KR101339290B1 - 마이크로디스플레이 장치 - Google Patents

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KR101339290B1
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Abstract

본 발명은 상면, 하면 및 측면으로부터 입사되는 광을 소정의 방향으로 출력하는 광 출력부; 상기 광 출력부의 상기 상면에 배치되며, 이미지 라인의 제1 광 성분을 방출하는 제1 선형 광원; 상기 광 출력부의 상기 하면에 배치되며, 상기 이미지 라인의 제2 광 성분을 방출하는 제2 선형 광원; 상기 광 출력부의 상기 측면에 배치되며, 상기 이미지 라인의 제3 광 성분을 방출하는 제3 선형 광원; 상기 광 출력부의 상기 제3 선형 광원이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 출력되는 상기 이미지 라인을 스캐닝하는 미러; 상기 미러의 동작을 제어하는 미러 제어부; 및 스캐닝된 상기 이미지 라인을 화면 형태로 표시하는 파인더(Finder);를 포함하는 마이크로디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 장치의 부피 증가를 최소화하면서도 풀 컬러를 구현할 수 있는 마이크로디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Description

마이크로디스플레이 장치{MICRO-DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 마이크로디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 장치의 부피 증가를 최소화하면서도 풀 컬러를 구현할 수 있는 마이크로디스플레이 장치에 관한 것이다.
반도체 기술의 급격한 발전으로 컴퓨터 등의 각종 전자 제품의 크기가 소형화되었다. 그러나 디스플레이 장치의 크기는 소형화하는 데 제한되고 있다. 예컨대 LED 또는 LCD 소자 또는 이와 유사한 소자로 매트릭스를 형성하여 표시 화면을 제조하고 있으나, 이 경우 디스플레이되는 크기에 비례해서 정보량이 매우 작고 해상력이 나쁘며 따라서 그래픽이나 도면을 디스플레이하는 소형 소자에는 채택될 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 LCD 디스플레이 패널 등은 주로 대형 디스플레이 소자에 사용되며, 일부 휴대용 디스플레이 소자 또는 HMD(Head Mounted visual Display)에 군사용 등의 목적으로 사용되는 경우도 있다.
이러한 단점을 개선하기 위해서 소형 디스플레이 소자로서 LLA(Line LED Array) 또는 SLA(Scanned Linear Array) 방식이 제안되었다.
이러한 디스플레이 방식은, LED(Light Emitting Diode) 소자 등의 광학 표시 소자에 의해서 이미지 라인을 생성하고, 생성된 이미지 라인을 소정 크기로 확대한 후 미러(Mirror)로 전송하고, 소정의 액츄에이터에 의해 미러를 기계적으로 진동시켜 스캐닝하여 이미지를 표시한다.
종래 LLA 장치의 구성은 예컨대 한국특허등록번호 제10-0294052호를 참조할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 LLA 장치의 예시적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, LLA 장치는 LED 어레이부(10), 확대 구면 렌즈(20), 미러(30), 진동 제어부(40) 및 파인더(Finder, 50)를 포함한다.
LED 어레이부(10)는 LED 바(Bar)(1)를 통하여 광 신호를 방출하고, 방출된 광 신호는 확대 구면 렌즈(20)에 의해서 확대된다. 확대된 광 신호는 진동 제어부(40)의 제어에 따라서 진동하는 미러(30)를 통하여 래스터 스캐닝되어서, 가상의 이미지가 파인더(50)를 통하여 형성된다. 즉, LED 바(1)에 의해 방출되고 확대 구면 렌즈(20)에 의해 확대된 이미지가 미러(30)에 도달하면, 미러(30)는 진동하면서 한 화면(Frame)을 형성한다.
전술한 LLA 장치는 휴대용 표시 장치 또는 헤드 마운트 표시 장치(HMD)에 적용될 수 있다.
전술한 LLA 장치는 특히 풀 컬러 구현을 위해서는 즉 R LED 바, G LED 바, B LED 바 등 3개의 LED 바를 사용해야 한다. 그러나 각 LED 바를 일체화하여 사용하는 경우 미러(30)의 동작 제어가 어렵다는 단점이 있다. 또한 각 LED 바 별로 확대 구면 렌즈와 미러를 별도로 사용하는 경우 LLA 장치 전체 구성의 부피가 증가하는 단점이 있다.
