KR20060062900A - Color display apparatus using polarized light - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼라 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 광의 각각에 대하여 P 편광과 S편광으로 분리한 후에 분리된 P 편광과 S 편광에 대하여 광변조를 수행하여 회절광을 생성하고 생성된 회절광을 합성하여 스크린에 투사하는 편광빔을 이용한 칼라 디스플레이 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color display device, and in particular, each of a plurality of lights is separated into P-polarized light and S-polarized light, and then optically modulated on the separated P-polarized light and S-polarized light to generate diffracted light, The present invention relates to a color display device using a polarizing beam that is synthesized and projected onto a screen.

칼라 디스플레이 장치, 광변조기, 편광빔Color display device, light modulator, polarized beam

Description

편광빔을 이용한 칼라 디스플레이 장치{Color display apparatus using polarized light} Color display apparatus using polarized beams             

도 1은 단일광원과 f-θ렌즈를 사용하는 종래의 레이저 스캐닝 방식을 도시한 도면.1 illustrates a conventional laser scanning method using a single light source and an f-θ lens.

도 2는 이미지 헤드에 구성된 LED 배열에 의하여 형성된 멀티빔에 의하여 레이저 스캐닝을 수행하는 종래의 레이저 스캐닝 방식을 도시한 도면.2 is a diagram illustrating a conventional laser scanning method for performing laser scanning by a multi-beam formed by an LED array configured in an image head.

도 3은 종래 개선된 기술에 따른 가상 단일 광원을 갖는 칼라 디스플레이 장치의 구성도.3 is a block diagram of a color display device having a virtual single light source according to a conventionally improved technique.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 편광빔을 이용한 칼라 디스플레이 장치의 구성도.4 is a block diagram of a color display device using a polarizing beam according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 조명렌즈의 광경로를 포함한 사시도, 측단면도, 단면도.5 is a perspective view, side cross-sectional view, and cross-sectional view including an optical path of the illumination lens of FIG.

도 6은 도 4의 회절형 광변조기에 입사된 통과 편광 입사광의 회절각을 설명하기 위한 도면.FIG. 6 is a view for explaining a diffraction angle of pass polarized incident light incident on the diffractive optical modulator of FIG. 4. FIG.

도 7는 도 4의 회절형 광변조기의 사시도.FIG. 7 is a perspective view of the diffractive optical modulator of FIG. 4. FIG.

도 8은 도 4의 회절형 광변조기에 입사된 분리 편광 입사광의 회절각을 설명하기 위한 도면.8 is a view for explaining a diffraction angle of split polarized incident light incident on the diffractive optical modulator of FIG. 4.

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

400 : 광원계 410 : 편광 분리부400: light source system 410: polarized light separating unit

420 : 집광부 430 : 조명 렌즈계420: condenser 430: illumination lens system

440 : 빔 스플릿터 450 : 광변조계440: beam splitter 450: optical modulator

460 : 반사미러 470 : 필터계460: reflection mirror 470: filter system

480 : 프로젝션 시스템 490 : 스크린480: projection system 490: screen

본 발명은 칼라 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 광의 각각에 대하여 P 편광과 S편광으로 분리한 후에 분리된 P 편광과 S 편광에 대하여 광변조를 수행하여 회절광을 생성하고생성된 회절광을 합성하여 스크린에 투사하는 편광빔을 이용한 칼라 디스플레이 장치에 관한 것이다BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color display device, and in particular, each of a plurality of lights is separated into P-polarized light and S-polarized light, and then optically modulated on the separated P-polarized light and S-polarized light to generate diffracted light, The present invention relates to a color display device using a polarizing beam that is synthesized and projected onto a screen.

광빔 스캐닝 장치는 화상 형성장치, 예를 들면 레이저 프린터, 디스플레이 장치, LED 프린터, 전자 사진 복사기 및 워드 프로세서 등에서, 광빔을 스캐닝하여 광빔을 감광매체에 스폿(spot)시켜 화상 이미지를 결상시키는 장치이다.The light beam scanning device is an image forming apparatus such as a laser printer, a display device, an LED printer, an electrophotographic copying machine, a word processor, or the like, which scans a light beam and spots the light beam onto a photosensitive medium to form an image image.

이러한 광빔 스캐닝 장치는 화상 형성장치가 소형화, 고속화 및 고해상화되 는 방향으로 발전함에 따라 이에 대응하여 소형화, 고속화 및 고해상화의 특성을 가지도록 꾸준히 연구 개발되어 지고 있다.The light beam scanning apparatus has been steadily researched and developed to have the characteristics of miniaturization, high speed, and high resolution as the image forming apparatus is developed in the direction of miniaturization, high speed, and high resolution.

화상 형성장치의 광빔 스캐닝 장치는 광빔 스캐닝 방식 및 광빔 스캐닝 장치의 구성에 따라 크게 f·θ렌즈를 이용하는 레이저 스캐닝 방식과 이미지 헤드 프린터 방식으로 대별할 수 있다.The light beam scanning device of the image forming apparatus can be roughly classified into a laser scanning method using an f · θ lens and an image head printer method according to the light beam scanning method and the configuration of the light beam scanning device.

도 1은 f·θ렌즈를 이용하는 종래의 레이저 스캐닝 장치를 도시하고 있다. Fig. 1 shows a conventional laser scanning device using a f? Lens.

도시된 바와 같이, 종래의 레이저 스캐닝 장치는 비디오 신호에 따라 광빔을 출사하는 레이저 다이오드(LD)(10)와, LD(10)에서 출력되는 광빔을 평행광으로 변환시키는 콜리메이터 렌즈(11)와, 콜리메이터 렌즈(11)를 통과한 평행광을 스캐닝 방향에 대해 수평방향의 선형광으로 만들어주는 실린더 렌즈(12)와, 실린더 렌즈(12)를 통과한 수평방향의 선형광을 등선속도로 이동시켜 스캐닝하는 폴리곤 미러(13)와, 폴리곤 미러(13)를 등속도로 회전시키는 폴리곤 미러 구동용 모터(14)와, 광축에 대해 일정한 굴절율을 가지며 폴리곤 미러(13)에서 반사된 등각속도의 광을 주조사 방향으로 편향시키고 수차를 보정하여 조사 면상에 초점을 맞추는 f·θ렌즈(15)와, f·θ렌즈(15)를 통한 광빔을 소정의 방향으로 반사시켜 결상면인 감광드럼(17)의 표면에 점상으로 결상시키는 결상용 반사미러(16)와, f·θ렌즈(15)를 통한 레이저 빔을 수평방향으로 반사시켜 주는 수평동기 미러(18)와, 수평동기 미러(18)에 반사된 레이저빔을 수광하여 동기를 맞추는 광센서(19)를 포함하여 구성된다. As shown, a conventional laser scanning apparatus includes a laser diode (LD) 10 for emitting a light beam according to a video signal, a collimator lens 11 for converting the light beam output from the LD 10 into parallel light, Cylindrical lens 12 which makes the parallel light which passed through the collimator lens 11 into a horizontal linear light with respect to a scanning direction, and the horizontal linear light which passed through the cylinder lens 12 at the isoline speed are scanned. A polygon mirror 13, a polygon mirror driving motor 14 for rotating the polygon mirror 13 at a constant speed, and a light at an equiangular velocity reflected from the polygon mirror 13 with a constant refractive index with respect to the optical axis. The f · θ lens 15 for deflecting in the direction and correcting the aberration to focus on the irradiated surface, and the surface of the photosensitive drum 17 as an image plane by reflecting a light beam through the f · θ lens 15 in a predetermined direction. Phased into Receives and synchronizes a laser beam reflected by the horizontal synchronous mirror 18 and a horizontal synchronous mirror 18 for reflecting the laser beam through the image forming reflection mirror 16, the f? Lens 15 in a horizontal direction. It is configured to include an optical sensor 19 to fit.

