KR20110096041A - 터치 감지 일체형 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

터치 감지 일체형 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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올라 와스빅
토마스 크리스티안슨
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플라트프로그 라보라토리즈 에이비
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Abstract

터치-감지 일체형 디스플레이가 터치면에서의 하나 이상의 오브젝트들의 위치를 검출하기 위하여 동작한다. 터치-감지 일체형 디스플레이는 디스플레이 영역을 정의한다. 광 가이드(14)는 터치면(16)을 정의하기 위하여 디스플레이 영역에 배치된다. 광 가이드(14)는 내부적으로 조사되고, 그 결과 터치면(16)을 접촉하는 오브젝트(20)는 조사광의 부분이 디스플레이 영역을 향하여 분산되도록 한다. 광 센서들(6)의 어레이는 분산된 광을 검출하기 위해 디스플레이 영역 내에서 집적된다. 광 센서들(6)로부터의 출력 신호들에 기초하여, 처리 소자는 주변광을 제외한 디스플레이 영역에 영향을 미치는 광을 나타내는 이미지 데이터를 획득하고, 터치면(16) 상의 오브젝트(20)의 위치를 결정한다. 주변광은 각각의 광센서(6) 앞의 스펙트럼 패스밴드 필터 및/또는 센서들(6)로부터의 출력 신호들의 전자 필터링에 의하여 억제될 수 있다. 광 가이드(14) 내부에 조사광의 강도를 증가시키기 위하여, 광 가이드(14)는 비가시 광에 의하여 조사받을 수 있고, 조사 빔이 광 가이드(14)의 주위 에지면에서 내부적으로 반사되도록 배치될 수 있다.

Description

터치 감지 일체형 디스플레이 장치 및 그 동작 방법{INTEGRATED TOUCH-SENSING DISPLAY APPARATUS AND METHOD OF OPERATING THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치의 터치 면에서 하나 이상의 오브젝트들의 위치를 검출하는 기술에 관한 것이다.
관련된 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2008년 11월 12일에 출원한 스웨덴 특허 출원 제0802383-0호 및 2008년 11월 12일에 출원한 미국 가출원 특허 제61/196,275호를 우선권 주장하며, 이 문헌들은 그 전체가 인용에 의해 여기에 통합된다.
규모를 증가시키기 위하여, 터치 감지 패널들은 컴퓨터들, 전자 측정 및 테스트 장비, 게임 장치 등에 입력 데이터를 제공하기 위하여 사용되고 있다.
다음에서 "터치-감지 일체형 디스플레이들(integrated touch-sensing displays)"를 의미하는, 터치 감지 패널들의 하나의 카테고리에서, 광-감지(light-sensitive) 소자들의 어레이(array)가 디스플레이 스크린 또는 패널에 집적되어 있다. 이에 의하여 디스플레이 스크린을 터치하는 오브젝트의 위치가 각각의 광-감지 소자로부터의 출력 신호들에 기초하여 검출된다. 터치-감지 일체형 디스플레이들은 일반적인 디스플레이들과 유사하게 폼 팩터(form factor)를 가지도록 일반적으로 설계되고, 따라서 광-감지 소자들의 어레이는 디스플레이의 깊이 방향(즉, 디스플레이의 전면(front surface)에 직각인 방향)에서의 ("픽셀-정의 소자(pixel-defining elements)" 또는 "영상 소자들(picture elements)"을 의미하는) 이미지-생성 소자들의 어레이의 근처에 배열된다. 일반적으로, 깊이 방향에서 광-감지 소자들과 영상 소자들의 어레이들 사이의 공간은 15 센티미터(cm)보다 작으며, 종종 광-감지 소자들 및 영상 소자들은 디스플레이 내부의 공통 기판 또는 적어도 기하 평면에 끼워진다.
WO2007/058924호는 그러한 터치-감지 일체형 LCD(Liquid Crystal Display)를 개시하고 있으며, 액정 물질은 전면 전극층(front electrode layer) 및 후면 전극층(rear electrode layer) 사이에 배열되는 것을 개시하고 있다. 후면 전극층에 픽셀-정의 박막 저항들(thin-film resistor; TFTs)에 인가된 전위를 변화시킴으로써, 액정 물질이 국부적으로 변화하고, 그 결과, 후면 전극 뒤의 백라이트로부터의 빛이 선택적으로 디스플레이의 전면에 전달된다. 또한, 후면 전극층은 광-감지 TFTs를 포함하고, 디스플레이의 전면에 영향을 미치는 주변광(ambient light)을 검출하도록 설계되어 있다. 프로세서는 주변광 감지가 억제된 광-감지 TFTs를 식별함으로써, 전면을 터치하는 오브젝트의 위치를 결정한다. 액정 물질의 상단에 배열된 광 가이드(light guide)로부터 분산된 가시광선의 검출에 의하여 그림자 검출을 보충하도록 제안될 수 있다. 광원은 내부 전반사(total internal reflection)에 의하여 광 가이드에 전파하기 위하여 광 가이드에 가시광선을 주입하도록 제어된다. 오브젝트가 광 가이드에 터치되는 경우, 내부적으로 반사된 광은 광-감지 소자들을 향하여 분산될 것이다. 그 후에, 오브젝트의 위치는 전달된 주변광, 도파관으로부터 분산된 광 및 백라이트로부터 전달되고 오브젝트에서 반사된 광의 조합으로부터 결정된다.
US2008/0074401호에서 알려진 다른 터치-감지 일체형 LCD에서는, 적외선-감지 TFTs가 하측 기판 위의 픽셀-정의 TFTs 중에 포함되어 있다. 백라이트는 가시광선 및 적외선을 생산하기 위하여 하측 기판 뒤에 구비된다. 투명창(transparent window)은 각각의 광-감지 TFT에 일직선으로 된다. 디스플레이를 터치하는 객체는 광-감지 TFT에 하나 이상의 창들을 통하여 백라이트 뒤로부터 적외선을 국부적으로 반사할 것이다. 터치 지점들은 광-감지 TFTs의 출력 신호들에 기초하여 결정된다.
US2007/0296688에서, 포토센서들은 액정 패널에 배치되고, 백라이트는 패널의 후측에 배치된다. 패널은 주변광의 양에 기초하여 다른 검출 모드들로 동작하기 위하여 제어된다. 주변광의 조도(illuminance)가 높을 경우, 오브젝트들을 터치하는 것은 포토센서들에 도달하는 주변광에서 그림자로서 식별된다. 주변광의 조도가 낮을 경우, 백라이트들은 비가시 광선(invisible light)을 방출하도록 제어되고, 오브젝트들을 터치하는 것이 포토센서들에 도달하는 반사된 광에 기초하여 식별된다.
선행 기술의 터치-감지 일체형 디스플레이들은 많은 다른 제한들 중 적어도 하나의 제한을 받는다. 그러한 제한들은 주변광에서의 변화 감도, 오브젝트들의 비-터치 및 터치 구별의 어려움, 불충분한 신호대잡음비(signal-to-noise ratio; SNR), (즉, 터치-감도가 없는) 일반적인 디스플레이와 비교하여 감소된 이미지 퀄리티(예를 들어, 명암, 밝기, 공간 해상도), 오브젝트의 터치 위치의 복잡한 결정, 복잡한 장치 제어, 및 사용 제한들에 대한 요구를 포함한다.
유사한 제한들이 플라즈마 디스플레이들 및 OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이들과 같은 다른 디스플레이 기술들에 기초한 터치-감지 일체형 디스플레이들과 동일하게 관련된다.
또한, 선행 기술은 내부 전반사를 수행하는 광을 수신하는 도파관에 의하여 형성된 터치 표면을 개시하는 US2008/0029691호를 포함한다. 도파관 표면의 이미지들을 캡쳐하기 위하여 도파관 뒤에 분리된 카메라가 배치된다. 도파관의 전면에서의 터치들은 내부 전반사의 실패에 기인하여 도파관을 이탈하는 광을 검출하는 카메라에 의하여 검출된다. 카메라는 도파관 표면의 이미지들을 캡쳐하기 위하여 도파관으로부터 중요한 공간을 가지며 배치될 것을 요구하기 때문에, 이 터치-감지 장치는 앞서 기술한 일체형 디스플레이들보다 매우 다른 폼 팩터를 갖는다.
본 발명의 목적은 상기 선행 기술의 언급된 적어도 하나 이상의 제한들을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.
아래의 발명의 상세한 설명으로부터 나타나는 이 목적 및 다른 목적들은, 독립항 및 종속항들에 의하여 정의되는 실시예들에 따라, 터치-감지 일체형 디스플레이 장치, 그 장치의 동작 방법, 및 컴퓨터-판독가능한 매체에 의하여 적어도 부분적으로 성취되는 것이다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들, 발명 측면 및 효과는 다음 기술되는 발명의 상세한 설명, 첨부된 청구항들, 도면들로부터 나타날 것이다.
