KR100813276B1 - 화상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 화상표시장치는, 산란모드와 투과모드를 갖는 복수의 화소가 배열된 스크린과, 스크린으로부터 이격된 위치에서 스크린으로 복수의 단색광을 순차적으로 조사하는 광원유닛과, 복수의 단색광에 동기되어 색분해된 화상데이터에 따라 복수의 화소를 산란모드와 투과모드로 선택적으로 변환시키는 구동유닛을 포함하여, 스크린의 표면과 배면에 선택적으로 칼라화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

Description

화상표시장치{Image display apparatus}

본 발명은 화상표시장치에 관한 것으로서, 특히 칼라화상을 표시할 수 있는 화상표시장치에 관한 것이다.

근래에 들어 종래의 브라운관(CRT:cathode ray tube)을 이용한 화상표시장치가 퇴조하고, 액정패널, 플라즈마패널 등을 이용한 평면화상표시장치(FPD:flat panel display)와, 프로젝션 화상표시장치 등이 대중화되고 있다. 칼라화상을 구현하기 위하여 평면화상표시장치에서는 칼라화상을 표시하기 위하여 칼라필터가 채용된다. 이 경우에, 액정패널의 하나의 화소는 적어도 적색, 녹색, 청색의 세 개의 칼라화소로 구분되어야 하므로 해상도를 향상시키기가 매우 어렵다. 또, 액정패널로 입사되는 광 중에서 특정 색성분의 광만이 화상을 표시하는데 사용되기 때문에 밝기가 저하된다.

프로젝션 화상표시장치는 표시하고자 하는 화상의 가로세로비(aspect ratio)에 맞추진 광을 광변조기(modulator)를 이용하여 화상정보에 따라 변조하고 변조된 광을 스크린에 투사하는 장치를 말한다. 프로젝션 화상표시장치에는 광의 가로세로비를 조절하고 변조된 광을 스크린에 투사하기 위하여 고성능의 광학장치가 구비되 어야 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 매우 단순한 구성에 의하여 칼라화상을 표시할 수 있는 화상표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화상표시장치는, 산란모드와 투과모드를 갖는 복수의 화소가 배열된 스크린; 상기 스크린으로부터 이격된 위치에서 상기 스크린으로 복수의 단색광을 순차적으로 조사하는 광원유닛; 상기 복수의 단색광에 동기되어 색분해된 화상데이터에 따라 상기 복수의 화소를 상기 산란모드와 투과모드로 선택적으로 변환시키는 구동유닛;을 포함하여, 상기 스크린의 표면과 배면에 선택적으로 칼라화상을 표시하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 복수의 화소는 고분자 분산형 액정과 고분자 망상 액정 중 어느 하나로 된 액정층과, 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 투명전극을 구비한다. 상기 구동유닛은 화상의 계조에 대응되어 상기 투명전극에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 계조구동부를 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 화상표시장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 광원유닛은 단순히 복수의 단색광을 순차적으로 조사하면 되기 때문에 스크린에 정확히 초점을 맞출 필요가 없으며 조사되는 광의 가로세로비를 표시되는 화상의 가로세로비와 정확하게 일치시킬 필요도 없다. 프로젝터에 비하여 광학계의 구성이 매우 간단해진다.

둘째, 산란모드 또는 투과모드를 이용하여 스크린의 정면측과 배면측에 선택적으로 화상을 표시할 수 있다.

셋째, 원통형태 등 스크린의 형태에 구애됨이 없이 칼라화상을 용이하게 구현할 수 있다.

넷째, 산란모드를 이용하는 경우에는 시야각이 매우 우수하여 스크린을 틸트된 형태로 설치하더라도 충분한 시야각을 확보할 수 있다.

다섯째, 스크린을 경우에 따라서 전체적으로 투과모드 또는 산란모드로 유지할 수 있으며 스크린의 원하는 부분에만 화상을 표시하고 다른 부분은 산란모드 또는 투과모드로 함으로써 불투명상태 또는 투명상태로 할 수 있다. 따라서, 광고용 화상표시장치(PID : public information display)로서 매우 유용하게 활용될 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 화상표시장치의 일 실시예의 구성도이다. 도 1을 보면, 본 실시예의 화상형성장치는 스크린(1), 광원유닛(3), 구동유닛(2)을 구비한다. 스크린(1)에는 복수의 화소(P)가 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 복수의 화 소(P)는 광을 산란시키는 산란모드와 광을 통과시키는 투과모드를 갖는다.

화소(P)를 형성하기 위하여 고분자 분산형 액정(PDLC: polymer dispersed liquid crystal) 또는 고분자 망상 액정(PNLC: polymer networkd liquid crystal)을 이용할 수 있다. 이하에서는 고분자 분산형 액정을 채용하여 화소(P)를 구성하는 경우를 예를 들어 설명한다.

