KR102334400B1 - 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 x, y, z축 좌표로 구현되는 3차원 정보를 제공할 수 있는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 메인보드(10)의 슬롯(12)에 장착되어 입체 스크린의 각 화소 셀을 형성하고, 내부에 제어모듈(110), 직선구동모듈(120) 및 거리감지모듈(130)이 구비되는 고정하우징부(100); 상기 고정하우징부(100)를 감싸도록 설치되고, 상기 직선구동모듈(120)과 결합되어 이동하되, 거리감지모듈(130)에 의해 이동거리가 검출되도록 구비되는 출몰하우징부(200); 및 상기 제어모듈(110)로부터 전달되는 색 데이터를 출몰하우징부(200) 단부 영역으로 출력하도록 구비되는 시각정보출력부(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법를 이용하면, x, y, z축 좌표로 구현되는 역동적이고 다채롭고 입체적인 시각적 3차원 정보를 효과적으로 제공할 수 있고, 고정하우징부와 출몰하우징부가 모듈화되어 메인보드 슬롯에 조립 설치되므로 고장에 따른 부분적인 유지보수가 용이한 장점이 있다.

Description

화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법 {A three-dimensional screen device having a lifting structure for each pixel and a control method thereof}
본 발명은 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법으로서, 이를 보다 상세히 설명하면 x, y, z축 좌표로 구현되는 역동적이고 다채롭고 입체적인 시각적 3차원 정보를 효과적으로 제공할 수 있는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
지금까지 화면(Screen)이라고 불리는 2D 디스플레이는 평면 또는 폐곡면 상에 화소를 설치하고, 그 화소에 데이터를 전송하여 사용자가 필요로 하는 정보를 구현하는 방식이다.
여기서, 2D 디스플레이는 2차원 이라는 수학적 X, Y 좌표로 표현되는 공간의 근본적인(물리적) 한계로 3차원(X, Y, Z )으로 표현되는 공간에 대한 표현을 정확하게 구현할 수 없었다. 이를 극복하기 위하여 컴퓨터 그래픽 기술의 발전이 있었으며, 현재 컴퓨터 그래픽으로 구현 된 화면은 실제로 보는 풍경과 차이를 느끼지 못할 정도로 발전하였다.
하지만, 컴퓨터 그래픽이 아무리 발전한다고 하여도 표현수단이 화면이라는 2차원 매체를 벗어나지 못하여 3차원을 흉내 낸 2차원적 표현에 그치고 있다. 이러한 한계점을 구체적으로 느낄 수 있는 영역이 수학, 공학에서 자주 다루는 공간 상의 좌표, 벡터, 운동 계산이다. 위의 예시는 다루는 대상이 3차원 상에 존재해야 함에도 현재 사용되는 표현수단이 2차원 매체인 종이, 화면, 고정된 3차원 모형으로 제약되어 있다. 이로 인하여 현재는 3차원 상의 점, 선, 양을 2차원 상에 표현하기 위한 보조적 투영기법으로 표현하거나, 특정현상을 표현하기 위한 모형을 제작하여 서술, 계산, 표현을 하게 된다. 이 과정에서 원래의 양, 현상이 가지는 크기와 방향 등의 특성이 왜곡되어 정보의 표현과 이해에 어려움을 겪거나 고정된 모형에서 그 순간, 상태만의 정보를 얻을 수밖에 없다.
이에 종래에 개시된 공개특허 특2003-0039142호에서, 표현하고자 하는 이미지, 동영상, 문자 등의 데이터를 입력받는 입력부와; 상기 입력받은 데이터를 흑백 데이터로 컨버팅하는 수단과, 상기 흑백 데이터의 각 화소에 대응하여 해당 명암값을 매핑하고 상기 명암값에 기초한 제어신호를 생성하는 수단으로 이루어지는 제어부와; 상기 제어부로부터의 출력신호를 구동수단의 구동형식에 맞는 전기신호로 변환하여 각 셀에 전달하는 분배부와; 상기 전달된 전기신호에 의거하여 동작하는 구동수단 및 실린더 형상으로서 소정의 길이를 가지며 상기 구동수단의 작동에 의하여 왕복운동 하는 표시수단으로 이루어지는 다수개의 셀로 구성되는 디스플레이부;를 포함하는 기술이 선 제시된바 있지만, 디스플레이부의 이동을 제어하는 구동수단이 스텝모터에 의해 작동되고, 스텝모터를 수백개의 화소 셀마다 설치할 경우 부품값이 수천만원으로 해당하므로 상용화가 불가능한 문제점이 따랐다.
