KR102345341B1 - 스크린 및 그를 이용한 레이저 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있는 스크린 및 그를 이용한 레이저 디스플레이 장치에 관한 것으로, 스크린은, 영상 표시를 위한 레이저 광을 투과시키는 제 1 확산판과, 제 1 확산판으로부터 일정 간격을 가지고 배치되는 제 2 확산판과, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 배치되어, 제 1 확산판으로부터 투과되는 레이저 광을 제 2 확산판으로 전송하는 다수의 광전송관들을 포함하고, 광전송관은, 제 1 확산판을 마주하는 제 1 면과 제 2 확산판을 마주하는 제 2 면을 포함하는 바디부와, 바디부의 제 1 면의 중앙영역으로부터 바디부의 제 2 면의 중앙영역까지 관통되는 관통홀과, 관통홀 내에 배치되어 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함할 수 있다.

Description

스크린 및 그를 이용한 레이저 디스플레이 장치{SCREEN AND LASER DISPLAY APPAPATUS USING THE SAME}
본 발명은 스크린에 관한 것으로, 특히 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있는 스크린 및 그를 이용한 레이저 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 멀티미디어 사회로의 급진전과 함께, 디스플레이 화면의 대형화 및 고화질화가 요구되고 있으며, 최근에는 높은 해상도에 더하여, 자연스러운 자연색의 구현이 중요시되고 있다.
완벽한 자연색을 구현하기 위해서는 레이저와 같이 색순도가 높은 광원의 이용이 필수적인데, 레이저를 이용하여 영상을 구현하는 장치 중의 하나가 광 스캐너를 이용한 레이저 디스플레이 장치이다.
레이저 프로젝터 및 레이저 프로젝션 등과 같은 레이저 디스플레이 장치는 입력받은 영상신호를 레이저 광원에서 방출되는 레이저 광을 이용하여 스크린(screen)에 투영시켜 화상을 보여주는 시스템으로서, 주로 회의실의 프리젠테이션(presentation), 극장의 영사기, 가정의 홈시어터(home theater) 등을 구현하는데 이용된다.
하지만, 레이저 디스플레이 장치는, 레이저 광원을 이용하여, 스크린에 영상을 투사시킬 경우, 레이저의 특성으로 인하여, 스크린에 알갱이 모양의 스펙클들이 형성되어, 영상의 화질을 현저히 저하시키는 원인이 되고 있다.
그 이유는, 레이저의 경우, 가간섭성 특성으로 인하여, 불규칙한 면을 통과하면서 간섭을 일으켜서 스크린에 스펙클을 발생시키기 때문이다.
이러한, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄이기 위하여, 기존의 레이저 디스플레이 장치는, 스펙클 저감을 위한 다양한 부품들을 추가 설치하였으나, 전체적인 크기가 커지고, 광학 설계 구조가 복잡해져서, 레이저 디스플레이 장치를 소형화시키는데는 한계가 있었다.
따라서, 향후, 구현이 간단하고 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있는 스크린을 개발함으로써, 대형 레이저 디스플레이 장치뿐만 아니라, 소형 레이저 디스플레이 장치에도 모두 적용이 가능한 스크린의 개발이 필요할 것이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 두 확산판 사이에 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄임과 동시에 스크린의 선명도(sharpness)까지 향상시킬 수 있는 스크린 및 그를 이용한 레이저 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 스크린은, 영상 표시를 위한 레이저 광을 투과시키는 제 1 확산판과, 제 1 확산판으로부터 일정 간격을 가지고 배치되는 제 2 확산판과, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 배치되어, 제 1 확산판으로부터 투과되는 레이저 광을 제 2 확산판으로 전송하는 다수의 광전송관들을 포함하고, 광전송관은, 제 1 확산판을 마주하는 제 1 면과 제 2 확산판을 마주하는 제 2 면을 포함하는 바디부와, 바디부의 제 1 면의 중앙영역으로부터 바디부의 제 2 면의 중앙영역까지 관통되는 관통홀과, 관통홀 내에 배치되어 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함할 수 있다.
여기서, 광전송관의 바디부는, 광 차단 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 광전송관의 관통홀의 단면적은, 영상의 한 픽셀의 면적과 동일할 수 있다.
이어, 광전송관의 관통홀 내에는, 하나의 광섬유가 배치되고, 광섬유의 외면은, 광전송관의 바디부에 접촉될 수 있다.
경우에 따라, 광전송관의 관통홀 내에는, 다수의 광섬유가 배치되고, 서로 인접하는 광섬유들 사이의 공간 내에는, 광 차단 물질로 채워질 수도 있다.
다음, 광섬유는, 레이저 광을 전송하는 코어와, 코어의 외면을 둘러싸는 클래드층을 포함하고, 클래드층의 두께는, 광전송관의 바디부의 두께보다 더 얇을 수 있다.
또한, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리는, 약 1mm 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 스크린을 이용한 레이저 디스플레이 장치는, 영상 표시를 위한 레이저 광을 출사하는 레이저 프로젝터와, 레이저 프로젝터로부터 출사되는 레이저 광을 투과 또는 반사하여 영상을 표시하는 스크린을 포함하고, 스크린은, 서로 일정 간격을 가지고 배치되는 제 1, 제 2 확산판과, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 배치되어 제 1 확산판으로부터 투과되는 레이저 광을 제 2 확산판으로 전송하는 다수의 광전송관들을 포함하며, 광전송관은, 제 1 확산판을 마주하는 제 1 면과 제 2 확산판을 마주하는 제 2 면을 포함하는 바디부와, 바디부의 제 1 면의 중앙영역으로부터 바디부의 제 2 면의 중앙영역까지 관통되는 관통홀과, 관통홀 내에 배치되어 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스크린 및 그를 이용한 레이저 디스플레이 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 제 1, 제 2 확산판 사이에 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 스크린의 선명도(sharpness)까지 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은, 스펙클 저감을 위한 다양한 부품들을 추가 설치하지 않고, 스크린의 구조만을 간단하게 변형함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있으므로, 대형뿐만 아니라, 소형의 레이저 디스플레이 장치에도 적용이 가능한 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스크린을 보여주는 단면도
도 2 내지 도 4는 스펙클 노이즈의 발생 원인을 설명하기 위한 도면
도 5는 2개의 확산판을 이용한 스크린을 보여주는 도면
도 6은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 선상에 따른 단면도
도 7은 도 1의 광전송관을 상세히 보여주는 도면
도 8은 도 1의 광전송관을 보여주는 사시도
도 9는 광전송관의 다양한 단면 형상을 보여주는 단면도
도 10은 다수의 광섬유를 갖는 광전송관을 보여주는 단면도
도 11은 광섬유를 포함하는 광전송관들의 배치 관계를 보여주는 단면도
도 12는 도 1의 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리 관계를 보여주는 도면
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린을 보여주는 단면도
도 14는 도 13의 Ⅱ-Ⅱ 선상에 따른 광전송관의 단면도
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 스크린을 이용한 레이저 디스플레이 장치를 보여주는 도면
도 17은 본 발명에 따른 스크린의 제 1, 제 2 확산판 사이의 거리에 따른 스펙클 콘트라스트를 보여주는 그래프
도 18은 본 발명에 따른 스크린의 스펙클 노이즈 및 선명도를 보여주는 그래프
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 레이저 디스플레이 장치는, 레이저 광원과 마이크로 디스플레이를 포함하는 프로젝터 및 초소형 광학 장치 등이 포함될 수 있다.
