WO2010044575A2

WO2010044575A2 - 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린

Info

Publication number: WO2010044575A2
Application number: PCT/KR2009/005833
Authority: WO
Inventors: 장근호; 조동환; 정영진
Original assignee: 호감테크놀로지(주)
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2010-04-22
Also published as: CN101952793A; US20100315383A1; WO2010044575A3; KR100910024B1

Abstract

본 발명은 터치스크린 화면을 구성하는 직사각형 테두리의 세 변 또는 네 변에 각각 선형 적외선 발광체를 배열하고 두 대 또는 세 대의 광학모듈을 통하여 선형 적외선 발광체에서 발산하는 적외선을 감지하여 손가락 터치에 의해 생성되는 그림자를 인식하여 그 위치를 파악할 수 있도록 하는 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린에 관한 것이다. 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린은 직사각형 화면(10)의 네 변 테두리(20) 중 적어도 세 변 이상의 테두리(20b, 20c, 20d)에 각각 독립적으로 설치되어 적외선을 방출하는 선형 적외선 발광체(40)와; 상기 직사각형 화면(10)의 네 모서리 중 적어도 둘 이상의 모서리에 화면(10) 전체를 감시할 수 있도록 각각 설치되어 상기 선형 적외선 발광체(40)에서 방출되는 적외선을 감지하는 광학모듈(30)과; 상기 광학모듈(30)을 통하여 감지되는 적외선 신호를 분석하여 사용자의 화면 터치 지점을 검출하는 제어보드(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린

본 발명은 광학모듈 방식의 터치스크린에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치스크린 화면을 구성하는 직사각형 테두리의 세 변 또는 네 변에 각각 선형 적외선 발광체를 배열하고 두 대 또는 세 대의 광학모듈을 통하여 선형 적외선 발광체에서 발산하는 적외선을 감지하여 손가락 터치에 의해 생성되는 그림자를 인식하여 그 위치를 파악할 수 있도록 하는 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린에 관한 것이다.

터치스크린은 화면에 디스플레이되는 영상을 손가락이나 터치 펜 등으로 터치(접촉)하는 경우 이 접촉에 반응하여 터치 지점을 파악할 수 있도록 하는 장치이다.

터치스크린은 일반적으로 평면 디스플레이 LCD 패널, 또는 PDP 패널 위에 덧씌워지는 구조로 제작되는데, 이 터치스크린은 화면상의 디스플레이되는 영상 이미지와는 별도로 손가락의 터치 위치를 감식하여 영상 화면상의 좌표로 환산하는 장치로서, 좌표 정보는 영상을 제어하는 컴퓨터에 전송되게 된다. 컴퓨터는 터치스크린으로부터 받은 위치 정보와 영상 화면을 합성하여 필요한 대응을 하도록 화상을 제어하게 된다. 터치스크린의 실제 적용 사례로는 은행의 자동현금인출기, 기차역에서의 기차표 자동판매기 등이 있으며, 이동식 정보기기, 휴대용 전화기 등에 널리 보급될 예정이며, 교육용으로도 각광을 받고 있다.

터치스크린을 구현하는 방법으로는 화면의 크기와 용도에 따라 기술적으로 서로 다른 몇 가지 방법들이 있는데, 대표적으로 저항막 방식, 정전기 방식, 표면 초음파 방식, 적외선 방식, 광학모듈(혹은 카메라) 방식 등이 있다.

도 1은 종래 일반적인 광학모듈 방식의 터치스크린 구성도를 나타낸 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 광학모듈 방식의 터치스크린은 화면(1)을 지지하는 직사각형 테두리(2)의 한 변 양단에 90도 각도의 시야로 화면을 감시하는 초소형 광학모듈(3)이 각각 설치되고, 직사각형 테두리(2)의 나머지 세변에 적외선을 방출하는 다수의 적외선 LED(4)가 촘촘히 나열되며, 테두리(2) 일측 또는 터치스크린이 설치된 디스플레이 장치의 내측에 상기 광학모듈(3) 및 적외선 LED(4)의 구동을 제어하고 광학모듈(3)을 통하여 감지되는 영상을 분석하여 접촉 지점을 검출하는 제어보드(5)가 설치된다.

