KR101208366B1

KR101208366B1 - 정전식 터치펜

Info

Publication number: KR101208366B1
Application number: KR1020110066461A
Authority: KR
Inventors: 정광수
Original assignee: 정광수
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-12-05

Abstract

본 발명은 정전식 터치펜에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반구형 고무팁이 금속 캡에서 출몰되어 안전하게 보호되고, 고무팁의 내부에는 밀폐된 에어쿠션이 형성되어 변형이 최소화되면서도 신속한 복원이 이루어져 사용이 편리한 고품질?고기능성의 터치펜에 관한 것이다.
전술한 본 발명의 특징은, 관으로 구성된 몸체(10)에 도전성 고무팁(20)이 결합되어 스크린에 탄력 접촉되는 정전식 터치펜에 있어서, 합성수지 몸체(10)의 내부에는 축(11)이 삽입되고, 축(11)의 상부에 연속 결합된 회전기어(11a)와 고정기어(11b)는 몸체(10)의 내벽에 형성된 가이드기어(11C)와 결합되어 축(11)이 승강되며, 축(11)의 하단에 결합된 금속 커플링(21)에는 도전성 고무팁(20)이 결합되고, 고무팁(20)의 외부에는 금속 지지관(22)이 결합되어 고무팁(20)의 외부를 눌러주어 고무팁(20) 내부에 공기층(A)이 형성되고, 몸체(10)의 하부에는 금속 캡(13)이 결합되어 캡(13)의 출입공(13a)을 통해 고무팁(20)이 출몰되며, 고정기어(11b)와 축(11)의 외부에는 스프링(14b)(14a)들이 각각 설치되어 노브(12)와 연결된 고정기어(11b)와 축(11)을 각각 탄력 지지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정전식 터치펜에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

정전식 터치펜{a capacitive sensing touch pen}

본 발명은 정전식 터치펜에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반구형 고무팁이 금속 캡에서 출몰되어 안전하게 보호되고, 고무팁의 내부에는 밀폐된 에어쿠션이 형성되어 변형이 최소화되면서도 신속한 복원이 이루어져 사용이 편리한 고품질?고기능성의 터치펜에 관한 것이다.

일반적으로 터치펜(touch pen)은 휴대전화, 노트북, PMP(portable multimedia player), 디지털 카메라, 캠코더, 네비게이션과 같은 전자제품들의 터치스크린을 가볍게 터치하여 기기(機械)들을 작동시키고 사용할 수 있도록 한 것으로 현재는 정전식 터치펜이 주로 사용된다.

정전식 터치펜은 스크린 표면에 전하(전류의 흐름)를 감지하기 위하여 도전성 물질이 포함된 반구형 고무팁으로 구성되어 화면에 부드럽게 접촉될 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 전술한 고무팁은 부드러운 고무재질로 구성되어 쉽게 마모되고, 변형되는 등의 폐단이 발생되었으므로 터치펜을 사용하지 않을 때에는 고무팁을 보호하는 기술의 제안이 절실히 요구되었다.

특히, 고무팁에는 15～20㎛ 두께를 갖는 피막을 형성하여 고무의 마찰력을 감소시킬 수 있도록 되어 있고, 터치펜으로 스크린을 드래그(drag)할 때 부드럽게 끌릴 수 있도록 피막이 코팅되므로 고무팁이 마모되면 피막이 손상되어 스크린의 드래그 작업을 원활하게 수행할 수 없었다.

또한, 고무팁의 내부에 금속 스프링, 금속 볼, 금속 작동봉과 같은 지지구를 내장하여 반구형 팁을 지지할 수 있도록 구성되어 있으나, 지지구 만으로는 반구형 팁의 외형을 안정적으로 지지할 수 없었을 뿐 아니라 별도의 부품을 사용함에 따라 전체적인 제조원가가 높아지고 지지구가 움직이면서 경도(硬度)가 높은 유리 화면에 접촉되면서 "딱딱"하는 소음이 발생되어 그 사용이 매우 불편하였다.

