KR101084852B1

KR101084852B1 - 터치스크린장치

Info

Publication number: KR101084852B1
Application number: KR1020090085058A
Authority: KR
Inventors: 김재경; 손연호; 박동선
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-11-21
Also published as: JP5111484B2; KR20110027111A; US20110057888A1; JP2011060261A

Abstract

본 발명의 터치스크린장치는 외부 입력신호를 받는 터치스크린패널과, 상기 터치스크린패널의 하부에 장착되어 전기신호를 영상신호로 변환하는 화상표시부와, 상기 화상표시부의 하단에 연결된 제1 연결부재와, 상기 제1 연결부재의 하단에 연결되며, 진동을 발생시키는 진동발생수단과 질량을 증가시키는 질량체 및 진동변위를 증가시키는 탄성부재가 구비된 강성부재와, 상기 강성부재의 하단에 연결된 제2 연결부재와, 상기 제2 연결부재의 하단에 연결된 하단지지부 및 상기 터치스크린패널과 상기 하단지지부를 연결시키는 제3 연결부재를 포함한다.

터치스크린패널, 화상표시부, 탄성부재, 진동발생수단, 질량체

Description

터치스크린장치{Touch screen device}

본 발명은 터치스크린장치에 관한 것이다.

최근 전자제품을 간편하게 사용하려는 사용자의 요구에 따라 전자제품을 터치하여 입력하는 터치스크린의 사용이 보편화되고 있다. 터치스크린장치는 터치하여 입력하는 개념 이외에도 인터페이스에 사용자의 직관적 경험을 반영하고 피드백을 좀더 다양화하는 개념이 포함된다.

터치스크린장치는 공간절약이 가능하고 조작성 향상과 간편성을 이룰 수 있고, 사양변경 간편하며 이용자 인식이 높다는 점 외에도 IT 기기와의 연동성이 용이하다는 많은 장점이 있다. 이와 같은 장점으로 인해, 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 터치스크린장치(10)는 터치스크린패널(11), 화상표시부(12), 회로기판 및 지지케이스(14)가 양면테이프(13)에 의해 결합된다.

양면테이프(13)에 의해 장치들이 모두 고정됨에 따라 터치스크린장치(10)가 전체적으로 진동을 구현하는데 방해가 되며, 진동력을 증가시키기 위해 진동자 자체의 힘을 강하게 구현해야 함에 따른 원가 비용상승 및 내부공간의 제약 등 많은 문제점이 발생되고 있다.

또한, [수학식 1]에서 보여지는 바와 같이, 진동력(G)와 전체질량(M)은 반비례관계로 전체질량(M)이 작아지면 진동력(G)이 증가되고, 진동되는 부분질량(m)이 증가되거나, 진동변위(x)가 증가하면 진동력(G)이 증가된다.

[ 수학식 1 ]

따라서, 상기의 [수학식 1]을 기준으로 하여, 터치스크린장치의 전체질량과 부분질량과 진동변위량을 조정함으로써 진동력(G)을 증가시키며, 부품간의 마모를 방지할 수 있는 터치스크린장치에 대한 연구가 절실한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진동력을 증가시킬 수 있을 뿐 아니라 부품간의 마모를 방지할 수 있는 터치스크린장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 터치스크린장치는 외부 입력신호를 받는 터치스크린패널과, 상기 터치스크린패널의 하부에 장착되어 전기신호를 영상신호로 변환하는 화상표시부와, 상기 화상표시부의 하단에 연결된 제1 연결부재와, 상기 제1 연결부재의 하단에 연결되며, 진동을 발생시키는 진동발생수단과 질량을 증가시키는 질량체 및 진동변위를 증가시키는 탄성부재가 구비된 강성부재와, 상기 강성부재의 하단에 연결된 제2 연결부재와, 상기 제2 연결부재의 하단에 연결된 하단지지부 및 상기 터치스크린패널과 상기 하단지지부를 연결시키는 제3 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 터치스크린패널과 상기 화상표시부는 일체로 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동발생수단은 압전 또는 폴리머 또는 모터인 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 탄성부재는 상기 강성부재가 상하방향으로 진동시 진동변위를 증가시키는 스프링 또는 판스프링인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성부재는 상기 강성부재의 일측에 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 연결부재와 제2 연결부재 및 제3 연결부재는 외부진동과 충격을 흡수하는 탄성재질인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성부재는 형상이 변경됨으로써 진동 주파수가 변경되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 강성부재에 장착되는 진동발생수단에서 발생되는 진동이 인가되는 전체질량(M)을 줄이고, 진동발생수단이 장착된 강성부재의 부분질량(m)을 증가시키고, 진동발생수단에 의해 진동되는 강성부재의 진동변위량(x)을 증가시키는 구조를 가지는 터치스크린장치를 제공함으로써 진동력을 극대화시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 진동력을 극대화시키기 위해 원자재 가격이 비싼 진동발생수단의 크기를 늘릴 필요가 없으며, 진동발생수단의 크기를 소형화로 제작할 수 있어 제작원가가 감소된다.

