KR101407301B1 - 터치 패널 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 패널 표시장치에 관한 것으로, 특히 이미지 센서 및 적외선 발광소자의 수량을 줄여서 소비전력 및 제조비용을 줄이고, 대형 화면에서도 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 패널 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 백라이트 유니트로부터 공급되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 액정패널과, 상기 액정패널 상부 가장자리 부분에 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 터치 센싱부를 구비하고, 상기 터치 센싱부는 적외선을 발생시켜 조사하는 다수의 적외선 발광소자와, 상기 다수의 적외선 발광소자를 실장하고, 상기 다수의 적외선 발광소자로부터 조사되는 적외선이 상기 액정패널의 상부측 평면상에 균일하게 조사되도록 상기 액정패널의 상부면과 대응되는 면에 다수의 출사 영역 및 비출사 영역이 균일하게 형성된 적외선 반사관과, 상기 적외선 반사관의 출사 영역으로부터 조사되는 적외선을 인식하는 다수의 이미지 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 적외선 발광소자의 수량을 대폭 감소시켜 전력소비, 제품가격을 낮추고 제품의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
터치 패널 표시장치, 반사관, 이미지 센서, IR-LED

Description

터치 패널 표시장치{touch panel display apparatus}
본 발명은 터치 패널 표시장치에 관한 것으로, 특히 이미지 센서 및 적외선 발광소자의 수량을 줄여서 소비전력 및 제조비용을 줄이고, 대형 화면에서도 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 패널 표시장치에 관한 것이다.
최근에 데이터 처리를 위한 컴퓨터의 사용이 확산 되면서, 더욱더 사용자는 워크 스테이션(work station)과 개인용 컴퓨터와 같이 데이터를 입력시키거나 데이터 처리기(processor)로 변환하거나 하는 등의 처리를 요구하게 되었다. 응용 프로그램의 폭 넓은 다양성은 최근의 데이터 처리기에 이용이 가능하며 복잡한 응용까지도 응용프로그램과 같은 것을 조합하여 사용함으로써 처리될 수가 있다.
그러나 그러한 데이터 처리기와 같은 것은 취급하기가 대단히 어렵고, 특히 컴퓨터에 관한 지식이 별로 없는 사람들이 표시 장치 위에 표시된 물체를 처리하는데 상당한 어려움이 있다. 그러므로, 컴퓨터에 대한 특별한 지식이 없는 사람이라도 쉽게 처리할 수 있는 표시 장치 위에 표시된 물체를 처리하기 위한 장치가 상당히 요구되고 있다.
일반적으로 표시 장치 위에 표시된 화면(데이터)을 처리하기 위해, 조작자는 키보드/마우스를 사용하여 화면(데이터)을 처리하기 위한 명령을 입력시키는 것이 필요하며 또는 요구되는 기능을 수행하기 위해 즉, 키보드/마우스를 사용하여 표시 장치 위에 표시된 icon(컴퓨터 기능의 상징적 표현)을 선택하기 위해 명령을 입력시키는 것을 필요로 한다. 그러나, 키보드/마우스 및 아이콘(icon)을 이용하는 방법은 원하는 명령의 입력에 번거로움이 있어 컴퓨터에 관한 지식이 별로 없는 사용자는 키보드/마우스를 이용하는 것조차 어렵게 여길 수 있다.
이에, 컴퓨터에 관한 지식이 별로 없는 사용자도 데이터 처리기와 같은 장치를 쉽게 취급하기 위해서 손가락 터치만으로 데이터 처리를 할 수 있는 터치 패널을 구비한 표시장치의 개발이 요구되고 있다.
일반적으로, 터치 패널(touch panel)은 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신 기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 여러 방식 중의 하나로서, 사용자가 손가락이나 터치용 펜으로 화면을 직접 터치(접촉)함으로써 기기에 원하는 정보를 입력할 수 있는 입력장치이다.
이러한 터치 패널을 구성하는 방식에는 대표적으로 저항막 방식과 적외선을 이용하는 방식이 있다.
먼저, 저항막 방식은 도전필름을 이용하는 것으로 유리와 얇은 필름 사이에 화학약품을 도포하고, X축과 Y축의 측면에 얇은 금속판이 붙여진 구조로 이루어진다. 이러한 형태의 패널에 전원을 공급하면 일정량의 저항이 형성되고, 어느 한 부위에 순이나 기타 물체가 접촉되면 화학약품이 반응하여 저항이 순간적으로 변화게 된다. 측면에 형성된 금속판에서는 이 저항의 변화로부터 물체가 접촉한 위치좌표 를 찾게 된다.
