저 프로파일 터치 패널 시스템{LOW PROFILE TOUCH PANEL SYSTEMS}

본 발명은 일반적으로 사용자가 표면 또는 표면 주위를 터치함으로써 하나 이상의 처리 디바이스와 상호작용하도록 하는 터치 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

디지타이저 및 태블릿은 처리 유닛에서 좌표 입력 장치로서 통합될 수 있다. 예를 들면, 디지타이저 또는 태블릿은 터치 이네이블드 디스플레이 어셈블리에서 하나 이상의 디스플레이 디바이스(예를 들면, CRT, LCD, 또는 기타 디스플레이 기술)와 함께 사용될 수 있다. 일반적으로, 압력 감지 저항성 멤브레인 시스템, 커패시턴스 시스템, 전자기 유도 시스템 등과 같은, 디스플레이 영역에 대한 물체의 각도(방향) 또는 위치를 검출하기 위한 다양한 시스템이 사용될 수 있다. 다른 예로서는, 물체의 각도 또는 위치를 검출할 수 있는 광학 시스템이 사용될 수 있다.

보다 특정하여, 터치 스크린 입력 디바이스는 저항성, 표면 전기용량성, 표면 음파(SAW), 적외선(IR), 전반사 장애(FTIR:Frustrated Total Internal Reflection), 정전 용량방식(Projected capacitive), 광학 및 굽힘파 방식을 포함한다. 대개, (일부 광학 및 적외선 기술을 제외한) 상술한 터치 스크린 디바이스는 디스플레이 어셈블리의 두께를 증가시키는 터치 이네이블드 투명 커버층을 사용할 필요가 있다.

일부 광학 및 적외선 시스템은 터치된 표면 위의 영역(이하, "터치 영역")의 하나 이상의 검출 평면에 놓인 광학 경로를 진행하는 광의 검출에 의존한다. 예를 들면, 터치 스크린용 광학 이미징은 라인-스캔 또는 영역 이미지 카메라, 디지털 신호 처리, 전면 또는 후면 조광(illumination), 및 터치 포인트 또는 영역을 판정하는 알고리즘의 조합을 이용할 수 있다. 검출 평면(들)에서 광을 방출 및 검출하기 위해 사용되는 컴포넌트들은 터치 스크린 영역을 둘러싸고 있는 베젤의 일부로서 터치 스크린 영역의 하나 이상의 에지를 따라 배치될 수 있다. 광학 터치 기술은 대개 베젤을 이미징하고 적외선 광원의 인터럽션을 검출함으로써 터치 스크린의 표면에 근접한 임의의 물체의 움직임을 추적하기 위해 터치 표면의 하나 이상의 에지를 따라 방향을 가지는 라인-스캐닝 또는 영역 카메라를 사용한다.

일부 시스템에서, 역반사 경계에 의해 반사되는 광이 있는지 여부를 검출하기 위해 광이 카메라의 광학 축을 따라 정렬된 IR-LED 이미터에 의해 터치 스크린의 표면을 가로질러 방출될 수 있다. 물체가 검출 평면에서 광을 인터럽트하고 있다면, 물체는 역반사된 광에서 그림자를 캐스팅할 것이다. 다수의 검출기와 상기 검출기의 공간 배치를 향해 캐스팅할 때 상기 그림자의 방향에 따라, 검출 영역에서의 물체의 위치가 삼각측량될 수 있다. 다른 예로서, 그리드 패턴에서의 터치 영역을 가로질러 광이 방출되고, 상기 물체의 위치는 그리드가 어디서 인터럽트되는지에 따라 판정될 수 있다.

예를 들면, 도 1은 광학 검출 및 조광 시스템(12)과 조광 베젤(14) 모두가 터치 표면(18) 위로 뻗어있는 예시적인 터치 검출 시스템(10)의 단면도이다. 이러한 특정한 예에서, 광학 검출 시스템 및 조광 시스템이 당업자에 공지된 바와 같은 단일 유닛으로 결합된다. 본 예시에서의 터치 표면(18)의 평면은 디스플레이 스크린의 최상부 또는 상기 디스플레이 스크린 위에 배치된 보호층에 해당한다. 광원(20)으로부터 광이 방출되어, 상술한 광 경로(20)를 따라 지향된다. 그런다음 상기 광은 리턴 광 경로(24)를 따라 역반사되어, 광학기기(28)(본 예시에서는 렌즈)를 통과하여 검출기(26)로 지향된다. 본 예시에서, 터치 검출 시스템의 프로파일은 3.2mm이다.

당업자에게 공지된 바와 같이, 삼각측량원리가 2개 이상의 검출 시스템으로부터의 측정을 통해 물체가 검출 평면 상을 침범한 위치를 연산하기 위해 사용될 수 있다. 도 2는 검출 평면(31) 내의 좌표를 식별할 수 있는 예시적인 터치 검출 시스템(29)의 평면도를 제공한다. 본 예시에서, 2개의 광학 검출 및 조광 시스템(30)이 제공되고, 각각의 예시적인 경로(34 및 36)는 에지(32)를 따라 배치된 반사 컴포넌트를 통해 조광/검출 시스템(30)으로부터 방출되고 또 그를 향해 리턴되는 광의 경로를 나타낸다. 예를 들면, 역반사 컴포넌트가 베젤에 의해 커버되거나 또는 베젤에 포함되는 에지(32)를 따라 배치될 수 있다.

