KR970006985B1 - 투사형 화상표시장치 - Google Patents

Abstract

내용없음

Description

투사형 화상표시장치

제1도는 종래의 투사형 화상표시장치의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 광원 32 : 광분리수단

33 : 평행렌즈 35 : 광로조절수단

37 : 기판 38 : 거울면

39 : 액츄에이터 43 : 광량조절수단

45 : 반사면 48 : 투사렌즈

49 : 화면 50 : 화상표시장치

본 발명은 투사형 화상표시장치에 관한 것으로서, 특히, 광로조절수단의 거울면들과 액츄에이터들을 화면의 화소들과 대응하는 M×N개의 2차원으로 배열하여 광속들을 화면의 전면에 투사시켜 화상을 구현할 수 있는 투사형 화상표시장치에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathoe Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.

투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liqiuid Crystal Display :이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다. 따라서, 미합중국 Aura 사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다.

제1도는 상기 종래의 투사형 화상표시장치(20)의 개략도로, 백색광을 방출하는 광원(1)과, 상기 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속들로 분리하는 광분리수단(5)과, 상기 분리된 광속들의 각각을 반사하여 광로를 조절하는 광로조절수단(7)과, 상기 반사된 각각의 광속의 광량을 조절하는 광량조절수단(9)과, 상기 광량이 조절된 각각의 광속들을 합성하고 선형으로 주사하는 주사거울(13)과, 상기 선형으로 주사되는 광속을 평행하게 하고 스크린으로 투사시키는 렌즈들(15)(17)을 포함한다.

상기 투사형 화상표시장치(20)에 있어시, 광원(1)은 제1평형렌즈(3)을 통파하여 평행한 광속(high beam)을 이루는 고휘도(high intensity)의 백색광을 방출한다.

광분리수단(5)은 상기 평행한 광속을 적색, 녹색 및 청색의 광속들로 분리한다.

상기 광로조절수단(7)은 적색, 녹색 및 청색으로 분리된 각각의 광속들을 반사시키는 거울성분(8)과, 이 거울성분(8)을 부착시켜 기울기를 갖도특 하는 액츄에이터성분(6)을 포함한다. 상기 거울성분(8) 및 액츄에이터성분(6)은 3개의 거울 어레이들(8a),(8b),(8c)과 3개의 액츄에이터 어레이들(6a),(6b),(6c)이 각각 병렬로 배치된다. 상기에서 3개의 거울들은 1개의 화소와 대응되며, 상기 각각의 거울 어레이들(8a),(8b),(8c)은 화면에서 하나의 수평선을 이루는 화소들의 개수와 동일한 갯수의 거울들로 이루어져 있다. 또한, 상기 액츄에이터 어레이들(6a),(6b),(6c)도 상기 거울들과 동일한 갯수의 액츄에이터로 직렬로 이루어져 전기적으로 절연인 기판의 상부에 위치되어 있다.

상기 액츄에이터들은 한쪽 방향으로 분극(polarization)된 압전 물질로 이루어져 전압인가시 변형된다. 그러므로 상기 각각의 거울들은 상기 액츄에이터들의 변형에 따라 경사를 갖게 되어 광분리수단(5)에 의해 분리된 광을 광로를 변화시켜 반사한다.

상기 광량조절수단(9)은 다수의 틈(10)들을 가진 무반사면(11 : non-reflective surface)으로 이루어진다. 상기 틈(10)들은 다수의 핀홀(pinhole)들 또는 다수의 칼날형태의 슬릿(knife-edged slit)들로 이루어진다.

상기 광량조절수단(9)은 광로조절수단(7)에 의해 광로가 조절된 광속들의 양을 조절하여 통과시킨다. 즉, 상기 광로조절수단(7)에 의해 반사된 각각의 광속들의 광로들이 상기 다수의 틈(10)들과 일치되는 정도에 따라 통과되는 광량이 조절된다.

상기 주사거울(13)은 각각의 면들이 반사면으로 이용되는 다각형으로 이루어져 상기 광량조절수단(9)의 틈(10)들을 통과한 광속들을 합성하여 수평으로 선주사(line scaning)시키고, 제 2 평형렌즈(15)와 투사렌즈(17)는 상기 합성되고 선주사된 광속을 평행하게 하여 스크린(도시하지 않음)으로 투사시킨다.

상술한 화상표시장치는 M개의 화소들로 이루어진 화소 어레이와 대응하는 미러 어레이를 갖는데, M×N개의 화소들을 가지는 화상을 나타내기 위해 상기 미러 어레이에서 반사되는 광을 주사거울에 의해 N개의 선을 갖도록 주사시킨다.

