KR20060085538A

KR20060085538A - 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자

Info

Publication number: KR20060085538A
Application number: KR1020050006447A
Authority: KR
Inventors: 권재욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-07-27

Abstract

본 발명은 레이저광원의 레이저광출력단에 레이저광의 경로차를 발생하여 레이저광이 위상차를 갖도록 함으로써 스크린상에 나타나는 스페클노이즈(Speckle noise)를 저감시키도록 된 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자에 관한 것이다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 스페클저감소자는 레이저광을 발생하는 레이저광원의 레이저광출력단에 설치되고, 상기 레이저광의 광로차를 형성하여 위상차를 갖도록 하는 다수의 반사필름과, 상기 반사필름이 일정한 간격으로 접착된 접착층을 포함하게 되며, 상기 다수의 반사필름은 상기 레이저광의 일부 반사형태이고, 최종의 반사필름은 전반사형태로 형성되고, 상기 다수의 반사필름은 상기 레이저광의 입사방향에 대해 경사지게 배치되어 레이저광에 대한 광경로차를 형성하게 되고, 그 광경로차에 의해 레이저광의 위상차가 발생되어 스크린상에서의 스페클노이즈가 감소되게 된다.

Description

레이저디스플레이장치의 스페클저감소자{SPECKLE REDUCING DEVICE FOR LASER DISPLAY APPARATUS}

도 1은 종래의 일예에 따른 레이저디스플레이장치를 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 종래의 다른 예에 따른 레이저디스플레이장치를 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 도 1과 도 2에 도시된 레이저디스플레이장치에 적용가능한 스페클저감소자의 예시적인 구성을 나타낸 도면,

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자를 나타낸 도면,

도 4b는 도 4a에 도시된 스페클저감소자를 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10R,10G,10B,30R,30G,30B: 레이저광원,

12R,12G,12B: 광변조기, 16: 다면체 미러,

20,42: 투사렌즈, 20,44: 스크린,

50: 레이저광원, 52: 확산판,

60: 레이저광원, 62: 스페클저감소자,

64: 접착층, 66: 반사필름,

70: 레이저광원, 72: 스페클저감소자,

74: 베이스부재, 76: 전동모터.

본 발명은 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상표시를 위해 적용되는 레이저광의 간섭성에 의해 화면상에 발현되는 레이저반점패턴(스페클노이즈)을 저감시키기 위한 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근의 디스플레이분야의 급진적인 발전에 따라 대형의 스크린상에 보다 밝고 선명한 영상이 대화면으로 구현되는 상황으로, 그러한 디스플레이장치로서는 광원으로부터 조사되는 광을 R/G/B컬러성분으로 분리하고나서 영상표소자에 의한 영상표시에 적용되도록 하고 그 영상표시소자에서 표시된 각 컬러의 영상을 합성하여 스크린에 투사되도록 설계된 영상표시장치가 주목된다.

그 영상표시장치에서 대화면의 영상을 스크린상에 선명하게 투영되도록 하기 위해서는 조명광을 생성하는 광원이 중요한 요소로 된다.

그 광원으로는 고전압 수은램프라든지 메탈할라이드 램프 등의 램프와 고휘 도 발광소자(LED)가 일반적으로 사용된다.

하지만, 램프를 광원으로 채용하는 경우에는 전체적으로 소형화에 상당히 제약을 받게 되고, LED를 광원으로 사용하는 경우에는 다수의 LED를 어레이형태로 배열해야만 필요한 광량이 확보된다.

따라서, 최근에는 반도체레이저의 개발로 인해 그 반도체레이저를 광원으로 사용하는 기술이 제안된 상태이다.

도 1은 종래의 일예에 따른 레이저디스플레이장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

그 레이저디스플레이장치는 컬러영상의 구현을 위해 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러광을 발생하는 제 1 ∼ 제 3레이저광원(10R,10G,10B)과, 그 제 1 ∼ 제 3레이저광원(10R,10G,10B)에서 발생된 R/G/B컬러광을 대응적으로 수취하여 화상신호의 R/G/B컬러성분에 대응하여 광변조하는 제 1 ∼ 제 3광변조기(12R,12G,12B)를 포함하게 된다.

