KR100926830B1 - 자성체를 이용한 표시장치 - Google Patents

Abstract

복수의 표시셀을 포함하고 자기펜에 의하여 표시되는 표시장치에 있어서, 표시셀의 개방면을 커버하는 광학기판, 표시셀의 내부를 상층면과 하층면으로 나누는 계단, 상층면의 일부에 형성된 방지턱, 하층면에 퇴적되는 자성체 입자를 포함하되, 상층면 및 하층면의 높이는 개방면의 높이 미만이고, 자성체 입자의 퇴적면의 높이는 상층면의 높이 미만이며, 자성체 입자는 표시셀의 자기펜으로부터 발생되는 자기장에 의하여 하층면과 상층면간에 방지턱을 넘어 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치가 제공된다. 본 발명에 의하면 자기펜에 의한 즉각적인 표시가 가능하다.

자성체 입자, 자기펜, 계단, 방지턱, 광학기판

Description

자성체를 이용한 표시장치{Display apparatus using magnetic substance particle}

본 발명은 자성체를 이용한 표시장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 자성체와 자기펜을 이용하여 변화시킨 자성체 입자의 위치 및 배열을 유지할 구조체를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.

최근에 기존의 종이를 대체할 수 있는 전자종이가 개발되고 있다. 전자종이는 기존의 종이에 비하여 쓰고 지움이 자유롭다는 장점이 있으며, 반영구적 사용이 가능하여 소모성 필기구인 잉크 및 종이룰 대체할 것으로 예상되고 있다.

이러한 측면에서 최근 개발이 진행 중이거나 개발이 완료된 전자종이는 전기영동 또는 자기영동의 원리를 이용한 것으로 기존의 디스플레이뿐만 아니라 전자책, 전자신문, 명함, 장신구 및 의류 등 광범위한 분야에서의 사용도 시도되고 있다.

그러나 이러한 전기영동 또는 자기영동의 원리를 이용한 디스플레이 장치에 는영동에 따른 여러 가지 문제점이 나타나고 있다.

첫째, 영동현상을 이용함으로써 내부의 유동액(Fluid, 또는 소성 분산액체)이 필요한데, 이러한 유동액은 점성을 가지기 때문에 내부 표시입자가 전기장 또는 자기장에 의하여 이동하는데 방해가 된다. 즉, 유동액의 점도로 인하여 표시입자가 이동되어 디스플레이 되는 시간(반응시간)이 생겨 사용자에게 즉각적인 결과를 보여주지 못하는 문제가 생긴다.

둘째, 유동액은 표시된 입자를 고정시키는 기능을 수행하는데 유동액의 점성이 무시될 수 있는 항복값 이상의 외부힘이 인가될 때에는 의도하지 않는 표시입자의 이동이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

셋째, 디스플레이 장치에 표시된 화면을 지우기 위하여 입력수단과 별개의 장치를 이용하거나 디스플레이 장치에 반대의 전기장이나 자기장을 걸어 주어야 하는 별도의 과정이 필요하여 사용에 불편함이 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유동액을 사용하지 않음으로써 자성체 입자가 이동지연 없이 즉각적으로 이동되어 표시되는 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유동액을 사용하지 않고 내부 구조적으로 자성체입자를 고정시킬 수 있는 표시장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 표시장치에 표시와 삭제를 하나의 자기펜을 이용하여 수행할 수 있도록 하는 표시장치를 제공하는데 있다.

이외의 본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 보다 명확해질 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 표시장치가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 외측면을 갖는 하나 이상의 표시셀을 포함하고 자기펜에 의하여 표시되는 표시장치에 있어서, 상기 표시셀의 개방면을 커버하는 광학기판; 상기 표시셀의 내부를 상층면과 하층면으로 나누는 계단; 상기 상층면의 일부에 형성된 방지턱; 상기 하층면에 퇴적되는 자성체 입자를 포함하되, 상기 상층면 및 하층면의 높이는 상기 개방면의 높이 미만이고, 상기 자성체 입자의 퇴적면의 높이는 상기 상층면의 높이 미만이며, 상기 자성체 입자는 상기 표시셀의 자기펜으로부터 발생되는 자기장에 의하여 상기 하층면과 상층면간에 상기 방지턱을 넘어 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치가 제공된다.

상기 상층면의 색(色)과 상기 자성체 입자의 색은 다를 수 있다.

상기 하층면의 색과 상기 자성체 입자의 색은 같을 수 있다.

상기 방지턱은 상기 계단의 모서리에 수직으로 형성되고 상기 광학기판으로부터 이격될 수 있다.

상기 자성체 입자는 구형 입자이거나 또는 분말 입자일 수 있다.

상기 계단은 자석이며, 상기 상층면에는 상자성체 층(層)이 형성되고, 상기 계단의 수직면에는 비자성체 층(層)이 형성될 수 있다.

상기 계단의 수직면 중에서, 상기 퇴적면의 높이 이상에는 비자성체 층(層)이 형성되고 상기 퇴적면의 높이 이하에는 상자성체 층이 형성될 수 있다.

