KR20070047983A

KR20070047983A - 레이저 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20070047983A
Application number: KR1020050104932A
Authority: KR
Inventors: 김수영; 최동범; 김성하
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2007-05-08
Also published as: KR100754190B1; US7516894B2; US20070097322A1

Abstract

스크린에 레이저 광을 주사하여 영상을 표시하는 레이저 디스플레이 장치가 개시되어 있다.

이 개시된 레이저 디스플레이 장치는 레이저와; 레이저에서 조사된 광을 주사하여 스크린에 평면 영상이 제공되도록 하는 광주사유니트와; 스크린에 주사되는 레이저 광의 세기를 제한하는 광세기 조절유니트와; 레이저와 스크린 사이에 배치되어, 스크린으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 디스플레이 장치{Laser display apparatus}

도 1은 종래의 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 3은 도 2의 광 리미터 채용시, 레이저에서 조사된 광의 세기의 증가에 따른 스크린에 조사되는 광의 세기의 변화를 보인 그래프.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

31...레이저 33...실린드리컬 렌즈

35...선형 반사패널 37...색합성유니트

39...투사 광학계 40...광학 리미터

41...스캐닝 미러 50...스크린

140...셔터

본 발명은 레이저를 광원으로 이용하는 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과도한 레이저 광의 세기를 제한할 수 있도록 된 구조의 레이저 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 디스플레이 장치는 레이저의 직진성이 우수하여 광학요소의 광학적 배치가 용이하다. 그리고, 레이저 광의 세기가 다른 종류의 광원에서 조사된 광의 세기에 비하여 크므로, 고선명의 대화면을 구현할 수 있다.

도 1은 종래의 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면이다. 도면을 참조하면, 종래의 레이저 디스플레이 장치는 레이저(11), 집속렌즈(13), 음향 광 변조기(Acousto-Optic Modulator; AOM)(15) 및 광주사 유니트(20)를 포함한다.

상기 레이저(11)는 디스플레이 구동시 연속적으로 레이저광을 조사하는 것으로, 이 레이저(11)에서 조사된 광은 상기 집속렌즈(13)에 의해 집속된다. 상기 AOM(15)은 상기 집속렌즈(13)와 상기 광주사 유니트(20) 사이에 배치되는 것으로, 입력되는 영상신호에 따라 입사광의 투과여부를 제어하여 스크린(17)에 표시될 영상에 대응되는 광이 상기 광주사 유니트(20)로 조사되도록 한다. 상기 광주사 유니트(20)는 입사광을 일차적으로 주사하여 주사선(A)을 형성하는 회전다면경(21)과, 회전다면경(21)에서에서 형성된 주사선(A)을 이차적으로 주사하여 상기 스크린(17)에 평면 영상(B)이 맺히도록 하는 갈바노미러(25)를 포함한다.

상기한 바와 같이 구성된 레이저 디스플레이 장치는 광의 세기가 큰 레이저 를 광원으로 이용함으로써 콘트라스트가 높은 선명한 화질의 영상을 제공할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 상기 레이저(11)는 인가되는 전류의 양으로 출사되는 광의 광량 및 광의 세기를 조절하므로, 순간적으로 과전류가 흐르게 되면, 레이저에서 출력되는 광의 세기가 소정 범위를 벗어나 과도하게 될 수 있다. 또한, 스크린(17)의 특정영역에 일정시간 이상 광이 입사되면 광량 및 광의 세기가 과도하게 될 수 있다. 이와 같이 광량 및 광의 세기가 과도하게 된 경우, 레이저 광이 사람의 두 눈에 직접 조사되면 치명적인 시력 손상을 야기하는 등의 문제를 초래할 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 레이저 광의 세기가 과도하게 되는 것을 방지할 수 있도록 된 구조의 레이저 디스플레이 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스크린에 레이저 광을 주사하여 영상을 표시하는 레이저 디스플레이 장치에 있어서,

