KR101370376B1 - 정전용량 스위치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전용량 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체에 의해서 스위칭되도록 수직 또는 측면에서 가해지는 힘을 견고하게 지지하고 빠르게 스위칭되도록 하는 도전성 탄성체 구조를 갖는 정전용량 스위치에 관한 것이다.
이에 따른, 본 발명은 구조가 간단하여 터치시그널을 빠르게 전달하는 효과가 있음은 물론이고 생산비용이 저렴하며 제작과정상 시간이 단축되는 효과가 있다.
이에 따른, 본 발명은 구조가 간단하여 터치시그널을 빠르게 전달하는 효과가 있음은 물론이고 생산비용이 저렴하며 제작과정상 시간이 단축되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 정전용량 스위치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체에 의해서 스위칭되도록 수직 또는 측면에서 가해지는 힘을 견고하게 지지하고 빠르게 스위칭되도록 하는 도전성 탄성체 구조를 갖는 정전용량 스위치에 관한 것이다.
종래의 기술로서, 대한민국등록특허공보 제10-0499807호인 정전용량 스위치는 일면에 터치부가 마련되고 가장자리에는 고정돌기가 설치된 외부 케이스와, 상기 터치부의 반대측의 상기 외부 케이스의 타면에 접촉되도록 위치한 제 1 도전성 탄성체와, 상기 고정돌기에 고정부착되어 상기 케이스와 일정한 간격 이격되는 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판에 형성되며 상기 제 1 도전성 탄성체와 전기적으로 연결되는 센서전극, 및 상기 센서전극과 전기적으로 연결되어 상기 인쇄회로기판에 형성되며 상기 정전용량 변화신호를 처리하는 센서회로부를 구비하며, 상기 센서회로부는 하나의 입력단으로는 기준 케패시터에 의한 기준 정전용량이 입력되고 나머지 다른 하나의 입력단으로는 인체 등의 접근에 의해 발생하는 가변 정전용량이 상기 센서전극을 통해 입력되어, 상기 가변 정전용량이 상기 기준 정전용량보다 클 때 출력변화를 일으키는 비교기를 포함한다.
이와 같은 종래의 기술은 제 1 도전성 탄성체는 고무에 카본 블랙과 같은 도전성 미립자를 분사시켜 도전성을 갖도록 한 도전성 고무를 사용한 것이고, 상기 제 1 도전성 탄성체를 사용한 경우에 고무의 탄성을 그대로 유지하면서도 전류를 흐르게 할 수 있도록 하였지만, 그 구조가 복잡하고 제작과정이 어려우며 설계시 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스위칭 되기 위한 도전성 탄성체의 구조가 간단함과 동시에 스위칭이 빠르게 동작되는 도전성 탄성체가 포함된 정전용량 스위치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 정전용량 스위치는 인체의 접촉에 의해서 인체가 갖는 정전용량이 전달되는 터치부와; 상기 정전용량으로부터 터치시그널을 생성하기 위하여 제 1 시작점부터 제 1 끝점까지 연속적으로 연결된 제 1 스프링 구조를 형성하고 상기 제 1 스프링 구조의 최상부가 상기 터치부에 항상 접한 상태를 유지하는 접촉부, 상기 제 1 끝점과 일체형으로 연결되되 상기 제 1 스프링 구조의 내부 지름의 제 1 중심점까지 일정길이를 갖는 제 1 이음부, 상기 제 1 중심점과 일체형으로 형성되고 상기 제 1 중심점부터 제 2 끝점까지 하부로 일정길이 연장되게 형성된 기둥부, 상기 제 2 끝점이 제 2 스프링 구조를 형성하기 위한 제 2 중심점이 되고 상기 제 2 중심점부터 제 3 끝점까지 상기 제 2 스프링 구조의 반경이 되게 일정길이를 갖는 제 2 이음부, 상기 제 3 끝점과 일체형으로 형성되되 상기 제 3 끝점이 제 2 시작점이 되어 상기 제 2 시작점부터 제 4 끝점까지 연속적으로 연결된 제 2 스프링 구조가 형성되며, 상기 제 4 끝점 일부가 하향 수직되게 형성된 지지부로 구성되어 터치시그널을 생성하는 도전성 탄성체와 및 상기 제 4 끝점와 전자적으로 결합되고 상기 생성된 터치시그널을 디지털시그널로 변환하는 PCB 기판부로 이루어진 것을 해결 수단으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 구조가 간단하여 터치시그널을 빠르게 전달하는 효과가 있음은 물론이고 생산비용이 저렴하며 제작과정상 시간이 단축되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 스위치 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 탄성체 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치된 위치에 따른 도전성 탄성체 예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 탄성체 평면도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 탄성체 사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터치된 위치에 따른 도전성 탄성체 예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도전성 탄성체 평면도