그러나, 상술한 종래의 투사형 화상표시장치는 주사거울에 의해 선주사된 광속이 화면들의 각 화소들에 N번중 1번만 비치므로 화상의 밝기가 감소되는 문제점이 있었다. 또한, 주사거울에 의해 광속을 화면상에 정확히 주사하여 화상을 구현하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 화상의 밝기를 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 화상을 구현하기 쉬운 투사형 화상표시장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 M×N개의 화소들로 화상을 나타내는 투사형 화상표시장치에 있어서, 백색광을 발광하는 광원과, 상기 백색광에서 다수의 원색을 가지는 제1차 광속들을 분리하는 광분리수단과, 상기 화소들과 대응하여 반사되는 상기 제1차 광속들 각각에 대한 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 조절하는 광량조절수단과, 상기 제1차 광속들을 평행하게 하고 제2차 광속들을 다시 집속시키는 평행렌즈와; 상기 평행렌즈에 대해 소정각도 기울어지게 설치되며 상기 제1차 광속들을 상기 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들을 경로들이 시로 다르게 반사시켜 광로들을 조절하는 수단과, 상기 광량이 조절된 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 순차적으로 수광하고 합섬하여 화상을 나타내는 화면을 구비하는 겻을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치(50)의 개략도이다.

상기 투사형 화상표시장치(50)는 광원(31), 광분리수단(32), 광로조절수단(35), 광량조절수단(43) 및 화면(49)을 포함한다.

상기 광원(31)은 고휘도의 백색광을 방사한다.

상기 광분리수단(32)은 상기 광으로부터 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 순차적으로 분리한다. 상기 광분리수단(32)은 회전하는 칼라훨(color wheel)로 이루어진다. 그리고 상기 칼라훨로 이루어진 광분리수단(32)은 적색, 녹색 또는 청색의 광중 어느 하나를 투과시키는 칼라필터들(color filters)이 동일한 면적을 갖도록 형성되어 있으며, 화상신호의 필드 또는 프레임에 대하여 정수배로 회전한다. 그러므로, 상기

광원(31)에서 방사된 백색광은 회전하는 칼라훨의 적색, 녹색 또는 청색의 칼라필터 영역을 통과하여 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들로 분리된다. 상기 각각의 광속들을 집속되어 광량조절수단(43)의 반사면(45)에 의해 반사되며, 이 반사된 제1차 광속들은 다시 분산되는데 상기 평행렌즈(33)에 의해 평행하게 된다.

상기에서 광분리수단(32)은 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 분리하는 각각의 필터들로 이루어질 수 있다.

또한, 광분리수단(32)을 평행렌즈(33)와 광로조절수단(35) 사이에 위치시킬 수 있다. 이때, 상기 광분리수단(32)은 거울(38)들과 대응하는 마이크로 칼라 매트릭스(micro color matrix)로 이룰 수 있는데, 이에 의해 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 광속을 동시에 분리한다.

상기 광로조절수단(35)은 상기 평행렌즈(33)에 의해 평행하게 된 제1차 광속들을 각각 다수의 제2차 광속들로 반사시키는 거울(38)들과, 기판(37)에 위치되어 이 거울(38)들이 기울기를 갖도록 하는 액츄에이터(39)들을 포함한다. 상기 거울(38)들과 액츄에이터(39)들은 M×N개의 2차원으로 이루어진다.

상기 액츄에이터(39)들은 각각 구동전압이 인가되는 내부전극(40)들을 개재시키고 접지되는 외부전극(41)들이 형성된 제1 및 제2부분들로 이루어지는데, 이 제1 및 제2부분들은 상기 내부전극(40)들과 수직을 이루며 한쪽 방향으로 분극된 압전 또는 전왜 세라믹으로 형성된다. 상기 내부전극(40)들에 각각의 구동전압을 인가하여 액츄에이터(39)에 전계를 발생하면, 이 전계의 방향이 분극의 방향과 일치하는 부분은 수직방향으로 수축하고, 반대인 부분은 수직방향으로 팽창한다. 상기 액츄에이터(39)들의 수축 또는 팽창은 전계의 세기와 비례하며, 상기 각각의 거울(38)들은 액츄에이터(39)의 변형에 따라 기울기가 정해진다. 그러므로, 평행렌즈(33)를 통해 평행하게 입사되는 제1차 광속들을 각각의 거울(38)들에 의해 반사시킬때, 각각의 화소들에 해당하는 제2차 광속들의 경로를 조절할 수 있다.

상기 평행렌즈(33)는 상기 거울(38)들에 의해 반사된 제2차 광속들을 접속시킨다. 상기에서 액츄에이터(39) 를 바이모프(bimorph) 형으로 하였으나 내부전극이 없는 모노모프(monomorph) 형 또는 유니모프(unimorph)형으로 형성할 수도 있다.

상기 광량조절수단(43)은 하나 또는 하나 이상의 틈(47)들을 가진 반사면(45 : reflective surface)으로 이루어진다.

상기 반사면(45)은 상기 광분리수단(32)에 분리되고 집속되는 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 상기 평행렌즈(33)로 반사시키는데, 상기 반사되는 제1차 광속들은 다시 분산된다.

