KR0123079B1

KR0123079B1 - 투사형 화상표시장치의 광분리기

Info

Publication number: KR0123079B1
Application number: KR1019930014911A
Authority: KR
Inventors: 김명진
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1993-07-31
Publication date: 1997-11-17
Also published as: KR950005008A

Abstract

본 발명은 투사형 화상표시장치의 광분리기의 관한 것으로서, 평면상의 영역을 한정하는 외곽에 공역상의 모서리들이 접촉될 정도의 크기를 가지는 투과상이 좋은 다이크로익 미러로 이루어진 부채꼴의 카라필터들 사이에 부채꼴 또는 일정 폭을 가지는 시각띠 형상의 반사부를 형성하거나, 또는, 칼라필터를 공역상의 모서리들이 외곽에 접촉되지 않고 포함될 정도의 크기를 갖도록 하여 회전속도가 이 칼라필터에 대응하는 영상신호가 입력되는 시간 보다 길게 하여 입사되는 백색광이 동시에 2가지 색의 광속으로 분리되어 색얼룩의 발생을 방지한다. 따라서, 색얼룩의 발생을 방지하여 분리된 광속들의 색순도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 상기 칼라필터들을 광투과성이 좋은 다이크로익 미러로 형성하므로 투광성이 향상된다.

Description

투사형 화상표시장치의 광분리기

제1도는 일반적인 투사형 화상표시장치의 개략도.

제2도는 종래의 투사형 화상표시장치의 광분리기의 평면도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기의 평면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 광분리기 31 : 칼라필터

33 : 반사부

본 발명은 투사형 화상표시장치의 광분리기에 관한 것으로서, 특히 투과되는 광의 색얼룩을 방지하여 색의 순도를 향상시키는 투사형 화상표시장치의 광분리기에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구현하는데 한계가 있다.

투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게할 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 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. 상기 투사형 화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1 어레이로 배열되었고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 상기 일반적인 투사형 화상표시장치(20)의 개략도이다. 상기 투사형 화상표시장치(20)는 광원(1), 광분리기(2), 광로조절기(5), 광량조절기(13) 및 화면(19)을 포함한다.

상기 광원(1)은 고휘도의 백색광을 방사한다. 상기 광분리기(2)는 회전하는 칼라휠(color wheel)로 이루어지며 상기 색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 제1차 광속들을 순차적으로 분리한다. 상기 광분리기(2)는 적색, 녹색 및 청색의 광속들중 어느 하나를 투과시키는 칼라필터들(color filters)이 동일한 면적을 갖도록 분리되어 있으며, 화상신호의 프레임에 대해 정수배로 회전한다. 상기 각각의 제1차 광속들은 집속되어 광량 조절기(13)의 반사면(15)에 의해 반사되며, 상기 반사된 제1차 광속들은 다시 분산되는데 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된다.

상기 광로조절기(15)는 기관(7)에 M×N 어레이의 액츄에이터(9) 및 거울(8)들로 이루어져 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된 각각의 제1차 광속들을 다수의 제2차 광속들로 반사시킨다. 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들은 상기 거울(8)들의 기울기에 의해 광로들이 조절된다. 또한, 상기 제2차 광속들은 평행렌즈(3)에 의해 다시 접속된다.

상기 광량조절기(13)는 하나 또는 그 이상의 틈(17)들을 가진 반사면(15 : reflective surface)으로 이루어진다. 상기 반사면(15)은 3원색으로 분리되고 촛점으로 집속된 제1차 광속들을 다시 분산되게 반사시킨다. 또한, 상기 틈(17)들은 평행렌즈(3)에 의해 접속된 제2차 광속들이 양을 조절하여 통과시킨다. 상기에서 틈(17)들은 광로조절기(5)에 구동전압을 인가하지 않은 상태, 즉, 영상신호가 없는 상태에서 각각의 제2차 광속들을 50% 정도 통과시킨다.

