KR101310827B1 - 압력감응기능을 갖는 디스플레이부를 구비한 전자칠판 - Google Patents

압력감응기능을 갖는 디스플레이부를 구비한 전자칠판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압력감응기능을 갖는 디스플레이부를 구비한 전자칠판에 관한 것으로, 보다 자세하게는 본 발명은 빠르고 직관적인 반응할 수 있는 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비케 함으로써 터치센서 또는 이를 이용한 전자칠판의 옥외 설치에 문제가 없도록 하고, 터치패널을 콤팩트하게 구성할 수 있어 제품의 슬림화를 구현함으로써 제품의 품격을 한 단계 업그레이드시킬 수 있으며, 아울러 터치패널에 가해지는 터치압력에 따른 압력감지와 광량의 변화를 체크하여 멀티터치를 구현함으로써 3차원의 사용자 인터페이스를 구축할 수 있는 전자칠판을 제공하는 것이다.
본 발명은 프레임, 상기 프레임에 장착되는 터치센서를 구비한 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 조정하기 위한 컨트롤부, 상기 프레임을 고정하기 위한 고정부를 포함하여 이루어진 전자칠판에 있어서,
상기 터치센서를 구비한 디스프레이부는 도파플레이트와, 상기 도파플레이트 적층 배열되는 탄성층과, 상기 탄성층에 적층 배열되는 보호부재를 포함하며, 영상출력수단에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 터치에 의한 압력 인가 시, 상기 탄성층의 변위에 따른 압력감지 및 광량체크가 가능한 압력감응식 터치패널; 및 상기 터치패널의 일측에 구비되고, 빛을 출사하는 복수의 발광소자와, 상기 터치패널의 타측에 구비되고, 상기 발광소자에 의하여 출사된 발사광을 수신하기 위한 복수의 수광소자로 구성되는 위치검출수단;을 포함하여 이루어진다.

Description

압력감응기능을 갖는 디스플레이부를 구비한 전자칠판{Electric Board}
본 발명은 압력감응기능을 갖는 디스플레이부에 관한 것으로, 보다 자세하게는 본 발명은 빠르고 직관적인 반응할 수 있는 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비케 함으로써 터치센서 또는 이를 이용한 전자칠판의 옥외 설치에 문제가 없도록 하고, 터치패널을 콤팩트하게 구성할 수 있어 제품의 슬림화를 구현함으로써 제품의 품격을 한 단계 업그레이드시킬 수 있으며, 아울러 터치패널에 가해지는 터치압력에 따른 압력감지와 광량의 변화를 체크하여 멀티터치를 구현함으로써 3차원의 사용자 인터페이스를 구축할 수 있는 전자칠판을 제공하는 것이다.
본 발명은 프레임, 상기 프레임에 장착되는 터치센서를 구비한 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 조정하기 위한 컨트롤부, 상기 프레임을 고정하기 위한 고정부를 포함하여 이루어진 전자칠판에 있어서,
상기 터치센서를 구비한 디스프레이부는 도파플레이트와, 상기 도파플레이트 적층 배열되는 탄성층과, 상기 탄성층에 적층 배열되는 보호부재를 포함하며, 영상출력수단에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 터치에 의한 압력 인가 시, 상기 탄성층의 변위에 따른 압력감지 및 광량체크가 가능한 압력감응식 터치패널; 및 상기 터치패널의 일측에 구비되고, 빛을 출사하는 복수의 발광소자와, 상기 터치패널의 타측에 구비되고, 상기 발광소자에 의하여 출사된 발사광을 수신하기 위한 복수의 수광소자로 구성되는 위치검출수단;을 포함하여 이루어진다.
종래의 터치센서를 구비한 전자칠판에 대한 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-0782431호(2007.11.29) "적외선 터치스크린의 다점 좌표인식방법 및 접점면적인식방법"이 공개된 바 있다.
