WO2021060594A1 - 반도체 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치 - Google Patents

반도체 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2021060594A1
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display device
rotation
shaft
rotating
light source
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PCT/KR2019/012805
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우기석
이성환
박관우
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엘지전자 주식회사
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    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • G09F2013/222—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent with LEDs

Definitions

  • the present invention is applicable to the technical field related to a display device, and relates to a rotation type display device using, for example, a light emitting diode (LED) which is a semiconductor light emitting device.
  • LED light emitting diode
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light Emitting Diode
  • GaAsP compound semiconductors in 1962, along with GaP:N series green LEDs. It has been used as a light source for display images in electronic devices including information and communication devices. Accordingly, a method for solving the above-described problems by implementing a display using the semiconductor light emitting device may be proposed.
  • the semiconductor light emitting device Compared to the filament-based light emitting device, the semiconductor light emitting device has various advantages such as long life, low power consumption, excellent initial driving characteristics, and high vibration resistance.
  • viewers recognize them as moving images.
  • conventional video display devices such as CRT, LCD, PDP, etc.
  • viewers display still images of 30 to 60 frames per second. It is provided so that it can be recognized as a video.
  • the observer can feel a smoother sense of the image, and as the number of still images displayed per second decreases, the image becomes difficult to be expressed smoothly.
  • the lower side of the light source module is connected to the drive shaft of the motor to rotate. Since the stiffness of the rotating shaft is low during rotation while supported by such a single shaft, vibration occurs due to insufficient stiffness during high-speed rotation, which leads to a problem of screen shaking.
  • the rotary display device can be applied as an application product such as artificial intelligence speaker including image display device, small display device, etc.
  • an application product such as artificial intelligence speaker including image display device, small display device, etc.
  • external force such as drop or impact is applied due to lack of axial rigidity. Shaft deformation or product damage may occur.
  • a rotation type display device using an afterimage displays one image per rotation, and when the rotation speed is slow, screen flicker such as flicker occurs. For example, if 60Hz video output is required, a rotation speed of 3600 rpm is required as a standard for applying one light source module (panel).
  • the number of light source modules (panels) can be increased, but when the number of light source modules increases, see-through decreases and cost increases, so it is necessary to select an appropriate quantity and rotation speed of the light source modules. .
  • the motor-powered rotating device selects the operating speed by avoiding the dangerous speed, and in general, the operating speed is designed to deviate from ⁇ 25% of the dangerous speed. do.
  • the dangerous speed can be obtained through measurement of the natural frequency of the system or can be calculated through a simulation such as finite element analysis.
  • the natural frequency is a unique value determined by the moment of inertia and the stiffness of the structure.
  • the first natural frequency is generated at 30 Hz and is tilted. It can be seen that it is a mode of turning movement.
  • the light source module rotates inclined by an excitation force such as eccentricity, which is similar to the rotational speed of an actual rotating display.
  • the technical problem to be solved of the present invention is to provide a rotary display device using a semiconductor light emitting device capable of reducing the generation of vibration and noise of the rotary display device.
  • the present invention is to provide a rotational display device using a semiconductor light emitting device capable of increasing the difference between the rotation natural frequency and the frequency due to the rotational speed of the display.
  • the present invention is to provide a rotational display device using a semiconductor light emitting device capable of stably supporting the rotation of the rotating part to rotate at an appropriate speed without changing the use of a light weight and high rigidity material.
  • the present invention provides a rotary display device using a light emitting element, comprising: a fixing unit including a motor; A rotating unit that is located on the fixing unit and has a first side coupled to the motor, and a second side opposite to the first side is rotatably coupled to a rotation coupling unit to rotate; And a light source module including at least one panel installed on the rotation unit and disposed along an outer circumferential surface of a virtual cylinder, and a light emitting device array in which individual pixels are disposed on each panel in a longitudinal direction.
  • it may further include a casing positioned outside the fixing part, the rotating part, and the light source module.
  • rotation coupling portion may be connected to the casing.
  • the casing may include an opaque portion positioned outside the fixing portion; A transparent part located outside the light source module; And a cover part positioned above the transparent part.
  • rotation coupling part may be located at the center side of the cover part.
  • the rotation coupling part may include a rotation shaft inserted into the second side of the rotation part.
  • the second side of the rotation part may include a shaft coupling part into which the rotation shaft is inserted.
  • a shaft support portion may be coupled between the rotation shaft and the shaft coupling portion.
  • Such shaft supports may comprise bearings.
  • the panel of the light source module may be installed in a longitudinal direction between the first side and the second side of the rotating part.
  • the rotation coupling part may be connected to the fixing part.
  • rotation coupling portion may be coupled to a vertical frame connected to the fixing portion.
  • the fixing part may include a frame structure, and the vertical frame may be coupled to the frame structure.
  • the present invention provides a rotary display device using a light emitting element, comprising: a fixing unit including a motor; A rotating part that is located on the fixing part and has a first side fixedly coupled to the motor and a shaft coupling part provided on a second side opposite to the first side to rotate by driving the motor; A light source module including at least one panel installed on the rotation unit and disposed along an outer circumferential surface of a virtual cylinder, and a light emitting device array in which individual pixels are disposed on each panel in a longitudinal direction; And a rotation coupling portion coupled to the shaft coupling portion to support a rotational motion of the rotation portion.
  • the natural frequency can be increased by more than two times to 60Hz or more when changing from the single-axis support structure of the rotary display device to the support structure at both ends as in the present invention.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing a rotary display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing an example of part B of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing another example of portion B of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the front surface of the light source module of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the rear surface of the light source module of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of part A of FIG. 5.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a light source module of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of a rotary display device according to the present invention.
  • FIG. 10 is an external perspective view showing a rotary display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a rotary display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 12 is an enlarged view showing another example of the coupling of the second side of the rotating part of the rotating display device according to the second embodiment of the present invention.
  • 13 is a simulation diagram showing the behavior of the single-axis rotation type display device when it falls.
  • FIG. 14 is a graph showing the frequency response characteristics of a typical rotary display device having a single-axis support structure.
  • 15 is a graph showing a frequency response characteristic of a rotary display device according to an embodiment of the present invention.
  • an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on the other element or there may be intermediate elements between them. There will be.
  • the display device described herein is a concept including all display devices that display information as a unit pixel or a set of unit pixels. Therefore, it can be applied to parts, not limited to finished products.
  • a panel corresponding to a part of a digital TV is also independently a display device in the present specification.
  • Finished products include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation, Slate PC, Tablet PC, and Ultra. This could include books, digital TVs, and desktop computers.
  • the semiconductor light emitting device mentioned in this specification is a concept including an LED, a micrometer-sized LED, and the like, and may be used interchangeably.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing a rotary display device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 1.
  • FIG. 1 illustrates a cylindrical rotating display device in which at least one panel 310 and 320 disposed along a virtual cylindrical outer circumference is provided with an array of light emitting elements 311 and 321 (see FIG. 3) in the longitudinal direction of each panel. Is shown.
  • Such a rotary display device is largely attached to the fixing part 100 including the motor 110, the rotation part 200 located on the fixing part 100 and rotated by the motor 110, and the rotation part 200. It may include a light source module 300 that includes a light emitting element array 311 that is coupled and installed on the panels 310 and 320, and displays an afterimage by rotation to implement a display.
  • the light source module 300 may include light emitting element arrays 311 and 321 mounted in the longitudinal direction on at least one bar-shaped panel 310 and 320 provided at regular intervals on a cylindrical outer circumferential surface.
  • the light source module 300 may include two panels 310 and 320 on which the light emitting element arrays 311 and 321 are provided. However, this is an example, and the light source module 300 may include one or more panels.
  • individual pixels may be disposed on each of the panels 310 and 320 in the longitudinal direction.
  • a detailed description of driving the light emitting element arrays 311 and 321 provided in the light source module 300 will be omitted.
  • Each of the panels 310 and 320 constituting the light source module 300 may form a printed circuit board (PCB). That is, each of the panels 310 and 320 may include a function of a printed circuit board.
  • the light emitting element arrays 311 and 321 may be arranged in the length direction of the panel by implementing individual unit pixels in each of the panels 310 and 320.
  • the panel on which the light emitting element arrays 311 and 321 are provided may be displayed using an afterimage while rotating.
  • the implementation of the afterimage display will be briefly described below.
  • the light source module 300 may be formed of a plurality of panels 310 and 320, but may be implemented as a single panel provided with an array of light emitting elements. However, when the light source module 300 is implemented with two panels 310 and 320 as in the example of FIG. 1, since a single frame image can be divided and implemented by a plurality of panels, an image of the same frame can be displayed with one panel. When implemented, lower rotational speed rotation is possible.
  • the fixing part 100 may form a frame structure (101, 102, 103). That is, the fixing part 100 may include a lower frame 101, an upper frame 102, and a connection frame 103 connecting the lower frame 101 and the upper frame 102.
  • These frame structures 101, 102, and 103 may provide a space in which the motor 110 can be installed, and a space in which the power supply unit 120, the remote control unit 126, and the like are installed.
  • a weight (not shown) may be installed in the fixing part 100 to reduce the effect of the high-speed rotation of the rotating part 200.
