KR100855807B1 - 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치 - Google Patents

회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 회절형 광변조기의 반사부의 위치를 특정 순간에 초기위치로 리셋시켜 반사부의 위치에 대한 제어 가능성을 증가시킨 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치에 관한 것이다.
Figure R1020060082839
광변조기, 회절, 히스테리시스, 크립, 반사부, 리셋

Description

회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치{Resetting apparatus of the reflective part in the optical diffractive modulator}
도 1는 종래 기술에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 사시도.
도 2는 종래 기술에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 평면도.
도 3a 및 도 3b는 일반적인 압전 재료를 사용한 액츄에이터의 히스테리시스 특성을 보여주는 도면.
도 4a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치의 구성도이고, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 이용되는 스크린에 있어서 유효 화면 구간과 블랭크 타임 구간을 보여주는 도면.
도 6은 본 도 4a 및 도 4b의 제어부가 영상 데이터 출력부와 광변조기 구동회로, 리셋 구동회로에 제공하는 동기화 신호에 대한 타이밍도.
도 7은 도 4a 및 도 4b의 회절형 광변조기에 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 인가되는 경우에 발생되는 상부 반사부의 변위를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리 셋 장치의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
501 : 영상 입력부 502 : 영상 피봇부
503 : 메모리 504 : 제어부
505 : 영상 데이터 출력부 506 : 광변조기 구동 회로
507, 507' : 리셋 구동 회로 510, 530 : 블랭크 타임 구간
520 : 유효 화면 구간 550 : 포토 센서
560 : 엘리멘트별 리셋 전압 산출부 570 : 기준 전극부
본 발명은 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 회절형 광변조기의 반사부의 위치를 특정 순간에 초기위치로 리셋시켜 반사부의 위치에 대한 제어 가능성을 증가시킨 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치에 관한 것이다.
미세기술의 진전에 따라서, 소위 초소형 전기적·기계적 복합체(Micro Electro Mechanical Systems, 이하 "MEMS"라 함) 소자 및 MEMS 소자를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.
최근에, 이러한 MEMS 소자를 사용하는 공간 광변조기가 개발되었다. 그러한 공간 광변조기의 일예로 회절형 광변조기가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 사시도이다.
도면을 참조하면, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 실리콘 기판(121)과, 절연층(122), 하부 반사부(123)와, 복수의 구동 엘리멘트(130a~130n))로 구성되어 있다.
여기에서, 하부 반사부(123)는 실리콘 기판(121)의 상부에 증착되어 있으며, 입사하는 빛을 반사한다. 하부 반사부(123)에 사용되는 물질로는 금속(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다.
구동 엘리멘트(대표적으로 도면부호 130a에 대해서만 설명하지만 나머지의 구동 엘리멘트에 대해서도 같다)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(121)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(121)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부 지지대(131a)를 구비하고 있다.
하부 지지대(131a)의 양측면에는 압전층(140a, 140a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(140a, 140a')의 수축이나 팽창에 의해 구동 엘리멘트(130a)의 구동력이 제공된다.
그리고, 좌우측의 압전층(140a, 140a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(141a, 141a')과, 하부전극층(141a, 141a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축하거나 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(142a, 142a')과, 압전 재료층(142a, 142a')에 적층되어 있으며 압전재료층(142a, 142a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(143a, 143a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(143a, 143a')과 하부 전극층(141a, 141a')에 전압이 인가되면 압전재료층(142a, 142a')은 수축 또는 팽창을 하여 하부 지지대(131a)의 상하 운동을 발생시킨다.
한편, 하부 지지대(131a)의 중앙 부분에는 상부 반사부(150a)가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀(151a1, 151a2)을 구비하고 있다.
이러한 오픈홀(151a1, 151a2)은 구동 엘리멘트(130a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀(151a1, 151a2)이 형성된 부분에 대응하는 하부 반사부(123)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 반사부(123)에서 반사되는 반사광과 상부 반사부(150a)에서 반사되는 반사광이 회절광을 형성할 수 있도록 한다.
