KR20070010866A - Display apparatus which scans both forward path and backward path - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 Bloom(블룸)사의 격자 광밸브(GLV; grating light valve)에 대한 사시도.1 is a perspective view of a grating light valve (GLV) of Bloom (Bloom) according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 SLM(실리콘 라이트 머신)사의 격자 광밸브에 대한 구성도.2A and 2B are configuration diagrams of a lattice light valve of SLM (Silicon Light Machine).
도 3a는 삼성전기가 개발한 압전 재료를 이용한 함몰형 회절형 광변조기의 단면도이고, 도 3b는 삼성전기가 개발한 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 단면도.3A is a cross-sectional view of a recessed diffraction type optical modulator using piezoelectric materials developed by Samsung Electro-Mechanics, and FIG. 3B is a cross-sectional view of an open hole-based diffraction type optical modulator developed by Samsung Electro-Mechanics.
도 4는 MEMS 소자를 적용한 광변조 소자로서의 GLV 디바이스, 또는 삼성전기의 압전 회절형 광변조기를 이용한 종래 3판넬 광학장치의 구성도.4 is a configuration diagram of a conventional three-panel optical device using a GLV device as a light modulation device to which a MEMS device is applied, or a piezoelectric diffraction type optical modulator of Samsung Electro-Mechanics.
도 5a은 통상적인 HDTV 등의 응용에 있어서 입력되는 이미지 데이터가 횡방향으로 정렬된 구조도이고, 도 5b는 회절형 광변조기에 의해 생성된 1080개의 회절광 스폿들이 종방향으로 배열되어 있는 구조도, 도 5c는 시간 대 거리의 스캐너 궤적도. 5A is a structural diagram in which image data input in a typical HDTV or the like is horizontally aligned, and FIG. 5B is a structural diagram in which 1080 diffracted light spots generated by a diffractive optical modulator are arranged in a longitudinal direction. 5C is a scanner trajectory diagram of time versus distance.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정역방향 스캐닝 방식의 디스플레이 장치의 구성도.6 is a block diagram of a display device of the forward and reverse scanning method according to an embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 투영 및 스캐닝 광학부의 상세 구성도.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the projection and scanning optics of FIG. 6. FIG.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시간대 거리의 스캐너의 궤적도.8 is a trajectory diagram of a scanner of time zone distances according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
102 : 디스플레이 광학계 104 : 디스플레이 전자계102 display
106R, 106G, 106B : 레이저 광원 108R, 108G, 108B : 조명 광학부106R, 106G, 106B:
110R, 110G, 110B : 회절형 광변조기 112 : 집광부110R, 110G, 110B: Diffraction type optical modulator 112: Condenser
114 : 슐리렌 광학부 116 : 투영 및 스캐닝 광학부114: Schlieren optics 116: projection and scanning optics
118 : 스크린 118: screen
본 발명은 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 회절형 광변조기에서 변조된 회절광을 스크린에 정방향으로 스캐닝할 때만 아니라 역방향으로 스캐닝할 때에서도 스크린에 이미지가 디스플레이 되도록 하는 정역방향 스캐닝 방식의 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device using a diffractive optical modulator. In particular, the present invention relates to a forward and reverse scanning in which a diffracted light modulated by the diffractive optical modulator is displayed on the screen not only when the screen is scanned in the forward direction but also in the reverse direction. It relates to a display device of the type.
미세기술의 진전에 따라서, 소위 마이크로 머신(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems, 초소형 전기적·기계적 복합체)소자 및 MEMS소자를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.In accordance with the progress of microtechnology, attention has been paid to small devices incorporating so-called Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) devices and MEMS devices.
MEMS소자는 실리콘기판, 글래스기판 등의 기판상에 미세구조체로서 형성되고, 기계적 구동력을 출력하는 구동체와, 구동체를 제어하는 반도체 집적회로 등을 전기적으로, 또한 기계적으로 결합시킨 소자이다. MEMS소자의 기본적인 특징은 기계적 구조로서 구성되어 있는 구동체가 소자의 일부에 조립되어 있는 것이며, 구동체의 구동은 전극간의 쿨롱의 힘 등을 응용하여 전기적으로 행해진다.A MEMS device is a device formed as a microstructure on a substrate such as a silicon substrate or a glass substrate, and electrically and mechanically coupled to a driver for outputting a mechanical driving force, a semiconductor integrated circuit for controlling the driver, and the like. A basic feature of the MEMS device is that a drive body constructed as a mechanical structure is assembled to a part of the device, and the drive of the drive body is performed electrically by applying the coulomb force between the electrodes.
