KR100782004B1 - Color display apparatus and recording medium for controlling color images - Google Patents

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Abstract

컬러 디스플레이 장치 및 컬러 영상 제어 기록 매체가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 온오프를 제어하는 광원 제어신호에 따라 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N개의 광원; 광원으로부터 조사된 색광을 광변조기 제어신호에 따라 변조하여 회절광을 생성하는 1차원 광변조기 소자; 1차원 광변조기 소자로부터 조사되는 회절광을 스캐너 제어신호에 따라 스크린에 스캔하여 투사하는 스캐너; 및 영상 신호를 입력받고, N개의 광원을 각각 한번씩 턴온시키고 N개의 광원 중 상대적으로 가장 약한 출력을 가지는 하나의 광원을 한번 더 턴온시키는 광원 제어신호와, 영상 신호에서 추출된 턴온 상태인 광원에 대응되는 광강도 정보인 광변조기 제어신호와, 광변조기 제어 신호에 따른 스캐너의 회전 동작을 제어하는 스캐너 제어신호를 각각 광원, 1차원 광변조기 소자 및 스캐너에 전달하여 제어하는 영상 제어 회로를 포함하는 컬러 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.본 발명에 의하면, 실제 구할 수 있는 상용 광원을 그대로 이용하면서도 약한 출력을 갖는 광원에 대하여 한번 더 스캔하는 방식을 통하여 상용 광원에서 최대의 출력을 낼 수 있는 조합을 선택하여 더 밝은 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.A color display apparatus and a color image control recording medium are disclosed. According to an embodiment of the present invention, N light sources for irradiating different color light (color light) according to the light source control signal for controlling on and off; A one-dimensional optical modulator device for generating diffracted light by modulating the color light emitted from the light source according to the optical modulator control signal; A scanner that scans and projects diffracted light emitted from the one-dimensional optical modulator element on a screen according to a scanner control signal; And a light source control signal for receiving an image signal, turning on each of the N light sources once, and turning on one light source having a relatively weakest output among the N light sources, and a light source in the turned on state extracted from the video signal. A color including an optical modulator control signal, which is information of light intensity, and an image control circuit which transmits and controls a scanner control signal for controlling the rotation of the scanner according to the optical modulator control signal to a light source, a one-dimensional optical modulator element, and a scanner, respectively According to the present invention, a combination that can produce the maximum output from a commercial light source is selected by scanning once more for a light source having a weak output while using a commercially available commercial light source as it is. It is effective to realize a brighter image.

컬러 디스플레이, 1패널, 광변조기, 4회 스캔. Color display, 1 panel, optical modulator, 4 scans.

Description

컬러 디스플레이 장치 및 컬러 영상 제어 기록 매체{Color display apparatus and recording medium for controlling color images}Color display apparatus and recording medium for controlling color images}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1차원 광변조기 소자를 이용한 컬러 디스플레이 장치의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a color display device using a one-dimensional optical modulator device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 실리콘 라이트 머신사(社)의 광 변조기인 GLV(Grating Light Valve) 디바이스의 구성을 나타낸 도면.Fig. 2 is a diagram showing the configuration of a Grating (Grating Light Valve) device which is an optical modulator of Silicon Light Machine.

도 3은 도 2에 도시된 GLV 디바이스에서의 입사광 변조 원리를 나타낸 도면.3 illustrates the principle of incident light modulation in the GLV device shown in FIG.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식을 이용한 일 형태의 회절형 광 변조기 소자의 사시도.4A is a perspective view of one type of diffractive light modulator element using a piezoelectric method applicable to a preferred embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식을 이용한 다른 형태의 회절형 광 변조기 소자의 사시도.4B is a perspective view of another type of diffractive light modulator device using a piezoelectric method applicable to a preferred embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 회절형 광 변조기 어레이의 평면도.5A is a plan view of a diffractive light modulator array applicable to a preferred embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 회절형 광 변조기의 광 변조 원리를 설명하기 위한 도면.5B is a view for explaining the light modulation principle of the diffractive light modulator applicable to the preferred embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명에 따라 스크린에 투사되는 1 프레임의 구성을 나타낸 도면.6 is a diagram showing the configuration of one frame projected on a screen according to the present invention;

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 갈바노 스캐너를 이용한 경우 임의의 1 프레임의 컬러 영상을 표시하는 방법을 나타낸 도면.7 is a view showing a method for displaying a color image of any one frame when using a galvano scanner as an embodiment of the present invention.

도 8은 스캐너가 도 7의 갈바노 스캐너인 경우 본 발명에서 연속되는 프레임의 컬러 영상을 표시하는 방법을 나타낸 도면.8 is a view showing a method of displaying a color image of a continuous frame in the present invention when the scanner is the galvano scanner of FIG.

도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서 폴리곤 미러 스캐너를 이용한 경우 연속되는 프레임의 컬러 영상을 표시하는 방법을 나타낸 도면.9 is a view showing a method of displaying a color image of consecutive frames when using a polygon mirror scanner as another preferred embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시간에 따라 영상 제어 회로에서 전달하는 광원 제어신호, 광변조기 제어신호 및 스캐너 제어신호의 예시도.10 is an exemplary view illustrating a light source control signal, an optical modulator control signal, and a scanner control signal transmitted from an image control circuit according to time according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 4회 스캔시의 밝기 향상의 정도를 3회 스캔한 경우와 비교한 테이블.FIG. 11 is a table comparing the degree of brightness enhancement during four scans with three scans in accordance with one preferred embodiment of the present invention. FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 광원계 120 : 조명 광학계110: light source system 120: illumination optical system

130 : 1차원 광변조기 소자 140 : 릴레이 광학계130: 1-dimensional optical modulator element 140: relay optical system

150 : 스캐너 150a : 갈바노 스캐너150: scanner 150a: galvano scanner

150b : 폴리곤 미러 스캐너 160 : 투사 광학계150b: polygon mirror scanner 160: projection optical system

170 : 스크린 180 : 영상 제어 회로170: screen 180: image control circuit

본 발명은 컬러 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1개의 광변조기 소자로부터의 1차원 영상신호를 스캐너를 이용하여 스크린에 스캔하여 2차원 영상으로 출력하는 컬러 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a color display device, and more particularly, to a color display device for outputting a one-dimensional image signal from one optical modulator element to a screen by using a scanner to output a two-dimensional image.

최근에는 디스플레이 기술이 발달함에 따라 대형화상의 구현에 대한 요구가 날로 증가하고 있다. 현재 대부분의 대형화상 표시장치(주로 프로젝터)는 액정을 광스위치로 사용하고 있다. 과거의 CRT 프로젝터에 비해서는 소형이고 가격도 저렴하며 광학계도 간단하여 많이 사용되고 있다. 그러나, 광원으로부터의 빛이 액정판을 투과하여 스크린에 비춰지므로 광손실이 많다는 것이 단점으로 지적된다. 따라서, 반사를 이용하는 광변조기 소자 등의 마이크로머신을 활용하여 광손실을 줄여서 더 밝은 화상을 얻을 수 있다.Recently, with the development of display technology, the demand for the implementation of large images is increasing day by day. Currently, most large image display devices (mainly projectors) use liquid crystals as optical switches. Compared with the CRT projectors of the past, it is small and inexpensive, and the optical system is simple and used. However, it is pointed out that a large amount of light loss occurs because light from the light source is transmitted through the liquid crystal plate to the screen. Therefore, a brighter image can be obtained by reducing light loss by utilizing a micromachine such as an optical modulator element using reflection.

마이크로머신(Micromachine)은 육안으로 식별이 어려운 극히 소형의 기계를 의미한다. 멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System)라고도 하며, 초소형 전기 기계 시스템 또는 소자라고 부를 수 있다. 주로 반도체 제조기술을 응용하여 만든다. 미소광학 및 극한소자를 이용하여 자기(磁氣) 및 광 헤드와 같은 각종 정보기기 부품에 응용하며, 여러 종류의 마이크로 유체제어기술을 이용하여 생명의학 분야와 반도체 제조공정 등에도 응용한다. 마이크로머신은 그 역할에 따라서 감지 소자의 기능을 하는 마이크로 센서, 구동장치인 마이크로 액츄에이터 및 기타 에너지의 전달 역할을 하는 미니어처 기계 등으로 나눌 수 있다.Micromachines are extremely small machines that are difficult to discern with the naked eye. Also known as MEMS (Micro Electro Mechanical System), it can be called microelectromechanical system or device. It is mainly made by applying semiconductor manufacturing technology. It is applied to various information equipment parts such as magnetic and optical heads using micro-optics and limiting devices, and it is also applied to biomedical field and semiconductor manufacturing process using various micro fluid control technologies. Micromachines can be divided into microsensors, which act as sensing elements, micro actuators as driving devices, and miniature machines that transfer other energy.

멤스(MEMS)는 다양한 응용 분야의 하나로서 광학 분야에 응용되고 있다. 멤 스(MEMS) 기술을 이용하면 1mm보다 작은 광학부품을 제작할 수 있으며, 이들로서 초소형 광시스템을 구현할 수 있다. MEMS is applied to the optical field as one of various application fields. MEMS technology enables the fabrication of optical components smaller than 1mm, enabling the implementation of very small optical systems.

초소형 광시스템에 해당하는 광변조기 소자, 마이크로 렌즈 등의 마이크로 광학 부품은 빠른 응답속도와 작은 손실, 집적화 및 디지털화의 용이성 등의 장점으로 인하여 통신장치, 디스플레이 및 기록장치에 채택되어 응용되고 있다.Micro-optical components such as optical modulator elements and micro lenses, which are miniature optical systems, have been adopted and applied to communication devices, displays, and recording devices due to advantages such as fast response speed, small loss, and ease of integration and digitization.

멤스 소자를 적용한 1차원 광변조기 소자를 이용하여 3 패널 또는 1 패널 방식의 컬러 디스플레이 장치(예를 들어, 프로젝션 장치)에 있어서, 컬러 영상을 표시하기 위해 빛의 삼원색인 적색, 녹색 및 청색을 이용한다.In a three-panel or one-panel color display device (eg, a projection device) using a one-dimensional optical modulator device employing MEMS devices, three primary colors of light, red, green, and blue, are used to display a color image. .

이 경우 적색, 녹색 및 청색의 광을 조사하는 광원은 컬러 디스플레이 장치의 제작 당시에 구할 수 있는 상용 광원으로 제한된다. 따라서, 특정 컬러 영상을 표현하는데 있어서 요구되는 색별 광출력(light power)의 비와 조달가능한 상용 광원의 색별 광출력비가 서로 다른 경우가 많다.In this case, the light source for irradiating red, green, and blue light is limited to commercial light sources that can be obtained at the time of manufacturing the color display device. Therefore, in many cases, the ratio of the color power output required for expressing a specific color image is different from that of the commercially available light source.

이로 인해 컬러 영상을 표시하는데 있어서 상용 광원의 제한에 의해 원하는 밝기의 영상을 구현하지 못하는 문제점이 있다.For this reason, there is a problem in that the image of the desired brightness cannot be realized due to the limitation of commercial light sources in displaying color images.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 실제 조달가능한 상용 광원을 활용하여 최대의 밝기를 가지는 컬러 영상을 구현할 수 있는 컬러 디스플레이 장치 및 컬러 영상 제어 기록 매체를 제공한다.Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention provides a color display apparatus and a color image control recording medium capable of realizing a color image having maximum brightness by utilizing a commercially available commercial light source.

또한, 상용 광원을 이용하면서 상대적으로 약한 출력을 갖는 광원에 대하여 한번 더 스캔하는 방식을 통하여 상용 광원에서 최대의 출력을 낼 수 있는 조합을 선택하여 더 밝은 컬러 영상을 구현할 수 있는 컬러 디스플레이 장치 및 컬러 영상 제어 기록 매체를 제공한다. In addition, a color display device and color capable of realizing a brighter color image by selecting a combination that can produce the maximum output from a commercial light source by scanning once more for a light source having a relatively weak output while using a commercial light source Provided is an image control recording medium.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 온오프를 제어하는 광원 제어신호에 따라 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N개의 광원; 광원으로부터 조사된 색광을 광변조기 제어신호에 따라 변조하여 회절광을 생성하는 1차원 광변조기 소자; 1차원 광변조기 소자로부터 조사되는 회절광을 스캐너 제어신호에 따라 스크린에 스캔하여 투사하는 스캐너; 및 영상 신호를 입력받고, N개의 광원을 각각 한번씩 턴온시키고 N개의 광원 중 상대적으로 가장 약한 출력을 가지는 하나의 광원을 한번 더 턴온시키는 광원 제어신호와, 영상 신호에서 추출된 턴온 상태인 광원에 대응되는 광강도 정보인 광변조기 제어신호와, 광변조기 제어 신호에 따른 스캐너의 회전 동작을 제어하는 스캐너 제어신호를 각각 광원, 1차원 광변조기 소자 및 스캐너에 전달하여 제어하는 영상 제어 회로를 포함하는 컬러 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, N light sources for irradiating different color light (color light) according to the light source control signal for controlling the on and off; A one-dimensional optical modulator device for generating diffracted light by modulating the color light emitted from the light source according to the optical modulator control signal; A scanner that scans and projects diffracted light emitted from the one-dimensional optical modulator element on a screen according to a scanner control signal; And a light source control signal for receiving an image signal, turning on each of the N light sources once, and turning on one light source having a relatively weakest output among the N light sources, and a light source in the turned on state extracted from the video signal. A color including an optical modulator control signal, which is information of light intensity, and an image control circuit which transmits and controls a scanner control signal for controlling the rotation of the scanner according to the optical modulator control signal to a light source, a one-dimensional optical modulator element, and a scanner, respectively A display device may be provided.

여기서, N개의 광원은 빛의 3원색인 적색, 녹색 및 청색의 3색 광원일 수 있다.Here, the N light sources may be three color light sources of red, green, and blue which are three primary colors of light.