예를 들면, 레이저 디스플레이 장치는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함되는 이동 단말기에 적용될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스크린을 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스크린(10)은, 제 1, 제 2 확산판(100, 200) 및 다수의 광전송관(300)들을 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 확산판(100)은, 영상 표시를 위한 레이저 광을 투과시키고, 제 2 확산판(200)은, 제 1 확산판(100)으로부터 일정 간격을 가지고 배치될 수 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이의 거리는, 약 1mm 이상일 수 있다.
그 이유는, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이의 거리가, 약 1mm 이하일 경우, 스펙클 노이즈가 증가하기 때문이다.
또한, 제 1 확산판(100)은, 레이저 광이 입사하는 전면에, 광 확산을 위한 비드층(bid layer)이 형성될 수 있으며, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 1 접착층이 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제 1 확산판(100)의 전면에 비드층이 생략될 수도 있으며, 제 1 확산판(100)의 후면에 제 1 접착층도 생략될 수도 있다.
여기서, 제 1 확산판(100)의 두께는, 비드층의 두께와 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 다를 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 두께는, 약 1mm - 2mm일 수 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 두께는, 비드층 및 제 1 접착층의 두께와 서로 다를 수 있으며, 비드층 및 제 1 접착층의 두께도 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 1 확산판(100), 비드층 및 제 1 접착층의 두께들은, 영상의 휘도에 영향을 미칠 수 있으므로, 표시되는 영상의 휘도를 고려하여 설계될 수 있다.
다음, 제 2 확산판(200)은, 전면에, 광 확산을 위한 비드층(bid layer)이 형성될 수 있으며, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 2 접착층이 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제 2 확산판(200)은, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 2 접착층과 제 1 확산판(100) 방향으로 광을 다시 반사하는 반사층이 형성될 수 있다.
여기서, 제 2 확산판(200)의 전면에 비드층이 생략될 수도 있으며, 제 2 확산판(200)의 후면에 제 2 접착층도 생략될 수도 있다.
이때, 제 2 확산판(200)의 두께는, 비드층의 두께와 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 다를 수도 있다.
일 예로, 제 2 확산판(200)의 두께는, 약 1mm - 2mm일 수 있다.
다른 경우로서, 제 2 확산판(200)의 두께는, 비드층 및 제 2 접착층의 두께와 서로 다를 수 있으며, 비드층 및 제 2 접착층의 두께도 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 2 확산판(200), 비드층 및 제 2 접착층의 두께들은, 영상의 휘도에 영향을 미칠 수 있으므로, 표시되는 영상의 휘도를 고려하여 설계될 수 있다.
그리고, 제 1 확산판(100)의 두께와 제 2 확산판(200)의 두께는, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 광 확산율과 제 2 확산판(200)의 광 확산율은, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
이는, 레이저 디스플레이 장치의 구조 및 타입에 따라, 스크린을 변형하여 제작할 수 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 비드층의 비드 크기와 제 2 확산판(200)의 비드층의 비드 크기가 서로 다를 경우, 광 확산율도 달라질 수 있다.
경우에 따라, 제 1 확산판(100)의 제 1 접착층과 제 2 확산판(200)의 제 2 접착층은, 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 제 1 접착층과 제 2 확산판(200)의 제 2 접착층은, 서로 다른 접착력을 가질 수 있다.
또한, 제 1 확산판(100)은, 입사되는 레이저 광을 투과하여, 광전송관(300)의 광섬유(330)로 전송시키지만, 제 2 확산판(200)은, 광섬유(330)를 통해 입사되는 레이저 광을, 제 1 확산판(100) 방향으로 반사하거나, 또는 광섬유(330)를 통해 입사되는 레이저 광을 투과시킬 수 있다.
한편, 다수의 전송관(300)들은, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이에 배치되어, 제 1 확산판(100)으로부터 투과되는 레이저 광을 제 2 확산판(200)으로 전송할 수 있다.
여기서, 각 광전송관(300)은, 제 1 확산판(100)을 마주하는 제 1 면(310a)과 제 2 확산판(200)을 마주하는 제 2 면(310b)을 포함하는 바디부(310)와, 바디부(310)의 제 1 면(310a)의 중앙영역으로부터 바디부(310)의 제 2 면(310b)의 중앙영역까지 관통되는 관통홀(320)과, 관통홀(320) 내에 배치되어 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유(330)를 포함할 수 있다.
이때, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 광 차단 물질로 이루어질 수 있다.
일 예로, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
그 이유는, 입사되는 레이저 광의 광 손실을 최소화하기 위함이다.
이어, 광전송관(300)의 바디부(310)의 두께는, 약 수um - 수십um일 수 있다.
그 이유는, 두께가 너무 작으면, 광이 외부로 빠져나가 광 손실이 발생하고, 두께가 너무 두꺼우면, 입사되는 광량이 너무 작아 영상의 휘도가 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 광전송관(300)의 바디부(310)의 제 1 면(310a)은, 제 1 확산판(100)으로부터 제 1 간격으로 떨어져 배치되고, 광전송관(300)의 바디부(310)의 제 2 면(310b)은, 제 2 확산판(200)으로부터 제 2 간격으로 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격과 제 2 간격 사이에는 접착층이 형성될 수도 있다.
그리고, 광전송관(300)의 관통홀(320)의 단면적은, 표시되는 영상의 한 픽셀의 면적과 동일할 수 있다.
이어, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에는, 하나의 광섬유(330)가 배치되고, 광섬유(330)의 외면은, 광전송관(300)의 바디부(310)에 접촉될 수 있다.
다른 경우로서, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에는, 다수의 광섬유(330)가 배치되고, 서로 인접하는 광섬유(330)들 사이의 공간 내에는, 광 차단 물질로 채워질 수도 있다.
일 예로, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에는, 약 1개 - 5개의 광섬유(330)가 배치될 수 있다.
그리고, 각각의 광전송관(300)에 배치되는 광섬유(330)의 개수는, 모두 동일할 수 있다.
그 이유는, 광섬유(330)의 개수가 다르면, 전체적인 영상의 휘도가 균일하지 않아서, 화질이 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 영상의 픽셀 개수와 광전송관의 개수 비율은, 1 : 1일 수 있다.