상기의 구성으로 이루어진 터치스크린은 직사각형 테두리(2)의 세변에 배열된 다수의 LED(4)에서 적외선이 방출되고, 두 모서리에 설치된 광학모듈(3)들은 적외선 LED(4)로부터 방출되는 적외선을 직시하게 되는데, 이때에 사용자의 손가락(또는 터치 펜)이 화면(1)을 터치하게 되면 테두리(2)의 3 변에서 방출된 적외선의 광학모듈(3) 도달 경로가 부분적으로 차단되게 된다. 두 대의 광학모듈(3)이 각기 다른 위치에서 이 손가락에 의해 발생하는 그림자를 광학모듈 각도 선으로 감지하게 되고, 제어보드(5)는 이 두 대 광학모듈(3)로부터 입수된 광학모듈 각도 정보를 처리하여 터치 위치를 좌표로 환산하게 된다. 제어보드에 의해 계산되는 좌표 정보는 디스플레이 장치를 제어하는 컴퓨터로 전송되고, 컴퓨터는 이 터치 지점의 좌표를 화면의 영상에 대응시켜 화면에 표시되도록 한다.

상기의 구성 및 동작으로 이루어지는 종래 광학모듈 방식의 터치스크린은 다수의 적외선 LED를 화면을 구성하는 직사각형 테두리의 세변에 조밀하게 배열하여야 하기 때문에 설치 과정이 복잡하고 어려운 문제점이 있었으며 이에 따라 설치비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점에 따라 다수의 LED를 대신하여 하나의 광 도파관을 이용한 터치스크린이 제안되었는데, 도 2는 이러한 종래 미국특허 제7333094호 "광 터치스크린"의 개념도이다.

도 2에 도시된 미국특허는 하나의 평면 유리판 지지대와, 하나 이상의 광학모듈과, 하나 이상의 광 도파관(optical guide)을 사용하여 터치스크린을 구성하게 된다.

상기 미국특허는 다수의 LED를 대신하여 양단에 각각 LED와 같은 광원이 설치된 하나의 광 도파관을 사용함으로써 부품 수를 줄여 터치스크린의 구성을 단순화하고 있다.

하지만, 상기 미국특허는 광원에서 발생하는 빛을 광 도파관 내부에 골고루 전달하고 직사각형의 화면 모서리를 원활하게 통과하게 하기 위하여는 내부 굴절을 돕는 표피(Cladding)가 추가된 광 파이버(Optical Fiber)를 사용하던가, 아니면 광 도파관의 모서리 곡률 반경을 매우 크게 하여야 한다.

광 도파관으로 광 파이버를 사용하는 경우 곡률 반경을 어느 정도 줄일 수는 있으나 직각으로 급격하게 굽힐 수는 없으며, 이러한 광 파이버를 사용하는 경우 제작 비용이 많이 소요되고 제작이 복잡해지는 문제점이 발생하게 된다.

이와 같이, 직사각형의 협소하고 제한된 공간에 형성되는 터치스크린에 광 도파로를 적용하는 것은 광 도파로의 모서리 곡률 반경을 크게 하여야 하기 때문에 현실적으로 적용이 어려운 문제점이 있다.

