KR101073827B1 - 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린에 관한 것이다. 이는 디스플레이 화면(21) 외곽의 프레임(22)에서 가로축 및 세로축을 따라 일렬로 나열 설치되는 다수의 발광소자들과 이들에 일대일 대응하도록 설치된 다수의 수광소자들을 구비하는 적외선 터치 스크린(20)에 있어서, 각각 동일한 수의 발광소자들을 포함하는 복수의 발광부(23)와; 상기 복수의 발광부(23)에 일대일 대응하며 각각 대응하는 발광부(23)의 발광소자들의 수와 동일한 수의 수광소자들을 포함하는 복수의 수광부(24)와; 상기 복수의 발광부(23)가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 발광부(23) 내의 발광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 발광하도록 제어하며, 이에 일대일 대응하도록 상기 복수의 수광부(24)가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 수광부 내의 수광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 수광하도록 제어하는 제어부(250, 260, 271 ~ 274, 281 ~ 284)를 포함한다. 이에 따라, 전체 화면에 걸친 스캐닝 시간이 화면 자체의 크기가 아니라 모듈의 크기에 의해 결정되어 감소될 수 있고, 대규모이거나 더 큰 해상도를 위한 적외선 터치 스크린에서도 응답 속도의 감소 현상을 해소할 수 있다.

적외선, 터치, 스크린, 스캐닝

Description

모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린{Infrared Ray Touch Screen With Modular Scanning}

본 발명은 일반적으로 적외선 터치 스크린에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 화면 외각의 수평축 및 수직축을 따라 설치된 발광소자와 수광소자가 순차적으로 동작하는 순차 스캐닝 방식이 아니라, 복수의 모듈로 분할된 복수의 발광소자와 수광소자가 각 모듈 내에서 동시에 순차적으로 동작함으로써 전체 화면에 걸친 스캐닝 시간이 감소될 수 있어 이에 따라 대규모이거나 더 큰 해상도를 위한 적외선 터치 스크린에서도 응답 속도의 감소 현상을 해소할 수 있도록 한 새로운 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린에 관한 것이다.

일반적으로 터치 스크린은 사용자가 디스플레이 화면의 일부분에 손 또는 다른 도구를 접촉시킴으로써, 이용자가 데이터 처리시스템과의 대화처리를 할 수 있는 입력장치로서, 그 중 적외선을 이용하는 것은 적외선 터치 스크린으로서 알려져 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 적외선 터치 스크린(10)은 통상 디스플레이 화면(11) 외곽의 프레임(12)에 설치된 다수의 적외선 센서 즉 적외선을 발광하는 다 수의 발광소자(13)와, 이에 일대일 대응되도록 설치된 다수의 수광소자(17)를 구비하며, 이들의 제어를 위한 메인 제어부(15), 발광소자 제어부(14) 및 수광소자 제어부(16)를 구비한다. 메인 제어부(15)의 제어에 따라 발광소자 제어부(14)는 가로축 및 세로축의 발광소자들을 순차적으로 작동시켜 적외선을 방출하도록 하고, 메인 제어부(15)의 제어에 따라 수광소자 제어부(16)는 수광소자들을 역시 순차적으로 작동시켜 적외선을 검출하도록 하며, 적외선이 입력되지 않는 위치를 파악하여 가로축과 세로축의 좌표를 산출도록 한다.

그런데, 이러한 종래의 적외선 터치 스크린의 다수의 발광소자(13)는 순차적으로 동작하기 때문에, 터치 스크린의 제품 크기가 대형화하면 할수록 그 응답 속도가 느려지고 있다. 이는 적외선 터치 스크린의 대형화에 따라 설치된 적외선 센서가 필연적으로 많아지게 되는데, 이들 적외선 센서가 전체 화면에 걸쳐 순차적으로 스캐닝하는데 걸리는 시간을 감소시키는 것이 어렵기 때문이다.

