KR20050105845A

KR20050105845A - 프로젝션 시스템

Info

Publication number: KR20050105845A
Application number: KR1020040031119A
Authority: KR
Inventors: 김학용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-11-08
Also published as: CN1961575A; US20060038960A1; WO2005107252A1

Abstract

본 발명은, 프로젝션 시스템에 있어서, 플라즈마 방전에 의해 빛을 방출하는 플라즈마패널과; 상기 플라즈마패널을 구동하는 패널구동부와; 상기 플라즈마패널에서 방출된 빛을 균일한 평행광으로 바꾸어 집속하는 조명계와; 상기 조명계에서 빛을 제공받아 영상을 구현하는 디스플레이소자와; 상기 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 스크린으로 확대 투사하는 투영렌즈계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 구조를 간단히 할 수 있으며, 소음을 방지할 수 있다.

Description

프로젝션 시스템{PROJECTION SYSTEM}

본 발명은, 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마패널을 광원으로 사용하여 구조 및 성능을 개선한 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 프로젝션 시스템은 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 스크린으로 확대 투사하여 대형 이미지를 제공하는 것이다. 이러한 프로젝션 시스템은 빛을 발광하는 광원과, 광원으로부터 발광된 빛을 집속하는 조명계와, 조명계로부터 제공된 빛으로 영상을 구현하는 디스플레이소자와, 디스플레이소자에서 구현된 빛을 스크린에 투사하는 투영렌즈계를 포함한다.

이러한 프로젝션 시스템은 영상을 스크린에 투사하여 확대시키는 방향에 따라 전면 투사형과, 배면 투사형으로 구분된다. 즉, 전면 투사형 프로젝션 시스템은 예를 들어 이미지가 형성되는 스크린의 전방에 배치되어 화상을 투사하는 프로젝터이며, 배면 투사형 프로젝션 시스템은 예를 들어 이미지가 형성되는 스크린의 후방에서 화상을 투사하는 프로젝션 텔레비전이다.

그리고, 이러한 프로젝션 시스템은 화상을 구현하는 디스플레이소자에 따라서 다양하게 분류될 수 있다. 즉, 이러한 디스플레이소자는 CRT(CATHODE-RAY TUBE)소자나 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)소자 및 LCOS(LIQUID CRYSTAL ON SILICON)소자가 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 MEMS(MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEM)기술을 이용하여 미세한 다수개의 미러들을 포함하는 DMD(DIGITAL MICROMIRROR DEVICE)소자가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 종래의 프로젝션 시스템에 마련된 광원은 주로 백색광을 발생시키는 아크램프를 사용하게 되며, 이러한 아크램프를 구동하기 위한 밸러스트(BALLAST)가 별도로 마련된다. 그리고, 광원의 전방에는 광원으로부터 발광된 백색광을 R(RED),G(GREEN),B(BLUE) 색으로 분리하기 위한 칼라휠(COLOR WHEEL)이 마련되며, 이러한 칼라휠을 고속으로 구동하는 위한 구동모터가 별도로 마련된다.

이에, 종래의 프로젝션 시스템은 백색광을 발광하는 광원 및 칼라휠 등을 마련하여 발광된 백색광으로부터 색을 분리할 수 있으며, R,G,B로 분리된 빛을 조명계를 통해 집속하며, 집속된 빛을 디스플레이소자를 이용하여 영상을 구현하며, 디스플레이소자에서 구현된 빛을 투영렌즈계를 통해 스크린에 확대 투사할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 프로젝션 시스템에 마련된 광원은 아크램프와 같은 램프를 사용하여 백색광을 발광함으로써, 램프를 구동하는 밸러스트(BALLAST)와, 백색광을 R,G,B 색으로 분리하기 위한 색분리필터 혹은 칼라휠와, 칼라휠을 고속으로 구동하는 위한 구동모터 등을 별도로 마련해야함으로 구조가 복잡해지는 문제점이 있다. 그리고, 구동모터가 칼라휠을 고속으로 구동하기 때문에 칼라휠 및 구동모터에 의해 소음이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 구조가 간단하고 소음발생을 방지일 수 있는 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 프로젝션 시스템에 있어서, 플라즈마 방전에 의해 빛을 방출하는 플라즈마패널과; 상기 플라즈마패널을 구동하는 패널구동부와; 상기 플라즈마패널에서 방출된 빛을 균일한 평행광으로 바꾸어 집속하는 조명계와; 상기 조명계에서 빛을 제공받아 영상을 구현하는 디스플레이소자와; 상기 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 스크린으로 확대 투사하는 투영렌즈계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템에 의해 달성된다.

