KR101135694B1 - Capacitance touch screen - Google Patents

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KR101135694B1 KR1020100006510A KR20100006510A KR101135694B1 KR 101135694 B1 KR101135694 B1 KR 101135694B1 KR 1020100006510 A KR1020100006510 A KR 1020100006510A KR 20100006510 A KR20100006510 A KR 20100006510A KR 101135694 B1 KR101135694 B1 KR 101135694B1
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Abstract

본 발명은 일 예에 따르면, 기판 상에 위치하며 외부의 가압에 의해 변형되고 복원되며 정전용량 형성이 가능한 탄성체층, 탄성체층 상면에 설치되어 상기 탄성체층을 보호하는 보호층, 기판의 하면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되는 복수의 하부 전극, 그리고 기판의 상면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되되, 상기 복수의 하부 전극과 대향되지 않게 설치되는 복수의 상부 전극을 포함하여 정전용량형 촉각 스크린을 구성한다. 이러한 본 발명은 투명한 재료(소재)로 터치 스크린을 구성하여 전체적인 투과도를 높이면서, 2개의 전극을 이용하여 정전용량을 발생시킴으로써 제조 단가를 낮출 수 있고, 터치 위치와 터치에 의해 눌려지는 힘의 크기를 동시에 인식할 수 있게 한다.According to an embodiment of the present invention, an elastic layer which is located on a substrate and is deformed and restored by external pressure, and which is capable of forming capacitance, is provided on an upper surface of the elastic layer, and a protective layer that protects the elastic layer, The capacitive tactile screen comprises a plurality of lower electrodes disposed side by side at intervals, and a plurality of upper electrodes disposed side by side at regular intervals on the upper surface of the substrate, and not disposed to face the plurality of lower electrodes. . The present invention can reduce the manufacturing cost by generating a capacitance using the two electrodes while constructing a touch screen made of a transparent material (material) to increase the overall transmittance, the size of the force pressed by the touch position and touch To be recognized at the same time.

Description

정전용량형 촉각 스크린{CAPACITANCE TOUCH SCREEN}Capacitive Tactile Screens {CAPACITANCE TOUCH SCREEN}

본 발명은 정전용량 터치 제어 디스플레이 패널에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 도체에 의한 터치를 정전용량 방식을 통해 감지하는 정전용량 촉각 스크린(예; 터치 스크린, 터치 패드 등) 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a capacitive touch control display panel. In particular, the present invention relates to a capacitive tactile screen (eg, touch screen, touch pad, etc.) and a driving method thereof for sensing a touch by a conductor through a capacitive method.

본 발명은 지식경제부의 기업맞춤형 정보전자 패키지 핵심기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-S-001-01, 과제명: 정보가전용 차세대 Input Device 기술개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the core technology development project of the customized IT package for the Ministry of Knowledge Economy. [Task management number: 2009-S-001-01, Title: Development of next generation input device technology for information appliances] .

일반적으로, 디스플레이 제품은 사용자의 명령을 입력받기 위한 적어도 하나의 구성을 가지며, 이러한 구성의 종류로는 버튼, 리모콘, 터치 패드, 터치 스크린 등이 있다. In general, a display product has at least one configuration for receiving a user's command. Examples of the configuration include a button, a remote controller, a touch pad, and a touch screen.

이 중 터치 스크린(또는 터치 패드)은 PDA(Personal Digital Assistant) 제품(예; 스마트폰, PDA 폰 등)이나 팜 사이즈 PC(Palm-Size PC), 은행의 ATM(Automated Teller Machine) 기기 등에 주로 사용되고 있다.Among these, the touch screen (or touch pad) is mainly used for PDA (Personal Digital Assistant) products (e.g., smartphones, PDA phones, etc.), Palm-Size PCs, ATMs (Automated Teller Machine) devices, etc. have.

터치 스크린(또는 터치 패드)은 화면 상에 문자나 아이콘 등을 표시하고 사용자가 손가락이나 스타일러(또는 터치 펜) 등으로 문자나 아이콘을 터치하게 하여 사용자가 원하는 기능을 입력하거나 조작할 수 있게 한다.The touch screen (or touch pad) displays characters or icons on the screen, and allows a user to touch a character or an icon with a finger or a styler (or a touch pen) to input or manipulate a desired function.

이러한 터치 스크린(터치 패드)은 대표적으로 저항막 방식, 전기-자기장 방식과, 정전용량 방식이 있다.Such touch screens (touch pads) are typically resistive, electro-magnetic, and capacitive.

정전용량 방식은 미국등록번호 제5,942,733호에 그 일 예가 기재되어 있다. 5,942,733호에 기재된 정전용량 방식을 도 1을 참조로 하여 설명한다. 도 1은 종래에 따른 정전용량 방식이 적용된 터치 패드의 구조를 보인 일 예시도이다.An example of a capacitive type is described in US Pat. No. 5,942,733. The capacitive method described in US Pat. No. 5,942,733 will be described with reference to FIG. 1 is an exemplary view illustrating a structure of a touch pad to which a capacitive method according to the related art is applied.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 정전용량 방식은 3개의 전극 즉, 전극 그라운드면(24), 상부 전극(18), 그리고 상부 전극(18)에 직교하는 하부 전극(14)을 가진다. 전극 그라운드면(24)은 상부 플렉서블층(26) 바로 아래 위치하여 스타일러스(28)의 누름(즉, 터치)에 따라 상부 전극(18)과 하부 전극(14)측으로 변형된다.As shown in FIG. 1, the conventional capacitance scheme has three electrodes, namely, an electrode ground plane 24, an upper electrode 18, and a lower electrode 14 orthogonal to the upper electrode 18. The electrode ground surface 24 is positioned directly below the upper flexible layer 26 and deforms toward the upper electrode 18 and the lower electrode 14 as the stylus 28 is pressed (ie, touched).

따라서, 종래의 정전용량 방식은 스타일러스(28)에 의해 눌려질 때에 발생되는 전극 그라운드면(24)과 상부 전극(18) 간의 정전용량과 그라운드면(24)과 하부 전극(14) 간의 정전용량의 변화를 측정하여 스타일러스(28)에 의해 눌려지는 X축(가로) 위치와 Y축(세로) 위치를 인식한다.Thus, the conventional capacitive method is based on the capacitance between the electrode ground surface 24 and the upper electrode 18 and the capacitance between the ground surface 24 and the lower electrode 14 generated when pressed by the stylus 28. The change is measured to recognize the X-axis (horizontal) position and the Y-axis (vertical) position pressed by the stylus 28.