도 2는 스크린(1)의 단면도이다. 도 2를 보면, 투명기판(11)(12) 사이에 액정층(15)이 봉입되어 있다. 투명기판(11)(12)에는 액정층(15)에 전압을 인가하기 위한 투명전극(13)(14)이 각각 마련된다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 액정층(15)은 고분자(151) 내에 액정(152)이 분산된 형태이다. 투명전극(13)(14)에 전압이 인가되지 않은 경우에 도 3에 도시된 바와 같이, 액정(152)과 고분자물질(151)의 굴절률이 일치하지 않기 때문에 액정(152)과 고분자물질(151)의 경계면에서 반사와 굴절이 일어난다. 이에 의하여 액정층(15)으로 입사된 광은 산란된다. 따라서, 전체적으로 화소(P)는 불투명한 뿌연 상태(milky state)가 된다. 투명전극(13)(14)에 전압이 인가되면, 도 4에 도시된 바와 같이 액정(152)이 전계의 방향으로 배열된다. 이 상태에서는 고분자물질(151)와 액정(152)의 굴절률이 일치되므로 광은 액정층(15)을 투과한다. 이와 같이, 액정층(15)에 전계를 선택적으로 형성함으로써 화소(P)는 산란모드(도 3) 또는 투과모드(도 4)로 작동될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 투명기판(11)(12)의 외측에는 보호필름이 더 마련될 수 있다.

광원유닛(3)은 복수의 단색광, 예를 들면 적색, 녹색, 청색광을 순차적으로 스크린(1)에 조사한다. 도면에 도시되지는 않았지만, 광원유닛(3)은 각각 적색, 녹색, 청색광을 조사하는 3개의 램프를 구비할 수 있다. 또, 광원유닛(3)은 백색광을 조사하는 광원과, 적색, 녹색, 청색광을 투과시키는 칼라필터를 구비할 수 있다. 예를 들어, 회전판에 적색, 녹색, 청색광을 투과시키는 칼라필터를 설치하고, 회전판을 회전시킴으로써 적색, 녹색, 청색광을 순차적으로 조사할 수 있다.

구동유닛(2)은 복수의 단색광에 대응되도록 색분해된 화상데이터에 따라 복수의 화소(P)를 선택적으로 산란모드와 투과모드로 변환시킨다. 구동유닛(2)은 색분해된 화상데이터와 광원유닛(3)을 동기시키기 위한 타이밍 제어부(21)와, 복수의 화소(P)에 전압을 인가하기 위한 화소구동부(22)를 구비한다. 구동유닛(2)은 계조구동부(23)를 더 구비할 수 있다. 액정층(15)의 산란율은 액정층(15)에 인가되는 전압의 크기에 의존된다. 화상의 계조표현을 위하여 계조구동부(23)는 투명전극(13)(14)에 인가되는 전압의 크기를 조절한다.

상술한 구성에 의한 작용효과를 설명한다.

화상데이터는 각각 적색, 녹색, 청색에 대응되어 색분해된 데이터이다. 타이밍 제어부(21)는 적색, 녹색, 청색 화상 데이터와 광원유닛(3)의 적색, 녹색, 청색광의 발광타이밍을 동기시킨다. 예를 들어, 적색 화상을 표시하고자 하는 경우에는 화소구동부(22)는 광원유닛(3)으로부터 적색광이 조사되는 타이밍에 맞추어 화소(P)가 산란모드가 되도록 제어한다. 적색광은 화소(P)에서 반사되고 이 반사된 광에 의하여 스크린(1)의 정면측(A)에는 적색화상이 표시된다. 중간색은 적색, 녹색, 청색광의 혼합에 의하여 표현될 수 있다. 또 계조구동부(23)에서 액정층(15)에 인가되는 전압을 조절함으로써 계조의 표현이 가능하다. 이와 같이, 광원유닛(3)에서 조사되는 복수의 단색광의 온/오프 타이밍과 동기하여 색분해된 화상데이터에 따라 복수의 화소(P)를 산란모드와 투과모드로 선택적으로 변환시킴으로써 칼라화상을 표시할 수 있다.

상술한 설명에서는 스크린(1)의 정면측(A)에 화상을 표시하는 경우에 대하여 설명하였으나, 표시하고자 하는 색상에 대하여 화소(P)를 투과모드로 변환함으로써 스크린(1)의 배면측(B)에 화상을 표시하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 화상표시장치는 다음과 같은 장점을 가진다.

