KR101043569B1 - Touch screen device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라이트 펜 또는 디지털 펜에서 방출되는 광속을 이용하여 위치를 검출할 수 있도록 한 터치 스크린 장치에 관한 것으로, 터치 스크린 장치는 베이스 부재의 내부에 서로 수직하게 교차되는 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로; 상기 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로의 각 교차 부분에 형성되어 디지털 펜 또는 라이트 펜에서 방출되는 광속을 상기 제 1 및 제 2 광 도파로로 결합시키는 복수의 구조물; 상기 복수의 제 1 광 도파로의 양 끝단에 배치되어 상기 구조물에 의해 상기 제 1 광 도파로에 결합되는 광속의 X축 좌표를 검출하기 위한 제 1 및 제 2 광 검출수단; 및 상기 복수의 제 2 광 도파로의 양 끝단에 배치되어 상기 구조물에 의해 상기 제 2 광 도파로에 결합되는 광속의 Y축 좌표를 검출하기 위한 제 3 및 제 4 광 검출수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a touch screen device capable of detecting a position by using a light beam emitted from a light pen or a digital pen, wherein the touch screen device includes a plurality of first and second crosses perpendicular to each other inside the base member. Optical waveguides; A plurality of structures formed at each intersection of the plurality of first and second optical waveguides to couple light beams emitted from the digital pen or the light pen to the first and second optical waveguides; First and second optical detection means disposed at both ends of the plurality of first optical waveguides and configured to detect X-axis coordinates of light beams coupled to the first optical waveguide by the structure; And third and fourth optical detection means disposed at both ends of the plurality of second optical waveguides and configured to detect the Y-axis coordinates of the light beams coupled to the second optical waveguide by the structure. It is done.
터치 스크린 장치, 광 도파로, 클래드, 디지털 펜, 라이트 펜 Touch screen device, optical waveguide, clad, digital pen, light pen
Description
본 발명은 터치 스크린 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 라이트 펜 또는 디지털 펜에서 방출되는 광속을 이용하여 위치를 검출할 수 있도록 한 터치 스크린 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a touch screen device, and more particularly, to a touch screen device capable of detecting a position by using a light beam emitted from a light pen or a digital pen.
터치 스크린(Touch Screen)은 일반적으로 키보드나 마우스 등의 입력장치를 이용하지 않고, 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정위치에 사람의 손가락 또는 스타일러스 펜 등의 물체가 접촉되면, 그 위치를 검출하여 특정한 기능을 수행하는 입력 장치이다. 이러한, 터치 스크린은 구현 방식에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선(IR) 방식, 초음파(SAW) 방식 등으로 구분될 수 있다.In general, the touch screen does not use an input device such as a keyboard or a mouse, and detects a position when a character, such as a human finger or a stylus pen, contacts a character or a specific position on the screen. An input device that performs a specific function. The touch screen may be classified into a resistive film type, a capacitive type, an infrared (IR) type, an ultrasonic wave (SAW) type, and the like according to an implementation method.
저항막 방식은 손가락 또는 스타일러스 펜에 의해 화면에 압력이 가해질 경우 두 기판이 접촉되면서 통전되어 위치를 검출하는 방식이다. 이러한, 저항막 방식은 빛 투과율이 떨어지기 때문에 이를 해결하기 위해 디스플레이 장치에서 더 밝은 화면이 나오도록 해야 하는데, 이는 단말기의 부가적인 전력을 요구하게 되므로 배터리 효율이 저하된다. 그리고 손가락 또는 스타일러스 펜 등에 의해 표면을 눌려 2장의 전극이 서로 닿도록 해야 하므로 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.In the resistive film method, when a pressure is applied to a screen by a finger or a stylus pen, two substrates are contacted and energized to detect a position. Since the resistive film has a low light transmittance, a brighter screen should be provided from the display device to solve the problem, which requires additional power of the terminal, thereby degrading battery efficiency. In addition, since the two electrodes are pressed to each other by pressing the surface by a finger or a stylus pen, etc., there is a problem that durability is poor.
정전용량 방식은 사람의 몸에서 발생하는 정전기를 감지하여 구동하는 방식으로 가격이 높고, 장갑을 낀 손가락, 스타일러스 펜 등에는 동작하지 않는다는 문제점이 있다.The capacitive method is a method of detecting and driving static electricity generated in a human body, and has a high price, and does not work with a gloved finger, a stylus pen, or the like.
