KR20060111616A - 디스플레이장치 및 디스플레이방법 - Google Patents

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KR20060111616A
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김영중
홍삼열
최인호
이경택
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에서는 인간의 시각 특성을 이용하여 해상도를 향상시키는 개념이 적용된다. 즉, 본 발명은 실제의 물리적인 해상도보다 훨씬 향상된 해상도의 화질로 보여질 수 있도록 함으로써, 물리적으로 해상도가 향상된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이를 위해 본 발명은 한 프레임에 해당하는 영상 신호를 제1영상신호와 제2영상신호로 나누고, 각각 제1영상과 제2영상을 형성하여 스크린의 제1위치와 제2위치에 디스플레이되도록 함으로써 해상도가 향상된 것처럼 인식되도록 한다.

Description

디스플레이장치 및 디스플레이방법{DISPLAY DEVICE AND DISPLAY METHOD}
본 발명은 디스플레이장치 및 디스플레이방법에 관한 것으로서, 투사형 디스플레이장치에서 해상도를 효과적으로 향상시킬 수 있는 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이장치는 경량화, 경박화 및 대화면으로 가는 추세에 있으며, 특히 대화면 디스플레이장치는 디스플레이 분야에서 중요한 이슈가 되고 있다.
특히, 프로젝션 타입의 영상표시기기는 디지털 방송이 본격화됨에 따라 보다 높은 해상도를 표현하는 것이 요구되고 있다.
발명의 개시
본 발명은 디스플레이장치에서 간단한 구성 및 조작으로 해상도를 효과적으로 향상시킬 수 있는 디스플레이장치 및 디스플레이방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이장치는 광원과, 상기 광원에서 방출된 빛과 입력된 영상신호를 이용하여 영상을 형성하는 영상형성수단과, 상기 영상형성수단에서 형성된 영상을 스크린 상에 투사하는 투사수단과, 상기 스크린 상에 디스플레이되는 영상이 변위되도록 움직이는 변위수단과, 상기 변위수단이 푸리에 급수 형태의 파형으로 구동되도록 입력신호를 인가하는 입력신호 인가수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이장치는 광원과, 상기 광원에서 방출된 빛과 입력된 영상신호를 이용하여 영상을 형성하는 영상형성수단과, 상기 영상형성수단에서 형성된 영상을 스크린 상에 투사하는 투사수단과, 상기 스크린 상에 디스플레이되는 영상이 변위되도록 주기적으로 설정된 각도 범위내에서 시계방향 및 반시계 방향으로 회전하는 변위수단과, 상기 변위수단이 3차 이상의 푸리에 급수 형태의 파형으로 구동되도록 입력신호를 인가하는 입력신호 인가수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이장치는 빛이 방출되는 램프와, 한 프레임에 해당하는 하나의 영상신호를 제1영상신호 및 제2영상신호로 분리하는 신호처리수단과, 상기 신호처리수단에서 순차적으로 입력되는 제1영상신호 및 제2영상신호와 상기 램프에서 발생된 빛을 이용하여 순차적으로 제1영상 및 제2영상을 형성하는 영상형성수단과, 상기 영상형성수단에서 형성된 영상을 스크린 상에 투사하는 투사수단과, 상기 스크린 상에 디스플레이되는 영상이 변위되도록 소정 각도의 범위 내에서 회전하는 변위수단과, 상기 신호처리수단에서 순차적으로 입력되는 영상신호에 따라 상기 변위수단의 구동파형이 3차 이상의 푸리에 급수 형태의 파형으로 구동되도록 입력신호를 인가하는 입력신호 인가수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이방법은 복수의 프레임을 갖는 영상신호가 입력되 는 단계와, 순차적으로 입력되는 한 프레임의 영상신호가 복수의 영상신호로 분리되는 단계와, 상기 분리된 복수의 영상신호가 순차적으로 입력되어 영상이 형성되는 단계와, 상기 순차적으로 형성되는 복수의 영상이 스크린의 다른 위치에 디스플레이되도록 영상변위수단에 입력신호를 인가하는 단계와, 상기 입력신호에 따라 상기 영상변위수단이 푸리에 급수 형태의 구동파형으로 구동되는 단계와, 상기 영상변위수단을 지난 영상이 투사되는 단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법을 설명하는 일실시예.
도 2는 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법을 설명하는 다른 실시예.
도 3은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법에 있어서 변위판의 작동을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법에 있어서 화상변위수단으로서의 변위판의 작동 원리를 설명하는 도면.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법에 있어서, 변위판의 움직임에 따라 스크린에 맺히는 빛의 변위를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치에 있어서, 제1영상과 제2영상을 설명하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 해상도 향상 장치의 분해 사시도.
도 10은 가동부재의 배면 분해 사시도.
도 11은 고정부재의 분해 사시도.
도 12는 가동부재에 형성된 코일 홀더를 설명하는 도면.
도 13은 본 발명에서 해상도 향상 장치의 가동부재가 회전되는 구동파형의 바람직한 예를 설명하는 도면.
도 14는 본 발명에서 해상도 향상 장치의 가동부재가 회전되는 구동파형을 설명하기 위한 도면.
도 15 내지 도 20은 해상도 향상 장치에 입력되는 입력 파형에 따라 해상도 향상 장치의 가동부재가 구동되는 구동파형을 도시한 도면.
발명의 최선의 실시예
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서는 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치에 대해 개시된다.