이때, 상부 반사부(150a)의 오픈홀(151a1, 151a2)이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 반사부(123)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 반사부(150a)와 하부 반사부(123)의 간격이 입사광의 파장이 λ일때 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다.
여기에서, 하나의 상부 반사부(150a)와 그에 대응되는 하부 반사부(123)는 스크린에 형성되는 영상의 픽셀을 형성하기 위한 스캐닝 회절 점광을 형성할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명하기 위하여 도 2를 참조하면, 회절형 광변조기는 스크린에 형성되는 영상의 제a 픽셀, 제b 픽셀, 제c 픽셀, 제d 픽셀, 제e 픽셀, ..., 제n 픽셀의 각각에 대응되는 n개의 상부 반사부(150a~150n)로 구성되어 있다. 회절 형 광변조기는 도면부호 150a의 하나의 상부 반사부를 참고하여 설명하면 상부 반사부(150a)의 반사면(150a1, 150a2, 150a3)에서 반사된 반사광과 상부 반사부(150a)의 오픈홀(151a1, 151a2, 151a3-여기에서 151a3는 상부 반사부(150a)와 인접한 상부 반사부(150b)의 사이의 간격을 말한다)을 통과하여 하부 반사부(123)에서 반사된 반사광이 회절광을 형성하게 되는데 이러한 회절광은 스크린에 형성되는 영상의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 된다.
즉, 상부 반사부(150a~150n)의 각각은 그에 대응되는 하부 반사부(123)의 반사면과 함께 스크린에 형성되는 영상의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광을 형성하며 이러한 스캐닝 회절 점광은 복수개가 일렬로 정렬하여 주사선(여기에서, 주사선은 n개의 픽셀에 대응되는 n개의 스캐닝 회절 점광으로 구성되는 것으로 가정함)을 형성한다.
한편, 상기와 같은 오픈홀 기반의 회절형 광변조기에 있어서 좌우측의 압전층에 압전 전압이 인가될 때 압전층에 의한 구동력에 의한 상부 반사부의 변위는 도 3에 도시된 바와 같이 히스테리시스 특성을 나타낸다. 즉, 도 3을 참조하면, 좌우측의 압전층에 인가되는 압전 전압이 0 볼트에서 시작하여 Vmax 볼트가 될 때 A선을 따라 상부 반사부의 변위가 변화되며, Vmax에서 시작하여 다시 0볼트로 진행할 때는 B선을 따라 진행하는 히스테리시스 특성을 나타낸다. 또한, A선과 B선은 직선이 아닌 곡선으로 비선형성을 나타낸다.
이러한, 회절형 광변조기의 히스테리시스 특성은 최대 전압 Vmax전압을 인가하여 최대변위에 도달한 후에 다시 최대 전압 Vmax에서 시작하여 Vmax보다 낮은 전 압으로 이동하고 그 지점에서 다시 시작하여 최대 전압 Vmax로 도달하는 경우에 도 3b와 같은 변위 특성을 보여준다.
즉, 도 3b을 참조하면 0전압에서 시작하여 Vmax까지 인가하여 최대변위를 얻은 후에 다시 V4전압까지 서서히 전압을 낮추면서 인가하고 이후에 다시 V4전압에서 시작하여 다시 최대 전압 Vmax에 도달한 경우에는 B4선과 같은 변이 특성을 나타낸다.
그리고, 다시 V3전압까지 서서히 전압을 낮추면서 인가하고 이후에 다시 V3전압에서 시작하여 다시 최대 전압 Vmax에 도달한 경우에는 B3선과 같은 변이 특성을 나타낸다.
또한, 다시 V2전압까지 서서히 전압을 낮추면서 인가하고 이후에 다시 V2전압에서 시작하여 다시 최대 전압 Vmax에 도달한 경우에는 B2선과 같은 변이 특성을 나타낸다.
