KR100994922B1 - Electric capacitive input device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 전극 판 사이의 거리 변화에 따라 변화하는 정전 용량의 변화를 이용하여 접촉을 감지하되, 두 전극 판 사이에 존재하는 공기층을 매질로 이용하고, 두 전극 판 사이의 탄성 절연층이 가지는 탄성을 이용함으로써 센서 구조를 단순화할 수 있는 정전 용량형 입력 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an input device, and more particularly, to detect a contact by using a change in capacitance that changes according to a change in distance between two electrode plates, but using an air layer existing between the two electrode plates as a medium, The present invention relates to a capacitive input device capable of simplifying a sensor structure by using elasticity of an elastic insulating layer between two electrode plates.

본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 하부 보호층과; 상기 하부 보호층 상부에 적층되는 제 1 전도성 극판과, 상기 제 1 전도성 극판과 대응되며, 일정 거리를 유지하도록 적층되는 제 2 전도성 극판과, 상기 제 2 전도성 극판 상부에 적층되는 상부 보호층과, 상기 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 일정한 거리를 유지하도록 하며 가해지는 압력 유무에 따라 변이 및 복원을 반복하되 상기 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 대응되는 위치에 매질인 공기가 수납될 수 있는 공기층이 형성된 탄성층을 포함하는 정전 용량형 센서와; 상기 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판 간의 거리 변화에 따라 달라지는 정전 용량의 변화를 감지하여 그와 대응되는 감지 신호를 출력하는 감지 신호 출력부를 포함한다.A capacitive input device according to the present invention includes a lower protective layer; A first conductive electrode plate laminated on the lower protective layer, a second conductive electrode plate corresponding to the first conductive electrode plate and laminated to maintain a predetermined distance, an upper protective layer laminated on the second conductive electrode plate, Maintain a constant distance between the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and repeats the change and restoration depending on the pressure applied, but the air that is a medium in the position corresponding to the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate is to be stored A capacitive sensor comprising an elastic layer formed thereon with an air layer; And a sensing signal output unit configured to sense a change in capacitance that varies according to a change in distance between the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and output a sensing signal corresponding thereto.

정전 용량, 접촉센서, 탄성체, 매질 Capacitance, contact sensor, elastomer, medium

Description

정전 용량형 입력 장치{Electric capacitive input device}Capacitive input device

본 발명은 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 전극 판 사이의 거리 변화에 따라 변화하는 정전 용량의 변화를 이용하여 접촉을 감지하되, 두 전극 판 사이에 존재하는 공기층을 매질로 이용하고, 두 전극 판 사이의 탄성 절연층이 가지는 탄성을 이용함으로써 센서 구조를 단순화할 수 있는 정전 용량형 입력 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an input device, and more particularly, to detect a contact by using a change in capacitance that changes according to a change in distance between two electrode plates, but using an air layer existing between the two electrode plates as a medium, The present invention relates to a capacitive input device capable of simplifying a sensor structure by using elasticity of an elastic insulating layer between two electrode plates.

이동통신 기술의 발달과 이동통신 단말기, 엠피쓰리, PDA, PMP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등과 같은 다양한 휴대용 기기들의 소형화에 따라 휴대용 기기에 구비되는 입력장치 역시 컴팩트화 되고 있다. With the development of mobile communication technology and miniaturization of various portable devices such as mobile communication terminal, MP3, PDA, PMP, portable game machine, DMB receiver, and the like, the input device provided in the portable device is also becoming compact.

종래의 휴대용 기기의 입력장치로는 돔 스위치가 주로 사용되었으나. 이러한 돔 스위치는 그 컴팩트화가 어렵기 때문에 현재에는 돔 스위치 대신 정전 용량형 스위치가 주류를 이루고 있는 실정이다. The dome switch is mainly used as an input device of a conventional portable device. Such dome switches are difficult to compact, and nowadays, capacitive switches have become mainstream instead of dome switches.

일반적으로 휴대용 기기에 사용되는 정전 용량형 스위치는 기판 위에 일정한 간격을 두고 입력 키에 대응하는 다수의 극판(동판)을 배치하고, 사람의 손이 극판 즉, 입력 키에 접촉되면, 손과 극판 사이의 유전율에 따른 기생 정전용량을 감지하 여 이를 출력하는 방법으로 작동된다. In general, a capacitive switch used in a portable device arranges a plurality of pole plates (copper plates) corresponding to input keys at regular intervals on a substrate, and when a hand touches a pole plate, that is, an input key, between a hand and the pole plate. It works by detecting the parasitic capacitance according to the permittivity of the and outputting it.

그러나 이와 같은 정전 용량형 스위치는 손이 극판에 접촉되었을 시의 기생 정전 용량을 감지 여부만을 판단하기 때문에 사용자의 손 이외의 외란 즉, 외부로부터 인가되는 전기력에 의해 의도하지 않은 입력이 발생할 수 있는 단점이 있다. However, since the capacitive switch only determines whether the hand detects the parasitic capacitance when it is in contact with the electrode plate, it may cause an unintended input due to disturbance other than the user's hand, that is, an electric force applied from the outside. There is this.

