KR19990041455A

KR19990041455A - 선형 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR19990041455A
Application number: KR1019970062040A
Authority: KR
Inventors: 문현찬
Original assignee: 김춘호; 전자부품연구원
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-15
Also published as: JPH11174985A; KR100282359B1

Abstract

선형 디스플레이 장치에 관해 기술된다. 개시된 디스플레이장치는, 한 프레임의 화상을 라인 단위로 순차표시하는 광원과 상기 광원으로부터 출사된 광을 집속하는 렌즈와 상기 렌즈에 의해 집속된 광을 반사하는 것으로 상기 광원으로 부터의 라인 상의 광이 반사하는 다수의 라인상의 반사면을 갖는 회전다면경과, 상기 회전다면경을 구동하는 구동장치를 구비한다.

개시된 디스플레이장치는 라인상의 반사면을 갖는 것으로 소형화가 가능하고, 기구적 안정성이 높은 회전다면경을 이용하기 때문에 소형화가 가능하고 떨림현상이 저감된 화상을 실현할 수 있고, 또한 회전다면경의 크기를 조절함에 의해 가상 화면의 크기를 적절히 조절할 수 있는 이점이 있다.

Description

선형 디스플레이 장치

본 발명은 선형 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 화상의 떨림 현상이 적고 구조가 보다 안정화된 선형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

현재, 많은 종류의 휴대용 표시장치(portable display) 또는 헤드 마운트 표시장치(HMD, head mounted visual display)가 군사용으로 또는 장비의 작동이나 비행물체를 가상으로 조정하기 위해 사용되고 있는데, 이들 표시장치는 소형 휴대형 팩시밀리나, 게임 그리고 가상 현실체험의 용도에서 다양하게 이용되고 있는 가상 현실 표시장치(virtual reality display)에 적용되고 있다. 상기 가상 현실 표시장치는 컴퓨터나 헤드 마운트 표시장치 또는 일반 응용분야에서 사용자의 시야환경을 효과적으로 제어하는 역할을 하는데, 이것은 일반적으로 스캐닝 리니어 어레이 형태의 표시장치 즉 선형 표시장치를 갖는다.

상기 선형 표시장치는 현재 게임기나 팩스용 모니터에 실질적으로 적용되고 있으며, 이는 광학 표시소자인 발광 다이오드 소자로 이미지 라인을 생성하고 이를 소정 크기로 확대시킨 후 미러로 보내면 공진스캐너(Resonant scanner)가 미러를 기계적으로 진동시켜 이미지 라인을 스캐닝하도록 함으로써 이미지를 표시한다.

도 1은 종래의 선형 표시장치를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 선형 표시장치(1)는 라인 이미지를 발생하는 발광 다이오드 어레이(10), 라인 이미지를 집속하는 렌즈(20), 집속된 라인 이미지는 스캐닝하여 가상화면을 재현하는 미러(30), 상기 미러(30)를 구동하는 공진스캐너(40), 상기 미러(30)에 의해 재현된 가상화면을 들여다 볼수 있는 투시창으로서의 파인더(50)를 구비한다.

상기 발광 다이오드 어레이(10)는 발광 다이오드 칩(5)들이 다수개 일렬로 배열된 것으로서 외부에서 입력되는 정보에 따라 이미지 라인 광을 출사한다. 이러한 이미지 라인광에 의한 화상의 수직 해상도는 상기 발광 다이오드 칩(5)의 수에 의해 결정된다. 즉, 발광다이오드 칩(5)의 수가 100이면, 수직해상도는 100이된다. 그리고, 화상의 수평해상도는 상기 공진스캐너(40)의 반 주기당 발생된 상기 라인 이미지의 수에 의해 결정된다.

상기 렌즈(20)는 수직방향의 상기 발광 다이오드 어레이(10)로부터 발생된 라인 이미지를 받아서 이를 미러에 맞게 집속하여 확대시킨다. 이때에 상기 렌즈(20)는 그 축 수평방향을 향하는 실린더리컬 렌즈이다. 상기 미러(30)는 상기 렌즈(20)에 의해 확대된 라인 이미지를 스캐닝하여 반사시킨다. 이 때에 상기 공진 스캐너(40)의 진동방향은 상기 발광 어레이(10)의 배열방향에 직교하는 수평방향이다. 상기 미러(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 공진 스캐너(40)의 운동축(41)에 연결되어 운동축(41)의 진동에 따라 일정각도 범위를 진동한다.

