KR101319351B1 - 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치 - Google Patents

적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치에 관한 것으로, 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법으로, 피크 탐지 모드와 슬로프 탐지 모드를 선택하는 단계;와, 피크 탐지 모드시, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈의 센서부에, 다른 적외선 센서모듈이 배치된 코너에 대응되는 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하는 단계;와, 슬로프 탐지 모드시, 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀 블럭과 엔드 픽셀블럭에 대한 광량을 분석하여, 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트와 엔드 포인트로 설정하는 단계;와, 상기 레퍼런스 포인트, 스타트 포인트 및 엔드 포인트를 근거로 각 적외선 센서모듈의 센서부 내에 유효 화각을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치 {Method for Automatically Setting Angles in Infrared Sensor Modules and Display Device Applying the Same}
본 발명은 광학 방식으로 터치 검출하는 표시 장치에 관한 것으로 특히, 광을 센싱하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 터치 스크린(Touch Screen)은 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 여러 방식 중의 하나로서, 사용자가 손이나 펜으로 화면을 직접 접촉함으로써 기기와 인터페이스할 수 있는 입력장치이다.
터치 스크린은 디스플레이에 표시되어 있는 버튼을 손가락으로 접촉하는 것만으로 대화적, 직감적으로 조작함으로써 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있는 입력장치이기 때문에, 현재 은행이나 관공서의 발급 장치, 각종 의료장비, 관광 및 주요 기관의 안내, 교통안내 등 많은 분야에서 적용되고 있다.
이러한 터치 스크린은 인식하는 방법에 따라, 저항막 방식(Resistive Type), 정전 용량 방식(Capacitive Type), 초음파 방식(Ultrasonic Wave Type), 적외선 방식(Infrared Type) 등이 있다.
상술한 각 방식의 이점은 각기 상이하지만, 근래에는 터치면이 받는 압력을 최소화하고, 배치의 편리성으로 적외선 방식의 터치 스크린이 주목되고 있다.
한편, 종래의 적외선 방식의 터치 스크린은 2대의 적외선 센서와 재귀 반사판을 이용하여 삼각 측량으로 좌표를 판별한다.
구체적으로 설명하면, 종래의 적외선 방식의 터치 스크린은 표시 모듈 외부 상측에 2개의 적외선 광원 및 적외선 센서가 위치하고, 3면에 재귀반사판이 위치한다.
이 경우, 터치 여부의 검출 방법은 상기 적외선 광원에서 나온 빛을 재귀 반사판으로 향하게 하여 재귀반사시키고, 터치 시 차단된 빛을 감지하여 각도로 계산함으로써 터치를 인식하는 것이다.
그런데, 상술한 종래의 적외선 방식의 터치 스크린은 구비된 적외선 센서가 표시 모듈 외측에 위치함에 의해, 표시 장치의 운반 또는 작업 중에 상기 적외선 센서의 위치가 틀어지는 문제가 발생하기 쉬우며, 혹은 완성된 표시 장치에서도 유동 등에 의해 상기 적외선 센서의 위치가 틀어지는 문제가 있다. 이와 같이, 적외선 센서가 틀어진 경우, 제품 출시 전에는 물리적인 보정 작업이 필요하여 작업 공정과 공정 시간 소요가 크다는 문제가 있으며, 제품 출시 후에는 위치 틀어짐의 보정이 불가하다는 한계가 있다.
상기와 같은 종래의 적외선 방식의 터치 스크린은 다음과 같은 문제점이 있다.
종래의 적외선 방식의 터치 스크린은 제품의 출시 전에는, 터치 좌표 판단의 오차 방지를 위해 조립 후, 초기 상태에서 특정 부위를 터치하여 각도 틀어짐에 따른 보상 값을 룩업 테이블에 저장하여 적외선 센서의 틀어짐에 따른 보정 알고리즘을 수행하였다. 그러나, 이는 초기 상태와 특정 영역에 제한된 오차 보정으로, 사용자가 사용 중이나 초기 오차 보정 후의 공차가 발생하는 데에 대해 보정은 이루어지지 못하고 있는 실정으로 사용자에게 불편을 야기하였다.
또한, 룩업 테이블에서 각도 틀어짐에 따른 보상 값을 연산하는 방식은 특정 방식으로 수행되는데 이에 대한 신뢰성이 크지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 물리적 보정없이 위치 틀어짐의 영향없이 터치 검출이 가능하도록 표시 장치를 구동할 때마다 자동적으로 유효 화각을 설정하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치를 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법으로, 피크 탐지 모드와 슬로프 탐지 모드를 선택하는 단계;와, 피크 탐지 모드시, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈의 센서부에, 다른 적외선 센서모듈이 배치된 코너에 대응되는 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하는 단계;와, 슬로프 탐지 모드시, 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀 블럭과 엔드 픽셀블럭에 대한 광량을 분석하여, 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트와 엔드 포인트로 설정하는 단계;와, 상기 레퍼런스 포인트, 스타트 포인트 및 엔드 포인트를 근거로 각 적외선 센서모듈의 센서부 내에 유효 화각을 설정하는 단계를 포함하는 것에 그 특징이 있다.
상기 피크 탐지 모드는, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력으로 온(on)시키는 단계;와, 상기 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 광량을 분석하여, 직광 발생 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력으로 온시키는 단계는, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈을 제외한 나머지 적외선 센서모듈의 발광부를 온시킬 수 있다. 혹은, 각 적외선 센서모듈의 발광부를 서로 다른 스타트 포인트에 온시킬 수 있다. 또는 각 적외선 센서모듈의 발광부를 동시에 온시킬 수도 있다.
한편, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력으로 온시키는 단계는, 상기 적외선 센서모듈의 발광부의 온 시간(on time)을 터치 검출시보다 작게 할 수도 있고, 상기 적외선 센서모듈의 발광부의 출광량을 터치 위치 검출시보다 작게 할 수도 있다.
여기서, 상기 직광 발생 픽셀은, 임펄스 광량 특성을 나타나는 픽셀이다.
상기 발광부가 온되는 적외선 센서모듈과 적외선 센서모듈에서 광량이 센싱되는 적외선 센서모듈은 서로 다른 것일 수 있다.
한편, 상기 슬로프 탐지 모드는, 상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력(>제 1 출력)으로 온(on)시키는 단계;와, 상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계;와, 상기 센싱된 광량을 분석하여 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀블럭과 엔드 픽셀블럭에서 최고 기울기 발생 픽셀을 찾는 단계; 및 상기 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트 또는 엔드 포인트로 설정하여 저장하는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 적외선 센서부의 스타트 픽셀블럭은 센서부의 총 픽셀의 초기 20~100픽셀이며, 상기 적외선 센서부의 엔드 픽셀블럭은 센서부의 총 픽셀의 종기 20~100픽셀일 수 있다. ,
상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈을 제외한 나머지 적외선 센서모듈의 발광부를 온시켜 이루어진다. 또한, 각 적외선 센서모듈의 발광부를 서로 다른 스타트 포인트에 온시킬 수도 있다.
