KR100933710B1 - 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린 및 이의 인식 알고리즘 구현 방법 - Google Patents

촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린 및 이의 인식 알고리즘 구현 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박판 각 종 디스플레이(LCD, OLED, 전자종이) 또는 플렉스블 디스플레이 하부에 촉각센서를 설치하여 화면의 커서 방향 및 회전을 자유롭게 할 수 있는 마우스 기능은 물론, 터치되는 힘의 크기나 속도에 따라 입력되는 문자의 굴기나 서체 또는 색깔을 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 슬림화가 가능한 모바일 기기의 인터페이스 장치로 적용할 수 있는 촉각센서를 이용한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린 및 이의 인식 알고리즘 구현 방법에 관한 것이다.
이러한 촉각센서를 이용한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린은 유연성을 갖는 디스플레이 하부에 다수의 촉각센서를 배열하여 상기 촉각센서들에서 발생되는 정전용량 또는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성하되, 상기 촉각센서는 다수의 횡과 열로 배열되는 매트릭스 형태로 배열됨을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 촉각센서를 이용한 터치스크린의 인식 알고리즘 구현 방법은 어느 한 기준점(O)을 중심으로 하는 각 촉각센서에 작용하는 총 힘의 반력(
Figure 112009059927915-pat00001
)과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트()로부터 상응하는 터치되는 부분의 위치(
Figure 112009059927915-pat00002
)와 힘의 크기(
Figure 112009059927915-pat00003
)에 관한 터치 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다.
촉각센서, 마우스, 문자인식, 글씨체, 힘의 크기

Description

촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린 및 이의 인식 알고리즘 구현 방법{Fabrication of flexible touchscreen based on tactile sensor attached to display and recognition algorithm thereof}
본 발명은 박판으로 구성되어 유연성을 갖는 각종 디스플레이 하부에 촉각센서를 설치하여 화면의 커서 방향 및 회전을 자유롭게 할 수 있는 마우스 기능은 물론, 터치되는 힘의 크기나 속도에 따라 입력되는 문자의 굴기나 서체 또는 색깔을 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 슬림화가 가능한 모바일 기기의 인터페이스 장치로 적용할 수 있는 촉각센서를 이용한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린 및 이의 인식 알고리즘 구현 방법에 관한 것이다.
즉, 박판 형태의 플렉시블(flexible) 디스플레이(LCD, OLED, 전자종이 등) 수단의 하부에 매트릭스 형태 또는 디스플레이 테두리에 촉각센서를 설치하여 화면의 커서를 X, Y 방향 및 회전을 자유롭게 할 수 있는 마우스 기능은 물론, 터치되는 힘의 크기나 속도에 따라 입력되는 문자의 굴기나 서체 또는 색깔을 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 슬림화가 가능한 모바일 기기의 인터페이스 장치로 적용할 수 있는 촉각센서를 이용한 터치스크린 및 이의 인식 알고리즘 구현 방법에 관한 것이다.
일반적으로 터치스크린의 경우 디스플레이 LCD 상부에 장착되어 접촉위치를 인식하는 방식으로 사용된다. 또한 최근에는 새로운 디스플레이인 OLED, 전자종이에 사용하는 터치스크린도 디스플레이 상부에 장착되어 접촉위치를 감지하는 방법을 채택하고 있다. 이 방식은 디스플레이 표면을 보호한다는 측면에서 장점을 가지고 있으나 일반적으로 두께가 커짐에 따라 슬림화 추세에 있는 입력장치와는 상충한다. 또한 선명도 측면에서도 디스플레이 위에 터치스크린이 있기 때문에 떨어지는 단점을 가지고 있다. 따라서 슬림화 되고 있는 디스플레이와 더불어 터치스크린 방식의 입력장치는 디스플레이 상부가 아닌 하부에 장착되는 것이 바람직하다.
기존 터치스크린의 서로 다른 일예를 도 8내지 도 10에 도시하였다.