최근에는, 이러한 MEMS 소자를 사용하는 광변조기가 개발되었다. 도 1에 나타내는 광학MEMS소자(1)는 기판(2)과, 기판(2)상에 형성한 기판측전극(3)과, 기판측전극(3)에 대향하여 평행으로 배치한 구동측 전극(4)을 갖는 빔들보(6)과, 이 빔(6)의 일단을 지지하는 지지부(7)를 갖추어 이룬다. 빔(6)과 기판측 전극(3)과는 그 사이의 공극(8)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.Recently, optical modulators using such MEMS devices have been developed. The optical MEMS element 1 shown in FIG. 1 includes a
이 광학 MEMS 소자(1)에서는 기판측 전극(3)과 구동측 전극(4)에 주어지는 전위에 따라서, 빔(6)이 기판측 전극(3)과의 사이의 정전인력 또는 정전반발에 의해 변위하고, 예를 들면 도 1의 실선과 파선으로 나타내는 것같이, 기판측 전극(3)에 대하여 평행상태와 경사상태로 변위한다.In the optical MEMS element 1, the
도 2a 및 도 2b는 SLM(실리콘 라이트 머신)사(社)가 레이저 디스플레이용 광강도변환소자, 즉, 광변조기로서 개발한 GLV(Grating Light Valve) 디바이스의 구성을 나타낸다.2A and 2B show the configuration of a GLV (Grating Light Valve) device developed by SLM (Silicon Light Machine) as a light intensity conversion element for a laser display, that is, an optical modulator.
GLV디바이스(21)는 도 2a에 나타내는 것같이, 글래스 기판등의 절연기판(22)상에 공통의 기판측 전극(23)이 형성되고, 이 기판측 전극(23)에 교차하여 브리지 형으로 거는 복수, 본 예에서는 6개의 빔(24)[241 , 242 , 243 , 244 , 245 , 246 ]이 병렬배치되어 이룬다. As shown in Fig. 2A, the GLV
브리지부재(25)와, 그 위에 설치된 반사막겸 구동측 전극(26)으로 이루는 빔(24)은 리본으로 통칭되고 있는 부위이다.The
기판측 전극(23)과 반사막겸 구동측전극(26)과의 사이에 미소 전압을 인가하면, 전술한 정전현상에 의해 빔(24)이 기판측 전극(23)에 향하여 근접하고, 또, 전압의 인가를 정지하면 이간하여 원래의 상태로 되돌린다.When a small voltage is applied between the
GLV 디바이스(21)는 기판측 전극(23)에 대한 복수의 빔(24)의 근접, 이간의 동작(즉, 1개 거른 빔의 근접, 이간의 동작)에 의해, 광반사막겸 구동측 전극(26)의 높이를 교대로 변화시키고, 광의 회절에 의해 (6개의 빔(24)전체에 대하여 1개의 광스포트가 조사된다), 구동측전극(26)에서 반사하는 광의 강도를 변조한다.The
도 3a는 삼성전기가 개발한 압전 재료를 이용한 함몰형 회절형 광변조기의 단면도이고, 도 3b는 삼성전기가 개발한 오픈홀 기반의 압전 재료를 이용한 회절형 광변조기의 단면도이다.3A is a cross-sectional view of a recessed diffraction type optical modulator using a piezoelectric material developed by Samsung Electro-Mechanics, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a diffraction type optical modulator using an open hole-based piezoelectric material developed by Samsung Electro-Mechanics.