본 발명의 실시예들은 동반되는 도면들과 관련하여 더욱 자세하게 기술될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치-감지 디스플레이 장치의 최상(top) 평면도이다.
도 1b는 터치하는 오브젝트 및 센서 신호 패턴의 결과를 나타내고, 도 1a에서의 디스플레이 장치의 측면도이다.
도 2는 햇빛에 대한 파장의 함수로서 스펙트럼 방사의 예이다.
도 3은 주변광의 스펙트럼 필터링에 대한 일 실시예의 측면도이다.
도 4는 주변광의 전자 필터링에 대한 일 실시예의 최상 평면도이다.
도 5a는 픽셀들의 어레이 뒤에 위치한 광 센서들의 어레이를 갖는 일 실시예의 조립 측면도이다.
도 5b는 디스플레이의 후면에 위치한 광 센서들의 어레이를 갖는 실시예의 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 디스플레이 장치에서 광 센서들의 앞의 렌즈들을 갖는 실시예들의 측면도들이다.
도 7은 코너 이미터들을 갖는 일 실시예의 최상 평면도이다.
도 8은 이미터와 패널 사이에 광 편향기를 갖는 일 실시예의 측면도이다.
도 9는 반사 에지 부분으로 된 패널을 포함하는 일 실시예의 측면도이다.
도 10은 반사 에지들을 갖는 패널 및 광 주사부를 갖는 일 실시예의 최상 평면도이다.
도 11은 터치-감지 디스플레이 장치에서 터치 위치들을 결정하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 12는 도 1a의 디스플레이 장치의 광 센서들에 오버레이된 처리된 이미지 데이터를 나타낸다.
본 발명은 터치-감지 일체형 디스플레이 장치에서의 하나 이상의 오브젝트들의 위치를 검출하는 기술과 관련되어 있다. 발명의 상세한 설명은 터치-감지 디스플레이 장치의 하나의 실시예에 관련된 일반적인 특징들을 기술함으로써 시작한다. 그 후에, 다른 측면의 터치-감지 디스플레이 장치, 및 그에 따른 실시예들이 기술된다. 발명은 상세한 설명은 데이터 처리 예로 결론난다. 발명의 상세한 설명을 통하여, 동일한 참조 기호들이 대응되는 구성요소들을 식별하기 위하여 사용된다.
일반( GENERAL )
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 터치-감지 디스플레이 장치의 평면도 및 측면도이다. 장치는 디스플레이 영역(4) 내부에서 이미지를 생성하기 위하여 제어 가능한 (도 1a에만 도시된) 영상 소자들 또는 픽셀들(2)의 어레이를 포함한다. 단색(monochrome), 흑백(greyscale) 또는 컬러 이미지들을 생성하기 위한 어떤 알려진 디스플레이 기술, 예를 들어, LCD 기술, 플라즈마 셀 기술, 또는 OLED 기술들은 이들 영상 소자들을 구현할 수 있다. 픽셀들(2)은 디스플레이 영역(4)에서의 이미지들의 생성을 제어할 수 있는 제어기(미도시)에 전기적으로 연결되어 있다.
디스플레이 장치는 디스플레이 영역(4) 내에 배치된("일체형") 광-감지 소자들 및 광센서들(6)의 어레이를 더 포함한다. 도 1a의 예에서, 각각의 픽셀(2)은 센서(6)와 연관되어 있다. 다른 구성(미도시)에서, N 개의 픽셀들 각각에 대하여 오직 하나의 센서만 있고, N은 설계 파라미터로 선택될 수 있다. 픽셀들(2) 및 센서들(6)의 밀도는 디스플레이 영역 전반을 걸쳐 다를 수 있다. 센서들(6)은 어떤 적절한 포토센서 기술, 예를 들어, CCD(charge coupled device)들, CMOS 장치들, 포토다이오드들, 포토레지스터들, 바이폴라 포토트랜지스터들, 및 박막 트랜지스터들을 포함하는 포토감지 필드-이펙트 트랜지스터(FET)들에 의하여 구현될 수 있다.
처리 구조(processing arrangement, 8)는 센서들(6)의 출력 신호들을 수신하도록 연결된다. 처리 구조(8)는 선택적으로 소프트웨어를 제어하는 것과 조합으로 어떤 적절한 처리 하드웨어에 의하여 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도시한 바와 같이, 처리 구조(8)는 중앙 처리 장치(10) 및 예를 들어, 일반 또는 특수 목적 컴퓨터 또는 마이크로프로세서로서 구현된 메모리(12)를 포함할 수 있다. 제어가능한 소프트웨어는, 처리 구조에 의하여 실행되는 경우, 처리 구조가 특정 동작 제어 기능들 및 데이터 처리 기능들을 수행할 수 있게 하는 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체에서의 처리 구조(8)에 제공될 수 있으며, 아래에 더 기술될 것이다.
디스플레이 장치는 디스플레이 영역(4)의 맨 위에 배치된 전면 패널(14)을 더 포함한다. 전면 패널(14)은 평면 또는 곡면일 수도 있고, 방사(radiation)가 내부 반사들에 의하여 패널 내부로 전파될 수 있도록 함으로써 내부적으로 조사(illuminate)된다. 이 목적을 위해, 방사 전파 채널은 패널의 두 경계면(16, 18) 사이에서 제공되고, 외부 경계면("터치면", 16)은 방사를 전파하는 것이 터치하는 오브젝트(20), 예를 들어, 손가락, 스타일러스, 포인터 등과 상호 작용할 수 있게 한다. 상호 작용에 있어서, 방사의 부분은 오브젝트(20)에 의하여 분산될 수 있고, 방사의 부분은 오브젝트(20)에 의하여 흡수될 수 있고, 방사의 부분은 영향을 받지 않고 계속 전파할 수도 있다. 분산된 방사는, 도 1b에서 디스플레이 장치 아래 신호 패턴(S)에 지시하듯이, 센서들(6)의 어레이 내에 검출된 방사의 국부적인 증가를 가져온다.
전형적으로, 패널(14)은 하나 이상의 층들에서 고체 물질로 만들어지고, 방사는 내부 전반사(TIR)에 의하여 패널에서 전파한다. 앞서 기술한 터치 오브젝트(20) 및 방사 전파(propagating radiation) 사이의 상호 작용의 처리는 소위 전반사 장애(frustrated total internal reflection, FTIR)를 포함하고, 거기에서 에너지는 방사 전파에 의하여 형성된 소멸파(evanescent wave)로부터 오브젝트(20)로 소멸되고, 패널 면 물질을 둘러싼 물질보다 고굴절률(higher reflective index)를 가지며, 외부 경계면(16)으로부터 수 파장 이상 거리보다 작게 위치하는 오브젝트(20)가 제공된다. 일반적으로, 패널(14)은 에너지의 민감한(sensible) 전달을 허용하는 적절한 파장 범위에서 충분한 양의 방사를 전달하는 어떤 물질로 제조될 수 있다. 그러한 물질은 유리, 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA) 및 폴리카르보네이트(PC)를 포함한다.
도 1의 예에서, 패널(14) 내부의 방사 조사(illuminating radiation, 또한, 이하에서는 'TIR 방사'로 지칭함)는 패널(14) 주변에 분배되어 있는 다수의 광원들 또는 이미터(emitter)들(22)에 의하여 제공받는다. 이미터들(22)은 동작 제어를 위하여 처리 구조(8)(도시됨)에 연결될 수 있거나, 또는 전용 제어기에 연결될 수 있다. 이미터들(22)은 발광 다이오드(light-emitting diode, LED)들, 레이저들, 또는 램프들, 또는 이들의 조합과 같은 어떤 적합한 형태일 수 있다. 이미터들(22)은 렌즈들, 애퍼쳐들(apertures), 필터들, 반사기 등과 같은 광 구성요소(optical component)들에 의하여 더 보충될 수 있다.
도 1b에서 블록 화살표에 의하여 지시한 바와 같이, 디스플레이 장치의 전면(16)은 주변광, 즉, 디스플레이 장치의 주변으로부터 나오는 광을 수신할 것이다. 그러한 주변광은 햇빛 및/또는 인공 광원을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 아래에 기술될 본 발명의 다른 측면에서, 일반적으로 터치-감지 디스플레이 장치에 관련되어 있으며, 터치-감지 디스플레이 장치는 디스플레이 영역(4)을 정의하는 영상 소자들(2)의 어레이; 디스플레이 영역(4) 내에 배치된 광-감지 소자들(6)의 어레이; 터치면(16)을 정의하기 위하여, 디스플레이 영역(4)의 앞에 위치된 광 가이드(14); 터치면(16)을 접촉하는 오브젝트(20)로 인해 조사광의 부분이 디스플레이 영역(4)을 향하여 분산되도록, 광 가이드(14) 내부에 조사광을 제공하는 광원 구조물(22); 및 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에 기초하여, 디스플레이 영역(4)에 영향을 미치는(impinge) 광을 나타내는 이미지 데이터를 획득하고, 이미지 데이터에 기초하여, 터치면(16) 상의 오브젝트(20)의 위치를 결정하도록 구성된 처리 소자(8)를 포함한다.
