KR102230300B1 - 지구본 표시장치 - Google Patents

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Abstract

구형 형상을 갖는 표시부; 상기 표시부 내부에 배치되며, 상기 표시부를 구동하는 구동부; 상기 표시부 내부에 배치되며, 홀로그램을 상기 표시부 상에 표시하는 홀로그램 생성부; 상기 표시부 내부에 배치되며, 사용자의 입력에 따른 정보를 센싱하는 센서부; 및 상기 센서부에서 센싱된 값을 이용하여 상기 구동부 및 상기 홀로그램 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하는 지구본 표시장치를 제공한다.

Description

지구본 표시장치{GLOBE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 지구본 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 지구 각 지역에 대한 정보를 홀로그램 및 구형 표시부를 이용하여 사용자에게 보다 효과적으로 제공하는 지구본 표시장치에 관한 것이다.
지구본은 그 표면에 지구의 지리적인 정보가 표시되는 구 형태의 구조물을 지칭한다. 이러한 지구본은 통상적으로 지리 학습이나 지질 학습 등의 다양한 목적으로 이용되어 왔으나, 기본적으로는 그 표면에 고정된 이미지만이 배치되어 있었다.
근래에 들어, 지구본에 부가적인 기능을 덧붙여 지구본의 용도를 보다 다채롭게 하려는 노력이 있었다. 예를 들면, 지구본의 표면에 소정의 버튼을 배치하여, 사용자가 상기 버튼을 조작하는 경우, 해당 영역에 대한 정보(예를 들면, 시각 정보, 인구 정보 등)가 지구본과는 분리되어 있는 별도의 디스플레이 장치(예를 들면, 시각 표시 장치 등)를 통하여 사용자에게 제공되도록 하는 기술이 적용되었다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따르면, 간단한 시각 연산에 따른 정보나 기타 저장 장치에 미리 저장되어 있는 정보만이 제공될 뿐이었으므로, 지구본의 활용에 한계가 있었고, 또한, 최신 지리 정보와 같은 가변적인 정보의 제공에는 어려움이 있었다.
또한, 종래 기술에서 사용되는 별도의 디스플레이 장치는 오직 하나의 영역에 대한 정보만을 디스플레이 하도록 구성되는 것이 일반적이었으므로, 사용자가 지구의 여러 영역에 대한 정보를 파악하거나 지구 각 영역에 대한 정보를 서로 비교하여 보기 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 지구 각 정보가 업데이트 되고 지리 정보가 홀로그램으로 생성되는 지구본 표시장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 구형 형상을 갖는 표시부; 상기 표시부 내부에 배치되며, 상기 표시부를 구동하는 구동부; 상기 표시부 내부에 배치되며, 홀로그램을 상기 표시부 상에 표시하는 홀로그램 생성부; 상기 표시부 내부에 배치되며, 사용자의 입력에 따른 정보를 센싱하는 센서부; 및 상기 센서부에서 센싱된 값을 이용하여 상기 구동부 및 상기 홀로그램 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하는 지구본 표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시부는, 플렉시블(flexible) 기판; 상기 플렉시블 기판 상의 구동 회로부; 상기 회로 구동부 상의 표시 소자부; 및 상기 표시 소자부 상의 박막 봉지층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 홀로그램 생성부는, 참조 광을 생성하여 출사시키는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 상기 참조 광을 제 1 편광 각도로 편광시키는 제 1 편광 부재; 외부로부터 공급되는 홀로그램 간섭 패턴 데이터에 대응되는 홀로그램 간섭 패턴을 구현하고, 구현된 상기 홀로그램 간섭 패턴을 통과하는 상기 편광된 참조 광의 회절에 따라 발생되는 상기 홀로그램 간섭 패턴의 회절성분들을 이용해 홀로그램 영상을 복원하여 재생하는 공간 광 변조 유닛; 및 상기 공간 광 변조 유닛으로부터 출사되는 상기 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들을 제 2 편광 각도로 편광시켜 상기 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들 중에서 0차 회절 성분을 제거하는 제 2 편광 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광원으로부터 출사되는 상기 참조 광이 상기 공간 광 변조 유닛의 유효 면적 전체에 균일하게 조사되도록 조정하는 광학 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공간 광 변조 유닛은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 투과형 액정 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 편광 부재는 상기 광원과 상기 광학 부재 사이에 배치되거나 상기 광학 부재와 상기 공간 광 변조 유닛 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공간 광 변조 유닛은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 반사형 액정 디스플레이 패널 또는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon)형 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 센서부에서 센싱된 기울기 정보를 이용하여 상기 표시부에서 표시되는 지도 영상을 지표면에 수직한 방향과 23.44 도로 기울어지도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시부는 터치 패널을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 터치 패널에서 수신되는 위치 신호를 이용하여 상기 표시부에 표시되는 지도 영상을 확대 또는 축소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시부 내부에 배치되는 가이드 축을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시부는 상기 가이드 축을 중심으로 회전이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시부, 상기 구동부, 상기 홀로그램 생성부 및 상기 센서부에 전원을 공급하며, 상기 가이드 축 내부에 배치된 배터리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배터리를 충전하며, 상기 제1 표시부가 안착되는 충전기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시부는 유기발광소자, 액정표시소자 및 전기영동표시소자 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치는 지구 각 지리 정보가 업데이트 되고, 지리 정보가 홀로그램 영상으로 표시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가이드부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 홀로그램 생성부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치의 제어를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 4의 블록도를 단계 별로 나타낸 순서도이다.
