KR20130128128A

KR20130128128A - 터치 스크린 패널

Info

Publication number: KR20130128128A
Application number: KR1020120051949A
Authority: KR
Inventors: 한기평; 이문섭; 고영철; 정교일; 정명애
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2013-11-26

Abstract

적외선 방식 터치 스크린 패널을 제공한다. 터치 스크린 패널은 사용자가 터치 가능한 스크린, 스크린의 일 측면에 배치되어 스크린의 타 측면으로 빛을 방출하는 발광소자들, 및 발광소자들과 동일 측면에 배열되어 발광소자들로부터 방출된 빛의 반사광을 감지하는 수광소자들을 포함한다.

Description

터치 스크린 패널{Touch screen panel}

본 발명은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel, TSP)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광소자들과 동일 측면에 배열된 수광소자들을 포함하는 적외선 방식 터치 스크린 패널에 관한 것이다.

터치 스크린(Touch Screen)은 컴퓨터 시스템의 입력장치로서, 사용자의 화면 터치를 인식하는 입력 장치이다. 터치 스크린은 사용자의 손가락, 스타일러스 등에 의한 터치의 위치를 인식하고, 이를 해석한 후 특정 동작을 수행한다. 터치 스크린은 개인용 휴대기기, 노트북 등 컴퓨터 시스템, 키오스크(Kiosk)와 같은 정보기기 등 다양한 분야에 적용되고 있다.

터치 스크린은 적용 기술에 따라 저항막 방식, 정전용량 방식, 초음파 방식, 및 적외선 방식으로 분류된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전력소비 효율이 높고, 패널의 대형화가 용이한 적외선 방식 터치 스크린 패널을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예들은 적외선 방식 터치 스크린 패널을 제공한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 스크린 패널은 사용자가 터치 가능한 스크린, 스크린의 일 측면에 배치되어 스크린의 타 측면으로 빛을 방출하는 발광소자들, 및 발광소자들과 동일 측면에 배열되어 발광소자들로부터 방출된 빛의 반사광을 감지하는 수광소자들을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 수광소자들과 발광소자들을 스크린의 동일한 측면에 배열함으로써, 종래 적외선 방식 터치스크린패널보다 발광 및 수광소자들에 연결되는 도선의 길이가 반으로 줄어들게 된다. 이로 인해 터치 스크린 패널의 전력소비 효율이 높아지고, 패널의 대형화가 용이해 질 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 평면도이다.
도 6은 도 5의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널을 이용한 투명 키보드의 평면도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 평면도이다. 도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 적외선 방식 터치 스크린 패널은 사용자가 터치 가능한 스크린(1), 스크린(1)의 일 측면에 배치되어 스크린(1)의 타 측면으로 빛을 방출하는 발광소자들(2), 및 발광소자들(2)과 동일 측면에 배열되어 발광 소자들(2)로부터 방출된 빛의 반사광을 감지하는 수광소자들(3)을 포함할 수 있다.

스크린(1)은 제1 매질(4), 제2 매질(5), 및 제1 매질(4)과 제2 매질(5) 사이의 도파로 매질(6)을 포함할 수 있다. 제1 매질(4)은 유리, 고분자 화합물(polymer), 리튬니오베이트(LiNbO₃), 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체일 수 있다. 일 예로, 제1 매질(4)은 약 1.48의 굴절률을 가질 수 있다. 제2 매질(5)은 유리, 고분자 화합물(polymer), 리튬니오베이트(LiNbO₃), 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 일 수 있다. 제2 매질(5)은 제1 매질과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 제1 매질(4)과 제2 매질(5) 사이의 도파로 매질(6)은 유리, 고분자 화합물(polymer), 리튬니오베이트(LiNbO₃), 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체일 수 있다. 도파로 매질(6)은 제1 매질(4) 및 제2 매질(5)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 일 예로, 도파로 매질(6)은 약 1.5의 굴절률을 가질 수 있다.

발광소자들(2)은 스크린(1)의 제1 측면(S1) 및 제1 측면(S1)에 인접한 제2 측면(S2)을 따라 배열될 수 있다. 발광소자들(2)은, 스크린(1)의 제1 측면(S1)과 마주보는 제3 측면(S3) 및 제2 측면(S2)과 마주보는 제4 측면(S4)에는 배열되지 않을 수 있다. 각 발광소자(2)는 스크린의 일 측면에 배치되어 스크린의 타 측면으로 빛을 방출할 수 있다. 발광소자들(2)은 IR LD(Infra-red Laser Diode), LED(Light emitting device) 등 일 수 있다.

