KR100835450B1 - 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 다양한 컬러영상신호를 생성하기 위한 사용자 단말과, 상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 신호 처리하여 특정 파장의 적외선 영상신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 출력하기 위한 프로젝터와, 후술하는 제어장치의 제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하기 위한 전자형광장치와, 상기 프로젝터로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 제어신호를 생성하여 상기 전자형광장치에 출력하기 위한 제어장치를 포함함으로써, 다양한 크기, 다양한 해상도, 다양한 형태의 저렴한 디스플레이를 구현할 수 있는 효과가 있다.

전자형광장치, 디스플레이 시스템, 적외선, 프로젝터, 포인터, 레이저

Description

전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템{ELECTRONIC FLUORESCENCE APPARATUS AND DISPLAY SYSTEM WITH THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도.

도 2는 도 1의 전자형광장치의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도.

도 3은 도 1의 전자형광장치의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도.

도 4는 도 2 및 도 3의 수광소자 및 발광소자의 다양한 배치 상태를 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 1의 전자형광장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

도 6은 도 1의 프로젝터의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 개념도.

도 7은 도 1의 프로젝터의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 개념도.

도 8은 도 1의 제어장치의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도.

도 9는 도 1의 제어장치의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도.

도 10은 도 1의 전자형광장치, 프로젝터 및 사용자간의 상대 위치의 다양한 예를 설명하기 위한 도면.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도.

도 12는 도 11의 포인터의 구조와 제어 신호를 설명하기 위한 도면.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

100 : 사용자 단말, 200,200' : 전자형광장치,

300,300' : 프로젝터, 400,400' : 제어장치,

500 : 포인터

본 발명은 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 디스플레이 시스템 환경에서 다양한 크기, 다양한 해상도, 다양한 형태의 저렴한 디스플레이를 구현할 수 있도록 한 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 대형 디스플레이 시스템에서는 비디오 신호를 각각의 발광소자로 전달하기 위하여 주로 매트릭스 형태의 배선과 시분할을 이용하고 있다.

이러한 종래의 시스템의 문제점은 다음과 같다.

첫째, 발광소자가 격자에 배치되어야 하는 것을 포함하여 배치에 있어서 제한이 있다.

둘째, 발광소자로의 배선이 복잡하므로 자유곡면에 발광소자를 배열하거나 공간상에 배열하는 것이 용이하지 않다.

셋째, 발광소자의 배열을 분리하거나 결합하는 것이 용이하지 않고 따라서 장소의 이동, 형태의 변경 등이 용이하지 않다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대형 디스플레이 시스템 환경에서 다양한 크기, 다양한 해상도, 다양한 형태의 저렴한 디스플레이를 구현할 수 있도록 한 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하기 위한 수광모듈; 3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이하기 위한 발광모듈; 및 상기 수광모듈로부터 처리된 프레임 단위의 영상신호를 제공받아 상기 발광모듈에 해당 프레임 단위의 영상신호가 디스플레이될 수 있도록 제어하기 위한 제어모듈을 포함하는 전자형광장치를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 수광모듈은, 인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 특정 파장의 적외선 영상신호의 강도를 감지하는 다수개의 수광소자; 상기 수광소자로부터 감지된 영상신호에서 특정 주파수로 변조된 영상신호를 선별적으로 증폭하는 영상증폭부; 상기 영상증폭부로부터 증폭된 영상신호를 복조하는 영상검파부; 및 상기 영상검파부로부터 복조된 영상신호를 프레임 단위의 영상신호로 적분하는 영상적분부를 포함함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 수광소자는 포토 다이오드 또는 트랜지스터로 이루어진 다.

바람직하게는, 상기 수광소자는 상기 인쇄회로기판의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열된다.

바람직하게는, 상기 영상증폭부는 LC 궤환 고주파 증폭기로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 발광모듈은, 인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 3색광(R,G,B)을 표시하는 다수개의 발광소자; 및 상기 제어모듈의 구동제어신호에 따라 상기 발광소자를 구동하는 발광구동부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 발광소자는 발광 다이오드(LED)로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 발광소자는 상기 인쇄회로기판의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열된다.

바람직하게는, 상기 발광구동부는 상기 제어모듈로부터 출력된 전압제어신호(PWM)에 따라 상기 발광소자의 밝기가 조절되도록 상기 발광소자를 구동한다.

본 발명의 제2 측면은, 다양한 컬러영상신호를 생성하기 위한 사용자 단말; 상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 신호 처리하여 특정 파장의 적외선 영상신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 출력하기 위한 프로젝터; 후술하는 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하기 위한 전자형광장치; 및 상기 프로젝터로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 수광제어신호를 생성하여 상기 전자형광장치에 출력하기 위한 제어장치를 포함하는 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 사용자 단말은 상기 전자형광장치의 전체 동작을 제어하기 위한 제어명령신호를 상기 제어장치에 출력하고, 상기 제어장치는 상기 사용자 단말로부터 출력된 제어명령신호를 제공받아 상기 전자형광장치에 전달함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 프로젝터는, 적외선을 발생하는 적외선 광원; 상기 적외선 광원으로부터 발생된 적외선을 집광하는 집광부; 상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호 및 프레임 싱크신호를 각각 출력하는 영상신호처리부; 상기 집광부를 통과한 적외선을 상기 영상신호처리부로부터 출력된 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호에 따라 영상 처리하여 단색의 영상을 출력하는 디스플레이부; 및 상기 디스플레이부로부터 출력된 단색의 영상을 상기 전자형광장치 쪽으로 확대 투영하는 프로젝션 렌즈를 포함한다.

바람직하게는, 상기 적외선 광원은 고속 점멸 가능한 적어도 하나의 적외선 발광다이오드(IR LED)로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 점멸 주기는 영상신호의 프레임율보다 크게 설정된다.

바람직하게는, 상기 디스플레이부는 액정표시장치(LCD) 또는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 프로젝터는, 적외선 레이저빔을 발생하는 레이저발생부; 상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호, 수평/수직 싱크신호 및 프레임 싱크신호를 각각 출력하는 영상신호처리부; 상기 영상신호처리부로부터 출력된 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호에 따라 상기 레이저발생부로부터 발생된 적외선 레이저빔의 세기를 변조하는 광음향변조부; 및 상기 광음향변조부에서 변조된 빔을 상기 영상신호처리부로부터 출력된 수평/수직 싱크신호에 맞추어 수평과 수직으로 이동하면서 주사시키는 레이저편향부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전자형광장치는, 상기 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하기 위한 수광모듈; 3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이하기 위한 발광모듈; 및 상기 수광모듈로부터 처리된 프레임 단위의 영상신호를 제공받아 상기 발광모듈에 해당 프레임 단위의 영상신호가 디스플레이될 수 있도록 제어하기 위한 제어모듈을 포함한다.

