光学式タッチ入力装置及びその駆動方法
【課題】タッチ動作の前とタッチ動作時を区分して、発光部の出力を調節することによって、消費電力を節減する。
【解決手段】表示パネルと；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子と；前記表示パネルの残りの２辺に対応して配置され、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部と；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された受光部と；及び前記受光部から収集された受光情報によって、タッチ座標を演算するタッチ座標演算部と、前記各赤外線発光素子の光出力をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部とを含んだタッチ制御部と；を含んでなる。
【解決手段】表示パネルと；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子と；前記表示パネルの残りの２辺に対応して配置され、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部と；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された受光部と；及び前記受光部から収集された受光情報によって、タッチ座標を演算するタッチ座標演算部と、前記各赤外線発光素子の光出力をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部とを含んだタッチ制御部と；を含んでなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式タッチ入力装置に係り、特に、タッチ動作の前とタッチ動作時を区分して、発光部の光出力を調節することによって、消費電力を節減した光学式タッチ入力装置及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タッチスクリーン（Ｔｏｕｃｈ Ｓｃｒｅｅｎ）とは、各種ディスプレイを用いる情報通信機器と使用者間のインターフェースを構成する様々な方式のうち一つであって、使用者が手やペンで画面を直接触れることで、機器とインターフェースできる入力装置のことを言う。
【０００３】
タッチスクリーンは、ディスプレイに表示されているボタンを指で触れるだけで、対話的、直感的に操作することによって、老若男女誰でも容易に使用することができる入力装置であるので、現在、銀行や官公署の発給装置、各種医療設備、観光及び主要機関の案内、交通案内など多くの分野において適用されている。
【０００４】
このようなタッチスクリーンには、認識する方法によって、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、超音波方式（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗａｖｅ Ｔｙｐｅ）、赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）などがある。
【０００５】
前述した各方式の利点は互いに異なるが、最近はタッチ面が受ける圧力を最小化し、配置の便利性によって赤外線方式のタッチスクリーンが注目されている。
【０００６】
赤外線方式のタッチスクリーンはまた、発光源と受光源の配置構造及びその数によって、赤外線マトリックス方式と赤外線カメラセンシング方式などに区分することができる。
【０００７】
表示パネルの大きさ及び組立時に遊動するか否かによって特定方式が好まれており、このうち赤外線マトリックス方式は、複数個の赤外線発光源と一つのイメージセンサを含んでなる。
【０００８】
ところで、前述した赤外線方式のタッチスクリーンは、長時間タッチ入力が発生しない場合にも、持続的に赤外線発光源が発光するため、実際にタッチが発生しないときにも、前記赤外線発光源とイメージセンサが動作することによって、不要な電力消費をもたらすという問題が発生する。これによって、不要な電力消費に伴い赤外線光源の寿命が減少し、消費電力が大きいという問題を招いている。
【０００９】
また、タッチセンシングに必要な赤外線発光源の周期的な点灯のため、表示装置に必要な各素子のうち、赤外線発光源の相対的な寿命が短くなって、表示装置の長時間使用の際、タッチ検出の正確度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような従来の赤外線方式のタッチスクリーンは、次のような問題点がある。
【００１１】
タッチ駆動の前または後にも持続的に赤外線発光源が点灯した状態を維持して、タッチが発生しないとき、あるいは、タッチが発生しない領域においても、不要な消費電力が消耗されている。
【００１２】
したがって、非タッチ時の不要な消費電力の増加によって、赤外線発光源の寿命が短縮されるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、タッチ動作の前とタッチ動作時を区分して、発光部の出力を調節することによって、消費電力を節減した光学式タッチ入力装置及びその駆動方法を提供することに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するための本発明の光学式タッチ入力装置は、表示パネルと；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子と；前記表示パネルの残りの２辺に対応して配置され、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部と；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された受光部と；及び前記受光部から収集された受光情報によって、タッチ座標を演算するタッチ座標演算部と、前記各赤外線発光素子の光出力をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部とを含んだタッチ制御部と；を含んでなることにその特徴がある。
【００１５】
前記発光制御部は、クロック発生器、前記クロック発生器を通じてそれぞれ駆動電圧の周期を生成する周期発生器、及び前記駆動電圧のパルス幅と大きさを設定するデューティ発生器を具備する。
【００１６】
そして、前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の大きさを、タッチ時と非タッチ時に区分する。
【００１７】
または、前記発光制御部は、前記周期発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、タッチ時と非タッチ時に区分する。
【００１８】
または、前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、タッチ時と非タッチ時に区分する。
【００１９】
または、前記発光制御部は、タッチがセンシングされる赤外線発光素子とセンシングされない赤外線発光素子を区分して、タッチがセンシングされない赤外線発光素子のみ光出力を低くする。
【００２０】
ここで、前記受光部は、イメージセンサと、前記イメージセンサと一端が連結された複数個の光ファイバーと、前記複数個の光ファイバーの各他端に連結された複数個のインプレインレンズと、前記イメージセンサ、複数個の光ファイバー及び複数個のインプレインレンズが含まれる光導波路と、を含む。
【００２１】
また、同一の目的を達成するための本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法は、表示パネルの隣接した２辺に配置された複数個の赤外線発光素子の光出力を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくすることにその特徴がある。
【００２２】
また、同一の目的を達成するための本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法は、表示パネルの隣接した２辺に具備されたセンサ部を用いて、タッチ発生の有無を検出する第１段階と、タッチ非検出時、前記表示パネルの隣接した２辺に具備された複数個の赤外線発光素子を、光出力を低くする低電力モードに切り替える第２段階と、を含んでなることにまた他の特徴がある。
【００２３】
前記低電力モードに切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加する。
【００２４】
または、前記低電力モードに切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、非タッチ時にタッチ時よりも増やして印加する。
【００２５】