상기의 레이져 스캐닝 방식은 레이져 다이오드(10)의 낮은 스위칭 속도 및 폴리곤 미러(13)의 주사 속도 문제로 인하여 고속의 프린팅을 얻기가 힘들다. The laser scanning method is difficult to obtain high speed printing due to the low switching speed of the laser diode 10 and the scanning speed of the polygon mirror 13.

즉, 광빔의 주사 속도를 높이려면 더욱 고속의 모터를 사용하여 폴리곤 미러(13)를 회전 시켜야 하나, 이 경우에는 고속의 모터가 고가이고, 또한 고속으로 회전하는 모터는 열, 진동 및 잡음을 유발하여 동작 신뢰도를 떨어뜨리는 등의 문제점이 있으므로 주사속도의 큰 향상을 기대할 수 없다.That is, in order to increase the scanning speed of the light beam, the polygon mirror 13 should be rotated by using a higher speed motor. In this case, the high speed motor is expensive and the high speed motor causes heat, vibration and noise. Therefore, there is a problem such as lowering the operation reliability, it is not expected to greatly increase the scanning speed.

광 주사장치의 속도를 향상시키는 또 다른 방법에는 멀티빔 형태의 빔 형성장치를 이용하는 이미지 헤드 프린팅 방식이 있다. Another method of improving the speed of the optical scanning device is an image head printing method using a multi-beam type beam forming apparatus.

이와 같은 멀티 빔 광학 스캐닝 장치는 광원 수단으로서 복수의 광 방출부(레이저 첨두)을 가지며, 복수의 광 방출부에 의해 방출되는 복수의 광선 빔을 광 반사기를 경유해 이미징 렌즈(imaging lens)에 의해 이미징함으로써 기록 매체 표면 상에 형성되는 복수의 광선 스폿(spot)으로써 기록 매체 표면을 동시에 광학적으로 스캐닝한다. Such a multi-beam optical scanning device has a plurality of light emitters (laser apex) as a light source means, and a plurality of light beams emitted by the plurality of light emitters by means of an imaging lens via an optical reflector. By imaging, the recording medium surface is simultaneously optically scanned with a plurality of light spots formed on the recording medium surface.

단하나의 광선 스폿을 사용하여 고속의 프린팅을 달성하기 위해, 단위 시간당 기록 매체 표면을 광학적으로 스캐닝하는 횟수는 대단히 커야 하며, 그 결과, 광 반사기의 회전 속도, 이미지 클럭 등은 이와 같은 큰 횟수의 광학적 스캐닝을 따를 수 없다. 따라서, 기록 매체 표면을 동시에 스캐닝하는 빔 스폿의 수가 증가한다면, 광 반사기의 회전 속도, 이미지 클럭등은 빔 스폿의 개수의 반비례하여 감소한다.In order to achieve high speed printing using only one light spot, the number of optical scanning of the recording medium surface per unit time should be very large, so that the rotational speed of the light reflector, image clock, etc. Optical scanning cannot be followed. Therefore, if the number of beam spots simultaneously scanning the recording medium surface increases, the rotational speed, image clock, etc. of the light reflector decreases in inverse proportion to the number of beam spots.

복수의 빔 스폿을 형성하는 가장 효과적인 방법으로서, 광원으로서의 역할을 하는 레이저 소자는 독립적으로 구동될 수 있는 복수의 광 방출점(광 방출부)를 가 진다. As the most effective method of forming a plurality of beam spots, a laser element serving as a light source has a plurality of light emitting points (light emitting portions) that can be driven independently.

복수의 광 방출점을 갖는 이와 같은 레이저 소자는 일반적으로 “모놀리딕 멀티-빔 레이저 소자(monolithic multi-beam laser element)”라 불린다. 모놀리딕 멀티-빔 레이저 소자가 사용될 때, 광원 뒤에 배치되는 다양한 광학 소자는 대개 복수의 광선 빔에 의해 사용될 수 있어 비용, 작업, 조절등에 있어 큰 장점을 제공한다.Such laser devices having a plurality of light emission points are generally referred to as "monolithic multi-beam laser elements". When monolithic multi-beam laser elements are used, the various optical elements placed behind the light source can usually be used by multiple beams of rays, providing great advantages in cost, operation, control, and the like.

도 2는 이미지 헤드에 구성된 LED 배열에 의하여 형성된 멀티빔에 의하여 레이저 스캐닝을 수행하는 종래의 레이저 스캐닝 방식을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a conventional laser scanning method for performing laser scanning by a multi-beam formed by an LED array configured in an image head.

도 2를 참조하면 이미지 헤드(20)에 인쇄용지를 채울 수 있을 정도로 많은 양의 LED 배열(21)을 구성하여 멀티빔을 형성함으로써, 레이져 스캔방식과 다르게 폴리곤 미러 및 f-θ렌즈의 사용없이 한번에 동시에 한줄씩을 프린트 할 수 있어 프린트 속도를 현저히 향상시킬 수 있었다.Referring to FIG. 2, a multi-beam is formed by forming a large amount of LED array 21 to fill printing paper in the image head 20, so that unlike a laser scanning method, a polygon mirror and a f-θ lens are not used. By printing one line at a time at the same time, print speed can be significantly improved.

이러한 모놀리딕 멀티-빔 레이저 소자는, 예를 들어, 이른바 표면 방출 레이저(표면 방출형 반도체 레이저)를 포함한다.Such monolithic multi-beam laser elements include, for example, so-called surface emitting lasers (surface emitting semiconductor lasers).

표면 방출 레이저는 실리콘 층의 두께 방향에 평행한 방출 빔을 방출하는 반면, 종래의 반도체 레이저는 실리콘 층의 두께 방향에 수직한 방향으로 광선 빔을 방출한다. Surface emitting lasers emit emission beams parallel to the thickness direction of the silicon layer, whereas conventional semiconductor lasers emit light beams in a direction perpendicular to the thickness direction of the silicon layer.

그리고, 표면 방출 레이저는 다음과 같은 특징을 가진다. 즉, 종래의 반도체 레이저는 타원형 단면을 가지며 발산각이 상당히 다양한 발산하는 광선을 방출하는 반면, 표면 방출 레이저는 안정된 발산각을 갖는 원형 빔을 방출할 수 있다.The surface emitting laser has the following characteristics. That is, conventional semiconductor lasers emit elliptical cross-sections and emit divergent rays of varying divergence angles, while surface emitting lasers can emit circular beams with stable divergence angles.

그러나, 표면 방출 레이저는 출력 광선 빔의 불안정한 편광 방향이라는 문제를 가지고 있다. 비록 편광 방향이 어느 정도는 제조 방법에 의해 조절될 수 있지만, 편광 방향은 광 방출점, 주위 온도, 및 출력에 따라 변동한다.However, surface emitting lasers have a problem of unstable polarization direction of the output light beam. Although the polarization direction can be adjusted to some extent by the manufacturing method, the polarization direction varies with the light emission point, the ambient temperature, and the output.

대개, 광 반사기와 같은 다각형 거울, 이미징 광학 시스템으로서의 스캐닝 렌즈(f-θ), 광학적 경로를 바꾸기 위한 반향 거울등과 같은 광학 스캐닝 장치를 구성하는 광학 소자의 반사율(reflectance), 투과율(transmittance), 및 각도(angle) 특성은 입력 광선 빔의 편광 방향에 따라 변한다.Usually the reflectance, transmittance of optical elements that make up an optical scanning device such as a polygonal mirror such as a light reflector, a scanning lens as an imaging optical system (f-theta), an echo mirror to change the optical path, and the like, And the angle characteristic changes according to the polarization direction of the input light beam.

