KR100843378B1 - 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서화면 불균일 감소 장치 - Google Patents

회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서화면 불균일 감소 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서 화면의 단색 영역에 주로 나타나는 화면의 불균일성을 감소시켜 화면 불균일에 의한 시각적 불쾌감을 감소시키는 화면 불균일 감소 장치에 관한 것이다.
프로젝션, 광변조, 회절형 광변조기, 화면 불균일

Description

회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서 화면 불균일 감소 장치{Reduction apparatus of the display surface in the display system using the optical diffractive modulator}
도 1은 종래 기술에 따른 오픈홀 기반의 회절 광변조기의 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서 프로젝션 제어부의 블럭 구성도.
도 3은 스크린에 디스플레이 되는 영상에서 단색 영역을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 종래 기술에 따른 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에서 화면 불균일의 발생 원인을 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화면 불균일 감소 장치가 구비된 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템의 블럭 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 불균일 감소 장치의 블럭 구성도.
도 7은 1080×1920픽셀로 구성되는 한 프레임의 영상 데이터의 구조를 나타내는 도면.
도 8a는 도 6의 단색 영역 검출부가 사용하는 3×3 마스크의 일예를 나타내는 도면이고, 도 8b 및 도 8c는 도 6의 단색 영역 검출부가 3×3 마스크를 이동시키며 단색 영역을 검출하는 개념도이고, 도 8d는 도 6의 단색 영역 검출부가 3×3 마스크를 사용하여 단색 영역에 대하여 검출한 검출값의 예시도이고, 도 8e는 도 6의 랜덤 영상 형성부에 의하여 형성된 3×3 픽셀의 단색 영역에 대한 랜덤 영상값의 예시도.
도 9는 입력되는 횡방향 배열된 입력된 영상 데이터가 종방향 배열로 트랜스포즈된 구조도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
202 : 디스플레이 광학계 204 : 디스플레이 전자계
206R, 206G, 206B : 광원 208R, 208G, 208B : 조명 광학부
209 : 판형 칼라휠 210 : 회절형 광변조기
212 : 슐리렌 광학부 216 : 투영 및 스캐닝 광학부
218 : 스크린 300 : 영상 입력부
301 : 단색 영역 검출부 302 : 랜덤 영상 형성부
303 : 랜덤 영상 혼합부 304 : 영상 피봇부
305 : 제어부 306 : 메모리
307 : 영상 데이터 출력부 308 : 광변조기 구동회로
310 : 화면 불균일 감소 장치 312 : 스캐닝 제어부
314 : 광원 스위칭부
본 발명은 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서 화면의 단색 영역에 주로 나타나는 화면의 불균일성을 감소시켜 화면 불균일에 의한 시각적 불쾌감을 감소시키는 화면 불균일 감소 장치에 관한 것이다.
차세대 디스플레이 장치로서 각종 평판 디스플레이 장치(FPD:Flat Panel Display)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 중 일반화된 디스플레이 장치에는 액정의 전기광학적 특성을 이용하는 액정 디스플레이 장치(LCD:Liquid Crystal Display)와, 가스 방전을 이용하는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP:Plasma Display Panel) 등이 있다.
그 중 액정 디스플레이 장치(이하, " LCD" 라 약칭함)는 시야각이 좁고 응답속도가 느릴 뿐 아니라 반도체 제조공정을 이용한 박막 트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor) 및 전극 등을 형성하여야 하므로 공정이 복잡하다는 난점이 있다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 제조 공정이 단순하여 대면적화에 유리하다는 장점은 있으나, 전력 소비가 클 뿐 아니라, 방전 및 발광 효율이 낮고 고가라는 난점이 있다.
이러한 평판 디스플레이 장치의 문제들을 해결할 수 있는 새로운 디스플레이 장치의 개발이 진행되고 있으며, 최근에는 극초미세 가공기술인 마이크로 일렉트로메카니컬 시스템(Micro Electromechanical System : 이하, " MEMS" 라 약칭함)을 이용하여 픽셀(Pixel)마다 미세한 공간 광변조기(Spatial Light Modulator; SLM)를 형성하는 것에 의해 화상을 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 장치가 제안된 바 있다.