적외선 방식은 직진성을 가진 적외선을 이용하여 손가락, 펜 등에 의해 차단되어 신호가 검출되지 않으면 위치를 검출하는 방식으로 표면이 오염되었을 경우 오동작할 가능성이 높고, 시준된 광속(Collimated Beam)을 만들기 위한 렌즈 등의 추가적인 구성요소가 필요하다는 문제점이 있다.Infrared method is a method that detects the position when the signal is not detected because it is blocked by finger, pen, etc. by using infrared ray with straightness, and is likely to malfunction when the surface is contaminated, and the lens to make collimated beam There is a problem that an additional component such as is required.
초음파 방식은 스크린 위로 초음파를 발생시키고 패널에 손가락 등이 접촉될 경우 초음파의 일부가 흡수되어 초음파의 크기가 줄어든 것을 감지하여 위치를 검출하는 방식으로 적외선 방식과 마찬가지로 스크린 표면이 오염되었을 경우 오동작하고, 장갑을 낀 손가락, 스타일러스 펜 등에는 동작하지 않는다는 문제점이 있다.Ultrasonic method detects the position by generating ultrasonic waves on the screen and detecting some of the ultrasonic waves when the finger is touched on the panel and reducing the size of the ultrasonic waves. There is a problem that it does not work with a gloved finger, a stylus pen, or the like.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라이트 펜 또는 디지털 펜에서 방출되는 광속을 이용하여 위치를 검출할 수 있도록 한 터치 스크린 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a touch screen device capable of detecting a position using a light beam emitted from a light pen or a digital pen.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 베이스 부재의 내부에 서로 수직하게 교차되는 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로; 상기 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로의 각 교차 부분에 형성되어 디지털 펜 또는 라이트 펜에서 방출되는 광속을 상기 제 1 및 제 2 광 도파로로 결합시키는 복수의 구조물; 상기 복수의 제 1 광 도파로의 양 끝단에 배치되어 상기 구조물에 의해 상기 제 1 광 도파로에 결합되는 광속의 X축 좌표를 검출하기 위한 제 1 및 제 2 광 검출수단; 및 상기 복수의 제 2 광 도파로의 양 끝단에 배치되어 상기 구조물에 의해 상기 제 2 광 도파로에 결합되는 광속의 Y축 좌표를 검출하기 위한 제 3 및 제 4 광 검출수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a touch screen device including: a plurality of first and second optical waveguides perpendicularly intersecting with each other inside a base member; A plurality of structures formed at each intersection of the plurality of first and second optical waveguides to couple light beams emitted from the digital pen or the light pen to the first and second optical waveguides; First and second optical detection means disposed at both ends of the plurality of first optical waveguides and configured to detect X-axis coordinates of light beams coupled to the first optical waveguide by the structure; And third and fourth optical detection means disposed at both ends of the plurality of second optical waveguides and configured to detect the Y-axis coordinates of the light beams coupled to the second optical waveguide by the structure. It is done.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 내부에 형성되어 상기 베이스 부재 상부에 위치한 디지털 펜 또는 라이트 펜에서 방출되는 광속의 진행 방향을 변경하는 복수의 구조물; 및 상기 베이스 부재의 각 측면에 마주보도록 설치되어 상기 구조물에 의해 진행 방향이 변경된 상기 광속을 검출하여 상기 디지털 펜 또는 라이트 펜에서 방출 되는 광속의 위치를 검출하는 제 1 내지 제 4 광 검출수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The touch screen device according to the present invention for achieving the above technical problem is a base member; A plurality of structures formed inside the base member to change a traveling direction of a light beam emitted from a digital pen or a light pen positioned above the base member; And first to fourth light detection means installed to face each side of the base member to detect the position of the light flux emitted from the digital pen or the light pen by detecting the light flux whose direction of travel is changed by the structure. Characterized in that the configuration.
