KR20020065876A - 광섬유를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면 모터부로부터 회전력을 전달받아 광출사부가 회전되도록 광원을 구성하는 단계; 상기 광출사부의 회전축을 그 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유를 구비하는 단계; 상기 광섬유를 희망하는 표시패턴에 따라 배치시키는 단계; 및 상기 모터부를 구동하여 광출사부를 회전시키고, 상기 광출사부의 위치변화에 동기하여 광원의 발광패턴을 제어하는 단계;를 포함하는 화상표시 방법이 개시된다.

Description

광섬유를 통한 화상표시방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치{Method for displaying an image using optical fiber and display device using the same}

본 발명은 광섬유를 통한 화상표시방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 특히 광(光)을 회전시켜 원형 혹은 원호(Arc)형태로 배치되어 있는 광섬유의 단부에 순차적으로 주사함으로써 광소자 수의 절감효과와 함께 고해상도 대면적의 표시장치를 얻도록 하는 광섬유를 통한 화상표시방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근들어, 정보의 교류가 활발해짐에 따라 정보표시장치의 중요성이 나날이 부각되고 있는 경향을 보이고 있다. 특히, LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 등과 같이 평판디스플레이(Flat Panel Display; FPD)에 해당하는 디바이스들은 종래의 브라운관과는 달리 박형, 경량으로 제작이 가능하므로 각종 휴대 단말기나 벽걸이 TV 등에 유용하게 적용되고 있다.

그러나, 이러한 장점에도 불구하고 상기 디바이스들은 그 구조가 복잡하고 제조공정이 까다로운 관계로 가격이 매우 고가일 뿐만 아니라, 대화면 구성이나 종래 브라운관 정도의 휘도를 얻는 것이 용이하지 않아 아직 개발의 여지가 많이 남아 있는 것이 사실이다.

고휘도/대화면으로 문자나 이미지의 표출이 용이한 표시장치의 대표적인 예로는 LED(Light Emitting Diode;발광다이오드)를 이용한 디스플레이 장치를 들 수가 있다. 일반적으로 LED 소자 자체는 전력소모가 적으며 휘도가 높고, 외부 충격에 강한 특성이 있으므로, 도심이나 터미널, 전철역 등 통행량이 많은 옥외에 주로 설치되는 전광판 시스템에 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 LED 표시장치는 각각의 화소마다 LED가 하나씩 구비되어야 하므로 시스템의 가격이 매우 고가이며, 이와 더불어 전체 전력소모량이 클 수 밖에 없는 취약점을 안고 있다. 또한, LED는 반도체칩에 전극을 본딩한 후 투명수지로 몰딩하여 제조가 되므로 예컨대, 직경 1㎜ 이내의 미세 사이즈로 화소를 형성하기가 곤란하여 종래의 LED 표시장치는 옥내용에 비해 화소 사이즈나 피치가 큰 옥외용 대형 표시장치에 한정적으로 사용되고 있는 실정에 있다.

이에 대한 대안으로는, 예컨대 일본 특허공개공보 평6-214509호에 개시된 바와 같이 LED 어레이를 회전시킴으로써 잔상효과를 통해 넓은 면적에 걸쳐 화상을 표출하도록 하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이러한 장치는 적은 수의 LED로 다수의 화소를 얻을 수 있는 장점이 있음에도 불구하고 스크린이 원반형이나 원통형, 구형 등 곡면형태로 이루어짐으로 인해 표출정보의 인지가 쉽지 않고, 부피가 크며, 화소 사이즈를 미세하게 구성할 수 없는 취약점이 여전히 남아 있다.

광원을 다수의 화소로 분산시키는 다른 방법으로는 각종의 광섬유 조명장치를 들 수가 있다. 이러한 장치들은 광섬유 다발의 일단을 모아서 할로겐 램프나 LED와 같은 광원측에 배치시키고 타단은 희망하는 표시패턴에 따라 다양하게 배열하여 장식품, 간판 등에 심미감을 더해주게 된다. 그러나, 이러한 광섬유 조명장치들은 하나의 광원을 복수개의 작은 점광원으로 분산시킬 수는 있으나 동일 광섬유 다발에 포함되는 각각의 점광원에 대한 칼라, 휘도, 점멸 등의 발광패턴은 일일이 독립적으로 제어할 수 없는 한계점이 있다.

소수의 광원으로부터 다수의 제어가능한 화소를 얻는 대표적인 기술로는 통상의 레이저디스플레이 장치를 들 수 있다. 이 디바이스는 레이저광을 예컨대, 수평 및 수직 갈바노미터(Galvanometer)를 이용하여 편향시켜 평면스크린 상에 순차적으로 스캐닝함으로써 화상을 표시하는 방식을 사용하고 있다. 그러나, 이 방식은 대면적의 표시영역을 얻을 수 있는 장점이 있음에도 불구하고 스크린에 레이저광이 반사될 때 스펙클 노이즈(Speckle Noise)가 발생하게 되는 단점이 있으며, 평면스크린 상의 각 지점에 대한 레이저광 입사면적이 균일하게 분포되지 않는 취약점을 안고 있다.

