KR0145632B1

KR0145632B1 - 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치

Info

Publication number: KR0145632B1
Application number: KR1019940029770A
Authority: KR
Inventors: 임대영
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 1998-09-15
Also published as: KR960020449A

Abstract

본 발명은 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치에 관한 것으로, 광원(10)에서 입사되는 광을 일정한 패턴으로 투과시키는 소오스 스톱부재(11)와, 그 소오스 스톱부재(11)를 투과한 광으로부터 컬러화상의 표시를 위한 컬러신호광을 분리함과 더불어 화상의 컬러신호에 대응하는 컬러화상을 결상하는 광분리/광로조절장치(14,…,18)를 포함하는 광조절밸브(13) 및 투사 스톱부재(19)를 갖추어 상기 입사광의 투과량을 조절하여 얻어지는 광량을 기초로 투사렌즈(20)에 의해 화상의 표시를 수행하는 화상표시시스템에서, 상기 광조절밸브(13)의 전단 또는 후단에 배치되어 전기적인 구동신호레벨에 기초하여 상기 광조절밸브(13)에 입사되는 광 또는 그 광조절밸브(13)에서 광량조절된 광의 투과율을 가변시켜 화상의 계조를 조절하는 투과필터(21)와, 상기 광로조절장치(16,17,18)의 온/오프 구동을 제어하며, 화상신호의 1필드기간을 N등분하고, 상기 각 1/N 필드기간동안 구동전압인가 및 리프레쉬동작을 수행하되 각 1/N 필드기간에 출력되는 구동전압을 서로 다른 신호레벨로 출력하여 상기 투과필터(21)를 제어하는 제어수단(40)을 포함하여 구성되어 높은 정도의 화상의 계조를 구현하도록 된 것이다.

Description

계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치의 개략적인 구성을 설명하는 도면.

제2도는 본 발명에 따른 계조가변형 투과필터의 구동방식을 설명하는 모식도.

제3도(a)와 (b)는 본 발명에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치의 구동방식을 설명하는 타이밍차트이다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치의 개략적인 구성을 설명하는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10;광원 11:소오스 스톱부재

12:반사미러 13:광조절밸브

14,15:다이크로익 필터 16,17,18:광로조절장치

19:투사 스톱부재 20:투사렌즈

21:계조가변형 투과필터

본 발명은 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ON/OFF구동방식의 광조절밸브를 채용하는 화상표시장치에 전기적인 신호에 의해 투광율이 가변되는 투과필터를 적용하여 그 투과필터를 화상신호의 1필드기간에서 시분할적으로 구동하여 다양한 계조(階調)의 화상표시가 가능하도록 된 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 텔레비전이나 모니터에서 화상표시장치로서 채용되는 직시형 표시장치인 CRT장치는 그 형광패널상에서 하나의 화소에 대해 R·G·B 형광점을 형성함과 더불어 블랙스트라이프를 형성하게 되고, 화상표시신호에 대응하여 R·G·B 전자총으로부터 방사되는 광비임이 R·G·B 형광점중 어느 하나의 형광점에 입사되면 대응하는 형광점이 발광되어 컬러화상의 표시가 행해지게 된다.

이러한 CRT장치에 의하면, 전자총으로부터 형광패널 사이에서 전자비임이 유동하면서 화상의 표시를 하는 경우에 그 전자비임의 가속전압을 제어함으로써 제조의 조절을 행하게 된다. 따라서, 그러한 CRT장치에서는 전자비임의 가속전압을 레벨을 제어하여 화상의 제조를 조절하기 위한 복잡한 회로구성이 요구된다.

그리고, 현재에는 투사형 화상표시장치가 주목되는 바, 그 투사형 화상표시장치는 액정의 배열상태를 변환하여 투광율을 조정하는 형태의 LCD장치로 대표된다. 그 LCD장치에 의하면, 평판형상으로 제조되기 때문에 경량 박형화가 가능하기는 하지만, 입사광에 대해 편광판에 의해 액정의 투광율을 변화시키게 되므로 광효율이 좋지 않게 된다.

