KR0145098B1

KR0145098B1 - 투사형 디스플레이 후광 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR0145098B1
Application number: KR1019940014169A
Authority: KR
Inventors: 세이모아 굳맨 더글라스; 트래보 호드손 로드니; 사겐트 립스코움 제임스; 밍-택 로이 마이클; 제이알. 로버트 호워드 울페
Original assignee: 윌리엄 티. 엘리스; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR950001337A; DE69425610D1; JP2620516B2; US5526146A; EP0631170B1; JPH0756171A; EP0631170A3; EP0631170A2; DE69425610T2

Abstract

디스플레이 어셈불리는 투사형 데이타를 디스플레이하기 위한 전체적으로 평탄한 선정된 영역을 갖는 디스플레이 화면을 구비한다. 선정된 세기의 광을 발생하기 위해 광원이 제공되고, 원형 프레넬 렌즈는 광원과 디스플레이 수단 사이에 배치되는데, 원형 프레넬 렌즈는 광원을 디스플레이 수단을 거쳐 디스플레이 수단의 반대쪽으로 이미지화시킨다. 광을 확산시키기 위해 광원과 디스플레이 수단 사이에 확산기가 배치된다. 광원의 세기는 전송 데이타를 인간이 직접 보게하는 데 적절하도록 선택된다.

Description

투사형 디스플레이 후광 장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 따라 구성된 디스플레이 어셈블리를 포함하는 휴대용 컴퓨팅 시스템의 부분 개략 측면도.

제1a도는 디스플레이 어셈블리의 구성 요소만을 도시하는, 제1도의 1A-1A 선을 따라 절취한 단면도.

제2도는 제1도의 프레넬 렌즈(Fresnel lens)의 평면도.

제3a도는 작은 각도의 산란 특성(small-angle scattering characteristics)을 예시하는 그래프를 포함하는, 제1도의 확산기(diffuser)의 측면도.

제3b도는 렌즈의 광학 집속 효과(optical focusing effect)를 도시하는, 제1도의 프레넬 렌즈와 LCD 패널의 도식도.

제3c도는 확산기를 포함하는 시스템의 광학 효과를 예시하기 위해 제1도의 확산기를 더 포함한 제3b도와 유사한 도식도.

제3d도, 제3e도 및 제3f도는 본 발명을 이용하여 얻을 수 있는 서로 다른 조명 특성을 도시하는 제3c도의 후광(back-lit) 디스플레이 시스템의 도식도.

제4도는 케이스가 폐쇄 위치에 있는 제1도의 휴대용 컴퓨팅 시스템의 측면도.

제5도는 본 발명의 대체 실시예의 부분 개략 측면도.

제6도는 본 발명의 다른 대체 실시예의 부분 개략 측면도.

제7도는 본 발명의 디스플레이 어셈블리를 일체화한 개인용 통신 장치의 전면도.

제7a도는 디스플레이 어셈블리를 예시하기 위해 부분적으로 절취된 제7도의 개인용 통신 장치의 측면도.

제8도는 비행기의 승객 환경에 사용된 본 발명의 디스플레이 어셈블리를 예시하는 측면도.

제8a도는 제8도에 예시된 승객 및 관람 화면(viewing screen)의 전면도.

제9도는 본 발명의 다른 대체 실시예의 부분 개략 측면도.

제10도는 제9도 디스플레이 어셈블리의 구성 요소 및 관람자(human viewer)와 관련된 기능을 나타내는 광학 개략도.

제11도는 본 발명의 다른 대체 실시예의 부분 개략 측면도.

제12도는 제11도 디스플레이 어셈블리의 구성 요소 및 관람자와 관련된 기능을 나타내는 광학 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

30, 160 : 휴대용 컴퓨팅 시스템

32, 90, 130, 162 : 디스플레이 어셈블리

34 : 기판 36 : 프레임

37, 39 : 힌지 38 : 지지 프레임

40 : LCD 패널 42, 92 : 광원

48, 94 : 프레넬 렌즈 52, 100 : 배터리

54A, 54B, 102 : 구동 전자 회로

80 : 개인용 디지탈 데이타 통신기

82 : LCD 패널 84 : RF 안테나

86 : 키패드 96 : 형광 튜브 램프

본 발명은 일반적으로 투사형 데이타 디스플레이(transmissive data display)에 관한 것으로, 더 상세하게는 액정 디스플레이용 후광 시스템(a back-lighting system)에 관한 것이다.

액정 디스플레이(LCDs)의 분야에서, 고해상도와 넓은 시계각(viewing angle)을 갖는 선명한 화면의 디스플레이를 제공하기 위해 많은 자원이 투자되고 있다. 일반적으로, LCD 디스플레이가 선명할수록 그 해상도는 높으며, 디스플레이가 보이는 시계각(viewing angle)이 넓을수록 보다 우수한 디스플레이로 간주된다. 이것은 일반적으로 예를 들면, 랩탑 컴퓨터(laptop computer)와 LCD 텔레비젼의 분야에 적용된다.

그리하여 IBM CL57SX와 같은 랩탑 컴퓨터에서 접할 수 있는 컬러 디스플레이와 같이 선명하고 시계각이 넓은 고해상도의 LCD 디스플레이를 개발하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 이와 같은 LCD 디스플레이는 상술한 바람직한 특성의 관점에서 평가할 때 디스플레이의 질이 우수하다.

또한 이들 디스플레이는 동작하는 데 많은 전력을 필요로 하기 때문에, 휴대용으로 사용하기 위해 배터리에 의해 전원이 공급될 때 관람 시간(viewing times)이 약한 시간으로 비교적 짧다.

이하에 서술되는 것은, 디스플레이를 통해 투사된 광을 시준(collimate)하도록 선택된 후광 시스템(back-lighting system selected to collimate light)을 구비하는 좀더 효율적인 LCD 디스플레이의 몇가지 예이다.

노스케르(Nosker)에 의한 미국 특허 제 4,704,004호는 액정 디스플레이를 균일하게 조명하기 위해 광을 시준하기 위한 반사기, 선형 프레넬 렌즈(linear Fresnel lens), 분광기(polarizers) 및 확산기를 일체화한 광 상자(light box)를 개시한다. 시준된 광은 LCD 디스플레이를 통해 투사되고 시계각을 넓게 하기 위해 확산기가 배치되어 있다.

아호(Aho) 등에 의한 미국 특허 제 4,874,228호는 좁은 각으로 입사하는 광을 입사각에 대해 90°로 반사하도록 구성된 렌즈를 구비하는 후광 디스플레이를 개시한다. 광을 좁은 입사각으로 공급하기 위해 적어도 한 개의 광원이 배치된다. 이 광은 90°각도로 반사되어, 인접하는 BCD 디스플레이를 통해 본질적으로 시준된 빔(essentially collimated beam)을 투사한다.

시준되지 않은 광을 이용하는 시스템과는 대조적으로, 노스케르와 아호 등의 상기 특허는 선명도(brightness)를 향상시켜 LCD 디스플레이의 효율성을 향상시키기 위해 시준된 후광 시스템을 이용한다. 그러나, 이와 같은 시준된 후광 시스템도 많은 전력을 필요로 하고 휴대용으로 동작시 배터리 시간이 제한되어 있다.

화면의 선명도를 유지하면도 전력 소비를 줄이는 것 외에, 많은 응용예에 있어서, 제한된 관람 영역(viewing area) (즉, 좁아진 시계각) 을 제공하면서 선명한 화면과 고해상도를 제공하는 것이 바람직하다. 이와 같은 응용예로, 예를 들면 전형적으로 은행에 배치되어 있는 자동 금전출납기(ATM)와 같이 데이타 입력 터치-스크린(data entry touch-screen)을 사용하는 동안 프라이버시(privacy)가 요구되는 것이 있다. 다른 사용 예로는, 공공 장소에서 노트북 컴퓨터를 사적으로 작동시키는(private operation) 것과, 이와 유사하게 공공 장소에서 영화 혹은 다른 오락 매체를 사적으로 관람(private viewing)하는 것이 있다.

