KR100195815B1 - 적외선 접촉 입력 디바이스 및 발광기 액티브화 회로 - Google Patents

Abstract

발광 소자 및 수광 소자에 의해 제한되는 표시 면적내에서 불투명한 요소의 존재 검출 하는데 적당한 접촉 입력 디바이스는 발광 소자가 개별적으로 선정될 수 있는 발광기 액티브화 회로를 포함한다. 각 발광 소자는 마트릭스(70)내에 포함되고, 소스 구동기(60) 및 싱크 구동기(80)는 각 개개의 발광기에 대한 특정 행 및 열을 선정하는데 효과적이다. 발광기 전류는 접촉 입력 시스템에 사용되는 논리와 맞도록 선택된 전압원에 의해 제공된다. 발광 소자의 선정과 더불어 순차적으로 동작하는 차치 펌프(50)는 최소 스레시홀드보다 큰 발광을 보장하도록 소스 구동기(60) 및 싱크 구동기(80) 및 액티브화된 발광기의 전압 강하를 극복하기 위해 정상 공급 전압보다 큰 전압을 확립하는데 사용된다.

Description

적외선 접촉 입력 디바이스 및 발광기 액티브화 회로

제1도는 본 발명을 사용하는 접촉 입력 디바이스가 사용될 때 취급자가 시각 표시와 직접 인터페이스 하는 방법 도시도.

제2도는 발광 다이오드와 같은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 이경우에는 포토 트랜지스터가 시각 표시 또는 조사되는 필드의 주변의 둘레에 배치되는 방법 도시도.

제3도는 발광기 액티브화 회로의 기본 서브 어셈블리 다이어그램.

제4도는 시스템에 대한 제어기의 기본 입출력도.

제5도는 발광기 액티브화 회로의 차지 펌프 부분의 상세도.

제6도는 발광기 액티브화 회로의 계수기 부분의 상세도.

제7도는 회로의 소스 구동기 부분 도시도.

제8도는 X-어레이 또는 마트릭스에 대한 발광 소자 또는 LED 마트릭스 도시도.

제9도는 발광기 액티브화 회로의 싱크 구동기 부분의 상세도.

제10도는 단일 발광 소자의 액티브화 동안의 LED, LCLK 및 MODE 신호의 레벨을 도시하는 타이밍 다이어그램.

제11도는 발광기 액티브화 회로의 차지 펌프부분에 사용되는 커패시터의 포지티브측 전압의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 음극선관(CRT) 12 : 스크린

16 : 취급자 18 : 손가락

20 : 프레임

본 발명은 조사되는 필드에서 요소의 존재를 검출하기 위한 접촉 입력 시스템에 관한 것이며, 특히 전자표시에 일반적으로 인접하는 조사되는 필드내에서 존재하는 요소의 침입 및 상대적 위치를 검출하기 위한 접촉 입력 시스템 및 접촉 입력 시스템에서 사용되는 회로에 관한 것인데, 조사되는 필드는 다수의 발광기(light emitter) 및 수광기(light detector)에 의해 형성된다.

비데오 표시의 지속적이고 점증적인 사용과 더불어 취급자/기계 인터페이스의 문제가 있어왔다. 종래에, 표시되는 정보 또는 커저(cursor)의 제어는 키보드의 사용을 통해서였다. 그러나, 더 최근에는, 여러 디바이스가 취급자로 하여금 비데오 표시와 직접 대화(interact)하도록 한다. 이런 디바이스는 라이트 펜(light pen), 탁상형 마우스 제어기(desk-type mouth controllers) 또는 스위치 마트릭스(switch matrix) 또는 옵토일렉트로닉 마트릭스(opto-electronic matrix)와 같은 접촉 입력 디바이스를 포함하였다. 비데오 표시에 인접해서 놓여지는 스위치형 오버레이(switch type overlay)는 일반적으로 적용하고 이용하기에 비싸지 않지만, 높은 사용 정도를 동반하는 상황에서 특히, 시청자 또는 취급자에게 제시되는 비데오 정보의 찌그러짐 뿐만 아니라 접촉 마모를 받기 쉽다. 대체적으로 적외선 영역에 있는 광을 이용하는 옵토일렉트로닉 마트릭스 방안은, 그러나, 시청자 또는 취급자에게 보이지 않는 마트릭스를 만들고, 따라서 표시되는 비데오 정보를 찌그러지게 하지 않고 많이 사용되는 환경에서 마모를 입지도 않는다.

