KR101791152B1

KR101791152B1 - 광공급 어셈블리 및 이를 갖는 양방향 대화형 표시장치

Info

Publication number: KR101791152B1
Application number: KR1020110028026A
Authority: KR
Inventors: 김중현; 김동권; 송민영
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2017-10-30
Also published as: US20120249438A1; KR20120110273A; US8896787B2

Abstract

광공급 어셈블리는 도광판, 제1 적외선광 출사부, 제2 적외선광 출사부 및 가시광 출사부를 포함한다. 도광판의 하부에 인쇄패턴들이 형성된다. 제1 적외선광 출사부는 도광판의 제1 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함한다. 제2 적외선광 출사부는 도광판의 제2 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함한다. 가시광 출사부는 도광판의 1개의 장변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 가시광 LED들을 포함한다. 이에 따라, 적외선광 LED들을 서로 다른 간격으로 배치하고, 가시광 LED들을 서로 다른 간격으로 배치하므로써, 서로 다른 두 종류의 광원들 각각에서 출사되는 적외선광과 가시광을 균일하게 터치스크린 패널로 제공할 수 있다.

Description

광공급 어셈블리 및 이를 갖는 양방향 대화형 표시장치{LIGHT PROVIDING ASSEMBLY AND INTERACTIVE DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 광공급 어셈블리 및 이를 갖는 양방향 대화형 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선광과 가시광을 균일하게 터치스크린 패널로 제공하기 위한 에지형 광공급 어셈블리 및 이를 갖는 양방향 대화형 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 터치 패널(Touch panel)은 디스플레이에 표시되어 있는 버튼을 손가락으로 접촉하는 것만으로 컴퓨터를 대화적, 직감적으로 조작함으로써 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있는 입력장치이기 때문에, 현재 PDA, LCD, CRT, 은행이나 관공서, 각종 의료장비, 관광 및 주요 기관의 안내, 교통안내 등 많은 분야에서 적용되고 있다.

한편, 표시 패널은 영상을 표시하는 것 외에, 외부의 터치를 통해 동작하는 터치 패널의 기능을 할 수 있다. 이하, 표시 기능과 터치 기능을 모두 수행하는 패널을 터치스크린 패널로 지칭한다. 상기 터치스크린 패널은 광센서 및 이를 제어하기 위한 스위칭 소자를 포함한다. 외부의 터치가 가해지면, 상기 광센서는 특정한 파장대의 입사광을 흡수하여 광전류(photo current)를 발생한다.

상기 터치스크린 패널과 연결된 중앙처리장치는 상기 광전류와 상기 입사광이 조사되기 전의 광센서의 암전류(dark current)와의 차이를 이용하여 상기 터치스크린 패널에서의 터치 지점을 계산할 수 있다. 상기 광센서가 흡수하는 입사광은 상기 터치스크린 패널이 영상을 표시할 때 이용되는 가시광선과는 다른 파장을 갖는 광이다. 예를들어, 상기 입사광은 적외선광일 수 있다.

따라서, 상기 터치스크린 패널에 광을 공급하는 광공급 어셈블리는 적외선광을 방출하는 제1 광원과 가시광을 방출하는 제2 광원을 모두 포함할 수 있다.

상기 터치스크린 패널이 상기 제1 및 제2 광원들 각각으로부터 균일하게 광을 제공받고 휘도를 향상시키기 위해서, 직하형 광공급 어셈블리가 이용되고 있다. 직하형 광공급 어셈블리에서, 상기 제1 광원들이 상기 표시 패널과 마주하는 면에 격자형으로 배열되고, 상기 제2 광원들 각각은 4개의 제1 광원들이 구획하는 공간마다 배치된다. 상기 터치스크린 패널과 마주하는 면에 균일하게 상기 제1 및 제2 광원들이 배치될 수 있다. 하지만, 상기 직하형 광공급 어셈블리의 경우, 많은 광원들이 필요하므로 광공급 어셈블리의 생산 원가가 증가하고 소비 전력이 높은 단점이 있다.

