KR100225039B1 - 투사형 화상 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화상 표시장치에 관한 것으로서, 픽셀(pixel) 단위로 화상이 표시되는 단판식 평판 패널(평판 표시소자)을 이용한 투사형 화상 표시 장치의 화질을 향상시킬 수 있도록 하는 화상의 분할과 쉬프트(shift)에 의한 복제기술에 관한 것이다.

종래의 투사형 화상 표시장치는 화소와 렌티큘러렌즈 사이에서 발생하는 모아레 무늬와, 화소 개구부와 렌티큘러렌즈 사이에 의해서 발생하는 모아레 무늬 및 스펙클 잡음에 의해서 화질이 저하되고, 시스템 제작과 설계에 곤란성이 따른다.

본 발명은 복굴절판을 이용해서 원화소를 사선방향으로 복제하여 이동시키고, 이 복제이동된 화소와 원화소를 스크린상에 확대 투사하여 결상시킴으로써, 원화소와 복제이동된 화소가 같은 화상정보를 가지고 하나의 화소를 구성하여 화상을 디스플레이하도록 함으로써, 모아레 무늬를 최소화하는 한편, 화소 개구부와 렌티큘러렌즈에 의한 스펙클 잡음도 제거하여 고화질의 투사형 화상 표시장치를 제공할 수 있게 하였다.

Description

투사형 화상 표시장치

본 발명은 화상 표시장치에 관한 것으로서, 픽셀(pixel) 단위로 화상이 표시되는 단판식 평판 패널(평판 표시소자)을 이용한 투사형 화상 표시 장치의 화질을 향상시킬 수 있도록 하는 화상의 분할과 쉬프트(shift)에 의한 복제기술에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 평판 패널에서 출력된 화상 이미지의 광을 2개로 분할하고 그중 하나의 광을 임의의 사선방향으로 적절하게 이동시켜 원화소를 복제한 적어도 1개 또는 그 이상의 복제화소를 원화소와 독립된 위치에 독립하여 투사함으로써, 원화소와 복제된 화소가 화상을 표시하게 하여 화상 관측시 실질적으로 관측되는 화소를 배가시킬 수 있도록 하고 모아레(Moiire)무늬를 최소화하며 화소 개구부와 렌티큘러렌즈(renticular lens)의 빛 투과 영역에서 일어나는 반짝임(스펙클 잡음)을 제거함으로써 고품질의 화상을 표시할 수 있도록 한 투사형 화상 표시장치 관한 것이다.

투사형 화상 표시장치는 제 1 도에 도시한 바와같이 조명계(1), 집광계(2), 평판식 화상 표시장치(3), 확대 투사장치(4), 결상 스크린(5)으로 구성된다.

조명계(1)에서 출력된 광을 집광계(2)에서 집광하여 화상 표시장치(3)의 조명원으로 제공하고, 화상표시장치(3)에 가해지는 영상신호에 대응하여 생성된 화상이 광의 형태로 확대 투사장치(4)에서 확대되어 스크린(5)에 결상됨으로써 확대된 화상을 표시한다.

이와같은 화상 투사 표시장치는 실상 방식과 허상 방식이 있다.

실상 방식은 도면 제 1 도에 도시한 바와같은 각 구성요소의 배열로 이루어지며, 투사 렌즈(eyepiece lens)의 촛점거리(f) 밖에 화상 표시장치(3)가 위치하게 하여 스크린(5)에 투사된 실상의 화상이 보여되도록 하는 기술이고, 허상 방식은 촛점거리(f) 안쪽에 화상 표시장치(3)가 위치하게 하여 이 액정 표시패널에 의한 허상의 화상이 보여지도록 하는 기술이다.

상기 화상 표시장치(3)는 단판식 평판패널로서 예를 들면 액정표시패널(LCD패널)을 이용한다.

상기 액정표시패널은 화소의 배치 모양에 따라 제 2 도와 같은 델타(Delta)방식과 제 3 도와 같은 스트라이프(Stripe) 방식이 있다.

상기 델타 방식은 R,G,B 필터가 수평 방향으로 순차적으로 배치되어 있으며 인접한 수평 라인 상기의 관계는 3/2화소가 수평 방향으로 이동 배치되어 있다.

상기의 액정표시패널(LCD패널) 이외에도, 영상을 투사할 수 있는 평판 패널로서 PDP패널, FED패널, DMD패널 등이 적용될 수 있다.

어느 경우나 평판 패널을 이용한 화상은 투사 렌즈에 의하여 확대 투사될때에 스크린상의 화소들이 확대되기 때문에, 충분한 거리만큼 스크린으로부터 떨어져서 화상을 관측하지 않으면 화소간 격벽에 의해 각 화소들이 분리된 상태로 인지된다.

