タッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置
【課題】
本発明の目的とするところは、ＩＲ光源がディスプレイ装置の内部に備えられて、タッチ地点を認識するタッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置を提供することにある。
【解決手段】
タッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置が提供される。本タッチ地点認識方法は、ディスプレイ装置が、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発し、デジタルペンが、ＩＲカメラを通じてＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得し、獲得されたＩＲイメージを用いてタッチ地点を認識する。それにより、デジタルペンのバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペンの筆記角度に対する制限が緩和される。
本発明の目的とするところは、ＩＲ光源がディスプレイ装置の内部に備えられて、タッチ地点を認識するタッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置を提供することにある。
【解決手段】
タッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置が提供される。本タッチ地点認識方法は、ディスプレイ装置が、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発し、デジタルペンが、ＩＲカメラを通じてＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得し、獲得されたＩＲイメージを用いてタッチ地点を認識する。それにより、デジタルペンのバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペンの筆記角度に対する制限が緩和される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置に関し、より詳細には、デジタルペンを用いてタッチ地点を認識するタッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタッチスクリーンは、カメラやＩＲ方式、感圧式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、静電式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）等のタッチセンシング装置を用いたり、タッチスクリーンのパターンを撮影してタッチ地点を認識するデジタルペンを用いる。
【０００３】
特に、従来のデジタルペンを用いたタッチ入力方式は、デジタルペンにＩＲ光源及びＩＲカメラが備えられていた。具体的に、デジタルペンがディスプレイ装置のパターンを認識するために、デジタルペンそのものからＩＲ光源を発し、ディスプレイ装置によって反射されていた。そして、デジタルペンは、反射されたＩＲ光源が通るパターンをＩＲカメラによって撮影して、タッチ地点を認識していた。
【０００４】
上述のように、デジタルペンにＩＲ光源が付着される場合、ＩＲ光源によるバッテリ消耗が増加し、光源に反射される光をペンのカメラが再び認識するために、ペンの角度が制限される問題があった。なお、デジタルペンの内部にＩＲ光源が配置されなければならないため、デジタルペンが太くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特開第２０１０−０１００４８３号公報
【特許文献２】韓国特開第２００５−００７０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＩＲ光源がディスプレイ装置の内部に備えられて、タッチ地点を認識するタッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置及びデジタルペンを含むタッチシステムのタッチ地点認識方法は、上記ディスプレイ装置が、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するステップと、前記デジタルペンが、ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得するステップと、前記デジタルペンが、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するステップとを含む。
【０００８】
そして、前記発するステップは、前記デジタルペンがタッチ開始を検知するステップと、前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置にセンシング信号を伝送するステップと、前記センシング信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源を駆動して前記ＩＲ信号を発するステップとを含んでよい。
【０００９】
なお、前記検知するステップは、前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサを用いて、前記タッチ開始を検知してよい。
【００１０】
そして、前記検知するステップは、予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知されると、前記タッチ開始が検知されてよい。
【００１１】
なお、前記発するステップは、前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発してよい。
【００１２】
そして、前記デジタルペンがタッチ終了を検知するステップと、前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置に中断信号を伝送するステップと、前記中断信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断するステップとを更に含んでよい。
【００１３】
なお、前記検知するステップは、予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知してよい。
【００１４】
一方、上記目的を達成するための本発明の一実施形態に係るタッチシステムは、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するディスプレイ装置と、ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得し、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するデジタルペンとを含む。
【００１５】
そして、前記ディスプレイ装置は、前記デジタルペンによりタッチ開始が検知され、センシング信号が伝送されると、ＩＲ光源を駆動してＩＲ信号を発してよい。
【００１６】
なお、前記タッチ開始は、前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサにより検知されてよい。
【００１７】
そして、予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知された場合、前記タッチ開始が検知されてよい。
【００１８】
なお、前記ディスプレイ装置は、前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発してよい。
【００１９】
そして、前記ディスプレイ装置は、前記デジタルペンによりタッチ終了が検知されて中断信号が伝送されると、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断してよい。
【００２０】
なお、前記デジタルペンは、予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知してよい。
【００２１】
一方、上記目的を達成するための本発明の一実施形態に係るデジタルペンを用いてユーザのタッチを認識するディスプレイ装置は、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に配置され、前記ＬＣＤパネルにバックライトを提供するバックライトユニットと、前記ＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するＩＲ光源と、前記デジタルペンと通信を行う通信部と、前記デジタルペンから受信される信号を用いて前記ＬＣＤパネル、前記バックライトユニットと、前記ＩＲ光源を制御する制御部とを含む。
【００２２】
そして、前記ＩＲ光源は、前記バックライトユニットに配置されてよい。
【００２３】
なお、前記ＩＲ光源は、前記バックライトユニットの表面の周縁領域に予め設定された間隔に配置されてよい。
【００２４】
そして、前記ＩＲ光源は、前記バックライトユニットの表面の周縁領域及び内部領域に予め設定されたパターンで配置されてよい。
【００２５】
なお、前記バックライトユニットの上部表面に設けられた拡散板を更に含み、前記ＩＲ光源は、前記ＬＣＤパネルの側面に配置されて前記拡散板に前記ＩＲ信号を発し、前記拡散板は、前記ＩＲ信号が前記ＬＣＤパネルを透過できるように反射してよい。
