KR20160051445A

KR20160051445A - 입체 표시 장치

Info

Publication number: KR20160051445A
Application number: KR1020140151521A
Authority: KR
Inventors: 김봉춘
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2014-11-03
Publication date: 2016-05-11

Abstract

입체 표시 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 표시 장치는, 내부가 진공을 유지하는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 일측에 마련된 전자 조사부; 및 상기 진공 챔버의 내부에 위치하며, 회전가능한 스크린을 포함하고, 상기 스크린은 형광 물질을 포함하고, 상기 전자 조사부에서 조사된 전자가 상기 형광 물질에 도달하여 상기 스크린에서 발광된다.

Description

입체 표시 장치{THREE DIMENSIONAL DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 입체 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 현실 공간에서의 입체 영상을 표시하기 위한 다양한 방법이 존재하며, 특히 양안 시차를 이용한 입체 영상 표시 방법, 빠르게 움직이는 1차원 직선 또는 2차원 표면을 이용한 입체 영상 표시 방법, 플라즈마 투영 방식을 이용한 입체 영상 표시 방법 및 홀로그램을 이용한 입체 영상 표시 방법 등이 주로 입체 영상을 표시하기 위해 사용된다.

먼저, 양안 시차를 이용한 입체 영상 표시 방법은 왼쪽과 오른쪽 눈에 각각 다른 영상을 맺히도록 하여 입체감을 느끼게 하는 방식으로 2차원 좌표로 화면의 영상을 디스플레이 한다.

구체적으로, 디스플레이 표면에 양 쪽 눈에 필요한 영상을 모두 표시하고, 양쪽 눈에 각각 다른 색의 렌즈를 사용하여 각기 다른 영상을 제공하는 적청 안경 방식 또는 시간에 따라 착용한 안경에서 영상을 선택적으로 통과시키는 LCD 셔터 안경 방식 또는 편광 필터가 적용한 안경에서 영상을 선택적으로 통과시키는 편광 필터 안경 방식 등을 이용하여 입체 영상을 표시한다. 그 중에서도 디스플레이 표면에 양쪽 눈에 필요한 영상을 모두 표시하고, 렌즈를 이용하는 렌티큘러 방식이나 슬릿 상의 광학적인 배리어를 이용하는 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식 방법이 대표적이다. 착용형으로는 두부 장착형 디스플레이(head mounted display) 형태가 있으며, 양쪽 눈 앞에 각각 다른 영상을 투사하는 별도의 디스플레이를 제공하는 방식이다. 이러한 방식의 경우 정해진 위치에서만 입체 영상의 시청이 가능하며, 기술 방식에 따라 별도의 장비를 착용해야 하는 문제점이 있다.

그 다음으로, 플라즈마 투영 방식을 이용한 입체 영상 표시 방법은 빛을 발하는 플라즈마를 직접 공간상에 위치시켜 입체 영상을 구현하는 것이다. 이러한 플라즈마 투영 방식은 제한된 색과 낮은 해상도 및 낮은 재생 해상도를 가지며 빛을 발하는 플라즈마를 직접 맨 눈으로 바라볼 경우 시신경의 손상을 가져올 수 있는 문제점이 있다.

그 다음으로, 홀로그램을 이용한 입체 영상 표시 방법은 빛의 간섭을 모두 기록하고 그것을 다시 재생하는 방식이 있다. 이러한 홀로그램을 이용한 방식은 요구되는 저장 공간이 방대한 문제점이 있다.

상기 문제점을 해소하기 위한 입체 영상을 표시하기 위한 입체 표시 기술로서, 관측 챔버(viewing chamber) 내에 나선형 스크린이 설치되고, 나선형 스크린 상에 복수의 발광 다이오드(light emitting diode)가 배치되어서 입체 영상을 표시하는 기술이 있다. 구체적으로, 나선형 스크린이 관측 챔버 내에서 수직축을 기준으로 고속으로 회전함에 따라, 스크린 표면 상의 위치들은 매 회전 동안 표시 볼륨(display volume) 내의 모든 포인트를 통과한다. 그러한, 회전 동작은 나선형 스크린에 형성된 이미지가 관측 챔버의 전방에서 관측될 때 입체로 나타나는 효과를 제공한다.

그러나, 발광 다이오드는 일방향으로 발광하기 때문에, 나선형 스크린이 회전함에 따라 발광 다이오드가 배치되는 나선형 스크린의 상면이 지나갈 때와 발광 다이오드가 배치되지 않는 나선형 스크린의 하면이 지나갈 때 간에 나타나는 영상에 차이가 발생한다. 따라서, 시각에 따라서 보이는 입체 영상에 왜곡이 발생한다.

