KR102117659B1 - Triple Point Recognition Device Based on Flexible Material for Object Recognition for Table Top Touch Screen - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 유연 절연 소재와 유연 전극을 이용한 저온의 용액 공정 기반으로 삼중점 사물 인식 장치를 제작하는 방법 및 복수의 유연 전극을 배치하는 위치에 따라 복수의 사물을 구분할 수 있는 삼중점 사물 인식 장치를 제공한다.The present embodiments provide a method of manufacturing a triple point object recognition device based on a low temperature solution process using a flexible insulating material and a flexible electrode, and a triple point object recognition device capable of distinguishing a plurality of objects according to a position where a plurality of flexible electrodes are disposed. do.
Description
본 실시예가 속하는 기술 분야는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법 및 사물 인식 장치에 관한 것이다.The technical field to which this embodiment belongs relates to a method for manufacturing an object recognition device and an object recognition device based on a low temperature solution process.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information for this embodiment, and do not constitute a prior art.
최근 들어 스크린에 터치를 통한 입력을 할 수 있는 다양한 방법이 개발되었고, 터치를 통해 입력 가능한 스크린을 이용한 테이블이 제작되고 있다. 실제 사물을 터치 입력을 인식하는 테이블 위에 올려놓음으로써 물체의 종류와 움직임을 인식하고, 이를 반영하여 테이블을 통해 각종 정보를 표시함으로써 현실과 가상 세계를 연결할 수 있고, 이는 사용자에게 보다 효과적인 정보 제공을 가능하게 한다.Recently, various methods for inputting a touch through a screen have been developed, and a table using a screen that can be input through a touch has been produced. Real objects and virtual worlds can be connected by recognizing the types and movements of objects by displaying real objects on a table that recognizes touch inputs, and reflecting them. It is possible.
기존의 적외선 카메라 센서를 이용한 디스플레이에서는 물체의 크기 및 형태가 카메라에 의해 인지되고, 터치 센서가 작동되는 방식으로 동작하기 때문에, 적외선 카메라 선정, 직사광선 노출 등의 문제가 있다. 특히, 여러 개의 카메라를 디스플레이 뒷면에 매립하는 과정에서 집적이 어렵고 제조 공정에서 비용이 증가하게 된다.In a display using an existing infrared camera sensor, since the size and shape of an object are recognized by the camera and operate in a way that the touch sensor operates, there are problems such as selection of an infrared camera and exposure to direct sunlight. In particular, it is difficult to integrate in the process of embedding multiple cameras on the back of the display and the cost is increased in the manufacturing process.
본 발명의 실시예들은 유연 절연 소재와 유연 전극을 이용한 저온의 용액 공정 기반으로 삼중점 사물 인식 장치를 제작하여, 삼중점 사물 인식 장치가 외부 물리적인 힘에도 기계적인 강성을 유지하면서 안정적인 전기적 특성을 확보하는 데, 발명의 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention to produce a three-point object recognition device based on a low-temperature solution process using a flexible insulating material and a flexible electrode, the three-point object recognition device secures stable electrical properties while maintaining mechanical rigidity despite external physical forces However, there is a main object of the invention.
본 발명의 실시예들은 3개의 유연 전극을 배치하는 위치에 따라 복수의 사물 인식 장치를 구분하여, 정전 용량 방식의 터치 스크린에서 3점 터치 포인트를 정확하게 인식하는 데 발명의 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to accurately recognize a three-point touch point on a capacitive touch screen by classifying a plurality of object recognition devices according to positions where three flexible electrodes are arranged.
본 발명의 실시예들은 정전 용량 방식의 터치 스크린 위에서 3점 터치 포인트를 인식하고 삼중점 사이의 물리적 거리를 최적화하여 설계함으로써, 사용자 상호 작용에 의한 기술 접목과 터치 유저 인터페이스 기반의 콘텐츠를 원활하게 사용하는 데 발명의 다른 목적이 있다.Embodiments of the present invention recognizes a three-point touch point on a capacitive touch screen and optimizes the physical distance between triple points to design and seamlessly use technology grafting by user interaction and content based on a touch user interface. There is another object of the invention.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other unspecified objects of the present invention may be further considered within a range that can be easily deduced from the following detailed description and its effects.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 제1 용액을 제1 몰드에 주입하고 상기 제1 용액을 열처리하여 유연판을 형성하는 단계, 제2 용액을 제2 몰드에 주입하고 상기 제2 용액을 열처리하여 복수의 전극을 형성하는 단계, 및 상기 유연판의 일면에 상기 복수의 전극을 부착하고, 상기 복수의 전극에 연결된 연결부를 상기 유연판의 타면에 부착하는 단계를 포함하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, the step of injecting a first solution into a first mold and heat-treating the first solution to form a flexible plate, injecting a second solution into a second mold and heat-treating the second solution to a plurality Forming an electrode, and attaching the plurality of electrodes to one surface of the flexible plate, and attaching a connection portion connected to the plurality of electrodes to the other surface of the flexible plate, an object recognition device based on a low temperature solution process. It provides a manufacturing method.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 절연 특성을 갖고 플렉서블한 소재로 된 유연판, 상기 유연판의 일면에서 기 설정된 좌표에 따라 배치된 복수의 전극, 및 상기 복수의 전극에 연결되며, 상기 유연판을 관통하거나 상기 유연판의 외측을 넘어서 상기 유연판의 타면에 형성된 연결부를 포함하는 사물 인식 장치를 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, the flexible plate having insulating properties and a flexible material, a plurality of electrodes arranged according to predetermined coordinates on one surface of the flexible plate, and connected to the plurality of electrodes, the flexible plate It provides an object recognition device including a connection portion formed on the other surface of the flexible plate through or beyond the flexible plate.