또한, 본 발명은, 아래에 기술될 본 발명의 다른 측면에서, 일반적으로 터치-감지 디스플레이 장치를 작동하는 방법과 관련되어 있으며, 디스플레이 장치는 디스플레이 영역(4)을 정의하는 픽셀 소자들(2)의 어레이; 디스플레이 영역(4) 내부에 광을 감지하기 위하여 집적된 광-감지 소자들(6)의 어레이; 터치면(16)을 정의하기 위하여, 디스플레이 영역(4)의 앞에 위치된 광 가이드(14); 및 광원 구조물(22)을 포함하고, 방법은 터치면(16)을 접촉하는 오브젝트(20)로 인해 조사광의 부분이 디스플레이 영역(4)을 향하여 분산되도록, 광 가이드(14) 내부에 조사광을 제공하는 적어도 하나의 광원 구조물(22)을 제어하는 단계; 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에 기초하여, 디스플레이 영역(4)에 영향을 미치는 광을 나타내는 이미지 데이터를 획득하는 단계; 및 이미지 데이터에 기초하여, 터치면(16) 상의 오브젝트(20)의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
제 1 실시예( FIRST INVENTIVE ASPECT )
본 발명의 제 1 실시예에 따라, 디스플레이 장치의 전면, 즉, 패널(14)의 외부 면(16)을 터치하는 오브젝트(들)(20)의 위치는 주변광을 제외한 디스플레이 영역(4)에 영향을 미치는 광을 나타내는 이미지 데이터에 기초하여 결정된다. 따라서, 터치하는 오브젝트(20)의 식별은 주변광에 의하여 발생되는 센서들(6)의 어레이에서의 어떤 신호 패턴에 기초하는 것이 아니라, 터치하는 오브젝트(20)에 의하여 전면 패널(14)로부터 분산되는 TIR 방사에 의하여 발생된 신호 패턴에 오직 기초한다. 이것은 주변광이 확실히 센서들의 어레이의 신호 패턴을 생성하는 가능성을 배제하는 것은 아니며, 더 정확히 말하면, 그러한 신호 패턴은 터치하는 오브젝트의 식별에 사용될 수 없다는 것을 가리키도록 의도된 것이다. 따라서, 이미지 데이터는 주변광으로부터 나오는 신호 성분들을 포함할 수 있고, 그러나 이들 신호 성분들은 장치의 터치 감도를 감소시키기 때문에, 이들 신호 성분들이 원해지는 것은 아니다. 따라서, 디스플레이 장치는 이미지 데이터에서 주변광을 억제하는 필터 수단들을 포함할 수 있다. 적절하게는, 이미지 데이터에서 주변광으로부터 기인한 신호 레벨은 터치하는 오브젝트로부터의 분산된 TIR 방사에 의하여 기인한 극대값(local maximum)의 신호 레벨의 10%미만, 바람직하게는 5%미만, 가장 적절하게는 1%미만으로 억제된다.
제 1 실시예의 하나의 장점은 오직 패널(14)의 전면(16)을 터치하는 오브젝트(20)는 TIR 방사의 분산을 발생시키고, 따라서 이미지 데이터에서 극대값을 생산하고, 반면에 본질적으로 TIR 방사는 터치하지 않는 오브젝트에서는 분산되지 않기 때문에, 본질적으로 터치하는 및 터치하지 않는 오브젝트들을 본질적으로 구별하는 것이다.
제 1 실시예의 다른 장점은, 특히 본질적으로 주변광의 억제와 관련하여, 오브젝트(20)에 의하여 발생된 그림자들에 대한 설명할 필요가 없기 때문에, 이미지 데이터에 기초한 터치하는 오브젝트(20)의 위치를 식별하는 단순한 알고리즘을 이용할 수 있게 하는 것이다.
이미지 데이터에서 주변광의 억제는 공간적으로 디스플레이 영역(4)을 넘어, 그리고 일시적으로, 주변광에 있어서의 변화에 대한 위치 검출의 향상된 강인함의 결과를 낳는다.
또한, 주변광을 억제하는 것은 신호대 잡음비(SNR)의 향상을 제공한다.
일 실시예에서, 이미지 데이터에서 주변광을 억제하는 수단은 센서들의 앞에 위치하는 스펙트럼 패스밴드 필터(spectral passband filter)를 포함한다. 스펙트럼 필터는 TIR 방사의 주요 부분을 전달하고, 주변광의 주요 부분을 차단하도록 매칭된다. 도 2는 실외 주변광의 대표라고 할 수 있는 햇빛의 전형적인 지상 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 필터의 패스밴드 Δλ의 위치 및 폭은 TIR 방사와 관련하여 주변광의 적절한 억제를 성취할 수 있도록 선택된다. 일 실시예에서, 양 TIR 방사와 패스밴드는 약 10nm 이하의 좁은 패스밴드 Δλ에 국한된다. 어떤 실시예에서는, 패스밴드는 훨씬 더 작은 5, 1 또는 심지어 0.1nm가 될 수 있다. TIR 방사가 레이저에 의하여 생성된다면, 필터의 패스밴드는 종종 0.01nm 이하의 레이저의 라인 폭과 동일한 크기가 될 수 있다.
또한, 주변광의 주요 부분을 차단하는 스펙트럼 필터의 제공은 센서들이 직사광선과 같은 높은 주변 레벨에서 포화되는 위험을 감소시킬 수 있다.
도 3은 픽셀-정의 구조들(2)(전형적으로 적어도 하나의 전극) 및 센서들(6)에 끼워진 기판(24)의 부분의 측면도이며, 각각의 센서(6)에는 위에 가로놓인 스펙트럼 필터(26)가 제공된다. 도시된 실시예에서, 필터(26)는 각각의 센서(6)의 최상면에 적용된다. 또한, 도시하지는 않았지만, 하나의 큰 필터는 패널(14) 및 픽셀-정의 구조들(2) 사이에서 위치될 수 있고, 이때 상기 필터(26)의 개구부들(openings)은 픽셀-정의 구조들(2)와 정렬된다. 스펙트럼 필터의 다른 위치들은 후술할 것이다.
다른 실시예에서, 이미지 데이터에서 주변광의 존재는 센서들(6)로부터의 출력 신호의 전자 필터링에 의하여 억제된다. 전자 필터링에 의한 주변광 억제의 하나의 장점은 디스플레이된 이미지들의 이미지 퀄리티에 영향을 미치지 않는다. 전자 필터링은 센서들의 어레이에서 센서들(6)의 적어도 일부에 의한 노출 시간 동안 광의 시간-분해(time-resolved) 검출에 기초한다.
하나의 구현에 있어서, 전자 필터링은 잠금(lock-in) 검출에 기초한다. 여기에 기술되는 "잠금 검출"은 알려진 변조 함수로 측정 신호의 비선형 혼합에 의하여 측정 신호로부터 추출된 신호 성분을 포함하는 신호 처리 기술을 의미한다.
변조 함수는 알려진 변조 주파수 ω로 TIR 방사를 변조하도록 이용된다. 이 목적을 위하여, 이미터들(22)은 선택된 변조 주파수 ω에 의하여 변조된 TIR 방사를 생성하도록 제어된다. 변조 주파수는 바람직하게는 노출 시간이 변조 주파수의 수 주기들(전형적으로 적어도 10)을 포함하도록 선택된다. TIR 방사의 진폭이 E=E0·cos(ω·t)라고 주어지고, 이미터들(22)이 cos(ω·t)=1일 때 완전히 턴온되고, cos(ω·t)=-1일 때, 이미터들(22)이 완전히 턴오프된다고 가정하면, 분산된 TIR 방사의 진폭은 동일 주파수로 변동을 보일 것이다. 센서들(6)에서 측정된 조도(irradiance)는 따라서 (부가된 위상 φ, 및 가능한 DC 오프셋으로) 전자 신호 I=I0·cos(ωt+φ)로 변환될 것이다. 부가된 위상 φ는 검출 장치 또는 이미터 장치에서의 딜레이로써 발생할 수 있다. 다른 광원, 즉, 노이즈로부터의 광은 센서(6)에서 아래 [수학식 1]과 같은 조도 In을 생성한다.
