WO2022119040A1

WO2022119040A1 - 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치

Info

Publication number: WO2022119040A1
Application number: PCT/KR2020/018424
Authority: WO
Inventors: 김용철
Original assignee: 주식회사 알엔디플러스; 김용철
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-06-09
Also published as: KR102254091B1

Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 터치스크린 장치; 상기 터치스크린 장치에서 감지한 신호를 연산하여 처리하는 정보처리부; 및 상기 터치스크린 장치와 이격되어 배치되고, 상기 정보처리부의 신호에 따라 영상이 디스플레이되는 디스플레이부를 포함하고, 상기 터치스크린 장치는 좌우 방향으로 배치됨과 동시에 상하 방향으로 배치되어 터치 측정신호를 발신하는 발신 모듈 및 상기 발신 모듈에서 발신된 터치 측정신호를 수신하도록 좌우 방향으로 배치됨에 동시에 상하 방향으로 배치되는 수신 모듈을 포함하는 터치 감지부와, 상기 발신 모듈 및 수신 모듈을 제어하고 상기 터치 감지부로부터의 신호에 따라 터치 위치를 연산하며, 상기 터치 위치에 따라 응용소프트웨어 화면 및 커서 화면을 생성하여 출력되도록 하는 제어부를 포함하고, 상기 커서는 원형부와, 원형부의 중심을 교차하는 십자선과, 상기 원형부의 테두리에 형성되는 제1 고리부, 제2 고리부, 제3 고리부를 포함하며, 상기 제1 고리부는 사용자의 손가락이 감지 영역의 상층부에서 감지되는 경우 표시되고, 상기 제2 고리부는 사용자의 손가락이 감지 영역의 중층부에서 감지되는 경우 표시되며, 상기 제3 고리부는 사용자의 손가락이 감지 영역의 하층부에서 감지되는 경우 표시된다.

Description

터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치

본 발명은 터치스크린 장치에 관한 것으로서, 특히 공간상의 사용자의 입력동작을 감지할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치에 관한 것이다.

터치스크린은 키보드나 마우스 이외의 입력수단으로서, 사용자가 디스플레이부에 표시되는 문자나 특정 위치를 선택하기 위하여 손가락 또는 물체를 원하는 위치로 가져가면 그 위치를 파악함으로써, 사용자가 디스플레이부를 통해 일정한 명령을 직접 입력할 수 있도록 한다.

터치스크린은 일반 모니터의 화면에 터치 패널이라는 장치를 덧붙여서 기능을 발휘하는 것으로, 터치 패널은 상하좌우로 눈에 보이지 않는 적외선이 흐르게 하여 화면에 수많은 사각형 격자가 생기도록 함으로써, 손끝이나 기타 물체로 이 격자에 접촉하면 그 위치를 파악할 수 있도록 하였다. 그리고, 그 이후 감압식 터치스크린을 거쳐 현재는 정전용량 터치스크린이 많이 사용되고 있다.

정전용량 터치스크린은 사용자의 손가락이 터치스크린에 접촉할 때 발생하는 정전용량의 변화를 감지하여 터치 위치를 판단하는 방법이 사용되는데, 터치 위치를 감지하기 위해서는 사용자의 손가락이 터치스크린을 접촉해야만 하는 문제가 있다.

따라서, 지하철역이나 공항, 병원 등에 설치된 정전용량 터치스크린을 불특정 다수인이 사용하는 경우 사용자의 손가락에 묻은 세균이나 오염물질이 터치스크린을 통해 전파되는 문제가 있다.

특히, 병원과 같이 위생을 철저히 해야 하는 경우에는 정전용량 터치스크린을 사용하기 곤란하다. 예를 들어, 다수의 환자를 상대하는 의사가 정전용량 터치스크린을 사용하는 것은 위생에 큰 문제가 발생될 수 있다.

한편, 적외선을 이용한 터치스크린 장치에서는 정전용량 터치스크린과 달리 터치스크린에 대한 직접적인 접촉이 요구되는 것은 아니므로 위생에 대한 문제는 해결될 수 있으나, 사용자가 공간 상에서 동작을 통해 명령을 입력을 하는 과정에서 정확한 감지영역에서 입력 동작을 행하고 있는지 여부를 인식하는 것이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 새로운 구조를 갖는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 디스플레이부에 손가락의 접촉하지 않아도 사용자의 선택한 위치를 감지할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 동작을 감지하는 감지영역의 위치와 입력 동작의 움직임을 보다 용이하게 인식할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 사용자의 동작 깊이에 따라 감지영역의 위치와 입력 동작을 보다 정확하게 인식할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 새로운 구조를 갖는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 디스플레이부에 손가락의 접촉하지 않아도 사용자의 선택한 위치를 감지할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 동작명령을 감지영역의 위치와 입력 동작의 움직임을 보다 용이하게 인식할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 동작 깊이에 따라 감지영역의 위치와 입력 동작을 보다 정확하게 인식할 수 있는 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치를 설명하는 도면이다.

