KR101150227B1 - 영상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 표시 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치는 광 조사부로부터 조사된 빛을 반사하여 영상 프레임을 구성하는 부분 영상들을 제공하는 반사형 영상표시소자, 및 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 위치로 순차적으로 투사하여 영상 프레임을 디스플레이시키는 분배 투사부를 포함한다.
Figure R1020050076331
반사형 영상표시소자, 부분 영상

Description

영상 표시 장치{Image display apparatus}
도 1은 종래의 기술에 따른 DMD 소자의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라서 반사형 영상표시소자가 제공하는 부분 영상을 설명하는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 반사형 영상표시소자가 제공하는 부분 영상을 설명하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 광스캐너의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 광스캐너의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서 분배 투사부가 투사하는 영상을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치를 제어하는 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사각 가변 거울을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라서 반사형 영상표시소자가 제공하는 부분 영상을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 표시 장치를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100 : 광 조사부
200a, 200b : 반사형 영상표시소자
300a, 300b, 300c, 300d : 분배 투사부
310 : 회전식 광스캐너 320 : 투사 렌즈
330 : 반사각 가변 거울 340 : 영상 투과 필터
400 : 스크린
본 발명은 영상 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반사형 영상표시소자가 제공하는 부분 영상들을 적절한 위치에 투사하여 완성된 영상 프레임을 디스플레이하는 영상 표시 장치에 관한 것이다.
세계적으로 디지털 방송 관련 기술 및 기기에 대한 수요가 증가하면서, DLP(Digital Light Processing) 기술이 부각되고 있다. DLP 기술의 핵심 소자인 디지털 마이크로 미러 디바이스(Digital Micro-mirror Device; DMD)는 마이크로 미러를 집적한 일종의 반도체 광 스위치이다. 각각의 반도체 셀 위에는 한 변의 길이가 14~16um 정도인 정사각형의 마이크로 미러가 설치되고, 마이크로 미러는 바로 밑에 배치되어 있는 반도체 셀의 정전계 작용에 의해 작동하도록 되어 있다. 각각의 마이크로 미러는 하나의 화소에 대응하며, 광원으로부터 투사되는 빛의 반사 각도를 조절함으로써 색과 밝기를 표현하여 영상을 구성하게 된다. 이러한 DMD의 동작에 대하여 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 DMD 소자의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도시된 바와 같이 DMD(20)는 하나의 화소를 담당하는 마이크로 미러들(22, 24)이 반도체 기판(21) 상에 설치되어 있다. 각 마이크로 미러들(22, 24)은 반도체 기판(21)에 인가되는 전기적인 신호에 따라서 일정 각도로 기울어질 수 있는데, 일반적으로는 ±10도로 상용화 되어 있다.
마이크로 미러들(22, 24)은 반도체 기판(21)에 입력되는 온/오프 신호에 따라서 각각 +10도나 -10도로 기울어지게 된다. 이로 인하여 마이크로 미러들(22, 24)은 광원(10)으로부터 조사된 R(Red), G(Green), B(Blue)의 빛을 스크린(도시하지 않음) 방향으로 반사하거나 광 흡수부(40)로 반사하게 된다. 이때 광 흡수부(40)는 자신에게 반사된 빛을 흡수하여 불필요한 빛의 확산을 차단시킨다.
도시된 예에서는 제 1 마이크로 미러(22)가 담당하는 화소(32)와 제 2 마이 크로 미러(24)가 담당하는 화소(34)가 각각 오프 상태와 온 상태로 됨을 알 수 있다.
이와 같은 방식으로 DMD(20)에 구비된 각각의 마이크로 미러(22, 24)의 기울기를 빠르게 조절하면 마이크로 미러들(22, 24)이 담당하는 각 화소(32, 34)마다 빛의 투사에 대한 온/오프가 반복되어 밝기와 색상이 디스플레이될 수 있다.
이러한 DMD를 사용하면 디지털 신호를 아날로그로 변환할 때 발생하는 노이즈나 화질의 저하를 감소시킬 수 있으며, 색의 번짐이나 얼룻짐 현상을 방지할 수 있다. 또한 DMD에 집적된 마이크로 미러들 간의 간격은 대략 1um로 매우 촘촘하기 때문에, DMD는 HD(High Definition) 디지털 텔레비전과 같은 대용량, 고화질, 고휘도의 동영상 처리에 적합하다.