또, 상기 레이저디스플레이장치는 상기 제 1광변조기(12R)에서 변조된 R-컬러성분의 광은 통과시키고 G-컬러성분과 B-컬러성분의 광은 반사시키는 제 1의 컬러반사미러(14a), 제 2광변조기(12G)에서 변조된 G-컬러성분의 광은 상기 제 1의 컬러반사미러(14a)측으로 반사시키고 B-컬러성분의 광은 통과시키는 제 2의 컬러반사미러(14b), 상기 제 3광변조기(12B)에서 변조된 B-컬러성분의 광을 상기 제 2의 컬러반사미러(14b)를 통해 상기 제 1의 컬러반사미러(14a)측으로 반사시키는 제 3의 컬러반사미러(14c)도 포함하게 된다.

그에 더하여, 상기 레이저디스플레이장치는 상기 제 1의 컬러반사미러(14a)에 의해 합성적으로 인가되는 광을 스캐닝방식으로 반사하는 다면체 미러(Polygon mirror)(16), 그 다면체 미러(16)에서 스캐닝되어 인가되는 광을 화소정합되도록 반사하는 갈바노미러(14a) 및, 그 화소정합된 광을 스크린(22)상에 투사하는 투사렌즈(20)도 포함하게 된다.

상기한 레이저디스플레이장치는 제 1∼제 3레이저광원(10R,10G,10B)에서 발생된 R/G/B컬러광이 제 1∼제 3광변조기(12R/12G/12B)에서 화상신호의 R/G/B컬러성분에 따라 광변조된다.

상기 제 1∼제 3광변조기(12R/12G/12B)에서 변조된 R/G/B컬러의 광은 상기 제 1∼제 3의 컬러반사미러(14a,14b,14c)에 의해 반사 및/또는 통과되어 최종적으로 상기 제 1의 컬러반사미러(14a)에 의해 상기 다면체 미러(16)에 입사되고, 그 다면체 미러(16)의 회전에 의해 스캐닝된 광이 상기 갈바노미러(18)에 의해 화소정합된 상태로 상기 투사렌즈(20)를 통해 상기 스크린(22)상에 투영된다.

도 2는 종래의 다른 예에 따른 레이저디스플레이장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 레이저디플레이장치는 영상표시를 위해 DMD(Digital Micro-mirror Device)가 채용된 구성예로서, R/G/B컬러의 광을 발생하는 제 1∼제 3레이저광원(30R.30G.30B)와, 각 레이저광원(30R.30G.30B)에서 발생된 R/G/B컬러의 광을 조명하는 제 1∼제 3조명렌즈(32a,32b,32c)를 포함하게 된다.

또, 상기 레이저디스플레이장치는 상기 제 1조명렌즈(32a)를 통해 입사되는 R-컬러의 광을 화상신호(R-컬러신호)에 따라 변조하여 영상을 표시하기 위한 제 1컬러영상표시모듈(34)을 포함하게 되는 바, 그 제 1컬러영상표시모듈(34)은 상기 R-컬러 광의 입사 및 반사를 위한 R-광학프리즘(34a)과 그 R-광학프리즘(34a)을 경유하여 입사되는 R-컬러 광을 화상신호에 따라 변조하여 상기 R-광학프리즘으로 반사시키는 R-DMD(34b)로 이루어지게 된다.