그런데 제5,942,733호에 기재된 정전용량 방식의 터치 패드 구조는 투명 전극과 투명 기판을 사용하지 않기 때문에 디스플레이용 터치 스크린으로 적용할 수 없는 단점이 있다.However, since the capacitive touch pad structure described in No. 5,942,733 does not use a transparent electrode and a transparent substrate, it cannot be applied as a touch screen for display.

또한 제5,942,733호에 기재된 정전용량 방식의 터치 패드 구조에 투명 전극을 이용하여 디스플레이용 터치 스크린에 적용하더라도, 투명전극 막이 3층 이상으로 형성되어지기 때문에 터치 스크린의 전체적인 투과도가 낮아지고, 제조 단가가 높아지는 단점이 있다.In addition, even if the capacitive touch pad structure described in No. 5,942,733 is applied to a touch screen for display using a transparent electrode, since the transparent electrode film is formed in three or more layers, the overall transmittance of the touch screen is lowered, and the manufacturing cost is reduced. There is a disadvantage that increases.

그리고 종래의 정전용량 방식은 2차원적으로 위치 즉, 좌표를 계산하여 인지할 수 있지만, 사용자가 누른 힘이나 압력을 인식할 수 없다. 이는 3차원의 사용자 인터페이스를 구현하기 위해 더욱 많은 접촉을 필요로 하거나 디스플레이 화면에 다양한 메뉴를 표시하고자 하는 경우에 대응하기 어려운 단점이 있다.In addition, although the conventional capacitive method can recognize the position, that is, coordinates by two-dimensionally, it cannot recognize the force or pressure pressed by the user. This is a disadvantage that it is difficult to cope with the case that requires more contact to implement a three-dimensional user interface or to display a variety of menus on the display screen.

미국등록번호제5,942,733호US Registration No. 5,942,733

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 2개의 전극을 이용하여 제조 단가를 낮추는 정전용량형 촉각 스크린을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a capacitive tactile screen that lowers the manufacturing cost by using two electrodes.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 터치 위치와 터치에 의해 눌려지는 힘의 크기를 동시에 인식할 수 있는 정전용량 촉각 스크린을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a capacitive tactile screen capable of simultaneously recognizing a touch position and a magnitude of force pressed by a touch.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은 하측에 위치한 기판, 상기 기판 상에 위치하며 외부의 가압에 의해 변형되고 복원되며 정전용량 형성이 가능한 탄성체층, 상기 탄성체층 상면에 설치되어 상기 탄성체층을 보호하는 보호층, 상기 기판의 하면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되는 복수의 하부 전극, 그리고, 상기 기판의 상면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되되, 상기 복수의 하부 전극과 대향되지 않게 설치되는 복수의 상부 전극을 포함하는 정전용량형 촉각 스크린을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate positioned on a lower side, an elastic layer deformed and restored by an external pressurization and capable of forming capacitance, and installed on an upper surface of the elastic layer. A protective layer that protects the elastic layer, a plurality of lower electrodes that are installed side by side at regular intervals on the lower surface of the substrate, and are installed side by side at regular intervals on the upper surface of the substrate, but not facing the plurality of lower electrodes Provided is a capacitive tactile screen comprising a plurality of top electrodes.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 특징에 따른 본 발명은 하측에 위치한 기판, 상기 기판 상에 위치하며 외부의 가압에 의해 변형되고 복원되며 정전용량 형성이 가능한 탄성체층, 상기 탄성체층 상면에 설치되어 상기 탄성체층을 보호하는 보호층, 상기 보호층의 하면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되는 복수의 상부 전극, 그리고 상기 기판의 상면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되되, 상기 복수의 상부 전극과 대향되지 않게 설치되는 복수의 하부 전극을 포함하는 정전용량형 촉각 스크린을 제공한다.In addition, the present invention according to another feature for achieving the above technical problem is a substrate located on the lower side, the elastic layer is deformed and restored by the external pressure, the capacitance is formed on the substrate, the elastic layer is installed on the upper layer A protective layer for protecting the elastic layer, a plurality of upper electrodes disposed side by side at regular intervals on the lower surface of the protective layer, and disposed side by side at regular intervals on the upper surface of the substrate, but not facing the plurality of upper electrodes; Provided is a capacitive tactile screen comprising a plurality of lower electrodes that are not installed.

상기에서, 기판, 상기 보호층, 상기 복수의 상부 전극, 상기 복수의 하부 전극, 상기 탄성체층은 투명한 소재로 제작될 수 있다.In the above, the substrate, the protective layer, the plurality of upper electrodes, the plurality of lower electrodes, the elastic layer may be made of a transparent material.

그리고 탄성체층은 유기 실리콘 계열의 LSR(Liquid Silicon Rubber), 실리콘 겔 또는 실란트 중 하나로 이루어지고, 상기 보호층은 폴리머 보호 필름으로 이루어진다.The elastic layer is made of one of organic silicon-based liquid silicon rubber (LSR), silicon gel, or sealant, and the protective layer is made of a polymer protective film.

또한 상기 상부 전극은 이웃하는 상기 상부 전극과 서로 일부분이 연결되고, 상기 하부 전극은 이웃하는 상기 하부 전극과 서로 일부분이 연결되는 것을 특징으로 한다.The upper electrode may be partially connected to the neighboring upper electrode, and the lower electrode may be partially connected to the neighboring lower electrode.

본 발명의 실시 예에 따르면, 투명한 재료(소재)로 터치 스크린을 구성하여 전체적인 투과도를 높이면서, 2개의 전극을 이용하여 정전용량을 발생시킴으로써 제조 단가를 낮출 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the touch screen may be made of a transparent material to increase overall transmittance, and thus, manufacturing cost may be reduced by generating capacitance using two electrodes.

또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 터치 위치와 터치에 의해 눌려지는 힘의 크기를 동시에 인식할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to simultaneously recognize the touch position and the magnitude of the force pressed by the touch.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 압축 탄성재료 시트별 하중에 따른 압축 변위를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 압축 탄성재료 시트의 보호 필름 두께별 하중에 따른 압축 변위율 및 복원율을 보인 도표이다.
도 8은 도 7에 도시된 표에서 압축 변위를 그래프로 나타낸 도면이다.1 is a structural diagram of a capacitive tactile screen according to a first embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a driving principle of a capacitive tactile screen according to a first embodiment of the present invention.
3 is a structural diagram of a capacitive tactile screen according to a second embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a driving principle of a capacitive tactile screen according to a second embodiment of the present invention.
5 and 6 are graphs showing the compression displacement according to the load for each compressive elastic material sheet according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing the compression displacement rate and the recovery rate according to the load of the protective film thickness of the compressive elastic material sheet according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph illustrating compression displacements in the table of FIG. 7.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린을 설명하기로 한다.A capacitive tactile screen according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.