다음으로, 적외선 방식은 표시패널 상에 바둑판 모양의 적외선이 흐를 수 있도록 적외선 발생 장치와 적외선 발생 장치로부터 발생된 적외선을 인식하여 감지하는 감지장치로 구성된다. 이러한 적외선을 이용한 터치 패널 방식은 표시패널의 특정 부위에 손가락이나 여타의 물체가 접촉하면, 그 부위에 흐르는 적외선이 차단되어 이를 이미지 센서와 같은 감지장치로 인지하여 접촉된 부위의 위치정보를 알아낸다.
이러한 터치 패널의 사용자는 반드시 터치 패널의 중앙부만을 터치하는 것이 아니라 터치 패널의 전 영역을 터치하게 된다. 터치 패널의 전 영역에서 터치 위치 감지의 정확도를 높이기 위해서는 다수의 적외선 발생장치를 필요로 하고, 이에 따라서 적외선을 감지하는 감지장치 또한 다수를 필요로 하게 된다.
이러한, 터치 패널 표시장치에 관하여 US-6972401(2005.12.06) 개시된바 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치를 나타내는 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치의 적외선 발생 소자를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치(1)는 크게 백라이트 유니트(미도시) 및 표시패널(58)로 구성되는 액정표시모듈과, 액정표시모듈의 상측에 구비된 터치 센싱부(68)로 구성된다.
먼저, 표시모듈은 크게 화상을 표시하는 표시패널(58)과, 표시패널(58)에 광 을 공급하는 백라이트 유닛으로 구성된다. 도 1 및 도 2의 도시에서는 백라이트 유닛에 관하여 도시가 생략되어 있다.
백라이트 유닛은 표시패널(58)에 광을 조사하기 위한 광원을 실장함과 아울러, 광원으로부터 발생된 광을 표시패널(58) 안내하는 광학 부재가 안착되는 보텀 커버(미도시)와, 보텀 커버 내부에 실장되어 표시패널(58)로 광을 조사하는 다수의 광원(미도시)와, 다수의 광원로부터 발생된 광을 표시패널(58)의 전면으로 확산시키는 확산판(미도시)과, 확산판 상부에 배치되어 확산판으로부터 출사되는 확산광을 표시패널에 수직한 방향으로 안내하는 다수의 광학 시이트(미도시) 등을 포함하여 구성된다.
표시패널(58)에 공을 공급하는 광원의 배치 구조에 따라 크게 측광형과 직하형으로 분류되며, 앞선 설명에서는 직하형의 경우를 예를 들어 설명하였고, 측광형의 경우에는 광원이 표시패널(58)의 하측 측면에 배치되므로 광원으로부터 발생되는 광을 표시패널(58) 쪽으로 조사시키기 위해 도광판이 사용된다.
종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치(1)는 표시패널(58)의 상부 모서리에 적외선 광을 인식하는 이미지 센서(68)를 구비하고, 가장자리 변 부분에 일 방향으로 길게 신장장된 프레임(64) 배치되고, 이 프레임(64) 내에 적외선 발생시켜 표시패널(58)의 표면(60)으로 적외선을 조사하는 다수의 적외선 발생 소자(IR-LED)(66a)를 구비한다. 이를 보다 자세히 설명하면, 다수의 적외선 발생 소자(66a)는 기판(66b) 상에 어레이 배치되어 프레임(64)에 실장된다.
종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치(1)는 사용자가 표시패널(58) 상에 표 시되는 화면을 보고, 자신이 원하는 정보가 표시되는 부분을 터치하여 정보를 입력시키도록 구성된다. 이를 위하여 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 터치 센싱부(68)가 표시패널(58) 상부 모서리에 구비된다.
도 2에 도시된 적외선 발생 소자(66a)로부터 발생되는 적외선은 프레임(64)의 출사면 쪽에 배치된 확산부재(66c)를 경유하여 표시패널(58)의 표면(60)으로 조사된다. 여기서 확산부재(66c)는 적외선 발생 소자(66a)로부터 조사되는 적외선의 조사범위를 넓히기 위한 것으로, 통상 필름 또는 렌즈로 제작되어 배치된다.
