KR20030060299A

KR20030060299A - 회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템

Info

Publication number: KR20030060299A
Application number: KR1020020000933A
Authority: KR
Inventors: 임용근
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-16

Abstract

본 발명은 회절격자 일체형 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템에 관한 것으로, 빛을 방사하는 광원; 광원에서 방사되는 빛을 평행광으로 집속시키는 소오스 렌즈; 압전 물질에 인가되는 전기신호에 따라 변형될 수 있도록 캔틸레버 구조로 형성되는 액츄에이터의 반사면을 3개의 영역으로 분할하여 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 선택적으로 분리하여 반사할 수 있는 회절 격자가 형성된 회절격자 일체형 TMA 모듈; TMA 모듈에 의해 변조된 빛의 플럭스를 집중하여 스크린 상에 투사하는 프로젝션 스톱 및 프로젝션 렌즈를 구비한 구동형 회절격자를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면 TMA 모듈의 반사면을 3개의 영역으로 분할하여 광원에서 방사되는 빛을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 선택적으로 분리하여 반사할 수 있도록 반사면에 회절 격자가 형성되어 컬러필터 없이도 투사형 화상 표시장치를 구현할 수 있어 광학 시스템의 구조를 단순화시킬 수 있다.

Description

회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템{OPTIC SYSTEMS OF THE PROJECTION DISPLAY WITH A BRAZE}

본 발명은 TMA(thin film micromirror array-actuated)를 이용하는 투사형 화상 표시장치(projection display)의 광학시스템(optical system)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액츄에이터의 한 단위 픽셀(pixel)에 해당하는 반사면에 R, G, B용 회절격자를 일체로 구성하여 단판식 투사형 화상 표시장치를 구현할 수 있는 회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상표시장치(direct-view image display device)와 투사형 화상표시장치(projection-type image display device)로 구분된다.

직시형 화상표시장치의 예로서는 CRT(cathode ray tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다.

투사형 화상표시장치로는 액정표시장치(liquid crystal display ; 이하 LCD라 칭함), 디포머블 미러 어레이(deformable mirror device ; 이하 DMD라 칭함) 및 TMA(thin film micromirror array-actuated)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상표시장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modualators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMA 및 TMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modualators)로 분류될 수 있다.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광 효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광 효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.

DMD 및 TMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다.

DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광 효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, 매우 복잡하고 값비싼 구동회로가 요구된다는 단점이 있다.

이에 비해서, TMA는 압전식으로 구동하는 미러 어레이로서, 10% 이상의 광 효율을 제공한다. TMA 광 변조기에서, 각각의 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 미러들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 미러들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이러한 TMA 광 변조기는 그 구조와 동작원리가 간단하며, LCD나 DMD 등에 비해 높은 광 효율을 얻을 수 있다. 또한, 보통의 실온 광 조건 하에서 밝고 선명한 화상을 제공하기에 충분한 콘트라스트(contrast)를 제공한다. 더욱이, 입사되는 빛의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만아니라, 반사되는 빛의 극성에도 영향을 받지 않는다. 또한, TMA의 반사 특성은 온도에 상대적으로 덜 민감하기 때문에, 고전력의 광원에 의해 쉽게 영향을 받는 다른 장치들에 비해서 스크린의 밝기를 향상시킬 수 있다는 잇점을 갖는다.

TMA는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터(thin film piezo-electric actuators)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 300,000개 이상의 화소(pixel)에 걸쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되었다. 이러한 TMA는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 나타내는 N×M 화소의 판(panel)들로 구성된다. 상기 화소들은 광효율을 높이도록 미러 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(cantilever) 구조물로 구성된다. 캔틸레버 구조물은 화상 신호전압이 인가되는 액티브 매트릭스, 인가된 신호전압에 의해서 작동되는 액츄에이터 및 빛을반사하기 위한 미러로 구성되어 있다.

