KR20230161374A - Touch sensing device - Google Patents

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KR20230161374A
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touch sensitive
sensitive device
antenna
display
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KR1020230064118A
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소영준
임재우
이만호
김영환
장호연
문상익
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엘지전자 주식회사
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Abstract

디스플레이 일단에 거치할 수 있도록 하는 거치대; 신호를 송신하는 송신부 및 상기 신호가 객체에 반사되는 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 안테나; 상기 송신된 신호의 제1 방향 방사각을 제한하는 유전체 렌즈; 및 상기 수신부에서 수신된 신호를 기반으로 상기 객체의 좌표를 계산하는 제어부를 포함하는 터치 감지 장치는 송신신호의 방사각을 제한하여 객체에서 반사되는 신호를 기반으로 객체의 좌표를 감지할 수 있다.A stand that allows the display to be mounted on one end; An antenna including a transmitter that transmits a signal and a receiver that receives a signal when the signal is reflected from an object; a dielectric lens limiting a radiation angle of the transmitted signal in a first direction; and a control unit that calculates the coordinates of the object based on the signal received from the receiver. The touch sensing device may limit the radiation angle of the transmission signal and detect the coordinates of the object based on the signal reflected from the object.

Description

터치 감지 장치{TOUCH SENSING DEVICE}Touch sensing device {TOUCH SENSING DEVICE}

본 발명은 디스플레이와 평행하게 전파되는 전자기 신호를 송수신하여 터치를 감지하는 터치 감지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a touch sensing device that detects a touch by transmitting and receiving electromagnetic signals propagating in parallel with a display.

터치 감지 장치는 디스플레이 화면상에서 객체의 접촉 위치를 감지하고 감지된 접촉 위치에 관한 정보를 받아들여 디스플레이 화면 제어를 포함한 전자기기의 전반적인 제어를 수행하기 위한 입출력 수단으로, 손가락이나 터치펜 등의 객체가 디스플레이 화면에 접촉될 때 이를 입력신호로 인식하는 장치이다.A touch sensing device is an input/output means that detects the contact position of an object on the display screen, receives information about the detected contact position, and performs overall control of electronic devices, including display screen control. This is a device that recognizes this as an input signal when the display screen is touched.

스마트폰 등의 모바일 기기의 보급이 활성화된 이후 터치 감지를 위한 방식으로 커패시터 충방전 특성을 이용한 정전용량 방식이 주류 기술로 자리 잡았다. 정전용량 방식은 사람의 몸에 있는 정전용량을 이용하는 것으로, 교류 전압을 이용하여 사람의 정전용량에 의해 일어나는 저항과 전류의 변화를 측정하여 터치를 인식하는 방식과, 커패시터의 충전되는 양을 비교하여 터치 유무를 판단하는 방식이 있다. 이와 같은 정전용량 방식은 필름을 사용하는 저항막 방식에 비해 내구성이 우수하고, 터치의 정확도가 비교적 높은 편이며, 다중 포인트의 인식이 가능하고 소형으로 제작하는 것이 용이하다.Since the spread of mobile devices such as smartphones, the electrostatic capacitance method using the charging and discharging characteristics of a capacitor has become a mainstream technology for touch detection. The capacitance method uses the capacitance in the human body. It uses alternating voltage to measure changes in resistance and current caused by the person's capacitance to recognize touch, and compares the amount of capacitor charged. There is a way to determine whether a touch exists. This capacitive method has superior durability compared to the resistive film method using film, has relatively high touch accuracy, allows recognition of multiple points, and is easy to manufacture in a small size.

다만, 정전용량 방식은 투명 전도성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide)를 사용하는데, ITO를 구성하는 인듐(Indium)은 대표적인 희소, 고갈 자원의 하나로 그 공급량이 크게 떨어지고 있으며 상대적으로 가격이 높아 가격 경쟁력을 확보하는데 장애 요소가 되고 있다.However, the capacitive method uses ITO (Indium Tin Oxide), a transparent conductive material. Indium, which makes up ITO, is one of the representative rare and depletable resources, and its supply is greatly decreasing and its price is relatively high, making it price competitive. It is becoming an obstacle to securing it.

