KR100290138B1 - 웨이브가이드를이용한디스플레이패널과그구동방법및장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적으로 광학스위치를 작동시킬 수 있는 웨이브가이드(Waveguide)를 이용한 디스플레이 패널과 그 구동 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널은 레이져빔을 안내하기 위한 웨이브가이드와, 패널의 중심을 기준으로 상하부에서 대칭적인 경사각을 갖도록 상기 웨이브가이드내에 형성되며 전압인가 여부에 따라 선택적으로 상기 레이져빔의 굴절율을 변화시키기 위한 광학스위치와, 웨이브가이드의 광학스위치에 접속된 로오전극쌍과, 광학스위치에 대응하여 레이져빔의 굴절방향에 위치하는 형광체와, 로오전극쌍이 형성된 상부기판 및 하부기판을 구비한다.

본 발명에 의하면, 화면을 상하로 분할하여 동시에 두 개의 로오라인을 주사함으로써 주사기간을 종래에 비하여 절반으로 감소시킬 수 있으므로 휘도 및 화질이 향상될 뿐만 아니라 대형화에서 요구되는 고해상도 구현이 용이하게 된다.

Description

웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널과 그 구동 방법 및 장치(Display Panel using Waveguide and Method and Apparatus of Driving thereof)

본 발명은 전기적으로 조정되는 웨이브가이드(Waveguide)를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 화면을 상하로 분할하여 주사시간을 단축시킬 수 있는 이용한 디스플레이 패널과 그 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근들어, 전기적으로 조정되는 웨이브가이드(이하, 광가이드라 한다)를 이용한 디스플레이 장치, 즉 PSM(Polymer Switched Matrix) 디스플레이 장치는 평판 디스플레이를 실현 목적으로 제안된 새로운 기술방식으로서 레이저빔을 웨이브가이드(Waveguide; 이하, 광가이드라 한다)로 진행시킨 다음 광학스위치에 의해 레이저를 반사시켜 형광체를 발광시키는 방법을 이용하고 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 PSM 디스플레이의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 PSM 디스플레이는 광가이드(16)와 로오전극(18)의 교차부에 형성된 화소셀(20)과, 로오전극(18)을 구동하는 로오드라이버(10)와, 광가이드(16)를 구동하는 칼럼드라이버, 즉 광가이드(16)로 레이져빔을 출사하는 레이져바(14)와, 레이져바(14)의 광출력을 제어하는 레이져제어칩(12)을 구비한다.

도 1에 도시된 PSM 디스플레이에서 레이져바(14)는 각 광가이드(16)에 레이져빔을 출사한다. 레이져바(14)에 접속되어 칼럼을 이루는 광가이드들(16)은 레이져바(14)로부터 출사된 레이져빔이 진행하게 되는 광경로로서 폴리머(Polymer)로 이루어진다. 레이져제어칩(10)은 각 광가이드(16)에 대응하는 전극라인들(22)을 통하여 레이져바(14)의 광빔출력을 제어한다. 로오드라이버(10)는 로오전극(18)을 라인별로 구동한다.

광가이드(16)와 로오전극(18)의 교차부에 마련된 화소셀(20)에 대한 동작원리를 살펴보면 도 1의 (B)에 도시된 바와 같다. 광가이드(16)와 교차하는 로오전극(18)에 전압이 인가되는 경우 전압이 인가되는 부위만 (B)에 도시된 바와 같이 고밀도 폴리머 상태(이하, 광학스위치라 한다)(24)로 변화되어 광가이드(16)를 따라 진행되는 레이져빔을 굴절시키게 된다. 이 경우, 화소셀(20)은 굴절된 레이져빔에 의해 형광체가 여기되어 원하는 가시광을 발생하게 된다. 반면에, 로오전극(18)에 전압이 인가되지 않는 경우 광학스위치(24)는 오프상태가 되고 레이져빔은 광가이드(16)를 따라 그대로 진행하게 된다. 이 경우, 화소셀(20)은 흑색을 표시하게 된다. 이와 같이, 광학스위치(24)는 화소셀(20)의 온/오프 상태만을 제공하고 계조구현은 시분할 구동에 의한 광출력의 조정에 의해 행해지게 된다. 전화면의 구동은 라인어래이로 행해지며 각 화소셀(20)에 대응한 레이져빔의 출력과 광학스위치의 온/오프 상태가 동기화되어 구동된다.

도 2는 한 화소셀에 포함되는 세 개의 서브셀의 구조를 나타낸 것으로서, 도 2에 도시된 화소셀은 상판(26)과 하판(28) 사이에 마련된 광가이드(16)와, 상판(26)과 하판(28)에 대응되도록 배치된 로오전극쌍(18A, 18B)과, 로오전극쌍(18A, 18B)의 사이에 형성된 제1 내지 제3 광학스위치(24A, 24B, 24C)와, 각 광학스위치(24A, 24B, 24C)에 대응하여 표시면쪽에 형성된 고유색의 형광체(30)를 구비한다.