【００２６】
そして、前記制御部は、前記通信部を介して前記デジタルペンからセンシング信号が伝送されると、ＩＲ信号が発せられるように前記ＩＲ光源を制御し、前記通信部を介して前記デジタルペンから中断信号が伝送されると、ＩＲ信号の発散が中断されるように前記ＩＲ光源を制御してよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、デジタルペンのバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペンの筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチシステムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置の構成に対するブロック図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置のＬＣＤパネルに備えられたパターンを示す図である。
【図４Ａ】本発明の多様な実施形態に係るバックライトユニットにＩＲ光源が配置される実施形態に対する図である。
【図４Ｂ】本発明の多様な実施形態に係るバックライトユニットにＩＲ光源が配置される実施形態に対する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＬＣＤパネル側面にＩＲ光源が配置される実施形態に対する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るデジタルペンの構成に対するブロック図を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るタッチ地点認識方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係るタッチ地点認識方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチシステム１０を示す図である。図１に示すように、タッチシステム１０は、ディスプレイ装置１００及びデジタルペン２００を含む。このとき、ディスプレイ装置１００は、電子黒板で実現されてよく、それに限られるものではなく、テレビやタブレットパソコン、スマートフォンのような電子装置でも実現可能である。
【００３１】
ディスプレイ装置１００は、映像をディスプレイするために、バックライトユニット１２０及びＬＣＤパネル１１０を具備する装置である。ここで、ディスプレイ装置１００のＬＣＤパネル１１０には、図３に示すように、領域別に相違なるパターン１１５−１、１１５−２、１１５−３が挿入される。したがって、デジタルペン２００が領域別に相違なるパターン１１５−１、１１５−２、１１５−３の中から、ＩＲ信号が透過する領域を撮影することにより、デジタルペン２００がタッチ地点を認識できるようになる。
【００３２】
なお、領域別に相違なるパターン１１５−１、１１５−２、１１５−３を有するＬＣＤパネル１１０を透過するＩＲ信号を発するために、ディスプレイ装置１００は、ＩＲ光源１３０を含む。一方、図１には、４つのＩＲ光源１３０が示されているが、それは一実施形態に過ぎず、４つを除く少なくとも一つのＩＲ光源１３０がディスプレイ装置１００に含まれてよい。このとき、ＩＲ光源１３０は、ディスプレイ装置１００に備えられたバックライトの周縁領域及び内部領域の少なくとも何れか一方に予め設定された間隔に配置されてよい。なお、ＩＲ光源１３０は、ＬＣＤパネルの側面に配置されてよい。しかし、上述のようなＩＲ光源１３０が配置される位置は、一実施形態に過ぎず、別の位置にＩＲ光源１３０が配置されてよい。
【００３３】
ディスプレイ装置１００は、第１の予め設定された条件が満たされた場合にのみ、ＩＲ光源１３０を駆動してＩＲ信号を発することができる。例えば、デジタルペン２００が圧力センサによってタッチ開始（例えば、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００にタッチを開始した時間）を検知して生成したセンシング信号が受信されると、ディスプレイ装置１００は、ＩＲ光源１３０を駆動してＩＲ信号を発することができる。別の実施形態として、デジタルペン２００又はディスプレイ装置１００のうち何れか一方に備えられたボタンが選択されると、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０を駆動してＩＲ信号を発することができる。このとき、ボタンは開始ボタンであってよい。しかし、それは一実施形態に過ぎず、他の条件によりＩＲ光源１３０を駆動してよい。上述のような実施形態により、ディスプレイ装置１００は予め設定された条件が満たされた場合にのみ、ＩＲ光源１３０を駆動することができる。
【００３４】
ディスプレイ装置１００は、第２の予め設定された条件が満たされた場合、ＩＲ光源１３０が中断してよい。例えば、デジタルペン２００がタッチ終了（例えば、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００にタッチを終了した時間）が検知されると、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０の駆動を中断してよい。別の実施形態として、デジタルペン２００又はディスプレイ装置１００のうち何れか一方に備えられた終了ボタンが選択されると、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０の駆動を中断することができる。
【００３５】
なお、ディスプレイ装置１００は、デジタルペン２００から受信されたタッチ地点に対する情報を用いてオブジェクトを表示してよい。
【００３６】
デジタルペン２００は、ＩＲカメラを用いてディスプレイ装置１００のＬＣＤパネル１１０のうち、ＩＲ信号が透過するパターン領域を撮影する。そして、デジタルペン２００は、撮影されたパターン領域をＩＲイメージで生成した後、生成されたＩＲイメージを用いてタッチ地点を認識する。
【００３７】
そして、デジタルペン２００は、認識されたタッチ地点に対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する外部の制御装置に伝送する。したがって、ディスプレイ装置１００は、デジタルペン２００により認識されたタッチ地点にオブジェクトを表示することができる。
【００３８】
なお、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチする場合にのみ、ＩＲ光源が駆動するために、デジタルペン２００はタッチ開始を検知し、センシング信号を生成する。そして、デジタルペン２００は、生成されたセンシング信号をディスプレイ装置１００に伝送する。
【００３９】
このとき、デジタルペン２００は、デジタルペン２００からディスプレイ装置１００のＬＣＤパネルと接触する部分に備えられた圧力センサを用いてタッチ開始を検知することができる。例えば、予め設定された時間の間、圧力センサに圧力が検知されると、デジタルペン２００はタッチ開始を検知することができる。しかし、それは一実施形態に過ぎず、デジタルペン２００は他の入力手段（例えば、ボタン）を用いてタッチ開始を検知することができる。
【００４０】
なお、タッチ終了を検知されると、デジタルペン２００は中断信号を生成する。そして、デジタルペン２００は、ＩＲ光源の駆動を中断するために中断信号をディスプレイ装置１００に伝送する。
【００４１】
このとき、デジタルペン２００は、予め設定された時間の間、タッチが行われない場合、タッチ終了を検知する。
【００４２】
上述のように、ＩＲ光源がディスプレイ装置１００に備えられたタッチシステム１０により、デジタルペン２００のバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペン２００の筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【００４３】
以下では、図２ないし図６を参照して、ディスプレイ装置１００及びデジタルペン２００に対してより詳細に説明する。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置１００の構成に対するブロック図を示す図である。
【００４５】
図２に示すように、ディスプレイ装置１００は、ＬＣＤパネル１１０と、バックライトユニット１２０と、ＩＲ光源１３０と、制御部１４０及び通信部１５０を含む。このとき、ディスプレイ装置１００は、電子黒板で実現されてよいが、それに限るものではない。
【００４６】
ＬＣＤパネル１１０は、電極の生成された両基板が対向するように配置されており、両基板の間に液晶物質が注入されて形成される。ここで、両電極に電圧を印加すると磁場が生成し、両基板の間に注入された液晶物質の分子を動かしてバックライトの透過率を調節する。したがって、ＬＣＤパネル１１０は映像信号に基づいて光の透過率を調節できるようになる。
【００４７】
