KR100272417B1 - Subminiature display unit using polygon mirror - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디스플레이(Display) 장치에 관한 것으로서, 특히 디스플레이 장치의 핵심이라 할 수 있는 반사 미러(mirror) 부분을 다각형의 회전체로 대체해 줌으로써, 전체 디스플레이 장치를 소형, 경량화 한 초소형 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래의 가상화면(Virtual image)을 이용한 표시장치는, 적색 또는 녹색의 LED(Light Emitting Diode) 어레이(array)를 이용하여 광신호를 주사하고, 이것을 확대 렌즈를 통하여 확대한 후 진동하는 미러(mirror)를 통하여 결상하게 되는 방식이었다. 이때의 미러의 진동방식은 LED 어레이에서 주사되는 광신호와 일치하도록 제어되는 구동모터(driving motor)에 의해 미러의 중심에서 떨어진 곳을 기점으로 빠르게 진동하는 것이었다. 이에따라 미러에 하나의 선으로 결상되었던 것이 미러의 진동에 의해 하나의 면으로 구현된다. 여기서 디스플레이 장치의 광로는 LED 어레이에서 주사되는 광신호가 확대렌즈와의 초점거리를 위하여 제 1 미러에서 한 번 꺽이고, 이렇게 확대된 광신호로 미러의 진동을 통한 가상화면이 구현 되도록 구성되는 것이 보통이다.A conventional display device using a virtual image scans an optical signal using a red or green LED (light emitting diode) array, and magnifies it through an magnifying lens and then vibrates a mirror. It was a way to be phased through). At this time, the vibration method of the mirror was to vibrate quickly from the center of the mirror by a driving motor controlled to match the optical signal scanned from the LED array. Accordingly, what was formed as a single line on the mirror is realized as one surface by vibration of the mirror. In this case, the optical path of the display device is generally configured such that the optical signal scanned from the LED array is bent once in the first mirror for the focal length of the magnifying lens, and the virtualized surface through the vibration of the mirror is realized by the enlarged optical signal. to be.
이하, 도면을 참조하여 종래의 소형 디스플레이 장치를 설명한다.Hereinafter, a conventional small display device will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 디스플레이 장치에 대한 전체적인 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 디스플레이 장치는 광을 발사하는 LED 어레이(1)와, 상기 LED 어레이(1)에서 발사된 광을 통과시키는 제 1 렌즈(2)와, 상기 제 1 렌즈(2)를 통한 광을 소정의 경사각도로 꺽어서 반사시키는 제 1 미러(3)와, 상기 제 1 미러(3)에서 반사된 광을 확대시키는 제 2 렌즈(4)와, 상기 제 2 렌즈(4)를 통해 입사된 광을 결상시키는 제 2 미러 진동판(5)과, 상기 제 2 미러 진동판(5)에서 결상된 광을 외부에서 볼 수 있도록 하는 윈도우(7)와, 상기 제 2 미러 진동판(5)을 구동시키는 구동모터(6)로 구성된다.1 is an overall schematic diagram of a conventional display device. Referring to FIG. 1, a conventional display device includes an
상기와 같이 구성된 종래의 디스플레이 장치는 먼저, 상기 LED 어레이(1)에서 광을 발사하면, 상기 발사된 광이 상기 제 1 렌즈(2)를 거쳐 제 1 미러(3)에서 90도 각도로 꺽여서 반사되고, 그 광이 상기 제 2 렌즈(4)에서 확대되어 상기 제 2 미러 진동판(5)에 의해 결상된다. 그러면, 상기 윈도우(7)을 통해 외부에서 상기 광 정보를 볼 수 있다. 이 때, 상기 제 2 미러 진동판(5)은 상기 구동모터(6)의 진동으로 인해 광의 결상이 가능하게 되는데, 그 구동모터(6)는 LED 어레이(1)의 광신호와 일치하여 언제나 같은 곳에 같은 신호가 구현되도록 제어된다.In the conventional display device configured as described above, when the light is emitted from the
이와 같은 종래의 디스플레이 장치는 그 구현 화면의 크기를 크게 하기 위하여 반사체인 미러의 면적이 클 수 밖에 없다. 따라서 쓸데없는 면적을 가지고 있음으로 해서 미러의 구동에 필요한 구동모터, 카운터 밸런싱 매스도 매우 커지게 된다.In such a conventional display device, in order to increase the size of the implementation screen, the area of the mirror, which is a reflector, must be large. Therefore, the useless area also increases the driving motor and counter balancing mass required for driving the mirror.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다각형의 미러를 사용하여 회전하는 형태를 가짐으로써 전체 시스템의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있는 초소형 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a compact display device that can significantly reduce the size and weight of the entire system by having a form of rotating using a polygonal mirror to solve this problem.
또, 본 발명은 LCD판넬을 이용한 디스플레이 장치에 비하여 적은 소비전력으로 구동이 가능하게 하여 적은 소비전력이 요구되는 이동통신 단말기나 개인용 통신기기(무선호출기, 핸드폰)의 표시장치에 적합하도록 하기 위한 것이다.In addition, the present invention is intended to be suitable for the display device of a mobile communication terminal or a personal communication device (wireless pager, mobile phone) that requires less power consumption than the display device using the LCD panel can be driven. .