  • the rotating part 200 may constitute a frame structure 201, 202, 203. That is, the rotating part 200 may include a lower frame 201, an upper frame 202, and a connection frame 203 connecting the lower frame 201 and the upper frame 202.
  • the frame structures 201, 202, and 203 may provide a space in which a driving circuit 210 for driving the light emitting element arrays 311 and 321 is installed to implement a display.
  • the drive shaft 111 of the motor 110 may be coupled to the first side of the rotation unit 200.
  • the first side of the rotating part 200 may be a lower frame 201 located under the rotating part 200.
  • the lower side (first side) of the rotating part 200 coupled to the motor 110 is the lower frame 201 will be described as an example.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the drive shaft 111 of the motor 110 may be fixed to the shaft fixing portion 204 formed on the lower frame 201.
  • the center of rotation of the drive shaft 111 and the rotation unit 200 of the motor 110 may be located on the same axis.
  • the lower side of the rotating part 200 may be coupled to the drive shaft 111 of the motor 110.
  • a second side (ie, an upper side) opposite to the first side of the rotation unit 200 may be rotatably coupled to the rotation coupling unit 440. That is, a first side of the rotation unit 200 is coupled to the motor 110 and a second side opposite to the first side may be rotatably coupled to the rotation coupling unit 440 to rotate.
  • the rotating part 200 can be rotated by being supported on both sides of the top and bottom, the rotation center can be stably rotated without shaking. This will be described in detail later.
  • the light source module 300 may be fixed and installed above the upper frame 202 of the rotating part 200.
  • the cover frame 230 forming the second side of the rotating part 200 may be positioned on the panels 310 and 320 constituting the light source module 300.
  • cover frame 230 may be provided with a shaft coupling portion 231 forming an insertion hole coupled to the rotation coupling portion 440.
  • the rotation coupling part 440 may include a rotation shaft 440 inserted into the second side of the rotation part 200, that is, the shaft coupling part 231. That is, the rotation coupling part 440 may be provided in the shape of a rotation shaft.
  • the rotation coupling portion 440 may form an insertion hole shape, and the second side of the rotation portion 200 may be inserted into the insertion hole as a shaft shape. That is, the rotation coupling unit 440 may have a shape of a rotation shaft as long as it can support the second side of the rotation unit 200 so as to be rotatable, or may have an insertion hole shape into which the rotation axis is inserted (see FIG. 12 ).
  • the shaft support part 240 may be coupled between the rotation shaft 440 and the shaft coupling part 231.
  • the shaft support part 240 supports the rotation shaft 440 and the shaft coupling part 231 so that they can be rotated smoothly and rotated relative to each other, and may include, for example, a bearing 241.
  • the shaft support part 240 may further include a buffer material 242 positioned between the bearing 241 and the shaft coupling part 231.
  • the shaft support part 240 including the bearing 241 and the buffer 242 may help the rotation shaft 440 and the shaft coupling part 231 to rotate smoothly without vibration.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing another example of portion B of FIG. 2. Meanwhile, as shown in FIG. 4, the shaft support part 240 may be provided only with the bearing 241. That is, the bearings 241 may be installed in contact with each other between the shaft coupling part 231 and the rotation shaft 440.
  • the panels 310 and 320 of the light source module 300 may be installed in the longitudinal direction between the first side (upper frame) 202 and the second side (cover frame) 230 of the rotating part 200.
  • the first side is coupled to the drive shaft 111 of the motor 110 and the second side is coupled to the rotation coupling unit 440 (rotation shaft), and rotation is supported from both sides to smoothly rotate.
  • the fixing part 100, the rotating part 200, and the casing 400 located outside the light source module 300 may be provided.
  • the casing 400 is an opaque part 410 located outside the fixing part 100, a transparent part 420 located outside of the light source module 300, and a cover located above the transparent part 420 and covering the upper surface. It may include a unit 430.
  • the rotation coupling part 440 may be connected to the casing 400. More specifically, the rotation coupling part 440 may be connected to the cover part 430 of the casing 400.
  • the rotation coupling part 440 may be located at the center side of the cover part 430.
  • the rotation coupling portion 440 may be formed integrally with the cover portion 430, and the rotation coupling portion 440 may stably support one side of the light source module 300 through the casing 440.
  • a transmitting coil 130 for transmitting wireless power may be installed on the upper side of the fixing unit 100, and a receiving coil 220 positioned at a position facing the transmitting coil 130 on the lower side of the rotating unit 200 ) Can be installed.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the front side of the light source module of the present invention
  • FIG. 6 is a perspective view showing the rear side of the light source module of the present invention.
  • the light source module may have the same configuration.
  • one panel 310 constituting the light source module 300 is shown.
  • this panel 310 may be a printed circuit board (PCB).
  • a plurality of light emitting devices 312 may form pixels and are arranged and installed in one direction to form a light emitting device array 311.
  • the light emitting device may use a light emitting diode (LED).
  • a light-emitting element array 311 may be provided in which the light-emitting elements 312 are arranged to form individual pixels in one direction and are linearly installed.
  • a driver 314 for driving the light emitting element 312 may be installed on the rear surface of the panel 310 constituting the light source module.
  • the driving unit 314 since the driving unit 314 is installed on the rear surface of the panel 310, it may not interfere with the light-emitting surface, and the influence on the lighting of the light source (light-emitting element) 312 due to interference, etc. can be minimized, and the minimum area
  • the panel 310 may be configured as a result.
  • the panel 310 having such a narrow area may improve the transparency of the display.
  • the front surface of the panel 310 on which the light emitting element array 311 is installed may be processed in a dark color (eg, black) to improve the contrast ratio and color of the display to maximize the effect of the light source.
  • a dark color eg, black
  • FIG. 7 is an enlarged view of part A of FIG. 5, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a light source module according to the present invention.
  • the individual light emitting devices 312 are installed linearly in one direction (the length direction of the panel).
  • a protection part 313 for protecting the light-emitting element 312 may be positioned outside the light-emitting element 312.
  • the red, green, and blue light emitting devices 312 may form one pixel so that the light emitting device 312 can realize natural colors, and these individual pixels may be installed on the panel 310 in one direction.
  • the light emitting device 312 may be protected by the protection part 313.
  • the driver 314 may be installed on the rear surface of the panel 310 to drive the light emitting element 312 in a pixel unit or a sub-pixel unit.
  • one driving unit 314 may individually drive at least one or more pixels.
  • FIG. 9 is a block diagram of a rotary display device according to the present invention.
  • a driving circuit 210 may be installed in the fixing part 100.
  • the driving circuit 120 may include a power supply.
  • the driving circuit 120 may include a wireless power transmitter 121, a DC-DC converter 122, and a voltage generator 123 that supplies an individual voltage.
  • External power may be supplied to the driving circuit 120 and the motor 110.
  • the fixing unit 100 is provided with a remote control unit (RF module) 126 so that the display may be driven by a signal transmitted from the outside.
  • RF module remote control unit
  • the fixing part 100 may be provided with a means for detecting the rotation of the rotating part 200.
  • Infrared light can be used as a means of detecting such rotation.
  • an infrared emitter 125 may be installed in the fixing unit 100, and an infrared receiver 215 (IR receiver) in the rotating unit 200 at a corresponding position emitted from the infrared emitter 125 Can be installed.
  • the fixing unit 100 may be provided with a control unit 124 that controls the driving circuit 120, the motor 110, the infrared emission unit 125 and the remote control unit 126.
  • the rotating unit 200 includes a wireless power receiver 211 for receiving a signal from the wireless power transmitter 121, a DC-DC converter 212, and a voltage generator (LDO) 213 for supplying an individual voltage. ) Can be included.
  • An image processing unit 216 may be installed in the rotating unit 200 to process an image to be realized through an array of light emitting devices using RGB data of a displayed image.
  • the signal processed by the image processing unit 216 may be transmitted to the driving unit 314 of the light source module to implement an image.
  • the rotating unit 200 includes a control unit 214 that controls the wireless power receiving unit 211, the DC-DC converter 212, the voltage generating unit (LDO) 213, the infrared receiving unit 215, and the image processing unit 216. Can be installed.
  • a control unit 214 that controls the wireless power receiving unit 211, the DC-DC converter 212, the voltage generating unit (LDO) 213, the infrared receiving unit 215, and the image processing unit 216. Can be installed.
  • the image processing unit 216 may generate a signal for controlling light emission of the light source of the light source module based on image data desired to be output.
  • data for light emission of the light source module may be internal or external data.
  • the data stored in the internal (rotating unit) 200 may be image data previously stored in a storage device such as a memory (SD-card) mounted together with the image processing unit 216.
  • the image processing unit 216 may generate a light emission control signal based on such internal data.
  • the image processing unit 216 may transmit a signal for controlling the image data of a specific frame displayed by each of the light emitting element arrays 311 and 321 to be delayed and displayed to the driving unit 314.
  • the image processing unit 216 may transmit a signal for controlling each of the light emitting element arrays 311 and 321 to be sequentially driven to the driving unit 314.
  • the image processing unit 216 may receive image data from the fixing unit 100.
  • external data may be output through an optical data transmission device based on the same principle as a photo coupler, and an RF data transmission device such as Bluetooth and Wi-Fi.
