KR20110051601A - Optical touch system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optical touch system is provided to increase the sensitivity by dispersing infrared ray to horizontal direction. CONSTITUTION: A recursive reflector(120) reflects an infrared ray of an infrared LED(Light Emitting Diode). A lens(110) projects an infrared ray of the infrared LED to the recursive reflector. An infrared ray pass filter(130) passes through only the infrared ray which is reflected from the recursive reflector. An object lens(140) condenses infrared ray passing through the infrared ray pass filter. A linear sensor(150) receives the condensed infrared ray and detects a touch area between the lens and the recursive reflector.

Description

광학 터치 시스템 { Optical touch system }Optical touch system {

본 발명은 광도를 증가시킬 수 있는 광학 터치 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical touch system that can increase the brightness.

터치스크린에는 크게 저항막 방식, 정전용량 방식, 광학 방식, 초음파 방식, 전자기(Electromagnetic) 방식, 벡터힘(Vector Force) 방식 등이 있는데 각 방식마다 각기 장단점을 지니고 있다.Touch screens include resistive, capacitive, optical, ultrasonic, electromagnetic, and vector force methods, each of which has advantages and disadvantages.

이들을 간략하게 살펴보면, 저항막 방식은 두 개의 기판 사이의 투명도전막이 접촉되어 동작하는 방식으로 현재까지 나온 터치스크린 방식 중에 가장 손쉽게 구현이 가능하고 성능이 뛰어나지만, 기계적 및 환경적 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.In brief, the resistive method is a method in which a transparent conductive film between two substrates is in contact with each other and is the most easily implemented and excellent in performance among the touch screen methods to date, but has a disadvantage of inferior mechanical and environmental reliability. have.

초음파 방식 역시 광센서방식과 비슷하게 음파발생 소자와 음파인식 소자 사이의 음파 경로가 차단될 때 위치를 판별하는 방식으로 공장의 소음 또는 노이즈에 취약한 단점이 있다.Similar to the optical sensor method, the ultrasonic method has a disadvantage in that it is vulnerable to noise or noise of a factory by determining a position when the acoustic path between the sound wave generating element and the sound wave recognition element is blocked.

전자기 방식은 패러데이 법칙의 자석과 기전력 발생 원리를 이용한 방식으로 써, 각기 위치별로 코일에 흐르는 전류의 양을 판단하여 좌표를 계산한다. 코일에 교류의 신호를 인가해야 하므로 특수 전용펜을 필요로 한다.The electromagnetic method is based on the principle of generating magnetism and electromotive force of Faraday's law, and calculates coordinates by judging the amount of current flowing through the coil for each position. Since a signal of alternating current must be applied to the coil, a special dedicated pen is needed.

정전용량 방식은 센서전극과 손가락 사이에 정전용량 변화에 따라 흐르는 미세한 전류를 감지하여 위치를 판별하는 방식으로 노이즈 신호에 취약한 단점이 있으나, 환경적 신뢰성에 강하고 상부 베리어층(Barrier Layer)을 변경함에 따라 기계적 신뢰성도 자유롭게 바꿀 수가 있는 장점이 있다.The capacitive method is a method that detects the minute current flowing according to the capacitance change between the sensor electrode and the finger and determines the position. However, the capacitive method is weak in the noise signal, but it is strong in environmental reliability and changes the upper barrier layer. Therefore, there is an advantage that the mechanical reliability can be changed freely.

광학방식은 원리적으로 터치 인식을 위한 필름(Film) 등을 사용하지 않기 때문에 투과율은 100%이다. 또한 다른 방식의 터치패널을 부착시 나타나는 반사 및 휘도의 저하, 표시의 번짐 등이 발생하지 않는다. Since the optical method does not use a film for touch recognition in principle, the transmittance is 100%. In addition, the reflection and the decrease in the luminance, the blurring of the display, etc., which occur when the touch panel of another type is attached do not occur.

디스플레이에서 투과율과 휘도의 유지는 품질의 중요한 인자가 되는바, 이러한 고품질의 디스플레이 구성에 적합하다.The maintenance of transmittance and brightness in a display is an important factor of quality, which is suitable for such high quality display configurations.

또한 광학방식 터치패널은 좌표의 검출방식이 빛을 막는 방식이기 때문에, 물리적 접촉 및 전기적 접촉에 의한 검출이 아니므로 센서에 부하가 걸리지 않는다. 이에 따라 신뢰성이 높아 공장 감시나 각종 자동화기기 및 금융 단말기 등에 이용되며, 필름이나 ITO보호막 등과 같은 재질을 사용하지 않기 때문에 상처나 외부 충격에 대한 내구성이 커서 오작동 등의 에러 가능성이 낮은 장점이 있다.In addition, since the optical touch panel is a method of detecting the coordinates of the light blocking method, the optical touch panel is not detected by physical contact or electrical contact, so that the sensor is not loaded. Accordingly, it is highly reliable and is used for factory monitoring, various automation devices, financial terminals, and the like, and does not use materials such as film or ITO protective film, so that durability of wounds or external shocks is large, and thus there is a low possibility of error such as malfunction.

