KR20100012546A - 프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템 - Google Patents

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KR20100012546A
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Abstract

본 발명은 프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 프로젝션 디스플레이장치를 복수 개 적층하여 대형 월디스플레이 시스템을 구성하는 경우, 각각의 프로젝션 디스플레이장치의 스크린의 경계에서의 영상의 유격을 방지하고, 스크린의 두께를 최소화할 수 있는 프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템에 관한 것이다.
프로젝션, 스크린, 월디스플레이, 굴절

Description

프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템{PROJECTION DISPLAY DEVICE AND WALL DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게, 프로젝션 디스플레이장치를 복수 개 적층하여 대형 월디스플레이 시스템을 구성하는 경우, 각각의 프로젝션 디스플레이장치의 스크린의 경계에서의 영상의 유격을 방지하고, 스크린의 두께를 최소화할 수 있는 프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템에 관한 것이다.
최근, 대형 디스플레이장치의 사용이 증가하고 있다. 단지 개인 또는 가정용 디스플레이장치로서가 아닌, 공공 장소 또는 광고용 목적으로 대형 월디스플레이의 사용이 증가하고 있다.
그러나, 상용 디스플레이장치의 크기가 대형화되고 있지만 단일 디스플레이장치를 대형 월디스플레이(wall display) 시스템을 가능하게 할 정도로 크게 제작할 수 없으며, 단일 디스플레이장치의 크기는 그 크기에 비례하여 가격이 기하급수적으로 증가되므로, 대형 월디스플레이(wall display) 시스템 등을 구현하기 위해서 복수 개의 디스플레이장치를 적층하여, 궁극적으로 표현하려고 하는 전체 영상 을 구성하는 영상의 일부를 각각의 디스플레이장치에 표시하도록 하여, 대형 월디스플레이(wall display) 시스템을 구현하는 것이 경제적이다.
대형 월디스플레이(wall display) 시스템을 구현하기 위한 셀(cell) 디스플레이장치로서, 다양한 방식의 디스플레이장치가 사용될 수 있다. LCD, PDP 등의 박형 디스플레이장치가 사용될 수도 있으며, 프로젝션 방식의 디스플레이장치가 사용될 수도 있다.
프로젝션 디스플레이장치가 사용되는 경우, 하우징과 반사용 벡미러 등의 크기 등을 조절하면 단일 디스플레이장치의 크기를 다양하게 구성할 수 있으며, LCD, PDP 패널을 사용하는 디스플레이장치와 달리 인접한 다른 셀(cell) 디스플레이장치와의 경계면에서의 영상 손실을 축소할 수 있으며, 비용적인 측면에서 유리하다.
그러나, 대형 월디스플레이(wall display) 시스템을 구현하기 위한 셀(cell) 디스플레이장치로서 프로젝션 디스플레이장치가 사용되는 경우도 각각의 프로젝션 디스플레이장치의 광축의 편심여부와 전면에 구비된 스크린에서의 굴절에 의하여 영상이 손실되는 부분 또는 영상이 이격된 부분이 존재할 수 있다.
각각의 셀(cell) 디스플레이장치의 경계면에서 영상의 유격이 발생하면, 월디스플레이(wall display) 시스템이 표현하려고 하는 전체 영상의 품질이 손상될 수 있으므로, 이를 해결하는 방법이 필요하다.
그리고, 이와 같은 영상의 유격 또는 손실과 관련된 문제는 단지 월디스플레이(wall display) 시스템만의 문제가 아닌 일정한 두께와 굴절율을 가진 스크린이 사용되는 프로젝션 디스플레이장치 내부의 광축이 편심된 경우, 스크린의 위치 또 는 크기와 영상의 위치 또는 크기가 일치되지 않는 문제점으로 귀결될 수 있다.
본 발명은 프로젝션 디스플레이장치에서 광축이 편심되어도 영상의 손실없이 투사된 영상을 표현할 수 있으며, 특히 프로젝션 디스플레이장치를 복수 개 적층하여 대형 월디스플레이 시스템을 구성하는 경우, 각각의 프로젝션 디스플레이장치의 스크린의 경계에서의 영상의 유격 또는 손실을 방지하고, 스크린의 두께를 최소화할 수 있는 프로젝션 디스플레이장치 및 월디스플레이 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일측에 개방구가 형성되며, 상기 개방구를 형성하는 서로 대향하고 평행한 한 쌍의 측면의 두께가 서로 다른 하우징, 상기 하우징 내부에 장착되고, 입력된 영상을 투사광으로 변환시켜 투사하는 광학엔진, 상기 광학엔진에서 투사된 투사광을 상기 개방구 방향으로 반사시키며, 상기 하우징 내부에 경사지게 고정된 백미러 및, 상기 하우징의 개방구에 장착되는 스크린을 포함하며, 상기 백미러에 반사된 투사광의 광축이 편심된 프로젝션 디스플레이장치를 제공한다.
