KR100969504B1 - Touch inputting apparatus integral sensors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서일체형 터치입력장치로서, 더욱 상세하게는 사용자가 포인팅 오브젝트(예, 손가락 또는 일러스트 팁)를 사용하여 동작 또는 위치명령을 입력하는 터치입력장치(예, 터치스크린 또는 터치패드)에 있어서, 복수개의 힘센서가 구비된 센서부를 터치입력장치에 일체형으로 구비하고, 보호부를 형성함으로써, 복수개의 힘센서의 센싱성능을 동일하게 하여 검출신호의 왜란을 최소화한 것을 특징으로 한다. 본 발명은 사용자가 위치 또는 동작명령을 입력하기 위해 포인팅 오브젝트를 접촉시키는 접촉부; 접촉부의 일면에 위치하고, 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘에 대한 검출신호를 출력하는 복수개의 힘센서가 기판에 구비된 센서부; 및 센서부의 하부에 구비되어, 복수개의 힘센서가 동일한 센싱성능을 갖도록 하는 보호부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서일체형 터치입력장치 및 이러한 센서일체형 터치입력장치를 이용하여 작용힘의 위치와 세기를 동시에 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention is a sensor-integrated touch input device, and more particularly, in a touch input device (eg, a touch screen or a touch pad) in which a user inputs an action or a position command using a pointing object (eg, a finger or an illustration tip). The sensor unit having a plurality of force sensors is integrally provided in the touch input device and the protection unit is formed to minimize the disturbance of the detection signal by making the sensing performance of the plurality of force sensors the same. The present invention includes a contact portion for contacting the pointing object to the user to input a position or operation command; A sensor unit disposed on one surface of the contact unit and provided with a plurality of force sensors on the substrate for outputting a detection signal for an action force applied by the pointing object; And a protection unit provided under the sensor unit to allow the plurality of force sensors to have the same sensing performance, and the position and strength of the applied force using the sensor integrated touch input device and the sensor integrated touch input device. It is about how to measure simultaneously.
센서, 일체형, 터치스크린, 터치패드, 작용힘, 세기, 위치 Sensor, Integrated, Touch Screen, Touch Pad, Force, Force, Position
Description
본 발명은 센서일체형 터치입력장치로서, 더욱 상세하게는 사용자가 포인팅 오브젝트(예, 손가락 또는 일러스트 팁)를 사용하여 동작 또는 위치명령을 입력하는 터치입력장치(예, 터치스크린 또는 터치패드)에 있어서, 복수개의 힘센서가 구비된 센서부가 터치입력장치에 일체형으로 구비되고 보호부를 형성함으로써, 복수개의 힘센서의 센싱성능을 동일하게 하여 검출신호의 왜란을 최소화한 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 센서일체형 터치입력장치를 이용하여 작용힘의 위치와 세기를 동시에 획득할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention is a sensor-integrated touch input device, and more particularly, in a touch input device (eg, a touch screen or a touch pad) in which a user inputs an action or a position command using a pointing object (eg, a finger or an illustration tip). The sensor unit having a plurality of force sensors is integrally provided in the touch input device and forms a protection unit, thereby minimizing disturbance of the detection signal by equalizing the sensing performance of the plurality of force sensors. In addition, the present invention relates to a method for simultaneously acquiring the position and the strength of the working force by using a sensor-integrated touch input device.
인간은 다양한 애플레케이션에서 전자/기계 장치와 인터페이스를 이루고 있다. 따라서, 보다 자연스럽고, 사용이 용이하며, 정보 제공이 가능한 인터페이스에 대해 끊임없는 관심을 보이고 있다. 사용자와 인터페이스를 이루는 장치중 터치방식으로 동작 또는 위치명령을 인가하는 터치입력장치로는 은행에서의 입출금자동화기기, 개인휴대정보단말기, 휴대폰 등 각종 전자/통신 기기에서 사용되는 터치스크 린 또는 노트북 등에 사용되는 터치패드 등이 있다.Humans interface with electromechanical devices in a variety of applications. Thus, there is a constant interest in interfaces that are more natural, easy to use, and capable of providing information. Among the devices that interface with the user, a touch input device that applies an operation or position command by a touch method is a touch screen or a laptop used in various electronic / communication devices such as an automated teller machine in a bank, a personal portable information terminal, a mobile phone, and the like. And a touch pad used.
종래의 터치입력장치는 포인팅 오브젝트가 접촉한 위치만을 검출하고, 이러한 터치입력장치가 사용되는 전자/통신 기기는 커서의 위치변화 또는 프로그램 등을 실행한다. A conventional touch input device detects only a position where a pointing object touches, and an electronic / communication device in which the touch input device is used executes a change in the position of a cursor or a program.
이러한 종래의 터치입력장치는 전자/통신 기기 등의 다양한 산업에서 점점 증대되는 접촉정보의 획득의 면에서 위치만을 검출하는 한계가 있었다. 그리하여 포인팅 오브젝트의 위치뿐만이 아니라, 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘의 세기에 대한 정보까지 획득할 수 있는 장치의 개발이 요구되었다.Such a conventional touch input device has a limitation in detecting only a position in terms of obtaining contact information that is gradually increasing in various industries such as electronic / communication devices. Thus, the development of a device capable of obtaining not only the position of the pointing object but also information on the strength of the applied force applied by the pointing object has been required.