이하, 본 발명의 최적 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정전용량 스위치 사시도로서, 상기 정전용량 스위치(100)는 인체의 접촉에 의해서 인체가 갖는 정전용량이 전달되는 터치부(110)와; 상기 정전용량으로부터 터치시그널을 생성하기 위하여 제 1 시작점부터 제 1 끝점까지 연속적으로 연결된 제 1 스프링 구조를 형성하고 상기 제 1 스프링 구조의 최상부가 상기 터치부에 항상 접한 상태를 유지하는 접촉부, 상기 제 1 끝점과 일체형으로 연결되되 상기 제 1 스프링 구조의 내부 지름의 제 1 중심점까지 일정길이를 갖는 제 1 이음부, 상기 제 1 중심점과 일체형으로 형성되고 상기 제 1 중심점부터 제 2 끝점까지 하부로 일정길이 연장되게 형성된 기둥부, 상기 제 2 끝점이 제 2 스프링 구조를 형성하기 위한 제 2 중심점이 되고 상기 제 2 중심점부터 제 3 끝점까지 상기 제 2 스프링 구조의 반경이 되게 일정길이를 갖는 제 2 이음부, 상기 제 3 끝점과 일체형으로 형성되되 상기 제 3 끝점이 제 2 시작점이 되어 상기 제 2 시작점부터 제 4 끝점까지 연속적으로 연결된 제 2 스프링 구조가 형성되며, 상기 제 4 끝점 일부가 하향 수직되게 형성된 지지부로 구성되어 터치시그널을 생성하는 도전성 탄성체(120); 및 상기 제 4 끝점과 전자적으로 결합되고 상기 생성된 터치시그널을 디지털시그널로 변환하는 PCB 기판부(130)로 이루어진다.
더욱 상세하게, 상기 터치부(110)는 손과 같은 인체의 접촉이 이루어지는 것으로써, 인체의 접촉이 없는 경우와 인체의 접촉이 있는 두 경우에 터치부(110)의 다르게 변화하는 바, 우선 인체의 접촉이 없는 경우에 터치부(110)는 충전과 방전이 동일하게 이루어지기 때문에 어떠한 반응도 나타나지 않지만, 인체의 접촉이 있는 경우에 사람이 갖는 정전용량을 상기 도전성 탄성체(120)에 전달하기 때문에 충전과 방전에 차이가 발생되어 상기 도전성 탄성체(120)에서 터치시그널이 발생되도록 한다.
또한, 상기 터치부(110)는 아크릴, 유리, 고무 중 어느 한 재질이 바람직하다.
상기 도전성 탄성체(120)는 상기 터치부(110)에 항상 접촉된 상태를 유지하고 이와 같이 접촉상태를 유지한 상태에서 상기 터치부(110)에 인체의 접촉이 이루어지지 않는 경우에는 PCB 기판부(130)에서 항상 충전과 방전이 같은 양만큼 이루어져 어떠한 변화가 발생하지 않기 때문에 터치시그널이 생성되지 않는다.
그러나, 상기 터치부(110)에 접촉이 이루어진 경우의 도전성 탄성체(120)는 사람이 갖는 정전용량에 의해서 충전과 방전이 같은 양만큼 이루어지지 않음에 따라 터치시그널이 생성한다.
이와 같은 본 발명 도전성 탄성체(120)의 구조에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하는 바, 상기 도전성 탄성체(120)는 접촉부(121)와 제 1 이음부(122)와 기둥부(123)와 제 2 이음부(124) 및 지지부(125) 모두가 순차적으로 연속되게 일체형으로 이루어진다.
상기 도전성 탄성체(120)의 접촉부(121)는 상기 정전용량으로부터 터치시그널을 생성하기 위하여 제 1 시작점(121-1)부터 제 1 끝점(121-2)까지 연속적으로 연결된 제 1 스프링 구조를 형성하고 상기 제 1 스프링 구조의 최상부가 상기 터치부(110)에 항상 접한 상태를 유지한다.
상기 접촉부(121)에 대해서 보다 상세하게 설명하면, 상기 제 1 시작점(121-1)부터 제 1 끝점(121-2)까지 제 1 스프링 구조를 형성함에 있어서, 제 1 스프링 구조의 최하부부터 상기 최상부까지 상기 제 1 이음부(122)의 길이가 상기 제 1 스프링 구조의 반경이 되게 형성되는 것도 바람직 하지만, 제 1 스프링 구조의 최하부부터 상기 최상부까지 상부로 올라가며 일정횟수 감겨질수록 점차 제 1 스프링 구조의 반경이 커지도록 형성되는 것이 바람직하다.
