KR20120120697A - 멀티터치 및 근접한 오브젝트 센싱 장치, 그리고, 디스플레이 장치 - Google Patents

멀티터치 및 근접한 오브젝트 센싱 장치, 그리고, 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

멀티터치 및 근접한 오브젝트를 센싱하는 장치, 및 디스플레이 장치가 개시된다. 센싱 장치는, 광원에서 방사되는 광의 전반사 각도에 따라 광을 상부로 방출 및 내부에 보존할 수 있다. 그리고, 센싱 장치는 상부로 방출된 광 및 내부에 보존된 광을 이용하여 터치 오브젝트 및 근접 오브젝트 중 적어도 하나를 조영할 수 있다.

Description

멀티터치 및 근접한 오브젝트 센싱 장치, 그리고, 디스플레이 장치 {APPARATUS FOR SENSING MULTI TOUCH AND PROXIMATED OBJECT AND DISPLAY APPARATUS}
터치 오브젝트에 의한 터치 영상 또는 근접 오브젝트에 의한 근접 영상을 센싱하는 장치, 그리고, 센싱된 터치 영상 또는 근접 영상을 입력신호로 하여 반응하는 정보영상을 디스플레이 하는 장치에 관한 것이다.
디스플레이 기술이 발전하면서 디스플레이를 터치하는 오브젝트의 위치를 식별하는 기술의 관심이 증가하고 있다. 일반적으로, 디스플레이의 표면을 터치하는 오브젝트 또는 디스플레이의 표면에 근접한 오브젝트를 센싱하는 기술로는, 투사 정전 용량 방식, 전기 영동 센싱 방식, 및 광 센싱 방식 등이 존재한다. 여기서, 터치 오브젝트 또는 근접 오브젝트는 사용자의 손, 스틱, 펜 등을 포함할 수 있다.
먼저, 투사(Projective) 정전 용량 방식은 사용자의 손과 같이, 디스플레이를 터치하는 오브젝트를 센싱하기 위한 기술이다. 이러한, 투사 정전 용량 방식은 디스플레이 상부로부터 약 5mm 이내에 위치하는 오브젝트만을 센싱할 수 있다는 점에서, 거리적 한계가 존재한다.
그리고, 전기 영동 센싱 방식은, PC(Personal Computer) 등의 입력 장치인 타블렛(tablet.)에서 응용되는 기술이다. 이러한, 전기 영동 센싱 방식은 펜 또는 스틱 형태의 자기 영동체 만을 센싱할 수 있을 뿐, 사용자의 손을 센싱하는 데 어려움이 존재한다.
광 센싱 방식은, 광 센서를 이용하여 손을 센싱하는 기술이다. 이러한, 광 센싱 방식은 터치 오브젝트를 센싱하는 데는 용이하나, 근접 오브젝트를 센싱하는 데 어려움이 존재한다.
따라서, 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트를 모두 센싱할 수 있는 기술이 필요하다.
본 센싱 장치는, 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트 중 적어도 하나를 조영하는 광을 방사하는 적어도 하나의 광원, 및 상기 광원으로부터 입사되는 광의 전반사 각도에 기초하여 상기 광을 상부로 방출 및 상기 광을 내부에 보존하는 광 가이드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드는, 상기 광이 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트를 조영하도록 특정 각도의 절단면을 가지는 하나의 엣지로 구성될 수 있다. 이때, 상기 광원은, 상기 절단면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드는, 서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들로 구성될 수 있다. 이때, 상기 광원은, 상기 복수의 엣지들 각각의 절단면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광원은, 상기 광 가이드의 상부의 근접 공간 중 분할된 각 공간에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하는 광을 방사할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드의 하부에 위치하며, 상기 터치 오브젝트에 의해 반사된 광 및 상기 근접 오브젝트에 의해 반사된 광 중 적어도 하나를 센싱하는 센서 패널을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 패널은, 상기 광 가이드로부터 입사되는 광을 집광하는 렌즈 어레이, 및 복수의 센서들이 어레이(array) 형태로 위치하며, 상기 렌즈 어레이의 하부에 위치하는 센서 어레이를 포함할 수 있다.