그리고, 영상의 픽셀 개수와 광섬유의 개수 비율은, 1 : 1 - 1 : 20일 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 제 1, 제 2 확산판 사이에 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 스크린의 선명도(sharpness)까지 향상시킬 수 있다.
이처럼, 제 1, 제 2 확산판 사이에 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있는 이유에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 4는 스펙클 노이즈의 발생 원인을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저를 광원으로 사용하는 레이저 프로젝터(20)는, 스크린(10)에 영상을 투사할 경우, 스크린(10)상에 스펙클 노이즈(12)를 수반하게 된다.
이러한 스펙클 노이즈는, 눈이 분해 가능한 최소 영역의 밝기가 서로 다르게 보이는 현상으로, 레이저의 가간섭성에 원인을 두고 있다.
예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저가 스크린에 투사될 때, 스크린의 불균일한 표면으로 인하여, 광의 위상이 달라지게 된다.
즉, 눈이 분해 가능한 최소 영역으로서, 도 3과 같이, 제 1 시청영역과 제 2 시청영역이 있고, 제 1 시청 영역에서 반사되는 레이저 A와 B가 있을 때, 도 4와 같이, 레이저 A와 B의 페이즈 다이아그램을 그려보면, 레이저 A와 B의 위상이 서로 다르게 나타난다.
이어, 레이저 A와 B의 위상을 합성하면, 제 1 시청 영역의 밝기가 나타난다.
그리고, 제 2 시청 영역에서 반사되는 레이저 C와 D가 있을 때, 도 4와 같이, 레이저 C와 D의 페이즈 다이아그램을 그려보면, 레이저 C와 D의 위상이 서로 다르게 나타난다.
이어, 레이저 C와 D의 위상을 합성하면, 제 2 시청 영역의 밝기가 나타난다.
하지만, 서로 인접하는 제 1 시청 영역과 제 2 시청 영역의 밝기는 서로 다름을 알 수 있다.
따라서, 서로 인접하는 제 1 시청 영역과 제 2 시청 영역의 밝기가 서로 다르게 나타남으로써, 시청자는 스펙클 노이즈를 보게 된다.
이러한 스펙클 노이즈를 제거하기 위해서는, 다양한 방법들이 있는데, 위상성분다양화(phase diversity) 방식, 공간적 균분법(spatial averaging) 방식, 파장성분다양화(wavelength diversity) 방식, 편광성분다양화(polarization diversity) 방식, 시간적 균분법(temporal averaging) 방식, 각도성분다양화(angular diversity) 방식 등이 있다.
여기서, 위상성분다양화 방식은, 레이저 광원의 출사면에 확산판을 배치하고 확산판을 회전하는 방식이고, 공간적 균분법은, 레이저 광원을 공간적으로 진동시키거나, 또는 스크린 및 디스플레이면을 진동시키는 방법이다.
그리고, 파장성분다양화 방식은, 여러 파장의 방출 정점을 포함하는 레이저 광원을 이용하는 방식이고, 편광성분다양화 방식은, 레이저 광원의 편광을 변화시키는 방식이다.
또한, 시간적 균분법 방식은, 서로 다른 스펙클 패턴을 눈이 구분하지 못하는 속도로 디스플레이하는 방식이고, 각도성분다양화 방식은, 두꺼운 확산판 또는 다수의 확산판을 이용하여 스크린을 제작하는 방식이다.
하지만, 이러한 방식을 사용하는 장치들은, 시청자가 스펙클 노이즈를 인지할 수 없을 수준으로 줄이는 것이 어렵다.
따라서, 상기의 방식을 사용하는 다수의 장치들을, 하나의 장치로 병합할 경우, 스펙클 노이즈를 줄일 수 있다.
하지만, 다수의 장치를 병합하여, 하나의 장치로 제작할 경우, 소형화 및 집적화하기가 용이하지 않아, 소형 레이저 프로젝터와 같은 제품에 적용하기에는 한계가 있다.
그러므로, 다수의 장치들을 병합하는 방식을 사용하는 것보다, 두꺼운 확산판 또는 다수의 확산판을 이용하여 스크린을 제작하는 방식이, 전체적인 시스템을 소형화 및 집적화하는데 유리할 수 있다.
하지만, 두꺼운 확산판 또는 다수의 확산판을 이용하여 스크린을 제작하는 방식은, 그 구현이 간단하고 스펙클 저감 효과가 우수하지만, 휘도가 저하되는 문제들이 나타나서, 실제 제품에 적용하는데 어려움이 있다.
두꺼운 확산판 또는 다수의 확산판을 이용하여 스크린을 제작하는 방식에서, 확산판의 두께가 두꺼워질수록, 확산판들 사이의 간격이 증가할수록, 위상 성분이 다양화되는 위상 다이버시티(phase diversity)가 증가하게 된다.
그리고, 확산판의 헤이즈(haze)가 높을수록, 각도 성분이 다양화되는 각도 다이버시티(angular diversity)가 증가하게 된다.
이와 같이, 위상 다이버시티와 각도 다이버시티가 증가할수록, 스펙클 노이즈의 감소 효과가 크게 된다.
도 5는 2개의 확산판을 이용한 스크린을 보여주는 도면으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200)은, 간격 D만큼 떨어져 배치될 경우, 레이저 프로젝터(20)로부터 출사된 레이저 광은, 제 1, 제 2 확산판(100, 200)을 거치면서, 위상 다이버시티와 각도 다이버시티가 증가하고, 그에 따라 스펙클이 저감하게 된다.
하기 표 1는, 확산판 사이의 간격에 따른 스펙클 콘트라스트를 보여주는 것이다.
확산판 사이의 간격(mm) 스펙클 콘트라스트(%)
1개의 확산판 56.6

2개의 확산판		 0 25.06
0.5 16.1
1.6 7.86
상기와 같이, 1개의 확산판을 사용한 경우, 스펙클 콘트라스트가 약 56.6%이지만, 2개의 확산판을 사용한 경우, 스펙클 콘트라스트가 크게 줄어드는 것을 알 수 있다.
여기서, 2개의 확산판을 사용한 경우, 2개의 확산판을 부착하여 두껍게 제작하는 경우보다, 2개의 확산판을 일정 간격으로 떨어지도록 제작하는 경우가, 스펙클 콘트라스트를 더 줄일 수 있다.
하지만, 도 5와 같이, 2개의 확산판을 이격시켜 배치하는 경우, 제 1 확산판(100)의 제 1 픽셀에 입사되는 광이, 제 2 확산판(200)의 제 1 픽셀로 입사할 때, 인접하는 다른 픽셀에도 영향을 미쳐, 전체적으로 선명도(sharpness)를 저하시키는 원인이 되고 있다.