적외선 발생 소자(66a)로부터 발생된 적외선은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 확산부재(66c)를 경유하여 조사범위가 확대되어 표시패널(58)의 표면(60)에 조사된다. 도 3의 도시에서 도면부호(72)는 확산부재(66c)에 의하여 조사범위가 확대된 것을 나타내고 있다.
이러한 구성을 통해, 적외선 발생 소자(66a)로부터 출사된 적외선은 표시패널(58)의 표면(60)에 조사되고, 사용자가 표시패널(58)에 표시되는 화면을 보고 자신이 원하는 정보가 표시되는 부분을 터치하면, 이미지 센서로 구성된 터치 센싱부(68)로 입사되는 적외선이 차단되게 된다.
터치 센싱부(68)를 구성하는 이미지 센서에는 적외선 필터(IR-Pass Filter)가 구비되어 있어 가시광선은 차단하고 적외선을 인식한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자의 터치가 없을 때에는 이미지 센서에 적외선이 입사되므로, 화이트(white) 색상의 영상이 입력된다.
한편, 사용자가 터치 패널을 터치하면 사용자의 손가락에 의해 적외선이 차 단되어 이미지 센서에는 블랙(black) 색상의 영상이 입력된다.
적외선 방식을 이용하는 터치 패널 표시장치(1)는 일반적으로 2개 이상의 이미지 센서를 이용하여 터치 물체의 영상 이미지를 분석한다. 이후, 영상 이미지의 각도를 변환한 후, 삼각측량 방식으로 좌표를 구하여 표시패널(58)과 대응되는 부분 즉, 사용자가 터치한 부분을 검출하여 터치 위치를 판별하게 된다.
이러한 구성을 가지는 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치(1)는 사용자의 터치 위치를 정확히 검출하여 터치 감도를 높이기 위해서 다수의 적외선 발광소자(66a)를 구비하였다.
이로 인해 소비전력의 증가 및 제조비용이 높아지는 단점이 있다. 또한, 적외선 발광소자(66a)의 수량은 표시패널이 대형화될 수록 더욱 증가하게 되어 소비전력이 증가 및 제조비용이 더욱 높아지게 된다.
종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치는 사용자의 터치 위치를 정확히 검출하기 위하여 액정패널의 배면에 다수의 적외선 발광소자를 구비하여야 함으로 인해 소비전력이 증가 및 제조비용이 높아지는 단점이 있다. 또한, 적외선 발광소자의 수량은 표시패널이 대형화될 수록 더욱 증가하게 되어 소비전력이 증가 및 제조비용의 더욱 높아지게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 이미지 센서 및 적외선 발광소자의 수량을 줄여서 소비전력 및 제조비용을 줄이고, 대형 화면에서도 터치 감도를 향상시킬 수 있는 터치 패널 표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 백라이트 유니트로부터 공급되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 액정패널과, 상기 액정패널 상부 가장자리 부분에 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 터치 센싱부를 구비하고, 상기 터치 센싱부는 적외선을 발생시켜 조사하는 다수의 적외선 발광소자와, 상기 다수의 적외선 발광소자를 실장하고, 상기 다수의 적외선 발광소자로부터 조사되는 적외선이 상기 액정패널의 상부측 평면상에 균일하게 조사되도록 상기 액정패널의 상부면과 대응되는 면에 다수의 출사 영역 및 비출사 영역이 균일하게 형성된 적외선 반사관과, 상기 적외선 발광소자로부터 조사 되는 적외선을 인식하는 다수의 이미지 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 적외선 발광소자(IR-LED)를 백라이트 유닛에 내장하는 종래의 터치 패널 표시장치 대비 적외선 발광소자의 수량을 대폭 감소시켜 전력 소비 및 제품 가격을 낮출 수 있다.
둘째, 대형 패널에서도 적은 수량의 적외선 발광소자와 이미지 센서로 향상된 터치 감도를 얻을 수 있다.
셋째, 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치에 구비되었던 고가의 도광판을 삭제하여 제품 가격을 낮출 수 있다.
넷째, 적외선 발광소자, 이미지 센서의 수량을 줄이고, 다른 터치 패널 표시장치에 적용되는 도광판을 삭제하여 제품을 경화시키고, 제품의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치의 터치 센싱부를 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치(100)는 크게 액정패널(118)에 광을 공급하는 백라이트 유니트와, 백라이트 유니트로부터 공급되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 액정패널(118)과, 백라이트 유니트와 액정패널(118)로 구성되는 액정표시모듈의 상측에 구비된 터치 센싱부(130)로 구성된다.