이러한 문제점을 방지하고자 일정한 간격으로 이격된 두 개의 극판에 전원을 인가하고, 사용자에 의한 접촉 즉, 사용자에 의해 눌려지는 압력에 의해 변화하는 두 개의 극판 사이의 거리에 따라 달라지는 정전 용량을 감지하여 이를 출력하는 정전 용량형 스위치가 사용되고 있다. To prevent this problem, the power is applied to two pole plates spaced at regular intervals, and the capacitance is changed depending on the contact between the user, that is, the distance between the two pole plates, which is changed by the pressure pressed by the user. A capacitive switch that outputs is used.

그러나 상술한 정전 용량형 스위치의 경우 두 개의 극판사이에 유전 매질을 삽입하여 정전 용량의 변화를 감지하였기 때문에 두 개의 극판 사이 절연을 위한 절연층이외에도 별도의 유전 매질 층을 형성해야 하기 때문에 그 구조가 복잡하고, 제조 비용이 많이 소요되는 단점이 있다. However, in the case of the capacitive type switch described above, since a change in capacitance is detected by inserting a dielectric medium between two pole plates, a separate dielectric medium layer must be formed in addition to the insulation layer for insulation between the two pole plates. There is a disadvantage that it is complicated and expensive to manufacture.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 그 목적은 공기를 매질로 이용함으로써, 별도의 유전 매질이 필요 없으며, 센서 구조를 단순화하여 제조가 간단한 정전 용량형 입력 장치를 제공하는 데 있다. The present invention has been devised to solve this problem, and its object is to provide a capacitive input device by using air as a medium, without the need for a separate dielectric medium, and simplifying the structure of the sensor.

나아가 도전성 극판 사이의 절연을 위해 삽입되는 절연층을 탄성체로 이용함으로써, 금속 박막으로 형성되는 극판과 절연층의 탄성력을 그대로 이용할 수 있어, 재료의 일원화 및 센서 구조의 단순화가 가능한 정전 용량형 입력 장치를 제공하는 데 있다. Furthermore, by using the insulating layer inserted for insulation between the conductive electrode plates as an elastic body, the elastic force of the electrode plate and the insulating layer formed of a metal thin film can be used as it is, and thus the capacitive input device which can unify the material and simplify the sensor structure. To provide.

더 나아가, 외부로부터 인가되는 정전 용량에 영향을 미치는 전기력을 차단하여 의도하지 않는 동작을 방지할 수 있는 정전 용량형 입력 장치를 제공하는 데 있다. Furthermore, an object of the present invention is to provide a capacitive input device capable of preventing an unintended operation by cutting off an electric force affecting an applied capacitance from the outside.

더 나아가 도전성 극판 사이에 존재하는 공기층의 공기가 외부와 순환되도록 함으로써, 탄성 특성을 개선할 수 있는 정전 용량형 입력 장치를 제공하는 데 있다. Furthermore, the present invention provides a capacitive input device capable of improving elastic characteristics by allowing air in an air layer existing between conductive electrode plates to circulate with the outside.

상술한 본 발명의 일 양상에 따른 정전 용량형 입력 장치는 하부 보호층과; 하부 보호층 상부에 적층되는 제 1 전도성 극판과, 제 1 전도성 극판과 대응되며, 일정 거리를 유지하도록 적층되는 제 2 전도성 극판과, 제 2 전도성 극판 상부에 적층되는 상부 보호층과, 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 일정한 거리를 유지하도록 하며 가해지는 압력 유무에 따라 변이 및 복원을 반복하되 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 대응되는 위치에 매질인 공기가 수납될 수 있는 공기층이 형성된 탄성층을 포함하는 정전 용량형 센서와; 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판 간의 거리 변화에 따라 달라지는 정전 용량의 변화를 감지하여 그와 대응되는 감지 신호를 출력하는 감지 신호 출력부를 포함한다. A capacitive input device according to an aspect of the present invention described above includes a lower protective layer; A first conductive electrode plate laminated on the lower protective layer, a second conductive electrode plate corresponding to the first conductive electrode plate, and laminated to maintain a predetermined distance, an upper protective layer laminated on the second conductive electrode plate, and a first conductivity The electrode plate and the second conductive electrode plate are maintained at a constant distance, and the transition and restoration are repeated according to the pressure applied, and an air layer is formed to accommodate the air in the medium where the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate correspond to each other. A capacitive sensor comprising an elastic layer; And a sensing signal output unit configured to sense a change in capacitance that varies according to a change in distance between the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and output a sensing signal corresponding thereto.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정전 용량 측정을 위한 두 전도성 극판 간에 채워지는 매질은 공기가 사용되며, 이에 따라 탄성층은 두 개 이상의 복수로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 탄성층은 제 1 탄성층과 제 2 탄성층으로 구성되고, 각각의 탄성층에 형성된 슬릿 모양의 공기층이 격자 형상이 되도록 적층된다. According to a characteristic aspect of the present invention, a medium filled between two conductive electrode plates for capacitive measurement according to the present invention uses air, and thus, the elastic layer may be implemented in two or more plurality. Therefore, the elastic layer according to the present invention is composed of a first elastic layer and a second elastic layer, and is laminated so that the slit-shaped air layers formed in each elastic layer are in a lattice shape.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 매질로 사용되는 공기층을 추가하여 정전용량 측정의 정확성과 복원력을 향상시킬 수 있다. According to another aspect of the present invention, the capacitive input device according to the present invention may improve the accuracy and resilience of capacitance measurement by adding an air layer used as a medium.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 공기층의 공기가 외부로 순환되도록 하는 공기 순환 홀을 형성하여 도전성 극판과 탄성층의 탄성 특성을 개선할 수 있다. According to another aspect of the present invention, the capacitive input device according to the present invention may improve the elastic characteristics of the conductive electrode plate and the elastic layer by forming an air circulation hole through which air of the air layer is circulated to the outside.