또한, 본 발명의 스캐너는 갈바노 스캐너이고, 갈바노 스캐너는 1회전시 양 방향 스캔을 하되, 갈바노 스캐너의 1/2 회전시마다 N개의 광원 중 어느 하나의 광원에 대응되는 회절광을 스캔하여 갈바노 스캐너의 (N+1)/2 회전에 의해 한 프레임의 풀 컬러 영상이 스크린 상에 투사할 수 있다. 이때, 갈바노 스캐너의 (N+1)/2 회전은 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)초 내에 이루어질 수 있다.In addition, the scanner of the present invention is a galvano scanner, and the galvano scanner scans in both directions in one rotation, and scans the diffracted light corresponding to any one of N light sources every 1/2 rotation of the galvano scanner. The (N + 1) / 2 rotation of the galvano scanner allows a full color image of one frame to be projected on the screen. At this time, the (N + 1) / 2 rotation of the galvano scanner may be performed within 1 / (field frequency according to the television broadcasting method) seconds.

또한, 본 발명의 스캐너는 다각 기둥의 형상을 가지는 폴리곤 미러 스캐너이고, 폴리곤 미러 스캐너는 단방향 스캔을 하되, 폴리곤 미러 스캐너의 1/(다각 기둥의 옆면의 수) 회전시마다 N개의 광원 중 어느 하나의 광원에 대응되는 회절광을 스캔하여 폴리곤 미러 스캐너의 (N+1)/(다각 기둥의 옆면의 수) 회전에 의해 한 프레임의 풀 컬러 영상이 스크린 상에 투사할 수 있다. 이때, 폴리곤 미러 스캐너의 (N+1)/(다각 기둥의 옆면의 수) 회전은 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)초 내에 이루어질 수 있다.In addition, the scanner of the present invention is a polygon mirror scanner having a polygonal pillar shape, the polygon mirror scanner performs a unidirectional scan, one of the N light sources every 1 / (number of sides of the polygonal column) rotation of the polygon mirror scanner A full color image of one frame can be projected on the screen by scanning the diffracted light corresponding to the light source and rotating (N + 1) / (number of sides of the polygonal pillar) of the polygon mirror scanner. At this time, the rotation of the (N + 1) / (number of sides of the polygonal pillar) of the polygon mirror scanner may be made within 1 / (field frequency according to the television broadcasting method) seconds.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 광원, 1차원 광변조기 소자 및 스캐너를 포함하는 컬러 디스플레이 장치에서 실행될 수 있는 영상 제어에 관한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 컬러 디스플레이 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서, (a) 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N개의 광원 중 어느 하나를 턴온시키는 단계; (b) 턴온된 광원의 색광에 상응하는 광강도 정보를 1차원 광변조기 소자에 전달하는 단계; (c) 광강도 정보에 따라 1차원 광변조기 소자에 의해 변조되어 생성된 회절광이 스크린 상에 스캔되어 투사되도록 스캐너를 제어하는 단계; 및 (d) N개의 광원 중 상대적으로 광출력이 가장 약한 광원은 두번 턴온되고, 나머지 광원들은 한번씩 턴온될 때까지 단계 (a) 내지 단계 (c)를 반복 하는 단계를 포함하는 영상 제어를 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공될 수 있다.According to another aspect of the invention, a program of image control instructions that can be executed in a color display device including a light source, a one-dimensional optical modulator element and a scanner is tangibly embodied, and can be read by the color display device. A recording medium, comprising: (a) turning on any one of N light sources for irradiating different color light; (b) transferring light intensity information corresponding to the color light of the turned on light source to the one-dimensional optical modulator element; (c) controlling the scanner so that the diffracted light generated by being modulated by the one-dimensional optical modulator element according to the light intensity information is scanned and projected on the screen; And (d) repeating steps (a) to (c) until the relatively light source of N light sources is turned on twice, and the remaining light sources are turned on one time. A recording medium on which a program is recorded can be provided.

여기서, 단계 (a) 내지 단계 (c)는 1/{(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)×(N+1)}초 내에 이루어질 수 있다.Here, steps (a) to (c) may be performed within 1 / {(field frequency according to the television broadcasting method) × (N + 1)} seconds.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 광원, 1차원 광변조기 소자 및 스캐너를 포함하는 컬러 디스플레이 장치에서 실행될 수 있는 영상 제어에 관한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 컬러 디스플레이 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서, (a) 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N개의 광원 중 어느 하나를 턴온시키는 단계; (b) 턴온된 광원의 색광에 상응하는 광강도 정보를 1차원 광변조기 소자에 전달하는 단계; (c) 광강도 정보에 따라 1차원 광변조기 소자에 의해 변조되어 생성된 회절광이 스크린 상에 스캔되어 투사되도록 스캐너를 제어하는 단계; 및 (d) N개의 광원 중 상대적으로 광출력이 가장 약한 광원은 턴온상태에서 연속적으로 단계 (c)를 반복하고, 나머지 광원들은 한번씩 턴온될 때까지 단계 (a) 내지 단계 (c)를 반복하는 단계를 포함하는 영상 제어를 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a program of image control instructions that can be executed in a color display apparatus including a light source, a one-dimensional optical modulator element, and a scanner is tangibly embodied and can be read by the color display apparatus. A recording medium, comprising: (a) turning on any one of N light sources for irradiating different color light; (b) transferring light intensity information corresponding to the color light of the turned on light source to the one-dimensional optical modulator element; (c) controlling the scanner so that the diffracted light generated by being modulated by the one-dimensional optical modulator element according to the light intensity information is scanned and projected on the screen; And (d) repeating step (c) successively in the turn-on state, the light source having the weakest light output among N light sources, repeating steps (a) to (c) until the other light sources are turned on one by one. A recording medium on which a program for executing image control including a step is recorded can be provided.

여기서, 단계 (a) 내지 단계 (c)는 1/{(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)×(N+1)}초 내에 이루어질 수 있다.Here, steps (a) to (c) may be performed within 1 / {(field frequency according to the television broadcasting method) × (N + 1)} seconds.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발 명의 개념과 범위에 포함된 다양한 방법 및 이를 사용하는 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art, although not explicitly described or shown herein, can embody the principles of the present invention and invent various methods and apparatus using the same that are included in the concept and scope of the present invention. In addition, it is to be understood that all detailed descriptions, including the principles, aspects, and embodiments of the present invention, as well as listing specific embodiments, are intended to include structural and functional equivalents.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Numbers (eg, first, second, etc.) used in the description of the present specification are merely identification symbols for sequentially distinguishing identical or similar entities.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 본 발명에 적용되는 광 변조기에 대해서 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the optical modulator applied to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5 before describing preferred embodiments of the present invention in detail.

광 변조기는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 또한 간접 방식은 정전기 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있다. 여기서, 광 변조기는 구동되는 방식에 상관없이 본 발명에 적용이 가능하다.Optical modulators are largely divided into a direct method of directly controlling the on / off of light and an indirect method using reflection and diffraction, and the indirect method may be divided into an electrostatic method and a piezoelectric method. Herein, the optical modulator is applicable to the present invention regardless of the manner in which the optical modulator is driven.

도 2는 본 발명에 적용 가능한 정전기 방식을 이용한 일 형태의 회절형 광 변조기 소자인 실리콘 라이트 머신사(社)의 GLV(Grating Light Valve) 디바이스의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 GLV 디바이스에서의 입사광 변조 원리를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing the configuration of a grating light valve (GLV) device manufactured by Silicon Light Machine Co., Ltd., which is a type of diffractive light modulator device using an electrostatic method applicable to the present invention, and FIG. 3 is shown in FIG. Illustrating the principle of incident light modulation in a conventional GLV device.

도 2를 참조하면, GLV 디바이스(30)는 글래스 기판 등의 절연 기판(31)과, 절연 기판(31) 상에 형성된 공통의 기판측 전극(32)과, 기판측 전극(32)에 브리지형상으로 걸쳐져 병렬 배치되어 있는 복수개(본 예에서는 6개)의 빔(33a 내지 33f, 이하 33이라 약칭함)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the GLV device 30 has a bridge shape between an insulating substrate 31 such as a glass substrate, a common substrate side electrode 32 formed on the insulating substrate 31, and a substrate side electrode 32. A plurality of beams 33a to 33f (hereinafter abbreviated as 33) arranged in parallel and arranged in parallel.

복수개의 빔(33)은 브리지 부재(34)와, 브리지 부재(34) 상에 설치된 알루미늄(Al)막으로 이루어지는 반사막을 겸하는 구동측 전극(35)으로 구성되어 그 양단이 지지된 소위 브리지식으로 형성된다.The plurality of beams 33 is a so-called bridge type in which a bridge member 34 and a driving side electrode 35 which serves as a reflection film made of an aluminum (Al) film provided on the bridge member 34 are supported. Is formed.

기판측 전극(32)과 구동측 전극(35)에 걸리는 전위에 따라, 빔(33)은 기판측 전극(32)과의 사이의 정전인력 또는 정전반발에 의해 변위된다. 도 2의 (b)에서 실선과 점선으로 나타내는 것 같이, 빔(33)은 기판측 전극(32)에 대해 평행상태 또는 오목상태로 변위한다.According to the potential applied to the substrate side electrode 32 and the driving side electrode 35, the beam 33 is displaced by electrostatic attraction or electrostatic repulsion between the substrate side electrode 32. As shown by solid and dashed lines in FIG. 2B, the beam 33 is displaced in parallel or concave with respect to the substrate-side electrode 32.

복수의 빔(33)에 대하여 평행상태 또는 오목상태로의 변위를 교대로 변화시킨다. 복수의 빔(33)에 전압이 인가되지 않는 경우에는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 모두 평행상태를 유지하다가, 홀수번째 빔(33a, 33c, 33e)에 미소 전압을 인가한 경우에는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 홀수번째 빔(33a, 33c, 33e)은 오목상태를, 짝수번째 빔(33b, 33d, 33f)은 평행상태를 유지하게 된다.The displacement of the plurality of beams 33 in the parallel or concave state is alternately changed. When no voltage is applied to the plurality of beams 33 as shown in (a) of FIG. 3, all of them are kept in parallel while a small voltage is applied to the odd-numbered beams 33a, 33c, and 33e. As shown in FIG. 3B, the odd-numbered beams 33a, 33c, and 33e remain concave, and the even-numbered beams 33b, 33d, 33f remain parallel.

이 경우 입사광이 홀수번째 빔(33a, 33c, 33e)에 의해 반사되는 제1 반사광과, 짝수번째 빔(33b, 33d, 33f)에 의해 반사되는 제2 반사광 간의 경로 차이에 의 해 회절(간섭)이 발생하고 광의 강도가 변조된다. 이를 이용하여 스크린 화소의 그레이 스케일(gray scale) 즉, 광강도를 표현하게 된다. 복수의 빔(33)(본 예에서는 6개의 빔)이 하나의 화소의 광강도를 표현하며, 복수의 빔(33)이 하나의 마이크로 미러인 것으로 가정한다.In this case, diffraction (interference) is caused by the path difference between the first reflected light reflected by the incident beams 33a, 33c, 33e and the second reflected light reflected by the even-numbered beams 33b, 33d, 33f. This occurs and the intensity of the light is modulated. By using this, the gray scale of the screen pixel, that is, the light intensity is expressed. It is assumed that the plurality of beams 33 (six beams in this example) express the light intensity of one pixel, and the plurality of beams 33 are one micro mirror.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식을 이용한 일 형태의 회절형 광 변조기 소자의 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식을 이용한 다른 형태의 회절형 광 변조기 소자의 사시도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(51), 절연층(52), 희생층(53), 리본 구조물(54) 및 압전체(55)를 포함하는 광 변조기가 도시되어 있다.4A is a perspective view of one type of diffractive light modulator device using a piezoelectric method applicable to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4B is another type of diffraction type light using a piezoelectric method applicable to a preferred embodiment of the present invention. A perspective view of a modulator element. 4A and 4B, an optical modulator including a substrate 51, an insulating layer 52, a sacrificial layer 53, a ribbon structure 54, and a piezoelectric body 55 is shown.

기판(51)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 절연층(52)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 증착되며, 희생층으로 사용되는 물질을 식각하는 에천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 대해서 선택비가 높은 물질로 형성된다. 여기서 절연층(52) 상에는 입사광을 반사하기 위해 반사층(52(a), 52(b))이 형성될 수 있다.The substrate 51 is a commonly used semiconductor substrate, and the insulating layer 52 is deposited as an etch stop layer, and an etchant for etching a material used as a sacrificial layer, where the etchant is an etching gas or an etching Solution). The reflective layers 52 (a) and 52 (b) may be formed on the insulating layer 52 to reflect incident light.

희생층(53)은 리본 구조물(54)이 절연층(52)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 양 사이드에서 리본 구조물(54)을 지지하고, 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다.The sacrificial layer 53 supports the ribbon structure 54 at both sides such that the ribbon structure 54 is spaced apart from the insulating layer 52 at regular intervals, and forms a space at the center.

리본 구조물(54)은 상술한 바와 같이 입사광의 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 리본 구조물(54)의 형태는 상술한 바와 같이 정전기 방식에 따라 복수의 리본 형상으로 구성될 수도 있고, 압전 방식에 따라 리본의 중심부에 복수의 오픈홀을 구비할 수도 있다.The ribbon structure 54 serves to light modulate the signal by causing diffraction and interference of incident light as described above. The shape of the ribbon structure 54 may be configured in a plurality of ribbon shapes according to the electrostatic method as described above, or may be provided with a plurality of open holes in the center of the ribbon according to the piezoelectric method.

또한, 압전체(55)는 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(54)을 상하로 움직이도록 제어한다. 여기서, 반사층(52(a), 52(b))은 리본 구조물(54)에 형성된 홀(54(b), 54(d))에 대응하여 형성된다.In addition, the piezoelectric member 55 controls the ribbon structure 54 to move up and down according to the degree of contraction or expansion of up and down or left and right caused by the voltage difference between the upper and lower electrodes. Here, the reflective layers 52 (a) and 52 (b) are formed corresponding to the holes 54 (b) and 54 (d) formed in the ribbon structure 54.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 회절형 광 변조기 어레이의 평면도이고, 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 회절형 광 변조기의 광 변조 원리를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 상술한 도 4a에 도시된 형태의 광 변조기를 중심으로 설명한다.5A is a plan view of a diffractive light modulator array applicable to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a view for explaining a light modulation principle of the diffractive light modulator applicable to a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the optical modulator of the type shown in FIG. 4A will be described.

