KR20140025675A

KR20140025675A - 적외선을 이용한 터치스크린 및 그 터치스크린의 터치 인식장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140025675A
Application number: KR1020120091594A
Authority: KR
Inventors: 김성운
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2014-03-05
Also published as: CN103631448B; DE102012222014A1; CN103631448A; KR101382287B1; US20140055414A1

Abstract

본 발명은, 기판의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층; 상기 탄력층의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층; 및 상기 기판의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층;을 포함하여 구성되는 적외선을 이용한 터치스크린 및 터치스크린의 터치 인식장치가 소개된다.

Description

적외선을 이용한 터치스크린 및 그 터치스크린의 터치 인식장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECOGNIZING TOUCHING OF TOUCH SCREEN BY INFRARED LIGHT}

본 발명은 터치스크린에 관한 기술로, 더욱 상세하게는 임의의 곡면 디스플레이와 곡면 터치 인식을 할 수 있고, 또한 터치 인식의 정확도 및 신뢰성을 높이도록 한 적외선을 이용한 터치스크린 및 그 터치스크린의 터치 인식장치 및 방법에 관한 것이다.

기존의 터치를 인식하는 기술은 저항막 방식, 정전용량 방식, 광학 방식이 널리 사용되고 있다. 이같은 터치 인식 방식의 대표적인 터치스크린 장치로 LCD 디스플레이를 기반으로 하면서, LCD 위에 터치인식센서를 장착하거나, 혹은 LCD 패널 내부에 터치인식 전극을 두어 터치를 인식한다.

그러나, 상기한 터치인식 방식은 모두 일반적인 평면 터치스크린에 대응하여 동작하도록 설계된 기술로서, 차량 내장재와 같은 곡면 디자인에 적용하기 어려운 문제가 있다. 더불어, 최근에 개발되고 있는 플렉서블 디스플레이 역시 평면 공정으로 제작되어 곡면으로 휘는 구조로써 임의의 곡면을 형성하는 데는 물리적인 한계가 있다.

한편, 상기한 터치 인식 방식 외에 적외선 카메라를 이용하여 멀티터치를 인식할 수 있는 방식이 제안되고 있으나, 적외선을 이용하여 터치를 인식하는 기존의 방식들은 외란광에 의한 외부의 노이즈에 대하여 취약하고 터치인식에 대한 오류가 발생하는 단점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 임의의 곡면 디스플레이와 곡면 터치 인식을 동시에 할 수 있고, 또한 터치 인식의 정확도 및 신뢰성을 높이도록 한 적외선을 이용한 터치스크린 및 그 터치스크린의 터치 인식장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 기판의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층; 상기 탄력층의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층; 및 상기 기판의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 탄력층은 투명한 재질로 형성될 수 있다.

상기 적외선패턴층에 형성된 패턴은 육안으로 확인이 불가능하도록 형성될 수 있다.

한편, 기판의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층; 상기 탄력층의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층; 상기 기판의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층; 상기 후면투사층 측에 마련되며, 상기 터치스크린의 터치시 적외선패턴층에 형성된 패턴의 선명도 변화를 촬영하는 적외선카메라; 및 상기 후면투사층 측에 마련되며, 상기 적외선패턴층에 형성된 패턴을 적외선카메라에 의해 촬영할 수 있도록 적외선을 조사하는 적외선조명;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 적외선카메라와 연결되며, 상기 적외선카메라에서 촬영되는 적외선패턴층의 패턴 선명도 변화를 분석하여 터치스크린의 터치 여부와 함께 터치된 위치를 판단하는 제어부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 터치인식부는, 상기 적외선카메라를 통해 촬영되는 패턴의 기준 선명도값이 설정되며, 상기 터치스크린의 터치에 따라 탄력층이 눌려져 적외선패턴층과 후면투사층 사이의 거리가 가까워지면, 탄력층에 의해 눌려지는 패턴 부분이 후면투사층 측에서 선명하게 보여지게 됨으로써, 터치된 부분의 패턴 선명도값이 터치되지 않은 부분의 기준 선명도값보다 높아지게 되는 것을 검출하여 터치 조작을 판단하는 판단부; 및 상기 패턴의 선명도값이 높아진 부분의 좌표를 분석하여 터치된 위치를 판단하는 위치판단부;를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 위치판단부에는 해당 패턴의 형상과, 상기 패턴 형상에 대한 위치 정보가 미리 저장되어, 패턴의 선명도가 향상된 부분의 좌표를 분석할 수 있다.

상기 후면투사층 측으로 이격된 위치에 프로젝터를 더 설치할 수 있다.

