KR101181676B1 - 터치 패널 - Google Patents

Abstract

터치 패널이 개시된다. 본 발명의 터치 패널은, 탄성체와, 일측에 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board)과, 터치동작이 없는 경우에 탄성체와 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 탄성체와 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 구비하며, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈의 일측 또는 타측에 배치되어 터치동작 시에 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛; 및 디스플레이 모듈과 터치 감지유닛의 사이 영역, 또는 터치 감지유닛에 마련되어 터치동작 시의 클릭감을 부여하는 클릭감 구동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 터치동작이 인식된 때에 종래보다 용이하고 정확하게 클릭감이 부여되도록 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

Description

터치 패널{TOUCH PANEL}

본 발명은, 터치 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 터치동작이 인식된 때에 종래보다 용이하고 정확하게 클릭감이 부여되도록 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 터치 패널에 관한 것이다.

터치 스크린(TOUCH SCREEN)으로 혼용되기도 하는 터치 패널(TOUCH PANEL)은 각종 전자기기를 효율적으로 사용하기 위하여, 리모콘이나 별도의 입력 장치 없이 디스플레이 장치의 표시면에서 신호를 입력하기 위한 수단으로 널리 사용되고 있다.

즉 터치 패널은 전자수첩과, 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescense) 등의 평면 디스플레이 장치 및 CRT(Cathode Ray Tube) 등과 같은 화상 표시 장치의 표시면에 설치되어 사용자가 화상 표시 장치를 보면서 원하는 정보를 선택하도록 하는데 이용되고 있다.

현재까지 알려지고 있는 터치 패널의 터치 방식은 저항막 방식(Resistive Overlay) 및 정전 용량 방식(Capacitive Overlay)이 주류를 이루고 있다.

한편, 기존에 사용되던 버튼형 입력에서 터치 기술로 가면서 사용자 인터페이스(user interface)는 활용도가 높아졌으나 터치 시 클릭감이 낯설거나 클릭감의 감도가 현저히 낮아 항상 모니터를 주시하면서 터치 오류를 확인해야만 하는 불편함이 있다.

이에, 클릭감이 있는 멤브레인(membrane)형 돔 스위치가 내장된 버튼을 사용하는 방식 등으로 클릭감을 부여하는 방안 등을 모색하고 있지만 아직까지는 효과가 미비하므로 이에 대한 기술 개발이 요구된다.

본 발명의 목적은, 터치동작이 인식된 때에 종래보다 용이하고 정확하게 클릭감이 부여되도록 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 터치 패널을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 탄성체와, 일측에 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board)과, 터치동작이 없는 경우에 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 구비하며, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈의 일측 또는 타측에 배치되어 상기 터치동작 시에 상기 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛; 및 상기 디스플레이 모듈과 상기 터치 감지유닛의 사이 영역, 또는 상기 터치 감지유닛에 마련되어 상기 터치동작 시의 클릭감을 부여하는 클릭감 구동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널에 의해 달성된다.

여기서, 상기 탄성체는 도전성 금속 재질의 판스프링일 수 있다.

상기 클릭감 구동 모듈은 상기 판스프링에 결합되는 적어도 하나의 피에조(piezo)전기소자일 수 있다.

상기 피에조전기소자는 상기 판스프링의 표면에서 상기 판스프링의 둘레 방향을 따라 상호 이격되게 다수 개 배치될 수 있다.

상기 판스프링은, 상기 터치압력이 인가되되 내부 영역에 제1 관통부가 형성되는 본체판부; 및 상기 본체판부의 둘레 영역에서 상기 본체판부에 관통되게 형성되는 다수의 관통슬롯을 포함할 수 있으며, 상기 인쇄회로기판의 내부 영역에는 상기 제1 관통부와 연통되는 제2 관통부가 형성될 수 있다.

상기 터치 감지유닛은 상기 디스플레이 모듈의 하부에 배치될 수 있으며, 상기 클릭감 구동 모듈은, 상기 디스플레이 모듈과 상기 인쇄회로기판을 지지하는 기판지지플레이트 사이의 상기 제1 및 제2 관통부 영역의 공간에 배치될 수 있다.

상기 클릭감 구동 모듈은, 상기 디스플레이 모듈과 나란하게 배치되는 피에조전기소자; 상기 피에조전기소자와 면배치되어 상기 피에조전기소자를 지지하는 강판; 및 일단부는 상기 디스플레이 모듈의 배면에 연결되고 타단부는 상기 피에조전기소자와 상기 강판을 통과하도록 배치되는 연결부재를 포함할 수 있다.

상기 연결부재는, 일단부는 상기 디스플레이 모듈의 배면에 연결되고 타단부는 상기 피에조전기소자와 상기 강판을 비접촉 상태로 통과하는 연결축; 및 상기 연결축의 타단부에 마련되어 상기 피에조전기소자와 상기 강판이 상기 연결축으로부터 이탈되는 것을 저지시키는 이탈저지판을 포함할 수 있다.

상기 강판의 하부에는 상기 강판의 둘레 영역을 상기 기판지지플레이트에 대해 지지하는 지지블록이 더 마련될 수 있다.

