KR101099598B1 - 압전식 햅틱 겸용 터치 패널 모듈 및 터치 스크린 모듈 - Google Patents

압전식 햅틱 겸용 터치 패널 모듈 및 터치 스크린 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈에 관한 것으로, 하부 패널 또는 디스플레이 패널과, 상기 하부 패널의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체 또는 상부 패널의 위에 형성되는 압전체를 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작이 수행되도록 함으로써, 간단한 구조의 터치 모듈을 제공할 수 있으며, 다양한 분야에 적은 비용으로 터치 기술을 구현할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

압전식 햅틱 겸용 터치 패널 모듈 및 터치 스크린 모듈 {COMBINED PIEZOELECTRIC HAPTIC TOUCH PANEL MODULE AND SCREEN MODULE}
본 발명은 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈 에 관한 것으로, 압전체를 이용한 터치 좌표 선정 및 햅틱 동작이 수행되도록 함으로써, 원가 및 제품 단가를 감소시킬 수 있고, 다양한 분야의 전자부품에도 용이하게 사용할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
최근, 점차 소형화 및 다양화 되고 있는 휴대폰, PDA(Personal Data Assistant) 등 각종 정보기기에 데이터(예를 들어, 문자 등)의 입력을 통한 정보저장, 통신 수행 시 디스플레이 상에서 바로 입력이 가능한 터치 모듈의 사용이 증가되고 있다.
이와 같은 방식의 터치 스크린 모듈은 감압식 터치스크린이라는 명칭으로 사용되고 있으며, 감압식 터치스크린이란 말 그대로 압력을 인식하여 동작하는 방식의 터치스크린을 말한다.
감압식은 디스플레이 패널과 상부 보호를 위한 투명 패널 사이에 여러 개의 층으로 구성되어 있으며 그 중간에 2개의 투명 전도층이 공기층을 사이에 두고 서로 마주보고 있는 구조를 가진다.
이때, 상부 투명 패널을 통하여 화면에 압력이 가해지는 경우, 상기 투명 전도층이 서로 맞닿게 되어 터치 위치를 인식하게 된다.
이와 같은, 감압식 터치 방식은 저렴하고, 스타일러스 펜으로의 필기가 가능하며, 비교적 작은 면적에 대한 인식률이 높은 것이 장점이지만, 압력을 이용한 방식이기 때문에 오히려 세게 누르면 인식 오류가 될 확률이 높으며, 상부 패널을 통하여 터치가 전달됨으로 터치감이 둔하다는 단점이 있다.
한편, 상기와 같은 스크린 모니터를 이용한 터치 모듈 이외에 노트북 등에 마우스 기능을 위하여 장착되는 터치 패널 모듈이 있다.
이와 같은 터치 패널 모듈 역시 감압식으로 사용되고 있는 경우가 대부분이므로, 상기 터치스크린에서 발생하는 단점들이 그대로 나타나고 있으며, 이 경우에는 단가가 비싼 투명 전도층이 필요하지 않음에도 불구하고, 투명 터치 모듈이 그대로 적용되고 있어 불필요하게 제품의 단가가 증가되는 문제가 있을 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 비교적 간단한 구조의 터치 패널 모듈을 제조하기 위하여, 하부 패널과 상부 패널 사이 또는 상부패널 위에 4개 이상의 압전체를 형성하고, 각 압전체에 전달되는 압력의 세기 비율에 비례하여 발생하는 전압의 크기에 따라서 압력 위치의 좌표가 산출될 수 있도록 함으로써, 최소한의 압전체들 만으로 터치 기능이 구현될 수 있도록 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 압전 현상을 역으로 적용하면 압전체들에 의해서 진동이 발생할 수 있으므로, 단순한 감압식 터치 스크린에서는 불가능한 햅틱 기능이 본 발명에서는 용이하게 구현 될 수 있도록 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈은 하부 패널과, 상기 하부 패널의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체 및 상기 압전체 상부에 형성되어 터치부로 작용하는 상부 패널을 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈은 하부 패널과, 상기 하부 패널의 모서리 부분 위에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 지지대와, 상기 압전체 상부에 형성되어 터치부로 작용하는 상부 패널 및 상기 상부 패널의 상부의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체를 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여, 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 터치 패널 모듈은 상기 각 압전체에서 발생하는 전압을 측정하여 압력이 발생한 좌표를 산출하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 터치 패널 모듈은 상기 각 압전체에 전압을 인가하여 상기 좌표에 진동이 발생하도록 하는 액츄에이팅 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체는 4 ~ 32개가 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 압전체는 PZT계, 무연계 세라믹 또는 압전폴리머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 방식의 터치 스크린 모듈은 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체 및 상기 압전체 상부에 형성되는 상부 투명 패널을 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 