옵토-마트릭스 프레임을 이용하는 시스템은 해당분야에서 잘 알려져 있다. 이런 시스템의 예는 광전 입력 장치란 제목의 미국 특허 제 4,267,443호를 포함한다. 미국 특허 제 4,761,637호는 별도의 어레이에서 개별적으로 어드레스를 줄수 있는 발광기 및 수광기를 갖는 접촉 입력 디바이스를 발표하고 있다.

통상적으로 접촉 입력 디바이스는 접촉 입력 디바이스에서 다양한 기능을 수행하는데 통상적으로 사용되는 논리(logic)를 지원하기 위해 5 볼트의 전압원을 사용한다. 단 하나의 5 볼트 전압원을 사용하여 다수의 발광기의 액티브화를 개선하는 것이 본 발명의 목적의 하나이다. 종래의 접촉 입력 디바이스는 LED와 같은 개별적으로 어드레스를 줄수 있는 발광기를 가지므로, 5 볼트 전압원은 각 발광기 뿐만 아니라 각 개별 발광기에 어드레스를 주는데 사용되는 전류 소스(current source) 및 전류 싱크(current sink)로 구성되는 직렬 소자(series element)를 구동하는데 사용되는 에너지를 제공한다.

따라서 접촉 입력 디바이스에 있어서 단지 하나의 5 볼트 전압원을 사용하여 고저항 LED 및 어드레싱 회로를 구동하기에 충분한 에너지를 갖는 전류원을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 접촉 입력 시스템에서 전기적 잡음을 증가시킴이 없이 LED에 적당한 구동 전류를 제공하는 것도 또한 본 발명의 목적이다. 종래의 차지 펌프형 디바이스 또는 변압기 수단이 접촉 입력 시스템에서 사용되면, 이것은 광 비임의 검출을 복잡하게 만드는 전기적 잡음을 발생할 것입니다.

종래의 적외선 접촉 입력 시스템에서 발광 다이오드, 소스 구동기(source driver) 및 싱크 구동기(sink driver)를 위한 단일 5 볼트 전압원의 사용으로는, 접촉 입력 디바이스에서 사용되는 다수의 발광 다이오드의 각각으로부터 충분한 광을 발생하는 것이 언제나 가능하지 않다. 싱크 및 소스 구동기에 걸리는 그리고 선정된 LED에 걸리는 전압 강하는 어떤 경우에 평균보다 커지게 되고 이리하여 그 LED 로부터의 낮은 신호 출력으로 결과될 것이다. 이 인자는 대부분 소스 및 싱크 디바이스의 포화 전압의 변동과 현재의 기술을 사용하여 제조되는 발광 다이오드의 전기적 성능에 기인한다. 이 인자는, 많은 수의 LED가 접촉 입력 시스템에 사용될 때 특히, 접촉 입력 시스템의 제조를 크게 복잡하게 만든다. 현재로선, 단일 5 볼트 에너지원을 사용하는 접촉 입력 시스템은 각 발광 다이오드에 의해 발하여지는 광 에너지가 각 관련된 광 검출기에 의한 검출에 충분한지를 결정하기 위해 구성되고 검사되어야 한다. 현재의 기술로, 5 볼트 전압원으로부터 구동되는 많은 발광 다이오드는 적외선 접촉 입력 시스템에서 사용되는데 적당한 출력을 거친다. 따라서, 각 발광 다이오드 또는 다른 발광 소자가 조사되는 표시 표면의 반대되는 끝에 일정 간격으로 배치되는 수광기에 의한 검출에 충분한 광을 공급하도록 단일 5볼트 전원을 사용하여 추가 전류가 각 발광 디바이스에 공급될 수 있는 접촉 입력 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

개별적으로 어드레스는 줄수 있는 마트릭스에 있는 여러 LED를 통해 흐르는 전류의 변동을 감소시키기 위해 각 LED를 통한 전류가 표준화되도록 대체적으로 안정된 전류를 제공하는 것이 본 발명의 또 하나의 목적이다. 따라서 LED 마트릭스 주위의 광 레벨은 더 일정하게 되려고 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 마트릭스의 가장 낮은 광출력 LED를 구동하는데 다르게 해서는 필요하게 될 이리하여 본래부터 더 좋은 성능을 갖는 LED에 의해 발하여지는 광을 증가시키는 전류에 의해 각 LED가 구동될 필요가 없는 접촉 입력 시스템을 제공하는 것이다. 이런 과도한 광은 접촉 입력 시스템의 작동에서 문제를 일으킬 수 있다. LED를 구동하기 위해 과도한 전류를 사용하는 것은 또한 시간이 감에 따라 개별 LED의 열화로 결과된다.