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 정전 용량 방식으로 동작하는 터치 스크린, 및 상기 터치 스크린 위에 위치하여 사용자가 접촉시 상기 터치 스크린으로 전기를 전달하는 사물 인식 장치를 포함하며, 상기 사물 인식 장치는, 절연 특성을 갖고 플렉서블한 소재로 된 유연판, 상기 유연판의 일면에서 기 설정된 좌표에 따라 배치된 복수의 전극, 및 상기 복수의 전극에 연결되며, 상기 유연판을 관통하거나 상기 유연판의 외측을 넘어서 상기 유연판의 타면에 형성된 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인식 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, a touch screen operating in a capacitive manner, and an object recognition device located on the touch screen to transmit electricity to the touch screen when a user touches the object recognition device, A flexible plate made of a flexible material having insulating properties, a plurality of electrodes arranged according to predetermined coordinates on one surface of the flexible plate, and connected to the plurality of electrodes, penetrating the flexible plate or outside the flexible plate It provides an object recognition system characterized by including a connection formed on the other surface of the flexible plate over.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 유연 절연 소재와 유연 전극을 이용한 저온의 용액 공정 기반으로 삼중점 사물 인식 장치를 제작함으로써, 삼중점 사물 인식 장치가 외부 물리적인 힘에도 기계적인 강성을 유지하면서 안정적인 전기적 특성을 보유할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, by manufacturing a triple point object recognition device based on a low-temperature solution process using a flexible insulating material and a flexible electrode, the triple point object recognition device has mechanical rigidity despite external physical forces. It has the effect of maintaining stable electrical properties while maintaining.
본 발명의 실시예들은 3개의 유연 전극을 배치하는 위치에 따라 복수의 사물 인식 장치를 구분함으로써, 정전 용량 방식의 터치 스크린에서 3점 터치 포인트를 정확하게 인식할 수 있는 효과가 있다.The embodiments of the present invention have an effect of accurately recognizing a three-point touch point on a capacitive touch screen by classifying a plurality of object recognition devices according to positions where three flexible electrodes are disposed.
본 발명의 실시예들은 정전 용량 방식의 터치 스크린 위에서 3점 터치 포인트를 인식하고 삼중점 사이의 물리적 거리를 최적화하여 설계함으로써, 사용자 상호 작용에 의한 기술 접목과 터치 유저 인터페이스 기반의 콘텐츠를 원활하게 사용 가능한 효과가 있다. Embodiments of the present invention recognizes a three-point touch point on a capacitive touch screen and optimizes the physical distance between triple points to design, so that technology grafting by user interaction and content based on a touch user interface can be used smoothly. It works.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the potential effects thereof are treated as described in the specification of the present invention.
도 1 내지 도 3는 본 발명의 실시예들에 따른 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사물 인식 장치의 유연판과 유연판의 전기적 특성을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사물 인식 장치의 복수의 전극과 복수의 전극의 전기적 특성을 예시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사물 인식 장치의 구조를 예시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사물 인식 장치를 예시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사물 인식 장치가 정전 용량 방식의 터치 스크린 위에서 동작하는 것을 예시한 도면이다.1 to 3 are views illustrating a method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process according to embodiments of the present invention.
4 is a view illustrating the electrical characteristics of the flexible plate and the flexible plate of the object recognition device according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating electrical characteristics of a plurality of electrodes and a plurality of electrodes of an object recognition apparatus according to another embodiment of the present invention.
6A to 6D are diagrams illustrating a structure of an object recognition device according to another embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams illustrating an object recognition device according to another embodiment of the present invention.
9 and 10 are diagrams illustrating that an object recognition device according to another embodiment of the present invention operates on a capacitive touch screen.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, when it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured by those skilled in the art with respect to known functions related to the present invention, the detailed description will be omitted, and some embodiments of the present invention will be omitted. It will be described in detail through exemplary drawings.
본 명세서에 기재된 실시예들은 터치 기술이 적용된 제품 및 서비스에 사용될 수 있다. 예컨대, 본 실시예들은 터치 센서, 멀티 터치 모니터, 터치스크린, 터치 패드, 멀티 터치 태블릿, 스마트 터치 리모컨, 멀티 터치 테이블, 스마트폰, LED 패널, 노트북 컴퓨터, PC, 태블릿 등에 사용될 수 있다.The embodiments described herein can be used in products and services to which touch technology is applied. For example, the present embodiments can be used for a touch sensor, a multi-touch monitor, a touch screen, a touch pad, a multi-touch tablet, a smart touch remote control, a multi-touch table, a smartphone, an LED panel, a laptop computer, a PC, a tablet, and the like.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
사물 인식 장치의 제조 방법은 크게 유연판을 형성하는 단계, 복수의 전극을 형성하는 단계, 및 복수의 전극을 유연판에 부착하는 단계로 구분된다.The manufacturing method of the object recognition apparatus is largely divided into a step of forming a flexible plate, a step of forming a plurality of electrodes, and a step of attaching a plurality of electrodes to the flexible plate.