여기서, 플라즈마패널은 R, G, B 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색들 중 하나의 색을 갖는 빛을 방출하는 것이 바람직하다.

상기 플라즈마패널은 제1전극을 갖는 전면기판과, 상기 전면기판과 대향되도록 배치되며 제2전극을 갖는 배면기판과, 상기 전면기판과 상기 배면기판 사이에 방전가스를 주입하도록 다수의 방전공간을 구획하며 형광체가 도포된 다수의 격벽을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 배면기판의 배면에는 방전공간으로부터 배면으로 배출된 빛을 상기 전면기판으로 반사하도록 반사체가 마련된 것이 바람직하다.

상기 반사체는 각 방전공간에 대응하여 다수개로 마련된 것이 바람직하다.

상기 디스플레이소자는 DMD소자를 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 디스플레이소자는 LCOS소자를 포함할 수도 있으며, LCD소자를 포함할 수도 있음은 물론이다.

이하에서는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 하다.

제1실시예,

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템은 빛을 발광하는 광원으로 사용되는 플라즈마패널(10)과, 플라즈마패널(10)을 구동하는 패널구동부(29)와, 플라즈마패널(10)에서 방출된 빛을 균일한 평행광으로 바꾸어 집속하는 조명계(30)와, 조명계(30)에서 빛을 제공받아 영상을 구현하는 디스플레이소자와, 디스플레이소자가 구현한 영상을 스크린(60)으로 확대 투사하는 투영렌즈계(50)를 포함한다.

조명계(30)는 플라즈마패널(10)로부터 발광된 빛을 평행광으로 변환시키는 콘덴서렌즈(33)와, 콘덴서렌즈(33) 다음에 위치하여 콘덴서렌즈(33)를 통과한 빛을 직선 편광 성분으로 변환시키는 편광판(35)과, 편광판(35) 다음에 위치하는 한쌍의 플라이아이렌즈(FLY EYE LENS)(31)와, 릴레이렌즈(37)를 포함한다. 그리고, 조명계(30)에 마련된 콘덴서렌즈(33) 및 편광판(35)은 제공되는 빛의 상태나 프로젝션 시스템에 따라서 선택적으로 장착될 수도 있음은 물론이다.

콘덴서렌즈(12)는 플라즈마패널(10)로부터 발광된 빛을 굴절시켜 편광판(35)으로 평행광을 제공한다. 그리고 편광판(35)은 자신의 투과축과 평행한 성분의 S편광은 투과시키고, 자신의 투과축과 수직한 성분의 P편광은 반사시키는 기능을 갖는다.

플라이아이렌즈(31)는 자체의 렌즈 배열에 의해 디스플레이소자에 도달하는 빛의 균일성을 향상시키며, 릴레이렌즈(37)는 플라이아이렌즈(31)를 통과한 빛을 디스플레이소자에 집속시키는 역할을 한다. 그리고, 조명계(30)는 플라이아이렌즈(31)와 릴레이렌즈(37) 등을 대신하여 광파이프(LIGHT PIPE)를 사용할 수도 있음은 물론이다.

이에, 플라즈마패널(10)로부터 방출된 빛은 조명계(30)에 의해 균일한 평행광으로 바꾸며 집속되어 디스플레이소자인 후술할 DMD소자(40)로 진행하게 된다.

디스플레이소자는 본 발명의 제1실시예에 따라 DMD소자(40)인 것이 바람직하다.

DMD(DIGITAL MICROMIRROR DEVICE)소자(40)는 이차원적으로 배열된 다수의 미세한 미러들을 가지는 픽셀로 이루어지며, 각 픽셀에 대응하여 배치된 메모리소자의 정전계 작용에 따라 미러들의 경사를 제1 및 제2각도로 구동시켜 반사광의 각도를 변화시킴에 따라 온/오프(On/Off)를 제어하는 구동원리를 가진다. 그리고, 이러한 DMD소자(40)를 이용할 경우, 다른 형태의 디스플레이소자인 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)소자 및 LCOS(LIQUID CRYSTAL ON SILICON)소자 등의 경우에 비해 소자의 응답속도가 빨라 동화상을 더 부드럽고 유연하게 재생할 수 있다.