상기 클릭감 구동 모듈은, 상기 디스플레이 모듈과 나란하게 배치되되 인가되는 전압에 기초하여 상기 디스플레이 모듈의 판면에 교차되는 방향을 따라 구동 가능하며, 순차적으로 적층되는 한 쌍의 인공 근육(artificial muscle); 상기 한 쌍의 인공 근육의 단부 영역을 지지하는 지지부; 및 일단부는 상기 디스플레이 모듈의 배면에 연결되고 타단부는 상기 인공 근육을 통과하도록 배치되는 연결부재를 포함할 수 있다.

상기 인공 근육은, 중앙의 실리콘층; 및 상기 실리콘층의 상부 및 하부에 형성되며, 인가되는 고전압에 의해 그 사이의 간격이 변하는 상전극 및 하전극을 포함할 수 있다.

상기 클릭감 구동 모듈은 보이스 코일 모터(voice coil motor)일 수 있다.

상기 보이스 코일 모터는, 상기 인쇄회로기판을 향한 상기 디스플레이 모듈의 일면에 마련되는 영구자석; 및 상기 인쇄회로기판에 마련되되 상기 영구자석의 둘레 영역에 배치되어 인가되는 전류에 의해 자기장을 발생시키는 보이스 코일을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 터치동작이 인식된 때에 종래보다 용이하고 정확하게 클릭감이 부여되도록 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 터치 패널의 동작 상태를 도시한 도 1의 부분 측면 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널의 측면 구조도이다.
도 6은 도 5에 도시된 클릭감 구동 모듈 영역의 부분 확대 사시도이다.
도 7은 도 6의 동작 상태도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 클릭감 구동 모듈에 대한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 클릭감 구동 모듈에 대한 부분 확대도이다.
도 10은 도 9의 동작 상태도이다.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.
도 12 및 도 13은 각각 도 11의 보이스 코일 모터의 변형 실시예들이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 분해 사시도이며, 도 3은 터치 패널의 동작 상태를 도시한 도 1의 부분 측면 구조도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 터치 패널은 디스플레이 모듈(10)의 상부에 배치된다. 이러한 터치 패널은, 디스플레이 모듈(10)의 상부에 배치되어 터치동작 시 디스플레이 모듈(10)로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛(30)과, 터치 감지유닛(30)에 마련되어 터치동작 시의 클릭감을 부여하는 클릭감 구동 모듈(100)과, 이들을 콘트롤하는 콘크롤부(미도시)를 포함한다.

터치 패널의 설명에 앞서 우선 디스플레이 모듈(10)을 설명하면, 디스플레이 모듈(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 화상이 형성되는 패널(11, Panel)과, 패널(11)의 배후에 배치되어 패널(11)로 소정의 빛을 투사하는 백라이트 유닛(13, Back Light Unit)과, 패널(11) 및 백라이트 유닛(13)을 지지하는 메인 몰드프레임(15, Mold Frame)과, 메인 몰드프레임(15)과 패널(11) 사이에 배치되고 해당 위치에서 패널(11) 측으로의 빛샘 발생을 저지시키는 서브 몰드프레임(17)을 구비한다.

본 실시예에서는 LCD 패널(11)을 적용하고 있지만 패널(11)은 PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display) 등이 적용될 수도 있다.

본 실시예에서 적용하고 있는 LCD 패널(11)에 대해 부연하면, LCD 패널(11)은 내부에 액정(Liquid Crystal, 미도시)이 주입된 상태에서 상호 부분적으로 면배치되는 상부 글라스(11a) 및 하부 글라스(11b)로 이루어진다. 도시하고 있지는 않지만 상부 글라스(11a) 및 하부 글라스(11b)의 외측면에는 각각 상부 및 하부 편광판(Polarizer Film)이 접착된다.

칼라의 화상을 형성하는 상부 글라스(11a, Color Filter Glass)는 하부 글라스(11b, TFT Panel)에 비해 그 면적이 작게 형성된다. 따라서 하부 글라스(11b)의 상면에는 상부 글라스(11a)가 중첩되지 않는 부분이 존재하는데, 이 부분에는 드라이버 IC(11c)가 장착된다. 드라이버 IC(11c)는 FPC(11d, Flexible Printed Circuit)에 의해 인쇄회로기판(50, PCB. Printed Circuit Board, 도 2a 참조)과 연결된다.

백라이트 유닛(13)은, 패널(11)과 함께 메인 몰드프레임(15)에 결합되어 패널(11)로 소정의 빛을 투사하는 역할을 한다.

이러한 백라이트 유닛(13)은, 도광판(13a)과, 도광판(13a)의 하부에 배치되는 반사시트(13b)와, 도광판(13a)의 상부에 배치되는 한 쌍의 확산시트(13c,13d)와, 패널(11)과 확산시트(13d) 사이에서 접착되는 차광테이프(13e)와, 패널(11)의 일측에 결합된 FPC(11c, Flexible Printed Circuit)가 연결되고 구동용 LSI(Large Scale Integration)를 포함하는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 연성인쇄회로기판, 미도시)와, 도광판(13a)으로 빛을 발생시키는 LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드, 미도시)가 구비된 LED장착FPCB(13f)를 구비한다.

도면에서 보면, 도광판(13a)이 거의 사각형의 판상체로 도시되어 있다. 하지만, 도광판(13a)은 확산시트(13c,13d)를 향한 상면은 평평하고 그 하면은 일단으로부터 타단으로 갈수록 그 폭이 좁아지도록 경사지게 형성될 수도 있다.