または、前記低電力モードに切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加する。
【００２６】
また、前記第１段階でタッチ検出時、前記複数個の赤外線発光素子に対して順次にタッチ発生の有無を検出する第３段階を含むことができる。
【００２７】
また、前記第３段階でタッチが非検出された部位に対応する赤外線発光素子に対して、光出力を低くする低電力モードに切り替える第４段階を含むことができる。
【発明の効果】
【００２８】
上記のような本発明の光学式タッチ入力装置及びその駆動方法は、次のような効果がある。
【００２９】
光学式タッチ入力装置において、タッチの最初の認識前の発光素子の消費電力を最小化し、タッチ動作時にもタッチ領域に応じて発光素子の消費電力を制御することによって、駆動電圧の持続印加の場合と同一のタッチ感知機能だけでなく、全体的な消費電力を節減することができる効果がある。
【００３０】
また、消費電力の節減によって発光素子の寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の光学式タッチ入力装置の一例を示した平面図である。
【図２】図１の発光部が位置した線上を横または縦線上で示した断面図である。
【図３】本発明の光学式タッチ入力装置内のタッチシステムを示したブロック図である。
【図４】図３の発光制御部の内部構成及びその機能を示したブロック図である。
【図５】本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法を示したフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前で示したタイミング図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の後で示したタイミング図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前で示したタイミング図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の後で示したタイミング図である。
【図８Ａ】本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前で示したタイミング図である。
【図８Ｂ】本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の後で示したタイミング図である。
【図９】本発明の第４の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法によって、タッチに利用される赤外線発光素子と残りの赤外線発光素子を区分して駆動することを示した図である。
【図１０】図９に対する各赤外線発光素子の駆動電圧の印加を示したタイミング図である。
【図１１】本発明の光学式タッチ入力装置の発光制御部の回路を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の光学式タッチ入力装置及びその駆動方法を詳細に説明すると、次の通りである。
【００３３】
図１は、本発明の光学式タッチ入力装置の一例を示した平面図であり、図２は、図１の発光部が位置した線上を横または縦線上で示した断面図である。
【００３４】
本発明の光学式タッチ入力装置は、赤外線マトリックス方式であって、表示パネルの片側面に付着された各発光素子からパネルの側面に発光させて、その光が対向するイメージセンサによって受光するようにする。このとき、受光される光の量によってタッチを認識することになる。
【００３５】
図１のように、本発明の光学式タッチ入力装置は、表示パネル７０と、前記表示パネル７０の隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子１１０と、前記表示パネル７０の残りの２辺に対応して配置されて、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部１５５と、前記表示パネル７０の隣接した２辺に対応して配置された受光部１２０と、及び前記受光部１２０から収集された受光情報によってタッチ座標を演算するタッチ座標演算部（図３の１３０参照）と、前記各赤外線発光素子１１０をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部（図３の１１２参照）とを含んだタッチ制御部１８０とを含んでなる。
【００３６】
一方、前記赤外線発光素子１１０は、例えば、赤外線ＬＥＤ（ＩＲ ＬＥＤ）が挙げられる。
【００３７】
ここで、前記受光部１２０は、赤外線発光素子１１０から発散されて、前記レンズ部１５５を通じて反射されてくる赤外線光を収集する。
【００３８】
前記受光部１２０は、イメージセンサ２２１と、前記イメージセンサ２２１と一端（ｏｎｅ ｅｎｄ）が連結された複数個の光ファイバー２２２と、前記複数個の光ファイバー２２２の各他端（ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ）が連結された複数個のインプレインレンズ２２３（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｌｅｎｓ）と、前記イメージセンサ２２１、複数個の光ファイバー２２２及び複数個のインプレインレンズ２２３が含まれる光導波路１２１（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）とを含む。
【００３９】
前記インプレインレンズ２２３は、前記イメージセンサ２２１が具備する複数個のピクセルに一対一に対応し、それぞれが対向するレンズ部１５５から反射されてくる光を収集して、光ファイバー２２２を介してイメージセンサ２２１の各ピクセルに伝達する。
【００４０】
表示パネル７０は、図２のように、上部基板６０及び下部基板６５を含み、このうち上部基板６０は、前記赤外線発光素子１１０から発散する光が水平移動する経路として利用される。
【００４１】
例えば、前記表示パネル７０は、液晶パネル、有機発光表示パネル、電気泳動パネル、量子ドット表示パネルなどの様々な平板表示パネルのうち一つとすることができる。そして、前記赤外線光が水平移動する経路として利用される上部基板の媒質はガラス（ｇｌａｓｓ）であることが望ましい。
【００４２】
前記表示パネル７０が液晶パネルのように発光パネルでない場合、バックライトユニット５０などを含むことができる。バックライトユニット５０は、光源、光学シート及びサポートメインとその下部を収納するボトムカバーなどを含むことができる。
【００４３】
また、前記受光部１２０は、前記赤外線発光素子１１０上に位置し、レンズ部１５５は、下部で前記表示パネル７０の上部基板６０を介して入射した光が折れ曲がって、上部で受光部１２０の各インプレインレンズ２２３に受信されることができるように、レンズの曲率を持つ。この場合、前記レンズ部１５５を透過した赤外線光は、表示パネル７０の表面に沿って平坦に移動する。
【００４４】
また、前記受光部１２０及びレンズ部１５５を取り囲み、バックライトユニット５０などのモールド構造物を取り囲むようにケーストップを含んだケース５５がさらに具備される。
【００４５】
このような光学式タッチ入力装置において、前記表示パネル７０は、タッチ面で且つ表示面として機能する。
【００４６】
このような光学式タッチ入力装置において、タッチを感知できるタッチシステムは、次の構成を有する。
【００４７】
図３は、本発明の光学式タッチ入力装置内のタッチシステムを示したブロック図で、図４は、図３の発光制御部の内部構成及びその機能を示したブロック図である。
【００４８】
図３のように、タッチシステム１００は、大きくは、赤外線発光素子１１０（以下では発光部という）と、受光部１２０と、これらを制御するタッチ制御部１８０とに区分される。そして、前記タッチ制御部１８０は、外部の映像情報を生成するシステム２００と連結されて、表示パネルの駆動と連動される。
【００４９】
この場合、前記タッチ制御部１８０は、前記表示パネルの制御部と独立的に構成されても良く、または、表示パネルの制御部の内部に一緒に具備されても良い。
【００５０】
前記タッチ制御部１８０は、それぞれ発光部１１０を制御する発光制御部１１２と、受光部１２０を制御する受光制御部１２２と、前記受光部１２０から収集された受光情報を受信する受光情報取得部１２４と、前記受光情報取得部１２４の光量に基づいてタッチ座標を演算するタッチ座標演算部１３０と、前記発光制御部１１２、受光制御部１２２、タッチ座標演算部１３０の各々に電源電圧を印加する電圧印加部１６０と、演算されたタッチ座標を外部のシステム２００に伝達する通信部１４０とを含んでなる。
【００５１】
ここで、前記電圧印加部１６０は、連結された各構成部に対応する電源電圧を印加する。例えば、発光制御部１１２には赤外線発光素子をそれぞれ点灯させることができる電源電圧を、受光制御部１２２にはイメージセンサを駆動することができる電源電圧を印加する。
