KR20070005547A - 디스플레이 모니터를 위한 좌표 검출 시스템 - Google Patents

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KR20070005547A
KR20070005547A KR1020067005427A KR20067005427A KR20070005547A KR 20070005547 A KR20070005547 A KR 20070005547A KR 1020067005427 A KR1020067005427 A KR 1020067005427A KR 20067005427 A KR20067005427 A KR 20067005427A KR 20070005547 A KR20070005547 A KR 20070005547A
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안드레아 지랄도
갈릴레오 제이. 에이. 데스투라
휴고 제이. 코넬리센
마틴 제이. 제이. 쟈크
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 디스플레이 모니터의 스크린 상에 입력 위치를 검출하기 위한 장치와 관련이 있다. 이 장치는, 이 장치의 외부로부터 층(301) 상에 입사하는 광(303)의 일부(304)가 이 층(301)에 갇히도록 하는 광학 구조를 구비하는 광 가이딩 층(301)을 포함한다. 이 입사광(303)은 이 장치와 상호 작용하기 위해, 사용자에 의해 동작 가능한 원격 입력 디바이스에 의해 방사된다. 예를 들면, 이 원격 디바이스는 레이저 포인터(205)이다. 이 장치에서 광 검출 수단(803)은 이 층(301)에 갇히는 광(304)을 검출한다. 따라서, 입력 디바이스로부터의 광(207)이 이 층(301)에 진입하는 입력 위치(206)를 결정하는 것이 가능하다.

Description

디스플레이 모니터를 위한 좌표 검출 시스템{COORDINATE DETECTION SYSTEM FOR A DISPLAY MONITOR}
본 발명은 사용자 입력 장치와의 사용자 상호 작용의 결과로서, 이 장치에 상대적인 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치와 관련이 있다. 선호적으로, 이 장치는 디스플레이 모니터를 포함한다.
사용자와 컴퓨터 간의 상호 작용성(interactivity)을 향상시키기 위해, 터치 스크린 디스플레이가 멀티미디어 정보 키오스크(kiosk), 교육 센터, 자판기, 비디오 게임, PC, 등을 위해 도입되어 왔다. 터치 스크린 디스플레이는, 사용자가 컴퓨터 스크린 상에 아이콘, 그림, 단어 또는 다른 시각적인 객체를 건드리는 것에 의해 컴퓨터와 상호 작용하는 것을 가능하게 하며, 물리적 접촉에 의해 구동되는 디스플레이 스크린이다. 터칭(touching), 즉, 스크린과 물리적인 접촉을 수립하는 것는 손가락을 사용하거나 또는 스크린이 더럽게 되어 얼룩지는 것을 방지하기 위해 펜을 사용하거나 또는 다른 적절한 스타일러스(stylus) 또는 포인팅 디바이스를 가지고 일반적으로 수행된다.
때때로, 예를 들면 스크린이 클 때 및/또는 스크린이 사용자로부터 어느 정도 떨어져서 위치되어 있을 때, 직접적인 상호 작용을 제공하기 위한 물리적인 접 촉이 최적의 선택은 아니다. 예를 들면, 프리젠테이션을 할 때, 스크린과 상호 작용하는 사용자는 스크린에 대한 청중의 시야를 가리게 될 것이다.
이런 경우에 있어서, 광원에 의해 제공되는 광빔의 사용은 스크린과 상호 작용하기 위한 매력적인 선택 사항이다. 상호 작용의 목적을 달성하기 위해, 인간의 눈에 보이는 광원의 사용은 통상적인 적외선(IR) 원격 제어를 사용하는 것보다 매력적인 선택 사항이다.
유럽 특허 출원 EP 0 572 182 B1은 일체형의 광 입력 장치를 구비한 디스플레이 유닛을 개시한다. 이 디스플레이 유닛은 액정 디스플레이(LCD) 패널의 기판 중의 하나에 배치된 X와 Y축 방향으로 전도체를 포함하는 액정 디스플레이 패널을 구비한다. 이 전도체는 기판의 표면과 평행인 광을 가이딩(guiding)하기 위한 광 파(optical wave) 가이드이다. 광신호를 감지하기 위한 광 수신 요소는 각 광파 가이드의 끝 부분에 배치된다.