바람직하게는, 상기 수광모듈은, 인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착 되며, 상기 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호의 강도를 감지하는 다수개의 수광소자; 상기 수광소자로부터 감지된 영상신호에서 특정 주파수로 변조된 영상신호를 선별적으로 증폭하는 영상증폭부; 상기 영상증폭부로부터 증폭된 영상신호를 복조하는 영상검파부; 및 상기 영상검파부로부터 복조된 영상신호를 프레임 단위의 영상신호로 적분하는 영상적분부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 발광모듈은, 인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 3색광(R,G,B)을 표시하는 다수개의 발광소자; 및 상기 제어모듈의 구동제어신호에 따라 상기 발광소자를 구동하는 발광구동부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어장치는 하나의 전원선을 통해 상기 전자형광장치의 동작전원 및 다양한 제어신호들을 함께 전송하기 위한 전력구동모듈을 더 포함하며, 상기 전자형광장치는 상기 전력구동모듈로부터 함께 전송된 동작전원 및 다양한 제어신호들 중에서 동작전원을 분리하여 필요한 전원으로 변환하여 공급하기 위한 전원공급모듈을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 제어장치와 상기 전자형광장치간에 무선통신을 위하여 RF 송신모듈 및 RF 수신모듈을 각각 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 전자형광장치는 상기 프로젝터로부터 발생된 적외선 영상신호를 검출하는 방향과 동일한 방향에 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이한다.

바람직하게는, 상기 전자형광장치는 상기 프로젝터로부터 발생된 적외선 영 상신호를 검출하는 방향과 반대되는 방향에 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이한다.

바람직하게는, 상기 전자형광장치는 상기 프로젝터로부터 발생된 적외선 영상신호를 검출하는 방향과 이에 반대되는 방향 모두에 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이한다.

본 발명의 제3 측면은, 키 입력신호에 따라 특정 파장의 적외선 신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 출력하기 위한 포인터; 후술하는 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 포인터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 신호를 검출하여 신호처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하기 위한 전자형광장치; 및 상기 포인터로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 수광제어신호를 생성하여 상기 전자형광장치에 출력하기 위한 제어장치를 포함하는 디스플레이 시스템을 제공하는 것이다.

여기서, 상기 포인터는, 후술하는 제어부의 발광신호에 따라 적외선을 발생하는 적외선 광원; 상기 적외선 광원으로부터 발생된 적외선을 집광하는 집광부; 상기 집광부를 통과한 적외선을 상기 전자형광장치 쪽으로 확대 투영하는 프로젝션 렌즈; 3색광(R,G,B)의 키 입력신호를 출력하는 키입력부; 및 상기 키입력부로부터 출력된 3색광(R,G,B)의 키 입력신호를 제공받아 해당 키 입력신호에 따라 프레임 싱크신호와 발광신호를 순차적으로 출력하는 제어부를 포함함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 제어부로부터 출력된 발광신호는, 상기 키입력부로부터 출력된 3색광(R,G,B)의 키 입력신호에 비례하는 진폭을 가진 특정 주파수로 변조된 파형으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 전자형광장치는, 상기 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 포인터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 신호처리하기 위한 수광모듈; 3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이하기 위한 발광모듈; 및 상기 수광모듈로부터 신호처리된 영상신호를 제공받아 상기 발광모듈에 해당 영상신호가 디스플레이될 수 있도록 제어하기 위한 제어모듈을 포함한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템은 크게, 사용자 단말(100), 전자형광장치(200), 프로젝터(300) 및 제어장치(400)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 사용자 단말(100)은 다양한 컬러영상신호를 생성하기 위한 어플리 케이션(Application)이 내장되어 있으며, 통상적인 개인용 컴퓨터(PC), 노트북(Notebook), 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA) 등으로 구현됨이 바람직하다.

이러한 사용자 단말(100)은 전자형광장치(200)의 전체 동작을 제어하기 위한 제어명령신호를 제어장치(400)를 통해 전자형광장치(200)에 별도로 출력할 수 있다.

즉, 사용자 단말(100)은 컬러영상신호와 별도로 전자형광장치(200) 전체에 어플리케이션 제어명령을 제어장치(400)를 통하여 전달할 수 있다. 이는 전자형광장치(200) 전체를 점멸하거나 모든 모듈의 내부적 파라미터를 설정하거나 모든 모듈의 작동 모드를 전환하는 등의 목적으로 이용된다.

전자형광장치(200)는 제어장치(400)의 제어신호에 따라 프로젝터(300)로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이(Display)하는 기능을 수행한다.

도 2는 도 1의 전자형광장치의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도로서, 크게 수광모듈(210), 발광모듈(220), 전원공급모듈(230) 및 제어모듈(240)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 수광모듈(210)은 제어장치(400)의 수광제어신호에 따라 프로젝터(300)로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영 상신호로 처리하기 위한 것으로서, 다수개의 수광소자(211), 영상증폭부(212), 영상검파부(213) 및 영상적분부(214)로 구성되어 있다.

수광소자(211)는 예컨대, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 적어도 한 면에 장착되어 있으며, 제어장치(400)의 수광제어신호에 따라 프로젝터(300)로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호의 강도를 감지하는 기능을 수행한다.

이러한 수광소자(211)는 포토 다이오드(Photo Diode)로 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 프로젝터(300)로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 수용할 수 있다면 예컨대, 포토 트랜지스터(Photo Transistor)나 기타의 수광소자로 구현할 수도 있다.

상기 포토 다이오드는 특정 파장의 적외선만 통과하도록 필터(Filter)가 내장되어 있어 가시광선에는 반응하지 않으나, 옥외 환경의 경우 태양광으로부터의 적외선을 받게 되므로 이러한 배경 적외선으로부터 프로젝터(300)의 적외선 영상신호를 분리 감지하기 위한 배려가 필요하다. 이러한 목적을 위하여 프로젝터(300)는 고속으로 점멸하는 광원을 이용하고 결과적으로 수광소자(211)에서 받는 적외선의 밝기는 영상신호가 특정 주파수로 변조된 것이다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 수광소자(211)를 인쇄회로기판(PCB)에 장착하였지만, 이에 국한하지 않으며, 면적이 있는 곳이면 어디든지 장착할 수 있다.

영상증폭부(212)는 수광소자(211)로부터 감지된 영상신호에서 특정 주파수 로 변조된 영상신호를 선별적으로 증폭하는 것으로서, 예컨대, LC 궤환 고주파 증폭기로 구현됨이 바람직하다. 즉, 상기 LC 궤환 고주파 증폭기는 상기 포토 다이오드를 통하여 흐르는 전류 신호에서 특정 주파수 이상의 신호만을 선별적으로 증폭하는 하이패스 필터(High Pass Filter)의 기능을 수행한다.

