KR100997107B1 - Structure of touch input for acquiring location and intensity of force, apparatus therewith and acquiring method thereof - Google Patents

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KR100997107B1
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강대임
김민석
김종호
박연규
최재혁
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한국표준과학연구원
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means

Abstract

본 발명은 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치입력구조의 상층과 하층사이의 간격변화 또는 상층의 변형률에 기초하여 누름힘의 세기 및 작용위치를 검출할 수 있는 터치입력구조, 터치입력장치 및 검출방법에 관한 것이다. The present invention press as power intensity and related to the touch input structure for detecting an action position of a, more particularly, on the basis of the interval change or strain of the upper layer between the upper layer and the lower layer of the touch input structure of detecting the intensity and action position of the pressing force It relates to a touch input structure, a touch input device and a detection method that can be. 보다 상세하게는 누름힘의 세기와 작용위치 검출용 터치입력구조로서, 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; More specifically, the upper layer is a touch input structure for action and intensity of the pressing force position detection, applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided with spaced apart upper and the predetermined distance; 및 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부;를 포함하고, 상기 상층과 상기 하층 사이의 간격변화를 검출하며, 상기 상층과 상기 하층의 일면에 마주보도록 전극이 형성된 간격탐지부;를 포함하며, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조와 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 세기와 작용위치 검출방법에 관한 것이다. Portions include, detects the distance change between the upper layer and the lower layer, so as to face to one surface of the upper layer and the lower layer electrodes are formed space sensing; and provided between upper and lower support portion for connecting the upper and lower layers; includes a side surface of the touch input structure is or are fully supported by the support portion, the displacement change and slope of the side, simply supported for the pressing force, it characterized in that there is no displacement change in terms of the intensity and action position detection It relates to a touch input structure and the touch input device, and this intensity and an action position of a pressing force by the detecting method.
변위, 변형률, 누름힘, 위치, 세기, 터치스크린 Displacement, strain, pressing force, position, intensity, touchscreen

Description

누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조, 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법{Structure of touch input for acquiring location and intensity of force, apparatus therewith and acquiring method thereof} Pressing the touch intensity and for detecting the action position of the force input structure, a touch input device, and detecting intensity and an action position of a pressing force method using the {Structure of touch input for acquiring location and intensity of force, apparatus therewith and acquiring method thereof}

본 발명은 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치입력구조의 상층과 하층 사이의 간격변화 또는 상층의 변형률에 기초하여 누름힘의 세기 및 작용위치를 검출할 수 있는 터치입력구조, 터치입력장치 및 검출방법에 관한 것이다. The present invention press as power intensity and related to the touch input structure for detecting an action position of a, more particularly, on the basis of the interval change or strain of the upper layer between the upper layer and the lower layer of the touch input structure of detecting the intensity and action position of the pressing force It relates to a touch input structure, a touch input device and a detection method that can be.

인간은 다양한 애플리케이션에서 전자/기계 장치와 인터페이스를 이루고 있다. Humans constitute the electronic / mechanical devices and interfaces in a variety of applications. 따라서, 보다 자연스럽고, 사용이 용이하며, 정보 제공이 가능한 인터페이스에 대해 끊임없는 관심을 보이고 있다. Thus, it seureopgo more natural and easy to use, has shown a continuous interest-free interface for the information provided. 사용자와 인터페이스를 이루는 장치중 터치방식으로 동작 또는 위치명령을 인가하는 터치입력장치로는 은행에서의 입출금자동화기기, 개인휴대정보단말기, 휴대폰 등 각종 전자/통신 기기에서 사용되는 터치스크린 또는 노트북 등에 사용되는 터치패드 등이 있다. A touch input apparatus is a user interface with the forming device of the operation or position command in a touch method is used for bank automation equipment, personal digital assistants, cell phones, touch screen, or a laptop that is used in various electronic / communication devices in the bank which may include a touch pad.

종래의 터치입력장치는 포인팅 오브젝트(예, 스타일러스 팁, 손가락 등)가 접촉한 위치만을 검출하고, 이러한 터치입력장치가 사용되는 전자/통신 기기는 커서의 위치변화 또는 프로그램 등을 실행한다. Conventional touch input device is a pointing object (for example, a stylus tip, finger, etc.) is detected, only one contact position, and the touch input electronic / communication devices to which the device is used and executes a cursor position change or the like of the program.

이러한 종래의 터치입력장치는 전자/통신 기기 등의 다양한 산업에서 점점 증대되는 접촉정보의 획득의 욕구에도 불구하고, 위치만을 검출하는 한계가 있었다. This conventional touch input device had a limit in spite of the desire of obtaining the contact information that is gradually increasing in a variety of industries, such as electronic / communication devices, detecting only location. 그리하여 포인팅 오브젝트의 위치뿐만이 아니라, 포인팅 오브젝트가 인가한 누름힘의 세기에 대한 정보까지 획득할 수 있는 장치의 개발이 요구되었다. Thus, not only the pointing position of the object, to develop a device that can be acquired from information on the intensity of the pressing force applied by the pointing object was required.

그리하여 개발된 터치입력장치로는 포인팅 오브젝트에 의하여 터치입력장치에 소정의 누름힘이 인가되는 경우, 누름힘의 세기를 감지하기 위하여 다양한 센서를 터치스크린 또는 터치패드 등에 부착하거나 힘센서를 포함하는 터치스크린, 터치패드 등이 있다. If a touch input device development and thus are applied with a predetermined pressing force to the touch input apparatus by a pointing object, a touch of attaching the various sensors to detect the intensity of the pressing force such as a touch screen or touch pad, or comprises a force sensor It includes a screen, a touch pad. 이 경우 양면테이프 등을 이용하여 센서를 화면표시 장치에 부착하는 공정이 요구되었다. In this case, it has been required a step of attaching the sensor using the double-sided tape to the display device. 이러한 터치입력장치는 양산시 양면테이프의 접착의 정도와 가공의 정도에 따라 센서의 부착의 정도가 달라지는 문제로, 누름힘의 세기와 위치를 감지함에 있어서 신호의 왜곡이 발생되는 단점이 있었다. The touch input device had a disadvantage that the distortion of the signal occurs as a problem in the degree of attachment of the sensor varies according to the degree of accuracy and processing of the adhesive mass production of double-sided tape, sensing the intensity and position of the pressing force.

터치입력장치를 떨어뜨리는 등의 외부 충격이 가해지는 경우, 터치입력장치(예, 터치스크린)에 인장력이 가해지는 것과 동일한 효과가 있다. When applied to an external shock such as dropping a touch input apparatus, the same effect as the touch input device (e.g., touch screen) in which a tensile force is applied. 이러한 외부충격이 가해지면 센서가 포함된 터치입력장치는 내구성이 손상되어, 외부 충격이 가해진 이후에 누름힘의 위치와 세기를 검출함에 있어서, 센싱 능력이 저하되는 단점이 있었다. These external impact is applied when the touch input device comprises a sensor that is durable and damage, as in an impact is detected, the position and intensity of the pressing force is applied after, there was a disadvantage that the sensing capability decreases.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부의 충격이 가해지더라도 내구성의 손상이 없어 누름힘의 작용위치 및 세기를 정확히 검출할 수 있는 터치입력구조, 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 작용위치 및 세기 검출방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is conceived to solve the problems described above, an object of the present invention, even if applied an external shock no damage to the durability touch that can accurately detect the action of the pressing force position and intensity input structure, to provide a touch input device, and this action of the pressing force and the position detection method using intensity.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누름힘의 작용위치 및 세기 검출용 터치입력구조는, 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; And the push-action position and intensity detected touch input structure for the power according to the present invention for achieving the object, the upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided with spaced apart upper and 0.01~100㎛; 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부; It is provided between the upper layer and the lower support portion for connecting the upper and lower layers; 및 상층과 하층 사이의 간격변화를 검출하며, 상층과 하층의 일면에 마주보도록 전극이 형성된 간격탐지부;를 포함하며, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조에 의하여 달성될 수 있다. And upper and detects the distance changes between the lower layer, the upper layer and the look of the lower layer faces the surface electrode is formed space sensing unit; includes, a displacement change and slope of the side is the side of the touch input structure is supported by a support completely If there are no changes, simply is to be achieved by a pressing force strength and the touch input structure for detecting an action position of displacement, it characterized in that there is no change in the side support.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 터치입력구조는 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; The touch input structure for achieving the above object, the upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided with spaced apart upper and 0.01~100㎛; 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부; It is provided between the upper and lower support portion for connecting the upper and lower layers; 및 상층과 하층이 마주보는 상층의 일면에 구비되어 상층의 변형율을 검출하는 변형률탐지부;를 포함하며, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 측면에서의 변위 변화가 없는 것으로 구성할 수 있다. And it is provided on one side of the upper layer to see the upper layer and a lower layer facing the strain sensing unit for detecting strain of the upper layer; wherein the side surface of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement change and slope of the side, simply supported can be configured to have no change in displacement from the side.

그리고, 상층 및 하층은 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. Then, the upper layer and the lower layer is preferably also consists of a transparent material.

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그리고, 간격탐지부인 전극은 금속, ITO 또는 탄소나노튜브로 구성가능하다 Then, the space sensing denial electrode can be composed of metal, ITO, or carbon nano tube

그리고, 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인 게이지로 구성가능하다. Then, the strain sensing unit may be composed of a resistive layer or a strain gauge.

이 때, 저항층은 감압잉크, ITO, 저항 페이스트 또는 탄소나노튜브를 사용할 수 있다. At this time, the resistance layer may be a pressure-sensitive ink, ITO, resistive paste, or carbon nanotubes.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서 터치입력장치는, 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; As another means for achieving the above object, the touch input device, the upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided with spaced apart upper and 0.01~100㎛; 및 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부; And it provided between upper and lower support portion for connecting the upper and lower layers; 및 상층과 하층의 간격변화를 검출하며, 상층과 하층의 일면에 마주보도록 전극이 형성된 간격탐지부;를 포함하는 터치입력구조; And an upper layer and a lower layer, and detecting the distance change in the upper layer and the lower layer's surface facing the electrode is formed space sensing unit; touch input structure including; 및 누름힘 인가에 따른 전극 사이의 정전용량변화에 기초하여 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하며, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 한다. And pressing the force based on the applied electrostatic capacitance change between the electrodes in accordance with the detection unit for detecting an action position and intensity of the pressing force; includes, a displacement change and slope of the side surface side of the touch input structure are completely supported by the support portion If there are no changes, simply supported it is characterized in that there is no change in displacement from the side.