그러기 위해서는 상기 광로조절기(5)가 평행렌즈(3)와 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.

상술한 일반적인 투사형 화상표시장치는 전원은 인가한 상태에서 광로조절수단을 구동시키지 않고 제2차 광속들의 약 50% 정도를 화면에 비치도록 하기 위해 공로조절수단을 평행렌즈와 평행하지 않고 소정각도를 갖도록 설치하였다.

제2도는 종래의 투사형 화상표시장치의 광분리기(2)의 평면도이다. 상기 광분리기(2)는 회전가능한 칼라휠로 이루어지며, 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 각기 투과시키도록 각각의 색영역을 가지는 복수의 칼라필터(21)들이 형성된다.

상기 각각의 칼라필터(21)들은 각각의 색영역에 해당하는 염료을 사용하거나 색유리들을 사용하여 형성되며, 회전축을 중심으로 동일한 색영역간(θ)을 갖는 부채꼴을 이루고 있다. 그러므로, 광원(1)으로부터 방사된 백색광은 각각의 칼라필터(21)들의 색영역에 순차적으로 비쳐지므로, 광분리기(2)는 그 회전에 의해 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속들로 분리시킨다. 상기에서 광분리기(2)가 1초에 60회전, 즉, 1/60초에 1회전되면, 상기 백색광은 각각의 칼라필터(21)들을 각기 1/180초 동안만 비치게 되어 해당하는 색의 광속들을 각각 통과시킨다. 그러므로, 광분리기(21)의 빠른 회전속도에 의해 분리된 색광들이 순차적으로 광로조절기(5)에 비추어지면 시각적으로는 잔상에 의해 3가지 색의 광속이 혼합된 것으로 감지된다.

상술한 바와 같이 적색, 녹색 및 청색의 색영역으로 각가 분리된 칼라 필터들이 회전축을 중심으로 동일한 색회전각을 가지는 광분리기는 회전에 의해 광원에서 방사된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속들로 분리시키지만, 그러나, 상술한 종래의 광분리기는 인접하는 칼라필터들의 각각의 색영역의 경계부분에서 백색광이 동시에 두가지 색의 광속으로 분리되므로 색얼룩이 발생되어 색의 순도가 낮아지는 문제점이 있었다. 또한, 칼라필터의 각각의 색영역이 해당되는 각각의 염료 또는 색유리들로 이루어지므로 투과되는 광이 손실되어 투과율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 인접하는 칼라필터들의 각각의 색영역의 경계부분에서 색얼룩이 발생되는 것을 방지하여 색의 순도를 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시장치의 광분리기를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 투광율을 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시장치의 광분리기를 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기는 동일한 회전각을 가지는 부채꼴로 이루어져 입사되는 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 순차적으로 연속하여 분리하는 칼라필터들과, 상기 칼라필터들 사이에 형성되어 그 부분에 입사되는 백색광을 반사시키는 반사부들을 구비하여 원형을 이룬다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기는 평면상의 영역을 한정하는 외곽에 공액상의 모서리가 접촉되지 않고 내부에 포함될 정도의 크기와 동일한 회전각을 가지는 부채꼴로 이루어져 입사되는 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 순차적으로 연속하여 분리하는 칼라필터들이 원형을 이룬다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기는 평면상의 영역을 한정하는 외곽에 공액상의 모서리가 접촉되지 않고 내부에 포함될 정도의 크기와 동일한 회전각을 가지는 부채꼴로 이루어져 입사되는 백색광으로 부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 순차적으로 연속하여 분리하는 칼라필터들과, 상기 칼라필터들 사이에 형성되어 그 부분에 입사되는 백색광을 반사시키는 반사부를 구비하여 원형을 이룬다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기(2)의 평면도이다.

