KR101658146B1 - 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재귀 반사판의 위치별로 나타나는 입사각의 차이로 인한 광량차를 보상하여 터치 감지를 안정적으로 한 유지한 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법에 관한 것으로, 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법은 사각형의 평판 형상의 표시 패널과, 상기 표시 패널의 3 이상의 모서리에 구비된 적외선 카메라 센서와, 상기 표시 패널의 네변에 대응하여 형성된 재귀 반사판을 포함하여 이루어진 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법에 있어서, 상기 적외선 카메라 센서를 이용하여, 영역별 광량을 센싱하는 단계와, 상기 광량의 변화도가 작은 영역에서는 상기 광량의 민감도를 크게 하고, 상기 광량의 변화도가 큰 영역에서는 상기 광량의 민감도를 줄여 보상 처리된 광량을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

멀티 터치, 광학 터치, 적외선 감지 방식, 룩업 테이블(loock-up table)

Description

터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법{Compensation Method for Touch Sensitiveness of Display Device Including Touch Assembly}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로 특히, 재귀 반사판의 위치별로 나타나는 입사각의 차이로 인한 광량차를 보상하여 터치 감지를 안정적으로 한 유지한 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 터치 패널(Touch panel)은 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 여러 방식중의 하나로서, 사용자가 손이나 펜으로 화면을 직접 접촉함으로써 기기와 인터페이스할 수 있는 입력장치이다.

터치 패널은 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 패널은 인식하는 방법에 따라, 저항막 방식 터치 패널(Resistive Type touch Panel), 정전 용량 터치 패널(Micro Capacitive Touch Glass), 초음파 터치 패널(Ultrasonics Wave Touch Glass), 적외선 방식 터치 패널(Infrared Type touch Panel) 등이 있다.

먼저, 저항막 방식 터치 패널은 기본적으로 전도성을 갖는 투명한 두 층으로 구성되어 있으며, 하부층에는 전도성 물질이 코팅된 유리나 플라스틱이, 상부층에는 전도성 물질이 코팅된 필름으로 구성된다. 그리고, 두 층은 미세하게 인쇄된 스페이서(Spacer)에 의해 일정한 간격을 유지하며 전기적으로 절연된다. 이러한 저항막 방식의 터치 패널은 전도성 물질이 코팅된 두 층에 일정한 전압이 가해지고, 사람의 손이나 터치펜으로 상판을 터치하게 되면 터치 위치에 따라 상(X축), 하판(Y축) 각각에 저항의 변화가 생기는데 이때 저항값이 변한 X(상판), Y(하판)의 위치를 컨트롤러에서 계산하여 모니터상에 좌표를 표시하거나 데이터를 입력하는 장치이다.

정전 용량 터치 패널은 센서가 표면에 얇은 전도체 코팅이 입혀져 있는 투명한 유리 센서로 이루어진다. 따라서, 전극 패턴은 전도층 위의 가장자리를 따라 정밀하게 인쇄되며 투명한 유리질 보호 코팅막은 센서를 보호하고 감싸기 위하여 전도체 코팅위에 밀착된다. 이러한, 정전 용량 방식의 터치 패널은 전압이 스크린에 가해지고 전극패턴은 전도층을 통하여 터치 센서 표면에 저 전압장을 형성한다. 손가락이 스크린을 터치할 때 접촉의 지점에는 미세한 전류의 흐름이 발생하게 된다. 그리고, 각 코너로부터의 전류흐름은 코너로부터 손가락까지의 거리에 비례하게 되고 터치스크린 컨트롤러는 접촉이 이루어진 위치를 찾기 위하여 전류 흐름의 비례를 계산한다.

초음파 방식 터치 패널은 100% 유리재질로 구성되어 있어 자그마한 표면 손상이나 마모에 의해서도 곧바로 고가의 터치스크린의 수명을 다하는 타 제품에 비하여 표면 손상이나 마모에 전혀 영향을 받지 않는다. 터치스크린 컨트롤러는 5 MHz의 전기 신호를 초음파를 생성하는 송신 변환기로 보내고, 여기서 생성된 초음파는 반사선들에 의해 패널 표면을 통과하게 된다. 이러한, 초음파 방식의 터치 패널은 사용자가 터치스크린 표면을 누를 경우에는 그 지점을 통과하는 초음파의 일부가 사용자에 의해 흡수되고, 수신된 신호와 디지털 지도에 의해 손실된 신호는 컨트롤러에 의해 즉각적으로 확인되며, 이를 바탕으로 현재 신호의 변화가 있는 지점의 좌표값이 산출된다. 이러한 일련의 과정은 X, Y 축에 따라 독립적으로 행해지게 된다.

적외선 방식 터치 패널은 적외선이 직진성을 가지고 있어서, 장애물이 있으면 차단되어 진행하지 못하는 속성을 이용한다. 압력을 받은 부분은 가로와 세로방향에서 나오는 적외선을 차단하게 되며, 차단된 부분의 X, Y좌표를 읽어 감지하는 방식이다. 적외선 광 방식은 터치 패널 앞면에 있는 적외선 주사 광선의 차단에 의해 터치된 위치를 확인하는 것이다. 이러한 적외선 방식 터치 패널은 보이지 않는 적외선 격자를 만들기 위해 x, y축 각각 한쪽면에서는 적외선이 방사되고 반대쪽 면에서는 방사된 적외선을 수신하여, 적외선 격자를 형성한다.