그러므로, 마치 화상을 구성하는 모든 화소들이 모자이크 무늬처럼 인지되어 화상이 자연스럽지 못하고, 화질이 매우 저하된 상태로 화상이 관측된다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 화상의 분할과 쉬프트 기술이 도입된다.

즉, 화소(화상)를 복제하여 원화소에 의한 화상과 쉬프트된 복제 화상을 한 스크린상에 투사함으로써 격벽에 의한 화질 저하를 제거하고자 하였다.

화상 복제를 위해서는 액정표시패널에 의한 각 화상의 각각의 지점에서 출발한 광의 파면을 분할하는 파면 분할법(wavefront division method)을 이용하고 있다.

이때 쉬프트되는 양은 화상을 복수개로 나누어 화소 주기보다 적은 양만큼 특정의 방향으로 이동시켜 격벽을 제거하고 있다.

위와같이 격벽을 제거하기 위한 종래의 기술로서는, 파면 분할법을 이용해서 화상의 분할과 쉬프트를 수행하는 제 1 의 예(미국 특허 제 5,250,967 호)로서 다면 평판을 이용한 화상 분할과 쉬프트 기술이 있고, 제 2 의 예(미국 특허 제 5,005,968 호)로서 다면 프리즘을 이용한 화상 분할과 쉬프트 기술이 있다.

상기의 기술들은 투사 광학계의 조리개와 가까운 위치에 화상을 복수개로 나누어 화소 주기보다 적은 양만큼 특정한 방향으로 이동시키는 부품을 삽입하는 기술이다.

그러나, 여기서 중요한 문제점이 노출된다.

다면 프리즘의 복수개의 면을 구성하는 경계부(모서리)에서 입사광의 산란이 일어나고 이 산란된 광에 의해서 원하지 않는 화상이 매우 불규칙적이고 또 산만한 형태로 스크린에 투사된다는 점이다.

이 것은 격벽제거에 의한 화질 향상에 반하여, 새로운 형태의 화질 저하의 원인으로 제공된다.

마치, 고우스트처럼 그림자가 지워지는 듯한 화상이 상기 다면 평판의 면 경계부에서의 산란광에 의해 스크린에 투사되는 것이다.

따라서, 종래 기술에 의하면 격벽에 의한 화질 저하는 개선할 수 있지만, 새로운 문제점으로 다면 평판에 의한 산란광의 원하지 않는 화상이 투사된다는 것이다.

또한, 종래 기술에서는 투사 광학계의 조리개 위치에 다면으로된 굴절 광학 부품인 다면 평판이 삽입되어야 하므로, 투사 광학계의 의존성이 매우 크다.

이 것은 투사 렌즈와 화상 투사 표시 시스템의 설계에 제약을 주게 된다.

또한, 복제된 화상을 구하기 위하여 정확한 양의 분할과 쉬프트가 요구되므로 다면 평판의 제작을 어렵게 한다.

종래의 격벽을 제거하기 위한 화상의 분할과 쉬프트 기술로서, 액정표시패널의 각각의 화소에 마이크로 렌즈가 하나씩 대응되는 마이크로 렌즈 어레이쉬트(micro lens array sheet)를 사용하거나(미국특허 제 5,300,942 호), 또는 그레이팅 쉬트(grating sheet)를 이용하는 기술도 제시된다.

그러나, 마이크로 렌즈 어레이쉬트를 이용한 기술은 마이크로 렌즈가 액정표시패널의 각 화소에 정확하게 대응되게 배치되어야 하므로 제작상의 어려움이 크다.

또한, 마이크로 렌즈 각각의 경계부에서 상기한 바와같은 산란에 의한 화질 저하가 발생하는 것을 회피할 수 없다.

그리고, 그레이팅 쉬트를 이용한 기술에 있어서도 그레이팅을 이루는 모서리 부분에 의한 의도되지 않은 산란에 의하여 화질의 저하가 초래되고, 또 액정표시패널의 화소에 그레이팅 사이의 간섭에 의한 물결무늬(moire 모아레 무늬)가 발생하여 화질이 열화될 가능성이 있다.

한편, 상기한 바와같은 종래의 액정표시패널 화상의 경우 화소가 보이지 않을 만큼 스크린으로부터 멀리 떨어져서 화상을 관측해야 하는데, 이러한 경우 시야각이 좁아지고 또 그 정도로 넓은 시청 공간이 요구된다.

상기한 바와같은 종래의 기술들에서 나타나는 문제점들을 요약해 보면 다음과 같다.

