KR20070079159A - 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서 - Google Patents

영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투사형 영상 디스플레이 기기(Projection Video Display Device)에서 명암비 향상을 위한 디바이스(Device)인 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는, 투사형 영상 디스플레이 장치에서 투사 렌즈로 제공되는 광로 상에서 광량을 조절하기 위하여 가동되는 가동부 및, 상기 가동부를 소정 각도 범위 내에서 회전 구동시키기 위한 고정부를 포함하고, 상기 가동부는 축에 의하여 고정부에 회전 가능하게 결합되며, 상기 가동부와 고정부의 축간 결합 안정성 확보를 위한 베어링을 포함하며, 상기 베어링은 1단 구조이거나, 2단 구조이고 축 선단의 안착부에 보압용 플레이트 스프링(Flate Spring)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
투사형 영상 디스플레이, 명암비, 셔터

Description

영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서{ADVANCED CONTRAST ENHANCER OF VIDEO DISPLAY DEVICE}
도1은 투과형 LCD를 사용한 투사형 영상 디스플레이 장치의 구조를 나타낸 도면
도2는 DLP의 라이트 엔진(Light Engine)에서 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)를 적용한 예를 나타낸 도면
도3은 LCos의 라이트 엔진(Light Engine)에서 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)를 적용한 예를 나타낸 도면
도4는 명암비 향상용 디바이스로서 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 동작 원리를 나타낸 도면
도5는 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 구조를 나타낸 사시도
도6은 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 내부 구조를 나타낸 도면
도7은 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 회전축 결합 구조의 일 실시예를 나타낸 도면
도8은 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 회전축 결합 구조의 다른 실시예를 나타낸 도면
도9는 도8에 나타낸 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 회전축 결합 구조의 단면도
본 발명은 투사형 영상 디스플레이 기기(Projection Video Display Device)에서 명암비 향상을 위한 디바이스(Device)인 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)에 관한 것이다.
최근 영상 디스플레이 장치는 얇고 가벼우면서도 큰 화면을 제공하고 있다. 이러한 대 화면의 영상 디스플레이 장치로 투사형 TV가 있다. 대 화면의 영상 디스플레이 장치에서는 해상도 뿐만 아니라 명암비, 휘도, 시야각 등 시청자들의 시청 환경에 영향을 미치는 요소들에 대한 성능 향상이 요구된다.
명암비의 경우는 명암비가 높을수록 화면의 구분을 뚜렷하게 해주고, 보다 정확한 컬러를 표현할 수 있게 된다. 이와 같은 명암비 향상을 위한 디바이스(Device)로 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)가 적용되고 있다.
어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는 투사되는 광 경로 상에서 조리개와 유사하게 광량을 조절해 줌으로써 명암비를 향상시키는 기법이다. 따라서, 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는 명암 비 향상을 위하여 적절한 타이밍으로 구동되어야 하고, 이러한 기계적/기구적 구동에서 안정성과 함께 주파수 안정화, 부공진(QR Mode) 발생을 줄여주기 위한 기술수단이 요구된다.
본 발명의 목적은 투사형 영상 디스플레이 장치에서 명암비 향상을 위한 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 구동 특성 및 주파수 안정화, 부공진을 제거할 수 있는 구조의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는, 투사형 영상 디스플레이 장치에서 투사 렌즈로 제공되는 광로 상에서 광량을 조절하기 위하여 가동되는 가동부 및, 상기 가동부를 소정 각도 범위 내에서 회전 구동시키기 위한 고정부를 포함하고, 상기 가동부는 축에 의하여 고정부에 회전 가능하게 결합되며, 상기 가동부와 고정부의 축간 결합 안정성 확보를 위한 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서, 상기 베어링은 1단 구조인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서, 상기 베어링은 2단 구조인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서, 상기 베어링 선단의 축 결합부에는 보압용 플레이트 스프링(Flate Spring)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는 투사형 영상 디스플레이 장치에서 반사형 혹은 투과형 마이크로 디스플레이 디바이스(MD)와 스크린(Screen) 사이에 조리개처럼 광량을 조절해 주는 구조물(판)을 삽입하고 이를 구동하여 투사렌즈에 제공되는 영상 정보가 포함된 광량을 조절해 줌으로써 명암비를 향상시키는 장치이다. 이러한 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는 기구적으로 구동되어 광량에 변화를 주는 방법을 사용하기 때문에 구동 중에 발생할 수 있는 내적인 요인이나 외적인 요인에 의한 비정상적 동작이 유발될 수 있다. 그러므로, 명암비 향상용 디바이스의 구동특성 및 주파수 특성의 안정화, 부공진 제거에 효과적인 기술수단이 요구된다.