상술한 각 방식의 이점은 각기 상이하지만, 근래에는 터치 패널이 받는 압력을 최소화하고, 배치의 편리성으로 적외선 방식의 터치 패널이 주목되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 적외선 방식의 터치 패널을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 적외선 방식의 터치 패널에서 이에 의한 터치 감지 방법을 나타낸 평면도이다.

도 1과 같이, 종래의 적외선 방식의 터치 패널은, 패널(10)의 인접한 두 코너에 적외선 센서 (5)를 구비하고, 상기 패널(10)의 세 변에 반사판(7)을 구비하여 이루어진다.

이러한 종래의 적외선 방식의 터치 패널은 2대의 적외선 광원 및 적외선 센서(5)와 재귀 반사판을 이용하여 삼각 측량으로 좌표를 판별한다.

이 때, 터치를 검출하는 방식은 다음과 같다. 즉, 패널(10)의 양끝에 위치한 적외선 센서(5)에서 나온 빛을 반사시키고 터치시 차단된 빛을 감지하여 각도로 계산하여 터치를 인식한다.

그런데, 이와 같이, 종래의 적외선 방식의 터치 패널의 경우, 적외선 센서(5)들 사이의 일정각 이상의 범위는 탐지가 되지 않는 데드 존(dead zone) 영역이 발생하기 때문에, 특정 영역에서 터치 정확도가 감소하고 이에 대한 조정이 필요하다. 실제로는 이러한 조정을 위해, 액정 패널의 코너보다 바깥쪽으로 적외선 센서를 위치시켜 데드 존 영역이 액정 패널 외측에 걸리게 한다. 이 경우, 액정 패널의 크기보다 큰 크기로 정의되는 터치 패널이 필요하며, 이는 화상 표시에 기여하지 않는 비유효 면적을 늘리는 결과가 되어, 표시 장치로서 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

일반적으로 터치 패널과 액정 패널은 분리되어 있으며, 터치를 구현하려면 각각의 부품을 합치고 액정 패널에 맞게 터치 패널의 좌표를 적용하는 작업과 터치 패널을 액정 모듈에 고정시키는 작업이 필요하다.

또한, 이러한 종래의 터치 패널은 정확한 좌표를 선택하기가 어렵고, 한 순간에 하나의 접촉 지점만을 인식하는 단점이 있었다. 다시 말해서, 터치 패널 상에 동시에 두개의 지점을 터치할 경우 터치 패널은 이를 인식하지 못하거나, 터치된 두개의 지점에 중 먼저 터치된 지점만 인식함으로써, 터치 오류가 발생하게 된다.

그리고, 종래의 카메라 기술은 전자칠판 용도로 제작되어서 터치 모듈의 크기가 크고 무거웠다.

상기와 같은 종래의 적외선 방식의 터치 패널은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 종래의 적외선 방식의 터치 패널은 재귀 반사판의 특성상 재귀 반사판의 입사각이 커질수록 재귀 반사율이 떨어져서 입사각이 제일 커지는 부분에서 재귀 반사율이 급격히 하락하기 때문에 재귀 반사판을 직사각형 모양의 표시 패널의 적용시, 각 변마다 감지하는 입사각이 상이하기 때문에, 재귀 반사되는 빛이 특정 영역에서 급격히 하락한다.

둘째, 특히, 일 모서리에 위치한 카메라 센서에 대하여, 이와 대각 방향에서 재귀 반사되어 들어오는 영역에서 인접한 두 변들에서 재귀 반사판의 프리즘 방향(꼭지점)이 서로 90도를 이루고 있어, 상기 인접한 두변 중 한변에서 나머지 변으로 넘어갈 때, 입사각 차가 30도 정도로 크게 나타나고 이에 따라 광량의 검출시 피크(peak) 값이 발생하여, 터치 성능의 안정성이 떨어져 터치 감도가 낮고 기구 뒤틀림이나 이물 발생시 에러 발생률이 높다.

셋째, 종래의 적외선 방식의 터치 패널은 2개의 카메라를 이용하여 터치 여부를 센싱하는 방식으로, 상술한 도 1과 같은 데드존(dead zone)이 카메라 센서들이 형성된 변에 인접한 부위에 발생하여, 이를 감안하여 터치 패널의 크기를 액정 패널보다 여유를 두고 형성하여야 하므로, 표시 패널에서 비유효 영역을 늘리는 문제점을 야기시킨다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 재귀 반사판의 위치별로 나타나는 입사각의 차이로 인한 광량차를 보상하여 터치 감지를 안정적으로 한 유지한 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법은 사각형의 평판 형상의 표시 패널과, 상기 표시 패널의 3 이상의 모서리에 구비된 적외선 카메라 센서와, 상기 표시 패널의 네변에 대응하여 형성된 재귀 반사판을 포함하여 이루어진 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법에 있어서, 상기 적외선 카메라 센서를 이용하여, 영역별 광량을 센싱하는 단계;와, 상기 광량의 변화도가 작은 영역에서는 상기 광량의 민감도를 크게 하고, 상기 광량의 변화도가 큰 영역에서는 상기 광량의 민감도를 줄여 보상 처리된 광량을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것에 그 특징이 있다.