본 발명의 하나의 목적은, 새롭고 개선된 투사형 데이타 디스플레이(transmissive data display)를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 고선명도 및 고해상도를 갖는 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사적으로 관람(private viewing)하기 위해 조명 영역(illumination area), 즉 시계각이 제한될 수 있는 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가적인 목적은, 크기가 콤팩트한 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 투사형 데이타 디스플레이와 비교하여 비교적 저전력이 요구되는 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 입체광학(stereo-optic) 또는 3-차원 물체 및 화면을 디스플레이하기에 적절한 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 부가적인 목적은, 예를 들면 컴퓨터 디스플레이와 영화 혹은 다른 매체 디스플레이를 포함하는 다른 많은 응용에 용이하게 적용될 수 있는 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래의 LCD 패널과 사용할 수 있도록 용이하게 적용되는 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 부가적인 목적은, 종래의 저렴한 광학 구성 요소를 이용하여 제조될 수 있는 신규의 개선된 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 일면에 따르면, 데이타를 투사형으로(transmissively) 디스플레이하기 위한 선정된 영역을 갖는 디스플레이 화면을 구비하는 디스플레이 어셈블리가 제공된다. 선정된 세기의 광을 발생하기 위한 광원이 제공되고, 디스플레이 수단을 통해 디스플레이 수단의 반대쪽으로 광원을 영상화하기 위한 광학 영상화 수단(optical imaging means)이 광원과 디스플레이 수단 사이에 제공된다. 광원의 세기는 투사형 데이타를 인간이 직접 관람하는 데 적절하게 선택된다.

바람직하게는 광은 예를 들면 액정 디스플레이 패널을 구비하는 디스플레이 화면을 통해 영상화되기 전에(be(ore being imaged) 확산된다.

영상화는 양극 렌즈(positive lens)를 이용하여 수행될 수 있으며, 특히 바람직한 것은 원형 프레넬 렌즈이다.

디스플레이 어셈블리는, 낮은 전력 소비와 선택적으로 사적인 관람(private viewing)이 가능하다는 장점을 제공함에 따라 배터리로 전원이 공급되는 휴대용 컴퓨터에 사용하도록 적용될 수 있다. 또한, 디스플레이 어셈블리는 예를 들면 휴대용 통신 장치와, 비디오 게임에서 접할 수 있는 것 또는 비행기내의 승객의 관람을 위한 것과 같은 다양한 매체 디스플레이 등 투사형 디스플레이를 이용하는 다른 많은 응용예에 용이하게 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 별도의 좌안 및 우안 데이타와 함께 복수의 광원이 제공된다. 입체광학(stereo-optical)또는 3차원 관람을 위해 프레넬 렌즈의 집속 효과(focusing effect)가 이용된다. 본 발명이 위치 검출기 및 램프-선택 스위치와 함께 사용되면, 서로 다른 위치에 있는 관람자에게 입체광학 관람을 제공하도록 동작한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 데이타를 투사형으로(transmissively) 디스플레이하는 단계를 포함하는 데이타 디스플레이 방법이 제공된다. 선정된 세기의 광원이 제공되고, 광원은 투사형 데이타를 통해 투사형 데이타의 반대쪽으로 영상화된다. 광원의 세기는 투사형 데이타를 인간이 직접 관람하는 데 적절하게 선택된다.

광은 바람직하게 투사형 디스플레이-예를 들면 액정 디스플레이를 포함한다-를 통해 영상화되기 전에 확산된다.

영상화 수단(imaging means)은 양극 렌즈를 구비하며, 바람직하게는 프레넬 렌즈이다.

프레넬 렌즈의 집속 효과를 이용하여 입체광학 혹은 3차원 관람을 제공하기 위해 동기화된 좌 및 우안 데이타와 결합하여 복수의 광원이 제공될 수 있다. 위치 감지기와 결합하여 복수의 광원이 구동됨으로써, 위치가 변하는 관람자에게 입체광학 이미지를 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 도면을 참조할 때 본 발명에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도면을 참조하면, 제1도는 키보드 지지용 기판(base, 34) 상에 선회할 수 있도록(pivotally) 장착된 LCD 디스플레이 어셈블리(32)를 구비하는 휴대용 컴퓨팅 시스템(30)을 도시한다. 디스플레이 어셈블리(32)는 선회하는 힌지(pivoting hinge, 37)를 거쳐 기판(34)에 선회할 수 있도록 장착된 지지 프레임(36)을 구비한다. 배면 덮개(38)는 이와 유사하게 선회하는 힌지(39)를 거쳐 프 레임(36)에 선회할 수 있도록 장착된다. 프레임(36)은, 프레임 내에 실질적으로 중앙에 위치하고 사용자가 볼 수 있도록 기판(34) 상에서 전면으로 열 수 있는 박막 트랜지스터(TFT)의 컬러 LCD 패널(40)을 지지한다. 본 실시예에서, LCD 패널(40)은 폭이 8인치 높이가 6인치이다.

디스플레이용 측면 및 바닥 패널(32), 즉 프레임(36)과 덮개(38)를 형성하는 패널(panels spanning frame and cover)은 예를 들면 유연성 벨로우(bellows) 또는 팬-형 플라스틱 플레이트를 구비하며, 본 발명을 명확하게 도시하기 위해 생략되어 있다.

계속해서 제1a를 참조하면, 광 확산기(42)는 LCD 패널(40)의 내부 뒤 표면상에 장착된다. 이하에 상세히 서술되는 바와 같이, 확산기(42)는 작은 각도의 산란 특성(small-angle scattering characteristics)을 갖도록 선택되고, LCD 패널(40)의 뒤 표면 전체를 덮을 수 있는 크기이다.

반사성 미러 표면(reflective mirrored surface)(44)은 배면 덮개(38)의 내부 표면상에 놓여진다.

광원(46)은 프레임(36) 내부에 일반적으로 LCD 패널(40)의 밑에 배치된다. 광원(46)은 바람직하게 선형 길이(U-자형 튜브의 경우 접혀진 길이)가 LCD 패널(40) 폭의 1/2 내지 3/4 범위인 직선 (도시된 바와 같이) 또는 U-자형(도시되어 있지 않음) 형광 튜브(fluorescent tube)를 구비하고, 패널의 바닥 가장자리 바로 밑에 중심이 놓여지도록 배치된다.

양극 프레넬 렌즈(positive Fresnel lens)(48)는, 디스플레이 어셈블리(32)내부에 확산기(42)의 배면에 겹쳐서 배치된다. 제2도를 참조하면, 프레넬 렌즈(48)는 원형으로, 즉 그 한 표면 상에 동심원 원형링의 집속 프리즘(50)을 지지하는 것으로 보인다(supporting concentric, circular rings of focusing prisms). 그 원형 집속 링(focusing ring) 및 원형 집속 효과 때문에 프레넬 렌즈(48)가 '원형(circular)'이라고 하지만, 렌즈의 전체적인 형태는 직각이며 적어도 LCD 패널(40)과 크기가 같도록 선택된다. 이하에 상세히 서술되는 바와 같이, 프레넬 렌즈(48)는 LCD 패널(40)의 관람면 상에 광원(46)의 이미지를 형성하도록 동작한다. 디스플레이 어셈블리(32)로부터 렌즈가 용이하게 제거될 수 있도록 프레임(36)과 프레넬 렌즈(48)가 선택적으로 제공될 수 있다.