본 발명은 광도를 증가시킬 수 있는 과제를 해결하는 것이다.The present invention is to solve the problem that can increase the brightness.

본 발명은, The present invention,

적외선을 출사하는 적외선 발광 다이오드와; An infrared light emitting diode emitting infrared light;

상기 적외선 발광 다이오드에서 출사된 적외선을 반사시키고, 상기 적외선의 입사각과 반사각이 동일한 재귀 반사판과; A retroreflective plate reflecting the infrared rays emitted from the infrared light emitting diode and having the same incident angle and reflecting angle as the infrared rays;

상기 적외선 발광 다이오드와 재귀 반사판 사이에 위치되며, 상기 적외선 발광 다이오드에서 출사된 적외선을 상기 재귀 반사판 상에 조사시키는 렌즈와; A lens positioned between the infrared light emitting diode and the retroreflective plate and irradiating the infrared light emitted from the infrared light emitting diode onto the retroreflective plate;

상기 재귀 반사판에서 반사된 적외선만 통과시키는 적외선 통과 필터(IR pass filter)와; An infrared pass filter for passing only infrared rays reflected by the retroreflective plate;

상기 적외선 통과 필터에서 통과된 적외선을 집광시키는 대물렌즈와; An objective lens for condensing the infrared rays passed through the infrared filter;

상기 대물렌즈에서 집광된 적외선이 입사되며, 상기 렌즈와 상기 재귀 반사판 사이에서 터치된 영역을 감지하는 리니어 센서(Linear sensor)를 포함한 광학 터치 시스템이 제공된다.There is provided an optical touch system including a linear sensor that receives infrared light collected from the objective lens and detects a touched area between the lens and the retroreflective plate.

본 발명은 적외선 발광 다이오드 전단에 있는 렌즈를 수직 방향으로 적외선을 집광시키고 수평 방향으로 적외선을 퍼트리도록 구성함으로써, 적외선 발광 다이오드에서 출사된 적외선이 재귀 반사판의 반사면의 모든 영역에 도달되는 광도를 증가시켜 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the lens in front of the infrared light emitting diode is configured to focus the infrared light in the vertical direction and to spread the infrared light in the horizontal direction, thereby increasing the brightness of the infrared light emitted from the infrared light emitting diode to reach all the regions of the reflecting surface of the retroreflective plate. It has an effect that can improve the sensitivity.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram of an optical touch system according to an exemplary embodiment of the present invention.

실시예에 따른 광학 터치 시스템은 적외선을 출사하는 적외선 발광 다이오드(100)와; 상기 적외선 발광 다이오드(100)에서 출사된 적외선을 반사시키고, 상기 적외선의 입사각과 반사각이 동일한 재귀 반사판(120)과; 상기 적외선 발광 다이오드(100)와 재귀 반사판(120) 사이에 위치되며, 상기 적외선 발광 다이오드(100)에서 출사된 적외선을 상기 재귀 반사판(120) 상에 조사시키는 렌즈(110)와; 상기 재귀 반사판(120)에서 반사된 적외선만 통과시키는 적외선 통과 필터(IR pass filter)(130)와; 상기 적외선 통과 필터(130)에서 통과된 적외선을 집광시키는 대물렌즈(140)와; 상기 대물렌즈(140)에서 집광된 적외선이 입사되며, 상기 렌즈(110)와 상기 재귀 반사판(120) 사이에서 터치된 영역을 감지하는 리니어 센서(Linear sensor)(150)를 포함한다.An optical touch system according to an embodiment includes an infrared light emitting diode (100) emitting infrared light; A retroreflective plate (120) reflecting infrared rays emitted from the infrared light emitting diode (100) and having the same incident angle and reflection angle as that of the infrared rays; A lens (110) positioned between the infrared light emitting diode (100) and the retroreflective plate (120) and irradiating infrared rays emitted from the infrared light emitting diode (100) onto the retroreflective plate (120); An infrared pass filter (130) for passing only infrared rays reflected by the retroreflective plate (120); An objective lens (140) for condensing infrared light passed by the infrared light passing filter (130); The infrared light collected by the objective lens 140 is incident, and includes a linear sensor 150 that detects a touched area between the lens 110 and the retroreflective plate 120.