도 5a를 참조하면, 광 변조기는 각각 제1 화소(pixel #1), 제2 화소(pixel #2), …, 제m 화소(pixel #m)를 담당하는 m개의 마이크로 미러(50-1, 50-2, …, 50-m)로 구성된다. 광 변조기는 수직 주사선 또는 수평 주사선(여기서, 수직 주사선 또는 수평 주사선은 m개의 화소로 구성되는 것으로 가정함)의 1차원 영상에 대한 영상 정보를 담당하며, 각 마이크로 미러(50-1, 50-2, …, 50-m)는 수직 주사선 또는 수평 주사선을 구성하는 m개의 화소 중 어느 하나의 화소들을 담당한다.Referring to FIG. 5A, the optical modulator includes a first pixel (pixel # 1), a second pixel (pixel # 2),. And m micromirrors 50-1, 50-2,..., 50-m that are responsible for the m-th pixel (pixel #m). The optical modulator is responsible for image information on the one-dimensional image of the vertical scanning line or the horizontal scanning line (where the vertical scanning line or the horizontal scanning line is composed of m pixels), and each micromirror 50-1, 50-2. , ..., 50-m) are in charge of any one of m pixels constituting the vertical scan line or the horizontal scan line.

따라서, 각각의 마이크로 미러에서 반사 및 회절된 광은 이후 광 스캔 장치에 의해 스크린에 2차원 영상으로 투사된다. 예를 들면, VGA 640*480 해상도의 경우 480개의 수직 픽셀에 대해 광 스캔 장치의 한 면에서 640번 모듈레이션을 하여 광 스캔 장치의 한 면당 화면 1 프레임이 생성된다.Thus, the reflected and diffracted light in each micro mirror is then projected on the screen as a two dimensional image by the light scanning device. For example, in the case of VGA 640 * 480 resolution, 640 modulations are performed on one side of the optical scanning apparatus for 480 vertical pixels, thereby generating one frame of one screen per side of the optical scanning apparatus.

이하 제1 화소(pixel #1)을 중심으로 광변조의 원리에 대하여 설명하지만, 다른 픽셀들에 대해서도 동일한 내용이 적용가능함은 물론이다.Hereinafter, the principle of light modulation will be described based on the first pixel (pixel # 1), but the same may be applied to other pixels.

본 실시예에서 리본 구조물(54)에 형성된 홀(54(b)-1)은 2개인 것으로 가정한다. 2개의 홀(54(b)-1)로 인하여 리본 구조물(54) 상부에는 3개의 상부 반사층(54(a)-1)이 형성된다. 절연층(52)에는 2개의 홀(54(b)-1)에 상응하여 2개의 하부 반사층이 형성된다. 그리고 제1 화소(pixel #1)와 제2 화소(pixel #2) 사이의 간격에 의한 부분에 상응하여 절연층(52)에는 또 하나의 하부 반사층이 형성된다. 따라서, 각 픽셀당 상부 반사층(54(a)-1)과 하부 반사층의 개수는 동일하게 되며, 도 4a를 참조하여 전술한 바와 같이 0차 회절광 또는 ±1차 회절광을 이용하여 변조광의 휘도를 조절하는 것이 가능하다.In this embodiment, it is assumed that there are two holes 54 (b) -1 formed in the ribbon structure 54. Due to the two holes 54 (b)-1, three upper reflective layers 54 (a)-1 are formed on the ribbon structure 54. Two lower reflective layers are formed in the insulating layer 52 corresponding to the two holes 54 (b) -1. In addition, another lower reflective layer is formed on the insulating layer 52 corresponding to a portion of the gap between the first pixel (pixel # 1) and the second pixel (pixel # 2). Accordingly, the number of upper reflective layers 54 (a) -1 and lower reflective layers per pixel is the same, and the luminance of modulated light is obtained by using zero-order diffraction light or ± first-order diffraction light as described above with reference to FIG. 4A. It is possible to adjust.

도 5b를 참조하면, 회절형 광 변조기의 광 변조 원리를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 5a의 BB'선의 단면도를 중심으로 설명한다.5B, there is shown a diagram for explaining the light modulation principle of the diffractive light modulator. It demonstrates centering on sectional drawing of the line BB 'of FIG. 5A.

예를 들면, 빛의 파장이 λ인 경우 리본 구조물(54)에 형성된 상부 반사층(54(a), 54(c))과 하부 반사층(52(a), 52(b))이 형성된 절연층(52) 간의 간격이(2n)λ/4(n은 자연수)가 되도록 하는 제1 전압이 압전체(55)에 인가된다(도 5b의 (a) 참조). 이 경우 0차 회절광(반사광)의 경우 리본 구조물(54)에 형성된 상부 반사층(54(a), 54(c))에서 반사된 광과 절연층(52)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 nλ와 같아서 보강 간섭을 하여 회절광은 최대 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 휘도는 상쇄 간섭에 의해 최소값을 가진다.For example, when the wavelength of light is λ, an insulating layer having upper reflective layers 54 (a) and 54 (c) and lower reflective layers 52 (a and 52 (b)) formed on the ribbon structure 54 ( A first voltage is applied to the piezoelectric member 55 such that the interval between the two portions 52 is 2n lambda / 4 (n is a natural number) (see (a) of FIG. 5B). In this case, in the case of zero-order diffracted light (reflected light), the total path difference between the light reflected from the upper reflective layers 54 (a) and 54 (c) formed on the ribbon structure 54 and the light reflected from the insulating layer 52 is As nλ, constructive interference causes diffracted light to have maximum luminance. Here, in the case of + 1st and -1st diffraction light, the brightness of light has a minimum value due to destructive interference.

또한, 리본 구조물(54)에 형성된 상부 반사층(54(a), 54(c))과 하부 반사층(52(a), 52(b))이 형성된 절연층(52) 간의 간격이 (2n+1)λ/4(n은 자연수)가 되도록 하는 제2 전압이 압전체(55)에 인가된다(도 5b의 (b) 참조). 이 경우 0차 회절광(반사광)의 경우 리본 구조물(54)에 형성된 상부 반사층(54(a), 54(c))과 절연층(52)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 (2n+1)λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 회절광은 최소 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 보강 간섭에 의해 광의 휘도는 최대값을 가진다. 이러한 간섭의 결과, 광 변조기는 반사 또는 회절광의 광량을 조절하여 신호를 빛에 실을 수 있다.In addition, the interval between the upper reflective layers 54 (a) and 54 (c) formed on the ribbon structure 54 and the insulating layer 52 on which the lower reflective layers 52 (a) and 52 (b) are formed is (2n + 1). is applied to the piezoelectric body 55 (see (b) of FIG. 5B). In this case, in the case of zero-order diffracted light (reflected light), the total path difference between the upper reflective layers 54 (a) and 54 (c) formed on the ribbon structure 54 and the light reflected from the insulating layer 52 is (2n + 1). ) is equal to lambda / 2, and there is a destructive interference, so the diffracted light has the minimum luminance. In the case of the + 1st and -1st diffracted light, the luminance of light has a maximum value due to constructive interference. As a result of this interference, the light modulator can adjust the amount of reflected or diffracted light to carry the signal on the light.

이상에서는, 리본 구조물(54)과 하부 반사층(52(a), 52(b))이 형성된 절연층(52) 간의 간격이 (2n)λ/4 또는 (2n+1)λ/4인 경우를 설명하였으나, 입사광의 회절, 반사에 의해 간섭되는 세기를 조절할 수 있는 간격을 가지고 구동할 수 있는 다양한 실시예가 본 발명에 적용될 수 있음은 당연하다.In the above, the case where the space | interval between the ribbon structure 54 and the insulating layer 52 in which the lower reflective layers 52 (a) and 52 (b) were formed is (2n) (lambda) / 4 or (2n + 1) (lambda) / 4 Although described, it is obvious that various embodiments that can be driven with intervals that can adjust the intensity interfered by the diffraction and reflection of incident light can be applied to the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1차원 광변조기 소자를 이용한 컬러 디스플레이 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a color display apparatus using a 1D optical modulator device according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명에서 컬러 디스플레이 장치는 일반적으로 프로젝션(projection) 장치를 의미한다. 또한, 본 발명에서 1차원 광 변조기 소자는 GLV 디바이스(30), 멤스 구조물 또는 간섭 원리에 의해 일정한 입사광에 대하여 다양한 세기를 가지는 회절광을 생성하게 되고, 다양한 신호를 빛에 실을 수 있는 장치로써, 상술한 바와 같이 1차원 영상 화소를 담당하는 장치를 통칭한다.In the present invention, a color display device generally means a projection device. In addition, in the present invention, the one-dimensional light modulator device generates diffracted light having various intensities with respect to a constant incident light by the GLV device 30, the MEMS structure or the interference principle, and is a device capable of loading various signals on light. As described above, the device in charge of the one-dimensional image pixel is collectively referred to.

도 1 및 도 6 내지 도 11까지의 도면에서는 3개의 광원을 이용하여 4회 스캔하는 방식을 중심으로 설명하지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니며, 각기 다른 색광을 조사하는 임의의 N(여기서 N은 3이상의 자연수임)개의 광원을 이용하여 (N+1)회 스캔하는 방식의 컬러 디스플레이 장치 및 그 컬러 영상 표시 방법도 이하의 상세한 설명으로부터 도출될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.1 and 6 to 11 illustrate the method of scanning four times using three light sources, but this does not limit the scope of the present invention, and any N for irradiating different color light is provided. It will be readily understood that a color display device and a method of displaying a color image of the method of scanning (N + 1) times using N light sources (where N is a natural number of 3 or more) can also be derived from the following detailed description.

도 1을 참조하면, 1차원 광변조기 소자를 이용한 컬러 디스플레이 장치는 광원계(110), 조명 광학계(120), 하나의 패널(즉, 1개의 1차원 광변조기 소자(130)), 릴레이 광학계(140), 스캐너(150), 투사 광학계(160), 스크린(170) 및 영상 제어 회로(180)를 포함한다. 여기서, 조명 광학계(120), 릴레이 광학계(140), 투사 광학계(160)는 프로젝션 장치에서는 일반적인 구성요소이므로 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 1, a color display apparatus using a one-dimensional optical modulator device includes a light source system 110, an illumination optical system 120, a panel (that is, one one-dimensional optical modulator device 130), and a relay optical system ( 140, a scanner 150, a projection optical system 160, a screen 170, and an image control circuit 180. Here, since the illumination optical system 120, the relay optical system 140, and the projection optical system 160 are common components in the projection apparatus, detailed description thereof will be omitted.

광원계(110)는 빛의 삼원색인 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 조사하는 적색 광원(112), 녹색 광원(114) 및 청색 광원(116)을 포함하고 있다. 광원계(110)는 빛의 3원색에 대응되는 광원인 것이 바람직하지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니며, 다른 색상을 가지는 광원들에 의한 다양한 조합이 가능함은 물론이다. 광원계(110)는 레이저 광원인 것이 바람직하다.The light source system 110 includes a red light source 112, a green light source 114, and a blue light source 116 that emit red, green, and blue light, which are three primary colors of light, respectively. Although the light source system 110 is preferably a light source corresponding to three primary colors of light, this does not limit the scope of the present invention, and various combinations of light sources having different colors may be possible. The light source system 110 is preferably a laser light source.

광원계(110)에서의 각 색광들은 조명 광학계(120)에서 소정 각도로 반사되어 1차원 광변조기 소자(130)에 입사된다.Each color light in the light source system 110 is reflected by the illumination optical system 120 at a predetermined angle and is incident on the one-dimensional light modulator element 130.

1차원 광변조기 소자(130)는 적색 광원(112), 녹색 광원(114) 및 청색 광원(116) 중 어느 하나로부터 색광을 입사받는다. 동시에 2 이상의 색광을 입사받지는 않으며, 한번에 하나의 색에 대한 색광만을 입사받는 것이 바람직하다.The one-dimensional light modulator element 130 receives color light from any one of the red light source 112, the green light source 114, and the blue light source 116. It is preferable not to receive two or more color lights at the same time, and to receive only color light for one color at a time.

1차원 광변조기 소자(130)는 상술한 바대로 스크린(170)에 투사될 때 하나의 주사선에 대한 광강도 정보에 따라 입사광을 변조하여 회절광을 생성한다. 여기서, 하나의 주사선은 컬러 영상의 한 프레임(frame)을 구성하는 (수직 주사선의 화소 수) × (수평 주사선의 화소 수) 만큼의 주사선 중에서 어느 하나의 수평 주사선 또는 수직 주사선을 의미한다. 이하에서는 1차원 광변조기 소자(130)가 어느 하나의 수직 주사선을 담당하는 것을 중심으로 설명하지만, 이것이 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아님은 물론이다.As described above, the one-dimensional light modulator device 130 generates diffracted light by modulating the incident light according to the light intensity information of one scan line when projected onto the screen 170. Here, one scanning line means any one of the horizontal scanning lines or the vertical scanning lines among (the number of pixels of the vertical scanning line) x (the number of pixels of the horizontal scanning line) constituting one frame of the color image. Hereinafter, the one-dimensional optical modulator device 130 will be described as being mainly responsible for any one vertical scan line, but this is not a limitation of the scope of the present invention.

1차원 광변조기 소자(130)는 도 2에 도시된 GLV 디바이스(200) 또는 도 4에 도시된 멤스 구조물이 수직 주사선을 구성하는 화소 수만큼 병렬로 배치되어 하나의 수직 주사선을 담당하는 것이 바람직하다. 하나의 수직 주사선은 1차원 영상이고, 스크린(170)은 2차원 영상을 표현하는 바 추후 설명할 스캐너(150)에 의해 1차원 영상이 스캔됨으로써 2차원 영상으로 표현된다.In the one-dimensional optical modulator device 130, the GLV device 200 shown in FIG. 2 or the MEMS structure shown in FIG. 4 may be disposed in parallel by the number of pixels constituting the vertical scan line to cover one vertical scan line. . One vertical scanning line is a one-dimensional image, and the screen 170 represents a two-dimensional image, and thus, the one-dimensional image is scanned by the scanner 150 to be described later.