이 경우, 상기 하우징의 측면의 두께는 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로 상기 광축이 편심된 반대방향의 측면의 두께가 더 두꺼울 수 있다.
또한, 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로, 상기 스크린의 두께가 T이며 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점에 입사한 투사광의 굴절각이 θ1과 θ2인 경우, 각각의 측면의 두께는 tan(θ1) * T 와 tan(θ2) * T인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로, 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점 중 어느 하나에 입사한 투사광의 굴절각이 θ이며, 상기 꼭지점을 형성하는 상기 하우징의 두께가 t인 경우, 상기 스크린의 두께는 t / tan(θ) 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일측에 개방구가 형성되며, 상기 개방구를 형성하는 서로 대향하고 평행한 한 쌍의 측면의 두께가 서로 다르며, 동일한 크기를 갖는 적층된 직육면체 형상의 복수 개의 하우징, 각각의 상기 하우징 내부에 장착되고, 입력된 영상을 투사광으로 변환시켜 투사하는 광학엔진, 상기 광학엔진에서 투사된 투사광을 상기 개방구 방향으로 반사시키며, 상기 하우징 내부에 각각 경사지게 고정된 백미러 및, 상기 하우징의 개방구에 각각 장착되는 스크린을 포함하며, 상기 백미러에 반사된 투사광의 광축이 동일한 방향으로 편심된 월디스플레이 시스템을 제공한다.
이 경우, 상기 하우징의 측면의 두께는 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로 상기 광축이 편심된 반대방향의 측면의 두께가 더 두꺼운 것이 바람직하다.
또한, 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로, 상기 스크린의 두께가 T이며 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점에 입사한 투사광의 굴절각이 θ1과 θ2인 경우, 각각의 측면의 두께는 tan(θ1) * T 와 tan(θ2) * T인 것이 바람직하다.
또한, 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로, 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점 중 어느 하나에 입사한 투사광의 굴절각이 θ이며, 상기 꼭지점을 형성하는 상기 하우징의 두께가 t인 경우, 상기 스크린의 두께는 t / tan(θ) 인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치는 그 내부의 광축이 편심되어도 영상의 손실 또는 유격없이 투사된 영상을 스크린을 통해 표현할 수 있다.
또한, 상기 프로젝션 디스플레이장치를 복수 개 적층하여 대형 월디스플레이 시스템을 구성하는 경우, 최적의 두께를 갖는 스크린을 사용하여도 각각의 프로젝션 디스플레이장치 사이의 영상 사이에 발생하던 유격을 최소화 또는 제거할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치의 단순화된 단면도를 도시한다. 상기 프로젝션 디스플레이장치(100)는 외관을 이루는 하우징(20)과, 상기 하우징(20) 전면에 형성된 개방구에 장착되는 스크린(40)과, 상기 하우징(20) 내부에 장착되는 광학엔진(10)과, 상기 하우징(20)의 내주면에 장착되어, 상기 광학엔진(10)으로부터 방출되는 투사광을 영상으로 맺히게 하는 스크린(40) 방향으로 반사시키는 백미러(30) 등을 구비한다.
도 1에 도시된 단면도에서, 상기 하우징(20)의 개방구는 상기 하우징의 서로 마주보는 두 쌍의 측면들에 의하여 형성된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 상기 측면들 중 상면(20a)와 하면(20b)가 도시된다.
그리고, 상기 광학엔진(10)에서 투사된 투사광은 상기 백미러(30)에 의해 반사되어, 상기 스크린(40) 방향으로 확대 투사되고, 상기 스크린(40)에서 영상으로 맺히게 되어 사용자는 스크린에 맺힌 영상을 감상할 수 있다.