이러한 이유로, 표면 방출 레이저를 포함하는 모놀리딕 멀티-빔 레이저 소자가 광학 스캐닝 장치의 광원으로서 사용될 때, 기록 매체 표면을 광학적으로 스캐닝하는 복수의 빔 스폿은 개개의 광 방출점의 서로 다른 편광 방향에 따라 서로 다른 세기를 가진다. 그리고, 이와 같은 세기에서의 차이는 이미지 상에서 피치 불균일로 나타나서 이미지 품질을 상당히 감소시킨다.For this reason, when a monolithic multi-beam laser element including a surface emitting laser is used as a light source of an optical scanning device, a plurality of beam spots that optically scan the recording medium surface are located at different polarization directions of individual light emission points. According to different strengths. And, this difference in intensity appears as pitch unevenness in the image, which significantly reduces the image quality.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내특허출원번호 2003-77391호에는 외부로부터 인가되는 구동 전압에 의하여 온/오프 구동되는 엑츄에이팅 셀로 구성된 압전/전왜 회절형 광변조기에 의하여 형성되는 복수의 회절빔을 이용한 고속의 스캐닝을 수행하는 압전/전왜 회절형 광변조기를 이용한 스캐닝 장치가 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Application No. 2003-77391 uses a plurality of diffraction beams formed by a piezoelectric / electric distortion diffraction type optical modulator composed of an actuating cell driven on / off by a driving voltage applied from the outside. Disclosed is a scanning apparatus using a piezoelectric / electric distortion diffraction type optical modulator that performs high speed scanning.

개시된 종래 개선된 기술에 따른 압전/전왜 회절형 광변조기를 이용한 스캐닝 장치는, 소정 광원으로부터 출력된 단일빔을 광로 방향에 대하여 수평주사 시키는 제 1 렌즈수단; 외부로부터 인가되는 구동전원에 의하여 온/오프 구동하는 복수의 엑츄에이팅 셀로 구성되고, 상기 엑츄에이팅 셀 상호간의 온/오프 구동에 의한 반사 및 회절 현상에 의하여 상기 단일빔으로부터 복수의 회절빔을 생성하는 압전/전왜 회절형 광변조기; 상기 압전/전왜 회절형 광변조기로부터 입사되는 복수의 회절빔 중에서 소정의 회절계수를 갖는 회절빔에 대한 필터링을 수행하는 슬릿; 및 상기 슬릿에 의하여 선택적으로 필터링 된 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 감광부재의 감광면에 조사하는 제 2 렌즈수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.A scanning apparatus using a piezoelectric / electric distortion diffraction type optical modulator according to the disclosed improved technique includes: first lens means for horizontally scanning a single beam output from a predetermined light source in a direction of an optical path; It consists of a plurality of actuating cells to drive on / off by the drive power applied from the outside, and the plurality of diffraction beams from the single beam by the reflection and diffraction phenomenon by the on / off driving between the actuating cells Piezoelectric / electric distortion diffraction type optical modulators; A slit for performing filtering on a diffraction beam having a predetermined diffraction coefficient among a plurality of diffraction beams incident from the piezoelectric / electric distortion diffraction type optical modulator; And second lens means for irradiating a photosensitive surface of the photosensitive member with a diffraction beam having a predetermined diffraction coefficient selectively filtered by the slit.

한편, 상기와 같은 종래 개선된 기술에 따른 압전/전왜 회절형 광변조기를 이용한 스캐닝 장치를 칼라 디스플레이나 프린팅에 이용하고자 할 경우에 λ1, λ2 , λ3. … 각각의 색의 파장에 대하여 서로 다른 슬릿 간격을 가지므로 그에 따른 칼라 디스플레이 장치의 개발이 요청되었다.On the other hand, when the scanning device using the piezoelectric / electric distortion diffraction type optical modulator according to the conventional improved technique as described above is used for color display or printing, λ 1 , λ 2 , λ 3 .. Since there is a different slit interval for the wavelength of each color, the development of a color display device accordingly has been requested.

도 3은 종래 기술에 따른 색선별 슬릿을 이용한 디스플레이 장치의 구성도이다.3 is a block diagram of a display device using color-coded slits according to the prior art.

도면을 참조하면, 종래 기술에 따른 색선별 슬릿을 이용한 디스플레이 장치는, 다수 광원(300), 조명 렌즈(310), 합성 시스템(320), 푸리에(fourier) 필터(330), 프로젝션 시스템(340), 스크린(350)으로 이루어져 있다.Referring to the drawings, a display apparatus using color-coded slits according to the related art includes a plurality of light sources 300, an illumination lens 310, a synthesis system 320, a fourier filter 330, and a projection system 340. , Screen 350.

여기에서, 조명 렌즈(310)는 상기 다수 광원(300)에서 출력된 다수 빔의 각각의 빔을 광로 방향에 대하여 수평 방향의 선형광으로 변환시켜 후술하는 회절형 광변조기(321a~321c)에 집속시키는 것으로서, 다수의 실린더 렌즈(311a~311c)와 콜리메이션 렌즈(312a~312c)로 구성된다. Herein, the illumination lens 310 converts each beam of the plurality of beams output from the plurality of light sources 300 into linear light in a horizontal direction with respect to the optical path direction and focuses the diffraction type optical modulators 321a to 321c to be described later. It consists of many cylinder lenses 311a-311c and collimation lenses 312a-312c.

여기서, 다수의 콜리메이션 렌즈(311a~311c)는 각각 상기 다수 광원(300)으 로부터 실린더 렌즈(311a~311c)를 통하여 입사되는 구면광을 평행광으로 변환한 후, 이를 해당하는 회절형 광변조기(321a~321c)로 입사시킨다.Here, each of the plurality of collimation lenses 311a to 311c converts spherical light incident from the plurality of light sources 300 through the cylinder lenses 311a to 311c into parallel light, and then corresponds to the corresponding diffraction type optical modulator. Incident at 321a to 321c.

그리고, 실린더 렌즈(311a~311c)는, 상기 다수의 광원(310a~310c)로부터 입사되는 각각의 평행광을 광로 방향에 수평으로 위치하는 대응하는 회절형 광변조기(321a~321c)에 수평으로 입사시키기 위하여, 평형광을 수평방향의 선형광으로 변환시켜 해당하는 콜리메이션 렌즈(312a~312c)를 통하여 해당 회절형 광변조기(321a~321c)로 입사시킨다.Then, the cylinder lenses 311a to 311c are horizontally incident on the corresponding diffraction type optical modulators 321a to 321c which horizontally position each parallel light incident from the light sources 310a to 310c in the optical path direction. In order to achieve this, the balanced light is converted into linear light in the horizontal direction, and incident to the diffractive light modulators 321a to 321c through the corresponding collimation lenses 312a to 312c.

합성 시스템(320)은 다수의 회절형 광변조기(321a~321c), 빔스플릿터(322)를 구비하고 있으며, 회절형 광변조기(321a~321c)는 입사광을 회절시켜 회절광을 출사하며, 빔스플릿터(322)는 다수의 회절광을 합성하여 출사한다.The synthesis system 320 includes a plurality of diffractive light modulators 321a to 321c and beam splitters 322. The diffractive light modulators 321a to 321c diffract incident light to emit diffracted light, and a beam The splitter 322 synthesizes and emits a plurality of diffracted lights.

푸리에 필터(330)은 투사 렌즈(331)과 색선별 슬릿(332)으로 이루어져 있으며, 입사되는 회절광중 원하는 차수의 회절광만을 투과시킨다. 즉, 투사 렌즈(331)은 입사되는 광중 차수를 분리하여 출사하며 색선별 슬릿(333)은 입사되는 회절광중 원하는 차수의 회절광만을 투과시킨다. Fourier filter 330 is composed of a projection lens 331 and the color-specific slit 332, and transmits only the diffraction light of the desired order of the incident diffraction light. That is, the projection lens 331 separates and exits the order of the incident light, and the color-specific slit 333 transmits only the diffraction light of the desired order among the incident diffracted light.

