KR20110058333A - 터치 스크린 장치와 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치 스크린 장치에 관한 것으로, 적외선 광원이 점등될 때에 얻어진 광센서들의 출력과 상기 적외선 광원이 소등될 때에 얻어진 상기 광센서들의 출력의 차 데이터들을 분석하여 표시패널 위에 존재하는 하나 이상의 터치 물체를 감지하는 터치 인식회로를 구비한다.

Description

터치 스크린 장치와 그 구동 방법{TOUCH SCREEN DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 터치 스크린 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.
가전기기나 휴대용 정보기기의 경량화, 슬림화 추세에 따라 유저 입력 수단이 버튼형 스위치에서 터치 스크린으로 대체되고 있다. 터치 스크린은 정전용량 방식, 저항 방식, 압력 방식, 광학 방식, 초음파 방식 등이 알려져 있다.
광학 방식의 터치 스크린은 센서의 수광양을 분석하여 터치유무를 감지한다. 그런데 주변 조명이나 그림자 예컨대, 태양 빛, 조명 빛, 사물의 그림자 등의 광학적 잡음은 광학 방식의 터치 스크린에서 터치 인식률을 떨어 뜨리고 오동작을 유발할 수 있다. 이를 개선하기 위하여, 주변 환경에 따라 터치 인식 알고리즘을 반사 모드와 그림자 모드로 나누어 구현할 수 있다. 반사 모드의 터치 인식 알고리즘은 주변 조명이 어두울 때 터치 물체로부터 반사되어 센서에 입사되는 빛을 인식하여 터치 위치를 인식한다. 그림자 모드의 터치 인식 알고리즘은 주변 조명이 밝을 때 터치 물체의 그림자를 인식하여 터치 위치를 인식한다. 이렇게 터치 인식 알고리즘을 반사 모드와 그림자 모드로 나누어 구현하면, 모든 전환시에 터치 인식 동작이 불안정할 뿐 아니라, 알고리즘과 하드웨어 복잡도가 높아 제조 비용이 상승된다.
본 발명은 외부 광학적 잡음에 영향을 받지 않고 오동작을 방지하도록 한 터치 스크린 장치와 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 터치 스크린 장치는 적외선 광원; 광센서들이 내장된 화소 어레이, 및 광센서들 각각의 수광면과 대향하는 적외선 통과필터들을 포함하는 표시패널; 비디오 데이터를 상기 표시패널에 공급하는 표시패널 구동회로; 상기 적외선 광원을 점멸 제어하는 광원 제어부; 상기 광센서들의 출력이 저장되는 메모리; 및 상기 적외선 광원이 점등될 때에 얻어진 상기 광센서들의 출력과 상기 적외선 광원이 소등될 때에 얻어진 상기 광센서들의 출력의 차 데이터들을 분석하여 상기 표시패널 위에 존재하는 하나 이상의 터치 물체를 감지하는 터치 인식회로를 구비한다.
상기 터치 스크린 장치의 구동 방법은 상기 적외선 광원이 점등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력을 메모리에 저장하는 단계; 상기 적외선 광원이 소등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력을 상기 메모리에 저장하는 단계; 및 상기 적외선 광원이 점등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력과, 상기 적외선 광원이 소등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력의 차 데이터들을 분석하여 하나 이상의 터치 물체를 감지하는 단계를 포함한다.
본 발명은 적외선 광원을 점멸 제어하여 적외선 광원이 점등될 때 얻어진 센서 데이터와 적외선 광원이 소등될 때 얻어진 센서 데이터의 차 데이터를 산출하여 그 차를 바탕으로 터치 인식을 한다. 그 결과, 본 발명은 외부 광학적 잡음에 영향을 받지 않고 오동작을 방지하여 터치점들 각각을 정확하게 인식할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것으로, 실제 구성의 명칭과는 상이할 수 있다.
본 발명은 광센서를 이용한 터치 스크린 장치에 있어서, 적외선 광원을 소정 의 시간 단위로 점멸시키고 적외선 광원이 점등될 때 얻어진 광센서의 출력들과 적외선 광원이 소등될 때 얻어진 광센서들의 출력들의 차 데이터를 이용하여 하나 이상의 터치 물체를 감지한다. 본 발명의 적외선 광원 장치는 백라이트 유닛에 내장되어 표시패널 쪽으로 적외선 광을 조사하거나 표시패널 위에 배치된 전방 도광판을 이용하여 적외선 광을 표시패널 위에서 전반사시킨다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 나타내는 도면들이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 액정표시패널(10), 백라이트 유닛(20), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 광원 구동회로(16), 광원 제어부(17), 센서출력 처리회로(14), 터치인식 처리회로(15) 등을 구비한다.