광원유닛(3)은 단순히 복수의 단색광을 순차적으로 조사하면 되기 때문에 스크린(1)에 정확히 초점을 맞출 필요가 없다. 조사되는 광의 가로세로비를 표시되는 화상의 가로세로비와 정확하게 일치시킬 필요도 없다. 따라서, 광학계의 구성이 매우 간단해진다.

화상을 표시하지 않을 때에는 복수의 화소(P) 모두를 산란모드로 변환하여 스크린(1)을 불투명 상태가 되도록 하거나 복수의 화소(P) 모두를 투과모드로 변환하면 스크린(1)은 투명 상태가 되도록 할 수 있다. 복수의 화소(P) 중에서 일부만을 구동하여 스크린(1)의 원하는 부분에만 화상을 표시하고, 다른 부분은 산란모드 또는 투과모드로 함으로써 불투명상태 또는 투명상태로 할 수 있다. 또, 스크린(1)의 정면측(A)과 배면측(B)에 선택적으로 화상을 표시할 수 있다.

산란모드 또는 투과모드를 이용하여 스크린(1)의 양측(A)(B)에 선택적으로 화상을 표시할 수 있다. 특히 산란모드를 이용하는 경우에는 시야각이 매우 우수하 여 스크린(1)을 틸트된 형태로 설치하더라도 충분한 시야각을 확보할 수 있다. 또, 도 5에 도시된 바와 같이 스크린(1)을 원통형태로 만들고 원통형 스크린(1)의 중앙부에 광원유닛(3)을 설치하여 스크린(1)의 내부 또는 외부에 화상을 표시할 수 있다. 이와 같은 구조의 화상표시장치는 스크린에 화상정보에 따라 변조된 광을 조사하는 일반적인 프로젝터로는 전혀 구현될 수 없다.

상기한 바와 같은 장점을 가지는 본 발명에 따름 화상표시장치는 광고용 화상표시장치(PID : public information display)로서 매우 유용하게 활용될 수 있다.

상기한 바와 같은 본원 발명의 화상표시장치는 반사형 액정표시장치의 칼라구현을 위하여 적용될 수 있다.

도 6을 보면, 몸체(100)에 반사형 액정패널(101)이 설치된다. 반사형 액정패널(101)의 단면구조는 도 2에 도시된 바와 동일하다. 반사형 액정패널(101)은 고분자 분산형 액정(PDLC: polymer dispersed liquid crystal) 또는 고분자 망상 액정(PNLC: polymer networkd liquid crystal)을 이용하여 구성될 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 몸체(100) 내부에는 도 1에 도시된 구동유닛(2)이 설치된다. 광원유닛(3)은 단순히 복수의 단색광을 순차적으로 반사형 액정패널(101)의 표면으로 조사한다. 광원유닛(3)은 몸체(100)에 회동가능하게 지지된 아암(103)에 설치된다. 아암(103)을 회동시킴으로써 광원유닛(3)은 점선으로 도시된 바와 같이 몸체(100)에 접혀진 제1위치와 실선으로 도시된 바와 같이 반사형 액정패널(101)을 조명하기 위하여 세워진 제2위치로 이동된다. 이와 같은 구성에 의하여, 광원유 닛(3)에서 조사되는 복수의 단색광의 온/오프 타이밍과 동기하여 색분해된 화상데이터에 따라 반사형 액정패널(101)의 복수의 화소(P)를 산란모드와 투과모드로 선택적으로 변환시킴으로써 칼라화상을 표시할 수 있다. 이 경우에는 산란모드를 이용하여 반사형 액정패널(101)로부터 반사되는 광에 의하여 화상을 표시한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 반사형 액정패널(101)을 쉬트 형태로 제작할 수 있다. 반사형 액정패널(101)의 일단부는 몸체(100)에 지지된다. 또 반사형 액정패널(101)의 타단부에는 액정패널(101)을 평탄하기 지지하기 위한 지지부재(104)가 마련된다. 반사형 액정패널(101)은 몸체(100)와 지지부재(104)에 회전될 수 있는 구조로 결합되는 것이 바람직하다.

화상을 표시할 때에는 반사형 액정패널(101)을 도 7에 도시된 바와 같이 펼쳐놓고 아암(103)을 세워 광원유닛(3)으로 반사형 액정패널(101)을 조명한다. 휴대할 때에는, 도 8에 도시된 바와 같이 아암(103)을 눕히고 반사형 액정패널(101)을 몸체(100) 둘레로 둥글게 말아서 간편하게 휴대할 수 있다. 참조부호 105는 화상표시장치를 휴대할 때에 지지부재(104)의 단부가 삽입되는 삽입구를 나타낸다. 지지부재(104)의 단부가 삽입구(105)에 삽입되면 액정패널(101)은 몸체(100) 둘레에 감긴 상태로 고정된다.