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그리고, 간격탐지부는 적어도 2개 구비됨이 바람직하다. Then, the distance detection unit may search is provided with at least two.

또한, 검출부는 전극이 구비된 위치에서의 상층과 하층의 간격변화를 검출하는 간격변화검출부와; Further, the detection unit interval change detection unit for detecting the upper and lower interval of the change in the electrode having a position; 간격변화에 기초하여 누름힘이 인가된 위치를 검출하는 위치검출부; Location detecting unit for detecting an interval of the pressing force applying location on the basis of the change; 및 검출된 위치와 간격변화에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함한다. It includes; and intensity detecting unit for detecting intensity of the pressing force from a relational expression of the detected position and the distance change.

이때, 위치검출부는 간격변화와 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거 나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 작용위치를 검출할 수 있다. In this case, the position detection may be by searching from the distance change and hageo perform operations related to the action position of the pressing force or the previously stored data to detect the action position.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시예로서 터치입력장치는 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층과; As yet another example, touch input devices for achieving the above object, the upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided with spaced apart upper and 0.01~100㎛; 및 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부;를 포함하고, 상층과 하층이 마주보는 상층의 일면에 적어도 두개의 변형률탐지부가 국부적으로 형성되어 있는 터치입력구조; And provided between upper and lower support portion for connecting the upper and lower layers; including, and touch on a surface of the upper layer to see the upper layer and the lower layer portion facing at least two strain sensing is formed locally input structure; 및 변형률탐지부가 구비된 영역의 누름힘 인가에 따른 변형률에 기초하여 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하며, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 한다. And strain sensing in addition based on the strain of the pressing force application of the provided area detection unit for detecting an action position and intensity of the pressing force; wherein the side surface of the touch input structure are completely supported by the support displacement change in the side and the slope or change, is simply a support characterized in that there is no change in displacement from the side.

이 때, 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인게이지로 구성할 수 있다. In this case, the strain sensing unit may be configured as a resistive layer or a strain gauge.

또한, 변형률탐지부는 적어도 2개 구비됨이 바람직하다. In addition, the strain sensing unit may search is provided with at least two.

그리고, 검출부는 변형률탐지부를 이용하여 상층의 변형률을 검출하는 변형률검출부; Then, the strain detection unit detecting unit for detecting a strain of the upper layer using the strain sensing unit; 변형률에 기초하여 누름힘의 작용위치를 검출하는 위치검출부; Location detecting unit for detecting an action position of a pressing force based on the strain; 및 검출된 작용위치와 변형률에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함한다. Includes; intensity detecting unit for detecting intensity of the pressing force from a relational expression for the detected action position and strain.

이 때, 위치검출부는 변형률과 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 작용위치를 검출할 수 있다. At this time, the position detection may be by searching from the data previously stored, or perform operations on the operative position of the strain and the pressing force of detecting the action position.

그리고, 변형률은 다음의 [수학식]에 기초한다. Then, the strains is based on the following formula; the.

[수학식] Formula;

Figure 112008057403337-pat00001

(ε:변형률, ΔR/R:변형률탐지부의 저항값의 변화율, G: 변형률탐지부의 게이지 상수) (Ε: strain, ΔR / R: rate of change of the strain sensing unit resistance value, G: gauge constant strain sensing unit)

또한, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 고정되어, 측면에서의 변위변화 및 기울기 변화가 없는 것을 특징으로 한다. Further, the side of the touch input structure are completely fixed by the support portion, it characterized in that there is no change in displacement and slope of the side.

또한, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 단순히 고정되어, 측면에서의 변위변화가 없는 것을 특징으로 한다. Further, the side of the touch input structure is simply fixed by the support portion, it characterized in that there is no change in displacement from the side.

그리고, 누름힘의 작용위치는 직교좌표 형태로 표현될 수 있다. Then, the action position of the pressing force can be expressed in Cartesian coordinate form.

또한, 터치입력구조의 하부에는 액정패널이 더 포함될 수 있다. Further, the lower portion of the touch input structure may include further a liquid crystal panel.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 카테고리로서, 누름힘의 작용위치 및 세기 검출방법은, 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계와; As another category for achieving the above object, method of detecting the action position and intensity of the pressing force comprises the steps that the upper layer is deformed as the pressing force applied to the touch input structure; 검출부가 상층과 하층 사이의 간격변화를 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; The step of detecting detects a distance change between the upper and lower layers at the location of the at least two locations; 검출부가 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 간격변화와 작용위치의 좌표와 세기에 관한 관계식설정단계; Detecting the relational expression of the coordinates and the intensity of the position gap change and acts on the basis of the virtual coordinate system previously formed on the touch input structure setting step; 검출부가 간격변화에 기초하여 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; The step of detecting the coordinate of the action position is acquired by the interval based on the change; 및 검출부가 관계식과 획득된 좌표에 기초하여 세기를 획득하는 단계;를 포함하며, 상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법이 있다. And a detection step of obtaining the intensity on the basis of the coordinates obtained with the relationship; wherein the side of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change at the side, is simply not the there is the intensity and action position detection method of the pressing force, it characterized in that there is no change in displacement from the side.

상기와 같은 목적은 또 다른 실시예로서, 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계와; Purposes as described above In another embodiment, the step of the upper layer is deformed as the pressing force applied to the touch input structure; 검출부가 상층의 변형률을 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; The step of detecting detects a strain of the top layer at the location of the at least two locations; 검출부가 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 변형률과 작용위치의 좌표와 세기에 관한 관계식설정단계; Relation of the detection unit is based on a virtual coordinate system previously formed on the touch input structure to coordinate the intensity of the strain and the action position setting step; 검출부가 관계식에 기초하여 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; The step of detecting the acquired coordinates of the action position based on the relational expression; 및 검출부가 관계식과 획득된 좌표에 기초하여 세기를 획득하는 단계;를 포함하며, 상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법에 의하여 달성가능하다. And a detection step of obtaining the intensity on the basis of the coordinates obtained with the relationship; wherein the side of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change at the side, is simply not the by the intensity and action position detection method that do not change the displacement of the side pushing force can be achieved.

그리고, 관계식설정단계, 좌표를 획득하는 단계, 및 세기를 획득하는 단계 중 어느 하나는 오일러 빔 이론에 의할 수 있다. And, any one of obtaining a relationship setting step, obtaining the coordinates, and the intensity may be of the Euler beam theory.

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그리고, 작용위치의 좌표획득단계는, 검출부에 미리 저장되어있는 간격변화와 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식에 의할 수 있다. Then, the coordinate acquisition phase of the working position, can be based on data from the distance change and the operative position that is stored in advance in the detection unit to the in the way that obtained by the operation of the method or the relational expression to obtain the search for the coordinates of the action position .

그리고, 변형률은 상층에 형성된 변형률탐지부의 저항값의 변화에 기초하여 검출될 수 있다. Then, the strain may be detected based on the change of the strain sensing unit formed on the resistance layer.

삭제 delete

그리고, 검출부에 미리 저장되어있는 변형율과 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식에 의할 수 있다. And it can be based on data from the strain and the action position which is stored in advance in the detection of how to obtain, by operation of the method or the relational expression to obtain the coordinate of the action position and navigation.

이 때, 가상의 좌표계는 직교좌표계로 구성가능하다. At this time, the coordinate system of the virtual orthogonal coordinate system is configurable to.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 결합정도에 민감하게 반응하는 힘센서를 별도로 구비하지 않고서도 누름힘의 작용위치 및 세기 를 정확히 검출할 수 있는 장점이 있다. Therefore, according to one embodiment of the present invention as above described, there is an advantage that can accurately detect the action position and intensity of the pressing force even without having a force sensor responsive to the coupling degree separately. 또한, 외부충격에 견디도록 상층과 하층이 지지부에 의해 완전히 결합되어도 누름힘의 작용위치 및 세기를 정확시 검출할 수 있다. Further, even when fully engaged by the upper layer and the lower layer is the support to withstand external impact it can be detected accurately when the action position and intensity of the pressing force. 따라서, 내구성이 향상되면서 누름힘의 작용위치 및 세기의 오차를 최소화하는 장점이 있다. Therefore, improvement in the durability as the advantage of minimizing the error of the action position and intensity of the pressing force.

그리고, 본 발명에 따른 터치입력구조는 하나의 모듈로서 대량생산 가능하며, 힘센서에 비하여 저가인 간격탐지부(예, 전극) 또는 변형률탐지부(예, 저항층)를 이용하므로 제조비용이 절감되는 효과가 있다. Then, the touch input structure according to the present invention, the production cost savings, because use can be mass produced as one module, and low intervals, compared to the force sensor sensing unit (e.g., electrodes) or a strain sensing unit (e.g., resistive layer) there is an effect that.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Reference to the accompanying drawings, will be described a preferred embodiment of the present invention; 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다. If the specific description of the above, well-known functions and configuration determines may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention to illustrate the present invention and description thereof will be omitted.

<터치입력구조의 구성> <Configuration of touch input structure>

(제1실시예) (Example 1)

도 1은 본 발명에 따른 터치입력구조의 제1실시예의 측단면도이다. Figure 1 is a cross-sectional side view of a first embodiment of the touch input structure according to the present invention. 터치입력구조(100)는 상층(110), 지지부(120), 하층(130), 간격탐지부(140) 등을 포함한다. The touch input structure 100 comprises an upper layer 110, a support 120, a lower layer 130, the distance detection unit 140, and the like.

상층(110)은 포인팅 오브젝트에 의한 누름힘(F)이 인가되는 부재로, 누름힘(F)에 의하여 변형이 일어난다. The upper layer 110 is a member that is applied with a pressing force (F) by the pointing object, causing a deformation by a pressing force (F). 본 발명에 따른 터치입력구조(100)는 터치스크린에 사용될 수 있는바, 사용자에게 디스플레이 화면을 제공하도록 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. The touch input structure 100 according to the present invention, it is preferred that the configuration of a transparent material to a bar, the user can be used in the touch panel to provide a display screen. 투명한 재질로는 유리, 아크릴판 또는 투명한 필름 등이 사용 될 수 있다. Of a transparent material may include glass, acrylic plate, or a transparent film can be used. 또한, 상층(110)의 재질은 포인팅 오브젝트의 누름힘(F)이 인가된 이후, 다시 원래의 형태로 복원가능한 것을 사용함이 바람직하다. Further, the material of the upper layer 110 is after the pressing force (F) of the pointing object is applied, it is preferable that using restore to its original shape again.