물체가 "33"으로 표시된 바와 같이 광선을 인터럽트할 때, 인터럽션의 위치는 검출 평면(31)을 가로지르는 광학 경로에서의 변화에 기초하여 삼각측량될 수 있다. 예를 들면, 물체는 조광/검출 시스템(30)에 의해 검출된 그림자를 캐스팅할 수 있고, 위치(33)는 그림자의 방향과, 조광/검출 시스템(30) 사이의 공지된 공간 관계식으로부터 삼각측량된다.

도 3은 또다른 예시적인 터치 검출 시스템(40)의 측면도를 도시한다. 본 예시에서, 검출 평면(44)을 교차하기 위해 조광된 바늘(42)이 사용된다. 검출 평면(44)에서 진행하는 광은 광학기기(46)를 통해 수집되고, 반사기(48)를 통해 검출기(50)로 지향된다. 본 예시에서, 검출기(50)는 터치 표면 위에 장착된 검출기 전자기기(52)와 인터페이싱한다. 예를 들면, 검출기(50), 전자기기(52), 렌즈(46) 및 반사기(48)는 모두 스크린(58)을 둘러싸는 베젤에 내장될 수 있다.

광을 방출 및 검출하는 데에 사용되는 광학 컴포넌트의 상대적인 복잡성은 모든 애플리케이션에 적합하지 않은 베젤의 프로파일 높이를 가져올 수 있다. 예를 들면, 베젤의 높이는 휴대 전화기, 또는 개인휴대정보단말기(PDA)와 같은 핸드헬드 컴퓨팅 디바이스에서 사용하기에는 너무 클 수 있다.

오스트레일리아의 RPO Pty Ltd는 도파관에 의해 광학적으로 연결되는 IR 이미터 및 리시버를 가짐으로써 저 프로파일을 제공하고자 하였다. 도 4의 예에서, 터치-이네이블드 디스플레이(60)는 복수의 전송측 도파관(64)과 수신측 도파관(66)에 의해 둘러싸인 LCD 디스플레이(62)를 포함한다. 전송측 도파관은 광원(68)으로부터의 광학 경로를 제공하는 반면, 수신측 도파관은 검출 전자기기(ASIC)(70)로의 광학 경로를 제공한다. 전송측 도파관(64)으로부터의 광은 전자기기(70)에 의해 검출될 수 있는 디스플레이(62)를 전역에서의 그리드 패턴을 형성한다. 검출 평면 상의 물체의 위치는 예측되는 그리드 패턴에서의 인터럽션 또는 기타 두절에 기초하여 판정될 수 있다. 예를 들면, 광원(68)은 적외선 또는 기타 광을 방출하고, 그리드의 인터럽션은 하나 이상의 수신측 도파관(66)에서 수신된 광을 감소시키는 그림자를 가져온다.

도파관(64 및 66)이 광원(68)과 전자기기(70)가 스크린 표면 아래에 배치될 수 있도록 하였더라도, 도파관은 터치-이네이블드 디스플레이에 비용과 복잡성을 증가시킨다. 예를 들면, 도파관은 부서지기 쉽고 주의깊은 핸들링이 요구될 수 있다. 또다른 예로서, 다수의 도파관 각각은 하나의 끝단에서는 터치스크린과 연결되고 다른 끝단에서 전자기기(70)와 연결되어야만 한다. 즉, 도파관의 사용은 조립과 수선을 복잡하게 하고, 내구성이 더 작은 제품을 가져올 수 있다.

본 발명의 목적과 이점은 본 개시물 및/또는 청구된 본 발명의 하나 이상의 실시예의 실제를 주의 깊게 검토하면 당업자에게 명확하다.

본 발명의 하나 이상의 측면에 따라, 저 프로파일 터치 디스플레이는 디스플레이의 외부 표면 또는 상기 디스플레이를 덮는 보호층에 상당하는 터치 표면을 특징으로 할 수 있다. 터치 표면의 하나 이상의 에지에서의 반사 또는 굴절 멤버가 터치 표면 위의 하나 이상의 검출 평면을 지나가는 광을 하나 이상의 핀홀 애퍼처를 통해 터치 디스플레이의 검출 광학기기로 지향시킬 수 있다. 광학 검출 시스템의 전자기기 및 광학기기의 대부분은 부분적으로 또는 완전히 터치 표면의 평면 아래에 배치되고, 광에 대한 굴절 또는 반사 멤버 및 방출 및 진입 애퍼처만 상기 터치 표면 위로 뻗어있다. 결과적으로, 터치 디스플레이 시스템은 휴대 전화기, PDA, 및 최소의 디바이스 두께가 우선시되는 기타 휴대 컴퓨팅 디바이스와 같은 디바이스에 잘 들어맞는 얇은 단면을 가질 수 있다.

예를 들면, 터치 검출 시스템은 터치 표면의 에지에 배치되고 상기 터치 표면의 평면 위에 검출 평면(또는 평면들)에 놓인 하나 이상의 광학 경로를 따라 광을 지향시키도록 구성된 조광 베젤을 포함할 수 있다. 상기 조광 베젤은 하나 이상의 소스로부터의 광을 반사, 굴절, 또는 산란시켜 광이 광학 검출 시스템을 향해 지향되도록 한다. 상술한 바와 같이, 터치 표면은 예를 들면 상기 디스플레이디바이스의 표면 또는 상기 디스플레이 디바이스 상에 배치된 보호 표면(예를 들면 투명 또는 반투명 유리, 플라스틱, 또는 기타 재료)에 해당한다.

