KR100221252B1 - 데이타 처리 시스템 - Google Patents

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렉스 두바에르 아르네
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 데이터 처리 시스템은 소형의 다목적 데이터 입력 장치를 구성하기 위해 서로 일체화된 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿을 포함한다. 상기 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 적당한 자극에 의해 서로 독자적으로 활성화될 수 있다. 바람직하게는. 상기 입력 장치는 처리 후 사용자에 가시적인 피드백을 설립하거나 또는 입력된 데이터에 관한 정보를 제공하기 위해서 크기 및 비용의 관점에서 LCD-형태의 플랫 패널 디스플레이와 함께 일체화 된다. 바람직하게는, 상기 시스템은 가상키를 이용하는 키보드를 에뮬레이트시키기 위한 수단과 마우스를 에뮬레이트시키기 위한 수단을 구비한다. 그러므로, 데이터 입력에 대한 대부분의 현재의 방법을 인에이블하는 데이터 입력 장치가 장착되고 디스플레이를 구비하는 소형의 데이터 처리 시스템이 실현된다.

Description

데이터 처리 시스템
본 발명은 데이터 처리 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 터치에 의해 터치 스크린(touch screen) 영역을 활성 상태로 하는 것에 의해 상기 시스템으로 데이터를 입력시키기 위한 터치 스크린을 갖는 입력 장치를 포함하며, 상기 입력 장치는 태블릿(tablet) 영역근처에서 첨필(stylus) 조작에 의해 태블릿을 활성화하는 것에 의해 상기 시스템으로 데이터를 입력시키기 위한 디지 타이징 태블릿(digitizing tablet)을 구비하며, 상기 터치 스크린 영역 및 태블릿 영역은 적어도 부분적으로 중복되며, 상기 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 데이터를 처리하기 위한 데이터 처리 수단(data handing means)에 접속된다.
데이터 입력 장치로서 터치 스크린을 활용하는 시스템은 널리 공지되어 있다. 소정의 위치에서 손가락 또는 터치 스크린에 관해 손가락과 유사한 동작을 하는 물체로 터치 스크린을 터치함으로써 특정 위치를 나타내는 데이타가 선택된다. 이때 관련된 데이터는 시스템으로 인입되어 처리된다. 터치 스크린은 가상 버튼(virtual buttons)과 같이, 디스플레이 상에 표시된 영역(zone)에 따라 데이터를 선택하기 위한 디스플레이와 결합될 것이다. 또한, 상기 디스플레이는 처리 후에 데이터에 관한 정보를 표시함으로써 사용자에 대해 비주얼 피드백 수단(visual feedback means)의 기능을 할 것이다. 터치 스크린을 활성화하기 위한 매카니즘에 따라 다양한 형태의 터치 스크린이 구별될 수 있다. 제1형태의 터치 스크린은 활성화를 위해 스크린과 사용자의 손가락 또는 다른 물체에서 실질적인 터치를 요구하는 스크린이다. 이러한 터치 스크린의 한 예는 전면 패널에서 전파하는 탄성 표면파(surface acoustic wave) 흡수의 위치화를 활용하는데, 상기 흡수는 사용자 손가락과 같은 부드러운 조직(soft tissue)과 패널 사이의 터치의 결과로서 발생한다. 상기 제1형태의 터치 스크린의 다른 예는 터치될 때 스크린의 현가체(suspension)에서 발생하는 반동력(reaction forces) 및 반동 모멘트(reaction- moment)는 터치 위치를 유도하도록 등록된다.
제2형태의 터치 스크린에 있어서, 스크린 근처에서 사용자 손가락과 같은 물체의 존재가, 실질적인 터치 없이 터치 스크린의 활성화를 가능하게 하는데 충분하다. 이러한 터치 스크린의 한 예는 전면 패널에 앞에 있고 또한 이것과 평행한 광빔(적외선)의 그리드를 사용한다. 상기 그리드의 특정 위치에서 물체의 존재는 상기 특정 위치와 관련된 광 빔을 차단할 때 검출된다. 제2형태의 터치 스크린의 다른 예에서, 터치 스크린에 근접하는 사용자 손가락은 그라운드에 대한 용량성 결합(capacitive coupling)을 설정하고, 상기 용량성 결합은 검출되고, 그 위치가 확정된다.
그러므로, 본원에서 터치라는 용어는 실질적인 터치를 설정 하는 것에 부가해서 검출 범위 내에서 물체의 조작을 포함한다.
종래의 시스템의 단점은, 손가락이나 또는 표시하기 적합한 유사한 물체를 사용하여, 가상 버튼과 같은 소정의 영역에서 터치 스크린을 터치하는 것에 의한 데이터-입력과, 적절한 첨필을 사용하여 스크린 상에 쓰거나, 그리거나 또는 정확하게 지시하는 것에 의한 데이터 입력 둘 모두에는 적합하지 못하다는 것이다. 다시 말하면, 공지된 시스템의 터치 스크린은 디지타이징 태블릿 뿐만 아니라 버튼을 갖는 가상 제어 패널, 또는 키보드를 나타낼 수 없다.