여기서, 초기 미터치시의 보상 처리된 광량을 이용하여 영역별 임계값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 보상 처리된 광량을 생성하는 단계는, 상기 광량을 로그 특성의 룩업 테이블에 대응시킨다. 혹은, 상기 광량간의 표준 편차를 줄이고, 그 세기를 고르게 하도록 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 보상 처리된 광량과 상기 영역별 임계 값을 비교하여 터치 여부 및 터치 좌표를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 영역별 재귀 반사판의 배치의 상이성으로, 재귀 반사판 내의 프리즘 각도의 차이에 의한 재귀 반사판의 입사각 차이가 발생한다. 영역별 재귀 반사판에서 감지하는 광량차를 보상하도록, 광량의 변화도가 큰 영역에서는 상기 광량의 민감도를 늘리고, 광량의 변화도가 작은 영역에서는 상기 광량의 민감도를 줄이도록 보성하여, 표시 패널의 전 영역에서 고른 터치 감도를 유지할 수 있다. 즉, 광량의 극소치에서 터치 감도 향상 및 광량의 극대치에서 터치 감도를 조정할 수 있다.

둘째, 상술한 원리로 반사하는 측의 영역별 반사율을 보상하여, 수광 센서 입력 값의 표준 편차를 감소시킬 수 있다.

셋째, 재귀 반사판이 위치하는 영역 중 일 카메라 센서의 대각 영역에 위치한 부위에서, 재귀 반사율이 급격히 저감하여도 이를 보상함에 의해 터치 감도 취약 영역을 방지할 수 있다.

넷째, 광량 보상 원리로, 터치 검출을 위한 임계 값 설정을 보상된 광량에 따라 업데이트 하여, 종래 재귀 반사판의 영역별 편차로 낮은 임계값을 갖는 부위의 임계 값을 상향시키고, 특히 높은 임계값을 갖는 부위의 임계값을 하향시켜, 터치 검출을 보다 정확히 수행할 수 있어, 최적의 임계 값(threshold level) 설정이 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 터치 감도 보상 방법 및 이를 이용하는 터치 어셈블리 표시 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하에서는 터치 어셈블리 표시 장치를 설명한 후, 이에 이용하는 터치 감도 보상 방법을 차례로 설명한다.

도 2는 본 발명의 터치 감도 보상 방법을 이용하는 터치 어셈블리 일체형 표시 장치를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 2의 사시도이다.

본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치(1000)를 평면적으로 살펴보면, 표시 패널(50)의 세 코너 이상에 대응하여 적외선 카메라 센서 모듈(200)이 위치하며, 상기 카메라 센서 모듈(200)이 설치된 코너들을 제외한 네변에 가이드 구조물(110)이 구비되며, 상기 가이드 구조물(110)의 측부에 복수개 열로 연속하여 형성된 프리즘(prism)으로 이루어진 재귀반사층(retro-reflecting layer)을 포함하는 재귀 반사판(300)이 부착되어 있다. 이들 적외선 카메라 센서모듈(200), 가이드 구조물(110) 및 재귀반사판(300)을 포함하여 터치 어셈블리(touch assembly)(550)라 한다.

여기서, 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)을 3개 이상 구비한 이유는 2개의 센서모듈을 구비시 발생하는 센서모듈간 사이의 변에 인접하여 있는 터치 감지력이 약한 데드존(dead zone)을 방지하기 위함이며, 이 경우, 나머지 한변에 위치한 적외선 카메라 센서모듈 중 하나와 세번째 코너부의 적외선 카메라 센서모듈(200)과의 사이의 측량으로 종래의 데드 존에 상당한 영역의 터치 여부 검출이 가능하게 된다.

본 발명의 터치 어셈블리(touch assembly)는, 플라스틱 재질로 성형화된 가이드 구조물(110)과, 상기 가이드 구조물(110)의 측부에 부착된 재귀 반사판(300)과 더불어, 상기 표시 패널(50)의 두변 사이의 코너에 대응되어, 상기 가이드 구조물(110) 사이의 공간에 형성된 적외선 카메라 센서 모듈(200)을 포함하여 이루어진다.

이러한 가이드 구조물(110)은 케이스 탑(95)의 하측에 위치한 몸체와, 상기 몸체로부터 돌출되어, 상기 케이스 탑(95)의 홈과 체결된 체결부(115)와, 상기 재귀 반사판(300)을 하부에서 받쳐주며 상기 표시 패널(50)을 눌러주는 하부 받침대와, 상기 몸체로부터 돌출되어, 상기 표시 패널(50)을 덮는 상기 케이스 탑(95)의 상부면과 측면에서 접하도록 올라온 상부 돌출부를 포함하여 이루어진다. 이 때, 상기 재귀반사판(300)과 상기 가이드 구조물(110)의 돌출부와의 사이에 양면 접착제(미도시)가 더 개재되어 둘 사이에 접착성을 더 강화할 수 있다.

여기서, 상기 가이드 구조물(110)의 돌출부, 몸체, 하부 받침대를 포함한 최장 높이는 7mm 이하이다. 또한, 상기 가이드 구조물(110)의 가로 폭은 10mm 이하이다.

그리고, 이 때, 상기 가이드 구조물(110)의 하부 받침대는 상기 재귀 반사판(300)의 두께와 같거나 크게, 상기 몸체로부터 상기 표시 패널(50) 방향으로 돌출되어 형성된다.