【００５２】
一方、前記発光制御部１１２は、図４のように、内部にクロック発生器２１１（ｃｌｏｃｋ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、前記クロック発生器に連動して赤外線発光素子（発光部）の点灯に必要な駆動電圧の周期を発生する周期発生器２１２と、前記駆動電圧のパルス幅及び大きさを設定するデューティ発生器２１３とを含む。
【００５３】
すなわち、発光制御部１１２で、タッチ時と非タッチ時に分けて、それぞれの赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を増減したり、または、駆動電圧のパルス幅又は大きさを大きくまたは小さくしたりして印加する。これによって、非タッチ時において実質的に各赤外線発光素子（発光部）から出力する光出力を低くして、前記赤外線発光素子の駆動に必要な消費電力を節減させることができる。
【００５４】
ここで、前記発光制御部１１２で制御する駆動電圧の周期、駆動電圧の大きさ及びパルス幅の調整は、全ての赤外線発光素子に同時に行うこともでき、選択的にタッチに利用される赤外線発光素子と利用されない赤外線発光素子を分けて行うこともできる。
【００５５】
図５は、本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法を示したフローチャートである。
【００５６】
図５のように、本発明の光学タッチ入力装置の駆動方法は、開始（Ｓ１００）後に、タッチ発生の有無を検出する（Ｓ１１０）。このとき、タッチの非検出時、表示パネルの隣接した２辺に具備された複数個の赤外線発光素子全てに対して、光出力を低くして印加する低電力モードに切り替える（Ｓ１２０）。
【００５７】
仮に、Ｓ１１０段階でタッチが検出されたときには、１番目の赤外線発光素子から（Ｓ１３０）タッチ発生の有無を順次判断する（Ｓ１４０）。このとき、ｎ番目の赤外線発光素子がタッチされなかったとき、該当の赤外線発光素子に対して低電力モードに切り替える（Ｓ１５０）。Ｓ１４０段階で、ｎ番目の赤外線発光素子がタッチされたときには続けて正常動作モードが適用される（Ｓ１６０）。
【００５８】
続いて、次の赤外線発光素子に対して（Ｓ１７０）、具備された赤外線発光素子の総数まで（Ｓ１８０）、タッチ発生の有無を検出する動作（Ｓ１４０）と、これによって低電力モード（Ｓ１５０）と、正常動作モード（Ｓ１６０）に区分して、各赤外線発光素子に対して駆動電圧を印加することを繰り返す。
【００５９】
具備された最後の赤外線発光素子に対する検出が完了すると、再び開始の段階に戻って、１番目の赤外線発光素子からタッチ発生の有無を検出する。
【００６０】
一方、本発明の光学式タッチ入力装置において、赤外線発光素子に対する電圧の印加は、低電力モードと正常動作モードに区分され、タッチと判断されたときには、正常な駆動電圧が印加される正常動作モードで、非タッチと判断されたときには、これに比べて赤外線発光素子から出る光出力が低くなる低電力モードで印加する。
【００６１】
ここで、光出力を低くする方法には、前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を遅らせるか、または一回に入る駆動電圧のパルス幅を短くするか、または駆動電圧値を低くする方法などが利用される。
【００６２】
また、前記駆動電圧の調整は、Ｓ１１０、Ｓ１２０のみを進行して、一回のタッチ有無の判断によって、全ての赤外線発光素子に対して同一に低電力モードにしたり、または正常動作モードにすることもできる。または、図５に示したように、それぞれの個別的な赤外線発光素子に対してタッチ有無を判断して、個別的に赤外線発光素子のモードを決定することもできる。
【００６３】
以下に、赤外線発光素子の光出力を調整する方法について具体的に説明する。
【００６４】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前後で示したタイミング図である。
【００６５】
本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を調節（Ｗ1、Ｗ2）することによって、非タッチ時に低電力モードとして具現するものである。
【００６６】
すなわち、図６Ｂのように、一定のパルスデューティを持っている赤外線発光素子の駆動を変化させて、図６Ａのように、タッチされる前にはタッチを感知できる最小のパルス幅Ｗ2を維持していて、タッチされる時点には、図６Ｂのように、パルス幅Ｗ1を増加させて、タッチ動作が円滑にできるようにして、タッチ動作の前に発生する消費電力を節減することができる。
【００６７】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前後で示したタイミング図である。
【００６８】
本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、赤外線発光素子に印加される駆動電圧の印加周期を調節（ｔ1、ｔ2）することによって、非タッチ時に低電力モードとして具現するものである。
【００６９】
すなわち、タッチが感知される前には、図７Ａのように駆動電圧の印加周期（ｔ2）を長くし、タッチされる地点には、図７Ｂのように駆動電圧の印加周期（ｔ1）を短くして、タッチ動作が円滑にできるようにして、タッチ動作の前に発生する消費電力を節減することができる。
【００７０】
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前後で示したタイミング図である。
【００７１】
本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、赤外線発光素子に印加される駆動電圧の大きさを調節（Ｖ1、Ｖ2）することによって、非タッチ時に低電力モードとして具現するものである。
【００７２】
図８Ａのようにタッチが感知される前には、発光素子の駆動電圧を減少（Ｖ1）させて駆動し、図８Ｂのようにタッチの発生時には、正常なタッチ駆動のために、発光素子の駆動電圧を増加（Ｖ2）させることによって、タッチ動作の前に発生する消費電力を節減することができる。
【００７３】
一方、前述した第１乃至第３の実施例による方法は、単一で適用することもでき、二つを混用したり、または３つの方法をあわせて適用することもできる。
【００７４】
図９は、本発明の第４の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法によって、タッチに利用される赤外線発光素子と利用されない赤外線発光素子を区分して駆動することを示した図で、図１０は、図９に対する各赤外線発光素子の駆動電圧の印加を示したタイミング図である。
【００７５】
本発明の第４の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、具備された各赤外線発光素子のうち、タッチに利用されるものと利用されないものとに区別して、選択的にタッチに利用されるものには正常動作モードで駆動電圧を印加し、利用されないものには低電力モードで駆動電圧を印加するものである。
【００７６】
例えば、図９のように、タッチ発生地点が、表示パネル７０のＸ軸の第２発光素子Ｘ２と、Ｙ軸の第２発光素子Ｙ２とが交差する地点であるとき、図１０のように、タッチ発生地点に対応したＸ２、Ｙ２の発光素子のみ正常動作モードで、残りの発光素子Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４、Ｙ１、Ｙ３、Ｙ４には低電力動作モードで駆動電圧を印加する。
【００７７】
この場合、前記駆動電圧を印加する方法は、図示したパルス幅を調節する方法だけでなく、前述した駆動電圧の周期または一回に印加される駆動電圧の大きさを調節する方法を用いても良い。
【００７８】
一方、図９で説明していない符号１５０は、上述した複数個のレンズが形成される図１のレンズ部１５５のことを意味する。
【００７９】
図１１は、本発明の光学式タッチ入力装置の発光制御部の回路を示した回路図である。
【００８０】
図１１は、一例による発光制御部の回路構成を示したものであり、表１は、回路内のモード切替部１７０内の入力信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２の選択的な印加によって発生される消費電流及び消費電力を示した実験値である。
【００８１】
ここで、発光制御部は、モード切替部１７０と、前記モード切替部１７０の第２入力信号ＰＷＭ２の出力端子及び制御端子（ベース端子）に連結されたスイッチング素子２３２（Ｑ１）と、前記スイッチング素子２３２と赤外線発光素子１１０との間の第１抵抗２３１（Ｒ１）と、前記スイッチング素子２３２の制御端子と接地端との間に第２抵抗２３３（Ｒ２）と、前記赤外線発光素子１１０とモード切替部１７０の第１入力信号ＰＷＭ１の出力端子との間の第３抵抗２３５（Ｒ３）と、を含んでなる。