첫째, 화상의 분할과 쉬프트가 격벽 제거를 목적으로 하기 때문에 화소 주기보다 적은양만큼 화상을 이동시키게 되고, 이 것을 다면 패널이나 다면 프리즘, 마이크로 렌즈 어레이판, 그레이팅 쉬트 등의 파면 분할법을 이용한 부품을 이용해서 구현하기 때문에 산란광에 의한 영향을 배제하기 어렵다.

둘째, 투사 광학계의 조리개 위치에 상기 분할과 쉬프트 부품이 위치해야 되므로 부품 종속성이 크고, 또 이것은 화상 투사 표시장치의 각 부품 설계와 배치 등에 제약으로 작용하게된다.

셋째, 조리개 삽입 위치에 삽입된 다면소자 등의 굴절 광학계에 의해서 투사 광학계의 수차 특성이 떨어진다.

넷째, 액정표시패널 각각의 화소에 대응하는 위치에 마이크로 렌즈나 그레이팅이 배열되어야 하므로 제작을 어렵게 한다.

위와같은 문제점은 델타 방식 뿐만 아니라 스트라이프 방식에서도 동일하게 나타난다.

위와같이 종래의 투사형 화상 표시장치에서 나타나는 화질 저하를 해소하기 위한 기술로서 화소의 분할과 쉬프트를 이용해서 복제된 화소를 생성하는 기술이 제시되고 있다.

그러나, 이 기술에 사용되는 화소의 분할과 쉬프트는 다면 프리즘, 다면 평판을 이용하기 때문에 다면 프리즘이나 다면 평판의 모서리 부분에서의 산란광에 의한 화질 저하나, 시스템 제작과 설계상의 곤란함을 극복하지는 못하였다.

이러한 점을 감안하여 본 발명 출원인은 복굴절판을 이용해서 화상을 분할하고 복제하여 복제화소를 원화소와 독립된 위치에 독립하여 투사함으로써 상기의 문제점을 해소한 바 있다.

그러나, 투사형 화상 표시장치의 화질에 영향을 미치는 요소를 보다 정밀하게 관찰해 보면 모아레 무늬에 의한 화질의 저하와, 화소 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과영역에서 일어나는 반짝임 현상에 의한 화질의 저하를 극복하는 새로운 기술이 요구된다.

이 것은 투사형 화상 표시장치의 수평 시야각을 넓히기 위해서 미세 원통형 렌즈를 수직 방향으로 형성한 렌티큘러렌즈 시트를 가지는 스크린을 이용하는데 기인한다.

제 2 도 또는 제 3 도와같은 델타방식 또는 스트라이프방식의 단판식 패널(LCD패널 등)에서 화소(6)(8)와 화소 개구부(7)(9) 그리고 스크린을 이루는 렌티큘러렌즈와의 결합 관계로부터 출발한다.

즉, 투사형 화상 표시장치에서 확대된 매트릭스 배열의 화소와 스크린의 렌티큘러렌즈 사이의 주기가 유사하여 제 4 도와같은 모아레 무늬(12)가 발생한다.

제 4 도에서 부호10은 렌티큘러렌즈의 수직성분이고, 부호11은 화소에 의해 발생된 주기형태이며, 부호12는 모아레 무늬이고, P는 스크린에서의 화소에 의해 변환된 사선간의 간격, S는 렌티큘러렌즈에서 피치간격, θ는 화소에 의해 변환된 사선과 렌티큘러렌즈의 수직선과 기울어진 각도, D는 모아레 무늬(12)의 사이의 간격, Φ는 모아레 무늬(12) 사이의 기울어진 각도이다.

이 모아레 무늬(12)는 수평주기(Q1,Q2,Q3,P) 또는 수직주기(Qv)와 스크린의 렌티큘러렌즈의 주기(S)와 결합하여 발생하는데, 스크린에서 화소주기가 Q인 화상 표시기와 렌티큘러렌즈의 주기가 S인 화상표시장치에서 발생하는 모아레 무늬(12)를 제거하기 위해서 종래에는 n+1/4＜Q/S＜n+3/4 (n은 양의 정수)을 만족하도록 제안하였다.(일본국 특개소 62-236282).

특히, Q/S＜n+1/2의 조건을 만족하는 화상 표시장치를 제안하였다.

여기서 n=1.5 또는 n=2.5를 만족하는 표시장치를 제안하였다.

그런데, 화상 표시장치가 고정세, 고화질이 됨으로써 스크린에서 화소의 크기가 작아지고, 화소간의 주기 또한 적어진다.

그러면 상기의 조건을 만족하는 화상표시장치를 구현함에 있어서 렌티큘러렌즈의 피치가 더욱 작아져야 한다.