투영렌즈계(50)는 DMD소자(40)에 의해 구현된 영상을 스크린(60)으로 확대 투사하도록 복수의 렌즈 등으로 마련된다.

플라즈마패널(PDP:PLASMA DISPLAY PANEL)(10)은 방전가스에서 발생된 자외선에 의해 형광물질을 발광시켜 빛을 방출한다. 그리고, 플라즈마패널(10)은 패널구동부(29)에 의해 구동되어 R(RED), G(GREEN), B(BLUE) 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색 중 어느 하나의 색을 갖는 빛을 조명계(30)로 방출하게 된다. 그리고, 플라즈마패널(10)은 제1전극(15)을 갖는 전면기판(11)과, 전면기판(11)과 대향되도록 배치되며 제2전극(23)을 갖는 배면기판(13)과, 전면기판(11)과 배면기판(13) 사이에 방전가스를 주입하도록 다수의 방전공간(25)으로 구획하며 형광체(22)가 도포된 다수의 격벽(19)을 포함한다.

전면기판(11)은 투명한 유리기판으로 마련되는 것이 바람직하다. 제1전극(15)은 전면기판(11)의 배면에 격벽(19)의 가로방향으로 연장되어 다수개로 마련된다. 그리고, 제1전극(15)은 전면기판(11)의 배면에 서로 교대로 배치된 공통전극 및 주사전극으로 이루어진 투명전극인 것이 바람직하다. 그리고, 전면기판(11)의 배면에는 다수의 제1전극(15)을 매립하는 제1유전체층(17)이 형성되는 것이 바람직하다. 제1유전체층(17)의 배면에는 제1유전체층(17)을 보호하기 위하여 산화마그네슘으로 된 보호막층(18)이 더 마련되는 것이 바람직하다.

배면기판(13)은 전면기판(11)과 같이 투명한 유리기판으로 마련되는 것이 바람직하다. 제2전극(23)은 배면기판(13)의 전면에 제1전극(15)의 가로방향으로 연장되어 다수개로 마련된다. 그리고, 제2전극(23)은 배면기판(13)의 배면에 다수개로 마련된 어드레스전극인 것이 바람직하다. 그리고, 배면기판(13)의 전면에는 다수의 제2전극(23)을 매립하는 제2유전체층(21)이 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 제2유전체층(21)의 전면에는 다수의 방전공간(25)을 형성하도록 전술한 격벽(19)이 마련된다. 그리고, 격벽(19)은 제2전극(23)들 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 격벽(19)의 내측 및 제2유전체층(21)의 전면에는 각각 R, G, B의 색을 발산하는 형광체(22)가 도포되어 있다. 그리고, 전면기판(11)과 배면기판(13)에 마련된 격벽(19)에 의해 형성된 방전공간(25)에는 방전가스가 충진된다.

패널구동부(29)는 제1전극(15) 및 제2전극(23)과 연결되어 제1전극(15) 및 제2전극(23)에 선택적으로 전압을 인가함으로써 제1전극(15) 및 제2전극(23) 사이에 방전을 발생시킨다. 이러한 방전에 의해 방전공간(25) 내에 도포된 형광체(22)로부터 여기광을 외부에 방출하게 된다. 이때, R, G, B 색의 형광체(22)들 중 적어도 하나를 선택적으로 발광시킴으로써 R, G, B 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색 중 하나의 색을 갖는 빛을 조명계(30)로 방출할 수 있게 된다. 즉, 패널구동부(29)는 R, G, B 색의 형광체(22)들 중 두개 이상을 선택적으로 발광시킴으로서 R, G, B 중 적어도 2개가 혼합된 색을 갖는 빛은 발광할 수 있게 된다. 그리고, 패널구동부(29)에 의해 구동되는 플라즈마 방전은 대략 2㎲의 반응속도를 가지게 되므로 플라즈마패널(10)에서 발광되는 빛의 타이임을 정밀하게 조절할 수 있다.

