KR100199876B1 - 투사형 화상표시장치의 광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투사형 화상표시장치의 광학계에 관한 것으로, 광원(40)에서 발광된 광비임을 소오스 스톱부재(42)에서 정형화하여 광변조하고 나서 그 광변조에 의한 컬러비임을 투사렌즈(54)에서 스크린상에 투사되도록 구성한 투사형 화상표시장치의 광학계에서 상기 정형화된 광비임과 상기 광변조에 의한 컬러비임의 경로가 어긋나도록 일정한 곡률을 갖고서 형성된 파라볼릭미러(46)와, 상기 파라볼릭미러(46)에 의해 결정된 입사경로를 따르는 상기 광비임의 컬러분리를 위한 컬러분리부재(48), 상기 컬러분리부재(48)에 의해 분리된 비임에 대해 컬러화상신호의 컬러성분에 기초하여 광변조하는 AMA패널(50) 및 , 상기 AMA패널(50)에 의해 광변조되어 상기 파라볼릭미러(46)를 통해 반사되는 반사광의 단부가 일정한 곡률을 갖는 형태로 상기 투사렌즈(54)에 입사되도록 투광윈도우(52a)의 양 측단부가 곡률을 갖고서 형성된 투사스톱부재(52)를 포함하여 구성되어, 필드렌즈의 채용이 배제되어 렌즈반사광에 의한 노이즈성분이 제거되도록 한 것이다.

Description

투사형 화상표시장치의 광학계

제1도는 종래의 일예에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면.

제2도는 본 발명의 바람직한 에에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면.

제3도는 제 2도에 도시된 광학계에 채용되는 투사스톱부재의 투광윈도우의 구조를 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원 14 : 소오스 스톱부재

16 : 반사미러 18 : R-다이크로익 필터

20,26,30 : 제 1- 제3 필드렌즈 22,28,32 : 제 1- 제 3AMA패널

24 : G-다이크로익 필터 34 : 투사스톱부재

36 : 투사렌즈 40 : 광원

42 : 소오스 스톱부재 46 : 파라볼릭미러

48 : 컬러분리부재 50 : AMA패널

52 : 투사스톱부재 54 : 투사렌즈

본 발명은 투사형 화상표시장치의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에서 발광된 광비임과 컬러화상신호에 기초하여 광로조절된 컬러비임의 입사 및 반사 경로를 분리 시켜 렌즈 반사광에 의한 노이즈 성분을 제거함과 더불어 컬러비임이 일정한 곡률로 정의되어 스크린상에 투사되도록 함으로써 전체적인 광효율이 개선되도록 하기 위한 투사형 화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.

일반적으로, 직시형 화상표시장치로서 적용되는 CRT장치는 컬러화상신호의 R/G/B컬러성분에 기초하여 R/G/B전자비임을 방사하는 R/G/B전자총과 R/G/B화소의 형광점이 형성된 형광 패널을 갖추어 구성됨과 더불어, R/G/B전자비임이 형광패널에 대해 분산적으로 도달되도록 하기 위해 수직 및 수평방향의 편향수단이 필요하게 된다. 따라서, 그러한 CRT장치에서는 R/G/B전자비임의 편향을 위한 절대적인 유동거리가 확보되어야만 될 뿐만 아니라 그 치수 및 중량이 증가되는 반면 대형 화면의 구현에는 제한을 받게 된다.

그에 대해, 투사형 화상표시장치로서 적용되는 LCD패널은 균일하게 배열된 액정을 컬러화상의 R/G/B컬러성분에 기초하여 컬러분리된 광비임을 투광제어함으로써 컬러화상의 발색이 이루어지도록 구성되기 때문에 경박화가 가능함과 더불어 비교적 대형화면의 구현도 가능하게 되지만, 편광판의 채용에 의한 광손실이 불리하게 된다.