상기 셀은 사각형 기둥 또는 육각형 기둥일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 하나 이상의 표시셀을 포함하고 자기펜에 의하여 표시되는 표시장치에 있어서, 상기 표시셀의 개방면을 커버하는 광학기판; 상기 표시셀의 내부를 하층면과 불규칙 패턴을 갖는 상층면으로 나누는 계단; 상기 하층면에 퇴적되는 자성체 입자를 포함하되, 상기 상층면 및 하층면의 높이는 상기 개방면의 높이 미만이고, 상기 자성체 입자의 퇴적면의 높이는 상기 상층면의 높이 미만이며, 상기 자성체 입자는 상기 표시셀의 자기펜으로부터 발생되는 자기장에 의하여 상기 하층면과 상층면간에 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치가 제공된다.

상기 불규칙 패턴은 상기 계단의 모서리와 평행한 선형 홈일 수 있다.

본 발명에 의하면 기존의 전기영동 또는 자기영동 표시장치와 달리 유동액이 필요하지 않아 자기펜을 이용하여 표시장치에 시간지연 없이 색을 표시할 수 있다.

본 발명에 의하면 기존의 전기영동 또는 자기영동 표시장치와 달리 기록을 위한 펜과 삭제를 위한 펜을 모두 구비해야 하는 불편이 없다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이 해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구조를 나타낸 입체 단면도이 다.

도 1을 참조하면 표시장치(100)는 자성체 입자(110c)를 포함하는 복수의 표시셀(display cell)로 구성되어 있다. 복수의 표시셀은 동일한 자성체 입자와 내부 구조를 각각 가질 수 있다.

이하에서는 도 1의 표시셀 a, 표시셀 b 및 표시셀 c 중 표시셀 c를 중심으로 설명한다. 도 1에 표시된 "a", "b", "c"의 식별문자는 각 셀을 구분하여 설명하기 위하여 사용된다.

표시셀 c은 외측면을 갖는 통(桶) 모양의 입체 구조물이다.

이하에서는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위하여 표시셀의 바닥면이 사각형인 경우를 중심으로 설명하도록 한다. 즉, 표시셀 c의 외측면은 네 개의 사각면으로 이루어진 것으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지 아니하고, 통의 바닥이 여러 다각형 또는 원 모양이 될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.

표시셀 c의 개방면(상층면)은 후술하는 바와 같이 투명한 광학기판(160c)으로서 아크릴, 유리, 투명 플라스틱 등이 사용될 수 있다. 다만 본 발명의 표시장치(100)의 광학기판(160c)이 그 명칭이나 재질에 한정되는 것은 아니다. 광을 투과하여 표시셀 c내부의 자성체 입자(110c) 및 내부구조가 투영되어 외부로 비춰지는 재질인 경우에는 제한 없이 본 발명의 광학기판(160c)에 이용될 수 있다.

표시셀 c의 내부공간은 계단(130c)이 높이 d2로 형성되어 표시셀 c 내부를 상층면(140c)과 하층면(120c)으로 나눈다. 계단의 높이는 표시셀 c의 전체 높 이(d1+d2)보다 작으며 따라서 계단(130c)의 상층면(140c)은 광학기판(160c)으로부터 d1만큼 이격된다.

계단(130c)의 내부는 속이 비어 계단의 외형만 갖추고 있더라고 본 발명의 표시장치에 사용될 수 있다. 계단(130c)으로 나뉜 상층면(140c)과 하층면(120c) 중 상층면(140c)은 흰색 또는 명도가 매우 높은 색깔의 재질로 형성되어 외부에서 광학기판(160c)을 들여다 보는 경우 흰색으로 보일 수 있다.

하층면(120c) 위에는 명도가 매우 낮은 색(예를 들면 검은 색)의 자성체 입자(110c)들이 퇴적된다. 따라서 표시장치(100)의 사용자가 광학기판(160c) 상부에서 수직으로 표시장치를 내려다 보게 되면, 검정색의 자성체 입자(110c) 퇴적면과 흰색의 상층면(140c)이 보이게 된다.

자성체 입자(110c)가 퇴적되어 있는 하층면(120c)은 자성체 입자(110c)의 색과 동일한 색으로 도포되거나 동일한 색의 재질로 형성될 수 있다.

상술한 흰색의 상층면(140c)의 면적은 하층면(120c)의 면적보다 크다. 예를 들어, 상층면(140c)의 면적은 하층면(120c) 면적의 6배 내지 7배일 수 있다. 따라서 수직으로 본 발명의 표시장치(100)를 보게 되면, 흰색의 상층면(140c)이 검정색의 퇴적면에 비하여 6 내지 7배에 해당하는 것으로 보이게 된다.

다만 6배 내지 7배는 본 발명을 설명하기 위한 실시예에 불과하며 계단(130c)에 의하여 계단(130c)의 상층면(140c) 면적과 하층면(120c) 면적의 차이는 이에 한정되지 않음은 자명하다. 이하, 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위하여, 상층면(140c)의 면적이 하층면(120c) 면적의 6배 내지 7배인 경우를 일관 된 예로서 설명한다.

또한 상술한 바와 같이 흰색과 검정색의 예시는 설명의 편의를 위한 것에 불과하며 용도에 따라 다른 색으로 대체될 수 있음은 자명하다.

상층면(140c)의 방지턱(150c)은 높이 t로 형성된다. 방지턱(150c)의 높이는 d1 미만으로 광학기판(160c)과 d1-t 만큼 이격 된다.