상기 백미러(30)는 입사각과 반사각이 대략 동일하게 상기 투사광을 반사시켜 상기 스크린(40) 방향으로 확대 투사하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 백미러(30)에 의하여 반사된 투사광을 상기 백미러(30) 뒷편으로 가상으로 연장시키면, 상기 스크린(40)과 직교하는 일정한 축(軸)에 수렴될 수 있으며, 이를 가상의 광축(光軸)이라고 정의한다.
이와 같이, 상기 스크린(40)과 수직한 가상의 광축(光軸)은 도 1에 도시된 실시예에서, 스크린의 정중앙을 지나지 않고 그 상측으로 편심되어 있다.
상기 광축이 편심되는 이유는 백미러(30)의 위치가 하우징의 상부에 존재하기 때문이며, 프로젝션 디스플레이장치(100)의 전면 방향 전체를 스크린으로 구성하기 위해서, 광학엔진(10)은 상기 백미러(30)에 의하여 반사된 투사광과 간섭되지 않도록 하우징(20)의 내측 하부에 장착되며, 상기 백미러는 상기 광학엔진(10) 상부에 위치하도록 배치될 수 있기 때문이다.
따라서, 도 1에 도시된 실시예와 같이, 육면체 하우징(20) 내부에 광학엔진(10)을 배치하고 백미러(30)를 배치하는 경우, 상기 백미러(30)에 의하여 반사된 투사광이 상기 광학엔진(10)에 의하여 간섭받지 않고, 상기 스크린(40) 전체에 투사광을 반사시킬 수 있으며, 프로젝션 디스플레이장치(100)의 높이와 스크린의 높이를 동일하게 구성할 수 있다.
그러므로, 이러한 백미러(30)와 상기 광학엔진(10)의 위치관계는 다음과 같이 일반화될 수 있다. 상기 백미러(10)는 상기 하우징(20)의 개방구와 대향하는 내벽면과 상기 하우징의 내측 상면에 접하도록 상기 하우징(20) 내부에 경사지게 고정된다.
또한, 상기 광학엔진(10)은 상기 개방구보다 상기 개방구와 대향하는 내벽면 즉, 상기 백미러(30)의 일단이 고정된 하우징의 내벽면에 더 가깝게 상기 하우징의 내부 바닥면에 장착될 수 있다.
그리고, 월디스플레이(wall display) 시스템 등을 구성하기 위한 프로젝션 디스플레이장치의 경우, 프로젝션 디스플레이장치(100)의 높이와 스크린의 높이를 동일하게 구성하여야 전체 영상의 유격을 최소화할 수 있으므로, 도 1에 도시된 구조로 구성요소들이 하우징 내부에 장착되는 것이 유리하다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치(100)는 또한 다음과 같은 특징을 갖는다. 상기 하우징(20)을 구성하는 벽면의 두께가 각각 상기 광축의 편심된 방향에 따라 각각 달라질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전술한 광축(A)가 하우징(20)의 측단면을 기준으로 상측으로 편심되어 있으며, 상기 하우징(20)을 구성하는 하우징의 상부 벽면인 상면(20a)과 하부 벽면인 하면(20b)의 두께는 각각 t1과 t2이다.
상기 광축(A)이 편심되면, 광축의 편심에 의한 영상 유격 등을 최소화 또는 제거하기 위하여 상기 하부 벽면(20b)의 두께(t2)는 상부 벽면(20a)의 두께(t1)보다 두껍게 구성된다.
이에 대한 자세한 원리는 도 2 내지 도 6을 이용하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 광축이 편심된 프로젝션 디스플레이장치(100)를 이용하여, 월디스플레이(wall display) 시스템(500)을 구성하는 경우의 사시도이다.
각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)는 독립적으로 제공되는 입력신호를 영상으로 변환하여, 사용자에게 제공한다.
상기 프로젝션 디스플레이장치(100)는 각각 동일한 영상을 함께 제공할 수도 있고, 하나의 큰 영상을 각각 분할하여 제공할 수 있다.
후자의 경우, 전술한 바와 같이, 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)의 하우징을 구성하는 상부 벽면과 하부 벽면의 두께의 차이가 없다면, 영상의 손실 또는 유격이 발생할 수 있다.
도 3는 각각 일정한 방향으로 광축이 편심된 적층된 프로젝션 디스플레이장치(100)의 경계(L) 부근에서의 단면도를 도시한다.
