KR100928993B1

KR100928993B1 - 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR100928993B1
Application number: KR1020070121316A
Authority: KR
Inventors: 황진
Original assignee: (주)유니드일렉트로
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-11-26
Also published as: KR20090054582A

Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 상기 디스플레이 장치는 영상신호처리부에서 인가되는 영상신호에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상신호처리부에서 인가되는 제어신호에 따라 점멸 가능한 녹색광원, 적색광원 및 청색광원을 구비하는 엘이디광원, 상기 엘이디광원에서 발산되는 광들을 집속하기 위해 내부 공간이 상기 엘이디광원에서 멀어질수록 단면적이 증가되도록 테이퍼지게 형성된 라이트 터널 또는 라이트 파이프로 된 광인티그레이터, 상기 광인티그레이터에서 나온 광을 평행화하기 위한 콜리메이팅 렌즈 및 상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 광의 밝기를 상기 영상신호처리부로터 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호에 맞게 변조하여 광을 투과시키는 광량조절 기능을 가진 투과형 디스플레이 패널을 포함하는 구성을 가진다. 상기 디스플레이 장치는 종래의 것에 비해 광효율이 뛰어나고, 부품수가 적고, 크기를 줄일 수 있고, 제품단가도 낮다는 효과를 제공한다.

라이트 엔진, 디스플레이, 엘이디, 모듈, 마이크로디스플레이

Description

디스플레이 장치 {Display apparatus}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 엘이디광원에서 나온 녹색광, 적색광 및 청색광을 투과형 액정 패널을 통과시켜 원하는 이미지를 얻고 이를 스크린에 확대투사하여 스크린에서 큰 이미지가 표시될 수 있도록 하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.

엘이디와 투과형 액정패널을 이용하는 종래의 디스플레이 장치는 녹색광원과 적색광원 및 청색광원이 별도로 사용되었고, 이에 따라 각 광원에서 나온 광을 집속하기 위한 집속렌즈도 별도로 필요하였으며, 이에 따라 각 광들을 합성하기 위한 이색성 미러도 적어도 2장이 필요하였다.

이와 관련하여 도 1을 참조하여 엘이디와 투과형 액정 패널을 이용하는 종래의 디스플레이 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 엘이디 모듈과 이색성 미러를 이용한 종래의 디스플레이 장치의 구성도이다.

도시된 바와 갈이 종래의 디스플레이 장치(100)는 적색엘이디모듈(111), 녹색엘이디모듈(112) 및 청색엘이디모듈(113)을 구비한다. 이들은 R, G, B의 광을 발 생하기 위한 반도체 광원으로서, 영상신호처리부(102)에서 인가되는 제어신호에 따라 실시간으로 점멸이 가능하다. 여기에서, 적색엘이디모듈(111), 녹색엘이디모듈(112)은 청색엘이디모듈(113)과 대략 수직한 방향으로 배치되어 있다.

영상신호처리부(102)는 영상소스(104)로부터 영상데이터를 입력받아서 투과형 디스플레이 패널(120)로 영상신호를 입력하고 투과형 디스플레이 패널(120)로 입력되는 영상신호에 따라 적색엘이디모듈(111), 녹색엘이디모듈(112) 및 청색엘이디모듈(113)로 제어신호를 인가한다.

투과형 디스플레이 패널(120)은 입력되는 R, G, B 영상신호에 따라 적색광, 녹색광 및 청색광의 광량을 조정하여 투과시키는 것으로, 투과형 액정패널이 사용된다. 일반적으로 투과형 액정 패널은 이차원 셀 어레이(cell array)로 구성되며 1인치이하의 매우 작은 크기에 VGA~SXGA급의 화소(pixel)들로 구성되며, 통상 투과형 타입의 초소형 (1인치 이하) 액정패널이며, 칼라필터 어레이를 필요로 하지 않는다.

도시된 바와 같이 각 적색엘이디모듈(111), 녹색엘이디모듈(112) 및 청색엘이디모듈(113)의 전면에는 각 모듈에서 나오는 광을 평행광으로 집속하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈(131) ~ 제3콜리메이팅 렌즈(133)를 구비한다. 즉, 종래의 디스플레이 장치(100)에는 3개의 콜리메이팅 렌즈가 필요하다.