이러한 직하형 광공급 어셈블리의 문제점을 해결하기 위해, 에지형 광공급 어셈블리가 채용되고 있다. 에지형 광공급 어셈블리에서, 도광판의 측부에 적외선광을 출사하는 제1 광원들과 가시광을 출사하는 제2 광원들이 배치된다. 하지만, 에지형 광공급 어셈블리의 경우, 도광판의 측부에 배치되는 제1 및 제2 광원들의 배치 공간이 한정적이고, 상기 제1 및 제2 광원들이 제공하는 광을 상기 표시 패널로 균일하게 제공하는데 한계가 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 두 종류의 광원들 각각에서 출사되는 적외선광과 가시광을 균일하게 터치스크린 패널로 제공하기 위한 에지형 광공급 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 광공급 어셈블리를 갖는 양방향 대화형 표시장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 광공급 어셈블리는 도광판, 제1 적외선광 출사부, 제2 적외선광 출사부 및 가시광 출사부를 포함한다. 상기 도광판의 하부에 인쇄패턴들이 형성된다. 상기 제1 적외선광 출사부는 상기 도광판의 제1 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함한다. 상기 제2 적외선광 출사부는 상기 도광판의 제2 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함한다. 상기 가시광 출사부는 상기 도광판의 1개의 장변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 가시광 LED들을 포함한다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 양방향 대화형 표시장치는 터치스크린 패널 및 광공급 어셈블리를 포함한다. 상기 광공급 어셈블리는 상기 터치스크린 패널 아래에 배치되어 영상표시용 광과 터치인식용 광을 상기 터치스크린 패널에 제공한다. 상기 광공급 어셈블리는 도광판, 제1 적외선광 출사부, 제2 적외선광 출사부 및 가시광 출사부를 포함한다. 상기 도광판의 하부에 인쇄패턴들이 형성된다. 상기 제1 적외선광 출사부는 상기 도광판의 제1 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함한다. 상기 제2 적외선광 출사부는 상기 도광판의 제2 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함한다. 상기 가시광 출사부는 상기 도광판의 1개의 장변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 가시광 LED들을 포함한다.

이러한 광공급 어셈블리 및 이를 갖는 양방향 대화형 표시장치에 의하면, 에지형 광공급 어셈블리에서 적외선광 LED들을 서로 다른 간격으로 배치하고, 가시광 LED들을 서로 다른 간격으로 배치하므로써, 서로 다른 두 종류의 광원들 각각에서 출사되는 적외선광과 가시광을 균일하게 터치스크린 패널로 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 터치스크린 패널을 개념적으로 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 적외선광 LED에서 출사되는 적외선광의 파장대별 터치스크린 패널의 투광율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 비교예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 도광판에 형성된 인쇄패턴들의 크기 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 다른 비교예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 광공급 어셈블리의 상대적인 휘도 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7c는 도 7b에 도시된 그래프에서 X축 방향 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 도광판을 설명하는 전면 사시도이다.
도 8c는 도 8a에 도시된 도광판을 설명하는 배면 사시도이다.
도 8d는 도 8d에 도시된 인쇄패턴을 확대한 사시도이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 포탄형 LED를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9c는 도 9a에 도시된 포탄형 LED의 광지향 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치(100)는 탑샤시(110), 터치스크린 패널(120) 및 광공급 어셈블리(400)를 포함한다.

상기 탑샤시(110)는 상기 터치스크린 패널(120)의 상부에 배치되어 외부의 충격으로부터 상기 터치스크린 패널(120)을 보호한다. 상기 탑샤시(110)의 상면에는 상기 터치스크린 패널(120)의 표시 영역을 외부로 노출시키는 윈도우가 형성되어 있다.

상기 터치스크린 패널(120)은 표시 기판(122), 상기 표시 기판(122)과 대향하는 터치스크린 기판(124), 상기 표시 기판(122) 및 상기 터치스크린 기판(124) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 터치스크린 패널(120)은 표시 기능과 터치 기능을 모두 수행하는 패널이다.

도 3은 도 1의 터치스크린 패널(120)을 개념적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 터치스크린 패널(120)은 표시 기판(122), 터치스크린 기판(124) 및 액정층(126)을 포함한다. 상기 터치스크린 패널(120)은 외부 터치를 센싱하여 상기 터치스크린 패널(120) 상에 접촉된 물체의 위치를 인식하거나, 상기 터치스크린 패널(120) 상에 위치한 이미지를 스캔할 수도 있다.

상기 표시 기판(122)은 제1 베이스 기판(10) 상에 형성된 화소 스위칭 소자 (PSW), 상기 화소 스위칭 소자(PSW)와 전기적으로 연결된 화소 전극(PE) 및 어레이층(AL)을 포함한다. 상기 화소 전극(PE)이 상기 표시 기판(122)의 단위 화소를 정의할 수 있다.

상기 터치스크린 기판(124)은 상기 표시 기판(122)과 대향하고, 상기 표시 기판(122)과 결합되어 상기 액정층(126)을 개재시킬 수 있다. 상기 터치스크린 기판(124)은 제1 광센서(LS1) 및 제2 광센서(LS2)를 포함할 수 있다.

상기 터치스크린 기판(124)은 블랙 매트릭스(BM), 컬러필터(CF), 오버코팅층(OC) 및 공통 전극(CE)을 더 포함할 수 있다.

상기 공통 전극(CE)은 상기 화소 전극(PE)과 마주하여 상기 액정층(126)에 전계를 형성한다.

상기 제1 광센서(LS1) 및 상기 제2 광센서(LS2) 각각은 상기 표시 기판(122)의 3개의 단위 화소들과 대응하는 영역에 형성될 수 있다. 상기 제1 광센서(LS1)는 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들(420, 430)이 제공하는 적외선광을 감지하는 센서이고, 상기 제2 광센서(LS2)는 상기 가시광 출사부(440)가 제공하는 가시광을 감지하는 센서이다.