도 2는 본 발명에서 사용자의 손을 감지하기 위하여 x축 좌표 및 y축 좌표를 검출하는 방법 중 하나의 실시예를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치에서 사용자의 동작이 감지되면 감지영역의 위치와 입력 동작의 움직임이 표시되는 디스플레이 화면을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치에서 커서의 원형부 크기 변화를 설명하는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치의 단면과 커서가 표시되는 것을 설명하는 실시예이다.

도 6은 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치의 단면과 커서가 표시되는 것을 설명하는 다른 실시예이다.

도 7은 본 발명에서 사용자의 입력을 제어부에서 터치 입력으로 감지하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 8과 도 9는 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치의 단면과 커서가 표시되는 것을 설명하는 실시예이다.

도 11은 본 발명에서 상부 터치측정신호 발신모듈과 하부 터치측정신호 발신모듈이 배치된 것을 예시한 도면이다.

도 12는 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치에서 사용자의 동작이 감지되면 감지영역의 위치와 입력 동작의 움직임이 표시되는 디스플레이 화면을 설명하는 도면이다.

도 13과 도 14는 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치에서 커서의 원형부 크기 변화를 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 터치 감지부(160) 및 상기 터치 감지부(160)를 제어하고 상기 터치 감지부(160)로부터의 신호에 따라 터치 위치를 감지하는 제어부(150)를 포함하는 터치스크린 장치(100)와, 상기 터치스크린 장치(100)에서 감지한 신호를 연산하여 처리하는 정보처리부(200) 및 상기 터치스크린 장치(100)와 이격되어 배치되고, 상기 정보처리부(200)의 신호에 따라 영상이 디스플레이되는 디스플레이부(300)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 터치스크린 장치(100)는 상기 디스플레이부(300)의 표면이 아닌 상기 디스플레이부(300)의 표면과 이격된 공간상의 사용자의 입력동작을 감지하고, 상기 정보처리부(200)는 사용자의 입력동작에 따른 신호를 처리하여 그에 따라 제어 신호를 생성하고, 상기 디스플레이부(300)는 상기 제어 신호에 따라 영상이 디스플레이 되도록 한다.

상기 터치스크린 장치(100)는 X축 수신/발신 모듈(110,120), X축 수신/발신 모듈 드라이버(111,121), Y축 수신/발신 모듈(130,140), Y축 수신/발신 모듈 드라이버(131,141)를 포함하는 터치 감지부(160)를 포함한다. 또한, 상기 터치 감지부(160)를 제어하고 터치 위치를 연산하여 감지하는 제어부(150)를 포함한다.

실시예에서는 X축 또는 Y축과 같이 디스플레이부(300)의 표면을 기준으로 한 방향을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 발신 모듈과 수신 모듈이 다양한 방향으로 구비되더라도 터치 위치를 감지하는 것이 가능하다.

상기 터치스크린 장치(100)는 상기 X축 발신 모듈 드라이버(121) 및 Y축 발신 모듈 드라이버(141)의 제어에 따라 상기 X축 발신 모듈(120) 및 Y축 발신 모듈(140)에서 출력된 터치 측정신호, 일 예로 적외선 신호를 상기 X축 수신 모듈(110) 및 Y축 수신 모듈(130)에서 수신하여 감지함으로써 적외선 신호의 변화를 감지한다.

상기 제어부(150)는 상기 X축 수신 모듈(110) 및 Y축 수신 모듈(130)로부터 수신한 적외선 신호를 처리하여 사용자에 의해 선택된 위치의 좌표를 계산한다. 또한, 상기 제어부(150)는 사용자에 의해 선택된 위치의 좌표 뿐만 아니라 선택된 위치의 크기(예를 들어, 지름)도 계산할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 감지 공간상의 특정 지점(101)을 손가락으로 터치하는 경우 상기 터치스크린 장치(100)의 제어부(150)는 사용자의 손가락에 의해 적외선 신호가 차단되는 점을 이용하여 적외선 신호가 감지되는 부분 및 적외선 신호가 감지되지 않는 부분을 연산하여 사용자의 손가락의 X-Y 평면 상의 터치 위치(또는 위치의 크기)를 감지한다.

