KR970009466B1 - Projector type image display apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래의 투사헝 화상표시장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a conventional projection image display device.
제2도는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 개략도.2 is a schematic diagram of a projection image display apparatus according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
30 : 투사형 화상표시장치 31 : 광원30: projection image display device 31: light source
33 : 평행렌즈 35 : 광분리수단33: parallel lens 35: optical separation means
36,37 : 제1 및 제2 색선별거울 38 : 광로조절장치36,37: first and second color discriminating mirror 38: optical path control device
39,45,53 : 제1,제2,제3 액츄에이터 어레이 패턴 61 : 과량조절장치39,45,53: 1st, 2nd, 3rd actuator array pattern 61: Overload regulating device
69 : 화면69: screen
본 발명은 투사형 화상표시장치에 관한 것으로, 특히, 색선별유리들에 의해 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속들을 분리하고 경로를 조절하는 투사형 화상표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection image display apparatus, and more particularly, to a projection image display apparatus that separates white light from red, green, and blue light beams and adjusts paths by color-dividing glasses.
화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.An image display apparatus is classified into a direct view type image display apparatus and a projection type image display apparatus according to a display method. The direct view type image display device includes a CRT (Cathode Ray Tube), but such a CRT image display device has good image quality but has a problem such as an increase in weight and thickness as the screen is enlarged, and a price is expensive. There is.
투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display :이하 LCD라 칭함) 등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.Projection type image display apparatuses include a large screen liquid crystal display (hereinafter referred to as an LCD), and such a large screen LCD can be thinned to reduce weight. However, the LCD has a high light loss due to the polarizing plate, and a thin film transistor for driving the LCD is formed for each pixel, so that there is a limit in increasing the aperture ratio (light transmission area).
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다.Accordingly, a projection image display apparatus using Actuated Mirror Arrays (hereinafter referred to as AMA) has been developed by Aura, United States.
상기 투사형 화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.The projection image display apparatus is classified into using one-dimensional AMA and two-dimensional AMA. The one-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × 1 array, and the two-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × N array. Therefore, a projection image display device using a one-dimensional AMA pre-scans M × 1 beams using a scanning mirror, and a projection image display device using a two-dimensional AMA projects M × N beams to produce an array of M × N pixels. Branches represent images.
제1도는 상기 종래의 투사형 화상표시장치(20)의 개략도이다.1 is a schematic diagram of the conventional projection type image display apparatus 20. As shown in FIG.
상기 투사형 화상표시장치(20)는 광원(1), 광분리수단(2), 광로조절수단(5), 광량조절수단(13) 및 화면(19)을 포함한다.The projection image display apparatus 20 includes a light source 1, a light separation means 2, an optical path adjusting means 5, a light amount adjusting means 13 and a screen 19.
상기 광원(1)은 고휘도의 백색광을 방사한다. 상기 광분리수단(2)은 회전하는 칼라휠(color wheel)로 이루어지며 상기 백색광으로부터 적색, 녹색 또는 청색의 제1차 광속들을 순차적으로 분리한다. 상기 칼라휠(2)은 적색, 녹색 또는 청색의 광 중 어느 하나를 투과시키는 칼라필터들(color filters)이 동일한 면적을 갖도록 분리되어 있으며, 화상신호의 필드 또는 프레임에 대해 정수배로 회전한다. 상기 각각의 제1차 광속들은 집속되어 광량조절수단(13)의 반사면(15)에 의해 반사되며, 상기 반사된 제1차 광속들은 다시 분산되는데 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된다.The light source 1 emits white light of high brightness. The light separating means (2) consists of a rotating color wheel (color wheel) and sequentially separates the primary luminous flux of red, green or blue from the white light. The color wheel 2 is separated so that color filters which transmit any one of red, green or blue light have the same area, and rotate in an integer multiple of a field or frame of an image signal. Each of the primary luminous fluxes is focused and reflected by the reflecting surface 15 of the light quantity adjusting means 13, and the reflected primary luminous fluxes are dispersed again and are paralleled by the parallel lens 3.
