KR100842820B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR100842820B1
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최영완
박윤갑
유성재
김명수
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 수용부와 토출구가 형성되어 있는 하우징과, 전기장의 작용에 따라 대전입자의 배치상태변화에 의하여 화상을 형성하는 것으로서, 롤 형태로 권취(捲取)되어 상기 하우징의 수용부에 수용되는 제1상태와, 상기 제1상태로부터 상기 하우징의 토출구를 통해 하우징의 외부로 권출(捲出)되어 평평하게 펴져 있는 제2상태 사이에서 상태변경 가능한 전자종이 표시패널과, 상기 전자종이 표시패널에 형성된 화상에서 터치된 위치를 인식하기 위한 것으로서 상기 전자종이 표시패널의 화상에서의 터치된 위치에 해당하는 전기적 신호를 출력하며, 상기 전자종이 표시패널이 상기 제1상태와 제2상태 사이에서 상태변경될 때 함께 상태변경되도록 상기 전자종이 표시패널 상에 실장되어 롤 형태로 권취된 상태에서 평평하게 펴져 있는 상태로 상태변경 가능한 터치패널을 구비하는 것에 특징이 있다.
전자종이 표시패널, 터치패널, 전기영동

Description

디스플레이 장치{Display device}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치가 하우징에 수납된 상태의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 주요 부분에 대한 개략적 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 전자종이 표시패널과 터치패널을 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 개략적 단면도이다.
도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ선 개략적 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 터치패널의 개략적 평면도이다.
도 8은 도 7의 A부분의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치패널의 작동을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치를 구동하기 위한 메인구동부 및 위치검출부를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치의 터치패널과 전자종 이 표시패널의 상관작용을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이 장치의 전자종이 표시패널과 터치패널을 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
도 13은 도 12의 ΧⅢ-ΧⅢ선 개략적 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이 장치의 터치패널을 설명하기 위한 개략적 도면으로서, 도 13의 ⅩⅣ-ⅩⅣ선 개략적 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이 장치를 구동하기 위한 메인구동부 및 위치검출부를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예의 터치패널을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200 ... 디스플레이 장치 10 ... 하우징
20 ... 전자종이 표시패널 30,300 ... 터치패널
40,400 ... 광패널 45 ... 수평 광도파로
46 ... 수직 광도파로 50 ... 발광소자
60 ... 수광소자 70 ... 모터
81 ... 세로지지대 82,83 ... 한 쌍의 가로지지대
90 ... 메인구동부 91 ... 위치검출부
F ... 연성 인쇄회로기판 510 ... 제1발광소자
520 ... 제1수광소자 530 ... 제1광스플릿터
540 ... 제1광커플러 610 ... 제2발광소자
620 ... 제2수광소자 630 ... 제2광스플릿터
640 ... 제1광커플러
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이페이퍼로 통칭되는 전자종이 표시패널을 디스플레이 수단으로 사용하고, 터치패널을 입력수단으로 사용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 페이퍼 디스플레이(Digital Paper Display)는 액정표시장치(Liquid Paper Display), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display panel), 유기 전계발광(Electro Luminescence)소자를 뒤이을 차세대 표시소자로 각광받고 있으며, 반사형 디스플레이 소자로서 최적의 이상적인 소자로 평가되고 있다.
특히, 전자종이(Elctronic Paper)는 수백만 개의 구슬이 기름 구멍 안에 뿌려져 있는 유연한 박형의 플라스틱 기판에 문자나 영상 등의 화상을 표시할 수 있도록 한 디스플레이 소자로서, 수백만 번을 재생하여 사용할 수 있으며 책, 신문 등 기존의 인쇄매체를 대체할 재료로 각광받고 있다. 전자종이는 기존의 평면 디스플레이 패널(Flat Display panel)에 비하여 생산단가가 훨씬 저렴하며 전력소비가 매우 적어 경제적이다. 또한, 전자종이는 매우 선명하고 시야각이 넓으며 전원을 해제한 경우라도 화상으로 표시된 이미지가 사라지지 않는 메모리 기능도 가지 고 있어 적용범위도 매우 넓다. 무엇보다도, 전자종이는 박형의 플라스틱을 기판으로 사용함으로써 말린 상태와 펴진 상태 사이에서 자유롭게 상태변경 가능하므로, 말린 상태에서는 그 부피가 매우 적어 휴대성이 뛰어나면서도 펼친 상태에서는 일정 크기 이상의 화상을 형성할 수 있어 매우 작은 부피로도 일정 크기 이상의 화상을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 종래의 전자종이 디스플레이에서 인터넷을 사용하는 경우 마우스 등 별도의 입력수단이 요구되어 휴대성의 이점을 반감시키는 문제점이 있었다. 근래에는 휴대가능한 핸드폰, PDA 등에 디스플레이 기능이 획기적으로 보완되고 있으며, 이를 위하여 이른바 터치패널(또는 터치패드)이 사용되고 있다. 그러나, PDA 등에서는 디스플레이 영역이 휘어지거나 말리는 구조가 아니기 때문에 터치패널을 사용할 수 있었지만, 전자종이 표시패널에서는 디스플레이 영역이 말리기 때문에 터치패널을 채용한 구조가 개발되지 않았으며, 이에 따라 휴대성에서 많은 문제점을 내포하고 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 매우 작은 부피로 휴대가 용이하면서도 일정 크기 이상의 화상을 형성할 수 있어 디스플레이 기능이 우수할 뿐만 아니라, 입력수단이 일체화되어 있어 사용이 간편하도록 구조가 개선된 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 수용부와 토출구가 형성되어 있는 하우징; 전기장의 작용에 따라 대전입자의 배치상태변화에 의하여 화상을 형성하는 것으로서, 롤 형태로 권취(捲取)되어 상기 하우징의 수용부에 수용되는 제1상태와, 상기 제1상태로부터 상기 하우징의 토출구를 통해 하우징의 외부로 권출(捲出)되어 평평하게 펴져 있는 제2상태 사이에서 상태변경 가능한 전자종이 표시패널; 및 상기 전자종이 표시패널에 형성된 화상에서 터치된 위치를 인식하기 위한 것으로서 상기 전자종이 표시패널의 화상에서의 터치된 위치에 해당하는 전기적 신호를 출력하며, 상기 전자종이 표시패널이 상기 제1상태와 제2상태 사이에서 상태변경될 때 함께 상태변경되도록 상기 전자종이 표시패널 상에 실장되어 롤 형태로 권취된 상태에서 평평하게 펴져 있는 상태로 상태변경 가능한 터치패널;을 구비하는 것에 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 터치패널은, 상기 전자종이 표시패널의 대각선 방향을 따라 이 전자종이 표시패널의 제1모서리와 제2모서리에 각각 배치되어 광을 발사 및 수광하는 제1발광소자 및 제1수광소자; 상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 상기 제1발광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제1발광소자로부터 발사된 빛의 일부는 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 반사시키며 나머지 일부는 투과시키는 제1광스플릿터; 상기 제1광스플릿터와 대응되도록 상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 상기 제1수광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제1스플릿터로부터 반사되어 입사된 빛을 상기 제1수광소자 쪽으로 반사시키는 제1광커플러; 상기 전자종이 표시패널의 대각선 방향을 따라 이 전자종이 표시패널의 제3모서리와 제4모서리에 각각 배치되어 광을 발사 및 수광하는 제2발광소자 및 제 2수광소자; 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 상기 제2발광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제2발광소자로부터 발사된 빛의 일부는 상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 반사시키며 나머지 일부는 투과시키는 제2광스플릿터; 및 상기 제2광스플릿터와 대응되도록 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 상기 제2수광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제2광스플릿터로부터 반사되어 입사된 빛을 상기 제2수광소자 쪽으로 반사시키는 제2광커플러;를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1광스플릿터, 제1광커플러, 제2광스플릿터 및 제2광커플러의 사이에 배치되어 상기 제1발광소자 및 제2발광소자로부터 발사된 빛을 가이드하기 위한 것으로서, 하부 클래드층과, 상기 하부 클래드층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 상기 하부 클래드층에 적층되어 빛을 가이드하는 코어층과, 상기 코어층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지며 상기 코어층에 적층되는 상부 클래드층을 포함하여 이루어진 광패널을 더 구비하며, 상기 코어층, 상부 클래드 층 및 하부 클래드층은 권취될 수 있는 연성의 재료로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 지지수단은, 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 배치되어 상기 전자종이 표시패널과 터치패널의 일측변에 결합되어 있는 세로지지대와, 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 양측에 배치되어 상기 하우징에 삽입된 삽입상태와 상기 하우징의 외측으로 신장된 신장상태 사이에서 상태변경 가능하며, 각 일단부는 상기 세로지지대의 폭방향 양측에 결합되는 한 쌍의 가로지지대를 더 구비하며, 상기 전자종이 표시패널이 제1상태에 있을 때 상기 한 쌍의 가로지지대는 삽입상태에 있으며, 상기 전자종이 표시패널이 제2상태에 있을 때 한 쌍의 가로지지대는 신장상태에 있는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치가 하우징에 수납된 상태의 개략적 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 주요 부분에 대한 개략적 사시도이며, 도 4는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 전자종이 표시패널과 터치패널을 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 하우징(10), 전자종이 표시패널(20), 터치패널(30)을 구비한다.