여기서, 사용자의 터치는 상기 디스플레이부(300)의 화면에 손가락이 닿는 것을 의미하는 것이 아니라, 상기 디스플레이부(300)로부터 이격된 감지영역의 공간 상에 사용자의 손가락이 위치하는 것을 의미할 수 있다. 정전용량 터치스크린은 사용자의 손가락이 디스플레이부(300)에 접촉하거나 매우 근접해야 터치 인식이 가능하지만, 본 발명에 따른 적외선 터치스크린 장치는 디스플레이부(300)로부터 이격된 위치에 손가락이 위치되는 경우에도 사용자의 입력동작, 즉 터치를 감지할 수 있다. 즉, 본 발명은 정전용량 터치스크린에서 정전용량에 영향을 미치는 거리가 아닌 정전용량에 영향을 미치지 않는 거리 만큼 이격된 위치에서 사용자의 입력동작을 감지할 수 있다.

즉, 상기 터치스크린 장치(100)는 X,Y축 발신 모듈(120,140)과 X,Y축 수신 모듈(110,130) 사이의 공간 상에 위치한 사용자의 선택 지점을 감지할 수 있다.

또한, 실시예에서는 터치 감지부(160)가 X축 수신/발신 모듈(110,120), Y축 수신/발신 모듈(130,140)을 포함하는 것으로 예시하고 있으나, 본 출원인이 출원한 대한민국 등록특허공보 10-1372423에서와 같이 X축 또는 Y축에만 수신/발신 모듈이 설치되는 것도 가능하고 이와 같은 방법은 도 2에서 설명된다.

이와 같은 기술은 주식회사 알엔디플러스에서 특허출원한 대한민국 등록특허 10-1076871, 등록특허 10-1372423, 등록특허 10-1057620, 등록특허 10-1260341, 등록특허 10-1323196, 등록특허 10-1076871 등에 자세히 설명되어 있으며, 본 특허출원서에 참조로 포함된다. 이하에서는 좌표 검출 기술에 대해서 간략히 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 상기 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)을 대향하여 배치된다. 또한, 햇빛과 같은 외부의 적외선 신호에 따른 교란을 최소화하기 위하여 상기 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)이 양측에 모두 형성되는 것도 가능하다.

상기 터치측정신호 발신모듈(101)은 X축 방향을 따라 k, k+1, k+d, k+2d와 같이 배치되고 있고, 상기 터치측정신호 수신모듈(102)은 X축 방향을 따라 X(k), X(k+d), ..., X(k+n) 순으로 배치될 수 있다.

여기서 d는 k 터치측정신호 발신모듈(101)에서 발신된 적외선이 도달하는 빗각에 위치한 터치측정신호 수신모듈(102)의 위치를 의미하며, 터치측정신호 발신모듈(101)에서 송신되는 적외선의 기울기를 나타내는 빗각의 크기를 결정하는 요소이다.

도 2에 도시한 A, B, C는 터치 영역의 예들로서 사용자는 A, B, C 중에서 하나를 선택하여 터치할 수도 있고, 동시에 멀티 터치할 수도 있다.

상기 터치 영역에 배치되는 터치물체는 터치측정신호를 차단한다. 즉, 상기 터치물체는 상기 터치측정신호 발신모듈(101)에서 출력되어 상기 터치측정신호 수신모듈(102)로 입력되는 터치측정신호를 차단한다.

예를 들어, 특정 터치측정신호 발신모듈(101)에서 터치측정신호를 발신하면, 터치측정신호 발신모듈(101)에 대하여 예각, 직각, 둔각의 위치와 같이 다양한 위치에 배치된 터치측정신호 수신모듈(102)이 순차적으로 스캔하면서 동작되도록 하고, 또한, 다양한 위치의 터치측정신호 발신모듈(101)을 동작시키면서 상기 터치측정신호 수신모듈(102)이 터치측정신호를 수신하도록 함으로써, 상기 터치 감지부(108)는 터치물체의 X축 좌표를 감지할 수 있다.

y(n)과 같은 Y축 좌표를 감지하는 과정도 X축 좌표를 감지하는 과정과 동일하다. 터치측정신호 발신모듈(101) 및 터치측정신호 수신모듈(102)이 순차적으로 동작되도록 하면서 터치측정신호가 차단되어 수신되지 않는 위치를 감지함으로써 Y축 좌표를 감지할 수 있다.

참고로, 멀티 터치시 허상이 발생될 수 있는데, 본 발명에서는 허상을 발생시키지 않을 수 있다.

허상은 X축과 Y축에 배치된 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)가 매트릭스 형태로 스캔하기 때문에 발생할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스 형태로 스캔을 하는 경우, 터치영역의 두 지점을 터치하면 두 지점에서 X축 방향 및 Y축 방향으로 선을 그었을 때 교차하는 지점에서 실제 터치 지점이 아님에도 불구하고 터치 지점으로 인식되는 허상이 발생될 수 있다.

