KR100283707B1 - 컬러 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

단일 광 밸브(20)만을 이용하는 컬러 투사형 비디오 시스템이 공개된다. 백색 광원이 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드로 분할된다. 회전을 위해 동축으로 장착된 3 개의 프리즘 형태의 주사 광학 장치(14)가 RGB 밴드를 투과형 LCD 패널과 같은 광 밸브(20)를 가로질러 순차적으로 주사시킨다. 상기 광 밸브 상의 패널의 주어진 행을 지나가는 각각의 컬러 앞에서, 상기 행은 디스플레이중인 영상의 일부분의 적절한 컬러 내용을 가지고 있는 디스플레이 전자 장치(60)에 의해 어드레스 지정되게 된다. 상기 영상은 투사형 렌즈(22)에 의해 스크린과 같은 시청 표면에 투사된다. 광 밴드 열이 시청자에게 동시적인 완전한 컬러의 장면을 제공하기 위해 고속으로 발생된다.

Description

컬러 디스플레이 장치

제1도는 단일 패널 컬러 밴드 주사 방식의 투사형 디스플레이의 광학 시스템의 측면도.

제2도는 제1도의 시스템의 컬러 분리 및 주사 메커니즘의 측면 사시도.

제3도는 광 밸브의 구동기를 나타낸 도면.

제4도는 광 밸브를 구동하기 위만 비디오 신호 처리를 나타낸 도면.

제5도 및 제6도는 주사 균일성을 개선시킨 본 발명에 따른 시스템의 측면도 및 정면도.

제7도는 다이크로익 미러의 입력 시스템과 출력 보정 렌즈를 나타낸, 제5도 및 제6도의 주사 시스템의 평면도.

제8도 및 제9도는 주사 프리즘의 다른 실시예의 단면도.

제10도는 4 면, 6 면 및 8 면 프리즘의 주사 에러를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광 박스 14 : 주사 광학 장치

16, 18 : 릴레이 렌즈 20 : 광 밸브

22 : 투사형 렌즈 60 : 디스플레이 전자 장치

본원 발명은 광 밸브 수단, 상이한 컬러의 순차적으로 주사되는 밴드를 지향시키는 조사 시스템, 단일 광 밸브, 상기 상이한 컬러의 순차적으로 주사되는 밴드를 상기 광 밸브의 표면을 가로질러 보내는 광학 시스템, 및 하나의 컬러 밴드에 의해 조사된 각각의 광 밸브 부분을 어드레스 지정하여, 상기 부분이 상기 컬러 밴드의 컬러의 영상 정보를 제공하고 상기 밴드를 상기 정보로 변조하도록 전자 광 밸브 구동 회로를 구비하고 있고, 상기 조사 수단은 백색광의 광원, 이 백색광을 적색의 밴드, 청색의 밴드 및 녹색의 밴드로 분할하는 컬러 선택 서브시스템과, 상기 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드를 순차로 주사하는 수단을 구비하고 있는 컬러 디스플레이 장치에 관한 것이다.

이와 같은 장치는 EP-A 0 492 721 호에 공지되어 있다.

투사형 텔리비젼(projection television: PTV) 및 비디오 컬러 디스플레이 시스템, 특히 후면 투사형 디스플레이 시스템은 대형 스크린 디스플레이, 즉 40 인치 이상의 화면 대각선을 생성하기 위한 일반적인 방식인데, 그 이유는 상기 투사 방식은 비투사 방식의 디스플레이에 비해 가볍고 저렴하며 대부분의 경우에 있어서 휘도와 콘트라스트가 우수하기 때문이다. 직시(direct view)형 음극선관(CRT) 기초 시스템은 특히 9 인치 내지 30 인치 컬러 디스플레이에 있어서 비투사형 디스플레이 기술을 지배하고 있다. 단위 및 달러 양에 있어서 이와 같은 디스플레이의 주요 시장은 소비자 시장이다. 크기, 비용, 휘도(brightness), 콘트라스트 및 어느 정도의 해상도가 주된 소비자 설계 특성이다. 대형의 직시형 CRT 기초 디스플레이는 보다 무겁고 부피가 크며 비싸기 때문에 투사형 소비자 디스플레이가 40 인치 이상의 크기에 있어서 시장을 지배하고 있다.

소비자 투사 기술은 영상의 적색 부분, 녹색 부분 및 청색 부분에 각각 하나씩 전체 3 가지의 소형의 단색 CRT, 및 3 개의 투사형 렌즈를 사용하는 시스템에 의해 지배되고 있다. 이들 시스템은 복합 투사 영상이 집중(converge)되도록 적어도 2 개의 CRT 상의 영상의 라스터(raster)를 왜곡시키기 위해 복잡한 전자 회로를 이용한다. 집중된 영상을 얻기 위해 전자 장치를 적절히 조정하는 것은 시간을 요하는 지루한 공정이다. 또한, 공장에 설치된 이후에 상기 시스템에서 집중의 품질을 유지하는 것이 문제로 된다.