도 8은 정전용량 방식의 기존 터치스크린으로서, 필름, 플라스틱 또는 유리로 만들어진 기판(110)과, 기판위에 증착된 투명전극(ITO Metal Layer)(120)과, 투명전극(120)의 위에 적층된 절연층(130)으로 구성되며, 투명전극(12) 위에 형성된 절연층(13)에 펜 또는 손가락이 접촉되면, 투명전극(120) 위에 X, Y 검출용 신호가 인가된 상태가 되고, 이에 따라 변화되는 정전용량의 크기를 계산하여 위치를 검출하는 방식이다.
도 9은 저항 방식의 기존 터치스크린으로서, 필름, 플라스틱 또는 유리로 구성된 상부기판(210)과 하부기판(210')과, 상부기판(210)의 저면과 하부기판(210')의 상면에 각각 적층된 투명전극(220, 220')들과, 상기 투명전극(220, 220')들 사이에 투명전극(220, 220')들이 서로 이격되게 설치된 도트 스페이서(Dot Spacer)(230)로 구성되어 있으며, 도트 스페이서(230)를 사이에 두고 설치된 투명 전극(220, 220')들 위에 위치 검출을 위한 전기 신호를 인가하고, 손가락 또는 펜에 의해 상부기판(210)을 눌렀을 때 투명전극(220)이 하부기판(210') 위의 투명전극(220')과 접촉되었을 때 하부 투명전극(220')에서 전기적 신호를 검출한다. 이때 검출된 전기적 신호의 크기를 이용하여 위치를 결정하게 된다.
도 10는 매트릭스 형태로 투명전극 ITO를 사용한 정전 용량방식의 터치스크린으로서, 상기의 정전용량 방식이나 저항 방식의 터치스크린의 단점 즉, 모바일 폰이나, 각종 모니터에 사용할 경우, 터치된 하나의 위치 정보만을 감지할 수 있어 두 지점 이상이 동시에 접촉되었을 때에는 위치 정보를 감지할 수 없는 단점을 보완하여 개발된 것이다.
그러나, 이러한 매르릭스 방식의 경우에도 단위센서는 접촉 여부에 따라 정전 용량과 관련된 신호가 변할 뿐 힘의 변화량은 감지할 수 없으므로 접촉 여부의 감지만을 인식하여 ON/OFF 스위치로 이용되고 있어서 다양한 정보의 입력이 어려웠다.
즉, 이러한 터치스크린은 디스플레이 상부에 부착되기 때문에 두께를 키울 뿐만 아니라 선명도를 떨어뜨리는 단점을 가지고 있다. 따라서 접촉위치를 인식하는 터치스크린을 디스플레이 LCD, OLED, 전자종이 하부에 장착하는 것이 필요하다. 그러나 기존 터치스크린을 디스플레이 하부에 장착할 경우 힘이 전달이 쉽지 않으므로 디스플레이에 접촉된 지점을 찾기는 쉽지 않다. 따라서 박판 형태의 디스플레이에 전달된 힘을 인식하여 접촉위치와 접촉력을 감지하는 촉각센서 방식의 터치스크린이 필요하다. 또한 향후 플렉스블 디스플레이가 대중화될 경우 내구성이 우수 한 촉각센서 방식의 터치스크린은 매우 유용하다. 도 12에서처럼 투명전극 ITO를 사용하여 매트릭스 형태로 터치스크린을 만들고 플렉스블 디스플레이 하부에 부착할 경우 디스플레이 유연성 때문에 ITO 투명전극이 깨지는 문제가 있다. 그러나 매트릭스 형태의 촉각센서 터치스크린은 내구성이 우수하기 때문에 접촉위치와 접촉력을 정확하게 인지할 있는 장점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 개발된 것으로써, 촉각센서를 디스플레이 하부에 장착하여 기존 방식에 비해 두께가 슬림화된 터치스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 접촉에 의한 위치를 인식할 수 있음은 물론 힘의 변화를 나타낼 수 있으며, 이러한 힘의 변화를 통해 입력되는 문자나 모형의 굵기나 선명도를 조절할 수 있고, 선명도를 향상하는 터치스크린을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 이루기 위한 터치스크린은 디스플레이 하부에 다수의 촉각센서를 배열하여 상기 촉각센서들에서 발생되는 정전용량 또는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성하되, 상기 촉각센서는 다수의 횡과 열로 배열되는 매트릭스 형태와 디스플레이 하부 테두리에 위치하는 형 태를 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 촉각센서를 이용한 터치스크린의 위치인식 알고리즘 구현 방법은 어느 한 기준점(O)을 중심으로 하는 각 촉각센서에 작용하는 총 힘의 반력()과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트()로부터 상응하는 터치되는 부분의 위치(
Figure 112008010477731-pat00005
)와 힘의 크기(
Figure 112008010477731-pat00006
)에 관한 터치 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 디스플레이 하부에 다수의 촉각센서를 설치하고 각 촉각센서로부터 얻어진 신호의 조합에 의해 접촉 위치뿐만 아니라 접촉력을 동시에 측정하도록 함으로써, 다양한 정보 입력이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다. 즉, 접촉되는 위치는 물론 접촉되는 힘의 강도에 따라 입력되는 숫자나 문양의 선명도가 강도 또는 굵기를 자유롭게 조절할 수 있게 한 효과가 있다.
