KR101272885B1 - 반사광 파장 인식용 터치 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사광 파장 인식용 터치 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치패널의 하측에 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하는 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장과 빛의 세기를 이용하여 터치패널의 좌표를 인식하고 이를 기준으로 해당 위치의 프로그램을 로딩시킬 수 있도록 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널에 관한 것이다.
본 발명인 반사광 파장 인식용 터치 패널은,
터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하기 위한 다수개의 반사광파장감지센서부(100)와;
터치패널에 접촉되는 물체(80)의 색깔을 띄는 파장을 설정하기 위한 파장정보설정부(200)와;
상기 터치패널에 접촉되는 물체의 색깔을 띄는 파장을 인식하기 위한 파장 정보를 파장정보설정부로부터 획득하기 위한 설정파장정보획득부(300)와;
상기 설정파장정보획득부에서 획득된 설정 파장의 상한치와 하한치를 설정하기 위한 파장인식범위설정부(400)와;
상기 파장인식범위설정부에 의해 설정된 설정 파장의 상한치와 하한치 정보를 획득하기 위한 파장인식범위획득부(500)와;
상기 설정파장정보획득부와, 파장인식범위획득부에서 획득된 설정 파장 정보 및 상한치와 하한치 정보를 저장하기 위한 파장정보저장부(600)와;
상기 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장이 상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하면, 감지된 지점의 좌표값을 계산하기 위한 좌표값계산부(700)와;
상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하기 위한 중앙제어부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통해 터치패널의 하측에 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하는 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장과 빛의 세기를 이용하여 터치패널의 좌표를 인식하고 이를 기준으로 해당 위치의 프로그램을 로딩시킬 수 있도록 함으로써, 반응속도가 빠르면서 정확성을 제공하게 되며, 초소형의 단위면적에서 물체의 유무를 감지하게 되어 멀티 터치 인식인 가능하여 신속하게 여러 가지의 프로그램을 로딩시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

반사광 파장 인식용 터치 패널{Reflected Light Wavelength Detection Touch Panel.}

본 발명은 반사광 파장 인식용 터치 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치패널의 하측에 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하는 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장과 빛의 세기를 이용하여 터치패널의 좌표를 인식하고 이를 기준으로 해당 위치의 프로그램을 로딩시킬 수 있도록 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널에 관한 것이다.

현재 이동통신 단말기로 스마트폰이 각광을 받고 있으며, 이러한 스마트폰은 단순한 한가지의 구조로 이루어지는 것이 아닌 여러 종류의 전자회로와 부품들이 서로 연결되어 이루어지는 복합체인 만큼 부품 하나하나가 중요하지 않을 수 없다.

그 중에서도 매우 중요한 부품으로 각광받는 부분이 바로 터치 패널이다.

상기 터치 패널은 모니터 부분과 함께 스마트폰 사용자들이 실질적으로 기기의 모든 것을 조작하는 것으로 터치 패널과 모니터의 작동 성능이 사용자들의 체감 성능을 결정짓는다 해도 과언이 아니다.

이러한 터치패널의 종류로는 접촉식 정전용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적분식 장력측정 방식, 피에조 효과방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도방식 등이 있다.

상기 접촉식 정전용량 방식(Capacitive Overlay)의 작동 원리는 유리 양면에 투명한 특수 전도성 금속을 코팅하고 터치 패널의 네 모서리에서 전압을 걸어주면 터치 패널의 표면에 네 모서리에서 발생되는 고주파가 전면으로 퍼지게 되고, 손가락을 터치 패널에 접촉하게 되면 사람의 몸에 있는 정전기에 의해 아주 소량의 전하가 접촉지점으로 끌려오게 되고 이렇게 변형된 고주파 파형을 컨트롤러에서 분석하여 위치를 계산하는 것이다.

따라서, 아주 미세한 정전압도 감지할 수 있어 살짝 접촉하여도 충분히 조작할 수 있는 특성이 있으며, 가장 널리 쓰이는 방식이라고 할 수 있다.

그러나, 회로설계가 어려워 진입장벽이 높고, 저항막 방식보다 비싼 편이라 제조 원가가 상승하게 된다.

한편, 상기 압력식 저항막 방식(Registive Overlay)의 작동 원리는 유리나 투명한 플라스틱 저항성분의 물질을 코팅하고 거기에 일정한 전류를 흘려주면 전압이 걸리게 된다.