광 펜으로부터 방사되는 광이 기판과 접촉하게 될 때, 방사되는 광의 접촉 부분의 X와 Y 좌표는 예를 들면 광자(photo) 센서 형태의 광 수신 요소에 의해 결정된다. 유럽 특허 EP 0 572 182 B1의 문제점은 광파 가이드는 LCD 패널의 기판 또는 기판들에서 형성된다는 것이다. 이것은 디스플레이 유닛을 제조하는 것을 어렵고 비싸게 만드는데, 그 이유는 이 기판에서 이 광파 가이드를 형성하기 위해 사용되는 프로세스가 아주 복잡하기 때문이다. 또한, 광파 가이드는 실제적으로 제조 당시에 기판에 형성되어야만 하고, 따라서, 이 기판의 제조 후에는 디스플레이 유닛에 추가될 수 없기 때문에, 이 광파 가이드가 이 기판에 형성된다는 사실은 디스 플레이 유닛의 제조에 있어서 유연성에 불리하다.
사용자 입력 장치의 스크린 상에서 입력 위치를 검출하기 위해, 선호적으로 디스플레이 유닛과 결합된 사용자 입력 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이며, 이 장치는 제조하기 용이하며, 이 디스플레이 디바이스의 화질은 가능한 한 적은 정도로 영향을 받는다. 이러한 상황에서, '입력 위치'는 이 장치에 상대적이고 사용자 상호 작용이 발생하는, 예를 들면, 광펜에 의해 방사되는 광이 이 장치에 진입하는 곳의 좌표를 포함한다는 것이 이해되어야만 한다.
이 목적은 청구 범위 제1항에 의한 장치에 의해 달성된다. 선호되는 실시예는 종속항에 의해 정의된다.
본 발명의 측면에 따라, 좌표 검출 시스템이 제공되며, 광가이딩층은 이 장치 내에 배열된다. 이 층은, 광이 이 장치의 외부로부터 이 층 상에 입사할 때 이 층에서 광의 일부를 가두어 두고, 그리고 광이 이 장치 내부로부터 이 층 상에 입사할 때 이 층을 통해 광을 투과시키기 위해 배열되는, 광구조를 구비한다. 이 시스템은 이 층에 갇히는 광을 검출하기 위해 배열되는 광검출 수단을 구비한다.
본 발명의 아이디어는 소정의 광 특성을 구비한 광 가이딩층이 하나의 장치에서 배열되는 것이다. 이 층은, 한편으로는 이 장치의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광의 일부는 이 층에 갇히게 되고, 다른 한편으로는 이 장치의 내부로부터 이 층에 입사하는 광에 대해 이 층은 실질적으로 투명하며, 거의 모든 광이 이 층을 통해 투과되는 광구조를 구비한다.
이 외부로부터 기원하는 광은, 이 장치와 상호 작용하기 위해 사용자에 의해 동작되는 원격 입력 디바이스로부터 방사된다. 예를 들면, 원격 입력 디바이스는 광펜 또는 레이저펜을 포함한다. 이 장치의 내부로부터 기원하는 광은 디스플레이 모니터 그 자체에 의해 방사된다. 디스플레이 되는 이미지의 밝기와 대조를 감소시키지 않도록, 이 광이 가능한한 작은 감쇠(attenuation)를 가지고 이 층을 지나 통과하는 것이 선호된다.
이 장치에 배열되는, 예를 들면 광 검출기 형태의 광 검출 수단은 이 입력디바이스에 의해 방사되는 광의 갇혀진 일부를 검출한다. 이 층에 갇힌 광을 검출함으로써, 예를 들면 레이저 포인터 또는 소정의 다른 적합한 초점이 맞추어진 광 포인터 수단과 같은 입력 디바이스로부터 이 층 상에 닿는 광의 입력 위치(입사 지점)를 결정하는 것이 가능하다.