CRT 기초 투사형 시스템은 과잉의 X 광선의 발생을 회피하기 위해 주의를 기울여야 한다는 부수적인 요건 및 안정된 고전압원을 필요로 한다. 상기 CRT와 투사형 렌즈는 값싼 부품이 아니므로 각각 3 개씩을 사용해야 한다는 것은 실질적으로 시스템의 비용을 증가시킨다. 3 개의 CRT - 3개의 렌즈 PTV 시스템에는, 영상이 수평 시야각에 따라 컬러를 바꾸는 성향이, 즉 “컬러 시프트(colour shift)”라는 현상이 존재한다. 이들 설계는 스크린 조절 및 두께에 대한 난해한 제조 허용오차를 만족시켜야 한다. 컬러 시프트를 조정해야 한다는 요건만 아니면, 최적의 광 분포를 제공하기 위해 투사 스크린을 설계하고 제조하기가 훨씬 용이해진다.

직시형 시스템보다 우수한 투사형 시스템의 이점과 방금 설명한 몇 가지 단점들에 대해 기술자들은 투사형 디스플레이 시스템을 설계하는 다른 대안적 수단을 연구해왔다. 따라서, 특허들이 많이 나와 있고, CRT 대신에 행렬 어드레스 지정 방식의 3 개의 소형의 광 밸브 패널, 즉 가장 일반적인 TFT(thin film transistors) 어레이 LCD 패널을 이용하는 제품들이 생산되어 왔다. 이들 시스템들은 3 개의 LCD 패널의 광들이 다이크로익(dichroic) 필터나 다이크로익 미러의 이용을 통해 조합되는 경우에는 단일의 투사형 렌즈만을 필요로 한다. 영상의 집중은 2 개의 패널의 정렬에 대한 정밀한 조정에 의해 얻어진다. 이와 같은 디스플레이에 있어서 초기의 관심사는 정면 투사용으로 사용될 때의 조밀성(compactness) 및 우수한 콘트라스트에 있었다. 이들 LCD 패널은 고가의 구성 요소이며, 결과적으로 이들 LCD 투사기(projector)는 CRT 기초 투사기보다 비용이 많이 든다.

특수 광 밸브 패널을 이용하는 “단일 패널” 설계도 공지되어 있으며, 이 경우에는 별도의 서브픽셀(sub-pixels)들이 각각의 주요 컬러를 변조하는데 이용된다. 그러한 컬러 패널 기술은 3 가지 제약을 가지고 있다. 즉, 첫째로, 서브 픽셀의 요건에 의해 유효 영상 해상도가 제한되고, 둘째로, 백색광이 각각의 서브 픽셀 상에 조사되며 이 서브 픽셀을 설계하는 광의 컬러만이 이용 가능하고 나머지는 쓸모 없다. 따라서 2/3의 효율이 손실된다. 또한, 효율의 추가적인 손실이 부수적인 마스크(masks) 및 트레이스(traces)의 존재 때문에 주어진 다색 분해능을 위해 상기 패널의 감소된 유효 개구에 의해 생긴다. 셋째로, 서브픽셀의 이용 때문에 종래 패널 해상도의 상태가 보다 낮다. 즉, 패널의 비용이 보다 많이 든다.

유럽 특허 출원 0 492 721 호에는 이상의 제약을 가지고 있지 않은 단일 패널 컬러 디스플레이 장치가 공지되어 있다. 이 장치는 상이한 컬러의 순차적으로 주사되는 밴드를 제공하는 조사 시스템, 단일 광 밸브, 상기 상이한 컬러의 순차적으로 주사되는 밴드를 상기 광 밸브 표면을 가로질러 지향시키는 광학 시스템, 및 하나의 컬러 밴드에 의해 조사된 각각의 광 밸브 부분을 어드레스 지정함으로써 상기 부분이 상기 컬러 밴드의 컬러의 영상 정보를 제공하고 상기 밴드를 상기 정보로 변조하도록 하는 전자 광 밸브 구동 회로를 구비하고 있다.

