KR20230090381A - 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선을 조사하는 적외선 LED와 반사된 적외선을 수신하는 적외선 센서가 3차원적으로 이격되게 배치되어 먼거리의 감지대상물과 제스처를 모두 감지할 수 있는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 관한 것으로,
영상이 표출되는 디스플레이와, 적외선을 조사하는 다수의 적외선 LED와, 다수의 적외선 센서를 이용하여 감지대상물로부터 반사되는 적외선을 감지하도록 도광판의 전면에 배치되는 센서어레이와, 디스플레이의 배면에 구비되는 컨트롤보드와, 도광판과 센서어레이를 지지하는 메인프레임과, 센서어레이가 이탈되지 않도록 메인프레임의 전면측에 설치되는 탑프레임과, 메인프레임의 후면측에 설치되어 디스플레이의 배면을 막아주는 백프레임을 포함하고, 적외선 LED(30)가 도광판(60) 및 센서어레이(20)와 Z축 방향으로 이격되게 배치되어 센서어레이(20)의 측면에서 적외선을 조사하도록 도광판(10)의 측면을 형성하는 LED 고정프레임(40)에 설치됨과 아울러, 상기 도광판(10)과 센서어레이(20) 및 다수의 적외선 LED(30)가 일체로 결합되어 일체형 디스플레이 모듈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이{Display with Non-Contact Control Sensor}

본 발명은 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선을 조사하는 적외선 LED와 반사된 적외선을 수신하는 적외선 센서가 3차원적으로 이격되게 배치되어 먼거리의 감지대상물과 제스처를 모두 감지할 수 있는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 패널은 데이터를 시각적으로 표현하는 장치로서 컴퓨터 등의 대표적인 출력장치에 해당한다. 이러한 디스플레이 패널에는 CRT, LED, LCD, TFT-LCD, PDP 등 다양한 종류가 있으나, 이는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치에 불과할 뿐 데이터를 입력하기 위해서는 키보드나 마우스와 같은 입력장치가 필요하다.

이에 따라, 키보드 등을 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물건이 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록 한 터치스크린 방식의 디스플레이 패널가 개발되어 널리 이용되고 있다.

터치스크린은 일반 디스플레이 패널의 화면에 터치패널이라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하게 한 것이다. 터치패널은 좌우상하로 눈에 보이지 않는 적외선 등이 흐르게 하여 화면에 수많은 사각형 격자가 생기도록 함으로써, 손끝이나 기타 물체로 이 격자에 접촉하면 그 위치를 파악할 수 있도록 하게 된다.

터치스크린의 이러한 특성 때문에 대중들이 많이 이용하는 장소 즉, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서 안내용 소프트웨어에 많이 이용되며, 키오스크 등과 같이 각종 점포에서 판매용 단말기에도 많이 응용될 뿐만 아니라, 휴대폰 패널 또는 일반 업무용으로도 활용되고 있다.

그러나 종래 터치스크린은 하루에도 수백 번씩 수시로 접촉함에도 불구하고 별다른 살균장치가 설치되지 않아 터치스크린을 이용하는 사람들이 세균이나 바이러스 등의 감염에 노출된다는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 화면에 직접 터치하지 않고 화면에 화면에 근접하는 것만으로도 입력이 이루어지도록 하는 비접촉 방식의 디스플레이가 출시되고 있다. 이러한 비접촉 방식의 디스플레이는 실제 접촉이 이루어지지 않더라도 위치 인식이 가능하여 접촉에 의한 감염을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

비접촉 방식의 디스플레이는 도 2에 도시된 바와 같이, 영상이 표출되는 디스플레이(110)와, 적외선을 조사하는 다수의 적외선 LED로 이루어진 LED 모듈(120)과, 가로방향과 세로방향으로 일정 간격을 두고 적외선 센서(135)가 배치되어 감지대상물로부터 반사되는 적외선을 감지하며 디스플레이(110)의 전면에 배치되는 센서어레이(130)와, 디스플레이(110)의 배면에 구비되는 컨트롤보드(140)와, 디스플레이(110)와 센서어레이(130)를 지지하는 메인프레임(150)과, 센서어레이(130)가 이탈되지 않도록 메인프레임(150)의 전면측에 설치되는 탑프레임(160)과, 메인프레임(150)의 후면측에 설치되어 디스플레이(110)의 배면을 막아주는 백프레임(170)을 포함하고 있다.