본 발명의 주제인 접촉 입력 디바이스는 컴퓨터에 있어서 출력으로서 사용되는 표시 장치 또는 CRT와 같은 조사되는 표시 면적내에서 스타일러스 또는 취급자의 손가락과 같은 불투명 요소의 존재를 검출하는데 사용된다. 이런 접촉 입력 디바이스는 표시 면적의 측면을 따라 배치되는 LED와 같은 발광 디바이스 및 광 검출기(photo detector)와 같은 수광 디바이스를 사용하겠습니다. 본 발명의 양호한 실시예에서 이들 발광 소자는 프레임의 두 측면에 따라 배치되겠고 수광 소자는 출력 표시의 주변 둘레에 프레임의 반대되는 두 측면에 배치되겠습니다.

이 접촉 입력 디바이스는 접촉 입력 디바이스에 사용되는 논리를 구동하는데 적당한 전압원을 포함하겠습니다. 이 전압원은 또한 개개의 발광 소자를 액티브화하기 위한 전류를 공급하겠습니다. 이들 발광 소자는, 광 비임이 표시 면적을 가로지르고 각 발광 다이오드로부터의 광이 일직선으로 맞추어진 포토트랜지스터와 같은 광 검출기에 입사하도록 순차적으로 액티브화 되겠습니다. 양호한 실시예에서, LED에 대한 액티브화 회로는 발광 디바이스 회로에서 전압원과 순차 액티브화 수단 사이의 차치 펌프를 구비한다.

에너지 저장 커패시터는 사용 가능한 전체에너지를 증가시키기 위해 두개의 병렬 커패시터로 구성된다. 스위칭 수단은 발광 소자의 순차적인 액티브화 사이의 시간 간격 동안에는 LED 에너지 저장 커패시터의 네거티브축을 5V 에너지원의 귀로측에 연결하고 발광소자의 액티브화 시간 동안에는 5V 에너지원의 포지티브측에 번갈아 연결하는데 사용된다. 이리하여 공급 전압으로 구성되는 페디스탈 전압(pedestal voltage)이, 커패시터의 포지티브측의 전압이 각 발광 소자의 액티브화 동안에 전압원의공급 전압보다 더 크도록, 각 발광 소자의 액티브화와 동시에 커패시터의 네거티브측에 확립된다. 이와 같이 각 발광 소자부터 나오는 광이 접촉 입력 디바이스의 만족스러운 동작에 필요한 최소 스레시홀드를 초과하는 것을 보장하기 위해 각 발광 디바이스를 흐르는 적당한 전류가 공급될 수 있다. 스위칭은 발광 소자의 액티브화와 동기적으로 일어나므로, 발광 소자가 액티브인 동안에 일어나는 전기적 소음이 검출 기간 동안에 발생되지 않는다.

본 발명은 순차적 액티브화를 위해 특정 LED를 개별적으로 어드레스하는데 사용되는 소스 구동기 및 싱크 구동기를 갖는 어레이 또는 마트릭스로 구성된 다수의 발광소자를 사용하는 접촉 입력 디바이스에 특히 적합하다.

본 발명의 실시예는 이제 첨부된 도면과 관련해서 예를 들어 설명된다.

제1도는 취급자가 개인용 컴퓨터와 같은 호스트 컴퓨터와 관련해서 사용되는 CRT에 표시되는 정보와 직접 대화할 수 있는 방법을 그리고 있다. 본 발명의 양호한 실시예는 개인용 컴퓨터에 실시간 입력을 제공하도록 의도되어 있다. 그와 같은 것으로서, 이 디바이스는 실시간 입력 정보를 호스트 컴퓨터에 직접 전송하기 위한 수단을 구비한다. 그러나, 본 발명은 종래의 방법으로 RS232 인터페이스를 통해 호스트 컴퓨터에 입력될 수 있는 입력 정보를 처리하는데 응용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.

제1도에 보이는 것처럼, 취급자(16)는 단순히 스크린(12)상에서 특정한 위치를 직접 접촉함으로써 스크린(12)상에 정보를 표시하는 CRT(10)를 통해 대화할 수 있다. 적외선 발광 다이오드 및 포토트랜지스터와 같은 수광기는 다수의 적외선 비임이 표시면적(12)을 주사하도록 종래의 방법으로 표시면적(12)의 주변에 위치되는 테 또는 프레임(20)에 설치될 수 있겠습니다.

취급자가 손가락(18)을 표시면적(12)상에서 특정 장소에 놓는다면, 일직선으로 맞추어진 발광기 및 수광기 사이에서 뻗치는 하나 또는 그 이상의 적외선 비임이 차단되겠습니다. 취급자 손가락(18)의 유일한 위치는 그 다음에 호스트 컴퓨터에 전송되겠습니다.