또한, 상기 렌즈 어레이는, 상기 광 가이드로부터 입사되는 광의 입사 각도에 기초하여 입사된 광을 상기 센서 어레이로 투사하거나, 또는 상기 센서 어레이로 투사하는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드는, 상기 광의 전반사 각도와 전반사 임계 각도를 이용하여 상기 광을 광 가이드의 상부로 방출할 수 있다. 그러면, 상기 광 가이드의 상부로 방출된 광은, 상기 광 가이드의 상부의 근접 공간을 조영할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드는, 상기 광의 전반사 각도와 전반사 임계 각도를 이용하여 상기 광을 광 가이드의 내부로 전반사하여 보존할 수 있다. 그러면, 상기 광 가이드의 내부에 보존된 광은, 상기 광 가이드의 상부를 터치한 오브젝트를 조영할 수 있다,
또한, 상기 광원은, 상기 광원의 중심에 출력이 집중되는 지향성 가시 광원 및 지향성 비가시 광원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 디스플레이 장치는, 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트 중 적어도 하나를 조영하는 비가시광을 방사하는 비가시 광원, 상기 비가시광의 전반사 각도에 기초하여 상기 비가시광을 상부로 방출하거나, 또는 상기 비가시광을 내부에 보존하는 광 가이드, 및 상기 광 가이드의 하부에 위치하며, 정보 영상을 표시하는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드는, 상기 비가시광이 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트를 조영하도록 특정 각도의 절단면을 가지는 하나의 엣지로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 비가시 광원은, 상기 절단면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 광 가이드는, 서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 비가시 광원은, 상기 복수의 엣지들 각각의 절단면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 비가시 광원은, 상기 광 가이드의 상부의 근접 공간 중 분할된 각 공간에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하는 광을 방사할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 상기 터치 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 및 상기 근접 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 중 적어도 하나를 센싱하는 센서 패널을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 패널은, 상기 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 상기 광 가이드로부터 입사되는 비가시광을 집광하는 렌즈 어레이, 및 상기 렌즈 어레이의 하부에 위치하며, 복수의 센서들이 어레이(array) 형태로 위치하는 센서 어레이를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 패널은, 상기 광 가이드의 하부에 위치하며, 상기 정보 영상을 디스플레이하는 LCD 패널, 및 상기 LCD 패널의 하부에 위치하며, 상기 LCD 패널에 균일한 평면 백색광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 패널은, 상기 근접 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 및 상기 터치 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 중 적어도 하나를 통과시키는 비가시광 통과 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 패널은, 적어도 하나의OLED(Organic Light Emitting Diodes) 발광 소자를 포함하며, 비가시광이 투과하는 OLED 패널, 및 상기 OLED 패널에 위치하며, 상기 비가시광을 투과시키는 개구부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 상기 개구부를 통해 입사되는 비가시광을 센싱하는 센서 패널을 더 포함할 수 있다.
광원을 특정 각도로 절단된 광 가이드의 엣지(edge)에 위치함에 따라, 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트를 모두 센싱할 수 있다.
또한, 광 가이드로 입사된 광의 전반사 각도에 기초하여 광 가이드의 상부로 방출되는 광과 광 가이드 내부로 전반사되는 광을 조절할 수 있다.
또한, 서로 다른 각도로 절단된 엣지에 위치하는 각 광원을 이용하여 근접 공간 중 복수 개로 분할된 각 공간에 위치하는 근접 오브젝트를 센싱할 수 있다.
도 1은 터치 및 근접 오브젝트 센싱 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 광원에서 방사된 광을 광 가이드 상부로 방출 및 광 가이드 내부에 보존하는 구성을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3은 터치 및 근접 오브젝트를 센싱함에 따라 발생한 영상을 디스플레이하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 OLED를 이용한 디스플레이 패널 및 센서 패널을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 터치 및 근접 오브젝트 센싱 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면, 센싱 장치(100)는 광원(103), 광 가이드(104), 및 센서 패널(105)을 포함할 수 있다.
먼저, 광원(103)은 근접 오브젝트(102) 및 터치 오브젝트(101) 중 적어도 하나를 조영하는 광을 방사할 수 있다. 이때, 광원(103)은, 광원의 중심에 출력이 집중되는 지향성 가시 광원 및 지향성 비가시 광원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지향성이 좋은 LED 등이 광원(103)으로 이용될 수 있다.