도면을 참조하면, 삼성전기가 개발한 함몰형 박막 압전 광변조기는 실리콘 기판(30)과, 복수의 엘리멘트(32a~32n)를 구비하고 있다.Referring to the drawings, the recessed thin film piezoelectric optical modulator developed by Samsung Electro-Mechanics includes a
여기에서, 복수의 엘리멘트(32a~32n)는 일정한 폭을 가지며 일정하게 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 복수의 엘리멘트(32a~32n)는 서로 다른 폭을 가지며 교번하여 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기 를 구성한다. 또한, 이러한 엘리멘트(32a~32n)는 일정간격(거의 엘리멘트(32a~32n)의 폭과 같은 거리)을 두고 이격되어 위치할 수 있으며 이 경우에 실리콘 기판(30)의 상면의 전부에 형성된 마이크로 미러층이 입사된 빛을 반사하여 회절시킨다. Here, the plurality of
실리콘 기판(30)은 엘리멘트(32a~32n)에 에어 스페이스를 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층(31)이 상부 표면에 증착되어 있고, 함몰부의 양측에 엘리멘트(32a~32n)의 단부가 부착되어 있다.The
각각의 엘리멘트(여기에서는 도면부호 32a에 대해서만 자세히 설명하지만 나머지 32b~32n도 동일하다)는 막대 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(30)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(30)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 실리콘 기판(30)의 함몰부에 위치한 부분이 상하로 이동가능한 하부지지대(33a)를 포함한다.Each element (herein, only the
또한, 엘리멘트(32a)는 하부지지대(33a)의 좌측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(34a)와, 하부전극층(34a)에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(35a)와, 압전 재료층(35a)에 적층되어 있으며 압전재료층(35a)에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(36a)을 포함하고 있다.In addition, the
또한, 엘리멘트(32a)는 하부지지대(33a)의 우측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(34a')과, 하부전극층(34a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(35a')과, 압전 재료층(35a')에 적층되어 있으며 압전재료층(35a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(36a')을 포함하고 있다.In addition, the
그리고, 국내 특허출원번호 제 P2004-74875호에는 위에서 설명한 함몰형외에서 돌출형에 대하여 상세하게 설명하고 있다.In addition, Korean Patent Application No. P2004-74875 describes the protruding type in addition to the depression type described above.
도 3b은 삼성전기가 개발한 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 사시도이다. 도 4b를 참조하면, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 실리콘 기판(41)과, 절연층(42), 하부 마이크로 미러(43)와, 복수의 엘리멘트(50a~50n))로 구성되어 있다. 3b is a perspective view of an open hole-based diffractive optical modulator developed by Samsung Electro-Mechanics. Referring to FIG. 4B, the open hole-based diffractive light modulator is composed of a
여기에서, 하부 마이크로 미러(43)는 실리콘 기판(41)의 상부에 증착되어 있으며, 입사하는 빛을 반사하여 회절시킨다. 하부 마이크로 미러(43)에 사용되는 물질로는 메탈(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다. Here, the lower
엘리멘트(대표적으로 도면부호 50a에 대해서만 설명하지만 나머지도 같다)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(41)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(41)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부 지지대(51a)를 구비하고 있다.The elements (typically, only the
하부 지지대(51a)의 양측면에는 압전층(60a, 60a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(60a, 60a')의 수축 팽창에 의해 엘리멘트(50a)의 구동력이 제공된다.
그리고, 좌우측의 압전층(60a, 60a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(61a, 61a')과, 하부전극층(61a, 61a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(62a, 62a')과, 압전 재료층(62a, 62a')에 적층되어 있으며 압전재료층(62a, 62a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(63a, 63a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(63a, 63a')과 하부 전 극층(61a, 61a')에 전압이 인가되면 압전재료층(62a, 62a')은 수축 팽창을 하여 하부 지지대(51a)의 상하 운동을 발생시킨다.The left and right
한편, 하부 지지대(51a)의 중앙 부분에는 상부 마이크로 미러(70a)가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀(71a1~71a4)을 구비하고 있다. 여기에서 오픈홀(71a1~71a4)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 지지부가 상부 마이크로 미러로 기능하도록 할 수 있다.On the other hand, the upper micro mirror (70a) is deposited in the central portion of the lower support (51a) and has a plurality of open holes (71a1 ~ 71a4). Here, the shape of the open holes 71a1 to 71a4 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(71a1~71a4)은 엘리멘트(50a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀(71a1~71a4)이 형성된 부분에 대응하는 하부 마이크로 미러(43)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 마이크로 미러(43)와 상부 마이크로 미러(70a)가 화소를 형성할 수 있도록 한다.The open holes 71a1 to 71a4 allow incident light incident on the
즉, 일예로 오픈홀(71a1~71a4)이 형성된 상부 마이크로 미러(70a)의 (A) 부분과 하부 마이크로 미러(43)의 (B) 부분이 하나의 화소(픽셀)를 형성할 수 있다.That is, for example, part (A) of the
이때, 상부 마이크로 미러(70a)의 오픈홀(71a1~71a4)이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 마이크로 미러(43)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 마이크로 미러(70a)와 하부 마이크로 미러(43)의 간격이 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다. At this time, incident light incident through the portion where the open holes 71a1 to 71a4 of the
도 4는 상술의 MEMS 소자를 적용한 광변조 소자로서의 GLV 디바이스, 또는 삼성전기의 압전 회절형 광변조기를 이용한 종래 3판넬 방식의 광학장치의 일실시 의 형태를 나타낸다. 4 shows an embodiment of a GLV device as an optical modulation device to which the MEMS device described above is applied, or a conventional three-panel optical device using a piezoelectric diffraction type optical modulator of Samsung Electro-Mechanics.
