KR102283728B1

KR102283728B1 - 플립닷 디스플레이 모듈

Info

Publication number: KR102283728B1
Application number: KR1020200095026A
Authority: KR
Inventors: 박인영; 최지훈
Original assignee: 뉴미디어라이팅 주식회사; 박인영; 최지훈
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-08-02

Abstract

본 발명은 플립닷 디스플레이 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 적어도 하나의 화소에 대응하여 적어도 하나의 디스플레이 소자를 구성한다. 플립닷 디스플레이 모듈은 하나의 화소에 대응하여 하우징, 지지대, 플립 디스크 및 전자기 부재를 포함한다. 플립 디스크는 마그네트 부재를 구비하고, 서로 다른 표시면을 갖는다. 전자기 부재는 펄스 전류를 인가받아서 전자기장을 형성하고, 마그네트 부재와 상호 작용하여 플립 디스크를 회전시킨다. 전자기 부재는 잔류 자화를 이용하여 회전된 플립 디스크의 회전 상태를 유지시킨다. 본 발명에 의하면, 플립 디스크의 회전 상태를 유지하기 위한 펄스 전류를 지속적으로 인가할 필요가 없으므로 전력 소모를 줄일 수 있다.

Description

플립닷 디스플레이 모듈{FLIP DOT DISPLAY MODULE}

본 발명은 플립닷 디스플레이 모듈에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 마그네트와 전자기 부재 간에 형성된 전자기장과, 전자기 부재의 잔류 자화를 이용하여 서로 다른 표시면을 갖는 플립닷 디스크를 회전 및 유지시켜서 화소(pixel)를 표시하는 플립닷 디스플레이 모듈에 관한 것이다.

최근에는 대형 전광판이나 대형 옥외 표지판 등에 이용되는 디스플레이 장치에는 액정 표시 장치, 발광 다이오드(LED) 디스플레이 장치 외에도 인터렉티브(interactive) 기술과 사물 인터넷(IoT) 기술 등이 접목되어 미디어 아트, 전시 등에도 활발히 이용되는 플립닷 디스플레이 장치가 있다. 플립닷 디스플레이 장치는 일반적으로 직사광선에 노출되는 대형 표지판에 사용되는 전자 기계 도트 매트릭스 디스플레이 기술(electro mechanical dot matrix display technology)을 이용한다.

이러한 플립닷 디스플레이 장치는 설치 장소나 용도 등에 따라 그 크기가 결정되며, 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈들을 2 차원으로 배열시켜서 어레이를 형성한다. 이 때, 플립닷 디스플레이 모듈은 적어도 하나의 화소(pixel)에 대응하여 적어도 하나가 구비될 수 있으며, 하나의 화소에 대응하여 하나의 플립 디스크가 구비된다.

종래의 플립닷 디스플레이 모듈은 서로 다른 색상을 표시하는 한 쌍의 표시면들을 갖는 플립 디스크(flip disc)와, 전원을 공급받아서 플립 디스크를 회전(flip)시키기 위한 전자기장을 형성하는 전자기식 액츄에이터(Electro Magnetic Actuator)를 포함한다.

플립 디스크는 예를 들어, 한 면이 검정색 등의 어두운 색으로 구비되고, 다른 면이 흰색 또는 노랑색 등의 밝은 색으로 구비되어 전원이 공급되면, 개별적으로 뒤집어져서 한 면 또는 다른 면이 보여지도록 구비된다.

이를 위해 플립 디스크는 영구 자석을 이용한 마그네트를 구비하여 자성을 띠고, 전자기식 액츄에이터는 펄스 전류를 인가받아 전자기장을 형성하여 전자기 극성을 갖는다. 이에 플립닷 디스플레이 모듈은 플립 디스크의 마그네트와 전자기식 액츄에이터에 의해 형성되는 전자기장을 통해 상호 작용하여 플립 디스크를 회전시킨다.

그러나 종래의 플립닷 디스플레이 모듈은 플립 디스크를 회전시킬 때, 펄스 전류를 인가할 뿐만 아니라, 플립 디스크의 회전된 상태를 유지하도록 펄스 전류를 지속적으로 인가해야만 한다.

예를 들어, 플립닷 디스플레이 모듈에 대한 공개된 기술 중 하나인 한국 등록특허공보 제10-1487904호(공고일 2015년 02월 04일)의 '전자석을 이용한 플립닷 디스플레이 소자 및 그 조립 모듈'은 전자기 부재의 코일에 전류가 흐르지 않아 폴에 전자기가 발생되지 않을 때에 하우징에 구비되는 제1 마그네트와 플립 디스크에 구비되는 제2 마그네트의 자기장에 의해 플립 디스크의 제1 채색지가 위를 향하도록 작용한다. 또 전자기 부재가 코일을 통해 인가된 펄스 전류에 의하여 각 폴과 플레이트가 자화되고, 자화된 폴의 극성은 코일을 통해 펄스 전류가 인가되는 동안에 유지된다.

