WO2017030397A1 - 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치 - Google Patents

광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치 Download PDF

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WO2017030397A1
WO2017030397A1 PCT/KR2016/009123 KR2016009123W WO2017030397A1 WO 2017030397 A1 WO2017030397 A1 WO 2017030397A1 KR 2016009123 W KR2016009123 W KR 2016009123W WO 2017030397 A1 WO2017030397 A1 WO 2017030397A1
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WO
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coordinate light
light source
coordinate
light sources
display
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Application number
PCT/KR2016/009123
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English (en)
French (fr)
Inventor
김성한
Original Assignee
주식회사 엠오에스 (Mos)
김성한
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Publication date
Application filed by 주식회사 엠오에스 (Mos), 김성한 filed Critical 주식회사 엠오에스 (Mos)
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a display device having a touch screen function that recognizes touch coordinates when a screen of a display panel is touched using a finger or a touch pen.
  • the touch screen is one of input devices for simple and easy interface between the display device and the user.
  • Such a touch screen can be operated by various devices such as a computer, a mobile phone, a financial terminal, a game machine, and the like by using a finger or a touch pen, and the application field is very wide.
  • Electrodes include a resistive film method and a capacitive method.
  • Optical methods include an optical sensor matrix method and a camera method.
  • the light sensor matrix method blocks light of the touch object when the touch object contacts the touch surface of the display panel while the light emitting elements are arranged on two adjacent sides of the display panel and the light receiving elements are arranged on the remaining sides of the display panel. It detects the coordinates and calculates the coordinates of the touch object.
  • the camera method is a method of calculating touch coordinates from shadows of touch objects seen by two or more cameras while illuminating the touch surface of the display panel.
  • the camera method has to assemble a separate light source for providing light to the touch surface on the outside of the display panel, thereby simplifying the peripheral configuration of the display panel and reducing the number of assembly operations.
  • An object of the present invention is to provide a display device having an optical touch screen function that can simplify the peripheral configuration of the display panel and reduce the number of assembly.
  • a display device having an optical touch screen function for achieving the above object includes a display panel, a light reflecting member, cameras, and a controller.
  • the display panel includes a display area positioned at the center to display an image, and a coordinate light source generating area positioned at a plurality of sides surrounding the display area and generating at least one or more columns of coordinate light sources along each side at predetermined intervals.
  • the light reflecting member is disposed to correspond to the coordinate light source generating area, and reflects the coordinate light sources generated in the coordinate light source generating area in a direction parallel to the touch surface of the display area and transmits the light to the display area.
  • At least two cameras are installed at corners of the display panel to detect coordinate light sources transmitted to the display area.
  • the control unit generates coordinate light sources by controlling the coordinate light source generation region, and calculates coordinates of the touch object touched in the display area based on the information detected by the cameras.
  • the display panel is configured to generate coordinate light sources by itself, the peripheral configuration of the display panel can be simplified, and the number of assembly operations can be reduced to increase productivity.
  • the touch speed as well as the touch coordinates can be calculated, so that not only the gesture in the direction horizontal to the touch surface for writing or drawing, but also the gesture speed in the direction perpendicular to the touch surface as well as the recognition of the touch point. Perception may be possible.
  • a program such as an action game program that is executed based on more various gestures.
  • FIG. 1 is a block diagram of a display device having an optical touch screen function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of region A of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an example of recognizing a touch object by a coordinate light source in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram for describing an example of recognizing a touch object by first and second coordinate light sources.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which cameras are arranged to divide a display area of a display panel from side to side.
  • FIG. 1 is a block diagram of a display device having an optical touch screen function according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of region A of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram for describing an example of recognizing a touch object by a coordinate light source in FIG. 1.
  • the display apparatus 100 having an optical touch screen function includes a display panel 110, a light reflecting member 120, cameras 130, and a controller 140. .
  • the display panel 110 includes a display area 111 and a coordinate light source generation area 112.
  • the display area 111 is positioned at the center of the display panel 110 to display an image.
  • the coordinate light source generation area 112 is positioned on a plurality of sides of the display panel 110 surrounding the display area 111.
  • the coordinate light source generation region 112 may be surrounded by the bezel 110a of the display panel 110.
  • the coordinate light source generation region 112 generates coordinate light sources 116 in one row along each side of the display panel 110 at regular intervals.
  • the coordinate light sources 116 are light sources that function as reference coordinates for recognizing the touch object 10 on each side of the display panel 110.
  • the display panel 110 includes pixels 113 arranged in a horizontal direction and a vertical direction.
  • the pixels 113 of the display panel 110 are allocated to the display area 111 and the coordinate light source generation area 112, respectively.
  • the pixels 113 of the display area 111 are controlled by the controller 140 to display an image in the center of the display panel 110.
  • the pixels 113 of the coordinate light source generation region 112 are controlled by the controller 140 to generate the coordinate light sources 116 of one row along each side of the display panel 110 at regular intervals.