상기 광분리기(2)는 회전가능한 칼라휠로 이루어지며, 각각 색영역을 가지는 복수의 칼라 필터(31)들과, 각 칼라 필터(31)들사이에 반사부(33)들이 형성된다.본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 2세트의 적, 녹, 청색의 색영역으로 이루어진 6개의 칼라필터(31)들과, 각 칼라 필터(31) 사이에 형성된 6개의 반사부(33)를 예시하였다.

각각의 칼라 필터(31)들은 투과성이 좋은 각기 다른 다이크로익 미러(dichroic mirror)등으로 형성되며, 상기 광원(1)에서 방사된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속들로 분리시킨다. 상기에서 적색, 녹색 및 청색의 색영역 1개씩으로 이루어진 칼라필터(31)들을 칼라필터 세트(color filter set)라 하고, 이 세트는 1프레임의 영상신호에 대응하는데, 광분리기(2)는 N(N은 자연수)개의 칼라필터세트들을 갖는 것으로, 본 실시예에서는 2개를 예시하였다.

상기 칼라필터(31)들은 회전축을 중심으로 동일한 색영역각(θ₁)을 가지는 부채꼴을 이룬다. 칼라필터(31)들의 크기는 제1도에 도시된 광로조절기(5)의 상이 최소크기로 유지되는 공액상(conjugate image : 점선으로 표시)의 크기에 따라 정해진다.

각 칼라 필터(31)의 색영역에서 회전축을 중심으로 공액상의 종횡비는 3 : 4가 되는데, 각각의 색영역의 크기를 결정하는 외곽에, 즉 원주면쪽에, 공액상의 모서리들이 접촉될 정도로 칼라 필터(31)의 크기를 한정하는 것이 바람직하다. 상기 광로 조절기(5)에 입력되는 영상신호는 공액상으로 주사되는데, 이는 광분리기(2)에 나타나는 회전축의 중심에서 원주쪽으로 주사된다. 이때 광분리기(2)는 영상신호의 주사방향과 반대로 회전되어 소정 영상신호의 입력이 완료되고 다음 영상신호가 입력되면 상기 공액상은 그 모서리들이 다음 칼라필터(31)의 색영역의 외곽에 접촉된다.

상기 칼라필터(31)들 사이에 각각 형성되는 반사부(33)들은 반사특성이 좋은 알루미늄등이 코팅되어 형성되는 것으로 입사되는 백색광을 반사시킨다. 즉, 상기 반사부(33)들은 칼라필터(31)들의 색영역의 경계부분이 공액상을 지날 때 영상신호와 일치하지 않는 부분들에 입사되는 백색광을 반사시킨다. 그러므로 소정 영상신호가 입력될 때 인접하는 칼라필터(31)들에 의해 백색광이 동시에 각각의 색의 광속들로 분리되어 혼색되는 것을 방지한다. 상기 반사부(33)들은 광분리기(2)의 회전축을 중심으로 형성되는데, 본 실시예에서는 동일한 반사영역각(θ₂)을 가지는 부채꼴을 예시하고 있으나, 이와 달리 동일한 폭을 가지는 사각띠의 모양으로 형성되어도 마찬가지가 된다.

상술한 광분리기(2)는 일정 공액상에 대해 칼라필터(31)들의 색영역각(θ1)을 작게 할수록 광 효율이 증가된다. 그러나, 단위 칼라필터(31)들의 크기가 커져야 하므로 광분리기(2)의 크기가 커지게 된다. 그러므로, 칼라필터(31)들의 색영역각(θ1) 및 크기를 조절하여 광분리기(2)가 3 내지 8개의 칼라필터세트들, 바람직하게는 5개의 칼라필터세트들을 갖도록 한다. 이때, 칼라필터(31)의 색영역각(θ₁)과 반사부(33)의 반사영역각(θ₂)의 합은 40°에서 15° 사이인데, 바람직하게는 24°가 된다. 상기에서 칼라필터(31)들의 색영역각(θ₁)과 반사부(33)의 반사영역각(θ₂)의 합이 24° 일때 1프레임당 1/60초의 속도로 구동시키면 광분리기(2)는 약 720rpm으로 회전된다.