이때, 폴리에스틸렌 필름을 둘이 서로 접촉하지 않도록 일정한 간격을 두고 덮어놓는다.

상기 폴리에스틸렌 필름에는 또 다른 저항물질인 절연봉이 설치되어 있는데 손으로 접촉하게 되면 압력으로 인해 필름이 휘게 되고, 이에 따라 절연봉과 저항 막이 접촉하게 된다.

그렇게 되면 본래 직렬구조였던 것이 병렬구조로 변화되면서 저항값의 변화가 일어나고 전압 역시 바뀌게 되며, 바뀐 전압의 변화 정도를 측정하면서 손의 위치를 인식할 수 있게 된다.

따라서, 가장 단순하고 저렴한 형태의 터치 방식으로 초기의 터치 방식 휴대폰에 널리 이용되었지만 최근에 그 이용이 감소되고 있는 추세이다.

왜냐하면, 반응속도가 느린 편이고 내구성이 낮으며, 터치감이 좋지 않기 때문이다.

한편, 상기 적분식 장력측정 방식(Integral Strain Guage)의 작동 원리는 네 모서리에 늘어나는 힘을 측정할 수 있는 장력 센서를 부착하게 되며, 터치 패널을 누르게 되면 각 센서마다 좌표에 따라 받는 힘이 달라 장력 센서가 측정하는 양이 모두 달라지게 된다.

늘어나는 힘의 정도에 따라 전기적인 신호로 변경되어 컨트롤러(Controller)에 전달되며, 상기 컨트롤러는 네 모서리의 전기적인 신호의 비율을 계산하여 어느 지점에서 터치 되었는지를 인식하는 것이다.

그러나, 응답 반응속도가 매우 느리고 터치 감각이 좋지 않아 사실상 거의 활용되고 있지 않다.

한편, 상기 피에조 효과방식(Piezo Electric)은 압력에 민감한 수정 발진자(Crystal)를 모니터 화면의 네 모서리에 부착하고, 그 위에 얇은 유리판을 두어 모니터 화면과 유리판 사이에 어느 정도의 틈이 있도록 한다.

따라서, 사용자가 손가락을 접촉하였을 때, 그 압력의 정도와 위치에 따라 네 모서리의 수정 발진자에서 받는 압력의 크기가 달라지게 되고, 이렇게 수정 발진자로 인해 측정된 압력의 크기와 비율을 컨트롤러(Controller)가 계산하여 좌표값을 측정하게 된다.

한편, 상기 적외선 감지 방식(Infrared Beam)의 작동 원리는 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용한다.

적외선 발광소자와 수광소자인 포토트랜지스터(Phototransistor)를 각각 사각형의 2변씩 마주보게 배치하여 매트릭스(Opto-Matrix Frame)를 구성한다.

모니터에 손가락과 같이 빛이 차단되는 물체를 접촉하면, 빛이 차단되어 반대편의 수광소자인 포토트랜지스터(Phototransistor)에서 감지가 되지 않으므로 정확한 좌표값을 알아낼 수 있다.

그러나, 정확성이 높고 반응속도도 빠른 것으로 알려져 있으나, 모니터의 영향을 받는 등의 문제로 휴대기기에는 잘 쓰이지 않는다.

즉, 환경의 영향을 많이 받으며, 모니터 종류에 따라 정확도가 영향을 받는 점가 멀티 터치가 불가능한 단점이 있게 된다.

한편, 표면 초음파 전도방식(Surface Acoustic Wave)의 작동 원리는 한 모서리에 음파를 발생시키는 트랜스미터(Transmitter)를 부착하고, 반대쪽에는 음파를 수신하는 리시버(Receiver)를 부착하며, 모든 변에 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플렉터(Reflector)를 부착한다.

초음파가 표면을 따라 전파되면 곳곳에 부착된 리플렉터(Reflector)에 몇 번 반사되어 결과적으로 리시버에 수신되는데, 반사된 리플렉터(Reflector)에 따라 수신되는 시간 간격이 일정하다.

이때 손가락으로 표면을 접촉하면, 특정 시간에 도달했어야 되는 초음파가 도달하지 못하므로 이것을 계산하여 손가락의 좌표값을 측정하게 된다.