  • the coordinate light source generation region 112 may be assigned pixels 113 in a plurality of columns along each side of the display panel 110. Therefore, the coordinate light source generation region 112 may provide a sufficient space for arranging the light reflection member 120.
  • the pixels 113 arranged in one column at the center of the coordinate light source generation region 112 may be controlled to be spaced apart at predetermined intervals to emit light. Therefore, the coordinate light sources 116 in one column may be generated at the same interval as the interval of the pixels 113 'selected for emission in the coordinate light source emission region 112. Only pixels used as the coordinate light sources 116 among the pixels 113 of the coordinate light source generation region may be provided in the display panel 110, and pixels not used may be omitted.
  • the coordinate light sources 116 may be light sources that emit infrared light.
  • the light emitting diode backlight may be provided to include infrared light emitting diodes.
  • the infrared light emitting diodes may be spaced apart at regular intervals from the pixels of the coordinate light source generating region arranged in one column along each side of the liquid crystal display panel. Therefore, the infrared coordinate light sources can be generated at regular intervals due to the infrared light emitting from the pixels on which the infrared light emitting diodes are arranged.
  • the pixels of the coordinate light source generating region arranged in one row along each side of the organic light emitting diode panel may be provided so that the infrared fluorescent material is spaced at a predetermined interval. Therefore, infrared coordinate light sources may be generated at regular intervals due to the emission of infrared light from the pixels coated with the infrared fluorescent material.
  • the display panel 110 is illustrated as being formed of a quadrangle having two horizontal sides and two vertical sides, but may be formed of a triangle or a pentagon.
  • the coordinate light source generating region 112 is positioned on one of the two horizontal sides and one of the two horizontal sides of the display panel 110, or on one of the two horizontal sides and one of the two vertical sides, respectively. It is also possible.
  • the light reflection member 120 is disposed to correspond to the coordinate light source generation region 112.
  • the light reflecting member 120 reflects the coordinate light sources 116 generated in the coordinate light source generating region 112 in a direction parallel to the touch surface 111a of the display region 111 and transmits the coordinate light sources 116 to the display region 111.
  • four light reflection members 120 may be provided on two horizontal sides and two vertical sides. Both ends of the light reflecting member 120 may be fixed to and supported by corresponding cameras, respectively.
  • the light reflecting member 120 may be formed of a prism having a total reflection surface.
  • the prism has an incidence surface on a surface facing the coordinate light source generation region 112 and an emission surface on a surface perpendicular to the touch surface 111a of the display region 111.
  • the prism has a total reflection surface 120a on the cut surface to be inclined 45 degrees with respect to the touch surface 111a.
  • the coordinate light source 116 is incident to the inside of the prism and is reflected by the total reflection surface 120a by 90 degrees, and then exits to the outside of the prism to proceed parallel to the touch surface 111a.
  • the light reflecting member 120 may be formed of a reflecting mirror.
  • the reflective mirror is disposed to be inclined 45 degrees with respect to the touch surface 111a of the display area 111.
  • At least two cameras 130 are installed at corners of the display panel 110.
  • the camera 130 may be supported by the bezel 110a of the display panel 110.
  • the cameras 130 detect the coordinate light sources 116 transferred to the display area 111. If the display panel 110 is rectangular, four cameras 130 are installed at four corners of the display panel 110, respectively, or two or three cameras 130 are four of the display panel 110. It may be installed at two or three corners, respectively.
  • the cameras 130 may include a lens and an image sensor, respectively.
  • the image sensor receives an optical image of the subject formed by the lens and converts it into an electrical signal.
  • the image sensor may be a charge-coupled device (CCD) image sensor or a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensor.
  • CMOS complementary metal-oxide semiconductor
  • the image sensor is sized to sufficiently detect the coordinate light sources 116.
  • the cameras 130 may further include a filter that transmits only light having a specific wavelength band and provides the image sensor.
  • a filter that transmits only light having a specific wavelength band and provides the image sensor.
  • the cameras 130 may include an infrared filter.
  • the infrared filter transmits the infrared region and blocks other regions so that only the infrared rays can be extracted.
  • the controller 140 controls the coordinate light source generation region 112 to generate the coordinate light sources 116. That is, the controller 140 may generate the coordinate light sources 116 by controlling the pixels 113 of the coordinate light source generation region 112 to emit light. Here, the controller 140 may emit light by spacingly selecting the pixels 113 arranged in one column at the center of the coordinate light source generation region 112 at regular intervals. The controller 140 calculates the coordinates of the touch object 10 touched in the display area 111 based on the information detected by the cameras 130 by the camera 130.
  • the cameras 130 may detect the position of the coordinate light source 116 blocked by the touch object 10. Can be.
  • the controller 140 may calculate the touch coordinates from the position of the coordinate light source 116 blocked by the touch object 10.
  • the controller 140 may control the pixels 113 of the display area 111 to display an image.