한편, 탄력층의 표면에 적외선에 의해 반응하는 패턴이 마련되며, 후면투사층의 후면에서 적외선카메라를 통해 상기 패턴을 촬영하는 패턴 촬영단계; 상기 적외선카메라를 통해 촬영되는 패턴의 기준 선명도값을 설정하는 기준선명도 설정단계; 상기 터치스크린의 터치에 따라 탄력층이 눌려져 패턴과 후면투사층 사이의 거리가 가까워지면, 탄력층에 의해 눌려지는 패턴 부분이 후면투사층 측에서 선명하게 보여지게 됨으로써, 터치된 부분의 패턴 선명도값이 기준 선명도값보다 높아지게 되는 것을 검출하여 터치 조작을 판단하는 터치판단단계; 및 상기 패턴의 선명도값이 높아진 부분의 좌표를 분석하여 터치된 위치를 판단하는 위치판단단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 터치스크린을 터치하는 경우, 적외선패턴층과 후면투사층의 거리가 가까워지면서 적외선패턴층에 형성된 패턴의 선명도가 높게 변화하고, 이를 촬영 및 분석하여 터치스크린의 터치를 인식하게 되는바, 사용자의 편의에 맞게 조작계는 물론, 멀티미디어 디스플레이장치를 곡면으로 설계 및 제작할 수 있으며, 이로 인해 차량에 설계시 인간공학적으로 클러스터 및 센터페시아를 디자인할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 터치시 눌려지는 압력에 의해 터치를 인식하는 감압식의 방식으로, 비단 손가락뿐 아니라 볼펜, 장갑 낀 손 등 다양한 물체 및 물건을 통한 터치조작을 인식할 수 있는 효과가 있으며, 또한 스크린을 터치한 부분은 외부광이 차단되면서 터치 부분의 패턴을 카메라로 검출하므로 외란광에 대한 신뢰성이 매우 높아지는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 터치스크린의 층별 분리 구조와 함께 전체 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 터치스크린의 터치 조작에 따른 적외선패턴의 선명도 변화를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따라 간격 증감 정도에 따른 선명도 변화 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 적외선패턴층에 형성된 패턴의 형상 예시를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4를 통해 도시된 본 발명의 적외선을 이용한 터치스크린은, 기판(10)의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층(12); 상기 탄력층(12)의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층(14); 및 상기 기판(10)의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층(16);을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 탄력층(12)은 투명한 재질로 형성될 수 있는바, 터치스크린을 터치하는 경우 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴을 적외선카메라(20)를 통해 촬영될 수 있게 된다.

또한, 도 4와 같이 상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴은 터치 검출을 위한 기능으로 사용될 수 있는 것으로, 패턴의 형상은 라인, 포인트, 바코드 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴은 육안으로 확인이 불가능하도록 형성될 수 있는 것으로, 기판(10)에 표시되는 영상에 대한 노이즈 발생을 최소화하게 된다.

그리고, 상기 후면투사층(16)은 재질 특성상 광 확산성을 지니고 있는 것으로, 프로젝터(24)에서 주사되는 영상을 터치스크린의 외부에서 보여지도록 하는 역할과 동시에, 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴 터치시, 상기한 확산작용을 통해 터치된 부분과 터치되지 않은 부분이 적외선카메라(20)를 통해 선명도가 다르게 보여지게 된다. 즉, 도 3과 같이 패턴은 확산기능을 갖는 후면투사층(16)과 가까울수록 상기 후면투사층(16)의 후면에서는 그 패턴 이미지가 선명하게 보이고, 반대로 멀어질수록 그 패턴 이미지가 흐릿하게 보여지게 되는바, 적외선카메라(20)를 통해 촬영되는 패턴의 선명도값이 달라지게 된다.

아울러, 상기 적외선패턴층(14)과 탄력층(12) 및 후면투사층(16)은 필름 형태로 형성될 수 있다.

한편, 도 1과 같이 본 발명의 터치스크린의 터치 인식장치는, 기판(10)의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층(12); 상기 탄력층(12)의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층(14); 상기 기판(10)의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층(16); 상기 후면투사층(16) 측에 마련되며, 상기 터치스크린의 터치시 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴의 선명도값 변화를 촬영하는 적외선카메라(20); 및 상기 후면투사층(16) 측에 마련되며, 상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴을 적외선카메라(20)에 의해 촬영할 수 있도록 적외선을 조사하는 적외선조명(22)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 적외선조명(22)은 적외선LED 일 수 있다.

그리고, 상기 후면투사층(16) 측으로 이격된 위치에 프로젝터(24)를 더 설치할 수 있으며, 상기 프로젝터(24)는 상기 후면투사층(16)에 영상을 투사함으로써, 상기 프로젝터(24)에서 투사하는 영상을 외부에서 볼 수 있게 된다.