유연판을 형성하는 단계(S110)는 제1 용액을 제1 몰드에 주입하고 제1 용액을 열처리하여 유연판을 형성한다. 제1 몰드는 유연판의 크기 및 형상을 결정하며, 원하는 크기와 형상을 가진 몰드를 배치한다. 몰드는 유리, 실리콘, 플라스틱 등 다양한 재질로 구현될 수 있다. In the forming of the flexible plate (S110), the first solution is injected into the first mold and the first solution is heat-treated to form the flexible plate. The first mold determines the size and shape of the flexible plate, and a mold having a desired size and shape is placed. The mold can be implemented with various materials such as glass, silicon, and plastic.
복수의 전극을 형성하는 단계(S120)는 제2 용액을 제2 몰드에 주입하고 제2 용액을 열처리하여 복수의 전극을 형성한다. 제2 몰드는 유연판의 크기 및 형상을 결정하며, 원하는 크기와 형상을 가진 몰드를 배치한다. 몰드는 유리, 실리콘, 플라스틱 등 다양한 재질로 구현될 수 있다.In the step of forming a plurality of electrodes (S120), the second solution is injected into the second mold and the second solution is heat treated to form a plurality of electrodes. The second mold determines the size and shape of the flexible plate, and a mold having a desired size and shape is placed. The mold can be implemented with various materials such as glass, silicon, and plastic.
복수의 전극을 유연판에 부착하는 단계(S130)는 유연판의 일면에 복수의 전극을 부착하고, 복수의 전극에 연결된 연결부를 유연판의 타면에 부착한다.In the step of attaching a plurality of electrodes to the flexible plate (S130), a plurality of electrodes are attached to one surface of the flexible plate, and a connection portion connected to the plurality of electrodes is attached to the other surface of the flexible plate.
도 2 및 도 3을 참조하여 유연판을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하면, 단계 S211에서 탄성중합체(Elastomer)가 혼합된 제1 용액을 교반한다. 제1 용액은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 용액 또는 에코플렉스(Ecoflex) 용액일 수 있으며, 구현되는 설계에 따라 경화성 고분자 소재 등 적합한 소재가 사용될 수 있다. Referring to Figures 2 and 3 in detail the step of forming the flexible plate, in step S211, the first solution mixed with the elastomer (Elastomer) is stirred. The first solution may be a polyimide (PI), a polydimethylsiloxane (PDMS) solution or an Ecoflex solution, and a suitable material such as a curable polymer material may be used depending on the design to be implemented.
PDMS는 매우 뛰어난 신축성 및 유연성을 보유하고, 높은 절연 특성을 보이며, 인체에 무해할 뿐 아니라 성형이 용이하여 간단한 공정을 통하여 제작 가능하다.PDMS possesses excellent elasticity and flexibility, shows high insulation properties, is harmless to the human body, and is easy to mold, making it possible through a simple process.
PDMS는 실리콘 탄성중합체(Silicon Elastomer)와 경화제(Curing Agent)가 10:1의 중량비를 갖도록 배합될 수 있다. 에코플렉스는 1:1의 중량비를 갖도록 배합될 수 있다. 중량비 배합은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 마이크로 밸런스(Micro Balance) 위에서 0점이 맞춰진 용기 안에 실리콘을 넣어 10g을 재고, 실리콘 10g이 들어있는 용기를 다시 0점을 맞추고 실리콘 탄성중합체를 넣어 1g을 잰다. 교반기 또는 유리 막대로 2 가지의 액상 키트를 5분가 고르게 저어 혼합한다.PDMS may be formulated such that the silicone elastomer (Silicon Elastomer) and the curing agent (Curing Agent) have a weight ratio of 10: 1. Ecoflex may be formulated to have a weight ratio of 1: 1. Weight ratio blending can be performed in a variety of ways. For example, put 10g of silicone in a container with 0 points on a micro balance, measure 10g again with a container containing 10g of silicone, and put 1g of silicone elastomer. Stir and mix the two liquid kits evenly for 5 minutes with a stirrer or glass rod.
단계 S212에서 제1 용액의 기포를 제거한다. 1 토르(Torr) 이상의 기압 조건에서 1시간 동안 기포를 제거할 수 있다. 단계 S213에서 제1 용액을 제1 몰드에 주입한다. 단계 S214에서 60℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 5분 내지 1시간 동안 열처리하여 제1 용액을 경화하여 유연판을 형성한다. 바람직하게는 75℃ 에서 15분동안 열처리할 수 있다. 유연판을 제1 몰드로부터 분리한다. 단계 S215에서 유연판을 도색하고 마감재로 코팅한다. 디자인을 고려하기 위해 PDMS 기판의 도색 과정을 실시할 수 있다.In step S212, bubbles of the first solution are removed. Air bubbles can be removed for 1 hour at atmospheric pressure of 1 Torr or more. In step S213, the first solution is injected into the first mold. In step S214, heat treatment is performed for 5 minutes to 1 hour in a temperature range of 60 ° C to 120 ° C to cure the first solution to form a flexible plate. Preferably, heat treatment can be performed at 75 ° C for 15 minutes. The flexible plate is separated from the first mold. In step S215, the flexible plate is painted and coated with a finishing material. To consider the design, a painting process of the PDMS substrate may be performed.