한편, 도 1에는 3판식(three panel) TMA를 이용하는 투사형 표시장치의 광학시스템이 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 광학시스템은 빛을 방출하기 위한 광원(111), 상기 광원(111)으로부터 방출된 빛을 평행광으로 만들기 위한 소오스 렌즈(112), 빛을 통과시키기 위한 개구를 갖고 화상을 형성하는 빛의 양을 결정하는 소오스 스톱(113), 상기 소오스 스톱(113)을 통과한 빛을 반사시키기 위한 소오스 미러(114), 빛을 파장에 따라 적색, 녹색, 청색의 주요빔으로 분리하기 위한 컬러 필터(dichroic filter ; 117, 118), 상기 소오스 스톱(113)의 이미지를 프로젝션 스톱(115)에 1 : 1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(130,132,134), 다수의 미러를 구비하며 상기 필드 렌즈(130,132,134)로부터 조사되는 빛의 세기를 변조시키기 위한 TMA 모듈(120,122,124), 상기 변조된 빛의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(115) 및 상기 프로젝션 스톱(115)를 통과한 빛을 스크린(도면상 미도시됨)상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(116)를 포함한다.

도 2는 종래의 TMA 모듈을 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2 의 A-A'선 단면도이다.

도시된 바와 같이, TMA는 액티브 매트릭스(16), 지지 요소(18), 액츄에이터(31) 및 거울(41)을 포함한다.

액티브매트릭스(16)는 M×N(M, N은 자연수) 개의 P-MOS 트랜지스터(5)가 내장된 기판(1), P-MOS 트랜지스터(5)의 드레인(2) 및 소오스(3)로부터 연장되어 기판(1)의 상부에 형성된 제1 금속층(8), 제1 금속층(8)의 상부에 순차적으로 형성된 제1 보호층(9), 제2 금속층(10), 제2 보호층(12) 및 식각방지층(13)을 포함한다.

지지요소(18)는 지지라인(20), 지지층(19), 제1 앵커(21) 및 제2 앵커들(22a, 22b)을 포함한다. 지지라인(20) 및 지지층(19)은 제1 에어갭(15)을 개재하여 식각방지층(13)의 상부에 수평하게 형성되며, 지지라인(20) 상에는 공통전극선(32)이 형성된다. 지지층(19)은 직사각고리의 형상으로 지지라인(20)과 동일 평면상에서 직교하는 방향을 따라 일체로 형성된다. 지지층(19) 중 지지라인(20)과 직교하는 방향으로 수평하게 연장된 2개의 암들 사이의 하부에는 제1 앵커(21)가 상기 2개의 암들과 일체로 형성되어 식각방지층(13)에 부착되며, 상기 2개의 암들의 외측 하부에는 2개의 제2앵커들(22a, 22b)이 각기 상기 2개의 암들과 일체로 형성되어 식각방지층(13)에 부착된다. 지지층(19)은 제1 앵커(21)에 의해 중앙부가 지지되며 제2 앵커들(22a, 22b)에 의해 양측부가 지지된다. 제1 앵커(21)는 식각방지층(13) 중 아래에 제1금속층(8)의 드레인 패드가 위치한 부분에 형성된다. 제1 앵커(21)의 중앙부로부터 제1 금속층(8)의 드레인패드 까지는 비어홀(38)이 형성된다.

액츄에이터(31)는 하부전극(24), 제1 변형층(26), 제2 변형층(27), 제1 상부전극(29) 및 제2 상부전극(30)을 포함한다. 하부전극(24)은 지지라인(20)에 대하여 소정의 거리만큼 이격된 거울상의 'ㄷ'자의 형상을 가지며, 하부전극(24)의 일측의 양측부에는 제1 앵커(21)를 향하여 계단형으로 돌출부들이 서로 대응하여 형성된다. 하부전극(24)의 돌출부들은 각기 제1 앵커(21)에 형성된 비어홀(38)의 주위까지 연장된다. 비어컨택(39)은 제1 금속층(8)의 드레인패드로부터 비어홀(38)을 통하여 하부전극(24)의 돌출부들까지 형성되어 드레인패드와 하부전극(24)을 전기적으로 연결한다. 하부전극(24)의 2개의 암들은 각기 직사각평판의 형상을 가지며, 변형층(26)은 각기 하부전극(24)의 2개의 암들보다 좁은 면적의 직사각평판의 형상을 갖고 하부전극(24)의 2개의 암들의 상부에 형성되며, 상부전극(29)은 각기 변형층(26)보다 좁은 면적의 직사각평판의 형상을 갖고 변형층(26)의 상부에 형성된다.