따라서, 최근에는 광원에서 생성된 광을 반사시켜 화상의 표시를 행하기 위한 화상표시장치도 제안된 상태인 바, 그러한 화상표시장치에서는 광원에서 생성된 광량을 조절하기 위한 소오스 스톱부재(Source Stop Member)와, 그 소오스 스톱부재를 통과한 광을 감광하는 필드렌즈, 그 필드렌즈의 후단에 설치되어 그 필드렌즈를 통해 입사되는 광을 광량조절형태로 반사하는 다수의 광로조절소자를 갖춘 광로조절장치를 포함하는 광조절밸브, 그 광조절밸브에서 반사되는 광을 통과시켜 투사렌즈로 전달하는 투사 스톱부재를 포함하게 된다.

그 중, 광조절밸브를 구성하는 광로조절장치는 ON/OFF 구동방식의 경우 제어수단에서 인가되는 디지탈구동신호(즉, 반사형 광조절밸브의 광로조절장치를 구성하는 다수의 반사미러부재의 ON/OFF 구동신호)에 반응하여 투사 스톱부재를 통과하는 광의 상태를 제어하게 된다.

그러한 ON/OFF방식의 광조절밸브의 구동에 따르면, 1필드기간에 주사되는 화상신호에 대해 1/2,1/4,1/8,…,1/2^N구간으로 분할된 각 구간에서 전체의 화소 신호를 리프레쉬(Refresh)하는 형태로 제어되고, 그러한 리프레쉬의 수행시 각 화소의 광을 반사하는 반사미러부재에 ON/OFF신호를 인가해주게 된다. 따라서, 그러한 구동방식에 의해 반사형 광조절밸브를 구성하는 광로조절장치를 제어하게 되는 경우에 얻어지는 광량은,

1/2¹×X₁+1/2²×X₂+1/2³×X₃+…+1/2^N×X_N

으로 조절된다.

그러한 ON/OFF구동방식의 광조절밸브의 구동방식에 의하면, 최종구간이면서 최단시간으로 규정되는 1/2^N구간에 전체의 화소에 대한 스캐닝 동작이 행해져야만 되고, 그 때문에 광조절밸브의 ON/OFF구동을 위한 제어수단에서 고속의 신호처리가 요구되는 한편, 그러한 고속의 신호처리를 위해서는 고가의 회로구성이 필요하게 된다. 더구나, 광조절밸브를 구성하는 광로조절소자에 대해서는 ON/OFF구동방식이 적용되기 때문에 화상의 계조의 분해능이 열화되어 색재현의 범위가 제한되는 불리함이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 광조절밸브의 전단 또는 후단(즉, 투사렌즈의 전단)에 전기적인 구동신호레벨의 가변시 그 가변되는 구동신호의 레벨에 대해 투광율이 조절되는 투과필터를 설치하여 구동신호의 레벨을 제어에 의해 계조의 표현이 가능하도록 된 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 광원에서 입사되는 광을 일정한 패턴으로 투과시키는 소오스 스톱부재와, 그 소오스 스톱부재를 투과한 광으로부터 컬러화상의 표시를 위한 컬러신호광을 분리함과 더불어 화상의 컬러신호에 대응하는 컬러화상을 결상하는 광분리/광로조절장치를 포함하는 광조절밸브 및 투사렌즈를 갖추어 상기 입사광의 투과량을 조절하여 얻어지는 광량을 기초로 투사렌즈에 의해 화상의 표시를 수행하는 화상표시시스템에 있어서, 상기 광조절밸브의 전단과 상기 소오스 스톱부재의 후단 사이에 배치되어 전기적인 구동신호레벨에 기초하여 상기 광조절밸브에 입사되는 광의 투과율을 가변시켜 화상이 계조를 조절하는 투과필터와, 상기 광로조절장치의 온/오프 구동을 제어하며, 화상신호의 1필드기간을 N등분하고, 상기 각 1/N필드기간동안 구동전압인가 및 리프레쉬동작을 수행하되 각 1/N 필드기간에 출력되는 구동전압을 서로 다른 신호레벨로 출력하여 상기 투과필터를 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 제어수단을 포함하여 구성된 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치가 제공된다.