일반적으로 해상도라 함은 이미지를 표현하는데 있어서 몇 개의 픽셀로 나타냈는지를 나타내는 말이다. 즉, 해상도는 이미지를 표현함에 있어서 정밀함을 표시하는 척도로 사용된다.
종래에 디스플레이장치에서는 해상도를 향상시키기 위해 픽셀의 수를 증가시키는 물리적인 방법이 사용되었으나, 본 발명에서는 인간의 시각 특성을 이용하여 해상도를 향상시키는 방법이 사용된다.
즉, 본 발명은 실제의 물리적인 해상도보다 훨씬 향상된 해상도의 화질로 보여질 수 있도록 함으로써, 물리적으로 해상도가 향상된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이하에서 보다 상세히 설명하겠지만, 본 발명은 한 프레임에 해당하는 영상신호를 제1영상신호와 제2영상신호로 나누고, 각각 제1영상과 제2영상을 형성하여 스크린의 제1위치와 제2위치에 디스플레이 되도록 함으로써 인간의 시각 특성에 따라 해상도가 향상된 것처럼 인식될 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 제1위치와 제2위치는 한 픽셀 이하의 간격 또는 그 이상의 간격이 될 수 있으며, 수직방향, 수평방향, 대각방향으로 이격 될 수 있다.
특히, 본 발명에서 제1영상과 제2영상이 디스플레이되는 위치가 제1위치와 제2위치로 변위되도록 하기 위한 광 경로 변경수단이 사용된다.
상기 광 경로 변경수단은 투광체가 사용되며, 상기 투광체의 위치 또는 각도가 변화됨에 따라 광 경로가 변경된다.
도 1은 본 발명의 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법을 설명하는 일실시 예이다.
도 1은 반사형 LCD를 이용한 프로젝션 TV의 조명계의 하나로서, 도 1의 3 PBS 시스템의 반사형 조명계는 램프(Lamp)(1)에서 조사된 빛이 콘덴싱 렌즈(condensing lens)를 거쳐 제 1 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(2)를 지나면서 레드(Red;R), 그린(Green;G)의 빛은 반사하고 블루(Blue;B)의 빛은 투과한다.
그리고 반사된 레드, 그린의 빛은 제 2 다이크로익 미러(3)를 통과하면서 그 린의 빛은 반사하고, 레드의 빛은 투과 과정을 거쳐 상기 레드, 그린, 블루의 빛은 제 1,2,3 LCD(5a)(5b)(5c) 패널 앞에 있는 제 1,2,3 PBS(Polarized Beam Splitter)(4a)(4b)(4c)에 입사된다.
각각 제 1,2,3 PBS(4a)(4b)(4c)에 입사된 각각의 R,G,B의 빛은 반사되어 제 1,2,3 LCD 패널(5a)(5b)(5c)로 입사되고, 입사된 각각의 R,G,B의 빛은 제 1,2,3 LCD 패널(5a)(5b)(5c)에 의해 위상이 바뀌며 반사되어 각각 제 1,2,3 PBS(4a)(4b)(4c)를 투과하게 된다.
상기 제1,2,3 LCD패널(5a)(5b)(5c)에는 신호처리수단(미도시)에서 입력된 영상신호에 따라 영상이 형성된다.
상기 제1,2,3 LCD패널(5a)(5b)(5c) 및 1,2,3 PBS(4a)(4b)(4c)를 투과한 R, G, B의 영상은 x-프리즘(6)에서 합성되어 변위판(11)을 지나 투사 렌즈(Projection Lens)(10)로 입사된다.
그리고, 투사 렌즈(10)를 지난 영상은 스크린(12)에 투사된다.
이때, 상기 변위판(11)은 상기 x-프리즘(6)과 투사 렌즈(10)의 사이에 위치할 수 있으며, 상기 투사 렌즈(10)와 스크린(12) 사이에 위치하는 것도 가능하다.
상기 변위판(11)은 빛이 투과할 수 있는 얇은 판형의 투광체로서 그 위치 또는 각도가 변화됨으로써 보다 높은 해상도의 구현이 가능하다.
아울러, 상기 도 1의 실시예에서는 반사형 LCD, 다이크로익 미러, PBS 등을 이용한 광학계가 도시되어 있으나, 반사형 LCD 대신 투과형 LCD가 사용될 수 있으며, 상기 반사형 LCD는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon)가 사용될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 예는 LCD패널이 3개 사용된 3판식이나, 본 발명은 LCD패널이 1개 사용되는 단판식에도 적용이 가능하며, 광학계의 구조도 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 본 발명은 프로젝션 TV 뿐만 아니라 프로젝터에도 적용될 수 있다.
즉, 도시된 예는 본 발명의 사상이 적용될 수 있는 일 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법을 설명하는 다른 실시예이다.
도 2는 본 발명이 적용된 디엘피(DLP) 광학 시스템으로서 도 2를 참조하도록 한다.
광학 시스템은 디엠디(DMD)(14)에 비추게 될 빛을 제공하는 것이며, 영상신호에 따라 각각의 마이크로 미러가 온(On)상태로 스크린쪽을 비추게 될지, 오프(Off)상태로 스크린이 없는 쪽으로 빛을 비추게 될지 결정된다.