그리고, 다시 V1전압까지 서서히 전압을 낮추면서 인가하고 이후에 다시 V1전압에서 시작하여 다시 최대 전압 Vmax에 도달한 경우에는 B1선과 같은 변이 특성을 나타낸다.
한편, 이러한 회절형 광변조기의 히스테리시스 특성은 최저 전압에서 시작하여 임의의 전압까지 인가하여 원하는 변위에 도달한 후에 임의의 전압에서 0전압까지 서서히 전압을 낮추면서 인가할 때에도 나타난다.
이러한 회절형 광변조기의 히스테리시스 특성은 상부 반사부를 원하는 위치로 이동시키기 위하여 인가되어야 하는 전압을 결정하기가 어렵게 만든다.
한편, 위에서 설명한 회절형 광변조기는 동일한 구동 전압을 인가하는 경우에도 서로 다른 초기 위치를 가지는 크립(creep) 현상을 나타낸다.
이와 같은 히스테리시스와 크립 현상은 상부 반사부를 원하는 위치로 이동시키기 위하여 요구되는 전압을 결정하기를 어렵게 만들며 이에 대한 해결이 요구되었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요를 만족시키기 위하여 안출된 것으로서, 회절형 광변조기의 반사부의 위치를 특정 순간에 초기위치로 리셋시켜 반사부의 위치에 대한 제어 가능성을 증가시킨 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회절형 광변조기에서 생성된 회절광을 처리하여 연속적인 영상을 생성하는 디스플레이 시스템에 사용되는 상기 회절형 광변조기에 있어서, 상기 디스플레이 시스템에 위치하는 상기 회절형 광변조기로부터 출사되는 회절광이 상기 디스플레이 시스템의 스크린 상의 블랭크 타임 구간에 있을 때 리셋 제어 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 리셋 제어 신호가 인가되면 상기 회절형 광변조기를 초기화하는 리셋 구동회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이제, 도 4a 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치의 구성도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치는, 영상 입력부(501), 영상 피봇부(502), 메모리(503), 제어부(504), 영상 데이터 출력부(505), 광변조기 구동회로(506), 리셋 구동회로(507), 포토 센서(550), 엘리멘트별 리셋 전압 산출부(560)를 포함하고 있다.
여기에서, 영상 입력부(501)는 외부로부터 영상 데이터를 입력받으며, 동시에 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync)를 입력받는다.
그리고, 영상 피봇부(502)는 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 메모리(503)에 저장한다. 이처럼 영상 피봇부(503)에서 데이터 트랜스포즈가 필요한 이유는 회절형 광변조기에서 출사하는 주사선은 복수의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 세로로 배열되어 있어 가로 방향으로 스캔하여 디스플레이 하도록 되어있기 때문이다.
메모리(503)에는 영상 피봇부(502)에 의해 트랜즈포즈된 영상 데이터가 저장되어 있으며, 리셋 동작을 위하여 샘플 영상 데이터가 저장되어 있다. 여기의 메모리(503)에 저장된 샘플 영상 데이터는 임의의 영상 데이터일 수 있으며, 후술하는 엘리멘트별 리셋 전압을 산출하는 과정에 사용된다. 또한, 메모리(503)에는 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 회절형 광변조기에 인가될 경우에 각각의 엘리멘트별로 출사하는 회절광에서 측정될 것으로 예상하는 예상 측정 엘리멘트별 광세기를 저장하고 있다. 이러한 예상 측정 엘리멘트별 광세기 또한 후술하는 엘리멘트별 리셋 전압을 산출하는 과정에 사용된다.
그리고, 영상 데이터 출력부(505)는 메모리(503)에 저장된 영상 데이터를 순차적으로 읽어 와서 출력한다.
광변조기 구동회로(506)는 영상 데이터 출력부(505)에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.