또, 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 액정패널(101)은 쉬트 형태로 제조되고, 몸체(100)의 내부에는 롤러(120)가 마련된다. 롤러(120)는 몸체(100) 외부로 노출된 노브(110)와 연결된다. 액정패널(101)의 일단부는 롤러(120)에 지지되며, 타단부에는 액정패널(101)을 평탄하기 지지하기 위한 지지부재(104)가 마련된다. 화상을 표시할 때에는 반사형 액정패널(101)을 도 9에 도시된 바와 같이 펼쳐놓고 아암(103)을 세워 광원유닛(3)으로 반사형 액정패널(101)을 조명한다. 휴대할 때에는, 도 10에 도시된 바와 같이 아암(103)을 눕히고 노브(110)를 돌린다. 그러면 롤러(120)가 회전되면서 액정패널(101)이 롤러(120)의 외주에 감긴다. 이와 같은 구성에 의하여 휴대할 때에 액정패널(101)을 몸체(100) 내부에 수용함으로써 액정패널(101)의 손상을 방지할 수 있으며, 휴대성을 향상시킬 수 있다.

종래의 반사형 액정표시장치의 경우에, 칼라화상을 표시하기 위하여 액정층의 일측에 칼라필터가 설치된다. 액정층의 각 화소는 각각 적색, 녹색, 청색에 대응되는 서브화소로 구분되어 있다. 각 서브화소를 개별적으로 제어하여 광원으로부터 조사된 백색광의 투과량 또는 산란량을 조절한 후에 각 서브화소를 통과한 광들을 칼라필터를 통과시켜 혼색시킴으로써 칼라화상을 구현한다. 이와 같은 종래의 평면화상표시장치는 각 화소별로 복수의 서브화소를 형성하고 이들을 개별적으로 제어하여야 하기 때문에 화상표시장치의 구조가 복잡하고 고해상도의 칼라화상표시장치를 구현하기가 매우 어렵다. 또, 광원으로부터 조사되는 광의 일부만을 화상표시에 이용하기 때문에 화상표시장치의 밝기가 저하된다. 하지만, 본 발명에 따른 화상표시장치에 따르면, 복수의 단색광을 순차로 조사하면서 이에 동기되어 반사형 액정패널(101)의 화소를 제어하기 때문에, 칼라필터가 필요없고, 또 화소를 복수의 단색광에 대응되는 서브 화소로 분할할 필요가 없어 고해상도의 화상표시장치를 용이하게 구현할 수 있다. 또, 광원유닛(3)으로서는 복수의 단색광을 순차조사할 수 있기만 하면 점광원으로도 충분하기 때문에 백라이트장치와 같은 광학적으로 복잡 하고 고가격의 면광원 장치를 채용할 필요가 없다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 화상표시장치의 일 실시예의 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 스크린의 단면도.

도 3은 산란모드를 설명하기 위한 스크린의 단면도.

도 4는 투과모드를 설명하기 위한 스크린의 단면도.

도 5는 원통형태의 스크린을 채용한 화상표시장치의 일 예를 도시한 구성도.

도 6은 반사형 액정표시장치에 응용된 본 발명에 따른 화상표시장치의 일 실시예를 도시한 사시도.

도 7은 반사형 액정표시장치에 응용된 본 발명에 따른 화상표시장치의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 8은 도 7에 도시된 화상표시장치의 휴대상태를 도시한 사시도.

도 9는 반사형 액정표시장치에 응용된 본 발명에 따른 화상표시장치의 또 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 10은 도 9에 도시된 화상표시장치의 휴대상태를 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1......스크린 11, 12......투명기판

13, 14......투명전극 15......액정층

151......고분자물질 152......액정

2......구동유닛 21......타이밍 제어부

22......화소구동부 23......계조구동부

3......광원유닛 100......몸체

101......빈사형 액정패널 103......아암

104......지지부재 105......삽입구

110......노브 120......롤러

Claims (4)

1. 산란모드와 투과모드를 갖는 복수의 화소가 배열된 스크린;

   상기 스크린으로부터 이격된 위치에서 상기 스크린으로 복수의 단색광을 순차적으로 조사하는 광원유닛;

   상기 복수의 단색광에 동기되어 색분해된 화상데이터에 따라 상기 복수의 화소를 상기 산란모드와 투과모드로 선택적으로 변환시키는 구동유닛;을 포함하여, 상기 스크린의 표면과 배면에 선택적으로 칼라화상을 표시하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 화소는 고분자 분산형 액정과 고분자 망상 액정 중 어느 하나로 된 액정층과, 상기 액정층에 전압을 인가하기 위한 투명전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 구동유닛은 화상의 계조에 대응되어 상기 투명전극에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 계조구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광원유닛은 상기 스크린의 표면측에 위치되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.

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