따라서, 현재에는 CTR장치 또는 LCD패널을 대신하여 광비임의 광로를 컬러화상신호의 R/G/B컬러성분에 의거하여 조절하여 컬러화상을 스크린상에 투사하도록 된 AMA(Actuated mirror array)패널을 채용한 투사형 화상표시장치가 제안된 상태이다.

그 AMA패널에 따르면 기판에 화소의 수에 대응하여 집적형성된 스위칭 트랜지스터에 의한 화소구동소자와 그 화소구동소자에 대응하게 신호적으로 접속되어 컬러화상의 R/G/B컬러신호레벨에 따라 틸팅작용하는 액츄에이터 및 그 액츄에이터의 상단면에 형성된 반사면을 갖춘 AMA소자가 1차원 어레이 또는 2차원 어레이로 배열된 구조로 형성된다.

제1도는 컬러화상의 R/G/B신호에 대응하여 AMA패널이 3판식으로 채용된 투사형 화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면으로, 참조부호 10은 고휘도의 백색광을 발광하는 광원을 나타내고, 12는 그 광원(10)에서 발광된 광비임을 집광하는 집광렌즈를 나타내며, 14는 그 집광렌즈(12)에 의해 집광되어 입사되는 광비임을 소정의 형태로 정형화하는 소오스 스톱부재를 나타낸다.

또, 16은 상기 소오스 스톱부재(14)에 의해 정형화된 광비임을 전향반사시키는 반사미러를 나타내고, 18은 그 반사미러(16)로부터 반사된 광비임에서 R(Red)컬러성분만을 검출하는 R- 다이크로익 필터를 나타내며, 20은 상기 R- 다이크로익 필터(18)에서 걸출되어 입사되는 R컬러성분의 비임을 집광하는 제 1필드렌즈이고, 22는 그 제 1필드렌즈(20)에서 집광된 R컬러성분의 비임을 컬러화상신호의 R컬러성분에 기초하여 광로조절하기 위해 다수의 AMA소자가 갖추어진 제 1AMA패널을 나타낸다.

또, 제1도에서 참조부호 24는 상기 R-다이크로익 필터(18)를 통과한 광비임에서 G(Green)컬러성분만을 검출하는 G-다이크로익 필터를 나타내고, 26은 그 G-다이크로익 필터(24)에서 검출되어 입사되는 G컬러성분의 비임을 집광하는 제 2필드렌즈를 나타내며, 28은 그 제2필드렌즈(24)에서 집광된 G컬러성분의 비임을 컬러화상신호의 G컬러성분에 기초하여 광로 조절하기 위해 다수의 AMA소자가 갖추어진 제 2AMA패널을 나타낸다.

또, 참조부호 30은 상기 G-다이크로익 필터(24)를 통과한 광비임에서 B(blue)컬러성분의 비임을 집광하는 제 3필드렌즈를 나타내고, 32는 그 제 3필드렌즈(30)에서 집광된 B컬러성분의 비임을 컬러화상신호의 B컬러성분에 기초하여 광로조절하는 다수의 AMA소자를 갖춘 제 3AMA패널을 나타낸다.

상기한 구성의 투사형 화상표시장치의 광학계에 따르면, 상기 광원(30)에서 발광된 백색광 비임은 집광렌즈(12)에서 집광되어 소오스 스톱부재(14)를 통과하면서 소정의 형상(예컨대 장방형상)으로 정형화되고, 그 정형화된 광비임이 반사미러(16)에서 전향반사되어 R-다이크로익 필터(18)에 도달하게 된다.

따라서, 상기 광비임에서 R컬러성분의 비임이 그 R-다이크로익 필터(18)에서 검출되어 제 1필드렌즈(20)를 통해 제 1AMA패널(22)에 입사되고, 그 제 1AMA패널(22)에 입사된 R컬러성분의 비임은 컬러화상신호의 R컬러성분에 대응하여 틸팅되는 AMA소자에 의해 광로조절된 상태로 반사되며, 그 반사광이 상기 제 1필드렌즈(20)를 통해 상기 R-다이크로익 필터(18)에서 상기 투사렌즈(36)측으로 반사되게 된다.

