KR100754464B1 - 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정다각형이 아닌 단면을 가지는 회전다면경(polygon reflector)에 의해 레이저광이 반사되도록 구성되는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 외부에서 입력된 영상 데이터에 따라 영상을 스크린(500)에 디스플레이하기 위한 데이터 및 제어신호를 발생시키는 메인제어부(200)와; 상기 메인제어부(200)에서 발생되는 데이터에 따라 레이저광을 조사하는 다수의 레이저다이오드(310,311)가 구비된 다이오드 어레이(300)와; 회전 가능하게 설치되며, 외면은 상기 레이저다이오드(310,311)에서 투사되는 각각의 레이저광을 반사시키는 거울(410,420)로 이루어지는 다각기둥 형상의 회전다면경(400)을 포함하는 구성을 가지며; 상기 회전다면경(400)의 외면 중 적어도 어느 일면은 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과 일정 각도로 경사지게 형성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 스크린의 위치가 기준 거리보다 가까워지거나 다소 멀어진다 하더라도 스크린 상에 그려지는 문자, 영상 등의 종횡비가 일정하게 유지되며, 스크린에 구현되는 영상의 해상도가 보다 향상되는 이점이 있다.

레이저 다이오드, 어레이, 디스플레이, 회전다면경, 레이저

Description

레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치{Display apparatus having a laser diode array}

도 1은 종래의 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치의 구성도.

도 2a는 도 1의 디스플레이 장치에서 발생된 레이저광이 기준거리에 있는 평면 스크린에 투사되는 형상을 보인 상태도.

도 2b는 도 1의 디스플레이 장치에서 발생된 레이저광이 기준거리보다 먼 거리에 있는 평면 스크린에 투사되는 형상을 보인 상태도.

도 3a는 종래의 디스플레이 장치에 의해 기준거리에 있는 스크린에 투사된 문자를 보인 상태도.

도 3b는 종래의 디스플레이 장치에 의해 기준거리보다 먼 거리에 위치한 스크린에 투사된 문자를 보인 상태도.

도 4는 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예(제1실시예)의 구성도.

도 5a는 본 발명 실시예의 요부구성인 회전다면경의 구성을 보인 사시도.

도 5b는 도 5a에 도시된 A-A'부 단면도.

도 5c는 도 5a에 도시된 B-B'부 단면도.

도 5d는 본 발명 실시예의 회전다면경을 구성하는 홀수번째 거울의 설치상태 를 보인 단면도.

도 5e는 본 발명 실시예의 회전다면경을 구성하는 짝수번째 거울의 설치상태를 보인 단면도.

도 6a는 본 발명에 의한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 통해 기준거리에 위치한 평면 스크린에 레이저광이 투사되는 상태를 보인 사용상태도.

도 6b는 본 발명에 의한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 통해 기준거리보다 먼 거리에 위치한 평면 스크린에 레이저광이 투사되는 상태를 보인 사용상태도.

도 7a는 본 발명에 의한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 통해 기준거리에 위치한 평면 스크린에 레이저광이 투사되어 문자를 형성한 상태를 보인 사용상태도.

도 7b는 본 발명에 의한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 통해 기준거리보다 먼 거리에 위치한 평면 스크린에 레이저광이 투사되어 문자를 형성한 상태를 보인 사용상태도.

도 8은 본 발명에 의한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 구성하는 회전다면경에 의해 레이저광이 반사되어 스크린에 영상을 표현하는 상태를 보인 사용상태도.

도 9a는 본 발명의 제2실시예를 구성하는 다이오드 어레이의 배열 상태를 보인 구성도.

도 9b는 본 발명의 제3실시예를 구성하는 다이오드 어레이의 배열 상태를 보 인 구성도.

도 9c는 본 발명의 제4실시예를 구성하는 다이오드 어레이의 배열 상태를 보인 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 컴퓨터(PC) 200 : 메인제어부

210 : 통신회로 220 : 메인제어부 프로세서

230 : 메인 메모리 240 : 엔코더

250 : 모터 드라이버 260 : 레이저다이오드 드라이버

300 : 다이오드 어레이 310, 311 : 레이저다이오드

320 : 고정 홀더 330 : 스프링

340 : 레이저광 투사각 조정 나사 400 : 회전다면경

410,420. 거울 500 : 스크린

510. 홀수라인 520. 짝수라인

M. 모터

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나 이상의 열로 배열되어 레이저광을 주사하는 다수의 레이저다이오드(LD ; Laser Diode)와 레이저광을 반사하는 회전다면경(polygon reflector)이 구비되며, 회전다면경의 단면 은 정다각형이 아닌 형상을 가지도록 구성되는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 기존의 옥외용 광고판으로는 발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diode)를 사용한 LED 전광판이 주로 사용된다. LED는 주입된 전자와 정공(hole)이 재결합할 때의 과잉 에너지를 빛으로 방출하는 다이오드로써, GaAsP 등을 이용한 적색 발광 다이오드, GaP를 이용한 녹색 발광 다이오드 등이 있으며, 저전압, 소전력이라는 장점을 살려서 표시기, 소형의 숫자/ 문자 표시 소자, 광결합 소자용 광원 등에 사용되고 있다.