상기 조사 시스템에서는 강한 백색 광원, 예컨대 아크(acr) 램프로부터의 광이 집광되어, 다이크로익 필터를 이용하여 주요 컬러, 즉 적색, 녹색 및 청색으로 분할된다. 이 컬러 분할된 광이 서로 인접 배열된 3개의 소스를 이루며, 이에 따라 각각의 소스는 “수직” 방향으로 좁게 그리고 “수평” 방향으로 넓게 보인다. 주사 광학 장치는 3 가지 광 밴드, 즉 각각의 컬러를 투과 광 밸브 패널의 후면 상에 위치시킨다. 상기 패널은 TFT 어드레스 지정 방식 또는 기타 다른 종류의 광 밸브를 가진 트위스트 네마틱 LCD 패널일 수도 있다. 주사 광학 장치는 조사 밴드를 상기 LCD 패널을 가로질러 이동시킨다. 한 밴드가 상기 패널의 활성 영역의 “상면(top)”의 위를 지나가던, 다시 그 컬러의 광 밴드가 패널의 “저면(bottom)”에 나타난다. 따라서, 패널을 가로질러 3 가지의 컬러가 연속적으로 나타난다.

상기 패널 상의 픽셀의 주어진 행을 각각의 컬러가 지나가기 이전에, 상기 행은 상기 컬러에 적절한 정보에 의해 어드레스 지정되게 된다. 이는 패널 각각의 행이 디스플레이되는 각각의 비디오 필드를 위해 3회 어드레스 지정됨을 의미한다. 이 어드레스 지정은 패널 어레이에 여분의 어드레스 지정 라인을 사용하고 평행한 수평 행을 기록함으로써, 또는 순차적으로, 하지한 필드 속도의 3 배 속도로, 3 개의 분리된 행을 기록함으로써 수행된다. 이 분리된 행에 기록되는 상기 정보는 디스플레이중인 영상의 일부분의 컬러 내용에 적합해야 한다.

상기 LCD 패널로부터의 광은 컬러 보정 투사형 렌즈에 의해 투사된다. 또한, 본 발명은 직시 모드에서 사용될 수 있다. 종래의 투사 스크린도 이 시스템에 사용 가능하다. 이 경우에 있어서 또는 후면 투사형 시스템에 있어서, “컬러 시프트”가 정정되지 않은 스크린 설계가 현재 사용 가능하다.

단일 광 밸브 패널을 통해 이용 가능한 적색, 녹색 및 청색 광의 대부분을 동시에 이용하는 것이 EP-A 0 492 721 호의 장치의 중요한 특성이다. 광학 효율은 동일한 패널 기술을 이용하는 3 개의 패널 시스템의 효율과 적어도 대응하다. 단일 패널만을 사용하게 되면 영상을 기계적으로 집중시킬 필요가 없고, 또한 시스템 비용이 감소된다. 또한, 비임 조합형 다이크로익 필터가 필요하지 않고, 이에 따라 비용이 추가적으로 절감된다.

이상에서 설명된 컬러 밴드 주사 시스템은 비교적 높은 굴절율의 유리로 된 4면 프리즘을 이용한다. 하지만, 이 응용에 충분한 크기를 가진 유리 프리즘은 비교적 무겁고 큰 회전 관성을 가지고 있으며, 이에 따라 상기 프리즘을 회전시키 기 위해서는 비교적 강력한 모터가 필요하게 된다.

또한, 상이한 컬러 밴드들이 프리즘에 대해 상이한 위치를 가지고 있다. 이 동작에 의해 컬러가 겹쳐지거나 인접 컬러들간의 간격이 너무 넓어진다. 이에 따라, 컬러 순도가 저하되는데, 그 이유는 그와 같은 비 균일성을 보상하고 광 밸브를 적절히 어드레스 지정하는 것이 어렵기 때문이다.

본 발명의 목적은 컬러 순도를 유지하기 위해 광 밸브를 가로질러 각각의 컬러에 대해 동일한 주사를 가지고 있는 컬러 밴드 주사 시스템을 제공하는데 있다.

결국, 본 발명에 따른 장치는 주사를 위한 수단이 서로 동축으로 설치되어, 서로 30°의 회전각으로 치우쳐 각각 설치된 제 1, 2, 3 프리즘과; 상기 제 1, 2, 3 프리즘을 회전시키는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 이해를 돕기 위해, 상세한 설명과 더불어 첨부 도면을 참조한다.