상기 터치 스크린 장치는 상기 베이스 부재의 내부에 서로 수직하게 교차되도록 일정한 간격으로 형성된 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로를 더 포함하며, 상기 구조물은 상기 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로의 각 교차 부분에 형성되어 디지털 펜 또는 라이트 펜에서 방출되는 광속을 상기 제 1 및 제 2 광 도파로로 결합시키는 것을 특징으로 한다.The touch screen device further includes a plurality of first and second optical waveguides formed at regular intervals so as to vertically intersect with each other inside the base member, wherein the structure includes each intersection of the plurality of first and second optical waveguides. And a light beam formed in the portion to couple the light flux emitted from the digital pen or the light pen into the first and second optical waveguides.
상기 구조물은 피라미드 형태인 것을 특징으로 하며, 그 내부는 공기(Air)로 이루어진 것을 특징으로 한다.The structure is characterized in that the pyramid shape, the inside is characterized in that made of air (Air).
상기 구조물의 밑변 폭은 상기 광 도파로의 폭과 동일한 것을 특징으로 한다.The bottom width of the structure is characterized in that the same as the width of the optical waveguide.
상기 구조물의 경사면은 40°~ 44°범위인 것을 특징으로 한다.The inclined surface of the structure is characterized in that the 40 ° ~ 44 ° range.
상기 구조물의 높이는 20㎛ ~ 27.5㎛ 범위인 것을 특징으로 한다.The height of the structure is characterized in that the range of 20㎛ ~ 27.5㎛.
상기 광 도파로의 굴절률은 상기 베이스 부재의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 한다.The refractive index of the optical waveguide is higher than the refractive index of the base member.
상기 제 1 내지 제 4 광 검출수단 각각은 상기 각 광 도파로의 끝단에 배치된 복수의 광 검출기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Each of the first to fourth light detecting means may include a plurality of light detectors disposed at ends of the respective optical waveguides.
상기 디지털 펜 또는 라이트 펜에서 방출되는 광속의 위치는 상기 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로 각각의 양 끝단에 배치된 한 쌍의 광 검출기들에서 검출된 광속의 합들 중에서 최대값을 가지는 한 쌍의 광 검출기의 위치에 따라 XY좌표로 검 출되는 것을 특징으로 한다.The position of the light beam emitted from the digital pen or the light pen is a pair having a maximum value among the sum of the light beams detected by a pair of light detectors disposed at both ends of each of the plurality of first and second optical waveguides. It is characterized in that it is detected by the XY coordinates according to the position of the photo detector.
상술한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.
첫째, 일정한 간격으로 수직 교차하도록 배열된 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로의 각 교차 부분에 피라미드 형태의 구조물을 이용하여 라이트 펜과 터치 스크린 장치의 광 결합을 통해 라이트 펜의 접촉 여부와 접촉 위치를 검출함으로써 압력을 통한 위치 검출 방식을 이용하지 않으므로 터치 스크린 장치의 내구성을 매우 높일 수 있다는 효과가 있다.First, whether the light pen is in contact with the light pen through optical coupling between the light pen and the touch screen device using a pyramid-shaped structure at each intersection of the plurality of first and second optical waveguides arranged to vertically intersect at regular intervals. Since the position detection method through the pressure is not used, the durability of the touch screen device can be greatly increased.