따라서 이 플립닷 디스플레이 소자는 플립 디스크의 표시면을 유지시키기 위해서 폴에 펄스 전류를 지속적으로 인가해야 하거나, 펄스 전류가 인가되지 않을 경우에는 제1 및 제2 마그네트에 의해 그 상태를 유지해야 하므로, 플립 디스크를 구동시키기 위한 전력이 소모되거나 하우징에 별도의 마그네트를 더 구비해야 하는 등의 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-1487904호(공고일 2015년 02월 04일) 한국 등록특허공보 제10-1487906호(공고일 2015년 02월 02일) 한국 등록특허공보 제10-1877447호(공고일 2018년 07월 13일) 한국 등록특허공보 제10-1539307호(공고일 2015년 07월 24일)

본 발명의 목적은 서로 다른 표시면을 갖는 하나의 플립 디스크를 회전시켜서 하나의 화소를 표시하는 플립닷 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 플립 디스크의 마그네트 부재와 펄스 전류를 이용한 전자기 부재의 자화를 이용하여 플립 디스크를 회전시키는 플립닷 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전자기 부재의 잔류 자화를 이용하여 회전된 플립 디스크의 회전을 유지하도록 하는 플립닷 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 플립 디스크의 마그네트 부재와 전자기 부재의 폴을 철, 크롬 및 코발트(FCC) 합금 재질의 자석으로 구비하여 플립 디스크의 회전을 위한 전자기장을 형성하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 플립닷 디스플레이 모듈는 마그네트 부재와 폴이 상호 작용하여 플립 디스크를 회전시키고, 폴의 잔류 자화를 통해 회전된 플립 디스크의 회전 상태를 유지하도록 함으로써, 회전 상태 유지를 위한 별도의 펄스 전류를 인가할 필요가 없다.

이 특징에 따른 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 하나의 화소를 표시하도록 구비된다. 이 플립닷 디스플레이 모듈은, 상부가 개방되고, 바닥면이 밀폐되어 내부 공간을 형성하는 하우징; 상호 대향하게 상기 하우징의 상부 가장자리에 배치되어 상부로 일정 높이 돌출되고, 대향하는 내측면 각각에 삽입홈이 형성되는 한 쌍의 지지대; 서로 다른 색상의 제1 및 제2 표시면을 갖고, 마그네트 부재가 장착되고, 가장자리 일측에 노치 홈이 형성되며, 회전축이 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 하우징의 내부 공간을 통해 양방향으로 회전되는 플립 디스크; 및 상기 마그네트 부재와 동일한 재질로 구비되고 상기 플립 디스크의 회전 시, 상기 노치 홈과의 간극을 제공하도록 상기 하우징의 바닥면에 수직하게 관통되어 상단이 상기 하우징의 바닥면으로부터 상부로 일정 높이 연장되고 하단이 상기 하우징의 바닥면의 외측으로 일정 길이 연장되는 제1 및 제2 폴과, 상기 제1 및 상기 제2 폴을 전기적으로 연결되도록 양단에 상기 제1 및 상기 제2 폴의 하단이 관통되어 고정 결합하는 연결 플레이트와, 상기 하우징의 바닥면 외측에 결합되고, 일정 길이 연장되어 상기 플립닷 디스플레이 모듈을 작동시키기 위한 인쇄 회로 기판에 고정 실장되는 제1 및 제2 핀, 그리고 상기 제1 및 상기 제2 폴의 하단 외주면과, 상기 제1 및 상기 제2 핀의 외주면에 감기는 코일을 포함하고, 상기 코일을 통해 외부로부터 펄스 전류를 인가받아서 상기 제1 및 상기 제2 폴과 상기 연결 플레이트를 자화시켜서 전자기장을 형성하고, 상기 마그네트 부재와 상호 작용하여 상기 플립 디스크를 회전시키는 전자기 부재;를 포함하되, 상기 제1 및 상기 제2 폴과 상기 연결 플레이트는 인가된 펄스 전류에 따라 자화되어 상기 플립 디스크를 회전시키고, 자화된 상기 제1 및 상기 제2 폴의 잔류 자화를 이용하여 상기 플립 디스크의 회전된 상태를 유지시킨다.

이 특징에 있어서, 상기 마그네트 부재와 상기 제1 및 상기 제2 폴은 철, 크롬 및 코발트 합금 재질의 FCC(FeCrCo) 자석으로 구비된다.

이 특징에 있어서, 상기 코일은, 상기 제1 핀, 상기 제1 폴, 상기 제2 폴 및 상기 제2 핀 순으로 감겨지고; 인가된 펄스 전류에 따라 상기 제1 및 상기 제2 폴 각각이 서로 다른 극성을 갖도록 상기 제1 핀과 상기 제1 폴에 시계 방향으로 감겨지고, 상기 제2 폴과 상기 제2 핀에 반시계 방향으로 감겨진다.

이 특징에 있어서, 상기 플립 디스크는, 상기 코일에 정방향의 펄스 전류가 인가되면, 시계 방향으로 회전되고, 역방향의 펄스 전류가 인가되면, 반시계 방향으로 회전된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 플립 디스크가 회전되면, 전자기 부재의 잔류 자화를 이용하여 플립 디스크의 회전 상태를 유지시킴으로써, 플립 디스크의 회전 상태를 유지하기 위한 펄스 전류를 지속적으로 인가할 필요가 없으며, 이로 인해 전력 소모를 줄일 수 있다.

