KR100487483B1 - 광학식 터치패널과 광학식 터치패널용 발광소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 LED에서 발산되는 광을 포물면경과 복합렌즈를 사용하여 확산된 평행광을 얻도록 함으로써 작은 수의 발광소자로도 위치인식 분해능을 높일 수 있는 광학식 터치패널 및 이를 위한 발광소자를 제공한다.

상기 목적을 위하여, 본 발명에는

광원과;

상기 광원으로부터 발산되는 빛을 상기 테두리 길이방향으로 확산시켜 평행광으로 만들기 위한 광학수단이 개시된다.

Description

광학식 터치패널과 광학식 터치패널용 발광소자{ optical touch pannel and light emission elements threrefor}

본 발명은 복합렌즈로 이루어진 발광수단이 구비된 광학식 터치패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 다이오드에서 발산되는 광을 포물면경과 복합렌즈를 사용하여 확산된 평행광을 얻도록 함으로써 작은 수의 발광소자로도 위치 인식능력을 높일 수 있는 광학식 터치패널에 관한 것이다.

터치패널은 특별한 입력장치 없이 그래픽화 되어 있는 컴퓨터 화면의 문자나 심볼을 직접 터치함으로써 필요한 메뉴를 선택하는 방식으로 인간과 기계의 인터페이스중 가장 지인성(知認性)이 높은 방식이다. 터치패널방식은 광학식, 초음파식, 정전 변환식, 저항 박막식 등으로 대별되고, 이 중 광학식은 접촉부위의 내구성이 높아 고장의 염려가 적으나 태양광이나 강한 아크등의 외부광에 취약한 단점이 있으며 패널의 테두리를 따라서 발광 소자와 수광소자를 배치해야 하기 때문에 많은 수의 부품이 필요하다. 또한, 많은 수의 부품을 패널의 테두리를 따라 배치한다고 하여도 이들 부품들이 차지하는 공간이 필요하기 때문에 해상도가 수mm 정도로 다른 방식에 비하여 떨어진다.

도 1은 종래의 광학식 터치패널을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1에 도시된 터치패널은 하우징의 테두리를 형성하는 두변에는 발광소자(◎)가 설치되고, 대향하는 두변에는 수광소자(⊙)가 설치되고, 그 위에는 접촉에의하여 눌려질 수 있는 접촉판이 설치되어, 접촉판내의 임의의 장소가 사람의 손에 눌려지게 될 때, 발광소자(◎)에서 조사된 빛이 수광소자(⊙)에 도달되지 못하기 때문에 누른 점의 위치가 파악되게 된다.

상기와 같은 방식의 광학식 터치패널에서 위치인식 분해능력을 결정하는 가장 중요한 요소는 많은 수의 발광소자와 그에 상응하는 수광소자를 설치하는 것이다. 그러나, 분해능력을 상향시키기 위해서는 많은 수의 LED와 같은 발광소자와 수광다이오드 부품이 필요하게 되어 제조원가가 들어가게 된다. 또한, 분해능을 상향시키기 위하여 설치되는 부품이 차지하는 부피가 크기 때문에, 특히 발광 LED의 부피 제한으로 대략 6mm간격으로 배치되어 분해능이 이에 의해서 결정되게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 적은 수의 발광소자를 사용함으로써 부품가격에 따른 원가를 저렴하게 하면서도 위치인식 분해능을 높이도록 하는 광학식 터치패널을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

광학식 터치패널의 테두리 내측을 따라서 설치되는 발광소자에 있어서:

광원과;

상기 광원으로부터 발산되는 빛을 상기 테두리 길이방향으로 확산시켜 평행광으로 만들기 위한 광학수단을 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 광학수단은

상기 광원으로부터 발산되는 빛을 반사시키는 반사경;

상기 광원으로부터 빛과 상기 반사경으로부터 반사되는 빛을 평행광으로 만들기 위한 광 집속수단을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서, 상기 반사경의 형상은 상기 반사경의 상기 테두리 길이방향의 폭이 상기 테두리 높이 방향의 폭보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 반사경의 상기 테두리 높이 방향의 형상은 포물면경 형상으로 이루어지고, 상기 광원은 상기 포물면경의 초점에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 광 집속수단은 볼록렌즈인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징으로는

테두리 내측 일변에 발광소자가 배치되고, 대응변에 수광소자가 배치되는 광학식 터치패널에 있어서,

상기 발광소자는

광원과;

상기 광원으로 발산되는 빛을 반사시키기 위하여 광원으로 부터의 빛을 반사시키는 반사경;

상기 광원으로부터 빛과 상기 반사경으로부터 반사되는 빛을 평행광으로 만들기 위한 광학수단을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예인 발광소자의 분해 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 평면도이고, 도 2c는 도 2a의 정면도이다.