디엘피 광학 시스템은 빛이 발생되는 램프(17)와, 상기 램프(17)에서 발생된 빛이 통과되는 막대 렌즈(18)와, 상기 막대 렌즈(18)를 통과한 백색광이 R,G,B로 색분할되는 컬러 휠(19)과, 상기 컬러 휠(19)을 지난 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens)(13)와, 상기 컨덴싱 렌즈(13)를 거친 빛이 반사되는 프리즘(15)과, 상기 프리즘(15)에 반사된 빛을 스크린에 비추는 디엠디(14)와, 상기 디엠디(14)에서 반사된 빛이 시간의 변화에 따라 변위되도록 하는 변위판(11)과, 상기 변위판(11)을 지난 빛을 확대하여 스크린(12)에 투사하는 투사렌즈(16)가 포함된다.
상기한 구성을 바탕으로 디엘피 광학 시스템의 작동을 설명하면, 램프(17)에서 나오는 백색 광은 반사체의 내부 곡률에 의해 집속되고, 집속된 빛은 빛터널(Light Tunnel) 또는 막대 렌즈(Rod Lens)(18)를 통과하게 된다.
막대 렌즈(18)는 작고 길쭉한 거울 4개가 서로 마주보게 접합된 것으로서, 막대 렌즈(18)를 통과한 빛은 난반사되어 밝기 분포가 균일하게 된다.
빛의 밝기를 고르게 균일하게 하는 것은 최종적으로 스크린에 비추어지는 빛의 밝기를 고르게 하는 것과 같으며, 이러한 기능을 하는 막대 렌즈(18)는 프로젝션 방식의 디스플레이에서 중요한 광학 부품이 된다.
막대 렌즈(18)를 통과한 빛은 색 분할을 위한 컬러 휠(19)을 지나며, 컬러 휠(19)은 영상의 수직 동기에 맞춰 회전된다.
컬러 휠(19)을 지난 빛은 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens)(13)를 지나 프리즘(15)에 반사되어 디엠디(14)로 향하게 된다.
프리즘(15)은 빛의 입사각에 따라 전반사를 하거나 투과되도록 할 수 있다.
디엠디(14)에 비추어진 빛은 샘플링된 픽셀값에 따라 제어된 마이크로 미러의 온/오프 상태에 따라 스크린을 향하거나 스크린 밖으로 벗어난다.
상기 디엠디(14)는 신호처리수단(미도시)에서 입력된 영상신호에 따라 온/오프 상태로 변화되고 이를 통해 소정의 영상이 형성된다.
디엠디(14)에 반사되어 스크린(12)을 향하는 영상은 변위판(11)과 투사렌즈(16)를 통과하여 대형 스크린(12)에 비추어지도록 확대된다.
이때, 상기 변위판(11)은 프리즘(15)과 투사렌즈(16) 사이에 위치하거나 스 크린(12)과 투사렌즈(16) 사이에 위치할 수 있다.
또는, 상기 디엠디(14)와 프리즘(15) 사이에 위치할 수도 있다.
그리고, 상기 변위판(11)은 주기적으로 그 위치가 변화되거나, 각도가 변화되면서 투사하는 빛이 스크린(12)의 다른 위치에 맺히도록 한다.
도 1과 도 2에서 설명한 실시예에 따르면 변위판(11)은 R,G,B의 합성에 의해 영상이 형성되는 영상형성수단과 스크린 사이의 선택된 지점에 위치할 수 있다.
한편, 도 1과 도 2에서 영상형성수단은 한 프레임에 해당하는 영상 신호가 신호처리수단으로부터 각각 제1영상신호와 제2영상신호로 분할되어 입력되어, R,G,B의 합성에 의해 제1영상과 제2영상으로 형성된다.
구체적으로, 도 1에서 영상형성수단에는 제 1,2,3 LCD 패널(5a)(5b)(5c), 제 1,2,3 PBS(4a)(4b)(4c) 및 x-프리즘(6)이 포함될 수 있다.
그리고, 도 2에서 영상형성수단에는 컬러 휠(19), 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens)(13) 및 디엠디(14)가 포함될 수 있다.
즉, 본 발명에서 한 프레임에 해당하는 영상신호가 복수의 영상신호로 분할되고 복수의 영상으로 합성되어 디스플레이된다.
그리고, 본 발명에서 하나의 영상이 디스플레이되는 시간은 한 프레임의 영상이 디스플레이되는 시간을 영상의 수 만큼 분할한 시간이다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 한 프레임에 해당하는 영상신호를 제1영상신호와 제2영상신호로 분할하고 제1영상 및 제2영상으로 합성하여 스크린 상의 제1위치와 제2위치에 순차적으로 디스플레이되도록 함으로써 해상도가 향상된 것처럼 인식되도록 한다.
도 3은 본 발명의 해상도 향상 장치에서 변위판의 작동을 설명하는 도면이다.
도 3에서 (a)는 변위판(11)이 없는 상태 또는 변위판(11)의 움직임이 없는 상태로서 프리즘 또는 투사렌즈에서 방출된 영상이 스크린상의 동일한 위치에 디스플레이 된다.
반면에 (b)는 변위판(11)이 반시계방향으로 회전한 경우이고, (c)는 변위판이 시계방향으로 회전한 경우가 도시되어 있다.
최초, (a)상태인 변위판(11)이 (b) 또는 (c)의 상태로 변화된다면 영상이 변위판(11)을 지나면서 굴절되어 스크린상에 다른 위치에 맺히게 된다.
즉, 본 발명에서 변위판(11)은 광 경로 변경수단으로 작동함으로써, 영상을 투사하는 경우 변위판(11)의 움직임에 따라 스크린의 다른 위치에 영상이 디스플레이된다.
다시 말해서, 본 발명에서 변위판(11)은 영상변위수단으로써 스크린에 디스플레이되는 영상의 위치가 변위되도록 한다.