또한, 강성부재에 진동발생수단을 고정시킴으로써 낙하 등에 의한 깨짐현상을 방지하고 강성을 개선시킬 수 있으며, 강성부재와 진동발생수단 및 제1 연결부재의 모듈화가 가능하다.

또한, 강성부재에 장착되는 탄성부재의 형상을 변경함으로써 원하는 주파수를 변경가능하다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린장치(100)를 나타낸 것으로, 터치스크린패널(110), 화상표시부(120), 강성부재(130), 하단지지부(140)로 이루어진다.

본 발명은 진동량을 최대화할 수 있는 터치스크린장치(100)를 제공하기 위한 것으로 진동량에 대한 [수학식 1]에 나타난 바와 같이, 터치스크린장치(100)의 전체질량(M)을 감소시키거나, 진동하는 부분의 부분질량(m)을 증가시키거나, 진동체의 진동변위(x)를 증가시킴으로써 터치스크린장치(100)의 진동량(G)을 최대로 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은 진동량(G)을 증가시키기 위한 각각의 방안에 해당되는 터치스크린장치(100)의 구조를 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터치스크린장치(100)는 터치스크린패널(110)과, 터치스크린패널(110)의 하부에 장착된 화상표시부(120)와, 하부에 제1 연결부재(121)로 연결된 강성부재(130)와, 강성부재(130)의 하부에 제2 연결부 재(131)로 연결된 하단지지부(140)가 구비된다.

터치스크린패널(110)은 투명성 및 가요성을 가짐으로써 화상표시부(120)에 표시되는 화상을 보면서 압박 조작하는 입력신호면의 기능을 수행하는 것으로, 예를 들어 길이방향으로 긴 직사각형 구조를 갖는다.

또한, 터치스크린패널(110)은, 예를 들어, 외부 필름층, ITO 필름층, 및 베이스 필름층을 적층하여 이루어진다.

여기서, 외부 필름층은 이동통신단말기의 전면부에 탑재되되, 터치입력이 가능한 표시 영역(viewing area)과, 표시 영역 주변부에 형성되는 데드 스페이스 영역(dead space area)으로 구분될 수 있다. 한편 외부 필름층은 화상표시부(120)의 화면을 투시할 수 있도록, 예를 들어 PET(Poly Ethylene Terephtalate)와 같은 투명 필름 소재로 이루어진다.

ITO 필름층(Indium Tin Oxide film)은 자세히 도시하지는 않았지만 상하부 두 개의 필름층으로 적층 마련되며, 그 사이에는 간격을 일정하게 유지하기 위한 도트 스페이서가 마련되어 있다. 각 필름층에는 가장자리를 따라 전도성 X축패턴과 Y축패턴이 형성되어 있는 전극막이 마련되며, X축패턴과 Y축패턴은 절연체(미도시)에 의해 전기적으로 분리되어 있다. 전극막은 FPC 케이블을 통해 ITO필름층 외부로 노출되어 휴대용 단말기와 전기적으로 연결된다.

베이스 필름층은 터치 패널 전체를 지지하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 투과율 및 터치 응답속도가 우수한 글래스기판이 사용될 수 있다.

터치스크린패널(110)의 하부에는 화상표시부(120)가 장착되는바, 화상표시부(120)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 장치로, 하나 이상의 층들로 이루어져 있다.

터치스크린패널(110)과 화상표시부(120)는 일체로 구비될 수도 있다.

화상표시부(120)의 하부에는 진동을 발생시키는 강성부재(130)가 장착되는바, 강성부재(130)에는 진동을 발생시키는 진동발생수단(132)이 장착되어 있다. 강성부재(130)에 장착된 진동발생수단(132)의 장착위치와 형상 및 특성은 도 2를 참조하여 하기에서 상세히 기술하기로 한다.

강성부재(130)는 화상표시부(120)의 하부에 제1 연결부재(121)로 연결된다. 제1 연결부재(121)는 터치스크린패널(110)과 화상표시부(120)를 강성부재(130)로부터 시스템적으로 분리시킬 수 있으며, 시스템적 설계에 따라 제거도 가능하다.

제1 연결부재(121)는 바람직하기로 댐퍼재질로써 외부 휨에 의한 진동 및 충격을 절연하며, 고체 및 액체로 제작된 젤 형태의 댐퍼를 포함한다. 제1 연결부재(121)는 액체재질 도포 UV 조사 등에 의해 젤형태의 댐퍼를 활용하여 시스템적으로 질량을 나눈다.