한편, 상기 가이드 구조물(110)은 상기 적외선 카메라 센서 모듈(300)이 형 성되지 않은 변들 사이에서 연결되어 형성된다. 즉, 도 2를 기준으로 설명하면, 3개의 코너에 적외선 카메라 센서모듈(200)을 구비시, 적외선 카메라 센서모듈(200)이 없는 오른쪽 하측의 코너부에서 코너의 인접한 양쪽 변들에 대해 상기 가이드 구조물(110)은 연결되어 형성된다.

본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치(1000)는, 또한, 상술한 터치 어셈블리와 더불어, 상기 터치 어셈블리에 의해 그 가장자리가 정의되어 하부에 위치한 표시 패널(50)과, 상기 표시 패널(50)을 지지하고, 상기 터치 어셈블리가 놓여지는 서포트 메인(400)과, 상기 서포트 메인 안쪽에 상기 표시 패널(50) 하측에 위치한 백라이트 유닛(500)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 케이스 탑(95)은 상기 표시 패널(50), 가이드 구조물(110), 서포트 메인(400)의 측부와, 상기 가이드 구조물(110)의 상기 돌출부(110a)의 외곽 상부를 덮도록 형성된다. 이 경우, 상기 가이드 구조물(110)의 몸체는 상기 케이스 탑(95)의 하측에 위치한다.

이 경우, 상기 케이스 탑(95)의 상기 표시 패널(50)의 가장자리에 대응되어 안쪽으로 꺽인 상부면은 상기 가이드 구조물(110)에 외곽 상부에 놓여지며, 상기 돌출부(110c)와 맞닿게 된다. 이 경우, 상기 케이스 탑(95)의 상부면이 안쪽으로 꺽인 상부면은 상기 가이드 구조물(110)의 돌출부(110c)의 상부끝과 거의 수평면 상에 놓여, 금속성의 케이스 탑(95)이 상기 플라스틱 성분의 가이드 구조물(110)로 가려지게 된다.

여기서, 상기 가이드 구조물(110)에서 돌출되어 올라온 체결부(115)는 상기 케이스 탑(95)에 구비된 가이드 홈(95a)에 의해 체결된다.

상기 재귀 반사판(300)을 측면에 부착된 가이드 구조물(110)에 상부에 상기 케이스 탑(95)이 놓여지며, 상기 케이스 탑(95) 및 상기 가이드 구조물(110)을 케이싱하도록 플라스틱 재질의 시스템 커버(미도시)가 이들 외부에 형성된다. 이 경우, 상기 재귀 반사판(300)까지 덮도록 상기 시스템 커버의 상부면이 들어오게 된다.

이와 같이, 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 액정 표시 장치에 있어서는, 터치 검출 기능을 하는 터치 어셈블리를 표시 장치의 평면 공간을 늘리지 않은 상태에서, 상기 케이스 탑(95)에 체결하여 구비함으로써, 내로우 베젤(narrow bezel)을 유지한 상태에서, 터치 검출이 가능하다.

또한, 상기 재귀 반사판의 높이를 상기 케이스 탑(95)의 상부면까지 올려 형성함으로써, 재귀 반사 효율을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 재귀 반사판의 액정 표시 장치로 구현시, 시스템 커버(system cover)(미도시)로 가리도록 하여, 액정 표시 장치의 외관에서 노출되지 않도록 한다. 이 경우, 액정 표시 장치의 내측면에서 볼 경우, 상기 재귀 반사판(300)에 의해 상기 케이스 탑(95)이 가려지게 되는 것이다.

이러한 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)은, 돌출부(215)를 구비하고, 상기 케이스 탑(95)에 가이드 홈(미도시)을 구비하여, 상기 돌출부(215)를 가이드 홈 내에 끼워 그 장착의 편이성을 꾀한다. 또한, 상기 적외선 카메라 센서 모듈(200)은 상기 서로 다른 변에 형성된 가이드 구조물(110) 사이의 공간으로, 이는 표시 패 널(50)의 가장자리의 상부에 대응된 영역이다.

이 경우, 상기 케이스 탑(95)은 상기 가이드 구조물(110)의 체결부(115)와 결합되는 가이드 홈(95a)과 더불어, 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)의 돌출부(215)와 체결되는 가이드 홈을 더 구비할 수 있다.

여기서, 상기 적외선 카메라 센서 모듈(300)은 그 정면이 상기 표시 패널의 대각선 방향의 코너를 향한다.

이러한 구조의 경우, 상기 케이스 탑(95)과 가이드 구조물(110), 재귀반사판(300), 적외선 카메라 센서모듈(300)이 일체화됨으로써, 별도의 표시 패널(50)의 보호를 위한 강화 유리가 요구되지 않으며, 구조적으로 시스템 커버(600) 내에서 상기 재귀 반사판(300)으로 상기 케이스 탑(95)을 가리워줌으로써, 외관상 금속 재질이 드러남을 막을 수 있음과 동시에 재귀 반사효율 역시 향상된다.