상기 광로조절수단(5)은 기판(7)에 M×N 어레이의 액츄에이터(9) 및 거울(8)들로 이루어져 상기 평행렌즈(3)에 의해 평행하게 된 각각의 제1차 광속들을 다수의 제2차 광속들로 반사시킨다. 상기 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들은 상기 거울(8)들의 기울기에 의해 광로들이 조절된다. 또한, 상기 제2차 광속들은 평행렌즈(3)에 의해 다시 집속된다.The optical path adjusting means (5) consists of a plurality of actuators 9 and mirrors (8) of an M × N array on a substrate (7) and a plurality of primary beams paralleled by the parallel lenses (3). Reflects with secondary beams. The secondary light beams for each of the primary light beams are light paths adjusted by the inclination of the mirrors 8. In addition, the second luminous fluxes are focused again by the parallel lens 3.
상기 광량조절수단(13)은 하나 또는 그 이상의 틈(17)들을 가진 반사면(15 : reflective surface)으로 이루어진다. 상기 반사면(15)은 3원색으로 분리되고 촛점으로 집속된 제1차 광속들을 다시 분산되게 반사시킨다. 또한, 상기 틈(17)들은 평행렌즈(3)에 의해 집속된 제2차 광속들의 양을 조절하여 통과시킨다. 상기에서 틈(17)들은 광로조절수단(5)에 구동전압을 인가하지 않은 상태, 즉, 영상신호가 없는 상태에서 각각의 제2차 광속들을 50% 정도 통과시킨다. 그러기 위해서는 상기 광로조절수단(5)이 평행렌즈(3)와 평행하지 않고 소정각도(△θ)로 기울어져 설치된다.The light quantity adjusting means 13 consists of a reflective surface 15 having one or more gaps 17. The reflecting surface 15 reflects the primary light beams separated into three primary colors and focused by the scattered light again. In addition, the gaps 17 adjust and pass the amount of the second luminous flux focused by the parallel lens 3. The gaps 17 pass about 50% of each of the second luminous fluxes in the state in which the driving voltage is not applied to the optical path adjusting means 5, that is, in the absence of an image signal. To this end, the optical path adjusting means 5 is not in parallel with the parallel lens 3 and is inclined at a predetermined angle Δθ.
상기 화면(19)은 투사렌즈(18)를 통해 전면에 순차적으로 투사되는 상기 광량이 조절된 제1차 광속들 각각에 대한 제2차 광속들을 합성시켜 화상을 나타낸다.The screen 19 displays an image by synthesizing the second luminous fluxes for each of the adjusted primary luminous fluxes which are sequentially projected to the front surface through the projection lens 18.
상술한 종래의 투사형 화상표시장치는 광원에서 방사된 고휘도의 백색광이 칼라휠 및 광로조절수단에 의해 적색, 녹색 및 청색의 광속도들로 순차적으로 분리 및 반사되어 광량조절수단 및 투사렌즈를 통해 순차적으로 화면에 투사되며 화상을 구현하였다.In the above-described conventional projection type image display apparatus, white light having high luminance emitted from a light source is sequentially separated and reflected at red, green, and blue light speeds by a color wheel and an optical path adjusting means, and sequentially through a light amount adjusting means and a projection lens. Projected on the screen to implement the image.
그러나, 상술한 투사형 화상표시장치는 광분리수단인 적색, 녹색 및 청색의 필터들로 이루어진 칼라휠의 회전에 의해 백색광이 필터들에 순차적으로 입사되어 그 필터들에 대응하는 색의 광속들만이 통과 분리되고 나머지 색의 광속들을 반사 또는 투과되므로 화면에 투사되는 광량이 줄어들어 휘도가 낮아지는 문제점이 있었다. 또한, 칼라휠이 회전되면서 두 개의 칼라필터에 동시에 광이 분리되어 광속들이 색순도가 낮아지는 문제점이 있었다.However, in the above-described projection type image display apparatus, white light is sequentially incident on the filters by rotation of a color wheel composed of red, green, and blue filters, which are optical separation means, so that only light beams of colors corresponding to the filters pass. Since the light beams are separated and reflected or transmitted through the remaining colors, the amount of light projected on the screen is reduced, thereby lowering luminance. In addition, as the color wheel is rotated, the light is separated into two color filters at the same time, thereby reducing the color purity of the luminous flux.