여기서, 터치 오브젝트(101)는, 광 가이드의 상부를 터치한 오브젝트이고, 근접 오브젝트(102)는, 광 가이드의 상부에 근접한 공간에 위치하는 오브젝트이다. 다시 말해, 근접 오브젝트(102)는 광 가이드의 상부를 직접적으로 터치하지 않고, 광 가이드의 상부와 가까운 근접 공간에 위치하는 오브젝트를 의미한다. 여기서, 오브젝트는 사용자의 손, 펜, 스틱 등을 포함할 수 있다.
광 가이드(104)는 광원(103)으로부터 입사되는 광이 터치 오브젝트(101) 및 근접 오브젝트(102)를 조영하도록 상기 입사되는 광을 가이드할 수 있다.
상세하게는, 광 가이드(104)는 광원(103)으로부터 광 가이드(104) 내부로 입사되는 광의 전반사 각도와 기설정된 전반사 임계 각도에 기초하여 입사된 광을 상부로 방출 및 내부에 보존할 수 있다. 여기서, 광 가이드(104)는 프론트 광 가이드(Front Light Unit)일 수 있다. 여기서, 광의 전반사 각도는, 광 가이드(104)로 입사되는 광이 광 가이드(104)의 내부 면과 닿아 이루는 각도이다. 그리고, 전반사 임계 각도는 광 가이드(104)의 굴절율에 의해 미리 정해진 각도이다.
일례로, 광원(103)에서 방사된 광은 광 가이드(104)의 내부로 전부 입사될 수 있다. 그러면, 광 가이드(104)로 입사된 광은 광 가이드(104)의 내부에서 진행하면서 광 가이드(104)의 내부 면에 닿을 수 있다. 이때, 광 가이드(104)는 광 가이드(104)의 내부 면에 닿는 광 중, 광 가이드(104) 내부 면의 법선 방향과 이루는 각도가 전반사 임계 각도보다 작은 광을 광 가이드(104)의 상부로 방출할 수 있다. 그리고, 광 가이드(104)는 입사된 광 중 광 가이드(104)의 내부 면의 법선 방향과 이루는 각도가 전반사 임계 각 각도보다 큰 광을 전반사(TIR: Total Internal Reflection)할 수 있다. 그러면, 전반사 임계 각도보다 큰 광은 광 가이드 내부에 보존될 수 있다.
그리고, 광 가이드(103)는 유리(Glass), PMMA(Polymethylmethacrylate), 폴리 카보네이트(Poly Carbonate) 등과 같은 투명 재질로 구성될 수 있다. 이에 따라, 광 가이드로 입사된 광은 광 가이드의 내부에서 손실이 감소하거나, 또는 손실이 발생하지 않을 수 있다.
이때, 광 가이드(104)는 광원(103)으로부터 입사된 광이 근접 오브젝트(102) 및 터치 오브젝트(101)를 조영하도록 특정 각도의 절단면을 가지는 하나의 엣지(edgd)로 구성될 수 있다. 그러면, 광원(103)은 특정 각도의 절단면을 갖는 엣지, 또는 상기 엣지에 인접하게 위치하여, 광 가이드(104)로 광을 방사할 수 있다.
또한, 광 가이드(104)는, 서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들(106, 107)로 구성될 수 있다. 그러면, 광원은, 복수의 엣지들 각각에 위치할 수 있다. 이에 따라, 광원은 광 가이드의 상부의 근접 공간 중 분할된 각 공간에 위치하는 근접 오브젝트를 조영할 수 있다.
예를 들어, 광 가이드(104)가 4개의 엣지로 구성되고, 근접 공간(108)이 광 가이드의 상부와 거리가 Acm, Bcm, Ccm, Dcm 단위로 분할된 경우, 광 가이드의 엣지 1에 위치하는 광원 1은 Acm에 해당하는 근접 공간 1에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하도록 광 1을 방사할 수 있다. 그리고, 광 가이드의 엣지 2에 위치하는 광원 2는 Bcm에 해당하는 근접 공간 2에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하도록 광 2를 방사할 수 있다. 마찬가지로, 엣지 3에 위치하는 광원 3 및 엣지 4에 위치하는 광원 4 각각은 Ccm에 해당하는 근접 공간 1에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하도록 광 3을 방사하고, Dcm에 해당하는 근접 공간 4에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하도록 광 4를 방사할 수 있다.