도 6은 홀로그램 영상이 표시되는 지구본 표시장치를 나타낸 사시도이다.
도 7은 사용자의 터치로 인한 홈 화면이 표시되는 지구본 표시장치를 나타낸 사시도이다.
도 8은 회전에 의해 온/오프 되는 지구본 표시장치를 개략적으로 나타낸 사용상태도이다.
도 9는 표시부 영상이 일정 각도로 유지되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 1의 지구본 표시장치 및 충전기를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 가이드부를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 3은 홀로그램 생성부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지구본 표시 장치는 표시부(200) 및 가이드부(100)를 포함한다.
표시부(200)는 구의 형상을 가지며 지구 각 영역(지표, 지상, 대기 등의 영역)에 대한 소정의 정보를 사용자에게 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 표시부(200)는 구의 형상을 갖도록 배치되는 다수의 디스플레이 영역으로 구성될 수 있다. 각 디스플레이 영역은 그에 대응되는 지구의 영역에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 표시부(200)의 하나의 디스플레이 영역은 전체 지구 중에서 한국에 해당되는 영역과 대응될 수 있다.
이와 같이, 표시부(200)를 구의 형상으로 구성하는 기술에 관하여는 2009년 7월 23일자로 공개된 미국공개특허공보 제2009-184954호를 참고할 수 있다(상기 공보의 명세서에 기재된 내용은 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다).
한편, 표시부(200)의 구성 소자들은 투명 디스플레이 소자로 구성될 수 있다. 즉, 각각의 소자들은 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 표시부(200)는 투명 유기발광표시장치로 이루어질 수 있다, 투명 유기발광표시장치는 자체 발광이 가능한 유기발광소자를 이용하는 투명 디스플레이 장치를 의미한다. 유기 발광층이 투명하기 때문에, 양극 및 음극을 투명 전극으로 사용하면, 투명 디스플레이 장치로 구현 가능하다. 유기발광표시장치는 유기 발광층 양쪽에서 전자와 정공을 주입하여 이들이 유기 발광층 내에서 결합되면서 빛을 내게 된다. 투명 유기발광표시장치는 이러한 원리를 사용하여 원하는 위치에 전자 및 정공을 주입하여, 정보를 표시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 디스플레이 영역은 플렉시블(flexible) 디스플레이 소자로 구성될 수 있다. 플렉시블 디스플레이 소자는, 신축성이 우수한 재료를 사용하여 접거나 말 수 있도록 구성된 디스플레이 소자를 말한다. 각각의 디스플레이 영역을 플렉시블 디스플레이 소자로 구성하는 경우, 표시부(200)를 보다 원활하게 구의 형상으로 구현할 수 있게 된다.
예를 들면, 표시부(200)는 플렉시블(flexible) 기판, 플렉시블 기판 상의 구동 회로부, 회로 구동부 상의 표시 소자부 및 표시 소자부 상의 박막 봉지층을 포함할 수 있다.
플렉시블 기판은 유연성 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 유연성 재료로 플라스틱 물질이 있다. 구체적으로, 플렉시블 기판은 캡톤(kapton), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR) 및 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic: FRP) 등으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로 만들어질 수 있다. 이 중, 폴리이미드(PI)는 내열성이 뛰어나 고온 공정을 거쳐야 하는 플렉시블 기판의 소재로 적합하다.