이러한 LED를 옥외 광고용인 전광판에 사용할 경우, 아주 소형의 전광판을 제외하고는 상당히 많은 LED가 필요하다. 따라서, 대형 전광판을 제작하는 경우, 주지한 바와 같이 LED가 상당히 많이 필요하므로, 그에 따르는 소비 전력도 증가하는 단점이 있고, LED에 이상이 발견되면 그때 마다 새로운 LED로 교체를 해주어야만 정상적으로 영상, 문자, 숫자 등을 디스플레이 할 수 있으므로, 유지 보수에 어려움이 따르고, 이에 따라 유지 보수 비용도 많이 소요되는 단점이 있다. 또한, 대형 전광판의 경우, 주지한 바와 같이 LED가 많이 필요하게 되어 전광판 제작비용도 많이 들고, 이로 인해 소비자 역시 고가로 전광판을 구입해야 하는 어려움이 따른다.

이에 따라, 최근에는, 다이오드 어레이와 회전하는 반사판을 사용하여 영상을 스크린에 디스플레이하도록 함으로써 디스플레이 장치의 사이즈를 축소하고 소비전력을 저감토록 하는 다이오드 어레이를 이용한 디스플레이 장치에 대한 연구가 행해지고 있다.

이에 관한 종래 기술 중 하나인 공개특허번호 특2001-0088019호 (출원일자 ; 2000년 3월 10일, 출원번호 ; 제10-2000-0011968, 발명의 명칭 ; 레이저 디스플레이 장치)의 내용을 참조하여, 종래의 다이오드 어레이를 이용한 디스플레이 장치에 대해 개략적으로 설명한다.

도 1은 종래의 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치의 구성도이다.

종래의 디스플레이 장치는, 스크린(30)에 투사하려는 영상 데이터가 입력되면, 회전하는 거울(24)의 위치를 인식하고, 그 거울(24)의 위치 정보에 따라 영상을 스크린(30)에 디스플레이하기 위한 데이터 및 제어신호를 발생하는 콘트롤러(10)와, 상기 콘트롤러(10)에서 발생된 제어신호에 따라 거울(24)의 위치를 제어하고, 콘트롤러(10)에서 발생된 데이터에 대응하는 레이저광(光)을 생성한 후 스크린(30)에 투사하는 다이오드 어레이 스캔 모듈(scan module)(20)로 구성된다.

이때, 상기 다이오드 어레이 스캔 모듈(20)은, 콘트롤러(10)에서 출력되는 영상 데이터에 따라 레이저를 안정적으로 발진시켜주는 자동 전력 제어부(21)와, 상기 자동 전력 제어부(21)의 제어에 따라 레이저광을 투사하는 복수개의 레이저다이오드로 배열된 다이오드 어레이(22)와, 상기 다이오드 어레이(22)에서 출력되는 레이저광을 평행빔으로 만들어주는 복수개의 볼록 렌즈로 배열된 볼록 렌즈부(23)와, 상기 볼록 렌즈부(23)에서 투광된 레이저빔을 반사시켜 스크린(30)에 주사하는 거울(24)과, 상기 거울(24)을 회전시키기 위한 모터(25)와, 상기 거울(24)의 위치 를 감지하기 위한 엔코더(26)와, 상기 엔코더(26)의 출력 신호를 미러 위치값으로 출력하기 위한 신호 검출용 센서(27)로 구성된다.

도 2는 상기 도 1의 다이오드 어레이를 구성하는 레이저다이오드 중 하나를 광원으로 하여 90도에 걸쳐서 1도 간격으로 평면 스크린 상에 레이저광을 투사한 경우를 나타낸 도면들로, (a)는 광원으로 부터 기준 거리에 위치한 평면 스크린 상에 레이저광을 투사한 경우를, (b)는 광원으로 부터 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 평면 스크린 상에 레이저광을 투사한 경우의 도면이다.

도 2의 (a)와 (b)를 참조하면, 광원(40)으로 부터 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 평면 스크린(52) 상에 투사되는 레이저광의 횡측 길이(a')는 광원(40)으로 부터 기준 거리에 위치한 평면 스크린(50) 상에 투사되는 레이저광의 횡측 길이(a) 보다 더 커진다는 것을 알 수 있다.

따라서, 도 1과 같은 다이오드 어레이를 갖는 디스플레이 장치에 의하면, 디스플레이 장치로부터(즉, 거울(광원)로부터) 스크린의 위치를 다소 변경하는 경우, 스크린에 투사되는 문자, 화상 등의 종측 모양은 스크린의 위치 변화에 관계없이 일정한 크기를 유지하는 반면, 거울(도 1의 24)에서 반사된 레이저광은 스크린 면에 대해 수직하게 입사되도록 설계되어 있으므로 스크린의 위치가 다소 변경된다 하더라도 문자, 화상 등의 종측 크기는 변화하지 않는다), 횡측 모양은 스크린의 위치가 디스플레이 장치로부터 멀어지거나 가까워짐에 따라 상대적으로 길어지거나 짧아지므로, 결과적으로 디스플레이 장치로부터 스크린이 어느 거리에 위치하느냐에 따라 스크린에 나타나는 문자, 화상 등의 종횡비가 달라진다. 즉, 스크린이 디 스플레이 장치로 부터 멀어질 수록 그 표면에 그려지는 문자, 화상 등의 종횡비(횡측 크기/ 종측 크기)는 점점 커진다.

도 3은 종래의 디스플레이 장치에 의해 스크린에 투사된 문자를 도시한 도면들로서, (a)는 기준 거리에 위치한 스크린에 나타나는 문자, (b)는 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 스크린에 나타나는 문자의 도면이다.