최근에는 스마트폰 등의 모바일 기기뿐만 아니라 네비게이션, 넷북, 노트북, DID(Digital Information Device), 터치입력 지원 운영체제를 사용하는 데스크탑 컴퓨터, IPTV(Internet Protocol TV), 최첨단 전투기, 탱크, 장갑차 등 전 산업분야에 걸쳐 터치 감지를 통한 입출력 수단이 요구되고 있다. 그리고 기업, 가정, 개인, 학교 등 수많은 곳에서 전자칠판이나 대형 디스플레이를 이용한 광고판, 지하철 정보 시스템, 전자 발권기, 전시회 등 터치 감지가 가능한 대형 디스플레이에 대한 수요도 증대되고 있다.Recently, not only mobile devices such as smartphones, but also navigation, netbooks, laptops, DID (Digital Information Device), desktop computers using touch input support operating systems, IPTV (Internet Protocol TV), cutting-edge fighter jets, tanks, and armored vehicles are used in all industries. There is a demand for input/output means through touch detection. In addition, the demand for large displays capable of touch detection is increasing in many places such as companies, homes, individuals, and schools, such as electronic whiteboards, billboards using large displays, subway information systems, electronic ticket machines, and exhibitions.

대형 디스플레이에 상술한 ITO를 사용하게 되면 표면저항이 큰 ITO에 의해 패턴 전극 간의 저항이 커져 신호 감도 및 검출 감도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 또한, ITO의 상대적 높은 가격으로 인한 제조 비용의 증가라는 문제가 발생하게 된다.When the above-described ITO is used in a large display, the resistance between pattern electrodes increases due to ITO having a large surface resistance, resulting in a problem of reduced signal sensitivity and detection sensitivity. In addition, the problem of increased manufacturing costs arises due to the relatively high price of ITO.

이러한 문제점을 해결하고 대형 디스플레이에 적용할 수 있는 대안으로 적외선 어레이(Infrared array), 적외선 라인 스캔(Infrared line scan), FTIR(Frustrated Total Internal Reflection) 등이 사용되고 있다. 이러한 방식들은 적외선 발광 소자와 수광 소자 간의 터치로 인해 차단된 구간을 감지하여 터치를 인식한다.Infrared array, infrared line scan, and FTIR (Frustrated Total Internal Reflection) are used as alternatives to solve these problems and apply to large displays. These methods recognize the touch by detecting the section blocked by the touch between the infrared light-emitting element and the light-receiving element.

다만, 이러한 방식들 역시 디스플레이 화면이 커질수록 설치해야 하는 적외선 발광 소자의 개수가 비례적으로 증가하게 되어 추가 설계 및 비용이 커지는 문제를 가지고 있다. 또한, 적외선 간의 간섭이나 외부의 빛에 제한을 가지게 되며 플렉시블한 디스플레이를 구현함에 있어서도 한계가 존재한다.However, these methods also have the problem that as the display screen grows, the number of infrared light-emitting elements that must be installed increases proportionally, resulting in additional design and cost increases. In addition, there are limitations to infrared interference and external light, and there are limitations in implementing flexible displays.

따라서, 다양한 산업 분야에서 활용되고 있는 다양한 형태의 디스플레이에 상술한 문제들을 해결하며 적용 가능한 터치 감지 장치에 대한 개발이 요구된다.Therefore, there is a need to develop a touch sensing device that can be applied to various types of displays used in various industrial fields while solving the above-mentioned problems.

본 발명은 송신 신호가 객체에서 반사되는 신호를 감지하여 객체의 터치를 감지하는 터치 감지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a touch detection device that detects a touch of an object by detecting a signal in which a transmitted signal is reflected from an object.

또한 부재의 개수를 최소화 하고 모든 형태의 디스플레이에 적용이 가능하며 터치 감지의 신뢰성을 높일 수 있는 터치 감지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the purpose is to provide a touch sensing device that minimizes the number of members, can be applied to all types of displays, and can increase the reliability of touch sensing.