예를 들어보면, 화소의 수평주기(Q1)가 28μm, 수직 주기(Qv)가 34μm인 1.35인 패널을 40로 확대 투사하는 경우, 스크린에서의 화소주기는 수평이 0.83mm, 수직이 1.05mm가 된다.

상기 조건을 만족하는 스크린의 렌티큘러렌즈 피치는 화소의 수평 주기에 대해 2배 또는 3배가 적당하다고 제안하였다.

그러므로, 렌티큘러렌즈의 피치는 0.42mm 또는 0.28mm가 적당하다는 것이다.

그러나, 렌티큘러렌즈의 생산성, 정밀도 등을 고려할때 상기의 피치로 생산하기는 어려우며, 생산이 가능한 경우도 스크린 가격이 높아져 경쟁력있는 제품을 구현하기 어렵다.

상기의 화소 피치와 렌티큘러렌즈간에 생기는 모아레 무늬 이외에도, 패널의 개구부에 의해서 생성된 화소와 스크린의 렌티큘러렌즈의 주기와 만나 모아레 무늬가 발생한다.

또한 패널의 개구부에 의해 생성된 화소와 스크린의 렌티큘러렌즈의 빛 투과영역과 만나서 모아레 무늬가 발생한다.

예를 들면, 상기의 패널에 있어서 화소 개구부(7,9)의 크기는 수평이 21μm, 수직이 18μm로 약 40% 정도이다.

그러면 40 크기의 스크린에서 개구부의 크기는 수평이 0.63mm로 현재 주로 생산되어 나오는 렌티큘러렌즈의 크기와 거의 일치하여 모아레 무늬가 발생한다.

그리고, 렌티큘러렌즈의 주기가 0.72mm이고 빛 투과영역이 0.5mm인 경우 빛 투과영역에 화소 하나가 결상되게 된다.

이러한 경우 렌티큘러렌즈의 출사측 렌즈부의 집광방향에 의해 화소가 밝게 보이는 부분과 보이지 않는 부분에 의한 모아레 무늬가 발생하며, 화상 표시장치의 화상이 스크린에 결상될때 스펙클과 같이 반짝이는 현상이 생긴다.

그러므로 상기의 모아레 무늬 및 반짝임 현상을 제거하려면 렌티큘러 렌즈의 피치가 최소한 0.2mm 에서 0.3mm가 되어야 한다.

종래의 기술에서는 매트릭스 배열의 화소를 갖는 투사형 화상 표시장치에서 규칙적으로 배열된 화소와 렌티큘러렌즈와 결합되어 발생하는 모아레 무늬를 제거하기 위해 스크린에서 화소크기와 렌티큘러렌즈의 피치를 2배 또는 3배의 차이를 갖도록 하였다.

이 것은 렌티큘러렌즈의 피치를 작게해야 하므로 스크린 제작이 어려워지고 가격 또한 상승하게 된다.

본 발명에서는 매트릭스 배열의 화소에 의해서 생기는 주기성을 변화시키고 화소 개구부의 배열을 사선 방향으로 배열되게 하여 화소의 주기성에 의한 모아레 무늬를 제거하였다.

또한, 화소의 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과부에 의해서 생기는 모아레 무늬 및 반짝임을 화소 개구부의 영역을 2배 또는 4배 이상으로 넓혀서 제거하였다.

본 발명에서는 평판 패널에서 출력된 화상 이미지의 광을 2개로 분할하고 그중 하나의 광을 임의의 사선방향으로 적절하게 이동시켜 원화소를 복제한 적어도 1개 또는 그 이상의 복제화소를 스크린에 확대 투사함으로써, 원화소와 복제된 화소가 화상을 표시하게 하여 화상 관측시 실질적으로 관측되는 화소를 배가시킬 수 있도록 하고 모아레(Moiire)무늬를 최소화하며, 화소 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과 영역에서 일어나는 반짝임을 제거함으로써 고품질의 화상을 표시할 수 있도록 한 투사형 화상 표시장치를 제공한다.