또한, 플렉시블 기판은 5㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는다. 플렉시블 기판(310)이 5㎛ 미만의 두께를 가지면, 플렉시블 기판이 표시 소자부를 안정적으로 지지하기 어렵다. 반면, 플렉시블 기판이 200㎛이상의 두께를 가지면 유연성이 저하될 수 있다. 또한, 플렉시블 기판은 3ppm/℃ ~ 10ppm/℃ 의 열팽창계수(CTE)를 가질 수 있다.
구동 회로부는 표시 소자부에 구동 전압 또는 각종 구동 신호를 인가하기 위한 것으로, 예를 들어 이러한 구동 회로부는 박막 트랜지스터(TFT)층일 수 있다.
표시 소자부는 유기 발광 소자(organic light emitting diode), 액정 표시(liquid crystal display) 소자, 및 전기 영동 표시(electrophoretic display, EPD) 소자 중 어느 하나일 수 있다.
박막 봉지층은 하나 이상의 무기막 및 하나 이상의 유기막을 포함한다. 또한, 박막 봉지층은 무기막과 유기막이 교호적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이때, 무기막이 최하부에 배치된다. 즉, 무기막이 표시 소자부와 가장 가깝게 배치된다. 박막 봉지층은 10㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
한편, 표시부(200)는 터치 패널을 더 포함할 수 있다. 터치 패널은 박막 봉지층 상에 형성 될 수 있고, 터치 센서를 포함할 수 있다. 터치 패널은 펜 또는 사용자의 손가락 등의 터치 수단에 의한 터치를 터치 센서로 인식하여 터치가 수행된 위치에 대응하는 위치 신호를 구동부(120)로 전달한다. 터치 패널은 지구본 표시 장치(10)에 대한 입력 수단으로서 이용되며, 감압식 또는 정전 용량식으로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가이드부(100)는 가이드축(110), 구동부(120), 홀로그램 생성부(130), 센서부(140), 배터리(150) 및 제어부를 포함한다.
가이드축(110)은 구동부(120), 홀로그램 생성부(130) 및 센서부(140)와 연결되며, 각 구성요소들을 지지하는 역할을 한다. 가이드축(110)은 내부에 배터리(150)를 포함하며, 배터리(150)를 충전시키기 위해 외부 충전기와 연결될 수 있다.
가이드축(110)은 표시부(200)가 회전할 수 있도록 기능하는 회전부(미도시됨)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 회전부는 사용자의 회전 조작에 의하여 표시부(200)가 회전하도록 동작할 수 있으며, 경우에 따라 표시부(200)가 자동적으로 회전하도록 동작할 수 도 있다. 이러한 회전부를 구성하기 위해서 공지의 여러 가지 구성 원리가 채용될 수 있음을 물론이다.
배터리(150)는 복수개가 가이드축(110)에 배치될 수 있고, 표시부(200), 구동부(120), 홀로그램 생성부(130) 및 센서부(140)에 전원을 공급한다.
구동부(120)는 표시부(200) 내부에 배치되며, 표시부(200)를 구동한다.
구동부(120)는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신 모듈은 외부 장치로부터 표시부(200)의 하나 이상의 디스플레이 영역에 대응되는 지구의 소정 영역에 대한 정보를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 통신모듈은 지구의 지리 정보를 실시간으로 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 외부 장치는 인공위성일 수 있다. 예를 들면, 인공위성은 지구위에서 공전하면서 지구 각 영역에 대한 정보를 디지털 신호화하여 통신 모듈로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 이렇게 통신 모듈로 전송된 디지털 신호는, 제어부에서 분석되고, 구동부(120)를 통하여 표시부(200)에서의 디스플레이에 적합한 형태로 변환되어, 표시부(200)의 디스플레이 영역을 통하여 디스플레이될 수 있다.
통신 모듈이 수신하는 정보는 지구의 소정 영역에 대한 지리 정보, 기상 정보 및 교통 정보 중 한 가지 이상을 포함할 수 있다. 지리 정보는 지구의 소정 영역의 바다, 산, 강, 도로, 다리 등의 형태와 배치 등에 관한 정보일 수 있다. 또한, 기상 정보는 지구의 소정 영역의 기온, 기압, 바람, 구름, 비, 눈, 안개 등에 관한 정보일 수 있다. 또한, 교통 정보는 지구의 소정 영역의 도로나 바다 상의 이동 수단의 밀집도에 관한 정보일 수 있다. 이러한 지리 정보, 기상 정보 및 교통 정보는 표시부(200)의 디스플레이 영역에서 그 정보 내용에 따라 다채로운 이미지로 디스플레이될 수 있다. 이러한 이미지는 실사일 수도 있고, 위성 사진의 변환본일 수도 있다. 또는, 이러한 이미지는 각 정보 구성요소(예를 들면, 도로, 다리, 구름, 비, 이동 수단 등)를 추상화한 것으로 이루어지는 추상화된 이미지일 수 있다. 또한, 이러한 이미지는 소정의 문자열과 함께 제공될 수도 있을 것이다.
