KR100928994B1 - Display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 순차적으로 구동되는 광원부와 상기 광원부로부터 조사되는 복수의 색광으로 칼라영상이 표현되는 투과형 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 상기 광원부와 상기 투과형 디스플레이 패널 사이에 배치되어 상호 다른 각도로부터 입사되는 색광을 평행광으로 집속하기 위한 콜리메이팅(collimating) 렌즈와; 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 투과형 디스플레이 패널 사이에 색광의 경로를 따라 나란하게 배치되어 어느 하나의 색광의 굴절과 직진이 교대로 이뤄지도록 하는 복수의 회절격자와; 상기 광원부에 동기하여 상기 복수의 회절격자를 구동하는 순차굴절구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 복수의 색광 경로가 일직선으로 형성됨으로써 디스플레이 장치의 크기를 소형화할 수 있다. The present invention relates to a display apparatus having a light source unit which is sequentially driven and a transmissive display panel in which a color image is expressed by a plurality of color lights emitted from the light source unit, the display device being disposed between the light source unit and the transmissive display panel from different angles. A collimating lens for focusing incident color light into parallel light; A plurality of diffraction gratings arranged side by side along a path of color light between the collimating lens and the transmissive display panel such that refraction and straightness of any one color light are alternately performed; And a sequential refractive drive unit for driving the plurality of diffraction gratings in synchronization with the light source unit. As a result, the plurality of color light paths are formed in a straight line, thereby reducing the size of the display device.

Description

디스플레이 장치 {Display Device}Display Device {Display Device}

본 발명은, 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엘이디 등의 광원에서 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.The present invention relates to a display device, and more particularly, to obtain a desired image by passing green light, red light, and blue light from a light source such as an LED through a transmissive liquid crystal panel, and projecting it on a screen to display a large image on the screen. It relates to a display device to make.

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.In the conventional display device using the LED and the transmissive liquid crystal panel, a green light source, a red light source, and a blue light source are used separately, and thus a focusing lens for focusing the light emitted from each light source is separately required, thereby synthesizing each light. At least two dichroic mirrors were needed.

이와 관련하여 도 1을 참조하여 엘이디와 투과형 액정 패널을 이용하는 종래의 디스플레이 장치(10)를 설명하면 다음과 같다.In this regard, a conventional display device 10 using an LED and a transmissive liquid crystal panel will be described with reference to FIG. 1.

도 1에는 엘이디 모듈과 이색성 미러를 이용한 종래의 디스플레이 장치(10)를 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a conventional display apparatus 10 using an LED module and a dichroic mirror.

도시된 바와 갈이 종래의 디스플레이 장치(10)는 적색엘이디모듈(21), 녹색엘이디모듈(22) 및 청색엘이디모듈(23)을 구비한다. 이들은 R, G, B의 광을 발생하 기 위한 반도체 광원으로서, 영상신호처리부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 실시간으로 점멸이 가능하다. 여기에서, 적색엘이디모듈(21), 녹색엘이디모듈(22)은 청색엘이디모듈(23)과 대략 수직한 방향으로 배치되어 있다.As shown, the conventional display apparatus 10 includes a red LED module 21, a green LED module 22, and a blue LED module 23. These are semiconductor light sources for generating light of R, G, and B, and may be blinked in real time according to a control signal applied from the image signal processor 30. Here, the red LED module 21 and the green LED module 22 are disposed in a direction substantially perpendicular to the blue LED module 23.

영상신호처리부(30)는 영상소스로부터 영상데이터를 입력받아서 투과형 디스플레이 패널(40)로 영상신호를 입력하고 투과형 디스플레이 패널(40)로 입력되는 영상신호에 따라 적색엘이디모듈(21), 녹색엘이디모듈(22) 및 청색엘이디모듈(23)로 제어신호를 인가한다.The image signal processor 30 receives image data from an image source, inputs an image signal to the transmissive display panel 40, and outputs the red LED module 21 and the green LED module according to the image signal input to the transmissive display panel 40. (22) and the blue LED module 23 applies a control signal.

투과형 디스플레이 패널(40)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.The transmissive display panel 40 adjusts and transmits the amounts of red, green and blue light in accordance with the input R, G, and B image signals. A transmissive liquid crystal panel is used. In general, a transmissive liquid crystal panel is composed of a two-dimensional cell array and has a very small size of less than 1 inch and is composed of pixels of VGA to SXGA level, and is a transmissive type ultra-small (less than 1 inch) liquid crystal panel. No color filter array is required.

도시된 바와 같이 각 적색엘이디모듈(21), 녹색엘이디모듈(22) 및 청색엘이디모듈(23)의 전면에는 각 모듈에서 나오는 광을 평행광으로 집속하기 위한 제1콜리메이팅 렌즈(61) ~ 제3콜리메이팅 렌즈(63)가 설치된다. 즉, 종래의 디스플레이 장치(10)에는 3개의 콜리메이팅 렌즈(61,62,63)가 필요하다.As shown in the front of each of the red LED module 21, the green LED module 22, and the blue LED module 23, the first collimating lens 61 to first focus the light emitted from each module into parallel light. 3 collimating lens 63 is installed. That is, three collimating lenses 61, 62, and 63 are required for the conventional display apparatus 10.