한편, 코어와 클래드로 이루어지는 광섬유는 클래드에 결함(Defect)이 있을 경우 광도파로의 측면으로 광이 유출되는 특성을 가진다. 이 특성을 이용하여 광섬유의 길이방향을 따라 인위적으로 복수의 미세 홈(Groove)을 형성해 두면 선형발광패턴을 얻을 수 있다. 아울러, 이러한 광섬유를 순차적으로 복수개 배치하여 어레이를 구성할 경우 박형의 면발광 소자를 얻는 것이 가능하다.

측면발광 광섬유의 어레이를 이용하는 종래 기술로는 예컨대, 특허공개 제1998-80052호나 미국특허 제4845596호에 개시된 바와 같이 LCD의 백라이트(Backlight) 모듈로 적용가능한 기술이 있으며, 특허공개 제2002-46953호와 같이 각각의 광섬유 단부에 독립적으로 발광소자를 설치하여 표시영역의 수평라인 혹은 수직라인을 발광시키도록 구성한 표시장치를 들 수가 있다.

그러나, 이러한 기술들은 광섬유 어레이의 일단에 일괄적으로 광원이 인가되어 각각의 광섬유를 독립적으로 발광시키는 것이 불가능한 것이 보통이며, 각각의 광섬유에 독립적으로 광원을 인가하는 기술의 경우에도 광섬유 단부에 개별적으로 발광소자가 하나씩 설치되는 구조를 채용하므로 이에 따른 문제점이 발생하게 된다. 예를 들어, 표시영역의 수평라인을 1024개 구성하고자 할 경우 이에 대응하는 발광소자가 1024개 형성되어야 하므로 그 제조공정이 까다롭고 가격이 만만치 않은 문제가 있다. 특히, 측면발광 광섬유에 입사시키는 광은 일반적으로 상당한 고휘도가 요구되어 레이저가 바람직한 것을 감안했을 때, 예컨대 1024개의 레이저다이오드를 형성하여 각각의 광섬유를 독립적으로 발광시키는 것은 그 비용이나 제조공정상 용이하지 않은 것이 사실이다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 회전하는 광이 원형 혹은 원호형태로 배치된 복수개 광섬유의 일단에 순차적으로 주사되도록 구성함과 더불어 광섬유의 타단을 희망 표시패턴에 따라 배치함으로써 적은 수의 광원으로 다수의 제어가능한 화소를 얻도록 하는 화상표시방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 회전하는 광이 원형 혹은 원호형태로 배치된 복수개 광섬유의 단부에 순차적으로 주사되도록 구성함과 더불어 각각의 광섬유 측면부를 통해 독립적으로 발광이 이루어지도록 함으로써 적은 수의 광원으로 박형의 대화면 표시영역을 얻도록 하는 화상표시방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 광을 회전주사하더라도 평면의 스크린상에 화상이 표출하게 되는 화상표시방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따라 화상표시가 이루어지게 되는 원리를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 보여주는 사시도.

도 3은 도 2의 장치를 단위모듈로 하여 대화면 표시장치를 구성한 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따라 제공되는 스캐닝부 구성의 일 실시예를 나타내는 단면도.

도 5는 발명의 실시예에 따라 광섬유의 코어 단부에 자외선 여기 형광체가 도포되는 구성을 도시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 지지부재의 안치홈에 광원이 수용되어 있는구성을 도시하는 단면도.

도 7은 본 발명에 따라 제공되는 스캐닝부 구성의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 도식화한 평면도.

도 9는 도 8의 변형예를 도시하는 평면도.

도 10은 본 발명에 따라 광제어판이 설치된 상태를 도시하는 도면.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

1...광원 2...광섬유 3...지지부재

5...평판패널 6...미러부 7...고정부재

8...베어링 9...모터부 12...반사수단

13...광제어판

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광섬유를 통한 화상표시방법은, 모터부로부터 회전력을 전달받아 광출사부가 회전되도록 광원을 구성하는 단계; 상기 광출사부의 회전축을 그 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유를 구비하는 단계; 상기 광섬유를 희망하는 표시패턴에 따라 배치시키는 단계; 및 상기 모터부를 구동하여 광출사부를 회전시키고, 상기 광출사부의 위치변화에 동기하여 광원의 발광패턴을 제어하는 단계;를 포함한다.

바람직하게 상기 광섬유에는, 그 길이방향을 따라 측면부에 일정간격으로 결함이 형성되어 측면부로 발광이 이루어진다.