또 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 마그네트 부재와 제1 및 제2 폴을 철, 크롬 및 코발트 합금 재질의 FCC(FeCrCo) 자석으로 구비함으로써, 펄스 전류가 인가되면, 전자기장을 형성하여 플립 디스크를 회전 및 회전 상태를 유지함으로써, 기존의 플립닷 디스플레이 모듈의 하우징에 설치되는 마그네트 부재가 불필요하고, 이로 인해 제조 단가를 줄일 수 있다.

또한 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 FCC(FeCrCo) 자석을 적용함에 따라 영구 자석에 비해 원가가 절감되며, 가공성이 뛰어나므로 플립 디스크나 폴의 형상을 다양하게 제작 및 적용이 가능하다.

뿐만 아니라, 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈은 복수 개가 결합되도록 구비하여 설치 장소나 용도 등에 따라 그 크기와 화소를 다양하게 조절할 수 있으므로, 플립닷 디스플레이 모듈의 적용성 및 확장성이 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 플립닷 디스플레이 모듈의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 플립 디스크의 구성을 나타내는 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 1 × 8 픽셀의 플립닷 디스플레이 모듈의 구성을 도시한 사시도,
도 4a는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈의 평면도,
도 4b는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈의 일측면도,
도 4c는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈의 배면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈이 적용된 플립닷 디스플레이 패널의 구성을 나타내는 도면,
도 6은 도 5에 도시된 플립닷 디스플레이 패널이 구비된 플립닷 디스플레이 장치의 구동을 위한 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 도 5에 도시된 플립닷 디스플레이 패널의 구성을 나타내는 회로도, 그리고
도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 플립닷 디스플레이 패널의 플립 디스크를 회전시키기 위한 신호 흐름을 나타내는 회로도들이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 플립닷 디스플레이 모듈의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 플립 디스크의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈(100)은 복수 개의 플립 디스크(130)를 이용하여 예를 들어, 문자, 숫자, 이미지, 동영상 등의 인터랙티브 콘텐츠를 표시하는 대형 전광판, 옥외 광고판 등의 플립닷 디스플레이 장치에서 하나의 화소(pixel)를 표시하기 위하여, 전자기장을 이용하여 서로 다른 색상을 표시하는 플립 디스크(130)를 회전(flip)시킨다.

이러한 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈(100)은 적어도 하나의 화소에 대응하는 디스플레이 소자를 구성한다. 이를 위해 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈(100)은 하나의 화소에 대응하여 하우징(110)과, 지지대(120)와, 플립 디스크(130) 및 전자기 부재(102 : 140 ~ 160)를 포함한다.

구체적으로, 하우징(110)은 상부가 개방되고 하부가 밀폐된 기둥 형상으로 구비되고, 내부 공간(112)을 형성한다. 하우징(110)은 플립닷 디스플레이 장치를 구성하기 위해 복수 개가 상하 좌우로 배열이 가능한 형상 예를 들어, 직사각 기둥, 원 기둥 등의 형상으로 구비될 수 있다. 이 실시예에서 하우징(110)은 직사각 기둥 형상으로 구비된다.

하우징(110)은 대향하는 모서리 부분의 상부에 지지대(120)가 결합된다. 하우징(110)은 일측면에 돌출부(114)가 상하 길이 방향으로 형성되고, 일측면에 대향하는 타측면에 돌출부(114) 형상에 대응하는 함몰부(116)가 상하 길이 방향으로 형성된다. 하우징(110)은 복수 개가 일측면과 타측면 방향으로 다른 하우징(110)과 결합될 수 있다. 이 때, 하나의 하우징(110)은 일측면의 돌출부(114)가 다른 하우징(110)의 타측면의 함몰부(116)와 접합되어 복수 개가 전후 방향으로 배열된다. 또 하우징(110)은 좌우 측면 방향으로 다른 하우징(110)과 일체로 결합될 수 있다.

하우징(110)은 바닥면에 전자기 부재(102)의 제1 및 제2 폴(140, 142)이 상하로 관통되어 결합된다. 하우징(110)은 바닥면의 외측 하부면에 전자기 부재(102)의 제1 및 제2 핀(150, 152)가 하향 연장되어 결합된다.

지지대(120)는 한쌍이 구비되어 하우징(110)의 상단 일측과 결합된다. 즉, 지지대(120)는 하우징(110)의 대향하는 양측 각각에 구비되고, 상부로 일정 높이 연장되어 하우징(110)과 결합된다. 이 실시예에서 지지대(120)는 하우징(110)의 대향하는 모서리 부분의 상부에 결합된다. 지지대(120)는 대향하는 내측면 각각에 플립 디스크(130)의 회전축(132)이 삽입되는 삽입홈(122)이 형성된다.

이러한 하우징(110)과 지지대(120)는 예를 들어, 플라스틱 재질 등의 합성 수지로 구비되어 일체형으로 사출 성형된다.

