KR101358356B1

KR101358356B1 - 터치 패드 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101358356B1
Application number: KR1020110104811A
Authority: KR
Inventors: 최종필; 변현희
Original assignee: 주식회사 디오시스템즈
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2014-02-07
Also published as: KR20130040060A; WO2013055002A1

Abstract

터치 패드 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드는, 터치 동작이 입력될 때 전극 쪽으로 탄성 변형되어 전극과의 상호작용에 의해 터치위치와 터치압력 중 적어도 어느 하나의 감지를 위한 신호를 발생시키고 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되는 탄성체와, 탄성체의 일측에 배치되어 터치 동작 시 탄성체를 가압하는 가압판과, 탄성체의 타측에 배치되는 스페이서가 일체화된 터치감지모듈; 및 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD)을 포함하며, 인쇄회로기판의 사출 시 터치감지모듈이 인서트(insert)되어 터치감지모듈과 인쇄회로기판이 일체화된 터치감지유닛을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

터치 패드 및 그 제조방법{Touch pad and manufacturing method thereof}

본 발명은, 터치 패드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제조공정이 단순해질 수 있어 제조비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 택트 타임 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있으며, 전자기기와의 조립성을 향상시킬 수 있는 터치 패드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

터치 패드는 압력(힘) 감지기가 달려 있는 작은 평판으로 마우스를 대신하는 입력 장치이다.

터치 패널(혹은 터치 스크린)이 디스플레이 창을 통해서 포인팅을 하기 위한 장치인데 반해서 터치 패드는 디스플레이 창이 없는 상태에서 포인팅을 하는 입력 장치이다.

이러한 터치 패드는 손가락이 직접 접촉하는 층, 연결된 회로판 층 등 몇 개의 층으로 구성된다. 손가락이 접촉한 처음 위치는 손가락의 움직임을 계속 파악할 수 있게 기록된다.

한편, 스마트 TV의 경우 많은 기능을 내재하고 있고 화면도 대형화 되고 있음에도 불구하고 메뉴 선택을 위한 포인팅 작업의 대부분을 화살표 키와 리모컨 상의 수많은 키를 이용하도록 구성되어 사용자가 큰 불편을 느끼고 있다. 특히, 메뉴 선택을 위한 포인터의 이동이나 프로그램 검색을 위한 문자 입력을 위해서는 많은 시간이 소요되고 많은 버튼의 조작이 필요하다.

노트북에 적용된 터치 패드의 경우 터치 동작을 전기적 신호로 감지하는 원리로 구성되어 키보드 입력 자세에서 사용자의 손이 터치 패드를 스치거나 근접한 경우 오동작이 빈번해 많은 불편함을 느껴 터치 패드의 기능을 끄고 노트북을 사용하는 사용자도 많다.

전면 터치 패널이 적용되어 있지 않은 중저가 휴대폰의 경우 5방향 키 입력 장치 혹은 이와 유사한 형태의 버튼을 이용해 메뉴를 조작할 수 있도록 구성되어 있으나 터치 패널에 비해서는 직관적이지 못하고 기능도 제한적이어서 사용자 편이성 측면에서는 터치 패널보다 떨어진다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 새로운 구조를 갖는 터치 패드, 예컨대 터치위치뿐만 아니라 터치압력(이하, 터치 힘과 동일한 용어로 간주함)도 함께 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치 동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 소위, 힘 기반 터치 패드에 대한 개발이 필요한 실정이다.

다만, 균일한 품질의 제품 간 산포를 최소화하기 위하여 터치 패드 자체를 견고한 구조로 제조할 수 있는 방법과 단말기 등의 전자기기에 일관되고 쉽게 조립할 수 있는 방법에 대한 기술개발이 요구된다.

대한민국특허청 공개번호 제10-2010-0017749호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 힘 기반에 따른 터치 기술이 적용됨으로써 터치위치 및 터치압력 중 적어도 어느 하나를 정확하게 감지할 수 있어 입력신호의 오류 발생을 방지할 있으며, 특히 제조공정이 단순해질 수 있어 제조비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 택트 타임 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있고, 전자기기와의 조립성을 향상시킬 수 있는 터치 패드 및 그 제조방법에 의해 제조된 터치 패드를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 터치 동작이 입력될 때 전극 쪽으로 탄성 변형되어 상기 전극과의 상호작용에 의해 터치위치와 터치압력 중 적어도 어느 하나의 감지를 위한 신호를 발생시키고 상기 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되는 탄성체와, 상기 탄성체의 일측에 배치되어 상기 터치 동작 시 상기 탄성체를 가압하는 가압판과, 상기 탄성체의 타측에 배치되는 스페이서가 일체화된 터치감지모듈; 및 상기 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD)을 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 사출 시 상기 터치감지모듈이 인서트(insert)되어 상기 터치감지모듈과 상기 인쇄회로기판이 일체화된 터치감지유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 패드가 제공될 수 있다.