한편, 이러한 종래 기술은 2 대의 광학모듈을 이용하여 하나의 터치 지점을 인식할 수는 있으나 다점 터치의 인식이 불가능하여 적용 범위가 제한된 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 터치스크린에 설치되는 다수의 적외선 LED나 하나의 광 도파관을 대신하여 가격이 저렴하고 제작이 용이한 투명 수지봉으로 이루어진 선형 적외선 발광체를 터치스크린의 테두리에 각각 설치하고 모서리를 직각으로 연결하여 적외선을 발산하도록 하고 광학모듈을 통하여 이를 감지하도록 함으로써 제작 및 설치 과정이 간단하고 설치 비용이 적게 소요되는 광학모듈 방식의 터치스크린을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래 2대의 광학모듈 구조로는 성취가 불가능한 다점 인식 기능을 3대의 광학모듈과 4개의 선형 적외선 발광체를 통하여 구현할 수 있도록 하는 광학모듈 방식의 터치스크린을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린은 직사각형 화면의 네 변 테두리 중 적어도 세 변 이상의 테두리에 각각 독립적으로 설치되어 적외선을 방출하는 선형 적외선 발광체와; 상기 직사각형 화면의 네 모서리 중 적어도 둘 이상의 모서리에 화면 전체를 감시할 수 있도록 각각 설치되어 상기 선형 적외선 발광체에서 방출되는 적외선을 감지하는 소형 광학모듈과; 상기 광학모듈을 통하여 감지되는 적외선 신호를 분석하여 사용자의 화면 터치 지점을 검출하는 제어보드;를 포함하여 이루어진다.

상기 선형 적외선 발광체는 길이방향으로 적외선 난반사 선이 형성된 투명한 원형 단면을 갖는 수지봉과, 상기 수지봉의 양단에 각각 설치되어 수지봉 내측에 적외선을 방출하는 두 개의 적외선 LED를 포함하여 이루어진다.

상기 수지봉의 적외선 난반사 선에서 난반사된 적외선이 적외선 난반사 선 반대 방향으로 수지봉을 투과하여 광학모듈을 향하도록, 상기 수지봉은 적외선 난반사 선이 화면 테두리의 외측을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 수지봉의 적외선 난반사 선은 적외선 난반사를 유도하기 위하여 적외선 반사 도료가 칠해져 형성되거나, 수지봉의 표면에 길이방향으로 레이저 마킹, 샌드블라스트, 기계가공 중 어느 하나 공정을 통하여 홈이 형성되어 이루어진다.

한편, 상기 선형 적외선 발광체는 길이방향으로 적외선 난반사 선이 형성된 투명한 원형 단면을 갖는 수지봉과, 상기 수지봉의 일단에 설치되어 수지봉 내측에 적외선을 방출하는 적외선 LED와, 상기 수지봉의 타단에 형성되어 적외선을 반사하는 반사면을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 선형 적외선 발광체가 한 변의 테두리에 적어도 2개 이상 일렬로 배열되어 선형 적외선 발광체를 형성할 수 있다.

한편, 상기 선형 적외선 발광체는 직사각형 화면의 네 변 테두리 모두에 각각 독립적으로 설치되고, 상기 광학모듈은 직사각형 화면의 네 모서리 중 적어도 세 모서리에 각각 설치될 수 있다.

상기 광학모듈이 설치되는 않은 직사각형 화면의 모서리에는 인접하는 두 개의 선형 적외선 발광체가 90도의 각도를 유지하여 결합되는 모서리 블록이 설치되는데, 이 모서리 블록의 선형 적외선 발광체가 결합되는 두 면에는 각각 적외선 LED가 설치되어 선형 적외선 발광체의 광원으로 동작하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린은 터치스크린에 설치되는 다수의 적외선 LED나 하나의 광 도파관 대신 다수의 선형 적외선 발광체를 이용하여 적외선을 발산하도록 하고 사용자에 의해 차단되는 적외선을 광학모듈을 통하여 감지하도록 하여 터치 지점을 검출할 수 있도록 함으로써 터치스크린의 구성이 간단하여 설치가 간단하고 설치 비용이 적게 소요되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학모듈 방식의 터치스크린은 모서리에 설치되는 모서리 블록을 통하여 다수의 선형 적외선 발광체가 서로 직각으로 접하도록 함으로써 터치스크린의 구조가 차지하는 면적을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 일반적인 광학모듈 방식의 터치스크린 구성도,