이러한 DMD는 마이크로 미러가 하나의 화소를 담당하므로, 마이크로 미러의 크기를 감소시키거나 DMD의 온칩 면적(on chip area)을 증가시킴으로써 하나의 DMD에 설치되는 마이크로 미러의 개수를 증가시킬수록 고화질, 고해상도의 영상을 디스플레이 할 수 있게 된다.
그러나 마이크로 미러의 크기를 감소시키는데는 한계가 있으며, DMD의 온칩 면적을 증가시키는 것은 영상 표시 장치를 소형화시키는데 장애가 된다. 또한 DMD의 온칩 면적을 증가시킬 경우 마이크로 미러의 수율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
이에 따라서 영상표시장치를 소형화시키면서 투사되는 영상의 크기와 화질을 유지할 수 있는 기술이 요구되었다.
본 발명은 반사형 영상표시소자를 간략화 하면서도 투사되는 영상의 화질을 유지시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치는 광 조사부로부터 조사된 빛을 반사하여 영상 프레임을 구성하는 부분 영상들을 제공하는 반사형 영상표시소자, 및 상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 위치로 순차적으로 투사하여 상기 영상 프레임을 디스플레이시키는 분배 투사부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이 다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예는 하나의 반사형 영상표시소자(200a)를 사용하는 단판식 영상 표시 장치를 설명하고 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 영상 표시 장치는 둘 이상의 반사형 영상표시소자를 사용하는 2판식 또는 3판식으로 구성될 수도 있다.
도시된 영상 표시 장치는 광 조사부(100), 반사형 영상표시소자(200a), 및 분배 투사부(300a)를 포함한다.
광 조사부(100)는 반사형 영상표시소자(200a)에게 R, G, B로 분리된 빛을 조사한다. 이를 위하여 광 조사부(100)은 램프(110), 집속 유닛(120), 칼라휠(color wheel; 130), 및 확산 유닛(140)을 포함한다.
램프(110)로부터 출사된 빛은 집속 유닛(120)에 의해 집광되어 칼라휠(130)로 입사된다.
칼라휠(130)은 R, G, B 삼색의 필터를 등분 배치하고 있으며 고속으로 회전한다. 따라서 칼라휠(130)은 입사된 빛을 각 필터를 통해서 순차적으로(descretely) 투과시킴으로써 R, G, B 빛을 반복적으로 제공하게 된다. 이 때 확산 유닛(140)은 칼라휠(130)이 제공한 빛을 발산시켜서 투과폭을 확대하고 발산된 빛을 수렴하여 생성된 평행광을 반사형 영상표시소자(200a)에 조사한다.
반사형 영상표시소자(200a)는 광 조사부(100)으로부터 조사된 빛을 반사하여 소정의 영상을 제공한다. 반사형 영상표시소자(200a)의 바람직한 실시예로써 DMD가 사용될 수 있다. 이 경우, 반사형 영상표시소자(200a)에 구비된 마이크로 미러들이 광 조사부(100)로부터 조사된 빛을 분배 투사부(300a) 방향으로 선택적으로 반사함으로써 영상을 제공하게 된다.
여기서 반사형 영상표시소자(200a)가 제공하는 영상은 하나의 영상 프레임을 구성하는 부분영상이다. 예를 들어 반사형 영상표시소자(200a)는 도 3a에 도시된 바와 같이 영상 프레임(500)을 구성하는 10개의 부분 영상들(501a 내지 510a)을 순차적으로 제공할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반사형 영상표시소자(200a)가 하나의 영상 프레임당 제공하는 부분 영상의 개수는 실시예에 따라서 다양하게 구현될 수 있다.
도 3a의 실시예는 반사형 영상표시소자(200a)가 하나의 영상 프레임을 수평 방향으로 분할한 부분 영상들(501a 내지 510a)을 제공하는 것으로 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 반사형 영상표시소자(200a)는 도 3b에 도시된 바와 같이 하나의 영상 프레임(500)을 수직 방향으로 분할한 부분 영상들(501b 내지 510b)을 제공할 수도 있다.