강성부재(130)의 하부에는 제2 연결부재(131)로 연결된 하단지지부(140)가 구비된다.

하단지지부(140)는 회로기판 또는 케이스 등으로 이루어져 있으며, 제2 연결부재(131)는 강성부재(130)와 하단지지부(140)를 시스템적으로 분리시킬 수 있으며, 시스템적 설계에 따라 제거도 가능하다.

제2 연결부재(131)는 바람직하기로 댐퍼재질로써 외부 휨에 의한 진동 및 충격을 절연하며, 고체 및 액체로 제작된 젤 형태의 댐퍼를 포함한다. 제2 연결부재(131)는 액체재질 도포 UV 조사 등에 의해 젤형태의 댐퍼를 활용하여 시스템적으로 질량을 나눈다.

또한, 터치스크린패널(110)과 하단지지부(140)를 연결시키는 제3 연결부재(122)는 터치스크린패널(110)과 하단지지부(140)를 시스템적으로 분리시킬 수 있으며, 시스템적 설계에 따라 제거도 가능하다.

제3 연결부재(122)는 바람직하기로 댐퍼재질로써 외부 휨에 의한 진동 및 충격을 절연하며, 고체 및 액체로 제작된 젤 형태의 댐퍼를 포함한다. 제3 연결부재(122)는 액체재질 도포 UV 조사 등에 의해 젤형태의 댐퍼를 활용하여 시스템적으로 질량을 나눈다.

하단지지부(140)와 분리된 강성부재(130)에는 진동발생수단(132)이 장착되는바, 진동발생수단(132)에서 발생되는 진동은 제2 연결부재(131)에 의해 하단지지 부(140)로 전달되지 않으므로 진동이 되는 전체질량(M)은 감소된다.

따라서, [수학식 1]에 따라, 진동되는 전체질량(M)이 감소됨에 따라 사용자가 터치하는 상부구조의 진동량(G)이 증가되어 사용자가 느끼는 진동감은 극대화된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 강성부재(130)에는 진동을 발생시키는 진동발생수단(132)이 장착된다.

진동발생수단(132)은 외부 전원에 의해 길이방향으로 수축 또는 팽창함으로써 진동감을 인가하는 동시에 두께를 얇게 만들 수 있는 압전(또는 폴리머) 액츄에이터 또는 모터가 사용될 수 있다.

진동발생수단(132)은 형상의 제한은 없으나 일반적으로 얇은 막대형상으로 구비되며, 장착위치도 제한은 없으나 일반적으로 강성부재(130)의 가장자리에 장착될 수 있다.

강성부재(130)의 가장자리부에 제2 연결부재(131)를 장착하며, 강성부재(130)와 하단지지부(140)를 분리시키고, 강성부재(130)에 진동발생수단(132)을 고정함으로써 낙하 등에 의한 깨짐을 방지하고 폴리머 강성을 개선시킨다.

또한, 강성부재(130)에는 진동발생수단(132)의 질량과 함께 질량체(133)가 장착되어 진동발생수단(132)에 의해 진동하는 강성부재(130)의 질량을 증가시킴으로써 진동량을 극대화시키고 질량편심에 의한 진동력을 활용한다(수학식 1 참조).

질량체(133)는 밀도가 높은 부재가 주로 사용되며 일례로 텅스텐이 사용된다. 질량체(133)는 강성부재(130)의 모든 위치에 장착가능하며 장착위치에 제한은 없으며, 강성부재(130)의 중앙부에 장착될 수도 있다.

강성부재(130)의 가장자리부에는 제2 연결부재(131)가 구비되어 하단지지부(140)와 이격되게 하는 동시에 진동시 하단지지부(140)에 대하여 완충작용을 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 터치스크린장치(110)는 강성부재(130)에 질량체(133)를 장착하여 진동하는 부재의 부분질량(m)을 증가시킴으로써 진동량(G)을 증가시키는 구조를 제공할 수 있다.

도 3은 강성부재(130)에 탄성부재(135)가 형성된 것을 나타낸 것으로, 강성부재(130)의 가장자리부 및 중앙부에 형성된다.

탄성부재(135)는 강성부재(130)가 상하방향으로 구동될 때 마모를 최소화하고 진동변위(x)를 증가시켜 진동력(G)을 극대화시킨다(수학식 1 참조).

탄성부재(135)는 장착되는 위치의 한정이 없이 강성부재(130)의 모든 위치에 장착가능하고, 변위증가가 가능한 탄성이 있는 모든 재질이 사용될 수 있다.

여기서, 강성부재(130)의 중앙부에 장착된 탄성부재(135)는 진동시 상하로 움직이는 진동발생수단(132)이 다른 부재에 접촉하여 발생하는 소음이나 외부 충격에 의한 마모 등을 방지한다.