특히, 정전식 터치펜은 전류를 인체에 통전(通電)하기 위하여 몸체를 금속으로 형성해야 하는 것이므로 제조원가가 높아지고, 다양한 색상을 나타낼 수 없었을 뿐 아니라 전사인쇄가 불가능하므로 제품을 다양화시킬 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 외부의 충격으로부터 고무팁을 안전하게 보호할 수 있고, 별도의 지지구를 사용하지 않더라도 고무팁의 변형이 최소화되면서도 신속한 복원이 이루어지는 동시에 터치펜 몸체를 합성수지로 형성하더라도 정전용량의 변화를 감지할 수 있는 고품질?고기능성의 터치펜을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 관으로 구성된 몸체(10)에 도전성 고무팁(20)이 결합되어 스크린에 탄력 접촉되는 정전식 터치펜에 있어서, 합성수지 몸체(10)의 내부에는 축(11)이 삽입되고, 축(11)의 상부에 연속 결합된 회전기어(11a)와 고정기어(11b)는 몸체(10)의 내벽에 형성된 가이드기어(11C)와 결합되어 축(11)이 승강되며, 축(11)의 하단에 결합된 금속 커플링(21)에는 도전성 고무팁(20)이 결합되고, 고무팁(20)의 외부에는 금속 지지관(22)이 결합되어 고무팁(20)의 외부를 눌러주어 고무팁(20) 내부에 공기층(A)이 형성되고, 몸체(10)의 하부에는 금속 캡(13)이 결합되어 캡(13)의 출입공(13a)을 통해 고무팁(20)이 출몰되며, 고정기어(11b)와 축(11)의 외부에는 스프링(14b)(14a)들이 각각 설치되어 노브(12)와 연결된 고정기어(11b)와 축(11)을 각각 탄력 지지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정전식 터치펜에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 터치펜의 고무팁(20)이 금속 캡(13)의 출입공(13a)을 통해 출몰되므로 도전성 고무팁(20)이 금속 캡(13) 내부에 수납된 상태에서는 외부의 충격이나 마찰로부터 고무팁(20)의 손상을 방지하여 안전하게 보호할 수 있는 동시에 고무팁(20)의 내부 공기층(A)에 의한 에어쿠션에 의하여 고무팁(20)의 변형이 최소화되고 신속한 복원이 이루어지는 고효율의 터치펜을 구현할 수 있고, 코일 스프링(14a)이 유전체(誘電體) 역할을 하여 터치펜 몸체(10)를 합성수지로 형성할 수 있는 것이므로 다양한 캐릭터의 제품을 생산할 수 있는 것으로서 대외 경쟁력이 우수한 고품질의 정전식 터치펜을 제공할 수 있는 등의 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예를 예시한 단면도,
도 3a와 도 3b는 본 발명에 의한 고무팁이 금속 캡에서 출입되는 상태를 예시한 작동상태의 일부 확대단면도,
도 4a와 도 4b는 본 발명에 의한 고무팁, 커플링 및 지지관이 결합되는 상태를 예시한 분리단면도 및 결합단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 예시한 일부 확대단면도,
도 6은 본 발명에 의한 터치펜을 예시한 제품사진,
도 7은 도 6의 분해도.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지는 도 7에서 도시한 바와 같이, 손으로 잡을 수 있도록 원통형 관으로 구성된 합성수지 몸체(10)의 내부에는 축(11)이 삽입되고, 축(11)의 상부에 는 회전기어(11a)와 고정기어(11b)가 연속 결합되어 있다.

상기 회전기어(11a)와 고정기어(11b)는 몸체(10)의 내벽에 형성된 가이드기어(11C)와 결합되어 축(11)이 몸체(10)의 내부에서 승강된다.

회전기어(11a)와 고정기어(11b)의 결합에 의하여 노브(12)를 눌러주면 축(11)이 승강되는 기술구성은 볼펜과 같은 필기구의 구성을 적용하였다.

상기 축(11)의 하단에는 금속 커플링(21)이 결합되어 있고, 금속 커플링(21)에는 도전성 고무팁(20)이 결합된다. 고무팁(20)의 외부에는 금속 지지관(22)이 결합되어 고무팁(20)의 외부를 눌러주어 반구형 고무팁(20) 내부에 공기층(A)이 형성된다.

