KR101360116B1 - 터치 패널 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 터치 패널 - Google Patents

Abstract

터치 패널 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 터치 패널이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널 제조방법은, 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 터치감지모듈을 제작하는 터치감지모듈 제작 단계; 및 전극이 마련되는 인쇄회로기판(PCB, PRINTED CIRCUIT BOARD)의 사출 시 터치감지모듈을 인서트(insert)하여 터치감지모듈과 인쇄회로기판이 일체화된 터치감지유닛을 제작하는 터치감지유닛 제작 단계를 포함한다.

Description

터치 패널 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 터치 패널{Touch panel manufacturing method and touch panel manufactured by the same}

본 발명은, 터치 패널 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 터치 패널에 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 패널 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 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 있지만, 이 외에도 적외선 방식(Infrared Beam) 및 표면 초음파 방식(Surface Acoustic Wave) 등이 사용되고 있다.

한편, 전술한 방식의 터치 패널들은 나름대로의 장단점을 가지고 신호의 입력 수단으로 널리 사용되고 있기는 하지만 종종 의도하지 않은 입력 오류가 발생되기도 한다. 즉 전술한 방식의 터치 패널들은 터치위치만을 감지하는 원리와 구조를 가지기 때문에 디스플레이 모듈을 핸들링할 때 의도하지 않은 순간적인 터치 동작 등으로 입력 오류를 일으킬 수 있다.

이러한 입력 오류는 미리 결정된 강도(힘) 이상의 힘이 가해졌을 때에만 터치입력으로 처리한다든지 등의 방식으로 해결할 수 있지만 이는 터치압력(이하, 터치 힘과 동일한 용어로 간주함)을 감지할 수 있는 구조를 가지고 있을 것을 전제 조건으로 하는 것이어서, 터치압력을 감지할 수 없는 전술한 방식의 터치 패널들에서는 해결하기 어려운 과제가 아닐 수 없다.

이에, 터치위치뿐만 아니라 터치압력도 함께 감지할 수 있어 의도하지 않은 터치 동작에 의해 입력신호가 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 터치 패널에 대한 연구가 활발히 진행되는 추세에 있으며, 일부 등록되기도 하였지만 본 출원인 역시 이러한 추세에 맞추어 소위, 힘 기반의 터치 패널에 대해 특허출원을 다수 진행한 바 있다.

한편, 현재 연구 중에 있는 힘 기반 터치 패널은 미소한 힘의 변화로 터치좌표 혹은 터치 힘을 찾아내는 원리상 조립되는 기구물의 조립면의 변형에 의한 센서의 미소변형이 계산 오차를 유발하거나 제품 간 산포가 커져서 일관된 풀질을 얻기 어려운 어려움이 있다.

그리고 접착성 테이프류를 이용하는 조립방법은 경우에 따라서는 조립 완료 후 주변 환경 등에 의한 테이프 재질의 미소한 경시변화가 발생하여 터치 패널의 특성이 달라지는 단점을 가지고 있다.

따라서 힘 기반 터치 패널 자체를 견고한 구조로 제조할 수 있는 방법뿐만 아니라 단말기 등의 전자기기에 일관되고 쉽게 조립할 수 있는 방법에 대한 기술개발이 요구된다.

대한민국특허청 공개번호 제10-2004-0012292호

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 패널 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 터치 패널에 의해 제조된 터치 패널을 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 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 패널 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 더 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 터치감지어셈블리가 하부에서 결합되되 화상이 형성되는 디스플레이 모듈을 더 포함할 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 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 패널이 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 배치되되 화상이 형성되는 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 디스플레이 모듈의 전면에 배치되는 윈도우; 및 상기 디스플레이 모듈과 상기 터치감지어셈블리 사이에 배치되는 커버 플레이트를 더 포함할 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 공정에 의해 개별적으로 제작될 수 있다.

상기 탄성체는 도전성 금속 재질로 제작될 수 있다.

상기 전극은 상기 인쇄회로기판 상에서 상호 이격되게 다수 개 배치될 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널과 전자기기인 스마트 폰 간의 분해 조립 사시도이다.
도 2는 도 1에 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 패널 제조방법의 플로차트이다.
도 7 내지 도 17은 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 패널과 전자기기인 스마트 폰 간의 분해 조립 사시도이다.

이 도면을 참조하면, 본 실시예의 터치 패널(100)은, 터치감지어셈블리(110)와, 터치감지어셈블리(110)의 일측에 배치되되 화상이 형성되는 디스플레이 모듈(105)을 포함한다.

디스플레이 모듈(105)은 PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display) 등의 평판표시소자일 수 있다. 이러한 디스플레이 모듈(105)의 전면에는 윈도우(101, window)가 배치되고, 후면에는 커버 플레이트(102, cover plate)가 배치된다.

윈도우(101)는 디스플레이 모듈(105)의 전면을 맑고 투명하게 유지시키면서 디스플레이 모듈(105)을 보호하는 역할을 한다. 윈도우(101)는 일반 유리나 플라스틱일 수도 있지만 강화유리일 수도 있다.