센서 패널(105)은 광 가이드(104)의 하부에 위치하며, 터치 오브젝트(101)에 의해 반사된 광 및 근접 오브젝트(102)에 의해 반사된 광 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다. 이때, 센서 패널(105)은 렌즈 어레이(109) 및 센서 어레이(110)를 포함할 수 있다.
렌즈 어레이(109)는 광 가이드(104)의 하부에 위치하여, 광 가이드(104)로부터 입사된 광을 렌즈면에 집광할 수 있다. 그리고, 렌즈 어레이(109)는 센서 어레이(110)로 입사되는 광을 제한할 수 있다. 다시 말해, 렌즈 어레이(109)는 광 가이드(104)로부터 입사된 광을 선택적으로 센서 어레이(110)로 투사시킬 수 있다.
일례로, 렌즈 어레이(109)는 터치 오브젝트(101)에 의해 광 가이드(104) 내부에서 전반사 방해된 광을 센서 어레이(110)로 투사할 수 있다.
다른 예로, 근접 오브젝트(102)에 의해 반사된 광이 렌즈 어레이(109)로 입사되는 경우, 렌즈 어레이(109)는 근접 오브젝트(102)에 의해 반사된 광의 입사 각도에 기초하여 입사된 광을 센서 어레이(110)로 투사하거나, 또는 투사를 차단할 수 있다. 예를 들어, 입사 각도가 기설정된 기준 각도 이상으로 큰 경우, 렌즈 어레이(109)는 입사된 광을 센서 어레이(110)로 투사되지 않도록 차단할 수 있다. 그리고, 입사 각도가 기준 각도 미만으로 작은 경우, 렌즈 어레이(109)는 입사된 광을 센서 어레이(110)로 투사할 수 있다. 이처럼, 렌즈 어레이(109)는 수직 입사와 같이, 입사 각도가 작은 광을 센서 어레이(110)로 투사할 수 있다. 이에 따라, 센서 어레이(110)는 근접 오브젝트(102)를 보다 정확하게 센싱할 수 있다. 이하에서는 센서 어레이(110)에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
센서 어레이(110)는 복수의 센서들이 어레이(array) 형태로 위치하며, 렌즈 어레이(109)의 하부에 위치할 수 있다. 센서 어레이(110)는 렌즈 어레이(109)로부터 투사된 광을 센싱할 수 있다. 다시 말해, 센서 어레이(110)는 터치 오브젝트(101)에 의해 반사된 광, 및 근접 오브젝트(110)에 의해 반사된 광을 센싱할 수 있다.
일례로, 광원(103)으로부터 입사된 광이 광 가이드(104) 내부에 보존되고, 터치 오브젝트(101)가 광 가이드(104)의 상부에 위치하는 경우, 터치 오브젝트(101)에 의해 광 가이드(104) 내부에서 발생하는 전반사는 방해(FTIR: Frustrated Total internal reflection)될 수 있다. 그러면, 렌즈 어레이(109)는 전반사 방해된 광을 센서 어레이(110)로 투사할 수 있다. 그리고, 센서 어레이(110)는 전반사 방해된 광을 센싱함에 따라, 터치 오브젝트(101)가 터치한 위치를 센싱할 수 있다.
다른 예로, 광원(103)으로부터 입사된 광이 광 가이드(104) 상부로 방출되고, 근접 오브젝트(102)가 광 가이드(104) 상부의 근접 공간(108)에 위치하는 경우, 센서 패널(105)은 근접 오브젝트(102)에 의해 반사된 광을 센싱함에 따라 타겟 위치를 센싱할 수 있다. 여기서, 타겟 위치는, 광 가이드 상부를 직접 터치하지 않은 상태에서, 근접 오브젝트가 선택하고자 하는 위치를 의미한다.
