KR101038343B1 - 실리콘 액정 마이크로디스플레이의 컬러 기반의 마이크로디바이스 - Google Patents

실리콘 액정 마이크로디스플레이의 컬러 기반의 마이크로디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래 시스템에서 일반적으로 필요한 유색 광들을 제거한 개선된 LCOS 마이크로디바이스에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따라서, LCOS 구조는 LCOS 칩에 직접 컬러 필터들을 사용한다. 사용되는 컬러들의 수에 따라서, 컬러 필터들은 마이크로디바이스의 픽셀들과 일치하도록 전체 LCOS 칩을 가로질러 미리 정해진 패턴에 따라 반복적으로 배열된다. 백색광이 LCOS 마이크로디바이스 상으로 포커싱되면, 컬러 이미지를 반사하며, 그 후 확대되어 디스플레이 스크린 상으로 투사된다.

Description

실리콘 액정 마이크로디스플레이의 컬러 기반의 마이크로디바이스{Color-based Microdevice of Liquid Crystal on Silicon (LCOS) Microdisplay}
본 발명의 디스플레이 장치 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 컬러 필터들을 구비한 실리콘 액정(Liquid Crystal on Silicon; LCOS) 마이크로디바이스에 관한 것으로, 대응하는 반사 조명 광학 시스템이 단순화될 수 있다.
LCD(액정 디스플레이)와 같은 2개의 편광 패널 사이의 액정을 이용하는 대신에, LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 마이크로디바이스는 하나의 투명 박막 트랜지스터(TFT)와 하나의 실리콘 반도체 사이의 액정층을 갖는다. 상기 반도체는 반사하고 픽셀화된(pixilated) 표면을 갖는다. 램프는 편광 필터를 통과하여 상기 디바이스 상에 광을 비추며, 액정들은 게이트 또는 밸브처럼 기능하여, 반사 표면에 도달하는 광의 양을 조절한다. 특정 픽셀의 액정이 더 많은 전압을 받을수록, 액정은 더 많은 광을 통과시킨다. 이것을 수행하는데 여러 물질들로 이루어진 몇 개의 층들이 필요하다.
일반적으로, LCOS 디바이스들은 픽셀들 사이에 오로지 매우 작은 간극만을 갖는다. 픽셀 피치 - 동일한 색을 나타내는 한 픽셀과 다음 픽셀 간의 수평 거리 - 는 약 8 내지 20 마이크론(10-6)이다. LCOS 기술은 액정 디스플레이와 플라즈마 디스플레이 기술에 비해 매우 높은 해상도의 이미지들을 생성할 수 있으며, 이는 텔레비전과 같은 장치로 구현하는데 더 적은 비용이 들게 한다.
LCOS 마이크로디바이스는 하나의 투명 박막 트랜지스터(TFT)와 하나의 실리콘 반도체 사이의 액정층을 갖는다. 반도체는 반사하고 픽셀화된 표면을 갖는다. 램프는 편광 필터를 통과하여 상기 디바이스 상에 광을 비추며, 액정들은 게이트 또는 밸브처럼 기능하여, 반사 표면에 도달하는 광의 양을 조절한다. 특정 픽셀의 액정이 더 많은 전압을 받을수록, 액정은 더 많은 광을 통과시킨다. 이것을 수행하는데 여러 물질들로 이루어진 몇 개의 층들이 필요하다. 일반적으로, 텔레비전에서 상기 디바이스로의 명령 및 전기를 전달하는 인쇄 회로 기판(PCB), 텔레비전의 픽셀 드라이버들로부터의 데이터를 이용하여, 일반적으로 픽셀 당 하나의 트랜지스터를 갖는 액정을 제어하는 실리콘 칩, 영상(picture)을 생성하기 위해 광을 반사하는 반사 코팅, 반사 코팅에 도달하고 이로부터 떠나는 광의 양을 조절하는 액정층, 액정들이 정확하게 광을 배향할 수 있도록 액정들을 적절하게 배열되게 하는 배열층(alignment), 액정 및 실리콘을 갖는 회로를 완성하는 투명 전극, 및 전체 마이크로디바이스를 보호하고 밀폐하는 유리 커버가 존재한다.
