KR20040090861A

KR20040090861A - 광섬유셀 및 이를 이용한 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20040090861A
Application number: KR1020030024834A
Authority: KR
Inventors: 배석만
Original assignee: (주)홍익비젼
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-10-27

Abstract

본 발명은, 광섬유셀 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

이는 특히, 최대의 압축력을 갖도록 최소의 두께의 단면을 갖는 광투입단면;

상기 광투입단면에서 점차로 확대되는 두께를 갖도록 형성되는 몸체;및,

상기 몸체에 일체로 연결되어 최소의 압축력을 갖도록 최대의 두께 단면을 갖는 광발산단면으로 이루어진 광섬유셀을 제공한다.

또한, 상기 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 제공한다.

이에의하여, led를 이용한 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 함은 물론 대형멀티영상에서 광고 및 뉴스보도 등 동적 영상정보를 구현하는 전광판에 이르기까지 적용할 수 있도록 하는 것이다.

Description

광섬유셀 및 이를 이용한 디스플레이 장치{A optical fiber cell and a display equipment using optical fiber cell}

본 발명은 광섬유셀 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게로는, 최대의 압축력을 갖도록 최소의 두께 단면을 갖는 광투입단면과 상기 광투입단면에서 점차로 확대되는 두께를 갖도록 형성되는 몸체및,상기 몸체에 일체로 연결되어 최소의 압축력을 갖도록 최대의 두께의 단면을 갖는 광발산단면으로 이루어진 광섬유셀과 상기 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 제공하여 led를 이용하여 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 하는 광섬유셀 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 문자나 이미지를 표출하기 위한 옥외용 표시장치의 대표적인 예로는 LED(Light Emitting Diode;발광다이오드) 소자를 이용한 전광판 시스템을 들 수가 있다.

상기 LED 소자는, 전력소모가 적으며 휘도가 높고, 외부 충격에 강한 특성이 있으므로, 도심이나 터미널, 전철역 등 통행량이 많은 옥외에 주로 설치되는 전광판 시스템에 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래의 LED 전광판 시스템은 각각의 화소마다 LED가 하나씩 구비되므로 시스템의 가격이 매우 고가이고, 이와 더불어 전체 전력소모량이 클 수 밖에없는 취약점을 안고 있다.

또한, LED는 반도체칩에 전극을 본딩한 후 투명수지로 몰딩하여 제조가 되므로 예컨대, 직경 1㎜ 이내의 미세 크기로 제작이 불가능한 근본적인 문제점을 갖고 있어 이를 전광판등에 적용시 화소의 크기가 최소화 되는 실내용으로는 적용이 힘들고, 다만 화소 사이즈가 큰 옥외용 대형 표시장치에 한정적으로 사용되고 있는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일본 특허공개공보 평6-214509호에 개시된 바와 같이 LED 어레이를 회전시킴으로써 잔상효과를 통해 넓은 면적에 걸쳐 화상을 표출하게 되는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이러한 장치들은 적은 수의 LED로 다수의 화소를 얻을 수 있는 장점이 있음에도 불구하고 스크린이 원반형이나 원통형, 구형 등 곡면형태로 이루어짐으로 인해 표출정보의 인지가 쉽지 않고, 부피가 크며, 화소 사이즈를 미세하게 구성할 수 없는 취약점이 여전히 남아 있다.

한편, 광원을 다수의 화소로 분산시키는 다른 방법으로는 각종의 광섬유 조명장치를 들 수가 있다.

이러한 장치들은 광섬유 다발의 일단을 모아서 할로겐 램프나 LED와 같은 광원측에 배치시키고, 타단은 희망하는 표시패턴에 따라 다양하게 배열하여 장식품, 간판 등에 심미감을 더해주게 된다.

그러나, 이러한 광섬유 조명장치들은 하나의 광원을 복수개의 작은 점광원으로 분산시킬 수는 있으나 동일 광섬유 다발에 포함되는 각각의 점광원에 대한 칼라, 휘도, 점멸 등의 발광패턴은 일일이 독립적으로 제어할 수 없는 한계점이 있다.