하층면(120c)에 퇴적되어 있는 자성체 입자(110c)는 구형(球形)으로 표시되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 즉, 자성체 입자(110c)의 모양이 이에 한정되는 것은 아니며 다각면의 입자에서부터 분말형태의 불규칙 입자까지 다양한 모양의 입자형태로 대체될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 자성체 입자(110c)는 구형인 것으로 가정하여 설명하도록 한다.

자성체 입자(110c)에 힘이 가해져서 이동할 수 있는 경우를 가정하면 자성체 입자(110c)는 하층면(120c)에서 수직 상승하여 방지턱(150c)을 넘어 상층면(140c)으로 이동할 수 있다. 또한 상층면(140c)으로 이동된 자성체 입자는 상층면(140c)에서 방지턱(150c)을 넘어 하층면(120c)으로 낙하가 가능하다.

상층면(140c)과 하층면(120c)간 이동가능 공간에는 유동액 또는 전해질이 포함되지 않은 공기 또는 기체가 포함되어 자성체 입자(110c)의 이동이 즉각적으로 이루어진다. 즉 유동액 등의 점성(粘性)때문에 자성체 입자(110c)의 이동에 지연이 생기지 않는다.

다만 상술한 자성체 입자(110c)의 이동은 외부에서의 힘이 가해지는 것을 전제로 한 설명이며 외부에서의 힘이 가해지지 않고 자성체 입자(110c)가 스스로 이 동하는 것은 불가능하다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 표시장치(100)는 자성체 입자(110c)의 자화(磁化)현상을 이용하여 자성체 입자(110c)에 힘을 가하여 자성체 입자(110c)를 이동시키며 자화는 광학기판(160c)에 접근하는 자기펜에 의한다. 이에 대한 설명은 도 1b 내지 도 1e를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

자성체 입자(110c)가 자화되어 자기펜의 움직임(즉, 자기장의 변화에 따라) 자기력을 받는 경우 표시셀 c 내부공간에서 즉각적으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 자성체 입자가 하층면(120c)에서 상층면(140c)으로 이동될 수 이다. 이 때, 방지턱(150c)은 자성체 입자(110c)들이 상층면(140c)에서 하층면(120c)으로 낙하하지 않도록 방벽(防壁)의 기능을 수행할 수 있다.

따라서 일단 자성체 입자(110c)가 힘을 받아 상층면(140c)으로 이동한 경우에는 자성체 입자(110c)가 방지턱을 넘어 갈 수 있는 다른 힘이 인가되지 않는 이상 자연적으로 방지턱을 넘어 하층면(120c)으로 낙하하지 않는다.

본 발명의 표시장치(100)는 광학기판(160c) 상부에서 투명한 광학기판(160c)을 통하여 내부를 들여다 볼 수 있도록 구성되어 있으므로 상술한 자성체 입자(110c)가 하층면(120c)에 존재하는 경우와 상층면(140c)에 존재하는 경우 표시되는 결과는 서로 상이하다.

자성체 입자(110c)가 하층면(120c)에 있는 경우 하층면(120c)의 면적은 전체 표시셀 c의 1/6 내지 1/7에 불과하므로 광학기판(160c) 상부에서 내려다본 경우 표시셀 c 면적의 1/6 내지 1/7만이 검정색으로 보이고 나머지 영역은 흰색으로 보인 다. 이는 앞서 설명한 바와 같다.

그러나 자성체 입자(110c)가 상층면(140c)에 존재하는 경우에는 검정색의 자성체 입자(110c)가 상층면(140c)에 5 내지 6배 넓게 배열됨으로써 표시셀 c 전체가 검정색으로 보이게 된다. 하층면(120c)이 자성체 입자(110c)와 동일한 색인 경우 표시셀 c 전체가 검정색으로 보이게 된다.

상술한 상층면(140c), 하층면(120c) 및 자성체 입자(110c)의 색은 본 발명을 설명하기 위한 일 예시에 불과하며 용도에 따라서 각각의 색은 다른 색으로 대체될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

이하에서는 도 1b 내지 도 1e를 참조하여 자기펜을 이용하여 자성체 입자(110c)가 하층면과 상층면간에 이동됨으로써 본 발명의 실시예에 의한 표시장치(100)에 색이 표시되는 과정에 대하여 설명하도록 한다.

도 1b 내지 도 1e은 자기펜을 이용하여 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다.

자기펜(170)은 자석을 포함하는 펜으로써 외부에 자기장을 형성하여 외부 물질을 자화시킬 수 있다. 예를 들어 자기펜(170)을 쇠못 가까이에 접근시키면 쇠못은 강자성체인 쇠못은 자기펜(170)의 자기장에 의하여 쉽게 자화되고 자기펜(170)과 쇠못간에 발생하는 자기력에 의하여 자기펜(170)에 붙는다.

본 발명의 표시장치(170)에 이용되는 자기펜(170)은 영구자석으로 구성된 펜일 수도 있으며 또는 전자석으로 구성된 펜일 수도 있다. 자석은 펜의 말단에만 포 함될 수 있으며 자기펜(170)의 형상 및 모양은 한정되지 않는다.