종래의 디스플레이 장치(100)는 제1이색성 미러(dichroic mirror, 142)와 제2이색성 미러(144)를 구비한다.

제1이색성 미러(142)는 녹색엘이디모듈(112)과 청색엘이디모듈(113)의 전면 에 청색광의 진행방향에 대해 대략 45도 정도 경사지게 설치되어 있다. 이 제1이색성 미러(142)는 청색광은 통과시키고 녹색광은 반사시키도록 광학코팅이 이루어져 있다. 이에 따라 청색광과 녹색광은 제2이색성 미러(144)로 보내진다.

제2이색성 미러(144)는 적색엘이디모듈(111) 전면에 적색광의 진행방향에 대해 대략 45도정도 경사지게 설치되어 있다. 이 제2이색성 미러(144)는 적색광은 통과시키고 청색광과 녹색광은 반사시키도록 광학코팅이 이루어져 있다. 이에 따라 각 엘이디 모듈에서 나온 적색광, 녹색광 및 청색광은 투과형 디스플레이 패널(120)로 보내지게 된다.

이에 따라 투과형 디스플레이 패널(120)에는 영상신호처리부(102)에서 인가되는 영상신호에 따른 이미지가 표시된다.

이 투과형 디스플레이 패널(120) 전면에 투사렌즈(160)가 배치되어 있다. 이 투사렌즈(160)는 투과형 디스플레이 패널(120)의 이미지를 스크린에 확대하여 투사함으로써 대화면 영상을 표시할 수 있도록 하기 위한 것이다.

위와 같은 엘이디를 이용한 디스플레이 장치에서는 하나의 마이크로 디스플레이 패널을 이용하여 칼라영상을 표현할 수 있으며 이러한 경우에는 시간 순차적으로 R, G, B의 순서로 단색 영상들을 투사하여 사람의 눈에서 순차적으로 색합성이 이루어진다.

위의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 종래의 디스플레이 장치에서는 콜리메이팅 렌즈는 세 개가 필요하고, 이색성 미러는 2개가 필요하다.

R, G, B 색합성 광학계와 렌즈로 이루어진 광인티그레이터(optical integrator) 광학계가 R, G, B 색깔별로 별도로 구성됨으로써, 광학계의 길이와 크기가 증가하게 된다는 단점이 있다.

그리고 렌즈만으로는 LED에서 나오는 완전 확산광을 집속(collection)하는 광효율이 제한된다는 문제점도 있다.

본 발명의 목적은 종래의 것에 비해 광효율이 향상된 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 하나의 패널을 이용하는 디스플레이 장치에 있어서, 콤펙트(compact)한 프로젝션 조명 광학계를 얻고 이를 통하여 초소형 프로젝션 광학 엔진을 구현할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광학계의 사이즈를 종래의 것에 비해 작게 구성할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 영상신호처리부에서 인가되는 영상신호에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상신호처리부에서 처리되는 영상신호에 동기하여 인가되는 제어신호에 따라 점멸 가능한 녹색광원, 적색광원 및 청색광원을 구비하는 엘이디광원, 상기 엘이디광원에서 발산되는 광들을 집속하기 위해 내부 공간이 상기 엘이디광원에서 멀어질수록 단면적이 증가되도록 테이퍼지게 형성된 라이트 터널 또는 라이트 파이프로 된 광인티그레이터, 상기 광인티그레이터에서 나온 광을 평행화하기 위한 콜리메이팅 렌즈 및 상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 광의 밝기를 상기 영상신호처리부로터 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호에 맞게 변조하여 광을 투과시키는 광량조절 기능을 가진 투과형 디스플레이 패널을 포함하는 구성을 가진다.