둘째, 광 도파로의 양측에 배치된 광 검출기의 상호 보완을 통해 라이트 펜이 일정한 범위로 기울어지더라도 라이트 펜의 접촉 여부와 접촉 위치를 검출할 수 있다는 효과가 있다.Second, even if the light pen is inclined to a certain range through complementation of the optical detectors disposed on both sides of the optical waveguide, it is possible to detect whether the light pen is in contact and the contact position.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.1 is a diagram illustrating a touch screen device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치(10)는 베이스 부재(또는 클래드(Clad))(100); 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104); 복수의 구조물(106); 및 제 1 내지 제 4 광 검출수단(110, 210, 310, 410)을 포함하여 구성된다.1 and 2, a
베이스 부재(100)는 디스플레이 패널(미도시)의 전면에 소정의 두께로 형성 된 것으로, 디스플레이 패널에서 출력되는 영상의 밝기 저하를 최소화하기 위해 빛을 최대한 손실 없이 통과시키는 투명한 재질로 형성됨과 아울러 1.45 정도의 굴절률을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.The
제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)는 베이스 부재(100)의 내부에 형성되어 라이트 펜(또는 디지털 펜)(500)에서 방출되는 광속을 제 1 내지 제 4 광 검출수단(110, 210, 310, 410)으로 결합시킨다. 이때, 라이트 펜(또는 디지털 펜)(500)에서 방출되는 광속을 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)로 결합시키기 위해, 복수의 구조물(106)을 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)의 수직 교차 부분에 형성한다.The first and second
복수의 제 1 광 도파로(102)는 세로 방향(Y축 방향)을 따라 일정한 간격을 가지도록 형성된다.The plurality of first
복수의 제 2 광 도파로(104)는 복수의 제 1 광 도파로(102) 각각에 수직하게 교차하도록 가로 방향(X축 방향)을 따라 일정한 간격을 가지도록 형성된다.The plurality of second
한편, 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)는 베이스 부재(100)와의 굴절률 차이를 통해 라이트 펜(500)으로부터 방출되는 광속의 결합을 위해 1.47 정도의 굴절률을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)는 디스플레이 패널에서 출력되는 영상의 밝기 저하를 최소화하기 위해 빛을 최대한 손실 없이 통과시키는 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the plurality of first and second optical waveguides (102, 104) is formed to have a refractive index of about 1.47 for coupling of the light beam emitted from the
복수의 구조물(106)은 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)의 교차 부분에 피라미드(또는 사각뿔) 형태로 형성될 수 있다. 이러한, 구조물(106)은 라이 트 펜(500)에서 방출되는 광속을 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104) 쪽으로 결합시킴으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 라이트 펜(500)에서 방출된 광속이 광 도파로(102, 104)를 통해 가능한 많은 양이 광 검출수단(110, 210, 310, 410)에 도달되도록 한다.The plurality of
한편, 라이트 펜(500)에서 방출되는 광과 각 광 도파로(102, 104) 간의 광 결합 효율을 높임과 동시에 광 도파로(102, 104)의 전파 손실을 최소화하기 위하여, 복수의 구조물(106)의 내부는 공기(Air)로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in order to increase the light coupling efficiency between the light emitted from the
상술한 복수의 구조물(106)에 의한 광 도파로(102, 104)에서의 광 결합 효율을 높이기 위한 구조물(106)의 최적화 구조를 설명하면 다음과 같다.The optimization structure of the