영상검파부(213)는 영상증폭부(212)로부터 증폭된 영상신호를 복조하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 LC 궤환 고주파 증폭기로부터의 출력은 특정 주파수의 진폭 변조 신호이므로 이렇게 진폭 변조된 신호를 복조하기 위한 것이다.

영상적분부(214)는 영상검파부(213)로부터 복조된 영상신호를 프레임 단위의 영상신호로 적분하는 기능을 수행하는 것으로서, 한 프레임 시간동안 적분되어 제어모듈(240)의 A/D 입력포트로 전달된다.

발광모듈(220)은 3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이(Display)하기 위한 것으로서, 다수개의 발광소자(221) 및 발광구동부(223)로 구성되어 있다.

여기서, 발광소자(221)는 예컨대, 인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되어 있으며, 3색광(R,G,B)을 표시하는 기능을 수행한다.

이러한 발광소자(221)는 예컨대, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)로 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 램프(Lamp)와 같은 발광소자를 사용할 수 있으며, 더 나아가 모터나 솔레노이드 등을 이용한 기계적 표시소자를 이용할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 발광소자(221)를 인쇄회로기판(PCB)에 장 착하였지만, 이에 국한하지 않으며, 면적이 있는 곳이면 어디든지 장착할 수 있다.

발광구동부(223)는 제어모듈(240)의 구동제어신호에 따라 다수개의 발광소자(221)를 구동하기 위한 것으로서, 각각의 발광 다이오드(LED)를 예컨대, 정전류 구동하기 위한 복수개의 LED 드라이버(Driver)로 구성됨이 바람직하다.

이때, 각각의 LED 드라이버로의 신호는 제어모듈(240)내의 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 모듈(미도시)의 출력으로, 제어모듈(240)은 내부 프로그램에서 각각의 펄스 폭 변조(PWM) 모듈의 듀티비를 조절함으로써 각각의 발광 다이오드(LED)의 밝기를 조절할 수 있다.

결론적으로, 발광구동부(223)는 제어모듈(240)로부터 출력된 전압제어신호(PWM)에 따라 발광소자(221)의 밝기가 조절되도록 발광소자(221)를 구동함이 바람직하다.

전원공급모듈(230)은 하나의 전원선을 통해 후술하는 제어장치(400)의 전력구동부(430)로부터 함께 전송된 동작전원 및 수광제어신호를 비롯한 다양한 제어신호들 중에서 동작전원을 분리하여 전자형광장치(200)의 각 모듈에 필요한 전원으로 변환하여 공급하기 위한 것으로서, 예컨대, 통상의 정류 및 정전압회로 등으로 구성됨이 바람직하다.

이때, 수광제어신호를 비롯한 다양한 제어신호들을 상기 전원선을 이용하여 전송하는 것은 제어장치(400)와 전자형광장치(200)간의 배선을 두 가닥으로 최소화하기 위함이며, 낮은 밀도의 데이터를 전원선을 이용하여 전송하는 기술은 통상 적으로 널리 알려진 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 적용된 전원공급모듈(230)은 제어장치(400)의 전력구동부(430)로부터 동작전원을 제공받도록 구성하였지만, 이에 국한하지 않으며, 제어장치(400)와 별도로 전자형광장치(200)의 각 모듈에 필요한 전원을 제공할 수 있도록 마련될 수도 있다.

제어모듈(240)은 제어장치(400)로부터 출력된 수광제어신호에 따라 수광모듈(210)로부터 처리된 프레임 단위의 영상신호를 제공받아 발광모듈(220)에 해당 프레임 단위의 영상신호가 디스플레이(Display)될 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.

상기와 같이 구성된 전자형광장치(200)는 제어장치(400)로부터 3색광(R,G,B)의 수광 명령 즉, 수광제어신호를 제공받은 순간에 프로젝터(300)로부터 발생된 적외선 영상신호의 강도를 감지하여 발광소자(221) 즉, 3색광(R,G,B)의 발광 다이오드(LED) 각각의 밝기를 결정한다. 이러한 일련의 과정은 영상의 매 프레임마다 반복되고, 결과적으로 전자형광장치(200)에는 사용자 단말(100)에서 전송한 동영상이 표시된다.

도 3은 도 1의 전자형광장치의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도로서, 도 2의 전자형광장치(200)와 비교하여 전원공급모듈(230)을 제외한 다른 모듈들은 모두 동일한 구성으로 이에 대한 상세한 설명은 도 2의 설명을 참조하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전자형광모듈(200)은 동작전원과 제어신호들을 두 선을 이용하여 제공받는다. 그러나, 어플리케이션이나 디스플레이 디자인에 따라서는 배선을 완전히 배제하는 것이 필요할 경우가 있다.

예컨대, 원판 형태의 전자형광장치(200)를 다수 준비하여 이들을 바닥에 뿌리고 프로젝터(300)로 적외선 영상신호를 투사함으로써, 대형 디스플레이가 설치되는 환경을 생각할 수 있다. 이러한 사용을 위해서는 배선을 완전히 배제함이 필요하다.

즉, 이러한 목적을 달성하기 위하여 전원공급모듈(230) 대신에 전자형광장치(200') 내부에 각 모듈에 필요한 전원을 공급하기 위한 예컨대, 휴대용 건전지(Battery)와 같은 별도의 전원공급모듈(230')을 구비하고, 전자형광장치(200')와 제어장치(400', 도 9 참조)간의 무선통신을 위한 RF 수신모듈(250)을 구비한다. 이에 따라, RF 수신모듈(250)을 통해 제어장치(400')로부터 출력된 수광제어신호를 비롯한 다양한 제어신호들을 무선으로 제공받아 제어모듈(240)로 전달할 수 있다.

도 4는 도 2 및 도 3의 수광소자 및 발광소자의 다양한 배치 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 다수개의 수광소자(211) 및 발광소자(221)는 예컨대, 인쇄회로기판(PCB)의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열될 수 있다.

예컨대, 도 4의 (a)는 인쇄회로기판(PCB)의 동일면 즉, 전면 또는 후면에 다수개의 수광소자(211)와 발광소자(221)를 교대로 배치한 것이고, 도 4의 (b)는 인쇄회로기판(PCB)의 양면 즉, 전면과 후면에 다수개의 수광소자(211)와 발광소자(221)를 서로 대향되게 교대로 배치한 것이며, 도 4의 (c)는 인쇄회로기판(PCB)의 양면 즉, 전면과 후면 모두에 다수개의 수광소자(211)와 발광소자(221)를 교대로 서로 대향되게 각각 배치한 것이다.

