LED를 이용한 체적형 3D 디스플레이 디자인에 관한 연구

김주섭(Kim, Jusub),이중재(E, Joong Jae) 한국디지털디자인협의회 2013 디지털디자인학연구 Vol.13 No.3

현재 널리 쓰이고 있는 프로젝터 기반의 디스플레이 방식의 한계는 영상의 투사가 본질적으로 2차원 물리 공간에 이루어진다는 점이라고 할 수 있다. 이것은 개별관객이 감상 방향을 정할 수 없고 모든 관객이 동일한 영상을 수동적으로 전달 받을 수밖에 없음을 의미한다. 체적형(volumetric) 3D 디스플레이는 그러한 단점을 극복하는 대안으로서 서로 다른 관람객들이 능동적으로 참여하여 360도의 다른 각도에서 동시에 시각적 경험을 하는 것이 가능하다. 미디어램프-에코루미나리는 LED를 이용한 체적형 3D 디스플레이로서 하드웨어와 콘텐츠 제작 측면 모두에서 기존의 시도와 몇 가지 구별되는 점들을 가진다. 첫째로, 하드웨어 측면에서 상시 실외 설치 용도로 1만여 개의 LED를 사용하여 제작 된 높이가 4m가 넘는 초대형 체적형 3D 디스플레이라는 점이다. LED 배치 디자인에 있어서 기기의 구조가 드러나지 않고 3차원 물리 공간과 좀 더 유기적으로 결합될 수 있도록 널리 쓰이는 정규 격자 구조대신 덜 정규적인 원통형 배열을 시도하였으며, 또한 상시 실외 설치라는 특성상 내구성과 관리성을 모두 만족시킬 수 있도록 프레임을 디자인 하였다. 둘째로, 물리적인 3차원 공간에서 디스플레이 될 디지털 볼륨 콘텐츠 제작을 위하여 물리 기반의 3D 컴퓨터 시뮬레이션과 하드웨어 디자인을 고려한 복셀(voxel) 샘플링을 도입하였다. 이러한 방법을 통하여 제한 된 해상도 내에서 최대한 사실적인 움직임을 보여주는 디지털 볼륨 시각 콘텐츠를 만들어 내려고 하였다. 본 논문에서는 유사한 사례로는 국내에서 최대 규모로 이루어진 미디어램프-에코루미나리 사례를 바탕으로 LED 체적형 3D 디스플레이의 배경과, 이러한 것을 디자인 할 때 고려해야 할 디자인 요소와, 현재 방식의 한계, 그리고 가능성에 대해서 조망해 본다. The widely used projector-based display system has the limitation that the image can only be projected on 2D physical space. It means that the audience can only passively experience the visual contents since the individual audience cannot choose the viewing angle. A volumetric display can become an alternative display that allows more active audience participation since it allows viewers to choose the viewing angle independently from other viewers participating at the same time. Medialamp-Echolu minari is a LED-based volumetric 3D display that has several distinct features. Firstly, it is a very large outdoor volumetric display of which height is over 4 meters and that comprises over 10,000 LEDs. In order to make the structure of the display less revealed, we used a more irregular cylindrical coordinates based LED layout instead of the widely used regular cartesian coordinates based layout. The frame was also designed so that it can provide durability and easy maintenance since it is a permanent outdoor installation. For creating digital volume contents displayed in the hardware, we employed physics-based 3D computer simulations and also the voxel-sampling that takes the LED layouts into account. Both contributed to making the most of the low-resolution LED display for creating realistic visual contents. In this paper, we share our experience of creating a LED based very large volumetric display and digital volume contents for the device and discuss the design elements to consider, the limitations of the current approach, and the possibilities of such devices.