일반적으로 LCOS 디스플레이에는 2가지 큰 카테고리가 존재한다: 3-패널 및 싱글-패널. 3-패널 설계에서, 컬러 당 하나의 디스플레이 칩이 존재하며, 이미지들은 광학적으로 결합된다. 싱글-패널 설계에서, 하나의 디스플레이 칩은 적색, 녹색 및 청색 요소들을 연속하여 나타내며, 관찰자의 눈은 컬러 스트림을 결합한다고 믿는다. 각각의 컬러가 제시됨에 따라, 컬러 휠(또는 RGB LED 어레이)은 디스플레이에 오직 적색광, 녹색광, 또는 청색광을 조명한다. 만약 컬러 필드(color field)들의 주파수가 약 540Hz보다 낮다면, 컬러 분리(color breakup)라고 불리는 현상이 보이는데, 이미지 또는 관찰자의 눈이 움직이고 있는 경우 잘못된 컬러들이 일시적으로 감지된다. 싱글-패널 프로젝터가 더 싸지만, 싱글-패널 프로젝터는 단일 프레임 시간 동안 3개의 색을 모두 처리하기 위해서는 더 높은 속도의 디스플레이 요소들이 필요하며, 컬러 분리를 방지하기 위해서 디스플레이 기술에 속도를 추가적으로 요구한다.
도 1은 3개의 LCOS 마이크로디바이스 및 상기 3개의 LCOS 마이크로디바이스로부터 이미지를 형성하기 위한 광학 엔진을 포함하는 종래 LCOS 시스템(100)을 도시한다. 램프(미 도시)는 집광 렌즈를 통과하는 백색광의 빔을 생성한다. 광은 포커싱되어 오직 가시광만 통과하게 하는 필터(104)를 통과하도록 배향되며, 상기 필터(104)는 다른 요소들을 보호하는데 도움을 준다. 필터링된 백생광은 일련의 색선별 거울(dichroic mirror; 106)을 통과하며, 상기 색선별 거울은 일부 파장들을 반사하고 광의 나머지는 통과시킨다. 예를 들어, 색선별 거울(106)은 백색광에서 청색광과 녹색광을 남겨둔 채 적색광을 분리할 수 있으며, 제 2 거울은 오직 청색광만을 남겨둔 채 녹생광을 분리할 수 있다. 새로 생성된 유색광(colored light)의 빔들은 동시에 3개의 LCOS 마이크로디바이스(108, 110 및 112 - 각각 적색, 녹색 및 청색) 중 하나와 접촉하게 된다. 각각의 마이크로디바이스들(108, 110 및 112)로부터 반사된 광들은, 광들을 결합하여 풀-컬러 이미지(114)를 생성하는 프리즘(114)을 통과한다. 투사 렌즈(116)가 제공되어 이미지(114)를 확대하고 스크린(118) 상에 투사한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광학 엔진은 기계적으로 복잡하며, 3개의 반사된 광이 정확히 일치시키기 위해 수많은 수동 조정(calibration)을 필요로 한다. 만약 하나의 광학 요소가 배열로부터 약간 어긋나면, 찌그러진 컬러가 감지될 수 있다.
덜 복잡한 광학 엔진이 필요할 수 있는 LCOS 마이크로디바이스가 필요하다.
본 발명의 일 측면은, 종래 시스템에서 일반적으로 필요한 유색 광들을 제거한 개선된 LCOS 마이크로디바이스를 포함하는 LCOS 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 측면은, 단순화된 광학 엔진을 포함하는 LCOS 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 더 밝게 감지될 수 있게 하는 버퍼를 포함하는 LCOS 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 측면은, 더 높은 해상도를 가질 수 있게 하는 픽셀 배열을 포함하는 LCOS 마이크로디바이스를 포함하는 LCOS 시스템에 관한 것이다.
본 절은 본 발명의 일부 측면들을 요약하기 위한 것이며, 일부 바람직한 실시예들을 간단히 소개한다. 본 절뿐만 아니라 요약서와 발명의 명칭에서의 간략화 또는 생략은 본 절, 요약서 및 발명의 명칭의 목적을 불분명하게 하는 것을 피하기 위한 것일 수 있다. 이러한 간략화 또는 생략은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 일반적으로 종래 시스템에서 필요로 하는 유색 광들을 제거하는 개선된 LCOS 마이크로디바이스에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따라서, LCOS 구조는 LCOS 칩에 직접 컬러 필터들을 사용한다. 사용되는 컬러들의 수에 따라서, 컬러 필터들은 마이크로디바이스의 전체 LCOS 칩을 가로지르는 미리 정해진 패턴에 따라서 반복적으로 배열된다. 백색광이 LCOS 마이크로디바이스 상에 포커싱되면, 컬러 이미지를 반사하며, 그 후 컬러 이미지는 확대되어 디스플레이 스크린 상에 투사된다.