사용자는 상술한 자기펜(170)을 광학기판(160b)상부에서 수평 이동시킴으로써 표시장치에 원하는 부분에 색이 표시되도록 할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 자기펜(170)이 표시셀 b의 광학기판(160b) 상단에 접근하거나 접촉하게 되면 자기장 Н가 표시셀 b의 내부공간에도 형성된다. 계단(130b), 계단(130b)의 수직면(125b), 하층면(120b), 상층면(140b)은 모두 자화율이 매우 낮은 플라스틱, 아크릴 등의 재질이 사용되어 자기펜(170)이 형성하는 자기장 Н의 영향을 받지 않는다.

다만 자성체 입자(110b)는 자화율(Magnetic susceptibility, μ)이 매우 큰 철, 니켈 등의 재질로 제조되며 자기펜(170)의 영향을 받아 자화된다. 자화된 자성체 입자(110b)는 자기펜(170)과의 자기력(Magnetic Force)에 의하여 자기펜(170)방향으로 인력을 받는다.

다만 자기펜(170)이 광학기판(160b)을 통과하여 진입한 것은 아니므로 자성체 입자(110b)는 자기펜(170) 부근의 광학기판 위치에 붙게 된다.

그러나 표시셀 a 및 표시셀 c 의 내부공간에 퇴적되어 있는 자성체 입자(110a, 110c)는 자기펜(170)에서부터 멀리 떨어져 있어 자기펜(170)이 형성하는 자기장 Н의 영향을 받지 않고 자기력이 미치지 않아 자기펜(170)에 붙지 않는다.

도 1c는 자기펜(170)이 표시셀 b에서 표시셀 c로 이동하는 경우 표시장치(100) 내부의 변화를 나타낸 도면이다. 자기펜(170)은 광학기판(160b, 160c)에 접촉하여 이동될 수도 있으며 자성체 입자(110b)에 자기력이 미치는 거리만큼 이격 되어 이동될 수도 있다.

자기펜(170)이 우측으로 이동하여 표시셀 c의 영역으로 진입하면서 광학기판(160b)에 붙어있던 자성체 입자(110b)는 표시셀 b의 외측면에 의해 더 이상 이동하지 못하고 표시셀 b의 계단(130b)의 상층면(140b) 상단공간에 머문다.

반면, 표시셀 c의 하층면(140c)에 퇴적되어 있던 자성체 입자(110c)는 자기펜(170)의 표시셀 c로의 접근에 따라 자기장 H의 영향을 받아 자화되어 자기펜(170)을 향하여 수직으로 이동한다.

이 후 도 1d에 도시된 바와 같이 자기펜(170)이 표시셀 c로 완전히 이동된 경우 표시셀 b의 자성체 입자(110b)들은 자기장 H의 영향이 약해짐에 따라 자기펜(170)과의 인력이 약해지고 중력이 우세하게 작용하게 된다. 따라서 표시셀 b의 자성체 입자(110b)들은 계단(130b)의 상층면(140b)에 퍼지게 된다.

그러나 표시셀 b 내의 상층면(140b)에는 방지턱(150b)이 형성되어 있어 자성체 입자(110b)가 하층면(120b)으로 낙하하지 않는다. 방지턱(150b)은 상층면(140b)의 경계(계단의 모서리)에 수직으로 형성되어 있는 것으로 도시하였으나 방지턱(150b)의 형성위치나 모양은 이에 한정되지 않으며 반원형의 방지턱(150b)이 형성될 수도 있음은 자명하다.

사용자가 광학기판(160c) 상부에서 표시셀 b를 내려다 본 경우 표시셀 b 전체는 검정색으로 표시된다. 즉, 흰색으로 표시되던 계단(130b)의 상층면(140b)이 검정색의 자성체 입자(110b)로 덮임으로써 표시셀 b 전영역이 검정색으로 표시되는 것이다.

그러나 상술한 흰색과 검정색은 본 발명의 표시장치에 사용되는 색의 일 예에불과하며 노란색 및 검정색 또는 흰색 및 빨간색 등 다른 색의 조합으로 대체될 수 있음은 물론이다.

표시셀 c에서는 자기펜(170)의 이동에 따라 자성체 입자(110c)가 광학기판(160c)에 붙어 자기펜(170)의 이동에 따라 하층면(120c)에서 상층면(140c)으로 이동한다.

도 1 e를 참조하면 자기펜(170)이 표시셀 c의 영역을 완전히 벗어나면서 표시셀 b와 마찬가지로 자성체 입자(110c)들이 계단(130c)의 방지턱(150c)으로 인하여 하층면(120c)으로 낙하하지 않고 표시셀 c의 계단(130c)의 상층면(140c)에 고르게 배열된다.

따라서 이 경우 표시 장치의 상단에서 표시장치(100)를 내려다보는 사용자는 표시셀 b와 표시셀 c에 연속적으로 검은 표시가 되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 표시셀 b 및 표시셀 c에 연속적인 표시가 생김으로써 검정색의 선(腺)이 표시된다.

앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 표시장치(100)는 표시셀 a 내지 표시셀 c 이외에 표시셀 c의 우측으로 수개의 표시셀을 더 포함할 수 있으므로 자기펜(170)이 표시셀 c의 우측으로 이동할수록 연속된 표시셀에서 자성체 입자들이 상층면으로 이동한다. 각각의 표시셀의 방지턱으로 인하여 자성체 입자들은 계단의 상층면에 고르게 퍼지게 되며 표시장치에는 검정색의 선이 길게 표시된다.