그러나, 반응속도가 상대적으로 느리고 오염에 약하다는 단점이 있다.

배경기술로는 대한민국특허등록번호 942293호인 광을 이용한 터치 센싱 방식의 터치패널 장치가 개시되어 있으며, 이는 광센서를 이용한 기술로서 환경의 영향을 많이 받으며, 모니터 종류에 따라 정확도가 영향을 받는 점가 멀티 터치가 불가능한 단점을 가지고 있다.

결국, 반응속도가 빠르면서 정확성 및 초소형의 단위면적에서 물체의 유무를 감지하는 기술과 멀티 터치가 가능한 기술을 본 발명에서 제안하게 되었다.

대한민국특허등록번호 942293호(2010.02.16)

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 터치패널의 하측에 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하는 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장과 빛의 세기를 이용하여 터치패널의 좌표를 인식하고 이를 기준으로 해당 위치의 프로그램을 로딩시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 반응속도가 빠르면서 정확성 및 초소형의 단위면적에서 물체의 유무를 감지하도록 하며, 멀티 터치가 가능하도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,

본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널은,

터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하기 위한 다수개의 반사광파장감지센서부(100)와;

터치패널에 접촉되는 물체(80)의 색깔을 띄는 파장을 설정하기 위한 파장정보설정부(200)와;

상기 터치패널에 접촉되는 물체의 색깔을 띄는 파장을 인식하기 위한 파장 정보를 파장정보설정부로부터 획득하기 위한 설정파장정보획득부(300)와;

상기 설정파장정보획득부에서 획득된 설정 파장의 상한치와 하한치를 설정하기 위한 파장인식범위설정부(400)와;

상기 파장인식범위설정부에 의해 설정된 설정 파장의 상한치와 하한치 정보를 획득하기 위한 파장인식범위획득부(500)와;

상기 설정파장정보획득부와, 파장인식범위획득부에서 획득된 설정 파장 정보 및 상한치와 하한치 정보를 저장하기 위한 파장정보저장부(600)와;

상기 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장이 상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하면, 감지된 지점의 좌표값을 계산하기 위한 좌표값계산부(700)와;

상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하기 위한 중앙제어부(800);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명인 반사광 파장 인식용 터치 패널은 터치패널의 하측에 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하는 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장과 빛의 세기를 이용하여 터치패널의 좌표를 인식하고 이를 기준으로 해당 위치의 프로그램을 로딩시킬 수 있도록 함으로써, 반응속도가 빠르면서 정확성을 제공하게 되며, 초소형의 단위면적에서 물체의 유무를 감지하게 되어 멀티 터치 인식인 가능하여 신속하게 여러 가지의 프로그램을 로딩시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 단순히 빛의 반사만을 이용하게 되므로 터치감이 좋으며 인식 에러를 제거할 수 있게 된다.

또한, 반사광파장감지센서부가 터치패널 내부에 설치 구성되므로 이에 따른 내구성이 높은 효과를 제공하게 된다.

또한, 사용자가 인식하고자 하는 물체의 파장대를 설정할 수 있게 되어 모든 물체를 감지할 수도 있으며, 손만 감지할 수도 있는 확장성을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널의 전체 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널의 전체 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널의 전체 구성도이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널은,

반사광 파장 인식용 터치 패널에 있어서,

터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하기 위한 다수개의 반사광파장감지센서부(100)와;

터치패널에 접촉되는 물체(80)의 색깔을 띄는 파장을 설정하기 위한 파장정보설정부(200)와;

상기 터치패널에 접촉되는 물체의 색깔을 띄는 파장을 인식하기 위한 파장 정보를 파장정보설정부로부터 획득하기 위한 설정파장정보획득부(300)와;

상기 설정파장정보획득부에서 획득된 설정 파장의 상한치와 하한치를 설정하기 위한 파장인식범위설정부(400)와;

상기 파장인식범위설정부에 의해 설정된 설정 파장의 상한치와 하한치 정보를 획득하기 위한 파장인식범위획득부(500)와;

상기 설정파장정보획득부와, 파장인식범위획득부에서 획득된 설정 파장 정보 및 상한치와 하한치 정보를 저장하기 위한 파장정보저장부(600)와;