또한, 다른 종래기술인 공개특허 10-2017-0004317호에서, 화소별로 구비된 엘이디를 통해 칼라색상을 표시하는 전광판에 있어서, 가로와 세로 각각 두 줄 이상 등간격으로 천공된 전면천공부를 포함하는 하우징; 투명 또는 반투명의 입체기둥 형상인 발광기둥, LED램프, 발광기둥의 저면부로부터 형성되는 승강홈, 승강홈의 말단에 구비되는 승강스크루 연결부를 포함하는 발광부; 나선형의 홈이 형성된 승강스크루, 승강스크루에 회전력을 전달하는 승강회전기어, 승강스크루와 승강회전기어의 위치를 올리거나 내리는 기능의 승강결착부를 포함하는 승강부; 전동모터와 회전기어를 포함하는 회전구동부; 프로세서를 통해 상기 발광부의 색정보와 승강결착부의 결착여부, 회전구동부의 작동을 제어하는 제어부;및 전원을 공급하는 전원부;를 포함하는 기술이 선 공개된바 있지만, 전자석을 이용한 클러치 방식으로 각 승강스크류의 이동을 제어하는 방식의 특성상, 발광부의 정밀 이송이 불가능 할 뿐 아니라 연속 사용 시, 발광부의 이동 오차 누적으로 원하는 입체 영상물을 정확하게 출력할 수 없는 문제점이 있었고, 또한 입출의 제어가 동시에 한 방향으로만 제어가 가능하여 다양하고 복합적인 표현을 할 수 없는 문제점이 따랐다.
KR 특2003-0039142 A (2003.05.17.) KR 10-2017-0004317 A (2017.01.11.)
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 각 출몰하우징부의 입출 거리로 z축 좌표를 구현하고, 각 출몰하우징부의 배치로 x, y축 좌표를 구현하며, 각 하우징의 표면의 색, 영상으로 공간상에서 하우징이 가지는 고유의 특성을 표현하는 방식으로 x, y, z축 좌표로 구현되는 역동적이고 다채롭고 입체적인 시각적 3차원 정보를 제공할 수 있는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법을 제공함을 발명에서 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 경제적이고 편리한 유지보수를 위하여 고정하우징부와 출몰하우징부가 모듈화되어 메인보드 슬롯에 조립 설치되도록 한 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되도록 한다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치를 구성하되, 메인보드(10)의 슬롯(12)에 장착되어 입체 스크린의 각 화소 셀을 형성하고, 내부에 제어모듈(110), 직선구동모듈(120) 및 거리감지모듈(130)이 구비되는 고정하우징부(100); 상기 고정하우징부(100)를 감싸도록 설치되고, 상기 직선구동모듈(120)과 결합되어 이동하되, 거리감지모듈(130)에 의해 이동거리가 검출되도록 구비되는 출몰하우징부(200); 및 상기 제어모듈(110)로부터 전달되는 색 데이터를 출몰하우징부(200) 상부 영역으로 출력하도록 구비되는 시각정보출력부(300);를 포함하며.
상기 제어모듈(110)은 마이크로프로세서, 모터의 회전방향을 제어하기 위한 모터드라이버 및 PCB기판을 포함하고, 메인서버로부터 표현정보(출몰하우징의 이동거리, 색 데이터)를 수신하여 직선구동모듈(120)에 의한 출몰하우징부(200) 위치제어 및 시각정보출력부(300)를 통한 시각적 정보 출력을 제어하도록 구비되며.
상기 시각정보출력부(300)는, 출몰하우징부(200)에 형성되는 적어도 하나 이상의 LCD패널(320)과, 출몰하우징부(200) 내에 설치되어 LCD패널(320) 측으로 광원을 출력하는 백라이트(322)와, 출몰하우징부(200) 내에 설치되어 LCD패널(320) 및 백라이트(322)를 제어하는 제 1영상제어기판(324)과, 제 1영상제어기판(324)에 일단이 연결되고 타단은 제어모듈(110)에 연결되어 영상신호 및 전원을 전달하는 제 1케이블(326)로 구성되거나, 또는 출몰하우징부(200)에 형성되는 적어도 하나 이상의 OLED/QLED패널(330)과, 출몰하우징부(200) 내에 설치되어 OLED/QLED패널(330)을 제어하는 제2영상제어기판(332)과, 제 2영상제어기판(332)에 일단이 연결되고 타단은 제어모듈(110)에 연결되어 영상신호 및 전원을 전달하는 제 2케이블(334)로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 직선구동모듈(120)은, 고정하우징부(100)의 내측에 설치되는 받침프레임(121)과, 받침프레임(121)에 양단이 지지되어 회전가능하게 설치되는 피니언기어(122)와, 피니언기어(122)에 치합되도록 받침프레임(121) 사이에 배치되고 모터(123a)의 축에 결합되어 회전운동되는 웜기어(123)와, 출몰하우징부(200)에 설치되고 피니언기어(122)와 연결되어 출몰하우징부(200)의 직선거리를 제어하는 래크기어(124)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 거리감지모듈(130)은, 고정하우징부(100)에 설치되어 제어모듈(110)에 연결되는 센서(132)와, 센서(132)와 대응하는 출몰하우징부(200)에 길이 방향으로 배치되는 점형 또는 선형 피감지편(134)과, 출몰하우징부(200)의 위치를 영점(시작점)으로 초기화하기 위해 출몰하우징부(200)의 최저 높이를 검출하는 저점 감지부(136)을 포함하고, 상기 센서(132)는 피감지편(134) 감지신호를 검출하여 출몰하우징부(200)의 이동 거리를 