KR20090118792A - 터치 스크린 장치 - Google Patents

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KR20090118792A
KR20090118792A KR1020080055891A KR20080055891A KR20090118792A KR 20090118792 A KR20090118792 A KR 20090118792A KR 1020080055891 A KR1020080055891 A KR 1020080055891A KR 20080055891 A KR20080055891 A KR 20080055891A KR 20090118792 A KR20090118792 A KR 20090118792A
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Abstract

본 발명은 비터치 감지를 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제1 발광부와, 터치 감지를 상기 비터치 감지와 함께 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제2 발광부와, 제2 발광부로부터 발광된 광을 가이드하기 위한 광가이드부와, 발광된 광이 오브젝트에 의해 변화되어 수신되는 수광부를 구비하는 터치 스크린 장치를 제공한다.
Figure P1020080055891
터치 스크린, 터치, 비터치, 광가이드

Description

터치 스크린 장치 {Touch Screen Apparatus}
본 발명은 터치 스크린 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치감지와 비터치(접근) 감지를 동시에 수행하는 터치 스크린 장치에 관한 것이다.
사용자와 컴퓨터 사이의 상호 작용을 증진시키기 위해서, 터치 스크린 장치가 적용된 디스플레이는 멀티미디어 정보 키오스크(kiosk), 교육 센터, 자동 판매기, 비디오게임 등에 폭넓게 도입되어 왔다.
터치 스크린 디스플레이는 물리적 접촉에 의해 영향 받을 수 있는 디스플레이 스크린이고, 사용자가 컴퓨터 스크린에 아이콘, 화상, 단어 또는 다른 시각적인 물체를 터치함으로서 컴퓨터와 상호 작용하는 것을 가능하게 한다. 다시 말해서 입력 위치에 스크린과 물리적 접촉의 성립은 보통 오브젝트(예컨대 손가락)과, 스크린이 더러워지고 얼룩지지 못하게 하기 위한 펜, 또는 몇몇 다른 적절한 스타일러스(stylus)로 이루어진다.
터치 스크린 관련 종래 기술은 일본 특허 출원 번호 제11-273293호, 한국특 허공개 제2006-83420호, 미국특허공개 US2008/0029691호 등이 있다.
일본 특허 출원 번호 제11-273293호, 한국특허공개 제2006-83420호, 미국특허공개 US2008/0029691호 등은 터치 패널, 터치 패널을 구비한 디스플레이 디바이스와, 디스플레이 디바이스를 구비한 전기 기기를 개시하고 있는데, 이 구조에서 광 가이드 플레이트는 조명(lighting) 수단으로 조명된다. 광 가이드 플레이트의 양 측면에서는 조명수단에 의해 광은 입사되고 입사한 조명 수단의 광은 조명 수단과 관련하여 광 가이드 플레이트의 마주보는 측면 또는 하면에 위치해 있는 광학 센서에 충돌하는 구조이다.
그러나, 이러한 구조에 의하면 어떤 오브젝트가 터치스크린 표면에 직접 접촉하는 경우에만 인식하는 단점이 있고, 접촉 시 접촉한 오브젝트의 속성까지는 파악하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 접촉한 오브젝트의 속성을 파악하지 못하는 경우 사용자의 의도와 다르게 인식하여 오동작할 가능성이 있는데 예를 들어 사용 중 손가락이 아닌 손바닥이나 팔꿈치, 그 외의 오브젝트 등에 의한 접촉으로 오동작을 할 수 있다.
또한, 접촉한 오브젝트의 속성을 파악하지 못하는 경우, 예를 들어 손가락에 의해 두 개의 접촉이 일어났을 때, 한 손의 두 손가락에 의한 접촉인지, 각각 서로 다른 손의 한 손가락들에 의한 접촉인지 구별할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오브젝트의 비터치시에도 인식할 수 있는 터치스크린 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 터치시와 비터치시 모두에 대해 감지가 가능한 터치스크린 장치를 제공함으로써 터치시의 감도를 증가시키도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 멀티 터치가 가능한 터치스크린 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 터치시와 비터치시 모두에 대해 감지가 가능한 터치스크린 장치를 제공함으로써 터치시 터치한 손가락이나 오브젝트 등의 속성을 파악할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 터치 스크린 장치에 있어서, 비터치 감지를 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제1 발광부; 터치 감지를 상기 비터치 감지와 함께 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제2 발광부; 상기 제2 발광부로부터 발광된 광을 가이드하기 위한 광가이드부; 및 상기 제1 발광부 및 제2 발광부로부터 발광된 광이 오브젝트에 의해 변화되어 수신되는 수광부를 구비하는 터치 스크린 장치를 제공한다.