상기 적외선 발광 다이오드(100)에서 출사된 적외선은 상기 재귀 반사판(120)에서 반사되어 상기 리니어 센서(150)로 입사된다.The infrared rays emitted from the infrared light emitting diodes 100 are reflected by the retroreflective plate 120 and are incident to the linear sensor 150.

이때, 상기 적외선 발광 다이오드(100)와 상기 재귀 반사판(120) 사이의 소정 영역에 사람의 손가락이나 스타일러스(stylus) 펜이 위치되면, 상기 적외선은 상기 사람의 손가락이나 스타일러스 펜에 의해 중간에서 차단되어 상기 리니어 센서(150)에서 검출되지 않는다.In this case, when a human finger or a stylus pen is positioned in a predetermined region between the infrared light emitting diode 100 and the retroreflective plate 120, the infrared rays are blocked in the middle by the human finger or the stylus pen. It is not detected by the linear sensor 150.

그러므로, 상기 리니어 센서(150)는 상기 사람의 손가락이나 스타일러스 펜 이 위치된 좌표를 검출하여 터치(Touch)된 영역을 광학적으로 검출할 수 있게 된다. 이런 좌표 검출은 후술된 설명에서 상세하게 설명하기로 한다.Therefore, the linear sensor 150 can optically detect the touched area by detecting the coordinate where the human finger or the stylus pen is located. Such coordinate detection will be described in detail in the following description.

그리고, 상기 적외선 발광 다이오드(100)와 상기 재귀 반사판(120) 사이의 하부에는 평판 디스플레이 패널이 위치되며, 상기 사용자가 평판 디스플레이 패널에서 표시되는 이미지의 특정 영역을 터치하게 되면, 상기 리니어 센서(150)에서 검출된 좌표에 해당되는 구동신호가 발생되어 화면 변경, 음량 조절, 화면 이동, 화면 확대 및 축소 등이 포함된 다양한 기능을 수행하게 된다.In addition, a flat panel display panel is positioned below the infrared light emitting diode 100 and the retroreflective plate 120. When the user touches a specific area of an image displayed on the flat panel, the linear sensor 150 is disposed. A driving signal corresponding to the coordinates detected at) is generated to perform various functions including screen change, volume control, screen movement, screen enlargement and reduction.

여기서, 상기 평판 디스플레이 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescence), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 전자 종이 표시 패널 중 하나로 적용할 수 있다. The flat panel display panel may be applied to one of a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), an electroluminescence (EL), an organic light emitting diode (OLED), and an electronic paper display panel. have.

실시예에 따른 광학 터치 시스템의 동작에 대하여 설명하면, 상기 적외선 발광 다이오드(100)에서 출사된 적외선은 상기 렌즈(110)를 통하여 상기 재귀 반사판(120)에서 반사된다.Referring to the operation of the optical touch system according to the embodiment, the infrared light emitted from the infrared light emitting diodes 100 is reflected by the retroreflective plate 120 through the lens 110.

이때, 상기 렌즈(110)를 투과한 적외선이 상기 재귀 반사판(120)에 결상(結像)되도록 상기 렌즈(110)는 설계될 수 있다.In this case, the lens 110 may be designed such that infrared rays transmitted through the lens 110 are formed on the retroreflective plate 120.

즉, 상기 렌즈(110)를 통한 적외선은 상기 재귀 반사판(120)의 반사면 형상과 거의 일치되어야 광 손실을 방지할 수 있다.That is, the infrared rays through the lens 110 should be substantially matched to the shape of the reflecting surface of the retroreflective plate 120 to prevent light loss.

상기 재귀 반사판(120)에서 반사된 적외선은 상기 적외선 통과 필터(130)에서 통과되고 상기 대물렌즈(140)에서 집광되어 상기 리니어 센서(150)로 입사되어 터치된 영역을 감지할 수 있는 것이다.The infrared rays reflected by the retroreflective plate 120 may pass through the infrared pass filter 130, may be collected by the objective lens 140, and may be incident on the linear sensor 150 to detect a touched area.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템이 평판 디스플레이 패널에 장착된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.2 is a schematic diagram illustrating a state in which an optical touch system according to an embodiment of the present invention is mounted on a flat panel display panel.

광학 터치 시스템(160)은 평판 디스플레이 패널(200)의 전면부에 장착된다.The optical touch system 160 is mounted to the front of the flat panel 200.

그러므로, 상기 평판 디스플레이 패널(200)에서 표시되는 이미지를 보다가 사용자가 평판 디스플레이 패널(200)의 특정 영역을 손(250)의 손가락으로 터치하게 되면, 상기 광학 터치 시스템(160)이 구동하게 되어, 상기 터치된 특정 영역의 좌표를 검출할 수 있게 된다.Therefore, when the user touches a specific region of the flat panel display panel 200 with the fingers of the hand 250 while viewing the image displayed on the flat panel display panel 200, the optical touch system 160 is driven. The coordinates of the touched specific area can be detected.