따라서 적외선 터치 스크린 장치에 있어서 발광소자와 수광소자의 동작에 의하여 화면 전체에 걸쳐 적외선 스캐닝이 이루어지는 시간을 감소시킬 수 있다면 제품의 대형화에 따라 필연적으로 증가되는 적외선 센서의 수에 따른 응답속도의 느려지는 현상을 해소할 수 있으므로 유리할 것이다.

본 발명은 상술한 종래 적외선 터치 스크린의 단순 순차 방식 스캐닝 기술을 개선하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위하여 발명된 것이다. 본 발명은 복수의 모듈로 분할된 복수의 발광소자와 수광소자가 각 모듈 내에서 동시에 순차적으로 동작하도록 구성함으로써, 전체 화면에 걸친 스캐닝 시간이 화면의 크기가 아니라 모듈의 크기에 의해 결정되는 방식으로 감소될 수 있는 새로운 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 대규모 화면을 구비하거나 더 밀도가 큰 해상도를 위한 적외선 터치 스크린에서도, 응답 속도의 감소 현상을 해소할 수 있도록 한 새로운 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린에 의하여 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린은, 디스플레이 화면 외곽의 프레임에서 가로축 및 세로축을 따라 일렬로 나열 설치되는 다수의 발광소자들과 이들에 일대일 대응하도록 설치된 다수의 수광소자들을 구비하는 적외선 터치 스크린에 있어서, 각각 동일한 수의 발광소자들을 포함하는 복수의 발광부와; 상기 복수의 발광부에 일대일 대응하며 각각 대응하는 발광부의 발광소자들의 수와 동일한 수의 수광소자들을 포함하는 복수의 수광부와; 상기 복수의 발광부가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 발광부 내의 발광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 발광하도록 제어하며, 이에 일대일 대응하도록 상기 복수의 수광부가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 수광부 내의 수광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 수광하도록 제어하는 제어부를 포 함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 발광부 및 상기 수광부 각각의 소자들이 순차적으로 동작하는 한 번의 스캐닝 시간은 10 ms 보다 작다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 종래의 디스플레이 화면 외각의 수평축 및 수직축을 따라 설치된 발광소자와 수광소자가 순차적으로 동작하는 순차 스캐닝 방식이 아니라, 복수의 모듈로 분할된 복수의 발광소자와 수광소자가 각 모듈 내에서 동시에 순차적으로 동작한다. 이에 따라 전체 화면에 걸친 스캐닝 시간이 모듈의 크기에 의해 결정되는 방식으로 감소될 수 있다.

따라서 화면 전체의 크기에 걸쳐 설치되어 있는 발광소자 및 수광소자들이 순차적으로 동작하여야 하는 순차 스캐닝 방식에 비하여, 적은 규모의 모듈 내의 설치되어 있는 소자들이 순차적으로 동작하는 시간에 의하여 화면의 스캐닝 시간이 결정될 수 있다.

이에 따라 대규모의 화면이나 많은 수의 소자들이거나 더 큰 해상도를 위한 적외선 터치 스크린에서도, 화면 크기나 소자들의 설치 밀도와는 상관없이, 오직 모듈의 크기에 의해서만 응답 속도가 결정될 수 있으므로, 종래 대규모 터치 스크린의 응답 속도의 감소 현상을 해소할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린의 스캐닝 방식을 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린의 회로 구성의 예를 보여주는 블록도이다.

본 발명에서 제공하는 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린(20)은, 발광부(23), 수광부(24) 및 제어하는 제어부(250, 260, 271 ~ 274, 281 ~ 284)를 가진다.

발광 모듈 즉 발광부(23)는 각각 동일한 수의 발광소자들을 포함하며, 복수개로 설치되는데, 도 2 내지 4에 도시된 예에서는 가로축에 5개 그리고 세로축에 4개가 설치된 구조가 예시되어 있다.