그리고, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는, 각 적외선 센서모듈의 발광부를 동시에 온시키는 것도 가능하다.
상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는, 상기 적외선 센서모듈의 발광부의 출광량을 터치 위치 검출시와 같게 한다.
또한, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법은, 상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력으로 온(on)시키는 단계;와, 상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계;와, 상기 센싱된 광량을 분석하여, 상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에 직광 발생 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하여 저장하는 단계;와, 상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력(>제 1 출력)으로 온(on)시키는 단계;와, 상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계;와, 상기 센싱된 광량을 분석하여, 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀블럭과 엔드 픽셀블럭에서 최고 기울기 발생 픽셀을 찾는 단계;와, 상기 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트 또는 엔드 포인트로 설정하여 저장하는 단계;와, 상기 레퍼런스 포인트와, 상기 스타트 포인트 또는 엔드 포인트에 근거하여 각 적외선 센서모듈의 센서부의 유효 화각을 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 것에 또 다른 특징이 있다.
그리고, 동일한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법은, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온(on)시키는 단계;와, 상기 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계; 및 상기 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀블럭과 엔드 픽셀블럭에 대한 센싱된 광량을 분석하여, 각각 스타트 픽셀블럭의 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트, 엔드 픽셀블럭의 최고 기울기 발생 픽셀을 엔드 포인트로 설정하는 단계;를 포함하는 것에 또 다른 특징이 있다.
여기서, 상기 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 포인트과 엔드 포인트로 설정된 픽셀들 사이를 0° 내지 90°에 각각 대응되는 유효 화각으로 설정한다.
또한, 상술한 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법을 적용하는 표시 장치는, 표시 패널;과, 각각 발광부와 센서부를 구비하여 상기 표시 패널의 두 개 이상의 코너에 배치된 적외선 센서모듈;과, 상기 표시 패널의 가장자리에 배치된 재귀 반사판; 및 터치위치 검출을 수행하는 터치위치 검출부와 함께, 상기 적외선 센서모듈로부터 센싱된 광량을 통해 임펄스가 발생된 각 적외선 센서모듈의 센서부내 픽셀에 유효 화각을 설정하는 자동 각도 설정부를 갖는 터치 제어부를 포함하는 것에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 적외선 센서모듈이 배치되지 않는 코너의 재귀 반사판은 대각 처리된 것이다.
그리고, 상기 적외선 센서 모듈과 상기 재귀 반사판이 내측에 배치되며, 상기 표시 패널의 가장자리를 감싸는 케이스 탑을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 적용한 표시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 적외선 센서모듈을 갖는 적외선 센서모듈 각각이 자신 외의 다른 적외선 센서모듈로부터 들어오는 직광과 재귀 반사판으로부터 들어오는 반사광을 그 세기로 구분하여 자신의 적외선 센서모듈 내에 레퍼런스 포인트를 설정할 수 있다. 이에 따라 자동 교정(auto calibration)을 수행하여 적외선 센서모듈의 틀어짐이 발생한다 하더라도 이에 관계없이 자동으로 상대 적외선 센서모듈의 위치를 인식하여 정확한 터치 검출이 가능하다. 이와 같은 자동 교정은 조립 공정시뿐만 아니라 운반이나 완성된 제품의 유동이 발생한 경우에도, 물리적 보정없이 레퍼런스 설정이 가능하여 유용하다.
둘째, 적외선 센서모듈이 부재한 코너가 0도 또는 90도에 해당할 때, 전후의 광량의 변화로 기울기를 판단하여, 기울기가 큰 센서부의 픽셀을 0도 또는 90도와 매칭시킴으로써, 직광이 부재하는 코너에 대응되는 센서부의 픽셀을 찾을 수 있다. 특히, 이는 3개 이하의 적외선 센서모듈을 구비하는 경우에 유용하다. 0도와 90도에 해당하는 픽셀을 찾은 후, 0도의 해당 픽셀과 90도의 해당 픽셀들 사이의 픽셀들에 각각 0~90도 사이의 각도 값을 지정한다. 따라서, 유효하지 않은 픽셀을 배제할 수 있어 터치 오검출을 방지할 수 있다.
셋째, 자신의 적외선 센서모듈에 상대 적외선 센서 모듈의 위치를 설정함에 의해, 틀어진 정도에 따른 터치 좌표의 보정이 가능하다. 종래의 적외선 센서모듈은 조립 공정 이후에 틀어짐이 발생하면 이미 설정된 룩업테이블을 이용한 보정이 불가능하였는데, 본 발명의 자동 교정 방법은 적외선 센서모듈 자신에 상대 적외선 센서모듈의 위치 정보가 설정되는 것으로, 조립 이후의 운반이나 사용중에 발생되는 틀어짐에 대해서도 터치 좌표 보정이 가능한 것이다.
넷째, 양산시 특정 영역에 대한 좌표로 보정을 수행하는 작업을 생략하여 생산 및 조립 공정에 드는 시간을 절감할 수 있다. 또한, 작업자의 에러로 발생하는 틀어짐에 의한 영향을 배제할 수 있다.
다섯째, 룩업 테이블을 이용한 보정을 하는 알고리즘을 생략할 수 있어 알고리즘 구비에 따른 비용이 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 표시 장치를 나타낸 블럭도
도 2는 본 발명의 표시 장치의 화각과, 터치 영역을 나타낸 평면도
도 3은 본 발명의 표시 장치의 제 1 적외선 센서모듈이 형성된 코너를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법을 나타낸 플로우 차트
도 5는 도 4의 피크 탐지 모드를 나타낸 플로우 차트
도 6은 도 4의 슬로프 탐지 모드를 나타낸 플로우 차트
도 7은 도 2의 제 1 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프
도 8은 발광부의 출력을 낮추어 제 1 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프
도 9는 피크 탐지를 위한 도 2의 제 2 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프
도 10은 슬로프 탐지를 위한 도 2의 제 2 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프
도 11은 재귀 반사판에서 입사각에 대한 광의 반사 현상을 나타낸 도면
도 12는 재귀 반사판에서 입사각에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프
도 13a은 16:9의 비율을 갖는 표시 패널을 입사각 변화를 나타낸 평면도
도 13b 및 도 13c는 16:9의 비율을 갖는 표시 패널에서 적외선 센서모듈 부재의 코너 인접영역의 입사각 변화를 나타낸 도면
도 14는 16:9의 비율을 갖는 표시 패널에서 적외선 센서모듈의 측정 각도별 갖는 재귀 반사판의 입사각을 나타낸 그래프
도 15는 도 14에 대응된 적외선 센서모듈의 측정 각도별 재귀 반사판의 재귀반사율을 나타낸 그래프
도 16은 본 발명의 표시 장치에 있어서, 적외선 센서모듈 없는 측의 코너 대각 처리를 나타낸 사시도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법 및 이를 이용한 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 표시 장치를 나타낸 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 표시 장치의 화각과, 터치 영역을 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명의 표시 장치의 제 1 적외선 센서모듈이 형성된 코너를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3과 같이, 본 발명의 표시장치는 화상이 표시되는 표시패널(10)의 코너들에 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)이 배치된 표시모듈(20), 표시모듈(20)을 제어하고 터치위치를 인식하기 위한 알고리즘을 수행하는 콘트롤보드(30) 및 콘트롤보드(30)에 타이밍신호와 함께 표시모듈(20)의 표시패널(10)에 표시될 디지털 비디오 데이터(RGB)를 공급하기 위한 시스템(40)을 구비한다.