여기에서, 공간 광 변조기(SLM)란 전기적이거나 광학적인 입력에 대응하는 공간 패턴으로 입사 광선을 변조시키는 변환기이다. 입사 광선은 이것의 위상, 강도, 편광 또는 방향으로 변조될 수 있고, 광 변조는 여러 가지 전기 광학 또는 자기 광학 효과가 있는 여러 가지 물질, 및 표면 변형에 의해 광선을 변조시키는 물질에 의해 달성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 오픈홀 기반의 회절 광변조기의 사시도이다.
도면을 참조하면, 종래 기술에 따른 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 기판(101)을 포함하고 있다.
또한, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 기판(101)의 상부에 형성된 절연층(102)을 포함하고 있다.
또한, 오픈홀 기반의 회절형 광변조기는 절연층(102)의 일부분에 형성되어 있으며 상부 반사부(106a~106n)의 홀(106aa~106nb)과 상부 반사부(106a~106n)의 사이의 공간을 통과하여 입사되는 광을 반사하는 하부 반사부(103)를 포함하고 있다.
또한, 오픈홀 기반의 회절형 광변조기는 사이에 하부 반사부(103)가 위치하도록 하여 기판(101)의 표면에 서로 이격된 위치에 형성되어 있는 한쌍의 측면 지 지 부재(104, 104')를 포함하고 있다.
또한, 오픈홀 기반의 회절형 광변조기는 한쌍의 측면 지지 부재(104, 104')에 의해 양측면이 각각 지지되며 기판(101)으로부터 이격되어 있고 중앙 부위가 상하 이동가능하며 중앙 부위에 상부 반사부(106a~106n)에 형성된 홀(106aa~106nb)에 대응되는 홀(미도시)이 형성되어 있으며 어레이를 형성하고 있는 복수의 적층체 지지판(105a~105n)을 포함하고 있다.
또한, 오픈홀 기반의 회절형 광변조기는 적층체 지지판(105a~105n)의 중앙 부위에 형성되어 있으며 중앙에 홀(106aa~106nb)을 가지고 있어 입사되는 광을 일부는 반사하고 일부는 홀(106aa~106nb)를 통하여 통과시키며 어레이를 형성하고 있는 상부 반사부(106a~106n)를 포함하고 있다.
또한, 오픈홀 기반의 회절형 광변조기는 적층체 지지판(106a~106n)에 각각 서로 이격되어 형성되어 있으며 측면 지지 부재(104, 104')의 상부에 위치하고 있고 적층체 지지판(106a~106n)을 상하로 이동시키기 위한 복수의 한쌍의 압전체(110a~110n, 110a'~110n')를 구비하고 있다.
여기에서, 한쌍의 압전체(110a~110n, 110a'~110n')는 하부 전극층(110aa~110na, 110aa'~110na'), 압전 재료층(110ab~110nb, 110ab~110nb'), 상부 전극층(110ac~110nc 110ac'~110nc)에 전압이 인가되는 경우에 압전 재료층(110ab~110nb, 110ab'~110nb')의 수축과 팽창에 의하여 적층체 지지판(105a~105n)의 중앙 부위가 상하로 움직이며 이에 따라 상부 반사부(106a~106n)도 상하로 움직이게 된다. 편의를 위하여 적층체 지지판(106a~106n)과 상부 반사 부(106a~106n) 그리고 한쌍의 압전체(110a~110n, 110a'~110n')로 이루어진 각각에 대하여 엘리멘트라고 부른다.
한편, 광이 오픈홀 회절형 광변조기의 상부 반사부(106a~106n)에 입사될 때 상부 반사부(106a~106n)는 일부의 광은 반사하고 일부의 광은 홀(106aa~106nb)를 통하여 통과시키며, 하부 반사부(103)는 상부 반사부(106a~106n)의 홀(106aa~106nb)을 통하여 통과된 광을 반사시키게 된다.
그 결과, 상부 반사부(106a~106n)에서 반사하는 반사광과 하부 반사부(103)에서 반사한 반사광은 여러 회절계수를 갖는 회절광을 형성하게 되는데, 그 회절광의 광세기는 상부 반사부(106a~106n)와 하부 반사부(103)의 단차가 입사광의 파장이 λ라 할때 λ/4의 홀수배가 될 때 최대가 되며, 짝수배가 될 때 최소가 된다.