1차원 광변조기 소자(130)는 영상 정보가 포함되지 않은 색광을 입사받고, 추후 설명할 영상 제어 회로(180)로부터 수신한 광변조기 제어신호에 따라 해당 색광 및 해당 수직 주사선에 대한 영상 정보(즉, 광강도 정보)를 상기 색광에 싣는다. 이 과정이 색광의 변조이다. 즉, 영상 정보를 표현하는 패널의 역할을 1차원 광변조기 소자(130)가 담당한다. 이를 통해 영상 정보가 실린 색광 즉, 회절광은 릴레이 광학계(140)를 거쳐 스캐너(150)에 전달된다.The one-dimensional optical modulator 130 receives color light that does not include image information, and according to the optical modulator control signal received from the image control circuit 180 to be described later, image information about the corresponding color light and the corresponding vertical scan line (that is, Light intensity information) is loaded on the color light. This process is modulation of color light. That is, the one-dimensional optical modulator element 130 is in charge of the panel representing the image information. Through this, the color light carrying the image information, that is, the diffracted light, is transmitted to the scanner 150 via the relay optical system 140.

스캐너(150)는 영상 제어 회로(180)에서 수신한 스캐너 제어신호에 따라 회절광을 공간에 전개한다. 투사 광학계(160)는 프로젝션 렌즈를 포함하고 있으며, 스캐너(150)에 의해 공간에 전개되는 회절광을 스크린(170)에 컬러 영상으로 투사한다. The scanner 150 spreads the diffracted light in space according to the scanner control signal received from the image control circuit 180. The projection optical system 160 includes a projection lens, and projects the diffracted light developed in the space by the scanner 150 on the screen 170 as a color image.

상술한 바와 같이 스캐너(150)에 의해 공간에 전개되는 회절광은 1차원 광변조기 소자(130)에 의해 변조된, 표현될 화면의 프레임 중 어느 하나의 수직 주사선을 표시하는 1차원 영상신호이다.As described above, the diffracted light developed in the space by the scanner 150 is a one-dimensional image signal which displays a vertical scanning line of any one frame of a screen to be expressed, which is modulated by the one-dimensional optical modulator element 130.

스캐너(150)의 수평 방향으로의 회전에 의해 회절광을 스크린(170) 중 영상신호에 상응하는 정해진 위치의 수직 주사선에 투사한다. 스캐너(150)의 회전으로 인해 수평 방향으로 각 수직 주사선의 영상신호가 모두 투사되면 하나의 프레임이 완성되고 하나의 화면이 완성되어 사람의 눈에 한 화면으로 보이게 된다. 이러한 기능을 수행하는 스캐너(150)는 갈바노 스캐너(Galvanometer scanner) 또는 폴리곤 미러 스캐너(Polygon mirror scanner)일 수 있다.By rotating the scanner 150 in the horizontal direction, the diffracted light is projected onto the vertical scanning line at a predetermined position corresponding to the image signal in the screen 170. When all the image signals of each vertical scanning line are projected in the horizontal direction due to the rotation of the scanner 150, one frame is completed and one screen is completed to be seen as one screen to the human eye. The scanner 150 performing this function may be a galvanometer scanner or a polygon mirror scanner.

스캐너(150)에 의한 스캔이 수평 방향으로 이루어지며, 1차원 광변조기 소자(130)에 의한 변조는 각 수직 주사선 별로 이루어지는 것을 중심으로 설명하였지만, 이외에도 스캐너(150)에 의한 스캔이 수직 방향으로 이루어지며, 1차원 광변조기 소자(130)에 의한 변조는 각 수평 주사선 별로 이루어질 수도 있음은 물론이다.Although the scan by the scanner 150 is made in the horizontal direction, and the modulation by the 1D optical modulator element 130 is performed for each vertical scan line, the scan is performed in the vertical direction. Modulation by the one-dimensional optical modulator element 130 may be performed for each horizontal scan line, of course.

영상 제어 회로(180)는 영상 신호를 수신하고, 상기 영상 신호에는 한 화면을 형성하는 프레임에 대한 영상 정보가 포함되어 있다. 영상 정보는 (수직 주사선의 화소 수) × (수평 주사선의 화소 수) 만큼의 화소의 적색, 녹색 및 청색의 광강도 정보를 포함한다. 예를 들어 수직 주사선의 화소 수를 m(자연수), 수평 주사선의 화소 수를 n(자연수)이라 하면, 한 프레임은 n개의 제1 내지 제n 수직 주사선 으로 구성되거나 m개의 제1 내지 제m 수평 주사선으로 구성된다고 할 수 있다(도 6 참조).The image control circuit 180 receives an image signal, and the image signal includes image information of a frame forming one screen. The image information includes red, green, and blue light intensity information of the pixel by (number of pixels of the vertical scanning line) x (number of pixels of the horizontal scanning line). For example, if the number of pixels of the vertical scanning line is m (natural number) and the number of pixels of the horizontal scanning line is n (natural number), one frame is composed of n first to nth vertical scanning lines or m first to mth horizontal lines. It can be said that it consists of a scanning line (refer FIG. 6).

영상 제어 회로(180)는 영상 정보로부터 미리 정해진 순서에 따라 적색, 녹색 또는 청색에 관한 광강도 정보를 추출한다. 이때, 영상 제어 회로(180)는 광원계(110)를 구성하는 적색 광원(112), 녹색 광원(114) 및 청색 광원(116) 중 어느 하나의 광원에 대응하는 색광에 관한 광강도 정보를 한번 더 추출하게 된다. 또는 적색, 녹색 및 청색의 광강도 정보에 대해 버퍼 메모리(미도시)에 저장하고 있으며, 소정의 순서에 따라 버퍼 메모리로부터 추출할 수 있다.The image control circuit 180 extracts light intensity information regarding red, green, or blue in a predetermined order from the image information. In this case, the image control circuit 180 once receives the light intensity information regarding color light corresponding to any one of the red light source 112, the green light source 114, and the blue light source 116 constituting the light source system 110. Will extract more. Alternatively, red, green, and blue light intensity information is stored in a buffer memory (not shown), and can be extracted from the buffer memory in a predetermined order.

여기서 광강도 정보가 한번 더 추출되는 색광은 광원계(110) 중 다른 2개의 광원보다 상대적으로 약한 광출력(light power)을 가지는 광원의 색광인 것이 바람직하다. 예를 들어 3개의 광원 중 적색 광원이 나머지 다른 2개의 광원보다 약한 출력을 갖는 경우에는 적색→ 녹색→ 청색→ 적색 순으로 광강도 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 위의 순서는 일 예에 불과하며, 약한 출력을 갖는 광원에 대응한 색광에 대한 광강도 정보에 대하여 한번 더 추출해내는 것이라면 이외의 다양한 순서의 조합이 가능함은 물론이다. The color light from which the light intensity information is extracted once more is preferably the color light of a light source having a light power relatively weaker than the other two light sources of the light source system 110. For example, when the red light source among the three light sources has a weaker output than the other two light sources, the light intensity information may be extracted in the order of red → green → blue → red. Here, the above order is only an example, and if the light intensity information for color light corresponding to a light source having a weak output is extracted once more, a combination of various orders may be possible.

도 6은 본 발명에 따라 스크린에 투사되는 1 프레임의 구성을 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing the configuration of one frame projected onto a screen according to the present invention.

도 6을 참조하면, 스캐너(150)에 의한 스캔이 수평 방향으로 이루어질 때 제1 수직 주사선에서부터 제n 수직 주사선까지의 방향을 순방향(forward)이라고 하 고, 제n 수직 주사선에서부터 제1 수직 주사선까지의 방향을 역방향(backward)이라고 한다. 이하에서는 수평 방향으로의 스캐너(150)의 수평 방향으로의 회전이 반시계 방향인 경우 순방향으로, 이와 달리 시계 방향인 경우는 역방향으로 스캔되는 것으로 본다. 물론 이와 반대일 수 있다.Referring to FIG. 6, when the scan is performed by the scanner 150 in the horizontal direction, a direction from the first vertical scan line to the nth vertical scan line is referred to as a forward, and from the nth vertical scan line to the first vertical scan line The direction of is called backward. In the following description, it is assumed that the scanner 150 in the horizontal direction is scanned in the forward direction when the rotation in the horizontal direction is counterclockwise, and in the reverse direction when the clockwise direction is different. Of course, the opposite can be true.

또는 스캐너(150)에 의한 스캔이 수직 방향으로 이루어질 때 제1 수평 주사선에서부터 제m 수평 주사선까지의 방향을 순방향(forward)이라고 하고, 제m 수평 주사선에서부터 제1 수평 주사선까지의 방향을 역방향(backward)이라고 한다.Alternatively, when the scan is performed by the scanner 150 in the vertical direction, a direction from the first horizontal scan line to the m th horizontal scan line is called forward, and a direction from the m horizontal scan line to the first horizontal scan line is reversed. It is called).

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 갈바노 스캐너(150a)를 이용한 경우 임의의 1 프레임의 컬러 영상을 표시하는 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 7 illustrates a method of displaying a color image of any one frame when the galvano scanner 150a is used as an exemplary embodiment of the present invention.

도 7 이하의 도면에서는 영상 제어 회로(180)로부터의 광원 제어 신호, 광변조기 제어신호 및 스캐너 제어신호가 적색, 녹색, 청색 그리고 추후 설명할 약한 출력을 갖는 광원에 대응하는 색의 순으로 스캔되도록 광원계(110), 1차원 광변조기 소자(130) 및 스캐너(150)에 전달되는 것으로 가정한다. 또한 이때의 약한 출력을 갖는 광원은 적색 광원(112)인 것으로 가정한다. 물론 스캔 순서는 일 예시에 불과하며, 상기 순서 이외의 다른 순서에 의해서도 가능하다. 또한 약한 출력을 갖는 광원 역시 광원계(110) 중 추후 설명할 방식에 따라 결정되는 어느 하나의 광원일 수 있음은 물론이다.7, the light source control signal, the optical modulator control signal, and the scanner control signal from the image control circuit 180 are scanned in order of red, green, blue and colors corresponding to a light source having a weak output which will be described later. It is assumed that the light source 110 is transmitted to the one-dimensional optical modulator element 130 and the scanner 150. In addition, it is assumed that the light source having the weak output at this time is the red light source 112. Of course, the scanning order is only one example, and may be performed by other order than the above order. In addition, the light source having a weak output may also be any light source that is determined according to a method described later in the light source system 110.

또한, 이하에서 설명될 본 발명에 따른 컬러 영상 표시 방법은 컬러 디스플레이 장치에서 실행될 수 있는 영상 제어에 관한 명령어들의 프로그램이 유형적으 로 구현되고, 컬러 디스플레이 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체(예를 들어, 하드 디스크, CD-ROM 등)로서 구현되어 제공될 수 있음은 물론이다.In addition, the color image display method according to the present invention to be described below is a recording medium (e.g. For example, it may be implemented as a hard disk, a CD-ROM, etc.).

도 7의 (a)를 참조(이하, 제1 스캔이라 함)하면, 먼저 적색에 관한 광강도 정보를 추출한 경우, 영상 제어 회로(180)는 적색 광원(112)만 온(on) 상태가 되고 녹색 광원(114) 및 청색 광원(116)은 오프(off) 상태가 되도록 하는 광원 제어신호를 광원계(110)로 전달한다. 그리고 영상 제어 회로(180)는 제n 수직 주사선에 대한 적색 광강도 정보를 포함하는 광변조기 제어신호를 1차원 광변조기 소자(130)에 전달한다.Referring to FIG. 7A (hereinafter, referred to as a first scan), when the light intensity information regarding red is first extracted, the image control circuit 180 may turn on only the red light source 112. The green light source 114 and the blue light source 116 transmit a light source control signal to the light source system 110 to be turned off. The image control circuit 180 transmits the optical modulator control signal including the red light intensity information of the nth vertical scan line to the one-dimensional optical modulator element 130.

또한 광변조기 제어신호에 따라 변조된 회절광이 1차원 광변조기 소자(130)로부터 갈바노 스캐너(150a)에 전달될 때, 영상 제어 회로(180)는 갈바노 스캐너(150a)가 스크린(170) 상에서 제n 수직 주사선에 상응하는 위치에 회절광이 표현될 수 있도록 회전시켜 위치를 조절하게 하는 스캐너 제어신호를 갈바노 스캐너(150a)에 전달한다. 여기서, 스캐너 제어신호는 갈바노 스캐너(150a)가 소정의 속도를 가지고 일방향으로(본 예에서는 시계방향) 회전하도록 하는 속도 제어신호이거나, 소정 위치로 움직이도록 하는 위치 제어신호일 수 있다.In addition, when the diffracted light modulated according to the optical modulator control signal is transmitted from the one-dimensional optical modulator element 130 to the galvano scanner 150a, the image control circuit 180 causes the galvano scanner 150a to display the screen 170. The scanner control signal is transmitted to the galvano scanner 150a so as to adjust the position by rotating the diffracted light so that the diffraction light can be expressed at the position corresponding to the nth vertical scan line. Here, the scanner control signal may be a speed control signal for causing the galvano scanner 150a to rotate in one direction (clockwise in this example) at a predetermined speed, or may be a position control signal for moving to a predetermined position.

이후, 마찬가지로 영상 제어 회로(180)는 제(n-1) 수직 주사선부터 제1 수직 주사선에 이를때까지 1차원 광변조기 소자(130) 및 갈바노 스캐너(150a)에 각 수직 주사선에 상응하는 각각의 광변조기 제어신호 및 스캐너 제어신호를 전달한다.Thereafter, the image control circuit 180 similarly corresponds to each vertical scan line in the one-dimensional optical modulator element 130 and the galvano scanner 150a from the (n-1) th vertical scan line to the first vertical scan line. Passes the optical modulator control signal and the scanner control signal.

도 7의 (b)를 참조(이하, 제2 스캔이라 함)하면, 상술한 바와 같이 적색에 관하여 제n 수직 주사선에서부터 제1 수직 주사선까지 역방향으로 스크린(170) 상에 투사가 완료되면, 녹색에 관한 광강도 정보를 추출한다. 그리고 적색에 관하여 스크린(170) 상에 투사한 것과 유사한 방법으로 스크린(170) 상에 녹색에 관하여 투사한다.Referring to FIG. 7B (hereinafter referred to as a second scan), when the projection is completed on the screen 170 in the reverse direction from the nth vertical scan line to the first vertical scan line with respect to red as described above, green is completed. Extract light intensity information for. And projects green relative to screen 170 in a similar manner as projected on screen 170 with respect to red.