도 4는 본 발명의 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법에 있어서 영상변위수단으로서의 변위판의 작동 원리를 설명하는 도면이다.
변위판(11)의 두께, 변위판(11)의 기울어진 각도(빛의 입사각), 변위판(11)의 굴절율에 따라 스크린(12)에서의 빛의 이동정도가 계산될 수 있으며, 스크린(12)에서 필요한 빛의 이동정도에 따라 상기 변위판(11)의 두께, 기울어진 각도, 굴절율이 선택될 수 있다.
이는 식 1의 스넬(Snell)의 법칙에 의해 유도될 수 있다.
[식 1]
n1 sinθ1 = n2 sinθ2
(n1 은 공기의 굴절율, n2 는 변위판의 굴절율, θ1 은 빛의 입사각, θ2 는 빛의 굴절각)
따라서, 상기 변위판(11)을 지난 빛의 경로차이(D)는 다음 식 2로 표현될 수 있다.
[식 2]
Figure 112006044691981-PCT00001
아울러, 상기 변위판(11)을 지난 빛의 경로차이(D)는 투사렌즈의 배율에 따라 실제 스크린(12)에서 맺히는 빛의 변위가 결정된다.
상기 변위판(11)의 굴절율은 1.4~2.0의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명은 빛의 경로차이(D)를 발생시키기 위해 투광체를 사용하며, 빛의 굴절 현상을 이용한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 빛의 경로를 변경하기 위해 반사미러가 사용될 수도 있다.
즉, 광 경로상에 반사미러를 위치시키고, 빛의 반사각도에 변화를 줌으로써 반사미러의 각도에 따라 반사되는 빛의 경로를 변경한다.
반사를 이용하여 광 경로를 변경하는 것은 굴절을 이용하여 광 경로를 변경하는 것에 비해, 반사미러의 각도 변화에 따라 빛의 경로가 민감하게 변화하기 때문에 정밀한 제어가 필요하다.
본 발명에서 영상의 변위 정도는 픽셀의 크기보다 작은 범위가 될 수도 있으며 그 이상이 될 수도 있다. 그러나, 영상의 변위 정도는 크지 않으므로 투사렌즈에서 투사된 영상이 작은 범위 내에서 변위되도록 하기 위해서는 광 경로 변경수단이 정밀하게 작동되어야 한다.
따라서, 투광체를 이용한 광 경로 변경수단은 제어가 용이하고 오차 발생의 확률도 훨씬 줄어드는 장점이 있다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 투광체의 동일한 지점에 입사된 빛은 경로차이(D)만 발생될 뿐 빛의 진행 방향이 변화되지 않는다.
반사미러를 사용하는 경우, 반사미러의 동일한 지점에 입사된 빛이라도 반사미러의 각도에 따라 빛의 진행 방향이 변화되므로 보다 정밀한 제어를 요하게 된다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치가 적용된 디스플레이장치 및 방법에 있어서, 변위판(11)의 움직임에 따라 스크린에 맺히는 빛의 변위를 설명하는 도면이다.
도 5에는 사각 형상의 픽셀 구조를 갖는 디스플레이장치에 있어서 주기적으 로 변위판(11)이 움직이고, 이에 따라 스크린(12)상의 영상이 움직이는 것을 보여주는 도면이다.
(a)는 종래의 픽셀 구조로서 소정 시간(T=0~T1)동안 동일한 위치에 동일한 영상을 보여주고 있으나, (b)와 (c)는 시간(T=0)에서와 시간(T=T1)에서 각각 다른 위치에 상이한 영상을 보여줌으로써 동일한 픽셀수로 2배의 해상도를 인식가능하도록 할 수 있다.
예를 들어, 한 프레임을 구성하는 영상신호는 제1영상신호와 제2영상신호로 나누어지고, 한 프레임의 영상이 디스플레이되는 시간동안 상기 제1영상신호 및 제2영상신호의 영상이 각각 합성되어 순차적으로 디스플레이되도록 한다.
구체적으로, 종래의 경우 1/60초 동안 동일한 영상정보를 디스플레이한다고 가정하면, 본 발명에서는 상기 영상정보를 제1영상정보와 제2영상정보로 분리하고 각각 1/120동안 제1위치와 제2위치에 각각 디스플레이한다.
도 7에는 한 프레임에 해당하는 영상이 2분리된 제1영상과 제2영상이 예시되어 있다.
한 프레임에 해당하는 영상은 도 7의 (a)에 도시된 제1영상과 도 7의 (b)에 도시된 제2영상으로 분리될 수 있으며, 도 7에 도시된 제1영상과 제2영상은 픽셀의 위치에 따라 분리될 수 있다.
한편, 상기 제1영상(Odd 데이터) 및 제2영상(Even 데이터)이 디스플레이되는 위치는 상기 변위판(11)에 의해 변위된다.
도 5의 (b)에는 제1영상(Odd 데이터)의 디스플레이 위치와 제2영상(Even 데 이터)의 디스플레이 위치가 대각선 방향으로 변위된 것이 되시되어 있으며, 도 5의 (c)에는 제1영상(Odd 데이터)의 디스플레이 위치와 제2영상(Even 데이터)의 디스플레이 위치가 수평 방향으로 변위된 것이 도시되어 있다.
도 6에는 마름모 형상의 픽셀 구조를 갖는 디스플레이 장치에서 스크린에 맺히는 영상의 위치가 시간에 따라 도시되어 있다.