그리하여 개발된 것으로, 포인팅 오브젝트에 의하여 터치입력장치에 소정의 작용힘이 인가되는 경우, 작용힘의 세기를 감지하기 위하여 다양한 센서를 터치스크린 또는 터치패드 등에 부착하거나 힘센서로 이루어진 터치스크린, 터치패드 방식이 있다. 이 경우 양면테이프 등을 이용하여 화면표시 장치에 부착하는 것이 요구되었다. 이때, 양산의 면에서 양면테이프의 접착의 정도와 가공의 정도에 따라 센서의 부착의 정도가 달라지게 되는 문제가 있었다. 이는 작용힘의 세기를 감지함에 있어 신호의 왜곡을 발생시켜, 작용힘의 세기를 검출하는데 한계가 있었다.Therefore, when a predetermined action force is applied to the touch input device by a pointing object, various sensors are attached to a touch screen or a touch pad to detect the strength of the action force, or a touch screen made of a force sensor. There is this. In this case, it is required to attach to the screen display device using a double-sided tape or the like. At this time, there was a problem that the degree of adhesion of the sensor is changed depending on the degree of adhesion and processing of the double-sided tape in terms of mass production. This causes distortion of the signal in detecting the strength of the working force, so there is a limit in detecting the strength of the working force.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 터치입력장치에 포함된 복수개의 힘센서의 센싱기능이 동일하게 발현가능하고, 작용힘의 위치와 세기를 획득함에 있어 오차가 최소화된 터치입력장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to equally express the sensing function of a plurality of force sensors included in the touch input device, to obtain the position and strength of the working force The purpose is to provide a touch input device with a minimum error.
또한, 포인팅 오브젝트가 인가한 위치뿐만 아니라 작용힘의 세기도 검출할 수 있는 터치입력장치와 작용힘의 위치 및 세기의 획득방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a touch input device capable of detecting not only a position applied by a pointing object but also an intensity of an acting force, and a method of acquiring a position and intensity of an acting force.
그리고, 종래의 터치입력장치(예를 들어, 터치스크린)에서 포인팅 오브젝트의 접촉 위치를 획득하던 수단을 부가할 필요가 없어, 제조단가를 감소시키는데 그 목적이 있다. In addition, it is not necessary to add a means for acquiring a contact position of a pointing object in a conventional touch input device (for example, a touch screen), and thus, a manufacturing cost is reduced.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치는 사용자가 위치 또는 동작명령을 입력하기 위해 포인팅 오브젝트를 접촉시키는 접촉부;Sensor integrated touch input device according to the present invention for achieving the above object is a contact for the user to contact the pointing object to input the position or operation command;
접촉부의 일면에 위치하고, 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘에 대한 검출신호를 출력하는 복수개의 힘센서가 기판에 구비된 센서부; 및A sensor unit disposed on one surface of the contact unit and provided with a plurality of force sensors on the substrate for outputting a detection signal for an action force applied by the pointing object; And
센서부의 하부에 구비되어, 복수개의 힘센서가 동일한 센싱성능을 갖도록 하는 보호부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a protection unit provided under the sensor unit so that the plurality of force sensors have the same sensing performance.
또한, 복수개의 힘센서는 기판의 가장자리 둘레에 배열될 수 있다.Also, a plurality of force sensors may be arranged around the edge of the substrate.
또한, 접촉부와 센서부는 양면 테이프, UV 경화제 또는 열 접착 테이프로 결합될 수 있다.In addition, the contact portion and the sensor portion may be combined with a double sided tape, a UV curing agent or a thermal adhesive tape.
그리고, 센서부와 보호부는 제1접착층에 의하여 체결된다.The sensor unit and the protective unit are fastened by the first adhesive layer.
이 때, 제1접착층은 복수개의 힘센서의 배열상태와 동일한 형태로 구성할 수 있다.At this time, the first adhesive layer may be configured in the same form as the arrangement state of the plurality of force sensors.
또한, 제1접착층에는 복수개의 홀이 형성되어 있고, 홀에는 범프가 구비될 수 있다.In addition, a plurality of holes may be formed in the first adhesive layer, and bumps may be provided in the holes.
또한, 범프의 강성은 제1접착층의 강성보다 크게 구성할 수 있다.In addition, the rigidity of the bump can be configured to be larger than the rigidity of the first adhesive layer.
그리고, 힘센서는 멤브레인 방식의 힘센서, 접촉저항방식의 힘센서 또는 정전용량방식의 힘센서일 수 있다.The force sensor may be a force sensor of a membrane type, a force sensor of a contact resistance type, or a force sensor of a capacitance type.
또한, 기판은 연성회로기판을 사용할 수 있다.In addition, the substrate may be a flexible circuit board.
그리고, 접촉부는 원형, 타원형 또는 다각형으로 구성할 수 있다.And, the contact portion may be configured in a circle, oval or polygon.
또한, 접촉부와 보호부는 유리 또는 아크릴의 투명한 재질로 구성할 수 있다.In addition, the contact portion and the protective portion may be made of a transparent material of glass or acrylic.
