KR102097137B1 - 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 적외선 광을 발광하는 발광부와 적외선 광을 수광하는 수광부가 탑재된 인쇄회로기판과, 디스플레이 모듈의 둘레를 둘러싸며 상기 발광부에서 방출된 적외선 광의 이동을 가이드하며 터치 공간으로 조사된 적외선 광이 상기 수광부로 수신되도록 적외선 광의 이동을 가이드하는 광 가이드 부재를 포함하며, 상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드 부재 중 적어도 하나가 탄성 변형되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드 부재가 억지 끼워맞춤(interference fit)에 의해 결합될 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 이를 포함하는 화상형성장치{Display apparatus and image forming apparatus including the same}
디스플레이 장치 및 이를 포함하는 화상형성장치가 개시된다.
디스플레이 장치는 디스플레이 화면을 제공하는 장치이다. 터치 스크린 기능을 가지는 디스플레이 장치는, 디스플레이 화면을 터치하여 터치 입력을 수행할 수 있는 전자 장치이다. 터치 스크린 기능을 가지는 디스플레이 장치의 예로는, 스마트폰, 태블릿, 모니터, 텔레비전 등이 있다.
터치 스크린 기능을 가지는 디스플레이 장치는, 터치 입력 방식에 따라, 디스플레이 화면에 감지되는 압력을 인식하는 정압 방식, 디스플레이 화면에 감지되는 전류를 인식하는 정전 방식, 디스플레이 화면에 감지되는 초음파를 인식하는 초음파 방식, 적외선의 직진성을 이용하는 적외선 방식 등으로 구분될 수 있다.
여기서, 적외선 방식에 따른 터치 스크린 기능을 가지는 디스플레이 장치는, 디스플레이 화면에 터치가 발생하였을 때, 적외선 광의 이동 경로가 차단되는 점을 이용하여, 터치 입력의 좌표를 인식한다.
일 실시예에 따르면, 적외선을 이용한 터치 스크린 기능을 가지는 디스플레이 장치의 베젤 영역의 폭을 최소화하면서도, 터치 입력에 사용되는 소비 전력의 증가를 방지할 수 있는, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 화상형성장치를 제공한다.
다른 실시예에 따르면, 적외선을 이용한 터치 스크린 기능을 가지는 디스플레이 장치의 베젤 영역의 폭을 최소화하면서도, 터치 입력의 오동작을 방지할 수 있는, 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 화상형성장치를 제공한다.
일 실시예에 관한 디스플레이 장치는,
디스플레이 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 전방에 터치 공간을 제공하는 터치 스크린 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 후방에 배치된 인쇄회로기판을 포함하는 장치로써,
상기 터치 스크린 모듈은,
상기 인쇄회로기판 상에 탑재되며, 적외선 광을 방출하는 복수의 발광부와, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 발광부와 이격되며, 적외선 광을 수신하는 수광부와, 상기 디스플레이 모듈의 둘레를 둘러싸며, 상기 발광부에서 방출된 적외선 광이 상기 터치 공간으로 조사되도록 적외선 광의 이동을 가이드하며, 상기 터치 공간으로 조사된 적외선 광이 상기 수광부로 수신되도록 적외선 광의 이동을 가이드하는 광 가이드 부재를 포함하며,
상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드 부재 중 적어도 하나가 탄성 변형되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드 부재가 억지 끼워맞춤(interference fit)에 의해 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 가이드 부재는 복수 개의 결합 돌기를 포함하며, 상기 인쇄회로기판은 상기 복수 개의 결합 돌기와 결합 가능한 복수 개의 결합 구멍을 포함하며, 상기 복수 개의 결합 구멍에 상기 복수 개의 결합 돌기가 결합되기 전 상태일 때, 상기 복수 개의 결합 구멍의 폭은 상기 복수 개의 결합 돌기의 폭보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 결합 돌기가 상기 복수 개의 결합 구멍에 결합된 상태일 때, 상기 복수 개의 결합 구멍의 폭은 상기 복수 개의 결합 돌기의 폭과 동일할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 결합 구멍은, 제1 방향을 따라 이격된 2개의 제1 결합 구멍과, 상기 2개의 제1 결합 구멍 사이에 상기 제1 결합 구멍과 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 이격된 적어도 하나의 제2 결합 구멍을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결합 구멍에 상기 결합 돌기가 결합되는 과정에서, 상기 인쇄회로기판이 탄성 변형되어 상기 결합 구멍의 폭이 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 인쇄회로기판은, 상기 결합 구멍의 주변에 마련된 적어도 하나의 제1 결합 보조 구멍을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결합 구멍에 상기 결합 돌기가 결합되는 과정에서, 상기 광 가이드 부재가 탄성 변형되어 상기 결합 돌기의 폭이 감소할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 가이드 부재는, 상기 결합 돌기의 주변에 마련된 적어도 하나의 제2 결합 보조 구멍을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 가이드 부재는, 상기 결합 돌기와, 상기 결합 돌기를 지지하는 지지 영역과, 상기 지지 영역의 주변에 마련된 제3 결합 보조 구멍을 포함하며, 상기 결합 돌기가 상기 결합 구멍에 결합되는 과정에서, 상기 지지 영역이 탄성 변형될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결합 돌기에 나사 결합되는 나사부와, 상기 결합 구멍의 폭보다 큰 머리부를 가지는 나사를 더 포함하며, 상기 결합 돌기는 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향을 따라, 그 외경이 작아지며, 상기 나사를 상기 결합 돌기에 결합시키는 과정에서, 상기 지지 영역이 탄성 변형되어, 상기 결합 돌기가 상기 결합 구멍에 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 결합 구멍은 길이 방향을 따라 폭이 점차 좁아지는 구조를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 가이드 부재는, 상기 적외선 광을 반사하며, 외부로 노출되는 반사면을 가지며, 상기 반사면의 주변에는 외부를 향해 돌출된 접촉 방지 돌기가 마련될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 반사면의 폭은 3 mm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 접촉 방지 돌기의 돌출 높이는 0.1 mm ~ 0.5 mm일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광 가이드 부재는, 상기 발광부에서 방출된 적외선 광을 확산시키는 확산 영역과, 상기 터치 공간을 통과한 적외선 광을 집광시키는 집광 영역을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 관한 디스플레이 장치는,
디스플레이 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 전방에 터치 공간을 제공하는 터치 스크린 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 후방에 배치된 인쇄회로기판을 포함하는 장치로써,
상기 터치 스크린 모듈은, 상기 인쇄회로기판 상에 탑재되며, 적외선 광을 방출하는 복수의 발광부와, 상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 발광부와 이격되며, 상기 적외선 광을 수신하는 수광부와, 상기 디스플레이 모듈의 둘레를 둘러싸며, 상기 발광부에서 방출된 적외선 광이 상기 터치 공간으로 조사되도록 상기 적외선 광의 이동을 가이드하며, 상기 터치 공간으로 조사된 적외선 광이 상기 수광부로 수신되도록 상기 적외선광의 이동을 가이드하는 광 가이드 부재를 포함하며,
상기 광 가이드 부재는, 상기 적외선 광을 반사하며, 외부로 노출되는 반사면을 가지며,
상기 반사면의 주변에는 외부를 향해 돌출된 접촉 방지 돌기가 마련될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 반사면의 폭은 3 mm 이하일 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 접촉 방지 돌기의 돌출 높이는 0.1 mm ~ 0.5 mm일 수 있다.