본 발명의 제1실시예에 의하면, 모터부; 상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는 광원; 상기 광원의 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되어 상기 광원의 회전궤적을 둘러싸게 되는 복수개의 광섬유; 매트릭스 형태로 형성되는 고정공을 통해 상기 광섬유의 타단을 고정하게 되는 사각형의 평판패널; 및 회전에 따른 상기 광원의 위치변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면 모터부; 상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되며, 그 회전축 방향에 대하여 45도 각도로 기울어진 상태로 반사막이 형성되어 있는 미러부; 그 입사광축이 상기 회전축 방향에 위치하게 되는 광을 상기 미러부에 입사시키도록 설치되는 광원; 상기 미러부를 둘러싸며 상기 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유; 광원에서 방출된 광이 미러부에 반사된 후 상기 광섬유의 일단에 집광되도록 상기 광원과 미러부 사이에 위치하는 집광렌즈부; 상기 광섬유의 타단을 고정하기 위한 고정공이 매트릭스 형태로 형성되어 있는 사각형의 평판패널; 및 모터부의 구동에 따른 상기 미러부의 회전위치 변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한콘트롤러;를 포함하는 디스플레이 장치가 제공된다.

본 발명의 제2실시예에 의하면, 모터부; 상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는 광원; 그 측면부에는 적어도 하나 이상의 결함이 형성되어 있고, 상기 광원의 회전궤적을 둘러싸며 상기 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 그 단부가 배치된 상태로 복수개가 구비되는 광섬유; 및 회전에 따른 상기 광원의 위치변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하고, 상기 광섬유가 그 길이방향과 수직되는 방향을 따라 순차적으로 복수개 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면 모터부; 상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되며, 그 회전축 방향에 대하여 45도 각도로 기울어진 상태로 반사막이 형성되어 있는 미러부; 그 입사광축이 상기 회전축 방향에 위치하게 되는 광을 상기 미러부에 입사시키도록 설치되는 광원; 그 측면부에는 적어도 하나 이상의 결함이 형성되어 있고, 상기 미러부를 둘러싸며 상기 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 그 단부가 배치된 상태로 복수개가 구비되는 광섬유; 광원에서 방출된 광이 미러부에 반사된 후 상기 광섬유의 단부에 집광되도록 상기 광원과 미러부 사이에 위치하는 집광렌즈부; 및 모터부의 구동에 따른 상기 미러부의 회전위치 변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하고, 상기 광섬유가 그 길이방향과 수직되는 방향으로 순차적으로 복수개 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치가 제공된다.

바람직하게, 본 발명에는 상기 광섬유의 배열면 상에 위치하고, 상기 광섬유의 결함에 대응하는 광스위칭수단이 형성되어 상기 결함으로부터 방출되는 광을 선택적으로 차단하도록 하는 광제어판;이 더 포함된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 화상표시방법에 의하면, 광출사부의 회전궤적을 둘러싸며 광섬유의 일단이 원호 혹은 원주형태로 배치가 되는 구성이 이루어진다. 여기서, 용어 '광출사부'는 광섬유로 광이 입사되기 직전의 광 공급요소를 지칭하는 것으로 정의하기로 한다. 따라서, 후술하게 되는 바와 같이 광원 자체를 회전시키는 실시예의 경우에는 광원몸체가 '광출사부'에 해당되며, 광원에서 방출된 광을 회전 미러부를 이용해 반사시키는 실시예의 경우에는 미러부가 '광출사부'에 해당된다.

이에 따라, 도 1은 광원몸체가 광출사부가 되는 실시예를 통해 본 발명의 화상표시방법이 구현되는 원리를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면 회전축(3a)을 중심으로 하는 광원(1)의 회전궤적을 둘러싸며 각각의 광섬유(2) 일단이 원형으로 배열되며, 상기 광섬유(2)의 타단은 다양한 패턴에 따라 배치가 된다. 여기서, 광섬유(2) 일단의 배치패턴이 원형에 한정되지 않고 원호형태가 될 수 있음은 물론이다.

상기 광원(1)이 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전축(3a)을 중심으로 회전하면서 주사(Scanning)를 하게 되면 각각의 광섬유(2)에 순차적으로 광의 입사가 이루어진다.

회전하는 광원(1)의 위치변화에 동기하여, 즉 광원(1)이 광섬유(2)의 일단과 대향하게 되는 시점에 맞추어 광원(1)의 칼라나 휘도, 점멸 등 발광패턴을 제어하게 되면 각각의 광섬유(2)에 대한 광출력을 독립적으로 제어하는 것이 가능하게 되어 광섬유(2)의 타단측에 희망하는 패턴의 이미지 출력을 얻을 수 있게 된다.