표시모듈(20)은 화상이 표시되는 표시패널(10)과, 상기 표시패널(10)의 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 데이터전압을 공급하기 위한 소스 드라이버(11)와, 표시패널(10)의 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 스캔펄스를 공급하기 위한 게이트 드라이버(12)와, 표시패널(10)의 코너 근방에 각각 배치된 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)을 구비한다.
또한, 도시되지 않았지만, 상기 표시 모듈(20)은 상기 표시 패널(10)의 가장자리 및 측부와 상기 표시 패널의 코너 상부에 위치한 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)을 감싸도록 액자형으로 형성된 케이스 탑(26)과, 상기 케이스 탑과 맞물려 상기 표시 패널(10)을 하부에서 수납하도록 형성된 바텀 커버(미도시)의 케이싱 구조물을 포함한다.
한편, 상기 적외선 센서모듈들은 세 코너에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 2개 또는 4개의 코너에 대응되어 형성될 수도 있다.
그리고, 표시패널(10)은 평판 표시일 수 있으며, 통상적으로 그 형상은 사각형이다. 또한, 상기 표시 패널(10)은 양 기판과 그 사이에 형성되는 중간층을 포함하여 이루어지며, 중간층의 성분과 기능에 따라 그 종류를 달리한다. 일 예로서 액정 표시 패널을 들 수 있으며, 이에 한정되지는 않고, 전기 영동 표시 패널, 유기 발광 표시 패널, 전계 방출 표시 패널, 양자점 표시 패널 및 플라즈마 표시 패널 중 어느 하나일 수도 있다.
예를 들어, 표시 패널(10)이 액정패널일 경우, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 함) 기판과 컬러필터 기판을 포함한다. TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 형성된다. TFT 기판 상에는 하부 유리기판 상에 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)이 상호 직교되도록 형성된다. 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 의해 정의된 셀영역들에는 액정셀들(Clc)이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터라인들(D1 내지 Dm)과 게이트라인들(G1 내지 Gn)의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인(G1 내지 Gn)으로부터의 스캔펄스에 응답하여 데이터라인들(D1 내지 Dm)을 경유하여 공급되는 데이터전압을 액정셀(Clc)의 화소전극에 전달하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 게이트라인(G1 내지 Gn)에 접속되며, 소스전극은 데이터라인(D1 내지 Dm)에 접속된다. TFT의 드레인전극은 액정셀(Clc)의 화소전극에 접속된다. 화소전극과 대향하는 공통전극에는 공통전압(Vcom)이 공급된다. 컬러필터 기판은 상부 유리기판 상에 형성된 블랙매트릭스, 컬러필터를 포함한다.
공통전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다.
소스 드라이버(11)는 다수의 데이터 집적회로를 포함하여 콘트롤보드(30)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 콘트롤보드(30)의 제어 하에 정극성 또는 부극성 아날로그 감마보상전압으로 변환하고, 그 아날로그 감마보상전압을 아날로그 데이터전압으로써 데이터라인들(D1 내지 Dm)에 공급한다.
게이트 드라이버(12)는 다수의 게이트 집적회로를 포함하며, 콘트롤보드(30)의 제어 하에 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 스캔펄스를 공급한다.
소스 드라이버(11)의 데이터 집적회로들과 게이트 드라이버(12)의 게이트 집적회로들은 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package, TCP)를 이용한 테이프 오토메이티트 본딩(Tape Automated Bonding, TAB)이나 칩온글라스(Chip on glass, COG) 방식으로 하부 유리기판에 형성될 수 있다. 게이트 드라이브(12)의 게이트 집적회로들은 표시 패널(10)의 TFT들과 동시에 그리고 TFT 공정과 동일한 공정으로 하부 유리기판에 직접 형성될 수도 있다.
도 3과 같이, 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)은 각각 발광부(LED)와, 광을 수광하는 센서부(Sensor)를 포함한다.
여기서, 센서부는 일종의 이미지 센서로 라인 센서나 이차원 센서로 이루어질 수 있으며, 복수개의 픽셀을 포함한다.
또한, 이러한 발광부(LED)와 상기 센서부(Sensor)는 하나의 하우징 내에 일체화시켜 각각 표시패널(10)의 코너에 위치시킨다. 경우에 따라, 일체화하지 않고, 표시패널(10)의 코너에 분리하여 형성할 수도 있다. 또한, 상기 발광부와 센서부는 각각 적외선 광을 발광 및 수광할 수 있게 적합하도록 렌즈(미도시)와 적외선 필터를 더 구비할 수 있다.
상기 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C) 각각의 센서부로부터 수신된 적외선 수광량 데이터는 상기 콘트롤보드(30)에 공급되어, 터치 검출 연산에 이용된다.
한편, 상기 표시 패널(10)의 가장자리에는 상기 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)을 제외하여 재귀 반사판(25)이 더 형성되어, 발광부로부터 상기 재귀 반사판(25)에 입사된 광이 반사되어 상기 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)로 수렴되게 한다. 이 경우, 상기 재귀 반사판(25)은 케이스 탑(26)의 안측에 위치하여, 상기 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)의 발광부와 센서부간 적외선 광이 수평적으로 전달될 수 있게 한다. 경우에 따라, 상기 재귀 반사판(25)과 상기 케이스 탑(26)의 안측면 사이에 플라스틱 성분의 프레임 구조물(미도시)이 더 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 재귀 반사판(25)은 상기 프레임 구조물의 측부에 부착되어 위치한다.
여기서, 상기 표시 패널(10)의 코너에 형성된 적외선 센서모듈들(21A 내지 21C)과, 표시 패널(10)의 가장자리에 형성된 재귀 반사판(25)과, 상기 재귀 반사판이 부착된 프레임 구조물(미도시) 및 케이스 탑(26)을 포함하여 광학 센싱 프레임(optical sensing frame)이라 한다.
콘트롤보드(30)는 가요성인쇄필름(Flexible Printed Circuit, FPC)과 커넥터를 통해 소스 드라이버(11)와 게이트 드라이버(12)에 접속된다. 이 콘트롤보드(30)는 타이밍 콘트롤러(31)와 터치 제어부(32)를 포함한다.
