KR20100030022A - 광 터치 스크린 - Google Patents

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KR20100030022A
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전상렬
정일권
한승헌
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Abstract

본 발명은, 적외선에 노출시 발광하는 적외선 형광물질이 포함된 광 터치패널, 및 상기 광 터치패널의 측면에 배치되어 상기 광 터치패널에서 발광되는 광을 검출하는 센서부를 포함하는 광 터치 스크린을 제공할 수 있다.
터치(touch), 스크린(screen)

Description

광 터치 스크린{OPTO-TOUCH SCREEN}
본 발명은 광 터치 스크린에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선에 대해 발광하는 적외선 발광물질을 사용하여 물리적인 접촉이 없이 적외선에 의한 터치가 가능한 광 터치 스크린에 관한 것이다.
최근 소프트웨어와 반도체기술 및 정보처리 기술이 비약적으로 발달함에 따라 휴대폰, PDA, 컴퓨터 등 각종 정보기기가 점차 다기능화되는 추세에 있으며, 이와 더불어 정보기기에 있어서의 데이터 등의 입력을 통한 정보 저장 및 통신의 중요성 또한 날로 커지고 있다.
종래에는 상기 정보기기에 데이터를 입력함에 있어서, 입력키의 누름에 의한 방식을 사용하였으나, 최근에는 상기 정보기기에 터치 스크린을 이용한 데이터 입력방식이 증가하고 있다.
일반적으로 터치 스크린이란, 입력키, 키보드 및 마우스를 대체하는 입력장치로서, 터치스크린을 스크린상에 장착한 후 본 스크린상에 손 또는 스타일러스 펜(stylus pen) 등을 통해 직접 터치하여 데이터를 입력할 수 있는 장치이다. 여기 서, 상기 터치 스크린은 GUI(Graphic User Interface) 환경에서 직관적인 업무 수행이 가능한 장치로 휴대용 입력장치에 적합하며, 컴퓨터 시뮬레이션 응용 분야, 사무 자동화 응용분야, 교육 응용분야 및 게임 응용분야 등에서 널리 사용될 수 있다.
이러한 터치 스크린 방식을 이용한 입력장치는 기본적으로 모니터에 부착되는 터치패널(Touch Panel), 컨트롤러, 디바이스 구동부 및 응용(Application) 프로그램을 기본 구성으로 하고 있다. 상기 터치패널은 사용자가 입력하는 신호를 감지할 수 있도록 특수 처리된 전극유리(ITO Glass)와 전극 필름(ITO Film)을 포함한 여러 층으로 구성되며, 상기 터치패널의 표면에 손 또는 스타일러스 펜 등을 이용하여 접촉하면, 디스플레이 위치 인식센서가 터치패널 상에서 접촉되는 위치를 감지할 수 있다.
이러한 터치 패널을 이용한 터치 스크린은 손 또는 스타일러스펜 등이 직접 터치 패널에 접촉되어야 하므로 터치 패널 표면에 지문이 남거나 스크래치 등이 생기는 문제점이 있다. 또한, 대형 디스플레이에 상기 터치 스크린을 적용하는 경우에는 원거리에서 조작이 불가능하다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 물리적인 접촉이 없이 원거리에서도 적외선에 의해 광 터치가 가능한 광 터치 스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 적외선에 노출시 발광하는 적외선 형광물질이 포함된 광 터치패널, 및 상기 광 터치패널의 측면에 배치되어 상기 광 터치패널에서 발광되는 광을 검출하는 센서부를 포함하는 광 터치 스크린을 제공할 수 있다.
상기 광 터치 스크린은 상기 센서부에서 검출된 신호에 의해 상기 광 터치패널상의 발광 위치를 연산하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
상기 적외선 형광물질은, 적외선에 노출시 가시광 또는 적외선광을 발광할 수 있다.
상기 적외선 형광물질은, 약 900 nm 파장의 광에 반응하여 약 800 nm 파장의 광을 발광할 수 있다.
상기 광 터치패널은, 상기 적외선 형광물질과 투명재료가 블랜딩된 시트를 포함할 수 있다.