백라이트 유닛은 액정패널(118)에 광을 조사하기 위한 광원을 실장함과 아울러, 광원으로부터 발생된 광을 액정패널(118) 안내하는 광학 부재가 안착되는 보텀 커버(102)와, 보텀 커버(102) 내부에 실장되어 액정패널(118)로 광을 조사하는 다수의 램프(110)와, 보텀 커버(102)에 체결되어 다수의 램프(110) 각각을 지지하는 램프 홀더(112)와, 다수의 램프(110)로부터 발생된 광을 액정패널(118)의 전면으로 확산시키는 확산판(104)과, 확산판(104) 상부에 배치되어 확산판(104)으로부터 출사되는 확산광을 액정패널(118)에 수직한 방향으로 안내하는 다수의 광학 시이트(106)와, 사이드 프레임(108) 상에 배치되어 액정패널(118)을 지지하는 투명 플레이트(122)로 구성된다.
액정패널(118)에 광을 공급하는 다수의 램프(110)들은 주로 냉음극 형광램프가 사용되고 있으며, 다수의 램프(110)들 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성 기체들과, 유리관의 양 끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 유리관 내부에는 불활성 기체들이 충진되어 있으며, 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있다. 앞의 설명에서는 액정패널(118)에 광을 공급하는 광원으로 냉음극 형광램 프를 적용하는 것으로 설명하였으나, 냉음극 형광램프 뿐만 아니라 발광다이오드(LED) 및 평판 표시장치에 사용되는 여타의 광원들도 적용이 가능하다.
또한, 액정패널(118)의 상측 가장자리 부분에는 사용자가 패널을 터치시 사용자의 터치를 인식할 수 있도록, 도 5에 도시된 터치 센싱부(130)가 구비된다.
액정패널(118)은 투명 플레이트(122) 상에 배치되어 백라이트 유닛으로부터의 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시한다. 이러한 액정패널(118)은 상부기판(116) 및 하부기판(114)을 구비하며, 상부기판(116)과 하부기판(114) 사이에 액정이 주입되고 상부기판(116)과 하부기판(114) 사이의 간격을 일정하게 유지시키기 위한 도시하지 않은 스페이서를 구비한다.
이러한, 액정패널(118)의 상부기판(116)에는 도시하지 않은 컬러필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등이 형성된다. 또한, 액정패널(118)의 하부기판(114)에는 도시하지 않은 데이터 라인과 게이트 라인 등의 신호배선이 형성되고, 데이터 라인과 게이트 라인의 교차부에 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)가 형성된다. TFT는 게이트 라인으로부터의 스캔신호(게이트 구동신호)에 응답하여 데이터 라인으로부터의 아날로그 비디오 신호를 액정셀로 공급한다. 또한, 액정패널(118)의 상부기판(116)에는 상부 편광 시이트가 부착되고, 하부기판(114)의 배면에는 하부 편광 시이트가 부착된다.
앞의 설명에서는 화상을 표시하는 표시장치로 TFT 방식의 액정패널을 예를 들어 설명하였으나, TFT 방식의 액정패널 뿐만 아니라 OLED(Organic Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), SED(Surface conduction Electron emitter Display), FED(Field Emission Display), 음극선관(CRT : cathode-ray tube) 등도 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치에 적용이 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치(100)는 사용자가 액정패널(118) 상에 표시되는 화면을 보고, 자신이 원하는 정보가 표시되는 화면을 터치하여 정보를 입력시키도록 구성된다. 이를 위하여 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 터치 센싱부(130)가 스페이서(124) 상에 배치되어 액정패널(118) 상부 가장자리에 구비된다.
도 5 및 도 6에 도시된 터치 센싱부(130)는 적외선을 발생시켜 조사하는 다수의 적외선 발광소자(132)와, 다수의 적외선 발광소자(132)를 실장하고, 다수의 적외선 발광소자(132)로부터 조사되는 적외선이 액정패널(118)의 상부측 평면상에서 균일하게 조사되도록 형성된 적외선 반사관(150)과, 적외선 발광소자(132)로부터 조사되는 적외선을 인식하는 다수의 이미지 센서(160)로 구성된다.