ＬＣＤパネル１１０は、内部に色フィルタを含む。このとき、色フィルタは、Ｒ色フィルタ１１５−１と、Ｇ色フィルタ１１５−２と、Ｂ色フィルタ１１５−３を含む。特に、ＬＣＤパネル１１０の内部に備えられたＲＧＢ色フィルタ１１５−１、１１５−２、１１５−３は、図３に示されるように、領域別に相違なるパターンを有する枠１１３に装着される。このとき、領域別に相違なるパターンを有する枠１１３はＩＲ信号が透過される。そして、デジタルペン２００が、ＩＲ信号の透過されたパターン領域を撮影してＩＲイメージを獲得し、獲得されたＩＲイメージを通じてタッチ地点を認識することができる。一方、上述の領域別に相違なるパターンを有する枠１１３をブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれてよい。このとき、ＬＣＤパネル１１０は、タッチパネルで実現されてよいが、それに限られるものではない。
【００４８】
バックライトユニット１２０は、ＬＣＤパネル１１０にバックライトを投射する。ＬＣＤパネル１１０は自ら発光することができないためである。バックライトユニット１２０は、バックライト駆動回路（図示せず）及び発光モジュール（図示せず）から構成される。このとき、発光モジュールは、複数個の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を備え、複数個の発光素子は相互電気的に連結されてよい。そして、バックライト駆動回路は、制御部１４０の制御により、発光モジュールを駆動することができる。
【００４９】
ＩＲ光源１３０は、デジタルペン２００のＩＲカメラがＬＣＤパネル１１０のパターンを撮影することができるようにＩＲ信号を発する。このとき、ＩＲ光源１３０は、ＩＲ信号を発するため、バックライトユニット１２０から出射される可視光線であるバックライトのディスプレイを妨害しない。
【００５０】
ＩＲ光源１３０は、ＩＲ信号がＬＣＤパネル１１０を透過することができるように多様な位置に配置されてよい。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の多様な実施形態に係るバックライトユニット１２０に位置するＩＲ光源１３０を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂは、バックライトユニット１２０を上から眺めた図である。
【００５１】
図４Ａに示すように、複数のＩＲ光源１３０が提供される場合、ＩＲ光源１３０はバックライトユニット１２０の表面の周縁領域に予め設定された間隔に配置されてよい。なお、図４Ｂに示すように、ＩＲ光源１３０は、バックライトユニット１２０の表面の周縁領域及び内部領域に予め設定されたパターンで配置されてよい。即ち、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＩＲ光源１３０は、バックライトユニット１２０の表面に配置されてＬＣＤパネル１１０に即座にＩＲ信号を発することができる。
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態に係るＬＣＤパネル１１０の側面に位置したＩＲ光源１３０を示した図である。特に、図５は、ＬＣＤパネル１１０と、バックライトユニット１２０及び拡散板１３５が含まれたディスプレイパネルの切断面を示す。
【００５３】
図５に示すように、ＩＲ光源１３０は、ＬＣＤパネル１１０の側面に位置する。そして、ＩＲ光源１３０からバックライトユニット１２０方向に発せられたＩＲ信号は、ＬＣＤパネル１１０及びバックライトユニット１２０との間に備えられた拡散板１３５によりＬＣＤパネル１１０方向に反射される。
【００５４】
したがって、デジタルペン２００は、拡散板１３５により反射されたＩＲ信号を用いてＬＣＤパネルのパターンを撮影することができるようになる。
【００５５】
一方、図４Ａないし図５において説明したＩＲ光源１３０が配置された位置及び数は、一実施形態に過ぎず、ＩＲ光源１３０から発せられたＩＲ信号がＬＣＤパネル１１０を透過することができるようにするＩＲ光源１３０の位置なら、本発明の技術的思想が適用されてよい。
【００５６】
通信部１５０は、デジタルペン２００との通信を行う。具体的に、通信部１５０は、デジタルペン２００からＩＲ光源１３０を駆動するか否かを判断するためのセンシング信号又は中断信号を受信することができる。なお、通信部１５０は、デジタルペン２００からタッチ地点に対する情報を受信することができる。
【００５７】
制御部１４０はユーザ命令に従って、ディスプレイ装置１００の動作全般を制御する。特に、制御部１４０は、通信部１５０を介してデジタルペン２００から受信された信号を用いてＬＣＤパネル１１０と、バックライトユニット１２０及びＩＲ光源１３０を制御する。
【００５８】
具体的に、制御部１４０は、通信部１５０を介してデジタルペン２００からセンシング信号が受信されると、ＩＲ信号が発せられるようにＩＲ光源１３０を駆動する。
【００５９】
そして、制御部１４０は、通信部１５０を介してデジタルペン２００からセンシング信号が中断されたり、中断信号が受信されると、無駄な電力浪費を防止するためにＩＲ光源１３０の駆動を中断する。
【００６０】
そして、通信部１５０を介してデジタルペン２００からデジタルペン２００がタッチした地点に対する情報が受信されると、制御部１４０はタッチ地点にオブジェクトが表示されるように、ＬＣＤパネル１１０及びバックライトユニット１２０を制御する。
【００６１】
一方、本発明においては、制御部１４０がディスプレイ装置１１０の内部に備えられたものとして想定したが、それは一実施形態に過ぎず、ディスプレイ装置１１０の制御部１４０は外部に備えられてよい。例えば、制御部１４０は、ディスプレイ装置１００の外部に備えられたセットトップボックスの制御部又はコンピュータで実現されてよい。
【００６２】
図６は、本発明の一実施形態に係るデジタルペン２００のブロック図を示す図である。図６に示すように、デジタルペン２００は、圧力センサ２１０と、撮影部２２０と、制御部２３０及び通信部２４０を含む。
【００６３】
圧力センサ２１０は、デジタルペン２００において、ディスプレイ装置１００とタッチされる部分（例えば、ペン先）に備えられ、ディスプレイ装置１００とのタッチ有無を検知する。
【００６４】
撮影部２２０は、ディスプレイ装置１００のＬＣＤパネルでＩＲ信号が透過するパターン領域を撮影する。このとき、撮影部２２０は、撮影された映像を信号処理してＩＲイメージに生成する。撮影部２２０は、生成されたＩＲイメージを制御部２３０に伝送する。
【００６５】
このとき、撮影部２２０は、ＩＲカメラで実現されてよい。
【００６６】
通信部２４０は、外部のディスプレイ装置１００或いはディスプレイ装置１００を制御する装置と通信を行う。特に、通信部２４０は、ディスプレイ装置１００のＩＲ光源１３０を駆動するか否かを判断するためのセンシング信号及び中断信号をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送することができる。なお、通信部２４０は、ＩＲイメージを用いて認識されたタッチ地点に対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送することができる。
【００６７】
制御部２３０は、デジタルペン２００の動作全般を制御する。特に、制御部２３０は、圧力センサを用いてタッチ開始及びタッチ終了を判断する。具体的に、制御部２３０は、圧力センサを通じて圧力が検知されると、タッチが開始されたと判断する。このとき、制御部２３０は、圧力センサを通じて圧力が検知された瞬間、タッチが開始されたと判断することができ、圧力センサを通じて予め設定された時間の間に圧力が検知されると、タッチが開始されたと判断することができる。なお、制御部２３０は、予め設定された時間の間、圧力センサを通じて圧力が検知されなければ、タッチが終了したと判断する。
【００６８】
制御部２３０は、タッチ開始及びタッチ終了の判断結果に応じて、センシング信号及び中断信号の何れか一方を生成し、通信部２４０を介してディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送する。
【００６９】
制御部２３０は、ＩＲカメラに通じて獲得したパターン領域に対するＩＲイメージを分析してタッチ地点を判断する。具体的に、制御部２３０はパターン領域別に座標値がマッピングされて保存された保存部（図示せず）から、ＩＲカメラを通じて獲得されたＩＲイメージと対応する座標値を検索する。そして、制御部２３０は、検索された座標値に対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送するように制御する。
【００７０】
しかし、デジタルペン２００が座標値を直接計算することは一実施形態に過ぎず、デジタルペン２００の制御部２３０が座標値を直接計算せずに、ＩＲイメージに対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送し、ディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置がタッチ地点の座標値を計算することができる。
【００７１】
一方、上述のようなデジタルペン２００は、ディスプレイ装置１００から発せられるＩＲ信号を通じてタッチ地点を認識することができるようになる。したがって、デジタルペン２００のバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペン２００の筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源１３０を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【００７２】