상기 특허의 경우에는 적외선 터치스크린을 사용하여 다수의 물체가 동시에 또는 순차적으로 여러 개소에 터치가 되는 경우, 터치되는 각 접점의 X좌표 및 Y좌표의 조합을 정확하게 읽어낼 수 있고, 터치되는 접점의 면적을 인식하여 다양한 방식의 터치에 적절하게 대응할 수 있는 장점은 있으나 발광소자와 수광소자를 분리되어 있지 않아 수광소자를 발광소자와 수광소자를 외부에 배열시켜야 하므로 외부에 설치시 문제점이 있으며, 터치패널을 컴팩트하게 구성할 수 없으며, 터치패널에 가해지는 압력감지와 광량의 변화를 체크할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 터치센서로는 대한민국 등록특허 제10-1097992호(2011.11.16.) “지시물체의 위치인식장치”가 개시되어 있으며, 이 선행기술은 스크린의 좌,우 및 하부 테두리를 따라 설치되어 물체감지수단으로부터 조사되는 레이저빔을 다시 물체감지수단으로 회귀반사하도록 한 제1반사수단; 상기 스크린의 상부 좌,우 양측에 서로 소정의 거리를 두고 위치하여, 상기 제1반사수단을 향해 레이저빔을 조사하고, 제1반사수단으로부터 회귀반사되는 레이저빔을 수광하도록 하고, 그 반사된 레이저빔의 시간에 따른 광량 변화를 분석하여 스크린의 평면상에 지시물체의 위치좌표를 감지하도록 2개의 쌍으로 형성된 물체감지수단; 및 내부가 빈 막대 형상을 이루어 내부에 상기 물체감지수단을 수용하도록 한 하우징과, 스크린의 상부에 고정 설치되어 하우징과 결합됨으로써 스크린상부에 하우징을 고정하도록 한 고정부재로 이루어지며, 스크린 상부에 대한 물체감지수단들의 설치가 용이하게 하도록 한 고정수단을 포함하여 구성된다.
이 특허의 경우에는 2개의 쌍으로 구성되어 있는 물체감지수단을 서로 통상적으로 분리되어 설치할 수 도 있으나 속이 빈 막대기 형태의 하우징 내부의 양 끝에 설치, 일체화할 수 있어 이동 및 보관이 간편하며, 먼지와 이물질로부터 물체감지수단을 보호할 수 있고, 설치 시 일반인도 전문적인 지식이 필요 없이 손쉬운 설치가 가능하며, 스크린의 크기에 제약 받지 않고 설치 가능한 스크린화면에 접촉한 지시물체의 위치인식장치를 제공하게 된다.
그러나 이 특허는 제1 반사수단으로 조사되는 레이저빔을 회귀반사시키기 위한 제2 반사수단이 스크린의 평면상으로부터 전방으로 돌출되어 외부로 노출됨으로써 먼지와 이물질 등이 제2 반사수단에 안착되어 고착되는 문제가 있고,
이는 제2 반사수단의 광학적 성질을 저감시켜 민감도를 떨어뜨림으로써 위치인식 오류를 발생시킬 수 있다.
이 특허와 같이 제2 반사수단이 돌출되어 외부로 노출되어 있는 경우 장치를 옥외에 설치하는 경우 먼지나 이물질 등의 유입이 많아 사실상 옥외설치가 불가능하고, 또한 제2 반사수단이 돌출된 만큼 패널, 또는 스크린의 두께가 두꺼워져 제품의 콤팩한 구성을 통한 슬림화를 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 빠르고 직관적인 반응할 수 있는 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비케 함으로써 터치센서 또는 이를 이용한 전자칠판의 옥외 설치에 문제가 없도록 하고, 터치패널을 콤팩트하게 구성할 수 있어 제품의 슬림화를 구현함으로써 제품의 품격을 한 단계 업그레이드시킬 수 있으며, 아울러 터치패널에 가해지는 터치압력에 따른 압력감지와 광량의 변화를 체크하여 멀티터치를 구현함으로써 3차원의 사용자 인터페이스를 구축할 수 있는 전자칠판을 제공하는 것이고,
본 발명의 다른 목적은 화면 내용 중 강조하는 부분을 스포트라이트로 비춰주고 특정부분을 가려주는 블라인드기능부를 구비케 함으로써 학습 집중력을 높일 수 있는 전자칠판을 제공하는 것이고,
본 발명의 또 다른 목적은 터치패널의 가장자리에 외부광유입차단부재를 도입하여 외부광에 의한 인식 오류를 미연에 방지하고, 제품의 정밀도를 높여 신뢰성을 보장할 수 있는 전자칠판을 제공할 수 있는 전자칠판을 제공하는 것이고,