레이저와; 상기 레이저에서 조사된 광을 주사하여 상기 스크린에 평면 영상이 제공되도록 하는 광주사유니트와; 상기 스크린에 주사되는 레이저 광의 세기를 제한하는 광세기 조절유니트와; 상기 레이저와 상기 스크린 사이에 배치되어, 상기 스크린으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 광세기 조절유니트는, 상기 레이저와 상기 광주사유니트 사이에 배치되며, 상기 레이저에서 조사된 입사광의 광세기 증감에 대해 상기 광주사유니트로 향하는 출사광의 광세기를 비선형적으로 증감시키는 것으로, 상기 입사광의 광세기가 소정 값 이상이 되면 상기 출사광의 광세기를 제한하여 일정한 광세기의 출사광을 조사하는 광학 리미터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 광세기 조절유니트는, 상기 레이저에서 조사된 광의 진행 경로 상에 배치되는 것으로, 상기 스크린으로 향하는 광을 선택적으로 차단하는 셔터와; 상기 광주사유니트의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와; 상기 에러 검출부를 통하여 상기 광주사유니트의 오동작으로 판단된 경우 상기 셔터를 제어하여 상기 레이저에서 조사된 광의 진행을 차단하는 셔터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 광세기 유니트는, 상기 광주사유니트의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와; 상기 광주사유니트의 오동작으로 판단된 경우 상기 레이저의 구동 전원을 차단하는 레이저 스위칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치는 스크린(50)에 레이저 광을 주사하여 스크린(50) 영상을 표시하는 것으로서, 소정 파 장의 레이저 광을 조사하는 레이저(31), 광주사유니트, 광세기 조절유니트 및 상기 레이저(31)와 상기 스크린(50) 사이에 배치되어 상기 스크린(50)으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계(39)를 포함한다.

상기 레이저(31)는 구동 동작시 연속적으로 레이저 광을 조사한다. 여기서, 상기 레이저(31)는 칼라 디스플레이를 구현하기 위하여, 적, 청, 녹색 파장의 레이저 광을 각각 조사하는 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도 2는 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)가 위에서 아래 방향으로 배치된 것을 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 순서를 바꾸어 배치되는 것도 가능하다. 또한, 적, 청, 녹색 파장의 광을 각각 조사하는 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)를 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 파장의 광을 조사하는 레이저로 구성되는 것과, 3개 이외의 복수의 레이저로 구성되는 것도 가능하다.

상기 광주사유니트는 상기 레이저(31)에서 조사된 광을 주사하여 상기 스크린(50)에 평면 영상이 제공되도록 한다. 이를 위하여, 상기 광주사유니트는 실린드리컬 렌즈(33)와, 선형 반사패널(35)과, 스캐닝 미러(41)를 포함한다.

상기 실린드리컬 렌즈(33)는 상기 레이저(31)에서 조사된 광의 단면 형상이 선형상의 광이 되도록 입사광을 정형한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)를 광원으로 포함하는 경우, 상기 실린드리컬 렌즈(33)는 상기 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c) 각각에서 조사된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈(33a)(33b)(33c)를 포함하여, 각 레이저 광에 대해 빔을 정형한다.

상기 선형 반사패널(35)은 상기 실린드리컬 렌즈(33)와 상기 스캐닝 미러(41) 사이에 배치되며, 입사된 선형상의 광을 화소 단위로 독립적으로 반사시켜 기초 영상을 형성한다. 이를 위하여 상기 선형 반사패널(35)은 선형상의 광이 입사되는 라인을 따라 배열되며, 일 선형상의 기초 영상을 이루는 화소에 대응되는 다수의 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micro-mirror Device) 등으로 구성되는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)를 광원으로 포함하는 경우, 상기 선형 반사패널(35)은 상기 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈(33a)(33b)(33c)에서 정형된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3선형 반사패널(35a)(35b)(35c)을 포함한다.

이 경우 상기 제1 내지 제3선형 반사패널(35a)(35b)(35c)과 상기 스캐닝 미러(41) 사이에는 색합성유니트(37)가 더 구비된 것이 바람직하다. 상기 색합성유니트(37)는 상기 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c) 각각에서 조사된 적, 청, 녹색의 광을 조합하고, 상기 제1 내지 제3선형 반사패널(35a)(35b)(35c)에서 반사된 광이 동일 경로로 진행하도록 한다. 이를 위하여, 상기 색합성유니트(37)는 광경로 상에 회전 가능하게 설치된 것으로 적, 청, 녹색 칼라필터를 가지는 칼라 휠을 포함한다. 따라서, 상기 칼라 휠이 회전 구동되면서, 광경로 상에 상기 적, 청, 녹색 필터가 순차적으로 배치되어, 적, 청, 녹색의 레이저 광이 순차적으로 상기 스캐닝 미러(41) 쪽으로 진행되도록 한다.

상기 스캐닝 미러(scanning mirror)(41)는 왕복 회전 구동에 의하여 상기 선형 반사패널(35)에서 형성된 선형상의 기초 영상(C)을 상기 스크린(50) 상에 수직라인 단위로 주사하여 평면 영상(D)을 형성한다.