그리고, 포토 센서(550)는 회절형 광변조기로부터 출사되는 회절광의 각 픽셀에 대응되는 각각의 엘리멘트에서 출사되는 엘리멘트별 광세기를 검출하여 측정 엘레멘트별 광세기를 출력한다.
엘리멘트별 리셋 전압 산출부(560)는 포토 센서(550)에서 측정된 측정 엘리멘트별 광세기를 입력받으면 각각의 엘리멘트에 대하여 샘플 영상 데이터에 따른 구동 전압이 인가될 때 출사될 것으로 예상되는 예상 측정 엘리멘트별 광세기와 포토 센서(550)에서 입력받은 측정 엘리멘트별 광세기를 비교하여 엘리멘트 리셋 전압을 산출한다.
한편, 리셋 구동회로(507)는 하부 반사부(123)와 상부 반사부(하나의 엘리멘트(130a)에 대하여 설명하면 150a)에 부착되어 있다.
리셋 구동회로(507)는 리셋 제어 신호가 입력되면 광변조기 구동회로(506)가 오프되는 시간동안 회절형 광변조기의 상부 반사부(하나의 엘리멘트 130a를 예로 들면 150a)와 하부 반사부(123)에 메모리(503)에 저장된 리셋 전압값을 읽어와서 그에 따른 리셋 전압을 상부 반사부(하나의 엘리멘트 130a를 예로 들면 150a)와 하부 반사부(123)에 인가하여 리셋 동작을 수행한다. 여기에서, 리셋 구동회로(507)가 출력하는 리셋 전압은 회절형 광변조기의 상부 반사부(150a~150n)를 초기화시키는 값이며, 그 값이 0인 것은 아니다.
제어부(504)는 광변조기 구동회로(506)를 제어하여 회절형 광변조기가 동작되도록 하고, 리셋 구동회로(507)를 제어하여 회절형 광변조기가 리셋되도록 한다.
이러한 구성의 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치의 제어부(504)는 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에서 스크린의 유효 화면 구간(도 5의 520)에 회절형 광변조기의 회절광이 투사되는 시간에는 영상 데이터 출력부(505)로부터 광변조기 구동회로(506)로 영상 데이터가 출력되도록 하고, 블랭크 타임 구간(도 5의 510, 530)에는 광변조기 구동회로(506)를 오프시킨 후에 리셋 구동회로(507)로 리셋 제어 신호를 출력한다.
여기에서, 도 5를 참조하면 유효 화면 구간(520)과, 제1 블랭크 타임 구간(510) 또는 제2 블랭크 타임 구간(530)이 잘 도시되어 있다. 즉, 도 5를 참조하면 한 프레임 영상은 사용자에게 보여주고자 하는 영상 정보를 출력하는 유효 화면 구간(520)과, 유효 화면 구간(520)의 출력 전후에 유효 화면 구간(520)의 양끝에서 제1 또는 제2 블랭크 타임 구간(blank time area; 510 또는 530)으로 구성되어 있는데, 제어부(504)는 제1 또는 제2 블랭크 타임 구간(510 또는 530)에서 미리 지정 한 리셋 전압이 회절형 광변조기에 인가되도록 리셋 제어 신호를 리셋 구동회로(507)에 출력한다.
여기에서 제1 또는 제2 블랭크 타임 구간(510 또는 530)은 수평 방향으로 하나의 픽셀이 스캐닝되는 시간일 수도 있고 아니면 복수의 픽셀이 스캐닝되는 시간일 수 있으며 응용에 따라 조정이 가능하다.
이를 도 6의 시간 타이밍도를 보면 제어부(504)는 유효 화면 구간(520)에는 영상 데이터 출력부(505)와 광변조기 구동회로(506)로 온(on) 데이터 동기화 신호가 제공되어 영상 데이터 출력부(505)에서 광변조기 구동회로(506)로 영상 데이터가 출력되도록 한다. 그리고, 제어부(504)는 블랭크 타임 구간(510, 530)에는 영상 데이터 출력부(505)와 광변조기 구동회로(506)로 오프(off) 데이터 동기화 신호를 제공하여 영상 데이터 출력부(505)에서 광변조기 구동회로(506)로 영상 데이터가 출력되지 않도록 하며, 리셋 구동 회로(507)로 온 리셋 동기화 신호를 제공하고 리셋 제어 신호를 리셋 구동회로(507)로 출력한다.