또한, 제 1 확산판(100)에서 제 2 확산판(200)으로 레이저 광이 지날 때, 외부로 일부광이 손실되어 전체적으로 선명도를 저하시키기도 한다.
따라서, 도 1의 본 발명과 같이, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이에 광전송관(300)을 배치하면, 위상 다이버시티와 각도 다이버시티가 증가하므로, 스펙클이 저감하게 되고, 광전송관(300)을 통해, 각 픽셀로 입사되는 광이 인접하는 픽셀에 영향을 주는 것을 차단함으로써, 선명도(sharpness)까지 향상시킬 수 있다.
도 6은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ 선상에 따른 단면도이고, 도 7은 도 1의 광전송관을 상세히 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 광전송관(300)은, 바디부(310), 관통홀(320), 그리고 광섬유(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 바디부(310)는, 광 차단 물질로 이루어질 수 있는데, 일 예로, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
일 예로, 바디부(310)의 단면 형상은, 사각형일 수 있지만, 오각형 또는 육각형 등과 같이 다각형일 수 있다.
그 이유는, 영상의 픽셀 배열에 대응하여, 다수의 광전송관(300)들을 밀착하여 배열할 수 있기 때문이다.
이때, 관통홀(320)의 단면 형상도, 바디부의 단면 형상과 동일할 수 있다.
그리고, 바디부(310)의 두께 t1, t2는, 약 수um - 수십um일 수 있는데, 두께 t1, t2는, 서로 동일할 수도 있지만, 서로 다를 수도 있다.
즉, 바디부(310)의 두께는, 모든 면이 동일할 수 있지만, 경우에 따라, 일부면의 두께는 다를 수도 있다.
다음, 관통홀(320)의 단면적 S은, 표시되는 영상의 한 픽셀의 면적과 동일할 수 있다.
따라서, 영상의 픽셀 개수와 광전송관(300)의 개수 비율은, 1 : 1일 수 있다.
이어, 관통홀(320) 내에는, 하나의 광섬유(330)가 배치될 수도 있고, 다수의 광섬유(330)가 배치될 수도 있다.
여기서, 광섬유(330)는, 레이저 광을 전송하는 코어(332)와, 코어(332)의 외면을 둘러싸는 클래드층(334)을 포함할 수 있는데, 클래드층(334)의 두께 t3는, 광전송관(300)의 바디부(310)의 두께 t1, t2보다 더 얇을 수 있다.
그 이유는, 영상의 휘도 증가를 위해, 레이저 광이 전송되는 코어의 면적을 넓히기 위함이다.
또한, 관통홀(320) 내에, 하나의 광섬유(330)가 배치될 경우, 광섬유(330)의 외면은, 광전송관(300)의 바디부(310)에 접촉될 수 있다.
이때, 광섬유(330)의 외면과, 광전송관(300)의 바디부(310) 사이에 공간이 있을 경우, 광 차단 물질로 채워질 수 있다.
경우에 따라, 광섬유(330)의 외면과, 광전송관(300)의 바디부(310) 사이의 공간은, 에어 갭(air gap) 상태로 둘 수도 있다.
다른 경우로서, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에, 다수의 광섬유(330)가 배치될 경우, 서로 인접하는 광섬유(330)들 사이의 공간 내에는, 광 차단 물질로 채워질 수도 있다.
경우에 따라, 광섬유(330)들 사이의 공간은, 에어 갭(air gap) 상태로 둘 수도 있다.
또한, 관통홀(320) 내에는, 약 1개 - 5개의 광섬유(330)가 배치될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
만일, 하나의 관통홀(320) 내에 5개 이상의 광섬유(330)가 배치될 경우, 제작 단가의 증가 및 공정의 어려움이 있을 수 있다.
따라서, 영상의 픽셀 개수와 광섬유(330)의 개수 비율은, 1 : 1 - 1 : 20일 수 있다.
그리고, 하나의 광전송관(300)에 배치되는 광섬유(330)의 개수는, 모든 광전송관(300)에 동일하게 적용될 수 있다.
그 이유는, 광섬유(330)의 개수가 다르면, 전체적인 영상의 휘도가 균일하지 않아서, 화질이 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 도 7과 같이, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 제 1 확산판(100)을 마주하는 제 1 면(310a)과 제 2 확산판(200)을 마주하는 제 2 면(310b)을 포함할 수 있는데, 광전송관(300)의 바디부(310)의 두께 t는, 약 수um - 수십um일 수 있다.
그 이유는, 두께가 너무 작으면, 광이 외부로 빠져나가 광 손실이 발생하고, 두께가 너무 두꺼우면, 입사되는 광량이 너무 작아 영상의 휘도가 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 광전송관(300)의 바디부(310)의 제 1 면(310a)은, 제 1 확산판(100)으로부터 제 1 간격 d1으로 떨어져 배치되고, 광전송관(300)의 바디부(310)의 제 2 면(310b)은, 제 2 확산판(200)으로부터 제 2 간격 d2으로 떨어져 배치될 수 있다.
여기서, 제 1 간격 d1 내에는, 제 1 접착층(410)이 형성되고, 제 2 간격 d2 내에는, 제 2 접착층(420)이 형성될 수 있다.
이때, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2은, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수 있다.
만일, 제 1 간격 d1과 제 2 간격 d2이 다른 경우, 제 1 접착층(410)의 두께와 제 2 접착층(420)의 두께가 다를 수 있다.
도 8은 도 1의 광전송관을 보여주는 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 광전송관(300)은, 바디부(310), 관통홀(320), 그리고 광섬유(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 광섬유(330)는, 레이저 광을 전송하는 코어(332)와, 코어(332)의 외면을 둘러싸는 클래드층(334)을 포함할 수 있다.
일 예로, 광전송관(300)의 바디부(310)의 단면 형상은, 사각형일 수 있지만, 오각형 또는 육각형 등과 같이 다각형일 수 있다.
그 이유는, 영상의 픽셀 배열에 대응하여, 다수의 광전송관(300)들을 밀착하여 배열할 수 있기 때문이다.
이때, 관통홀(320)의 단면 형상도, 바디부의 단면 형상과 동일할 수 있다.
그리고, 관통홀(320) 내에는, 약 1개 - 5개의 광섬유(330)가 배치될 수 있다.
도 8과 같이, 다수의 광전송관(300)들은, 매트릭스 형태로 배열될 수 있는데, 영상의 픽셀과 광전송관(300)은, 서로 일대일로 대응하여 배열될 수 있다.
즉, 영상의 픽셀과 개수와 광전송관(300)의 개수 비율은, 1 : 1일 수 있다.
도 9는 광전송관의 다양한 단면 형상을 보여주는 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 광전송관(300)의 바디부(310)의 단면 형상은, 사각형뿐만 아니라, 오각형, 육각형, 팔각형 등과 같이 다각형일 수도 있다.