이와같은 문제점을 해결하기 위한 광섬유를 이용한 화상표시방법및 이를 이용한 디스플레이 장치가 공개특허 2002-36995호에 개시되어 있으며, 그 구성은 도1a,b에서와 같이, 모터부(9); 상기 모터부(9)로부터 회전력을 전달받아 회전하게 되는 광원(1); 상기 광원(1)의 회전궤적을 원형으로 둘러싸도록 광원(1)의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유(2); 매트릭스 형태로 형성되는 고정공을 통해 상기 광섬유(2)의 타단을 고정하게 되는 사각형의 평판패널(5); 및, 회전에 따른 상기 광원(1)의 위치변화에 동기하여 상기 광원(1)의 발광패턴을 제어하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 구성으로

모터부로부터 회전력을 전달받아 회전하도록 광원을 구성하는 단계;

상기 광원의 회전궤적을 원형으로 둘러싸도록 광원의 회전축을 중심으로 하는 원주를 따라 각각의 일단이 배치되는 복수개의 광섬유를 구비하는 단계;

상기 광섬유의 타단을 희망하는 표시패턴에 따라 배치시키는 단계; 및

상기 모터부를 구동하여 광원을 회전시키고, 상기 광원의 위치변화에 동기하여 광원의 발광패턴을 제어하는 단계로 제어하여 디스플레이장치를 구동한다.

그러나, 상기의 구조를 갖는 디스플레이 장치는, 표현하고자 하는 영상의 한계로 동영상의 구현은 힘들게 되고, 모터의 구동으로 회전하는 광원에 의해 영상을 표시하여야 함으로 영상의 표현이 신속하게 이루어 지지 못하며, 회전체가 삽입되는 구성으로 장치의 부피가 증가하게 되고, 광섬유의 연결이 복잡하여 작업공수 및설치가 복잡하게 되는 등의 많은 문제점이 발생되었다.

이를 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 하고, 여러 형식의 광학영상장치에서 방출되는 빛의 광도를 최대한 흡광할 수 있도록 하여 정밀하게 디스플레이 하며, 디스플레이 장치의 부품을 최소화 하여 그 두께를 최소화 시킴은 물론 원가를 절감하도록 하는 광섬유셀 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.

도1a,b는 각각 종래의 광섬유를 이용한 화상표시방법 및 이를 이용한 광섬유 디스플레이 장치를 도시한 사시도

도2는 본 발명에 따른 광섬유셀을 도시한 사시도

도3a,b,c는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유셀을 도시한 평면도

도4는 본 발명에 따른 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 도시한 사시도

도5는 본 발명에 따른 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 도시한 단면도

도6은 본 발명에 따른 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 도시한 분해도

도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 도시한 분해도

도8a,b,c,d는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치를 도시한 평면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110...광섬유사 150...광투입단면

250...광발산단면 250a...밀착면

300...광섬유셀 420...격막

500...광원 600...제어부

610...인버터

상기 목적들을 달성하기 위해, 최대의 압축력을 갖도록 최소의 두께 단면을 갖는 광투입단면과 상기 광투입단면에서 점차로 확대되는 두께를 갖도록 형성되는 몸체및,상기 몸체에 일체로 연결되어 최소의 압축력을 갖도록 최대의 두께의 단면을 갖는 광발산단면으로 이루어진 광섬유셀이 제공된다.

한편 본 발명은, 양단에 광발산단면과 광투입단면을 갖는 광섬유셀;

상기 광섬유셀의 광발산단면이 배열되는 고정패널;

상기 광섬유셀의 광투입단면과 대응토록 설치되는 광원;및,

상기 광원이 고정되며, 각각의 광원을 제어하도록 설치되는 조작부를 포함하는 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 및 도3에서 도시한 바와같이 본 발명의 광섬유셀(300)은, 소정형상을 갖는 몸체(100)의 그 양단에 각각 형성되는 광투입단면(150)및 광발산단면(250)으로 이루어 진다.

상기 몸체(100)는, 다수의 광섬유사(110)가 접합부재(120)를 개재하여 일체로 본딩되는 구성으로 이루어 진다.

또한, 상기 몸체(100)는, 일단이 최대의 압축력을 갖도록 최소의 두께의 단면을 갖고, 타단이 최소의 압축력을 갖도록 최대의 두께의 단면을 갖게 되는 원추형으로 형성된다.

이때, 상기 몸체(100)는, 최소단면을 절단하여 광투입단면(150)이 최대단면을 절단하여 광발산단면(250)을 각각 형성한다.

그리고, 상기 몸체(100)는, 광발산단면(250)의 외측에 소정형상을 유지하는 밀착면(250a)이 일체로 형성된다.