배터리(52)와 같은 전력 공급 수단과 LCD 패널 구동 전자회로(54)는 공지된 방법으로 기판(34)에 포함되어 LCD 패널(32)에 연결된다. 이와 같은 전원 공급 수단과 구동 전자 회로는 LCD 디스플레이 시스템과 연관된 종래의 구성 요소이다. 설명을 간략화하기 위해 본 발명에서는 종래 컴퓨팅 시스템의 다른 구성 요소는 논의되지 않는다.

지금부터 디스플레이 어셈블리(32)의 광학 특성을 설명하면, 제3a도는 확산기(42)의 작은 각도의 각 산란 분포(small-angle, angular scatterlng distribution : A,S.D.)를 예시한다. 더 상세하게, 입사 광선(L)은 복수의 각도 광선(angular rays, L₁-L_n)으로 산란된다. 첨부하는 전력 대 각도의 그래프에 도시한 바와 같이, 확산기(42)를 통과하는 광은 세기가 균일하지 않고, 광선(L)의 축상에 피크가 있고 일반적으로 종-모양으로 분포한다. 이하에 상세히 서술되는 바와 같이, 확산기(42)는 입사광을 완화시키거나 또는 평활(ease or smooth)하게 하는 작용을 하며, 프레넬 렌즈(48)와 LCD 패널(40) 사이에 형성 될 수 있는 모아레 패턴(moire pattern)을 제거하도록 충분히 넓은 A.S.D.를 갖도록 선택된다. 이하에 다시 상세히 서술되는 바와 같이, 디스플레이 어셈블리(32)의 소기의 조명 및 관람 특성에 따라 확산기(42)의 A.S.D. 및 위치가 선택된다.

지금부터 제3b도를 참조하면, 본 발명을 잘 예시하기 위해 먼저 광원(46) 프레넬 렌즈(48) 및 LCD 패널(40)과 관련하여 디스플레이 어셈블리(32)의 동작이 서술된다. 확산기(42)는 생략되어 있고, 광원(46)이 프레넬 렌즈(48)를 직접 조명하는 것으로 도시되어 있다. (설명을 위해 반사 표면(44)이 생략되었지만, 반사 표면이 있는 경우 실질적으로 동일하게 작동한다는 것을 알 수 있을 것이다).

제3b도를 참조하면, 프레넬 렌즈(48)는 램프(46)에서 나오는 발산하는 입사광선(A,A',A)을 촛점이 맞춰진 광선(B,B'B)으로 집속시키도록 선택되어 촛점(C)에 광원의 이미지를 형성하게 된다. 비록 프레넬 렌즈(48)의 집속 효과가 2차원으로 도시되었지만, 다른 어떤 양극 렌즈(any positive lens)와 마찬가지로 점(C)상에 이미지를 공급하기 위해 세 개의 차원 모두에서 촛점이 맞추어진다는 것을 알 수 있을 것이다. 바람직하게 프레넬 렌즈(48)는 촛점 길이가 15-2Ocm 범위를 갖도록 선택된다.

제3b도를 더 참조하면, 프레넬 렌즈(48)를 구비하는 이와 같은 광학 시스템은, 매우 좁은 시계 영역(viewing region)을 갖는 것으로 보인다. 즉, 관람자(56)가 광원(46)으로 조명된 대로 LCD 패널(40)을 볼 수 있기 위해서는 관람자의 눈을 직접 촛점(C)상에 두거나 또는 광선(B,B)에 의해 윤곽이 표시된 관람 엔벨로프(viewing envelope)안에 좁게 위치하여야만 할 것이다. 확산기 없이는, 관람자(56)는 프레넬 렌즈(48)와 LCD 패널(40) 사이에서 발생되는 바람직하지 않은 모아레 패턴을 볼 가능성이 있다.

프레넬 렌즈(48)가 LCD 패널(40)이 아니라 단지 광원(46)만을 영상화하는 기능을 하는 것은 본 발명을 이해하는 데 중요한 사항이다. 그리하여, 램프(46)와 프레넬 렌즈(48)를 구비하는 후광 시스템(back-lighting system)은 LCD 패널(48)을 조명(illuminate)하는 기능만을 하고 LCD 패널 디스플레이 데이타를 영상화하거나 또는 광학적으로 변형시키지 기능은 하지 않는다. 따라서, 제3b도에 도시되고 서술된 시스템의 관람 해상도는 LCD 패널(40)의 본래의 해상도에 의해 결정되며 프레넬 렌즈(48)에 의해서 결정되지 않는다.

제3c도를 참조하면, LCD 패널(40)과 프레넬 렌즈(48) (즉, 제1도에 도시된 구성) 사이에 배치된 확산기(42)를 더 구비하는 제3b도의 광학 시스템이 도시된다. 확산기(42), 광(46), LCD 패널(40) 및 프레넬 렌즈(48)를 구비하는 이 후광 디스플레이 시스템은 총체적으로 도면 부호 49로 도시되어 있다.

제3c도에 도시된 광학 시스템떼서, 확산기(42)에 의해 수행되는 각산란(angular scattering) (제3a도에 도시된 바와 같이)은 광선(A,4',4)을 포함하는 입사광선을 방산(spread)시켜 평활하게 하는 기능을 한다. 제3c도를 살펴보면, 확산기(42)는 입사광선(A)을 광선(D-D')으로 표시된 각으로 방산 (또는 확산)시키는 것으로 보인다. 물론, 이 각도는 프레넬 렌즈(48)에 대한 확산기의 위치는 물론, 확산기(42)의 A.S.D. 특성에 의해 결정된다. 이와 유사하게, 입사 광선(A'와 A)은 각각 광선(E-E'와 F-F')으로 표시된 영역 전체로 방산된다.

이와 같은 평활화에 따라, 상기 제3b도에서 설명된 것보다 조명 영역이 훨씬 커지게 되어 결국 시계각이 더욱 넓어지게 된다. 특히, 광선(D,F')과 광선 (D',F)의 앞부분에 의해 경계가 그어진 조명된 영역내의 어딘가에 있는 관람자(56)는, 조명된 LCD 패널(40)을 볼 수 있을 것이다. 제3c도의 후광 시스템(49)에 의해 시계 영역이 크게 증가하였다는 것을 명확히 가리키기 위해,빗금(57) 으로 표시되어 있다.

확산기 및 프레넬 렌즈(48) 상호간 그리고 LCD 패널(40)에 대한 위치 및 간격(position and spaclng)은 물론, 확산기(46)에 대한 A.S.D.를 선택함으로써 빗금(57)으로 도시된 조명 영역을 조절할 수 있다. 이와 같이 관람가능한 조명 영역(viewable region of illumination, 57)은, 간단한 방법으로 제3d도에서 처럼 LCD패널(40)의 가장자리로부터 발산하거나 제3e도에서처럼 패널의 가장자리와 실질적으로 시준하거나 제3f도에 도시된 바와 같이 좁아지고 제한되도록 선택될 수 있다. 제3f도에 도시된 바와 같이 심지어 시계각이 좁아져도, 확산기(42)는 임의의 모아레 패턴을 제거하고 광을 용이하게 볼 수 있도록 평활화하는 기능을 한다.

컴퓨팅 시스템(30)의 동작에 있어서, 회로(54)에서 나오는 전자 신호에 응답하여 LCD 패널(40) 상에 데이타가 투사형으로(transmissively) 디스플레이 된다. 전원(52)은 램프(46)를 활성화시켜 발산하는 광이 디스플레이 어셈블리(32)의 내부를 조명하게 하는 데 사용된다. 이 발산하는 광은 미러 표면(44)에서 반사되어 프레넬 렌즈(48)와 확산기(42)를 거치게 된다. 따라서 상기 제3a도-제3f도를 참조하여 서술된 바와 같이 LCD패널(40)이 조명되고 관람될 수 있다.