이처럼, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 단면 형상이 다각형이고, 다면체 형상을 가질 수 있다.
그 이유는, 영상의 픽셀 배열에 대응하여, 다수의 광전송관(300)들을 밀착하여 배열할 수 있기 때문이다.
도 9a는 육각형 형상의 광전송관(300)을 보여주는 실시예이고, 도 9b는 팔각형 형상의 광전송관(300)을 보여주는 실시예이다.
이 경우, 광전송관(300)에 형성되는 관통홀(320)의 단면 형상은, 광전송관(300)의 단면 형상과 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는 광섬유(330)의 단면 형상과 동일할 수도 있다.
여기서, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 광 차단 물질로 이루어질 수 있는데, 일 예로, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 관통홀(320) 내에 광섬유(330)가 배치될 때, 관통홀(320)의 빈 공간 내에는, 광 차단 물질로 채워질 수 있는데, 일 예로, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
이때, 광전송관(300)의 바디부(310)의 광 차단 물질과, 관통홀(320)의 빈 공간 내에 채워지는 광 차단 물질은, 동일할 수도 있지만, 경우에 따라, 서로 다를 수도 있다.
일 예로, 바디부(310)의 광 차단 물질의 광 차단율은, 관통홀(320)의 광 차단 물질의 광 차단율보다 더 높을 수 있다.
따라서, 바디부(310)의 광 차단 물질과, 관통홀(320)의 광 차단 물질은, 서로 다를 수 있다.
또한, 광섬유(330)는, 레이저 광을 전송하는 코어(332)와, 코어(332)의 외면을 둘러싸는 클래드층(334)을 포함할 수 있는데, 클래드층(334)의 두께는, 광전송관(300)의 바디부(310)의 두께보다 더 얇을 수 있다.
그 이유는, 영상의 휘도 증가를 위해, 레이저 광이 전송되는 코어의 면적을 넓히기 위함이다.
도 10은 다수의 광섬유를 갖는 광전송관을 보여주는 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 광전송관(300)은, 바디부(310), 관통홀(320), 그리고 광섬유(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 광섬유(330)는, 레이저 광을 전송하는 코어(332)와, 코어(332)의 외면을 둘러싸는 클래드층(334)을 포함할 수 있다.
그리고, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에는, 다수의 광섬유(330)가 배치되고, 서로 인접하는 광섬유(330)들 사이의 공간 내에는, 광 차단 물질로 채워질 수도 있다.
경우에 따라, 광섬유(330)들 사이의 공간은, 에어 갭(air gap) 상태로 둘 수도 있다.
일 예로, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에는, 약 1개 - 5개의 광섬유(330)가 배치될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
하지만, 하나의 광전송관(300) 내에 약 5개 이상의 광섬유(330)가 배치될 경우, 제작 단가의 증가 및 공정의 어려움이 있을 수 있다.
도 10a와 같이, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에, 다수의 광섬유(330)가 관통홀(320)을 따라, 나란히 배열될 수 있지만, 도 10b와 같이, 광전송관(300)의 관통홀(320) 내에, 분리벽(340)을 배치하여, 다수의 광섬유(330)들을 안정적으로 배열할 수도 있다.
일 예로, 도 10b와 같이, 광전송관(300)의 관통홀(320)은, 소정의 분리벽(340)에 의해 다수의 서브홀(320a)들로 분리될 수 있다.
여기서, 분리벽(340)은, 광 차단 물질로 이루어질 수 있는데, 일 예로, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
그리고, 분리벽(340)에 의해 분리된 서브홀(320a) 내에는, 적어도 하나의 광섬유(330)가 배치될 수 있다.
일 예로, 분리벽(340)에 의해 분리된 서브홀(320a) 내에는, 하나의 광섬유(330)가 배치될 수 있지만, 경우에 따라서는, 다수의 광섬유(330)가 배치될 수도 있다.
또한, 서브홀(320a) 내에는, 광 차단 물질로 채워지거나, 또는 에어갭 상태로 둘 수도 있다.
여기서, 서브홀(320a)의 광 차단 물질, 바디부(310)의 광 차단 물질, 및 분리벽(340)의 광 차단 물질은, 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다.
일 예로, 서브홀(320a)의 광 차단 물질은, 바디부(310)의 광 차단 물질 및 분리벽(340)의 광 차단 물질과는 다른 물질로 이루어질 수 있고, 바디부(310)의 광 차단 물질 및 분리벽(340)의 광 차단 물질은, 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 서브홀(320a)의 광 차단 물질은, 바디부(310)의 광 차단 물질 및 분리벽(340)의 광 차단 물질과는 다른 광 차단율을 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 바디부(310)의 광 차단 물질 및 분리벽(340)의 광 차단 물질은, 서로 동일한 광 차단율을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
도 11은 광섬유를 포함하는 광전송관들의 배치 관계를 보여주는 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 다수의 광전송관(300)들은, 매트릭스 형태로 배열될 수 있는데, 영상의 픽셀과 광전송관(300)은, 서로 일대일로 대응하여 배열될 수 있다.
즉, 영상의 픽셀 개수와 광전송관(300)의 개수 비율은, 1 : 1일 수 있다.
도 11a와 같이, 하나의 광전송관(300) 내에는, 하나의 광섬유(330)가 배치될 수도 있고, 도 11b와 같이, 하나의 광전송관(300) 내에는, 다수의 광섬유(330)가 배치될 수도 있다.
만일, 하나의 관통홀(320) 내에 5개 이상의 광섬유(330)가 배치될 경우, 제작에 어려움이 있어, 제작 단가가 증가할 수도 있다.
따라서, 광전송관(300)의 개수와 광섬유(330)의 개수 비율은, 1 : 1 - 1 : 20일 수 있다.
그리고, 하나의 광전송관(300)에 배치되는 광섬유(330)의 개수는, 모든 광전송관(300)에 동일하게 적용될 수 있다.
그 이유는, 각 광전송관(300)마다 광섬유(330)의 개수가 다르면, 전체적인 영상의 휘도가 균일하지 않아서, 화질이 저하될 수 있기 때문이다.
도 12는 도 1의 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리 관계를 보여주는 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 레이저 프로젝터(20)로부터 영상 표시를 위한 레이저 광이 출사되면, 스크린의 제 1 확산판(100)은, 영상 표시를 위한 레이저 광을 투과시키고, 제 2 확산판(200)은, 제 1 확산판(100)으로부터 일정 간격을 가지고 배치되어, 제 1 확산판(100)으로부터 투과된 레이저 광을 반사 또는 투과시킬 수 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이의 거리 D는, 약 1mm 이상일 수 있다.