Figure pct00001
[수학식 1]에서 합산은 노이즈에서 모든 주파수 성분 등으로 계산되고, 각각의 주파수 성분은 조도 If, 주파수 ωf, 위상 φf으로 주어진다. 오로지 관련 정보, 즉, 분산된 TIR 방사의 강도(intensity)를 추출하고자 한다. 이는 검출된 조도에 이미터(22)의 변조 함수를 나타내는 기준 신호를 비선형 믹싱함으로써 성취될 수 있다.
비선형 믹싱을 이용하는 잠금 검출의 제 1 예에 있어서, 검출된 조도와 변조 함수는 곱해지고, 그 결과 분산된 TIR 방사의 강도는 위상-감지 검출을 이용하는 결과물(resulting product)로부터 결정된다.
앞서 언급한 믹싱은 [수학식 2]의 신호 D로 나타난다.
Figure pct00002
코사인 함수들이 다른 주파수를 가지는 경우, 코사인 함수들은 직각이라는 것을 이용함으로써, 분산된 TIR 방사의 강도를 구하는 것이 가능하다. 직교성(orthogonality)은 [수학식 3]을 의미한다.
Figure pct00003
두 코사인 함수들의 위상이 다른 경우, 적분은 0과 1/2 사이가 될 것이다. 신호 D를 변조 주기보다 매우 긴 시간에 대하여 적분함으로써, 결과 신호(resulting signal)는 프로덕트(product) E0·I0에 비례할 것이다. 신호들 E 및 I의 상대적인 위상을 조절함으로써, 결과 신호를 최적화하는 것이 가능하다. 변조 진폭 E0는 알려져 있기 때문에, 결과 신호는 분산된 TIR 방사의 강도로 변환될 수 있다. 또한, 많은 노이즈원(노이즈원들은 변조 주파수와는 다른 주파수는 가진다)들을 제거하기 위하여 신호 D에 로우-패스-필터를 동작시키는 것도 가능하다. 통상의 기술자는 이를 쉽게 구현할 수 있을 것이다.
비선형 믹싱을 이용하는 잠금 검출의 제 2 예는 헤테로다인 검출(heterodyne detection)에 기초하고 있고, 헤테로다인 검출에서 검출된 방사와 변조 함수가 더해지고, 결과 합산은 제곱된다. 결과 출력은 고주파수, 중간주파수 및 상수 성분들을 포함한다. 중간 주파수 성분의 진폭은 분산된 TIR 방사의 진폭에 비례하고, 적절한 필터링(adequate filtering)에 의하여 분리될 수도 있다.
다른 구현에서, 또한, 전자 필터링은 전용 밴드패스 필터를 통하여 센서들(6)로부터 출력 신호들을 통과시키는 동안, TIR 방사는 알려진 변조 주파수 ω로 변조된다. 밴드패스 필터의 컷오프 주파수 ωL, ωH는 변조 주파수 ω에 가깝지 않은 출력 신호로부터 모든 주파수 성분을 제거, 예를 들어, 밴드패스 필터는 ωL=ω-Δω/2 및 ωH=ω+Δω/2 사이의 주파수들을 제외하고는 모든 주파수를 차단하도록 맞추어져 있다. 밴드패스 필터를 통과하는 신호는 분산된 TIR 방사를 나타낼 것이고, 분산된 TIR 방사의 강도는 신호 진폭에 의하여 주어질 수 있다.
앞에서 기술한 전자 필터링의 다른 구현들은 소프트웨어 및/또는 하드웨어 성분들을 이용하는 처리 구조(8)에서 디지털 신호 처리에 의하여 결과가 나온다. 그러나, 처리 속도의 이유에 의하여 아날로그 전자기기들에 의한 전자 필터링을 구현하는 것이 바람직할 수도 있다.
도 4에 도시된 하나의 구성 예에서, 전용 필터링 하드웨어 블록(28)이 각각의 센서들(6)에 가깝게 제공되고, 전형적으로 센서들(6)과 동일한 기판 또는 칩(24)에 제공된다. 적절하게는, 하드웨어 블록(28)의 아날로그 출력 신호들은 선택적으로 하나 이상의 멀티플렉싱 유닛들(29)을 통하여 아날로그 신호들을 처리 구조(도 1a에서의 8)에서 디지털 처리에 적합한 디지털 신호 값들로 변환하는 하나 이상의 A/D 컨버터들(30)로 전달된다. 각각의 디지털 신호 값은 개개의 센서(6)에 의하여 검출된 분산된 TIR 방사를 나타낼 수 있다. A/D 컨버터들(30)은 기판(24)에 집적될 수도 있고, 아닐 수도 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 필터링 하드웨어 블록(28)은 전용 서브-스텝들을 구현하는 서브-블록들(28', 28")을 포함할 수 있다. 위상-감지 검출의 예에서, 필터링 하드웨어 블록(28)은 비선형 믹싱에 대한 하나의 서브-블록(28'), 믹싱된 신호를 로우-패스 필터링하기 위한 하나의 서브-블록(미도시) 및 노출 시간 동안 필터링되고 믹싱된 신호를 적분하기 위한 하나의 서브-블록(28")을 포함할 수 있다. 헤테로다인 검출의 예에서, 필터링 하드웨어 블록은 비선형 믹싱에 대한 하나의 서브-블록(28') 및 진폭 검출을 위하 하나의 서브-블록(28")을 포함할 수 있다. 밴드패스 검출의 예에서, 필터링 하드웨어 블록은 아날로그 밴드패스 필터링을 위한 하나의 서브-블록(28') 및 진폭 검출을 위한 하나의 서브-블록(28")을 포함할 수 있다.
도 4에 있어서의 구성은 개개의 센서들로부터의 시간-분해 출력 신호들의 효율적인 국부 전처리(local pre-processing)를 보증하며, A/D 컨버터들(30) 및 처리 구조(8)에 대한 더 낮은 요구사항을 제공한다.
전자 필터링의 다른 구현에서, 이미터들(22)을 온 및 오프 상태로 스위칭시키면서, 이미터들(22)은 펄스광(pulsed light)을 방출하도록 변조된다. 이미터들(22)이 오프 상태에 있는 경우, 각각의 센서(6)에 의하여 검출된 방사는 이미터들(22)이 온 상태에 있을 때 각각의 센서(6)에 의하여 검출된 방사로부터 차감되는 배경 신호 레벨(background signal level)로서 사용된다. 이런 종류의 변조는 센서들(6)이 적어도 두 번의 위치 결정 주파수(소위, "업데이트 주파수"(update frequency) 이하 참조)에서 샘플링된다. 이 전자 필터링은 센서(6)들의 어레이로서 동일 기판/칩(24)에서 처리 구조(8)의 디지털 신호 처리에 의해, 또는 아날로그 전자기기에 의해 영향을 선택적으로 이루어질 수 있다.
상기의 구현들 모두에서, 변조 주파수는 적절하게 높고, 일반 광원, 예를 들어, 백열등(예를 들어, 50/100 Hz) 또는 다른 전자 기기에서 발견된 진폭 변화들의 주파수들로부터 이격되어 있다. 또한, 변조 주파수는 햇빛 간섭, 예를 들어, 기차 또는 차로 여행할 때, 오브젝트들이 바람에 이동할 때, 회전 팬에 의하여 발생할 수 있는 주기적인 햇빛 차단에 기인하여 발생할 수 있는 진폭 변화들의 주파수들로부터 이격된다. 현재, 적절한 변조 주파수는 적어도 약 0.5 kHz, 적절하게는 1 kHz-1 GHz 간격에서 선택되는 것으로 여겨진다.
센서들(6)로부터의 출력 신호의 전자 필터링의 형태도 센서들(6) 앞의 스펙트럼 필터들(26)과 조합될 수 있다. 그러한 조합은 주변광의 억제를 향상시키거나, 어느 정도의 억제를 성취하기 위한 각각의 억제 기술의 필요한 성능을 감소시킬 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 전자 필터링과 스펙트럼 필터링은 터치 또는 터치하지 않은 오브젝트에 의하여 디스플레이 영역을 향하여 다시 반사되는 디스플레이된 이미지로부터의 광을 억제할 수 있음을 명심하여야 한다. 재-반사된 광을 억제하는 것은 잘못된 터치, 예를 들어, 외부 면(16) 위를 맴도는 오브젝트에 의하여 유발된 잘못된 터치의 검출의 위험을 감소시킬 수 있다.
제 2 실시예( SECOND INVENTIVE ASPECT )
반드시 제 1 실시예와 조합될 수 있거나 조합될 수 없는 제 2 실시예는 인간의 눈에는 보이지 않는 전면 패널(14)을 조사하는 TIR 방사, 즉, TIR 방사는 자외선 방사(UV, 대략 300 nm - 400 nm), 근접-적외선 방사(NIR, 대략 700 nm - 1400 nm), 및 적외선 방사(IR, 대략 1400 nm - 1 mm)를 조사하는 것이다. UV 방사보다는 인간의 눈에 덜 해로운 NIR/IR 방사를 사용하는 것이 바람직하다.