이때, 광섬유(2) 타단의 배열형태는 작업자의 의도에 따라 다양한 패턴으로 구성이 될 수 있다. 아울러, 배열된 광섬유(2)의 타단을 순차적으로 점등시키거나 특정 광섬유(2)에서의 발광칼라나 휘도를 달리함으로써 다양한 출력패턴을 얻는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면 상기와 같은 표시방법을 적용하여 도 2에 도시된 바와 같은 광섬유 디스플레이 장치가 제공된다. 여기서, 도면에 도시된 광섬유 디스플레이 장치는 단일의 표시장치로 사용될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 단위모듈(M)로서 사용하여 복수개를 조립함으로써 대화면 표시장치를 구성하는 것도 가능하다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광섬유 디스플레이 장치는 스캐닝부(S)와, 상기 스캐닝부(S)에 구성되는 광섬유(2)의 단부를 고정하기 위한 평판패널(5)을 포함하여 구성된다. 비록, 도면에는 스캐닝부(S)가 수직으로 세워진 상태로 도시되어 있으나, 수평으로 눕힌 상태로 구성될 수도 있음은 물론이다.

상기 스캐닝부(S)의 일 실시예는 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(1); 모터부(9); 및 광섬유(2)를 포함한다.

광원(1)으로는 바람직하게는, LED가 채용되며 이밖에 레이저다이오드 등 다양한 발광소자가 채용될 수 있다. 특히, LED가 채용될 경우에는 단색 LED는 물론이며, 더욱 바람직하게는 적색, 녹색, 청색 LED칩 중 적어도 둘 이상의 칩을 포함하여 구성되는 다색 LED가 채용된다.

광원(1)의 다른 예로는, 자외선 발광소자가 채용될 수도 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 코어(2a)와 클래드(2b)로 구성되는 각각의 광섬유(2)에 있어서, 코어(2a)의 단부에, 공지되어 있는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)용 자외선 여기 형광체(2c)를 도포한 후, 상기 광원(1)으로서 자외선 LED 혹은 자외선 레이저다이오드를 채용하여 다양한 색채의 발광을 유도하는 것이 가능하다.

상기 광원(1)은 모터부(9)로부터 회전력을 전달받아 회전하게 된다. 이때, 광원(1)은 모터부(9)의 회전축에 직접 부착될 수 있으며, 대안으로는 상기 회전축에 결합되는 다양한 형태의 별도 지지수단에 부착되도록 하는 것도 가능하다.

그 일 실시예로는, 도 4에 도시된 바와 같이 모터부(9)의 회전축에 고정되는 원통형의 지지부재(3)를 구비한 후, 복수개의 광원(1)이 상기 지지부재(3)의 길이방향을 따라 바(Bar)형태의 어레이로 설치되도록 하는 구성이 이루어질 수 있으며, 더욱 바람직하게는 바 형태의 광원 어레이를 두 부분으로 나누어, 일측의 광원(1) 어레이는 홀수번째 행의 광섬유 군(群)을 스캐닝하도록 하고, 타측의 광원(1) 어레이는 짝수번째 행의 광섬유군을 스캐닝하도록 구성함으로써 한정된 길이의 지지부재(3)에 다수의 광원(1)을 설치할 수 있도록 한다.

이때, 상기 광원(1)은 지지부재(3)의 외주면 상에 설치될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 지지부재(3)의 길이방향에 수직으로 지지부재(3) 내부에 형성되는 안치홈(3b)에 그 전단부가 지지부재(3) 외측을 향한 상태로 수용될 수도 있다.

상기와 같이 지지부재(3)에 설치되는 각각의 광원(1)의 회전궤적을 원형 혹은 특정 중심각의 원호 형태로 둘러싸게 되는 광섬유(2)의 일단부는 바람직하게, 상기 지지부재(3)와 동심을 이루게 되는 원통형 고정부재(7)의 고정홈(미도시)에 고정된다. 여기서, 상기 고정부재(7)는 반드시 원통형에 한정되지 않고, 예컨대 광섬유(2)의 일단부가 광원(1)의 회전궤적을 중심각 180도의 호, 즉 반원형태로 둘러싸도록 구성될 경우에는 반원통형으로 구성될 수도 있는 등 상기 중심각에 따라 그 형태가 변형될 수 있다.

이때, 지지부재(3)와 고정부재(7)가 접하는 부분에는 베어링(8)을 설치하여 회전하는 지지부재(3)가 최소의 마찰저항을 가지며 고정부재(7)에 의해 지지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 광섬유(2)의 타단은 사각형의 평판패널(5) 상에 매트릭스(Matrix) 형태로 형성되는 복수개의 고정공(미도시)에 고정설치되어 평면 스크린을 형성하게 된다.