  • a means for detecting the rotation of the rotating unit 200 may be provided. That is, as a means for recognizing the position (speed) for rotation, such as the absolute position and relative position for rotation, in order to output light source data suitable for each rotation position (speed) when the rotation unit 200 rotates, the infrared emission unit 125 and an infrared receiver 215 may be provided. Meanwhile, the same function can be implemented through an encoder, a resolver, and a Hall sensor.
  • the data required for driving the display can be optically transmitted at low cost by using the principle of a photo coupler. That is, if the light-emitting element and the light-receiving element are positioned on the fixing part 100 and the rotating part 200, even when the rotating part 200 rotates, data can be received without interruption.
  • the infrared emitter 125 and the infrared receiver 215 described above may be used for such data transmission.
  • WPT wireless power transfer
  • Wireless power transmission can supply power without connecting wires by using the resonance phenomenon of the coil.
  • the wireless power transmitter 121 converts power into an RF signal of a specific frequency, and a magnetic field generated by a current flowing through the transmission coil 130 may generate an induced current in the reception coil 220.
  • the natural frequency of the coil and the transmission frequency that actually transmits energy may be different (magnetic induction method).
  • the resonant frequencies of the transmitting coil 130 and the receiving coil 220 may be the same (self-resonant method).
  • the wireless power receiving unit 211 may convert an RF signal input from the receiving coil 220 into DC and transmit the required power to the load.
  • 10 is an external perspective view showing a rotary display device according to a second embodiment of the present invention.
  • 11 is a cross-sectional view showing a rotary display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a cylindrical rotating display device in which at least one panel 310 and 320 disposed along a virtual cylindrical outer circumferential surface is provided with light emitting element arrays 311 and 321 (see FIG. 3) in the longitudinal direction of each panel. Is shown.
  • Such a rotary display device is largely attached to the fixing part 100 including the motor 110, the rotation part 200 located on the fixing part 100 and rotated by the motor 110, and the rotation part 200. It may include a light source module 300 that includes a light emitting element array 311 that is coupled and installed on the panels 310 and 320, and displays an afterimage by rotation to implement a display.
  • the fixing part 100, the rotating part 200, and the casing 400 located outside the light source module 300 may be provided.
  • the casing 400 is an opaque part 411 located outside the fixing part 100, a transparent part 421 located outside the light source module 300, and a cover located above the transparent part 421 and covering the upper surface. It may include a part 431.
  • the light source module 300 is a light emitting device array 311, 321 mounted in the longitudinal direction on at least one bar-shaped panel 310, 320 provided at regular intervals on a cylindrical outer circumferential surface. It may include.
  • individual pixels may be disposed on each of the panels 310 and 320 in the longitudinal direction.
  • a detailed description of driving the light emitting element arrays 311 and 321 provided in the light source module 300 will be omitted.
  • the fixing part 100 may form a frame structure (101, 102, 103). That is, the fixing part 100 may include a lower frame 101, an upper frame 102, and a connection frame 103 connecting the lower frame 101 and the upper frame 102.
  • These frame structures 101, 102, and 103 may provide a space in which the motor 110 can be installed, and a space in which the power supply unit 120, the remote control unit 126, and the like are installed.
  • the rotating part 200 may constitute a frame structure 201, 202, 203. That is, the rotating part 200 may include a lower frame 201, an upper frame 202, and a connection frame 203 connecting the lower frame 201 and the upper frame 202.
  • the frame structures 201, 202, and 203 may provide a space in which a driving circuit 210 for driving the light emitting element arrays 311 and 321 is installed to implement a display.
  • the drive shaft 111 of the motor 110 may be coupled to the first side of the rotation unit 200.
  • the first side of the rotating part 200 may be a lower frame 201 located under the rotating part 200.
  • the lower side (first side) of the rotating part 200 coupled to the motor 110 is the lower frame 201 will be described as an example.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the drive shaft 111 of the motor 110 may be fixed to the shaft fixing portion 204 formed on the lower frame 201.
  • the driving shaft of the motor 110 and the center of rotation of the rotating part 200 may be located on the same axis.
  • the lower side of the rotating part 200 may be coupled to the drive shaft 111 of the motor 110.
  • a second side (ie, an upper side) opposite to the first side of the rotation unit 200 may be rotatably coupled to the rotation coupling unit 441. That is, a first side of the rotation unit 200 is coupled to the motor 110 and a second side opposite to the first side may be rotatably coupled to the rotation coupling unit 441 to rotate.
  • the rotation coupling part 441 may be connected to the fixing part 100. More specifically, the rotation coupling portion 441 may be coupled to the vertical frames 140 and 150 connected to the fixing portion 100. A hole 162 may be formed inside the rotational coupling part 441. These holes 162 can reduce the weight and improve the assembling property.
  • the fixing part 100 includes frame structures 101, 102 and 103, and the vertical frames 140 and 150 may be coupled to the frame structures 101, 102 and 103.
  • the vertical frames 140 and 150 may be connected to ends of the lower frame 101 and the upper frame 102.
  • the rotation coupling part 441 may be formed to have a shape of a rotation shaft in the inner direction of the cover part 431.
  • the cover part 431 may be connected to the fixing part 100 through the vertical frames 140 and 150.
  • the rotation coupling part 441 may be located at the center side of the cover part 431.
  • This rotation coupling part 441 may be formed integrally with the cover part 431, and this rotation coupling part 441 may stably support one side of the light source module 300 through the vertical frames 140 and 150. I can.
  • the rotating part 200 can be rotated by being supported on both sides of the top and bottom, the rotation center can be stably rotated without shaking.
  • the light source module 300 may be fixed and installed above the upper frame 202 of the rotating part 200.
  • the cover frame 230 forming the second side of the rotating part 200 may be positioned on the panels 310 and 320 constituting the light source module 300.
  • the cover frame 230 may be provided with a shaft coupling portion 232 forming an insertion hole coupled to the rotation coupling portion 441.
  • the rotation coupling part 441 may include a rotation shaft 441 inserted into the second side of the rotation part 200, that is, the shaft coupling part 232. That is, the rotation coupling part 441 may be provided in the shape of a rotation shaft.
  • the shaft shape 233 is formed to protrude upward on the cover frame 234 forming the second side of the rotating part 200, and this shaft is formed on the cover part 431.
  • An insertion hole 433 into which the shape 233 is inserted may be formed.
  • the shaft support part 240 may be coupled between the shaft shape 233 and the insertion hole 433.
  • the shaft support part 240 supports the shaft shape 233 and the insertion hole 433 so that the shaft shape 233 and the insertion hole 433 are smoothly rotatably coupled to each other so that they can rotate relative to each other, and may include, for example, a bearing 241.
  • the shaft support part 240 may further include a buffer material (see FIG. 3) in addition to the bearing 241.
  • the shaft support part 240 including the bearing 241 may help the rotation shaft 440 and the shaft coupling part 232 to rotate smoothly without vibration.
  • the panels 310 and 320 of the light source module 300 may be installed in the longitudinal direction between the first side (upper frame) 202 and the second side (cover frame) 230 of the rotating part 200.
  • the first side is coupled to the drive shaft 111 of the motor 110 and the second side is coupled to the rotation coupling portion 441 (rotation shaft), and rotation is supported from both sides to smoothly rotate.
  • the lower side of the light source module is connected to the drive shaft of the motor to rotate. Since the stiffness of the rotating shaft is low during rotation while supported by such a single shaft, vibration occurs due to insufficient stiffness during high-speed rotation, which leads to a problem of screen shaking.
  • the rotary display device can be applied as an application product such as artificial intelligence speaker including image display device, small display device, etc.
  • an application product such as artificial intelligence speaker including image display device, small display device, etc.
  • external force such as drop or impact is applied due to lack of axial rigidity. Shaft deformation or product damage may occur.
  • 13 is a simulation diagram showing the behavior of the single-axis rotating display device when it falls.
  • the portion D of FIG. 13, where the stress is mainly concentrated indicates the cover frame 230 of the rotating part 200, and the part E indicates the upper frame 202 of the rotating part 200.
  • the H portion represents a portion of the drive shaft 111 of the motor 110.
  • a rotation type display device using an afterimage displays one image per rotation, and when the rotation speed is slow, screen flicker such as flicker occurs. For example, if 60Hz video output is required, 3600rpm rotation speed is required as a standard for applying one light source module (panel).
  • the number of light source modules (panels) can be increased, but when the number of light source modules increases, see-through decreases and cost increases, so it is necessary to select an appropriate quantity and rotation speed of the light source modules. .
  • the motor-powered rotating device selects the operating speed by avoiding the dangerous speed, and in general, the operating speed is designed to deviate from ⁇ 25% of the dangerous speed. do.
  • the dangerous speed can be obtained through measurement of the natural frequency of the system or can be calculated through a simulation such as finite element analysis.
  • the natural frequency is a unique value determined by the moment of inertia and the stiffness of the structure, and can be increased by using lightweight and high rigid materials.
  • the first natural frequency is It occurs at 30Hz, and it can be seen that it is a mode that tilts and rotates.
  • the light source module rotates inclined due to excitation force such as eccentricity, and at this time, the quality of the product may be significantly deteriorated due to vibration, noise, and image tremor.
