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KR20120008665A - 광학 터치 스크린 - Google Patents

광학 터치 스크린 Download PDF

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KR20120008665A
KR20120008665A KR1020100069578A KR20100069578A KR20120008665A KR 20120008665 A KR20120008665 A KR 20120008665A KR 1020100069578 A KR1020100069578 A KR 1020100069578A KR 20100069578 A KR20100069578 A KR 20100069578A KR 20120008665 A KR20120008665 A KR 20120008665A
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touch screen
optical touch
case
camera module
display panel
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이용훈
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 광학 터치 스크린에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 광학 터치 스크린은 평판 디스플레이 패널과; 상기 평판 디스플레이 패널이 장착되어 조립되며, 사각 링 형상인 케이스와; 상기 케이스의 모서리에 조립된 브라켓들과; 상기 브라켓들에 장착된 카메라 모듈을 포함한다.

Description

광학 터치 스크린 { Optical touch screen }
본 발명은 광학 터치 스크린에 관한 것이다.
터치스크린에는 크게 저항막 방식, 정전용량 방식, 광학 방식, 초음파 방식, 전자기(Electromagnetic) 방식, 벡터힘(Vector Force) 방식 등이 있는데 각 방식마다 각기 장단점을 지니고 있다.
이들을 간략하게 살펴보면, 저항막 방식은 두 개의 기판 사이의 투명도전막이 접촉되어 동작하는 방식으로 현재까지 나온 터치스크린 방식 중에 가장 손쉽게 구현이 가능하고 성능이 뛰어나지만, 기계적 및 환경적 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.
초음파 방식 역시 광센서방식과 비슷하게 음파발생 소자와 음파인식 소자 사이의 음파 경로가 차단될 때 위치를 판별하는 방식으로 공장의 소음 또는 노이즈에 취약한 단점이 있다.
전자기 방식은 패러데이 법칙의 자석과 기전력 발생 원리를 이용한 방식으로써, 각기 위치별로 코일에 흐르는 전류의 양을 판단하여 좌표를 계산한다. 코일에 교류의 신호를 인가해야 하므로 특수 전용펜을 필요로 한다.
정전용량 방식은 센서전극과 손가락 사이에 정전용량 변화에 따라 흐르는 미세한 전류를 감지하여 위치를 판별하는 방식으로 노이즈 신호에 취약한 단점이 있으나, 환경적 신뢰성에 강하고 상부 베리어층(Barrier Layer)을 변경함에 따라 기계적 신뢰성도 자유롭게 바꿀 수가 있는 장점이 있다.
광학방식은 원리적으로 터치 인식을 위한 필름(Film) 등을 사용하지 않기 때문에 투과율은 100%이다. 또한 다른 방식의 터치패널을 부착시 나타나는 반사 및 휘도의 저하, 표시의 번짐 등이 발생하지 않는다.
디스플레이에서 투과율과 휘도의 유지는 품질의 중요한 인자가 되는바, 이러한 고품질의 디스플레이 구성에 적합하다.
또한 광학방식 터치패널은 좌표의 검출방식이 빛을 막는 방식이기 때문에, 물리적 접촉 및 전기적 접촉에 의한 검출이 아니므로 센서에 부하가 걸리지 않는다. 이에 따라 신뢰성이 높아 공장 감시나 각종 자동화기기 및 금융 단말기 등에 이용되며, 필름이나 ITO보호막 등과 같은 재질을 사용하지 않기 때문에 상처나 외부 충격에 대한 내구성이 커서 오작동 등의 에러 가능성이 낮은 장점이 있다.
본 발명은 터치 인식의 감도를 향상시킬 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
평판 디스플레이 패널과;
상기 평판 디스플레이 패널이 장착되어 조립되며, 사각 링 형상인 케이스와;
상기 케이스의 모서리마다 배치된 브라켓들과;
상기 브라켓들에 장착된 카메라 모듈을 포함하는 광학 터치 스크린이 제공된다.
그리고, 상기 브라켓들 중 적어도 하나는 상기 카메라 모듈이 장착되어 있지 않은 더미(dummy) 브라켓이다.
상기 더미 브라켓은 상기 케이스에 고정되는 제 1과 2 고정부들과; 상기 제 1과 2 고정부들에 연결된 연결부를 포함한다.
또, 상기 연결부는 상기 제 1과 2 고정부들에 연결되어 상기 사각 링 형상의 케이스의 내측면이 기준으로 경사된 면을 갖는디.
게다가, 상기 브라켓들 사이의 케이스 내측면에는 재귀 반사판이 장착되어 있다.
또한, 상기 카메라 모듈은 적외선을 출사하는 적외선 발광 다이오드와; 상기 재귀 반사판에서 반사된 적외선만 통과시키는 적외선 통과 필터(IR pass filter)와; 상기 적외선 통과 필터에서 통과된 적외선이 입사로 터치된 영역을 감지하는 리니어 센서(Linear sensor)를 포함한다.
그리고, 상기 카메라 모듈은 상기 적외선 통과 필터에서 통과된 적외선을 집광시키는 대물렌즈가 더 구비된다.
더불어, 상기 브라켓들 중 적어도 하나는 상기 카메라 모듈이 장착되어 있지 않은 더미 브라켓이고, 상기 재귀 반사판은 상기 더미 브라켓에 장착되어 있다.
본 발명의 광학 터치 스크린은 카메라 모듈이 형성되어 있지 않은 사각 링 형상의 케이스의 모서리 영역에, 더미 브라켓을 장착하여 사각 링 형상의 케이스의 모서리 영역에서 적외선의 반사 효율을 증가시켜, 터치 인식의 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 터치 스크린을 설명하기 위한 개념적인 단면도