종래의 디스플레이 장치(10)는 제1이색성 미러(71)와 제2이색성 미러(72)를 구비한다.The conventional display apparatus 10 includes a first dichroic mirror 71 and a second dichroic mirror 72.

제1이색성 미러(71)는 녹색엘이디모듈(22)과 청색엘이디모듈(23)의 전면에 청색광의 진행방향에 대해 대략 45도 정도 경사지게 설치되어 있다. 이 제1이색성 미러(71)는 청색광은 통과시키고 녹색광은 반사시키도록 광학코팅이 이루어져 있다. 이에 따라 청색광과 녹색광은 제2이색성 미러(72)로 보내진다.The first dichroic mirror 71 is inclined about 45 degrees with respect to the traveling direction of the blue light on the front of the green LED module 22 and the blue LED module 23. The first dichroic mirror 71 is optically coated to pass blue light and reflect green light. Accordingly, blue light and green light are sent to the second dichroic mirror 72.

제2이색성 미러(72)는 적색엘이디모듈(21) 전면에 적색광의 진행방향에 대해 대략 45도정도 경사지게 설치되어 있다. 이 제2이색성 미러(72)는 적색광은 통과시키고 청색광과 녹색광은 반사시키도록 광학코팅이 이루어져 있다. 이에 따라 각 엘이디 모듈에서 나온 적색광, 녹색광 및 청색광은 투과형 디스플레이 패널(40)로 보내지게 된다.The second dichroic mirror 72 is disposed at an angle of about 45 degrees with respect to the traveling direction of the red light on the front of the red LED module 21. The second dichroic mirror 72 is optically coated to pass red light and reflect blue light and green light. Accordingly, red light, green light and blue light from each LED module are sent to the transmissive display panel 40.

이에 따라 투과형 디스플레이 패널(40)에는 영상신호처리부(30)에서 인가되는 영상신호에 따른 이미지가 표시된다.Accordingly, the transmissive display panel 40 displays an image corresponding to an image signal applied by the image signal processor 30.

이 투과형 디스플레이 패널(40) 전면에 투사렌즈(50)가 배치되어 있다. 이 투사렌즈(50)는 투과형 디스플레이 패널(40)의 이미지를 스크린에 확대하여 투사함으로써 대화면 영상을 표시할 수 있도록 하기 위한 것이다.The projection lens 50 is disposed in front of the transmissive display panel 40. The projection lens 50 is intended to display a large screen image by enlarging and projecting an image of the transmissive display panel 40 on a screen.

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.In the display device using the LED as described above, a color image can be expressed using a single micro display panel. In this case, the color synthesis is sequentially performed in the human eye by projecting monochrome images in the order of R, G, and B sequentially. Is done.

위의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 종래의 디스플레이 장치에서는 콜리메이팅 렌즈는 세 개가 필요하고, 이색성 미러는 2개가 필요하다.As can be seen from the above description, in the conventional display device, three collimating lenses are required, and two dichroic mirrors are required.

R, G, B 색합성 광학계와 광집속기(optical integrator) 광학계가 R, G, B 색깔별로 별도로 구성됨으로써, 광학계의 길이와 크기가 증가하게 된다는 단점이 있다.R, G, B color synthesis optical system and optical integrator (optical integrator) optical system is configured separately for each of the R, G, B color, there is a disadvantage that the length and size of the optical system is increased.

그리고 그에 따라 디스플레이 장치의 제작비용이 증가된다는 문제점도 있다.There is also a problem in that the manufacturing cost of the display device increases accordingly.

본 발명의 목적은, 하나의 패널을 이용하는 디스플레이 장치에 있어서 콤팩트(compact)한 프로젝션 조명 광학계를 얻고 이를 통하여 초소형 프로젝션 광학 엔진을 구현할 수 있도록 하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain a compact projection illumination optical system in a display device using a single panel and to realize a very small projection optical engine.