상기 터치감지유닛은 상기 터치감지유닛이 사용되는 전자기기와의 나사 조립을 위한 다수의 나사탭블록을 더 포함할 수 있으며, 상기 터치감지유닛의 제조를 위해 상기 인쇄회로기판의 사출 시 상기 나사탭블록들이 상기 터치감지모듈과 함께 인서트되어 상기 인쇄회로기판과 상기 터치감지모듈과 상기 나사탭블록들이 일체화된 터치감지유닛을 형성할 수 있다.

상기 터치감지유닛의 상기 인쇄회로기판에는 그 양단부 영역에 한 쌍의 상기 터치감지모듈이 마련될 수 있으며, 상호 이격 배치된 한 쌍의 상기 터치감지유닛을 연결하는 유연성회로기판(FPCB, FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD)에 의해 상기 한 쌍의 터치감지유닛과 상기 유연성회로기판이 일체화된 터치감지어셈블리를 형성할 수 있다.

상기 터치감지어셈블리의 일측에 배치되어 상기 터치 동작이 입력되는 터치면을 구비하는 터치 프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 터치면은 상기 전자기기의 일측에서 노출되게 마련될 수 있으며, 상기 터치면에는 상기 터치면의 인식을 위한 다수의 인식 돌기가 더 마련될 수 있다.

상기 탄성체, 상기 스페이서 및 상기 인쇄회로기판에는 상기 나사탭블록들의 자리 배치를 위한 다수의 관통공이 더 형성될 수 있다.

상기 탄성체는, 외곽의 둘레 방향을 따라 형성되며, 상기 스페이서와 함께 상기 베이스에 조립되는 영역으로 사용되는 조립 파트; 상기 조립 파트의 반경 방향 내측에 형성되며, 상기 터치 동작 시 실질적으로 상기 전극 쪽으로 접근되되 적어도 일 영역이 상기 베이스와 나란하게 유지되는 상태로 구동되는 구동 파트; 및 상기 조립 파트와 상기 구동 파트에 연결되며, 상기 구동 파트에 탄성 변형 또는 복원력을 제공하는 탄성 파트를 포함할 수 있다.

상기 탄성 파트에는 상기 탄성 변형 또는 복원력을 배가시키는 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿이 더 형성될 수 있으며, 상기 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿은, 아크(arc) 형상, 직선 형상, 절곡 형상 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

상기 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿은, 상기 탄성체의 중앙 영역을 축심으로 하여 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 규칙적으로 배열될 수 있다.

상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서는 각각 에칭 혹은 프레스 공정에 의해 개별적으로 제작될 수 있다.

상기 탄성체는 도전성 금속 재질로 제작될 수 있으며, 상기 전극은 상기 인쇄회로기판 상에서 상호 이격되게 다수 개 배치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 터치 동작이 입력될 때 전극 쪽으로 탄성 변형되어 상기 전극과의 상호작용에 의해 터치위치와 터치압력 중 적어도 어느 하나의 감지를 위한 신호를 발생시키고 상기 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되는 탄성체와, 상기 탄성체의 일측에 배치되어 상기 터치 동작 시 상기 탄성체를 가압하는 가압판과, 상기 탄성체의 타측에 배치되는 스페이서가 일체화된 터치감지모듈을 제작하는 터치감지모듈 제작 단계; 및 상기 전극이 마련되는 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD)의 사출 시 상기 터치감지모듈을 인서트(insert)하여 상기 터치감지모듈과 상기 인쇄회로기판이 일체화된 터치감지유닛을 제작하는 터치감지유닛 제작 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법이 제공될 수 있다.

상기 터치감지모듈 제작 단계는, 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서를 개별적으로 제작하는 부품 개별 제작 단계; 개별적으로 제작된 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서를 대응되는 위치별로 적층 배치하는 부품 적층 배치 단계; 및 적층 배치된 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서의 결합 영역을 용접하여 상기 터치감지모듈을 완성하는 부품 용접 단계를 포함할 수 있다.

상기 부품 개별 제작 단계 시 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서는 각각 에칭 혹은 프레스 공정에 의해 개별적으로 제작될 수 있다.

상기 터치감지유닛 제작 단계 시 상기 터치감지유닛이 사용되는 전자기기와의 나사 조립을 위한 다수의 나사탭블록이 상기 인쇄회로기판 사출 시 상기 터치감지모듈과 함께 인서트될 수 있다.