또 다른 실시예에 관한 화상형성장치는, 상술한 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예들에 관한 디스플레이 장치 및 화상형성장치는, 적외선을 이용한 디스플레이 장치의 베젤 영역의 폭을 최소화하면서도, 터치 입력에 사용되는 소비 전력의 증가를 방지할 수 있다.
다른 실시예에 관한 디스플레이 장치 및 화상형성장치는, 적외선을 이용한 디스플레이 장치의 베젤 영역의 폭을 최소화하면서도, 터치 입력의 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 도시한 조립 사시도이며,
도 2는 실시예에 따른 디스플레이 장치의 일 예를 도시한 분리 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 단면도이며,
도 4a 및 도 4b는 광 가이드 부재를 설명하기 위한 도 3의 일부 확대 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 광 가이드 부재의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 광 가이드 부재와 인쇄회로기판의 조립 상태에 따른, 터치 공간에서의 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 디스플레이 장치를 다른 각도에서 바라본 조립 사시도 및 분리 사시도이며,
도 8은 실시예에 따른 디스플레이 장치를 후방에서 바라본 후면도이다.
도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 다른 실시예에 따른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 내지 도 11b는 탄성 변형이 가능한 결합 돌기를 가지는 광 가이드 부재를 나타낸 일부 사시도 및 평면도이다.
도 12는 도 11a의 결합 돌기가 결합 구멍에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이며,
도 14a 및 도 14b는 도 13의 결합 구조물의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 또 다른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이며,
도 16a 및 도 16b은 도 15의 결합 구조물의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 15의 결합 돌기와 결합 구멍이 복수 개일 때의 작동을 나타낸 도면이다.
도 18은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 사용 상태의 예를 나타낸다.
도 19는 다른 실시예에 따른 광 가이드 부재의 일부 단면도이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 광 가이드 부재의 일부 사시도이다.
도 21a 및 도 21b는 접촉 방지 돌기를 설명하기 위한 도면이다.
도 22 내지 도 24는 광 가이드 부재에 접촉 방지 돌기가 배치된 디스플레이 장치의 실시예들을 나타낸 정면도이다.
도 25는 디스플레이 장치를 포함하는 화상형성장치를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 발명의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, “제1, 제2” 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)의 일 예를 도시한 조립 사시도이며, 도 2는 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)의 일 예를 도시한 분리 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(1)는 디스플레이 화면(DA)을 제공하며, 디스플레이 화면(DA)에 발생한 터치 입력을 인식할 수 있다. 디스플레이 장치(1)는 스마트폰, 태블릿, 모니터, 텔레비전일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니하며, 디스플레이 화면에 발생한 터치 입력을 인식하는 장치라면, 제한 없이 적용될 수 있다.
디스플레이 장치(1)는 디스플레이 화면(DA)을 제공하는 디스플레이 모듈(2)과, 디스플레이 모듈(2)의 전방에 터치 공간(5)을 제공하는 터치 스크린 모듈(3)과, 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치된 인쇄회로기판(4)을 포함한다. 여기서, 전방은 디스플레이 모듈(2)의 디스플레이 화면(DA)이 제공되는 방향이며, 후방은 전방과 반대 방향으로 정의한다.
디스플레이 모듈(2)은 디스플레이 화면(DA)을 제공하는 디스플레이 패널(22)과 디스플레이 패널(22)의 전방에 배치된 투명 보호층(21)을 포함한다. 디스플레이 모듈(2)은 디스플레이 패널(22)을 지지하는 지지 프레임(23)을 더 포함할 수 있다.
투명 보호층(21)은 강화 유리를 포함할 수 있다. 투명 보호층(21)의 테두리에는, 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다.
디스플레이 패널(22)은 액정 표시 소자(LCD)를 포함하는 패널일 수 있다. 다만, 디스플레이 패널(22)의 종류는 이에 한정되지 아니하며, 발광 소자(LED)을 포함하는 패널, 유기 발광 소자(OLED)를 포함하는 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(22)(PDP)일 수도 있다.
터치 스크린 모듈(3)은, 적외선 광을 이용하여 터치 공간(5)의 터치 입력을 인식할 수 있다. 적외선 광의 파장은 700 nm ~ 1 mm일 수 있다.
사용자의 손가락이 터치 공간(5)에 위치할 경우, 터치 공간(5)에 조사된 적외선 광의 일부가 차단 또는 간섭되며, 그에 따라 수광되는 적외선 광의 광량의 차이가 발생한다. 이러한 광량의 차이를 기초로, 소정의 위치에 터치 입력이 발생하였음을 인식할 수 있다.
터치 스크린 모듈(3)은 적외선 광을 방출하는 복수의 발광부(31a, 31b)와, 적외선 광을 수광하는 복수의 수광부(32a, 32b)를 포함할 수 있다. 발광부(31a, 31b)는 발광 소자(LED)일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 수광부(32a, 32b)는 포토 다이오드(PD) 센서일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
복수의 발광부(31a, 31b) 및 복수의 수광부(32a, 32b)는, 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치된 인쇄회로기판(4) 상에 배치된다.
터치 스크린 모듈(3)은, 디스플레이 모듈(2)의 전방에 터치 공간(5)을 제공한다.
터치 스크린 모듈(3)은 디스플레이 모듈(2)의 전방에 디스플레이 모듈(2)의 표면과 평행한 방향으로 적외선 광을 조사하고, 디스플레이 모듈(2)의 전방에 조사된 적외선 광을 수광할 수 있도록 구성될 수 있다.
터치 스크린 모듈(3)은 디스플레이 모듈(2)의 둘레를 둘러싸는 광 가이드 부재(33)를 포함한다.
광 가이드 부재(33)는, 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치된 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광을 디스플레이 모듈(2)의 전방에 배치된 터치 공간(5)으로 이동하도록 가이드하며, 디스플레이 모듈(2)의 전방에 배치된 터치 공간(5)에 조사된 적외선 광을 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치된 수광부(32a, 32b)로 이동하도록 가이드한다.
상기와 같이, 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에서는, 광 가이드 부재(33)에 의해 적외선 광을 디스플레이 모듈(2)의 후방에서 전방으로, 전방에서 후방으로 가이드할 수 있기 때문에, 복수 개의 발광부(31a, 31b) 및 복수 개의 수광부(32a, 32b)가 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치될 수 있다.