액정표시패널(10)은 비디오 데이터를 표시하고 광센서가 내장된 화소 어레이와, 적외선 통과 필터(CFIR)를 포함한다. 이 액정표시패널(10)은 두 장의 유리기판(GLS1, GLS2) 사이에 액정층(LC)이 형성된다. 상부 유리기판(GLS1)과 하부 유리기판(GLS2) 각각에는 편광판(POL1, POL2)이 접착된다. 이 유리기판들(GLS1, GLS2) 사이에는 컬럼 스페이서(Culumn Spacer, CS)가 형성된다. 컬럼 스페이서(CS)는 액정셀의 셀갭을 유지한다.
액정표시패널(10)의 하부 유리기판(GLS2)에는 다수의 데이터라인들(D1~Dm), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되는 다수의 게이트라인들(G1~Gn), 데이터라인 들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부들에 형성되는 다수의 TFT들(Thin Film Transistor, TFT), 액정셀들에 데이터전압을 충전시키기 위한 다수의 화소전극, 및 화소전극에 접속되어 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor, Cst) 등이 형성된다. TFT들은 게이트 라인들(GI~Gn)로부터의 게이트펄스에 따라 턴-온되어 데이터라인들(D1~Dm)로부터의 정극성/부극성 비디오 아날로그 데이터전압을 화소전극들에 공급한다. 표시패널(10)의 상부 유리기판(GLS1)에는 블랙매트릭스(BM), 컬러필터(CFR, CFG, CFB), 공통전극 등이 형성된다.
액정표시패널(10)은 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment), IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
적외선 통과 필터(CFIR)는 액정표시패널(10)의 상부 유리기판(GLS1)에 형성된다. 적외선 통과 필터(CFIR)는 광센서의 수광면과 대향한다. 적외선 통과 필터(CFIR)는 터치 물체로부터 반사된 빛의 파장 중에서 가시광 대역 이외의 적외선(IR)을 투과시킨다. 적외선 통과 필터(CFIR)의 일 실시예로써 도 4와 같이 가시광 투과 필터들(CFR, CFG, CFB)을 적층하는 방법으로 구현될 수 있다. 이 경우에 기존 컬러필터 재료 이외의 추가 재료가 필요 없고 기존 컬러 필터 공정에 추가되는 공정이 없다. 오버 코트층(OC)은 도 4와 같이 블랙 매트릭스(BM), 가시광 투과 필터들(CFR, CFG, CFB), 및 적외선 통과 필터(CFIR)을 덮도록 상부 유리기판(GLS1) 상에 형성되어 표면을 평탄화할 수 있다.
광센서는 액정표시패널(10)의 하부 유리기판 상에 형성되는 센서 TFT(TSS)를 포함한다. 또한, 광센서는 센서 TFT(TSS)를 통해 입력되는 센서전압을 저장하는 커패시터와, 그 커패시터와 센서출력 처리회로(14) 사이에 접속되어 센서전압을 센서출력 처리회로(14)로 전송하는 스위치 TFT를 더 구비한다. 스위치 TFT는 데이터라인(D1~Dm)이나 별도의 리드 아웃 라인들을 통해 센서전압을 센서출력 처리회로(14)에 전송한다. 상기 커패시터와 스위치 TFT는 도면에서 생략되었다. 센서 TFT(TSS)는 적외선 통과 필터(CFIR)과 대향하는 위치에서 하부 유리기판(GLS2)에 형성된다. 센서 TFT(TSS)는 적외선 통과 필터(CFIR)을 투과한 적외선 빛에 따라 광전류를 발생하고 그 광전류를 커패시터로 출력한다.
백라이트 유닛(20)은 광원이 도광판의 측면과 대향하게 배치되는 에지형 백라이트 유닛으로 구현될 수 있고 또한, 광원들이 확산판 아래에 배치되는 직하형 백라이트 유닛으로 구현될 수도 있다. 백라이트 유닛(20)은 사용자가 액정표시패널(10)에 표시되는 비디오 데이터를 볼 수 있도록 가시광 파장의 빛을 발산하는 가시광 파장의 광원들을 포함한다. 또한, 백라이트 유닛(20)은 적외선 광원(IRS)을 포함한다. 적외선 광원(IRS)은 사용자에게 보이지 않는 적외선 파장의 빛을 발산한다. 가시광 파장의 광원들과 적외선 광원(IRS)으로부터 발산되는 빛은 도광판(또는 확산판)과 다수의 광학시트들을 통해 액정표시패널(10)에 조사된다.