입사광의 신뢰할 만한 검출이 다소 유연한 방식에서 제공될 수 있으므로, 본 발명은 유익하다. 포일(foil), 필름 등과 같은 구조를 구비한 광가이딩층은 하나의 장치 내에서 조립하거나 또는 디스플레이 모니터와 통합하기에 용이하고, 예를 들면, LCD, CRT, 예를 들면 OLED와 PLED 등과 같은 여러 다른 종류의 LED 기술을 채용한 디스플레이 모니터의 대부분의 유형과 동작한다. 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스는 이동 전화 스크린, PDA, 랩톱 컴퓨터, 여러 다른 종류의 모니터링 디바이스, 텔레비젼 수상기, 프로젝션 스크린 등을 포함한다. 이 층은 접착제 또는 임의의 다른 적절한 부착 수단에 의해 디스플레이 모니터에서 적절한 기판에 부착될 수 있다. 또한, 투명성 때문에, 이 층은 이 디스플레이 모니터의 내부로부터 이 층 상에 닿는 광에 대해 적은 투과 손실을 유발한다. 또한, 이 층은, 이 층이 이 디스플레이 모니터의 기저의 픽셀과 완벽하게 정렬되거나 레지스터(register)될 필요가 없다는 장점을 지니고 있으며, 이것은 층 조립 절차를 용이하게 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 층에 갇힌 광이 이 층의 평면과 평행인 제1 방향과 제2 방향으로 이동하도록, 인도 수단은 이 층에 갇힌 광을 인도하기 위해 이 층에 배열된다. X축과 Y축이 이 층의 평면에 정의되도록, 제1 방향은, 선호적으로, 그러나 필수적이지는 않지만, 실질적으로 제2 방향과 수직이다. 광검출 수단을 향해 지향되는 광의 양이 크면 클수록, 광검출 수단의 민감도는 더 낮아야 하기 때문에, 이것은 유익하다. 또한, 만약 광 검출 수단을 향해 지향된 광빔이 약간 초점이 맞추어지면, 즉, 검출 수단의 보다 작은 영역이 광에 노출되면, 좌표 검출은 보다 정밀해질 것이다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 인도 수단은 이 층에 배열된 피라미드 형태의 구조를 포함한다. 근사적으로 90도 정도의 이 피라미드형 구조의 상단각을 가지면, 이 광 구조는 이 장치의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광의 일부를 포획할 수 있고, 이것을 제1 및 제2방향으로 인도한다. 이 피라미드의 기하학적인 매개변수를 변경함으로써, 이 광 성능은 조정될 수 있다. 대안적으로, 이 안내 수단은 기울어진 격자(slanted grating)를 구비한 볼륨 홀로그램 구조를 포함한다. 이 광 구조는 또한 이 장치의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광의 일부를 포획하고, 이것을 제1과 제2 방향으로 인도할 수 있다. 이 홀로그램의 경사각 및/또는 격자 높이(pitch)를 변경함으로써, 광특성은 조정될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 이 광 검출 수단은 이 층에 갇히고 제각기 제1 방향과 제2 방향으로 이동하는 광을 검출하기 위해 배열된 예를 들면, 광 검출기의 형태의 제1 광검출 수단과 제2 광검출 수단을 포함한다. 제1 광검출 수단은 이 층의 제1 모서리에 배열되며, 제1 방향으로 이동하는 광을 검출하며, 그럼으로써 이 장치의 외부로부터 이 층 상에 닿는 광의 입사 지점의 X 좌표를 결정한다. 제2 광검출 수단은 이 층의 상기 제1 모서리의 반대쪽이 아닌 제2 모서리에 배열되며, 제2 방향으로 이동하는 광을 검출하는데, 이것에 의해 이 장치의 외부로부터 이 층 상에 닿는 광의 입사 지점의 Y 좌표를 결정한다. 이 층의 모서리를 따라 제1 및 제2 광 검출 수단을 배열하는 것이 디스플레이 모니터의 전면에 놓여 질 수 있는 자립형 검출 유닛을 제공하므로, 이 실시예는 유익하다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따라, 이 장치는 LCD, LED 타입 디스플레이, 전자 잉크 디스플레이 또는 임의의 다른 타입의 능동 매트릭스 디스플레이와 같은 디스플레이 모니터를 포함한다. 이 광 검출 수단은 이 디스플레이 모니터의 능동 매트릭스 기판에 통합되고, 이 장치는, 이 층에서 갇힌 광을 이 층으로부터 능동 매트릭스 기판에서 통합된 광검출 수단으로 연결하기 위해 배열된 작은 비스듬히 배열된 거울과 같은 광 연결 (light coupling) 수단을 포함한다. 예를 들면, 이 디스플레이 모니터는 능동 매트릭스 액정 디스플레이 (AMLCD)를 포함하고, 광 검출 수단은 능동 매트릭스 기판의 얇은 필름 트랜지스터(TFT)를 포함한다.
반도전성 재질의 특성은 광-전기이며, 이것은 광에 노출되었을 때 광자-유도된 전류가 TFT에서 생성될 수 있다는 것이다. 그러므로, 예를 들면, 종래의 액정 디스플레이는 광-저지층에 의해 임의의 입사광으로부터 차폐된다.