제1 발광부, 제2 발광부는 서로 다른 변조에 의해 발광하는 방식으로 구현할 수도 있고, 서로 다른 파장의 광을 발광하여 구현하는 것도 가능하다. 양자 모두 수광부는 매트릭스 형태로 X,Y 좌표를 파악할 수 있도록 배치되고 다른 종류의 수광소자를 배치하는 것도 가능하고 동일한 종류의 수광소자를 배치하는 것도 가능하다. 예를 들어, 매트릭스 형태로 제1 발광부에서 발광된 광을 감지하기 위한 수광소자들과 제2 발광부에서 발광된 광을 감지하기 위한 수광소자들을 분리하여 배치할 수도 있다.
"비터치" 라 함은 터치 스크린 장치에 접촉하지 않은 상태이면서 오브젝트가 터치스크린 장치에 접근하고 있는 상태를 의미하는 것으로 터치와 구별하기 위해 사용한 용어이다.
"오브젝트"는 인간의 손 등 터치에 사용될 수 있는 물체를 의미한다.
한편, 제1 발광부에서 발광된 광과 제2 발광부에서 발광된 광은 각각의 변조 주파수가 배수가 되지 않는 것이 바람직하고 주파수의 차이는 가능한 크게 하는 것이 바람직하다. 변조 주파수의 비가 서로 배수가 되면 수광부에서 각각의 변조 신호를 구분하여 인식하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 주파수의 차이가 크면, 예를 들어 10 kHz 이상이면 수광부에서 제1 발광부와 제2 발광부에서 변조된 신호를 서로 분리하여 감지할 때 편리한 장점이 있다.
또한, 수광부는 영상패널 내에 집적된 형태로 제작될 수도 있고 액정표시장치의 백라이트에 함께 집적될 수도 있으며, 별도의 수광부 패널 형태로 제작될 수도 있고, CCD, CMOS 이미지 센서 등의 카메라 형태로 별도로 제작되는 것도 가능하다. 즉, 제1 발광부 및 제2 발광부를 통해 발광된 광이 오브젝트에 의해 변화된 신호를 감지하는 방식이면 특별히 제한되지 않은 다양한 방식으로 채용가능하다.
발광부는 광가이드를 통해서 광을 전달하는 구조를 가지고 있으나 반드시 이에 한정되지 않고 비터치 또는 터치에 의해 광신호가 변형되고 이 변형된 신호가 수광부를 통하여 수신되는 구조이면 다양한 방식이 가능하다. 발광부로 가능한 구조로는 터치 스크린 장치의 상부 가장자리에 제1 발광부와 제2 발광부를 함께 형성하는 것도 가능하고, 제1 발광부는 광가이드를 통하여 전달하고, 제2 발광부는 터치 스크린 장치의 상부 가장자리에 형성되는 구조도 가능하며, 제1 발광부와 제2 발광부는 모두 터치 스크린 장치의 하부에 형성되는 것도 가능하다. 이 경우는 백라이트와 별도로 또는 동일한 도광판을 사용하여 상부로 균일하게 광을 전달하는 것도 가능하다.
본 발명의 제2 측면은 터치 스크린 장치에 있어서, 비터치 감지와 터치 감지를 함께 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제1 발광부 및 제2 발광부; 상기 제1 발광부 및 제2 발광부로부터 발광된 광이 오브젝트에 의해 변화되어 수신되는 수광부를 구비하되, 상기 수광부는 제1 발광부와 제2 발광부로부터 발광된 광을 각각 분리하여 감지하는 터치 스크린 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 오브젝트의 비터치시, 즉, 터치 스크린 장치에 단지 접근하는 것만으로도 터치 스크린 장치는 이를 인식할 수 있게 되므로 사용자는 종래의 접촉식 터치스크린에 비해 편리함을 느낄 수 있다.