그리고, 보호부는 접촉부와 동일한 형태 또는 힘센서의 배열상태와 동일한 형태로 구성할 수 있다.And, the protection unit may be configured in the same form as the contact portion or the same state as the arrangement of the force sensor.
또한, 보호부의 타면에는 사용자의 위치 또는 동작명령에 따른 화면상태를 보여주는 화면표시부;가 더 포함될 수 있다.The other side of the protection unit may further include a screen display unit for displaying a screen state according to the location or operation command of the user.
그리고, 보호부와 화면표시부는 제2접착층에 의하여 연결되고, 그리고 제2접착층은 복수개의 힘센서의 배열상태와 동일한 형태로 구성될 수 있다.In addition, the protection unit and the screen display unit may be connected by the second adhesive layer, and the second adhesive layer may be configured in the same form as the arrangement state of the plurality of force sensors.
상기의 목적을 달성하기 위한 또다른 실시예로서 센서일체형 터치입력장치는 사용자가 위치 또는 동작명령을 입력하기 위하여 포인팅 오브젝트를 접촉시키는 접촉부; 접촉부의 일면에 형성되는 복수개의 제1전극부;를 포함하는 제1구조체;As another embodiment for achieving the above object, the sensor-integrated touch input device includes a contact unit for contacting the pointing object in order for the user to input a position or operation command; A first structure including a plurality of first electrode portions formed on one surface of the contact portion;
보호부와; 보호부의 일면에 형성되고, 제1전극부와 대향하는 위치에 구비되는 복수개의 제2전극부;를 포함하는 제2구조체; 및A protection unit; A second structure including a plurality of second electrode parts formed on one surface of the protection part and provided at positions facing the first electrode parts; And
제1전극부와 제2전극부가 마주보도록 접촉부와 보호부를 결합시키는 제1접착층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a first adhesive layer for coupling the contact portion and the protection portion so that the first electrode portion and the second electrode portion face each other.
그리고, 제1전극부와 제2전극부는 각각 접촉부와 보호부의 가장자리 둘레에 형성됨이 바람직하다.The first electrode portion and the second electrode portion are preferably formed around the edges of the contact portion and the protection portion, respectively.
또한, 접촉부와 보호부는 유리 또는 아크릴의 투명한 재질이다.In addition, the contact portion and the protective portion are transparent materials of glass or acrylic.
그리고, 제1접착층중 제1전극부와 제2전극부가 구비되는 위치에는 복수개의 홀이 형성되어 있을 수 있다.A plurality of holes may be formed at a position where the first electrode part and the second electrode part are provided in the first adhesive layer.
또한, 제1전극부와 상기 제2전극부 사이에는 에어갭이 형성됨이 바람직하다.In addition, an air gap is preferably formed between the first electrode portion and the second electrode portion.
그리고, 제2구조체의 일면에는 사용자의 위치 또는 동작명령에 따른 화면상태를 보여주는 화면표시부;가 더 포함될 수 있다.The second structure may further include a screen display unit configured to display a screen state according to the position or operation command of the user.
또한, 제2구조체와 화면표시부는 제2접착층에 의하여 결합될 수 있다.In addition, the second structure and the screen display unit may be coupled by a second adhesive layer.
그리고, 제1접착층은 양면 테이프 또는 고분자 접착제를 사용할 수 있다.The first adhesive layer may use a double-sided tape or a polymer adhesive.
또한, 제2접착층도 양면 테이프 또는 고분자 접착제를 사용할 수 있다.Moreover, a double sided tape or a polymer adhesive can also be used for a 2nd adhesive layer.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치를 이용한 작용힘의 세기 및 위치 획득방법은 복수개의 힘센서의 검출신호에 기초하여 작용힘의 세기를 계산하는 단계;In order to achieve the above object, a method of acquiring an intensity and a position of an acting force using a sensor-integrated touch input device includes calculating an intensity of an acting force based on detection signals of a plurality of force sensors;
복수개의 힘센서 각각의 모멘트의 합을 계산하여 작용힘의 모멘트를 계산하는 단계; 및Calculating a moment of an acting force by calculating a sum of moments of each of the plurality of force sensors; And
작용힘의 모멘트와 작용힘의 세기로부터 작용힘의 위치를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Calculating a position of the acting force from the moment of the acting force and the intensity of the acting force.
이 때, 검출신호는 상기 작용힘에 대한 반력일 수 있다.At this time, the detection signal may be a reaction force against the action force.
본 발명인 센서일체형 터치입력장치에 의하면, 복수개의 힘센서를 포함하는 센서부를 터치입력장치에 일체화시키고, 보호부를 형성하여 터치입력장치의 품질이 균일하고, 터치입력장치를 이용하여 작용힘의 위치와 세기를 획득함에 있어서 오차를 최소화할 수 있다.According to the sensor integrated touch input device of the present invention, the sensor unit including a plurality of force sensors is integrated into the touch input device, and the protection unit is formed so that the quality of the touch input device is uniform. In obtaining the intensity, the error can be minimized.