이 층에서 하나의 개구(opening)를 만드는 것에 의해 또는 이 층을 특정 파장을 통과시키지 않는 또 다른 재질의 층으로 대체시킴으로써, TFT는 의도적으로 (특정한 파장의) 외부광에 민감하도록 만들어질 수 있다. 기존의 TFT가 광 검출기로서 사용될 수 있고, 따라서 추가적인 광 검출기를 이 시스템에 제공할 필요가 없기 때문에, 이 실시예는 순조롭고, 통합된 해결법이 제공될 수 있는 이점을 가진다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 이 광 가이딩층은 이 장치의 전면 플레이트(plate)의 외부면 상에 배열된다. 이것은 좌표 검출 시스템이 이 디스플레이 모니터의 내부에 통합될 필요가 없는 자립형 시스템이라고 간주될 수 있는 이점을 가진다. 디스플레이 모니터를 위한 종래의 좌표 검출 시스템과 대조적으로, 모니터의 기판에서 검출 시스템의 일부를 형성할 필요가 없지만, 그러나 디스플레이 모니터의 제조와 분배 이후에 광가이딩층은 디스플레이 전면 플레이트에 부착될 수 있다. 기존의 디스플레이 시스템 내로 통합이 가능하기 때문에, 출시(time-to-market)은 단축될 수 있다.
본 발명의 선호되는 실시예에 따라, 광을 광 가이딩으로 방사하기 위해 배열된, 광원을 구비한 광 가이딩이 이 층의 외부면에 배열된다. 광 가이딩과 그 주변부 간의 광 매칭은 이 광원의 광이 전체 내부 반사에 의해 광 가이딩 내에서 정상적으로 갇히도록 적응된다. 이 스크린과의 물리적인 접촉(예를 들면, 사용자에 의한 접촉 입력)은 이 광 가이딩내에서 전체 내부 반사를 교란시키며, 이것에 의해 광이 광 가이딩으로부터 추출되고 이 층을 향해 지향된다.
선호적으로, 광 가이딩이 이 층과 물리적으로 접촉하도록, 광 가이딩이 이 층의 외부면에 배열된다. 하지만, 광투과매체는 이 층과 이 광 가이딩 사이에 배열되는 것이 가능하다. 이 매체는 예를 들면 광 가이딩과 이 층 양쪽 모두의 굴절률보다 낮은 굴절률을 구비한 액체일 수 있다. 선호적으로, 이 광 가이딩은 원격 입력 장치로부터 기원하는 광에 대해 투명하다.
이 장치의 사용자가 터치 입력을 제공할 때, 전체 내부 반사의 상태는 교란되고, 이 광은 광 가이딩으로부터 추출되어, 이 층을 향해 지향된다. 그 다음에, 이 광 가이딩을 거쳐 이 광원으로부터 이 층 상에 닿는 광의 입사 지점을 결정함으로써 이 장치상에 접촉 지점을 결정하는 것이 가능하다.
이 장치가 이 장치와의 광학적 및 물리적 접촉 양쪽 모두를 검출하는 것을 가능하게 함으로써, 이 실시예는 매우 유익하다. 그러므로, 상황에 따라, 사용자는 접촉 입력(touch input) 또는 레이저 포인터와 같은 것을 사용하는 원격 입력을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 광필터는 제각기의 광검출 수단상에 입사하는 광에 대한 선택도를 증가시키기 위한 제1 및 제2 광 검출 수단 상에 배열된다. 단색(monochromatic)광에 대해서, 이 광 필터는 단색광에 대한 선택도를 향상시킨다. 선택도는 주변광(ambient light)으로부터 광 검출기 상에 닿는 광을 구별하기 위해 요구될 수 있다. 광원이 펄스 타입인 경우, 이 광 검출기 및/또는 광 필터는 펄스된 광과 동기에 의해 및/또는 단지 해당 대역폭을 통과시키기 위해 배열되는 광 필터에 의해 펄스 광을 다루기 위해 적응되야 한다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따라, 전기 신호 필터는 상기 광 검출 수단상에 닿는 광의 결과로서 광 검출 수단에 의해 생성된 전기 신호를 위한 선택도를 증가시키기 위해 광 검출 수단에 배열된다. 이것은 디스플레이 상에 위치를 표시하기 위해 사용되는 광이 전기 신호 필터에서 처리되고, 예를 들면 변조되고, 차후에 복조될 수 있다는 이점을 지닌다.