図７は、本発明の一実施形態に係るタッチシステムのタッチ地点認識方法を説明するためのフローチャートである。
【００７３】
まず、デジタルペン２００はタッチ開始を検知する（Ｓ７１０）。具体的に、デジタルペン２００は、圧力センサ２１０を用いてデジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチしたか否かを判断する。このとき、デジタルペン２００は、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチした瞬間、タッチ開始を検知することができ、予め設定された時間の間、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチする場合、タッチ開始を検知することができる。
【００７４】
そして、デジタルペン２００からタッチ開始が検知されなければ（Ｓ７１０−Ｎ）、ステップＳ７１０に戻り、デジタルペン２００はタッチ開始を検知し続ける。
【００７５】
デジタルペン２００からタッチ開始が検知されると（Ｓ７１０−Ｙ）、デジタルペン２００はセンシング信号を生成し、生成されたセンシング信号をディスプレイ装置１００に伝送する（Ｓ７２０）。
【００７６】
センシング信号が伝送されると、デジタルペン２００はＩＲイメージを獲得する（Ｓ７３０）。ここで、ＩＲイメージは、ＩＲ光源１３０から発せられるＩＲ信号が透過するパターン領域に対するイメージである。
【００７７】
そして、デジタルペン２００は、ＩＲイメージからタッチ地点を認識する（Ｓ７４０）。具体的に、デジタルペン２００は、ＩＲイメージとタッチ地点がマッピングされて保存された保存部から獲得されたＩＲイメージとマッピングされるタッチ地点に対する情報（例えば、タッチ地点の座標値、タッチされたディスプレイの情報）を認識する。保存部は、デジタルペン２００と、ディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００の外部のセットトップボックス、コンピュータ等に提供されてよい。
【００７８】
そして、デジタルペン２００は、タッチ地点に対する情報をディスプレイ装置１００に伝送する（Ｓ７５０）。
【００７９】
そして、デジタルペン２００は、タッチが終了しているか否かを判断する（Ｓ７７０）。具体的に、デジタルペン２００は、予め設定された時間の間、タッチが行われているか否かを判断する。予め設定された時間の間、タッチが行われていない場合、デジタルペン２００はタッチが終了していると判断する。タッチが終了していると判断されると（Ｓ７７０−Ｙ）、デジタルペン２００は中断信号を生成してディスプレイ装置１００に伝送する（Ｓ７８０）。
【００８０】
しかし、タッチが終了していないと判断された場合（Ｓ７７０−Ｎ）、ステップＳ７２０ないしＳ７５０を繰り返してタッチ地点にオブジェクトを表示することができる。
【００８１】
図８は、本発明の一実施形態に係るタッチシステムのタッチ地点を認識するためのディスプレイ装置１００の動作方法を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
まず、ディスプレイ装置１００は、センシング信号がデジタルペン２００から受信されたか否かを判断する（Ｓ８１０）。センシング信号が受信されていない場合（Ｓ８１０−Ｎ）、ステップＳ８１０に戻り、ディスプレイ装置１００は引き続きセンシング信号が受信されたか否かを判断する。
【００８３】
センシング信号が受信された場合（Ｓ８１０−Ｙ）、ディスプレイ装置１００は、ＩＲ光源１３０を駆動する（Ｓ８２０）。即ち、ディスプレイ装置１００は、常にＩＲ光源１３０を駆動するのではなく、消費電力の無駄を防止するために、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチした場合にのみ、ＩＲ光源１３０を駆動することができる。
【００８４】
そして、ディスプレイ装置１００は、タッチ地点情報がデジタルペン２００から受信されているか否かを判断する（Ｓ８３０）。タッチ地点情報が受信されていない場合（Ｓ８３０−Ｎ）、ディスプレイ装置１００は、ステップＳ８３０に戻り、引き続きデジタルペン２００からタッチ地点情報を受信することを待つことができる。タッチ地点情報が受信されている場合（Ｓ８３０−Ｙ）、ディスプレイ装置１００はタッチ地点にオブジェクトをディスプレイすることができる（Ｓ８４０）。
【００８５】
そして、ディスプレイ装置１００は、デジタルペン２００から中断信号を受信したか否かを判断する（Ｓ８５０）。中断信号が受信されていない場合（Ｓ８５０−Ｎ）、ディスプレイ装置１００はステップＳ８５０に戻り、中断信号が受信されている場合（Ｓ８５０−Ｙ）、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０の駆動を中断する（Ｓ８６０）。
【００８６】
上述のようなタッチ地点認識方法により、デジタルペン２００のバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペン２００の筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源１３０を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【００８７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的趣旨の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置に関し、より詳細には、デジタルペンを用いてタッチ地点を認識するタッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタッチスクリーンは、カメラやＩＲ方式、感圧式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）、静電式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）等のタッチセンシング装置を用いたり、タッチスクリーンのパターンを撮影してタッチ地点を認識するデジタルペンを用いる。
【０００３】
特に、従来のデジタルペンを用いたタッチ入力方式は、デジタルペンにＩＲ光源及びＩＲカメラが備えられていた。具体的に、デジタルペンがディスプレイ装置のパターンを認識するために、デジタルペンそのものからＩＲ光源を発し、ディスプレイ装置によって反射されていた。そして、デジタルペンは、反射されたＩＲ光源が通るパターンをＩＲカメラによって撮影して、タッチ地点を認識していた。
【０００４】
上述のように、デジタルペンにＩＲ光源が付着される場合、ＩＲ光源によるバッテリ消耗が増加し、光源に反射される光をペンのカメラが再び認識するために、ペンの角度が制限される問題があった。なお、デジタルペンの内部にＩＲ光源が配置されなければならないため、デジタルペンが太くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国特開第２０１０−０１００４８３号公報
【特許文献２】韓国特開第２００５−００７０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ＩＲ光源がディスプレイ装置の内部に備えられて、タッチ地点を認識するタッチ地点認識方法及びタッチシステム、並びにディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置及びデジタルペンを含むタッチシステムのタッチ地点認識方法は、上記ディスプレイ装置が、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するステップと、前記デジタルペンが、ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得するステップと、前記デジタルペンが、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するステップとを含む。
【０００８】
そして、前記発するステップは、前記デジタルペンがタッチ開始を検知するステップと、前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置にセンシング信号を伝送するステップと、前記センシング信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源を駆動して前記ＩＲ信号を発するステップとを含んでよい。
【０００９】
なお、前記検知するステップは、前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサを用いて、前記タッチ開始を検知してよい。
【００１０】
そして、前記検知するステップは、予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知されると、前記タッチ開始が検知されてよい。
【００１１】
なお、前記発するステップは、前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発してよい。
【００１２】