플립 디스크(130)는 예를 들어, 일정 두께를 갖고 대체로 타원형 또는 원형과 유사한 플레이트 형상으로 구비된다. 플립 디스크(130)는 지지대(120)의 삽입홈(122)에 대응하는 위치에 일부가 수평 중심선상의 외측으로 일정 길이 연장되는 회전축(132)을 구비한다.

플립 디스크(130)는 하우징(110)의 내부 공간(112)에서 회전축(132)을 중심으로 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전된다. 플립 디스크(130)는 제1 폴(140)의 위치에 대응하는 일측 가장자리에 반원 형상의 노치(notch) 홈(134)이 형성된다. 플립 디스크(130)는 상부면과 하부면이 서로 다른 색상을 표시하도록 구비된다.

구체적으로, 플립 디스크(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 디스크 몸체(131)와, 마그네트 부재(138)와, 제1 및 제2 표시 부재(133, 135)를 포함한다.

디스크 몸체(131)는 예컨대, 플라스틱 재질 등의 합성 수지로 구비되고, 수평 중심선 상의 양측에 회전축(132)이 돌출된다. 디스크 몸체(131)는 가장자리 일측에 노치 홈(134)이 형성된다. 노치 홈(134)은 제1 및 제2 폴(140, 142) 각각과의 간극을 제공하기 위해 플립 디스크(130)가 회전 시, 제1 폴(140) 또는 제2 폴(142)의 위치에 배치되도록 형성된다. 디스크 몸체(131)는 내부에 대체로 회전축(132)과 수직하게 형성되고 상하로 관통되는 관통홀(136)이 형성된다. 디스크 몸체(131)는 관통홀(136)에 마그네트 부재(138)가 삽입 결합된다. 디스크 몸체(131)는 상부면에 제1 표시 부재(133)가 결합되고, 하부면에 제2 표시 부재(135)가 결합된다.

마그네트 부재(138)는 높은 자속 밀도를 갖는 금속 자석 재질 예컨대, 철, 크롬 및 코발트 합금 재질의 FCC(FeCrCo) 자석으로 구비된다. 마그네트 부재(138)는 디스크 몸체(131)와 동일한 두께를 가지며, 양단 각각이 N 극과 S 극의 극성을 갖는다. 마그네트 부재(138)는 전자기 부재(102)와 상호 작용하여 전자기장을 형성한다.

제1 및 제2 표시 부재(133, 135) 각각은 예컨대, 채색지로 구비되고, 디스크 몸체(131)와 동일한 타원형 또는 원형 형상으로 구비된다. 즉, 제1 및 제2 표시 부재(133, 135) 각각은 디스크 몸체(131)의 노치 홈(134)에 대응하여 홈(134a, 134b)이 형성된다.

제1 표시 부재(133)는 디스크 몸체(131)의 상부면에 결합되고, 제2 표시 부재(135)는 디스크 몸체(131)의 하부면에 결합된다. 이 실시예에서 제1 표시 부재(133)는 플립 디스크(130)의 상부면을 형성하고, 예를 들어, 흰색, 은색, 노란색 등의 밝은 색상으로 구비되고, 제2 표시 부재(135)는 플립 디스크(130)의 하부면을 형성하고, 제1 표시 부재(133) 보다 어두운 색상 예를 들어, 검정색, 군청색 등으로 구비된다. 이러한 제1 및 제2 표시 부재(133, 135)는 반사 재질 또는 무반사 재질의 채색지 등으로 구비되어 선택적으로 적용될 수 있다.

이러한 플립 디스크(130)는 하우징(110) 상부에서 회전축(132)을 중심으로 양방향으로 회전된다. 이 때, 플립 디스크(130)는 노치 홈(134)에 의해 회전 후에 제1 또는 제2 폴(140, 142)과 접촉되지 않게 된다. 즉, 플립 디스크(130)는 제1 표시 부재(133)가 상부에 표시된 수평 상태에서 노치 홈(134)이 제1 폴(140)에 위치되어 있으면, 제2 폴(142)의 상부에는 플립 디스크(130)가 제2 표시 부재(135)에 접촉되고, 반대로 제2 표시 부재(135)가 상부에 표시된 수평 상태에서 노치 홈(134)이 제2 폴(142)에 위치되어 있으면, 제1 폴(140)의 상부에는 플립 디스크(130)가 제1 표시 부재(133)에 접촉된다.

그리고 전자기 부재(102 : 140 ~ 160)는 예컨대, 전자기식 액츄에이터(Electro Magnetic Actuator)로서, 외부로부터 펄스 전류를 공급받아서 자화되어 전자기장을 형성하고, 이를 통해 마그네트 부재(138)와 상호 작용하여 플립 디스크(130)를 회전시킨다. 즉, 전자기 부재(102)는 정방향의 펄스 전류를 받아서 플립 디스크(130)를 시계 방향으로 회전시키고, 역방향의 펄스 전류를 받아서 플립 디스크(130)를 반시계 방향으로 회전시킨다.

구체적으로, 전자기 부재(102)는 제1 및 제2 폴(140, 142)과, 연결 플레이트(144)와, 제1 및 제2 핀(150, 152) 그리고 코일(160)을 포함한다.