만일, 발광부(31a, 31b) 및 수광부(32a, 32b)를 디스플레이 모듈(2)의 전방에 배치할 경우에는, 디스플레이 모듈(2)의 디스플레이 화면(DA)과 중첩되지 않는 범위에서 발광부(31a, 31b) 및 수광부(32a, 32b)를 배치하기 위한 소정의 공간이 필요하며, 그에 따라 디스플레이 장치(1)의 평면 크기가 증가될 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에서는 발광부(31a, 31b) 및 수광부(32a, 32b)가 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치되기 때문에, 디스플레이 모듈(2)의 디스플레이 화면(DA)과 중첩되지 않는 영역은 물론 중첩되는 영역에도 배치될 수 있다. 발광부(31a, 31b)와 수광부(32a, 32b)가 디스플레이 모듈(2)의 디스플레이 화면(DA)과 중첩되는 영역에 배치될 경우, 디스플레이 장치(1)의 평면 크기의 증가를 방지할 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)의 단면도이며, 도 4a 및 도 4b는 광 가이드 부재(33)를 설명하기 위한 도 3의 일부 확대 도면이다. 참고로, 도 3은 도 1의 디스플레이 장치(1)의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 3을 참조하면, 광 가이드 부재(33)는, 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광을 터치 공간(5)으로 이동하도록 가이드하는 제1 광 가이드 부분(3301)과, 터치 공간(5)에 조사된 적외선 광을 수광부(32a, 32b)로 이동하도록 가이드하는 제2 광 가이드 부분(3302)을 포함한다.
제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)은, 적외선 투과성을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)은, 적외선 투과율이 50% 이상, 보다 바람직하게 적외선 투과율이 90% 이상일 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)은 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC)를 포함할 수 있다.
제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)의 일부 영역은 전후 방향으로 연장된 형태이며, 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)의 나머지 영역은 전후 방향과 수직인 방향으로 연장된 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)은 전체적인 형상이 'L'자 형상일 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302) 각각에는 복수의 반사면(331, 332, 333a, 333b)이 배치될 수 있다. 복수의 반사면(331, 332, 333a, 333b)은 적외선 광을 반사시킬 수 있다.
도 4a를 참조하면, 제1 광 가이드 부분(3301)은 적외선 광을 전방으로 반사하는 제1 반사면(331)과, 적외선 광을 터치 공간(5)으로 반사하는 제2 반사면(332)을 포함한다. 제1 광 가이드 부분(3301)은 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광을 제1 반사면(331)으로 반사하기 위한 제3 반사면(333a, 333b)을 더 포함할 수 있다. 다만, 제3 반사면(333a, 333b)은 광 경로의 길이에 따라 선택적으로 포함될 수 있으며, 도 5a와 같이 광 가이드 부재 (33a)에서 생략될 수도 있다.
도 4b를 참조하면, 제2 광 가이드 부분(3302)은 터치 공간(5)의 적외선 광을 후방으로 반사하는 제2 반사면(332)과, 적외선 광을 디스플레이 패널(22)과 평행한 방향으로 반사하는 제1 반사면(331)을 포함한다. 제2 광 가이드 부분(3302)은 제1 반사면(331)에서 반사된 적외선 광을 수광부(32a, 32b)로 반사하기 위한 제3 반사면(333a, 333b)을 더 포함할 수 있다. 다만, 제3 반사면(333a, 333b)은 광 경로의 길이에 따라 선택적으로 포함될 수 있으며, 도 5b와 같이 광 가이드 부재 (33a)에서 생략될 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(4) 상에는 복수 개의 발광부(31a, 31b)가 이격 배열된다. 복수 개의 발광부(31a, 31b) 중 일부 발광부(31a)는 제1방향, 예를 들어 X 방향을 따라 배열되며, 복수 개의 발광부(31a, 31b) 중 나머지 발광부(31b)는 제1방향과 수직인 제2방향, 예를 들어 Y 방향을 따라 배열된다.
인쇄회로기판(4) 상에는 복수 개의 발광부(31a, 31b)에 대향하는 위치에 복수 개의 수광부(32a, 32b)가 이격 배열된다. 복수 개의 수광부(32a, 32b) 중 일부 수광부(32a)는 제1 방향, 예를 들어, X 방향으로 배열되며, 발광부(31a)와 이격 배치된다. 복수 개의 수광부(32a, 32b) 중 나머지 수광부(32b)는 제2 방향, 예를 들어, Y 방향으로 배열되며, 발광부(31b)와 이격 배치된다.
복수 개의 발광부(31a, 31b)는 인쇄회로기판(4)의 평면 방향과 평행한 방향으로 적외선 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, X 방향으로 배열된 발광부(31a)는 Y 방향으로 적외선 광을 방출하며, Y 방향으로 배열된 발광부(31b)는 X 방향으로 적외선 광을 방출할 수 있다.
복수 개의 수광부(32a, 32b)는 인쇄회로기판(4)의 평면 방향과 평행한 방향으로 광을 수광할 수 있다. 예를 들어, X 방향으로 배열된 수광부(32a)는 Y 방향으로 적외선 광을 수광하며, Y 방향으로 배열된 수광부(32b)는 X 방향으로 적외선 광을 수광할 수 있다.
다만, 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광의 폭이, 인접한 발광부(31a, 31b)들 사이의 간격보다 작을 경우, 인접한 발광부(31a, 31b)에서 방출된 광과 광 사이에는 광이 조사되지 않는 블라인드 영역이 존재할 수 있다. 블라인드 영역에서는 터치 인식이 불가능할 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에서는, 도 2 및 도 4a를 참조하면, 제1 광 가이드 부분(3301)은 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광을 확산시키는 확산 영역(334)을 포함한다. 확산 영역(334)은, 인접한 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광이 서로 중첩되도록 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광을 확산시킬 수 있다. 그리하여, 복수 개의 발광부(31a, 31b)가 서로 이격 배열되더라도, 터치 인식이 불가능한 블라인드 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 4b를 참조하면, 제2 광 가이드 부분(3302)은 확산된 적외선 광이 수광부(32a, 32b)에 손실 없이 수광될 수 있도록 확산된 적외선 광을 모으는 집광 영역(335)을 포함한다.
광 가이드 부재(33)의 확산 영역(334) 및 집광 영역(335)은 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치될 수 있다. 그에 따라, 광 가이드 부재(33)에서는, 제2 반사면(332)만이 디스플레이 모듈(2)의 전방에 배치된다.
만일, 확산 영역(334)과 집광 영역(335)을 디스플레이 모듈(2)의 전방에 배치할 경우에는, 디스플레이 모듈(2)의 디스플레이 화면(DA)과 중첩되지 않는 범위에서 확산 영역(334)과 집광 영역(335)을 배치하기 위한 소정의 공간이 필요하게 되며, 그에 따라 디스플레이 장치(1)의 평면 크기가 증가될 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에서는 확산 영역(334)과 집광 영역(335)을 디스플레이 모듈(2)의 후방에 배치하기 때문에, 디스플레이 모듈(2)의 디스플레이 화면(DA)과 중첩되지 않는 영역은 물론 중첩되는 영역에도 배치될 수 있다. 그리하여, 디스플레이 장치(1)의 평면 크기의 증가를 방지할 수 있다.