프로젝션 시스템(340)은 입사된 회절광을 스크린(350)에 투사한다. 즉, 프로젝션 시스템(340)은 상기 색선별 슬릿(332)을 통하여 입사되는 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 스크린(350)에 집속시켜 스팟을 형성시키는 역할을 수행하는 것으로서, 보다 구체적으로는 프로젝션 렌즈이다.Projection system 340 projects the incident diffracted light onto screen 350. That is, the projection system 340 focuses a diffraction beam having a predetermined diffraction coefficient incident through the color-specific slit 332 on the screen 350 to form a spot, and more specifically, projection It is a lens.

한편, 종래 기술과 같이 편광되지 않은 광을 이용하는 경우 빔 스플릿터에서 많은 광량 손실이 발생하며, 빔스플릿터에서 투과 반사 특성이 좋지 않아 서로 다 른색에게 영향을 미쳐 색순도가 떨어지는 문제점이 있었다.On the other hand, when using non-polarized light as in the prior art, a large amount of light loss occurs in the beam splitter, and the transmission reflection characteristics are poor in the beam splitter, thereby affecting different colors and thus reducing color purity.

본 발명은 상술한 바와 같은 요청에 부응하기 위하여, 편광빔을 이용하고 분리된 P편광과 S편광에 대하여 광을 변조하여 회절광을 생성하고 생성된 회절광을 합성한 후에 원하는 차수의 회절광만을 필터링하여 스크린에 투사할 수 있도록 하는 편광빔을 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
In order to satisfy the above-described request, the present invention generates a diffracted light by using a polarized beam and modulates light with respect to the separated P-polarized light and S-polarized light, and then synthesizes the generated diffracted light, and then only the diffracted light of the desired order is synthesized. It is an object of the present invention to provide a display device using a polarizing beam that can be filtered and projected onto a screen.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수 광원으로부터 출사된 복수광의 각각을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 출사하는 편광 분리부; 제1 편광의 광경로와 제2 편광의 광경로상에 위치하여 상기 편광 분리부에서 분리된 복수의 제1 편광과 복수의 제2 편광을 각각 선형의 평행광으로 변환하는 조명렌즈계; 제2 편광의 광경로상에 위치하여 제2 편광을 제1 편광으로 변환하는 편광변환부; 해당 파장의 입사광을 변조하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 생성하여 출사하는 복수의 회절형 광변조기; 상기 조명렌즈계에 의해 선형의 평행광으로 변환된 제1 편광을 상기 회절형 광변조기로 입사하고 상기 조명렌즈에 의해 선형의 평행광으로 변환되고 편광변환부에 의해 제1 편광으로 변화된 제2 편광을 상기 회절형 광변조기에 제1 편광에 대칭되도록 입사시키는 입사계; 상기 복수의 회절형 광변조기로부터 출사된 각각의 회절광에 대하여 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 필터계; 및 상기 필터계에 의해 필터링된 복수의 회절광을 대상 물체에 집광하여 스캐닝하는 프로젝션 시스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object, the polarization separation unit for separating each of the plurality of light emitted from the plurality of light sources to the first polarized light and the second polarized light; An illumination lens system positioned on the optical path of the first polarization and the optical path of the second polarization and converting the plurality of first polarizations and the plurality of second polarizations separated by the polarization splitter into linear parallel light, respectively; A polarization converting unit positioned on the optical path of the second polarization to convert the second polarization into the first polarization; A plurality of diffraction type optical modulators modulating incident light of a corresponding wavelength to generate and emit diffracted light having a plurality of diffraction orders; The first polarized light converted by the illumination lens system into linear parallel light is incident on the diffraction type optical modulator, and the second polarized light converted by the illumination lens into linear parallel light and changed into the first polarized light by the polarization converter. An incident field incident on the diffractive optical modulator so as to be symmetrical with a first polarization; A filter system for passing diffracted light of a desired order to each diffracted light emitted from the plurality of diffractive light modulators; And a projection system for focusing and scanning a plurality of diffracted light filtered by the filter system on a target object.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 편광빔을 이용한 디스플레이 장치의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a configuration of a display apparatus using a polarizing beam according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 편광빔을 이용한 디스플레이 장치의 구성도이다.4 is a block diagram of a display device using a polarizing beam according to an embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 편광빔을 이용한 디스플레이 장치는, 복수 광원(401a~401c)으로 이루어진 광원계(400), 다수의 편광빔 스플릿터(PBS; polarizing beam-splitter)(411a~411c)와 반파장판(412a~412c)으로 이루어진 편광분리부(410), 하나의 미러(421ac, 421bc)와 다수의 색선별 미러(421aa, 421ab, 421ba, 421bb)로 이루어진 집광부(420a, 420b), 실린더 렌즈(431a, 431b)와 콜리메이터 렌즈(432a, 432b)로 이루어진 조명렌즈계(430a, 430b), 제1 반사미러(433), 편광빔 스플릿터(440), 다수의 회절형 광변조기(451a~451c)로 이루어진 광변조계(450), 제2 반사미러(460), 투사 렌즈(471)와 색선별 필터(472)로 이루어진 필터계(470), 한 쌍의 프로젝션 렌즈(481, 482)와 스펙클 제거기(481) 및 갈바노 미러(484)로 이루어진 프로젝션 시스템(480), 스크린(490)을 포함하고 있다.Referring to the drawings, the display device using a polarizing beam according to an embodiment of the present invention, the light source system 400 consisting of a plurality of light sources (401a ~ 401c), a plurality of polarizing beam-splitter (PBS) Polarizing separator 410 consisting of 411a to 411c and half-wave plates 412a to 412c, and a light collecting part consisting of one mirror 421ac and 421bc and a plurality of color-specific mirrors 421aa, 421ab, 421ba, and 421bb. 420a and 420b, illumination lens systems 430a and 430b consisting of cylinder lenses 431a and 431b and collimator lenses 432a and 432b, first reflecting mirror 433, polarizing beam splitter 440, and multiple diffraction types A light modulation system 450 including a light modulator 451a to 451c, a second reflection mirror 460, a filter system 470 including a projection lens 471 and a color filter 472, and a pair of projection lenses Projection system 480, screen 490, consisting of 481, 482, speckle remover 481, and galvano mirror 484.

복수 광원(400)은 일예로 적색 광원(401a), 녹색 광원(401b), 청색 광원(401c)으로 이루어져 있다. 여기에 사용되는 복수의 광원(400)은 발광 다이오드(Light emitting diode, LED)와 레이저 다이오드(Laser diode, LD) 같은 반도체를 사용하여 제작한 광원이 사용가능하다. 이러한 반도체 광원은 다른 광원에 비해 칼라 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 많은 특성들을 가진다.The plurality of light sources 400 include, for example, a red light source 401a, a green light source 401b, and a blue light source 401c. The light sources 400 used herein may be light sources manufactured using semiconductors such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). Such semiconductor light sources have many properties suitable for use in color display devices compared to other light sources.