そして、前記デジタルペンがタッチ終了を検知するステップと、前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置に中断信号を伝送するステップと、前記中断信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断するステップとを更に含んでよい。
【００１３】
なお、前記検知するステップは、予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知してよい。
【００１４】
一方、上記目的を達成するための本発明の一実施形態に係るタッチシステムは、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するディスプレイ装置と、ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得し、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するデジタルペンとを含む。
【００１５】
そして、前記ディスプレイ装置は、前記デジタルペンによりタッチ開始が検知され、センシング信号が伝送されると、ＩＲ光源を駆動してＩＲ信号を発してよい。
【００１６】
なお、前記タッチ開始は、前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサにより検知されてよい。
【００１７】
そして、予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知された場合、前記タッチ開始が検知されてよい。
【００１８】
なお、前記ディスプレイ装置は、前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発してよい。
【００１９】
そして、前記ディスプレイ装置は、前記デジタルペンによりタッチ終了が検知されて中断信号が伝送されると、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断してよい。
【００２０】
なお、前記デジタルペンは、予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知してよい。
【００２１】
一方、上記目的を達成するための本発明の一実施形態に係るデジタルペンを用いてユーザのタッチを認識するディスプレイ装置は、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルと、前記ＬＣＤパネルの下部に配置され、前記ＬＣＤパネルにバックライトを提供するバックライトユニットと、前記ＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するＩＲ光源と、前記デジタルペンと通信を行う通信部と、前記デジタルペンから受信される信号を用いて前記ＬＣＤパネル、前記バックライトユニットと、前記ＩＲ光源を制御する制御部とを含む。
【００２２】
そして、前記ＩＲ光源は、前記バックライトユニットに配置されてよい。
【００２３】
なお、前記ＩＲ光源は、前記バックライトユニットの表面の周縁領域に予め設定された間隔に配置されてよい。
【００２４】
そして、前記ＩＲ光源は、前記バックライトユニットの表面の周縁領域及び内部領域に予め設定されたパターンで配置されてよい。
【００２５】
なお、前記バックライトユニットの上部表面に設けられた拡散板を更に含み、前記ＩＲ光源は、前記ＬＣＤパネルの側面に配置されて前記拡散板に前記ＩＲ信号を発し、前記拡散板は、前記ＩＲ信号が前記ＬＣＤパネルを透過できるように反射してよい。
【００２６】
そして、前記制御部は、前記通信部を介して前記デジタルペンからセンシング信号が伝送されると、ＩＲ信号が発せられるように前記ＩＲ光源を制御し、前記通信部を介して前記デジタルペンから中断信号が伝送されると、ＩＲ信号の発散が中断されるように前記ＩＲ光源を制御してよい。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように本発明によれば、デジタルペンのバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペンの筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係るタッチシステムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置の構成に対するブロック図を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置のＬＣＤパネルに備えられたパターンを示す図である。
【図４Ａ】本発明の多様な実施形態に係るバックライトユニットにＩＲ光源が配置される実施形態に対する図である。
【図４Ｂ】本発明の多様な実施形態に係るバックライトユニットにＩＲ光源が配置される実施形態に対する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＬＣＤパネル側面にＩＲ光源が配置される実施形態に対する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るデジタルペンの構成に対するブロック図を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るタッチ地点認識方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係るタッチ地点認識方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチシステム１０を示す図である。図１に示すように、タッチシステム１０は、ディスプレイ装置１００及びデジタルペン２００を含む。このとき、ディスプレイ装置１００は、電子黒板で実現されてよく、それに限られるものではなく、テレビやタブレットパソコン、スマートフォンのような電子装置でも実現可能である。
【００３１】
ディスプレイ装置１００は、映像をディスプレイするために、バックライトユニット１２０及びＬＣＤパネル１１０を具備する装置である。ここで、ディスプレイ装置１００のＬＣＤパネル１１０には、図３に示すように、領域別に相違なるパターン１１５−１、１１５−２、１１５−３が挿入される。したがって、デジタルペン２００が領域別に相違なるパターン１１５−１、１１５−２、１１５−３の中から、ＩＲ信号が透過する領域を撮影することにより、デジタルペン２００がタッチ地点を認識できるようになる。
【００３２】
なお、領域別に相違なるパターン１１５−１、１１５−２、１１５−３を有するＬＣＤパネル１１０を透過するＩＲ信号を発するために、ディスプレイ装置１００は、ＩＲ光源１３０を含む。一方、図１には、４つのＩＲ光源１３０が示されているが、それは一実施形態に過ぎず、４つを除く少なくとも一つのＩＲ光源１３０がディスプレイ装置１００に含まれてよい。このとき、ＩＲ光源１３０は、ディスプレイ装置１００に備えられたバックライトの周縁領域及び内部領域の少なくとも何れか一方に予め設定された間隔に配置されてよい。なお、ＩＲ光源１３０は、ＬＣＤパネルの側面に配置されてよい。しかし、上述のようなＩＲ光源１３０が配置される位置は、一実施形態に過ぎず、別の位置にＩＲ光源１３０が配置されてよい。
【００３３】
ディスプレイ装置１００は、第１の予め設定された条件が満たされた場合にのみ、ＩＲ光源１３０を駆動してＩＲ信号を発することができる。例えば、デジタルペン２００が圧力センサによってタッチ開始（例えば、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００にタッチを開始した時間）を検知して生成したセンシング信号が受信されると、ディスプレイ装置１００は、ＩＲ光源１３０を駆動してＩＲ信号を発することができる。別の実施形態として、デジタルペン２００又はディスプレイ装置１００のうち何れか一方に備えられたボタンが選択されると、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０を駆動してＩＲ信号を発することができる。このとき、ボタンは開始ボタンであってよい。しかし、それは一実施形態に過ぎず、他の条件によりＩＲ光源１３０を駆動してよい。上述のような実施形態により、ディスプレイ装置１００は予め設定された条件が満たされた場合にのみ、ＩＲ光源１３０を駆動することができる。
【００３４】
ディスプレイ装置１００は、第２の予め設定された条件が満たされた場合、ＩＲ光源１３０が中断してよい。例えば、デジタルペン２００がタッチ終了（例えば、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００にタッチを終了した時間）が検知されると、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０の駆動を中断してよい。別の実施形態として、デジタルペン２００又はディスプレイ装置１００のうち何れか一方に備えられた終了ボタンが選択されると、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０の駆動を中断することができる。
【００３５】
なお、ディスプレイ装置１００は、デジタルペン２００から受信されたタッチ地点に対する情報を用いてオブジェクトを表示してよい。
【００３６】