그러나, 본 발명에서는 매트릭스 형태로 스캔하는 것이 아니라 예각, 직각, 둔각 등 다양한 방향으로 스캔하므로 허상이 발생되지 않는다.

위와 같이 예시된 방법을 통해 본 발명에서는 사용자의 손 동작을 감지하는 것이 가능하고 이를 통해 사용자의 욕구를 파악할 수 있다.

이와 같이, 상기 터치스크린 장치(100)는 사용자의 입력동작을 감지하기 위하여 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에서는 발신 모듈과 수신 모듈이 대향되어 배치된 것이 예시되어 있으나, 발신 모듈과 수신 모듈이 교대로 양측에 배열되는 것도 가능하다.

또한, 상기 터치스크린 장치(100)는 사용자의 선택을 정확하기 감지하기 위한 다양한 스캔 방식 및 제어방식이 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에서 감지영역에서 피감지 물체가 감지되면 감지영역의 위치와 입력 동작의 움직임을 표시한 디스플레이 화면(이하, '커서'라 지칭하기로 한다)은 사용자가 보고 있는 화면과 함께 표시된다. 다만, 본 발명에서 피감지물체로써 사용자의 손가락을 예시하지만 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 디스플레이부(300)에 표시되는 커서(400)는 원형부(401)를 포함한다. 상기 원형부(401)는 사용자의 손가락의 지름보다 크게 형성되는데, 통상 사용자의 손가락 지름이 2.5cm 임을 고려하면 2~10cm의 크기로 형성된다. 상기 원형부(401)의 지름 크기가 2cm보다 작은 경우 사용자의 손가락에 가려 원형부(401)가 잘 보이지 않고 10cm보다 큰 경우 지나치가 많은 영역의 화면을 가리게 된다. 따라서, 상기 원형부(401)의 지름 크기는 2~10cm로 제한될 수 있다.

또한, 상기 커서(400)는 상기 원형부(401)의 중심에서 교차하는 십자선(402)을 더 포함할 수 있다. 상기 십자선(402)은 사용자의 손가락의 정확한 위치를 표시하는데, 사용자의 손가락의 위치가 디스플레이부(300)와 이격되어 있으므로 사용자의 정확한 인식을 위해 십자선(402)이 사용될 수 있다.

또한, 상기 커서(400)는 상기 원형부(401)의 테두리에 경고 표시부(403)를 더 포함할 수 있다. 상기 경고 표시부(403)는 상기 원형부(401)의 테두리에 고리 형태로 형성되는데, 이는 사용자의 손가락이 지나치게 디스플레이부(300)에 근접하는 경우 붉은색으로 표시되면서 확대된다. 상기 제어부(150)는 감지 영역에서 감지된 물체의 좌표 뿐만 아니라 면적도 알 수 있는데, 사용자의 손가락이 디스플레이부(300)에 근접하면 사용자의 손바닥이나 손목이 감지되어 면적의 증가를 감지함으로써 사용자의 손가락 근접 여부를 판단한다.

또한, 상기 커서(400)는 시간 표시부(404)를 포함할 수 있다. 상기 시간 표시부(404)는 상기 원형부(401)의 테두리를 따라 시계 방향으로 길이가 증가한다. 도 3에서는 상기 시간 표시부(404)가 우측 상단부에만 표시되어 있으나 시간이 경과함에 따라 우측 하단부, 좌측 하단부, 좌측 상단부로 길이가 증가하며, 좌측 상단부까지 연장되는 시점에 상기 제어부(150)가 사용자의 터치 입력으로 인식할 수 있다. 상기 제어부(150)가 사용자의 터치 입력으로 인식되는 시간, 즉 상기 시간 표시부(404)가 상기 원형부(401)의 좌측 상단부까지 연장되는 시간은 1초 내외로 임계시간이 설정될 수 있다. 상기 임계시간이 경과하기 전에 사용자가 손가락을 이동시키는 경우 스와이프 동작으로 인식되고 상기 임계시간이 경과될 때까지 사용자가 손가락을 이동시키지 않는 경우 터치 입력으로 인식된다.

도 4를 참조하면, 사용자의 손가락이 터치 감지영역에서 감지되면 상기 제어부(150)는 상기 커서(400)가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록 하는데, 상기 커서(400)는 최초 감지 시점(406)에 미리 설정된 기준 크기의 0.5배 크기로 처음 표시된 후 소정 시간 경과 후(407) 2.5배 크기로 확대된 후 다시 소정 시간 경과 후(408) 다시 미리 설정된 기준 크기로 축소될 수 있다. 여기서, 상기 커서(400)가 확대된 후 다시 축소되는 전체 시간은 대략 0.1~0.5초 정도가 될 수 있다.