상기 하우징(10)은 후술할 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)을 수용하기 위한 것으로서, 그 내측에 권취(捲取)된 상태의 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)이 수용되는 수용부(미도시)가 형성되어 있다. 상기 권취된 상태의 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)이 하우징(10)의 외측으로 권출(捲出)될 수 있도록 하우징(10)에는 슬릿 형상의 토출구(11)가 형성되어 있다. 또한, 하우징(10)의 외측에는 LCD 표시부(12)와 작동버튼들(13)이 마련되어 있다. 본 발명에서 하우징(10)은 다양한 형태로 존재할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 본 실시예에서는 원통형의 하우징(10)이 사용되었으나, 예컨대 MP3 플레이어, 핸드폰, PDA 등 전 자제품의 내측에 수용부를 형성하여 하우징으로 채용할 수 있다.
상기 전자종이 표시패널(20)은 크게 세가지 방식으로 구현된다. 첫째는 전하를 띠고 있는 입자가 유체 내에 분산된 상태에서 인가된 전기장에 의해 이동하는 현상 즉, 전기영동(electrophoresis)원리를 이용한 방식이고, 둘째는 트위스트볼을 응용한 방식이며, 셋째는 액체처림 행동하는 고체 입자인 QR-LPD(Quick response liquid powder display)를 이용한 방식이다.
본 실시예에서, 상기 전자종이 표시패널(20,Elctronic Paper)은 전하를 띠고 있는 입자가 유체 내에 분산된 상태에서 인가된 전기장에 의해 이동하는 현상 즉, 전기영동(electrophoresis)원리를 이용한 디스플레이 패널이다. 전자종이 표시패널(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 롤 형태로 권취되서 하우징(10)의 수용부에 수용된 제1상태와, 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(10)의 토출구(11)를 통해 권출되서 평평하게 펴져 있는 제2상태 사이에서 자세변경할 수 있다. 이와 같이, 전자종이 표시패널(20)이 자세변경될 수 있도록 전자종이 표시패널(20)은 대략 수십㎛ 내지 수백㎛의 매우 얇은 두께이며 유연한 재질로 형성된다. 도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에서 채용된 충돌 대전형 전자종이 표시패널의 단면도가 도시되어 있다. 본 실시예에서 채용된 전자종이 표시패널(20)은 상부기판(26)과 상기 상부기판(26)과 대향되게 배치되는 하부기판(21)을 구비한다. 상부기판(26)과 하부기판(21)은 유전체로 제조된다. 상기 상부기판(26)과 하부기판(21) 사이에는 매트릭스 형태의 격벽(24)이 개재된다. 이 격벽(24)에 의하여 상부기판(26)과 하부기판(21) 사이에 대전입자들(25)이 충전되는 표시셀(c,픽셀)들이 구획된다. 상기 표시셀(c)에 충전된 대전입자들(25)은 코로나 방전에 의하여 부대전된 입자들(25)과 정대전된 입자들이 혼재되어 있다. 상기 하부기판(21)과 상부기판(26) 사이의 두께 즉, 격벽(24)의 두께는 제약이 없으나, 대전 입자들(25)을 정전기력으로 움직여야 하므로 실제 격벽(24)의 두께는 수십~수백[㎛]이며, 대전 입자들(25)의 크기는 이에 비하여 훨씬 미소하다. 한편, 상기 상부기판(26)의 하부에는 상부전극(27)이 상호 이격되어 나란하게 배치되며, 하부기판(21)의 상부에는 하부전극(22)이 상호 이격되어 나란하게 배치된다. 상부전극(27)과 하부전극(22)은 서로 직교하는 방향으로 형성된다. 상부전극(27)과 하부전극(22)은 모두 투명한 ITO 전극(Indium Tin Oxide)이 사용된다. 상부전극(27)과 하부전극(22)은 각각 절연층(28,23)으로 코팅되어 있다. 절연층(28,23)은 상기 전극들(22,27)과 대전입자들(25)의 접촉에 의하여 전자 이동을 방지하기 위한 것이다. 상기와 같은 구조로 이루어진 전자종이 표시패널(20)의 동작 원리를 알아보면, 먼저 상기 흑색 대전 입자가 부대전되고, 백색대전 입자가 정대전되었다고 가정(반대로 대전될 수도 있음)한다. 먼저, 상부전극(27)에 (-)전압을 인가하고, 하부전극(22)에 (+)전압을 인가하면 쿨롱력에 의해 정대전된 백색 입자는 상부기판(26)쪽으로 이동하고, 부대전된 흑색 입자는 하부기판(21)쪽으로 이동한다. 상부기판(26)쪽에 백색 대전 입자가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰할 경우 백색으로 보이게 된다. 반대로, 상부전극(27)에 (+)전압을 인가하고, 하부전극(22)에 (-)전압을 인가하면 부대전된 흑색 입자는 상부기판(26)쪽으로 이동하고, 정대전된 백색 입자는 하부기판(21)쪽으로 이동하여 흑색으로 표시되게 된다. 따라서, 처음에 모든 셀(c)이 백색으로 보이도 록 전압을 가한 후, 원하는 셀만 반대전압을 가해 흑색으로 보이도록 하는 것으로 그림이나 문자 등을 표현할 수 있게 되는 것이다. 지금까지 흑색 대전입자와 백색 대전입자가 충전된 형태의 전자종이 표시패널을 예로 들었으나 이는 흑백 디스플레이를 위한 것이며, 컬러 디스플레이를 구현하기 위해서는 상기 표시셀(c)들을 다시 격벽(24)에 의하여 분할하여 서브 표시셀(미도시,서브픽셀)을 형성한다. 서브픽셀은 하나의 표시셀(c)에 3개가 형성되는데 서브픽셀에는 순차적으로 레드, 그린, 블루색으로 대전된 입자(이른바, R,G,B 대전입자)가 충전된다. 한편, 전자종이 표시패널(20)의 둘레는 화상이 형성되지 않는 영역이며, 그 내측이 화상이 형성되는 디스플레이 영역(d)이다. 본 실시예에서 설명한 구성의 전자종이 표시패널 이외에도 예컨대, 특허출원 출원번호 제2004-0107275호, 제2002-0008921호, 2004-0065596호 등에 개시된 전자종이 표시패널 등 다양한 구성의 패널들이 사용될 수 있다.