상기 원통형의 고정부재(7) 상에서 그 일단이 서로 동일한 원형 행(Row)을 구성하는 광섬유군은 상기 평판패널(5) 상에서 그 타단이 서로 동일한 직선 행(Row) 혹은 직선 열(Column) 상에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 회전시 광원(1)의 회전위치 감지를 위해서는, 광원(1)을 지지하는 지지부재(3) 일측의 둘레를 따라 등간격으로 복수개의 관통공(3c)이 형성되도록 하고, 고정부재(7)에 고정되며 상기 관통공(3c)을 사이에 두고 양측에 각각 위치하게되는 발광소자(10)와 수광소자(11)로 이루어지는 감지수단이 바람직하게 채용된다.

이때, 발광소자(10)에서 출발한 광은 관통공(3c)을 통과하는 순간에만 수광소자(11)에 감지되므로 지지부재(3)의 회전에 따라 주기적으로 광펄스가 감지되는 것을 이용하여 회전하는 광원(1)의 위치를 감지하게 된다. 즉, 복수개의 관통공(3c) 중 특정의 관통공(3c)이 발광소자(10)와 수광소자(11) 사이에 위치한 상태에서의 광원위치를 기준점으로 설정했을 때, 지지부재(3)가 회전하여 예컨대, 5번째 광펄스가 감지되는 순간의 광원위치는 기준점에서 5번째에 위치한 광섬유(2)와 대향하는 위치가 된다. 이때, 상기 발광소자(10)로는 LED나 레이저다이오드가 바람직하게 채용되며, 수광소자(11)로는 포토다이오드나 포토트랜지스터 등의 광센서가 채용된다.

회전시 광원(1)의 회전위치 감지를 위한 대안으로는, 지지부재(3) 상에 고정된 복수개의 광원(1) 중 특정 광원(1)의 회전궤적을 둘러싸는 광섬유 군의 타단을 평판패널(5)에 접속하지 않고 광센서(미도시)에 접속한 후 광원(1)의 회전에 따라 감지되는 광펄스를 카운트하여 회전위치를 감지하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 광섬유 디스플레이 장치의 작동을 위해, 먼저 광원(1)을 고정하는 지지부재(3)가 모터부(9)로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되면, 광원(1)은 고정부재(7)에 원형 행을 이루며 고정설치되어 있는 각각의 광섬유(2) 일단과 순차적으로 대향하며 회전하게 된다.

이때, 광원(1)의 회전위치를 감지하는 수단과 연동하는 콘트롤러(미도시)를 통해, 광원(1)의 위치변화에 동기하여 광원(1)의 발광패턴, 즉 칼라나 휘도, 점멸등을 제어하면 각각의 광섬유(2)에 대한 독립적인 광출력 제어가 가능하게 된다.

한편, 본 발명에 의하면 스캐닝부의 다른 구성예로서 도 7에 도시된 바와 같이, 광원(1); 미러부(6); 모터부(9); 및 광섬유(2)를 포함하는 스캐닝부가 제공된다.

본 실시예에 있어서, 바람직한 광원(1)으로는 레이저다이오드가 채용되며 대안으로 LED를 채용하는 것도 가능하다.

상기 광원(1)에서 방출된 광은 미러부(6)에 의해 반사된 후 상기 미러부(6)의 회전축을 중심으로 하는 원주 혹은 특정 중심각의 원호 상에 배치되는 광섬유(2)의 일단으로 입사된다.

여기서, 상기 미러부(6)는 모터부(9)로부터 회전력을 제공받아 회전하게 되며, 특히 그 회전축 방향에 대하여 45도 각도로 기울어진 상태로 반사막(6a)이 형성되어 상기 광원(1)으로부터 입사되는 광을 광섬유(2) 측으로 반사시킨다. 이때, 상기 광원(1)의 입사광축은 미러부(6)의 회전축 방향과 일치하게 된다.

광원(1)과 미러부(6) 사이에는 볼록렌즈를 포함하여 구성되는 집광렌즈부(1a)가 구성되어 상기 광원(1)에서 방출된 광에 대한 촛점이 광섬유(2)의 단부에 맺히도록 집광을 하게 된다.