즉, 터치스크린의 터치시, 탄력층(12)이 후면투사층(16) 방향으로 눌려지게 되면서 탄력층(12)에 형성된 적외선패턴층(14)이 후면투사층(16)과 가까워지게 된다. 이때, 적외선카메라(20)가 후면투사층(16)을 투과하여 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴을 촬영하게 되는데, 상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴이 후면투사층(16)과 가까워지는바, 패턴의 선명도값이 변화되어 촬영된다. 그리고, 상기 적외선조명(22)은 상기 후면투사층(16)을 투과하여 적외선패턴층(14)에 투사됨으로써, 상기 적외선카메라(20)를 통해 패턴의 선명도 변화를 확실하게 촬영할 수 있게 된다.

상기한 터치스크린의 터치를 인식하는 구조로서, 상기 적외선카메라(20)와 연결되며, 상기 적외선카메라(20)에서 촬영되는 적외선패턴층(14)의 패턴 선명도를 분석하여 터치스크린의 터치 여부와 함께 터치된 위치를 판단하는 터치인식부(30)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 터치인식부(30)는, 상기 적외선카메라(20)를 통해 촬영되는 패턴의 기준 선명도값이 설정되며, 상기 터치스크린의 터치에 따라 탄력층(12)이 눌려져 적외선패턴층(14)과 후면투사층(16) 사이의 거리가 가까워지면, 탄력층(12)에 의해 눌려지는 패턴 부분이 후면투사층(16) 측에서 선명하게 보여지게 됨으로써, 터치된 부분의 패턴 선명도값이 터치되지 않은 부분의 기준 선명도값보다 높아지게 되는 것으로 터치 조작을 판단하는 터치판단부(32); 및 상기 패턴의 선명도값이 높아진 부분의 좌표를 분석하여 터치된 위치를 판단하는 위치판단부(34);를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 도 2 및 도 3과 같이 상기 터치스크린의 터치 조작과 함께, 탄력층(12)에 의해 적외선패턴층(14)이 후면투사층(16)과 가까워지게 되면, 후면투사층(16) 측에서 촬영되는 패턴의 영상은 터치된 부분이 터치되지 않은 나머지 부분에 비해 더욱 선명하게 촬영된다. 따라서, 기준 선명도값에 비해 상대적으로 선명도값이 높아지는 패턴 부분이 촬영되면, 이를 통해 터치스크린이 터치되었음을 인식하게 된다. 또한, 선명도값이 향상된 패턴 부분의 좌표를 분석하여 터치조작이 발생된 위치를 정확하게 판단하게 된다.

아울러, 상기 위치판단부(34)에는 해당 패턴의 형상과, 상기 패턴 형상에 대한 위치 정보가 미리 저장되어, 패턴의 선명도가 향상된 부분의 좌표를 분석할 수 있다.

즉, 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴은 앞서 설명된 것처럼, 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴의 형상과 함께, 상기 패턴 형상의 각 부분별로 위치정보가 미리 저장된다. 따라서, 패턴의 일부에서 선명도값이 향상되는 경우, 선명도값이 향상된 패턴 부분의 좌표를 분석하게 됨으로써, 터치된 부분의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 터치 인식방법은, 탄력층(12)의 표면에 적외선에 의해 반응하는 패턴이 마련되며, 후면투사층(16)의 후면에서 적외선카메라(20)를 통해 상기 패턴을 촬영하는 패턴 촬영단계; 상기 적외선카메라(20)를 통해 촬영되는 패턴의 기준 선명도값을 설정하는 기준선명도 설정단계; 상기 터치스크린의 터치에 따라 탄력층(12)이 눌려져 패턴과 후면투사층(16) 사이의 거리가 가까워지면, 탄력층(12)에 의해 눌려지는 패턴 부분이 후면투사층(16) 측에서 선명하게 보여지게 됨으로써, 터치된 부분의 패턴 선명도값이 기준 선명도값보다 높아지게 되는 것으로 터치 조작을 판단하는 터치판단단계; 및 상기 패턴의 선명도값이 높아진 부분의 좌표를 분석하여 터치된 위치를 판단하는 위치판단단계를 포함하여 구성된다.

상기한 터치 인식방법에 따르면, 터치스크린을 터치하는 경우, 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴과 후면투사층(16)의 거리가 가까워지면서 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴의 선명도가 기준 선명도값에 비해 높게 변화하는 것을 감지하여 터치스크린의 터치를 인식하게 되는바, 사용자의 편의에 맞게 조작계는 물론, 멀티미디어 디스플레이장치를 곡면으로 설계 및 제작할 수 있으며, 이로 인해 차량에 설계시 인간공학적으로 클러스터 및 센터페시아를 디자인할 수 있게 된다.