상기 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장이 상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하면, 감지된 지점의 좌표값을 계산하기 위한 좌표값계산부(700)와;

상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하기 위한 중앙제어부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널은,

파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하는 빛의 파장을 가지는 파장의 갯수를 카운팅하여 카운팅 정보를 중앙제어부로 송출하기 위한 특정파장갯수카운팅부(900);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 부가적인 양상에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널은,

특정 파장만을 걸러 내기 위하여 상기 반사광파장감지센서부의 빛에 입사되는 부위의 표면에 편광필름(950)을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 중앙제어부는,

다수의 반사광파장감지센서부 중 가장 먼저 감지 정보를 제공한 반사광파장감지센서부 정보를 추출하고, 다수의 반사광파장감지센서부로부터 송출되는 빛의 세기값을 획득하여 가장 빛의 세기값이 높은 반사광파장감지센서부 정보를 추출한 후, 상기 가장 먼저 감지 정보를 제공한 반사광파장감지센서부 정보와 가장 빛의 세기값이 높은 반사광파장감지센서부 정보가 일치하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 반사광파장감지센서부는,

일측이 개방되어 있어 개방된 부위를 통해 반사되는 빛을 획득하기 위한 원통부(150) 내부에 설치 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 반사광파장감지센서부(100)는,

터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 기울어져 설치 구성되어 광제너레이터(1000)에서 발생되는 빛 중 정반사되는 빛만을 감지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 반사광 파장 인식용 터치 패널의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널의 전체 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널은,

터치패널(10)의 하측에 다수개의 반사광파장감지센서부(100)가 설치 구성되게 된다.

이는 일정 간격을 두어 다수의 반사광파장감지센서부가 구성되며,물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하기 위한 것이다.

또한, 반사광파장감지센서부는 일측이 개방되어 있어 개방된 부위를 통해 반사되는 빛을 획득하기 위한 원통부(150) 내부에 설치 구성되게 된다.

터치패널에서 빛이 발산되면 그 빛은 일직선으로 나아가게 된다.

이때, 사람의 손이 디스플레이의 화면을 접촉하게 되면 빛은 그 자리에서 차단되는 동시에 반사, 흡수, 또는 투과되게 된다.

가시광선이 손과 만나게 되면 손의 색깔을 띠는 파장만이 반사되며 나머지 색은 손으로 흡수되게 된다.

이렇게 반사된 빛은 다시 터치패널과 만나 다시 반사, 흡수, 투과되며 그 중에서 터치패널을 투과한 빛이 터치패널 하측에 형성된 반사광파장감지센서부에 감지되어 손이 터치패널과 접촉하였다는 것을 인식하게 된다.

한편, 모든 물체는 빛을 반사하는데, 이렇게 물체에서 반사된 빛 중 가시광선이 우리 눈에 들어가서 신경세포가 그것을 인지하는 현상을 우리는 무엇인가를 본다고 말한다.

예를 들면 어떤 파란색 물체의 경우, 빛이 비추었을 때 물체가 가시광선 중에서 푸른 빛깔을 띠는 색만 반사하고 나머지 색은 모두 흡수하기 때문에 파한 색을 띠는 것이다.

따라서, 손가락 역시 손가락의 색을 반사하기 때문에 우리는 이것을 인식할 수 있다는 것이다.

이때 빛의 색은 파장에 의하여 결정되는데, 가시광선의 경우 파장이 짧으면 스펙트럼 중 보라색 쪽에 가까워지게 되며 더 짧아지면 자외선, X선, 감마선 등이 나오고, 파장이 길면 가시광선 중 붉은색 쪽에 가까워지게 되며, 더 길어지게 될 경우 적외선, 마이크로파, 라디오파 등이 나오게 된다.

이처럼 빛은 종류별로 특정 파장을 가지게 되는데, 이는 빛의 특성으로 불변의 값이다.

즉, 사람의 손에서 특정 파장을 지닌 빛이 반사되어 나오면 그 값은 변하지 않으므로 터치패널의 하단에 있는 반사광파장감지센서부가 그 파장을 읽고 이것이 사람의 손에서 나온 빛이라는 것을 알 수 있게 되는 것이다.

그리고, 터치패널 바로 앞에서 접촉을 통해 반사되어 나온 빛과, 외부 어느 특정 지점으로부터 들어와 반사광파장감지센서부에 감지된 빛은 같은 색이어서 파장이 같을지라도 분명히 다르다.