우선 도 1을 참조로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 촉각 스크린을 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구조도이다.First, a capacitive tactile screen according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. 1 is a structural diagram of a capacitive tactile screen according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 다른 정전용량형 촉각 스크린은 하측에 유리 기판(13)이 위치하고, 유리 기판(13) 상에 탄성체층(12)이 설치되며, 탄성체층(12)의 상면에 보호층(11)이 형성된다.As shown in FIG. 1, in the capacitive tactile screen according to the first embodiment of the present invention, the glass substrate 13 is positioned on the lower side, the elastic layer 12 is provided on the glass substrate 13, and the elastic body The protective layer 11 is formed on the upper surface of the layer 12.

유리 기판(13)은 불투명 또는 투명한 유리 기판으로, 복수의 상부 투명 전극(14)과 복수의 하부 투명 전극(15)이 일정 간격으로 형성되며, 복수의 상부 투명 전극(14)은 2개의 유리 기판(13)의 상면에 형성되고, 복수의 하부 투명 전극(15)은 유리 기판(13)의 하면에 형성된다.The glass substrate 13 is an opaque or transparent glass substrate, and a plurality of upper transparent electrodes 14 and a plurality of lower transparent electrodes 15 are formed at regular intervals, and the plurality of upper transparent electrodes 14 are two glass substrates. It is formed on the upper surface of (13), and the plurality of lower transparent electrodes 15 are formed on the lower surface of the glass substrate 13.

이때 하나의 상부 투명 전극(14)은 이웃하는 하나의 상부 투명 전극(14)과 전기적으로 연결되어 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 이웃하는 2개의 상부 투명 전극(14)은 하나의 꼭지점이 각각 연결된다. 그리고 하부 투명 전극(15) 또한 상부 투명 전극(14)과 마찬가지로 동일한 형태로 이웃하는 하나의 하부 투명 전극(15)과 전기적으로 연결되어 있다. In this case, one upper transparent electrode 14 is electrically connected to one neighboring upper transparent electrode 14. For example, as shown in FIG. 1, two neighboring upper transparent electrodes 14 are connected to one vertex, respectively. The lower transparent electrode 15 is also electrically connected to the neighboring lower transparent electrode 15 in the same manner as the upper transparent electrode 14.

여기서, 하나의 상부 투명 전극(14)과 하나의 하부 투명 전극(15)은 하나의 터치 셀을 형성하되, 터치 셀을 이루는 하나의 상부 투명 전극(14)과 하나의 하부 투명 전극(15)을 대향되지 않게 한다. 즉, 상부 투명 전극(14)과 하부 투명 전극(15) 간에 중첩되는 면적이 없게 한다. 여기서 터치 셀이란 촉각 스크린 상에서 사용자의 터치를 감지하는 최소 단위로, 즉, 정전용량을 발생을 인식할 수 있는 최소 면적이다.Here, one upper transparent electrode 14 and one lower transparent electrode 15 form one touch cell, and one upper transparent electrode 14 and one lower transparent electrode 15 forming the touch cell. Do not face up. That is, there is no overlapping area between the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15. Here, the touch cell is a minimum unit for sensing a user's touch on the tactile screen, that is, a minimum area capable of recognizing generation of capacitance.

따라서 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량 촉각 스크린의 터치 셀은 격자 모양(즉, 바둑판 모양)을 나타낸다.Accordingly, the touch cell of the capacitive tactile screen according to the first embodiment of the present invention has a grid shape (ie, a checkerboard shape).

탄성체층(12)은 손가락 등에 의해 눌려지는 힘에 쉽게 변형이 되고 우수한 복원력을 갖는 소재로 이루어지며, 손가락 등과 같이 전류를 제공하는 매체가 접촉하는 경우에 도체와 2개의 전극(상부 투명 전극, 하부 투명 전극) 사이에 정전용량을 발생시킨다. 이러한 탄성체층(12)은 전극, 고무 또는 겔(gel)과 같은 투명 압축 탄성 시트로 구성되며, 이때 투명 압축 탄성 시트는 예컨대, (폴리) 디메틸실옥산을 기반으로 한 유기 실리콘 계열의 LSR(Liquid Silicon Rubber), 실리콘 겔(gel) 또는 실란트 등의 재료로 이루어진다.The elastic layer 12 is made of a material which is easily deformed by a force pressed by a finger or the like and has excellent restoring force, and when a medium providing current such as a finger is in contact with the conductor and two electrodes (upper transparent electrode, lower part) Capacitance is generated between the transparent electrodes). The elastic layer 12 is composed of a transparent compressive elastic sheet such as an electrode, rubber or gel (gel), wherein the transparent compressive elastic sheet is an organic silicon-based LSR (Liquid) based on (poly) dimethylsiloxane, for example It is made of a material such as silicon rubber, silicon gel or sealant.

그리고 보호층(11)은 폴리머 보호 필름으로 구성된다.The protective layer 11 is composed of a polymer protective film.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리(즉, 터치 위치 및 힘 감지 원리)를 도 2를 참조로 하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.The driving principle (ie, touch position and force sensing principle) of the capacitive tactile screen according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 2. 2 is a view illustrating a driving principle of a capacitive tactile screen according to a first embodiment of the present invention.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 손가락을 터치 셀에 접촉하게 되면 손가락은 상부 투명 전극(14)과 하부 투명 전극(15) 각각에 대하여 대향 전극으로 작용한다.As shown in FIG. 2A, when a user touches a finger with a touch cell, the finger serves as an opposing electrode for each of the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15.

따라서 상부 투명 전극(14)과 하부 투명 전극(15)에 전압(교류 성분)(또는 교류 전류 또는 주파수 등)을 인가하는 경우에, 손가락과 상부 투명 전극(14)의 사이와 및 손가락과 하부 투명 전극(15) 사이에 정전용량이 각각 형성된다. 즉, 손가락과 상부 투명 전극(14)은 커패시터(Cy)로 작용하고, 손가락과 하부 투명 전극(15)은 커패시터(Cx)로 작용한다.Therefore, when a voltage (AC component) (or an alternating current or frequency, etc.) is applied to the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15, between the finger and the upper transparent electrode 14 and between the finger and the lower transparent A capacitance is formed between the electrodes 15, respectively. That is, the finger and the upper transparent electrode 14 act as the capacitor Cy, and the finger and the lower transparent electrode 15 act as the capacitor Cx.

이때 각 커패시터(Cx, Cy)에서의 정전용량(C)은 다음의 수학식 1로 나타낼 수 있다.In this case, the capacitance C in each of the capacitors Cx and Cy may be represented by Equation 1 below.

