KR101418305B1

KR101418305B1 - 터치 스크린 장치

Info

Publication number: KR101418305B1
Application number: KR1020130055931A
Authority: KR
Inventors: 류홍근; 우성호
Original assignee: 주식회사 알엔웨어
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2014-07-10

Abstract

본 발명은 터치 스크린 장치의 구성을 간소화하면서 와란광 환경에서도 터치의 인식 오류를 저감시킬 수 있는 터치 스크린 장치에 관한 것으로, 영상획득부의 고유 구동신호를 수신하고 수신된 고유 구동신호에 근거하여 적외선 조사부를 구동시키는 간단한 적외선 점멸회로부를 구비하여 전체적인 내부 구성을 간략화되어 단순 로직으로도 구성이 가능하며, 이에 따라 영상획득에 따른 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

터치 스크린 장치{TOUCH SCREEN APPARATUS}

본 발명은 터치 스크린 장치에 대한 것이다.

더욱 상세하게는, 터치 스크린 장치의 구성을 간소화하면서 와란광 환경에서도 터치의 인식 오류를 저감시킬 수 있는 터치 스크린 장치에 관한 것이다.

종래의 터치스크린은 모니터의 화면에 터치 패널(Touch Panel)을 붙여서 물체(예컨대, 손가락)가 소정영역에 접촉할 때, 해당 영역의 특성이 변화하는 것을 인지하여 사용자 입력의 발생을 감지한다.

터치스크린은 정전용량, 저항막 등을 이용하여 구성되나, 이를 대형 터치스크린에 적용하는 경우 상당한 비용이 소요된다. 따라서 대형 터치스크린에는 필름 형태보다는 적외선 LED와 일반 카메라센서나 직렬형 카메라센서를 이용함으로써, 원가를 최소화할 수 있다.

그러나 직렬형 카메라센서를 이용한 터치스크린은 다수의 멀티 터치(예컨대, 3개 이상의 멀티 터치)를 인식하기가 어렵다.

또한, 일반 카메라센서를 이용한 터치 스크린은 다수의 멀티 터치 인식이 가능하나, 태양광이나 적외선 LED와 비슷한 파장을 가지는 외부광원에 의해, 정확한 터치 인식이 용이하지 않다.

이에 본 발명인은 특허출원 제10-2011-0117369호에 터치 스크린 장치 및 터치 스크린 장치의 동작 방법에 대한 기술을 제안하였다.

위에 제안된 기술을 첨부된 도면의 도 1을 통해 설명하면, 스크린부(3)로 적외선을 발생하는 적외선 발생부(2)의 점등을 제어하고, 센서부(4)에서 적외선 발생부(2)가 동작될 경우에 획득한 제1 영상과 적외선 발생부(2)가 동작되지 않을 경우에 획득한 제2 영상을 촬영하고 이를 프로세서(5)에서 비교/검출하여, 스크린부(3)에 대한 터치를 인식하여 터치 인식의 정확도를 높일 수 있는 장치에 관한 것이다. 여기서 도면부호 6은 스크린부(3)에 영상을 출력하는 프로젝터이다.

위에 기재된 기술은 적외선 발생부(2)와 영상을 획득하는 센서부(4)를 구동하는 구동부(1)를 구비하고, 이 구동부(1)가 적외선 발생부(2)를 동작시키는 제1 구동신호와 센서부를 구동하는 제2 구동신호를 생성하여 각각을 제어하도록 구성된다. 이에 프로세서(5)가 구동부(1)를 제어하며, 동시에 획득한 영상을 비교/검출하는 구성이 요구되어 프로세서(5)의 구성이 복잡해진다.