상기 광 터치패널은, 투명재료 시트 및 상기 투명재료 시트 상에 적층되는 적외선 형광물질 시트를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 광 터치패널은, 상기 적외선 형광물질 시트 상에 적층되는 투명재료 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 투명재료 시트는, 글래스(glass) 또는 아크릴(acryle)을 포함할 수 있다.
상기 센서부는, 상기 발광 위치에 대한 삼각측량이 가능하도록 적어도 두 개의 센서를 포함할 수 있다.
상기 센서부는, 발광된 광을 검출하는 복수개의 픽셀이 리니어(linear) 형태로 배열된 이미지 센서를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 물리적인 접촉이 없이 원거리에서도 적외선에 의해 광 터치가 가능한 광 터치 스크린을 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 광 터치 스크린의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 광 터치 스크린(100)은, 광 터치패널(110), 센서부(120, 130), 및 연산부(150)를 포함할 수 있다.
상기 광 터치패널(110)은, 적외선에 노출시 발광하는 적외선 형광물질을 포함할 수 있다. 상기 적외선 형광물질은 적외선에 노출되면 적외선광 또는 가시광을 발광할 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 적외선 형광물질은 약 900nm 파장의 광에 노출시 약 850nm 파장의 광을 발광하는 형광물질을 사용할 수 있다.
상기 광 터치패널(110)은 글래스(glass) 또는 아크릴(acryle) 등의 투명재료에 상기 적외선 형광물질을 섞어 형성할 수 있다.
상기 센서부(120, 130)는 상기 광 터치패널(110)의 측부에 형성되어 상기 광 터치 패널(110) 상의 발광 위치를 검출할 수 있다. 본 실시형태에서 상기 센서부는 두 개의 센서(120, 130)를 포함할 수 있다.
상기 센서(120, 130)는 각각 발광되는 광을 검출할 수 있는 픽셀을 포함할 수 있으며, 상기 픽셀에서 검출되는 광에 의해 상기 광 터치 패널상에서 발광 위치에 대한 각도 정보를 취득할 수 있다. 상기 각각의 센서는 복수개의 픽셀이 리니어(linear) 형태로 배열될 수 있다.
본 실시형태에서 상기 센서부(120, 130)는 상기 광 터치 패널의 모서리에 각각 설치되는 두 개의 센서(120, 130)를 포함할 수 있다. 본 실시형태와 같이 두 개의 센서를 사용하면 상기 광 터치 패널(110) 상에서 발광 위치를 검출할 때 삼각 측량법을 사용할 수 있어 보다 정확한 발광 위치를 검출할 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 센서(120, 130)의 화소는 적외선을 검출하는 픽셀 또는 가시광을 검출하는 픽셀일 수 있다.
상기 센서로는 픽셀의 형태로 정렬된 CMOS, CCD 등의 이미지 센서가 사용될 수도 있다. 상기 발광위치에서 발광된 광을 특정위치의 픽셀에서 검출할 수 있다.
상기 연산부(150)는 상기 센서부(120, 130)에 연결되며, 상기 센서부(120, 130)에서 검출된 발광위치의 정보에 의해 상기 발광 위치의 좌표를 연산할 수 있다. 상기 연산부(150)는, 상기 센서부(120, 130)에서 검출된 광이 상기 센서부에 도착하는데 소요된 지연 시간, 검출된 상의 크기, 위상 지연 등을 이용해 상기 광 터치 패널(110)상에서 발광 위치의 좌표를 연산할 수 있다.
상기 연산부(150)에서 상기 발광 위치의 좌표를 연산하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다. 상기 연산부(150)는 상기 광 터치 스크린이 적용되는 애플리케이션의 중앙 처리 장치와 연결되어 상기 광 터치 스크린의 작동 상태를 상기 애플리케이션에 전달할 수 있다.
이하에서는, 상기 광 터치 스크린(100)의 작동에 대해 설명하겠다.