상기 터치감지유닛의 상기 인쇄회로기판에는 그 양단부 영역에 한 쌍의 상기 터치감지모듈이 마련될 수 있으며, 상기 터치감지유닛 한 쌍을 상호 이격 배치시킨 후에 상기 한 쌍의 상기 터치감지유닛을 유연성회로기판(FPCB, FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD)으로 연결시켜 상기 한 쌍의 터치감지유닛과 상기 유연성회로기판이 일체화된 터치감지어셈블리를 제작하는 터치감지어셈블리 제작 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 터치감지어셈블리의 일측에 상기 터치 동작이 입력되는 터치면을 구비하는 터치 프레임을 배치하는 터치 프레임 배치 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 힘 기반에 따른 터치 기술이 적용됨으로써 터치위치 및 터치압력 중 적어도 어느 하나를 정확하게 감지할 수 있어 입력신호의 오류 발생을 방지할 있으며, 특히 제조공정이 단순해질 수 있어 제조비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 택트 타임 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있고, 무엇보다도 모듈 단위, 유닛 단위 혹은 어셈블리 단위의 일체형 제품으로 제작될 수 있어 전자기기와의 조립성을 향상시킬 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드가 적용된 노트북의 사시도이다.
도 1b는 도 1에 도시된 터치 패드의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1b에 도시된 터치감지어셈블리의 사시도이다.
도 3은 터치감지유닛의 사시도이다.
도 4는 터치감지모듈의 일부를 분해 도시한 도 3의 부분 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 요부 확대도이다.
도 6은 터치 패드 제조방법의 플로차트이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패드의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패드가 적용된 모바일 단말기의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패드의 분해 사시도이다.
도 10 내지 도 20은 각각 탄성체의 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 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패드가 적용된 노트북의 사시도이고, 도 1b는 도 1에 도시된 터치 패드의 분해 사시도이다.

본 실시예의 터치 패드(100)는 도 1a에 도시된 전자기기, 예컨대 노트북(101)에 입력수단의 일 예로서 장착될 수 있으며, 터치 패드(100)를 통해 노트북(101)의 화면(102)에 나타나는 포인터의 동작을 구현시킬 수 있다.

물론, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 수 없으며, 본 실시예의 터치 패드(100)는 스마트 폰을 포함하는 모바일 단말기나 스마트 TV에 적용될 수도 있고, 사인패드 등의 구조를 적절하게 변경하는 경우에도 적용될 수 있다.

다만, 노트북(101)의 경우, 터치면(106)이 모바일 단말기 등에 비해 비교적 넓기 때문에 이러한 전자기기에 본 실시예의 터치 패드(100), 특히 힘 기반에 따른 터치 패드(100)가 적용되면 실제 물리적으로 터치가 된 상태에서 계산된 정보를 이용하므로 접촉되지 않은 상태에서 패드 부근의 위치한 손에 의해 유도된 신호입력으로 오동작을 하는 기존 제품의 단점을 보완할 수 있고 다양한 신호의 입력이 가능해진다. 예컨대, 터치면(106)의 터치 정도에 따라 포인터의의 포인팅 동작뿐만 아니라 글씨 쓰기 혹은 그림 그리기 등의 다양한 기능이 부가될 수 있다.

본 실시예의 터치 패드(100)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 터치감지어셈블리(110)와, 터치감지어셈블리(110)의 일측에 배치되되 터치 동작이 입력되는 터치면(106)을 구비하는 터치 프레임(105)을 포함한다.

터치 프레임(105)에 대해 먼저 설명하면 터치 프레임(105)은 도 1에 도시된 노트북(101)의 화면(102)에 나타나는 포인터를 동작시키기 위한 터치면(106)을 구비한다.

터치면(106)은 도 1과 같은 노트북(101)에서 외부로 노출되어 사용자가 손가락으로 터치하면서 포인터를 동작시키는 부분이다. 터치 프레임(105)은 플라스틱 재질로 제작될 수 있지만 반드시 그러한 것은 아니다.

한편, 앞서도 기술한 것처럼 본 실시예의 터치 패드(100)는 도 1a에 도시된 노트북(101)에 마련될 수 있는데, 이 경우 터치감지어셈블리(110)를 노트북(101)의 케이스(미도시)에 조립하고 그 상면으로 터치 프레임(105)을 배치하여 조립하면 터치 패드(100)를 노트북(101)에 손쉽게 조립할 수 있다.

이처럼 터치 패드(100)를 노트북(101)에 손쉽게 조립할 수 있는 까닭은, 힘 기반에 따른 터치 기술이 적용됨으로써 터치위치 및 터치압력(이하, 터치 힘과 동일한 용어로 간주함)을 정확하게 감지해낼 수 있는 본 실시예의 터치감지어셈블리(110)가 마치 한 부품처럼 일체형 구조로 되어 있기 때문에 가능하다.

이하, 터치 패드(100)의 한 구성을 이루는 터치감지어셈블리(110)의 세부 구조와 그 제조방법에 대해 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 알아보도록 한다.