이때, 갈바노 스캐너(150a)는 양방향 스캔이 가능하고, 제2 스캔시에는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이러한 이유로, 녹색의 경우에는 도 7의 (a)의 제1 스캔에서와 달리 제1 수직 주사선에서부터 제n 수직 주사선에 이르는 순방향으로의 투사가 이루어진다. 따라서, 녹색에 관한 광강도 정보 추출시에는 제1 수직 주사선에 대한 광강도 정보에 상응하는 광변조기 제어신호를 먼저 1차원 광변조기 소자(130)에 전달해야 한다.In this case, the galvano scanner 150a may scan in both directions, and rotate in a counterclockwise direction during the second scan. For this reason, in the case of green, projection is performed in the forward direction from the first vertical scan line to the nth vertical scan line, unlike in the first scan of FIG. Therefore, when extracting light intensity information on green, an optical modulator control signal corresponding to the light intensity information on the first vertical scan line must first be transmitted to the 1D optical modulator element 130.

도 7의 (c)를 참조(이하, 제3 스캔이라 함)하면, 상술한 바와 같이 녹색에 관하여 제1 수직 주사선에서부터 제n 수직 주사선까지 순방향으로 스크린(170) 상에 투사가 완료되면, 청색에 관한 광강도 정보를 추출한다. 청색에 대해서는 제1 스캔에서 스크린(170) 상에 투사한 것과 동일한 방법으로 투사하게 된다.Referring to FIG. 7C (hereinafter referred to as a third scan), when the projection is completed on the screen 170 in the forward direction from the first vertical scan line to the nth vertical scan line with respect to green as described above, blue Extract light intensity information for. The blue color is projected by the same method as projected on the screen 170 in the first scan.

도 7의 (d)를 참조(이하, 제4 스캔이라 함)하면, 상술한 바와 같이 청색에 관하여 제n 수직 주사선에서부터 제1 수직 주사선까지 역방향으로 스크린(170) 상에 투사가 완료되면, 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나에 대한 광강도 정보를 다시 추출한다.Referring to FIG. 7D (hereinafter referred to as a fourth scan), when the projection is completed on the screen 170 in the reverse direction from the nth vertical scan line to the first vertical scan line with respect to blue as described above, red is completed. The light intensity information of any one of green, blue, and blue is extracted again.

이때, 다시 추출되는 광강도 정보는 광원계(110)를 구성하는 적색 광원(112), 녹색 광원(114), 청색 광원(116) 중 다른 2개의 광원보다 상대적으로 약 한 출력을 갖는 광원(이하, 약한 출력을 갖는 광원이라 약술함)에 대응하는 색광 정보인 것이 바람직하다.At this time, the extracted light intensity information is a light source having a relatively weaker output than the other two light sources of the red light source 112, green light source 114, blue light source 116 constituting the light source 110 (hereinafter Is a light source having a weak output.

여기서 광원계(110) 중 어느 하나가 다른 2개보다 상대적으로 약한 출력을 갖는다 함은 컬러 영상 정보를 구현하기 위해 이상적으로 요구되는 색별 광 파워와 상기 광원으로서 조달 가능한 상용 레이저 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광 파워를 비교하여 가장 작은 비율을 나타냄을 의미한다. 이는 후술할 도 11의 상세한 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.Here, any one of the light source systems 110 has a relatively weaker output than the other two means that the color-specific optical power ideally required to implement color image information and the color-specific information obtained from commercial laser light sources procurable as the light source. It means that the maximum optical power is compared to show the smallest ratio. This will be more apparent through the detailed description of FIG. 11 to be described later.

약한 출력을 갖는 광원(본 예에서는 적색 광원)에 대해서는 제2 스캔에서 스크린(170) 상에 투사한 것과 동일한 방법으로 투사하게 된다.A light source with a weak output (red light source in this example) will be projected in the same way as it was projected on screen 170 in a second scan.

도 7의 (e)를 참조하면, 제1번 스캔에서부터 제4 스캔까지의 총 4회의 스캔이 완료됨으로써 한 화면에 대하여 풀 컬러(full color) 영상이 스크린(170)에 구현되고 있다. 여기서, 1 프레임의 풀 컬러 영상이 구현되는 데까지 걸리는 시간은 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)초 내여야 한다.Referring to FIG. 7E, a full color image is implemented on the screen 170 for one screen by completing four scans from the first scan to the fourth scan. Here, the time required for realizing a full color image of one frame should be within 1 / (field frequency according to the television broadcasting method) seconds.

텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수는 사람이 시각적으로 동영상 화면의 끊김을 감지할 수 없는 최소 주파수를 의미한다. 컬러 디스플레이 장치로서 텔레비전 방송방식은 NTSC(national television system committee) 방식, PAL(phase alternation by line) 방식 등이 있다.The field frequency according to the television broadcasting method means a minimum frequency at which a human cannot visually detect a break in the moving picture screen. As a color display apparatus, a television broadcasting method includes an NTSC (national television system committee) method, a PAL (phase alteration by line) method, and the like.

NTSC 방식은 적색, 녹색, 청색의 삼원색 신호를 하나의 휘도신호(Y)와 두 개의 색차신호(I, Q)로 행렬변환한 다음 다중화하여 6MHz의 주파수 대역폭으로 전송하는 방식이다. PAL 방식은 NTSC 방식의 단점인 색상의 전송방식을 보완한 방식이 다. NTSC 방식은 주사선이 525개, 필드 주파수가 60Hz로 구성되어 있으며, PAL 방식은 주사선이 625개, 필드 주파수가 50Hz로 구성되어 있다.The NTSC method converts the three primary color signals of red, green, and blue into one luminance signal (Y) and two color difference signals (I, Q), and then multiplexes and transmits them in a frequency bandwidth of 6 MHz. The PAL method complements the color transmission method, which is a disadvantage of the NTSC method. The NTSC system consists of 525 scan lines and 60 Hz field frequency. The PAL method consists of 625 scan lines and 50 Hz field frequency.

즉, 필드 주파수에 따라 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색이 1/(필드 주파수 (예를 들어 NTSC 방식의 경우 60Hz, PAL 방식의 경우 50Hz))초 내에 한 화면 상에 각각 한번씩 투사되면 사람의 눈은 동시에 적색, 녹색, 청색을 모두 포함하는 풀 컬러 영상이 표현된 화면이 형성되고 있는 것으로 보게 된다.That is, if three primary colors of light, red, green, and blue, are projected once on one screen within 1 / (field frequency (for example, 60Hz for NTSC, 50Hz for PAL)) according to the field frequency, 'S eyes are seen as forming a screen in which a full-color image containing both red, green, and blue is simultaneously formed.

다만, 본 발명에서는 투사되는 풀 컬러 영상의 밝기 향상을 위하여 약한 출력을 갖는 광원에 대하여 한번 더 스캔을 하여 총 4회 스캔을 통하여 풀 컬러 영상을 구현하고 있다. 이를 위해서 갈바노 스캐너(150a)는 총 2회전(즉, 총 4회 스캔)의 양방향 스캔을 하여 풀 컬러 영상을 구현하고 있다.However, the present invention implements a full color image through a total of four scans by scanning the light source having a weak output once more to improve the brightness of the projected full color image. To this end, the galvano scanner 150a implements a full color image by performing a bidirectional scan of a total of two rotations (that is, four scans in total).

여기서, 갈바노 스캐너(150a)의 1회전이란 갈바노 스캐너(150a)가 시계 방향의 회전 및 반시계 방향의 회전 즉, 양방향 회전을 완료했을 때를 의미한다. 따라서, 갈바노 스캐너(150a)가 2회전 하는데 걸리는 시간은 1/(필드 주파수)초 내인 것이 바람직하고, 갈바노 스캐너(150a)의 양방향 스캔 주파수는 필드 주파수의 2배인 것이 바람직하다.Here, one rotation of the galvano scanner 150a means when the galvano scanner 150a completes the clockwise rotation and the counterclockwise rotation, that is, the bidirectional rotation. Therefore, the time taken for the galvano scanner 150a to make two revolutions is preferably within 1 / (field frequency) seconds, and the bidirectional scan frequency of the galvano scanner 150a is preferably twice the field frequency.

도 8은 스캐너가 도 7의 갈바노 스캐너(150a)인 경우 본 발명에서 연속되는 프레임의 컬러 영상을 표시하는 방법을 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a method of displaying color images of consecutive frames in the present invention when the scanner is the galvano scanner 150a of FIG. 7.

도 8을 참조하면, 제1 스캔에서는 갈바노 스캐너(150a)의 시계 방향 회전에 대하여 적색 광원(112)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k(임의의 자연수)번째 프레임의 영상 정보 중에서 적색 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 역방향으로 투사된다.Referring to FIG. 8, in the first scan, only the red light source 112 is turned on with respect to the clockwise rotation of the galvano scanner 150a, and k (any natural number) is included in the one-dimensional optical modulator element 130. Only the red information of the image information of the (th) th frame is modulated and projected in the reverse direction on the screen 170.

제2 스캔에서는 갈바노 스캐너(150a)의 반시계 방향 회전에 대하여 녹색 광원(114)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k번째 프레임의 영상 정보 중에서 녹색 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 순방향으로 투사된다. In the second scan, only the green light source 114 is turned on with respect to the counterclockwise rotation of the galvano scanner 150a, and only the green information is displayed among the image information of the k-th frame in the one-dimensional optical modulator element 130. This is modulated and projected forward on the screen 170.

제3 스캔에서는 갈바노 스캐너(150a)의 시계 방향 회전에 대하여 청색 광원(116)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k번째 프레임의 영상 정보 중에서 청색 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 역방향으로 투사된다.In the third scan, only the blue light source 116 is turned on with respect to the clockwise rotation of the galvano scanner 150a, and only the blue information of the k-th frame image information is included in the one-dimensional optical modulator element 130. It is modulated and projected in reverse on the screen 170.

제4 스캔에서는 갈바노 스캐너(150a)의 반시계 방향 회전에 대하여 약한 출력을 갖는 광원(본 예에서는 적색 광원)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k번째 프레임의 영상 정보 중에서 약한 출력을 갖는 광원에 대응하는 색광 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 순방향으로 투사된다. In the fourth scan, only a light source (in this example, a red light source) having a weak output with respect to the counterclockwise rotation of the galvano scanner 150a is turned on, and the one-dimensional optical modulator element 130 has a k-th frame. Only the color light information corresponding to the light source having the weak output among the image information of the image is modulated and projected forward on the screen 170.

제1 스캔에서 제4 스캔을 진행함에 따라 k번째 프레임에 해당하는 풀 컬러 이미지를 완성하게 되고, 상기 총 4회의 스캔에 소요되는 시간은 NTSC 방식에 의할 때 1/60 초 내에, PAL 방식에 의할 때 1/50 초 내에 이루어져야 한다.As the fourth scan is performed in the first scan, a full color image corresponding to the k-th frame is completed, and the time required for the four scans is within 1/60 second based on the NTSC method. Must be made within 1/50 of a second.

이후 제1 스캔에서부터 제4 스캔까지의 과정을 반복하여 (k+1), (k+2), (k+3), … 번째 프레임에 해당하는 풀 컬러 영상을 연속적으로 표현할 수 있다. 이때, 상기 (k+1), (k+2), (k+3), … 번째 프레임 별로 각각 NTSC 방식에 의할 때 1/60 초 내에, PAL 방식에 의할 때 1/50 초 내에 이루어져야 함은 물론이다. After that, the processes from the first scan to the fourth scan are repeated, so that (k + 1), (k + 2), (k + 3),... The full color image corresponding to the first frame may be continuously displayed. At this time, the (k + 1), (k + 2), (k + 3), ... Of course, the first frame must be performed within 1/60 seconds using the NTSC method and within 1/50 seconds using the PAL method.

도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예로서 폴리곤 미러 스캐너(150b)를 이용한 경우 연속되는 프레임의 컬러 영상을 표시하는 방법을 나타낸 도면이다.FIG. 9 illustrates a method of displaying color images of consecutive frames when the polygon mirror scanner 150b is used as another preferred embodiment of the present invention.

여기서 폴리곤 미러 스캐너(150b)는 옆면에 미러를 가지는 육각 기둥 형상을 갖는 것을 예시하고 있지만, 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 모양은 일 예에 불과하며 다양한 응용(예를 들어, 일반적인 다각 기둥의 형상)이 가능함을 당업자는 쉽게 알 수 있을 것이다.Although the polygon mirror scanner 150b exemplarily has a hexagonal pillar shape having a mirror on the side, the polygon mirror scanner 150b is merely an example and has various applications (for example, a shape of a general polygonal pillar). It will be readily apparent to one skilled in the art that this is possible.

도 9의 설명에서 사용되는 '제1 스캔' 내지 '제4 스캔'은 도 7 및 도 8에서 사용된 동일 용어와 같이 1 프레임의 영상을 구현할 때의 색광별 스캔 순서를 나타내는 것이다. 다만 도 9에서의 폴리곤 미러 스캐너(150b)는 갈바노 스캐너(150a)와는 달리 단방향(시계방향 또는 반시계 방향 중 어느 일방향, 본 예에서는 반시계 방향) 회전을 한다. 따라서, 스캔 방향도 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 회전 방향에 상응하여 단방향(역방향 또는 순방향 중 어느 일방향, 본 예에서는 항상 순방향)을 갖게 된다.As used in the description of FIG. 9, the 'first scan' to 'fourth scan' indicate the scanning order for each color light when an image of one frame is implemented as the same terms used in FIGS. 7 and 8. However, unlike the galvano scanner 150a, the polygon mirror scanner 150b in FIG. 9 rotates in one direction (either one of clockwise or counterclockwise, in this example, counterclockwise). Therefore, the scanning direction also has a unidirectional direction (either one of the reverse direction or the forward direction, in this example always the forward direction) corresponding to the rotation direction of the polygon mirror scanner 150b.