또한, 복수개의 힘센서를 포함하는 센서부를 터치입력장치에 일체화시켜 포함함으로써, 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘의 세기뿐만 아니라 작용힘의 위치도 동시에 검출할 수 있다.In addition, by integrating and including a sensor unit including a plurality of force sensors in the touch input device, not only the strength of the applied force applied by the pointing object but also the position of the applied force can be detected simultaneously.
그리고, 작용힘이 인가된 위치를 복수개의 힘센서를 이용하여 처리함으로써 종래의 터치입력장치(예를 들어, 터치스크린)에서 포인팅 오브젝트의 접촉 위치를 획득하던 수단을 더 부가할 필요가 없어 제조단가를 감소시킬 수 있다.In addition, by processing the position to which the action force is applied using a plurality of force sensors, there is no need to add means for acquiring the contact position of the pointing object in a conventional touch input device (for example, a touch screen). Can be reduced.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions and configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the description thereof will be omitted.
<< 센서일체형Sensor integrated type 터치입력장치의 구성> Configuration of Touch Input Device>
(실시예 1)(Example 1)
도 1 내지 도 3은 본 발명인 센서일체형 터치입력장치의 제1실시예의 구성을 도시한 것이다. 본 발명인 센서일체형 터치입력장치는 접촉부(110), 센서부(120), 보호부(140), 화면표시부(160) 등을 포함한다.1 to 3 show the configuration of the first embodiment of the sensor-integrated touch input device of the present invention. The integrated sensor type touch input device of the present invention includes a
접촉부(110)는 사용자가 위치 또는 동작명령을 입력하기 위하여 포인팅 오브젝트를 접촉시키는 부재이다. 본 발명인 터치입력장치는 터치스크린의 형태로 활용가능하고, 이 경우 사용자에게 소정의 화면을 제공하는 화면표시부(160)가 부가된다. 따라서, 접촉부(110)는 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. 접촉부(110)의 일예로 유리 또는 아크릴이 사용될 수 있다. 또한, 접촉부(110)는 가요성 있는 재질로도 구성할 수 있다.The
또한, 종래의 ITO막을 갖는 터치스크린의 경우, 접촉부(110)의 형태가 사각형에 국한된 것에 비하여, 본 발명의 접촉부(110)는 원형, 타원형 또는 삼각형, 사각형등을 포함하는 다각형 등 다양한 형태로 제작할 수 있다.In addition, in the case of a touch screen having a conventional ITO film, the
센서부(120)는 접촉부(110)의 일면에 위치하고, 양면 테이프, UV 경화제 또는 열 접착 테이프 등으로 접촉부(110)와 결합된다. 도 1은 접촉부(110)의 하부에 결합된 것을 도시한 것이다. 센서부(120)는 기판(124)과 기판(124)에 포함된 복수개의 힘센서(122)들을 포함한다. 본 발명인 센서일체형 터치입력장치는 터치스크린 으로 사용될 수 있는바, 도 3에 도시된 바와 같이, 힘센서(122)는 기판(124)의 가장자리 둘레에 복수개 구비됨이 바람직하다. 힘센서(122)들은 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘()에 대한 신호를 검출한다. 힘센서(122)로는 멤브레인 방식을 갖는 힘센서와, 정전용량방식의 힘센서, 접촉저항 방식의 힘센서 등이 사용될 수 있다.The
이러한 복수개의 힘센서(122)들이 구비되는 기판(124)으로는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board:FPCB)이 사용될 수 있다. A flexible printed circuit board (FPCB) may be used as the
보호부(140)는 센서부(120)의 하부에 구비되어, 작용힘()에 관한 소정의 신호를 검출하는 복수개의 힘센서(122)들의 센싱기능이 동일하게 형성되도록 한다. 보호부(140)가 구비되지 않은 경우로 센서부(120)와 화면표시부(160)가 직접 폼 테이프 등으로 결합된다면, 제작상의 오차로 인하여 센서부(120)에 포함된 복수개의 힘센서는 결합정도의 차이가 발생한다. 이러한 결합의 정도 차이로 인하여, 작용힘()의 인가시 각각의 힘센서는 동일한 센싱기능을 발휘하지 못하고, 신호의 왜란이 발생한다. 즉, 더 강하게 결합된 힘센서(122)는 그렇지 못한 힘센서(122)에 비하여 민감성이 커지고 검출신호에 왜란의 발생정도가 심해질 수 있다. 보호부(140)는 복수개의 힘센서(122)의 결합의 정도를 동일하게 하여, 이러한 문제를 해결한다. 또한 외부물질이나 자극으로부터 센서부(120)를 보호하는 기능을 한다. 본 발명인 터치입력장치를 터치스크린 등에 활용가능한바, 보호부(140)도 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. 보호부(140)의 일예로 유리 또는 아크릴이 사용될 수 있다. 또한, 보호부(140)의 하부는 평평하고 소정의 강성을 갖아, 터치입력장치가 사용되는 전자/통신 기기의 케이스에 결합이 용이하거나, 터치입력장치가 터치스크린에 활용되는 경우에 화면표시부(160)와의 결합이 용이하도록 함이 바람직하다.The