또한, 나선형 스크린은 투명한 소재로 이루어 지지 않기 때문에, 나선형 스크린의 하면을 통해서는 빛이 통과하지 못한다. 따라서, 입체영상을 표시할 때 발광 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고, 관측 챔버 내가 진공으로 형성되어 있지 않기 때문에, 나선형 스크린이 고속으로 회전할 경우에 관측 챔버 내의 공기와의 마찰에 의해 손실되는 에너지가 발생한다. 따라서, 나선형 스크린을 회전시키는데 많은 에너지가 필요하게 되는 문제점도 있다.

미국 등록특허공보 제6,115,006호 (2000.09.05)

본 발명의 실시예들은 시각에 따라 입체영상이 왜곡되는 것을 방지하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 실시예들은 입체영상을 표시하는데 있어서 발광효율을 높이기 위한 것이다.

또한 본 발명의 실시예들은 입체영상을 표시하는 스크린의 회전 운동에 소요되는 에너지를 최소화하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부가 진공을 유지하는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 일측에 마련된 전자 조사부; 및 상기 진공 챔버의 내부에 위치하며, 회전가능한 스크린을 포함하고, 상기 스크린은 형광 물질을 포함하고, 상기 전자 조사부에서 조사된 전자가 상기 형광 물질에 도달하여 상기 스크린에서 발광되는, 입체 표시 장치가 제공된다.

상기 스크린은 회전축으로부터 소정의 각도만큼 기울어진 평판 형상일 수 있다.

상기 스크린은 3차원 좌표계의 x축 또는 y축 중 어느 한 방향으로 기울어질 수 있다.

상기 스크린은 3차원 좌표계의 x축 및 y축 모두에 대해서 기울어질 수 있다.

상기 스크린은 나선형으로 배치되는 복수의 바(bar)일 수 있다.

복수의 바 간의 간격은 회전축에서 멀어질수록 넓어질 수 있다.

상기 형광 물질은 상기 스크린의 일면에 도포될 수 있다.

상기 형광 물질은 상기 스크린의 내부에 함유될 수 있다.

상기 형광 물질에는 적색 형광 물질, 녹색 형광 물질, 및 청색 형광 물질이 포함될 수 있다.

상기 형광 물질은 상기 스크린에 RGB 패턴화될 수 있다.

상기 스크린은 복수 개이며, 상기 복수 개의 스크린 각각은 적색 형광 물질, 녹색 형광 물질 또는 청색 형광 물질 중 하나를 포함할 수 있다.

상기 스크린의 재질은 유리 또는 고내열 플라스틱일 수 있다.

상기 전자 조사부는 1개이며, 상기 전자 조사부는 상기 진공 챔버의 상측 또는 하측 중 어느 한 쪽에 배치될 수 있다.

상기 전자 조사부는 복수이며, 상기 복수의 전자 조사부는 상기 진공 챔버의 상측 및 하측에 배치될 수 있다.

상기 전자 조사부는 상기 진공 챔버에 대하여 고정될 수 있다.

상기 전자 조사부는 상기 스크린의 회전축에 따라 이동 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 형광 물질에 전자를 조사하여 발광시키고, 투명한 스크린을 사용함으로써, 시각에 따라 입체영상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 따르면, 투명한 스크린을 사용함으로써, 입체영상을 표시하는데 있어서 발광효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명의 실시예들에 따르면, 진공 상태의 챔버 내에서 스크린을 회전시킴으로써, 입체영상을 표시하는 스크린의 회전 운동에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크린의 배치 상태를 3차원 좌표를 통해 나타내는 도면
도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린을 나타내는 도면

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 입체 표시 장치(10)는 진공 챔버(100), 전자 조사부(200) 및 스크린(300)을 포함할 수 있다.

진공 챔버(100)는 투명한 재질로 형성된 원통 형상의 용기일 수 있다. 즉, 투명한 진공 챔버(100)를 통해 내부의 스크린(300)으로부터 발생된 빛이 외부로 투영되어서 입체 영상을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 조사부(200)에서 조사된 전자가 스크린(300)에 위치하는 형광 물질에 도달하여 형광 물질로부터 빛이 발생하는 원리를 이용하기 때문에, 전자의 진행을 방해하지` 않도록 하기 위하여 진공 챔버(100)의 내부는 진공을 유지할 필요가 있다. 그에 따라서, 진공 챔버(100) 내에서 스크린(300)을 회전시킬 때, 공기와의 마찰에 의한 에너지 손실이 발생하지 않으므로, 스크린(300)의 회전에 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있다.

