KR20030061173A - 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치를 제공하기 위한 것으로서, 전계 방출 디바이스(FED) 이미지를 스크린에 투영하기 위한 전계 방출 디바이스 프로젝션 장치에 있어서, FED 디스플레이 신호를 발생하기 위해 입력 신호에 응답하는 프로젝션 전자장치를 구비하고, 상기 응답 이미지를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 신호에 응답하고, R, G, B 에 따라 각각 패널의 형상을 달리한 R, G, B FED 광원; 상기 이미지를 상기 스크린에 투영하기 위한 수단으로 구성되며, FED 패널의 가격이 CRT 가격보다 현저하게 떨어지므로 원가가 절감되고, CRT에 비해서 두께가 현저하게 작으므로 장치의 크기를 줄이고, FED 패널의 크기를 스크린에 투사되는 각도 및 위치에 따라 조절함으로써 별도의 컨버전스 회로가 필요없이 컨버전스를 맞추고, 스크린의 균일도(uniformity)를 쉽게 맞출 수 있는 장점이 있다.

Description

전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치{Projection Device using Field Emission Display}

본 발명은 FED를 광원으로 이용한 프로젝션 장치에 관한 것으로, 특히 단색의 3판식 FED를 투사장치의 광원으로 이용한 프로젝션 장치에 관한 것이다.

최근 프로젝션 장치는 크게 3가지로 구성되어 있다.

CRT 3개를 이용한 방법과, 램프를 광원을 이용하고, 이미지 소스를 LCD로 이용하는 방법, 또는 DMD를 이용하는 방법이 그 예이다.

도1은 현재 주류를 이루고 있는 CRT 프로젝션 장치도로, R, G, B CRT를 거울에 반사시켜 스크린으로 투사시켜 준다. 이때 각각의 CRT 들은 그린 CRT를 중심으로 약간의 각도를 가지고 있다. CRT는 주로 7", 9" CRT를 많이 이용한다.

상기와 같은 CRT 프로젝션 장치는 3개의 전자총으로부터 주사된 R, G, B 전자빔을 섀도우 마스크를 통과하여 형광면에 집속한다.

이때 섀도우 마스크 구멍의 한 점에서 일치하는 것을 컨버전스라고 하고, 섀도우 마스크 구멍의 한 점에서 컨버전스되지 않을 경우에는, 3개의 전자총으로부터 주사된 적, 녹, 청색의 전자빔이 각각 대응하는 색의 형광체에 닿지 않고 다른 색의 형광체에 닿아서 발광하게 되는 미스컨버전스가 발생됨으로써 색번짐이 발생한다.

따라서 브라운관의 컨버전스 자석이나 컨버전스 요크에 의해, 미스컨버전스를 보정하여 섀도우 마스크 위에서 3개의 전자빔을 컨버전스시키고 있다.

그리고, 종래 기술에 따른 전계방출 디바이스(FED) 프로젝션 장치는 도2에도시한 바와 같이, 전계 방출 디바이스 디스플레이 신호를 발생하기 위해 입력 신호에 응답하는 회로(10), 이미지를 디스플레이 하기 위해 상기 디스플레이 신호에 응답하는 제1 전계방출 디바이스(20), 및 상기 이미지를 스크린(30)에 투영하기 위한 수단(40)을 포함하여 구성된다.

그 일 예로, 전계방출 디바이스(FED) 프로젝션 장치는 단일 단색 FED와, 스크린에 단색 화상을 형성하기 위해 투영 시스템 전자장치 및 렌즈를 구비하여, 분리된 면에 렌즈에 의해 투영되는 칼라 이미지를 형성하기 위해 칼라 휠을 통해 적합한 이미지를 투영한다.

그리고 다른 예로, 전계방출 디바이스(FED) 프로젝션 장치는 R 이미지를 투영하는 제1 FED, G 이미지를 투영하는 제2 FED, 및 B 이미지를 투영하는 제3 FED의 3개의 FED와, 3개의 투명 초점 렌즈들을 구비하여 스크린에 풀 칼라 이미지를 형성한다. 이러한 구성에 있어서, 3개의 렌즈들이 R, G, B 로 칼라화되면 3개의 FED들은 블랙, 그레이 및 화이트의 각 칼라에 대한 이미지 데이터를 제공하여 스크린에 디스플레이 한다.