터치 검출 시스템은 터치 표면의 에지에 그리고 부분적으로 또는 완전히 상기 터치 표면의 평면 아래에 배치된 광학 검출 시스템을 더 포함할 수 있다. "아래"라는 용어는 터치 표면의 평면에 대해 광학 검출 시스템을 수직으로 배치시키는 것을 의미하여, 터치 표면의 에지에 대해 그의 측방향 위치는 필수적이지 않다.

터치 표면의 하나 이상의 에지에서, 시스템은 검출 평면(들)과 교차하기 위해 터치 표면의 평면 위로 뻗어있는 광학 어셈블리를 포함할 수 있고, 광학 어셈블리는 핀홀 애퍼처를 통해 검출 평면에 놓인 광학 경로(또는 경로들)로부터의 광을 검출 시스템으로 지향시키도록 구성된다.

일부 실시예에서, 조광 베젤은 적어도 부분적으로 터치 표면의 평면 아래에 배치된 광원에 의해 조광된다. 광원은 핀홀 애퍼처를 통해 광학 어셈블리로 그리고 검출 평면에 놓인 광학 경로로 광을 지향시키도록 구성될 수 있다.

광원은 일부 실시예에서 광학 검출 시스템의 검출 컴포넌트와 함께 배치되고, 터치 영역으로부터 리턴된 광을 수신하는 동일한 광학 어셈블리를 통해 조명을 제공하고, 상기 동일한 광학 어셈블리는 광원으로부터 검출 평면까지 광을 중계한다. 이러한 실시예에서, 조광 베젤은 광을 검출 컴포넌트로 반사, 굴절 또는 산란시킬 수 있다.

그러나, 다른 실시예에서, 광원은 터치 표면의 에지 상의 상이한 위치에 배치되어, 제 1 핀홀 애퍼처와 동일한 크기를 가지는 핀홀 애퍼처를 통해 광을 지향시킨다. 핀홀 애퍼처는 터치 표면의 에지에 배치되고, 검출 평면과 교차하기 위해 상기 터치 표면의 평면 위로 뻗어 있는 제 2 광학 어셈블리로 지향할 수 있다. 광은 제 2 광학 어셈블리로 지향되어, 터치 영역을 지나, 제 1 광학 어셈블리로 향하고, 그런다음 광학 검출 시스템으로 지향될 수 있다.

특정한 실시예에서, 광학 어셈블리 또는 어셈블리들은 핀홀 애퍼처(들)의 직경과 거의 동일한 높이만큼 터치 표면의 평면 위로 뻗어있다. 예를 들면, 핀홀 애퍼처가 원형이라면, 직경은 원의 직경이 될 수 있고, 또는 애퍼처가 정방형이라면, 직경은 정방형의 대각선이 될 수 있다. 보다 일반적으로, 직경은 개구를 통과하는 라인을 따라 측정되는 개구를 가로지르는 최대 거리를 가리킬 수 있다. 일부 실시예에서, 적절하게 다른 직경들이 사용될 수 있지만, 핀홀 애퍼처 직경(들)은 대략 0.5mm가 될 수 있다. 본 문에서 사용된 바와 같은, "대략"이라는 용어는 그 값이 기술된 값의 ±20%내에 있다는 것을 포함하며, 따라서, "대략" 0.5mm는 0.5mm±0.1mm를 포함한다. 핀홀 애퍼처는 다른 실시예에서 다른 형상을 가질 수 있다.

"터치 표면의 평면"이라는 용어는 일반적으로 터치 영역 내에서 터치 표면의 최상부에 해당하는 공간을 통과하여 뻗어있는 평면을 가리킨다. 예를 들면, 터치 표면의 최상부는 디스플레이 스크린의 탑 또는 일부 실시예에서는 디스플레이 스크린 위에 배치된 보호층에 해당할 수 있다.

다수 검출 시스템이 일부 실시예에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 제 2 검출 시스템은 터치 표면의 에지에 배치되고, 제 2 핀홀 애퍼처를 통해 제 2 검출 시스템을 향해 지향되는 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 터치 검출 시스템의 구성에 따라, 적절한 특징을 가진 단일 광학 어셈블리가 각각의 검출 시스템으로 광을 라우팅하기 위해 사용될 수 있거나, 또는 각각의 검출 시스템이 터치 표면의 위로 뻗어있는 개별적인 대응하는 광학 어셈블리를 특징으로 할 수 있다.

일부 실시예는 검출 시스템 또는 시스템들과 인터페이싱하고 검출 시스템(들)으로부터 수집된 데이터에 기초하여 물체가 검출 평면을 교차하는 위치를 판정하도록 구성되는 적어도 하나의 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들면, 조광 강도에서의 변화(예를 들면, 조광 강도 증가 및/또는 그림자)를 검출하는 것과 같은 것에 의해, 검출 평면(들)에서의 광의 전파를 물체가 방해하는 것에 따라 위치가 판정될 수 있다. 특정한 하나의 예로서, "삼각측량 원리"가 터치 표면 영역에 상대적인 물체의 위치를 판정하는 데에 사용될 수 있다.