상기와 같이, 발광부(31a, 31b), 수광부(32a, 32b), 확산 영역(334) 및 집광 영역(335)이 디스플레이 모듈(2)에 후방에 배치됨으로써, 디스플레이 장치(1)의 베젤(bezel)의 두께를 최소화하면서도, 블라인드 영역을 제거할 수 있다.
또한, 광 가이드 부재(33)가 디스플레이 모듈(2)의 테두리를 둘러싸게 배치되기 때문에, 광 가이드 부재(33)의 일부가 디스플레이 모듈(2) 전방에 배치되는 구조에 비해, 사용자는 디스플레이 장치(1)의 터치 공간(5)의 깊이를 실제 깊이보다 낮게 느끼게 된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(1)에서, 광 가이드 부재(33)는 디스플레이 모듈(2)의 둘레를 둘러싸며, 디스플레이 장치(1)의 외부로 노출될 수 있다. 디스플레이 장치(1)는, 광 가이드 부재(33)의 외곽에 별도의 케이스를 결합시키지 않고 사용될 수 있다. 즉, 광 가이드 부재(33)는 케이스의 일부로써 기능할 수 있다. 광 가이드 부재(33)는 디스플레이 장치(1)의 테두리의 케이스로써 기능할 수 있다.
디스플레이 장치(1)는 광 가이드 부재(33) 외곽에 별도의 케이스를 포함하지 않는 구조이기 때문에, 디스플레이 장치(1)의 평면 크기를 작게 할 수 있다. 또한, 별도의 케이스 제작에 따른 비용 및 작업 로드를 제거할 수 있다.
광 가이드 부재(33)는, 케이스로써 기능하면서도 적외선 광의 이동을 가이드하기 위한 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)는 케이스로써 기능하기 위해 소정의 강도를 가지며, 적외선 광의 이동을 가이드하기 위해 적외선 투과성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC)를 포함할 수 있다.
광 가이드 부재(33)의 후방에는 인쇄회로기판(4)이 배치된다. 인쇄회로기판(4)에는 복수 개의 발광부(31a, 31b)와 복수 개의 수광부(32a, 32b)가 탑재된다. 인쇄회로기판(4)은 소정의 경도를 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(4)은 페놀 수지 또는 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기와 같이, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)은, 그 재질이 다르다. 그에 따라, 디스플레이 장치(1)를 제조하기 위해서, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)을 별도로 제작한 후, 조립된다.
상술한 것처럼, 인쇄회로기판(4)에는 복수 개의 발광부(31a, 31b)와 복수 개의 수광부(32a, 32b)가 배치되며, 광 가이드 부재(33)에는 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)이 포함된다. 그에 따라, 인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33)를 어떻게 조립하는지에 따라, 발광부(31a, 31b)에서 방출된 적외선 광이 제1 광 가이드 부분(3301)에 어떻게 입사되는지, 그리고 입사된 적외선 광이 터치 공간(5)에 어떻게 조사되는지가 달라질 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)의 조립 상태에 따른, 터치 공간(5)에서의 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33)가 정해진 위치에 따라 조립될 경우, 터치 공간(5)에는 적외선 광(IR)이 정상적인 경로를 따라 조사된다. 발광부(31b)에서 방출된 적외선 광이 광 가이드 부재(33)의 제1 광 가이드 부분(3301)에 의해 터치 공간(5)에 조사되며, 터치 공간(5)에 조사된 적외선 광(IR)은 제2 광 가이드 부분(3302)에 의해 발광부(31b)에 대응하는 위치에 배치된 수광부(32b-1)에 수광된다.
도 6b를 참조하면, 광 가이드 부재(33)가 인쇄회로기판(4)에 조립되는 과정에서 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)이 정해진 위치에서 다소 틀어지게 조립된 경우, 광 가이드 부재(33)를 통해 터치 공간(5)에 조사된 적외선 광(IR')은 정상적인 광 경로를 벗어나게 된다. 그에 따라, 발광부(31b)에서 방출된 적외선 광이 대응하는 위치에 배치된 수광부(32b-1)가 아닌 다른 수광부(32b-2)에 수광될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)에서는, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)이 정해진 위치에 위치되도록 조립될 필요가 있다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)를 다른 각도에서 바라본 조립 사시도 및 분리 사시도이며, 도 8은 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)를 후방에서 바라본 후면도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 8을 참조하면, 실시예에 따르면, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)는 이들을 결합하기 위한 결합 구조물을 가질 수 있다.
결합 구조물은 복수 개의 결합 돌기(340)와, 이러한 복수 개의 결합 돌기(340) 각각이 결합 가능한 복수 개의 결합 구멍(410)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)는 복수 개의 결합 돌기(340)를 포함하며, 인쇄회로기판(4)은 복수 개의 결합 구멍(410)을 포함한다.
인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33)는, 평면 방향, 예를 들어, XY 평면 방향으로 흔들리지 않도록, 적어도 3개의 결합 구멍(410)과 적어도 3개의 결합 돌기(340)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 인쇄회로기판(4)에는, 제1 방향, 예를 들어 X 방향을 따라 이격된 2개의 제1 결합 구멍(411)과, 2개의 제1 결합 구멍(411) 사이에 제1 결합 구멍(411)과 제2 방향, 예를 들어 Y 방향으로 이격된 제2 결합 구멍(412)을 형성된다. 인쇄회로기판(4)에는 좌측 및 우측에 2개의 제1 결합 구멍(411)이 형성되며, 하측에 제2 결합 구멍(412)이 형성된다.
예를 들어, 광 가이드 부재(33)에는 2개의 제1 결합 구멍(411)에 결합되는 2개의 제1 결합 돌기(341)가 배치되며, 1개의 제2 결합 구멍(412)에 결합되는 제2 결합 돌기(342)가 배치된다. 제1 결합 돌기(341)는 광 가이드 부재(33)의 좌측 및 우측에서 Y축 방향으로 가운데 형성되며, 제2 결합 돌기(342)는 광 가이드 부재(33)의 하측에 X축 방향으로 가운데 형성될 수 있다.
2개의 제1 결합 구멍(411)에 2개의 제1 결합 돌기(341)를 결합시켜 Y축 방향으로 이동을 제한하고, 1개의 제2 결합 구멍(412)에 1개의 제2 결합 돌기(342)를 결합시켜 X축 방향으로 이동을 제한할 수 있다.
그러나, 광 가이드 부재(33) 및 인쇄회로기판(4)을 별도로 제조하는 과정에서, 결합 돌기(340)와 결합 구멍(410)을 정해진 치수대로 정확하게 가공하는 것이 현실적으로 어렵다. 즉, 광 가이드 부재(33) 및 인쇄회로기판(4)을 제조하는 과정에서, 결합 돌기(340)와 결합 구멍(410)은 정해진 치수에서 소정의 가공 오차가 발생하게 된다. 예를 들어, 결합 돌기(340)는 ±0.05 mm의 가공 오차가 발생할 수 있으며, 결합 구멍(410)은 ±0.03 mm의 가공 오차가 발생할 수 있다.