또 다른 예로, 전계방출 디바이스(FED) 프로젝션 장치는 스크린에 풀칼라 이미지를 형성하기 위해 칼라 FED 및 투명 초점렌즈를 구비하여, 칼라 FED가 풀 픽셀들 또는 서브 픽셀들로 구성된 음극으로 에너지화된 R, G, B 형광물질 스트라이프들을 사용하여 칼라 이미지를 형성한다.

그러나, 상기와 같은 CRT를 이용한 프로젝션 장치는 크게 3가지의 단점이 있다.

첫째, CRT는 전자총과 진공관 부분으로 나누어져 있는데, 그 화면 크기에 비해 길이가 상당히 크기 때문에 프로젝션을 구성할 때 LCD를 이용한 방법의 프로젝션에 비해 스크린 아래 부분이 상당히 길어진다는 단점이 존재한다.

둘째, CRT는 전자들을 가속할 때 약 1000여 볼트의 전압이 필요하여 전력 손실이 높은 단점이 있다.

셋째, R, G, B CRT의 위치의 차이로 인해 미스 컨버전스(misconvergence)를 맞출수가 없다.

그리고, 상기와 같은 전계방출 디바이스(FED)를 이용한 프로젝션 장치는 프로젝션의 광원으로 R, G, B 단색의 삼판식 FED를 이용하는 경우, 좌우에 위치하는 FED의 위치 및 투사각도 차이로 인한 미스컨버젼스 문제가 발생한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 컨버젼스(convergence)가 개선된 전계방출 디바이스(FED) 프로젝션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 전자총이 긴 CRT 대신에 FED를 광원으로 이용하여 프로젝션을 구성하기 때문에 프로젝션 장치의 크기를 줄일 수 있고, 가격이 저렴한 FED를 이용하기 때문에 원가가 절약된 프로젝션 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 FED의 특성상 저전압 구동이 가능하고, 전력 손실이 감소된 프로젝션 장치를 제공하는데 있다.

도1은 종래기술에 따른 CRT 프로젝션 장치도.

도2는 종래기술에 따른 전계방출 디바이스(FED) 프로젝션 장치도.

도3은 본 발명에 따른 전계방출 디바이스(FED)를 이용한 프로젝션 장치도.

도4는 본 발명에 따른 FED 광원의 패널의 형상의 평면도.

도5는 본 발명에 따른 패널에 의해 스크린에 투시되는 영상의 영역을 나타내는 도면.

도6은 본 발명에 따른 FED 패널의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : R FED 광원 200 : G FED 광원

300 : B FED 광원 400 : 렌즈 장치

500 : 스크린

1, 2 : 기판 20 : 양극

30 : FEA 40 : 인슐레이터

50 : 게이트전극 60 : 형광체

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전계방출 디바이스(FED)를 이용한 프로젝션 장치의 특징은 전계 방출 디바이스(이하, FED) 이미지를 스크린에 투영하기 위한 전계 방출 디바이스 프로젝션 장치에 있어서, FED 디스플레이 신호를 발생하기 위해 입력 신호에 응답하는 프로젝션 전자장치; 상기 응답 이미지를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 신호에 응답하고, R, G, B 에 따라 각각 패널의 형상을 달리한 R, G, B FED 광원; 상기 이미지를 상기 스크린에 투영하기 위한 수단을 포함하여 구성되며, 상기 투영 수단은 렌즈 장치를 포함한다.

상기 R, G, B FED 광원 중 상기 스크린의 가운데 배치되는 FED는 직사각형 형상을 갖고 배치되며, 상기 스크린의 양측에 배치되는 FED는 사다리꼴 형상을 갖고 배치되는데 있다.

즉, 상기 스크린의 좌측에 배치되는 FED는 FED의 좌측의 화소의 크기가 우측의 화소크기보다 작고, 상기 스크린의 우측에 배치되는 FED는 FED의 우측의 화소의 크기가 좌측의 화소크기보다 작게 형성된다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 전계방출 디바이스(FED)를 이용한 프로젝션 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 따른 전계방출 디바이스(FED)를 이용한 프로젝션 장치의 개략도이다.

도3에 도시한 바와 같이, FED는 우선 CRT에 비해 두께가 상당히 작아져서 프로젝션의 크기를 줄일 수 있다. 또한 CRT의 경우에는 전자를 가속시키고, 편향시켜주는 전자총과 DY 부분이 있어서 대부분의 크기가 전자총에 의해 결정되어 버리나, FED의 경우에는 그렇지 않다.

