KR101653533B1

KR101653533B1 - 마스터 슬레이브 방식의 터치키 시스템과 이를 위한 터치키 어셈블리

Info

Publication number: KR101653533B1
Application number: KR1020150075024A
Authority: KR
Inventors: 김성원; 임희수; 이정규
Original assignee: (주)이미지스테크놀로지
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-09-05

Abstract

본 발명은 전자기기의 터치키 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 터치키 시스템은, 제1 터치센서부와 상기 제1 터치센서부와 전기적으로 연결되어 터치감지신호를 생성하는 터치컨트롤러를 포함하며, 전자기기의 제1 터치감지영역에 설치되는 마스터유닛; 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결된 제2 터치센서부를 포함하며, 상기 전자기기의 제2 터치감지영역에 설치된 슬레이브유닛; 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러로부터 터치감지신호가 수신되면 상기 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전자기기의 제1 터치감지영역에서 사용자 터치를 감지하는 터치키 패키지의 터치컨트롤러가 제2 터치감지영역의 터치센서부에서 발생한 터치감지신호를 처리할 수 있으므로 모든 터치감지영역마다 터치키 패키지를 설치할 필요가 없어 터치키 시스템의 구현이 보다 간단해지고 비용을 절감할 수 있다. 또한 터치센서부와 터치컨트롤러가 일체화된 터치키 패키지는 전자기기의 메인기판에 직접 실장하는 것이 가능하므로 전자기기에서 터치키 설치에 소요되는 공간을 줄일 수 있고 이를 통해 설계자유도를 높일 수 있다.

Description

마스터 슬레이브 방식의 터치키 시스템과 이를 위한 터치키 어셈블리{Touch key system of master and slave type and touch key assembly for the same}

본 발명은 전자기기에서 사용자 터치를 감지하는 터치키 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 터치키 패키지에 구비된 터치컨트롤러를 이용하여 다수의 터치센서부에서 발생한 터치신호를 처리하는 마스터 슬레이브 방식의 터치키 시스템과 이를 위한 터치키 어셈블리에 관한 것이다.

최근 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 대부분의 휴대용 전자기기에는 터치스크린이 주 입력장치로 사용되고, 다수의 기능키(function key)가 보조 입력장치로 사용되고 있다.

예를 들어 도 1에 나타낸 휴대용 전자기기(10)를 살펴보면, 본체(20)의 전면에 디스플레이와 일체화된 터치스크린(22)이 배치되고, 터치스크린(22)의 하단에 홈키(24), 메뉴키(26), 백키(28) 등의 기능키가 배치되어 있다.

홈키(24)는 화면을 대기모드에서 활성모드로 전환하거나 초기화면으로 복귀시키는 명령을 입력하는 수단이고, 메뉴키(26)는 각종 선택메뉴를 화면에 표시하는 명령을 입력하는 수단이며, 백키(28)는 이전화면으로 되돌아가는 명령을 입력하는 수단이다. 도면에는 나타내지 않았으나 본체(20)의 측면에는 볼륨조절키, 전원키 등의 기능키가 설치되어 있다.

이러한 기능키(24,26,28)들은 기계적인 스위칭 방식이나 터치 방식으로 구현될 수 있는데, 일반적으로 홈키(24)는 기계적인 스위칭 방식으로 작동하는 버튼 형태로 제공되고, 메뉴키(26)와 백키(28)는 터치센서를 이용한 터치키의 형태로 제공되고 있다.

특히, 메뉴키(26)와 백키(28)의 기능은 터치스크린(22) 하단에 설치된 터치키 어셈블리(30)에 의해 구현되며, 종래의 터치키 어셈블리(30)는 도 2의 분해 사시도와 도 3의 부분 단면도에 나타낸 바와 같이, 상하로 적층된 제1기판(31)과 제2기판(32)을 포함하며, 이때 제1 기판(31)과 제2기판(32)은 각각 플렉서블 기판(FPCB)으로 이루어진다.

제1기판(31)은 메뉴키(26)에 대응하는 위치에 형성된 제1관통부(33)와 백키(28)에 대응하는 위치에 형성된 제2관통부(34)를 포함한다. 제1관통부(33)와 제2관통부(34)의 주변에는 각각 사용자 접촉을 감지하는 터치센서부(35)가 형성되며, 제1기판(31)의 일단에는 각 터치센서부(35)에서 발생한 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 사용자 접촉여부를 판단하는 터치컨트롤러(36)가 장착된다. 터치컨트롤러(36)는 통상 독립적인 반도체 칩으로 제공된다.