구체적으로 도 3(a)는 입사각이 큰 투사광(transmitted light 1, tl1)을 기준으로 스크린(40)의 두께를 결정하는 경우이며, 도 3(b)는 입사각이 작은 투사광(tl2)을 기준으로 스크린(40)의 두께를 결정하는 경우이다. 여기서 입사각이 크거나 작음은 두 가지 입사각의 크기가 상대적으로 크거나 작음을 의미하는 것이다.
도 3에서 상기 투사광(tl2)은 상기 투사광(tl1) 보다 상대적으로 크기 때문에 입사각이 상태적으로 크다고 설명한다.
또한, 입사각이 크고 작음이란, 상기 프로젝션 디스플레이장치(100)를 구성하는 하우징(20)과 상기 스크린(40)에 의하여 형성된 꼭지점으로 입사하는 투사광의 입사각을 기준으로 구분될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광축(A)은 상측으로 편심되어 있으므로, 각각의 꼭지점에 도달하는 광축으로부터의 투사광의 스크린으로의 입사각은 적층된 프로젝션 디스플레이장치(100) 중 상부에 위치한 프로젝션 디스플레이장치(100)의 입사각(b)이 하부에 위치한 프로젝션 디스플레이장치(100)의 입사각(a) 보다 크게 된다.
도 3에서, 상측 꼭지점으로 입사하는 투사광은 입사각(a)이 작은 투사광(tl2)이며, 하측 꼭지점으로 입사하는 투사광은 입사각(b)이 큰 투사광(tl1)이다. 복수 개의 적층된 디스플레이장치(100)의 경계(L) 부근의 단면도는 상측 꼭지점으로 입사하는 입사각(a)이 작은 투사광(tl2)과 하측 꼭지점으로 입사하는 입사각(b)이 큰 투사광(tl1)이 함께 도시된 것이다. 또한, 도 3에 도시된 프로젝터를 구성하는 하우징(20)의 상부 벽면과 하부 벽면의 두께는 동일한 것으로 가정한다.
먼저, 입사각이 큰 투사광(tl1)을 기준으로 스크린의 두께를 결정하는 경우인 도 3(a)를 검토하기로 한다.
상기 광학엔진(10)에서 투사되고 상기 백미러(30)에서 반사된 투사광이 모두 손실없이 상기 스크린(40)의 내면에 도달됨을 가정한다.
그리고, 상기 스크린(40)의 굴절율이 n 이라고 가정하고, 각각의 입사각(a, b)에 대한 굴절각은 각각 a'와 b'가 될 것이다. 각각의 입사각(a, b)이 굴절되는 정도는 상기 스크린의 굴절율 n에 따른다.
도 3(a)는 입사각이 큰 투사광(tl1)을 기준으로 스크린(40)의 두께를 결정하는 경우이므로, 입사각이 b 이며, 굴절각이 b'인 투사광이 스크린(40)과 하우징(20)이 만나는 하부 꼭지점으로 입사하여, 굴절률이 n인 스크린을 관통하는 동안 굴절되어 스크린(40)의 전면 최하단에 도달하게 된다.
즉, 입사각이 큰 투사광(tl1)을 기준으로 결정된 스크린의 두께는 T1 이다. 그러나, 스크린의 두께가 T1인 경우, 입사각이 a 이며, 굴절각이 a'인 투사광이 스 크린(40)과 하우징이 만나는 상부 꼭지점으로 입사되어, 굴절률이 n인 스크린을 관통하는 동안 굴절되어 스크린(40)의 전면 최상단이 아닌 최상단 하부로 유격(d) 만큼 이격된 지점에 도달하게 된다.
물론, 전술한 바와 같이 각각의 꼭지점으로 도달되는 투사광은 각각 영상의 손실없이 도달된다는 가정을 하였으므로, 손실되는 영상이 없다고 하더라도, 도 3(a)에 도시된 실시예에서, 유격(d) 만큼 영상이 이격된 상태로 사용자에게 제공될 것이므로, 하나의 영상을 구현하는 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)의 경계선이 영상의 유격에 의하여 부각될 것이다.
반면, 도 3(b)는 입사각이 작은 투사광(tl2)을 기준으로 스크린의 두께를 결정하는 경우이므로, 입사각이 a 이며, 굴절각이 a'인 투사광이 스크린(40)과 하우징이 만나는 상부 꼭지점으로 입사되어, 굴절률이 n인 스크린을 투과하는 동안 굴절되어 스크린(40)의 전면 최상단에 도달하게 된다. 입사각이 상대적으로 작은 투사광을 기준으로 스크린의 두께(T2)가 결정되므로, 도 3a에 도시된 입사각이 상대적으로 큰 투사광을 기준으로 스크린의 두께를 결정하는 경우보다 스크린의 두께(T1<T2)가 커진다는 단점이 있다. 스크린의 두께가 두께워지면, 스크린에 도달한 투사광에 의한 영상의 밝기가 떨어지며, 제품의 단가와 무게 등을 증가시킬 수 있으므로 바람직한 방법이 될 수 없다.