의 크기를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 방식의 터치 스크린 모듈은 디스플레이 패널은 상기 디스플레이 패널의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 지지대와, 상기 압전체 상부에 형성되는 상부 투명 패널 및 상기 상부 투명 패널 상부의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체를 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 디스플레이 패널 및 상부 투명 패널 사이에 정전식 터치부를 더 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이 패널 및 상부 투명 패널 사이에 적외선 또는 초음파 감지 방식의 터치부를 더 포함할 수 있고, 상기 디스플레이 패널 또는 상기 상부 투명 패널의 모서리 부에 장력 측정 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치 스크린 모듈은 상기 각 압전체에서 발생하는 전압을 측정하여 압력이 발생한 좌표를 산출하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 터치 스크린 모듈은 상기 각 압전체에 전압을 인가하여 상기 좌표에 진동이 발생하도록 하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체는 4 ~ 32개가 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 압전체는 PZT계, 무연계 세라믹 또는 압전폴리머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈에 따르면, 간단한 구조의 터치 패널 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 하부 패널과 상부 패널 사이 또는 상부패널 위에 4개 이상의 압전체를 형성하고, 각 압전체에 전달되는 압력의 세기 비율에 따라서 압력 위치의 좌표가 산출될 수 있도록 함으로써, 최소한의 압전체들만으로 터치 기능이 구현될 수 있도록 하고, 터치 패널 모듈 제조 비용을 최소화 시킬 수 있는 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명은 압전 현상을 역으로 적용하여 압전체들에 의해서 진동이 발생할 수 있으므로, 단순한 감압식 터치 스크린에서는 불가능한 햅틱 기능을 용이하게 구현할 수 있으며, 제조 원가 및 제품의 단가를 최소화 시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈을 구성하는 상부 패널 및 가상의 좌표를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈을 구성하는 상부 패널 및 햅틱 기능 구현을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 스크린 모듈이 적용된 휴대폰을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈이 적용된 노트북을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 압전 방식의 터치 패널 또는 스크린 모듈로 상부에 압전체가 적용된 예를 나타낸 단면도이다.
본 발명에서는 터치 패널 기능을 구현하기 위하여 압전물질을 사용한다.
압전물질은 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 변환매체로서 다양한 응용분야를 갖는다. 현재 무기물 및 유기물을 포함하는 많은 수의 세라믹스 재료가 압전 현상을 일으키는 재료로서 알려져 있다.
압전물질은 그 압전물질에 가해지는 힘(압력 또는 진동)에 의해 전압을 발생시키며, 그 반대로 전압이 인가되면 소정의 압력 또는 진동을 발생시킨다.
이하에서는 본 발명에 따른 압전 발전기용 유니트 및 이를 포함하는 압전 방식의 터치 패널에 대한 도면 및 실시예를 들어 상세히 설명하는 것으로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈을 구성하는 상부 패널 및 가상의 좌표를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈을 구성하는 상부 패널 및 햅틱 기능 구현을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 하부 패널(130)과, 하부 패널(130)의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개의 압전체(120a, 120b, 120c, 120d) 및 압전체(120a, 120b, 120c, 120d) 상부에 형성되어 터치부로 작용하는 상부 패널(100)이 형성된다.
여기서, 상부 패널(100)에 전달되는 압력이 각 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행한다.
이때, 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)는 항상 4개에 한정되는 것은 아니며, 하부 패널(130) 또는 상부 패널(100)의 크기에 따라서 32개까지 형성될 수 있다. 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)가 4개 미만인 경우에는 정확한 좌표 산출이 어려울 수 있으며, 32개를 초과하는 경우에는 상부 패널을 지지하는 지지력이 더 강해서 좌표 산출이 역시 어려워 질 수 있다.
또한 도 2를 참조하면, 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)가 사각형의 상부 패널(100) 4꼭지점에 형성되는 예를 도시하였으나, 모서리 중간에 마름모형 또는 원형 배열을 가질 수 있으며, 꼭지점과 마름모 배열이 혼합된 형태로 다수개가 혼합된 구성을 가질 수도 있다.