도 2는 도 1b에 도시된 터치감지어셈블리의 사시도이며, 도 3은 터치감지유닛의 사시도이고, 도 4는 터치감지모듈의 일부를 분해 도시한 도 3의 부분 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 요부 확대도이고, 도 6은 터치 패드 제조방법의 플로차트이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패드(100)의 한 구성을 이루는 터치감지어셈블리(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 터치감지유닛(120)과 한 쌍의 터치감지유닛(120)을 연결하는 유연성회로기판(FPCB, FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD, 180)을 포함한다.

본 실시예에서 한 쌍의 터치감지유닛(120)의 구조는 상호 동일하다. 즉 터치감지유닛(120)은 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD, 140)과, 본 실시예에서 인쇄회로기판(140)의 사출 시 인서트(insert)되어 인쇄회로기판(140)과 일체가 되는 터치감지모듈(130) 및 나사탭블록(190)을 포함한다.

본 실시예에서 인쇄회로기판(140)은 긴 직사각형의 막대 형상을 갖는데, 이러한 인쇄회로기판(140)의 양쪽 단부에 하나씩의 터치감지모듈(130)이 배치되도록 터치감지모듈(130)이 인서트되어 일체로 사출되며, 터치감지모듈(130)과 인쇄회로기판(140)에 다수의, 즉 4개의 나사탭블록(190)도 인서트되어 일체로 사출된다.

터치감지모듈(130)에 대해서는 자세히 후술하겠지만 도 4의 좌측 그림처럼 다수의 부품이 하나의 몸체로 일체화된 구조를 갖는다. 나사탭블록(190)은 터치감지어셈블리(110)를 도 1a에 도시된 노트북(101)의 케이스에 볼트(bolt)로 조립할 때 사용되는 부분일 수 있다.

이에, 이하에서 설명할 다수의 부품들을 가지고 터치감지모듈(130)을 제작한 후에, 인쇄회로기판(140)의 사출 시 그 양단부에 터치감지모듈(130)과 나사탭블록(190)들을 인서트하여 함께 사출하면 도 3과 같은 형태의 터치감지유닛(120)이 제작될 수 있으며, 이러한 터치감지유닛(120) 2개를 유연성회로기판(180)으로 연결하면 도 2와 같은 형태의 터치감지어셈블리(110)가 제작될 수 있게 된다. 터치감지어셈블리(110)가 얻어지면 도 1a와 같은 구조의 노트북(101)에 쉽게 조립할 수 있다.

이하, 주로 도 4 및 도 5를 참조하여 터치감지모듈(130)에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.

터치감지모듈(130)은, 터치 동작이 입력될 때 인쇄회로기판(140)에 마련되는 전극(145)과의 상호작용에 의해 터치위치와 터치압력 중 적어도 어느 하나의 감지를 위한 신호를 발생시키고 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되는 탄성체(150)와, 탄성체(150)의 일측에 배치되어 터치 동작 시 탄성체(150)를 가압하는 가압판(170)과, 탄성체(150)의 타측에 배치되는 스페이서(160)를 구비하며, 이 부품들, 즉 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)가 부분적으로 용접되어 일체화된 하나의 몸체를 이룬다.

이때, 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)는 에칭 혹은 프레스 공정 등을 통해 개별적으로 제작될 수 있으며, 개별적으로 제작된 후에는 용접장치에 적층된 후, 부분적으로 용접됨으로써 한 몸체인 터치감지모듈(130)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 선행 작업으로 터치감지모듈(130)을 미리 제작하면 터치 패드(100) 제작 시 스크루 등을 이용하여 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)를 일일이 조립해야 하는 번거로움 및 수고를 덜 수 있어 생산성 향상에 기여할 수 있다.

탄성체(150)는 터치 동작 시, 즉 손가락이나 터치 팬 등으로 터치면(106)의 표면을 가압할 때 발생되는 터치압력으로 인해 전극(145) 쪽으로 탄성 변형되면서 전극(145)과의 사이의 정전 용량의 크기를 변화시키는 역할을 한다.

다시 말해, 탄성체(150)는 터치 동작 시 전극(145) 쪽으로 탄성 변형되고 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되도록 탄성력을 갖는다. 다양한 종류로서 탄성체(150)가 마련될 수 있지만 본 실시예에서 탄성체(150)는 도전성 금속 재질로 제작되는 판스프링으로 적용된다.

이러한 탄성체(150)는, 그 위치에 따라 조립 파트(151), 구동 파트(153) 및 탄성 파트(155)로 나뉠 수 있다. 물론, 조립 파트(151), 구동 파트(153) 및 탄성 파트(155)는 기능적으로 나뉜 것이며, 제조 시에는 일체로 마련될 수 있다.

조립 파트(151)는 탄성체(150)의 외곽의 둘레 방향을 따라 형성되는 부분으로서 스페이서(160)와 용접되어 한 몸체로 된 후에 인쇄회로기판(140)에 조립되는 영역으로 활용된다. 따라서 탄성체(150)의 조립 파트(151), 스페이서(160) 및 인쇄회로기판(140)에는 각각 조립용 통공(H1~H3)이 형성된다.