도 2는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린에서 터치된 특정 영역의 좌표를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 리니어 센서를 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 4는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 체결되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 사시도
도 5는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 케이스를 개략적으로 도시한 평면도
도 6은 본 발명에 따른 광학 터치 스크린에 적용된 더미 브라켓을 설명하기 위한 개략적인 사시도
도 7은 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 일부 영역을 도시한 일부 평면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 터치 스크린을 설명하기 위한 개념적인 단면도이다.
본 발명에 따른 광학 터치 스크린은 카메라 모듈(160)과 재귀 반사판(170)이 평판 디스플레이 패널(200)의 전면부에 장착된다.
그리고, 상기 카메라 모듈(160)은 적외선을 출사하는 적외선 발광 다이오드(100)와; 상기 재귀 반사판(170)에서 반사된 적외선만 통과시키는 적외선 통과 필터(IR pass filter)(130)와; 상기 적외선 통과 필터(130)에서 통과된 적외선이 입사로 터치된 영역을 감지하는 리니어 센서(Linear sensor)(150)를 포함한다.
여기서, 상기 적외선 통과 필터(130)에서 통과된 적외선을 집광시키는 대물렌즈(140)가 더 구비될 수 있다. 또, 상기 적외선 발광 다이오드(100)에서 출사된 광은 렌즈(110)를 통하여 출사되도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 재귀 반사판(170)은 적외선 발광 다이오드(100)에서 출사된 적외선을 반사시키고, 상기 적외선의 입사각과 반사각이 동일하다.
그러므로, 상기 카메라 모듈(160)의 상기 적외선 발광 다이오드(100)는 적외선을 출사하고, 상기 출산된 적외선은 상기 평판 디스플레이 패널(200)을 따라 진행하여 상기 재귀 반사판(170)에서 반사되어 상기 카메라 모듈(160)의 상기 적외선 통과 필터(130)로 입사된다.
상기 적외선 통과 필터(130)는 상기 재귀 반사판(170)에서 반사된 적외선만 통과시키고, 상기 적외선 통과 필터(130)를 통과한 적외선은 상기 리니어 센서(150)로 입사된다.
이때, 상기 평판 디스플레이 패널(200)에서 표시되는 이미지를 사용자가 보다가 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 특정 영역을 손(250)의 손가락으로 터치하게 되면, 상기 터치된 영역에서 상기 적외선이 차단되고, 상기 리니어 센서(150)에 검정 스팟(Spot)이 맺히게 되어, 상기 터치된 특정 영역의 좌표를 검출할 수 있게 된다.
그리고, 상기 적외선 발광 다이오드(100)와 상기 재귀 반사판(170) 사이의 하부에는 평판 디스플레이 패널이 위치되며, 상기 사용자가 평판 디스플레이 패널에서 표시되는 이미지의 특정 영역을 터치하게 되면, 상기 리니어 센서(150)에서 검출된 좌표에 해당되는 구동신호가 발생되어 화면 변경, 음량 조절, 화면 이동, 화면 확대 및 축소 등이 포함된 다양한 기능을 수행하게 된다.
여기서, 상기 평판 디스플레이 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescence), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 전자 종이 표시 패널 중 하나로 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린에서 터치된 특정 영역의 좌표를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 3a와 3b는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 리니어 센서를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
광학 터치 스크린의 카메라 모듈은 평판 디스플레이 패널(200)의 2개 또는 3의 모서리 영역에 설치될 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1과 2 카메라 모듈(161a,161b)이 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 2개의 모서리 영역(211,212)에 설치되어 있는 경우, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 소정 영역(250)이 터치되면, 터치된 소정 영역(250)은 적외선이 차단되고, 상기 제 1과 2 카메라 모듈(161a,161b) 각각의 리니어 센서에는 검정 스팟이 맺히게 된다.
따라서, 상기 리니어 센서는 상기 검정 스팟의 위치로 상기 터치된 특정 영역의 좌표를 검출할 수 있게 된다.
상기 제 1과 2 카메라 모듈(161a,161b)의 리니어 센서들(150a,150b) 각각은, 도 3a와 도 3b에 되시된 바와 같이 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155)을 구비하고 있다.
이때, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 소정 영역이 터치되면, 상기 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155) 중 하나의 센싱 픽셀에 검정 스팟이 맺히게 된다.
그리고, 상기 제 1과 2 카메라 모듈(161a,161b)의 리니어 센서(150a,150b)는 상기 터치된 영역으로부터 다른 위치에 설치되어 있으므로, 상기 검정 스팟이 맺힌 상기 제 1 카메라 모듈(161a)의 리니어 센서(150a)의 센싱 픽셀과 상기 제 2 카메라 모듈(161b)의 리니어 센서(150b)의 센싱 픽셀들은 위치가 다를 가능성이 높다.