인간 공학적으로(ergonomically) 정당화된 방법에 따라 글을 쓰거나 그림을 그리는 것은 기록자 또는 그림을 그리는 자의 손이 기록될 영역에 다소 일치하는 표면에 의해 지지되는 것을 의미한다. 활성화를 위해 실질적인 터치를 요구하는 공지된 터치 스크린은 스크린과 첨필의 터치 및 스크린과 사용자 손의 터치를 서로 구별하지 않고 동시에 등록한다. 스크린 전면에서 사용자의 손가락과 같은 물체를 조작함으로써 활성화 될 수 있는 공지된 터치 스크린은 첨필 및 사용자 손을 구별하지 못한다. 예를 들면, 손과 첨필 둘 모두는, 다수의 관련 광 검출기를 갖는 다수의 광 송출기(light transmitters)와 결합하는 그리드의 광빔을 차단하거나, 또는 둘 모두는 그라운드로 향하는 용량성 결합을 가능하게 한다.
터치의 정확도가 손가락의 크기(크기정도 : 1cm)에 의존하며, 첨필을 사용하는 데이터 입력의 정확도가 첨필의 관련 부분의 크기(크기정도 : 1mm 이하)에 의존하기 때문에, 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 상호 다른 해상도로 동작한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 적절한 첨필에 의해 스크린 상에서 글을 쓰거나. 그림을 그리거나 또는 정확하게 지시하는 것 뿐만 아니라 손가락 등을 사용하여 터치 스크린을 터치함으로써 시스템으로 데이터 입력을 가능하게 하는 소형의 데이터 입력 장치를 갖는 데이터 처리 시스템을 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명에 따른 데이터 처리 시스템에 있어서, 터치 스크린은 터치의 존재 및 위치를 나타내는 제1자극을 데이터 처리 수단용 제1신호로 변환시키기 위한 제1감지 수단을 포함하고, 디지 타이징 태블릿은 첨필의 존재 및 위치를 나타내는 제2자극을 제2신호로 변환시키기 위한 제2감지 수단을 포함하며, 상기 제1및 제2감지수단은 물리적으로 구별되며, 그 출력 신호는 병렬로 송출되는 것을 특징으로 한다.
물리적으로 구별된 감지 수단, 즉, 자극을 신호로 변환시키기 위해 설치된 소자가 제1또는 제2감지기에 할당되는 두 개의 개별적인 변환 매카니즘은, 두 개의 개별적인 감지 장치가 개별적으로 제조되어 연속적으로 시스템에 부가되기 때문에, 제조가 용이하다는 장점을 갖는다. 그것은 또한, 출력 신호를 병렬로 출력하는 것이 가능하고, 데이터 처리 수단으로 출력을 병렬로 또는 하나씩 처리하는 선택권을 제공하기 때문에 편리하다. 따라서, 두 개의 감지 수단은 상호 간섭하지 않으며, 이들 감지 수단을 할당하기 위해 경합을 행할 필요가 없으며, 이것은 이렇게 결합된 터치 스크린 및 태블릿을 활용하는 어플리케이션 프로그램의 설계에서 간결성과 유연성을 허용한다.
소형의 입력 장치는 터치 스크린과 디지타이징 태블릿을 상호 일체화함으로써 실현된다. 양쪽이 상호 무관하게 활성화 가능하기 때문에, 터치 스크린은 단지 터치에 응답하며, 디지타이징 태블릿은 첨필에만 응답할 것이다. 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은, 이들 쌍방에 공통인 데이터 처리 수단을 사용하는 편성 레벨로 일체화된다. 데이터 처리 수단은 디지타이징 태블릿에서 발생하는 데이터는 물론 터치 스크린에서 발생하는 데이터를 처리한다.
여러 형태의 별개의 디지타이징 태블릿은 공지되어 있다. 제1예에서, 첨필은 초음파를 방사한다. 예를 들면, 적어도 두개의 수신기에 의해 크로스-베어링은 첨필의 순간 위치를 표시한다. 제2예에서, 첨필은 두개의 평행한 평면에서 상호 다른 방향으로 놓여 있는 두 세트의 장방형 도체에서 전류는 유도하는 전자기파를 방출한다. 첨필의 순간 위치 영역과 중복하는 교차 도체 쌍을 흐르는 유도 전류는 첨필의 위치 결정을 위해 검출된다. 제3예에서, 디지타이징 태블릿은 유도성 시트를 구비하고, 이 유도성 시트는, 이 유도성 시트의 소정의 위치에서 측정된 전자계(electromagnetic field)의 위상 또는 진폭이 상기 위치를 나타내는 방식으로 교류 전류를 도통시킨다. 용량성 결합을 통해, 첨필은 특정 위상 또는 진폭을 나타내는 관련 전자계를 검출한다. 위상 또는 진폭에 포함된 정보는 시스템에 전달되고, 이 시스템에서 첨필의 순간 위치를 표시하는 것으로 처리하는 것이 가능하다. 제4예에서, 디지타이징 태블릿은 저항성 시트를 포함하는데, 방사성 첨필은 이 저항성 시트에서 전류를 유도한다. 두개의 반-평행 방향의 총합 전류를 측정함으로써, 이들 전류가 극복한 총합 저항을 나타내는 양이 유도될 수 있다. 두개의 반-평행 방향에서 총합 전류에 대응하는 저항의 비율은 전류가 상기 시트를 통해 이동해야 하는 거리의 비율에 연관된다. 두 개의 상호 무관한 방향에 대한 이들 비율을 유도함으로써, 전류가 발생된 영역, 즉 방사성 첨필의 가장 근접한 영역이 위치 지정될 수 있다.
상기 관점에서, 종래 기술에 익숙한 사람에게는 동일한 소형의 입력 장치 내에 일체화되는 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿의 다수의 결합은 스크린 및 태블릿의 활성화 메카니즘 또는 이들의 상대 위치의 관점에서 근접도에 의존하여 가능하다는 것이 명백할 것이다.