각 광원(401a~401c)의 앞단에 위치한 편광빔 스플릿터(411a~411c)는 입사광중 서로 수직인 편광 성분을 모두 통과시키는 것으로 대각면에서 입사광의 두 성분은 서로 갈라진다. 본 발명에서 적색 광원(401a)의 앞단에 위치한 편광빔 스플릿터(411a)는 S 편광은 통과시키고(여기에서는 통과 편광 적색 S빔이라고 부른다) P편광은 반사하고(분리 편광 적색 P빔이라고 부른다), 녹색 광원(401b)의 앞단에 위치한 편광빔 스플릿터(411b)는 P 편광은 통과시키고 S편광은 반사하며, 청색 광원(401c)의 앞단에 위치한 편광빔 스플릿터(411c)는 S편광은 통과시키고 P편광은 반사한다.The polarization beam splitters 411a to 411c positioned in front of each of the light sources 401a to 401c pass polarization components that are perpendicular to each other in the incident light, and the two components of the incident light are separated from each other on a diagonal surface. In the present invention, the polarization beam splitter 411a located in front of the red light source 401a passes S polarized light (herein referred to as a pass polarized red S beam) and reflects P polarized light (called a split polarized red P beam). The polarization beam splitter 411b positioned at the front end of the green light source 401b passes the P-polarized light and reflects the S-polarized light. The polarization beam splitter 411c positioned at the front end of the blue light source 401c passes the S-polarized light. P polarized light is reflected.

도면부호 412a의 반파장판은 도면부호 411a의 편광빔 스플릿터로부터 반사된 P 편광을 S 편광으로 변화시켜 출사하며, 도면부호 412b의 반파장판은 도면부호 411b의 편광빔 스플릿터로부터 반사된 S 편광을 P 편광으로 변화시켜 출사하고, 도면부호 412c의 반파장판은 도면부호 411c의 편광빔 스플릿터로부터 반사된 P 편광을 S 편광으로 변화시켜 출사한다.The half-wave plate of 412a is emitted by changing the P-polarized light reflected from the polarization beam splitter of 411a to S-polarized light, and the half-wave plate of 412b represents the S-polarized light reflected from the polarization beam splitter of 411b. The light is converted into P-polarized light, and the half-wave plate 412c is emitted by changing the P-polarized light reflected from the polarization beam splitter 411c to S-polarized light.

그리고, 도면부호 420a의 집광부의 반사미러(421ac)는 청색 광원(401c)로부터 출사하여 편광빔 스플릿터(411c)를 통과한 청색의 S 편광을 조명렌즈계(430a)측으로 반사하고, 도면부호 421ab의 색선별 미러는 반사미러(421ac)에서 입사되는 청색의 S 편광은 투과시키고 녹색 광원(401b)에서 출사하여 편광빔 스플릿터(411b)를 통과한 녹색의 P 편광은 조명렌즈계(430a)로 반사한다.The reflection mirror 421ac of the light collecting portion 420a reflects the blue S-polarized light emitted from the blue light source 401c and passed through the polarization beam splitter 411c to the illumination lens system 430a, and is referred to as 421ab. The color-selective mirror of the light transmits the blue S polarized light incident from the reflecting mirror 421ac, and the green P polarized light emitted from the green light source 401b and passed through the polarizing beam splitter 411b is reflected by the illumination lens system 430a. do.

또한, 도면부호 421aa의 색선별 미러는 전단의 색선별 미러(421ab)로부터 입사되는 청색의 S편광과 녹색의 P 편광을 투과시키고 적색 광원(401a)로부터 편광빔 스플릿터(411a)를 통과하여 입사되는 S편광을 조명렌즈계(430a)측으로 반사한다. Further, the dichroic mirror denoted by 421aa transmits the blue S polarization and the green P polarized light incident from the dichroic mirror 421ab at the front end, and passes through the polarization beam splitter 411a from the red light source 401a. S polarized light is reflected toward the illumination lens system 430a.

이처럼 하나의 반사미러(421ac)와 다수의 색선별 미러(421aa, 421ab)에 의해 청색의 S 편광, 녹색의 P 편광 그리고 적색의 S 편광이 집광되어 다중빔이 형성되면 조명렌즈계(430a)는 집광된 다중빔을 선형의 평행광으로 변화시켜 빔스플릿터(440)에 입사한다.As described above, when the S-polarized light of the blue color, the P-polarized light of the green color, and the S-polarized light of the red color are condensed by one reflection mirror 421ac and the plurality of color-mirror mirrors 421aa and 421ab, the illumination lens system 430a collects light. The multiple beams are converted into linear parallel light and incident on the beam splitter 440.

여기에 사용되는 광원(400)의 단면도의 일예가 도 5의 (A)에 도시되어 있는데 도 5의 (A)를 참조하면 광원(400)의 단면은 원형이고, 그 광의 세기 프로파일은 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이 가우시안(Gausian) 분포를 하고 있다. An example of a cross-sectional view of the light source 400 used here is shown in FIG. 5A. Referring to FIG. 5A, the cross section of the light source 400 is circular, and the intensity profile of the light is shown in FIG. As shown in (B), it has a Gaussian distribution.

조명 렌즈계(430a)는 입사광을 타원형 단면을 갖는 선형의 평행광으로 변화시키게 되는데, 실린더 렌즈(431a), 콜리메이터 렌즈(432a)로 이루어져 있다. The illumination lens system 430a changes the incident light into linear parallel light having an elliptical cross section. The illumination lens system 430a includes a cylinder lens 431a and a collimator lens 432a.

즉, 조명 렌즈계(430a)는 집광부(420a)에 의해 집광된 다중빔을 광로 방향에 대하여 수평 방향의 선형광으로 변환시켜 빔스플릿터(440)을 통해 회절형 광변조기(451a~451c)에 입사시킨다.That is, the illumination lens system 430a converts the multiple beams collected by the condenser 420a into linear light in the horizontal direction with respect to the optical path direction, and then converts the multiplexed beams into the diffractive light modulators 451a to 451c through the beam splitter 440. Let it enter.

여기에서, 실린더 렌즈(431a)는 집광부(420a)로부터 입사되는 광을 광로 방향에 수평으로 위치하는 대응하는 회절형 광변조기(451a~451c)에 수평으로 입사시키기 위하여, 도 4의 (C)에 도시된 바와 같이 평형광을 수평방향의 선형광으로 변환시켜 해당하는 콜리메이터 렌즈(452a)를 통하여 해당 회절형 광변조기(451a~451c)로 입사시킨다.Here, the cylinder lens 431a is configured to horizontally incident light incident from the condenser 420a to the corresponding diffraction type optical modulators 451a to 451c horizontally positioned in the optical path direction. As shown in FIG. 2, the balanced light is converted into linear light in the horizontal direction, and is incident on the diffractive light modulators 451a to 451c through the corresponding collimator lens 452a.

여기서, 콜리메이터 렌즈(451a)는 집광부(420a)로부터 실린더 렌즈(451a)를 통하여 입사되는 구면광을 평행광으로 변환한 후, 이를 해당하는 회절형 광변조기(451a~451c)로 입사시킨다.Here, the collimator lens 451a converts spherical light incident from the condenser 420a through the cylinder lens 451a into parallel light, and then enters the collimator lens 451a into the corresponding diffractive light modulators 451a to 451c.

콜리메이터 렌즈(432a)는 도 5에 도시된 바와 같이 일예로 오목렌즈(432aa)와 볼록 렌즈(432ab)를 구비하고 있다.As shown in FIG. 5, the collimator lens 432a includes a concave lens 432aa and a convex lens 432ab.

오목 렌즈(432aa)는 실린더 렌즈(431a)로부터 입사되는 선형광을 도 5의 (D)에 도시된 바와 같이 위 아래로 확장하여 볼록 렌즈(432ab)로 입사시킨다. 볼록렌즈(432ab)는 오목렌즈(432aa)로부터 입사되는 입사광을 도 5의 (E)에 도시된 바와 같이 평행광을 변화시켜 출사한다. 도 5에서 (가)는 광원과 실린더 렌즈, 콜리메이터 렌즈로 이루어진 광학계의 사시도이고, 도 5에서 (나)는 평면도이며, 도 5의 (다)는 측단면도이고, 도 5의 (라)는 절단면도이다.The concave lens 432aa extends the linear light incident from the cylinder lens 431a up and down as shown in FIG. 5D to enter the convex lens 432ab. The convex lens 432ab emits incident light incident from the concave lens 432aa by changing parallel light as shown in Fig. 5E. In Figure 5 (a) is a perspective view of an optical system consisting of a light source, a cylinder lens, a collimator lens, (b) is a plan view in Figure 5, (c) is a side cross-sectional view, Figure 5 (d) is a cut surface. It is also.