이러한 가공 오차에 의해, 결합 구멍(410)이 결합 돌기(340)보다 작거나 클 수 있다. 예를 들어, 결합 구멍(410)이 결합 돌기(340)보다 작게 제작될 경우, 결합 돌기(340)가 결합 구멍(410)에 삽입되지 않아 결합 자체가 되지 않을 수 있다. 반대로, 결합 구멍(410)이 결합 돌기(340)보다 크게 제작될 경우, 결합 돌기(340)와 결합 구멍(410) 사이에 갭이 형성되어, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)의 위치가 틀어질 수 있다.
광 가이드 부재(33)가 단지 케이스의 기능만을 가진다면, 이러한 제조 과정에서 작은 가공 오차 정도는 문제되지 않을 수 있다. 그러나, 광 가이드 부재(33)는 케이스로써의 기능 외에도, 적외선 광의 이동을 가이드하는 기능을 가지기 때문에, 발광부(31a, 31b) 및 수광부(32a, 32b)가 배치된 인쇄회로기판(4)과 정해진 위치 관계를 가지도록 조립될 필요가 있다.
실시예에 따르면, 인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33) 중 적어도 하나가 탄성 변형되어, 인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33)가 억지 끼워맞춤(interference fit)에 의해 결합될 수 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(4)에 형성된 결합 구멍(410), 광 가이드 부재(33)의 결합 돌기(340) 또는 결합 돌기(340)를 지지하는 지지 영역(343)이 탄성 변형되어, 결합 돌기(340)와 결합 구멍(410)이 억지 끼워맞춤에 의해 결합될 수 있다.
결합 구멍(410)에 결합 돌기(340)가 결합되기 전 상태일 때, 결합 구멍(410)의 폭은 결합 돌기(340)의 폭보다 작을 수 있다. 결합 돌기(340)가 결합 구멍(410)에 결합된 상태일 때, 결합 구멍(410)의 폭은 결합 돌기(340)의 폭과 동일할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 실시예에 따른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이다. 도 9b는 도 9a의 단면도이다. 도 9a 및 도 9b에서는, 인쇄회로기판(4)에 형성된 결합 구멍(410), 예를 들어, 제1 결합 구멍(411)은 장공 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 결합 구멍(411)은 X 방향으로의 길이가 Y 방향으로의 폭보다 크다.
제1 결합 구멍(411)에 제1 결합 돌기(341)가 결합되는 과정에서, 인쇄회로기판(4)이 탄성 변형되어 결합 구멍(410)의 폭이 증가할 수 있다. 제1 결합 구멍(411)은 제1 결합 돌기(341)가 삽입되기 전에는 제1 결합 돌기(341)의 직경(W2)보다 작은 폭(W11)을 가지며, 제1 결합 돌기(341)가 삽입된 후에는 제1 결합 돌기(341)의 직경(W2)과 동일한 폭(W12)을 가진다.
인쇄회로기판(4)은 제1 결합 구멍(411)의 Y 방향으로 주변에 형성된 제1 결합 보조 구멍(4101)을 포함할 수 있다. 제1 결합 구멍(411)의 주변에 제1 결합 보조 구멍(4101)을 형성함에 따라, 제1 결합 구멍(411)의 주변 영역(4102)의 폭이 좁아지게 된다. 주변 영역(4102)의 폭이 좁아질수록 탄성 변형이 용이해지기 때문에, 제1 결합 돌기(341)가 제1 결합 구멍(411)에 삽입되는 과정에서, 제1 결합 구멍(411)의 폭이 확대될 수 있다.
따라서, 제1 결합 돌기(341)가 제1 결합 구멍(411)에 삽입되는 과정에서, 인쇄회로기판(4)에서 제1 결합 구멍(411)과 제1 결합 보조 구멍(4101) 사이의 영역(4102)이 탄성 변형되며, 그에 따라 제1 결합 돌기(341)와 제1 결합 구멍(411)이 억지 끼워맞춤에 의해 결합된다. 그에 따라, 제1 결합 돌기(341)가 형성된 광 가이드 부재(33)는 Y축 방향으로 이동이 제한된다.
한편, 도 9a 및 도 9b에서는, 제1 결합 돌기(341)와 제1 결합 구멍(411)의 결합을 중심으로 설명하였으나, 제2 결합 돌기(342)와 제2 결합 구멍(412)의 결합 역시 유사한 구조에 의해 이루어질 수 있다.
상술한 실시예에서는, 제1 결합 보조 구멍(4101)이 제1 결합 구멍(411)의 양 측에 배치되며, 제1 결합 보조 구멍(4101)의 길이가 제1 결합 구멍(411)의 길이와 동일한 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 제1 결합 보조 구멍(4101)의 배치 및 길이는 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 결합 보조 구멍(4101)은 도 10a와 같이 제1 결합 구멍(411)의 일 측에 배치되거나, 도 10b와 같이 제1 결합 보조 구멍(4101a)의 길이가 제1 결합 구멍(411)의 길이와 다를 수 있다. 더불어, 도면상 도시되지 않았지만, 제1 결합 구멍(411)의 주변 영역이 탄성 변형이 가능할 정도로 폭이 좁을 경우에는, 제1 결합 보조 구멍(4101)이 형성되지 않을 수도 있다.
도 8을 다시 참조하면, 2개의 제1 결합 구멍(411)에 2개의 제1 결합 돌기(341)가 억지 끼워맞춤에 의해 결합되어 인쇄회로기판(4)에 대한 광 가이드 부재(33)의 Y 방향으로의 이동이 규제될 수 있으며, 1개의 제2 결합 구멍(412)에 1개의 제2 결합 돌기(342)가 억지 끼워맞춤에 의해 결합되어 인쇄회로기판(4)에 대한 광 가이드 부재(33)의 X 방향으로의 이동이 규제될 수 있다. 그에 따라, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)이 도 6b와 같이 조립 과정에서 틀어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는, 결합 구멍(410)과 결합 돌기(340)의 억지 끼워맞춤에 의한 결합을 위하여 인쇄회로기판(4)에 형성된 결합 구멍(410)이 탄성 변형되는 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 결합 구멍(410)과 결합 돌기(340)의 억지 끼워맞춤에 의한 결합을 위한 구조는 이에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 결합 돌기(340) 또는 결합 돌기(340)를 지지하는 지지 영역(343)이 탄성 변형되어, 결합 돌기(340)와 결합 구멍(410)이 결합될 수 있다.
도 11a 내지 도 11b는 탄성 변형이 가능한 결합 돌기(340a)를 가지는 광 가이드 부재(33)를 나타낸 일부 사시도 및 평면도이다. 도 12는 도 11a의 결합 돌기(340)가 결합 구멍(410)에 결합된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 광 가이드 부재(33)에는 결합 돌기(340a)가 배치된다. 결합 돌기(340a)는 결합 구멍(410; 도 12 참조)에 결합되는 과정에서, 결합 돌기(340a)가 탄성 변형되어 결합 돌기(340a)의 폭이 변할 수 있다.