한편, 영상 표시 장치가 정지 영상을 디스플레이하게 되는 경우라면 반사형 영상표시소자(200a)는 동일한 영상 프레임의 부분 영상들을 순차적으로 반복 제공하게 된다. 반면 영상 표시 장치가 동영상을 디스플레이하게 되는 경우라면 반사형 영상표시소자(200a)는 하나의 영상 프레임의 부분 영상들을 순차적으로 투사한 후, 다음 영상 프레임의 부분 영상들을 순차적으로 투사하게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 분배 투사부(300a)은 반사형 영상표시소자(200a)가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 위치로 순차적으로(descretely) 투사하여 완성된 영상 프레임을 디스플레이시킨다. 보다 구체적으로, 분배 투사부(300a)는 각 부분 영상들이 원래의 영상 프레임 상에서 위치하는 좌표 영역과 대응하는 스크린(400) 상의 좌표 영역으로 각 부분 영상들을 순차적으로 투사하게 된다. 이를 위하여 분배 투사부(300a)는 반사형 영상표시소자(200a)가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 각도로 반사시키는 다각 반사 유닛과 다각 반사 유닛이 반사한 영상을 스크린(400) 상에 확대 투사시키는 투사 렌즈(320)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았으나 분배 투사부(300a)는 빛의 진행 방향을 조절하기 위한 렌즈, 프리즘, 반사경 등의 광학 소자를 하나 이상 더 포함할 수 있다. 이하 특별한 언급이 없더라도 다른 실시예에서 설명되는 분배 투사부들 또한 이러한 광학 소자를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 다각 반사 유닛은 회전식 광스캐너(310)로 구현되어 있으며, 이에 대하여 도 4a 및 도 4b에 보다 구체적으로 도시하였다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 회전식 광스캐너의 사시도이고 도 4b는 회전식 광스캐너의 평면도이다.
도시된 회전식 광스캐너(310)는 다각 기둥(312b)의 외주면에 대하여 서로 다른 각도로 연결된 복수의 거울(312a)를 구비한 다면 거울(312)과 다각 기둥(312b)의 중심축을 기준으로 하여 다면 거울(312)을 소정의 각도씩 회전시키는 회전 모터(314)를 포함한다. 각 거울(312a)dl 다각 기둥(312b)의 외주면에 대하여 이루고 있는 경사각을 도 4b에 도시하였는데, 예를 들면 θ1 > θ2 > θ3 > … > θ9 > θ10인 관계를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 회전식 광스캐너(310)가 10개의 거울(312a)을 구비하고 있는 것으로 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 그러나 회전식 광스캐너(310)가 구비하는 거울의 개수는 반사형 영상표시소자(200a)가 한 개의 영상 프레임당 제공하는 부분 영상의 개수 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 회전식 광스캐너(310)가 구비하는 거울의 개수는 반사형 영상표시소자(200a)가 한 개의 영상 프레임당 제공하는 부분 영상의 개수와 동일하다.
회전 모터(314)에 의한 다면 거울(312)의 회전 각도는 반사형 영상표시소자(200a)가 한 영상 프레임당 제공하는 부분 영상의 개수에 반비례한다. 예를 들어, 도 4a 및 도4b에 도시된 바와 같이 10개의 거울을 구비하고 있는 다면 거울(312)를 사용하는 경우, 반사형 영상표시소자(200a)가 도 3a나 도 3b에 도시된 바와 같이 하나의 영상 프레임을 10개의 부분 영상으로 분할하여 제공하게 되면 회전 모터(314)는 다면 거울(312)을 매회 36도씩 회전시킬 수 있다. 이에 따라서 다면 거울(312)에 구비된 10개의 거울 각각이 한 영상 프레임당 하나의 부분 영상을 반사시키게 된다. 그러나 동일한 다면 거울(312)을 사용하는 상황에서 반사형 영상표시소자(200a)가 하나의 영상 프레임을 5개의 부분 영상으로 분할하여 제공하게 되면, 회전 모터(314)는 다면 거울(312)을 매회 72도씩 회전시킬 수 있다. 이 때, 다면 거울(312)에 구비된 10개의 거울 중에서 홀수번째 거울들이 각각 한 영상 프레임당 하나의 부분 영상을 반사시키게 되거나, 짝수번째 거울들이 각각 한 영상 프레임당 하나의 부분 영상을 반사시키게 된다.