홀로그램 생성부(130)는 표시부(200) 내부에 배치되며, 홀로그램을 표시부(200) 상에 표시한다. 예를 들면, 홀로그램 생성부(130)는 표시부(200) 내부의 중앙에 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 이용한 홀로그램 생성부(130)는 패턴 생성 유닛(131), 광원(132), 제 1 편광 부재(133), 광학 부재(134), 렌즈(134b), 공간 광 변조(Spatial Light Modulation) 유닛(135), 및 제 2 편광 부재(136)를 포함하여 구성된다.
패턴 생성 유닛(131)은 컴퓨터를 사용하여 물체 광과 참조 광 사이의 간섭 패턴을 계산하여 홀로그램 영상에 대응되는 홀로그램 간섭 패턴 데이터를 생성하고, 홀로그램 간섭 패턴 데이터를 공간 광 변조 유닛(135)에 공급한다.
광원(132)은 공간 광 변조 유닛(135)의 후면에 배치되어 공간 광 변조 유닛(135)에 참조 광(RL)을 조사한다.
이때, 참조 광(RL)은 평행 직진하는 성질을 가지는 것이 바람직하다. 이에 따라, 광원(132)은 레이저(LASER) 또는 콜리메이티드 발광 다이오드(Collimated LED)가 될 수 있다. 예를 들어, 광원(132)이 레이저일 경우 참조 광(RL)은 630nm의 파장을 가질 수 있다.
제 1 편광 부재(133)는 광원(132)으로부터 소정의 제 1 거리(d1)만큼 이격되도록 광원(132)의 전면에 배치된다. 예를 들어, 광원(132)과 제 1 편광 부재(133)의 이격 거리(d1)는 100mm 정도가 될 수 있다. 이러한, 제1 편광 부재(133)는 광원(132)으로부터 입사되는 참조 광(RL)을 소정의 제 1 편광 각도로 편광시킨다. 이때, 제 1 편광 부재(133)는 6 ~ 96°의 편광 각도를 가지며, 99% 이상의 편광도와 30 ~ 40%의 투과도를 가지는 편광 필름이 될 수 있다.
한편, 광원(132)으로부터 출사되는 참조 광(RL)은 소정의 편광도를 가지도록 출사되기 때문에, 제 1 편광 부재(133)의 편광축에 따라 제 1 편광 부재(133)를 통과하는 참조 광(RL)의 강도가 달라진다. 이에 따라, 제1 편광 부재(133)의 편광 각도를 변경하여 실험한 결과, 제 1 편광 부재(133)를 통과하는 참조 광(RL)의 강도는 제 1 편광 부재(133)의 편광 각도가 6°일때 가장 작은 값을 가지고, 96도일 때 가장 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제 1 편광 부재(133)는 6 ~ 96°의 편광 각도를 가지는 것이 바람직하다.
광학 부재(134)는 제 1 편광 부재(133)에 의해 소정의 편광 방향으로 편광되어 입사되는 참조 광(RL)을 확장 및 집광하여 공간 광 변조 유닛(135)의 유효 면적 전체에 균일하게 조사한다. 이를 위해, 광학 부재(134)는 광 확장 유닛(134a), 및 렌즈(134b)를 포함하여 구성된다.
광 확장 유닛(134a)은 제 1 편광 부재(133)로부터 소정의 제 2 거리(d2)만큼 이격되도록 제 1 편광 부재(133)의 전면에 배치된다. 예를 들어, 제 1 편광 부재(133)와 광 확장 유닛(134a)의 이격 거리(d2)는 100mm 정도가 될 수 있다. 이러한, 광 확장 유닛(134a)은 제 1 편광 부재(133)에 의해 소정의 편광 방향으로 편광되어 입사되는 참조 광(RL)의 단면적을 확장(또는 확대)시킨다.
렌즈(134b)는 광 확장 유닛(134a)으로부터 소정의 제 3 거리(d3)만큼 이격되도록 광 확장 유닛(134a)의 전면에 배치된다. 예를 들어, 광 확장 유닛(134a)과 렌즈(134b)의 이격 거리(d3)는 75mm 정도가 될 수 있다. 이러한 경우, 렌즈(134b)의 초점 거리는 75mm가 될 수 있다. 이러한, 렌즈(134b)는 광 확장 유닛(134a)에 의해 확장된 참조 광(RL)의 크기가 무한히 확장되지 않고 공간 광 변조 유닛(135)의 유효 면적 전체에 균일하게 조사되도록 조정한다.