바람직하게, 본 발명에 따르면 상기 투과필터는 하나의 픽셀로 구성되어 상기 제어수단의 제어신호에 의해 인가되는 전기적인 신호레벨에 따라 1필드기간동안 N번에 걸쳐 입사광에 대한 투광율이 서로 다르게 동작되는 1픽셀 LCD패널로 구성된다.

상기 제어수단은 은 N번의 각 구동전압인가시간에 있어서 첫번째 구동전압인가시간에는 최대 구동전압이 인가되고, 두번째 이후의 구동전압인가시간에는 전(前) 구동전압인가시간에 인가된 구동전압의 1/2값의 구동전압을 인가하여, N번째 구동전압인가시간에는 최대구동전압의 1/2^N값의 구동전압을 인가하도록 제어하며, 상기 광로조절장치를 구성하는 각 화소의 광로조절소자를 원하는 밝기에 비추어 온/오프 구동제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면 광원에서 입사되는 광을 일정한 패턴으로 투과시키는 소오스 스톱부재와, 그 소오스 스톱부재를 투과한 광으로부터 컬러화상의 표시를 위한 컬러신호광을 분리함과 더불어 화상의 컬러신호에 대응하는 컬러화상을 결상하는 광로조절장치를 포함하는 광조절밸브를 갖추어 상기 입사광의 투과량을 조절하여 얻어지는 광량을 기초로 투사렌즈에 의해 화상의 표시를 수행하는 화상표시시스템에서, 상기 광조절밸브와 투사렌즈의 사이에 설치되어 전기적인 구동신호레벨에 기초하여 상기 광조절밸브에 입사되는 광의 투과율을 가변시켜 화상의 계조를 조절하는 투과필터와, 상기 광로조절장치의 온/오프 구동을 제어하며, 화상신호의 1필드기간을 N등분하고, 상기 각 1/N 필드기간동안 구동전압인가 및 리프레쉬동작을 수행하되 각 1/N 필드기간에 출력되는 구동전압을 서로 다른 신호레벨로 출력하여 상기 투과필터를 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 제어수단을 포함하여 구성된 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치가 제공된다.

바람직하게, 상기 투과필터는 하나의 픽셀로 구성되어 상기 제어수단의 제어신호에 의해 인가되는 전기적인 신호레벨에 따라 1필드기간동안 N번에 걸쳐 입사광에 대한 투과율이 서로 다르게 동작되는 1픽셀 LCD패널로 구성된다.