이러한 배치 방식은 디스플레이의 디자인에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 예컨대, 디스플레이의 목적에 따라 전자형광장치(200)가 공의 형태를 가질 수 있고 공이 사방으로부터 신호를 받고 사방으로 균일하게 발광을 할 필요가 있다. 이러한 목적을 위하여 전자형광장치(200)는 사방으로 향하는 수광소자(211)를 병렬로 둘 수 있으며, 발광소자(221)도 사방으로 향하도록 병렬로 구성할 수 있다.

도 5는 도 1의 전자형광장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도로서, 별다른 설명이 없는 한 제어모듈(240, 도 2 참조)이 주체가 되어 수행함을 밝혀둔다.

도 5를 참조하면, 내부적으로 각 발광소자(221, 도 2 참조)의 밝기를 설정하는 레지스터(PWM_R, PWM_G, PWM_B), 수광모듈(210, 도 2 참조)에서 읽은 값을 발광소자(221)의 밝기 값으로 변환하기 위한 변환 함수(f, g, h), 증폭도를 나타내는 레지스터(G_R, G_G, G_B), 현재 수광모듈(210)로부터 읽은 값을 나타내는 적외선(IR) 등의 레지스터를 가진다.

먼저, 전자형광장치(200)에 전원인가 후 포트 초기화, 레지스터 초기 화(PWM_R=0, PWM_G=0, PWM_B=0) 등의 초기화 작업을 수행하고, 이어서 제어 명령 읽기를 시작으로 명령 처리 루프로 들어간다. 상기 명령 처리 루프에서 모든 정의된 명령을 순차적으로 점검하고, 그에 따른 작업을 실행한다. 도 5에서는 가장 기본적인 명령의 처리만을 나타내고 있다.

즉, 조정(Calibrate) 명령은 각 전자형광장치(200)의 수광모듈(210)의 증폭도를 조정하기 위한 명령으로서, 디스플레이의 설치 단계에 프로젝터(300)는 최대 밝기의 균일한 영상 출력을 유지한 상태에서 사용자 단말(100)은 이 조정 명령을 모든 전자형광장치(200)에 보낸다.

이에 응답하여 각각의 전자형광장치(200)는 수광모듈(210)의 증폭도를 조절하여 적외선(IR)의 값이 1이 되도록 한다. 이 과정은 프로젝터(300)와 개개의 전자형광장치(200)간의 거리가 일정하지 않고, 거리에 따라 수광모듈(210)의 출력이 크게 영향을 받게 되므로 필수적인 절차이다.

또한, Sample-R 명령은 제어장치(400)가 프로젝터(300)로부터의 프레임 싱크신호에 대응하여 발생되는 명령이다. 이 명령에 대답하여 전자형광장치(200)는 수광모듈(210)로부터의 현재 값 적외선(IR)을 읽고, 이 값이 미리 설정된 역치인 IR_min을 넘으면 적외선(IR)을 이용하여 PWM_R 값을 설정한다.

여기서, 미리 설정된 역치를 넘을 때만 PWM_R 값을 설정하는 것은 그림자에 의한 적외선 신호의 일시 차단 문제를 해결하기 위함이다. 프로젝터(300)와 전자형광장치(200)사이에 일시적으로 장애물이 있게 되면, 수광모듈(210)이 읽는 적외선(IR) 값은 0이 된다. 이 값을 그대로 이용하게 되면 전자형광장치(200)에는 장 애물에 의한 그림자가 발생하게 된다.

반면에, 적외선(IR) 값이 특정 역치 이상일 때만 PWM_R 값을 설정하게 되면, 그림자가 생길 부분은 그림자가 생기기 이전 밝기를 그대로 유지하게 되고, 장애물이 제거되면 다시 프로젝터(300)로부터의 적외선 영상신호를 반영하게 된다. 적외선 영상이 비교적 천천히 변하는 경우 이러한 방법을 이용하여 그림자 문제를 극복할 수 있다.

한편, 어플리케이션과 디스플레이의 디자인에 따라서 장애물에 의한 그림자가 문제가 되지 않을 수 있다. 이러한 경우에는 IR_min을 0으로 설정함으로써, 그림자가 생기기 이전 영상을 유지하는 특성을 비활성화할 수 있다.

또한, Sample-G, Sample_B 명령은 Sample-R 명령과 같은 목적과 기능을 가지며 단지 녹색 또는 청색 신호를 전달하기 위한 점만이 다르다.

그리고, Set-G_R 명령은 사용자 단말(100)로부터 제어장치(400)를 통하여 전달되는 어플리케이션 제어 명령으로서 전술한 G_R 레지스터 값을 설정하는 명령이다. Read-Param은 제어 명령 포트로부터 하나의 파라미터값을 읽는 작업을 나타낸다.

한편, 발광소자(221) 즉, 발광 다이오드(LED)의 밝기 조절은 내장된 펄스 폭 변조(PWM) 모듈의 듀티비를 변경함으로써 가능하고 펄스 폭 변조(PWM) 모듈은 프로그램의 실행과 독립적으로 발광 다이오드(LED)의 점멸을 실행한다.

그리고, 프로젝터(300)는 사용자 단말(100)로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 신호 처리하여 특정 파장의 적외선 영상신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 제어장치(400)로 출력하는 기능을 수행한다.

즉, 프로젝터(300)는 3색광(R,G,B) 각각의 프레임을 순차적으로 적외선을 이용하여 전자형광장치(200)로 투사한다. 동시에 매 프레임의 시작을 알리는 프레임 싱크신호를 제어장치(400)로 전송하고, 제어장치(400)는 프레임 싱크신호에 대응하여 수광 명령 즉, 수광제어신호를 모든 전자형광장치(200)로 동시에 전송한다.

이때, 영상신호를 전달하기 위한 적외선은 가시광선과 분리가 용이한 파장이어야 하고 현실적인 개발의 편의를 위하여 예컨대, 적외선 리모컨 도는 IrDA 등에서 이용하고 있는 850nm 또는 950nm 등의 파장을 이용할 수 있다.

도 6은 도 1의 프로젝터의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 개념도로서, 적외선 프로젝터의 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 적외선 프로젝터(300)는 적외선 광원(310), 집광부(320), 영상신호처리부(330), 디스플레이부(340) 및 프로젝션 렌즈(350)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 적외선 광원(310)은 적외선을 발생하기 위한 것으로서, 고속 점멸 가능한 적어도 하나의 고출력 적외선 발광다이오드(IR LED)로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 적외선 램프와 기계적 또는 전자적 셔터를 결합하여 구현할 수도 있다. 이 경우 적외선 파장 대역이 넓어서 그 열에 의하여 디스플레이부(340)가 손상될 수 있으므로, 전자형광장치(200)의 수광 대역을 벗어 난 적외선을 걸러내기 위한 필터가 적외선 광원과 디스플레이부(340) 사이에 필요하다.