더 일반적으로, 본 발명은 취급자의 손가락(18) 또는 다른 스타일러스와 같은 불투명한 요소가 개개의 발광 디바이스가 해당되는 개개의 수광 디바이스와 일직선으로 맞추어지도록 조사되는 필드의 주변 둘레에 발광 디바이스를 위치시킴으로써 형성되는 표시 스크린(12)과 같은 조사되는 필드내에 놓이면 검출될 수 있는 수단을 제공한다.

제2도는 조사되는 필드(12)의 주변 둘레에 배치되는 발광 디바이스의 어레이 및 수광 디바이스의 어레이를 보여준다. 접촉 입력 디바이스는, 여기에서 묘사되는 것처럼, CRT의 표시와 함께 사용될 때, 발광 디바이스의 두 직교 어레이와 광 검출기의 두 직교 어레이가 직각 표시면적(12)의 측면을 따라 배치되는 방법으로 구성되겠습니다. 다른 발광 디바이스 및 수광 디바이스도 적당하게 사용될 수 있다고 이해하여야 하겠지만, 발광 다이오드 및 포토트랜지스터가 이런 접촉 입력 시스템에 흔히 사용된다. 여기에서 보이는 것처럼, 발광 다이오드(LED)의 Y어레이(Y1 내지 YN)는 표시 면적 또는 조사되는 필드(12)를 둘러싼 프레임(20)의 좌측을 따라 위치된다. 발광 다이오드의 유사한 어레이(X1 내지 XN)는 프레임(20)의 하부를 따라 위치된다. 프레임(20)의 상부를 따라 위치되는 포토트랜지스터(X'1 내지 X'N) 및 프레임(20)의 우측을 따라 위치되는 포토트랜지스터(Y'1 내지 Y'N)는 X1-X'1, X2-X'2, Y1-Y'1, Y2-Y'2 와 같이 개개의 해당되는 LED 및 포토트랜지스터가 일직선상에 놓이도록 배치된다. 이와 같이 광이 (X1)과 같은 개개의 발광 디바이스에 의해 발하여질 때, 이 광은 해당되는 일직선으로 맞추어진 포토트랜지스터(X'1)에 입사할 것이다. 그러나, 제2도는 개개의 LED 또는 다른 발광 디바이스에 의해 발하여지는 광은 해당되는 일직선으로 맞추어진 광 검출기 뿐만 아니라 이웃하는 광 검출기에도 입사한다.

발광기-수광기 쌍(X1-X'1)사이에서 중심선(22)을 따라 발하여지는 광은 수광기(X'1)에 입사하겠지만 종래의 발광 디바이스의 분산각내에서 선(24)을 따라 발하여지는 광은 이웃하는 포토트랜지스터(X'2)에 입사할 것입니다. (26) 및 (28)로 나타낸 광도 또한 프레임(20)의 측면에 입사하여 실제 접촉 입력 시스템에서 어떤 눈부심 및 반사 문제를 일으킬지도 모릅니다. 주어진 발광 디바이스(X1)에 의해 발하여지는 광이 해당되는 수광 디바이스 또는 포토트랜지스터(X'1)에 의해서만 검출되고 (X'2)와 같은 이웃하는 수광 디바이스에 의해서는 검출되지 않는 것을 보장하는 흔한 방법은 발광 디바이스를 순차적으로 액티브화 하고 포토 트랜지스터의 어레이를 순차적으로 주사하는 것이다.

다른 말로하면, 주어진 발광 디바이스가 액티브화되고 빛을 발할 때, 이웃하는 포토 트랜지스터가 조사되도라도 일직선으로 맞추어진 포토 트랜지스터만이 액티브화 된다. 이와 같이, 발광 다이오드(X1)의 액티브화는 포토 트랜지스터(X'1)가 입사광을 검출하도록 액티브됨과 동시에 일어난다. LED(X1)로부터의 광이 또한 입사될 이웃하는 포토 트랜지스터(X'2)는LED(X1)가 액티브화 되어있는 기간 동안에 턴온되지 않습니다. 발광 다이오드 및 포토 트랜지스터의 순차적이고 동기화된 액티브화는 일직선으로 맞추어진 LED 및 포토 트랜지스터 사이에 위치되는 불투명한 요소의 존재의 정확한 검출을 가능하게 한다.

