KR970008384B1 - 투사형 화상표시장치의 광변조수단 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

투사형 화상표시장치의 광변조수단

제1도는 일반적인 투사형 화상표시장치의 개략도.

제2도는 종래 광로조절수단의 단면도.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광변조수단의 단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광변조수단의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31,32 : 제1 및 제2기판33,34 : 제1 및 제2 구멍

35 : 변형부35_1∼n: 변형부들

37,39 : 제1 및 제2측면41,43 : 제1 및 제2전극

45 : 전면유리47 : 반반사층

49 : 공간51,53 : 제1 및 제2도전물질

55 : 비도전물질57 : 엑츄에이터

본 발명은 투사형 화상표시장치의 광변조수단에 관한 것으로서, 특히 흡광성 가스를 포함하고 있는 공간을 변화시켜 투과되는 광량을 조절할 수 있는 투사형 화상표시장치의 광변조수단에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직사형 화상표시장치는 CRT(Cathod 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.

투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함) 등이 있는데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게할수 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.

따라서, 미합중국 Aura사에서 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다.

제1도는 상기 일반적인 투사형 화상표시장치의 개략도로, 광원(1)과, 상기 광을 적색, 녹색 및 청색의 광들로 분리하는 광분리수단(5)과, 상기 분리된 색광의 각각을 반사하여 광로를 조절하는 광로조절수단(7)과, 상기 반사된 각각의 광량을 조절하는 광량조절수단(9)과, 상기 광량이 조절된 각각의 광을 합성하고 선형으로 주사하는 주사거울(13)과, 상기 선형으로 주사되는 광을 평행하게 하고 스크린으로 투사시키는 렌즈를(15)(17)을 포함한다.

상기 투사형 화상표시장치에 있어서, 광원(1)은 제1평형렌즈(3)을 통과하여 평행한 광속(light beam)을 이루는 고휘도(high intensity)의 광을 방출한다. 상기 평행한 광속을 광분리수단(5)를 통하여 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한다. 상기 광분리수단(5)을 이색성 거울(dichroic mirror), 회절격가(diffraction gration) 또는 프리즘(prism)으로 형성할수 있다.

상기 광로조절수단(7)은 적색, 녹색 및 청색으로 분리된 각각의 광을 반사시키는 거울들(8)과, 이 거울들(8)을 부착시켜 기울기를 갖도록 하는 액츄에이터들(6)을 포함한다. 상기 거울들(8) 및 액츄에이터들(6)은 상기 분리된 각각의 광과 대응하도록 3개의 거울 어레이들(8a)(8b)(8c)과 3개의 액츄에이터 어레이들(8a)(8b)(8c)은 각각의 광을 선형으로 반사시키기 위하여 적어도 하나 이상의 거울들이 직렬로 배치된다. 또한, 상기 액츄에이터 어레이들(6a)(6b)(6c)도 상기 거울들과 동일한 갯수의 액츄에이터가 직렬로 이루어져 전기적으로 절연인 기판의 상부에 위치한다. 상기에서 하나의 액츄에이터와 하나의 거울은 광로조절수단(7)의 기본단위가 된다. 상기 액츄에이터들은 한쪽 방향으로 분극(depoling)된 압전물질로 이루어지며, 이 액츄에이터들에 전계를 발생시키면 이 전계의 방향의 분극의 방향과 일치하는 부분은 직각방향으로 수축되고, 반대인 부분은 직각 방향으로 팽창된다. 그러므로 상기 각각의 거울들은 상기 액츄에이터들의 변형에 따라 경사를 갖게 되어 광분리수단(5)에 의해 분리된 광로를 변화시켜 반사한다.

상기 광량조절수단(9)은 다수의 틈(10)들을 가진 무반사면(11 : non-reflective surface)으로 이루어진다. 상기 광량조절수단(9)은 광로 조절수단(7)에 의해 광로가 조절된 광들의 양을 조절하여 통과시킨다. 즉, 상기 광로조절수단(7)에 의해 반사된 각각의 광의 광로들이 상기 다수의 틈(10)들과 일치되는 정도에 따라 통과되는 광량이 조절된다.