상기 터치패널(30, touch panel)은 도 4에 도시된 바와 같이 전자종이 표시패널(20) 상에 실장되서 접합되며, 투명한 재질로 제조되므로 전자종이 표시패널(20)에 형성된 화상을 터치패널(30)을 통해 인식할 수 있다. 또한, 터치패널(30)은 전자종이 표시패널(20) 상에 실장된 상태에서 전자종이 표시패널(20)이 상기 제1상태로 권취될 때 함께 롤 형태로 권취되고, 전자종이 표시패널(30)이 상기 제2상태로 권출될 때 함께 권출되어 평평한 상태가 된다. 이렇게 상태변경 가능하도록 터치패널(30)은 수십㎛ 내지 수백㎛의 얇은 두께를 가지며 유연한 재질로 형성된다. 이 터치패널(30)은 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)의 입력수단으로 사용되는 것이다. 즉, 사용자가 전자종이 표시패널(20) 상에 구현된 화상에 배 치된 입력정보, 예컨대 컴퓨터 바탕화면에서 아이콘들 중에서 어느 하나의 아이콘이 배치된 부분을 터치하게 되면 터치패널(30)은 이 터치된 위치가 터치패널(30) 상에서 어떤 위치인지를 검출하여 출력하게 된다. 터치패널(30)과 전자종이 표시패널(20)이 상호 어떠한 결합관계에 의하여 신호를 처리하는지에 대해서는 후술하기로 한다. 한편, 사용자가 전자종이 표시패널(20)을 터치한다는 것은 2가지의 형태로 파악될 수 있는데, 제1실시예와 후술할 제2실시예와 같이 상기 터치패널(30)이 후술할 광패널(400)을 이용하는 경우에 있어서는 광패널(400)이 전자종이 표시패널(20)의 디스플레이 영역(d) 위에 배치되므로 사용자는 광패널(400)을 물리적으로 터치하게 되며, 후술할 다른 실시예와 같이 광패널(400)을 이용하지 않는 경우에 있어서는 전자종이 표시패널(20)의 디스플레이 영역의 둘레에 배치되므로 사용자는 전자종이 표시패널(20)을 물리적으로 터치하는 형태가 된다. 이에 대해서는 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)의 작동을 설명할 때 다시 한번 설명하기로 한다.
상기한 바와 같이 입력수단으로 작용하는 터치패널(30)의 개략적 단면도가 도 6에 도시되어 있으며, 도 7은 도 4에 도시된 터치패널의 개략적 평면도이며, 도 8은 도 7의 A부분의 확대도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 터치패널(30)은 광패널(400), 제1발광소자(510), 제1수광소자(520), 제1광스플릿터(530), 제1광커플러(540), 제2발광소자(610), 제2수광소자(620), 제2광스플릿터(630), 제2광커플러(640)를 구비한다.
상기 광패널(400)은 후술할 제1,2발광소자(510,610)로부터 발사된 빛을 후술 할 제1,2수광소자(520,620)쪽으로 가이드하기 위한 것이다. 본 실시예에서는 공지의 슬랩 웨이브가이드(slab wave guide)가 광패널(400)로 채용된다. 이 광패널(400)은 하부 클래드층(410)과 코어층(420)과 상부 클래드층(430)으로 이루어진다. 상기 클래드층들(410,430)과 코어층(420)은 모두 유연한 폴리머 재질로 수십㎛ 내지 수백㎛의 두께로 형성된다. 상기 하부 클래드층(410) 위에 코어층(420)이 적층되며, 코어층(420) 위에 상부 클래드층(430)이 적층됨으로써, 코어층(420)은 하부 클래드층(410)과 상부 클래드층(430)에 의하여 감싸지게 된다. 후술할 제1,2발광소자들(510,610)에사 발사된 빛은 상기 코어층(420)을 통해 가이드되는데, 보다 구체적으로는 전반사를 통해 빛이 코어층(420)에서 가이드되어 후술할 제1,2수광소자들(520,620)로 수광된다. 즉, 하부 클래드층(410)과 상부 클래드층(430)의 굴절률은 코어층(420)의 굴절률보다 낮아 전반사가 이루어진다.
상기 제1발광소자(510)와 제1수광소자(520)는 상기 전자종이 표시패널(20)의 대각선 방향을 따라 전자종이 표시패널(20)의 제1모서리(c1)와 제2모서리(c2) 상에 각각 배치된다. 한편, 상기 제2발광소자(610)와 제2수광소자(620)도 전자종이 표시패널(20)의 대각선 방향을 따라 전자종이 표시패널(20)의 제3모서리(c3)와 제4모서리 상에 배치된다. 제1,2발광소자(510,610)는 레이저 다이오드 등 공지의 전광변환소자가 사용되며, 제1,2수광소자(520,620)는 포토 다이오드 등 공지의 광전변환소자가 사용된다. 제1발광소자(510)는 전자종이 표시패널(20)의 제1모서리(c1)상에 배치되어 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 광을 발사하며, 제1수광소자(520)는 제1발광소자(510)로부터 발사된 후 광패널(400)을 통해 가이드된 빛을 수광한다. 제2발광소자(610)는 제3모서리(c3)에 배치되어 전자종이 표시패널(20)의 폭방향을 따라 광을 발사하며, 제2수광소자(620)는 제1수광소자(520)와 마찬가지로 제2발광소자(610)로부터 발사된 후 광패널(400)을 통해 가이드된 빛을 수광한다. 상기 제1,2발광소자(510,610)와 제1,2수광소자(520,620)은 각각 후술할 전자종이 표시패널(20)의 메인구동부(90)와 전기적으로 연결된다.
상기 제1광스플릿터(530)는 복수 개 마련되어 전자종이 표시패널(20)의 하변에 배치되는데, 상기 제1발광소자(510)의 일측으로부터 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 상호 일정 거리 이격되게 배치된다. 제1광스플릿터(530)는 전자종이 표시패널(20)의 길이방향에 대하여 45˚각도로 기울어지게 배치된다. 제1발광소자(510)로부터 발사된 빛의 일부는 제1광스플릿터(530)를 투과하여 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 진행하고, 나머지 일부는 90˚ 각도로 반사되어 상기 광패널(400)의 코어층(420)으로 입사된 후 전자종이 표시패널(20)의 폭방향을 따라 진행된다. 본 실시예에서, 제1광스플릿터(530)는 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 n개 배치되어, 광패널(400) 상에 X1, X2, X3 ‥‥Xn -2, Xn -1, Xn으로 이루어진 X좌표를 형성한다. 보다 상세하게 설명하면, 이 X좌표들은 제1발광소자(510)로부터 순차적으로 배치된 제1광스플릿터(530)들에 의하여 90˚ 각도로 반사된 빛에 의하여 형성된다. 상기 제1광스플릿터(530)는 일방향으로 진행되는 빛을 두 방향으로 분기시켜 주는 공지의 빔스플릿터(beam splitter) 등이 사용될 수 있으며, 이른바 광투과율이 광을 10% 반사시키고 90% 투과시키는 정도의 DBR 미러 가 사용될 수도 있다.
상기 제1광커플러(540)는 상기 제1광스플릿터(530)와 대응되도록 복수 개 마련되어 전자종이 표시패널(20)의 상변에 배치되는데, 상기 제1수광소자(520)의 일측으로부터 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 상호 일정 거리 이격되게 배치된다. 즉, 상기 X1, X2, X3 ‥‥Xn -2, Xn -1, Xn으로 이루어진 X좌표값에 대응되어 하나씩 배치된다. 제1광커플러(540)는 전자종이 표시패널(20)의 길이방향에 대하여 45˚각도로 기울어지게 배치된다. 상기 제1광스플릿터(530)들로부터 반사되어 광패널(400)을 통과하여 나온 빛은 대응되는 제1광커플러(540)에 의하여 다시 90˚ 각도로 반사되어 제1수광소자(520)쪽으로 진행한다. 이 제1광커플러(540)는 서로 다른 방향으로부터 입사된 빛을 하나로 모아주는 기능을 하는 공지의 부재이다. 예컨대, X1좌표에 배치된 제1광커플러(540)에 의하여 반사된 빛은 X2좌표에 배치된 제1광커플러(540)쪽으로 입사되는 빛 즉, 자신의 후면으로부터 입사된 빛은 투과시키고, X2좌표 상에서 광패널(400)을 통과하여 입사되는 빛은 제1수광소자(520)쪽으로 반사시킨다. 이에 따라, 제1광커플러들은 자신의 후면으로부터 입사된 빛과 광패널(400)을 통해 입사된 빛을 모아서 제1수광소자(520)측으로 진행시키게 된다.
