KR20210097574A - 반사거울이 장착된 디스플레이용 터치센서모듈과 이를 포함하는 광학장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직방향 디스플레이 스크린에 설치되는 터치센서모듈의 모터의 회전면이 수평방향으로 놓이게 하고, 터치센서모듈의 디스플레이 스크린 전면 돌출부를 감소시켜 터치센서모듈의 안정성을 증가시키며, 디스플레이 스크린 면과 평행한 출사광을 상기 디스플레이 스크린 면에 인접시킬 수 있는, 반사거울이 포함된 터치센서모듈을 제공하기 위한 것이다. 또한, 전체 반사면이 반사율을 일정하게 유지하면서도 제조단가가 높지 않은 반사거울을 제공하기 위한 것이다.
본원의 디스플레이용 터치센서모듈 및 이를 포함하는 광학장치는 반사거울을 이용하여 광을 수직 방향으로 위치한 디스플레이의 스크린 평면과 평행한 방향으로 출사하므로, 터치센서모듈의 모터가 수평 방향으로 위치하게 되어 모터의 안정성을 증가시킨다. 상기 반사거울의 위치와 각도를 조절하면 반사거울에 반사되어 상기 스크린 면 과 평행한 방향으로 출사한 광과 스크린 면의 거리를 조절할 수 있으며, 반사거울이 터치센서모듈의 광 출사 방향에 위치하므로 터치센서모듈 내부를 보호하는 역할도 수행하고, 반사 거울을 사용함으로써 모듈이 스크린 위로 튀어나오는 길이가 줄어들게 되어 터치센서모듈의 소형화가 가능한 장점도 있다. 또한, 반사거울을 구비함으로써, 터치센서모듈 내부를 보호하고 터치스크린 기술의 정밀도를 높이게 된다.

Description

반사거울이 장착된 디스플레이용 터치센서모듈과 이를 포함하는 광학장치{Touch sensor module for display with reflection mirror and optical device}

본 발명은 광을 이용하여 터치스크린 기술을 평면 디스플레이에 구현하는 기술로, 반사거울이 장착된 디스플레이용 터치센서모듈과 이를 포함하는 광학장치에 관한 것이다.

터치스크린(Touch Screen) 기술은 은행의 자동화기기 시스템 등에서 오랜 기간 사용되어 온 기술로, 최근 스마트폰의 보급확산에 따라 일반인에게 더욱 친숙한 기술로 다가오고 있다. 휴대폰, 개인용컴퓨터 또는 다양한 디스플레이에 사용되고 있는 터치스크린 기술은, 저항막, 정전 용량 및 광학 방식 기술 등이 있으며 각각의 장단점은 다음과 같다.

저항막 방식 터치스크린 기술은 디스플레이 표면에 컨트롤러와 특별 코팅 유리판을 사용하여 터치 연결을 생성한다. 터치스크린 패널은 2개의 얇은 전기 전도 판으로 이루어져 있으며 두 판은 좁은 틈을 사이에 두고 분리되어 있고, 손가락 등의 입력 수단으로 패널 외부 표면의 특정 지점을 누르면 두 판이 서로 맞닿게 되어 저항값이 변하므로 그 좌표를 인식할 수 있다.

저항막 방식 터치스크린 기술의 장점은 손가락(장갑 착용 무관), 펜, 스타일러스 또는 딱딱한 물체를 사용하여 접촉할 수 있다는 것이나, 이미지 선명도가 저하되고 저항막판의 마모로 인해 주기적으로 재보정이 필요하며 잘 긁히는 점 때문에 공공장소에서는 적절하지 않을 수 있으며, 파손되기 쉽고 저항막판이 깨지거나 흠집이 생기면 터치가 인식되지 않는다는 단점이 있다.

정전 용량 터치스크린 기술은 저항막 기술보다 선명도가 높고 내구성이 좋다. 센서전극과 손가락 사이에 정전용량변화에 따라 흐르는 미세한 전류를 감지하여 위치를 판별하는 방식으로 노이즈 신호에 취약한 단점이 있으나, 환경 변화에 강하고 상부 장벽 층(Barrier layer)을 변경하여 기계적 신뢰성도 자유롭게 바꿀 수 있다는 장점이 있다. 정전 용량 터치스크린은 손가락이나 도체를 통해 접촉할 때만 활성화되므로, 장갑을 낀 손가락 등 부도체가 접촉할 때는 인식하지 못하며, 대형 화면으로 확장하기에도 어려움이 따른다.