즉 도 1f를 참조하면 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 자기펜(170)이 이동함에 따라 표시되는 화면이 나타난다. 도 1f는 본 발명의 실시예에 의한 표시장 치를 광학기판 상단에서 바라본 도면이며 표시장치는 가로 12, 세로 6의 표시셀로 구성된 것으로 도시하였다.

사용자가 자기펜(170)을 광학기판의 좌측에서 우측으로 이동시킴으로써 도 1f에 도시된 선이 표시장치(100)에 표시된다.

이상에서는 자기펜(170)의 이동에 따라 선이 표시장치(100)에 표시되는 과정에 대하여 설명하였으나 검정색의 선이 표시된 후 자기펜을 반대방향으로 이동시키면 표시가 사라지는데 이를 도 1e를 참조하여 좀더 상세히 설명하도록 한다.

도 1e에서 표시셀 b와 표시셀 c 에는 자성체 입자(110b, 110c)가 상층면(140b, 140c)에 고르게 배열되어 있는 상태이다. 이 상태에서 자기펜(170)이 다시 좌측으로 이동하면서 표시셀 c에 접근하게 되면 상층면(140c)에 퍼져 있는 자성체 입자(110c)는 자기펜(170)에 의하여 다시 자화되고 자기력을 받아 자기펜(170)의 위치에 따른 광학기판(160c)에 붙게 된다.

자기펜(170)이 좌측으로 이동하면서 자성체 입자(110c)도 광학기판(160c)을 따라 좌측으로 이동하게 되며 자기펜(170)이 표시셀 b영역으로 진입하더라도 자성체 입자(110c)는 표시셀 c의 외측면의 저항을 받아 더 이상 진행하지 못한다.

자기펜(170)이 표시셀 b영역으로 진입하게 되면 표시셀 c의 자성체 입자(110c)들은 자기펜(170)의 자기장에서 멀어져 자화되지 않고 중력을 받아 하층면(120c)으로 낙하하게 된다.

이 경우 자성체 입자(110c)로 덮혀있던 상층면(140c)이 드러나면서 광학기 판(160c) 상부에서는 픽셀 단위 면적의 6/7(즉, 하층면(120c)과 상층면(140c)의 넓이 비율이 1:6인 경우) 또는 7/8(즉, 하층면(120c)과 상층면(140c)의 넓이 비율이 1:7인 경우)배에 달하는 흰색면이 드러나게 된다. 예를 들어 자성체 입자의 색이 검정색이고 상층면(140c)이 흰색인 경우 표시셀 면적의 6/7에 해당하는 부분의 색이 검정색에서 흰색으로 변하게 된다.

이는 자기펜(170)이 좌측에서 우측으로 이동하면 선이 표시되고, 자기펜(170)이 다시 우측에서 좌측으로 이동하면 표시된 검은 선이 지워짐을 의미한다. 즉, 도 1b에서 도1e의 과정이 역방향으로 진행되면서 검은 선이 지워지므로 사용자는 자기펜(170)의 이동방향을 달리함으로써 하나의 자기펜(170)으로 쓰고 지움을 모두 수행할 수 있다.

도 1g는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시장치의 표시셀의 내부 구성을 나타낸 도면이다.

도 1g를 참조하면, 표시셀의 내부는 도 1a에서 설명한 표시셀 c와 동일하게 하층면(121)과 상층면(141)으로 나뉜다. 차이점은 표시셀 내부의 상층면(141)이 평면이 아닌 불규칙 패턴이 형성된 면이고 방지턱이 형성되지 않은 점이다.

도 1b 내지 도 1e를 참조하여 상술한 바와 같이 방지턱은 자기펜(170)의 이동에 따라 자성체 입자(110c)가 하층면(120c)에서 상층면(140c)으로 이동한 경우 자성체 입자(110c)가 중력으로 인하여 하층면(120c)으로 낙하하지 못하도록 하는 방벽의 기능을 수행한다.

도 1g에서는 방지턱의 기능을 상층면(141)에 형성된 불규칙 패턴이 대행한다. 예를 들어 불규칙 패턴은 상층면의 특정의 길이방향으로 형성된 복수개의 선형(線型) 홈(142)일 수 있다.

복수개의 선형 홈(142)은 자성체 입자(111)가 상층면(141)으로 이동한 경우 홈(142)에 수용(收容)되어 하층으로 구르지 않도록 한다. 즉, 자성체 입자(111)가 구형인 경우를 가정하면, 자성체 입자(111)는 자기펜(170)에 의하여 상층면(141)으로 이동한 뒤 자기펜이 멀어져 자기력이 소멸하면 중력에 의하여 다시 하층면(121)으로 굴러서 낙하할 수 있는데 선형 홈(142)은 이를 방지한다.

불규칙 패턴은 이외에 방지턱에 비하여 각각 독립적인 자성체 입자(111)가 표시셀의 상층면(141)에 고르게 분포되도록 유인하는 효과도 있다. 즉, 선형 홈(142)을 따라 고르게 분포될 확률을 높일 수 있다. 자성체 입자(111)가 상층면(141)에 고르게 분포되면 광학기판(160c) 상부에 나타나는 표시의 균일성이 높아지는 효과도 있다.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시장치의 내부구조를 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 도 1에서 설명한 표시장치(100)와 같이 표시장치(200)는 복수개의 표시셀로 구성되어 있으며 이하에서는 표시셀 c를 중심으로 설명하도록 한다.