다수의 적외선 발광소자(132)를 실장하는 적외선 반사관(150)은 도 5에 도시된 바와 같이, 직육면체의 긴 관으로 형성되며 2㎜ 내지 10㎜의 폭과 높이를 가진다. 이러한 적외선 반사관(150)의 길이는 액정패널의 크기(size)에 따라 그 길이를 상이하게 형성될 수 있다.
여기서, 적외선 반사관(150)의 폭 및 높이는 적외선 반사관(150) 내부에 적외선을 조사하는 적외선 발광소자(132)의 크기에 따라 그 폭 및 높이를 상이하게 형성할 수 있다.
적외선 반사관(150)의 적외선 발광소자(132)에서 발생된 적외선의 손실을 줄 이기 위하여 적외선을 반사시키는 물질로 형성된다. 여기서, 적외선 반사관(150)의 전체를 적외선을 반사시키는 물질로 형성할 수 있고, 적외선이 조사되는 내부에 반사 시이트 또는 반사 물질을 도포하여 형성할 수도 있다.
적외선 반사관(150)의 일면에는 적외선 발광소자(132)로부터 발생된 적외선을 외부로 조사시키기 위하여 다수의 슬릿(slit)이 형성된다. 이를 보다 자세히 설명하면, 적외선 반사관(150) 내부에 조사되는 적외선은 적외선 반사관(150)의 내부를 구성하는 반사 시이트 또는 반사 물질에 의하여 전반사되어 진행한다.
적외선 반사관(150) 내에서 반사되고 있는 적외선을 외부로 조사시키기 위하여 적외선 반사관의 일면 즉, 액정패널(118)의 상부면과 대응되는 면에 슬릿을 형성하여 적외선이 외부로 조사될 수 있도록 출사 영역(154)을 형성한다. 적외선 반사관(150)의 내부에 조사되는 적외선은 반사 물질로 형성된 비출사 영역(152)에 입사되면 계속해서 반사되고, 슬릿이 형성된 출사 영역(154)에 적외선이 입사되면 외부 즉, 액정패널(118)의 상부면 쪽으로 출사(조사)된다.
여기서, 적외선 반사관(150)에 형성되는 슬릿을 도 6의 도시에서는 수직방향으로 긴 직사각형의 형상으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 이러한 형상 뿐만 아니라 도 8에 도시된 바와 같이, 일 면 전체에 균일하게 정사각형 형상의 슬릿을 형성하여 출사 영역(154)을 형성할 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 슬릿을 조적(벽돌 쌓기) 방법으로 형성하여, 출사 영역(154)과 비출사 영역(152)을 형성할 수 있다.
액정패널(118)의 상부면과 대응되는 면에 슬릿이 형성된 적외선 반사관(150)을 도 7에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(160)가 배치되는 면을 제외한, 액정패널(118)의 상부측 가장자리를 "ㄷ" 형상으로 둘러싸도록 형성하여 액정패널(118)의 상부면에 적외선을 균일하게 조사한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치(100)는 액정패널(118)의 상부면과 대응되는 면에 슬릿을 형성하여 출사 영역(154)과 비출사 영역(152)이 형성된 적외선 반사관(150)을 적용하여 적은 수의 적외선 방광 소자(132)로 액정패널(118)의 상부면에 적외선을 균일하게 조사시킬 수 있다. 또한, 종래 다른 기술의 터치 패널 표시장치에서 적용되던 도광판 없이 액정패널(118)의 상부면에 적외선을 균일하게 조사시킬 수 있다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치(100)는 사용자가 액정패널(118)에 표시되는 화면을 보고 자신이 원하는 정보가 표시되는 부분을 터치하면, 이미지 센서(160)를 이용하여 사용자의 터치를 감지하게 된다.
이미지 센서(160)에는 적외선 필터(IR-Pass Filter)가 구비되어 있어, 사용자의 터치가 없을 때에는 이미지 센서(160)의 영상은 적외선 필터를 통해서 적외선 발광소자(132)로부터 조사된 적외선이 이미지 센서(160)로 입사되어 화이트(white) 색상의 영상이 입력된다.
한편, 사용자가 터치 패널을 터치하면, 사용자의 손가락이나 터치펜에 의하여 적외선이 차단되어 이미지 센서(160)에 적외선이 입사되지 못하므로 이미지 센서(160)에는 블랙(black) 색상의 영상이 입력된다.
이러한 적외선 방식을 이용하는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장 치(100)는 2개 이상의 이미지 센서(160)를 이용하여 터치 물체의 영상 이미지를 분석한다. 이후, 영상 이미지의 각도를 변환한 후, 삼각측량 방식으로 좌표를 구하여 액정패널(118)과 대응되는 부분 즉, 사용자가 터치한 부분을 검출하여 터치 위치를 판별하게 된다.