또한 촉각센서의 힘분포를 시간에 따라 모니터링 함으로서 멀티터치 인식 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 기존의 디스플레이 수단의 하부에 다수의 촉각센서를 설치하여 구성함으로서 슬림화 및 선명도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 촉각센서를 이용한 터치스크린의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 촉각센서를 이용한 터치스크린의 일예를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 촉각센서를 이용한 터치스크린의 측단면도이고, 도 4a내지 도 4e는 본 발명에 따른 촉각센서를 이용한 터치스크린을 구성하는 촉각센서의 일예를 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 5a내지 도 5e는 본 발명에 따른 촉각센서를 이용한 터치스크린을 구성하는 촉각센서의 다른 일예를 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 촉각센서를 이용한 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
상기하고 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 촉각센서를 이용한 터치스크린은 종횡으로 촉각센서(30)를 설치하여 구성되어 있으며, 접촉 부분으로부터 각 촉각센서(30) 사이의 거리와 접촉 부분에 가해지는 힘에 의해 각 촉각센서(30)의 반력으로부터 접촉 부분의 위치와 접촉력을 감지할 수 있게 한 것이 특징이다.
상기 디스플레이(20)와 촉각센서(30) 사이에는 하중범프(40)가 더 설치되되, 상기 하중범프(40)는 전극패턴(31a, 32a, 31a', 32a')과 대향되는 부분에 설치되어 있다.
상기 하중범프(40)는 디스플레이(20)와 촉각센서(30)사이의 간격을 유지하기 위한 수단이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 촉각센서가 LCD 같은 디스플레이 주변에 분포했을 때 본 발명의 터치스크린의 접촉 부분 식별 알고리즘 구현 방법은 다음과 같다.
어느 한 기준점(O)을 중심으로 하는 각 촉각센서(30)에 작용하는 총 힘의 반력(
Figure 112008010477731-pat00007
)과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트()로부터 터치되는 부분의 위치(
Figure 112008010477731-pat00008
)와 힘의 크기(
Figure 112008010477731-pat00009
)에 관한 터치 정보를 입력한다.
상기 접촉 부분의 힘의 크기(
Figure 112008010477731-pat00010
)는 상기 총 힘의 반력(
Figure 112008010477731-pat00011
)과 같고, 상기 접촉 부분의 위치(
Figure 112008010477731-pat00012
)는 총 힘의 모멘트()를 접촉 부분의 힘의 크기(
Figure 112008010477731-pat00013
)로 나눈 값으로부터 구해지며, 상기 총 힘의 모멘트()는 기준점(O)과 각 촉각센서(30)들 사이의 반력의 합으로부터 구해진다.
즉, 상기 총 힘의 반력(
Figure 112008010477731-pat00014
)는
수식
Figure 112008010477731-pat00015
에 의해 구해지고,
상기 접촉 부분의 위치(
Figure 112008010477731-pat00016
)는
수식
로부터 구해진다.