상기 광 터치 패널(110)은 TV 등의 디스플레이 장치에 부착될 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 터치 스크린을 형성하기 위한 터치 영역이 표시되는 응용 프로그램에 연결될 수 있다.
상기 디스플레이 장치에는 상기 응용 프로그램에 의해 터치 영역이 표시될 수 있다. 외부에서 적외선을 방출하는 포인터 등을 사용하여 상기 디스플레이 상에 표시된 터치 영역에 적외선을 주사하면, 상기 디스플레이 상에 표시된 터치 영역에 대응되는 터치 패널(110)의 일영역에 적외선이 주사될 수 있다. 상기 적외선을 받은 터치 패널(110)의 일영역에 분포된 적외선 형광물질은 발광을 하게 된다. 이 때 발광되는 빛의 파장은 상기 적외선 형광물질의 종류에 의해 다양하게 구현할 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 적외선 형광물질은 약 900nm 파장의 광에 반응하여 약 800nm 파장의 광을 방출하는 형광물질을 사용할 수 있다.
상기 광 터치 패널(110)에서 적외선이 입사된 영역에서 발광이 되면, 상기 발광된 광은 상기 광 터치 패널을 통해 상기 광 터치 패널의 측면으로 진행하게 된다. 상기 광 터치 패널은 상기 발광된 광의 도파로 역할을 할 수 있다. 상기 광 터치 패널(110)의 측면에 배치된 센서부(120, 130)에서는 상기 발광된 광을 수광하게 된다.
상기 연산부(150)에서는 상기 센서부(120, 130)에서 수광된 광의 파장 및 입사 각도에 의해 상기 발광 영역의 위치를 계산할 수 있다. 상기 광 터치 패널 내에서의 발광위치가 계산되면, 상기 제어부(150)에 연결된 디스플레이 장치의 중앙처리장치는 상기 광 터치 패널의 발광위치에 대응되는 상기 디스플레이에 표시된 터 치 영역이 터치된 것으로 인식하여 다음 단계를 진행할 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 광 터치 스크린이 디스플레이 장치에 부착되지만, 물리적인 접촉 없이 적외선을 이용하므로, 상기 디스플레이 장치의 표면에 불필요한 스크래치 등이 발생되지 않을 수 있다. 또한, 원거리에서 편리하게 터치 스크린 기능을 수행할 수 있다.
도 2의 (a) 내지 (c)는, 본 발명에 따른 광 터치 스크린에서 서로 다른 실시형태의 광 터치패널의 단면도를 나타낸다.
도 2의 (a)를 참조하면, 본 실시형태에 따른 광 터치패널(210)은 적외선 형광물질 및 투명재료가 블렌딩(blending)된 시트(211) 형태일 수 있다.
상기 투명재료는 글래스(glass) 또는 아크릴(acryle)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는 상기 적외선 형광물질 및 투명재료를 적절한 비율로 혼합하여 하나의 시트 형태로 된 광 터치패널을 구현할 수 있다.
상기 광 터치패널 시트(211)의 내부에 포함된 적외선 형광물질은 적외선에 노출되면 적외선 또는 가시광선을 발광하는 형광물질일 수 있다. 상기 광 터치패널 시트 내부에 적외선 형광물질이 많이 포함될수록 상기 광 터치패널의 감도는 민감하게 조절될 수 있다. 상기 적외선 형광물질과 투명재료의 비율은 제조하고자 하는 터치 스크린의 용도에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
상기 투명재료는 가시광을 투과시키고, 상기 적외선 형광물질은 가시광에 대해 반응하지 않기 때문에 상기 광 터치패널 시트(211)를 디스플레이 장치에 부착하 더라도 사용자가 스크린을 볼 때 상기 광 터치패널 시트에 의해 스크린이 가려지는 문제가 발생되지 않을 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 본 실시형태에 따른 광 터치패널(310)은 투명재료 시트(312) 상에 적외선 형광물질 시트(311)가 적층된 형태일 수 있다.