제 1 도는 투사형 화상 표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면

제 2 도는 델타방식의 단판식 패널 구조를 나타낸 도면

제 3 도는 스트라이프방식의 단판식 패널 구조를 나타낸 도면

제 4 도는 종래에 모아레 무늬 발생을 설명하기 위한 도면

제 5 도는 본 발명의 투사형 화상 표시장치의 구성을 나타낸 도면

제 6 도는 본 발명에 적용된 복굴절판의 특성을 나타낸 도면

제 7 도는 델타방식 패널에 대한 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 도면

제 8 도는 델타방식 패널에 대한 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 도면

제 9 도는 델타방식 패널에 대한 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 도면

제 10 도는 스트라이프방식 패널에 대한 본 발명 제 4 실시예를 나타낸 도면

제 11 도는 델타방식 단색 패널 구조를 나타낸 도면

제 12 도는 델타방식 단색패널에 대한 본 발명의 제 5 실시예를 나타낸 도면

제 13 도는 델타방식 단색패널에 대한 본 발명의 제 6 실시예를 나타낸 도면

제 14 도는 델타방식 단색패널에 대한 본 발명의 제 7 실시예를 나타낸 도면

제 15 도는 화소 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과부의 결합을 나타낸 도면

제 16 도는 화소 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과부의 본 발명에 의한 도면

제 17 도는 델타방식 단색패널에 대한 본 발명의 제 8 실시예를 나타낸 도면

표1은 렌티큘러렌즈의 피치가 0.72mm인 경우의 각 화면 크기별 모아레 무늬

발생 정도를 나타낸 표

표2는 렌티큘러렌즈의 피치가 0.42mm인 경우의 각 화면 크기별 모아레 무늬

발생 정도를 나타낸 표

본 발명에서는 스크린에서 화소주기가 Q인 화상표시기와 렌티큘러렌즈의 주기가 S인 화상표시장치에서 발생되는 모아레 무늬를 제거하기 위하여, 화상 투사장치의 화소의 배열에 의해 생성된 수직 수평선을 주기 P를 갖고 렌티큘러렌즈의 수직선에 대해 θ만큼 기울어진 사선으로 변환시켰다.

즉, 제 4 도에서, D = PS/(P²+S²-2PScosθ)^1/2를 만족함과 함께, sinΦ = Ssinθ/(P²+S²-2PScosθ)^1/2을 만족하도록 화소의 배열을 변화시킨 것이다.

이렇게 하면 같은 주기를 갖는 무늬간에서도 모아레 무늬의 주기가 극히 작아져서 사람의 눈으로는 인식되지 않게 된다.

이 것을 위해서 도면 제 5 도 및 제 6 도에 도시한 투사형 화상 표시장치를 구성하였다.

즉, 조명계(13), 집광계(14), 화상표시패널(15), 복굴절판(16), 확대투사장치(17), 스크린(18)의 배열 구조를 가지며, 조명계(13)에서 출력된 광이 집광계(14)에서 집속되어 화상표시패널(15)의 영상을 복굴절판(16)을 통해서 화소 복제와 이동을 수행하고 그 결과로써 배가된 화소에 의한 영상이 확대 투사장치(17)에서 스크린(18)에 확대 투사되도록 하였다.

여기서 복굴절판(16)은 도면 제 6 도에 나타낸 바와같이, 입사광(19)에 대하여 결정광축(20)이 θ각을 유지하여 정상광선(21)과 복제된 광선(22)으로 화소의 분할(거리 d)과 이동 복제를 수행하는 소자이다.

즉, 수평, 수직으로 배열된 화소를 복굴절판(16)의 결정광축(20)에 대해 정상광선(21)과 이상광선(22)에 대한 굴절율의 차이로 광이 2분할되는 성질을 이용해서 화소의 배열을 사선으로 변환시켰다.

이렇게 하면 수직 수평 방향으로 주기성을 갖는 화소들을 복굴절판을 이용해서 사선방향으로 복제 이동시켜 주기D를 갖고 렌티큘러렌즈의 수직선에 대해 θ만큼 기울어진, 원화소에서 사선방향으로 복제되고 이동된 새로운 화소를 생성할 수 있고, 이 새로운 복제 화소에 의해서 상기 모아레 무늬를 극복할 수 있다.

도면 제 7 도는 본 발명 제 1 실시예로서 델타방식의 단판식 패널에서 원화소(23)를 사선방향(24)으로 각도θ만큼 기울여서 복제이동된 화소(25)를 생성한 경우이며, 부호26은 복제 이동에 의해서 생성된 사선이고, P는 복제이동에 의해 생성된 사선의 기울임 각이다.

도면 제 8 도의 A,B는 본 발명 제 2 실시예로서 델타방식의 단판식 패널에서 원화소(27)를 사선방향(28)으로 복제이동시킨 화소(29)를 생성한 경우이며, 또한 원화소(27)를 수평방향(32)으로 복제이동시킨 화소(31)와 상기 복제이동된 하소(29)를 수평 방향으로 복제 이동시킨 화소(31)를 생성하여 원화소(27)에 대해 세개의 복제된 화소(29,31,32)를 사선 및 수평 방향으로 생성하였다.

이 것은 복수개의 복굴절판을 사용함으로써 구현된다.