본 발명의 또 다른 목적은 광의 직진성과, 조사각도에 따른 합리적인 배치구조를 구축하여 불필요한 부품의 소모를 줄여 생산단가를 절감시킬 수 있는 전자칠판을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 압력감응기능을 갖는 디스플레이부를 구비한 전자칠판은 프레임, 상기 프레임에 장착되는 터치센서를 구비한 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 조정하기 위한 컨트롤부, 상기 프레임을 고정하기 위한 고정부를 포함하여 이루어진 전자칠판에 있어서, 상기 터치센서를 구비한 디스프레이부는 도파플레이트와, 상기 도파플레이트 적층 배열되는 탄성층과, 상기 탄성층에 적층 배열되는 보호부재를 포함하며, 영상출력수단에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 터치에 의한 압력 인가 시, 상기 탄성층의 변위에 따른 압력감지 및 광량체크가 가능한 압력감응식 터치패널; 및 상기 터치패널의 일측에 구비되고, 빛을 출사하는 복수의 발광소자와, 상기 터치패널의 타측에 구비되고, 상기 발광소자에 의하여 출사된 발사광을 수신하기 위한 복수의 수광소자로 구성되는 위치검출수단;을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 상기 위치검출수단의 수광소자들은 상기 터치패널의 측면에 비(非)돌출된 형태로 구비되어 있고,
상기 터치패널의 가장자리에는 외부광이 상기 수광소자들로 유입되는 것을 차단하기 위한 외부광유입차단부재가 더 구비되어 있으며,
상기 발광소자로부터 원거리에 위치하는 수광소자들의 배치간격은 상기 발광수자의 근거리에 위치하는 수광소자들의 배치간격보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 본 본 발명의 상기 콘트롤부에는 화면 내용 중 강조하는 부분을 스포트라이트로 비춰주고 특정부분을 가려주는 블라인드기능부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 터치패널은 어름거림이나 반사현상이 적어 시력보호와 안정성을 위한 무반사 강화유리스크린로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면,
첫째, 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비케 함으로써 발광소자와 수광소자를 분리함과 동시에 수광소자를 터치패널의 측면에 배열시켜 외부로 노출되는 것을 방지함으로써 터치센서 또는 이를 이용한 전자칠판의 옥외 설치에 문제가 없도록 하고, 터치패널을 콤팩트하게 구성할 수 있어 제품의 슬림화를 구현함으로써 제품의 품격을 한 단계 업그레이드시킬 수 있으며, 아울러 터치패널에 가해지는 터치압력에 따른 압력감지와 광량의 변화를 체크하여 멀티터치를 구현함으로써 3차원의 사용자 인터페이스를 구축할 수 있고,
둘째, 강의자체를 녹화하는 기능도 제공하고, 또한, 본 발명에 의하면 화면 내용 중 강조하는 부분을 스포트라이트로 비춰주고 특정부분을 가려주는 블라인드기능부를 구비케 함으로써 학습 집중력을 높일 수 있고,
셋째, 터치패널의 가장자리에 외부광유입차단부재를 도입하여 외부광이 수광소자들로 유입되는 것을 차단하여 줌으로써 위치검출 시, 외부광에 의한 인식 오류를 미연에 방지하고, 제품의 정밀도를 높여 신뢰성을 보장할 수 있고,
넷째, 발광소자로부터 원거리에 위치하는 수광소자들의 배치간격을 발광소자로부터 근거리에 위치하는 수광소자들의 배치간격보다 멀어지도록 구성함으로써 광의 직진성과, 조사각도에 따른 합리적인 배치구조를 구축하여 불필요한 부품의 소모를 줄여 생산단가를 절감시킬 수 있고,
다섯째, 터치패널에 전극 대신에 수광소자에 수신되는 광량에 따라 위치를 결정함으로써 투명도를 보다 높일 수 있고, 또한 터치패널에 스크래치와 같은 흠집이 발생하는 경우에도 별다른 조치 없이도 온전한 사용이 가능하여 사후관리 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비한 전자칠판의 사시도.