본 발명에서는 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 가동부와 고정부 간의 축 결합 구조에 베어링을 사용함으로써 구동 축간 경사 및 유동으로 인한 구조적 불안정을 해소하고, 이에 따른 광학적 안정성을 확보한다. 또한, 축 선단의 상대 안착 구조물과의 사이 갭(gap)에 보압용 플레이트 스프링(Flate Spring)을 개입시켜 축 결합 구조의 안정성을 배가시켜 주었다.
먼저, 투사형 영상 디스플레이 장치와 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 원리 및, 그 구조부터 살펴본다.
도1은 투과형 LCD(HTPS)를 사용한 투사형 영상 디스프레이 장치의 예를 보여준다. 램프(10)에서 나온 빛이 조명계 렌즈(11)와 반사경(Dichroc Mirror, Mirror)(12)를 거쳐 R/G/B 각의 투과형 LCD(HTPS)(13r,13g,13b)에 균일하게 조명 되고, 투과형 LCD(HTPS)에 의해서 영상정보가 입력된 빛은 프리즘(X-prism)(14)에 의해서 컬러 합성되고, 이 합성된 빛이 명암비 향상용 디바이스(15)와 투사렌즈(Projection Lens)(16)를 통해 스크린(Screen)까지 도달하게 된다. 명암비 향상용 디바이스-어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)(15)는 투사렌즈(16) 구조물 내의 광 경로 상에 삽입 또는 부착되며, 분석된 화면 정보에 따라 광량을 조절함으로써 명암비를 향상시킨다.
도2는 DLP의 라이트 엔진(Light Engine)에서 명암비 향상 디바이스를 적용한 투사 광학계를 보여준다. 위의 투과형 LCD를 사용한 시스템처럼 명암비 향상 디바이스를 적용하여 보다 높은 명암비를 구현할 수 있다. 즉, 램프(20)에서 나온 빛이 인터그레이터(intergrator)(21)와 컬러 휠(Color Wheel)(22), 렌즈(23)를 거쳐 프리즘(TIR Prism)에 입사되고, DMD 패널(25)에 의해서 영상 정보가 입력된 빛이 프리즘(24)과 명암비 향상용 디바이스(26), 투사렌즈(27)를 통해 스크린까지 도달하게 되는 것이다.
도3은 LCoS(Liquid Crystal on Sillicon)의 라이트 엔진(Light Engine)에서 명암비 향상용 디바이스를 적용한 투사 광학계를 보여준다. 위의 투과형 LCD를 사용한 시스템처럼 명암비 향상 디바이스를 적용하여 보다 높은 명암비를 구현할 수 있다. 즉, 램프(30)에서 나온 빛이 PSC(31), 반사경(Dichroic Mirror, Mirror)(32)를 거쳐 R/G/B PBS(Polarized Beam Splitter) 및 프리즘을 포함하는 합성계(33)에 의해서 영상정보 입력 및 합성이 이루어지고, 명암비 향상 디바이스(34)와 투사렌즈(35)를 통해서 스크린까지 도달하게 되는 것이다.