또, 본 발명은, 표시장치를 두 개로 구성하여 양쪽 눈에 각각의 화면을 구현하여 3차원 영상의 구현이 가능하게 함으로써, 3차원 게임기의 디스플레이장치, 군사용 송수신기, 전투기 조종사용 영상장치등으로 넓게 적용하기 위한 것이다.In addition, the present invention, by configuring two display devices to implement each screen on both eyes to implement a three-dimensional image, such as a display device of a three-dimensional game machine, military transceiver, a fighter pilot video device, etc. It is to apply.
본 발명에서 제공되는 초소형 디스플레이 장치는 전기신호에 의해 발광되는 LED 어레이와; 상기 LED 어레이에서 주사된 광신호를 확대하는 렌즈와; 상기 렌즈에서 확대된 광을 결상하는 다각형의 미러 회전체와; 미러를 회전시키는 구동모터와; 상기 미러 회전체에서 구현된 화면을 육안으로 확인할 수 있는 윈도우로 구성되고, 이 때, 상기 미러 회전체와 상기 구동 모터는 일체형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The micro display device provided in the present invention comprises: an LED array emitting light by an electric signal; A lens for enlarging the optical signal scanned from the LED array; A polygonal mirror rotating body for forming light magnified by the lens; A drive motor for rotating the mirror; It consists of a window that can visually check the screen implemented in the mirror rotating body, wherein the mirror rotating body and the drive motor is characterized in that the integral.
도 1은 종래의 디스플레이 장치에 대한 전체적인 개략도1 is a schematic overall view of a conventional display device
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 전체적인 개략도2 is an overall schematic view of a display device according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 다각형 미러를 사용하여 가상화면을 구현하는 원리도.Figure 3 is a principle diagram for implementing a virtual screen using a polygon mirror of the present invention.
도 4는 본 발명의 다각형 미러를 사용하였을 때의 가상화면 예시도.4 is a diagram illustrating a virtual screen when a polygon mirror of the present invention is used.
도 5는 본 발명의 구동모터와 다각형 미러의 일체형화 된 구조도.5 is an integrated structure diagram of a drive motor and a polygon mirror of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : LED 어레이 20 : 확대 렌즈10: LED array 20: magnifying lens
30 : 다각형미러 31 : 다각형 미러체30: polygon mirror 31: polygon mirror
32 : 샤프트 33 : 고정자32: shaft 33: stator
34 : 회전자 40 : 윈도우34: rotor 40: window
40' : 가상화면40 ': virtualization screen
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치에 관한 전체적인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치는 전기신호에 의해 발광되는 LED 어레이(10)와, 상기 LED 어레이(10)에서 주사되는 광신호를 확대하는 확대렌즈(20)와, 상기 확대 렌즈(20)를 통하여 확대된 광신호를 결상시키되, 상기 LED어레이(10)의 광신호와 동기되어 화소신호별로 같은 지점에 결상시키도록 회전되는 다각형 미러(30)와, 상기 다각형 미러(30)를 통하여 결상된 가상화면을 육안으로 확인하는 윈도우(40)로 구성된다.2 is an overall schematic diagram of a display device according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the display device of the present invention includes an
상기 다각형 미러(30)는 구동모터와 일체로 구성되는데, 도 5는 구동모터와 다각형 미러의 일체화된 구조도로서, 이에 도시된 바와 같이 상기 다각형 미러(30)는, 외주면이 다각형의 미러가 되고 내부는 다각형으로 속이빈 다각형 미러체(31)와, 그 미러체(31)의 중심부에 삽입되어 고정자축을 이루는 샤프트(32)와, 그 샤프트(32)의 둘레에 코일이 감겨져 회전력을 발생시키는 고정자(34)와, 상기 다각형 미러체(31)의 내부에 일체로 고정되고 상기 고정자(34)와 이격되어 그 고정자(34)와의 자력에 의해 회전되는 영구자석이 배열 구성된 회전자(33)로 구성된다.The
이와같이 구성된 본 발명의 초소형 디스플레이 장치는, 상기 LED 어레이(10)에서 주사된 광신호가 상기 확대 렌즈(20)에서 확대가 되고, 확대 렌즈(20)를 지난 광신호는 회전하는 다각형 미러(30)에 결상된다. 상기 다각형 미러(30)의 회전은 다각형 미러(30) 내부의 구동 모터(32-34)에 의해 이루어지는데, 상기 구동 모터는 상기 LED 어레이(10)의 광신호와 일치하여 언제나 같은 곳에 같은 신호가 구현되도록 제어된다. 이에따라 LED어레이(10)의 광신호가 수직으로 1라인의 화상이 결상되도록 주사되면, 다각형 미러(30)가 회전되면서 한 면을 이루는 가상화면이 구현되는 것이다.In the micro display device of the present invention configured as described above, the optical signal scanned by the