이웃하는 LED로부터의 광은 필드에 배치된 불투명한 요소에 의해 차단되지 않는데, 단지 그 LED가 차단된 포토 트랜지스터의 액티브화 기간 동안에 턴온되지 않을 것이기 때문에 차단된 포토 트랜지스터를 액티브화 할 것입니다. 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 순차적 액티브화는 초당 약 20주사의 주사 속도로 종래의 멀티플렉싱 기술에 의해 달성된다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 발광 소자 및 수광 소자는 마트릭스로 배치되고 개별적으로 어드레스를 매길 수 있다. 본 발명은 개별적으로 어드레스를 매길 수 있는 발광 소자를 사용하는 접촉 입력 시스템에서 특히 중요하더라도, 그것은 또한 다수의 발광 소자가 동시에 액티브화되는 접촉 입력 디바이스에도 사용될 수 있다고 이해하여야 한다.

발광기 액티브화 회로는 여기에서 상세하게 기술될 것이다. 관련된 또는 해당되는 발광 소자에 의해 발하여지는 광 비임의 존재 또는 부재를 검출하기 위해 사용되는 특정 수광기 액티브화 회로는 본 발명의 소자를 구비하지 않으며 다수의 적당한 수광기 구성의 어느 것이라도 사용될 수 있다고 이해하여야 한다. 미국 특허 제 4,761,637호는 본 발명에 의해 사용될 수 있는 개별적으로 어드레스를 매길 수 있는 수광기 액티브화 회로를 보여준다. 그 특허의 발표는 여기에 참고로 포함되어 있다.

제3도는 발광 소자 액티브화 회로의 여러 주요 부분을 도시하는 다이어그램이다. 제4도 내지 제9도는 제3도에 보이는 발광기 액티브화 회로의 특정 부분에 관한 상세한 기술을 포함하고 있다. 제3도는 발광기 액티브화 회로는 발광기 소자 뿐만 아니라 접촉 입력 시스템의 다른 소자를 제어하는데 사용되는 프로세서 또는 다른 논리 수단의 형태일 수 있는 제어기(30)의 제어하에 있는 것을 보여준다. 제어기(30)는 컴퓨터의 출력 표시에 부착되는 접촉 입력 디바이스의 일부일 수도 있고 또는 컴퓨터 자체에 있는 논리의 부분이 접촉 입력 요소에 대해 논리적 제어를 공급하는데 사용될 수 있다고 이해하여야 합니다.

세개의 신호, MODE, LCLK 및 LED는 개개의 발광 소자(X1 내지 XN) 및 (Y1 내지 YN)이 개별적으로 어드레스가 매겨질 수 있는 방법으로 발광기 액티브화 회로의 여러 부분을 액티브화하는데 사용된다. 계수기(40)는 제어기(30)로부터의 MODE 및 LCLK 신호에 응답한다. 차지 펌프(50)는 제어기(30)로부터의 LED신호에 응답한다. 계수기(40)는 발광기 마트릭스(70)에서의 발광 다이오드와 같은 개개의 발광 소자에 어드레스를 주기 위해 소스 구동기(60) 및 싱크 구동기(80)를 증가시킨다. 다음에 논의되는 방법으로 차지 펌프(50)에 의해 증대되는 5볼트 전압원은 소스 구동기(60), 마트릭스(70)의 개별적으로 어드레스를 줄수 있는 발광기 및 싱크 구동기(80)를 구동하기 위한 전류를 공급한다. 계수기(40), 소스 구동기(60) 및 싱크 구동기(80)는 각 발광 소자(X1 내지 XN) 및 (Y1 내지 YN)의 순차적 액티브화를 제공하는 순차 액티브화 수단을 구비한다.

제6도 내지 제8도에 보이는 것처럼, 계수기(40), 소스 구동기(60) 및 싱크 구동기(80)는 표준 집적 회로 부품을 구비한다. 계수기(40)는 양호한 실시예일 때 제6도에 보이는 방법으로 구성된 종래의 74HC4040 12 단 이진 계수가 부품을 구비하는 제6도에서(U16)으로 나타낸 부품을 구비한다. 소스 구동기(60)는 제7도에 보이는 방법으로 구성된 74LS145 1-오브-10 디코우더 구동기(오픈 콜렉터 디바이스) 및 2580A 8 채널 고전류 소스 구동기 디바이스를 구비하는 두개의 종래의 부품(U17) 및 (U18)을 구비한다. 싱크 구동기(80)도 또한 제 9도에 보이는 것처럼 구성된 74HC237 3-대-8 디코우더/디멀티플렉서 부품 및 2815A 8 채널 달링튼 구동기 부품을 각각 구비하는 두개의 부품(U20) 및 U(19)를 구비한다.