또한 본래 터치 기능이 없는 디스플레이에 터치 기능을 부가할 수 있는 터치 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다Additionally, the purpose is to provide a touch sensing device that can add a touch function to a display that does not originally have a touch function.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다The problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be able to

디스플레이 일단에 거치할 수 있도록 하는 거치대; 신호를 송신하는 송신부 및 상기 신호가 객체에 반사되는 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 안테나; 상기 송신된 신호의 제1 방향 방사각을 제한하는 유전체 렌즈; 및 상기 수신부에서 수신된 신호를 기반으로 상기 객체의 좌표를 계산하는 제어부를 포함하는 터치 감지 장치를 제공한다.A stand that allows the display to be mounted on one end; An antenna including a transmitter that transmits a signal and a receiver that receives a signal when the signal is reflected from an object; a dielectric lens limiting a radiation angle of the transmitted signal in a first direction; and a control unit that calculates the coordinates of the object based on the signal received from the receiver.

상기 신호는 mmWave Radar 신호를 포함할 수 있다.The signal may include a mmWave radar signal.

상기 유전체 렌즈는 상기 안테나에서 송신되는 신호가 상기 디스플레이의 전면의 일정 범위 내에서 방사되도록 상기 신호의 방사각을 좁힐 수 있다.The dielectric lens may narrow the radiation angle of the signal transmitted from the antenna so that the signal is radiated within a certain range of the front surface of the display.

상기 안테나는 복수의 방사패치가 어레이 구조로 배치되고, 상기 복수개의 방사패치를 이용하여 방사각을 제한할 수 있다. The antenna has a plurality of radiation patches arranged in an array structure, and the radiation angle can be limited by using the plurality of radiation patches.

상기 복수개의 방사패치에서 방사되는 신호를 제어하여 상기 송신부에서 방사되는 신호의 방사방향을 제어할 수 있다.By controlling the signals radiated from the plurality of radiation patches, the radiation direction of the signals radiated from the transmitter can be controlled.

상기 안테나는 상기 방사방향을 감지 각도 범위 내에서 주기적으로 변화시켜 상기 객체의 터치 위치를 감지할 수 있다.The antenna may detect the touch position of the object by periodically changing the radiation direction within a detection angle range.

상기 제어부는 상기 신호를 수신할 활성 영역을 설정하고 상기 활성 영역 이외의 영역의 신호에 대해서는 불필요한 신호로 인식하여 제거할 수 있다.The control unit may set an active area to receive the signal and recognize signals in areas other than the active area as unnecessary signals and remove them.

상기 방사각의 범위는 0°에서 90°일 수 있다.The range of the radiation angle may be 0° to 90°.

상기 디스플레이의 일단이 디스플레이의 모서리인 경우, 상기 거치대는 상기 디스플레이 모서리에 끼워지는 L자 형상을 가지고, 상기 렌즈는 상기 거치대에 45도 방향으로 배치될 수 있다.When one end of the display is a corner of the display, the holder has an L-shape that fits into the corner of the display, and the lens can be disposed on the holder at a 45 degree angle.

또한, 상기 거치대는 상기 디스플레이의 일 변에 설치되고, 상기 안테나와 상기 유전체 렌즈는 90°를 이루며 배치된 한 쌍을 포함할 수 있다.Additionally, the holder may be installed on one side of the display, and the antenna and the dielectric lens may include a pair arranged at 90°.

상기 제어부는 상기 수신된 신호를 기초로 상기 안테나로부터 각도와 거리를 계산하여 객체의 좌표를 계산하여 상기 객체의 터치 위치를 감지 할 수 있다.The control unit may calculate the angle and distance from the antenna based on the received signal, calculate the coordinates of the object, and detect the touch position of the object.

본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 본 발명은 터치 감지 장치는 송신 신호가 객체에서 반사되는 신호를 감지하여 객체의 터치를 감지할 수 있다. According to at least one embodiment of the present invention, the touch sensing device of the present invention can detect a touch of an object by detecting a signal in which a transmitted signal is reflected from the object.

또한 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 터치 감지 장치의 부재의 개수를 줄이고 다양한 형태의 디스플레이에 적용이 가능하며 터치 감지의 신뢰성을 높일 수 있다. Additionally, according to at least one embodiment of the present invention, the number of members of the touch sensing device can be reduced, it can be applied to various types of displays, and the reliability of touch sensing can be increased.