이 경우, 입사각이 b 이며, 굴절각이 b'인 투사광이 스크린(40)과 하우징이 만나는 하부 꼭지점으로 입사된 투사광(tl3)은 스크린(40)의 전면까지 도달하지 못하며, 굴절률이 n인 스크린을 관통하는 동안 굴절되어 스크린(40)의 전면 최하단에 도달되는 투사광은 하부 꼭지점으로 입사하는 투사광이 아닌 하부 꼭지점에서 하부 꼭지점에서 위쪽으로 "e" 거리만큼 이격된 지점으로 입사하는 투사광이다.
물론, 상기 광학엔진(10)에서 투사된 투사광의 최하단이 "e" 거리만큼 하우징의 하부 꼭지점에서 상부로 이격된 지점에 도달되도록 하면, 실제 사용자가 스크린(40)을 통하여 느낄 수 있는 영상의 유격은 발생하지 않을 수 있다. 그러나, 스크린(40)의 두께가 두꺼워지며, 백미러(30) 등을 조절하여 스크린(40)의 내벽면에서 투사광이 도달되는 범위를 조절해야 하는 번거로움이 존재하므로 바람직하지 않다.
따라서, 영상의 손실없이 이격거리(e)를 감안하여 투사광이 제공되는 경우라도, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 입사각(a)이 상대적으로 작은 투사광을 기준으로 스크린(40)의 두께를 결정하게 되면, 스크린의 크기가 지나치게 두꺼워질 수 있다.
월디스플레이(wall display) 시스템을 구성하는 프로젝션 디스플레이장치(100)의 스크린의 두께가 두꺼워진다는 것은 영상을 어둡게 할 수 있으며, 스크린(40)의 무게를 증가시키며 하우징(20)에 스크린(40)의 장착을 어렵게 할 수 있다.
그러므로, 최적화된 스크린(40)의 두께 "T"가 결정된 뒤, 인접한 프로젝션 디스플레이장치(100)에서 제공되는 영상의 유격 등이 존재하지 않을 수 있는 방법이 필요하다.
도 3에 도시된 실시예는 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께가 T로 일정한 경우에 관하여 설명하였다. 하우징(20)의 상면과 하면의 두께가 T로 일정한 경 우, 편심된 광축에 의하여, 하우징(20)과 스크린(40)에 의하여 형성된 꼭지점으로 입사되는 투사광에 의하여 하우징(20)의 개구부에 장착된 스크린(40)의 두께를 결정하는 방법을 고려하였다.
도 4는 전술한 문제점들을 해결하기 위한 방법으로서 광축이 편심되고, 상기 하우징(20)의 두께가 동일하지 않은 적층된 프로젝션 디스플레이장치(100)의 경계선(L) 부근에서의 단면도를 도시한다.
도 4에 도시된 단면도는 하우징(20)의 측면과 평행하며, 상기 광축(A)을 포함하는 하우징의 종단면도이다.
도 3에 대한 전술한 설명에 기재된 바와 같이, 상기 최적화된 스크린의 두께는 "T"로 결정된 상태에서, 광축이 편심된 적층된 프로젝션 디스플레이장치(100) 각각이 형성하는 화면 사이의 유격을 최소화하기 위하여, 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치(100)는 하우징(20)의 상면(20a)의 두께(T1)과 하면(20b)의 두께(T2)는 동일하지 않다.
즉, 하우징(20)을 구성하는 벽면 중 단면을 기준으로 상면(20a)과 하면(20b)의 두께를 달리하여, 상기 스크린(40)의 내측면과 상기 하우징(20) 상면(20a)과 하면(20b)에 의하여 형성된 꼭지점에 각각 입사하는 투사광이 굴절율이 n인 스크린을 통과하는 경우, 각각의 꼭지점에 입사한 투사광(tl1, tl2)은 상기 스크린(40)의 전면 상단(tl2가 도달)과 하단(tl1이 도달)에 도달하여, 거의 동일한 지점에 수렴되어 영상의 유격이 발생하지 않는다.