본 발명의 다른 측면에 따라서, 그룹 픽셀(group pixel)은 컬러 필터들의 세트에 의해 각각 커버되는 픽셀들을 포함한다. 픽셀들의 크기(예컨대 폭과 높이)는 그룹 픽셀의 미리 정해진 크기로 제한된다. 더 작은 픽셀들로 인한 디스플레이 이미지의 밝기를 보상하기 위해서, 비디오 또는 이미지 컨트롤러가 사용된다. 컨트롤러는 적어도 3개의 버퍼를 포함하며, 각각 한 타입의 픽셀을 구동한다. 일 실시예에서, 3가지 다른 색들로 이루어진 비디오 프레임은 3개의 버퍼에 각각 버퍼링되며, 3개의 버퍼는 두 번 이상(예컨대 두 번 또는 세 번) 동시에 LCOS 칩을 구동한다. 결과적으로, 디스플레이 스크린 상에 투사된 이미지는 한 번보다 많게 나타나며, 그 결과 축적되어 더 밝은 디스플레이가 사람의 눈에 인지된다.
본 발명은 방법, 시스템 또는 시스템의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 그룹 픽셀들의 어레이를 포함하는 LCOS 마이크로디바이스로서, 각각의 그룹 픽셀들은 3가지 타입의 컬러 필터들에 의해 각각 커버되는 3개의 픽셀들을 포함하는 LCOS 마이크로디바이스; 및 백색광을 받아서 상기 백색광을 컬러 이미지를 반사하는 LCOS 마이크로디바이스 상에 투사하며, 디스플레이 스크린 상에 컬러 이미지를 투사하는 광학 엔진을 포함한다.
본 발명의 전술한 목적, 특징 및 장점들, 그리고 다른 목적, 특징 및 장점들은 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이며, 상 세한 설명은 첨부한 도면들을 참조로 기술된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래 시스템에서 일반적으로 필요한 유색 광들을 제거한 LCOS 마이크로디바이스를 포함하는 LCOS 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단순화된 광학 엔진을 포함하는 LCOS 시스템이 제공되며, 그에 따라 비용을 줄일 수 있으며, 정확한 배열을 필요로 하지 않기 때문에 조립도 간단하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 두 번 이상 반복하여 LCOS 칩을 구동하는 버퍼를 갖는 컨트롤러를 포함하는 LCOS 시스템이 제공되어, 디스플레이 스크린에 투사된 이미지가 더 밝게 감지된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 한 픽셀을 여러 그룹 픽셀들이 공유하는 픽셀 배열을 갖는 LCOS 마이크로디바이스를 포함하는 LCOS 시스템이 제공되어, 더 높은 해상도를 구현할 수 있으며, 해상도 요구에 탄력적으로 대응할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명은 대부분 절차, 단계, 논리 블록, 프로세싱, 및 네트워크에 연결된 데이터 프로세싱 장치의 동작들과 직접적으로 또는 간접적으로 공통점이 있는 다른 상징적 표현의 관점에서 제시된다. 이러한 프로세스 설명 및 표현은 본 기술분야의 당업자들에게 그 일의 실질을 가장 효과적으로 전달하기 위해서 본 기술분야의 당업자에 의해 통상적으로 사용된다. "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 본원의 참조는 상기 실시예와 관련하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 본 명세서의 여러 곳에서 사용되는 "일 실시예에서"라는 구문의 사용은 모두 동일한 실시예들을 반드시 참조하는 것이 아니며, 개별적이거나 대안적인 실시예들이 서로의 실시예들을 상호 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 실시예들을 나타내는 프로세스 흐름도 또는 다이어그램들에서 블록들의 순서는 본질적으로 임의의 특정 순서를 나타내는 것이 아니며, 본 발명에 대한 임의의 한정을 내포하는 것도 아니다.