이러한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 정밀한 터치 감도를 얻기 위하여 다수의 적외선 발광소자를 백라이트 유니트의 광원과 함께 배치시키고, 도광판을 이용하여 사용자의 터치 유무 및 터치 위치를 검출하던 종래의 터치 패널 표시장치의 단점(고 전력소비 및 높은 제조비용)을 개선하여 적은 수의 적외선 발광소자를 사용하고, 도광판을 삭제하여 낮은 소비전력과 낮은 제조비용으로 정밀한 터치 감도를 얻을 수 있다.
도 10은 거리에 따른 적외선 발광소자에서 조사되는 적외선의 세기를 나타내는 도면이고, 도 11은 대형 화면 적용에 용이하도록 적외선 발광소자 및 이미지 센서의 배치를 나타낸 도면이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 최근에 들어 표시장치가 대형화되면서 이에 따라 터치 패널 표시장치 또한 대형화되고 있는 추세이다. 표시패널이 대형화됨으로써 사용자는 더욱 편리하게 자신이 원하는 정보를 터치할 수 있게 되었다. 그러나, 이러한 터치 패널의 대형화로 인해 도 10에 도시된 바와 같이, 적외선을 조사하는 적외선 발광소자의 광 세기가 거리에 따라 약해지면서 사용자의 터치 인식 감도가 낮아지는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 적외선을 조사하는 적외선 발광소자(132)의 광 세기가 이미지 센서(160)를 통해 사용자의 터치를 인식할 수 있는 최소 기준치 이하로 낮아지는 부분에 도 11에 도시된 바와 같이, 추가로 적외선 발광소자(132)를 구비함으로써 대형의 터치 패널 표시장치(예를 들면 42 inch)에서도 사용자의 터치 감도를 높은 수준으로 유지시킬 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 소형의 터치 패널 표시장치(예를 들면 7 inch)에는 적외선 반사관(150)의 끝단부에 1개 또는 2개의 적외선 발광소자(132)를 배치하는 것으로도 이미지 센서(160)가 사용자의 터치를 인식할 수 있는 최소 기준치를 만족할 수 있으나, 표시패널이 대형화됨으로 인해 1개 내지 2개의 적외선 발광소자(132) 만으로는 높은 수준의 터치 감도를 유지시킬 수 없게 된다. 이는 도 10에 도시된 바와 같이, 적외선 발광소자(132)로부터 조사되는 적외선의 세기가 길이에 비례하여 세기가 줄어들기 때문이다.
도 10에 도시된 길이에 따른 적외선 세기의 감소 그래프는 160mW 내지 200mW 의 출력을 나타내는 적외선 발광소자(IR-LED)를 사용하여 측정한 값으로써, 이러한 측정값에 의하여 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 도 11에 도시된 바와 같이, 적외선 반사관(150)의 길이 방향으로 150㎜ 간격 단위로 추가적으로 적외선 발광소자(132)를 더 구비한다. 이와 함께 사용자의 터치 감도를 높은 수준으로 유지시키기 위하여 표시장치의 모서리 부분 뿐만 아니라 폭 또는 길이 방향의 중앙부에 추가로 이미지 센서(160)를 더 구비한다.
앞의 도 10 및 도 11의 설명에서는 적외선 발광소자(132)를 150㎜ 간격으로 추가로 더 배치시키는 것으로 설명하였으나, 이러한 배치 간격은 적외선 발광소자(132)의 출력에 따라 달라질 수 있다. 예로, 적외선 발광소자의 출력이 앞에서 측정시 적용된 160mW 내지 200mW의 출력 값보다 더 낮은 출력 값을 가지면 배치간격은 150㎜보다 좁게 되고, 이와 반대로 160mW 내지 200mW의 출력 값보다 더 큰 출력 값을 가지면 배치간격은 150㎜보다 넓게 형성될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 적외선을 조사하는 적외선 발광소자(132)의 광 세기가 이미지 센서(160)를 통해 사용자의 터치를 인식할 수 있는 최소 기준치 이하로 낮아지는 부분에 추가로 적외선 발광소자(132)를 구비하여 대형 화면은 적용하는 터치 패널에서도 사용자의 터치 감도를 높은 수준으로 유지시킬 수 있다.