1. 한국특허등록번호 제10-0294052호
본 발명의 목적은 장치의 부피 증가를 최소화하면서도 풀 컬러를 구현할 수 있는 마이크로디스플레이 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 상면, 하면 및 측면으로부터 입사되는 광을 소정의 방향으로 출력하는 광 출력부; 상기 광 출력부의 상기 상면에 배치되며, 이미지 라인의 제1 광 성분을 방출하는 제1 선형 광원; 상기 광 출력부의 상기 하면에 배치되며, 상기 이미지 라인의 제2 광 성분을 방출하는 제2 선형 광원; 상기 광 출력부의 상기 측면에 배치되며, 상기 이미지 라인의 제3 광 성분을 방출하는 제3 선형 광원; 상기 광 출력부의 상기 제3 선형 광원이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 출력되는 상기 이미지 라인을 스캐닝하는 미러; 상기 미러의 동작을 제어하는 미러 제어부; 및 스캐닝된 상기 이미지 라인을 화면 형태로 표시하는 파인더(Finder);를 포함하는 마이크로디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 광 출력부로부터 출력되는 상기 이미지 라인을 확대하여 상기 미러로 입사시키는 확대 렌즈;를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 확대 렌즈는 구면 렌즈일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 제1 선형 광원 내지 상기 제3 선형 광원은 LED(Light Emitting Diode) 어레이(Array)일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 제1 선형 광원 내지 상기 제3 선형 광원은 LD(Laser Diode) 어레이일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 제1항에 있어서, 상기 제1 선형 광원 내지 상기 제3 선형 광원은 R 광원 어레이, G 광원 어레이 및 B 광원 어레이 중 각각 다른 어느 하나일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 광 출력부는 다이크로믹 미러(Dichromic Mirror)일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 광 출력부는 프리즘 큐브(Prism Cube)일 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 미러 제어부는 상기 정현파 신호를 기초로 상기 미러를 진동시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 미러 제어부는 상기 미러의 중심을 축으로 하여 상기 미러를 좌우로 진동시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 미러 제어부는 상기 미러의 일단 측을 축으로 하여 상기 미러를 진동시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 미러 제어부는 모터를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 상기 파인더는 집속 렌즈를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 장치의 부피 증가를 최소화하면서도 풀 컬러를 구현할 수 있는 마이크로디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 LLA 장치의 예시적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치의 예시적인 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 선형 광원들로부터 방출되는 이미지 라인의 성분이 광 출력부에 의해서 출력되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치의 예시적인 구성도.
이하, 본 발명의 마이크로디스플레이 장치의 실시예를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치의 예시적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치는 광 출력부(100)와, 제1 선형 광원(200)과, 제2 선형 광원(300)과, 제3 선형 광원(400)과, 미러(500)와, 미러 제어부(600)와, 파인더(700)를 포함한다. 또한 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치는 확대 렌즈(800)를 더 포함할 수 있다.
광 출력부(100)는 그의 상면, 하면 및 측면으로부터 입사되는 광을 소정의 방향으로 출력한다.
광 출력부(100)는 예컨대 다이크로믹 미러(Dichromic Mirror) 또는 프리즘 큐브(Prism Cube)로 구현될 수 있다.
제1 선형 광원(200)은 광 출력부(100)의 상면에 배치되며, 이미지 라인의 제1 광 성분을 방출한다.
제2 선형 광원(300)은 광 출력부(100)의 하면에 배치되며, 이미지 라인의 제2 광 성분을 방출한다.
제3 선형 광원(400)은 광 출력부(100)의 측면에 배치되며, 이미지 라인의 제3 광 성분을 방출한다.
제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)은 LED 어레이 또는 LD(Laser Diode) 어레이인 것이 바람직하다.
LED 어레이는 다수의 LED가 일렬로 배열된 형태를 지칭하며, LD 어레이는 다수의 LD가 일렬로 배열된 형태를 지칭한다.
특히 이미지 라인의 생성을 위해서 제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)은 LED 또는 LD의 어레이 형태를 가진다.
제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)은 R 광원 어레이, G 광원 어레이 및 B 광원 어레이 중 각각 다른 어느 하나일 수 있다.
예컨대 제1 선형 광원(200)이 R 광원 어레이, 예컨대 R LED의 어레이일 수 있고, 제2 선형 광원(300)이 G 광원 어레이, 예컨대 G LED의 어레이일 수 있고, 제3 선형 광원(400)이 B 광원 어레이, 예컨대 B LED의 어레이일 수 있다.