도 3에 도시하지는 않았으나, 상기 제1 광센서(LS1) 및 상기 제2 광센서(LS2) 각각은 실질적으로 광을 센싱하는 센싱 소자와 상기 센싱 소자와 전기적으로 연결된 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2의 설명으로 환원하면, 상기 광공급 어셈블리(400)는 도광판(410), 제1 적외선광 출사부(420), 제2 적외선광 출사부(430) 및 가시광 출사부(440)를 포함하고, 상기 터치스크린 패널(120)의 하부에 배치된다. 상기 광공급 어셈블리(400)는 상기 터치스크린 패널(120)에, 예를들어, 영상표시용 광과 터치인식용 광을 제공할 수 있다. 상기 영상표시용 광은 가시광일 수 있고, 상기 터치인식용 광은 적외선광일 수 있다.

상기 도광판(410)은 상기 터치스크린 패널(120) 아래에 배치되어, 상기 가시광 출사부(440)로부터 발생된 광의 경로를 상기 터치스크린 패널(120) 측으로 가이드 한다. 상기 도광판(410)은 플랫한 형상을 가질 수 있다. 상기 도광판(410)은 광 투과율, 내열성, 내화학성, 기계적 강도 등이 우수한 고분자 수지(polymer resin)를 포함한다. 고분자 수지의 예로는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 폴리우레탄(polyurethane) 등을 들 수 있다.

상기 제1 적외선광 출사부(420)는 상기 도광판(410)의 제1 단변에 배치되고, 복수의 적외선광 LED들(422) 및 상기 적외선광 LED들(422)이 실장되는 제1 인쇄회로기판(printed circuit board, 이하, PCB)(424)을 포함한다. 상기 적외선광 LED들은 상기 도광판(410)에 터치인식용 광인 적외선광을 제공한다. 상기 제1 PCB(424)에는 상기 적외선광 LED들(422)에 구동 전압을 공급하기 위한 신호 배선(미도시)이 형성될 수 있다.

상기 제2 적외선광 출사부(430)는 상기 도광판(410)의 제2 단변에 배치되고, 복수의 적외선광 LED들(432) 및 상기 적외선광 LED들(432)이 실장되는 제2 PCB(434)을 포함한다. 상기 적외선광 LED들은 상기 도광판(410)에 터치인식용 광인 적외선광을 제공한다. 상기 제2 PCB(434)에는 상기 적외선광 LED들(432)에 구동 전압을 공급하기 위한 신호 배선(미도시)이 형성될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 적외선광 LED에서 출사되는 적외선광의 파장대별 터치스크린 패널의 투광율을 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 850nm 이상의 적외선 파장대를 이용한 적외선광 LED의 투과율은 가시광 파장대인 대략 400nm 내지 대략 700nm에서의 터치스크린 패널(120) 투과율에 비하여 더 높은 것을 확인할 수 있다. 따라서, 850nm 이상의 파장대를 갖는 적외선광을 발광하는 적외선광 LED의 적외선광은 터치시 도광판의 전반사 깨짐에 의해 진행방향이 변경되어 터치스크린 패널(120)을 투과했을 때 투과율이 20％이상이므로 복수의 이미지 센서들이 적외선광을 감지할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2의 설명으로 환원하면, 상기 가시광 출사부(440)는 상기 도광판(410)의 1개의 장변에 배치되고, 복수의 가시광 LED들(442) 및 상기 가시광 LED들(442)이 실장되는 제3 PCB(444)을 포함한다. 상기 가시광 LED들은 상기 도광판(410)에 영상표시용 광을 제공한다. 상기 제3 PCB(444)에는 상기 가시광 LED들(442)에 구동 전압을 공급하기 위한 신호 배선(미도시)이 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 가시광 출사부(440)는 화이트 광을 출사하는 복수의 화이트 LED들을 포함할 수 있다. 한편, 상기 가시광 출사부(440)는 레드 광을 출사하는 하나 이상의 레드 LED, 그린 광을 출사하는 하나 이상의 LED 및 블루 광을 출사하는 하나 이상의 LED를 포함할 수 있다. 상기 레드 LED, 그린 LED 및 블루 LED 각각에서 출사된 레드 광, 그린 광 및 블루 광은 혼합되어 화이트 광으로서 상기 도광판(410)에 제공된다.

상기 광공급 어셈블리(400)는 광학시트들(320), 반사판(330) 및 수납용기(350)를 더 포함할 수 있다.

상기 광학시트들(320)은 상기 도광판(410)의 상부에 배치되어 상기 도광판(410)으로부터 입사되는 광의 효율을 증가시킨다. 상기 광학시트들(320)은 확산시트, 프리즘 시트 및 집광 시트를 포함할 수 있다.

상기 반사판(330)은 상기 도광판(410)의 하부에 배치되어 상기 도광판(410)으로부터 누설된 광을 반사한다.