이러한 구성을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치는 터치 패널 표시장치의 크기에 따라 적외선 발광소자 및 이미지 센서의 수량의 최적화시키고, 수량이 최적화된 적외선 발광소자로부터 발생된 적외선을 대형의 액정패널(118)의 상부면 전면에 균일하게 조사시킬 수 있다. 이를 통해 대형의 표시패널에서도 적은 수의 적외선 발광소자를 사용하고, 도광판을 삭제하여 낮은 소비전력과 낮은 제조비용으로 정밀한 터치 감도를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야 만 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치를 나타내는 평면도.
도 2는 종래 기술에 따른 터치 패널 표시장치의 적외선 발생 소자를 나타내는 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 적외선 발생 소자로부터 조사되는 적외선의 범위를 나타내는 도면.
도 4는 이미지 센서를 이용하여 터치 패널의 터치를 인식하는 방법을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치의 터치 센싱부를 나타내는 사시도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 터치 패널 표시장치의 적외선 반사관을 나타내는 도면.
도 10은 거리에 따른 적외선 발광소자에서 조사되는 적외선의 세기를 나타내는 도면.
도 11은 대형 화면 적용에 용이하도록 적외선 발광소자 및 이미지 센서의 배치를 나타낸 도면.
도 12는 소형 화면 적용에 용이하도록 적외선 발광소자 및 이미지 센서의 배치를 나타낸 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 터치 패널 표시장치 102 : 보텀 커버
104 : 확산판 106 : 광학 시이트
108 : 사이드 프레임 110 : 램프
112 : 램프 홀더 114 : 하부기판
116 : 상부기판 118 : 액정패널
120 : 적외선 발광소자 122 : 투명 플레이트
160 : 이미지 센서 150 : 적외선 반사관
152 : 비출사 영역 154 : 출사 영역

Claims (10)

  1. 백라이트 유니트로부터 공급되는 광의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 액정패널과,
    상기 액정패널 상부 가장자리 부분에 사용자의 터치 위치를 인식하기 위한 터치 센싱부를 구비하고,
    상기 터치 센싱부는,
    적외선을 발생시켜 조사하는 제 1 적외선 발광소자와,
    상기 제 1 적외선 발광소자를 실장하고, 상기 제 1 적외선 발광소자로부터 조사되는 적외선이 상기 액정패널의 상부측 평면상에 균일하게 조사되도록 상기 액정패널의 상부면과 대응되는 면에 다수의 출사 영역 및 비출사 영역이 균일하게 형성된 적외선 반사관과,
    상기 제 1 적외선 발광소자로부터 조사되는 적외선을 인식하는 다수의 이미지 센서와,
    상기 제 1 적외선 발광소자로부터의 적외선의 세기가 상기 이미지 센서에 의하여 사용자의 터치를 인식할 수 있는 최소 기준치 이하로 낮아지는 곳에 대응되는 적외선 반사관 부분에 형성된 제 2 적외선 발광소자를 포함함을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 반사관은 직육면체의 긴 관 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 반사관의 폭 및 높이는 2㎜ 내지 10㎜인 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 반사관의 일면에 형성된 출사 영역은 수직방향으로 긴 직사각형 또는 정사각형의 형상인 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 적외선 발광소자는 상기 적외선 반사관의 일측 끝단에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 상기 액정패널 상부 가장자리 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정패널의 상부 가장자리의 중앙부에 상기 이미지 센서가 추가로 더 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    다수의 출사 영역들은, 상기 적외선 반사관의 첫 번째 열에 위치한 제 1 광출사 영역들과, 상기 적외선 반사관의 두 번째 열에 위치한 제 2 광출사 영역들과, 그리고 상기 적외선 반사관의 세 번째 열에 위치한 제 3 광출사 영역들로 구분되며;
    어느 하나의 제 2 광출사 영역의 일부와 다른 하나의 제 2 광출사 영역의 일부가 모두, 서로 마주보며 대응되는 제 1 광출사 영역과 제 3 광출사 영역 사이에 위치하며;
    상기 제 1 광출사 영역들 중 상기 적외선 반사관의 끝단에 위치한 하나의 제 1 광출사 영역이 가장 작으며;
    상기 제 3 광출사 영역들 중 상기 적외선 반사관의 끝단에 위치한 하나의 제 3 광출사 영역이 가장 작은 것을 특징으로 하는 터치 패널 표시장치.
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