  • the natural frequency may be increased by increasing the stiffness of the shaft system.
  • FIG. 14 is a graph showing the frequency response characteristics of a typical rotary display device having a single-axis support structure. Further, FIG. 15 is a graph showing frequency response characteristics of a rotary display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the first natural frequency appears at 30 Hz (G1).
  • the second natural frequency appears around 45 Hz.
  • the rotation frequency becomes 30 Hz.
  • the rotation frequency is 22.5Hz.
  • the primary natural frequency overlaps or becomes similar to the rotation frequency range of the rotary display device, and accordingly, vibration and noise may be multiplied by a resonance phenomenon. Therefore, the quality of the product may be significantly deteriorated due to the occurrence of image tremor.
  • the first natural frequency appears at 91 Hz (G2).
  • the second natural frequency appears around 110 Hz.
  • the natural frequency can be increased more than twice to 60Hz or more when changing from the single-axis support structure of the rotating display device to the support structure at both ends of the present invention.
  • a rotational display device using a light emitting diode (LED) which is a semiconductor light emitting device.
  • LED light emitting diode

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 반도체 발광 소자인 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 있어서, 모터를 포함하는 고정부; 상기 고정부 상에 위치하고 상기 모터에 제1 측이 결합되고 상기 제1 측의 반대측인 제2 측은 회전결합부에 회동 가능하게 결합되어 회전하는 회전부; 및 상기 회전부에 설치되고 가상의 원통형의 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널 및 상기 각 패널 상에 개별 화소들이 길이 방향으로 배치되는 발광 소자 어레이를 포함하는 광원 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

반도체 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치 관련 기술 분야에 적용 가능하며, 예를 들어 반도체 발광 소자인 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 디스플레이 기술 분야에서 박형, 플렉서블 등의 우수한 특성을 가지는 디스플레이 장치가 개발되고 있다. 이에 반해, 현재 상용화된 주요 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 OLED(Organic Light Emitting Diodes)로 대표되고 있다.
그러나, LCD의 경우에 빠르지 않은 반응 시간과, 플렉서블의 구현이 어렵다는 문제점이 있고, OLED의 경우에 수명이 짧고, 양산 수율이 좋지 않다는 문제점이 있다.
한편, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 것으로 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다. 따라서, 상기 반도체 발광 소자를 이용하여 디스플레이를 구현하여, 전술한 문제점을 해결하는 방안이 제시될 수 있다. 이러한 반도체 발광 소자는 필라멘트 기반의 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전력 소모, 우수한 초기 구동 특성, 및 높은 진동 저항 등의 다양한 장점을 가진다.
한편, 이러한 발광 소자를 1차원적으로 배열한 발광 모듈을 회전시키는 동시에 각도에 따라 고속으로 구동시키면 인간의 잔상 효과에 의해 각종 문자나 그래픽은 물론 동영상까지 재생될 수 있다.
보통, 초당 24장 이상의 정지 영상을 연속적으로 관찰하게 될 때 시청자는 동영상으로 인식하게 되는데, 기존의 CRT, LCD, PDP 등과 같은 영상 표시 장치의 경우, 초당 30 내지 60 프레임의 정지 영상을 표출하여 시청자로 하여금 동영상으로 인식할 수 있도록 구비된다. 이때 초당 더 많은 정지 영상을 연속적으로 관찰할 경우 관찰자는 더 부드러운 영상 감을 느낄 수 있으며, 초당 표출되는 정지 영상의 수가 작아질수록 영상이 매끄럽게 표현되기 어려워지게 된다.
통상의 회전형 디스플레이 장치의 구조는 광원 모듈의 하측이 모터의 구동축과 연결되어 회전하게 된다. 이러한 단일 축으로 지지된 상태에서 회전시 회전축의 강성이 낮기 때문에 고속 회전시 강성 부족으로 진동이 발생하게 되고, 이는 화면 떨림의 문제로 이어지게 된다.
회전형 디스플레이 장치는 영상표시 장치를 포함한 인공지능 스피커, 소형 디스플레이 장치 등의 응용 제품으로 적용 가능한데, 이러한 통상의 단일 축 지지구조의 경우, 축 강성이 부족하여 낙하, 충격 등의 외부 힘이 가해지면 축 변형 또는 제품 파손의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 잔상을 이용하는 회전형 디스플레이 장치는 일 회전시마다 한 장의 영상을 표시하게 되고, 회전속도가 느리게 되면 플리커(Flicker)와 같은 화면 깜빡거림이 발생한다. 예를 들어 60Hz 영상 출력이 필요하다면 1개의 광원 모듈(패널) 적용기준으로 3600 rpm의 회전수가 필요하게 된다.
회전수를 낮추기 위해서는 광원 모듈(패널) 수량을 증가시킬 수 있으나, 광원 모듈 수량 증가시 투명도(See-through) 감소 및 비용 증가가 발생하기 때문에 광원 모듈의 적정 수량 및 회전 속도의 선정이 필요하게 된다.
모터를 동력으로 하는 회전기기는 진동, 소음 감소 및 기기의 수명 확보를 위하여, 위험속도를 회피하여 동작 속도를 선정하게 되고, 일반적으로 동작속도는 위험 속도의 ±25%를 벗어나도록 설계를 진행하게 된다.
여기서 위험속도란 시스템이 가지는 고유진동수로 측정을 통하여 얻어내거나 유한요소 해석과 같은 시뮬레이션(simulation)을 통하여 계산할 수 있다. 회전체에서 고유진동수는 관성모멘트(moment of inertia) 및 구조물의 강성(stiffness)에 의하여 결정되는 고유한 값이다.
두 개의 패널을 포함하는 광원 모듈로 구성된 단일 축 지지 구조(즉, 회전부가 모터의 구동축으로만 연결)의 회전형 디스플레이 장치에 대한 진동 시뮬레이션을 분석한 결과, 1차 고유진동수는 30Hz에서 발생하며 기울어지며 선회 운동을 하는 모드임을 알 수 있다.
즉, 회전속도 1800rpm 근처에서는 편심 등의 가진력에 의하여 광원 모듈이 기울어진 회전을 하게 되고, 이는 실제 회전형 디스플레이의 회전속도에 유사한 속도이다.
이때 진동 및 소음, 영상 떨림이 발생하게 되고, 이로 인하여 제품의 품질은 현저히 저하될 수 있다.
따라서, 이러한 진동 및 소음 등의 현상을 해결하기 위한 방안이 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 회전형 디스플레이 장치의 진동 및 소음의 발생을 감소시킬 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 회전 고유 진동수와 디스플레이의 회전속도에 의한 진동수의 차이를 크게 할 수 있는 반도체 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 경량 및 고 강성 재료를 사용하는 등의 변경 없이, 회전부의 회전을 안정적으로 지지하여 회전부를 적정 속도로 회전 가능하게 하는 반도체 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 있어서, 모터를 포함하는 고정부; 상기 고정부 상에 위치하고 상기 모터에 제1 측이 결합되고 상기 제1 측의 반대측인 제2 측은 회전결합부에 회동 가능하게 결합되어 회전하는 회전부; 및 상기 회전부에 설치되고 가상의 원통형의 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널 및 상기 각 패널 상에 개별 화소들이 길이 방향으로 배치되는 발광 소자 어레이를 포함하는 광원 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 고정부, 상기 회전부 및 상기 광원 모듈의 외측에 위치하는 케이싱을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전결합부는 상기 케이싱에 연결될 수 있다.
또한, 상기 케이싱은, 상기 고정부 외측에 위치하는 불투명부; 상기 광원 모듈의 외측에 위치하는 투명부; 및 상기 투명부 상측에 위치하는 덮개부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전결합부는 상기 덮개부의 중앙측에 위치할 수 있다.
또한, 상기 회전결합부는, 상기 회전부의 제2 측에 삽입되는 회전축을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전부의 제2 측은 상기 회전축이 삽입되는 축 결합부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전축과 상기 축 결합부 사이에는 축 지지부가 결합될 수 있다. 이러한 축 지지부는 베어링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원 모듈의 패널은 상기 회전부의 제1 측과 제2 측 사이에 길이 방향으로 설치될 수 있다.
또한, 상기 회전결합부는 상기 고정부에 연결될 수 있다.
또한, 상기 회전결합부는 상기 고정부에 연결되는 수직 프레임에 결합될 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 프레임 구조를 포함하고, 상기 수직 프레임은 상기 프레임 구조에 결합될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 있어서, 모터를 포함하는 고정부; 상기 고정부 상에 위치하고 상기 모터에 제1 측이 고정 결합되고 상기 제1 측의 반대측인 제2 측에는 축 결합부가 구비되어 상기 모터의 구동에 의하여 회전하는 회전부; 상기 회전부에 설치되고 가상의 원통형의 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널 및 상기 각 패널 상에 개별 화소들이 길이 방향으로 배치되는 발광 소자 어레이를 포함하는 광원 모듈; 및 상기 축 결합부에 결합되어 상기 회전부의 회전운동을 지지하는 회전결합부를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명에 의하면, 회전 디스플레이 장치의 단일 축 지지구조에서 본 발명과 같은 양단 지지 구조로 변경시 고유 진동수는 60Hz 이상으로 2배 이상증가할 수 있음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 1차 고유 진동수가 회전형 디스플레이 장치의 회전 주파수 영역과 멀어지므로 진동 및 소음이 크게 감소할 수 있다.