그리고, 상기 광학 터치 시스템(160)은 광학 모듈 형태로 상기 평판 디스플레이 패널(200)에 장착될 수 있다.The optical touch system 160 may be mounted on the flat panel display panel 200 in the form of an optical module.

즉, 상기 적외선 발광 다이오드(100), 렌즈(110), 재귀 반사판(120), 적외선 통과 필터(130), 대물렌즈(140), 리니어 센서(150)를 일체로 형성하여 단일 광학 모듈로 구현할 수 있다.That is, the infrared light emitting diode 100, the lens 110, the retroreflective plate 120, the infrared pass filter 130, the objective lens 140, and the linear sensor 150 may be integrally formed to form a single optical module. have.

이때, 상기 적외선 발광 다이오드(100), 렌즈(110), 적외선 통과 필터(130), 대물렌즈(140)와 리니어 센서(150)는 상기 단일 광학 모듈의 제 1 영역에 위치되고, 상기 재귀 반사판(120)은 상기 제 1 영역과 대향되는 제 2 영역(상기 제 1 영역의 반대편에 위치된 영역)에 위치되도록 구성할 수 있다.In this case, the infrared light emitting diode 100, the lens 110, the infrared pass filter 130, the objective lens 140, and the linear sensor 150 are positioned in the first region of the single optical module, and the retroreflective plate ( 120 may be configured to be positioned in a second region (region located opposite to the first region) facing the first region.

또한, 상기 적외선 발광 다이오드(100), 렌즈(110), 적외선 통과 필터(130), 대물렌즈(140)와 리니어 센서(150)를 하나의 광학 모듈로 구현하고, 상기 재귀 반사판(120)을 다른 광학 모듈로 구현할 수도 있다.In addition, the infrared light emitting diode 100, the lens 110, the infrared pass filter 130, the objective lens 140, and the linear sensor 150 may be implemented as one optical module, and the retroreflective plate 120 may be replaced with the other. It can also be implemented with an optical module.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템에서 터치된 특정 영역의 좌표를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a method of detecting coordinates of a specific region touched in the optical touch system according to an exemplary embodiment of the present invention.

광학 터치 시스템의 적외선 발광 다이오드, 렌즈, 적외선 통과 필터, 대물렌즈와 리니어 센서로 구성되는 광학 모듈은 평판 디스플레이 패널(200)의 2개 또는 3의 모서리 각각의 인접 영역에 설치될 수 있다.An optical module composed of an infrared light emitting diode, a lens, an infrared pass filter, an objective lens, and a linear sensor of the optical touch system may be installed in adjacent areas of two or three corners of the flat panel display panel 200.

도 3은 제 1과 2 광학 모듈(161a,161b)이 평판 디스플레이 패널(200)의 2개의 모서리 각각의 인접 영역에 설치되어 있다.In FIG. 3, first and second optical modules 161a and 161b are provided in adjacent regions of two corners of the flat panel display panel 200.

이때, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 소정 영역(250)이 터치된 경우, 터치된 영역(250)은 적외선이 차단되어 상기 제 1과 2 광학 모듈(161a,161b) 각각의 리니어 센서에는 검정 스팟(Spot)이 맺히게 된다.In this case, when a predetermined region 250 of the flat panel display panel 200 is touched, infrared rays are blocked from the touched region 250 so that black spots are provided on the linear sensors of the first and second optical modules 161a and 161b, respectively. (Spot) is formed.

도 4a 및 도 4b와 같이, 상기 제 1과 2 광학 모듈(161a,161b)의 리니어 센서(150a,150b)에는 제 1 내지 n 센싱 픽셀(Sensing pixel)들(151,152,153,154,155)이 구비되어 있고, 상기 터치된 영역(250)을 표시하는 검정 스팟(251)이 상기 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155) 중 하나의 센싱 픽셀에 맺히게 된다.4A and 4B, the linear sensors 150a and 150b of the first and second optical modules 161a and 161b are provided with first to n sensing pixels 151, 152, 153, 154 and 155, respectively. The black spot 251 indicating the area 250 is formed on one sensing pixel of the first to n sensing pixels 151, 152, 153, 154 and 155.

그리고, 상기 제 1과 2 광학 모듈(161a,161b)의 리니어 센서(150a,150b)는 상기 터치된 영역(250)으로부터 다른 위치에 설치되어 있으므로, 상기 검정 스팟(251)이 맺힌 상기 제 1 광학 모듈(161a)의 리니어 센서(150a)의 센싱 픽셀과 상기 제 2 광학 모듈(161b)의 리니어 센서(150b)의 센싱 픽셀들은 다를 가능성이 높다.Since the linear sensors 150a and 150b of the first and second optical modules 161a and 161b are installed at different positions from the touched area 250, the first optical to which the black spot 251 is formed is formed. The sensing pixels of the linear sensor 150a of the module 161a and the sensing pixels of the linear sensor 150b of the second optical module 161b are likely to be different.