본 발명의 추가적인 특징과 이점은 첨부된 청구항과 다음 설명을 학습하는 것에 의해 명백하게 될 것이다. 당업자는 본 발명의 다른 특징이 다음에서 설명되는 것과 다른 실시예를 만들기 위해 조합될 수 있다는 것을 인식한다. 본 발명은 예와 동반하는 도면을 참조하는 것에 의해 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 종래의 디스플레이 디바이스의 한 예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 디바이스와 좌표 검출 시스템을 도시하는 개략적인 전면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인도 수단의 전면도와 측면도.
도 4는 본 발명의 대안적인 일실시예에 따른 인도 수단의 전면도.
도 5는 본 발명이 적용가능한 디스플레이 디바이스의 일부를 도시하는 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 광을 능동 매트릭스 기판에 연결하기 위해 배열된 광 연결 수단의 측면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 광가이딩층의 외부면에 배열되는 광 가이딩의 전면도와 측면도.
도 8은 광가이딩층의 외부면에 배열되는 광 가이딩의 측면도.
도 1은 본 발명이 유리하게 적용될 수 있는 디스플레이 디바이스에서, 키보드(101)와 LCD 평면 스크린(102)를 가지고 배열되는 랩톱 컴퓨터의 형태의 디스플레이 디바이스(100)를 도시한다. 광 가이딩층과 광 검출 수단을 포함하는 본 발명에 따른 좌표 검출 시스템은, 다음에 설명될 것처럼, 많은 다른 방식으로 디스플레이 디바이스에서 배열될 수 있다. 예를 들면, 이 층은 디스플레이 디바이스의 내부에 배열될 수 있거나, 또는 선호적으로, 이 스크린의 외부에 부착된다. 이 광 검출 수단은 이 스크린의 모서리 중 두 개(103, 104)에 배열될 수 있으나, 그러나 이 디스플레이 디바이스의 기판에 또한 배열될 수 있고, 그럼으로써 광 검출 수단을 이 디스플레이 디바이스의 내부에 배치시킨다.
도 2는 디스플레이 디바이스 스크린(201)의 개략적인 전면도를 도시하며, 이 스크린 상에 광 가이딩층(202)이 접착제에 의해 배열된다. 이 층의 모서리 중 두 개에, 예를 들면, 광 검출기와 같은 형태로 광 검출 수단(203)이 배열된다. 광 검출 수단은 CPU(204) 또는 처리 능력을 구비한 소정의 다른 적절한 수단으로 연결된다. 일반적으로, CPU는 이 좌표 검출 시스템이 적용되는 디바이스에서 기존의 처리 수단을 포함하며, 이 디바이스는 예를 들면, 랩톱 컴퓨터, 이동 전화기, 프로젝션 스크린, 텔레비전 수상기 등이다. 하지만, 이 검출 시스템은 자기 자신의 CPU를 구 비한 자립형 시스템 일 수 있으며, 이 자립형 시스템은 좌표 검출이 적용될 디바이스에 연결되고 이 디바이스와 협동한다. 레이저 펜(205) 형태의 광 투과 디바이스는 이 스크린 상에 광의 지점(206)을 표시하기 위해 사용자에 의해 이용된다.
이 층은, 이 디스플레이 디바이스의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광 (207)에 대해, 광의 일부가 이 층 내에 갇히고 이 층의 평면의 X와 Y 방향으로 인도 되도록 하는, 광 구조를 구비한다. 이 디스플레이 디바이스의 내부로부터 이 층 상에 입사하는 광에 대해, 이 층은 투명한 것처럼 보이며, 실질적으로 모든 광은 이 층을 통해 투과된다. 이 광 검출 수단은 이 층 내에 갇힌 광을 검출한다. 이 층 내에 갇힌 X와 Y 방향으로 인도되는 광을 검출함으로써, 이 디스플레이 디바이스의 외부로부터 이 층 상에 닿는 레이저 펜으로부터 방사되는 광의 입사 지점(206)을 결정하는 것이 가능하다.
