KR100411628B1 - 디스플레이 유니트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관찰자에 의하여 관찰되는 적어도 2개의 연속적으로 변화하는 영상을 디스플레이하기위한 자력(self-powered) 디스플레이 유니트를 제공하며, 상기 유니트는 적어도 하나의 벽부가 렌즈모양의 전면 및 평평한 후면을 갖는 선형 렌즈 어레이로 만들어진 하우징, 최대한 상기 렌즈의 초점 길이와 동일하게 상기 후면으로부터 거리를 두고 떨어져서 상기 하우징 내에 위치되는 경량이며 실질적으로 평면인 표시 운반체, 및 어레이에서 2개의 인접한 렌즈 사이의 거리와 적어도 동일한 거리에 상기 표시 운반체를 주기적으로 변위시키기 위한 효율이 높고 에너지 소모가 적으며 배터리로 전력공급되는 직류 구동 장치로 이루어진다.

Description

디스플레이 유니트 {Display unit}

본 발명은 디스플레이 유니트, 특히, 관찰자에 의하여 관찰되는 영상의 2 이상의 연속적인 변화 영상을 표시하기 위한 디스플레이 유니트에 관한 것이다.

다양한 종류의 다중-영상 디스플레이 장치가 주지되어 있다. 이러한 장치는 광고, 교육적 목적, 지침서, 게임 및 기타 많은 용도로 이용된다. 이들 장치는 통상 그들의 축에 대하여 회전하는 프리즘, 또는 양자택일적으로 폐쇄된 사이클로 영사하는 장치를 포함한다. 그러나, 이러한 모든 장치는 그 작동을 위한 전력의 필요량이 상당하며 따라서 전력 본관에 연결되어야 한다. 더욱이, 이러한 장치는 필요한 구동수단 및 그 부품이 비교적 복잡하므로 그 크기가 상당하다.

렌즈모양의 렌즈 어레이에 대하여 복잡한 석판 인쇄를 대체하는 기본적인 광학 원리는 종래기술, 예를 들면, 여러 영상을 양자택일적으로 표시하는 일반적인 노우-하우를 개시한 미국 특허 제 5,494,445 호로부터 주지되어 있다. 그러나, 현재에 이르기까지, 이러한 지식은 광고용으로 적절히 활용되지 못하였다. 따라서, 벽에 고정되거나 선반에 부착되어 독자적으로 기능할 수 있고 또한 판매할 상품에 대한 정보를 제공하게되는, 쇼핑센터 등의 장소에서 사용될 동적인 다중-영상 디스플레이가 요구된다.

이러한 디스플레이는 자체전력으로, 즉 본관에 연결될 필요 없이 작동된다. 상이한 방향으로부터 접근하는 관찰자를 위해서는 넓은 범위의 관찰 각도에서, 때로는 양 측면에서도 높은 해상도의 영상을 제공하기 위한 능력이 있어야 한다. 유지면에서는 배터리 교체없이 적어도 3 내지 4개월의 작동기간이 요구된다. 광고의 메시지는 어려움 없이 비숙련된 작업자에 의해서도 현장에서 용이하게 교체될 수 있어야 한다. 상기 디스플레이 유니트는 비용면에서 효과적이어야 한다: 즉, 판촉하는 제품의 가격을 초과하지 않아야 한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 여러 고해상도의 영상을 연속적으로 표시할 수 있고 전기 본관에 접속될 필요가 없는, 광학원리에 기초한 간단하고 경제적인 디스플레이 유니트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 오랜 시간 주기 동안 작동가능하며 독자적인 전원에 의하여 전력이 공급되는, 크고 작은 여러 연속적인 영상을 표시하기 위한 디스플레이 유니트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 투영되는 메시지가 용이하게 교체가능하며 아무런 기술적 배경이 없는 비숙련된 유지관리인에 의해서도 변경이 가능한 저렴한 광고 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 관찰자에 의하여 관찰되는 적어도 2개 이상의 연속적인 변화 영상을 표시하기 위한 자력 디스플레이 유니트가 제공되며, 이 유니트는 적어도 하나의 벽부가 렌즈모양의 전면 및 평평한 후면을 갖는 선형 렌즈 어레이로 만들어진 하우징, 최대한 상기 렌즈의 초점 길이와 동일하게 상기 후면으로부터 거리를 두고 떨어져서 상기 하우징 내에 위치되는 경량이며 실질적으로 평면인 표시 운반체, 및 상기 어레이에서 2개의 인접한 렌즈 사이의 거리와 적어도 동일한 거리에 상기 표시 운반체를 주기적으로 변위시키기 위한 효율이 높고 에너지 소모가 적으며 배터리로 작동되는 직류 구동 장치로 이루어진다.