반사시트(13b)는 도광판(13a)의 면적과 거의 동일하게 배치되어 도광판(13a)의 하부로 빛이 누출되는 것을 방지할 뿐만 아니라 누출된 빛을 다시 반사시켜 도광판(13a)을 통해서 패널(11) 측으로 인도하는 역할을 한다.

확산시트(13c,13d)는 도광판(13a)에서 발생한 빛을 확산시키는 역할을 한다. 본 실시예의 도면에는 확산시트(13c,13d)의 표면에 아무런 무늬가 도시되어 있지 않지만 확산시트(13c,13d)의 표면에는 빛을 좀 더 많이 확산시키기 위한 미세한 도트(dot) 패턴이 연속적으로 다수 개 형성될 수 있다. 또한 빛의 확산으로 인해 빛이 균일해지지만, 그 부작용으로 발생하는 밝기의 저하를 막기 위해 빛의 집중효과를 발휘하는 프리즘 패턴이 형성된 프리즘 시트(미도시)가 사용될 수도 있다. 본 실시예에서는 두 개의 확산시트(13c,13d)가 사용되고 있지만 본 발명의 권리범위가 이의 개수에 제한되는 것은 아니다.

차광테이프(13e)는 패널(11)의 화상 표시영역 외의 부분으로 빛이 새지 못하도록 차광하는 역할을 한다. 차광테이프(13e)는 상면의 일 영역이 패널(11) 및 서브 몰드프레임(17)의 하면에 접착되고, 하면의 일 영역은 메인 몰드프레임(13) 및 확산시트(13d)의 상면에 접착되며, 그 위치에서 패널(11)의 화상 표시영역에 인접된 위치에서 빛샘 현상이 발생되는 것을 저지하는 역할을 한다.

메인 몰드프레임(15)은 패널(11) 및 백라이트 유닛(13)을 지지하는 역할을 한다. 그리고 메인 몰드프레임(17)은 패널(11) 측으로의 빛샘 발생을 저지시키기 위해 메인 몰드프레임(15)에 결합된다.

다음으로 본 실시예의 터치 패널에 대하여 설명하면, 우선 터치 감지유닛(30)은 디스플레이 모듈(10)의 상부에 배치되어 터치동작 시 디스플레이 모듈(10)로 가해지는 터치압력을 감지하는 역할을 한다. 도 1처럼 터치 감지유닛(30)이 디스플레이 모듈(10)의 상부에 배치되기 때문에 이러한 타입을 소위, 상부 설치형 터치 패널이라 부를 수도 있다.

터치 감지유닛(30)의 상부 영역에는 투명창(20)이 배치될 수 있는데, 이러한 투명창(20)은 단순 강화유리로서의 투명창(20)일 수도 있고, 혹은 본 실시예와 같이 저항막 방식, 정전 용량 방식, 적외선 방식 및 표면 초음파 방식 중에서 선택되는 어느 한 방식이 적용된 기능성 투명창(20)일 수도 있다. 후자의 경우, 터치위치를 감지하는 역할을 수행할 수 있으며, 이때 터치 감지유닛(30)은 터치압력을 감지하는 역할을 수행하도록 구성할 수 있다.

터치 감지유닛(30)은, 투명창(20) 쪽으로 탄성바이어스되는 탄성체(40)와, 일측에 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극(51)이 마련되는 인쇄회로기판(50, PCB. Printed Circuit Board)과, 터치동작이 없는 경우에 탄성체(40)와 인쇄회로기판(50)의 전극(51)이 상호간 이격되도록 탄성체(40)와 인쇄회로기판(50) 사이에 배치되는 다수의 스페이서(60, spacer)를 구비한다.

탄성체(40)는 터치동작 시, 즉 손가락이나 터치 팬 등으로 투명창(20)의 표면을 누를 때 발생되는 터치압력으로 인해 탄성적으로 변형되면서 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 사이의 정전 용량의 크기를 변화시키는 역할을 한다.

다양한 종류로서 탄성체(40)가 마련될 수 있지만 본 실시예에서 탄성체(40)는 도전성 금속 재질로 제작되는 판스프링(40)으로 적용되고 있다. 이하의 설명에서는 편의를 위해 탄성체(40)를 판스프링(40)이라 하여 설명하도록 한다.

판스프링(40)은 터치압력이 인가되되 내부 영역에 제1 관통부(41)가 형성되는 본체판부(42)와, 본체판부(42)의 둘레 영역에서 본체판부(42)에 관통되게 형성되는 다수의 관통슬롯(43)을 구비한다.

본체판부(42)는 터치압력이 가해지는 부분으로서 대략 사각 형상을 갖는다. 그 이유는 디스플레이 모듈(10)의 대부분이 사각 형상을 갖기 때문인데, 만약 디스플레이 모듈(10)의 형상이 도시된 것과 다르다면 그에 대응되게 본체판부(42)의 형상이 변경될 수도 있다. 이러한 본체판부(42)의 내부 영역에는 제1 관통부(41)가 형성된다. 본체판부(42)는 터치압력이 인가된 때 인쇄회로기판(50) 쪽으로 변형되나 인가되는 터치압력이 사라지면 다시 원상태로 복원된다.