이와 같은 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)는 PZT계, 무연계 세라믹 또는 압전폴리머를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 그 구체적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Zn,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋Pb(Ni,Nb)O3, Pb(Zr,Ti)O3＋PVDF 폴리머, Pb(Zr,Ti)O3＋실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O3+에폭시 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 물질로 형성될 수 있으며, (Na, K)NbO3계 또는 (Na, K, Li) NbO3계 무연 세라믹스를 포함하는 물질 들이 있을 수 있으나 항상 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 압전체(120a, 120b, 120c, 120d) 사이의 간격을 분할하는 가상의 격자를 형성하고, 각 좌표별 압력 분포 현황들을 데이터 베이스화 하여 정확한 터치 동작이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
아울러 도 3을 참조하면, 상기 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)에 역방향으로 전압(Ia, Ib, Ic, Id)을 인가하면 상부 패널(100)에서 진동이 발생할 수 있다. 이때, 각 전압은 상기 일반적인 터치에 의해서 발생하는 전압들을 기준으로 소정 배수 더 증가된 형태로 인가되며, 그 배수에 따라서 진동 강도를 조절 할 수 있다.
이와 같은 기능을 햅틱(Haptic) 동작이라 할 수 있는데, 기존에 터치 패널에서 햅틱 동작을 수행하기 위해서는 별도의 진동 모터 또는 압전 액츄에이터를 이용하여야 했다. 이 경우 추가적인 장치가 필요하므로, 제조 비용의 증가되고 모듈 구조가 복잡해지는 문제가 있었다.
또한, 터치 지점에 정확한 진동을 부여하는 것이 어려운 문제가 없었으나, 본 발명에 따른 압전체(120a, 120b, 120c, 120d)를 이용하는 경우 각 소자에 다른 전압을 주거나, 시간차이를 두고 구동시킴으로써, 적은 비용 및 간단한 구조로 정확한 지점에 진동 부여가 가능할 뿐 아니라 진동의 움직임을 구현할 수 있다.
아울러, 상기 터치 패널 모듈은 상기 각 압전체에서 발생하는 전압의 크기를 측정하여 그 차이값으로 압력이 발생한 좌표를 산출하며 터치 동작을 수행하도록 하는 컨트롤러(200)를 더 포함한다.
또한, 상기 컨트롤러(200)는 터치 패널 모듈의 각 압전체에 전압을 인가하여 특정 좌표에 진동이 발생하도록 하는 역할도 겸하여 수행할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 터치 패널 모듈은 터치 동작 또는 햅틱 동작을 지속적으로 수행할 경우 발생되는 감도의 변화를 자동으로 보정할 수 있는 구조를 갖는다.
예를들면, 제 1 압전체(120a)에만 특정 전압을 인가하여 진동을 일으킴으로써, 제 2 압전체(120b), 제 3 압전체(120c) 및 제 4 압전체(120d)를 통하여 얻을 수 있는 진동신호를 저장한 후, 제 2, 제 3 및 제 4 압전체 순으로 동일하게 전압을 인가하면서 나머지 압전체들에 나타나는 진동신호를 비교하여 각 압전체의 상태를 초기 상태로 보정할 수 있으며, 이에 따라서 터치 감도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈은 상술한 하부 패널, 압전체 및 상부 패널의 구성으로 이루어 질 수 있으며, 이때 터치 동작의 정확성 향상을 위해서, 상부 패널 및 하부 패널 사이의 영역에 정전식 터치부, 적외선 또는 초음파 감지 방식의 터치부가 더 형성될 수 있다.
여기서, 먼저 정전식 터치부에 나타나는 정전용량식 감응(capacitive sensing)은 정전용량커플링 효과를 이용하여 감응하는 방식을 말한다.
이는, 압력을 이용하는 감압식과 달리 인듐박막(Indium Tin Oxide;In2O₃+SnO₂)이라는 전도성이 높은 유리로 구성되어 있다. 유리의 네 모서리에 센서가 부착됨으로 유리 표면에는 전류가 흐르는 상태가 된다. 이것을 통하여 전류의 변화를 인식하는 것이 정전식의 원리이다.
이때, 손가락을 상부 패널에 접촉시키는 순간에 유리에 흐르던 전자가 손가락을 통해 몸 안으로 흐르게 되어 이때 변화가 일어난 전자에 위치를 센서가 감지하여 동작하는 방식이다. 정전식 터치 방식은 감압식에 비해서 조작감과 스크롤이 부드럽고, 여러 군데 터치할 수 있는 멀티터치가 가능하다.