도 6의 (a)는 종래의 픽셀 구조로서 소정 시간(T=0~T1)동안 동일한 위치에 동일한 영상을 보여주고 있으나, (b)는 시간(T=0)에서와 시간(T=T1)에서 각각 다른 위치에 상이한 영상을 보여줌으로써 동일한 픽셀수로 2배의 해상도를 인식가능하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 해상도 향상 장치의 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 해상도 향상 장치의 분해 사시도이다.
그리고, 도 10은 가동부재의 배면 분해 사시도이고, 도 11은 고정부재의 분해 사시도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 해상도 향상 장치는 고정부재(20)와 가동부재(30)가 포함된다.
먼저, 고정부재(20)는 영상형성수단과 스크린 사이의 광 경로 상에 위치하여 고정될 수 있도록 일측에 고정부(21)가 형성된다. 도면에는 나사 결합이 가능하도록 홀이 형성된 것이 도시되어 있으나, 디스플레이장치 내에 고정되는 방법은 다양하게 변형 가능하다.
즉, 상기 고정부재(20)는 광 경로 상에 해상도 향상 장치가 단단히 고정될 수 있도록 한다.
또한, 고정부재(20)의 일측에는 마그네트(magnet)(23)와 요크(yoke)(22)가 형성된다. 바람직하게, 상기 마그네트(23)와 요크(22)는 도시된 바와 같이 고정부재(20)의 양측에 형성될 수 있으며, 선택적으로 어느 한쪽에만 형성될 수 있다.
여기서, 상기 마그네트(23)는 N극과 S극이 형성된 2극 마그네트일 수 있으며, N극 또는 S극이 선택적으로 형성된 1극 마그네트일 수 있다. 또한, N극과 S극이 다수 형성된 다극 마그네트도 가능하다.
상기 마그네트(23)는 자계를 이용하여 가동부재(30)가 구동될 수 있도록 하며, 상기 요크(22)는 자로(자계의 경로)를 형성함으로써 자계의 효율성을 증가시키게 된다.
한편, 상기 가동부재(30)는 상기 고정부재(20)의 내측에 회전 가능하게 결합된다.
상기 가동부재(30)는 장방형 또는 마름모 형상으로 형성되며 광 경로를 감싸는(surrounding) 구조로 형성된다. 그리고, 상기 가동부재(30)는 변위판(31)을 고정하기에 적합한 구조로 형성된다.
상기 변위판(31)은 앞서 설명한 바와 같이 빛이 투과되는 투광체로서 짧은 시간동안 소정 각도를 주기적으로 회전하면서 영상이 스크린 상에 맺히는 위치를 변화시킨다.
이를 위해 상기 변위판(31)은 광 경로에 대하여 직교하거나 소정 각도의 경사를 가질 수 있다. 따라서, 상기 변위판(31)에 입사되는 광의 입사각은 주기적으 로 변화된다.
상기 가동부재(30)는 양측에 샤프트(32)가 형성되어 상기 고정부재(20)의 샤프트 삽입 홈(27)에 회전 가능하게 결합되는데, 바람직하게 원활한 회전을 위한 제1,2 베어링(33)(36)이 더 포함된다. 여기서 샤프트(32)는 상기 가동부재(30) 또는 상기 변위판(31)의 회전 중심축의 역할을 하고, 상기 회전 중심축은 광경로에 직교하는 방향으로 형성된다.
상기 제1베어링(33)은 대략 원기둥 형태로서 중심에 샤프트(32)가 삽입되고, 상기 제1베어링(33)은 상기 고정부재(20)의 샤프트 삽입 홈(27)에 위치한다.
상기 제2베어링(36)은 가동부재(30)측의 외측 지름을 크게 형성되어, 상기 고정부재(20)의 내측면에 걸릴 수 있도록 형성된다.
즉, 상기 가동부재(30)는 상기 고정부재(20)에 삽입된 상태에서 상기 제2베어링(36)에 의해 좌측방향으로는 이동될 수 없도록 고정되고, 우측의 제1베어링(33) 측에는 판 스프링(24)이 형성되어 우측으로도 이동될 수 없도록 고정된다.
다만, 판 스프링(24)의 탄성에 의해 적당한 움직임이 보장되면서 고정되도록 하여 상기 가동부재(30)의 회전이 원활하게 이루어지도록 한다.
상기 판 스프링(24)은 일단만 고정부재(20)에 결합되는 타단은 고정되지 않은 상태에서 상기 가동부재(30)를 지지하게 된다.
한편, 상기 제1,2베어링(33)(36)의 상측에는 제1커버(25)와 제2커버(26)가 형성되어 상기 가동부재(30)가 상측방향으로 빠져나오지 않도록 지지한다.
상기 제1커버(25)는 두개의 나사로 가동부재(30)에 결합되고, 상기 제2커버 (26)는 하나의 나사로 일부분만 가동부재(30)에 결합된다. 이와 같이 구성하는 이유는 상기 가동부재(30)가 원활히 회전될 수 있도록 적당한 움직임을 보장하기 위함이다.
즉, 상기 제2커버(26)는 적당한 탄성력을 가지며, 이는 상기 판 스프링(24)의 작동과 유사하다고 볼 수 있다.
다시 말해서, 가동부재(30)의 적당한 움직임을 보장하면서 상기 고정부재(20)에 고정될 수 있도록 하는 탄성수단으로서 역할을 한다.
한편, 상기 가동부재(30)의 측면, 즉 고정부재(20)에 형성된 마그네트(23)와 대향하는 면에는 코일(35)이 형성된다.