또한, 터치시와 비터치시 모두에 대해 감지가 가능한 터치스크린 장치를 비교적 간단하고 저렴한 비용으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 터치, 비터치 모두를 감지하는 한편, 멀티 터치도 가능하게 하는 터치 스크린 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 터치스크린 장치가 스크린에 접근하는 오브젝트를 실시간 감지, 인식함으로써 스크린에 직접적인 터치가 일어날시 터치한 오브젝트의 속성을 구체화 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러 나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 장치(1)는 수광부(110), 광 가이드부(120), 제1 발광부(130), 및 제2 발광부(140)를 구비하고 추가적으로 프리즘 시트(도 4의 150), 디퓨저(도 4의 160) 등을 추가할 수 있다.
수광부(110)는 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)에서 발광된 광을 감지하기 위한 구성으로, 바람직하게는, 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)는 서로 다른 변조 주파수로 발광한다.
즉, 제1 발광부(130)는 오브젝트가 터치 스크린 장치(1)에 비접촉된 상태에서 손이 접근하는 정도와 접근하는 위치를 인식하기 위하여 제공되는 발광 구성이다. 종래에는 오브젝트가 터치 스크린 장치(1)에 접촉하는 경우만 감지하도록 구성함으로써 터치 스크린 장치에 접촉되지 않는 경우에는 이를 인식할 수 없었다.
이러한 점을 해결하기 위해서 본 실시예에서는 제1 발광부(130)는 오브젝트를 감지하기 위한 구성이고, 제2 발광부(140)는 손가락이 터치되는 것을 감지하기 위한 구성을 제안한다. 제1 발광부(130) 구성은 손가락이 터치되기 전의 위치도 파악할 수 있으므로 손가락이 터치되는 순간의 위치를 더욱 정확하고 신속하게 파악할 수 있도록 하는 역할도 있다.
제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)는 각각 다른 주파수로 변조하고 이를 구별하여 수광부(110)에서 인식할 수 있도록 하는 방안이 효과적이지만, 서로 다른 파장 대역을 갖는 적외선 신호를 방출하거나, 순차적으로 교차 발광하는 방식으로 구성할 수도 있다.
다른 주파수로 변조하는 경우, 사용하는 광은 예컨대 약 950nm에서 피크치를 갖는 적외선 발광소자를 이용하고, 수광소자도 이를 수광할 수 있는 소자를 사용한다. 그리고, 발광되는 적외선을 변조처리하고 수광부(110)에서는 변조된 주파수에 맞게 예컨대, 수십 kHz로 동조 증폭한다. 발광되는 적외선은 오브젝트감지용 적외선과 터치감지용 적외선이 별개의 주파수로 변조된다. 바람직하게는, 오브젝트감지용 적외선은 약 38kHz, 터치용 적외선은 약 58kHz로 변조한다. 수광부(110)는 두 주파수 대역을 모두 구별하여 동조증폭하고 주파수의 차이로 동시에 입력되는 적외선 신호를 구별한다. 또한, 필요에 따라서는 변조광 자체를 코드화할 수 있고 코드화된 변조광에는 특정명령을 할당해 실행시킬 수 있다.
한편, 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)는 각각 다른 파장의 광으로 발광하는 경우 수광부(110)는 각각의 파장에 대해 수광이 가능한 2개의 수광그룹들로 구성하는 것도 가능하다.
다른 한편, 도 2는 본 발명의 실시예에 적용된 발광부(130,140)와 수광 부(110)의 발광 및 수광 방식의 일 예를 설명하기 위한 개념도로서, 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)를 순차적으로 교차발광시키는 방식을 나타낸 것이다.
즉, 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)를 교차발광시켜 수광부(110)에서 수광 시 두 신호가 겹치지 않게 수신하는 방식으로서, 수신된 데이터들은 다시 제1 발광 시의 화상과 제2 발광 시의 화상으로 따로 나누어 처리하여 비터치와 터치를 인식하는데 이용할 수 있다.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 발광시간과 순서는 수광부(110)의 스캔 레이트(Scan Rate)에 따라 달라지는데, 예를 들어 수광부(110)가 초당 60번의 수광을 할 경우, 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)는 각각 초당 30번씩 교차로 발광하게 된다.