예컨대, 도 4a와 같이, 상기 제 1 광학 모듈(161a)의 리니어 센서(150a)에는 제 2 센싱 픽셀(152)에 상기 검정 스팟(251)이 맺히게 되고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 광학 모듈(161b)의 리니어 센서(150b)에는 제 4 센싱 픽셀(154)에 상기 검정 스팟(251)이 맺히게 된다.For example, as illustrated in FIG. 4A, the black spot 251 is formed on the second sensing pixel 152 in the linear sensor 150a of the first optical module 161a, and as shown in FIG. 4B, the black spot 251 is formed. The black spot 251 is formed on the fourth sensing pixel 154 in the linear sensor 150b of the second optical module 161b.

한편, 도 3과 같이, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향을 x방향으로 정의하고, 세로 방향을 y방향으로 정의하면, 상기 터치된 영역(250)에서 상기 제 1 광학 모듈(161a)의 리니어 센서(150a)까지 연결선(S1)과 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향이 이루는 제 1 각(θ1), 상기 터치된 영역(250)에서 상기 제 2 광학 모듈(161b)의 리니어 센서(150b)까지 연결선(S2)과 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향이 이루는 제 2 각(θ2) 및 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향의 길이를 알면, 상기 터치된 영역(250)의 좌표를 추출할 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 3, when the horizontal direction of the flat panel display panel 200 is defined in the x direction and the vertical direction is defined in the y direction, the first optical module 161a of the touched area 250 is defined. The linear sensor of the second optical module 161b in the first area θ1 formed by the connecting line S1 to the linear sensor 150a and the horizontal direction of the flat panel display panel 200, and in the touched area 250. When the second angle θ2 formed by the connecting line S2 and the horizontal direction of the flat panel display panel 200 and the length of the horizontal direction of the flat panel display panel 200 are known up to 150b), Coordinates can be extracted.

그리고, 상기 터치된 영역(250)의 위치에 따라 상기 제 1 각(θ1) 및 제 2 각(θ2)이 변화되고, 이에 대응되어 상기 리니어 센서(150a,150b)의 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155)은 세분화되어 있다.The first angle θ1 and the second angle θ2 are changed according to the position of the touched area 250, and corresponding to the first to n sensing pixels of the linear sensors 150a and 150b. 151,152,153,154,155 are subdivided.

즉, 상기 리니어 센서(150a,150b)의 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155) 각각은 상기 변화된 제 1 각(θ1) 및 제 2 각(θ2)에 대응된다.That is, each of the first to n sensing pixels 151, 152, 153, 154 and 155 of the linear sensors 150a and 150b corresponds to the changed first angle θ1 and the second angle θ2.

그러므로, 상기 제 1과 2 광학 모듈(161a,161b)의 리니어 센서(150a,150b)의 상기 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155) 중 하나의 센싱 픽셀에 검정 스팟이 맺히면 상기 제 1 각(θ1) 및 제 2 각(θ2)을 알 수 있으므로, 상기 터치된 영역(250)의 좌표(x,y)를 추출할 수 있는 것이다.Therefore, when a black spot is formed on one sensing pixel of the first to n sensing pixels 151, 152, 153, 154 and 155 of the linear sensors 150a and 150b of the first and second optical modules 161a and 161b, the first angle ( Since θ1 and the second angle θ2 are known, the coordinates (x, y) of the touched area 250 can be extracted.

그리고, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 소정 영역(250)이 터치되면, 전술된 방법 또는 다른 방법으로 터치된 영역(250)의 좌표(x,y)를 실시간 추출할 수 있는 좌표 추출 연산부가 광학 터치 시스템에 포함될 수 있다.In addition, when a predetermined area 250 of the flat panel display panel 200 is touched, the coordinate extraction operation unit may extract the coordinates (x, y) of the touched area 250 in real time by using the above-described method or another method. It may be included in the touch system.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 적외선 발광 다이오드 전단의 렌즈를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.5 is a schematic perspective view illustrating a lens of an infrared light emitting diode front end of an optical touch system according to an exemplary embodiment of the present invention.