상부전극(29)의 일측으로부터 지지층(19)의 일부까지 제1 절연층(34)이 형성되며, 상부전극(29)의 일측으로부터 제 1 절연층(34) 및 지지층(19)의 일부를 통하여 공통전극선(32)까지 상부전극 연결부재(36)가 형성된다.

상기 거울상의 'ㄷ'자형의 하부전극(24) 중 제1 및 제2 상부전극(29, 30)이 형성되지 않은 부분, 즉 지지라인(20)에 대하여 나란하게 형성된 부분에는 반사면(41)을 지지하는 포스트(40)가 형성된다. 반사면(41)은 포스트(40)에 의하여 중앙부가 지지되며 양측부가 제2 에어 갭(43)을 개재하여 액츄에이터(31)의 상부에 수평하게 형성된다. 반사면(41)은 광원(도시되지 않음)으로부터 입사되는 광을 소정의 각도로 반사한다.

이와 같이 구성된 광학 시스템은 광원(111)에서 방사된 고휘도의 빛이 소오스 렌즈(112)에 의해 집속되어 소오스 스톱(113)의 개구를 통과하여 소오스 미러(114) 상에 조사된다. 주지된 바와 같이 빛은 3가지 주요빔으로 이루어지며, 각각의 주요빔은 파장에 따라 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 원색을 띤다. 소오스 미러(114)에 조사된 빛은 전량이 반사되어 컬러 필터(117,118)에 조사된다.

컬러 필터(117,118)는 빛을 파장에 의해서 선택적으로 통과시키는 광필터로서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)광 중 어느 하나의 주요빔만을 반사시키고 다른 주요빔은 투과시킨다. 제 1 컬러 필터(117)는 조사되는 빛 중에서 적색빔만을 반사시켜 R-TMA 모듈(120)에 조사하며, 녹색빔과 청색빔은 투사되어 다음에 위치하는 제 2 컬러 필터(118) 및 G-TMA 모듈(124)에 조사된다. 제 2 컬러 필터(118)는 제 1 컬러 필터(117)를 투사한 녹색빔과 청색빔중에서 청색빔만을 반사시켜 B-TMA 모듈(122)에 조사하며, 녹색빔은 투사되어 G-TMA 모듈(124)에 조사되도록 한다.

한편, TMA 모듈(120,122,124)에 조사되는 주요빔들은 소오스 스톱(113) 이미지가 광 손실 없이 프로젝션 스톱(115)에 전달될 수 있도록 그 전면에 배치된 필드 렌즈(130,132,134)를 통과한 후 압전 액츄에이터(도면상 미도시됨)에 인가된 전기신호에 따라 변조되어 다시 필드 렌즈(130,132,134)를 통해 컬러 필터(117,118)로 조사된 후 프로젝션 스톱(115)을 향한다. 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과한 적색빔은 프로젝션 렌즈(116)로 들어간다.

즉, 제 1 컬러 필터(117)에 의해 반사된 적색빔은 제 1 필드 렌즈(130)를 통해 R-TMA 모듈(120)에 조사된다. 상기 R-TMA 모듈(120)의 미러(도면상 미도시됨)는 그 아래에 구비된 압전 액츄에이터(도면상 미도시됨)에 인가된 전기신호에 따라서 빛을 변조한다.

한편, 제 1 컬러 필터(117)에 의해 투과된 녹색빔 및 청색빔은 제 2 컬러 필터(118)에 의해 청색빔이 반사되고 녹색빔이 투과된다. 제 2 컬러 필터(118)에 의해 반사된 청색빔은 제 2 필드 렌즈(132)를 통해 B-TMA 모듈(122)에 조사되어, 전술한 바와 같은 경로를 거쳐 프로젝션 렌즈(116)로 들어간다. 이때, 동일 광축상에 있는 제 1 컬러 필터(117)는 청색빔을 그대로 투과시킨다.