광학 방식 터치스크린 기술은, 스크린 표면에 수평으로 광을 방출하는 광원으로부터 방출되어 반사막에서 반사된 반사광을 광학 센서가 감지하여 화면에 인접한 모든 물체의 움직임을 추적한다. 스크린 표면을 직접 누르지 않아도 매우 정확하게 대상을 인식하고, 스크린 상에 특수한 코팅이나 필름이 필요하지 않으므로, 디스플레이 이미지에 흠집이 생기거나 마모 또는 흐려질 일이 없다. 화면의 양쪽 모서리 또는 특정 면에 광학 센서를 탑재한 광학 방식은 스크린을 터치하는 물체를 "보는" 것이기 때문이다.

광학 방식 터치스크린 기술은 탁월한 정밀도로 인하여 손가락, 펜 등으로 간편하게 스크린을 터치할 수 있고, 스크린 표면에 수평으로 입사하는 광을 손가락이나 펜 등이 가릴 정도로만 스크린 표면에 접근해도 인식이 된다. 또한, 광학 터치 기술은 어떤 디스플레이에도 터치스크린 기능을 추가할 수 있는 경제적인 방법으로, 스크린의 크기에 상관없이 대형 및 소형 스크린에 동일 기술을 사용하므로 대형 스크린에서 특히 뛰어난 비용대비 효율성을 기대할 수 있다.

광학 방식은 기존 디스플레이의 품질과 성능을 저해하지 않으면서, 경제적이고 손쉽게 일반 디스플레이를 터치스크린으로 바꿀 수 있기 때문에 데스크탑 PC 또는 전자 칠판 등에 부가하여 설치 가능한 기술이기도 하다.