빛의 세기는 단위 시간에 단위 면적당 전달되는 에너지의 양, 즉 J/(sㆍm²) 또는 W/m² 으로 정의된다.

빛이 보다 먼 곳에서부터 발산되어 오게 되면, 중간에 어떠한 원인들로 인해 에너지의 손실이 오게 되고, 그렇게 된다면 바로 앞의 손으로부터 반사되어 나오는 빛에 비해 에너지량이 적으므로 이 차이로 멀리서 오는 빛과 실제로 접촉한 빛을 구분 지을 수 있게 된다.

여기서, 한가지 문제가 생기게 된다.

빛의 에너지는 E = hf = hc/λ 로 정의되는데 여기서 E는 에너지(Energy), h는 플랑크 상수, f는 진동수, c는 빛의 속도, 그리고 λ는 파장의 길이를 나타내며, 이 식을 통해 빛의 에너지는 파장의 길이에 반비례한다는 사실을 알 수 있다.

즉, 파장의 길이가 변하면 시각적으로 같은 빛의 세기일지라도 실제로 입력되는 양은 다르게 된다는 것이다.

따라서, 실제로 반사광파장감지센서부가 접촉한 부분으로부터 반사되어 나온 파장이 긴 빛과, 멀리서 들어왔으나 파장이 짧아 에너지가 높은 빛을 같은 것으로 오인할 수 있다는 것이다.

이들은 단순하게도 애초에 파장의 길이가 다르다.

시스템상 파장의 길이와 에너지량을 측정하는 반사광파장감지센서부 중 파장을 먼저 인식하여 손의 색깔을 나타내는 파장만을 걸러낸 뒤, 그 다음에 에너지량을 감지하면 결과적으로 가까이 있는 손의 색깔만을 인식하게 되므로, 정상적으로 감지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반사광 파장 인식용 터치 패널의 전체 블록도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 반사광 파장 인식용 터치 패널은,

터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하기 위한 다수개의 반사광파장감지센서부(100)와;

터치패널에 접촉되는 물체(80)의 색깔을 띄는 파장을 설정하기 위한 파장정보설정부(200)와;

상기 터치패널에 접촉되는 물체의 색깔을 띄는 파장을 인식하기 위한 파장 정보를 파장정보설정부로부터 획득하기 위한 설정파장정보획득부(300)와;

상기 설정파장정보획득부에서 획득된 설정 파장의 상한치와 하한치를 설정하기 위한 파장인식범위설정부(400)와;

상기 파장인식범위설정부에 의해 설정된 설정 파장의 상한치와 하한치 정보를 획득하기 위한 파장인식범위획득부(500)와;

상기 설정파장정보획득부와, 파장인식범위획득부에서 획득된 설정 파장 정보 및 상한치와 하한치 정보를 저장하기 위한 파장정보저장부(600)와;

상기 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장이 상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하면, 감지된 지점의 좌표값을 계산하기 위한 좌표값계산부(700)와;

상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하기 위한 중앙제어부(800);를 포함하여 구성된다.

상기 파장정보설정부(200)는 터치패널에 접촉되는 물체(80)의 색깔을 띄는 파장을 설정하기 위한 기능을 수행하게 된다.

모든 사람의 손의 색이 전부 같지는 않다.

피부가 다른 사람에 비해 조금 더 검은색에 가까운 사람도 있을 것이며, 혹은 반대로 흰색에 가까운 사람도 있을 것이다.

그렇기에 터치 패널이 한가지 종류의 파장만을 인식하면서 둘 다 똑같이 사람의 손으로 인식하기엔 약간의 무리가 따른다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서는 애초에 터치패널을 가지고 있는 단말기에서 인식하는 파장의 범위를 조절할 수 있도록 하게 된다.

이를 위하여 상기 파장정보설정부(200)에 의해 사용자가 처음에 단말기를 구매하면 몇 초간의 오랜 접촉을 통해 터치패널이 사용자의 손에서 나오는 빛의 파장을 인식하도록 하기 위한 것이다.

이를 통해 사용자가 인식하고자 하는 물체의 파장대를 설정할 수 있게 되어 모든 물체를 감지할 수도 있으며, 손만 감지할 수도 있는 확장성을 제공하게 된다.