도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 기준 거리에 위치한 스크린(50)에 투사된 문자는 종측의 크기에 대한 횡측의 크기, 즉 종횡비가 표준 비율을 유지하는 반면, 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 스크린(52)에 투사된 문자는 종측의 크기에 대한 횡측의 크기, 즉 종횡비가 상기 표준 비율보다 더 커져 결과적으로 스크린(52) 상의 문자가 횡측으로 확장되어 표시되는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 종래의 장치에서는 스크린에 투사되는 문자, 영상 등의 종횡비가 일정하게 유지되지 않는 문제점이 있으며, 또한 원거리에 위치한 스크린에 영상이 투사되는 경우에는 영상의 선명도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 외관을 형성하는 다수의 외면 중 적어도 어느 일면은 회전 중심선과 평행하지 않는 회전다면경이 구비되어 다수의 레이저다이오드에서 조사되는 레이저광을 스크린으로 반사하도록 구성된 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비 한 디스플레이 장치는, 외부에서 입력된 영상 데이터에 따라 영상을 스크린에 디스플레이하기 위한 데이터 및 제어신호를 발생시키는 메인제어부와; 상기 메인제어부에서 발생되는 데이터에 따라 레이저광을 조사하는 다수의 레이저다이오드가 구비된 다이오드 어레이와; 회전 가능하게 설치되며, 외면은 상기 레이저다이오드에서 투사되는 각각의 레이저광을 반사시키는 거울로 이루어지는 다각기둥 형상의 회전다면경을 포함하는 구성을 가지며; 상기 회전다면경의 외면 중 적어도 어느 일면과 회전다면경의 회전 중심선은 서로 평행하지 않음을 특징으로 한다.

상기 다이오드어레이에 구비되는 다수의 레이저다이오드는 일렬 또는 다수의 열로 배열됨을 특징으로 한다.

상기 다수의 레이저다이오드는, 레이저다이오드에서 주사되는 각각의 레이저광이 가상의 일 초점으로 수렴되도록 원호(圓弧)상으로 배열됨을 특징으로 한다.

상기 회전다면경은, 상기 다수의 레이저다이오드에서 주사되는 각 레이저광이 수렴하는 가상의 일 초점에 위치하거나 또는 상기 다수의 레이저다이오드와 상기 가상의 일 초점 사이에 위치됨을 특징으로 한다.

상기 사각기둥 형상으로 이루어진 회전다면경의 상단과 하단의 단면적이 서로 상이함을 특징으로 한다.

상기 회전다면경의 외면은 짝수개의 거울로 이루어지며, 홀수번째의 거울들 또는 짝수번째의 거울들 중 어느 일측의 거울들은 회전다면경의 회전 중심선과 평행하게 형성되고, 다른 일측의 거울들을 회전다면경의 회전 중심선과 일정 각도로 경사지게 형성됨을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 스크린의 위치가 기준 거리보다 가까워지거나 다소 멀어진다 하더라도 스크린 상에 그려지는 문자, 영상 등의 종횡비가 일정하게 유지되며, 스크린에 구현되는 영상이 보다 선명해지는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 대해 더욱 상세하게 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치의 바람직한 실시예(제1실시예)의 구성도이다.

본 발명에 의한 디스플레이 장치는, 크게, 컴퓨터(PC)(100) 등에서 입력된 영상 데이터에 따라 영상을 스크린에 디스플레이하기 위한 데이터 및 제어신호를 발생시키는 메인제어부(200)와, 상기 메인제어부(200)에서 발생된 데이터에 따라 가상의 일 초점(f) 상으로 레이저광이 모이도록 수평면에 대해 임의의 투사각을 갖고 레이저광을 투사하도록 배열된 다이오드 어레이(300)와, 상기 다이오드 어레이(300)에서 발사된 레이저광을 스크린(500)으로 반사시키는 회전다면경(400)과, 상기 회전다면경(400)에서 반사된 레이저광에 의해 그 표면에 영상이 표현되는 스크린(500)으로 구성된다.

이들 중, 상기 메인제어부(200)는, 컴퓨터(PC)(100)등으로부터 영상이나 광고자료 등의 데이터를 전송받기 위한 통신회로(210)와, 상기 통신회로(210)를 통해 전송받은 영상이나 광고내용을 레이저광을 통해 스크린에 투사하기 위해 레이저다이오드의 색상이나 밝기 및 시간에 따른 변화 등을 계산하는 메인제어부 프로세서(220)와, 상기 메인제어부 프로세서(220)에서 계산된 값들을 저장하는 메인 메모리(230)와, 회전다면경(400)의 위치를 알기 위해 모터(M)의 위치 및 회전각을 감지하 기 위한 한 엔코더(240)와, 상기 엔코더(240)에서 검출된 모터의 위치 및 회전각에 대한 정보와 메인제어부 프로세서(220)로부터 전송받은 데이터를 바탕으로 스크린(500) 상의 원하는 위치에 영상이 투사되도록 모터(M)의 회전을 제어하는 모터 드라이버(250)와, 상기 메인제어부 프로세서(220)에서 전송받은 데이터에 따라 다이오드 어레이(300)를 구성하는 각각의 레이저다이오드들이 충분히 발광되도록 레이저다이오드들에 전력을 공급하는 역할을 하는 레이저다이오드 드라이버(260)로 구성된다.