  • the display panel 110 includes a coordinate light source generation region 112 for generating the coordinate light sources 116 along each side. It is not necessary to separately install the light source device around the periphery 110. Therefore, the peripheral configuration of the display panel 110 can be simplified and productivity can be improved by reducing the number of assembly operations.
  • the coordinate light source generation region 112 may include a first coordinate light source generation region 112a and a second coordinate light source generation region 112b.
  • the first coordinate light source generating region 112a generates the first coordinate light sources 116a in one row along each side of the display panel 110 at regular intervals.
  • the second coordinate light source generating region 112b is located farther from the display area 111 than the first coordinate light source generating region 112 to uniformly arrange the second coordinate light sources 116b in one row along each side of the display panel 110. Occur at intervals.
  • the interval between the first coordinate light sources 116a and the interval between the second coordinate light sources 116b may be the same.
  • the first coordinate light source generation region 112a may be assigned a plurality of columns of pixels 113 along each side of the display panel 110.
  • the pixels 113 arranged in one column at the center of the first coordinate light source generation region 112a may be controlled to be spaced apart at regular intervals to emit light. Therefore, the first coordinate light sources 116a in one column may be generated at the same interval as the interval of the pixels 113 'selected for emission in the first coordinate light source generation region 112a.
  • the second coordinate light source generation region 112b may be assigned a plurality of columns of pixels 113 along each side of the display panel 110.
  • the pixels 113 arranged in one column at the center of the second coordinate light source generation region 112b may be controlled to be spaced apart at regular intervals to emit light. Therefore, the second coordinate light sources 116b in one column may be generated at the same interval as the interval of the pixels 113 'selected for emission in the second coordinate light source generation region 112b.
  • the light reflecting member 130 reflects the first coordinate light sources 116a generated in the first coordinate light source generating region 112a in a direction parallel to the touch surface 111a of the display area 111 to the display region 111. To pass.
  • the light reflecting member 130 may display the second coordinate light sources 116b generated in the second coordinate light source generation region 112b on the touch surface 111a of the display area 111 rather than the first coordinate light sources 116a. The light is reflected in the parallel direction to the touch surface 111a of the display area 111 and transferred to the display area 111.
  • the second coordinate light sources 116b may be arranged in one row on the touch surface 111a, and the first coordinate light sources 116a may be arranged in one row on the second coordinate light sources 116b. Therefore, the touch object 10 first passes through the first coordinate light sources 116a and then touches the touch surface 111a via the second coordinate light sources 116b.
  • the controller 140 may calculate a time difference from a time point at which the first coordinate light source 116a is blocked by the touch object 10 to a time point at which the second coordinate light source 116b is blocked. Since the distance between the first coordinate light source 116a and the second coordinate light source 116b in a direction perpendicular to the touch surface 111a is a predetermined value, the controller 140 controls the first coordinate light source 116a and the second coordinate light source ( The touch speed can be calculated from the distance value between 116b) and the calculated time difference. In addition, the controller 140 may calculate the touch intensity using the touch speed.
  • the coordinate light source generating region 112 may be configured to generate the coordinate light sources in three or more rows, as the first and second coordinate light sources 116a and 116b are arranged in two rows with respect to the touch surface 111a.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which cameras are arranged to divide a display area of a display panel from side to side.
  • the display panel 110 has a quadrangle.
  • the first to fourth cameras 131, 132, 133, and 134 are disposed one by four corners of the display panel 110.
  • the first camera 131 is disposed at the upper left corner of the display panel 110 to detect the coordinate light sources 116 generated at the lower horizontal side and the right vertical side of the display panel 110.
  • the second camera 132 is disposed at the upper right corner of the display panel 110 to detect the coordinate light sources 116 generated at the lower horizontal side and the left vertical side of the display panel 110.
  • the third camera 133 is disposed at the lower left corner of the display panel 110 to detect the coordinate light sources 116 generated at the upper horizontal side and the right vertical side of the display panel 110.
  • the fourth camera 134 is disposed at the lower right corner of the display panel 110 to detect the coordinate light sources 116 generated at the upper horizontal side and the left vertical side of the display panel 110. Any one of the first camera 131 and the third camera 133 may be omitted, and any one of the second camera 132 and the fourth camera 134 may be omitted.
  • the fifth and sixth cameras 135 and 136 are disposed symmetrically from side to side in the center of the upper horizontal side of the two horizontal sides of the display panel 110.
  • the fifth camera 135 detects the coordinate light sources 116 generated on the left side portion and the left side portion of the lower horizontal side of the display panel 110.
  • the sixth camera 136 detects the coordinate light sources 116 generated on the right side and the right side of the lower horizontal side of the display panel 110.
  • the seventh and eighth cameras may be disposed at the center of the lower horizontal side of the display panel 110 to be symmetrical with the fifth and sixth cameras 135 and 136 based on the horizontal center line of the display panel 110. It may be. Only the seventh and eighth cameras may be provided and the fifth and sixth cameras 135 and 136 may be omitted, or only the fifth and sixth cameras 135 and 136 may be provided and the seventh and eighth cameras may be omitted.