그리고, 플라즈마패널(10)은 배면기판(13)의 배면에 마련되어 방전공간으로부터 배면으로 배출된 빛을 반사하는 반사체(27)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

반사체(27)는 배면기판(13)의 각 방전공간(25)에 대응하여 다수개로 마련된 것이 바람직하다. 그리고, 반사체(27)는 렌즈형상으로 마련되어 각 방전공간(25)으로부터 배면으로 배출되는 빛을 전면기판(11)으로 반사시키는 것이 바람직하다. 그러나, 반사체(27)는 배면기판(13)의 배면에 하나로 마련되어 전체 방전공간(25)으로부터 배면으로 배출되는 빛을 전면으로 반사시킬 수도 있음은 물론이다. 이에, 플라즈마패널(10)은 반사체(27)에 의해 방전공간(25)으로부터 배면기판(13)의 배면으로 배출되는 빛을 전면기판(11)으로 반사시킴으로서 발광된 빛의 손실을 줄일 수 있다.

이러한 구성에 의해 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템이 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 플라즈마패널(10)은 패널구동부(29)에 의해 구동되어 R, G, B 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색 중 하나의 색을 갖는 빛을 조명계(30)로 발광한다. 즉, 패널구동부(29)에 의해 플라즈마패널(10)은 R(RED)색을 갖는 빛, G(GREEN)색을 갖는 빛 또는 B(BLUE)색을 갖는 빛을 발광할 수 있을 뿐만 아니라 이들 빛들 중 2개 이상을 조합한 빛을 발광하게 된다. 그리고, 플라즈마패널(10)로부터 방출된 빛은 조명계(30)에서 균일한 평행광으로 바꾸며 집속되어 DMD소자(40)로 진행하게 된다. 그리고, DMD소자(40)에 의해 구현된 영상은 투영렌즈계(50)로 진행되며, 투영렌즈계(50)로 진행된 영상은 스크린(60)으로 확대 투사된다.

이에, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템은 플라즈마패널(10)을 광원으로 사용함으로써, 백색광원을 발광하는 램프를 사용하는 경우 별도로 마련되어 백색광원을 분리하는 칼라휠 및 칼라휠 구동모터와 같은 구성이 마련되지 않아도 됨으로 구조가 간단하며, 고속으로 회전하는 칼라휠 및 칼라휠 구동모터에 의해 발생되는 소음을 방지할 수 있다. 그리고, 프로젝션 시스템은 패널구동부(29)에 의해 구동되는 플라즈마 방전의 반응속도가 빠르므로 플라즈마패널(10)에서 발광되는 빛의 타이임을 정밀하게 조절할 수 있다. 그리고, 프로젝션 시스템은 반사체(27)에 의해 플라즈마패널(10)로부터 발광된 빛의 손실을 줄일 수 있다.

제2실시예,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예는 제1실시예에 디스플레이소자인 DMD소자 대신 LCD(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)소자(40a)를 사용한다는 것이 차이점이다.

LCD소자(40a)는 특정한 온도영역에서 액체와 고체의 중간적인 성질을 가지며, 전압이 가해지면 전계의 방향에 따라 액정의 분자배열이 바뀌는 특성을 가지는 액정을 이용한 장치로서, 편광원리에 따라 구동되며 조명계(30)로부터 유입된 빛이 투과하여 투영렌즈계(50)로 진행하는 투과형이다. 그리고, LCD소자(40a)와 조명계(30) 사이에는 전반사미러(45)가 마련될 수 있다.

이러한 구성에 의해 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 시스템이 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 제1실시예와 같이 플라즈마패널(10)은 패널구동부(29)에 의해 구동되어 R, G, B 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색 중 하나의 색을 갖는 빛을 조명계(30)로 발광한다. 그리고, 플라즈마패널(10)로부터 방출된 빛은 조명계(30)에서 균일한 평행광으로 바꾸며 집속되어 전반사미러(45)로 진행한다. 그리고, 전반사미러(45)로부터 반사된 빛은 LCD소자(40a)로 진행하게 되며, LCD소자(40a)에 의해 구현된 영상은 투영렌즈계(50)로 진행된다. 그리고, 투영렌즈계(50)로 진행된 영상은 스크린(60)으로 확대 투사된다.

이에, 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 시스템은 플라즈마패널(10)을 광원으로 사용함으로써, 제1실시예와 같이, 구조를 간단히 할 수 있으며, 소음을 방지할 수 있다.