광학 방식 터치스크린 기술을 수직방향으로 세워진 디스플레이 스크린에 적용할 경우, 터치센서모듈로부터 출사되는 출사광이 스크린 상으로 평행하게 출사되기 위해서는 터치센서모듈의 모터의 회전면도 수직방향으로 놓이게 되어 모터가 회전하는 경우 안정성이 감소하기도 한다. 또한 터치센서모듈을 구성하는 부품이 차지하는 공간으로 인해 출사광을 디스플레이의 스크린 면에 근접시키는 데 한계가 있으며, 터치센서모듈 자체가 디스플레이의 스크린 앞쪽으로 튀어나오는 배치가 되어 스크린 상부에 위치하는 경우에 비해 안정성이 떨어지는가 하면, 터치센서모듈이 외부에 바로 노출되어 투과 렌즈 등 보호 역할을 하는 장치가 요구되는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 터치센서모듈의 디스플레이 스크린 전면 돌출부를 감소시키고, 수직방향 디스플레이 스크린에 설치되는 터치센서모듈의 모터의 회전면이 수평방향으로 놓이게 하여, 터치센서모듈의 안정성을 증가시키며, 디스플레이 스크린 면과 평행한 출사광을 상기 디스플레이 스크린 면에 인접시킬 수 있는, 반사거울이 포함된 터치센서모듈을 제공하기 위한 것이다. 또한, 전체 반사면의 반사율을 일정하게 유지하면서도 제조단가가 높지 않은 반사거울을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 디스플레이용 터치센서모듈로, 상기 터치센서 모듈은 복수 개의 광주사장치 및 구동회로부를 포함하고, 상기 광 주사장치는 단색광을 발생시키는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 일부를 콜리메이터 렌즈로 보내주고, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 되돌아오는 광의 일부를 검출기로 보내는 광분할기; 상기 광분할기에서 출사된 광을 평행광으로 진행하도록 하는 콜리메이터 렌즈; 상기 광분할기 및 콜리메이터 렌즈와 일직선상에 위치하며, 상기 콜리메이터 렌즈에서 출사된 광의 방향을 일정 각도로 바꾸어주는 편향프리즘; 상기 편향프리즘, 상기 콜리메이터 렌즈, 및 상기 광분할기와 일직선상에 있으며, 상기 광분할기를 사이에 두고 상기 콜리메이터 렌즈와 마주보는 자리에 위치하는 광 검출기; 상기 편향 프리즘의 출사면에 경사지도록 형성되어, 입사된 광을 디스플레이 스크린의 면과 수직한 방향으로 진행하도록 소정의 각도로 반사하는 경사거울; 상기 경사거울이 부착되고 그 회전에 의하여 상기 경사거울이 함께 회전하도록 하는 모터; 상기 모터의 회전 동기를 검출하는 동기 검출기; 및 상기 경사거울에서 반사되어 출사된 광이 진행하는 방향의 광축상에 위치하고, 상기 경사거울에서 반사되어 출사된 상기 광을 상기 디스플레이 스크린의 면과 평행한 방향으로 진행하도록 소정의 각도로 반사하는 반사거울을 포함하고, 상기 구동회로부는 상기 광원, 검출기, 모터 및 동기 검출기를 컨트롤하며 상기 광주사장치에 연결되어 있는, 디스플레이용 터치센서모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 반사거울은, 각각 반사면을 구비한 하나 또는 복수 개의 단위 반사거울이 길이 방향으로 연결되어 구성되고, 상기 반사면은 반사율을 높이기 위해 반사 코팅된, 디스플레이용 터치센서모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 반사거울은, 스크린 면과 평행하게 출사된 광이 스크린상의 모든 면에 도달할 수 있도록 광을 반사하는 크기인, 디스플레이용 터치센서모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 터치센서 모듈은 2개의 광주사장치를 포함하며, 상기 2개의 광주사장치는 상기 구동회로부를 사이에 두고 양 측면에 위치하는, 디스플레이용 터치센서모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 광원은 가시광 또는 적외선을 발생하는, 레이저 다이오드 또는 LED인, 디스플레이용 터치센서모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 터치센서모듈은 이를 수납하는 하우징을 더 포함하는 디스플레이용 터치센서모듈을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 터치센서모듈은 상기 스크린의 일측면에 위치하는, 디스플레이용 광학장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 광학장치는 한 개 이상의 반사부를 추가로 포함하며, 상기 반사부는 상기 터치센서모듈이 위치한 측면과 다른 측면에 위치하는, 디스플레이용 광학장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 장치는 반사봉을 추가로 포함하며, 상기 반사봉의 전부 또는 일부에 반사부가 수용되어 있는, 디스플레이용 광학장치를 제공한다.

본원의 디스플레이용 터치센서모듈 및 이를 포함하는 광학장치는 반사거울을 이용하여 광을 수직 방향으로 위치한 디스플레이의 스크린 평면과 평행한 방향으로 출사하므로, 터치센서모듈의 모터가 수평 방향으로 위치하게 되어 모터의 안정성을 증가시킨다. 상기 반사거울의 위치와 각도를 조절하면 반사거울에 반사되어 상기 스크린면과 평행한 방향으로 출사한 광과 스크린 면의 거리를 조절할 수 있으며, 반사거울이 터치센서모듈의 광 출사 방향에 위치하므로 터치센서모듈 내부를 보호하는 역할도 수행하고, 반사 거울을 사용함으로써 모듈이 스크린 위로 튀어나오는 길이가 줄어들게 되어 터치센서모듈의 소형화가 가능한 장점도 있다. 또한, 반사거울을 구비함으로써, 터치센서모듈 내부를 보호하고 터치스크린 기술의 정밀도를 높이게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서모듈과 반사부가 구비된 디스플레이용 광학장치를 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서모듈과 반사봉이 구비된 디스플레이용 광학장치를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치스크린 모듈에 포함되는 광주사장치의 구성 및 광로를 도시한 사시도 (a)이고, (b)는 (a)의 하측의 구성 및 광로를 도시한 하면도이다.
도 4는 종래의 광주사장치로부터 출사된 광이 디스플레이 표면과 평행하게 진행하는 광로를 도시한 예시도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 반사거울을 설치한 터치센서모듈을 구성을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사거울에 반사되는 광경로(a), 반사거울의 횡단면에 대한 입사각(b) 및 종단면에 대한 입사각(c)을 도시한 도시한 예시도이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 각각 반사면을 구비한 복수 개의 단위 반사거울이 길이 방향으로 연결되어 구성된 평면 형상의 거울을 터치센서모듈의 반사거울로 채용하여, 상기 반사거울에 반사된 광이 디스플레이 스크린 면과 평행하게 진행할 수 있도록 하고, 회전하는 경사거울을 부착한 모터가 수평방향으로 위치할 수 있도록 하는 구성을 취함으로써, 반사거울에 반사되어 출사된 광을 상기 스크린 면에 인접하게 진행할 수 있도록 함은 물론, 고른 반사율을 갖는 반사거울을 저비용으로 제작할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