보호부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉부(110)와 동일한 형태일 수 있으며, 복수개의 힘센서(122)의 배열상태와 동일하게 구성할 수도 있다.As shown in FIG. 3, the
센서부(120)와 보호부(140)는 제1접착층(132)에 의하여 결합되며, 제1접착층(132)은 기본적으로 접착제의 기능과 동시에 완충제로서의 기능을 수행한다. 제1접착층(132)의 일예로 양면 테이프(예, 폼 양면 테이프, 고분자 테이프), 실리콘, 폴리우레탄과 같은 고분자의 접착제가 사용될 수 있다. 제1접착층(132)은 센서부(120)의 복수개의 힘센서(122)의 배열상태와 동일한 형태임이 바람직하다.The
또한, 제1접착층(132)에는 복수개의 홀이 형성되고, 복수개의 홀에는 범프(134)가 각각 구비되어 있을 수 있다. 이 때, 복수개의 홀과 복수개의 범프(134)는 복수개의 힘센서(122)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 범프(134)의 강성은 제1접착층(132)의 강성보다 크게 형성됨이 바람직하다. 범프(134)는 사용자가 인가하는 힘을 감지하는 힘센서(122)들의 센싱기능을 증대시키는 역할을 한다.In addition, a plurality of holes may be formed in the first
화면표시부(160)는 보호부(140)의 일면에 구비된다. 도 1 내지 도 3은 화면표시부(160)가 보호부(140)의 하부에 구비된 상태를 나타낸 것이다. 화면표시부(160)는 사용자가 접촉부(110)를 통하여 입력한 위치 또는 동작명령의 결과를 시각적으로 표현하기 위한 부재로서, 화면표시부(160)의 일예로 액정패널이 사용될 수 있다. 액정패널은 LCD 패널, 전자잉크 패널, OLED 패널 등이 사용될 수 있다.The
보호부(140)와 화면표시부(160)는 제2접착층(152)에 의하여 결합될 수 있다. 제2접착층(152)은 제1접착층(132)과 마찬가지로 복수개의 힘센서(122)의 배열상태와 동일한 형태로 구성할 수 있으며, 양면 테이프(예, 폼 양면 테이프, 고분자 테이프), 실리콘, 폴리우레탄과 같은 고분자의 접착제가 사용될 수 있다.The
(실시예 2)(Example 2)
이하, 도 4 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 본 발명인 센서일체형 터치입력장치는 제1구조체(210), 제2구조체(220), 제1접착층(232) 등을 포함하며, 본 실시예는 정전용량방식을 사용한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5. The sensor integrated touch input device according to the present invention includes a
제1구조체(210)는 접촉부(212)와 접촉부(212)의 일면에 형성되는 복수개의 제1전극부(214)로 구성된다. 접촉부(212)는 사용자가 위치 또는 동작명령을 입력하기 위하여 포인팅 오브젝트를 접촉시키는 부재로, 터치입력장치가 터치스크린에 사용되는 경우, 화면표시부(250)가 더 부가되므로 접촉부(212)는 투명한 재질로 사용함이 바람직하다. 투명한 재질로는 유리 또는 아크릴 등이 사용될 수 있다. 제1전극부(214)는 접촉부(212)의 일면에 형성되고, 소정의 간격만큼 이격되어 복수개 형성된다. 제1전극부(214)는 저항성 잉크 또는 저항성 페이스트 등으로 형성될 수 있다.The
제 2구조체(220)는 보호부(222)와 보호부(222)의 일면에 형성되는 복수개의 제2전극부(224)로 구성된다. 제2전극부(224)는 보호부(222)의 일면에, 소정의 간격 만큼 이격되어 복수개 형성된다. 제2전극부(224)는 저항성 잉크 또는 저항성 페이스트 등으로 구성가능하다. 제2전극부(224)와 제1전극부(214)가 서로 마주보도록 제1구조체(210)와 제2구조체(220)가 접착된다. 따라서, 제2전극부(224)는 제1전극부(214)와 대향되는 위치에 형성되어야 한다. 보호부(222)의 실시예와 특징 등은 앞서 기재한 제1실시예의 경우와 마찬가지이므로, 앞서 기재한 내용으로 갈음한다.The
제1접착층(232)은 제1구조체(210)와 제2구조체(220)를 결합시킨다. 이 경우, 제1접착층(232)중 제1전극부(214)와 제2전극부(224)가 구비되는 위치에는 복수개의 홀이 형성됨이 바람직하다. 즉, 포인팅 오브젝트의 작용힘()에 대한 신호를 검출하기 위하여, 제1전극부(214)와 제2전극부(224) 상에는 제1접창층(232)이 구비되지 않음이 바람직하다. The first
제1접착층(232)의 두께는 제1전극부(214)와 제2전극부(224)의 두께의 합보다 크게 형성되어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1전극부(214)와 제2전극부(224) 사이에 에어갭(G)이 형성됨이 바람직하다. 제1접착층(232)의 특성 및 예시는 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 동일하게 구성가능한바, 앞선 기재로 갈음한다.The thickness of the first
화면표시부(250)는 제2구조체(220)의 일면에 결합된다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2접착층(242)에 의하여 결합됨이 바람직하다. 화면표시부(250)과 제2접착층(242)도 제1실시예의 경우와 동일하게 구성가능한바, 앞선 기재로 갈음한다.The
본 실시예의 경우에도, 터치입력장치가 터치스크린에 사용가능하다. 이 경 우, 제1전극부(214)와 제2전극부(224)는 제1실시예의 경우처럼 가장자리 둘레에 형성됨이 바람직하다.Also in this embodiment, a touch input device can be used for the touch screen. In this case, the
<< 센서일체형Sensor integrated type 터치입력장치의 제작> Fabrication of Touch Input Device>