그러나, 정전식은 전류의 변화량을 이용하여 조작하는 방식이기 때문에 전류가 통하지 않는 가죽 장갑을 끼고 사용하거나 손톱, 스타일러스(별도의 정전식 전용 스타일러스를 사용해야 함)로는 조작이 되지 않을 수 있으며, 센서가 민감하기 때문에 주변 기기에 영향을 받을 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 압전 방식의 터치 패드 모듈에 정전식 터치부를 더 형성함으로써, 터치 감도 및 그에 따른 터치 동작들이 더 향상될 수 있도록 한다.
다음으로, 적외선 감지 모듈은 상부 패널의 모서리를 둘러싸는 형태로 구비되는 옵토-매트릭스 프레임(Opto-Matrix Frame) 및 격자를 형성하는 적외선 LED와 수광 소자들로 이루어 질 수 있다.
그 다음으로, 초음파 감지 모듈은 음파를 발사하는 트랜스미터(Transmitter) 및 음파를 반사 시키고 각 격자를 구성하는 에지부에 형성되는 리플렉터(Reflector)에 의해서 이루어 질 수 있다.
초음파 트랜스미터에서 소리를 발사하면 리플렉터는 소리 중 일부를 반사시키고, 일부는 투과시키면서 터치가 이루어진 좌표를 찾을 수 있다.
그 다음으로, 상부 패널에 격자를 형성하며, 각 격자에 맞는 측정 센서들을 부착시킴으로써, 더 정확한 터치가 이루어 질 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈은 다양한 구조 및 형상을 가질 수 있다. 그 중 터치 스크린에도 동일하게 적용될 수 있으며, 그 일례를 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압전 방식의 터치 스크린 모듈이 적용된 휴대폰을 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 휴대폰 본체(300)의 디스플레이부에 먼저 하부 디스플레이 패널(310)이 형성되고, 그 상부에 압전체(320a, 320b, 320c, 320d)가 형성되고, 그 상부에 휴대폰 외관을 구성하며 터치부를 구성하는 상부 투명 패널(330)을 더 포함한다.
또한 상부 투명 패널 상부에 압전체를 형성하고, 그 상부에 휴대폰 외관을 구성하며 터치부를 구성할 수도 있는데, 이에 대해서는 하기 도 6을 통하여 더 설명하는 것으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 기존의 감압식 터치 스크린이나 상기 정전식 터치부, 적외선 감지 터치부 등이 단독으로 사용되는 형태의 터치 스크린은 그 구조가 복잡하고, 적용이 어려웠던 반면에, 본 발명에 따른 터치 스크린 모듈은 도시된 바와 같이 간단한 구조를 가지므로, 제조 원가를 감소시킬 수 있다.
아울러, 복수의 압전체를 이용하면 노트북의 모니터부에도 본 발명의 압전 방식의 터치 스크린 모듈이 적용될 수 있는데, 그 일례를 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 다른실시예에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈이 적용된 노트북을 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 노트북 본체(400)의 하판에 키보드(410)가 형성되고, 키보드(410)와 인접한 영역에는 하부 패널(420), 압전체(430) 및 상부패널(540) 구조로 형성되는 압전 방식의 터치 패널 모듈이 사용될 수 있다.
아울러, 모니터부에는 모니터의 디스플레이 패널(460)이 구비되고, 그 모서리부에 모니터의 압전체(470)들이 형성되며, 그 압전체(470) 상부에 모니터의 상부 투명 패널(480)이 구비된다. 이때, 모니터(디스플레이 패널)의 크기에 따라서 압전체의 개수를 4 ~ 32개의 범위 내에서 적절히 조절하며 사용할 수 있으며, 상부 투명 패널(480) 위에 압전체(470)들이 형성하고 그 상부에 노트북 외관을 구성할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 압전 방식의 터치 패널 또는 스크린 모듈로 상부에 압전체가 적용된 예를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참초하면, 하부 패널(530)의 모서리 부분에 지지대(520)가 형성되고, 지지대(520) 상부에 상부 패널(500)이 형성된다.
이때, 본 발명에서는 상부 패널(500)에 터치에 의한 압력이 발생하는 경우, 상부 패널(500)에 미세한 휨 변형이 일어나고, 이러한 변형에 의해서 상부 패널(500)의 모서리 부에 형성되는 압전체에 전압이 발생하는 원리를 이용하는 것이므로, 압전체는 굳이 지지대(520) 및 상부 패널(500) 사이에 구비되어야 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명에서는 같이 상부 패널(500)의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체(510a, 510b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도시된 단면에서는 압전체가 2개 밖에 나타나지 않으나, 본 실시예의 평면 형상은 상기 도 2 및 도 3과 같은 형태로 압전체가 배열 될 수 있다.