[0024] 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[0025] 한 양태에서 본 발명은 디스플레이용 터치센서모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치센서모듈은, 복수 개의 광주사장치 및 구동회로부를 포함하고, 상기 광 주사장치는 단색광을 발생시키는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 일부를 콜리메이터 렌즈로 보내주고, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 되돌아오는 광의 일부를 검출기로 보내는 광분할기; 상기 광분할기에서 출사된 광을 평행광으로 진행하도록 하는 콜리메이터 렌즈; 상기 광분할기 및 콜리메이터 렌즈와 일직선상에 위치하며, 상기 콜리메이터 렌즈에서 출사된 광의 방향을 일정 각도로 바꾸어주는 편향프리즘; 상기 편향프리즘, 상기 콜리메이터 렌즈, 및 상기 광분할기와 일직선상에 있으며, 상기 광분할기를 사이에 두고 상기 콜리메이터 렌즈와 마주보는 자리에 위치하는 광 검출기; 상기 편향 프리즘의 출사면에 경사지도록 형성되어, 입사된 평행광을 스크린의 면과 평행한 방향으로 진행하도록 소정의 각도로 반사하는 경사거울; 상기 경사거울이 부착되고 그 회전에 의하여 상기 경사거울이 함께 회전하도록 하는 모터; 상기 모터의 회전 동기를 검출하는 동기 검출기; 및 상기 경사거울에서 반사되어 출사된 광이 진행하는 방향의 광축상에 위치하고, 상기 경사거울에서 반사되어 출사된 상기 광을 스크린의 면과 평행한 방향으로 진행하도록 소정의 각도로 반사하는 반사거울을 포함하고, 상기 구동회로부는 상기 광원, 검출기, 모터 및 동기 검출기를 컨트롤하며 상기 광주사장치에 연결되어 있다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이용 터치센서모듈은 디스플레이 스크린에 설치되어 사용될 수 있으며, 상기 디스플레이 스크린은 통상 다측면을 포함한다. 이 경우, 본원의 디스플레이용 터치센서모듈은 디스플레이 스크린(A)의 일측면, 특히 상단에 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이용 터치센서모듈은 복수 개의 광주사장치(21, 22)를 포함하고, 상기 디스플레이 스크린(A)의 일측면(1a) 주위의 타측면(1b, 1c, 1d)에 부착된 반사부(30)를 통하여 반사되는 광을 전달받는다. 본원에 사용될 수 있는 디스플레이는 예를 들면 스크린, TV화면, 컴퓨터 화면, 전자칠판, 빔 프로젝터 등을 포함한다.

본 발명의 터치 센서 모듈(20)은 도 1의 (b)와 같이, 구동회로부 및 복수 개의 광주사장치(21, 22), 특히 2개의 광주사장치를 포함한다. 본 발명의 한 구현예에서, 2개의 광주사장치(21, 22)는 상기 구동회로부(10)의 양 측면에 위치한다. 상기 복수 개의 광주사장치(21, 22)의 사이에 배치된 구동회로부는(10)는 상기 터치센서모듈에 포함된 광주사장치를 구동한다.