본 발명의 발명자는 상술된 바와 같이 램프(46), 프레넬 렌즈(48) 및 확산기(42)를 구비하는 후광 시스템을 이용하여, 본 발명을 이용하지 않았을 때 동일한 선명도를 달성하는 데 전형적으로 요구되는 램프 전력의 1/10을 이용하면서 LCD 패널(40)을 매우 높은 선명도로 디스플레이할 수 있다는 것을 알았다. 더욱이, 조명 영역, 즉 디스플레이 어셈블리(32)의 시계각 및 영역을 조절하기 위해 후광 구성 요소의 상대적인 특성 및 위치가 직접 선택될 수 있다. 조명 영역이 좁아짐에 따라 램프 및 이에 따른 총 전력 소비가 한층 줄어든다. 후광 시스템은 오로지 LCD 개널(40)을 조명하기만 하고 패널을 영상화하는 기능은 하지 않기 때문에, 관람 해상도는 패널의 해상도에 의해서만 결정되고 프레넬 렌즈의 질에 의해 결정되지 않는다.

제4도를 참조하면, 디스플레이 어셈블리(32)가 접혀져 폐쇄 위치에 있는 컴퓨팅 시스템(30)이 도시되어 있다. 이 위치에서, 프레임(36)의 뒷면을 닫기 위해 덮개(38)가 인지(39)에 의해 회전할 수 있게 고정되어 있고, 이와 유사하게 기판(34)의 반대쪽을 닫기 위해 프레임(36)이 힌지(39) 둘레에 선회운동하도록 고정되어 있다. 결과적으로 패키지는 컴팩트하고 저장이나 이동시 안전하다.

신규의 향상된 LCD 디스플레이 어셈블리(32)를 구비하는 컴퓨팅 시스템에 대해 기술한다. 이 LCD 디스플레이 어셈블리는 종래 기술과 비교하여 매우 낮은 전력 소비를 필요로 하는 인간이 볼 수 있는 선명한 디스플레이를 제공하기 위해 램프(46), 프레넬 렌즈(48) 및 확산기(44)를 구비하는 후광 시스템을 이용한다. 필요하다면, 사적으로만 보게 하고 한층 낮은 전력이 소비되게하기 위해 조명 영역을 제한하여 즉,시계각이 국한되고 시계영역이 줄어들도록 할 수 있다. 본 발명의 발명자는 상술된 유형의 디스플레이 어셈블리로서, 종래의 디스플레이 어셈블리를 구동시키는 데 필요한 전원의 약 1/10 이하를 사용하여 종래의 광각의 LCD 디스플레이 어셈블리와 동일한 밝기, 선명도 및 해상도를 달성함으로써, 결국 전체 시스템에 대해 약 1/3 내지 1/2의 전원을 감소 할 수 있다고 판단한다. 그리하여, 배터리로 전원이 공급되는 휴대용 컴퓨팅 시스템과 같이 전력이 중요한 비중을 차지하는 응용에 대해, 배터리 수명의 지속 시간이 적어도 두 배(2x)의 인수(fctor of at least two)로 연장될 수 있다.

본 발명의 다른 중요한 장점은, 사적인 관람 디스플레이(private viewing display)를 제공한다는 것이다. 제한된 조명 및 시계 영역을 제공하기 위해 프레넬 렌즈 및 확산기를 이용함으로써, 타인과 근접하여 디스플레이를 보는 경우에도(be viewed in close proximity to others) 디스플레이 정보가 관람자에게만 보이도록 할 수 있게 된다. 이하에 서술되는 바와 같이, 본 발명은 종래의 투사형 데이타 디스플레이 시스템으로써는 실행할 수 없었던 프라이버시를 필요로 하는 여러가지 응용예를 가능케 한다.

지금까지 특정한 실시예와 관련하여 본 발명이 서술되었지만, 다른 많은 변형과 구성이 가능할 수 있다. 이때, 디스플레이 어셈블리 구성요소의 일부의 기능 및 그 선택적인 대체 부품이 서술될 것이다.

먼저 양극 프레넬 렌즈(48)의 사용에 대해 서술하면, 이 광학 부품의 목적은 광원(46)의 이미지를 제공하는 것이다. 프레넬 렌즈 대신에 이와 같은 동일한 기능을 수행하는 다른 구성 요소가 사용될 수 있다. 특히, 프레넬 렌즈(48) 대신에 LCD 패널(40)과 함께 동작하는 데 충분한 크기를 갖는 종래의 양극 렌즈가 사용될 수 있다. 이와 같은 렌즈가 휴대용 컴퓨터에 일체화되기에는 너무 클 수도 있지만, 좀 더 작은 디스플레이가 이용되거나 무게가 제한 요소가 되지 않은 다른 응용 분야에 대해서는 충분할 수 있다. 이와 유사하게, 프레넬 렌즈(48) 대신에 동일한 효과를 갖는 집속 미러(focusing mirror)가 사용될 수 있다.

디스플레이(40)에 관하여는, 상술한 TFT LCD 디스플레이 대신에 실질적으로 임의의 투사형 데이타 디스플레이가 사용될 수 있다. 한 가지 구비조건은 디스플레이가 투사형(transmissive type)이어야 한다는 것, 즉 디스플레이 상의 데이타 이미지가 후광에 의해 인간에게 보이게 된다는 것이다.

지금부터 램프(46), 반사기(44) 및 확산기(42)를 구비하는 조명 시스템에 대해 서술하면, 이 시스템에 의해 수행된 기능은 투사형 LCD 패널(40)을 통해 프레넬 렌즈(48)에 의해 영상화하기 위해 인간이 볼 수 있는 적당한 세기의 실질적으로 균일한 광을 공급하는 것이다. 반사기(44)와 램프(46)는 광원을 공급 하는 기능을 하고, 예를 들면 직사광, 종래의 개구 램프(aperture lamp) 혹은 적절한 다른 구성의 램프 및 반사기로 대체될 수 있다. 확산기(42)는 제3a도와 관련하여 상술된 바와 같이 입사광을 평활화하는(smooth) 기능을 한다.

디스플레이 어셈블리(32)의 상기 실시예가 휴대용 컴퓨터에 구현된 것으로 도시되었지만, 다른 많은 응용에서 사용될 수 있다. 특히, 전원(52)과 구동 전자회로(54)를 포항하는, 디스플레이 어셈블리(32)를 동작시키기 위한 전자 부품은 컴퓨팅 시스템에 특정한 것은 아니다. 그것들은 디스플레이 어셈블리를 필요로 하는 여러 다른 환경에서 구현될 수 있는 종래의 구성 요소이다. 디스플레이 어셈블리(32)에 대한 다른 응용은 이하에 서술된다.

지금부터 제5도를 참조하면, 제1도의 휴대용 컴퓨팅 시스템의 대체 실시예(60)가 도시되어 있는 데, 여기서 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있다. 본 발명의 본 실시예에서, 확산기(42)는 배면 덮개(38)의 내부 표면에 미러 표면(44) 위에 바로 배치되어 있다. 프레넬 렌즈(48)는 LCD 패널(40)의 뒷표면 상에 직접 위치되어 있다.

컴퓨팅 시스템(60)에서 디스플레이 어셈블리(32)의 동작은 상기 컴퓨팅 시스템(30)에 대해 서술된 것과 실질적으로 동일하다. 상술된 바와 같이, 확산기(42), 프레넬 렌즈(48) 및 LCD 패널(40) 간의 상대적 위치 및 간격은 소기의 관람 특성을 제공하도록 선택된다.