수광 모듈 즉 수광부(24)는 발광부(23)에 일대일 대응하도록 설치된다. 수광부(24)는 각각 대응하는 발광부(23)의 발광소자들의 수와 동일한 수의 수광소자들을 포함하며, 복수개로 설치되는데, 도 2 내지 4에 도시된 예에서는 발광부(23)와 대향되는 위치에서 가로축에 5개 그리고 세로축에 4개가 설치된 구조가 예시되어 있다.

제어부는 복수의 발광부(23)가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 발광부(23) 내의 발광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 발광하도록 제어하며, 이에 일대일 대응하도록 복수의 수광부(24)가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 수광부 내의 수광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 수광하도록 제어한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바를 참조하여 제어부의 동작을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따라 제공되는 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린(20)은, 디스플레이 화면(21) 외곽의 프레임(22)에서 가로축 및 세로축을 따라 일렬로 나열 설치되는 다수의 발광소자들과 이들에 일대일 대응하도록 설치된 다수의 수광소자들을 구비하는 구조를 가진다.

특히 이 적외선 터치 스크린(20)에서, 발광소자들은 디스플레이 화면(21)의 가로축 하단부 및 세로축의 왼쪽에 나열된 9개의 모듈화된 발광부(23) 즉, 가로축 하단부의 발광부 X1, 발광부 X2, 발광부 X3, 발광부 X4, 발광부 X5와 세로축 왼쪽의 발광부 Y1, 발광부 Y2, 발광부 Y3, 발광부 Y4로 구분되어 설치된다.

한편 수광소자들은 이들 모듈화된 발광소자들에 대하여 일대일 대응되는 방식으로 모듈화되어 설치된다. 수광소자들은 디스플레이 화면(21)의 가로축 상단부 및 세로축의 오른쪽에 나열된 9개의 모듈화된 수광부(24) 즉, 가로축 상단부의 수광부 X1, 수광부 X2, 수광부 X3, 수광부 X4, 수광부 X5와 세로축 왼쪽의 수광부 Y1, 수광부 Y2, 수광부 Y3, 수광부 Y4로 구분되어 설치된다.

도시된 예에서 각각의 발광부(23)와 수광부(24)은 모두 32개의 소자들을 구비한다. 도 2에서 한 번의 스캐닝 주기의 처음으로서 각 발광부(23)의 제1번 소자가 발광하고 이에 대응하는 위치에 설치된 각 수광부(24)의 제1번 소자가 수광하는 것이 보여지고 있다. 도 3은 그 이후 각 발광부(23)의 제2번 소자가 발광하고 이에 대응하는 위치에 설치된 각 수광부(24)의 제2번 소자가 수광하는 것이 보여지고 있다. 도 4는 한 번의 스캐닝 주기의 마지막으로서, 각 발광부(23)의 제32번 소자가 발광하고 이에 대응하는 위치에 설치된 각 수광부(24)의 제32번 소자가 수광하는 것이 보여지고 있다. 이와 같이 한 번의 스캐닝 주기가 완료되면, 다시 도 2의 상태로 되돌아가 도 2 ~ 도 4의 순서로 스캐닝 동작이 되풀이되도록 제어될 수 있다.

각각의 센서 모듈에 포함되는 센서 소자들의 수, 즉 각각의 발광부(23) 또는 수광부(24)에 포함되는 소자들의 수는, 각각의 소자들이 순차적으로 동작하는 한 번의 스캐닝 시간이 10 ms 보다 작은 것이 바람직하다. 일반적으로 소자 1개의 동작시간이 150 ㎲이므로, 하나의 센서 모듈이 32개의 소자를 포함하는 경우, 한 번의 스캐닝 주기는 약 4800 ㎲(= 4.8 ms)가 될 것이다.

따라서 하나의 센서 모듈 즉 발광부(23) 또는 수광부(24) 각각에 포함되는 소자의 수는 32개 또는 64개 정도일 수 있지만, 기술의 발전에 따라 소자들의 동작시간이 더 감소되는 경우에는 이 보다 더 많은 수의 소자를 포함하는 것도 역시 가능하다.