관통슬롯(43)은 제1 관통부(41)와 더불어 본체판부(42)에 탄성력을 제공하기 위해 마련된다. 본 실시예에서 관통슬롯(43)은 본체판부(42)의 단부로부터 본체판부(42)의 내측 방향으로 이격된 위치에서 홀(hole)의 형태, 특히 장공의 형태로 관통 형성되며, 본체판부(42)의 4개의 변에 하나씩 대응되게 마련된다. 다시 말해, 관통슬롯(43)들은 본체판부(42)의 중심을 기준으로 본체판부(42)의 둘레 방향을 따라 상호간 등각도 간격을 가지고 규칙적으로 배열됨에 따라 본체판부(42)에서의 탄성 변형 또는 탄성 복원이 가능해지도록 한다.

이와 같이, 판스프링(40)은 사용자가 본 실시예의 터치 패널을 터치하는(누르는) 동작에 기초하여 탄성적으로 변형되거나 복원되어야 하기 때문에, 이러한 동작이 실패 없이 유기적으로 동작되려면 판스프링(40)의 제작 시 판스프링(40)이 비틀림 또는 굽힘에 대한 탄성을 가지면서 동시에 견고성을 지녀야 한다. 따라서 판스프링(40)은 이러한 사항을 만족하는 도전성 금속 재질로 제작되어야 할 것이고, 또한 본체판부(42)의 두께 및 사이즈, 그리고 관통슬롯(43)의 사이즈와 위치 등도 적절하게 설계되어야 할 것이다.

인쇄회로기판(50)은 판스프링(40)의 일측에서 판스프링(40)과 나란하게 배치된다. 이러한 인쇄회로기판(50)에는 판스프링(40)의 본체판부(42)와 대향되는 부분에 하나 또는 다수의 전극(51)이 배치된다. 그리고 인쇄회로기판(50)의 내부 영역에는 판스프링(40)의 내부 영역에 형성되는 제1 관통부(41)와 연통되는 제2 관통부(52)가 형성된다. 한편, 본 실시예의 경우, 판스프링(40)에 제1 관통부(41)가 형성되고 인쇄회로기판(50)에 제2 관통부(52)가 형성되는 경우에 대해 도시하고 설명하고 있지만 제1 및 제2 관통부(41,52)가 형성되지 않은 제품에도 본 발명의 권리범위가 충분히 적용될 수 있다.

전극(51)에 대해 부연하면, 만일 터치압력이 인가되었는지 혹은 인가되었을 때의 터치압력이 얼마만큼인지의 여부만을 감지하고자 한다면 인쇄회로기판(50) 상에 하나의 전극(51)만을 마련하면 그것으로 충분하다. 하지만, 터치압력 외에 터치위치까지 2차원적으로 더 감지하고자 한다면 인쇄회로기판(50) 상에서 서로 다른 적어도 3군데의 위치에 다수의 전극(51)이 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 인쇄회로기판(50)의 코너 영역에 전극(51)이 하나씩 배치되나 이의 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

스페이서(60)는 인가되는 터치압력이 없는 경우에 인쇄회로기판(50)에 대하여 판스프링(40)이 일정한 간격을 가지고 이격 배치되도록 하는 역할을 한다. 이러한 스페이서(60)는 본체판부(42)에서 관통슬롯(43)의 외곽 영역에 배치되는 것이 바람직하며, 그래야만 판스프링(40)의 탄성 동작에 방해가 되지 않는다.

스페이서(60)는 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40) 사이에서 위치 고정되는 편이 구조상 안정적일 수 있다. 이를 위해, 스페이서(60)의 양쪽면을 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40)에 각각 결합시키는 방법을 고려할 수 있다. 스페이서(60)의 결합 방식으로는 양면테이프, 접착제, 땜납 접합, 용접, 리벳 결합, 볼트(나사) 결합 등이 있을 수 있다. 물론, 이는 실시예들에 불과하므로 스페이서(60)의 위치와 배치, 그리고 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40)과의 결합 구조 등은 상황에 따라 얼마든지 변경될 수 있다. 본 실시예의 경우, 스페이서(60)는 4개의 조각으로 나뉘어 인쇄회로기판(50)과 판스프링(40) 사이에 배치되고 있으나 도면과 달리 스페이서(60)는 연속된 하나의 폐루프를 이룰 수도 있다.

도시 않은 콘트롤부는 투명창(20), 그리고 도전성 금속 재질로 제작될 수 있는 판스프링(40)의 어느 일측과 인쇄회로기판(50)의 전극(51)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.

하지만, 만약에 판스프링(40)이 플라스틱처럼 부도체로 마련되는 경우라면, 인쇄회로기판(50)을 향한 판스프링(40)의 일면에 전기가 통하는 도전성 전극패턴(미도시)을 접착 혹은 인쇄한 다음에, 도시 않은 콘트롤부가 판스프링(40)의 도전성 전극패턴(미도시)과 인쇄회로기판(50)의 전극(51)에 각각 전기적으로 연결되도록 하면 된다.