여러 형태의 결합이 가능하다. 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 입력 장치의 전면 패널의 실질적으로 동일 영역내에 인접하여 일체화될 수 있다. 이러한 구성(set up)은 터치 스크린과 디지타이징 태블릿 사이의 협동을 가능하게 하는데, 상기 터치 스크린은, 예를 들면 데이터 수신기로서 디지타이징 태블릿의 소프트 키에 의해 특정 동작 모드를 선택하는 입력 장치의 작용을 한다. 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 동일 평면에 있을 필요가 없다. 예를 들면, 터치 스크린 부는 인간 공학적인 이유로 평탄한 디지타이징 태블릿에 대해 상당한 각도로 입력 장치의 상승된 경계(raised border) 내에 집적될 것이다. 또한, 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 상당히 다른 크기의 영역을 차지할 것이다. 다른 실시예에서, 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 적층되어 입력 장치가 일정 규격이 되도록 한다. 역시, 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 상당히 다른 크기의 영역을 차지할 것이다. 바람직하게는, 토클 스위치와 같은 선택 수단은, 예를 들면 첨필을 조작하는 동안 입력 표면에 받쳐져 있는 손으로부터 데이터가 부주의하게 입력되는 것을 방지하기 위해 입력 장치의 어느 한쪽을 온ㆍ오프 하기 위해 제공된다. 다른 대안으로는, 이러한 바람직하지 않은 터치 신호는, 첨필 존재 검출에 응답하여 터치 위치 감지를 디스에이블시키기 위한 터치 디스에이블 수단(touch disabing means)을 포함하는 데이터 처리 시스템을 사용함으로써 방지될 수 있다.
터치 스크린과 디지타이징 태블릿을 포함하는 구조 자체를, 사용자에 대한 비주얼 피드백용 디스플레이와 일체화하는 것이 바람직하다. 이러한 적층 구조의 크기의 관점에서, 상기 디스플레이는 소위 평판 디스플레이(flat panel display)로 이루어지는 것이 바람직하다.
평판 디스플레이의 기술 분야에서, 자기 발광(self-emitting)(즉, 능동)과 비자기 발광(non-self-emitting)(즉, 수동) 패널 사이의 차별화가 가능하다. 능동 패널 실시예는 박막 전기 발광 디스플레이(electro-luminescent display; ELD)이다. 이러한 디스플레이는 캐패시터로 이루어진 매트릭스를 구비하는데, 각 캐패시터는 2전극 사이에 유전층을 구비한다. 예를 들면 ZnS와 Mn을 포함하는 유전층 양단에 충분히 높은 교류 전계를 인가함으로써, 홀-전자쌍이 발생하고, 이들 홀-전자쌍이 재결합시에 방사를 유발한다.
능동 평판 패널 디스플레이의 다른 실시예로는 국소적인 기체 방전에 기초하는 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP)이 있다.
수동 평판 디스플레이의 실시예는 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD)이다. LCD에서, 액정에 의한 광의 편광은 전계의 제어하에서 변할 수 있고, 이것에 의해 적절한 편광자를 사용하는 경우에 투과되는 광량을 변조시키는 것이 가능하다. 전력 손실이 비교적 적고, 가격이 비교적 낮다는 점에서, LCD는 다른 형태에 비해 우수하다. 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿과 일체화하는 것에 적절한 LCD로는, 각 픽셀에 대해 스위칭 소자(예를 들면, 트랜지스터 또는 다이오드-링)를 갖는 활성 매트릭스를 구비하는 트위스트형 네마틱(Twisted Nematic) LCD, 또는 활성 매트릭스가 없는 슈퍼 트위스트형 네마틱(Super Twisted Nematic) LCD, 또는 디스플레이 자체에 고유의 메모리를 구비하는 강유전성(Ferro- Electric) LCD일 것이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 데이터 처리 시스템은, 현재 사용되고 있는 모든 데이터 입력 방법을 가능하게 하기 위해서 입력 장치에 결합된 마우스 수단을 포함한다. 예를 들면, 마우스는, 간접적인 지시(indirect pointing)에 의해, 즉 손가락으로 터치 스크린 상에 나타나는 세그먼트화된 콤파스-카드(segmented compass-card)의 특정 섹터를 터치하는 것에 의해 터치 스크린을 통해 동작되고, 이것에 의해 커서를 상대적으로 변위시키거나, 또는 직접적인 지시(direct pointing) 및 드래그를 위한 커서 제어에 의해 디지타이징 태블릿을 통해 동작된다. 따라서, 본 발명은 데이터 입력에 대해 다기능적이고, 소형이면서 휴대형인 데이터 처리 시스템을 제공한다. 또한, 본원의 출원인이 출원한 네덜란드 특허 제8901805호(PHN13.012)가 본원에 참조되었는데, 여기에는 터치 스크린을 사용자에 대한 촉각 피드백에 의해 전문적으로 고속의 데이터 입력을 가능하게 하는 키보드로 변환하기 위한 수단이 개시되어 있다.
적어도 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿을 전기적으로 활성화하는 경우에는, 입력 장치는, 예를 들면 디스플레이의 제어 때문에 데이터 처리 시스템의 제어회로에서 발생하는 전자기 방사에 대해서 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿을 보호하기 위해 고정 전위의 유도성 시트를 포함하는 것이 바람직하다. 스택형 실시예에서, 디지타이징 태블릿 및 터치 스크린과 디스플레이의 방사 회로 부분과의 사이에 투과성 유전층을 설치하는 것이 가능하다.