다시 말해, 광 가이드(104) 상부로 방출된 광은 근접 공간(108)을 비출 수 있다. 이에 따라, 근접 공간 내에 근접 오브젝트(102)가 위치하는 경우, 상부로 방출된 광은 근접 오브젝트(102)에 의해 반사될 수 있다. 그러면, 렌즈 어레이(109)는 수직 입사와 같이, 입사 각이 작은 광을 센서 어레이(110)로 투사할 수 있다. 그리고, 센서 어레이(110)는 근접 오브젝트(102)에 의해 반사된 광을 센싱함에 따라, 공간 상의 타겟 위치를 센싱할 수 있다. 이때, 근접 공간(108)이 4개의 공간으로 분할된 경우, 센서 어레이(110)는 근접 오브젝트(102)에 의해 반사된 광을 센싱함에 따라, 4개의 공간 중 어느 하나의 공간에 해당하는 타겟 위치를 센싱할 수 있다
도 2는 도 1의 광원에서 방사된 광을 광 가이드 상부로 방출 및 광 가이드 내부에 보존하는 구성을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 2에 따르면, 광 가이드(200)는 광원으로부터 입사된 광이 전반사 각도와 전반사 임계 각도를 이용하여 입사된 광을 광 가이드 상부로 방출할 수 있다. 여기서, 전반사 임계 각도(
Figure pat00001
)는 스넬(snell)의 법칙에 따라 미리 계산된 광 가이드와 에어(air) 면에서의 출사 각도로서, 광 가이드(200)의 굴절율에 의해 미리 정해질 수 있다.
예를 들어, 광원으로부터 입사된 광(203)과 광 가이드(200) 내부 면의 법선 방향과 이루는 각도가 전반사 임계 각도(201)보다 작은 경우, 광 가이드(200)는 광원으로부터 입사된 광을 광 가이드의 상부로 방출할 수 있다. 그러면, 방출된 광은 도 1의 근접 공간(108)을 비출 수 있다. 이때, 근접 공간에 근접 오브젝트가 위치하는 경우, 센서 패널은 근접 오브젝트에 의해 반사된 광을 센싱할 수 있다.
또한, 광 가이드(200)는 입사된 광이 전반사 각도와 기설정된 전반사 임계 각도를 이용하여 입사된 광을 광 가이드 내부에 보존할 수 있다.
예를 들어, 광원으로부터 입사된 광(202)과 광 가이드(200) 내부면의 법선 방향과 이루는 각도가 전반사 임계 각도(201)보다 큰 경우, 광 가이드(200)는 광원으로부터 입사된 광을 광 가이드 내부로 전반사할 수 있다. 이때, 터치 오브젝트가 광 가이드(200)의 상부를 터치한 경우, 광 가이드 내부에서 광의 전반사가 방해 받을 수 있다. 다시 말해, 광 가이드 내부에서 전반사된 광이 터치 오브젝트에 의해 반사될 수 있다. 그러면, 센서 패널은 터치 오브젝트에 의해 반사된 광을 센싱할 수 있다.
도 2에서 설명한 바와 같이, 광 가이드(200)는 광원에서 방사된 광의 전반사 각도에 따라 광을 상부로 방출 및 내부에 보존할 수 있다. 이처럼, 광의 전반사 각도를 조정하기 위해 광 가이드(200)의 엣지(edge)는 특정 각도로 절단(cutting)될 수 있다. 그리고, 광원은 특정 각도로 절단된 면에 위치할 수 있다. 이때, 특정 방사각을 갖는 하나 이상의 점 광원은 광 가이드(200)를 구성하는 사면의 엣지(edge)에 선 광원 형태로 위치할 수 있다.
도 3은 터치 및 근접 오브젝트를 센싱함에 따라 발생한 영상을 디스플레이하는 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3의 디스플레이 장치는, 도 1의 센싱 장치에서 디스플레이 패널을 더 포함하는 구조이다. 이에 따라, 디스플레이 장치를 설명함에 있어서, 도 1의 센싱 장치와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 따르면, 디스플레이 장치(300)는 비가시 광원(303), 광 가이드(304), 및 센서 패널(306)을 포함할 수 있다.
먼저, 비가시 광원(303)은 근접 오브젝트(302) 및 터치 오브젝트(301) 중 적어도 하나를 조영하는 광을 방사할 수 있다. 이때, 비가시 광원(103)은, 광원의 중심에 출력이 집중되는 지향성 가시 광원 및 지향성이 비가시 광원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비가시 광원(103)은 지향성이 좋은 LED 등을 포함할 수 있다.
비가시 광원(303)은 광 가이드(304)를 구성하는 엣지들 중 특정 각도의 절단면을 가지는 하나의 엣지에 위치할 수 있다. 또한, 비가시 광원(303)은 서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들에 각각 위치할 수 있다. 이에 따라, 비가시 광원(303)은 특정한 방사각을 갖는 비가시광을 광 가이드(304)로 방사할 수 있다.