응용 및 융합 기술 : BLE를 이용한 웨어러블 LED 디스플레이 제어 시스템 설계

황홍택 ( Hong Taek Hwang ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.1

웨어러블 디스플레이 시장은 스마트 단말기의 형태와 사용이 더 용이하도록 지속적으로 성장하는 분야이다. 이러한 웨어러블 디스플레이는 사용자에게 정보를 보여 줄 수 있는 효율적인 장치이다. 본 논문에서는 LED를 이용한 웨어러블 디스플레이를 제작하고 이를 제어하기 위한 방안을 제안한다. 이전에 주로 사용되고 있는 옥외용 LED 디스플레이는 전용 컨트롤러와 함께 전용 소프트웨어를 필요로 한다. 따라서 다양하게 발전하고 있는 웨어러블 디스플레이로 적용할 LED 디스플레이를 제어하기 위하여 개별사양에 적합한 드라이버 제작 및 별도의 통신방식을 구현해야만 한다. 제안하는 방식은 LED 디스플레이를 제어하기 위한 드라이버 모듈과 통신을 위한 모듈을 분리하여, 독립성 및 확장성을 확보하도록 하였다. 또한 최근 저전력 기술로 발전하고 있는 근거리 통신인 Bluetooth 4.0 을 채택함으로써, 스마트 폰을 활용한 제어 시스템 구성이 가능함을 보인다. Wearable display market is a consistently growing field to handle a smart device with ease. Wearable display is an efficient device that can show the information to the user. In this paper, propose the scheme of a wearable display using LED and implement it including controlling remotely with BLE. Traditional outdoor LED display requires the dedicated controller and its software. Therefore, to control those LED display, it should implement a driver and its own way of communication. The proposed method is to ensure the independence and extensibility by separating driver module and communication module for controlling LED display. In addition, by adopting a short-range communication with Bluetooth 4.0 and a LED driver with low-power technology, it can be showed to control system configuration and display with a smart device.

입체 디스플레이를 위한 LED 커넥터 디자인 연구

이상진(Sang Jin Lee) 한국디자인문화학회 2011 한국디자인문화학회지 Vol.17 No.3

우리 주위를 둘러보면 이미 다양한 방법으로 LED를 채용하고 있으며 많은 분야에서 활용빈도가 높아짐에 따라 LED의 조형가능성에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 연구는 공간에서 LED를 활용한 입체 디스플레이의 조형방법 및 활용가능성에 관한 연구로 LED의 디자인 응용 가능성 확대에 따른 조형적 개념 모델에 대한 실제 사례 연구(case study)와 디자인 실험(experimental study) 수행을 통하여 입체적인 디스플레이를 제작하기위한 기본 단위인 LED 커넥터를 제안하고자한다. 디자인 조형적인 측면에서 LED의 특성은 물리적으로 부피가 작아 소형으로 인한 적용범위가 넓고 공간구성 및 연출이 다양하다는 점이며 연출 측면에서 LED의 특성으로는 디지털적인 제어로 빛과 색의 제어가 가능하다는 점이다. 따라서 본연구의 범위는 물리적인 면과 디지털적 측면에서의 LED의 특성 및 공간에서의 입체적 연출방법의 사례를 문헌 및 웹을 통하여 조사하고 유형별 분류하며, 이러한 분류를 바탕으로 실제 입체 디스플레이의 구조 및 제작방법을 디자인 제안하고, 제안된 입체디스플레이에 입체 콘텐츠를 입출력한 실험결과 및 입체디스플레이의 활용 가능성을 살펴본다. Taking a look around us, LED already has been adopted in various ways, and with the increase in its use frequency in many fields, it became necessary to study on modeling possibility of LED in the space. This study has proposed the connector, a basic unit for the making of screen 3D through practical case study and experimental study on formative conceptual models responding to the increasing possibility of LED design application. The LED properties from the formative aspect of design, its miniature size enables various spatial representation and digital-driven control. Physical expression in space is divided into the representation on the solid space and the formation in 3D space, and the study, development of basic module with the possibility of various shapes are required. Connector design, a basic unit necessary for 3D display making was proposed by the material development study to realize 3D display able to recognize 3D forms by seriating LED existing in space as a dot conceptually. The characteristic of 3D display using the ``LED connector for 3D display`` is its easiness in form composition and proportional adjustment, and the possibility of 3D contents able to be expressed into physical 3D in space. Based on the additional studies on the forms, sizes, and contract methods, it`s expected to be used widely as lamp, or structure installed interior walls or ceiling, 3D media facade installing outer structure, or formative furniture for independent use.