도4는 명암비 향상용 디바이스의 구조 및 동작 원리를 표현하고 있다. 명암 비 향상용 디바이스의 구조는 도면에서 보듯이 빛이 투과되는 광로 상에서 셔터판(40)이 조리개처럼 광로를 개폐 함으로써, 이 곳을 통과하여 투사되는 광량을 화면 정보에 따라 조절하는 방법으로 명암비를 향상시키는 원리를 갖고 있다. 즉, 명암비 향상용 디바이스 구조는 도4에 나타낸 바와 같이 결상된 화면 정보가 진행하는 경로에 위치된, 투사렌즈 광 투과 영역의 반경과 동일한 내경을 갖는 빛 가림막 형상이며, 빛 가림막-셔터판(40)이 화면 구성 정보의 명암에 따라 적당한 각도로 회전하고, 이와 같이 셔터판(40)이 회전함에 따라서 투사 광량을 조절함으로써 명암비 향상이 이루어지는 것이다.
도4에서 (a)는 광로를 전부 열었을 경우(Full Opne)이며 가장 밝은 화면이 되고, (b)는 광로의 절반 가량을 닫았을 경우(Half Close)이며 중간 밝기 화면이 되고, (c)는 광로를 거의 전부 닫았을 경우(Full Close)이며 가장 어두은 화면이 된다.
도5는 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 구조를 나타낸 사시도이다.
투사형 영상 디스플레이 장치에서 투사 렌즈로 제공되는 광로 상에서 광량을 조절하기 위하여 가동되는 가동부(50) 및, 상기 가동부를 소정 각도 범위 내에서 회전 구동시키기 위한 고정부(60)로 이루어진다. 상기 가동부(50)는 고정부(60)에 회전 가능하게 회전축(70)으로 결합된다.
상기 가동부(50)에는 상기 회전축(70)이 장착되기 위한 축 결합부(51)가 형성되며, 도면에서 볼 때 그 일측(상측)에 셔터판(52)이 부착된다. 이 셔터판(52)은 투사 광로 상에서 광량을 조절하게 된다. 광량 조절을 위하여 상기 셔터판(52)에는 투사렌즈 광 투과 영역의 반경과 동일한 내경(43)을 갖게 되며, 투사 광에 대한 완전한 차단이 일어나지 않도록 최소한의 광 투과를 보장하기 위한 윈도우(54)을 포함한다. 그리고 상기 가동부(50)는 도면에서 볼 때 그 타측(하측)에 가동부 구동을 위한 코일(55)이 구비된다. 상기 코일(55)은 고정부(60)에 설치되는 마그네트 및 요크와의 전자기력을 토대로 하여 가동부(50)가 회전 구동되도록 하기 위한 요소이며, 케이블(56)에 의해서 전기적으로 연결된다.
도6은 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 내부 구조를 나타낸 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이 가동부(50)가 회전축(70)에 의해서 고정부(60)에 회전 가능하게 결합되며, 가동부(50)의 상측으로는 셔터판(52)이 투사 광로 상에 위치하고, 가동부(50)의 하측에는 구동용 코일(55)이 구비된다. 구동용 코일(55)은 와인딩 코일(Winding Coil)이거나 PCB 기판에 삽입된 파인 패턴 코일(Fine Pattern Coil)일 수 있다. 고정부(60)에는 상기 코일(55)과 상호 전자기적인 작용을 하기 위한 마그네트(Magnet)(61) 및 요크(Yoke)(62)가 설치된다. 여기서 마그네트(61)는 2극 마그네트를 사용하며 고정부(60)에 요크(62)와 함께 고정된다.
상기 가동부(50) 및 고정부(60)로 이루어지는 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)는 광 경로 상에서 투사렌즈 어셈블리(80)에 설치된다.
화면 분석 정보에 따라 케이블(56)을 통해서 코일(55)에 전기신호가 인가되 면 코일(55)과 마그네트(61)-요크(62) 간의 전자기력에 의해 가동부(50)는 회전축(70)을 중심으로 소정각도 회전하게 되고, 이에 따라 셔터판(52)이 투사 광로 상에서 앞서 도4를 참조로 설명한 것처럼 광량을 조절함으로써 명암비를 향상시켜 준다.
이와 같이 투사 광로 상에서 그 광량을 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 구동에 의해 조절함에 있어서, 그 구동 특성과 주파수 특성을 안정화시키고, 부공진 발생을 방지하기 위해서는 축간 결합 안정성이 가장 중요한 요소 중의 하나이다.