도면 제 9 도는 본 발명의 제 3 실시예로서, 델타 방식의 단판식 패널에서 복수 복제이동을 나타낸다.

초기 구성된 원화소(33)에 대하여 첫번째 복제된 화소(34)와 두번째 복제된 화소(35) 및 세번째 복제된 화소(36)를 구성한다.

첫번째 복제된 화소(34)는 사선방향(37)으로 원화소(34)를 복제 이동시켜 구성하고, 두번째 복제된 화소(35)는 첫번째 복제된 화소(34)를 수평방향(38)으로 복제이동시켜 구성하고, 세번째 복제된 화소(36)는 두번째 복제이동된 화소(35)를 사선방향(39)으로 복제이동시켜 구성하였다.

이렇게 하여 원화소(33)와 복제이동된 화소(34,35,36)는 한개의 화소(40)를 이루게 되어 모아레 무늬를 최소화하게 된다.

제 10 도는 본 발명의 제 4 실시예로서 스트라이프방식의 단판식 패널에 적용한 경우이다.

초기에 구성된 원화소(41)를 수평방향으로 복제 이동시켜 복제이동된 화소(42)를 구성함으로써 스트라이프 방식 단판식 패널에서도 모아레 무늬를 최소화할 수 있음을 보이고 있다.

제 11 도는 단색의 델타방식 패널(G색) 구조를 나타내며, 43은 화소, 44는 화소의 개구부, Q1,Q2는 화소의 수평 주기, Qv는 화소의 수직 주기이다.

이와같은 단색의 단판식 패널에 본 발명을 적용한 제 5 실시예를 도면 제 12 도, 제 6 실시예를 도면 제 13 도에 나타내었다.

원화소(45)를 수평방향으로 복제이동시켜서 복제이동된 화소(46)를 구성하거나, 원화소(47)를 사선방향(49)으로 복제이동시켜서 복제이동된 화소(48)를 구성하여, 단색의 델타방식 패널에서 발생하는 모아레 무늬를 최소화 한다.

도면 제 14 도의 a,b,c,d는 본 발명의 제 7 실시예로서 델타방식의 단판식 패널에서 복제이동된 화소가 원화소에 일부 중첩되는 경우이다.

즉, a도와같은 원화소(50)를 b도와같이 원화소(50)에 일부 중첩되도록 사선방향으로 복제이동시키고(화소51), 이 것을 다시 c도와같이 일부 중첩되도록 수직 방향으로 복제이동시키고(화소52), 이 것을 다시 d도와같이 일부 중첩되도록 수평, 사선 방향으로 복제이동시켜서(화소53) 하나의 화소가 이루어지도록 하였다.

도면 제 15 도는 화소의 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과부와의 결합을 나타낸 도면으로서, 54는 렌티큘러렌즈의 빛 투과부이고, 55는 렌티큘러렌즈의 빛 차단부이고, 56은 화소의 개구부(발광부)이고, 57은 화소의 비발광부이다.

이러한 구조에서는 이미 설명한 바와같이, 화소의 개구부(56)와 렌티큘러렌즈 빛 투과부(54)와 결합되어 모아레 무늬가 생성되고, 또 화소 개구부(56)와 렌티큘러렌즈의 빛 투과영역(54)에서 일어나는 반짝임 현상(스펙클 잡음)이 일어난다.

즉, 화소의 개구부와 렌티큘러렌즈의 빛 투과부와 결합되어 발생하는 스펙클 모양의 번쩍임과 번쩍임 화소의 연결로 이루어진 선이 생긴다.

번쩍임과 그들의 연결선으로 인한 화질 저하는 모아레 무늬 이상의 화질 저하 요인이 된다.

화소의 개구율이 적은 관계로 화소 개구부가 실제 화소의 30%∼50% 정도가 된다.

예를 들어 화소 개구부가 수평 20μm, 수직 16μm 정도이고, 이 것이 40로 확대되는 경우 수평은 0.6mm, 수직은 0.48mm 가 되어 0.72mm 의 피치의 렌티큘러렌즈의 한피치에 하나 또는 일부분이 들어가게 된다.

여기에서 화소 개구부가 렌티큘러렌즈의 빛 투과부에 들어가는 부분과 들어가지 않는 부분으로 나누어지게 되어 번쩍임이 생긴다.

그리고, 이 번쩍임들이 주기성을 갖고 있기 때문에 모아레 무늬 모양의 선들이 발생되어 화질을 저하시키고 눈의 피로를 가져온다.

도면 제 16 도는 이러한 현상을 상기의 복제이동 기술에 의해서 극복한 것을 타나낸다.