앞에서도 언급하였지만, 이 분야의 전문가라면, 이러한 종류의 터치 스크린, 디지타이징 태블릿 및 디스플레이를 하나의 패널 내에 일체화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 특정한 조합의 유효성은 특히 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿의 활성화 매커니즘과, 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿의 투명한 예를 실현하는 가능성, 및 패널을 구성하는 여러 종류의 부품의 상호 동작에 대한 불감수성에 의존한다.
본 발명에 따른 데이터 처리 시스템에서 사용하기 위한, 터치 스크린, 디지타이징 태블릿 및 평판 패널 디스플레이의 특정 조합을 포함하는 입력 장치의 다양한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 하기의 비제한적인 실시예를 통해 설명될 것이다.
도면에 있어서, 동일한 도면 부호는 동일한 또는 대응하는 부품을 나타낸다.
본 발명에 따른 데이터 처리 시스템에 사용하기 위한 입력 장치의 제1실시예가 제1도에 도시되어 있다. 상기 입력 장치는 상부에 터치 스크린(10), 중간부에 디지타이징 태블릿(12) 및 하부에 액정 디스플레이(LCD)(14)를 갖는 층 구조를 포함한다. 명료하게 나타내기 위하여, 층 구조를 이루는 소자는 간격을 이루는 것으로 표시하였다. 실제로, 상기 구조는 콤팩트하게 적층된 장치이다. 터치 스크린(10)은, 전면 패널(20)을 가로질러 송신된 파를 확산시키기 위해서, 반사 소자(22 및 24)의 각각의 열을 따라 전면 패널(20)로 송신기(16 및 18)에 의해 방사되는 표면 탄성파(surface acoustic wave; SAW)에 기초하여 동작한다. 상기 패널은 다른 반사 소자(30 및 32) 각각의 열에 의해 파가 반사된 후에 상기 파를 수신하는 수신기(26 및 28)를 더 구비한다. 송신기(16,18)에 의하여 송신된 SAW-펄스는 수신기(26,28)에 의하여 수신되어 지연되고 확대된다. 사용자의 손가락과 같은 부드러운 조직이 상기 패널(20)에 터치하는 경우, SAW-펄스의 에너지의 일부는 상기 조직에 의해 흡수되고, 그 결과 접점(40)의 위치를 통과하는 펄스 성분(36 및 38)의 진폭이 감소하게 된다. 수신의 순간에 관련된 상기 감소된 성분의 수신의 순간은 흡수가 발생하는 순간 위치인 접점(40)을 나타낸다. 상호 간섭을 방지하기 위해서, 수신기(16 및 18)는 교호적으로 송신할 것이다.
디지타이징 태블릿(12)은 터치 스크린(10) 아래에 위치한다. 디지타이징 태블릿(12)은 투명한, 전기적으로 유도성인 물질, 예를 들면 인듐-주석-산화물과 같은 전기적으로 저항이 균일한 시트(42)를 포함한다. 상기 시트(42)는, 자신의 주변을 따라, 자신과의 전기적인 터치를 확립하기 위한 매우 높은 전도성의 균일하게 분포된 전극(44,46,48 및 50)의 복수의 열을 구비한다. 각각의 전극의 열은 관련된 스위치(60,62,64,66)의 열에 의해 관련된 전도체(52,54,56,58)에 접속하는 것이 가능하고, 또는 상기 관련된 전도체로부터 분리하는 것이 가능하다. 스위치(60,64)는 동시에 동작한다. 또한 스위치(62,64)도 동시에 동작한다. 스위치 쌍(60/64 및 62/66)은 그들과 관련된 전도체(52/56 및 54/58)와 교대로 각각 접속한다. 이 기본적 배열은 다양한 방식으로 사용될 수 있다.
제1응용에서, 첨필(68)은 전자기 방사를 발생시키기 위한 소스를 구비하며, 상기 소스는 시트(42)와 패널(20)을 통과한 영역(70)을 용량적으로 결합하여 시트(42) 내의 상기 영역(70) 상에 전류를 유도한다. 이들 전류는 시트(42)에 전개되고 상기 시트(42)에 접속되어 있는 영전위(zero potential)의 전도체(52/56 및 54/58)에 의하여 수집된다. 각 전도체에서의 전류는 영역(70) 및 관련된 전도체 사이의 총합된(aggregated) 저항을 표시한다. 시트가 균일하기 때문에, 이 총합된 저항은 영역(70) 및 각 전도체 사이의 각 거리에 대응하는 양이다. 그러므로, 시트(42)에 접속된 전도체 쌍 둘 다에서 총합된 전류를 감지함으로써, 상기 영역(70)은 첨필(68)의 순간위치와 대응하는 좌표와 일치될 수 있다. 총합된 전류를 감지하기 위하여, 시트(42)에 접속된 각 전도체는 검출기(도시되지 않음)에 연결되는데, 상기 검출기는 영전위(실제 그라운드)에서 동작하는 전류-대-전압 변환기, 증폭기, 교류-대-직류 변환기, 아날로그-대-디지털 변환기 및 좌표를 계산하고 도시된 입력 장치의 특수한 실시예로 인해 계산된 좌표 및 첨필(68)의 물리적 위치 사이에서 어떤 편차에 대한 조정을 가능하게 하기 위한 적당한 소프트웨어를 갖는 마이크로제어기를 포함할 수 있다.