검출하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시각정보출력부(300)는, 고정하우징부(100) 단부에 설치되어 RGB광원을 출력하는 LED모듈(310)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치를 제어하는 방법에 있어서, 출몰하우징부(200)의 영점(시작점)을 세팅하는 위치 초기화 단계(S10); 상기 출몰하우징부(200)를 영점 세팅한 후, 제어모듈(110)의 마이크로프로세서가 출몰하우징부(200) 이동 거리에 따른 목표 위치 값을 수신하는 목표위치 데이터 수신단계(S20); 상기 목표위치 값과 현재 위치 값의 차를 구하여 이동명령 값으로 저장하는 위치차이 계산 및 저장단계(S30); 및 현재위치와 목표위치 값을 연산한 이동명령 값이 '0' 보다 큰 수인 경우, 직선구동모듈(120)의 모터를 정방향 작동하여 출몰하우징부(200)를 돌출 이동하면서 거리감지모듈(130) 검출 값과 이동명령 값이 일치하면 모터를 off 작동하여 출몰하우징부(200) 이동을 정지하고, 상기 이동명령 값이 '0' 보다 작은 수인 경우, 직선구동모듈(120)의 모터를 역방향 작동하여 출몰하우징부(200)를 복귀 이동하면서 거리감지모듈(130) 검출 값과 이동명령 값이 일치하면 모터를 off 작동하여 출몰하우징부(200) 이동을 정지하는 출몰하우징 동작단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치 초기화 단계(S10)는, 제어모듈(110) 전원이 on 작동되는 시점에, 모터(123a)가 역방향 작동하여 출몰하우징부(200)이 하강하며, 저점 감지부(136)에 의해 출물하우징(200)의 최저점이 인식되면 모터(123a)가 정방향으로 작동되어 출몰하우징부(200)이 상승하며, 거리감지모듈(130)의 센서(132)가 최상단의 피감지편(134)을 인식할 때 모터가 정지하여 출몰하우징부(200)의 시작점이 세팅되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명은 각 출몰하우징부의 입출 거리로 z축 좌표를 구현하고, 각 출몰하우징부의 배치로 x, y축 좌표를 구현하는 방식으로 스크린 상의 정보를 3차원으로 제공할 수 있으므로, 역동적이고 다채롭고 입체적으로 심미감을 갖는 시각적 정보를 제공할 수 있다.
또한, 고정하우징부와 출몰하우징부가 모듈화되어 메인보드 슬롯에 조립 설치되므로 고장에 따른 부분적인 유지보수가 용이하며, 제조원가가 크게 절감되면서 가격경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 출몰하우징부의 이동거리가 일반 모터에 의해 정확하게 제어될 수 있으며, 출몰변위의 조절이 용이하여 다방면에 활용이 가능하고, 색, 영상의 표현을 통해 많은 정보를 전달할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 분리사시도.
도 3은 본 발명에서 제공하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 정단면을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 직선구동모듈을 나타내는 구성도.
도 5은 본 발명의 입체 스크린 장치의 레벨링부재를 나타내는 구성도.
도 6는 본 발명의 입체 스크린 장치의 거리감지모듈을 나타내는 구성도.
도 7는 본 발명의 입체 스크린 장치의 시각정보출력부를 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 입체 스크린 장치의 출몰하우징부를 나타내는 구성도.
도 9은 본 발명의 입체 스크린 장치의 제어모듈에 의한 모터 정, 역 구동방식을 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 11은 본 발명에서 제공하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 12는 본 발명의 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 시각정보출력부 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 분리사시도이며, 도 3은 본 발명에서 제공하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 정단면도이다. 본 발명은 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치 및 그 제어방법에 관련되며, 이는 각 출몰하우징부의 입출 거리로 z축 좌표를 구현하고, 각 출몰하우징부의 배치로 x, y축 좌표를 구현하는 방식으로 x, y, z축 좌표로 구현되는 역동적이고 다채롭고 입체적인 시각적 3차원 정보를 제공할 수 있고, 고정하우징부와 출몰하우징부가 모듈화되어 메인보드 슬롯에 조립 설치되므로 고장에 따른 부분적인 유지보수가 용이하도록 전체적인 구성이 고정하우징부(100), 출몰하우징부(200), 시각정보출력부(300)로 대분된다.
먼저, 본 발명에 따른 고정하우징부(100)는 메인보드(10)의 슬롯(12)에 장착되어 입체 스크린의 x, y축 방향 각 화소 셀을 형성하고, 내부에 제어모듈(110), 직선구동모듈(120) 및 거리감지모듈(130)이 구비된다.
상기 고정하우징부(100)는 각관 또는 원형관체로 형성되고, 일단이 메인보드(10)의 슬롯(12)에 끼움 결합된 상태로 다른 일단은 후술하는 출몰하우징부(200)를 직선 왕복 이송가능하게 지지하도록 구비된다.