복제 이동된 화소에 의해 화소의 빛 발광부(58)가 모아레 무늬와 스펙클 현상을 제거하게 된다.

즉, 본 발명에서는 수직 수평 방향으로 주기성을 갖는 화소들을 복굴절판을 이용해서 사선방향 또는 수평 수직으로 1번 이상 복제이동시켜 화소의 개구부를 확대하는 효과를 가져오게 한다.

그러면 화소 개구부가 렌티큘러렌즈의 한개 이상의 피치에 걸쳐서 결상되기 때문에 종래 기술에서 발생되는 번쩍임과 이들의 연결선으로 인한 화질 저하를 제거할 수 있다.

그 예로서 2장 이상의 복굴절판을 이용해서 2번 이상의 복제 이동을 실행함으로써 화소 개구부의 면적을 넓혀 렌티큘러렌즈의 복수개에 걸쳐 한 화소가 결상되게 하는 상기의 실시예들이 있다.

또, 제 10 도 및 제 12 도와같이, 렌티큘러렌즈의 수직선에 대해 수직으로 교차되게 함으로써 렌티큘러렌즈의 피치에 관계없이 항상 화소의 개구부가 들어가게 함으로써 화소 개구부가 렌티큘러렌즈의 빛 투과부에 들어가는 부분과 들어가지 않는 부분으로 나누어지게 되어 생기는 번쩍임을 완전하게 제거할 수 있다.

도면 제 17 도는 본 발명의 제 8 실시예로서 단색의 패널구조에 있어서의 화소 복제이동의 또다른 방법을 나타낸다.

먼저, a도와같이 원화소(59)를 수평방향으로 복제이동시켜서 첫번째 복제이동된 화소(60)를 구성하며 이 복제이동된 화소(60)는 원화소(59)에 인접된다.

b도와같이 원화소+복제이동된 화소를 사선 방향으로 이동복제시켜 두번째 복제이동된 화소(61)를 구성하며, 이 두번째 복제이동된 화소(61)는 원화소+첫번째 복제된 화소에 인접한다.

c도와같이 원화소+첫번째 복제이동된 화소+두번째 복제이동된 화소를 수평방향으로 복제이동시켜서 복제 이동된 화소(62)를 구성하며, 이 화소들이 모두 인접함으로써 d도와같이 원화소(59)를 포함하여 총 8개의 화소가 하나의 화소(63)를 이루도록 하였다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 투사형 화상 표시장치에서 수직 수평 방향으로 주기성을 갖는 화소들을 복굴절판을 이용해서 사선방향 또는 수평 수직 방향으로 복제 이동시켜 주기D를 갖고 렌티큘러렌즈의 수직선에 대해 θ만큼 기울어진 사선으로 변환시켰다.

이러한 본 발명과 종래의 기술을 비교해보면, 수평주기가 28μm, 수직주기가 34μm인 1.35패널을 40로 확대 투사하는 경우, 스크린에서의 화소주기는 수평이 0.83mm, 수직이 1.05mm가 된다.

상기의 조건에 만족하는 스크린의 렌티큘러렌즈 피치는 화소의 수평주기에 대해 2배 또는 3배가 적당하다고 보면 렌티큘러렌즈의 피치는 0.42mm 또는 0.28mm가 적당하다는 것이다.

표1은 스크린 렌티큘러렌즈의 피치가 0.72mm인 경우의 각 화면 크기별 모아레 무늬 발생정도를 나타낸 것이고, 표2는 피치 0.42인 경우의 각 화면 크기별 모아레 무늬 발생정도를 나타낸 것이다.

표에서 Q/S는 화소피치간의 간격/스크린의 렌티큘러렌즈 피치, P/S는 사선간격/스크린의 렌티큘러렌즈 피치, D1은 화소와 렌티큘러렌즈 사이에 발생하는 모아레 무늬의 간격, D2는 사선과 렌티큘러렌즈 사이에 발생하는 모아레 무늬의 간격, Φ1은 화소와 렌티큘러렌즈 사이에 발생하는 모아레 무늬의 기울어짐 각도, Φ2는 사선과 렌티큘러렌즈 사이에 발생하는 모아레 무늬의 기울어짐 각도를 나타낸다.

상기 표1에서와 같이 피치 0.72mm의 렌티큘러렌즈를 갖는 40의 경우에서 보면 화소와 렌티큘러렌즈 사이에 발생하는 모아레 무늬의 간격이 5.45mm로 시청거리에서 구분할 수 있는 크기가 되어 화질의 악화 요인으로 된다.