이러한 영상 표시 장치에 의해 스크린(400)에 투사되는 영상에 대하여 설명하면, 도 2에서 스크린(400) 상의 식별부호 ① 내지 ⑩은 회전식 광스캐너(310)에 구비된 각각의 거울 ① 내지 ⑩에 의하여 반사된 부분 영상이 투사되는 위치를 나타낸다. 만약, 반사형 영상표시소자(200a)가 도 3a의 실시예와 같이 영상 프레임을 수평 분할한 부분 영상 10개를 순차적으로 제공하였다면, 분배 투사부(300a)가 투사하는 영상은 도 5에 도시된 바와 같다. 도 5에서 화살표는 각 부분 영상의 투사 순서를 나타내고, 식별부호 ① 내지 ⑩은 회전식 광스캐너(310)에 구비된 각각의 거울 ① 내지 ⑩에 의하여 반사된 부분 영상임을 나타낸다.
전술한 바에 따르면, 영상 표시 장치는 하나의 영상 프레임을 한번에 투사하는 것이 아니라 하나의 영상 프레임을 구성하는 부분 영상들을 순차적으로 투사하게 된다. 그러나 부분 영상의 투사를 빠른 속도로 수행하면 인간의 시각적 한계에 따른 잔상효과로 인하여 사용자는 완전한 영상 프레임을 보는 것처럼 인식하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치를 제어하는 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 제어 장치는 디코딩부(610), 데이터 분할부(620), 반사형 영상표시소자 제어부(630), 타이밍 제어부(640), 및 분배 투사부 제어부(650)를 포함한다.
디코딩부(610)는 비디오 데이터를 디코딩 한다. 여기서 비디오 데이터가 정 지영상 데이터라면 디코딩부(610)는 LZW, JPEG 등과 같은 정지영상 압축 해제 방식에 따라서 구현될 수 있으며, 비디오 데이터가 동영상 데이터라면 디코딩부(610)는 MPEG(Moving Picture Experts Group)-2, MPEG-4, H.264 등과 같은 동영상 압축 해제 방식에 따라서 구현될 수 있다.
데이터 분할부(620)는 디코딩부(610)가 디코딩한 비디오 데이터에서 하나의 영상 프레임을 구성하는 데이터를 소정의 개수의 서브 데이터로 분할한다. 각 서브 데이터는 영상 프레임의 부분 영상들을 구성하는데 사용된다. 일반적으로 디코딩된 영상 프레임은 메트릭스 형태의 디지털 데이터로 저장되는데, 메트릭스의 각 좌표 지점에는 영상 프레임의 픽셀 정보가 들어 있다. 따라서 데이터 분할부(620)는 하나의 영상 프레임에 해당하는 메트릭스 형태의 데이터에서 각 부분 영상에 대응하는 좌표 지점들의 데이터 집합을 서브 데이터로서 분할 할 수 있다.
반사형 영상표시소자 제어부(630)는 데이터 분할부(620)로부터 제공된 서브 데이터들을 저장하였다가 타이밍 제어부(640)의 제어에 따라서 각 서브 데이터들을 반사형 영상표시소자(200a)에게 전달한다. 실시예에 따라서는, 반사형 영상표시소자 제어부(630)는 각 서브 데이터를 반사형 영상표시소자(200a)에서 처리 가능한 유형으로 변환시킬 수도 있다.
이에 따라서 반사형 영상표시소자(200a)는 반사형 영상표시소자 제어부(630)로부터 전달 받은 서브 데이터를 사용하여 부분 영상을 제공하게 된다. 예를 들어 반사형 영상표시소자(200a)로서 DMD가 사용되는 경우, DMD는 부분 데이터를 사용하여 각 마이크로 미러들의 온/오프를 조절함으로써 부분 영상을 제공하게 된다.
분배 투사부 제어부(650)는 타이밍 제어부(640)의 제어에 따라서 분배 투사부가 반사형 영상표시소자(200a)로부터 제공되는 부분 영상을 적절한 위치로 투사할 수 있도록 하는 제어 신호를 분배 투사부로 전달한다. 예를 들어 분배 투사부가 도 2에 도시된 바와 같이 구성되는 경우, 분배 투사부 제어부(650)는 도 4a 및 도 4b를 통해서 설명한 회전식 광스캐너(310)의 회전 동작을 제어하는 신호를 출력할 수 있다.