구동 파트(153)는 탄성체(150)의 중앙 영역에 형성되는 부분이다. 이러한 구동 파트(153)는 터치 동작 시 실질적으로 전극(145) 쪽으로 접근되면서 전극(145)과의 사이에 정전 용량의 크기 또는 변화량(정전용량값이라고도 함)이 발생되도록 한다. 다시 말해, 터치 동작 시 탄성체(150)의 구동 파트(153)가 전극(145) 쪽으로 이동되어 탄성체(150)의 구동 파트(153)와 전극(145) 사이의 간격이 변함에 따라 그 정전용량값이 변하게 되는 것이다.

본 실시예의 경우, 탄성체(150)에 가압력이 제공되면, 실질적으로 구동 파트(153) 영역이 인쇄회로기판(140)과 나란하게 유지되는 상태로 이동되면서 전극(145) 쪽으로 접근되거나 이격될 수 있다. 이러한 경우, 터치 프레임(105)의 밑면과 인쇄회로기판(140)의 윗면이 이상적인 평면이 아니어도 조립이 용이하다. 힘이 가해져 처짐 시 전극(145)의 면은 상대적인 틸트(tilt) 없이 측정되어 정밀도가 향상될 수 있다.

탄성 파트(155)는 조립 파트(151)와 구동 파트(153)에 연결되며 구동 파트(153)에 탄성 변형 또는 복원력을 제공하는 역할을 한다. 즉 탄성 파트(155)는 조립 파트(151)를 기준으로 하여 구동 파트(153)가 전극(145)과 나란한 상태를 유지한 상태에서 전극(145)에 접근 또는 이격 구동되도록 하는 역할을 한다.

탄성 파트(155)에는 탄성 변형 또는 복원력을 배가시키는 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿(156)이 형성된다. 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿(156)은 아크(arc) 형상과 직선 형상을 부분적으로 조합함으로써 형성되고 있는데, 도시된 것을 떠나 절곡 형상이 추가될 수도 있다.

이때, 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿(156)은 탄성체(150)의 중앙 영역을 축심으로 하여 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 규칙적으로 배열되는 것이 바람직하며, 그래야만 탄성체(150)에 가압력이 제공될 때, 구동 파트(153)가 전극(145)과 나란한 상태를 유지한 상태에서 전극(145)에 접근 또는 이격 구동될 수 있다.

탄성 파트(155)가 위와 같은 역할을 수행하기 때문에 탄성 파트(155)는 조립 파트(151) 및 구동 파트(153)와 최소한의 영역에서 연결되는 편이 바람직하며, 또한 조립 파트(151)보다는 그 두께가 작은 것이 유리할 수 있다.

이와 같이, 조립 파트(151), 구동 파트(153) 및 탄성 파트(155)를 구비하는 탄성체(150)를 사용하게 되면 탄성체(150)의 구동 파트(153)와 전극(145) 간의 정전 용량의 크기 또는 변화량 계산에 신뢰성이 향상되어 터치입력의 오류 발생을 줄일 수 있다.

뿐만 아니라 설사 터치 프레임(105)과 인쇄회로기판(140)이 상호간 이상적인 평면이 아니더라도 조립이 용이해질 수 있다. 또한 힘이 가해져 처짐이 발생되더라도 전극(145)들 간은 상대적인 오차 없이 정전 용량의 크기 또는 변화량이 계산될 수 있어 정밀도 및 신뢰성이 향상된다.

스페이서(160)는 터치동작이 없는 경우에 탄성체(150)가 원위치로 복귀되도록 인쇄회로기판(140)과 탄성체(150) 사이에 배치된다. 스페이서(160)는 전극(145)의 외측에서 인쇄회로기판(140)과 탄성체(150) 사이에 배치되어 인쇄회로기판(140)에 대해 탄성체(150)를 이격 지지한다.

도면에는 스페이서(160)가 일체형 판 구조물로 형성되고 탄성체(150)와 용접되어 한 몸체를 이루고 있지만 스페이서(160)의 형상과 배치 위치 등은 언제든지 변경될 수도 있다. 예컨대, 도면과 달리 스페이서(160)는 분리된 다수의 조각이 될 수도 있다. 물론, 스페이서(160)가 분리된 다수의 조각으로 적용되더라도 탄성체(150)와 용접되어 한 몸체를 이루면 된다.

가압판(170)은 탄성체(150)와 터치 프레임(105) 사이에 배치되어 터치 동작 시 실질적으로 탄성체(150)의 구동 파트(153)를 가압하는 역할을 한다.

