KR101583827B1

KR101583827B1 - 입력 장치

Info

Publication number: KR101583827B1
Application number: KR1020090020135A
Authority: KR
Inventors: 이기민
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2016-01-19
Also published as: KR20100101773A

Abstract

본 발명은 입력 장치에 관한 것이다.

실시예에 따른 입력 장치는 하면에 캐비티가 형성된 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 전극층 및 상기 제1 전극층과 이격되어 상기 기판 내에 형성된 제2 전극층; 및 상기 캐비티에 설치되고 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 정전 용량의 변화를 감지하는 정전용량 센싱 칩이 포함된다.

입력 장치

Description

입력 장치{INPUT DEVICE}

본 발명은 입력 장치에 관한 것이다.

이동통신단말기, 전자수첩, PDA, 계산기 등의 통신기기나 전자기기에서 다양한 입력 장치가 사용되고 있다.

일반적으로, 통신기기나 전자기기는 사용자가 조작을 위한 제어 명령을 입력하기 위하여 복수의 버튼 스위치들로 이루어진 키보드를 입력 장치로 구비하고 있으며, 사용자가 손가락 또는 누름 펜 등을 사용하여 소정의 압력으로 상기 키보드의 복수의 버튼 스위치들을 누름에 따라 제어 명령이 입력된다.

한편, 최근에는 소정 압력으로 누르는 버튼 스위치 대신에 인체의 손가락과 같은 도전 특성을 가진 물질을 접촉 또는 비접촉(근접)하는 경우 전기장의 변화를 감지하여 입력 신호를 검출하는 정전용량형 터치센서가 개발 및 사용되고 있다.

상기 정전용량형 터치센서는 두 개의 극판과 그 사이에 배치된 유전체를 가지고, 그 두 개의 극판 사이의 정전용량 변화를 이용하여 스위칭 신호를 발생하는 것이다.

그러나, 종래의 정전용량형 터치센서는 두 개의 극판 및 유전체를 가진 구조 물을 인쇄회로기판의 상측에 설치하여 사용하기 때문에, 슬림화되는 추세의 통신기기나 전자기기의 두께를 증가시키는 문제가 있다.

또한, 종래의 정전용량형 터치센서는 사용자의 신호 입력에 따른 별도의 피드백 신호를 제공하지 않아 사용자가 신호 입력을 제대로 했는지 여부를 즉시 알 수 없는 문제가 있다.

실시예는 새로운 입력 장치를 제공한다.

실시예는 슬림하게 제작될 수 있는 입력 장치를 제공한다.

실시예는 사용자의 신호 입력에 따른 피드백 신호를 제공하는 입력 장치를 제공한다.

실시예에 따른 입력 장치는 기판; 상기 기판에 배치된 제1 전극층; 상기 기판에 배치되고 상기 제1 전극층과 이격되어 적어도 일부가 수직 방향으로 오버랩되는 제2 전극층; 상기 기판에 설치되고, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 정전 용량의 변화를 감지하는 정전용량 센싱 칩; 및 상기 기판의 상측에 배치된 케이스를 포함한다.

실시예는 새로운 입력 장치를 제공할 수 있다.

실시예는 슬림하게 제작될 수 있는 입력 장치를 제공할 수 있다.

실시예는 사용자의 신호 입력에 따른 피드백 신호를 제공하는 입력 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치가 적용된 휴대 전화기를 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치의 I-I' 단면을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 입력 장치(11)는 휴대 전화기(10)에 적용될 수 있다. 그러나, 이것이 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 입력 장치(11)는 예를 들어 PDA, 노트북, MP3 플레이어 등 다양한 전자기기에도 적용될 수 있다.

도 1에 예시된 휴대 전화기(10)는 디스플레이부(14)와, 입력 장치(11)와, 제어 선택부(12)와, 텍스트 입력부(13)를 포함한다.

상기 디스플레이부(14)는 사진이나 동영상, 사용자가 입력하거나 수신된 텍 스트 등 다양한 정보를 디스플레이하고, 상기 제어 선택부(12)는 통화, 통화 종료, 메뉴 선택 등 다양한 제어 신호가 입력될 수 있도록 하고, 상기 텍스트 입력부(13)는 숫자나 문자 등의 텍스트를 입력할 수 있도록 한다.

최근, 다양한 디자인 및 기능을 가진 휴대 전화기가 판매되고 있으며, 예를 들어, 터치 스크린을 이용하여 상기 디스플레이부(11), 제어 선택부(12), 텍스트 입력부(13) 등이 통합되어 제공되기도 한다.

휴대 전화기의 다양한 성능, 디자인, 기능 및 작동에 대해서는 여기서 더 이상 설명되지는 않을 것이다.