도 2는 종래 미국특허 제7333094호 "광 터치스크린"의 개념도,

도 3은 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린 개념도,

도 4는 본 발명에 따른 광학모듈의 부분 단면 확대도,

도 5는 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체의 분해도,

도 6은 본 발명에 따라 두 개의 선형 적외선 발광체를 직각으로 연결하는 모서리 블록의 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체의 수지봉에 형성된 적외선 난반사 선에서 반사되는 적외선의 반사 경로 일례,

도 8은 본 발명에 따른 수지봉의 외측으로 방출되는 적외선의 경로 일례,

도 9는 본 발명에 따라 화면상의 터치 위치를 검출하는 방법을 나타낸 개념도,

도 10은 본 발명에 따른 다점 인식이 가능한 터치스크린의 설치 개념도,

도 11은 본 발명에 따라 화면상의 다점 터치 위치를 검출하는 방법을 나타낸 개념도,

도 12는 본 발명에 따른 다점 터치 시에 발생하는 실상과 허상을 구별하는 방법을 나타낸 개념도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 화면 20 : 테두리

25 : 모서리 블록 30 : 광학모듈

31 : 적외선 필터 32 : 렌즈 모듈

33 : CMOS 선형 찰상기 40 : 선형 적외선 발광체

41 : 적외선 LED 42 : 수지봉

42a : 적외선 난반사 선 50 : 제어보드

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린 개념도로서, 본 발명에 적용된 터치스크린은 광학모듈 방식의 터치스크린으로서 대체로 20인치 이상의 크기를 갖는 화면에 적용된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학모듈 방식의 터치스크린은 직사각형 화면(10)을 지지하는 테두리(20) 중 세 변의 테두리(20b,20c,20d)에 각각 배치되어 적외선을 방출하는 선형 적외선 발광체(40)와, 상기 선형 적외선 발광체(40)가 배치되지 않은 나머지 한 변의 테두리(20a) 양단에 각각 설치되어 선형 적외선 발광체(40)에서 방출되는 적외선을 감지하는 소형 광학모듈(30)과, 상기 소형 광학모듈(30)을 통하여 감지되는 적외선 신호를 분석하여 사용자의 화면 터치 지점을 계산하는 제어보드(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 광학모듈(30)은 영상을 선형으로 기록할 수 있는 카메라로서, 90도의 시야각을 갖도록 한 변의 테두리(20a) 양단, 즉 화면의 상단 두 모서리에 설치되어 화면 전체가 시야에 들어올 수 있도록 하는데, 이 광학모듈(30)의 초점 면에는 CMOS 선형 찰상 센서(CMOS linear array sensor)가 설치되어 있으며, 이 CMOS 선형 찰상 센서는 선형 적외선 발광체(40)에서 방출되는 적외선을 감지하게 된다. 상기 광학모듈 시야 각에 들어오는 모든 영상은 선형 찰상 센서에 하나의 직선 선분으로 투영되는데, 직선 선분으로 투영된 영상은 선형 찰상 센서에 인식된 위치에 따라 90도 시야 각 내에서 어느 각도에 해당되는지가 정해짐으로써, 영상 이미지의 위치가 광학모듈 각도로 계산되게 된다.

상기 두 모서리에 설치된 두 대의 광학모듈(30)은 화면을 구성하는 직사각형 내의 한 위치를 각각의 광학모듈 각도로 읽어 내게 되고, 이 두 각도로부터 제어보드(50)는 각도 측량 기법을 적용하여 가로와 세로의 직각 좌표로 환산하게 된다. 만약, 사용자가 손가락이나 터치 펜 등으로 화면 평면상의 한 점을 접촉하게 되면 광학모듈(30)에는 맞은편 테두리의 선형 적외선 발광체(40)에서 방출된 적외선이 손가락에 의하여 차단된 그림자가 감지되고, 광학모듈(30)은 이 그림자의 위치 각도를 읽어내고 이로부터 제어보드(50)는 손가락의 위치를 좌표로 계산해 내게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학모듈의 부분 단면 확대도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 직사각형의 화면(10) 중 한변의 테두리(20a) 양단, 즉 두 모서리에 각각 설치되는 광학모듈(30)은 적외선 필터(31)와, 렌즈 모듈(32) 및 CMOS 선형 찰상기(33)를 포함하여 이루어진다.