즉, 고속 점멸 적외선 광원을 이용하는 것은 태양광과 같은 주변 광원에서의 적외선으로부터 프로젝터(300)의 영상신호의 분리를 용이하게 하기 위함이다. 이러한 목적을 위하여 점멸 주기는 영상신호의 프레임율보다는 충분히 크고 전자형광장치(200)의 수광모듈(210)이 처리하기에 부담이 되지 않는 범위에서 정할 수 있다. 또한, 소자 선택의 편의를 위하여 적외선 리모컨에서 약 40kHz 내외를 이용하고 있는 점을 고려하여 약 10kHz 내지 100kHz 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.

집광부(320)는 적외선 광원(310)으로부터 발생된 적외선을 집광하여 디스플레이부(340)로 전달하는 기능을 수행한다. 이러한 집광부(320)는 광학적 집광 렌즈로 구현됨이 바람직하다.

영상신호처리부(330)는 사용자 단말(100)로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호를 발생하여 디스플레이부(340)로 출력함과 동시에 프레임 싱크신호를 발생하여 제어장치(400)로 출력하는 기능을 수행한다.

디스플레이부(340)는 집광부(320)를 통과한 적외선을 영상신호처리부(330)로부터 출력된 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호에 따라 영상 처리하여 단색의 영상을 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 사용자 단말(100)로부터의 3색광(R,G,B) 프레임을 순차적으로 표시한다.

이러한 디스플레이부(340)는 통상의 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)로 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 단색 영상을 출력할 수 있는 다른 소자 예컨대, 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 일렉트로 루미네센스(Electro-Luminescence, EL) 표시장치 또는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micro-mirror Device, DMD) 등으로 구현할 수도 있다.

한편, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)는 반사형 소자이므로 이를 이용한 프로젝터에서와 같이 광원의 위치가 변경되어야 하고 효과적인 반사각을 실현하기 위하여 거울 또는 프리즘을 추가하여야 함은 자명하다.

프로젝션 렌즈(350)는 디스플레이부(340)로부터 출력된 단색의 영상을 전자형광장치(200) 쪽으로 확대 투영하는 기능을 수행한다.

한편, 전술한 구성에서 적외선 광원(310)을 제외한 나머지 부분은 한 개의 액정표시장치(LCD)를 이용하는 일반적인 프로젝터(Projector)와 거의 동일하므로 차이점만을 기술한다.

즉, 기존의 한 개의 액정표시장치(LCD)를 이용한 프로젝터의 경우 3색광(R,G,B) 프레임을 순차 투사하기 위하여 프레임과 동조된 컬러휠을 이용하거나 발광 다이오드(LED) 광원을 이용하는 경우 3색광(R,G,B)의 발광 다이오드(LED)를 순차적으로 프레임에 동조하여 점멸한다.

그러나, 본 발명에 적용된 적외선 프로젝터(300)의 경우 3색광(R,G,B) 프레임 모두 동일한 적외선으로 투사하고 동조는 전자형광장치(200)와 맞추게 되므로 프로젝터(300)의 내부에는 컬러휠이나 3색 광원이 필요하지 않다. 그 대신 프레임 싱크신호를 외부로 출력하여 제어장치(400)를 통하여 전자형광장치(200)로 전달한다.

전술한 바와 같이 구성된 적외선 프로젝터(300)를 이용하는 것이 구현의 편의성에서 유리하나 이러한 방식의 프로젝터(300)를 이용할 경우 전자형광장치(200)가 프로젝터(300)의 초점에 위치하여야 하는 제한이 있다.

이에 따라, 전자형광장치(200)가 평면에 배열될 경우에는 이러한 점이 문제가 되지 않고, 곡면에 배열될 경우에도 프로젝터(300)의 초점 깊이가 수용할 수 있는 범위에 들면 문제가 되지 않는다. 반면, 전자형광장치(200)가 평면을 벗어나 지극히 불규칙하게 배열될 경우, 예를 들어 나무에 잎이 달려 있는 것과 같이 배열될 경우 프로젝터(300)의 초점 문제는 근본적 문제가 될 수 있다.

도 7은 도 1의 프로젝터의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 개념도로서, 전술한 문제를 해결하기 위하여 도 6에 도시된 바와 같은 프로젝터(300)를 대치할 수 있는 적외선 레이저 프로젝터(300')의 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 적외선 레이저 프로젝터(300')는 레이저발생부(360), 영상신호처리부(370), 광음향변조부(380) 및 레이저편향부(390)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 레이저발생부(360)는 적외선 레이저빔을 발생하는 기능을 수행한다.

영상신호처리부(370)는 사용자 단말(100)로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호를 생성하여 광음향변조부(380)로 출력하고, 수평/수직 싱크신호(H-Sync/V-Sync)를 생성하여 레이저편향부(390)로 출력하며, 프레임 싱크신호를 생성하여 제어장치(400)로 출력하는 기능을 수행한다.

광음향변조부(Accusto-Optical Modulator, AOM)(380)는 영상신호처리부(370)로부터 출력된 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호에 따라 레이저발생부(360)로부터 발생된 적외선 레이저빔의 세기를 변조하여 레이저편향부(390)로 출력하는 기능을 수행한다.

레이저편향부(390)는 광음향변조부(380)에서 변조된 빔을 영상신호처리부(370)로부터 출력된 수평/수직 싱크신호(H-Sync/V-Sync)에 맞추어 수평과 수직으로 이동하면서 주사시키는 기능을 수행한다.

이러한 레이저편향부(390)는 통상의 X-미러(Mirror)와 Y-미러(Mirror) 등으로 구현됨이 바람직하다.

전술한 바와 같이 구성된 적외선 레이저 프로젝터(300')는 레이저의 순차적 주사를 이용한 기존의 프로젝터와 비교하여 영상신호를 이용하여 레이저의 광량을 광음향변조부(AOM)(380)로 가변하고, 레이저편향부(390)의 X-미러(Mirror)와 Y-미러(Mirror)를 이용하여 레이저빔을 순차 주사하는 것은 동일하며, 차이점은 광원으로 적외선 레이저를 사용한다는 점, 영상신호처리부(370)에서 프레임 싱크신호를 제어장치(400)로 출력하여 주어야 한다는 점이 다르다. 이러한 적외선 레이저 프로젝터(300')를 이용할 경우 초점 문제를 근본적으로 피할 수 있고, 이에 따라 디스플레이 디자인에 더 큰 자유도를 가질 수 있다.