또한 도 9에서는 폴리곤 미러 스캐너(150b)에 의한 스캔이 수평 방향으로 이루어지며, 1차원 광변조기 소자(130)에 의한 변조는 각 수직 라인별로 이루어지는 것을 예시로 들고 있다. 그러나 이외에도 폴리곤 미러 스캐너(150b)에 의한 스캔이 수직 방향으로 이루어지며, 1차원 광변조기 소자(130)에 의한 변조는 각 수평 라인별로 이루어질 수도 있음은 물론이다.In addition, in FIG. 9, the scan by the polygon mirror scanner 150b is performed in the horizontal direction, and the modulation by the one-dimensional optical modulator element 130 is performed for each vertical line. However, in addition to this, the scan by the polygon mirror scanner 150b is performed in the vertical direction, and the modulation by the one-dimensional optical modulator element 130 may be performed for each horizontal line.

도 9를 참조하면, 제1 스캔에서 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 반시계 방향의 1/6회전(만일 폴리곤 미러 스캐너가 n각형 모양을 갖는다면 1/n회전)에 대하여 적색 광원(112)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k(임의의 자연수)번째 프레임의 영상 정보 중에서 적색 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 순방향으로 투사된다.Referring to FIG. 9, only the red light source 112 for 1/6 rotation (1 / n rotation if the polygon mirror scanner has an n-shaped shape) of the polygon mirror scanner 150b in the first scan. In the on state, only one red information is modulated from the k (arbitrary natural number) -th frame image information on the one-dimensional optical modulator element 130 to be projected forward on the screen 170.

여기서 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 회전은 영상 제어 회로(180)로부터 전달되는 스캐너 제어 신호에 의해 제어되며, 스캐너 제어 신호는 폴리곤 미러 스캐너(150b)가 단방향을 가지면서 소정의 속도를 가지고 회전하도록 하는 속도 제어신호이거나 또는 소정의 위치로 움직이도록 하는 위치 제어신호일 수 있다.Here, the rotation of the polygon mirror scanner 150b is controlled by a scanner control signal transmitted from the image control circuit 180, and the scanner control signal causes the polygon mirror scanner 150b to rotate at a predetermined speed while having a unidirectional direction. It may be a speed control signal or a position control signal for moving to a predetermined position.

제2 스캔에서는 제1 스캔에 연이어 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 그 다음의 반시계 방향의 1/6회전에 대하여 녹색 광원(114)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k번째 프레임의 영상 정보 중에서 녹색 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 순방향으로 투사된다.In the second scan, only the green light source 114 is turned on for the next counterclockwise 1/6 rotation of the polygon mirror scanner 150b subsequent to the first scan, and the one-dimensional optical modulator element 130 ), Only green information is modulated from the image information of the k-th frame and projected forward on the screen 170.

제3 스캔에서는 제2 스캔에 연이어 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 그 다음의 반시계 방향의 1/6회전에 대하여 청색 광원(116)만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k번째 프레임의 영상 정보 중에서 청색 정보만이 변조되어서 스크린(170) 상에 순방향으로 투사된다.In the third scan, only the blue light source 116 is turned on for the next counterclockwise 1/6 rotation of the polygon mirror scanner 150b following the second scan, and the one-dimensional optical modulator element 130 ), Only blue information is modulated from the image information of the k-th frame and projected forward on the screen 170.

제4 스캔에서는 제3 스캔에 연이어 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 그 다음의 반시계 방향의 1/6회전에 대하여 약한 출력을 갖는 광원만이 온(on) 상태가 되고, 1차원 광변조기 소자(130)에는 k번째 프레임의 영상 정보 중에서 약한 출력을 갖는 광원(본 예에서는 적색 광원)에 대응하는 색광 정보가 한번 더 변조되어서 스크린(170) 상에 순방향으로 투사된다.In the fourth scan, only the light source having a weak output for the next counterclockwise 1/6 rotation of the polygon mirror scanner 150b following the third scan is turned on, and the one-dimensional optical modulator element ( In 130, color light information corresponding to a light source having a weak output among the image information of the k-th frame (in this example, a red light source) is modulated once more and projected forward on the screen 170.

이와 같이 제1 스캔에서 제4 스캔을 진행함에 따라 k번째 프레임에 해당하는 풀 컬러 이미지를 완성하게 되고, 2/3 회전(4/6 회전)에 소요되는 시간은 NTSC 방식에 의할 때 1/60 초 내에, PAL 방식에 의할 때 1/50 초 내에 이루어져야 한다. 물론, 폴리곤 미러 스캐너(150b)가 육각 기둥이 아닌 n각 기둥 모양을 갖는 경우에는 4/n회전에 소요되는 시간이 NTSC 방식에 의할 때 1/60 초 내에, PAL 방식에 의할 때 1/50 초 내에 이루어져야 할 것이다. 여기서, 폴리곤 미러 스캐너(150b)의 1회전이란 어느 일 방향으로의 회전을 통해 다시 원 위치로 돌아올 때까지를 의미하는 것으로 한다.In this way, as the fourth scan is performed in the first scan, a full color image corresponding to the kth frame is completed, and the time required for 2/3 rotation (4/6 rotation) is 1 / when using the NTSC method. Within 60 seconds, it should be done within 1/50 seconds by the PAL method. Of course, when the polygon mirror scanner 150b has an n-angle column shape instead of a hexagonal column, the time required for 4 / n rotation is within 1/60 second when using the NTSC method, and 1 / when using the PAL method. It should be done in 50 seconds. Here, one rotation of the polygon mirror scanner 150b means until it returns to its original position through rotation in one direction.

이후 제 1번 스캔에서부터 제 4번 스캔까지의 과정을 반복하여 (k+1), (k+2), (k+3), … 번째 프레임에 해당하는 풀 컬러 영상을 연속적으로 표현할 수 있다. 이때, 상기 (k+1), (k+2), (k+3), … 번째 프레임 별로 각각 NTSC 방식에 의할 때 1/60 초 내에, PAL 방식에 의할 때 1/50 초 내에 이루어져야 함은 물론이다.Thereafter, the processes from the first scan to the fourth scan are repeated, so that (k + 1), (k + 2), (k + 3),... The full color image corresponding to the first frame may be continuously displayed. At this time, the (k + 1), (k + 2), (k + 3), ... Of course, the first frame must be performed within 1/60 seconds using the NTSC method and within 1/50 seconds using the PAL method.

도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 시간에 따라 영상 제어 회로(180)에서 전달하는 광원 제어신호, 광변조기 제어신호 및 스캐너 제어신호의 예시를 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)는 본 발명에서 스캐너로서 갈바노 스캐너(150a)를 이용한 경우이고, 도 10의 (b)는 스캐너로서 폴리곤 미러 스캐너(150b)를 이용한 경우를 나타낸다. 본 예에서는 NTSC 방식을 기초로 하여 60Hz의 필드 주파수를 가지고, 한 프레임은 1/60초(sec)의 주기를 가지는 것으로 가정한다.10 is a diagram illustrating an example of a light source control signal, an optical modulator control signal, and a scanner control signal transmitted from the image control circuit 180 according to time according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 10A illustrates a case where a galvano scanner 150a is used as a scanner, and FIG. 10B illustrates a case where a polygon mirror scanner 150b is used as a scanner. In this example, it is assumed that the frame frequency is 60 Hz based on the NTSC scheme, and one frame has a period of 1/60 second (sec).

도 10을 참조하면, 광변조기 제어신호는 적색, 녹색, 청색, 약한 출력을 갖는 광원에 대응되는 색광의 순으로 영상 정보 즉, 광강도 정보를 포함하면서 영상 제어 회로(180)로부터 1차원 광변조기 소자(130)에 전달된다.Referring to FIG. 10, the optical modulator control signal includes image information, that is, light intensity information, in order of color light corresponding to a light source having a red, green, blue, and weak output, and the one-dimensional optical modulator from the image control circuit 180. Delivered to device 130.

적색 영상 정보가 전달되는 경우에는 적색 광원(112)만을, 녹색 영상 정보가 전달되는 경우에는 녹색 광원(114)만을, 그리고 청색 영상 정보가 전달되는 경우에는 청색 광원(116)만을 온(on) 상태로 하는 광원 제어신호가 영상 제어 회로(180)로부터 광원계(110)로 전달된다. 상기 과정이 완료된 후, 영상 제어 회로(180)는 약한 출력을 갖는 광원을 한번 더 온(on) 상태로 하는 광원 제어신호를 광원계(110)로 전달한다.Only red light source 112 when red image information is transmitted, only green light source 114 when green image information is transmitted, and only blue light source 116 when blue image information is transmitted (on) The light source control signal is transmitted from the image control circuit 180 to the light source system 110. After the process is completed, the image control circuit 180 transmits a light source control signal for turning on the light source having a weak output once again to the light source system 110.

도 10의 (a)의 경우, 갈바노 스캐너(150a)는 각 영상 정보에 대하여 스크린(170) 상에 한번씩 투사되도록 하며, 시계 방향으로 회전하면 역방향으로 스캔되고 반시계 방향으로 회전하면 순방향으로 스캔된다.In the case of FIG. 10A, the galvano scanner 150a projects the image information once on the screen 170, and scans in the reverse direction when rotated clockwise, and scans in the forward direction when rotated counterclockwise. do.

갈바노 스캐너(150a)는 시계 방향과 반시계 방향으로의 즉, 양방향으로의 왕복을 통해 1 회전을 완료한다. 따라서, 2 회전에 의해 적색, 녹색, 청색 및 약한 출력을 갖는 광원에 대응하는 색광을 각각 한번씩 투사할 수 있으며, 풀 컬러 영상을 완성한다. 따라서 갈바노 스캐너(150a)가 1 회전 하는 시간은 1/120초이고, 스캔 주파수는 120Hz가 된다. The galvano scanner 150a completes one revolution by reciprocating in the clockwise and counterclockwise directions, that is, in both directions. Thus, by two rotations, color light corresponding to a light source having red, green, blue and weak outputs can be projected once each, thereby completing a full color image. Therefore, the time that the galvano scanner 150a rotates once is 1/120 second, and the scan frequency is 120 Hz.

도 10의 (b)의 경우, 폴리곤 미러 스캐너(150b)는 각 영상 정보에 대하여 스 크린(170) 상에 한번씩 투사되도록 하며, 시계 방향만으로 회전하면 역방향만으로 스캔되고 반시계 방향만으로 회전하면 순방향만으로 스캔된다. In the case of FIG. 10 (b), the polygon mirror scanner 150b is projected once on the screen 170 for each image information. When rotated clockwise only, the polygon mirror scanner 150b is scanned only in the reverse direction, and rotated counterclockwise only in the forward direction. Is scanned.

폴리곤 미러 스캐너(150b)는 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어는 일방향만으로 즉, 단방향으로 회전함으로써 1 회전을 완료한다. 도 10의 (b)는 육각 기둥 모양의 폴리곤 미러 스캐너(150b)가 반시계 방향으로 회전하는 경우를 예시하고 있는바, 반시계 방향으로 6번의 이동을 통해 1회전을 완료한다. 따라서, 스캐너(150)가 상기 예시의 육각 기둥 모양의 폴리곤 미러 스캐너(150b)인 경우에는 2/3 회전에 의해 적색, 녹색, 청색 및 약한 출력을 갖는 광원에 대응하는 색광을 각각 한번씩 투사할 수 있으며, 풀 컬러 영상을 완성한다. 따라서 폴리곤 미러 스캐너(150b)가 1 회전 하는 시간은 1/40초이고, 스캔 주파수는 40Hz가 된다. 다만, 도 10의 (b)에 도시된 폴리곤 미러 스캐너는 일 예시에 불과하며, 그 모양에 따라서 상이한 스캔 주파수를 가질 수 있음은 물론이다.The polygon mirror scanner 150b completes one rotation by rotating in only one of the clockwise or counterclockwise directions, that is, the unidirectional direction. 10B illustrates a case in which the hexagonal columnar polygon mirror scanner 150b rotates in the counterclockwise direction, thereby completing one rotation through six movements in the counterclockwise direction. Therefore, in the case where the scanner 150 is the hexagonal polygon mirror scanner 150b of the above example, color light corresponding to a light source having red, green, blue, and weak outputs can be projected once by 2/3 rotation. And completes a full color image. Therefore, one rotation time of the polygon mirror scanner 150b is 1/40 seconds, and the scan frequency is 40 Hz. However, the polygon mirror scanner shown in (b) of FIG. 10 is merely an example and may have a different scan frequency according to its shape.

도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 4회 스캔시의 밝기 향상의 정도를 3회 스캔한 경우와 비교한 테이블(Table)이다.FIG. 11 is a table comparing the degree of brightness enhancement during four scans with three scans according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3개의 상용 광원 중 적색(R) 광원이 약한 출력을 갖는 경우를 예시하고 있다.Referring to FIG. 11, a red (R) light source among three commercial light sources of red (R), green (G), and blue (B) has a weak output.

여기서 약한 출력을 갖는 광원이라 함은 3개의 상용 광원 중 어느 하나의 광원이 나머지 다른 2개의 광원보다 상대적으로 약한 출력을 갖는다는 것을 의미한다. 또한, 여기서 약한 출력을 갖는다 함은 컬러 영상 정보를 구현하기 위해 이상 적으로 요구되는 색별 광출력과 광원으로서 조달 가능한 상용 레이저 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광출력을 비교하여 가장 작은 비율을 나타냄을 의미한다.Herein, a light source having a weak output means that one light source of three commercial light sources has a relatively weak power than the other two light sources. In addition, having a weak output means that the smallest ratio is obtained by comparing the color light output ideally required to implement color image information with the maximum light output for each color obtained from commercial laser light sources that can be procured as a light source. do.

다만, 도 11은 일 예에 불과하며, 컬러 정보를 구현하기 위해 요구되는 색별 광 파워 및 상용 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광 파워가 각각 상이해짐에 따라 가장 작은 비율을 갖는 즉, 약한 출력을 갖는 광원이 다르게 결정될 수 있음은 자명하다.However, FIG. 11 is only an example, and the color-specific optical power required for realizing color information and the maximum optical power for each color obtained from a commercial light source are different, respectively. It is apparent that the light source can be determined differently.