제1도는 광 박스(10), 광을 적색, 녹색 및 청색 밴드로 분할하는 다이크로익미러 시스템(12), RGB 밴드를 주사하는 회전 프리즘(14), 릴레이(relay) 렌즈(16, 18), 비디오 신호를 압축하는 광 밸브(20), 및 투사형 렌즈(22)를 포함하고 있는 EP-A 0 492 721 호에 따른 단일 패널 컬러 투사형 비디오 디스플레이의 일실시예의 광 시스템의 일반화된 도면이다. 광 박스(10)는 크세논(xenon) 아크 램프와 같은 적절한 친밀도형의 램프(24) 및 타원형 반사기(25)를 포함하고 있다. 적외선 광이 통과하는 동안에, 램프 출력이 가시 스펙트럼의 광을 반사시키는 역할을 하는 “콜드(cold)” 미러(26)에 제공된다. 이 미러(26)는 램프(24)로부터 광을 90°의 각도로 반사시키고, 이 광을 광 비임을 보정하는 역할을 하는 일련의 광학 렌즈(도시되지 않음)에 제공하며, 이에 따라 상기 광은 개구(28)를 통해 광 박스(10)를 출력되는 일반적으로 균일한 직사각형 비임의 형태가 된다. 또한, 광 박스(10)는 자외선 방출광을 흡수하는 소자 및 쿨링(cooling) 램프(24)를 포함하고 있을 수도 있다. 이 램프(24)는 촬상을 용이하게 하이 휘도를 증가시킬 수 있도록 짧은 아크 길이를 가지고 있으면 바람직하다.

제2도에 상세히 도시된 바와 같이, 광 박스(10)의 개구(28)로부터 출력되는 광 비임(30)은 다이크로익 미러 시스템(12)에 제공된다. 이 다이크로익 미러 시스템(12)은 비임(30)을 적색, 녹색 및 청색의 별개의 비임으로 분할하는 역할을 한다. 다이크로익 미러 시스템(12)은 비임(30)의 녹색 성분만을 통과시키고 미러(26, 38)에 대해 적색 성분을 상측으로 청색 성분을 하측으로 반사시키기 위한, 중앙에 설치된 크로스(cross)형 다이크로익 미러(32, 34)를 포함하고 있다. 상측 미러(36)(다이크로익 미러일 수도 있음)는 광의 적색 성분을 반사시킬 수 있도록 구성되어 배열되어 있고 하측 미러(38)는 광의 청색 성분만을 반사시킨다. 따라서, 미러(32, 34, 36, 38)의 시스템은 비임(30)을 수직 어레이 형태로 배열된 적색 성분, 녹색 성분 및 청색 성분으로 분할하는 역할을 한다. 수직 개구판(40)은 3 개의 수직 배열된 직사각형 개구(42, 44, 46)를 포함하고 있고, 이들 개구는 최상측에 적색 비임, 중간측에 녹색 비임 및 최하측에 청색 비임의 상태로 상기 개구를 출사하는 3 개의 RGB 광 비임을 직사각형화하는 역할을 한다.

상기 적색, 녹색 및 청색의 비임은 개구판(40)을 출사한 후에 회전 프리즘 어셈블리(14)의 형태로 광학 주사 메카니즘에 충돌한다. 프리즘 어셈블리(14)는 4 개의 동일한 플랫 측면을 가진 프리즘 부재(50)를 포함하고 있고(단면은 정사각형임), 광 밸브(20)에 대해 비디오 신호에 동기되어 구동되는 모터(도시되지 않음)에 의해 중앙의 길이 방향 축을 중심으로 회전한다. 프리즘 부재(50)의 회전 동작은 컬러의 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드가 반사에 의해 순차적으로 하측으로(또는, 상측으로) 주사되도록 하는 것이다. 순차적으로 주사되는 RGB 밴드는 릴레이 렌즈(16, 18)에 의해 광 밸브(20)측을 향한다. 렌즈(16, 18)는 개구(42, 44, 46)로부터의 광을 광 밸브(20)에 촬상하는 (4 × 1 비의) 왜상(anamorphic)형 촬상 시스템을 구성하고 있다. 결과적으로, 투과형 LCD인 광 밸브(20)의 직사각형 활성 표면은 적색, 녹색 및 청색의 컬러 밴드의 순차적인 주사를 수신한다. LCD패널(52)은 여러 부분에 충돌하는 컬러에 관한 원하는 입력 비디오 정보에 따라 충돌하 는 광을 변조한다. 다음에, 비디오 변조된 순차적 광 밴드들이 투사형 렌즈 어셈블리(22)에 의해 투사 스크린과 같은 적절한 시청면 상에 투사된다.

상기 광학 시스템의 주사 직선성은 제2도의 점선 면(62)에 도시된 바와 같이 원통형의 오목한 회전 프리즘의 면을 제조함으로써 충분하게 개선될 수 있다.

바람직한 곡률 반경은 상기 프리즘의 인접 광들간의 길이가 2.4 인치일 때 10 인치 정도이다. 투사기의 최대 성능을 위해 곡면을 사용하는 것이 바람직하다. 네가티브형 원통면은 직접 제조(연마)에 의해 또는 종래 프리즘의 4 개의 면에 평면-오목면의 원통형 렌즈를 접합하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 이와 같은 면 렌즈의 굴절율이 매우 높을 필요는 없지만, 프리즘 용적의 굴절율은 높아야 한다.(N 〉 1.6). 이 굴절율이 너무 낮으면 하나의 면 안으로 전달되는 광선이 인접면을 통해 출사되게 된다. 이 경우에 전체적인 내부 반사 현상(TIR)이 일어나고, 출사광의 최종 방향은 광이 이용할 수 있는 적절한 방향과 다르게 된다.