상기 디스플레이(A)의 동작 상의 포인트(x, y)는 두 개의 광주사장치(21, 22)에 의해 위치 결정이 가능하다. 본원의 터치센서모듈은, 상기 구동회로부(10)의 중앙처리부(12)를 통하여 제1 광주사장치(21)와 제2 광주사장치(22)에서 검출되는 각도를 파악하여 두 선분이 교차하는 점을 (x, y)로 인식하는 원리에 의하여 동작한다. 즉, 사용자가 상기 터치 스크린(A)의 특정부위를 손가락 등으로 터치하면, 상기 손가락 등에 의해 발생된 반사광의 차이가 상기 광검출기에서 검출되어 광에너지가 전기 에너지로 변환되어 구동회로부(10)로 전달되어 동작을 수행하게 되고, 상기 중앙처리부(12)를 통하여 정확한 좌표계산을 수행할 수 있게 된다. 이러한 터치센서모듈은 다양한 크기의 TV화면, 컴퓨터 화면, 전자칠판, 빔 프로젝터 등의 여러 분야에 사용될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본원에 따른 터치센서모듈에 포함된 각각의 광주사장치는, 광을 방사하는 광원(210)과 상기 광원(210)의 주사방향에 따라 배치된 광분할기(220), 콜리메이터 렌즈(230), 편향 프리즘(240), 경사거울(250), 광검출기(270), 스핀들 모터(225), 회전동기검출기(260)를 포함한다. 상기 모터(225)가 회전함에 따라 광이 상기 회전동기검출기(260) 상에 도달(가)하는 순간에 회전동기를 측정하고, 광이 회전동기검출기(260)가 아닌 공간을 진행(나)하면서 출사하게 된다. 디스플레이용 광주사장치는 상기와 같은 구성을 포함하여 출사광 및 반사광에 대한 송광부와 수광부 기능을 수행할 수 있게 된다. 본 발명의 일 구현예에서는 상기 광으로 적외선 또는 가시광선 레이저를 사용하며, 상기 광원으로는 레이저 다이오드(LD) 또는 LED를 사용한다. 본 발명의 일 구현예에서, 광원으로 레이져가 사용되며, 상기 콜리메이트 렌즈를 통과한 광의 직경은 약 4mm이하이다.

도시되어 있지는 않지만, 이러한 광원(210)의 후단에는 광원(210)으로부터 출사되는 광량을 조절하는 광량조절부가 설치될 수 있다. 이러한 광량조절부는 스크린(A)이 수용할 수 있는 광량에 따라, 광의 진폭 즉 세기를 소정 범위내로 조절할 수 있다. 또한, 상기 광량조절부로는 출사된 광의 양을 줄이는 광감쇠기(opticalattenuator) 또는 광밀도를 원하는 양으로 필터링하는 광밀도필터(neutral density filter)가 사용된다.

본 발명의 일 구현예에서는, 상기 광분할기(220)는 상기 광원(210)의 일측에 설치되어, 상기 광원으로부터 입사한 광의 일부를 입사한 방향과 다른 방향인, 콜리메이터 렌즈(230)쪽으로 보내주고, 상기 반사부(30) 또는 반사봉(31)으로부터 되돌아오는 광의 일부를 검출기(270)로 전달하게 된다.

상기 콜리메이터 렌즈(230)는 상기 광분할기(220)로부터 입사한 발산광이 사방으로 퍼지지 않고 평행광으로 진행할 수 있도록 한다.

상기 편향 프리즘(240)은 상기 광원(210)에서 출사된 광의 방향을 바꿔주기 위한 장치로서, 상기 광분할기(220) 및 콜리메이터 렌즈(230)와 일직선상에 위치한다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 콜리메이터 렌즈(230)에서 출사된 광은 상기 편향프리즘(240)에 의해 일정 각도로 방향이 바뀌어 경사거울로 향한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 편향프리즘은 광의 방향을 90°바꾼다. 상기 편향프리즘(240)에서 진행 방향이 바뀐 광을 다시 반사시키기 위한 경사거울(250)이 모터(225)에 접하여 위치한다. 상기 모터는 경사거울을 회전시키며, 본 발명의 한 구현예에서 상기 모터는 스핀들 모터이다. 상기 경사거울(250)은 상기 편향 프리즘(240)의 출사면에 소정 각도로 경사지도록 형성되어 입사된 광을 다시 반사시키게 된다. 본 발명의 일 구현예에서, 상기 경사거울은 광의 방향을 90°바꾼다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 경사 거울(250)은 광축 방향의 단면이 삼각형의 형상을 가지고, 일측면이 상기 일측면의 끝지점과 연결된 타측면과 이루는 각이 45°로 경사지도록 형성된다.