표시셀 c는 도 1에서 설명한 바와 같이 계단에 의하여 상층면과 하층면으로 나뉜다. 다만 상층면에는 방지턱이 형성되어 있지 않다. 이 경우 자기펜에 의하여 자성체 입자가 상층면으로 이동할 수는 있지만 자기력이 소멸되었을 때 계단의 상층면에 고르게 퍼져 머무르지 않고 자성체 입자(210c)의 전부 또는 일부가 다시 하층면으로 낙하할 수 있다.

따라서 본 발명의 표시장치에 포함되는 표시셀 c의 계단(230c)은 자석으로 구성된다. 계단은 영구자석 또는 전자석일 수 있다. 계단(230c)은 자석의 자연적인 성질에 의하여 상부과 하부가 각각 다른 극성을 가진다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이 계단(230c)의 상부방향이 N극이며 하부방향이 S극일 수 있다.

그러나 계단(230c)이 이와 반대의 극성을 가질 수도 있으며 이는 자기펜의 극성에 따라 변경될 수 있다. 이는 후술하도록 한다. 다만 표시장치(200)에 포함된 모든 표시셀 내 계단의 극성은 동일하다.

계단(230c)이 자석으로 되어 있는 경우에는 자기펜이 접근한 경우 계단(230c)으로부터 발생되는 자기장 및 자기펜으로부터 발생되는 자기장의 세기 및 방향에 의하여 자성체 입자(210c)는 불규칙한 이동패턴을 보일 수 있다.

따라서 본 발명의 표시장치(200)에 포함되는 표시셀 c의 계단(230c)의 각면에는 자성체 층(231c, 232c, …, 235c) 또는 비자성체 층이 형성된다. 자성체 층 또는 비자성체 층은 여러가지 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면 자성체 타일(Tile) 또는 비자성체 타일이 부착될 수 있으며 자성체 입자 또는 비자성체 입자를 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 도포할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 자성체 층 또는 비자성체 층이 타일로써 부착된 경우를 중심으로 설명하도 록 한다.

계단(230c)이 표시셀의 내부공간에 직접 노출되지 않도록 계단의 상층면, 계단의 수직면, 계단의 하층면, 표시셀 c와의 인접면에 타일(231c, 232c, …, 235c)이 부착된다. 다만, 표시셀의 외측면이 비자성체로 구성된 경우에는 표시셀 c와의 인접면에는 타일(232c)이 부착되지 않을 수 있다. 이하에서는 상술한 네 면에 타일이 부착되는 경우를 중심으로 설명하도록 한다.

상층면에 부착된 타일(235c)은 상자성체 재질의 타일로써 계단에 의하여 자화된다. 따라서 타일(235c)은 자성체 입자가 낙하되지 않도록 고정시킬 수 있다.

이를 좀더 상세히 설명하면 자성체 입자(210c)가 자기펜에 의하여 상층면으로 이동한 경우 상층면에 부착된 타일(235c)은 자성체 입자가 하층면(220c)으로 다시 낙하하여 복귀하는 것을 막고 자성체 입자를 자기력으로 붙잡아 계단의 상층면에 고정되도록 하는 기능을 수행한다. 다만, 상층면에 부착된 타일(235c)은 낮은 자화율을 갖는 상자성체이므로 자석인 자기펜에 의하여 광학기판(260c)에 붙어 이동하는 자성체 입자(210c)의 움직임에까지 영향을 주는 것은 아니다. 자기펜에 의한 자기력이 소멸한 경우 자성체 입자(210c)가 중력을 받아 상층면에서 하층면으로 낙하하는 것을 방해하는 역할만을 수행한다.

자석인 계단(230c)의 극성은 상부의 극성이 자기펜 중 광학기판(260c)을 향하는 말단의 극성과 동일하여야 한다. 예를 들어 자기펜이 광학기판(260c)에 접촉되는 부분의 극성이 N극 인 경우에는 계단 상부의 극성도 N극이다. 이로써 자성체 입자(210c)가 자기펜에 의하여 이동하는데 방해를 주지 않도록 한다.

계단(230c)의 수직면에 부착된 타일(231c, 232c, 233c, 234c)은 옆면의 상단 및 하단에 따라 각각 다른 재질의 타일이 부착될 수 있다. 계단(230c) 옆면 상단에는 계단(230c)의 자기장을 차폐할 수 있는 비자성체 재질의 타일(231c, 232c)이 부착된다. 예를 들어 에나멜 코팅된 고무, 플라스틱 등의 비자성체 타일이 부착될 수 있다. 따라서 자기펜에 의하여 자화된 자성체 입자(210c)가 자기력에 의하여 하층면에서 상층면으로 상승하거나 상층면에서 하층면으로 낙하하는 중에 자석인 계단으로 인한 자기력의 영향을 받지 않아 이동에 방해를 받지 않도록 한다.

이와 달리 계단(230c)의 옆면 중 하단에는 계단의 상층면에 부착된 타일과 마찬가지로 상자성체 타일(233c, 234c)이 부착된다. 따라서 계단(230c)의 옆면 중 하단에 부착된 타일(233c, 234c)은 계단(230c)에 의하여 자화된다. 자화된 타일(233c, 234c)은 자성체 입자(210c)를 하층면(220c)에 고정시킨다.