또한 본래 터치 기능이 없는 디스플레이의 경우에도 본 발명의 장치를 부가적으로 설치함으로써 터치 기능을 제공함으로써 비용절감과 편의를 제공할 수 있다.In addition, even in the case of a display that does not originally have a touch function, cost reduction and convenience can be provided by providing a touch function by additionally installing the device of the present invention.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention may be clearly understood by those skilled in the art, the detailed description and specific embodiments such as preferred embodiments of the present invention should be understood as being given only as examples.

도 1은 본 발명과 관련된 터치 감지 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 감지 장치를 도시한 측면, 윗면 평명도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치에서 유전체 렌즈를 통한 신호의 방사각 제한하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 감지 장치에서 송신 신호 및 반사 신호를 도시한 것으로 객체의 터치 위치를 감지하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 감지 장치의 위치 배치 방법을 도시한 도면이다.
1 is a block diagram for explaining a touch sensing device related to the present invention.
Figure 2 is a side and top plan view showing a touch sensing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining a method of limiting the radiation angle of a signal through a dielectric lens in a touch sensing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a transmission signal and a reflected signal in a touch sensing device according to an embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining a method of detecting the touch position of an object.
5 and 6 are diagrams illustrating a method of positioning a touch sensing device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명과 관련된 터치 감지 장치(100)를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 감지 장치(100)의 구성을 나타내는 평면도이다.FIG. 1 is a block diagram for explaining the touch sensing device 100 related to the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the touch sensing device 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 터치 감지 장치(100)는 전원 공급부(110), 무선 통신부(120), 안테나(200), 제어부(130), 유전체 렌즈(140) 및 거치대(150) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 터치 감지 장치(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 터치 감지 장치(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.The touch sensing device 100 of the present invention may include a power supply unit 110, a wireless communication unit 120, an antenna 200, a control unit 130, a dielectric lens 140, and a holder 150. The components shown in FIG. 1 are not essential for implementing the touch sensing device 100, so the touch sensing device 100 described herein may include more or fewer components than the components listed above. You can have it.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(120)는, 터치 감지 장치(100)와 무선 통신 시스템 사이, 터치 감지 장치(100)와 다른 터치 감지 장치(100) 사이, 또는 터치 감지 장치(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(120)는, 터치 감지 장치(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.More specifically, among the components, the wireless communication unit 120 is between the touch sensing device 100 and the wireless communication system, between the touch sensing device 100 and another touch sensing device 100, or between the touch sensing device 100. ) and may include one or more modules that enable wireless communication between the server and an external server. Additionally, the wireless communication unit 120 may include one or more modules that connect the touch sensing device 100 to one or more networks.

이러한 무선 통신부(120)는, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.This wireless communication unit 120 may include at least one of a mobile communication module, a wireless Internet module, and a short-range communication module.

전원 공급부(110)는 제어부(130)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 터치 감지 장치(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원 공급부(110)는 배터리를 포함할 수 있으며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.The power supply unit 110 receives external power and internal power under the control of the control unit 130 and supplies power to each component included in the touch sensing device 100. This power supply unit 110 may include a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 감지 장치(100)를 도시한 평면도이다. 도 2(a)는 측면도이며, 도 2(b)는 위에서 내려다 본 평면도이다.Figure 2 is a plan view showing a touch sensing device 100 according to an embodiment of the present invention. Figure 2(a) is a side view, and Figure 2(b) is a plan view viewed from above.

안테나(200)는 본 발명에서 터치 신호를 감지하기 위해서 신호를 송신 및 수신한다. 안테나(200)는 송신부(210)와 수신부(220)를 포함할 수 있다. The antenna 200 transmits and receives signals to detect touch signals in the present invention. The antenna 200 may include a transmitter 210 and a receiver 220.

송신부(210)는 본 발명에서 터치를 감지하기 위하여 송신 신호를 송신하는 역할을 한다. 여기서, 송신 신호는 파장이 밀리미터 단위인 RF(radio frequency) 신호를 포함할 수 있다. In the present invention, the transmitter 210 serves to transmit a transmission signal to detect a touch. Here, the transmission signal may include a radio frequency (RF) signal with a wavelength in millimeters.