본 발명의 다른 목적은, 광 경로가 일직선으로 형성됨으로써 광학계의 사이즈를 종래의 것에 비해 작게 구성할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a display device in which the size of the optical system can be made smaller than the conventional one by forming the optical path in a straight line.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래에 R,G,B 광원별로 각각 적용되던 콜리메이팅 렌즈를 단 하나의 콜리메이팅 렌즈로 줄임으로써 제작비용을 절감할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 데 있다. Still another object of the present invention is to provide a display apparatus that can reduce manufacturing cost by reducing the collimating lens, which has been conventionally applied to each of R, G, and B light sources, to only one collimating lens.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 순차적으로 구동되는 광원부와 상기 광원부로부터 조사되는 삼원색광으로 칼라영상이 표현되는 투과형 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 장치에 있어서, 상기 광원부와 상기 투과형 디스플레이 패널 사이에 배치되어 상호 다른 각도로부터 입사되는 삼원색광을 평행광으로 집속하기 위한 콜리메이팅(collimating) 렌즈와; 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 투과형 디스플레이 패널 사이에 삼원색광의 경로를 따라 나란하게 복수로 배치되며, 각각 투명전극 층을 포함하여 전압의 인가여부에 따라 각 삼원색광의 굴절과 직진이 각각 교대로 이뤄지도록 하는 회절격자들과; 상기 회절격자들이 적어도 교호적으로 활성화 또는 비활성화 되도록 상기 광원부에 동기하여 상기 회절격자들 중 적어도 어느 하나에 전압을 인가하는 순차굴절회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치에 의하여 달성된다. The object of the present invention is a display device having a light source unit which is sequentially driven and a transmissive display panel in which a color image is represented by three primary colors of light emitted from the light source unit, the display device being disposed between the light source unit and the transmissive display panel and mutually A collimating lens for focusing three primary color light incident from different angles into parallel light; Diffraction is arranged between the collimating lens and the transmissive display panel in parallel along the path of the three primary colors, and each of the three primary colors is refracted and straightened alternately depending on whether the voltage is applied, including the transparent electrode layer. Gratings; And a sequential refraction circuit unit for applying a voltage to at least one of the diffraction gratings in synchronization with the light source unit such that the diffraction gratings are activated or deactivated at least alternately.

여기서, 상기 회절격자들은, 전압 인가시 투명하게 되고 무전압 인가시 적색광을 굴절시키는 제1회절격자와, 전압 인가시 투명하게 되고 무전압 인가시 청색광을 굴절시키는 제2회절격자인 것이 바람직하다. Here, the diffraction gratings are preferably a first diffraction grating which becomes transparent when voltage is applied and refracts red light when no voltage is applied, and a second grating which becomes transparent when voltage is applied and refracts blue light when no voltage is applied.

상기 투과형 디스플레이 패널에서 표현된 칼라영상을 확대하는 투사렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a projection lens for enlarging the color image represented in the transmissive display panel.

그리고 상기 콜리메이팅 렌즈는 하나의 비구면 렌즈인 것이 바람직하다. In addition, the collimating lens is preferably one aspherical lens.

본 발명에 따르면, 콤팩트(compact)한 프로젝션 조명 광학계를 얻고 이를 통하여 초소형 프로젝션 광학 엔진을 구현할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain a compact projection illumination optical system and to implement a compact projection optical engine.

또한, 광 경로가 일직선으로 형성됨으로써 디스플레이 장치의 크기를 소형화할 수 있다.In addition, since the optical path is formed in a straight line, the size of the display device can be reduced.

그리고 종래에 R,G,B 광원별로 각각 적용되던 콜리메이팅 렌즈를 단 하나의 콜리메이팅 렌즈로 줄임으로써 디스플레이 장치의 제작비용을 절감할 수 있다. In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost of the display apparatus by reducing the collimating lens, which has been conventionally applied to each of R, G, and B light sources, with only one collimating lens.

나아가, R,G,B 광원별로 광 경로가 최적화됨으로써 디스플레이 장치의 광 효율을 높일 수 있다. In addition, the optical path of each of the R, G, and B light sources may be optimized to increase light efficiency of the display device.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원부(110)와, 투과형 디스플레이 패널(120)과, 투사렌즈(130)와, 콜리메이팅 렌즈(140)와, 복수의 회절격자(150,160)와, 순차굴절회로부(170)를 포함한다. 본 발명의 일실시예로서, 디스플레이 장치(100)는 영상 프로젝터인 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the display apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a light source unit 110, a transmissive display panel 120, a projection lens 130, and a collimating lens 140. And a plurality of diffraction gratings 150 and 160 and a sequential refraction circuit unit 170. In one embodiment of the present invention, the display device 100 is preferably an image projector.

광원부(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, R, G, B의 복수의 색광을 발생시키기 위한 반도체 광원으로서, 적색 광원(111)과, 녹색 광원(112)과, 청색 광원(113)과, 영상신호처리회로(114)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the light source unit 110 is a semiconductor light source for generating a plurality of color lights of R, G, and B, and includes a red light source 111, a green light source 112, and a blue light source 113. And a video signal processing circuit 114.

본 발명의 일실시예로서, 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)은 상호 일렬로 배치된 LED(Light Emitting Diode) 모듈로 마련된 것이 바람직하며, 영상신호처리회로(114)에서 인가되는 제어신호에 따라 실시간으로 순차적 점멸이 가능하다. In one embodiment of the present invention, the red light source 111, the green light source 112 and the blue light source 113 is preferably provided with a light emitting diode (LED) module arranged in a line with each other, the image signal processing circuit 114 ) Can be sequentially flashed in real time according to the control signal applied from).