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 부재(100)와 광 도파로(102, 104)의 굴절률이 각각 1.45, 1.47이고, 베이스 부재(100)와 라이트 펜(500)의 간격은 50㎛이고, 광 도파로(102, 104)의 폭(Wcore)과 높이(Hcore) 각각을 50㎛로 설정하고, 라이트 펜(500)에서 출력되는 광속(510)의 발산각은 10°라고 가정하기로 한다.First, as shown in FIG. 2, the refractive indices of the
일 실시 예에 있어서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 구조물(106)의 밑변의 폭을 50㎛로 고정시키고, 구조물(106)의 높이를 증가시켜 광 도파로(102, 104)로 결합된 광속의 세기를 광선 추적법으로 검출하면, 구조물(106)의 높이가 20 ~ 27.5㎛일 때, 광 결합 효율이 높다는 것을 알 수 있다. 여기서, 구조물(106)의 높이가 25㎛일 경우 구조물(106)의 경사면 각도는 45°가 된다.In one embodiment, as shown in FIG. 4A, the width of the bottom side of the
다른 실시 예에 있어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 구조물(106)의 경사면 각도를 45°로 고정시키고, 구조물(106)의 높이를 증가시켜 광 도파로(102, 104)로 결합된 광속의 세기를 광선 추적법으로 검출하면, 구조물(106)의 높이가 높아질 수록 광 결합 효율이 높다는 것을 알 수 있다.In another embodiment, as shown in FIG. 4B, the inclination angle of the
따라서, 구조물(106)는 밑변의 폭이 50㎛이고, 높이가 20 ~ 27.5㎛로 형성되는 것이 바람직하다.Therefore, the
상술한 복수의 구조물(106)에 의한 광 도파로(102, 104)에서의 전파 손실을 최소화하기 위한 구조물(106)의 최적화된 구조를 설명하면 다음과 같다.An optimized structure of the
먼저, 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104) 각각을 베이스 부재(100) 내부에 500㎛ 간격(Λ)으로 일정하게 형성하고, 10개의 구조물(106) 각각을 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104) 각 교차 부분에 배치한 후, 각 교차 부분을 통과하는 광속의 변화를 살펴보면 도 5에 도시된 바와 같다.First, each of the plurality of first and second
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 구조물(106)의 높이가 25㎛일 경우, 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 라이트 펜(500)과 광 도파로(102, 104)의 광 결합 효율이 가장 우수하지만, 전파 손실이 매우 심각하게 증가하는데 반하여, 구조물(106)의 높이가 22.5㎛일 경우에는 라이트 펜(500)과 광 도파로(102, 104)의 광 결합 효율도 우수함과 동시에 전파 손실이 최소화됨을 알 수 있다.As can be seen in FIG. 5, when the height of the
결과적으로, 상술한 도 4a 내지 도 5를 통해, 광 결합 효율이 증가됨과 동시에 전파 손실이 최소화되는 구조물(106)의 최적 구조는 밑변의 폭이 50㎛이고, 높이가 20 ~ 27.5㎛ 범위(바람직하게는 22.5㎛)이고, 경사면의 경사각이 40°~ 44°범위(바람직하게는 42°)임을 알 수 있다. 여기서, 최적 구조의 구조물(106)에서 밑변의 폭은 광 도파로(102, 104)의 폭과 동일하므로, 구조물(106)의 밑변 폭은 광 도파로(102, 104)의 폭과 동일하도록 설정하는 것이 바람직하다.As a result, through the above-described Figures 4a to 5, the optimal structure of the
도 1 및 도 2에서, 제 1 광 검출수단(110)은 복수의 제 1 광 도파로(102) 각각의 일측 끝단에 접속되도록 배열된 복수의 제 1 광 검출기(112)를 통해 복수의 제 1 광 도파로(102) 각각에 의해 전파되는 광속의 세기를 검출한다. 이때, 복수의 제 1 광 검출기(112) 각각에는 광속의 위치를 검출하기 위한 X축 좌표가 설정되어 있다.1 and 2, the first
제 2 광 검출수단(210)은 복수의 제 1 광 도파로(102) 각각의 타측 끝단에 접속되도록 배열된 복수의 제 2 광 검출기(212)를 통해 복수의 제 1 광 도파로(102) 각각에 의해 전파되는 광속의 세기를 검출한다. 이때, 복수의 제 2 광 검출기(212) 각각에는 광속의 위치를 검출하기 위한 X축 좌표가 설정되어 있다.The second optical detection means 210 is formed by each of the plurality of first
이러한, 제 1 및 제 2 광 검출수단(110, 210) 각각은 서로 마주보도록 제 1 광 도파로(102)에 배열된 복수의 광 검출기(112, 212) 각각을 이용하여 라이트 펜(500)에 의해 방출되어 제 1 광 도파로(102)에 의해 전파되는 광속(510)의 세기를 검출함으로써 라이트 펜(500)에 의해 방출되는 광속(510)의 X축 좌표를 검출하게 된다. 이때, 제 1 및 제 2 광 검출수단(110, 210)에 의해 검출되는 광속(510)의 X축 좌표는 아래의 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.Each of the first and second