한편, 제 2 컬러 필터(118)를 투과한 녹색빔은 제 3 필드 렌즈(134)를 통해 G-TMA 모듈(24)에 조사되며, 전술한 바와 같은 경로를 거쳐 프로젝션 렌즈(116)로 들어간다. 이때, 동일 광축상에 있는 제 1 및 제 2 컬러 필터(117,118)는 녹색빔을 그대로 투과시킨다.

이러한 방식으로, 상기 프로젝션 렌즈(116)는 변조된 적색, 녹색 및 청색의 주요빔을 포함하는 빛을 스크린 상에 투사하여 화상을 형성한다.

그러나, 이와 같은 종래의 TMA를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템은 빛을 파장에 따라 적색, 녹색, 청색의 주요빔으로 분리하기 위한 컬러 필터(117, 118) 및 분리된 주요빔에 대응하는 3개의 TMA 모듈(120,122,124)을 필수적으로 필요로 하므로 전체적인 시스템이 복잡해지는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, TMA 모듈의 반사면을 3개의 영역으로 분할하여 광원에서 방사되는 빛을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 선택적으로 분리하여 반사할 수 있도록 반사면에 회절 격자가 형성되어 컬러필터 없이 단판식 구조로 광학 시스템을 단순화시킨 TMA를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 TMA를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템에 있어서, 빛을 방사하는 광원; 상기 광원에서 방사되는 빛을 평행광으로 집속시키는 소오스 렌즈; 압전 물질에 인가되는 전기신호에 따라 변형될 수 있도록 캔틸레버 구조로 형성되는 액츄에이터의 반사면을 3개의 영역으로 분할하여 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 선택적으로 분리하여 반사할 수 있는 회절 격자가 형성된 회절격자 일체형 TMA 모듈; 상기 TMA 모듈에 의해 변조된 빛의 플럭스를 집중하여 스크린 상에 투사하는 프로젝션 스톱 및 프로젝션 렌즈를 구비한 구동형 회절격자를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TMA 모듈은 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스가 구비되며, 상기 액티브 매트릭스 위에 캔틸레버 형상의 액츄에이터가 형성되며, 상기 액츄에이터는 지지층, 하부전극, 변형층 및 상부전극이 순차적으로 적층되어 이루어지며, 상기 액츄에이터 위에 반사면이 형성되며, 상기 반사면은 3개의 영역으로 분할되어 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 각각 분리하여 반사할 수 있는 회절 격자가 형성되어 있다.

도 1은 종래의 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 도시한 구성도,

도 2는 종래의 TMA 모듈을 도시한 사시도,

도 3은 종래의 TMA 모듈을 도시한 도 2의 A-A'선 단면도,

도 4는 본 발명에 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 도시한 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 TMA 모듈을 도시한 단면도 및 부분확대도,

도 6은 본 발명에 따른 회절격자가 형성된 반사면을 도시한 도시한 평면도,

도 7은 도 6의 B-B'선 단면도,

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 회절격자 일체형 액츄에이터에 의한 R, G, B 삼색 분리와 액츄에이터의 최소 구동 각도를 나타낸 개념도,

도 10은 일반적인 회절에 의한 간섭무늬를 도시한 그래프,

도 11은 본 발명에 따른 회절격자에 의한 간섭무늬를 도시한 그래프,

도 12는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 평면도,

도 13은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 도시한 평면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >

111 ; 광원 112 ; 소오스 렌즈

113 ; 소오스 스톱 114 ; 소오스 미러

115 ; 프로젝션 스톱 116 ; 프로젝션 렌즈

116 : 액티브 매트릭스 31 ; 액츄에이터

150 ; TMA 모듈 60 ; 반사면

61 ; 회절격자

이하, 본 발명에 따른 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 TMA 모듈을 도시한 사시도이다. 한편,선행기술에서 도시된 구성과 동일한 구성부재에 대해서는 동일한 도면부호로서 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 빛을 방출하기 위한 3 파장 광원(111)이 설치되며, 그 전면에 소오스 렌즈(112), 소오스 스톱(113) 및 소오스 미러(114)가 설치된다.