상기 적외선 필터(31)는 광학모듈(30) 선단에 설치되어 가시광선은 차단하고 적외선을 투과시켜 렌즈 모듈(32)에 전송하는 필터로서, 불필요한 주변 환경의 가시광선이 광학모듈(30)에 들어가 터치 신호에 혼선을 초래하는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 또한, 이 적외선 필터(31)는 광학모듈(30)의 선단에서 렌즈 모듈(32)을 덮어 보호하는 역할도 수행한다.

상기 렌즈 모듈(32)은 시야 각이 90도 이상 되고 선형 적외선 발광체(40)로부터의 적외선을 CMOS 선형 찰상기(33)에 영상화한다.

상기 CMOS 선형 찰상기(33)에는 CMOS 선형 찰상 센서가 구비되어 있는데, 이 CMOS 선형 찰상 센서는 제어보드(50)와 연결되어 감지되는 화면(10)상의 터치 위치 신호를 제어보드(50)에 전달하게 된다. 상기 CMOS 선형 찰상 센서는 광학모듈(30)이 설치된 모서리에서 화면(10)을 이루는 평면상에 들어오는 모든 물체를 하나의 선분으로만 인식하게 되는데, CMOS 선형 찰상 센서는 평상시 화면(10)에 터치 점이 없을 때에는 렌즈 모듈(32)을 통하여 입력되는 선형 적외선 발광체(40)의 적외선을 연속적으로 감지하다가, 사용자의 손가락이나 터치 펜 등으로 화면(10)을 터치하게 되면 터치된 화면(10)상의 위치를 감지하게 된다. 즉, 사용자의 손가락이나 터치 펜 등이 선형 적외선 발광체(40)에서 광학모듈(30)로 입력되는 적외선을 차단하게 되면 손가락이나 터치 펜 위치 부분에 그림자가 발생하게 되고, CMOS 선형 찰상 센서는 이 그림자의 위치를 터치 점의 신호로 인식하게 된다.

본 발명에서 선형 적외선 발광체(40)를 적용하여 손가락이나 터치 펜 등에 의해 발생하는 적외선 그림자를 CMOS 선형 찰상기(33)에서 신호로 인식하는 것은 외부의 광선에 의한 불필요한 간섭을 최소화하기 위한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 선형 적외선 발광체의 분해도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체(40)는 투명한 원형 단면을 갖는 하나의 수지봉(42)과, 상기 수지봉(42)의 양단에 설치되어 수지봉(42) 내측에 적외선을 방출하는 두 개의 적외선 LED(41)를 포함하여 이루어진다.

상기 수지봉(42)에는 길이 방향으로 적외선 난반사 선(42a)이 형성되어 있는데, 이 적외선 난반사 선(42a)은 백색이나 적색의 적외선 반사 도료가 칠해져 형성된다.

상기 수지봉(42) 양단에서 적외선 LED(41)에 의해 방출된 적외선은 수지봉(42) 내부에서 내부 전반사에 의하여 갇혀있게 되는데, 이 수지봉(42)에 갇힌 적외선의 일부는 길이 방향으로 형성된 적외선 난반사 선(42a)에서 반사되어 수지봉(42) 내부를 통과하여 반대편 표면을 통하여 밖으로 방출되게 된다.