적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)은 콜리메이팅 렌즈(140)의 초점면 근방에 있으면 되지만, 최적의 성능을 위하여 콜리메이팅 렌즈(140)의 초점거리의 대략 3~5% 이내에 위치하는 것이 바람직하다.The red light source 111, the green light source 112, and the blue light source 113 need to be near the focal plane of the collimating lens 140, but, for optimal performance, approximately 3 to 3 focal lengths of the collimating lens 140. It is desirable to be located within 5%.

영상신호처리회로(114)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 영상소스로부터 영상데이터를 입력받아서 투과형 디스플레이 패널(120)로 영상신호를 입력하고 투과형 디스플레이 패널(120)로 입력되는 영상신호에 따라 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)으로 제어신호를 인가하여 순차적 점멸이 이뤄지도록 구동한다.As illustrated in FIG. 2, the image signal processing circuit 114 receives image data from an image source, inputs an image signal to the transmissive display panel 120, and according to the image signal input to the transmissive display panel 120. The control signal is applied to the red light source 111, the green light source 112, and the blue light source 113 so as to sequentially drive the light.

투과형 디스플레이 패널(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원부(110)의 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)으로부터 조사되는 복수의 색광 으로 칼라영상이 표현되도록, 광원부(110)의 영상신호처리회로(114)에서 입력되는 R, G, B 영상신호에 따라 적색광, 녹색광 및 청색광의 광량을 조정하여 투과시킨다. As illustrated in FIG. 2, the transmissive display panel 120 displays a color image by a plurality of color lights emitted from the red light source 111, the green light source 112, and the blue light source 113 of the light source unit 110. In accordance with the R, G, and B image signals input from the image signal processing circuit 114 of the light source unit 110, the amount of red light, green light, and blue light is adjusted and transmitted.

본 발명의 일실시예로서, 투과형 디스플레이 패널(120)은 투과형 타입의 초소형 (1인치 이하) 액정패널인 것이 바람직하며, 일반적으로 투과형 액정 패널은 이차원 셀 어레이(cell array)로 구성되며 1인치이하의 매우 작은 크기에 VGA~SXGA급의 화소(pixel)들로 구성된다. In one embodiment of the present invention, the transmissive display panel 120 is preferably a transmissive ultra-small (1 inch or less) liquid crystal panel, and generally, the transmissive liquid crystal panel is composed of a two-dimensional cell array and is 1 inch or less. It is composed of VGA ~ SXGA level pixels in very small size.

투사렌즈(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 투과형 디스플레이 패널(120)의 전면에 배치되어 투과형 디스플레이 패널(120)에서 표현된 칼라영상을 스크린에 확대하여 투사함으로써 대화면 영상을 표시한다.As shown in FIG. 2, the projection lens 130 is disposed in front of the transmissive display panel 120 to display a large screen image by enlarging and projecting a color image represented by the transmissive display panel 120 onto a screen.

콜리메이팅(collimating) 렌즈(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원부(110)와 투과형 디스플레이 패널(120) 사이에 배치되어 상호 다른 각도로부터 입사되는 색광을 평행광으로 집속시킨다.As shown in FIG. 2, the collimating lens 140 is disposed between the light source unit 110 and the transmissive display panel 120 to focus color light incident from different angles into parallel light.

회절격자의 효율 및 성능 면에서 도 3과 도 5의 ‘θ’의 값은 일반적으로 클수록 좋지만, 광학렌즈의 성능 면에서는 ‘θ’의 값은 작을수록 좋기 때문에 ‘θ’의 값은 대략 20도~40도 이내인 것이 바람직하다. ‘θ’의 값을 조정하는 것은 이 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 통상의 방법으로 용이하게 실시할 수 있는 바, 광원과 콜리메이팅 렌즈 간의 거리를 조정하는 것 등에 의하여 ‘θ’의 값이 용이하게 조정될 수 있다.In terms of the efficiency and performance of the diffraction grating, the value of 'θ' in FIGS. 3 and 5 is generally better, but the value of 'θ' is approximately 20 degrees because the smaller value of 'θ' is better in terms of performance of the optical lens. It is preferable to be within -40 degrees. Adjusting the value of [theta] can be easily carried out by a person skilled in the art by a conventional method. The value of [theta] can be changed by adjusting the distance between the light source and the collimating lens. It can be adjusted easily.

본 발명의 일실시예로서, 콜리메이팅 렌즈(140)는, 도 2에 도시된 바와 같 이, 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)으로부터 각각 조사되는 R,G,B 색광들이 공통적으로 입사되도록 하나의 비구면 렌즈로 마련된 것이 바람직하다. In one embodiment of the present invention, the collimating lens 140, as shown in Figure 2, R, G, respectively irradiated from the red light source 111, green light source 112 and blue light source 113, It is preferable to provide one aspherical lens so that the B color lights are commonly incident.