도3과 같이, FED 이미지를 스크린(500)에 투영하기 위한 FED 프로젝션 장치 있어서, FED 디스플레이 신호를 발생하기 위해 입력 신호에 응답하는 프로젝션 전자장치를 포함하고, 상기 응답 이미지를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 신호에 응답하고, R, G, B 에 따라 각각 패널의 형상을 달리한 R, G, B FED 광원(100, 200, 300)과, 상기 이미지를 상기 스크린(500)에 투영하기 위한 수단으로, 렌즈 시스템(400)을 포함한다.

도4는 본 발명에 따른 FED 광원의 패널의 형상의 평면도를 도시한 것이다.

도4에 도시한 바와 같이, 상기 R, G, B FED 광원(100, 200, 300) 중 상기 스크린(500)의 가운데 배치되는 R FED 광원(200)은 직사각형 형상을 갖고 배치되며, 스크린(500)의 양측에 배치되는 G, B FED(100, 300)는 사다리꼴 형상을 갖고 배치된다.

즉, 스크린(500)의 좌측에 배치되는 R FED 광원(100)은 좌측의 패널의 길이가 우측의 패널길이보다 작고, 상기 스크린(500)의 우측에 배치되는 B FED 광원(300)은 우측의 패널의 길이가 좌측의 패널의 길이보다 작게 형성된다.

즉, 스크린(500)의 좌측에 배치되는 R FED 광원(100)은 좌측의 화소의 크기가 우측의 화소크기보다 작고, 상기 스크린(500)의 우측에 배치되는 B FED 광원(300)은 우측의 화소의 크기가 좌측의 화소크기보다 작게 형성된다.

이는 FED의 위치가 그린을 중심으로 옆으로 나란히 놓여 있을 경우의 미스컨버전스 문제를 방지하기 위함이다.

컨버전스는 각 픽셀의 명확도와 선명함의 정도를 나타내는 것이고, 미스 컨버전스는 표현하고자 하는 원 위치 및 원 색상이 제대로 표현되지 못하고, 위치가 변하고, 색상이 퍼져 보일때를 미스컨버전스라고 한다.

또한 미스 컨버전스는 모니터 화면상에서 R, G, B 전자빔의 집중도를 평가하는 것으로, 화면에 일정한 간격으로 흰색의 격자를 만든 뒤 RGB 빔이 화면의 한 부분에 제대로 쏘여지는지 측정하여 R/G, B/G, R/B의 수평 및 수직 미스 컨버전스를 측정한다.

예를 들어, 미스컨버전스는 직사각형의 G FED 광원(200)에서 투사되는 빔은 스크린(500) 상에서 직사각형으로 표시되어 지지만, 직사각형의 R 또는 B FED 광원(100, 300)에서 투사되는 빔은 스크린(500) 상에서 직사각형으로 표시되지 않고, 사다리꼴로 보이게 된다.

이는 스크린과 R, G, B FED 광원(100, 200, 300)의 좌우 배율이 틀려지기 때문에 나타나는 현상이므로, 이를 해결하기 위해서는 FED가 투사되는 위치 및 각도를 고려하여 배율을 맞추어 주어, R, G, B FED 광원(010, 200, 300)이 모두 스크린(500) 상에서 같은 면적 및 위치를 갖도록 투사하여 회로적인 컨버전스처리가 필요 없이 컨버전스를 맞추기 유리하도록 한다.

즉, 가운데 FED 패널의 모양은 스크린(500)과 동일하게 네모모양으로 만들고, 사이드 측의 FED 패널의 모양은 사다리꼴로 만들어서 스크린(500) 상에서 네모모양으로 보이게 한다.

예를들어, R FED 광원(100)이 스크린(500)의 좌측에 위치하는 경우, R FED 광원(100)이직사각형인 경우와 사다리꼴인 경우에 스크린(500)에 맺히는 상을 비교하면 도5에 도시한 바와 같이, 사다리꼴인 경우에 스크린(500)에 맺히는 상이 비교적 스크린(500)의 넓은 부분을 투사하고 있음을 알 수 있다.

도5는 본 발명에 따른 패널에 의해 스크린에 투시되는 영상의 영역을 나타내는 도면이다.

도6은 상기 도3의 FED 패널의 단면도를 상세히 도시한 것이다.