한편, 리셋 구동회로(507)는 리셋 제어 신호가 입력되면 광변조기 구동회로(506)가 오프되는 블랭크 타임 구간(510, 530)에 회절형 광변조기의 상부 반사부(하나의 엘리멘트 130a를 예로 들면 150a)와 하부 반사부(123)에 메모리(503)에 저장된 리셋 전압값을 읽어와서 그에 따른 리셋 전압을 상부 반사부(하나의 엘리멘트 130a를 예로 들면 150a)와 하부 반사부(123)에 인가하여 리셋 동작을 수행한다. 여기에서, 리셋 구동회로(507)가 출력하는 리셋 전압은 회절형 광변조기의 상부 반사부(150a~150n)를 초기화시키는 값이며, 그 값이 0인 것은 아니다.
이와 같이, 리셋 구동회로(507)에 의하여 회절형 광변조기가 리셋되면 인가전압 대 변위 곡선이 도 3a에 도시된 바와 같이 초기화된 값에서부터 다시 시작하게 됨에 따라 예상되는 변위 곡선에서 크게 벗어나지 않은 지점에서 유효 화면 구간 동안 제어를 시작하게 되어 원하는 변위를 얻기 위한 인가 전압값을 거의 근사하게 얻을 수가 있다. 그 결과, 회절형 광변조기에 있어서 상부 반사부의 위치에 대한 제어 가능성이 증가된다.
한편, 메모리(503)에 저장되어 있는 리셋 전압값은 미리 일정값이 지정되어 저장될 수 도 있지만, 회절형 광변조기에 광변조기 구동회로(506)를 이용하여 메모리(503)에 저장된 샘플 영상 데이터에 따른 구동 전압을 제공한 후에 회절형 광변조기에서 출사되는 회절광의 광세기를 포토 센서(550)에 의해 측정하고 그에 따라 엘리멘트별 리셋 전압 산출부(560)에서 엘리멘트별로 리셋 전압을 산출할 수도 있다.
즉, 제어부(504)는 제1 블랭크 타임 구간(510)의 시작 시간에 광변조기 구동회로(506)로 샘플 영상 데이터에 따른 구동 전압을 출력하도록 샘플 전압 출력 제어 신호를 전송한다.
그러면, 광변조기 구동회로(506)는 메모리(503)에 저장되어 있는 샘플 영상 데이터를 읽어와서 그에 따른 구동전압을 회절형 광변조기에 인가한다.
그리고, 포토센서(550)는 출사되는 회절광의 각 픽셀에 대응되는 각각의 엘리멘트에서 출사되는 측정 엘리멘트별 광세기를 검출하여 엘리멘트별 리셋 전압 산출부(560)로 출력한다.
이때, 메모리(503)에는 이미 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 회절형 광변조기에 인가될 때 측정될 것으로 예상되는 예상 측정 엘리멘트별 광세기가 저장되어 있는데, 엘리멘트별 리셋 전압 산출부(560)는 메모리(503)에 저장된 각각의 엘리멘트에서 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 인가될 때 출사될 것으로 예상되는 예상 측정 엘리멘트별 광세기와 측정 엘리멘트별 광세기를 비교하여 엘리멘트 리셋 전압을 산출하여 메모리(503)에 저장한다.