수신부(220)는 송신부(210)와 같은 위치에 위치할 수 있으며 상기 송신부에서 송신된 신호가 객체(310)에 반사되어 돌아올 때 반사신호를 수신하는 역할을 하고, 수신된 신호를 기반으로 제어부(130)에서 객체의 좌표를 계산할 수 있다.The receiving unit 220 may be located at the same location as the transmitting unit 210 and serves to receive a reflected signal when the signal transmitted from the transmitting unit is reflected and returned to the object 310, and a control unit ( 130), the coordinates of the object can be calculated.

송신부(210)는 복수의 방사패치를 포함할 수 있고, 방사패치는 송신 신호를 전송 할 수 있다. 복수의 방사패치는 어레이 구조로 배치되고, 복수개의 방사패치를 이용하여 송신 신호의 방사각을 제한할 수 있다. 또한 송신 신호의 방사각을 제한함으로써, 특정방향으로 신호를 송신할 수 있으며 이를 빔 포밍이라 한다. The transmitting unit 210 may include a plurality of radiating patches, and the radiating patches may transmit a transmission signal. A plurality of radiation patches are arranged in an array structure, and the radiation angle of the transmission signal can be limited by using the plurality of radiation patches. Additionally, by limiting the radiation angle of the transmission signal, the signal can be transmitted in a specific direction, which is called beam forming.

특정방향으로 향하는 송신 신호는 빔포밍 방향의 터치입력만 감지할 수 있으나, 방사방향(빔 포밍 방향)은 기 설정된 감지 각도 범위 내에서 변화될 수 있다.A transmission signal heading in a specific direction can only detect a touch input in the beamforming direction, but the radial direction (beamforming direction) can be changed within a preset detection angle range.

상기 기 설정된 감지 각도의 범위는 디스플레이 전면의 x-y평면상에서 변화하며, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 0°에서 90°일 수 있다. 제어부는 방사패치의 신호세기를 조절하여 송신부의 방사방향을 감지 각도 내에서 주기적으로 변화시킬 수 있다. 송신부는 특정방향으로 방사하는 빔포밍 방식과 빔포밍 방향을 조절하여 감지각도 내의 전체 영역에 신호를 송신할 수 있다. The range of the preset detection angle varies on the x-y plane in front of the display and may be from 0° to 90°, as shown in (b) of FIG. 2. The control unit can adjust the signal strength of the radiation patch to periodically change the radiation direction of the transmitter within the detection angle. The transmitter can transmit a signal to the entire area within the detection angle by adjusting the beamforming method and beamforming direction that radiates in a specific direction.

수신부(220)는 적어도 하나의 방사패치를 포함할 수 있고, 수신부(220)는 송신 신호가 객체(310)에 반사된 반사 신호를 획득할 수 있다. 이 때, 수신부(220)에서 획득한 반사신호 중에서 활성 영역 외의 신호에 대해서는 불필요한 신호로 인식하여 제거할 수 있다.The receiving unit 220 may include at least one radiation patch, and the receiving unit 220 may obtain a reflected signal in which the transmitted signal is reflected from the object 310 . At this time, among the reflected signals obtained by the receiver 220, signals outside the active area may be recognized as unnecessary signals and removed.

본 발명의 한 실시 예로서, 송신부(210)와 수신부(220)는 하나의 안테나기판에 실장 될 수 있다. 이 경우 하나의 안테나 기판에 송신부(210)와 수신부(220)가 이격되어 실장될 수 있고 각각 송신신호를 전송하고 반사 신호를 획득할 수 있다. 하나의 안테나 기판에 실장됨으로써 동일 위치에서 신호를 송신하고, 반사되어 오는 신호를 수신할 수 있다.As an embodiment of the present invention, the transmitting unit 210 and the receiving unit 220 may be mounted on one antenna board. In this case, the transmitting unit 210 and the receiving unit 220 can be mounted on one antenna board at a distance from each other, and each transmit signal can be transmitted and a reflected signal can be obtained. By being mounted on one antenna board, signals can be transmitted and reflected signals can be received at the same location.