그리고, 제어장치(400)는 프로젝터(300)로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 소정의 수광제어신호를 생성하여 전자형광장치(200)에 출력하는 기능을 수행한다.

도 8은 도 1의 제어장치의 일 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도로서, 제어장치(400)는 입력모듈(410), 전력구동모듈(430) 및 제어모듈(450)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 입력모듈(410)은 사용자에 의한 제어 명령을 수행하기 위한 키 입력신호를 출력하는 기능을 수행한다.

전력구동모듈(430)은 하나의 전원선을 통해 전자형광장치(200)의 동작전원 및 수광제어신호를 비롯한 다양한 제어신호들을 함께 전송하는 기능을 수행한다.

이러한 전력구동모듈(430)은 전자형광장치(200)에 병렬로 동작전원을 공급함과 아울러 수광제어신호를 비롯한 다양한 제어신호들을 전자형광장치(200)로 전달하기 위하여 예컨대, CMOS 파워 드라이버(Power Driver)로 구현됨이 바람직하다.

이러한 CMOS 파워 드라이버는 제어모듈(450)로부터의 이진 신호에 따라 그 출력을 전원으로 연결하거나 그라운드로 연결한다. 각각의 제어신호의 물리적인 신호전달 방식은 어플리케이션이 필요로 하는 프레임율에 따른 수광 명령을 충분히 빠르게 전달할 수 있으면 어떤 방식을 이용해도 무방하다.

또한, 구현의 편의를 위하여 고속 UART를 이용할 수 있다. 반면, 제어모듈(450)로부터 상기 CMOS 파워 드라이버로 전달되는 신호는 대부분의 시간 동안 1의 값을 유지하고, 짧은 시간동안만 0을 유지하여야 한다. 이는 상기 CMOS 파워 드라이버의 출력이 배열의 전원을 공급하는 역할을 동시에 수행하고, 신호의 인코딩에서 0의 시간은 전원의 "블랙-아웃(black-out)"기간을 의미하기 때문이다.

이러한 목적을 위하여 기존의 IrDA에서 이용하는 펄스코딩방식을 이용하는 것이 바람직하다. 펄스 코딩에서는 일정 간격의 시간슬롯에서 짧은 펄스의 유무를 이용하여 이진 신호를 전달한다. 상기 CMOS 파워 드라이버는 평상시에는 "온(ON)"을 유지하고 펄스 코딩 방식에 따라 펄스를 출력하여야 할 경우 짧은 시간동안 "오프(OFF)"함으로써 전원 공급과 신호 전달 목적을 모두 달성할 수 있다.

제어모듈(450)은 프로젝터(300)(300')로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 수광제어신호를 생성하여 전력구동모듈(430)로 출력하는 기능을 수행한다.

이러한 제어모듈(450)은 프로젝터(300)(300')로부터 프레임 싱크신호에 대응하여 수광 명령 즉, 수광제어신호를 발생시키고, 사용자 단말(100)로부터 어플리케이션 제어 명령을, 자체 유저 인터페이스(User Interface) 즉, 입력모듈(410)로부터 사용자 제어 명령을 제공받아 각각의 명령의 우선 순위에 따라 전력구동모듈(430) 즉, CMOS 파워 드라이버로 전달한다.

또한, 어플리케이션 제어 명령의 예는 도 1의 설명에서 예시하였고, 사용자 제어 명령의 예는 어플리케이션 제어 명령의 예를 포함하며, 그 외에 전원을 공급 또는 차단하는 신호 등을 포함한다.

도 9는 도 1의 제어장치의 다른 예를 구체적으로 설명하기 위한 블록 구성도로서, 도 8과 비교하여 전력구동모듈(430)을 제외한 다른 모듈들은 모두 동일한 구성으로 이에 대한 상세한 설명은 도 8의 설명을 참조하기로 한다.

즉, 전력구동모듈(430) 대신에 도 3에 도시된 전자형광장치(200')의 RF 수신모듈(250)과의 무선통신을 위하여 RF 송신모듈(460)이 제어장치(400')의 제어모듈(450)에 연결되어 있다.

도 10은 도 1의 전자형광장치, 프로젝터 및 사용자간의 상대 위치의 다양한 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 10의 (a)는 프로젝터(300)(300')가 디스플레이의 관람자와 같은 방향에 있는 경우를 나타낸 것이고, 도 10의 (b)는 프로젝터(300)(300')가 디스플레이의 관람자와 서로 반대 방향에 있는 경우를 나타낸 것이며, 또는 이러한 전형적인 상대 위치를 벗어나 도 10의 (c)에서와 같이 임의의 상대 위치를 가질 수도 있다. 이러한 각각의 디스플레이 디자인에 따라서 도 4에 도시된 각각의 수광소자(211) 및 발광소자(221)의 위치가 결정된다.

(제2 실시예)

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 12는 도 11의 포인터의 구조와 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.

우선, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템은, 도 6 및 도 7에 도시된 프로젝터(300)(300')를 이용하여 사용자 단말(100, 도 1 참조)로부터 전송되는 컬러영상신호를 전자형광장치(200)(200')(도 2,3 참조)로 전달하는 대신 사용자가 포인터(500)를 사용하여 펜이나 붓으로 스크린에 그림을 그리듯이 전자형광장치(200)(200')에 인터랙티브하게 그림을 그리는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 적용된 사용자 단말(100)과 프로젝터(300)(300') 대신에 포인터(500)가 사용된다. 포인터(500)는 내부의 제어에 의해 지정된 색상을 전자형광장치(600)에 전달하기 위하여 적외선 광원의 밝기를 변화시키면서 제어장치(700)로 프레임 싱크신호를 전송한다.

이를 구체적으로 도 11 및 도 12를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자형광장치를 구비한 디스플레이 시스템은, 크게 포인터(500), 전자형광장치(600) 및 제어장치(700)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 포인터(500)는 소정의 키 입력신호에 따라 특정 파장의 적외선 신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 출력하는 기능을 수행한다.

이러한 포인터(500)는 적외선 광원(510), 집광부(520), 프로젝션 렌즈(530), 키입력부(540) 및 제어부(550)를 포함하여 이루어진다.

적외선 광원(510)은 제어부(550)의 발광신호에 따라 적외선을 발생하는 기능을 수행한다.

집광부(520)는 적외선 광원(510)으로부터 발생된 적외선을 집광하여 프로젝 션 렌즈(530)로 전달하는 기능을 수행한다.

프로젝션 렌즈(530)는 집광부(520)를 통과한 적외선을 전자형광장치(600) 쪽으로 확대 투영하는 기능을 수행한다.

키입력부(540)는 3색광(R,G,B)의 키 입력신호를 제어부(550)로 출력하는 기능을 수행한다.