입체 디스플레이를 위한 LED 커넥터 디자인

이상진(Lee, Sang-Jin) 인제대학교 디자인연구소 2011 Journal of Integrated Design Research (JIDR) Vol.10 No.2

우리 주위를 둘러보면 이미 다양한 방법으로 LED를 채용하고 있으며 많은 분야에서 활용빈도가 높아짐에 따라 LED의 조형가능성에 대한 연구가 필요하게 되었다. 디자인 조형적인 측면에서 LED의 특성으로는 소형으로 인한 물리적인 공간 구성의 다양성과 디지털적인 제어로 빛과 색의 연출이 가능하다는 점이다. 본 연구는 특히 공간에서 LED를 활용한 입체 디스플레이의 조형방법에 관한 연구로 LED의 디자인 응용 가능성 확대에 따른 조형적 개념모델에 대한 실제 사례 연구(case study)와 디자인 실험(experimental study) 수행을 통하여 입체적인 스크린을 제작하기위한 기본 단위인 LED 커넥터를 제안하였다. 또한 이를 통하여 제작된 입체 디스플레이의 활용가능성을 제시하였다. LED 커넥터를 이용한 입체 디스플레이의 특성은 형태 구성이나 크기나 비례의 조정이 용이하며 입체(3D)적인 콘텐츠를 공간에서 물리적인 입체(3D)로 표현이 가능하다는데 있다. 커넥터의 형태와 크기 및 체결방식 등의 추가 연구를 바탕으로 램프, 실내의 벽 또는 천정 등 설치되는 조형물, 건축물의 외부에 설치되는 입체 미디어 파사드, 또는 독립적인 용도의 조형 시설물 등으로 활용이 가능하다고 기대된다. Taking a look around us, LED already has been adopted in various ways, and with the increase in its use frequency in many fields, it became necessary to study on modeling possibility of LED in the space. This study has proposed the connector, a basic unit for the making of screen 3D through practical case study and experimental study on formative conceptual models responding to the increasing possibility of LED design application. The LED properties from the formative aspect of design, its miniature size enables various spatial representation and digital-driven control. Physical expression in space is divided into the representation on the solid space and the formation in 3D space, and the study, development of basic module with the possibility of various shapes are required. Connector design, a basic unit necessary for 3D display making was proposed by the material development study to realize 3D display able to recognize 3D forms by seriating LED existing in space as a dot conceptually. The characteristic of 3D display using the ‘LED connector for 3D display’ is its easiness in form composition and proportional adjustment, and the possibility of 3D contents able to be expressed into physical 3D in space. Based on the additional studies on the forms, sizes, and contract methods, it’s expected to be used widely as lamp, or structure installed interior walls or ceiling, 3D media facade installing outer structure, or formative furniture for independent use.

고해상도 천연색 LED 디스플레이 시스템을 위한 흰색 보정프로세서의 설계

이종하(Jong-Ha Lee),고덕영(Duck-Young Ko) 大韓電子工學會 2009 電子工學會論文誌 IE (Industry electronics) Vol.46 No.3