가압판(170)은 터치 동작 시 디스플레이 모듈(110)에 가해지는 가압력을 탄성체(150)의 구동 파트(153)로 전달하는 역할을 하기 때문에, 가압판(170)은 탄성체(150)의 구동 파트(153)의 사이즈에 대응되는 사이즈를 갖는 것이 유리하지만 도면처럼 구동 파트(153)와 탄성 파트(155) 전체 사이즈에 대응되는 사이즈를 가져도 동작에는 무리가 없다. 이러한 가압판(170) 역시 탄성체(150)에 용접 결합되어 일체화된다.

전극(145)은 인쇄회로기판(140) 상에 상호 이격되게 다수 개 배치될 수 있다. 본 실시예처럼 인쇄회로기판(140) 상에 전극(145)이 마련되는 경우, 전극(145)은 인쇄회로기판(140)에 실장되는 형태로 마련될 수 있다.

이러한 전극(145)은 터치 동작 입력 시 탄성체(150)와의 사이에서 발생되는 정전 용량의 크기 또는 변화량을 감지한 후에 감지된 정전 용량의 크기 또는 변화량에 기초하여 터치동작의 입력 여부, 터치위치 또는 터치압력의 정보가 인식되도록, 도시 않은 컨트롤러로 정보를 전송하는 역할을 한다.

본 실시예의 경우, 1개의 전극(145)이 마련된다. 전극(145)은 탄성체(150)의 구동 파트(153)의 사이즈보다는 약간 큰 면적을 가질 수 있다. 하지만, 이러한 사항은 하나의 실시예에 불과하므로 전극(145)은 2개 이상이 상호 이격되게 배치될 수도 있다. 한편, 인쇄회로기판(140) 상에서 전극(145)이 본 실시예처럼 큰 면적으로 1개 마련되거나 아니면 다수 개 마련되는 경우, 터치 동작 시 그 터치압력 외에 터치위치를 보다 신뢰성 높게 감지할 수 있다. 즉 힘과 모멘트의 상관관계에 기초하여, 다시 말해 서로 다른 위치 작용되는 힘을 별도의 위치방정식에 대입하여 연산함으로써 터치압력뿐만 아니라 터치위치를 보다 정밀하게 감지할 수 있다. 즉 힘과 모멘트의 상관관계에 기초하여 터치 힘과 위치를 보다 정밀하게 감지할 수 있다. 물론, 측정된 신호로 위치와 힘을 동일한 식으로부터 연립하여 동시에 계산할 수도 있으며, 이러한 사항은 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.

이와 같은 구성, 즉 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)의 용접에 의해 하나의 몸체로 형성된 터치감지모듈(130)을 이용하여 도 3과 같은 형태의 터치감지유닛(120)을 제작하기 위해 인쇄회로기판(140) 및 다수의 나사탭블록(190)이 사용된다.

전술한 전극(145)이 표면에 형성되는 인쇄회로기판(140)은 사출물로 제작될 수 있는데, 사출에 의해 인쇄회로기판(140)을 제작할 때 그 양단부에 터치감지모듈(130)이 하나씩 배치되도록 인서트하고, 터치감지모듈(130) 주위로 다수의 나사탭블록(190)이 배치되도록 인서트한 후에 사출하게 되면 도 3과 같이, 마치 하나의 부품과 같은 형태의 터치감지유닛(120)을 제작할 수 있다.

나사탭블록(190)들이 제 위치에 인서트될 수 있도록, 탄성체(150), 스페이서(160) 및 인쇄회로기판(140)에는 나사탭블록(190)들의 자리 배치를 위한 다수의 관통공(O1~O3)이 형성될 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5와 같은 구조의 터치감지모듈(130)을 제작한 후, 제3과 같은 구조의 터치감지유닛(120)을 제작한 다음, 도 2와 같은 구조의 터치감지어셈블리(110)를 제작하고 터치감지어셈블리(110)를 이용하여 터치 패드(100)를 제조하는 일련의 공정에 대해 설명한다.

먼저, 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)의 부품들을 에칭 혹은 프레스 공정 등을 이용하여 개별 제작한 후(S11), 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)를 대응되는 위치별로 적층 배치한다(S12). 그런 다음에 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)의 결합 영역을 용접하여(S13), 한 몸체의 터치감지모듈(130)을 제작한다(S10).

다음, 인쇄회로기판(140)을 사출하는데, 이때 인쇄회로기판(140)의 양단부에 터치감지모듈(130)이 하나씩 배치되도록 인서트하고, 터치감지모듈(130) 주위로 다수의 나사탭블록(190)이 배치되도록 인서트한 후에 사출함으로써, 한 몸체의 터치감지유닛(120)을 제작한다(S20). 그런 다음, 터치감지유닛(120) 2개를 유연성회로기판(180)으로 연결하여 터치감지어셈블리(120)를 제작한다(S30).