즉, 도 4a와 도 4b에서 도시한 바와 같이, 금속 지지관(22)은 고무팁(20)의 외부에 끼워질 때 강제 삽입되고, 이때 고무팁(20)의 외경이 눌려지면(도 4a의 점선으로 표현된 눌림부(P) 참조) 고무팁(20)의 내부에 돌출 형성된 링형의 걸림턱(20a)이 커플링(21)의 외부에 형성된 가이드홈(21a)에 긴밀하게 밀착되면서 결합되어 공기층(A)의 내부가 밀폐된다.

따라서, 공기층(A)에 형성된 에어쿠션에 의한 완충력이 고무팁(20)의 외형을 안정적으로 유지하는 한편, 공기층(A)이 갖는 탄력에 의하여 고무팁(20)의 변형이 최소화될 뿐 아니라 터치스크린에 고무팁(20)이 눌려지더라도 신속한 복원이 이루어져 그 사용이 매우 편리하면서도 작업의 효율이 좋은 고품질의 터치펜을 구현할 수 있는 것으로서 종래와 같이 금속제 스프링, 볼, 작동봉과 같은 금속 지지구를 사용할 필요가 없는 것이므로 터치펜의 대외 경쟁력을 높여줄 수 있는 것이다.

물론, 경우에 따라서는 도 5에서 도시한 바와 같이, 금속 커플링(21)에 공기 유통공(21b)이 수직으로 뚫려져 에어쿠션을 사용하지 않을 수도 있다. 이때에는 고무팁(20)의 두께를 두껍게 조절하여 고무팁(20) 자체탄력에 의하여 고무팁이 눌려지고 복원되도록 할 수 있고, 고무팁의 변형시 유통공(21b)을 통해 내?외부의 공기가 고무팁 내부로 유통된다.

상기 몸체(10)의 하부에는 금속 캡(13)이 결합되어 있고, 캡(13)에 형성된 출입공(13a)을 통해 고무팁(20)이 출몰된다. 즉, 노브(12)를 눌러주면 고무팁(20)이 출입공(13a)을 통해 돌출되어 터치스크린을 터치할 수 있고, 한번 더 눌러주면 고무팁(20)이 출입공(13a) 내부로 진입되어 외부의 충격이나 접촉으로부터 고무팁(20)을 안전하게 보호할 수 있는 것이다.

상기 노브(12), 축(11), 커플링(21) 및 고무팁(20)은 상하 연속 결합되어 승강되고, 상기 회전기어(11a), 고정기어(11b) 및 가이드기어(11C)의 결합구성에 의하여 축(11)이 몸체(10)의 내부에서 승강되는 구조로 이미 알려진 볼펜과 같은 필기구의 구성을 적용하였으므로 자세한 작동 설명은 생략하였다.

상기 고정기어(11b)와 축(11)의 외부에는 스프링(14b)(14a)들이 각각 설치되어 있고, 스프링(14b)(14a)들은 노브(12)와 연결된 고정기어(11b)와 축(11)을 각각 탄력 지지하여 눌려졌던 고정기어(11b)나 축(11)을 신속하게 복원시시키고 복원 후에는 탄력적으로 지지할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 축(11)을 지지하는 스프링(14a)의 하단은 금속 캡(13)의 상부와 접촉되어 스프링(14a)이 유전체(誘電體) 역할을 할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 금속 스프링(14a), 금속 커플링(21), 도전성 고무팁(20) 및 금속 캡(13)은 도전성 물질로 구성되어 서로 연결되어 전류(電流)가 흐를 수 있도록 되어 있고, 코일 스프링(14a)은 스크린 표면의 전류를 고무팁(20)을 통해 전달받아 일시 흡수하여 전하의 변화를 감지할 수 있는 것이다.

상기 코일 스프링(14a)의 유전체에 의한 유도전류는 단극유도(unipolar induction)를 이용하였고, 단극유도는 유전체(誘電體)인 금속 원통(中空圓筒)을 축방향의 자기장 속에서 회전시키면, 원통 내에서 유도기전력이 발생되면서 반지름 방향의 분극(分極)이 형성되어 유도전류가 흐르는 현상으로 이때 발생되는 유도기전력은 유전체 원통 내의 자기력선속을 φ, 회전축의 각 속도를 ω라고 하면, 유도되어 발생하는 전압 V=φω/2π(MKSA 단위계)가 된다.