지금부터 제6도를 참조하면, 제1도의 컴퓨팅 시스템(30)의 다른 대체 실시예(70)가 도시되는데, 여기서 다시 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있다. 본 실시예에서, 프레넬 렌즈(48)는 72로 표시한 바와 같이 배면 덮개의 반사 표면(44)상에 부착된다. 제1도의 실시예에서와 같이, 확산기(42)가 LCD(40)의 됫표면 상에 배치된다. 또는 확산기(42)의 확산 특성이 프레넬 렌즈(48)에 일체화되어 프레넬 렌즈와 확산 및 반사성 소자를 단일 유니트(single unit) (도시되어 있지 않음)로 일체화시킬 수 있다.

상기 제5도의 실시예에서와 같이, 휴대용 컴퓨팅 시스템(70)에서 디스플레이 어셈블리(32)의 동작은 제1도에 서술된 어셈블리의 동작과 동일하다. 다시, 디스플레이 어셈블리(32)에서 구성 요소의 상대적 위치, 간격 및 특성은 LCD 디스플레이(40)를 통과하는 광의 영상화 즉, 디스플레이 관람 특성을 조절하기 위해 직접 선택될 수 있다.

램프(46), 반사 표면(44), 확산기(42) 및 프레넬 렌즈(48)를 구비하는 후광 시스템의 기능을 달성하기 위해 많은 변형과 구성이 이용될 수 있다는 것을 제 5도와 제6도 및 상기 설명으로부터 알 수 있을 것이다. 다른 시스템 고려 사항뿐 아니라 소정의 디스플레이 특성에 따라 이들 구성이 선택될 수 있다. 이와 같은 시스템 고려 사항에는, 예를 들어 크기, 무게 또는 전력에 제한이 있는지 여부와 디스플레이 어셈블리(32)가 사용될 응용 분야 ; 사용된 LCD 패널의 유형 ; 제조자가 이용할 수 있는 제조와 생산 공정 및 기술 및 가격 제한 ; 및 용이하게 알 수 있는 다른 많은 고려 사항이 있다.

지금부터 본 발명의 디스플레이 어셈블리에 대한 여러가지 응용에 대해 설명하면,본 발명은 일반적으로 적어도 두 가지 형태의 응용 1) 전력이 제한 되어 있는 곳과 2) 사적인 관람이 요구되는 곳에 특히 두드러진 효과가 있다.

응용예는 많지만, 몇 가지 예만 서술하기로 한다.

지금부터 제7도와 제7a도를 참조하면, 무선 또는 셀룰러 데이타 통신(wireless or cellular data communications)용으로 사용될 수 있는 개인용 디지탈 데이타 통신기(digital, personal data communication)(PDC)(80)가 도시되어 있다. 먼저 제7도를 참조하면, PDC(80)는 대략 전화기 핸드셀 크기인 2x2x9로 손으로 들 수 있는 크기이다. PDC(80)는 LCD 패널(82), RF 안테나(84) 및 다양한 데이타 입력 키(88)를 지원하는 키패드(86)를 구비한다.

제7a도에 잘 도시된 바와 같이, PDC(80)는 본 발명에 따라 구성된 디스 플레이 어셈블리(90)를 구비한다. 디스플레이 어셈블리(90)는 LCD 패널(82), LCD 패널의 후면 상에 놓이는 확산기(92) 및 확산기의 후면 상에 놓이는 프레넬 렌즈(94)를 구비한다. 형광 튜브 램프(96)는 프레넬 렌즈(94)의 뒤에 위치한다. 반사기(98)는 그 개구부가 프레넬 렌즈(94)의 뒷표면을 향하도록 램프(96)를 부분적으로 감싸고 있다. 램프(96)를 포함하여 PDC(80)에 전원을 공급하기 위해 배터리(100)가 제공된다. 데이타와 이미지를 LCD 패널(82) 상에 디스플레이하기 위해 LCD 패널 구동 전자 회로(102)가 제공된다.

PDC(80)내에 더 포함되어 있는 것 (도시되어 있지 않음)은, PDC 내에서 데이타와 이미지를 조작하기 위한 산출 및 연산 전자 회로뿐 아니라, 데이타를 송신하고 수신하는 안테나(84)에 연결된 RF 송신 및 수신 전자 회로이다. 이들 구성 요소 모두는 PDC가 적용될 특정한 응용에 따라 종래의 부품(componentry)으로부터 선택될 수 있다.

동작중에, 조명을 제공하기 위해 램프(96)에 전원이 공급되는 데, 상기 조명은 반사기(98)에 의해 프레넬 렌즈(94)로 향하게 된다. 프레넬 렌즈(94)는 확산기(92)와 LCD 패널(82)를 통해 램프를 영상화함으로써, 패널에 조명을 제공한다. 확산기(92)는 광을 균일하게 하기 위해 프레넬 렌드를 통과하는 광을 확산시킨다. 상술한 것과 동일한 방법으로, LCD 패널(82)을 통과하는 광에 의해 제공된 조명 영역은 PDC(80)의 기능을 최적화하도록 선택된다. 예를 들면, 꽤 충분한 시계 영역을 제공하면서도 전력 소비를 최소로 하기 위해, 상기 제 3c도에 도시된 바와 같이 시준된 조명 영역을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 만약 프라이버시가 요구된다면, 상기 제3f도와 관련하여 서술된 바와 같이 제한된 시계 영역이 선택될 것이다.

예를 들면 PDC(80)는 공공의 환경(public environment)에서 증권 데이타(stock data)와 같은 사적인 데이타(private data)를 조작하는 데 적합하다. 더욱이, 만약 PDC(80)용 케이스의 형태가 평탄화된 차트 모양(flattened chart configuration)과 유사하도록 약간 변형된다면, 간호사 혹은 의사가 회진하는 동안 환자의 차트 상에 입력하는 것과 같이 사적인 의학 데이타를 처리하는 데 PDC(80)가 매우 적합할 것이다.

더욱이 PDC(80)는, 본 발명이 상술된 휴대용 컴퓨터 디스플레이와 같이 단지 큰 화면에만 적합한 것은 아니라는 것을 예시하기 위한 것이다. 또한, PDC(80)에 도시된 것과 같이 훨씬 작은 디스플레이를 제공하는데 용이하게 이용될 수 있다. 사실, 본 발명의 독창적인 디스플레이 어셈블리를 구비하는 구성 요소의 크기가 LCD 패널 크기로 줄어들기 때문에, 본 발명은 LCD 손목 시계처럼 소형 LCD 패널로 실시될 수 있다.

지금부터 제8도와 제8a도를 참조하면,상업용 비행기에서 승객용 객실의 일부(110)가 도시되어 있다. 본 발명의 다른 응용을 예시하기 위해, 인접하는 좌석(116,118)의 승객(112,114)에게 각각 자신의 관람 화면이 제공되어 있다. 특히, 본 실시예에서, 승객(112)은 앞쪽 좌석(124)의 좌석 뒤에 배치된 관람 화면(120)을 이용할 수 있는 한편, 승객(114)은 면(facing)하는 좌석뒤에 유사하게 배치된 별도의 관람 화면(122)을 갖는다.

관람 화면(120,122)이 개략적으로 도시되어 있지만, 전원 및 신호/전자 구동기 회로가 어셈블리의 외부에 배치될 수 있다는 것을 제외하고 제1도의 디스 플레이 어셈블리(32)와 실질적으로 동일하다. 특히, 전원은 중앙 집중식으로 공급될 수 있다. 전자 구동기 회로는 편리한 곳에 예를 들면 관람 화면, 좌석 뒤에 또는 편리한 원격지에 놓일 수 있다. 관람 화면(120,122)은 각각의 승객(112,114)에 대해 비교적 사적인 관람을 제공하도록 구성되어 있다.