도 3의 상부는 피라미드 형태의 광 굴절 유닛(302)에서 인도 수단과 함께 배열된 광가이딩층(301)의 일부의 정면도를 도시한다. 도 3의 하부는 이 동일 층(301)과 피라미드형 인도 수단(302)의 측면도를 도시한다. 갇힌 광(304)이 이 층의 평면에 평행인 제1 방향과 제2 방향으로 이동하도록, 인도 수단(302)은 이 디스플레이 디바이스의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광(303)의 일부를 포획하고, 이 층 안에 갇힌 광을 인도하기 위해 이 층(301)에 배열된다. X축과 Y축이 이 층의 평면에 정의되도록 제1방향은 선호적으로, 그러나 필연적이지는 않지만, 제2방향에 수직이다. 상부각(top angle), 기저 영역, 높이 등과 같은 이 피라미드체의 기하학적인 매개변수를 변경시킴으로써, 광 성능은 조정될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따라 인도 수단의 대안적인 실시예를 도시한다. 도 4에서, 측면도는 광 가이딩 층(401)을 도시하며, 여기서 인도 수단(402)은 경사진 격자를 구비한 볼륨 홀로그램 구조로 이루어져 있다. 이 광 구조는 이 디스플레이 디바이스의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광(403)의 일부를 포획하고, 갇힌 광(404)이 제1 방향과 제2방향(X와 Y 방향)으로 이동하도록 이 층 내에 갇힌 광을 인도할 수 있다. 홀로그램의 경사각(slant angle) 및/또는 홀로그램의 격자 피치를 변경함으로써, 광 특성이 조정될 수 있다.
도 5는 본 발명이 적용 가능한 디스플레이 디바이스(501)의 일부의 개략도를 도시한다. 이 도면은 행 또는 선택 전극(507) 그리고 열 또는 데이터 전극(506)의 교차 영역에 요소 또는 픽셀(508)의 매트릭스를 포함한다. 이 행 전극은 행 구동기(504)에 의해 선택되며, 반면에, 열 전극은 데이터 레지스터(505)를 거쳐 데이터를 제공받는다. 이런 목적을 달성하기 위해, 입력 데이터(502)는 만약 필요하다면, 처리기(503)에서 먼저 처리된다. 행 구동기(504)와 데이터 레지스터(505) 간의 상호 동기화는 구동선(driveline)(509)을 거쳐 발생한다.
행 구동기(504)로부터의 신호는 박막 트랜지스터(TFT)(510)를 거쳐 화상 전극을 선택하는데, 이 트랜지스터의 게이트 전극(523)은 행 전극(507)에 전기적으로 연결되고, 소스 전극(524)은 열 전극(506)에 전기적으로 연결된다. 열 전극(506)에 존재하는 신호는 드레인(drain) 전극(525)에 연결된 화소(508)의 화상 전극으로 TFT를 거쳐 전송된다. 다른 화상 전극은, 예를 들면, 하나(혹은 그 이상)의 공통적인 역(counter) 전극에 연결된다. 데이터 레지스터(505)는 스위치(511)를 또한 포 함하는데, 이 스위치에 의해 입력 데이터가 열 전극(506){상황(511a)}으로 전송될 수 있거나, 또는 감지 단계 동안, TFT(510)의 상태가 감지될 수 있다{스위치(511)의 상황(511b)}.
반도전성 재질의 특성 중의 하나는 광자 전기(photo electricity)이며, 이것은 하나의 TFT가 광에 노출될 때, 광자-유도 전류가 이 TFT(510)에서 유도되는 것을 의미한다. 그러므로, 종래의 디스플레이에서의 TFT는 흑색-매트릭스층과 같은 광-거부(light-rejecting)층(도시되지 않음)에 의해 임의의 입사광으로부터 차폐된다. 광-거부층에서 개구를 만들거나, 이 광-거부층을 특정의 파장을 통과시키지 않는 다른 하나의 재질의 층으로 대체하는 것에 의해, 이 TFT는 (특정한 파장의) 외부광에 민감해 질 수 있다.
예를 들어, 레이저 펜으로부터의 초점이 맞추어진 광빔은 국지적으로 TFT(510)를 조명할 수 있으며, 축전기(508)에 저장된 전압은 조명시에 하강한다. 다음 기록 주기 동안 새로운 정보를 기록하기 전에 이 전압 강하{스위치(511)의 상황(511b)}를 감지하는 것은 의도적으로 조명된 픽셀과 비-조명된 픽셀을 구별하는 것을 가능하게 한다. 이 감지된 정보는 처리기(503)에 저장되고, 전용 소프트웨어를 사용함으로써, 이 디스플레이 디바이스 외부로부터 디스플레이기 상에 닿는 광의 입사 지점이 검출될 수 있다.