도 2에 도시된 화소셀에서 광가이드(16)를 차단하도록 형성된 제1 내지 제3 광학스위치(24A, 24B, 24C)는 상판(26)과 하판(28)에 형성된 로오전극쌍(18A, 18B)에 연결되어 있다. 다시 말하여, 광학스위치(24) 1개당 상하 2개의 로오전극(18A, 18B)가 제공되어 진다. 광가이드(16)는 폴리머 재질로서 레이저빔이 진행할 수 있게 하는 광통로 역할을 하며 디스플레이 장치에서는 전반적인 패널의 구성물질이 된다. 제1 내지 제3 광학스위치(24A, 24B, 24C)는 로오전극쌍(18A, 18B)에 공급되는 전압차에 따라 굴절율이 달라지는 물질이다. 즉, V0 전압에서는 광가이드(16) 물질의 굴절율과 같고 V1 전압에서는 굴절율이 커져서 진행되는 레이저빔을 반사시키는 물질이다. 이하 설명에서는 설명의 편의를 위해 V1을 구동전압이라하고 V0를 구동전압을 공급하지 않은 상태로 표현한다.

예를 들어, 도 2는 세 개의 광학스위치(24A, 24B, 24C) 중 제2 광학스위치(24B)에 구동전압이 공급되고 있는 상태를 나타낸다. 레이저빔이 광가이드(16)를 향해 진행되면 제1 광학스위치(24A)는 구동전압이 공급되지 않으므로 광가이드(16)와 굴절율이 같아서 레이저빔을 그대로 통과시키지만 제2 광학스위치(24B)에서는 구동전압이 공급되어 굴절율이 광가이드(16)보다 커지게 된다. 따라서, 광가이드(16)를 따라 진행하던 레이저빔은 굴절율이 큰 제2 광학스위치(24B)에서 표시면에 위치한 형광체(30) 쪽으로 반사가 되어 해당 형광체(30)가 발광을 할 수 있게 된다. 제2 광학스위치(24B)에서 레이저빔이 반사되었으므로 제3 광학스위치(24C)에는 레이저빔이 도달하지 못하게 되므로 제3 광학스위치(24C)에서의 구동전압이 무의미하게 된다.

이와 같은 웨이브가이딩 구조를 이용한 PSM 디스플레이 장치는 로오라인 단위로 주사되어 한 프레임에 대한 영상을 표시하게 되는데 고해상도 화상을 구현하는 경우 주사라인수의 증가에 따라 그만큼 주사시간이 길어지게 되어 화질의 저하가 초래되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 전화면을 상하로 분할하여 구동함으로써 주사시간을 단축시켜 화질 및 휘도를 향상시킬 수 있는 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널과 그 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전화면을 상하로 분할하여 구동함으로써 고해상도구현에 적합한 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널과 그 구동 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 PSM 디스플레이와 그 동작원리를 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 한 화소셀에 포함되는 세 개의 서브셀의 구조를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구조를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구동방법을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구동방법을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구동 장치를 나타내는 블록도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명〉