제어부(550)는 키입력부(540)로부터 출력된 3색광(R,G,B)의 키 입력신호를 제공받아 해당 키 입력신호에 따라 프레임 싱크신호와 발광신호를 순차적으로 출력하는 기능을 수행한다.

이때, 제어부(550)로부터 출력된 발광신호는 키입력부(540)로부터 출력된 3색광(R,G,B)의 키 입력신호에 비례하는 진폭을 가진 특정 주파수로 변조된 파형으로 이루어짐이 바람직하다.

전술한 바와 같이 구성된 포인터(500)의 동작을 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하면, 제어부(550)는 키입력부(540)로부터 온(ON) 스위치 값을 읽고 그 값이 '1'이면, 도 12의 아래 부분에 나타낸 바와 같은 신호를 발생시킨다.

즉, 적색(R) 싱크 신호를 출력하고 이어서 키입력부(540)로부터 적색(R) 값을 읽어 적색(R) 값에 비례하는 진폭을 가지고 특정 주파수로 변조된 파형을 적외선(IR) 광원으로 일정 시간 출력한다. 이 과정을 녹색(G)과 청색(B)에 대하여도 반복한다. 이러한 일련의 과정을 키입력부(540)의 온(ON) 스위치 값이 '1'인 동안 계속 반복한다.

전자형광장치(600)는 제어장치(700)의 수광제어신호에 따라 포인터(500)로 부터 발생된 특정 파장의 적외선 신호를 검출하여 신호처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이(Display)하는 기능을 수행한다.

제어장치(700)는 포인터(500)로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 수광제어신호를 생성하여 전자형광장치(600)에 출력하는 기능을 수행한다.

전술한 본 발명에 따른 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전자형광장치 및 이를 구비한 디스플레이 시스템에 따르면, 발광소자로의 영상신호 전달을 광학적으로 병렬 수행하게 되어 대형 디스플레이의 구조를 단순화시키고 이에 따라 디스플레이의 디자인 및 설치에 큰 편의를 줄 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전자형광장치를 이용하여 다양한 크기, 다양한 해상도, 다양한 형태의 디스플레이를 구현할 수 있고, 전원선의 연결만이 필요하므로 여러 개의 전자형광장치를 사슬형태로 준비하고 디스플레이의 설치에 이용할 수도 있을 뿐만 아니라, 양면을 통하여 전원을 공급할 수 있는 유연한 벽지에 다수의 전자형광장치를 부착하고 이러한 벽지를 이용하여 디스플레이를 용이하게 디 자인할 수도 있으며, 이러한 예를 포함하여 본 발명은 대형 디스플레이를 보다 다양한 방법과 형태로 구현 가능하게 함으로써 기존 대형 디스플레이의 정형성을 깨는 혁신적인 대형 디스플레이의 디자인을 가능하게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기존의 대형 디스플레이는 발광소자보다 발광소자로 신호를 전달하는 회로의 비중이 크고 이러한 회로는 하나의 집적회로로 구현하기 용이하지 않으므로 대량 생산에 많은 비용이 필요하지만, 본 발명에서는 디스플레이를 구현하기 위한 대부분의 비용이 전자형광장치를 제작하는데 있으며, 전자형광장치는 하나의 집적회로(IC)로 집적화 가능하므로 전자형광장치가 집적회로(IC)화되어 대량생산될 경우 대형 디스플레이의 제작비용을 현저히 낮출 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 대형 디스플레이 제작비용의 감소와 혁신적으로 다양한 형태의 대형 디스플레이의 디자인이 가능하게 됨으로써, 대형 디스플레이에 대한 수요를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 발광소자의 위치를 미리 결정하지 않아도 되므로 발광소자간의 간격이 일정할 필요가 없고 전체 시스템의 재 설계 없이 소자의 배열을 임의로 변경할 수 있다. 예를 들어 바둑판 형태의 배열, 벌집모양의 배열, 무작위 위치의 배열 등으로의 변경을 전체 시스템의 재 설계 없이 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 시스템에 사용하는 적외선 프로젝터의 해상도가 허락하는 범위 내에서 자유로이 디스플레이의 해상도를 바꿀 수 있다. 예를 들어, 초기에 100×100의 배열로 시작해서 200×100으로 확장하는 것은 단순히 발광소자를 추가함으로써 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 구면과 같이 자유로운 형태의 건축면 상의 디스플레이, 발 형태의 디스플레이, 모빌 형태의 디스플레이, 바닥 타일 형태의 디스플레이 등의 구현이 용이하다.

Claims (34)

1. 외부로부터 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하기 위한 수광모듈;

   상기 수광모듈로부터 처리된 프레임 단위의 영상신호에 대응되도록 3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이하기 위한 발광모듈; 및

   상기 수광모듈로부터 처리된 프레임 단위의 영상신호를 제공받아 상기 발광모듈에 해당 프레임 단위의 영상신호가 디스플레이될 수 있도록 제어하기 위한 제어모듈을 포함하는 전자형광장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 수광모듈은,

   인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 특정 파장의 적외선 영상신호의 강도를 감지하는 다수개의 수광소자;

   상기 수광소자로부터 감지된 영상신호에서 특정 주파수로 변조된 영상신호를 선별적으로 증폭하는 영상증폭부;

   상기 영상증폭부로부터 증폭된 영상신호를 복조하는 영상검파부; 및

   상기 영상검파부로부터 복조된 영상신호를 프레임 단위의 영상신호로 적분하는 영상적분부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 수광소자는 포토 다이오드 또는 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 수광소자는 상기 인쇄회로기판의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 영상증폭부는 LC 궤환 고주파 증폭기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 발광모듈은,

   인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 3색광(R,G,B)을 표시하는 다수개의 발광소자; 및

   상기 제어모듈의 구동제어신호에 따라 상기 발광소자를 구동하는 발광구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 발광소자는 발광 다이오드(LED)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 발광소자는 상기 인쇄회로기판의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 발광구동부는 상기 제어모듈로부터 출력된 전압제어신호(PWM)에 따라 상기 발광소자의 밝기가 조절되도록 상기 발광소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 전자형광장치.
10. 다양한 컬러영상신호를 생성하기 위한 사용자 단말;

    상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 신호 처리하여 특정 파장의 적외선 영상신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 출력하기 위한 프로젝터;

    후술하는 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하기 위한 전자형광장치; 및

    상기 프로젝터로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 수광제어신호를 생성하여 상기 전자형광장치에 출력하기 위한 제어장치를 포함하는 디스플레이 시스템.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 사용자 단말은 상기 전자형광장치의 전체 동작을 제어하기 위한 제어명령신호를 상기 제어장치에 출력하고,