도 6은 비스듬히 배열된 거울(605) 형태의 광 연결 수단을 도시한다. 이전에 설명한 대로, 인도 수단(602)은 디스플레이 디바이스의 외부로부터 이 층 상에 입사하는 광(603)의 일부를 포획하고, 갇힌 광(604)이 이전에 언급된 제1과 제2 방향 으로 이동하도록 이 층 내에 갇힌 광을 인도하기 위해, 광 가이딩 층(601)에 배열된다. 거울(605)이 갇힌 광(604)을 능동 매트릭스 기판과 함께 배열된 디스플레이(606)로 연결하기 위해 배열된다. 능동 매트릭스를 설명하기 위해, 도 5가 참조된다. 도 5에서처럼, TFT(607)의 형태의 광자 검출 수단은 디스플레이 디바이스의 외부로부터 광 가이딩 층(601) 상에 닿는 광의 입사 지점을 검출하기 위해 배열된다. 간략하게 설명하기 위해, 단 하나의 TFT(607)만이 도 6에서 도시된다는 것에 주목해야 한다. 실제적인 응용에서, 픽셀당 하나의 TFT가 사용된다. 광 연결 수단(605)을 사용해서, 디스플레이의 모서리 중 두 개(도 2 참조)에서 TFT 상에 배열된 광-거부층(도시되지 않음)에서 개구를 만드는 것이 단지 필요할 뿐이며 여기서 광은 광 가이딩 층에서 TFT로 연결된다. 대안적으로, 만약 상기 광-거부층이 다른 재질로 제조된 불투명층으로 대체된다면, 이 대체는 단지 상기 두 모서리만 필요하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라, 광 가이딩 층의 외부면에 배열된 광 가이딩을 도시한다. 도 7의 상부는 디스플레이 디바이스 스크린(701)의 개략적인 전면도를 도시하며, 이 스크린 상에 광 가이딩 층(702)이 부착된다. TFT의 형태에서 광검출 수단(703)은 입사광을 검출하기 위해 디스플레이 디바이스의 능동 매트릭스 기판에 집적된다. 광 가이딩 층(702) 상에서, 광 가이딩(704)이 배열된다. 광 가이딩(704)은 광을 광 가이딩 안으로 방사하기 위해 배열된 광원(708)을 구비한다. 도 7의 하부는 스크린(701)의 측면도를 도시한다. 광 가이딩(704)과 그 주변부 간의 광학적 매칭은 광원(708)의 광이 전체 내부 반사에 의해 광 가이딩 내에 갇히도록 적응된다.
도 8은 스크린(801)의 측면도를 도시한다. 예를 들면, 펜(805)에 의한 광 가이딩(804)과의 물리적인 접촉은 전체 내부 반사를 교란시키며, 이것에 의해 광(809)이 광 가이딩으로부터 추출되고, 광가이딩층(802)을 향하게 된다. 도 2에서처럼, 이 층(802)은 광 가이딩(804)으로부터 이 층 상에 입사하는 광(809)의 일부를 포획하고, 갇힌 광(807)이 이 층의 평면에 평행한 X와 Y 방향(Y 방향은 도 8에서 도시됨)으로 이동하도록 이 층에 갇힌 광을 인도하기 위해 배열된 피라미드형 인도 수단(806)을 구비한다. 선호적으로, 광 가이딩(804)은 광 가이딩 층(802)의 외부에 배열되며, 그 결과 광 가이딩은 이 층과 물리적으로 접촉된다. 하지만, 소정의 광 투과 매체가 이 층(802)과 광 가이딩(804) 사이에 배열되는 것이 가능하다. 전체 내부 반사의 상태가 교란되고, 광이 광 가이딩(804)으로부터 추출되고, 이 층(802)을 향하게 될 때, 광 가이딩(804)을 거쳐 광원(808)으로부터 이 층(802) 상에 닿는 광(809)의 입사 지점을 결정하는 것에 의해 이 디스플레이 상의 접촉점(810)을 결정하는 것이 가능하다. 거울(812) 형태의 광 연결 수단은 갇힌 광(807)을 디스플레이(813)에 연결하며, 이 디스플레이는 능동 매트릭스 기판과 함께 배열된다. 능동 매트릭스를 설명하기 위해, 도 5가 참조된다. 도 5에서 처럼, TFT(803) 형태의 광 검출 수단은 이 입사광을 검출하기 위해 배열되는데, 이것에 의해 이 디스플레이 상의 접촉점(810)을 검출한다. 접촉점(810)에서, 광(809)은 여러 방향으로 산란된다는 것을 주목한다. 다른 말로 하면, 접촉점(810)은 광(809)을 방사하는 광원의 역할을 한다. 도 8은 일반적으로 굉장히 많은 방향으로 발생하는 이러한 산란(scattering)의 간략도를 도시한다.