본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치의 제1실시예는 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한 구성에서 기재된 바와 같이, 접촉부(110), 센서부(120)와 보호부(140)를 접착시켜 연결하며, 센서일체형 터치입력장치를 터치스크린에 사용하는 경우 화면표시부(160)가 보호부(140)의 일면에 더 결합된다. 제1접착층(132)과 제2접착층(152)을 이용하여 본 발명인 센서일체형 터치입력장치를 제작함은 앞선 기재로 갈음한다.A first embodiment of a sensor-integrated touch input device according to the present invention, as described in the configuration described with reference to Figures 1 to 3, the
이하에서는 도 6a 내지 도 6g와 도 7a 내지 도 7d를 참고하여, 센서부(120)중 힘센서(122)가 접촉저항 방식의 힘센서인 경우와 정전용량 방식의 힘센서인 경우 센서부(120)의 세부 구성과 제작을 설명한다.Hereinafter, referring to FIGS. 6A to 6G and 7A to 7D, when the
(접촉저항 방식 힘센서가 구비된 센서부)(Sensor unit with contact resistance type force sensor)
도 6a 내지 도 6g는 접촉저항방식의 힘센서가 구비되는 센서부(120)의 제작에 따른 상태를 도시한 것이다. 센서부(120)는 기판(124)에 복수개의 힘센서(122)가 구비되도록 제작되며, 바람직하게는 가장자리 둘레에 복수개의 힘센서(122)가 구비되도록 제작한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 필름층(302)의 일면에 금속층(304)을 증착시킨다. 필름층(302)은 폴리이미드 필름 또는 폴리에스터 필름 등의 고분자 필름을 사용할 수 있다. 금속층(304)은 금속성 페이스트를 사용할 수 있으며, 금속성 페이스트의 일예로 실버페이스트를 사용할 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 금속층(304)의 상부에 소정의 간격으로 복수개의 저항성 잉크를 코팅하여 저항층(306)을 형성한다. 이러한 방식으로 상층부를 형성한다.6a to 6g illustrate a state according to the fabrication of the
그리고, 도 6e에 도시된 바와 같이, 또 다른 필름층(302')에 금속층(304')을 증착시키되, 소정의 간격만큼 이격되도록 복수개 형성할 수 있다. 이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 소정의 간격 이격된 금속층(304')에 저항성 잉크를 코팅하여 저항층(306')을 형성한다. 이러한 방식으로 하층부를 형성한다.6E, the
이렇게 제작된 상층부와 하층부를 도 6g에 도시된 바와 같이, 접착층(310)을 이용하여 센서부(120)를 구성한다. 이때 상층부의 저항층(306)과 하층부의 저항층(306') 사이에는 접착층(310)이 형성되지 않은 상태이다. 또한, 센서부(120)에는 저항층(306,306') 사이의 신호변화를 검출하기 위한 신호선이 배선되어 있으며, 배선은 당업자의 범위에서 자명하므로 자세한 설명은 생략한다.As illustrated in FIG. 6G, the upper layer part and the lower layer part thus manufactured constitute the
(정전용량 방식 힘센서가 구비된 센서부)(Sensor section with capacitive force sensor)
도 7a 내지 도 7d는 정전용량 방식 힘센서가 구비되는 센서부(120)의 세부구성과 제작에 따른 상태를 도시한 것이다. 정전용량 방식의 힘센서가 구비되는 센서부(120)는 적어도 2개 이상의 구조체를 접착시켜 제작한다. 구조체를 제작하는 과정은 다음과 같다.7A to 7D illustrate a detailed configuration and manufacturing state of the
도 7b에 도시된 바와 같이, 필름층(402)의 일면에 복수개의 전극층(404)을 형성한다. 필름층(402)은 폴리이미드 필름 또는 폴리에스터 필름 등의 고분자 필름을 사용할 수 있다. 전극층(404)은 소정의 간격만큼 이격되어 복수개 형성된다. 이러한 방식으로 적어도 2개의 구조체를 제작한다.As shown in FIG. 7B, a plurality of
이러한 방식으로 제작된 구조체중 어느 하나를 선택하여 도 7c에 도시된 바와 같이, 스페이서(406)를 형성한다. 스페이서는 전극층(404)이 형성되지 아니한 필름층(402) 상에 구비되며, 스페이서(406)로 양면 테이프 또는 각종 필름 등이 사용될 수 있다. One of the structures fabricated in this manner is selected to form a
스페이서(406)를 형성한 후, 도 7d에 도시한 바와 같이 스페이서(406)를 형성하지 않은 나머지 구조체과 접착시킨다. 접착은 양면 테이프 또는 접착제 등에 의한다. 이 때 각각의 구조체의 전극층(404) 사이의 정전용량의 변화를 검출하기 위하여, 전극층(404) 사이에는 양면 테이프 또는 접착제 등의 접착물질이 구비되지 아니한다.After the
센서부(120)에는 전극층(404) 사이의 신호변화를 검출하기 위한 신호선이 배선되어 있으며, 배선은 당업자의 범위에서 자명하므로 자세한 설명은 생략한다.The
<< 센서일체형Sensor integrated type 터치입력장치를 이용한 Touch input device 작용힘의Working 세기 및 위치 획득방법> How to Obtain Strength and Location>
이하에서는, 센서일체형 터치입력장치를 이용하여 작용힘의 세기 및 위치를 획득하는 방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method of obtaining the strength and position of the working force by using the sensor integrated touch input device will be described.