이에 따라, 종래에 R,G,B 광원별로 각각 적용되던 콜리메이팅 렌즈를 단 하나의 콜리메이팅 렌즈로 줄임으로써 디스플레이 장치의 제작비용을 절감할 수 있다. Accordingly, the manufacturing cost of the display apparatus can be reduced by reducing the collimating lens, which has been conventionally applied to each of R, G, and B light sources, to only one collimating lens.

복수의 회절격자(150,160)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 콜리메이팅 렌즈(140)와 투과형 디스플레이 패널(120) 사이에 색광의 경로를 따라 제1회절격자(150)와 제2회절격자(160)로 나란하게 배치되어 R,G,B 색광 중 어느 하나의 색광의 굴절과 직진이 교대로 이뤄지도록 한다. As illustrated in FIG. 2, the plurality of diffraction gratings 150 and 160 may include a first diffraction grating 150 and a second diffraction grating along a path of color light between the collimating lens 140 and the transmissive display panel 120. 160 is arranged side by side so that the refraction and the straight line of any one of the R, G, B color light is alternately made.

구체적으로, 회절격자는 두개의 글래스 기판 사이에 홀로그래픽 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)가 샌드위치 형태로 결합된 형태로 마련되며, 두개의 글래스 표면에는 투명전극(ITO: Indium-Tin Oxide) 층이 형성되어 광 간섭 패턴이 형성됨으로써 작동된다. 본 발명의 일실시예로서, 회절격자는 두 개인 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서 회절격자는 필요에 따라 세 개 이상이 될 수도 있다. Specifically, the diffraction grating is provided in a form in which a holographic polymer dispersed liquid crystal (PDLC) is sandwiched between two glass substrates, and a transparent electrode (ITO: Indium-Tin Oxide) layer is formed on the two glass surfaces. And the optical interference pattern is formed to operate. As an embodiment of the present invention, the diffraction grating is described as two, but as another embodiment of the present invention may be three or more diffraction gratings as necessary.

회절격자의 특성은 두 입력에 일정 전압을 인가하고 안함에 따라 회절격자를 통과하는 색광의 굴절을 조절할 수 있는 소자로서, 전압이 인가될 때에는 투명하게 되어 색광을 굴절시키지 않고, 전압이 인가되지 않을 때에는 일정 굴절률로 색광을 굴절시킨다. The characteristic of the diffraction grating is a device that can control the refraction of the color light passing through the diffraction grating by applying a constant voltage to both inputs, and when the voltage is applied, the diffraction grating becomes transparent and does not refract the color light. At that time, the color light is refracted at a constant refractive index.

제1회절격자(150)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 콜리메이팅 렌즈(140)와 제2회절격자(160) 사이에 배치되며, 전압 인가시 투명하게 되고 무전압 인가시 적색광을 굴절시킨다. 즉, 제1회절격자(150)는 광원부(110)의 영상신호처리회로(114)에 동기하는 순차굴절회로부(170)에서 +24V 또는 -24V의 전압을 인가하게 되면 투명해지고, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 +θ 각도로 입사되는 적색광을 0도로 꺾어주게 된다.As shown in FIG. 3, the first diffraction grating 150 is disposed between the collimating lens 140 and the second diffraction grating 160 and becomes transparent when voltage is applied and refracts red light when no voltage is applied. . That is, the first diffraction grating 150 becomes transparent when a voltage of + 24V or -24V is applied by the sequential refraction circuit unit 170 in synchronization with the image signal processing circuit 114 of the light source unit 110, and the voltage is not applied. In this state, the red light incident at the + θ angle is folded at 0 degrees.

제2회절격자(160)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1회절격자(150)와 투과형 디스플레이 패널(120) 사이에 배치되며, 전압 인가시 투명하게 되고 무전압 인가시 청색광을 굴절시킨다. 즉, 제2회절격자(160)는 순차굴절회로부(170)에서 +24V 또는 -24V의 전압을 인가하게 되면 투명해지고, 전압이 인가되지 않은 상태에서는 -θ 각도로 입사되는 청색광을 0도로 꺾어주게 된다.As shown in FIG. 5, the second diffraction grating 160 is disposed between the first diffraction grating 150 and the transmissive display panel 120 and becomes transparent when voltage is applied and refracts blue light when no voltage is applied. . That is, the second diffraction grating 160 becomes transparent when a voltage of + 24V or -24V is applied by the sequential refraction circuit unit 170, and when the voltage is not applied, the second diffraction grating 160 breaks the blue light incident at the -θ angle to 0 degrees. do.