한편, 빔스플릿터(440)의 제1 대각면(441)은 청색의 S 편광을 반사하여 청색용 회절형 광변조기(451c)로 입사시키고, 녹색 P 편광과 적색의 S 편광을 투과시킨다.On the other hand, the first diagonal surface 441 of the beam splitter 440 reflects blue S-polarized light and enters the blue diffraction type optical modulator 451c, and transmits green P-polarized light and red S-polarized light.

다음으로, 빔스플릿터(440)의 제2 대각면(442)는 녹색 P 편광이 입사되면 투과시켜 녹색용 회절형 광변조기(451b)에 입사시키며, 적색 S 편광이 입사되면 반사시켜 적색용 회절형 광변조기(451a)에 입사시킨다.Next, the second diagonal surface 442 of the beam splitter 440 is transmitted when the green P polarized light is incident to the green diffraction type optical modulator 451b, and is reflected when the red S polarized light is incident to reflect the red diffraction for red. It enters into the fluorescent modulator 451a.

각각의 회절형 광변조기(451a~451c)는 빔스플릿터(440)로부터 입사된 각각의 선형광을 회절시켜 회절광을 형성한 후, 형성된 회절광을 빔스플릿터(440)로 재입사시킨다.Each of the diffractive light modulators 451a to 451c diffracts each linear light incident from the beam splitter 440 to form diffracted light, and then reenters the formed diffracted light into the beam splitter 440.

이때, 회절형 광변조기(451a~451c)에 의해 형성된 회절광의 회절각은 파장에 비례하며, 사용하기를 원하는 차수의 회절광은 회절형 광변조기(451a~451c)로부터 수직으로 출사되도록 할 필요가 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 +1차의 회절광을 이용하기를 원하는 경우에는 입사각이 +1차 회절광의 회절각과 같으면 +1차 회절광은 수직으로 출사된다.At this time, the diffraction angle of the diffracted light formed by the diffractive light modulators 451a to 451c is proportional to the wavelength, and it is necessary to make the diffracted light of the order desired to be used to be emitted vertically from the diffractive light modulators 451a to 451c. In the case where it is desired to use the + 1st order diffracted light as shown in FIG. 6, the + 1st order diffracted light is emitted vertically when the incident angle is equal to the diffraction angle of the + 1st order diffracted light.

여기에서, 회절형 광변조기(451a~451c)는 여러 종류의 회절형 광변조기가 사용가능하며, 그 일예로 도 7에 오픈홀 기반의 회절 광변조기가 도시되어 있다.Here, the diffractive light modulators 451a to 451c may use various types of diffractive light modulators, and an example of the open hole-based diffractive light modulator is illustrated in FIG. 7.

도면을 참조하면, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 실리콘 기판(701)과, 절연층(702), 하부 마이크로 미러(703)와, 복수의 엘리멘트(710a~710n))로 구성되어 있다. 여기에서, 절연층과 하부 마이크로 미러를 별개의 층으로 구성하였지만 절연층에 광을 반사하는 성질이 있다면 절연층 자체가 하부 마이크로 미러로서 기능하도록 할 수 있다.Referring to the drawings, the open hole-based diffractive light modulator is composed of a silicon substrate 701, an insulating layer 702, a lower micromirror 703, and a plurality of elements 710a to 710n. Here, although the insulating layer and the lower micromirror are configured as separate layers, if the insulating layer has a property of reflecting light, the insulating layer itself can function as the lower micromirror.

실리콘 기판(701)은 엘리멘트(710a~710n)에 에어 스페이스를 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(702)가 적층되어 있으며, 하부 마이크로 미러(703)가 상부에 증착되어 있고, 함몰부를 벗어난 양측에 엘리멘트(710a~710n)의 하면이 부착되어 있다. 실리콘 기판(701a)을 구성하는 물질로는 Si, Al2O3, ZrO2 , Quartz, SiO2 등의 단일물질이 사용되며, 바닥면과 위층(도면에서 점선으로 표시됨)을 다른 이종의 물질을 사용하여 형성할 수도 있다.The silicon substrate 701 has depressions to provide air space to the elements 710a to 710n, an insulating layer 702 is stacked, and a lower micromirror 703 is deposited thereon, and the depressions The lower surfaces of the elements 710a to 710n are attached to both sides that deviate. As the material constituting the silicon substrate 701a, a single material such as Si, Al 2 O 3 , ZrO 2 , Quartz, SiO 2, etc. is used. It can also form using.

하부 마이크로 미러(703)는 실리콘 기판(701)의 상부에 증착되어 있으며, 입 사하는 빛을 반사하여 회절시킨다. 하부 마이크로 미러(703)에 사용되는 물질로는 메탈(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다. The lower micromirror 703 is deposited on the silicon substrate 701 and reflects and diffracts incident light. As the material used for the lower micromirror 703, metal (Al, Pt, Cr, Ag, etc.) may be used.

엘리멘트(대표적으로 도면부호 710a에 대해서만 설명하지만 나머지도 같다)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(701)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(701)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부 지지대(711a)를 구비하고 있다.The elements (typically, only the reference numeral 710a is described but the rest are the same) have a ribbon shape, and the bottom surfaces of both ends are recessed in the silicon substrate 701 so that the center portion is spaced apart from the recessed portion of the silicon substrate 701. The lower support part 711a which is attached to the both side area | regions which deviate from a part is provided.

하부 지지대(711a)의 양측면에는 압전층(720a, 720a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(720a, 720a')의 수축 팽창에 의해 엘리멘트(710a)의 구동력이 제공된다.Piezoelectric layers 720a and 720a 'are provided on both sides of the lower support 711a, and the driving force of the element 710a is provided by contraction and expansion of the provided piezoelectric layers 720a and 720a'.

하부 지지대(711a)를 구성하는 물질로는 Si 산화물(일예로 SiO2 등), Si 질화물 계열(일예로 Si3N4 등), 세라믹 기판(Si, ZrO2, Al2O3 등), Si 카바이드 등이 될 수 있다. 이러한 하부 지지대(711a)는 필요에 따라 생략할 수 있다.The material constituting the lower support 711a includes Si oxide (for example, SiO2), Si nitride series (for example, Si 3 N 4, etc.), ceramic substrate (Si, ZrO 2 , Al 2 O 3, etc.), Si carbide And so on. The lower support 711a can be omitted as necessary.

그리고, 좌우측의 압전층(720a, 720a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(721a, 721a')과, 하부전극층(721a, 721a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(722a, 722a')과, 압전 재료층(722a, 722a')에 적층되어 있으며 압전재료층(722a, 722a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(723a, 723a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(723a, 723a')과 하부 전극층(721a, 721a')에 전압이 인가되면 압전재료층(722a, 722a')은 수축 팽창을 하여 하부 지지대(711a)의 상하 운동을 발생시킨다.The left and right piezoelectric layers 720a and 720a 'are stacked on the lower electrode layers 721a and 721a' for providing the piezoelectric voltage and the lower electrode layers 721a and 721a ', and contract and expand when voltage is applied to both surfaces. The upper electrode layers 723a, which are stacked on the piezoelectric material layers 722a and 722a 'that generate vertical driving force, and which provide piezoelectric voltages to the piezoelectric material layers 722a and 722a'. 723a '). When voltage is applied to the upper electrode layers 723a and 723a 'and the lower electrode layers 721a and 721a', the piezoelectric material layers 722a and 722a 'contract and expand to generate vertical movement of the lower support 711a.