그러면, 광 가이드(304)는 비가시 광원(303)으로부터 입사된 비가시광의 전반사 각도와 기설정된 전반사 임계 각도에 기초하여 비가시 광을 상부로 방출 및 내부에 보존할 수 있다. 여기서, 광 가이드(304)는 프론트 광 가이드(Front Light Unit)일 수 있다. 여기서, 광의 전반사 각도는, 광 가이드(304)로 입사되는 광이 광 가이드(304)의 내부 면과 닿아 이루는 각도이다. 그리고, 전반사 임계 각도는 광 가이드(304)의 굴절율에 의해 미리 정해진 각도이다.
일례로, 비가시광이 광 가이드(304)의 내부 면의 법선 방향과 이루는 각도가 전반사 임계 각도보다 작은 경우, 광 가이드(304)는 비가시 광원(303)으로부터 입사된 비가시광을 상부로 방출할 수 있다. 그러면, 상부로 방출된 비가시광은, 광 가이드(304)의 상부의 근접 공간을 비출 수 있다. 이처럼, 비가시광이 근접 공간을 비춤에 따라, 비가시광은 근접 오브젝트(302)에 의해 광 가이드(304)로 반사될 수 있다.
다른 예로, 비가시광이 광 가이드(304)의 내부 면의 법선 방향과 이루는 각도가 전반사 임계 각도보다 큰 경우, 광 가이드(304)는 비가시 광원(303)으로부터 입사된 비가시광을 내부로 전반사하여 보존할 수 있다. 그러면, 광 가이드(304)의 내부로 전반사된 비가시광은, 광 가이드(304)의 상부 표면에 위치하는 터치 오브젝트(301)에 의해 전반사 방해를 받을 수 있다. 이처럼, 전반사 방해로 인해, 터치 오브젝트(301)에 의해 반사된 광은 광 가이드(304)로 반사될 수 있다.
또한, 광 가이드(304)는 서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들로 구성될 수 있다. 그리고, 비가시 광원들은 복수의 엣지들에 각각 위치할 수 있다. 이때, 점 광원 형태의 비가시 광원은 광 가이드의 엣지에 선 광원 형태로 각각 위치할 수 있다.
예를 들어, 광 가이드(304)가 4개의 엣지로 구성되고, 근접 공간이 광 가이드 상부와의 거리에 따라 4개로 분할된 경우, 엣지 1은 분할된 공간 1에 대응하여 각도 1에 따라 절단, 엣지 2는 분할된 공간 2에 대응하여 각도 2에 따라 절단, …, 엣지 4는 분할된 공간 4에 대응하여 각도 4에 따라 절단될 수 있다. 그리고, 각 엣지에 위치하는 비가시 광원은 특정 방사각을 갖는 비가시광을 방사할 수 있다. 이에 따라, 각 엣지를 통해 입사되어 광 가이드(304) 상부로 방출된 비가시광은, 4개로 분할된 공간 중 특정 공간을 비출 수 있다. 그러면, 각 비가시광은 복수의 공간들 중 특정 공간에 위치하는 근접 오브젝트(302)를 조영할 수 있다.
디스플레이 패널(305)은 광 가이드(304)의 하부에 위치하며, 터치 오브젝트(301) 또는 근접 오브젝트(302)에 의해 발생하는 정보 영상을 표시할 수 있다. 여기서, 정보 영상은, 정보기기의 정보를 사용자에게 표시하기 위한 영상 또는, 터치 오브젝트(301) 또는 근접 오브젝트(302)에 의해 특정 위치가 선택된 경우, 특정 위치를 선택함에 따라 발생하는 영상일 수 있다. 예를 들어, 터치 오브젝트(301) 또는 근접 오브젝트(302)에 의해 확대(zoom in) 항목이 선택된 경우, 정보 영상은 확대된 영상이 될 수 있다.
그리고, 디스플레이 패널(305)은 LCD(Liquid Crystal Display) 패널, 및 백라이트 유닛(Back Light Unit: BLU) 을 포함할 수 있다. LCD 패널은 광 가이드(304)의 하부에 위치하며, 정보 영상을 디스플레이할 수 있다. 백라이트 유닛은 LCD 패널의 하부에 위치하며, LCD 패널에 균일한 평면 백색광을 제공할 수 있다.
이때, 디스플레이 패널(305)은 비가시광 통과 필터(IR Pass Filter)를 더 포함할 수 있다. 비가시광 통과 필터는 터치 오브젝트(301)에 의해 반사된 비가시광 및 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 비가시광을 센서 패널(306)로 통과시킬 수 있다.