Figure 112010004927366-pat00001
Figure 112010004927366-pat00001

수학식 1에서 ε0는 진공의 유전율(8.85pF/m), εr은 물질(예; 손가락)의 비유전율, A는 전극의 면적, d는 양전극의 간격이다.In Equation 1 ε 0 is the dielectric constant of the vacuum (8.85pF / m), ε r is the relative dielectric constant of the material (for example, fingers), A is the area of the electrode, d is the distance between the positive electrode.

따라서 손가락을 터치하는 경우에 해당 터치 셀에서는 수학식 1에 따라 커패시터(Cx)와 커패시터(Cy) 각각에서 정전용량이 발생하고, 각 커패시터(Cx, Cy)에서 발생한 정전용량에 대응하는 전기적 신호가 발생된다.Therefore, in the case of touching a finger, capacitance is generated in each of the capacitors Cx and Cy in the corresponding touch cell, and an electrical signal corresponding to the capacitance generated in each of the capacitors Cx and Cy is generated. Is generated.

이때 상부 투명 전극(14)과 하부 투명 전극(15)에 동시에 전압을 인가하게 되면, 터치 셀에서는 커패시터(Cx, Cy)에서 발생한 총 정전용량에 대응하는 전기적 신호가 발생하게 된다. 이러한 전기적 신호의 발생은 어떤 위치의 터치 셀이 사용자의 손가락에 의해 터치 되었는지를 파악할 수 있게 하며, 예컨대 이 경우에 터치 셀을 기준으로 터치 위치를 감지하게 된다. 물론, 터치 셀의 위치 파악을 위해서는 각 터치 셀에 인가하는 전압을 순차적으로 달리하게 될 것이다.In this case, when a voltage is simultaneously applied to the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15, an electrical signal corresponding to the total capacitance generated in the capacitors Cx and Cy is generated in the touch cell. The generation of such an electrical signal makes it possible to determine which position of the touch cell was touched by the user's finger. For example, in this case, the touch position is detected based on the touch cell. Of course, in order to determine the location of the touch cells, the voltage applied to each touch cell will be sequentially changed.

반면에, 상부 투명 전극(14)과 하부 투명 전극(15)에 시간 간격을 두어 전압을 인가하게 되면, 터치 셀에서는 커패시터(Cx)에서 발생한 정전용량에 대응하는 전기적 신호와, 커패시터(Cy)에서 발생한 정전용량에 대응하는 전기적 신호가 각각 발생하게 된다. 이러한 각 터치 셀마다 서로 다른 시간차로 발생되는 커패시터별 전기적 신호는 어떤 위치에 사용자의 손가락에 의해 터치 되었는지를 파악할 수 있게 하며, 예컨대 이 경우에 커패시터(Cy)의 전기적 신호로 x축 위치를 파악하고, 커패시터(Cx)의 전기적 신호로 y축 위치를 파악하게 된다. 물론, 이 경우에도 터치 셀을 기준으로 각각의 터치 셀의 상부 투명 전극(14)에 인가되는 전압은 서로 다른 시간차로 전압이 순차적으로 인가되고, 하부 투명 전극(15)에 인가되는 전압 또한 서로 다른 시간차로 전압이 순차적으로 인가될 것이다. On the other hand, when a voltage is applied to the upper transparent electrode 14 and the lower transparent electrode 15 at a time interval, the touch cell generates an electrical signal corresponding to the capacitance generated in the capacitor Cx, and in the capacitor Cy. Electrical signals corresponding to the generated capacitance are respectively generated. Capacitor-specific electrical signals generated at different time intervals in each of the touch cells can be used to determine which position the user's finger is touched. For example, in this case, the x-axis position is determined by the electrical signal of the capacitor Cy. The y-axis position is determined by the electrical signal of the capacitor Cx. Of course, in this case, the voltages applied to the upper transparent electrodes 14 of each touch cell based on the touch cells are sequentially applied at different time differences, and the voltages applied to the lower transparent electrodes 15 are also different. Voltage will be applied sequentially with time difference.

따라서, 전기적 신호가 발생된 터치 셀을 파악하는 것으로 손가락 터치 유무와 터치 위치를 파악할 수 있게 되며, 전기적 신호의 크기를 통해 해당 터치 셀의 정전용량값을 파악할 수 있게 된다.Accordingly, by identifying the touch cell in which the electrical signal is generated, it is possible to determine the presence or absence of a finger touch and the touch position, and the capacitance value of the corresponding touch cell can be determined through the magnitude of the electrical signal.

도 2의 (b)는 정전용량값을 통해 손가락이 누르는 힘을 파악하는 원리를 설명하고 있다.Figure 2 (b) illustrates the principle of grasping the force of the finger pressing through the capacitance value.

우선, 도 2의 (a)와 같이, 손가락에 힘을 가하지 않고 터치하는 경우에 얻어지는 정전용량을 초기 정전용량이고 하자. 그런데 도 2의 (b)와 같이 손가락에 힘을 주어 누르면, 보호층(11) 및 탄성체층(12)은 손가락이 누르는 힘에 비례하여 변형된다.First, as shown in Fig. 2A, the capacitance obtained when the finger is touched without applying force is assumed to be the initial capacitance. However, as shown in FIG. 2B, the protective layer 11 and the elastic layer 12 are deformed in proportion to the pressing force of the finger.

이렇게 탄성체층(12)이 변형되면, 손가락과 상부 투명 전극(14) 및 손가락과 하부 투명 전극(15) 간의 간격이 감소한다. 그러므로 수학식 1을 통해 보면, 양전극 간의 거리(d)가 감소함에 따라 정전용량(C)의 값은 커지는 방향으로 변하게 된다.When the elastic layer 12 is deformed in this way, the distance between the finger and the upper transparent electrode 14 and the finger and the lower transparent electrode 15 is reduced. Therefore, through Equation 1, as the distance (d) between the positive electrode decreases, the value of the capacitance (C) is changed in the direction of increasing.

그러므로 손가락으로 누르는 경우에 터치 셀에서 작용하는 손가락과 상부 투명 전극(14) 간의 커패시터를 Cload1이라고 하고, 손가락과 하부 투명 전극(15) 간의 커패시터를 Cload2라고 하면, 손가락으로 누르는 힘이 클수록 터치 셀의 커패시터(Cload1 및 Cload2)의 정전용량값은 커지게 된다.Therefore, when a finger is pressed, the capacitor between the finger and the upper transparent electrode 14 acting on the touch cell is referred to as Cload1, and the capacitor between the finger and the lower transparent electrode 15 is called Cload2. The capacitance values of the capacitors Cload1 and Cload2 become large.