이러한 콘트롤부는 터치동작이 입력된 때, 즉 사용자가 본 실시예의 터치 패널을 눌렀을 때 투명창(20)으로 하여금 터치위치가 인식되도록 콘트롤한다. 뿐만 아니라 콘트롤부는 터치동작이 입력된 때, 판스프링(40)과 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 사이에서 발생되는 정전 용량의 크기 또는 변화량을 감지한 후에, 감지된 정전 용량의 크기 또는 변화량에 기초하여 터치동작의 입력 여부 또는 그 위치, 또는 입력된 터치압력의 세기가 인식되도록 콘트롤한다.

한편, 클릭감 구동 모듈(100)은 터치 감지유닛(30)에 마련되어 터치동작 시의 클릭감이 부여되도록 하는 역할을 한다.

다시 말해, 클릭감 구동 모듈(100)은 미리 결정된 힘 이상의 힘이 가해질 때 종래보다 용이하고 정확하게 클릭감이 부여되도록 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있도록 하는 역할을 한다.

본 실시예처럼 터치 감지유닛(30)이 디스플레이 모듈(10)의 상부에 배치되는 상부 설치형 터치 패널인 경우, 클릭감 구동 모듈(100)은 터치 감지유닛(30)을 이루는 구성들, 특히 판스프링(40)에 설치될 수 있다.

본 실시예에서 클릭감 구동 모듈(100)은 판스프링(40)에 결합되는 피에조(piezo)전기소자(100)로 마련된다.

피에조전기소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 판스프링(40)의 표면에서 판스프링(40)의 둘레 방향을 따라 상호 이격되게 다수 개 배치될 수 있다. 본 실시예의 도면에 보면 다수의 피에조전기소자(100)가 판스프링(40)의 최외곽 영역에 배치되어 있으나 피에조(100)가 반드시 그 위치일 필요는 없다.

피에조전기소자(100)에 대해 좀 더 자세히 알아보면 다음과 같다. 피에조전기소자(100)란, 수정, 로셸염, 티탄산바륨 등의 결정에 변형력을 가하면 그 힘에 비례하는 전하가 생기고 또 전기장 속에 두면 기계적인 변형이 생기는 현상, 즉 압전현상을 이용한 소자이다. 피에조전기소자(100)는 변환소자와 공진자로 분류될 수 있는데, 변환소자는 예컨대, 기계 진동을 전기 진동으로 변환하는 마이크로폰ㅇ픽업 등의 기계, 전기 진동을 기계 진동으로 변환하는 스피커, 초음파발생기 등의 기계에 적용된다. 공진자는 전기 진동을 기계 진동으로 변환하는 것 중에서 안정된 주파수의 전기 진동을 발생하게 하거나 어느 특정한 주파수의 전기신호에 대하여 응답하게 하기 위해 사용될 수 있다.

피에조전기소자(100)에 의한 압전효과는 결정의 변형에 의해 이온의 상대위치가 변화하기 때문에 일어나는 것으로 보고 되고 있다. 즉 결정판의 탄성진동과 전기진동이 일치될 때 강한 여진이 일어난다. 따라서 사용되는 결정의 절단방식, 치수, 모양 및 가해지는 전압 등에 따라 여러 가지의 변환소자와 공진자를 만들 수 있다. 변환소자로서 수정은 1～100MHz의 초음파 발생기에, 로셸염은 음향기기에 주로 쓰인다. 티탄산바륨 등의 압전세라믹스는 전기기계 결합계수가 크며, 저주파에서부터 수 MHz 범위의 음향기기, 소리굽쇠, 메커니컬필터, 초음파지연소자 등에 쓰인다. 이들을 이용하여 제품화한 것이 압전가스점화장치, 소나(SONAR), 어군탐지기, 초음파단층상촬상장치, 초음파현미경, 초음파용접기, 가속도계, 유량계 등 다방면에 걸쳐 있다. 공진자로는 압전세라믹스가 쓰이기도 하지만, 그보다는 진동손실이 매우 적고 공진주파수가 안정된 수정공진자가 널리 쓰인다. 결정의 절단방식?모양 등에 따라 1KHz～100MHz에 이르는 발진회로나 공진회로의 소자로 사용하며 송신기?수신기의 주파수 제어, 수정필터, 전자시계 등에도 사용한다.

한편, 본 실시예에서 적용되고 있는 피에조전기소자(100)는 변환소자와 공진자 중 어떠한 것이 적용되어도 무방하다. 즉 터치동작이 인식된 경우 전류를 피에조전기소자(100)로 인가하여 피에조전기소자(100)에 기계 진동, 즉 변위를 발생시키는 방법으로 클릭감을 부여하거나 혹은 클릭감의 감도를 종래보다 향상시킬 수만 있다면 어떠한 방식이 적용되더라도 무방하다. 이러한 피에조전기소자(100)는 판스프링(40)의 표면에 양면테이프, 접착제, 땜납 접합, 용접, 리벳 결합, 볼트(나사) 결합 등의 방식으로 고정될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예의 터치 패널의 작용에 대해 간략하게 살펴본다.

사용자가 디스플레이 모듈(10)에 형성되는 다양한 패턴의 화상을 보면서 어느 일 지점을 손가락 등으로 터치함으로써 터치동작을 입력한다.