타이밍 콘트롤러(31)는 수직/수평 동기신호(V,H)와 클럭(CLK)을 이용하여 게이트 드라이버(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와, 소스 드라이버(11)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호를 발생한다. 또한, 타이밍 콘트롤러(31)는 시스템(40)으로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 소스 드라이버(11)에 공급한다.
터치 제어부(32)의 터치 콘트롤 회로는 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)에 구비된 센서부의 각 픽셀별로 비교되는 기준값을 저장하고, 기준 값과 상기 적외선 센서모듈에서 수광된 적외선 광신호를 비교하여 터치위치 검출을 수행한다.
터치 제어부(32)는 터치위치 좌표정보(Txy)를 시스템(32)에 공급한다. 이러한 터치 제어부(32)는 수직/수평 동기신호(V,H)와 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 타이밍 콘트롤러(31)와 공유하므로 타이밍 콘트롤러(31)와 동기되어 동작한다.
또한, 상기 터치 제어부(32)는 상술한 터치위치 검출을 수행하기 전에, 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)의 유효 화각을 자동으로 설정해주는 자동 교정 알고리즘(auto calibration)을 적용한다. 이를 위해 터치위치 연산부 외에 자동 각도 설정부(미도시)를 더 구비한다.
여기서, 시스템(40)은 응용프로그램이 내장된 메모리, 응용프로그램을 실행시키기 위한 중앙처리장치(Central Processing Unit), 및 표시패널(10)에 표시하고자 하는 영상과 터치 이미지를 합성하고 그 합성 데이터의 신호보간처리와 해상도변환 등을 처리하는 그래픽 처리회로를 포함한다. 상기 시스템(40)은 터치 제어부(32)로부터의 터치위치정보(Txy)를 입력받아 그 터치위치정보(Txy)에 연계된 응용프로그램을 실행시킨다. 예를 들면, 터치위치의 좌표에 특정 프로그램의 아이콘이 있다면 시스템(40)은 메모리에서 그 프로그램을 로딩하여 실행시킨다. 또한, 시스템(40)은 표시패널(10)에 표시하고자 하는 영상과 터치 이미지를 합성하여 디지털 비디오 데이터(RGB)를 발생한다. 이러한 시스템(40)은 개인용 컴퓨터(PC)로 구현될 수 있으며, 직렬 혹은 범용직렬 버스(Universal Serial Bus, USB) 인터페이스를 통해 터치 제어부(32)와 데이터를 주고 받을 수 있다.
한편, 도 2와 같이, 각 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)의 실제 화각은 약 95~100°로, 90°가 넘게 된다. 이와 같이, 각 적외선 센서모듈의 화각을 90°가 넘도록 한 것은, 화각이 정확히 90도 라고 하면 케이스 탑(26)이나, 재귀 반사판(25)이나 혹은 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)이 조금만 틀어지더라도 틀어진 각도만큼 실제 표시 패널(10)의 액티브 영역 상에 터치가 되지 않는 영역이 생기게 된다. 따라서, 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)의 화각은 틀어질 수 있는 공차를 감안하여 충분히 큰 범위여야 한다.
그런데, 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)에 인접한 두변에는 재귀 반사판(25)이 90°를 이루며 위치하여, 상기 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)의 화각이 90°가 넘더라도, 0°~90°영역 외의 영역은 재귀 반사판(25) 및 케이스탑(26)에 의해 기구적으로 가려져 실제 터치 검출이 가능한 영역은 0°~90° 사이이다. 상기 각 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)에는 광을 수광하는 센서부가 구비되며, 상기 센서부는 복수개의 픽셀들이 포함되어 픽셀별로 해당 각도에 대응하여 광을 수광한다.
이 경우, 상기 적외선 센서모듈 내 센서부의 유효 화각에 해당하는 픽셀을 찾는 것이 중요하다. 실제 터치 검출이 가능한 0°~90°의 외의 값은, 터치 영역으로 유효하지 않으므로, 0°에 대응되는 픽셀과 90°에 대응되는 픽셀을 상기 적외선 센서 내 센서부에 설정하고, 0°에 대응되는 픽셀의 이전 픽셀들과, 90°에 대응되는 픽셀 이후 픽셀들은, 픽셀별로 광신호가 있다고 하더라도 부정확한 값이므로 터치위치 검출시 배제하는 것이다.
한편, 본 발명의 표시 장치(20)는 광을 수광하는 적외선 센서모듈(21A 내지21C)이 표시 패널(10)의 2코너 이상 장착되고, 각각의 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)은 다른 코너에 위치한 적외선 센서모듈에서 나오는 광을 감지한다. 이 때 다른 코너의 적외선 센서모듈에서 나오는 광은 재귀반사되는 광보다 직접 발광부로부터 나오는 광으로 세기가 커 밝게 보이고, 코너에 집중되어 있으므로 임펄스(impulse)한 특성(피크 값으로 관찰)을 지니고 있다. 여기서, 상기 상대 적외선 센서모듈로부터 나오는 광을 직광(직광), 재귀 반사판으로부터 나오는 광을 반사광(reflecting light)으로 구분한다.
적외선 센서모듈 내 센서부로부터 수광된 광을 픽셀별로 관찰시 이러한 임펄스가 측정되면, 이는 다른 코너에 위치한 적외선 센서모듈을 의미하기 때문에 상기 임펄스가 나타난 픽셀을 코너에 대응된 절대 각도로 매핑시켜 레퍼런스(reference) 포인트로 이용할 수 있다.
이와 같이, 임펄스가 나타난 픽셀을 레퍼런스 포인트로 이용시, 표시 장치를 매번 구동시킬 때마다 자동적으로 레퍼런스를 설정하여, 표시 패널(10) 상에 각 적외선 센서모듈(21A 내지 21C) 장착 시 또는 유동에 따른 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)의 공차로 인한 틀어짐 때문에 발생하는 터치 측정 오차를 방지할 수 있는 것이다.
또한, 적외선 센서모듈이 부재하는 코너에 대하여는 0°와 90°에 대응하여 센싱된 광량특성이 기울기가 급변하는 점을 이용하여 슬로프 탐지를 통해 스타트 포인트와 엔드 포인트를 찾는다.
즉, 본 발명에 있어서는, 터치 영역(Touch Area)의 시작점과 끝점을, 각 적외선 센서모듈(21A 내지 21C)이 센싱하는 0°와, 90°에 대응하여 설정하거나 혹은 기울기 탐지로 설정하는 것이다. 따라서, 표시 장치의 매 구동시(turn on) 자동적으로 자동 각도 설정(자동 교정 알고리즘)을 진행하며, 물리적 보정없이 터치 영역을 정의할 수 있는 것이다. 즉, 통상 표시 장치 내의 표시 패널은 직사각형의 형태를 가지므로, 유효 화각영역(Region of Interest)은 각각 적외선 센서모듈에 인접한 변에 해당하는 0°와, 다른 인접한 변에 해당하는 90°사이의 영역으로 정의되는 것이다.