하나 이상의 디스플레이 시스템이 포함될 수 있고, 디스플레이 시스템(들)은 터치 표면에 병렬로 배치되거나 그에 상당하는 표면을 가진다. 예를 들면, LCD 또는 기타 유형의 디스플레이는 터치 표면을 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 시스템은 적어도 하나의 컴퓨팅 디바이스와 인터페이싱될 수 있다. 따라서, 터치 검출 시스템 및 디스플레이와 함께, 상기 컴퓨팅 디바이스(들)가 상기 컴퓨팅 디바이스(들)를 동작시키는데에 사용하는 터치-이네이블드 디스플레이를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 내구성을 가지고, 복잡성과 비용을 증가시키지 않으면서 저 프로파일을 달성하는 터치-이네이블드 디스플레이를 제공할 수 있다.

첨부된 청구범위를 실시하기 위한 최상의 모드를 포함하고 당업자에 대해 지향되는 완전하고 실시가능한 개시물이 본 명세서의 나머지 부분에서 특히 더 기술된다. 명세서는 하기의 첨부 도면을 참조하고, 여기서, 상이한 도면에서 유사한 참조기호의 사용은 유사한 또는 동일한 컴포넌트를 예시하는 것을 의도한다.
도 1은 터치 표면 위에 배치된 종래 기술의 조광 및 검출 시스템을 예시한 다이어그램이다.
도 2는 다양한 종래 기술의 시스템에서 채용된 삼각측량 원리를 전체적으로 예시한 다이어그램이다.
도 3은 또다른 예시적인 종래 기술 시스템에서 검출 평면 위에 검출 컴포넌트를 포함하는 광학 터치 시스템을 예시하는 다이어그램이다.
도 4는 도파관 구조물을 사용함으로써 조광 및 검출 컴포넌트가 터치 표면 뒤에 배치되는 하나의 종래 기술의 솔루션을 전체적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일부 측면에 따른 예시적인 저 프로파일 터치 검출 시스템을 도시하는 다이어그램이다.
도 6은 도 5에 도시된 예시적인 저 프로파일 터치 검출 시스템의 일부를 더 상세히 도시한다.
도 7은 본 발명의 일부 측면에 따라 또다른 예시적인 저 프로파일 터치 검출 시스템의 일부를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 측면에 따라 예시적인 컴퓨팅 디바이스와 인터페이싱될 때의 예시적인 터치 패널 디스플레이 시스템을 예시하는 블록도이다.

다양한 그리고 대안의 예시적인 실시예와 첨부도면에 대해 더 상세히 참조하고, 유사한 번호는 거의 유사한 구성 요소를 나타낸다. 각각의 예는 설명에 의해 제공되며, 한정을 의미하는 것은 아니다. 본 개시물과 청구범위의 범위 및 취지를 벗어나지 않고서 변형과 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 자명하다. 예를 들면, 하나의 실시예의 일부로서 예시 또는 기술된 특징들은 추가적인 실시예를 제공하기 위해 또다른 실시예에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시물은 첨부된 청구범위와 그의 등가물의 범위 내에 있는 변형과 변경을 포함한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 측면에 따라 구성된 예시적인 터치 검출 시스템(80)이 도시된다. 본 예시에서, 조광 베젤(82)은 광원(86)으로부터의 광을 터치 표면(84) 위의 검출 평면에 놓인 광학 경로(88 및 90)를 따라 지향시킨다. 베젤(82)은 하기에 기술된 바와 같은 임의의 적절한 방식에 의해 조광될 수 있다. 예시된 바와 같이, 터치 표면(84)은 액정 디스플레이(LCD) 패널인 디스플레이(85)의 표면과 교차한다. 일부 실시예에서, 디스플레이의 표면에 커버가 포함될 때와 같이, 터치 표면(84)은 디스플레이의 실제 표면 위에 있을 수 있다.

광학 검출 시스템(92)은 광학 경로(88 및 90과 같은)에서 진행하는 광을 검출하도록 동작한다. 본 예시에서 광학 검출 시스템(92)은 렌즈(98), 검출기(99), 및 연관된 전자기기를 포함한다. 예를 들면, 검출기(99)는 ASIC 또는 검출기(99)의 출력을 필터링 또는 처리하기 위한 기타 적절한 회로와 인터페이싱하는 기타 적절한 광 검출기, 또는 CMOS를 포함할 수 있다. 물론, 광원(86)으로부터의 광을 검출하기에 적합한 임의의 적절한 검출 기술이 사용될 수 있다. 추가로, 렌즈(98)가 본 예시에서 명료화의 목적으로 도시되었지만, 추가적인 렌즈, 필터, 및/또는 기타 적절한 컴포넌트를 포함하는, 보다 복잡한 광학기기가 사용될 수 있다.

광학 경로(88 및 90)를 진행하는 광은 직경 d를 가진 핀홀 애퍼처(96)를 통해 검출 시스템(92)으로 지향되고, 이는 도 6에 보다 상세히 도시된다. 본 예시에서, 핀홀 애퍼처(96)가 둥근모양이고 그의 크기가 일반적으로 직경으로서 나타내지만, 핀홀은 다른 형상을 가질수 있고; 이러한 경우 그의 직경이나 크기는 중심을 지나고, 애퍼처의 하나의 측면에서 다른 측면까지의 길이가 된다는 것을 이해할 것이다.