상기 투명재료는 글래스(glass) 또는 아크릴(acryle)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는 글래스를 사용하여 상기 투명재료 시트(312)를 형성할 수 있다. 상기 투명재료 시트(312)상에 형성되는 적외선 형광물질 시트(311)는 적외선에 노출되면 적외선 또는 가시광선을 발광하는 형광물질일 수 있다.
상기 광 터치패널(310)에서, 상기 적외선 형광물질 시트(311) 내부에 적외선 형광물질이 많이 포함될수록 상기 광 터치패널의 감도는 민감하게 조절될 수 있다. 상기 적외선 형광물질 시트(311)에서 적외선 형광물질의 비율은 제조하고자 하는 터치 스크린의 용도에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 광 터치패널(310)을 디스플레이 장치에 장착했을 때 상기 적외선 형광물질 시트(311)가 상기 디스플레이 장치에 접하고 상기 투명재료 시트(312)가 외부로 노출되도록 할 수 있다. 상기 투명재료 시트(312)는 가시광을 투과시키고 적외선에는 반응하지 않기 때문에 상기 투명재료 시트(312)를 통해 상기 적외선 형광물질 시트(311)로 적외선을 입사시키는 데에는 문제가 발생되지 않을 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 본 실시형태에 따른 광 터치패널(410)은 투명시트(412, 413) 사이에 적외선 형광물질 시트(411)가 적층된 형태일 수 있다.
상기 투명재료는 글래스(glass) 또는 아크릴(acryle)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는 글래스를 사용하여 상기 투명재료 시트(412, 413)를 형성할 수 있다. 상기 두 장의 투명재료 시트(412, 413) 사이에 형성되는 적외선 형광물질 시트(411)는 적외선에 노출되면 적외선 또는 가시광선을 발광하는 형광물질일 수 있다.
상기 광 터치패널(410)에서, 상기 적외선 형광물질 시트(411) 내부에 적외선 형광물질이 많이 포함될수록 상기 광 터치패널의 감도는 민감하게 조절될 수 있다. 상기 적외선 형광물질 시트(411)에서 적외선 형광물질의 비율은 제조하고자 하는 터치 스크린의 용도에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 광 터치패널(410)을 디스플레이 장치에 장착했을 때 상기 적외선 형광물질 시트(411)가 상기 디스플레이 장치에 접하지 않고 외부로 노출되지도 않을 수 있다. 이러한 구조로 광 터치패널을 형성함으로써 광 터치패널의 주요 구성성분인 적외선 형광물질 시트(411)를 보호할 수 있어 상기 광 터치패널(410)의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기 투명재료 시트(412, 413)는 가시광을 투과시키고 적외선에는 반응하지 않기 때문에 상기 투명재료 시트(412, 413)를 통해 상기 적외선 형광물질 시트(411)로 적외선을 입사시키는 데에는 문제가 발생되지 않을 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 광 터치 스크린이 적용된 텔레비전의 구성도이다.
본 실시예에 따른 텔레비전(500)은, 텔레비전 본체(570), 광 터치패널(510), 센서부(520, 530), 및 연산부(550)를 포함할 수 있다.
근래들어 가정용 TV에서 쌍방향 통신에 의한 선택시청이 가능하게 되어 사용자가 가정에서 TV를 통해 원하는 프로그램을 선택하거나 원하는 정보를 찾아볼 수 있게 되었다. 이러한 쌍방향 통신을 위해 가정용 TV에도 터치 스크린 방식이 적용될 수 있다. 종래 방식에 의한 터치 스크린을 가정용 TV에 적용할 경우에는, 직접 손이나 펜을 사용하여 모니터를 터치해야 하므로 TV 화면에 지문이 생기거나 스크래치가 발생될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 사용자들은 주로 TV 모니터에서 일정거리 떨어져서 TV를 시청하므로, TV 모니터를 직접 터치하기 위해서는 빈번하게 이동하여야 하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 실시형태에 따른 광 터치 스크린이 적용된 텔레비전(500)에서, 광 터치 패널(510)은 상기 텔레비전 본체의 모니터에 장착될 수 있고, 상기 센서부(520, 530) 및 연산부(550)는 상기 텔레비전 본체(570)에 내장될 수 있다.