이때, 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 점멸과 수광부(110)의 스캔을 정확하게 동기화시키기 위하여 별도의 타이밍 발생회로를 사용함이 바람직하다. 한편, 수광부(110)를 비디오카메라 혹은 웹캠과 같은 형식의 장치를 이용할 경우, 이들 장치에 내장되어 있는 클럭 발생회로를 사용할 수도 있다.
또한, 입력의 감도를 높이기 위해 수광부(110)의 초당 스캔 레이트를 초당 120번, 180번 등으로 늘리는 것도 가능하다. 이 경우 마찬가지로 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)의 점멸도 비례해서 늘어나게 된다.
한편, 동화상 캡쳐 시 일반적인 연속동작 인식의 자연스러움을 고려하면, 수광부(110)는 적어도 초당 30번이상 스캔하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 제1 발광 시 화상과 제2 발광 시 화상을 시간차로 나누어 스캔하는 방식에서는 초당 60번 이상 수광하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)를 교차발광하는 경우, 사용하는 광은 수광부(110)에서 수광 가능한 광이면 어떤 종류나 사용할 수 있지만, 가시광선과의 교란을 피하기 위하여 적외선 대역을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 태양이나 리모컨 등의 외부 적외선 성분과의 교란을 방지하기 위해 발광자체를 변조시키는 것도 가능하다.
한편, 본 터치 스크린 장치는 제1 발광부(130)에 의해 입사된 광이 오브젝트의 접근에 따라 변화하는 정보를 획득하고 획득된 정보를 이용하여 오브젝트가 접근된 정도와 좌표를 파악하고, 제2 발광부(140)에 의해 입사된 광이 오브젝트의 접촉에 따라 변화하는 정보를 획득하고 획득된 정보를 이용하여 오브젝트가 접촉된 좌표를 파악한다.
즉, 수광부(110)는 평면적으로 예컨대, 매트릭스 형태로 단위 수광소자들을 구비함으로써 제1 발광부(130)에 의해 발광된 광이 수광부(110)에 수광될 때, 오브젝트가 접근하는 위치(X,Y 좌표)와 접근하는 정도를 파악할 수 있도록 구성된다. 이는 단위 수광 소자들에 수광되는 광의 양을 통해서 가능하게 된다.
광 가이드부(120)는 제2 발광부(140)로 부터 발광된 광을 가이드하여 전달하는 기능을 수행하는 것으로 예컨대 아크릴 광도광판 등을 이용하여 제작할 수 있다. 광 가이드부(120)는 제1 발광부(130)로부터 전달되는 광을 전달하는 기능도 수행한다.
제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)는 평면적으로 내려다보았을 때 1면 또는 2면에 복수개의 발광소자들을 배치하여 구성할 수 있다.
제1 발광부(130)는 오브젝트가 터치 스크린 장치에 접근하는 지 여부를 판별하는 기능을 수행하므로 일정 각도(θ)를 가지고 방사되는 구조를 가지고 θ은 약 20 내지 80°를 가지는 것이 바람직하다. 제1 발광부(130)에 의하면 오브젝트가 터치 스크린 장치(1)에 접근하는 동안 반사되는 광은 오브젝트의 존재 위치와 접근 정도에 따라서 수광부(110)에서 수광하는 수광량이 달라지게 된다.
예컨대, 수광부(110)를 평면적으로 내려다 보았을 때 매트릭스 형태로 배치하면 제1 발광부(130)에서 발광된 광이 오브젝트의 존재 위치와 접근 정도에 따라서 매트릭스 형태의 수광부(110)의 각 수광 단위가 수광하는 광량이 변화되고 이 변화를 감지하여 오브젝트의 X,Y 위치와 접근 정도를 판단한다.
이러한 기능을 수행하기 위해, 수광부(110)는 외부회로부(미도시)에 연결되어 수광부(110)로부터 전달된 전기신호를 이용하여 위치를 파악한다. 이러한 방식에 대해서는 공지의 기술을 이용할 수 있다.
수광부(110)는 매트릭스 형태로 각 수광 단위가 수광할 수 있는 구조를 가지고 있으며, 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)에서 발광되는 광을 하나의 수광단위를 이용하여 수광할 수도 있고, 제1 수광부와 제2 수광부로 분리하여 수광하는 것도 가능하다.