제8도의 발광 소자(X1 내지 XN) 및 (Y1 내지 YN)은 발광 다이오드의 행(row) 및 열(column)을 포함한다. 마트릭스(70)에서의 발광다이오드의 각 행의 양극측(anode side)은 소스 구동기(60)에서 나오는 한선에 의해 선택적으로 어드레스를 줄 수 있다. 각 열은 차례로 싱크 구동기(80)와 연락하는 한선에 의한 각 음극의 상호 연결로부터 선택적으로 어드레스를 줄수 있다. 제8도에서 보이는 것처럼, 각 발광 다이오드(X1 내지 XN)는 유일한 행 및 열 어드레스를 가지므로, 각 발광 다이오드는 소스 구동기(60) 및 싱크 구동기(80)에 의해 개별적으로 어드레스를 줄수 있다. 제8도는 발광 다이오드(X1 내지 XN)의 X-어레이만을 보여준다. 그러나, Y 발광 다이오드의 유사한 어레이가 제 2도에 보이는 두축을 따라서 위치되는 발광 소자를 갖는 접촉 입력 시스템에 사용된다고 이해하여야 한다.

제3도에 보이는 것처럼, 발광기 액티브화 회로의 차지 펌프부분(50)은 전압원에 의해 제공되는 공급 전압을 순차적으로 부스트(boost)하거나 향상시키도록 특별히 의도되었다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 이 전압원은 수광 회로 뿐만 아니라 이 회로에서의 논리를 액티브화 하는데 적당한 5볼트 공급 전압을 발생한다. 발광기 액티브화 회로의 차지 펌프 부분(50)은 전압원과 순차적인 액티브화 수단의 부분을 구비하는 소스 구동기(60)사이에 놓인다. 제 5도에 보이는 것처럼, 차지 펌프부분(50)은 두개의 트랜지스터(Q1) 및 (Q2)를 구비하는 스위칭 수단을 포함하는데, 각 트랜지스터는 제어기로부터 나오는 LED 신호에 응답한다. 양호한 실시예에서, (Q1)은 P 채널 FET 이고, (Q2)는 N 채널 FET이다. 제1트랜지스터(Q2)는 LED'가 1상태일 때 도톰하고 그 반면에 제 2트랜지스터(Q1)는 LED 신호가 다른 상태에 있을 때 도통인 것을 유의한다. 트랜지스터(Q1) 및 (Q2)는 이와 같이 커패시터를 제1상태 즉 차지 모우드(charge mode)로부터 제2상태 즉, 액티브화 모우드로 전환하는데 사용되는 스위칭 수단을 의미한다.

액티브화 모우드에서 커패시터는 대략 공급 전압 5V까지 예비 충전되고 공급 전압과 직렬로 가산적으로 결합이고 이리하여 공급 전압을 공급 전압, 충전된 커패시터 및 부하에 의해 형성되는 루우프에 대한 5V 페디스탈로서 확립한다. 제 1트랜지스터(Q2)는 저항기(R29)를 통해 병렬 커패시터(C29) 및 (C30)의 네거티브측에 연결된다. 이들 병렬 커패시터(C29) 및 (C30)의 포지티브측은 차례로 다이오드(CR5)를 통해 5 볼트 전압원에 연결된다. 트랜지스터(Q2)가 도통일 때, 5볼트 전압 공급과 실질적으로 같은 전압이 병렬 커패시터(C29) 및 (C30)의 포지티브측에 확립된다. 이것은 차지펌프 부분(50)의 차지 모우드를 의미한다. 커패시터(C29) 및 (C30)의 네거티브측과 접지사이에 연결되는 제 1트랜지스터(Q2)는 5V 공급 전압과 실질적으로 같은 제 1전압을 커패시터의 포지티브측에 확립하기 위해 순차적으로 액티브화 되는 발광 소자의 액티브화 사이의 기간 동안 폐회로가 된다. 제 1트랜지스터(Q2)는 각 발광 소자(X1 내지 XN)가 순차적으로 액티브화 될때 개회로가 된다. 제 2트랜지스터(Q1)는 전압원과 커패시터(C29) 및 (C30)의 네거티브측 사이에 연결된다. 제 2트랜지스터(Q1)은 각 발광 소자가 공급 전압을 커패시터의 네거티브측의 페디스탈 전압으로 확립하기 위해 액티브화 될때 폐회로가 된다. 액티브화 모우드에서 제 2트랜지스터(Q1)는 도통이고 커패시터(C29) 및 (C30)의 다이오드 (CR5)는 역 바이어스되고 도통이 아닌 것을 유의한다.