도 2 및 도 3을 참조하여 복수의 전극을 형성하는 단계를 구체적으로 설명하면, 단계 S221에서 전도성 물질이 포함된 제2 용액을 제2 몰드의 내부에 도포한다. 여기서 전도성 물질은 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 산화 환원 그래핀(Reduced Graphene Oxide, RGO), 또는 이들의 조합으로 된 전도성 물질일 수 있으며, 이는 예시일 뿐이며 이에 한정되는 것은 아니고 구현되는 설계에 따라 적합한 소재가 사용될 수 있다.Referring to FIG. 2 and FIG. 3, the step of forming a plurality of electrodes will be described in detail. In step S221, a second solution containing a conductive material is applied inside the second mold. Here, the conductive material may be a carbon nanotube (CNT), graphene, reduced graphene oxide (RGO), or a combination of these, and this is only an example. It is not limited, and a suitable material may be used depending on the design to be implemented.
CNT 물질은 높은 전기 전도성뿐 아니라 높은 기계적 강도 및 우수한 열전도도 등의 장점을 갖는다. 실험에서 사용된 용액은 SWCNT TUBALL COAT_E이며, 구성비는 water 98.6%, SWCNT 0.4%, stabilizer 1%를 갖는다. 도포 방식은 다양한 코팅 방식으로 처리 가능하며, 드롭 캐스팅(Drop Casting) 방식 등으로 도포할 수 있다.CNT materials have not only high electrical conductivity, but also high mechanical strength and excellent thermal conductivity. The solution used in the experiment was SWCNT TUBALL COAT_E, and the composition ratio was 98.6% water, 0.4% SWCNT, and 1% stabilizer. The coating method can be processed by various coating methods, and can be applied by a drop casting method or the like.
단계 S222에서 80℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 30분 내지 2시간 동안 열처리하여 제2 용액에서 용매가 제거된 레이어를 형성한다. 바람직하게는 120℃ 에서 1시간동안 열처리할 수 있다. 레이어를 생성하는 단계를 반복하여, 레이어 위에 추가적인 레이어를 적층한다. 즉, 전극 층을 쌓아 올린다. 한 번의 레이어 형성 과정을 수행할 경우에 전극으로 사용할 정도의 두께를 확보하기 곤란하고, 주기적인 사용시 분리되는 문제가 있다. 즉, 1번 레이어 형성 과정을 거칠 경우에도 수 Ω/sq 저항을 가져 생체 전극으로 동작할 수 있으나, 측정 장치와의 연결이 어렵고, 장시간 반복 사용 목적을 위해 적층 공정을 진행할 필요가 있다. 굳어진 건식 전극을 제2 몰드로부터 분리한다.In step S222, heat treatment is performed for 30 minutes to 2 hours in a temperature range of 80 ° C to 150 ° C to form a layer in which the solvent is removed from the second solution. Preferably, heat treatment can be performed at 120 ° C. for 1 hour. By repeating the steps of creating a layer, additional layers are layered on top of the layer. That is, the electrode layer is stacked. When performing one layer formation process, it is difficult to secure a thickness sufficient to be used as an electrode, and there is a problem of separation during periodic use. That is, even though the process of forming the first layer may have a resistance of several Ω / sq and operate as a bioelectrode, it is difficult to connect with a measurement device, and it is necessary to proceed with a lamination process for long-term repeated use purposes. The hardened dry electrode is separated from the second mold.
복수의 전극을 유연판에 부착하는 단계를 구체적으로 설명하며, 단계 S230에서 복수의 전극에 고정체를 부착하여 연결부를 고정한다. 고정체는 구리테이프가 사용될 수 있다. 양면 테이프, 스카치 테이프, 순간 접착제 등도 사용 가능하나, 바람직하게는 전도성이 있는 접착성 물질인 구리테이프를 사용할 수 있다. 전도성 잉크 및 페이스트 재료가 사용될 수 있다.The step of attaching the plurality of electrodes to the flexible plate will be described in detail, and in step S230, the fixture is attached to the plurality of electrodes to fix the connection. Copper tape may be used as the fixture. Double-sided tapes, scotch tapes, instant adhesives, etc. can also be used, but preferably copper tapes, which are conductive adhesive materials, can be used. Conductive ink and paste materials can be used.
유연판의 일면에 3점 터치 포인트로서 사용될 세 개의 CNT 전극을 부착한다. 단계 S240에서 연결부를 유연판에 관통시키거나 유연판의 외측을 넘어서 유연판의 타면에 형성한다. 연결부는 와이어 배선으로 구현될 수 있다. 사물 인식 장치의 타면에서 와이어 배선을 연결하기 위하여 부착되는 전도성 테이프는 Silver Paste로 대체하거나, 알루미늄이나 금 등 전도성이 높은 금속 재료로 코팅하여 사용할 수 있다.Three CNT electrodes to be used as three-point touch points are attached to one side of the flexible plate. In step S240, the connecting portion is penetrated through the flexible plate or is formed on the other surface of the flexible plate beyond the outside of the flexible plate. The connecting portion may be implemented by wire wiring. The conductive tape attached to connect the wire wiring on the other side of the object recognition device may be replaced with silver paste or coated with a highly conductive metal material such as aluminum or gold.