한편, 본 발명에 의한 다이오드 어레이(300)는 가상의 일 초점(f) 상으로 레이저광이 모이도록 수평면에 대해 임의의 투사각을 갖고 레이저광을 투사하도록 그 레이저다이오드들이 배열되어 있다.

즉, 종래의 다이오드 어레이를 구성하는 레이저다이오드들은 스크린 상에 수직으로 레이저광이 입사되도록 수평면에 대해 평행하게 레이저광을 투사하도록 구성되어 있으나, 본원 발명에 의한 다이오드 어레이(300)를 구성하는 레이저다이오드들은 투사된 레이저광이 가상의 일 초점(f) 상에 모일 수 있도록 서로 수평면에 대해 임의의 투사각을 갖도록 구성되어 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 상기 다이오드 어레이(300)에서 발사되는 레이저광들이 가상의 일 초점(f) 상에 모두 모일 수 있도록 레이저광이 수평면에 대해 임의의 투사각을 가지고 발사되도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 다이오드 어레이(300)에서 발사된 레이저광은 회전다면경(400)에서 반사된 후 스크린(500) 상으로 투사될 때, 스크린 면에 대해 수직으로 투사되던 종래와 달리, 임의의 투사각을 갖 고 투사된다.

도 4를 참조하면, 다이오드 어레이(300)를 구성하는 각 레이저다이오드들은 다이오드 어레이(300)의 상단부에서 중앙부로 갈수록 수평면(a)에 대한 레이저광의 투사각(α)이 조금씩 작아지도록 장착되어 있음을 알 수 있다.

상기 다이오드 어레이(300)를 구성하는 레이저다이오드들 중 상단부에서 첫번째에 위치하는 제 1 레이저다이오드(310)와 상단부에서 두번째에 위치하는 제 2 레이저다이오드(311)는 그 투사각이 각각 α1과 α2가 되도록 장착되어, 상기 제 1 레이저다이오드(310)에서 발사되는 레이저광과 상기 제 2 레이저다이오드(311)에서 발사되는 레이저광은 가상의 공간에 형성된 일 초점(f)에서 만난다. 이때, 상기 α1은 α2 보다 더 큰 값이다.

전술한 바와 같은 원리로, 도시되지는 않았지만, 다이오드 어레이(300)의 상단부에서 그 중앙부로 갈수록 상기 투사각(α)은 점점 작아지고, 마침내 중앙부에서는 거의 수평면과 평행하도록(α ≒ 0)된 후, 다시 다이오드 어레이(300)의 하단부로 갈수록 상기 투사각(α)은 점점 커진다. 즉, 다이오드 어레이(300)의 중앙부를 기준으로 그 상단부의 투사각과 그 하단부의 투사각이 대칭을 이루도록 구성된다.

따라서, 각 레이저다이오드에서 발사되는 레이저광들은 가상의 공간에서 일 초점(f)을 형성한다. 이때, 도 4는 다이오드 어레이(300)에서 투사된 레이저광들이 회전다면경(400) 상에 일 초점(f)을 형성하는 경우를 도시하였다.

이때, 상기 다이오드 어레이(300)에 있어서 미설명된 도면부호 "320"은 다이 오드 어레이(300)에 장착되는 각 레이저다이오드들을 고정시키는 레이저다이오드 고정 홀더(holder)를, "330"은 레이저다이오드들의 투사각을 임의로 조정하는 것을 가능하게 하는 스프링(spring)을, 그리고 "340"은 레이저 다이오들의 투사각을 맞춘 후 상기 스프링(330)을 고정시키기 위한 레이저광 투사각 조정 나사를 나타낸다.

한편, 회전다면경(400)은 다이오드 어레이(300)에서 발사되는 레이저광을 스크린(500)으로 반사시키기 위한 장치로, 그 하단부에 장착된 모터(M)의 작용에 의해 회전하는데, 상기 모터(M)는 모터 드라이버(250)의 제어에 의해 작동한다.

회전다면경(400)은 예컨대, 여러 평면 거울들(예컨대, 8각 반사판의 경우, 여덞개의 평면 거울, 16각 반사판의 경우, 열여섯개의 평면 거울)로 이루어져 있으며, 이들 중 하나의 반사판으로 발사된 레이저광은 그 표면에서 반사된 후 스크린(500)으로 투사되는데, 상기 회전다면경(400)은 회전 상태에 있으므로 레이저광은 상기 스크린(500) 상에 횡측으로 길게 투사된다.

이때, 상기 회전다면경(400)이 8각인 경우엔, 스크린(500)에 광원(즉, 회전다면경(400)에 투사된 레이저광의 초점)으로부터 90도에 걸쳐 횡측 길이로 레이저광이 투사되고(시야각 90도), 상기 회전다면경(400)이 16각인 경우엔, 스크린(500)에 광원으로부터 45도(시야각 45도)에 걸쳐 횡측 길이로 레이저광이 투사된다.

상기 회전다면경(400)을 몇각형으로 제조할 것인지는, 광고판(즉, 스크린)의 크기, 광고판에 그려질 문자, 영상 등을 고려하여 결정하는데, 통상, 시야각(광원으로 부터 레이저광이 투사되는 최대 횡측각)은 720 / 각수에 의해 결정된다.

