KR20020033155A - 입력 및 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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KR20020033155A
KR20020033155A KR1020027000309A KR20027000309A KR20020033155A KR 20020033155 A KR20020033155 A KR 20020033155A KR 1020027000309 A KR1020027000309 A KR 1020027000309A KR 20027000309 A KR20027000309 A KR 20027000309A KR 20020033155 A KR20020033155 A KR 20020033155A
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KR1020027000309A
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브루스 아이. 베르코프
휴고 요트. 코르넬리센
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

시준된 선형 소스(7, 8)로부터의 복사선은, 부분적으로 광 가이드 구조(6)로 향하게 되고, 부분적으로 광 가이드 구조(6)의 표면 위로 스쳐 지나간다. 광 가이드 내부에서 이동하는 복사선(15, 20)은, 마이크로 광학 구조에 의해 기본 반사형 LCD 또는 최상급 투과형 LCD를 조명하기 위해 외부로 연결된다. 광 가이드(6) 외부의 표면을 가로질러 이동하는 복사선(17a, 17b)은 광 감지 검출기의 어레이 쪽으로 향하게 된다. 펜(37) 즉, 핑거(37)에 의한 이러한 복사의 중단이 검출되고, 상기 중단의 위치는 추정된다.

Description

입력 및 디스플레이 디바이스{INPUT AND DISPLAY DEVICE}
그러한 디바이스는, 광 터치 패널(optical touch panel)을 갖는 통합형 액정 디스플레이가 개시되는 유럽 특허 출원(제 EP-A2-0.365.232호)에 알려져 있다. 연장된 복사 소스는, 길이를 따라 광의 연속 빔을 방출하도록 배열된 하나 또는 수 개의 종래의 발광 다이오드를 포함한다. 출력 스크린을 조명하기 위한 추가 조명 수단이 제공된다.
본 발명은, 출력 스크린과, 상기 출력 스크린에서의 위치와 관련하여 포인팅 디바이스(pointing device)의 위치를 결정하기 위한 수단이 제공되는 입력 및 디스플레이 디바이스에 관한 것으로, 상기 결정 수단은, 빔에서의 복사선(radiation)을 출력 스크린의 마주보는 면으로 복사하기 위해 출력 스크린의 2개의 실질적으로 평행하지 않은 면을 따라 연장된 복사 소스를 포함하고, 상기 빔은 출력 스크린의 표면과 실질적으로 평행하다.
도 1은 입력 및 디스플레이 디바이스를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 조명 시스템을 도시한 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 추가 조명 시스템을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 물질의 단일 슬래브로부터 조명 시스템 및 연장된 복사 소스의 제조 방법을 도시한 도면.
도 4는 투과형 액정 디스플레이에 조명 시스템을 적용하는 것을 도시한 도면.
본 발명의 목적은, 여러 가지 목적에 사용되는 광의 생성이 단순화되는 입력 및 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 입력 및 디스플레이 디바이스는, 출력 스크린용 조명시스템(lighting system)이 제공되고, 상기 조명 시스템은 실질적으로 평평한 광 가이드를 포함하며,
연장된 복사 소스는, 복사선을 평평한 광 가이드에 커플링(coupling)하기 위해 평평한 광 가이드의 2개의 실질적으로 평행하지 않은 단부를 따라 늘어나는(stretching) 수단을 포함하고, 복사선을 평평한 광 가이드에 커플링하기 위한 상기 수단은, 평평한 광 가이드의 두께 크기보다 더 큰 접선(tangential) 크기를 갖는 복사 출력 윈도우를 갖고, 상기 접선 크기는 평평한 광 가이드의 표면과 실질적으로 직각인 방향에 있고, 평평한 광 가이드의 표면은 출력 스크린의 표면과 실질적으로 평행하고, 복사선을 평평한 광 가이드에 커플링하기 위한 상기 수단은 상기 표면의 상부 표면 위로 돌출하고, 상기 표면의 상부 표면 위로 돌출하는 복사 출력 윈도우의 일부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
그 때문에, 램프 또는 발광 다이오드와 같은 단일 발광 요소를 통해 출력 스크린용 조명 시스템 및 연장된 복사 소스 모두에 복사선이 제공되는 것이 달성된다.
본 발명에 따른 입력 및 디스플레이 디바이스의 바람직한 실시예는, 복사선을 평평한 광 가이드에 커플링하기 위한 수단 중 적어도 하나는, 평평한 광 가이드가 포함되는 동일한 물질(material)의 연장된 조각(piece)을 포함하고, 상기 연장된 조각은 평평한 광 가이드의 방위와 관련하여 연장된 조각의 수직축에 대해 90°에 걸쳐 회전되는 것을 특징으로 한다.