또한 제1기판(31)에는 각 터치센서부(35)와 터치컨트롤러(36)를 전기적으로 연결하는 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)과, 터치컨트롤러(36)와 휴대용 전자기기(10)의 메인기판을 전기적으로 연결하는 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)이 형성된다.

또한 제2기판(32)에는 제1기판(31)의 제1관통부(33) 및 제2관통부(34)와 대응하는 위치에 각각 도광판(37)이 장착되고, 각 도광판(37)의 일측에는 광원(38)이 장착된다. 광원(38)에는 주로 LED가 사용된다.

도면에는 나타내지 않았으나 제2기판(32)에는 빛이 새는 것을 방지하기 위하여 도광판(37)과 LED(38)의 측면을 둘러싸는 차광부재가 장착된다. 제2기판(32)도 빛이 통과하지 않는 불투과성 재질이거나 불투과성 필름이 부착된다. 제2기판(32)에는 각 광원(38)과 휴대용 전자기기(10)의 메인기판을 전기적으로 연결하는 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)이 형성된다.

또한 제2기판(32)에는 홈키(24)에 의한 스위칭 동작을 수행하는 홈키접속패턴(39)이 구비되며, 제1기판(31)에는 홈키(24)가 삽입되는 관통부(41)가 형성된다.

이러한 터치키 어셈블리(30)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 사용자가 본체(20)의 전면에서 메뉴키(26) 또는 백키(28)에 대응하는 부분을 터치하면, 터치센서부(35)에 연결된 터치컨트롤러(36)가 접촉감지신호를 생성하여 휴대용 전자기기(10)의 메인기판에 구비된 제어부(도면에는 나타내지 않았음)로 전송한다. 휴대용 전자기기(10)의 제어부(도면에는 나타내지 않았음)는 메뉴키(26) 또는 백키(28)를 통한 입력에 따라 디스플레이를 제어하여 화면을 갱신하는 한편 제2기판(32)으로 전력을 공급하여 광원(38)을 발광시킨다.

광원(38)의 빛은 도광판(37)의 반사패턴에 의해 상부로 반사된 후 본체(20) 전면의 보호유리(도 3의 21)에 형성된 메뉴키 패턴과 백키 패턴을 통해 외부로 출사되며, 이에 따라 사용자가 메뉴키 패턴과 백키 패턴을 선명하게 볼 수 있게 된다.

그런데 종래의 터치키 어셈블리(30)는 다음과 같은 몇 가지 문제점을 안고 있다.

첫째, 종래의 터치키 어셈블리(30)는 터치컨트롤러(36)와 터치센서부(35)가 모두 분리되어 있기 때문에 설치공간을 많이 차지하고, 이로 인해 터치키 어셈블리(30)를 컴팩트하게 제조하는데 어려움이 있다.

둘째, 종래의 터치키 어셈블리(30)를 제조하기 위해서는, 제1기판(31)에 대해서는 터치센서부(35)를 형성하는 공정과 터치컨트롤러(36)의 실장공정을 각각 진행해야 하고, 제2기판(32)에 대해서는 도광판(37), 광원(38), 차광부재 등을 실장하는 공정을 각각 진행해야 하며, 제1기판(31)과 제2기판(32)을 접합하는 공정도 진행해야 하므로 전체 공정이 매우 복잡하여 제조비용이 증가하고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

셋째, 종래의 터치키 어셈블리(30)는 휴대용 전자기기의 메인기판에 실장되지 않고 메인기판의 하단 부근에 별도로 설치된다. 따라서 휴대용 전자기기를 설계할 때는 반드시 터치키 어셈블리(30)의 설치공간을 고려해야 하고, 이로 인해 설계자유도가 크게 제한되는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 1은 하나의 기판에 터치센서부와 광원 등이 결합된 터치키 어셈블리를 소개하고 있다. 그런데 특허문헌 1에 따른 터치키 어셈블리는 하나의 기판을 사용하는 점에서는 일정한 장점이 있으나, 여전히 휴대용 전자기기의 메인기판과는 별도로 제작되므로 항상 터치키 어셈블리를 위한 설치공간을 확보해야 하는 문제가 있다.

또한 기판에 터치센서부를 형성하는 공정, 터치컨트롤러를 결합하는 공정, 기판 하부에 광원(LED), 불투과성테두리, 도광판, 반사시트, 불투과성 밑판 등을 결합하는 공정을 각각 별도로 진행해야 하므로 제조공정이 복잡한 단점도 있다. 또한 터치컨트롤러와 터치센서부가 서로 분리되어 있어 터치키 어셈블리를 컴팩트하게 제조하는데 어려움이 있다.