따라서, 단말기에는 파장 범위를 설정하기 위한 프로그램을 탑재하고 있게 되며, 파장 범위 설정 프로그램을 구동시켜 사용자의 손가락 파장 범위를 설정하도록 하게 한다.

이후, 상기 터치패널에 접촉되는 물체의 색깔을 띄는 파장을 인식하기 위한 파장 정보를 파장정보설정부로부터 설정파장정보획득부(300)에서 획득하게 된다.

그 다음에 단말기가 측정한 파장의 값을 바탕으로 하여 앞으로의 사용에 있어 상기 파장의 범위 내에 있는 값을 인식하도록 한다.

그러나 손이라는 것 자체가 명확한 색으로 구분되는 빛이 나오는 매체가 아니므로 처음에 인식한 값에 오차의 한계를 크게 두어 범위를 넓게 잡아야 한다.

예를 들면, 어떤 사용자가 자신의 단말기로 하여금 모든 가시광선 색 내의 범위에서 인식되기를 희망할 경우, 가시광선을 약 수십에서 수백 개의 범위로 쪼개어 각 범위마다 특정 빛의 세기만 인식하도록 설정하여 결과적으로 모든 파장의 범위에서 인식하는 빛의 세기가 각각 다른 상태로 모든 범위의 색을 터치함으로써 인식하도록 할 수 있게 된다.

따라서, 상기 파장인식범위설정부(400)에 의해 설정파장정보획득부에서 획득된 설정 파장의 상한치와 하한치를 설정하도록 하는 것이다.

이후, 상기 파장인식범위설정부에 의해 설정된 설정 파장의 상한치와 하한치 정보를 파장인식범위획득부(500)에서 획득하게 된다.

설정의 마지막 처리로서 중앙제어부에서는 설정파장정보획득부와, 파장인식범위획득부에서 획득된 설정 파장 정보 및 상한치와 하한치 정보를 획득하여 파장정보저장부(600)에 저장하도록 제어하게 된다.

또한, 빛은 직진하는 특성을 가지는데, 빛은 반사되거나 굴절될 뿐 곡선을 그리거나 휘지 않는다.

터치패널에서 발생한 빛이 손과 만나게 되면, 손의 지문이나 여러 울퉁불퉁한 속성 때문에 난반사 일어나게 된다.

이때 사방으로 난반사가 일어난다면, 확률상 정확히 밑의 방향으로 반사되는 즉, 손이 접촉한 부분으로부터 최소 거리로 다시 원래의 위치로 돌아가는 빛이나 그에 근접한 빛이 존재할 것이다.

반사광파장감지센서부가 배치되어 있는 부분에 도달하는 빛에 있어, 손이 접촉하여 반사된 부분으로부터 바로 수직 하강이 최소거리이므로 가장 먼저 도달하게 된다.

이때, 반사광파장감지센서부가 가장 먼저 도착한 지점을 감지하여 손의 좌표 값으로 인식하게 된다.

빛의 세기 또한 위치 측정의 정확성을 높일 수 있다.

대각선으로 도착하는 빛은 직선으로 도착하는 빛보다 지나온 거리가 더 길기 때문에 그만큼 더 많은 에너지를 잃게 된다.

즉, 결과적으로 반사광파장감지센서부가 감지하는 빛의 세기가 달라지게 된다.

직선으로 도착하는 빛들은 분명 비슷한 빛의 세기를 가지므로 그 빛의 세기만 감지하도록 하면 대각선으로 들어오는 빛들은 상대적으로 빛의 세기가 약하기에 그 둘을 구분 지을 수 있을 것이다.

이를 이용하여 상기 중앙제어부는 다수의 반사광파장감지센서부 중 가장 먼저 감지 정보를 제공한 반사광파장감지센서부 정보를 추출하고, 다수의 반사광파장감지센서부로부터 송출되는 빛의 세기값을 획득하여 가장 빛의 세기값이 높은 반사광파장감지센서부 정보를 추출한 후, 상기 가장 먼저 감지 정보를 제공한 반사광파장감지센서부 정보와 가장 빛의 세기값이 높은 반사광파장감지센서부 정보가 일치하는지를 판단하여 일치하게 되면 사용자가 선택한 프로그램을 정확하게 구동시킬 수 있게 된다.