이에 더하여, 생성된 제1 구동신호와 제2 구동신호를 동기화하여 제어하는 과정에서 제1 구동신호에 동작되는 적외선 발생부(2)의 회로 구성과 제2 구동신호에 동작되는 센서부(4)의 회로 구성이 달라 동기화된 신호를 전송하여도 각 장치가 동작하는 타이밍이 다르다. 즉, 회로를 구성하는 소자(선형/비선형, 수동/능동소자 등)에 따라 동작시간이 달라 실제 동작하는 시간이 다르다. 이에 적외선 발생부(2)와 센서부(4)의 동기화가 정확히 이루어지지 않으며, 획득된 제1영상 및 제2영상을 통해 터치점을 검출하지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 미리 정해진 영상획득부의 고유 동작신호에 근거하여 적외선 조사부를 영상획득부와 동기화하여 동작시키고, 적외선 조사부의 점멸 동작에 따라 적외선 조사부의 점등시 영상획득부를 통해 검출되는 제1영상과 조사부의 소등시 영상획득부를 통해 검출되는 제2영상을 획득하여 터치점을 인식할 수 있는 터치 스크린 장치를 제공하는 데에 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 영사부(10)에서 출력되는 영상을 표시하는 스크린부(20); 스크린부(20)에 설치되어 적외선을 조사하는 적외선 조사부(30); 스크린부(20)를 터치함에 따라 적외선 조사부(30)에서 조사되는 적외선의 산란 영상을 검출하는 영상획득부(40); 영상획득부(40)에서 획득된 영상을 수신하는 제어부(50); 및 영상획득부(40)의 고유 구동신호를 수신하고 수신된 고유 구동신호에 근거하여 적외선 조사부(30)를 구동시키는 적외선 점멸회로부(60)를 포함하는 것으로, 영상획득부(40)는, 적외선 조사부(30)의 점등 및 소등 동작에 따라 각각의 영상을 촬영하여 획득하며, 제어부(50)는 영상획득부(40)에서 촬영된 각각의 영상을 수신하고, 수신된 각각의 영상에 근거하여 스크린부(20)의 터치점을 검출하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 터치 스크린 장치는 영상획득부를 동작시키는 것만으로도 적외선 조사부를 영상획득부와 동기화하여 동작시킬 수 있으므로 영상획득부에서 검출되는 제1영상 및 제2영상이 터치점을 검출할 수 있는 조건에 부합되는 적절한 영상을 검출할 수 있고, 이에 따라 터치점을 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한 제어부는 영상을 수신하여 터치점을 검출하는 역할을 수행하는 것으로, 그 내부 구성을 간략화되어 단순 로직으로도 구성이 가능하며, 이에 따라 영상획득에 따른 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 터치 스크린 장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 장치의 내부 구성도,
도 4a 내지 도 4f는 멀티터치 스크린의 원리를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 장치에서 구동신호의 주기를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 터치 스크린 장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는, 외란광 환경에 노출된 터치 스크린 장치에서 터치에 대한 인식 오류를 저감시킬 수 있는 터치 스크린 장치를 제공하기 위한 것이다.

이에 따른 본 발명의 터치 스크린 장치는 영사부(10), 스크린부(20), 적외선 조사부(30), 영상획득부(40), 제어부(50), 적외선 점멸회로부(60)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 장치의 내부 구성도를 나타낸 것으로, 이하 도면을 통해 설명한다.

영사부(10)는 빛을 이용하여 슬라이드나 동영상 이미지 등을 스크린에 비추는 것으로, 제어신호에 따라 영상을 출력한다. 이때 도면에 도시된 영사부(10)는 스크린부(20)의 후면에 설치된 것으로 나타내었으나 설계조건에 따라 전면에 설치될 수 있는 것으로, 스크린부(20)에 영상을 표시할 수 있는 위치이면 충분하다.

스크린부(20)는 영사부(10)에서 출력되는 영상이 투영되어 표시되는 것으로, 적외선막형 스크린으로 구성될 수 있다. 이때, 스크린부(20)의 멀티 터치(multi touch)를 인식하기 위해 FTIR(Frustrated Total Internal Reflection)방식, DI(Diffused Illumination)방식, LLP(Laser Light Plane Illumination)방식, DSI(Diffused Surface Illumination)방식 및 LED-LP(LED Light Plane)방식 등 다양한 방식의 스크린으로 구성될 수 있다.

멀티 터치 스크린 구현을 위한 각각의 방식을 설명하면,

(1) FTIR(Frustrated Total Internal Reflection)방식

- FTIR 방식은 빛의 전반사를 이용한다. 전반사는 빛이 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 입사할 때, 입사각이 특정각도 이상이면 그 경계면에서 빛이 모두 반사되는 현상을 지칭한다. 도 4a는 FTIR 방식의 원리를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 아크릴(acrylic) 수지 내부로 적외선 빛을 통과시키면 아크릴 내부에서 적외선 빛들이 전반사를 현상을 일으키게 되고, 손이 아크릴 표면을 터치할 때 해당 부분에서 난반사 현상이 발생하는 원리로, 이때 스크린 아래로 반사된 적외선 빛을 적외선 카메라로 검출하는 방식이다.