전자 조사부(200)는 스크린(300)에 위치하는 형광 물질에 전자를 조사하여 빛을 발생시키는 구성요소로서, 예를 들어, 전자총일 수 있다. 전자총의 구조는 공지의 전자총에 따를 수 있다. 즉, 내부의 음극으로부터 전자를 발생시킨 후에, 진행 방향에 위치하는 가속 전극을 통해 진행 속도를 조절하고, 제어 전극을 통해 진행 방향을 조절할 수 있다.

전자 조사부(200)는 진공 챔버(100)의 일측에 위치할 수 있다. 본 실시예에서는 전자 조사부(200)가 진공 챔버(100)의 상측에 위치하는 것으로 예시하고 있지만, 이에 한정될 것은 아니고, 예를 들어 진공 챔버(100)의 하측에 위치하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 전자 조사부(200)가 1개인 경우를 예시하고 있지만, 이에 한정될 것은 아니고, 예를 들어 진공 챔버(100)의 상측과 하측 각각에 전자 조사부(200)가 배치되어서 양측에서 스크린(300)을 향해 전자를 조사하는 것도 가능하다.

또한, 전자 조사부(200)는 진공 챔버(100)에 대해서 고정되어 전자를 조사할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 별도의 이동 수단(미도시됨)을 통해, 전자 조사부(200)가 스크린(300)의 회전축(z)을 따라서 이동하면서 전자를 조사하는 것도 가능하다.

스크린(300)은 투명한 재질의 평판 형상, 나선형의 면 형상 또는 나선형으로 배치되는 복수의 바(bar) 중 하나일 수 있다. 스크린(300)의 재질은 유리 또는 고내열 플라스틱일 수 있다. 스크린(300)은 회전 수단(미도시됨)을 통해 회전할 수 있으며, 이를 통해 스크린(300)으로부터 발광된 빛이 입체 영상을 표시할 수 있다. 스크린(300)이 평판 형상일 경우, 회전축(z)을 3차원 xyz 좌표계 중 z축에 해당한다고 한다면, 스크린(300)은 x축 또는 y축 중 어느 하나의 방향으로 기울어지고, 스크린(300)의 법선(normal: n)은 회전축(z)에 대하여 소정의 각도(θ)만큼 기울어질 수 있다. 또한, 스크린(300)은 예를 들어 회전축(z)이 스크린(300)의 중점을 지나도록 배치될 수 있다.

또한, 스크린(300)에는 형광 물질이 포함될 수 있어서, 전자 조사부(200)로부터 조사된 전자가 형광 물질에 도달함에 따라서, 빛이 발생될 수 있다. 즉, 운동에너지를 갖는 전자가 형광 물질과 충돌하게 되면 형광 물질 내의 전자가 에너지를 받아서 높은 에너지 준위를 갖는 여기 상태로 되었다가 낮은 에너지 준위로 되면서 에너지 차에 해당하는 빛이 발생한다. 형광 물질은 스크린(300)의 일면에 도포되거나, 스크린(300)의 내측에 함유될 수 있다. 또한, 스크린(300)의 형광 물질은 자연색을 표현하기 위하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 빛을 발생시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 형광물질은 RGB 패턴화되어 스크린(300)에 포함될 수 있다. 또한, 도 1에서는 스크린(300)이 1개인 경우를 예시로 하고 있지만, 각각이 적색 형광물질, 녹색 형광물질, 청색 형광물질을 포함하는 복수의 스크린이 진공 챔버(100) 내에서 회전할 수도 있다.

도 1에서는 스크린(300)이 평판 형상인 경우를 예시하고 있지만, 이에 한정될 것은 아니고, 앞서 설명한 바와 같이, 나선형의 면 형상이 회전축(z)을 기준으로 회전하거나, 나선형으로 배치되는 복수의 바(bar)가 회전축(z)을 기준으로 회전하는 것도 가능하다. 이 경우, 복수의 바 간의 간격은 회전축에서 멀어질수록 넓어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자가 형광 물질에 충돌하는 것에 의해서 빛을 발생시키기 때문에 전방향으로 발광될 수 있다. 또한, 스크린(300)이 투명하기 때문에, 스크린(300)의 어느 쪽으로도 동일하게 발광되어 입체 영상을 표시할 수 있다. 따라서, 입체 영상을 바라보는 시각의 방향과 상관없이 동일한 입체 영상이 표시되어 왜곡된 영상이 표시되는 일이 발생하지 않는다.