단계 S250에서 복수의 전극에 보호 필름을 부착한다. 장기간 사용을 고려하여 전극 층 보호를 위해 CNT 전극의 표면에 절연 보호 박막(Passivation Layer)을 증착할 수 있다. 절연 테이프뿐만 아니라 고무 테이프 등으로 대체가 가능하다. 절연 보호 박막은 복수의 전극과 터치 스크린 사이에서 전기를 통과시킨다.In step S250, a protective film is attached to the plurality of electrodes. An insulating protective thin film (Passivation Layer) may be deposited on the surface of the CNT electrode to protect the electrode layer in consideration of long-term use. It can be replaced with rubber tape, as well as insulating tape. The insulating protective thin film passes electricity between the plurality of electrodes and the touch screen.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 유연판 및 전극의 전기적 특성을 설명하기로 한다.Hereinafter, electrical characteristics of the flexible plate and the electrode will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4를 참조하면, 터치 디스플레이 위에서 삼중점 인식을 위해 3점 포인트 전극 사이의 일정 거리가 확보되어야 함을 고려하여 8.4 cm의 직경을 갖도록 하였고, 기판의 두께는 0.7 cm로 제작되었다. 제작된 PDMS 기판의 전기 전도 특성을 확인한 결과, 1010 ohm 이상의 저항 값을 보이는 것을 통해, 유연 소재 기반 삼중점 사물 인식 장치의 절연 기판으로서 충분히 사용될 수 있음을 파악할 수 있다.Referring to FIG. 4, considering that a certain distance between three-point point electrodes must be secured for triple point recognition on a touch display, a diameter of 8.4 cm was obtained, and the thickness of the substrate was made to 0.7 cm. As a result of confirming the electrical conduction characteristics of the fabricated PDMS substrate, it can be understood that it can be sufficiently used as an insulating substrate of a flexible material-based tri-point object recognition device by showing a resistance value of 10 10 ohm or more.
도 5를 참조하면, CNT 전극의 면적은 사람의 손가락에 의한 디스플레이 위에서 터치되는 면적과 유사한 크기를 갖도록 종과 횡 모두 1 cm로 하여 전극 면적이 1 cm2가 되도록 설계하였다. 삼중점 터치 포인트로서 제작된 3 개의 CNT 전극의 전기 저항 특성을 확인해본 결과, 약 6 Ω 정도의 매우 높은 전도성을 갖고 3개의 전극 간의 저항 값 차이가 매우 적기 때문에 센서의 균일도가 높다는 것을 파악할 수 있다. 시간에 따라 거의 변화 되지 않는 저항 특성으로 인하여 안정적인 전기적 특성을 보유함을 알 수 있다. 용액 공정 기반 CNT 전극은 단순하게 제작 가능하면서도 특히 외부 물리적인 힘에도 기계적인 강성을 보이고 있기 때문에, 유연 기판 기반의 삼중점 인식 감지에 적합한 신소재로서 활용될 수 있다.Referring to FIG. 5, the area of the CNT electrode was designed such that the area of the electrode was 1 cm 2 with both the length and width of 1 cm being similar to the area touched on the display by a human finger. As a result of checking the electrical resistance characteristics of the three CNT electrodes fabricated as a triple point touch point, it can be understood that the uniformity of the sensor is high because it has a very high conductivity of about 6 Ω and a very small difference in resistance value between the three electrodes. It can be seen that it has stable electrical characteristics due to the resistance characteristics that are hardly changed with time. The solution process-based CNT electrode can be used as a new material suitable for detection of triple-point recognition based on flexible substrates, because it can be manufactured simply and exhibits mechanical stiffness, especially with external physical forces.
이하에서는 도 6a 내지 도 6d를 참조하여, 사물 인식 장치를 설명하기로 한다. 사물 인식 장치는 유연판(610a, 610b, 610c, 610d), 복수의 전극(620a, 620b, 620c, 630c), 및 연결부(640a, 640b, 640c, 640d)를 포함한다. 사물 인식 장치는 코팅재(615a, 615b, 615c, 615d), 연결판(645a, 645b, 645c, 645d), 고정체(630b, 630c, 630d), 보호 필름(650b, 650c, 650d), 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다.Hereinafter, an object recognition device will be described with reference to FIGS. 6A to 6D. The object recognition device includes a flexible plate (610a, 610b, 610c, 610d), a plurality of electrodes (620a, 620b, 620c, 630c), and a connecting portion (640a, 640b, 640c, 640d). The object recognition device includes
유연판(610a, 610b, 610c, 610d)은 절연 특성을 갖고 플렉서블한 소재로 구현된다. 유연판(610a, 610b, 610c, 610d)은 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 에코플렉스(Ecoflex), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The
복수의 전극(620a, 620b, 620c, 630c)은 유연판의 일면에서 기 설정된 좌표에 따라 배치된다. 전극(620a, 620b, 620c, 630c)은 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 산화 환원 그래핀(Reduced Graphene Oxide, RGO), 또는 이들의 조합으로 된 전도성 물질을 포함할 수 있다.The plurality of
연결부(640a, 640b, 640c, 640d)는 복수의 전극에 연결되며, 유연판을 관통하거나 유연판의 외측을 넘어서 유연판의 타면에 형성된다. 도 6a 및 도 6b에서는 연결부가 유연판을 관통하는 방식으로 유연판의 일면과 타면에 배치된다. 도 6c에서는 하나 이상의 연결부가 유연판의 외측에 부착되는 방식으로 유연판의 일면과 타면에 배치된다. 도 6d에서는 복수의 연결부가 유연판의 일면에서 모아지고, 모아진 연결부가 유연판을 관통하여 타면에 배치된다. 다양한 방식으로 연결부를 배치하여 유연판의 일면에 전극을 배치하고 유연판의 타면에 연결판을 배치할 수 있다.The connecting
연결판(645a, 645b, 645c, 645d)은 복수의 전극에 각각 연결된 연결부(640a, 640b, 640c, 640d)를 연결한다. 연결판(645a, 645b, 645c, 645d)은 사물 인식 장치가 외부와 접촉하는 영역에 해당한다. 연결판 위에 사물이 놓이거나 사용자가 연결판을 접촉할 수 있다.The
고정체(630b, 630c, 630d)는 복수의 전극과 연결부를 결속한다. The fixed
보호 필름(650b, 650c, 650d)은 복수의 전극에 부착되어 복수의 전극이 마모되는 것을 방지한다.The
도 7 및 도 8은 사물 인식 장치를 예시한 도면이다. 7 and 8 are diagrams illustrating an object recognition device.