상기 장치의 전자 장치에 있어서, 분리된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 신호들은 당업자에게 공지된 바와 같이 적절한 입력 소스(방송 케이블, 다이렉트(direct))로부터 얻어진다. 하지만, 순차적인 컬러 밴드에 따라 광 밸브(20)를 구동하기 위해서는 특수 비디오 신호 처리가 필요하다. 평행한 RGB 신호들은 예컨대, 적색 신호 다음의 비디오 필드중 1/3 지연된 녹색 신호 및 상기 녹색 신호 다음의 비디오 필드중 1/3 지연된 청색 신호와 같은 시리얼 스트림으로 시리얼화되어야 한다. 이후에, 상기 시리얼 스트림은 상기 열 구동기 및 광 밸브(20)의 기하학적 배열에 따라 처리되어야 한다. 예컨대, 4 개의 열 구동기가 있는 경우에는 4 개의 평행한 비디오 신호가 존재해야 한다. 이들 신호 처리는 통상적으로 사용되는 LCD 구동과는 다른 방법으로 광 밸브의 구동기를 이용한다. 하지만, 상기 광밸브의 토폴로지(topology)를 종래의 비디오 디스플레이에 사용하는 것으로부터 근본적으로 변화될 필요가 없도록 동일한 형태와 개수의 구동기가 사용된다.

제3도는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 박막 트랜지스터(TFT) LCD 어레이상의 행 및 열 구동기의 일반화된 표현이다. 이와 같은 디스플레이에서는, 공지된 바와 같이, 행들이 순차적으로 어드레스 지정되고, 한 행의 모든 TFT가 행 구동기(Rl, R2, R3)중 하나의 행 구동기에 의해 공통 게이트 라인을 통해 동시에 턴온된다. 한 행의 개별적인 픽셀들은 제3도에 제시된 바와 같이 배열될 수 있는 일련의 열 구동기에 의해 구동된다. 상기 LCD 어레이는 구동기(1, 3)가 기수의 열의 픽셀에 접속될 수 있고 구동기(2, 4)가 우수의 열의 픽셀에 접속될 수 있도록 배치되어 있다. 기본적으로 메모리 장치인 열 구동기는 입력 비디오 신호를 샘플링하고 각각의 메모리 셀에 샘플링된 값을 저장한다.

표준 흑백 동작에 있어서, 상기 열 구동기가 순차적으로 로딩되게 된다. 즉, 비디오 라인의 제 1 절반부 동안에 구동기(1)가 모든 우수 픽셀값을 수신하고 구동기(2)가 모든 기수 픽셀값을 수신한다. 구동기(2, 4)는 상기 비디오 라인의 제 2 절반부 동안에 각각의 값을 저장한다. 상기 비디오 라인이 완전히 기록된 후에, 상기 구동기의 출력이 인에이블되고 동시에 행이 활성되며, 이에 따라 패널 상의 특정 픽셀 행에 비디오 정보의 “덤프(dump)”가 생긴다. LCD 어레이 전체는 순차적인 비디오 라인(1,2,3,4,‥‥,478,479,480)에 있어서 비디오 프레임당 한번씩 상기 방식으로 “다시 프로그래밍”된다.

이 장치에서는 상기 LCD 어레이를 프로그래밍하기 위한 다른 시퀀스가 필요하다. 3 개의 컬러 밴드인 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드는 상기 패널 상에서 수직으로 주사된다. 하나의 비디오 프레임 동안에 각각의 행은 처음에는 적색 광 밴드를 통과하고 다음에는 녹색 광 밴드를 통과하고 마지막으로 청색 광 밴드를 통과함으로써 조사된다. 특정 행의 프로그래밍은 녹색 광 밴드가 그 행에 도달하기 전에 하지만 적색 밴드가 통과한 후에 녹객값이 로딩되는 방식으로 수행되어야 한다. 3 가지 컬러 밴드 모두가 한번에 상기 패널들 조사하므로, 3 개의 행이 하나의 정규 비디오 라인의 시간 동안에 프로그래밍되어야 한다. 열 구동기 배열은 한번에 하나 이상의 행의 독립적인 프로그래밍을 허용하지 않으므로 이 동작은 순차적으로 실행되어야 한다.