비가시성 방사의 사용은 디스플레이 영역(4)으로부터 멀리 떨어진 방향, 즉, 보는 사람(human viewer) 방향으로 전면 패널(14)으로부터의 TIR 방사의 전위 누설(potential leakage)에 의하여 발생된 디스플레이된 이미지에 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다. 비록 전면 패널(14)은 내부 반사에 의한 방사 조사를 포함하도록 설계되었지만, 오염물들(예를 들어, 먼지, 분진들, 지문들, 액체 등) 또는 패널(14)의 외부 면(16)의 스크래치의 불가피한 존재는 TIR 방사의 누설을 발생시킬 수 있다. TIR 방사가 인간의 눈에 보이지 않는다면, 디스플레이된 이미지의 인간 인식을 손상시키지는 않을 것이다.
패널(14)의 외부 면(16)에서의 주변광으로부터의 눈부심을 감소시키기 위하여, 지문-방지(anti-glare) 구조/층(미도시)를 갖는 외부 면(16)을 제공하는 것이 바람직하다. 그러한 눈부심은 디스플레이 영역(4)에서 생성된 이미지를 바라보는 외부 관측자의 능력을 손상시킬 수 있다. 더욱, 터치하는 오브젝트(20)가 순수 손가락일 때, 손가락과 패널(14) 사이의 접촉은 일반적으로 외부 면(16)에 지문을 남긴다. 완전 평면에서, 그러한 지문들은 매우 잘 보이기 때문에 보통은 원치않는 것이다. 지문-방지 구조/층을 외부 면(16)에 부가함으로써, 지문들의 가식성이 감소된다. 나아가, 손가락(20) 및 패널(14)의 마찰은 지문-방지가 사용될 시에 감소되고, 그렇게 함으로써, 사용자 경험을 향상시킨다. 지문-방지들은 글로스 유닛(gloss unit, GU)에서 특정되고, 낮은 GU 값들은 눈부심을 훨씬 적게한다. 일반적으로, 지문-방지 구조/층의 제공은 패널(14)으로부터의 많은 방사 누설을 가져온다. 따라서, TIR 방사는 인간의 눈에 안보이게 하는 것이 중요하다.
더욱더, 가식성 방사와 비교하여 비가식성 방사를 사용할 때, 패널(14) 내부에 방사를 조사하는 증가된 강도를 사용하는 것이 가능하므로, 비가식성 방사의 사용은 증가된 SNR을 허용할 수 있다. 증가된 강도는 누설의 위험을 증가시키지만, 방사는 비가식성이고, 인간의 눈에는 기록되지 않을 것이다.
더더욱, 형광등 및 LED등과 같은 현대의 인공 광은 일반적으로 가식성 스펙트럼에 방출된 빛을 집중시키도록 설계된다. 따라서, 그러한 주변광으로부터의 영향은 NIR/IR 방사에 의한 패널(14)을 조사함으로써, 그리고 대응되는 스펙트럼 패스밴더 필터(26)를 통하여 분산된 TIR 방사를 검출함으로써 매우 감소될 수 있다. 유사하게, 적어도 일부 디스플레이 기술들은 주로 디스플레이 영역(4)으로부터 가식성 광을 방사한다. 따라서, NIR/IR에서의 분산된 TIR 방사를 검출하는 것은 외부 면(16) 위를 맴도는 오브젝트들에 의하여 재-반사되는 디스플레이 영역(4)으로부터의 어떤 광도 효과적으로 억제할 수 있다.
제 3 실시예( THIRD INVENTIVE ASPECT )
반드시 제 1 및/또는 제 2 실시예와 조합될 수 있거나 조합될 수 없는 제 3 실시예는 대부분의 디스플레이 기술들의 픽셀들(6)은 적어도 부분적으로 TIR 방사에 투명한 물질로 제조되거나 제조될 수 있다. 제 3 실시예에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 센서들(6)의 어레이는 전면(16)으로부터 보여지는 대로 픽셀들(2)의 어레이 뒤에 배치된다. 센서들이 공통 기판에 픽셀-정의 구조들과 일체화된 통상의 터치-감지 디스플레이들과 비교할 때, 센서들(6)의 제공이 픽셀들(2)의 밀도에 영향을 미치지 않기 때문에, 픽셀들(2)의 밀도는 더 높다. 픽셀들(2)의 어레이의 간단한 설계, 예를 들어, 각각의 센서(6)가 적어도 부분적으로 각각의 픽셀(2)에 오버랩되는 설계가 획득될 수 있다.
더욱, 도 5a에 도시된 바와 같이, 앞서 기술한 스펙트럼 필터(26)는 픽셀들(2)의 어레이 및 센서들(6)의 어레이 사이에 통합될 수 있으며, 그렇게 함으로써, 이 필터(26)가 디스플레이된 이미지의 퀄리티에 잠재적인 영향을 미치는 것을 제거한다. 더더욱, 각각의 센서(6)에 전용 스펙트럼 필터를 제공하는 것 대신에, 하나의 큰 스펙트럼 필터(26)가 모든 센서들을 커버하는데 사용될 수 있으며, 이는 스펙트럼 필터(26) 및 센서들(6) 사이의 정렬의 필요성을 감소시킨다.
디스플레이 장치에 TIR 방사에 투명한 백라이트가 제공되는 경우, 센서들(6)의 어레이는 도 5b에 도시한 바와 같이 백라이트 뒤에 위치할 수 있다.
위의 모든 실시예에서, 센서들(6)은 광각(wide angle)으로 방사를 검출할 수 있고, 따라서 터치하는 오브젝트(20)보다는 다른 소스들로부터 노이즈 방사를 검출할 수 있다. 터치하는 오브젝트(20)에 의하여 분산되는 것이 아닌 외부 면(16)에 분산이 있는 경우, TIR 방사는 패널(14)에서 빠져 나가 외부 면(16) 근처의 오브젝트들에 의해, TIR 방사가 검출될 수 있는 센서들(6)을 향하여 반사되고 분산되고, 노이즈 신호를 형성한다. 위에 기술한 바와 같이, 외부 면(16)에서의 분산은 외부 면(16)에서의 오염들, 스크래치들 또는 지문 방지 구조들에 의하여 발생할 수 있다. 주변광으로부터의 노이즈 및 TIR 방사로부터의 노이즈를 감소시키거나 외부 면(16) 위에 맴도는 오브젝트들에 의하여 분산된 광을 디스플레이하기 위해서는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 각각의 센서(6)의 앞에 렌즈(31)가 유도될 수도 있다. 렌즈(31), 예를 들어, 마이크로 렌즈 또는 GRIN(gradient index) 렌즈가 (도 6a에서 도트 라인으로 표시된) 센서(6)의 시계(field view)를 감소하도록 배치될 수 있거나/있고, 센서(6)가 외부 면(16, 도 6b)에 포커싱되도록 할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이 시계를 감소시킴으로써, 보다 더 샤프한 신호 패턴이 센서들(6)의 어레이에 의하여 생산될 수 있다. 도 6b는 포커싱의 효과를 나타내고 있으며, 터치하는 왼쪽 오브젝트(20)에 분산된 방사는 맴도는 오른쪽 오브젝트(20)에 분산된 방사와 비교할 때, 보다 더 작은 영역에 투영된다. 따라서, 센서(6)를 터치면(16)에 포커싱함으로써, 터치면(16)을 터치하는 오브젝트에 의하여 분산된 방사는 다른 방사와 관련하여 강화될 수 있다.
도 1a에 돌아와서, 패널은 패널(14)의 에지들(32) 근처 또는 에지들(32)에 배치된 이미터들(22)에 의하여 조사된다. 하나의 구현에서, 이미터들(22)은 각각의 이미터(22)가 패널(14)의 많은 부분을 조사하기 위하여, TIR 방사를 광각 빔들로 방출하도록 구성될 수 있다. 다른 구현에서, 이미터들(22)은 TIR 방사를 협각(narrow angle) 빔들 또는 가능한 같은 방향의 빔들로 방출하도록 구성될 수 있으며, 그렇게 함으로써, 많은 이미터들(22)이 패널(14)을 TIR 방사로 충분히 채우도록 요구될 수 있다.
패널(14)에서 바람직한 TIR 방사의 강도("조도 강도")를 얻기 위하여, 이미터들(22)의 개수는 각각의 이미터(22)의 방사 강도, 각각의 이미터(22)로부터의 빔의 폭 및 패널(14)의 크기에 의하여 결정된다.