이때, PCB 기판부(130)의 크기 또는 제품의 크기 등 여러 가지 상황에 따라 변경될 수 있지만 상기 제 1 스프링 구조를 갖는 접촉부(121)의 최상부 반경은 5㎜ 내지 10㎜가 바람직하다.
특히, 상기 제 1 스프링 구조는 감겨지는 횟수만큼 점차 반경이 커지도록 형성한 이유는 터치부(110)에 접촉되는 인체의 한 부분은 항상 도 3에 도시된 A와 같이 정확히 스위칭 되도록 힘을 가하는 것이 아니고 도 3의 B와 같은 경우처럼 힘이 가해진 경우도 있을 수 있음으로 터치 면적을 넓게 하여 안정되게 스위칭 되도록 한 것이다.
이와 같이 터치 면적을 넓게 하여도 도 3에 도시된 B와 같이 힘이 전달된 경우에 제 1 스프링 구조가 탄성을 갖고 있음으로 완충작용을 통해 오동작 없이 동작된다.
상기 도전성 탄성체(120)의 제 1 이음부(122)는 상기 제 1 끝점(121-2)과 일체형으로 연결되되 상기 제 1 스프링 구조의 내부 지름이 제 1 중심점(122-1)까지 일정길이를 갖는다.
상기 제 1 이음부(122)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 C부분(기둥부(123)와 접촉부(121) 사이의 길이)이 제 1 이음부(122)에 해당되는 것으로써, 상기 접촉부(121)의 제 1 스프링 구조의 내부 지름 중 반지름에 해당하고 D부분은 C부분이 반지름 길이를 갖는 길이를 갖음으로 상기 제 1 스프링 구조의 제 1 중심점(122-1)에 해당함에 따라 터치부(110)에서 전달되는 힘이 제 1 스프링 구조 제 1 중심점(122-1)에 모아져 기계적으로 안정된 구조가 된다.
이때, 상기 제 1 스프링 구조 제 1 중심점(122-1)까지 제 1 이음부(122)가 꼭 배치되어 형성되어야 하는 것은 아니지만 제 1 스프링 구조 제 1 중심점(122-1)까지 배치되는 것이 가장 바람직하다.
상기 도전성 탄성체(120)의 기둥부(123)는 상기 제 1 중심점과 일체형으로 형성되고 상기 제 1 중심점(122-1)부터 제 2 끝점(123-1)까지 하부로 일정길이 연장되게 형성된다.
이와 같은 기둥부(123)는 아무런 굴절 없이 직선으로 구성된 것이기 때문에 도 3에 도시된 A의 힘이 작용하는 경우는 대부분의 힘을 직접 전달 받아 하부로 전송하는 구조이기 때문에 구조적으로 안정되고 도 3에 도시된 B의 힘이 작용하는 경우에는 제 1 스프링 구조의 탄성에 의해서 힘을 흡수하여 기둥부(123)의 휨 발생이 적게 되어 구조적으로 안정된다.
따라서, 터치시그널은 직선형 구조를 갖는 기둥부(123)에 의해서 PCB 기판(130)에 최대한 빠르게 전달되고 구조적으로 안정된 정전용량 스위치가 된다.
상기 도전성 탄성체(120)의 제 2 이음부(124)는 상기 제 2 끝점(123-1)이 제 2 스프링 구조를 형성하기 위한 제 2 중심점(123-1)이 되고 상기 제 2 중심점(123-1)부터 제 3 끝점(124-1)까지 상기 제 2 스프링 구조의 반경이 되게 일정길이를 갖는다.
상기 제 2 이음부(124)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 기둥부(123)의 제 2 끝점(123-1)을 직접 PCB 기판부(130)에 고정하여 터치시그널을 전달할 수도 있지만, 터치부(110)에서 가해지는 물리적인 힘에 의해서 PCB 기판부(130)와 제 2 끝점(123-1)이 분리되어 접촉불량이 발생할 수 있기 때문에 상기 제 2 끝점(123-1)은 지지부(125)와 일체형으로 형성되는 것이다.
또한, 제 2 끝점(123-1)은 제 2 스프링 구조를 형성하기 위한 제 2 중심점(123-1)에 위치하는 이유는 상기 제 1 스프링 구조에서 설명한 바와 같이 인체에 의해서 가해지는 힘을 상기 제 2 중심점으로부터 지지부(125)까지 완충작용이 발생되어 힘을 분산시키기 위함이고 이로 인하여 구조적인 문제에 따른 기계적 오류가 발생하지 않,고 터치부(110)에 접촉된 인체에 의한 정전용량의 전달이 빠르게 이루어 질 수 있다.