광학 어셈블리(94)는 터치 표면(84)의 에지에 배치되어 하나 이상의 검출 평면으로부터의 광을 핀홀 애퍼처(96)로 지향시키도록 동작한다. 광학 어셈블리(94)는 핀홀 애퍼처(96)의 직경 d와 동일하거나 또는 대략 동일한 프로파일 높이 P 만큼 터치 표면(84) 위로 뻗어있다. 예를 들면, 직경 d(따라서, 광학 어셈블리(94)의 프로파일 높이도)는 일부 실시예에서 대략 0.5mm가 될 수 있다.

도 5 및 6의 예시에서, 광학 어셈블리(94)는 굴절을 이용하여 광을 지향시키도록 구성된다. 즉, 어셈블리(94)의 제 1면(F1)은 터치 검출 영역을 향해 외부로 면해있는 반면, 제 2면(F2)은 그렇지 아니하다. 면(F2)으로 입사하는 광이 상기 광학 어셈블리로 입사하여 면(F1)으로부터 밖으로 나간다. 굴절에 의해, 면(F2)으로부터 면(F1)으로, 그리고 그 역으로 진행하는 광의 방향은 변경된다. 따라서, 광학 검출 시스템(92)은 적어도 부분적으로 터치 표면(84)의 평면 아래에 배치된다.

도 5에서, 광학 검출 시스템(92)은 터치 표면(84)의 에지의 외부에 그리고, 적어도 부분적으로 터치 표면(84)의 평면 아래에 배치되는 반면, 도 6에서는, 검출 시스템(92)은 완전히 터치 표면(84)의 평면 아래에 배치되는 것으로 도시된다. 핀홀 애퍼처(96)와 광학 어셈블리(94) 사이의 상대적인 거리는 변하며; 일부 실시예에서, 애퍼처는 광학 어셈블리(94)와 최소한으로 공간을 두고 이격된다.

도 7은 단면에서 도시된 또다른 예시적인 터치 검출 시스템(180)의 예시이다. 본 예시에서, 광학 검출 시스템(192)은 완전히 터치 표면(184) 아래에 배치된다. 도 5-6의 예에서의 시스템(92)과 유사하게, 광학 검출 시스템(192)은 렌즈(198) 및 검출기(199)를 포함한다. 본 예시에서, 광학 어셈블리(194)는 검출 영역을 향해 면해있는 제 1면(F1)과 상기 검출 영역으로부터 멀어지는 방향으로 부분적으로 면해있는 제 2면(F2)을 구비한다. 본 예시에서, 면(F2)은 광학 경로(88 및 90)에서 진행하는 광선을 핀홀 애퍼처(196)를 하방으로 통과하여 반사하도록 구성된다. 이는 광학 검출기 어셈블리(192)가 완전히 터치 표면(184)의 아래에 배치되는 것을 돕는다. 광학 어셈블리(194)는 핀홀 애퍼처(196)의 직경 d와 동일하거나 또는 대략 동일한 프로파일 높이 P까지 터치 표면(184) 위로 뻗는다. 상술한 바와 같이, 일부 실시예에서, d는 0.5mm와 동일하거나 또는 대략 동일하다.

임의의 경우, 광학 어셈블리(82, 94, 194)는 임의의 적합한 재료 또는 재료들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 폴리카보네이트 또는 아크릴 플라스틱이 적절한 비용, 내구성, 및 투명도의 특성을 가질수 있다.

도 8은 본 발명의 특정한 측면들에 따라 예시적인 디스플레이(250)와 컴퓨팅 디바이스(201)에 대해 인터페이싱되는 예시적인 터치 검출 시스템(280)을 도시하는 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(201)는 하드와이어어 및/또는 무선 연결에 의해, 기능적으로 터치 스크린 시스템(200)에 연결된다. 컴퓨팅 디바이스(201)는, 개인용 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 핸드헬드 컴퓨터, 개인휴대정보단말기(PDA), 디지털 및/또는 휴대 전화기, 페이저, 비디오 게임 디바이스 등을 포함하는(그러나 그에 한정되지 않음)임의의 적절한 컴퓨팅 디바이스가 될 수 있다. 이러한 그리고 기타 유형의 프로세서-구동 디바이스는 당업자에 공지된 것이다. 본 개시물에서 사용될 때, "프로세서"라는 용어는 마이크로프로세서 또는 기타 유형의 유사한 디바이스를 포함하는 임의의 유형의 프로그래밍가능한 로직 디바이스를 가리킬 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(201)는 예를 들면, 프로세서(202), 시스템 메모리(204), 및 다양한 시스템 인터페이스 컴포넌트(206)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(202), 시스템 메모리(204), 디지털 신호 처리(DSP) 유닛(205) 및 시스템 인터페이스 컴포넌트(206)는 시스템 버스(208)를 통해 기능적으로 연결될 수 있다. 시스템 인터페이스 컴포넌트(206)는 프로세서(202)가 주변 디바이스들과 통신할 수 있도록 해준다. 예를 들면, 스토리지 디바이스 인터페이스(210)는 프로세서(202)와 디스크 드라이브 같은 스토리지 디바이스(211)(착탈 및/또는 비착탈) 사이에 인터페이스를 제공할 수 있다. 네트워크 인터페이스(212)는 또한 컴퓨팅 디바이스(201)가 네트워크에 연결될 수 있도록 하기 위해 프로세서(202)와 네트워크 통신 디바이스(도시되지 않음) 사이의 인터페이스로서 제공될 수 있다.