상기와 같은 구성을 통해, 광원(1)에서 방출된 광은 미러부(6)의 반사막(6a)에 반사된 후 광섬유(2)의 일단에 집광되고, 상기 미러부(6)가 모터부(9)로부터 회전력을 제공받아 회전함에 따라 미러부(6)를 둘러싸며 설치된 광섬유군을 순차적으로 스캐닝하며 광의 입사가 이루어지게 된다. 이때, 상기 광섬유군의 타단은 전술한 바와 같이 평판패널(5)에 고정이 되므로 평판패널(5) 상에 광출력이 이루어진다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 의하면 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 디스플레이 장치가 제공된다. 도면을 참조하면, 본 발명은 그 측면부에 적어도 하나 이상의 결함이 형성되어 있는 복수개의 광섬유(2)와, 상기 광섬유(2)의 일단에 광을 주사하기 위한 스캐닝부(S)를 포함하고, 바람직하게 상기 광섬유(2)의 타단에 설치되어 도파되어 온 광을 다시 반사시키는 반사수단(12)을 포함한다. 이와 같이 구성되는 본 발명의 디스플레이 장치는 단일로 사용될 수 있음은 물론이며, 복수개의 단위모듈을 연결하여 대면적을 형성하는 것도 가능하다.

광섬유(2)는 그 길이방향과 수직되는 방향을 따라 복수개가 배열되어 배열면을 이룬다. 아울러, 상기 광섬유(2)의 결함 부분은 바람직하게, 광섬유의 길이방향을 따라 일정간격으로 복수개가 형성되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 표시패턴에 따라 광섬유의 특정지점에만 형성될 수도 있다. 본 실시예에 있어서 상기 결함 부분은 디스플레이 장치의 화소가 되는 부분으로서 예컨대, 레이저나 칼날로 홈을 내어 형성할 수 있으며, 대안으로서 에칭(etching)방법으로 형성될 수도 있고, 광섬유 코어 보다 굴절률이 큰 물성을 가지는 재료를 특정지점에만 클래드로서 형성하는 방법도 채용가능하다.

스캐닝부(S)는 상기 광섬유(2)의 일단에 순차적으로 광을 주사하는 부분으로서, 도 4 혹은 도 7을 참조하여 설명한 스캐닝부가 동일하게 채용될 수 있다. 이에 따라, 도 8에는 고정된 광원(1)에서 방출되는 광을 회전하며 반사시키는 미러부(6)를 포함하는 스캐닝부(S)가 채용된 디스플레이 장치가 도시되어 있으며, 도 9에는회전하는 광원(1)을 포함하는 스캐닝부(S)가 채용된 디스플레이 장치가 도시되어 있다. 이하, 도 8에 도시된 디스플레이 장치를 중심으로 본 발명의 제2실시예를 상세히 설명하기로 한다.

박형으로 구성되는 본 실시예의 특징을 감안하여 상기 스캐닝부(S)의 고정부재(7)는 도 7과 같이 반원형태의 단일 광섬유군을 이루며 광섬유(2)의 일단이 고정되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 광섬유(2)의 타단에는 반사수단(12)이 설치되어 상기 스캐닝부(S)를 통해 입사된 후 도파되어 온 광을 다시 반사시킨다. 이때, 상기 반사수단으로는 단일의 거울막대를 형성하여 모든 광섬유(2)의 타단에 일괄적으로 부착될 수 있으며, 각각의 광섬유(2) 타단에 개별적으로 은거울 코팅을 하는 것도 가능하다.

비록, 도면에는 도시되지 않았으나 상기 광섬유(2) 배열면의 하부에는 부가적으로 반사판을 더 설치하여 광섬유의 광방출효율을 높이는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명에 따라 화소를 제어하도록 광제어판(13)이 설치된 상태를 도시하는 도면이다. 본 실시예에 있어서, 광섬유(2)의 측면부에는 결함(D)이 형성되어 각 화소를 이루게 되고, 광섬유(2)의 배열면 상부에는 상기 결함(D)에 대응하며 광스위칭수단(13a)이 형성되어 있는 광제어판(13)이 설치되어 상기 결함(D)으로부터 방출되는 광을 선택적으로 차단하게 된다.

바람직하게, 상기 결함(D)은 광섬유(2)의 길이방향을 따라 일정간격으로 복수개가 형성되고, 광제어판(13)의 광스위칭수단(13a)은 상기 광섬유(2)와 직교하는스트라이프(stripe) 형태로 형성되어 매트릭스 형상을 이룸으로써 특정의 광섬유(2)와 특정의 광스위칭수단(13a)이 교차되는 지점만 선택적으로 발광 혹은 광차단이 이루어지게 된다.

상기 광스위칭수단(13a)으로는 전압인가시 예컨대, 굴절률이나 투과율과 같은 물성이 변화되는 전기광학소자를 비롯하여 음향광학소자 등 광을 선택적으로 투과시키기 위한 다양한 공지기술이 채용될 수 있다. 그 대표적인 예를 들면, 공지되어 있는 액정소자가 채용가능하다. 즉, 액정물질, 배향판, 편광판, 투명전극 등을 포함하여 구성되는 통상의 액정소자를 광제어판(13)에 스트라이프 형태로 형성한 구조가 바람직하게 채용되어 전압인가시 선택적으로 광을 차단하게 된다.