또한, 상기 광발산단면(250)의 상측에는 PMMA로서 이루어진 코팅층(미도시)이 적층 형성되어 별도의 확산시트 설치가 불필요 하며, 상기 광발산단면(250)의 보호를 위하여 보호시트(미도시)가 적층 설치되어도 좋다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 광섬유 셀의 동작을 설명한다.

도2및 도3에서와 같이, 다수의 광섬유사(110)가 접합부재(120)를 개재하여 일체로 본딩하거나 먼저 소정형상을 유지하는 커버(130)의 내측에 다수의 광섬유사(110)를 압입한후 가열 고착하는 구성으로 몸체(100)를 형성한다.

이때, 상기 몸체(100)는 자체의 팽창력에 의해 일단을 최소의 직경을 갖도록 압축하면 타단은 팽창되면서 최대의 직경을 갖는 형상을 유지하고, 이에 의하여 원추형을 형성하게 된다.

또한, 상기 몸체(100)는, 일단이 최대의 압축력을 갖도록 되어 최소의 두께의 단면이 형성되고, 타단이 최소의 압축력을 갖도록 최대의 두께의 단면이 형성됨으로써 이를 절단및 연마하면 광투입단면(150)과 광발산단면(250)을 각각 형성하게 된다.

그리고, 상기 몸체(100)는, 광발산단면(250)의 외측에 소정형상을 유지하는 밀착면(250a)이 일체로 형성되어 소정위치에 간단한 동작에 의해 고정할수 있게 된다.

한편 본 발명의 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치는 도4 내지 도8에서와 같이, 광섬유셀(300)과 상기 광섬유셀(300)이 고정되는 고정패널(400)및 상기 광섬유셀(300)과 일대일 대응되는 광원(500), 상기 광원(500)을 제어하는 제어부(600)로서 이루어 진다.

상기 광섬유셀(300)은, 양단에 광발산단면(250)과 광투입단면(150)이 각각 형성되며, 상기 광발산단면(250)의 외측에 밀착면(250a)이 형성된다.

또한, 상기 밀착면(250a)은, 삼각형, 사각형, 육각형광등에서 선택되며, 그 형성은 상기와 같은 다각형 구조뿐만 아니라 오각형이나 팔각형및 원형이 가능하고, 공극이 최소화 되는 삼각형이나 사각형및 육각형의 형상이 바람직하다.

더하여, 상기 광발산단면(250)은, 외부에서의 주시 각도차에 따른 효율을 최소화 하도록 호형상으로 형성된다.

그리고, 상기 광투입단면(150)은, 광원의 단면에 대응토록 다양한 형상을 갖도록 형성된다.

상기 고정패널(400)은, 프레임(410)과 그 내측에 분할되는 격막(420)으로 구성되며, 상기 격막(420)은, 별도의 형성하지 않아도 좋으며, 상기 프레임(410)의 내측에 설치시 광섬유셀(300)의 밀착면(250a)에 대응토록 형성하면 좋다.

또한, 상기 격막(420)은, 그 내측에 삽입되는 광섬유셀(300)의 중심이 동일수직및 수평선상에 위치하는 규칙셀을 형성하도록 하여도 좋으며, 비대칭인 비규칙셀을 갖도록 형성되어도 좋다.

상기 광원(500)은, 상기 광섬유셀(300)과 대응되는 led, 레이져다이오드, el소자등에서 선택되며, 단색 또는 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광하는 다색소자로 이루어 진다.

또한, 상기 광원(500)은, 그 전방에 집광렌즈(510)가 설치되고, 그 단면이 다양하게 형성되며, 상기 광원(500)의 설치각은 그 중심이 일점에서 상호 일치되도록 고정판(510)에 경사지게 장착된다.

상기 제어부(600)는, 상기 광원(500)에 각각 전원을 제어공급하도록 하는 인버터(610)가 설치되는 구성으로 이루어 진다.

또한, 상기 고정패널(400)에 장착되는 광섬유셀(300)은, 광발산단면(250)의 상측에는 PMMA로서 이루어진 코팅층(미도시)이 적층 형성되어 별도의 확산시트 설치가 불필요 하며, 상기 광발산단면(250)의 보호를 위하여 보호시트(미도시)가 적층 설치되어도 좋다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도4 내지 도8에서와 같이, 고정판(510)에 단색을 갖는 광원(500)을 장착한후 그 전방에 집광렌즈(510)를 개재하며, 상기 고정판(510)에는 광원장착용 홈(510a)과 비례하여 위치토록 집광렌즈(520)가 일체로 고정된다.