상기 틈(47)들은 핀홀드(pinholes) 또는 칼날형태의 슬릿들(knife-edged silts)들로 이루어져 상기 광로조절수단(35)에 의해 반사되고 평행렌즈(33)에 의해 집속된 제2차 광속들의 양을 조절한다. 상기에서 틈(47)들을 상기 광로조절수단(35)에 구동전압을 인가하지 않은 상태에서 반사되는 제2차 광속들의 약 50% 정도를 통과시키도록 조정해 놓으면, 거울(38)을 양쪽방향으로 경사지는 것에 의해 작은 기울기에서도 반사되는 제2차 광속들을100% 통과시키지 않거나 또는 100% 통과시킬 수 있다.

구동전압을 인가하지 않은 상태에 광로조절수단(35)에 의해 반사되는 제2차 광속들을 틈(47)들이 약 50% 정도를 통과시키기 위해서는 상기 광로조절수단(35)을 평행렌즈(33)에 대해 기울어져 소정각도(△θ), 예를들면 0.l∼2.0°정도의 각도를 갖는다. 또한, 상기 평행렌즈(33)에 의해 집속된 제2차 광속들은 촛점을 이루어 틈(47)들을 통과하며, 통과된 제2차 광속들은 위상반전되어 분산한다.

상기 화면(49)은 상기 틈(47)들을 통과하여 광량이 조절된 제2차 광속들이 투사렌즈(48)를 통해 전면에 투사되어 원하는 화상을 나타낸다. 상기 화면(49)에 적색, 녹색 및 청색의 제2차 광속들이 투사되는데, 상기 3색의 제2차 광속들은 각 화소들에 대응하는 광들의 양이 조정되어 있으며 합성되어 화상을 나타낸다.

상기에서 광분리수단(32)으로 칼라휠을 쓸때 상기 화면(49)에 적색, 녹색 및 청색의 제2차 광속들이 각각은 화상신호의 필드 또는 프레임에 대하여 정수번 투사된다.

상술한 바와같이 회전하는 칼라휠에 의해 백색광으로부터 분리된 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속이 2차원으로 배열되고 화소의 수와 동일한 M×N개의 거울면에 의해 반사되어 각 화소들과 대응하는 제2차 광속들의 경로들이 조절되므로, 광량조절수단의 틈들을 통과하는 제2차 광속들의 광량이 조절되고, 화면 전면에 제2차 광속들이 투사되어 화상이 나타내어진다.

따라서, 본 발명은 적색, 녹색 및 청색의 제2차 광속들이 화면의 전면에 투사되므로 화상의 밝기가 증가되는 잇점이 있다. 또한, 각 화소들과 대응하는 제2차 광속들의 광량을 조절하여 화면의 전면에 투사하므로 정확한 화상을 쉽게 구현할 수 있는 잇점이 있다.

본 발명을 상술한 실시예로 한정하지 않고, 당업자라면 본 발명의 범위내에서 여러 변형가능한데, 광원에서 적색, 녹색 및 청색의 광을 광로조절수단으로 직접 비출 수 있다.

Claims (6)

1. M×N개의 화소들로 화상을 나타내는 투사형 화상표시장치에 있어서, 백색광을 발광하는 광원과; 상기 백색광에서 다수의 원색을 가지는 제1차 광속들을 분리하는 광분리수단과; 상기 각각의 제1차 광속들이 상기 화소들과 대응하여 반사된 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 조절하는 광량조절수단과; 상기 제1차 광속들을 평행하게 하고 제2차 광속들을 다시 집속시키는 평행렌즈와; 상기 평행렌즈에 대해 소정각도 기울어지게 설치되며 상기 제1차 광속들을 상기 화소들과 대응하는 M×N개의 제2차 광속들로 경로들이 서로 다르게 반사시켜 광로들을 조절하는 광로조절수단과; 상기 광량이 조절된 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 순차적으로 수광하고 합성하여 화상을 나타내는 화면을 구비하는 투사형 화상표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광분리수단이 적색, 녹색 및 청색의 광을 분리할 수 있는 영역들로 균등하게 분리된 회전하는 칼라휠로 이루어진 투사형 화상표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 광로조절수단은 각각 M×N개의 액츄에이터들과 거울면들을 포함하는 투사형 화상표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광량조절수단은 상기 제1차 광속들을 상기 광로조절수단에 반사시키는 반사면과 상기 제2차 광속들 각각의 광량을 조절하여 통과시키는 틈들을 포함하는 투사형 화상표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 광로조절수단이 상기 평행렌즈와 0.1∼2.0°정도의 각도를 갖도록 기울어진 투사형 화상표시장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 광량조절수단과 상기 화면사이에 위치되어 상기 광량이 조절된 제2차 광속들을 화면으로 투사하는 투사렌즈를 더 구비하는 투사형 화상표시장치.