도 5에는, 도 2 내지 도 4에 도시된 스캐닝 방식을 구현할 수 있는 구체적인 제어를 위한 회로 구성의 예를 보여준다.

도 5에서 발광부 모듈은 각각 32개의 적외선 발광소자(IR01, IR02, ..., IR32)를 포함하는 N개의 발광부 즉 발광부 1(231), 발광부 2(232), 발광부 3 (233), ..., 발광부 N(234)으로서 도시되어 있으며, 수광부 모듈도 역시 각각 32개의 적외선 수광소자(PT01, PT02, ..., PT32)를 포함하는 N개의 수광부 즉 수광부 1(241), 수광부 2(242), 수광부 3(243), ..., 수광부 N(244)으로서 도시되어 있다.

발광부의 발광 제어는, 마스터 제어부(250)에서 출력하는 동기 신호 및 제어 신호에 따라 적외선 발광 제어부(260)에 의하여 이루어진다.

수광부의 수광 제어는, 마스터 제어부(250)에서 출력하는 동기 신호 및 제어 신호에 따라 마스터-슬레이브 인터페이스(252)를 통해 연결된 복수의 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)에 의하여 이루어진다. 각각의 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)는 각각 연결되어 잇는 적외선 수광 제어부(281, 282, 283, 284)를 제어함으로써 수광부(241, 242, 243, 244)의 수광 동작을 제어한다.

슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)는 수광되는 적외선 빛의 세기에 따라 비례하는 전기적인 신호로 만드는 로직을 제어하고 32개의 수광 소자(PT01, PT02, ..., PT32)에서 출력되어 나오는 전기적인 신호의 크기가 적절한 신호크기가 되도록 차동증폭기와 AGC(Auto Gain Control)를 이용하여 조정을 한다.

마스터 제어부(250)는 전기적인 신호를 적외선으로 신호로 변환하는 로직을 제어한다.

제어 회로에 있어서 중요한 부분은, 발광부와 수광부가 동일한 시간에 동시에 서로 대응하는 소자들이 동작하도록 제어하여야 하는 것이다. 이를 위하여 마스터 제어부(250)와 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274) 간에 소자 제어를 위한 시간을 동기화하는 것이 중요하다.

본 발명에 따라, 마스터 제어부(250)가 동기신호를 가로축과 세로축에 배열한 각각의 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)에 신호를 출력한다. 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)는 마스터 제어부(250)에서 출력한 동기신호를 수신하고 이에 기초하여 적외선 수광 적외선 제어부(281, 282, 283, 284)를 제어하여 수광소 자들을 제어한다. 그리고 마스터 제어부(250)에서는 동기신호를 출력함과 동시에 적외선 발광 제어부(260)에서 발광부의 발광소자들을 동작시키는 로직을 제어한다.

이후 손이나 다른 도구에 의한 접촉 여부가 수광소자(PT01, PT02, PT03, ..., PT32)를 통해 전기적인 신호변화에 의하여 감지되면, 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)는 해당 수광소자의 위치정보를 생성하고, 마스터 제어부(250)는 각 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)에 순차적으로 정보를 요구한다. 이후 마스터 제어부(250)는 하고 각 슬레이브 제어부(271, 272, 273, 274)로부터 도착된 정보를 가지고 좌표데이타를 생성하고, PC인터페이스(251)를 통해 연결되는 외부 컴퓨터 시스템(1)에 출력한다. 위와 같은 동작을 무한 반복하여 적외선 터치스크린 기능을 하게 된다.