상기 편향프리즘에서 방향을 바꾼 광은 경사거울(250)에 도달 후 다시 방향이 바뀌며 스크린과 평행하게 상기 스크린 위를 지나기 위해 반사거울에서 방향이 바뀌어 반사된다.

도 4에 종래 기술의 터치센서모듈이 도시되어 있다. 모터(225)에 의해 경사거울(250)은 360°로 회전하기 때문에 경사거울(250)에 의해 방향이 꺾여서 출사되는 광은 스크린(A)의 면과 평행하게 진행한다. 스크린의 면이 수직방향으로 놓이는 경우, 경사거울이 위치한 모터(225)는 수직방향으로 장착되어 모터 회전면의 각 부위별로 중력이 미치는 크기가 달라져 상대적으로 안정성이 낮아지게 된다. 또한 터치센서모듈의 내부가 스크린 방향으로 노출되기 때문에 먼지 등 이물질이 침투하여 오작동을 일으키게 할 수도 있으며, 경사거울(250)과 모터가 차지하는 부피로 인해 스크린의 면과 평행한 출사광이 스크린 면에 일정 거리 이하로 인접할 수 없게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 구현예에서 반사거울(300)을 설치함으로써, 터치센서모듈의 경사거울(250)이 부착된 모터의 회전면을 수평상태로 둘 수 있으므로 중력이 모터 회전면에 균일하게 작용하게 되어 모터의 안정성이 높아지게 된다. 또한 반사거울(300)의 위치 및/또는 각도를 조절하면 스크린과 평행하게 출사되는 광을 스크린 면에 보다 가깝게 조절하는 것이 가능하다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 반사거울(300)은, 입사각 범위가 약 43~88°(도 6(b), (c))인 크기로 구성된다. 상기 횡단면에 대한 입사각 범위는 상기 반사거울로부터 반사된 광이 상기 스크린의 면과 평행한 방향으로 진행되도록, 터치센서모듈과 반사거울 사이의 거리 및 상대적 위치에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 또한 상기 종단면에 대한 입사각 범위는 상기 반사거울로부터 반사된 평행광이 스크린 상의 모든 면에 도달할 수 있도록, 특히 대화면 스크린에서도 터치센서모듈이 설치된 면에 접한 위치까지도 상기 평행광이 도달할 수 있도록 터치센서모듈과 반사거울 사이의 거리 및 상대적 위치에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

도 6에 상기 반사거울(300)에서 반사하는 광 경로를 도시하였다. 경사거울에서 반사된 평행광이 반사거울에서 반사되는 경로에 대한 개략도(a)와 반사거울의 횡단면(b) 및 종단면(c)에서 본 경로로 나타내었다. 수직 방향으로 세워진 디스플레이 스크린에 대한 본 발명의 터치스크린 기술을 설명한다. 반사거울(300)에 도달한 광의 수직성분은 반사거울의 횡단면에 대하여 반사경로로 표시하였으며, 상기 광의 수평성분은 반사거울의 종단면에 대한 반사경로로 표시하였다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 스크린의 면과 평행하게 대응되는 모든 위치에 광이 도달할 수 있도록 하기 위해서 상기 반사거울은, 스크린 면과 평행하게 출사된 광이 스크린상의 모든 면에 도달할 수 있도록 광을 반사하는, 크기로 구성된다.

상기 반사거울은 복수개의 단위 반사거울을 길이방향으로 연결하여 구성할 수도 있고, 길이가 긴 하나의 반사거울을 사용할 수도 있다. 복수개의 단위 반사거울을 길이방향으로 연결하여 구성하는 경우, 소형 반사코팅 장비를 사용할 수 있어서 제작비 절감이 가능한 장점이 있다.