본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 두 개의 도전성 극판사이에 별도의 유전 매질의 형성 없이 도전성 극판사이에 형성되는 탄성층에 공기층을 형성하여 공기층 가해지는 압력에 따른 정전 용량의 변화를 측정하고, 그에 따른 접촉 여부 를 감지할 수 있는 장점을 갖는다. In the capacitive input device according to the present invention, an air layer is formed in an elastic layer formed between the conductive electrode plates without the formation of a separate dielectric medium between the two conductive electrode plates, and the capacitance change according to the pressure applied to the air layer is measured. There is an advantage that can detect whether the contact accordingly.

또한, 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 탄성층을 복수로 형성하고, 각각의 탄성층에 형성되는 슬릿 형상의 공기층을 수직으로 교차하도록 함으로써, 탄성 특성 및 층간 안정성을 향상할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, the capacitive input device according to the present invention has a merit of improving elastic properties and interlayer stability by forming a plurality of elastic layers and vertically crossing the slit-shaped air layers formed in each elastic layer. Have

또한, 외부 전기력 차단을 위한 극판을 형성함으로써, 외부로부터 인가되는 정전 용량에 영향을 미치는 전기력을 차단하여 의도하지 않는 동작을 방지할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, by forming the electrode plate for blocking the external electric force, there is an advantage that can prevent the unintentional operation by blocking the electric force affecting the capacitance applied from the outside.

또한, 직접 압력이 가해지는 제 2 도전성 극판과 그 상부에 적층되는 상부 보호층에 형성된 공기순환 홀을 통해 탄성층에 존재하는 공기층의 공기가 외부와 순환되도록 함으로써, 탄성 특성을 개선할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, the air of the air layer present in the elastic layer is circulated to the outside through the air circulation hole formed in the second conductive electrode plate and the upper protective layer stacked on the upper pressure, the elastic characteristics can be improved Has

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent through the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 정전 용량형 입력 장치를 이용한 입력 장치를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치를 이용한 입력 장치는 하부 보호층과; 하부 보호층 상부에 적층되는 제 1 전도성 극판과, 제 1 전도성 극판과 대응되며, 일정 거리를 유지하도록 적층되는 제 2 전도성 극판과, 제 2 전도성 극판 상부에 적층되는 상부 보 호층과, 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 일정한 거리를 유지하도록 하며 가해지는 압력 유무에 따라 변이 및 복원을 반복하되 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 대응되는 위치에 매질인 공기가 수납될 수 있는 공기층이 형성된 탄성층을 포함하는 정전 용량형 센서(100)와; 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판 간의 거리 변화에 따라 달라지는 정전 용량의 변화를 감지하여 그와 대응되는 감지 신호를 출력하는 감지 신호 출력부(300)를 포함한다. 1 is a schematic diagram schematically illustrating an input device using a capacitive input device according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, the input device using the capacitive input device according to the present invention includes a lower protective layer; A first conductive electrode plate laminated on the lower protective layer, a second conductive electrode plate corresponding to the first conductive electrode plate, and stacked to maintain a predetermined distance, an upper protective layer laminated on the second conductive electrode plate, and a first conductivity The electrode plate and the second conductive electrode plate are maintained at a constant distance, and the transition and restoration are repeated according to the pressure applied, and an air layer is formed to accommodate the air in the medium where the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate correspond to each other. A capacitive sensor 100 comprising an elastic layer; And a sensing signal output unit 300 for sensing a change in capacitance that varies according to a change in distance between the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and outputting a sensing signal corresponding thereto.