상기 주사거울(13)은 상기 광량조절수단(9)이 틈(10)들을 통과한 광들을 합성하여 선주사(line scaning)시키고, 제2파형 렌즈(15)와 투사렌즈(17)는 상기 합성되고 선주사된 광을 평행하게하여 스크린(도시하지 않음)으로 투사시킨다.

제2도는 상기 광로조절수단(7)의 기본단위(20)의 단면도이다.

상기 기본단위(20)는 기판(21), 변형부들(22)(23) 및 거울(19)을 포함한다. 상기 기판(21)은 변형부들(22)(23)이 형성되도록 지지하는 것으로 전기적으로 절연체이다. 상기 변형부들(22)(23)은 한쪽방향으로 분극된 압전물질로 이루어지며 양측면들에 외부전극들(27)(29)이 형성되어 있다. 또한, 상기 변형부들(22)(23) 사이에 얇은 판형태의 내부전극(25)이 형성되어 있다. 상기 광분리수단(5)에서 분리된 각각의 광을 상기 광량조절수단(9)으로 반사하는 거울(19)은 변형부들(22)(23)의 상부에 형성되어 있다.

상기 기본단위(20)에서 내부전극(25)과 외부전극들(27)(29)에 전압을 인가하면 상기 변형부들(22)(23)이 변형된다. 즉, 상기 변형부들(22)(23)은 전압을 인가할 때 발생되는 전계의 방향이 분극방향과 일치하는 부분은 직각방향으로 수축하고, 전계의 방향이 분극방향과 반대인 부분은 직각방향으로 팽창한다. 상기 거울(19)은 변형부들(22)(23)의 변화에 따라 경사를 갖는다. 그러므로, 상기 광분리수단(5)에 의해 분리된 각각의 광은 상기 거울(19)의 경사도에 따라 광로(light path)가 변하며 이에 의해 상기 광량조절수단(9)을 통과하는 광량이 변한다.

상술한 투사형 화상표시장치는 입사광의 경로를 제어하여 광량을 조절하기 위해 거울 및 광량조절수단이 필요하므로 구조가 복잡한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 투명한 액츄에이터들 수축 및 팽창시켜 광량을 조절하므로 구조가 간단한 투사형 화상표시장치의 광변조수단을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 제1 및 제2구멍들을 가지는 투명한 기판들과, 상기 기판들의 상부에 투명한 압전물질로 형성되며 제1측면과 그 반대쪽에 제2측면을 가지는 변형부와, 상기 제1 및 제2구멍들이 채워지도록 상기 변형부의 제1 및 제2측면의 표면에 형성된 제1 및 제2전극물과, 상기 변형부의 상부와 원하는 거리만큼 이격되어 상기 기판들과 흡광성 가스를 함유하는 공간을 이루는 투명한 전면 유리를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광변조수단의 단면도이다.

상기 광변조수단은 제1 및 제2기판들(31)(32), 액츄에이터(57)와 전면유리(55)를 포함한다. 상기 광변조수단은 광원(light source : 도시되지 않음)으로부터 전면유리(45)를 통해 입사되는 광을 제1 및 제2기판들(31)(32)의 투명한 액츄에이터(56)가 형성되어 있는 부분에서만 광량을 조절하여 스크린(screen : 도시되지 않음)으로 투과시킨다.

상기에서 제1 및 제2 기판들(31)(32)은 전기적으로 절연이며 광학적으로 투명하다. 상기 제1 및 제2기판들(31)(32)은 그들이 관통되는 제1 및 제2구멍들(33)(34)이 형성되어 있는데, 상기 제1구멍(33)은 제1기판(31)이 관통된 것이고, 제2구멍(34)은 제1 및 제2기판들(31)(32)이 관통된 것이다.