상기 수납용기(350)는 바닥부 및 상기 바닥부의 에지들로부터 연장되어 수납공간을 형성하는 측벽들로 구성된다. 상기 수납용기(350)는 상기 반사판(330), 상기 도광판(410), 상기 제1 적외선광 출사부(420), 상기 제2 적외선광 출사부(430), 상기 가시광 출사부(440) 및 상기 광학시트들(320)을 수납한다.

상기 광공급 어셈블리(400)는 몰드 프레임(130)을 더 포함할 수 있다. 상기 몰드 프레임(130)은 상기 터치스크린 패널(120)과 상기 광학시트들(320) 사이에 배치되어 상기 수납용기(350)와 함께 상기 터치스크린 패널(120)을 지지하고, 상기 도광판(410), 상기 광학시트들(320) 및 상기 반사판(330)을 상기 수납용기(350)에 고정시킨다.

도 5는 도 1에 도시된 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 5에서, 설명의 편의를 위해, 도광판(410)과 상기 도광판(410)의 측부들 각각에 배치된 제1 적외선광 출사부(420), 제2 적외선광 출사부(430) 및 가시광 출사부(440)를 도시한다.

도 5를 참조하면, 상기 도광판(410)의 배면에는 인쇄패턴들(412)이 형성된다. 상기 인쇄패턴들(412)은 광을 확산시키는 확산제와, 상기 확산제를 상기 도광판(410)의 배면에 결속(binding)시키는 바인더 레진(binder resin)을 포함한다. 상기 인쇄패턴들(412) 각각의 크기는 상기 가시광 출사부(440)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다. 또한, 상기 인쇄패턴들(412) 각각의 크기는 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들(420, 430)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다. 또한, 상기 인쇄패턴들(412)은 상기 도광판의 장변과 실질적으로 평행하게 배열된다.

상기 제1 적외선광 출사부(420)에 구비되는 적외선광 LED들(422)은 상기 제1 PCB(424)상에 서로 다른 간격으로 배치된다.

상기 제2 적외선광 출사부(430)에 구비되는 적외선광 LED들(432)은 제2 PCB(434)상에 서로 다른 간격으로 배치된다. 상기 제1 적외선광 출사부(420)의 상기 적외선광 LED들간의 간격과 상기 제2 적외선광 출사부(430)의 상기 적외선광 LED들간의 간격은 상기 가시광 출사부(440)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다.

상기 가시광 출사부(440)에 구비되는 가시광 LED들(442)은 제3 PCB(444)상에 서로 다른 간격으로 배치된다. 상기 가시광 출사부(440)의 상기 가시광 LED들간의 간격은 상기 도광판(410)의 중심부로부터 멀어질수록 감소한다.

도 6a는 본 발명의 일 비교예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 비교예에 따른 광공급 어셈블리는 도광판(10), 제1 가시광 출사부(20), 제2 가시광 출사부(30) 및 제3 가시광 출사부(40)를 포함한다. 도 6a에서, 상기 도광판(10)은 제1 장변, 제2 장변, 제1 단변 및 제2 단변을 갖는 사각 형상을 갖는다.

상기 제1 및 제2 가시광 출사부들(20, 30) 각각은 도광판의 제1 단변 및 제2 단변에 배치되고, 상기 제3 가시광 출사부(40)는 도광판의 제1 장변에 배치된다. 상기 제1 내지 제3 가시광 출사부들 각각에는 복수의 가시광 LED들이 배치된다. 여기서, 가시광 LED들간의 간격, 즉 피치는 균일하다.

본 발명의 일 비교예에서, 도광판(10)의 크기는 886mm×498mm이다. 상기 도광판(10)의 배면에 형성된 인쇄패턴들(12)은 아래의 표 1과 같다.

[표 1]

표 1을 참조하면, 상기 도광판(10)의 X축 방향 및 Y축 방향을 따라 형성된 인쇄패턴들(12)의 최소 길이는 0.53mm이고, 최대 길이는 1.2mm이다.

X축 방향으로는 220개의 인쇄패턴들(12)이 형성되고, Y축 방향으로 143개의 인쇄패턴들(12)이 형성된다. 여기서, X축 방향으로 형성된 인쇄패턴들(12)의 피치는 4mm이고, Y축 방향으로 형성된 인쇄패턴들(12)의 피치는 3.475mm이다.

도 6b는 도 6a에 도시된 도광판에 형성된 인쇄패턴들의 크기 분포를 설명하기 위한 그래프이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 제2 가시광 출사부(30) 및 상기 제3 가시광 출사부(40) 각각에 가까운 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제1 영역(A)에 형성된 인쇄패턴(12)의 크기, 즉, 직경은 대략 0.53mm이다.

상기 제3 가시광 출사부(40)에 가깝고, 상기 제2 가시광 출사부(30)에 먼 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제2 영역(B)에 형성된 인쇄패턴(12)의 크기, 즉, 직경은 대략 0.63mm이다.

상기 제3 가시광 출사부(40)에서 멀고, 상기 제2 가시광 출사부(30)에 가까운 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제3 영역(C)에 형성된 인쇄패턴(12)의 크기, 즉, 직경은 대략 0.66mm이다.