이에 따라, 광원의 위치 배열을 종래의 직각 배열방식에서 일렬 배열방식으로 배치함으로써, 콤팩트(compact)한 프로젝션 조명 광학계를 얻고 이를 통하여 초소형 프로젝션 광학 엔진을 구현할 수 있다. Accordingly, by arranging the positional arrangement of the light sources in a linear arrangement in a conventional right-angle arrangement, a compact projection illumination optical system can be obtained and a micro-projection optical engine can be realized through this.

본 발명의 일실시예로서, 제1회절격자(150)의 다음에는 제2회절격자(160)가 순차적으로 배치된 것으로 설명하지만, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 제1회절격자(150)와 제2회절격자(160)의 위치는 서로 뒤바뀔 수도 있다. As an embodiment of the present invention, the second diffraction grating 160 is described as being sequentially disposed after the first diffraction grating 150, but as another embodiment of the present invention, the first grating grating 150 is Positions of the second diffraction grating 160 may be reversed with each other.

순차굴절회로부(170)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원부(110)의 영상신호처리회로(114)에 동기하여 복수의 회절격자(150,160)를 구동한다. 즉, 순차굴절회로부(170)는 제1회절격자(150)와 제2회절격자(160)를 시간적으로 적절히 제어하기 위한 회로인 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the sequential refraction circuit unit 170 drives the plurality of diffraction gratings 150 and 160 in synchronization with the image signal processing circuit 114 of the light source unit 110. That is, the sequential refraction circuit unit 170 is preferably a circuit for appropriately controlling the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating 160 in time.

순차굴절회로부(170)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 적색 광원(111)이 활성화되는 동안은 제1회절격자(150)를 비활성화 하여 적색광을 굴절시키고, 청색 광원(113)이 활성화되는 동안은 제2회절격자(160)를 비활성화 하여 청색광을 굴절시킨다. 순차굴절회로부(170)가 제1회절격자(150) 또는 제2회절격자(160)를 활성화시킬 때에는 매 주기마다 활성전압의 극성을 반전시켜 소자의 파괴를 방지한다. As shown in FIG. 6, the sequential refraction circuit unit 170 deactivates the first diffraction grating 150 to refract red light while the red light source 111 is activated, and while the blue light source 113 is activated. Deactivates the second diffraction grating 160 to refract the blue light. When the sequential refraction circuit unit 170 activates the first diffraction grating 150 or the second diffraction grating 160, the polarity of the active voltage is reversed every cycle to prevent the destruction of the device.

도 6을 참고로 설명하면, 구간 A와 구간 C는 목표 광원 ⓒ가 On되는 구간으로서 회절격자의 양단전압이 없으므로 목표 광원 ⓒ는 일정 굴절률로 굴절되고, 구간 B와 구간 D는 목표 광원 ⓒ가 Off되는 구간으로서 회절격자의 양단전압이 교대로 인가되므로 색광은 굴절 없이 직진 통과된다.Referring to FIG. 6, the section A and the section C are sections in which the target light source ⓒ is on, and since there is no voltage at both ends of the diffraction grating, the target light source ⓒ is refracted at a constant refractive index, and in the section B and section D, the target light source ⓒ is off. As the interval between the two ends of the diffraction grating is applied alternately, the colored light passes straight through without refraction.

도 6에 도시된 것처럼, 구간 A부터 구간 D까지 입력되는 광원에 따라 제1회절격자(150)의 제어용 출력 ⓐ와 제2회절격자(160)의 제어용 출력 ⓑ를 발생시키는 순차굴절회로부(170)의 회로를 설계하면 도 7에 도시된 바와 같다. As shown in FIG. 6, the sequential refraction circuit unit 170 generating the control output ⓐ of the first diffraction grating 150 and the control output ⓑ of the second diffraction grating 160 according to the light source inputted from the section A to the section D. Designing a circuit of is as shown in FIG.

도 7을 참고로 설명하면, 광원 ⓒ의 On/Off에 따른 구간 A~D에서의 회절격자의 단자제어신호 ⓐ,ⓑ를 도출하기 위해 광원 ⓒ의 1/2 주파수의 파형이 필요하다. 이를 위해 D-FlipFlop을 사용하여 출력 Q′와 D를 결선한 후, ⓓ의 clock에 광원 ⓒ를 입력하면 출력 Q는 1/2 주파수의 광원 ⓔ를 얻을 수 있다.Referring to FIG. 7, a waveform of 1/2 frequency of the light source ⓒ is needed to derive the terminal control signals ⓐ and ⓑ of the diffraction gratings in sections A to D according to the on / off of the light source ⓒ. For this purpose, after connecting output Q 'and D using D-FlipFlop, input light source ⓒ to ⓓ clock, and output Q can get light source ⓔ with 1/2 frequency.