도 11에 도시된 테이블의 설명에 앞서 도 11에 사용된 각각의 약어를 먼저 설명하면, 'Needs'는 컬러 영상 정보를 구현하기 위해 이상적으로 요구되는 색별 광출력을 의미한다. 'LD Max'는 컬러 디스플레이 장치의 제작 시점에서 광원으로서 실제 구할 수 있는 상용 레이저 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광출력을 의미한다. 'Effective PW'는 상기 상용 레이저 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광출력 중에서 컬러 영상 정보의 구현시 실제로 사용되는 색별 유효 광출력을 의미한다.Prior to the description of the table shown in FIG. 11, each abbreviation used in FIG. 11 will be described first. 'Needs' means color-specific light output ideally required to implement color image information. 'LD Max' means the maximum light output for each color that can be obtained from a commercial laser light source that can be actually obtained as a light source at the time of manufacturing a color display device. 'Effective PW' refers to the effective light output for each color actually used in the implementation of color image information among the maximum light output for each color obtained from the commercial laser light source.

도 11의 (a) 내지 (c)의 예시에서 보듯이 'Needs'값은 각 디스플레이 장치가 요구하는 조건에 따라 달라질 수 있으며,'LD Max'값 또한 사용되는 상용 레이저 광원에 따라 달라지게 되고, 이에 따라 'Effective PW'값은 상기 두 값에 상응하여 바뀔 수 있음은 물론이다. As shown in (a) to (c) of FIG. 11, the 'Needs' value may vary depending on the condition required by each display device, and the 'LD Max' value also depends on the commercial laser light source used. Accordingly, the 'Effective PW' value may be changed corresponding to the two values.

이때, 약한 출력을 갖는 광원은 색별'LD Max'값을 색별'Needs'값으로 나눴을 때 나오는 비율 값이 상대적으로 가장 작은 것에 대응하는 광원으로 결정된다. 도 11의 (a) 경우를 예로 들면, 색별 비율 값은 각각 적색 광원의 경우 40/69(0.58), 녹색 광원의 경우 100/56(1.79), 청색 광원의 경우 50/53(0.94)이 되고, 여기서 가장 작은 비율 값을 갖는 적색 광원이 약한 출력을 갖는 광원으로 결정되는 것이다.In this case, a light source having a weak output is determined as a light source corresponding to a relatively small ratio value obtained by dividing the color-specific 'LD Max' value by the color-specific 'Needs' value. For example, in FIG. 11A, the color-specific ratio values are 40/69 (0.58) for the red light source, 100/56 (1.79) for the green light source, and 50/53 (0.94) for the blue light source, respectively. Where the red light source with the smallest ratio value is determined as the light source with weak output.

또한 도 11의 각각의 테이블에서'Effective PW'란 아래의 'RGB'는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 영상 정보를 각각 한번씩 스크린 상에 투사하여 즉, 3회 스캔하여 컬러 영상을 구현한 경우를 나타내며, 'RRGB'는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 영상 정보를 각각 한번씩 스크린 상에 투사하는 것 외에 약한 출력을 갖는 광원에 대응하는 색광에 대한 영상 정보를 한번 더 스크린 상에 투사하여 즉, 본 발명에서 이용되는 방식으로 4회 스캔하여 컬러 영상을 구현한 경우를 나타낸다.In addition, in each table of FIG. 11, 'RGB' under 'Effective PW' is projected once on the screen by red, green, and blue image information. 'RRGB' refers to a color image corresponding to a light source having a weak output in addition to projecting image information of red (R), green (G), and blue (B) once on the screen. It is a case where a color image is realized by projecting image information on the screen once more, that is, scanning four times in a manner used in the present invention.

여기서 색광 정보의 스캔 순서는 'RGB'및 'RRGB'가 나타내는 영문자별 순서로 한정되는 것은 아니며, 각각 상기 방식대로 3회 스캔 및 4회 스캔하는 것이라면 그 외 어떠한 순서에 의해도 상관없다.Here, the scanning order of the color light information is not limited to the alphabetical order indicated by 'RGB' and 'RRGB', and any other order may be used as long as it scans three times and four times in the above manner, respectively.

도 11의 (a)를 참조하면, 컬러 영상 정보를 구현하기 위한 이상적인 색별 광 파워로서 각각 적색(R) 광원의 경우는 69 mW, 녹색(G) 광원의 경우는 56 mW, 청색(B) 광원의 경우는 53 mW 가 요구되고 있다. 이하 이를 RND , GND , BND 로 약술하기로 한다. 또한 상용 광원의 색별 최대 광 파워는 적색(R) 상용 광원의 경우는 40 mW, 녹색(G) 상용 광원의 경우는 100 mW, 청색(B) 상용 광원의 경우는 50 mW 이다. 이하 이를 RMAX, GMAX, BMAX 로 약술하기로 한다. Referring to (a) of FIG. 11, as an ideal color light power for realizing color image information, 69 mW for a red (R) light source and 56 mW for a green (G) light source and a blue (B) light source, respectively. For 53 mW is required. Hereinafter, this will be abbreviated as R ND , G ND , and B ND . The maximum optical power for each color of the commercial light source is 40 mW for the red (R) commercial light source, 100 mW for the green (G) commercial light source, and 50 mW for the blue (B) commercial light source. Hereinafter, this will be abbreviated as R MAX , G MAX , and B MAX .

이 경우에 약한 출력을 갖는 광원은 RMAX /RND, GMAX /GND 및 BMAX /BND 값을 비교 하였을 때 가장 작은 비율 값을 갖는 것에 대응하는 광원으로 결정된다. 따라서 본 예에서는 RMAX /RND, GMAX /GND 및 BMAX /BND 값이 각각 0.58(40/69, 이하의 계산에서는 소수점 2자리까지 표시하는 것으로 하고, 그 이하의 값은 반올림하여 표시함), 1.79(100/56), 0.94(50/53)이 되고, 그 중 가장 작은 비율 값에 대응되는 적색(R)광원이 약한 출력을 갖는 광원이 된다.In this case, the light source with the weak output is determined as the light source corresponding to the smallest ratio value when comparing the values of R MAX / R ND , G MAX / G ND, and B MAX / B ND . Therefore, in this example, the values R MAX / R ND , G MAX / G ND, and B MAX / B ND are each 0.58 (40/69, up to 2 decimal places for calculations below), and the values below are rounded up. ), 1.79 (100/56), 0.94 (50/53), and the red (R) light source corresponding to the smallest ratio value is a light source having a weak output.

도 11의 (a)의 테이블에서'Effective PW'란 아래의 'RGB'란을 참조하면,적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 영상 정보를 각각 한번씩 스크린 상에 투사하여 즉, 3회 스캔하여 컬러 영상을 구현한 경우의 실제로 사용되는 광원별 유효 광 파워를 나타내고 있다. 이하 광원별 유효 광 파워는 REFF, GEFF, BEFF 로 약술하기로 한다.Referring to the 'RGB' column below the 'Effective PW' column in the table of FIG. 11 (a), the image information of red (R), green (G), and blue (B) is projected once on the screen. In this case, the effective optical power for each light source used in the case of implementing a color image by scanning three times is shown. Hereinafter, the effective optical power for each light source will be outlined as R EFF , G EFF , and B EFF .

이때, 광원별 유효 광 파워는 상기 상용 광원의 색별 최대 광 파워의 1/3이 될 것이다. 이는 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수) 의 시간 내에 3회 스캔하는 방식을 이용하기 때문에 상기 동일한 시간 내에 각각의 상용 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광 파워를 1/3 밖에 쓸 수 없기 때문이다. 즉, REFF, GEFF, BEFF 는 이론적으로 13.33(40/3) mW, 33.33(100/3) mW, 16.67(50/3) mW 가 된다고 할 수 있다. At this time, the effective optical power for each light source will be 1/3 of the maximum optical power for each color of the commercial light source. This is because only one third of the maximum optical power for each color obtained from each commercial light source can be used in the same time since the scanning method is performed three times within a time of 1 / (field frequency according to the television broadcasting method). . That is, it can be said that R EFF , G EFF , and B EFF are theoretically 13.33 (40/3) mW, 33.33 (100/3) mW, and 16.67 (50/3) mW.

하지만, 여기서 컬러 영상이 왜곡 없이 구현 되기 위해서는 상기 컬러 영상 정보를 구현하기 위한 색별 광 파워 즉, RND , GND , BND 의 비율(69:56:53 즉, 1:0.81:0.77)이 REFF, GEFF, BEFF 에서도 유지되어야 한다. 따라서, 상기 REFF, GEFF, BEFF 중 가장 작은 값을 갖는 REFF 를 기준으로 상기 비율을 유지하도록 조정되는 결과, 실제 광원별 유효 광 파워 즉, REFF, GEFF, BEFF (이하 이를 조정 후 광원별 유효 광 파워라 한다.)는 13.33 mW, 10.82 mW, 10.24 mW 가 된다.However, in order for the color image to be implemented without distortion, a ratio (69:56:53, that is, 1: 0.81: 0.77) of color-specific optical power, that is, R ND , G ND , and B ND , for implementing the color image information is R It must be maintained at EFF , G EFF , and B EFF . Accordingly, as a result of adjusting the ratio based on R EFF having the smallest value among R EFF , G EFF , and B EFF , effective optical power for each light source, that is, R EFF , G EFF , and B EFF (hereinafter referred to as The effective light power for each light source after adjustment is 13.33 mW, 10.82 mW, and 10.24 mW.

여기서, 3회 스캔 방식을 통해 얻을 수 있는 컬러 디스플레이 장치의 최대 밝기 효율은 상용 광원의 색별 최대 광 파워의 1/3(즉, 33.33%)이며, 조정 후 광원별 유효 광 파워의 합(13.33+10.82+10.24 즉, 34.39)를 3회 스캔 방식에서의 상용 광원의 색별 최대 광 파워의 합(13.33(40/3) + 33.33(100/3) + 16.67(50/3) 즉, 63.33)으로 나눈 값은 0.54가 되므로 3회 스캔 방식의 컬러 디스플레이 장치의 밝기 효율은 18.10(즉, 33.33% × 0.54)% 가 된다.Here, the maximum brightness efficiency of the color display device obtained by the three-time scanning method is 1/3 (ie, 33.33%) of the maximum optical power for each color of the commercial light source, and the sum of the effective optical power for each light source after adjustment (13.33+ 10.82 + 10.24, or 34.39, divided by the sum of the maximum optical power of each commercial light source in three scans (13.33 (40/3) + 33.33 (100/3) + 16.67 (50/3), ie 63.33) Since the value is 0.54, the brightness efficiency of the three-scan color display device is 18.10 (that is, 33.33% × 0.54)%.

상술한 3회 스캔 방식과 비교하여 도 12의 (a)의 테이블에서'Effective PW'란 아래의 'RRGB'란을 참조하면, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 영상 정보를 각각 한번씩 스크린 상에 투사하는 것 외에 약한 출력을 갖는 광원에 대응하는 색광에 대한 영상 정보를 한번 더 스크린 상에 투사하여 즉, 본 발명에서 이용되는 방식으로 4회 스캔하여 컬러 영상을 구현한 경우의 실제로 사용되는 광원별 유효 광 파워를 나타내고 있다.Compared to the three-time scanning method described above, referring to the 'RRGB' column below the 'Effective PW' column in the table of FIG. 12A, image information of red (R), green (G), and blue (B) Is projected on the screen once more, and the image information on the color light corresponding to the light source having a weak output is projected on the screen once more, that is, when the color image is implemented by scanning 4 times in the method used in the present invention. The effective optical power for each light source actually used is shown.

이때, 광원별 유효 광 파워는 상기 상용 광원의 색별 최대 광 파워의 1/4이 될 것이다. 이는 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수) 의 시간 내에 4회 스캔하는 방식을 이용하기 때문에 상기 동일한 시간 내에 각각의 상용 광원으로부터 얻을 수 있는 색별 최대 광 파워를 1/4 밖에 쓸 수 없기 때문이다.At this time, the effective optical power for each light source will be 1/4 of the maximum optical power for each color of the commercial light source. This is because the method of scanning four times within a time of 1 / (field frequency according to the television broadcasting method) can use only 1/4 of the maximum optical power for each color obtained from each commercial light source within the same time. .

이때, 약한 출력을 갖는 광원(본 예시에서는 적색(R) 상용 광원)에 대응하는 색광에 대한 영상 정보를 한번 더 스크린 상에 투사하기 때문에 적색(R) 상용 광원으로부터 얻을 수 있는 최대 광 파워는 40 mW 의 2배인 80 mW 가 된다. 따라서, REFF, GEFF, BEFF 는 이론적으로 20(80/4) mW, 25(100/4) mW, 12.50(50/4) mW 가 된다고 할 수 있다. 하지만, 여기서 컬러 영상이 왜곡 없이 구현 되기 위해서는 상기 컬러 영상 정보를 구현하기 위한 색별 광 파워 즉, RND , GND , BND 의 비율(69:56:53 즉, 1:0.81:0.77)이 REFF, GEFF, BEFF 에서도 유지되어야 한다. 따라서, 상기 REFF, GEFF, BEFF 중 가장 작은 값을 갖는 BEFF 를 기준으로 상기 비율을 유지하도록 조정되는 결과, 실제 광원별 유효 광 파워 즉, REFF, GEFF, BEFF (이하 이를 조정 후 광원별 유효 광 파워라 한다.)는 16.27 mW, 13.21 mW, 12.50 mW 가 된다.At this time, since the image information for the color light corresponding to the light source having a weak output (in this example, the red (R) commercial light source) is projected once more on the screen, the maximum optical power that can be obtained from the red (R) commercial light source is 40. This is 80 mW, which is twice the mW. Therefore, it can be said that R EFF , G EFF , and B EFF are theoretically 20 (80/4) mW, 25 (100/4) mW, and 12.50 (50/4) mW. However, in order for the color image to be implemented without distortion, a ratio (69:56:53, that is, 1: 0.81: 0.77) of color-specific optical power, that is, R ND , G ND , and B ND , for implementing the color image information is R It must be maintained at EFF , G EFF , and B EFF . Accordingly, as a result of adjusting the ratio based on B EFF having the smallest value among R EFF , G EFF , and B EFF , effective optical power for each light source, that is, R EFF , G EFF , and B EFF (hereinafter referred to as The effective light power for each light source after adjustment is 16.27 mW, 13.21 mW, and 12.50 mW.