제3실시예,

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예는 제1실시예에 디스플레이소자인 DMD소자 대신 LCOS(LIQUID CRYSTAL ON SILICON)소자(40b)를 사용한다는 것이 차이점이다.

LCOS소자(40b)는 투과형인 LCD소자(40a)와는 달리 반도체 기판위에 액정셀을 형성한 초소형의 반사형 액정 디스플레이소자이다. 그리고, LCOS소자(40b)와 조명계(30) 사이에는 S편광 빛과 P편광 빛을 분리하여 S편광 빛을 LCOS소자(40b)로 제공하는 편광빔스플리터(46)가 마련될 수 있다.

이러한 구성에 의해 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템이 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 제1실시예와 같이 플라즈마패널(10)은 패널구동부(29)에 의해 구동되어 R, G, B 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색 중 하나의 색을 갖는 빛을 조명계(30)로 발광한다. 그리고, 플라즈마패널(10)로부터 방출된 빛은 조명계(30)에서 균일한 평행광으로 바꾸며 집속되어 광빔스플리터(46)로 진행한다. 그리고, 광빔스플리터(46)로부터 편광된 빛은 LCOS소자(40b)로 진행하게 되며, LCOS소자(40b)에 의해 구현된 영상은 투영렌즈계(50)로 진행된다. 그리고, 투영렌즈계(50)로 진행된 영상은 스크린(60)으로 확대 투사된다.

이에, 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템은 플라즈마패널(10)을 광원으로 사용함으로써, 제1실시예와 같이, 구조를 간단히 할 수 있으며, 소음을 방지할 수 있다.

전술한 실시예들에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마패널을 광원으로 사용하는 프로젝션 시스템은 예를 들어 전면 투사형으로 이미지가 형성되는 스크린의 전방에 배치되어 화상을 투사하는 프로젝터일 수 있으며, 배면 투사형으로 스크린의 후방에서 화상을 투사하는 프로젝션 텔레비전일 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구조를 간단히 할 수 있으며, 소음을 방지할 수 있다. 그리고, 플라즈마패널에서 발광되는 빛의 타이임을 정밀하게 조절할 수 있다.

그리고, 플라즈마패널에 반사체를 더 마련하여 플라즈마패널로부터 발광된 빛의 손실을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략도,

도 2는 도 1의 프로젝션 시스템에 마련된 플라즈마패널의 개략적인 분해 사시도,

도 3은 도 1이 프로젝션 디스플레이 시스템에 마련된 플라즈마패널의 개략적인 단면도,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략도,

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 플라즈마패널 11 : 전면기판

13 : 배면기판 15 : 제1전극

17 : 제1유전체층 19 : 격벽

21 : 제2유전체층 22 : 형광체

23 : 제2전극 25 : 방전공간

27 : 반사체 29 : 패널구동부

30 : 조명계 31 : 플라이아이렌즈

33 : 콘덴서렌즈 35 : 평광판

37 : 릴레이렌즈 40 : DMD소자

50 : 투영렌즈계 60 : 스크린

Claims

프로젝션 시스템에 있어서,

플라즈마 방전에 의해 빛을 방출하는 플라즈마패널과;

상기 플라즈마패널을 구동하는 패널구동부와;

상기 플라즈마패널에서 방출된 빛을 균일한 평행광으로 바꾸어 집속하는 조명계와;

상기 조명계에서 빛을 제공받아 영상을 구현하는 디스플레이소자와;

상기 디스플레이소자에 의해 구현된 영상을 스크린으로 확대 투사하는 투영렌즈계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

플라즈마패널은 R, G, B 및 이들 중 적어도 2개가 혼합된 색들 중 하나의 색을 갖는 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 플라즈마패널은 제1전극을 갖는 전면기판과, 상기 전면기판과 대향되도록 배치되며 제2전극을 갖는 배면기판과, 상기 전면기판과 상기 배면기판 사이에 방전가스를 주입하도록 다수의 방전공간을 구획하며 형광체가 도포된 다수의 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제3항에 있어서,

상기 배면기판의 배면에는 방전공간으로부터 배면으로 배출된 빛을 상기 전면기판으로 반사하도록 반사체가 마련된 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
제4항에 있어서,

상기 반사체는 각 방전공간에 대응하여 다수개로 마련된 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이소자는 DMD소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이소자는 LCOS소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이소자는 LCD소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.