다음으로, 첨부한 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 발광부와 수광부의 구성을 포함한 전체 구성 및 동작을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광부(130,140) 구성을 좀 더 상세히 설명하기 위한 상세 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수광부(110)의 구성에 의해 수광된 광 신호를 처리하는 과정을 좀 더 상세히 설명하기 위한 상세 블록도이다.
도 3을 참조하면, 발광부(130,140)에 의해서 변조된 광이 발광되기 위해서는 먼저 발진회로(301-1,301-2), 분주회로(302-1,302-2), 출력회로(303-1,303-2)를 포함한다. 발진회로(301-1,301-2)는 예를 들어 약 455kHz 발진(세라믹 발진)을 수행하고, 발진된 신호는 분주회로(302-1,302-2)를 통해 12 분주 또는 8분주한다. 따라서, 455kHz를 12분주한 분주회로(302-1)는 대략 38kHz가 되고, 455kHz를 8분주한 분주회로(302-2)는 대략 57kHz가 된다. 다음으로, 출력회로(303-1,303-2)는 0.3A 내지 0.8A 정도의 이용하여 적외선 발광소자, 예를 들어 적외선 LED를 발광하도록 한다.
이와 같은 방식에 의해 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140)는 변조된 광 신호를 출력할 수 있다. 다만 도 3은 이해를 위한 일예에 불과하다.
도 4는 수광부(110)에서 수광된 신호를 처리하기 위한 간략한 구성도를 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 수광부(110)를 통해서 감지된 광신호는 전기적 신호로 변환되고 스위칭회로(195)는 각 단위 수광소자에서 감지된 정보를 x, y축 정보와 함께 수집한다. 한편, 수광부(110)는 제1 발광부(130)와 제2 발광부(140) 2개로부터 각각 달리 변조된 광신호를 모두 감지하므로, 이들 신호를 서로 분리할 필요가 있 다. 신호분리부(196)에서는 이러한 작업을 수행하게 되는데, 신호분리부(196)는 감지된 신호를 증폭하는 증폭부(196a), 증폭된 신호를 제1 밴드패스 필터(196b)(38KHz 대역용), 제2 밴드패스 필터(196c)(57KHz 대역용)로 각각 분리한다.
한편, 분리된 신호는 각각 A/D 컨버터(197-1,197-2)를 통해 디지털 신호로 변환되고 각 신호는 비디오 신호 변환부(198-1,198-2)를 거쳐 비디오 신호로 전환된 다음, 이미징 프로세싱부(199)에서 실시간으로 이미지 프로세싱을 수행하게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 터치 스크린 장치(1)는 수광부(110), 광 가이드부(120), 제1 발광부(130) 및 제2 발광부(140)를 구비한다.
도 1의 터치스크린과의 차이점을 위주로 설명하면, 영상 패널(170)이 추가적으로 구비될 수 있고, 백라이트(175)는 수광부와 함께 집적되거나 다른 플레이트에 구비되는 구조이다.
영상패널(170)은 예컨대 TFT 기판과 컬러필터 기판을 포함하는 액정표시장치를 사용할 수 있고, 액정표시장치를 사용하는 경우 영상을 구현하기 위한 백라이트(175)는 반드시 필요한 구성은 아니고 반사형 액정표시장치 등의 경우 필요에 따라서는 백라이트는 생략될 수 있다. 또한, 영상패널이 OLED 등의 장치를 이용하는 경우는 백라이트 자체가 필요 없게 된다. 한편, 영상패널(170)이 추가되는 경우 오브젝트의 터치 또는 비터치에 의하여 변화된 광의 신호는 영상패널(170)을 통과하여 수광부(110)로 전달될 수 있기 위하여 영상패널(170)은 일종의 투과성을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 목적을 위하여 영상패널(170)에 일종의 투과성 확보를 위한 구성을 추가하는 것도 가능하다.
또한, 추가적으로 프리즘 시트(150), 디퓨저(160) 등이 추가될 수 있다.
프리즘 시트(150)와 디퓨저(160)는 오브젝트의 터치 또는 비터치에 의하여 변화된 광의 신호를 수광부(110)로 정확하게 전달하기 위한 수단들로 그 기능에 대해서는 통상적으로 알려진 기능을 이용한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 터치 스크린 장치(1)는 광 가이드부(120), 제1 발광부(130), 및 제2 발광부(140)를 구비하고 추가적으로 영상패널(180)을 추가할 수 있다. 여기서 수광부(도 1의 110)는 영상패널(180) 내부에 함께 집적되어 있다.