도 2은 본 발명에 따른 압력감응기능을 갖는 터치센서를 나타내는 사시도,
도 3는 본 발명에 따른 터치센서를 나타내는 사시도 및 측면도,
도 4은 본 발명에 따른 터치센서를 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 탄성층의 함몰깊이에 따른 광량의 차이를 나타내는 개념도.
이하에서는 본 발명에 따른 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비한 전자칠판을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비한 전자칠판(100)은 프레임(F), 상기 프레임에 장착되는 터치센서를 구비한 디스플레이부(D), 상기 디스플레이부(D)를 조정하기 위한 컨트롤부(미도시), 상기 프레임(F)을 고정하기 위한 고정부(S)를 포함하여 이루어진다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 터치센서를 구비한 디스프레이부(D)는 도파플레이트(21)와, 상기 도파플레이트(21)에 적층 배열되는 탄성층(23)과, 상기 탄성층(23)에 적층 배열되는 보호부재(25)를 포함하며, 영상출력수단(10)에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 터치에 의한 압력 인가 시, 상기 탄성층(23)의 변위에 따른 압력감지 및 광량체크가 가능한 압력감응식 터치패널(20); 및 상기 터치패널(20)의 일측에 구비되고, 빛을 출사하는 복수의 발광소자(31)와, 상기 터치패널(20)의 타측에 구비되고, 상기 발광소자(31)에 의하여 출사된 발사광을 수신하기 위한 복수의 수광소자(33)로 구성되는 위치검출수단(30);을 포함하여 이루어진다.
우선 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 영상출력수단(10)은
전자칠판을 사용 시, 영상을 제공하고, 이렇게 제공된 영상이 터치패널(20)을 통하여 투사됨으로써 사용상의 효과를 높일 수 있도록 구성된다.
상기 영상출력수단(10)으로는 LCD, LED, PDP 등과 같은 디스플레이 기기나, 빔 프로젝트와 같은 영상기기 등의 도입이 가능한데,
이 경우 전자와 같은 디스플레이 기기가 도입되는 경우에는 터치패널(20)의 후방에 디스플레이 기기가 배치되고, 터치패널(20)을 디플레이기 기기의 윈도우 전면에 배치시키는 후면투사방식이 채용되고,
후자와 같이 빔 프로젝트와 같은 영상기기가 도입되는 경우에는 터치패널(20)의 전방에 영상기기가 배치되는 전면투사방식이 채용된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 터치패널(20)은
상기 영상출력수단(10)에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 사용자의 터치에 의하여 영상출력수단(10)에 구비된 메뉴를 구동하거나, 판서, 드로잉과 등과 같은 동작을 구현하도록 구성된다.
상기 터치패널(20)은 어름거림이나 반사현상이 적어 시력보호와 안정성을 위한 무반사 강화유리스크린 재질을 사용하거나 무반사 강화 필름을 코팅하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 터치패널(20)은 도파플레이트(21)와, 상기 도파플레이트(21)에 적층 배열되는 탄성층(23)과, 상기 탄성층(23)에 적층 배열되는 보호부재(25)를 포함하며, 상기 영상출력수단(10)에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 터치에 의한 압력 인가 시, 상기 탄성층(23)의 변위에 따른 압력감지 및 광량체크가 가능하도록 구성된다.
우선 상기 터치패널(20)의 도파플레이트(21)는 투명한 재질의 유리나, 아크릴 등과 같은 소재를 사용하여 광도파로를 형성함으로써 발광소자(31)에 의하여 출사된 광의 회절에 의한 발산을 보상하면서 광을 전송할 수 있도록 한다.
다음으로 상기 터치패널(20)의 탄성층(23)은 상기 도파플레이트(21)의 전면에 부착되어 일정한 탄성을 갖는데,
이에 의하여 상기 탄성층(23)은 터치패널(20) 상에 터치가 이루어진 경우 터치압력을 수용하여 변위를 일으키게 되고,
이 경우 상기 탄성층(23)의 변위는 터치지점에서 함몰되는 형태로 나타난다.
즉 사용자에 의하여 터치패널(20)에 터치가 있는 경우, 상기 탄성층(23)은 터치 시 가해지는 터치압력을 수용하여 함몰되고,
이때 상기 탄성층(23)이 함몰부에는 터치압력을 가하고 있는 물체가 수용되어 발광소자(31)에서 출사된 발사광의 이동경로, 즉 광경로를 차단하게 된다.