상기에서 광분리기(2)에서 반사부(33)가 없을 때 색의 순도가 90.4% 정도인데 반사부(33)가 있다면 색의 순도가 높아진다. 상기에서 반사부(33)는 0.05~1mm 정도의 폭을, 바람직하게는 0.25mm의 폭을 갖는데, 이 경우에 색의 순도는 94.17%로 증가된다. 상기에서 반사부(33)의 두께가 증가되면 색의 순도는 증가되나, 이에 비례하여 광의 효율이 감소된다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광분리기(2)의 평면도이다. 제4도의 다른 실시예에 따른 상기 광분리기(2)는 제2도에 설명한 바와 같이 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 각기 투과시키도록 각각의 색영역을 가지는 복수의 칼라필터(21)들이 형성된 종래의 칼라휠로 이루어지며, 이 칼라 필터(31)들의 각각은 공액상의 모서리들이 칼라 필터(31)들 각각의 색영역의 외곽에 접촉되지 않고 포함할 정도로, 칼라 필터(31)를 크게 함과 동시에, 어느 하나의 탈라 필터(31)의 회전시간을 그 칼라필터(31)에 대응하는 영상신호가 입력되는 시간보다 길게 하되, 상기 회전시간과 입력신호와의 시간차를 유지시간이라 하고, 이 유지시간 동안 상기 영상신호를 유지시키게 되면, 색의 순도가 향상된다.

이때, 상기에서 칼라 필터(31)의 회전시간에 대하여 유지시간은 1~50% 정도인데, 색순도는 유지시간이 길수록 좋게된다. 그러나, 유지시간이 길수록 광분리기(2)의 크기가 너무 커지므로 20% 정도가 바람직하다. 본 실시예에서의 칼라 필터(31)들의 색영역각(θ₃)이 24°일 때 색의 순도는 유지시간이 없을 때 90.4% 정도이나, 20% 정도의 유지시간을 가질 때 94.63% 정도로 증가된다.

본 발명의 또다른 실시예에 따른 광분리기(2)는 제3도의 일실시예와 마찬가지로 반사부(33)를 가지는 동시에, 또한, 제4도의 다른 실시예와 마찬가지로 공액상의 모서리들이 칼라 필터(31)의 각 색영역의 외곽이 접촉되지 않고 포함될 수 있는 정도로 칼라 필터(31)를 크게 형성하면서 유지시간을 갖도록 하여, 색순도를 향상시킨 것이다.

이와 같은 실시예에서의 광분리기(2)는 반사부(33)와 유지시간에 의해 혼색되는 것을 2중으로 방지하므로 색의 순도를 더욱 증가시킬 수 있다. 즉, 칼라필터(31)들의 색영역각(θ₁)과 반사부(33)의 반사영역각(θ₂)의 합이 24°일때 반사부(33)의 폭이 0.25㎜이고 유지시간이 20% 정도이면 색의 순도는 98.6%가 된다.

상술한 바와 같이 색영역의 크기를 결정하는 색영역의 외곽에 공액상의 모서리들이 접촉될 정도의 크기로 한정된 투과성이 좋은 다이크로익 미러로 이루어진 부채꼴의 칼라필터들 사이에 부채꼴 또는 일정 폭을 가지는 사각띠 형상의 반사부를 형성하거나, 또는, 반사부를 형성하지 않은 경우라도, 공역상의 모서리들이 인접하는 칼라 필터들의 각 색영역의 경계부분에 접촉되지 않고 포함될 정도의 크기를 갖도록 칼라 필터들을 형성하여, 칼라 필터의 회전속도가 그 칼라필터에 대응하는 영상신호가 입력되는 시간 보다 길게 함으로서, 입사되는 백색광이 동시에 2가지 색의 광속으로 분리되므로 색얼룩이 발생을 방지한다.