상기 녹색광원은 상기 투과형 디스플레이 패널을 향하는 제1방향을 향하여 설치되고, 상기 적색광원과 청색광원은 상기 녹색광원과 각도를 가지고 제2방향으로 배치되고,

상기 광인티그레이터는 상기 녹색광원 전면에 설치되어 상기 녹색광원에서 나온 녹색광을 집속하기 위한 제1광인티그레이터와 상기 적색광원과 청색광원 전면에 설치되어 상기 적색광원에서 나온 적색광과 상기 청색광원에서 나온 청색광을 집속하기 위한 제2광인티그레이터를 구비하여 구성되고,

상기 제1광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제1광인티그레이터에서 나온 녹색광을 평행화하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈, 상기 제2광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제2광인티그레이터에서 나온 적색광과 청색광을 평행화하기 위한 제2콜리메이팅 렌즈, 상기 제1콜리메이팅 렌즈와 제2콜리메이팅 렌즈 전면에 설치되어 상기 제1콜리메이팅 렌즈에서 나온 녹색광은 통과시키고, 상기 제2콜리메이팅 렌즈에서 나온 적색광과 청색광은 반사하는 이색성 미러 및 상기 이색성 미러 앞쪽에 설치되고 상기 이색성 미러에서 나온 광을 상기 광인티그레이터 끝단면에서의 광분포에 가까워지도록 상기 투과형 디스플레이 패널에 보내어 결상하기 위한 포커싱 렌즈를 더 포함하는 것이 좋다.

경우에 따라, 상기 적색광원과 청색광원은 상기 투과형 디스플레이 패널을 향하는 제1방향을 향하여 설치되고, 상기 녹색광원은 상기 적색광원 및 청색광원과 각도를 가지고 제2방향으로 배치되고,

상기 제1광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제1광인티그레이터에서 나온 녹색광을 평행화하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈, 상기 제2광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제2광인티그레이터에서 나온 적색광과 청색광을 평행화하기 위한 제2콜리메이팅 렌즈, 상기 제1콜리메이팅 렌즈와 제2콜리메이팅 렌즈 전면에 설치되어 상기 제1콜리메이팅 렌즈에서 나온 녹색광은 반사시키고, 상기 제2콜리메이팅 렌즈에서 나온 적색광과 청색광은 통과시키는 이색성 미러 및 상기 이색성 미러 앞쪽에 설치되고 상기 이색성 미러에서 나온 광을 상기 광인티그레이터 끝단면에서의 광분포에 가까워지도록 상기 투과형 디스플레이 패널에 보내어 결상하기 위한 포커싱 렌즈를 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

또 경우에 따라, 상기 녹색광원, 상기 적색광원 및 상기 청색광원은 하나의 기판에 일체로 구성되고, 상기 콜리메이팅 렌즈는 평판 콜리메이팅 렌즈일 수 있다.

상기 엘이디광원은 엘이디 모듈 또는 엘이디 칩이고,

상기 투과형 디스플레이 패널에서 나온 광들을 스크린에 확대투사하기 위한 확대투사기구를 더 포함할 수 있다.

삭제

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 종래의 것에 비해 색합성 광학계의 크기가 작고 광효율이 뛰어나다.

R, G, B광에 대한 라이트 터널(light tunnel)에서의 출사 면적을 조정할 수 있으므로 패널에서 컬러 쉐이딩(color shading)을 최소화하면서 높은 밝기를 얻을 수 있다.

엘이디에서 나오는 완전 확산광의 집속효율(collection efficiency)을 라이트 터널(light tunnel)을 이용하여 최대화할 수 있고 이를 통해 높은 광효율을 구현할 수 있다.

경우에 따라, 광인티그레이터(Optical integrator) 광학계와 색합성 광학계를 일체로 구현하면서 광학계 크기를 줄일 수 있다는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명 한다.

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 디스플레이 장치(200)는 녹색광원(211), 적색광원(212) 및 청색광원(213)을 가지는 엘이디광원(210)을 구비한다. 녹색광원(211), 적색광원(212) 및 청색광원(213)은 영상신호처리부(202)에서 처리되는 영상신호에 동기하여 인가되는 제어신호에 따라 순차적으로 점멸 될 수 있는 것으로, 엘이디 모듈, 엘이디 칩, 개별의 엘이디 등이 이용될 수 있다. 영상신호처리부(202)는 영상소스(204)에서 영상데이터를 입력 받아, 투과형 디스플레이 패널(220)로는 영상신호를, 엘이디광원(210)으로는 영상신호에 동기하여 제어신호를 인가한다. 경우에 따라 제어신호는 영상신호처리부(202)의 영상신호 처리와 동기하여 작동되는 여타의 다른 제어수단에서 엘이디광원(210)으로 인가될 수 있다.