이하, 이러한 본 발명의 촉각센서를 이용한 터치스크린의 구조부터 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 터치스크린은 위의 종래 기술에서 설명한 터치스크린과 동일 유사한 구조를 갖으나, 종래의 터치스크린과는 달리 촉각센서(30)가 디스플레이(20) 저면에 다수의 횡과 열로 배치되어 있거나 디스플레이 테두리에 배치되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 터치스크린은 하부기판(10)과 디스플레이(20) 사이에 다수의 촉각센서(30)를 설치하되, 상기 촉각센서(30)는 매트릭스 형태 또는 디스플레이(20) 테두리에 배열되어 있다.
더욱이, 상기 디스플레이(20)는 기존의 박판 형태의 LCD 같은 디스플레이 수단으로 대신함으로서 표면을 접촉함에 의해 정보를 입출력 시킬 수 있게 구성하였다.
상기 디스플레이(20)는 LCD, OLED, 전자종이, 플렉시블 디스플레이를 포함하는 디스플레이 수단 중 어느 하나가 될 수 있다.
상기 촉각센서(30)는 도 7에 도시한 바와 같이 서로 종횡으로 겹쳐져 격자 형태 또는 디스플레이(20) 주변 테두리로 구성될 수 있다.
상기 촉각센서(30)들은 그 표면을 접촉함에 의해 발생되는 정전용량 또는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력을 감지하는 수단이다.
상기 촉각센서(30)는 정전용량방식과 저항방식으로 구성될 수 있다.
정전용량방식으로 구성할 경우에는 도 4a내지 도 4e에 도시한 바와 같은 과정에 의해 만들어지고, 구조는 다음과 같이 구성되어 있다.
즉, 정전용량 방식의 촉각센서(30)는 두 개의 얇은 필름(31, 32)과 ; 상기 필름(31, 32)의 일측 면에 적층된 전극패턴(31a, 32a)과 ; 상기 필름(31, 32)들 사이에 설치되어 필름(31, 32) 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 정전용량방식의 촉각센서(30)를 구성하는 두 개의 필름(31, 32)은 폴리이미드 필름 또는 폴리에스터 필름 등으로 만들어질 수 있으며, 별도의 필름(31, 32)을 사용하지 않고 상, 하부기판(20, 10)에 전극을 형성하거나, 저항을 형성하여 바로 사용할 수도 있다.
상기 전극패턴(31a, 32a)은 금속인 구리, 금 또는 탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotube) 중 어느 하나로 만들어질 수 있으나, 바람직하게는 구리로 이루어진다.
상기 스페이서(33)는 두 필름(31, 32) 사이의 거리를 유지하게 하기 위한 구조물로서 절연성을 갖는 재질로 만들어진다.
상기 전극패턴(31a, 32a)는 서로 대향되는 위치에 형성되기는 하지만 서로 접촉되지 않도록 도 4e에 도시한 바와 같이 필름(31)에 의해 격리되어 있다.
다른 하나의 촉각센서(30)는 도 5a내지 도 5e에 도시한 바와 같이 구성된 저항 방식의 촉각센서이다.
저항방식의 촉각센서(30)는 두 개의 두 개의 얇은 필름(31', 32')과 ; 상기 필름(31'. 32')의 서로 대향되는 면에 적층된 전극패턴(31a', 32a')과 ; 상기 필름(31', 32')들 사이에 설치되어 필름(31', 32') 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33')와 ; 상기 전극패턴(31a', 32a',)에 설치되어 서로 접촉됨에 의해 발생되는 접촉저항이 달라지는 두 개의 저항패턴(31b', 32b')으로 구성된다.
이러한 저항 방식의 촉각센서(30)를 구성하는 필름(31', 32')과 전극패턴(31a', 32a')은 상기한 정전용량방식의 촉각센서(30)를 구성하는 필름(31, 32) 및 전극패턴(31a, 32a)과 동일한 재질로 만들어지며, 상기 저항패턴(31b', 32b')은 니켈 크롬(Ni-Cr) 또는 탄소층 그리고 감압잉크로 만들어진다.
상기와 같이 구성된 터치스크린에 있어서 촉각센서를 구성하는 과정을 약술하면 아래와 같다.