그리고, 코일(35)의 설치를 용이하게 하기 위해 가동부재(30)의 측면에는 도 12에 도시된 바와 같이 코일 홀더(38)가 구비되고, 상기 코일 홀더(38)에 코일(35)이 지지되어 고정된다. 코일(35)은 대략 직사각형 형태 또는 레이스 트랙 형태로 형성되어 전류를 방향에 따라 상기 마그네트(23)를 중심으로 가동부재(30)가 움직일 수 있도록 한다.
즉, 코일(35)은 전원공급선(34)으로부터 전원이 인가되며, 코일(35)에 전류가 흐름에 따라 고정부재(20)에 형성된 마그네트(23)와 상호작용에 의해 인력과 척력이 발생되어 상기 가동부재(30)가 구동되도록 한다. 즉, 상기 코일(35)에 인가되는 전류에 따라 상기 가동부재(30)가 회전 중심축을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전된다.
도시하지는 않았지만 다른 실시예로서, 상기 가동부재의 측면에는 마그네트 가 형성되고, 상기 마그네트와 대향하는 고정부재의 측면에는 코일 홀더 및 상기 코일 홀더에 지지되는 코일이 형성되도록 할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 변위판(31)은 가동부재(30)에 결합되는데, 가동부재(30)의 내측에 형성된 돌출부(39)에 변위판(31)을 위치시킨 후 지지부재(37)를 이용하여 고정한다. 여기서 돌출부(39)의 형상은 도 9에 자세히 도시되었다.
상기 변위판(31)은 상기 가동부재(30)와 함께 사출되어 별도의 지지부재(37)없이 상기 가동부재(30)에 고정될 수 있다.
그리고, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 가동부재(30)의 회전 각도를 제한하기 위해 고정부재(20)의 내측에는 스토퍼(28)가 형성되어 외부 충격이나 오동작 또는 과도한 작동에 의해 가동부재(30)의 회전 범위를 일정 각도 이하로 제한하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 해상도 향상 장치는 디스플레이기기의 광 경로 상에 위치하여, 제어전류의 인가에 따라 코일(35) 및 마그네트(23)의 상호 작용에 의해 회전하게 된다.
상기 가동부재(30)의 회전 범위는 바람직하게 ±0.75도 범위내로 설정될 수 있으며 제1위치와 제2위치에 주기적으로 위치할 수 있도록 회전하게 된다.
상기 가동부재(30)는 한 프레임의 영상신호가 인가되는 시간 동안 적어도 1회 이상 회전하게 된다.
따라서, 시각적으로 느껴지는 해상도를 현격하게 향상시킬 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 디스플레이 방법에서 해상도 향상 장치의 가동부재 가 회전되는 구동파형의 바람직한 예를 설명하는 실시예이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 가동부재는 동일한 영상신호가 디스플레이되는 동안 적어도 한 주기 이상을 갖는 제어신호에 의해 회전하게 된다.
바람직하게 1/60초를 한 주기로 일정 각도로 회전하도록 설정될 수 있다.
만약, 1/60초 동안 한 프레임의 영상이 디스플레이되는 경우, 해상도 향상 장치의 가동부재가 1/60초를 주기로 회전한다면 동일한 영상을 스크린상에 다른 위치(제1위치, 제2위치)에 디스플레이 되도록 하여 시각적으로 해상도가 향상된 것처럼 느끼게 할 수 있다.
특히, 도 13에 도시된 바와 같이 구형파의 형태로 회전되도록 함으로써 가동부재의 회전이 빠른 속도로 이루어지도록 제어하는 것이 바람직하다.
구동파형을 도 14로 정의한 경우, 입력 파형을 계산하면 다음과 같다.
구동파형이 도 14라고 할 때, 구동파형 θ(t)는 다음과 같다.
[수학식 3]
Figure 112006044691981-PCT00002
여기서, n=odd
한편, 강제 진동은 다음과 같이 표현된다.
[수학식 4]
Jθ"(t)+cθθ'(t)+kθθ(t)=T(t),θ(t)=Θsinωt,T(t)=Tsin(ωt+φ)
그리고, 주파수 응답은 다음과 같이 표현된다.
[수학식 5]
Figure 112006044691981-PCT00003
단, 여기서 ω0 및 damped natural frequency는 다음 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure 112006044691981-PCT00004
그리고, 출력은 다음 수학식 7 내지 9와 같이 나누어 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006044691981-PCT00005
[수학식 8]
θ1(t)=Θ1sin ω1t,θ3(t)=Θ3sinω3t,θ5(t)=Θ5sinω5t,…
[수학식 9]
Figure 112006044691981-PCT00006
전체 출력은 상기 수학식 7 내지 수학식 9에 나열된 각각의 출력의 선형조합으로 생각하면 된다. 이 각각의 출력에 대한 각각의 입력은 수학식 5에 의해 다음 수학식 10 및 수학식 11과 같이 표현된다.
[수학식 10]
Figure 112006044691981-PCT00007
[수학식 11]
Figure 112006044691981-PCT00008
상기 수학식 11이 구형파 출력을 얻고자 할 때 필요한 입력 파형을 나타내는 식이 된다.
다만, 상기 입력 파형은 구동파형이 n=odd를 기준으로 산정한 것이고, 본 발명의 구동파형은 n=even 인 경우에도 가능하다.
즉, 도 14에서 구동파형이 +I 값에서 시작되는 것으로 가정하였으나, 구동파형은 일정시간(예를 들어, 반주기) 빨라지거나 늦어질 수 있으므로, n=even을 기준으로 산정한 경우 도 13의 구동파형은 -I 값에서 시작될 수 있다.