따라서 터치압력이 가해져 탄성층(23)의 변위가 발생하는 경우 수광소자(33)에서 수신되는 발사광의 광량은 터치가 없는 경우에 수광소자(33)에서 수신되는 발상광의 광량에 비하여 탄성층(23)의 함몰깊이만큼 발사광이 차단되므로 줄어들게 된다.
이는 상기 탄성층(23)의 함몰깊이에 따라서 수광소자(33)에서 수신되는 광량이 달라지는 것을 의미하고,
이를 이용하게 되면 한 번에 여러 지점에 터치가 이루어지는 경우 각 터치지점에서 터치압력의 세기에 따라 수광소자(33)에서 검출되는 광량이 달라지게 되어 멀티터치에 의한 위치결정이 가능하게 된다.
즉 첨부된 도 5의 (A) 도시된 바와 같이 터치압력이 상대적으로 약한 경우의 함몰깊이(H1)는 도 5의 (B) 도시와 같이 강한 터치압력이 가해지는 경우 함몰깊이(H2)가 낮으나,
각 터치지점에서 해당 수광소자에서 검출되는 광량은 도 4의 (B) 광량(QL2)이 도 4의 (A) 광량(QL1)보다 작아지게 된다.
따라서 각 수광소자(33)에서 검출된 서로 다른 광량에 의하여 각 터치지점에서의 터치가 서로 다른 터치임을 인식하여 구현함으로써 멀티터치 기능을 수행할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 터치패널(20)은 3차원의 사용자 인터페이스를 구현하기 위해 필요한 많은 터치신호들을 동시에 구현하는 것이 가능하게 되어 터치패널(20) 상에서의 민첩하고 정확한 판서, 드로잉 등이 가능해지고, 또한 다양한 메뉴를 신속하고 정확하게 표시하는 것이 가능하게 됨으로써 제품의 고품격화를 구현할 수 있게 된다.
아울러 상기 탄성층(23)은 고 투명도와, 우수한 복원력을 갖는 실리콘 계열의 겔(gel)타입 폴리머를 사용하는 것이 바람직하고,
필요에 따라서는 투명도와 복원력을 보장할 수 있는 대체형태의 소재를 사용하는 것도 가능하다.
나아가 상기 터치패널(20)의 보호부재(25)는 상기 탄성층(23)의 전면에 부착되어 도파플레이트(21)와 탄성층(23)을 보호하게 되고,
이 경우 상기 보호부재(25)는 터치 시, 민감도와, 감응속도를 위하여 플렉서블한 필름 형태의 소재를 도입하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 터치패널(20)의 도파플레이트(21), 탄성층(23) 및 보호부재(25)의 굴절률은 각각 1.5, 1.6, 1.5인 것이 바람직하고,
이는 빛의 특정 파장에 대한 굴절률로 파장이 다른 경우 상기 굴절률은 달라질 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 터치패널(20)은 정전용량 방식의 터치패널(20)과 같이 정전용량의 세기를 변화시키기 위한 전극이 구비되어 있지 않기 때문에 터치패널(20)의 투명도를 높여 선명한 영상을 투사하여 공급할 수 있게 된다.
나아가 상기 터치패널(20)은 안전적인 지지를 위하여 각 면을 감싸는 테두리부(27)가 구비되어 적층 구조를 터치패널(20)을 안정적으로 보호하고,
상부에 위치하는 테두리부(27)에는 발광소자(31)가 수납되고, 외부로의 노출을 방지하기 위한 수납함이 구비된다.
아울러 상기 테두리부(27)는 후방으로 연장되어 상기 영상출력수단(10)도 함께 내장될 수 있도록 구성함으로써 터치패널(20)과 영상출력수단(10)을 일체화시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 위치검출수단(30)은
상기 터치패널(20)에서 발사광을 출사하고, 출사된 발사광을 수광하여 터치패널(20) 상에 터치된 물체의 위치를 검출하도록 구성된다.