그러면 저항막 방식, 정전 용량 방식, 적외선 방식 및 표면 초음파 방식 중에서 선택되는 어느 한 방식에 의해 마련될 수 있는 투명창(20) 및 도시 않은 콘트롤부에 의해 터치위치가 감지 및 인식된다. 예컨대, 투명창(20)이 저항막 방식이라면 터치동작 입력 시 저항값의 변화에 따라 야기되는 전압의 변화 정도에 기초하여 콘트롤부가 터치위치를 인식할 것이고, 투명창(20)이 정전 용량 방식일 경우에는 터치동작 입력 시 변화된 고주파 파형을 컨트롤러에서 분석하여 터치위치를 인식할 것이다. 그리고 투명창(20)이 적외선 방식이면 콘트롤부가 빛이 차단되는 센서를 감지하여 터치위치를 인식할 것이고, 투명창(20)이 초음파 방식이면 콘트롤부가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치위치를 인식할 것이다.

이러한 터치위치의 감지 또는 인식과 병행하여 터치 감지유닛(30) 및 콘트롤부에 의해 터치압력이 감지 및 인식된다. 즉 콘트롤부는 터치동작이 입력된 때, 판스프링(40)과 인쇄회로기판(50)의 전극(51) 사이에서 발생되는 정전 용량의 크기 또는 변화량을 감지한 후에, 감지된 정전 용량의 크기 또는 변화량에 기초하여 터치동작의 입력 여부 또는 입력된 터치압력의 세기가 인식되도록 한다.

한편, 본 실시예의 터치 패널에는 터치동작 시의 클릭감이 부여되도록 하는 클릭감 구동 모듈(100)로서 피에조전기소자(100)가 판스프링(40)에 마련되어 있기 때문에, 전술한 터치동작(도 3의 화살표 A 참조)이 입력되면 도시 않은 콘트롤부는 이를 인식하고 피에조전기소자(100)에 전류를 인가하여 도 3의 점선처럼 피에조전기소자(100)의 변형(변위)을 통해 클릭감을 부여하게 된다. 따라서 종래처럼 모니터를 항상 주시해야 하는 불편함이 사라져 사용자의 편의성이 향상될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 터치동작이 인식된 때에 종래보다 용이하고 정확하게 클릭감이 부여되도록 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이다.

도 4의 경우, 터치 감지유닛(30)이 디스플레이 모듈(10)의 하부에 배치되는 소위, 하부 설치형 터치 패널을 개시하고 있다.

이와 같은 하부 설치형 터치 패널인 경우에도 전술한 제1 실시예처럼 피에조전기소자(100)를 판스프링(40)에 설치하는 방식으로 클릭감을 부여하거나 혹은 클릭감의 감도를 종래보다 월등히 향상시킬 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 패널의 측면 구조도이고, 도 6은 도 5에 도시된 클릭감 구동 모듈 영역의 부분 확대 사시도이며, 도 7은 도 6의 동작 상태도이다.

한편, 전술한 제1 및 제2 실시예의 경우에는 피에조전기소자(100)를 판스프링(40)에 설치하는 방식을 적용하였다.

하지만, 터치 감지유닛(30)이 디스플레이 모듈(10)의 하부에 배치되는 소위, 하부 설치형 터치 패널인 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(10)과, 터치 감지유닛(30)의 하부에서 인쇄회로기판(50)의 하부를 지지하는 기판지지플레이트(55) 사이에 판스프링(40)과 인쇄회로기판(50)의 제1 및 제2 관통부(41,52)에 의해 일정한 공간(S)이 발생될 수 있는데, 이러한 공간(S)에 클릭감 구동 모듈(200)이 마련될 수 있다. 이러한 사항은 아래의 실시예들에도 동일하게 적용된다.

다시 말해, 본 실시예의 경우에는 디스플레이 모듈(10)과 제1 및 제2 관통부(41,52)에 의해 형성되는 디스플레이 모듈(10)과 기판지지플레이트(55) 사이의 공간(S)에 클릭감 구동 모듈(200)을 마련하는 구조를 개시하고 있다.

이러한 클릭감 구동 모듈(200)은, 디스플레이 모듈(10)과 나란하게 배치되는 피에조전기소자(210)와, 피에조전기소자(210)와 면배치되어 피에조전기소자(210)를 지지하는 강판(220)과, 일단부는 디스플레이 모듈(10)의 배면에 연결되고 타단부는 피에조전기소자(210)와 강판(220)을 통과하도록 배치되는 연결부재(230)와, 강판(220)의 하부에 마련되는 지지블록(240)을 구비한다.

피에조전기소자(210)는 앞서 기술한 바와 같이, 클릭감을 부여하거나 혹은 감도 높은 클릭감 구현을 위해 마련되는 일종의 압전현상을 이용한 소자이다. 여러 방식이 있겠지만, 피에조전기소자(210)는 터치동작이 인식된 때에 전류가 인가되고 피에조전기소자(210)에 변형(변위)이 발생되면 연결부재(230)를 하방으로 가압하여 디스플레이 모듈(10)에 변위를 발생시키는 방법으로 클릭감을 부여하거나 혹은 클릭감의 감도를 종래보다 향상시킬 수 있다.

강판(220)은 피에조전기소자(210)에 면배치되어 피에조전기소자(210)를 지지하는 구성이다. 즉 피에조전기소자(210)는 강판(220)의 상부에 결합되는데, 피에조전기소자(210)의 동작 시 도 7처럼 강판(220)도 함께 동작될 수 있다.