따라서, 경량 및 고 강성 재료를 사용하는 등의 변경 없이, 회전부의 회전을 안정적으로 지지하여 회전부를 적정 속도로 회전 가능하고, 이에 따라 광원 모듈의 진동, 소음 및 영상 떨림 현상 등을 방지할 수 있다.
나아가, 본 발명은 여기에서 언급하지 않은 추가적인 기술적 효과들도 있으며, 이러한 효과들을 당업자는 명세서 및 도면의 전취지를 통해 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 C - C 선 단면도이다.
도 3은 도 2의 B 부분의 일례를 나타내는 확대도이다.
도 4는 도 2의 B 부분의 다른 예를 나타내는 확대도이다.
도 5는 본 발명의 광원 모듈의 전면을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 광원 모듈의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 5의 A 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 광원 모듈의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 회전형 디스플레이 장치의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치의 회전부의 제2 측의 결합의 다른 예를 나타내는 확대도이다.
도 13은 단일 축 회전형 디스플레이 장치의 낙하시 거동을 나타내는 시뮬레이션도이다.
도 14는 통상의 단일 축 지지구조를 가지는 회전형 디스플레이 장치의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
나아가, 설명의 편의를 위해 각각의 도면에 대해 설명하고 있으나, 당업자가 적어도 2개 이상의 도면을 결합하여 다른 실시예를 구현하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 설명되는 디스플레이 장치는 단위 화소 또는 단위 화소의 집합으로 정보를 표시하는 모든 디스플레이 장치를 포함하는 개념이다. 따라서 완성품에 한정하지 않고 부품에도 적용될 수 있다. 예를 들어 디지털 TV의 일 부품에 해당하는 패널도 독자적으로 본 명세서 상의 디스플레이 장치에 해당한다. 완성품으로는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 피씨(Slate PC), Tablet PC, Ultra Book, 디지털 TV, 데스크 탑 컴퓨터 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 추후 개발되는 새로운 제품 형태이라도, 디스플레이가 가능한 장치에는 적용될 수도 있음을 본 기술 분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
또한, 당해 명세서에서 언급된 반도체 발광 소자는 LED, 마이크로미터 단위 크기의 LED 등을 포함하는 개념이며, 혼용되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치를 나타내는 외관 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 C - C 선 단면도이다.
도 1은 가상의 원통형 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널(310, 320)에 각각 발광 소자 어레이(311, 321; 도 3 참조)가 각 패널의 길이 방향으로 구비되는 원통형의 회전형 디스플레이 장치를 도시하고 있다.
이러한 회전형 디스플레이 장치는, 크게, 모터(110)를 포함하는 고정부(100), 이 고정부(100) 상에 위치하고 모터(110)에 의하여 회전하는 회전부(200), 그리고 회전부(200)에 결합되고 패널(310, 320)에 설치된 발광 소자 어레이(311)를 포함하며 회전에 의하여 잔상을 표시하여 디스플레이를 구현하는 광원 모듈(300)을 포함할 수 있다.
이때, 광원 모듈(300)은 원통형의 외주면에 일정 간격으로 구비되는 적어도 하나 이상의 막대 형상의 패널(310, 320)에 길이 방향으로 실장된 발광 소자 어레이(311, 321)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에서, 광원 모듈(300)은 발광 소자 어레이(311, 321)가 구비되는 두 개의 패널(310, 320)을 포함할 수 있다. 그러나 이는 하나의 예로서, 광원 모듈(300)은 하나 또는 그 이상의 패널을 포함할 수 있다.
이러한 발광 소자 어레이(311)에는 각 패널(310, 320) 상에 개별 화소(Pixel)들이 길이 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 광원 모듈(300)에 구비되는 발광 소자 어레이(311, 321)의 구동에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
광원 모듈(300)을 구성하는 각 패널(310, 320)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)을 이룰 수 있다. 즉, 각 패널(310, 320)은 인쇄 회로 기판의 기능을 포함할 수 있다. 이러한 각 패널(310, 320)에 발광 소자 어레이(311, 321)가 개별 단위 화소를 구현하여 패널의 길이 방향으로 배열될 수 있다.
이러한 발광 소자 어레이(311, 321)가 구비된 패널은 회전하면서 잔상을 이용하여 디스플레이가 구현될 수 있다. 잔상 디스플레이의 구현에 대해서는 이하 간략히 후술한다.
위에서 언급한 바와 같이, 광원 모듈(300)은 다수의 패널(310, 320)들로 이루어질 수 있으나, 발광 소자 어레이가 구비된 하나의 패널로도 구현 가능하다. 다만, 광원 모듈(300)이 도 1의 예와 같이 두 개의 패널(310, 320)로 구현되는 경우에는 하나의 프레임 영상을 다수의 패널이 분할하여 구현할 수 있으므로 하나의 패널로 동일한 프레임의 영상을 구현할 때 보다 낮은 회전 속도 회전이 가능하다.
한편, 고정부(100)는 프레임 구조(101, 102, 103)를 이룰 수 있다. 즉, 고정부(100)는 하부 프레임(101), 상부 프레임(102) 및 이들 하부 프레임(101)과 상부 프레임(102)을 연결하는 연결 프레임(103)을 포함할 수 있다.
이러한 프레임 구조(101, 102, 103)는 모터(110)가 설치될 수 있는 공간을 제공하고, 전력 공급부(120), 리모컨부(126) 등이 설치되는 공간을 제공할 수 있다.
또한, 고정부(100)에는 회전부(200)의 고속 회전에 의한 영향을 줄이기 위하여 무게추(도시되지 않음)가 설치될 수 있다.
마찬가지로, 회전부(200)는 프레임 구조(201, 202, 203)를 이룰 수 있다. 즉, 회전부(200)는 하부 프레임(201), 상부 프레임(202) 및 이들 하부 프레임(201)과 상부 프레임(202)을 연결하는 연결 프레임(203)을 포함할 수 있다.
이러한 프레임 구조(201, 202, 203)는 디스플레이를 구현하기 위하여 발광 소자 어레이(311, 321)를 구동하는 구동 회로(210)가 설치되는 공간을 제공할 수 있다.
이때, 모터(110)의 구동축(111)은 회전부(200)의 제1 측에 결합될 수 있다. 여기서, 회전부(200)의 제1 측은 회전부(200)의 하측에 위치하는 하부 프레임(201) 일 수 있다. 이하, 모터(110)와 결합되는 회전부(200)의 하측(제1 측)은 하부 프레임(201)인 경우를 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
보다 구체적으로, 모터(110)의 구동축(111)은 하부 프레임(201)에 형성된 축 고정부(204)와 고정될 수 있다. 이와 같이, 모터(110)의 구동축(111)과 회전부(200)의 회전의 중심은 동일 축 상에 위치할 수 있다. 이와 같이, 회전부(200)의 하측은 모터(110)의 구동축(111)과 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 회전부(200)의 제1 측과 반대측인 제2 측(즉, 상측)은 회전결합부(440)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 회전부(200)는 모터(110)에 제1 측이 결합되고 이 제1 측의 반대 측인 제2 측은 회전결합부(440)에 회동 가능하게 결합되어 회전할 수 있다.
이와 같이, 회전부(200)는 상하 양측에서 지지되어 회전할 수 있으므로 회전 중심이 요동하지 않고 안정적으로 회전할 수 있다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.
회전부(200)의 상부 프레임(202)의 상측에는 광원 모듈(300)이 고정되어 설치될 수 있다.
이 광원 모듈(300)을 이루는 패널(310, 320) 상에는 회전부(200)의 제2 측을 이루는 커버 프레임(230)이 위치할 수 있다.
도 3은 도 2의 B 부분의 일례를 나타내는 확대도이다. 도 2와 도 3을 함께 참조하면, 커버 프레임(230)에는 회전결합부(440)과 결합되는 삽입홀을 형성하는 축 결합부(231)가 구비될 수 있다.
이때, 회전결합부(440)는, 회전부(200)의 제2 측, 즉, 축 결합부(231)에 삽입되는 회전축(440)을 포함할 수 있다. 즉, 회전결합부(440)는 회전축 형상으로 구비될 수 있다.
한편, 이와 반대로, 회전결합부(440)는 삽입홀 형상을 이루고 회전부(200)의 제2 측이 축 형상으로서 이 삽입홀에 삽입될 수도 있다. 즉, 회전결합부(440)는 회전부(200)의 제2 측을 회동 가능하게 지지할 수 있는 것이라면 회전축 형상을 가질 수도 있고 또는 회전축이 삽입되는 삽입홀 형상을 가질 수도 있다(도 12 참조).
회전축(440)과 축 결합부(231) 사이에는 축 지지부(240)가 결합될 수 있다. 이러한 축 지지부(240)는 회전축(440)과 축 결합부(231)가 원활히 회동 가능하게 결합되어 서로 상대회전 할 수 있도록 지지하는 것으로서, 일례로, 베어링(241)을 포함할 수 있다.
또한, 이러한 축 지지부(240)는 베어링(241)과 축 결합부(231) 사이에 위치하는 완충재(242)를 더 포함할 수 있다.