수학식 1에 있어서, Aray는 제 1 광 검출수단(110)에 배열된 복수의 제 1 광 검출기(112) 각각에서 검출된 광속의 개수를 의미하고, Bray는 제 2 광 검출수단(210)에 배열된 복수의 제 2 광 검출기(212) 각각에서 검출된 광속의 개수를 의미한다. 그리고, Max(Aray+Bray)는 서로 마주보는 제 1 및 제 2 광 검출기(112, 212)에 의해 검출된 광속의 개수의 합 중 최대값을 가지는 광 검출기(112, 212)의 위치를 의미한다.In
제 3 광 검출수단(310)은 복수의 제 2 광 도파로(104) 각각의 일측 끝단에 접속되도록 배열된 복수의 제 3 광 검출기(312)를 통해 복수의 제 2 광 도파로(104) 각각에 의해 전파되는 광속의 세기를 검출한다. 이때, 복수의 제 3 광 검출기(312) 각각에는 광속의 위치를 검출하기 위한 Y축 좌표가 설정되어 있다.The third optical detecting means 310 is formed by each of the plurality of second
제 4 광 검출수단(410)은 복수의 제 2 광 도파로(104) 각각의 타측 끝단에 접속되도록 배열된 복수의 제 4 광 검출기(412)를 통해 복수의 제 2 광 도파로(104) 각각에 의해 전파되는 광속의 세기를 검출한다. 이때, 복수의 제 4 광 검출기(412) 각각에는 광속의 위치를 검출하기 위한 Y축 좌표가 설정되어 있다.The fourth optical detection means 410 is driven by each of the plurality of second
이러한, 제 3 및 제 4 광 검출수단(310, 410) 각각은 서로 마주보도록 제 2 광 도파로(104)에 배열된 복수의 광 검출기(312, 412) 각각을 이용하여 라이트 펜(500)에 의해 방출되어 제 2 광 도파로(104)에 의해 전파되는 광속(510)의 세기를 검출함으로써 라이트 펜(500)에 의해 방출되는 광속(510)의 Y축 좌표를 검출하게 된다. 이때, 제 3 및 제 4 광 검출수단(310, 410)에 의해 검출되는 광속(510)의 Y축 좌표는 아래의 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.Each of the third and fourth
수학식 2에 있어서, Cray는 제 3 광 검출수단(310)에 배열된 복수의 제 3 광 검출기(312) 각각에서 검출된 광속의 개수를 의미하고, Dray는 제 4 광 검출수단(410)에 배열된 복수의 제 4 광 검출기(412) 각각에서 검출된 광속의 개수를 의미한다. 그리고, Max(Cray+Dray)는 서로 마주보는 제 3 및 제 4 광 검출기(312, 412)에 의해 검출된 광속의 개수의 합 중 최대값을 가지는 광 검출기(312, 412)의 위치를 의미한다.In
상술한 바와 같이, 제 1 내지 제 4 광 검출수단(110, 210, 310, 410)은 상기의 수학식 1 및 2를 통한 라이트 펜(500)에서 방출되는 광속의 세기를 이용하여 검출된 광속의 XY좌표를 검출하게 된다.As described above, the first to fourth
한편, 사용자마다 라이트 펜(500)을 잡는 자세가 다를 수 있기 때문에 라이트 펜(500)의 기울어짐에 따라 제 1 내지 제 4 광 검출수단(110, 210, 310, 410)에서 검출되는 광속의 세기가 달라질 수 있다.Meanwhile, since the posture of holding the
구체적으로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 라이트 펜(500)의 광축이 베이스 부재(100)에 수직, 즉 z축에 나란한 경우를 기울어짐이 없는 경우(θ=0)라 할 경우에 있어서, 라이트 펜(500)이 z축에서 +y축으로 기울어짐에 따라 각 광 검출기에 도달하는 광속(510)의 세기가 달라지게 된다.Specifically, as shown in FIG. 6A, in the case where the optical axis of the
도 6b에 도시된 바와 같이, 라이트 펜(500)이 +y축으로 기울어짐에 따라 +y 축 쪽에 위치한 제 2 광 검출수단에 배열된 제 2 광 검출기에서 검출되는 광속의 세기가 급격히 감소하는 것을 알 수 있고, 8°이상 기울어진 경우에는 전혀 검출되지 않는 문제점이 있다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 6B, as the
그러나, 라이트 펜(500)이 기울어짐에 따라 기울어진 쪽에 위치한 광 검출수단으로 광이 도달하지 못 하는 경우가 발생하지만, 반대편에 위치한 광 검출수단에서는 라이트 펜(500)의 광속을 검출할 수 있기 때문에 상술한 문제를 보완해 줄 수 있다. 즉, 도 6c에 도시된 바와 같이, 서로 마주 보는 광 검출수단의 배열된 광 검출기에서 검출된 광속의 세기를 더하고, 최대값을 갖는 광 검출기의 위치를 결정함으로써 라이트 펜(500)으로부터 방출되는 광속(510)의 위치를 검출할 수 있게 된다.However, as the
따라서, 도 6c에서 알 수 있듯이 라이트 펜(500)의 기울어짐에 대한 허용치는 ±12°이내임을 알 수 있다.Thus, as can be seen in Figure 6c it can be seen that the tolerance for the tilt of the
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for describing an operation of a touch screen device according to an exemplary embodiment.
도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the touch screen device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 as follows.