따라서, 본 발명의 목적은 화상의 휘도를 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시장치를 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a projection type image display apparatus capable of improving the brightness of an image.
본 발명의 다른 목적은 분리된 광속들의 색순도를 높일 수 있는 투사형 화상표시장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a projection type image display apparatus capable of increasing the color purity of separated light beams.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치는 광원에서 방사된 고휘도의 백색광이 광분리수단에 의해 적색, 녹색 및 청색의 1차 광속들로 분리되고, 이 분리된 1차 광속들이 광로조절수단에 의해 다수개의 화소들에 대응되는 광의 경로들이 조절된 광속들이 반사되며, 이 2차 광속들의 광량이 조절 및 투사되어 소정 화상을 나타내는 화면을 구비하는 투사형 화상표시장치에 있어서, 상기 광분리수단은 상 기 광원에서 동시에 방사된 백색광에서 적색, 녹색 및 청색의 색광 중 어느 하나의 색을 가지는 1차 광속을 반사시키고, 나머지 두 색의 색광을 통과시키는 제1색선별 거울과, 상기 나머지 두 개의 색광 중 어느 하나의 색을 가지는 1차 광속을 반사시키고, 나머지 하나의 색을 가지는 1차 광속을 통과시키는 제2색선별 거울로 구성되어, 상기 광원에서 동시에 방사된 백색광을 모두 적색, 녹색 및 청색의 1차 광속들로 분리하며, 상길 광로조절수단은 상기 분리된 1차 광속들이 각각 입력되는 제1, 제2 및 제3액츄에이터 어레이 패널들로 구성되어, 상기 광분리수단으로부터 각각 분리된 적색, 녹색 및 청색의 2차 광속들을 화소에 대응되는 각각의 광의 경로들이 조절된 적색, 녹색 및 청색의 2차 광속들을 반사한다.In the projection type image display apparatus according to the present invention for achieving the above objects, the high luminance white light emitted from a light source is separated into red, green, and blue primary luminous fluxes by optical separation means, and the separated primary luminous fluxes are optical paths. A projection type image display apparatus comprising a screen in which light paths whose paths of light corresponding to a plurality of pixels are adjusted by adjustment means are reflected, and a light amount of these secondary light beams is adjusted and projected to display a predetermined image. Means for reflecting the primary light beam having any one of red, green and blue color light from the white light simultaneously emitted from the light source, and a first dichroic mirror for passing the other two color lights; A second dichroic mirror that reflects a primary light beam having any one of two color lights and passes the primary light beam having one other color Thus, the white light emitted simultaneously from the light source is all separated into primary luminous fluxes of red, green and blue, and the optical path adjusting means includes first, second and third actuator arrays to which the primary primary luminous fluxes are respectively input. It consists of panels, and the red, green and blue secondary luminous fluxes respectively separated from the light separating means reflect the red, green and blue secondary luminous fluxes whose respective paths of light corresponding to the pixels are adjusted.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 투사형 화상표시장치(30)의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a projection image display apparatus 30 according to an embodiment of the present invention.
상기 투사형 화상표시장치(30)는 광원(31), 평행렌즈(33), 광분리수단(35), 광로조절수단(38), 광량조절수단(61) 및 화면(69)을 포함한다.The projection image display device 30 includes a light source 31, a parallel lens 33, a light separation means 35, an optical path adjusting means 38, a light amount adjusting means 61, and a screen 69.