상기 위치검출수단(30)은 상기 터치패널(20)의 일측에 구비되고, 빛을 출사하는 복수의 발광소자(31)와, 그리고 상기 터치패널(20)의 타측에 구비되고, 상기 발광소자(31)에 의하여 출사된 발사광을 수신하기 위한 복수의 수광소자(33)로 이루어진다.
우선 상기 위치검출수단(30)의 발광소자(31)는 레이저 다이오드(31a)가 내장되고, 상기 레이저 다이오드(31a)의 측면에서 슬릿(31c)을 통하여 방사되는 광을 밀러와 같은 반사부재로 분배하여 출사시키는 광분배기(31b)로 구성된다.
상기 레이저 다이오드(31a)의 슬릿(31c)을 통하여 조사되는 발사광의 조사각도는 좌우측방향으로의 조사각도가 35도, 전후방향으로의 조사각도가 15도 내지 20도가 유지되도록 하는 것이 바람직한데,
이는 터치패널(20)의 두께와, 직진성을 갖는 레이저 광의 광학적인 성질을 고려한 것이다.
이때 상기 터치패널(20)의 상면에는 수용홈(29)이 형성되어 있어 상기 광분배기(31b)가 수용되는데,
이 경우 상기 수용홈(29)은 상기 광분배기(31b)로부터 출사되는 레이저 빔의 분산을 방지하게 된다.
아울러 상기 레이저 다이오드(31a)는 일정한 빛의 세기로 멀리까지 보낼 수 있기 때문에 최근 디스플레이의 대형화 추세에 맞추어 보다 안정적이면서도, 효율적인 광원으로서 역할을 하게 된다.
또한 상기 발광소자(31)는 상호 이격된 위치에 복수로 구성되는데,
이는 상기 발광소자(31)에서 출사된 광은 직진성을 갖기 때문에 터치패널(20)에 접촉된 물체에 닿는 단일 광만으로는 터치위치를 평면상에서 특정하기 어렵고,
따라서 터치패널(20)에 접촉되는 물체에 최소 2이상의 광이 닿을 수 있도록 하여 터치위치를 평면상에서 특정할 수 있도록 하기 위함이다.
다음으로 상기 위치검출수단(30)의 수광소자(33)는 상기 터치패널(20)의 타측, 즉 상기 발광소자(31)가 위치하는 터치패널(20)의 상면을 제외한, 좌우측면 및 하면에 다수 구비되고,
상기 발광소자(31)와 분리 구성되어 상기 발광소자(31)로부터 출사된 발사광을 수신하게 된다.
따라서 본 발명에 따른 위치검출수단(30)은 터치패널(20)에 물체가 접촉되면 상기 발광소자(31)에서 출사된 발사광은 터치지점에서 차단되어 수광소자(33)에서 수신되지 않거나, 또는 광량이 줄게 되고,
이때 광량의 변화가 발생하는 수광소자(33)들에 의하여 터치지점에서의 평면상의 위치, 즉 ‘X축' 및 ’Y축' 좌표가 특정되어 위치가 결정된다.
아울러 여러 지점에서 동시에 터치가 있는 멀티터치의 경우에는 각 터치지점에서 상기한 바와 같이 터치패널(20)에 가해지는 터치압력에 의하여 수광수자에서 검출되는 광량이 달라지고,
이렇게 서로 다른 광량에 의하여 각 터치지점에서의 ‘Z축’의 좌표가 특정됨으로써 멀티터치에 의한 위치결정이 가능하게 된다.
한편 종래에 레이저 다이오드를 이용한 터치센서의 경우 발광소자와 수광소자가 일체로 구비되어 발광소자(31)에서 출사된 발사광이 터치패널에 접촉된 물체에 의하여 반사되고, 이렇게 반사된 광을 수광소자가 수신하여 터치지점의 위치를 결정하도록 구성되어 있다.
이 경우 발광소자와 수광소자가 터치패널의 상부에 구비되는 경우 터치패널의 좌우측 및 하부에는 상기 발광소자에 의하여 출사된 발사광을 재귀반사시키기 위해 재귀반사플레이트가 구비되어야 하는데,
상기 재귀반사플레이트는 상기 발사광을 반사시키기 위해 터치패널의 평면상에서 돌출된 형태로 구비된다.