도1은 본 발명에 의한 유니트의 단면도;

도2는 본 발명에 의한 변화 영상을 디스플레이하기 위한 표시 운반체의 정면도;

도3은 문자 "A"를 디스플레이하는 유니트의 정명도;

도4는 구동수단 및 이에 부착되는 편심기를 나타내는 개략적인 측면도;

도5는 도4의 편심기와 유사한 편심기를 구동하기 위한 구동수단을 내장한 디스플레이 유니트의 부분적인 단면도로서 상기 구동수단을 상세히 도시하는 부분적인 정면 단면도;

도6은 본 발명에 의한 디스플레이 유니트의 다른 실시예를 나타내는 단면도;

도7은 디스플레이 유니트 및 이를 선반에 부착하기 위한 피팅(fitting)의 부분적인 정면 단면도;

도8 및 도9는 각각 시계를 내장하고 있는 본 발명에 의한 디스플레이 유니트의 정면도 및 단면도;

도10 및 도11은 각각 시계를 내장하고 있는 디스플레이 유니트의 다른 실시예를 나타내는 정면도 및 단면도;

도11A는 도11의 포위부를 상세히 나타내는 확대상세도;

도12는 표시 운반체의 단계적인 이동을 발생하는 캠을 도시하는 도면;

도13은 주지된 프레넬 렌즈와 같은 단면을 갖는 선형 렌즈 어레이의 개략적인 단면도;

도14는 도13에 도시된 렌즈 어레이를 포함하는 디스플레이 유니트의 단면도; 및

도15는 도13에 도시된 렌즈 어레이가 중공 압출성형 패널과 일체로 형성되는 디스플레이 유니트의 단면도이다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시예에 관련하여 설명될 것이며 이 설명으로부터 더욱 명백한 이해가 가능할 것이다.

도면을 참조한 구체적인 예에 있어서, 도시된 세부사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 예시적인 것으로서 본 발명의 기본 원리 및 개념상의 특징의 설명을 용이하게 이해하는 데에 유용하도록 제시된 것이다. 이와 관련하여, 본 발명의 구조적인 세부사항을 본 발명의 기본적인 이해에 필요한 정도 이상으로 더욱 상세히 나타내고자 하는 시도는 이루어지지 않으며, 실제에 있어서 본 발명이 여러 형태로 구체화될 수 있다는 것은 도면과 함께 한 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하다.

(실시예)

도1 내지 도3은 관찰자에 의하여 관찰될 2개 이상의 연속적인 변화 영상을 시선을 움직이지 않고 디스플레이하기 위한 디스플레이 유니트(2)를 도시한다. 유니트(2)는 렌즈 어레이(8)로 구성된 전면(6)을 갖는 하우징(4)으로 이루어진다. 렌즈는 도1에 도시된 바와 같이 수평으로 연장되는 선형 어레이의 형태로 배열되거나, 또는 양자택일적으로, 벌집형, 구형 또는 기타 배열의 어레이로 구성될 수 있다.

고정된 전면(6)의 뒤에는 경량의 표시 운반체(10)가 이동가능하게 배열된다. 표시운반체(10)는 종이 형태 또는 필름 형태로 1 또는 2개의 표면상에 존재하며, 여기에, 예를 들면, 미국 특허 제 5,100,330 호 또는 제 5,488,451 호로부터 또는 기타 방법에 의하여 기본적으로 주지된 방식으로 표시가 인쇄된다. 이러한 방법이 기초한 광학 원리는 반투명 또는 실질적으로 투명한 표시 운반체(10)의 표면에 렌즈 어레이(8)에 관한 최소한의 변위로써 인쇄되는 다중의 영상 중 각각의 하나를 가시화할 수 있는 능력이다.