【００８２】
ここで、前記第３抵抗２３５と前記赤外線発光素子１１０との間のノードと、前記接地端との間には、静電容量Ｃ１が具備されて、前記赤外線発光素子１１０に印加された電流を充電する。
【００８３】
また、前記スイッチング素子２３２は、例えば、制御端子（ベース端子)、コレクター端子及びエミッタ端子を含むバイポーラトランジスタであって、コレクター端子は接地端側と連結され、エミッタ端子は第１抵抗２３１と連結され、制御端子は第２抵抗Ｒ２及び前記モード切替部１７０の第２入力信号ＰＷＭ２の出力端子と連結される。
【００８４】
また、赤外線発光素子１１０は、モード切替部１７０の第１入力信号ＰＷＭ１の出力端子から前記スイッチング素子２３２を順方向として連結される。
【００８５】
ここで、モード切替部１７０の第１入力信号ＰＷＭ１は、赤外線発光素子１１０の駆動電圧を制御する信号であって、第２入力信号ＰＷＭ２は、前記スイッチング素子２３２を介して赤外線発光素子１１０に印加される駆動電圧のパルス幅及び周期を変更する信号である。
【００８６】
【表１】
【００８７】
表１を参照すると、駆動電圧を３．３Ｖから２．５Ｖに低下したとき、消費電流と消費電力が低減されることを確認することができ、駆動電圧のパルス幅の範囲を２０％から１４．３％に減らしたとき、消費電流と消費電力が低減されることを確認することができ、駆動電圧の周期を９０Ｈｚから７０Ｈｚにしたとき、消費電流と消費電力が低減されることを確認することができた。
【００８８】
このような発光制御部の回路構成は、図示された回路に限定されず、必要によって抵抗及び静電容量の構成数や配置を異ならせることができる。また、表に提示された駆動電圧、駆動電圧のパルス幅または駆動電圧の印加周期は一例であり、その値は状況によって変更できる。いずれの場合であっても、低電力モードとして具現するとき、正常動作モードに比べて赤外線発光素子から出る光出力を低下できるようにするものである。
【００８９】
タッチが発生する前に、発光素子のデューティ及び電圧を最小化したり、または発光素子の発光周期を増加させて、タッチ認識に必要な最小の条件で設定して、タッチが発生する前に消耗される消費電力を最小化することができ、タッチが発生する間は、正常な発光素子の光源が駆動されるようにして、円滑な動作ができるようにする。また、タッチが発生する間、実質的なタッチが認識される領域に該当する発光素子及びセンサは正常な駆動ができるようにし、その他の領域は、消費電力の低減のために、タッチ認識に必要な最小の条件になるようにパルス幅、周期または電圧を調節して、発光素子の消費電力を低減することができる駆動方法である。
【００９０】
一方、以上で説明した本発明は、前述の実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更ができるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明白である。
【符号の説明】
【００９１】
６０ 上部基板
６５ 下部基板
７０ 表示パネル
１００ タッチシステム
１１０ 発光部（赤外線発光素子）
１１２ 発光制御部
１２０ 受光部
１２２ 受光制御部
１２１ 光導波路
１３０ タッチ座標演算部
１４０ 通信部
１６０ 電圧印加部
１８０ タッチ制御部
２００ システム
２２１ イメージセンサ
２２２ 光ファイバー
２２３ インプレインレンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式タッチ入力装置に係り、特に、タッチ動作の前とタッチ動作時を区分して、発光部の光出力を調節することによって、消費電力を節減した光学式タッチ入力装置及びその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タッチスクリーン（Ｔｏｕｃｈ Ｓｃｒｅｅｎ）とは、各種ディスプレイを用いる情報通信機器と使用者間のインターフェースを構成する様々な方式のうち一つであって、使用者が手やペンで画面を直接触れることで、機器とインターフェースできる入力装置のことを言う。
【０００３】
タッチスクリーンは、ディスプレイに表示されているボタンを指で触れるだけで、対話的、直感的に操作することによって、老若男女誰でも容易に使用することができる入力装置であるので、現在、銀行や官公署の発給装置、各種医療設備、観光及び主要機関の案内、交通案内など多くの分野において適用されている。
【０００４】
このようなタッチスクリーンには、認識する方法によって、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、超音波方式（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｗａｖｅ Ｔｙｐｅ）、赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）などがある。
【０００５】
前述した各方式の利点は互いに異なるが、最近はタッチ面が受ける圧力を最小化し、配置の便利性によって赤外線方式のタッチスクリーンが注目されている。
【０００６】
赤外線方式のタッチスクリーンはまた、発光源と受光源の配置構造及びその数によって、赤外線マトリックス方式と赤外線カメラセンシング方式などに区分することができる。
【０００７】
表示パネルの大きさ及び組立時に遊動するか否かによって特定方式が好まれており、このうち赤外線マトリックス方式は、複数個の赤外線発光源と一つのイメージセンサを含んでなる。
【０００８】
ところで、前述した赤外線方式のタッチスクリーンは、長時間タッチ入力が発生しない場合にも、持続的に赤外線発光源が発光するため、実際にタッチが発生しないときにも、前記赤外線発光源とイメージセンサが動作することによって、不要な電力消費をもたらすという問題が発生する。これによって、不要な電力消費に伴い赤外線光源の寿命が減少し、消費電力が大きいという問題を招いている。
【０００９】
また、タッチセンシングに必要な赤外線発光源の周期的な点灯のため、表示装置に必要な各素子のうち、赤外線発光源の相対的な寿命が短くなって、表示装置の長時間使用の際、タッチ検出の正確度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような従来の赤外線方式のタッチスクリーンは、次のような問題点がある。
【００１１】
タッチ駆動の前または後にも持続的に赤外線発光源が点灯した状態を維持して、タッチが発生しないとき、あるいは、タッチが発生しない領域においても、不要な消費電力が消耗されている。
【００１２】
したがって、非タッチ時の不要な消費電力の増加によって、赤外線発光源の寿命が短縮されるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたもので、タッチ動作の前とタッチ動作時を区分して、発光部の出力を調節することによって、消費電力を節減した光学式タッチ入力装置及びその駆動方法を提供することに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような目的を達成するための本発明の光学式タッチ入力装置は、表示パネルと；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子と；前記表示パネルの残りの２辺に対応して配置され、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部と；前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された受光部と；及び前記受光部から収集された受光情報によって、タッチ座標を演算するタッチ座標演算部と、前記各赤外線発光素子の光出力をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部とを含んだタッチ制御部と；を含んでなることにその特徴がある。
【００１５】
前記発光制御部は、クロック発生器、前記クロック発生器を通じてそれぞれ駆動電圧の周期を生成する周期発生器、及び前記駆動電圧のパルス幅と大きさを設定するデューティ発生器を具備する。
【００１６】
そして、前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の大きさを、タッチ時と非タッチ時に区分する。
【００１７】
または、前記発光制御部は、前記周期発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、タッチ時と非タッチ時に区分する。
【００１８】
または、前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、タッチ時と非タッチ時に区分する。
【００１９】