디스플레이 스크린 인터페이스(214)는 프로세서(202)와 디스플레이 디바이스(250) 사이의 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스(214)는 디스플레이 디바이스(250)에 의해 렌더링하기 위한 적절한 포맷으로 데이터를 제공할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 컴퓨팅 디바이스(201)는 자신의 의도된 기능에 의해 명령을 받는 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨팅 디바이스(201)가 휴대 전화기를 포함한다면, 적절한 송수신 컴포넌트가 포함될 수 있다. 다른 예로서, 컴퓨팅 디바이스(201)는 IEEE 802.11에 의해 규약된 하나 이상의 무선 표준을 이용하여 통신을 위한 무선 송/수신기와 같은, 상술한 네트워킹 컴포넌트를 포함할 수 있다.

본 예시에서, 터치 스크린(250)은 에지(251, 252, 253, 및 254)에 의해 경계를 짓는다. 예를 들면, 베젤은 스크린(250)의 에지를 보호하기 위해 사용될 수 있다. 추가로, 터치 표면(284)의 에지는 에지(251, 252, 253, 및 254)에 해당한다. 상술한 바와 같이, 터치 표면(284)은 디스플레이(250)의 외부 표면에 상당하거나 또는 디스플레이(250) 상에 배치된 보호 재료의 외부 표면에 상당한다. 본 예시에서, 터치 스크린은 전체 디스플레이 영역에 대해 물체의 위치를 검출하기 위해 이네이블되더라도, 다른 실시예에서, 시스템은 디스플레이 영역의 일부만에 대해 물체의 위치를 검출하도록 동작할 수 있다.

일부 경우, 도 8은 에지(252)에 배치된 복수의 광원(282A 및 282B) 및 에지(254)를 따라 배치된 광학 검출 어셈블리(292A 및 292B)를 더 도시한다. 광원(282)과 어셈블리(292)는 적어도 부분적으로 터치 표면(284) 아래에 배치되기 때문에, 광원(282) 및 어셈블리(292)는 점선으로 도시된다. 본 예시에서, 광학 어셈블리(286A 및 286B)는 광원(282)으로부터의 광을 터치 표면(284) 위의 하나 이상의 검출 평면에서의 광학 경로로 중계하지만, 광학 어셈블리(294A 및 294B)는 검출 평면(들)으로부터의 광을 검출 어셈블리(292)로 중계하도록 에지(254)를 따라 나타낸다.

하나 이상의 입/출력("I/O") 포트 인터페이스(216)가 프로세서(202)와 다양한 입력 및/또는 출력 디바이스 사이의 인터페이스로서 설치된다. 예를 들면, 검출 어셈블리(292) 또는 터치 스크린 시스템의 기타 적절한 컴포넌트가 입력 포트를 통해 컴퓨팅 디바이스(201)로 연결되어 입력 신호를 입력 포트 인터페이스(216)를 통해 프로세서(202)로 제공할 수 있다. 유사하게, 터치 스크린 시스템의 광원(282)이 출력 포트에 의해 컴퓨팅 디바이스(201)로 연결되어 출력 신호(예를 들면 조광 타이밍 및 레벨 제어)를 출력 포트 인터페이스(216)를 통해 프로세서(202)로부터 수신한다.

다수의 프로그램 모듈이 시스템 메모리(204) 및/또는 스토리지 디바이스(211)(예를 들면 하드디스크 드라이브)에 연관되거나, 또는 컴퓨팅 디바이스(201)에 의해 액세스 가능한 임의의 기타 컴퓨터-판독가능한 매체에 저장될 수 있다. 프로그램 모듈은 운영 시스템(217)을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈은 또한 이미지 또는 디스플레이 스크린(250) 상에 기타 정보를 디스플레이하기 위한 컴퓨터-판독가능한 명령어를 구비하는 정보 디스플레이 프로그램 모듈(219)을 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예의 다른 측면이 에너지원(282) 및/또는 검출기 어셈블리(292)를 제어하고 및/또는 터치 위치를 연산하고 검출기 어셈블리로부터 수신된 신호에 기초하여 터치 스크린에 대한 상호작용의 상태를 식별하는 터치 스크린 제어 프로그램 모듈(221)로 구현된다.

일부 실시예에서, DSP 유닛이 터치 패널 제어 프로그램 모듈(221)에 속하는 기능 중 일부 또는 모두를 실행하기 위해 포함된다. 당업자에 공지된 바와 같이, DSP 유닛(205)은 필터링, 데이터 샘플링, 삼각측량 및 기타 연산을 포함하는 다수 유형의 연산을 수행하고, 모듈레이션 및/또는 광원(282)의 기타 특성을 제어하도록 구성될 수 있다. DSP 유닛(205)은 소프트웨어적으로 구현되는 일련의 스캐닝 이미저, 디지털 필터, 및 비교기를 포함할 수 있다. DSP 유닛(205)은 따라서 종래기술에 공지된 바와 같이 터치 위치를 연산하고 기타 상호작용의 특성을 식별하도록 프로그래밍될 수 있다.