도 4는 본 발명의 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4와 같이, 본 발명은 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법에 관한 것으로, 그 순서는 다음과 같다.
먼저, 표시 장치를 턴온한 후, 자동 교정(auto calibration)을 시작한다 (S1).
이어, 터치 제어부에서, 피크 탐지 모드(peak detection mode)와 슬로프 탐지 모드(slope detection mode) 중 어느 하나를 선택한다 (S2).
피크 탐지 모드에 진입하면(S12), 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈의 센서부에, 다른 적외선 센서모듈이 배치된 코너에 대응되는 픽셀을 찾고 (S14) 레퍼런스 포인트로 설정하여 저장한다(S15).
한편, 슬로프 탐지 모드로 진입하면(S21), 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀 블럭(start pixel block)과 엔드 픽셀블럭(end pixel block)에 대한 광량을 분석하여, 최고 기울기 발생 픽셀을 찾고(S24), 찾은 픽셀을 스타트 포인트와 엔드 포인트로 설정하여 저장한다 (S25).
이어, 상기 레퍼런스 포인트, 스타트 포인트 및 엔드 포인트를 근거로 각 적외선 센서모듈의 센서부 내에 유효 화각 영역(Region of Interest)을 설정한다 (S3). 여기서, 레퍼런스 포인트는 스타트 포인트나 엔드 포인트와 오버랩될 수 있을 것이다. 이는 센싱을 하는 적외선 센서모듈의 입장에서 다른 적외선 센서모듈이 각각 0°나 90°에 해당하는 위치에 있을 수 있기 때문이다.
이어, 자동 교정을 종료한다(S4).
이후에는, 일반적인 터치 위치 검출 모드로 진행하게 된다.
이상에서 설명한 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법에서, 피크 탐지 모드와 슬로프 탐지 모드는 어느 하나를 먼저 진행한 후, 나머지 모드를 진행하여 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 4코너에 적외선 센서모듈이 위치하는 경우에는, 피크 탐지 모드만을 진행할 수도 있을 것이다. 또한, 피크 탐지 모드를 수행하지 않고, 슬로프 탐지 모드를 수행하여 각 적외선 센서모듈의 센서부에 스타트 포인트와 엔드 포인트만을 설정하여 자동 각도를 설정하는 것도 가능하다 할 것이다.
광 센싱의 특성상, 피크 탐지의 경우는 직광의 특성상 강하게 광이 집중되어, 직광에 대응되는 픽셀이 포인트로 관찰되어, 복수개의 픽셀들을 블록화하여 기울기 관찰이 필요한 슬로프 탐지의 경우보다 보다 정확하게 픽셀 지정이 가능할 수 있어, 피크 탐지를 먼저 수행한 후, 이어 슬로프 탐지를 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
이하에서는, 피크 탐지 모드와 슬로프 탐지 모드에서 이루어지는 광량 센싱과 구체적인 자동 각도 설정 방법에 대해 설명한다.
도 5는 도 4의 피크 탐지 모드를 나타낸 플로우 차트이다.
피크 탐지 모드를 보다 자세히 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 피크 탐지 모드에 진입(S21)하면, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력을 정한 후(S22) 각 발광부를 온(on)시킨다 (S23). 이어, 상기 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하고, 상기 센싱된 광량을 분석하여, 임펄스 형태의 피크가 나타난 픽셀을 찾는다 (S14). 여기서, 임펄스 형태의 피크가 나타난 픽셀은, 직광이 센싱되기 때문인 것이며, 직광은 센싱을 수행하는 적외선 센서모듈 외에 다른 적외선 센서모듈이 위치한 코너에서 발광이 집중되기 때문이다. 이러한 직광이 발생한 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하여 그 위치를 각 적외선 센서모듈의 센서부에 저장한다(S15).
여기서, 상기 제 1 출력은 일반적인 터치위치 검출시보다 그 값을 작게 한다. 이는 일반적인 터치위치 검출시, 재귀반사판으로부터 반사광 출사능을 높여 터치 검출을 위한 기준값(threshold value)와 광량 대비를 크게 하기 때문이다. 즉, 일반적 터치 위치 검출시 터치하지 않은 상태에서 영역별로 거의 새츄레이션(saturation) 값에 가깝게 광량이 나오도록 설계되어 반사광과 직접 다른 적외선 센서모듈로부터의 출사된 직광(direct light)과의 센싱광량 차가 작게 설정하여 둔다. 본 발명의 피크 탐지 모드에서는 의도적으로 직광과 반사광을 구분하여야 할 필요가 있으므로, 반사광이 새튜레이션이 되지 않도록 발광부의 출력을 낮추어 주는 것이다.
도시된 바와 같이, 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력으로 온시키는 단계는, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈을 제외한 나머지 적외선 센서모듈의 발광부를 온(on)시킬 수 있다. 이는 피크 탐지의 경우, 센싱을 수행하는 적외선 센서모듈의 발광부의 발광 자체는 광량 센싱에 이용되지 않기 때문이다. 이 때, 각 적외선 센서모듈의 발광부는 서로 다른 스타트 포인트에 온시킬 수 있다. 이 경우, 도 2의 도시된 도면을 기준으로 설명하면, 제 1 적외선 센서모듈(21A)에서 센싱을 할 때, 제1 적외선 센서모듈(21A)의 발광부는 오프시키고 제 2 적외선 센서모듈(21B)과 제 3 적외선 센서모듈(21C)의 발광부를 차례로 온시키거나, 제 2, 제3 적외선 센서모듈(21B, 21C)을 동시에 온시키며 센싱을 수행할 수도 있다.
그렇지만, 반드시 이에 한정되지는 않고, 동시로 발광, 동시 센싱이 이루어지게 설계된 경우에도 적용할 수 있을 것이다.
여기서, 상기 제 1 출력은 터치 위치 검출시보다 작은 값인 것으로, 이의 조정은 온(on) 구동되는 발광부의 온 시간(on time)을 터치 검출시보다 작게 하여 이루어질 수도 있고, 혹은 발광부의 출광량을 상대적으로 터치 위치 검출시보다 낮추어 이루어질 수도 있다.
이어, 피크 탐지 모드를 종료한다(S16).
도 6은 도 4의 슬로프 탐지 모드를 나타낸 플로우 차트이다.
여기서, 슬로프 탐지 모드 진입(S21)시에는, 상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력(>제 1 출력)으로 정하여(S22) 온(on)시킨(S23) 후 각 센서부에서 광량을 센싱한다(S24). 이 때, 제 2 출력은 일반적인 터치 검출시의 출력 값과 같게 설정한다.
또한, 최고 기울기가 관찰된 픽셀 대해서는, 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀블럭에 나타난 것은 스타트 포인트로, 엔드 픽셀블럭에서 나타난 것은 엔드 포인트로 설정하여 저장한다(S25).