예컨대, 도 3a와 같이, 상기 제 1 카메라 모듈(161a)의 리니어 센서(150a)에는 제 2 센싱 픽셀(152)에 검정 스팟(251)이 맺히게 되고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 카메라 모듈(161b)의 리니어 센서(150b)에는 제 4 센싱 픽셀(154)에 검정 스팟(251)이 맺히게 된다.
한편, 도 2와 같이, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향을 x방향으로 정의하고, 세로 방향을 y방향으로 정의하면, 상기 터치된 영역(250)에서 상기 제 1 카메라 모듈(161a)의 리니어 센서(150a)까지 연결선(S1)과 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향이 이루는 제 1 각(θ1), 상기 터치된 영역(250)에서 상기 제 2 카메라 모듈(161b)의 리니어 센서(150b)까지 연결선(S2)과 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향이 이루는 제 2 각(θ2) 및 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 가로 방향의 길이를 알면, 상기 터치된 영역(250)의 좌표를 추출할 수 있다.
그리고, 상기 터치된 영역(250)의 위치에 따라 상기 제 1 각(θ1) 및 제 2 각(θ2)이 변화되고, 이에 대응되어 상기 리니어 센서(150a,150b)의 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155)은 세분화되어 있다.
즉, 상기 리니어 센서(150a,150b)의 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155) 각각은 상기 변화된 제 1 각(θ1) 및 제 2 각(θ2)에 대응된다.
그러므로, 상기 제 1과 2 카메라 모듈(161a,161b)의 리니어 센서(150a,150b)의 상기 제 1 내지 n 센싱 픽셀들(151,152,153,154,155) 중 하나의 센싱 픽셀에 검정 스팟이 맺히면 상기 제 1 각(θ1) 및 제 2 각(θ2)을 알 수 있으므로, 상기 터치된 영역(250)의 좌표(x,y)를 추출할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 평판 디스플레이 패널(200)의 소정 영역(250)이 터치되면, 전술된 방법 또는 다른 방법으로 터치된 영역(250)의 좌표(x,y)를 실시간 추출할 수 있는 좌표 추출 연산부가 광학 터치 시스템에 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 체결되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 케이스를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명에 따른 광학 터치 스크린은 평판 디스플레이 패널(200)이 케이스(Case)(300)에 장착되어 조립된다.
여기서, 상기 케이스(300)는 케이스탑(Case top)으로 지칭될 수 있다.
그리고, 상기 케이스(300)는 사각 링 형상으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 사각 링 내측면에는 재귀 반사판(170)이 장착되고, 2개 또는 3개의 사각 링 모서리에 카메라 모듈들(161a,161b,161c)이 장착되어 조립된다.
이때, 상기 카메라 모듈들(161a,161b,161c)은 브라켓들(271,272,273)에 장착하고, 상기 브라켓들(271,272,273) 각각을 상기 케이스(300)의 상기 3개의 사각 링 모서리에 장착하는 것이다.
또, 나머지 1개의 사각 링 모서리에는 카메라 모듈이 장착되지 않은 더미(dummy) 브라켓(280)을 장착한다.
즉, 광학 터치 스크린은 평판 디스플레이 패널(200)과; 상기 평판 디스플레이 패널(200)이 장착되어 조립되며, 사각 링 형상인 케이스(300)와; 상기 케이스(300)의 모서리에 조립된 브라켓들과; 상기 브라켓들에 장착된 카메라 모듈(161a,161b,161c)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 브라켓들 중 적어도 하나는 상기 카메라 모듈(161a,161b,161c)이 장착되어 있지 않는 더미 브라켓이다.
또, 상기 브라켓들 사이의 케이스(300) 내측면에는 재귀 반사판(170)이 장착된다.
또한, 상기 재귀 반사판(170)은 상기 더미 브라켓(280)에도 장착되어 있다.
도 6은 본 발명에 따른 광학 터치 스크린에 적용된 더미 브라켓을 설명하기 위한 개략적인 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 광학 터치 스크린의 일부 영역을 도시한 일부 평면도이다.
전술된 더미 브라켓(280)은 사각 링 형상의 케이스에 고정되는 제 1과 2 고정부들(281,283)과; 상기 제 1과 2 고정부들(281,283)에 연결된 연결부(282)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제 1과 2 고정부들(281,283)은 상기 사각 링 형상의 케이스의 모서리에 인접한 영역에 접착 또는 체결 등으로 고정되며, 상기 사각 링 형상의 케이스와 평행한 형상을 갖는다.
그러므로, 상기 연결부(282)는 상기 제 1과 2 고정부들(281,283)에 연결되어 상기 사각 링 형상의 케이스의 내측면이 기준으로 경사된 면을 갖게 된다.
여기서, 상기 경사된 면은 45도의 경사면인 것이 좋다.
이때, 상기 연결부(282)에 재귀 반사판이 부착되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 카메라 모듈에서 출사된 적외선(A)이 상기 연결부(282)에서 원활하게 반사시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 광학 터치 스크린은 카메라 모듈이 형성되어 있지 않은 사각 링 형상의 케이스의 모서리 영역에, 더미 브라켓을 장착하여 사각 링 형상의 케이스의 모서리 영역에서 적외선의 반사 효율을 증가시켜, 터치 인식의 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 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.