이미터들(22)은 패널(14)의 에지들 주위에 동일 거리로 위치하거나, 상호 근접한 이미터들(22)의 거리는 임의로 정해질 수 있다. 임의로 정해진 거리들은 많은 광원이 패널에 동일 파장의 방사를 주입할 때 나타날 수 있는 간섭 현상을 감소시키기 위하여 사용될 수 있다.
도 7은 이미터들(22)이 패널(14)의 근처 또는 코너들에 배치된 다른 이미터 구성을 나타낸다. 대쉬 라인들에 의하여 표시된 대로, 이들 코너 이미터들(22)은 광각 빔들로 방사를 방출하기 위하여 위치하고, 빔들의 주 거리들은 TIR 방사를 가능한 패널(14)의 많은 부분에 확산하기 위하여 패널(14)의 중앙을 향한다. 코너 이미터들(22)은 패널의 측면 에지들을 따른 이미터들로 보충되거나 교체될 수 있으며, 또한, 이 이미터들도 터치 검출에 사용되는 방출된 방사의 양을 최대화하기 위하여 패널의 중앙을 향할 수 있다.
일 실시예에서, 방출된 빔들은 적어도 외부 면(16)에서 반사됨이 없이 패널 내부로 전파하지 못하게 된다. 외부 면(16)에 반사됨에 없이 패널(14)을 통하여 전파하는 빔들의 부분은 이 방사가 터치하는 오브젝트에 의하여 방해될 수 없는 것처럼 터치 검출 신호에 기여하지 않는다.
도 8은 패널(14)의 하나 이상의 주위 에지들(32, 도면에서는 좌측 에지만을 나타냄)을 따라 연장시키기 위하여 V-자형 광 편향기(light deflector, 33)가 이미터들(22)과 패널(14) 사이에 위치한 일 실시예의 측면도를 나타낸다. 광 편향기(33)는 패널(14)의 대향면들(16, 18)에 본질적으로 평행으로 방출되는 광선들을 각진 거울면들(34, 36)에 의하여 다시 보내도록 구성될 수 있다. 특히, 적절하게는 터치면(16)에서의 적어도 하나의 내부 반사를 가지도록 전반사에 의한 전파를 가능하게 하는 각에서, 광선들은 면들(16, 18)의 하나를 향하여 다시 보내진다.
제 4 실시예( FOURTH INVENTIVE ASPECT )
반드시 제 1, 제 2, 및 제 3 실시예들 중 하나 이상과 조합될 수 있거나 조합될 수 없는 제 4 실시예에 따라, 디스플레이 장치는, 전파하는 방사가 패널의 평행 면들(16, 18)에 직교한 주위 에지면(peripheral edge surface, 32)에 대해 적어도 한번 내부적으로 방사되도록, 조사하는 광이 패널(14)의 외부 면(16)과 대향면(18) 사이의 내부 전반사에 의하여 전파하게 구성된다. 일반적으로, 이는 패널(14)로 적어도 하나의 광빔을 주입함으로써 성취되고, 그 결과, 외부 면에 평행인 면에서 빔은 주위 에지면(32)에 비평행 및 비직교하는 각에서 주위 에지면(32)에 충돌된다.
제 4 실시예는 패널(14)에서 조도 강도를 증가시킨다. 증가된 조도 강도는 증가된 SNR로 나타나고, 이는 터치 검출의 강인함을 향상시킨다. 또한, 증가된 조도 강도는 방출된 방사의 강도를 감소시킴으로써, 디스플레이 장치의 감소된 전력 소비로 나타난다.
일 실시예에서, 빔과 주위 에지면(32)의 법선(normal) 사이의 각은 임계각보다 더 크고, 그 결과 빔은 내부 전반사를 받게 된다.
다른 실시예에서, 주위 에지면의 적어도 부분에 거울들 또는 반사 물질이 제공된다. 그러한 실시예에서, 빔과 에지면 사이의 각을 증가시키는 것은 방사의 여분의 누설없이 발산 빔(diverging beam)의 사용을 가능하게 한다.
도 9는 하나의 에지에 이미터들(22)과 광 편향기(33) 및 반대 에지에 반사 물질(38)이 제공되는 패널(14)의 측면도이다. 조도 강도를 더 증가시키기 위하여, 반사 물질(38)은 광 편향기(33)와 에지 사이의 경계면에 제공된다. 대시 라인은 패널(14) 내부의 방출된 방사의 광선 경로를 나타낸다.
도 7의 실시예는 예를 들어, 이미터(22)와 연관되지 않은 에지 부분들에 거울들을 부착하거나 반사 물질을 적층함으로써, 패널의 에지들(32)을 따라 반사면이 비슷하게 제공된다.
도 10은 반사 물질(38)이 제공된 패널(14)의 에지면들(32)에 대한 다른 실시예의 평면도이다. 이미터(미도시)로부터의 방사의 빔(B)은 반사 물질(38)의 개구에 의하여 형성된 주입부(40)를 통하여 패널(14)로 주입된다. 빔(B)은 패널(14)의 에지들(32)에 대한 각에서 주입되어, 패널(14)의 에지들(32)에 대해 주입된 빔(B)의 다중 내부 반사들을 일으킨다. 다중 반사들에 의하여, 주입된 빔(B)는 오로지 한번 패널(14)을 통과하는 것보다 패널(14)의 더 넓은 영역을 커버한다. 이상적으로, 각각의 빔(B)은 하나 이상의 터치하는 오브젝트들, 누설, 또는 대량 흡수에 의하여 분산/약화됨으로써 완전히 감소될 때까지, 패널(14) 내에 머무를 것이다. 이는 에지들 주위에 이미터들의 수를 감소시키는데 사용될 수 있으며, 또는 패널 내부의 조도 강도를 증가시키는데 사용될 수 있다. 또한, 이미터들의 강도를 감소시키는데 사용될 수 있다. 만약, 패널(14) 내부에 조도 강도를 증가시키도록 사용되는 경우, 센서들(6)에 의하여 검출된 신호들의 감소된 전자 증폭을 더 허용할 수 있으며, 주변광에 의하여 포화되는 센서들(6)의 위험을 감소시킬 수 있다. 오랜 동안 패널(14) 내부에 빔(B)가 전파하기 위하여, 패널(14)의 대량 흡수는 최소화되는 것이 바람직하다. 적어도 NIR/IR 방사에서, 이는, PMMA가 파장 영역에서 유리보다 낮은 흡수를 가지기 때문에, PMMA로 만들어진 패널을 사용함으로써 성취될 수 있다.
도 10의 실시예에서, 웨지(wedge)(42)는 빔(B)이 패널(14)로 연결하기 위하여 주입부(40)에 부착될 수 있다. 적절하게는, 웨지(42)의 굴절률은 패널(14)의 귤절률에 매칭된다. 반사 손실을 최소화하기 위하여, 웨지(42)는 빔(B)의 주 방향에 본질적으로 수직인 빔-수신면(beam-receiving surface, 44)을 갖는다.
도 10의 실시예는 많은 주입부들(40)이 제공될 수 있다. 각각의 주입부(40)의 영역은 바람직하게는 연관된 에지(32)의 영역과 비교할 때 작고(전형적으로 <20%, 바람직하게는 <10%, <5% 또는 <2%), 주입부들(40)의 전체 영역은 패널(14)의 전체 에지면과 비교할 때 작고(전형적으로 <20%, 바람직하게는 <10%, <5% 또는 <2%), 그 결과 주입된 빔(들)(B)은 주입부(40)를 통하여 패널(14)을 탈출하는 것보다 패널(14)의 에지들(32)에서 훨씬 잘 반사된다. 높은 강도 및 좁은 스펙트럼 밴드폭의 시준된 방사를 제공하기 위해서는 이미터로서 하나 이상의 레이저들 또는 레이저 다이오드들을 사용하는 것이 장점이 있을 수 있다.
특히, 패널로 주입된 방사가 패널에 의하여 흡수되거나, 이미터들의 진폭 변조의 시간 스케일(scale)보다 더 짧은 시간 스케일에서 패널로부터 누설될 수 있기 때문에, 제 4 실시예의 내부 에지 반사(들)는 제 1 실시예와 관련되어 상술된 주파수 변조를 방해하지 않는다.
데이터 처리( DATA PROCESSING )
상술한 실시예들, 구성들, 배치들, 다른 실시예들 및 변화들 모두에서, 처리 구조(8, 도 1a)는 감지 인스턴스(sensing instance) 동안 센서들(6)의 출력 신호들에 기초하여 패널(14)을 터치하는 오브젝트(20)의 위치를 계산하도록 구성될 수 있다. 센서들(6)의 어레이 내의 모든 센서들이 판독되었을 때, 감지 인스턴스는 형성된다. 시스템의 시간 해상도(temporal resolution)는 감지 인스턴스의 주파수인 업데이트 주파수에 의하여 결정된다. 예를 들어, 핸드라이팅의 기록을 위하여 설계된 시스템에 있어서, 적어도 50-75 Hz의 업데이트 주파수를 가지는 것이 바람직하나, 다른 분야에서는 보다 더 낮거나, 보다 더 높은 시간 해상도를 필요로 할 수 있다.