도 3은 다각형 미러를 사용하여 가상화면을 구현하는 원리를 설명하는 도면으로서, 도 3을 참조하면, 가상화면의 구현 원리를 설명하고 있다. LED 어레이(10)에서 주사된 광신호는 확대 렌즈(20)를 통하여 확대가 된 후, 회전하는 다각형 미러(30)에 의해 결상되는데, 이 때 상기 LED 어레이(10)의 광신호는 미러(30)의 안쪽에 존재하는 것으로 보이게 된다. 즉, 가상의 화면(40')이 미러(30) 안에 존재하게 되는 것이다. 매우 빠른 속도로 주사되는 광신호는 상기 다각형 미러(30)의 한면이 돌아가는 동안 수많은 선형의 상(image)을 맺게 된다. 사람의 눈은 1/16정도의 잔상을 갖고 있으므로, 사람의 눈에는 마치 하나의 정지된 화면(40')으로 보여지게 되는 것이다.3 is a view illustrating a principle of implementing a virtual screen using a polygon mirror. Referring to FIG. 3, the principle of implementing the virtual screen is described. The optical signal scanned by the
이는, LED어레이(10)의 LED들(11)이 한 화면의 1수직라인 화소를 이루도록 배열되고, 각 LED들은 각각 화면의 1수평라인의 화소들을 결상시키도록 광신호를 동기신호에 맞추어서 출력하게 된다. 이에따라 다각형 미러(30)가 상기 LED 어레이와 동기되어 즉, 상기 동기신호에 따른 회전속도로 회전되면, 다각형 미러(30) 각도가 변하면서 사람의 눈으로 볼 때 미러의 안쪽에 결상된 화면이 보이게 된다.This is arranged so that the
또, 도 4는 다각형 미러를 사용하였을 때 구현되는 가상화면을 나타내고 있는데, 다각형 미러(30)를 사용하여 구현되는 가상화면(40')의 모습을 보여주고 있다.In addition, FIG. 4 illustrates a virtualization surface implemented when a polygon mirror is used, and shows a state of the
상기 다각형 미러(30)는 구동 모터와 거울의 일체형으로 이루어진데 그 특징이 있다. 이는 도 5에 도시된 바와 같이, 다각형 미러체(31)의 내부에 외부에 고정되는 고정자축인 샤프트(32)를 삽입하고 그 샤프트(32)에 코일을 감아 고정자(34)를 구성하며, 미러체(31)의 내부에 고정된 영구자석을 회전자(33)로 구성하여 구동모터를 구성한 것이다. 이는 LED어레이의 구동과 동기시켜 고정자(33)에 전류를 가하고, 이에따라 회전자(33)가 회전되면서 미러체(31)가 일체형으로 회전되므로, 다각형미러(30)를 회전시키게 된다.The
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 상기 다각형 미러(30)를 사용함으로써 기존의 가상 화면 구현 장치에 비해 광학 거리를 현저히 줄일 수가 있어 전체 디스플레이 장치를 소형화 할 수 있다.As described in detail above, the present invention can significantly reduce the optical distance as compared to the existing virtual screen realization apparatus by using the
또한 상기 구동 모터가 다각형 미러의 내부에 존재하게 되므로, 크기의 소형화는 물론이고, 구조가 간단해지기 때문에 내구성과 신뢰성이 매우 뛰어나게 된다.In addition, since the drive motor is present inside the polygon mirror, not only the size is reduced, but also the structure is simplified, so the durability and reliability are very excellent.
또, 전체 시스템 무게의 가장 큰 부분을 차지하는 구동 모터부분은 진동판과 모터, 카운터 밸런싱 매스로 구성된 기존의 방식에 비해 카운터 밸런싱 매스가 없고 초소형 모터를 사용하여 저속운전을 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있으므로 매우 경량으로 제작할 수 있게 된다.In addition, the driving motor part, which occupies the largest part of the total system weight, has no counter-balancing mass compared to the conventional method consisting of a diaphragm, a motor, and a counter-balancing mass. It can be manufactured very lightly.
또한, 본 발명은, 현재 사용되고 있는 표시장치 중에서 가장많이 쓰이고 있는 LCD판넬을 이용한 디스플레이 장치에 비하여 훨씬 작은 동력을 필요로 하므로 적은 소비전력을 요구하는 이동통신 단말기의 표시장치에 매우 적합한 효과가 있다.In addition, the present invention has a much smaller power than the display device using the LCD panel which is the most widely used display device, it is very suitable for the display device of the mobile communication terminal requiring a small power consumption.
또, 본 발명의 표시장치를 두 개로 구성하여 양쪽 눈에 각각의 화면을 구현하여 3차원 영상의 구현이 가능하며, 이러한 경우 3차원 게임기의 디스플레이장치, 군사용 송수신기, 전투기 조종사용 영상장치등으로 넓게 적용될 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to implement a three-dimensional image by implementing each screen to both eyes by configuring the display device of the present invention in two, in this case, a display device of a three-dimensional game machine, military transceiver, a fighter pilot video device, etc. There is an effect that can be applied.
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