표시 운반체(10)는 슬롯(11)으로부터 당겨내고 대체 운반체를 살짝 넣음으로써 서로 유사한 운반체와 용이하게 대체가능하다. 이는 비숙련자에 의해서도 가능하다.

도1 및 도4에 도시된 바와 같이, 유니트(2)는 또한 하우징의 바닥부에 위치한 격벽(12)을 포함하는데, 이 격벽은 외부 축(16)을 갖는 전기적으로 구동되는 구동 수단(14)을 수용한다. 구동수단(14)의 상세한 구성은 이하 후술한다. 외부 축(16)에는 편심기(18)가 설치되어 있으며 이는 도5에 더욱 잘 도시되는데 표시 운반체(10)가 내부에 위치되는 챔버(20)에 투사되도록 그 주변부가 배열되므로, 표시운반체(10)의 바닥 에지(22)가 편심기(18)의 원주(26)를 따라 마련된 홈(24)의 바닥에 접촉하게된다. 운반체(10)는 홈(24) 내에서 자유롭게 지지되나, 편심기(18)의 회전시 편심기(18)로부터의 미끄러짐이 방지된다.

편심기(18)의 전면도를 도시한 도5를 참조하면, 예시적으로 긴 직경(R ₁ )및 짧은 반경(R ₂ )가 그려져 있고 이들간의 차이는 표시 운반체(10)의 변위 길이를 구성한다. 선택적으로, 편심기(18)에는 짧은 반경(R ₂ )에 외주에 대하여 배치되는 추(28)가 설치되며, 추의 목적은 위쪽 방향에서의 변위에 대하여 표시 운반체의 무게를 약간 상쇄하기 위함이다.

도5는 본 발명을 더욱 상세히 도시하는 것으로, 분리 하우징(4), 표시 운반체(10), 표시 운반체의 이동을 안내하기 위한 가이드(30,32) 및 표시 운반체(10)가 그 원주에 놓이게 되는 편심기(18)를 도시한다. 또한, 배터리(36)로써 전력이 공급되며, 강자성체 아암(40,42)을 갖는 전자석(38)에 연결된 전기 발진기(34)를 포함하는, 효율성이 높고 에너지 소비가 적은 구동 수단(14)을 도시한다.아암(40,42)의 자유끝단 각각은 아마츄어(44,46)로서 구성되고, 자심(48)을 둘러싸지만 이에 접촉되지는 않으며, 편심기(18)를 구동하기 위하여 전송 기어(50,52)에 직접 또는 간접적으로 결합된다. 발진기에 의하여 방사되는 각 펄스는 자심(magnetic core: 48)의 180°회전 효과가 있다. 편심기의 윤곽은 그의 회전을 상술된 바와 같이 편심기의 홈이 파진 원주상에 자유롭게 지지되는 표시 운반체(10)의 선형 변위로 변경시킨다. 편심기(18)의 반경 (R ₁ ) 및 (R ₂ )은 표시 운반체(10)의 상하방향 총 선형 변위가변위방향에 위치되는 인접한 2개 렌즈의 2개 초점라인사이의 거리(D)와 적어도 동일한 길이로 되도록 계산된다. 이러한 크기의 표시 운반체(10)의 변위는 표시 운반체의 표면상에 연속적인 영상이 디스플레이되는 효과가 있다. 표시 운반체(10)은 최소의 중량으로 되며, 발진기(34)에 의하여 발생되는 펄스의 비교적 짧은 주기 동안에만 에너지를 사용하는 상기의 효과적인 구동 수단의 관점에서 볼 때, 상기 유니트의 작동에 요구되는 전력 또한 최소이다: 그러므로, 상기 유니트는 배터리의 교환이 필요없이 연장된 시간 주기 동안 작동가능하다. 물론, 상기 유니트는 태양 전지에 의하여 전력 공급되거나 보조될 수 있다.