10 : 칼럼구동부 12 : 레이져제어칩

14 : 레이져바 16 : 광가이드

18 : 로오전극 20, 40 : 화소셀

22 : 전극 24, 32, 34 : 광학스위치

26 : 상판 28 : 하판

30 : 형광체 36, 38 : 제1 및 제2 레이져빔

42 : A/D 컨버터 44 : 프레임 메모리

46 : 메모리 컨트롤러 48 : 출력조정부

50 : 로오구동부 52, 54 : 제1 및 제2 칼럼구동부

56 : 패널

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널은 레이져빔을 안내하기 위한 웨이브가이드와, 패널의 중심을 기준으로 상하부에서 대칭적인 경사각을 갖도록 상기 웨이브가이드내에 형성되며 전압인가 여부에 따라 선택적으로 상기 레이져빔의 굴절율을 변화시키기 위한 광학스위치와, 웨이브가이드의 광학스위치에 접속된 로오전극쌍과, 광학스위치에 대응하여 레이져빔의 굴절방향에 위치하는 형광체와, 로오전극쌍이 형성된 상부기판 및 하부기판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동 방법은 패널의 중심을 기준으로 상하부로 분할하여 동시에 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 다른 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동 장치는 수직방향의 웨이브가이드와 수평방향의 로오전극쌍의 교차지점에 형성된 화소셀들이 매트릭스 형태로 배열된 화소셀들을 구비하는 디스플레이 패널과, 입력 아날로그 영상신호를 디지털 영상데이터로 변환하기 위한 아날로그-디지탈 변환수단과, 영상데이터를 화면의 상하부로 분할하고 일정단위씩 저장되도록 제어하기 위한 메모리 제어수단과, 메모리 제어수단의 제어에 의해 영상데이터를 화면의 상하부로 분할하여 일정단위씩 저장하는 메모리와, 메모리로부터 영상데이터를 읽어 구동조건에 적합하게 조정하여 상하부 로오구동신호와 상하부 칼럼구동신호를 출력하는 출력조정수단과, 상하부 로오구동신호에 따라 상하부의 로오전극쌍들을 라인단위로 동시에 구동하기 위한 로오구동수단과, 상하부 칼럼구동신호에 따라 웨이브가이드의 상하부를 동시에 구동하기 위한 칼럼구동수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구조를 도시한 단면도로서, 도 3의 PSM 디스플레이 패널은 도 2에 도시된 종래의 PSM 디스플레이 패널과 대비하여 종래의 패널은 모두 동일한 방향으로 형성된 광학스위치(24)를 구비하는 반면에 본 발명의 패널은 중앙부를 중심으로 화면상부와 화면하부로 나누어서 대칭되게 형성된 광학스위치들(32, 34)을 구비한다. 이하, 종래와 중복되는 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3의 PSM 디스플레이 패널에서 방향이 서로 다른 광학스위치들(32, 34)을 구동하기 위하여 레이져빔은 상부와 하부 두곳에서 공급되게 된다. 다시 말하여, 패널의 상부에 위치하는 광학스위치들(32)은 각각에 접속된 로오전극쌍(18)으로부터의 전압인가 여부에 따라 상부로부터 광가이드(16)를 통해 입사되는 제1 레이져빔(36)을 형광체(30) 쪽으로 굴절시키게 된다. 비슷하게, 패널의 하부에 위치하는 광학스위치들(34)은 하부로부터 인가되는 제2 레이져빔(38)을 전압인가 여부에 따라 형광체(30) 쪽으로 굴절시키게 된다. 이는 선택된 광학스위치가 레이져빔이 반사되어 그 다음의 광학스위치들에는 레이져빔이 진행하지 못하는 성질을 이용한 것이다. 이에 따라, 패널을 상하부로 분할하여 독립적으로 동시에 구동할 수 있게되어 주사시간, 즉 로오라인을 선택하는 시간을 종래의 절반으로 줄일 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구동방법을 설명하기 위한 것으로서, 도 4의 PSM 디스플레이 패널은 칼럼을 이루는 광가이드들(C1∼Cm)과 로오전극들(R1∼Rn)의 교차지점에 매트릭스 구조로 형성된 m×n개의 화소셀들(40)을 구비한다.

도 4의 PSM 디스플레이 패널은 상하부로 분할되고 상하부가 동시에 구동된다. 상부의 로오전극들(R1∼Rn/2)과 하부의 로오전극들((Rn/2)+1∼Rn)은 동시에 순차적으로 공급되는 로오 구동전압에 의해 구동되게 된다. 예를 들면, 로오 구동전압은 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 양측끝의 로오전극(R1, Rn)에 동시에 공급되고, 그 다음 시간에는 R2, Rn-1에 동시에 공급된다. 이러한 순으로 중앙부의 Rn/2, (Rn/2)+1까지 로오 구동전압이 공급되면 한 화면이 표시되게 된다. 광가이드(C1∼Cm)들은 상부와 하부의 칼럼구동부(도시하지 않음)에 공통적으로 접속되고 양 칼럼구동부로부터 독립적인 칼럼구동신호가 상기 로오구동신호에 동기화되어 동시에 공급되게 된다. 다시 말하여, 광가이드들(C1∼Cm)은 상측부(Cu1∼Cum)와 하측부(Cd1∼Cdm)로 분할되어 각각 독립적인 구동신호에 의해 구동되게 된다. 여기서, 광가이드들(C1∼Cm)이 물리적으로 상하부로 분할된 것을 의미하는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구동방법을 설명하기 위한 패널의 구조와 로오 구동전압 펄스가 도시되어 있다.