적외선 발광 다이오드 전단에 있는 렌즈(110)는 수직 방향으로 적외선을 집광시키고 수평 방향으로 적외선을 퍼트리도록 가공되어 있으며, 이러한 렌즈(100)에 의해 적외선 발광 다이오드에서 출사된 적외선이 재귀 반사판의 반사면의 모든 영역에 도달되는 광도를 증가시켜 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.The lens 110 in front of the infrared light emitting diode is processed to collect infrared light in the vertical direction and spread the infrared light in the horizontal direction, and the infrared light emitted from the infrared light emitting diode by the lens 100 is applied to the reflective surface of the retroreflective plate. Sensitivity can be improved by increasing the brightness reaching all areas.

이를 위해, 도 5와 도 6을 참조하여 상기 렌즈(110)는 수평 방사각(θ1)이 90° ~ 98°이고, 수직 방사각(θ2)이 1°~ 3°로 가공될 수 있다.To this end, the lens 110 has a horizontal radiation angle θ1 of 90 ° to 98 ° and a vertical radiation angle θ2 of 1 ° to 3 ° with reference to FIGS. 5 and 6.

즉, 상기 렌즈(110)의 수평 방사각이 90°보다 작으면, 수평 방향으로 상기 재귀 반사판의 반사면에는 적외선이 도달되지 않은 영역이 존재하게 된다.That is, when the horizontal radiation angle of the lens 110 is smaller than 90 °, an area where infrared rays do not reach the reflective surface of the retroreflective plate exists in the horizontal direction.

또, 상기 렌즈(110)의 수평 방사각이 98°보다 크면, 상기 렌즈(110)를 통한 적외선이 수평 방향으로 상기 재귀 반사판의 반사면을 벗어나 조사된 영역이 커지게 된다.In addition, when the horizontal radiation angle of the lens 110 is greater than 98 °, the area irradiated by the infrared rays through the lens 110 out of the reflective surface of the retroreflective plate in the horizontal direction becomes large.

이때, 상기 렌즈(110)의 수평 방사각을 90°~ 98°로 설계하는 것은 광학 터치 시스템의 조립 공차를 감안한 것이다.In this case, the horizontal radiation angle of the lens 110 is designed to be 90 ° ~ 98 ° in consideration of the assembly tolerance of the optical touch system.

또한, 상기 렌즈(110)의 수직 방사각이 1°보다 작으면, 수직 방향으로 상기 재귀 반사판의 반사면에는 적외선이 도달되지 않은 영역이 존재하게 된다.In addition, when the vertical radiation angle of the lens 110 is less than 1 °, an area where infrared rays do not reach the reflective surface of the retroreflective plate exists in the vertical direction.

상기 렌즈(110)의 수직 방사각이 3°보다 크면, 상기 렌즈(110)를 통한 적외선이 수직 방향으로 상기 재귀 반사판의 반사면을 벗어나 조사된 영역이 커지게 된다.When the vertical radiation angle of the lens 110 is greater than 3 °, the infrared rays passing through the lens 110 out of the reflective surface of the retroreflective plate in the vertical direction become larger.

여기서, 상기 재귀 반사판의 크기는 적외선 발광 다이오드 크기, 렌즈(110), 재귀 반사판 및 리니어 센서의 크기 및 광학적인 매칭 등을 포함한 다양한 요소들이 고려하여 설계되지만, 상기 재귀 반사판의 높이는 수 ㎜로 크기가 작은 편이기에 1°~ 3°로 설계하는 것이다.Here, the size of the retroreflective plate is designed in consideration of various factors including the size of the infrared light emitting diode, the size of the lens 110, the retroreflective plate and the linear sensor, and optical matching, but the height of the retroreflective plate is several millimeters in size. Because it is small, it is designed to be 1 ° ~ 3 °.

그리고, 상기 렌즈(110)는 직사각형 형상(도 5의 L2>L1)으로 형성될 수 있으며, 상기 렌즈(110)의 광출사면(110a)은 볼록하게 형성되어 있다.In addition, the lens 110 may have a rectangular shape (L2> L1 of FIG. 5), and the light exit surface 110a of the lens 110 is convex.

즉, 상기 렌즈(110)의 광출사면(110a)은 상기 렌즈(110)의 광출사면(110a)에 접해있는 일면(110b)에서 그 일면(110b)의 반대면(110c)까지 볼록하게 형성되어 있다.That is, the light exit surface 110a of the lens 110 is convex from one surface 110b in contact with the light exit surface 110a of the lens 110 to the opposite surface 110c of the one surface 110b. It is.

또, 도 5 및 도 6의 'O'는 광축이다.5 and 6 are the optical axes.

도 7a는 비교예에 따라 전단에 렌즈가 없는 적외선 발광 다이오드에서 출사되는 적외선의 광 특성 그래프이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 적용된 적외선 발광 다이오드 전단의 렌즈를 통한 적외선의 광 특성 그래프이다.Figure 7a is a graph of the optical characteristics of the infrared light emitted from the infrared light emitting diode without a lens in front of the comparative example, Figure 7b is a graph of the optical characteristics of infrared light through the lens of the infrared light emitting diode front applied in the embodiment of the present invention.