도 2와 같은 구조의 터치감지어셈블리(120)가 제작되고 나면, 터치감지어셈블리(120)의 상부로 터치 프레임(105)을 배치하여(S40) 터치 패드(100)를 제조할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예의 터치 패드(100) 및 그 제조방법에 따르면, 힘 기반에 따른 터치 기술이 적용됨으로써 터치위치 및 터치압력 중 적어도 어느 하나를 정확하게 감지할 수 있어 입력신호의 오류 발생을 방지할 있으며, 특히 제조공정이 단순해질 수 있어 제조비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 택트 타임 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있고, 전자기기와의 조립성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 패드의 분해 사시도이다.

이 도면을 참조하면, 본 실시예의 터치 패드(100a) 역시, 터치감지어셈블리(110)와, 터치감지어셈블리(110)의 일측에 배치되되 터치 동작이 입력되는 터치면(106a)을 구비하는 터치 프레임(105a)을 포함하고 있다.

이때, 터치면(106)에는 터치면(106)의 인식을 위한 다수의 인식 돌기(107)가 마련된다. 인식 돌기(107)들은 터치면(106)의 코너 영역에 마련되며, 설사 터치면(106)을 보지 않더라도 손가락의 감각으로 터치면(106)이 위치된 곳을 인식할 수 있도록 하는 가이드 역할을 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패드가 적용된 모바일 단말기의 사시도이다.

도 8은 터치 패드(100b)가 예컨대 스마트 폰이라 불리는 모바일 단말기(100b)에 마련된 경우이다. 이처럼 전술한 노트북(100, 도 1a 참조) 외에도 터치 패드(100b)는 모바일 단말기(100b)에 마련될 수도 있다. 모바일 단말기(100b)의 특성상 터치 패드(100b)의 사이즈가 도 1b에 도시된 터치 패드(100) 혹은 도 7에 도시된 터치 패드(100a)보다 작을 뿐 그 구조와 역할은 모두 동일할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 패드의 분해 사시도이다.

이 도면을 참조하면, 본 실시예의 터치 패드(100c) 역시, 터치감지어셈블리(110c)와, 터치감지어셈블리(110c)의 일측에 배치되되 터치 동작이 입력되는 터치면(106c)을 구비하는 터치 프레임(105c)을 포함하고 있다.

도 9에 도시된 터치 패드(100c)는 예컨대, 리모컨에 적용되는 리모컨용 터치 패드(100c)일 수 있다.

참고로, 도 9에 도시된 터치감지어셈블리(110c)는 그 형상이 전술한 실시예들과 상이할 뿐 구체적인 구조와 기능, 그리고 제조방법은 모두 동일하기 때문에 자세한 설명은 생략한다.

도 10 내지 도 20은 각각 탄성체의 변형 실시예들이다.

이들 도면의 경우, 다양한 형태의 탄성체(150a~150k)를 도시하고 있다. 이들은 전술한 실시예에 선택적으로 적용될 수 있는 것으로서 외형의 구조만이 상이할 뿐 조립 파트(151a~151k), 구동 파트(153a~153k) 및 탄성 파트(155a~155k)를 구비하며, 구동 파트(153a~153k)가 전극(145, 도 5 참조)과 나란한 상태를 유지한 상태에서 전극(145)에 접근 또는 이격 구동되도록 하여 정전 용량의 크기 또는 변화량 계산에 신뢰성을 향상시키고 있다는 점에서 모두 동일하다.

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.

100 : 터치 패드 101 : 노트북
105 : 터치 프레임 110 : 터치감지어셈블리
120 : 터치감지유닛 140 : 인쇄회로기판
145 : 전극 150 : 탄성체
160 : 스페이서 170 : 가압판
180 : 유연성회로기판 190 : 나사탭블록