상기 고정하우징부(100)이 결합되는 메인보드(10)는 입체 스크린 전체 평면(x, y축)사이즈에 대응하도록 일체형으로 형성되거나, 소정의 규격으로 형성되어 원하는 사이즈로 조립 형성하는 구성도 가능하다.
상기 제어모듈(110)은 마이크로프로세서, 모터의 회전방향을 제어하기 위해 H-Bridge회로가 내장된 모터드라이버(Motor drive) 및 PCB기판을 포함하는 것으로, 메인서버로부터 표현정보(출몰하우징의 이동거리, 색 데이터)를 수신하여 직선구동모듈(120)에 의한 후술하는 출몰하우징부(200) 위치제어 및 시각정보출력부(300)를 통한 시각적 정보 출력을 제어하도록 구비된다.
상기 제어모듈(110)의 PCB기판은 고정하우징부(100) 내부에 설치되고, 단부에 고정하우징부(100) 대비 길게 돌출된 단자를 형성하며, 단자는 메인보드(10)의 슬롯(12)에 접지되어 제어신호 및 전원을 공급받는다.
또한, 제어모듈(110)은 마이크로프로세서를 통하여 메인서버(컴퓨터 프로그램, 단말기의 앱)에서 제공되는 표현정보를 유, 무선 통신으로 연결되어 수신할 수 있고, 상기 모터드라이버는 도 9과 같이 마이크로프로세서에 신호를 수신하여 직선구동모듈(120)의 모터(123a) 정/역 구동, on/off 작동을 제어하는 방식으로 출몰하우징부(200) 이동을 제어하도록 구비된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 직선구동모듈을 나타내는 구성도로, 상기 직선구동모듈(120)은, 고정하우징부(100)에 설치되는 한 쌍의 받침프레임(121)과, 받침프레임(121)에 양단이 지지되어 회전가능하게 설치되는 피니언기어(122)와, 피니언기어(122)에 치합되도록 받침프레임(121) 사이에 배치되고, 모터(123a)의 축에 결합되어 회전운동되는 웜기어(123)와, 출몰하우징부(200)에 설치되고 피니언기어(122)와 치합되어 출몰하우징부(200)의 직선거리를 제어하는 래크기어(124)를 포함한다.
상기 받침프레임(121)은 고정하우징부(100) 또는 제어모듈(110)의 PCB기판에 장착될 수 있으며, 피니언기어(122)를 경계로 받침프레임(121) 내부 영역에 웜기어(123)가 배치되며, 외부 영역에서 래크기어(124)가 배치된다.
이처럼 상기 모터(123a)의 구동력이 웜기어(123)를 통해 피니언기어(122)로 전달되는 간단한 기어조립체를 통해 큰 감속비를 얻을 수 있고, 소형화와 경량화를 구현할 수 있을 뿐 아니라 역회전이 방지되어 래크기어(124)에 결합되는 출몰하우징부(200)의 z방향 위치가 가변되지 않고 정위치에 고정된다.
이때 상기 출몰하우징부(200)의 이동 거리는 거리감지모듈(130)에 의해 검출되고, 거리감지모듈(130) 검출 값을 기준으로 모터(123a)의 on/off 작동을 제어하도록 구비된다.
도 5은 본 발명의 입체 스크린 장치의 레벨링부재를 나타내는 구성도로, 상기 직선구동모듈(120)은 고정하우징부(100)에 삽입된 상태로 레벨링부재(126)에 의해 위치 고정되도록 구비된다.
상기 레벨링부재(126)는, 직선구동모듈(120)의 모터(123a)와 고정하우징부(100) 단부 사이에 대응하는 길이로 형성되어 직선구동모듈(120)을 지지하는 레벨암(126a)과, 레벨암(126) 단부에 음각형성되어 직선구동모듈(120)의 모터(123a) 단부에 끼움 결하되는 체결홈(126b)을 포함한다.
상기 레벨암(126a)은 사출 또는 압출 성형으로 길게 형성되어, 모터(123a)를 포함하는 직선구동모듈(120)을 메인보드의 슬롯(12)으로부터 상부로 이격된 위치에 배치되도록 지지하게 된다.
이에 상기 직선구동모듈(120)이 고정하우징부(100)에 삽입 설치되는 레벨암(126a)에 지지되어 간단하게 위치 고정되고, 이때 레벨 암(126a)의 체결홈(126b)에 직선구동모듈(120)의 모터(123a) 단부가 끼움 결합되어 일체성을 유지하므로 작동 중 유동현상이 방지되며, 특히, 상기 고정하우징부(100) 규격에 따라 레벨암(126a) 길이를 조절하는 방식으로 직선구동모듈(120) 설치 위치를 간단하게 변경할 수 있는 이점이 있다.