결합 돌기(340a)는 서로 이격 배치된 복수 개의 외팔보(3401)를 가질 수 있다. 예를 들어, 결합 돌기(340a)는 서로 이격된 2개의 외팔보(3401)를 가질 수 있다. 외팔보(3410)의 단면 형태는 활꼴(segment of a circle) 형태일 수 있다.
광 가이드 부재(33)에는 결합 돌기(340a)의 주변에, 결합 돌기(340a)의 탄성 변형이 용이하도록, 적어도 하나의 제2 결합 보조 구멍(3411)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)에 결합 돌기(340a)의 주변에 2개의 제2 결합 보조 구멍(3411)이 배치될 수 있다.
도 12를 참조하면, 결합 돌기(340a)를 결합 구멍(410)에 결합되는 과정에서, 결합 구멍(410)에 의해 결합 돌기(340a)의 외팔보(3401)가 가압된다. 외팔보(3401) 사이에는 소정의 공간(3413)이 존재하기 때문에, 가압된 외팔보(3401)는 서로 접근하는 방향으로 탄성 변형된다. 그에 따라, 결합 돌기(340a)의 폭은 결합 구멍(410)에 삽입되는 과정에서 작아지며, 결합 구멍(410)에 결합 돌기(340a)가 억지 끼워맞춤에 의해 결합된다.
도 13은 다른 실시예에 따른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이며, 도 14a 및 도 14b는 도 13의 결합 구조물의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 광 가이드 부재(33)에는 결합 돌기(340b)와, 결합 돌기(340b)의 주변에 형성된 제3 결합 보조 구멍(3421)과, 인쇄회로기판(4)을 향해 돌출된 스페이서(344)를 포함한다.
결합 돌기(340b)는 돌출 방향으로 갈수록, 예를 들어, 상부 방향을 따라 외경이 달라진다. 예를 들어, 결합 돌기(340b)는 상부 방향을 따라 외경이 작아진다. 결합 돌기(340b)의 내부에는 스크류 결합이 가능한 나사 홀(sh)이 형성된다.
도 13 및 도 14a를 참조하면, 인쇄회로기판(4)에는 결합 구멍(410)이 형성된다. 결합 구멍(410)의 직경(W1)은, 결합 돌기(340b)의 최소 외경(W21)보다 크고 최대 외경(W22)보다 작다.
결합 돌기(340b)가 결합 구멍(410)에 삽입된 상태에서, 나사(610)가 결합 돌기(340b)에 체결된다. 나사(610)는 나사부(611)와 머리부(612)를 가진다. 나사부(611)는 나사 홀(sh)에 스크류 결합 가능하며, 머리부(612)의 직경(W6)은 결합 구멍(410)의 직경(W1)보다 크다.
도 13 및 도 14b를 참조하면, 결합 돌기(340b)의 나사 홀(sh)에 나사(610)의 나사부(611)를 삽입된 상태에서 나사(610)의 머리부(612)를 돌리게 되면, 머리부(612)와 나사 홀(sh)의 체결력에 의해 결합 돌기(340b)에는 상부 방향으로 힘이 작용하게 된다.
이 때, 스페이서(344)에 의해 인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33)의 간격이 소정 거리가 유지된 상태에서, 제3 결합 보조 구멍(3421) 사이에 위치한 지지 영역(343)이 탄성 변형되어, 결합 돌기(340b)의 외주면이 결합 구멍(410)에 접촉된다. 그리하여, 결합 돌기(340b)와 결합 구멍(410)이 억지 끼워맞춤에 의해 결합되어, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)의 평면 방향으로 이동이 규제된다.
도 15는 또 다른 결합 구조물을 설명하기 위한 도면이며, 도 16a 및 도 16b는 도 15의 결합 구조물의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 15를 참조하면, 광 가이드 부재(33)에는 결합 돌기(340c)가 마련되며, 인쇄회로기판(4)에는 결합 구멍(410c)이 마련된다. 결합 구멍(410c)은 소정의 길이를 가지며, 길이 방향을 따라 폭이 좁아진다. 결합 구멍(410c)은 인쇄회로기판(4)의 중심을 향하는 방향으로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다.
결합 돌기(340c)는 광 가이드 부재(33)에 브리지 형태의 지지 구조에 의해 지지될 수 잇다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)에는 결합 돌기(340c)를 지지하는 지지 영역(343a)의 주변에 제3 결합 보조 구멍(3421)이 마련될 수 있다.
지지 영역(343a)은 광 가이드 부재(33)의 표면으로부터 돌출될 수 있다. 지지 영역(343a)은 인쇄회로기판(4)과 광 가이드 부재(33) 사이의 간격을 유지하는 스페이서로 기능할 수 있다.
도 16a를 참조하면, 광 가이드 부재(33)에 배치된 결합 돌기(340c)는 그 일부가 인쇄회로기판(4)의 결합 구멍(410c)에 중첩되지 않는 위치에 위치할 수 있다. 이러한 상태에서, 광 가이드 부재(33)를 인쇄회로기판(4)에 가까워지도록 가압할 경우, 도 16b와 같이 지지 영역(343a)이 탄성 변형되어 결합 돌기(340c)가 결합 구멍(410c)에 삽입될 수 있다.
도 17은 도 15의 결합 돌기(340c)와 결합 구멍(410c)이 복수 개일 때의 작동을 나타낸 도면이다. 도 17을 참조하면, 복수 개의 결합 돌기(340c)를 지지하는 복수 개의 지지 영역(343a)이 탄성 변형되며, 복수 개의 결합 돌기(340c)가 복수 개의 결합 구멍(410c)에 삽입된다. 복수 개의 결합 돌기(340c)가 복수 개의 결합 구멍(410c)에 대해 서로 반대 방향으로 가압함으로써, 광 가이드 부재(33)와 인쇄회로기판(4)이 억지 끼워맞춤에 의해 결합된다.
다시 도 1, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는, 광 가이드 부재(33)가 디스플레이 모듈(2)의 테두리를 둘러싸는 구조를 가진다. 이러한 광 가이드 부재(33)는, 디스플레이 장치(1)의 테두리의 케이스로써 기능할 수 있다. 즉, 광 가이드 부재(33)의 테두리에 별도의 케이스를 사용하지 않고, 광 가이드 부재(33)를 케이스로써 사용할 수 있다.
이와 같이 광 가이드 부재(33)를 케이스의 일부로써 사용할 경우, 광 가이드 부재(33)의 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)의 광 경로에 배치된 반사면들(331, 332, 333a, 333b)의 적어도 일부 반사면(331, 332)은 외부로 노출될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 광 가이드 부분(3301, 3302)의 제1, 제2 반사면(331, 332)이 외부로 노출될 수 있다.