즉 종래의 터치센서 또는 이를 이용한 전자칠판의 경우 재귀반사플레이트가 외부로 노출됨으로써 옥외에 설치하는 경우 먼지나, 이물질 등이 재귀반사플레이트에 안착되어 민감도가 떨어져 인식 오류가 발생할 수 있고,
또한 상기 재귀반사플레이트가 돌출된 만큼 터치패널의 두께가 두꺼워져 제품을 콤팩트하게 구성하여 슬림화하기 어렵다는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 상기 발광소자(31)와 수광소자(33)를 분리하고,
분리된 수광소자(33)를 터치패널(20)의 좌우측면 및 하면에 부착시켜 터치패널(20)에서 소광소자가 돌출되지 않도록 배치시킴으로써 먼지나 이물질 등이 수광소자에 안착되거나, 고착되는 것을 원천적으로 차단하여 터치센서 또는 이를 이용한 전자칠판의 옥외 설치를 가능하게 할 뿐만 아니라, 터치패널(20)을 콤팩트하게 구성하여 슬림화를 구축할 수 있게 된다.
나아가 본 발명에 따른 수광소자(33)에는 외부광이 유입되는 것을 차단하기 위해 외부광유입차단부재(40)가 더 구비되는데,
상기 외부광유입차단부재(40)는 상기 터치패널(20)의 가장자리, 보다 정확하게는 상기 보호부재(25)의 가장자리 외측면, 즉 상기 수광소자(33)가 배열되는 좌우측 및 하부 외측면에 부착되고,
이 경우 상기 외부광유입차단부재(40)는 테이프 형태로 접착재에 의하여 보호부재(25)에 부착된다.
따라서 상기 외부광유입차단부재(40)는 상기 수광소자(33)로 유입되는 외부광을 차단하여 인식 오류의 방지하고, 특히 옥외에 설치되는 경우 강렬한 외부광이 존재하는 경우에도 별도의 조치 없이도 광학적 특징으로 유지할 수 있어 제품의 정밀도와 신뢰성을 보장할 수 있게 된다.
아울러 상기 수광소자(33)는 다수로 구비되는데,
이 경우 상기 발광소자(31)로부터 원거리에 위치하는 수광소자(33)들의 배치간격은 상기 발광소자(31)로부터 근거리에 위치하는 수광소자(33)들의 배치간격보다 크게 구성된다.
이는 상기 발광소자(31)는 레이저 다이오드(31a)의 직진성과, 일정한 조사각도를 형성하는 것을 고려할 때,
상기 발광소자(31)로부터 근거리에 위치하는 수광소자(33) 쪽에서는 발사광이 조밀하게 분포하는데 반해,
상기 발광소자(31)로부터 원거리에 위치하는 수광소자(33) 쪽에서는 발사광이 퍼져 덜 조밀하게 분포된다.
따라서 상기 발광소자(31)가 터치패널(20)의 상부에 위치하는 경우 터치패널(20)의 좌우측면에 구비된 수광소자(33)들 중에서 발광소자(31)에 가까운 상부 수광소자(33)들의 배치간격은 촘촘히 구성하고,
발광소자(31)에서 먼 하부 수광소자(33)들의 배치간격은 상부 수광소자(33)들의 배치간격보다 성기게 배열되도록 구성하는 것이 바람직하다.
이 경우 상부 수광소자(33)들 간의 배치간격은 5mm로 하고, 하부 수광소자(33)들 간의 배치간격은 1cm로 하는 것이 바람직하나,
이는 발광소자(31)로부터 출사되는 발사광의 조사각도나, 출사되는 발사광의 밀도에 따라 다르게 결정될 수 있다.
또한 상기 수광소자(33)들의 배치간격을 상부에서 하부로 갈수록 배치간격이 점진적으로 증대되도록 구성되는 것이 가능하다.
다만 상기 터치패널(20) 하면에 구비되는 수광소자(33)들의 경우에는 발광소자(31)로부터 출사된 발사광의 분포에서 큰 차이가 없기 때문에 배치간격을 좌우방향으로 등간격을 갖도록 배열하여도 무방하나, 상기한 바와 같이 발광소자(31)로부터의 원근에 따라 배치간격을 달리하는 것도 가능하다.