두 개의 얇은 필름(31, 32)의 일측 면에 전극패턴(31a, 32a)을 증착하는 단계와, 전극패턴(31a, 32a)이 형성된 두 개의 필름(31, 32) 사이에 스페이서(33)를 설치하고 두 필름(31, 32)를 서로 접착시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 전극패턴(31a, 32a)을 형성하는 단계는 스퍼터링 방식이 이용될 수 있으며, 금속인 구리, 금 또는 탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotube) 중 어느 하나로 만들어질 수 있으나, 바람직하게는 구리로 이루어진다.
이렇게 필름(31, 32)에 형성된 전극패턴(31a, 32a)은 도 4e에 도시한 바와 같이, 각 필름(31, 32)의 상면에 형성되어 있어 위층의 필름(31)에 의해 두 전극패턴(31a, 32a)이 격리되어 서로 접촉되지 않게 구성되어 있다.
이렇게 만들어진 촉각센서(30)는 상기 상, 하부기판(20, 10) 사이의 가장자리에 배열된 상태로 두 기판(10, 20) 사이에 설치된다.
물론, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 촉각센서(30)를 구성하는 필름(31, 32)은 상, 하부기판(20, 10)으로 대체할 경우에는 두 기판(10, 20)에 직접 전극패턴(31a, 32a)을 형성하게 된다.
위에서는 정전용량성 촉각센서에 대하여 설명하였고, 이하에서는 저항 방식의 촉각센서를 제조하는 과정에 대하여 설명한다.
저항 방식의 촉각센서를 제조하는 방법은 전체적으로 정전용량 방식의 촉각센서와 유사하다. 다만, 저항패턴(31b', 32b')을 형성하는 과정이 더 수행되며, 이 저항패턴(31b', 32b')은 두 개의 얇은 필름(31', 32')의 서로 대향되는 면에 형성된 전극패턴(31a', 32a')에 형성된다.
또한, 상기 전극패턴(31a', 32a')과 저항패턴(31b', 32b')은 두 필름(31', 32')의 서로 대향되는 면에 형성되어 필름(31')이 변형되었을 때 두 저항패턴(31b', 32b') 사이의 거리가 변화될 수 있게 구성하였다.
상기와 같이 구성된 터치스크린은 위에서 간략하게 설명한 바와 같이 접촉 부분으로부터 각 촉각센서(30) 사이의 거리와 접촉 부분에 가해지는 힘에 의해 각 촉각센서(30)의 반력으로부터 접촉 부분의 위치와 접촉력을 감지하게 된다.
일반적으로 LCD, OLED, 전자종이 같은 박막형 디스플레이(20)는 강성을 가지고 있기 때문에 터치스크린을 구현하기 위해서는 촉각센서를 디스플레이(20) 테두리에 위치하는 것이 바람직하다. 한편 강성이 작은 디스플레이(20)일 경우 도 9와 같이 매트릭스 형태의 촉각센서를 하부에 배치하는 것이 바람직하다. 따라서 향후 대두될 플렉스블 디스플레이에서 터치스크린을 구현하기 위해서는 매트릭스 형태인 촉각센서가 요구된다.
도 6에는 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도시한 바와 같이, 상하 좌우에 각각 촉각센서가 설치되어 있으며, 기준점(O)은 네 촉각센서의 중심부분에 위치한다.
이렇게 구성된 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 과정에서
총 힘의 반력(
Figure 112008010477731-pat00017
)은
Figure 112008010477731-pat00018
이고,
기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
Figure 112008010477731-pat00019
)는
이며,
총 반력이 작용하는 지점(
Figure 112008010477731-pat00020
)은
이다.
위의 수식으로부터 총 반력이 작용하는 지점의 위치를 구할 수 있다.
위의 수식으로부터 구해진 총 힘의 크기(P)는
Figure 112008010477731-pat00021
이고,
총 반력이 작용하는 지점의 위치의 x좌표는
Figure 112008010477731-pat00022
y좌표는
Figure 112008010477731-pat00023
이다.
상기한 바와 같이 디스플레이(20) 하부에 배치된 촉각센서로부터 접촉 부분의 위치와 접촉 부분에 가해지는 힘의 크기를 모두 알 수 있으며, 이러한 정보를 이용하여 스크린에 표시되는 문자나 도형의 굵기나 농도 등을 조절할 수 있게 된다.