트랜지스터(Q1)가 액티브화 되는 액티브화 모우드 동안에는, 커패시터(C29) 및 (C30)의 포지티브측의 전압(5V 전압에 의해 공급되는 전압을 초과한다)은 저항기 (R31)를 통해 소스 구동 부품(U18)에 전달된다. 제11도는 5 볼트 공급 전압에 의한 발광 회로의 순차적인 액티브화 사이클 동안에 커패시터(C29) 및 (C30)의 포지티브측의 전압의 전형적인 변화를 보여준다. 커패시터(C29) 및 (C30)의 포지티브측의 전압은 발광 다이오드(X1 내지 XN)의 하나가 액티브화되는 기간 동안에 5볼트의 공급 전압을 초과하는 것을 유의한다.

저항기(R31)는 전류 제한 저항기를 의미하고 소스 구동기(U18), 액티브화된 발광 다이오드(X1 내지 XN) 및 싱크 구동기 부품(U19)을 통해 흐르는 대체적으로 일정한 전류를 확립하기 위해 이 회로에서 사용될 수 있다. 이 방법에서 차지 펌프부분(50)의 사용은 각 발광 소자(X1 내지 XN)가 최소 스레시홀드를 초과하는 광의 양을 발하는 것을 보장한다. 최소 스레시홀드는 취급자의 손가락(18)과 같은 불투명한 요소에 의해 차단되지 않는, 해당되는 수광 소자를 때리는 광이 각 수광 소자 또는 포토 트랜지스터에 의해 검출되기에 충분한 세기를 가지는 것을 보장할 정도이어야 한다.

제3도 내지 제11도를 참조하면, 발광기 구동 또는 액티브화 회 로의 동작순서는 다음과 같다. 접촉 입력 시스템의 초기상태는 불확정이다. 시스템은 MODE 신호 및 LED＼신호를 세트함으로써 초기화된다(initialized). MODE 신호를 세트하는 것은 계수기(U16)를 모두 영에 리세트한다. LED＼신호는 최초에 LED의 모두를 소등한다. MODE신호는 그 다음에 LED＼신호가 어서트(asserted)로 되어 있는 동안 복귀된다(released). 이 동작의 효과는 (U17)은 사용되지 않는 핀에 세트되고, U18은 구동되지 않고 따라서 LED의 어느것도 점등되지 않으므로 (U17)을 8에 설정하고, U19의 구동기(0)를 턴온한다. 차지펌프는 LED＼신호에 의해 제어되고 Q1이 턴 오프되고 Q2가 턴온 함으로써 세트되어 본 발명의 양호한 실시예에서 두 개의 47 마이크로파라드를 구비하는 커패시터(C29) 및 (C30)을 다이오드(CR5) 및 저항기(R29)를 통해 충전한다. 제 1 LED(X1)는 LED＼를 클리어함으로써 턴온된다. 이것은 (U17)을 출력 8로부터 0으로 변화시키는데, 이것은 (U18)의 제 1소스 구동기를 통해 차치 펌프(50)로 부터의 전압을 맨위 행의 LED 양극에 가한다.

LED＼클리어의 다른 효과는 차치 펌프에서 전압을 스위치한다. LED＼가 로우(low)이면, Q2는 턴오프되고 Q1은 턴온되어, (C29) 및 (C30)커패시터의 네거티브측을 Q1을 통해 공급 전압으로서 공급되는 +5 볼트에 연결한다. (C29) 및 (C30)의 포지티브쪽은 이제 저항기(R31)를 통해 (U18)에 공급 전압으로 가해지는 대략 9볼트까지 상승된다. 다이오드(CR5)는 이제 (C29) 및 (C30)의 포지티브쪽이 5 볼트보다 크므로 역바이어스된다. LED는 LED＼를 리어서팅(re-asserting)함으로써 소등되고 (U17)를 다시 출력 8로 변경시킨다. 이것은 또한 차지 펌프를 차지 모우드로 되돌려 놓는다. 다음에 발광 소자(X2)는 (U16)을 이 경우에는 0000000으로부터 0000001로 증가시키는 LCLK 토글링(toggling)에 의해 어드레스가 주어진다. 신호 LA가 이제 1이면, (U20)은 (U19)를 통해 마트릭스(70)에서 제 2열에 있는 발광 소자의 음극에 니어 그라운드 전류원(near ground current source)을 제공하는 Y1을 선정한다. 다시, LED＼를 클리어함으로써, (U18)의 제 1전압 구동기는 차치 펌프의 전압을 맨위 행의 LED양극에 가한다. 이 마트릭스 어드레스는 발광 소자 X2를 점등한다. LED＼신호는 다시 한번 어서트되어 이 LED를 소등한다. 이 프로세스는 6 사이클을 더 계속하면서 제 1행에 있는 LED의 모두를 순차적으로 지난다. LCLK를 한번 더 토글링 하는 것은 (U16)이 0001000까지 증가하도록 한다. LED＼신호가 로우일 때, 이것은 이제 (U17)출력 1을 어드레스하여 (U18을 통해)제 2행을 선정한다.