제2응용에서, 시변화 전자계(time-varying electromagnetic field)는 시트(4)를 가로질러 설립되고, 상기 전자계는 전자계 내의 위치를 표시하는 국부 위상을 갖는다. 이 때문에, 전도체(54,58)는 동시에 변화하는 단순한 하모닉 전압(harmonic voltages)을 시트(42)에 공급하며, 상기 전압은 예를들면 사인 및 코사인 시간 종속 (time-dependence)과 같이 소정의 상호 위상차를 갖는다. 전도체(54,58)가 활성인동안 첨필(68) 내에 있는 탐침(도시되지 않음)에 의하여 우선 위상을 감지하고, 그 다음 전도체(52,56)가 시간 종속 전압을 이동시킬 때 첨필(68) 내에 있는 탐침에 의하여 위상을 감지함으로써, 첨필의 위치는 등록된 위상으로부터 유도될 수 있다.
디지타이징 태블릿(12)은 LCD 형태의 플랫 패널 디스플레이(14)의 상부에 배치된다. 터치 스크린(10) 및 디지타이징 태블릿(12) 둘 다가 투명하기 때문에, 예를들면 사용자가 첨필(68)을 사용하여 디지타이징 태블릿(12)의 범위내에서 글을 쓰거나 그림을 그리는 동안 사용자에게 가시적인 피드백을 생성하기 위해서 또는 처리될 데이터를 상기 데이터와 관련된 소정의 위치에서 터치 스크린(10)을 터치함으로써 LCD(14) 상에 도시된 정보에 기초하여 선택하기 위해서, 이들 장치를 통해 상기 디스플레이(14)를 볼 수 있다.
상기 상술된 바와 같이, 도면은 본 발명에 따른 데이터 치리 시스템에서 사용하기 위한 데이터 입력 장치의 분해 조립도(exploded view)를 도시한다. 이러한 층 구조는 실제로는, 예를 들면 반사 소자(22,23,38 및 32)를 구성하는 패턴을 침착시키기 위해 패널(20)의 상부 표면을 사용하고, 또한 그들의 투명성을 위해 바람직하게는 인듐-주석-산화물의 시트(42)를 구성하는 저항성 재료의 층을 침착시키기 위해 상기 패널(20)의 하부 표면을 사용하는 것에 의해, 아주 콤팩트한 장치로서 실현될 것이다. 또 다른 실시예에서 반사 소자(22,23,30,32) 및 시트(42)를 구성하는 특징이 LCD의 편광자(polarizer; 140)의 하나에 집적되는데, 상기 반사 소자는 도달 가능성을 위해 한 표면에 집적되고, 저항성 시트(42)는 각각의 편광자의 나머지 표면에 집적된다. 다른 실시예에서, 디지타이징 태블릿(12) 및 터치스크린(10) 각각은, 장치 제조의 편의성의 관점에서, 패널(20)과 같은 개개의 관련된 패널을 포함한다.
터치 스크린(10) 및 디지타이징 태블릿(12) 둘 다가 상이한 활성화 매카니즘(터치스크린(10)은 기계적으로 활성화되고, 디지타이징 태블릿(10)은 전기적으로 활성화 된다)을 활용하기 때문에, 제1도에 도시된 입력 장치를 통해 데이터 처리 시스템으로 전송된 입력 데이터를 구별될 수 있다. 입력 데이터를 선택적으로 데이터 처리 시스템으로 공급하기 위하여, 상기 시스템은 터치 스크린(10) 또는 디지타이징 태블릿(12)둘 중 하나를 인에이블시키는 선택-스위치를 구비할 것이다. 대안적으로, 첨필(62)은 적당한 처리를 갖는 (압전-세라믹(piezzo-ceramic)) 압력 센서 또는 입력 장치의 표면을 터치할 때 터치 스크린(10)을 턴-오프 시키고 디지타이징 태블릿(12)을 턴-온 시키기 위한 간단한 압력 감지 스위치 중 어느 하나를 활용할 것이다.
제2도에, 본 발명에 따른 데이터 처리 시스템에 사용하기 위한 분해된 입력 장치의 제2실시예가 도시된다. 이 제2도의 실시예는 디지타이징 태블릿(12)의 일부로서 절연 패널(isolating panel)을 형성하는 편광자(140)를 갖는 LCD(14)를 개시한다. 디지타이징 태블릿은 전기적으로 절연성 편광자(140)에 의하여 분리된 두 개의 평행한 평면에서 상호 수직 방향으로 놓여 있는 두 세트의 직사각형의 전도성 루프를 구비한다. 명백성을 위해 단지 두 개의 루프(80,82)만이 도시되었다. 전자기파를 방사하는 끝(84)을 갖는 첨필(68)을 조작함으로써, 입력 장치의 표면에서 영역(86)의 디지타이징 태블릿(12) 상으로 투영을 중첩시키는 루프(80 및 82)에서 유도전류가 발생하는데, 상기 영역(86)내에서 상기 첨필의 끝(84)이 유지된다.
유도 전류를 감지함으로써, 첨필의 끝(84)의 순간 위치가 결정된다. 바람직하게는, 상기 첨필은 상기 입력 장치의 표면과 터치하여 소정의 임계치 이상의 압력을 감지할 때만 방사하기 위해 상기 첨필의 끝(84)에 압력 감지 스위치를 구비한다. 바람직하게, 전도 루프는 투명 물질, 예를 들면 인듐-주석 산화물로 이루어진다. 제1도에서와 같이, 입력 데이터는 상이한 물리적 자극의 특성을 근거로 구별되며, 터치 스크린(10)은 탄성 표면파의 에너지를 기계적으로 고갈시키는 것에 민감하며, 디지타이징 태블릿은 교차 루프의 세트에서 전류를 유도함으로써 전기적으로 활성화된다.