이와 같은 제어 구성은 분산처리를 기본으로 동작하도록 마스터 제어부(250)가 적외선 터치 스크린(20)의 제어를 하고, 외부 컴퓨터 시스템(1)에 설치한 터치 드라이브와 연동함으로써, 터치스크린이 동작하는 것이다. 이러한 본 발명의 구성에 따르면 터치스크린의 크기에 따라 센서 모듈 즉 발광부와 수광부를 추가하여 구성할 수 있고, 또한 가장 최적의 스캐닝 시간, 예컨대 10ms 을 만족하는 제품으로 사용할 수가 있다.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명의 터치 스크린은, 그룹으로 구성한 모듈을 개별 독립적으로 동작함으로써 적외선 터치스크린이 대형화 시 스캐닝 시간(scanning time)이 늦어지는 것을 해결할 수가 있게 된다.

그리고 본 발명에 따르면, 스캐닝 시간이 적외선 터치 스크린의 크기와는 무 관하고 오로지 모듈의 크기에 의해서만 결정되기 때문에, 적외선 터치 스크린 제품크기와 무관하게 동일한 스캐닝 시간(scanning time)을 가지는 제품들이 가능하다.

따라서 현재 제품화 된 카메라방식의 응답속도에 대응할 수 있는 적외선터치스크린을 구현할 수가 있다.

더 나아가 적외선 터치 스크린의 크기에 구애됨이 없이 항상 적절한 스캐닝 시간을 가지는 제품을 구성할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

그리고 모듈과 모듈간의 연결신호가 최소화되기 때문에 연결 작업이 쉽게 이루어질 수 있어 제조 공정이 간단하다는 장점도 제공된다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린은 예컨대 40 ~ 100 인치 크기와 같은 대형 모니터 또는 전자칠판 등에 적용되는 적외선 터치 스크린 분야에서 특히 유용하게 이용가능하며, 소형의 적외선 터치 스크린 분야에서도 마찬가지로 널리 이용가능하다.

도 1은 일반적인 적외선 터치 스크린의 내부 구성을 보여주는 개략도.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린의 스캐닝 방식을 설명하기 위한 개략도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린의 회로 구성의 예를 보여주는 블록도.

<도면의 주요 부분의 부호>

10 : 적외선 터치스크린 11 : 디스플레이

12 : 프레임 13 : 발광소자

14 : 발광소자 제어부 15 : 메인 제어부

16 : 수광소자 제어부 17 : 수광소자

20 : 적외선 터치스크린 21 : 디스플레이

22 : 프레임 23 : 발광부

24 : 수광부 1 : 외부 컴퓨터 시스템

231, 232, 233, 234 : 발광부 241, 242, 243, 244 : 수광부

250 : 마스터 제어부 251 : PC 인터페이스

252 : 마스터-슬레이브 인터페이스 260 : 적외선 발광 제어부

271, 272, 273, 274 : 슬레이브 제어부

281, 282, 283, 284 : 적외선 수광 제어부

Claims (2)

1. 디스플레이 화면(21) 외곽의 프레임(22)에서 가로축 및 세로축을 따라 일렬로 나열 설치되는 다수의 발광소자들과 이들에 일대일 대응하도록 설치된 다수의 수광소자들을 구비하는 적외선 터치 스크린(20)에 있어서,

   각각 동일한 수의 발광소자들을 포함하는 복수의 발광부(23)와;

   상기 복수의 발광부(23)에 일대일 대응하며 각각 대응하는 발광부(23)의 발광소자들의 수와 동일한 수의 수광소자들을 포함하는 복수의 수광부(24)와;

   상기 복수의 발광부(23)가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 발광부(23) 내의 발광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 발광하도록 제어하며, 이에 일대일 대응하도록 상기 복수의 수광부(24)가 동시에 동작하여 발광하도록 제어하되 각각의 수광부 내의 수광소자들은 하나씩 순차적으로 동작하여 수광하도록 제어하는 제어부(250, 260, 271 ~ 274, 281 ~ 284)를

   포함하는 것을 특징으로 하는, 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광부(23) 및 상기 수광부(24) 각각의 소자들이 순차적으로 동작하는 한 번의 스캐닝 시간은 10 ms 보다 작은 것을 특징으로 하는, 모듈화된 스캐닝 방식의 적외선 터치 스크린.

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