도 5의 PSM 디스플레이 패널은 상하부로 분할된 로오전극들을 순서적으로 구동되게 된다. 상세히 하면, 로오 구동전압은 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 상하부의 첫 번째 로오전극(R1, Rn/2+1)에 동시에 공급되고, 그 다음 시간에는 R2, Rn/2+2의 순서로 공급되어 상하부의 마지막 로오전극(Rn/2, Rn)까지 로오 구동전압이 공급되면 한 화면이 표시되게 된다. 이외에도, 상하부의 로오전극을 동시에 선택하여 구동하는 방법은 다양하게 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 PSM 디스플레이 패널의 구동장치의 구성을 도시한 블록도로서, 도 6에 도시된 PSM 디스플레이 패널의 구동장치는 입력라인(41)에 접속된 아날로그/디지탈 컨버터(이하, A/D 컨버터라 함)(42)와, A/D 컨버터(42)에 접속된 프레임 메모리(44)와, 프레임 메모리(44)에 접속된 메모리 컨트롤러(46) 및 출력조정부(48)와, 출력조정부(48)의 출력단에 공통 접속된 로오구동부(50)와 제1 및 제2 칼럼구동부(52, 54)와, 로오구동부(50)에 접속된 로오전극들과 제1 및 제3 칼럼구동부(52, 54)에 공통적으로 접속된 광가이드들을 구비하는 PSM 디스플레이 패널(56)을 구비한다.

A/D 컨버터(42)는 입력라인(41)을 통하여 입력된 아날로그 영상신호를 디지털신호로 변환하여 출력한다. 프레임메모리(44)는 메모리 컨트롤러(46)의 제어에 의해 A/D 컨버터(42)로부터의 영상데이터를 화면의 상하부로 분할하여 일정단위, 예컨데 1 수평주기 단위로 저장한다. 출력조정부(48)는 프레임메모리(44)로부터 영상데이터를 읽어 구동조건에 맞게 상하부 로오구동신호를 로오구동부(50)에 출력하고 상하부 칼럼구동신호를 제1 및 제2 칼럼구동부(52, 54)에 각각 출력한다. 로오구동부(50)는 출력조정부(48)로부터 입력되는 로오 구동신호에 따라 상하부에 배치된 두 개의 로오전극씩 로오구동전압을 인가한다. 제1 칼럼구동부(52)는 출력조정부(48)로부터 입력되는 상측부의 구동전압에 따른 레이져빔을 광가이드들에 인가하고, 이와 동시에 제2 칼럼구동부(54)는 출력조정부(48)로부터 입력되는 하측부의 구동전압에 따른 광가이드들의 하측부에 구동전압을 인가한다. 이에 따라, PSM 디스플레이 패널은 상하부로 분할되어 동시에 구동됨으로서 주사기간이 절반으로 단축될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 PSM 디스플레이 패널과 그 구동 장치 및 방법에 의하면, 화면을 상하로 분할하여 동시에 두 개의 로오라인을 주사함으로써 주사기간을 종래에 비하여 절반으로 감소시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 종래의 한 화면 표시기간에 두 화면을 표시하게 됨으로써 휘도 및 화질이 향상될 뿐만 아니라 대형화에서 요구되는 고해상도 구현이 용이한 장점이 있다. 더불어, 본 발명에 의하면, 화면을 상하로 분할하여 구동함으로써 NTSC 방식에서 인터레이스(Interlace) 신호에 의한 플리커(Flicker) 현상을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 수직방향의 웨이브가이드와 수평방향의 로오전극쌍의 교차지점에 형성된 화소셀들이 매트릭스 형태로 배열된 화소셀들을 구비하는 디스플레이 패널을 구동하는 방법에 있어서,

   상기 패널의 중심을 기준으로 상하부로 분할하여 상기 로오전극쌍을 상기 패널의 상하부에서 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상하부의 로오전극쌍들은 라인단위로 동시에 구동되는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 웨이브가이드들의 상하부에 독립적인 구동신호가 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동방법.
4. 수직방향의 웨이브가이드와 수평방향의 로오전극쌍의 교차지점에 형성된 화소셀들이 매트릭스 형태로 배열된 화소셀들을 구비하는 디스플레이 패널과,

   입력 아날로그 영상신호를 디지털 영상데이터로 변환하기 위한 아날로그-디지탈 변환수단과,

   상기 영상데이터를 화면의 상하부로 분할하기 위한 메모리 제어수단과,

   상기 메모리 제어수단의 제어에 의해 상기 영상데이터를 화면의 상하부에 대응하여 분할된 영상데이터를 일정단위씩 저장하는 메모리와,

   상기 메모리로부터 영상데이터를 읽어 구동조건에 적합하게 조정하여 상하부 로오구동신호와 상하부 칼럼구동신호를 출력하는 출력조정수단과,

   상기 상하부 로오구동신호에 따라 상하부의 로오전극쌍들을 라인단위로 동시에 구동하기 위한 로오구동수단과,

   상기 상하부 칼럼구동신호에 따라 상기 웨이브가이드의 상하부를 동시에 구동하기 위한 칼럼구동수단을 구비하는 것을 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 칼럼구동수단은

   상부의 상기 웨이브가이드를 구동하기 위한 제1 칼럼구동수단과,

   하부의 상기 웨이브가이드를 구동하기 위한 제2 칼럼구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이브가이드를 이용한 디스플레이 패널의 구동장치.