즉, 도 7을 참조하면 특정한 기준전압이 인가될 때 그에 따른 변위가 발생되는데, 150a의 도면부호의 엘리멘트의 경우에 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 인가되면 150a'의 변위를 나타낼 것으로 예상되는데, 실제 150a"의 변위를 나타내게 되는 경우가 있다. 이렇게 되면 상부 반사부(150a)와 하부반사부(123)의 단차 la가 입사광의 파장 λ일 때 λ/4라고 하면 이러한 변위에 의하여 결정된 회절광의 광세기는 예상되는 광세기보다 적게 된다. 따라서, 도면부호 150a"으로 이동한 상부 반사부를 도면부호 150a로 이동시키기 위해서는 이러한 변위가 없을 때보다 더 큰 역전압을 상부 반사부(150a)와 하부 반사부(123) 사이에 인가하여야 한다.
물론 도 7을 참조하면 150b의 도면부호의 엘리멘트의 경우에 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 인가되면 150b'의 변위를 나타낼 것으로 예상되는데, 실제 150b"의 변위를 나타내게 되는 경우처럼 덜 이동하는 경우에도 동일한 설명이 가능하다. 이렇게 되면 상부 반사부(150b)와 하부반사부(123)의 단차 lb가 입사광의 파장 λ일 때 λ/4라고 하면 이러한 변위에 의하여 결정된 회절광의 광세기는 예상되는 광세기보다 크게 된다. 따라서, 도면부호 150b"으로 이동한 상부 반사부를 도면부호 150b로 이동시키기 위해서는 이러한 변위가 없을 때보다 더 작은 역전압을 상부 반사부(150b)와 하부 반사부(123) 사이에 인가하여야 한다.
이처럼 엘리멘트별 리셋 전압 산출부(560)는 메모리(503)에 저장된 각각의 엘리멘트에 샘플 영상 데이터에 따른 구동전압이 인가될 때 출사될 것으로 예상되는 예상 측정 엘리멘트별 광세기와 측정 엘리멘트별 광세기를 비교하여 엘리멘트 리셋 전압을 산출하여 메모리(503)에 저장한다.
한편, 여기에서는 회절형 광변조기에서 출사되는 회절광을 이용하여 상부 반사부의 이상 변위를 측정하였으나 상부 반사부와 하부 반사부에 충전된 커패시턴스 량을 측정하여 이상 변위를 결정할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치의 구성도로서, 도 4a와 비교하였을 때 하부 반사부(123)를 상부 반사부(150a)를 이동시키기 위한 기준 전극으로 사용하는 것이 아니라 상부 반사부(150a)로부터 상측에 위치하고 있으며, 리셋 구동회로(507)에 그 단자가 연결되어 있는 별도의 기준 전극부(570)를 구비하고 있는 것에 그 특징이 있다. 이러한 기준 전극부(570)는 투명 전극(ITO) 등이 사용될 수 있다. 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치는 도 4a에서 처럼 상부 반사부(150a)와 하부 반사부(123)에 리셋 전압을 인가하는 것이 아니라 상부 반사부(150a)와 기준 전극부(570)에 리셋 전압을 인가하는 점에 차이가 있으며 다른 구성과 동작을 동일한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사 부 위치 리셋 장치의 구성도이다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치는, 영상 입력부(501), 영상 피봇부(502), 메모리(503), 제어부(504), 영상 데이터 출력부(505), 광변조기 구동회로(506), 리셋 구동회로(507')를 포함하고 있다.
여기에서, 영상 입력부(501)는 외부로부터 영상 데이터를 입력받으며, 동시에 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync)를 입력받는다.
그리고, 영상 피봇부(502)는 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 메모리(503)에 저장한다.
메모리(503)에는 영상 피봇부(502)에 의해 트랜즈포즈된 영상 데이터가 저장되어 있으며, 리셋 전압이 저장되어 있다.
그리고, 영상 데이터 출력부(505)는 메모리(503)에 저장된 영상 데이터를 순차적으로 읽어 와서 출력한다.
광변조기 구동회로(506)는 영상 데이터 출력부(505)에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.