결국 초기 정전용량값을 기준으로 변화된 정전용량값의 차이를 파악하면 손가락으로 누르는 힘의 크기를 파악할 수 있게 된다.As a result, if the difference between the changed capacitance values is determined based on the initial capacitance value, the magnitude of the force applied by the finger can be determined.

다음으로, 도 3과 도 4를 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린을 설명한다.Next, a capacitive tactile screen according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구조도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a structural diagram of a capacitive tactile screen according to a second embodiment of the present invention, Figure 4 is a view for explaining the driving principle of the capacitive tactile screen according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 다른 정전용량형 촉각 스크린은 하측에 유리 기판(23)이 위치하고, 유리 기판(23) 상에 탄성체층(22)이 설치되며, 탄성체층(12)의 상면에 보호층(21)이 형성된다.As shown in FIG. 3, in the capacitive tactile screen according to the second embodiment of the present invention, the glass substrate 23 is positioned on the lower side, the elastic layer 22 is disposed on the glass substrate 23, and the elastic body The protective layer 21 is formed on the upper surface of the layer 12.

유리 기판(23)은 투명 또는 불투명한 유리 기판으로, 상면에 복수의 하부 투명 전극(25)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 그리고 하부 투명 전극(25)에 대응하여, 보호층(21)의 하면에 일정 간격으로 복수의 상부 투명 전극(24)이 형성되어 있다.The glass substrate 23 is a transparent or opaque glass substrate, and a plurality of lower transparent electrodes 25 are formed on the upper surface at regular intervals. In response to the lower transparent electrode 25, a plurality of upper transparent electrodes 24 are formed on the lower surface of the protective layer 21 at regular intervals.

이때 하나의 상부 투명 전극(24)은 이웃하는 하나의 상부 투명 전극(24)과 전기적으로 연결되어 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 이웃하는 2개의 상부 투명 전극(24)은 하나의 꼭지점이 각각 연결된다. 그리고 하부 투명 전극(25) 또한 상부 투명 전극(24)과 마찬가지로 동일한 형태로 이웃하는 하나의 하부 투명 전극(25)과 전기적으로 연결되어 있다. In this case, one upper transparent electrode 24 is electrically connected to one neighboring upper transparent electrode 24. For example, as shown in FIG. 3, two neighboring upper transparent electrodes 24 are connected to one vertex, respectively. The lower transparent electrode 25 is also electrically connected to one neighboring lower transparent electrode 25 in the same manner as the upper transparent electrode 24.

여기서 복수의 상부 투명 전극(24)과 복수의 하부 투명 전극(25)을 형성함에 있어서, 하나의 상부 투명 전극(14)과 하나의 하부 투명 전극(15)이 하나의 터치 셀을 이루도록 형성하되, 터치 셀을 이루는 하나의 상부 투명 전극(24)과 하나의 하부 투명 전극(25)을 서로 대향되지 않게 한다. 즉, 상부 투명 전극(24)과 하부 투명 전극(25) 간에 중첩되는 면적이 없게 한다. 여기서 터치 셀이란 촉각 스크린 상에서 사용자의 터치를 감지하는 최소 단위로, 즉, 정전용량을 발생을 인식할 수 있는 최소 면적이다.Here, in forming the plurality of upper transparent electrodes 24 and the plurality of lower transparent electrodes 25, one upper transparent electrode 14 and one lower transparent electrode 15 are formed to form one touch cell, One upper transparent electrode 24 and one lower transparent electrode 25 forming the touch cell are not opposed to each other. That is, there is no overlapping area between the upper transparent electrode 24 and the lower transparent electrode 25. Here, the touch cell is a minimum unit for sensing a user's touch on the tactile screen, that is, a minimum area capable of recognizing generation of capacitance.

한편, 보호층(21)은 폴리머 보호 필름으로 구성된다.On the other hand, the protective layer 21 is comprised from a polymer protective film.

탄성체층(22)은 손가락 등에 의해 눌려지는 힘에 쉽게 변형이 되고 우수한 복원력을 갖는 소재로 이루어지며, 2개의 전극(상부 투명 전극, 하부 투명 전극) 사이에 정전용량을 발생시킨다. 이러한 탄성체층(22)은 전극, 고무 또는 겔(gel)과 같은 투명 압축 탄성 시트로 구성되며, 이때 투명 압축 탄성 시트는 예컨대, (폴리) 디메틸실옥산을 기반으로 한 유기 실리콘 계열의 LSR(Liquid Silicon Rubber), 실리콘 겔 또는 실란트 등의 재료로 이루어진다.The elastic layer 22 is made of a material which is easily deformed by a force pressed by a finger or the like and has excellent restoring force, and generates capacitance between two electrodes (upper transparent electrode and lower transparent electrode). The elastic layer 22 is composed of a transparent compressive elastic sheet such as an electrode, rubber or gel (gel), wherein the transparent compressive elastic sheet is an organic silicon-based LSR (Liquid) based on (poly) dimethylsiloxane, for example Silicon rubber), silicone gel or sealant.

이하에서는 이상과 같이 구성된 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리(즉, 터치 위치 및 힘 감지 원리)를 도 4를 참조로 하여 설명한다.Hereinafter, the driving principle (ie, touch position and force sensing principle) of the capacitive tactile screen according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 4.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 구동 원리와 동일하다.As shown in FIG. 4, the driving principle of the capacitive tactile screen according to the second embodiment of the present invention is the same as the driving principle of the capacitive tactile screen according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2. Do.

구체적으로 설명하면 다음과 같다.Specifically, it is as follows.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 손가락을 터치 셀에 접촉하게 되면 손가락은 상부 투명 전극(24)과 하부 투명 전극(25) 각각에 대하여 대향 전극으로 작용한다.As shown in FIG. 4A, when a user touches a finger with a touch cell, the finger serves as an opposing electrode for each of the upper transparent electrode 24 and the lower transparent electrode 25.

따라서 상부 투명 전극(24)과 하부 투명 전극(25)에 전압을 인가하는 경우에, 손가락과 상부 투명 전극(24)의 사이와 및 손가락과 하부 투명 전극(25) 사이에 정전용량이 각각 형성된다. 즉, 손가락과 상부 투명 전극(14)은 커패시터(Cy)로 작용하고, 손가락과 하부 투명 전극(15)은 커패시터(Cx)로 작용한다.Therefore, when a voltage is applied to the upper transparent electrode 24 and the lower transparent electrode 25, capacitance is formed between the finger and the upper transparent electrode 24 and between the finger and the lower transparent electrode 25, respectively. . That is, the finger and the upper transparent electrode 14 act as the capacitor Cy, and the finger and the lower transparent electrode 15 act as the capacitor Cx.