이제 도면을 참조하면, 동일한 번호는 몇 개의 도면에서 동일한 부분을 나타낸다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 LCOS 칩(200)을 도시한다. 칩(200)은 그룹 픽셀들의 어레이를 포함하며, 각각의 그룹 픽셀들은 R, G 및 B로 참조되는 3개의 유색 픽셀들(colored pixels)을 포함한다. 다시 말하자면, 그룹 픽셀(202)의 픽셀들은 대응하는 컬러 필터들로 커버된다. 일 실시예에서, 3원색 필터들(적(R), 녹(G) 및 청(B))이 사용된다. 도 2b는 도 2a의 칩(200)에서 사용될 수 있는 픽셀 그룹의 예시적인 구조(210)를 도시한다. 3개의 픽셀들(214, 216 및 218)은 기판(212) 상에 층을 이루고 있으며, 예컨대 CMOS 프로세스를 통해 형성된다. 3개의 픽셀들(214, 216 및 218)의 위에 필터층(218), 밀폐층(220) 및 액정층(222)이 있다. 필터층(218)은 3개의 픽셀들(214, 216 및 218)과 각각 일치하는 세 종류의 필터들(적색 필터(R), 녹색 필터(G) 및 청색 필터(B))을 포함하며, 결과적으로 픽셀 그룹 내에 3개의 픽셀이 존재한다.
일 실시예에서, 픽셀들(214, 216 및 218)의 크기는 폭이 높이의 1/3이 되는 직사각형으로 만들어진다. 결과적으로, 근접하게 위치하는 3개의 픽셀들(214, 216 및 218)은 거의 정사각형 그룹 픽셀을 이룬다. 만약 1920 x 1080의 해상도를 갖는 고화질 텔레비전(HDTV)을 위한 것이라면, 본 발명에 따르는 LCOS 칩은 1920x3 x 1080 픽셀들을 가질 것이다. LCOS 칩에 의해서, 이를 위해 설계된 광학 엔진은 매우 간단해질 수 있다. 결합과 투사를 위한 3개의 유색 이미지를 생성하기 위해 복잡한 광학 엔진을 사용하는 종래 시스템과는 달리, 본 발명의 LCOS를 사용하는 텔레비전 시스템은 결합을 위해 분리된 유색 이미지들을 요구하지 않는 광학 엔진이 필요하다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따르는 LCOS 마이크로디바이스의 예시적인 외부 레이아웃을 도시한다. 칩 위의(on-chip) 유색 필터들(예컨대 적, 녹 및 청)로 인해, 컬러 이미지는 직접 생성되어 스크린 상에 투사될 수 있다.
도 3은 도 2a의 LCOS 칩과 스크린(218) 상의 투사를 위한 이미지를 형성하기 위한 광학 엔진을 사용하는 단일 LCOS 마이크로디바이스를 사용하는 예시적인 LCOS 시스템을 도시한다. 램프(미 도시)는 집광 렌즈를 통과하는 백색광의 빔을 생성한다. 상기 광은 포커싱되어 오직 가시광선만을 통과시키는 필터(304)를 통과하도록 배향된다. 필터링된 광은 반사기(306)에 의해 LCOS 마이크로디바이스(310) 상으로 반사된다. 본 발명에 따르는 LCOS 마이크로디바이스(310)가 풀 컬러 이미지(314)를 반사하기 때문에 유색 광들을 분리하거나 유색 이미지들을 결합할 필요가 없을 것이다. 투사 렌즈(316)가 제공되어 이미지(314)를 확대하고 스크린(318) 상에 투 사한다. 결과적으로 광학 엔진은 매우 단순화된다.
이러한 시스템의 전체 비용이 도 1에 도시된 대응하는 것의 비용보다 매우 낮다는 점 외에도, 이러한 시스템의 광학 요소들의 정확한 배열이 필요하지 않기 때문에 이러한 시스템의 조립도 간단하다.
개별 픽셀들의 크기가 그룹 픽셀의 크기에 의해 다소간 제한된다는 것이 위에서 설명되었다. 투사된 이미지의 밝기는, 동일한 광원이 사용된다면, 도 1의 시스템에서만큼 밝지 않을 수도 있다. 투사된 이미지의 밝기를 증가시키기 위해, LCOS 칩(200)을 구동하도록 설계된 컨트롤러는 본 발명의 일 실시예에 따라서 도 4에 도시된다. 컨트롤러(400)는 3개의 이미지 버퍼를 포함하며, 각 버퍼는 LCOS 칩의 각 타입의 픽셀들을 위한 것이다. 따라서 도 2a의 예시적인 LCOS 칩(200)의 3가지 타입의 픽셀들이 존재한다. 동작 시, 비디오 신호들이 처리되어 컨트롤러(400)에 수신되면, 비디오 신호들이 이미 분리되지 않았으면, 비디오 신호들은 3개의 유색 비디오 신호들(예컨대 적, 녹 및 청)로 분리된다.