반사경(1)의 촛점에는 광원, 바람직하기로는 발광LED(2)가 설치되고, 반사경(1)의 전단부에는 집속렌즈인 볼록렌즈(3)가 설치된다. 이때, 반사경(1)은 길이방향으로 터치패널의 테두리를 따라서 종래의 발광 LED의 설치시보다 적은 수의 LED가 배치되도록 길게 형성된다. 즉, 반사경의 상하의 높이보다 테두리를 따라 배치되는 길이방향으로의 폭이 크도록 한다.

반사경의 높이방향으로는 포물면경의 곡률반경을 갖도록 하고, 발광LED(2)는 포물면경의 초점에 배치되도록 한다. 반사경의 길이방향으로의 형성은 설계사양에 따라 결정되고, 특정하게 국한될 필요는 없으나 길이방향의 중심에서 일정 곡률반경을 갖도록 형성할 수 있도록 할 수 있다. 이때, 곡률반경은 상하 높이방향의 곡률반경보다 크게 형성된다.

도 3는 본 발명의 효과를 설명하기 위하여 종래의 발광 LED와 본 발명의 실시예의 조광곡선을 비교한 그래프으로, 도 3a는 종래의 것이고, 도 3b는 본 발명의 일실시예의 것이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 발광 LED에서 발산된 광은 A-A'의 광로 궤적과 A-A'의 광 강도에서 알 수 있듯이 원형의 형성되어 있으며, 그 원의 중심에서 가장 밝고, 광 강도가 원의 중심으로부터 이격될수록 급격히 감소됨을 알 수 있다. 따라서 수광 다이오드가 발광 LED의 광로의 중심에 배치되어야 올바른 위치인식이 가능하다. 또한, 수광다이오드에 발광LED가 하나씩 배치되어져야 한다. 이에 대하여 도 3b의 본 발명의 실시예의 방사궤적, B-B'광로 궤적, B-B'의 광강도, C-C'의 광강도 그래프에서 나타나듯이 길이 방향으로는 균일한 광강도가 유지되어지기 때문에 하나의 발광LED에 의하여 길이방향으로 다수개의 수광다이오드를 배치할 수 있다. 따라서 적은 수의 발광 LED에 의해서도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 수광 다이오드는 그 크기가 발광 LED의 크기보다 작기 때문에 수광부에 밀도가 높게 수광다이오드를 배치함으로써 위치인식 분해능을 높일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 광학식 터치패널에 배치한 배치도이다.

도시된 실시예의 터치패널은 본 실시예의 발광소자의 반사경의 길이를 터치패널의 일변에 테두리 내측에는 3개 배치되도록 하여 설치하고, 인접변 테두리에 4개 배치되도록 하여 이에 각각 대응변에 수광다이오드를 일정간격으로 균일하게 배치한 것을 도시하고 있다. 이와 같이, 종래기술에 비하여 발광 LED를 작은 수를 사용하여 보다 낳은 효과를 창출할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 광학식 터치패널의 테두리 내측을 따라서 배치되는 발광소자의 수를 작게 하여도 테두리 길이방향으로 균일한 강도의 빛을 얻을 수 있기 때문에 조밀한 간격으로 수광다이오드들을 배치할 수 있어, 근본적으로 수광소자가 발광소자와 일대일로 배치되는 종래의 경우와 비교하여 발광소자의 부피에 의하여 위치인식 분해능의 한계를 높일 수 있다.

또한, 상대적으로 고가인 발광소자의 수를 줄일 수 있어 제조원가를 저렴하게 할 수 있다.

도 1은 종래의 광학식 터치패널을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2a는 본 발명의 일실시예인 발광소자의 분해 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 평면도이고, 도 2c는 도 2a의 정면도이다.

도 3는 본 발명의 효과를 설명하기 위하여 종래의 발광 LED와 본 발명의 실시예의 조광곡선을 비교한 그래프으로, 도 3a는 종래의 것이고, 도 3b는 본 발명의 일실시예의 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 광학식 터치패널에 배치한 배치도이다.

Claims (6)

1. 터치패널의 테두리를 따라서 배치된 광원과 상기 광원으로부터 발산되는 빛을 상기 테두리 길이방향으로 확산시켜 평행광으로 만들기 위한 광학수단으로 이루어지는 광학식 터치패널용 발광소자에 있어서:

   상기 광학수단은

   상기 테두리 길이방향의 폭이 상기 테두리 높이 방향의 폭보다 크게 형성되어 빛을 테두리 길이방향으로 확산시키는 반사경;

   상기 광원으로부터 빛과 상기 반사경으로부터 반사되는 빛을 평행광으로 만들기 위한 광 집속수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 터치패널용 발광소자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 반사경의 상기 테두리 높이 방향의 형상은 포물면경 형상으로 이루어지고, 상기 광원은 상기 포물면경의 초점에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학식 터치패널용 발광소자.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 광 집속수단은 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 광학식 터치패널용 발광소자.
6. 삭제