이러한 베어링(241) 및 완충재(242)를 포함하는 축 지지부(240)는 회전축(440)과 축 결합부(231)가 진동 없이 원활히 회전할 수 있도록 도울 수 있다.
도 4는 도 2의 B 부분의 다른 예를 나타내는 확대도이다. 한편, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 축 지지부(240)는 베어링(241)만으로 구비될 수도 있다. 즉, 축 결합부(231)와 회전축(440) 사이에 베어링(241)이 서로 접촉하여 설치될 수 있다.
이와 같이, 광원 모듈(300)의 패널(310, 320)은 회전부(200)의 제1 측(상부 프레임; 202)과 제2 측(커버 프레임; 230) 사이에 길이 방향으로 설치될 수 있다. 이때, 제1 측은 모터(110)의 구동축(111)에 결합되고 제2 측은 회전결합부(440; 회전축)에 결합되어, 양측에서 회전이 지지되어 원활하게 회전할 수 있는 것이다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 고정부(100), 회전부(200) 및 광원 모듈(300)의 외측에 위치하는 케이싱(400)이 구비될 수 있다.
이때, 케이싱(400)은 고정부(100) 외측에 위치하는 불투명부(410), 광원 모듈(300)의 외측에 위치하는 투명부(420) 및 투명부(420) 상측에 위치하고 상면을 덮는 덮개부(430)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성에서 회전결합부(440)은 케이싱(400)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 회전결합부(440)는 케이싱(400)의 덮개부(430)에 연결될 수 있다.
즉, 회전결합부(440)는 덮개부(430)의 중앙측에 위치할 수 있다. 이러한 회전결합부(440)는 덮개부(430)와 일체로 형성될 수 있고, 이러한 회전결합부(440)는 케이싱(440)을 통하여 광원 모듈(300)의 일측을 안정적으로 지지할 수 있다.
한편, 이러한 고정부(100)와 회전부(200) 사이에는 무선 전력 전송 방식으로 전력이 전달될 수 있다. 이를 위하여, 고정부(100)의 상측에는 무선 전력을 전송하는 전송 코일(130)이 설치될 수 있고, 회전부(200)의 하측에는 전송 코일(130)과 마주보는 위치에 위치하는 수신 코일(220)이 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 광원 모듈의 전면을 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 광원 모듈의 후면을 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6은 제1 실시예의 제1 패널(310)을 예로 설명하나, 다른 패널(320)에도 동일하게 적용될 수 있으며, 또한, 뒤에서 설명하는 제2 실시예의 패널(310, 320))에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 제1 실시예 및 제2 실시예에서 광원 모듈은 동일한 구성을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 광원 모듈(300)을 이루는 하나의 패널(310)을 도시하고 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 패널(310)은 인쇄 회로 기판(PCB)일 수 있다. 이러한 패널(310) 상에는 다수의 발광 소자(312; 도 7 참조)가 화소를 이루어 일 방향으로 배열되어 설치되어 발광 소자 어레이(311)를 이룰 수 있다. 여기서, 발광 소자는 발광 다이오드(Light emitting diode; LED)를 이용할 수 있다.
즉, 하나의 패널(310) 상에는 일 방향으로 발광 소자(312)가 개별 화소를 이루면서 배열되어 선형으로 설치되는 발광 소자 어레이(311)가 구비될 수 있다.
도 6은 패널(310)의 후면을 나타내고 있다. 이러한 광원 모듈을 이루는 패널(310)의 후면에는 발광 소자(312)를 구동하기 위한 구동부(Driver; 314)가 설치될 수 있다.
이와 같이, 구동부(314)는 패널(310)의 후면에 설치되므로 발광 면을 방해하지 않을 수 있고, 간섭 등에 의하여 광원(발광 소자; 312)의 점등에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 최소한의 면적으로 패널(310)을 구성할 수 있다. 이러한 좁은 면적의 패널(310)은 디스플레이의 투명도를 향상시킬 수 있다.
한편, 발광 소자 어레이(311)가 설치되는 패널(310)의 전면은 디스플레이의 명암비, 색감 등의 향상을 위하며 어두운 색상(예를 들어, 검정)으로 처리하여 광원의 효과를 극대화할 수 있다.
도 7은 도 5의 A 부분 확대도이고, 도 8은 본 발명의 광원 모듈의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 개별 발광 소자(312)가 일 방향(패널의 길이 방향)으로 선형으로 설치되는 것을 알 수 있다. 이때, 발광 소자(312)의 외측에는 발광 소자(312)의 보호를 위한 보호부(313)가 위치할 수 있다.
이러한 발광 소자(312)는 천연 색상을 구현할 수 있도록 적색, 녹색 및 청색 발광 소자(312)가 하나의 화소를 이루고, 이들 개별 화소가 패널(310) 상에 일 방향으로 설치될 수 있다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(312)는 보호부(313)에 의하여 보호될 수 있다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 구동부(314)는 패널(310)의 후면에 설치되어 화소 단위 또는 서브 화소 단위로 발광 소자(312)를 구동할 수 있다. 이때, 하나의 구동부(314)는 적어도 하나 이상의 화소를 개별적으로 구동할 수 있다.
도 9는 본 발명의 회전형 디스플레이 장치의 블록도이다.
이하, 도 9를 참조하여 회전형 디스플레이 장치의 구동을 위한 구성을 간략히 설명한다. 이러한 구성은 위에서 설명한 제1 실시예를 중심으로 설명하나, 제2 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
먼저, 고정부(100)에는 구동 회로(210)가 설치될 수 있다. 이러한 구동 회로(120)는 전원 공급부(Power supply)를 포함할 수 있다. 구동회로(120)는 무선 전력 전송부(Wireless power transmitter; 121), DC-DC 컨버터(122) 및 개별 전압을 공급하는 전압 생성부(123)를 포함할 수 있다.
외부 전력은 이러한 구동 회로(120)와 모터(110)에 공급될 수 있다.
또한, 고정부(100)에는 리모컨부(RF module; 126)가 구비되어 외부로부터 전송되는 신호에 의하여 디스플레이가 구동될 수 있다.
한편, 고정부(100)에는 회전부(200)의 회전을 감지하기 위한 수단이 구비될 수 있다. 이러한 회전을 감지하는 수단으로서 적외선을 이용할 수 있다. 이에 따라, 고정부(100)에는 적외선 방출부(IR emitter; 125)가 설치될 수 있고, 이러한 적외선 방출부(125)에서 방출되는 해당 위치의 회전부(200)에는 적외선 수신부(215; IR receiver)가 설치될 수 있다.
또한, 고정부(100)에는 이러한 구동회로(120), 모터(110), 적외선 방출부(125) 및 리모컨부(126)를 제어하는 제어부(124)가 구비될 수 있다.
한편, 회전부(200)에는 무선 전력 전송부(121)의 신호를 수신하는 무선 전력 수신부(Wireless power receiver; 211), DC-DC 컨버터(212) 및 개별 전압을 공급하는 전압 생성부(LDO; 213)를 포함할 수 있다.
회전부(200)에는 디스플레이되는 영상의 RGB 데이터를 이용하여 발광 소자 어레이를 통하여 영상을 구현할 수 있도록 처리하는 영상처리부(216)가 설치될 수 있다. 영상처리부(216)에서 처리된 신호는 광원 모듈의 구동부(314)로 전달되어 영상이 구현될 수 있다.
또한, 회전부(200)에는 이러한 무선 전력 수신부(211), DC-DC 컨버터(212), 전압 생성부(LDO; 213), 적외선 수신부(215), 영상처리부(216)를 제어하는 제어부(214)가 설치될 수 있다.
이러한 영상처리부(216)는 출력을 원하는 영상 데이터를 바탕으로 광원 모듈의 광원의 발광을 제어하는 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 광원 모듈의 발광을 위한 데이터는 내부 또는 외부의 데이터일 수 있다.
내부(회전부; 200)에 저장된 데이터는 영상처리부(216)에 함께 실장된 메모리(SD-card) 등과 같은 저장장치에 미리 저장된 영상 데이터일 수 있다. 영상처리부(216)는 이러한 내부 데이터를 바탕으로 발광 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
영상처리부(216)는, 각각의 발광 소자 어레이(311, 321)에서 표시되는 특정 프레임의 영상 데이터를 지연 표시하도록 제어하는 신호를 구동부(314)에 전달할 수 있다.
또한, 영상처리부(216)는, 각각의 발광 소자 어레이(311, 321)가 순차적으로 구동되도록 제어하는 신호를 구동부(314)에 전달할 수 있다.
한편, 영상처리부(216)는 고정부(100)로부터 영상 데이터를 전달받을 수 있다. 이때, 포토 커플러 등과 같은 원리의 광학식 데이터 전송 장치, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi) 등과 같은 RF 방식의 데이터 전송 장치를 통하여 외부의 데이터를 출력할 수 있다.
이때, 위에서 언급한 바와 같이, 회전부(200)의 회전을 감지하기 위한 수단이 구비될 수 있다. 즉, 회전부(200)의 회전시 각 회전 위치(속도)에 맞는 광원 데이터를 출력하기 위하여 회전에 대한 절대 위치 및 상대 위치 등 회전에 대한 위치(속도)를 인지할 수 있는 수단으로서, 적외선 방출부(125) 및 적외선 수신부(215)가 구비될 수 있다. 한편, 엔코더, 리졸버, 홀 센서를 통하여 동일한 기능을 구현할 수 있다.