아울러 본 발명에 따른 발광소자는 첨부된 도면에서 터치패널의 상부에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 터치패널의 다른 위치에 배치되는 것도 가능하고,
이러한 경우 수광소자는 발광소자에서 발사광을 수신할 수 있는 위치에 재배치된다.
그리고 상기 발광소자의 설치 개수는 필요에 따라 증감이 가능하고,
또한 상기 발광소자는 터치패널의 상부 및 좌우측 중 어느 한 측부에 구비되는 것도 가능하다.
아울러 상기 발광소자는 상기한 바와 같이 레이저 다이오드 대신에 적외선을 LED와 같은 광원을 사용하는 것도 가능하다.
나아가 본 발명에 따른 터치센서는 영상출력수단에 각종 데이터를 제공하고 구동을 제어하기 위한 컴퓨터, 마이콤 등으로 이루어진 콘트롤부가 구비되며,
상기 터치패널은 터치 정보들과, 출력신호 등과 같은 각종 데이터신호를 연산하고, 제어하여 터치패널 상에서 구현하기 위하여 컨트롤러가 구비되거나, 또는 이 컨트롤러가 컴퓨터나 마이콤과 유무선 통신을 통하여 각종 데이터신호를 송수신할 수 있도록 구성된다.
상기 콘트롤부에는 블라인드기능부가 더 구비되어 화면 내용 중 강조하는 부분을 스포트라이트로 비춰주고 특정부분을 가려주어 교육 효과를 극대화 할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 압력감응기능을 갖는 터치센서를 설명함에 있어 특정 형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전자칠판 F: 프레임
D: 디스플레이 S: 고정부
]H1, H2 : 함몰깊이 QL1, QL2 : ; 광량
10 : 영상출력수단
20 : 터치패널 21 : 도파플레이트
23 : 탄성층 25 : 보호부재
27 : 테두리부 29 : 수용홈
30 : 위치검출수단 31 : 발광소자
31a : 레이저 다이오드 31b : 광분배기
31c : 슬릿 33 : 수광소자
35 : 수납함
40 : 외부광유입차단부재

Claims (4)

  1. 프레임, 상기 프레임에 장착되는 터치센서를 구비한 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 조정하기 위한 컨트롤부, 상기 프레임을 고정하기 위한 고정부를 포함하여 이루어진 전자칠판에 있어서,

    상기 터치센서를 구비한 디스플레이부는
    도파플레이트와, 상기 도파플레이트 적층 배열되는 탄성층과, 상기 탄성층에 적층 배열되는 보호부재를 포함하며, 영상출력수단에 의하여 제공되는 영상을 투사하고, 터치에 의한 압력 인가 시, 상기 탄성층의 변위에 따른 압력감지 및 광량체크가 가능한 압력감응식 터치패널; 및
    상기 터치패널의 일측에 구비되고, 빛을 출사하는 복수의 발광소자와, 상기 터치패널의 타측에 구비되고, 상기 발광소자에 의하여 출사된 발사광을 수신하기 위한 복수의 수광소자로 구성되는 위치검출수단;을 포함하여 이루어지고,

    상기 위치검출수단의 수광소자들은 상기 터치패널의 측면에 비(非)돌출된 형태로 구비되어 있고,
    상기 터치패널의 가장자리에는 외부광이 상기 수광소자들로 유입되는 것을 차단하기 위한 외부광유입차단부재가 더 구비되어 있으며,
    상기 발광소자로부터 원거리에 위치하는 수광소자들의 배치간격은 상기 발광소자의 근거리에 위치하는 수광소자들의 배치간격 보다 큰 것을 특징으로 하고,

    상기 터치패널의 각 면을 감싸서 적층구조의 터치패널을 보호하고, 그 내부에 상기 수광소자를 수용하는 테두리부와,
    상부에 위치하는 상기 테두리부에 구비되어 상기 발광소자를 수납하는 수납함을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비한 전자칠판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤부에는 화면 내용 중 강조하는 부분을 스포트라이트로 비춰주고 특정부분을 가려주는 블라인드기능부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비한 전자칠판.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 터치패널은 어름거림이나 반사현상이 적어 시력보호와 안정성을 위한 무반사 강화유리스크린로 이루어진 것을 특징으로 하는 압력감응기능을 갖는 터치센서를 구비한 전자칠판.



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