도 2a의 LCOS 칩(200)이 3가지 타입의 컬러 필터들을 사용하기 때문에 3가지 타입의 픽셀들이 존재한다. 이들이 일반적으로 대응하는 컬러 필터들로 인해 "적색" 픽셀들, "녹색" 픽셀들, 및 "청색" 픽셀들일지라도, 다른 가능한 컬러 필터들도 또한 사용될 수 있다. 각 타입의 픽셀들을 구동하기 위해서, LCOS 칩은 적절한 신호들을 수신하기 위해 대응하는 핀들을 제공한다. 집합적으로, LCOS 칩은 3가지 타입의 핀들을 갖는 것으로 가정되며, 각각의 핀은 각 타입의 신호("적색", "녹색" 또는 "청색" 타입의 픽셀들을 구동하기 위한 신호)에 지정된다.
각각의 프레임에 대해, 대응하는 이미지 데이터는 미리 정해진 시간동안 이미지 버퍼들 중 하나에 버퍼링된다. 이미지 버퍼가 디스플레이 장치를 오직 한번 구동하기 위해 이미지 데이터를 버퍼링하는데 사용되는 종래 시스템과는 달리, 컨트롤러(400)의 이미지 버퍼는 LCOS 칩을 두 번 이상 구동하게 한다. 다시 말하자면, 동일한 데이터는 LCOS 칩을 구동하는데 두 번 이상 사용된다. 사람의 눈은 축적하여 감지하기 때문에, 감지된 결과는 누적하여 더 밝은 이미지를 갖는다. 동작 시, 3개의 유색 이미지들은 컨트롤러(400)의 3개의 버퍼에 각각 저장된다. 이러한 3개의 버퍼들은 동시에 두 번 이상(예컨대 두 번 또는 세 번) LCOS 칩을 구동하며, 필수적으로 다음 세트의 데이터 또는 신호에 의해 발광되기 전에 동일한 신호가 두 번 이상 표시된다.
도 5a는 다른 실시예에 따른 픽셀들의 예시적인 레이아웃(500)을 도시한다. 도 2a와 비교할 때, 각 픽셀 그루의 픽셀들의 열들(rows)은 픽셀 크기의 절반만큼 이동된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 이제 그룹 픽셀은 3개의 픽셀들로 구성되는데, 상기 3개의 픽셀들 중 하나는 인접 그룹 픽셀들과 공유된다. 예를 들어, 그룹 픽셀(502)은 각각 R, G 및 B로 라벨링된 3개의 픽셀들을 포함하는데, G 픽셀(504)은 그룹 픽셀(506)의 3개의 픽셀들 중 하나이다. 유사하게, 그룹 픽셀(506)의 G 픽셀은 그룹 픽셀(508)의 3개의 픽셀들 중 하나이다. 도 5a에서 배열되는 컬러 필터들의 장점 및 이점들 중 하나는 LCOS 마이크로디바이스가 제공할 수 있는 증가된 공간 해상도(spatial resolution)이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. LCOS 마이크로디바이스가 동일한 크기인 경우, 공간 해상도는 2배가 된다. 예를 들면, 도 2a의 4 x 4 그룹 픽셀들의 면적은 도 5a의 필터 배열에 따르면 8 x 8 그룹 픽셀들을 제공할 수 있다. 다시 말하자면, 640 x 360 또는 1920 x 1080의 해상도로 구성된 LCOS 마이크로디바이스는 도 5a의 필터 배열에 따라서 1280 x 720 또는 3840 x 2160의 해상도를 투사할 수 있다.
일 실시예에 따라서, LCOS 칩을 동일한 크기로 유지하지만 해상도 요구를 유지하기 위해서, 픽셀들의 크기는 도 5a의 필터 배열에 의해 확대될 수 있다. 결과적으로, 생성된 LCOS 마이크로디바이스의 밝기는 강화될 수 있다.