영상패널(180)이 액정표시장치인 경우를 예로 들어 설명한다. 액정표시장치는 TFT기판과 컬러기판으로 되어 있고 공지된 기술에 의하면 TFT 기판 내에 매트릭스 형태로 제작되어 있는 TFT 스위칭 소자들과 함께 pin 다이오드 형태의 광수신소자를 내장할 수 있다. 이 pin 다이오드는 광량을 검출할 수 있는 수단으로 매트릭스 형태로 배열된 각각의 pin 다이오드들은 수광부(도 1의 110)의 기능을 수행할 수 있다. 본 실시예에서는 액정표시장치를 예로 들어 설명하고 있지만 다른 영상패널이 수광부를 자체에 내장하는 경우 모두를 포함할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 터치 스크린 장치(1)는 광 가이드부(120), 제1 발광부(130), 및 제2 발광부(140)를 구비하고 수광부 패널(190)을 구비한다. 도 1의 터치스크린과의 차이점을 위주로 설명하면, 수광부 패널(190)이 구비된 구조이다.
수광부 패널(190)은 수광소자(192)가 예컨대 매트릭스 형상으로 배치되는 패널로 투명 기판 상에 수광 역할을 수행할 수 있는 반도체 물질과 이들 반도체 물질로부터 수광된 전기신호를 배선들을 통해서 외부로 전달하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 유리 또는 플라스틱으로 된 투명 기판 상에 비정질 실리콘을 이용하여 p-n 다이오드를 형성하고 형성된 p-n 다이오드에 의해 발생한 전기신호는 배선들을 통해서 외부로 전달되는 구조를 갖는다.
도 7에서는 수광부 패널(190)은 광 가이드부(120)의 하부에 인접하여 설치하는 것으로 도시하고 있지만, 수광부 패널(190)은 다양한 위치에 설치하는 것이 가능하다.
또한, 액정표시 장치패널이 추가된 구조에서는 백라이트와의 관계에 따라 수광패널의 배치를 달리할 수 있다. 먼저, 백라이트가 있는 경우는 수광부 패널(190)은 백라이트와 광가이드부 사이에 배치되는 것이 가능하고, 백라이트 뒤(면의 반대 편)광가이드부가 배치된 에 배치되는 것도 가능하다. 백라이트가 없는 구조인 경우는 광 가이드부(120)의 하부에 인접하여 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 수광부 패널(190)이 추가된 구조에서, 예를 들어 액정 표시장치의 백라이트로부터 방출된 광이 수광부 패널(190)을 관통하여 전달되는 경우 수광부 패널(190) 내에 집적된 수광소자들이 이 광에 의해 영향을 받을 수 있으므로 수광소자부에는 차광막을 형성하여 수광소자부에 백라이트 광이 영향을 미치는 것으로 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 8을 참조하면, 터치 스크린 장치(1)는 수광부(330,340), 광가이드부(300), 제1 발광부(310), 및 제2 발광부(320)를 구비한다.
수광부(330,340)는 CCD, CMOS이미지 센서 등의 적외선 감지 카메라 형태로 적용할 수 있는데, 서로 다른 파장의 광을 감지할 수 있도록 제1 수광부(330)와 제2 수광부(340)를 가진다. 또한, 제1 수광부(330)와 제2 수광부(340)는 각각 자신의 수광부에서 감지할 수 있는 파장 영역을 특정화하기 위해 필터를 구비하는 것이 효과적이다. 예를 들어, 제1 수광부(330)가 800nm 의 광을 수신하는 경우 제1 수광부(330) 전단부에는 800nm 광을 패스하는 필터(350,360)를 설치하는 것이 바람직하다.
이 경우, 제1 발광부(310), 및 제2 발광부(320)는 서로 다른 파장으로 발광 하는 것은 물론이다. 예를 들어, 제1 발광부(310)가 800nm 파장으로 광신호를 방출하고, 제2 발광부(320)가 900nm 파장으로 광신호를 방출하는 경우 제1 수광부(330)는 800nm 광 수신에 적합하고 제2 수광부(340)는 900nm 광 수신에 적합하도록 구성할 수 있다.