한편, 위에서 설명한 회절형 광변조기는 여러 응용 분야에 사용될 수 있는데 그 일예로 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
일반적으로, 종래 기술에 따른 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 광원, 조명렌즈, 회절형 광변조기, 프로젝션 시스템, 스크린 등을 포함하고 있다.
광원은 복수의 광원으로 이루어져 있으며, 일예로 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원으로 이루어져 있다.
다음으로, 조명렌즈는 광원에서 출사되는 광을 선형의 평행광으로 변화시켜 회절형 광변조기로 입사시킨다.
회절형 광변조기는 선형의 평행광이 입사되면 광변조를 수행하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 형성한다. 이때, 회절형 광변조기가 형성하는 회절광은 각 회절차수에 대하여 살펴볼 때 선형의 회절광을 형성하고 있다. 즉, 회절형 광변조기에서 출사되는 회절광은 스크린에 형성되는 영상의 픽셀을 형성하기 위하여 그에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 복수개 모여 선형으로 배열되어 선형의 주사선을 형성한다.
그리고, 프로젝션 시스템은 복수개의 스캐닝 회절 점광이 선형으로 배열되어 형성한 선형의 주사선을 스크린에 투사하여 스캐닝하여 2차원 영상을 생성한다.
일예로 범용 HDTV 표준인 경우, 한 프레임의 이미지는 행길이(K) = 1080개의 픽셀, 열길이(L) = 1920 픽셀로 구성되는데, 위에서 설명한 회절형 광변조기를 이용하여 HDTV급 영상을 출력하기 위해서는 1080개의 픽셀(pixel)에 해당하는 스캐닝 회절 점광이 선형으로 배열되어 형성된 선형의 주사선을 가로 방향으로 스캐닝하여 2차원 영상을 생성한다.
이러한 프로젝션 시스템의 종래 기술에 따른 투영 및 스캐닝 광학부가 도 2에 도시되어 있는데, 투영 및 스캐닝 광학부는은 회절형 광변조기에서 생성된 복수의 스캐닝 회절 점광으로 이루어진 주사선을 스크린(226)에 스캐닝을 수행하여 2차원 영상을 생성한다.
이러한 투영 및 스캐닝 광학부는 집광 렌즈(220), 스캐너(222)와 프로젝션 렌즈(224)로 구성되어 있으며, 입사된 회절광을 스크린(226)에 투사한다.
여기에서, 집광 렌즈(220)는 광학 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)를 통과한 선형의 회절광을 스크린(226)에 초점이 맞도록 회절광을 집광시킨다. 물론 집광렌즈(220)이후에 오목렌즈(미도시)를 더 구비하여 광학 필터 또는 다이크로닉 필 터(미도시)를 통과한 회절광을 집광한 후에 평행광으로 변화시켜 스캐너(222)에 투영할 수도 있다.
스캐너(222)는 X 스캐닝 미러로서 디스플레이 전자계의 제어에 따라 입사된 라인 이미지를 스크린(226)에 좌에서 우로 스캐닝을 수행하고, 이후에 우에서 좌로 스캐닝을 수행하며, 이러한 동작을 반복한다.이러한 스캐너의 종류로는 갈바노 미터 미러 스캐너가 사용되거나 폴리곤 미러 스캐너가 사용가능한다.
한편, 이와 같은 종래 기술의 경우에 회절형 광변조기를 이용하여 복수의 스캐닝 회절 점광으로 이루어진 주사선을 사용하여 스캐닝하여 스크린에 영상을 형성하기 때문에 단색 영역에서 화면 불균일이 나타날 수 있다. 그렇게 되면 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 의해 스크린에 형성된 영상을 시청하는 시청자에게 시각적인 불쾌감을 줄 수 있다. 즉, 도 3을 보게 되면 화면에서 원으로 표시된 부분이 단색영역으로 구성되어 있는데 이러한 경우에 각각의 스캐닝 회절 점광에 의해서 형성되는 영상들이 서로 다른 광세기를 가지게 되어 화면 불균일이 발생된다.