제1 및 제2 폴(140, 142)들은 예컨대, 마그네트 부재(138)와 동일한 금속 자석 재질 즉, FCC(FeCrCo) 자석으로 구비된다. 제1 및 제2 폴(140, 142) 각각은 하우징(110)의 내부 공간(112)에서 바닥면에 수직하게 관통되어 상단이 바닥면의 상부로 일정 길이 연장되고, 하단이 바닥면의 하부로 일정 길이 연장되어 형성된다. 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 상단은 합성 수지 등으로 코팅된다.

제1 및 제2 폴(140, 142)들은 하우징(110)의 내부 공간(112)에서 하나의 지지대(120) 양측에 배치된다. 이러한 제1 및 제2 폴(140, 142)들은 상단이 플립 디스크(130)의 회전을 제한하고, 플립 디스크(130)의 표시면이 원하는 각도 위치로 유지되도록 회전된 플립 디스크(130)를 정지시킨다.

제1 및 제2 폴(140, 142)들은 하단에 연결 플레이트(144)가 결합된다. 제1 및 제2 폴(140, 142)들은 하단부의 외주면에 코일(160)이 복수 회 감긴다. 제1 및 제2 폴(140, 142)들은 코일(160)을 통해 펄스 전류를 인가받아서 전자석으로 자화되어 전자기장을 형성한다. 이러한 제1 및 제2 폴(140, 142)들은 FCC(FeCrCo) 자석으로 구비되어 펄스 전류가 인가되면 연결 플레이트(144)와 함께 자화되고, 자화된 이후에는 펄스 전류의 인가없이 잔류 자화가 반영구적으로 유지된다.

연결 플레이트(144)는 예컨대, 전류가 도통되는 금속 재질로 구비되고, 양단에 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 하단이 관통되어 고정 결합된다. 연결 플레이트(144)는 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 하단부를 고정시켜고 제1 및 제2 폴(140, 142)들을 전기적으로 연결시킨다. 이는 전자기 부재(102)의 자화 시, 순간적인 딜레이로 인한 응답 속도가 늦어지는 현상을 방지하기 위하여 연결 플레이트(144)가 제1 및 제2 폴(140, 142)들을 전기적으로 연결한다.

제1 및 제2 핀(150, 152) 각각은 하우징(110)의 바닥면 외측에 결합되고, 일정 길이 연장되어 형성된다. 제1 및 제2 핀(150, 152)들은 지지대(120)가 대향하는 사이에서 하우징(110)의 바닥면에 배치된다. 제1 및 제2 핀(150, 152)들은 대체로 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 하단부보다 길게 형성된다. 제1 및 제2 핀(150, 152)들은 하부가 플립닷 디스플레이 모듈(100)을 작동시키기 위한 인쇄 회로 기판(미도시됨)에 고정된다. 제1 및 제2 핀(150, 152)들은 코일(160)이 복수 회 감겨지고, 감겨진 코일(160)이 인쇄 회로 기판에 솔더링 등을 통해 실장된다. 이 때, 제1 및 제2 핀(150, 152)들에 감겨진 코일(160)은 제1 및 제2 폴(140, 142)에도 감겨진다.

코일(160)은 인쇄 회로 기판에 솔더링되어 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 핀(150, 152)들과 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 외주면에 감겨져서 인쇄 회로 기판을 통해 펄스 전류를 받아들여서 도통시킨다. 코일(160)은 제1 핀(150), 제1 폴(140), 제2 폴(142) 및 제2 핀(152) 순으로 감겨진다. 이 때, 코일(160)은 방향성을 가지고 감겨진다. 즉, 코일(160)은 제1 핀(150)과 제1 폴(140)에 시계 방향으로 감겨지고, 제2 폴(142)과 제2 핀(152)에 반시계 방향으로 감겨진다. 이는 제1 및 제2 폴(140, 142)에 감긴 코인(160)의 방향에 따라서 펄스 전류를 인가하여 각각의 제1 및 제2 폴(140, 142)이 서로 다른 극성 즉, N 극 또는 S극으로 자화되도록 하기 위함이다.

따라서 코일(160)은 펄스 전류를 받아서 제1 및 제2 폴(140, 142)과 연결 플레이트(144)를 전자석으로 자화시킨다. 이 때, 제1 및 제2 폴(140, 142)들은 펄스 전류가 인가되는 순간에 N 극 또는 S 극으로 자화되며, 자화된 극성은 펄스 전류가 인가되지 않더라도 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 잔류 자화에 의해 유지된다.

이 잔류 자화는 펄스 전류의 지속적인 인가없이도 유지되므로, 제1 및 제2 폴(140, 142)의 극성과 마그네트 부재(138)와의 극성 차이로 인해 플립 디스크(130)를 회전시키게 되고, 회전된 상태를 유지하게 된다.

상술한 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈(100)은 하나의 화소에 대응하여 구비되고, 코일(160)을 통해 펄스 전류를 인가하면, 제1 및 제2 폴(140, 142) 각각이 자화되어 플립 디스크(130)의 마그네트 부재(138)와 상호 작용함으로써, 플립 디스크(130)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킨다. 이 때, 제1 및 제2 폴(140, 142)들의 잔류 자화가 유지되어, 자화된 이후에는 펄스 전류를 인가하지 않고 잔류 자화를 이용하여 회전된 플립 디스크(130)의 회전된 상태를 유지한다.