상기 제2 가시광 출사부(30) 및 상기 제3 가시광 출사부(40)에서 먼 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제4 영역(D)에 형성된 인쇄패턴(12)의 크기, 즉, 직경은 대략 1.2mm이다.

상기한 도 4a에서 설명된 도광판은 상기 도광판(10)의 3변에 배치된 가시광 LED들에서 출사되는 가시광 광을 휘도 분포를 균일하게 설계되었다.

도 6a에서 도시된 바와 같이 설계된 도광판(10)의 장변에 가시광 LED를 배치하고, 상기 도광판(10)의 2개의 단변들 각각에 적외선광 LED가 배치된 경우, 광학 특성을 확인하기 위한 시뮬레이션을 행하였다. 이하에서, 후술되는 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 상기한 광학적 특성을 확인하기 위한 시뮬레이션을 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 7a는 본 발명의 다른 비교예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 7a를 참조하면, 본 발명의 다른 비교예에 따른 광공급 어셈블리는 도광판(10), 제1 적외선광 출사부(420), 제2 적외선광 출사부(430) 및 가시광 출사부(440)를 포함한다.

상기 도광판(10)은 도 6a에 도시된 도광판(10)과 실질적으로 동일하다.

상기 제1 적외선광 출사부(420)는 상기 도광판(10)의 제1 단변에 배치되어, 터치인식용 광인 적외선광을 상기 도광판(10)에 출사한다. 여기서, 상기 제1 적외선광 출사부(420)에 구비되는 적외선광 LED들간의 간격은 실질적으로 동일하다.

상기 제2 적외선광 출사부(430)는 상기 도광판(10)의 제2 단변에 배치되어, 터치인식용 광을 상기 도광판(10)에 출사한다. 여기서, 상기 제2 적외선광 출사부(430)에 구비되는 적외선광 LED들간의 간격은 실질적으로 동일하다.

상기 가시광 출사부(440)는 상기 도광판(10)의 제1 장변에 배치되어, 영상표시용 광을 상기 도광판(10)에 출사한다. 여기서, 상기 가시광 출사부(440)에 구비되는 가시광 LED들간의 간격은 실질적으로 동일하다.

도 7b는 도 7a에 도시된 광공급 어셈블리의 상대적인 휘도 분포를 설명하기 위한 그래프이다. 도 7c는 도 7b에 도시된 그래프에서 X축 방향 시뮬레이션 결과를 설명하기 위한 그래프이다.

도 7b 및 도 7c를 참조하면, 상기 제2 적외선광 출사부(430) 및 상기 가시광 출사부(440) 각각에 가까운 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제1 영역(E)에서 휘도를 측정하였다. 여기서, 측정된 휘도를 상대적인 휘도로서 100％라 가정하였다.

상기 가시광 출사부(440)에 가깝고, 상기 제2 적외선광 출사부(430)에 먼 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제2 영역(F)에서 휘도를 측정하였다. 여기서, 측정된 휘도를 상대적인 휘도로 변환하면 대략 130％이다.

상기 가시광 출사부(440)에서 멀고, 상기 제2 가시광 출사부(430)에 가까운 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제3 영역(G)에서 휘도를 측정하였다. 여기서, 측정된 휘도를 상대적인 휘도로 변환하면 대략 60％이다.

상기 제2 가시광 출사부(430) 및 상기 가시광 출사부(440)에서 먼 영역에 대응하는 상기 도광판(10)의 제4 영역(H)에서 휘도를 측정하였다. 여기서, 측정된 휘도를 상대적인 휘도로 변환하면 대략 84％이다.

따라서, 터치인식을 위해 적외선광 LED들을 갖는 광공급 어셈블리에 도 4a에서 설계된 도광판을 채용하면, X축 방향의 휘도 균일도 편차가 선형적으로 대략 30％ 차이가 발생된 것을 확인할 수 있다.

하지만, 본 발명에 따라 가시광 LED의 피치를 선형적으로 대략 30％ 가변시키면, X축 방향의 휘도 균일도 편차를 보상할 수 있다. 예를들어, 최대 피치/최소 피치=7.82 mm/6.02mm=1.3으로 적용하여, 도광판의 에지부에서 중심부로 갈수록, 가시광 LED들의 피치를 선형적으로 증가하도록 가시광 LED들을 배치한다. 즉, 상기 도광판의 에지부에 대응하는 가시광 LED의 피치는 상기 도광판의 중심부에 대응하는 가시광 LED의 피치에 대해 대략 30％ 증가한다. 이에 따라, X축 방향의 휘도 균일도를 개선할 수 있다.

한편, 도 6a에서 도시된 바와 같이 설계된 도광판(10)의 배면에는 Y축 방향 및 X축 방향으로 크기가 가변되는 인쇄패턴들이 형성된다. 즉, 제2 적외선광 출사부(430)에 가까운 영역에서, 도광판(10)의 단변과 평행한 Y축 방향을 따라, 인쇄패턴들(12)의 크기는 0.53mm부터 0.66mm까지 점진적으로 증가한다. 또한, 제2 적외선광 출사부(430)에서 먼 영역에서, 도광판(10)의 단변과 평행한 Y축 방향을 따라 인쇄패턴들(12)의 크기는 0.63mm부터 1.2 mm까지 점진적으로 증가한다.