도 6는 본 발명의 입체 스크린 장치의 거리감지모듈을 나타내는 구성도이다. 상기 거리감지모듈(130)은, 고정하우징부(100)에 설치되어 제어모듈(110)에 연결되는 센서(132)와, 센서(132)와 대응하는 출몰하우징부(200)에 길이 방향으로 배치되는 점형 또는 선형의 피감지편(134)과, 출몰하우징부(200)의 위치를 영점(시작점)으로 초기화하기 위해 출몰하우징부(200)의 최저 높이를 검출하는 저점 감지부(136)를 포함한다.
도 6 (a)는 점형의 피감지편(134)을 나타내는 구성도로서, 출몰하우징부(200)에 홀을 형성하고, 홀에 자석을 포함하는 피감지편(134)을 소정의 간격으로 배치하여 형성한 것을 도시하고 있고, 도 6 (b)는 선형 피감지편(134)을 나타내는 구성도로서, 출몰하우징부(200) 내주면에 자기테이프를 부착한 실시예를 도시한 것이다.
그리고 저점 감지부(136)는 출몰하우징부(200)의 최저 높이를 검출하기 위한 수단으로, 도 2를 참조하면 고정하우징부(100)에 제어모듈(110)과 전기적으로 연결되는 스위치(136c)를 장착하고, 출물하우징(200)이 최저 높이로 내려올 때 상기 스위치(136c)에 물리적으로 접촉되게 구성하여 최저점 위치를 인식할 수 있도록 한다.
또 다른 방식으로는 도 3을 참조하면, 출물하우징(200)의 일측 하부에 제2피감지편(136a)을 설치하고, 출물하우징(200)이 가장 아래에 위치한 상태에서 상기 제2피감지편(136a)에 대응하는 위치의 제어모듈(110) 기판 상에는 제2피감지편(136a)을 인식하는 제2센서(136b)를 설치하여 구성될 수 있다.
한편, 출몰하우징(200)의 위치초기화는 제어모듈(110)로 표현정보(출몰하우징의 이동거리, 색 데이터)를 전달받기 직전에 출몰하우징(200)의 위치를 영점, 즉 시작점 위치로 배치시키는 것을 의미하며, 출몰하우징(200)의 시작점은 저점 감지부(136)에 의해 인식되는 출물하우징(200)의 최저점이 아닌, 거리감지모듈(130)의 센서(132)가 최상단의 피감지편(134)를 인식하는 위치를 의미한다.
따라서 센서(132)의 피감지편 인식 오류를 줄이고 정확도를 높이기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 출물하우징(200)이 최저점이 위치할 때 상기 거리감지모듈(130)의 센서(132)는 최상단의 피감지편(134)을 인식하지 않는 범위에서 그보다 높은 위치에 배치되도록 하는 것이 바람직하다.
이처럼, 거리감지모듈(130)을 통해 각각의 출물하우징부(200)의 시작위치를 동일하게 세팅하고 마이크로프로세로 전송된 표현정보에 따라 해당 출물하우징부(200)의 이동 거리를 정확하게 제어하게 된다.
본 발명에 따른 출몰하우징부(200)는 상기 고정하우징부(100)를 감싸도록 설치되고, 직선구동모듈(120)에 의해 고정하우징부(100)를 타고 돌출 길이가 제어되도록 구비된다.
상기 출몰하우징부(200)는 고정하우징부(100)와 동일한 형상으로 형성되고, 내주면에 직선구동모듈(120)의 래크기어(124)가 장착된다.
이에 상기 출몰하우징부(200)는 직선구동모듈(120)의 작동에 의해 고정하우징부(100)를 타고 출몰 거리가 제어되면서 입체 스크린의 z축 좌표를 구현하게 된다.
도 7는 본 발명의 입체 스크린 장치의 시각정보출력부를 나타내는 구성도로, 본 발명에 따른 시각정보출력부(300)는 조명을 발산하기 위한 것으로 상기 제어모듈(110)로 수신된 표현정보의 색 데이터를 출몰하우징부(200) 상부 영역으로 출력하도록 구비된다.
상기 시각정보출력부(300)는 LED모듈(310), LCD패널(320), OLED/QLED패널(330) 중 어느 하나로 형성되어 조명을 출력하게 된다.
도 7 (a)을 참조하면, 상기 시각정보출력부(300)는, 제어모듈(110)과 전기적으로 연결되며 고정하우징부(100) 단부에 설치되어 RGB광원을 출력하는 LED모듈(310)을 포함하되, 필요에 따라 출몰하우징부(200) 단부영역에 형성되어 LED모듈(310)로부터 출력되는 광원을 확산 출력하는 확산패널(312)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 LED모듈(310)은 도시된 바와 같이 고정하우징부(100) 단부에 고정 설치될 수도 있고, 출몰하우징부(200)의 상측에 설치되어 출몰하우징부(200)과 함께 이동가능하게 설치되는 구성도 가능하다.