상기 액츄에이터(57)는 변형부(35)와 제1 및 제2전극들(41)(43)로 이루어져 상기 제1기판(32)상에 형성된다. 상기 변형부(35)는 PZT(Pb(Zr,Ti)O₃) 또는 PLZT(Pb,La)(Zr,Ti)O₃) 등의 투광성 세라믹이 직각 기둥형태로 형성되어 있다. 상기 변형부(35)는 분극되어 있으므로 전압인가시 전계의 방향에 따라 수축 또는 팽창된다. 즉, 상기 전계방향이 분극방향과 일치되면 그 방향으로 수축되고 직각방향으로 팽창된다. 또한, 상기 전계방향이 분극방향과 반대이면 상기와 반대가 된다. 상기 제1 및 제2전극들(41)(43)은 상기 변형부(35)의 제1 및 제2측면들(37)(39)의 표면에 형성되며 제1 및 제2구멍들(33)(34)을 채우고 있다. 상기 제1 및 제2구멍들(33)(34)을 채우는 제1 및 제2전극들(41)(43)은 상기 제1 및 제2기판들(31)(32)의 표면에 형성되어 있는 도선 패턴들(도시되지 않음)과 전기적으로 연결된다.

상기 전면유리(45)는 액츄에이터(57)의 상부에 거리(d)만큼 이격되어 제1 및 제2기판들(31)(32)과 공간(49)을 이룬다. 상기 공간(49)은 밀봉되어 흡광성 가스로 채워져 있다. 상기 흡광성 가스에는 Nai, TeI, InI₃및 DyI₃등의 할로겐족 금속성 화합물이 포함되며 가시영역의 광은 가스입자의 수에 비례하여 흡수된다. 그러므로, 상기 공간(49)에서 전면유리(45)와 액츄에이터(57) 사이에는 입자의 수가 적으므로 입사하는 광은 모두 흡수되지 않고 이 액츄에이터(57)을 통해 투과된다. 상기 전면유리(45)의 상부표면에는 입사되는 광의 반사를 방지하는 반반사층(47)이 형성되어 있다.

제1 및 제2전극들(41)(43) 사이에 전압이 인가되면 압전부(5)에 전계가 발생된다. 상기에서 전계가 압전부(5)의 분극방향과 일치되면 이 변형부(35)의 수직방향의 길이가 축소되어 거리(d)가 증가된다. 따라서, 상기 액츄에이터(57)와 전면유리(45) 사이에 흡광성 가스입자의 수가 증가되므로 흡광량이 증가되어 투과되는 광량이 적게된다. 또한, 전계가 변형부(35)의 분극방향과 반대이면 이 변형부(35)의 수직방향의 길이가 팽창되어 거리(d)가 축소된다. 따라서, 상기 액츄에이터(57)와 전면유리(45) 사이에 흡광성 가스입자의 수가 감소되므로 흡광량이 감소되어 투과되는 광량이 크게된다. 그러므로, 상기 광변조수단은 전압인가시 발생되는 전계에 의해 액츄에이터(57)가 상기 전면유리(45) 사이의 간격(d)이 변화되어 흡광성 가스입자의 수를 변화시키므로 투과되는 광의 양을 조절할수 있다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광변조수단은 단면도이다. 상기 광변조수단은 액츄에이터(57)의 변위량을 크게하는 것으로, 이 액츄에이터(27)는 다층의 변형부들(35_1∼n)과, 이 변형부들(35_1∼n) 사이의 제1틈들에 형성된 제1도전물질(51)과, 이 변형부들(35_1∼n) 사이의 제2틈들에 형성된 제2도전물질(53)로 이루어진다.

상기 제1 및 제2도전물질들(51)(53)은 인듐주석산화물, 산화인듐 및 산화안티몬들과 같은 투명한 도전성 물질들중 어느 하나로 형성되며 이웃하는 다층의 변형부들(35_1∼n)과 접촉되어 있다. 상기에서 제1도전물질(51)은 제1전극(41)과 접촉되어 제2전극(43)쪽으로 뻗어 있으나, 제1갭(gap)에 의해 이 제2전극(43)과 접촉되지 않는다. 마찬가지로, 상기 제2도전물질(53)은 제2전극(43)과 접촉되어 제1전극(41)쪽으로 뻗어 있으나 제2갭에 의해 이 제1전극(41)과 접촉되지 않는다. 그리고, 상기 제1 및 제2도전물질들(51)(53)이 없는 제1및 제2틈들에는 비도전성물질(55)이 형성되어 있다.