FTIR 방식의 장점으로는 시스템 구성을 위하여 적외선 LED 프레임과 아크릴 수지의 스크린의 설치만으로 이루어질 수 있어 많은 공간이 필요치 않으며, 터치점의 인식이 쉽다. 그러나 터치의 표면으로 오직 아크릴만 사용할 수 있으며, 물체와 같은 인식은 적외선 광원을 별도로 사용하지 않는 이상 터치점을 검출하기 어렵고, 터치를 이용한 드레깅 작업의 경우에 빛의 감소로 인해 인식률이 저하되는 단점이 있다.

(2) DI(Diffused Illumination)방식

- DI 방식은 적외선 발광체의 위치에 따라 리어 DI(Rear DI) 방식과 프런트 DI(Front DI) 방식으로 구분된다.

리어 DI 방식은 적외선 빛을 아래에서 위로 발사하여 아크릴 표면에서 반사된 부분을 적외선을 카메라로 검출하는 방식으로, 그 원리를 도 4b에 도시하였다.

리어 DI 방식은 아크릴 표면을 터치하였을 경우 터치점이 하얗게 빛이 반사되는 부분을 검출할 수 있다.

이 방식은 객체 인식과 드래깅 작업이 수월하고 Diffuser로서 아크릴뿐만 아니라 유리 또한 사용할 수 있는 장점을 지닌다. 그러나 적외선 발광을 위해선 빛이 균일하게 퍼질 수 있도록 일정한 공간이 필요하며, 적외선 발광체의 위치에 따라 영역별 인식률이 틀려지는 현상으로 Hotspots영역이 발생될 수 있는 문제점을 가진다. 또한 터치 포인트의 형태가 좀 약하게 나타나는 것도 단점이다.

프런트 DI의 경우는 적외선 빛을 천장 또는 직접 아크릴 표면 위로 반사시켜 적외선 빛에 의해 발생된 그림자를 검출하는 형태로 사용된다. 도 4c는 프런트 DI 방식을 나타낸 것으로, 아크릴 표면을 터치하게 될 경우 적외선 빛을 가리는 그림자가 생기므로 터치점을 검출할 수 있다. 이 방식은 2006년 ICCSA에서 소개된 U-Table[Jan06]에서 사용한 방식이기도 하며, 리어 DI방식과 같이 객체 인식 및 드래깅 작업이 수월하고 Diffuser로서 아크릴뿐만 아니라 유리 또한 사용할 수 있는 장점을 지닌다. 그러나 적외선 발광을 위해선 특별한 공간이 필요하며 주변 조명환경에 의해 인식률이 영향을 받는다는 단점을 가진다.

(3) DSI(Diffused Surface Illumination)방식

- DSI방식은 FTIR 방식과 유사한 구조를 가지나, 터치 표면에 적외선 빛을 균일하게 분산시키기 위해 특별한 아크릴을 사용하게 된다. 도 4d는 DSI 방식을 나타낸 것으로, 아크릴의 내부는 수천 개의 작은 거울들처럼 역할을 하는 작은 입자 형태의 물질들을 가짐으로써, 적외선 빛을 균일하게 분포시켜줄 뿐만 아니라 Hotspots영역이 발생되는 현상도 없애주는 장점을 가진다. 더불어 균일한 빛 분포로 인해 객체인식 및 드래깅 인식이 수월하며 터치 압력에 따른 터치 포인트의 변화도 제공해 준다. 그러나 이 방식을 위해선 특별한 아크릴을 사용해야 하며 아크릴의 가격이 비싸다는 것이 단점이다.

(4) LLP(Laser Light Plane Illumination)방식

- LLP 방식은 도면 4e에 도시되 바와 같이 적외선 빛을 방출하는 레이저를 이용하여 터치 표면 위에 적외선 빛을 분산시키고, 사용자의 손이 Diffuser표면을 터치하였을 때 손에 의해 산란되어 Diffuser아래로 반사된 적외선 빛을 카메라가 검출하는 방식이다. 이를 위해 적외선 레이저는 780~940nm 파장을 사용하며 1mm의 두께로 스크린 위에 수평으로 발사해야 한다.