도 14와 같은 구형파 출력을 얻기 위해서는 무한대 차수까지 계산하여 선형조합을 만들어야 하지만 고차항에서는 계수(Tm)가 매우 커질 것이고, 이는 바로 이 주파수에서의 입력 성분, 즉 입력 전압이 상당히 커질 수 있다.
따라서, 바람직하게 60Hz, 180Hz, 300Hz, 420Hz, 540Hz의 주파수를 갖는 정현파의 조합이 구동파형 (n=1,3,5,7 인 경우)이 될 수 있으며, 120Hz, 240Hz, 360Hz, 480Hz의 주파수를 갖는 정현파의 조합이 구동파형(n=2,4,6,8 인 경우)이 될 수 있다.
바람직한 구동파형을 얻기 위해서는 적절한 입력 파형의 생성이 중요하다. 즉, 상기 가동부재가 푸리에(FOURIER)급수 형태로 동작될 수 있도록 입력 파형이 생성되도록 하는 것이 바람직하다.
도 15 내지 도 20은 해상도 향상 장치에 입력되는 입력 파형에 따라 해상도 향상 장치의 구동부재가 구동되는 구동파형이 도시되어 있다.
도 15 내지 도 20에 도시된 바와 같이 입력 파형에 따라 가동부재의 구동파형이 차이가 나는데, 가동부재의 적절한 구동을 위해서는 입력 파형의 생성 및 입력이 중요하다.
도 15는 입력 파형에 따라 구동파형이 60Hz의 단일 주파수(1차)를 갖는 정현파의 형태로 출력되는 것이 도시되어 있고, 도 16은 입력 파형에 따라 구동파형이 60Hz, 180Hz의 이중 주파수(3차)를 갖는 정현파의 형태로 출력되는 것이 도시되어 있으며, 도 17은 입력 파형에 따라 구동파형이 60Hz, 180Hz, 300Hz의 삼중 주파수(5차)를 갖는 정현파의 형태로 출력되는 것이 도시되어 있다.
또한, 도 18은 입력 파형에 따라 구동파형이 60Hz, 180Hz, 300Hz, 420Hz의 사중 주파수(7차)를 갖는 정현파의 형태로 출력되는 것이 도시되어 있고, 도 19는 입력 파형에 따라 구동파형이 60Hz~2340Hz의 다중 주파수(20차)를 갖는 정현파의 형태로 출력되는 것이 도시되어 있으며, 도 20은 입력 파형에 따라 구동파형이 60Hz~11940Hz의 다중 주파수를 갖는 정현파의 형태로 출력되는 것이 도시되어 있다.
예를 들어, 5차의 경우에는 60Hz, 180Hz, 300Hz의 삼중 주파수를 갖는 정현파가 조합된 파형이 구동파형이 되고, 7차인 경우에는 60Hz, 180Hz, 300Hz, 420Hz의 사중 주파수를 갖는 정현파가 조합된 파형이 구동파형이 되며, 9차의 경우에는 60Hz, 180Hz, 300Hz, 420Hz, 540Hz의 주파수를 갖는 정현파가 조합된 파형이 구동파형이 된다.
도면으로 도시하지는 않았지만, 4차의 경우 120Hz, 240Hz의 이중 주파수를 갖는 정현파가 조합된 구동파형이 되고, 6차의 경우 120Hz, 240Hz, 360Hz의 삼중 주파수를 갖는 정현파가 조합된 구동파형이 되며, 8차의 경우 120Hz, 240Hz, 360Hz, 480Hz의 사중 주파수를 갖는 정현파가 조합된 파형이 구동파형이 된다.
본 발명의 바람직한 실시예로서, 구동파형은 3차 이상(3차, 4차, 5차, 6차, 7차,..n차)의 푸리에 급수 형태로 구동된다. 특히, 상기 구동파형의 한 주기 동안 가동부재에 형성된 변위판은 설정된 각도(도 4에서 θ1)만큼 회전한 후 다시 원래 위치로 역회전한다.
따라서, 3차 이상의 푸리에 급수 형태로 구동되는 본 발명에 따른 해상도 향상 장치는 스크린에 디스플레이되는 영상이 제1위치과 제2위치에 번갈아 디스플레이되어 해상도가 효과적으로 향상된다.
즉, 본 발명에 따른 해상도 향상 장치의 구동방법은 변위판이 구형파에 근사된 형태의 구동파형으로 구동되도록 함으로서 보다 효과적으로 디스플레이기기의 해상도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 주기적으로 스크린상에 다른 영상이 디스플레이되도록 하고 이를 시각적으로 인식할 때, 픽셀의 수가 많은 것처럼 느낄 수 있도록 하여 동일한 픽셀수로 향상된 해상도를 보여줄 수 있다.
따라서, 본 발명은 대화면의 디스플레이장치에 있어서 적은 비용으로 해상도가 효과적으로 향상될 수 있도록 한다.
발명은 투사 방식의 디스플레이장치에 적용될 수 있다.