한국등록특허 제10-1410015호(2014.06.20 공고)

본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 터치센서부와 터치컨트롤러를 일체화한 터치키 패키지를 마스터유닛으로 하여 다른 터치센서부에서 발생한 터치신호를 처리하는 마스터 슬레이브 방식의 터치키 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 전자기기의 메인기판에 보다 간편하고 컴팩트하게 구현할 수 있는 터치키 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 종래에 비하여 제조공정이 간단하여 제조비용을 절감할 수 있으며, 보다 컴팩트해진 터치키 패키지와 이를 포함하는 터치키 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 제1 터치센서부와 상기 제1 터치센서부와 전기적으로 연결되어 터치감지신호를 생성하는 터치컨트롤러를 포함하며, 전자기기의 제1 터치감지영역에 설치되는 마스터유닛; 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결된 제2 터치센서부를 포함하며, 상기 전자기기의 제2 터치감지영역에 설치된 슬레이브유닛; 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러로부터 터치감지신호가 수신되면 상기 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는 전자기기의 터치키 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은 제1광원을 포함하고, 상기 슬레이브유닛은 제2광원을 포함할 수 있다. 이때 상기 터치컨트롤러는 상기 제1 터치센서부에서 터치가 감지되면 상기 제1광원에 대한 전력공급을 제어하는 신호를 송출하고, 상기 제2 터치센서부에서 터치가 감지되면 상기 제2광원에 대한 전력공급을 제어하는 신호를 송출할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은 상기 제1 터치센서부와 상기 터치컨트롤러가 일체화된 터치키 패키지일 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 슬레이브유닛은 상기 제2 터치센서부와 광원이 일체화된 터치키 패키지일 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 리드프레임; 단일 기판에 상기 제1 터치센서부와 상기 터치컨트롤러가 형성되어 상기 리드프레임에 실장되는 것으로서, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 제1영역에 형성되고 상기 터치컨트롤러는 상기 제1영역의 측방에 위치하는 제2영역에 형성된 통합센서칩; 상기 리드프레임과 상기 통합센서칩을 연결하는 전기적 연결수단; 상기 리드프레임을 둘러싸서 지지하는 몰딩부; 상기 몰딩부의 상단에 결합된 광가이드수단을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 제1 리드프레임과 제2 리드프레임; 상기 제1 리드프레임에 실장된 상기 터치컨트롤러; 상기 제2 리드프레임에 실장된 광원; 상기 제1리드프레임, 상기 제2리드프레임 및 상기 터치컨트롤러를 둘러싸서 지지하며, 상기 광원의 상부에 형성된 공간부를 둘러싸는 몰딩부; 적어도 하나가 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 상기 몰딩부의 외부로 노출되는 다수의 단자를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 몰딩부의 상면에 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 제1 리드프레임과 제2 리드프레임; 상기 제1 리드프레임에 실장된 상기 터치컨트롤러; 상기 제2 리드프레임에 실장된 광원; 상기 제1리드프레임과 상기 제2리드프레임을 둘러싸서 지지하는 바닥부와, 바닥부의 가장자리에 형성된 측벽을 포함하는 몰딩부; 측벽에 의해 둘러싸인 내부공간에 형성되어 터치컨트롤러 칩과 광원을 둘러싸는 투명몰딩부; 적어도 하나가 터치컨트롤러 칩과 전기적으로 연결되며, 몰딩부의 외부로 노출되는 다수의 단자를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 투명재질로서 상기 투명몰딩부의 상면에 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 제1홈과 제2홈이 형성된 기판; 상기 제1홈의 바닥에 실장되는 상기 터치컨트롤러; 상기 제2홈의 바닥에 실장된 광원; 적어도 하나가 터치컨트롤러 칩과 전기적으로 연결되며, 기판의 외부로 노출되는 다수의 단자; 상기 제2홈에 채워진 투명몰딩부를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 상면과 상기 투명몰딩부의 상면 중에서 적어도 하나의 영역에 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 홈이 형성된 기판; 상기 홈의 바닥에 실장되는 상기 터치컨트롤러; 상기 홈의 바닥에 실장되며, 상기 터치컨트롤러의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원; 적어도 하나가 터치컨트롤러 칩과 전기적으로 연결되며, 기판의 외부로 노출되는 다수의 단자; 상기 홈에 채워진 투명몰딩부를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 상면과 상기 투명몰딩부의 