LLP 방식은 터치스크린으로서 아크릴 이외에 유리나 LCD를 사용할 수 있으며 설치가 간단하고 다른 기술들(FTIR, DI, DSI)에 비해 설치비용이 저렴하다는 장점을 가진다. 또한 적외선 방출을 위해 단순히 레이저만 사용하면 되므로 DI방식과 같이 특별한 공간이 요구되지 않으며, FTIR이나 DSI방식처럼 아크릴 표면을 눌러서 터치하는 것이 아닌, 레이저를 통해 방출된 적외선 빛을 터치하는 방식으로서 터치인식이나 드래깅과 같은 작업에 유리한 것이 장점이다. 그러나 이 방식은 객체 인식을 위해서 별도의 적외선 방출 태그가 필요하게 되며, 눈에 레이저 빛이 직접적으로 노출될 경우 시력이 나빠질 수 있는 단점을 가진다.

(5) LED-LP(LED Light Plane)방식

- LED-LP 방식은 LLP 방식과 비슷하지만 적외선 레이저 대신 적외선 LED를 사용함에 차이가 있다. 도 4f는 LED-LP 방식을 나타낸 도면으로, 이때 스크린부는 3mm의 얇은 아크릴을 사용하고 스크린부보다 한 층 높게 적외선 LED를 아크릴 주위에 설치하여 아크릴에 적외선을 조사한다. 아크릴 표면을 터치하면 터치 포인트 주변으로 빛이 반사되어 이를 터치점을 인식할 수 있다.

스크린부(20)는 위에 기술된 멀티커치 스크린 방식 중 선택된 하나로 구성될 수 있다. 이때 스크린은 펑션널 그룹(functional group)을 가지는 아크릴 그룹(acryloyl group)의 재료로 형성되거나 유리(Glass) 재질로 형성될 수 있다.

또한, 스크린부(20)는 표면에 물체(손가락 또는 터치 펜 등의 터치 도구)의 접촉이 발생할 경우 적외선 조사부(30)에서 스크린부(20)로 조사되는 적외선을 산란시켜 주기 위한 수단으로 판 또는 막의 형태로 구성될 수 있다.

적외선 조사부(30)는 적외선 점멸회로부(60)로부터 전원을 공급받아 구동되는 것으로, 평면 또는 곡면으로 구성되는 스크린부(20)의 측면 또는 후면(멀티터치 스크린의 방식에 따라 적외선 조사부의 위치가 다름)에 설치된다. 즉, 전원을 공급받아 스크린부(20)에 적외선을 조사해주기 위한 것으로, 적외선 조사부(30)는 적외선을 방사하는 단일 적외선 램프 또는 어레이(array)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 적외선 램프는 적외선 LED로 구성될 수 있다.

영상획득부(40)는 스크린부(20)의 전면 또는 후면에 위치하고, 산란된 적외선 또는 외부광원 중 적어도 하나를 촬영(센싱)하여 영상을 획득하는 장치로, 촬영모듈(41), 데이터 처리모듈(42), 영상데이터 통신모듈(43) 및 동기신호 출력모듈(44)을 포함한다.

영상획득부(40)는 고유 구동신호로 동작된다. 여기서 고유 구동신호란 장치의 사양(仕樣)에 따라 영상획득부(40)가 구동되는 동작신호를 의미한다. 예를 들면, 영상획득부(40)의 촬영모듈(41)은 카메라로 구성될 수 있으며, 동영상 촬영이 가능하도록 구성될 수 있는데, 이때, 카메라의 촬영 프레임 주기(초당 촬영되는 프레임의 수)는 고유 구동신호가 된다.

여기서, 적외선 점멸회로부(60)에 대해서 설명한다.

적외선 점멸회로부(60)는 영상획득부(40)의 고유 구동신호를 수신하고, 수신된 고유 구동신호에 근거하여 적외선 조사부(30)를 구동시키는 구동신호를 출력한다.

예를 들면, 카메라의 고유 구동신호인 1프레임 촬영 주기를 수신하고, 수신된 1프레임 촬영 주기에 근거하여 적외선 조사부(30)에 구동신호를 전송한다.

이때, 적외선 조사부(30)로 전송되는 구동신호는 영상획득부(40)의 고유 구동신호에 동기화되도록 제어한다.