상기와 같은 종래 선형 표시 장치는 전술한 바와 같이 진동미러에 의해 라인광을 한 프레임의 화상으로 형성하게 되는데, 진동미러가 구조적으로 상당한 면적을 가지고 있기 때문에 표시장치 내에서의 차지 용적이 크다. 또한, 진동미러를 진동시키는 공진스캐너(40)는 용어가 의미하듯이 진동에 의해 진동미러를 일정범위 내에서 진동시키게 된다. 이때에 발생되는 진동은 진동미러 뿐 아니라 인근요소에서 전달되게 되어 인근부품에 악영향을 미치게 된다. 또한 진동미러가 진동될 시 그 관성력에 의해 비정상적인 진동으로 인해 화질에 좋지 못한 영향을 미친다. 이러한 진동미러의 비정상적 진동을 억제하기 위하여 소위 카운터 밸런서라는 부품을 진동스캐너의 진동계 또는 미러의 일측에 부착시키도록 하고 있다. 이 카운터 밸런서는 진동방향에 대해 반대방향으로의 관성력을 부가함으로써 진동미러의 비정상 진동을 완충하는 역할을 하게 된다. 그러나, 이러한 카운터 밸런서는 일정한 무게를 갖는 중량체이기 때문에 진동스캐너의 동작 부하를 가중시키고 나아가서는 진동스캐너의 크기를 키우게 함으로써 표시장치의 소형화 및 경량화의 저해 요소로 작용한다.

본 발명의 제1의 목적은 구조가 간단하고 소형 경량화가 가능한 선형 디스플레이 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 제2의 목적은 양질의 화상을 실현할 수 있는 선형 디스플레이 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 제3의 목적은 제작단가가 저렴한 선형 디스플레이 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 제4의 목적은 간단한 구조로 입체적 가상화상의 실현이 가능한 선형의 디스플레이 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 선형 디스플레이 장치의 개략적 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 종래 선형 디스플레이 장치의 미러와 이를 구동하는 공진 스캐너의 발췌 평면도이다.

도 3는 본 발명에 따른 선형 디스플레이 장치의 일 실시예의 개략적 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 선형 디스플레이 장치에 적용되는 스캐닝 수단으로서의 회전다면경의 일부 분해 사시도.

도 5는 도 4에 도시된 본 발명에 따른 회전다면경의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 회전다면경의 다른 실시에의 개략적 사시도.

도 7은 도 4에 도시된 본 발명에 따른 선형 디스플레이 장치의 평면 구조도.

도 8은 본 발명에 따른 선형 디스플레이 장치의 다른 실시예의 개략적 구성도.

도 9는 본 발명의 실시예 들에 적용될 수 있는 광원의 개략적 구조도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1유형에 의하면, 한 프레임의 화상을 라인 단위로 순차표시하는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 집속하는 렌즈와 상기 렌즈에 의해 집속된 광을 반사하는 것으로 상기 광원으로 부터의 라인 상의 광이 반사하는 다수의 라인상의 반사면을 갖는 회전다면경과, 상기 회전다면경을 구동하는 구동장치를 구비하는 선형 디스플레이 장치가 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2유형에 의하면, 한 프레임의 화상을 라인 단위로 순차표시하는 것으로 일정간격을 두고 위치하는 두 개의 광원과, 상기 광원들로 부터의 라인상의 광을 일방향으로 반사하는 적어도 두 개의 반사면을 가지는 회전다면경과, 상기 양 광원으로부터 출사된 광을 상기 회전다면경에 집속하는 두 개의 렌즈수단과, 상기 회전다면경에서 반사된 두 개의 광을 소정간격을 둔 실질적으로 나란한 광으로 안내하는 반사수단을 구비하는 선형 디스플레이 장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 3는 본 발명에 따른 선형장치의 바람직한 실시예에 따른 모노크롬형 표시장치의 개략적 사시도이다.

도 3를 참조하면, 본 발명에 따른 선형 표시장치(101)는 라인 이미지를 발생하는 발광 다이오드 어레이(110), 라인 이미지를 집속하는 렌즈(120), 집속된 라인 이미지는 스캐닝하여 가상화면을 재현하는 회전다면경(130), 상기 미러(30)에 의해 재현된 가상화면을 들여다 볼수 있는 투시창으로서의 파인더(150)를 구비한다. 한편, 경우에 따라서는 상기 파인더(150) 부분에 보상렌즈(140)를 설치할 수 있다.

상기 발광 다이오드 어레이(110)는 발광 다이오드 칩(105)들이 다수개 일렬로 배열된 것으로서 외부에서 입력되는 정보에 따라 이미지 라인 광을 출사한다. 이러한 발광 다이오드 어레이(110)는 포함된 발광 다이오드 칩(105)의 배열형식등의 차이에 의해 모노크롬형 또는 칼라형으로 변경이 가능하다.