이러한 구성을 통하면, 제1 발광부(310)를 이용해서는 터치, 제2 발광부(320)를 이용해서는 비터치를 구현하는 방식으로 터치 방식과 비터치 방식을 모두 포함하는 방식으로 터치 스크린을 구현할 수 있게 된다. 터치시 감지를 위한 제1 발광부(310)에서 발광된 광은 광가이드부(300)에 의해 가이드되어 제1 수광부(330)에 감지된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광부의 개략적인 구성도이다.
도 9를 참조하면, 발광부는 액정표시장치용 백라이트와 함께 집적되는 구조를 도시하고 있다.
본 실시예에 의하면, 도광판(400)과 LED 또는 CCFL 방식의 광원(420)이 함께 집적되어 있는 일반적인 백라이트 구조에서 도광판(400)의 다른 일단에 발광부(410)를 구비하도록 한다. 예를 들어, 적외선 일정 주파수로 변조된 신호를 발광부(410)를 통하여 방출하면 이 신호는 도광판(400)에 의해 가이드되어 평면적으로 비교적 균일하게 상부로 방출할 수 있게 된다. 도광판(400)의 하부에는 반사판(430)이 형성되어 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 적용된 발광부(130,140)와 수광부(110)의 발광 및 수광 방식의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광부(130,140) 구성을 좀 더 상세히 설명하기 위한 상세 블록도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수광부(110) 구성에 의해 수광된 광 신호를 처리하는 과정을 좀 더 상세히 설명하기 위한 상세 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치(1)의 개략적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광부의 개략적인 구성도이다.

Claims (17)

  1. 터치 스크린 장치에 있어서,
    비터치 감지를 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제1 발광부;
    터치 감지를 상기 비터치 감지와 함께 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제2 발광부;
    상기 제2 발광부로부터 발광된 광을 가이드하기 위한 광가이드부; 및
    상기 제1 발광부 및 제2 발광부로부터 발광된 광이 오브젝트에 의해 변화되어 수신되는 수광부를 구비하는 터치 스크린 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 서로 다른 변조 주파수에 의해 발광되는 터치 스크린 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광가이드부와 상기 수광부 사이에는 프리즘 시트 및 디퓨져를 더 구비하는 터치 스크린 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 액정표시장치 패널 내에 집적된 터치 스크린 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 투명 기판 상에 형성된 다수의 수광소자를 구비하는 터치 스크린 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 서로 다른 파장의 광을 발광하는 터치 스크린 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 수광부는 제1 수광부와 제2 수광부로 분리되어 각각은 서로 다른 파장을 감지하는 터치 스크린 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광가이드부와 상기 수광부 사이, 또는 상기 수광부 후단부에는 영상패널이 더 구비되는 터치 스크린 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 액정표시장치의 백라이트에 함께 집적되며 도광판을 서로 공유하는 터치 스크린 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 별도의 패널인 수광부 패널 형태로 제작된 터치 스크린 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 카메라 형태로 별도로 제작되는 터치 스크린 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 순차적으로 교차발광되는 터치 스크린 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부의 발광시간과 순서는 상기 수광부의 스캔 레이트에 따라 달라지는 터치 스크린 장치.
  14. 터치 스크린 장치에 있어서,
    비터치 감지와 터치 감지를 함께 수행하기 위하여 광신호를 발광하는 제1 발광부 및 제2 발광부;
    상기 제1 발광부 및 제2 발광부로부터 발광된 광이 오브젝트에 의해 변화되어 수신되는 수광부를 구비하되,
    상기 수광부는 제1 발광부와 제2 발광부로부터 발광된 광을 각각 분리하여 감지하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 서로 다른 변조에 의해 발광되는 터치 스크린 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 서로 다른 파장의 광을 발광하는 터치 스크린 장치.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 상기 수광부의 스캔 레이트에 따라 발광시간과 순서를 달리하여 순차적으로 교차발광되는 터치 스크린 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012121464A1 (ko) * 2011-03-10 2012-09-13 Lee Seung Hyun 발광체를 이용한 터치스크린
KR101441289B1 (ko) * 2010-08-27 2014-09-29 에스케이플래닛 주식회사 휴대 단말의 입력 감도를 고려한 디지털 컨텐츠 제작 방법 및 장치
WO2023017903A1 (ko) * 2021-08-10 2023-02-16 삼성전자주식회사 터치 디스플레이 장치

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