그러나, 종래의 비접촉 방식의 디스플레이는 적외선 LED의 적외선이 XY 평면의 측면에서만 조사되어 동일 평면의 적외선 센서에 의해 수신됨에 따라 가까운 위치의 감지물만 감지할 수 있고 멀리서는 작동하지 않을 뿐 아니라 감지대상물의 유무만 감지하고 제스처는 감지하지 못하게 되는 문제점이 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 터치입력수단과의 사이에서 접촉 용량성 커패시턴스 및 비접촉 용량성 커패시턴스를 생성하는 복수개의 터치 센서를 포함하는 터치 센서층; 상기 터치 센서와의 사이에서 공통전극 커패시턴스를 생성하는 복수개의 공통 구동 전극을 포함하는 공통 구동 전극층; 상기 접촉 용량성 커패시턴스 및 상기 비접촉 용량성 커패시턴스를 센싱하는 터치 센서층 제어부; 상기 터치 센서에 연결되어 상기 터치 센서에서 생성된 터치 신호를 전달하는 복수개의 센서 신호선; 및 상기 접촉 용량성 커패시턴스를 생성한 터치 센서에 대응하는 제 1 공통 구동 전극에 제 1 공통 전압을 인가하여 제 1 공통전극 커패시턴스를 생성하고, 상기 비접촉 용량성 커패시턴스를 생성한 터치 센서에 대응하는 제 2 공통 구동 전극에 제 2 공통 전압을 인가하여 제 2 공통전극 커패시턴스를 생성하는 공통 구동 전극층 제어부를 포함하여, 접촉식 및 비접촉식 터치 검출이 동시에 수행될 수 있고, 드라이빙 백 전압의 추가 인가로서 터치 감도를 증강시킬 수 있는 접촉식 및 비접촉식 터치 검출이 가능한 터치패드 및 이를 이용한 터치 방법 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 이미지 또는 영상을 화면에 표시하는 디스플레이부, 상기 디스플레이부의 전방면에 배치되며 입력좌표의 위치를 감지하는 터치스크린부 및 상기 디스플레이부와 터치스크린부 사이를 연결하는 프레임부를 포함하며, 상기 디스플레이부와 터치스크린부 사이에는 전후방향으로 소정의 간격이 형성되어 터치스크린부가 디스플레이부로부터 이격 배치됨으로써, 터치시 사용자의 신체가 접촉되는 것을 최대한 방지할 수 있으며, 사용자가 용이하게 터치 여부를 인지할 수 있는 비접촉 터치 디스플레이 구조를 개시하고 있다.

특허문헌 3은, 이미지 또는 영상을 화면에 표시하는 디스플레이부, 상기 디스플레이부의 전방면에 장착되며 미리 정해진 높이를 가지는 프레임부, 상기 프레임부의 일측에 결합되어 입력좌표의 위치를 감지하는 터치스크린부 및 상기 프레임부의 타측에 결합되어 터치 여부를 감지하는 클릭인지부를 포함하며, 상기 터치스크린부 및 클릭인지부와 디스플레이부 사이에는 전후방향으로 미리 정해진 간격이 형성되어 터치스크린부 및 클릭인지부가 디스플레이부로부터 각각 이격 배치됨으로써, 터치스크린부와 클릭인지부를 이원화하여 컴퓨터 마우스의 선택(클릭) 동작과 동일한 효과를 부여할 수 있으며, 터치스크린부를 디스플레이부의 외각 테두리로부터 이격 배치하여 터치시 사용자의 신체가 접촉되는 것을 최대한 방지할 수 있는 클릭 인지 비접촉 터치 디스플레이 구조를 개시하고 있다.