이러한 단색 영역에서의 화면 불균일은 도 4에 도시된 것처럼 동일한 전압값이 회절형 광변조기의 여러 엘리멘트에 인가된다하여도 그에 따른 상부 반사부의 변위가 서로 다를 수 있으며(도 4에서 제1 상부 반사부(106a)는 동일한 전압이 인가될 때 변위가 l1에서 l1'로 변화되며, 제2 상부 반사부(106b)에 동일한 전압이 인가될 때 변위는 l2에서 l2'로 변화되게 되는데 그 값은 l1'≠l2'이다) 그 결과 단색 영역에서 동일한 광세기를 가질 것으로 예상되지만 화면 불균일이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서 화면의 단색 영역에 주로 나타나는 화면의 불균일성을 감소시켜 화면 불균일에 의한 시각적 불쾌감을 감소시키는 화면 불균일 감소 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광원계와, 조명광학부와, 회절형 광변조기와, 투영 및 스캐닝 광학부와, 스크린을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서, 외부로부터 영상 데이터를 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 입력부로부터 입력받은 한 프레임의 영상 데이터에서 단색 영역을 검출하고 상기 단색 영역을 검출하기 위한 판단 값에 따라 최대값과 최소값을 설정한 후 설정된 최대값과 최소값 사이의 값들이 랜덤하게 배열된 랜덤 영상을 상기 단색 영역에 가감하여 상기 단색 영역과 랜덤 영상이 혼합된 영상을 출력하는 영상 혼합부; 및 상기 영상 혼합부에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기를 구동하는 구동 전압을 생성하여 상기 회절형 광변조기를 구동하는 광변조기 구동회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
이제, 도 5 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 있어서 화면 불균일 감소 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화면 불균일 감소 기능이 구비된 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 화면 불균일 감소 기능이 구비된 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 디스플레이 광학계(202)와 디스플레이 전자계(204)를 포함한다.
디스플레이 광학계(202)는 적색 광원(206R)과, 녹색 광원(206G), 청색 광원(206B), 적색 광원에 대한 조명광학부(208R), 녹색 광원에 대한 조명 광학부(208G), 청색 광원에 대한 조명 광학부(208B), 판형 칼라휠(209), 회절형 광변조기(210), 슐리렌 광학부(212), 투영 및 스캐닝 광학부(216), 스크린(218)을 구비하고 있다.
여기에서, 레이저 광원(206R, 206G, 206B)는 레이저 조명을 방출하는데, 방출된 레이저 조명의 단면도의 일예로 원형이고, 그 광의 세기 프로파일은 가우시안(Gausian) 분포를 하고 있다.
그리고, 조명 광학부(208R, 208G, 208B)는 각각의 레이저 광원(206R, 206G, 206B)으로부터 나오는 빛을 회절형 광변조기(210)에 좁고 긴 선모양의 광으로 조사하기 위해 선형광을 만들어 준다.
회절형 광변조기(210)는 조명 광학부(208R, 208G, 208B)로부터 조사된 선형광을 변조하여 회절광을 생성한다. 이때, 판형 칼라휠(209)은 조명 광학부(208R, 208G, 208B)와 회절형 광변조기(210) 사이에 위치하고 있으며, 3개의 구간으로 분 할되어 있고, 각각의 구간은 하나의 색이 통과되도록 형성되어 있다. 따라서, 판형 칼라휠(209)이 회전하게 되고, 조명광학부(208R, 208G, 208B)로부터 출사되는 선형광이 동일한 광경로를 가지고 있다면, 판형 칼라휠(209)을 통과하여 회절형 광변조기(210)로 입사되는 선형광은 시분할되게 된다. 이때, 일예로 판형 칼라휠(209)이 R 영역, G 영역, B 영역 순으로 분할되어 있다면, 판형 칼라휠(209)을 통과하는 선형광도 R 광원, G 광원, B 광원순으로 통과한다.
이처럼, 회절형 광변조기(210)로 입사되는 선형광이 시분할 되어 통과되면, 그에 따라 회절형 광변조기(210)도 디스플레이 전자계(204)의 광변조기 구동회로(도 6의 도면부호 310)의 제어에 의해 입사되는 각각의 광에 따른 광변조를 수행하여 회절광을 생성하여 출사한다.
여기에 사용되는 회절형 광변조기(210)는 도 1에 도시된 오픈홀 기반의 회절형 광변조기를 사용할 수 있으며 그외에 회절형 광변조기는 모두 사용가능하다.