아울러, 이와 같은 압전체는 상부 패널(500)과 하부 패널(530) 사이의 영역에 형서되되, 상기 지지대(520)와 중첩되지 않는 영역에도 형성될 수 있다.
즉, 압전체의 위치는 상부 패널(500)의 미세 변형을 이용하여 압전을 얻어 낼 수 있는 위치라면 어디든 사용 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 방식의 터치 패널 모듈 및 압전 방식의 터치 스크린 모듈은, 기존 압전 스크린 구조 보다 더 간단한 구조의 터치 패널 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 하부 패널과 상부 패널 사이에 압전체를 형성하고, 각 압전체에 전달되는 압력의 세기 비율에 따라서 압력 위치의 좌표가 산출될 수 있도록 함으로써, 최소한의 압전체들만으로 터치 기능이 구현될 수 있도록 하고, 터치 패널 모듈 제조 비용을 최소화 시킬 수 있는 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명은 압전 현상을 역으로 적용하여 압전체들에 의해서 진동이 발생할 수 있으므로, 단순한 감압식 터치 스크린에서는 불가능한 햅틱 기능을 용이하게 구현할 수 있으며, 제조 원가 및 제품의 단가를 최소화 시킬 수 있으며, 상기 도 4 및 도 5의 실시예에서와 같이 휴대폰, 노트북 등 다양한 형태의 전자기기에 활용이 가능해진다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 500 : 상부 패널
120a, 320a, 510a: 제 1 압전체
120b, 320b, 510b : 제 2 압전체
120c, 320c : 제 3 압전체
120d, 320d : 제 4 압전체
130, 530 : 하부 패널
200 : 컨트롤러
300 : 휴대폰 본체
310 : 디스플레이 패널
330 : 상부 투명 패널
400 : 노트북 본체
410 : 키보드
420 : 터치패드의 하부 패널
430 : 터치패드의 압전체
450 : 터치패드의 상부 패널
460 : 모니터의 디스플레이 패널
470 : 모니터의 압전체
480 : 모니터의 상부 투명 패널
520 : 지지대

Claims (15)

  1. 하부 패널;
    상기 하부 패널의 모서리 부분 위에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체; 및
    상기 압전체 상부에 형성되어 터치부로 작용하는 상부 패널;을 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈.
  2. 하부 패널;
    상기 하부 패널의 모서리 부분 위에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 지지대;
    상기 지지대 상부에 형성되어 터치부로 작용하는 상부 패널; 및
    상기 상부 패널의 상부의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체;를 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여, 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 터치 패널 모듈은 상기 각 압전체에서 발생하는 전압을 측정하여 압력이 발생한 좌표를 산출하며 터치 동작을 수행하도록 하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압전체는 4 ~ 32개가 포함되는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압전체는 PZT계, 무연계 세라믹 또는 압전폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 패널 모듈.
  7. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체; 및
    상기 압전체 상부에 형성되는 상부 투명 패널;을 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  8. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 지지대;
    상기 지지대 상부에 형성되는 상부 투명 패널; 및
    상기 상부 투명 패널 상부의 모서리 부분에 균일한 간격으로 4개 이상 형성되는 압전체;를 포함하여, 상기 상부 패널에 전달되는 압력이 상기 각 압전체로 전달되어 발생하는 압전 전압 차이를 분석하고, 분석 결과로 압력이 발생한 위치를 좌표로 인식하여 터치에 따른 동작을 수행하거나, 상기 압전체에 역방향으로 전압을 인가하여 상기 상부 패널에서 진동이 발생하도록 하는 햅틱 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 및 상부 투명 패널 사이에 정전식 터치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 및 상부 투명 패널 사이에 적외선 또는 초음파 감지 방식의 터치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널 또는 상기 상부 투명 패널의 모서리 부에 장력 측정 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 터치 스크린 모듈은 상기 각 압전체에서 발생하는 전압을 측정하여 압력이 발생한 좌표를 산출하며 터치 동작을 수행하도록 하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  13. 삭제
  14. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 압전체는 4 ~ 32개가 포함되는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
  15. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 압전체는 PZT계, 무연계 세라믹 또는 압전폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 터치 스크린 모듈.
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