또 본 발명의 플립닷 디스플레이 모듈(100)은 펄스 전류의 방향성을 이용하여 제1 및 제2 폴(140, 142)의 자화의 극성을 바꾸고, 이를 통해 플립 디스크(130)의 회전 방향을 조절한다. 이 때에도 펄스 전류를 인가하여 플립 디스크(130)를 회전시킨 후, 펄스 전류를 인가하지 않고 잔류 자화를 이용하여 플립 디스크(130)의 회전된 상태를 유지한다.

다음에는 도 3 및 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 플립닷 디스플레이 모듈의 구성 및 기능을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 1 × 8 픽셀의 플립닷 디스플레이 모듈의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4a는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈의 평면도이고, 도 4b는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈의 일측면도이며, 그리고 도 4c는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈의 배면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)은 도 1에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈(100)이 복수 개인 경우이다. 즉, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)은 1 × 8 픽셀을 표시하기 위해 8 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100)이 구비된다.

구체적으로, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)은 하우징(110)의 좌우 측면 방향으로 8 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100)이 일체로 결합된다. 또 플립닷 디스플레이 모듈(100a)은 플립닷 디스플레이 모듈(100)들 각각의 제1 및 제2 핀(150, 152)들에 의해 인쇄 회로 기판(PCB)(104)에 고정 실장되고, 코일(160)이 플립닷 디스플레이 모듈(100)들 각각의 제1 핀(150), 제1 폴(140), 제2 폴(142) 및 제2 핀(152) 순으로 감겨져서 플립 디스크(130)를 회전시키기 위한 펄스 전류를 인가하도록 전기적으로 연결된다. 이 때, 코일(160)은 제1 핀(150)과 제1 폴(140)에 시계 방향으로 감겨지고, 제2 폴(142)과 제2 핀(152)에 반시계 방향으로 감겨진다.

따라서 이 실시예의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)은 플립 디스크(130)를 선택적으로 회전시키기 위해 하나의 플립닷 디스플레이 모듈(100)을 선택하고, 선택된 플립닷 디스플레이 모듈(100)의 코일(160)로 정방향 또는 역방향의 펄스 전류를 인가한다.

이 때, 해당 플립 디스크(130)는 제1 표시 부재(133)가 상부에 위치하는 상태에서 역방향의 펄스 전류가 인가되면, 하우징(110)의 내부 공간(112)을 통해 반시계 방향으로 회전되어 제2 표시 부재(135)가 상부에 위치된다. 또 해당 플립 디스크(130)는 제2 표시 부재(135)가 상부에 위치하는 상태에서 정방향의 펄스 전류가 인가되면, 하우징(110)의 내부 공간(112)을 통해 시계 방향으로 회전되어 제1 표시 부재(133)가 상부에 위치된다.

또 플립 디스크(130)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되면, 전자기 부재(102)의 잔류 자화에 의해 마그네트 부재(138)와 작용되어 회전 상태가 유지된다. 따라서 플립 디스크(130)의 회전 상태를 유지하기 위한 펄스 전류를 지속적으로 인가할 필요가 없으며, 이로 인해 전력 소모를 줄일 수 있다.

계속해서 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈이 적용된 플립닷 디스플레이 장치의 구성 및 기능을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈이 적용된 플립닷 디스플레이 패널의 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 플립닷 디스플레이 패널이 구비된 플립닷 디스플레이 장치의 구동을 위한 구성을 나타내는 블록도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 패널(200)은 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100)이 2 차원의 배열 구조를 갖는다. 즉, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 패널(200)은 가로 세로 방향으로 8 × 8 픽셀을 표시하는 구성이다. 이 실시예에서는 도 3에 도시된 플립닷 디스플레이 모듈(100a)이 8 개가 결합된 것으로 설명한다.

구체적으로, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 패널(200)은 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)들이 하우징(110)의 돌출부(114)와 함몰부(116)를 통해 상호 접합된다. 또 플립닷 디스플레이 패널(200)은 8 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)이 고정 및 실장되는 인쇄 회로 기판(미도시됨) 상에 설치된다. 또 플립닷 디스플레이 모듈(100a)들 각각은 하나의 화소에 각각 대응되는 8 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100)이 구비된다.

인쇄 회로 기판에는 플립닷 디스플레이 패널(200)의 각각의 모듈(100)들을 구동시키기 위한 구동부(202)가 구비된다. 구동부(202)는 스위칭 소자(도 7의 SW)를 포함하고, 이를 통해 선택된 모듈의 회전 방향이 조절되도록 스위칭한다.

이러한 플립닷 디스플레이 패널(200)을 구비하는 플립닷 디스플레이 장치는 통신부(210)와 제어부(220)를 적어도 포함한다. 플립닷 디스플레이 패널(200)은 통신부(210)를 통해 제어부(220)와 통신 가능하게 연결된다.