상기 적외선 센서부의 스타트 픽셀블럭과 엔드 픽셀블럭은 각각 센서부의 픽셀 양 끝에서, 20~100픽셀로 정할 수 있다. 이 값은 센서부에 구비된 픽셀 수에 따라 가감될 수 있을 것이다.
상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는, 피크 탐지 모드에서와 같이, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈을 제외한 나머지 적외선 센서모듈의 발광부를 온시켜 이루어질 수 있다. 이 때, 각 적외선 센서모듈의 발광부를 서로 다른 스타트 포인트에 온시킬 수도 있다. 물론, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는, 각 적외선 센서모듈의 발광부를 동시에 온시키는 것도 가능하다.
이어, 슬로프 탐지 모드를 종료한다(S26).
한편, 스타트 포인트는 센싱을 하는 적외선 센서모듈 입장에서 각도가 0도에 해당하는 것이며, 엔드 포인트는 센싱을 하는 적외선 센서모듈 입장에서 각도가 90도에 해당함을 의미한다.
도 7은 도 2의 제 1 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프이며, 도 8은 발광부의 출력을 낮추어 제 1 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프이다.
예를 들어, 각 적외선 센서모듈(21A~21C)에 구비된 센서부는 일종의 라인 센서로 500픽셀인 것으로 실험하였다. 픽셀의 개수는 가감될 수 있으며, 경우에 따라 센서부는 이차원 센서로 변경될 수도 있다.
도 7 및 도 8과 같이, 제 1 적외선 센서모듈(21A)의 입장에서, 0번부터 500번 픽셀은 전체 화각에 대응된 것이고, 0°에서 90°에 해당하는 유효 화각은 상기 500개의 픽셀 내에 있다.
그런데, 도 6에서와 같이, 일반적인 터치 검출 모드시와 같이, 적외선 센서모듈의 발광부의 최대 출력을 유지하는 경우, 직광과 반사광을 구분하기 위해 발광부의 출력을 낮추어 준다. 예를 들어, 터치 검출 모드에서 발광부의 출력 200W의 수준으로 한다면, 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 모드에 있어서는 출력은 1/4 이하로 낮추어 약 50W 이하의 값으로 하면 도 8과 같이, 적외선 센서모듈의 센서부내 픽셀별 광량이 전체적으로 하향된다. 그러나, 제 2, 제 3 적외선 센서모듈(21B, 21C)이 위치하는 코너 B, C에 대응되는 픽셀은, 상대적으로 재귀반사판에 대응되는 픽셀에 비해 직광을 바로 센싱하게 되므로, 순간적으로 해당 픽셀에서 튀는 임펄스(impulse)의 특성을 갖고 피크 값(peak value)으로 관찰되어, 상기 피크 값이 관찰되는 픽셀을, 코너 B, C에 대응되는 것으로 판단한다. 이 경우, 제 1 적외선 센서모듈(21A)의 입장에서, 코너 B는 유효 각도 0°에 대응되며, 코너 C는 유효 각도 90°에 대응된다.
즉, 도 8에 도시된 수광 데이터는 표시 장치의 구동 초기에, 자동 각도를 설정하기 위해 상대적으로 터치위치 검출 모드에 비해 발광부의 광량을 낮춘 것이다.
이 경우, 제 1 적외선 센서모듈이 제 2, 제 3 적외선 센서모듈의 상대적 위치를, 제 2, 제 3 적외선 센서모듈에 구비된 광원으로부터 나온 직광을 근거로 하여 판단하고, 이에 해당하는 영역을 코너로 설정한다. 따라서, 적외선 센서모듈 일부 혹은 전부 틀어졌다 하더라도, 상대 적외선 센서모듈에 대한 각도로써 상대적인 위치를 자신의 센서부에 자동적으로 설정할 수 있다. 이 경우, 제 1 적외선 센서모듈의 유효한 수평 화각(effective view of angle)은 자동으로 정확히 보정되어 터치의 정확도를 향상시킬 수 있다. 상대적으로 적외선 센서모듈간 각도 관계에 의해 유효한 화각 내에서 터치 위치 검출이 가능하게 한다.
이하, 나머지 제 2 적외선 센서모듈(21B) 및 제 3 적외선 센서모듈(21C)에 대해서의 피크 탐지에 대해 설명한다.
도 9는 피크 탐지를 위한 도 2의 제 2 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 9의 도시된 광 센싱 데이터는 피크 탐지를 위해 제 1 출력으로 발광부의 출력 값을 낮춘 것으로, 상대적으로 직광을 보내는 적외선 센서모듈이 대응되는 픽셀들에 임펄스 특성을 나타나는 것이다.
도 9와 같이, 제 2 적외선 센서모듈(21B)의 입장에서, 각도 0도에 대응하는 코너 A에 제 1 적외선 센서모듈(21A)이 배치되므로, 직광에 해당하는 임펄스가 관찰되며, 각도 90도에 해당하는 코너 D에는 적외선 센서모듈이 부재하므로, 임펄스가 관찰되지 않는다. 여기서, 제 3 적외선 센서모듈(21C)이 위치한 코너 C는, 상기 제 2 적외선 센서모듈(21B) 입장에서, 각도 Θ를 이루는데, 이 값은, 상기 표시 패널(10)의 가로 길이가 a이고, 세로 길이가 b일 때, tan-1(b/a)에 상당한다. 즉, 표시 패널(10)의 가로 길이와 세로 길이 비율에 따라 달라질 수 있는 값이다. 이 경우, 상기 코너 C에 대응되는 부분 역시 제 3 적외선 센서모듈(21C)의 배치로, 해당 Θ에 대한 레퍼런스로 이용될 수 있다. 예를 들어, 16:9의 비율을 갖는 표시 패널의 경우, 상기 Θ 값은 약 30도에 상당한다.
도 10은 슬로프 탐지를 위한 도 2의 제 2 적외선 센서모듈의 센서에 구비된 픽셀별 광 센싱 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 10은 슬로프 탐지를 위해, 일반적인 터치위치 검출의 수준으로 발광부의 출력을 높여 제 2 적외선 센서모듈의 픽셀별로 광량을 센싱한 것이다.
여기서, 제 2 적외선 센서모듈(21B)의 입장에서, 각각 0도와 90도에 대응되는 코너 A와, 코너 D에 대응 부위에서는 유효 각도 0도 전과 90도 이후에는 재귀 반사판에 의해 차단되므로, 센싱되는 광량이 낮게 된다. 따라서, 각각 0도와 90도의 해당하는 픽셀들에서는 그 전후로 광량의 기울기가 급격히 변하게 된다.
이 경우, 코너 D와 같이, 적외선 센서모듈이 위치하지 않아 발광부가 없으므로, 직광이 없더라도, 상기 기울기 변화에 의해 90도에 대응되는 픽셀을 찾을 수 있는 것이다.