광원(1)으로는 LED가 사용될 수 있으나, 더욱 바람직하게는 레이저가 채용된다. 이때, 레이저를 발생시키는 모듈로는 레이저다이오드가 바람직하나, 이에 한정되지 않고 기체레이저 등 다양한 디바이스가 채용가능하고, 단색은 물론 R(Red),G(Green),B(Blue) 3색의 레이저광을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 광원(1)에서 방사되는 레이저광은 직접 미러부(6)에 입사되거나, 혹은 부가적으로 구성되는 광학계(미도시)를 통해 진행경로가 변화되어 미러부(6)에 입사된다.

레이저광을 반사시켜 광섬유(2)의 단부에 입사시키는 상기 미러부(6)는 그 표면에 은거울 반사막(6a)을 증착시킨 것을 사용하는 것이 바람직하며, 전술한 바와 같이 상기 미러부(6)의 회전축(9a)과 레이저광의 입사광축은 동일 연장선 상에 위치하게 되며, 상기 회전축(9a)과 반사막(6a) 사이의 각도는 45도를 이루게 된다.

비록, 도면에는 미도시되었으나, 상기 미러부(6)를 등속회전시키기 위한 모터부(9)의 회전축(9a)에는 그 원주를 따라 복수개의 통공이 형성되어 있는 원판을 고정결합하고, 상기 통공을 사이에 두고 발광 및 수광이 이루어지도록 포토커플러를 설치하여 상기 미러부(6)의 회전위치를 감지하도록 하는 것이 바람직하다.

그러면, 본 제2실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작을 설명하기로 한다.

먼저, 광원(1)에서 방출된 광은 미러부(6)의 반사막(6a)에 반사된 후 광섬유(2)의 일단에 집광되고, 상기 미러부(6)가 모터부(9)로부터 회전력을 제공받아 회전함에 따라 미러부(6)를 둘러싸며 원형 혹은 원호형태로 배치된 광섬유(2)의 단부에 순차적으로 광을 입사시키며 스캐닝을 수행한다. 이때, 각각의 광섬유(2)는 그 길이방향과 수직되는 방향으로 순차적으로 배열되어 광섬유 패널을 형성한 상태로 구성되므로 상기 스캐닝에 따라 순차적으로 광섬유(2) 라인별로 광출력이 이루어진다.

여기서, 특정의 광섬유(2) 라인에 광이 입사된 시점에 동기하여 특정의 광스위칭수단(13a)에 신호가 인가되면 상기 광스위칭수단(13a)과 상기 광섬유(2)의 결함(D) 부분이 교차되는 지점에서 발광 혹은 광차단이 이루어진다. 이때, 광의 계조(gray scale)제어는 광스위칭수단(13a) 혹은 광원(1)을 제어하여 이루어진다.

예를 들어, 특정의 광스위칭수단(13a)에 신호가 인가된 시점에 동기하여, 각각의 광섬유(2) 라인에 대하여 미러부(6)가 회전주사를 수행하고, 이때 특정의 광섬유(2) 라인에 대한 광의 입사와 동시에 광스위칭수단(13a) 혹은 광원(1)을 제어하여 광스위칭 및 계조조절을 하게 된다. 이러한 동작을 각각의 광스위칭수단(13a)대하여 순차적으로 수행하면 모든 화소에 대한 광출력 제어가 가능하다.

다른 구동예를 들어보면, 특정의 광섬유(2) 라인에 광이 입사된 시점에 동기하여, 각각의 광스위칭수단(13a)에 동시에 해당 신호를 인가하여 각 화소에 대한 광스위칭 및 계조조절을 하게 된다. 이러한 동작을 각각의 광섬유(2) 라인에 대하여 순차적으로 수행하면 모든 화소에 대한 광출력 제어가 가능하다.

또다른 구동예를 들어보면, 특정의 광섬유(2) 라인에 광이 입사된 시점에 동기하여, 각각의 광스위칭수단(13a)에 순차적으로 신호를 인가하면서 각 화소에 대한 광스위칭 및 계조조절을 하는 방법이 있다. 이 경우도 각각의 광섬유(2) 라인에 대하여 순차적으로 상기 동작이 수행되면 모든 화소에 대한 광출력 제어가 가능하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 의하면, 소수의 광원을 다수의 제어가능한 점광원으로 분할하여 출력하는 것이 가능하므로 디스플레이 장치 구성시 광소자의 수를 줄일 수 있는 경제적 효과가 있다.

본 발명에 의하면 광섬유의 배치상태에 따라 다양한 표시패턴을 얻을 수 있으며, 회전주사 방식을 채용함에도 불구하고 사각형의 평면 스크린상에 정보를 표출할 수 있는 효과가 있다. 특히, 종래의 레이저디스플레이 장치와는 대조적으로 직시형 표시방식을 사용하므로 스펙클 노이즈가 발생하지 않고, 광출사부가 각각의 광섬유 단부에 정대향하며 회전주사를 수행하므로 표시패턴의 불균일 현상이 발생하지 않는 효과가 있다.