수광소자들(3)은 발광소자들(2)과 동일 측면에 배열될 수 있다. 수광 소자들(3)은 스크린(1)의 제1 측면(S1) 및 제2 측면(S2)을 따라 배열될 수 있다. 수광소자들(3)은, 스크린(1)의 제1 측면(S1)과 마주보는 제3 측면(S3) 및 제2 측면(S2)과 마주보는 제4 측면(S4)에는 배열되지 않을 수 있다. 일 예로, 각 수광소자들(3)은 각 발광소자들(2) 상에 배치될 수 있다. 각 수광소자들(3)은 동일 측면에 배열된 각 발광소자들(2)로부터 방출된 빛의 반사광을 감지할 수 있다. 수광소자들(3)은 포토다이오드(Photodiode), 포토리시버(Photo receiver), 및 포토커플러(Photo-coupler) 등 일 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 스크린(1)의 일 측면에 위치한 발광 소자(2)가 빛을 방출하고, 방출된 빛은 도파로 매질(6)을 통해 스크린(1)의 타 측면으로 이동할 수 있다. 스크린(1)의 타 측면은 외부의 공기와 접촉할 수 있다. 발광 소자(2)로부터 방출된 빛(입사광, 7)은 제1 매질(4)과 도파로 매질(6)의 경계, 및 제2 매질(5)과 도파로 매질(6)의 경계에서 반사(전반사)될 수 있다. 빛은 직진성을 갖기 때문에, 입사광(7)은 스크린(1)의 타 측면으로 계속 이동하여 공기 중으로 산란될 수 있다. 따라서, 수광소자(3)는 빛을 감지하지 못 할 수 있다. 그러나, 사용자(15)가 제1 매질(4)을 터치하면, 눌림에 의해 도파로 매질(6)의 굴절률이 변하게 된다. 따라서, 입사광(7)은 사용자의 터치에 의해 굴절률이 변화된 도파로 매질의 일 부분에서 반사(난반사)될 수 있다. 수광소자(3)는 반사광(8a) 중 일부를 감지할 수 있다.

도 4를 참조하면, 스크린(1)의 제1 측면(S1)에 배열된 각 발광 소자들(2)은 X 방향으로 빛을 방출하고, 스크린(1)의 제2 측면(S2)에 배열된 각 발광소자들(2)은 Y 방향으로 빛을 방출할 수 있다. 각 발광 소자들(2)로부터 방출된 빛은 외부의 공기와 접촉하는 제3 및 제4 측면(S3, S4)에서 외부의 공기 중으로 산란될 수 있다. 그러나, 사용자가 스크린(1)의 임의의 지점(P1)을 터치하는 경우, 각 발광소자들(2)로부터 X 및 Y 방향으로 방출된 빛(입사광, 7)이 상기 터치 지점(P1)에서 각각 반사될 수 있다. 반사되는 빛을 방출한 각 발광 소자들(2)과 동일 측면에 배치된 각 수광소자들(3)은 상기 반사광을 감지하여 터치 위치를 파악할 수 있다.

따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널은, 사용자의 터치에 의한 도파로 매질의 굴절률 변화에 따라 발광소자로부터 방출된 빛이 반사되는 경우, 수광소자가 반사광을 감지하여 터치 위치를 파악할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 평면도이다. 도 6는 도 5의 B-B' 선에 따른 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 적외선 방식 터치 스크린 패널은 사용자가 터치 가능한 스크린(1), 스크린(1)의 일 측면에 배치되어 스크린의 타 측면으로 빛을 방출하는 발광소자들(2), 발광소자들(2)과 동일 측면에 배열되어 발광 소자들(2)로부터 방출된 빛의 반사광을 감지하는 수광 소자들(3), 및 발광소자들(2)이 배치되지 않는 스크린(1)의 타 측면에 배치되어 발광 소자들(2)로부터 방출된 빛을 반사시키는 반사 매질(9)을 포함할 수 있다. 설명의 간소화를 위하여 본 발명의 제1 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.