도 7은 PDMS 유연 절연 기판 및 3개의 CNT 전극으로 구성된 삼중점 object 인식 장치의 앞면과 뒷면을 보여준다. 정전 용량 방식의 테이블 탑 터치 디스플레이 위에 3점 터치 포인트가 동시에 인식되는지 여부를 직접 손으로 접촉하여 확인하였다. 그 결과, 손으로부터 발생되는 전기 전하가 사물 인식 장치 뒷면에 부착된 전도성 필름을 따라 디스플레이 위에 직접적으로 접촉되어 있는 CNT 전극에 전달되어 세 개의 터치 포인트에 의한 삼중점 인식이 이루어짐을 확인할 수 있다. 최적화된 공정 과정을 통하여 제작된 본 사물 인식 장치를 활용하여 손이 아닌 물체에 의한 인식으로 확장 가능함을 알 수 있다7 shows the front and back of a triple point object recognition device composed of a PDMS flexible insulating substrate and three CNT electrodes. Whether the three-point touch point is simultaneously recognized on the capacitive type table top touch display was checked by direct contact. As a result, it can be confirmed that the electric charge generated from the hand is transferred to the CNT electrode directly in contact with the display along the conductive film attached to the back side of the object recognition device to achieve triple point recognition by three touch points. It can be seen that it can be extended to recognition by objects rather than hands by utilizing this object recognition device produced through an optimized process process.
사물 인식 장치의 복수의 전극은 유연판의 일면에서 복수의 전극 간의 거리, 각도, 위치, 개수, 또는 이들을 조합한 방식으로 분산되어 부착된 형태에 따라 다른 사물 인식 장치와 구분될 수 있다.The plurality of electrodes of the object recognition device may be distinguished from other object recognition devices according to a distance, angle, position, number, or a combination of the electrodes between the plurality of electrodes on one surface of the flexible plate.
도 8은 3개의 CNT 전극의 위치에 따라 구별되는 3 종류의 삼중점 사물 인식 장치를 나타낸다. 서로 다른 세 개의 포인트 좌표를 설정하여 터치 포인트 사이 거리에 차이를 두어, 각각의 사물 인식 장치가 터치 디스플레이 위에서 개별 물체를 인식하도록 설계하였다. 8 shows three types of triple point object recognition devices, which are distinguished according to the positions of three CNT electrodes. By setting three different point coordinates and making a difference in the distance between touch points, each object recognition device is designed to recognize individual objects on the touch display.
첫 번째 사물 인식 장치의 경우, PDMS 유연 절연 기판의 중심으로부터 임의로 3 cm 떨어진 곳을 좌표 A(0, 0)로 설정할 때, 그 지점으로부터 종 방향으로 4.36 cm 떨어진 곳을 좌표 B(4.36, 0)로 나타낸다. 이를 기준으로 하여 세 번째 좌표를 C(2.66, 5.22)로 지정한다.In the case of the first object recognition device, when 3 cm from the center of the PDMS flexible insulating substrate is arbitrarily set as the coordinate A (0, 0), the distance from the point 4.36 cm in the longitudinal direction is the coordinate B (4.36, 0) It is represented by. Based on this, the third coordinate is designated as C (2.66, 5.22).
두 번째 및 세 번째 사물 인식 장치의 삼중점 터치 포인트 좌표의 경우에는, 기존의 첫 번째 사물 인식 장치의 좌표 값 중 A와 B는 일치하도록 하고, C 좌표를 다르게 설계하였다. 두 번째 사물 인식 장치의 C 좌표(4.15, 4.55), 세 번째 사물 인식 장치의 C 좌표(5.24, 1.85)와 같이, 세 개의 사물 인식 장치가 각기 지정된 물체 및 모형을 인식하도록 하기 위하여 C 좌표 값에 차이를 두어 3지점 사이의 거리에 차이가 나도록 배치할 수 있다.In the case of the triple point touch point coordinates of the second and third object recognition devices, A and B are matched among the coordinate values of the existing first object recognition device, and C coordinates are designed differently. Like the C coordinates of the second object recognition device (4.15, 4.55) and the C coordinates of the third object recognition device (5.24, 1.85), the three object recognition devices are assigned to the C coordinate values to recognize the specified objects and models. Differences can be placed to make a difference in the distance between the three points.