그리고, 상기 고정판(510)의 전방으로 각각의 광원및 집광렌즈와 대응토록 개체의 셀을 갖는 고정패널(400)이 설치된다.

이때, 상기 셀은, 프레임(410)의 내측에 일체로 연결되는 격막(420)에 의해 분할되어 장착되는 각각의 광섬유셀(300)에 의해 형성한다.

또한, 상기 셀은, 상기 프레임(410)의 내측에 별도의 격막(420)을 연결할 필요없이 외측에 밀착면을 갖는 각각의 광섬유셀(300)을 상호 밀착하는 구성으로 개체의 셀을 형성하여도 좋다.

계속하여, 상기 광원(500)에는 각각 대응하여 상이한 전압을 공급하는 인버터및 전원을 차단및 공급하는 스위치로 이루어 지는 제어기(600)가 연결되어 광원에 공급되는 전원을 제어하게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치는, 광원에 전원을 공급하면 단색 광원의 경우,

상기 광원에서 조사되는 빛이 집광렌즈(520)에 의해 모아진후 광섬유셀(300)의 광투입단면(150)에 조사된다.

그리고, 상기 광투입단면(150)에 조사되는 광은 광섬유셀(300)의 몸체(100)를 통과하면서 광발산단면(250)을 통하여 외부에 발광된다.

이때, 상기 몸체(100)를 구성하는 개체의 광섬유사(110)는 각각 동일한 빛을전달받아 발광함으로써 각각이 미세 셀을 형성하게 된다.

더하여, 상기 몸체(100)의 양단에 형성되는 광발산단면(250)은 호 형상으로 형성되어 사용자의 주시각도에 따른 난반사등을 방지하여 어느 각도에서든 선명한 상의 구현이 가능토록 된다.

또한, 광원에 전원을 공급하면 다색 광원의 경우,

적색과 녹색및 청색을 나타내는 빛이 모아지는 지점에 집광렌즈(520)가 설치되어 그 빛이 모아진후 상기 집광렌즈(520)의 일측에 설치되는 광섬유셀(300)의 광투입단면(150)에 조사된다.

이때, 상기 몸체(100)를 구성하는 개체의 광섬유사(110)는 상기 다색의 광원의 전압조절에 의해 형성되는 특정컬러를 전달받아 발광함으로써 각각이 미세 셀을 형성하게 된다.

또한, 상기 밀착면(250a)은, 일정높이를 갖는 삼각형, 사각형, 육각형광등으로 구성되어 상호 밀착되거나 격막(420)의 내측에 삽입될때 전면에서 공극의 발생이 방지토록 된다.

그리고, 상기 밀착면(250a)은, 오각형이도 가능하나 이때는 각 광원의 중심이 비 대칭형으로 형성되고, 팔각이나 원형도 가능하나 이때는 공극이 발생되는 단점이 있어 본 발명에서는 삼각형, 사각형및 육각형상의 밀착면을 갖는 광섬유셀(300)을 적용하였다.

그리고, 상기 광투입단면(150)은, 광원의 단면에 대응되도록 다양한 형상을 갖도록 형성되어 광원에 의해 발산되는 빛이 외부로 손실되는 현상을 최소화 하고, 상기 광투입단면(150)은, 특히 단색광원인 경우 광원의 상부형상과 일치토록 하면 좋다.

상기 광원(500)은, 상기 광섬유셀(300)과 대응되는 led, 레이져다이오드, el소자등에서 선택되며, 단색 또는 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광하는 다색소자로 이루어져 흑백 영상이나 컬러 영상의 구현이 가능토록 된다.

그리고, 상기 광원(500)의 그 중심이 일점에서 상호 일치되도록 고정판(510)에 경사지게 장착되어 컬러의 구현시 구현되는 컬러가 최대의 조도를 갖는 지점에서 집광렌즈(520)에 모아 지도록 설치된다.

상기와 같은 구성에 의해 다수의 광섬유사(110)를 갖는 광섬유셀(300)이 전체 화면을 구성하는 하나의 화소가 되어 선명한 상을 구현함은 물론 화소 사이의 공극을 없애 색 번짐이나 선명도가 저하되는 것을 방지하여 항상 선명한 상을 제공하게 되는 것이다.