도 8은 작용힘의 세기 및 위치를 획득하기 위한 신호처리의 흐름을 나타낸 블록도이고, 도 9는 본 발명인 센서일체형 터치입력장치를 이용한 작용힘의 세기 및 위치 획득방법의 흐름도이다. 도 10은 센서일체형 터치입력장치에 작용힘()이 인가된 경우, 각 힘센서(122)의 반응을 도시한 개념도이다. 작용힘의 세기 및 위치를 획득하는 방법은 본 발명인 센서일체형 터치입력장치에 더 포함된 신호처리부(500)에서 담당할 수 있다. 신호처리부(500)는 작용힘 계산부(510), 모멘트 계산부(520)와 위치 계산부(530)로 구성된다. 도 10에서, 좌표계의 0점은 신호처리부(500)에 미리 소정의 위치로 설정되어 있을 수 있다. 이하에서 n은 힘센서의 개수를 나타낸다.8 is a block diagram showing a signal processing flow for acquiring the strength and position of the acting force, and FIG. 9 is a flowchart of a method of acquiring the strength and position of the acting force using the sensor-integrated touch input device of the present invention. 10 is a working force on the sensor-integrated touch input device ( Is a conceptual diagram showing the response of each
도 10에 도시된 바와 같이, 접촉부(110)의 임의의 위치(P)에 작용힘()이 인가되면(S100), 복수개의 힘센서(122) 각각에서는 작용힘()에 관한 검출신호가 발생한다(S200). 검출신호의 일예로 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 힘센서(122)에서의 반력()이 발생할 수 있다. 즉, 각각의 힘센서(122)에서는,…,,…,의 반력이 생긴다. As shown in FIG. 10, the action force (in any position P of the contact portion 110) ) Is applied (S100), in each of the plurality of
작용힘 계산부(520)에서는 각각의 힘센서(122)에서 검출된 검출신호, 즉 각각의 반력()에 기초하여 다음의 [수학식 1]의 관계를 이용하여, 작용힘()의 세기를 계산한다(S300).The actuation
이 후, 모멘트 계산부(520)에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 좌표계에서 소정의 거리만큼 이격된 각각의 힘센서(122)의 위치()를 산출하고, 각각의 힘센서의 위치와 반력을 계산하여, 각각의 힘센서당 모멘트()의 합을 구한다. 각각의 힘센서당 모멘트()의 합이 작용힘의 모멘트()가 된다(S400). 즉, 작용힘의 모멘트()는 다음의 [수학식 2]와 같다.Then, in the
마지막으로, 위치계산부(530)에서는 작용힘의 모멘트()와 작용힘()의 세기에 기초하여, 작용힘의 인가위치()를 다음의 [수학식 3]을 이용하여 계산한다(S500).Finally, the
이상에서 설명한 바와 같이, 복수개의 힘센서(122)의 검출신호에 기초하여, 작용힘()의 세기와 작용힘의 인가 위치()정보를 동시에 획득할 수 있다. 따라서, 작용힘의 위치를 획득하기 위하여 종래에 사용하던 ITO 막을 별도로 구비할 필요가 없게 된다.As described above, based on the detection signals of the plurality of
이하에서는 힘센서(122)가 4개 구비된 경우로서, 도 11을 참고하여 설명한다. 설명의 편의를 도모하기 위하여 접촉부(110)와 센서부(120)중 복수개의 힘센서(122)만을 도시하였고, 작용힘()이 z축 방향으로 인가되는 경우를 설명한다. 도 11은 접촉부(110)의 형상이 직사각형인 경우이다. 접촉부(110)의 세로길이를 a로 하고, 가로길이를 b로 한다.Hereinafter, a case in which four
포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘()은 센서부(120)에 형성된 4개의 힘센서(122)에서의 검출신호(예, 반력)로 검출되어, 작용힘 계산부(510)에서는 검출신호에 기초하여 작용힘의 세기()를 계산한다. 작용힘의 세기()는 앞서 기재한 [수학식 1]의 관계에 기초하므로, 다음의 [수학식 4]와 같은 관계가 성립된다.Applied force applied by the pointing object ( ) Is detected by the detection signals (for example, reaction force) from the four
모멘트 계산부(520)는 앞서 살펴본 [수학식 2]에 기초하여 각 힘센서(122)에서의 모멘트()를 계산한다. 그 각 힘센서당 모멘트의 합은 다음의 [수학식 5]과 같이 표현할 수 있다.The
이 후, 위치 계산부(520)에서는 작용힘의 세기와 작용힘의 모멘트에 기초하여 작용힘의 위치를 계산한다. 도 11의 경우, 작용힘의 위치는 이므로, 앞서 기재한 [수학식 3]에 기초하여 인가된 작용힘의 위치를 구하면 이고, 가 된다.Thereafter, the
즉, 작용힘의 위치는 이고, 작용힘의 세기()는 가 된다.That is, the position of the working force , The strength of the force ) Becomes
<< 변형예Variant >>
본 발명의 또 다른 실시예로, 이상에서는 센서일체형 터치입력장치가 터치스크린에 사용되는 경우에 대하여 살펴보았으나, 본 발명인 센서일체형 터치입력장치는 터치의 방식으로 동작 또는 위치명령을 입력하는 전자기기라면 다양하게 사용될 수 있다. 그 일예로 터치패드에도 사용될 수 있다. 이 경우, 제 1,2실시예에서 접촉부와 보호부가 불투명의 부재로 구성될 수 있다. 제1실시예에서의 접촉부, 제2실시예에서의 제1,2접촉부의 폭이 좁다면 터치패드 방식의 스크롤 키로도 활용 가능하다.In another embodiment of the present invention, the sensor integrated touch input device has been described above in the case where the touch screen is used. However, the present invention provides a sensor integrated touch input device in which an electronic device inputs an operation or position command by a touch method. Ramen can be used in various ways. For example, it may be used in a touch pad. In this case, in the first and second embodiments, the contact portion and the protection portion may be composed of opaque members. If the width of the contact portion in the first embodiment and the first and second contact portions in the second embodiment is narrow, it can be utilized as a scroll pad of a touch pad method.