그러나 이러한 R 광원 어레이, G 광원 어레이 및 B 광원 어레이의 배치는 예시적인 것일 뿐이며, 실제 구현시에는 달라질 수 있다. 예컨대 예컨대 제1 선형 광원(200)이 R 광원 어레이, 제2 선형 광원(300)이 B 광원 어레이, 제3 선형 광원(400)이 G 광원 어레이인 것도 가능하다.
특히 LD 어레이를 선형 광원으로서 이용하는 경우 파인더(500) 외부로의 빔 투사가 가능하여 간단한 빔 프로젝터로서도 사용할 수 있다.
제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)은 예컨대 사파이어 기판 또는 글래스 기판 상에 각각 구비될 수 있다. 이 경우 제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)을 각각 구비하는 사파이어 기판 또는 글래스 기판은 예컨대 글래스 본딩 방식을 통하여 광 출력부(100)에 부착될 수도 있다.
또는 제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)은 예컨대 실리콘 기판 상에 각각 구비되고, 광 출력부(100)에 이격되어 배치될 수도 있다.
광 출력부(100)는 제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)으로부터 방출되는 이미지 라인을 제3 선형 광원(400)이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 진행시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치에 있어서, 선형 광원들로부터 방출되는 이미지 라인의 성분이 광 출력부에 의해서 출력되는 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3에서 광 출력부(100)는 예컨대 프리즘 큐브 형태로 구현되는 것을 도시한다.
도 3을 참조하면, 제1 선형 광원(200)으로부터 방출되는 이미지 라인의 제1 성분, 예컨대 R 성분을 반사하여 제3 선형 광원(400)이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 진행시키고, 제2 선형 광원(300)으로부터 방출되는 이미지 라인의 제2 성분, 예컨대 G 성분을 반사하여 제3 선형 광원(400)이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 진행시키고, 제3 선형 광원(400)으로부터 방출되는 이미지 라인의 제3 성분, 예컨대 B 성분을 그대로 제3 선형 광원(400)이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 진행시킨다.
이러한 방식을 통하여 이미지 라인의 3성분, 즉 R, G, B 성분이 미러(500)를 향하여 출력된다.
미러(500)는 광 출력부(100)의 제3 선형 광원(400)이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 출력되는 이미지 라인을 스캐닝한다. 즉 미러(500)는 이미지 라인을 스캔하여 하나의 프레임을 형성하여 파인더(700)로 진행시킨다. 미러(500)는 예컨대 좌우로 진동하도록 구성되며, 좌우 진동에 의해서 이미지 라인을 프레임으로 변환한다.
미러 제어부(600)는 미러(500)의 동작을 제어한다. 전술하듯이 미러(500)는 예컨대 좌우 진동하는 형태로 동작한다. 미러 제어부(600)는 정현파(sinusoidal) 신호를 기초로 미러(500)를 진동시킬 수 있다. 미러 제어부(600)는 예컨대 미러(500)의 중심을 축으로 하여 미러(500)를 좌우로 진동시키며, 이에 따라서 미러(500)에 입사되는 이미지 라인이 화면으로 변환된다. 미러 제어부(600)는 또한 미러(500)의 일단 측을 축으로 하여 미러를 진동시킬 수도 있다.
미러 제어부(600)는 예컨대 모터 형태로 구현될 수 있다. 모터는 영구 자석과 코일로 구성되며, 이를 동작하기 위해서 전술한 정현파 신호가 사용된다. 모터의 동작에 의해서, 미러(500)는 보다 적은 선형 광원, 예컨대 LED를 이용하여 한 화면을 생성할 수 있다.
한편 미러(500)의 중심을 축으로 하여 미러(500)를 진동시키는 방식이 보다 균일한 스캐닝을 구현할 수 있다는 점에서 장점이 있다.
한편 미러(500)를 지탱하는 축을 일단 측을 축으로 하여 미러(500)를 진동시키고 미러(500)의 움직임과는 반대 쪽에 카운터밸런스 중량(counterbalance mass)을 다른 축으로 하여 동작하며, 이 둘은 평판 스프링으로 연결하는 형태로 구현할 수도 있다.
이 경우 모터는 미러(500)와 카운터밸런스 중량에 동시에 그리고 상반되게 작용하여 진동시키며, 미러(500)와 카운터밸런스 중량에는 동일한 공기 저항이 인가되어 전체 힘이 상쇄되고, 따라서 불필요한 진동을 최소화할 수도 있다.