그리고, 영상 데이터 출력부(505)는 스캐닝 시간 동안에는 영상 피봇부(502)에 의해 데이터 트랜스포즈되어 메모리(503)에 저장된 영상 데이터를 첫번째 열부터 마지막 열까지 순차적으로 읽어 와서 출력한다.
광변조기 구동회로(506)는 영상 데이터 출력부(505)에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.
한편, 제어부(504)는 회절형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에서 스크린의 유효 화면 구간(도 5의 520)에 회절형 광변조기의 회절광이 투사되는 시간에는 영상 데이터 출력부(505)로부터 광변조기 구동회로(506)로 영상 데이터가 출력되도록 하고, 블랭크 타임 구간(도 5의 510, 530)에는 광변조기 구동회로(506)를 오프시킨 후에 리셋 구동회로(507')로 리셋 제어 신호를 출력한다.
이를 도 6의 시간 타이밍도를 보면 제어부(504)는 유효 화면 구간(520)에는 영상 데이터 출력부(505)와 광변조기 구동회로(506)로 온(on) 데이터 동기화 신호가 제공되어 영상 데이터 출력부(505)에서 광변조기 구동회로(506)로 영상 데이터가 출력되도록 한다. 그리고, 제어부(504)는 블랭크 타임 구간(510, 530)에는 영상 데이터 출력부(505)와 광변조기 구동회로(506)로 오프(off) 데이터 동기화 신호를 제공하여 영상 데이터 출력부(505)에서 광변조기 구동회로(506)로 영상 데이터가 출력되지 않도록 하며, 리셋 구동 회로(507')로 온 리셋 동기화 신호를 제공하고 리셋 제어 신호를 출력하여 리셋 구동회로(507')가 회절형 광변조기를 리셋하도록 한다.
이렇게 되면, 리셋 구동회로(507')는 광변조기 구동회로(506)가 오프되는 블랭크 타임 영역 구간(510, 530)에 회절형 광변조기의 상부 전극층(하나의 엘리멘트 130a를 예로 들면 143a, 143a')과 하부 전극층(141a, 141a')에 리셋 전압을 인가하여 리셋 동작을 수행한다. 여기에서, 리셋 구동회로(507')가 출력하는 리셋 전압은 도 3a의 회절형 광변조기의 히스테리시스 곡선에서 A선과 B선이 일치하게 되는 최소 전압을 의미하며 그 값이 0인 것은 아니다.
이와 같이, 리셋 구동회로(507')에 의하여 회절형 광변조기가 리셋되면 인가전압 대 변위 곡선이 도 3a에 도시된 바와 같이 초기화된 값에서부터 다시 시작하게 됨에 따라 예상되는 변위 곡선에서 크게 벗어나지 않은 지점에서 유효 화면 구간 동안 제어를 시작하게 되어 원하는 변위를 얻기 위한 인가 전압값을 거의 근사하게 얻을 수가 있다. 그 결과, 회절형 광변조기에 있어서 상부 반사부의 위치에 대한 제어 가능성이 증가된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 편리한 방법으로 상부 반사부의 위치를 초기화시켜 화절형 광변조기의 히스테리시스 특성에 의한 이상 동작을 억제할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상부 반사부의 위치를 초기화시켜 회절형 광변조기의 크립 현상에 의한 이상 동작을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상부 반사부의 위치를 초기화하여 이후에 인가 전압에 대한 예측 가능성을 증대시켜 동작에 있어서 제어 가능성을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 회절형 광변조기에서 생성된 회절광을 처리하여 연속적인 영상을 생성하는 디스플레이 시스템에 사용되는 상기 회절형 광변조기에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템에 위치하는 상기 회절형 광변조기로부터 출사되는 회절광이 상기 디스플레이 시스템의 스크린 상의 제1 스캔 시간 영역에 있을 때 리셋 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 리셋 제어 신호가 인가되면 상기 회절형 광변조기를 초기화하는 리셋 구동회로를 포함하여 이루어진 회절형 광변조기의 상부 반사부 위치 리셋 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회절형 광변조기는,
    함몰부가 형성된 실리콘 기판;
    상기 실리콘 기판 위에 형성되어 상기 실리콘 기판에 의해 지지되고 중앙부분이 상기 함몰부와 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 상기 함몰부를 벗어난 양측에 부착된 하부 지지대;