타이밍 콘트롤러(11)는 외부 시스템 보드로부터 입력되는 디지털 비디오 데 이터를 데이터 구동회로(12)에 전송한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 수직 및 수평 동기신호(Vsync, Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 입력받아 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13), 및 센서출력 처리회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어신호들을 발생한다.
게이트 구동회로(13)를 제어하기 위한 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE), 쉬프트 방향 제어신호(DIR) 등을 포함한다. 데이터 구동회로(12)를 제어하기 위한 제어신호는 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 백라이트 휘도를 조정하기 위한 디밍값을 출력하고, 1 프레임기간 동안 1회 발생되는 수직 동기신호(Vsync) 또는 게이트 스타트 펄스(GSP)에 따라 1 프레임기간마다 논리가 반전되는 적외선 광원 점멸 제어신호(Cirs)를 발생한다. 적외선 광원 점멸 제어신호(Cirs)는 기수 프레임기간과 우수 프레임기간에 서로 다른 논리값으로 발생되어 광원 제어부(17)에 입력된다.
데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들(Source Integrated Circuit)을 포함하여 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 디지털 비디오 데이터(RGB)를 래치한다. 데이터 구동회로(12)는 디지털 비디오 데이터(RGB)를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환함으로써 정극성/부극성 아날로그 데이터전압을 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다.
게이트 구동회로(13)는 하나 이상의 게이트 드라이브 IC를 포함하여 게이트펄스를 게이트라인들(G1 내지 Gn)에 순차적으로 공급한다.
광원 구동회로(16)는 가시광 광원과 적외선 광원(IRS)의 구동 전력을 발생하여 그 광원들을 구동한다. 그리고 광원 구동회로(16)는 광원 제어부(17)로부터의 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 "PWM"이라 함) 신호에 응답하여 광원들의 점멸 주기와 휘도를 조절한다.
광원 제어부(17)는 외부 시스템 보드 또는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력되는 디밍값에 따라 PWM 신호의 듀티비를 조정한다. 광원 제어부(17)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터의 적외선 광원 점멸 제어신호(Cirs)에 응답하여 기수 프레임기간 동안 적외선 광원(IRS)을 점등(또는 소등)한 후에, 우수 프레임기간 동안 적외선 광원(IRS)을 소등(또는 점등)하여 적외선 광원(IRS)을 1 프레임기간 단위로 점멸시킨다.
센서출력 처리회로(14)는 광센서로부터 출력되는 로 데이터(Raw data)와, 소정의 기준전압을 차동 증폭한 다음, 아날로그 차동 증폭 전압을 디지털 데이터로 변환하여 터치인식 처리회로(15)에 공급한다.
터치인식 처리회로(15)는 센서출력 처리회로(14)로부터 센서 데이터를 입력 받아 프레임 메모리에 저장한다. 터치인식 처리회로(15)는 기수 프레임 데이터와 우수 프레임 데이터의 차이 값으로 차 데이터를 추출하고, 그 결과를 분석하여 터치 물체들 각각의 위치를 검출한다. 그리고 터치인식 처리회로(15)는 터치 물체들 각각의 위치 정보를 출력한다.
도 2는 적외선 광원(IRS)이 점등된 상태를 보여 주는 도면이다. 도 3은 적외선 광원(IRS)이 소등된 상태를 보여 주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 적외선 광원(IRS)이 점등된 상태에서 액정 표시패널(10) 상에 터치 물체가 존재할 때, 적외선 광원(IRS)으로부터 액정표시패널(10)에 조사되는 적외선 광은 터치 물체로부터 반사된다. 적외선 통과 필터(CFIR)를 투과한 적외선 반사광은 센서 TFT(TSS)에 의해 광전류로 변환된다. 따라서, 센서 TFT(TSS)는 적외선 반사광으로 터치 물체를 감지할 수 있다. 적외선 통과 필터(CFIR)는 센서 TFT(TSS)에 입사되는 빛에서 적외선 이외의 빛을 차단함으로써 가시광선으로 인한 센서 TFT(TSS)의 포화 현상을 방지할 수 있다.