각 엘이디광원(210)은 뒤에서 설명되는 투과형 디스플레이 패널(220)로 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호와 동기하여 점멸하여야 하므로 일반적으로는 동시점멸하지 않는다. 그러나 순차적으로 R->G->B 순서가 아니라 R->G->B->화이트(white)로 영상신호를 처리해보는 경우에는 화이트(white) 시간동안에는 동시에 점등된다. 즉 투과형 디스플레이 패널(220)의 영상 표현의 순차적인 부분이 RGBYCM 등으로 구성되는 경우 등은 두 종류의 컬러 엘이디가 YCM 구간 등에서는 동시 점멸이 가능하다.

각 엘이디광원은 R, G, B 엘이디를 모듈화하여 사용하는 것이 바람직하고, 그 각각은 복수의 엘이디를 어레이(array)로 배치하는 형태도 가능하고, 또는 하나 의 큰 칩으로도 구현 가능하다.

도시된 바와 같이 녹색광원(211)은 뒤에서 설명되는 투과형 디스플레이 패널(220)을 향하는 제1방향을 향하여 설치되어 있다. 그리고 적색광원(212)과 청색광원(213)은 녹색광원(211)과 각도를 가지고 제2방향으로 배치되어 있다. 도 2에서, 제2방향은 제1방향에 대략 수직한 방향이지만, 그 앞쪽에 배치되는 이색성 미러(230)의 각도에 따라 변동될 수 있다. 추가의 미러들을 더 이용한다면 적색광원(212)과 청색광원(213)은 녹색광원(211)과 평행하게 배치될 수 있지만, 바람직하지 않다.

여기에서, 적색광원(212)과 청색광원(213)은 하나의 기판 위에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우 개별적인 R 엘이디와 B 엘이디가 이웃하게 각각 배치되어 하나의 모듈로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 R과 B를 하나의 제2광인티그레이터(244)로 커버하기 때문에 엘이디광원의 크기를 가능하면 작게 하는 것이 좋기 때문이다.

물론, 경우에 따라 별도의 기판으로 만들어진 상태에서 밀착된 형태로 설치되어 구성될 수 있다. 하지만, 이 경우 제품의 단가가 높아지고 효율성도 떨어진다.

그리고 디스플레이 장치(200)에서는 녹색광이 부족하기 때문에 G-LED를 크게 또는 많이 사용하고, R+B LED는 G-LED의 반 사이즈 또는 반수 정도로 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이런 경우에도 구동 듀티(duty) 상으로도 G는 50%, R과 B는 각각 25%씩 구동하는 것이 칼라균형이 맞다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치(200)는 제1광인티그레이터(242)와 제2광인티그레이터(244)를 구비한다. 제1광인티그레이터(242)는 녹색광원(211) 전면에 설치되어 녹색광원(211)에서 나온 녹색광을 집속하여 광분포를 균일화하기 위한 것이고, 제2광인티그레이터(244)는 적색광원(212) 및 청색광원(213)의 전면에 설치되어 적색광원(212) 및 청색광원(213)에서 나온 적색광과 청색광을 집속하여 광분포를 균일화하기 위한 것이다.

그리고 가급적 각 광인티그레이터(242, 244)들과 각 엘이디광원(211, 212, 213)들 간의 거리는 최소화하여 엘이디광원에서 나오는 광의 발산각도를 최대로 쓸 수 있도록 한다. 각 엘이디광원(211, 212, 213)과 각 광인티그레이터(242, 244) 간의 거리를 작게 하면 할수록 광의 이용효율이 올라가는 데, 대략적으로 2x2 어레이(array)인 경우 (각 칩은 1x1 mm 기준), 0.1 ∼ 0.5mm 정도가 적당하다.