그에 더하여, 상기 레이저디스플레이장치는 상기 제 2조명렌즈(32b)를 통해 입사되는 G-컬러의 광을 화상신호(G-컬러신호)에 따라 변조하여 영상을 표시하기 위한 제 2컬러영상표시모듈(36)을 포함하게 되고, 그 제 1컬러영상표시모듈(36)은 상기 G-컬러 광의 입사 및 반사를 위한 G-광학프리즘(36a)과 그 G-광학프리즘(36a)을 경유하여 입사되는 G-컬러 광을 화상신호에 따라 변조하여 상기 G-광학프리즘으로 반사시키는 G-DMD(36b) 및 상기 제 2조명렌즈(32b)로부터의 G-컬러광을 상기 G-광학프리즘(36a)으로 가이드하기 위한 반사미러(34)로 이루어지게 된다.

또, 상기 레이저디스플레이장치는 상기 제 3조명렌즈(32c)를 통해 입사되는 B-컬러의 광을 화상신호(B-컬러신호)에 따라 변조하여 영상을 표시하기 위한 제 3컬러영상표시모듈(38)을 포함하게 되는 바, 그 제 1컬러영상표시모듈(38)은 상기 B-컬러 광의 입사 및 반사를 위한 B-광학프리즘(38a)과 그 B-광학프리즘(38a)을 경유하여 입사되는 B-컬러 광을 화상신호에 따라 변조하여 상기 B-광학프리즘으로 반사시키는 B-DMD(38b)로 이루어지게 된다.

또한, 상기 레이저디스플레이장치는 상기 제 1∼제 3컬러영상모듈(34,36,38)로부터 상기 변조된 컬러영상의 광을 합성하는 예컨대 다이크로익 프리즘으로 이루 어진 컬러합성프리즘(40)과, 그 컬러합성프리즘(42)에 의해 합성된 영상을 스크린(44)상에 투사하는 투사렌즈(42)도 포함하게 된다.

따라서, 상기한 레이저디스플레이장치는 상기 제 1∼제3 레이저광원(30R.30G.30B)에서 발생된 R/G/B컬러의 광이 상기 제 1∼제 3조명렌즈(32a,32b,32c)에 의해 상기 제 1∼제 3제 1컬러영상표시모듈(34)로 대응해서 조명된다.

상기 제 1컬러영상표시모듈(34)에 입사되는 상기 R-컬러의 광은 상기 R-광학프리즘(34a)을 경유하여 상기 R-DMD(34b)로 입사되어 그 R-DMD(34b)에서 화상신호에 따라 영상표시를 위한 광조절이 이루어지게 되고, 그 조절된 광이 상기 R-광학프리즘(34a)에 재입사되고나서 상기 컬러합성프리즘(40)으로 제공된다.

또, 상기 반사미러(36c)를 경유하여 상기 제 2컬러영상표시모듈(36)에 입사되는 상기 G-컬러의 광은 상기 G-광학프리즘(36a)을 경유하여 상기 G-DMD(36b)로 입사되어 그 G-DMD(36b)에서 화상신호에 따라 영상표시를 위한 광조절이 이루어지게 되고, 그 조절된 광이 상기 G-광학프리즘(36a)을 거쳐 상기 컬러합성프리즘(40)으로 제공된다.

그와 유사하게, 상기 제 3컬러영상표시모듈(38)에 입사되는 상기 B-컬러의 광은 상기 B-광학프리즘(38a)을 거쳐 상기 B-DMD(38b)로 입사되어 화상신호에 따라 영상표시를 위한 광조절이 이루어지고, 그 조절된 광이 상기 B-광학프리즘(38a)을 경유하여 상기 컬러합성프리즘(40)으로 제공된다.

따라서, 상기 컬러합성프리즘(40)은 상기 영상표시를 위해 조절된 광을 합 성하여 투사렌즈(42)에 제공하게 되고, 그 투사렌즈(42)는 상기 스크린(44)상에 영상이 투영되도록 투사하게 된다.

그런데, 일반적으로 반도체레이저로 이루어지는 도 2a와 도 2b의 레이저광원(10R,10G,10B; 30R,30G,30B)으로부터의 레이저광은 동일한 위상에서 간섭성(Coherency)이 높기 때문에 레이저광을 영상표시에 적용하게 되면 영상이 투영되는 스크린상에는 소위 '레이저반점패턴'으로 알려진 스페클노이즈가 발생되고, 그에 따라 상기 스크린(22; 44)상에 투영되는 영상을 선명하게 관측하지 못하게 된다.