상기 입력 장치(11)는 정보의 입력 여부를 피드백 하기 위한 발광 소자(22)를 포함할 수 있으며, 예를 들어 도 1에 도시된 휴대 전화기(10)와 같은 전자기기의 내부에 배치될 수 있다.

실시예에서, 상기 입력 장치(11)는 상기 휴대 전화기(10)의 외관을 이루는 케이스(30)의 내부에 배치된 것이 예시되어 있다.

따라서, 사용자가 상기 입력 장치(11)를 인식하고 정보를 입력할 수 있도록 하기 위해 상기 입력 장치(11)가 배치된 부분의 케이스(30)는 투명 또는 반투명 재질로 형성될 수 있다. 또는, 상기 발광 소자(22)가 배치된 부분의 케이스(30)만 투명 또는 반투명 재질로 형성될 수 있다.

또한, 상기 케이스(30)가 불투명한 재질로 형성되는 경우, 상기 입력 장치(11)가 배치된 부분의 상기 케이스(30)에 입력 장치(11)가 배치된 영역임을 알리는 표시 또는 디자인이 형성될 수도 있다. 이때, 상기 발광 소자(22)가 배치된 부 분의 케이스(30)는 투명 또는 반투명 재질로 형성된다.

이와 같이, 상기 입력 장치(11)가 상기 케이스(30)의 내부에 배치된 경우, 상기 입력 장치(11)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있는 장점이 있으며, 상기 휴대 전화기(10)의 디자인을 자유롭게 설계할 수 있는 장점이 있다.

상기 입력 장치(11)는 상기 제어 선택부(12) 및/또는 텍스트 입력부(13)와 함께 설치되어 사용자가 원하는 정보를 입력할 수 있는 인터페이스 장치로써 사용될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 입력 장치(11)는 기판(40)과, 상기 기판(40) 상에 형성된 제1 전극층(21) 및 상기 기판(40) 내에 형성된 제2 전극층(31)을 포함한다.

또한, 상기 입력 장치(11)는 상기 제1 전극층(21)과 이격되어 배치되는 발광 소자(22)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 전극층(21)과 상기 발광 소자(22)는 동일한 수로 형성될 수도 있다.

상기 기판(40)은 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31)을 지지하는 역할과, 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31) 사이에 유전체의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(40)은 PCB 기판이 사용되거나 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판이 사용될 수 있다.

특히, 상기 기판(40)으로 LTCC 기판을 적용한 경우, 유전율이 증가될 수 있으며, 기판 전체적으로 유전율이 고른 장점이 있다.

상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31)에는 전원이 인가되어, 상기 제1 전극 층(21)과 제2 전극층(31) 사이에 일정한 전기장이 형성된다. 즉, 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31)은 적어도 일부가 수직 방향으로 오버랩되도록 배치되어, 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31) 사이에 일정한 정전 용량이 형성된다.

따라서, 사용자가 손가락을 상기 제1 전극층(21)에 근접하게 위치시키는 경우 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31) 사이의 전기장이 변화되면서 정전 용량이 변화된다. 따라서, 이러한 정전 용량의 변화를 감지함으로써, 사용자의 제어 신호 입력을 센싱할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 손가락은 상기 제1 전극층(21) 상측의 케이스(30)에 접촉하는 경우, 사용자의 손가락과 상기 제1 전극층(21)이 근접하게 위치되면서 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31) 사이의 정전 용량이 변화된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극층(21)은 복수개의 분리된 전극으로 형성되어 위치에 따라 다른 제어 신호를 입력하는 것이 가능하다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(21)은 복수개가 수평 방향으로 일렬로 배열될 수 있으며, 사용자가 손가락을 제일 좌측에 배치된 제1 전극층(21) 상측의 케이스(30)로부터 제일 우측에 배치된 제1 전극층(21) 상측의 케이스(30)로 이동시키는 경우, 상기 디스플레이부(14)에 표시된 커서가 이동되도록 하거나, 상기 디스플레이부(14)에 표시된 선택 메뉴에 대해 "확인" 신호가 입력되도록 하거나, 상기 디스플레이부(14)에 표시된 화면이 변경되도록 할 수 있다.

상기 기판(40)의 상면은 일측에 단차가 형성되어 상기 발광 소자(22)가 설치된다. 상기 발광 소자(22)는 상기 제1 전극층(21)과 일대일 대응되도록 설치될 수 있으며, 상기 제1 전극층(21)이 배치된 방향을 따라 일렬로 배치되는 것도 가능하다. 그러나, 상기 제1 전극층(21)의 수와 상기 발광 소자(22)의 수가 반드시 일치되어야 하는 것은 아니다.

상기 발광 소자(22)는 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31) 사이의 정전용량이 변화되는 경우, 즉 사용자의 제어 신호가 입력되는 경우에 빛이 발광되도록 전기적으로 연결된다.