그 이유는, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이의 거리 D가, 약 1mm 이하일 경우, 스펙클 노이즈가 증가하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 스크린은, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이의 거리 D를 약 1mm 이상으로 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 크게 줄일 수 있고, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이에 바디부(310)의 관통홀(320) 내에 적어도 하나의 광섬유(330)를 포함하는 광전송관(300)을 배치함으로써, 스크린의 선명도 저하 없이, 영상의 품질을 높일 수 있다.
여기서, 광전송관(300)의 광섬유(330)는, 각 픽셀 단위로 입사되는 레이저 광을 손실 없이, 전반사시킴으로써, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이의 간격이 멀어도, 스크린의 선명도 저하를 가져오지 않는다.
따라서, 다수의 광전송관(300)들은, 매트릭스 형태로 배열될 수 있는데, 영상의 픽셀과 광전송관(300)은, 서로 일대일로 대응하여 배열될 수 있다.
즉, 영상의 픽셀 개수와 광전송관(300)의 개수 비율은, 1 : 1일 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린을 보여주는 단면도이고, 도 14는 도 13의 Ⅱ-Ⅱ 선상에 따른 광전송관의 단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 스크린(10)은, 다수의 확산판(700) 및 그들 사이에 배치되는 다수의 광전송관(300)들을 포함할 수 있다.
여기서, 다수의 확산판(700)들은, 일정 간격을 가지고 배치되고, 인접하는 확산판(700)들 사이에는, 광전송관(300)이 배치될 수 있다.
일 예로, 서로 인접하는 확산판(700)들 사이의 거리는, 약 1mm 이상일 수 있다.
그리고, 확산판(700)들의 두께는, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
다른 경우로서, 확산판(700)들의 광 확산율은, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
이는, 레이저 디스플레이 장치의 구조 및 타입에 따라, 스크린을 변형하여 제작할 수 있다.
한편, 다수의 전송관(300)들은, 확산판(700)들 사이에 배치되어, 전단에 위치한 확산판(700)으로부터 투과되는 레이저 광을 후단에 위치하는 확산판(700)으로 전송할 수 있다.
여기서, 각 광전송관(300)은, 바디부(310)와, 바디부(310) 내에 다수의 광섬유(330)들이 배치될 수 있다.
이때, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 광 차단 물질로 이루어질 수 있다.
일 예로, 광전송관(300)의 바디부(310)는, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
그 이유는, 입사되는 레이저 광의 광 손실을 최소화하기 위함이다.
여기서, 광전송관(300)의 바디부(310)의 단면 형상은, 사각형뿐만 아니라, 오각형, 육각형, 팔각형 등과 같이 다각형일 수도 있다.
그리고, 광전송관(300)의 관통홀의 단면 형상은, 도 13과 같이, 원형일 수도 있지만, 도 14와 같이, 스트라이프(stripe) 형상을 가질 수도 있다.
즉, 광전송관(300)의 관통홀의 단면 형상은, 도 14a와 같이, 세로 스트라이프 형상일 수도 있고, 도 14b와 같이, 가로 스트라이프 형상일 수도 있다.
이어, 다양한 형상을 갖는 광전송관(300)의 관통홀 내에는, 약 1개 - 5개의 광섬유(330)가 배치될 수 있다.
그리고, 각각의 광전송관(300)에 배치되는 광섬유(330)의 개수는, 모두 동일할 수 있다.
그 이유는, 광섬유(330)의 개수가 다르면, 전체적인 영상의 휘도가 균일하지 않아서, 화질이 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 영상의 픽셀 개수와 광전송관의 개수 비율은, 1 : 1일 수 있다.
그리고, 영상의 픽셀 개수와 광섬유의 개수 비율은, 1 : 1 - 1 : 20일 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 따른 스크린을 이용한 레이저 디스플레이 장치를 보여주는 도면으로서, 도 15는 전방 영상 표시 방식의 레이저 디스플레이 장치이고, 도 16은 후방 영상 표시 방식의 레이저 디스플레이 장치이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저 디스플레이 장치는, 영상 표시를 위한 레이저 광을 출사하는 레이저 프로젝터(20)와, 레이저 프로젝터(20)로부터 출사되는 레이저 광을 투과 또는 반사하여 영상을 표시하는 스크린(10)을 포함할 수 있다.
여기서, 스크린(10)은, 서로 일정 간격을 가지고 배치되는 제 1, 제 2 확산판(100, 200)과, 제 1 확산판(100)과 제 2 확산판(200) 사이에 배치되어, 제 1 확산판(100)으로부터 투과되는 레이저 광을 제 2 확산판(200)으로 전송하는 다수의 광전송관(300)들을 포함할 수 있다.
이때, 광전송관(300)은, 제 1 확산판(100)을 마주하는 제 1 면과 제 2 확산판(200)을 마주하는 제 2 면을 포함하는 바디부와, 바디부의 제 1 면의 중앙영역으로부터 바디부의 제 2 면의 중앙영역까지 관통되는 관통홀과, 관통홀 내에 배치되어 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함할 수 있다.
여기서, 도 15와 같이, 전방 영상 표시 방식의 레이저 디스플레이 장치는, 스크린의 제 1 확산판(100)에, 광 확산을 위한 비드층(bid layer)(600)과 광전송관(300)의 접착을 위한 제 1 접착층(410)이 형성될 수 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)은, 레이저 광이 입사하는 전면에, 광 확산을 위한 비드층(600)이 형성될 수 있으며, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 1 접착층(410)이 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제 1 확산판(100)의 전면에 비드층(600)이 생략될 수도 있으며, 제 1 확산판(100)의 후면에 제 1 접착층(410)도 생략될 수도 있다.
여기서, 제 1 확산판(100)의 두께는, 비드층(600)의 두께와 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 다를 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 두께는, 약 1mm - 2mm일 수 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 두께는, 비드층(600) 및 제 1 접착층(410)의 두께와 서로 다를 수 있으며, 비드층(600) 및 제 1 접착층(410)의 두께도 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 1 확산판(100), 비드층(600) 및 제 1 접착층(410)의 두께들은, 영상의 휘도에 영향을 미칠 수 있으므로, 표시되는 영상의 휘도를 고려하여 설계될 수 있다.
다음, 제 2 확산판(200)은, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 2 접착층(420)과 제 1 확산판(100) 방향으로 광을 다시 반사하는 반사층(500)이 형성될 수 있다.
즉, 제 2 확산판(200)은, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 2 접착층(420)과 제 1 확산판(100) 방향으로 광을 다시 반사하는 반사층(500)이 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제 2 확산판(200)은, 전면에, 광 확산을 위한 비드층이 더 형성될 수도 있다.
다른 경우로서, 제 2 확산판(200)의 전면에 비드층이 생략될 수도 있으며, 제 2 확산판(200)의 후면에 제 2 접착층(420)도 생략될 수도 있다.
이때, 제 2 확산판(200)의 두께는, 비드층의 두께와 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 다를 수도 있다.