상기 광원(31)은 고휘도의 백색광을 반사한다. 상기 반사된 백색광은 촛점을 이루어 광량조절수단(61)의 반사면(63)에 의해 반사되어 평행렌즈(33)에 의해 평행하게 된다.The light source 31 reflects high brightness white light. The reflected white light is focused and reflected by the reflecting surface 63 of the light amount adjusting means 61 to be parallel by the parallel lens 33.
광분리수단(35)은 상기 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광속으로 분리한다. 광분리수단(35)은 백색광을 각각의 색을 갖는 광속도들로 분리하는 제1 및 제2색선별 거울들(dichoic mirrors: 36,37)로 이루어진다.The optical separation means 35 separates the white light into luminous fluxes of red, green and blue. The light separating means 35 consists of first and second dichoic mirrors 36 and 37 which separate white light into light velocities having respective colors.
즉, 제1 및 제2 색선별 거울들(36)(37)이 각각 적색 및 녹색의 색을 갖는 광속들을 분리한다면 제1색선별 거울(36)에서 입사되는 백색광으로부터 적색의 광속을 반사시키고 나머지를 투과시키며, 제2색선별 거울(37)에서 녹색의 광속을 반사시키고 청색의 광속을 투과시킨다. 그러므로, 제1 및 제2색선별 거울들(36)(37)은 입사되는 백색광을 반사 또는 투과시켜 적색, 녹색 및 청색의 1차 광속들로 분리한다.That is, if the first and second dichroic mirrors 36 and 37 separate light beams having red and green colors, respectively, the red light beam is reflected from the white light incident from the first dichroic mirror 36 and the remaining light beams are separated. Is transmitted through the second dichroic mirror 37 to reflect the light beam of green and the light beam of blue. Therefore, the first and second dichroic mirrors 36 and 37 reflect or transmit the incident white light into primary, luminous fluxes of red, green and blue.
광로조절수단(38)은 기관들(40)(47)(55)상에 각각 1차 광속들을 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절된 2차 광속들로 반사시키는 거울들(43)(51)(59)과 상기 거울들(43)(51)(59)이 거울기를 갖도록 하는 액츄에이터들(41)(49)(57)이 각기 M×N개가 실장된 제1, 제2, 및 제3액츄에이터 어레이 패널들(39)(45)(53)로 이루어진다. 제1, 제2 및 제3액츄에이터 패널들(39)(45)(53)의 액츄에이터들(41)(49)(57) 및 거울들(43)(51)(59)은 화소들과 대응하는데, 제1 및 제2색선별 거울들(36)(37)에서 분리되어 1차 입사되는 광속들이 상기 거울들(43)(51)(59)들의 거울기에 의해 광로들이 조절되는 2차 광속들을 반사시킨다. 상기 각각의 2차 광속들을 1차 광속들의 입사경로를 따라 반사되는 평행렌즈(33)를 통해 다시 집속된다. 평행렌즈(33)를 동시에 통과한 광이 반사된 2차 광속들이 평행렌즈(33)에서 동시에 집속되어야 한다. 그러므로, 제1, 제2 및 제3 액츄에이터 어레이 패널(39)(45)(53)들은 광원으로부터 제1색선별 거울(36)에 입사되는 광이 각각의 광로를 따라 이동한 거리가 각각 동일한 곳에 각각 위치된다.The optical path control means 38 reflects the primary beams on the engines 40, 47, 55 respectively to the secondary beams whose paths of light are adjusted in correspondence with the pixels. The first, second, and third actuators in which M × N pieces are mounted on the actuators 41, 49, and 57, respectively, for the 59 and the mirrors 43, 51, and 59 to have mirrors. Array panels 39, 45, and 53. Actuators 41, 49, 57 and mirrors 43, 51, 59 of the first, second and third actuator panels 39, 45, 53 correspond to pixels. The first incident light beams separated from the first and second dichroic mirrors 36 and 37 reflect secondary beams of which light paths are controlled by the mirrors of the mirrors 43, 51 and 59. Let's do it. Each of the secondary beams is focused again through a parallel lens 33 which is reflected along the path of incidence of the primary beams. Secondary light beams on which light passing simultaneously through the parallel lens 33 is reflected must be simultaneously focused on the parallel lens 33. Therefore, the first, second and third actuator array panels 39, 45 and 53 are each provided with the same distance traveled along the respective optical paths of light incident from the light source to the first dichroic mirror 36, respectively. Each is located.