동작중, 뉴스 디스플레이, 책 디스플레이 또는 영화와 같은 다양한 매체가 비행하는 동안 관람할 수 있도록 승객의 선택에 따라 이용가능하다. 본 발명의 디스플레이 어셈블리에 의해 제공된 사적인 시계 영역으로 인해, 각각의 승객은 이웃하는 승객의 간섭없이 서로 다른 관람 선택을 선정할 수 있다. 필요하다면, 오디오를 위해 이어폰이 제공될 수 있다.

지금부터 제9도와 제10도를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 도시되는데, 여기서 입체 광학 또는 3차원(3D) 관람을 제공하도록 디스플레이 어셈블리(130)가 적용되어 있다. 본 발명을 예시하기 위해서, 디스플레이 어셈블리(130)는 제1도와 관련하여 도시되고 서술된 시스템(30)과 실질적으로 동일한 휴대용 컴퓨팅 시스템(132)에 실시되는 것으로 도시되어 있다. 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있다.

지금부터 본 발명과 시스템(60) (제1도)간의 차이점을 설명하면, 본 실시예에서, 광원(46) (제1도)은 제거되고 한 쌍의 램프(134,136)로 교체되어 있다. 램프(134,136)는 램프(46) (제1도)의 축 상에 장착되어 관람자(56)의 눈에 영상화 될 수 있도록 거리(D)만큼 이격되어 있다. 그리하여 거리(D)는 관람자(56)의 눈 사이의 거리가 프레넬 렌즈(48)를 통해 영상화함으로써 발생된 확대 효과(magnifying effect)에 의해 조정된 거리이다. 각각의 램프(134,136)는 각각 138,140으로 표시된 반사기로 둘러싸여 있다. 반사기(140,138)는, 램프에서 나오는 광이 반사 표면(44)쪽으로 향하고, 상술한 바와 같이 LCD 패널(40) 뒤에 적층하여(in a stack) 배치된 프레넬 렌즈(48)와 확산기(42)를 통과할 수 있도록 배치되어 있다. 프레넬 렌즈(48), 확산기(42) 및 램프(134,136)는 램프 각각을 관람자(56)의 좌 및 우안으로 영상화하기 위해 상대적으로 배치되어 있다.

더욱이 시스템(30) (제1도)과는 달리, 각 구동 회로가 패널(40)에 서로 다른 전자 신호를 공급하는 구분된 두 개의 구동 회로(54A와 54B)를 제공하기 위해, LCD 패널 구동 회로(54)가 물리적으로 혹은 전자적으로 효율적으로 변경되어 있다.

구동 회로(564A와 54B)에 연결되고 이것에 의해 동기화되는 스위치(142)가 전원 공급부(52)와 램프(134,136) 사이에 제공됨으로써, 구동 회로의 데이타 작동과 램프의 작동이 동기화될 수 있게 한다.

다른 모든 면에서, 시스템(132)은 시스템(30)(제1도)과 동일하다.

동작중, 구동 회로(54A)는 램프(134)에 좌안 신호를 공급하는 버퍼로 이용되는 한편, 구동 회로(54B)는 램프(136)에 우안 신호를 공급하는 버퍼로 이용된다. 스위치(142)가 램프(134)의 동작을 동기화시킴으로써, LCD 패널(40) 상에 좌안 데이타가 디스플레이될 때 램프(134)가 조명되고, LCD 패널 상에 우안 데이타가 디스플레이될 때 램프(136)가 조명되도록 한다.

패널(40)에 공급되는 좌안, 우안 데이타의 스위칭과 램프(134,136)의 동기화된 조명은 30Hz, 바람직하게는 60Hz를 초과하는 속도로 수행됨으로써, 관람자(56)는 본질적으로 그 변화를 볼 수 없다.

설명을 위해, 제10도 (광학적으로 개략적인 시스템을 도시하고 있음)에는 L이라는 명칭이 붙은 긴 점선의 광선으로 표시되어 있는 좌안 조명과, R이라는 명칭이 붙은 짧은 점선과 광선으로 표시되어 있는 우안 조명이 도시되어 있다.

디스플레이 어셈블리(130) 앞의 고정된 장소에 관람자(56)가 위치하고 램프(134)가 조명될 때, 좌안 조명 (L)은 프레넬 렌즈(48)에 의해 LCD 패널(40)상의 좌안 투사형 데이타를 거쳐 관람자의 좌안에 촛점이 맞추어진다. 마찬가지로, LCD 패널(40) 상에 디스플레이되는 우안 투사형 데이타와 동기화되어 램프(136)가 조명될 때, 프레넬 렌즈(48)는 관람자의 우안에 우안 조명(R)의 촛점을 맞춘다. 디스플레이 시스템(132)에 대해 적절한 위치를 유지하는 한 관람자(56)는 입체광학 또는 3차원 이미지를 볼 수 있을 것이다.

그래서 본 발명은 프레넬 렌즈의 집속 효과로 인해 관람자에게 이와 같은 입체광학 또는 3차원 관람을 제공하도록 용이하게 적용된다.

입체광학 관람을 체공하는 능력이 휴대용 컴퓨팅 시스템에서 실시되는 것으로 예시되었지만, 투사형 데이타 디스플레이를 지원할 수 있는 임의의 어셈블리에서 용이하게 실시될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 입체광학 디스플레이 어셈블리의 응용예는 예를 들면, 비디오 게임과 영화 관람 화면이 있다. 이와 같은 입체광학 관람이 요구되는 다른 많은 응용예를 용이하게 알 수 있을 것이다.

제9도와 제10도에 도시된 입체광학 디스플레이 어셈블리가 효율적으로 작동하고 경제적으로 제공될 수 있지만, 3차원 효과를 완전하게 감상하기 위해서 관람자는 관람 위치를 비교적 일정하게 유지할 필요가 있다.

지금부터 제11도와 제12도를 참조하면, 입체광학 디스플레이 어셈블리(162)를 구비하는 휴대용 컴퓨팅 시스템(160)이 도시되는 데, 여기서 시스템은 예를 들면 관람자가 위치(#1)에서 위치(#2)사이를 이동하는 동안 입체 광학 디스플레이를 제공하도록 적응된다. 시스템(132)(제9도와 제10도)의 구성 요소에 해당하는 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 붙여져 있다.

지금부터 시스템(160)을 시스템(132)(제9도, 제10도)과 비교하면, 램프(134,136)가 제거되고 그 대신에 램프 어레이(164)로 대체되어 있다. 램프 어레이(164)는 A-J로 표시된 열 개의 램프를 구비하는데, 각각의 램프는 광을 반사 하여 미러 표면(44)을 거쳐 디스플레이 어셈블리(162)의 뒷쪽으로 향하도륵 각각 배치된 각각의 적절한 반사기(168)에 의해 둘러싸여 있다.

프레임(36)에 장착되어 있고, LCD 패널(40)의 바로 밑에 수평 방향으로 중앙에 놓여있는 것은, 한쌍의 초음파 거리 감지기(178,180)를 구비하는 거리 감지 회로(176)이다. 산출 회로(182)는 기판(34)에 포함되어 있고 디스플레이 어셈블리(162)에 대해 관람자(56)의 위치를 삼각 측량법으로 계산하기 위하여 감지기(178,180)의 출력에 연결되어 있다. 거리 감지기에 기초하여 삼각 측량법으로 동작하는 이와 같은 위치 감지 장치는 기술 분야에 공지되어 있다. 산출 회로(182)는 교대로 스위치(142)에 연결된다.