또한, 탄성부재(135)의 형상을 변경함으로써 주파수를 변경시킬 수 있으며, 탄성부재(135)에 액체나 고체의 댐퍼 등을 추가적으로 부착하여 진동시 완충효과를 극대화시킬 수도 있다.

여기서, 탄성부재135)는 스프링 또는 판스프링일 수 있다.

도 4는 강성부재(130)에 제1 연결부재(131)와, 진동발생수단(132)과, 질량체(133) 및 탄성부재(135)가 모두 장착된 것을 나타낸다.

도 5는 강성부재(130)에 판형상 탄성부재(136)가 형성된 것을 나타낸 것으로, 상하진동시 판이 길이방향으로 수축 또는 팽창되면서 탄성이 이루어진다.

도 6은 강성부재(130)에 진동발생수단(132)과 탄성부재(135)가 장착되고 가장자리부에는 제1 연결부재(131)가 장착된 구조의 측면도이다.

도 6에서 보여지는 구조는 일실시예로 나타난 것이며, 진동발생수단(132)과 탄성부재(135)의 형상이나 크기에 대한 한정은 없고 강성부재(130)에 장착되는 위치에 대한 한정도 없다.

도 7은 강성부재(130) 자체에서 탄성에너지를 제공할 수 있는 강성부재(130)의 구조를 나타낸 것으로, 부분강성부재의 강성을 확보하면서 진동변위(x)를 증가시키기 위해 강성부재(130)의 가장자리부에 탄성형상부(137)를 일체로 형성하여 강성부재(130)의 전체적으로 움직임을 확보한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 터치스크린장치(100)는 강성부재(130)에 장착되는 진동발생수단(132)에서 발생되는 진동이 인가되는 전체질량(M)을 줄이고, 진동발생수단(132)이 장착되어 진동하는 강성부재(130)의 부분질량(m)을 증가시키고, 진동발생수단(132)에 의해 진동되는 강성부재(130)의 진동변위(x)를 증가시키는 구조를 제공함으로써 진동력을 극대화시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 진동력을 극대화시키기 위해 원자재 가격이 비싼 진동발생수단(132)의 크기를 늘릴 필요가 없으며, 진동발생수단(132)의 크기를 소형화로 제작할 수 있어 제작원가가 감소된다.

또한, 강성부재(130)에 진동발생수단(132)을 고정시킴으로써 낙하 등에 의한 깨짐현상을 방지하고 강성을 개선시킬 수 있으며, 강성부재(130)와 진동발생수단(132) 및 제1 연결부재(130)의 모듈화가 가능하다.

또한, 강성부재(130)에 장착되는 탄성부재(135,136)와 탄성형상부(137)의 형상을 변경함으로써 원하는 주파수를 변경할 수도 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 터치스크린장치의 개략적인 측면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 터치스크린장치의 강성부재에 질량체와 진동발생수단을 장착한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 터치스크린장치의 강성부재에 탄성부재를 장착한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 터치스크린장치의 강성부재의 확대도이다.

도 5는 본 발명에 따른 터치스크린장치의 강성부재의 탄성부재에 대한 또다른 실시예이다.

도 6은 본 발명에 따른 강성부재의 측면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 터치스크린장치의 강성부재의 탄성부재에 대한 또다른 실시예이다.

도 8은 종래기술에 따른 터치스크린장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 터치스크린패널 120 : 화상표시부

121 : 제1 연결부재 130 : 강성부재

131 : 제2 연결부재 132 : 진동발생수단

133 : 질량체 135 : 탄성부재

Claims

외부 입력신호를 받는 터치스크린패널;

상기 터치스크린패널의 하부에 장착되어 전기신호를 영상신호로 변환하는 화상표시부;

상기 화상표시부의 하단에 연결된 제1 연결부재;

상기 제1 연결부재의 하단에 연결되며, 진동을 발생시키는 진동발생수단과 질량을 증가시키는 질량체 및 진동변위를 증가시키는 탄성부재가 구비된 강성부재;

상기 강성부재의 하단에 연결된 제2 연결부재;

상기 제2 연결부재의 하단에 연결된 하단지지부; 및

상기 터치스크린패널과 상기 하단지지부를 연결시키는 제3 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
청구항 1에 있어서,

상기 터치스크린패널과 상기 화상표시부는 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
청구항 1에 있어서,

상기 진동발생수단은 압전 또는 폴리머 또는 모터인 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 탄성부재는 상기 강성부재가 상하방향으로 진동시 진동변위를 증가시키는 스프링 또는 판스프링인 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
청구항 1에 있어서,

상기 탄성부재는 상기 강성부재의 일측에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 연결부재와 제2 연결부재 및 제3 연결부재는 외부진동과 충격을 흡수하는 탄성재질인 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
청구항 1에 있어서,

상기 탄성부재는 형상이 변경됨으로써 진동 주파수가 변경되는 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.