구체적으로, 전송되는 구동신호는 적외선 조사부(30)의 적외선 램프가 온(ON)을 유지하는 동안, 촬영모듈(41)이 제1영상을 촬영하고, 적외선 램프가 오프(OFF)를 유지하는 동안, 촬영모듈(41)이 제2영상을 촬영할 수 있도록 구성된다.

이를 부연하면, 적외선 조사부(30)가 동작(온(ON))되는 동안 영상획득부(40)에서 촬영되는 제1영상은 적외선 및 외부광원(적외선, 자외선 등을 포함하는 태양광)을 포함하여 촬영되며, 적외선 조사부(30)가 부동작(오프(OFF))되는 동안 영상획득부(40)에서 촬영되는 제2영상은 외부광원만 포함되어 촬영된다.

이 구성으로, 적외선 조사부(30)는 적외선 점멸회로부(60)의 구동신호에 의해서만 구동되며, 구동신호는 영상획득부(40)의 고유 구동신호에 근거한다.

따라서 영상획득부를 동작시키는 것만으로도 적외선 조사부를 영상획득부와 동기화하여 동작시킬 수 있으므로 영상획득부에서 검출되는 제1영상 및 제2영상이 터치점을 검출할 수 있는 조건에 부합되는 적절한 영상을 검출할 수 있다.

데이터 처리모듈(42)은 촬영된 영상을 이미지 데이터로 처리하는 모듈이다. 이때 처리된 이미지 데이터는 이미지 비교시 처리 속도를 높이기 위해서 촬영된 영상에서 RGB값을 변경하여 흑백 이미지 데이터로 변환되도록 구성될 수 있다.

영상데이터 통신모듈(43)은 제어부(50)와 통신하기 위한 모듈이다.

동기신호 출력모듈(44)은 적외선 점멸회로부(60)에 영상획득부(40)의 고유 구동신호를 출력하기 위한 것이다. 즉, 영상획득부(40)의 출력모듈(41)을 구동하는 고유 구동신호를 검출하고, 검출된 고유 구동신호를 적외선 점멸회로부(60)로 전송한다.

설계조건에 따라 영상획득부(40)는 복수 개로 구성될 수 있다. 즉, 스크린부(30)의 전면 또는 후면 중 선택된 면에 적어도 2개 이상 배치되고, 각각에서 촬영된 영상을 중첩하여 터치점을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.

영사부(10)는 스크린부(20)의 중심축 상에 위치하는 것이 영상의 왜곡을 방지할 수 있다. 따라서 영상획득부(40)가 터치에 의한 적외선의 산란을 촬영하거나 자연광을 촬영하는 과정에서 영사부의 주변에 위치하기 때문에 편향된 영상이 획득될 수 있다. 따라서 영상획득부(40)가 복수 개 구비되는 경우, 각각에서 촬영된 영상을 중첩하는 것으로 터치점을 더욱 정확히 검출할 수 있다.

제어부(50)는 영상획득부(40)에서 획득된 영상을 수신하여 터치점을 검출하고 검출된 터치점을 출력하는 것으로, 통신모듈(51), 비교/검출모듈(52) 및 터치점 출력모듈(53)을 포함한다.

통신모듈(51)은 영상획득부(40)의 영상데이터 통신모듈(43)과 통신을 통하여 영상획득부(40)에서 촬영된 제1영상 및 제2영상을 수신한다.

비교/검출모듈(52)은 통신모듈(51)을 통해 수신된 각각의 영상을 비교하여 터치점을 검출한다.

적외선 점멸회로부(60)에 의해서 구동되는 적외선 조사부(30)의 1주기 동작시간 동안, 영상획득부(40)의 촬영모듈(41)에서 검출되는 영상은 적외선 램프(31)의 온 동작에 촬영되는 제1영상과 적외선 램프(31)의 온 동작에 촬영되는 제2영상이다.

여기서 제1영상은 적외선 램프(31)에서 조사되는 적외선이 터치에 의해 산란되는 적외선과 외란광(적외선, 자외선 및 가시광선을 포함하는 주변광)을 포함하는 영상이다.

제2영상은 적외선 램프(31)의 소등시 촬영되는 영상으로 자연광(적외선, 자외선 및 가시광선을 포함하는 주변광)을 포함하는 영상이다.