아울러, 종래의 LCD와 비교했을 때, 미러 회전주사방식을 사용하므로 구동속도를 높일 수 있고, 칼라필터를 형성할 필요가 없으므로 제조공정을 간소화할 수 있고 대화면 구성이 용이한 장점을 가진다.

또한, 본 발명은 소수의 광원을 이용하여 측면발광 광섬유 패널상에 제어가능한 화소를 형성하게 되므로 광섬유를 채용하는 일반적인 표시장치와는 달리 디스플레이 패널의 박형화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 모터부로부터 회전력을 전달받아 광출사부가 회전되도록 광원을 구성하는 단계;

   상기 광출사부의 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유를 구비하는 단계;

   상기 광섬유를 희망하는 표시패턴에 따라 배치시키는 단계; 및

   상기 모터부를 구동하여 광출사부를 회전시키고, 상기 광출사부의 위치변화에 동기하여 광원의 발광패턴을 제어하는 단계;를 포함하는 화상표시 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 광섬유에는, 그 길이방향을 따라 측면부에 일정간격으로 결함이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시 방법.
3. 모터부;

   상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는 광원;

   상기 광원의 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되어 상기 광원의 회전궤적을 둘러싸게 되는 복수개의 광섬유;

   매트릭스 형태로 형성되는 고정공을 통해 상기 광섬유의 타단을 고정하게 되는 사각형의 평판패널; 및

   회전에 따른 상기 광원의 위치변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 디스플레이 장치.
4. 모터부;

   상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되며, 그 회전축 방향에 대하여 45도 각도로 기울어진 상태로 반사막이 형성되어 있는 미러부;

   그 입사광축이 상기 회전축 방향에 위치하게 되는 광을 상기 미러부에 입사시키도록 설치되는 광원;

   상기 미러부를 둘러싸며 상기 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유;

   광원에서 방출된 광이 미러부에 반사된 후 상기 광섬유의 일단에 집광되도록 상기 광원과 미러부 사이에 위치하는 집광렌즈부;

   상기 광섬유의 타단을 고정하기 위한 고정공이 매트릭스 형태로 형성되어 있는 사각형의 평판패널; 및

   모터부의 구동에 따른 상기 미러부의 회전위치 변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 디스플레이 장치.
5. 모터부;

   상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는 광원;

   그 측면부에는 적어도 하나 이상의 결함이 형성되어 있고, 상기 광원의 회전궤적을 둘러싸며 상기 광원의 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 그 단부가 배치된 상태로 복수개가 구비되는 광섬유; 및

   회전에 따른 상기 광원의 위치변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하고,

   상기 광섬유가 그 길이방향과 수직되는 방향을 따라 순차적으로 복수개 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
6. 모터부;

   상기 모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되며, 그 회전축 방향에 대하여 45도 각도로 기울어진 상태로 반사막이 형성되어 있는 미러부;

   그 입사광축이 상기 회전축 방향에 위치하게 되는 광을 상기 미러부에 입사시키도록 설치되는 광원;

   그 측면부에는 적어도 하나 이상의 결함이 형성되어 있고, 상기 미러부를 둘러싸며 상기 회전축을 중심으로 하는 원호 혹은 원주를 따라 그 단부가 배치된 상태로 복수개가 구비되는 광섬유;

   광원에서 방출된 광이 미러부에 반사된 후 상기 광섬유의 단부에 집광되도록 상기 광원과 미러부 사이에 위치하는 집광렌즈부; 및

   모터부의 구동에 따른 상기 미러부의 회전위치 변화에 동기하여 상기 광원의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하고,

   상기 광섬유가 그 길이방향과 수직되는 방향으로 순차적으로 복수개 배열되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 광섬유의 배열면 상에 위치하고, 상기 광섬유의 결함에 대응하는 광스위칭수단이 형성되어 상기 결함으로부터 방출되는 광을 선택적으로 차단하도록 하는 광제어판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 결함이 광섬유의 측면부를 따라 일정간격으로 복수개 형성되어 있고,

   광스위칭수단은 상기 광섬유와 직교하는 스트라이프 형태로 형성되어 화소 매트릭스를 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 광스위칭수단으로서 액정소자가 채용되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,

    상기 광섬유의 타단으로 유출되는 광을 반사시키도록 광섬유의 타단에 구비되는 반사수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
11. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광원으로는 LED 혹은 레이저모듈 중 어느 하나가 채용되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 광원은 자외선을 방사하며,

    상기 광섬유의 일단에는 자외선 여기 형광체가 도포되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.