    상기 하부 지지대의 중앙부분에 형성되고 상기 실리콘 기판을 배향하는 표면이 반사면으로 형성되어 입사광을 반사하며 상기 함몰부에 대향되는 중앙부분에 적어도 하나의 오픈 홀이 형성되어 입사광을 통과시키는 상부 반사부;
    상기 상부 반사부와 공간을 확보하도록 상기 함몰부 위에 형성되고 상기 상부 반사부의 상기 오픈홀을 통과하여 입사되는 광을 반사시키는 반사면을 가지고 있는 하부 반사부; 및
    상기 하부 지지대 위의 상기 상부 반사부 양측에 각각 형성되어 상기 상부 반사부의 중앙부분이 상기 실리콘 기판과 가까워지거나 멀어지도록 상기 상부 반사부를 구동시키는 한 쌍의 압전층을 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리셋 구동 회로는,
    상기 상부 반사부와 하부 반사부에 역전압을 인가하여 상기 회절형 광변조기를 초기화하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회절형 광변조기는 상기 상부 반사부로부터 이격되어 있는 기준 전극부를 더 포함하며,
    상기 리셋 구동 회로는,
    상기 상부 반사부와 상기 기준 전극부에 역전압을 인가하여 상기 회절형 광변조기를 초기화하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준 전극부는 상기 상부 반사부 상측에 위치하며 투명전극으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  6. 제 3항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절형 광변조기에서 출사되는 광량을 측정하는 광검출부; 및
    상기 광검출부에서 측정한 광세기와 샘플 영상 데이터에 따른 구동 전압 인가시 예상되는 광세기를 비교하여 역전압을 산출하는 리셋 전압 산출부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 특정시간에는 상기 회절형 광변조기에 영상 데이터를 출력하고 상기 특정시간을 제외한 나머지 시간에는 상기 리셋 전압 산출부가 리셋 전압을 산출하여 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광검출부는 포토 센서인 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  8. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 반사부와 상기 하부 반사부의 커패시턴스 량을 측정하는 커패시턴스 측정부; 및
    상기 커패시턴스 측정부에서 측정한 커패시턴스 량을 이용하여 역전압을 산출하는 리셋 전압 산출부를 더 포함하여 이루어진 회절형 광변조기의 상부 반사부 위치 리셋 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 리셋 구동 회로는,
    상기 상부 반사부와 하부 반사부에 리셋 전압을 인가하여 상기 회절형 광변조기를 초기화하는 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부의 위치 리셋 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    외부로부터 입력되는 영상 데이터를 입력받는 영상 입력부;
    상기 영상 입력부로부터 입력된 영상 데이터를 저장하는 메모리;
    상기 메모리에서 제2 스캔 시간 영역에서 입력된 영상 데이터의 첫번째 열의 데이터부터 마지막 열 데이터까지 순차적으로 읽어 출력하는 영상 데이터 출력부; 및
    상기 영상 데이터 출력부에서 출력되는 영상 데이터에 따른 구동 신호를 상기 회절형 광변조기에 제공하는 광변조기 구동회로를 더 포함하여 이루어진 회절형 광변조기의 상부 반사부 위치 리셋 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 영상 입력부에 입력된 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 상기 메모리에 저장하는 영상 피봇부를 더 포함하여 이루어진 회절형 광변조기의 상부 반사부 위치 리셋 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 시간 영역은 유효 화면 구간인 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부 위치 리셋 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 시간 영역은 블랭크 타임 구간인 것을 특징으로 하는 회절형 광변조기의 상부 반사부 위치 리셋 장치.
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