도 8은 1/2 주기의 광원 ⓔ까지 포함된 도 6의 상세 제어상태도로서 도 8에 의하면 ⓐ,ⓑ는 ⓒ,ⓔ에 대한 논리조합으로 다음과 같이 표현될 수 있다.FIG. 8 is a detailed control state diagram of FIG. 6 including up to 1/2 light source ⓔ. Referring to FIG. 8, ⓐ and ⓑ may be expressed as logical combinations for ⓒ and ⓔ as follows.

ⓐ = NOT ⓒ AND ⓔⒶ = NOT ⓒ AND ⓔ

ⓑ = NOT ⓒ AND NOT ⓔ Ⓑ = NOT ⓒ AND NOT ⓔ

최소 로직회로를 사용하기 위해 FlipFlop 1개와 NOR 2개를 사용하도록 위 식들을 드모르강 법칙으로 최적화하면,If we optimize the above equations to the D'Morgang's law to use one FlipFlop and two NOR to use the minimum logic circuit,

ⓐ = NOT (ⓒ OR NOT ⓔ)Ⓐ = NOT (ⓒ OR NOT ⓔ)

ⓑ = NOT (ⓒ OR ⓔ) 가 된다.Ⓑ = NOT (ⓒ OR ⓔ)

이에 따라, 순차굴절회로부(170)가 제1회절격자(150) 및 제2회절격자(160)를 교호적으로 구동하여 제1회절격자(150) 및 제2회절격자(160)에 의해 적색광 및 청색광의 굴절과 직진이 교대로 이뤄지도록 함으로써 광 경로가 일직선으로 형성되어 디스플레이 장치(100)의 크기를 소형화할 수 있다.Accordingly, the sequential refraction circuit unit 170 alternately drives the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating 160 so that the red light and the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating 160 are driven. By alternately performing the refraction and the straight line of the blue light, the light path is formed in a straight line, thereby miniaturizing the size of the display apparatus 100.

이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)에 의하여 칼라영상이 구현되는 과정을 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. By such a configuration, a process of implementing a color image by the display apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 8.

우선, 영상신호처리회로(114)는 영상소스로부터 영상데이터를 입력받아서 투과형 디스플레이 패널(120)로 영상신호를 입력하고 투과형 디스플레이 패널(120)로 입력되는 영상신호에 따라 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)으로 제어신호를 인가하여 순차적 점멸이 이뤄지도록 구동한다.First, the image signal processing circuit 114 receives image data from an image source, inputs an image signal to the transmissive display panel 120, and outputs a red light source 111 and green in accordance with the image signal input to the transmissive display panel 120. The control signal is applied to the light source 112 and the blue light source 113 so as to sequentially drive the light.

다음에, 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)으로부터 콜리메이팅 렌즈(140)로 입사되는 색광들은 각각 콜리메이팅 렌즈(140)를 거치면서 어느 정도 평행화가 이루어진다. Next, the color light incident from the red light source 111, the green light source 112, and the blue light source 113 into the collimating lens 140 passes through the collimating lens 140, respectively, to some degree of parallelism.

순차굴절회로부(170)는 영상신호처리회로(114)에 동기하여 제1회절격자(150)와 제2회절격자(160)를 교호적으로 구동한다.The sequential refraction circuit unit 170 alternately drives the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating 160 in synchronization with the image signal processing circuit 114.

즉, 적색 광원(111)으로부터 적색광이 조사될 때에는 순차굴절회로부(170)는 제1회절격자(150)에 전압을 인가하지 않고, 제2회절격자(160)에만 전압을 인가한다(도 3 참조).That is, when red light is irradiated from the red light source 111, the sequential refraction circuit unit 170 does not apply a voltage to the first diffraction grating 150, but applies a voltage only to the second diffraction grating 160 (see FIG. 3). ).

녹색 광원(112)으로부터 녹색광이 조사될 때에는 순차굴절회로부(170)는 제1회절격자(150) 및 제2회절격자(160) 모두에 전압을 인가하여 제1회절격자(150) 및 제2회절격자(160)를 투명화시킴으로써 녹색광이 굴절됨 없이 직진 통과되어 투과형 디스플레이 패널(120)로 진행되도록 한다(도 4 참조).When green light is irradiated from the green light source 112, the sequential refraction circuit 170 applies a voltage to both the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating 160, thereby applying the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating. By making the grating 160 transparent, the green light passes straight through without being refracted to the transmissive display panel 120 (see FIG. 4).

청색 광원(113)으로부터 청색광이 조사될 때에는 순차굴절회로부(170)는 제2회절격자(160)에 전압을 인가하지 않고, 제1회절격자(150)에만 전압을 인가한다(도 5 참조).When blue light is irradiated from the blue light source 113, the sequential refraction circuit unit 170 does not apply a voltage to the second diffraction grating 160, but applies a voltage only to the first diffraction grating 150 (see FIG. 5).

이에 따라, 광 경로가 일직선으로 최적화됨으로써 디스플레이 장치(100)의 광 효율을 높일 수 있다. Accordingly, the light path may be optimized in a straight line, thereby increasing the light efficiency of the display apparatus 100.