따라서 제1영상과 제2영상을 비교하는 것으로, 터치에 의해 산란되는 적외선만을 검출하여 터치점을 검출할 수 있다. 또는 제1영상에서 제2영상을 제거하는 것으로 터치에 의해 산란되는 적외선만을 검출하여 터치점을 검출할 수 있다.

제1영상과 제2영상 간의 차이가 없는 경우(또는 터치점을 인식하지 못하거나 한 경우)에는 터치점이 없는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.

이러한 구성으로 자연광(또는 주변광)을 포함하는 외란광이 스크린부(20)에 입사되더라도 외란광에 의한 영상을 배제할 수 있어, 외란광 환경에서도 터치점의 인식 오류를 최소화하여 터치점 인식률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

터치점 출력모듈(53)은 비교/검출모듈에서 검출된 터치점을 출력한다. 출력되는 터치점은 화면에 표시되는 이벤트 신호로 활용될 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 제어부(50)는 영상을 수신하여 터치점을 검출하는 역할을 수행하는 것으로, 그 내부 구성을 간략화되어 단순 로직으로도 구성이 가능하며, 이에 따라 영상획득에 따른 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

적외선 점멸회로부(60)는 영상획득부(40)의 고유 구동신호를 수신하고, 수신된 고유 구동신호에 근거하여 상기 적외선 조사부(30)를 구동시킨다.

이때, 적외선 조사부(30)를 구동시키는 구성으로 스태틱 구동(static drive)과 다이나믹 구동(dynamic drive)의 2가지 방법이 있다. 여기서 적외선 램프(31)는 LED로 구성될 수 있다.

스태틱 구동의 경우는 시프트 레지스터의 비트를 LED 개수만큼 준비하고 여기에 데이터를 보내어 점등하는 방식으로 한 번에 모든 LED를 ON/OFF 할 수 있게 구성된다.

다이나믹 구동은 매트릭스 램프를 1행씩 스캔하면서 램프를 ON/OFF 하는 방식으로 구성된다.

다이나믹 드라이브 방식은 스태틱 드라이브에 비해 휘도가 낮고, 스캔 주파수가 낮은 경우에 깜박거림이 일어난다는 점에서 성능이 다소 떨어진다고 할 수 있으나 구동회로가 간단하기 때문에 저가격으로 대화면의 구성에는 타당하다.

한편, 적외선 점멸회로부(60)에서 출력되는 구동신호의 주기는 영상획득부(40)를 구동하는 고유 구동신호 주기의 2배 또는 그 이상의 n(n은 2 이상의 실수)배로 설정되도록 구성될 수 있다. 더욱 바람직하게는 n은 2 이상의 짝수로 구성될 수 있다.

이 구성을 첨부된 도면의 도 5를 통하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 스크린 장치에서 고유 구동신호와 구동신호의 주기를 나타낸 도면이다.

적외선 점멸회로부(60)는 고유 구동신호(T2)를 수신하고, 수신된 고유 구동신호(T2)에 n배하여 이를 구동신호로 적외선 조사부(30)에 전송한다.

이 구성에 따라 적외선 조사부(30)의 적외선 램프(31)가 점멸되는 온과 오프의 1주기 동안 촬영모듈(41)은 적어도 2개의 촬영 프레임이 획득된다.

즉, 적외선 램프(31)가 점등되는 반주기 동안 제1영상과 적외선 램프(31)가 소등되는 반주기 동안 제2영상을 촬영된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 터치 스크린 장치의 작동 과정에 대해서 설명한다.

영사부(10)에서 출력되는 영상은 스크린부(20)에 표시된다.

설계조건에 따라 영사부(10)는 별도의 제어장치로부터 송신되는 영상을 수신하여 영상을 출력하도록 구성될 수 있으며, 스크린부(20)의 전면 또는 후면에 배치될 수 있다.

또한 적외선 조사부(30)는 적외선 점멸회로부(60)의 구동신호에 따라 적외선 램프(31)를 점멸한다.

영상획득부(40)는 고유 구동신호에 근거하여 촬영모듈(41)을 구동한다.

이때, 적외선 점멸회로부(60)는 적외선 램프(31)를 점멸되는 1주기 동안, 촬영모듈(41)은 적어도 2번 이상 동작되도록 구동신호의 주기를 설정한다. 즉, 적외선 램프(31)가 점등되는 반주기 동안 촬영모듈(41)이 구동되어 제1영상을 검출되도록 하고, 적외선 램프(31)가 소등되는 반주기 동안 촬영모듈(41)이 구동되어 제2영상을 검출할 수 있도록 구동신호의 주기를 결정한다.