상기 회전다면경(400)은 단면이 정다각형 이외의 형상을 가지도록 형성됨이 바람직하다. 즉, 외면을 형성하는 어느 일면의 중앙부분과 회전 중심 사이의 거리는 인접한 다른 일면의 중앙부분과 회전 중심 사이의 거리와 상이하게 형성된다.

도 5a 내지 도 5e에는 본 발명 실시예를 구성하는 회전다면경의 구성이 세부적으로 도시되어 있다. 즉 도 5a에는 회전다면경의 사시도가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 5b와 도 5c에는 도 5a에 도시된 회전다면경의 A-A'부와 B-B'부의 단면 구성이 각각 도시되어 있고, 도 5d와 도 5e에는 도 5a에 도시된 회전다면경을 구성하는 홀수번째의 거울 및 짝수번째의 거울 설치상태를 측단면으로 각각 도시하고 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 회전다면경(400)은, 양단의 단면적이 서로 상이하게 구성된다. 즉 상하로 일정 길이를 가지도록 설치되는 상기 회전다면경(400)의 상단부와 하단부 단면 크기는 서로 다르게 형성된다. 보다 상세하게는 상기 회전다면경(400)의 상단은 정다각형(도 5b 참조)을 가지도록 형성되고, 하단은 정다각형으로 형성되지 않는다.(도 5c 참조)

상기 회전다면경(400)의 외면은 짝수개의 거울들(410,420)로 이루어진다. 즉 상기 회전다면경(400)은 홀수번째 거울들(410)과 짝수번째 거울들(420)의 반복에 의해 외관이 형성된다.

그리고, 이러한 회전다면경(400)의 상단은 도 5a와 같이 정다각형의 단면을 가진다. 따라서 상기 홀수번째 거울(410)의 각 중심부분(P1)과 회전다면경(400)의 회전 중심선(O) 사이의 거리(R1)는 짝수번째 거울(420)의 각 중심부분(P2)과 회전 다면경(400)의 회전 중심선(O)과의 거리(R1)와 서로 동일하다.

한편, 상기 회전다면경(400)의 하단은 도 5b와 같이, 홀수번째 거울(410)의 각 중심부분(P1)과 회전다면경(400)의 회전 중심선(O) 사이의 거리(R1)는 짝수번째 거울(420)의 각 중심부분(P2)과 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과의 거리(R2)와 서로 상이하다.

보다 상세하게는 상기 회전다면경(400)의 외면은 회전 중심선(O)으로부터 상대적으로 먼 거리에 형성되는 홀수번째 거울(410)과, 회전 중심선(O)으로부터 상대적으로 가까운 거리에 형성되는 짝수번째 거울(420)의 반복으로 이루어진다. 따라서 홀수번째 거울(410)의 중앙부분(P1)과 회전 중심선(O) 사이의 거리(R1)는, 짝수번째 거울(420)의 중앙부분(P2)과 회전 중심선(O) 사이의 거리(R2)보다 길다.

이와 같이 상기 회전다면경(400)은 도 5a와 같이 하측으로 갈수록 점차 그 단면적이 줄어들게 되며, 이때의 상태가 도 5d와 도 5e에 각각 상세하게 도시되어 있다.

상기 회전다면경(400)의 외면 중 적어도 어느 일면과 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)은 서로 평행하지 않게 형성되는데, 보다 상세하게는 상기 회전다면경(400)의 홀수번째 거울들(410) 또는 짝수번째 거울들(420) 중 어느 일측의 거울들은 회전다면경(400)의 회전 중심선과 평행하게 형성되고, 다른 일측의 거울들을 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과 일정 각도로 경사지게 형성된다.

도 5d에는 회전다면경(400)의 홀수번째 거울들(410)이 상기 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과 평행하게 형성되는 경우를 나타내고 있으며, 도 5e에는 회전 다면경(400)의 짝수번째 거울들(420)이 상기 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과 일정 각도(δ)만큼 경사지게 형성되는 경우가 도시되어 있다.

이처럼 상기 회전다면경(400)의 각 외면에 형성되는 각 거울의 일부는 회전 중심선(O)과 평행하게 형성되고, 다른 일부는 일정부분 경사지게 형성되면, 상기 스크린(500)에 구현되는 영상은 중첩적으로 표현되므로 영상의 해상도가 증가하게 된다.

이하 상기와 같은 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치의 작용을 설명한다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 외부의 컴퓨터(PC)(100) 등에서 영상 데이터가 입력되면, 상기 메인제어부(200)에서는 영상을 스크린에 디스플레이하기 위한 데이터 및 제어신호를 발생시키게 되고, 이러한 메인제어부(200)에서 발생되는 데이터에 따라 상기 다이오드 어레이(300)의 레이저다이오드(310,311) 각각에서는 레이저광을 주사하게 된다.

상기 다이오드 어레이(300)에서 주사되는 레이저광은 가상의 일 초점(f)으로 수렴하도록 주사된다. 즉 상기 다이오드 어레이(300)를 구성하는 레이저다이오드(310,311)들은 서로 수평면에 대해 임의의 투사각을 갖도록 구성되어 있으므로 투사된 레이저광이 도시된 바와 같이 가상의 일 초점(f) 상에 모이게 된다.

상기 다이오드 어레이(300)에서 주사되는 레이저광은 상기 회전다면경(400)에 의해 반사된다. 이때 상기 회전다면경(400)은 하측에 구비된 모터(M)에 의해 구동되는데, 이러한 모터(M)는 상기 모터 드라이버(250)에 의해 그 회전이 제어된다.