제어부(130)는 통상적으로 터치 감지 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(130)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.The control unit 130 typically controls the overall operation of the touch sensing device 100. The control unit 130 can provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the components discussed above.

제어부(130)는 수신부(220)에서 수신된 신호를 기반으로 객체(310)의 좌표를 계산할 수 있다. 또한 제어부(130)는 신호를 수신할 활성 영역을 설정하고, 그 이외의 영역의 신호에 대해서는 불필요한 신호로 인식하여 제거할 수 있다.The control unit 130 may calculate the coordinates of the object 310 based on the signal received from the receiver 220. Additionally, the control unit 130 can set an active area to receive signals, and recognize signals in other areas as unnecessary signals and remove them.

더욱 상세하게는, 제어부(130)는 송신 신호 및 반사 신호 간의 주파수 차이를 통해 객체(310)의 터치 위치를 계산할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 송신 신호 및 반사 신호의 벡터 값을 통해 수신부(220)로 유입되는 반사 신호의 방위각을 산출하여 객체(310)의 터치 위치를 감지할 수 있다. More specifically, the control unit 130 may calculate the touch position of the object 310 through the frequency difference between the transmitted signal and the reflected signal. Additionally, the control unit 130 may detect the touch position of the object 310 by calculating the azimuth of the reflected signal flowing into the receiving unit 220 using the vector values of the transmitted signal and the reflected signal.

유전체 렌즈(140)는 송신부(210)에서 송신되는 신호의 z축 방향의 방사각을 줄여 디스플레이 전면에서 제한된 범위에서 방사되도록 설계될 수 있다. The dielectric lens 140 may be designed to reduce the radiation angle of the signal transmitted from the transmitter 210 in the z-axis direction so that it radiates in a limited range from the front of the display.

유전체 렌즈(140)는 송신부(210)에서 송신된 방사 신호를 구면파에서 평면파로 바꾸는 역할을 한다. 또한 객체(310)에서 반사되는 신호를 다시 평행하게 수신하여 수신부(220)로 모아주는 역할을 한다.The dielectric lens 140 serves to change the radiation signal transmitted from the transmitter 210 from a spherical wave to a plane wave. It also serves to receive signals reflected from the object 310 in parallel and collect them into the receiver 220.

도 3은 안테나 송신부(210)에서 송신된 RF 신호가 유전체 렌즈(140)에 의해서 평면파로 변하는 원리를 도시한 것이다.Figure 3 shows the principle by which an RF signal transmitted from the antenna transmitter 210 is changed into a plane wave by the dielectric lens 140.

안테나(200)에서 송신된 구면파 신호(211)는 유전체 렌즈(140)을 통과하면서 평면파(212)로 굴절되게 된다The spherical wave signal 211 transmitted from the antenna 200 is refracted into a plane wave 212 while passing through the dielectric lens 140.

유전체 렌즈(140)는 송신되는 신호의 종류에 따라서 다르게 설계될 수 있다. 유전체 렌즈(140)는 광학 렌즈와 유사하게 렌즈의 초점 거리에 안테나(200)가 위치하면 구면파로 전파되는 방사주파수가 유전체 렌즈(140)를 통과하여 평면파로 바뀌면서 빔 폭도 협소해진다.The dielectric lens 140 may be designed differently depending on the type of signal being transmitted. The dielectric lens 140 is similar to an optical lens. When the antenna 200 is located at the focal length of the lens, the radiation frequency propagated as a spherical wave passes through the dielectric lens 140 and changes into a plane wave, thereby narrowing the beam width.

거치대(150)는 타 디스플레이 기기의 일단에 본 발명의 터치 감지 장치(100)를 거치하기 위한 구성이다. 거치대(150)는 도 2에 도시된 것처럼 L자 형태를 가질 수도 있다.The holder 150 is configured to mount the touch sensing device 100 of the present invention on one end of another display device. The holder 150 may have an L-shape as shown in FIG. 2.