하층(130)은 상층(110)과 소정의 간격만큼 이격되어 구비되는 부재로, 상층(110)과 마찬가지로 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. The lower layer 130 is preferably also consists of a member which is provided spaced in the upper layer 110 and the predetermined distance, a transparent material like the upper layer 110. 이 때, 상층(110)과 하층(130)의 간격은 약 0.01~100㎛임이 바람직하다. At this time, the distance between the upper layer 110 and lower layer 130 is preferred that about 0.01 ~ 100㎛. 그 일예로 20㎛가 되도록 구성 할 수 있다. It may be configured such that the 20㎛ to that example. 0.01㎛ 미만인 경우, 상층(110)의 변형에 따른 간격변화를 충분히 수용하기가 어렵고, 100㎛를 초과하는 경우, 크기를 소형화하는데 장애가 될 수 있다. 0.01㎛ less than, it is difficult to sufficiently accommodate the distance change in accordance with the deformation of the upper layer 110, if it exceeds 100㎛, may be an obstacle to miniaturize the size. 상층(110)과 하층(130)의 간격으로 인하여 내구성이 향상되고, 외부의 충격에도 안정적이며, 하기될 액정패널(미도시)을 부가하는 경우에도 사용자에게 깨끗한 화면을 제공할 수 있다. The upper layer 110 and is improved in durability due to the spacing of the lower layer 130, it is stable even in an impact, even when adding the liquid crystal panel (not shown) may be to provide users with a clean screen.

지지부(120)는 상층(110)과 하층(130) 사이에 구비되는 부재로, 바람직하게는 상층(110)과 하층(130)의 가장자리 둘레에 구비된다. Support portion 120 is a member provided between the upper layer 110 and lower layer 130, it is preferably provided around the edges of the upper layer 110 and lower layer 130. 지지부(120)는 접착층으로 구성할 수 있고, 접착층의 일예로 자외선 경화접착제(UV접착제)를 사용할 수 있다. Support portion 120 may be configured with an adhesive layer, it is possible to use an ultraviolet curing adhesive (UV adhesive) As an example of the adhesive layer. 이러한 지지부(120)의 두께는 약 0.01~100㎛임이 바람직한바, 자세한 설명은 상술한 바와 같다. The thickness of the support 120 is about 0.01 ~ 100㎛ preferred to be a bar, a detailed description is as described above.

간격탐지부(140)는 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화를 검출하기 위한 부재이다. Interval detection unit 140 is a member for detecting the distance change between the upper layer 110 and lower layer 130. 간격탐지부(140)는 상층(110)과 하층(130)사이의 간격변화를 검출할 수 있는 것이면 어떤 것이어도 무방하며, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이, 상층(110)과 하층(130)의 일면에 마주보도록 형성된 적어도 두쌍의 전극으로 구성함이 좋다. Interval detection unit 140 as long as it can detect the distance change between the upper layer 110 and lower layer 130 and mubang least something is, preferably, the upper layer 110 and lower layer as shown in Figure 1 ( 130) is also configured with at least two pairs of electrodes may be formed so as to face to one surface of. 보다 바람직하게는 x축과 y축 방향으로 좌표를 획득할 수 있도록 2개의 간격탐지부(140), 즉 4쌍의 전극으로 구성함이 좋다. More preferably, the box consists of two space sensing units 140, i.e. four pairs of electrodes to obtain the coordinates in the x-axis and y-axis direction. 상층(110)에 누름힘(F)이 인가되면 상층(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 변형되어 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화가 야기된다. When a pressing force (F) to the upper layer 110 is the upper layer 110 is caused a distance change between the upper layer 110 and lower layer 130 is deformed as shown in FIG. 누름힘(F)이 인가된 경우, 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화는 전극의 정전용량의 변화로부터 검출가능하다. If the pressing force (F) is applied, the distance variation between the upper layer 110 and lower layer 130 may be detected from a change in capacitance of the electrode. 이러한 전극은 금속, ITO 또는 탄소나노튜브 등으로 구성할 수 있다. These electrodes can be constructed of a metal, ITO, or carbon nanotubes. 전극의 정전용량의 변화를 검출하기 위한 배선은 당업자의 범위에서 자명한바, 이하에서 자세한 설명은 생략한다. Wiring for detecting the change in capacitance of the electrode hanba apparent from the scope of those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted below.

(제2실시예) (Example 2)

도 3은 본 발명에 따른 터치입력구조의 제2실시예의 측단면도이다. 3 is a side cross-sectional view a second embodiment example of the touch input structure according to the present invention. 본 실시예에 따른 터치입력구조(100')는 상층(110'), 지지부(120'), 하층(130') 및 변형률탐지부(140') 등을 포함한다. The touch input structure 100 'according to this embodiment has an upper layer (110 "includes a), the support (120'), the lower layer 130 'and a strain sensing unit 140' and the like. 본 실시예에 따른 터치입력구조(100')의 상층(110'), 지지부(120') 및 하층(130')에 대한 구체적 구성 및 특징은 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 동일한바, 앞선 기재로 갈음하고, 이하에서는 변형률탐지부(140')를 중심으로 설명한다. , The upper layer of the (110 touch input structure 100 'according to this embodiment), the support portion 120' and lower 130 'specifically configured for and features of the same bar in the case of the first embodiment described above, the foregoing description replaced with, and will hereinafter be described with reference to the strain sensing unit 140 '.

변형률탐지부(140')는 누름힘(F) 인가에 따라 변형되는 상층(110')의 접촉면방향의 변형률을 측정하는 부재로서, 일예로 저항층 또는 스트레인 게이지 등을 사용할 수 있다. Strain sensing unit 140 'has an upper layer (110 is deformed in accordance with the pressing force (F) is applied, can be used as a member for measuring strain in the direction of the contact surface), as an example resistive layers or strain gauges and the like. 저항층 또는 스트레인게이지는 도 3에 도시된 바와 같이, 상층의 일면에 적어도 2개 형성함이 바람직하다. As the resistive layer or a strain gauge is illustrated in Figure 3, are preferred, at least two formed on one surface of the upper layer. 더욱 바람직하게는 상층(110')에 대하여 x축과 y축 방향으로 좌표를 획득하는 경우 4개 이상 구비함이 좋다. More preferably when obtaining the coordinate in the x-axis and y-axis direction with respect to the upper layer 110 'may be a box having four or more. 그리고, 저항층으로는 감압잉크, ITO, 저항 페이스트 또는 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다. Then, the resistive layer may be a pressure-sensitive ink, ITO, resistive paste, or carbon nano tube or the like. 저항층 또는 스트레인 게이지가 구비되는 상층(110')의 일면은 하층(130')과 마주보 는 면을 선택함이 더욱 바람직하다. An upper layer (110 ') is provided with a resistive layer or a strain gauge is one surface of the lower layer (130' facing) view is more preferably Selecting the surface. 터치입력구조(100')의 외부 환경으로부터 변형률탐지부(140')를 보호하기 위함이다. To protect (the strain sensing unit 140) from the environment of the touch input structure 100 'is intended. 또한, 저항층 또는 스트레인 게이지의 신호검출을 위한 배선은 당업자의 범위에서 자명한 사항으로 이하에서 자세한 설명은 생략한다. Further, the wiring for detecting signals of the resistive layers or strain gauges is described below in more details apparent from of one of ordinary skill in the art will be omitted.

도 4는 상층에 누름힘(F)이 인가된 경우 터치입력구조(100')의 상태를 도시한 것이다. Figure 4 when the pressing force (F) applied to the upper layer shows a state of the touch input structure 100 '. 누름힘(F)이 인가된 경우, 제1실시예의 경우와 마찬가지로 상층(110')은 변형된다. The pressing force (F) is applied, as in the first exemplary embodiment, if the upper layer 110 'when a is deformed. 상층(110')이 변형됨에 따라, 상층(110')의 일면에 형성된 저항층 또는 스트레인 게이지의 저항값은 변화하게 되고, 이러한 저항값 변화로부터 누름힘(F)의 세기 및 작용위치를 검출할 수 있게 된다. "As a variation, the upper layer (110 upper layer 110, the resistance of the resistive layers or strain gauges formed on a surface of a) is changed, to detect the intensity and action position of a pressing force (F) from the resistance value change It can be so. 누름힘(F)의 세기 및 작용위치 검출방법은 해당부분에서 자세히 설명하기로 한다. Intensity and an action position detection method of the pressing force (F) will be given in detail is described in the appropriate section.

<터치입력장치의 구성> <Configuration of touch input device>

도 5는 본 발명에 따른 터치입력장치가 휴대폰(1)에 장착된 상태를 도시한 것이다. 5 is a touch input device in accordance with the present invention showing a state mounted on the mobile phone (1). 본 발명에 터치입력장치는 터치입력구조(100,100'), 검출부(200,200'), 액정패널(미도시) 등을 포함한다. A touch input device in the present invention comprises a touch input structure (100,100 '), the detector (200,200'), a liquid crystal panel (not shown) or the like. 터치입력구조(100,100')는 앞서 설명한 바와 동일한바, 앞서 기재한 내용으로 갈음하고, 이하에서는 검출부(200,200')와 액정패널을 중심으로 설명한다. The touch input structure (100,100 ') is the same bar as has been described above, replaced with the contents described above, and, hereinafter, the detection section (200,200' will be described mainly) and the liquid crystal panel.

터치입력구조(100,100')는 도 10 및 도 14의 구성과 같이 터치입력구조(100,100')의 상층(110,110')과 하층(130,130')이 지지부(120,120')에 의하여 단순히 지지된 상태이거나 도 11 및 도 15에 도시된 바와 같이, 지지부(120,120')에 의하여 완전히 지지된 상태로 구성가능하다. The touch input structure (100,100 ') is a touch input structure (100,100, such as that of Figs. 10 and 14, or a simply supported state by the upper layer (110 110') and the lower layers 130 and 130 'the supporting portion 120 and 120' of) Fig. 11 and as shown in Figure 15, can be configured with a fully supported state by the support portion 120 and 120 '. 단순 지지된 경우는 상층(110,110')에 형성된 가상의 좌표계의 각 좌표방향으로의 터치입력구조(100,100') 측면에서의 변위변화가 없고, 완전히 지지된 경우는 각 좌표방향으로의 터치입력구조(100,100') 측면에서의 변위변화가 없는 동시에 기울기 변화도 없는 것을 나타낸다. If the simple support has no displacement change in the upper layer (110 110 ') (the touch input structure 100,100) to each coordinate direction of a virtual coordinate system formed on a "side, when fully support the touch of the each coordinate direction input structure ( 100,100 ') means that there is no change in the displacement on the side at the same time with no slope change.