열 어드레스(U20, 19)는 000으로 되돌아가 마트릭스의 제 2행에 있는 제 1발광 소자에 매프(map)한다. (U16)을 X-LED 마트릭스를 지나면서 증가시킨 후, 계수는 0111111(63)로부터 발광 소자의 Y어레이에 위치하는 LED(Y1)에 대한 적당한 어드레스인 1000000으로 된다. 순서는 이제 X행 음극 구동기(U20) 및 (U19)는 LG가 하이이므로 (U20에 대한 제어 입력은 액티브 로우이다), 디스에이블로 되는 것을 제외하고는 본질적으로 같다. Y-LED에 대한 해당되는 부품은 그 제어 입력이 액티브 하이이므로 이제 액티브이다. 본 발명의 양호한 실시에는 개별적으로 어드레스를 줄수 있는 발광 소자의 사용에 특히 적당하지만, 발광 소자에 공급되는 전압을 손차적으로 향상시키는 이 방법은 발광 소자에 대한 다른 구성 및 어드레스 방안과도 사용될 수 있다고 이해하여야 한다. 또한 본 발명의 양호한 실시예에서 사용되는 LED외에 다른 발광 소자도 사용될수 있습니다.

따라서 다른 발광기 액티브화 회로는 본 발명의 양호한 실시예에서 그려진 특정 회로와 다른 면에서 다를지라도 본 발명을 사용할 수 있다는 것은 해당분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 명백하겠습니다. 더욱이 차치 펌프와는 다른 전압 향상 수단도 사용될 수 있습니다. 예를 들면 변압기 수단이 사용될 수 있습니다.

Claims (5)

1. 조사되는 표시 영역내에서 불투명한 요소의 존재를 검출하기 위한 접촉 입력 디바이스에 있어서, 표시 영역의 반대 측면에 위치되는 다수의 수광 소자와 개별적으로 정렬된 다수의 발광 소자와, 공급 전압을 발생하는 전압원; 표시 영역을 통과하여 정렬된 수광 소자에 입사하는 광 비임을 발생하기 위해 각각의 발광 소자를 순차적으로 활성화하는 수단과; 전압원과 순차적인 활성화화 수단 사이의 전압 증가 수단으로서, 각 발광 소자에 의해 방출되는 광이 최소 스레시홀드를 초과하는 것을 보장하기 위해, 각각의 발광 소자의 활성화 동안 커패시터의 포지티브측의 전압이 전압원의 공급 전압보다 크게 되도록, 순차적으로 활성화되는 발광 소자의 활성화 시간 간격 동안에 커패시터의 포지티브측에서 전압을 설정하고, 각 발광 소자의 활성화에 따라 커패시터의 네거티브측에서 페디스탈 전압을 설정하는 전압 증가 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 전압 증가 수단은 순차적으로 활성화되는 발광 소자의 액티브화 간격 동안의 제 1상태와 각각의 발광 소자의 액티브화 동안의 제 2상태 사이에서 이동가능한 스위치 수단을 구비하는 전하 펌프 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 디바이스.
3. 제1항에 있어서, 전하 펌프 수단은 제 1트랜지스터 및 제 2트랜지스터, 커패시터와, 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 디바이스.
4. 제3항에 있어서, 다이오드는 전압원과 커패시터의 포지티브측 사이에 접속되고, 제 1트랜지스터는 커패시터의 네거티브측과 접지 사이에 접속되며, 제 1트랜지스터는 커패시터의 포지티브측에서 제 1전압을 설정하기 위해 순차적으로 액티브화되는 발광 소자의 액티브화 간격동안 폐회로가 되는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 디바이스.
5. 제4항에 있어서, 제 2트랜지스터는 전압원과 커패시터의 네거티브측 사이에 접속되고, 커패시터의 네거티브측에서 페디스탈 전압을 설정하기 위해 각각의 발광 소자가 활성화되었을 때 제1트랜지스터는 개회로가 되고, 제 2트랜지스터는 폐회로가 되는 것을 특징으로 하는 접촉 입력 디바이스.