시스템이 디스플레이와의 광학적 접촉과 물리적인 접촉 양쪽 모두를 검출하는 것을 가능하게 하므로, 이 실시예는 매우 이롭다.
광 입력을 위해서, 광 가이딩(804)은 투명하며, 검출은 이전에 설명된 대로 수행되고, 예로써 도 2가 참조될 수 있다.
설명된 실시예의 다른 많은 변경, 수정과 당업자에게 명백하게 될 것이다. 그러므로, 설명된 실시예는 첨부된 청구범위에서 정의된 것과 같이 본 발명의 범위를 제한하기 위해 의도되지 않는다.
본 발명은 장치 자신에 대해, 이 장치와의 사용자 상호 작용의 결과로서, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치에 이용 가능하다.

Claims (14)

  1. 사용자 입력 장치에 대한 상대적인 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치로서,
    광가이딩층(light guiding layer)(301)을 포함하되, 상기 광 가이딩층(301)은 외부로부터 이 장치에 입사하는 광(303)의 일부(304)를 가두어 두기 위해 구성된 광학 구조를 구비하고, 이 입사광(303)은 이 장치와 상호작용하기 위해 사용자에 의해 동작가능한 원격 입력 디바이스에 의해 생성되고, 상기 원격 입력 디바이스는 갇힌 광(304)을 검출하고 갇힌 광의 검출을 이 입력 위치와 연관시키기 위해 광 검출 수단(203)을 향해 이 층(301)을 통해 이 갇힌 광(304)을 투과하기 위해 구성되는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광가이딩층(301)은, 상기 층(301)의 평면에 평행인 제1 방향과 상기 층(301)의 평면에 평행인 제2 방향으로 층(301)에 갇혀 있는 광(304)을 인도하기(canalize) 위한 인도 수단(302)을 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 제1 방향은 제2 방향에 실질적으로 직각인, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 인도 수단(302)은 피라미드형 구조를 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 인도 수단(402)은 볼륨 홀로그램(volume holographic) 구조를 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 광 검출 수단(203)은, 층(202)의 평면에 평행한 제1 방향으로 이동하는 갇힌 광(304)을 검출하기 위해 배열된 제1 광 검출 수단(203)과; 상기 층(202)의 평면에 평행한 제2 방향으로 이동하는 갇힌 광(304)을 검출하기 위해 배열된 제2 광 검출 수단(203)을 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 디스플레이 모니터를 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 디스플레이 모니터(102)는 액정 디스플레이, LED 디스플레이 또는 전자 잉크 디스플레이를 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 디스플레이 모니터(501)는 능동 매트릭스 타입 디스 플레이를 포함하며, 광 검출 수단(607)은 디스플레이의 능동 매트릭스 기판(606)과 함게 통합되며, 갇힌 광(604)의 적어도 일부를 상기층(601)으로부터 상기 광 검출 수단(607)으로 연결하기 위해 구성된 광 연결(light coupling) 수단(605)을 추가적으로 포함하는, 입력 위치를 검출 하기 위한 사용자 입력 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 층(202)은 디스플레이 모니터의 스크린의 외부면에 배열되는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 층(802)의 외부면에 배열되고 광(809)을 광 가이딩(804)으로 방사하기 배열된 광원(808)을 구비한 광 가이딩(804)을 추가적으로 포함하며, 상기 광 가이딩으로 사용자가 입력 위치에서 이 장치와 물리적인 접촉을 수립할 때, 방사된 광(809)이 전체 내부 전반사에 의해 광 가이딩(804) 안에서 갇히고, 광 가이딩(804)으로부터 추출되고, 이 층(802)으로 향하도록, 주변부와 광학적으로 매칭이 되는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 광검출 수단(803) 상에 입사하는 광을 위한 선택도(selectivity)를 증가시키기 위해 상기 광검출 수단(803) 상에 배열된 광필터를 추가적으로 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 광 검출 수단 상에 닿는 광의 결과로서 광 검출 수단 (803)에 의해 생성된 전기 신호를 위한 선택도를 증가시키기 위해 광 검출 수단(803)에 배열되는 전기 신호 필터를 추가적으로 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 광검출 수단(803)은 광 검출기를 포함하는, 입력 위치를 검출하기 위한 사용자 입력 장치.
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