이러한 제1, 제2광인티그레이터(242, 244)는 엘이디광원(211, 212, 213)에서 멀어질수록 내부 공간의 단면적이 증가하는 테이퍼 진 라이트 터널이 바람직하다. 통상적으로 라이트 터널은 굴절률이 1이다. 경우에 따라 라이트 터널 대신에 솔리드 유리를 이용해 내부를 라이트 터널과 같은 형태로 구성한 라이트 파이프를 사용할 수 있다. 하지만, 이 경우에는 라이트 파이프의 길이가 조금 커져야 한다. 이 라이트 파이프는 반사코팅을 하지 않고 전반사로 광인티그레이터의 역할을 하며, 굴절률이 1.5정도 된다. 넓게 보면 라이트 파이프도 라이트 터널의 일종으로 볼 수 있다. 이 제1, 제2광인티그레이터(242, 244)에서 광분포는 그 끝단면에서 가장 균일하다.

삭제

제1광인티그레이터(242)의 끝단면에서의 면적과 제2광인티그레이터(244)의 끝단면에서의 면적은 제1, 제2콜리메이팅 렌즈(252, 254)의 상세 설계에 따라 달라진다. 렌즈 2매 이상이 사용되므로 색배율차를 R과 B에 대해 제거하는 것은 원리적으로 가능하고, R, G, B에 대해서는 동시 보상은 어려울 것으로 예상된다. 포커싱의 차이는 이색성 미러(230)와 제1, 제2콜리메이팅 렌즈(252, 254) 간의 거리를 다소 다르게 설정하는 것으로 가능하다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치(200)는 제1광인티그레이터(242)에서 나온 광을 평행화하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈(252)와 제2광이티그레이터(244)에서 나온 광을 평행화하기 위한 제2콜리메이팅 렌즈(254)를 구비한다.

이 제1, 제2콜리메이팅 렌즈(252, 254)의 초점 거리는 대응 엘이디광원(211, 212, 213)에 위치하는 것이 바람직하다.

제1콜리메이팅 렌즈(252)와 제2콜리메이팅 렌즈(254)의 전면에는 이색성 미러(230)가 광의 진행방향에 대하여 약 45도 정도 경사지게 설치되어 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 이 이색성 미러(230)의 경사각도도 바뀔 수 있음은 물론이다. 이 이색성 미러(230)는 제1콜리메이팅 렌즈(252)에서 나온 녹색광은 통과시키고 제2콜리메이팅 렌즈(254)에서 나온 적색광과 청색광은 반사하도록 광학 코팅되어 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치(200)는 투과형 디스플레이 패널(220)을 구비한다. 이 투과형 디스플레이 패널(220)은 콜리메이팅 렌즈(252, 254)들로부터 입사되어 오는 광의 밝기를 영상신호처리부(202)로터 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호에 맞게 변조하여 광을 투과시키는 광량조절 기능을 가지는 것으로, 투과형 액정 패널이 적당하게 이용될 수 있다. 이는 컬러 필터 어레이(color filter array)가 필요 없고 고속 응답이 가능하다.

이색성 미러(230)와 투과형 디스플레이 패널(220) 사이에 포커싱 렌즈(260)가 설치되어 있다. 이 포커싱 렌즈(260)는 이색성 미러(230)에서 나온 광을 제1, 제2광인티그레이터(242, 244)의 끝단면에서의 광분포와 가깝게, 가장 바람직하게는 제1, 제2광인티그레이터(242, 244)의 끝단면에서의 광분포와 동일한 광분포로 투과형 디스플레이 패널(230)에 보내어 결상하기 위한 것이다. 이는 제1, 제2광인티그레이터(242, 244)의 끝단면에서의 광분포가 가장 균일하기 때문이다. 이렇게 할 때 가장 좋은 이미지를 얻을 수 있다.