투과형 디스플레이 패널(120)은 제1회절격자(150) 및 제2회절격자(160)를 거친 적색광, 녹색광 및 청색광이 도달되면, 영상신호처리회로(114)로부터 입력받은 영상신호에 기초하여 적색광, 녹색광 및 청색광으로 소정의 칼라영상을 표현한다. The transmissive display panel 120 receives red light, green light, and blue light that have passed through the first diffraction grating 150 and the second diffraction grating 160, based on an image signal received from the image signal processing circuit 114. A predetermined color image is expressed by green light and blue light.

투과형 디스플레이 패널(120)에서 표현되는 칼라영상은 투사렌즈(130)에서 확대되며, 외부의 스크린으로 투사되어 대화면 영상을 구현한다. The color image represented by the transmissive display panel 120 is enlarged by the projection lens 130 and is projected onto an external screen to realize a large screen image.

이에, 본 발명에 따르면, 콤팩트한 프로젝션 조명 광학계를 얻고 이를 통하여 초소형 프로젝션 광학 엔진을 구현할 수 있다. Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a compact projection illumination optical system through which a compact projection optical engine can be realized.

도 1은 종래 기술에 따른 디스플레이 장치의 구성도,1 is a block diagram of a display device according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 구성도, 2 is a block diagram of a display device according to the present invention;

도 3은 도 2의 적색 광원의 경로를 나타낸 구성도, 3 is a block diagram showing a path of the red light source of FIG.

도 4는 도 2의 녹색 광원의 경로를 나타낸 구성도,4 is a block diagram showing a path of the green light source of FIG.

도 5는 도 2의 청색 광원의 경로를 나타낸 구성도,5 is a block diagram showing a path of the blue light source of FIG.

도 6은 본 발명에 따른 제1 및 제2 회절격자의 제어상태도,6 is a control state diagram of the first and second diffraction gratings according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 순차굴절회로부의 회로도, 7 is a circuit diagram of a sequential refraction circuit unit according to the present invention;

도 8은 도 6의 상세 제어상태도이다. 8 is a detailed control state diagram of FIG. 6.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 디스플레이 장치 110 : 광원부100: display device 110: light source

120 : 투과형 디스플레이 패널 130 : 투사렌즈120: transmissive display panel 130: projection lens

140 : 콜리메이팅 렌즈 150 : 제1회절격자140: collimating lens 150: the first grating

160 : 제2회절격자 170 : 순차굴절회로부 160: second grating 170: sequential refraction circuit

Claims (4)

순차적으로 구동되는 광원부와 상기 광원부로부터 조사되는 삼원색광으로 칼라영상이 표현되는 투과형 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 장치에 있어서,A display apparatus having a light source unit which is sequentially driven and a transmissive display panel in which a color image is expressed by three primary colors of light emitted from the light source unit. 상기 광원부와 상기 투과형 디스플레이 패널 사이에 배치되어 상호 다른 각도로부터 입사되는 삼원색광을 평행광으로 집속하기 위한 콜리메이팅(collimating) 렌즈와; A collimating lens disposed between the light source unit and the transmissive display panel to focus three primary color light incident from different angles into parallel light; 상기 콜리메이팅 렌즈와 상기 투과형 디스플레이 패널 사이에 삼원색광의 경로를 따라 나란하게 복수로 배치되며, 각각 투명전극 층을 포함하여 전압의 인가여부에 따라 각 삼원색광의 굴절과 직진이 각각 교대로 이뤄지도록 하는 회절격자들과; Diffraction is arranged between the collimating lens and the transmissive display panel in parallel along the path of the three primary colors, and each of the three primary colors is refracted and straightened alternately depending on whether the voltage is applied, including the transparent electrode layer. Gratings; 상기 회절격자들이 적어도 교호적으로 활성화 또는 비활성화 되도록 상기 광원부에 동기하여 상기 회절격자들 중 적어도 어느 하나에 전압을 인가하는 순차굴절회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.And a sequential refraction circuit unit configured to apply a voltage to at least one of the diffraction gratings in synchronization with the light source unit such that the diffraction gratings are at least alternately activated or deactivated. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회절격자들은,The diffraction grating, 전압 인가시 투명하게 되고 무전압 인가시 적색광을 굴절시키는 제1회절격자와,A first diffraction grating which becomes transparent upon application of voltage and refracts red light upon application of no voltage; 전압 인가시 투명하게 되고 무전압 인가시 청색광을 굴절시키는 제2회절격자인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.And a second diffraction grating which becomes transparent upon application of voltage and refracts blue light upon application of no voltage. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 투과형 디스플레이 패널에서 표현된 칼라영상을 확대하는 투사렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. And a projection lens for enlarging the color image represented by the transmissive display panel. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 콜리메이팅 렌즈는 하나의 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치. And the collimating lens is one aspherical lens.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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