동작중에, 거리 감지 회로(176)와 산출 회로(182)는 디스플레이 어셈블리(162)에 대한 인간 관람자(56)의 위치를 결정하는 데 사용된다. 구동 회로(54A,54B)는 상술한 바와 같이 좌안 및 우안 데이타를 디스플레이하기 위해 스위치 회로(142)를 통해 전원(42)과 함께 동기화된다. 이와 유사하게 산출 회로(182)는 스위치(142)에 관람자의 위치 정보를 제공한다.

좌안, 우안 디스플레이 데이타 이외에 관람자의 위치 데이타가 제공되어,램프 어레이(164)내에서 적당한 쌍의 램프(A-J)를 조명하도록 스위치(142)가 동작함으로써, 정확한 좌 및 우안 데이타에 대한 조명이 항상 관람자(56)의 정확한 위치에 촛점이 맞추어진다 그래서, 심지어 관람자가 디스플레이 어셈블리(162)에 대해 예를 들면 위치(#1)에서 위치(#2)로 이동할지라도, 좌 및 우안 조명은 항상 이에 대응하는 관람자(56)의 눈의 위치에 촛점이 맞추어진다.

그래서 단순한 입체 광학 관람뿐만이 아니라 관람자의 위치에 다이나믹 하게 응답하는 입체광학 관람이 제공된다. 시스템(160)(제9도와 제10도)과 관련 하여 도시된 입체광학 관람 어셈블리보다 약간 복잡하지만, 본 실시예는 관람자가 움직일 수 있다는 면에서 보다 다양하게 응용할 수 있다.

따라서 선택가능한 조명 영역 즉 선택가능한 시계각 및 영역을 만들기 위해 영상화 렌즈를 이용하는 투사형 데이타 디스플레이가 제공된다. 이 시스템은 종래의 디스플레이를 구동하는 데 필요한 전원의 일부만을 이용하면서도 선명한 고해상도의 디스플레이를 제공한다. 더욱이, 이 시스템은 협소한 조명 영역을 제공하는 데 사용됨으로써, 극히 사적인 관람 영역을 만들고 전력 소비를 한층 낮출 수 있다. 종래의 저렴한 부품을 이용하여 관람 시스템시 제조될 수 있다. 이 관람 시스템은 여러가지 응용에 적용될 수 있는 데, 그 일부만이 상기 서술되었고 그 크기 및 형태가 용이하게 조정될 수 있다. 또한 관람 시스템이 입체광학 및 3차원 관람을 제공하기 위해 다른 구성으로 용이하게 적응될 수 있다.

본 발명이 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 서술되었지만, 그것에 한정되는 것은 아니다. 기술분야의 숙련자는 본 발명의 범주내에서 본 발명을 다양하게 변형하고, 변경하며 향상시킬 수 있을 것이다.