파인더(700)는 스캐닝된 이미지 라인을 화면 형태로 표시한다.
파인더(700)는 예컨대 집속 렌즈 형태로 구현되어서 미러(500)로부터 출력되는 화면을 표시할 수 있다.
한편 광 출력부(100)로부터 출력되는 이미지 라인을 확대하여 미러(500)로 입사시키기 위해서 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치는 확대 렌즈(800)을 더 포함할 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로디스플레이 장치의 예시적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 광 출력부(100)인 프리즘 큐브와, 각각 R, G, B LED 어레이 모듈로 구현된 제1 선형 광원(200) 내지 제3 선형 광원(400)과, 확대 렌즈(800)와, 미러 제어부(600)와, 미러(500)와, 파인더(700)가 구성된다.
미러 제어부(600)는 미러(500)의 일단 측에서 미러(500)를 진동시키도록 구성된다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면 장치의 부피 증가를 최소화하면서도 풀 컬러를 구현할 수 있는 마이크로디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
1 : LED 바 10: LED 어레이부
20: 확대 구면 렌즈 30: 미러
40: 진동 제어부 50: 파인더
100: 광 출력부 200: 제1 선형 광원
300: 제2 선형 광원 400: 제3 선형 광원
500: 미러 600: 미러 제어부
700: 파인더 800: 확대 렌즈

Claims (13)

  1. 상면, 하면 및 측면으로부터 입사되는 광을 소정의 방향으로 출력하는 광 출력부;
    상기 광 출력부의 상기 상면에 배치되며, 이미지 라인의 제1 광 성분을 방출하는 제1 선형 광원;
    상기 광 출력부의 상기 하면에 배치되며, 상기 이미지 라인의 제2 광 성분을 방출하는 제2 선형 광원;
    상기 광 출력부의 상기 측면에 배치되며, 상기 이미지 라인의 제3 광 성분을 방출하는 제3 선형 광원;
    상기 광 출력부의 상기 제3 선형 광원이 배치된 측면과 대향하는 측면으로 출력되는 상기 이미지 라인을 스캐닝하는 미러;
    상기 미러의 동작을 제어하는 미러 제어부; 및
    스캐닝된 상기 이미지 라인을 화면 형태로 표시하는 파인더(Finder);
    를 포함하는 마이크로디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 출력부로부터 출력되는 상기 이미지 라인을 확대하여 상기 미러로 입사시키는 확대 렌즈;
    를 더 포함하는 마이크로디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 확대 렌즈는 구면 렌즈인 것인 마이크로디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 선형 광원 내지 상기 제3 선형 광원은 LED(Light Emitting Diode) 어레이(Array)인 것인 마이크로디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 선형 광원 내지 상기 제3 선형 광원은 LD(Laser Diode) 어레이인 것인 마이크로디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 선형 광원 내지 상기 제3 선형 광원은 R 광원 어레이, G 광원 어레이 및 B 광원 어레이 중 각각 다른 어느 하나인 것인 마이크로디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 출력부는 다이크로믹 미러(Dichromic Mirror)인 것인 마이크로디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 출력부는 프리즘 큐브(Prism Cube)인 것인 마이크로디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 미러 제어부는 정현파 신호를 기초로 상기 미러를 진동시키는 것인 마이크로디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 미러 제어부는 상기 미러의 중심을 축으로 하여 상기 미러를 좌우로 진동시키는 것인 마이크로디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 미러 제어부는 상기 미러의 일단 측을 축으로 하여 상기 미러를 진동시키는 것인 마이크로디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 미러 제어부는 모터를 포함하는 것인 마이크로디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 파인더는 집속 렌즈를 포함하는 것인 마이크로디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100294052B1 (ko) 2000-08-21 2001-06-15 김춘호 마이크로 집적 렌즈를 채용한 스캐닝 리니어 어레이표시장치
JP2005106974A (ja) 2003-09-29 2005-04-21 Seiko Epson Corp プロジェクタ
KR20070034636A (ko) * 2004-07-22 2007-03-28 톰슨 라이센싱 1개의 이미저 마이크로디스플레이를 위한 개별 고속 스위칭발광 구조
KR20070120788A (ko) * 2006-06-20 2007-12-26 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치 및 그 조명방법

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