본 발명에서는 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast E의 회전축 결합 구조에서 단순 결합 구조를 벗어나, 1단 혹은 다단의 베어링 구조를 적용하였다. 또한, 축 선단의 상대 안착 구조물과의 사이 갭(gap)에 보압용 플레이트 스프링(Flate Spring)을 개입시켜 축 결합 구조의 안정성을 배가시켜 주었다.
도7은 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 회전축 결합 구조의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 가동부(50)의 축 결합부(51)에 장착되는 회전축(70)에 대하여 1단의 베어링(71)을 적용한 경우를 보여주고 있다. 베어링(71)을 적용하게 되면 회전 구동시의 안정성이 확보될 뿐만 아니라, 회전축(70)과 가동부-고정부의 결합 시 단품 및 조립 편차에 의한 축간 경사가 베어링 지지 구조에 의해서 극복되므로, 유동으로 인한 구동 특성 및 주파수 특성 악화를 방지할 수 있게 된다. 구동 특성 및 주파수 특성의 안정화는 곧 부공진(QR Mode) 발생을 억제하는 효과를 가져온다.
도8 및 도9는 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 회전축 결합 구조의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 가동부(50)의 축 결합부(51)에 장착되는 회전축(70)에 대하여 2단의 베어링(71,72)을 적용한 경우를 보여주고 있다. 2단의 베어링(71,72)을 적용하게 되면 회전 구동 시의 안정성이 더욱 확보될 뿐만 아니라, 회전축(70)과 베어링 간의 편차, 즉 단품에 의해 발생되는 조립 편차를 개선하여 축간 경사와 유동을 감소시킬 수 있게 된다. 따라서, 명암비 향상용 디바이스의 구동 특성 및 주파수 특성이 안정화되고, 부공진도 제거된다.
또한, 회전축(70) 선단의 상대 안착 구조물(60)과의 사이 갭(gap)에 안착시킨 보압용 플레이트 스프링(73)의 탄발력에 의하여 축 선단부와 안착 구조물 사이의 안정된 지지력이 확보되므로, 구동 안정성이 배가되고 회전축과 베어링 간의 편차에 의해서 발생되는 축간 경사와 유동을 더욱 감소시킬 수 있게 된다.
여기에 적용된 플레이트 스프링(73)은 앞서 설명한 도7의 실시예에도 적용될 수 있으며, 플레이트 스프링(73)은 그 실시예로써 원판 형상이고, 그 가운데의 중공부(73a)는 축(70) 선단이 관통될 수 있도록 홀 형상으로 이루어지며, 이 홀의 가장자리로 탄발력을 갖추기 위한 날개부(73b)가 펼쳐진 구조를 이루고 있다.
본 발명에 따른 투사형 영상 디스플레이 장치에서의 명암비 향상용 디바이스는 1단 혹은 2단 이상의 베어링 지지 구조 및 보압용 플레이트 스프링을 기반으로 하여 가동부와 고정부가 결합되고, 가동부에 의한 투사 광량 조절 동작에서 구조적인 안정성이 확보된다.
따라서, 어드밴스드 콘트라스트 인핸서(Advanced Contrast Enhancer)의 구동 특성 및 주파수 특성 안정화를 기반으로 기기에 대한 동작 신뢰성이 보장되고, 부공진(QR Mode)을 제거할 수 있게 되므로 명암비 향상에 의한 고선명 투사 영상의 구현이 가능하게 된다.

Claims (4)

  1. 투사형 영상 디스플레이 장치에서 투사 렌즈로 제공되는 광로 상에서 광량을 조절하기 위하여 가동되는 가동부 및, 상기 가동부를 소정 각도 범위 내에서 회전 구동시키기 위한 고정부를 포함하고, 상기 가동부는 축에 의하여 고정부에 회전 가능하게 결합되며, 상기 가동부와 고정부의 축간 결합 안정성 확보를 위한 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링은 1단 구조인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링은 2단 구조인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 선단의 축 결합부에는 보압용 플레이트 스프링(Flate Spring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 기기의 어드밴스드 콘트라스트 인핸서.
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