그러나, 일반적인 사람의 분해능을 2 내지 3분으로보면 본 발명의 투사형 화상 표시장치에서는 사람이 분해가 불가능할 정도로 미세한 주기 즉, 0.69mm로 렌티큘러렌즈의 피치가 작게되어 고화질의 화상을 얻을 수 있다.

표2에서와 같이, 피치 0.42mm로 화소 간격의 1/2이 되는 렌티큘러렌즈를 갖는 40의 경우에서 보면, 화소와 렌티큘러렌즈 사이에 발생하는 모아레 무늬의 간격이 0.85mm가 된다.

이 경우 1.5m에서 2분 정도로 시력이 좋은 사람은 구분 가능할 수도 있다.

그러나, 본 발명의 투사형 화상 표시장치에서는 화소를 50도로 기울여진 사선으로 변환함으로써 일반적인 사람의 눈으로는 분해가 불가능할 정도로 미세한 주기 즉, 0.54mm로 렌티큘러렌즈 피치보다 매우 작게되어 고화질의 화상을 얻을 수 있다.

더구나, 제 14 도에 도시한 바와같이 사선으로 변환된 경우 수직, 수평, 사선으로 정확하게 분해 가능한 주기가 사라짐으로써 모아레 무늬를 최소화할 수 있다.

또, 제 12 도와같이 수평방향으로 복제 이동함으로써 수직선 성분을 제거할 수 있다.

그리고, 한 패널로부터 3색이 표시되는 단판식인 경우 또한 복굴절판을 1개 이상 사용한 상기의 방식으로 화소의 배열을 사선으로 배열함으로써 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

이 경우는 단색광에 대한 모아레 무늬를 제거함으로써 3색에 대한 모아레 무늬를 제거할 수 있다.

그리고, 제 8 도의 A와같이 두번의 복제 이동에 의해서 기존의 사선 주기(P)의 절반(P/2)으로 변환할 수 있어 모아레 무늬를 최소화할 수 있다.

또한, 제 5 도와같은 스트라이프 방식 단판식 패널에 대해서도 복굴절판을 1개 이상 사용한 상기의 방식으로 화소의 배열을 사선 및 수평 방향으로 배열함으로써 모아레 무늬를 극복할 수 있고, 그 예로 제 10 도에 나타낸 바와같이 90도로 기울어진 사선으로 변환함으로써 모아레 무늬를 최소화할 수 있다.

그리고, 제 17 도에 나타낸 바와같이, 2번 이상 복제 이동함으로써 패널 전면적에 걸쳐서 화소의 개구부를 배열할 수 있다.

상기에서 비교한 바와같이 종래의 기술로 구성된 투사형 화상 표시장치에 적용 가능한 스크린의 렌티큘러렌즈의 주기는 최소한 0.4mm 이하가 되어야 하지만, 본 발명의 투사형 화상 표시장치에서는 렌티큘러렌즈의 피치에 관계없이 화소간의 모아레 무늬를 최소화하여 고품질 화상을 확보할 수 있다.

본 발명은 화소의 복제이동을 이용해서 모아레 무늬의 발생을 최소화하고, 또 화소 개구부와 렌티큘러렌즈에 의한 스펙클 잡음도 제거하여, 고품질,고화질의 투사형 화상 표시장치를 제공할 수 있다. 또, 렌티큘러렌즈의 피치에 관계없이 설계될 수 있으므로 투사형 화상 표시장치의 제작과 설계를 보다 용이하게 한다.

Claims (6)

1. 화소(Pixel) 단위로 화상이 표시되며 이 표시된 화상은 확대 투사할 화상의 신호원으로서 광으로 출력되는 단판식 패널과, 상기의 단판식 패널에서 출력된 화상광을 원화상과 동일한 의미있는 정보를 가진 적어도 1개 이상의 화상광으로 분할하여 복제된 화상광을 생성하는 수단과, 상기 복제된 화상광을 원화상광에 의한 화소에 대하여 임의의 사선 방향으로 이동시켜 원화상광에 의한 화소와 함께 상기 복제 이동된 화상광에 의한 화소를 확대 투사하여 스크린에 결상시키는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기의 화소 복제 이동은 적어도 1회 이상 수행함을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기의 복제된 화소를 사선 방향과 더불어 수평 또는 수직 방향으로도 더 복제이동시켜 원화소와 동일한 정보를 가지는 하나의 화소로 스크린에 결상시키는 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기의 복제 이동된 화소는 원화소에 대하여 독립된 위치에 인접하여 스크린상에 결상됨을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기의 복제 이동된 화소는 원화소에 대하여 상호 일부 중첩되어 스크린상에 결상됨을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기의 복제 이동된 화소는 원화소를 복제한 화소로부터 또다시 복제이동되는 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시장치.

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