도 7 (b)를 참조하면, 상기 시각정보출력부(300)는, 출몰하우징부(200) 단부영역에 형성되는 적어도 하나 이상의 LCD패널(320)과, 출몰하우징부(200) 단부영역 내에 설치되어 LCD패널(320) 측으로 광원을 출력하는 백라이트(322)와, 출몰하우징부(200) 단부영역 내에 설치되어, LCD패널(320) 및 백라이트(322)를 제어하는 제 1영상제어기판(324)과, 제 1영상제어기판(324)에 일단이 연결되고, 다른 일단은 제어모듈(110)에 연결되어 영상신호 및 전원을 전달하는 제 1케이블(326)을 포함한다.
여기서, 상기 백라이트(322)는 출몰하우징부(200) 내부 중앙에 기둥형으로 돌출 형성되어 사방으로 백라이트광원을 출력하도록 구비된다.
도 7 (c)을 참조하면, 상기 시각정보출력부(300)는, 출몰하우징부(200) 단부영역에 형성되는 적어도 하나 이상의 OLED/QLED패널(330)과, 출몰하우징부(200) 단부영역 내에 설치되어 OLED/QLED패널(330)을 제어하는 제2영상제어기판(332)과, 제 2영상제어기판(324)에 일단이 연결되고, 다른 일단은 제어모듈(110)에 연결되어 영상신호 및 전원을 전달하는 제 2케이블(334)을 포함한다.
이때, 상기 OLED/QLED패널(330)은 백라이트가 불필요하거나 백라이트가 콤팩트하게 일체형으로 형성되는 통상의 고품질 디스플레이 패널로 구성된다.
도 8은 본 발명의 입체 스크린 장치의 출몰하우징부를 나타내는 구성도로, 상기 출몰하우징부(200)는 4개의 측판(201) 조합으로 구성되는 사각관체로 형성될 경우, 사각관체 상단부는 전면판(202)에 의해 마감되며, 상기 전면판(202)과 이어지는 4개의 측판(201)과 전면판(202)에 개방홀(203)에 형성된다.
상기 개방홀(203)에는 전술한 시각정보출력부(300)의 확산패널(312) 또는 LCD패널(320) 또는 OLED/QLED패널(330)이 설치되며, 이처럼 상기 출몰하우징부(200)의 측판(201) 4개소 및 전면판(202) 1개소에 확산패널(312) 또는 LCD패널(320) 또는 OLED/QLED패널(330)이 적용되어, 총 5개소를 통해 다양한 색상의 광원이 표출됨에 따라 시야각도에 따른 식별력 저하현상이 방지되고, 보다 다양한 입체 광고 문양을 출력할 수 있는 확장성이 제공된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 11은 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법은, 위치 초기화 단계(S10), 목표위치 데이터 수신단계(S20), 계산 및 저장단계(S30), 출몰하우징 동작단계(S40)를 포함하여 주요구성으로 한다.
1. 위치 초기화 단계(S10)
본 발명에 따른 위치 초기화 단계(S10)는 메인보드(10)의 슬롯(12)에 장착된 복수의 고정하우징부(100)상에서 출몰하우징부(200)의 위치를 모두 동일하게 시작점(영점) 위치로 세팅하기 위한 단계로써, 다음과 같은 순서로 이루어진다.
Figure 112021032142649-pat00001
상기 제어모듈(110) 전원이 on 작동되는 시점에, 모터(123a)가 역방향 작동하여 출몰하우징부(200)이 하강하며, 저점 감지부(136)에 의해 출물하우징(200)의 최저점이 인식되면 모터(123a)가 정방향으로 작동되어 출몰하우징부(200)이 상승하며, 거리감지모듈(130)의 센서(132)가 최상단의 피감지편(134)을 인식할 때 모터가 정지하여 출몰하우징부(200)의 시작점(영점) 세팅이 완료된다.
2. 목표위치 데이터 수신단계(S20)
본 발명에 따른 목표위치 데이터 수신단계(S20)는 상기 출몰하우징부(200)를 영점 세팅한 후, 제어모듈(110)의 마이크로프로세서가 출몰하우징부(200) 이동 거리에 따른 목표위치 값을 메인서버로부터 수신하는 단계로, 출몰하우징부(200)의 이동 거리를 수치 값으로 입력받게 된다.
3. 위치차이 계산 및 저장단계(S30)
본 발명에 따른 위치차이 계산 및 저장단계(S30)는 상기 목표위치 값과 현재 위치 값의 차를 구하여 이동명령 값으로 저장하는 단계이다. 여기서 현재 위치 값은 상기 목표위치 값을 수신하는 시점에 출몰하우징부(200)의 위치 값을 의미한다.
일예로서, 목표위치 값이 '3'이고, 현재 위치 값이 '1'인 경우, 이동명령 값은 '2'로 산출(3 - 1 = 2) 되어 모터(123a)가 정방향 구동되고, 또 목표위치 값이 '1'이고, 현재 위치 값이 '3'인 경우, 이동명령 값은 '-2'로 산출되어 모터(123a)가 역방향 구동된다.