  • the touch may be detected in the left area 111b of the display area 111 through the first, third, and fifth cameras 131, 133, and 135, and the second, fourth, and sixth cameras ( The touch may be sensed in the right area 111c of the display area 111 through 132, 134, and 136.
  • the display area 111 can be divided into two left and right areas 111b and 111c.

Abstract

광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 디스플레이 패널은 중앙에 위치되어 화상을 표시하는 표시영역, 및 표시영역을 둘러싸는 복수의 변들에 위치되고 각 변을 따라 적어도 1열 이상의 좌표광원들을 일정 간격으로 발생시키는 좌표광원 발생영역을 포함한다. 광 반사부재는 좌표광원 발생영역에서 발생된 좌표광원들을 표시영역의 터치 면에 나란한 방향으로 반사시켜 표시영역으로 전달한다. 카메라들은 표시영역으로 전달된 좌표광원들을 감지한다. 제어부는 좌표광원 발생영역을 제어해서 좌표광원들을 발생시키며, 카메라들에 의해 좌표광원들을 감지한 정보를 기초로 표시영역에서 터치되는 터치 물체의 좌표를 산출한다.

Description

광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치
본 발명은 손가락이나 터치 펜 등을 이용해서 디스플레이 패널의 화면을 터치하면 터치 좌표를 인식하는 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
터치스크린은 디스플레이 장치와 사용자 간의 인터페이스를 간편하고 손쉽게 하기 위한 입력장치 중 하나이다. 이러한 터치스크린은 손가락이나 터치 펜 등을 이용해서 시각적으로 간단하게 컴퓨터, 휴대폰, 금융단말기, 게임기 등 다양한 기기를 조작할 수 있으므로, 그 응용 분야가 매우 넓다.
터치스크린을 구현하는 상용화된 방식으로는 전기적 방식과 광학적 방식이 있다. 전기적 방식은 저항막 방식과 정전용량 방식 등이 있다. 광학적 방식으로는 광 센서 매트릭스 방식, 카메라 방식 등이 있다.
광 센서 매트릭스 방식은 발광 소자들을 디스플레이 패널의 인접한 2개 변들에 배열하고 수광 소자들을 디스플레이 패널의 나머지 변들에 배열한 상태에서, 디스플레이 패널의 터치 면 상에 터치 물체가 접촉되면, 터치 물체의 광 차단을 감지하여 터치 물체의 좌표를 계산하는 방식이다.
카메라 방식은 디스플레이 패널의 터치 면을 조명한 상태에서, 2개 이상의 카메라에 보이는 터치 물체의 그림자로부터 터치 좌표를 계산해내는 방식이다. 카메라 방식은 광 센서 매트릭스 방식과 마찬가지로, 터치 면으로 광을 제공하기 위한 별도의 광원을 디스플레이 패널의 외곽에 조립해야 하므로, 디스플레이 패널의 주변 구성을 간소화하고 조립 공수를 줄이는데 한계가 있다. 선행기술문헌으로는 공개특허공보 10-2012-0012572(2012.02.10 공개)에 개시된 특허문헌이 있다.
본 발명의 과제는 디스플레이 패널의 주변 구성을 간소화하고 조립 공수를 줄일 수 있는 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치는 디스플레이 패널과, 광 반사부재와, 카메라들, 및 제어부를 포함한다. 디스플레이 패널은 중앙에 위치되어 화상을 표시하는 표시영역, 및 표시영역을 둘러싸는 복수의 변들에 위치되고 각 변을 따라 적어도 1열 이상의 좌표광원들을 일정 간격으로 발생시키는 좌표광원 발생영역을 포함한다. 광 반사부재는 좌표광원 발생영역에 대응되게 배치되며, 좌표광원 발생영역에서 발생된 좌표광원들을 표시영역의 터치 면에 나란한 방향으로 반사시켜 표시영역으로 전달한다. 카메라들은 디스플레이 패널의 코너들에 적어도 2개 이상으로 설치되며, 표시영역으로 전달된 좌표광원들을 감지한다. 제어부는 좌표광원 발생영역을 제어해서 좌표광원들을 발생시키며, 카메라들에 의해 좌표광원들을 감지한 정보를 기초로 표시영역에서 터치되는 터치 물체의 좌표를 산출한다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 패널이 자체적으로 좌표광원들을 발생시키도록 구성되므로, 디스플레이 패널의 주변 구성을 간소화할 수 있고, 조립 공수를 줄여 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 터치 좌표뿐 아니라 터치 속도를 산출해낼 수 있으므로, 필기 또는 드로잉을 위한 터치 면에 수평인 방향의 제스처나, 터치 포인트에 대한 인식뿐 아니라, 터치 면에 수직인 방향의 제스처 속도에 대한 인식이 가능할 수 있다. 그 결과, 보다 다양한 제스처를 기반으로 실행되는 액션 게임용 프로그램 등과 같은 프로그램을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하는데 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치에 대한 구성도이다.