본 종래 기술의 실시의 형태에 관계하는 레이저 디스플레이(81)는 예를 들면 대형스크린용 프로젝터, 특히 디지털 화상의 프로젝터로서 혹은 컴퓨터의 화상투영장치로서 이용된다.The
레이저 디스플레이(51)는 도 4에 나타내는 것같이, 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색의 레이저광원(82R, 82G, 82B)과, 각 레이저광원에 대하여 각각 광축 상에 순차, 설치된 미러(84R, 84G, 84B) 각 색조명광학계(렌즈군)(86R, 86G, 86B) 및 광변조소자로서 기능하는 GLV 디바이스 또는 압전 회절형 광변조기(88R, 88G, 88B)를 갖추고 있다.As shown in Fig. 4, the laser display 51 has
레이저 광원(82R, 82G, 82B)은 각각 예를 들면 R(파장 642nm, 광출력 약 3W), G(파장 532nm, 광출력 약 2W), B(파장 457nm, 광출력 약 1.5W)의 레이저를 출사한다.The
또한, 레이저 디스플레이(81)는 GLV 디바이스 또는 압전 회절형 광변조기(88R, 88G, 88B)에 의해 각각 광강도가 변조된 적색(R) 레이저광, 녹색(G) 레이저광 및 청색(B) 레이저광을 합성하는 색합성필터(90), 공간필터(92), 디퓨저(94), 미러(96), 갈바노 스캐너(97), 투영광학계(렌즈군)(98) 및 스크린(99)을 갖추고 있다. 색합성필터(90)는 예를 들면 다이크로닉 미러로 구성된다.In addition, the
본 실시의 형태의 레이저 디스플레이(81)에서는, 레이저광원(82R, 82G, 82B)에서 출사된 RGB 각 레이저광이 각각 미러(84R, 84G, 84B)를 경유하여 각 색조명광학계(86R, 86G, 86B)에서 각 GLV 디바이스 또는 압전 회절형 광변조기(88R, 88G, 88B)에 입사한다. 각 레이저광은 색분류된 화상신호이고, GLV 디바이스 또는 압전 회절형 광변조기(88R, 88G, 88B)에 동기 입력되도록 되어 있다.In the
또한, 각 레이저광은 GLV 디바이스 또는 압전 회절형 광변조기(88R, 88G, 88B)에 의해 회절됨으로써 공간변조되고, 이들 3색의 회절광이 색합성필터(90)에 의해 합성되고, 계속해서 공간필터(92)에 의해 신호성분만이 취출된다.Further, each laser light is spatially modulated by diffraction by a GLV device or piezoelectric diffraction type
다음에, 이 RGB화상신호는 디퓨저(94)에 의해 레이저 스펙트럼이 저감되고, 미러(96)를 통하여 화상신호와 동기하는 갈바노 스캐너(97)에 의해 공간에 전개되고, 투영광학계(98)에 의해 스크린(99)상에 풀칼라 화상으로서 투영된다.This RGB image signal is then reduced in the laser spectrum by the
한편, 위에서 설명한 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 HDTV급 영상을 출력하기 위한 디바이스로 1080개의 픽셀(pixel)이 세로로 배열되어 있어 가로 방향으로 스캔하여 디스플레이 하도록 되어있다. On the other hand, the display device using the diffraction type optical modulator described above is a device for outputting HDTV-quality image, 1080 pixels are arranged vertically to scan and display in the horizontal direction.