または、前記発光制御部は、タッチがセンシングされる赤外線発光素子とセンシングされない赤外線発光素子を区分して、タッチがセンシングされない赤外線発光素子のみ光出力を低くする。
【００２０】
ここで、前記受光部は、イメージセンサと、前記イメージセンサと一端が連結された複数個の光ファイバーと、前記複数個の光ファイバーの各他端に連結された複数個のインプレインレンズと、前記イメージセンサ、複数個の光ファイバー及び複数個のインプレインレンズが含まれる光導波路と、を含む。
【００２１】
また、同一の目的を達成するための本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法は、表示パネルの隣接した２辺に配置された複数個の赤外線発光素子の光出力を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくすることにその特徴がある。
【００２２】
また、同一の目的を達成するための本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法は、表示パネルの隣接した２辺に具備されたセンサ部を用いて、タッチ発生の有無を検出する第１段階と、タッチ非検出時、前記表示パネルの隣接した２辺に具備された複数個の赤外線発光素子を、光出力を低くする低電力モードに切り替える第２段階と、を含んでなることにまた他の特徴がある。
【００２３】
前記低電力モードに切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加する。
【００２４】
または、前記低電力モードに切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、非タッチ時にタッチ時よりも増やして印加する。
【００２５】
または、前記低電力モードに切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加する。
【００２６】
また、前記第１段階でタッチ検出時、前記複数個の赤外線発光素子に対して順次にタッチ発生の有無を検出する第３段階を含むことができる。
【００２７】
また、前記第３段階でタッチが非検出された部位に対応する赤外線発光素子に対して、光出力を低くする低電力モードに切り替える第４段階を含むことができる。
【発明の効果】
【００２８】
上記のような本発明の光学式タッチ入力装置及びその駆動方法は、次のような効果がある。
【００２９】
光学式タッチ入力装置において、タッチの最初の認識前の発光素子の消費電力を最小化し、タッチ動作時にもタッチ領域に応じて発光素子の消費電力を制御することによって、駆動電圧の持続印加の場合と同一のタッチ感知機能だけでなく、全体的な消費電力を節減することができる効果がある。
【００３０】
また、消費電力の節減によって発光素子の寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の光学式タッチ入力装置の一例を示した平面図である。
【図２】図１の発光部が位置した線上を横または縦線上で示した断面図である。
【図３】本発明の光学式タッチ入力装置内のタッチシステムを示したブロック図である。
【図４】図３の発光制御部の内部構成及びその機能を示したブロック図である。
【図５】本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法を示したフローチャートである。
【図６Ａ】本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前で示したタイミング図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の後で示したタイミング図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前で示したタイミング図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の後で示したタイミング図である。
【図８Ａ】本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前で示したタイミング図である。
【図８Ｂ】本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の後で示したタイミング図である。
【図９】本発明の第４の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法によって、タッチに利用される赤外線発光素子と残りの赤外線発光素子を区分して駆動することを示した図である。
【図１０】図９に対する各赤外線発光素子の駆動電圧の印加を示したタイミング図である。
【図１１】本発明の光学式タッチ入力装置の発光制御部の回路を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の光学式タッチ入力装置及びその駆動方法を詳細に説明すると、次の通りである。
【００３３】
図１は、本発明の光学式タッチ入力装置の一例を示した平面図であり、図２は、図１の発光部が位置した線上を横または縦線上で示した断面図である。
【００３４】
本発明の光学式タッチ入力装置は、赤外線マトリックス方式であって、表示パネルの片側面に付着された各発光素子からパネルの側面に発光させて、その光が対向するイメージセンサによって受光するようにする。このとき、受光される光の量によってタッチを認識することになる。
【００３５】
図１のように、本発明の光学式タッチ入力装置は、表示パネル７０と、前記表示パネル７０の隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子１１０と、前記表示パネル７０の残りの２辺に対応して配置されて、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部１５５と、前記表示パネル７０の隣接した２辺に対応して配置された受光部１２０と、及び前記受光部１２０から収集された受光情報によってタッチ座標を演算するタッチ座標演算部（図３の１３０参照）と、前記各赤外線発光素子１１０をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部（図３の１１２参照）とを含んだタッチ制御部１８０とを含んでなる。
【００３６】
一方、前記赤外線発光素子１１０は、例えば、赤外線ＬＥＤ（ＩＲ ＬＥＤ）が挙げられる。
【００３７】
ここで、前記受光部１２０は、赤外線発光素子１１０から発散されて、前記レンズ部１５５を通じて反射されてくる赤外線光を収集する。
【００３８】
前記受光部１２０は、イメージセンサ２２１と、前記イメージセンサ２２１と一端（ｏｎｅ ｅｎｄ）が連結された複数個の光ファイバー２２２と、前記複数個の光ファイバー２２２の各他端（ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ）が連結された複数個のインプレインレンズ２２３（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｌｅｎｓ）と、前記イメージセンサ２２１、複数個の光ファイバー２２２及び複数個のインプレインレンズ２２３が含まれる光導波路１２１（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）とを含む。
【００３９】
前記インプレインレンズ２２３は、前記イメージセンサ２２１が具備する複数個のピクセルに一対一に対応し、それぞれが対向するレンズ部１５５から反射されてくる光を収集して、光ファイバー２２２を介してイメージセンサ２２１の各ピクセルに伝達する。
【００４０】
表示パネル７０は、図２のように、上部基板６０及び下部基板６５を含み、このうち上部基板６０は、前記赤外線発光素子１１０から発散する光が水平移動する経路として利用される。
【００４１】
例えば、前記表示パネル７０は、液晶パネル、有機発光表示パネル、電気泳動パネル、量子ドット表示パネルなどの様々な平板表示パネルのうち一つとすることができる。そして、前記赤外線光が水平移動する経路として利用される上部基板の媒質はガラス（ｇｌａｓｓ）であることが望ましい。
【００４２】
前記表示パネル７０が液晶パネルのように発光パネルでない場合、バックライトユニット５０などを含むことができる。バックライトユニット５０は、光源、光学シート及びサポートメインとその下部を収納するボトムカバーなどを含むことができる。
【００４３】
また、前記受光部１２０は、前記赤外線発光素子１１０上に位置し、レンズ部１５５は、下部で前記表示パネル７０の上部基板６０を介して入射した光が折れ曲がって、上部で受光部１２０の各インプレインレンズ２２３に受信されることができるように、レンズの曲率を持つ。この場合、前記レンズ部１５５を透過した赤外線光は、表示パネル７０の表面に沿って平坦に移動する。