도 2는 도 1에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 있어서, 좌표광원에 의한 터치 물체의 인식 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제1,2 좌표광원에 의한 터치 물체의 인식 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 디스플레이 패널의 표시영역을 좌우로 분할해서 사용할 수 있게 카메라들이 배치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치에 대한 구성도이다. 도 2는 도 1에 대한 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 도면이다. 도 4는 도 1에 있어서, 좌표광원에 의한 터치 물체의 인식 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)과, 광 반사부재(120)와, 카메라(130)들, 및 제어부(140)를 포함한다.
디스플레이 패널(110)은 표시영역(111) 및 좌표광원 발생영역(112)을 포함한다. 표시영역(111)은 디스플레이 패널(110)의 중앙에 위치되어 화상을 표시한다. 좌표광원 발생영역(112)은 표시영역(111)을 둘러싸는 디스플레이 패널(110)의 복수의 변들에 위치된다. 좌표광원 발생영역(112)은 디스플레이 패널(110)의 베젤(110a)에 의해 둘러싸일 수 있다.
좌표광원 발생영역(112)은 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 1열의 좌표광원(116)들을 일정 간격으로 발생시킨다. 좌표광원(116)들은 디스플레이 패널(110)의 각 변에 터치 물체(10)를 인식하기 위한 기준 좌표로 기능하는 광원들이다.
상술하면, 디스플레이 패널(110)은 가로 방향 및 세로 방향으로 배열된 픽셀(113)들을 포함한다. 디스플레이 패널(110)의 픽셀(113)들은 표시영역(111)과 좌표광원 발생영역(112)에 각각 할당된다. 표시영역(111)의 픽셀(113)들은 제어부(140)에 의해 디스플레이 패널(110)의 중앙에 화상을 표시하도록 제어된다.
좌표광원 발생영역(112)의 픽셀(113)들은 제어부(140)에 의해 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 1열의 좌표광원(116)들을 일정 간격으로 발생시키도록 제어된다. 예컨대, 좌표광원 발생영역(112)은 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 여러 열의 픽셀(113)들을 할당 받을 수 있다. 따라서, 좌표광원 발생영역(112)은 광 반사부재(120)의 배치 공간을 충분히 제공할 수 있다.
그리고, 좌표광원 발생영역(112)의 중앙 쪽에 1열로 배열된 픽셀(113)들은 일정 간격으로 띄엄띄엄 선택되어 발광하도록 제어될 수 있다. 따라서, 1열의 좌표광원(116)들은 좌표광원 발광영역(112)에서 발광 선택된 픽셀(113')들의 간격과 동일한 간격으로 발생될 수 있다. 좌표광원 발생영역의 픽셀(113)들 중 좌표광원(116)들로 사용되는 픽셀들만 디스플레이 패널(110)에 구비되고, 사용되지 않는 픽셀들은 생략될 수도 있다.
좌표광원(116)들은 적외선을 발광하는 광원들일 수 있다. 디스플레이 패널(110)이 발광다이오드 백라이트를 채용한 액정 디스플레이 패널로 이루어진 경우, 발광다이오드 백라이트는 적외선 발광다이오드들을 포함하도록 마련될 수 있다. 여기서, 적외선 발광다이오드들은 액정 디스플레이 패널의 각 변을 따라 1열로 배열된 좌표광원 발생영역의 픽셀들에 일정 간격으로 띄엄띄엄 배치될 수 있다. 따라서, 적외선 발광다이오드들이 배치된 픽셀들로부터 적외선이 발광함으로 인해, 적외선 좌표광원들이 일정 간격으로 발생될 수 있다.
디스플레이 패널(110)이 유기발광다이오드 패널로 이루어진 경우, 유기발광다이오드 패널의 각 변을 따라 1열로 배열된 좌표광원 발생영역의 픽셀들은 일정 간격으로 띄엄띄엄 적외선 형광 물질이 도포되도록 마련될 수 있다. 따라서, 적외선 형광 물질이 도포된 픽셀들로부터 적외선이 발광함으로 인해, 적외선 좌표광원들이 일정 간격으로 발생될 수 있다.
디스플레이 패널(110)은 상하 2개의 가로 변들과 2개의 세로 변들을 갖는 사각형으로 이루어진 것으로 예시되어 있으나, 삼각형 또는 오각형 등으로 이루어질 수도 있다. 좌표광원 발생영역(112)은 디스플레이 패널(110)의 2개의 세로 변들과 2개의 가로 변들 중 하나의 가로 변에 각각 위치되거나, 2개의 가로 변들과 2개의 세로 변들 중 하나의 세로 변에 각각 위치되는 것도 가능하다.
광 반사부재(120)는 좌표광원 발생영역(112)에 대응되게 배치된다. 광 반사부재(120)는 좌표광원 발생영역(112)에서 발생된 좌표광원(116)들을 표시영역(111)의 터치 면(111a)에 나란한 방향으로 반사시켜 표시영역(111)으로 전달한다.