여기서, 4회 스캔 방식을 통해 얻을 수 있는 컬러 디스플레이 장치의 최대 밝기 효율은 상용 광원의 색별 최대 광 파워의 1/4(즉, 25%)이며, 상기 조정 후 광원별 유효 광 파워의 합(16.27+13.21+12.50 즉, 41.98)를 4회 스캔 방식에서의 상용 광원의 색별 최대 광 파워의 합(10(40/4) + 25(100/4) + 12.50(50/4) 즉, 47.5)으로 나눈 값은 0.88 이 되므로 4회 스캔 방식의 컬러 디스플레이 장치의 밝기 효율은 22.10(즉, 25% × 0.88)% 가 된다.Here, the maximum brightness efficiency of the color display device obtained by the four-time scanning method is 1/4 (ie, 25%) of the maximum light power for each color of the commercial light source, and the sum of the effective light power for each light source after the adjustment (16.27). + 13.21 + 12.50, or 41.98, is the sum of the maximum optical power per color of the commercial light source in four scans (10 (40/4) + 25 (100/4) + 12.50 (50/4), i.e. 47.5) Since the divided value is 0.88, the brightness efficiency of the four-scan color display device is 22.10 (that is, 25% x 0.88)%.

즉, 본원 발명의 4회 스캔 방식의 컬러 디스플레이 장치는 3회 스캔 방식과 비교하였을 때 22.1(22.1% / 18.1%)% 만큼의 밝기가 향상됨을 알 수 있다.That is, it can be seen that the color display device of the four scan method of the present invention is improved in brightness by 22.1 (22.1% / 18.1%)% when compared to the three scan method.

도 11의 (b)는 RND , GND , BND 가 각각 79 mW, 56 mW, 53 mW 이고, 도 11의 (c)는 RND , GND , BND 가 각각 63 mW, 58 mW, 54 mW 인 경우를 예시하고 있다.도 11의 (b) 및 (c) 모두 RMAX, GMAX, BMAX 는 각각 40 mW, 100 mW, 50 mW 이다. 도 11의 (b) 및 (c)의 경우에도 상술한 도 11의 (a)에서와 동일한 방법으로 컬러 디스플레이 장치의 밝기 효율을 계산할 수 있다.(B) of Figure 11 is R ND, G ND, each B ND is 79 mW, 56 mW, 53 mW and, (c) of Figure 11 is R ND, G ND, each B ND is 63 mW, 58 mW, The case of 54 mW is illustrated. In FIGS. 11B and 11C, R MAX , G MAX , and B MAX are 40 mW, 100 mW, and 50 mW, respectively. In the case of FIGS. 11B and 11C, the brightness efficiency of the color display apparatus can be calculated in the same manner as in FIG. 11A.

도 11의 (b)의 경우, 본원 발명의 4회 스캔 방식의 컬러 디스플레이 장치는 3회 스캔 방식과 비교하였을 때 33.98(23.34% / 17.42%)% 만큼의 밝기가 향상됨을 보여주고 있으며, 도 11의 (c)의 경우에는 12.6(21.32% / 18.93%)% 만큼의 밝기가 향상됨을 보여준다.In the case of Figure 11 (b), the four-scan color display device of the present invention shows that the brightness is improved by 33.98 (23.34% / 17.42%)% compared to the three scan method, Figure 11 In case of (c), the brightness is improved by 12.6 (21.32% / 18.93%)%.

본 발명에서 상대적으로 가장 약한 광출력을 가지는 광원에 대하여 한번 더 스캐너(150)를 이용하여 스크린(170) 상에 스캔함에 있어서, 턴온되는 광원의 순서를 어떠한 순서에 의하던지 상관없다. 다만, 가장 약한 광출력을 가지는 광원에 대하여 연속적으로 두번 스캔을 한다면, 광원의 온오프 및 해당 광원의 색광에 대한 광강도 정보 추출이 한번만 이루어질 수 있는 장점이 있다. In scanning the light source having the weakest light output in the present invention on the screen 170 using the scanner 150 once again, it does not matter what order the light source is turned on. However, if two consecutive scans are performed on the light source having the weakest light output, there is an advantage in that light intensity information extraction for the light source on and off and the color light of the corresponding light source can be performed only once.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러 디스플레이 장치 및 컬러 영상 제어 기록 매체는 실제 조달가능한 상용 광원을 활용하여 최대의 밝기를 가지는 컬러 영 상을 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, the color display apparatus and the color image control recording medium according to the present invention have the effect of realizing a color image having the maximum brightness by utilizing a commercially available commercial light source.

또한, 상용 광원을 이용하면서 상대적으로 약한 출력을 갖는 광원에 대하여 한번 더 스캔하는 방식을 통하여 상용 광원에서 최대의 출력을 낼 수 있는 조합을 선택하여 더 밝은 컬러 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using a commercial light source to scan a light source having a relatively weak output once more by selecting a combination that can produce the maximum output from the commercial light source has the effect that can implement a brighter color image.

또한, 약한 출력을 갖는 광원에 대하여 한번 더 스캔하는 방식을 통해 별도의 장치를 부가하지 않고서도 상용 광원의 광출력 강도를 조정할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 컬러 디스플레이 장치의 구성의 복잡화를 방지할 수 있고, 그 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, by scanning once more for a light source having a weak output, it is possible to adjust the light output intensity of a commercial light source without adding a separate device. Therefore, the complexity of the configuration of the color display device can be prevented, and the manufacturing cost can be reduced.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.

Claims (10)

온오프를 제어하는 광원 제어신호에 따라 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N(N은 3이상의 자연수)개의 광원;N (N is a natural number of 3 or more) light sources for irradiating different color lights according to a light source control signal for controlling on / off; 상기 광원으로부터 조사된 색광을 광변조기 제어신호에 따라 변조하여 회절광을 생성하는 1차원 광변조기 소자;A one-dimensional optical modulator device for generating diffracted light by modulating color light emitted from the light source according to an optical modulator control signal; 상기 1차원 광변조기 소자로부터 조사되는 상기 회절광을 스캐너 제어신호에 따라 스크린에 스캔하여 투사하는 스캐너; 및A scanner which scans and diffracts the diffracted light emitted from the one-dimensional optical modulator element on a screen according to a scanner control signal; And 영상 신호를 입력받고, 상기 N개의 광원을 각각 한번씩 턴온시키고 상기 N개의 광원 중 상대적으로 가장 약한 출력을 가지는 하나의 광원을 한번 더 턴온시키는 상기 광원 제어신호와, 상기 영상 신호에서 추출된 턴온 상태인 상기 광원에 대응되는 광강도 정보인 상기 광변조기 제어신호와, 상기 광변조기 제어 신호에 따른 상기 스캐너의 회전 동작을 제어하는 상기 스캐너 제어신호를 각각 상기 광원, 상기 1차원 광변조기 소자 및 상기 스캐너에 전달하여 제어하는 영상 제어 회로A light source control signal which receives an image signal, turns on each of the N light sources once, and turns on one light source having a relatively weakest output among the N light sources, and a turn-on state extracted from the video signal The optical modulator control signal, which is light intensity information corresponding to the light source, and the scanner control signal for controlling the rotation operation of the scanner according to the optical modulator control signal, respectively, to the light source, the one-dimensional optical modulator element, and the scanner. Image control circuit to transmit and control 를 포함하는 컬러 디스플레이 장치.Color display device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 N개의 광원은 빛의 3원색인 적색, 녹색 및 청색의 3색 광원인 컬러 디스플레이 장치.And the N light sources are three color light sources of red, green, and blue which are three primary colors of light. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스캐너는 갈바노 스캐너이고,The scanner is a galvano scanner, 상기 갈바노 스캐너는 1회전시 양방향 스캔을 하되,The galvano scanner is a bidirectional scan in one revolution, 상기 갈바노 스캐너의 1/2 회전시마다 상기 N개의 광원 중 어느 하나의 광원에 대응되는 상기 회절광을 스캔하여 상기 갈바노 스캐너의 (N+1)/2 회전에 의해 한 프레임의 풀 컬러 영상이 상기 스크린 상에 투사하는 컬러 디스플레이 장치.Every half rotation of the galvano scanner scans the diffracted light corresponding to any one of the N light sources, and a full color image of one frame is obtained by (N + 1) / 2 rotation of the galvano scanner. And a color display device projecting onto the screen. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 갈바노 스캐너의 (N+1)/2 회전은 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)초 내에 이루어지는 컬러 디스플레이 장치.And (N + 1) / 2 rotation of the galvano scanner is performed within 1 / (field frequency according to the television broadcasting method) seconds. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스캐너는 다각 기둥의 형상을 가지는 폴리곤 미러 스캐너이고, 상기 폴리곤 미러 스캐너는 단방향 스캔을 하되,The scanner is a polygon mirror scanner having a polygonal pillar shape, and the polygon mirror scanner performs a unidirectional scan. 상기 폴리곤 미러 스캐너의 1/(상기 다각 기둥의 옆면의 수) 회전시마다 상기 N개의 광원 중 어느 하나의 광원에 대응되는 상기 회절광을 스캔하여 상기 폴리 곤 미러 스캐너의 (N+1)/(상기 다각 기둥의 옆면의 수) 회전에 의해 한 프레임의 풀 컬러 영상이 상기 스크린 상에 투사하는 컬러 디스플레이 장치.Every time 1 / (number of side surfaces of the polygonal pillar) of the polygon mirror scanner is rotated, the diffracted light corresponding to any one of the N light sources is scanned so that (N + 1) / (the A number of sides of a polygonal pillar) and a full color image of one frame is projected onto the screen by rotation. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 폴리곤 미러 스캐너의 (N+1)/(상기 다각 기둥의 옆면의 수) 회전은 1/(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)초 내에 이루어지는 컬러 디스플레이 장치.(N + 1) / (number of sides of the polygonal pillar) rotation of the polygon mirror scanner is performed within 1 / (field frequency according to a television broadcasting method) seconds. 광원, 1차원 광변조기 소자 및 스캐너를 포함하는 컬러 디스플레이 장치에서 실행될 수 있는 영상 제어에 관한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 컬러 디스플레이 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서,As a recording medium that can be read by the color display device, a program of instructions for image control that can be executed in a color display device including a light source, a one-dimensional optical modulator element, and a scanner is tangibly implemented. (a) 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N(N은 3이상의 자연수)개의 광원 중 어느 하나를 턴온시키는 단계;(a) turning on any one of N light sources (N is a natural number of 3 or more) irradiating different color lights; (b) 상기 턴온된 광원의 색광에 상응하는 광강도 정보를 상기 1차원 광변조기 소자에 전달하는 단계;(b) transferring light intensity information corresponding to the color light of the turned on light source to the one-dimensional optical modulator element; (c) 상기 광강도 정보에 따라 상기 1차원 광변조기 소자에 의해 변조되어 생성된 회절광이 스크린 상에 스캔되어 투사되도록 상기 스캐너를 제어하는 단계; 및(c) controlling the scanner such that diffracted light generated by being modulated by the one-dimensional optical modulator element according to the light intensity information is scanned and projected on a screen; And (d) 상기 N개의 광원 중 광출력이 가장 약한 광원은 두번 턴온되고, 나머지 광원들은 한번씩 턴온될 때까지 상기 단계 (a) 내지 단계 (c)를 반복하는 단계(d) repeating the steps (a) to (c) until the light source having the weakest light output among the N light sources is turned on twice, and the remaining light sources are turned on once 를 포함하는 영상 제어를 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체.A recording medium on which a program for executing image control is recorded. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 단계 (a) 내지 상기 단계 (c)는 1/{(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)×(N+1)}초 내에 이루어지는 영상 제어를 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체.Step (a) to (c) is a recording medium having recorded thereon a program for executing video control which is performed within 1 / {(field frequency according to the television broadcasting method) x (N + 1)} seconds. 광원, 1차원 광변조기 소자 및 스캐너를 포함하는 컬러 디스플레이 장치에서 실행될 수 있는 영상 제어에 관한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 컬러 디스플레이 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서,As a recording medium that can be read by the color display device, a program of instructions for image control that can be executed in a color display device including a light source, a one-dimensional optical modulator element, and a scanner is tangibly implemented. (a) 각기 다른 색광(color light)을 조사하는 N(N은 3이상의 자연수)개의 광원 중 어느 하나를 턴온시키는 단계;(a) turning on any one of N light sources (N is a natural number of 3 or more) irradiating different color lights; (b) 상기 턴온된 광원의 색광에 상응하는 광강도 정보를 상기 1차원 광변조기 소자에 전달하는 단계;(b) transferring light intensity information corresponding to the color light of the turned on light source to the one-dimensional optical modulator element; (c) 상기 광강도 정보에 따라 상기 1차원 광변조기 소자에 의해 변조되어 생성된 회절광이 스크린 상에 스캔되어 투사되도록 상기 스캐너를 제어하는 단계; 및(c) controlling the scanner such that diffracted light generated by being modulated by the one-dimensional optical modulator element according to the light intensity information is scanned and projected on a screen; And (d) 상기 N개의 광원 중 광출력이 가장 약한 광원은 턴온상태에서 연속적으 로 두번 상기 단계 (c)를 반복하고, 나머지 광원들은 한번씩 턴온될 때까지 상기 단계 (a) 내지 단계 (c)를 반복하는 단계(d) The light source having the weakest light output among the N light sources repeats step (c) twice in succession in the turned-on state, and the steps (a) to (c) are repeated until the other light sources are turned on once. Repeating steps 를 포함하는 영상 제어를 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체.A recording medium on which a program for executing image control is recorded. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 단계 (a) 내지 상기 단계 (c)는 1/{(텔레비전 방송 방식에 따른 필드 주파수)×(N+1)}초 내에 이루어지는 영상 제어를 실행하는 프로그램이 기록된 기록 매체.Step (a) to (c) is a recording medium having recorded thereon a program for executing video control which is performed within 1 / {(field frequency according to the television broadcasting method) x (N + 1)} seconds.
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