엘이디광원(210)에서 나온 광들은 광인티그레이터(242, 244)인 라이트 터널을 지나면서 빛의 광도가 공간적으로 균일해지며, 라이트 터널의 끝단면에서 가장 균일하게 된다. 패널에 균일한 광을 조사하기 위해서는 라이트터널의 끝단면의 균일한 광분포를 투과형 디스플레이 패널(220)로 보내야 하는데 이를 위해 포커싱 렌즈(260)를 이용해서 투과형 디스플레이 패널(220)면과 광인티그레이터(242, 244)인 라이트 터널 끝단면이 결상관계가 되도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치(200)는 투과형 디스플레이 패널(220)에서 나온 광들을 스크린에 확대투사하기 위한 확대투사기구(270)를 더 구비할 수 있다. 이 확대투사기구(270)로는 1개의 렌즈가 사용될 수도 있고, 여러 개의 렌즈가 배열되어 구성된 확대광학계가 이용될 수도 있다. 이러한 확대투사기구(270)가 더 구비되는 경우 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 프로젝션 디스플레이 장치의 라이트엔진(light engine)으로 사용될 수 있다.

경우에 따라 확대투사기구(270) 없이 각 구성요소들을 조금 크게 구성하여 그 자체로 디스플레이 장치로 활용될 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같은 디스플레이 장치(200)에서서는 콜리메이팅 렌즈를 2개만 사용하여도 되기 때문에 제품의 크기를 소형화할 수 있다.

뿐만 아니라 이색성 미러도 1개만 있으면 되므로 제품의 크기 및 제품 단가를 크게 줄일 수 있고, 라이트 터널을 이용함으로써 광효율도 뛰어나다.

그리고 포커싱 렌즈를 이용해 라이트 터널 끝단면의 균일한 광분포로 디스플레이 패널에 결상할 수 있어 화질도 뛰어나다.

도 3은 도 2의 변형 예를 나타낸 구성도이다.

경우에 따라서는 도 2의 녹색광원(211)을 적색광원(212) 및 청색광원(213)과 그 위치를 서로 바꾸고, 이색성 미러(230)로는 적색광과 청색광은 통과시키고 녹색광은 반사하도록 광학코팅이 이루어진 것을 사용하여 본 발명에 따른 디스플레이 장치(200a)를 구성할 수 있다. 나머지 사항은 도 2에서 설명한 바와 같다.

도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 다른 실시 예를 나타낸 구성도이다.

도 4의 엘이디광원(210)은 R+G+B 엘이디로 구성된 하나의 모듈로 구성된 점에서 앞 실시 예와 차이가 있다. 이 엘이디광원(210)의 앞쪽에 그 내부 공간이 엘이디광원에서 멀어질수록 단면적이 증가되는 내면이 테이퍼 진 광인티그레이터(240)가 설치되어 있다. 이는 앞에서 설명한 제1, 제2광인티그레이터(242, 244)와 같은 형태의 것으로, 솔리드 글라스(solid glass) 또는 4개의 거울을 조합하여 만들어질 수 있다. 광인티그레이터(240) 앞쪽에 광인티그레이터(240)에서 나온 광을 평행화하기 위한 콜리메이팅 렌즈(250)가 배치되고, 그 앞쪽에 투과형 디스플레이 패널(220) 및 확대투사기구(270)가 순서대로 배치되어 있다. 여기에서 콜리메이팅 렌즈(250)로는 평판 콜리메이팅 렌즈가 적당하다. 확대투사기구(270)로는 확대광학계 또는 투사렌즈시스템이 사용된다.

경우에 따라 도 2 및 3에서와 마찬가지로 콜리메이팅 렌즈(250)와 투과형 디스플레이 패널(220) 사이에 포커싱 렌즈가 더 설치될 수 있다.

나머지 사항은 도 2 및 3에서 설명한 바와 같다.

도 4에 나타낸 바와 같은 디스플레이 장치(200b)는 엘이디광원(210), 광인티그레이터(240) 및 콜리메이팅 렌즈(250)를 모두 1개만 사용하고 또 이색성 미러가 필요치 않기 때문에 제품의 단가 및 크기를 많이 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명에 이용되는 광인티그레이터의 사시도이다.

도 5에 나타낸 광인티그레이터(240)는 4개의 사다리꼴 미러(241)들을 결합하 여 만든 라이트 터널(light tunnel)로서, 그 내부 공간은 한쪽에서 타측으로 갈수록 점점 넓어진다.