이때 각 커패시터(Cx, Cy)에서의 정전용량(C)은 다음의 수학식 1과 같으며, 그에 따라 손가락을 터치하는 경우에 해당 터치 셀에서는 수학식 1에 따라 커패시터(Cx)와 커패시터(Cy) 각각에서 정전용량이 발생하고, 각 커패시터(Cx, Cy)에서 발생한 정전용량에 대응하는 전기적 신호가 발생된다.At this time, the capacitance (C) in each capacitor (Cx, Cy) is as shown in Equation 1 below, when the finger touches accordingly, in the corresponding touch cell according to the equation (1) and capacitor (Cy) In each case, capacitance is generated, and an electrical signal corresponding to the capacitance generated in each capacitor Cx and Cy is generated.

이때 상부 투명 전극(24)과 하부 투명 전극(25)에 동시에 전압을 인가하게 되면, 터치 셀에서는 커패시터(Cx, Cy)에서 발생한 총 정전용량에 대응하는 전기적 신호가 발생하게 된다. 이러한 전기적 신호의 발생은 어떤 위치의 터치 셀이 사용자의 손가락에 의해 터치 되었는지를 파악할 수 있게 하며, 예컨대 이 경우에 터치 셀을 기준으로 터치 위치를 감지하게 된다. 물론, 터치 셀의 위치 파악을 위해서는 각 터치 셀에 인가하는 전압을 순차적으로 달리하게 될 것이다.At this time, when a voltage is simultaneously applied to the upper transparent electrode 24 and the lower transparent electrode 25, an electric signal corresponding to the total capacitance generated in the capacitors Cx and Cy is generated in the touch cell. The generation of such an electrical signal makes it possible to determine which position of the touch cell was touched by the user's finger. For example, in this case, the touch position is detected based on the touch cell. Of course, in order to determine the location of the touch cells, the voltage applied to each touch cell will be sequentially changed.

반면에, 상부 투명 전극(24)과 하부 투명 전극(25)에 시간 간격을 두어 전압을 인가하게 되면, 터치 셀에서는 커패시터(Cx)에서 발생한 정전용량에 대응하는 전기적 신호와, 커패시터(Cy)에서 발생한 정전용량에 대응하는 전기적 신호가 각각 발생하게 된다. 이러한 각 터치 셀마다 서로 다른 시간차로 발생되는 커패시터별 전기적 신호는 어떤 위치에 사용자의 손가락에 의해 터치 되었는지를 파악할 수 있게 하며, 예컨대 이 경우에 커패시터(Cy)의 전기적 신호로 x축 위치를 파악하고, 커패시터(Cx)의 전기적 신호로 y축 위치를 파악하게 된다. 물론, 이 경우에도 터치 셀을 기준으로 각각의 터치 셀의 상부 투명 전극(24)에 인가되는 전압은 서로 다른 시간차로 전압이 순차적으로 인가되고, 하부 투명 전극(25)에 인가되는 전압 또한 서로 다른 시간차로 전압이 순차적으로 인가될 것이다. On the other hand, when a voltage is applied to the upper transparent electrode 24 and the lower transparent electrode 25 at a time interval, the touch cell has an electrical signal corresponding to the capacitance generated in the capacitor Cx, and in the capacitor Cy. Electrical signals corresponding to the generated capacitance are respectively generated. Capacitor-specific electrical signals generated at different time intervals in each of the touch cells can be used to determine which position the user's finger is touched. For example, in this case, the x-axis position is determined by the electrical signal of the capacitor Cy. The y-axis position is determined by the electrical signal of the capacitor Cx. Of course, in this case, the voltages applied to the upper transparent electrodes 24 of the touch cells based on the touch cells are sequentially applied at different time differences, and the voltages applied to the lower transparent electrodes 25 are also different from each other. Voltage will be applied sequentially with time difference.

따라서, 전기적 신호가 발생된 터치 셀을 파악하는 것으로 손가락 터치 유무와 터치 위치를 파악할 수 있게 되며, 전기적 신호의 크기를 통해 해당 터치 셀의 정전용량값을 파악할 수 있게 된다.Accordingly, by identifying the touch cell in which the electrical signal is generated, it is possible to determine the presence or absence of a finger touch and the touch position, and the capacitance value of the corresponding touch cell can be determined through the magnitude of the electrical signal.

도 4의 (b)는 정전용량값을 통해 손가락이 누르는 힘을 파악하는 원리를 설명하고 있다.Figure 4 (b) illustrates the principle of grasping the force pressed by the finger through the capacitance value.

우선, 도 4의 (b)와 같이, 손가락에 힘을 가하지 않고 터치하는 경우에 얻어지는 정전용량을 초기 정전용량이고 하자. 그런데 도 4의 (b)와 같이 손가락에 힘을 주어 누르면, 보호층(21) 및 탄성체층(22) 및 상부 투명 전극(24)은 손가락이 누르는 힘에 비례하여 변형된다.First, as shown in Fig. 4B, the capacitance obtained when the finger is touched without applying force is assumed to be the initial capacitance. However, as shown in FIG. 4B, when the force is applied to the finger, the protective layer 21, the elastic layer 22, and the upper transparent electrode 24 are deformed in proportion to the pressing force of the finger.

이렇게 탄성체층(12)이 변형되면, 손가락과 상부 투명 전극(14)은 동일하게 변형되므로, 손가락과 상부 투명 전극(14) 간의 거리는 변하지 않고, 손가락과 하부 투명 전극(15) 간의 간격이 감소하며, 그에 따라 손가락과 하부 투명 전극(15) 간 정전용량을 크게 변화시킨다. When the elastic layer 12 is deformed in this way, the fingers and the upper transparent electrode 14 are deformed in the same manner, so that the distance between the finger and the upper transparent electrode 14 does not change, and the distance between the finger and the lower transparent electrode 15 decreases. Therefore, the capacitance between the finger and the lower transparent electrode 15 is greatly changed.

결국, 손가락에 의해 눌려지는 힘은 손가락과 하부 투명 전극(15) 간 정전용량(Cload의 정전용량)에 반영되며, 이러한 Cload의 정전용량값을 파악하는 것으로 손가락으로 누르는 힘의 크기를 파악할 수 있게 된다.As a result, the force pressed by the finger is reflected in the capacitance between the finger and the lower transparent electrode 15 (capacitance of the Cload), and by grasping the capacitance value of the Cload, it is possible to determine the magnitude of the force pressed by the finger. do.

이상의 설명을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린은 정전용량의 변화 및 변화 정도를 파악하는 것이므로, 손가락에 의해 눌려지는 힘에 따라 변화 정도를 달리하는 탄성체층(12, 22)에 의해 성능이 좌우된다.Through the above description, since the capacitive tactile screen according to the embodiment of the present invention grasps the change of the capacitance and the degree of change, the elastic layers 12 and 22 varying the degree of change according to the force pressed by the finger. Performance depends.