한편, 3 개의 선형 적외선 발광체가 화면의 직사각형 테두리에 설치되게 되면 두 모서리 부분에서 선형 적외선 발광체가 접하게 되는데, 이 선형 적외선 발광체가 접하는 모서리를 블록으로 형성하여 공간 배치를 최소화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 두 개의 선형 적외선 발광체를 직각으로 연결하는 모서리 블록의 사시도로서, 이 모서리 블록의 90도로 인접한 두 면에 각각 적외선 LED가 설치된다. 상기 적외선 LED가 90도 각도로 각각 설치된 모서리 블록에 선형 적외선 발광체가 결합됨으로써 두 개의 선형 적외선 발광체가 가장 짧은 거리 내에서 90도의 각도로 연결되어 공간 배치를 최소화할 수 있게 된다.

도 7은 이러한 선형 적외선 발광체의 수지봉에 형성된 적외선 난반사 선에서 반사되는 적외선의 반사 경로를 나타낸 것이고, 도 8은 수지봉의 외측으로 방출되는 적외선의 경로를 나타낸 것이다.

도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 적외선 LED(41)에서 방출된 적외선은 수지봉(42)의 내측에서 전반사되고 수지봉(42)에 형성된 적외선 난반사 선(42a)을 통하여 난반사된 후 수지봉(42)의 외부로 방출되게 된다. 상기 수지봉(42)의 외부로 방출되는 적외선은 원형봉인 수지봉(42)의 렌즈 효과 때문에 상당 부분 평행하게 집속되어 화면(10)의 반대편 모서리에 위치한 광학모듈(30)에 높은 효율로 도달하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 선형 적외선 발광체는 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

예를 들면, 수지봉의 일단에는 적외선 LED를 설치하고, 타단에는 빛이 밖으로 새어 나가지 않고 반사되도록 거울 등과 같은 반사면을 형성하거나, 난반사 도료를 칠하여 밀봉하는 방법을 사용할 수 있다.

또한, 다른 일례로 한 개의 수지봉과 두 개의 LED, 또는 한 개의 수지봉과 LED 및 반사면으로 구성된 선형 발광체를 길이 방향으로 다수 나열하여 하나의 길다란 발광체를 형성하도록 할 수 있다.

또 다른 하나의 변형으로는 수지봉의 길이 방향으로 적외선 반사 도료를 칠하여 적외선 난반사 선을 형성하는 대신 수지봉 표면에 미세한 상처를 내서 반사를 유도하여 선형을 만드는 방법이 적용될 수 있는데, 수지봉 표면에 상처를 내는 방법으로는 샌드블라스트, 레이저 마킹 또는 기계적 가공 등의 방법을 사용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 화면상의 터치 위치를 검출하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 영상이 디스플레이되는 화면(10)의 두 모서리에 설치된 광학모듈(30) 중 우측 모서리에 설치된 광학모듈(B)의 위치를 기준 좌표 (0,0)으로 설정하고, 화면(10)의 가로방향 길이를 L로, 화면(10)의 세로방향 길이를 H로 설정하면, 사용자의 손가락이나 터치 펜 등에 의해 터치된 지점의 화면상 좌표 (x,y)는 두 대의 광학모듈(A)(B)에 의해 다음과 수학식 1,2와 같이 인식된다.

수학식 1

수학식 2

상기 수학식 1,2를 통하여 제어보드(50)는 다음의 수학식 3을 통하여 터치 지점의 좌표를 검출하게 된다.

수학식 3

상기의 수학식 1,2,3을 통하여 제어보드(50)는 광학모듈(30)를 통하여 인식되는 사용자의 터치 좌표를 계산하여 컴퓨터에 전송하게 되고, 컴퓨터는 상기 제어보드(50)를 통하여 전송되는 터치 좌표를 화면(10)에 디스플레이되는 영상에 대응시켜 화면(10)에 표시하게 된다.

상술한 본 발명의 실시예에서는 세 개의 선형 적외선 발광체(40)와 두 개의 소형 광학모듈(30)을 통하여 사용자의 단일 터치 지점을 파악하는 방법에 대하여 설명하였다.