또, 상기 반사미러(16)에서 반사되어 상기 R-다이크로익 필터(18)를 통과한 광비임에서 G컬러성분은 G-다이크로익 필터(24)에서 검출되어 상기 제 2필드렌즈(26)를 통해 상기 제 2AMA패널(28)에 입사되고, 그 제 2AMA패널(28)은 입사된 G컬러성분의 비임에 대해 컬러화상신호의 G컬러 성분에 대응하여 AMA소자를 틸팅시켜 G컬러성분의 광로를 조절하게 되며, 이어 상기 광로조절된 G컬러성분의 비임은 상기 제 2필드렌즈(26)를 통해 상기 G-다이크로익 필터(24)에서 상기 투사렌즈(36)측으로 반사된다. 그리고, 상기 반사미러(16)에서 R-다이크로익 필터(18)와 G- 다이크로익 필터(24)를 통과한 B컬러성분은 제 3필드렌즈(30)를 통해 상기 제 3AMA패널(32)에 입사되어 컬러화상신호의 B컬러성분에 대응하여 광로조절되고 나서 상기 제 3필드렌즈(30)를 통해 상기 투사렌즈(36)측으로 반사되게 된다.

따라서, 상기 R-다이크로익 필터(18)와 G-다이크로익 필터(24) 및 상기 제 3필드렌즈(30)를 통해 반사된 R/G/B컬러성분의 비임은 상기 반사미러(16)와 투사스톱부재(34)를 통해 상기 투사렌즈(36)로 입사되고, 그 투사렌즈(36)에서 스크린(38)상에 투사됨에 따라 그 스크린(38)상에는 컬러화상이 투영되게 된다.

그런데, 상기한 투사형 화상표시장치의 광학계에 따르면 광원(10)에서 방사된 백색광 비임이 대응하는 필드렌즈(20,26,30)을 통해 제 1 - 제3AMA패널(22,28,32)에서 R/G/B컬러성분에 대응하여 광로조절되고나서 그 필드렌즈(20,26,30)를 통과하여 투사렌즈(36)측으로 입사되는 바, 그 경우 상기 제 1- 제 3필드렌즈(20,26,30)에서 광비임을 대응하는 제 1 - 제 3AMA패널(22,28,32)측으로 완전하게 투과시키지 못하여 광비임의 일부가 그 제 1 - 제 3필드렌즈(20,26,30)에서 반사되어 투사렌즈(36)측으로 전달되는 경우가 초래된다. 여기서, 그 필드렌즈 반사광은 노이즈성분(Ghost)으로 작용함에 따라 스크린상에 투사되는 컬러화상의 콘트라스트가 저하되는 등의 영향을 받게 되어 결국 스크린(38)상에 투여되는 화상의 화질이 열화되게 된다.

그 점을 고려하여 상기 제 1 - 제 3필드렌즈(20,26,30)를 무반사코팅하는 경우에도 그 무반사코팅의 한계성을 말미암아 여전히 제 1- 제 3필드렌즈(20,26,30)로부터는 반사광의 성분이 생겨서 그 반사광의 성분이 노이즈(Ghost)로 작용하여 화질에 영향을 주게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술을 감안하여 이루어진 것으로,파라볼릭미러부재를 채용하여 광원에서의 광비임이 AMA패널로 입사되는 경로와 그 AMA패널에서 광로조절된 컬러비임의 반사경로가 어긋나도록 하면서 투사스톱부재의 투광윈도우를 파라볼릭미러에서 반사되는 컬러비임에 대응하도록 형성해서 광효율이 개선되도록 한 비교적 간단한 구성을 갖는 투사형 화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 예에 따르면 광원에서 발광된 광비임을 소오스 스톱부재에서 정형화하여 광변조하고 나서 그 광변조에 의한 컬러비임을 투사렌즈에서 스크린상에 투사되도록 구성한 투사형 화상표시장치의 광학계에 있어서, 상기 정형화된 광비임과 상기 광변조에 의한 컬러비임의 경로가 어긋나도록 상기 정형화된 광비임을 반사시키는 반사미러의 후단에 설치되어 일정한 원주율을 갖는 파라볼릭미러와, 그 파라볼릭미러에 의해 결정된 입사경로를 따르는 상기 광비임의 컬러분리를 위한 컬러분리부재, 그 컬러분리부재에 의해 분리된 비임에 대해 컬러화상신호의컬러성분에 기초하여 광변조하는 AMA패널 및 그 AMA패널에 의해 광변조되어 상기 파라볼릭미러를 통해 반사되는 반사광의 단부가 일정한 곡률을 갖는 형태로 상기 투사렌즈에 입사되도록 투광윈도우의 양 측단부가 곡률을 갖고서 형성된 투사스톱부재를 포함하여 구성된 투사형 화상표시장치의 광학계가 제공된다.