전극(721a, 721a', 723a, 723a')의 전극재료로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등이 사용될 수 있으며, 0.01~3㎛ 범위에서 sputter 또는 evaporation 등의 방법으로 증착한다.As the electrode material of the electrodes 721a, 721a ', 723a, 723a', Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, RuO 2, etc. may be used, and may be sputtered or evaporated in a range of 0.01-3 μm. Deposit.

한편, 하부 지지대(711a)의 중앙 부분에는 상부 마이크로 미러(730a)가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀(731a1~731a3)을 구비하고 있다. 여기에서 오픈홀(731a1~731a3)의 모양은 직사각형이 바람직하지만 원형, 타원형 등 어떤 폐곡선의 형상도 가능하다. 그리고 여기에서 하부 지지대를 광반사성 물질로 형성한다면 별도로 상부 마이크로 미러를 증착할 필요가 없으며 하부 지지개가 상부 마이크로 미러로 기능하도록 할 수 있다.On the other hand, the upper micro mirror 730a is deposited on the central portion of the lower support 711a and has a plurality of open holes 731a1 to 731a3. Here, the shape of the open holes 731a1 to 731a3 is preferably rectangular, but any closed curve such as circular or elliptical may be used. If the lower supporter is formed of a light reflective material, it is not necessary to deposit the upper micromirror separately, and the lower supporter may function as the upper micromirror.

이러한 오픈홀(731a1~731a3)은 엘리멘트(710a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀(731a1~731a3)이 형성된 부분에 대응하는 하부 마이크로 미러(703)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 마이크로 미러(703)와 상부 마이크로 미러(730a)가 화소를 형성할 수 있도록 한다.The open holes 731a1 to 731a3 allow incident light incident on the element 710a to pass through to the lower micromirror 703 corresponding to a portion where the open holes 731a1 to 731a3 are formed. The mirror 703 and the upper micromirror 730a may form pixels.

즉, 일예로 오픈홀(731a1~731a3)이 형성된 상부 마이크로 미러(730a)의 (가) 부분과 하부 마이크로 미러(703)의 (나) 부분이 하나의 화소를 형성할 수 있다.That is, for example, the (i) portion of the upper micromirror 730a and the (i) portion of the lower micromirror 703 in which the open holes 731a1 to 731a3 are formed may form one pixel.

이때, 상부 마이크로 미러(730a)의 오픈홀(731a1~731a3)이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 마이크로 미러(703)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 마이크로 미러(730a)와 하부 마이크로 미러(703)의 간격이 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다. 이외에도 본 발명에 이용가능한 오픈홀 회 절 광변조기는 국내출원번호 제P2004-030159호에 개시되어 있다.At this time, incident light incident through the portions where the open holes 731a1 to 731a3 of the upper micromirror 730a are formed may be incident on a corresponding portion of the lower micromirror 703 and the upper micromirror 730a and the lower micromirror. The maximum diffracted light is generated when the interval 703 becomes an odd multiple of lambda / 4. In addition, the open-hole diffraction optical modulator usable in the present invention is disclosed in Korean Application No. P2004-030159.

한편, 도면부호 420b의 집광부의 반사미러(421bc)는 청색 광원(401c)로부터 출사하여 편광빔 스플릿터(411c)에서 반사되 반파장판(412c)로부터 편광이 변환된 청색의 S 편광을 조명렌즈계(430b)측으로 반사하고, 도면부호 421bb의 색선별 미러는 반사미러(421bc)에서 입사되는 청색의 S 편광은 통과시키고 녹색 광원(401b)에서 출사하여 편광빔 스플릿터(411b)에서 반사되고 반파장판(412b)에서 편광이 변환된 녹색의 P 편광을 조명렌즈계(430b)로 반사한다.On the other hand, the reflecting mirror 421bc of the light collecting part 420b is emitted from the blue light source 401c and reflected by the polarization beam splitter 411c, and the blue S polarized light whose polarization is converted from the half-wave plate 412c is an illumination lens system. Reflected toward (430b), the color-coded mirror of reference numeral 421bb passes through the S-polarized light of blue incident from the reflecting mirror 421bc and exits from the green light source 401b to be reflected by the polarizing beam splitter 411b and is a half-wave plate. At 412b, the green P-polarized light whose polarization is converted is reflected to the illumination lens system 430b.

또한, 도면부호 421ba의 색선별 미러는 전단의 색선별 미러(421bb)로부터 입사되는 청색의 S편광과 녹색의 P 편광을 투과시키고 적색 광원(401a)로부터 편광빔 스플릿터(411a)를 통과하고 반파장판(412a)에서 편광 변환된 적색의 S편광을 조명렌즈계(430b)측으로 반사한다. Further, the dichroic mirror denoted by 421ba transmits the blue S polarization and the green P polarized light incident from the dichroic mirror 421bb in front, and passes through the polarization beam splitter 411a from the red light source 401a and is half wave. The red S-polarized light that has been polarized by the lamella 412a is reflected toward the illumination lens system 430b.

이처럼 하나의 반사미러(421bc)와 다수의 색선별 미러(421ba, 421bb)에 의해 청색의 S 편광, 녹색의 P 편광 그리고 적색의 S 편광이 집광되어 다중빔이 형성되면 조명렌즈계(430b)는 집광된 다중빔을 선형의 평행광으로 변화시켜 빔스플릿터(440)에 입사한다.When the S-polarized light of the blue, the P-polarized light of the green, and the S-polarized light of the red are condensed by the single reflection mirror 421bc and the plurality of color-mirror mirrors 421ba and 421bb, the illumination lens system 430b collects the light. The multiple beams are converted into linear parallel light and incident on the beam splitter 440.

빔스플릿터(440)의 제1 대각면(441)은 청색의 S 편광을 반사하여 청색용 회절형 광변조기(451c)로 입사시키고, 녹색 P 편광과 적색의 S 편광을 투과시킨다.The first diagonal surface 441 of the beam splitter 440 reflects the blue S-polarized light and enters the blue diffraction type optical modulator 451c, and transmits the green P-polarized light and the red S-polarized light.

다음으로, 빔스플릿터(440)의 제2 대각면(442)는 녹색 P 편광이 입사되면 투과시켜 녹색용 회절형 광변조기(451b)에 입사시키며, 적색 S 편광이 입사되면 반사시켜 적색용 회절형 광변조기(451a)에 입사시킨다.Next, the second diagonal surface 442 of the beam splitter 440 is transmitted when the green P polarized light is incident to the green diffraction type optical modulator 451b, and is reflected when the red S polarized light is incident to reflect the red diffraction for red. It enters into the fluorescent modulator 451a.

각각의 회절형 광변조기(451a~451c)는 빔스플릿터(440)로부터 입사된 각각의 선형광을 회절시켜 회절광을 형성한 후, 형성된 회절광을 빔스플릿터(440)로 재입사시킨다.Each of the diffractive light modulators 451a to 451c diffracts each linear light incident from the beam splitter 440 to form diffracted light, and then reenters the formed diffracted light into the beam splitter 440.

회절형 광변조기(451a~451c)에 의해 형성된 회절광의 회절각은 파장에 비례하며, 사용하기를 원하는 차수의 회절광은 회절형 광변조기(451a~451c)로부터 수직으로 출사되도록 할 필요가 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 -1차의 회절광을 이용하기를 원하는 경우에는 입사각이 -1차 회절광의 회절각과 같으면 -1차 회절광은 수직으로 출사된다.The diffraction angle of the diffracted light formed by the diffractive light modulators 451a to 451c is proportional to the wavelength, and the diffracted light of the order desired to be used needs to be emitted vertically from the diffractive light modulators 451a to 451c. In the case where it is desired to use -1st order diffracted light as shown in Fig. 8, when the incident angle is equal to the diffraction angle of the -1st order diffracted light, the -1st order diffracted light is emitted vertically.