본 논문은 LED 디스플레이 시스템에서 균일하고 부드러운 영상표출을 위하여 각각의 Red, Green, Blue LED의 휘도를 조절하여 흰색보정을 유지할 수 있는 프로세서를 설계하였다. 이 프로세서는 일반적인 LED소자의 특성곡선을 근거로 “a”를 고유특성 값, “b”를 사용시간에 따른 휘도보정 값, “X”를 구동전류 값, “Y”를 휘도 값이라 할 때, “ Υ=aΧ+b” 로 설정되는 휘도 특성함수에 의하여 각 픽셀의 휘도에 따른 구동 전류 값을 산출하여 휘도를 보정하고, 또한 장시간 사용 시 LED소자의 휘도 저하 문제를 해결하기 위하여 ”b“값을 조절하여 LED 디스플레이 시스템의 전체 평균 휘도 값을 상향시킬 수 있도록 구현하였다. In this paper, we developed white balance correction processor for Full Color LED Display System which could be display uniformity color and soft light by adjusting brightness of red, green, blue pixel, individually. This processor correct brightness by calculating operating current of each pixel(red, green, blue LED) on the basis of characteristic curve of LED device when we named “a” as a specific characteristic value, “b” as a brightness correction value according to using time, “X” as a operating current value, and “Y” as brightness value. As the results, we solved the reduction problem of brightness for long used LED devices, according to increase entire mean of brightness value by adjusting “b” value from the brightness characteristic function.

빛 누설 제거기능을 갖는 Key 스캔 및 LED 구동 회로 구현

류동열(Dongyeol Ryu),이병찬(Byungchan Lee),최성빈(Seongbin Choe),조경록(Kyoungrok Cho) 대한전자공학회 2018 전자공학회논문지 Vol.55 No.11

본 논문에서는 Key 스캔 및 LED 구동 회로의 기생 용량 성분으로 인해 발생되는 기생 전류에 의하여 구동되지 않는 LED가 켜지는 빛 누설 현상을 제거하는 회로를 제안하였다. 빛 누설 현상은 인접 LED를 발광하게 만들어 사용자의 오독을 유발시킨다. 제안하는 회로는 동작 구간의 휴지기에 기생 용량 성분에 대하여 선행 충/방전 시킴으로써 각 동작에는 영향이 없이 빛 누설을 제거하도록 구현하였다. In this paper, we propose a new Key scan and LED driving circuit to eliminate LED’s light leakage. In LED panel, we have an issue that the untargeted LEDs are turned on by the leakage current of the parasitic capacitance in the key scan and LED driving circuit. It sometimes makes users misread. The proposed circuit eliminates the light leakage with a charge/discharge process that is in the idle time of key scan and LED driving operation. As a result, the proposed technic absolutely eliminates LED light leakage.

LED와 3D 디스플레이 결합기술 동향 분석

정동규(Dong-Gyu Jeong),송도선(Do-Sun Song),이종하(Jong-Ha Lee) 한국정보기술학회 2013 Proceedings of KIIT Conference Vol.2013 No.5

근 친환경적이면서 저전력을 사용하는 LED와 3차원 디스플레이 기술을 결합한 시스템은 전 세계적으로 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 LED 디스플레이 기술 및 3D디스플레이 기술동향을 분석하고, 아울러 이를 결합시킨 시스템을 고찰하기로 한다. 이러한 분석과 고찰은 이 분야의 산업과 기술발전의 방향을 예측하는데 유용하게 사용될 것으로 판단된다. Recently LED display technology, which is attractive in environment and requires low power dissipation, is highlighted world-widely. And 3D display technology is also gives us spotlight. In this paper, we introduce and analyze the LED and 3D display technologies as well as its combination system. The the analyzed results could be usefully applied to forecast the future trend of their related technology and industry.

Micro LED의 전사 기술

전인학,유재수,주병권,Jeon, In-Hak,Yu, Jae-Su,Ju, Byeong-Gwon 한국정보디스플레이학회 2018 인포메이션 디스플레이 Vol.19 No.6

차세대 디스플레이로 부상하고 있는 Micro LED는 현재까지 여러 기술적인 문제로 상용화가 어려운 상황이다. 특히 Micro 단위로 작은 LED를 디스플레이 기판으로 옮기는 전사(Transfer) 기술이 상용화를 가지고 올 수 있는 핵심 기술이며, 중요한 변수다. 전사기술의 핵심은 LED를 원하는 위치에 빠르고 정확하게 이동시키는 것에 있다. 따라서 Micro LED에서 가장 핵심 과제인 전사 기술에 대해 고민할 필요가 있으며, 전사 기술 중 하나인 Elastomer Stamp를 이용한 전사 기술에 대해서 분석해보고 정리해보았다. Micro LED, which is emerging as a next generation display, is difficult to commercialize due to various technical problems to date. In particular, transfer technology that transfers small LED to a display substrate in micro units is a key technology that can bring commercialization and is an important variable. The core of transfer technology is to move the LED quickly and accurately to the desired location. Therefore, it is necessary to pay attention on the transfer technology which is the most important task of Micro LED, and we analyzed and summarized the transfer technology using Elastomer Stamp which is one of the advanced transfer technologies.