도 6의 실시예에서 '~부'로 언급된 각 기능성 블록들은 일종의 '모듈'로 구현될 수 있다. 여기서 모듈은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
한편, 실시예에 따라서 영상 표시 장치는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이 하에서는 이에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 표시 장치를 나타낸 도면이다. 본 실시예 및 이하의 실시예에서는 도 2에서 설명된 광 조사부(100)에 대한 설명 및 그림은 생략하도록 한다.
도시된 영상 표시 장치는 반사형 영상표시소자(200a)와 분배 투사부(300b)를 포함한다. 여기서 반사형 영상표시소자(200a)는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다. 또한 분배 투사부(300b)는 도 2를 통하여 설명한 분배 투사부(300a)과 기본적으로 유사한 기능을 수행하는데, 이를 위하여 분배 투사부(300b)는 반사각 가변 거울(330)과 투사 렌즈(320)를 포함한다.
반사각 가변 거울(330)은 일종의 다각 반사 유닛으로써, 반사형 영상표시소자(200a)가 제공하는 부분 영상들을 서로 다른 각도로 반사시킨다. 이러한 반사각 가변 거울(330)의 일 실시예를 도 8에 도시하였다.
도 8에 도시된 반사각 가변 거울은 하부 기판(335) 상에 지지축(336)이 위치하고, 지지축(336)을 기준으로 하여 하부 기판(335)의 좌우에 하부 전극(334a, 334b)이 형성되어 있다. 한편, 상부 기판(332)은 지지축(336)에 피벗 가능하게 연결되어 있으며, 상부 기판(332)의 상면에는 거울(331)이 형성되어 있다. 여기서 하부 기판(335)과 상부 기판(332)은 유리 기판과 같은 절연성 기판일 수 있으며, 거울(331)은 알루미늄 박막일 수 있다.
지지축(336)을 기준으로 하여 상부 기판(332)의 하면 좌우에는 각각 상부 전극(333a, 333b)이 형성 되어 있다. 실시예에 따라서는 하부 기판(335)과 상부 기 판(332) 각각에 하나 이상의 하부 전극 및 상부 전극이 더 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조 하에서 하부 전극(334a, 334b)과 상부 전극(333a, 333b) 각각에 전압이 인가되면, 하부 전극(334a, 334b)과 상부 전극(333a, 333b) 간의 전자기력에 의하여 거울(331)이 지지축(336)을 중심으로 좌/우 소정의 각도로 기울어지게 된다. 이 때 거울(331)이 기울어지는 각도는 하부 전극(334a, 334b)과 상부 전극(333a, 333b)에 인가되는 전압차에 의해 결정될 수 있다. 따라서 하부 전극(334a, 334b)과 상부 전극(333a, 333b)에 인가되는 전압을 미세 조정하여 거울(331)의 반사각을 다양하게 구현시킬 수 있게 된다.
이처럼 도 8을 통해서 설명한 반사각 가변 거울(330)의 구조는 일 실시예일뿐이며 본 발명을 한정하지 않는다. 따라서 전기력 또는 자기력에 의하여 거울의 반사각을 조절하는 다른 형태의 반사각 가변 거울이 사용될 수도 있다.
이러한 반사각 가변 거울(330)은 도 2를 통하여 설명한 회전식 광스캐너(310)와 유사한 기능을 수행하므로, 도 7에 도시된 영상 표시 장치의 동작은 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 바를 통해서 이해될 수 있을 것이다.
이상 도 2 내지 도 8을 통해서 설명한 영상 표시 장치에서 각 분배 투사부(300a, 300b)는 부분 영상들을 1차원적인 방향(예를 들면 수평 방향 또는 수직 방향의 단일 방향)으로 투사하게 된다. 이러한 영상 표시 장치를 사용하게 되면 소형의 반사형 영상표시소자를 사용하면서도 그보다 큰 규모의 반사형 영상표시소자를 사용하는 것과 동일한 수준으로 영상을 디스플레이할 수 있게 된다. 예를 들어 영상 표시 장치가 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 영상 프레임을 10개의 부분 영 상으로 나누어 1차원 방향으로 순차적으로 투사하는 경우, 100×1000개의 마이크로 미러를 구비한 DMD를 사용하여 1000×1000개의 마이크로 미러를 구비한 DMD를 사용하는 경우와 동일한 수준의 효과를 나타낼 수 있다.