한편, 디스플레이 구동에 필요한 데이터는 포토 커플러(Photo coupler)의 원리를 이용하여 광학적으로 저비용으로 신호를 전달할 수 있다. 즉, 고정부(100)와 회전부(200)에 발광 소자 및 수광 소자를 위치시키면 회전부(200)가 회전하는 경우에도 끊김 없이 데이터의 수신이 가능할 수 있다. 이때, 이러한 데이터 전송을 위하여 위에서 설명한 적외선 방출부(125) 및 적외선 수신부(215)가 이용될 수도 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 무선 전력 전송(wireless power transfer, WPT)을 이용하여 고정부(100)와 회전부(200) 사이에 전력을 전송할 수 있다.
무선 전력 전송은 코일의 공진 현상을 이용하여 전선의 연결 없이 전력을 공급할 수 있다.
이를 위하여, 무선 전력 전송부(121)에서는 전원을 특정 주파수의 RF 신호로 변환하고, 전송 코일(130)을 통하여 흐르는 전류로 발생하는 자기장이 수신 코일(220)에 유도 전류를 발생시킬 수 있다.
이때, 코일의 고유 주파수와 실제 에너지를 전달하는 전송 주파수가 다를 수 있다(자기유도방식).
한편, 전송 코일(130)과 수신 코일(220)의 공진 주파수가 모두 동일(자기공진방식)할 수 있다.
무선 전력 수신부(211)에서는 수신 코일(220)로부터 입력되는 RF 신호를 직류로 변환하여 부하에 요구전력을 전달할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치를 나타내는 외관 사시도이다. 또한, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 가상의 원통형 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널(310, 320)에 각각 발광 소자 어레이(311, 321; 도 3 참조)가 각 패널의 길이 방향으로 구비되는 원통형의 회전형 디스플레이 장치를 도시하고 있다.
이러한 회전형 디스플레이 장치는, 크게, 모터(110)를 포함하는 고정부(100), 이 고정부(100) 상에 위치하고 모터(110)에 의하여 회전하는 회전부(200), 그리고 회전부(200)에 결합되고 패널(310, 320)에 설치된 발광 소자 어레이(311)를 포함하며 회전에 의하여 잔상을 표시하여 디스플레이를 구현하는 광원 모듈(300)을 포함할 수 있다.
이러한 고정부(100), 회전부(200) 및 광원 모듈(300)의 외측에 위치하는 케이싱(400)이 구비될 수 있다.
이때, 케이싱(400)은 고정부(100) 외측에 위치하는 불투명부(411), 광원 모듈(300)의 외측에 위치하는 투명부(421) 및 투명부(421) 상측에 위치하고 상면을 덮는 덮개부(431)를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예를 구체적으로 설명한다. 여기서 제2 실시예는 제1 실시예와의 차이점을 주로 설명한다. 따라서, 여기서 설명되지 않은 부분은 제1 실시예의 사항이 그대로 적용될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 광원 모듈(300)은 원통형의 외주면에 일정 간격으로 구비되는 적어도 하나 이상의 막대 형상의 패널(310, 320)에 길이 방향으로 실장된 발광 소자 어레이(311, 321)를 포함할 수 있다.
이러한 발광 소자 어레이(311)에는 각 패널(310, 320) 상에 개별 화소(Pixel)들이 길이 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 광원 모듈(300)에 구비되는 발광 소자 어레이(311, 321)의 구동에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 고정부(100)는 프레임 구조(101, 102, 103)를 이룰 수 있다. 즉, 고정부(100)는 하부 프레임(101), 상부 프레임(102) 및 이들 하부 프레임(101)과 상부 프레임(102)을 연결하는 연결 프레임(103)을 포함할 수 있다.
이러한 프레임 구조(101, 102, 103)는 모터(110)가 설치될 수 있는 공간을 제공하고, 전력 공급부(120), 리모컨부(126) 등이 설치되는 공간을 제공할 수 있다.
마찬가지로, 회전부(200)는 프레임 구조(201, 202, 203)를 이룰 수 있다. 즉, 회전부(200)는 하부 프레임(201), 상부 프레임(202) 및 이들 하부 프레임(201)과 상부 프레임(202)을 연결하는 연결 프레임(203)을 포함할 수 있다.
이러한 프레임 구조(201, 202, 203)는 디스플레이를 구현하기 위하여 발광 소자 어레이(311, 321)를 구동하는 구동 회로(210)가 설치되는 공간을 제공할 수 있다.
이때, 모터(110)의 구동축(111)은 회전부(200)의 제1 측에 결합될 수 있다. 여기서, 회전부(200)의 제1 측은 회전부(200)의 하측에 위치하는 하부 프레임(201) 일 수 있다. 이하, 모터(110)와 결합되는 회전부(200)의 하측(제1 측)은 하부 프레임(201)인 경우를 예로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
보다 구체적으로, 모터(110)의 구동축(111)은 하부 프레임(201)에 형성된 축 고정부(204)와 고정될 수 있다. 이와 같이, 모터(110)의 구동축과 회전부(200)의 회전의 중심은 동일 축 상에 위치할 수 있다. 이와 같이, 회전부(200)의 하측은 모터(110)의 구동축(111)과 결합될 수 있다.
도 11을 참조하면, 회전부(200)의 제1 측과 반대측인 제2 측(즉, 상측)은 회전결합부(441)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 회전부(200)는 모터(110)에 제1 측이 결합되고 이 제1 측의 반대 측인 제2 측은 회전결합부(441)에 회동 가능하게 결합되어 회전할 수 있다.
이때, 회전결합부(441)는 고정부(100)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 회전결합부(441)는 고정부(100)에 연결되는 수직 프레임(140, 150)에 결합될 수 있다. 이러한 회전결합부(441) 내측에는 홀(162)이 형성될 수도 있다. 이러한 홀(162)은 중량을 감소시킬 수 있으면서 조립성을 향상시킬 수 있다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이, 고정부(100)는, 프레임 구조(101, 102, 103)를 포함하고, 수직 프레임(140, 150)은 프레임 구조(101, 102, 103)에 결합될 수 있다.
즉, 도 11을 참조하면, 수직 프레임(140, 150)은 하부 프레임(101) 및 상부 프레임(102)의 단부와 연결될 수 있다.
이와 같이, 회전결합부(441)는 덮개부(431)의 내측 방향으로 회전축 형상을 이루어 형성될 수 있다. 그리고 이러한 덮개부(431)는 수직 프레임(140, 150)을 통하여 고정부(100)와 연결될 수 있다.
이때, 즉, 회전결합부(441)는 덮개부(431)의 중앙측에 위치할 수 있다. 이러한 회전결합부(441)는 덮개부(431)와 일체로 형성될 수 있고, 이러한 회전결합부(441)는 수직 프레임(140, 150)을 통하여 광원 모듈(300)의 일측을 안정적으로 지지할 수 있다.
이와 같이, 회전부(200)는 상하 양측에서 지지되어 회전할 수 있으므로 회전 중심이 요동하지 않고 안정적으로 회전할 수 있다.
회전부(200)의 상부 프레임(202)의 상측에는 광원 모듈(300)이 고정되어 설치될 수 있다.
이 광원 모듈(300)을 이루는 패널(310, 320) 상에는 회전부(200)의 제2 측을 이루는 커버 프레임(230)이 위치할 수 있다.
커버 프레임(230)에는 회전결합부(441)과 결합되는 삽입홀을 형성하는 축 결합부(232)가 구비될 수 있다.
이때, 회전결합부(441)는, 회전부(200)의 제2 측, 즉, 축 결합부(232)에 삽입되는 회전축(441)을 포함할 수 있다. 즉, 회전결합부(441)는 회전축 형상으로 구비될 수 있다.
한편, 도 12에서 도시하는 바와 같이, 이와 반대로, 회전부(200)의 제2 측을 이루는 커버 프레임(234)에 축 형상(233)이 상측으로 돌출되어 형성되고, 덮개부(431)에 이 축 형상(233)이 삽입되는 삽입홀(433)이 형성될 수도 있다.
이때, 축 형상(233)과 삽입홀(433) 사이에는 축 지지부(240)가 결합될 수 있다. 이러한 축 지지부(240)는 축 형상(233)과 삽입홀(433)이 원활히 회동 가능하게 결합되어 서로 상대회전 할 수 있도록 지지하는 것으로서, 일례로, 베어링(241)을 포함할 수 있다.
또한, 이 경우에도, 축 지지부(240)는 베어링(241) 외에 완충재(도 3 참조)를 더 포함할 수 있다.
이러한 베어링(241)을 포함하는 축 지지부(240)는 회전축(440)과 축 결합부(232)가 진동 없이 원활히 회전할 수 있도록 도울 수 있다.
이와 같이, 광원 모듈(300)의 패널(310, 320)은 회전부(200)의 제1 측(상부 프레임; 202)과 제2 측(커버 프레임; 230) 사이에 길이 방향으로 설치될 수 있다. 이때, 제1 측은 모터(110)의 구동축(111)에 결합되고 제2 측은 회전결합부(441; 회전축)에 결합되어, 양측에서 회전이 지지되어 원활하게 회전할 수 있는 것이다.