본 발명은 사용자에 의해 터치된 단일 지점뿐 아니라 다점 또한 인식할 수 있도록 확장될 수 있는데, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다점 인식이 가능한 터치스크린의 설치 개념도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 다점 인식이 가능한 터치스크린은 화면(10)을 구성하는 직사각형 테두리(20 ; 20b,20c,20d,20e) 모두에 각각 설치되는 선형 적외선 발광체(40)와, 상기 직사각형 테두리(20) 중 적어도 세 개의 모서리에 각각 설치되는 소형 광학모듈(30)을 포함한다. 상기 직사각형 테두리(20) 중 한 변에는 제어회로(50)가 구비되어 지지되는 테두리(20a)와 선형 적외선 발광체(40)가 지지되는 지지대(20e)가 함께 설치되며, 광학모듈(30)이 설치되지 않은 한 모서리는 모서리 블록을 통하여 선형 적외선 발광체(40)가 결합된다.

단일 터치 지점의 가로 및 세로 좌표를 계산하기 위하여는 두 개의 광학모듈로 충분하지만, 두 점 이상 다점의 가로 및 세로 좌표들을 계산하기 위해서는 두 개의 광학모듈 외에 제 3의 광학모듈이 더 필요한데, 본 발명은 이러한 세 대의 광학모듈과 네 개의 선형 적외선 발광체를 통하여 다점 인식을 가능하게 제공한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 화면상의 다점 터치 위치를 검출하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 9에서 설명하였던 광학모듈 A와 B간의 수학식 1,2,3에 따라 좌표(x,y)를 산출하는 방법을 도 11의 광학모듈 B와 C, 또는 광학모듈 C와 A 사이 등에 적용하면 여러 개의 좌표(x,y)들을 구할 수 있게 된다. 하지만, 3 개의 광학모듈 쌍(A와 B, B와 C, C와 A)으로부터 계산되어 획득되는 좌표들은 실제의 터치 지점과 실제가 아닌 허상의 점들을 모두 포함하고 있으므로, 논리적인 방법으로 실상과 허상을 분리하여야 한다.

도 12는 이러한 다점 터치 시에 발생하는 실상과 허상을 구별하는 방법을 나타낸 개념도이다.

도 12에서 3개의 터치점(①,②,③)이 동시에 발생하였을 경우, 광학모듈 A는 각도 α1,α2,α3을, 광학모듈 B는 β1,β2,β3을, 광학모듈 C는 γ1,γ2,γ3을 감지하게 된다. 이러한 감지 각으로부터 수학식 1,2,3을 적용하면 여러 개의 좌표 군이 산출되는데, 수식에서 산출되는 여러 좌표들 중에서 3개의 지점(①,②,③)만이 실제 터치점이고, 나머지 점들은 계산상에서만 나타나는 허상들이다.

따라서, 하나의 광학모듈 쌍(A와 B)에서 계산되는 좌표들과 다음 광학모듈 쌍(B와 C, 또는 C와 A)에서 계산되는 좌표들 중 서로 일치하는 좌표만을 선택하게 되면 이 선택된 좌표가 실제 터치점이 됨을 알 수 있다.

본 발명에 따른 터치스크린은 상기의 방법을 통하여 사용자에 의해 터치되는 단일 지점 뿐 아니라 동시에 터치되는 다점도 인식할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 선형 적외선 발광체를 이용한 광학모듈 방식의 터치스크린은 터치스크린의 구성이 간단하여 설치가 간단하고 설치 비용이 적게 소요되며, 터치스크린의 구조가 차지하는 면적을 최소화할 수 있어 종래 사용되던 터치스크린을 대체하여 크게 활용될 것으로 기대된다.