상기 좌표값계산부(700)는 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장이 상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하면, 감지된 지점의 좌표값을 계산하게 되며, 계산된 좌표값을 중앙제어부로 송출하게 되는 것이다.

한편, 빛이 들어온 방향을 이용하는 방법도 생각해 볼 수 있다. 가장 정확한 접촉 위치를 나타내는 빛은 수직방향으로 들어오므로 이것을 인식하면 매우 정확한 터치를 구현할 수 있을 것이다.

이것을 고려하는 방법으로는 2가지가 있는데, 반사광파장감지센서부 자체가 방향을 감지하도록 하는 방법이 있다.

센서 자체가 방향을 감지한다면, 별 특별한 문제 없이 방향을 감지하고, 이로써 정확한 터치를 구현할 수 있다.

또 다른 방법으로는 아주 작은 기본단위의 센서마다 센서가 빛을 감지하는 부분 위쪽에 검은색의 원통부(150)를 형성하게 되는 것이다.

이를 통해 대각선으로 들어오려던 빛은 원통부에 막혀 반사광파장감지센서부에 도달하지 못할 것이다.

그러나 직진으로 들어오는 빛은 아무런 방해 없이 반사광파장감지센서부에 도달할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 아무런 오류없이 정확한 손의 좌표값을 측정할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 반사광 파장 인식은 종래의 하나의 센서가 한 곳의 위치를 감지하는 것이 아닌 여러 개의 초소형의 센서들이 자신에게 할당된 작은 단위 면적에서 물질이 있는지 없는지의 유무를 판단하는 방식이다.

즉, 둘 이상의 물질을 감지하는데 있어서 아무런 문제가 없다.

센서는 자신의 위치에서 어떠한 물질이 있다는 것만 판단하게 되므로 멀티 터치를 가능하게 할 수 있다.

이는 단지 두 개의 손가락만이 아닌, 감지하는 물체의 수에 있어 무제한으로 물체를 감지할 수도 있을 것이다.

이를 위하여 특정파장갯수카운팅부(900)는 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하는 빛의 파장을 가지는 파장의 갯수를 카운팅하여 카운팅 정보를 중앙제어부로 송출하게 된다.

그러면 중앙제어부에서는 해당 파장들이 지정한 위치의 프로그램을 구동시키게 되는 것이다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 부가적인 양상에 따라 특정 파장만을 걸러 내기 위하여 상기 반사광파장감지센서부의 빛에 입사되는 부위의 표면에 편광필름(950)을 형성하게 된다.

상기 편광필름은 특정한 파장만을 걸러내는 것을 가능하게 한다.

이러한 편광필름을 반사광파장감지센서부의 칸막이 입구부분에 부착할 경우, 원하는 파장만을 걸러내게 된다.

편광은 기존 방식에서 센서의 한가지 기능을 삭감시킴으로써 센서 자체의 효율성을 높여 반응속도를 높이고, 복잡한 회로를 추가로 구성하지 않아도 되도록 해주며, 센서의 복잡한 장치를 편광장치로 대체시킴으로써 제조 가격을 절감시켜 주게 된다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 대각 반사 방식을 응용할 수도 있는데, 대각으로 빛을 쏘아 반대쪽에서 반사된 빛을 감지한다.

터치패널 아래쪽의 한쪽 세로 면에 형성된 광제너레이터(1000)에서 대각으로 쏘아진 빛은 손과 같은 물체를 만나게 되면, 비록 난반사 되더라도 확률상 적어도 한 줄기의 빛은 정반사되어 입사각과 반사각이 같도록 반사된다.

그렇게 반사된 빛은 반사광파장감지센서부들이 부착되어 있는 반대쪽 세로 면에 도달하며, 특정위치에서 반사된 빛은 무조건 특정 반사광파장감지센서부에게만 감지되게 된다.

상기와 같은 대각 반사 방식에서는 반사광파장감지센서부와 광제너레이터는 모두 일정한 각도로 기울어져 있다.

특정 광제너레이터에서 빛이 나오면 특정한 각도로 빛이 발생될 것이고, 빛이 어떠한 물체를 만난다면 정반사된 빛은 입사각과 같은 각도로 빛이 반사되어 나올 것이다.