터치-감지 디스플레이 장치는 감지 인스턴스 동안 패널을 터치하는 하나의 오브젝트뿐만 아니라, 다수의 오브젝트들의 위치를 결정하도록 동작될 수 있다. 조사 방사의 오직 부분만이 각각의 터치하는 오브젝트에 의하여 흡수/분산되고, 반면에 잔존한 조사 방사는 내부 반사에 의하여 패널 내로 전파를 계속한다. 따라서, 두 개의 터치하는 오브젝트들이 각각 빔의 주 방향에 위치하는 경우, 빔의 부분은 양 오브젝트들과 상호 작용할 것이다. 빔 에너지가 충분한 경우에는, 양 오브젝트들로부터의 분산된 방사는 빔으로부터의 방사와 함께 검출될 수 있다. 다중 터치하는 오브젝트들의 검출 능력을 향상시키기 위해서는, 외부 면의 각각의 영역이 적어도 두 빔들에 의하여 조사되도록 패널을 조사하는 것이 장점이 있을 것이다. 제 1 빔이 하나 이상의 터치하는 오브젝트들에 의하여 매우 약화된 경우에는, 제 1 빔의 경로에서 터치하는 다른 오브젝트는 충분한 양의 분산된 방사를 생성하기 위하여 방사의 제 2 빔과 상호 작용할 가능성이 있다.
당업자는 터치 위치들을 결정하는 많은 방법들이 있음을 쉽게 인식할 것이다. 도 11은 처리 구조에서 실행되는 방법의 예에 관한 흐름도이다.
스텝 60에서, 출력 신호들은 디스플레이 장치에서 센서들로부터 획득된다. 이들 출력 신호들은 감지 인스턴스 동안 디스플레이 영역으로부터 수신한 (선택적으로 제한된 스펙트럼 패스밴드 내에서의) 방사의 분포를 나타낸다.
그 후, 스텝 62에서, 출력 신호들은 전처리된다. 예를 들어, 출력 신호들은 표준 필터링 기술들, 예를 들어, 로우-패스 필터링, 메디안 필터들, 푸리어-플레인 필터 등을 사용한 노이즈 감소를 위하여 처리될 수 있다. 더욱, 이 스텝은 제 1 실시예와 관련하여 앞에 기술한 바와 같이, 만약 필터링이 각각의 센서에 연관된 처리 하드웨어에 의하여 수행되지 않으면, 전자 필터링을 사용하여 주변광을 제거/억제하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 이해될 수 있는 바와 같이, 스텝 62는 예를 들어 주변광이 스펙트럼 필터에 의하여 제거/억제되는 경우 생략될 수 있다.
스텝 64에서, 배경 데이터는 전처리된 출력 신호들에서 감산된다. 배경 데이터는 적절하게는 이차원, 즉, 각각의 센서에 특정되고, 시간-불변, 예를 들어, 이전의 위상 교정(calibration phase)에서 샘플링될 수 있다. 또한, 터치면에서의 잔존하는 지문들 및 다른 오염물의 영향을 감소시키기 위하여, 배경 데이터는 간헐적으로 위상 교정을 반복함으로써 연속적으로 업데이트될 수 있다. 도 12는 도 1a의 디스플레이 장치에 오버레이된 전처리되고 배경-교정된 이미지 데이터를 나타낸다. 도 12에서, 두 개의 터치하는 오브젝트들은 센서들(6)의 두 개의 그룹들(46, 48)에서의 신호들에 의하여 나타내어 진다.
스텝 66에서, 출력 신호들로부터 획득한 이미지 데이터에 기초하여 터치 위치들은 결정된다. 제 1 서브-스텝에서, 터치하는 동일 오브젝트를 검출하는 센서들을 클러스터링(cluster)하기 위하여, 클러스터링 알고리즘(방울(blob) 검출)이 이미지 데이터에 적용된다. 제 1 서브-스텝은 미분 표현들에 기초한 미분 방법들 및 이미지 데이터에서 극대값에 기초한 방법들과 같은 알려진 방울 검출 알고리즘에 기초할 수 있다. 널리 사용되는 하나의 알고리즘은 Laplacian of Gaussian(LoG)이다. 제 1 서브-스텝은 터치하는 오브젝트들에 의하여 생긴 전위 영역들의 집합을 낳는다. 제 2 서브-스텝에서, [수학식 4]와 같이, 터치 위치는 센서들의 검출된 신호들의 세기(strength)를 사용하여 각각의 전위 영역에서 센서들의 "무게 중심(centre of mass)"으로서 계산된다.
Figure pct00004
Ib는 주어진 센서에 대한 분산 신호의 세기이고,
Figure pct00005
는 주어진 센서의 위치이다. 합계들은 특정 영역/방울에 클러스터링된 모든 센서들에 대하여 계산된다. 결과
Figure pct00006
는 따라서 터치 위치이다.
다른 형태에 있어서, 이미지 데이터는 터치하는 오브젝트 각각의 위치보다 다른 터치 데이터의 결정을 위하여 처리된다. 예를 들어, 당업자에게 잘 알려진 방법들은 접촉 영역, 형상, 분산된 광의 세기 등의 각각의 터치하는 오브젝트 각각의 측정값을 생성하기 위하여 스텝 66에서의 이미지 데이터에 동작될 수 있다.
스텝 68에서, 결정된 터치 데이터는 출력되고, 다음의 감지 인스턴스의 처리를 위하여, 과정은 스텝 60으로 되돌아간다.
본 발명은 약간의 실시예들과 관련하여 위에서 주로 기술하였다. 그러나, 당업자에 의하여 쉽게 평가될 수 있고, 위에 기술된 실시예들보다 다른 실시예도 본 발명의 범위 내에서 동일하게 가능하다. 본 발명의 다른 특징들은 위에서 기술한 것보다 다른 조합들로 조합될 수 있다. 본 발명의 범위는 오직 특허청구범위에 의하여 정의되고 제한된다.
예를 들어, 센서들은 특정 파장 영역에서, 적절하게는 패널에서 방사 조사의 파장들에 대응되도록 광을 검출하는데 최적화될 수 있다.
더욱, 터치-감지 시스템의 공간 해상도는 센서들의 밀도, 즉, 디스플레이 영역의 단위 영역 당 센서들의 개수에 의하여 제한된다. 따라서, 충분한 수의 센서들이 사용되고, 패널에 입사되는 충분한 양의 방사가 제공된다면, 원하는 해상도를 이룰수 있다. 나아가, 공간 해상도는 많은 센서들을 비활성화함으로써 터치-감지 디스플레이 장치의 동작 동안 변화할 수 있고, 디스플레이 영역의 다른 부분들에서 다른 공간 해상도가 성취될 수 있다.
전면(14)은 LCD, 플라즈마 디스플레이 또는 OLED 디스플레이와 같은 디스플레이 장치의 전면 끝단에 부착된 분리된 구성물일 필요는 없다. 대신에, 전면 패널은 보호 유리판 또는 조사 방사에 본질적으로 투과할 수 있는 전면층과 같은 디스플레이 장치의 일체화로된 부분에 의하여 형성될 수 있으며, 전면 패널은 방사 조사 방사가 내부 반사에 의하여 전파할 수 있게 한다. 심지어 조사 방사는 전체 디스플레이 장치를 통하여 전파할 수 있다는 것을 상상할 수도 있다. 그러한 실시예에서, 제 3 실시예에 따라서, 디스플레이 장치의 뒤에 센서들의 어레이를 배치하는 것이 바람직하다. 터치하는 오브젝트에 의하여 분산되지 않았던 TIR 방사 전파의 검출을 피하기 위하여, 센서들은 디스플레이 장치의 뒤에 에어 갭을 가지도록 배치될 수 있다. 그러한 에어 갭은 디스플레이 장치에서의 광 전파가 센서들에 도달하지 못하도록 하는 TIR 면을 형성할 수 있게 하는 반면에 터치하는 오브젝트에 의하여 분산된 광이 센서들에 도달하도록 한다. 다른 형태에 있어서, 그러한 TIR 면은 센서들의 앞에 고체 물질들/층들의 적절한 조합에 의하여 형성될 수 있다.
앞서 기술한 모든 실시예들에 있어서, 광은 패널 에지(32)를 통하여 주입되는 대신에 (또는 보충으로서) 터치면(16) 및/또는 대향면(18)을 통하여 패널에 주입될 수 있다. 예를 들어, 웨지(예를 들어, 도 10에서의 웨지(42)와 유사)는 패널(14)로 광 빔이 결합되기 위하여 면(16, 18)과 접촉하도록 배치될 수 있다.