본 발명의 한 구현예에서, 스크린을 지나간 광은 상기 터치센서모듈(20)이 위치한 일측면(1a)과 다른 측면(11b, 11c, 11d)에 부착된 반사부(30) 또는 스크린 상에 접촉하게 되는 반사봉(31)에 도달하여 반사에 의해 반사거울(300) 및 경사거울(250)을 거쳐 편향프리즘(240)과 콜리메이터 렌즈(230)를 지나 그 일부가 상기 광분할기(220)를 통과해, 상기 편향프리즘(240), 상기 렌즈(230), 및 상기 광분할기(220)와 일직선상에 있으며, 상기 광분할기를 사이에 두고 상기 콜리메이터 렌즈와 마주보는 자리에 위치하는 광 검출기(270)에 도달한다.

상기 광 검출기(270)는 레이저의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 검출하는 장치이다. 또한, 상기 광주사장치(21, 22)는 상기 스핀들 모터(225)의 일측에 회전동기검출기(260)를 구비하여, 각각 스핀들 모터(225) 회전의 동기를 검출하게 한다. 이러한 스핀들 모터(225)의 회전동기는 신호검출의 기준이 된다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기와 같은 광주사장치(21, 22)의 일측에는 도 1의 (b)와 같이 구동회로부(10)가 설치되어, 상기 광원(210), 상기 검출기(270), 상기 스핀들 모터(225) 및 동기검출기(260)의 구동을 제어하게 된다. 구체적으로, 상기 구동회로부는(10), 상기 검출기(270) 및 동기검출기(260)의 구동을 제어하는 각각의 제어

부들, 모터 구동제어부(13a, 13b) 및 광원 제어부(14a, 14b)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 구동회로부(10)는 모터 구동제어부(13a, 13b)를 통하여 상기 스핀들 모터(225)를 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 구동회로 부(10)는 스크린(A)에 표시되는 영상을 분해하여 소정의 분해능의 범위에서 최대 선명도를 판단할 수 있는 중앙 처리부(12)를 더 포함하여, 영상의 선명도를 미세한 오차범위에서 판단하게 할 수 있다.

한 양태에서 본 발명은 상기 디스플레이용 터치센서모듈을 포함하는 디스플레이용 광학장치에 관한 것이다. 도1에 도시된 바와 같이 상기 광학 장치는 반사부(30)를 추가로 포함하며, 상기 광학장치가 디스플레이(A), 예를 들면 스크린에 사용되는 경우, 상기 터치센서모듈은 일측면에 위치하고, 상기 반사부는 상기 스크린(A)의 일측면(1a) 주위의 타측면(1b, 1c, 1d)에 위치하며, 터치센서모듈에 포함된 광주사 장치(21, 22)에서 출사하여 반사부(30)에 입사된 광을 반사하여 터치센서모듈(20)로 보내준다.

상기 반사부는 광을 반사할 수 있는 공지의 것이 사용될 수 있으나, 특히 반사율이 높은 물질이 바람직하며, 본 발명의 일 구현예에서는 반사막, 반사테이프를 포함하나, 이로 제한하는 것은 아니다. 본원에서 반사부, 예컨대 반사막, 반사테이프는 한 개 이상 사용될 수 있다. 예를 들면 반사테이프가 한 장으로 상기 타측면 모두(1b, 1c, 1d)를 커버하는 경우에는 하나가 포함되지만, 각 측면별로 별도의 반사테이프를 사용하는 경우에는 반사테이프가 구비되는 측면의 갯수에 따라 여러 개의 반사테이프가 사용될 수 있으며, 이 모두 본원의 범위에 포함된다.

다른 양태에서 본 발명은, 상기 타측면을 커버하는 반사부 대신에, 광반사 기능을 갖는 반사막 또는 반사테이프가 일부 또는 전부에 구비된 반사봉이 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 구현예 에 따른 반사막이 부착된 반사봉 등을 이용한 디스플레이용 광학 장치는, 터치센서모듈이 장착된 면 이외의 3면에 반사부가 설치되어 있지 않고, 터치 스크린을 직접 접촉하는 반사봉(31) (예를 들면, 펜이나 봉)의 끝부분에 반사막 등이 별도로 수용되어 있어서 스크린(A) 터치 시 출사된 레이저 광이 상기 반사봉(31)에 설치된 반사막 등에 도달한 후 회귀 반사되어 출사한 방향의 역순으로 되돌아가 검출기(270)에 도달하는 구조를 갖는다. 반사봉을 사용하는 경우에는, 반사봉에서만 광의 반사가 일어나고, 이 반사된 광을 광 검출기에서 검출해 광에너지를 전기에너지로 변환한다