즉, 탄성체층(12, 22)을 구성하는 재료가 어떠한 재료인지에 따라 성능이 좌우되는 것으로, 이는 도 5 내지 도 8을 통해서 알 수 있다.That is, the performance depends on what material is used to constitute the elastic layer (12, 22), which can be seen through Figures 5 to 8.

도 5와 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 압축 탄성재료 시트별 하중에 따른 압축 변위를 나타낸 그래프이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 압축 탄성재료 시트의 보호 필름 두께별 하중에 따른 압축 변위율 및 복원율을 보인 도표이다. 도 8은 도 7에 도시된 표에서 압축 변위를 그래프로 나타낸 도면이다.5 and 6 are graphs showing the compression displacement according to the load for each compressive elastic material sheet according to an embodiment of the present invention. 7 is a diagram showing the compression displacement rate and the recovery rate according to the load of the protective film thickness of the compressive elastic material sheet according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a graph illustrating compression displacements in the table of FIG. 7.

탄성체층(12, 22)에 있어서 감도를 증진시킬 수 있는 인자는 유전율과 경도(압축-탄성 변형에 의한 변위율)에 의해 좌우된다. 이는 수학식 1에서 물질의 고유 특성인 비유전율과 기하학적인 인자인 양극간의 거리(d)에 의해 감도 성능을 좌우하기 때문이다.The factors that can enhance the sensitivity in the elastic layers 12 and 22 depend on the permittivity and hardness (displacement rate due to compression-elastic deformation). This is because, in Equation 1, the sensitivity performance is influenced by the relative dielectric constant, which is an intrinsic property of the material, and the distance d between the anode, which is a geometric factor.

물질의 비유전율(εr)이 높을 때에는 힘을 가하지 않고 접촉하는 경우에도 정전용량값이 높으면서 가한 힘에 대한 정전용량의 변화값도 커진다. 그리고 가한 힘에 대한 탄성체층(12, 22)의 압축-탄성 변형에 의한 변위율이 커지면 초기 정전용량값이 작다하더라도 상부 투명 전극과 하부 투명 전극 간의 거리가 작아지므로 가한 힘에 대한 큰 정전용량 변화값을 얻을 수 있다.When the relative dielectric constant (ε r ) of the material is high, even when contacting without applying a force, the capacitance value is high and the change value of the capacitance with respect to the applied force is also large. In addition, when the displacement rate due to compression-elastic deformation of the elastic layers 12 and 22 increases with respect to the applied force, even if the initial capacitance value is small, the distance between the upper transparent electrode and the lower transparent electrode decreases, so that a large change in capacitance is applied. You can get the value.

일반적으로 압축성이 큰 물질은 기계적 물성에 있어서 경도가 작아야 유리하다.In general, a material having a high compressibility is advantageous when the hardness is small in mechanical properties.

도 5와 도 6은 압축 탄성 재료로 이용하기 위해 다수의 실리콘 겔(gel)을 500um의 두께를 갖는 시트 형태로 제조한 후에 로드팁의 크기에 따라 인가한 힘(즉, 가압)에 의한 압축 변형을 나타낸 것이다. 여기서 겔 시트를 보호하기 위하여 각각 125um 및 300um 두께의 PET 필름을 사용하였다.5 and 6 are compression deformation due to the force applied to the size of the rod tip (that is, pressurization) after manufacturing a plurality of silicone gel (gel) in the form of a sheet having a thickness of 500um for use as a compressive elastic material It is shown. In order to protect the gel sheet here, 125um and 300um thick PET films were used, respectively.

도 5와 도 6을 보면, 실리콘 겔의 종류에 따라 하중에 의해 압축되는 탄성변형(Elastic Deformation)량의 차이가 발생되는 것을 알 수 있다. 또한 형성된 겔 시트 위에 보호용 커버의 두께에 따라 탄성 변형량이 현저한 차이를 가짐을 알 수 있다.5 and 6, it can be seen that the difference in the amount of elastic deformation (Elastic Deformation) is compressed by the load depending on the type of the silicone gel. In addition, it can be seen that the amount of elastic deformation has a remarkable difference depending on the thickness of the protective cover on the formed gel sheet.

겔 자체의 경도 및 시트 두께에 따른 굽힘 강도에 대한 변형량의 차이라고 판단된다. 이것은 실리콘 겔의 압축 탄성 변형율에 의해 정전용량형 촉각스크린에 있어서 누르는 힘에 대한 감도를 증가시키는 인자가 된다.It is judged that it is the difference of the deformation amount with respect to the bending strength according to the hardness and the sheet thickness of the gel itself. This is a factor that increases the sensitivity to pressing force in the capacitive tactile screen due to the compressive elastic strain of the silicone gel.

도 7과 도 8은 압축 탄성 변위가 가장 큰 실리콘 겔 4에 대하여 보호 필름 두께에 따른 인가 힘(즉, 가압)에 의한 변위율 및 힘을 제거한 후 복원율을 나타내고 있다.7 and 8 show the recovery rate after removing the displacement rate and force by the applied force (that is, pressurization) according to the protective film thickness for the silicone gel 4 having the largest compressive elastic displacement.

도 7과 도 8을 보면, 보호 필름의 두께가 감소할수록 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 촉각 스크린의 누르는 힘에 대한 감도는 우수하지만, 힘 제거에 의한 복원 및 하중 인가 제거 반복 테스트(신뢰성 테스트로써 반복 100만번 실행)에서 보호 필름의 두께가 증가할수록 우수함을 알 수 있다. 7 and 8, as the thickness of the protective film decreases, the sensitivity for the pressing force of the capacitive tactile screen according to the embodiment of the present invention is excellent, but the repetition test and the load application elimination test by the force removal (reliability) As a test, one million repetitions were performed, and as the thickness of the protective film was increased, it was found to be excellent.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not implemented only through the apparatus and the method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

11 : 보호층 12 : 탄성체층
13 : 유리 기판 14 : 상부 투명 전극
15 : 하부 투명 전극11: protective layer 12: elastic layer
13: glass substrate 14: upper transparent electrode
15: lower transparent electrode

Claims (10)