연결부재(230)는, 그 일단부는 디스플레이 모듈(10)의 배면에 연결되고 타단부는 피에조전기소자(210)와 강판(220)을 비접촉 상태로 통과하는 연결축(231)과, 연결축(231)의 타단부에 마련되어 피에조전기소자(210)와 강판(220)이 연결축(231)으로부터 이탈되는 것을 저지시키는 이탈저지판(232)을 구비한다. 피에조전기소자(210)와 강판(220)을 통과하도록 마련되는 연결축(231)은 피에조전기소자(210)와 강판(220)에 고정되지 않고 자유로운 상태로 배치된다.

지지블록(240)은 강판(220)의 하부에서 강판(220)의 둘레 영역에 배치되어 강판(220)을 기판지지플레이트(55)에 대해 지지시키는 역할을 한다. 피에조전기소자(210)와 강판(220)이 판 타입으로 넓게 마련되는 반면 지지블록(240)은 강판(220)의 둘레 영역 일부에만 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의해, 사용자가 디스플레이 모듈(10)에 형성되는 다양한 패턴의 화상을 보면서 어느 일 지점을 손가락 등으로 터치함으로써 터치동작(도 7의 화살표 B 참조)을 입력한다. 터치동작이 인식되면 도시 않은 콘트롤부가 피에조전기소자(210)에 전류를 인가하고 이에 의하여 연결부재(230)가 도 7의 점선에서 실선처럼 약간 처지게 되면서 디스플레이 모듈(10)을 당기게 되며, 이와 같은 피에조전기소자(210)와 강판(220)의 변형을 통해 클릭감을 부여하거나 혹은 클릭감의 감도를 종래보다 향상시킬 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 클릭감 구동 모듈에 대한 도면이다.

전술한 제3 실시예의 경우, 피에조전기소자(210)와 강판(220)이 대략 사각형 형상으로 제작되고, 지지블록(240)은 강판(220)의 하부 양측에 배치되어 강판(220)을 부분적으로 지지하였다.

하지만, 만약 제1 및 제2 관통부(41,52, 도 5 참조)에 의해 형성되는 디스플레이 모듈(10)과 기판지지플레이트(55) 사이의 공간(S, 도 5 참조)의 위치 또는 여유가 전술한 실시예와는 다른 경우, 피에조전기소자(310)와 강판(320), 그리고 지지블록(340)은 도 8의 (a) 및 (b)처럼 원형의 형태가 될 수도 있다. 이러한 경우, 특히 지지블록(340)은 피에조전기소자(310)와 강판(320)을 원주면을 따라 다점 지지하는 형태가 될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 패널에 적용되는 클릭감 구동 모듈에 대한 부분 확대도이고, 도 10은 도 9의 동작 상태도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 클릭감 구동 모듈(400)은, 디스플레이 모듈(10)과 나란하게 배치되되 인가되는 전압에 기초하여 디스플레이 모듈(10)의 판면에 교차되는 방향을 따라 구동 가능한 인공 근육(410, artificial muscle)과, 인공 근육(410)의 단부 영역을 지지하는 지지부(440)와, 일단부는 디스플레이 모듈(10)의 배면에 연결되고 타단부는 인공 근육(410)을 통과하도록 배치되는 연결부재(430)를 포함한다.

지지부(440)에 대해 먼저 설명하면, 지지부(440)는 전술한 지지블록(240, 도 5 참조)처럼 인공 근육(410)을 지지하는 요소이다.

그리고 연결부재(430)는 인공 근육(410)과 디스플레이 모듈(10)을 연결하는 매개체이다. 이러한 연결부재(430)는 그 일단부는 디스플레이 모듈(10)의 배면에 연결되고 타단부는 인공 근육(410)을 비접촉 상태로 통과하는 연결축(431)과, 연결축(431)의 타단부에 마련되어 인공 근육(410)이 연결축(431)으로부터 이탈되는 것을 저지시키는 이탈저지판(432)을 구비한다. 인공 근육(410)을 통과하도록 마련되는 연결축(431)은 인공 근육(410)에 고정되지 않고 자유로운 상태로 배치된다.

한편, 인공 근육(410)은 중앙의 실리콘층(411)과, 실리콘층(411)의 상부 및 하부에 형성되는 상전극(412) 및 하전극(413)을 구비하며, 상전극(412) 및 하전극(413)으로 인가되는 고전압에 의해 상전극(412) 및 하전극(413) 사이의 간격이 변하는 특성을 갖는다.

예컨대, 상전극(412)으로 고전압을 인가하면 도 10과 같이 인공 근육(410) 전체가 마치 하향 이동하는 형태가 되는데, 이러한 인공 근육(410)의 원리와 인공 근육(410)을 디스플레이 모듈(10)에 부분적으로 연결시키는 연결부재(430), 그리고 인공 근육(410)을 지지하는 지지부(440)를 마련하는 경우, 인공 근육(410)의 변형(변위)을 통해 클릭감을 부여하거나 혹은 클릭감의 감도를 종래보다 향상시킬 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따른 터치 패널의 분해 사시도이고, 도 12 및 도 13은 각각 도 11의 보이스 코일 모터의 변형 실시예들이다.