적외선 광원(IRS)이 점등된 상태에서 액정 표시패널(10) 상에 터치 물체가 없다면, 적외선 광원(IRS)으로부터 액정표시패널(10)에 조사되는 적외선 광은 외부로 전파된다. 이 경우에, 적외선 반사광이 없으므로 센서 TFT(TSS)에는 적외선이 수광되지 않는다.
도 3을 참조하면, 적외선 광원(IRS)이 소등된 상태에서 액정 표시패널(10) 상에 터치 물체가 존재할 때, 가시광 광원으로부터의 가시광(VIS)이 액정표시패널(10)에 조사되고 그 가시광(VIS)이 터치 물체로부터 반사되지만, 적외선 통과 필터(CFIR)에서 차단된다. 따라서, 적외선 광원(IRS)이 소등되면 터치 물체의 존재 여부에 관계없이 센서 TFT(TSS)는 수광량이 낮기 때문에 터치 물체를 감지할 수 없다.
본 발명은 1 프레임기간 단위로 적외선 광원(IRS)을 점멸 제어하고 기수 프레임의 센서 데이터와 우수 프레임의 센서 데이터의 차를 산출하여 그 차를 바탕으로 하여 터치 인식을 한다. 그 결과, 본 발명은 외부 광학적 잡음에 영향을 받지 않고 오동작을 방지하여 터치점들 각각을 정확하게 인식할 수 있다.
도 5는 본 발명의 터치 스크린 구동 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 터치 스크린 구동 방법은 적외선 광원(IRS)을 1 프레임기간 단위로 점멸 제어한다.(S1) 본 발명의 터치 스크린 구동 방법은 적외선 광원(IRS)이 점등된 기수 프레임(또는 우수 프레임)의 센서 데이터들과 적외선 광원(IRS)이 소등된 우수 프레임(또는 기수 프레임)의 센서 데이터들을 프레임 메모리에 저장한다.(S2 및 S3)
본 발명의 터치 스크린 구동 방법은 기수 프레임의 센서 데이터들과 우수 프레임의 센서 데이터들의 차이를 계산하여 차 데이터들을 추출한다. 여기서, 특정 광센서로부터 기수 프레임기간에 출력되는 데이터에 이어서, 그 특정 광센서로부터 우수 프레임 기간에 출력되는 데이터를 뺀 값이 특정 광센서의 차 데이터로 생성된다. 차 데이터들은 터치 스크린 내의 모든 광센서들로부터 생성된다.(S4)
본 발명의 터치 스크린 구동 방법은 차 데이터들을 분석하여 터치 물체들 각각을 감지하고 터치 물체들 각각의 위치 정보를 발생한다.(S5)
도 6 내지 도 9는 본 발명의 터치 스크린 구동 방법의 이해를 돕기 위하여 각 단계별로 실제 동작을 보여 주는 도면들이다.
도 6은 터치 스크린 장치에 표시되는 배경 이미지와 2 개의 터치 예를 보여 주는 도면이다. 배경 이미지는 액정표시패널(10)에 입력되는 비디오 데이터의 이미지이다. 이 배경 이미지가 표시된 터치 스크린 장치에는 다수의 광센서들이 내장되어 있다.
도 6과 같이 2 개의 터치 물체들이 터치 스크린 장치를 터치한 상태에서, 적외선 광원을 소등하면 광센서들 모두에 적외선 반사광이 수광되지 않는다. 적외선 광원이 소등된 상태에서, 본 발명은 광센서들로부터 출력되는 로 데이터(Raw data)를 액정표시패널(10)이나 다른 표시장치에 표시할 수 있다. 광센서가 소등된 프레임기간에 출력되는 센서 데이터들은 실질적으로 동일하다. 따라서, 광센서가 소등된 프레임기간에 출려되는 센서 데이터들을 이미지화하여 표시장치에 표시하면, 도 7과 같이 광센서들 모두에 적외선이 수광되지 않으므로 터치 물체들이 보이지 않는다.
도 6과 같이 2 개의 터치 물체들이 터치 스크린 장치를 터치한 상태에서, 적외선 광원을 점등하면 2 개의 터치 물체들 아래에 위치하는 광센서들에 적외선 반사광이 수광되는 반면에, 그 이외의 광센서들에 적외선 광이 수광되지 않는다. 적외선 광원이 점등된 상태에서, 본 발명은 광센서들로부터 출력되는 로 데이터를 액정표시패널(10)이나 다른 표시장치에 표시할 수 있다. 광센서가 점등된 프레임 기간에, 센서 데이터들의 이미지에서는 적외선 반사광이 수광된 광센서들로부터 출력된 센서 데이터 값과 그 이외의 광센서들로부터 출력되는 센서 데이터 값은 비교적 큰 차이가 있다. 따라서, 광센서가 점등된 프레임기간에 출려되는 센서 데이터들 을 이미지화하여 표시장치에 표시하면, 도 8과 같이 2 개의 터치 물체들과 대향하는 광센서들의 출력과 그 외의 광센서들의 출력 사이에 휘도차가 크므로 터치 물체들이 보인다.