그리고, 전술한 도 3에 도시된 바와 같이, 입사각이 작은 투사광을 기준으로 스크린의 두께를 결정하는 것이 아니므로, 최적의 두께(T)를 갖는 스크린(40)을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 하우징의 상면(20a)과 하면(20b)의 두께를 결정하는 방법을 설명한다.
최적의 스크린(40)의 두께(T)와 각각의 꼭지점으로 입사되는 투사광(tl1, tl2)의 굴절각(a'와 b') 그리고 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께 (t1, t2)의 관계는 다음과 같이 정의될 수 있다.
물론, 아래의 식은 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께 (t1, t2)가 최적의 스크린(40)의 두께(T)에 근거하여 산출될 수 있다는 의미이며, 반대로 스크린(40)의 두께(T)가 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께 (t1, t2)에 근거하여 산출될 수도 있음을 의미한다.
tan(b') = t1 / T .... 식(1)
tan(a') = t2 / T .... 식(2)
따라서, 만일 최적의 스크린 두께 T가 결정된 뒤 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께 (t1, t2)를 결정하는 경우, 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께 (t1, t2)는 각각 다음과 같이 산출될 수 있다.
t1 = tan(b') * T ... 식(3)
t2 = tan(a') * T ... 식(4)
그리고, 만일 상기 스크린의 두께 T가 결정되지 않았으나, 상기 하우징(20)의 상면과 하면의 두께 (t1, t2)가 결정된 경우라면, 상기 하우징의 두께는 다음과 같은 식에 의하여 산출될 수 있다.
T = t1 / tan(b') ... 식(5) 또는
T = t2 / tan(a') ... 식(6)
상기 식(1) 내지 식(6)에서 사용되는 굴절각 a'와 b'는 상기 스크린(40)의 물성치인 굴절율 n과 도 1 또는 도 3에 도시된 광축(A)과 상기 꼭지점 사이의 각도인 입사각 a와 b의 관계로부터 도출될 수 있다.
상기 굴절률 n은 엄밀히 상기 투사광들이 투사되는 매질인 공기의 굴절률에 대한 투사광이 입사되는 매질 스크린의 상대굴절률을 의미하는 것이나, 공기의 굴절률을 약 1.003(약 1이라고 가정할 수 있음)이므로, 결국 공기에서 특정 매질로 입사되는 빛의 굴절률은 결국 스크린의 굴절률에 절대적인 영향을 받게 된다.
따라서, 빛이 굴절률 n1 인 매질(공기)에서 굴절률 n2 인 매질(스크린)으로 진행할 때 입사각(a,b)과 굴절각(a'과 b')의 사인값의 비는 항상 일정하다고 가정하는 스넬의 법칙에 의하여, 각각의 입사각 또는 굴절각 중 하나와 스크린의 굴절률을 안다면 상기 하우징(20)의 상면(20a)과 하면(20b)의 두께를 결정(스크린의 두 께가 결정된 경우)하거나, 상기 스크린(40)의 두께(T)의 두께를 결정(상기 하우징(20)의 상면(20a)과 하면(20b)의 두께(t1과 t2)가 결정된 경우)할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 월디스플레이 시스템(500)의 단면도이다. 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)의 하우징(20)을 구성하는 상면(20a)와 하면(20b)의 두께를 전술한 식(3) 및 식(4)로 결정하면, 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)가 제공하는 각각의 영상의 유격을 감소시키거나 제거할 수 있다.
상기 하우징(20)의 상면(20a)과 하면(20b)의 두께는 전술한 바와 같이, 상기 스크린의 두께(T)와 투사광의 굴절각을 이용하여 산출될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 광축을 포함하는 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)의 단면을 기준으로 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)의 하우징의 상면(20a)과 하면(20b)의 두께는 상기 광축(A)가 상기 하우징 내부에서 편심된 반대방향의 두께가 더 두껍게 형성되어야 한다.
즉, 도 5에 도시된 좌측의 부분 확대도에서도 판단할 수 있듯이, 인접한 상기 하우징(20)의 상면(20a)과 하면(20b)의 두께는 상기 광축(A)가 편심된 반대방향에 위치하는 상기 하우징(20)의 하면(20b)의 두께가 상면(20a)의 두께보다 두꺼움을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치(100)의 하우징의 정면도이다. 상기 광축(A)는 지면을 수직으로 관통하는 가상의 축으로서, 상기 하우징(20)의 왼쪽 그리고 위쪽으로 편심된 상태를 도시한다.