도5a와 같이 통상적인 HDTV 등의 응용에 있어서 입력되는 이미지 데이터는 횡방향으로 정렬되어 있다. 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 도5b에 도시된 바와 같이 1080개의 마이크로 미러 소자들이 종방향으로 배열되어 있어, 1080개씩의 이미지 데이터를 횡방향으로 스캐닝하면서 디스플레이 하도록 되어있다.As shown in Fig. 5A, image data input in a typical HDTV or the like is aligned in the lateral direction. In the display device using the optical modulator, as shown in FIG. 5B, 1080 micro mirror elements are arranged in the longitudinal direction, and display 1080 image data while scanning in the horizontal direction.
이때, 도 5C의 시간 대 거리의 스캐너 궤적도에서 알 수 있는 바와 같이 시간 구간을 A, B, C로 나눌 수 있는데, 시간구간 A와 B는 정방향 스캔 구간이고, C는 역방향 스캔 구간이다.At this time, as shown in the scanner trajectory diagram of the time-to-distance of FIG. 5C, the time intervals may be divided into A, B, and C. Time intervals A and B are forward scan intervals, and C is a reverse scan interval.
정방향 스캔 구간인 A는 스캐너가 정방향 스캔을 수행하긴 하지만 스크린상에 실제 이미지를 스캐닝하지 않는 준비 구간으로 볼 수 있다. 그리고, 시간 구간 B는 스캐너가 정방향 스캔을 수행하며 이때 칼라 이미지가 스크린에 스캐닝된다. 한편, 시간 구간 C는 스캐너가 역방향 스캔을 수행하는데 이때 칼라 이미지는 스크린에 스캐닝되지 않는다.The forward scan section A can be viewed as a ready section where the scanner performs the forward scan but does not scan the actual image on the screen. In the time interval B, the scanner performs a forward scan, at which time the color image is scanned on the screen. On the other hand, in the time interval C, the scanner performs reverse scanning, in which case the color image is not scanned on the screen.
한편, 이와 같은 종래 라인 스캐닝 방식은 스크린에 칼라 이미지를 디스플레이하기 위해서 스캐너는 역방향 스캔시에 빠른 감속이 가능하도록 설계 되어 있다. On the other hand, such a conventional line scanning method is designed to enable a fast deceleration during the reverse scan in order to display a color image on the screen.
하지만, 위에서 설명한 스캐너의 역방향 스캔시의 빠른 감속은 전력면에서 전력 소모가 많고, 스캐너의 마모를 빠르게 하는 원인이 된다.However, the rapid deceleration during the reverse scan of the scanner described above causes high power consumption in terms of power, and causes the wear of the scanner to accelerate.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회절형 광변조기에서 변조된 회절광을 스크린에 스캐닝할 때 정방향 뿐만 아니라 역방향에서도 칼라 이미지가 디스플레이되도록 하는 정역방향 스캐닝 방식의 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the display device of the forward and reverse scanning type so that the color image is displayed in the reverse direction as well as in the reverse direction when scanning the diffracted light modulated by the diffractive optical modulator on the screen To provide that purpose.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 입사된 광을 외부의 제어신호에 따라 변조하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 생성하는 복수의 회절형 광변조기; 복수의 광원으로부터 출사된 복수의 광에서 해당하는 광을 상기 회절형 광변조기에 각각 조사하는 조명 광학부; 상기 복수의 회절형 광변조기로부터 형성된 복수의 회절 차수를 갖는 회절광에서 원하는 차수의 회절광을 선택하여 통과시키는 슐리렌 광학부; 및 상기 슐리렌 광학부를 통과한 회절광을 스크린에 정역방향 라인 스캐닝을 수행하는 하는 스캐닝 광학부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for solving the above problems, a plurality of diffractive light modulator for generating a diffracted light having a plurality of diffraction orders by modulating the incident light according to an external control signal; An illumination optical unit configured to irradiate light corresponding to the plurality of light emitted from the plurality of light sources to the diffractive optical modulator; A schlieren optical unit for selecting and passing diffracted light having a desired order from diffracted light having a plurality of diffraction orders formed from the plurality of diffractive light modulators; And a scanning optical unit configured to perform forward and reverse line scanning on the screen of the diffracted light passing through the Schullen optical unit.