Claims (33)

  1. 터치-감지 일체형 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 영역(4)을 정의하는 영상 소자들(picture elements)(2)의 어레이(array);
    상기 디스플레이 영역(4) 내에 집적된 광-감지 소자들(light-sensing elements)(6)의 어레이;
    터치면(16)을 정의하기 위해, 상기 디스플레이 영역(4) 앞에 위치된 광 가이드(light guide)(14);
    상기 터치면(16)을 접촉하는 오브젝트(20)로 인해 조사광의 부분이 디스플레이 영역(4)을 향하여 분산되도록, 상기 광 가이드(14) 내부에 상기 조사광(illuminating light)을 제공하는 광원 구조물(22); 및
    상기 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에 기초하여 주변광(ambient light)을 제외한 상기 디스플레이 영역(4)에 영향을 미치는 광(light)을 나타내는 이미지 데이터를 획득하고, 상기 이미지 데이터에 기초하여 상기 터치면(16) 상의 오브젝트(20)의 위치를 결정하도록 구성된 처리 소자(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변광을 억제하는 필터 수단(filter means)(26; 28)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)은 소정의 변조 주파수에서 조사광을 변조하도록 구성되고,
    상기 필터 수단(28)은 상기 변조 주파수에서 잠금 검출(lock-in detection)을 위한 회로(28')를 포함하고,
    상기 회로(28')는 상기 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호에서 동작하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)은 소정의 변조 주파수에서 조사광을 변조하도록 구성되고,
    상기 필터 수단은, 상기 변조 주파수 주위의 패스밴드 외부의 주파수들을 제거하기 위하여 상기 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에서 동작하는 적어도 하나의 밴드패스 필터(28')를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 밴드패스 필터(28')는 아날로그 필터 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 광-감지 소자들(6)의 어레이 및 상기 적어도 하나의 밴드패스 필터(28')는 공통 기판(24)에 집적되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변조 주파수는 적어도 약 0.5 kHz인 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)은 제한된 파장 영역에 조사광을 제공하도록 구성되고,
    상기 필터 수단은 상기 조사광과 관련하여 상기 주변광을 억제하기 위하여 상기 광-감지 소자들(6)의 앞에 배치된 적어도 하나의 스펙트럼 패스밴드 필터(spectral passband filter)(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사광은 인간의 눈에 보이지 않는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조사광은 700 나노미터(nm) 이상의 파장 영역에 있는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광-감지 소자들(6)의 적어도 하나의 서브셋(subset)에는 상기 광-감지 소자(6)의 시계(field of view)를 정의하는 각각의 렌즈 장치(31)가 구비되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 렌즈 장치(31)는 상기 광-감지 소자(6)에 상기 터치면(16)의 영역을 포커싱하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드(14)는 상기 터치면(16), 평행 대향면(parallel opposite surface)(18), 및 상기 터치면(16)에 직각이고 상기 터치면(16)과 상기 대향면(18)을 연결시키는 주위 에지면(peripheral edge surface)(32)을 정의하는 고체 물질로 이루어지고,
    상기 광원 구조물(22)과 상기 광 가이드(14)의 조합은 상기 터치면(16)과 상기 대향면(18) 사이의 내부 전반사에 의해 상기 조사광이 전파되도록 배치됨으로써, 상기 전파되는 광은 상기 주위 에지면(32)에 대하여 적어도 한번 내부적으로 반사되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)은, 상기 터치면(16)에 평행한 면에서 상기 빔이 상기 주위 에지면(32)의 법선에 대하여 α(0<α<90°) 각도로 상기 주위 에지면(32)에 충돌하기 위하여, 상기 광 가이드(14)에 적어도 하나의 광빔을 주입하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 각은 상기 주위 에지면(32)에 대하여 빔의 다중 반사들이 일어나도록 선택되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주위 에지면(32)에는 반사 물질(36)이 적어도 부분적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)은 상기 반사 물질(38)에서 개구(opening)를 포함하는 주입부(40)를 통하여 빔을 주입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 개구에 배치된 광 통과 인덱스-매칭된 웨지(light transmissive index-matched wedge)(42)를 더 포함함으로써, 상기 웨지(42)의 빔-수신면(beam-receiving surface)(44)은 상기 빔의 주 방향에 직교하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    주입부(40)의 세트를 포함하고, 상기 주입부 각각은 상기 반사 물질(38)에서 개구를 포함하고,
    상기 개구의 총 면적은 상기 주위 에지면(32)의 총 면적의 10% 미만, 바람직하게는 2% 미만인 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)과 상기 광 가이드(14)에 개재된 각도-제어 소자(33)를 더 포함하고,
    상기 각도-제어 소자(33)는 상기 조사광이 상기 터치면(16)에 반사됨 없이, 상기 광 가이드(14)를 통하여 전파되지 못하도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 각도-제어 소자(33)는 상기 광원 구조물(22)에 의하여 방출된 광의 적어도 부분을 수신하고, 상기 터치면(16)에서 반사를 위하여 수신한 광을 되돌려 보내도록 구성된 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광-감지 소자들(6)의 어레이는, 상기 터치면(16)을 보는 경우(as seen from the touch surface), 상기 영상 소자들(2)의 어레이 뒤에 위치하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 각각의 광-감지 소자(6)는 각각의 영상 소자(2)에 적어도 부분적으로 오버랩되어 배치되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 소자(8)는 상기 이미지 데이터에서 고-강도(high-intensity) 영역을 식별함으로써, 상기 오브젝트(20)의 위치를 결정하기 위해 구성된 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치.
  25. 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법에 있어서,
    이때 상기 장치는 디스플레이 영역(4)을 정의하는 픽셀 소자들(2)의 어레이; 상기 디스플레이 영역(4) 내에 광을 감지하기 위하여 집적된 광-감지 소자들(6)의 어레이; 터치면(16)을 정의하기 위하여, 상기 디스플레이 영역(4)의 앞에 위치된 광 가이드(14); 및 광원 구조물(22)을 포함하고, 상기 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법은:
    상기 터치면(16)을 접촉하는 오브젝트(20)로 인해 상기 조사광의 부분이 상기 디스플레이 영역(4)을 향하여 분산되도록, 상기 광 가이드(14) 내부에 조사광을 제공하는 적어도 하나의 광원 구조물(22)을 제어하는 단계;
    상기 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에 기초하여, 주변광을 제외한 상기 디스플레이 영역(4)에 영향을 미치는 광을 나타내는 이미지 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 이미지 데이터에 기초하여, 상기 터치면(16) 상의 오브젝트(20)의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    소정의 변조 주파수에서 조사광을 변조하기 위해 상기 광원 구조물(22)을 제어하고, 상기 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에 대하여 상기 변조 주파수에서 잠금 검출(lock-in detection)을 위한 회로(28')를 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    소정의 변조 주파수에서 조사광을 변조하기 위해, 상기 광원 구조물(22)을 제어하고, 상기 변조 주파수 주위의 패스밴드 외부의 주파수들을 제거하기 위하여 상기 광-감지 소자들(6)로부터의 출력 신호들에서 동작하는 적어도 하나의 밴드패스 필터(28')로부터 이미지 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제한된 파장 영역에 조사광을 제공하는 광원 구조물(22)을 동작시키는 단계를 더 포함하고,
    적어도 하나의 파장 필터(wavelength filter)(26)는 상기 조사광과 관련하여 상기 주변광을 억제하기 위하여 상기 광-감지 소자들(6)의 앞에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 조사광은 700 나노미터(nm) 이상의 파장 영역에 있는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  30. 제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 가이드(14)는 상기 터치면(16), 평행 대향면(18), 및 상기 터치면(16)에 직각이고 상기 터치면(16)과 상기 대향면(18)을 연결시키는 주위 에지면(32)을 정의하는 고체 물질로 이루어지고,
    상기 방법은 상기 터치면(16)과 상기 대향면(18) 사이의 내부 전반사에 의해 상기 조사광이 전파되도록 상기 광원 구조물(22)을 동작시키는 단계를 더 포함함으로써, 상기 전파되는 광은 상기 주위 에지면(32)에 대하여 적어도 한번 내부적으로 반사되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 광원 구조물(22)은 상기 주위 에지면(32)에 대하여 빔의 다중 반사들이 일어나도록 동작되는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  32. 제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치를 결정하는 단계는 상기 이미지 데이터에서 고-강도(high-intensity) 영역을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치-감지 일체형 디스플레이 장치를 작동하는 방법.
  33. 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체에 있어서,
    상기 컴퓨터-판독가능한 매체가 프로세서에 의하여 수행되는 경우, 상기 프로세서가 제 25 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체.
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