Claims

세기와 전력 소모가 감소된 광원을 구비한 후광 디스플레이 장치에 있어서,인간눈의 잔상(human eye persistence)보다 긴 시간 동안 투사형 데이타의 현재 프레임(current frame of transmissive data)을 연속적으로 디스플레이 하기 위한 선정된 영역을 갖는 디스플레이 수단과, 선정된 세기의 투광 조명광(flood light)을 연속적으로 발생시키는 광원과, 상기 광원을 상기 디스플레이 수단을 거쳐 상기 디스플레이 수단의 반대쪽의 영상 평면으로 영상화하여(for imaging said light source through said display means onto an image plane on an opposite side of said display means), 상기 영상 평면에 위치한 인간의 양안(both eyes)에 동시에 직접 보이도록 하기 위해 상기 광원과 상기 디스플레이 수단 사이에 배치된 광학 영상화 수단(optical imaging means)을 포함하고, 상기 광원의 세기는 상기 투사형 데이타를 인간이 직접 보기에(for direct human viewing of said transmissive data) 적절하고, 상기 광학 영상화 수단에 의한 상기 영상 평면(image plane)에서의 광의 집중(light concentration)의 결과 상기 광원의 세기와 전력 소모가 감소되는 후광 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 광을 확산시키기 위해 상기 광원과 상기 디스플레이 수단 사이에 배치된 확산기 수단(diffuser means)을 더 포함하는 후광 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 광학 영상화 수단은 양극 렌즈(positive lens)를 포함하는 후광 디스플레이 장치.
제3항에 있어서, 상기 양극 렌즈는 원형의 프레넬 렌즈(circular Fresnel lens)를 포함하는 후광 디스플레이 장치.
전력 소모가 감소된 전원을 구비한 후광 디스플레이 장치에 있어서, 인간눈의 잔상보다 긴 시간 동안 투사형 데이타의 현재 프레임을 연속적으로 디스플레이하기 위한 전체적으로 평탄한 선정된 영역(predetermined generally planar area)을 갖는 디스플레이 수단과, 선정된 세기의 투광 조명광(flood light)을 연속적으로 발생시키는 광원과, 상기 광원을 상기 디스플레이 수단을 거쳐 상기 디스플레이 수단의 반대쪽의 영상 평면으로 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 양안에 동시에 직접 보이도록 하기 위하여 상기 광원과 상기 디스플레이 수단 사이에 배치된 원형 프레넬 렌즈(circular Fresnel lens)와, 상기 광을 확산시키기 위해 상기 광원과 상기 디스플레이 수단 사이에 배치된 확산 수단(diffusing means)을 포함하고, 상기 광원의 세기는 상기 투사형 데이타를 인간이 직접 보기에 적절하고,상기 원형 프레넬 렌즈에 의한 상기 영상 평면에서의 광의 집중(light concentration)의 결과 상기 광원의 전력 소모가 감소되는 후광 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈의 촛점 거리(focal length)는 15 내지 20 cm 범위인 후광 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 확산 수단은 작은 각도 확산기(small-angle diffuser)를 포함하는 후광 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 디스플레이 수단은 액정 디스플레이 패널을 포함하는 후광 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 광원은 형광 램프를 포함하는 후광 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 확산 수단과 상기 프레넬 렌즈는 상기 디스플레이 수단에 인접하여 배치된 후광 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 광원은 반사 표면(reflecting surface)을 포함하며, 상기 확산 수단은 상기 반사 표면상에 배치된 후광 디스플레이 장치.
투사형 데이타를 디스플레이하기 위한 전체적으로 평탄한 선정된 영역을 갖는 투사형 디스플레이와, 선정된 세기의 광을 발생하기 위한 광원과, 상기 광을 확산시키기 위해 상기 광원과 상기 투사형 디스플레이의 중간에 배치된 작은 각도 광 확산기(small-angle licht diffuser)와, 상기 광원을 상기 투사형 디스플레이를 거쳐 상기 투사형 디스플레이의 반대쪽의 영상 평면에 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 눈에 직접 보이도록 하기 위해 상기 광원과 상기 투사형 디스플레이 사이에 배치된 원형 프레넬 렌즈를 포함하고, 상기 광원의 세기는 상기 투사형 디스플레이를 약 20cm 내지 200cm 범위의 거리에서 인간이 직접 보기에 적절하고, 상기 투사형 디스플레이, 상기 광원, 상기 확산기 및 상기 프레넬 렌즈는 관람자에게 발산하는 조명 영역(region of diverging illumination)을 제공하도록 상대적으로 배치된 장치.
투사형 데니타를 디스플레이하기 위한 전체적으로 평탄한 선정된 영역을 갖는 투사형 디스플레이와, 선정된 세기의 광을 발생하기 위한 광원과, 상기 광을 확산시키기 위해 상기 광원과 상기 투사형 디스플레이의 중간에 배치된 작은 각도 광 확산기(small-angle light diffuser)와, 상기 광원을 상기 투사형 디스플레이를 거쳐 상기 투사형 디스플레이의 반대쪽의 영상 평면에 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 눈에 직접 보이도록 하기 위해 상기 광원과 상기 투사형 디스플레이 사이에 배치된 원형 프레넬 렌즈를 포함하고, 상기 광원의 세기는 상기 투사형 디스플레이를 약 20cm 내지 200cm 범위의 거리에서 인간이 직접 보기에 적절하고, 상기 투사형 디스플레이, 상기 광원, 상기 확산기 및 상기 프레넬 렌즈는 관람자에게 전체적으로 시준된 조명 영역(region of generally collimated illumination)을 제공하도록 상대적으로 배치된 장치.
세기와 전력 소모가 감소된 광원을 구비한 후광 디스플레이 장치에 있어서,투사형 데이타를 디스플레이하기 위한 전체적으로 평탄한 선정된 영역을 갖는 투사형 디스플레이와, 선정된 세기의 투광 조명광(flood light)을 연속적으로 발생시키는 광원과, 상기 광을 확산시키기 위해 상기 광원과 상기 투사형 디스플레이의 중간에 배치된 작은 각도 광 확산기(small-angle light diffuser)와, 상기 광원을 상기 투사형 디스플레이를 거쳐 상기 투사형 디스플레이의 반대쪽의 영상 평면에 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 양안에 동시에 직접 보이도록 하기 위해 상기 광원과 상기 투사형 디스플레이 사이에 배치된 원형 프레넬 렌즈를 포함하고, 상기 광원의 세기는 상기 투사형 디스플레이를 약 20cm 내지 200cm 범위의 거리에서 인간이 직접 보기에 적절하고, 상기 원형 프레넬 렌즈에 의한 상기 영상 평면에서의 광의 집중(ligt concentration)의 결과 상기 광원의 세기 및 전력 소모가 잠소되는 후광 디스플레이 장치.
제14항에 있어서, 상기 투사형 디스플레이는 액정 디스플레이 패널을 포함하는 후광 디스플레이 장치.
제14항에 있어서, 데이타 입력 수단과, 상기 광원에 전원을 공급하기 위한 배터리 수단과, 상기 투사형 디스플레이 상에 데이타 또는 이미지를 발생하기 위해 상기 투사형 디스플레이에 전자 신호를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 휴대용 컴퓨팅 시스템에 일체화된 후광 디스플레이 장치.
제14항에 있어서, 상기 투사형 디스플레이, 상기 광원, 상기 확산기 및 상기 프레넬 렌즈는 관람자가 상기 데이타를 사적으로 볼 수 있도록(for private viewing of said data by a human viewer) 좁아진 조명 영역을 제공하기 위해 상대적으로 배치되는 후광 디스플레이 장치.
제14항에 있어서, 상기 프레넬 렌즈는 상기 후광 디스플레이 장치로부터 선택적으로 제거될 수 있는 후광 디스플레이 장치.
데이타를 디스플레이하는 방법에 있어서, 투사형 데이타를 디스플레이하는 단계와, 선정된 세기의 광원을 제공하는 단계와, 상기 광원을 상기 투사형 데이타를 거쳐 상기 투사형 데이타의 반대쪽의 영상 평면으로 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 사람의 양안에 동시에 직접 보이도록 하는 단계를 포함하고, 상기 광원의 세기는 상기 투사형 데이타를 인간이 직접 보기에 적절하고(belng appropriate for direct human viewing salts transmissive data) 상기 영상 평면에서의 광의 집중(light concentration)의 결과 상기 광원의 전력 소모가 감소되는 데이타 디스플레이 방법.
제19항에 있어서, 상기 광이 상기 투사형 데이타를 거쳐 영상화되기 전에 상기 광을 확산시키는 단계를 더 포함하는 데이타 디스플레이 방법.
전체적으로 평탄한 선정된 영역에 투사형 데이타를 디스플레이하는 단계와, 선정된 세기의 광을 발생하기 위한 광원을 제공하는 단계와, 상기 광을 확산시키는 단계와, 원형 프레넬 렌즈를 사용하여, 상기 투사형 데이타를 거쳐 상기 투사형 데이타의 반대쪽의 영상 평면으로 상기 광을 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 양안에 동시에 직접 보이도록 하는 단계를 포함하며,상기 영상화되고 확산된 광의 세기(intensity of said imaged diffused light)는 상기 투사형 데이타를 인간이 직접 보기에 적절하고, 상기 원형 프레넬 렌즈에 의한 상기 영상 평면에서의 광의 집중(light concentration)의 결과 상기 광원의 세기와 전력 소모가 감소되는 방법.
투사형 디스플레이 스크린의 평탄한 선정된 영역에 투사형 데이타를 디스플레이하는 단계와, 선정된 세기의 광을 발생하기 위한 광원을 제공하는 단계와, 상기 광을 확산시키는 단계와, 상기 광원과 상기 투사명 디스플레이 스크린 사이에 배치된 원형 프레넬 렌즈를 사용하여, 상기 투사형 디스플레이 스크린을 거쳐 상기 투사형 데이타의 반대쪽의 영상 평면으로 상기 광을 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 양안에 동시에 직접 보이도록 하는 단계를 포함하며, 상기 영상화되고 확산된 광의 세기(intensity of said imaged diffused light)는 상기 투사형 디스플레이 스크린을 20cm 내지 100cm 범위의 거리에서 인간이 직접 보기에 적절하고, 상기 원형 프레넬 렌즈에 의한 상기 영상 평면에서의 광의 집중(light concentration)의 결과 상기 광원의 전력 소모가 감소되는 방법.
휴대용 컴퓨팅 시스템에 있어서,(al) 디스플레이 어셈블리(display assembly)를 지지하기 위한 덮개를 구비하는 휴대용 케이스와, (a2) 상기 케이스에내장되어 있고, 상기 휴대용 컴퓨팅 시스템에 전원을 공급하기 위한 배터리와, (a3)상기 휴대용 컴퓨팅 시스템에 전자 데이타를 공급하기 위한 입력 장치와, (a4) 상기 전자 데이타를 처리하기 위한 전자회로를 포함하고, 상기 디스플레이 어셈블리는, (b1) 상기 전자 데이타를 디스플레이하기 위해 전체적으로 평탄한 선정된 영역을 갖는 디스플레이 수단과, (b2) 선정된 세기의 광을 발생시키는 광원과, (b3) 상기 광원을 상기 디스플레이를 거쳐 상기 디스플레이의 반대쪽의 영상 평면에 영상화하여, 상기 영상 평면에 위치한 인간의 양안에 동시에 직접 보이도록 하기 위해 상기 광원과 상기 디스플레이 사이에 배치된 원형 프레넬 렌즈와, (b4) 상기 광을 확산시키기 위해 상기 광원과 상기 디스플레이의 중간에 배치된 확산기 수단을 포함하고 상기 광원의 세기는 상기 전자 데이타를 인간이 직접 보게 하는데 적절하고, 상기 원형 렌즈에 의한 상기 영상 평면에서의 광의 집중(light concentration)의 결과 상기 광원의 전력 소모가 감소되는 휴대용 컴퓨팅 시스템.
제14항에 있어서, 데이타를 입력하기 위한 수단과, 상기 데이타를 원격의 장소(remote location)에 전송하기 위한 수단을 더 포함하는 휴대용 컴퓨팅 시스템에 일체화된 후광 디플레이 장치.
제14항에 있어서, 항공기 숭객에게 사적인 관람을 제공하기 위해 항공기 승객실(airplane passenger compartment)에 일체화된 후광 디스플레이 장치.