이에 따라, 제1발광소자(510)로부터 발사된 빛은 제1광스플릿터(530)들을 거치면서 연속적으로 분기되어 광패널(400)의 폭방향을 따라 진행하고, 각각 분기되었던 빛은 제1광커플러(540)들에 의하여 다시 합체되어 제1수광소자(520)로 수광된다.
상기 제2광스플릿터(630)와 제2광커플러(640)도 광의 진행방향만 서로 다를뿐 제1광스플릿터(530) 및 제1광커플러(540)와 동일한 기능을 수행하는바, 그 구성 및 기능에 대한 자세한 설명은 제1광스플릿터와 제1광커플러에 의한 설명으로 대체하기로 하며 간략하게 설명한다. 제2광스플릿터(630)는 복수 개 마련되어 전자종이 표시패널(20)의 우측변에 배치되는데, 상기 제2발광소자(610)의 일측으로부터 전자종이 표시패널(20)의 폭방향을 따라 상호 일정 거리 이격되게 배치된다. 제2광스플릿터(630)는 전자종이 표시패널(20)의 폭방향에 대하여 45˚각도로 기울어지게 배치된다. 본 실시예에서, 제1광스플릿터(530)는 전자종이 표시패널(20)의 폭방향을 따라 m개 배치되어, 광패널(400) 상에 Y1, Y2, Y3 ‥‥Yn -2, Yn -1, Yn으로 이루어진 Y좌표를 형성한다. 보다 상세하게 설명하면, 이 Y좌표들은 제2발광소자(610)로부터 순차적으로 배치된 제2광스플릿터(630)들에 의하여 90˚ 각도로 반사된 빛에 의하여 형성된다. 상기 제2광커플러(640)는 전자종이 표시패널(20)의 좌측변 상에 상기 Y1, Y2, Y3 ‥‥Yn -2, Yn -1, Yn으로 이루어진 Y좌표값에 대응되어 하나씩 배치된다. 이 제2광커플러(640)들은 광패널(400)의 길이방향을 따라 진행되어 나온 빛을 하나로 합체시켜 제2수광소자(620)측으로 입사시키게 된다.
이에 따라, 제2발광소자(610)로부터 발사된 빛은 제2광스플릿터(630)들을 거치면서 연속적으로 분기되어 광패널(400)의 길이방향을 따라 진행하고, 각각 분기되었던 빛은 제2광커플러(640)들에 의하여 다시 합체되어 제2수광소자(620)로 수광된다.
상기한 바와 같이 구성된 터치패널(30)은 광패널(400)을 중심에 두고 하측변과 상측변에 각각 제1광스플릿터(530)와 제1광커플러(540)가 배치되며, 우측변과 좌측변에 각각 제2광스플릿터(630)와 제2광커플러(640)가 배치된다. 이에 따라, 제1발광소자(510)로부터 발사된 빛은 제1광스플릿터(530)들에 의하여 광패널(400)의 길이방향(전자종이 표시패널의 길이방향과 서로 동일함)을 따라 X좌표를 형성하며, 제2발광소자(610)로부터 발사된 빛은 제2광스플릿터(630)들에 의하여 광패널(400)폭방향(전자종이 표시패널의 폭방향과 서로 동일함)을 따라 Y좌표를 형성하게 된다.
한편, 상기 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)은 위에서 설명한 바와 같이 서로 접합되어 롤 형태로 권취된 상태와 평평하게 펴진 상태 사이에서 상태변경가능한데, 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)이 롤 형태로 권취되어 상기 하우징(10)의 수용부에 수용되는 제1상태에 있을 때, 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)은 도 3에 도시된 바와 같은 회전봉(71)에 권취된다. 상기 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)의 일단부는 상기 회전봉(71)에 결합되어 회전봉(71)이 일방향으로 회전시 권취되며 타방향으로 회전시 토출구(11)를 통해 외부로 권출된다. 이 회전봉(71)은 상기 하우징(10)의 내측 수용부에 결합되는데, 수용부의 상측과 하측 마련된 베어링(미도시)에 끼워져 정역회전가능하게 지지된다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 상기 회전봉(71)을 정역회전시키기 위한 회전수단을 구비하는데, 본 실시예에서는 회전수단으로서 정역회전 가능한 모터(70)가 채용된다. 이 모터(70)는 하우징(10)의 수용부 하측에 배치되며, 모터(70)의 회전축(72)는 상기 회전봉(71)에 결합되어 모터(70)의 회전력을 회전봉(71)에 전달한다. 그러나, 상기 회전수단은 모터에 한정되는 것은 아니며 토션 스프링 등 다양한 구성이 사용될 수 있다.
한편, 상기 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)이 토출구(11)를 통해 권출되어 평평하게 펴져 있는 제2상태에 있을 때, 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)이 평평한 상태를 유지할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예에서는 전자종이 표시패널 지지수단을 구비한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 지지수단은 세로지지대(81)와 한 쌍의 가로지지대(82,83)를 구비한다. 상기 세로지지대(81)는 전자종이 표시패널(20)의 폭방향을 따라 배치되어 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)의 일측변에 결합된다. 이 세로지지대(81)는 경질의 재질로서 휘어지지 않으므로 상기 제2상태에 있는 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)을 지지할 수 있다. 상기 세로지지대(81)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)이 제1상태로 권취되어 있을 때 상기 하우징(10)의 토출구(11)에 끼워진다. 또한, 상기 회전수단으로 모터가 아닌 토션스프링 등이 사용되는 경우 사용자가 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)을 제2상태로 권출시킬 수 있도록세로지지대(81)에는 손잡이부(84)가 형성되어 있다. 상기 한 쌍의 가로지지대(82,83)는 전자종이 표시패널(20)의 폭방향 양측에 각각 배치되며, 한 쌍의 가로지지대(82,83)의 각 일단부는 결합부재(85)를 매개로 세로지지대(81)에 결합되어 있다. 한 쌍의 가로지지대(82,83)는 상기 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 길이변경 가능하다. 즉, 한 쌍의 가로지지대(82,83)는 하우징(10)에 삽입된 삽 입상태와 하우징(10)의 외측으로 신장된 상태 사이에서 상태변경된다. 이를 위하여, 한 쌍의 가로지지대(82,83)는 복수의 분절(82a~82g, 83a~83g)로 이루어져 있어, 공지의 안테나처럼 가장 끝에 배치된 분절(82g,83g)이 인접한 분절(82f,83f)에 삽입되는 방식으로 순차적으로 분절들이 삽입된다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 가장 끝에 배치된 분절(82g,83g)의 직경(외경)이 가장 작으며 가장 처음에 배치된 분절(82a,83a)의 직경이 가장 크게 형성된다. 가장 끝에 배치된 분절(82g,83g)은 결합부재(85)를 매개로 세로지지대(81)에 결합된다. 본 실시예에서는 가로지지대와 세로지지대가 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)을 지지하는 지지수단으로 사용되었으나 다른 다양한 형태의 지지수단이 사용될 수 있음은 자명하다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 터치패널의 작동을 설명하기 위한 개략적 도면이며, 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치를 구동하기 위한 메인구동부 및 위치검출부를 설명하기 위한 개략적 구성도이고, 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 디스플레이 장치의 터치패널과 전자종이 표시패널의 상관작용을 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 터치패널(30)의 제1,2발광소자(510,610)와 제1,2수광소자(520,620)은 각각 위치검출부(91)와 전기적으로 연결되어 있다. 