Experimental Comparisons of Leading Display and RSVP Display of Chinese Dynamic Text in Searching Tasks

Songzhen Tong,Pilsung Choe,Pei Shi,Lin Yang 대한인간공학회 2013 大韓人間工學會誌 Vol.32 No.3

Objective: This study investigates user performance and user perceptions of dynamic Chinese text displays (Leading display and RSVP display) when users search for target information. Background: Today, information searching with dynamic displays is widely used in TV programs, on Internet advertisements, for traffic information systems, and more. Method: A human factors experiment was conducted to compare both displays. Eighteen subjects participated in evaluating two simulated interfaces for the leading display and the RSVP display. Results: The results show that the leading display was better in terms of search time and certain subjective measurements (Easiness, frustration, anxiety). The latter results are consistent with the conclusions of other research efforts showing that dynamic displays are more effective and efficient when reading information. Conclusion: The leading display is more useful for Chinese users in terms of both information searching and information reading. Application: This study helps design dynamic displays written in Chinese texts.

픽셀 배치가 자유로운 임베디드 LED 전광판 모듈 및 제어장치 설계

이배규(Bae-Kyu Lee),김정화(Jung-Hwa Kim) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.10

본 논문에서는 적색, 녹색, 청색의 세 가지 고휘도 LED를 하나의 소켓에 설치하여, 하나의 화소체 단위를 만들고, 이 화소체들의 조합과 다수 모듈들의 조합으로 문자, 그래픽, 동영상 등의 다양한 영상을 표출할 수 있는 풀컬러 전광판 모듈 및 제어장치를 개발하였다. LED 전광판 드라이버 모듈은 일정한 단위 면적에 RGB 픽셀을 조합한 도트에 드라이버 회로가 내장된다. 기존의 이러한 모듈형태는 특정 공간 및 설치 공간에 고정된 해상도를 구현하므로 가격이 높게 책정될 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 임의의 피치 간격으로 배열이 자유로운 LED 드라이버 및 이에 따른 LED 픽셀 모듈을 개발하였다. 본 논문의 전광판 모듈은 기존 각각의 LED 모듈을 구동함에 있어서 병렬 방식의 데이터 처리 방식을 픽셀을 기준으로 그 위의 서브 모듈과 그 상위에 마스터 모듈의 개념을 도입하고 각각의 화소를 직병렬 통신 방식으로 개선함으로 인해서 처리할 수 있는 데이터의 속도를 초당 36프레임 이상으로 끌어올려서 상대적으로 데이터의 처리량이 많은 동화상의 경우에도 원활한 디스플레이를 할 수 있도록 하였다. 또한 기존 전광판의 깜박거림 현상이 개선되어 보다 선명한 영상이 제공되는 효과도 있다. In this paper, we installed three high brightness red, green, and blue LED in one socket and made one pixel unit. And we also developed the full-color display board module and control unit which can express various images such as text, graphics, video image with the combination of pixel units and a number of modules. LED display driver module have a driver circuit within the combination of the RGB pixel dot on unit area . These modules of the existing form can be high priced because of implementation a fixed resolution in specific space and installation space. To overcome these shortcomings, we developed a LED driver and LED pixel modules free in array at random pitch intervals. Display board module of this paper enabled to display smoothly video image which have many data processing quantity through dragging data speed up 36 frames per second. Also there are an effect which is provided more clear image because of improving the flickering of the existing display board.