다음으로, 슐리렌 광학부(Schlieren optics)(212)(일면 필터부라고 부를 수 있다)는 회절형 광변조기(210)에서 변조된 회절된 광을 차수분리하여 분리된 여러 차수의 회절광중에서 원하는 차수의 회절광을 통과시킨다.
이러한 슐리렌 광학계(212)는 일예로 푸리에 렌즈(미도시)와 공간 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)로 구성되어 있으며, 입사되는 회절광중 0차 회절광 또는 ±1차 광을 선택적으로 통과시킨다.
그리고, 투영 및 스캐닝 광학부(216)는 슐리렌 광학부(212)를 통과한 복수의 스캐닝 회절 점광으로 이루어진 주사선을 스크린(218)에 스캐닝을 수행하여 2차원 영상을 생성한다.
이러한 투영 및 스캐닝 광학부(216)는 집광 렌즈(미도시), 스캐너(미도시)와 프로젝션 렌즈(미도시)로 구성되어 있으며, 입사된 회절광을 스크린(218)에 투사한다.
여기에서, 집광 렌즈(미도시)는 광학 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)를 통과한 선형의 회절광을 스크린(218)에 초점이 맞도록 회절광을 집광시킨다. 물론 집광렌즈(미도시)이후에 오목렌즈(미도시)를 더 구비하여 광학 필터 또는 다이크로닉 필터(미도시)를 통과한 회절광을 집광한 후에 평행광으로 변화시켜 스캐너(미도시)에 투영할 수도 있다.
스캐너(미도시)는 X 스캐닝 미러로서 디스플레이 전자계(204)의 제어에 따라 입사된 라인 이미지를 스크린(218)에 좌에서 우로 스캐닝을 수행하며 이후에 이러한 동작을 반복한다.
한편, 디스플레이 전자계(204)는 도 6에 도시된 바와 같이 영상 입력부(300), 단색 영역 검출부(301), 랜덤 영상 형성부(302), 랜덤 영상 혼합부(303), 영상 피봇부(304), 제어부(305), 메모리(306), 영상 데이터 출력부(307), 광변조기 구동회로(308)로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 화면 불균일 감소 장치와 스캐닝 제어부(312), 광원 스위칭부(314)를 구비하고 있다.
여기에서, 영상 입력부(300)는 외부로부터 영상 데이터를 입력받으며, 동시에 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync)를 입력받는다. 이러한 영상의 입력의 경우에는 일예로 범용 HDTV 표준인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 한 프레 임의 영상은 행길이(K) = 1080개의 픽셀, 열길이(L) = 1920 픽셀로 구성되어 있다. 이러한 한 프레임의 영상을 영상 입력부(300)가 입력받으면 프레쉬 메모리(미도시)에 입력받은 영상을 저장한다.
그러면, 단색 영역 검출부(301)는 영상 입력부(300)가 입력받은 한 프레임의 영상에서 단색 영역을 검출하여 검출된 단색 영역 구역에 대한 구역 정보를 랜덤 영상 형성부(302)로 알려준다.
이때, 단색 영역 검출부(301)가 영상 입력부(300)가 입력받은 한 프레임의 영상에서 단색 영역을 검출하는 방법으로 마스크를 사용하여 단색 영역을 검출할 수가 있다.
단색 영역 검출부(301)는 일예로 도 8a에 도시된 3×3 마스크를 사용하여 도 8b 및 도 8c의 개념도에 도시된 바와 같이 한 프레임 영상의 처음 픽셀부터 마지막 픽셀까지 마스크를 이동시키면서 단색 영역을 검출하여 낸다. 단색 영역 검출부(301)는 프레임의 처음에 마스크를 위치시키고 마스크 안에 위치하는 픽셀들중에서 어느 하나의 픽셀값을 기준값으로 하여 입력되는 영상의 입력값과의 차를 구한다.
여기에서, 영상 입력부(300)가 입력받은 영상값을 1~255의 계조도를 예로 들어 살펴보았을 때 마스크에 위치하는 픽셀중의 어느 하나의 픽셀의 계조도를 기준으로 하여 다른 픽셀과의 차를 이용하여 단색 영역을 판단할 수 있다.