도1 내지 도5는 영상 디스플레이 유니트를 한쪽 방향에서만 도시하였으나, 도6은 유니트의 양방향에서 변화되는 영상이 디스플레이되는 실시예를 도시한다. 이를 구현하기 위해서 요구되는 모든 것은 유니트의 나머지 한쪽 면상에 제 2 렌즈 어레이(8')를 제공하고 표시 운반체(10)의 양 표면상에 영상을 제공하는 것이다. 기타, 이 실시예의 구조 및 작동은 도1 내지 도5를 참조하여 상술된 바와 같다.

도7은 유니트(2)를 선반에 부착하기 위한 피팅(56)을 선반, 예를 들면, 수퍼마켓이나 백화점의 상품 디스플레이 선반에 결합하기 위하여 적절한 개구(54)가 형성된 분할 하우징(4)의 단면도이다. 피팅(56)은 지나가는 고객 또는 작업자에 의한 사고로 인한 충돌시 파손되는 것을 방지하기 위하여 유니트(2)와는 신축성 있게 연결되고 선반에는 더욱 견고히 연결될 수 있도록 고안된다. 피팅(56)과 유니트(2)간의 신축성 있는 연결은 개구(54)에 결합되는 아암(58)에 의하여 달성되고 이에 마찰지지된다. 더욱 견고한 연결은 금속 브라켓트(60)에 의하여 달성된다.

도8 내지 도11은 본 발명의 디스플레이 유니트에 시계를 결합시키는 것을 활용하기 위한 2가지 실시예를 도시한다. 도8 및 도9는 이들 실시예 중 제 1 실시예를 도시하는 것으로, 유니트(2)의 하우징(4) 내부에 배치되는 표준 시계 움직임(64)에 의하여 작동되는 시계(62)를 도시하며, 따라서 시계가 결합된 변경 디스플레이 유니트를 제공한다. 도10 및 도11에 도시된 제 2 실시예에 있어서, 상기 변경 디스플레이는 시계면 뒤에 위치된다. 이러한 위치는 시계(62)의 작동 및 표시 운반체(10) 상의 디스플레이의 변경 모두를 공통의 구동 수단(14)에 의하여 용이하게 한다.

도11A에 도시된 바와 같이, 편심기(18)는 공통 구동 수단(14)의 제 2 축(16)에 고정적으로 부착되어 이에 의하여 구동되고, 운반체(10)내의 적절한 형태 및 크기의 중앙 홀(17)내에서 이동한다.

도12는 편심기(28), 더욱 정확히는, 곡률 (r ₁ , r ₂ , r ₃ )의 상이한 3가지 반경뿐만 아니라 하나의 곡률을 인접한 것에로 인도하는 램프(29)을 갖는 캠을 도시한다. 롤러(66)의 형태로된 캠 종차(cam follower)가 도시되는데, 이는 표시 운반체(10)에 고정 부착된 포크(67)내에 설치된다. 캠이 화살표(A) 방향으로 회전될 때, 롤러(66)는 곡률(r ₁ )을 따라 구르기 시작한다. 곡률(r ₁ )은 축(16)에 동축으로 되어 있으므로, 운반체(10)는 롤러(66)가 운반체(10)와 함께 램프(29)에 의하여 다음 곡률(r ₂ )로 바뀔 때까지 고정적으로 남아있게 되며, 이 지점으로부터 롤러(66)는 램프(29)에 의하여 한번 더 다음 곡률(r ₃ )상으로 변경될 때까지 다시 "드웰(dwell)"되고, 이 지점에서 표시 운반체(10)는 최대 변위에 이르게 된다. 곡률(r ₃ )의 끝에 이르게 되면, 롤러(66)는 최하위점에서 다시 운반체(10)에 의하여 곡률(r ₁ )로 떨어지게 된다. 그러므로 캠은 3개의 "드웰"부 및 3개의 램프를 가지며, 그 축(16)의 균일한 회전을 표시 운반체(10)의 단계적인 상승으로 전환한다. 이러한 캠은 시선이 유니트에 대하여 수직위치로부터 많이 일탈되지 않는, 상당한 거리로부터 관찰되는 대형 디스플레이 유니트에 특히 유용하다.