하지만, 본 발명에 따라 휘도 균일도를 개선하기 위해, 제2 적외선광 출사부(430)에 가까운 영역에서, 도광판의 단변과 평행한 Y축 방향을 따라 인쇄패턴들의 크기가 대략 0.53mm부터 대략 0.8mm까지 점진적으로 증가하도록 인쇄패턴들의 크기를 변경한다. 또한, 제2 적외선광 출사부(430)에서 먼 영역에서, 도광판의 단변과 평행한 Y축 방향을 따라 인쇄패턴들의 크기가 대략 0.63mm부터 대략 1.4mm이상까지 점진적으로 증가하도록 인쇄패턴들의 크기를 변경한다. 이에 따라, Y축 방향을 따라 인쇄패턴들의 크기 분포를 변경함으로써, Y축 방향의 휘도 균일도를 개선할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 가시광 LED들의 피치를 가시광 출사부의 에지부에서 중심부로 갈수록 점진적으로 증가시키므로써, X축 방향의 휘도 균일도를 개선할 수 있다. 또한, 도광판의 인쇄패턴들의 크기를 도광판의 단변과 평행한 Y축 방향을 따라 점진적으로 증가시키므로써, Y축 방향의 휘도 균일도를 개선할 수 있다.

한편, 적외선광 LED 스캐닝시, 적외선광의 직진성을 달성하기 위해, 도광판의 상면 전체에 렌티큘러(Lenticular) 렌즈 패턴이 형성될 수 있다. 하지만, 렌티큘러 렌즈 패턴에 의해 적외선광의 직진성을 달성되지만, 가시광 LED에 인접하는 도광판의 입광부에서 빛샘이 발생될 수 있다.

도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 8b는 도 8a에 도시된 도광판을 설명하는 전면 사시도이다. 도 8c는 도 8a에 도시된 도광판을 설명하는 배면 사시도이다. 도 8d는 도 8d에 도시된 인쇄패턴을 확대한 사시도이다.

도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광공급 어셈블리는 도광판(510), 제1 적외선광 출사부(520), 제2 적외선광 출사부(530) 및 가시광 출사부(540)를 포함한다.

상기 도광판(510)의 상면에는 렌티큘러 렌즈 패턴이 형성된다. 상기 렌티큘러 렌즈는, 도 8b에 도시된 바와 같이, X축 방향으로 신장되고, Y축 방향으로 배열된다. 이에 따라, 상기 도광판(510)의 입광부에 배치된 제1 및 제2 적외선광 출사부들(520, 530)로부터 출사된 적외선광의 직진성을 증가시킬 수 있다.

상기 도광판(510)의 배면에는 인쇄패턴들(516)이 형성된다. 상기 인쇄패턴들(516)은 광을 확산시키는 확산제와, 상기 확산제를 상기 도광판(510)의 배면에 결속시키는 바인더 레진을 포함한다. 상기 인쇄패턴들(516) 각각의 크기는 상기 가시광 출사부(540)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다.

또한, 상기 인쇄패턴들(516) 각각의 크기는 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들(520, 530)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다. 또한, 상기 인쇄패턴들(516)은 상기 도광판(510)의 장변과 실질적으로 평행하게 배열된다.

상기 인쇄패턴들(516)에는 제1 및 제2 적외선광 출사부들(520, 530)로부터 출사된 적외선광의 직진성을 증가시키기 위해 프리즘 렌즈 또는 렌티큘러 렌즈가 더 형성된다. 상기 프리즘 렌즈 또는 상기 렌티큘러 렌즈는, 도 8d에 도시된 바와 같이, X축 방향으로 신장되고, Y축 방향으로 배열된다. 본 실시예에서, 상기 프리즘 렌즈의 정점부는 삼각형상을 갖고, 상기 렌티큘러 렌즈의 정점부는 라운드진 삼각형상을 갖는다.

상기 제1 적외선광 출사부(520)는 상기 도광판(510)의 제1 단변에 배치되어, 터치인식용 광을 상기 도광판(510)에 출사한다. 여기서, 상기 제1 적외선광 출사부(520)에 구비되는 적외선광 LED들간의 간격은 서로 다르다.

상기 제2 적외선광 출사부(530)는 상기 도광판(510)의 제2 단변에 배치되어, 터치인식용 광을 상기 도광판(510)에 출사한다. 여기서, 상기 제2 적외선광 출사부(530)에 구비되는 적외선광 LED들간의 간격은 서로 다르다. 상기 제1 적외선광 출사부(520)의 상기 적외선광 LED들간의 간격과 상기 제2 적외선광 출사부(530)의 상기 적외선광 LED들간의 간격은 상기 가시광 출사부(540)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다.