Claims (9)

  1. 평판 디스플레이 패널과;
    상기 평판 디스플레이 패널이 장착되어 조립되며, 사각 링 형상인 케이스와;
    상기 케이스의 모서리마다 배치된 브라켓들과;
    상기 브라켓들에 장착된 카메라 모듈을 포함하는 광학 터치 스크린.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 브라켓들 중 적어도 하나는 상기 카메라 모듈이 장착되어 있지 않은 더미(dummy) 브라켓인 광학 터치 스크린.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 더미 브라켓은,
    상기 케이스에 고정되는 제 1과 2 고정부들과;
    상기 제 1과 2 고정부들에 연결된 연결부를 포함하는 광학 터치 스크린.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 제 1과 2 고정부들에 연결되어 상기 사각 링 형상의 케이스의 내측면이 기준으로 경사된 면을 갖는 광학 터치 스크린.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 브라켓들 사이의 케이스 내측면에는 재귀 반사판이 장착되어 있는 광학 터치 스크린.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 카메라 모듈은,
    적외선을 출사하는 적외선 발광 다이오드와;
    상기 재귀 반사판에서 반사된 적외선만 통과시키는 적외선 통과 필터(IR pass filter)와;
    상기 적외선 통과 필터에서 통과된 적외선이 입사로 터치된 영역을 감지하는 리니어 센서(Linear sensor)를 포함하는 광학 터치 스크린.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 카메라 모듈은,
    상기 적외선 통과 필터에서 통과된 적외선을 집광시키는 대물렌즈가 더 구비된 광학 터치 스크린.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 브라켓들 중 적어도 하나는 상기 카메라 모듈이 장착되어 있지 않은 더미 브라켓이고,
    상기 재귀 반사판은,
    상기 더미 브라켓에 장착되어 있는 광학 터치 스크린.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 평판 디스플레이 패널은 LCD(Liquid Crystal Display), FED(Field Emission Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescence), OLED(Organic Light Emitting Diode)와 전자 종이 표시 패널 중 하나인 광학 터치 스크린.


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