제3도에, 본 발명에 따른 데이타 처리 시스템에 사용하기 위한 입력 장치의 제3실시예가 도시된다. 디지타이징 태블릿(12)및 터치 스크린(10) 둘 다는 LCD(14)의 편광자(14) 중 하나에 집적된다. 터치 스크린(10)은 제1도를 참조하여 이미 상술된 탄성 표면파 형태이다. 동일한 표면에서 디지타이징 태블릿(12)이 실현되며, 디지타이징 태블릿의 동작은 공기 중에서 상기 편광자를 가로질러 전파하는 초음파를 기초로 한다. 상기 표면은, 예를 들면 크로스-베어링(cross-bearing)에 의하여, 첨필(68)의 끝(94)에서 초음파 펄스의 소스 위치를 결정하기 위한 두 개의 초음파 수신기(90,92)를 구비한다. 바람직하게는, 초음파를 차단할 수도 있는 사용자의 손의 존재에도 불구하고 위치 해독이 항상 가능하도록 하기 위해서 두 개 이상의 초음파 수신기가 활용된다.
제4도는 터치 스크린 부(10)의 동작이 압력 장치의 현가체(suspension) 내의 반동력(reaction forces) 및 반응 모멘트(reaction moments)의 등록을 활용하고 디지타이징 태블릿(12)이 제1도를 참조하여 이미 상술된 바와 같이 디지타이징 태블릿 및 특수 첨필 사이의 용량성 결합을 사용하는 입력 장치를 개시한다. 상기 터치 스크린 부는 네 개의 탄성 장치(104,106,108 및 110)에 의해 LCD(14)를 지지함으로써 설립되는데, 상기 탄성 장치는 강고한 프레임(112)에 부착되어 있다. 각각의 탄성 장치는, 게이지(114,116,118,120)와 같이, 예를 들면 알루미늄 기판 위에 인쇄된 압전 저항 스트레인 게이지(piezo resistive strain gauge)와 같은 스트레인 게이지를 포함한다. 각각의 게이지는, 외부 힘이 입력 장치의 바깥 표면에 인가될 때, 상기 외부 힘이 인가되는 위치를 현가체 내의 반동력 및 반응 모멘트로부터 유도하기 위해서, 예를 들면 휘스톤 브리시 구성(도시하지 않음)에 연결된 여러 저항과 협동한다.
어떠한 의도된 활성화와 무관하게 입력 장치가 이동될 때, 입력 장치의 관성(inertia)에 따른 반동력과 반응 모멘트를 필터링하기 위한 필터 수단이 제공된다. 예를 들면, 이 필터 수단은 특수한 인간 공학적 방식으로 손가락 또는 첨필을 사용하여 입력 장치를 터치함으로써 의도된 활성화를 나타내는 소정의 특성을 갖는 신호를 판별하기 위한 소프트웨어로 실현될 수 있다.
이 게이지의 사용은 인간공학적인 의미에서의 힘을 임계치와 비교하기 위한 힘을 측정하는 것에 제한될 수 있다. 이것은 대부분 제4도와 비슷한 제5도에 의해 명백하게 된다. 이제, 균일한 전기적 저항성 시트(10,12)가 디지타이징 태블릿(12) 및 터치 스크린(10) 둘 다에서 역할을 한다. 손가락(130)의 근접에 의해 활성화는 터치 스크린으로서 기능하기 위해, 손가락(130)을 통해 시트(10)로 부터 접지로 향하는 용량성 결합을 검출하고, 손가락(130)의 위치를 얻기 위해서 적당한 전자회로(도시되지 않음)가 제공된다. 이 아이템은 이 기술에 잘 알려져 있다. 첨필과 협동하는 디지타이징 태블릿으로 가능하기 위해, 제1도를 참조하여 기술된 바와 같은 방식으로 첨필(68)의 순간적 위치를 결정하기 위한 다른 적당한 전자 회로(도시되지 않음)가 활용된다. 이러한 특정 실시예에서, 터치 스크린 부나 디지타이징 태블릿 부를 각각 활성화시키기 위한 손가락(130)의 터치이나 첨필(68)의 존재를 나타내는 자극은 동일한 물리적 특성(용량적으로 검출된 신호)으로 이루어져 있다.
게이지(114,116,118)에 의해 측정된 총합된 힘은 터치 스크린이 활성화 되어야 할 때를 결정하기 위해 비교기(도시되지 않음)에 의해 임계치와 비교된다. 상기 임계치는 종래의 타자기의 영숫자 키보드에서의 키의 누름과 관련된 60-80그램의 힘과 일치하는 것이 바람직하다. 인가된 힘이 소정의 임계치를 초과할 때에만 터치 스크린이 활성활될 것이다. 따라서, 게이지의 이용은 터치 스크린을 활성화시키기 위해 인가될 필요한 힘에 관해 터치 스크린 부분의 조정을 가능하게 한다.
이러한 정황에서, 활성화를 위한 실제의 터치를 필요로 하지 않는 예를 들면 상술한 용량성 터치 스크린 및 전면 패널의 정면에 그리드를 형성하는 광빔의 방해에 기초한 터치 스크린과 같은 종류의 터치 스크린을 사용하는 경우에는, 터치력 제한 수단(touch-force thresholding means)으로서의 게이지의 사용은 촉각의 피드백에 관한 인간 공학적인 의미에 대해 특별한 이점이 있음을 주지해야 한다.