Claims (26)

  1. 광원과,
    상기 광원에서 방출된 빛과 입력된 영상신호를 이용하여 영상을 형성하는 영상형성수단과,
    상기 영상형성수단에서 형성된 영상을 스크린 상에 투사하는 투사수단과,
    상기 스크린 상에 디스플레이되는 영상이 변위되도록 움직이는 변위수단과,
    상기 변위수단이 푸리에 급수 형태의 파형으로 구동되도록 입력신호를 인가하는 입력신호 인가수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변위수단은 중심축을 가지고 소정 각도의 범위 내에서 회전하는 변위판인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 변위수단은 변위판이 고정된 가동부재와, 상기 가동부재가 회전가능하게 결합된 고정부재가 포함되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 구동수단은 마그네트와 코일의 상호작용에 의해 상기 변위수단을 구동 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 입력신호는
    Figure 112006044691981-PCT00009
    인 것을 특징으로 특징으로 하는 디스플레이장치.
    단,
    Figure 112006044691981-PCT00010
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 입력신호는 구동파형 θ(t)가
    Figure 112006044691981-PCT00011
    (단 여기서, n=odd) 로 정의될 때,
    강제진동
    Jθ"(t)+cθθ'(t)+kθθ(t)=T(t),θ(t)=Θsinωt,T(t)=Tsin(ωt+φ)
    및 주파수 응답
    Figure 112006044691981-PCT00012
    (단 여기서 ω0는 및 damped natural frequency는
    Figure 112006044691981-PCT00013
    ) 에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 입력신호에 따라 상기 변위수단을 구동하는 구동수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  8. 광원과,
    상기 광원에서 방출된 빛과 입력된 영상신호를 이용하여 영상을 형성하는 영상형성수단과,
    상기 영상형성수단에서 형성된 영상을 스크린 상에 투사하는 투사수단과,
    상기 스크린 상에 디스플레이되는 영상이 변위되도록 주기적으로 설정된 각도 범위내에서 시계방향 및 반시계 방향으로 회전하는 변위수단과,
    상기 변위수단이 3차 이상의 푸리에 급수 형태의 파형으로 구동되도록 입력신호를 인가하는 입력신호 인가수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 디스 플레이장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 변위수단은 구동파형이 반주기 동안 양의 값을 갖고 나머지 반주기 동안 음의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 변위수단은 구동파형이 구형파에 근사된 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 변위수단은 구동파형이 3차, 4차, 5차, 6차, 7차 중 어느 하나의 푸리에 급수 형태인 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 입력신호에 따라 상기 변위수단을 구동하는 구동수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  13. 빛이 방출되는 램프와,
    한 프레임에 해당하는 하나의 영상신호를 제1영상신호 및 제2영상신호로 분 리하는 신호처리수단과,
    상기 신호처리수단에서 순차적으로 입력되는 제1영상신호 및 제2영상신호와 상기 램프에서 발생된 빛을 이용하여 순차적으로 제1영상 및 제2영상을 형성하는 영상형성수단과,
    상기 영상형성수단에서 형성된 영상을 스크린 상에 투사하는 투사수단과,
    상기 스크린 상에 디스플레이되는 영상이 변위되도록 소정 각도의 범위 내에서 회전하는 변위수단과,
    상기 신호처리수단에서 순차적으로 입력되는 영상신호에 따라 상기 변위수단의 구동파형이 3차 이상의 푸리에 급수 형태의 파형으로 구동되도록 입력신호를 인가하는 입력신호 인가수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 입력신호 인가수단은 제1영상신호와 제2영상신호에 대해 역위상을 갖는 입력신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 입력신호는 반주기의 후반부에 제1피크신호를 갖고, 반주기의 전반부에 제2피크신호를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 변위수단은 구동파형이 제1영상신호와 제2영상신호에 대해 역위상을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 입력신호에 따라 상기 변위수단을 구동하는 구동수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.
  18. 복수의 프레임을 갖는 영상신호가 입력되는 단계와,
    순차적으로 입력되는 한 프레임의 영상신호가 복수의 영상신호로 분리되는 단계와,
    상기 분리된 복수의 영상신호가 순차적으로 입력되어 영상이 형성되는 단계와,
    상기 순차적으로 형성되는 복수의 영상이 스크린의 다른 위치에 디스플레이되도록 영상변위수단에 입력신호를 인가하는 단계와,
    상기 입력신호에 따라 상기 영상변위수단이 푸리에 급수 형태의 구동파형으로 구동되는 단계와,
    상기 영상변위수단을 지난 영상이 투사되는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 구동파형은 반주기 동안 양의 값을 갖고 나머지 반주기 동안 음의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 구동파형은 구형파에 근사된 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 구동파형은 3차, 4차, 5차, 6차, 7차 중 어느 하나의 푸리에 급수 형태인 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 입력신호는 순차적으로 입력되는 영상신호에 대해 역위상을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 입력신호는 반주기의 후반부에 제1피크신호를 갖고, 반주기의 전반부에 제2피크신호를 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 영상변위수단은 중심축을 가지고 소정 각도의 범위 내에서 회전하는 변위판인 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 입력신호는
    Figure 112006044691981-PCT00014
    인 것을 특징으로 특징으로 하는 디스플레이방법.
    단,
    Figure 112006044691981-PCT00015
  26. 제 18항에 있어서,
    상기 입력신호는 구동파형 θ(t)가
    Figure 112006044691981-PCT00016
    (단 여기서, n=odd) 로 정의될 때,
    강제진동
    Jθ"(t)+cθθ'(t)+kθθ(t)=T(t),θ(t)=Θsinωt,T(t)=Tsin(ωt+φ)
    및 주파수 응답
    Figure 112006044691981-PCT00017
    (단 여기서 ω0 및 damped natural frequency는
    Figure 112006044691981-PCT00018
    ) 에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 디스플레이방법.
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