상술한 광원(132)에서 출사된 참조 광(RL)은 제 1 편광 부재(133)를 투과하면서 편광되고, 편광된 참조 광(RL)은 광 확장 유닛(134a)에 의해 확장된 후, 렌즈(134b)에 의해 공간 광 변조 유닛(135)의 유효 면적 전체에 균일하게 조사된다.
공간 광 변조 유닛(135)은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 투과형 액정 디스플레이 패널을 포함하여 구성된다. 이러한, 공간 광 변조 유닛(135)은 렌즈(134b)로부터 소정의 제 4 거리(d4)만큼 이격되도록 렌즈(134b)의 전면에 배치된다. 예를 들어, 렌즈(134b)와 공간 광 변조 유닛(135)의 이격 거리(d4)는 280mm 정도가 될 수 있다.
이와 같은, 공간 광 변조 유닛(135)은 패턴 생성 유닛(131)으로부터 공급되는 홀로그램 간섭 패턴 데이터에 대응되는 홀로그램 간섭 패턴을 표시함으로써 홀로그램 간섭 패턴에 의해 회절되는 참조 광(RL)에 따라 발생되는 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들을 통해 홀로그램 영상(RI)을 복원하게 된다.
이때, 공간 광 변조 유닛(135)에 의해 복원되는 홀로그램 영상(RI)은 공간 광 변조 유닛(135)으로부터 소정의 제 5 거리(d5)만큼 떨어진 스크린 또는 허공에서 재생될 수 있다. 예를 들어, 스크린은 표시부(200)가 될 수 있다. 또한, 공간 광 변조 유닛(135)과 스크린(또는 허공)의 이격 거리(d5)는 1132mm 정도가 될 수 있다. 따라서, 허공에 홀로그램 영상(RI)을 재생할 경우, 표시부(200)와 홀로그램 생성부(133)간의 간격이 1132mm 이하로 구성될 수 있다.
상기와 같이, 홀로그램 영상(RI)의 복원시, 공간 광 변조 유닛(135)에서 발생되는 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들 중에는 회절되는 n차 회절 성분과 회절되지 않고 그대로 통과하는 0차 회절 성분(또는 DC 성분)들이 포함되게 된다. 이러한, 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들 중에서 0차 회절 성분은 복원된 홀로그램 영상(RI)과 겹쳐져서 홀로그램 영상(RI)의 화질을 저하시키는 원인이 된다.
제 2 편광 부재(136)는 공간 광 변조 유닛(135)으로부터 소정의 제 6 거리(d6)만큼 이격되도록 공간 광 변조 유닛(135)의 전면에 배치된다. 여기서, 공간 광 변조 유닛(135)과 제 2 편광 부재(136)의 이격 거리(d6)는 132mm 정도가 될 수 있다. 이러한, 제 2 편광 부재(136)는 공간 광 변조 유닛(135)에서 발생되는 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들을 중에서 0차 회절 성분을 제외한 나머지 n차 회절 성분들을 투과시켜 0차 회절 성분을 제거함으로써 복원된 홀로그램 영상(RI)의 선명도를 향상시킨다.
구체적으로, 공간 광 변조 유닛(135)에서 발생되는 홀로그램 간섭 패턴의 n차 회절 성분과 0차 회절 성분 각각의 편광 특성은 공간 광 변조 유닛(135)을 통과하면서 달라지게 된다. 이에 따라, 제 2 편광 부재(136)는 상기의 n차 회절 성분과 0차 회절 성분 각각의 편광 특성에 기초하여, 공간 광 변조 유닛(135)에서 출사되는 홀로그램 영상(RI)을 소정의 제 2 편광 각도로 편광시켜 홀로그램 영상(RI)의 회절 성분들 중에서 0차 회절 성분만을 제거함으로써 복원된 홀로그램 영상(RI)의 선명도를 향상시킨다. 이때, 상술한 0차 회절 성분의 제거율은 제 1 및 제 2 편광 부재(133, 170)의 편광 각도 차이에 따라 달라진다. 즉, 제 1 편광 부재(133)의 편광 각도를 변경하면서, 0차 회절 성분이 가장 많이 제거되는 제 2 편광 부재(136)의 편광 각도 또는 0차 회절 성분의 강도가 가장 많이 약해지는 제 2 편광 부재(136)의 편광 각도를 측정한 결과, 제 2 편광 부재(136)의 편광 각도는 제 2 편광 부재(136)의 편광 각도와 26 ~ 70°정도의 차이를 가지도록 설정되는 것이 바람직하다. 이때, 제 2 편광 부재(136)는 99% 이상의 편광도와 30 ~ 40%의 투과도를 가지는 편광 필름이 될 수 있다.