본 실시형태에 따른 광 터치 스크린이 적용된 텔레비전(500)에서, 적외선이 방출되는 적외선 포인터(560)를 사용하여, 텔레비전의 모니터에 장착된 광 터치 패널(510)을 터치할 수 있다. 상기 적외선 포인터(560)는 적외선을 방출할 수 있다. 적외선은 눈으로 확인되는 빛이 아니므로, 사용자의 편의를 위해서 상기 적외선 포인터(560)는 적외선과 가시광선을 동시에 방출하도록 제조될 수도 있다. 즉, 적외 선과 가시광선이 동일 지점으로 방출되도록 상기 포인터(560)를 형성하면, 사용자는 눈에 보이는 가시광선의 포인팅 위치에 의해 눈에 보이지 않는 적외선의 포인팅 위치를 추정할 수 있다.
상기 적외선이 입사된 광 터치 패널(510)에서는 적외선에 의해 발광하는 적외선 형광물질이 포함될 수 있다. 상기 적외선 형광물질은 적외선에 의해 적외선광 또는 가시광을 발광할 수 있다.
상기 광 터치 패널(510)의 측부에 배치된 센서(520, 530)는 상기 광 터치 패널(510)에서 발광되는 광을 검출할 수 있다. 상기 센서(520, 530)는, 각각 발광되는 광을 검출할 수 있는 픽셀을 포함할 수 있으며, 상기 픽셀에서 검출되는 광에 의해 상기 광 터치 패널상에서 발광 위치에 대한 각도 정보를 취득할 수 있다. 상기 각각의 센서는 복수개의 픽셀이 리니어(linear) 형태로 배열될 수 있다.
상기 센서(520, 530)에 의해 검출된 광을 이용하여 상기 연산부(550)는 상기 광 터치 패널(510)에서 발광 위치를 연산할 수 있다. 상기 연산부에서 연산된 발광위치 정보는 상기 텔레비전의 모니터를 작동시키는 중앙처리장치로 전달되고, 상기 정보에 의해 상기 텔레비전의 모니터에 출력되는 터치 영역에 대한 터치 여부를 판단하고 다음 절차를 진행할 수 있다.
이와같이, 텔레비전에 광 터치 스크린을 사용한 경우에는 텔레비전의 모니터에 불필요한 지문이나 스크래치가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 또한 원거리에서도 터치 스크린 방식을 사용할 수 있으므로 사용자의 편의를 도모할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 광 터치 스크린의 구성도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는, 본 발명에 따른 광 터치 스크린에 사용되는 광 터치 패널의 다양한 실시형태의 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 광 터치 스크린이 적용된 텔레비전의 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
110 : 광 터치 패널 120, 130 : 센서
150 : 연산부

Claims (10)

  1. 적외선에 노출시 발광하는 적외선 형광물질이 포함된 광 터치패널; 및
    상기 광 터치패널의 측면에 배치되어 상기 광 터치패널에서 발광되는 광을 검출하는 센서부
    를 포함하는 광 터치 스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부에서 검출된 신호에 의해 상기 광 터치패널상의 발광 위치를 연산하는 연산부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 형광물질은,
    적외선에 노출시 가시광 또는 적외선광을 발광하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 형광물질은,
    약 900 nm 파장의 광에 반응하여 약 800 nm 파장의 광을 발광하는 것을 특징 으로 하는 광 터치 스크린.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 터치패널은,
    상기 적외선 형광물질과 투명재료가 블랜딩된 시트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 터치패널은,
    투명재료 시트; 및
    상기 투명재료 시트 상에 적층되는 적외선 형광물질 시트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 터치패널은,
    상기 적외선 형광물질 시트 상에 적층되는 투명재료 시트
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명재료 시트는,
    글래스 또는 아크릴을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 발광위치에 대한 삼각측량이 가능하도록 적어도 두 개의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    발광된 광을 검출하는 복수개의 픽셀이 리니어(linear) 형태로 배열된 이미지 센서
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 터치 스크린.
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