상기 광축(A)을 교차축으로 하는 두 개의 수직축(XA, YA)에 의한 단면을 고려하는 경우, 각각 하우징의 상면과 하면의 두께의 관계는 ta>tb와 tc>td의 관계를 갖는다. 상기 광축(A)이 상기 하우징의 전면방향에서 왼쪽 그리고 위쪽으로 편심되어 있기 때문이다.
상기 광축(A)는 상기 하우징 내부에 광학엔진 등의 부품의 배치에 따라, 그 위치가 가변적일 수 있다. 따라서, 각각의 프로젝션 디스플레이장치(100)가 제공하는 영상의 유격을 최소화하거나 또는 최적 두께의 스크린을 사용하기 위하여 상기 하우징의 두께를 광축의 편심 정도에 대응하여 결정할 수 있다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치의 단순화된 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 광축이 편심된 프로젝션 디스플레이장치를 이용하여, 월디스플레이(wall display) 시스템을 구성하는 경우의 사시도이다.
도 3는 각각 일정한 방향으로 광축이 편심된 적층된 프로젝션 디스플레이장치의 경계 부근에서의 단면도를 도시한다.
도 4에 도시된 단면도는 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 월디스플레이 시스템의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 프로젝션 디스플레이장치의 하우징의 정면도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10 : 광학엔진 20 : 하우징
30 : 백미러 40 : 스크린
100 : 프로젝션 디스플레이장치
500 : 프로젝션 월디스플레이 시스템

Claims (8)

  1. 일측에 개방구가 형성되며, 상기 개방구를 형성하는 서로 대향하고 평행한 한 쌍의 측면의 두께가 서로 다른 하우징;
    상기 하우징 내부에 장착되고, 입력된 영상을 투사광으로 변환시켜 투사하는 광학엔진;
    상기 광학엔진에서 투사된 투사광을 상기 개방구 방향으로 반사시키며, 상기 하우징 내부에 경사지게 고정된 백미러; 및,
    상기 하우징의 개방구에 장착되는 스크린;을 포함하며,
    상기 백미러에 반사된 투사광의 광축이 편심된 프로젝션 디스플레이장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 측면의 두께는 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로 상기 광축이 편심된 반대방향의 측면의 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스크린의 두께가 T이며 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점에 입사한 투사광의 굴절각이 각각 θ1과 θ2인 경우, 각각의 측면의 두께는 tan(θ1) * T 와 tan(θ2) * T인 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로, 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점 중 어느 하나에 입사한 투사광의 굴절각이 θ이며, 상기 꼭지점을 형성하는 상기 하우징 측면의 두께가 t인 경우, 상기 스크린의 두께는 t / tan(θ) 인 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이장치.
  5. 일측에 개방구가 형성되며, 상기 개방구를 형성하는 서로 대향하고 평행한 한 쌍의 측면의 두께가 서로 다르며, 동일한 크기를 갖는 적층된 직육면체 형상의 복수 개의 하우징;
    각각의 상기 하우징 내부에 장착되고, 입력된 영상을 투사광으로 변환시켜 투사하는 광학엔진;
    상기 광학엔진에서 투사된 투사광을 상기 개방구 방향으로 반사시키며, 상기 하우징 내부에 각각 경사지게 고정된 백미러; 및,
    상기 하우징의 개방구에 각각 장착되는 스크린;을 포함하며,
    상기 백미러에 반사된 투사광의 광축이 동일한 방향으로 편심된 월디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 측면의 두께는 상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며, 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로 상기 광축이 편심된 반대방향의 측면의 두께가 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스크린의 두께가 T이며 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점에 입사한 투사광의 굴절각이 각각 θ1과 θ2인 경우, 각각의 측면의 두께는 tan(θ1) * T 와 tan(θ2) * T인 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 스크린과 수직하고 상기 하우징의 측면과 평행하며 상기 광축을 포함하는 하우징의 종단면을 기준으로, 상기 하우징의 측면과 상기 스크린의 내측면에 의해 형성되는 꼭지점 중 어느 하나에 입사한 투사광의 굴절각이 θ이며, 상기 꼭지점을 형성하는 상기 하우징 측면의 두께가 t인 경우, 상기 스크린의 두께는 t / tan(θ) 인 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이장치.
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