이와 같이 상기 디스플레이부(300)에서 상기 커서(400)의 크기가 확대되었다가 축소됨으로써 사용자는 손가락이 터치 감지영역에 진입하였음을 시각적으로 인식할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 터치스크린 장치(100)는 디스플레이 패널(301)과 보호 유리(302)를 포함하는 디스플레이부(300)의 전면에 배치된다. 상기 터치스크린 장치(100)는 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)을 포함하는데, 상기 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)은 상기 디스플레이부(300)의 보호 유리(302)와의 거리(D)가 2cm 이상 이격되도록 설치된다. 바람직하게 상기 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)과 상기 디스플레이부(300)의 보호 유리(302)와의 거리(D)는 2~50cm 범위에서 선택될 수 있다.

본 발명에서 터치스크린 장치(100)는 사용자의 손가락이 상기 디스플레이부(300)와 가급적 접촉하지 않도록 배치되는데, 사용자가 손가락으로 터치를 입력할 때 손가락 끝과 보호 유리(302) 사이의 거리(A)가 1.0cm 이상이 되도록 상기 디스플레이부(300)의 보호 유리(302)와의 거리(D)를 결정한다.

상기 제어부(150)는 터치 신호를 감지하고 감지된 신호를 제어하는 터치 제어부(151)와, 상기 터치 제어부(151)에서 입력된 신호를 USB 입력장치와 같이 제어하는 입출력 제어부(152)와, 상기 입출력 제어부(152)의 신호에 따라 커서를 제어하는 커서 제어부(153)를 포함한다. 상기 입출력 제어부(152)와 커서 제어부(153)는 사용자의 터치에 따라 상기 커서(400)를 생성, 이동 및 제어를 하고 소프트웨어 상의 커서(400)의 오버레이 화면을 구성하여 응용소프트웨어 화면(157)보다 상위에서 표시되도록 한다.

또한, 상기 터치 제어부(151)에서 입력된 신호를 터치 좌표데이터로 입력받는 표준 HID 입력부(154)와, 상기 표준 HID 입력부(154)로부터 받은 터치 좌표데이터를 통상의 터치스크린과 같이 운영체제로 전달하여 응용소프트웨어가 동작되도록 하는 운영체제 입력 제어부(155)를 포함한다.

즉, 상기 터치 제어부(151)를 통해 입력된 신호는 상기 커서(400)를 생성 및 제어하거나, 응용소프트웨어가 동작되도록 처리되어, 응용소프트웨어 화면(157)과 커서 화면(156)이 생성되고 상기 커서 화면(156)이 상기 응용소프트웨어 화면(157) 상에 오버레이됨으로써 상기 디스플레이부(300)를 통해 디스플레이된다.

이와 같이, 본 발명에서는 응용소프트웨어 화면(157)과 커서 화면(156)을 소프트웨어를 통해 합성하여 출력되도록 함으로써 사용자가 이를 시각적으로 확인하면서 디스플레이 장치의 응용소프트웨어를 제어할 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 제어부(150)는 터치 신호를 감지하고 감지된 신호를 제어하는 터치 제어부(151)와, 상기 터치 제어부(151)에서 입력된 신호에 따라 응용소프트웨어를 처리하여 응용소프트웨어 화면(157)을 생성하는 컴퓨터(158)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부(150)는 상기 터치 제어부(151)에서 입력된 신호에 따라 커서 화면(156)을 생성하는 커서 비디오 발생장치(159)를 포함할 수 있다. 상기 커서 비디오 발생장치(159)는 검정색 배경으로 비주얼 햅틱(VISUAL HAPTIC)을 위한 커서 비디오 영상을 출력할 수 있다.

상기 응용소프트웨어 화면(157)과 커서 화면(156)은 비디오 합성부(160)에서 합성될 수 있고, 상기 합성된 신호는 비디오 제어부(161)를 통해 상기 디스플레이부(300)를 통해 디스플레이될 수 있다.

즉, 상기 터치 제어부(151)를 통해 입력된 신호는 커서 비디오 발생장치(159)에서 커서(400)를 생성 및 제어하여 응용소프트웨어 화면(157)과 합성되도록 하는데, 도 5에서 설명한 것과 달리 별도의 칩 형태의 하드웨어 구성인 커서 비디오 발생장치(159)를 활용한다.

도 5와 도 6에서는 사용자의 입력에 따라 디스플레이부(300) 상에서 구동되고 표시되는 응용소프트웨어 화면(157)과 커서 화면(156)이 처리되는 과정에 대해 예시하였으나, 이는 다양한 방식이 사용될 수 있음은 자명하다.