즉, 도 8a에서 2행 2열의 픽셀값(A값)을 기준값으로 하여 도 8d에 도시된 바와 같이 다른 픽셀들에 대하여 그 차를 구하여 합산한 후에 픽셀수로 나누어 그 값이 일정 값 이하이면 단색 영역으로 판단할 수 있는데, 도 8d에서는 ((-1+1-1-1-3-1)=-6)/9=-0.667로 단색 영역의 판단 기준을 1 이하로 설정하면 단색 영역으로 판단한다.
물론, 위에서 단색 영역 검출부(301)가 단색 영역을 검출하는데 사용한 방법은 마스크를 사용한 방법이지만 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 위에서 단색 영역 검출부(301)가 단색 영역을 검출하는데 사용하는 마스크는 3×3 마스크이지만 이에 한정되는 것은 아니며 n×n 마스크 이외에 n×m(n과 m은 같은 값이 아니다)를 사용할 수도 있다.
그리고, 위에서 단색 영역 검출부(301)가 단색 영역을 검출하는데 있어 차를 구하여 합산하고 그 합산값을 마스크안의 픽셀수로 나누었지만 이에 한정되는 것은 아니며 표준편차나 분산등을 이용하여 단색 영역을 판단할 수도 있다.
한편, 단색 영역 검출부(301)는 단색 영역을 검출하면 검출된 단색 영역에 대한 구간 정보를 랜덤 영상 형성부(302)로 알려준다. 이때, 단색 영역 검출부(301)가 랜덤 영상 형성부(302)로 구간 정보를 알려주는 방법으로 n×n마스크를 사용하는 경우에 처음 픽셀과 마지막 픽셀에 대한 정보를 알려 줄 수도 있고, 각 모서리에 있는 픽셀에 대한 정보를 알려줄 수도 있다. 또한, 단색 영역 검출부(301)는 랜덤 영상 형성부(302)로 단색 영역을 검출하기 위하여 구한 판단 값, 위에서 일예로 -0.667값 등을 알려줄 수도 있다.
그러면, 랜덤 영상 형성부(302)는 단색 영역 검출부(301)로부터 단색 영역 구간에 대한 정보가 입력되면, 그에 따라 랜덤하게 분포된 랜덤 영상을 랜덤 영상 혼합부(303)으로 전송한다.
이때, 랜덤 영상 형성부(302)가 제공하는 랜덤 영상은 단색 영역 검출부(301)로부터 구간 정보가 입력되는 순간에 랜덤 영상을 생성하여 제공할 수도 있고, 이미 랜덤하게 생성되어 있는 랜덤 영상을 제공할 수도 있다. 랜덤 영상 형성부(302)가 형성한 랜덤 영상의 일예가 도 8e에 도시되어 있는데 일정 값을 넘지 않은 값들이 랜덤하게 배열되어 있다.
즉, 랜덤 영상 형성부(302)는 도 8e에 도시된 바와 같이 화면의 불균일을 감소시키기 위해 일정 값(-2 이상 +1 이하)을 넘지 않은 값들이 랜덤 즉, 무작위로 선택되어 배열된 랜덤 영상을 생성한다.
물론, 랜덤 영상 형성부(302)는 단색 영역 검출부(301)로부터 제공되는 판단값에 근거하여 랜덤 영상을 생성할 때 사용할 수 있는 사용가능한 값들의 범위를 정할 수 있다. 즉, 랜덤 영상 형성부(302)는 단색 영역 검출부(301)에서 입력되는 판단값에 따라 랜덤 영상에 배치할 수 있는 최대값과 최소값의 범위를 정할 수 있으며, 그외 표준편차값이나 분산값등을 정할 수 있다.
다시 말해, 랜덤 영상 형성부(302)는 단색 영역 검출부(301)로부터 단색 영역을 판단하는 단색 영역 판단 값(-0.667)이 입력되면 입력된 단색 영역 판단 값에 따라 도 8e에 도시된 바와 같이 화면의 불균일을 감소시키기 위한 최대값(+1)과 최소값(-2)의 범위를 설정한 후 설정된 최대값과 최소값 사이의 값들이 랜덤하게 배열된 랜덤 영상을 생성한다.
한편, 랜덤 영상 형성부(302)는 단색 영역 검출부(301)로부터 입력된 단색 영역 구간에 대한 구간 정보에 근거하여 랜덤 영상을 생성한 후에 생성된 랜덤 영상을 랜덤 영상 혼합부(303)로 전송한다.