액정패널은 터치입력구조(100,100')의 하부에 구비되어, 사용자가 입력하는 동작명령 또는 위치명령의 결과를 시각적으로 표현하는 부재이다. The liquid crystal panel is provided in the lower portion of the touch input structure (100,100 '), a member that the user enters a visual representation of the results of an operation command or a position command. 액정패널로는 LCD, OLED, 전자잉크 패널 등이 사용될 수 있다. A liquid crystal panel may be used as LCD, OLED, electronic ink panel.

검출부(200,200')는 터치입력구조(100,100')에서의 정전용량변화 또는 변형률에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출한다. Detecting (200,200 ') is a touch input structure (100,100' on the basis of the capacitance change or a strain in) and detects the action position and intensity of the pressing force (F). 즉, 상층(110)과 하층(130)의 간격변화로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출할 때에는 정전용량변화에 기초하고, 누름힘(F)이 인가되는 상층(110')의 변형률로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출할 때에는 변형률 값에 기초한다. That is, the upper layer 110 and lower layer 130, the pressing force (F) the upper layer 110 'is the time of detecting the action position and intensity based on the change in capacitance, and applying a pressing force (F) from the distance variation of when detecting the action position and intensity of the pressing force (F) from the strain based on the strain value. 이하에서는, 간격변화로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 제1실시예의 경우와, 변형률로부터 검출하는 제2실시예의 경우의 검출부(200)의 구성에 대하여 설명한다. Hereinafter, the configuration of a pressing force (F) detection section 200 in the case of the second embodiment from the first embodiment to detect if and strain for detecting the action position and intensity of the distance from the change.

(제1실시예) (Example 1)

도 6은 터치입력장치의 제1실시예의 신호처리의 개략적인 블럭도이다. Figure 6 is a schematic block diagram of the signal processor of the first embodiment of the touch input device. 상층(110)과 하층(130)의 간격변화로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 본 실시예의 경우, 검출부(200)는 간격변화검출부(210), 위치검출부(220) 및 세기검출부(230) 등을 포함한다. In the case of the present embodiment for detecting the action position and intensity of the pressing force (F) from the distance change of the upper layer 110 and lower layer 130, the detector 200 is space change detection unit 210, a position detector 220 and the intensity It includes a detector 230 and the like. 간격변화검출부(210)는 간격탐지부(140: 전극)가 구비된 위치에서, 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화를 검출한다. Space change detection unit 210 includes a space sensing unit: detects a change in the distance between a position having the (140 electrodes), the upper layer 110 and lower layer 130. 간격변화는 전 극 사이의 정전용량의 변화에 기초함이 바람직하다. Interval changes are preferred being based on the change in capacitance between the electrode.

위치검출부(220)는 간격변화검출부(210)에 의하여 검출된 간격변화에 기초하여 누름힘(F)이 인가된 작용위치를 검출한다. Position detecting section 220 on the basis of the interval change is detected by the space change detection unit 210 detects an action position where the pressing force (F) applied. 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100)의 상층(110)에 미리 형성된 가상의 좌표계로 표현가능하며, 이러한 가상의 좌표계는 직교좌표계임이 바람직하다. Action position of a pressing force (F) shall be represented as a virtual coordinate system previously formed on the upper layer 110 of the touch input structure 100, a virtual coordinate system of this, it is preferable to be a Cartesian coordinate system. 이 때 가상의 좌표계의 원점은 임의의 지점으로 미리 설정 가능하다. The origin of this time, the virtual coordinate system can be pre-set to any point.

이러한 위치검출부(220)의 작용위치 검출은 이하의 검출방법에서 설명할 연산을 수행함으로써 가능하다. Action position detection of this position detection section 220 is possible by performing an operation to be described in the following detection method. 또한, 위치검출부(220)는 이러한 연산을 사전에 미리하여 그 결과를 룩업테이블 등의 형태로 데이터화하여 미리 저장함으로써, 누름힘(F)이 인가된 경우 신속하게 작용위치를 검출가능하도록 구성할 수 있다. Further, the position detection unit 220 in advance such operations in advance that by the previously stored ingestion results in the form of a look-up table, the pressing force (F) can be configured to be capable of quickly detecting an action position when the applied have.

세기검출부(230)는 간격변화검출부(210)에 의하여 획득된 간격변화와 위치검출부(220)에 의하여 획득된 누름힘(F)의 작용위치 값에 기초하여 누름힘(F)의 세기를 검출한다. Intensity detector 230 on the basis of the action position of a pressing force (F) obtained by the distance change and the position detecting section 220 is acquired by the space change detection unit 210 detects the intensity of the pressing force (F) . 세기검출부(230)의 누름힘(F)의 세기 검출방법은 해당 부분에서 자세히 설명한다. Intensity detecting method of a pressing force (F) of the intensity detection unit 230 will be described in more detail in the section.

(제2실시예) (Example 2)

도 7은 터치입력장치의 제2실시예의 경우, 신호처리의 개략적인 블럭도이다. Figure 7 is a schematic block diagram of the case of the second embodiment of the touch input device, the signal processing. 본 실시예는 상층(110')의 변형률로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 경우로써, 검출부(200')는 변형률검출부(210'), 위치검출부(220') 및 세기검출부(230') 등을 포함한다. This embodiment, as a case of detecting the action position and intensity of the pressing force (F) from a strain of, detection (200 upper layer 110 ") is a strain detection unit 210 ', the position detection unit 220' and the intensity detector (230 '), and the like.

변형률검출부(210')는 변형률탐지부(140': 저항층 또는 스트레인 게이지)가 구비된 위치에서, 누름힘(F)에 따른 상층(110')의 변형률을 검출한다. Strain detection unit 210 'is a strain sensing unit (140': In the position provided with a resistive layer or a strain gauge), and detects the strain of the upper layer (110 ") according to a pressing force (F). 변형률은 변형률탐지부(140')의 저항값의 변화로 검출하며, 변형률과 저항값의 변화는 다음의 [수학식 1]의 관계를 갖는다. Strain change in the strain sensing unit 140 ', and the resistance change is detected, the strain and the resistance value to the value of the has the following relationship: Equation 1 in.

Figure 112008057403337-pat00002

(ε:변형률, ΔR/R:저항값의 변화율, G: 변형률탐지부의 게이지 상수) (Ε: strain, ΔR / R: rate of change, G of the resistance: the strain sensing portion constant gauge)

위치검출부(220')는 변형률검출부(210')에 의하여 검출된 변형률에 기초하여 누름힘(F)이 인가된 작용위치를 검출한다. Position detecting unit 220 'is the strain detection unit (210' based on the strain detected by a) detects the operative position the pressing force (F) applied. 본 실시예의 경우도, 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100')의 상층(110')에 미리 형성된 가상의 좌표계로 표현가능하며, 이러한 가상의 좌표계는 직교좌표계임이 바람직하다. In the case of the present embodiment also, the action position of a pressing force (F) shall be represented by a virtual coordinate system previously formed on the 'upper layer (110 a), the touch input structure 100', the coordinate system of this virtual it is preferable to be a Cartesian coordinate system.

위치검출부(220')의 작용위치 검출은 이하의 검출방법에서 설명할 연산을 수행함으로써 가능하다. Detecting the action position of the position detection unit (220 ') is possible by performing an operation to be described in the following detection method. 또한, 위치검출부(220')는 이러한 연산을 사전에 미리하여 그 결과를 룩업테이블 등의 형태로 데이터화하여 미리 저장함으로써, 누름힘(F)이 인가된 경우 신속하게 작용위치를 검출가능하도록 구성할 수 있다. Further, the position detection unit 220 'is in advance of this operation in advance by the previously stored ingest the result in the form of a look-up table, the pressing force (F) is quickly be configured to enable detecting an action position when the applied can.

세기검출부(230')는 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 마찬가지인바, 앞선 기재로 갈음한다. Intensity detecting unit 230 'is the same as Invar case of the first embodiment described above, it is omitted in the foregoing description.

< 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법> <Method of the intensity and action of the pressing force detected position>

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 누름힘(F)의 세기 및 작용위 치 검출방법에 대하여 살펴본다. Reference to the accompanying drawings, in, looks at with respect to the intensity and action position detection method of the pressing force (F) in accordance with the present invention.

(제1실시예) (Example 1)

도 8은 본 발명에 누름힘(F)의 세기 및 작용위치 검출방법의 제1실시예에 따른 흐름도이다. 8 is a flowchart according to the first embodiment of the intensity and action position detection method of the pressing force (F) in the present invention. 본 실시예는 앞서 설명한 제1실시예의 터치입력장치를 이용하는 것으로, 상층(110)과 하층(130)의 간격변화에 기초하여 누름힘(F)의 세기 및 작용위치를 검출하는 방법에 관한 것이다. The present embodiment relates to that, a method of detecting intensity and an action position of a pressing force (F) on the basis of the interval change in the upper layer 110 and lower layer 130 using a first embodiment of the touch input device described above.

먼저, 터치입력구조(100)의 상층(110)에 포인팅 오브젝트에 의한 누름힘(F)이 인가되면, 상층(110)은 누름힘(F)에 의하여 변형된다(S100). First, when the upper layer 110 of the touch input structure 100 is applied with a pressing force (F) by the pointing object, the upper layer 110 is deformed by the pressing force (F) (S100). 상층(110)의 변형은 도 2에 도시된 바와 같다. Deformation of the upper layer 110 as shown in FIG.

상층(110)이 변형되면서 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격이 변화하고, 간격변화에 의하여 상층(110)과 하층(130)의 일면에 마주보도록 형성된 간격탐지부(140), 즉 전극의 정전용량값이 변한다. The upper layer 110 is deformed while the upper layer 110 and lower layer 130 and the change in the spacing between, the gap is formed so as to face to one face detection unit 140 in the upper layer 110 and lower layer 130 by a gap change, that is, this changes the electrostatic capacitance of the electrode. 이때, 검출부(200)는 정전용량값의 변화에 기초하여 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화를 검출한다(S200). At this time, the detection unit 200 detects the change in the distance between the upper layer 110 and lower layer 130 based on the change of the capacitance value (S200).