도 9 및 도 10은 사물 인식 장치가 정전 용량 방식의 터치 스크린 위에서 동작하는 것을 예시한 도면이다.9 and 10 are diagrams illustrating that the object recognition device operates on the capacitive touch screen.
도 9는 테이블 탑 터치 디스플레이 위에 앞서 제작된 세 종류의 사물 인식 장치의 삼중점이 손 터치에 의하여 인식되는 모습을 보여준다. 사물 인식 장치의 뒷면에 부착된 전도성 테이프 위 손 터치에 의하여 3점 터치 포인트가 인식된다. 지속적인 손 터치로 사물 인식 장치를 움직이면서 디스플레이 화면을 관찰한 결과, 손에 의하여 움직이는 방향대로 3개의 선이 형성되면서 3점 인식이 연속적으로 이루어짐을 파악할 수 있다. 이를 통해, 삼중점 터치 포인트의 좌표 및 거리 차이에 관계없이 손이라는 동일한 매개체에 의해서 터치 디스플레이 위 3점 인식이 원활하게 이루어진다.FIG. 9 shows the three points of the three types of object recognition devices manufactured above on the table top touch display are recognized by hand touch. A three-point touch point is recognized by a hand touch on a conductive tape attached to the back of the object recognition device. As a result of observing the display screen while moving the object recognition device with continuous hand touch, it can be seen that three points are continuously formed as three lines are formed in the direction of movement by the hand. Through this, regardless of the difference in coordinates and distances of the triple point touch points, the three points on the touch display are smoothly recognized by the same medium as the hand.
도 10은 삼중점 간 거리 차이를 두어 제작된 사물 인식 장치가 API 구현을 통해 테이블 탑 터치 디스플레이 위에서 실제 사물의 모형을 인식하는 모습을 나타낸다. 서로 다른 세 개의 터치 포인트 좌표 값을 갖는 삼중점 사물 인식 장치가 터치 디스플레이에서 크기 및 형태가 다른 물체를 감지하고, 각각에 대한 정보를 출력한다. 또한 손 터치와 마찬가지로, 물체를 움직였을 때에도 디스플레이 위 정보가 지속적으로 유지되면서 물체 인식이 연속적으로 이루어짐을 파악할 수 있다. 이를 통하여 정전 용량 방식의 테이블 탑 터치 디스플레이 위 삼중점 사물 인식 장치를 이용한 물체 인식이 성공적으로 이루어졌음을 확인할 수 있다.FIG. 10 illustrates a state in which a device for recognizing objects manufactured by placing a distance difference between triplets recognizes a model of a real object on a table top touch display through API implementation. A triple point object recognition device having three different touch point coordinate values detects objects of different sizes and shapes on the touch display and outputs information about each. Also, as with hand touch, it is possible to recognize that object recognition is continuously performed while information on the display is continuously maintained even when an object is moved. Through this, it can be confirmed that object recognition using a triple point object recognition device on a capacitive type table top touch display was successful.
사물 인식 시스템의 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.The components of the object recognition system are connected to a communication path connecting a software module or a hardware module inside the device to operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.
사물 인식 시스템은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The object recognition system may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or specific purpose computer. The device may be implemented using a fixed-wired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.
사물 인식 시스템은 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The object recognition system may be mounted on a computing device provided with hardware elements in the form of software, hardware, or a combination thereof. Computing devices include various devices or communication devices such as communication modems for performing communication with wired / wireless communication networks, memory for storing data for executing programs, and microprocessors for executing and calculating and executing programs. It can mean a device.
도 1 및 도 2에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 1 내지 도 3에 기재된 순서를 변경하거나 일부 과정을 생략하여 실행하거나, 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.1 and 2 are described as sequentially executing each process, but this is merely an example, and those skilled in the art will see in FIGS. 1 to 3 without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. It may be applicable by various modifications and variations by changing the described order, omitting some processes, executing one or more processes in parallel, or adding other processes.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
Claims (15)
제2 용액을 제2 몰드에 주입하고 상기 제2 용액을 열처리하여 세 개의 전극을 형성하는 단계; 및
상기 유연판의 일면에 상기 세 개의 전극을 부착하고, 상기 세 개의 전극에 연결된 연결부를 상기 유연판의 타면에 부착하는 단계
를 포함하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.Injecting a first solution into a first mold and heat-treating the first solution to form a flexible plate;
Injecting a second solution into a second mold and heat-treating the second solution to form three electrodes; And
Attaching the three electrodes to one surface of the flexible plate, and attaching a connection portion connected to the three electrodes to the other surface of the flexible plate
Method for manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process comprising a.
상기 유연판을 형성하는 단계는,
상기 제1 용액의 기포를 제거하는 단계를 포함하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the flexible plate,
A method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process, comprising removing air bubbles from the first solution.
상기 유연판을 형성하는 단계는,
60℃ 내지 120℃의 온도 범위에서 5분 내지 1시간 동안 열처리하여 상기 제1 용액을 경화하는 것을 특징으로 하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the flexible plate,
A method of manufacturing an object recognition apparatus based on a low temperature solution process, characterized in that the first solution is cured by heat treatment for 5 minutes to 1 hour in a temperature range of 60 ° C to 120 ° C.
상기 유연판을 형성하는 단계는,
상기 유연판을 도색하거나 마감재로 코팅하는 것을 특징으로 하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the flexible plate,
A method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process, characterized in that the flexible plate is painted or coated with a finishing material.