도 3에서도 간략히 설명한 바와 같이, 사용자의 손가락이 감지되는 경우 사용자의 손가락의 위치가 임계이동거리 범위 내에서 이동하지 않고 임계시간 이상 계속된다면 상기 제어부(150)는 이를 터치 입력으로 판단할 수 있다.

만약, 사용자의 손가락이 감지되었으나 임계이동거리 범위를 벗어나 이동하면서 임계시간 이상 계속된다면 상기 제어부(150)는 이를 스와이프 입력으로 판단할 수 있다.

도 7에서는 사용자의 입력이 터치 입력으로 판단되는 과정을 설명한다. 상기 터치스크린 장치(100)는 사용자의 입력이 있는지 여부 측정하고(S501), 사용자의 터치 좌표가 감지되면(S502), 터치 이동 거리를 측정한다(S503).

만약, 터치 이동 거리(터치가 지속되는 상태에서 터치 좌표의 변화)가 미리 설정된 임계 이동 거리보다 큰 경우 이를 스와이프 입력으로 판단하여 처리한다(S504).

만약, 터치 이동 거리가 미리 설정된 임계 이동 거리보다 작거나 같은 경우 터치 지속시간을 측정한다(S505).

터치 시간이 미리 설정된 임계 시간보다 큰 경우에는 이를 터치 입력으로 인식하고 그렇지 않은 경우 다시 터치 좌표를 측정한다.(S506)(S507)

이와 같이, 본 발명에서는 공간 상에서의 사용자 입력을 감지할 수 있는 터치스크린 장치와, 사용자가 직관적으로 입력 상태를 감지할 수 있도록 응용소프트웨어 화면과 커서 화면을 동시에 제공하며, 공간 상에서의 스와이프 입력과 터치 입력을 구분함으로써 다양한 사용자가 함께 사용하면서도 위생이나 간염 등의 문제를 방지할 수 있다.

도 8 내지 도 14는 본 발명에 따른 터치스크린 장치 및 그 제어방법 그리고 디스플레이 장치의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에서는 도 5와 도 6에서 설명한 터치측정신호 발신모듈(101)과 터치측정신호 수신모듈(102)이 좌우 방향으로 배열됨에 동시에 상하 방향으로 배열되어 사용자의 동작 깊이에 따라 감지영역의 위치와 입력 동작을 보다 정확하게 인식할 수 있다.

도 8과 도 9를 참조하면, 다른 실시예에서는 터치스크린 장치(100)가 디스플레이 패널(301)과 보호 유리(302)를 포함하는 디스플레이부(300)의 전면에 배치되는데, 상부 터치측정신호 발신모듈(105), 상부 터치측정신호 수신모듈(106), 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)이 포함된다.

상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)은 상기 디스플레이부(300)의 보호 유리(302)와의 거리(D)가 2cm 이상 이격되도록 설치된다. 바람직하게 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(109)과 상기 디스플레이부(300)의 보호 유리(302)와의 거리(D)는 2~50cm 범위에서 선택될 수 있다.

한편, 도 8과 도 9에서 다른 구성들은 앞서 설명한 도 5와 도 6의 구성 및 동작과 같으므로 이에 대해서는 중복된 설명은 생략하도록 한다.

도 9는 본 발명에서 상부 터치측정신호 발신모듈(105), 상부 터치측정신호 수신모듈(106), 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)이 터치를 감지하는 것을 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 발명에서는 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 및 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에 의해서 감지되는 경우, 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)에 의해 감지되는 경우(이 경우에는 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 및 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에 의해서도 감지된다.), 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)에 의해서 감지되거나 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에 의해서 감지되는 경우(이 경우에는 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 및 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에 의해서도 감지된다.)를 통해 사용자의 동작 깊이에 따라 감지영역의 위치와 입력 동작을 보다 정확하게 인식할 수 있다.

여기서, 상기 보호 유리(302)와 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 사이의 거리(A)는 1~50cm 범위에서 선택될 수 있고, 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107)와 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 사이의 거리(B)는 0.5~50cm 범위에서 선택될 수 있다. 또한 설계에 따라 상기 보호 유리(302)와 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 사이의 거리(C)는 2~50cm 범위에서 선택될 수 있다.

도 11의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 상부 터치측정신호 발신모듈(105)과 하부 터치측정신호 발신모듈(107)은 A1 및 A2와 같이 사선 방향으로 배치될 수 있고, B1과 B2와 같이 수직 방향으로 배치될 수도 있다.