광인티그레이터(240)는 경우에 따라 4개의 미러(241)들을 사용하는 대신에 내부가 같은 모양의 솔리드 유리를 사용해서 만들 수 있다. 이 경우 라이트 파이프는 반사코팅을 하지 않고 전반사로서 광인티그레이터로 동작하며, 라이트 터널보다 길이를 조금 더 길게 할 필요가 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 마이크로 디스플레이나 투사형 라이트 엔진으로 이용 가능하다.

도 1에는 엘이디 모듈과 이색성 미러를 이용한 종래의 디스플레이 장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 구성도,

도 3은 도 2의 변형 예를 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 다른 실시 예를 나타낸 구성도,

도 5는 본 발명에 이용되는 광인티그레이터의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200, 200a, 200b : 디스플레이 장치 210 : 엘이디광원

211 : 녹색광원 212 : 적색광원

213 : 청색광원 220 : 투과형 디스플레이 패널

230 : 이색성 미러 240 : 광인티그레이터

242 : 제1광인티그레이터 244 : 제2광인티그레이터

250 : 콜리메이팅 렌즈 252 : 제1콜리메이팅 렌즈

254 : 제2콜리메이팅 렌즈 260 : 포커싱 렌즈

270 : 확대투사기구

Claims

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영상신호처리부에서 인가되는 영상신호에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 있어서,

상기 영상신호처리부에서 처리되는 영상신호에 동기하여 인가되는 제어신호에 따라 점멸 가능한 녹색광원, 적색광원 및 청색광원을 구비하는 엘이디광원;

상기 엘이디광원에서 발산되는 광들을 집속하기 위해 내부 공간이 상기 엘이디광원에서 멀어질수록 단면적이 증가되도록 내면이 경사지게 형성된 라이트 터널 또는 라이트 파이프로 된 광인티그레이터;

상기 광인티그레이터에서 나온 광을 평행화하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및

상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 광의 밝기를 상기 영상신호처리부로터 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호에 맞게 변조하여 광을 투과시키는 광량조절 기능을 가진 투과형 디스플레이 패널을 포함하고,

상기 녹색광원은 상기 투과형 디스플레이 패널을 향하는 제1방향을 향하여 설치되고, 상기 적색광원과 청색광원은 상기 녹색광원과 각도를 가지고 제2방향으로 배치되고,

상기 광인티그레이터는 상기 녹색광원 전면에 설치되어 상기 녹색광원에서 나온 녹색광을 집속하기 위한 제1광인티그레이터와 상기 적색광원과 청색광원 전면에 설치되어 상기 적색광원에서 나온 적색광과 상기 청색광원에서 나온 청색광을 집속하기 위한 제2광인티그레이터를 구비하여 구성되고,

상기 콜리메이팅 렌즈는 상기 제1광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제1광인티그레이터에서 나온 녹색광을 평행화하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈 및 상기 제2광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제2광인티그레이터에서 나온 적색광과 청색광을 평행화하기 위한 제2콜리메이팅 렌즈를 구비하여 구성되고,

상기 제1콜리메이팅 렌즈와 제2콜리메이팅 렌즈 전면에 설치되어 상기 제1콜리메이팅 렌즈에서 나온 녹색광은 통과시키고, 상기 제2콜리메이팅 렌즈에서 나온 적색광과 청색광은 반사하는 이색성 미러 및 상기 이색성 미러 앞쪽에 설치되고 상기 이색성 미러에서 나온 광을 상기 광인티그레이터 끝단면에서의 광분포에 가까워지도록 상기 투과형 디스플레이 패널에 보내어 결상하기 위한 포커싱 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
영상신호처리부에서 인가되는 영상신호에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 있어서,

상기 영상신호처리부에서 처리되는 영상신호에 동기하여 인가되는 제어신호에 따라 점멸 가능한 녹색광원, 적색광원 및 청색광원을 구비하는 엘이디광원;

상기 엘이디광원에서 발산되는 광들을 집속하기 위해 내부 공간이 상기 엘이디광원에서 멀어질수록 단면적이 증가되도록 내면이 경사지게 형성된 라이트 터널 또는 라이트 파이프로 된 광인티그레이터;