그러므로 주어진 모든 예에서, 디지타이징 태블릿 부분은 디스플레이의 정면에서의 그 위치로 인해 투명하게 되어야 한다. 태블릿의 투명성이 관계가 없는 일예가 제 6도에 도시되어 있다.
제6도에는, 본 발명에 따른 입력 장치가 공개되어 있는데, 이것은 여러 부품의 상대적 위치 및 장치의 소형화를 제외하고는 제2도에 제공된 것에 필적한다. 터치 스크린 부(10)는 제3도 참조하여 기술된 바와 같이 LCD(14)의 편광자(140)의 상부 표면에 집적된다. 디지타이징 태블릿 부(12)는 비-투명 시트(152) 상에 비-투명 전도체(80,82)로 실현되었다. 이 구조는 디스플레이(14)가 수동적(추가적인 후광을 필요로 하지 않음)이고, 반사적이며, (바람직하게는) 얇을 때 사용될 수 있다. 루프(80,82)는 예를 들면 Cu나 Ag로 만들어질 수 있다. 이들 물질의 전도율은 인듐-주석-산화물의 전도율보다 크며, 결과적으로 디지타이징 태블릿의 보다 높은 감도 및 정확성을 향상시키게 된다.
제1도는 탄성 표면파의 이용에 기초한 터치 스크린, 태블릿과 적정의 첨필과의 용량성 결합에 기초한 디지타이징 태블릿, 및 디스플레이로서의 LCD를 일체화 된 부품으로 포함하는 입력 장치의 제1실시예를 도시하는 도면.
제2도는 제1도에 도시한 터치 스크린과 디스플레이를 포함하고, 태블릿과 적정의 첨필 사이에 유도성 결합에 기초한 디지타이징 태블릿을 사용하는 입력 장치의 제2실시예를 도시하는 도면.
제3도는 제1도에 도시한 터치 스크린과 디스플레이를 이용하고, 초음파의 크로스 베어링(cross- bearing) 에 의한 적절한 첨필의 위치를 결정하는 것에 기초한 디지타이징 태블릿의 포함하는 입력 장치의 제3실시예를 도시하는 도면.
제4도는 터치 위치를 결정하기 위해 터치 스크린의 현가체(suspension)에서 힘과 이동을 등록하는 상기 터치 스크린과, LCD의 표면상에 일체화된 디지타이징 태블릿을 사용하고, 이 디지타이징 태블릿의 동작을 초음파 크로스베어링에 기초하는 입력 장치의 제4실시예를 도시하는 도면.
제5도는 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿을 이용하는 입력 장치로서, 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿 둘 다는 입력 장치와 용량 결합되고, 터치 스크린의 활성화를 결정하기 위해 힘의 임계치(force-threshold)를 이용하는 상기 입력 장치의 제5실시예를 도시하는 도면.
제6도는 디스플레이가 터치 스크린과 디지타이징 태블릿 사이에 끼워진 입력 장치의 제6실시예를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 터치 스크린 12 : 디지타이징 태블릿
16, 18 : 송신기 20 : 전면 패널
23, 24 : 반사 소자 26, 28, 90, 92 : 수신기

Claims (24)

  1. 터치에 의해 터치 스크린 영역을 활성화시킴으로써 시스템에 데이터를 입력시키기 위한 터치 스크린을 구비하고, 또한 태블릿 영역 근처에서 첨필을 조작하여 태블릿을 활성화시킴으로써 시스템에 데이터를 입력시키기 위한 디지타이징 태블릿을 구비한 입력 장치를 포함하는 데이터 처리 시스템으로서, 상기 터치 스크린 영역과 태블릿 영역은 적어도 부분적으로 겹쳐져 있고, 상기 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 데이터를 처리하기 위한 데이터 처리 수단에 결합되어 있는 상기 데이터 처리 시스템에 있어서, 상기 터치 스크린은 터치의 존재 및 위치를 나타내는 제1자극을 상기 데이터 처리 수단용 제1신호로 변환시키기 위한 제1감지 수단을 포함하고, 상기 디지 타이징 태플릿은 첨필의 존재 및 위치를 나타내는 제2자극을 제2신호로 변환시키기 위한 제2감지 수단을 포함하며, 상기 제1 및 제2감지 수단은 물리적으로 별개의 것이고, 그들 출력 신호는 병렬로 출력되는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 상기 입력 장치에 적층되어 있는 데이터 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 상기 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿은 스위치에 의해 디스에이블될 수 있는 데이터 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 첨필 존재 검출에 응답하여 터치 위치 감지를 디스에이블 시키기 위한 터치 디스에이블링 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 데이터 디스플레이 수단과 일체화되어 있는 데이터 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 데이터 디스플레이 수단은 액정 디스플레이를 포함하고, 편광자가 적어도 상기 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿과 일체화 되어 있는 데이터 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 터치 스크린은, 표면을 가로질러 탄성 표면파를 전달하기 위한 소스 수단과 상기 탄성 표면파를 수신하기 위한 수신기 수단을 구비하는 표면과, 상기 수신기 수단에 결합되어 상기 표면에서의 탄성 표면파의 흡수에 근거하여 흡수 위치를 결정하기 위한 처리 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 터치 스크린은, 저항성 층과, 사용자를 통해 접지와 상기 저항성 층 사이의 용량성 결합의 위치를 결정하기 위한 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 터치 스크린은, 응력(stress) 또는 스트레인 감지 소자에 의해 강고한 프레임(rigid frame)에 결합된 강고한 표면과, 상기 감지 소자에서의 응력 또는 스트레인을 감시하여, 외부 힘이 상기 강고한 표면에 인가되는지 또한 어디에 인가되는지를 결정하기 위한 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 입력 장치가 이동될 때 입력 장치의 관성(inertia)으로 인한 응력 또는 스트레인과 대조하여 사용자에 의한 입력 장치의 의도된 활성화로 인한 응력 또는 스트레인을 판별하기 위한 필터 수단이 제공되어 있는 데이터 처리 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 터치 스크린은, 입력 장치의 전면 패널의 정면에 평행하게 광빔의 그리드를 발생하기 위한 그리드 수단과, 적어도 하나의 광빔의 차단을 검출하여, 상기 입력 장치와 관련된 차단 위치의 지시로서 상기 특정 빔과 관련된 데이터를 처리하기 위한 검출 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  12. 