센서 패널(306)은 디스플레이 패널(305)의 하부에 위치하며, 터치 오브젝트(301)에 의해 반사된 비가시광 및 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 비가시광 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다. 여기서, 센서 패널(306)은 렌즈 어레이(307) 및 센서 어레이(308)를 포함할 수 있다.
렌즈 어레이(307)는 디스플레이 패널(305)의 하부에 위치하며, 디스플레이 패널(305)을 통해 광 가이드(304)로부터 입사되는 비가시광을 렌즈면에 집광시킬 수 있다. 그리고, 렌즈 어레이(307)는 비가시광의 입사 각도에 기초하여 비가시광을 센서 어레이로 투사하거나, 또는 투사를 차단할 수 있다. 여기서, 렌즈 어레이(307)는 복수의 렌즈들이 어레이 형태로 배치된 구조를 가질 수 있다.
이때, 렌즈 어레이(307)는 터치 오브젝트(301)에 의해 반사된 비가시광을 센서 어레이(308)로 투사시킬 수 있다.
또한, 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 바기시광의 입사 각도가 기준 각도보다 작은 경우, 렌즈 어레이(307)는 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 바기시광을 센서 어레이(308)로 투사시킬 수 있다. 예를 들어, 렌즈 어레이(307)는 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 비가시광들 중 렌즈로 수직 입사되는 광만을 센서 어레이(308)로 투사시킬 수 있다.
또한, 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 비가시광의 입사 각도가 기준 각도보다 큰 경우, 렌즈 어레이(307)는 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 바기시광을 센서 어레이(308)로 투사되지 않도록 차단할 수 있다.
센서 어레이(308)는 렌즈 어레이(307)의 하부에 위치하며, 복수의 센서들이 어레이(array) 형태로 위치할 수 있다. 그리고, 센서 어레이(308)는 터치 오브젝트(301)에 의해 반사된 비가시광 및 근접 오브젝트(302)에 의해 반사된 비가시광을 센싱할 수 있다. 그러면, 디스플레이 패널(305)은 센서 어레이(308)에서 비가시광을 센싱함에 따라 발생하는 정보 영상을 표시할 수 있다.
도 4는 OLED를 이용한 디스플레이 패널 및 센서 패널을 도시한 도면이다.
도 4의 디스플레이 패널(401)은 도 3의 디스플레이 패널(305)이 LCD 패널 대신 OLED 패널을 이용하는 경우이다.
OLED 패널은 도 3의 광 가이드(304) 하부에 위치하며, 정보 영상을 표시할 수 있다. 여기서, OLED 패널은 정보 영상을 디스플레이 하기 위한 가시광을 발광하는 적어도 하나의 OLED 발광 소자들을 포함할 수 있다.
일례로, OLED 패널은 동일한 색상의 가시광을 발광하는 적어도 하나의 OLED 발광 소자가 패널 형태로 구성될 수 있다. 다른 예로, OLED 패널은 R(Red), G(Green), B(Blue) 등의 다양한 색상의 가시광을 발광하는 적어도 하나의 OLED 발광 소자로 구성될 수도 있다.
이때, OLED 패널의 상부에는 광 가이드가 위치할 수 있으며, 광 가이드를 구성하는 각 엣지에는, 특정 방사각을 갖는 비가시 광원이 위치할 수 있다.
개구부(hole: 402)는 OLED 패널 내에 위치하며 터치 오브젝트 및 근접 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 및 그림자를 센서 패널(403)로 투과시킬 수 있다.