반사 매질(9)은 발광소자들(2) 및 수광소자들(3)이 배치되지 않은, 스크린(1)의 제3 측면(S3) 및 제4 측면(S4)에 배치될 수 있다. 반사 매질(9)은 유리, 고분자 화합물(polymer), 리튬니오베이트(LiNbO₃), 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체일 수 있다. 반사 매질(9)은 브래그 반사(bragg reflection)가 일어날 수 있는 격자구조로 형성될 수 있다. 상기 격자구조는 특정 파장을 가진 빛을 반사시키는 구조일 수 있다. 반사 매질(9)은 도파로 매질(6)보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 일 예로, 반사 매질(9)은 약 1.48의 굴절률을 가질 수 있다. 반사 매질(9)이 상기 격자구조로 형성되는 경우, 반사 매질(9)은 1.48보다 약 0.0012 정도 큰 굴절률을 가질 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널의 동작 방식을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 스크린(1)의 일 측면에 위치한 발광 소자(2)가 빛을 방출하고, 방출된 빛은 도파로 매질(6)을 통해 스크린(1)의 타 측면으로 이동할 수 있다. 스크린(1)의 타 측면에는 반사 매질(9)이 배치될 수 있다. 발광소자(2)로부터 방출된 빛(입사광, 7)은 제1 매질(4)과 도파로 매질(6)의 경계, 및 제2 매질(5)과 도파로 매질(6)의 경계에서 반사(전반사)될 수 있다. 빛은 직진성을 갖기 때문에, 입사광(7)은 스크린(1)의 타 측면으로 계속 이동할 수 있고, 스크린(1)의 타 측면에 배치된 반사 매질(9)에서 반사될 수 있다. 수광소자(3)는 반사 매질(9)로부터 반사된 빛(제1 반사광, 8b)을 감지할 수 있다. 그러나, 사용자(15)가 제1 매질(4)을 터치하면, 도파로 매질(6)의 굴절률이 변하게 된다. 따라서, 입사광(7)은 사용자의 터치에 의해 굴절률이 변화된 도파로 매질(6)의 일 부분에서 반사(제2 반사광, 8a)될 수 있다. 수광소자(3)는 제2 반사광(8a) 중 일부를 감지할 수 있다. 그러나, 반사 매질(9)로부터의 반사는 사용자 터치에 의해 일어나지 않을 수 있다. 따라서, 수광소자(3)는 제1 반사광(8b)에 비해 작은 강도를 가지는 제2 반사광(8a)만을 감지할 수 있다.

도 8을 참조하면, 스크린(1)의 제1 측면(S1)에 배열된 각 발광 소자들(2)은 X 방향으로 빛을 방출하고, 스크린(1)의 제2 측면(S2)에 배열된 각 발광소자들(2)은 Y 방향으로 빛을 방출할 수 있다. 각 발광소자들(2)로부터 방출된 빛(입사광, 7)은 제3 및 제4 측면(S3, S4)에 배치된 반사 매질(9)에서 반사될 수 있다. 반사되는 빛을 방출한 각 발광 소자들(2)과 동일 측면에 배치된 각 수광소자들(3)은 상기 반사광(제1 반사광)을 감지할 수 있다. 그러나, 사용자가 스크린(1)의 임의의 지점(P2)을 터치하는 경우, 상기 지점을 지나는 입사광(7)은 반사 매질(9)에서 반사되지 않을 수 있다. 상기 지점을 지나지 않는 입사광(7)은 반사 매질(9)에서 반사될 수 있다. 따라서, 반사 매질(9)에 의해 반사된 제1 반사광이 감지되지 않고, 제1 반사광보다 작은 강도의 제2 반사광만이 감지된 수광 소자들(3)의 위치를 파악하여 상기 터치 지점(P2)이 결정될 수 있다.

따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널은, 사용자의 터치에 의해 반사 매질로부터의 반사가 일어나지 않는 경우, 수광 소자가 터치 지점에서의 반사광만을 감지하여 터치 위치를 파악할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널을 이용한 투명 키보드의 평면도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 적외선 방식 터치 스크린 패널을 이용한 투명 키보드는, 사용자의 터치를 감지하는 본 발명의 실시예들에 따른 터치 스크린 패널(11), 터치 스크린 패널과 상응하는 키보드 표시부(12), 및 터치 위치를 추적하고 사용자 단말에 그 정보를 제공하는 컨트롤러(13)를 포함할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

사용자가 터치 가능한 스크린;
상기 스크린의 일 측면에 배치되어 상기 스크린의 타 측면으로 빛을 방출하는 발광소자들; 및
상기 발광소자들과 동일 측면에 배열되어 상기 발광소자들로부터 방출된 빛의 반사광을 감지하는 수광소자들을 포함하는 터치 스크린 패널.