【００４４】
また、前記受光部１２０及びレンズ部１５５を取り囲み、バックライトユニット５０などのモールド構造物を取り囲むようにケーストップを含んだケース５５がさらに具備される。
【００４５】
このような光学式タッチ入力装置において、前記表示パネル７０は、タッチ面で且つ表示面として機能する。
【００４６】
このような光学式タッチ入力装置において、タッチを感知できるタッチシステムは、次の構成を有する。
【００４７】
図３は、本発明の光学式タッチ入力装置内のタッチシステムを示したブロック図で、図４は、図３の発光制御部の内部構成及びその機能を示したブロック図である。
【００４８】
図３のように、タッチシステム１００は、大きくは、赤外線発光素子１１０（以下では発光部という）と、受光部１２０と、これらを制御するタッチ制御部１８０とに区分される。そして、前記タッチ制御部１８０は、外部の映像情報を生成するシステム２００と連結されて、表示パネルの駆動と連動される。
【００４９】
この場合、前記タッチ制御部１８０は、前記表示パネルの制御部と独立的に構成されても良く、または、表示パネルの制御部の内部に一緒に具備されても良い。
【００５０】
前記タッチ制御部１８０は、それぞれ発光部１１０を制御する発光制御部１１２と、受光部１２０を制御する受光制御部１２２と、前記受光部１２０から収集された受光情報を受信する受光情報取得部１２４と、前記受光情報取得部１２４の光量に基づいてタッチ座標を演算するタッチ座標演算部１３０と、前記発光制御部１１２、受光制御部１２２、タッチ座標演算部１３０の各々に電源電圧を印加する電圧印加部１６０と、演算されたタッチ座標を外部のシステム２００に伝達する通信部１４０とを含んでなる。
【００５１】
ここで、前記電圧印加部１６０は、連結された各構成部に対応する電源電圧を印加する。例えば、発光制御部１１２には赤外線発光素子をそれぞれ点灯させることができる電源電圧を、受光制御部１２２にはイメージセンサを駆動することができる電源電圧を印加する。
【００５２】
一方、前記発光制御部１１２は、図４のように、内部にクロック発生器２１１（ｃｌｏｃｋ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、前記クロック発生器に連動して赤外線発光素子（発光部）の点灯に必要な駆動電圧の周期を発生する周期発生器２１２と、前記駆動電圧のパルス幅及び大きさを設定するデューティ発生器２１３とを含む。
【００５３】
すなわち、発光制御部１１２で、タッチ時と非タッチ時に分けて、それぞれの赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を増減したり、または、駆動電圧のパルス幅又は大きさを大きくまたは小さくしたりして印加する。これによって、非タッチ時において実質的に各赤外線発光素子（発光部）から出力する光出力を低くして、前記赤外線発光素子の駆動に必要な消費電力を節減させることができる。
【００５４】
ここで、前記発光制御部１１２で制御する駆動電圧の周期、駆動電圧の大きさ及びパルス幅の調整は、全ての赤外線発光素子に同時に行うこともでき、選択的にタッチに利用される赤外線発光素子と利用されない赤外線発光素子を分けて行うこともできる。
【００５５】
図５は、本発明の光学式タッチ入力装置の駆動方法を示したフローチャートである。
【００５６】
図５のように、本発明の光学タッチ入力装置の駆動方法は、開始（Ｓ１００）後に、タッチ発生の有無を検出する（Ｓ１１０）。このとき、タッチの非検出時、表示パネルの隣接した２辺に具備された複数個の赤外線発光素子全てに対して、光出力を低くして印加する低電力モードに切り替える（Ｓ１２０）。
【００５７】
仮に、Ｓ１１０段階でタッチが検出されたときには、１番目の赤外線発光素子から（Ｓ１３０）タッチ発生の有無を順次判断する（Ｓ１４０）。このとき、ｎ番目の赤外線発光素子がタッチされなかったとき、該当の赤外線発光素子に対して低電力モードに切り替える（Ｓ１５０）。Ｓ１４０段階で、ｎ番目の赤外線発光素子がタッチされたときには続けて正常動作モードが適用される（Ｓ１６０）。
【００５８】
続いて、次の赤外線発光素子に対して（Ｓ１７０）、具備された赤外線発光素子の総数まで（Ｓ１８０）、タッチ発生の有無を検出する動作（Ｓ１４０）と、これによって低電力モード（Ｓ１５０）と、正常動作モード（Ｓ１６０）に区分して、各赤外線発光素子に対して駆動電圧を印加することを繰り返す。
【００５９】
具備された最後の赤外線発光素子に対する検出が完了すると、再び開始の段階に戻って、１番目の赤外線発光素子からタッチ発生の有無を検出する。
【００６０】
一方、本発明の光学式タッチ入力装置において、赤外線発光素子に対する電圧の印加は、低電力モードと正常動作モードに区分され、タッチと判断されたときには、正常な駆動電圧が印加される正常動作モードで、非タッチと判断されたときには、これに比べて赤外線発光素子から出る光出力が低くなる低電力モードで印加する。
【００６１】
ここで、光出力を低くする方法には、前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を遅らせるか、または一回に入る駆動電圧のパルス幅を短くするか、または駆動電圧値を低くする方法などが利用される。
【００６２】
また、前記駆動電圧の調整は、Ｓ１１０、Ｓ１２０のみを進行して、一回のタッチ有無の判断によって、全ての赤外線発光素子に対して同一に低電力モードにしたり、または正常動作モードにすることもできる。または、図５に示したように、それぞれの個別的な赤外線発光素子に対してタッチ有無を判断して、個別的に赤外線発光素子のモードを決定することもできる。
【００６３】
以下に、赤外線発光素子の光出力を調整する方法について具体的に説明する。
【００６４】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前後で示したタイミング図である。
【００６５】
本発明の第１の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を調節（Ｗ1、Ｗ2）することによって、非タッチ時に低電力モードとして具現するものである。
【００６６】
すなわち、図６Ｂのように、一定のパルスデューティを持っている赤外線発光素子の駆動を変化させて、図６Ａのように、タッチされる前にはタッチを感知できる最小のパルス幅Ｗ2を維持していて、タッチされる時点には、図６Ｂのように、パルス幅Ｗ1を増加させて、タッチ動作が円滑にできるようにして、タッチ動作の前に発生する消費電力を節減することができる。
【００６７】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前後で示したタイミング図である。
【００６８】
本発明の第２の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、赤外線発光素子に印加される駆動電圧の印加周期を調節（ｔ1、ｔ2）することによって、非タッチ時に低電力モードとして具現するものである。
【００６９】
すなわち、タッチが感知される前には、図７Ａのように駆動電圧の印加周期（ｔ2）を長くし、タッチされる地点には、図７Ｂのように駆動電圧の印加周期（ｔ1）を短くして、タッチ動作が円滑にできるようにして、タッチ動作の前に発生する消費電力を節減することができる。
【００７０】
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法をタッチ動作の前後で示したタイミング図である。
【００７１】
本発明の第３の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、赤外線発光素子に印加される駆動電圧の大きさを調節（Ｖ1、Ｖ2）することによって、非タッチ時に低電力モードとして具現するものである。
【００７２】
図８Ａのようにタッチが感知される前には、発光素子の駆動電圧を減少（Ｖ1）させて駆動し、図８Ｂのようにタッチの発生時には、正常なタッチ駆動のために、発光素子の駆動電圧を増加（Ｖ2）させることによって、タッチ動作の前に発生する消費電力を節減することができる。
【００７３】
一方、前述した第１乃至第３の実施例による方法は、単一で適用することもでき、二つを混用したり、または３つの方法をあわせて適用することもできる。
【００７４】
図９は、本発明の第４の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法によって、タッチに利用される赤外線発光素子と利用されない赤外線発光素子を区分して駆動することを示した図で、図１０は、図９に対する各赤外線発光素子の駆動電圧の印加を示したタイミング図である。
【００７５】
本発明の第４の実施例による光学式タッチ入力装置の駆動方法は、具備された各赤外線発光素子のうち、タッチに利用されるものと利用されないものとに区別して、選択的にタッチに利用されるものには正常動作モードで駆動電圧を印加し、利用されないものには低電力モードで駆動電圧を印加するものである。