도 7의 센서 데이터들과 도 8의 센서 데이터들의 차이를 계산하면, 터치 물체들이 없는 배경 이미지 부분의 광센서들로부터 출력되는 센서 데이터들의 차는 '0'이 된다. 반면에, 도 7의 센서 데이터들과 도 8의 센서 데이터들의 차이를 계산하면, 터치 물체들과 대향하는 광센서들 각각으로부터 출력되는 센서 데이터들 차는 소정의 데이터 값으로 계산된다. 따라서, 도 7의 센서 데이터들과 도 8의 센서 데이터들의 차이를 계산하면, 도 9와 같이 터치 물체들과 대향하는 광센서들의 출력만 남게 된다.
본 발명은 전술한 바와 같이 적외선 광원을 점멸 제어하여 점등 기간에 감지된 광센서들의 출력들과 소등 기간에 감지된 광센서들의 차이를 바탕으로 터치 물체들을 감지한다. 그 결과, 본 발명은 주변 조명이나 그림자에 의해 초래되는 외부 광학적 잡음에 영향이 없이 터치 물체들을 정확하게 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로써, 적외선 광원(IRS)이 점등된 다수의 프레임 데이터들의 평균 데이터들과, 적외선 광원(IRS)이 소등된 다수의 프레임 데이터의 평균 데이터들의 차이를 바탕으로 터치 물체들을 감지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치에서 적외선 광원(IRS)이 점등된 상태를 보여 주는 도면이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치에서 적외선 광원(IRS)이 소등된 상태를 보여 주는 도면이 다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 액정표시패널(10) 위에 배치된 전방 도광판(Front Light Guide Panel, FLGP), 및 전방 도광판(FLGP)의 측면에 배치된 적외선 광원(IRS)을 구비한다. 액정표시패널(10)의 아래에는 백라이트 유닛(20)이 배치된다. 이 실시예에서, 백라이트 유닛(20)는 가시광 광원들을 포함하고 적외선 광원이 생략될 수 있다. 적외선 광원(IRS)은 과원 제어부(17)의 제어 하에 전술한 제1 실시예와 동일하게 1 프레임기간 단위로 점멸한다.
도 10과 같이 적외선 광원(IRS)이 점등되면, 적외선 광원(IRS)으로부터 전방 도광판(FLGP) 내에서 전반사되면서 전파된다. 이 상태에서, 전방 도광판(FLGP) 상에 터치 물체가 접촉되면 그 접촉면에서 전반사 장애로 인해 적외선 광이 산란된 후에 적외선 통과 필터(CFIR)를 투과한 다음, 센서 TFT(TSS)에 수광된다. 센서 TFT(TSS)는 수광된 적외선 광을 광전류로 변환한다. 따라서, 센서 TFT(TSS)는 터치 물체를 감지할 수 있다. 적외선 통과 필터(CFIR)는 센서 TFT(TSS)에 입사되는 빛에서 적외선 이외의 빛을 차단함으로써 가시광선으로 인한 센서 TFT(TSS)의 포화 현상을 방지할 수 있다.
적외선 광원(IRS)이 점등된 상태에서 전방 도광판(FLGP)에 터치 물체가 접촉되지 않으면, 적외선 광은 전방 도광판 내에서 전반사되어 센서 TFT(TSS) 쪽으로 전파될 수 없다. 이 경우에, 센서 TFT(TSS)는 터치 물체를 감지할 수 없다.
도 10 및 도 11에 도시된 터치 스크린 장치의 구동 방법은 도 5 내지 도 9와 실질적으로 동일하다. 본 발명은 외부 광학적 잡음의 영향을 배제하고 터치 스크린의 오동작을 방지하기 위하여, 적외선 광원(IRS)를 1 프레임 기간 단위로 점멸 제어하고, 점등 기간에 감지된 광센서들의 출력들과 소등 기간에 감지된 광센서들의 차이를 바탕으로 터치 물체들을 감지한다.