그 때문에, 제조 관점으로부터, 단일 평평한 요소가 제조될 수 있고 후속적으로 조각으로 절단될 수 있는데, 더 큰 하나의 조각은 평평한 광 가이드를 형성하고, 더 작은 2개의 조각은, 복사선을 광 가이드에 커플링하고 출력 스크린의 표면과 실질적으로 평행한 빔을 제공하는 것 모두를 위한 수단을 형성하는 것이 달성된다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 더 구체적으로 이제 설명될 것이다.
도 1에서, 핸드 헬드(hand held) pc, 전자 수첩(electronic agenda) 또는 개인용 디지털 단말기(personal digital assistant)의 일예가 도시되는데, 이러한 것은 이후에 모두 핸드 헬드 pc로 언급된다. 핸드 헬드 pc(1)는 출력 스크린(2), 덮개(3) 및 2개의 실질적으로 평행하지 않은 면(4 및 5)을 포함한다. 출력 스크린(2)은 관찰자가 판독하기 위한 정보를 디스플레이한다. 거의 모든 핸드 헬드 pc들은 그러한 디스플레이의 저 전력 필요 조건 때문에 반사형 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display)를 사용한다. 주변의 광이 부족한 어두운 환경에서 이들 제품을 사용하기 위해, 보조 조명이 필요하다. 예를 들어, 이것은, 디스플레이의 상부에 위치한 측면 조명 광 가이드(side illuminated light guide)로 구성된 소위 전면 조명 시스템을 통해 달성될 수 있다. 디스플레이를 향해 광의 선택적인 출력-커플링(preferential out-coupling)을 제공하는 마이크로-광학 구조가 광 가이드에 제공된다. 광 가이드는 도 1에서 참조 번호(6)로 표시되고, 출력 스크린(2)에 반사형 LCD를 사용하는 경우에 상기 광 가이드는 출력 스크린(2)의 상부, 즉 출력 스크린(2)과 관찰자 사이에 존재한다. 이것은, 예를 들어 2개의 포인트형(point-like) 광 소스를 사용하는 미국 특허 번호(제 5,506,929호)에 알려져 있다. 포인트형 광 소스에 의해 방출된 복사선은 2개의 연장된 광 파이프(광 가이드)에 커플링된다. 광 파이프에는 광학 마이크로 구조가 제공되는데, 상기 구조는, 광 파이프의 광이 평평한 광 가이드(6)(도 1)와 같은 평평한 광 가이드의 방향으로 향하도록 한다.
도 2는, 본 발명에 따라 입력 및 디스플레이 디바이스의 일부에 대한 바람직한 실시예를 도시하는데, 특히, 도 2는 대응하는 연장된 복사 소스(7 및 8)와 함께 평평한 광 가이드(6)를 도시한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 연장된 복사 소스(7 및 8)는 동일한 구성이므로, 상기 복사 소스 중 하나(7)만이 더 구체적으로 설명될 것이다. 연장된 복사 소스(7)는 예를 들어 발광 다이오드와 같은 포인트형 복사 소스(9)를 포함한다. 포인트형 복사 소스(9)에 의해 방출된 복사선(10)은 광 파이프(11)의 방향으로 방출된다. 광 파이프(11)는 면(12)을 통해 평평한 광 가이드(6)의 입력면(13)에 배치된다. 복사 소스(9)로부터의 복사선(10)을 광가이드(11)에 커플링하는 수단은 당업자에게 알려져 있어서, 예를 들어 미국 특허 번호(제 5,506,929호)를 참조할 수 있는 바와 같이, 상기 수단은 본 발명의 부분을 형성하지 않으므로, 본 명세서에서 추가로 설명되지 않을 것이다. 그 기술 분야에 알려진 바와 같이, 광 가이드(11)의 표면(13)에는 마이크로 광학 표면 구조가 제공되는데, 상기 구조는, 복사선(10)이 평평한 광 가이드(6)쪽인 화살표(15) 방향으로 반사되도록 한다.