이때, 본 발명에서는 회절형 광변조기(451a~451c)에 입사되는 통과 편광과 분리 편광의 입사각이 서로 대칭적으로 크기가 같고 그 크기가 회절각과 같다면, 도 6과 도 8을 참조하면 통과 편광에 의해 생성된 -1차의 회절광과 분리 편광에 의해 생성된 -1차 회절광이 서로 합성되어 광효율이 가장 좋은 상태가 된다. 물론 실질적으로 회절광은 이산 분포를 하고 있기 때문에 입사각이 회절각과 반드시 같을 필요는 없다. At this time, in the present invention, if the incident angles of the pass-polarized light and the split-polarized light incident on the diffraction type optical modulators 451a to 451c are equal in symmetry and the same size as the diffraction angle, the pass-polarized light will be referred to FIGS. The -first-order diffraction light generated by the first order and the -first-order diffraction light generated by the separated polarization are synthesized with each other to obtain the best light efficiency. Of course, since the diffracted light has a discrete distribution, the incident angle does not necessarily need to be the same as the diffraction angle.

한편, 빔스플릿터(440)는 각각의 회절형 광변조기(451a~451c)에 의해 생성된 회절광을 집광하여 반사미러(460)으로 입사시키며, 반사미러(460)은 입사된 회절광을 필터계(470)으로 입사시킨다. On the other hand, the beam splitter 440 collects the diffracted light generated by each of the diffractive light modulators 451a to 451c and enters the reflective mirror 460, and the reflective mirror 460 filters the incident diffracted light. Incident to the system 470.

필터계(470)은 투사 렌즈(471)과 필터(472)로 구성되는 것이 바람직하며, 투사 렌즈(471)는 입사되는 회절광을 차수별로 분리하며, 필터(472)은 원하는 차수의 회절광만을 투과시킨다. The filter system 470 is preferably composed of a projection lens 471 and a filter 472, the projection lens 471 separates the incident diffraction light for each order, and the filter 472 only the diffraction light of the desired order Permeate.

프로젝션 시스템(480)은 한 쌍의 프로젝션 렌즈(481, 483)과, 스펙클 제거기(482)를 구비하고 있으며 입사된 회절광을 스크린(490)에 투사한다. 즉, 프로젝션 시스템(480)은 필터계(470)을 통하여 입사되는 소정의 회절계수를 갖는 회절빔을 스크린(490)에 집속시켜 스팟을 형성시키는 역할을 수행한다.Projection system 480 includes a pair of projection lenses 481 and 483 and speckle remover 482 to project incident diffracted light onto screen 490. That is, the projection system 480 focuses a diffraction beam having a predetermined diffraction coefficient incident through the filter system 470 on the screen 490 to form a spot.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 편광을 사용하여 광변조를 수행하고 합성함으로 광량 손실을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect to prevent the amount of light loss by performing light modulation and synthesis using polarized light.

또한, 본 발명에 따르면, 편광을 사용하여 투과 반사 특성을 좋게 하여 다른 색에 영향을 미치지 않아 색순도가 향상되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to improve the transmission reflection characteristics by using polarized light so as not to affect other colors, thereby improving color purity.

여기서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Herein, the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments, but those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.

Claims (4)

복수 광원으로부터 출사된 복수광의 각각을 제1 편광과 제2 편광으로 분리하여 출사하는 편광 분리부;A polarization separator configured to separate and emit each of the plurality of lights emitted from the plurality of light sources into first and second polarizations; 제1 편광의 광경로와 제2 편광의 광경로상에 위치하여 상기 편광 분리부에서 분리된 복수의 제1 편광과 복수의 제2 편광을 각각 선형의 평행광으로 변환하는 조명렌즈계;An illumination lens system positioned on the optical path of the first polarization and the optical path of the second polarization and converting the plurality of first polarizations and the plurality of second polarizations separated by the polarization splitter into linear parallel light, respectively; 제2 편광의 광경로상에 위치하여 제2 편광을 제1 편광으로 변환하는 편광변환부;A polarization converting unit positioned on the optical path of the second polarization to convert the second polarization into the first polarization; 해당 파장의 입사광을 변조하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 생성하여 출사하는 복수의 회절형 광변조기; A plurality of diffraction type optical modulators modulating incident light of a corresponding wavelength to generate and emit diffracted light having a plurality of diffraction orders; 상기 조명렌즈계에 의해 선형의 평행광으로 변환된 제1 편광을 상기 회절형 광변조기로 입사하고 상기 조명렌즈에 의해 선형의 평행광으로 변환되고 편광변환부에 의해 제1 편광으로 변화된 제2 편광을 상기 회절형 광변조기에 제1 편광에 대칭되도록 입사시키는 입사계;The first polarized light converted by the illumination lens system into linear parallel light is incident on the diffraction type optical modulator, and the second polarized light converted by the illumination lens into linear parallel light and changed into the first polarized light by the polarization converter. An incident field incident on the diffractive optical modulator so as to be symmetrical with a first polarization; 상기 복수의 회절형 광변조기로부터 출사된 각각의 회절광에 대하여 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 필터계; 및 A filter system for passing diffracted light of a desired order to each diffracted light emitted from the plurality of diffractive light modulators; And 상기 필터계에 의해 필터링된 복수의 회절광을 대상 물체에 집광하여 스캐닝하는 프로젝션 시스템을 포함하여 이루어진 편광빔을 이용한 디스플레이 장치. And a projection system for condensing and scanning a plurality of diffracted light filtered by the filter system on a target object. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 편광 분리부는,The polarization separation unit, 복수의 파장의 광원에 각각 입사되는 입사광을 제1 편광과 제2 평광으로 분리하는 편광분리기; 및 A polarization separator that separates incident light incident on the light sources having a plurality of wavelengths into first polarized light and second flat light; And 상기 복수의 파장의 각각의 제1 편광과 제2 편광을 각각 집광하는 집광부를 포함하여 이루어진 편광빔을 이용한 디스플레이 장치.And a condenser configured to condense the first and second polarizations of the plurality of wavelengths, respectively. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 입사계는,The incident system is, 상기 조명렌즈계에 의해 선형의 평행광으로 변환된 제1 편광을 상기 회절형 광변조기로 입사하고 상기 조명렌즈에 의해 선형의 평행광으로 변환되고 편광변환부에 의해 제1 편광으로 변화된 제2 편광을 상기 회절형 광변조기에 제1 편광에 대칭되도록 입사시키는 빔스플릿터인 것을 특징으로 하는 편광빔을 이용한 디스플레이 장치.The first polarized light converted by the illumination lens system into linear parallel light is incident on the diffraction type optical modulator, and the second polarized light converted by the illumination lens into linear parallel light and changed into the first polarized light by the polarization converter. And a beamsplitter incident on the diffraction optical modulator so as to be symmetrical to the first polarization. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 필터계는,The filter system, 상기 복수의 회절형 광변조기에 의해 출사된 복수 회절차수를 갖는 회절광의 각각에 대하여 차수별로 회절광이 구별되도록 분리하는 투사 렌즈; 및A projection lens that separates diffracted light for each order so as to distinguish diffracted light having a plurality of diffraction orders emitted by the plurality of diffractive light modulators; And 상기 투사 렌즈에 의해 분리된 복수 회절광의 각각에 대한 차수별 회절광에서 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 필터를 포함하여 이루어진 편광빔을 이용한 디스플레이 장치.And a filter for passing diffracted light of a desired order in diffracted light for each order for each of the plurality of diffracted light separated by the projection lens.
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