커버 플레이트(102)는 디스플레이 모듈(105)의 후면을 지지하는 한편 터치감지어셈블리(110)가 배치되는 장소를 형성한다.

이때, 윈도우(101)와 커버 플레이트(102)는 디스플레이 모듈(105)의 종류에 따라 혹은 전자기기의 사양에 따라 선택적으로 적용될 수 있으므로 이들이 터치 패널(100)의 일 구성이라 간주될 필요는 없다. 따라서 터치감지어셈블리(110)는 커버 플레이트(102)없이 직접 디스플레이 모듈(105)에 조립될 수도 있다.

한편, 도 1의 경우에는 디스플레이 모듈(105)과 터치감지어셈블리(110)를 구비하는 터치 패널(100)이 스마트 폰에 조립되는 것을 도시하고 있다. 즉 스마트 폰의 탑 케이스(103, top case)에 터치감지어셈블리(110)를 배치하여 볼트(B)로 조립하고 탑 케이스(103)의 배면에 바텀 케이스(104, bottom case)를 조립한 다음, 터치감지어셈블리(110)의 상부로 커버 플레이트(102), 디스플레이 모듈(105) 및 윈도우(101)를 차례로 배치하여 조립함으로써 스마트 폰을 손쉽게 조립할 수 있다.

이처럼 스마트 폰을 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 패널(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 1에 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 패널 제조방법의 플로차트이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 패널(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 도 1에서 탑 케이스(103)에 볼트(B) 결합되는 부분이다.

따라서 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 1과 같은 구조의 스마트 폰을 용이하게 조리할 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 패널(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 윈도우(101, 도 1 참조)를 통해 디스플레이 모듈(105)의 표면을 누를 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, 커버 플레이트(102)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 커버 플레이트(102) 또는 디스플레이 모듈(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 커버 플레이트(102) 사이에 배치되어, 만약 커버 플레이트(102)가 없는 경우라면 탄성체(150)와 디스플레이 모듈(110) 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 패널(100)을 제조하는 일련의 공정에 대해 설명한다.

먼저, 탄성체(150), 가압판(170) 및 스페이서(160)의 부품들을 에칭 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 디스플레이 모듈(105)을 배치하여(S40) 터치 패널(100)을 제조할 수 있게 된다.

S40 단계를 수행할 때, 도 1에서 설명한 윈도우(101)와 커버 플레이트(102)를 디스플레이 모듈(105)의 상부 및 하부에 각각 배치할 수 있으며, 이렇게 완성된 터치 패널(100)을 기구물, 예컨대 스마트 폰에 조립하고자 할 때는 도 1처럼 터치감지어셈블리(110)의 하부로 스마트 폰의 탑 케이스(103, top case)를 배치하여 볼트(B)로 조립하고 탑 케이스(103)의 배면에 바텀 케이스(104, bottom case)를 조립하면 된다.

이와 같이, 본 실시예의 터치 패널(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 7 내지 도 17은 각각 탄성체의 변형 실시예들이다.

이들 도면의 경우, 다양한 형태의 탄성체(150a~150k)를 도시하고 있다. 이들은 전술한 제1 내지 제7 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 패널 101 : 윈도우
102 : 커버 플레이트 103 : 탑 케이스
104 : 바텀 케이스 105 : 디스플레이 모듈
110 : 터치감지어셈블리 120 : 터치감지유닛
140 : 인쇄회로기판 145 : 전극
150 : 탄성체 160 : 스페이서
170 : 가압판 180 : 유연성회로기판
190 : 나사탭블록

Claims (18)

1. 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 패널 제조방법.
2. 제1항에 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 패널 제조방법.
3. 제2항에 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 패널 제조방법.
4. 제1항에 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 패널 제조방법.
5. 제1항에 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 패널 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 터치감지어셈블리의 일측에 화상이 형성되는 디스플레이 모듈을 배치하는 디스플레이 모듈 배치 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널 제조방법.
7. 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 패널.
8. 제7항에 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 패널.
9. 제8항에 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 패널.
10. 제9항에 있어서,
    상기 터치감지어셈블리가 하부에서 결합되되 화상이 형성되는 디스플레이 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
11. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈의 전면에 배치되는 윈도우; 및
    상기 디스플레이 모듈과 상기 터치감지어셈블리 사이에 배치되는 커버 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
12. 제7항에 있어서,
    상기 탄성체, 상기 스페이서 및 상기 인쇄회로기판에는 상기 나사탭블록들의 자리 배치를 위한 다수의 관통공이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
13. 제7항에 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 패널.
14. 제13항에 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 패널.
15. 제14항에 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 패널.
16. 제7항에 있어서,
    상기 탄성체, 상기 가압판 및 상기 스페이서는 각각 에칭 공정에 의해 개별적으로 제작되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
17. 제7항에 있어서,
    상기 탄성체는 도전성 금속 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.
18. 제7항에 있어서,
    상기 전극은 상기 인쇄회로기판 상에서 상호 이격되게 다수 개 배치되는 것을 특징으로 하는 터치 패널.

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