따라서, 일반적인 디스플레이장치에서 영상표시를 위해 레이저광을 사용하는 경우에 발생되는 스페클노이즈의 저감을 위해 다양한 대책이 강구되고 있는 바, 도 3은 상기의 도 1과 도 2에 도시된 레이저디스플레이장치에 적용가능한 스페클저감소자의 예시적인 구성을 나타낸다.

즉, 상기 스페클저감소자는 레이저광원(50)으로부터 발생되는 레이저광을 확산판(52)을 통과시켜 위상변화가 이루어지도록 구성되고, 그 확산판(52)을 통과한 레이저광에 의해 영상을 표시하게 되면 레이저광의 위상이 변화된 상태이기 때문에 스크린상에서 스페클노이즈가 저감되게 된다.

하지만, 상기 레이저광이 상기 확산판(52)을 통과해야 하기 때문에 광효율에서 불리하게 되어 스크린상에 표시되는 영상의 밝기가 불만족스럽게 된다.

따라서, 디스플레이장치에서 레이저광이 영상표시를 위해 사용되는 경우 광의 손실이 없으면서 스페클노이즈의 저감이 가능하도록 하기 위한 대책이 필요하게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저광의 전송로 도중에 그 레이저광에 대한 경로차를 발생시켜 위상차가 형성되도록 하여 스크린상에서 스페클노이즈가 저감되도록 하기 위한 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 레이저광을 발생하는 광원과, 그 레이저광을 화상신호에 따라 R/G/B컬러의 광으로 변조하여 영상을 표시하는 영상표시소자, 그 영상표시소자에서 광변조된 영상을 합성하여 스크린에 투사하는 투사렌즈를 포함하는 레이저디스플레이장치에 있어서, 상기 레이저광원의 레이저광출력단에 설치되고, 상기 레이저광의 광로차를 형성하여 위상차를 갖도록 하는 다수의 반사필름과, 상기 반사필름이 일정한 간격으로 접착된 접착층을 포함하는 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자가 제공된다.

바람직하게, 상기 다수의 반사필름은 상기 레이저광의 일부 반사형태이고, 최종의 반사필름은 전반사형태로 형성된다.

또, 상기 다수의 반사필름은 상기 레이저광의 입사방향에 대해 경사지게 배치되어 레이저광에 대한 광경로차를 형성하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 반사필름이 접착된 접착층은 비회전형이고, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 반사필름은 전동모터에 의해 회전되는 베이스에 형성되어 전동모터에 의해 회전되면서 레이저광의 광경로차를 일으키게 된다.

상기한 본 발명에 따른 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자는 접착층에 일정한 간격의 반사필름을 형성하여 레이저광이 반사필름을 통과할때마다 부분적으로 반사가 이루어지도록 하여 레이저광의 광경로차에 의한 위상차를 형성해줌으로써 스크린상에 나타나는 레이저반점패턴(즉, 스페클)이 저감된다.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자를 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 스페클저감소자를 설명하기 위한 도면이다.

도면에 따르면, 레이저광원(60)의 레이저광출력단에는 레이저광에 대한 광로차를 형성하여 그 레이저광의 위상차를 발생시키는 스페클저감소자(62)가 배치된다.

본 발명에 따르면, 상기 스페클저감소자(62)는 베이스부재로서의 접착층(84)상에 다수의 반사필름(66)이 배치되는 바, 상기 반사필름(66)은 수㎛두께의 플라스틱 필름이나 유리필름으로 형성되고, 상기 접착층(64)도 수㎛의 두깨로 형성된다.