이 위치검출부(91)는 터치패널(30)로부터 입력된 전기적 신호를 기초로 상기 전자종이 표시패널(20)의 화상상에서 사용자가 어떤 위치를 터치하였는지에 대한 위치정보를 검출하기 위한 것이다. 위치검출부(91)는 터치패널(30)에 마련될 수도 있으며, 마이컴 형태로 전자종이 표시패널(20)에 구비된 메인구동부(90)에 마련될 수도 있다. 상기 광패널(400)을 구비하는 터치패널(30)이 전자종이 표시패널(20)에 실장된 상태에서 사용자는 터치패널(30)을 통해 전자종이 표시패널(20)에 형성된 화상을 볼 수 있으며, 사용자가 이 화상의 일 영역을 터치(물리적으로는 터치패널의 광패널(400)을 터치)하면 터치패널(30)에서 전기선(l)을 따라 전기적 신호가 상기 위치검출부(91)로 전송된다. 상기 위치검출부(91)는 위 전기적 신호를 통해 터치패널(30) 상에서 어떤 위치가 터치되었는지 즉, 어떤 좌표값(X1~Xn, Y1~Ym)이 터치되었는지를 검출한다. 터치패널(30) 상에서 어떤 위치가 터치되었는지는 제1,2발광소자(510,610)로부터 송신된 광신호와 제1,2수광소자(520,620)로부터 수신된 광신호의 차이로부터 알 수 있다. 설명의 편의를 위하여 제1,2발광소자(510,610)로부터 광스플릿터들과 광패널 및 광커플러들을 통해 제1,2수광소자(520,620)으로 수신된 광신호가 광손실이 없다는 것을 전제한다. 이렇게 광손실이 없다면 예컨대, 제1발광소자(510)로부터 송신된 신호와 제1수광소자(520)에 수신된 신호는 완전히 동일하여야 한다. 그러나, 광패널(400) 상의 특정 위치가 사용자에 의하여 터치되면 이 위치를 지나는 신호가 세기가 줄어들거나 지연이 발생하는 등 신호의 왜곡현상이 발생한다. 즉, 도 9의 (a)~(c)와 같이 제1발광소자(510)로부터 송신된 신호(좌측)가 사용자의 터치에 의하여 제1수광소자(520)에 의하여 수신된 신호(우측)는 왜 곡이 발생된다. 이렇게 송신된 신호와 수신된 신호 사이에 왜곡이 발생한 경우 터치패널(30)의 일 영역이 터치되었음을 알 수 있다. 더 나아가, 터치패널(30) 상에서 어떤 위치(좌표값)가 터치되었는지를 알아야 하는데, 이는 입사신호의 왜곡현상을 분석하여 알 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이 터치패널(30) 상의 R1, R2, R3 영역이 각각 사용자에 의하여 터치되었을 때의 신호왜곡현상이 도 9의 <a>,<b> 및 <c>에 각각 나타나 있다. 상기 R1영역은, 제1발광소자(510)로부터 제1수광소자(520)까지의 광의 전체 경로에서 광이 초기에 지나가는 영역이지만, 제2발광소자(610)로부터 제2수광소자(620)까지의 광의 전체 경로에서는 광이 중기에 지나가는 영역이다. 이에 따라, 도 9의 <a>에 나타난 바와 같이, 제1수광소자(520)에 수신된 신호(위)에는 신호의 전반부에 왜곡이 나타나 있지만, 제2수광소자(620)에 수신된 신호(아래)에는 신호의 중반부에 왜곡이 나타나 있는 것을 알 수 있다. 이렇게 제1수광소자(520)와 제2수광소자(620)에 의하여 수신된 신호의 왜곡현상으로부터 터치된 위치를 검출할 수 있다. R2영역은 제1발광소자(510)로부터 제1수광소자(520)까지의 경로 및 제2발광소자(610)로부터 제2수광소자(620)까지의 경로에서 모두 광이 중기에 통과하는 영역이므로, 도 9의 <b>에 나타난 바와 같이 제1,2수광소자(520,620)에 의하여 수신된 신호의 중반부에 모두 왜곡이 나타나 있다. R3영역의 경우, 제1발광소자(510)로부터 제1수광소자(520)까지의 광의 전체 경로에서 광이 후기에 지나가는 영역이지만, 제2발광소자(610)로부터 제2수광소자(620)까지의 광의 전체 경로에서는 광이 중기에 지나가는 영역이므로, 제1수광소자(520)에서는 후반부에 신호왜곡이 나타나지만 제2수광소자(620)에서는 중반부에 신호왜곡 이 나타난다. 이와 같이, 제1수광소자(520)와 제2수광소자(620)의 왜곡현상을 분석하면, 광패널(400)상에서 어떠한 좌표값(X,Y)이 터치되었는지를 추출할 수 있다. 그러나, 위에서 설명한 과정은 어떤 좌표값이 터치되었는지를 검출하기 위한 일예이며, 다양한 방식에 의하여 좌표값을 검출할 수 있음은 당업자에게 매우 자명한 것이다.
상기 위치검출부(91)에는 상기한 바와 같이 발광소자와 수광소자의 신호를 기초로 터치패널(30)에서 터치된 위치정보(좌표값)를 검출하여 후술할 메인구동부(90)에 출력한다.
상기 메인구동부(90)는 전자종이 표시패널(20)을 구동하기 위한 것으로서, 화상형성부(92), 메모리부(93), 통신부(94)를 구비한다. 상기 화상형성부(93)에는 전자종이 표시패널(20)의 디스플레이 영역(d)에 대한 좌표값(EX1~EXn, EY1~EYm)이 설정되어 있다. 또한, 상기 좌표값(EX1~EXn, EY1~EYm)은 터치패널(30)에서 광의 경로에 의하여 규정되는 좌표와 동일하게 형성된다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 전자종이 표시패널(20)의 EY1~EYm의 좌표 간격과 터치패널(30)에서 제2발광소자(610)와 제2광스플릿터(630)에 의하여 형성되는 빛의 경로를 좌표로 나타낸 Y1~Ym의 이격 간격은 서로 동일하며, 좌표의 시작점인 EY1과 Y1은 동일한 위치에 배치된다. X축도 마찬가지이다. 이에 따라, 터치패널(30) 상의 좌표값(예컨대, Xn -1,Y1)과 전자종이 표시패널 상의 좌표값(예컨대, EXn -1,EY1)에 따른 위치는 완전히 동일하다. 한편, 전자종이 표시패널(20)의 해상도가 조정되는 경우에는 전자종이 표시패널(20)의 좌표값과 터치패널(30)의 좌표값을 매칭시키다. 예컨대, 전자종이 표시패널(20)의 해상도가 2배로 증가된 경우 전자종이 표시패널 상의 좌표(예컨대,EY2 및 EY2)가 터치패널(30) 상의 좌표(예컨대, Y1 )와 대응될 수 있다. 상기 화상형성부(92)에는 터치패널(30)의 좌표값과 전자종이 표시패널(20)의 좌표값이 매칭된 정보가 저장되어 있다. 또한, 화상형성부(92)는 화상이 형성될 때마다, 상기 전자종이 표시패널(20)의 각 좌표값에 어떠한 입력정보가 배치되어 있는지를 인식한다. 예컨대, 전자종이 표시패널(20)의 화상에서 EX2,EY2 좌표상에 "내컴퓨터" 아이콘이 배치되어 있다는 것을 인식한다. 사용자가 터치패널(30)을 터치하면 상기 화상형성부(92)는 위치검출부(91)로부터 어떤 위치가 터치되었는지에 대한 위치정보를 수신받아 전자종이 표시패널(20)의 좌표값과 매칭시킨 후 그 위치에 어떤 입력정보가 배치되었는지를 확인한다. 한편, 메모리부(93)에는 "내컴퓨터"가 입력정보로 선택되었을 때 이 입력정보에 대응하는 화상이 저장되어 있으며, 화상형성부(92)에서 입력정보가 확인되면 화상형성부(92)에서는 메모리부(93)로부터 대응되는 화상데이터를 전송받아 전자종이 표시패널(20)에 화상을 형성한다. 또한, 상기 메인구동부(90)에는 통신부(94)가 구비되어 유무선 통신망(T, 예컨대 인터넷)을 통해 외부의 서버로부터 화상데이터를 송수신하게 되며, 이 화상데이터는 메모리부(93)에 임시 저장된 후 화상형성부(92)를 거쳐 전자종이 표시패널(20)에 출력될 수 있으며, 메모리부(93)를 거치지 않고 직접 화상형성부(92)를 통해 전자종이 표시패널(20) 에 출력될 수도 있다. 한편, 상기 메인구동부(90)와 위치검출부(91)가 포함되어 있는 회로기판(미도시)은 하우징(10)의 내측에 배치된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)는 롤 형태로 권취될 수 있는 전자종이 표시패널(20)과 터치패널(30)을 이용하여, 매우 작은 부피로 휴대할 수 있을 뿐만 아니라 화상의 크기를 일정 크기 이상 보장할 수 있다. 또한, 터치패널(30)을 입력수단으로 이용하여 마우스 등 별도의 입력수단을 사용하지 않아도 되므로 사용이 간편하다는 장점이 있다.