상기 제 2 이음부(124)는 제 2 중심점(123-1)까지 꼭 배치되어야 하는 것은 아니지만 제 2 중심점(123-1)까지 배치되는 것이 가장 바람직하다.
상기 도전성 탄성체(120)의 지지부(125)는 상기 제 3 끝점(124-1)이 일체형으로 형성되되 상기 제 3 끝점(124-1)이 제 2 시작점(124-1) 되어 상기 제 2 시작점(124-1)부터 제 4 끝점(125-1)까지 연속적으로 연결된 상기 제 2 스프링 구조가 형성되되, 상기 제 4 끝점(125-1) 일부가 하향 수직되게 형성된다.
상기 지지부(125)에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 지지부(125)는 터치시그널이 PCB 기판부(130)에 전달되기 위해서 지지부(125)의 제 4 끝점(125-1) 일부가 PCB 기판부(130)에 삽입되어 납땜결합과 같은 결합방식에 의해서 결합되고 상기 제 2 스프링 구조는 상기 터치시그널을 PCB 기판부(130)에 전달함과 동시에 기계적측면에서 PCB 기판부(130)에 밀착되어 견고하게 지지됨에 따라 물리적 또는 전자적인 오류에 의한 오작동을 방지한다.
상기 PCB 기판부(130)는 제 4 끝점(125-1)와 전자적으로 결합되고 상기 생성된 터치시그널을 디지털시그널로 변환하여 스위칭 한다.
도면과 상세한 설명에서 최적 실시예들이 개시되고, 이상에서 사용된 특정한 용어는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것일 뿐, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것이 아니다.
그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 정전용량 스위치 110 : 터치부
120 : 도전성 탄성체 121 : 접촉부
121-1 : 제 1 시작점 121-2 : 제 1 끝점
122 : 제 1 이음부 122-1 : 제 1 중심점
123 : 기둥부 123-1 : 제 2 중심점, 제 2 끝점
124 : 제 2 이음부 124-1 : 제 2 시작점, 제 3 끝점 125 : 지지부 125-1 : 제 4 끝점
130 : PCB 기판부
120 : 도전성 탄성체 121 : 접촉부
121-1 : 제 1 시작점 121-2 : 제 1 끝점
122 : 제 1 이음부 122-1 : 제 1 중심점
123 : 기둥부 123-1 : 제 2 중심점, 제 2 끝점
124 : 제 2 이음부 124-1 : 제 2 시작점, 제 3 끝점 125 : 지지부 125-1 : 제 4 끝점
130 : PCB 기판부
Claims (3)
- 인체의 접촉에 의해서 인체가 갖는 정전용량이 전달되는 터치부와;
상기 정전용량으로부터 터치시그널을 생성하기 위하여 제 1 시작점부터 제 1 끝점까지 상부로 올라가며 감겨질수록 점차 반경이 커지게 연속적으로 연결된 제 1 스프링 구조를 형성하고, 상기 제 1 스프링 구조의 최상부가 상기 터치부에 항상 접한 상태를 유지하는 접촉부, 상기 제 1 끝점과 일체형으로 연결되되 상기 제 1 스프링 구조의 내부 지름의 제 1 중심점까지 일정길이를 갖는 제 1 이음부, 상기 제 1 중심점과 일체형으로 형성되고 상기 제 1 중심점부터 제 2 끝점까지 하부로 일정길이 연장되게 형성되되 굴절 없이 직선으로 이루어진 기둥부, 상기 제 2 끝점이 제 2 스프링 구조를 형성하기 위한 제 2 중심점이 되고 상기 제 2 중심점부터 제 3 끝점까지 상기 제 2 스프링 구조의 반경이 되게 일정길이를 갖는 제 2 이음부, 상기 제 3 끝점과 일체형으로 형성되되 상기 제 3 끝점이 제 2 시작점이 되어 상기 제 2 시작점부터 제 4 끝점까지 연속적으로 연결된 제 2 스프링 구조가 형성되며, 상기 제 4 끝점 일부가 하향 수직되게 형성된 지지부로 구성되어 터치시그널을 생성하는 도전성 탄성체와;
상기 제 4 끝점과 전자적으로 결합되고 상기 생성된 터치시그널을 디지털시그널로 변환하는 PCB 기판부로 이루어진 정전용량 스위치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 터치부와 접하는 접촉부의 반경은 5㎜ 내지 10㎜ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 정전용량 스위치.
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