그러나 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 하나의 영상 프레임을 매트릭스 형태로 분할한 부분 영상들을 2차원적인 방향(예를 들면 수평 방향 및 수직 방향의 조합)으로 순차적으로 투사하는 영상 표시 장치를 구현할 수도 있으며 이하에서 이에 대해 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도시된 영상 표시 장치는 반사형 영상표시소자(200b) 및 분배 투사부(300c)를 포함한다.
반사형 영상표시소자(200b)는 하나의 영상 프레임을 메트릭스 형태로 분할하는 복수의 부분 영상을 제공한다. 예를 들어 반사형 영상표시소자(200b)는 도 10에 도시된 바와 같이 영상 프레임(1000)을 구성하는 100개의 부분 영상들(1001 내지 1100)을 순차적으로 제공할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반사형 영상표시소자(200a)가 하나의 영상 프레임당 제공하는 부분 영상의 개수는 실시예에 따라서 다양하게 구현될 수 있다.
다시 도 9를 참조하면, 분배 투사부(300c)는 반사형 영상표시소자(200b)가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 위치로 투사하여 완성된 영상 프레임을 디스플레이시킨다. 보다 구체적으로, 분배 투사부(300c)는 각 부분 영상들이 원래의 영상 프레임 상에서 위치하는 좌표 영역과 대응하는 스크린(400) 상의 좌표 영역으로 각 부분 영상들을 투사하게 된다. 이를 위하여 분배 투사부(300c)은 반사형 영상표시소자(200b)가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 각도로 반사시키는 복수의 다각 반사 유닛(310a, 310-1 내지 310-10)과 투사 렌즈(320)를 포함한다. 본 실시예에서는 모든 다각 반사 유닛이 회전식 광스캐너로 구현되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서 복수의 다각 반사 유닛 중 하나 이상의 다각 반사 유닛은 반사각 가변 거울로 대체될 수도 있다.
복수의 다각 반사 유닛(310a, 310-1 내지 310-10)은 반사형 영상표시소자(200b)가 제공한 부분 영상들을 제 1 방향의 소정의 각도 범위로 반사하는 기준 다각 반사 유닛(310a)과 기준 다각 반사 유닛(310a)이 반사한 부분 영상들을 제 2 방향의 소정의 각도 범위로 반사하는 하나 이상의 종속 다각 반사 유닛(310-1 내지 310-10)을 포함한다. 여기서 제 2 방향은 제 1 방향에 대하여 수직한 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 제 1 방향은 수평 방향이나 수직 방향 중 어느 한 방향이고, 제 2 방향은 제 1 방향에 수직한 방향일 수 있다.
한편, 종속 다각 반사 유닛의 개수는 부분 영상들로 구성되는 행 또는 열의 개수, 투사하고자 하는 영상의 화소수 등에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 도 10에 도시된 바와 같이 하나의 영상 프레임을 구성하는 100개의 부분 영상을 투사하기 위하여 10개의 각도로 부분 영상을 반사할 수 있는 회전 스캐너가 10개(310-1 내지 310-10; 이중 310-3 내지 310-9는 미도시) 구비되어 있다.
여기서 종속 다각 반사 유닛들(310-1 내지 310-10) 각각은 매트릭스 형태로 영상 프레임을 분할하는 부분 영상들로 구성되는 특정 행 또는 열의 반사를 담당하고, 기준 다각 반사 유닛(310a)은 부분 영상들이 포함된 행 또는 열에 따라서 각 부분 영상을 종속 다각 반사 유닛들(310-1 내지 310-10) 중 하나로 반사시킨다.