KR 10-2019-0137275 A KR 10-2186817 B1 KR 10-2166698 B1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 적외선을 조사하는 적외선 LED와 반사된 적외선을 수신하는 적외선 센서를 동일 평면에 배치하지 않고 3차원적으로 이격되게 배치함으로써 먼거리의 감지대상물과 제스처를 모두 감지할 수 있도록 한 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 영상이 표출되는 디스플레이와, 적외선을 조사하는 다수의 적외선 LED와, 다수의 적외선 센서를 이용하여 감지대상물로부터 반사되는 적외선을 감지하도록 도광판의 전면에 배치되는 센서어레이와, 디스플레이의 배면에 구비되는 컨트롤보드와, 도광판과 센서어레이를 지지하는 메인프레임과, 센서어레이가 이탈되지 않도록 메인프레임의 전면측에 설치되는 탑프레임과, 메인프레임의 후면측에 설치되어 디스플레이의 배면을 막아주는 백프레임을 포함하고,

적외선 LED가 도광판 및 센서어레이와 Z축 방향으로 이격되게 배치되어 센서어레이의 측면에서 적외선을 조사하도록 도광판의 측면에 위치한 LED 고정프레임에 설치됨과 아울러, 상기 도광판과 센서어레이 및 다수의 적외선 LED가 일체로 결합되어 디스플레이 모듈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 따르면, 상기 도광판은 LCD로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 따르면, 다수의 적외선 LED가 일정 간격으로 배치되어 LED 모듈을 형성하고, LED 모듈이 LED 고정프레임에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 따르면, 상기 LED 고정프레임은 적외선 LED가 구비된 LED 모듈을 고정함과 아울러 별개의 프레임에 의해 도광판 센서어레이와 일체로 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 따르면, 상기 센서어레이는 다수의 적외선 센서가 직교형으로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 따르면, 상기 적외선 LED는 태양광과의 간섭을 피할 수 있는 파장의 적외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이는 적외선을 조사하는 적외선 LED와 반사된 적외선을 수신하는 적외선 센서가 Z축 방향으로 이격되게 배치됨에 따라 센서어레이의 측면에 배치된 적외선 LED에서 조사된 적외선이 센서어레이를 거쳐 3차원적으로 방사된 후 반사되어 센서어레이의 적외선 센서에 수신되어 비교적 먼거리의 감지대상물을 감지할 수 있게 됨은 물론 제스처까지도 감지할 수 있게 되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이에 따르면, 적외선 LED가 태양광과의 간섭을 피할 수 있는 파장의 적외선을 조사함에 따라 야외에 설치된 디스플레이에서의 감지 성능이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 비접촉식 디스플레이를 나타낸 모식도.
도 2는 통상적인 비접촉식 디스플레이를 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이의 디스플레이모듈을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이의 디스플레이 모듈을 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이의 디스플레이 모듈 모서리 부분을 나타낸 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 3은 본 발명에 따른 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이의 디스플레이모듈을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이의 디스플레이 모듈을 나타낸 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이의 디스플레이 모듈 모서리 부분을 나타낸 확대도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이는 기존과 마찬가지로 영상이 표출되는 디스플레이와, 적외선을 조사하는 다수의 적외선 LED와, 조사된 적외선을 굴절시키는 도광판과 다수의 적외선 센서를 이용하여 감지대상물로부터 반사되는 적외선을 감지하도록 도광판의 전면에 배치되는 센서어레이와, 디스플레이의 배면에 구비되는 컨트롤보드와, 센서어레이를 포함한 도광판을 지지하는 메인프레임과, 센서어레이가 이탈되지 않도록 메인프레임의 전면측에 설치되는 탑프레임과, 메인프레임의 후면측에 설치되어 디스플레이의 배면을 막아주는 백프레임을 포함하고 있다,

다만, 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 도광판(60)과 센서어레이(20) 및 다수의 적외선 LED(30)가 일체로 결합되어 일체형 디스플레이 모듈을 형성함과 아울러, 적외선을 조사하는 적외선 LED(30)가 도광판(60) 및 반사된 적외선을 수신하는 적외선 센서가 구비된 센서어레이(20)와 Z축 방향으로 이격되게 배치된다. 구체적으로, 센서어레이(20)의 측면에서 적외선을 조사하도록 도광판(60)의 측면을 형성하는 LED 고정프레임(40)에 설치된다.

이와 같이, 도광판(60)과 센서어레이(20) 및 다수의 적외선 LED(30)가 일체형 디스플레이 모듈을 형성하게 되면, 제조 공정이 단순화되고 유지와 관리가 쉬워진다.