FED는 진공마이크로 일렉트로닉스에 바탕을 두고 있으며, 진공마이크로 일렉트로닉스의 최대장점은 기존 진공관소자와 달리 진공 속에서 전자가 전계방출되는 것이다. 이러한 이론에 근거, 미세한 금속팁을 사용할 경우 전계방출이 크게 향상되는 스핀트캐소드 이론이 발견되어 FED의 기초이론이 완성되었다.

FED는 음극판 패널(cathode)과 양극판 패널(Anode)로 구성되어 있는데, 기본적으로 음극판에서 방출된 전자가 양극판의 형광체에 부딪혀 영상을 나타내도록 설계되어 작동방식이 기존 브라운관과 유사하면서도 평판으로 되어 있다.

FED는 에미터를 비로, 형광체, 구동장치 등 각종 소자들이 1cm 이하의 얇은 패널 안에 진공상태로 구성되어 있다.

50" 프로젝션 장치에서 300nit 밝기를 출력하기 위해서, 그린 FED를 이용하는 경우 그린 FED가 17,000nit 정도의 밝기를 출력하기 때문에 5"정도의 패널 크기의 그린 FED를 이용하면 충분하다.

도6에 도시한 바와 같이, 위쪽은 기판(2) 상에 형광체(60)가 코팅된 양극(20)이 형성되어 있고, 아래쪽은 기판(1)상에 음극(10) 및 게이트전극(50)으로 구성되는 음극판으로 구성되어 있다.

그리고, 몰리브데니움으로 제작된 FEA(30)와 1미크론거리에 위치한 게이트전극(50)의 사이에 인슐레이터(40) 등으로 구성된다.

아래쪽의 음극판 패널에는 행(column) 및 열(row)전극이 있으며 이들을 통하여 FEA(Field Emitter Array)(30) 들이 매트릭스 어드레스(matrix address)되어 게이트전극(50)에 전압이 걸리는 시간동안 전자가 방출되고 양극(20)에 인가되는 전압에 의해 가속된다. 그리고 이것들이 진공 갭을 지나 양극판 패널의 양극(20)에 코팅된 형광체(60) 픽셀을 때려 발광하게 된다.

상기의 FED는 기판(1) 상에 스크린 프린팅법이나 박막 패턴 방법으로 음극(10)을 형성하고, 음극(10) 상에 전자를 방출하는 FEA(30)를 형성하고, FEA(30)는 스핀트 캐소드 타입이나 마이크로 팁 형태로 형성한다.

그런 후에 일정높이를 갖는 도전성의 그리드를 위치시켜 게이트전극(50)으로 사용한다.

이러한 FEA(30)로부터 무수한 전자를 방출하여 상을 맺히게 하면, 사람이 볼 수 있는 영상이 나타난다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 FED 투사장치는 다음과 같은 효과가 있다.

FED 패널의 가격이 CRT 가격보다 현저하게 떨어지므로 원가가 절감되고, CRT에 비해서 두께가 현저하게 작으므로 장치의 크기를 줄일 수 있다.

그리고, FED 패널의 크기를 스크린에 투사되는 각도 및 위치에 따라 조절함으로써 별도의 컨버전스 회로가 필요없이 컨버전스를 맞추고, 스크린의 균일도(uniformity)를 쉽게 맞출 수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 전계 방출 디바이스(이하, FED) 이미지를 스크린에 투영하기 위한 전계 방출 디바이스 프로젝션 장치에 있어서,

   FED 디스플레이 신호를 발생하기 위해 입력 신호에 응답하는 프로젝션 전자장치를 구비하고, 상기 응답 이미지를 디스플레이하기 위해 상기 디스플레이 신호에 응답하고, R, G, B 에 따라 각각 패널의 형상을 달리한 R, G, B FED 광원;

   상기 이미지를 상기 스크린에 투영하기 위한 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 투명 수단은 렌즈 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 R, G, B FED 광원 중 상기 스크린의 가운데 배치되는 FED는 직사각형 형상을 갖고 배치되며, 상기 스크린의 양측에 배치되는 FED는 사다리꼴 형상을 갖고 배치되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 스크린의 좌측에 배치되는 FED는 FED의 좌측의 화소의 크기가 우측의 화소크기보다 작은 것을 특징으로 하는 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 스크린의 우측에 배치되는 FED는 FED의 우측의 화소의 크기가 좌측의 화소크기보다 작은 것을 특징으로 하는 전계 방출 디바이스를 이용한 프로젝션 장치.