【００７６】
例えば、図９のように、タッチ発生地点が、表示パネル７０のＸ軸の第２発光素子Ｘ２と、Ｙ軸の第２発光素子Ｙ２とが交差する地点であるとき、図１０のように、タッチ発生地点に対応したＸ２、Ｙ２の発光素子のみ正常動作モードで、残りの発光素子Ｘ１、Ｘ３、Ｘ４、Ｙ１、Ｙ３、Ｙ４には低電力動作モードで駆動電圧を印加する。
【００７７】
この場合、前記駆動電圧を印加する方法は、図示したパルス幅を調節する方法だけでなく、前述した駆動電圧の周期または一回に印加される駆動電圧の大きさを調節する方法を用いても良い。
【００７８】
一方、図９で説明していない符号１５０は、上述した複数個のレンズが形成される図１のレンズ部１５５のことを意味する。
【００７９】
図１１は、本発明の光学式タッチ入力装置の発光制御部の回路を示した回路図である。
【００８０】
図１１は、一例による発光制御部の回路構成を示したものであり、表１は、回路内のモード切替部１７０内の入力信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２の選択的な印加によって発生される消費電流及び消費電力を示した実験値である。
【００８１】
ここで、発光制御部は、モード切替部１７０と、前記モード切替部１７０の第２入力信号ＰＷＭ２の出力端子及び制御端子（ベース端子）に連結されたスイッチング素子２３２（Ｑ１）と、前記スイッチング素子２３２と赤外線発光素子１１０との間の第１抵抗２３１（Ｒ１）と、前記スイッチング素子２３２の制御端子と接地端との間に第２抵抗２３３（Ｒ２）と、前記赤外線発光素子１１０とモード切替部１７０の第１入力信号ＰＷＭ１の出力端子との間の第３抵抗２３５（Ｒ３）と、を含んでなる。
【００８２】
ここで、前記第３抵抗２３５と前記赤外線発光素子１１０との間のノードと、前記接地端との間には、静電容量Ｃ１が具備されて、前記赤外線発光素子１１０に印加された電流を充電する。
【００８３】
また、前記スイッチング素子２３２は、例えば、制御端子（ベース端子)、コレクター端子及びエミッタ端子を含むバイポーラトランジスタであって、コレクター端子は接地端側と連結され、エミッタ端子は第１抵抗２３１と連結され、制御端子は第２抵抗Ｒ２及び前記モード切替部１７０の第２入力信号ＰＷＭ２の出力端子と連結される。
【００８４】
また、赤外線発光素子１１０は、モード切替部１７０の第１入力信号ＰＷＭ１の出力端子から前記スイッチング素子２３２を順方向として連結される。
【００８５】
ここで、モード切替部１７０の第１入力信号ＰＷＭ１は、赤外線発光素子１１０の駆動電圧を制御する信号であって、第２入力信号ＰＷＭ２は、前記スイッチング素子２３２を介して赤外線発光素子１１０に印加される駆動電圧のパルス幅及び周期を変更する信号である。
【００８６】
【表１】
【００８７】
表１を参照すると、駆動電圧を３．３Ｖから２．５Ｖに低下したとき、消費電流と消費電力が低減されることを確認することができ、駆動電圧のパルス幅の範囲を２０％から１４．３％に減らしたとき、消費電流と消費電力が低減されることを確認することができ、駆動電圧の周期を９０Ｈｚから７０Ｈｚにしたとき、消費電流と消費電力が低減されることを確認することができた。
【００８８】
このような発光制御部の回路構成は、図示された回路に限定されず、必要によって抵抗及び静電容量の構成数や配置を異ならせることができる。また、表に提示された駆動電圧、駆動電圧のパルス幅または駆動電圧の印加周期は一例であり、その値は状況によって変更できる。いずれの場合であっても、低電力モードとして具現するとき、正常動作モードに比べて赤外線発光素子から出る光出力を低下できるようにするものである。
【００８９】
タッチが発生する前に、発光素子のデューティ及び電圧を最小化したり、または発光素子の発光周期を増加させて、タッチ認識に必要な最小の条件で設定して、タッチが発生する前に消耗される消費電力を最小化することができ、タッチが発生する間は、正常な発光素子の光源が駆動されるようにして、円滑な動作ができるようにする。また、タッチが発生する間、実質的なタッチが認識される領域に該当する発光素子及びセンサは正常な駆動ができるようにし、その他の領域は、消費電力の低減のために、タッチ認識に必要な最小の条件になるようにパルス幅、周期または電圧を調節して、発光素子の消費電力を低減することができる駆動方法である。
【００９０】
一方、以上で説明した本発明は、前述の実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更ができるということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明白である。
【符号の説明】
【００９１】
６０ 上部基板
６５ 下部基板
７０ 表示パネル
１００ タッチシステム
１１０ 発光部（赤外線発光素子）
１１２ 発光制御部
１２０ 受光部
１２２ 受光制御部
１２１ 光導波路
１３０ タッチ座標演算部
１４０ 通信部
１６０ 電圧印加部
１８０ タッチ制御部
２００ システム
２２１ イメージセンサ
２２２ 光ファイバー
２２３ インプレインレンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子と、
前記表示パネルの残りの２辺に対応して配置され、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部と、
前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された受光部と、
前記受光部から収集された受光情報によって、タッチ座標を演算するタッチ座標演算部と、前記各赤外線発光素子の光出力をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部とを含んだタッチ制御部と
を備えることを特徴とする、光学式タッチ入力装置。
【請求項２】
前記発光制御部は、クロック発生器と、前記クロック発生器を通じてそれぞれ駆動電圧の周期を生成する周期発生器と、前記駆動電圧のパルス幅と大きさを設定するデューティ発生器とを具備したことを特徴とする、請求項１に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項３】
前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の大きさを、タッチ時と非タッチ時に区分することを特徴とする、請求項２に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項４】
前記発光制御部は、前記周期発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、タッチ時と非タッチ時に区分することを特徴とする、請求項２に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項５】
前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、タッチ時と非タッチ時に区分することを特徴とする、請求項２に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項６】
前記発光制御部は、タッチがセンシングされる赤外線発光素子とセンシングされない赤外線発光素子を区分して、タッチがセンシングされない赤外線発光素子のみ光出力を低くして印加することを特徴とする、請求項１に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項７】
前記受光部は、イメージセンサと、前記イメージセンサと一端が連結された複数個の光ファイバーと、前記複数個の光ファイバーの各他端に連結された複数個のインプレインレンズと、前記イメージセンサ、複数個の光ファイバー及び複数個のインプレインレンズが含まれる光導波路と、を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項８】
表示パネルの隣接した２辺に配置された複数個の赤外線発光素子の光出力を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくすることを特徴とする、光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項９】