또한, 종래의 표시 장치와는 달리, 발광된 빛이 투명한 스크린(300)의 상면 및 하면 모두를 통해 투과되기 때문에, 입체 영상을 표시하기 위하여 종래에 비해 적은 양의 빛을 발생시키는 것으로 충분하므로 효율을 높일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 입체 표시 장치(20)는 평판 형상의 스크린(300a)의 크기 및 회전축에 대한 위치가 앞선 실시예와 다를 수 있다. 즉, 스크린(300a)의 일변의 중심에 회전축(z)이 지나가도록 스크린(300a)이 배치된 상태로 스크린(300a)이 회전할 수 있다. 이에 따라서, 스크린(300a)의 크기를 앞선 실시예에 비하여 줄일 수 있어서, 스크린(300a)의 제조 비용을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체 표시 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스크린의 배치 상태를 3차원 좌표를 통해 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 입체 표시 장치(30)는 평판 형상의 스크린(300b)의 기울기가 앞선 실시예와 다를 수 있다. 즉, 앞선 실시예에서는 스크린(300)이 xyz 좌표계의 x축 또는 y축 중 어느 하나의 방향으로 기울어지지만, 본 실시예에서는 스크린(300b)이 xyz 좌표계의 x축 및 y축 모두에 대하여 기울어질 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 스크린(300b)의 법선(n)이 회전축(z)에 대해서는 소정의 각도(α)만큼 기울진 상태로, xy평면 상에서도 소정의 각도(β)만큼 기울어질 수 있다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크린을 나타내는 도면이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 스크린(300c, 300d, 300e, 300f)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도 5에서와 같이, 축을 중심으로 복수의 바가 나선형으로 배치되는 형태의 스크린(300c)이거나, 도 6에서와 같이, 축을 중심으로 판이 나선형으로 형성되는 형태의 스크린(300d)일 수 있다. 또는, 도 7 및 도 8에서와 같이, 축을 중심으로 평판이 X자로 배치되는 형태의 스크린(300e, 300f)도 가능하다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 입체 표시 장치
100: 진공 챔버
200: 전자 조사부
300: 스크린

Claims

내부가 진공을 유지하는 진공 챔버;
상기 진공 챔버의 일측에 마련된 전자 조사부; 및
상기 진공 챔버의 내부에 위치하며, 회전가능한 스크린을 포함하고,
상기 스크린은 형광 물질을 포함하고,
상기 전자 조사부에서 조사된 전자가 상기 형광 물질에 도달하여 상기 스크린에서 발광되는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스크린은 회전축으로부터 소정의 각도만큼 기울어진 평판 형상인, 입체 표시 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 스크린은 3차원 좌표계의 x축 또는 y축 중 어느 한 방향으로 기울어진, 입체 표시 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 스크린은 3차원 좌표계의 x축 및 y축 모두에 대해서 기울어진, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스크린은 나선형의 면 형상인, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스크린은 나선형으로 배치되는 복수의 바(bar)인, 입체 표시 장치.
청구항 6에 있어서,
복수의 바 간의 간격은 회전축에서 멀어질수록 넓어지는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형광 물질은 상기 스크린의 일면에 도포되는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형광 물질은 상기 스크린의 내부에 함유되는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 형광 물질에는 적색 형광 물질, 녹색 형광 물질, 및 청색 형광 물질이 포함되는, 입체 표시 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 형광 물질은 상기 스크린에 RGB 패턴화되는, 입체 표시 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 스크린은 복수 개이며, 상기 복수 개의 스크린 각각은 적색 형광 물질, 녹색 형광 물질 또는 청색 형광 물질 중 하나를 포함하는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스크린의 재질은 유리 또는 고내열 플라스틱인, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자 조사부는 1개이며, 상기 전자 조사부는 상기 진공 챔버의 상측 또는 하측 중 어느 한 쪽에 배치되는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자 조사부는 복수이며, 상기 복수의 전자 조사부는 상기 진공 챔버의 상측 및 하측에 배치되는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자 조사부는 상기 진공 챔버에 대하여 고정되는, 입체 표시 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자 조사부는 상기 스크린의 회전축에 따라 이동 가능한, 입체 표시 장치.