이 후, 간격변화에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출한다(S300). Then, the detecting the action position and intensity of the pressing force (F) in the interval based on the change (S300). 누름힘(F)의 작용위치와 세기검출단계는 이하 도 9를 참고하여 설명한다. Action position and intensity detecting step of a pressing force (F) will be described with reference to Figure 9 below. 도 9는 상층(110)의 임의의 지점에 누름힘(F)이 인가된 경우를 상층(110)에 미리 형성된 가상의 좌표계로 나타낸 상태도이다. Figure 9 is a state diagram showing a case where a pressing force (F) to any point on the upper layer 110 is applied to a virtual coordinate system previously formed on the upper layer 110. 누름힘(F)이 인가되면, 검출부(200)는 간격변화와 누름힘(F)의 작용위치 및 세기에 관한 관계식을 설정한다(S310). When the pressing force (F) is applied, the detector 200 sets a relational expression related to the action position and intensity of the distance change and the pressing force (F) (S310). 누름힘(F)의 작용위치(a x ,a y )와 간격변화(δ 12 ,…,δ i ,…,δ n )의 관계식 은 하기의 [수학식 2]와 같다. Relational expression of the action of the pressing force (F) the location (a x, a y) and the distance change (δ 1, δ 2, ... , δ i, ..., δ n) is shown in Equation 2 below. 이때 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100)상에 미리 형성된 가상의 좌표계(예, 직교 좌표계)로 표현된다. At this time, the action position of a pressing force (F) is represented by a virtual coordinate system (e.g., Cartesian coordinate system) of the previously formed on the touch input structure 100. 이때 가상의 좌표계의 원점은 임의의 지점으로 설정가능하다. The origin of the virtual coordinate system can be set to any point.

Figure 112008057403337-pat00003

Figure 112008057403337-pat00004
은 누름힘(F)의 작용위치(a x ,a y )와 누름힘(F)과 간격탐지부(140)가 위치한 지점의 좌표(x n ,y n )의 관계식이다. It is a relational expression of the pressing force (F), the action position (a x, a y) and the pressing force (F) and a space sensing unit 140, the coordinates (x n, y n) in the point. 이때, n은 1이상의 자연수로, n은 간격탐지부(140)의 개수를 의미한다. At this time, n is a natural number of 1 or more, n denotes the number of the space sensing unit 140.

이 후, 이러한 관계식으로부터, 작용위치의 좌표를 획득하게 된다(S320). From Thereafter, such a relational expression, thereby obtaining the coordinate of the action position (S320). 작용위치의 좌표획득방법의 일예로, [수학식 3]과 같은 비례식을 사용할 수 있으며, 이러한 연산을 통해 검출되는 작용위치의 좌표는 검출부(200)의 위치검출부(220)에 의하여 획득될 수 있다. One example of a coordinate obtaining process of the operative position, it is possible to use a proportion as shown in [Equation 3], the coordinate of the action position detected through such operation may be obtained by the position detector 220 of the detecting section 200 . 또한, 이러한 연산을 통하여 미리 간격변화와 누름힘(F)의 작용위치의 관계를 룩업테이블 등으로 데이터화 한 후, 간격검출단계(S200)로부터 획득한 간격변화에 기초하여 데이터를 탐색함으로써 작용위치의 좌표를 획득할 수도 있다. Further, in this after the relationship between the action position of the pre-gap change by the operation and the pressing force (F) by ingestion with such a look-up table, by using the navigation data based on the gap change obtained from the distance detection step (S200) the operative position You may obtain coordinates. 룩업데이블 등의 데이터로부터 작용위치의 좌표를 획득하는 경우, 작용위치를 검출하기 위한 연산과정이 생략되어 응답속도가 빨라지게 된다. When acquiring the coordinate of the action position from the data such as look-up deyibeul, is a calculation process for detecting an action position is omitted becomes a response speed is fast.

Figure 112008057403337-pat00005

다음으로, 관계식 설정단계(S310)의 관계식과 작용위치 검출단계(S320)에서 획득된 작용위치 좌표에 기초하여, 누름힘(F)의 세기를 검출한다(S330). Next, on the basis of the operation obtained from the relational expression and action position detection step (S320) of the relationship setting step (S310) the position coordinates, it detects the intensity of the pressing force (F) (S330). 누름힘(F)의 작용위치의 좌표(a x ,a y )가 획득되고, 각 간격탐지부(140)의 위치좌표(x n ,y n )는 이미 알고 있는 값이므로, 누름힘(F)의 세기를 획득할 수 있다. Since the position coordinates (x n, y n) are already known values of the pressing force (F), the coordinates (a x, a y) is obtained, each space sensing unit 140 of the action position of a pressing force (F) the strength can be obtained.

본 발명에 따른 누름힘(F)의 작용위치 및 세기 검출방법은 처짐 곡선 기울기가 아주 작고 순수 굽힘에 의한 변형을 가정한 오일러 빔 이론에 기초할 수 있다. Action position and intensity detecting method of a pressing force (F) according to the invention may be based on the Euler Beam theory assuming deformation due to pure bending deflection curve slope is very small. 이하에서는 그 일예로서, 터치입력구조(100)의 상층에 인가된 누름힘(F)의 작용위치를 x축과 y축의 좌표별로 획득하는 방법을 설명한다. As a example Hereinafter, a method for acquiring an action position of a pressing force (F) it applied to the upper layer of the touch input structure 100 for each coordinate x and y axes. 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출하는 관계식은 터치입력구조(100)의 상층(110,110')과 하층(130,130')이 지지부(120,120')에 의하여 완전히 지지된 경우와 단순히 지지된 경우별로 달라지는바, 각 경우별로 설명한다. Pressing relationship for detecting the action position and intensity of the force (F) when the simply supported and when fully supported by the top layer (110 110 ') and the lower layers 130 and 130' the supporting portion 120 and 120 'of the touch input structure 100 bar varied by, will be described for each case.

우선, 터치입력구조(100)가 단순히 지지된 경우를 살펴본다. First, look at the case of the touch input structure 100 is simply supported. 단순 지지의 경우는 경계조건이 각 가상의 좌표계에서의 변위변화가 '0'이 되는 것을 의미한다. The boundary conditions for simple support this means that the change of displacement on each virtual coordinate system which is '0'. 도 10은 간격탐지부(140)가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로 터치입력구조(100)의 상층(110)의 변형에 따른 간격변화를 나타나기 위한 개략적인 개념도이다. 10 is a schematic conceptual diagram for a gap to appear change in deformation of the upper layer 110 of the space sensing units 140 are provided as if the two, the touch input structure in the x-axis direction (100). 설명의 편의를 위하여 하층(130)은 생략하여 도시하였다. The lower layer 130 is shown by omitted for convenience of description. 좌측에 위치한 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ 1 이라 하고, 우측에 구비된 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ 2 라 한다. The distance change of the space sensing unit 140 on the left side as δ 1, and it is referred to as a distance change of the space sensing unit 140 provided in the right δ 2. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 간격탐지부(140: 전극) 각각의 위치는 x 1 ,x 2 로 이미 알려진 값이다. The length of the upper layer of the x-axis direction is L, the interval detection unit: in which each location (140 electrode) is a known value as x 1, x 2. 전극의 정전용량변화로부터 간격변화를 검출하고(S200), 앞서 기재한 [수학식 2]에 의하여 간격변화에 따른 누름힘(F)의 작용위치와 세기의 관계식을 설정하면(S310) 다음 [수학식 4]와 같다. By setting a relational expression of the action position and intensity of the pressing force (F) in accordance with the interval changed by Equation (2) detecting the distance change, and (S200), before the substrate from the electrostatic capacitance change of the electrode (S310), and then [mathematical shown in equation (4). [수학식 4]에서의 'E'는 상층의 탄성계수이고, 'I'는 관성모멘트이다. 'E' in Equation 4] is an upper layer of elastic modulus, 'I' is the moment of inertia.

Figure 112008057403337-pat00006

Figure 112008057403337-pat00007

상기의 [수학식 4]의 δ 1 을 δ 2 로 나누면, 다음의 [수학식 5]와 같은 관계를 갖으며, 이로부터 누름힘(F)의 작용위치 좌표중 x축 성분인 a x 를 구할 수 있다(S320). Dividing the δ 1 of the above formula 4] as δ 2, the following Equation 5] and had have the same relationship, resulting from the pressing force (F) acting position coordinates of the x-axis component is obtained a a x a It can be (S320). [수학식 5]에 나타난 바와 같이, δ 1 을 δ 2 로 나누면 누름힘(F)의 세기에 해당하는 미지수 "F"는 소거되므로 a x 를 구할 수 있게 된다. As shown in Equation 5, the unknown "F" corresponding to the intensity of the pressing force (F) divided by δ 1 to δ 2 is able to obtain a x will be deleted.

Figure 112008057403337-pat00008

작용위치의 좌표인 a x 를 구하면, 이 값을 [수학식 4]의 관계식 중 하나(예, δ 1 )에 대입하여, [수학식 6]과 같은 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다(S330). Obtaining a coordinate of a x of the action position, this value is substituted for one of the equations of [Equation 4] (for example, δ 1), can obtain the intensity of the pressing force (F) as shown in [Equation 6] (S330).

Figure 112008057403337-pat00009

앞서 설명한 바와 마찬가지의 방법으로, y축 방향의 누름힘(F)의 작용위치 좌표와 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다. By the same method as described above, it is possible to obtain the intensity of the pressing force (F) acting position coordinate and pressing force (F) of the y axis.

다음으로, 터치입력구조(100)가 완전히 지지된 경우를 살펴본다. Next, look at the case of the touch input structure 100 is fully supported. 완전 지지의 경우는 경계조건이 각 가상의 좌표계에서의 변위변화가 '0'이 되고, 기울기 변화가 '0'이 되는 것을 의미한다. For a complete support is a boundary condition that the displacement change in each virtual coordinate system of the '0', it means that the gradient changes "0". 도 11은 간격탐지부(140)가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로 터치입력구조(110)의 상층(110)의 변형에 따른 간격변화를 개략적으로 도시한 것이다. Figure 11 is a space sensing units 140 are provided as if the two, simplified view of the space change according to a modification of the upper layer 110 of the touch input structure 110 in the x-axis direction. 좌측에 위치한 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ 3 이라 하고, 우측에 구비된 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ 4 라 한다. As a change in the distance space sensing unit 140 on the left side, and δ 3, and is referred to a space change of the space sensing unit 140 provided in the right δ 4. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 간격탐지부(140: 전극) 각각의 위치는 x 3 ,x 4 로 이미 알려진 값이다. The length of the upper layer of the x-axis direction is L, the interval detection unit: in which each location (140 electrode) is an already known value in x 3, x 4. 전극의 정전용량변화로부터 간격변화를 검출하고(S200), [수학식 2]에 따른 누름힘(F)의 작용위치와 세기의 관계식을 설정하면(S310) 다음 [수학식 7]과 같다. By setting a relational expression of the action position and intensity of the pressing force (F) in accordance with the detected change in the distance from the change in capacitance of the electrode (S200), and Equation (2) shown in (S310), and then [Equation 7].