도 5a의 레이아웃(500)은 칩 크기를 증가시키지 않으면서도 디스플레이 해상도를 증가시키기 위한 고안으로서 개시된다. 도 5b는 칩 크기 또는 개별 픽셀들의 크기를 증가시키지 않으면서도 디스플레이 세기를 증가시키기 위해 고안한 예시적인 레이아웃(520)을 도시한다. 레이아웃(520)에서 필터 패턴은 50%의 녹색, 25%의 적색 및 25%의 청색이며, RGBG 또는 GRGB라고도 불린다. 일 실시예에서, 그룹 픽셀들의 각각은 레이아웃(520)에서 3개의 픽셀들로 형성된다. 예를 들면, 제 1 그룹 픽셀(522)은 3개의 인접한 RGB 픽셀들로 형성되며, 제 2 그룹 픽셀(524)은 3개의 인접한 RGB 픽셀들로 형성되는데, 제 2 그룹 픽셀(524)의 3개의 인접한 RGB 픽셀들 중 하나는 제 1 그룹 픽셀(522)과 공유되며 다른 하나는 제 3 그룹 픽셀(526)과 공유되며, 제 3 그룹 픽셀(526)도 3개의 인접한 RGB 픽셀들로 형성된다. 이러한 점에서, 그룹 픽셀은 2개의 이웃하는 픽셀들을 이용함으로써 3배 확대된다.
도 5c는 구체적으로 요구된 크기를 수용하도록 분할될 수 있는 필터 레이아웃(520)의 예를 도시한다. 예를 들면, 필터층(520)은 1920 x 1080의 해상도로 설 계된다. 필터층은 9 조각의 더 작은 필터층들로 분할될 수 있으며, 각각의 더 작은 필터층은 640 x 360의 해상도를 갖는다. 도 5a의 필터 배열에 따라서, 더 작은 필터층은 1280 x 720의 해상도를 제공하기 위해서 LCOS 마이크로디바이스에 사용될 수 있다.
본 발명은 특정 수준의 상세함으로 충분히 자세하게 기술되었다. 본원에서 개시된 실시예들은 오로지 예시적으로 만들어진 것이며, 배열에 있어서의 다양한 변경 및 구성요소들의 조합이 청구되는 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고도 만들어질 수 있다는 것이 본 기술분야의 당업자들에게 이해될 것이다. 본원에서 논의된 실시예들은, 포맷 및 배열의 관점에서, 정보 단위의 표현에 관한 일부 제한들을 포함하는 것으로 표현될 수 있지만, 본 발명은 상기 실시예를 뛰어 넘는 응용 가능성을 가지며, 이러한 점들은 본 기술분야의 당업자들에게 이해될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 실시예들에 대한 전술한 설명이 아니라 첨부한 청구범위에 의해 정해진다.
본 발명은 첨부한 도면들과 함께 전술한 상세한 설명에 의해 쉽게 이해될 것이며, 동일한 참조 번호들은 동일한 구조 요소들을 지칭한다.
도 1은 3개의 LCOS 마이크로디바이스 및 상기 3개의 LCOS 마이크로디바이스로부터 이미지를 형성하는 광학 엔진을 포함하는 종래 LCOS 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 LCOS 칩을 도시한다.
도 2b는 도 2a의 칩에 사용될 수 있는 픽셀 그룹의 예시적인 구조를 도시한다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCOS 마이크로디바이스의 예시적인 외부 레이아웃을 도시하며, 여기서 컬러 이미지는 3가지 타입의 컬러 필터(예컨대 적색, 녹색 및 청색)를 통해 직접 생성된다.
도 3은 도 2a의 LCOS 칩 및 디스플레이 스크린 상에 투사하기 위한 이미지를 형성하기 위한 광학 엔진을 사용하는 단일 LCOS 마이크로디바이스를 사용하는 예시적인 LCOS 시스템을 도시한다.
도 4는 도 2a의 LCOS 칩(200)을 두 번 이상 구동하여 디스플레이 스크린 상에 투사되는 감지 이미지(perceived image)의 밝기를 증가시키기 위해 데이터를 버퍼링하는 적어도 3개의 버퍼들을 포함하는 컨트롤러를 도시한다.
도 5a는 다른 실시예에 따른 픽셀들의 예시적인 레이아웃을 도시하며, 여기서 각 픽셀 그룹의 픽셀들의 열들(rows)은, 도 2a와 비교했을 때, 픽셀 크기의 절반만큼 이동된다.
도 5b는 칩 크기 또는 개별 픽셀들의 크기를 증가시키지 않고도 디스플레이 세기를 증가시키기 위해 고안한 예시적인 레이아웃을 도시한다.
도 5c는 다양한 크기들을 수용하기에 충분히 유연한 대응하는 필터층들을 도시한다.