상기 제어수단은 은 N번의 각 구동전압인가시간에 있어서 첫번째 구동전압인가시간에는 최대 구동전압이 인가되고, 두번째 이후의 구동전압인가시간에는 전(前) 구동전압인가시간에 인가된 구동전압의 1/2값의 구동전압을 인가하여, N번째 구동전압인가시간에는 최대구동전압의 1/2^N값의 구동전압을 인가하도록 제어하며, 상기 광로조절장치를 구성하는 각 화소의 광로조절소자를 원하는 밝기에 맞추어 온/오프 구동제어하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 그와 같이 구성된 본 발명에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치는 광조절밸브에 입사되는 광 또는 투사렌즈에 입사되는 광에 대해 투과필터에 의해 화상신호의 1필드기간의 N등분된 구간에서 시분할구동방식으로 전기적인 구동신호의 레벨가변에 반응하여 투광율이 다르게 되도록 함으로써 계조의 조절이 가능하게 된다.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치를 나타낸 개략적인 도면으로, 참조부호 10은 고휘도의 백색광을 발광하는 광원을 나타내고, 11은 그 광원(10)에서 조사되는 광을 일정한 패턴으로 투과시키는 소오스 스톱부재를 나타내며, 12는 그 소오스 스톱부재(11)를 통과한 광을 광조절밸브(13)측으로 지향시키는 반사미러를 나타낸다. 상기 광조절밸브(13)는 상기 반사미러(12)에서 지향되는 광에서 컬러화상의 색신호 광을 분리하는 광분리수단으로서의 R·G 다이크로익 필터(14,15)를 포함하게 되고, 상기 다이크로익 필터(14)는 반사미러(12)에서 반사된 광으로부터 적색(R)광 성분을 반사시키는 반면 녹색(G)광 및 청색(B)광 성분을 투과시키게 되고, 상기 다이크로익 필터(15)는 녹색(G)광 성분은 반사시키는 반면 청색(B)광 성분을 투과시키는 작용을 하게 된다.

또, 16, 17, 18은 광조절밸브(13)에 포함되면서, ON/OFF구동방식의 광로조절소자로 이루어져 화상의 R·G·B신호에 따라 다이크로익 필터(14,14)에서 반사된 적색광 성분과 녹색광 성분 및 그 다이크로익 필터(14,15)를 통과하여 입사된 청색광 성분을 반사하는 예컨대 AMA(Actuated mirror array)와 같은 반사미러소자를 갖춘 반사형 광로조절장치를 나타낸다. 또, 19는 각 광로조절장치(16,17,18)에서 반사되는 반사광을 집광하여 투사렌즈(20)측으로 전달하는 투사 스톱부재를 나타내고, 21은 소오스 스톱부재(11)를 투과한 광을 화상신호의 동기신호에 기초하여 투과율이 가변되어 화상의 계조를 가변가변형 투과필터로서, 바람직하게 그 투과필터(21)는 후술하는 제어수단에서 제공되는 화상신호의 1필드기간을 등분할한 구간에서 시차적으로 구동되어 계조를 조절하게 된다.

그와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치에 의하면, 광원(10)에서 발광된 광이 소오스 스톱부재(11)에 의해 일정한 패턴으로 되어 반사미러(12)에 입사되고, 그 반사미러(12)에 의해 반사되는 광은 다이크로익 필터(14)에서 적색광 성분이 반사되어 광로조절장치(16)에 인가된다. 그 광로조절장치(16)에서는 화상신호의 컬러신호에서 R신호에 대응하여 ON/OFF구동되어 입사광에 대한 광로를 조절하게 되고, 그 광로조절된 적색광은 다이크로익 필터(14)에 입사된 다음 반사미러(13)를 매개하여 투과 스톱부재(19)에서 광량조절되는 형태로 집광되어 투사렌즈(20)에 전송되어 R신호성분의 화면표시가 행해지게 된다. 그와 더불어, 상기 반사미러(12)에서 반사된 광의 녹색광 성분은 다이크로익 필터(17)에서 광로조절장치(17)에 입사되고, 그 광로조절장치(17)에서 화상신호의 G신호에 대응하여 광로의 조절이 행해져서 재차 다이크로익 필터(15)와 반사미러(12)를 매개하여 투사 스톱부재(19)로 입사되고, 그 투사 스톱부재(19)에서 광량조절된 상태로 투사렌즈(20)에 제공되므로 G성분의 화면표시가 행해지게 된다.

또한, 청색광 성분은 광로조절장치(18)에서 화상신호의 B신호성분에 대응하여 광로의 조절이 행해지게 되고, 그 광로조절된 청색광이 반사미러(12)측으로 반사되어 그 반사미러(12)와 투사 스톱부재(19)를 매개하여 광량조절된 다음 투사렌즈(20)에 전달되어 G신호에 대한 화면표시가 행해지게 된다.