상기의 실험에 의하면, 평균적으로 0차 회절 성분이 가장 많이 제거되는 제 1 및 제 2 편광 부재(133, 170)의 편광 각도 차이는 대략 30°정도가 되며, 제 1 편광 부재(133)의 편광 각도가 6°이하일 경우에는 홀로그램 영상(RI)이 복원되지 않음을 확인할 수 있다.
센서부(140)는 표시부(200) 내부에 배치되며, 사용자의 입력에 따른 터치 정보 및 표시부(200)에 표시되는 지도 영상의 기울기 정보를 센싱한다. 터치 정보는 위치 신호 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 센서부(140)는 터치 센서, 각속도 센서 및 기울기 센서를 포함할 수 있다.
터치 센서는 사용자의 손가락 등의 터치 수단에 의한 표시부(200)의 터치를 인식하여 터치가 수행된 위치에 대응하는 위치 신호를 제어부로 전달한다. 물론, 센서부(140)는 따로 터치 센서를 구비하지 않고, 터치 패널에서 인식된 위치 신호를 전달받아 제어부에 전송할 수도 있다.
각속도 센서는 지구본 표시장치(10)를 온/오프 시키기 위해 지구본 표시장치(10)를 회전시키는 움직임을 감지하고, 각속도 정보를 제어부로 전달한다.
기울기 센서는 2축 가속도 센서와 2축 가속도 센서의 아날로그 출력을 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기를 포함한다.
보다 구체적으로, 지구본 표시장치의 X축 방향의 기울기에 따른 가속도를 측정하는 X축 가속도센서, 지구본 표시장치의 Y축 방향의 기울기에 따른 가속도를 측정하는 Y축 가속도센서, X축 가속도센서 및 Y 축 가속도센서의 출력에서 잡음을 제거하기 위한 필터들, X축 가속도센서 및 Y축 가속도센서의 아날로그 출력을 디지털 출력으로 변환하기 위한 A/D변환기를 포함한다. 여기서 X축이란 표시장치의 수직 길이축을 의미하며, Y 축이란 X축에 수직인 면에 위치하는 일축을 나타낸다.
제어부는 센서부(140)에서 센싱된 값을 이용하여 구동부(120) 및 홀로그램 생성부(130)를 제어한다. 제어부는 가이드축(110) 내부 등에 배치될 수 있다.
제어부는 터치 패널을 통하여 입력받은 신호를 통하여 구동부(120)를 제어하거나 홀로그램 생성부(130)를 제어한다. 즉, 사용자가 표시부(200)의 지도 영상만을 보거나 홀로그램 영상을 볼 경우, 제어부는 각각을 제어하는 구동부(120) 또는 홀로그램 생성부(130)가 구동되도록 제어한다.
제어부는 센서부(140)에서 전달받은 위치 신호에 따라서 표시부(200)의 특정 디스플레이 영역의 디스플레이가 확대 또는 축소시킬 수 있다. 예를 들면, 표시부(200)의 다수의 디스플레이 영역 중에서 사용자가 관심 있는 디스플레이 영역을 손으로 터치하는 경우, 디스플레이 영역의 디스플레이가 확대 또는 축소되도록 구성될 수 있다.
제어부는 센서부(140)에서 전달받은 각속도 정보를 이용하여 지구본 표시장치(10)를 온(On)/오프(Off) 중 하나로 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 지구본 표시장치(10)가 온 상태일 경우, 일정 시간 이상으로 회전하면 오프 상태로 변하게 된다. 센서부(140)에 각속도 센서 등을 배치하여 표시부(200)의 각속도를 감지한 뒤, 제어부는 지구본 표시장치(10)가 일정 시간 이상으로 회전할 경우 지구본 표시장치(10)의 온/오프 상태를 변화시킨다. 예를 들면, 일정 시간은 5초 내지 10초일 수 있다.
제어부는 표시부(200)에 표시되는 지도 영상의 각도를 조절한다. 제어부는 센서부(140)에서 센싱된 기울기 정보를 이용하여 표시부(200)에서 표시되는 지도 영상을 지표면에 수직한 방향과 23.44 도로 기울어지도록 제어한다.