적외선 광은 제1, 제2 반사면(331, 332)에 임계각보다 크게 입사되도록 설계될 수 있다. 그에 따라, 적외선 광이 제1, 제2 반사면(331, 332)에 전반사될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)의 재질이 폴리 카보네이트(PC)를 포함하며, 굴절율이 1.59일 경우, 제1, 제2 반사면(331, 332)의 임계각은 약 39 도 일수 있다. 제1, 제2 반사면(331, 332)은 적외선 광이 45도로 입사되도록 설계될 수 있으며, 입사된 적외선 광은 제1, 제2 반사면(331, 332)에서 전반사 될 수 있다.
다만, 임계각은 매질의 굴절률에 의해 결정된다. 그에 따라, 광 가이드 부재(33)의 제1, 제2 반사면(331, 332)이 공기가 아닌 다른 물체, 예를 들어, 사용자의 손가락이 접촉할 경우, 그 임계각이 달라질 수 있다.
도 18은 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)의 사용 상태의 예를 나타낸다. 도 18을 참조하면, 사용자가 손가락(F)으로 디스플레이 장치(1)의 일부를 접촉할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 부재(33)의 제1 반사면(331) 및 제2 반사면(332) 중 적어도 하나에 손가락이 접촉될 수 있다. 이와 같이, 손가락(F)이 광 가이드 부재(33)의 제1, 제2 반사면(331, 332)에 접촉되는 경우, 적외선 광에 대한 반사면(331, 332)의 임계각이 달라질 수 있으며, 이는 제1, 제2 반사면(331, 332)의 반사율에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 손가락(F)에 땀이나 물이 묻어 있을 경우, 제1, 제2 반사면(331, 332)의 반사율에 미치는 영향이 크게 나타날 수 있다.
도 19는 다른 실시예에 따른 광 가이드 부재(33)의 일부 단면도이다. 도 20은 다른 실시예에 따른 광 가이드 부재(33)의 일부 사시도이다. 도 21a 및 도 21b는 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 제1 반사면(331)의 외부 표면에는 외부를 향해 돌출된 한 쌍의 제1 접촉 방지 돌기(3310)가 마련될 수 있다. 제2 반사면(332)의 외부 표면에는 외부를 향해 돌출된 한 쌍의 제2 접촉 방지 돌기(3320)가 마련될 수 있다.
제1, 제2 반사면(331, 332)의 폭(W3, W4) 및 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)의 높이(h1, h2)는, 사용자의 손가락이 제1, 제2 반사면(331, 332)에 접촉을 방지하기 위한 치수로 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 반사면(331, 332)의 폭(W3, W4)은 3 mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사면(331)의 폭(W3)은 2.5 mm이며, 제2 반사면(332)의 폭(W4)은 2 mm일 수 있다. 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)의 높이(h1, h2)는 0.1 mm ~ 0.5 mm 일 수 있다.
도 21a을 참조하면, 광 가이드 부재(33)의 제2 반사면(332) 주변에 한 쌍의 제2 접촉 방지 돌기(3320)가 이격 형성된다. 한 쌍의 제2 접촉 방지 돌기(3320)가 0.3 mm의 높이(h2)를 가지며, 45도 각도의 경사면을 가지며, 이들 사이에 배치된 제2 반사면(332)의 폭(W4)이 2 mm 일 경우, 제2 반사면(332)에 접촉하기 위한 가상의 원(C1)의 직경(D1)은 약 6 mm 이며, 반지름(R1)은 약 3 mm 이다.
일반적으로 손가락(F)의 곡률 반경(R2)은 5 mm 이상이기 때문에, 상기와 같이, 제2 접촉 방지 돌기(3320)의 높이(h2)를 0.1 mm ~ 0.5 mm, 제2 반사면(332)의 폭(W4)을 3 mm 이하가 되도록 설계할 경우, 사용자가 디스플레이 장치(1)에서 제2 반사면(332)을 손가락(F)으로 접촉하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
한편, 도 21b를 참조하면, 사용자의 손가락(F)은 딱딱한 물체(rigid body)가 아니기 때문에, 손가락(F)에 가하는 압력에 따라 손가락(F)의 표면 굴곡이 변할 수 있다. 그에 따라, 손가락(F)의 표면의 일부가 제2 반사면(332)에 접촉될 수 있다.
설사, 그렇다 하더라도, 제2 반사면(332) 주변에 배치된 제2 접촉 방지 돌기(3320)에 의해, 손가락(F), 제2 반사면(332) 및 제2 접촉 방지 돌기(3320)에 의해 소정의 공간(S)이 형성되기 때문에, 제2 반사면(332) 전체에 손가락(F)이 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제2 접촉 방지 돌기(3320)에 의해, 제2 반사면(332)에 손가락(F)이 접촉하는 폭은 제2 반사면(332)의 전체 폭의 40 % 미만일 수 있다. 제2 반사면(332)의 전체 폭의 60 % 이상이 여전히 공기 중에 노출될 수 있기 때문에, 광 가이드 부재(33)로써 정상적인 작동이 가능할 수 있다.
따라서, 광 가이드 부재(33)를 케이스의 일부로 사용하는 과정에서 사용자가 광 가이드 부재(33)를 만지더라도, 제1, 제2 반사면(331, 332) 주변에 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)를 설치함에 따라, 터치 인식의 오작동을 방지할 수 있다.
도 21a 및 도 21b에서는 제2 반사면(332) 및 제2 접촉 방지 돌기(3320)을 중심으로 설명하였으나, 제1 반사면(331) 및 제1 접촉 방지 돌기(3310)에서도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 반사면(331)의 폭(W3)가 3 mm 이하이고, 제1 접촉 방지 돌기(3310)의 높이(h1)이 0.1 mm ~ 0.5 mm가 되도록 설계할 경우, 사용자가 디스플레이 장치(1)에서 제1 반사면(332)을 손가락(F)으로 접촉하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
도 22 내지 도 24는 광 가이드 부재(33)에 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)가 배치된 디스플레이 장치(1)의 실시예들을 나타낸 정면도이다. 도 22를 참조하면, 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)는 광 가이드 부재(33)의 장축 및 단축에 모두 배치될 수 있다. 다만, 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320)의 배치는 이에 한정되지 아니하며, 도 23과 같이, 광 가이드 부재(33)의 장축에 배치되고 단축에 배치되지 않거나, 도 24와 같이 광 가이드 부재(33)의 단축에 배치되고 장축에 배치되지 않을 수 있다. 또한, 도면상 도시되지 않았지만, 광 가이드 부재(33)는 제1, 제2 접촉 방지 돌기(3310, 3320) 중 어느 하나만 포함할 수도 있다.
도 25는 디스플레이 장치(1)를 포함하는 화상형성장치(1000)를 나타낸 사시도이다.