상기 다층의 변형부들(35_1∼n)은 상기 제1 및 제2도전물질(51)(53)과 비도전물질(55)에 의해 각각 분리되어 있다. 또한, 상기 다층의 압전부들(351∼n)은 제1 및 제2도전물질들(51)(53)의 수직방향으로 분극되어 그들중 어느 하나를 향하여 있다. 상기에서 제1 및 제2전극들(41)(43) 사이에 전압이 인가되면 제1 및 제2도전물질들(51)(53)에서 발생되는 전계가 상기 다층의 변형부들(35_1∼n) 각각의 분극방향과 일치되거나 또는 반대가 된다. 따라서, 상기 액츄에이터(57)의 변위량은 크게되어 상기 전면유리(45)와 이 액츄에이터(57) 사이의 간격(d)의 변화가 크게된다.

상술한 바와같이 투명한 변형부를 수직방향으로 수축 및 팽창시켜 액츄에이터와 전면유리사이의 흡광성 가스입자의 수를 변화시키므로 광원으로부터 전면유리를 통해 입사되는 광을 기판들을 통해 투과되는 광의 양을 조절한다.

따라서, 본 발명은 별도의 반사 및 광량조절하는 장치없이 투명한 액츄에이터의 수축 및 팽창에 의해 투과되는 광량을 조절하므로 구조가 간단한 잇점이 있다.

Claims (8)

1. 제1 및 제2구멍들을 가지는 투명한 기판들, 상기 기판들의 상부에 투명한 압전물질로 형성되며 제1측면과 그 반대쪽에 제2측면을 가지는 변형부, 상기 제1 및 제2구멍들이 채워지도록 상기 변형부의 제1 및 제2측면의 표면에 형성된 제1 및 제2전극들, 상기 변형부의 상부와 원하는 거리만큼 이격되어 상기 기판들과 흡광성가스를 함유하는 공간을 이루는 투명한 전면유리를 구비하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡광성가스가 NaI, TeI, InI₃, ScI₃및 DyI₃등의 할로겐족 금속성 화합물중 어느 하나를 포함하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
3. 제1항에 있어서, 상기 전면유리의 표면에 반반사층을 더 구비하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
4. 제1 및 제2구멍들을 가지는 투명한 제1 및 제2기판들, 상기 제1 및 제2기판상에 투명한 압전물질에 의해 다층으로 형성되며 제1측면과 그 반대쪽에 제2측면을 가지는 변형부, 상기 다층의 압전물질 사이의 제1틈에 형성되어 상기 제1측면에서 제2측면으로 뻗어 형성되며 이 제2측면과 사이에 제1갭을 가지는 제1도전 물질, 상기 다층의 압전물질 사이의 제2틈에 형성되어 상기 제2측면에서 제2측면으로 뻗어 형성되며 이 제2측면과 사이에 제2갭을 가지는 제2도전물질, 상기 제1구멍을 채우며 상기 제1도전물질과 접촉되도록 상기 변형부의 제1측면의 표면에 형성된 제1전극, 상기 제2구멍이 채워지며 상기 제2도전물질과 접촉되도록 상기 변형부의 제2측면의 표면에 형성된 제2전극, 상기 변형부의 상부와 원하는 거리만큼 이격되며 상기 제1 및 제2기판들과 흡광성 가스를 함유하는 공간을 이루는 투명한 전면유리를 구비하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2도전물질들은 인듐주석산화물, 산화인듐 및 산화안티몬등의 투명전극 물질중 어느 하나를 포함하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
6. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2갭들이 비전도물질로 채워진 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
7. 제4항에 있어서, NaI, TeI, InI₃, ScI₃및 DyI₃등의 할로겐 금속성 화합물중 어느 하나를 포함하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.
8. 제4항에 있어서, 상기 전면유리의 표면에 반반사층을 더 구비하는 투사형 화상표시장치의 광변조수단.