상기 회전다면경(130)은 라인단위로 입사하는 화상의 라인별 반사방향을 달리함으로써 전체적으로 하나의 완성된 가상화면을 재현하게 된다. 본 실시예에 있어서는 회전단면경은 6개의 반사면을 가지는데, 한 반사면당 한 프레임의 화면이 재현될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이러한 광의 주사형식은 레이저 프린터등에서 응용되는 스캐닝방법을 채택할 수 있다.

상기와 같은 회전다면경(130)은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(131)와 이에에 의해 회전되는 다각기둥형 블록(132)과 상기 블록(132)의 외측면에 부착되는 단위반사경(133)에 의해 구성될 수 있다. 이러한 구조에 있어서, 상기 단위반사경은 블록(132)과 이를 회전시키는 모터(131)를 충분히 감쌀수 있는 정도의 길이를 가지도록 하는 것이 바람직하다. 도 6은 회전다면경의 다른 실시예를 보인다. 즉, 회전다면경(130')은 단일체로서 모터(131)에 직접 연결되어 있다.

도 7은 가상화면의 형성을 설명하기 위한 것으로서 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 선형 디스플레이 장치의 평면적 구성도이다.

발광다이오드 어레이(110)에서 발생한 라인형 광은 렌즈(120)를 투과하여 고속으로 회전되는 회전다면경의 반사면에 입사된 후 일정각도범위로 순차적으로 반사된다. 반사된 광은 보상렌즈(140)를 통해 파인더(150)를 통과하게 된다. 이때에 파인더(150)를 통과한 빛을 보는 관찰자는 회전다면경에서 반사된 광을 보는 것이므로 회전다면경 반대편에 있는 가상의 화면을 보게 된다.

위에서 설명된 선형 디스플레이 장치는 파인더 하나인 일안식(一眼式)으로 이러한 구조에 입각하여 다양한 화상의 표시가 가능한 이안식(二眼式)으로의 발전이 가능하다.

도 8을 살펴보면, 이안식 선형 디스플레이 장치는 하나의 회전다면경(130a)을 이용해 양 눈으로 가상의 화면을 볼 수 있도록 되어 있다. 즉, 회전다면경(130a)의 양측에 발광 다이오드 어레이(110a, 110b)와 같은 광원이 각각 마련되고, 각 광원들과 회전다면경의 사이에는 렌즈(120a, 120b)가 위치한다. 상기 양 발광 다이오드 어레이(110)로 부터의 광은 회전다면경의 서로 다른 반사면에 도달된 후 실질적으로 동일한 방향으로 나란하게 반사된다. 이들 광의 반사경로 상에는 제1의 반사미러(160)와 제2반사미러(170a, 170b)가 위치한다. 위의 구조에서 상기 제1의 반사미러(160)의 프리즘의 형태로 두 개의 반사면을 가지며, 상기 회전다면경(130a)은 본 실시예에서 4개의 반사면을 가지도록 되어 있는데, 이 수는 광학적으로 설계 가능한 범위 내에서 변경이 가능하다. 상기 제1, 제2반사미러(160, 170a, 170b)는 관측자의 양 눈간의 간격에 대응하게 광진행경로를 변경하기 위한 것이다. 상기 제2반사 미러(170a, 170b)로 부터의 광 진행 경로상에는 보상렌즈(140a, 140b)가 위치한다. 상기 보상렌즈(140a, 140b)는 바람직한 선택적 요소로서 관찰자가 직접들여다 보는 부품이다.

이러한 이안식 디스플레이 장치는 입체적 화상을 구현하는 가상현실디스플레이 장치, 특히 HMD(HEAD MOUNT DISPLAY)에 적용되기 적합한 것이다.

도 9은 앞에서 설명된 두 실시예의 디스플레이 장치에 적용될 수 있는 칼라형 광원의 구조를 보인 것이다.