한편, 도 10 및 도 11의 실시예에서는 적외선 광원(IRS), 전방 도광판(FLGP), 및 표시장치에 내장된 광센서를 이용하여 터치 물체들을 인식한다. 광센서는 액정표시패널 뿐만 아니라 TFT가 형성되는 다른 표시장치 예를 들면, 유기발광 다이오드 표시소자(Organic Light Emitting Diode Display)에도 내장될 수 있다. 따라서, 도 10 및 도 11의 실시예에서, 액정표시패널은 광센서가 내장되는 다른 표시장치로 대신될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 스크린 장치를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 적외선 광원(IRS)이 점등 되고 액정표시패널(10)이 터치된 상태를 보여 주는 도면이다.
도 3은 적외선 광원(IRS)이 소등되고 액정표시패널(10)이 터치된 상태를 보여 주는 도면이다.
도 4는 적외선 통과 필터를 상세히 보여 주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치의 구동 방법의 제어 수순을 단계적으로 보여 주는 흐름도이다.
도 6은 터치 스크린에 표시되는 배경 이미지와 2 개의 터치 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 터치 스크린에서 적외선 광원이 소등된 프레임 기간에 광센서들로부터 출력되는 센서 데이터들을 보여 주는 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 터치 스크린에서 적외선 광원이 점등된 프레임 기간에 광센서들로부터 출력되는 센서 데이터들을 보여 주는 도면이다.
도 9는 도 7의 센서 데이터들과 도 8의 센서 데이터들의 차 데이터를 보여 주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치에서 적외선 광원(IRS)이 점등된 상태를 보여 주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 스크린 장치에서 적외선 광원(IRS)이 소등된 상태를 보여 주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
14 : 센서출력 처리회로 15 : 터치인식 처리회로

Claims (10)

  1. 적외선 광원;
    광센서들이 내장된 화소 어레이, 및 광센서들 각각의 수광면과 대향하는 적외선 통과필터들을 포함하는 표시패널;
    비디오 데이터를 상기 표시패널에 공급하는 표시패널 구동회로;
    상기 적외선 광원을 점멸 제어하는 광원 제어부;
    상기 광센서들의 출력이 저장되는 메모리; 및
    상기 적외선 광원이 점등될 때에 얻어진 상기 광센서들의 출력과 상기 적외선 광원이 소등될 때에 얻어진 상기 광센서들의 출력의 차 데이터들을 분석하여 상기 표시패널 위에 존재하는 하나 이상의 터치 물체를 감지하는 터치 인식회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널 아래에 배치되어 상기 표시패널에 빛을 조사하는 백라이트 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 가시광 광원, 및 상기 적외선 광원을 포함하고,
    상기 적외선 광은 상기 표시패널 쪽으로 조사되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널 위에 배치된 전방 도광판을 더 구비하고,
    상기 적외선 광원은 상기 전방 도광판의 측면에 대향하여 상기 전방 도광판의 측면으로 상기 적외선 광을 조사하고,
    상기 적외선 광은 상기 전방 도광판 내에서 전반사되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차 데이터는,
    상기 적외선 광원이 점등된 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 1 프레임 데이터와, 상기 적외선 광원이 소등된 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 1 프레임 데이터의 차 값들로 산출되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 차 데이터는,
    상기 적외선 광원이 점등된 다수의 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 프레임 데이터들의 평균값과, 상기 적외선 광원이 소등된 다수의 프레임 기 간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 프레임 데이터의 평균값의 차 값들로 산출되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시패널은 액정표시패널과 유기 발광 다이오드 표시소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
  8. 적외선 광원, 광센서, 및 상기 광센서의 수광면과 대향하는 적외선 통과필터를 포함하는 터치 스크린 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 적외선 광원이 점등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력을 메모리에 저장하는 단계;
    상기 적외선 광원이 소등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력을 상기 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 적외선 광원이 점등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력과, 상기 적외선 광원이 소등된 프레임기간에 얻어진 상기 광센서들의 출력의 차 데이터들을 분석하여 하나 이상의 터치 물체를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 차 데이터는,
    상기 적외선 광원이 점등된 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 1 프레임 데이터와, 상기 적외선 광원이 소등된 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 1 프레임 데이터의 차 값들로 산출되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 차 데이터는,
    상기 적외선 광원이 점등된 다수의 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 프레임 데이터들의 평균값과, 상기 적외선 광원이 소등된 다수의 프레임 기간 동안 상기 광센서들로부터 출력된 프레임 데이터의 평균값의 차 값들로 산출되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치의 구동 방법.
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