즉, 도 7b의 'A3'가 도 7a의 'A1'보다 광이 집광되어 있어 본 발명에 따른 렌즈는 비교예보다 수직 방사각이 상당히 줄일 수 있음을 알 수 있다.That is, since light is focused on 'A3' of FIG. 7B than 'A1' of FIG. 7A, it can be seen that the lens according to the present invention can reduce the vertical radiation angle considerably than the comparative example.

그리고, 도 7b의 'B3'가 도 7a의 'B1'보다 광이 퍼져 있어, 본 발명에 따른 렌즈는 비교예보다 수평방향으로 적외선을 퍼트릴 수 있는 것으로 파악된다.In addition, since light is spread from 'B3' in FIG. 7B to 'B1' in FIG. 7A, it is understood that the lens according to the present invention can spread infrared rays in the horizontal direction than the comparative example.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 광학 모듈의 분해 사시도이다.8 is an exploded perspective view of an optical module of an optical touch system according to an embodiment of the present invention.

광학 터치 시스템의 광학 모듈은 제 1과 2 관통홀(171,172)이 구비되어 있는 커버 몰드(170)의 제 1 관통홀(171)에 적외선 통과 필터(130) 및 대물 렌즈(140)가 장착되어 있고, 상기 제 2 관통홀(172)에 렌즈(110)가 장착되어 있으며; 상기 렌즈(110)와 광 정렬되는 적외선 발광 다이오드(100) 및 상기 대물 렌즈(130)에 광 정렬되는 리니어 센서(150)가 가이드부(190)에 실장되어 있고; 관통홀(181) 및 단차부(182)가 형성되어 있는 하우징(180)의 상기 관통홀(181)에 상기 대물 렌 즈(130)가 삽입되어 있고, 상기 단차부(182)에 상기 가이드부(190)가 장착되어 구성된다.In the optical module of the optical touch system, the infrared pass filter 130 and the objective lens 140 are mounted in the first through hole 171 of the cover mold 170 having the first and second through holes 171 and 172. A lens 110 is mounted in the second through hole 172; An infrared light emitting diode (100) optically aligned with the lens (110) and a linear sensor (150) optically aligned with the objective lens (130) are mounted on the guide portion (190); The objective lens 130 is inserted into the through hole 181 of the housing 180 in which the through hole 181 and the step portion 182 are formed, and the guide portion (182) is inserted into the step portion 182. 190 is mounted and configured.

그리고, 상기 적외선 발광 다이오드(100) 및 리니어 센서(150)는 FPC(191)와 연결되어 있다.The infrared light emitting diode 100 and the linear sensor 150 are connected to the FPC 191.

그러므로, 상기 적외선 통과 필터(130), 대물 렌즈(140), 렌즈(110), 적외선 발광 다이오드(100) 및 리니어 센서(150)를 하나의 광학 모듈로 일체화시킬 수 있는 것이다.Therefore, the infrared pass filter 130, the objective lens 140, the lens 110, the infrared light emitting diode 100, and the linear sensor 150 may be integrated into one optical module.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 개략적인 구성도1 is a schematic structural diagram of an optical touch system according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템이 평판 디스플레이 패널에 장착된 상태를 도시한 개략적인 도면2 is a schematic diagram illustrating a state in which an optical touch system is mounted on a flat panel display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템에서 터치된 특정 영역의 좌표를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면3 is a diagram for describing a method of detecting coordinates of a specific region touched in an optical touch system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4a와 4b는 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 리니어 센서를 설명하기 위한 도면4A and 4B are views for explaining a linear sensor of an optical touch system according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 적외선 발광 다이오드 전단의 렌즈를 설명하기 위한 개략적인 사시도5 is a schematic perspective view illustrating a lens of an infrared light emitting diode front end of an optical touch system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 적외선 발광 다이오드 전단의 렌즈를 설명하기 위한 단면도6 is a cross-sectional view illustrating a lens of an infrared light emitting diode front end of an optical touch system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 적용된 적외선 발광 다이오드 전단에 렌즈가 있는 광 특성 및 렌즈가 없는 광 특성을 설명하기 위한 그래프7A and 7B are graphs for explaining optical characteristics with and without lens in front of an infrared light emitting diode applied in an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 광학 터치 시스템의 광학 모듈의 분해 사시도8 is an exploded perspective view of an optical module of an optical touch system according to an embodiment of the present invention;

Claims (9)