통상의 회전형 디스플레이 장치의 구조는 광원 모듈의 하측이 모터의 구동축과 연결되어 회전하게 된다. 이러한 단일 축으로 지지된 상태에서 회전시 회전축의 강성이 낮기 때문에 고속 회전시 강성 부족으로 진동이 발생하게 되고, 이는 화면 떨림의 문제로 이어지게 된다.
회전형 디스플레이 장치는 영상표시 장치를 포함한 인공지능 스피커, 소형 디스플레이 장치 등의 응용 제품으로 적용 가능한데, 이러한 통상의 단일 축 지지구조의 경우, 축 강성이 부족하여 낙하, 충격 등의 외부 힘이 가해지면 축 변형 또는 제품 파손의 문제가 발생할 수 있다.
그러나 낙하시 내부 거동은 측정을 통한 확인이 어렵기 때문에 시뮬레이션(simulation)을 통하여 분석을 진행하였다. 도 13은 단일 축 회전형 디스플레이 장치의 낙하시 거동을 나타내는 시뮬레이션 도이다.
도 13과 같이 단일 축 지지방식의 회전형 디스플레이 장치에서 낙하시 회전프레임과 내부 프레임 간 충돌 및 모터 축에 응력이 집중되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 주로 응력이 집중되는 도 13의 D 부분은 위에서 설명한 실시예와 대응하여 설명하면, 회전부(200)의 커버 프레임(230)을 나타내고, E 부분은 회전부(200)의 상부 프레임(202)을 나타낸다. 또한, H 부분은 모터(110)의 구동축(111) 부분을 나타낸다.
한편, 잔상을 이용하는 회전형 디스플레이 장치는 일 회전시마다 한 장의 영상을 표시하게 되고, 회전속도가 느리게 되면 플리커(Flicker)와 같은 화면 깜빡거림이 발생한다. 예를 들어 60Hz 영상 출력이 필요하다면 1개의 광원 모듈(패널) 적용기준으로 3600rpm의 회전수가 필요하게 된다.
회전수를 낮추기 위해서는 광원 모듈(패널) 수량을 증가시킬 수 있으나, 광원 모듈 수량 증가시 투명도(See-through) 감소 및 비용 증가가 발생하기 때문에 광원 모듈의 적정 수량 및 회전 속도의 선정이 필요하게 된다.
모터를 동력으로 하는 회전기기는 진동, 소음 감소 및 기기의 수명 확보를 위하여, 위험속도를 회피하여 동작 속도를 선정하게 되고, 일반적으로 동작속도는 위험 속도의 ±25%를 벗어나도록 설계를 진행하게 된다.
여기서 위험속도란 시스템이 가지는 고유진동수로 측정을 통하여 얻어내거나 유한요소 해석과 같은 시뮬레이션(simulation)을 통하여 계산할 수 있다. 회전체에서 고유진동수는 관성모멘트(moment of inertia) 및 구조물의 강성(stiffness)에 의하여 결정되는 고유한 값으로, 경량 및 고 강성 재료를 사용하면 높일 수 있다.
그러나 본 발명에서는 이러한 재료의 변화 없이 위에서 설명한 문제점을 해결할 수 있다. 이에 대하여 자세히 설명한다.
본 발명에 대응되는 두 개의 패널을 포함하는 광원 모듈로 구성된 단일 축 지지 구조(즉, 회전부가 모터의 구동축으로만 연결)의 회전형 디스플레이 장치에 대한 진동 시뮬레이션을 분석한 결과, 1차 고유진동수는 30Hz에서 발생하며 기울어지며 선회 운동을 하는 모드임을 알 수 있다.
즉, 회전속도 1800rpm 근처에서는 편심 등의 가진력에 의하여 광원 모듈이 기울어진 회전을 하게 되고, 이때 진동 및 소음, 영상 떨림 발생으로 인하여 제품의 품질은 현저히 저하될 수 있다.
따라서, 필요 회전수 대비 높은 고유 진동수를 가지는 구조가 필요하게 된다. 이때, 위에서 설명한 회전부(200)의 제1 측 및 제2 측이 지지되어 회전하는 양단 지지구조를 적용하면 축계 강성증가로 고유 진동수를 증가시킬 수 있다.
도 14는 통상의 단일 축 지지구조를 가지는 회전형 디스플레이 장치의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 15는 본 발명의 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치의 주파수 응답 특성을 나타내는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 단일 축 지지구조를 가지는 회전형 디스플레이 장치의 경우, 1차 고유 진동수가 30Hz(G1)에서 나타남을 알 수 있다. 또한, 2차 고유 진동수는 대략 45Hz 부근에서 나타난다.
두 개의 패널(310, 320)을 이용하는 광원 모듈을 이용하여 60Hz의 영상을 구현할 경우(3600Hz), 회전 주파수는 30Hz가 된다. 또한, 45Hz의 영상을 구현할 경우(2700rpm), 회전 주파수는 22.5Hz가 된다.
따라서, 단일 축 지지구조를 가지는 회전형 디스플레이 장치의 경우, 1차 고유 진동수가 회전형 디스플레이 장치의 회전 주파수 영역과 겹치거나 유사하게 되고, 이에 따라 진동 및 소음은 공명 현상에 의하여 배가될 수 있다. 따라서, 영상 떨림 발생으로 인하여 제품의 품질은 현저히 저하될 수 있다.
한편, 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 회전형 디스플레이 장치의 경우, 1차 고유 진동수가 91Hz(G2)에서 나타남을 알 수 있다. 또한, 도 15에 도시되지 있지는 않으나 2차 고유 진동수는 대략 110Hz 부근에서 나타난다.
즉, 회전 디스플레이 장치의 단일 축 지지구조에서 본 발명과 같은 양단 지지 구조로 변경시 고유 진동수는 60Hz 이상으로 2배 이상증가할 수 있음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 1차 고유 진동수가 회전형 디스플레이 장치의 회전 주파수 영역과 멀어지므로 진동 및 소음이 크게 감소할 수 있다.
따라서, 경량 및 고 강성 재료를 사용하는 등의 변경 없이, 회전부의 회전을 안정적으로 지지하여 회전부를 적정 속도로 회전 가능하고, 이에 따라 광원 모듈의 진동, 소음 및 영상 떨림 현상 등을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면 반도체 발광 소자인 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 회전형 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 있어서,
    모터를 포함하는 고정부;
    상기 고정부 상에 위치하고 상기 모터에 제1 측이 결합되고 상기 제1 측의 반대측인 제2 측은 회전결합부에 회동 가능하게 결합되어 회전하는 회전부; 및
    상기 회전부에 설치되고 가상의 원통형의 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널 및 상기 각 패널 상에 개별 화소들이 길이 방향으로 배치되는 발광 소자 어레이를 포함하는 광원 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부, 상기 회전부 및 상기 광원 모듈의 외측에 위치하는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 회전결합부는 상기 케이싱에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 케이싱은,
    상기 고정부 외측에 위치하는 불투명부;
    상기 광원 모듈의 외측에 위치하는 투명부; 및
    상기 투명부 상측에 위치하는 덮개부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전결합부는 상기 덮개부의 중앙측에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전결합부는, 상기 회전부의 제2 측에 삽입되는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 회전부의 제2 측은 상기 회전축이 삽입되는 축 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 회전축과 상기 축 결합부 사이에는 축 지지부가 결합되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광원 모듈의 패널은 상기 회전부의 제1 측과 제2 측 사이에 길이 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 회전결합부는 상기 고정부에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 회전결합부는 상기 고정부에 연결되는 수직 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 고정부는, 프레임 구조를 포함하고, 상기 수직 프레임은 상기 프레임 구조에 결합되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  13. 발광 소자를 이용한 회전형 디스플레이 장치에 있어서,
    모터를 포함하는 고정부;
    상기 고정부 상에 위치하고 상기 모터에 제1 측이 고정 결합되고 상기 제1 측의 반대측인 제2 측에는 축 결합부가 구비되어 상기 모터의 구동에 의하여 회전하는 회전부;
    상기 회전부에 설치되고 가상의 원통형의 외주면을 따라 배치되는 적어도 하나 이상의 패널 및 상기 각 패널 상에 개별 화소들이 길이 방향으로 배치되는 발광 소자 어레이를 포함하는 광원 모듈; 및
    상기 축 결합부에 결합되어 상기 회전부의 회전운동을 지지하는 회전결합부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 고정부, 상기 회전부 및 상기 광원 모듈의 외측에 위치하는 케이싱을 더 포함하고,
    상기 회전결합부는 상기 케이싱에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 회전결합부는, 상기 회전부의 제2 측에 삽입되는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 회전부의 제2 측은 상기 회전축이 삽입되는 축 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 회전축과 상기 축 결합부 사이에는 축 지지부 결합되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 광원 모듈의 패널은 상기 회전부의 제1 측과 제2 측 사이에 길이 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 회전결합부는 상기 고정부에 연결되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 회전결합부는 상기 고정부에 연결되는 수직 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 회전형 디스플레이 장치.
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