소오스 렌즈(112)는 광원(111)로부터 방출되는 빛을 집속시키는 기능을 수행한다. 소오스 스톱(113)은 광학적으로 불투명한 부재에 빛을 통과시킬 수 있도록 개구가 형성되어 있으며, 상기 개구는 핀홀(pin-hole) 또는 슬릿(slit)이다. 상기 소오스 스톱(113)은 화상을 형성하는 빛의 광량을 결정한다. 상기 소오스 스톱(113)의 다음에는 소오스 미러(114)가 배치되는데, 이 소오스 미러(114)는 광원(111)으로부터 방출되는 빛의 경로를 변경하여 회절 격자 일체형 TMA 모듈(150)에 조사되도록 하는 역할을 한다. 한편, TMA 모듈(150)에 의해 변조된 빛은 프로젝션 스톱(115) 및 프로젝션 렌즈(116)를 통해 플럭스를 집중하여 스크린 상에 투사하게 된다.

본 발명에 따르면 기존의 3판식 투사형 화상 표시장치에 설치되는 컬러 필터가 생략되며, 하나의 TMA 모듈(150)에 의해 칼라 이미지를 구현하는 단판식으로 응용된다. 한편, 기존의 단판식과 비교한다면, 색 분리역할을 하는 컬러 휠(미도시됨)이 생략되는 구조를 갖게 된다.

본 발명에 따른 회절 격자 일체형 TMA 모듈(150)은 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터(5)의 드레인 전극(2)과 전기적으로 연결된드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스(16)가 구비되며, 액티브 매트릭스(16) 위에 캔틸레버 형상의 액츄에이터(31)가 형성되며, 액츄에이터(31)는 지지층(19), 하부전극(24), 변형층(26) 및 상부전극(29)이 순차적으로 적층되어 이루어지며, 액츄에이터(31) 위에 반사면(60)이 형성되며, 반사면(60)은 3개의 영역(60a,60b,60c)으로 분할되어 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 각각 분리하여 반사할 수 있는 회절 격자(61)를 포함하고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 회절격자가 형성된 반사면을 도시한 도시한 평면도이며, 도 7은 도 6의 B-B'선 단면도이며, 회절격자의 확대단면도가 도 5에 확대 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사면(60)은 3개의 영역(60a,60b,60c)으로 분할되어 있으며, 빛의 주요빔인 R, G, B의 파장에 따른 격자(blaze) 간격(a)와 길이(D)가 미리 계산되어 형성된 톱니무늬 형상의 회절격자를 이루고 있다.

한편, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 회절격자 일체형 액츄에이터(31)에 의한 R, G, B 삼색 분리와 액츄에이터(31)의 최소 구동 각도를 나타낸 개략도이다.

예시도면에서 α는 입사각이며, β는 회절되어 반사되는 R, G, B 삼색 중 B 와 G 색이 분리되는 각이며, γ는 G 와 R 색이 분리되는 각을 나타낸다.

본 발명에 따른 실시예 1이 표 1에 표시되어 있다.

파장(nm)	격자간격(㎛	길이(㎛)	β	γ
460(B)	3.5	0.25	5.3(구동각 2.6)	6.36(구동각 5.8)
545(G)	2.5	0.30
635(R)	2.0	0.35

실시예 1에서 회절격자의 설계치수가 표 1에 나타나 있으며, 구동전 입사각(α) : 10。, 회절효율(diffraction efficiency) : 0.85 내지 0.90 이다.

한편, 액츄에이터의 구동각이 2.6。일 때 β는 5.3。이며, 액츄에이터의 구동각이 5.8。 일 때 γ는 6.36으로 나타난다.

파장(nm)	격자간격(㎛)	길이(㎛)	β	γ
460(B)	3.5	0.25	3.05(구동각 1.5)	4.51(구동각 3.8)
545(G)	3.0	0.30
635(R)	2.0	0.35

한편, 표 2는 본 발명에 따른 실시예 2를 표시한 것으로, 회절격자의 설계치수가 나타나 있으며, 입사각 및 회절효율은 실시예 1과 동일한 조건이다.