표시 운반체의 제조는 매우 정밀함을 요하는데, 특히 표시 파라메터간의 치수 관계 및 렌즈 어레이의 피치에 있어서 정밀함을 요한다. 이러한 정밀함은 작은 디스플레이 유니트로써 확실히 달성할 수 있으나, 표시 운반체 제조상의 불가피한 중복 오차, 온도 변화 효과 등으로 인하여 대형 유니트로는 실현불가능하다. 비록 이러한 문제점은 기본적으로 어레이의 선형 렌즈 폭을 증가시킴으로써 완화될수 있으나, 이러한 단계는 그 자체가 상당히 심각한 단점을 안고 있다:

1) 원형의 호로써 단면이 구획되는 선형 렌즈 폭이 증가함에 따라, 렌즈의 두께 또한 자동적으로 증가되며, 증가된 폭의 렌즈 어레이는 매우 무거워지고 따라서 비용이 비싸지게 된다.

2) 어레이의 주름표면은 특히 밝게 되며 반짝여서 영상의 가시도를 손상하게 된다. 또한 먼지가 퇴적되기 쉽다.

상기 문제점에 대한 해결책으로 제공되는 렌즈를 도13 및 도14에 도시한다. 이 어레이는 공통의 평면형, 바람직하기로는 그 자체가 이미 주지되어 있는 프레넬 렌즈와 같은 단면을 갖는 선형 렌즈의 내부 군으로 이루어지며, 각각의 군은 다수의 준-프리즘 선형 렌즈(quasi-prismatic linear lenses: 준(quasi), 엄격히 말하자면, 이들 프리즘의 경사면은 원통형 표면의 부분들이므로)에 의하여 측면이 둘러싸여 있는, 중앙의 실질적으로 원통형인 렌즈로 구성된다. 그들의 큰f수[선형 프레넬 렌즈의 경우, 초점 길이f1, 폭m(도13)]로 인하여, 이러한 유형의 렌즈는 합리적인 짧은 초점 거리와 결합된 비교적 큰 폭 (예를 들면, 40㎜)을 제공한다.

도13은 상기의 준-프리즘 선형 렌즈 어레이를 이용하는 디스플레이 유니트를 나타내는 개략도이다. 도13에는 상기 렌즈 어레이(84) 뒤의 거리(f)에 위치된 표시 운반체(10)가 도시된다. 어레이(84)는 다수의 선형 준-프리즘 렌즈(90)로 측면이 둘러싸인 중앙의 실질적으로 원통형인 렌즈(88)로 각각 구성된 다수의 군(86)으로 이루어진다. 어레이(84)는 비록 특히 대형 디스플레이 유니트용으로 여러부분으로 쌓아 올려진 것이나, 바람직스럽게는, 전체적으로 집적된 하나, 즉, 압출성형 또는 엠보씽(embossing)에 의하여 형성된다. 관찰자가 마주보게 되는 표면은 완전히 완만하며 반사/반짝이는 현상 및 먼지가 쌓이는 현상이 훨씬 덜하다.

도14는 도13의 어레이가 압출성형으로 생산되며, 리브(92)가 마련되는 디스플레이 유니트를 도시한 것으로, 이들 양자는 모두 어레이(84)를 보강하며 표시 운반체(10)의 파손을 방지한다. 운반체(10)는 상술된 수단 중 임의의 것에 의하여 화살표(B)로 지시된 바와 같이 상하로 이동한다. 도14의 디스플레이 유니트에는 또한 형광 튜브(94)와 같은 광원이 마련된다.

도15의 유니트는 어레이(84)가 중공의 압출성형된 패널의 전면, 리브(92)에 의하여 어레이(84)에 연결된 후면(96)으로 구성된다는 것을 제외하고는 도14의 것과 유사한다.