디스플레이 패널(110)이 사각형으로 이루어진 경우, 광 반사부재(120)는 4개로 구비되어 2개의 가로 변들과 2개의 세로 변들에 각각 설치될 수 있다. 광 반사부재(120)의 양단은 각각 대응되는 카메라들에 고정되어 지지될 수 있다.
광 반사부재(120)는 전반사면을 갖는 프리즘으로 이루어질 수 있다. 프리즘은 좌표광원 발생영역(112)에 마주하는 면에 입사면을 갖고 표시영역(111)의 터치 면(111a)에 수직한 면에 출사면을 갖는다. 프리즘은 터치 면(111a)에 대해 45도 경사지도록 절단된 면에 전반사면(120a)을 갖는다. 좌표광원(116)은 프리즘 내부로 입사되어 전반사면(120a)에 의해 90도 반사된 후, 프리즘 외부로 출사되어 터치 면(111a)에 나란하게 진행된다. 다른 예로, 도시하고 있지 않으나, 광 반사부재(120)는 반사 미러(mirror)로 이루어질 수 있다. 반사 미러는 표시영역(111)의 터치 면(111a)에 대해 45도 경사지도록 배치된다.
카메라(130)들은 디스플레이 패널(110)의 코너들에 적어도 2개 이상으로 설치된다. 카메라(130)는 디스플레이 패널(110)의 베젤(110a)에 지지될 수 있다. 카메라(130)들은 표시영역(111)으로 전달된 좌표광원(116)들을 감지한다. 디스플레이 패널(110)이 사각형인 경우, 4개의 카메라(130)들이 디스플레이 패널(110)의 4개 코너들에 각각 설치되거나, 2개 또는 3개의 카메라(130)들이 디스플레이 패널(110)의 4개 코너들 중 2개 또는 3개의 코너들에 각각 설치될 수 있다.
카메라(130)들은 렌즈와 이미지센서를 각각 포함할 수 있다. 이미지센서는 렌즈에 의해 맺힌 피사체에 대한 광학적 상을 받아서 전기적 신호로 변환한다. 이미지센서는 CCD(charge-coupled device) 이미지센서 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지센서 등일 수 있다. 이미지센서는 좌표광원(116)들을 충분히 감지할 수 있는 크기로 이루어진다.
카메라(130)들은 특정 파장 대역의 광만을 투과시켜 이미지센서로 제공하는 필터를 더 내장할 수 있다. 예컨대, 좌표광원(116)들이 적외선을 발광하는 광원들인 경우, 카메라(130)들은 적외선 필터를 내장할 수 있다. 적외선 필터는 적외선 영역을 투과시키고 다른 영역은 차단시켜 적외선만을 추출할 수 있게 한다.
제어부(140)는 좌표광원 발생영역(112)을 제어해서 좌표광원(116)들을 발생시킨다. 즉, 제어부(140)는 좌표광원 발생영역(112)의 픽셀(113)들을 발광시키도록 제어해서 좌표광원(116)들을 발생시킬 수 있다. 여기서, 제어부(140)는 좌표광원 발생영역(112)의 중앙 쪽에 1열로 배열된 픽셀(113)들을 일정 간격으로 띄엄띄엄 선택해서 발광시킬 수 있다. 제어부(140)는 카메라(130)들에 의해 좌표광원(116)들을 감지한 정보를 기초로 표시영역(111)에서 터치되는 터치 물체(10)의 좌표를 산출한다.
상술하면, 터치 물체(10)가 좌표광원(116)을 거쳐 터치 면(111a)에 터치될 때, 카메라(130)들은 터치 물체(10)에 의해 차단되는 좌표광원(116)의 위치를 감지할 수 있다. 제어부(140)는 터치 물체(10)에 의해 차단되는 좌표광원(116)의 위치로부터 터치 좌표를 산출해낼 수 있다. 또한, 제어부(140)는 표시영역(111)의 픽셀(113)들을 제어해서 화상을 표시할 수 있다.
전술한 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치(100)에 의하면, 디스플레이 패널(110)은 각 변을 따라 좌표광원(116)들을 발생시키는 좌표광원 발생영역(112)을 포함하여 구성되므로, 디스플레이 패널(110)의 주변에 광원장치를 별도로 장착할 필요가 없게 된다. 따라서, 디스플레이 패널(110)의 주변 구성을 간소화할 수 있고, 조립 공수를 줄여 생산성을 높일 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 좌표광원 발생영역(112)은 제1 좌표광원 발생영역(112a) 및 제2 좌표광원 발생영역(112b)을 포함할 수 있다. 제1 좌표광원 발생영역(112a)은 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 1열의 제1 좌표광원(116a)들을 일정 간격으로 발생시킨다. 제2 좌표광원 발생영역(112b)은 제1 좌표광원 발생영역(112)보다 표시영역(111)으로부터 멀게 위치되어 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 1열의 제2 좌표광원(116b)들을 일정 간격으로 발생시킨다. 제1 좌표광원(116a)들의 간격과 제2 좌표광원(116b)들의 간격은 동일할 수 있다.