일 예로, 제 2 확산판(200)의 두께는, 약 1mm - 2mm일 수 있다.
다른 경우로서, 제 2 확산판(200)의 두께는, 비드층 및 제 2 접착층(420)의 두께와 서로 다를 수 있으며, 비드층 및 제 2 접착층의 두께도 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 2 확산판(200), 비드층 및 제 2 접착층(420)의 두께들은, 영상의 휘도에 영향을 미칠 수 있으므로, 표시되는 영상의 휘도를 고려하여 설계될 수 있다.
또한, 제 1 확산판(100)의 두께와 제 2 확산판(200)의 두께는, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 광 확산율과 제 2 확산판(200)의 광 확산율은, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 비드층의 비드 크기와 제 2 확산판(200)의 비드층의 비드 크기가 서로 다를 경우, 광 확산율도 달라질 수 있다.
경우에 따라, 제 1 확산판(100)의 제 1 접착층과 제 2 확산판(200)의 제 2 접착층은, 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 제 1 접착층과 제 2 확산판(200)의 제 2 접착층은, 서로 다른 접착력을 가질 수 있다.
이는, 레이저 디스플레이 장치의 구조 및 타입에 따라, 스크린을 변형하여 제작할 수 있다.
따라서, 도 15의 전방 영상 표시 방식의 레이저 디스플레이 장치는, 레이저 프로젝터(20)로부터, 영상 표시를 위한 레이저 광이 출사되면, 스크린의 제 1 확산판(100)이, 입사되는 레이저 광을 투과시켜, 광전송관(300)의 광섬유로 전송시키고, 제 2 확산판(200)이, 광섬유를 통해 입사되는 레이저 광을, 제 1 확산판(100) 방향으로 반사함으로써, 영상을 전방으로 표시할 수 있다.
한편, 도 16과 같이, 후방 영상 표시 방식의 레이저 디스플레이 장치는, 스크린의 제 1 확산판(100)에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 1 접착층(410)이 형성될 수 있다.
즉, 제 1 확산판(100)은, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 1 접착층(410)이 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제 1 확산판(100)은, 전면에, 광 확산을 위한 비드층이 더 형성될 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 전면에 비드층이 생략될 수도 있으며, 제 1 확산판(100)의 후면에 제 1 접착층(410)도 생략될 수도 있다.
이때, 제 1 확산판(100)의 두께는, 비드층의 두께와 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 다를 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 두께는, 약 1mm - 2mm일 수 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 두께는, 비드층 및 제 1 접착층(410)의 두께와 서로 다를 수 있으며, 비드층 및 제 1 접착층(410)의 두께도 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 1 확산판(100), 비드층 및 제 1 접착층(410)의 두께들은, 영상의 휘도에 영향을 미칠 수 있으므로, 표시되는 영상의 휘도를 고려하여 설계될 수 있다.
다음, 제 2 확산판(200)은, 광 확산을 위한 비드층(bid layer)(600)과 광전송관(300)의 접착을 위한 제 2 접착층(420)이 형성될 수 있다.
일 예로, 제 2 확산판(200)은, 레이저 광이 입사하는 전면에, 광 확산을 위한 비드층(600)이 형성될 수 있으며, 광전송관(300)을 마주하는 후면에, 광전송관(300)의 접착을 위한 제 2 접착층(420)이 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제 2 확산판(200)의 전면에 비드층(600)이 생략될 수도 있으며, 제 2 확산판(200)의 후면에 제 2 접착층(420)도 생략될 수도 있다.
여기서, 제 2 확산판(200)의 두께는, 비드층(600)의 두께와 동일할 수도 있고, 경우에 따라, 다를 수도 있다.
일 예로, 제 2 확산판(200)의 두께는, 약 1mm - 2mm일 수 있다.
다른 경우로서, 제 2 확산판(200)의 두께는, 비드층(600) 및 제 2 접착층(420)의 두께와 서로 다를 수 있으며, 비드층(600) 및 제 2 접착층(420)의 두께도 서로 다를 수 있다.
여기서, 제 2 확산판(200), 비드층(600) 및 제 2 접착층(420)의 두께들은, 영상의 휘도에 영향을 미칠 수 있으므로, 표시되는 영상의 휘도를 고려하여 설계될 수 있다.
또한, 제 1 확산판(100)의 두께와 제 2 확산판(200)의 두께는, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 확산판(100)의 광 확산율과 제 2 확산판(200)의 광 확산율은, 서로 동일할 수 있지만, 경우에 따라서는, 서로 다를 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 비드층의 비드 크기와 제 2 확산판(200)의 비드층의 비드 크기가 서로 다를 경우, 광 확산율도 달라질 수 있다.
경우에 따라, 제 1 확산판(100)의 제 1 접착층과 제 2 확산판(200)의 제 2 접착층은, 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 경우에 따라, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.
일 예로, 제 1 확산판(100)의 제 1 접착층과 제 2 확산판(200)의 제 2 접착층은, 서로 다른 접착력을 가질 수 있다.
이는, 레이저 디스플레이 장치의 구조 및 타입에 따라, 스크린을 변형하여 제작할 수 있다.
따라서, 도 16의 후방 영상 표시 방식의 레이저 디스플레이 장치는, 레이저 프로젝터(20)로부터, 영상 표시를 위한 레이저 광이 출사되면, 스크린의 제 1 확산판(100)이, 입사되는 레이저 광을 투과시켜, 광전송관(300)의 광섬유로 전송시키고, 제 2 확산판(200)이, 광섬유를 통해 입사되는 레이저 광을, 투과시킴으로써, 영상을 후방으로 표시할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 제 1, 제 2 확산판 사이에 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 스크린의 선명도(sharpness)까지 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 스펙클 저감을 위한 다양한 부품들을 추가 설치하지 않고, 스크린의 구조만을 간단하게 변형함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 줄일 수 있으므로, 대형뿐만 아니라, 소형의 레이저 디스플레이 장치에도 적용이 가능하다.
도 17은 본 발명에 따른 스크린의 제 1, 제 2 확산판 사이의 거리에 따른 스펙클 콘트라스트를 보여주는 그래프이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 스크린의 제 1, 제 2 확산판 사이의 거리가 증가할수록, 레이저의 스펙클 노이즈가 줄어드는 것을 알 수 있다.
여기서, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리 D가, 약 1mm 이상일 경우, 스펙클 콘트라스트(speckle contrast)는, 약 10% 이하로 저감되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 스크린은, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리 D를 약 1mm 이상으로 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 크게 줄일 수 있다.