여기서, 코너 A의 경우에는 직광도 관찰되고, 기울기의 급격한 변화도 관찰되므로, 직광 탐지나 기울기 탐지의 어느 하나의 방법을 적용하여서도 각도 0도에 해당하여 동일한 픽셀을 찾을 수 있다.
이와 같이, 피크 탐지나 슬로프 탐지 어느 하나의 방법을 적용하여 0도 내지 90도에 해당하는 유효 화각을 설정할 수 있다.
이로 인해 제품의 기구 변형, 틀어짐 등으로 인해 발생할 수 있는 터치 위치 오검출을 해소할 수 있다. 더불어, 상술한 자동 각도 설정 방법은 제품의 구동(턴온)시마다 수행함으로써 공장이나 일반 작업자가 별도로 보정 작없을 수행할 필요가 없어, 별도의 보정을 위한 라인-셋업이 필요치않아 공정 시간을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 일반 작업자가 상기 보정 작업을 수행할 필요가 없어, 매번 수동으로 보정해야 하는 번거로움을 없앨 수 있고, 수동으로 보정할 때 생길 수 있는 오터치에 의한 보정 오류를 원천적으로 차단할 수 있다.
이하에서는 재귀 반사판을 입사각을 기준으로, 터치하지 않은 상태에서도 픽셀별로 광량차가 발생하는 이유에 대해 설명한다.
도 11은 재귀 반사판에서 입사각에 대한 광의 반사 현상을 나타낸 도면이며, 도 12는 재귀 반사판에서 입사각에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 11과 같이, 적외선 센서모듈에서 재귀 반사판으로 입사된 광은 입사각으로 들어와 다시 그 각도로 되돌려 반사된다. 이 때, 도 12를 참조하여 재귀 반사판의 입사각에 따른 반사율을 살펴보면, 0도로 입사되면 반사율이 최대치가 되고, 90도로 입사되면 거의 0에 가까운 반사율을 가짐을 알 수 있다.
재귀 반사판은, 재귀 반사층(retro-reflector layer)과, 상기 재귀 반사층의 하면 및 상면에 각각 형성된 제 1 접착층, 제 2 접착층과, 상기 제 2 접착층 상의 광학 필터로 이루어진다. 여기서, 상기 재귀 반사층은 일종의 광각이 0°에서 65°의 입사각에 좋은 효율을 보이는 큐브 코너(cube-corner) 구조의 입방체로 이루어지는 것으로, 일종의 마이크로 프리즘(micro prism)이 연속적으로 배치된 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 재귀 반사층의 프리즘 산의 정점은 평판 표시 패널에서 케이스 탑의 안측면을 향하도록 배치시킨다.
도 13a은 16:9의 비율을 갖는 표시 패널을 입사각 변화를 나타낸 평면도이며, 도 13b 및 도 13c는 16:9의 비율을 갖는 표시 패널에서 적외선 센서모듈 부재의 코너 인접영역의 입사각 변화를 나타낸 도면이다.
특히, 재귀 반사판이 서로 다른 방향으로 꺽어지는 코너부에서, 입사각의 변화가 크다. 예를 들어, 도 13a와 같이, 제 1 적외선 센서모듈이 대각 방향의 코너부를 바라볼 때, 같은 코너라 하더라도, 세로 방향의 재귀 반사판의 마이크로 프리즘(25a)과 가로 방향의 재귀 반사판의 마이크로 프리즘(25b)의 방향이 다르므로, 각각 입사각은 도 13b 및 도 13c와 같이, 30도와 60도로 받게 된다.
도 14는 16:9의 비율을 갖는 표시 패널에서 적외선 센서모듈의 측정 각도별 갖는 재귀 반사판의 입사각을 나타낸 그래프이며, 도 15는 도 14에 대응된 적외선 센서모듈의 측정 각도별 재귀 반사판의 재귀반사율을 나타낸 그래프이다.
한편, 재귀 반사판은 표시 패널의 네변에 상당하여 배치되므로, 하나의 적외선 센서모듈이 재귀 반사판이 영역별로 향하는 입사각이 다르게 되고, 이에 따라, 센싱시 반사되어 들어온 각도로 다르게 된다. 따라서, 적외선 센서모듈이 재귀반사판을 바라보는 각도와, 상기 재귀 반사판의 입사각에 따른 재귀반사율 특징을 모두 고려하여야 상기 적외선 센서모듈의 바라보는 각도별 반사율을 판단할 수 있다.
도 14는 제 1 적외선 센서모듈(21A)이 수평 방향의 코너 B를 향한 경우를 0도로, 수직 방향의 코너 C를 향한 경우를 90도로 하여, 광량을 센싱했을 때, 적외선 센서모듈이 재귀 반사판을 바라보는 각도별 입사각을 나타낸 것이고, 도 15는 이에 대응되는 재귀 반사율을 나타낸 것이다. 여기서, 재귀 반사판을 바라보는 각도별 입사각과 재귀 반사율이 서로 역의 가까운 형상을 갖는 것은 도 12에서 설명한 재귀 반사율의 입사각에 커지면 반사율이 떨어지는 원리에 의한 것이다.
이상과 같이, 적외선 센서모듈이 부재한 코너측에서 재귀 반사판의 재귀반사층 내의 마이크로 프리즘의 방향의 상이에 의해 반사율 변화가 급변하는 점을 피하기 위해 하기와 같이, 코너 부위의 형상을 변경한 표시 장치를 설명한다.
도 16은 본 발명의 표시 장치에 있어서, 적외선 센서모듈 없는 측의 코너 대각 처리를 나타낸 사시도이다.
도 16과 같이, 적외선 센서모듈이 부재하는 측의 코너는, 대각 방향으로 재귀 반사판이 배치되도록, 표시 패널(10)을 향하는 측의 프레임 구조물(270c)을 대각처리하여 형성한다. 그리고, 상기 프레임 구조물(270c)의 측면에 대각 방향을 향하는 재귀 반사판(250c)을 부착한다. 이 경우, 상기 코너에 인접한 나머지 변들에 대해서는 각각 세로, 가로 방향의 프레임 구조물(270a, 270b)과, 이에 부착된 재귀 반사판(250a, 250b)이 구비되어 있다. 나머지 구성요소는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같다. 이 경우, 상기 코너에서의 반사광을 늘려, 상기 코너를 새로운 레퍼런스 포인트로 설정할 수도 있다.