또한, 터치시 눌려지는 압력에 의해 터치를 인식하는 감압식의 방식으로, 비단 손가락뿐 아니라 볼펜, 장갑 낀 손 등 다양한 물체 및 물건을 통한 터치조작을 인식할 수 있게 되며, 특히 스크린을 터치한 부분은 외부광이 차단되면서 터치 부분의 패턴을 카메라로 검출하므로 외란광에 대한 신뢰성이 매우 높아지게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 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.

10 : 기판 12 : 탄력층
14 : 적외선패턴층 16 : 후면투사층
20 : 적외선카메라 22 : 적외선조명
24 : 프로젝터 30 : 터치인식부
32 : 터치판단부 34 : 위치판단부

Claims

기판(10)의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층(12);
상기 탄력층(12)의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층(14); 및
상기 기판(10)의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층(16);을 포함하는 적외선을 이용한 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 탄력층(12)은 투명한 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 터치스크린.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴은 육안으로 확인이 불가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 적외선을 이용한 터치스크린.
기판(10)의 일면에 마련되며, 터치스크린의 터치에 따른 가압시 눌려지고, 가압 해제시 눌려진 형상이 복귀되도록 구성된 탄력층(12);
상기 탄력층(12)의 표면에 마련되며, 적외선에 의해 반응하는 패턴이 형성된 적외선패턴층(14);
상기 기판(10)의 타면에 마련되며, 광을 확산시키는 후면투사층(16);
상기 후면투사층(16) 측에 마련되며, 상기 터치스크린의 터치시 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴의 선명도 변화를 촬영하는 적외선카메라(20); 및
상기 후면투사층(16) 측에 마련되며, 상기 적외선패턴층(14)에 형성된 패턴을 적외선카메라(20)에 의해 촬영할 수 있도록 적외선을 조사하는 적외선조명(22);을 포함하는 터치스크린의 터치 인식장치.
청구항 4에 있어서,
상기 적외선카메라(20)와 연결되며, 상기 적외선카메라(20)에서 촬영되는 적외선패턴층(14)의 패턴 선명도 변화를 분석하여 터치스크린의 터치 여부와 함께 터치된 위치를 판단하는 터치인식부(30);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 터치 인식장치.
청구항 5에 있어서,
상기 터치인식부(30)는,
상기 적외선카메라(20)를 통해 촬영되는 패턴의 기준 선명도값이 설정되며, 상기 터치스크린의 터치에 따라 탄력층(12)이 눌려져 패턴과 후면투사층(16) 사이의 거리가 가까워지면, 탄력층(12)에 의해 눌려지는 패턴 부분이 후면투사층(16) 측에서 선명하게 보여지게 됨으로써, 터치된 부분의 패턴 선명도값이 기준 선명도값보다 높아지게 되는 것을 검출하여 터치 조작을 판단하는 터치판단부(32); 및
상기 패턴의 선명도값이 높아진 부분의 좌표를 분석하여 터치된 위치를 판단하는 위치판단부(34);를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 터치 인식장치.
청구항 6에 있어서,
상기 위치판단부(34)에는 해당 패턴의 형상과, 상기 패턴 형상에 대한 위치 정보가 미리 저장되어, 패턴의 선명도값이 향상된 부분의 좌표를 분석하는 것을 특징으로 하는 터치스크린의 터치 인식장치.
청구항 4에 있어서,
상기 후면투사층(16) 측으로 이격된 위치에 프로젝터(24)를 더 설치한 것을 특징으로 하는 터치스크린의 터치 인식장치.
탄력층(12)의 표면에 적외선에 의해 반응하는 패턴이 마련되며, 후면투사층(16)의 후면에서 적외선카메라(20)를 통해 상기 패턴을 촬영하는 패턴 촬영단계;
상기 적외선카메라(20)를 통해 촬영되는 패턴의 기준 선명도값을 설정하는 기준선명도 설정단계;
상기 터치스크린의 터치에 따라 탄력층(12)이 눌려져 패턴과 후면투사층(16) 사이의 거리가 가까워지면, 탄력층(12)에 의해 눌려지는 패턴 부분이 후면투사층(16) 측에서 선명하게 보여지게 됨으로써, 터치된 부분의 패턴 선명도값이 기준 선명도값보다 높아지게 되는 것을 검출하여 터치 조작을 판단하는 터치판단단계; 및
상기 패턴의 선명도값이 높아진 부분의 좌표를 분석하여 터치된 위치를 판단하는 위치판단단계;를 포함하는 터치스크린의 터치 인식방법.