부가적으로 정전 용량형 입력 장치는 예를 들면, 이동통신 단말기, 엠피쓰리, PDA, PMP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등과 같은 다양한 휴대용 기기의 입력 장치로 사용되며, 정전 용량형 센서(100)의 상부에는 해당 기능에 따른 키가 인쇄된 키 판이 부착된다. In addition, the capacitive input device is used as an input device of various portable devices such as, for example, a mobile communication terminal, MP3, PDA, PMP, portable game machine, DMB receiver, and the like. There is attached a key plate on which the key according to the function is printed.

사용자는 키 판에 인쇄된 키를 누르게 되고, 이에 따라 정전 용량형 입력 장치는 두 개의 전도성 극판의 거리 변화에 따라 발생하는 정전 용량의 변화를 감지하여 입력 신호를 출력함으로써, 입력 기능을 수행한다. The user presses a key printed on the key plate. Accordingly, the capacitive input device performs an input function by detecting an change in capacitance generated by a change in distance between two conductive electrode plates and outputting an input signal.

상술한 두 개의 전도성 극판 거리의 변화에 따른 정전 용량의 변화는 예를 들면, 연산을 위한 마이크로 프로세서와 그 주변회로가 집적된 마이크로 컨트롤러로 구현되는 감지 신호 출력부(300)에 의해 감지되며, 감지 신호 출력부(300)는 이에 대응되는 입력 신호를 생성하여 출력한다. 이러한 정전 용량형 센서(100)는 도 2와 도 3을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다. The change in capacitance caused by the change in distance between the two conductive electrode plates described above is sensed by, for example, the sensing signal output unit 300 implemented by a microprocessor integrated with a microprocessor for calculation and a peripheral circuit thereof. The signal output unit 300 generates and outputs an input signal corresponding thereto. The capacitive sensor 100 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정전 용량형 센서(100)는 하부 보호층(101)과, 하부 보호층(101) 상부에 적층되는 제 1 전도성 극판(103)과, 제 1 전도성 극판(103)과 대응되며, 일정 거리를 유지하도록 적층되는 제 2 전도성 극판(113)과, 제 2 전도성 극판(113) 상부에 적층되는 상부 보호층(115)과, 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113)이 일정한 거리를 유지하도록 하며, 가해지는 압력 유무에 따라 변이 및 복원을 반복하되, 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113)이 대응되는 위치에 매질인 공기가 수납될 수 있는 공기층이 형성된 탄성층을 포함하여 구성된다. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a capacitive sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the capacitive sensor according to FIG. 2. As shown, the capacitive sensor 100 according to the present invention includes a lower protective layer 101, a first conductive electrode plate 103 stacked on the lower protective layer 101, and a first conductive electrode plate 103. Corresponding to the second conductive electrode plate 113 stacked to maintain a predetermined distance, the upper protective layer 115 stacked on the second conductive electrode plate 113, the first conductive electrode plate 103, and the second conductive electrode. The electrode plate 113 is maintained at a constant distance, and the variation and restoration are repeated depending on the pressure applied, but the air is stored in the position corresponding to the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113. It can be configured to include an elastic layer formed air layer.

하부 보호층(101)은 제 1 전도성 극판(103)을 보호하기 위해 형성되는 보호층으로써, 예를 들면, 폴리에스테르와 같은 절연성 수지로 형성될 수 있다. 이러한 하부 보호층(101)은 제 1 전도성 극판(103) 하부에 형성되며, 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. The lower protective layer 101 is a protective layer formed to protect the first conductive electrode plate 103 and may be formed of, for example, an insulating resin such as polyester. The lower protective layer 101 is formed below the first conductive electrode plate 103 and is preferably formed as thin as possible.

제 1 전도성 극판(103)은 예를 들면, 전기적인 도전체로 형성되는 일종의 극판으로 일반적인 전도성 금속인 동으로 형성되는 박막이 될 수 있다. 부가적으로 제 1 전도성 극판(103)은 절연성 수지로 형성되는 하부 보호층(101)의 상부에 인쇄될 수도 있다. 또한, 이러한 제 1 전도성 극판(103)의 크기는 본 발명의 정전 용량형 입력 장치가 사용되는 휴대용 기기에 따라 달라질 수 있다. The first conductive electrode plate 103 is, for example, a kind of electrode plate formed of an electrical conductor, and may be a thin film formed of copper, which is a general conductive metal. In addition, the first conductive electrode plate 103 may be printed on the upper portion of the lower protective layer 101 formed of an insulating resin. In addition, the size of the first conductive electrode plate 103 may vary depending on the portable device in which the capacitive input device of the present invention is used.