그리고 상기 LED 고정프레임(40)에 적외선 LED(30)를 직접 설치하기보다는 다수의 적외선 LED(30)가 일정 간격으로 배치된 LED 모듈을 LED 고정프레임(40)에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 LED 고정프레임(40)은 적외선 LED(30)가 구비된 LED 모듈을 고정함과 아울러 별개의 프레임에 의해 도광판(60) 및 센서어레이(20)와 일체로 결합되는 것이 바람직하다. 이에 따라, LED 모듈이 안정적으로 고정됨은 물론 도광판(60)과 센서어레이(20) 및 LED 모듈이 일체형 디스플레이모듈을 형성할 수 있게 된다.

상기 센서어레이(20)는 다수의 적외선 센서가 직교형으로 배치되어 이루어지짐으로써 정확한 위치를 감지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 센서어레이(20)에 배치되는 적외선 센서 사이의 간격이 좁을수록 정확성은 향상되지만 부품 수의 증가 및 공수의 증가로 인해 원가가 상승하게 되므로, 필요 성능을 고려하여 적외선 센서의 배치 간격을 설정한다.

상기 적외선 LED(30)는 태양광과의 간섭을 피할 수 있는 파장의 적외선을 조사하는 것을 사용한다. 구체적으로, 가시광선의 파장이 380~780㎚인 것을 고려하여, 상기 적외선 LED(30)로는 태양광과의 간섭을 피할 수 있도록 파장이 대략 800~850㎚인 적외선을 조사하는 것이 바람직하며, 파장이 810㎚인 적외선을 조사하는 것이 더욱 바람직하다. 이에 따라, 야외에 설치된 디스플레이에서 태양광으로 인한 감지 오류가 방지되고 인식 성능이 개선된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이는 도광판(60)의 측면에 위치한 적외선 LED(30)에서 조사된 적외선이 도광판(60)을 거쳐 전방으로 방사되고 전방에 위치한 감지대상물(50)에 의해 반사된 적외선이 센서어레이(20)에 구비된 적외선 센서에 의해 수신되도록 한다.

이에 따라, 센서어레이(20)의 바로 앞쪽에 있는 감지대상물(50)을 감지할 수 있게 됨은 물론 센서어레이(20)로부터 먼 곳에 위치한 감지대상물(50)도 감지할 수 있게 되고, 감지대상물(50)의 유무와 함께 감지대상물(50)의 움직임에 따른 제스처도 함께 인식할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 발명의 설명에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...디스플레이(LCD)
20...센서어레이
30...적외선 LED
40...LED 고정프레임
50...감지대상물
60...도광판

Claims (5)

1. 영상이 표출되는 디스플레이와, 적외선을 조사하는 다수의 적외선 LED와, 다수의 적외선 센서를 이용하여 감지대상물로부터 반사되는 적외선을 감지하도록 도광판의 전면에 배치되는 센서어레이와, 디스플레이의 배면에 구비되는 컨트롤보드와, 디스플레이와 센서어레이를 지지하는 메인프레임과, 센서어레이가 이탈되지 않도록 메인프레임의 전면측에 설치되는 탑프레임과, 메인프레임의 후면측에 설치되어 디스플레이의 배면을 막아주는 백프레임을 포함하고,
   적외선 LED(30)가 도광판(60) 및 센서어레이(20)와 Z축 방향으로 이격되게 배치되어 센서어레이(20)의 측면에서 적외선을 조사하도록 도광판(60)의 측면에 위치한 LED 고정프레임(40)에 설치됨과 아울러,
   상기 도광판(60)과 센서어레이(20) 및 다수의 적외선 LED(30)가 일체로 결합되어 일체형 디스플레이 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이.
2. 제1항에 있어서,
   다수의 적외선 LED(30)가 일정 간격으로 배치되어 LED 모듈을 형성하고,
   LED 모듈이 LED 고정프레임(40)에 설치되는 것을 특징으로 하는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이.
3. 제2항에 있어서,
   상기 LED 고정프레임(40)은 적외선 LED(30)가 구비된 LED 모듈을 고정함과 아울러 별개의 프레임에 의해 도광판(60) 및 센서어레이(20)와 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이.
4. 제1항에 있어서,
   상기 센서어레이(20)는 다수의 적외선 센서가 직교형으로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이.
5. 제1상에 있어서,
   상기 적외선 LED(30)는 태양광과의 간섭을 피할 수 있는 파장의 적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 비접촉용 제어 센서를 구비하는 디스플레이.

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