이제, 도 6 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정역방향 스캐닝 방식의 디스플레이 장치에 대하여 상세히 설명한다.Now, a display device of forward and backward scanning according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 정역방향 스캐닝 방식의 디스플레이 장치의 구성도이다. 6 is a block diagram of a display device of the forward and backward scanning method according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 광변조기를 이용한 래스터 스캐닝 방식의 디스플레이 장치는 디스플레이 광학계(102)와 디스플레이 전자계(104)를 포함한다. Referring to FIG. 6, a raster scanning type display apparatus using a diffractive optical modulator according to an embodiment of the present invention includes a display
디스플레이 광학계(102)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 색의 레이저 광원(106R, 106G, 106B), 각각의 레이저 광원(106R, 106G, 106B)로부터 나오는 빛을 그에 대응되는 각각의 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B)에 타원형의 좁고 긴 선모양의 광으로 조사하기 위해 선형광을 만들어 주는 복수의 조명 광학부(108R, 108G, 108B), 각각의 조명 광학부(108R, 108G, 108B)로부터 조사된 선형광을 변조하여 회절광을 생성하는 복수의 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B), 각각의 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B)에서 변조된 회절광을 집광하는 집광부(112), 집광부(112)에서 집광된 R, G, B의 회절광을 차수분리하고 분리된 여러 차수의 회절광중에서 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 슐리렌 광학부(Schlieren optics)(114), 슐리렌 광학부(114)를 통과한 회절광을 집광하고 집광된 회절광을 정역방향 라인 스캐 닝을 수행하는 투영 및 스캐닝 광학부(116), 및 디스플레이 스크린(118)을 포함한다. The display
디스플레이 전자계(104)는 레이저 광원(106R, 106G, 106B), 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B) 및 투영 및 스캐닝 광학부(116)에 접속된다.The display
디스플레이 전자계(104)의 전원부(미도시)는 레이저 광원(106R, 106G, 106B)에 전력을 제공한다. 레이저 광원(106R, 106G, 106B)는 레이저 조명을 방출하는데, 방출된 레이저 조명의 단면도은 원형이고, 그 광의 세기 프로파일은 가우시안(Gausian) 분포를 하고 있다. A power supply unit (not shown) of the display
각각의 조명 광학부(108R, 108G, 108B)는 각각의 레이저 광원(106R, 106G, 106B)이 방출한 레이저 조명을 타원형의 좁고 긴 선모양의 선형광으로 변환하여 각각의 대응되는 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B)상에 집속시킨다. Each of the
그리고, 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B)는 조명광학부(108R, 108G, 108B)로부터 타원형의 좁고 긴 선모양의 선형광이 입사되면, 디스플레이 전자계(104)의 광변조기 구동회로(미도시)의 제어에 따라 입사되는 선형광을 변조하여 회절광을 생성하여 출사하며, 집광부(112)는 여러차수의 회절광을 갖는 각각의 광원을 집광하여 단일의 광원으로 디스플레이 스크린(118) 측으로 출사한다.When the elliptical narrow and long linear light is incident from the
그러면, 슐리렌 광학부(112)는 여러 회절차수를 갖는 회절광이 입사되면 원하는 회절차수의 회절광을 선택적으로 통과시킨다. 이러한 슐리렌 광학부(112)의 평면도는 일예로 푸리에 렌즈(미도시)와 공간 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)로 구성되어 있으며, 입사되는 회절광중에서 0차 회절광 또는 ±1차 광중 하나를 선택하여 선택된 회절광을 통과시킨다.Then, when the diffraction light having various diffraction orders is incident, the schlieren
그리고, 투영 및 스캐닝 광학부(116)는 집광 렌즈(116a), 스캐너(116b)와 프로젝션 렌즈(116c)로 구성되어 있으며, 디스플레이 전자계(104)의 제어에 따라 스캐너(116b)는 입사된 회절광을 스크린(118)에 정역방향으로 라인 스캐닝을 수행하여 칼라 이미지를 생성한다. 즉, 투영 및 스캐닝 광학부(116)는 공간 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)를 통과하여 입사되는 복수개의 픽셀 일예로 1080개의 픽셀로 이루어진 라인 이미지를 정방향으로 스캔하면서 스크린(118)에 디스플레이하여 칼라 이미지를 생성하고, 또한 역방향으로 진행할 때에도 종래 기술과 달리 라인 이미지를 스크린(118)에 디스플레이하여 칼라 이미지를 생성한다.The projection and