제 2 전도성 극판(113)은 예를 들면, 전기적인 도전체로 형성되는 일종의 극판으로 일반적인 전도성 금속인 동으로 형성되는 박막이 될 수 있다. 부가적으로 제 2 전도성 극판(113)은 절연성 수지로 형성되는 상부 보호층(115) 하부에 인쇄될 수도 있다. 또한, 이러한 제 2 전도성 극판(113)의 크기는 본 발명의 정전 용량형 입력 장치가 사용되는 휴대용 기기에 따라 달라질 수 있다. The second conductive electrode plate 113 is, for example, a kind of electrode plate formed of an electrical conductor, and may be a thin film formed of copper, which is a general conductive metal. In addition, the second conductive electrode plate 113 may be printed under the upper protective layer 115 formed of an insulating resin. In addition, the size of the second conductive electrode plate 113 may vary depending on the portable device in which the capacitive input device of the present invention is used.

상부 보호층(115)은 제 2 전도성 극판(113)을 보호하기 위해 형성되는 보호층으로써, 예를 들면, 폴리에스테르와 같은 절연성 수지로 형성될 수 있다. 이러한 상부 보호층(115)은 제 2 전도성 극판(113) 상부에 형성되며, 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. The upper protective layer 115 is a protective layer formed to protect the second conductive electrode plate 113, and may be formed of, for example, an insulating resin such as polyester. The upper protective layer 115 is formed on the second conductive electrode plate 113, it is preferable to be formed as thin as possible.

탄성층은 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 사이에 일정 두께로 피복되는 예를 들면, 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계 등 널리 알려진 열가소성 탄성체 중 하나로 형성될 수 있다. 탄성층은 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 사이의 일정 거리를 유지하도록 한다. 이러한 탄성층은 가해지는 압력에 따라 일정 거리가 탄성적으로 가변 되어, 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 사이의 거리를 가변시킴으로써, 정전 용량의 변화가 발생하도록 한다. The elastic layer is coated with a predetermined thickness between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113, for example, polyolefin-based, PVC-based, polystyrene-based, polyester-based, polyurethane-based, polyamide-based, etc. It can be formed from one of the known thermoplastic elastomers. The elastic layer maintains a predetermined distance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113. The elastic layer has a predetermined distance elastically variable according to the applied pressure, thereby varying the distance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113, thereby causing a change in capacitance.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 탄성층은 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 사이에 정전 용량 측정을 위한 매질로 사용되는 공기층이 형성되어 있다. 부가적으로 탄성층은 복수로 형성될 수 있다. According to a characteristic aspect of the present invention, the elastic layer according to the present invention has an air layer used as a medium for measuring capacitance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113. Additionally, the elastic layer may be formed in plural.

이에 따라 본 발명에 따른 탄성층은 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)으로 형성되며, 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)에 각각 형성되는 공기층은 탄성층의 종 또는 횡 방향으로 통공된 다수 개의 슬릿(107, 111)일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이렇게 다수의 슬릿(107, 111) 형상으로 공기층을 형 성하는 것은 탄성체의 탄성 특성을 보다 향상시킬 수 있음은 물론, 가압시 탄성체의 형상 유지를 원활하게 할 수 있도록 하기 위함이다. 슬릿(107, 111) 형상으로 형성된 각각의 공기층에 수납된 공기는 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 사이의 정전 용량 측정을 위한 매질로 작용한다. Accordingly, the elastic layer according to the present invention is formed of the first elastic layer 105 and the second elastic layer 109, the air layer formed in each of the first elastic layer 105 and the second elastic layer 109 is elastic There may be a plurality of slits 107, 111 perforated in the longitudinal or transverse direction of the layer. As shown in Figures 2 and 3, forming the air layer in the shape of a plurality of slits (107, 111) can not only improve the elastic characteristics of the elastic body, but also smoothly maintain the shape of the elastic body during pressing To do that. The air stored in each air layer formed in the shape of the slits 107 and 111 serves as a medium for measuring the capacitance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 제 1 탄성층(105)에 형성된 슬릿(107, 111) 형상의 공기층과 제 2 탄성층(109)에 형성된 공기층은 격자 형상이 되도록 적층될 수 있다. 이와 같이 격자 형상을 이루도록 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)이 적층되는 것은 사용자에 의해 가해지는 압력 방향에 대하여 탄성체의 형상 유지를 더욱 원활히 할 수 있도록 하기 위함이다. 예를 들면, 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)의 슬릿(107, 111)이 횡으로 형성되는 경우 좌우 방향의 가압에는 원활히 대처할 수 있으나, 지속적인 상하 가압에 대해서는 형상 유지가 어려운 단점이 있다. 따라서, 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)의 슬릿(107, 111)을 격자형상으로 적층함으로써, 좌우, 상하 방향의 가압에 적절히 대처할 수 있다. According to a characteristic aspect of the present invention, the air layers formed in the slits 107 and 111 formed in the first elastic layer 105 and the air layers formed in the second elastic layer 109 may be stacked to have a lattice shape. . The first elastic layer 105 and the second elastic layer 109 are laminated in such a manner as to form a lattice shape in order to more smoothly maintain the shape of the elastic body in the pressure direction applied by the user. For example, when the slits 107 and 111 of the first elastic layer 105 and the second elastic layer 109 are formed transversely, the slit 107 and 111 can cope with the pressing in the left and right directions, but the shape retention is not maintained for the continuous up and down pressing. It has a hard disadvantage. Therefore, by laminating the first elastic layer 105 and the slits 107 and 111 of the second elastic layer 109 in a lattice shape, it is possible to appropriately cope with pressure in the left and right and up and down directions.