평평한 광 가이드(6)의 두께 크기는 "D"로 표시된다. 평평한 광 가이드(6)의 두께 크기와 동일한 방향으로의 표면(12)의 크기인 광 가이드(11)의 접선 크기(E)는 크기(D)보다 더 크다. 표면(12)의 일부(16)는 평평한 광 가이드(6) 위로 돌출된다. 광 가이드(11)의 표면(14) 상의 마이크로 광학 구조는 광을 표면(16) 밖으로 또한 향하게 하는데, 즉 표면 부분(16)은, 평평한 광 가이드(6)의 상부 표면 위로 돌출하는 광 가이드(11)의 일부에서 복사 출력 윈도우를 형성한다. 화살표(17a, 17b 등)로 표시된 바와 같이, 복사선 빔은 광 가이드(11)의 표면(16)에 의해 실질적으로 평행하게 방출된다.
대응하는 구조는 연장된 복사 소스(8)로서 도 2에 도시된다. 예를 들어 미국 특허 번호(제 5,506,929호)와 같은 것으로부터 알려진 평평한 광 가이드(6)는, 참조 번호(19)로 개략적으로 표시된 반사형 LCD를 조명하기 위해 표면을 균일하게 가로지르는 복사선(15)을 화살표(18) 방향으로 향하게 한다.
평평한 광 가이드(6)의 측면(20 및 21)을 따라, 참조 번호(37)로 개략적으로 표시되고 펜 또는 핑거(finger)와 같은 포인팅 디바이스의 위치를 2방향에서 결정하기 위해, 임의의 광 빔(17a, 17b, 등)을 검출하는 이와 같은 것으로 알려진 검출기가 제공된다. 검출기 상의 포인팅 디바이스의 '새도우즈(shadows)'의 지점에 기초하는, 출력 스크린(19)에서의 위치에 관한 포인팅 디바이스의 정확한 위치 결정은 당업자에게 알려져 있어서, 본 발명의 부분을 형성하지 않는다.
도 2a는, 광 가이드(11)와, 참조 번호(42)로 표시된, 연장된 복사 소스(8)의 대응하는 구조에 광을 입사시키기 위한 한층 더 간결한 솔루션을 도시한다. 단일 복사 소스(43)는 광 가이드(11 및 42) 사이의 코너에 위치한다. 복사 소스(43)는 포인트형이고, 광 가이드(42) 방향 뿐 아니라 광 가이드(11) 방향에서 복사하는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3d는 광 파이프(11)를 갖는 평평한 광 가이드(6)의 유리한 제조 방법을 도시한다. 도 3a는, 상부 면(22)에 마이크로 광학 구조(23)가 제공되는 물질의 슬래브(slab)(21)를 도시한다. 표면(22)에 있거나 표면(22)과 평행한 물질의 몸체(body)(21) 내부에 있는 마이크로 광학 구조(23)가, 수평 방향과 크게 다르지 않는 방향으로의 물질(21)에 존재하는 복사선을 화살표(24)의 방향으로 향하게 하도록 동작하는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 라인(25)은, 슬래브(21)가 2부분으로 절단될 위치를 나타낸다. 절단된 후에, 슬래브(21)는 도 3b에 도시된 바와 같이 2부분(26 및 27)으로 분리된다. 그 후에, 부분(27)은 화살표(29) 방향으로 축(28)(도면의 평면에 수직인)에 대해 회전한다. 그 후에, 그 상태는 도 3c에 도시된 바와 같다. 이제 광학 마이크로 구조(23)가 참조 번호(30)로 표시되는 요소(27)의 좌측면에 존재한다는 것을 주의해야 한다. 그 결과, 축(28)과 다소 평행한 방향으로 물질의 조각(27)에 입사하는 임의의 광은 광학 마이크로 구조(30)에 의해 화살표(32 및 33) 방향으로 표면(31)을 통과하도록 향하게 될 것이다. 그 다음 단계는, 도 3c에 도시된 방위의 부분(27)을 부분(26)에 부착하는 것인데, 그 결과는 도 3d에 도시된다.
도 4는 투과형 LCD 19'가 후면부(34)로부터 조명되는 본 발명의 추가 실시예를 도시한다. 평평한 광 가이드(26')에는, 더 낮은 표면 또는 평평한 광 가이드(26')의 물질의 벌크(bulk)에서 광학 마이크로 구조(23')가 제공된다. 도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 물질의 슬래브(26')의 부분(27')은 절단되었다. 마이크로 광학 구조(30')는 화살표(32' 및 33') 방향으로 복사선을 향하게 한다. 화살표(32') 방향으로의 복사선은, 마이크로 광학 구조(23')에 의해 화살표(35)로 표시된 투과형 LCD 19'의 방향으로 향하게 된다. 투과형 LCD 19'의 상부 표면 위로 돌출하는 부분(27')의 일부에서 출력 윈도우를 통과하는 복사선은, 투과형 LCD 19'의 표면(36)과 실질적으로 평행한 빔으로서 실질적으로 평행하게 LCD 19'에 걸쳐 통과한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 출력 스크린과, 상기 출력 스크린에서의 위치와 관련하여 포인팅 디바이스의 위치를 결정하기 위한 수단이 제공되는 입력 및 디스플레이 디바이스 등에 이용된다.