이때, 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105)과 하부 터치측정신호 발신모듈(107)의 스캐닝 순서는 A1, A2, A3, A4와 같이 진행될 수 있고, B1, B2, B3, B4와 같이 진행될 수 있다.

도 11의 (a)와 같이 사선 방향으로 배치되는 경우 보다 적은 발신 모듈의 숫자로서 터치측정신호를 감지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에서 감지한 신호는 도 8의 입출력 제어부(152)와 커서 제어부(153)을 통해 커서로 표시되고, 하부 터치측정신호 수신모듈(108)는 표준 HID 입력부(154)와 운영체제 입력 제어부(155)를 통해 운영 체제의 터치 좌표로 전송되도록 설계될 수 있다.

또한, 상기 상부 터치측정신호 수신모듈(106) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)에서 감지한 신호는 도 9의 컴퓨터(158)과 컴퓨터 비디오 출력(157), 그리고 커서 비디오 발생장치(159)와 커서 비디오 출력(156)을 통해 커서 비디오 영상으로 출력될 수도 있다.

또한, 상기 상부 터치측정신호 수신모듈(106) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)에 제3 또는 복수개의 수신모듈을 추가할 수도 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명에서 감지영역에서 피감지 물체가 감지되면 감지영역의 위치와 입력 동작의 움직임을 표시한 디스플레이 화면(이하, '커서'라 지칭하기로 한다)은 사용자가 보고 있는 화면과 함께 표시된다. 다만, 본 발명에서 피감지물체로써 사용자의 손가락을 예시하지만 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 디스플레이부(300)에 표시되는 커서(500)는 원형부(501)를 포함한다. 상기 원형부(501)는 사용자의 손가락의 지름보다 크게 형성되는데, 통상 사용자의 손가락 지름이 2.5cm 임을 고려하면 2~10cm의 크기로 형성된다. 상기 원형부(501)의 지름 크기가 2cm보다 작은 경우 사용자의 손가락에 가려 원형부(501)가 잘 보이지 않고 10cm보다 큰 경우 지나치가 많은 영역의 화면을 가리게 된다. 따라서, 상기 원형부(501)의 지름 크기는 2~10cm로 제한될 수 있다.

또한, 상기 커서(500)는 상기 원형부(501)의 중심에서 교차하는 십자선(502)을 더 포함할 수 있다. 상기 십자선(502)은 사용자의 손가락의 정확한 위치를 표시하는데, 사용자의 손가락의 위치가 디스플레이부(300)와 이격되어 있으므로 사용자의 정확한 인식을 위해 십자선(502)이 사용될 수 있다.

또한, 상기 커서(500)는 상기 원형부(501)의 테두리에 제1 고리부(503), 제2 고리부(504), 제3 고리부(505)가 형성될 수 있다.

상기 제1 고리부(503)은 사용자의 손가락이 감지 영역의 상층부에서 감지되는 경우, 즉 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 및 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에 의해서 감지되는 경우에 표시될 수 있다.

상기 제2 고리부(504)는 사용자의 손가락이 감지 영역의 중층부에서 감지되는 경우, 즉 상기 상부 터치측정신호 발신모듈(105) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)에 의해서 감지되거나 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 상부 터치측정신호 수신모듈(106)에 의해서 감지되는 경우에 표시될 수 있다.

상기 제3 고리부(505)는 사용자의 손가락이 감지 영역의 하층부에서 감지되는 경우, 즉 상기 하부 터치측정신호 발신모듈(107) 및 하부 터치측정신호 수신모듈(108)에 의해 감지되는 경우에 표시될 수 있다.

이와 같이, 사용자의 손가락 감지 위치가 깊어 짐에 따라 상기 원형부(501)에 인접한 표시가 되도록 하여 사용자가 손가락의 근접 여부를 인식할 수 있도록 한다.

비록 도시되지는 않았지만, 도 3에서 설명한 바와 같이 시간 표시부(404)가 상기 제1 고리부(503), 제2 고리부(504), 제3 고리부(505) 중 적어도 어느 하나에 추가적으로 표시되는 것도 가능하다.

도 13과 도 14를 참조하면, 사용자의 손가락이 터치 감지영역에서 감지되면 상기 제어부(150)는 상기 커서(500)가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록 하는데, 상기 커서(500)는 최초 감지 시점(506)에 미리 설정된 기준 크기의 0.5배 크기로 처음 표시된 후 소정 시간 경과 후(507) 2.5배 크기로 확대된 후 다시 소정 시간 경과 후(508) 다시 미리 설정된 기준 크기로 축소될 수 있다. 여기서, 상기 커서(500)가 확대된 후 다시 축소되는 전체 시간은 대략 0.1~0.5초 정도가 될 수 있다.