다만, 하층면(220c)의 하단에 부착되는 상자성체 타일(233c, 234c)은 상층면에 부착된 타일(235c)과 마찬가지로, 자기펜이 광학기판(260c)에 접촉된 경우 자성체 입자(210c)가 자화되어 자기펜과의 자기력에 의하여 광학기판 방향으로 상승하는 것을 방해하지 않도록 비교적 낮은 자화율을 갖는 타일(233c, 234c)이다.

또는 계단의 자기장에 의하여 자화된 타일(233c, 234c)이 자기펜의 자기력을 넘지 않도록 계단(230c)의 자기장을 조정할 수 있다. 전자석인 경우 인가전류를 조정하여 자기장의 세기를 조정하거나 영구자석인 경우 자기펜의 자기장과 세기를 비교하여 자기펜의 자기장의 세기보다 낮은 자기장을 발생하는 자석을 사용할 수 있다.

상술한 계단(230c)의 수직면에 상단과 하단의 2단으로 부착된 타일(231c, 232c, 233c, 234c)을 구분하는 기준은 상기 자성체 입자(210c)가 하층면(220c)에 퇴적된 경우 퇴적면의 높이에 따라 결정될 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 계단(230c)의 수직면에는 상단과 하단의 구분 없이 계단(230c)의 자기장을 차폐할 수 있는 비자성체 재질의 타일이 일체로 부착될 수도 있다. 다만 이 경우 자성체 입자가 하층면에 고정되지는 않는다.

도 2b 내지 도 2e는 자기펜을 이용하여 도 a의 표시장치에 색이 표시되는 과정을 나타낸 도면이다.

먼저 자기펜(270)이 표시셀 b의 광학기판(260b)에 접촉되면 자기펜(270)의 자기장에 의하여 자성체 입자(220b)가 자화되고 자성체 입자(220b)는 자기펜(270)의 자기력에 의하여 상승하여 광학기판(260b)에 붙는다.

자성체 입자(220b)는 자기펜(270)에 의한 자화 이전에 계단(230b)으로 인하여 자화된 타일(234a, 233b)에 의하여 고정되어 있는 상태이나 자기펜이 광학기판(260b)에 접근하여 자기펜(270)에 의한 자기력이 타일(234a, 233b)에 의한 자기력을 초과하면 상승하게 된다. 이하 상세히 설명한다.

자성체 입자(220b)가 자기펜에 의하여 하층면에서 수직으로 상승할 수 있음은 앞서 설명하였다. 여기서, 자성체 입자(220b)가 광학기판(260b)에 붙기 위해 상승하는 동안, 계단(230b)의 수직면 및 셀 a의 계단(230a)의 일면에 부착된 비자성 체 타일(234a, 233b)로 인하여 자성체 입자(220b)에는 계단(230b, 230a)의 자기력이 미치지 않을 수 있다. 따라서, 자성체 입자(220b)가 계단(230b, 230a)의 옆면에 붙거나 하층면에서 자기펜의 위치에 따른 상측면으로의 수직 이동에 영향이 없다.

도 2c에서 자기펜(270)이 광학기판(260c)을 따라 이동하면서 광학기판(260c)에 부착된 자성체 입자(210b)가 자기펜(270)을 따라 이동하게 된다.

자기펜(270)이 표시셀 b와 표시셀 c의 경제부근을 지나치게 되면 표시셀 b의 자성체 입자(210b)의 일부는 표시셀 b의 외측면의 저항을 받아 더 이상 자기펜(270)을 따라 이동하지 못하고 광학기판(260c)으로부터 떨어지게 된다. 떨어진 자성체 입자(210b)는 자기펜(270)과의 거리가 멀어짐에 따라서 자기펜(270)의 자기력을 받지 않는다. 그러나 계단(230b)으로 인하여 상자성체 타일(235b)인 계단의 상층면이 자화된 상태이므로 자성체 입자(210b)는 상층면 타일(235b)에 붙게 된다.

표시셀 c의 하층면에 있던 자성체 입자(220c) 중 일부는 자기펜(270)이 표시셀 c로 접근함에 따라 표시셀 b의 자성체 입자(210b)와 마찬가지로 자화되고 자기펜(270)과의 자기력으로 인하여 하층면에서 상층면 방향으로 수직상승 하게 된다.

도 2d를 참조하면 자기펜(270)이 표시셀 c의 영역에 완전히 진입함으로써 표시셀 b의 자성체 입자(210b)는 자기펜(270)의 자기장에서 벗어나며 계단(230b)의 상층면에 부착된 타일(235b)의 자기력을 받아 타일(235b)에 부착된다.

따라서 사용자가 광학기판(260c) 상부에서 표시장치를 바라본 경우 표시셀 b의 영역은 자성체의 색깔로 표시된다.

즉, 도 1에서 설명한 바와 같이 계단(230b)의 상층면(계단의 상층면에 부착 된 타일(235b))이 흰색, 하층면의 바닥면이 검정색, 자성체 입자(210b)의 색깔이 검정색인 경우를 가정할 수 있다.