상세하게는, 제어부는 각도변환모듈을 이용하여 출력된 기울기 값을 저장하는 메모리, 기울기 센서의 동작을 지시하는 동작 스위치, 저장된 기울기 값을 표시부(200)에 전달함으로써 지구본 표시장치(10)의 각도 변화에 대응하여 지도 영상을 표시하도록 하는 연산부를 더 포함한다.
한편, 제어부는 통신 모듈에서 수신된 정보가 하나 이상의 디스플레이 영역에서 적절하게 디스플레이될 수 있도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제어부는 통신 모듈에서 수신된 정보가 지구 각 영역 중 어느 영역에 대한 정보인가를 결정하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 각 디스플레이 영역에 대하여 지구 상에서의 경위도 값의 범위가 미리 부여되어 있을 수 있다. 이러한 제어부는 상술한 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 자체에 메모리 수단을 구비하고 마이크로프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 제어부, 센서부(140), 구동부(120), 표시부(200) 및 홀로그램 생성부(130)를 종합하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치의 제어를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 5는 도 4의 블록도를 단계 별로 나타낸 순서도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 센서부(140)는 사용자의 입력 정보 및 지도 영상의 기울기 정보 등을 제어부에 전송한다. 제어부는 센서부(140)에서 센싱된 값을 이용하여 구동부(120) 및 홀로그램 생성부(130)에 제어신호를 전송한다. 제어부는 구동부(120) 또는 홀로그램 생성부(130)를 각각 하나만 구동할 수 있고, 동시에 구동 할 수 있다. 제어부의 제어신호를 받아 홀로그램 생성부(130)는 홀로그램을 생성할 수 있다. 구동부(120)는 제어부의 제어신호를 받아 표시부(200)를 제어하는 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 표시부(200)에 전송할 수 있다. 표시부(200)는 구동부(120)의 제어 신호를 받아 지도 영상을 표시한다.
하기에서 도 6 내지 도 10b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지구본 표시장치의 다양한 실시 형태를 설명한다.
도 6은 홀로그램 영상이 표시되는 지구본 표시장치를 나타낸 사시도이다. 도 7은 사용자의 터치로 인한 홈 화면이 표시되는 지구본 표시장치를 나타낸 사시도이다. 도 8은 회전에 의해 온/오프 되는 지구본 표시장치를 개략적으로 나타낸 사용상태도이다. 도 9는 표시부 영상이 일정 각도로 유지되는 상태를 나타내는 도면이다. 도 10a 및 도 10b는 도 1의 지구본 표시장치 및 충전기를 나타낸 사시도이다.
도 6을 참조하면, 표시부(200) 상에 홀로그램 생성부(130)에서 생성된 홀로그램 영상(20)이 표시된다. 예를 들면, 홀로그램 영상(20)은 어느 한 지역을 대표하는 건물 형상일 수 있다. 홀로그램 영상(20)은 표시부(200) 위에 일정거리 이격되어 표시될 수 있고, 표시부(200)를 스크린처럼 이용하여 표시부(200)에 표시될 수 있다.
도 7을 참조하면, 사용자(30)의 터치에 의하여 표시부(200)에 홈 메뉴가 표시될 수 있다. 홈 메뉴는 일반적으로 사용되는 스마트폰의 운영체제일 수 있다. 표시부(200)의 홈 메뉴는 간단한 지리 정보 검색 등의 기능을 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, 지구본 표시장치(10)가 회전에 의하여 온(On)/오프(Off) 될 수 있다. 지구본 표시장치(10)가 온 상태일 경우, 일정 시간 이상으로 회전하면 오프 상태로 변하게 된다. 센서부(140)에 각속도 센서 등을 배치하여 구형 표시부(200)의 회전속도를 감지한 뒤, 일정 시간 이상으로 회전하면 지구본 표시장치(10)의 온/오프 상태를 변화시킨다. 예를 들면, 일정 시간은 5초 내지 10초일 수 있다.