이러한 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치는, 표시 패널(50)과, 상기 표시 패널(50) 하측에 백라이트 유닛(500)과, 상기 표시 패널(50)과 백라이트 유닛(500)의 측부 및 상기 표시 패널(50)의 가장자리를 덮도록 형성된 케이스 탑(95)과, 상기 케이스 탑(95)에 구비된 가이드 홈(95a)을 통해 상기 케이스 탑(95)의 안측에서부터 상기 케이스 탑(95)과 체결되며, 상기 표시 패널(50)의 각 변에 대응되어 형성된 가이드 구조물(110)과, 상기 가이드 구조물의 측부에 부착된 재귀 반사판(300) 및 상기 표시 패널(50)의 변과 변 사이의 2개 이상의 코너에 대응하는, 상기 가이드 구조물(110) 사이의 공간에 위치하며, 상기 표시 패널(50) 상의 터치지점으로 적외선을 출사하고, 수광되는 광을 센싱하는 적외선 카메라 센서 모듈(200)을 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)의 제어 기능을 담당하는 터치센싱 제어부를 상기 표시 패널을 제어하는 제어 유닛에 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 표시 패널(50)은 예를 들어, 액정 패널일 수 있으며, 그 외에도 유기 발광 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 플라즈마 디스플레이 패널 등으로 변경할 수 있다. 이 때, 유기 발광 표시 패널이거나 전기 영동 표시 패널일 경우에는 상기 백라이트 유닛을 생략한다.

여기서, 상기 백라이트 유닛(500)은 형광 램프 또는 LED 등의 광원(미도시)과, 상기 광원으로부터 출사 효율을 높이는 광학 필터(미도시)와, 상기 광원(미도시) 하측에 반사판(미도시)과, 상기 광원, 광학 필터의 하측 및 측면을 감싸는 커버 바텀을 포함하여 이루어진다.

경우에 따라, 상기 광원은 표시 패널(50)의 하측에 대응하여 복수개의 형광 램프 또는 LED가 평행하게 배치된 직하 방식이거나 또는 측부에 광원이 배치되고 표시 패널 하측에 광을 표시 패널측으로 출사하도록 가이드하는 도광판을 포함한 에지 방식으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 표시 패널(50)은, 예를 들어, 액정 패널일 때, 서로 대향되어 그 사이에 액정을 개재하여 표시를 수행하는 제 1, 제 2 기판(51, 52)과, 상기 제 1, 제 2 기판(51, 52)의 각각의 배면에 형성된 제 1, 제 2 편광판(53, 54)을 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 표시 패널(50)의 하측 가장자리와 상기 커버 바텀(백라이트 유닛 을 수납하는 케이스물의 사이에는 상기 표시 패널(50)을 지지하고 안착시키는 서포트 메인(400)이 더 개재된다.

또한, 상기 카메라 센서모듈(200)은 상기 표시 패널(50)의 가장자리에 대응되는 부분에, 상부에 돌출부(215)를 구비하여, 상기 케이스 탑(95)의 안측면에 구비된 가이드 홈(95a)에 끼워져 형성될 수 있다. 이와 같이, 가이드 홈 대응 구조는 항상 필수적인 것은 아니나 터치 어셈블리 일체형 액정 표시 장치의 슬림화를 꾀할 수 있고 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)의 위치 고정을 위해 유리한 구조이다. 그리고, 여기서, 상기 돌출부(215)는 하나 또는 복수개로 형성될 수 있으며, 그 형상은 사각형, 팔각형 혹은 원형 등 여러가지 체결에 용이한 다각형 형상으로 변경 가능하다.

상기 케이스 탑(95)은 상기 표시 패널(50)을 형상을 따라 평면적으로 사각형으로 형성될 수도 있고, 혹은 그 코너부에 대응되어 사선 방향의 변을 추가로 갖는 팔각형으로 형성될 수도 있다. 어느 경우나 표시 패널(50)의 중앙에 대하여는 노출하도록 일종의 액자 형상으로 형성된다.

도 4a 및 도 4b는 도 2의 적외선 카메라 센서를 나타낸 분해사시도 및 결합 사시도이다. 이들 도면들은 사시도로, 실제 케이스 탑(95) 장착시 상측의 돌출부가 우하측부로 보이고, LED 렌즈 및 포토 센서부가 좌상측에 보이도록 하여 나타낸 사시도들이다.

이러한 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)은, 도 4a 및 도 4b와 같이, 적외선 광을 출사하는 적외선 LED(220)와, 상기 적외선 LED(220)에서 출사하는 광의 출 사각을 조절하는 조명계 렌즈(235)와, 수광된 광을 집광하는 대물 렌즈(230)와, 상기 대물 렌즈(230)에서 집광된 광을 센싱하는 포토 센서(225)와, 상기 대물 렌즈(230)의 전면 또는 후면에 위치하는 제 1 광학 필터(240)를 포함한다. 또한, 상기 적외선 LED(220)가 놓여지고, 상기 포토 센서(225)가 상기 그 배면측에 배치되며, 상기 대물 렌즈(230), LED 렌즈(235) 및 재 1 광학 필터(240)를 그 내부에 장착하는 하우징(housing: 210)과, 상기 하우징(210)의 상부를 덮어 그 내부 구조물을 보호하는 커버 몰드(233)를 포함한다.

여기서, 상기 커버 몰드(223)와 하우징(210)을 통해 수과된 광이 통과하도록 상기 커버 몰드(223)와 하우징(210)은 오픈 영역을 구비하여, 오픈 영역 안쪽에 상기 포토 센서(225)가 배치된다. 이 경우, 수광된 광은, 상기 제 1 광학필터(24), 대물 렌즈(230)를 거쳐 상기 포토 센서(225)로 수광된다.