위의 설명에서 촉각센서의 방식에 따라 감지되는 신호의 성질은 달라질 수 있으며, 이러한 감지되는 신호의 성질은 정전용량과 저항으로 구분되며, 이러한 신호의 감지와 관련된 기술은 이미 종래의 촉각센서로부터 신호를 감지하는 방법과 동일 유사함으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 촉각센서를 이용한 터치스크린의 문자입력 및 글씨체 변경 인식 알고리즘 구현 방법에서는 접촉궤적을 통한 문자인식과 터치스크린을 누르는 접촉력 크기 및 누르는 속도를 고려하여 글씨체를 변경할 수 있다.
예로서, 촉각센서로 이루어진 터치스크린을 누르는 힘의 크기에 따라 문자의 굵기나 컬러를 변경할 수 있고, 누르는 속도에 따라 글씨체를 변경할 수 있다.
따라서 촉각센서를 이용한 터치스크린을 사용하면 기존 키패드를 통한 획일적인 문자전송방식을 벗어나 사용자의 감정이 들어간 글씨체를 전송할 수 있다.
이 밖에 터치스크린을 누르는 속도 즉, 타자속도에 따라 글씨체가 기울임체가 되게 할 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린의 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 터치스크린의 일예를 도시한 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시한 터치스크린의 측단면도이고,
도 4a내지 도 4e는 본 발명에 따른 터치스크린을 구성하는 촉각센서의 일예를 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이고,
도 5a내지 도 5e는 본 발명에 따른 터치스크린을 구성하는 촉각센서의 다른 일예를 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이고,
도 7는 본 발명에 따른 터치스크린의 제작 사진이고,
도 8은 도 10은 종래의 터치스크린의 구성을 도시한 것들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하부 판넬
20 : 디스플레이
30 : 촉각센서
31, 31', 32, 32' : 필름 31a, 31a', 32a, 32a' : 전극패턴
31b', 32b' : 저항패턴 33, 33' : 스페이서
40 : 하중범프

Claims (12)

  1. 유연성을 갖는 하부기판(10)과 유연성을 갖는 디스플레이(20) 사이에 다수의 촉각센서(30)를 배열하여 상기 촉각센서(30)들에서 발생되는 정전용량 또는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성하되,
    상기 촉각센서(30)는 다수의 횡과 열 형태의 매트릭스 배열방식으로 배치됨을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이(20)는 LCD, OLED, 전자종이를 포함하는 플렉시블 디스플레이 수단 중 어느 하나임을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉각센서(30)는 정전용량방식 센서이고,
    두 개의 얇은 필름(31, 32)과 ;
    상기 필름(31, 32)의 일측 면에 적층된 전극패턴(31a, 32a)과 ;
    상기 필름(31, 32)들 사이에 설치되어 필름(31, 32) 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33)로 구성됨을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉각센서(30)는 저항방식 센서이고,
    두 개의 두 개의 얇은 필름(31', 32')과 ;
    상기 필름(31'. 32')의 서로 대향되는 면에 적층된 전극패턴(31a', 32a')과 ;
    상기 필름(31', 32')들 사이에 설치되어 필름(31', 32') 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33')와 ;
    상기 전극패턴(31a', 32a,)에 설치되어 서로 접촉됨에 의해 발생되는 접촉저항이 달라지는 두 개의 저항패턴(31b', 32b')으로 구성됨을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 저항패턴(31b', 32b')은 감압잉크, 탄소층, 니켈 크롬(Ni-Cr)임을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  7. 제 4 항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 전극패턴(31a, 32a, 31a', 32a')은 금속인 구리, 금 또는 탄소나노튜브(CNT)인 것을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디스플레이(20)와 촉각센서(30) 사이에는 하중범프(40)가 더 설치되되,
    상기 하중범프(40)는 전극패턴(31a, 32a, 31a', 32a')과 대향되는 부분에 설치됨을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린.