デジタルペン２００は、ＩＲカメラを用いてディスプレイ装置１００のＬＣＤパネル１１０のうち、ＩＲ信号が透過するパターン領域を撮影する。そして、デジタルペン２００は、撮影されたパターン領域をＩＲイメージで生成した後、生成されたＩＲイメージを用いてタッチ地点を認識する。
【００３７】
そして、デジタルペン２００は、認識されたタッチ地点に対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する外部の制御装置に伝送する。したがって、ディスプレイ装置１００は、デジタルペン２００により認識されたタッチ地点にオブジェクトを表示することができる。
【００３８】
なお、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチする場合にのみ、ＩＲ光源が駆動するために、デジタルペン２００はタッチ開始を検知し、センシング信号を生成する。そして、デジタルペン２００は、生成されたセンシング信号をディスプレイ装置１００に伝送する。
【００３９】
このとき、デジタルペン２００は、デジタルペン２００からディスプレイ装置１００のＬＣＤパネルと接触する部分に備えられた圧力センサを用いてタッチ開始を検知することができる。例えば、予め設定された時間の間、圧力センサに圧力が検知されると、デジタルペン２００はタッチ開始を検知することができる。しかし、それは一実施形態に過ぎず、デジタルペン２００は他の入力手段（例えば、ボタン）を用いてタッチ開始を検知することができる。
【００４０】
なお、タッチ終了を検知されると、デジタルペン２００は中断信号を生成する。そして、デジタルペン２００は、ＩＲ光源の駆動を中断するために中断信号をディスプレイ装置１００に伝送する。
【００４１】
このとき、デジタルペン２００は、予め設定された時間の間、タッチが行われない場合、タッチ終了を検知する。
【００４２】
上述のように、ＩＲ光源がディスプレイ装置１００に備えられたタッチシステム１０により、デジタルペン２００のバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペン２００の筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【００４３】
以下では、図２ないし図６を参照して、ディスプレイ装置１００及びデジタルペン２００に対してより詳細に説明する。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置１００の構成に対するブロック図を示す図である。
【００４５】
図２に示すように、ディスプレイ装置１００は、ＬＣＤパネル１１０と、バックライトユニット１２０と、ＩＲ光源１３０と、制御部１４０及び通信部１５０を含む。このとき、ディスプレイ装置１００は、電子黒板で実現されてよいが、それに限るものではない。
【００４６】
ＬＣＤパネル１１０は、電極の生成された両基板が対向するように配置されており、両基板の間に液晶物質が注入されて形成される。ここで、両電極に電圧を印加すると磁場が生成し、両基板の間に注入された液晶物質の分子を動かしてバックライトの透過率を調節する。したがって、ＬＣＤパネル１１０は映像信号に基づいて光の透過率を調節できるようになる。
【００４７】
ＬＣＤパネル１１０は、内部に色フィルタを含む。このとき、色フィルタは、Ｒ色フィルタ１１５−１と、Ｇ色フィルタ１１５−２と、Ｂ色フィルタ１１５−３を含む。特に、ＬＣＤパネル１１０の内部に備えられたＲＧＢ色フィルタ１１５−１、１１５−２、１１５−３は、図３に示されるように、領域別に相違なるパターンを有する枠１１３に装着される。このとき、領域別に相違なるパターンを有する枠１１３はＩＲ信号が透過される。そして、デジタルペン２００が、ＩＲ信号の透過されたパターン領域を撮影してＩＲイメージを獲得し、獲得されたＩＲイメージを通じてタッチ地点を認識することができる。一方、上述の領域別に相違なるパターンを有する枠１１３をブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれてよい。このとき、ＬＣＤパネル１１０は、タッチパネルで実現されてよいが、それに限られるものではない。
【００４８】
バックライトユニット１２０は、ＬＣＤパネル１１０にバックライトを投射する。ＬＣＤパネル１１０は自ら発光することができないためである。バックライトユニット１２０は、バックライト駆動回路（図示せず）及び発光モジュール（図示せず）から構成される。このとき、発光モジュールは、複数個の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を備え、複数個の発光素子は相互電気的に連結されてよい。そして、バックライト駆動回路は、制御部１４０の制御により、発光モジュールを駆動することができる。
【００４９】
ＩＲ光源１３０は、デジタルペン２００のＩＲカメラがＬＣＤパネル１１０のパターンを撮影することができるようにＩＲ信号を発する。このとき、ＩＲ光源１３０は、ＩＲ信号を発するため、バックライトユニット１２０から出射される可視光線であるバックライトのディスプレイを妨害しない。
【００５０】
ＩＲ光源１３０は、ＩＲ信号がＬＣＤパネル１１０を透過することができるように多様な位置に配置されてよい。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の多様な実施形態に係るバックライトユニット１２０に位置するＩＲ光源１３０を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂは、バックライトユニット１２０を上から眺めた図である。
【００５１】
図４Ａに示すように、複数のＩＲ光源１３０が提供される場合、ＩＲ光源１３０はバックライトユニット１２０の表面の周縁領域に予め設定された間隔に配置されてよい。なお、図４Ｂに示すように、ＩＲ光源１３０は、バックライトユニット１２０の表面の周縁領域及び内部領域に予め設定されたパターンで配置されてよい。即ち、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＩＲ光源１３０は、バックライトユニット１２０の表面に配置されてＬＣＤパネル１１０に即座にＩＲ信号を発することができる。
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態に係るＬＣＤパネル１１０の側面に位置したＩＲ光源１３０を示した図である。特に、図５は、ＬＣＤパネル１１０と、バックライトユニット１２０及び拡散板１３５が含まれたディスプレイパネルの切断面を示す。
【００５３】
図５に示すように、ＩＲ光源１３０は、ＬＣＤパネル１１０の側面に位置する。そして、ＩＲ光源１３０からバックライトユニット１２０方向に発せられたＩＲ信号は、ＬＣＤパネル１１０及びバックライトユニット１２０との間に備えられた拡散板１３５によりＬＣＤパネル１１０方向に反射される。
【００５４】
したがって、デジタルペン２００は、拡散板１３５により反射されたＩＲ信号を用いてＬＣＤパネルのパターンを撮影することができるようになる。
【００５５】
一方、図４Ａないし図５において説明したＩＲ光源１３０が配置された位置及び数は、一実施形態に過ぎず、ＩＲ光源１３０から発せられたＩＲ信号がＬＣＤパネル１１０を透過することができるようにするＩＲ光源１３０の位置なら、本発明の技術的思想が適用されてよい。
【００５６】
通信部１５０は、デジタルペン２００との通信を行う。具体的に、通信部１５０は、デジタルペン２００からＩＲ光源１３０を駆動するか否かを判断するためのセンシング信号又は中断信号を受信することができる。なお、通信部１５０は、デジタルペン２００からタッチ地点に対する情報を受信することができる。
【００５７】
制御部１４０はユーザ命令に従って、ディスプレイ装置１００の動作全般を制御する。特に、制御部１４０は、通信部１５０を介してデジタルペン２００から受信された信号を用いてＬＣＤパネル１１０と、バックライトユニット１２０及びＩＲ光源１３０を制御する。
【００５８】
具体的に、制御部１４０は、通信部１５０を介してデジタルペン２００からセンシング信号が受信されると、ＩＲ信号が発せられるようにＩＲ光源１３０を駆動する。
【００５９】
そして、制御部１４０は、通信部１５０を介してデジタルペン２００からセンシング信号が中断されたり、中断信号が受信されると、無駄な電力浪費を防止するためにＩＲ光源１３０の駆動を中断する。
【００６０】
そして、通信部１５０を介してデジタルペン２００からデジタルペン２００がタッチした地点に対する情報が受信されると、制御部１４０はタッチ地点にオブジェクトが表示されるように、ＬＣＤパネル１１０及びバックライトユニット１２０を制御する。
【００６１】
一方、本発明においては、制御部１４０がディスプレイ装置１１０の内部に備えられたものとして想定したが、それは一実施形態に過ぎず、ディスプレイ装置１１０の制御部１４０は外部に備えられてよい。例えば、制御部１４０は、ディスプレイ装置１００の外部に備えられたセットトップボックスの制御部又はコンピュータで実現されてよい。
【００６２】
図６は、本発明の一実施形態に係るデジタルペン２００のブロック図を示す図である。図６に示すように、デジタルペン２００は、圧力センサ２１０と、撮影部２２０と、制御部２３０及び通信部２４０を含む。
【００６３】
圧力センサ２１０は、デジタルペン２００において、ディスプレイ装置１００とタッチされる部分（例えば、ペン先）に備えられ、ディスプレイ装置１００とのタッチ有無を検知する。