도 9를 참조하면, 표시부(200)는 항상 지구 영상을 지표면에 수직한 법선과 23.44도 기울어진 상태로 표시한다. 즉, 지구본 표시장치(10)를 어떤 방향으로 회전시키거나 어떤 위치에 놓아도 표시되는 지구 영상은 지표면에 수직한 법선과 23.44도 기울어진다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 지구본 표시장치(10)는 별도로 제작된 충전기(50)에 안착되어 충전될 수 있다. 가이드축(110)에 배치된 배터리(150)와 충전기(50)의 충전 단자가 연결될 수 있다. 충전기(50)는 지구본 표시장치(10)의 구형 형상을 고려하여 안착부가 제작 될 수 있다. 충전기(50)는 충전 표시부(51), 몸체(52) 및 전원선(53)을 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 지구본 표시장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
10:지구본 표시장치 20:홀로그램 영상
30:사용자 40:홈 화면
50:충전기 51:충전 표시부
52:몸체 53:전원선
100:가이드부 110:가이드축
120:구동부 130:홀로그램 생성부
140:센서부 150:배터리
131:패턴 생성 유닛 132:광원
133:제1 편광부재 134:광학부재
134a:광 확장 유닛 134b:렌즈
135:공간 광 변조 유닛 136:제2 편광부재
200:표시부

Claims (17)

  1. 구형 형상을 갖는 표시부;
    상기 표시부 내부에 배치되며, 상기 표시부를 구동하는 구동부;
    상기 표시부 내부에 배치되며, 홀로그램을 상기 표시부 상에 표시하는 홀로그램 생성부;
    상기 표시부 내부에 배치되며, 사용자의 입력에 따른 정보를 센싱하는 센서부; 및
    상기 센서부에서 센싱된 값을 이용하여 상기 구동부 및 상기 홀로그램 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 표시부가 어떠한 방향으로 회전 또는 어떠한 위치에 놓이더라도, 상기 제어부는 지도 영상이 지표면에 수직한 방향에 대하여 미리 설정된 각으로 기울어진 상태로 상기 표시부에 표시되도록 제어하는 지구본 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는,
    플렉시블(flexible) 기판;
    상기 플렉시블 기판 상의 구동 회로부;
    상기 회로 구동부 상의 표시 소자부; 및
    상기 표시 소자부 상의 박막 봉지층;을 포함하는 지구본 표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는 통신 모듈을 포함하는 지구본 표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 생성부는,
    참조 광을 생성하여 출사시키는 광원;
    상기 광원으로부터 출사되는 상기 참조 광을 제 1 편광 각도로 편광시키는 제 1 편광 부재;
    외부로부터 공급되는 홀로그램 간섭 패턴 데이터에 대응되는 홀로그램 간섭 패턴을 구현하고, 구현된 상기 홀로그램 간섭 패턴을 통과하는 상기 편광된 참조 광의 회절에 따라 발생되는 상기 홀로그램 간섭 패턴의 회절성분들을 이용해 입체 영상을 복원하여 재생하는 공간 광 변조 유닛; 및
    상기 공간 광 변조 유닛으로부터 출사되는 상기 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들을 제 2 편광 각도로 편광시켜 상기 홀로그램 간섭 패턴의 회절 성분들 중에서 0차 회절 성분을 제거하는 제 2 편광 부재를 포함하는 지구본 표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사되는 상기 참조 광이 상기 공간 광 변조 유닛의 유효 면적 전체에 균일하게 조사되도록 조정하는 광학 부재를 더 포함하는 지구본 표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조 유닛은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 투과형 액정 디스플레이 패널을 포함하는 지구본 표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 부재는 상기 광원과 상기 광학 부재 사이에 배치되거나 상기 광학 부재와 상기 공간 광 변조 유닛 사이에 배치된 지구본 표시장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조 유닛은 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하는 반사형 액정 디스플레이 패널 또는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon)형 디스플레이 패널을 포함하는 지구본 표시장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서부에서 센싱된 기울기 정보를 이용하여 상기 표시부에서 표시되는 지도 영상을 지표면에 수직한 방향과 23.44 도로 기울어지도록 제어하는 지구본 표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는 터치 패널을 더 포함하는 지구본 표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 터치 패널에서 수신되는 위치 신호를 이용하여 상기 표시부에 표시되는 지도 영상을 확대 또는 축소하는 지구본 표시장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부 내부에 배치되는 가이드 축을 더 포함하는 지구본 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 가이드 축을 중심으로 회전이 가능한 지구본 표시장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 표시부, 상기 구동부, 상기 홀로그램 생성부 및 상기 센서부에 전원을 공급하며, 상기 가이드 축 내부에 배치된 배터리를 더 포함하는 지구본 표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 배터리를 충전하며, 상기 제1 표시부가 안착되는 충전기를 더 포함하는 지구본 표시장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는 유기발광소자, 액정표시소자 및 전기영동표시소자 중 어느 하나를 포함하는 지구본 표시장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 표시부의 회전 속도를 근거로 상기 표시부의 온 상태 또는 오프 상태를 제어하는 지구본 표시장치.
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