상기 전극을 형성하는 단계는,
전도성 물질이 포함된 상기 제2 용액을 상기 제2 몰드의 내부에 도포하는 것을 특징으로 하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the electrode,
A method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process, characterized in that the second solution containing a conductive material is applied inside the second mold.
상기 전극을 형성하는 단계는,
80℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 30분 내지 2시간 동안 열처리하여 상기 제2 용액에서 용매가 제거된 레이어를 생성하는 단계를 포함하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming the electrode,
A method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process, comprising heat-treating for 30 minutes to 2 hours in a temperature range of 80 ° C to 150 ° C to generate a layer from which the solvent is removed from the second solution.
상기 레이어를 생성하는 단계를 반복하여, 상기 레이어 위에 추가적인 레이어를 적층하는 것을 특징으로 하는 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.The method of claim 6,
The method of manufacturing an object recognition device based on a solution process, characterized in that by repeating the step of generating the layer, additional layers are stacked on the layer.
상기 세 개의 전극에 고정체를 부착하여 상기 연결부를 고정하는 단계, 상기 세 개의 전극에 보호 필름을 부착하는 단계, 또는 이들을 조합한 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
Object recognition based on a low temperature solution process, further comprising the step of attaching a fixture to the three electrodes to fix the connection, attaching a protective film to the three electrodes, or a combination of these. Method of manufacturing the device.
상기 연결부를 상기 유연판의 타면에 부착하는 단계는,
상기 연결부를 상기 유연판에 관통시키거나 상기 유연판의 외측을 넘어서 상기 유연판의 타면에 형성하는 것을 특징으로 하는 저온 용액 공정에 기반한 사물 인식 장치의 제조 방법.According to claim 1,
Attaching the connecting portion to the other surface of the flexible plate,
A method of manufacturing an object recognition device based on a low temperature solution process, characterized in that the connecting portion is penetrated through the flexible plate or is formed on the other surface of the flexible plate beyond the outside of the flexible plate.
상기 유연판의 일면에서 기 설정된 좌표에 따라 배치된 세 개의 전극; 및
상기 세 개의 전극에 연결되며, 상기 유연판을 관통하거나 상기 유연판의 외측을 넘어서 상기 유연판의 타면에 형성된 연결부
를 포함하는 사물 인식 장치.A flexible plate made of a flexible material having insulating properties;
Three electrodes arranged according to predetermined coordinates on one surface of the flexible plate; And
Connected to the three electrodes, the connection portion formed on the other surface of the flexible plate through the flexible plate or beyond the outside of the flexible plate
Object recognition device comprising a.
상기 유연판은,
폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 에코플렉스(Ecoflex), 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인식 장치.The method of claim 10,
The flexible plate,
An object recognition device comprising polyimide (PI), polydimethylsiloxane (PDMS), Ecoflex, or a combination thereof.
상기 전극은,
탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그래핀(Graphene), 산화 환원 그래핀(Reduced Graphene Oxide, RGO), 또는 이들의 조합으로 된 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인식 장치.The method of claim 10,
The electrode,
Carbon nanotube (Carbon Nano Tube, CNT), graphene (Graphene), redox graphene (Reduced Graphene Oxide, RGO), or a device for recognizing objects comprising a conductive material in a combination thereof.
상기 세 개의 전극이 상기 유연판의 일면에서 상기 세 개의 전극 간의 거리, 각도, 위치, 개수, 또는 이들을 조합한 방식으로 분산되어 부착된 형태에 따라 다른 사물 인식 장치와 구분되는 것을 특징으로 하는 사물 인식 장치.The method of claim 10,
Object recognition, characterized in that the three electrodes are separated from other object recognition devices according to the attached form by dispersing in a manner that distance, angle, position, number, or a combination of the three electrodes on one surface of the flexible plate Device.
상기 세 개의 전극과 상기 연결부를 결속하는 고정체, 상기 세 개의 전극에 부착되어 상기 세 개의 전극이 마모되는 것을 방지하는 보호 필름, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인식 장치.The method of claim 11,
An object recognition device comprising a fixture for binding the three electrodes and the connection part, a protective film attached to the three electrodes to prevent the three electrodes from being worn, or a combination thereof.
상기 터치 스크린 위에 위치하여 사용자가 접촉시 상기 터치 스크린으로 전기를 전달하는 사물 인식 장치를 포함하며,
상기 사물 인식 장치는,
절연 특성을 갖고 플렉서블한 소재로 된 유연판;
상기 유연판의 일면에서 기 설정된 좌표에 따라 배치된 세 개의 전극; 및
상기 세 개의 전극에 연결되며, 상기 유연판을 관통하거나 상기 유연판의 외측을 넘어서 상기 유연판의 타면에 형성된 연결부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인식 시스템.A capacitive touch screen; And
Located on the touch screen and includes an object recognition device for transmitting electricity to the touch screen when the user touches,
The object recognition device,
A flexible plate made of a flexible material having insulating properties;
Three electrodes arranged according to predetermined coordinates on one surface of the flexible plate; And
Connected to the three electrodes, the connection portion formed on the other surface of the flexible plate through the flexible plate or beyond the outside of the flexible plate
Object recognition system comprising a.
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| Publication number | Publication date |
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| KR20200011652A (en) | 2020-02-04 |
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