본 발명은 상기 예시적인 실시예의 상세한 설명에 한정되지 않으며 본 발명의 요지 및 특징에서 벗어나지 않는 한 다른 특정 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 있어서 자명하다. 그러므로, 본 발명은 모든 관점에서 예시적인 것이며, 상기 발명의 상세한 설명보다는 첨부된 특허 청구의 범위에 나타난 바의 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니고, 또한 청구범위의 의미 및 상응하는 범위내에서 모든 변경을 포함한다.

Claims (16)

1. 적어도 하나의 벽부분이 렌즈형 전면 및 평평한 후면을 갖는 선형 렌즈 어레이로 된 하우징;

   최대한 상기 렌즈의 초점 길이와 동일하게 상기 후면으로부터 거리를 두고 상기 하우징 내에 배치되는 대체가능한 필름 또는 종이로 이루어지는, 적어도 하나의 대체가능하며 경량이고 실질적으로 평평한 표시 운반체;

   상기 어레이의 인접한 2개 렌즈 사이의 거리와 적어도 동일한 거리 동안 상기 표시 운반체를 주기적으로 변위시키기 위한, 효율이 높고 에너지 소모가 적으며 배터리로 전력공급되는 직류 구동 수단; 으로 이루어지며,

   상기 구동수단은 캠에 결합되는 모터로 이루어지며, 상기 표시 운반체의 바닥 에지부는 상기 캠에 의하여 최소한 간접적으로 자유롭게 접촉 및 지지되는, 관찰자에 의하여 관찰되는 적어도 2개의 연속적인 변화 영상을 디스플레이하기 위한 자력 디스플레이 유니트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 표시 운반체는 대체가능한 필름 또는 종이의 형태로 되는, 디스플레이 유니트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단은 캠 수단에 결합되며, 상기 표시 운반체의 에지는 상기 캠 수단에 적어도 간접적으로 인접하며, 상기 캠 수단의 총 상승은 상기 표시 운반체의 요구되는 변위 거리와 실질적으로 동일한, 디스플레이 유니트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 모터는 태양 전지 배열에 의하여 전력공급되는 전기 모터인, 디스플레이 유니트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 모터는 축을 갖는 충격-구동식 스텝핑 모터(impulse-driven stepping motor)인, 디스플레이 유니트.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 충격-구동식 스텝핑 모터는 충격을 발생하며 상기 스텝핑 모터에 의하여 발생되는 각각의 충격은 180°씩 상기 스텝핑 모터의 축을 회전시키는, 디스플레이 유니트.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 축은 2 r.p.m. 및 4 r.p.m. 사이의 속도로 회전하는, 디스플레이 유니트.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 캠은 편심기인, 디스플레이 유니트.
9. 제 4 항에 있어서, 상기 캠은 상승방향으로의 변위에 따라 표시 운반체의 중량을 적어도 다소간 상쇄하기 위하여 외주에 배치되는 추가 마련되는, 디스플레이 유니트.
10. 제 1 항에 있어서, 표시 운반체는 반투명 또는 실질적으로 투명하여 이를 통하여 빛이 투과되는, 디스플레이 유니트.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 2개의 평행하며, 간격을 두고 떨어져 있고, 각각 렌즈 어레이로 된 벽 부분들로 이루어지며, 상기 표시 운반체는 영상을 상기 유니트의 2 측면상에 동시에 디스플레이하기 위해 양측면상에 디스플레이 가능한 표시를 포함하는, 디스플레이 유니트.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 선반에 상기 유니트를 부착하기 위한 수단을 더 포함하는, 디스플레이 유니트.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 유니트는 변화하는 시계면을 갖춘 시계 형태로 되는, 디스플레이 유니트.
14. 제 3 항에 있어서, 상기 캠 수단은 표준 시계 구동의 제 2 선반에 고정부착되는, 디스플레이 유니트.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 어레이의 렌즈 각각은 프레넬 렌즈의 단면과 일치하는 단면의 선형 렌즈인, 디스플레이 유니트.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 어레이는 선형이며 상기 선형 렌즈 어레이는 압출성형된, 중공의 2-면 패널의 전방벽, 다수의 리브에 의하여 상기 전방벽에 연결되는 상기 패널의 후방벽으로 구성되는, 디스플레이 유니트.