하측에 위치한 기판,
상기 기판의 하면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되는 복수의 하부 전극,
상기 기판의 상면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되되, 상기 복수의 하부 전극과 대향되지 않게 설치되는 복수의 상부 전극
상기 복수의 상부 전극 상에 위치하며 외부의 가압에 의해 변형되고 복원되며, 변형 정도에 따라 가압 지점과 상기 상부 전극 간에 형성되는 정전용량 및 상기 가압 지점과 상기 하부 전극 간에 형성되는 정전용량에 변화를 발생시키는 탄성체층, 그리고
상기 탄성체층 상면에 설치되어 상기 탄성체층을 보호함과 더불어 상기 외부의 가압에 의해 상기 탄성체층과 동일하게 변형되는 보호층을 포함하는 정전용량형 촉각 스크린.The lower substrate,
A plurality of lower electrodes disposed side by side at regular intervals on the lower surface of the substrate,
A plurality of upper electrodes which are installed side by side at regular intervals on the upper surface of the substrate, so as not to face the plurality of lower electrodes
Located on the plurality of upper electrodes and deformed and restored by external pressure, the capacitance formed between the pressing point and the upper electrode and the capacitance formed between the pressing point and the lower electrode according to the degree of deformation An elastic layer to generate, and
A capacitive tactile screen installed on the elastic layer and including a protective layer that protects the elastic layer and is deformed in the same manner as the elastic layer by external pressure. 제1항에 있어서,
상기 기판, 상기 보호층, 상기 복수의 상부 전극, 상기 복수의 하부 전극, 상기 탄성체층은 투명한 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method of claim 1,
The substrate, the protective layer, the plurality of upper electrodes, the plurality of lower electrodes, the elastic layer is a capacitive tactile screen, characterized in that made of a transparent material. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄성체층은 유기 실리콘 계열의 LSR(Liquid Silicon Rubber), 실리콘 겔 또는 실란트 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method according to claim 1 or 2,
The elastic layer is a capacitive tactile screen, characterized in that made of one of organic silicon-based liquid silicon rubber (LSR), silicon gel or sealant. 제3항에 있어서,
상기 보호층은 폴리머 보호 필름인 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method of claim 3,
The protective layer is a capacitive tactile screen, characterized in that the polymer protective film. 제4항에 있어서,
상기 상부 전극은 이웃하는 상기 상부 전극과 서로 일부분이 연결되고, 상기 하부 전극은 이웃하는 상기 하부 전극과 서로 일부분이 연결되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method of claim 4, wherein
And the upper electrode is partially connected to the neighboring upper electrode, and the lower electrode is partially connected to the neighboring lower electrode. 하측에 위치한 기판,
상기 기판의 상면에 일정한 간격으로 나란하게 설치된 복수의 하부 전극,
상기 복수의 하부 전극 상에 위치하며 외부의 가압에 의해 변형되고 복원되며 정전용량 형성이 가능한 탄성체층,
상기 탄성체층 상면에 설치되어 상기 탄성체층을 보호하며, 상기 외부의 가압에 의해 상기 탄성체층과 동일하게 변형되는 보호층, 그리고
상기 보호층의 하면에 일정한 간격으로 나란하게 설치되되, 상기 복수의 하부 전극과 대향되지 않게 설치되는 복수의 상부 전극을 포함하며,
상기 탄성체층은 상기 외부의 가압에 의한 변형 정도에 따라 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 간에 형성되는 정전용량의 변화를 발생시키는 정전용량형 촉각 스크린.The lower substrate,
A plurality of lower electrodes installed side by side at regular intervals on the upper surface of the substrate,
An elastic layer positioned on the plurality of lower electrodes and deformed and restored by external pressure and capable of forming capacitance;
A protective layer installed on an upper surface of the elastic layer to protect the elastic layer, and deformed in the same manner as the elastic layer by external pressure; and
Is installed side by side at regular intervals on the lower surface of the protective layer, and includes a plurality of upper electrodes are installed so as not to face the plurality of lower electrodes,
The elastic layer is a capacitive tactile screen for generating a change in capacitance formed between the upper electrode and the lower electrode in accordance with the degree of deformation caused by the external pressure. 제6항에 있어서,
상기 기판, 상기 보호층, 상기 복수의 상부 전극, 상기 복수의 하부 전극, 상기 탄성체층은 투명한 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method of claim 6,
The substrate, the protective layer, the plurality of upper electrodes, the plurality of lower electrodes, the elastic layer is a capacitive tactile screen, characterized in that made of a transparent material. 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 탄성체층은 유기 실리콘 계열의 LSR(Liquid Silicon Rubber), 실리콘 겔 또는 실란트 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method according to claim 6 or 7,
The elastic layer is a capacitive tactile screen, characterized in that made of one of organic silicon-based liquid silicon rubber (LSR), silicon gel or sealant. 제8항에 있어서,
상기 보호층은 폴리머 보호 필름인 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.The method of claim 8,
The protective layer is a capacitive tactile screen, characterized in that the polymer protective film. 제9항에 있어서,
상기 상부 전극은 이웃하는 상기 상부 전극과 서로 일부분이 연결되고, 상기 하부 전극은 이웃하는 상기 하부 전극과 서로 일부분이 연결되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 촉각 스크린.10. The method of claim 9,
And the upper electrode is partially connected to the neighboring upper electrode, and the lower electrode is partially connected to the neighboring lower electrode.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10573761B2 (en) 2016-12-26 2020-02-25 Samsung Display Co., Ltd. Pressure sensor and display device having the same
US10627965B2 (en) 2016-12-14 2020-04-21 Samsung Display Co., Ltd. Touch sensor and display device including the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI471772B (en) * 2011-07-14 2015-02-01 Rtr Tech Technology Co Ltd Automated process of touch panel
KR101326235B1 (en) * 2012-03-07 2013-11-11 한국표준과학연구원 Dielectricpolymer high­perpormance driver, actuator and vibratingmotor using the driver, apparatus for providing texture of surface and apparatus for providing tactile feedback

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006350882A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Touch panel and manufacturing method for it
KR20070065589A (en) * 2005-12-20 2007-06-25 한상열 Input device for portable electronic device
KR20080096977A (en) * 2007-04-30 2008-11-04 안영수 Electrostatic capacity type digital touch-screen and manufacturing method thereof
KR20090098947A (en) * 2009-08-25 2009-09-18 (주)세인정보통신 Transparent electrode pattern of capacitive touch screen for low resistance

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006350882A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Touch panel and manufacturing method for it
KR20070065589A (en) * 2005-12-20 2007-06-25 한상열 Input device for portable electronic device
KR20080096977A (en) * 2007-04-30 2008-11-04 안영수 Electrostatic capacity type digital touch-screen and manufacturing method thereof
KR20090098947A (en) * 2009-08-25 2009-09-18 (주)세인정보통신 Transparent electrode pattern of capacitive touch screen for low resistance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10627965B2 (en) 2016-12-14 2020-04-21 Samsung Display Co., Ltd. Touch sensor and display device including the same
US10573761B2 (en) 2016-12-26 2020-02-25 Samsung Display Co., Ltd. Pressure sensor and display device having the same

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