자기펜(270)이 접근하기 전에는 표시셀 b의 상층면적 중 6/7 또는 7/8에 해당하는 타일(235b)로 인하여 흰색으로 표시되나 자기펜(270)의 이동에 따라서 자성체 입자(210b)가 이동하여 상층면에 부착된 타일에 고정되어 계단의 상층면을 덮음으로써 표시셀 b가 검정색으로 표시된다. 다만 흰색 또는 검정색의 예시는 본 발명을 설명하기 위함이며 다른 색으로 대체될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

표시셀 c에서는 표시셀 b에서 자성체 입자(210c)가 자기펜(270)에 의하여 상승하여 이동한 것과 동일하게 자성체 입자(210c)가 상층면으로 이동한다. 이는 도 b를 통한 설명과 중복되므로 설명을 생략하도록 한다.

도 2e를 참조하면 자기펜이 표시셀 c에서 우측으로 벗어남으로 인하여 자성체 입자(210c)가 표시셀 c의 외측면의 저항을 받아 더 이상 진행하지 못하며 자기펜(270)의 자기장의 영역에서 벗어나 계단(230c)으로 인해 타일(235c)에 퍼져 붙게 된다.

따라서 표시셀 b와 마찬가지로 자성체 입자(210c)가 계단(235c)의 상층면을 덮게 된다. 사용자가 광학기판(260c) 상부에서 표시장치(200)를 바라본 경우 표시셀 b에서 표시셀 c까지 검정색으로 표시되게 된다.

도 2b 내지 도 2e에서는 설명의 편의를 위하여 3개의 표시셀을 기준으로 설명하였으나 본 발명의 표시장치(200)는 N(N은 자연수)개의 표시셀을 포함할 수 있으며 도 1f를 통하여 설명한 바와 같이 가로 12, 세로 6의 표시셀을 포함할 수 있 다.

표시셀 c 우측에 복수의 표시셀이 더 존재하는 경우 자기펜의 계속된 이동에 따라 광학기판(260c) 상단에서는 표시셀 b로부터 검정색의 선이 표시되게 된다.

또한 도 1a 내지 도 1f를 통하여 설명한 바와 같이 자기펜을 반대방향으로 이동시킴으로써 표시장치에 기(旣) 표시된 선을 지울 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구조를 나타낸 입체 단면도.

도 1b는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 1c는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 1d는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 1e는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 1f는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치를 광학기판 상단에서 바라본 도면.

도 1g는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시장치의 표시셀의 내부 구성을 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 표시장치의 내부구조를 나타낸 도면.

도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 2c는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 2d는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적 으로 나타낸 도면.

도 2e는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

도 2f는 본 발명의 실시예에 의한 표시장치에 색이 표시되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면.

Claims (10)

1. 표시셀을 포함하고, 자기펜에 의하여 표시되는 표시장치에 있어서,

   상기 표시셀의 개방면을 커버하는 광학기판;

   상기 표시셀의 내부를 상층면과 하층면으로 나누는 계단;

   상기 상층면의 일부에 형성된 방지턱;

   상기 하층면에 퇴적되는 자성체 입자를 포함하되,

   상기 상층면 및 하층면의 높이는 상기 개방면의 높이 미만이고,

   상기 자성체 입자의 퇴적면의 높이는 상기 상층면의 높이 미만이며,

   상기 자성체 입자는 상기 자기펜으로부터 발생되는 자기장에 의하여 상기 하층면과 상층면간에 상기 방지턱을 넘어 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 상층면의 색(色)과 상기 자성체 입자의 색은 다른 것을 특징으로 하는 표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 하층면의 색과 상기 자성체 입자의 색은 같은 것을 특징으로 하는 표시 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 방지턱은 상기 계단의 모서리에 수직으로 형성되고 상기 광학기판으로부터 이격된 것을 특징으로 하는 표시장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 자성체 입자는 구형 입자이거나 또는 분말 입자인 것을 특징으로 하는 표시장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 계단은 자석이며,

   상기 상층면에는 상자성체 층(層)이 형성되고,

   상기 계단의 수직면에는 비자성체 층(層)이 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 계단의 수직면 중에서,

   상기 퇴적면의 높이 이상에는 비자성체 층(層)이 형성되고 상기 퇴적면의 높이 이하에는 상자성체 층이 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 셀은 사각형 기둥 또는 육각형 기둥인 것을 특징으로 하는 표시장치.
9. 하나 이상의 표시셀을 포함하고 자기펜에 의하여 표시되는 표시장치에 있어서,

   상기 표시셀의 개방면을 커버하는 광학기판;

   상기 표시셀의 내부를 하층면과 불규칙 패턴을 갖는 상층면으로 나누는 계단;

   상기 하층면에 퇴적되는 자성체 입자를 포함하되,

   상기 상층면 및 하층면의 높이는 상기 개방면의 높이 미만이고,

   상기 자성체 입자의 퇴적면의 높이는 상기 상층면의 높이 미만이며,

   상기 자성체 입자는 상기 표시셀의 자기펜으로부터 발생되는 자기장에 의하여 상기 하층면과 상층면간에 이동하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
10. 제9 항에 있어서

    상기 불규칙 패턴은 상기 계단의 상기 상층면에 형성되는 복수의 선형 홈인 것을 특징으로 하는 표시장치.

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