상기 광세기 조절유니트는 상기 레이저(31)에서 조사되는 광의 세기가 과전류 등에 의하여 과도하게 커지는 경우에 상기 스크린(50)에 주사되는 레이저 광의 세기를 제한한다.

이를 위하여 상기 광세기 조절유니트는 상기 레이저(31)와 상기 선형 반사패널(35) 사이에 배치된 광학 리미터(Optical Limiter)(40)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 상기 광학 리미터(40)는 상기 레이저(31)에서 조사된 입사광의 광세기 I_in의 증감에 대해 상기 광주사유니트로 향하는 출사광의 광세기 I_out를 비선형적으로 증감시킨다. 즉, 상기 광학 리미터(40)는 입사광의 광세기 I_in이 증가할수록, 출사광의 광세기 I_out의 증가율이 점차 떨어지게 되며, 광학 리미터(40)의 포화 광세기 I_{sat_OL} 이상이 되면, 출사광의 광세기 I_out은 더 이상 증가하지 않고 I_{out_sat}을 유지하게 된다. 따라서, 입사광의 광세기가 소정 값 이상이 되면 상기 출사광의 광세기를 제한하여 일정한 광세기의 출사광을 조사한다.

따라서, 레이저의 오동작으로 인하여 비정상적으로 과도한 레이저 광이 조사되는 경우, 상기 광학 리미터(40)를 통하여 출사광의 광세기가 I_{out_sat} 값으로 제한됨으로써 레이저 광에 의하여 시청자의 시야 손상 등을 방지할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)를 광원으로 포함하는 경우, 상기 광학 리미터(40)는 상기 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c) 각각에서 조사된 광의 진행 경로 상에 배치된 제1 내지 제3광학 리미터(40a)(40b)(40c)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치는 레이저(31), 광주사유니트, 광세기 조절유니트 및 투사광학계(39)를 포함한다. 여기서, 상기 레이저(31), 광주사유니트 및 투사광학계(39)는 제1실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치와 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 동일한 기능을 수행하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 광세기 조절유니트는 상기 광주사유니트의 오동작 등에 의하여 상기 스크린(50)의 일 부분에 과도한 광량이 입사되는 것을 방지한다. 이를 위하여 상기 광세기 조절유니트는 기계적으로 레이저 광을 차단하는 셔터(140)와, 상기 광주사유니트의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와, 상기 셔터(140)를 제어하는 셔터 제어부를 포함한다. 상기 셔터(140)는 상기 레이저(31)에서 조사된 광의 진행 경로 상에 배치되는 것으로, 상기 스크린(50)으로 향하는 광을 선택적으로 차단한다.

상기 셔터 제어부는 상기 에러 검출부를 통하여 상기 광주사유니트의 오동작으로 판단된 경우 상기 셔터(140)를 제어하여 상기 레이저(31)에서 조사된 광의 진행을 차단한다. 반면, 광주사유니트의 스캐닝 미러(41)가 정상적으로 동작하는 경 우, 상기 셔터 제어부는 상기 셔터(140)가 개방되도록 하여, 상기 레이저(31)에서 조사된 광이 상기 스캐닝 미러(41) 쪽으로 진행되도록 한다. 따라서, 스캐닝 미러의 오동작으로 인하여 비정상적으로 과도한 레이저 광이 스크린의 특정부분에 조사되는 것을 방지할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c)를 광원으로 포함하는 경우, 상기 셔터(140)는 상기 제1 내지 제3레이저(31a)(31b)(31c) 각각에서 조사된 광의 진행 경로 상에 배치된 제1 내지 제3셔터(40a)(40b)(40c)를 포함한다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 광학적 배치를 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치는 레이저(31), 광주사유니트, 광세기 조절유니트 및 투사광학계(39)를 포함한다. 여기서, 상기 레이저(31), 광주사유니트 및 투사광학계(39)는 제1실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치와 실질적으로 동일한 구조를 가지며, 동일한 기능을 수행하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 광세기 조절유니트는 상기 광주사유니트의 오동작 등에 의하여 상기 스크린(50)의 일 부분에 과도한 광량이 입사되는 것을 방지한다. 이를 위하여 상기 광세기 조절유니트는 상기 광주사유니트의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와, 레이저 스위칭 제어부를 포함한다. 상기 레이저 스위칭 제어부는 상기 에러 검출부를 통하여 상기 광주사유니트의 오동작으로 판단된 경우 상기 레이저(31)의 구동 전원을 차단하여 레이저 광이 조사되지 않도록 한다. 따라서, 스캐닝 미러의 오동작으로 인하여 비정상적으로 과도한 레이저 광이 스크린의 특정부분에 조사되는 것을 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 장치는 광학 리미터, 셔터 및 레이저 스위칭 제어부를 통하여 레이저에서 조사된 광을 제어함으로써, 스크린에 주사되는 레이저 광의 세기가 과도하게 되는 것을 방지할 수 있어서 시청자의 안전을 확보할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims

스크린에 레이저 광을 주사하여 영상을 표시하는 레이저 디스플레이 장치에 있어서,

레이저와;

상기 레이저에서 조사된 광을 주사하여 상기 스크린에 평면 영상이 제공되도록 하는 광주사유니트와;

상기 스크린에 주사되는 레이저 광의 세기를 제한하는 광세기 조절유니트와;

상기 레이저와 상기 스크린 사이에 배치되어, 상기 스크린으로 향하는 광을 확대 투과시키는 투사광학계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 광주사유니트는,

상기 레이저에서 조사된 광의 단면 형상이 선형상의 광이 되도록 입사광을 정형하는 실린드리컬 렌즈와;

입사된 선형상의 광을 화소 단위로 독립적으로 반사시켜 기초 영상을 형성하는 선형 반사패널과;

상기 선형 반사패널에서 형성된 선형상의 기초 영상을 상기 스크린 상에 주사하여 평면영상을 형성하는 스캐닝 미러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,

상기 레이저는 각각 적, 청, 녹색 파장의 광을 조사하는 제1 내지 제3레이저를 포함하고,

상기 실린드리컬 렌즈는 상기 제1 내지 제3레이저에서 조사된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈를 포함하며,

상기 선형 반사패널은 상기 제1 내지 제3실린드리컬 렌즈에서 정형된 광의 진행 경로 상에 각각 배치된 제1 내지 제3선형 반사패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제3항에 있어서,

상기 선형 반사패널과 상기 스캐닝 미러 사이에 배치되어, 상기 제1 내지 제3레이저 각각에서 조사된 적, 청, 녹색의 광을 조합하고, 상기 제1 내지 제3선형 반사패널에서 반사된 광이 동일 경로로 진행하도록 하는 색합성유니트를 더 포함하는 것을 특징을 하는 레이저 디스플레이 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 광세기 조절유니트는,

상기 레이저와 상기 광주사유니트 사이에 배치되며, 상기 레이저에서 조사된 입사광의 광세기 증감에 대해 상기 광주사유니트로 향하는 출사광의 광세기를 비선 형적으로 증감시키는 것으로, 상기 입사광의 광세기가 소정 값 이상이 되면 상기 출사광의 광세기를 제한하여 일정한 광세기의 출사광을 조사하는 광학 리미터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 광세기 조절유니트는,

상기 제1 내지 제3레이저 각각에서 조사된 광의 진행 경로 상에 배치되며, 상기 제1 내지 제3레이저 각각에서 조사된 입사광의 광세기 증감에 대해 상기 광주사유니트로 향하는 출사광의 광세기를 비선형적으로 증감시키는 것으로, 상기 입사광의 광세기가 소정 값 이상이 되면 상기 출사광의 광세기를 제한하여 일정한 광세기의 출사광을 조사하는 제1 내지 제3광학 리미터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 광세기 조절유니트는,

상기 레이저에서 조사된 광의 진행 경로 상에 배치되는 것으로, 상기 스크린으로 향하는 광을 선택적으로 차단하는 셔터와;

상기 광주사유니트의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와;

상기 에러 검출부를 통하여 상기 광주사유니트의 오동작으로 판단된 경우 상기 셔터를 제어하여 상기 레이저에서 조사된 광의 진행을 차단하는 셔터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 광세기 조절유니트는,

상기 제1 내지 제3레이저에서 조사된 광 각각의 진행 경로 상에 배치되는 것으로, 상기 스크린으로 향하는 광을 선택적으로 차단하는 제1 내지 제3셔터와;

상기 스캐닝 미러의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와;

상기 스캐닝 미러의 오동작으로 판단된 경우 상기 제1 내지 제3셔터를 제어하여 상기 제1 내지 제3레이저 각각에서 조사된 광의 진행을 차단하는 셔터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광세기 조절유니트는,

상기 광주사유니트의 오동작 여부를 검출하는 에러 검출부와;

상기 광주사유니트의 오동작으로 판단된 경우 상기 레이저의 구동 전원을 차단하는 레이저 스위칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.