따라서, 상기한 구성의 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계에 의하면 광원에서 발광된 광비임이 소오스 스톱부재에서 정형되어 반사미러를 통해 파라볼릭미러로 입사되고, 그 파라볼릭미러에 입사된 광비임이 컬러분리부재에서 컬러분리되어 상기 파라볼릭미러의 곡률에 기인하여 입사시와는 어긋난 경로를 통해 투사스톱부재로 전달되며, 그 투과스톱부재의 통과시에 컬러비임의 단부가 일정한 곡률을 갖고서 투사렌즈를 통해 스크린상에 투사되게 된다.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제2도는 본 발명의 바람직한 예에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면으로, 동 도면에서 참조보호 40은 고휘도의 백색광비임을 발광하는 광원을 나타내고, 42는 대체로 장방형상의 투광윈도우를 갖추고서 상기 광비임을 소정의 형상(즉, 장방형상)으로 정형화하는 소오스스톱부재를 나타내며, 44는 그 정형화된 광비임을 전향반사시키는 반사미러를 나타낸다.

또, 46은 일정한 원주곡률을 갖고서 형성되어 상기 반사미러(44)에서 반사된 광비임을 후술하는 AMA패널측으로 반사시킴과 더불어 컬러화상신호의 R/G/B컬러성분에 기초하여 광변조된 컬러비임을 상기 광비임에 대해 어긋난 경로를 통해 후술하는 투사스톱부재측으로 반사시키는 파라볼릭미러를 나타낸다.

48은 상기 파라볼릭미러(46)에서 반사되어 입사되는 광비임을 R/G/B컬러성분으로 분리하는 컬러분리부재를 나타내고, 50은 그 컬러분리부재(48)에 의해 분리된 R/G/B컬러비임에 대해 컬러화상신호의 R/G/B컬러성분에 기초하여 광로조절하는 AMA패널을 나타낸다.

여기서, 상기 컬러분리부재(48)는 컬러화상신호의 R/G/B컬러성분에 대응적으로 AMA패널(50)이 채용되는 경우(제1도의 광학계 참조)에 각 AMA패널(50)에 대응적으로 제공되어 R/G/B컬러를 독립적으로 분리하는 다이크로익 필터로 구성된다(제1도의광학계 참조). 또한, 컬러분리부재(48)에 대해서는 상기 AMA패널(50)이 단판식으로 채용되는 경우에는 R/G/B컬러분리영역이 형성되어 컬러분리부재구동수단(도시 생략)에 의해 소정의 주기로 회동하면서 R/G/B컬러비임을 분리하는 컬러휠의 형태로 구성될 수도 있게 된다.

그리고, 제2도에서 참조부호 54는 상기 AMA패널(50)에서 광로조절되어 입사되는 컬러비임이 상기 파라볼릭미러(46)에서 반사되어 입사되는 경우 그 컬러비임을 스크린상에 투사되는 형태로 광량을 조절하는 투사스톱부재를 나타내는 바, 그 투사스톱부재(52)는 상기 파라볼릭미러(46)에서 반사되는 컬러비임이 그 파라볼릭미러(46)의 원주곡률에 기인하여 그 측단 부분이 일정한 곡률을 갖는 점을 고려하여 제 3도에 예시된 형태로 그 투광윈도우(52a)의 측단면이 일정한 곡률을 갖도록 형성된다.