  9. 삭제
  10. 상부기판(10)과 디스플레이(20) 사이에 다수의 촉각센서(30)를 배열하여 상기 촉각센서(30)들에서 발생되는 정전용량 또는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성하되, 상기 촉각센서(30)는 다수의 힘센서로 구성된 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린의 인식 알고리즘 구현 방법에 관한 것으로서,
    어느 한 기준점(O)을 중심으로 하는 각 촉각센서(30)에 작용하는 총 힘의 반력(
    Figure 112009059927915-pat00024
    )과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트()로부터 상응하는 터치되는 부분의 위치(
    Figure 112009059927915-pat00025
    )와 힘의 크기(
    Figure 112009059927915-pat00026
    )에 관한 터치 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 촉각센서를 장착한 디스플레이 일체형 플렉시블 터치스크린 알고리즘 구현 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101094927B1 (ko) 2009-12-17 2011-12-15 한국기계연구원 터치센서유닛
EP2584438A2 (en) 2011-10-20 2013-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible display device
US9141208B2 (en) 2011-12-30 2015-09-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of segmenting multiple touches in touch sensing system

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101667801B1 (ko) 2009-06-19 2016-10-20 삼성전자주식회사 터치 패널 및 이를 구비한 전자 기기
US8698015B2 (en) * 2009-12-18 2014-04-15 Intel Corporation Compensating for multi-touch signal bias drift in touch panels
KR101631892B1 (ko) 2010-01-28 2016-06-21 삼성전자주식회사 터치 패널 및 이를 구비한 전자기기
KR101710523B1 (ko) * 2010-03-22 2017-02-27 삼성전자주식회사 터치 패널 및 이를 구비한 전자기기
JP5429814B2 (ja) 2010-03-29 2014-02-26 株式会社ワコム 指示体検出装置および検出センサ
KR101809191B1 (ko) 2010-10-11 2018-01-18 삼성전자주식회사 터치 패널
KR101735715B1 (ko) 2010-11-23 2017-05-15 삼성전자주식회사 입력 감지 소자 및 이를 구비한 터치 패널
KR101459307B1 (ko) * 2010-12-24 2014-11-07 그래핀스퀘어 주식회사 그래핀을 이용한 압력 및 위치 동시감지 터치센서
KR101300287B1 (ko) * 2011-06-20 2013-09-10 한국기술교육대학교 산학협력단 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법
KR20120080845A (ko) 2011-01-10 2012-07-18 삼성전자주식회사 광 감지 기능을 구비한 ｏｌｅｄ 디스플레이 장치
KR101784436B1 (ko) 2011-04-18 2017-10-11 삼성전자주식회사 터치 패널 및 이를 위한 구동 장치
KR102061863B1 (ko) 2013-05-09 2020-01-03 삼성디스플레이 주식회사 터치 감지 장치 및 그의 구동 방법
US9904417B2 (en) * 2014-04-16 2018-02-27 Microchip Technology Incorporated Projected capacitive touch detection with touch force detection using self-capacitance and mutual capacitance detection
CN110091648A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 清华大学 一种掩模图案绘制装置及绘制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4558757A (en) * 1983-06-06 1985-12-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position coordinate input device
KR20020011515A (ko) * 2000-08-02 2002-02-09 길용선 다기능 마우스 장치와 그 제어방법
KR20030088061A (ko) * 2001-04-13 2003-11-15 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 힘에 기초한 터치 입력을 위한 방법 및 장치
KR20040063142A (ko) * 2001-11-08 2004-07-12 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 멀티포인트 터치 패드

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4558757A (en) * 1983-06-06 1985-12-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Position coordinate input device
KR20020011515A (ko) * 2000-08-02 2002-02-09 길용선 다기능 마우스 장치와 그 제어방법
KR20030088061A (ko) * 2001-04-13 2003-11-15 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 힘에 기초한 터치 입력을 위한 방법 및 장치
KR20040063142A (ko) * 2001-11-08 2004-07-12 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 멀티포인트 터치 패드

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101094927B1 (ko) 2009-12-17 2011-12-15 한국기계연구원 터치센서유닛
EP2584438A2 (en) 2011-10-20 2013-04-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Flexible display device
US9569018B2 (en) 2011-10-20 2017-02-14 Samsung Electronics Co., Ltd Flexible display device
US9141208B2 (en) 2011-12-30 2015-09-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of segmenting multiple touches in touch sensing system

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