A : 터치 스크린 10 : 구동회로부
20 : 터치 센서 모듈 21, 22 : 광 주사장치
30 : 반사부 31 : 반사봉
210 : 광원 220 : 광분할기
225 : 스핀들 모터 230 : 콜리메이터
240 : 편향 프리즘 250 : 경사미러
260 : 동기검출기 270 : 검출기
300 : 반사거울

Claims (9)

1. 디스플레이용 터치센서모듈로, 상기 터치센서 모듈은 복수 개의 광주사장치 및 구동회로부를 포함하고, 상기 광 주사장치는 단색광을 발생시키는 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 일부를 콜리메이터 렌즈로 보내주고, 상기 콜리메이터 렌즈를 통해 되돌아오는 광의 일부를 검출기로 보내는 광분할기; 상기 광분할기에서 출사된 광을 평행광으로 진행하도록 하는 콜리메이터 렌즈; 상기 광분할기 및 콜리메이터 렌즈와 일직선상에 위치하며, 상기 콜리메이터 렌즈에서 출사된 광의 방향을 일정 각도로 바꾸어주는 편향프리즘; 상기 편향프리즘, 상기 콜리메이터 렌즈, 및 상기 광분할기와 일직선상에 있으며, 상기 광분할기를 사이에 두고 상기 콜리메이터 렌즈와 마주보는 자리에 위치하는 광 검출기; 상기 편향 프리즘의 출사면에 경사지도록 형성되어, 입사된 광을 스크린의 면과 수직한 방향으로 진행하도록 소정의 각도로 반사하는 경사거울; 상기 경사거울이 부착되고 그 회전에 의하여 상기 경사거울이 함께 회전하도록 하는 모터; 상기 모터의 회전 동기를 검출하는 동기
   검출기; 및 상기 경사거울에서 반사되어 출사된 광이 진행하는 방향의 광축상에 위치하고, 상기 경사거울에서 반사되어 출사된 상기 광을 스크린의 면과 평행한 방향으로 진행하도록 소정의 각도로 반사하는 반사거울을 포함하고, 상기 구동회로부는 상기 광원, 검출기, 모터 및 동기 검출기를 컨트롤하며 상기 광주사장치에 연결되어 있는, 디스플레이용 터치센서모듈.
2. 제1항에 있어서, 상기 반사거울은, 각각 반사면을 구비한 하나 또는 복수 개의 단위 반사거울이 길이 방향으로 연결되어 구성되고, 상기 반사면은 반사율을 높이기 위해 반사 코팅된, 디스플레이용 터치센서모듈.
3. 제1항에 있어서, 상기 반사거울은, 스크린 면과 평행하게 출사된 광이 스크린상의 모든 면에 도달할 수 있도록 광을 반사하는 크기인,디스플레이용 터치센서모듈.
4. 제1항에 있어서, 상기 터치센서 모듈은 2개의 광주사장치를 포함하며, 상기 2개의 광주사장치는 상기 구동회로부를 사이
   에 두고 양 측면에 위치하는,
   디스플레이용 터치센서모듈.
5. 제1항에 있어서, 상기 광원은 가시광 또는 적외선을 발생하는, 레이저 다이오드 또는 LED인, 디스플레이용 터치센서모듈.
6. 제1항에 있어서, 상기 터치센서모듈은 이를 수납하는 하우징을 더 포함하는 디스플레이용 터치센서모듈.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 터치센서모듈을 포함하는 디스플레이용 광학 장치로, 상기 터치센서모듈은 상기 스크린의 일측면에 위치하는,
   디스플레이용 광학 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 장치는 한 개 이상의 반사부를 추가로 포함하며, 상기 반사부는 상기 터치센서모듈이 위치한 측면과 다른 측면에 위치하는, 디스플레이용 광학장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 장치는 반사봉을 추가로 포함하며, 상기 반사봉의 전부 또는 일부에 반사부가 수용되어 있는, 디스플레이용 광학장치.

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