4. 출몰하우징 동작단계(S40)
본 발명에 따른 출몰하우징 동작단계(S40)는 현재위치와 목표위치 값을 연산하여 모터(123a)의 정, 역 구동에 의해 출몰하우징부(200)가 이동하는 단계이다.
즉, 현재위치와 목표위치 값을 연산한 이동명령 값이 '0' 보다 큰 수인 경우, 직선구동모듈(120)의 모터를 정방향 작동하여 출몰하우징부(200)를 돌출 이동하면서 거리감지모듈(130) 검출 값과 이동명령 값이 일치하면 모터를 off 작동하여 출몰하우징부(200) 이동이 정지된다.
그리고, 상기 이동명령 값이 '0' 보다 작은 수인 경우, 직선구동모듈(120)의 모터를 역방향 작동하여 출몰하우징부(200)를 복귀 이동하면서 거리감지모듈(130) 검출 값과 이동명령 값이 일치하면 모터를 off 작동하여 출몰하우징부(200) 이동을 정지하는 단계이다.
일예로서, 목표위치 값이 '3'이고, 현재 위치 값이 '1'인 경우, 이동명령 값은 '2'로 산출(3 - 1 = 2) 되면, 이동명령 값이 '0' 보다 큰 수이므로 모터(123a)가 정방향 구동되고, 또 목표위치 값이 '1'이고, 현재 위치 값이 '3'인 경우, 이동명령 값은 '-2'로 산출되면, 이동명령 값이 '0' 보다 작은 수이므로 모터(123a)가 역방향 구동된다.
그리고, 상기 출몰하우징 동작단계(S40) 이후, 상기 목표위치 데이터 수신단계(S20)로 이동하여 신규 목표위치 값이 수신되면, 상기 목표위치 데이터 수신단계(S30)의 현재 위치 값에 이동명령 값을 대입하여 산출된 값을 기준으로 출몰하우징 동작단계(S40)를 수행하도록 구비된다.
즉, 상기 목표위치 데이터 수신단계(S20)에서 목표위치 값을 수신하기 직전의 출몰하우징부(200) 위치를 현재 위치 값으로 갱신하여 이후 출몰하우징부(200) 출몰 제어에 따른 기준 값으로 이용하게 된다.
도 12는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 시각정보출력부 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도로, 메인서버에서 수신된 색 데이터를 제어모듈(110)이 시각정보출력부(300)의 led모듈(310), lcd패널(320) 또는 OLED/QLED패널(330) 중 어느 하나로 송신하여 출몰하우징부(200) 단부 영역을 통해 외부로 출력하게 된다.
상기 시각정보출력부(300)는 출물하우징(200)의 동작과 무관하게 제어할 수 있도록 하여, 입체 스크린을 구성하는 모든 출몰하우징(200)이 영점위치에 놓인 상태에서도 메인 서버로부터 수신된 색 데이터에 따른 조명을 발산할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
10: 메인보드 12: 슬롯
100: 고정하우징부
110: 제어모듈 120: 직선구동모듈 121: 받침프레임
122: 피니언기어 123: 웜기어 123a: 모터 124: 래크기어
126: 레벨링부재 126a: 레벨암 126b: 체결홀
130: 거리감지모듈
132: 센서 134: 피감지편 136: 저점 감지부
136a: 제2피감지편 136b: 제2센서 136c: 스위치
200: 출몰하우징부
201: 측판 202: 전면판 203: 개방홀
300: 시각정보출력부
310: LED모듈 312: 확산패널 320: LCD패널
322: 백라이트 324: 제 1영상제어기판 326: 제 1케이블
330: OLED/QLED패널 332: 제2영상제어기판 334: 제 2케이블

Claims (12)

  1. 메인보드(10)의 슬롯(12)에 장착되어 입체 스크린의 각 화소 셀을 형성하고, 내부에 제어모듈(110), 직선구동모듈(120) 및 거리감지모듈(130)이 구비되는 고정하우징부(100);
    상기 고정하우징부(100)를 감싸도록 설치되고, 상기 직선구동모듈(120)과 결합되어 이동하되, 거리감지모듈(130)에 의해 이동거리가 검출되도록 구비되는 출몰하우징부(200); 및
    상기 제어모듈(110)로부터 전달되는 색 데이터를 출몰하우징부(200) 상부 영역으로 출력하도록 구비되는 시각정보출력부(300);를 포함하며,
    상기 제어모듈(110)은 마이크로프로세서, 모터의 회전방향을 제어하기 위한 모터드라이버 및 PCB기판을 포함하고, 메인서버로부터 표현정보(출몰하우징의 이동거리, 색 데이터)를 수신하여 직선구동모듈(120)에 의한 출몰하우징부(200) 위치제어 및 시각정보출력부(300)를 통한 시각적 정보 출력을 제어하도록 구비되며,
    상기 시각정보출력부(300)는,
    출몰하우징부(200)에 형성되는 적어도 하나 이상의 LCD패널(320)과, 출몰하우징부(200) 내에 설치되어 LCD패널(320) 측으로 광원을 출력하는 백라이트(322)와, 출몰하우징부(200) 내에 설치되어 LCD패널(320) 및 백라이트(322)를 제어하는 제 1영상제어기판(324)과, 제 1영상제어기판(324)에 일단이 연결되고 타단은 제어모듈(110)에 연결되어 영상신호 및 전원을 전달하는 제 1케이블(326)로 구성되거나,