액츄에이터의 구동각이 1.5。일 때 β는 3.05。이며, 액츄에이터의 구동각이 3.8。 일 때 γ는 4.51로 나타난다.

실시예 1 및 실시예 2를 통해 알 수 있듯이 실시예 1은 액츄에이터의 구동각을 최대 10。까지 구현할 수 있는 VGA급(640×480) TMA 모듈에 적용할 수 있으며, 실시예 2는 액츄에이터의 구동각을 최대 5。까지 구현할 수 있는 XGA급(1024×768) TMA 모듈에 적용할 수 있다.

한편, 수학식 1은 이미 알려져 있는 회절격자 방정식이며, 도 10은 일반적인 회절에 의한 간섭무늬를 도시한 그래프이며, 도 11은 본 발명에 따른 회절격자에의한 간섭무늬를 도시한 그래프이다.

본 발명에 따른 반사면에 형성되는 회절격자는 통상적으로 MEMS 공정에서 알려진 그레이 톤 마스크(gray tone mask), 흑백 마스크(black and white mask) 또는 E-빔 리소그래피(E-beam lithography) 공정을 통해 쉽게 구현할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 반사면에 형성되는 회절격자는 도 12에 도시된 바와 같이 반사면(60)의 상부면만을 이용하여 3 개의 영역(60a,60b,60c)으로 구분할 수 있을 뿐만 아니라, 도 13에 도시된 바와 같이 반사면의 전체면을 이용하여 3개의 영역(60a,60b,60c)으로 구분할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 반사면(60)에 형성되는 회절격자(61)는 도면상 미도시되어 있으나, 액츄에이터(31)의 상부전극(29)을 반사면으로 이용하는 구조의 TMA 모듈에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템은 단판식(single panel) TMA 모듈을 이용한 단색(monochrome) 시스템 즉, 컬러 휠(colour wheel)을 이용하여 순차적으로 적색, 녹색, 청색 화상들을 표현하는 단판식 컬러 시스템에서도 기존의 컬러 휠을 생략할 수 있는 구조로 적용할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

따라서, TMA 모듈의 반사면을 3개의 영역으로 분할하여 광원에서 방사되는빛을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 선택적으로 분리하여 반사할 수 있도록 반사면에 회절 격자가 형성되어 컬러필터 없이 단판식 구조로 광학 시스템을 단순화시킬 수 있다.

Claims

빛을 방사하는 광원;

상기 광원에서 방사되는 빛을 평행광으로 집속시키는 소오스 렌즈;

압전 물질에 인가되는 전기신호에 따라 변형될 수 있도록 캔틸레버 구조로 형성되는 액츄에이터의 반사면을 3개의 영역으로 분할하여 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 선택적으로 분리하여 반사할 수 있는 회절 격자가 형성된 회절격자 일체형 TMA 모듈;

상기 TMA 모듈에 의해 변조된 빛의 플럭스를 집중하여 스크린 상에 투사하는 프로젝션 스톱 및 프로젝션 렌즈를 구비한 구동형 회절격자를 이용한 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 TMA 모듈은 M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 상기 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 드레인 패드가 형성된 액티브 매트릭스가 구비되며, 상기 액티브 매트릭스 위에 캔틸레버 형상의 액츄에이터가 형성되며, 상기 액츄에이터는 지지층, 하부전극, 변형층 및 상부전극이 순차적으로 적층되어 이루어지며, 상기 액츄에이터 위에 반사면이 형성되며, 상기 반사면은 3개의 영역으로 분할되어 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 주요빔으로 각각 분리하여 반사할 수 있는 회절 격자가 형성되는 것을 특징으로 하는 회절격자 일체형 투사형화상 표시장치의 광학 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 회절격자는 상기 반사면의 상부면만을 이용하여 3 개의 영역으로 구분하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 회절격자는 상기 반사면의 전체면을 이용하여 3개의 영역으로 구분하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 회절격자는 상기 액츄에이터의 상부전극을 반사면으로 이용하는 구조의 TMA 모듈에서 상기 상부전극에 형성되는 것을 특징으로 하는 회절격자 일체형 투사형 화상 표시장치의 광학 시스템.