과잉 주사가 존재하지 않는 엄격한 직선 방식으로 주사하는 동일 간격의 컬러 밴드 및 프레임당 450개의 행(비디오 라인)이 있는 경우에, 상기 LCD 패널의 프로그래밍은 다음과 같은 순서로 진행된다(R = 적색, G = 녹색, B = 청색 (xx) = 행 번호) :

R(1), G(151), B(301), R(2), G(152)

B(302), R(3)…R(150), G(300), B(450), R(151), G(301), B(1)…

컬러 밴드가 패널 상에서 이동함에 따라 상기 프로그래밍은 이 컬러 밴드를 추종하게 된다. 또한, 상기 번호는 적색 비디오 정보가 150 라인 또는 녹색 비디오 정보 다음의 프레임의 1/3만큼 지연되고, 이 녹색 비디오 정보가 청색 비디오 정보의 다음의 프레임의 1/3만큼 지연됨을 나타낸다.

제4도에는 RGB 신호에 대한 신호 처리가 개략적으로 예시되어 있다. 이들 각각의 신호는 A/D 변환기(62, 64, 66)에 입력되며, 이에 따라 신호 처리가 디지탈 형태로 행해진다. 이후에, 상기 R신호는 시간(τ1) 동안 적색 신호를 지연시키게 되는 제 1 지연 라인(68)에 입력된다. 상기 G 신호는 시간(τ2)동안 녹색 신호를 지연시키게 되는 지연 라인(70)에 입력되고, 상기 청색 신호는 시간(τ3) 동안 이 청색 신호를 지연시키게 되는 지연 라인(72)에 입력된다. 상기 시간(τ1, τ2, τ3)은 상기 패널 상의 각각의 컬러 밴드의 주사 속도 및 위치에 따라 선택된다. 주사 동작이 완전히 직선적으로 수행되지 않으면, 이들 지연 시간은 하나의 비디오 프레임의 코스 동안에 서로 상대적으로 그리고 완전하게 변화하게 된다.

다음에, 상기 신호들은 상기 지연 회로(68, 70, 72)의 각각의 출력을 순차적으로 선택하는 스위치(74)에 전달되며, 이에 따라 스위치(74)의 출력은 예컨대, 위에서 언급한 순서로 상기 비디오 라인의 픽셀을 가지게 되는 시리얼 스트림이 된다. 이후에는, 후술되는 바와 같이 상기 신호들이 지연된 시리얼 스트림을 광 밸브에 인가하는 스위칭 메카니즘에 입력된다.

필드 속도의 효과적인 3 배의 증가는 현재의 열 구동기의 속도 능력을 초과한다. 추가적인 디멀티플렉싱 및 버퍼링은 4 개의 독립적이고 평행한 신호들을 가지고 열 구동기를 프로그래밍하는데 이용되며, 상기 신호들의 각각은 전체 속도의 4 분의 1의 데이타 속도만을 나타낸다.

상기 비디오 스트림이 스위치(76)에 전달되며, 이에 따라 상기 비디오 스트림이 제 1 및 제 2 스트림(78, 80)으로 분할된다. 스위치(76)는 비디오 스트림을 각각의 라인의 제 1 및 제 2 절반부에 대응하는 절반부들로 분할할 수 있는 속도로 동작한다. 이후에, 스위치(76)의 출력이 라인(78)에 의해 기수 픽셀 및 우수 픽셀로 분리하기 위한 속도로 동작하는 스위치(82)에 접속된다. 상기 기수 픽셀은 이 예에서 120 개의 픽셀(1 라인의 4 분의 1)을 보유하는 버퍼 메모리(84)쪽으로 향하게 되며, 이후에 버퍼 메모리(84)의 출력이 D/A 변환기(86)쪽으로 출력되며, 이 변환기의 출력은 제3도에 도시된 바와 같이 열 구동기(1)쪽으로 지향되게 된다. 우수 픽셀 스트림은 버퍼 메모리(88) 및 D/A 변환기(90)쪽을 향하게 되며, 이후에 제3도의 열 구동기(2)쪽을 향하게 된다. 마찬가지로 라인(80)에 의해 전달된 비디오 라인의 제 2 절반부가 버퍼(94), D/A 변환기(96), 및 열 구동기(3)쪽을 향한 기수 픽셀을 가진 기수/우수 스위치(92)에 의해 처리된다. 우수 픽셀은 버퍼(98) 및 D/A 변환기(100)를 통해 열 구동기(4)쪽을 향하게 된다.