상술한 본 발명의 일 양상에 따른 정전 용량형 입력 장치의 구동을 설명하기로 한다. 사용자가 상부 보호층(115) 상부에 형성된 키 판을 누르게 되면, 제 2 전도성 극판(113)과 탄성층이 가압되어 탄성층이 수축하면서, 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113)의 거리가 변화하게 된다. Driving of the capacitive input device according to an aspect of the present invention described above will be described. When the user presses the key plate formed on the upper protective layer 115, the second conductive electrode plate 113 and the elastic layer are pressed to contract the elastic layer, and the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113 are pressed. ) Distance will change.

이러한 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 간 거리의 변화에 따라 수학식 1에 해당하는 정전 용량의 변화가 발생하게 된다. According to the change of the distance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113, a change in capacitance corresponding to Equation 1 occurs.

Figure 112008068829768-pat00001
Figure 112008068829768-pat00001

여기서 C는 정전 용량, ε은 공기의 유전율, A는 면적, D는 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 간 거리이다. 이때 정전 용량의 변화량은 누르는 압력의 크기에 따라 달라진다. 이때 감지 신호 출력부(300)는 정전 용량의 변화를 감지하여 그에 따른 입력 신호를 발생하여 출력한다. Where C is the capacitance, ε is the dielectric constant of air, A is the area, and D is the distance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113. At this time, the amount of change in capacitance depends on the size of the pressing pressure. At this time, the detection signal output unit 300 detects a change in capacitance and generates and outputs an input signal accordingly.

이후 누르는 힘이 제거되면 탄성층(130)의 탄성에 의해 원래 위치로 복귀하게 되며, 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 간의 거리는 최초 거리로 유지된다. After the pressing force is removed, the elastic layer 130 is returned to its original position by the elasticity, and the distance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113 is maintained at the initial distance.

이에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 공기를 매질로 하는 가압 식이므로 의도하지 않은 터치에 의한 동작을 차단할 수 있으며, 압력의 정도를 센싱 함으로써 단순 ON/OFF 키뿐만 아니라 힘을 이용한 다양한 UI(User Interface) 개발과 활용 범위를 확대할 수 있는 장점을 갖는다. Accordingly, since the capacitive input device according to the present invention is pressurized with air as a medium, it is possible to block an operation by an unintended touch, and by sensing the degree of pressure, various UIs using power as well as simple ON / OFF keys ( User Interface) It has the advantage of expanding the scope of development and utilization.

또한, 정전 용량형 입력 장치를 가압하는 재질(전도성 물질 또는 비 전도성 물질)의 영향을 받지 않기 때문에 외부 디자인에 대한 제한 사항이 적으며, 이를 동작시키기 위해 손을 이용하거나 기타 볼펜을 이용하는 등 포인터 선택에 자유롭다. In addition, there are few restrictions on the external design since it is not affected by the material (conductive or non-conductive material) that presses the capacitive input device, and the pointer selection, such as using a hand or other ballpoint pen, to operate it Free to

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 도 4에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시 한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 센서(100)는 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109) 사이에 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)의 결합을 더욱 긴밀하게 하는 접착층(117)을 더 포함할 수 있다. 4 is an exploded perspective view schematically illustrating a capacitive sensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the capacitive sensor according to FIG. 4. As shown, in accordance with a further aspect of the present invention, the capacitive sensor 100 according to the present invention comprises a first elastic layer 105 and a second elastic layer 105 between the first elastic layer 105 and the second elastic layer 109. It may further include an adhesive layer 117 to more closely bond the two elastic layers 109.

접착층(117)은 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)의 결합을 더욱 긴밀하게 하는 일종의 접착제로 구성될 수 있으며, 반복되는 가압에 의한 제 1 탄성층(105)과 제 2 탄성층(109)을 고정시켜 형상을 유지시키는 역할을 한다. The adhesive layer 117 may be composed of a kind of adhesive that makes the bonding of the first elastic layer 105 and the second elastic layer 109 more tightly. The first elastic layer 105 and the second may be formed by repeated pressing. The elastic layer 109 is fixed to maintain the shape.