Claims (5)

  1. 출력 스크린(2)과, 상기 출력 스크린(2)에서의 위치에 관련하여 포인팅 디바이스(pointing device)의 위치를 결정하기 위한 수단이 제공되는, 입력 및 디스플레이 디바이스로서, 상기 결정 수단은, 빔(17a, 17b, 33, 33')에서의 복사선을 상기 출력 스크린(2)의 마주보는 면으로 복사하기 위해 상기 출력 스크린(2)의 2개의 실질적으로 평행하지 않은 면(4, 5)을 따라 연장된 복사 소스(7, 8)를 포함하고, 상기 빔(17a, 17b, 33, 33')은 상기 출력 스크린의 표면과 실질적으로 평행한, 입력 및 디스플레이 디바이스로서,
    상기 출력 스크린용 조명 시스템(lighting system)(6, 7, 8)이 제공되고, 상기 조명 시스템(6, 7, 8)은 실질적으로 평평한 광 가이드(flat light guide)(6)를 포함하고,
    상기 연장된 복사 소스(7, 8)는, 복사선(15, 20, 32, 32')을 상기 평평한 광 가이드(6)에 커플링(coupling)하기 위해 상기 평평한 광 가이드(6)의 2개의 실질적으로 평행하지 않은 단부(13)를 따라 늘어나는(stretching) 수단(11, 42)을 포함하고, 복사선(15, 20, 32, 32')을 상기 평평한 광 가이드(6)에 커플링하기 위한 수단(11, 42)은 상기 평평한 광 가이드(6)의 두께 크기(D)보다 더 큰 접선(tangential) 크기(E)를 갖는 복사 출력 윈도우(12, 16)를 구비하고, 상기 접선 크기(E)는 상기 평평한 광 가이드(6)의 표면과 실질적으로 직각인 방향에 있고, 상기 평평한 광 가이드(6)의 표면은 상기 출력 스크린(2)의 표면과 실질적으로 평행하고, 복사선(15, 20, 32, 32')을 상기 평평한 광 가이드(6)에 커플링하기 위한 수단(11, 42)은 상기 표면 중 상부 표면 위로 돌출하고, 상기 표면 중 상기 상부 표면 위로 돌출하는 상기 복사 출력 윈도우(12, 16)의 일부를 갖는 것을 특징으로 하는, 입력 및 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 복사선(15, 20, 32, 32')을 상기 평평한 광 가이드(6)에 커플링하기 위한 상기 수단(11, 42) 중 적어도 하나는, 상기 평평한 광 가이드(6)가 포함되는 동일한 물질의 연장된 조각(piece)(27)을 포함하고, 상기 연장된 조각(27)은, 상기 평평한 광 가이드(6)의 방위와 관련하여 상기 연장된 조각(27)의 수직축(28)에 대해 90°에 걸쳐 회전되는 방위를 갖는 것을 특징으로 하는, 입력 및 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 평평한 광 가이드(6)의 2개의 실질적으로 평행하지 않은 단부(13)를 따라 늘어나는 상기 수단(11, 42)은, 연장된 광 파이프(11, 42)와, 상기 연장된 광 파이프(11, 42)의 단부 근처에 제공되는 포인트형(point-like) 복사 소스(9, 43)를 포함하고, 상기 포인트형 복사 소스(9, 43)는 상기 연장된 광 파이프(11, 42)의 단부와 교차하도록 광학적으로 커플링되고, 연장된 광 파이프(11, 42) 각각은, 광학 구조상에 충돌하는 복사선을 상기 관련 연장된 광 파이프(11, 42)의 수직 축(28)과 실질적으로 직각 방향으로 향하게 하기 위해 수직면(14, 30)을 따라 상기 광학 구조가 제공되는 것을 특징으로 하는,입력 및 디스플레이 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 포인트형 복사 소스(9, 43)는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 입력 및 디스플레이 디바이스.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 관련 광 파이프(11, 42)의 수직축(28)과 실질적으로 직각인 방향은 상기 출력 스크린(2)의 표면과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는, 입력 및 디스플레이 디바이스.
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