도 18는 본 발명에 따른 스크린의 스펙클 노이즈 및 선명도를 보여주는 그래프이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 확산판 사이에 광섬유를 포함하는 다수의 광전송관들을 배치한 스크린은, 선명도 실험을 위한 스크린 상의 휘도 분포 측정시, 블랙 영상과 화이트 영상 사이에서, 급격하게 파장이 변하는 것을 볼 수 있는데, 휘도 분포 곡선의 기울기가 급격하고 가파를수록 스크린의 선명도가 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 휘도 분포 곡선의 기울기가 가파르게 변한 후, 휘도 분포가 큰 진동 없이 평탄하게 진행하는 것을 통해, 레이저의 스펙클 노이즈가 저감된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 스크린은, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 관통홀 내에 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 스크린의 선명도 저하 없이, 영상의 품질을 높일 수 있다.
결론적으로, 본 발명은, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리를 약 1mm 이상으로 배치함으로써, 레이저의 스펙클 노이즈를 크게 줄일 수 있고, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 광섬유를 포함하는 광전송관을 배치함으로써, 스크린의 선명도 저하 없이, 영상의 품질을 높일 수 있다.
여기서, 광전송관의 광섬유는, 각 픽셀 단위로 입사되는 레이저 광을 손실 없이, 전반사시킴으로써, 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 간격이 멀어도, 스크린의 선명도 저하를 가져오지 않는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10: 스크린 20: 레이저 프로젝터
100: 제 1 확산판 200: 제 2 확산판
300: 광전송관 310: 바디부
320: 관통홀 330: 광섬유
410: 제 1 접착층 420: 제 2 접착층
500: 반사층 600: 비드층

Claims (20)

  1. 영상 표시를 위한 레이저 광을 투과시키고 광 확산을 위한 비드층이 형성된 제 1 확산판;
    상기 제 1 확산판으로부터 일정 간격을 가지고 배치되는 제 2 확산판; 그리고,
    상기 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 배치되어, 상기 제 1 확산판으로부터 투과되는 레이저 광을 상기 제 2 확산판으로 전송하는 다수의 광전송관들을 포함하고,
    상기 광전송관은,
    상기 제 1 확산판을 마주하는 제 1 면과 상기 제 2 확산판을 마주하는 제 2 면을 포함하는 바디부;
    상기 바디부의 제 1 면의 중앙영역으로부터 상기 바디부의 제 2 면의 중앙영역까지 관통되는 관통홀; 그리고,
    상기 관통홀 내에 배치되어 상기 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고,
    상기 비드층은 상기 제 1 확산판에 대하여 상기 제 1 면과 반대면에 위치하고,
    상기 광전송관의 바디부의 제 1 면은, 상기 제 1 확산판으로부터 제 1 간격으로 떨어져 배치되고, 상기 제 1 간격에는 상기 광전송관의 바디부와 상기 제 1 확산판을 결합하기 위한 접착층이 구비되고,
    상기 비드층은 상기 제 1 확산판에 대하여 상기 접착층과 반대 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크린.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 바디부는, 광 차단 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크린.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광전송관의 바디부는, 카본블랙, 산화티타늄, 산화철, 크롬, 은, 탄산칼슘, 산화아연 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크린.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 바디부의 두께는, 수um - 수십um인 것을 특징으로 하는 스크린.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 바디부의 제 2 면은, 상기 제 2 확산판으로부터 제 2 간격으로 떨어져 배치되는 것을 특징으로 하는 스크린.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 간격 내에는 접착층이 형성되는 것을 특징으로 하는 스크린.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 관통홀의 단면적은, 상기 영상의 한 픽셀의 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 스크린.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 관통홀은, 소정의 분리벽에 의해 다수의 서브홀들로 분리되는 것을 특징으로 하는 스크린.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 분리벽은, 광 차단 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크린.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 분리벽에 의해 분리된 서브홀 내에는, 적어도 하나의 광섬유가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크린.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 관통홀 내에는, 하나의 광섬유가 배치되고,
    상기 광섬유의 외면은, 상기 광전송관의 바디부에 접촉되는 것을 특징으로 하는 스크린.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 관통홀 내에는, 다수의 광섬유가 배치되고,
    상기 서로 인접하는 광섬유들 사이의 공간 내에는, 광 차단 물질로 채워지는 것을 특징으로 하는 스크린.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유는,
    상기 레이저 광을 전송하는 코어와,
    상기 코어의 외면을 둘러싸는 클래드층을 포함하고,
    상기 클래드층의 두께는, 상기 광전송관의 바디부의 두께보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 스크린.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 광전송관의 관통홀 내에는, 1 - 5개의 광섬유가 배치되는 것을 특징으로 하는 스크린.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 광전송관에 배치되는 광섬유의 개수는, 모두 동일한 것을 특징으로 하는 스크린.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 영상의 픽셀 개수와 상기 광전송관의 개수 비율은, 1 : 1인 것을 특징으로 하는 스크린.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 영상의 픽셀 개수와 상기 광섬유의 개수 비율은, 1 : 1 - 1 : 20인 것을 특징으로 하는 스크린.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이의 거리는, 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 스크린.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 확산판은, 상기 광섬유를 통해 입사되는 레이저 광을 상기 제 1 확산판 방향으로 반사하거나, 또는 상기 광섬유를 통해 입사되는 레이저 광을 투과하는 것을 특징으로 하는 스크린.
  20. 영상 표시를 위한 레이저 광을 출사하는 레이저 프로젝터; 그리고,
    상기 레이저 프로젝터로부터 출사되는 레이저 광을 투과 또는 반사하여 상기 영상을 표시하는 스크린을 포함하고,
    상기 스크린은,
    서로 일정 간격을 가지고 배치되는 제 1, 제 2 확산판; 그리고,
    상기 제 1 확산판과 제 2 확산판 사이에 배치되어, 상기 제 1 확산판으로부터 투과되는 레이저 광을 상기 제 2 확산판으로 전송하는 다수의 광전송관들을 포함하며,
    상기 광전송관은,
    상기 제 1 확산판을 마주하는 제 1 면과 상기 제 2 확산판을 마주하는 제 2 면을 포함하는 바디부;
    상기 바디부의 제 1 면의 중앙영역으로부터 상기 바디부의 제 2 면의 중앙영역까지 관통되는 관통홀; 그리고,
    상기 관통홀 내에 배치되어 상기 레이저 광을 전송하는 적어도 하나의 광섬유를 포함하고,
    상기 제 1 확산판에는 광 확산을 위한 비드층이 형성되고,
    상기 비드층은 상기 제 1 확산판에 대하여 상기 제 1 면과 반대면에 위치하고,
    상기 광전송관의 바디부의 제 1 면은, 상기 제 1 확산판으로부터 제 1 간격으로 떨어져 배치되고, 상기 제 1 간격에는 상기 광전송관의 바디부와 상기 제 1 확산판을 결합하기 위한 접착층이 구비되고,
    상기 비드층은 상기 제 1 확산판에 대하여 상기 접착층과 반대 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 스크린을 이용한 레이저 디스플레이 장치.
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