본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 센서(100)는 외부 전기력 차단을 위한 극판을 형성함으로써, 외부로부터 인가되는 정전 용량에 영향을 미치는 전기력을 차단하여 의도하지 않는 동작을 방지할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치는 하부 보호층(101) 하단에 적층되는 제 3 전도성 극판(121)과 제 3 전도성 극판(121) 하단에 적층되는 제 3 보호층(123)을 더 포함할 수 있다. According to an additional aspect of the present invention, the capacitive sensor 100 according to the present invention forms an electrode plate for blocking external electric force, thereby preventing an unintended operation by blocking an electric force affecting an applied capacitance from the outside. Can be. Accordingly, the capacitive input device according to the present invention further includes a third conductive electrode plate 121 stacked below the lower protective layer 101 and a third protective layer 123 stacked below the third conductive electrode plate 121. It may include.

제 3 전도성 극판(121)은 예를 들면, 전기적인 도전체로 형성되는 일종의 극판으로 일반적인 전도성 금속인 동으로 형성되는 박막이 될 수 있다. 부가적으로 제 3 전도성 극판(121)은 절연성 수지로 형성되는 하부 보호층(101)의 하부에 인쇄되는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 제 3 전도성 극판(121)의 크기는 본 발명의 정전 용량형 센서(100)가 사용되는 휴대용 기기에 따라 달라질 수 있다. 제 3 전도성 극판(121)은 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113)의 거리 변화에 따라 발생하는 정전 용량의 변화에 미치는 외부로부터 인가되는 전기력을 차단함으 로써, 의도하지 않은 동작을 방지할 수 있다. The third conductive electrode plate 121 is, for example, a kind of electrode plate formed of an electrical conductor, and may be a thin film formed of copper, which is a general conductive metal. In addition, the third conductive electrode plate 121 is preferably printed under the lower protective layer 101 formed of an insulating resin. In addition, the size of the third conductive electrode plate 121 may vary depending on the portable device in which the capacitive sensor 100 of the present invention is used. The third conductive electrode plate 121 blocks the electric force applied from the outside to the change in the capacitance generated by the change in the distance between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113, unintentional operation Can be prevented.

제 3 보호층(123) 역시 하부 보호층(101)과 마찬가지로 제 3 전도성 극판(121)을 보호하기 위해 형성되는 보호층으로써, 예를 들면, 폴리에스테르와 같은 절연성 수지로 형성될 수 있다. 이러한 하부 보호층(101)은 제 3 전도성 극판(121) 하부에 형성되며, 가능한 얇게 형성되는 것이 바람직하다. Like the lower protective layer 101, the third protective layer 123 is a protective layer formed to protect the third conductive electrode plate 121, and may be formed of an insulating resin such as polyester, for example. The lower protective layer 101 is formed under the third conductive electrode plate 121 and is preferably formed as thin as possible.

본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정전 용량형 센서(100)는 탄성층에 존재하는 공기층의 공기가 외부와 순환하도록 하여 탄성층의 탄성 특성을 향상할 수 있도록 한다. According to an additional aspect of the present invention, the capacitive sensor 100 according to the present invention allows the air of the air layer present in the elastic layer to circulate with the outside to improve the elastic characteristics of the elastic layer.

도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 용량형 입력 장치의 상부 보호층(115)과 제 2 전도성 극판(113)에는 탄성층에 형성된 공기층의 공기가 외부와 순환되도록 다수의 공기 순환 홀(125)이 형성된다. 6 is an exploded perspective view schematically showing a capacitive sensor according to another aspect of the present invention. As shown, the upper protective layer 115 and the second conductive electrode plate 113 of the capacitive input device according to the present invention, a plurality of air circulation holes 125 so that the air of the air layer formed in the elastic layer is circulated with the outside Is formed.

공기 순환 홀(125)은 예를 들면, 제 1 내지 제 3 탄성체에 형성된 공기층의 외곽 네 모서리 부분을 일정 패턴으로 통공하여 형성할 수 있다. 이에 따라 제 1 내지 제 3 탄성체에 형성된 공기층에 수납된 공기는 공기 순환 홀(125)을 통해 외부로 입출입이 가능하고, 공기가 외부로 입출입 됨으로써, 탄성 특성이 개선된다. The air circulation hole 125 may be formed by, for example, passing through the outer four corner portions of the air layer formed in the first to third elastic bodies in a predetermined pattern. Accordingly, the air stored in the air layer formed in the first to third elastic bodies can be input and output to the outside through the air circulation hole 125, and the air is input and output to the outside, thereby improving the elastic characteristics.

따라서, 사용자의 가압에 따른 제 1 전도성 극판(103)과 제 2 전도성 극판(113) 간의 거리 변화의 폭이 커짐은 물론, 탄성체의 복원 능력도 향상되어 더욱 민감한 정전 용량형 입력 장치의 구현이 가능하다. Therefore, the width of the distance change between the first conductive electrode plate 103 and the second conductive electrode plate 113 increases according to the user's pressurization, and the restoring ability of the elastic body is improved, thereby enabling the implementation of a more sensitive capacitive input device. Do.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 정전 용량형 입력 장치를 이용한 입력 장치를 개략적으로 도시한 개요도이다. 1 is a schematic diagram schematically illustrating an input device using a capacitive input device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating a capacitive sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of the capacitive sensor according to FIG. 2.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 4 is an exploded perspective view schematically illustrating a capacitive sensor according to another embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 단면도이다. 5 is a schematic cross-sectional view of the capacitive sensor according to FIG. 4.