상술하면, 제1 좌표광원 발생영역(112a)은 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 복수 열의 픽셀(113)들을 할당 받을 수 있다. 제1 좌표광원 발생영역(112a)의 중앙 쪽에 1열로 배열된 픽셀(113)들은 일정 간격으로 띄엄띄엄 선택되어 발광하도록 제어될 수 있다. 따라서, 1열의 제1 좌표광원(116a)들은 제1 좌표광원 발생영역(112a)에서 발광 선택된 픽셀(113')들의 간격과 동일한 간격으로 발생될 수 있다.
제2 좌표광원 발생영역(112b)은 디스플레이 패널(110)의 각 변을 따라 복수 열의 픽셀(113)들을 할당 받을 수 있다. 제2 좌표광원 발생영역(112b)의 중앙 쪽에 1열로 배열된 픽셀(113)들은 일정 간격으로 띄엄띄엄 선택되어 발광하도록 제어될 수 있다. 따라서, 1열의 제2 좌표광원(116b)들은 제2 좌표광원 발생영역(112b)에서 발광 선택된 픽셀(113')들의 간격과 동일한 간격으로 발생될 수 있다. 제1,2 좌표광원 발생영역(112a, 112b)의 픽셀(113)들 중 제1,2 좌표광원(116a, 116b)들로 사용되는 픽셀들만 디스플레이 패널(110)에 구비되고, 사용되지 않는 픽셀들은 생략될 수도 있다.
광 반사부재(130)는 제1 좌표광원 발생영역(112a)에서 발생된 제1 좌표광원(116a)들을 표시영역(111)의 터치 면(111a)에 나란한 방향으로 반사시켜 표시영역(111)으로 전달한다. 또한, 광 반사부재(130)는 제2 좌표광원 발생영역(112b)에서 발생된 제2 좌표광원(116b)들을 제1 좌표광원(116a)들보다 표시영역(111)의 터치 면(111a)에 가깝게 표시영역(111)의 터치 면(111a)에 나란한 방향으로 반사시켜 표시영역(111)으로 전달한다.
따라서, 제2 좌표광원(116b)들이 터치 면(111a) 위에 1열 배열되고, 제1 좌표광원(116a)들이 제2 좌표광원(116b)들 위에 1열로 배열될 수 있다. 따라서, 터치 물체(10)는 제1 좌표광원(116a)들을 먼저 거친 후 제2 좌표광원(116b)들을 거쳐서 터치 면(111a)에 터치된다.
제어부(140)는 터치 물체(10)에 의해 제1 좌표광원(116a)이 차단되는 시점으로부터 제2 좌표광원(116b)이 차단되는 시점까지 시간차를 계산할 수 있다. 터치 면(111a)에 수직한 방향으로 제1 좌표광원(116a)과 제2 좌표광원(116b) 사이의 거리는 정해진 값이므로, 제어부(140)는 제1 좌표광원(116a)과 제2 좌표광원(116b) 사이의 거리 값과 계산된 시간차로부터 터치 속도를 산출할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 터치 속도를 이용해서 터치 강도를 산출해내는 것도 가능하다.
이와 같이, 터치 좌표뿐 아니라 터치 속도를 산출해낼 수 있으므로, 필기 또는 드로잉을 위한 터치 면에 수평인 방향의 제스처나, 터치 포인트에 대한 인식뿐 아니라, 터치 면에 수직인 방향의 제스처 속도에 대한 인식이 가능할 수 있다. 따라서, 보다 다양한 제스처를 기반으로 실행되는 액션 게임용 프로그램 등과 같은 프로그램을 위한 사용자 인터페이스 환경을 제공하는데 유리할 수 있다. 좌표광원 발생영역(112)은 제1,2 좌표광원(116a, 116b)들을 터치 면(111a)에 대해 2열로 배열시킨 것처럼, 좌표광원들을 3열 이상으로 발생시키도록 구성될 수도 있다.
도 6은 디스플레이 패널의 표시영역을 좌우로 분할해서 사용할 수 있게 카메라들이 배치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 패널(110)은 사각형으로 이루어진다. 제1,2,3,4,5,6 카메라(131, 132, 133, 134, 135, 136)를 포함한다. 제1 내지 제4 카메라(131, 132, 133, 134)는 디스플레이 패널(110)의 4개 코너들에 하나씩 배치된다.