상기 가시광 출사부(540)는 상기 도광판(510)의 제1 장변에 배치되어, 영상표시용 광을 상기 도광판(510)에 출사한다. 여기서, 상기 가시광 출사부(540)에 구비되는 가시광 LED들간의 간격은 서로 다르다. 상기 가시광 출사부(540)의 상기 가시광 LED들간의 간격은 상기 도광판(510)의 중심부로부터 멀어질수록 감소한다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도광판의 배면에 형성된 인쇄패턴들에 프리즘 형상을 형성하므로써, 가시광 LED에 인접하는 도광판의 입광부에서 발생되는 빛샘을 방지하고, 가시광 LED의 출광을 만족시킬 수 있다. 또한, 적외선광 LED의 직진성 및 출광 특성을 개선할 수 있다.

도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광공급 어셈블리를 개념적으로 설명하기 위한 평면도이다. 도 9b는 도 9a에 도시된 포탄형 LED를 설명하기 위한 단면도이다. 도 9c는 도 9a에 도시된 포탄형 LED의 광지향 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

도 9a를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광공급 어셈블리는 도광판(610), 제1 적외선광 출사부(620), 제2 적외선광 출사부(630) 및 가시광 출사부(640)를 포함한다.

상기 도광판(610)의 상면에는 렌티큘러 렌즈 패턴이 형성된다. 상기 렌티큘러 렌즈는 X축 방향으로 신장되고, Y축 방향으로 배열된다. 이에 따라, 도광판(610)의 입광부에 배치된 제1 및 제2 적외선광 출사부들(620, 630)로부터 출사된 적외선광의 직진성을 증가시킬 수 있다.

상기 도광판(610)의 배면에는 인쇄패턴들(616)이 형성된다. 상기 인쇄패턴들(616)은 광을 확산시키는 확산제와, 상기 확산제를 상기 도광판(610)의 배면에 결속시키는 바인더 레진을 포함한다. 상기 인쇄패턴들(616) 각각의 크기는 상기 가시광 출사부(640)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다. 또한, 상기 인쇄패턴들(616) 각각의 크기는 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들(620, 630)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다. 또한, 상기 인쇄패턴들(616)은 상기 도광판(610)의 장변과 실질적으로 평행하게 배열된다. 상기 인쇄패턴들(616)에는 제1 및 제2 적외선광 출사부들(620, 630)로부터 출사된 적외선광의 직진성을 증가시키기 위해, 도 8d에 도시된 바와 같이, 프리즘 렌즈 또는 렌티큘러 렌즈가 더 형성된다.

상기 제1 적외선광 출사부(620)는 상기 도광판(610)의 제1 단변에 배치되어, 터치인식용 광을 상기 도광판(610)에 출사한다. 여기서, 상기 제1 적외선광 출사부(620)에 구비되는 적외선광 LED들간의 간격은 서로 다르다.

상기 제2 적외선광 출사부(630)는 상기 도광판(610)의 제2 단변에 배치되어, 터치인식용 광을 상기 도광판(610)에 출사한다. 여기서, 상기 제2 적외선광 출사부(630)에 구비되는 적외선광 LED들간의 간격은 서로 다르다. 상기 제1 적외선광 출사부(620)의 상기 적외선광 LED들간의 간격과 상기 제2 적외선광 출사부(630)의 상기 적외선광 LED들간의 간격은 상기 가시광 출사부(640)로부터 멀어질수록 점진적으로 증가한다.

도 9a에 도시된 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들(620, 630)에 구비되는 적외선광 LED들은 포탄형 LED일 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 포탄형 LED는 적외선광 LED(632a)에서 출사된 적외선광의 직진성을 증가시키기 위해 집광캡(632b)을 더 포함한다.

도 9c에 도시된 바와 같이, 상기한 집광캡(632b)에 의해 포탄형 LED에서 출사되는 적외선광은 대략 -30도 내지 30도의 지향각을 갖고서 출사되는 것을 확인할 수 있다.

상기 가시광 출사부(640)는 상기 도광판(610)의 제1 장변에 배치되어, 영상표시용 광을 상기 도광판(610)에 출사한다. 여기서, 상기 가시광 출사부(640)에 구비되는 가시광 LED들간의 간격은 서로 다르다. 상기 가시광 출사부(640)의 상기 가시광 LED들간의 간격은 상기 도광판(610)의 중심부로부터 멀어질수록 감소한다.

통상적으로, 적외선광 LED에서 출사되는 적외선광의 스캐닝을 위해, 도광판의 전체면에 렌티큘러 렌즈 패턴을 형성하면, 가시광 LED에 인접하는 도광판의 입광부에서 빛샘이 발생될 수 있다. 하지만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 포탄형 적외선광 LED를 광공급 어셈블리에 채용함으로써, 적외선광의 직진성을 확보할 수 있고, 도광판의 입광부에서 빛샘 발생을 방지할 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 에지형 광공급 어셈블리에서 적외선광 LED들을 서로 다른 간격으로 배치하고, 가시광 LED들을 서로 다른 간격으로 배치하므로써, 서로 다른 두 종류의 광원들 각각에서 출사되는 적외선광과 가시광을 균일하게 터치스크린 패널로 제공할 수 있다.