Claims (18)

  1. 각각의 그룹 픽셀들이, 3개의 픽셀들 및 상기 3개의 픽셀들을 각각 커버하는 3가지 타입의 컬러 필터들을 포함하는, 3가지 타입의 픽셀들을 포함하는, 상기 그룹 픽셀들의 어레이를 포함하는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 마이크로디바이스;
    각각의 버퍼들이 상기 3가지 타입의 픽셀들 중 하나를 구동하는, 적어도 3개의 상기 버퍼들을 포함하는 컨트롤러; 및
    백색광을 수광하고, 컬러 이미지를 반사하는 상기 LCOS 마이크로디바이스 상으로 상기 백색광을 투사하고, 상기 컬러 이미지를 디스플레이 스크린 상으로 투사하는 광학 엔진을 포함하는 LCOS 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3가지 타입의 컬러 필터들로부터의 컬러들은 원색들인 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원색들은 일반적인 적색, 녹색 및 청색인 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 픽셀들의 크기는 상기 그룹 픽셀들 중 하나의 크기에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 3개의 픽셀들은 미리 정해진 패턴에 따라 반복적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    2개의 인접하는 행들 또는 열들의 2가지 타입의 픽셀들은 상기 픽셀들 중 하나의 절반만큼 어긋나있는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 백색광은 집광 렌즈를 통과하여 포커싱되고, 오직 가시광만을 통과하게 하는 필터를 통과하도록 배향되는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    3가지 다른 컬러들로 이루어진 비디오 프레임은 상기 3개의 버퍼들에 각각 버퍼링되며, 상기 3개의 버퍼들은 축적(accumulation)에 의해 더 밝은 디스플레이가 사람의 눈에 인지되도록 두번 이상 상기 LCOS 마이크로디바이스를 동시에 구동하는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 3개의 버퍼들은 상기 LCOS 마이크로디바이스를 동시에 구동하는 것을 상기 3개의 버퍼들이 다음 비디오 프레임에 의해 리프레시될 때까지 지속하는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 백색광은 광원에 의해 생성되어 필터를 통과하는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  11. 각각의 그룹 픽셀들이, 3개의 픽셀들 및 상기 3개의 픽셀들을 각각 커버하는 3가지 타입의 컬러 필터들을 포함하는, 3개의 컬러 픽셀들을 포함하는, 상기 그룹 픽셀들의 어레이를 포함하는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 마이크로디바이스; 및
    백색광을 수광하고, 이미지를 반사하는 상기 LCOS 마이크로디바이스 상으로 상기 백색광을 투사하고, 상기 이미지를 디스플레이 스크린 상으로 투사하는 광학 엔진을 포함하며,
    상기 그룹 픽셀들 중 하나의 그룹 픽셀에 포함된 3개의 컬러 픽셀들 중 하나는, 상기 그룹 픽셀들 중 상기 하나의 그룹 픽셀에 인접한 그룹 픽셀에 포함되는 3개의 컬러 픽셀들 중 하나인 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 컬러 필터들 중 한 타입이 3개의 개별적인 열들 또는 행들 중 하나에 위치하는 방식으로 배열되는, 상기 3가지 타입의 컬러 필터들을 포함하는 필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 3개의 개별적인 열들 또는 행들 중 하나에 위치하는 상기 컬러 필터들 중 한 타입은, 컬러 필터의 크기의 절반에 실질적으로 근사한 오프셋만큼, 상기 3개의 개별적인 열들 또는 행들 중 인접하는 하나에 위치하는 상기 컬러 필터들 중 다른 타입의 옆에 위치하는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 LCOS 마이크로디바이스의 해상도는 상기 오프셋이 0인 구성과 비교하여 2배가 되는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 필터층은 특정 크기의 요구에 따라서 분할될 수 있을 만큼 유연한 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    각각의 버퍼가 상기 픽셀들 중 한 타입을 구동하도록 지정되는, 적어도 3개의 상기 버퍼들을 포함하는 비디오 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 비디오 컨트롤러는 3개의 개별적인 유색 이미지 데이터를 상기 3개의 버퍼에 저장하며, 상기 3개의 버퍼는 대응하는 상기 3가지 타입의 픽셀들을 두 번 이상 구동하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이미지는 상기 디스플레이 스크린 상에 두 번 이상 투사되며, 결과적으로 상기 이미지는 인지가능하게 더 밝은 것을 특징으로 하는 LCOS 시스템.
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