또, 54는상기 투사스톱부재(52)의 투광윈도우(52a)를 통과한 컬러비임을 스크린상에 투사하는 투사렌즈를 나타낸다.

이어, 상기한 구성의 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계의 작용에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 광원(40)에서 발광된 고휘도의 백색광비임은 소오스 스톱부재(42)를 통과하면서 그 투광윈도우에 대응하는 예컨대 장방형상으로 정형화되고, 그 정형화된 광비임이 반사미러(44)에서 상기 파라볼릭미러(46)측으로 반사되게 된다.

상기 파라볼릭미러(46)에 입사된 광비임은 그 파라볼릭미러(46)의 원주곡률에 기초하여 상기 컬러분리부재(48)에서 R/G/B컬러성분으로 분리되고, 그 R/G/B컬러비임이 상기 AMA패널(50)에서 컬러화상신호의 R/G/B컬러성분에 기초하여 광로조절되고나서 상기 파라볼릭미러(46)측으로 재반사된다.

상기 파라볼릭미러(46)측으로 반사된 상기 광로조절된 컬러비임은 그 파라볼릭미러(46)의 원주곡률에 의해 입사시와는 어긋난 경로를 통해 전달되고나서 상기 투사스톱부재(52)를 향해 반사되게 된다.

상기 투사스톱부재(52)로 반사된 컬러비임은 그 투광윈도우(52a)의 형태에 따라 그 측단 부분이 상기 투광윈도우(52a)의 일정곡률에 의해 정의되는 형태로 통과하여 상기 투사렌즈(54)로 전달되어 스크린상에 투사됨으로써 그 스크린상에는 컬러화상이 투영되게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계에 의하면 일정한 원주곡률을 갖는 파라볼릭미러를 채용하여 AMA패널로 입사되는 광비임과 그 AMA패널에서 광로조절되어 반사되는 컬러비임의 경로를 어긋나도록 함으로써, 필드렌즈를 채용하지 않게 되므로 필드렌즈 반사광에 의한 노이즈성분이 투사렌즈를 통해 스크린상에 투사되지 않게 되고, 그에 따라 스크린상에 투사되는 컬러화상의 화질이 개선될 수 있게 된다.

더구나, 상기 파라볼릭미러의 원주곡률에 대응적으로 투사스톱부재의 투광윈도우의 양 단면에 일정한 곡률을 갖도록 함으로써 파라볼릭미러를 통해 반사되는 컬러비임의 손실이 일층 저감되게 되고, 그 점에서도 스크린상에 투영되는 컬러화상의 화질이 일층 향상될 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 광원(40)에서 발광된 광비임을 소오스 스톱부재(42)에서 정형화하여 광변조하고나서 그 광변조에 의한 컬러비임을 투사렌즈(54)에서 스크린상에 투사되도록 구성한 투사형 화상표시장치의 광학계에 있어서, 상기 정형화된 광비임과 상기 광변조에 의한 컬러비임의 경로가 어긋나도록 일정한 곡률을 갖고서 형성된 파라볼릭미러(46)와, 상기 파라볼릭미러(46)에 의해 결정된 입사경로를 따르는 상기 광비임의 컬러분리를 위한 컬러분리부재(48), 상기 컬러분리부재(48)에 의해 분리된 비임에 대해 컬러화상신호의 컬러성분에 기초하여 광변조하는 AMA패널(50) 및, 상기 AMA패널(50)에 의해 광변조되어 상기 파라볼릭미러(46)를 통해 반사되는 반사광의 단부가 일정한 곡률을 갖는 형태로 상기 투사렌즈(54)에 입사되도록 투광윈도우(52a)의 양 측단부가 곡률을 갖고서 형성된 투사스톱부재(52)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치의 광학계.