제1 카메라(131)는 디스플레이 패널(110)의 좌상 코너에 배치되어 디스플레이 패널(110)의 하측 가로 변과 우측 세로 변에 발생된 좌표광원(116)들을 감지한다. 제2 카메라(132)는 디스플레이 패널(110)의 우상 코너에 배치되어 디스플레이 패널(110)의 하측 가로 변과 좌측 세로 변에 발생된 좌표광원(116)들을 감지한다. 제3 카메라(133)는 디스플레이 패널(110)의 좌하 코너에 배치되어 디스플레이 패널(110)의 상측 가로 변과 우측 세로 변에 발생된 좌표광원(116)들을 감지한다.
그리고, 제4 카메라(134)는 디스플레이 패널(110)의 우하 코너에 배치되어 디스플레이 패널(110)의 상측 가로 변과 좌측 세로 변에 발생된 좌표광원(116)들을 감지한다. 제1 카메라(131)와 제3 카메라(133) 중 어느 하나가 생략되고, 제2 카메라(132)와 제4 카메라(134) 중 어느 하나가 생략되는 것도 가능하다.
제5,6 카메라(135)(136)는 디스플레이 패널(110)의 2개의 가로 변들 중 상측 가로 변의 중앙에 좌우로 대칭되게 배치된다. 제5 카메라(135)는 디스플레이 패널(110)의 하측 가로 변의 좌측 부위와 좌측 세로 변에 발생된 좌표광원(116)들을 감지한다. 제6 카메라(136)는 디스플레이 패널(110)의 하측 가로 변의 우측 부위와 우측 세로 변에 발생된 좌표광원(116)들을 감지한다.
도시하고 있지 않지만, 제7,8 카메라가 디스플레이 패널(110)의 가로 중앙 선을 기준으로 제5,6 카메라(135)(136)와 대칭되게 디스플레이 패널(110)의 하측 가로 변의 중앙에 배치될 수도 있다. 제7,8 카메라만 구비되고 제5,6 카메라(135)(136)가 생략되거나, 제5,6 카메라(135)(136)만 구비되고 제7,8 카메라가 생략되는 것도 가능하다.
전술한 바와 따르면, 제1,3,5 카메라(131)(133)(135)를 통해 표시영역(111)의 좌 영역(111b)에서 터치를 감지할 수 있고, 제2,4,6 카메라(132)(134)(136)를 통해 표시영역(111)의 우 영역(111c)에서 터치를 감지할 수 있다. 즉, 표시영역(111)을 좌우 2개의 영역(111b, 111c)으로 분할해서 사용할 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 중앙에 위치되어 화상을 표시하는 표시영역, 및 상기 표시영역을 둘러싸는 복수의 변들에 위치되고 각 변을 따라 적어도 1열 이상의 좌표광원들을 일정 간격으로 발생시키는 좌표광원 발생영역을 포함하는 디스플레이 패널;
    상기 좌표광원 발생영역에 대응되게 배치되며, 상기 좌표광원 발생영역에서 발생된 좌표광원들을 상기 표시영역의 터치 면에 나란한 방향으로 반사시켜 상기 표시영역으로 전달하는 광 반사부재;
    상기 디스플레이 패널의 코너들에 적어도 2개 이상으로 설치되며, 상기 표시영역으로 전달된 좌표광원들을 감지하는 카메라들; 및
    상기 좌표광원 발생영역을 제어해서 상기 좌표광원들을 발생시키며, 상기 카메라들에 의해 좌표광원들을 감지한 정보를 기초로 상기 표시영역에서 터치되는 터치 물체의 좌표를 산출하는 제어부;
    를 포함하는 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 좌표광원 발생영역은,
    상기 디스플레이 패널의 각 변을 따라 1열의 제1 좌표광원들을 일정 간격으로 발생시키는 제1 좌표광원 발생영역, 및
    상기 제1 좌표광원 발생영역보다 상기 표시영역으로부터 멀게 위치되어 상기 디스플레이 패널의 각 변을 따라 1열의 제2 좌표광원들을 일정 간격으로 발생시키는 제2 좌표광원 발생영역을 포함하며;
    상기 광 반사부재는,
    상기 제1 좌표광원 발생영역에서 발생된 제1 좌표광원들을 상기 표시영역의 터치 면에 나란한 방향으로 반사시켜 상기 표시영역으로 전달하며, 상기 제2 좌표광원 발생영역에서 발생된 제2 좌표광원들을 상기 제1 좌표광원들보다 상기 표시영역의 터치 면에 가깝게 상기 표시영역의 터치 면에 나란한 방향으로 반사시켜 상기 표시영역으로 전달하는 것을 특징으로 하는 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 카메라들에 의해 제1,2 좌표광원들을 감지한 정보를 기초로 상기 표시영역에서 터치되는 터치 물체의 터치 좌표 및 터치 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 상하 2개의 가로 변들과 좌우 2개의 세로 변들을 갖는 사각형으로 이루어지며;
    상기 카메라들은 상기 디스플레이 패널의 4개 코너들에 하나씩 배치된 제1,2,3,4 카메라와, 상기 2개의 가로 변들 중 적어도 한쪽 가로 변의 중앙에 좌우로 대칭되게 배치된 제5,6 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 장치.
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