상기한 바와 같이, 광로조절장치(16,17,18)를 포함하는 ON/OFF구동방식의 광조절밸브(13)를 채용한 화상표시시스템에서 화면의 계조를 조절하기 위해 채용된 계조가변형 투과필터(21)에 대해서는 제2도에 도시된 제어수단(22)에서 제3도(a)에 도시된 화상의 1필드기간을 다수의 구간으로 등분할하여 투과필터(21)를 제어하게 되면, 그 투과필터(21)를 통과하는 광은 1/2,1/4,1/8,…,1/2^N로 조절가능하게 된다.

즉, 제2도에 도시된 모식도를 참조하여 상기 광조절밸브(13)와 투과필터(21) 및 제어수단(40)의 작동을 설명하면, 그 제어수단(40)은 화상의 R·G·B신호에 따라 상기 광조절밸브(13)의 광로조절장치(16,17,18)를 제어하게 되고, 그 경우 각 광로조절장치(16,17,18)를 구성하는 광로조절소자(도시 생략)가 구동되어 적색광, 녹색광, 청색광의 광로를 조절하게 되는데, 상기 광로조절장치(16,17,18)는 상기 제어수단(40)에 의하여 신호전압의 크기에 따라 투과필터(21)에 해당 신호레벨에 맞추어 동시에 온/오프 구동된다. 상기 광로조절장치(16,17.18)에서 광로조절된 적색광, 녹색광, 청색광의 성분이 광량조절을 위한 투사 스톱부재(19)를 통해 투사렌즈(20)에 전달된다. 그러한 과정에서 상기 제어수단(40)은 예컨대 1픽셀 LCD패널로 구성된 투과필터(21)에 대해 제3도(a)에 도시된 화상신호의 1필드기간에서 등시간으로 분할되는 구동기간과 각 구동기간의 사이에 설정된 신호리프레쉬기간이 규정된 구동타이밍에 동기시켜 상기 투과필터(21)의 투광량이 조절되도록 구동하게 되면, 그 투과필터(21)에서 투과되는 광량이 제3도(b)에 도시된 바와 같이,

100%×(X₁/2⁰+X₂/2¹+X₃/2²…+X_N/2^N-1)

의 투과율로 조절된다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치를 나타낸 도면으로, 제1도에 도시된 실시예는 계조가변형 투과필터(21)가 소오스 스톱부재(11)의 후단, 즉 광조절밸브(13)의 전단에 설치되어 입사광의 투과량을 조절하여 화상의 계조를 조절하는 형식이지만, 제4도에 도시된 실시예에 따르면 계조가변형 투과필터(21)가 광조절밸브(13)의 후단, 즉 투사렌즈(20)의 전단에 설치되어 광조절밸브(13)에 의해 광조절된 입사광에 대해 제2도와 제3도를 참조하여 설명한 방식에 의해 구동되어 광의 투과율을 조정함으로써 화상의 계조를 조절하는 형식이다.

따라서, 제4도에 도시된 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치에 의해서는 광조절밸브(13)에서 광량조절된 입사광에 대해 100%의 투과율로부터 100%/2^N의 범위로 계조의 조절이 가능하게 된다.

따라서, 이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 계조가변형 투과필터를 이용한 화상표시구동장치에 의하면, 소오스 스톱부재의 후단 또는 투사렌즈의 전단에 광량의 조절을 위한 투과필터를 설치하여 저속의 신호처리방식에 의해서도 높은 색계조의 확보가 가능하게 되고, 저속의 신호처리가 가능하여 화상표시 구동장치의 자체적인 수명이 연장될 뿐만 아니라 신뢰성이 향상되는 등의 이점이 있다.