여기에서, 집광 렌즈(116a)는 공간 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)를 통과한 회절빔을 스크린(118)에 초점이 맞도록 회절광을 집광시킨다. 물론 집광렌즈(116a) 이후에 오목렌즈(미도시)를 더 구비하여 공간 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)를 통과한 회절빔을 집광한 후에 평행광으로 변화시켜 스캐너(116b)에 투영할 수도 있다.Here, the
스캐너(116b)는 X축 스캐너이며 스캐너(116b)는 디스플레이 전자계(104)의 스캐너 구동회로(미도시)의 제어에 따라 입사된 라인 이미지를 스크린(118)의 좌에서 우로 스캐닝을 수행하고, 이어서 우에서 좌로 스캐닝을 수행하여, 이러한 동작을 반복하며, 도 8에 그 개념이 잘 도시되어 있다. The
즉, 도 8은 시간 대 거리의 스캐너 궤적도로서, 정방향 스캔 구간인 F와 역방향 스캔 구간인 R로 구분할 수 있으며, 정방향 스캔 구간은 다시 정방향 준비구 간 A, 정방향 이미지 스캔 구간 B, 잔여구간 C로 나눌 수 있고, 역방향 스캔 구간은 다시 역방향 준비구간 A', 역방향 이미지 스캔 구간 B', 잔여 구간 C'으로 나눌 수 있다.That is, FIG. 8 is a scanner trajectory diagram of time versus distance, which can be divided into a forward scan section F and a reverse scan section R, and the forward scan section is again a forward preparation section A, a forward image scanning section B, and a remaining section C. The reverse scan section may be further divided into a reverse preparation section A ', a reverse image scan section B', and a remaining section C '.
여기에서, 정방향 준비구간 A는 스캔을 준비하는 구간이고, 정방향 이미지 스캔 구간 B는 스크린(118)에 라인 이미지를 스캔하여 칼라 이미지를 생성하는 구간이며, 잔여구간 C는 역방향 스캔을 수행하기 위한 여유 시간이다.Here, the forward preparation section A is a section preparing to scan, the forward image scanning section B is a section for generating a color image by scanning a line image on the
다음으로, 역방향 준비구간 A'는 스캔을 준비하는 구간이고, 역방향 이미지 스캔 구간 B'는 스크린(118)에 라인 이미지를 역방향으로 스캔하여 칼라 이미지를 생성하는 구간이며, 잔여구간 C'는 다시 정방향 스캔을 수행하기 위한 여유 시간이다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이 스크린(118)에 투사되는 이미지는 우에서부터 좌측으로 진행하는 이미지이기 때문에 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B) 또한 라인 이미지를 생성하는데 있어 우측에서부터 좌측 방향으로 라인 이미지를 역방향 스캔과 부합되도록 생성하여야 한다. 그리고, 이러한 회절형 광변조기(110R, 110G, 110B)의 라인 이미지 생성 과정은 디스플레이 전자계(104)의 광변조기 구동 회로(미도시)에 의해 제어된다.Next, the reverse preparation section A 'is a section preparing to scan, the reverse image scan section B' is a section for generating a color image by scanning the line image on the
상기와 같은 본 발명에 따르면, 시간적 광효율을 높일 수 있어 동일 광원이용시 밝기 증대 또는 동일 밝기 확보시 저전력 광원 사용이 가능하도록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to increase the light efficiency of time to increase the brightness when using the same light source or to have the effect of enabling the use of a low power light source when ensuring the same brightness.
즉, 본 발명에 따르면 기존 75%~85%의 유효 주사 대비 당해 발명은 94~96%의 유휴 주사가 가능하다.That is, according to the present invention, the present invention is 94-96% idle injection compared to the existing 75% to 85% effective injection.
또한, 본 발명에 따르면, 스캐닝 미러의 구동 최대 가속도를 낮춰 스캐닝 미러 드라이버의 전력소모를 낮출 수 있다.In addition, according to the present invention, the driving maximum acceleration of the scanning mirror can be lowered to lower the power consumption of the scanning mirror driver.
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