【００６４】
撮影部２２０は、ディスプレイ装置１００のＬＣＤパネルでＩＲ信号が透過するパターン領域を撮影する。このとき、撮影部２２０は、撮影された映像を信号処理してＩＲイメージに生成する。撮影部２２０は、生成されたＩＲイメージを制御部２３０に伝送する。
【００６５】
このとき、撮影部２２０は、ＩＲカメラで実現されてよい。
【００６６】
通信部２４０は、外部のディスプレイ装置１００或いはディスプレイ装置１００を制御する装置と通信を行う。特に、通信部２４０は、ディスプレイ装置１００のＩＲ光源１３０を駆動するか否かを判断するためのセンシング信号及び中断信号をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送することができる。なお、通信部２４０は、ＩＲイメージを用いて認識されたタッチ地点に対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送することができる。
【００６７】
制御部２３０は、デジタルペン２００の動作全般を制御する。特に、制御部２３０は、圧力センサを用いてタッチ開始及びタッチ終了を判断する。具体的に、制御部２３０は、圧力センサを通じて圧力が検知されると、タッチが開始されたと判断する。このとき、制御部２３０は、圧力センサを通じて圧力が検知された瞬間、タッチが開始されたと判断することができ、圧力センサを通じて予め設定された時間の間に圧力が検知されると、タッチが開始されたと判断することができる。なお、制御部２３０は、予め設定された時間の間、圧力センサを通じて圧力が検知されなければ、タッチが終了したと判断する。
【００６８】
制御部２３０は、タッチ開始及びタッチ終了の判断結果に応じて、センシング信号及び中断信号の何れか一方を生成し、通信部２４０を介してディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送する。
【００６９】
制御部２３０は、ＩＲカメラに通じて獲得したパターン領域に対するＩＲイメージを分析してタッチ地点を判断する。具体的に、制御部２３０はパターン領域別に座標値がマッピングされて保存された保存部（図示せず）から、ＩＲカメラを通じて獲得されたＩＲイメージと対応する座標値を検索する。そして、制御部２３０は、検索された座標値に対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送するように制御する。
【００７０】
しかし、デジタルペン２００が座標値を直接計算することは一実施形態に過ぎず、デジタルペン２００の制御部２３０が座標値を直接計算せずに、ＩＲイメージに対する情報をディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置に伝送し、ディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００を制御する制御装置がタッチ地点の座標値を計算することができる。
【００７１】
一方、上述のようなデジタルペン２００は、ディスプレイ装置１００から発せられるＩＲ信号を通じてタッチ地点を認識することができるようになる。したがって、デジタルペン２００のバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペン２００の筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源１３０を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【００７２】
図７は、本発明の一実施形態に係るタッチシステムのタッチ地点認識方法を説明するためのフローチャートである。
【００７３】
まず、デジタルペン２００はタッチ開始を検知する（Ｓ７１０）。具体的に、デジタルペン２００は、圧力センサ２１０を用いてデジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチしたか否かを判断する。このとき、デジタルペン２００は、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチした瞬間、タッチ開始を検知することができ、予め設定された時間の間、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチする場合、タッチ開始を検知することができる。
【００７４】
そして、デジタルペン２００からタッチ開始が検知されなければ（Ｓ７１０−Ｎ）、ステップＳ７１０に戻り、デジタルペン２００はタッチ開始を検知し続ける。
【００７５】
デジタルペン２００からタッチ開始が検知されると（Ｓ７１０−Ｙ）、デジタルペン２００はセンシング信号を生成し、生成されたセンシング信号をディスプレイ装置１００に伝送する（Ｓ７２０）。
【００７６】
センシング信号が伝送されると、デジタルペン２００はＩＲイメージを獲得する（Ｓ７３０）。ここで、ＩＲイメージは、ＩＲ光源１３０から発せられるＩＲ信号が透過するパターン領域に対するイメージである。
【００７７】
そして、デジタルペン２００は、ＩＲイメージからタッチ地点を認識する（Ｓ７４０）。具体的に、デジタルペン２００は、ＩＲイメージとタッチ地点がマッピングされて保存された保存部から獲得されたＩＲイメージとマッピングされるタッチ地点に対する情報（例えば、タッチ地点の座標値、タッチされたディスプレイの情報）を認識する。保存部は、デジタルペン２００と、ディスプレイ装置１００又はディスプレイ装置１００の外部のセットトップボックス、コンピュータ等に提供されてよい。
【００７８】
そして、デジタルペン２００は、タッチ地点に対する情報をディスプレイ装置１００に伝送する（Ｓ７５０）。
【００７９】
そして、デジタルペン２００は、タッチが終了しているか否かを判断する（Ｓ７７０）。具体的に、デジタルペン２００は、予め設定された時間の間、タッチが行われているか否かを判断する。予め設定された時間の間、タッチが行われていない場合、デジタルペン２００はタッチが終了していると判断する。タッチが終了していると判断されると（Ｓ７７０−Ｙ）、デジタルペン２００は中断信号を生成してディスプレイ装置１００に伝送する（Ｓ７８０）。
【００８０】
しかし、タッチが終了していないと判断された場合（Ｓ７７０−Ｎ）、ステップＳ７２０ないしＳ７５０を繰り返してタッチ地点にオブジェクトを表示することができる。
【００８１】
図８は、本発明の一実施形態に係るタッチシステムのタッチ地点を認識するためのディスプレイ装置１００の動作方法を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
まず、ディスプレイ装置１００は、センシング信号がデジタルペン２００から受信されたか否かを判断する（Ｓ８１０）。センシング信号が受信されていない場合（Ｓ８１０−Ｎ）、ステップＳ８１０に戻り、ディスプレイ装置１００は引き続きセンシング信号が受信されたか否かを判断する。
【００８３】
センシング信号が受信された場合（Ｓ８１０−Ｙ）、ディスプレイ装置１００は、ＩＲ光源１３０を駆動する（Ｓ８２０）。即ち、ディスプレイ装置１００は、常にＩＲ光源１３０を駆動するのではなく、消費電力の無駄を防止するために、デジタルペン２００がディスプレイ装置１００をタッチした場合にのみ、ＩＲ光源１３０を駆動することができる。
【００８４】
そして、ディスプレイ装置１００は、タッチ地点情報がデジタルペン２００から受信されているか否かを判断する（Ｓ８３０）。タッチ地点情報が受信されていない場合（Ｓ８３０−Ｎ）、ディスプレイ装置１００は、ステップＳ８３０に戻り、引き続きデジタルペン２００からタッチ地点情報を受信することを待つことができる。タッチ地点情報が受信されている場合（Ｓ８３０−Ｙ）、ディスプレイ装置１００はタッチ地点にオブジェクトをディスプレイすることができる（Ｓ８４０）。
【００８５】
そして、ディスプレイ装置１００は、デジタルペン２００から中断信号を受信したか否かを判断する（Ｓ８５０）。中断信号が受信されていない場合（Ｓ８５０−Ｎ）、ディスプレイ装置１００はステップＳ８５０に戻り、中断信号が受信されている場合（Ｓ８５０−Ｙ）、ディスプレイ装置１００はＩＲ光源１３０の駆動を中断する（Ｓ８６０）。
【００８６】
上述のようなタッチ地点認識方法により、デジタルペン２００のバッテリ寿命を延ばすことができ、デジタルペン２００の筆記角度に対する制限が緩和される。なお、タッチ活性化状態及び非活性化状態を区分してＩＲ光源１３０を制御することにより、無駄な消費電力が低減される。
【００８７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的趣旨の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置及びデジタルペンを含むタッチシステムのタッチ地点認識方法において、
上記ディスプレイ装置が、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するステップと、
前記デジタルペンが、ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得するステップと、
前記デジタルペンが、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するステップと
を含むタッチ地点認識方法。