도 25를 참조하면, 화상형성장치(1000)는 상술한 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1)를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(1)에 대해서는 상술한 실시예들에 따른 디스플레이 장치(1) 중 어느 하나와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
화상형성장치(1000)는 전자사진방식 화상형성장치일 수 있다. 화상형성장치(1000)는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광체에 조사하여 감광체의 표면에 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너화상으로 현상시키고, 이 토너화상을 기록매체에 전사하여 정착시킴으로써 기록매체에 화상을 인쇄한다.
한편, 상술한 실시예에서는, 디스플레이 장치(1)가 화상형성장치(1000)에 사용된 예를 예시하였으나, 그 사용예는 이에 한정되지는 아니한다. 예를 들어, 디스플레이 장치(1)는, 다른 전자 장치의 입출력 수단으로 사용될 수 있으며, 또는 다른 전자 장치 없이, 단독으로 사용될 수도 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1 : 디스플레이 장치 2 : 디스플레이 모듈
21 : 투명 보호층 22 : 디스플레이 패널
23 : 지지 프레임 3 : 터치 스크린 모듈
31a, 31b : 발광부 32a, 32b : 수광부
33 : 광 가이드 부재 331, 332, 333a, 333b : 반사면
3310, 3320 : 제1, 제2 접촉 방지 돌기
340, 340a, 340b, 340c : 결합 돌기
3411 : 제2 결합 보조 구멍 3421 : 제3 결합 보조 구멍
343 : 지지 영역 344 : 스페이서
4 : 인쇄회로기판 410 : 결합 구멍
4101 : 제1 결합 보조 구멍 5 : 터치 공간
610 : 나사 1000 ; 화상형성장치

Claims (19)

  1. 디스플레이 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 전방에 터치 공간을 제공하는 터치 스크린 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 후방에 배치된 인쇄회로기판을 포함하는 디스플레이 장치로써,
    상기 터치 스크린 모듈은,
    상기 인쇄회로기판 상에 탑재되며, 적외선 광을 방출하는 복수의 발광부와,
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 발광부와 이격되며, 적외선 광을 수신하는 수광부와,
    상기 디스플레이 모듈의 둘레를 둘러싸며, 상기 발광부에서 방출된 적외선 광이 상기 터치 공간으로 조사되도록 적외선 광의 이동을 가이드하며, 상기 터치 공간으로 조사된 적외선 광이 상기 수광부로 수신되도록 적외선 광의 이동을 가이드하는 광 가이드 부재를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드 부재 중 적어도 하나가 탄성 변형되어, 상기 인쇄회로기판과 상기 광 가이드 부재가 억지 끼워맞춤(interference fit)에 의해 결합되며,
    상기 광 가이드 부재는,
    상기 발광부에서 방출된 적외선 광을 확산시키는 확산 영역과,
    상기 터치 공간을 통과한 적외선 광을 집광시키는 집광 영역을 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드 부재는 복수 개의 결합 돌기를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판은 상기 복수 개의 결합 돌기와 결합 가능한 복수 개의 결합 구멍을 포함하며,
    상기 복수 개의 결합 구멍에 상기 복수 개의 결합 돌기가 결합되기 전 상태일 때, 상기 복수 개의 결합 구멍의 폭은 상기 복수 개의 결합 돌기의 폭보다 작은, 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 결합 돌기가 상기 복수 개의 결합 구멍에 결합된 상태일 때, 상기 복수 개의 결합 구멍의 폭은 상기 복수 개의 결합 돌기의 폭과 동일한, 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 결합 구멍은, 제1 방향을 따라 이격된 2개의 제1 결합 구멍과, 상기 2개의 제1 결합 구멍 사이에 상기 제1 결합 구멍과 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 이격된 적어도 하나의 제2 결합 구멍을 포함하는, 디스플레이 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 결합 구멍에 상기 결합 돌기가 결합되는 과정에서, 상기 인쇄회로기판이 탄성 변형되어 상기 결합 구멍의 폭이 증가하는, 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 결합 구멍의 주변에 마련된 적어도 하나의 제1 결합 보조 구멍을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 결합 구멍에 상기 결합 돌기가 결합되는 과정에서, 상기 광 가이드 부재가 탄성 변형되어 상기 결합 돌기의 폭이 감소하는, 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 가이드 부재는, 상기 결합 돌기의 주변에 마련된 적어도 하나의 제2 결합 보조 구멍을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 광 가이드 부재는, 상기 결합 돌기와, 상기 결합 돌기를 지지하는 지지 영역과, 상기 지지 영역의 주변에 마련된 제3 결합 보조 구멍을 포함하며,
    상기 결합 돌기가 상기 결합 구멍에 결합되는 과정에서, 상기 지지 영역이 탄성 변형되는, 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 결합 돌기에 나사 결합되는 나사부와, 상기 결합 구멍의 폭보다 큰 머리부를 가지는 나사를 더 포함하며,
    상기 결합 돌기는 상기 인쇄회로기판을 향하는 방향을 따라, 그 외경이 작아지며,
    상기 나사를 상기 결합 돌기에 결합시키는 과정에서, 상기 지지 영역이 탄성 변형되어, 상기 결합 돌기가 상기 결합 구멍에 결합되는, 디스플레이 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 결합 구멍은 길이 방향을 따라 폭이 점차 좁아지는 구조를 가지는, 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드 부재는,
    상기 적외선 광을 반사하며, 외부로 노출되는 반사면을 가지며,
    상기 반사면의 주변에는 외부를 향해 돌출된 접촉 방지 돌기가 마련된, 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반사면의 폭은 3 mm 이하인, 디스플레이 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 접촉 방지 돌기의 돌출 높이는 0.1 mm ~ 0.5 mm인, 디스플레이 장치.
  15. 삭제
  16. 디스플레이 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 전방에 터치 공간을 제공하는 터치 스크린 모듈과, 상기 디스플레이 모듈의 후방에 배치된 인쇄회로기판을 포함하는 디스플레이 장치로써,
    상기 터치 스크린 모듈은,
    상기 인쇄회로기판 상에 탑재되며, 적외선 광을 방출하는 복수의 발광부와,
    상기 인쇄회로기판 상에 상기 복수의 발광부와 이격되며, 상기 적외선 광을 수신하는 수광부와,
    상기 디스플레이 모듈의 둘레를 둘러싸며, 상기 발광부에서 방출된 적외선 광이 상기 터치 공간으로 조사되도록 상기 적외선 광의 이동을 가이드하며, 상기 터치 공간으로 조사된 적외선 광이 상기 수광부로 수신되도록 상기 적외선 광의 이동을 가이드하는 광 가이드 부재를 포함하며,
    상기 광 가이드 부재는,
    상기 적외선 광을 반사하며, 외부로 노출되는 반사면을 가지며,
    상기 반사면의 주변에는 외부를 향해 돌출된 접촉 방지 돌기가 마련된, 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 반사면의 폭은 3 mm 이하인, 디스플레이 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 접촉 방지 돌기의 돌출 높이는 0.1 mm ~ 0.5 mm인, 디스플레이 장치.
  19. 제1항 내지 제14항 또는 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 디스플레이 장치를 포함하는 화상형성장치.
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