상기 회전다면경(400)에 의해 반사된 레이저광은 상기 스크린(500)에 투영되어 영상을 구현하게 되며, 이러한 상태가 도 6a와 도 6b에 각각 도시되어 있다. 즉 도 6a는 광원으로 부터 기준 거리에 위치한 평면 스크린 상에 레이저광을 투사한 경우를, 도 6b는 광원으로 부터 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 평면 스크린 상에 레이저광을 투사한 경우를 나타낸다.

보다 상세히 살펴보면, 상기 회전다면경(400)으로부터 기준 거리(L1)보다 먼 거리(L2)에 위치한 평면 스크린(500b) 상에 투사되는 레이저광의 횡측 길이(도 6b의 a')는 회전다면경(400)으로부터 기준 거리(L1)에 위치한 평면 스크린(500a) 상에 투사되는 레이저광의 횡측 길이(도 6a의 a) 보다 더 크다. 즉, 스크린에 투사되는 레이저광의 횡측 길이는 스크린이 광원으로부터 멀어질수록 더욱 길어진다는 것을 알 수 있다.

이때, 상기 회전다면경(400)으로부터 기준 거리(L1)보다 먼 거리(L2)에 위치한 평면 스크린(500b) 상에 투사되는 레이저광의 종측 길이(도 6b의 b') 또한 회전다면경(400)으로 부터 기준 거리(L1)에 위치한 평면 스크린(500a) 상에 투사되는 레이저광의 종측 길이(도 6a의 b) 보다 더 커진다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 스크린에 투사되는 레이저광의 종측 길이 또한 스크린이 광원으로부터 멀어질수록 조금씩 길어지므로, 디스플레이 장치로부터 스크린의 위치를 다소 변경한다 하더라도 스크린에 나타나는 문자, 화상 등은 일정한 종횡비를 갖게된다.

이는, 다이오드 어레이를 구성하는 각 레이저다이오드들이 회전다면경(400) 으로 레이저광을 발사할 때, 가상의 공간에 일 초점을 형성하도록 수평면으로부터 각기 다른 투사각을 갖도록 발사되기 때문이다. 따라서, 회전다면경(400)으로부터 스크린의 위치가 다소 가까워지거나 멀어진다 하더라도, 스크린의 종측으로 투사되는 레이저광 또한 스크린의 횡측으로 투사되는 레이저광과 같이 일정한 각을 갖고 스크린으로 투사되기 때문에, 결과적으로 스크린에 나타나는 문자, 화상 등의 종횡비는 스크린의 위치가 달라진다 하더라도 일정하게 유지된다.

도 7a와 도 7b에는 본 발명에 의한 디스플레이 장치에 의해 스크린에 투사된 문자를 구체적으로 예시하고 있다. 즉 도 7a는 기준 거리에 위치한 스크린에 나타나는 문자를, 그리고 도 7b에는 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 스크린에 나타나는 문자의 상태를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 기준 거리에 위치한 스크린(500a)에 투사된 문자와, 기준 거리보다 먼 거리에 위치한 스크린(500b)에 투사된 문자는 일정한 종횡비를 가지고 있음을 알 수 있다.

결국, 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 의하면, 다이오드 어레이에서 발사되는 레이저광들이 가상의 공간에 하나의 초점(f)을 형성하도록 상기 다이오드 어레이(300)를 구성함으로써 스크린(500)의 위치가 기준 거리보다 가까워지거나 다소 멀어진다 하더라도 스크린(500) 상에 그려지는 문자, 영상 등의 종횡비를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 다이오드 어레이(300)에서 발사된 레이저광들이 회전다면경(400) 상에 하나의 초점을 형성할 수 있도록 회전다면경(400)을 설치하는 경우, 종래와 같이 다이오드 어레이(300)의 수직 길이에 대응하여 회전다면경(400)도 종측으로 길게 형성할 필요없이, 회전다면경(400)의 종측 길이를 그 표면 상에 상기 가상의 일 초점(f)이 형성될 수 있을 정도의 최소 크기로 축소할 수 있다.

도 8에는 본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 의해 영상이 스크린에 구현되는 상태가 보다 상세하게 도시되어 있다. 즉 상기 스크린(500)에 구현되는 영상은 상기 회전다면경(400)이 전체적으로 정다각형이 아닌 단면으로 이루어져 있으므로 정다각형 단면을 가진 경우에 비해 해상도가 향상된 영상을 구현하게 된다.

보다 상세하게는 상기 회전다면경(400)의 외면은 다수의 거울들(410,420)로 이루어져 있으며, 이러한 각각의 거울들(410,420)은 짝수개로 이루어져 있고, 하단의 홀수번째 거울(410)과 짝수번째 거울(420)은 회전 중심선(O)으로부터의 거리(R2,R1)가 서로 상이하다. 즉 상기 홀수번째 거울(410)은 상기 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과 평행한 반면, 상기 짝수번째 거울(420)은 상기 회전다면경(400)의 회전 중심선(O)과 평행하지 않고 경사지게 형성된다.