도 2의 (a)를 보면 유전체 렌즈(140)와 안테나(200)가 나란히 위치한다. 이때 안테나(200)는 유전체 렌즈(140)의 초점에 위치할 수 있다. 렌즈(140)는 제 1방향의 방사각을 제한할 수 있다. 안테나(200)에는 복수개의 방사패치가 설치될 수 있다. 터치의 정확도를 개선하기 위해 방사패치의 개수를 추가할 수 있다. Looking at (a) of FIG. 2, the dielectric lens 140 and the antenna 200 are positioned side by side. At this time, the antenna 200 may be located at the focus of the dielectric lens 140. The lens 140 may limit the radiation angle in the first direction. A plurality of radiation patches may be installed on the antenna 200. To improve touch accuracy, the number of radiation patches can be added.

어레이 구조로 배치된 방사패치는 신호의 방향을 조절할 수 있다. 이때 방향은 안테나(200)에 수직선으로부터 +45°에서 -45°일 수 있다.Radiating patches arranged in an array structure can control the direction of the signal. At this time, the direction may be +45° to -45° from the vertical line to the antenna 200.

도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 거치대(150)는 감지 각도에 대응하여 L자 형상을 가질 수 있다. As shown in (b) of FIG. 2, the holder 150 may have an L-shape corresponding to the sensing angle.

도 4는 안테나 송신부(210)에서 송신된 RF 신호가 유전체 렌즈(140)에 의해 평면파로 변하고, 평면파가 객체(310)에서 반사되어 다시 수신되는 원리를 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates the principle in which an RF signal transmitted from the antenna transmitter 210 is changed into a plane wave by the dielectric lens 140, and the plane wave is reflected from the object 310 and received again.

안테나(200)에서 신호를 송신하고 송신된 신호(211)는 방사방향으로 퍼져나가나, 유전체 렌즈(140)를 통과하면서 평면파(212)로 바뀌게 되어 디스플레이 전면에 대응되는 방향으로 제한되어 퍼져나가며, 평면파(212)는 객체(310)에 부딪히게 되면 진행했던 방향으로 반사되며, 반사된 신호(222)는 다시 유전체 렌즈(140)를 통과하면서 수신부(220)를 포함하는 안테나(200)로 모아지게 되고, 수신부(220)는 신호를 수신할 수 있게 된다.A signal is transmitted from the antenna 200, and the transmitted signal 211 spreads in the radial direction, but as it passes through the dielectric lens 140, it changes into a plane wave 212 and spreads limited to the direction corresponding to the front of the display. When 212 hits the object 310, it is reflected in the direction it traveled, and the reflected signal 222 passes through the dielectric lens 140 again and is collected by the antenna 200 including the receiver 220. , the receiver 220 can receive the signal.

도 5 및 도 6은 본 발명의 터치 감지 장치(100)의 일 설치 예를 나타낸 것이다.Figures 5 and 6 show an installation example of the touch sensing device 100 of the present invention.

도 5을 참고하면 방사각의 범위는 90도일 수 있으므로, 디스플레이(300) 일단에 설치하여 터치 활성영역을 설정할 수 있다. 이 때, 도 5에 도시된 바와 같이 거치대는 L자 형상을 가질 수 있다.Referring to FIG. 5, the range of the radiation angle may be 90 degrees, so the touch active area can be set by installing it at one end of the display 300. At this time, as shown in FIG. 5, the holder may have an L-shape.

또는 도 6과 같이 디스플레이(300) 일 변에 2개 이상의 장치를 설치하여 180도를 활성영역으로 설정할 수도 있다. 이 때, 일 변에 장치를 설치하기 위하여 거치대는 도 6에 도시된 바와 같이 I자 형상일 수 있다.Alternatively, as shown in FIG. 6, two or more devices can be installed on one side of the display 300 and 180 degrees can be set as the active area. At this time, in order to install the device on one side, the stand may be I-shaped as shown in FIG. 6.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명하다.It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The above detailed description should not be construed as restrictive in any respect and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

100 : 터치 감지 장치
110 : 전원공급부
120 : 무선통신부
130 : 제어부
140 : 유전체 렌즈
150 : 거치대
200 : 안테나
210 : 송신부
211 : 송신 신호
212 : 평면파
220 : 수신부
222 : 반사 신호
300 : 디스플레이
310 : 객체
100: touch sensing device
110: power supply unit
120: Wireless Communication Department
130: control unit
140: dielectric lens
150: stand
200: antenna
210: Transmitting unit
211: Transmission signal
212: plane wave
220: Receiving unit
222: reflected signal
300: display
310: object