또한, 사용자의 손가락이 터치 감지영역에서 감지되면 상기 제어부(150)는 상기 커서(500)가 상기 디스플레이부(300)에 표시되도록 하는데, 상기 커서(500)는 최초 감지 시점(506)에 미리 설정된 기준 크기의 2.5배 크기로 처음 표시된 후 소정 시간 경과 후(507) 0.5배 크기로 축소된 후 다시 소정 시간 경과 후(508) 다시 미리 설정된 기준 크기로 확대될 수 있다. 여기서, 상기 커서(500)가 축소된 후 다시 확대되는 전체 시간은 대략 0.1~0.5초 정도가 될 수 있다.

이와 같이 상기 디스플레이부(300)에서 상기 커서(500)의 크기가 확대되었다가 축소 또는 축소되었다가 확대됨으로써 사용자는 손가락이 터치 감지영역에 진입하였음을 시각적으로 인식할 수 있다.

한편, 사용자의 손가락이 공중에서 정지하고 있는 시간(Hovering time)이 경과되면 터치 입력으로 인식(Touch up)되고(509), 그 이후 잔상(After-image effect)이 일정 시간 지속(510)됨으로써 사용자의 터치가 정확히 입력되었음을 사용자가 인식하도록 한다.

이와 같이, 본 발명은 사용자의 동작 깊이에 따라 감지영역의 위치와 입력 동작을 보다 정확하게 인식하게 할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 비접촉식 터치스크린 장치에 적용될 수 있다.

Claims

터치스크린 장치;

상기 터치스크린 장치에서 감지한 신호를 연산하여 처리하는 정보처리부; 및 상기 터치스크린 장치와 이격되어 배치되고, 상기 정보처리부의 신호에 따라 영상이 디스플레이되는 디스플레이부를 포함하고,

상기 터치스크린 장치는 좌우 방향으로 배치됨과 동시에 상하 방향으로 배치되어 터치 측정신호를 발신하는 발신 모듈 및 상기 발신 모듈에서 발신된 터치 측정신호를 수신하도록 좌우 방향으로 배치됨에 동시에 상하 방향으로 배치되는 수신 모듈을 포함하는 터치 감지부와, 상기 발신 모듈 및 수신 모듈을 제어하고 상기 터치 감지부로부터의 신호에 따라 터치 위치를 연산하며, 상기 터치 위치에 따라 응용소프트웨어 화면 및 커서 화면을 생성하여 출력되도록 하는 제어부를 포함하고,

상기 커서는 원형부와, 원형부의 중심을 교차하는 십자선과, 상기 원형부의 테두리에 형성되는 제1 고리부, 제2 고리부, 제3 고리부를 포함하며,

상기 제1 고리부는 사용자의 손가락이 감지 영역의 상층부에서 감지되는 경우 표시되고, 상기 제2 고리부는 사용자의 손가락이 감지 영역의 중층부에서 감지되는 경우 표시되며, 상기 제3 고리부는 사용자의 손가락이 감지 영역의 하층부에서 감지되는 경우 표시되는 디스플레이 장치.
제 1항에 있어서,

상기 발신 모듈은 상부 터치측정신호 발신모듈과 하부 터치측정신호 발신모듈이 포함되고, 상기 수신 모듈은 상부 터치측정신호 수신모듈과 하부 터치측정신호 수신모듈이 포함되는 디스플레이 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제1 고리부는 사용자의 손가락이 상기 상부 터치측정신호 발신모듈 및 상부 터치측정신호 수신모듈에 의해서 감지되는 경우 표시되고, 상기 제2 고리부는 상기 상부 터치측정신호 발신모듈 및 하부 터치측정신호 수신모듈에 의해서 감지되거나 상기 하부 터치측정신호 발신모듈 및 상부 터치측정신호 수신모듈에 의해서 감지되는 경우 표시되고, 상기 제3 고리부는 상기 하부 터치측정신호 발신모듈 및 하부 터치측정신호 수신모듈에 의해 감지되는 경우 표시되는 디스플레이 장치.
제 3항에 있어서,

상기 원형부는 지름이 2-10cm 크기로 형성되고, 상기 제3 고리부는 상기 원형부의 외곽에 배치되고, 상기 제2 고리부는 상기 제3 고리부의 외곽에 배치되며, 상기 제1 고리부는 상기 제2 고리부의 외곽에 배치되는 디스플레이 장치.
제 2항에 있어서,

상기 상부 터치측정신호 발신모듈과 하부 터치측정신호 발신모듈은 사선 방향으로 배치되고, 상기 상부 터치측정신호 수신모듈과 하부 터치측정신호 수신모듈은 사선 방향으로 배치되는 디스플레이 장치.