    상기 제어장치는 상기 사용자 단말로부터 출력된 제어명령신호를 제공받아 상기 전자형광장치에 전달하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 프로젝터는,

    적외선을 발생하는 적외선 광원;

    상기 적외선 광원으로부터 발생된 적외선을 집광하는 집광부;

    상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호 및 프레임 싱크신호를 각각 출력하는 영상신호처리부;

    상기 집광부를 통과한 적외선을 상기 영상신호처리부로부터 출력된 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호에 따라 영상 처리하여 단색의 영상을 출력하는 디스플레이부; 및

    상기 디스플레이부로부터 출력된 단색의 영상을 상기 전자형광장치 쪽으로 확대 투영하는 프로젝션 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 적외선 광원은 고속 점멸 가능한 적어도 하나의 적외선 발광다이오드(IR LED)로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 적외선 광원의 점멸 주기는 영상신호의 프레임율보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 디스플레이부는 액정표시장치(LCD) 또는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
16. 제 10 항에 있어서, 상기 프로젝터는,

    적외선 레이저빔을 발생하는 레이저발생부;

    상기 사용자 단말로부터 생성된 컬러영상신호를 제공받아 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호, 수평/수직 싱크신호 및 프레임 싱크신호를 각각 출력하는 영상신 호처리부;

    상기 영상신호처리부로부터 출력된 3색광(R,G,B) 프레임 순차신호에 따라 상기 레이저발생부로부터 발생된 적외선 레이저빔의 세기를 변조하는 광음향변조부; 및

    상기 광음향변조부에서 변조된 빔을 상기 영상신호처리부로부터 출력된 수평/수직 싱크신호에 맞추어 수평과 수직으로 이동하면서 주사시키는 레이저편향부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
17. 제 10 항에 있어서, 상기 전자형광장치는,

    상기 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 프레임 단위의 영상신호로 처리하기 위한 수광모듈;

    3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이하기 위한 발광모듈; 및

    상기 수광모듈로부터 처리된 프레임 단위의 영상신호를 제공받아 상기 발광모듈에 해당 프레임 단위의 영상신호가 디스플레이될 수 있도록 제어하기 위한 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 수광모듈은,

    인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 상기 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 프로젝터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호의 강도를 감지하는 다수개의 수광소자;

    상기 수광소자로부터 감지된 영상신호에서 특정 주파수로 변조된 영상신호를 선별적으로 증폭하는 영상증폭부;

    상기 영상증폭부로부터 증폭된 영상신호를 복조하는 영상검파부; 및

    상기 영상검파부로부터 복조된 영상신호를 프레임 단위의 영상신호로 적분하는 영상적분부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 수광소자는 포토 다이오드 또는 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 수광소자는 상기 인쇄회로기판의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
21. 제 18 항에 있어서, 상기 영상증폭부는 LC 궤환 고주파 증폭기로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
22. 제 17 항에 있어서, 상기 발광모듈은,

    인쇄회로기판(PCB)의 적어도 한 면에 장착되며, 3색광(R,G,B)을 표시하는 다수개의 발광소자; 및

    상기 제어모듈의 구동제어신호에 따라 상기 발광소자를 구동하는 발광구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 발광소자는 발광 다이오드(LED)로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
24. 제 22 항에 있어서, 상기 발광소자는 상기 인쇄회로기판의 전면, 후면 또는 전후면 중 어느 하나의 면에 규칙 또는 불규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
25. 제 22 항에 있어서, 상기 발광구동부는 상기 제어모듈로부터 출력된 전압제 어신호(PWM)에 따라 상기 발광소자의 밝기가 조절되도록 상기 발광소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
26. 제 10 항에 있어서, 상기 제어장치는 하나의 전원선을 통해 상기 전자형광장치의 동작전원 및 다양한 제어신호들을 함께 전송하기 위한 전력구동모듈을 더 포함하며,

    상기 전자형광장치는 상기 전력구동모듈로부터 함께 전송된 동작전원 및 다양한 제어신호들 중에서 동작전원을 분리하여 필요한 전원으로 변환하여 공급하기 위한 전원공급모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
27. 제 10 항에 있어서, 상기 제어장치와 상기 전자형광장치간에 무선통신을 위하여 RF 송신모듈 및 RF 수신모듈을 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
28. 제 10 항에 있어서, 상기 전자형광장치는 상기 프로젝터로부터 발생된 적외선 영상신호를 검출하는 방향과 동일한 방향에 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
29. 제 10 항에 있어서, 상기 전자형광장치는 상기 프로젝터로부터 발생된 적외선 영상신호를 검출하는 방향과 반대되는 방향에 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
30. 제 10 항에 있어서, 상기 전자형광장치는 상기 프로젝터로부터 발생된 적외선 영상신호를 검출하는 방향과 이에 반대되는 방향 모두에 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
31. 키 입력신호에 따라 특정 파장의 적외선 신호를 발생함과 동시에 프레임 싱크신호를 출력하기 위한 포인터;

    후술하는 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 포인터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 신호를 검출하여 신호처리하고, 이에 대응되도록 3색광(R,G,B)의 컬러영상을 디스플레이하기 위한 전자형광장치; 및

    상기 포인터로부터 출력된 프레임 싱크신호에 대응되는 수광제어신호를 생성하여 상기 전자형광장치에 출력하기 위한 제어장치를 포함하는 디스플레이 시스템.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 포인터는,

    후술하는 제어부의 발광신호에 따라 적외선을 발생하는 적외선 광원;

    상기 적외선 광원으로부터 발생된 적외선을 집광하는 집광부;

    상기 집광부를 통과한 적외선을 상기 전자형광장치 쪽으로 확대 투영하는 프로젝션 렌즈;

    3색광(R,G,B)의 키 입력신호를 출력하는 키입력부; 및

    상기 키입력부로부터 출력된 3색광(R,G,B)의 키 입력신호를 제공받아 해당 키 입력신호에 따라 프레임 싱크신호와 발광신호를 순차적으로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
33. 제 32 항에 있어서, 상기 제어부로부터 출력된 발광신호는,

    상기 키입력부로부터 출력된 3색광(R,G,B)의 키 입력신호에 비례하는 진폭을 가진 특정 주파수로 변조된 파형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
34. 제 31 항에 있어서, 상기 전자형광장치는,

    상기 제어장치의 수광제어신호에 따라 상기 포인터로부터 발생된 특정 파장의 적외선 영상신호를 검출하여 신호처리하기 위한 수광모듈;

    3색광(R,G,B)을 이용하여 컬러영상을 디스플레이하기 위한 발광모듈; 및

    상기 수광모듈로부터 신호처리된 영상신호를 제공받아 상기 발광모듈에 해당 영상신호가 디스플레이될 수 있도록 제어하기 위한 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.

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