본 실시예의 경우, 클릭감 구동 모듈(500)은 보이스 코일 모터(500, voice coil motor)로 적용될 수 있다.

보이스 코일 모터(500)는 디스플레이 모듈(10)에 클릭감을 부여하기 위한 구동력을 발생시키는 일종의 구동모터로서, 플레밍의 왼손법칙 즉, 자계 속에 있는 도체에 전류를 흘렸을 때 힘이 발생하는 원리를 이용한 것이다.

이러한 보이스 코일 모터(500)는 인쇄회로기판(50a)을 향한 디스플레이 모듈(10)의 일면에 마련되는 영구자석(510)과, 인쇄회로기판(50a)에 마련되되 영구자석(510)의 둘레 영역에 배치되어 인가되는 전류에 의해 자기장을 발생시키는 보이스 코일(520)을 구비한다.

본 실시예에서는 인쇄회로기판(50a)에 보이스 코일(520)이 권선되는 형태를 가지나 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며 인쇄회로기판(50a)에 보이스 코일(520)이 인쇄될 수도 있다.

그리고 보이스 코일(520)이 마련되는 패턴은 다양할 수 있지만 본 실시예의 경우에는 타원 형상 즉 나선형 트랙 형태를 이룰 수 있도록 복수의 직선 및 곡선 패턴으로 보이스 코일(520)을 마련하고 있다.

이러한 구성에 의해, 보이스 코일(520)에 전류를 인가하게 되면 영구자석(510)과 보이스 코일(520) 사이에 자기장이 발생되고, 전류의 방향 및 자기장의 방향에 따른 플레밍의 왼손법칙에 의해 디스플레이 모듈(10)을 디스플레이 모듈(10)의 판면에 교차되는 방향으로 구동시킨다. 이러한 보이스 코일 모터(500)의 구동을 통해 클릭감을 부여하거나 혹은 클릭감의 감도를 종래보다 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 보이스 코일 모터(500)는 도 11의 구조에서 벗어나 도 12 및 도 13처럼 다양할 수 있다. 즉 디스플레이 모듈(10) 상에 마련되는 다수의 영구자석(510b,510c)과 인쇄회로기판(50b,50c) 상에 마련되는 보이스 코일(520b,520c)의 조합은 도 12 및 도 13처럼 다양할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 디스플레이 모듈 20 : 투명창
30 : 터치 감지유닛 40 : 탄성체
41 : 제1 관통부 50 : 인쇄회로기판
51 : 전극 52 : 제2 관통부
55 : 기판지지플레이트 60 : 스페이서
100~500 : 클릭감 구동 모듈

Claims (13)

1. 탄성체와, 일측에 터치압력이 전기적으로 입력되는 전극이 마련되는 인쇄회로기판(PCB. Printed Circuit Board)과, 터치동작이 없는 경우에 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판의 전극이 상호간 이격되도록 상기 탄성체와 상기 인쇄회로기판 사이에 배치되는 스페이서를 구비하며, 화상이 형성되는 디스플레이 모듈의 일측 또는 타측에 배치되어 상기 터치동작 시에 상기 디스플레이 모듈로 가해지는 터치압력을 감지하는 터치 감지유닛; 및
   상기 디스플레이 모듈과 상기 터치 감지유닛의 사이 영역, 또는 상기 터치 감지유닛에 마련되어 상기 터치동작 시의 클릭감을 부여하는 클릭감 구동 모듈을 포함하며,
   상기 클릭감 구동 모듈은,
   상기 디스플레이 모듈과 나란하게 배치되는 피에조전기소자;
   상기 피에조전기소자와 면배치되어 상기 피에조전기소자를 지지하는 강판; 및
   일단부는 상기 디스플레이 모듈의 배면에 연결되고 타단부는 상기 피에조전기소자와 상기 강판을 통과하도록 배치되는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성체는 도전성 금속 재질의 판스프링인 것을 특징으로 하는 터치 패널.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제2항에 있어서,
   상기 판스프링은,
   상기 터치압력이 인가되되 내부 영역에 제1 관통부가 형성되는 본체판부; 및
   상기 본체판부의 둘레 영역에서 상기 본체판부에 관통되게 형성되는 다수의 관통슬롯을 포함하며,
   상기 인쇄회로기판의 내부 영역에는 상기 제1 관통부와 연통되는 제2 관통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
6. 제1항에 있어서,
   상기 터치 감지유닛은 상기 디스플레이 모듈의 하부에 배치되며,
   상기 클릭감 구동 모듈은, 상기 디스플레이 모듈과 상기 인쇄회로기판을 지지하는 기판지지플레이트 사이의 상기 제1 및 제2 관통부 영역의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 연결부재는,
   일단부는 상기 디스플레이 모듈의 배면에 연결되고 타단부는 상기 피에조전기소자와 상기 강판을 비접촉 상태로 통과하는 연결축; 및
   상기 연결축의 타단부에 마련되어 상기 피에조전기소자와 상기 강판이 상기 연결축으로부터 이탈되는 것을 저지시키는 이탈저지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
9. 제6항에 있어서,
   상기 강판의 하부에는 상기 강판의 둘레 영역을 상기 기판지지플레이트에 대해 지지하는 지지블록이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

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