제2도에 예시된 바와 같이, 3가지 컬러는 개구판(40)으로부터 수직 배열된 개구(42, 44, 46)를 통해 출사된다. 하지만, 제2도에서 알 수 있는 바와 같이 중간 컬러 밴드(녹색)만이 주사 프리즘(14)의 회전 축 상에 위치되어 있고, 상측(적색) 밴드 및 하위(청색) 밴드는 축에서 벗어나 있다. 상기 수직 배열로 인해, 다른 컬러 밴드가 프리즘에 대해 위치를 변화시키게 된다. 이에 따라, 컬러가 겹칠 수 있고 인접한 컬러들 사이에 갭이 커질 수 있다. 따라서, 상기 비균일성을 보상하고 상기 광 밸브를 적절히 어드레스 지정하기가 어렵기 때문에 컬러의 순도가 저하된다. 이상의 문제점은 컬러 순도를 유지하기 위해, 상기 광 밸브를 가로질러 각각의 컬러에 동일한 주사를 제공하는 본 발명의 주사 시스템을 사용함으로써 회피될 수 있다.

이 주사 시스템은 제5도, 제6도 및 제7도에 예시되어 있다. 4개 면을 가진 단일 회전 프리즘(14)은 나란히 설치된 3개의 보다 좁은 프리즘(110 112 및 114)에 의해 대체되었다. 각각의 프리즘은 단일 컬러에 대해서만 작용하며, 각각의 프리즘은 회전축(113)을 따라 회전하기 위해 동축적으로 장착되어 있고 다음 프리즘에 대해 30 도만큼 시프트되어 있다. 제7도에 도시된 바와 같이 투사형 램프로부터의 입력 백색광은 3개의 다이크로익 미러(116, 118, 120)에 의해 3가지 컬러로 분리된다. 내향 백색 광은 먼저 프리즘(110)의 앞에 장착된 미러(116)에 충돌한다. 미러(116)는 녹색광을 프리즘(110)에 반사시키고 다른 컬러 광을 통과시킨다. 둘째로 미러(116)에 의해 통과된 광은 단지 녹색광을 프리즘(112)에 반사하는 미러(118)에 충돌한다. 최종적으로, 다이크로익 미러(118)에 의해 전달된 광은 적색광만을 프리즘(114)쪽으로 반사시키는 다이크로익 미러(120)에 충돌한다. 각각의 프리즘(110, 112, 114)은 이전의 프리즘에 대해 회전각이 30도 만큼 앞서 있기 때문에 출력 광은 제6도에 도시된 바와 같이 연속적인 곡선에서 적색의 상측 밴드, 녹색의 중간 밴드, 청색의 하측 밴드로 구성되어 있다. 프리즘의 배열에 의해 각각의 컬러의 각각의 주사는 균일해진다. 프리즘(110, 112, 114)은 유리로 제조되어 함께 결합되고, PMMA와 같은 광학 플라스틱으로 제조된 경우에는 단일 유닛으로 몰딩된다. 이들 플라스틱은 유리보다 가벼우며, 저렴한 대량 생산을 허용하도록 몰딩 가능하다. 또한, 이러한 프라스틱이 몰딩될 수도 있으므로 광학 유리 프리즘에 사용된 일반적인 연마 방법에 의해 보다 복잡한 형태가 제조될 수 있다.

제6도에 도시된 바와 같이, 3개의 컬러 밴드 각각은 적절한 “스택(stacked)” 수직 위치에 있지만, 서로 수평으로 치우쳐 있다. 상기 광 출력의 이용을 극대화하기 위해서 각각의 컬러 밴드도 마찬가지로 수평으로 정렬되어야 한다. 수평적 정렬은 각각 프리즘(110, 112, 114)의 출력 측에서 위치된 보정 렌즈(124, 126, 128)의 도움으로 행해진다. 제7도에 도시된 바와 같이, 상기 보정 렌즈(124, 126)는 LCD 패널(130))(또는 전달 광 장치)쪽을 향해 최외즉 비임을 안쪽으로 편향시키는 역할을 하며, 이때 가장 중앙에 있는 비임은 편향되지 않는다(하지만, 렌즈(128)에 의해 집광됨). 따라서, 수평 정렬 및 균일한 수직 주사는 이 배열에 의해 행해진다. 이에 따라 광의 이용이 극대화되고 상기 시스템의 광학 효율이 증가된다.

주사 균일성을 위해, 상기 주사의 직선화는 4 개이상의 면을 가진 주사 프리즘의 사유에 의해 수행될 수도 있으며, 이와 같은 프리즘은 제8도 및 제9도에 도시되어 있다. 상기 프리즘은 6개의 면(제8도) 또는 8개의 면(제9도)을 가질 수도 있다. 제10도에 도시된 바와 같이, 제5도, 제8도, 제9도의 각각의 프리즘의 곡선(a, b, c)에 의해 다수의 면을 가진 프리즘은 주사 에러를 감소시키며, 이에 따라 최대 직선성에 접근하기 시작한다(완전한 직선성은 완전히 편평한 선에 의해 표시되게 됨). 제10도에 있어서, 수직축은 직선성으로부터의 편차량(즉, 그래프의 상부가 8%임)을 나타내고, 수평축은 각각의 프리즘 면(50)의 주사의 중간부분(0)에서부터 상부까지의 회전을 나타낸다. 상기 광 밸브는 상기 프리즘에 의해 발생된 부가적인 컬러 밴드를 수용하도록 다시 프로그래밍된다. 또한, 이들 다수의 주사 프리즘은 또한 광 밸브를 가로질러 상기 컬러 밴드의 매우 정확한 주사를 행하기 위해 나란히 배열된 3 개의 프리즘으로 사용될 수도 있다.