이 상태에서 스크린부(20)에 터치가 발생되면, 적외선 램프(31)가 점등되는 반주기 동안 촬영모듈(41)은 산란되는 적외선 및 자연광을 포함하는 제1영상이 검출되며, 적외선 램프(31)가 소등되는 반주기 동안 자연광을 포함하는 제2영상이 검출된다.

제1영상과 제2영상의 차이를 제어부(50)의 비교/검출모듈(52)에서 비교하여 검출된다. 일실시예로 제1영상과 제2영상의 차를 통해 자연광(외부광원)에 대한 영상을 제거하고, 터치와 관련된 산란된 적외선에 대한 영상을 추출하는 것으로, 스크린부의 터치점을 검출할 수 있다.

본 발명의 확장 실시예로서, 본 발명의 터치 스크린 장치를 포함하는, 멀티 터치인식이 가능한 디스플레이 장치를 필요에 따라 여러 대를 배치하고, 이들의 연동을 목적으로 구성되는 대형 디스플레이 장치를 고려할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 애플리케이션으로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 애플리케이션은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매 체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.

프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 여기서 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

한편, 상기에서 도 2 내지 도 5를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 2 내지 도 5의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10: 영사부 20: 스크린부
30: 적외선 조사부 40: 영상획득부
41: 촬영모듈 42: 데이터 처리모듈
43: 영상데이터 통신모듈 44: 동기신호 출력모듈
50: 제어부 51: 통신모듈
52: 비교/검출모듈 53: 터치점 출력모듈
60: 적외선 점멸회로부

Claims

영사부(10)에서 출력되는 영상을 표시하는 스크린부(20);
상기 스크린부(20)에 설치되어 적외선을 조사하는 적외선 조사부(30);
상기 스크린부(20)를 터치함에 따라 상기 적외선 조사부(30)에서 조사되는 적외선의 산란 영상을 검출하는 영상획득부(40);
상기 영상획득부(40)에서 획득된 영상을 수신하는 제어부(50); 및
상기 영상획득부(40)의 고유 구동신호를 수신하고 상기 수신된 고유 구동신호에 근거하여 상기 적외선 조사부(30)를 구동시키는 적외선 점멸회로부(60)를 포함하는 것으로,
상기 영상획득부(40)는,
상기 적외선 조사부(30)의 점등 및 소등 동작에 따라 각각의 영상을 촬영하여 획득하며,
상기 제어부(50)는,
상기 영상획득부(40)에서 촬영된 각각의 영상을 수신하고, 수신된 각각의 영상에 근거하여 상기 스크린부(20)의 터치점을 검출하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(50)는
상기 영상획득부(40)와 통신하기 위한 통신모듈(51);
상기 통신모듈(51)을 통해 상기 영상획득부(40)의 동작에 따른 각각의 영상을 수신하며, 상기 수신된 각각의 영상을 비교하여 터치점을 검출하는 비교/검출모듈(52); 및
상기 비교/검출모듈에서 검출된 터치점을 출력하는 터치점 출력모듈(53) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영상획득부(40)는,
상기 적외선 조사부(30)의 점등 동작에 따라 적외선 및 외부광원을 촬영한 제1영상을 획득하고, 상기 적외선 조사부(30)의 소등 동작에 따라 외부광원을 촬영한 제2영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영상획득부(40)는,
상기 스크린부(20)를 촬영하는 촬영모듈(41);
촬영된 영상을 이미지 데이터로 처리하는 데이터 처리모듈(42);
상기 제어부(50)와 통신하기 위한 통신모듈(43) 및
상기 적외선 점멸회로부(60)에 고유 구동신호를 출력하는 동기신호 출력모듈(44)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 영상획득부(40)는 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선 점멸회로부(60)에서 출력되는 구동신호의 주기는 상기 영상획득부(40)를 구동하는 고유 구동신호 주기의 2배 또는 그 이상의 n(n은 2 이상의 실수)배인 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선 점멸회로부(60)
스태틱 구동(static drive) 또는 다이나믹 구동(dynamic drive)으로 구동신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.