광원(110c)은 나란한 방향으로 적색(R), 녹색(G), 청색(G)의 빛을 발하는 3개의 발광다이오드어레이(105a, 105b, 105c)와 각 색의 빛을 렌즈(120, 120a, 120b)의 동일 경로상으로 반사하는 미러들(170a, 170b, 170c)를 포함한다. 상기 미러들은 특정 색광은 반사하고 그 나머지 색광은 투과시키는 성질을 가진 미러, 예를 들어 이색성 미러이다. 상기 미러들은 렌즈(120, 120a, 120b)를 통과하는 하나의 광축상에 위치하여 입사된 광을 한 축상으로 진행하도록 반사한다. 따라서, 각각의 미러로 입사된 광은 동일 축으로 반사되게 된다. 이러한 구조에 의하면 각각의 어레이로부터 발생된 각 색의 광은 렌즈를 통과하는 광진행축상에서 일치되기 때문에 한 라인의 광으로서 모든 색상을 표현할 수 있게 된다. 이러한 광원의 구조는 결과적으로 칼라화상 표현을 위한 3개의 픽셀을 단일화하기 때문에 화상의 해상도를 매우 높게 향상시킬 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 가상화면을 형성하는 수단이 회전다면경에 의해 구성되기 때문에 진동형 스캐너를 적용하는 종래 디스플레이 장치에 비해 기구적 안정성이 높고 그 크기도 상대적으로 작아 소형 경량화가 가능하다. 또한 기구적 안정성에 의해 떨림이 적은 양질의 가상화면을 재현할 수 있고, 또한 회전다면경의 크기를 조절함에 의해 가상 화면의 크기를 적절히 조절할 수 있는 이점이 있다.

이상에서 실시예를 통해 설명된 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 개인 휴대용 단말기, 예를 들면 페이져, 휴대폰, PDA(personal data assistant), HMD 등에 바람직하게 이용될 수 있다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims

한 프레임의 화상을 라인 단위로 순차표시하는 광원과, 상기 광원으로부터 출사된 광을 집속하는 렌즈와 상기 렌즈에 의해 집속된 광을 반사하는 것으로 상기 광원으로 부터의 라인 상의 광이 반사하는 다수의 라인상의 반사면을 갖는 회전다면경과, 상기 회전다면경을 구동하는 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전다면경은, 단면기둥상의 블록과 상기 블록의 측면에 부착되는 다수의 단위 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제2항에 있어서, 상기 구동장치는 모터이며, 상기 모터의 회전축은 상기 블록에 결합되고, 상기 단위반사경은 상기 모터를 감싸도록 상기 블록으로부터 연장형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전다면경으로부터 광반사 경로 상에 보상렌즈가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제4항에 있어서, 상기 광원은 적, 녹, 청의 광을 발위하는 3개의 발광 다이오드 어레이와, 상기 발광다이오드 어레이들로 부터의 광을 상기 렌즈를 통과하는 하나의 축으로 반사하는 것으로 3개의 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 적, 녹, 청의 광을 발위하는 3개의 발광 다이오드 어레이와, 상기 발광다이오드 어레이들로 부터의 광을 상기 렌즈를 통과하는 하나의 축으로 반사하는 것으로 3개의 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
한 프레임의 화상을 라인 단위로 순차표시하는 것으로 일정간격을 두고 위치하는 두 개의 광원과, 상기 광원들로 부터의 라인상의 광을 일방향으로 반사하는 적어도 두 개의 반사면을 가지는 회전다면경과, 상기 양 광원으로부터 출사된 광을 상기 회전다면경에 집속하는 두 개의 렌즈수단과, 상기 회전다면경에서 반사된 두 개의 광을 소정간격을 둔 실질적으로 나란한 광으로 안내하는 반사수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제7항에 있어서, 상기 회전다면경은, 단면기둥상의 블록과 상기 블록의 측면에 부착되는 다수의 단위 반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제8항에 있어서, 상기 구동장치는 모터이며, 상기 모터의 회전축은 상기 블록에 결합되고, 상기 단위반사경은 상기 모터를 감싸도록 상기 블록으로부터 연장형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제7항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회전다면경으로부터 광반사 경로 상에 보상렌즈가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제10항에 있어서, 상기 광원은 적, 녹, 청의 광을 발위하는 3개의 발광 다이오드 어레이와, 상기 발광다이오드 어레이들로 부터의 광을 상기 렌즈를 통과하는 하나의 축으로 반사하는 것으로 3개의 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제7항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 적, 녹, 청의 광을 발위하는 3개의 발광 다이오드 어레이와, 상기 발광다이오드 어레이들로 부터의 광을 상기 렌즈를 통과하는 하나의 축으로 반사하는 것으로 3개의 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.
제7항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 수단은 상기 회전다면경의 두 반사면으로부터 반사된 광을 반사하는 제1반사미러와, 제1반사미러에 의해 반사된 광을 일정한 간격을 두고 실질적으로 상호 나란한 방향으로 반사하는 제2반사미러를 포함하는 것을 특징으로 선형 디스플레이 장치.
제13항에 있어서, 상기 제2반사미러로부터의 광반사 경로 상에 보상렌즈가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형 디스플레이 장치.