통신부(210)는 예를 들어, 유무선 통신 모듈, 인터페이스 모듈 등으로 구비되고, 플립닷 디스플레이 패널(200)의 인쇄 회로 기판의 구동부(202)와 전기적으로 연결된다. 통신부(210)는 제어부(220)로부터 플립 디스크(130)를 선택적으로 회전시키기 위한 제어 신호를 받아서 해당 플립 디스크(130)들을 회전시킨다.

제어부(220)는 예를 들어, 컨트롤러, 프로그램어블 로직 컨트롤러, 퍼스널 컴퓨터, 스마트 폰 등으로 구비되고, 플립닷 디스플레이 패널(200)을 통해 표시될 다양한 콘텐츠 예를 들어, 문자, 숫자, 이미지 및 동영상 등에 대응하여 복수 개의 플립 디스크(130)들을 회전시키는 제어 신호를 통신부(210)로 전송한다. 이를 위해 제어부(220)는 플립닷 디스플레이 패널(200)에 표시될 콘텐츠를 구동시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 구비하고, 이를 통해 제어 신호를 생성 및 출력할 수도 있다.

물론 여기서는 8 × 8 픽셀을 표시하는 구성을 설명하고 있으나, 본 발명의 플립닷 디스플레이 패널(200)은 설치 장소나 용도 등에 따라 다양한 크기와 화소를 갖도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 16 × 16 픽셀, 16 × 32 픽셀, 32 × 32 픽셀, 48 × 96 픽셀 등으로 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈(100a)들을 가로 세로 방향으로 결합하여 8n × 8m(여기서 n, m은 자연수) 픽셀의 디스플레이 패널을 구현함은 자명한 일이다.

이어서 도 7은 도 5에 도시된 플립닷 디스플레이 패널의 구성을 나타내는 회로도이며, 그리고 도 8a 및 도 8b는 도 7에 도시된 플립닷 디스플레이 패널의 플립 디스크를 회전시키기 위한 신호 흐름을 나타내는 회로도들이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 이 실시예의 플립닷 디스플레이 장치는 플립닷 디스플레이 패널(200)에 표시될 콘텐츠에 대응하여, 제어부(220)로부터 통신부(210)를 통하여 제어 신호를 플립닷 디스플레이 패널(200)로 전송한다.

이에 플립닷 디스플레이 패널(200)의 구동부(202)는 제어 신호에 응답해서 복수 개의 플립닷 디스플레이 모듈(FDx : FD1 ~ FD8)들 중 하나를 선택하는 선택 신호(COLx : COL0 ~ COL7)와, 선택된 플립닷 디스플레이 모듈(FD1 ~ FD8)의 해당 플립 디스크(130)를 회전시키는 펄스 전류 신호(ROWx_SET : ROW0_SET ~ ROW7_SET, ROWx_RESET : ROW0_RESET ~ ROW7_RESET)를 인가하여 각각의 플립 디스크(130)를 선택적으로 회전시킨다.

여기서 펄스 전류 신호(ROWx_SET, ROWx_RESET)는 플립 디스크(130)를 시계 방향으로 회전시키기 위한 정방향의 제1 펄스 전류 신호(ROW0_SET ~ ROW7_SET)와, 반시계 방향으로 회전시키기 위한 역방향의 제2 펄스 전류 신호(ROW0_RESET ~ ROW7_RESET)를 포함한다. 제1 및 제2 펄스 전류 신호(ROWx_SET, ROWx_RESET)는 구동부(202)에 의해 스위칭되어 정방향 또는 역방향으로 펄스 전류의 인가 방향이 전환된다. 또 제1 및 제2 펄스 전류 신호(ROWx_SET, ROWx_RESET)는 상호 반전 레벨로 처리되며, 예컨대, 구동 전원이 24 V인 경우, 하이 레벨(H)은 24 V, 로우 레벨(L)은 0 V로 출력된다.

이 때, 구동부(202)는 2 개의 다이오드들을 구비하는 스위칭 소자(SW)를 이용하여 선택 신호(COLx)의 전류를 내보내거나 받아들이도록 스위칭하는 송수신 겸용(source drive/sink drive) 회로로 구비된다. 또 구동부(202)는 제1 펄스 전류 신호(ROWx_SET)의 전류를 내보내는 회로(source drive)로 작용하고, 제2 펄스 전류 신호(ROWx_RESET)는 전류를 받아들이는 회로(sink drive)로 작용한다.

따라서 본 발명의 플립닷 디스플레이 패널(200)은 선택 신호(COLx)에 하이 레벨 또는 로우 레벨의 전원을 공급하고, 하이 레벨 또는 로우 레벨의 펄스 전류 신호(ROWx_SET, ROWx_RESET)를 조합하여 복수 개의 플립 디스크(130)들을 회전시켜서 다양한 콘텐츠를 표시한다.