前記各赤外線発光素子に印加される駆動電圧を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記各赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、非タッチ時にタッチ時よりも増やして印加することを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記各赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記複数個の赤外線発光素子のうち、タッチがセンシングされる赤外線発光素子とセンシングされない赤外線発光素子を区分して、タッチがセンシングされない赤外線発光素子のみ光出力を低くすることを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１３】
表示パネルの隣接した２辺に具備されたセンサ部を用いて、タッチ発生の有無を検出する第１段階と、
タッチ非検出時、前記表示パネルの隣接した２辺に具備された複数個の赤外線発光素子を、光出力を低くする低電力モードに切り替える第２段階と
を含んでなることを特徴とする、光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記低電力モードの切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記低電力モードの切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、非タッチ時にタッチ時よりも増やして印加することを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記低電力モードの切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記第１段階でタッチ検出時、前記複数個の赤外線発光素子に対して順次にタッチ発生の有無を検出する第３段階を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記第３段階でタッチが非検出された部位に対応する各赤外線発光素子に対して、光出力を低くする低電力モードに切り替える第４段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１】
表示パネルと、
前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された複数個の赤外線発光素子と、
前記表示パネルの残りの２辺に対応して配置され、前記各赤外線発光素子から発散された光を反射させるレンズ部と、
前記表示パネルの隣接した２辺に対応して配置された受光部と、
前記受光部から収集された受光情報によって、タッチ座標を演算するタッチ座標演算部と、前記各赤外線発光素子の光出力をタッチ時と非タッチ時に区分して、非タッチ時の光出力をタッチ時よりも低くする発光制御部とを含んだタッチ制御部と
を備えることを特徴とする、光学式タッチ入力装置。
【請求項２】
前記発光制御部は、クロック発生器と、前記クロック発生器を通じてそれぞれ駆動電圧の周期を生成する周期発生器と、前記駆動電圧のパルス幅と大きさを設定するデューティ発生器とを具備したことを特徴とする、請求項１に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項３】
前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の大きさを、タッチ時と非タッチ時に区分することを特徴とする、請求項２に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項４】
前記発光制御部は、前記周期発生器を介して前記赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、タッチ時と非タッチ時に区分することを特徴とする、請求項２に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項５】
前記発光制御部は、前記デューティ発生器を介して赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、タッチ時と非タッチ時に区分することを特徴とする、請求項２に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項６】
前記発光制御部は、タッチがセンシングされる赤外線発光素子とセンシングされない赤外線発光素子を区分して、タッチがセンシングされない赤外線発光素子のみ光出力を低くして印加することを特徴とする、請求項１に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項７】
前記受光部は、イメージセンサと、前記イメージセンサと一端が連結された複数個の光ファイバーと、前記複数個の光ファイバーの各他端に連結された複数個のインプレインレンズと、前記イメージセンサ、複数個の光ファイバー及び複数個のインプレインレンズが含まれる光導波路と、を含んでなることを特徴とする、請求項１に記載の光学式タッチ入力装置。
【請求項８】
表示パネルの隣接した２辺に配置された複数個の赤外線発光素子の光出力を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくすることを特徴とする、光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項９】
前記各赤外線発光素子に印加される駆動電圧を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記各赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、非タッチ時にタッチ時よりも増やして印加することを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記各赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１２】
前記複数個の赤外線発光素子のうち、タッチがセンシングされる赤外線発光素子とセンシングされない赤外線発光素子を区分して、タッチがセンシングされない赤外線発光素子のみ光出力を低くすることを特徴とする、請求項８に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１３】
表示パネルの隣接した２辺に具備されたセンサ部を用いて、タッチ発生の有無を検出する第１段階と、
タッチ非検出時、前記表示パネルの隣接した２辺に具備された複数個の赤外線発光素子を、光出力を低くする低電力モードに切り替える第２段階と
を含んでなることを特徴とする、光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記低電力モードの切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記低電力モードの切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧の周期を、非タッチ時にタッチ時よりも増やして印加することを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記低電力モードの切替時、前記複数個の赤外線発光素子に印加される駆動電圧のパルス幅を、非タッチ時にタッチ時よりも小さくして印加することを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記第１段階でタッチ検出時、前記複数個の赤外線発光素子に対して順次にタッチ発生の有無を検出する第３段階を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記第３段階でタッチが非検出された部位に対応する各赤外線発光素子に対して、光出力を低くする低電力モードに切り替える第４段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の光学式タッチ入力装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２８８５１（Ｐ２０１２−１２８８５１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６６９７０（Ｐ２０１１−２６６９７０）
【出願日】平成２３年１２月６日（２０１１．１２．６）
【出願人】（５０１４２６０４６）エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド (732)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月６日（２０１１．１２．６）
【出願人】（５０１４２６０４６）エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド (732)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]