이와같이 본 발명에 의하면, 최소의 두께를 갖으면서도 고선명, 고광도, 정밀영상을 표출할 수 있도록 하여 백라이트의 두께를 최소화 함은 물론 양면에서 화상을 나타낼수 있도록 하는 것이다.

또한, 비용을 현저히 낮추면서도 대형영상매체를 대중적으로 보급 할 수 있고, 전력이 소모되지않고 수명도 반영구적이면서 광원투사영상장비에서 투사되는 빛을 극대적으로 표출하고, 고휘도의 대형영상을 저렴하게 구성할 수 있어 영상매체산업뿐만 아니라 디스플레이 인테리어, 광고현황판, 각종 조형간판, 이동식 광고 이벤트 영상차량, 가정용 및 업소용 대형TV스크린등 응용분야가 광범위하게 사용되는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims

다수의 광섬유사(110)가 압착되는 몸체(100)의 양단에 광투입단면(150)과 광발산단면(250)이 각각 형성되고, 상기 광투입단면(150)이 광발산단면(250)보다 동일 내지 적게 형성되고, 상기 광발산단면(250)이 소정형상을 갖도록 외측면에 상호 연결되는 다수의 밀착면(250a)이 일체로 형성되는 광섬유셀.
제1항에 있어서, 상기 몸체(100)는, 광섬유사(110) 사이에 접합부재(120)가 도포된후 압착되어 광투입단면(150)에서 광발산단면(250)을 향하여 점차로 확대되는 단면을 갖으면서 길이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀.
제1항에 있어서, 상기 몸체(100)는, 일측을 향하여 점차로 확대되는 단면을 갖는 캡의 내측에 삽입되어 압착되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀.
제1항에 있어서, 상기 몸체(100)의 광발산단면(250)에 형성되는 밀착면(250a)은, 최대폭을 갖는 단면이 삼각형, 사각형 또는 육각형및 육각형의 단면에서 선택되는 형상을 갖도록 일단이 상호 연결되는 다수의 밀착면(250a)이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀.
제1항 또는 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 광발산단면(250)은, 그 상측면에 PMMA로 이루어진 확산층이 일체로 코팅된후 그 상측에 보호시트가 적층되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀.
양단에 광투입단면(150)과 광발산단면(250)이 형성되면서 상기 광발산단면(250)이 소정형상을 갖도록 그 모서리부에 다수의 밀착면(250a)이 연결 설치되는 광섬유셀(300);

상기 광섬유셀(300)의 밀착면(250a)이 대응되어 투입토록 상호 연결되는 격막(420)에 의해 다수의 분할공간이 형성되는 고정패널(400);

상기 광섬유셀(300)의 광투입단면(150)에 각각 대응하여 빛을 발산하며, 단일광원이나 다색광원중에서 선택되는 어느 하나로서 이루어지는 광원(500); 및,

상기 광원이 지지되면서 상기 광섬유셀에 대응되는 각각의 광원(500)에 전원을 공급하도록 인버터(610)가 연결설치되는 제어부(600)를 포함하는 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치.
제6항에 있어서, 상기 광섬유셀(300)의 광투입단면(150)은, 광원(500)에 의한 빛의 손실을 최소화 하도록 오목형상으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광섬유셀(300)은, 그 하측에 광원(500)으로부터 방출되는 빛을 집광토록 집광렌즈(510)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치.
제8항에 있어서, 상기 광원(500)은 각각의 광선유셀(300)에 각각 대응토록 적색,녹색,청색의 빛을 발광하는 다색소자가 일정경사를 갖도록 장착되며, 상기 다색소자의 발광중심점이 모이는 점에 집광렌즈(510)가 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치.
제6항에 있어서, 상기 광섬유셀(300)은 그 단면이 사각형, 오각형, 육각혀으 팔각형의 단면을 갖도록 밀착면(250a)이 형성되며, 상기 광섬유셀(300)이 각각 대응토록 격막(420) 역시 동일 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치.
제6항에 있어서, 상기 광발산단면(250)은, 그 상측면에 PMMA로 이루어진 확산층이 일체로 코팅된후 그 상측에 보호시트가 적층되는 것을 특징으로 하는 광섬유셀을 이용한 디스플레이 장치.