적외선을 출사하는 적외선 발광 다이오드와; An infrared light emitting diode emitting infrared light; 상기 적외선 발광 다이오드에서 출사된 적외선을 반사시키고, 상기 적외선의 입사각과 반사각이 동일한 재귀 반사판과; A retroreflective plate reflecting the infrared rays emitted from the infrared light emitting diode and having the same incident angle and reflecting angle as the infrared rays; 상기 적외선 발광 다이오드와 재귀 반사판 사이에 위치되며, 상기 적외선 발광 다이오드에서 출사된 적외선을 상기 재귀 반사판 상에 조사시키는 렌즈와; A lens positioned between the infrared light emitting diode and the retroreflective plate and irradiating the infrared light emitted from the infrared light emitting diode onto the retroreflective plate; 상기 재귀 반사판에서 반사된 적외선만 통과시키는 적외선 통과 필터(IR pass filter)와; An infrared pass filter for passing only infrared rays reflected by the retroreflective plate; 상기 적외선 통과 필터에서 통과된 적외선을 집광시키는 대물렌즈와; An objective lens for condensing the infrared rays passed through the infrared filter; 상기 대물렌즈에서 집광된 적외선이 입사되며, 상기 렌즈와 상기 재귀 반사판 사이에서 터치된 영역을 감지하는 리니어 센서(Linear sensor)를 포함한 광학 터치 시스템.Infrared light collected from the objective is incident, the optical touch system including a linear sensor (Linear sensor) for detecting the touched area between the lens and the retroreflective plate. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 렌즈는,The lens, 수직 방향으로 적외선을 집광시키고 수평 방향으로 적외선을 퍼트리도록 가공되어 있는 광학 터치 시스템.An optical touch system that has been engineered to focus infrared radiation in a vertical direction and to spread infrared radiation in a horizontal direction. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 렌즈는,The lens, 수평 방사각이 90° ~ 98°이고, 수직 방사각이 1°~ 3°인 광학 터치 시스템.Optical touch system with a horizontal radiation angle of 90 ° to 98 ° and a vertical radiation angle of 1 ° to 3 °. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 렌즈는,The lens, 직사각형 형상이고, Rectangular shape, 상기 렌즈의 광출사면은,The light exit surface of the lens, 상기 렌즈의 광출사면에 접해있는 일면에서 그 일면의 반대면까지 볼록하게 형성되어 있는 광학 터치 시스템.And convexly formed from one surface of the lens to the opposite surface of the lens to the opposite surface of the lens. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 적외선 발광 다이오드와 상기 재귀 반사판 사이의 하부에 평판 디스플레이 패널이 위치된 광학 터치 시스템.And a flat panel display panel positioned below the infrared light emitting diode and the retroreflective plate. 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 상기 평판 디스플레이 패널은,The flat panel display panel, LCD(Liquid Crystal Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescence), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 전자 종이 표시 패널 중 하나인 광학 터치 시스템.Optical touch system, which is one of Liquid Crystal Display (LCD), Field Emission Display (FED), Plasma Display Panel (PDP), Electroluminescence (EL), Organic Light Emitting Diode (OLED) and Electronic Paper Display Panel. 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 상기 평판 디스플레이 패널의 소정 영역이 터치되면, 터치된 영역의 좌표를 실시간 추출할 수 있는 좌표 추출 연산부가 포함된 광학 터치 시스템.And a coordinate extraction calculator configured to extract coordinates of the touched area in real time when a predetermined area of the flat panel display panel is touched. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 적외선 발광 다이오드, 렌즈, 적외선 통과 필터, 대물렌즈와 리니어 센서는 하나의 광학 모듈로 구현된 광학 터치 시스템.The infrared light emitting diode, the lens, the infrared pass filter, the objective lens and the linear sensor are implemented in one optical module. 청구항 8에 있어서, The method according to claim 8, 상기 광학 모듈은,The optical module, 제 1과 2 관통홀이 구비되어 있는 커버 몰드의 제 1 관통홀에 상기 적외선 통과 필터 및 대물 렌즈가 장착되어 있고, 상기 제 2 관통홀에 상기 렌즈가 장착되어 있으며; The infrared filter and the objective lens are mounted in a first through hole of a cover mold having first and second through holes, and the lens is mounted in the second through hole; 상기 렌즈와 광 정렬되는 상기 적외선 발광 다이오드 및 상기 대물 렌즈에 광 정렬되는 리니어 센서가 가이드부에 실장되어 있고; The infrared light emitting diode in optical alignment with the lens and a linear sensor in optical alignment with the objective lens are mounted in a guide portion; 관통홀 및 단차부가 형성되어 있는 하우징의 상기 관통홀에 상기 대물 렌즈가 삽입되어 있고, 상기 단차부에 상기 가이드부가 장착되어 구성된 광학 터치 시스템.And the objective lens is inserted into the through hole of the housing in which the through hole and the step portion are formed, and the guide part is mounted to the step portion.
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