따라서, 유전체(誘電體) 역할을 하는 코일 스프링(14a)이 도전성 고무팁(20)과 전기적으로 연결되어 유도전류(誘導電流)에 의한 전하를 발생시킬 수 있는 것이므로 몸체(10)를 합성수지로 형성하여 터치펜의 색상과 무늬를 다양하게 형성할 수 있는 것이므로 다양한 캐릭터의 제품을 생산할 수 있다.

전술한 구성으로 이루어진 본 발명은 도 3a에서 도시한 바와 같이, 터치펜의 고무팁(20)이 금속 캡(13)의 출입공(13a)에 돌출된 상태에서는 터치펜으로 사용하고, 도 3bb에서 도시한 바와 같이 노브(12)의 작동에 의하여 고무팁(20)이 금속 캡(13)의 내부로 진입된 상태에서는 외부의 충격이나 마찰로부터 고무팁(20)의 손상 및 마모를 방지하여 안전하게 보호할 수 있는 동시에 고무팁(20)의 내부 공기층(A)에 의한 에어쿠션에 의하여 고무팁(20)의 변형이 최소화되고 신속한 복원이 이루어져 효율이 좋은 고품질의 터치펜을 제공할 수 있고, 코일 스프링(14a)이 유전체(誘電體) 역할을 하여 터치펜 몸체(10)를 합성수지로 형성할 수 있는 것이므로 다양한 캐릭터의 제품을 생산할 수 있는 등의 이점이 있는 것으로서 대외 경쟁력이 우수한 고품질의 터치펜을 제공할 수 있는 것이다.

특히, 터치펜을 사용하지 않을 때에는 고무팁(20)의 피막을 안전하게 보호하여 손상을 방지할 수 있는 것이므로 터치펜의 사용기간을 상당기간 연장시킬 수 있는 등의 이점이 있는 동시에 고무팁을 보호하기 위한 별도의 보호캡을 사용할 필요가 없어 부품의 절감효과와 함께 사용의 편의성을 높여줄 수 있는 것이다.

고무팁에는 15～20㎛ 두께를 갖는 피막을 형성하여 고무의 마찰력을 감소시킬 수 있도록 되어 있고, 터치펜으로 스크린을 드래그(drag)할 때 부드럽게 끌릴 수 있도록 피막이 코팅되므로 고무팁이 마모되면 피막이 손상되어 스크린의 드래그 작업을 원활하게 수행할 수 없었다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

10 : 몸체
11 : 축
11a : 회전기어
11b : 고정기어
11c : 가이드기어
12 : 노브
13 : 캡
13a : 출입공
14a, 14b : 스프링
20 : 고무팁
20a : 걸림턱
21 : 커플링
21a : 가이드홈
21b : 유통공
22 : 지지관
A : 공기층
P : 눌림부

Claims

관으로 구성된 몸체(10)에 도전성 고무팁(20)이 결합되어 스크린에 탄력 접촉되는 정전식 터치펜에 있어서,
합성수지 몸체(10)의 내부에는 축(11)이 삽입되고, 축(11)의 상부에 연속 결합된 회전기어(11a)와 고정기어(11b)는 몸체(10)의 내벽에 형성된 가이드기어(11C)와 결합되어 축(11)이 승강되며, 축(11)의 하단에 결합된 금속 커플링(21)에는 도전성 고무팁(20)이 결합되고, 고무팁(20)의 외부에는 금속 지지관(22)이 결합되어 고무팁(20)의 외부를 눌러주어 고무팁(20) 내부에 공기층(A)이 형성되고, 몸체(10)의 하부에는 금속 캡(13)이 결합되어 캡(13)의 출입공(13a)을 통해 고무팁(20)이 출몰되며, 고정기어(11b)와 축(11)의 외부에는 스프링(14b)(14a)들이 각각 설치되어 노브(12)와 연결된 고정기어(11b)와 축(11)을 각각 탄력 지지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정전식 터치펜.
제 1항에 있어서,
상기 고무팁(20)의 내부에 돌출 형성된 링형의 걸림턱(20a)이 커플링(21)의 외부에 형성된 가이드홈(21a)에 긴밀하게 밀착되어 공기층(A)의 내부가 밀폐되도록 한 것을 특징으로 하는 정전식 터치펜.
제 1항에 있어서,
상기 금속 커플링(21)에 공기 유통공(21b)이 수직으로 뚫려진 것을 특징으로 하는 정전식 터치펜.