Figure 112008057403337-pat00010

Figure 112008057403337-pat00011

[수학식 7]에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 방법(S320,S330)은, 앞서 언급한 [수학식 5]와 [수학식 6]의 경우와 마찬가지인바, 상세한 설명은 앞서 기재한 내용으로 갈음한다. A method of detecting the action position and intensity of the pressing force (F) on the basis of Equation 7] (S320, S330) is Invar same as in the case of the above-mentioned [Formula 5] and [Formula 6], more description will be replaced with the contents described above.

(제2실시예) (Example 2)

도 12는 본 발명에 누름힘(F)의 세기 및 작용위치 검출방법인 제2실시예에 따른 흐름도이다. 12 is a flow diagram according to the second embodiment, the intensity and action position detection method of the pressing force (F) in the present invention. 본 실시예는 앞서 설명한 제2실시예의 터치입력장치를 이용하여 상층(110')의 변형률로부터 누름힘(F)의 세기 및 작용위치를 검출하는 방법에 관한 것이다. This example using the second embodiment of the touch input device described above relates to a method of detecting intensity and an action position of a pressing force (F) from a strain of the upper layer 110 '.

먼저, 터치입력구조(100')의 상층(110')에 포인팅 오브젝트에 의한 누름힘(F)이 인가되면, 상층(110')은 누름힘(F)에 의하여 변형된다(S100'). First, when the pressing force (F) by the pointing object on the "upper layer (110 a), the touch input structure 100 'is applied, the upper layer 110' is deformed by the pressing force (F) (S100 '). 상층(110')의 변형은 도 4에 도시된 바와 같다. Deformation of the upper layer 110 'is shown in Fig.

상층(110')이 변형되면서 상층(110')의 일면에 형성된 변형률탐지부(140')의 저항값이 변한다. "As the modified upper layer (110 upper layer 110 'changes the resistance value of the strain sensing unit 140' is formed on a surface of a). 이때, 검출부(200')는 저항값의 변화에 기초하여 상층의 변형률을 검출한다(S200'). At this time, the detector 200 'detects the strain of the upper layer based on the change in the resistance value (S200').

이 후, 변형률에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출한다(S300'). Thereafter, on the basis of the strain detecting an action position and intensity of the pressing force (F) (S300 '). 누름힘(F)의 작용위치와 세기검출단계(S300')는 이하, 도 13을 참고하여 설명한다. Pressing position and intensity detecting step (S300 ') of the forces (F) will be described with reference to the following, Fig. 도 13은 상층(110')의 임의의 지점에 누름힘(F)이 인가된 경우를 상층(110')에 미리 형성된 가상의 좌표로 나타낸 상태도이다. 13 is a state diagram illustrating "a case where the pressing force (F) to any point on the upper layer is applied (110 upper layer 110 'to the virtual coordinates of the previously formed in). 누름힘(F)이 인가되면, 검출부(200') 는 변형률과 누름힘(F)의 작용위치 및 세기에 관한 관계식을 설정한다(S310'). When the pressing force (F) is applied, the detector 200 'sets a relational expression related to the strain and the action position and intensity of the pressing force (F) (S310'). 누름힘(F)의 작용위치(a x ,a y )와 변형률(ε 12 ,…,ε n )의 관계식은 하기의 [수학식 8]과 같다. Relational expression of the action of the pressing force (F) the location (a x, a y) and the strain (ε 1, ε 2, ... , ε n) is shown in Equation 8 below. 이때 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100')상에 미리 형성된 가상의 좌표계(예, 직교 좌표계)로 표현된다. At this time, the action position of a pressing force (F) is represented by the coordinate system of the virtual previously formed on the touch input structure 100 '(e.g., Cartesian coordinate system). 이때 가상의 좌표계의 원점은 임의의 지점으로 설정가능하다. The origin of the virtual coordinate system can be set to any point.

Figure 112008057403337-pat00012

Figure 112008057403337-pat00013
은 누름힘(F)의 작용위치(a x ,a y )와 누름힘(F)과 변형률탐지부(140')가 위치한 지점의 좌표(x n ,y n )의 관계식이다. Is a relational expression of the pressing force (F), the action position (a x, a y) and the pressing force (F) and a strain sensing unit 140 ', the coordinates (x n, y n) in the point. 이때, n은 1이상의 자연수로, n은 변형률탐지부(140')의 개수를 의미한다. At this time, n is a natural number of 1 or more, n denotes the number of the strain sensing unit 140 '.

이 후, 이러한 관계식으로부터 작용위치의 좌표를 획득하게 된다(S320'). Thereafter, the coordinate of the action position is acquired from this equation (S320 '). 작용위치의 좌표획득방법의 일예로, [수학식 9]과 같은 비례식을 사용할 수 있으며, 또 다른 일예로, 이러한 연산을 통하여 미리 변형률과 누름힘(F)의 작용위치의 관계를 룩업테이블 등으로 데이터화 한 후, 변형률검출단계(S200')로부터 획득한 변형률에 기초하여 데이터를 탐색함으로써 작용위치의 좌표를 획득할 수도 있다. To the example of the coordinate acquisition method of the operative position, it is possible to use a proportion as shown in [Equation 9] In another example, such a relationship between an action position of a through operation in advance strain and the pressing force (F) a look-up table, etc. one after ingestion, by the navigation data based on the strain obtained from the strain detection step (S200 ') may obtain the coordinate of the action position. 이러한 연산을 통해 검출되는 작용위치의 좌표는 검출부(200')의 위치검출부(220')에서 담당할 수 있다. Coordinate of the action position detected through such an operation may be combined in "position detector (220) detecting section 200 '. 룩업데이블 등의 데이터로부터 작용위치의 좌표를 획득하는 경우, 작용위치를 검출하기 위한 연산과정이 생략되어 응답속도가 빨라지게 된다. When acquiring the coordinate of the action position from the data such as look-up deyibeul, is a calculation process for detecting an action position is omitted becomes a response speed is fast.

Figure 112008057403337-pat00014

다음으로, 관계식 설정단계(S310')의 관계식과 작용위치 검출단계(S320')에서 획득된 작용위치 좌표에 기초하여, 누름힘(F)의 세기를 검출한다(S330'). Next, based on the obtained coordinates in the operative position relation setting step (S310 ') in relation to the operative position detection step (S320'), and detects the intensity of the pressing force (F) (S330 '). 누름힘(F)의 작용위치의 좌표가 획득되고, 각 변형률탐지부(140')의 위치좌표(x n ,y n )는 이미 알고 있는 값이므로, 누름힘(F)의 세기를 획득할 수 있다. Position coordinate of the pressing force (F) acts, the coordinates of the position are obtained, each of the strain sensing unit 140 'of the (x n, y n), because it is a value already known, to obtain the intensity of the pressing force (F) have.

본 발명에 따른 누름힘(F)의 작용위치 및 세기 검출방법은 처짐 곡선 기울기가 아주 작고 순수 굽힘에 의한 변형을 가정한 오일러 빔 이론에 기초할 수 있다. Action position and intensity detecting method of a pressing force (F) according to the invention may be based on the Euler Beam theory assuming deformation due to pure bending deflection curve slope is very small. 이하에서는, 터치입력구조(100')의 상층(110')에 인가된 누름힘(F)의 작용위치를 x축과 y축의 좌표별로 획득하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of acquiring an action position of a pressing force (F) applied to the "top layer (110 a), the touch input structure 100 'for each coordinate x and y axes. 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출하는 관계식은 터치입력구조(100')의 상층(110')과 하층(130')이 지지부(120')에 의하여 완전히 지지된 경우와 단순 지지된 경우별로 달라지는바, 각 경우별로 설명한다. Relational expression for detecting an action position and intensity of the pressing force (F) is a simply supported and when fully supported by the "upper layer (110 a) and lower layer (130 '), the support portion (120'), the touch input structure 100 ' case will be described in each case the bar, vary much.

우선, 터치입력구조(100')가 단순히 지지된 경우를 살펴본다. First, look at a case where the touch input structure 100 'a simply supported. 단순 지지된 경우의 경계조건은 가상의 좌표계의 각 축의 변위 변화가 '0'이 되는 것을 의미한다. Boundary conditions in the case of simple support, means that the displacement change of each axis of a virtual coordinate system is zero. 도 14는 변형률탐지부(140')가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로의 터치입력구조(100')의 상층(110')의 변형에 따른 변화를 개략적으로 도시한 개념도이다. 14 is a strain, as if the provided two, the touch input structure (100 in the x-axis direction detecting unit 140 'is a conceptual diagram showing a change in deformation of the upper layer 110' of the) As shown in Fig. 좌측에 위치한 변형률탐지부(140')의 변형률을 ε 1 이라 하고, 우측에 구비된 변형률탐 지부(140')의 변형률을 ε 2 라 한다. Strain sensing unit 140 'on the left side of the strain ε as 1, and the strain tom portion (140 provided on the right side, and a strain of) d ε 2. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 변형률탐지부(140')의 각각의 위치는 x 1 ,x 2 로 이미 알려진 값이다. The length of the upper layer of the x-axis direction is L, the respective positions of the strain sensing unit 140 'is a known value as x 1, x 2. 변형률탐지부(140')의 저항값 변화로부터 변형률을 검출하고(S200'), 변형률(ε)에 따른 누름힘(F)의 작용위치(a x ,a y )와 세기(F)의 관계식을 설정하면(S310'), 다음 [수학식 10]과 같다. Action of the strain sensing unit 140 'a pressing force (F) in accordance with the detection, and (S200 strain from resistance value changes in "), the strain (ε) the location (a x, a y) and the relationship of the intensity (F) It is set equal to (S310 '), the following formula 10].

Figure 112008057403337-pat00015

Figure 112008057403337-pat00016

상기의 [수학식 10]의 ε 1 을 ε 2 로 나누면, 다음의 [수학식 11]과 같은 관계를 갖으며, 이로부터 누름힘(F)의 작용위치 좌표중 x축 성분인 a x 를 구할 수 있다(S320'). Dividing the ε 1 of the above [Equation 10] as ε 2, then the was has the relationship as shown in [Equation 11], which from the pressing force (F) acting position coordinates of the x-axis component is obtained a a x a It can be (S320 '). [수학식 11]에 나타난 바와 같이, ε 1 을 ε 2 로 나누면 누름힘(F)의 세기에 해당하는 미지수 "F"는 소거되므로 a x 를 구할 수 있게 된다. As shown in Equation 11, Unknown "F" to its corresponding ε 1 the intensity of the pressing force (F) divided by ε 2 is able to obtain a x will be deleted.