또한, 본 발명인 센서일체형 터치입력장치를 이용하여 작용힘의 위치 및 세기를 측정하는 방법을 설명함에 있어, 제1실시예의 센서일체형 터치입력장치인 경우에 대하여 예시하였으나, 제2실시예의 센서일체형 터치입력장치의 경우에도 적용됨은 물론이다. 이 경우, 제2실시예의 센서일체형 터치입력장치에도 신호처리부(500)가 구비될 수 있다.In addition, in the description of a method of measuring the position and intensity of the working force using the integrated sensor type touch input device of the present invention, the case of the sensor integrated touch input device of the first embodiment is illustrated, but the sensor integrated touch of the second embodiment is illustrated. Of course, the case also applies to the input device. In this case, the
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention, and therefore, the present invention is limited only to the matters described in the drawings. It should not be interpreted.
도 1은 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치의 제1실시예의 측단면도,1 is a side cross-sectional view of a first embodiment of a sensor-integrated touch input device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치의 제1실시예의 분리측면도,2 is an exploded side view of a first embodiment of a sensor-integrated touch input device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치의 제1실시예의 분리사시도,3 is an exploded perspective view of a first embodiment of a sensor-integrated touch input device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치의 제2실시예의 측단면도,4 is a side cross-sectional view of a second embodiment of a sensor-integrated touch input device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 센서일체형 터치입력장치의 제2실시에의 분리측면도,5 is an exploded side view of a second embodiment of a sensor-integrated touch input device according to the present invention;
도 6a 내지 도 6g는 접촉저항 방식의 힘센서들이 포함되는 경우의 센서부의 제작공정에 따른 상태도,6a to 6g is a state diagram according to the manufacturing process of the sensor unit when the contact resistance type force sensors are included,
도 7a 내지 도 7d는 정전용량 방식의 힘센서들이 포함되는 경우의 센서부의 제작공정에 따른 상태도,7a to 7d is a state diagram according to the manufacturing process of the sensor unit when the capacitive force sensors are included,
도 8은 작용힘의 세기 및 위치를 획득하기 위한 흐름을 나타낸 블록도,8 is a block diagram showing a flow for obtaining the strength and position of the applied force;
도 9는 본 발명인 센서일체형 터치입력장치를 이용한 작용힘의 세기 및 위치 획득방법의 흐름도,9 is a flow chart of the method of obtaining the strength and position of the working force using the present invention, the sensor integrated touch input device;
도 10 및 도 11은 본 발명인 센서일체형 터치입력장치에 작용힘이 인가된 경우 각 센서의 반응을 도시한 개념도이다.10 and 11 are conceptual views illustrating the reaction of each sensor when an action force is applied to the integrated sensor input device of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110, 212: 접촉부 120: 센서부110, 212: contact portion 120: sensor portion
122: 힘센서 124: 기판122: force sensor 124: substrate
132, 232: 제1접착층 134: 범프132 and 232: first adhesive layer 134: bump
140, 222: 보호부 152, 242: 제2접착층140, 222:
160, 250: 화면표시부 210: 제1구조체160, 250: screen display unit 210: first structure
214: 제1전극부 220: 제2구조체214: first electrode portion 220: second structure
224: 제2전극부 302, 302', 402: 필름층224:
304, 304', 404: 전극층 306, 306': 저항층304, 304 ', 404:
310: 접착층 406: 스페이서310: adhesive layer 406: spacer
500: 신호처리부 510: 작용힘 계산부500: signal processing unit 510: working force calculation unit
520: 모멘트 계산부 530: 위치 계산부520: moment calculation unit 530: position calculation unit
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