이상에서 설명한 제1실시예에서는 터치패널(30)이 광패널(400)을 구비하는 것으로 설명 및 도시하였으나, 터치패널(30)의 형태는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다른 실시예에서는 광패널(400) 없이 사용할 수도 있다. 발광소자에서는 레이저광을 사용하는 것이 일반적인데 레이저는 직진성이 우수할 뿐만 아니라, 본 발명이 적용되는 핸드폰, PDA, MP3 등 소형 기기에서는 광의 경로가 매우 짧아 레이저광의 손실이 많지 않다. 이에 따라, 제1실시예의 구성과 같이 광스플릿터와 광커플러를 대면하게 설치한 상태에서 광을 가이드하기 위한 광패널을 제거하여도 터치패널의 기능을 충분히 수행할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기한 제1실시예에서는 광스플릿터(510,610)와 광커플러(520,620)를 이용하여 터치패널을 구성하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 광패널 상에 복수의 광도파로를 형성하고 복수의 발광소자 및 수광소자를 배치하여 터치패널을 구성할 수도 있다. 이하, 이러한 형태의 제2실시예가 도 12 내지 도 16에 도시되어 있다. 제2실시예에의 도면에서 제1실시예와 동일한 참조번호로 표시한 부재 는 제1실시예에서와 완전히 동일한 구성 및 기능을 수행하는바 설명을 생략하기로 하며, 차이나는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 제2실시예에 채용된 터치패널(300, touch panel)은 도 12에 도시된 바와 같이 전자종이 표시패널(20) 상에 실장되서 접합되며, 투명한 재질로 제조되므로 전자종이 표시패널(20)에 형성된 화상을 터치패널(300)을 통해 인식할 수 있다. 또한, 터치패널(300)은 전자종이 표시패널(20) 상에 실장된 상태에서 전자종이 표시패널(20)이 상기 제1상태로 권취될 때 함께 롤 형태로 권취되고, 전자종이 표시패널(20)이 상기 제2상태로 권출될 때 함께 권출되어 평평한 상태가 된다. 이렇게 상태변경 가능하도록 터치패널(300)은 수십㎛ 내지 수백㎛의 얇은 두께를 가지며 유연한 재질로 형성된다. 한편, 터치패널(300)은 본 발명에 따른 디스플레이 장치(100)의 입력수단으로 사용되는 것이다. 즉, 사용자가 전자종이 표시패널(20) 상에 구현된 화상에 배치된 입력정보, 예컨대 컴퓨터 바탕화면에서 아이콘들 중에서 어느 하나의 아이콘이 배치된 부분을 터치하게 되면 터치패널(300)은 이 터치된 위치가 터치패널(300) 상에서 어떤 위치인지를 검출하여 출력하게 된다.
상기한 바와 같이 입력수단으로 작용하는 터치패널(300)의 개략적 단면도가 도 13에 도시되어 있으며, 도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 디스플레이 장치의 터치패널을 설명하기 위한 개략적 도면이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 터치패널(300)은 광패널(40), 복수의 발광소자(50) 및 복수의 수광소자(60)를 구비한다.
상기 광패널(40)은 후술할 발광소자(50)로부터 발사된 빛을 후술할 수광소 자(60)쪽으로 가이드하기 위한 것으로서, 유전체 기판(41) 및 복수의 수평 광도파로(45)와 복수의 수직 광도파로(46)로 이루어진 메트릭스 형태의 광도파로를 구비한다. 상기 광도파로(45,46)는 하부 클래드층(42), 코어층(43) 및 상부 클래드층(44)으로 이루어진다. 유전체 재질로 형성되는 유전체 기판(41)의 상면 전체에 하부 클래드층(42)이 적층되고, 하부 클래드층(42)의 상면 전체에 코어층(43)이 적층된다. 그러나, 하부 클래드층(42) 상면 전체에 적층된 코어층(43)에는 포토 레지스트가 도포되고 메트릭스 형태로 패터닝(patterning)이 행해진 후 노광(disposure), 현상, 식각(etching), 애슁(ashing) 등 반도체 박막 증착 공정에 사용되는 공정을 통해 패터닝된 부분을 제외하고 나머지 부분은 모두 제거된다. 이에 따라, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 코어층(43)은 메트릭스 형태로 배치된다. 상기 코어층(43) 위에는 다시 상부 클래드층(44)이 적층되어, 코어층(43)은 하부 클래드층(42)과 상부 클래드층(45)에 의하여 완전히 감싸지게 된다. 이에 따라, 후술할 발광소자(50)로부터 발사된 광은 코어층(43)으로 입사되며 굴절률의 차이로 인하여 광은 전반사를 통해 코어층(43)에서 가이드되며 후술할 수광소자(60)에 수광된다.
상기한 방식으로 제조된 수평 광도파로(45)는 광패널(40)이 전자종이 표시패널(20)의 상면에 실장되었을 때 전자종이 표시패널(20)의 길이방향(도 14의 X축 방향)을 따라 디스플레이 영역(d)에 걸쳐 길게 형성되며, 전자종이 표시패널(20)의 폭방향(도 14의 Y축 방향)을 따라 일정 간격 이격되서 복수개(n개) 배치된다. 마찬가지로 수직 광도파로(46)는 광패널(40)이 전자종이 표시패널(20)의 상면에 실장 되었을 때 전자종이 표시패널(20)의 폭방향을 따라 디스플레이 영역(d)에 걸쳐 길게 형성되며, 전자종이 표시패널(20)의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되서 복수개(m개) 배치된다.
상기 복수의 발광소자(50)는 복수의 수평 광도파로(45)의 일단 및 복수의 수직 광도파로(46)의 일단에 각각 배치되어, 광도파로(45,46)의 코어층(43)으로 빛`을 발사한다. 본 실시예에서, 상기 발광소자(50)는 이른바 MQB 구조의 클래드층을 가지는 반도체 레이저 다이오드가 사용되는데, 이는 이미 공지된 소자로서 예컨대 특허출원번호 제10-2004-0086135호에 개시된 형태의 레이저 다이오드 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에서 사용된 반도체 레이저 다이오드(50)의 개략적 단면이 도 6에 도시되어 있는 도 13을 참조하면, 발광소자(50)는 반도체 기판(51), 버퍼층(52), 하부 클래드 레이어(53), 활성 레이어(54), 상부 클래드 레이어(55) 및 캡 레이어(56)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. 여기서, 하부 클래드 레이어(53) 및 상부 클래드 레이어(55)는 InGaAlP/InGaP/InGaAlP/InGaP.. 등의 조합으로 초격자 구조로 형성시킨 것이다. 그리고, 반도체 기판(51)의 하부에는 연성 인쇄회로기판(F, Flexible Printed Circuit Board)이 배치되어 발광소자(50)와 전기적으로 연결되어 있다. 연성 인쇄회로기판(F)은 롤 형태로 권취될 수 있을 정도의 얇은 두께와 연성의 재질로 되어 있다. 그 발광소자(50)는 와이어 본딩(wire bonding) 등 표면실장 기술에 의하여 연성 인쇄회로기판(F)에 접합된다. 상기 발광소자(50)에 전기적 신호가 수신되면 발광소자(50)는 이를 광신호의 형태로 변환하여 활성 레이어(54)로부터 레이저광을 발사하므로, 활성 레이어(54)는 광도파로(45,46)의 코어층(43)과 동일한 높이에 배치되며, 동일한 두께로 형성된다.