【請求項２】
前記発するステップは、
前記デジタルペンがタッチ開始を検知するステップと、
前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置にセンシング信号を伝送するステップと、
前記センシング信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源を駆動して前記ＩＲ信号を発するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項３】
前記検知するステップは、
前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサを用いて、前記タッチ開始を検知することを特徴とする請求項２に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項４】
前記検知するステップは、
予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知されると、前記タッチ開始が検知されることを特徴とする請求項３に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項５】
前記発するステップは、
前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発することを特徴とする請求項１に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項６】
前記デジタルペンがタッチ終了を検知するステップと、
前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置に中断信号を伝送するステップと、
前記中断信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項７】
前記検知するステップは、
予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知することを特徴とする請求項６に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項８】
タッチシステムにおいて、
領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するディスプレイ装置と、
ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得し、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するデジタルペンと
を含むタッチシステム。
【請求項９】
前記ディスプレイ装置は、
前記デジタルペンによりタッチ開始が検知され、センシング信号が伝送されると、ＩＲ光源を駆動してＩＲ信号を発することを特徴とする請求項８に記載のタッチシステム。
【請求項１０】
前記タッチ開始は、
前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサにより検知されることを特徴とする請求項９に記載のタッチシステム。
【請求項１１】
予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知された場合、前記タッチ開始が検知されることを特徴とする請求項１０に記載のタッチシステム。
【請求項１２】
前記ディスプレイ装置は、
前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発することを特徴とする請求項８に記載のタッチシステム。
【請求項１３】
前記ディスプレイ装置は、
前記デジタルペンによりタッチ終了が検知されて中断信号が伝送されると、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断することを特徴とする請求項８に記載のタッチシステム。
【請求項１４】
前記デジタルペンは、
予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知する特徴とする請求項１３に記載のタッチシステム。
【請求項１】
ディスプレイ装置及びデジタルペンを含むタッチシステムのタッチ地点認識方法において、
上記ディスプレイ装置が、領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するステップと、
前記デジタルペンが、ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得するステップと、
前記デジタルペンが、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するステップと
を含むタッチ地点認識方法。
【請求項２】
前記発するステップは、
前記デジタルペンがタッチ開始を検知するステップと、
前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置にセンシング信号を伝送するステップと、
前記センシング信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源を駆動して前記ＩＲ信号を発するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項３】
前記検知するステップは、
前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサを用いて、前記タッチ開始を検知することを特徴とする請求項２に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項４】
前記検知するステップは、
予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知されると、前記タッチ開始が検知されることを特徴とする請求項３に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項５】
前記発するステップは、
前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発することを特徴とする請求項１に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項６】
前記デジタルペンがタッチ終了を検知するステップと、
前記タッチ開始が検知されると、前記デジタルペンが前記ディスプレイ装置に中断信号を伝送するステップと、
前記中断信号が受信されると、前記ディスプレイ装置が、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項７】
前記検知するステップは、
予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知することを特徴とする請求項６に記載のタッチ地点認識方法。
【請求項８】
タッチシステムにおいて、
領域別に相違なるパターンを有するＬＣＤパネルを透過するＩＲ信号を発するディスプレイ装置と、
ＩＲカメラを通じて前記ＩＲ信号が透過するパターンを撮影し、タッチ地点に対応するＩＲイメージを獲得し、前記ＩＲイメージを用いて前記タッチ地点を認識するデジタルペンと
を含むタッチシステム。
【請求項９】
前記ディスプレイ装置は、
前記デジタルペンによりタッチ開始が検知され、センシング信号が伝送されると、ＩＲ光源を駆動してＩＲ信号を発することを特徴とする請求項８に記載のタッチシステム。
【請求項１０】
前記タッチ開始は、
前記デジタルペンにおいて、前記ＬＣＤパネルとタッチされる部分に備えられた圧力センサにより検知されることを特徴とする請求項９に記載のタッチシステム。
【請求項１１】
予め設定された時間の間、前記圧力センサに圧力が検知された場合、前記タッチ開始が検知されることを特徴とする請求項１０に記載のタッチシステム。
【請求項１２】
前記ディスプレイ装置は、
前記ディスプレイ装置又は前記デジタルペンに備えられたボタンが選択されると、前記ＩＲ信号を発することを特徴とする請求項８に記載のタッチシステム。
【請求項１３】
前記ディスプレイ装置は、
前記デジタルペンによりタッチ終了が検知されて中断信号が伝送されると、ＩＲ光源の駆動を中断して前記ＩＲ信号の発散を中断することを特徴とする請求項８に記載のタッチシステム。
【請求項１４】
前記デジタルペンは、
予め設定された時間の間、前記デジタルペンに備えられた圧力センサに圧力が検知されなければ、前記タッチ終了を検知する特徴とする請求項１３に記載のタッチシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９７８０９（Ｐ２０１３−９７８０９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４２３２９（Ｐ２０１２−２４２３２９）
【出願日】平成２４年１１月２日（２０１２．１１．２）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２日（２０１２．１１．２）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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