따라서, 상기 복수의 제1 전극층(21) 중 어느 하나에 대해 사용자가 손가락을 근접하는 경우, 사용자의 손가락이 근접된 제1 전극층(21)에 대응되는 발광 소자(22)가 점등된다. 예를 들어, 사용자가 손가락을 상기 케이스(30) 상에서 제일 좌측 제1 전극층(21)으로부터 제일 우측 제1 전극층(21)으로 이동시키는 경우, 제일 좌측의 발광 소자(22)로부터 제일 우측의 발광 소자(22)가 순차적으로 발광한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치(11)는 상기 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(31) 사이의 정전 용량의 변화에 따라 사용자의 제어 신호가 입력되도록 하고, 그에 따라 상기 발광 소자(22)가 발광되도록 함으로써, 사용자가 제어 신호의 입력이 제대로 되었는지 여부를 피드백 받을 수 있다.

한편, 상기 기판(40)의 하측에는 캐비티(43)가 형성된다. 특히, 상기 기판(40)이 LTCC 기판으로 형성된 경우 상기 캐비티(43)의 형성이 용이하다.

상기 캐비티(43)에는 상기 제1 전극층(21) 및 제2 전극층(31) 사이의 정전 용량의 변화를 감지하여 이를 입력 신호로 처리하는 정전용량 센싱 칩(41)이 설치 되고, 그 외 저항과 같은 전기소자(42)가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 입력 장치(11)는 기판(40)의 상면에 단차를 형성하여 발광 소자(22)를 설치하고, 기판(40)의 하면에 캐비티(43)를 형성하여 정전용량 센싱 칩(41)이나 전기소자(42)를 설치한다. 따라서, 입력 장치(11)를 슬림하게 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극층(21)과 제2 전극층(31) 사이의 간격은 300-500㎛로 형성될 수 있으며, 상기 기판(40)은 800㎛의 두께로 형성될 수 있다.

상기 기판(40)의 내측에는 다수의 도전 패턴(45)이 형성될 수도 있다. 상기 도전 패턴(45)는 상기 입력 장치(11)가 동작될 수 있도록 회로를 구성한다. 또한, 상기 도전 패턴(45)은 임베디드 커패시터(Embedded capacitor)를 형성하는 것도 가능하다.

그리고, 상기 기판(40)의 하면에는 단자부(44)가 형성된다. 상기 단자부(44)는 상기 입력 장치(11)를 다른 전자기기 또는 회로기판과 전기적으로 연결되어 신호의 입출력이 가능하도록 제공된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 기판에 정전용량형 센서, 발광 소자 및 정전용량 센싱 칩을 모듈화하여 설치함으로써 슬림한 두께의 입력 장치의 구현이 가능하다.

아울러, 본 발명의 실시예는 사용자의 제어 신호에 입력에 따라 발광 소자가 발광되도록 함으로써, 제어 신호 입력에 따른 피드백 신호를 제공하여 사용자가 제어 신호의 입력이 제대로 되었는지 여부를 용이하게 확인할 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치가 적용된 휴대 전화기를 예시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입력 장치의 I-I' 단면을 도시한 도면.

Claims

하면에 캐비티가 형성된 기판;

상기 기판 상에 형성된 제1 전극층 및 상기 제1 전극층과 이격되어 상기 기판 내에 형성된 제2 전극층; 및

상기 캐비티에 설치되고 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 정전 용량의 변화를 감지하는 정전용량 센싱 칩을 포함하고,

상기 제 1 전극층과 상기 제 2 전극층은 적어도 일부가 오버랩되도록 배치되는 입력 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판은 상면에 높이가 낮은 단차진 영역이 형성되고, 상기 단차진 영역에 상기 제1 전극층과 대응되어 정전용량의 변화에 따라 발광하는 발광소자가 설치된 입력 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판은 LTCC 기판인 입력 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1 전극층은 복수개가 일렬로 배치된 입력 장치.
제 2항에 있어서,

상기 발광소자는 복수개가 일렬로 배치된 입력 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제1 전극층의 상측에는 케이스가 배치된 입력 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기판의 하면에는 다른 전자기기 또는 회로기판과 전기적으로 연결되어 신호를 입출력하는 단자부가 형성된 입력 장치.
캐비티가 형성된 기판;

상기 기판에 배치된 제1 전극층;

상기 기판에 배치되고 상기 제1 전극층과 이격되어 적어도 일부가 수직 방향으로 오버랩되는 제2 전극층;

상기 기판에 설치되고, 상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 정전 용량의 변화를 감지하는 정전용량 센싱 칩; 및

상기 기판의 상측에 배치된 케이스를 포함하고,

상기 정전용량 센싱 칩은 상기 캐비티 내에 배치되는 입력 장치.
제 8항에 있어서,

상기 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 정전 용량의 변화에 따라 발광하는 발광 소자를 포함하는 입력 장치.