상기 복수의 수광소자(60)는 광도파로(45,46)를 사이에 두고 발광소자(50)의 반대편 즉, 광도파로(45,46)의 타단에 각각 배치되며, 광도파로(45,46)를 통해 가이드된 레이저광을 수광한다. 본 실시예에서 수광소자(60)는 광신호를 전기적 신호로 변환하는 포토 다이오드가 사용된다. 이 포토 다이오드(60)는 하부에 배치된 연성 인쇄회로기판(F)의 표면에 실장되며 이 연성 인쇄회로기판(F)을 통해 상기 변환된 전기적 신호를 송신한다. 본 실시예에서의 포토 다이오드(60)는 레이저 다이오드와 마찬가지로 반도체 형태로 적층되어 제조되는 것으로서 예컨대 특허출원번호 제10-2002-0008509호에 개시된 구조가 채용될 수 있으며, 이는 공지의 소자인바 구체적인 적층구조 및 기능에 대한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 상기 발광소자(50)와 수광소자(60)는, 도 14에 도시된 바와 같이 서로 교대로 배치될 수도 있으며, 일측에 발광소자(50)만 배치되고 타측에 수광소자(60)만 배치될 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동에 대하여 설명한다.
도 15는 도 12에 도시된 디스플레이 장치를 구동하기 위한 메인구동부 및 위치검출부를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 15를 참조하면, 터치패널(300)의 복수의 수평 광도파로(45)의 양단에 배치된 m개의 발광소자와 수광소자(50,60)들은 위치검출부(91)와 전기적으로 연결되어 있다. 상기 광패널(40)을 구비하는 터치패널(300)이 전자종이 표시패널(20)에 실장된 상태에서 사용자는 터치패널(300)을 통해 전자종이 표시패널(20)에 형성된 화상을 볼 수 있으며, 사용자가 이 화상의 일 영역을 터치(물리적으로는 터치패널(300)을 터치)하면 터치패널(300)에서 전기선(l)을 따라 전기적 신호가 상기 위치검출부(91)로 전송된다. 상기 위치검출부(91)는 위 전기적 신호를 통해 터치패널(300) 상에서 어떤 위치가 터치되었는지 즉, 어떤 좌표값(X1~Xn, Y1~Ym)이 터치되었는지를 검출한다. 보다 구체적으로 설명한다. 예컨대 터치패널(300) 상에서 특정 좌표값(X2,Y2)이 터치되었다고 하면, 이 좌표 상에 배치된 발광소자(50)의 송신 신호와 수광소자(60)의 수신 신호사이에는 차이가 발생한다. 즉, 사용자에 의하여 특정 좌표값(X2,Y2)의 터치가 이루어지면 이 광도파로를 지나는 광신호는 세기가 줄거나 지연이 발생하는 등 신호의 왜곡이 발생하게 된다. 즉, 발광소자로부터 송신된 신호와 수광소자로부터 수신된 신호 사이에 차이가 발생하게 되며, 위치검출부(91)는 신호의 차이를 통해 터치된 위치정보(좌표값)을 검출하여 후술할 메인구동부(90)에 출력한다. 위치정보를 수신받은 메인구동부(90)가 화상을 형성하는 구성 및 기능은 상기 제1실시예와 완전히 동일하다.
지금까지, 제2실시예에서 터치패널(300)이 광도파로(45,46)가 형성된 광패널(40)을 이용한 것으로 설명 및 도시하였으나, 터치패널(300)은 반드시 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며 권취될 수 있는 어떠한 구성으로도 가능하다. 이러한 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)가 도 16에 도시되어 있다. 도 16에 도시된 디스플레이 장치(200)에서 다른 구성요소는 위에서 설명한 제2실시예와 완전히 동일하며, 단지 광패널(40)이 제거되었다는 점에서 차이가 있다. 즉, 전자종이 표시 패널(20) 상에, 더욱 상세하게는 디스플레이 영역(d)의 외측에 둘레방향을 따라 연성 인쇄회로기판(F)이 배치되고, 이 연성 인쇄회로기판(F) 상에 복수의 발광소자(50)와 수광소자(60)가 각각 와이어 본딩 등 표면실장기술에 의하여 실장되며 연성 인쇄회로기판(F)과 전기적으로 연결되어 있다. 복수의 발광소자(50)들과 수광소자(60)들은 각각 1:1로 매칭되며, 그 배열상태는 제2실시예와 완전히 동일하다. 발광소자(50)로부터 빛이 발사되면 수광소자(60)는 이를 전기적 신호로 변환하여 위치검출부(91)로 전송한다. 발광소자(50)로부터 발사된 빛이 수광소자(60)에 수광되었는지의 유무에 따라 전기적 신호가 'on', 'off'로 분류된다. 더욱 상세하게 설명하면, 사용자가 전자종이 표시패널(20)에 형성된 화상의 입력정보 중 특정한 입력정보가 배치된 부분을 터치(이 경우, 앞의 경우와 달리 전자종이 표시패널이 물리적으로 터치됨)하면 이 터치된 부분은 광의 진로가 차단되어 수광소자(60)측으로 진행되지 못하게 된다. 위치검출부(91)는 이 전기적 신호를 통해 터치위치를 검출하고 위치정보를 화상형성부(92)로 출력한다. 화상형성부(92)에서는 위에서 설명한 것과 동일한 방식으로 전자종이 표시패널(20)에 대응되는 화상을 형성하게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 매우 작은 부피로 휴대가 용이하면서도 일정 크기 이상의 화상을 형성할 수 있어 디스플레이 기능이 우수하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 터치패널을 입력수단으로 이용하여 전자종이 표시패널과 일체화시킴으로써 매우 간편하게 사용할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 수용부와 토출구가 형성되어 있는 하우징;
    전기장의 작용에 따라 대전입자의 배치상태변화에 의하여 화상을 형성하는 것으로서, 롤 형태로 권취(捲取)되어 상기 하우징의 수용부에 수용되는 제1상태와, 상기 제1상태로부터 상기 하우징의 토출구를 통해 하우징의 외부로 권출(捲出)되어 평평하게 펴져 있는 제2상태 사이에서 상태변경 가능한 전자종이 표시패널; 및
    상기 전자종이 표시패널에 형성된 화상에서 터치된 위치를 인식하기 위한 것으로서 상기 전자종이 표시패널의 화상에서의 터치된 위치에 해당하는 전기적 신호를 출력하며, 상기 전자종이 표시패널이 상기 제1상태와 제2상태 사이에서 상태변경될 때 함께 상태변경되도록 상기 전자종이 표시패널 상에 실장되어 롤 형태로 권취된 상태에서 평평하게 펴져 있는 상태로 상태변경 가능한 터치패널;을 구비하며,
    상기 터치패널은,
    상기 전자종이 표시패널의 대각선 방향을 따라 이 전자종이 표시패널의 제1모서리와 제2모서리 상에 각각 배치되어 광을 발사 및 수광하는 제1발광소자 및 제1수광소자;
    상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 상기 제1발광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제1발광소자로부터 발사된 빛의 일부는 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 반사시키며 나머지 일부는 투과시키는 제1광스플릿터;
    상기 제1광스플릿터와 대응되도록 상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 상기 제1수광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제1광스플릿터로부터 반사되어 입사된 빛을 상기 제1수광소자 쪽으로 반사시키는 제1광커플러;
    상기 전자종이 표시패널의 대각선 방향을 따라 이 전자종이 표시패널의 제3모서리와 제4모서리 상에 각각 배치되어 광을 발사 및 수광하는 제2발광소자 및 제2수광소자;
    상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 상기 제2발광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제2발광소자로부터 발사된 빛의 일부는 상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 반사시키며 나머지 일부는 투과시키는 제2광스플릿터; 및
    상기 제2광스플릿터와 대응되도록 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 상기 제2수광소자의 일측에 복수 개 배치되며, 상기 제2광스플릿터로부터 반사되어 입사된 빛을 상기 제2수광소자 쪽으로 반사시키는 제2광커플러;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치패널은,