Claims (11)

디스플레이 일단에 거치할 수 있도록 하는 거치대;
신호를 송신하는 송신부 및 상기 신호가 객체에 반사되는 신호를 수신하는 수신부를 포함하는 안테나;
상기 송신된 신호의 제1 방향 방사각을 제한하는 유전체 렌즈; 및
상기 수신부에서 수신된 신호를 기반으로 상기 객체의 좌표를 계산하는 제어부
를 포함하는 터치 감지 장치
A stand that allows the display to be mounted on one end;
An antenna including a transmitter that transmits a signal and a receiver that receives a signal when the signal is reflected from an object;
a dielectric lens limiting a radiation angle of the transmitted signal in a first direction; and
A control unit that calculates the coordinates of the object based on the signal received from the receiver
A touch sensitive device comprising:
제1항에 있어서,
상기 신호는 mmWave Radar 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 1,
The signal is characterized in that it includes a mmWave radar signal.
touch sensitive device
제1항에 있어서,
상기 유전체 렌즈는
상기 안테나에서 송신되는 신호가 상기 디스플레이의 전면의 일정 범위 내에서 방사되도록 상기 신호의 방사각을 좁히는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 1,
The dielectric lens is
Characterized in that narrowing the radiation angle of the signal so that the signal transmitted from the antenna radiates within a certain range of the front of the display.
touch sensitive device
제1항에 있어서,
상기 안테나는
복수의 방사패치가 어레이 구조로 배치되고,
상기 복수개의 방사패치를 이용하여 방사각을 제한하는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 1,
The antenna is
A plurality of radiation patches are arranged in an array structure,
Characterized in limiting the radiation angle using the plurality of radiation patches.
touch sensitive device
제4항에 있어서,
상기 안테나는
상기 복수개의 방사패치에서 방사되는 신호를 제어하여 상기 송신부에서 방사되는 신호의 방사방향을 제어하는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 4,
The antenna is
Characterized in that controlling the radiation direction of the signal radiated from the transmitter by controlling the signal radiated from the plurality of radiation patches.
touch sensitive device
제5항에 있어서,
상기 안테나는
상기 방사방향을 감지 각도 범위 내에서 주기적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to clause 5,
The antenna is
Characterized in that the radial direction is periodically changed within the detection angle range.
touch sensitive device
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 신호를 수신할 활성 영역을 설정하고
상기 활성 영역 이외의 영역의 신호에 대해서는 불필요한 신호로 인식하여 제거하는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 1,
The control unit
Set an active area to receive the signal and
Characterized in that signals in areas other than the active area are recognized as unnecessary signals and removed.
touch sensitive device
제4항에 있어서,
상기 방사각의 범위는 0°에서 90°인 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 4,
Characterized in that the range of the radiation angle is 0° to 90°
touch sensitive device
제8항에 있어서,
상기 디스플레이의 일단이 디스플레이의 모서리인 경우
상기 거치대는 상기 디스플레이 모서리에 끼워지는 L자 형상을 가지고,
상기 렌즈는 상기 거치대에 45도 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to clause 8,
When one end of the display is a corner of the display
The holder has an L-shape that fits into a corner of the display,
The lens is arranged in a 45 degree direction on the holder.
touch sensitive device
제 8항에 있어서,
상기 거치대는 상기 디스플레이의 일 변에 설치되고,
상기 안테나와 상기 유전체 렌즈는 90°를 이루며 배치된 한 쌍을 포함하는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to clause 8,
The holder is installed on one side of the display,
The antenna and the dielectric lens are characterized in that they include a pair arranged at 90°.
touch sensitive device
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 수신된 신호를 기초로 상기 안테나로부터 각도와 거리를 계산하여 객체의 좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는
터치 감지 장치
According to paragraph 1,
The control unit calculates the coordinates of the object by calculating the angle and distance from the antenna based on the received signal.
touch sensitive device
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