Figure 112008057403337-pat00017

a x 를 구하면, 이 값을 [수학식 10]의 관계식 중 하나(예, ε 1 )에 대입하면, [수학식 12]과 같은 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다(S330'). Obtaining a a x, the value one of the relational expression of Equation 10] Substituting (for example, ε 1), can obtain the intensity of the pressing force (F) as shown in [Equation 12] (S330 ').

Figure 112008057403337-pat00018

앞서 설명한 바와 마찬가지의 방법으로, y축 방향의 누름힘(F)의 작용위치 좌표와 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다. By the same method as described above, it is possible to obtain the intensity of the pressing force (F) acting position coordinate and pressing force (F) of the y axis.

다음으로, 터치입력구조(100')가 완전히 지지된 경우를 살펴본다. Next, look at the case of the touch input structure 100 'are fully supported. 도 15는 변형률탐지부(140')가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로 터치입력구조(100')의 상층(110')의 변형을 개략적으로 도시한 개념도이다. 15 is a strain sensing unit 140 'is a case of having two, the touch input structure (100 in the x-axis direction "is a conceptual diagram schematically showing the deformation of the upper layer 110' of the). 좌측에 위치한 변형률탐지부(140')의 변형률을 ε 3 이라 하고, 우측에 구비된 변형률탐지부(140')의 변형률을 ε 4 라 한다. Strain sensing unit 140 'on the left side as the deformation rate of ε 3, and a strain sensing unit (140 provided on the right side, and a strain of) d ε 4. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 변형률탐지부(140) 각각의 위치는 x 3 , x 4 로 이미 알려진 값이다. The length in the x-axis direction of the upper layer are each of a position L, and the strain sensing unit 140 is a known value as x 3, x 4. 변형률탐지부(140')의 저항값 변화로부터 변형률을 검출하고(S200'), 변형률에 따른 누름힘(F)의 작용위치와 세기의 관계식을 설정하면(S310'), 다음의 [수학식 13]과 같다. Strain sensing unit 140 'when strain from the resistance change is detected and (S200') of setting a relational expression of the action position and intensity of the pressing force (F) of the strain (S310 '), the following Equation 13 ] and the like. [수학식 13]에서의 'E'는 상층의 탄성계수이고, 'I'는 관성모멘트이며, 't'는 상층의 두께이다. 'E' in equation 13 is the modulus of elasticity of the upper layer, 'I' is the moment of inertia, 't' is a thickness of the upper layer.

Figure 112008057403337-pat00019

Figure 112008057403337-pat00020

누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 획득하는 단계(S320',S330')는 앞서 언급한 [수학식 11]과 [수학식 12]의 경우와 마찬가지의 방법으로 구할 수 있는바, 상세한 설명은 앞서 기재한 내용으로 갈음한다. Acquiring an action position and intensity of the pressing force (F) (S320 ', S330') in the case of the aforementioned equation 11] and [equation 12] with a bar that can be obtained by the same method, the description It is replaced with a content described above.

< 변형예 > <Modified Example>

누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 방법은 오일러 빔 이론 이외에도 티모센코(Timochenko) 빔 이론 또는 유한요소법(Finite Element Method)에 의할 수 있다. A method of detecting the action position and intensity of the pressing force (F) may in addition to the Euler beam theory of Timoshenko (Timochenko) beam theory or Finite Element Method (Finite Element Method). 수치해석인 유한요소법에 의할 경우, 터치입력장치가 사용되는 휴대폰 등의 기기와 유사한 경계조건과 다양한 형태를 갖는 터치스크린에 대한 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 정확하게 검출할 수 있다. When the numerical analysis of the finite element method, a touch is input device to accurately machine and similar boundary condition and the action position and intensity of the pressing force (F) on the touch screen having the various types of mobile phones such as detection used.

또한, 본 발명에 따른 터치입력구조와 터치입력장치는 도 5에 도시된 바와 같이 휴대폰(1)뿐만 아니라, 터치입력방식으로 동작 또는 위치명령을 입력하는 장치라면 어디에도 사용될 수 있음은 물론이다. In addition, the touch input structure and the touch input device in accordance with the present invention it is understood can be used anywhere, if the device to enter the mobile phone (1), as well as operate in the touch input method or command position, as shown in FIG.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. Although the present invention but are described in connection with a preferred embodiment the above-mentioned example, it is possible that a variety of modifications and variations without departing from the spirit and scope of the invention. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이 나 변형을 포함할 것이다. Accordingly, the appended claims will cover such modifications of the one belonging to the subject matter of the present invention or variants.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 명세서의 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. A view of the next to be attached in the present specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present specification, the components which serve to further understand the spirit of the invention and together with the description of the invention, the invention is limited to the details set forth in those figures It is shall not be interpreted.

도 1은 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조의 제1실시예에 따른 구성의 측단면도, Figure 1 is a cross-sectional side view of the configuration according to the first embodiment of the touch input structure for detecting intensity and an action position of a pressing force according to the invention,

도 2는 도 1의 터치입력구조에 누름힘이 인가된 경우의 측단면도, Figure 2 is a side sectional view of when the pressing force to the touch input structure of FIG. 1 is applied,

도 3은 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조의 제2실시예에 따른 구성의 측단면도, Figure 3 is a cross-sectional side view of the configuration according to the second embodiment of the touch input structure for detecting intensity and an action position of a pressing force according to the invention,

도 4는 도 3의 터치입력구조에 누름힘이 인가된 경우의 측단면도, Figure 4 is a cross-sectional side view of when the pressing force to the touch input structure of Figure 3 is applied,

도 5는 본 발명에 따른 터치입력구조를 이용한 터치입력장치가 휴대폰에 장착된 상태도, Figure 5 is a state of being mounted on the cellular phone touch input apparatus using a touch input structure according to the invention,

도 6은 본 발명에 따른 터치입력장치의 제1실시예에 따른 신호처리의 흐름에 따른 개략적인 블럭도, Figure 6 is a schematic block diagram of the flow of the signal processing according to the first embodiment of the touch input device according to the invention,

도 7은 본 발명에 따른 터치입력장치의 제2실시예에 따른 신호처리의 흐름에 따른 개략적인 블럭도, Figure 7 is a schematic block diagram of the flow of the signal processing according to the second embodiment of the touch input device according to the invention,

도 8은 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법의 제1실시예에 따른 흐름도, 8 is a flowchart according to a first embodiment of the intensity and action position of a pressing force detection method according to the invention,

도 9는 제1실시예에 따른 터치입력구조의 상층에 형성된 가상의 좌표계에 누 름힘의 작용위치와 간격탐지부의 위치를 도시한 상태도, Figure 9 is showing the state where the action position and a space sensing unit in the coordinate system of the virtual press reumhim formed on the upper layer of the touch input structure according to a first embodiment,

도 10은 제1실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 단순히 지지된 경우의 간격변화를 개략적으로 도시한 개념도, 10 is a conceptual diagram schematically showing a change in the distance when the upper and lower layers of the touch input structure according to the first embodiment of the simply supported,

도 11은 제1실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 완전히 지지된 경우의 간격변화를 개략적으로 도시한 개념도, 11 is a conceptual diagram schematically showing a change in the distance when the upper and lower layers of the touch input structure according to the first embodiment is fully supported,

도 12는 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법의 제2실시예에 따른 흐름도, 12 is a flow diagram according to a second embodiment of the intensity and action position of a pressing force detection method according to the invention,

도 13은 제2실시예에 따른 터치입력구조의 상층에 형성된 가상의 좌표계에 누름힘의 작용위치와 변형률탐지부의 위치를 도시한 상태도, Figure 13 is a state diagram showing an action position where the strain sensing portion of the pressing force in the coordinate system of the virtual formed on the upper layer of the touch input structure according to a second embodiment,

도 14는 제2실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 단순히 지지된 경우의 변형률을 개략적으로 도시한 개념도, 14 is a conceptual diagram schematically showing the deformation of a case in which the upper and lower layers of the touch input structure according to a second embodiment of a simply supported,

도 15는 제2실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 완전히 지지된 경우의 변형률을 개략적으로 도시한 개념도이다. 15 is a conceptual diagram schematically showing the deformation of a case in which the upper and lower layers of the touch input structure according to the second embodiment is fully supported.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>

1: 휴대폰 1: Mobile phone

100, 100': 터치입력구조 100, 100 ': a touch input structure,

110, 110': 상층 110110 ': upper

120. 120': 지지부 120. 120 ': support

130, 130': 하층 130 and 130 ': the lower layer

140; 140; 간격탐지부 Space sensing unit

140': 변형률탐지부 140 ': strain sensing unit

200,200': 검출부 200200 ': detection

210: 간격변화검출부 210: change detection interval

210': 변형률검출부 210 ': strain detection section

220, 220': 위치검출부 220 and 220 ': position detecting

230, 230': 세기검출부 230, 230 ': intensity detection

Claims (32)