센서 패널(403)은 디스플레이 패널(401)의 하부에 위치하며, 개구부(402)를 통해 투사되는 비가시광을 센싱할 수 있다. 일례로, 센서 패널(403)은 터치 오브젝트에 의해 반사된 비가시광들 중 개구부(402)를 통해 입사된 비가시광을 센싱할 수 있다. 마찬가지로, 센서 패널(403)은 근접 오브젝트에 의해 반사된 비가시광들 중 개구부(402)를 통해 입사된 비가시광을 센싱할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
101: 터치 오브젝트
102: 근접 오브젝트
103: 광원
104: 광 가이드
105: 센서 패널
106, 107: 광 가이드의 엣지
108: 근접 공간
109: 렌즈 어레이
110: 센서 어레이

Claims (20)

  1. 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트 중 적어도 하나를 조영하는 광을 방사하는 적어도 하나의 광원; 및
    상기 광원으로부터 입사되는 광의 전반사 각도에 기초하여 상기 광을 상부로 방출 및 상기 광을 내부에 보존하는 광 가이드
    를 포함하는 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    상기 광이 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트를 조영하도록 특정 각도의 절단면을 가지는 하나의 엣지로 구성되고,
    상기 광원은,
    상기 절단면에 위치하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들로 구성되고,
    상기 광원은,
    상기 복수의 엣지들 각각의 절단면에 위치하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 광 가이드의 상부의 근접 공간 중 분할된 각 공간에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하는 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드의 하부에 위치하며, 상기 터치 오브젝트에 의해 반사된 광 및 상기 근접 오브젝트에 의해 반사된 광 중 적어도 하나를 센싱하는 센서 패널
    을 더 포함하는 센싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 패널은,
    상기 광 가이드로부터 입사되는 광을 집광하는 렌즈 어레이; 및
    복수의 센서들이 어레이(array) 형태로 위치하며, 상기 렌즈 어레이의 하부에 위치하는 센서 어레이
    를 포함하는 센싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 렌즈 어레이는,
    상기 광 가이드로부터 입사되는 광의 입사 각도에 기초하여 입사된 광을 상기 센서 어레이로 투사하거나, 또는 상기 센서 어레이로 투사하는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    상기 광의 전반사 각도와 전반사 임계 각도를 이용하여 상기 광을 광 가이드의 상부로 방출하고,
    상기 광 가이드의 상부로 방출된 광은,
    상기 광 가이드의 상부의 근접 공간을 조영하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    상기 광의 전반사 각도와 전반사 임계 각도를 이용하여 상기 광을 광 가이드의 내부로 전반사하여 보존하고,
    상기 광 가이드의 내부에 보존된 광은,
    상기 광 가이드의 상부를 터치한 오브젝트를 조영하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    상기 광원의 중심에 출력이 집중되는 지향성 가시 광원 및 지향성 비가시 광원 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
  11. 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트 중 적어도 하나를 조영하는 비가시광을 방사하는 비가시 광원;
    상기 비가시광의 전반사 각도에 기초하여 상기 비가시광을 상부로 방출하거나, 또는 상기 비가시광을 내부에 보존하는 광 가이드; 및
    상기 광 가이드의 하부에 위치하며, 정보 영상을 표시하는 디스플레이 패널
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    상기 비가시광이 근접 오브젝트 및 터치 오브젝트를 조영하도록 특정 각도의 절단면을 가지는 하나의 엣지로 구성되고,
    상기 비가시 광원은,
    상기 절단면에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    서로 다른 각도의 절단면을 가지는 복수의 엣지들로 구성되고,
    상기 비가시 광원은,
    상기 복수의 엣지들 각각의 절단면에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 비가시 광원은,
    상기 광 가이드의 상부의 근접 공간 중 분할된 각 공간에 위치하는 근접 오브젝트를 조영하는 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 상기 터치 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 및 상기 근접 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 중 적어도 하나를 센싱하는 센서 패널
    을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 센서 패널은,
    상기 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 상기 광 가이드로부터 입사되는 비가시광을 집광하는 렌즈 어레이; 및
    상기 렌즈 어레이의 하부에 위치하며, 복수의 센서들이 어레이(array) 형태로 위치하는 센서 어레이
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 광 가이드의 하부에 위치하며, 상기 정보 영상을 디스플레이하는 LCD 패널; 및
    상기 LCD 패널의 하부에 위치하며, 상기 LCD 패널에 균일한 평면 백색광을 제공하는 백라이트 유닛
    을 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    상기 근접 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 및 상기 터치 오브젝트에 의해 반사된 비가시광 중 적어도 하나를 통과시키는 비가시광 통과 필터
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    적어도 하나의OLED(Organic Light Emitting Diodes) 발광 소자를 포함하며, 비가시광이 투과하는 OLED 패널; 및
    상기 OLED 패널에 위치하며, 상기 비가시광을 투과시키는 개구부
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널의 하부에 위치하며, 상기 개구부를 통해 입사되는 비가시광을 센싱하는 센서 패널
    을 더 포함하는 디스플레이 장치.
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