상기 광인티그레이터에서 나온 광을 평행화하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및

상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 광의 밝기를 상기 영상신호처리부로터 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호에 맞게 변조하여 광을 투과시키는 광량조절 기능을 가진 투과형 디스플레이 패널을 포함하고,

상기 적색광원과 청색광원은 상기 투과형 디스플레이 패널을 향하는 제1방향을 향하여 설치되고, 상기 녹색광원은 상기 적색광원 및 청색광원과 각도를 가지고 제2방향으로 배치되고,

상기 광인티그레이터는 상기 녹색광원 전면에 설치되어 상기 녹색광원에서 나온 녹색광을 집속하기 위한 제1광인티그레이터와 상기 적색광원과 청색광원 전면에 설치되어 상기 적색광원에서 나온 적색광과 상기 청색광원에서 나온 청색광을 집속하기 위한 제2광인티그레이터를 구비하여 구성되고,

상기 콜리메이팅 렌즈는 상기 제1광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제1광인티그레이터에서 나온 녹색광을 평행화하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈 및 상기 제2광인티그레이터의 전면에 설치되고 상기 제2광인티그레이터에서 나온 적색광과 청색광을 평행화하기 위한 제2콜리메이팅 렌즈를 구비하여 구성되고,

상기 제1콜리메이팅 렌즈와 제2콜리메이팅 렌즈 전면에 설치되어 상기 제1콜리메이팅 렌즈에서 나온 녹색광은 반사시키고, 상기 제2콜리메이팅 렌즈에서 나온 적색광과 청색광은 통과시키는 이색성 미러 및 상기 이색성 미러 앞쪽에 설치되고 상기 이색성 미러에서 나온 광을 상기 광인티그레이터 끝단면에서의 광분포에 가까워지도록 상기 투과형 디스플레이 패널에 보내어 결상하기 위한 포커싱 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
영상신호처리부에서 인가되는 영상신호에 따라 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 있어서,

상기 영상신호처리부에서 처리되는 영상신호에 동기하여 인가되는 제어신호에 따라 점멸 가능한 녹색광원, 적색광원 및 청색광원을 구비하는 엘이디광원;

상기 엘이디광원 앞쪽으로 배치되고 상기 엘이디광원에서 발산되는 광들을 집속하기 위해 내부 공간이 상기 엘이디광원에서 멀어질수록 단면적이 증가되도록 내면이 경사지게 형성된 라이트 터널 또는 라이트 파이프로 된 광인티그레이터;

상기 광인티그레이터 앞쪽에 배치되고 상기 광인티그레이터에서 나온 광을 후면을 통해 받아들여 평행화하여 전면으로 출사하기 위한 콜리메이팅 렌즈; 및

상기 콜리메이팅 렌즈 앞쪽에 배치되고 상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사되는 광의 밝기를 상기 영상신호처리부로터 순차적으로 인가되는 R, G, B 영상신호에 맞게 변조하여 광을 투과시키는 광량조절 기능을 가진 투과형 디스플레이 패널을 포함하고,

상기 녹색광원, 상기 적색광원 및 상기 청색광원은 하나의 기판에 일체로 구성되고,

상기 엘이디광원은 상기 광인티그레이터와 0.1 ~ 0.5㎜의 간격을 두고 이격하여 배치되고,

상기 콜리메이팅 렌즈는 평판 콜리메이팅 렌즈이고,

상기 콜리메이팅 렌즈는 후면을 통해 받아들인 광을 그 주방향을 상기 디스플레이 패널에 수직하도록 평행화하여 전면을 통해 출사하고,

상기 엘이디광원, 상기 광인티그레이터, 상기 평판 콜리메이팅 렌즈 및 상기 투과형 디스플레이 패널은 일직선으로 배치되고,

상기 투과형 디스플레이 패널은 크기가 1인치 이하인 초소형의 투과형 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엘이디광원은 엘이디 모듈 또는 엘이디 칩이고,

상기 투과형 디스플레이 패널에서 나온 광들을 스크린에 확대투사하기 위한 확대투사기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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