운영 시스템(217)에 의해 제어되는 프로세서(202)는 다양한 프로그램 모듈의 컴퓨터-실행가능한 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 측면에 따른 방법은 이러한 명령어의 실행에 따라 수행될 수 있다. 추가로, 정보 디스플레이 프로그램 모듈(219)에 의해 디스플레이되는 이미지 또는 기타 정보는 컴퓨팅 디바이스(201)에 연관되는 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장되는 하나 이상의 정보 파일(223)로 저장될 수 있다.

상술한 바와 같이, 사용자가 터치 스크린 또는 그 근방을 터치하면, 하나 이상의 검출 평면에서 터치 스크린의 표면을 가로질러 지향되는 에너지 광선의 강도에 있어서 변형이 발생한다. 검출기 어셈블리(292)는 터치 스크린(250)의 표면을 가로질러 반사 또는 산란되는 에너지 광선의 강도를 검출하도록 구성되고 이러한 강도에서의 변형을 검출하기에 충분히 감도를 가져야 한다. 검출기 어셈블리(292) 및/또는 터치 스크린 디스플레이 시스템의 기타 검포넌트에 의해 산출된 정보 신호는 터치 스크린(250)에 대한 터치의 위치를 판정하기 위해 컴퓨팅 디바이스(201)에 의해 사용될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(201)는 또한 터치 스크린(250) 또는 그 근방을 터치하는 것에 대한 적절한 반응을 판정할 수 있다.

일부 실시예에 따라, 검출기 어셈블리로부터의 데이터는 터치가 없을때 검출 평면(들)을 따라 지향된 에너지 광선의 일반적인 강도 레벨을 모니터링하기 위해 컴퓨팅 디바이스(201)에 의해 주기적으로 처리될 수 있다. 이는 시스템으로 하여금 임의의 광의 레벨 및 기타 임의의 조건에서의 변화를 설명하여 그 영향을 감소시키도록 한다. 컴퓨팅 디바이스(201)는 필요시 선택적으로 광원(282)에 의해 방출되는 에너지 광선의 강도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 에너지 광선의 강도에서의 변화가 검출기 어셈블리에 의해 검출되면, 컴퓨팅 디바이스(201)는 이러한 정보를 처리하여 터치가 터치 스크린(250) 상에서 또는 그 근방에서 발생했는지를 판정한다.

터치 스크린(250) 영역에 대한 터치의 위치는 예를 들면, 각각의 검출기 어셈블리(292)로부터 수신된 정보를 처리하고 하나 이상의 공지된 삼각측량 연산을 수행함으로써 판정될 수 있다. 예시에 의해, 컴퓨팅 디바이스(201)는 각각의 검출기 어셈블리에 대해 에너지 광선의 강도가 증가되거나 또는 감소된 영역의 위치를 식별하기 위해 사용될 수 있는 각각의 검출기 어셈블리(292)로부터 정보를 수신할 수 있다. 각각의 검출기 어셈블리에 대해 에너지 광선의 강도가 감소된 영역의 위치는 스크린(250)의 하나 이상의 픽셀, 또는 가상 픽셀의 좌표에 연관하여 판정된다. 각각의 검출기에 대해 에너지 광선 강도가 증가 또는 감소된 영역의 위치는 그런다음 터치 스크린(250)에 대한 터치의 실제 위치를 판정하기 위해 검출기 어셈블리(292) 사이의 지오메트리에 기초하여 삼각측량될 수 있다.

터치 위치 및/또는 상호작용의 상태를 판정하기 위한 이러한 연산은 적용가능할 때, 불일치(예를 들면, 렌즈의 왜곡, 터치 스크린(100) 또는 기타 터치된 표면 등에 대한 기타 조건, 손상 또는 장애)를 보상하기 위한 알고리즘을 포함할 수 있다.

도 8에서의 광원(282), 광학 어셈블리(286 및 294), 및 검출기 어셈블리(292)의 위치 및 수는 단지 예시의 목적일 뿐이다. 예를 들면, 그 이상 또는 더 적은 수의 광원(282)과 대응하는 광학 어셈블리(286)가 사용될 수 있다. 유사하게, 그 이상 또는 더 적은 수의 검출기 어셈블리(292) 및 대응하는 광학 어셈블리(294)가 사용될 수 있다.

예를 들면, 삼각측량을 사용하는 대신에, 시스템은 복수의 조광 핀홀 애퍼처를 이용하고 광을 광학 검출 어셈블리를 향해 하방으로 지향하도록 구성된 대응하는 수신 핀홀 애퍼처를 이용하는 디스플레이 표면을 가로지르는 그리드를 구축할 수 있다. 양질의 해상도를 위해, 다수의 광원 및 대응하는 검출 어셈블리가 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 분산된(discrete) 광학 어셈블리(294A 및 294B) 대신에, 연속한 광학 어셈블리가 에지를 따라 설치될 수 있고, 검출기 어셈블리(292)와 대응하는 핀홀 애퍼처가 상이한 위치에서 에지를 따라 배치될 수 있다. 유사하게, 연속한 광학 어셈블리(286)가 다수의 광원(282)과 함께 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 검출기 어셈블리와 광원 모두를 구비한 광학 유닛이 사용된다. 예를 들면, 검출기 어셈블리는 광을 자신의 시작점으로 리턴시키는 역반사체를 조광하는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 번호 제 6,362,468을 보라. 상기 실시예에서, 동일한 광학 어셈블리와 핀홀 애퍼처가 광원으로부터의 광을 라우팅하여 검출 평면을 지나게하고 또한 역반사된 광을 리턴시키도록 사용될 수 있다.