그리고, 상기 적외선 LED(220)는 광을 재귀 반사판(300)쪽으로 출사시키는 역할을 담당한다. 여기서, 상기 조명계 렌즈(235)는 상기 적외선 LED(220)로부터 LED(220)의 렌즈면과 수직한 면을 기준으로 상하 5°까지의 협각으로 출사가 가능하며, 렌즈면과 수직한 면 내에서는 약 90~100°의 화각을 갖는다.

또한, 상기 포토 센서(225)는 복수개의 센서를 포함하는 라인 센서 어레이로 PCB(226) 상에 배치될 수 있으며, 상기 PCB(226)는 FPC(Flexible Printed Circuit)(250)을 통해 표시 패널의 제어 유닛에 직접 연결되어 형성된다. 이 경우, 상기 카메라 센서모듈(200)의 제어는 표시 패널의 제어 유닛에서 직접 이루어진다. 그리고, 상기 FPC(250)는 상기 카메라 센서모듈(200)의 후면쪽에서 접혀져 상기 케 이스 탑(95)의 측면에 양면 테이프(미도시)를 개재하여 접착된다.

이때, 상기 포토 센서(225)의 해상도는 수평 방향으로 500픽셀 이상(수평 방향으로 500개 이상의 화소 상의 위치를 검출할 수 있도록)의 해상도를 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 적외선 LED(220)는 상기 포토 센서(225)가 위치한 FPC(250)와 전기적인 연결 관계를 갖고, 제어된다.

한편, 상기 재귀 반사판(300)은 표시 패널(50)의 가장자리의 네변에 대응되어 그 상측에 형성되어, 상기 재귀 반사판(300)은 가이드 구조물(110)에 측부에 부착된다. 이 경우, 표시 패널(50)의 코너 상측에 대응되어 형성된 적외선 카메라 센서 모듈(200)과 상기 재귀 반사판(300)을 포함한 가이드 구조물(110)은 동일 평면상에 위치하며, 약 4mm 이하의 높이, 바람직하게는 3.5mm 이하의 높이의 가이드 구조물(110)과 동일한 평면상에 위치한다.

도 4b(도시된 도면에서 c에 해당하는 방향이 액정 패널을 향하는 부분)를 참조하면, 그 깊이(a)와 길이(b)가 모두 10mm 이하이며, 그 높이(c)는 3.5mm 이하로 상기 액정 패널(50)과 상기 케이스 탑(95)간의 공간 내에 위치한다.

이러한 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)은 각각 최소 2면에서 재귀 반사되어 오는 광을 수광하고, 대각선 정면의 코너부의 다른 카메라 센서모듈(200)의 출사광을 센싱하는 기능을 겸한다.

또한, 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)은 터치시 상기 재귀 반사판(300)에서 반사된 반사광 또는 터치 물체(손이나 펜 등의 입력 수단)의 상기 터치 지점에 서 상기 적외선 카메라에서 출사된 광이나 재귀 반사광이 차단되는 것을 감지한다.

도 5는 도 2의 재귀 반사판을 나타낸 단면도이다.

도 5와 같이, 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치에 있어서, 재귀 반사판(300)은 재귀 반사층(retro-reflector layer)(312)과, 상기 재귀 반사층(312)의 하면 및 상면에 각각 형성된 제 1 접착층(310), 제 2 접착층(313)과, 상기 제 2 접착층(312) 상의 제 2 광학 필터(314)로 이루어진다.

여기서, 상기 재귀 반사판(300)은 자신의 제 1 접착층(310)을 통해 가이드 구조물(110)의 측면(상부 돌출부(110c))에 부착된 것으로, 상기 코너부의 카메라 센서모듈(200)들에 인접하여 형성된다.

또한, 상기 재귀 반사층(312)은 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 형성된 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제 2 광학 필터(314)는 약 700nm 이상의 파장을 갖는 적외선만을 투과시키는 성질을 갖는 광학 필터이다. 이 때, 광학 필터는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다. 예를 들어, PMMA(Poly Methyl methacrylate) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)를 이용할 수 있다.

그리고, 적외선만을 투과시키기 위해, 가시광 흡수 특성을 갖도록 색상을 블랙 레진 등으로 검게 하여 형성할 수도 있다.

혹은 상기 광학 필터는 글래스(glass) 성분을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 재귀 반사판(300)은 상기 적외선 카메라 센서모듈(200)에서 발광/출사된 광을 수광하고 이를 다시 반사시켜 주는 기능을 한다.

한편, 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 액정 표시 장치에서, 상기 카메라 센서모듈(200)이 세 코너 이상에서 배치된 이유는, 일점 터치에서는 인접한 2개의 센서를 이용하여 터치 지점에서 상기 재귀 반사판(300)에서 반사된 반사광 또는 터치 물체(손이나 펜 등의 입력 수단)의 상기 터치 지점에서 상기 적외선 카메라에서 출사된 광이 차단되는 것을 감지하기 위함이고, 이점 이상의 멀티 터치의 경우, 일차적으로 인접한 2개의 적외선 카메라를 이용하여 터치지점 센싱시 발생되는 지점 오류를 나머지 적외선 카메라와 이와 인접한 적외선 카메라를 통해 다시 센싱하여, 허상 제거 알고리즘을 적용하여, 멀티 터치를 인식하기 위함이다.