    상기 제1광스플릿터, 제1광커플러, 제2광스플릿터 및 제2광커플러의 사이에 배치되어 상기 제1발광소자 및 제2발광소자로부터 발사된 빛을 가이드하기 위한 것으로서, 하부 클래드층과, 상기 하부 클래드층의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지며 상기 하부 클래드층에 적층되어 빛을 가이드하는 코어층과, 상기 코어층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지며 상기 코어층에 적층되는 상부 클래드층을 포함하여 이루어진 광패널을 더 구비하며,
    상기 코어층, 상부 클래드 층 및 하부 클래드층은 권취될 수 있는 연성의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 수용부와 토출구가 형성되어 있는 하우징;
    전기장의 작용에 따라 대전입자의 배치상태변화에 의하여 화상을 형성하는 것으로서, 롤 형태로 권취(捲取)되어 상기 하우징의 수용부에 수용되는 제1상태와, 상기 제1상태로부터 상기 하우징의 토출구를 통해 하우징의 외부로 권출(捲出)되어 평평하게 펴져 있는 제2상태 사이에서 상태변경 가능한 전자종이 표시패널; 및
    상기 전자종이 표시패널에 형성된 화상에서 터치된 위치를 인식하기 위한 것으로서 상기 전자종이 표시패널의 화상에서의 터치된 위치에 해당하는 전기적 신호를 출력하며, 상기 전자종이 표시패널이 상기 제1상태와 제2상태 사이에서 상태변경될 때 함께 상태변경되도록 상기 전자종이 표시패널 상에 실장되어 롤 형태로 권취된 상태에서 평평하게 펴져 있는 상태로 상태변경 가능한 터치패널;을 구비하며,
    상기 터치패널은,
    상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 상기 화상이 형성되는 영역에 길게 형성되며 상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 빛을 가이드하는 복수의 수평 광도파로와, 상기 수평 광도파로와 수직한 방향을 따라 상기 화상이 형성되는 영역에 길게 형성되며 상기 전자종이 표시패널의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 빛을 가이드하는 복수의 수직 광도파로를 구비하여, 상기 전자종이 표시패널 상에 배치되는 광패널;
    상기 복수의 수평 광도파로 및 수직 광도파로의 일단에 각각 배치되어 빛을 상기 수평 광도파로 및 수직 광도파로로 발사하는 복수의 발광소자; 및
    상기 복수의 수평 광도파로 및 수직 광도파로의 타단에 각각 배치되어 상기 수평 광도파로 및 수직 광도파로를 통해 가이드된 빛을 수광하는 복수의 수광소자;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광패널은,
    광을 가이드하기 위한 코어층과, 상기 코어층을 사이에 두고 상측과 하측에 각각 적층되며 상기 코어층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 상부 클래드층 및 하부 클래드층을 포함하여 이루어지며, 상기 코어층, 상부 클래드 층 및 하부 클래드층은 권취될 수 있는 연성의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 수용부와 토출구가 형성되어 있는 하우징;
    전기장의 작용에 따라 대전입자의 배치상태변화에 의하여 화상을 형성하는 것으로서, 롤 형태로 권취(捲取)되어 상기 하우징의 수용부에 수용되는 제1상태와, 상기 제1상태로부터 상기 하우징의 토출구를 통해 하우징의 외부로 권출(捲出)되어 평평하게 펴져 있는 제2상태 사이에서 상태변경 가능한 전자종이 표시패널; 및
    상기 전자종이 표시패널에 형성된 화상에서 터치된 위치를 인식하기 위한 것으로서 상기 전자종이 표시패널의 화상에서의 터치된 위치에 해당하는 전기적 신호를 출력하며, 상기 전자종이 표시패널이 상기 제1상태와 제2상태 사이에서 상태변경될 때 함께 상태변경되도록 상기 전자종이 표시패널 상에 실장되어 롤 형태로 권취된 상태에서 평평하게 펴져 있는 상태로 상태변경 가능한 터치패널;을 구비하며,
    상기 터치패널은,
    상기 전자종이 표시패널의 둘레방향을 따라 배치되는 연성 인쇄회로기판과,
    상기 전자종이 표시패널의 화상이 형성되는 영역의 수평방향으로 빛을 발사하며 상기 화상이 형성되는 영역의 수직방향을 따라 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되며 상기 연성 인쇄회로기판상에 전기적으로 연결되게 실장되는 제1발광소자들과,
    상기 전자종이 표시패널의 화상이 형성되는 영역을 사이에 두고 상기 제1발광소자들과 대응되는 위치에 각각 배치되어 상기 제1발광소자들로부터 발사된 빛을 수광하도록 상기 연성 인쇄회로기판상에 전기적으로 연결되게 실장되는 제1수광소자들과,
    상기 전자종이 표시패널의 화상이 형성되는 영역의 수직방향으로 빛을 발사하며 상기 화상이 형성되는 영역의 수평방향을 따라 일정 간격 이격되어 복수 개 배치되며 상기 연성 인쇄회로기판상에 전기적으로 연결되게 실장되는 제2발광소자들과,
    상기 전자종이 표시패널의 화상이 형성되는 영역을 사이에 두고 상기 제2발광소자들과 대응되는 위치에 각각 배치되어 상기 제2발광소자들로부터 발사된 빛을 수광하도록 상기 연성 인쇄회로기판상에 전기적으로 연결되게 실장되는 제2수광소자들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치패널로부터 입력된 전기적 신호를 기초로 상기 전자종이 표시패널의 화상상에서의 터치된 위치의 위치정보를 검출하는 위치검출부와,
    상기 전자종이 표시패널에 출력된 화상에 배치되어 있는 입력정보 중에서 상기 검출된 위치정보에 해당하는 지점에 위치하는 입력정보에 대응하는 화상을 형성하여 상기 전자종이 표시패널에 출력하는 전자종이 표시패널 메인구동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자종이 표시패널은,
    상부기판과,
    상기 상부기판과 대향되게 배치되는 하부기판과,
    상기 상부기판과 하부기판 사이에 배치되어 대전입자들이 충전되어 있는 표시셀들을 구획하는 격벽과,
    상기 상부기판의 하부에 설치되는 상부전극 및
    상기 하부기판의 상부에 설치되는 하부전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징에 정역회전 가능하게 결합되는 회전봉과, 상기 회전봉을 정역회전시키는 회전수단을 더 구비하며,
    상기 전자종이 표시패널과 터치패널의 일단부는 상기 회전봉에 함께 결합되어 상기 제1상태에 있는 전자종이 표시패널과 터치패널은 상기 회전봉에 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전수단은 정역회전 가능한 모터인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자종이 표시패널과 터치패널이 평평하게 펴져있는 제2상태에 있을 때, 상기 제2상태를 유지할 수 있는 전자종이 표시패널 지지수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지지수단은,
    상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 배치되어 상기 전자종이 표시패널과 터치패널의 일측변에 결합되어 있는 세로지지대와,
    상기 전자종이 표시패널의 폭방향을 따라 양측에 배치되어 상기 하우징에 삽입된 삽입상태와 상기 하우징의 외측으로 신장된 신장상태 사이에서 상태변경 가능하며, 각 일단부는 상기 세로지지대의 폭방향 양측에 결합되는 한 쌍의 가로지지대를 더 구비하며,
    상기 전자종이 표시패널이 제1상태에 있을 때 상기 한 쌍의 가로지지대는 삽입상태에 있으며, 상기 전자종이 표시패널이 제2상태에 있을 때 한 쌍의 가로지지대는 신장상태에 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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