제1항, 제 7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지타이징 태블릿은, 상기 디지타이징 태블릿과 첨필 사이의 초음파 결합에 의해 상기 입력 장치에 대한 첨필의 위치를 결정하기 위한 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  13. 제1항, 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지타이징 태블릿은, 저항성 층과, 상기 저항성 층을 가로지르는 시간 종속 전자계를 설정하기 위한 수단으로서, 상기 전자계는 전자계의 위치에 의존하는 위상 또는 진폭을 가지며, 상기 첨필에는 상기 전자계에 민감한 검출기가 제공되어 있는 상기 시간 종속 전자계 설정 수단과, 상기 검출기에 결합되고, 상기 전자계를 감지하여 상기 입력 장치에 대한 상기 첨필의 위치를 결정하기 위한 처리 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  14. 제1항, 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지타이징 태블릿은, 저항성 층으로서, 상기 첨필이 저항성 층에서 전류를 유도하기 위한 소스 수단을 구비하는 상기 저항성 층과, 상기 저항성 층을 가로질러 2개의 반 평행 방향으로 흐르는 총합된 전류를 감지하기 위한 감지 수단과, 상기 감지 수단과 결합되고, 상기 총합된 전류를 감지하여 입력 장치에 대한 첨필의 위치를 결정하기 위한 처리 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  15. 제1항, 7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디지타이징 태블릿은, 전도성 정도체의 제1세트를 제1방향으로 포함하는 제1층과, 상기 제1층과 평행하고, 상기 제1세트로부터 전기적으로 절연된 제2방향으로 전도성 전도체의 제2세트를 포함하는 제2층으로서, 첨필에는 상기 전도체 세트들에서 유도 전류를 발생하는 소스 수단이 제공되어 있는 상기 제2층과, 상기 유도 전류를 감지하기 위한 감지 수단과, 상기 유도 전류를 감지하기 위한 감지 수단에 결합되어, 상기 입력 장치에 대한 첨필의 위치를 결장하는 처리 수단을 포함하는 데이터 처리 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 터치 스크린과 디지타이징 태블릿은 액정 디스플레이를 포함하는 데이터 디스플레이 수단과 일체화되고, 편광자가 상기 제1층과 제2층 사이에 배치되는 데이터 처리 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 수동적인 반사성의 액정 디스플레이를 포함하는 데이터 디스플레이 수단과 일체화되고, 상기 디지타이징 태블릿은 상기 액정 디스플레이의 활성 부분 아래에 위치되는 데이터 처리 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 입력 장치는 상기 입력 장치에 인가되는 외부 힘을 검출하기 위해 응력 또는 스트레인 감지 소자에 의해 지지되고, 인가된 외부 힘이 임계치를 초과하는 경우에 상기 입력 장치를 활성화시키기 위해 소정의 임계치와 인가된 외부 힘을 비교하기 위한 비교기 수단이 제공되어 있는 데이터 처리 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 첨필은 소정의 임계치를 초과하는 압력을 상기 감지기가 감지할 때 상기 첨필과 입력 장치 사이의 협동을 인에이블시키기 위해 압력 감지기를 포함하는 데이터 처리 시스템.
  20. 제5항에 있어서, 적어도 상기 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿은 전기적으로 활성화될 수 있고, 상기 데이터 처리 시스템의 제어 회로에서 발생하는 전자기 방사로부터 상기 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿을 보호하기 위한 소정 전위에서 전도성 시트가 제공되어 있는 데이터 처리 시스템.
  21. 제5항에 있어서, 상기 데이터 처리 시스템은 커서를 재배치하기 위해 관련 위치를 지시 및 누르거나 또는 가상의 클릭-버튼을 갖는 세그멘트된 콤파스-카드를 지시함으로써, 적어도 상기 터치 스크린 또는 디지타이징 태블릿을 통해 동작될 커서를 디스플레이하기 위한 마우스 수단을 구비하며, 상기 콤파스-카드의 세그멘트는 상기 세그멘트의 활성화시에 커서의 이동 방향을 나타내는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 시스템.
  22. 제1항 내지 제6항, 또는 제20항에 청구된 바와 같은 데이터 처리 시스템에 사용하기 위한 입력 장치.
  23. 제14항에 있어서, 상기 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 수동적인 반사성 액정 디스플레이를 포함하는 데이터 디스플레이 수단과 일체화되고, 상기 디지타이징 태블릿은 상기 액정 디스플레이의 활성 부분 아래에 위치되는 데이터처리 시스템.
  24. 제15항에 있어서, 상기 터치 스크린 및 디지타이징 태블릿은 수동적인 반사성 액정 디스플레이를 포함하는 데이터 디스플레이 수단과 일체화되고, 상기 디지타이징 태블릿은 상기 액정 디스플레이의 활성 부분 아래에 위치되는 데이터 처리 시스템.
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