그러면, 랜덤 영상 혼합부(303)는 영상 입력부(300)로부터 입력받은 한 프레임의 영상에서 단색 영역의 픽셀 값에 랜덤 영상 형성부(302)로부터 입력받은 랜덤 영상의 픽셀 값을 각각 가감하여 단색 영역과 랜덤 영상이 혼합된 영상을 영상 피봇부(304)로 출력한다.
예를 들어, 도 8b에 도시된 한 프레임의 영상에서 (0,0), (0,1), (0,2), (1,0), (1,1), (1,2), (2,0), (2,1), (2,2) 픽셀이 단색 영역으로 판단될 경우 랜덤 영상 혼합부(303)는 도 8b에 도시된 (0,0)의 픽셀 값에 도 8e에 도시된 (0,0)의 픽셀 값(-1)을 가감 즉, 더하거나 빼고, 도 8b에 도시된 (0,1)의 픽셀 값에 도 8e에 도시된 (0,1)의 픽셀 값(+1)을 가감하며, 도 8b에 도시된 (0.2)의 픽셀 값에 도 8e에 도시된 (0,2)의 픽셀 값(-1)을 가감한다.
또한, 랜덤 영상 혼합부(303)는 도 8b에 도시된 (1,0), (1,1), (1,2), (2,0), (2,1), (2,2)의 픽셀 값에 도 8e에 도시된 (1,0), (1,1), (1,2), (2,0), (2,1), (2,2)의 픽셀 값(순서대로 +1, -1, +1, +1, -2, +1)을 각각 가감한다.
이때, 랜덤 영상 혼합부(303)에 의해 단색 영역과 랜덤 영상이 혼합된 혼합 영상은 영상 피봇부(304)로 전달된다.
물론, 여기에서는 랜덤 영상 형성부(302)가 영상 입력부(300)가 입력받은 영상에 가감할 수 있는 랜덤 영상을 형성하는 방법에 대하여 설명하였지만 그외에 영상 입력부(300)가 입력받은 영상의 단색 영역을 대체할 수 있는 랜덤 영상을 생성 할 수도 있다. 그렇게 되면 랜덤 영상 혼합부(303)는 랜덤 영상 형성부(302)에서 형성된 랜덤 영상을 혼합하는 것이 아니라 대체하여야 할 것이다.
그리고, 영상 피봇부(304)는 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 메모리(306)에 저장한다. 이처럼 영상 피봇부(304)에서 데이터 트랜스포즈가 필요한 이유는 회절형 광변조기(210)에서 출사하는 주사선은 1080개의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 세로로 배열되어 있어 가로 방향으로 스캔하여 디스플레이 하도록 되어있기 때문이다.
즉, 도7와 같이 표준 영상 데이터는 횡방향으로 정렬되어 있다. 그러나, 회절형 광변조기(210)는 도1에 도시된 바와 같이 복수개의 구동 엘리멘트들이 종방향으로 배열되어 있어, 복수개의 영상 데이터를 횡방향으로 스캐닝하면서 디스플레이 하도록 되어있다.
따라서, 회절형 광변조기(210)를 이용하여 1080×1920개의 픽셀로 구성되는 한 프레임의 영상을 주사선을 스캐닝하여 형성하기 위해서는 1080개의 종방향으로 배열된 데이터를 필요로 한다.
다시 말하면, 도 7은 1080×1920 픽셀로 구성되는 한 프레임의 영상 데이터의 구조를 나타낸다. 도 7에 도시된 영상 데이터는 외부에서 횡방향으로, 즉 (0,0),(0,1),(0,2),(0,3)...의 순서로 입력된다.
그러나, 회절형 광변조기(210)를 이용하여 1080개의 종방향으로 배열된 데이터가 요구되므로, 도9에 도시된 바와 같이, 상기 입력되는 영상 데이터는 횡방향 배열에서 종방향 배열로 트랜스포즈되어야 한다.
그리고, 영상 데이터 출력부(307)는 스캐닝 시간 동안에는 영상 피봇부(304)에 의해 데이터 트랜스포즈되어 메모리(306)에 저장된 영상 데이터를 첫번째 열부터 마지막 열까지 순차적으로 읽어 와서 출력한다.