따라서 상기 회전다면경(400)의 홀수번째 거울(410)과 짝수번째 거울(420)에 의해 반사되어 스크린(500)에 투영되는 레이저광은 그 도달 위치가 서로 상이하게 된다. 예를 들어, 상기 홀수번째 거울(410)에 의해 반사되는 레이저광이 스크린(500) 상의 홀수라인(510)에 영상을 구현하는 반면, 상기 짝수번째 거울(420)에 의해 반사되는 레이저광은 스크린(500) 상의 짝수라인(520)에 영상을 구현하게 된다. 즉 상기 짝수번째 거울(420)에 의해 반사되는 레이저광은 상기 홀수번째 거울(410) 에 의해 구현되는 상기 스크린(500) 상의 다수 홀수라인(510) 사이에 각각의 영상을 구현하게 된다.

보다 상세하게는, 상기 홀수번째 거울(410)에 의해 반사되는 레이저광이 상기 스크린(500) 상의 홀수라인(510)에 256*64 픽셀의 데이터를 표출하면, 상기 짝수번째 거울(420)에 의해 반사되는 레이저광도 상기 스크린(500) 상의 짝수라인(520)에 256*64 픽셀의 데이터를 표출하게 되므로, 결국 상기 홀수라인(510)과 짝수라인(520)이 합쳐진 한개의 영상데이타, 즉 픽셀이 256*128인 한개의 영상이 구현된다.

따라서 상기 스크린(500) 상에 표현되는 영상의 해상도를 단면이 정다각형인 회전다면경을 사용하는 경우보다 약 두배로 향상시킬 수 있게 되는 것이다. 즉, 하나의 다이오드 어레이(300)에 약 64개의 레이저다이오드(310,311)가 배열되는 경우에 단면이 정다각형인 회전다면경이 사용되면, 스크린(500)은 64열의 레이저광 라인만을 가지고 영상을 표현하여야 하나, 본 발명과 같이 단면이 정다각형이 아니고 이중적인 외면을 가지는 회전다면경(400)으로 이루어지는 경우에는 스크린(500)에 128열의 레이저광 라인으로 영상을 표현할 수 있는 결과를 낳게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들어, 상기 다이오드 어레이(600)에 구비되는 각각의 레이저다이오드(310,311) 배열 방식을 다양하게 구현할 수 있을 것이다. 즉 상기 다수의 레이저다 이오드(310,311)에 서 각각 주사되는 레이저광이 하나의 가상 초점(f)으로 수렴되는 한, 다양한 구성이 가능할 것이며, 이러한 다른 실시예의 구성이 도 9a와 도 9b 및 도 9c에 각각 도시되어 있다.

먼저 도 9a에 도시된 제2실시예의 다이오드 어레이(700)를 살펴보면, 여기서는 도 4(제1실시예)와 같이 레이저다이오드(310,311)가 고정 홀더(320)에 일렬로 일직선으로 설치되어 있는 구성이 아니라, 다수의 레이저다이오드(711)가 원호(圓弧)상으로 배열되어 있다.

즉 다수의 레이저다이오드(711)에서 주사되는 각각의 레이저광이 가상의 일 초점(f)으로 수렴되도록 활모양으로 상,하가 대칭적으로 휘어진 형태로 배열되어 있다.

보다 상세하게는 다이오드 어레이(700)를 구성하는 각 레이저다이오드 유닛(710)들이 서로 분리된 채 원호(圓弧)상으로 나열되어 있으며, 이러한 레이저다이오드 유닛(710)은, 회전다면경(720)으로 레이저광을 발사하는 레이저다이오드(711)와, 상기 레이저다이오드(711)를 고정시킴과 동시에 레이저광 발사와 관련한 여러 가지 전기적 신호를 상기 레이저다이오드(711)로 전송하기 위한 고정 홀더(712)로 구성되어 있다. 이때, 상기 고정 홀더(712)는 다이오드 어레이(700)를 구성하는 각각의 레이저다이오드(711)들에서 발사되는 레이저광들이 가상의 공간에 하나의 초점(f)으로 수렴하도록 전체적으로 활모양으로 상,하가 대칭적으로 휘어진 형태로 배열되어 있다.

도 9b에는 본 발명의 제3실시예에 의한 다이오드 어레이가 도시되어 있으며, 여기서는 레이저다이오드가 2열로 배치되어 있는 경우를 예시한다. 즉 본 발명의 디스플레이 장치를 구성하는 다수의 레이저다이오드는 일렬 또는 다수의 열로 배열될 수 있는데, 여기서는 다수의 열로 배열되는 경우 중 2열로 배열되는 경우를 예시하고 있다.

도시된 바와 같이, 제 1 열의 다이오드 어레이(810)에 배열된 다수의 레이저다이오드 유닛(812)들과 제 2 열의 다이오드 어레이(820)에 배열된 다수의 레이저다이오드 유닛(822) 서로 엇갈리는 모양이 되도록 배치되어 있는데, 제 2 열의 다이오드 어레이(820)에 배열된 레이저다이오드 유닛(822)들은 상기 제 2 열의 다이오드 어레이(812)에 배열된 레이저다이오드 유닛(812)들 사이의 중앙에 위치하도록 배치되어 있다.

이와 같은 제3실시예에 의하면, 스크린 상에 표현되는 영상의 해상도를 하나의 다이오드 어레이만을 사용할 때 보다 두배로 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 예컨대, 하나의 다이오드 어레이에 약 64개의 레이저다이오드 유닛을 배열하는 경우, 스크린은 64열의 레이저광 라인만을 가지고 영상을 표현하여야 하나, 도 9와 같이 다이오드 어레이를 추가적으로 구비하는 경우, 스크린은 128열의 레이저광 라인으로 영상을 표현할 수 있으므로 결과적으로 스크린에 표현되는 영상의 해상도를 두배로 향상시키는 결과를 얻을 수 있다. 이때, 도면 부호 "830"은 회전다면경을 의미한다.