이때, 모든 반사광파장감지센서부들은 빛이 특정한 방향으로만 들어올 수 있도록 검은색 원통부가 설치되어 있다.

발생된 빛이 손과 같은 물체에 의해 정반사되면, 그 각도에 정확히 알맞은 하나, 혹은 특정 범위 내의 반사광파장감지센서부에만 빛이 감지될 것이고, 인식된 센서들의 자료를 바탕으로 하여 정확한 손의 접촉 위치를 찾아낼 수 있을 것이다.

상기와 같은 대각 반사 방식은 화면에 영향을 주지 않으므로 터치패널 자체의 휴대폰 내에서의 위치 설계에 있어 수직 방식보다 효과적이며, 센서가 기울어져 있어 외부의 빛이 감지될 확률도 더 적다.

결국, 상기와 같은 구성은 빛을 이용하였기에 매우 정확하고 빠른 인식률을 제공하게 된다.

이러한 빛의 속도로 인해 크기에도 제약을 받지 않고 만들 수 있으며 멀티 터치가 가능하고 내구성이 높은 강점을 보인다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 반사광파장감지센서부
200 : 파장정보설정부
300 : 설정파장정보획득부
400 : 파장인식범위설정부
500 : 파장인식범위획득부
600 : 파장정보저장부
700 : 좌표값계산부
800 : 중앙제어부

Claims (6)

1. 반사광 파장 인식용 터치 패널에 있어서,
   터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 설치 구성되어 물체에 의해 반사되는 빛을 감지하여 빛의 세기 및 빛의 파장을 감지하기 위한 다수개의 반사광파장감지센서부(100)와;
   터치패널에 접촉되는 물체(80)의 색깔을 띄는 파장을 설정하기 위한 파장정보설정부(200)와;
   상기 터치패널에 접촉되는 물체의 색깔을 띄는 파장을 인식하기 위한 파장 정보를 파장정보설정부로부터 획득하기 위한 설정파장정보획득부(300)와;
   상기 설정파장정보획득부에서 획득된 설정 파장의 상한치와 하한치를 설정하기 위한 파장인식범위설정부(400)와;
   상기 파장인식범위설정부에 의해 설정된 설정 파장의 상한치와 하한치 정보를 획득하기 위한 파장인식범위획득부(500)와;
   상기 설정파장정보획득부와, 파장인식범위획득부에서 획득된 설정 파장 정보 및 상한치와 하한치 정보를 저장하기 위한 파장정보저장부(600)와;
   상기 반사광파장감지센서부에 의해 감지된 빛의 파장이 상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하면, 감지된 지점의 좌표값을 계산하기 위한 좌표값계산부(700)와;
   상기 각각의 부 간의 신호 흐름을 제어하기 위한 중앙제어부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 파장정보저장부에 저장된 설정 파장의 상한치와 하한치 사이에 존재하는 빛의 파장을 가지는 파장의 갯수를 카운팅하여 카운팅 정보를 중앙제어부로 송출하기 위한 특정파장갯수카운팅부(900);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널.
   
3. 제 1항에 있어서,
   특정 파장만을 걸러 내기 위하여 상기 반사광파장감지센서부의 빛에 입사되는 부위의 표면에 편광필름(950)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 중앙제어부는,
   다수의 반사광파장감지센서부 중 가장 먼저 감지 정보를 제공한 반사광파장감지센서부 정보를 추출하고, 다수의 반사광파장감지센서부로부터 송출되는 빛의 세기값을 획득하여 가장 빛의 세기값이 높은 반사광파장감지센서부 정보를 추출한 후, 상기 가장 먼저 감지 정보를 제공한 반사광파장감지센서부 정보와 가장 빛의 세기값이 높은 반사광파장감지센서부 정보가 일치하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 반사광파장감지센서부는,
   일측이 개방되어 있어 개방된 부위를 통해 반사되는 빛을 획득하기 위한 원통부(150) 내부에 설치 구성되는 것을 특징으로 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 반사광파장감지센서부(100)는,
   터치패널(10)의 하측에 일정 간격을 두어 적어도 한 개 이상 기울어져 설치 구성되어 광제너레이터(1000)에서 발생되는 빛 중 정반사되는 빛만을 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 반사광 파장 인식용 터치 패널.

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