광변조기 구동회로(308)는 영상 데이터 출력부(307)에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기(210)를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.
즉, 광변조기 구동회로(308)는 회절형 광변조기(210)를 구동하는데 있어서, 스캔이 진행되는 동안에 회절형 광변조기(210)를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.
다음으로, 광원 스위칭부(314)는 레이저 광원(206R, 206G, 206B)에 전력을 선택적으로 제공한다. 그리고, 스캐닝 제어부(312)는 투영 및 스캐닝 광학부(216)의 스캐너를 제어하여 스캐닝이 수행하도록 한다.
한편, 여기에서는 수평방향 스캐닝에 대하여 예를 들어 설명하였지만 수직 방향 스캐닝의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 여기에서는 회절형 광변조기에 오픈홀이 형성된 오픈홀 기반의 회절형 광변조기에 대해 설명하였지만 동일 구조에 오픈홀이 없는 회절형 광변조기도 가능하다.
또한, 여기에서 회절형 광변조기는 반사부가 기판을 가로지르는 방향과 동일한 방향으로 긴변이 정렬되어 있는 복수개의 오픈홀을 포함하고 있지만 반사부가 기판을 가로지르는 방향과 수직한 방향으로 긴변이 정렬되어 있는 복수의 오픈홀을 포함할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화면의 불균일성을 감소시켜 화면 불균일에 의한 시각적 불쾌감을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 시스템에 있어서 화면 불균일이 주로 단색 영역에서 시각적으로 잘 느껴지는데 이러한 화면 불균일을 감소시켜 시각적 불쾌감을 해소할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 광원계와, 조명광학부와, 회절형 광변조기와, 투영 및 스캐닝 광학부와, 스크린을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서,
    외부로부터 영상 데이터를 입력받는 영상 입력부;
    상기 영상 입력부로부터 입력받은 한 프레임의 영상 데이터에서 단색 영역을 검출하고 상기 단색 영역을 검출하기 위한 판단 값에 따라 최대값과 최소값을 설정한 후 설정된 최대값과 최소값 사이의 값들이 랜덤하게 배열된 랜덤 영상을 상기 단색 영역에 가감하여 상기 단색 영역과 랜덤 영상이 혼합된 영상을 출력하는 영상 혼합부; 및
    상기 영상 혼합부에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기를 구동하는 구동 전압을 생성하여 상기 회절형 광변조기를 구동하는 광변조기 구동회로를 포함하여 이루어진 화면 불균일 감소 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부는,
    상기 영상 입력부에 입력된 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향 으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 영상 피봇부를 포함하여 이루어진 화면 불균일 감소 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 피봇부에서 트랜즈포즈된 영상 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하며,
    상기 영상 혼합부는,
    상기 메모리에서 영상 데이터의 첫번째 열의 데이터부터 마지막 열 데이터까지 순차적으로 읽어 출력하는 영상 데이터 출력부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부는,
    상기 영상 입력부로부터 입력받은 영상에 대한 단색 영역을 검출하는 단색 영역 검출부; 및
    상기 단색 영역 검출부에서 검출한 단색 영역에 랜덤 영상을 혼합하는 랜덤 영상 혼합부를 포함하여 이루어진 화면 불균일 감소 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부는,
    상기 단색 영역 검출부에서 검출한 단색 영역에 대한 랜덤 영상을 형성하여 상기 랜덤 영상 혼합부로 제공하는 랜덤 영상 형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부가 상기 영상 입력부로부터 입력받은 영상 데이터에서 마스크를 사용하여 단색 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부가 상기 영상 입력부로부터 입력받은 영상 데이터에서 마스크를 사용하여 상기 마스크 상에 위치하는 픽셀 중 어느 하나의 픽셀 값을 기준으로 표준편차를 구하여 단색 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부가 상기 영상 입력부로부터 입력받은 영상 데이터에서 마스크를 사용하여 상기 마스크 상에 위치하는 픽셀 중 어느 하나의 픽셀 값을 기준으로 분산을 구하여 단색 영역을 검출하는 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부가 사용하는 마스크는 n×n 마스크인 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상 혼합부가 사용하는 마스크는 n×m(n≠m) 마스크인 것을 특징으로 하는 화면 불균일 감소 장치.
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