여기서, 상기 대각처리된 프레임 구조물(270c)과, 나머지 변들의 프레임 구조물(270a, 270b)을 통칭하여 프레임 구조물(270)이라 하며, 마찬가지로, 대각 방향으로 부착된 재귀 반사판(250c)과, 나머지 변들의 재귀 반사판(250a, 250b)을 통칭하여 재귀 반사판(250)이라 한다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 표시 패널 21A, 21B, 21C: 적외선 센서모듈
11: 소스 드라이버 12: 게이트 드라이버
20: 표시 모듈 25, 250: 재귀 반사판
26: 케이스 탑
30: 콘트롤보드 31: 타이밍 컨트롤러
32: 터치 제어부 40: 시스템
270: 프레임 구조물 LED: 발광부
Sensor: 센서부

Claims (21)

  1. 표시 패널;과, 각각 발광부와 센서부를 구비하여 상기 표시 패널의 두 개 이상의 코너에 배치된 적외선 센서모듈;과, 상기 표시 패널의 가장자리에 배치된 재귀 반사판; 및 터치위치 검출을 수행하는 터치위치 검출부와 함께, 상기 적외선 센서모듈로부터 센싱된 광량을 통해 임펄스가 발생된 각 적외선 센서모듈의 센서부내 픽셀에 유효 화각을 설정하는 자동 각도 설정부를 갖는 터치 제어부를 포함하는 표시장치에 있어서, 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법은,
    상기 터치 제어부에서, 피크 탐지 모드를 선택하는 단계;
    피크 탐지 모드시, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온(on)시켜, 광량을 센싱하는 적외선 센서모듈의 센서부에서, 다른 적외선 센서모듈이 배치된 코너에 대응되어 나타나는 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하고, 레퍼런스 포인트 중 스타트 픽셀 블록 또는 엔드 픽셀 블록에 해당하는 픽셀을 스타트 포인트 또는 엔드 포인트로 상기 자동 각도 설정부에 저장하는 단계;
    상기 터치 제어부에서, 슬로프 탐지 모드를 선택하는 단계;
    슬로프 탐지 모드시, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온(on)시켜, 상기 레퍼런스 포인트를 얻지 못한 각 적외선 센서모듈의 센서부의 양끝에 상당한 스타트 픽셀 블럭과 엔드 픽셀블럭에 대하여, 광량의 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트와 엔드 포인트로 설정하여 상기 자동 각도 설정부에 저장하는 단계;
    상기 스타트 포인트 및 엔드 포인트 사이를 유효 화각으로 설정하여, 상기 자동 각도 설정부에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 탐지 모드에서, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온시키는 단계는,
    광량을 센싱하는 적외선 센서모듈을 제외한 나머지 적외선 센서모듈의 발광부만 제 1 출력으로 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 탐지 모드에서, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온시키는 단계는,
    각 적외선 센서모듈의 발광부를 서로 다른 시점(時點)에 제 1 출력으로 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 탐지 모드에서, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온시키는 단계는,
    각 적외선 센서모듈의 발광부를 동시에 제 1 출력으로 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 탐지 모드에서, 상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온시키는 단계는,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부의 온 시간(on time)을 터치 검출시보다 작게 하여, 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 피크 탐지 모드에서, 적외선 센서모듈의 발광부를 온시키는 단계는,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부의 출광량을 터치 위치 검출시보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 슬로프 탐지 모드에서,
    상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 온(on)시키는 단계는, 상기 피크 탐지 모드에서보다 큰 제 2 출력으로 온(on)시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 적외선 센서부의 스타트 픽셀블럭은 센서부의 총 픽셀의 초기 20~100픽셀이며,
    상기 적외선 센서부의 엔드 픽셀블럭은 센서부의 총 픽셀의 종기 20~100픽셀인 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는,
    광량을 센싱하는 적외선 센서모듈을 제외한 나머지 적외선 센서모듈의 발광부를 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는,
    각 적외선 센서모듈의 발광부를 서로 다른 시점에 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는,
    각 적외선 센서모듈의 발광부를 동시에 온시키는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력으로 온시키는 단계는,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부의 출광량을 터치 위치 검출시와 같게 하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  16. 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖고, 각 센서부에는 복수개의 픽셀을 가지며, 상기 픽셀들의 양끝부분에 스타트 픽셀 블록과 엔드 픽셀 블록을 가지며, 터치 제어부 내 자동 각도 설정부에 의해 제어되는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법은,
    상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 제 1 출력으로 온(on)시키는 단계;
    상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계;
    상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서, 타 적외선 센서모듈의 직광에 의해 임펄스가 나타난 픽셀을 레퍼런스 포인트로 설정하여, 상기 스타트 픽셀블럭에 나타난 레퍼런스 포인트를 스타트 포인트로, 상기 엔드 픽셀블럭에 나타난 레퍼런스 포인트를 엔드 포인트로 저장하는 단계;
    상기 각 적외선 센서모듈의 발광부를 제 2 출력(>제 1 출력)으로 온(on)시키는 단계;
    상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계;
    상기 각 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀블럭과 엔드 픽셀블럭에서 최고 기울기 발생 픽셀을 찾는 단계;
    상기 레퍼런스 포인트가 나타나지 않은, 상기 스타트 픽셀블럭 또는 엔드 픽셀블럭에서 나타난 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트 또는 엔드 포인트로 설정하여 저장하는 단계;
    상기 각 적외선 센서모듈의 센서부에서, 상기 스타트 포인트와 엔드 포인트 사이에 유효 화각을 설정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  17. 표시 패널의 2 이상의 코너에 배치되며, 각각 발광부 및 센서부를 갖고, 각 센서부에는 복수개의 픽셀을 가지며, 상기 픽셀들의 양끝부분에 스타트 픽셀 블록과 엔드 픽셀 블록을 가지며, 터치 제어부의 자동 각도 설정부에 제어되는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법은,
    상기 적외선 센서모듈의 발광부를 온(on)시키는 단계;
    상기 적외선 센서모듈의 센서부에서 광량을 센싱하는 단계; 및
    상기 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 픽셀블럭과 엔드 픽셀블럭에 대한 센싱된 광량에 따라, 각각 스타트 픽셀블럭의 최고 기울기 발생 픽셀을 스타트 포인트, 엔드 픽셀블럭의 최고 기울기 발생 픽셀을 엔드 포인트로 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 적외선 센서모듈의 센서부의 스타트 포인트과 엔드 포인트로 설정된 픽셀들 사이를 0° 내지 90°에 각각 대응되는 유효 화각으로 설정하는 것을 특징으로 하는 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 적외선 센서모듈의 자동 각도 설정 방법을 적용하는 표시 장치는,
    표시 패널;
    각각 발광부와 센서부를 구비하여 상기 표시 패널의 두 개 이상의 코너에 배치된 적외선 센서모듈;
    상기 표시 패널의 가장자리에 배치된 재귀 반사판; 및
    터치위치 검출을 수행하는 터치위치 검출부와 함께, 상기 적외선 센서모듈로부터 센싱된 광량을 통해 임펄스가 발생된 각 적외선 센서모듈의 센서부내 픽셀에 유효 화각을 설정하는 자동 각도 설정부를 갖는 터치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 적외선 센서모듈이 배치되지 않는 코너의 재귀 반사판은 대각 처리된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 적외선 센서 모듈과 상기 재귀 반사판이 내측에 배치되며, 상기 표시 패널의 가장자리를 감싸는 케이스 탑을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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