  1. 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조로서, A touch input structure for detecting intensity and an action position of a pressing force,
    포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; The upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object;
    상기 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided spaced apart from the upper layer and 0.01~100㎛;
    상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부; It provided between the upper layer and the lower support portion for connecting the upper layer and the lower layer; And
    상기 상층과 상기 하층 사이의 간격변화를 검출하며, 상기 상층과 상기 하층의 일면에 마주보도록 전극이 형성된 간격탐지부;를 포함하며, Includes; it said upper and detects a change in the spacing between the lower layer, the upper layer and so as to face to one surface of the lower electrode interval detection unit is formed
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조. A side surface of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change at the side, simply support the touch for intensity and detecting the action position of the pressing force, it characterized in that there is no displacement change in the side type structure.
  2. 삭제 delete
  3. 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조로서, A touch input structure for detecting intensity and an action position of a pressing force,
    포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; The upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object;
    상기 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided spaced apart from the upper layer and 0.01~100㎛;
    상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부; It provided between the upper layer and the lower support portion for connecting the upper layer and the lower layer; And
    상기 상층과 상기 하층이 마주보는 상기 상층의 일면에 구비되어 상기 상층의 변형율을 검출하는 변형률탐지부;를 포함하며, Includes; is provided on one surface of the upper layer to see that the upper layer and the lower layer facing the strain sensing unit for detecting strain of the upper layer
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조. A side surface of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change at the side, simply support the touch for intensity and detecting the action position of the pressing force, it characterized in that there is no displacement change in the side type structure.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 상층 및 상기 하층은 투명한 재질인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조. Said upper layer and said lower layer is a touch input structure for transparent material of the intensity and action of the pressing force, it characterized in that the position detection.
  5. 삭제 delete
  6. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 전극은 금속, ITO 또는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조. The electrodes are metal, ITO or a touch input structure for detecting intensity and an action position of a pressing force, it characterized in that the carbon nanotubes.
  7. 제 3 항에 있어서, 4. The method of claim 3,
    상기 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조. The strain sensing unit is a resistance layer or a strain gauge pressing intensity and a touch input structure for detecting an action position of a force, characterized in that.
  8. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 저항층은 감압잉크, ITO, 저항 페이스트 또는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조. The resistive layer is pressure-sensitive ink, ITO, resistive paste, or a touch input structure for detecting intensity and an action position of a pressing force, it characterized in that the carbon nanotubes.
  9. 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; The upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상기 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층; A lower layer which is provided spaced apart from the upper layer and 0.01~100㎛; 및 상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부; And it provided between the upper layer and the lower support portion for connecting the upper layer and the lower layer; 및 상기 상층과 상기 하층의 간격변화를 검출하며, 상기 상층과 상기 하층의 일면에 마주보도록 전극이 형성된 간격탐지부;를 포함하는 터치입력구조; And the upper layer and detects the distance change of the lower layer, so as to face to one surface of the upper layer and the lower layer electrodes are formed every sensing unit; touch input structure including; And
    상기 누름힘 인가에 따른 상기 전극 사이의 정전용량변화에 기초하여 상기 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하며, Based on the change in capacitance between the electrodes in accordance with the pressing force applied to detection unit for detecting an action position and intensity of the pressing force; includes,
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The side of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change in the aspect, the simply supported touch input device, characterized in that there is no change in the displacement side.
  10. 삭제 delete
  11. 제 9 항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 간격탐지부는 적어도 2개 구비되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. A touch input device, characterized in that the space sensing unit having at least two.
  12. 제 9 항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 검출부는 The detection unit
    상기 전극이 구비된 위치에서의 상기 상층과 상기 하층의 간격변화를 검출하는 간격변화검출부; The upper layer and the detector for detecting a change in spacing interval a change of the lower layer at a position that the electrodes provided;
    상기 간격변화에 기초하여 상기 누름힘이 인가된 위치를 검출하는 위치검출 부; The interval on the basis of the change position detection unit that detects the position of the said pressing force is applied; And
    상기 검출된 위치와 상기 간격변화에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. A touch input device comprising: a; intensity detecting unit for detecting intensity of the pressing force from a relational expression of the detected position and the distance change.
  13. 제 12 항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 위치검출부는 상기 간격변화와 상기 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 상기 작용위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The position detecting section is a touch input device, characterized in that for detecting the action position by performing an operation related to the action position of the interval and the change of the pressing force or retrieved from pre-stored data.
  14. 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층과; The upper layer is applied to the outside of the pressing force by the pointing object; 상기 상층과 0.01∼100㎛ 이격되어 구비되는 하층 A lower layer which is provided spaced apart from the upper layer and 0.01~100㎛
    ; .; 및 상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부;를 포함하고, 상기 상층과 상기 하층이 마주보는 상기 상층의 일면에 적어도 두개의 변형률탐지부가 국부적으로 형성되어 있는 터치입력구조; Touch inputs include and, on one surface of the upper layer to see that the upper layer and the lower layer facing at least two strain sensing portion is formed locally; and said top layer and said provided between the lower support portion for connecting the upper layer and the lower layer rescue; And
    상기 변형률탐지부가 구비된 영역의 상기 누름힘 인가에 따른 변형률에 기초하여 상기 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하며, On the basis of the strain according to the pressing force applied to the portion provided with the strain sensing area, the detection unit for detecting an action position and intensity of the pressing force; includes,
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The side of the touch input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change in the aspect, the simply supported touch input device, characterized in that there is no change in the displacement side.
  15. 제 14 항에 있어서, 15. The method of claim 14,
    상기 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인게이지인 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The strain sensing unit, touch input device, characterized in that the resistive layer or a strain gauge.
  16. 제 14 항에 있어서, 15. The method of claim 14,
    상기 변형률탐지부는 적어도 2개 구비되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The strain sensing unit, touch input device, characterized in that provided at least two.
  17. 제 14 항에 있어서, 15. The method of claim 14,
    상기 검출부는 The detection unit
    상기 변형률탐지부를 이용하여 상기 상층의 변형률을 검출하는 변형률검출부; Strain detector for detecting strain of the upper layer using the strain sensing unit;
    상기 변형률에 기초하여 상기 누름힘의 작용위치를 검출하는 위치검출부; Location detecting unit for detecting an action position of the pressing force based on the strain; And
    상기 검출된 작용위치와 상기 변형률에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. A touch input device comprising: a; intensity detecting unit for detecting intensity of the pressing force from a relational expression of the detected action position and the strain.
  18. 제 17 항에 있어서, 18. The method of claim 17,
    상기 위치검출부는 The position detection unit
    상기 변형률과 상기 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 상기 작용위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. A touch input device, characterized in that for detecting the action position by performing an operation related to the action position of the strain and the pressing force or retrieved from pre-stored data.
  19. 제 14 항에 있어서, 15. The method of claim 14,
    상기 변형률은 다음의 [수학식]에 기초하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The strain is a touch input device, characterized in that based on the following formula.
    [수학식] Formula;
    Figure 112008057403337-pat00021
    (ε:변형률, ΔR/R:변형률탐지부의 저항값의 변화율, G: 변형률탐지부의 게이지 상수) (Ε: strain, ΔR / R: rate of change of the strain sensing unit resistance value, G: gauge constant strain sensing unit)
  20. 삭제 delete
  21. 삭제 delete
  22. 제 9 항 또는 제 14 항에 있어서, 10. The method of claim 9 or 14,
    상기 누름힘의 작용위치는 직교좌표 형태로 표현되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. Action position of the pressing force is a touch input device, characterized in that, it expressed in Cartesian form.
  23. 제 9 항 또는 제 14 항에 있어서, 10. The method of claim 9 or 14,
    상기 터치입력구조의 하부에는 액정패널이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치. The lower portion of the touch input structure, a touch input device, characterized in that further comprises a liquid crystal panel.
  24. 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계; Step in which an upper layer is deformed as the pressing force applied to the touch input structure;
    검출부가 상기 상층과 하층 사이의 간격변화를 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; The step of detecting detects a distance change between the upper and lower layers at the location of the at least two locations;
    상기 검출부가 상기 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 상기 간격변화와 작용위치의 좌표와 세기에 관한 관계식설정단계; Relationship setting step on the coordinates and the intensity of the detection unit is the touch input structure, the interval on the basis of the coordinate system of the virtual action change and pre-formed in a position;
    상기 검출부가 상기 간격변화에 기초하여 상기 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; Obtaining the coordinate of the action position by the detection unit is the distance based on the change; And
    상기 검출부가 상기 관계식과 상기 획득된 좌표에 기초하여 상기 세기를 획득하는 단계;를 포함하며, It includes,; the detection unit is obtaining the intensity on the basis of the obtained coordinates and the relation
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. The touch side of the input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change at the side, simply supporting the intensity and action position detection method of the pressing force, it characterized in that there is no displacement change in the side.
  25. 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계; Step in which an upper layer is deformed as the pressing force applied to the touch input structure;
    검출부가 상기 상층의 변형률을 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; The step of detecting detects a strain of the top layer at the location of the at least two locations;
    상기 검출부가 상기 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 상기 변형률과 작용위치의 좌표와 세기에 관한 관계식설정단계; Relationship setting step according to the detection unit is based on a virtual coordinate system previously formed on the touch input structure to coordinate the intensity of the strain and the action position;
    상기 검출부가 상기 관계식에 기초하여 상기 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; Obtaining the coordinate of the action position by the detection unit is based on the relational expression; And
    상기 검출부가 상기 관계식과 상기 획득된 좌표에 기초하여 상기 세기를 획득하는 단계;를 포함하며, It includes,; the detection unit is obtaining the intensity on the basis of the obtained coordinates and the relation
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화 및 기울기 변화가 없거나, 단순히 지지되어 상기 측면에서의 변위 변화가 없는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. The touch side of the input structure are completely supported by the supporting portion or the displacement changes and the slope change at the side, simply supporting the intensity and action position detection method of the pressing force, it characterized in that there is no displacement change in the side.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 25. The method of claim 24 or claim 25,
    상기 관계식설정단계, 상기 좌표를 획득하는 단계, 및 상기 세기를 획득하는 단계 중 어느 하나는 오일러 빔 이론에 의하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. The relation setting step, obtaining the coordinate, and either the step of obtaining the intensity and intensity of the pressing force acting position detecting method, characterized in that depend on the Euler beam theory.
  27. 삭제 delete
  28. 제 24 항에 있어서, 25. The method of claim 24,
    상기 작용위치의 좌표획득단계는, Coordinate obtaining step of the activating position,
    상기 검출부에 미리 저장되어있는 간격변화와 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 상기 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. Intensity and an action position detection of the pressing force, characterized in that way that obtained by the operation of the system, or the relational expression to obtain by searching the coordinates of the action position based on data from the distance variation is stored in advance in the detection portion and the operative position Way.
  29. 제 25 항에 있어서, 26. The method of claim 25,
    상기 변형률은 상층에 형성된 변형률탐지부의 저항값의 변화에 기초하여 검출되는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. The strain intensity and an action position of a pressing force detection method characterized in that the detection based on the change of the strain sensing unit formed on the resistance layer.
  30. 삭제 delete
  31. 제 25 항에 있어서, 26. The method of claim 25,
    상기 작용위치의 좌표획득단계는, Coordinate obtaining step of the activating position,
    상기 검출부에 미리 저장되어있는 변형율과 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 상기 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. Intensity and an action position detection method of the pressing force, characterized in that way that obtained by the operation of the system, or the relational expression to obtain by searching the coordinates of the action position based on data from the strain and the action position previously stored in the detection unit .
  32. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 25. The method of claim 24 or claim 25,
    상기 가상의 좌표계는 직교좌표계인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법. Coordinate system of the virtual is the intensity and action position detection method of the pressing force, it characterized in that the Cartesian coordinate system.
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