도 6은 본 발명의 또 다른 양상에 따른 정전 용량형 센서를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 6 is an exploded perspective view schematically showing a capacitive sensor according to another aspect of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100. 정전 용량형 센서 101. 하부 보호층100. Capacitive Sensor 101. Lower Protection Layer

103. 제 1 전도성 극판 105. 제 1 탄성층103. First conductive electrode plate 105. First elastic layer

107, 111. 슬릿 109. 제 2 탄성층107, 111. Slit 109. Second elastic layer

113. 제 2 전도성 극판 115. 상부 보호층113. Second conductive electrode plate 115. Upper protective layer

117. 접착층 119. 공기층117. Adhesive layer 119. Air layer

121. 제 3 전도성 극판 123. 제 3 보호층121. Third conductive electrode plate 123. Third protective layer

125. 공기 순환 홀 300. 감지 신호 출력부125. Air circulation hole 300. Detection signal output

Claims (8)

하부 보호층과; 상기 하부 보호층 상부에 적층되는 제 1 전도성 극판과, 상기 제 1 전도성 극판과 대응되며, 일정 거리를 유지하도록 적층되는 제 2 전도성 극판과, 상기 제 2 전도성 극판 상부에 적층되는 상부 보호층과, 상기 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 일정한 거리를 유지하도록 하며 가해지는 압력 유무에 따라 변이 및 복원을 반복하되 상기 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판이 대응되는 위치에 매질인 공기가 수납될 수 있는 공기층이 형성된 탄성층을 포함하는 정전 용량형 센서와;A lower protective layer; A first conductive electrode plate laminated on the lower protective layer, a second conductive electrode plate corresponding to the first conductive electrode plate and laminated to maintain a predetermined distance, an upper protective layer laminated on the second conductive electrode plate, Maintain a constant distance between the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and repeats the change and restoration depending on the pressure applied, but the air that is a medium in the position corresponding to the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate is to be stored A capacitive sensor comprising an elastic layer formed thereon with an air layer; 상기 제 1 전도성 극판과 제 2 전도성 극판 간의 거리 변화에 따라 달라지는 정전 용량의 변화를 감지하여 그와 대응되는 감지 신호를 출력하는 감지 신호 출력부를 포함하며,And a sensing signal output unit configured to sense a change in capacitance that varies according to a change in distance between the first conductive electrode plate and the second conductive electrode plate, and output a sensing signal corresponding thereto. 상기 하부 보호층 하단에 적층되는 제 3 전도성 극판을 포함함을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치. And a third conductive electrode plate laminated under the lower protective layer. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 탄성층이 제 1 탄성층과 제 2 탄성층을 포함하며;The elastic layer comprises a first elastic layer and a second elastic layer; 상기 공기층이 제 1 탄성층과 제 2 탄성층의 종 또는 횡 방향으로 통공된 다수의 슬릿인 것을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치. And the air layer is a plurality of slits that are perforated in the longitudinal or transverse direction of the first elastic layer and the second elastic layer. 청구항 2에 있어서, 상기 탄성층의 제 1 탄성층과 제 2 탄성층이:The method of claim 2, wherein the first elastic layer and the second elastic layer of the elastic layer is: 상기 제 1 탄성층에 형성된 슬릿과 제 2 탄성층에 형성된 슬릿이 격자 형상 이 되도록 적층되는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치. And a slit formed in the first elastic layer and a slit formed in the second elastic layer are stacked in a lattice shape. 청구항 3에 있어서, 상기 탄성층이:The method of claim 3, wherein the elastic layer is: 상기 제 1 탄성층과 제 2 탄성층 사이에 형성되는 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치. The capacitive input device further comprises an adhesive layer formed between the first elastic layer and the second elastic layer. 삭제delete 청구항 4에 있어서, 상기 정전 용량형 센서가:The method of claim 4, wherein the capacitive sensor is: 상기 제 3 전도성 극판 하단에 적층되는 제 3 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치.And a third passivation layer stacked below the third conductive electrode plate. 청구항 6에 있어서, The method according to claim 6, 상기 상부 보호층과 상기 제 2 전도성 극판에 상기 탄성층에 형성된 공기층의 공기가 외부와 순환되도록 다수의 공기 순환 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치. And a plurality of air circulation holes are formed in the upper protective layer and the second conductive electrode plate so that the air of the air layer formed in the elastic layer is circulated with the outside. 청구항 7에 있어서, 상기 탄성층이 탄성체로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전 용량형 입력 장치. The capacitive input device according to claim 7, wherein the elastic layer is formed of an elastic body.
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