100 : 양방향 대화형 표시장치 10, 410, 510, 610 : 도광판
110 : 탑샤시 120 : 터치스크린 패널
122 : 표시 기판 124 : 터치스크린 기판
130 : 몰드 프레임 20 : 제1 가시광 출사부
30 : 제2 가시광 출사부 320 : 광학시트들
330 : 반사판 350 : 수납용기
40 : 제3 가시광 출사부 400 : 광공급 어셈블리
420, 520, 620 : 제1 적외선광 출사부 424 : 제1 PCB
430, 530, 630 : 제2 적외선광 출사부 434 : 제2 PCB
440, 540, 640 : 가시광 출사부 442 : 가시광 LED
444 : 제3 PCB 616 : 인쇄패턴들
632a, 422, 432 : 적외선광 LED 632b : 집광캡

Claims

하부에 인쇄패턴들이 형성된 도광판;
상기 도광판의 제1 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함하는 제1 적외선광 출사부;
상기 도광판의 제2 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함하는 제2 적외선광 출사부; 및
상기 도광판의 1개의 장변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 가시광 LED들을 포함하는 가시광 출사부를 포함하고,
상기 제1 적외선광 출사부의 상기 적외선광 LED들간의 간격과 상기 제2 적외선광 출사부의 상기 적외선광 LED들간의 간격은 상기 가시광 출사부로부터 멀어질수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서, 상기 인쇄패턴들 각각의 크기는 상기 가시광 출사부로부터 멀어질수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 인쇄패턴들 각각의 크기는 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들로부터 멀어질수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 인쇄패턴들은 상기 도광판의 장변에 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 가시광 출사부의 상기 가시광 LED들간의 간격은 상기 도광판의 중심부로부터 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 인쇄패턴은, 평면상에서 관찰할 때, 원형 형상 및 타원 형상중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 인쇄패턴은 렌티큘러 렌즈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 인쇄패턴은 프리즘 렌즈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제9항에 있어서, 상기 프리즘 렌즈 패턴의 프리즘 산은 상기 도광판의 장변과 평행한 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 도광판의 상면에는 상기 가시광 출사부의 배치 방향과 평행한 방향으로 신장되고, 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들의 배치 방향과 평행한 방향으로 배열된 렌티큘러 렌즈 패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제11항에 있어서, 상기 적외선광 LED는 적외선광을 집광시켜 출사하는 집광캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 도광판의 에지부에 대응하는 가시광 LED의 피치는 상기 도광판의 중심부에 대응하는 가시광 LED의 피치에 대해 30％ 증가한 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들 각각과 가까운 영역에서, 상기 인쇄패턴들의 크기는 상기 도광판의 단변과 평행한 방향을 따라 상기 가시광 출사부로부터 멀어질수록 0.53mm부터 0.8mm까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
제13항에 있어서, 상기 제1 적외선광 출사부와의 거리 및 상기 제2 적외선광 출사부와의 거리가 동일한 영역에서, 상기 인쇄패턴들의 크기는 상기 도광판의 단변과 평행한 방향을 따라 상기 가시광 출사부로부터 멀어질수록 0.63mm부터 1.4mm까지 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 광공급 어셈블리.
터치스크린 패널; 및
상기 터치스크린 패널 아래에 배치되어 영상표시용 광과 터치인식용 광을 상기 터치스크린 패널에 제공하는 광공급 어셈블리를 포함하되, 상기 광공급 어셈블리는,
하부에 인쇄패턴들이 형성된 도광판;
상기 도광판의 제1 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함하는 제1 적외선광 출사부;
상기 도광판의 제2 단변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 적외선광 LED들을 포함하는 제2 적외선광 출사부; 및
상기 도광판의 1개의 장변에 배치되고, 서로 다른 간격으로 배치된 복수의 가시광 LED들을 포함하는 가시광 출사부를 포함하고,
상기 제1 적외선광 출사부의 상기 적외선광 LED들간의 간격과 상기 제2 적외선광 출사부의 상기 적외선광 LED들간의 간격은 상기 가시광 출사부로부터 멀어질수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 양방향 대화형 표시장치.
삭제
제16항에 있어서, 상기 가시광 출사부의 상기 가시광 LED들간의 간격은 상기 도광판의 중심부로부터 멀어질수록 감소하는 것을 특징으로 하는 양방향 대화형 표시장치.
제16항에 있어서, 상기 도광판의 상면에는 상기 가시광 출사부의 배치 방향과 평행한 방향으로 신장되고, 상기 제1 및 제2 적외선광 출사부들의 배치 방향과 평행한 방향으로 배열된 렌티큘러 렌즈 패턴이 더 형성된 것을 특징으로 하는 양방향 대화형 표시장치.
제19항에 있어서, 상기 적외선광 LED는 적외선광을 집광시켜 출사하는 집광캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 대화형 표시장치.