예를 들어 도 10에 도시된 바와 같은 부분 영상들(1001 내지 1100)이 반사형 영상표시유닛(200)으로부터 제공되는 경우, 종속 다각 반사 유닛들(310-1 내지 310-10) 중에서 제 1 다각 반사 유닛(310-1)은 제 1 열을 구성하는 부분 영상들(1001 내지 1010)의 반사를 담당하고, 제 2 다각 반사 유닛(310-2)은 제 2열을 구성하는 부분 영상들(1011 내지 1020)의 반사를 담당할 수 있다. 이러한 방식으로 나머지 종속 다각 반사 유닛들(310-3 내지 310-10)은 각각 제 3열 내지 제 10열을 구성하는 부분 영상들의 반사를 담당할 수 있다.
또는 종속 다각 반사 유닛들(310-1 내지 310-10) 중에서 제 1 다각 반사 유닛(310-1)은 제 1 행을 구성하는 부분 영상들(1001, 1011, … , 1091)의 반사를 담당하고, 제 2 다각 반사 유닛(310-2)은 제 2 행을 구성하는 부분 영상들(1002, 1012, … , 1092)의 반사를 담당할 수 있다. 이러한 방식으로 나머지 종속 다각 반사 유닛들(310-3 내지 310-10)은 각각 제 3 행 내지 제 10 행을 구성하는 부분 영상들의 반사를 담당할 수 있다.
한편, 스크린(400) 상에 도시된 식별 번호들(
Figure 112005045763015-pat00001
내지
Figure 112005045763015-pat00002
)은 각각의 부분 영상들의 투사 위치를 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 종속 다각 반사 유닛들(310-1 내지 310-10)의 역할을 DMD(미도시)가 수행하도록 구현할 수도 있다. 이 경우 DMD에 구비된 마 이크로 미러들은 도 8을 참조하여 설명한 반사각 가변 거울(330)과 유사한 기능을 수행할 수 있다. 또한 이밖에도 하나 이상의 다각 반사 유닛이나 반사형 영상표시소자의 여러 조합들을 통하여 본 발명이 이루고자 하는 목적을 수행하는 다양한 영상 표시 장치의 구성이 가능하며 이러한 영상 표시 장치들 또한 본 발명의 실시예로 보아야 할 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도시된 영상 표시 장치는 반사형 영상표시유닛(200b)와 분배 투사부(300d)를 포함한다.
여기서 반사형 영상표시소자(200b)는 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.
분배 투사부(300d)는 반사형 영상표시소자(200b)가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 위치로 투사하여 완성된 영상 프레임을 디스플레이시킨다. 이를 위하여 분배 투사부(300d)는 영상 투과 필터(340), 집광 렌즈(350), 및 투사 렌즈(320)를 포함한다.
영상 투과 필터(340)는 반사형 영상표시소자(200b)가 제공한 부분 영상들의 투사 위치에 대응하는 좌표 영역(이하 광 투과 영역이라 한다)에서 빛의 투과를 허용한다. 따라서 영상 투과 필터(340)은 반사형 영상표시소자(200b)가 제공하는 부분 영상에 따라서 광 투과 영역(342)을 동적으로 설정함으로써 각 부분 영상이 투사될 위치를 제어하게 된다. 이러한 영상 투과 필터(340)는 FLCD 등과 같이 광 투과를 위한 이진 스위칭 기능을 제공할 수 있는 다양한 필터 소자로 구현될 수 있 다.
집광 렌즈(350)는 영상 투과 필터(340)를 빛을 집광하여 투사 렌즈(320)로 제공하고, 투사 렌즈(320)는 이를 확대하여 스크린(400)에 투사한다.
한편, 스크린(400) 상에 도시된 식별 번호들(
Figure 112005045763015-pat00003
내지
Figure 112005045763015-pat00004
)은 각각의 부분 영상들의 투사 위치를 나타낸다.
도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 바와 같이 하나의 영상 프레임을 매트릭스 형태로 분할한 부분 영상들을 2차원적인 방향으로 투사하는 분배 투사부(300c, 300d)를 포함하는 영상 표시 장치는, 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 설명한 부분 영상을 1차원적인 방향으로 투사하는 영상 표시 장치에 비하여 소형화 및 고효율성을 높일 수 있다. 예를 들어 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 바와 같은 영상 표시 장치가 도 10에 도시된 바와 같이 하나의 영상 프레임을 100개의 부분 영상으로 나누어 2차원적인 방향으로 투사하는 경우, 100×100개의 마이크로 미러를 구비한 DMD를 사용하여 1000×1000개의 마이크로 미러를 구비한 DMD를 사용하는 경우와 동일한 수준의 효과를 나타낼 수 있다.