위에서 설명한 광학 시스템은 기타 다른 다수의 구성 요소에 의해 대체될 수 있음을 명심해야 한다. 광 밸브의 표면을 가로질러 순차적인 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드를 제공하는 구성 요소들의 기타 다른 배열도 본 발명과 더불어 이용될 수 있다. 예컨대, 단일의 백색 광원이 아닌 적절이 착색된 적색, 녹색 및, 청색광의 3 개의 광원이 주사 메카니즘과 함께 사용될 수도 있다. 유사하게, 다이크로익 미러 시스템(12)과 회전 프리즘(50)은 예컨대 컬러 필터의 회전 휠 또는 컬러 필터의 회전 드럼으로 대체될 수 있다. 다이크로익 미러 시스템(12)은 내화성 프리즘으로 대체될 수 있고, 회전 프리즘(50)은 다수의 면을 가진 다각형 미러 시스템으로 대체될 수 있다. (직직한 광 밸브 신호 처리에 의해) 주사 방향은 수직이 아니고 수평 또는 경사질 수도 있다.

본 발명은 투과형 또는 반사형 LCD, 강유전체 장치, 변형 미러 등과 같은 임의의 형태의 기존의 전자 광 밸브와 함께 사용될 수 있음을 주목하자, 또한, 광경로는 예시된 바와 같이 직선일 수도 있고 아주 컴팩트한 장치에서는 겹쳐질 수도 있다. 상기 광 밸브는 또한 직시형 시스템에 사용될 수도 있다. 특정 응용에 있어서, 3 개 밴드 시스템이 아닌 2 개 컬러 밴드가 사용될 수 있다. 상기 광 밸브의 특정 요건은 LCD의 각각의 픽셀이 여러 지점에서 제때에 적색, 녹색 및, 청색 픽셀이 되므로 상기 광 밸브가 단색 LCD 패널의 표준 속도보다 3 배 이상의 속도로 스위칭될 수 있도록 충분한 스위칭 속도를 가져야 한다는 것이다. LCD에 대해 응답 시간을 고속화하는 기술로는 낮은 점성의 액정 물질, 높은 콘트라스트 물질의 패널을 가열하는 방법, 및/또는 액정층을 보다 얇게 하는 방법을 들 수 있다. 이들 기술의 어떤 조합도 이용될 수도 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 통해 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고 변경 및 수정이 행해질 수 있음을 당업자들은 쉽게 알 수 있다. 이와 같은 변경 및 수정은 본 발명 및 특허 청구의 범위 내에 속한다.

Claims (7)

1. 광 밸브 수단과, 상이한 컬러의 순차적으로 주사되는 밴드를 제공하는 조사 시스템과, 단일의 광 밸브와, 이 광 밸브의 표면을 가로질러 상기 상이한 컬러의 순차적으로 주사되는 밴드를 지향시키는 광학 시스템과, 컬러 밴드에 의해 조사되는 광 밸브부가 상기 컬러 밴드의 컬러의 영상 정보를 제공하여, 이 정보로 상기 컬러 밴드를 변조할 수 있도록 각각의 상기 광 밸브부를 어드레스 지정하는 전자 광 밸브 구동 회로를 구비하고 있고, 상기 조사 시스템은 백색광의 광원과, 이 백색 광을 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드로 분할하는 컬러 선택 서브시스템과, 상기 적색 밴드, 녹색 밴드 및 청색 밴드를 순차적으로 주사하는 수단을 구비하고 있는 컬러 디스플레이 장치에 있어서, 상기 주사 수단은 서로 동축으로 설치되어, 서로로부터 30° 의 회전각으로 치우치게 설치된 제 1, 제 2, 제 3 프리즘과; 상기 제 1, 제 2, 제 3 프리즘을 회전시키는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 프리즘이 각각 4 개의 면을 가지고 있는 컬러 디스플레이 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비임을 상기 광 밸브 수단쪽으로 수평으로 치우치게 하는 광학 수단을 더 포함하고 있는 컬러 디스플레이 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컬러 선택 서브시스템은 다이크로익(dichroic) 미러 시스템을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광 밸브 수단이 투과형 LCD를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 프리즘이 광학 플라스틱을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 프리즘이 단일의 몰딩(moulding)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 컬러 디스플레이 장치.