Claims

터치 동작이 입력될 때 전극 쪽으로 탄성 변형되어 상기 전극과의 상호작용에 의해 터치위치와 터치압력 중 적어도 어느 하나의 감지를 위한 신호를 발생시키고 상기 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되는 탄성체와, 상기 탄성체의 일측에 배치되어 상기 터치 동작 시 상기 탄성체를 가압하는 가압판과, 상기 탄성체의 타측에 배치되는 스페이서가 일체화된 터치감지모듈; 및
상기 전극이 일측에 마련되는 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD)을 포함하며,
미리 제작된 상기 터치감지모듈을 상기 인쇄회로기판을 사출할 때 인서트(insert)하여 상기 터치감지모듈과 상기 인쇄회로기판이 일체화된 터치감지유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제1항에 있어서,
상기 터치감지유닛은 상기 터치감지유닛이 사용되는 전자기기와의 나사 조립을 위한 다수의 나사탭블록을 더 포함하며,
상기 터치감지유닛의 제조를 위해 상기 인쇄회로기판의 사출 시 상기 나사탭블록들이 상기 터치감지모듈과 함께 인서트되어 상기 인쇄회로기판과 상기 터치감지모듈과 상기 나사탭블록들이 일체화된 터치감지유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제2항에 있어서,
상기 터치감지유닛의 상기 인쇄회로기판에는 그 양단부 영역에 한 쌍의 상기 터치감지모듈이 마련되며,
상호 이격 배치된 한 쌍의 상기 터치감지유닛을 연결하는 유연성회로기판(FPCB, FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD)에 의해 상기 한 쌍의 터치감지유닛과 상기 유연성회로기판이 일체화된 터치감지어셈블리를 형성하는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제3항에 있어서,
상기 터치감지어셈블리의 일측에 배치되어 상기 터치 동작이 입력되는 터치면을 구비하는 터치 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제4항에 있어서,
상기 터치면은 상기 전자기기의 일측에서 노출되게 마련되며,
상기 터치면에는 상기 터치면의 인식을 위한 다수의 인식 돌기가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제1항에 있어서,
상기 탄성체, 상기 스페이서 및 상기 인쇄회로기판에는 상기 나사탭블록들의 자리 배치를 위한 다수의 관통공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제1항에 있어서,
상기 탄성체는,
외곽의 둘레 방향을 따라 형성되며, 상기 스페이서와 함께 상기 베이스에 조립되는 영역으로 사용되는 조립 파트;
상기 조립 파트의 반경 방향 내측에 형성되며, 상기 터치 동작 시 실질적으로 상기 전극 쪽으로 접근되되 적어도 일 영역이 상기 베이스와 나란하게 유지되는 상태로 구동되는 구동 파트; 및
상기 조립 파트와 상기 구동 파트에 연결되며, 상기 구동 파트에 탄성 변형 또는 복원력을 제공하는 탄성 파트를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제7항에 있어서,
상기 탄성 파트에는 상기 탄성 변형 또는 복원력을 배가시키는 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿이 더 형성되며,
상기 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿은, 아크(arc) 형상, 직선 형상, 절곡 형상 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제8항에 있어서,
상기 다수의 탄성 변형 또는 복원력 배가용 슬릿은, 상기 탄성체의 중앙 영역을 축심으로 하여 원주 방향을 따라 등각도 간격을 가지고 규칙적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제1항에 있어서,
상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서는 각각 에칭 혹은 프레스 공정에 의해 개별적으로 제작되는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
제1항에 있어서,
상기 탄성체는 도전성 금속 재질로 제작되며,
상기 전극은 상기 인쇄회로기판 상에서 상호 이격되게 다수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패드.
터치 동작이 입력될 때 전극 쪽으로 탄성 변형되어 상기 전극과의 상호작용에 의해 터치위치와 터치압력 중 적어도 어느 하나의 감지를 위한 신호를 발생시키고 상기 터치 동작이 소멸되면 원위치로 복귀되는 탄성체와, 상기 탄성체의 일측에 배치되어 상기 터치 동작 시 상기 탄성체를 가압하는 가압판과, 상기 탄성체의 타측에 배치되는 스페이서가 일체화된 터치감지모듈을 제작하는 터치감지모듈 제작 단계; 및
상기 터치감지모듈 제작 단계에서 미리 제작된 상기 터치감지모듈을 상기 전극이 마련되는 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD)을 사출할 때 인서트(insert)하여 상기 터치감지모듈과 상기 인쇄회로기판이 일체화된 터치감지유닛을 제작하는 터치감지유닛 제작 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 터치감지모듈 제작 단계는,
상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서를 개별적으로 제작하는 부품 개별 제작 단계;
개별적으로 제작된 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서를 대응되는 위치별로 적층 배치하는 부품 적층 배치 단계; 및
적층 배치된 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서의 결합 영역을 용접하여 상기 터치감지모듈을 완성하는 부품 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법.
제13항에 있어서,
상기 부품 개별 제작 단계 시 상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서는 각각 에칭 혹은 프레스 공정에 의해 개별적으로 제작되는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 터치감지유닛 제작 단계 시 상기 터치감지유닛이 사용되는 전자기기와의 나사 조립을 위한 다수의 나사탭블록이 상기 인쇄회로기판 사출 시 상기 터치감지모듈과 함께 인서트되는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법.
제12항에 있어서,
상기 터치감지유닛의 상기 인쇄회로기판에는 그 양단부 영역에 한 쌍의 상기 터치감지모듈이 마련되며,
상기 터치감지유닛 한 쌍을 상호 이격 배치시킨 후에 상기 한 쌍의 상기 터치감지유닛을 유연성회로기판(FPCB, FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD)으로 연결시켜 상기 한 쌍의 터치감지유닛과 상기 유연성회로기판이 일체화된 터치감지어셈블리를 제작하는 터치감지어셈블리 제작 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법.
제16항에 있어서,
상기 터치감지어셈블리의 일측에 상기 터치 동작이 입력되는 터치면을 구비하는 터치 프레임을 배치하는 터치 프레임 배치 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패드 제조방법.