Claims

광원(10)에서 입사되는 광을 일정한 패턴으로 투과시키는 소오스 스톱부재(11)와, 그 소오스 스톱부재(11)를 투과한 광으로부터 컬러화상의 표시를 위한 컬러신호광을 분리함과 더불어 화상의 컬러신호에 대응하는 컬러화상을 결상하는 광분리/광로조절장치(14,…,18)를 포함하는 광조절밸브(13) 및 투사 스톱부재(19)를 갖추어 상기 입사광의 투과량을 조절하여 얻어지는 광량을 기초로 투사렌즈(20)에 의해 화상의 표시를 수행하는 화상표시시스템에 있어서, 상기 광조절밸브(13)의 전단과 상기 소오스 스톱부재(11)의 후단에 배치되어 전기적인 구동신호레벨에 기초하여 상기 광조절밸브(13)에 입사되는 광의 투과율을 가변시켜 화상의 제조를 조절하는 투과필터(21)와, 상기 광로조절장치(16,17,18)의 온/오프 구동을 제어하며, 화상신호의 1필드기간을 N등분하고, 상기 각 1/N 필드기간동안 구동전압인가 및 리프레쉬동작을 수행하되 각 1/N 필드기간에 출력되는 구동전압을 서로 다른 신호레벨로 출력하여 상기 투과필터(21)를 제어하는 제어수단(40)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 투과필터(21)는 하나의 픽셀로 구성되어 상기 제어수단(40)의 제어신호에 의해 인가되는 전기적인 신호레벨에 따라 1필드기간동안 N번째 걸쳐 입사광에 대한 투광율이 서로 다르게 동작되는 1픽셀 LCD패널로 구성된 것을 특징으로 하는 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치.
제1항에 있어서, 상기 제어수단(40)은 N번의 각 구동전압인가시간에 있어서 첫번째 구동전압인가시간에는 최대 구동전압이 인가되고, 두번째 이후의 구동전압인가시간에는 전(前) 구동전압인가시간에 인가된 구동전압의 1/2값의 구동전압을 인가하여, N번째 구동전압인가시간에는 최대구동전압의 1/2^N값의 구동전압을 인가하도록 제어하며, 상기 광로조절장치를 구성하는 각 화소의 광로조절소자를 원하는 밝기에 맞추어 온/오프 구동제어하는 것을 특징으로 하는 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치.
광원(10)에서 입사되는 광을 일정한 패턴으로 투과시키는 소오스 스톱부재(11)와, 그 소오스 스톱부재(11)를 투과한 광으로부터 컬러화상의 표시를 위한 컬러신호광을 분리함과 더불어 화상의 컬러신호에 대응하는 컬러화상을 결상하는 광분리/광로조절장치(14,…,18)를 포함하는 광조절밸브(13) 및 투과 스톱부재(19)를 갖추어 상기 입사광의 투과량을 조절하여 얻어지는 광량을 기초로 투사렌즈(20)에 의해 화상의 표시를 수행하는 화상표시시스템에 있어서, 상기 광조절밸브(13)의 후단과 투사렌즈(20)의 전단 사이에 설치되어 전기적인 구동신호레벨에 기초하여 상기 광조절밸브(13)에서 제공되는 광의 투과율을 가변시켜 화상의 계조를 조절하는 투과필터(21)와, 상기 광로조절장치(16,17,18)의 온/오프 구동을 제어하며, 화상신호의 1필드기간을 N등분하고, 상기 각 1/N 필드기간동안 구동전압인가 및 리프레쉬동작을 수행하되 각 1/N 필드기간에 출력되는 구동전압을 서로 다른 신호레벨로 출력하여 상기 투과필터(21)를 제어하는 제어수단(40)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치.
제4항에 있어서, 상기 투과필터(21)는 하나의 픽셀로 구성되어 상기 제어수단(40)의 제어신호에 의해 인가되는 전기적인 신호레벨에 따라 1필드기간동안 N번에 걸쳐 입사광에 대한 투광율이 서로 다르게 동작되는 1픽셀 LCD패널인 것을 특징으로 하는 계조가변형 투과필터를 갖춘 화상표시장치.