다양한 광원에 대해 상기 예들이 언급하였지만, 임의의 적절한 복사원이 사용될 수 있다는 것을 이해해야한다. 예를 들면, 발광 다이오드(LED)가 검출 평면의 하나 이상의 광학 경로 상에서 지향되는 적외(IR)선을 생성하도록 사용될 수 있다. 그러나, EM 스펙트럼의 다른 부분 또는 기타 유형의 에너지가 검출 평면으로 그리고 검출 평면으로부터 에너지를 리다이렉팅하는 적절한 광원, 검출 시스템, 및 광학(또는 기타) 유닛을 가지고 적절하게 사용될 수 있다.

다수의 상술한 예들이 터치-이네이블 디스플레이와 함께 제시된다. 그러나, 본문에 개시된 원리는 영역에 대한 물체의 위치가 추적될 때 디스플레이 스크린에 없을때에 조차 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본문에 개시된 다양한 시스템은 특정한 하드웨어 아키텍처 또는 구성에 한정되지 않는다. 상술한 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스는 하나 이상의 입력에 대해 조절된 결과를 제공하는 임의의 적절한 컴포넌트의 배치를 포함할 수 있다. 적절한 컴퓨팅 디바이스는 저장된 소프트웨어에 액세스하는 다목적용 마이크로프로세서 기반 컴퓨터 시스템을 포함하지만, 또한 애플리케이션 전용 집적회로 및 기타 프로그래밍가능한 로직, 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 임의의 적절한 프로그래밍, 스크립트, 또는 기타 유형의 언어 또는 언어의 조합이 소프트웨어적으로 본문에 포함된 교안을 구현하기 위해 사용될 수 있다.

본문에 개시된 방법의 실시예는 하나 이상의 적절한 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 수 있다. 이러한 시스템(들)은 본문에 개시된 방법의 하나 이상의 실시예를 수행하도록 조절된 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 상술한 바와 같이, 이러한 디바이스들은, 적어도 하나의 컴퓨터에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 컴퓨터로 하여금 본 발명의 방법의 하나 이상의 실시예를 구현하도록 하는 컴퓨터-판독가능한 명령어를 구현하는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체에 액세스할 수 있다. 소프트웨어가 사용될 때, 상기 소프트웨어는 하나 이상의 컴포넌트, 프로세스, 및/또는 애플리케이션을 포함한다. 소프트웨어에 추가하여 또는 그 대안으로, 컴퓨팅 디바이스(들)는 본 발명의 하나 이상의 방법을 구현하기위해 디바이스(들)를 동작시키도록 렌더링하는 회로를 포함한다.

디스크(CD-ROM, DVD-ROM, 및 그의 변형을 포함하는), 플래시, RAM, ROM 및 기타 메모리 디바이스 등을 포함하는, 디스켓, 드라이브, 자기기반 스토리지 매체, 광스토리지 매체를 포함하는, 적절한 컴퓨터-판독가능 매체 또는 매체들이 개시된 본 발명을 구현 또는 실시하기 위해 사용될 수 있지만, 그에 한정되는 것은 아니다.

본 발명이 특정한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 상술한 바를 이해할 때 당업자는 이러한 실시예의 대안, 그의 변형, 및 등가물을 용이하게 산출할 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시물은 한정이 아닌 예시의 목적으로 제시되었고, 당업자에 명료하게될 본 발명의 이러한 변형, 변경 및/또는 추가사항을 포함하는 것을 배제하지 않음을 이해해야한다.

10, 29, 40, 80, 180, 280; 터치 검출 시스템
12, 30; 광학 검출 및 조광 시스템
14, 82; 베젤 18, 84, 184, 284; 터치 표면
20, 68, 86, 282; 광원 24; 리턴 광 경로
26, 50, 99, 199; 검출기 28, 46; 광학기기
31, 44; 검출 평면 32, 251, 252, 253, 254; 에지
33; 인터럽션의 위치 34, 36; 경로
42; 조광된 바늘 46, 98, 198; 렌즈
48; 반사기 52; 전자기기
58; 스크린 60; 터치-이네이블드 디스플레이
62, 85, 250; 디스플레이 64; 전송측 도파관
66; 수신측 도파관 70; 전자기기(ASIC)
88, 90; 광학 경로 92, 192; 광학 검출 시스템
94, 194, 286, 294; 광학 어셈블리 96, 196; 핀홀 애퍼처
100; 터치 스크린 200; 터치 스크린 시스템
201; 컴퓨팅 디바이스 202; 프로세서
204; 시스템 메모리 205; 디지털 신호 처리(DSP) 유닛
206; 시스템 인터페이스 컴포넌트 208; 시스템 버스
210; 스토리지 디바이스 인터페이스 211; 스토리지 디바이스
214; 디스플레이 스크린 인터페이스 216; 입/출력 포트 인터페이스
217; 운영 시스템 219; 정보 디스플레이 프로그램 모듈
221; 터치 스크린 제어 프로그램 모듈
223; 정보 파일 292; 검출기 어셈블리