투사형화상표시장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 광로조절수단은 각각 M×N개의 액츄에이터들과 거울면들을 포함하는 투사형화상표시장치.
7. 제1항, 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 반사면들을 반사각도가 서로 다른 투사형화상표시장치.