또, 상기 접착층(64)상에서 각 반사필름(66)은 투명한 접착제를 사용하여 일정한 간격으로 배치되고, 그 접착제의 선택시에는 접착 경계면의 반사율이 1%수준이 되도록 상기 반사필름(66)의 굴절률과 접착제의 굴절률에 차이를 두어 조절하게 된다.

바람직하게, 상기 접착층(64)상에서 각 반사필름(66)은 입사광에 대해 45° 의 각도로 접착되고, 수천개의 반사필름(66)중에서 예컨대 제 n번째의 반사필름을 통해 입사광의 1%수준의 광이 반사방향으로 반사되고, 99%수준의 광이 입사방향으로 계속 전진하게 된다.

또, 상기 접착층(64)상에 접착배열되는 상기 반사필름(66)중에서 최종의 반사필름은 완전반사가 이루어지는 형태로 형성되고, 그에 따라 광손실이 전혀 없게 된다.

따라서, 상기 레이저광원(60)에서 발생된 레이저광은 상기 스페클저감소자(62)에 입사되는데, 그 레이저광은 상기 수천개의 반사필름(66)을 통과하면서 1%수준씩 반사되고 최종의 반사필름(66)에서 완전히 반사되고, 그에 따라 레이저광은 상기 반사필름(66)에 의해 광경로차가 발생되어 레이저광의 위상차가 형성된다.

그 위상차를 갖는 레이저광이 후단으로 입사되어 영상표시에 적용되면 스크린상에는 스페클이 발생되지 않게 되어 선명한 영상의 표시가 가능하게 된다.

즉, 레이저광원(70)의 레이저광출력단에는 레이저광의 경로차를 발생시켜 레이저광이 위상차를 갖도록 하기 위한 스페클저감소자(72)가 배치되는 바, 그 스페클저감소자(72)는 도 4b에 상세하게 도시된 바와 유사하게 접착층상에 다수의 반사필름이 접착된 상기 접착층과 유사한 베이스부재(74)와 그 베이스부재(74)의 회전을 위한 전동모터(예컨대 Voice Coil Motor)(76)로 구성된다.

그러한 스페클저감소자(72)는 상기 전동모터(76)에 의해 상기 베이스부재 (74)를 회전시키게 되면 반사필름에 의해 반사되는 레이저광의 광경로차가 더욱 랜덤화되어 스페클이 더욱 저감되는 효과가 기대된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자에 의하면 접착층에 다수의 반사필름을 접착하여 레이저광원으로부터 입사되는 광이 각 반사필름에서 부분적으로 반사되도록 하여 광의 경로차를 갖도록 하여 레이저광에 위상차가 부여되도록 함으로써 스페클의 최대한 억제가 가능하게 된다.

Claims

레이저광을 발생하는 광원과, 그 레이저광을 화상신호에 따라 R/G/B컬러의 광으로 변조하여 영상을 표시하는 영상표시소자, 그 영상표시소자에서 광변조된 영상을 합성하여 스크린에 투사하는 투사렌즈를 포함하는 레이저디스플레이장치에 있어서,

상기 레이저광원의 레이저광출력단에 설치되고, 상기 레이저광의 광로차를 형성하여 위상차를 갖도록 하는 다수의 반사필름과, 상기 반사필름이 일정한 간격으로 접착된 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자.
제 1항에 있어서, 상기 다수의 반사필름는 상기 레이저광의 일부 반사형태이고, 최종의 반사필름은 전반사형태인 것을 특징으로 하는 레이저디스플레이장치의 스페클저감소자.
제 1항에 있어서, 상기 다수의 반사필름은 상기 레이저광의 입사방향에 대해 경사지게 배치된 것을 특징으로 하는 레이저디스플레이장치.
제 1항에 있어서, 상기 반사필름이 접착된 접착층은 비회전형인 것을 특징으로 하는 레이저디스플레이장치.
제 1항에 있어서, 상기 반사필름은 전동모터에 의해 회전되는 베이스에 형성된 것을 특징으로 하는 레이저디스플레이장치.