도 6은 재귀 반사판의 입사각에 따른 반사 효율을 나타낸 도면이다.

재귀 반사판은 입사각이 도 5를 기준으로 상기 재귀 반사층(312)의 프리즘 산의 빗변에 대응되는 측으로 입사광이 들어오며, 상기 빗변에 수직한 방향으로 입사각이 들어올 때, 입사각이 0도, 상기 수직한 방향에서 기울기를 가질수록 점차 입사각이 커진다.

이러한 재귀 반사판의 입사각과 재귀 반사효율간의 관계는, 도 6과 같이, 입사각이 커질수록 재귀 반사효율이 점차 줄어든다. 이러한 재귀 반사판의 재귀 반사효율은 제품마다 차이가 있겠지만, 대개의 경우 70도의 입사각을 넘게 되는, 거의 재귀 반사효율이 0에 가깝게 변하여, 입사각이 클 때는 재귀 반사판으로 기능하기 어렵다고 볼 수 있다.

본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법에 이용되는 재귀 반사판은 약 0도에서 65도 사이의 입사각에서 좋은 반사 효율을 보이는 재료를 선택한다.

도 7은 재귀 반사판을 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치에 적용시 측정 각도에 따른 재귀 반사율을 나타낸 그래프이며, 도 8은 재귀 반사판을 표시 패널의 네변에 위치시켰을 때, 각 모서리에서의 측정 각도와 재귀 반사판이 감지하는 입사각의 차이를 나타낸 도면이다.

한편, 도 8과 같이, 재귀 반사판의 프리즘 산이 구비된 재귀 반사층(312)은 그 프리즘들의 빗변들이 표시 패널의 가장자리에 대응되어 있다. 이 때, ③의 지점에서는 하측변에서 우측변으로 측정 각도가 전환되는 지점으로, 인접한 각 변의 재귀 반사층의 프리즘 산의 방향이 서로 90도 꺽인 방향으로, 측정 각도는 약 61도 정도로 유사하지만, 입사각이 60도에서 29도로 급격히 꺽이는 현상을 보이고 있다.

이를 도 7과 같이, 표준화한 측정각도(일 적외선 카메라 센서에 대해 해상도를 측정각도로 전환하여 나타낸 각도)에 따른 재귀 반사율을 살펴보면, 상기 61도의 측정 각도에서 재귀 반사율이 약 30% 정도에서 70% 정도로 급격히 상승하는 부위가 관찰된다. 이는 도 8에 도시된 재귀 반사판의 프리즘 산의 방향이 꺽이는 위치이다.

이러한 재귀 반사율의 급격한 변화는 재귀 반사판의 배치의 특이성으로 발생되는 것으로, 이러한 특성을 감안하여 터치 감도를 보상하는 방법을 소개한다.

도 9는 본 발명의 터치 감도 보상 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법은 도 2 내지 도 5에서 설명한 터치 어셈블리 일체형 표시 장치를 이용한다.

도 9와 같이, 먼저, 광량에 따라 상기 광량의 변화도가 작은 영역에서는 상기 광량의 민감도를 크게 하고, 상기 광량의 변화도가 큰 영역에서는 상기 광량의 민감도를 줄여 보상 처리된 광량을 생성하는 룩업 테이블을 생성한다(S10).

여기서, 상기 룩업 테이블은 예를 들어, 광량에 대해 로그(log) 특성을 보이는 함수가 적용된 예를 이용하거나, 혹은 로그와 유사한 특성을 갖는 함수 값이 대응된 예를 이용할 수 있을 것이다. 이는 상기 광량간의 표준 편차를 줄이고, 그 세기를 고르게 하도록 하기 위함이다. 여기서, 상기 룩업 테이블은 상기 광량을 ADC(아날로그 디지털 컨버터)를 통해 입력받아 이를 로그 특성을 갖는 보상 처리된 광량에 해당하는 데이터를 출력한다.

여기서, 상기 보상 처리된 광량과 상기 영역별 임계 값을 비교하여 터치 여부 및 터치 좌표를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있을 것이다.

이어, 상기 적외선 카메라 센서를 이용하여, 영역별 광량을 센싱한다(S20).

이어, 상기 영역별 센싱된 광량을 상기 룩업 테이블을 이용하여 보정하여, 보상 처리된 광량으로 데이터를 생성한다(S30).

여기서, 미터치시의 상기 데이터(보상 처리된 광량)를 이용하여 임계값을 정한다(S40). 예를 들어, 상기 보상 처리된 광량에 대해 0.8배 또는 0.9배에 상당하는 값을 임계값으로 정의할 수 있을 것이다.

이 경우, 설정된 임계값과 이후 터치시의 보상 처리된 광량(데이터)와 비교하여, 상기 임계값 이하일 때를 터치로 검출하고, 해당 위치를 터치 좌표로 검출할 수 있다.

도 10은 도 9의 광량 보상시 이용하는 룩업 테이블을 나타낸 그래프이다.