    또는, 출몰하우징부(200)에 형성되는 적어도 하나 이상의 OLED/QLED패널(330)과, 출몰하우징부(200) 내에 설치되어 OLED/QLED패널(330)을 제어하는 제2영상제어기판(332)과, 제 2영상제어기판(332)에 일단이 연결되고 타단은 제어모듈(110)에 연결되어 영상신호 및 전원을 전달하는 제 2케이블(334)로 구성됨을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 직선구동모듈(120)은, 고정하우징부(100)의 내측에 설치되는 받침프레임(121)과, 받침프레임(121)에 양단이 지지되어 회전가능하게 설치되는 피니언기어(122)와, 피니언기어(122)에 치합되도록 받침프레임(121) 사이에 배치되고 모터(123a)의 축에 결합되어 회전운동되는 웜기어(123)와, 출몰하우징부(200)에 설치되고 피니언기어(122)와 연결되어 출몰하우징부(200)의 직선거리를 제어하는 래크기어(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 거리감지모듈(130)은, 고정하우징부(100)에 설치되어 제어모듈(110)에 연결되는 센서(132)와, 센서(132)와 대응하는 출몰하우징부(200)에 길이 방향으로 배치되는 점형 또는 선형 피감지편(134)과, 출몰하우징부(200)의 위치를 영점(시작점)으로 초기화하기 위해 출몰하우징부(200)의 최저 높이를 검출하는 저점 감지부(136)을 포함하고,
    상기 센서(132)는 피감지편(134) 감지신호를 검출하여 출몰하우징부(200)의 이동 거리를 검출하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 저점 감지부(136)는 고정하우징부(100)에 제어모듈(110)과 전기적으로 연결되는 스위치(136c)를 장착하고, 출물하우징(200)이 최저 높이로 내려올 때 상기 스위치(136c)에 물리적으로 접촉되도록 구성되거나,
    또는, 출물하우징부(200)의 일측 하부에 제2피감지편(136a)을 설치하고, 출물하우징부(200)이 가장 아래에 위치한 상태에서 상기 제2피감지편(136a)에 대응하는 위치의 제어모듈(110) 기판 상에 제2피감지편(136a)을 인식하는 제2센서(136b)를 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 출몰하우징부(200)는 4개의 측판(201) 조합으로 구성되는 사각관체로 형성되고, 사각관체 단부는 전면판(202)에 의해 마감되며, 상기 4개의 측판(201)과 전면판(202)에 개방홀(203)에 형성되고, 개방홀(203)에 LCD패널(320) 또는 OLED/QLED패널(330)이 설치되는 것을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치.
  11. 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치를 제어하는 방법에 있어서,
    출몰하우징부(200)의 영점(시작점)을 세팅하는 위치 초기화 단계(S10);
    상기 출몰하우징부(200)를 영점 세팅한 후, 제어모듈(110)의 마이크로프로세서가 출몰하우징부(200) 이동 거리에 따른 목표 위치 값을 수신하는 목표위치 데이터 수신단계(S20);
    상기 목표위치 값과 현재 위치 값의 차를 구하여 이동명령 값으로 저장하는 위치차이 계산 및 저장단계(S30); 및
    현재위치와 목표위치 값을 연산한 이동명령 값이 '0' 보다 큰 수인 경우, 직선구동모듈(120)의 모터를 정방향 작동하여 출몰하우징부(200)를 돌출 이동하면서 거리감지모듈(130) 검출 값과 이동명령 값이 일치하면 모터를 off 작동하여 출몰하우징부(200) 이동을 정지하고, 상기 이동명령 값이 '0' 보다 작은 수인 경우, 직선구동모듈(120)의 모터를 역방향 작동하여 출몰하우징부(200)를 복귀 이동하면서 거리감지모듈(130) 검출 값과 이동명령 값이 일치하면 모터를 off 작동하여 출몰하우징부(200) 이동을 정지하는 출몰하우징 동작단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 위치 초기화 단계(S10)는,
    제어모듈(110) 전원이 on 작동되는 시점에, 모터(123a)가 역방향 작동하여 출몰하우징부(200)가 하강하며, 저점 감지부(136)에 의해 출물하우징(200)의 최저점이 인식되면 모터(123a)가 정방향으로 작동되어 출몰하우징부(200)이 상승하며, 거리감지모듈(130)의 센서(132)가 최상단의 피감지편(134)을 인식할 때 모터가 정지하여 출몰하우징부(200)의 시작점이 세팅되는 것을 특징으로 하는 화소별 출몰구조를 갖는 입체 스크린 장치의 제어방법.
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