도 9c는 본 발명의 제4실시예에 의한 다이오드 어레이를 도시한 도면으로, 회전다면경(920)을 가상의 일 초점(f)이 형성되는 위치 전면에 배치한 경우를 도시 한다(도 8의 구성도 동일함). 즉 상기 회전다면경(400)은, 상기의 제1실시예(도 4 등)에서 예시한 바와 같이 상기 다수의 레이저다이오드(310,311)에서 주사되는 각 레이저광이 수렴하는 가상의 일 초점(f)상에 설치되는 외에, 상기 다수의 레이저다이오드(310,311)와 가상의 일 초점(f) 사이 또는 상기 스크린(500)과 가상의 일 초점(f) 사이에도 위치될 수 있는데, 여기서는 회전다면경이 다수의 레이저다이오드와 가상의 일 초점 사이에 위치되는 경우를 예시한다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 회전다면경(920)을 가상의 일 초점(f)이 형성되는 위치 전면에 배치하였다. 이 경우, 다이오드 어레이(900)에서 투사되는 레이저광을 스크린(도시되지 않음)으로 반사시켜야 하는 역할을 충분하게 수행하기 위해, 상기 회전다면경(920)의 종측 크기는 회전다면경을 가상의 일 초점(f)이 형성되는 위치에 배치하던 상기의 다른 실시예에서의 종측 크기보다 더 커져야 할 것이다.

그러나, 본 실시예에 의하면, 회전다면경(920)과 다이오드 어레이(900) 사이의 거리를 다른 실시예에서보다 줄일 수 있으므로(다른 실시예에서는 회전다면경과 다이오드 어레이 사이의 거리가 초점 거리 만큼 유지되어야 한다), 디스플레이 장치의 전체적인 크기를 효율적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. 여기서 도면 부호 "910"은 레이저다이오드 유닛을, 도면 부호 "911"은 레이저다이오드를, 그리고 도면 부호 "912"는 고정 홀더를 의미한다.

본 발명에 의한 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치에 의하 면, 다이오드 어레이에서 발사되는 레이저광들이 회전다면경 상에서 하나의 초점을 형성하도록 상기 다이오드 어레이를 구성함으로써 스크린의 위치가 기준 거리보다 가까워지거나 다소 멀어진다 하더라도 스크린 상에 그려지는 문자, 영상 등의 종횡비를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 다이오드 어레이에서 발사된 레이저광들이 회전다면경 상의 하나의 초점에서 반사되므로, 종래와 같이 다이오드 어레이의 수직 길이에 대응하여 회전다면경도 수직으로 길게 형성할 필요가 없으므로, 결과적으로 디스플레이 장치의 크기를 종래 보다 줄일 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 레이저광을 반사하는 회전다면경을 정다각형이 아닌 단면으로 이루어지도록 구성하였다. 즉 회전다면경의 외면은 짝수개의 거울로 이루어져 있으며, 홀수번째의 거울들과 짝수번째의 거울들 중 적어도 어느 일측의 거울들은 회전다면경의 회전 중심선과 일정 각도로 경사지게 형성된다.

따라서 홀수번째의 거울과 짝수번째의 거울에 의해 반사되는 각각의 레이저광 중첩에 의해 하나의 영상을 형성하게 되므로, 스크린에 투영되는 영상의 해상도가 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 외부에서 입력된 영상 데이터에 따라 영상을 스크린에 디스플레이하기 위한 데이터 및 제어신호를 발생시키는 메인제어부와;

   상기 메인제어부에서 발생되는 데이터에 따라 레이저광을 조사하는 다수의 레이저다이오드가 구비된 다이오드 어레이와;

   회전 가능하게 설치되며, 외면은 상기 레이저다이오드에서 투사되는 각각의 레이저광을 반사시키는 거울로 이루어지는 다각기둥 형상의 회전다면경을 포함하는 구성을 가지며;

   상기 회전다면경의 외면 중 적어도 어느 일면과 회전다면경의 회전 중심선은 서로 평행하지 않음을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드어레이에 구비되는 다수의 레이저다이오드는 일렬 또는 다수의 열로 배열됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다수의 레이저다이오드는,

   레이저다이오드에서 주사되는 각각의 레이저광이 가상의 일 초점으로 수렴되도록 원호(圓弧)상으로 배열됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 회전다면경은,

   상기 다수의 레이저다이오드에서 주사되는 각 레이저광이 수렴하는 가상의 일 초점에 위치하거나 상기 다수의 레이저다이오드와 상기 가상의 일 초점 사이에 위치됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 다각기둥 형상으로 이루어진 회전다면경의 상단과 하단의 단면적이 서로 상이함을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치.
6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 회전다면경의 외면은 짝수개의 거울로 이루어지며,

   홀수번째의 거울들 또는 짝수번째의 거울들 중 어느 일측의 거울들은 회전다면경의 회전 중심선과 평행하게 형성되고, 다른 일측의 거울들을 회전다면경의 회전 중심선과 일정 각도로 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드 어레이를 구비한 디스플레이 장치.

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