한편, 이상의 각 실시예에서는 투사 렌즈(320)가 각 실시예에 따른 분배 투사부(300a 내지 300d)의 말단에 위치하여 부분 영상을 스크린(400)에 확대 투사하는 것으로 설명하였으나, 실시예에 따라서 투사 렌즈(320)는 분배 투사부(300a 내지 300d)의 선두에 위치하여 반사형 영상표시소자(200a, 200b)가 제공하는 부분 영상을 미리 확대하는 역할을 수행할 수도 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명 이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 영상 표시 장치에 따르면 반사형 영상표시소자를 간략화 하면서도 투사되는 영상의 화질을 유지시키는 장점이 있다.

Claims (13)

  1. 광 조사부로부터 조사된 빛을 반사하여 영상 프레임을 구성하는 제1 내지 제n 부분 영상(n은 1보다 큰 자연수)들을 제공하는 반사형 영상표시소자; 및
    상기 반사형 영상표시소자가 제공한 상기 제1 내지 제n 부분 영상들을 서로 다른 위치로 순차적으로 투사하여 상기 영상 프레임을 디스플레이시키는 분배 투사부를 포함하며,
    상기 제1 내지 제n 부분 영상들은 상기 영상 프레임을 제1 방향으로 순차적으로로 분할한 영상인 영상 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분배 투사부는 상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 각도로 반사하는 다각 반사 유닛을 적어도 하나 이상 포함하는 영상 표시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다각 반사 유닛은 다각 기둥의 외주면에 대하여 서로 다른 각도로 연결된 복수의 거울을 구비하고, 상기 다각 기둥의 중심 축을 기준으로 하여 소정의 각도씩 회전하는 회전식 광스캐너인 영상 표시 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다각 반사 유닛은 소정의 거울을 구비하고, 전자기력을 이용하여 상기 거울의 반사각을 조절하는 반사각 가변 거울인 영상 표시 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 분배 투사부가 상기 다각 반사 유닛을 복수로 포함하는 경우, 상기 복수의 다각 반사 유닛은 상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 제 1 방향의 소정의 각도 범위로 반사하는 기준 다각 반사 유닛과 상기 기준 다각 반사 유닛이 반사한 부분 영상들을 제 2 방향의 소정의 각도 범위로 반사하는 하나 이상의 종속 다각 반사 유닛을 포함하는 영상 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 수직한 방향인 영상 표시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 분배 투사부는 상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들의 투사 위치에 대응하는 좌표 영역에서 상기 부분 영상들을 투과시키는 영상 투과 필터를 포함하는 영상 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 분배 투사부는 상기 서로 다른 위치로 투사될 상기 부분 영상들을 확대하는 투사 렌즈를 포함하는 영상 표시 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 분배 투사부는 상기 부분 영상들을 1차원적인 방향 또는 2차원적인 방향으로 투사하는 영상 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 부분 영상들은 상기 영상 프레임을 일 방향으로 분할한 영상들인 영상 표시 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 부분 영상들은 상기 영상 프레임을 매트릭스 형태로 분할한 영상들인 영상 표시 장치.
  12. 광 조사부로부터 조사된 빛을 반사하여 영상 프레임을 구성하는 부분 영상들을 제공하는 반사형 영상표시소자; 및
    상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 위치로 순차적으로 투사하여 상기 영상 프레임을 디스플레이시키는 분배 투사부를 포함하되,
    상기 분배 투사부는 상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 서로 다른 각도로 반사하는 다각 반사 유닛을 적어도 하나 이상 포함하고,
    상기 분배 투사부가 상기 다각 반사 유닛을 복수로 포함하는 경우, 상기 복수의 다각 반사 유닛은 상기 반사형 영상표시소자가 제공한 부분 영상들을 제 1 방향의 소정의 각도 범위로 반사하는 기준 다각 반사 유닛과 상기 기준 다각 반사 유닛이 반사한 부분 영상들을 제 2 방향의 소정의 각도 범위로 반사하는 하나 이상의 종속 다각 반사 유닛을 포함하는 영상 표시 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 상기 제 2 방향은 서로 수직한 방향인 영상 표시 장치.
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