먼저, 디스플레이 패널에 여러 가지 아이콘이 표시되고, 라이트 펜(500)으로부터의 광속(510)이 XY 좌표 (5, 0)의 위치에 있는 아이콘에 조사되는 것으로 가정하면, 라이트 펜(500)으로부터 방출되는 광속(510)은 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104) 교차 부분에 형성된 구조물에 의해 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104) 쪽으로 광 결합되어 전파된다.First, various icons are displayed on the display panel, and assuming that the
제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)에 의해 전파되는 광은 제 1 내지 제 4 광 검출수단(110, 210, 310, 410) 각각을 구성하는 광 검출기(112, 212, 312, 412)에 의해 아래의 표 1과 같이 검출된다.Light propagated by the first and second
광 검출기의 위치Location of light detector
표 1에서 알 수 있듯이, 제 1 및 제 2 광 검출수단(110, 210)에 배열된 제 1 및 제 2 광 검출기(112, 212)에 의해 검출된 광속의 세기 분포를 통해 라이트 펜(500)으로부터 방출되는 광속(510)의 X축 좌표는 상술한 수학식 1로부터 "5"임을 알 수 있다. 마찬가지 방식으로, 제 3 및 제 4 광 검출수단(310, 410)에 배열된 제 3 및 제 4 광 검출기(312, 412)에 의해 검출된 광속의 세기 분포를 통해 라이트 펜(500)으로부터 방출되는 광속(510)의 Y축 좌표는 상술한 수학식 2로부터 "0"임을 알 수 있다. 따라서, 제 1 내지 제 4 광 검출수단(110, 210, 310, 410)은 라이트 펜(500)으로부터 방출되는 광속(510)의 위치를 (5, 0)으로 검출한다.As can be seen from Table 1, the
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치(10)는 일정한 간격으로 수직 교차하도록 배열된 복수의 제 1 및 제 2 광 도파로(102, 104)의 각 교차 부분에 피라미드 형태의 구조물(106)을 형성함으로써 구조물(106)에 의해 광 도파로(102, 104)에 결합되어 광 검출기에서 검출되는 광속의 세기를 통해 라이트 펜(500)에서 방출된 광속의 위치를 검출하게 된다. 따라서, 본 발명은 라이트 펜(500)과 터치 스크린 장치(10)의 광 결합을 통해 라이트 펜(500)의 접촉 여부와 접촉 위치를 검출함으로써 압력을 통한 위치 검출 방식을 이용하지 않으므로 터치 스크린 장치의 내구성을 매우 높일 수 있다.The
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, it is to be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 터치 스크린 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a touch screen device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 A-A 선을 절단하여 나타내는 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 광 도파로의 광 결합에 의한 광속의 전파를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining propagation of a light beam by light coupling of the optical waveguide shown in FIG. 1.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 구조물의 구조에 따라 검출되는 광도를 설명하기 위한 그래프이다.4A and 4B are graphs for explaining the light intensity detected according to the structure of the structure shown in FIG. 1.
도 5는 도 1에 도시된 광 도파로에 교차점에 형성된 구조물을 통과하여 검출되는 광도를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 5 is a graph for explaining light intensity detected through a structure formed at an intersection point in the optical waveguide shown in FIG. 1.
도 6a 내지 도 6c는 도 1에 도시된 광 검출기에서 라이트 펜의 기울기에 따라 검출되는 광도를 설명하기 위한 도면이다.6A to 6C are diagrams for describing luminous intensity detected according to a tilt of a light pen in the photo detector shown in FIG. 1.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치 스크린 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for describing an operation of a touch screen device according to an exemplary embodiment.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
10: 터치 스크린 장치 100: 베이스 부재10: touch screen device 100: base member
102, 104: 광 도파로 106: 구조물102, 104: optical waveguide 106: structure
110, 210, 310, 410: 광 검출수단 112, 212, 312, 412: 광 검출기110, 210, 310, 410:
500: 라이트 펜 510: 라이트 펜에서 방출된 광속500: light pen 510: light beam emitted from the light pen
Claims (11)
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KR20080058683A (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | 중앙대학교 산학협력단 | Display device |
-
2009
- 2009-03-06 KR KR1020090019397A patent/KR101043569B1/en not_active IP Right Cessation
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JPS53118934A (en) * | 1977-03-26 | 1978-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | Input unit |
KR20080058683A (en) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | 중앙대학교 산학협력단 | Display device |
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