따라서, 본 발명은 색얼룩이 발생을 방지하여 분리된 광속들의 색순도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 상기 칼라필터들을 광투과성이 좋은 다이크로익미러로 형성하므로 투광성이 향상도는 잇점이 있다.

상술한 바와같이 본 발명을 실시예들을 중심으로 설명 및 도시하였으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims

회전축을 중심으로 각각 동일한 색영역각을 가지는 부채꼴로 이루어져 원형을 이루되, 각각의 색영역에서 입사되는 백색광으로 부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 순차적으로 연속하여 분리하는 복수의 칼라필터들과, 반사특성이 좋은 재질로서, 상기 칼라필터들 사이에 형성되어 그 부분에 입사되는 백색광을 반사시키는 복수의 반사부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제1항에 있어서, 상기 각기 1개씩의 적색, 녹색 및 청색의 색영역부를 가지는 칼라필터들로 하나의 칼라필터세트를 구성하되, 3 내지 8개의 칼라 필터세트로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제1항에 있어서, 상기 각각의 칼라필터들의 색영역은 공액상의 모서리들이 상기 색영역의 외곽에 접촉될 정도의 크기로 한정된 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제1항에 있어서, 상기 각각의 칼라필터들은 다이크로익 미러로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제1항에 있어서, 상기 각각의 반사부들은 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제1항에 있어서, 상기 각각의 반사부들은 같은 반사영역각을 가지는 부채꼴 또는 동일한 폭을 가지는 사각띠 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제6항에 있어서, 상기 사각띠 모양을 가지는 반사부들의 각각의 폭은 0.05mm ~1mm인 것을 특징으로 하는 화상표시장치의 광분리기.
회전축을 중심으로 각각 동일한 색영역각을 가지는 부채꼴로 이루어져 원형을 이루되, 각각의 색영역에서 입사되는 백색광으로 부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 순차적으로 연속하여 분리하는 복수의 칼라필터들을 구비하되, 상기 각 색영역의 외곽에 공액상의 모서리가 접촉되지 않고 상기 각 색영역 내부에 포함될 정도의 크기로 상기 칼라 필터의 크기를 한정하고, 상기 칼라필터의 회전시간을 그 칼라필터에 대응하는 영상신호가 입력되는 시간보다 길게하여 상기 회전시간과 입력시간과의 시간차만큼의 유지시간동안 영상신호를 유지시키는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제8항에 있어서, 상기 유지시간은 상기 칼라필터의 회전시간에 대해 1 내지 50%인 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
회전축을 중심으로 각각 동일한 색영역각을 가지는 부채꼴로 이루어져 원형을 이루되, 각각의 색영역에서 입사되는 백색광으로 부터 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 순차적으로 연속하여 분리하는 복수의 칼라필터들과, 반사들성이 좋은 재질로서, 상기 칼라필터들 사이에 형성되어 그 부분에 입사되는 백색광을 반사시키는 복수의 반사부들을 구비하되, 상기 각 색영역의 외곽에 공액상의 모서리가 접촉되지 않고 상기 각 색영역 내부에 포함될 정도의 크기로 상기 칼라 필터의 크기를 한정하고, 상기 칼라필터의 회전시간을 그 칼라필터에 대응하는 영상신호가 입력되는 시간보다 길게하여 상기 회전시간과 입력시간과의 시간차만큼의 유지시간동안 영상신호를 유지시키는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제10항에 있어서, 상기 유지시간은 상기 칼라필터의 회전시간에 대해 1 내지 50%인 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제11항에 있어서, 상기 유지시간은 상기 칼라필터의 회전시간에 대해 25%인 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제2항에 있어서, 상기 칼라필터세트는 5개인 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제6항에 있어서, 상기 반사분들의 각각의 폭은 0.25mm인 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.
제9항에 있어서, 상기 유지시간은 상기 칼라 필터의 회전시간에 대해 20%인 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광분리기.