광량 조절수단(61)은 한 개 이상의 틈(65)들을 가진 반사면(63)으로 이루어진다. 상기 반사면(63)은 광원으로부터 방사되어 집속된 백색광을 평행렌즈(33)로 분산되게 반사시키고, 틈(65)들은 평행렌즈(33)에 의해 다시 집속된 2차 광속들의 광량을 조절하여 통과시킨다. 상기에서 틈(65)들은 제1, 제2 및 제3 액츄에이터 어레이 패널들(39)(45)(53)의 액츄에이터들(41)(49)(57)을 구동시키지 않은 상태에서 제2차 광속도들을 50% 정도 통과시킨다. 그러기 위해서는 제1, 제2 및 제3 액츄에이터 어레이 패널들(39)(45)(53)은 입사되는 1차 광속들과 수직되지 않고 90°±△θ(△θ은 소정의 미세각도)를 이루도록 설치된다.The light quantity adjusting means 61 consists of a reflecting surface 63 having one or more gaps 65. The reflecting surface 63 reflects the white light radiated from the light source and converged to the parallel lens 33 to be dispersed, and the gaps 65 pass through adjusting the amount of light of the secondary beams focused again by the parallel lens 33. Let's do it. In the above gaps 65, the second optical speed is achieved without driving the actuators 41, 49, 57 of the first, second, and third actuator array panels 39, 45, 53. Pass them around 50%. To this end, the first, second and third actuator array panels 39, 45 and 53 are not perpendicular to the incident primary luminous fluxes and are formed at 90 ° ± Δθ (Δθ is a predetermined fine angle). Is installed.
화면(69)은 투사렌즈(67)를 통해 틈(65)들을 통과하여 광량이 조절된 2차 광속들이 동시에 투사되어 원하는 화상이 나타내어진다.The screen 69 passes through the gaps 65 through the projection lens 67 to simultaneously project the secondary beams of which the amount of light is adjusted to display a desired image.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치는 제1 및 제2 색선별 거울들에 의해 백색광을 반사 또는 투과시켜 적색, 녹색 및 청색의 1차 광속으로 혼색되지 않게 분리하고, 제1, 제2 및 제3 액츄에이터 어레이 패널들은 상기 제1 색선별 거울에 입사되는 광이 광로를 따라 동일한 거리를 이동하도록 위치된다.As described above, the projection image display apparatus according to the present invention reflects or transmits white light by the first and second color-dividing mirrors so as not to be mixed into the primary luminous fluxes of red, green, and blue, and to separate them. The second and third actuator array panels are positioned such that the light incident on the first dichroic mirror travels the same distance along the optical path.
따라서, 본 발명은 백색광을 반사 또는 투과시켜 적색, 녹색 및 청색의 1차 광속으로 분리되므로 광효율이 높아지게 되어 화상의 휘도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 본 발명은 제1 및 제2색선별 거울들은 광분리시 1차 광속들의 색의 혼색을 방지하므로 분리된 광의 색순도를 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.Therefore, the present invention has the advantage that the light efficiency is increased by improving the light efficiency because the light is reflected or transmitted through the white light is separated into the primary luminous flux of red, green and blue. In addition, the first and second dichroic mirrors have an advantage of improving color purity of the separated light because the first and second dichroic mirrors prevent color mixing of the primary light beams during light separation.
상술한 바와 같이 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 설명 및 도시되었으나, 본 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 변형실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described and illustrated with reference to the preferred embodiments as described above, it will be apparent to those skilled in the art that modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
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