도 10은 상술한 광량 보상시 이용하는 룩업 테이블을 나타낸 것으로, ADC를 통해 출력된 입력 값이 약 0~255에 상당할 때, 상기 입력 값이 작을 때는 변화가 큰 출력 값을 나타내고 있으며, 입력 값이 일정 수준 이상을 클 때는 거의 완만하게 변화가 작은 출력 값을 나타내고 있어, 대략 로그 특성을 가짐을 알 수 있다.

도 11은 룩업 테이블을 이용하여 광량 보상 전후의 값과, 각각의 해당 임계 값을 나타낸 그래프이다.

도 11과 같이, 광량 보상 전의 경우, 약 150픽셀에서 320 픽셀에서, 상기 적외선 카메라 센서 모듈에서 출력되는 출력 값이 상당히 낮았으며, 이에 따라 임계 값 또한 이 영역에서 낮게 설정되어, 이 부위에서 터치가 있었을 때 터치 여부를 검출하기 어려움을 알 수 있다. 이는 터치가 있었을 때는 해당 부위를 터치함에 의해 재귀반사판으로부터 나오는 반사광과 적외선 카메라 센서의 광원으로부터 나오는 직광이 가려짐에 의해 상기 적외선 카메라 센서의 센싱 광량이 낮기 때문에 이를 검출하는 것인데, 이를 검출하기 위한 임계 값이 매우 낮게 되면, 실제 터치가 있어 센싱된 광량이 낮은 것인지, 재귀 반사판으로부터 나오는 재귀 반사광이 그 입사각 특성에 의해 낮은 것인지 식별이 어렵다.

그러나, 광량 보상을 수행하게 되면, 상기 광량이 낮은 영역(약 150 픽셀에서 320픽셀)에서 미터치시의 광량을 보상 처리하여 늘리고, 이에 따라 해당 임계 값을 향상시킬 수 있어, 이로 인해 터치 여부 식별이 민감하게 될 수 있다.

이러한 광량 보상 처리는 약 330 픽셀부터 500 픽셀까지도 유사하게 적용되어 있다.

그리고, 상대적으로 약 320 픽셀부터 330 픽셀까지는, 광량 보상 전 상기 적외선 카메라 센서 모듈로부터 센싱되는 광량이 타 카메라 센서 모듈로 인해 광량이 증가된 부분으로 이 부위를 상대적으로 광량 보상을 통해 그 변화를 완만히 하였다. 이와 같이, 상기 룩업 테이블을 적용하여 상기 보상 처리하여 센싱된 광량을 낮추고 이에 따라 임계 값을 낮추었기 때문에, 터치 여부의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.

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.

도 1은 종래의 적외선 방식의 터치 패널에서 이에 의한 터치 감지 방법을 나타낸 평면도

도 2는 본 발명의 터치 감도 보상 방법을 이용하는 터치 어셈블리 일체형 표시 장치를 나타낸 평면도

도 3은 도 2의 사시도

도 4a 및 도 4b는 도 2의 적외선 카메라 센서를 나타낸 분해사시도 및 결합 사시도

도 5는 도 2의 재귀 반사판을 나타낸 단면도

도 6은 재귀 반사판의 입사각에 따른 반사 효율을 나타낸 도면

도 7은 재귀 반사판을 본 발명의 터치 어셈블리 일체형 표시 장치에 적용시 측정 각도에 따른 재귀 반사율을 나타낸 그래프

도 8은 재귀 반사판을 표시 패널의 네변에 위치시켰을 때, 각 모서리에서의 측정 각도와 재귀 반사판이 감지하는 입사각의 차이를 나타낸 도면

도 9는 본 발명의 터치 감도 보상 방법을 나타낸 플로우 차트

도 10은 도 9의 광량 보상시 이용하는 룩업 테이블을 나타낸 그래프

도 11은 룩업 테이블을 이용하여 광량 보상 전후의 값과, 각각의 해당 임계 값을 나타낸 그래프

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

50: 표시 패널 95: 케이스 탑

110: 가이드 구조물 200: 적외선 카메라 센서모듈

210: 하우징 215: 돌출부

220: 적외선 LED 225: 포토 센서

226: 센서 PCB 230: 대물 렌즈

233: 커버 몰드 235: LED 렌즈(조명계 렌즈)

240: 제 1 광학 필터 250: FPC

255: 양면테이프 300: 재귀반사판

310: 제 1 접착층 312: 재귀반사층

313: 제 2 접착층 314: 제 2 광학 필터

400: 서포트 메인 500: 백라이트 유닛

Claims (5)

1. 사각형의 평판 형상의 표시 패널과, 상기 표시 패널의 3 이상의 모서리에 구비된 적외선 카메라 센서와, 상기 표시 패널의 네변에 대응하여 형성된 재귀 반사판을 포함하여 이루어진 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법에 있어서,

   상기 적외선 카메라 센서를 이용하여, 영역별 광량을 센싱하는 단계;

   상기 영역별 센싱된 광량에 대해 로그 특성의 룩업 테이블에 대응시켜 보상 처리된 광량을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   초기 미터치시의 보상 처리된 광량을 이용하여 영역별 임계값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 보상 처리된 광량을 생성하는 단계는, 상기 광량간의 표준 편차를 줄이고, 그 세기를 고르게 하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 보상 처리된 광량과 상기 영역별 임계 값을 비교하여 터치 여부 및 터치 좌표를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 어셈블리 일체형 표시 장치의 터치 감도 보상 방법.

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