Claims

영상이 디스플레이되는 화면상의 터치 지점을 검출하여 해당 터치 지점에 해당되는 명령을 수행하는 터치스크린에 있어서,

길이방향으로 적외선 난반사 선(42a)이 형성된 투명한 원형 단면을 갖는 수지봉(42)과 상기 수지봉(42)의 양단에 각각 설치되어 수지봉(42) 내측에 적외선을 방출하는 두 개의 적외선 LED(41)를 포함하여 이루어져, 직사각형 화면(10)의 네 변 테두리(20) 중 적어도 세 변 이상의 테두리(20b, 20c, 20d)에 각각 독립적으로 설치되어 적외선을 방출하는 선형 적외선 발광체(40)와;

상기 직사각형 화면(10)의 네 모서리 중 적어도 둘 이상의 모서리에 화면(10) 전체를 감시할 수 있도록 각각 설치되어 상기 선형 적외선 발광체(40)에서 방출되는 적외선을 감지하는 광학모듈(30)과;

상기 광학모듈(30)을 통하여 감지되는 적외선 신호를 분석하여 사용자의 화면 터치 지점을 검출하는 제어보드(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 1항에 있어서,

상기 수지봉(42)의 적외선 난반사 선(42a)에서 난반사된 적외선이 적외선 난반사 선(42a) 반대 방향으로 수지봉(42)을 투과하여 광학모듈(30)을 향하도록, 상기 수지봉(42)은 적외선 난반사 선(42a)이 화면 테두리(20)의 외측을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 1항에 있어서,

상기 수지봉(42)의 적외선 난반사 선(42a)은 적외선 난반사를 유도하기 위하여 적외선 반사 도료가 칠해져 형성되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 1항에 있어서,

상기 수지봉(42)의 적외선 난반사 선(42a)은 적외선 난반사를 유도하기 위하여 수지봉(42)의 표면에 길이방향으로 레이저 마킹, 샌드블라스트, 기계가공 중 어느 하나 공정을 통하여 홈이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
영상이 디스플레이되는 화면상의 터치 지점을 검출하여 해당 터치 지점에 해당되는 명령을 수행하는 터치스크린에 있어서,

길이방향으로 적외선 난반사 선(42a)이 형성된 투명한 원형 단면을 갖는 수지봉(42)과, 상기 수지봉(42)의 일단에 설치되어 수지봉(42) 내측에 적외선을 방출하는 적외선 LED(41)와, 상기 수지봉(42)의 타단에 형성되어 적외선을 반사하는 반사면을 포함하여 이루어져, 직사각형 화면(10)의 네 변 테두리(20) 중 적어도 세 변 이상의 테두리(20b, 20c, 20d)에 각각 독립적으로 설치되어 적외선을 방출하는 선형 적외선 발광체(40)와;

상기 직사각형 화면(10)의 네 모서리 중 적어도 둘 이상의 모서리에 화면(10) 전체를 감시할 수 있도록 각각 설치되어 상기 선형 적외선 발광체(40)에서 방출되는 적외선을 감지하는 광학모듈(30)과;

상기 광학모듈(30)을 통하여 감지되는 적외선 신호를 분석하여 사용자의 화면 터치 지점을 검출하는 제어보드(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 선형 적외선 발광체(40)가 한변의 테두리(20)에 적어도 2개 이상 일렬로 배열되어 선형 적외선 발광체를 형성하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 선형 적외선 발광체(40)는 직사각형 화면(10)의 네 변 테두리(20) 모두에 각각 독립적으로 설치되고,

상기 광학모듈(30)은 직사각형 화면(10)의 네 모서리 중 적어도 세 모서리에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 광학모듈(30)이 설치되는 않은 직사각형 화면(10)의 모서리에는 인접하는 두 개의 선형 적외선 발광체(40)가 90도의 각도를 유지하여 결합되는 모서리 블록(25)이 설치되는 것을 특징으로 하는 터치스크린.
제 8항에 있어서,

상기 모서리 블록(25)의 선형 적외선 발광체(40)가 결합되는 두 면에는 각각 적외선 LED(41)가 설치되어 선형 적외선 발광체(40)의 광원으로 동작하는 것을 특징으로 하는 터치스크린.