이 실시예에서 예를 들어, 8 개의 플립닷 디스플레이 모듈(FD1 ~ FD8)들 중 제1 플립닷 디스플레이 모듈(FD1)의 첫번째 플립닷 디스플레이 모듈(100)을 회전시킬 경우, 선택 신호(COL0)를 하이 레벨(H)로 출력하여 해당 모듈을 선택하고, 펄스 전류(ROW0_RESETO)를 로우 레벨(L)로 출력하여 선택된 모듈로 정방향의 펄스 전류(I_FORWARD)를 인가하여 제1 및 제2 폴(140, 142)의 극성을 자화시킨다. 이 때, 자화된 극성은 예컨대, 제1 폴(140)이 N 극이면, 제2 폴(142)은 S 극이 된다(도 8a 참조).

또 선택 신호(COL0)를 로우 레벨(L)로 출력하고 펄스 전류(ROW0_SETO)를 하이 레벨(H)로 출력하면, 선택된 모듈로 역방향의 펄스 전류(I_REVERSE)를 인가하여 제1 및 제2 폴(140, 142)의 극성을 자화시킨다. 이 때, 제1 폴(140)의 극성은 S 극이고, 제2 폴(142)의 극성은 N 극으로 자화된다(도 8b 참조).

따라서 자화된 극성을 통해 해당 모듈의 플립 디스크(130)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킨다. 이 때, 자화된 극성은 제1 및 제2 폴(140, 142)의 잔류 자화를 통해 다음의 펄스 전류가 인가되기 전까지 유지되고 마그네트 부재(138)와 상호 작용되어 플립 디스크(130)의 회전된 상태를 유지시킨다.

이상에서, 본 발명에 따른 플립닷 디스플레이 모듈의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

100, 100a : 플립닷 디스플레이 모듈
102 : 전자기 부재
110 : 하우징
120 : 지지대
130 : 플립 디스크
138 : 마그네트 부재
140, 142 : 폴
144 : 연결 플레이트
150, 152 : 핀
160 : 코일
200 : 플립닷 디스플레이 패널
202 : 구동부

Claims

하나의 화소를 표시하는 플립닷 디스플레이 모듈에 있어서:
상부가 개방되고, 바닥면이 밀폐되어 내부 공간을 형성하는 하우징;
상호 대향하게 상기 하우징의 상부 가장자리에 배치되어 상부로 일정 높이 돌출되고, 대향하는 내측면 각각에 삽입홈이 형성되는 한 쌍의 지지대;
서로 다른 색상의 제1 및 제2 표시면을 갖고, 마그네트 부재가 장착되고, 가장자리 일측에 노치 홈이 형성되며, 회전축이 상기 삽입홈에 삽입되어 상기 하우징의 내부 공간을 통해 양방향으로 회전되는 플립 디스크; 및
상기 마그네트 부재와 동일한 재질로 구비되고 상기 플립 디스크의 회전 시, 상기 노치 홈과의 간극을 제공하도록 상기 하우징의 바닥면에 수직하게 관통되어 상단이 상기 하우징의 바닥면으로부터 상부로 일정 높이 연장되고 하단이 상기 하우징의 바닥면의 외측으로 일정 길이 연장되는 제1 및 제2 폴과, 상기 제1 및 상기 제2 폴을 전기적으로 연결되도록 양단에 상기 제1 및 상기 제2 폴의 하단이 관통되어 고정 결합하는 연결 플레이트와, 상기 하우징의 바닥면 외측에 결합되고, 일정 길이 연장되어 상기 플립닷 디스플레이 모듈을 작동시키기 위한 인쇄 회로 기판에 고정 실장되는 제1 및 제2 핀, 그리고 상기 제1 및 상기 제2 폴의 하단 외주면과, 상기 제1 및 상기 제2 핀의 외주면에 감기는 코일을 포함하고, 상기 코일을 통해 외부로부터 펄스 전류를 인가받아서 상기 제1 및 상기 제2 폴과 상기 연결 플레이트를 자화시켜서 전자기장을 형성하고, 상기 마그네트 부재와 상호 작용하여 상기 플립 디스크를 회전시키는 전자기 부재;를 포함하되,
상기 제1 및 상기 제2 폴과 상기 연결 플레이트는 인가된 펄스 전류에 따라 자화되어 상기 플립 디스크를 회전시키고, 자화된 상기 제1 및 상기 제2 폴의 잔류 자화를 이용하여 상기 플립 디스크의 회전된 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 플립닷 디스플레이 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 마그네트 부재와 상기 제1 및 상기 제2 폴은 철, 크롬 및 코발트 합금 재질의 FCC(FeCrCo) 자석으로 구비되는 것을 특징으로 하는 플립닷 디스플레이 모듈.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 코일은,
상기 제1 핀, 상기 제1 폴, 상기 제2 폴 및 상기 제2 핀 순으로 감겨지고;
인가된 펄스 전류에 따라 상기 제1 및 상기 제2 폴 각각이 서로 다른 극성을 갖도록 상기 제1 핀과 상기 제1 폴에 시계 방향으로 감겨지고, 상기 제2 폴과 상기 제2 핀에 반시계 방향으로 감겨지는 것을 특징으로 하는 플립닷 디스플레이 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 플립 디스크는,
상기 코일에 정방향의 펄스 전류가 인가되면, 시계 방향으로 회전되고, 역방향의 펄스 전류가 인가되면, 반시계 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 플립닷 디스플레이 모듈.