상면 중에서 적어도 하나의 영역에 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 홈이 형성된 기판; 상기 홈의 바닥에 실장되는 상기 터치컨트롤러; 상기 홈의 바닥에 실장되며, 상기 터치컨트롤러의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원; 적어도 하나가 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 기판의 외부로 노출되는 다수의 단자; 상기 홈에 채워진 투명몰딩부를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 상면과 상기 투명몰딩부의 상면 중에서 적어도 하나의 영역에 형성될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 외부연결단자를 구비하는 기판; 상기 기판에 실장되는 상기 터치컨트롤러; 상기 터치컨트롤러의 상부에 설치되며, 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되는 상기 제1 터치센서부; 상기 제1 터치센서부의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원; 상기 외부연결단자가 노출되도록, 상기 기판, 상기 터치컨트롤러, 상기 제1 터치센서부 및 상기 광원을 둘러싸서 지지하는 투명몰딩부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 실장부, 상기 실장부의 주변에 배치되어 상기 실장부보다 상부로 돌출된 다수의 돌출부, 상기 실장부의 주변에 배치된 다수의 단자부를 포함하는 리드프레임; 상기 실장부에 실장된 상기 터치컨트롤러; 상기 터치컨트롤러의 상부에 설치되며, 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되는 상기 제1 터치센서부; 상기 제1 터치센서부의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원; 상기 다수의 단자부 중에서 적어도 하나가 노출되도록, 상기 리드프레임, 상기 터치컨트롤러, 상기 제1 터치센서부 및 상기 광원을 둘러싸서 지지하는 투명몰딩부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 터치키 시스템에서, 상기 마스터유닛은, 실장부, 상기 실장부의 주변에 배치되어 상기 실장부보다 상부로 돌출된 다수의 돌출부, 상기 실장부의 주변에 배치된 다수의 단자부를 포함하는 리드프레임; 상기 실장부에 실장된 상기 터치컨트롤러; 상기 리드프레임과 상기 터치컨트롤러를 둘러싸는 몰딩부; 상기 몰딩부의 상부에 형성되며, 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되는 상기 제1 터치센서부; 상기 몰딩부의 상부에서 상기 제1 터치센서부의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원; 상기 다수의 단자부 중에서 적어도 하나가 노출되도록, 상기 몰딩부, 상기 터치감지부, 상기 제1 터치센서부 및 상기 광원을 둘러싸서 지지하는 투명몰딩부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 양상은, 빛이 통과하는 제1투광부와 제2투광부가 형성된 기판; 상기 제1투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되고, 제1 터치센서부와, 상기 제1 터치센서부와 전기적으로 연결되어 터치감지신호를 생성하는 터치컨트롤러와, 제1광원을 포함하는 마스터유닛; 상기 제2투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되고, 제2 터치센서부와 제2광원을 포함하는 슬레이브유닛을 포함하며, 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러는 상기 기판에 형성된 회로패턴을 통해 상기 슬레이브유닛의 상기 제2 터치센서부와 전기적으로 연결되고, 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러는 상기 제1 터치센서부 또는 상기 제2 터치센서부에서 터치가 감지되면 터치감지신호를 전자기기를 제어하는 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 어셈블리를 제공한다.

본 발명에 따르면, 전자기기의 제1 터치감지영역에서 사용자 터치를 감지하는 터치키 패키지의 터치컨트롤러가 제2 터치감지영역의 터치센서부에서 발생한 터치감지신호를 처리할 수 있으므로 모든 터치감지영역마다 터치키 패키지를 설치할 필요가 없어 터치키 시스템의 구현이 보다 간단해지고 비용을 절감할 수 있다.

또한 터치센서부와 터치컨트롤러가 일체화된 터치키 패키지는 전자기기의 메인기판에 직접 실장하는 것이 가능하므로 전자기기에서 터치키 설치에 소요되는 공간을 줄일 수 있고 이를 통해 설계자유도를 높일 수 있다.

또한 터치키 패키지를 사용함으로써 종래에 비하여 터치키 어셈블리의 크기를 줄일 수 있고, 이를 통해 소형 전자기기에 대한 활용도를 높일 수 있다.

도 1은 종래 휴대용 전자기기를 예시한 도면
도 2는 종래 터치키 어셈블리를 예시한 분해 사시도
도 3은 도 2에 따른 종래 터치키 어셈블리의 부분 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치키 시스템의 구성도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치키 시스템의 변형예를 나타낸 구성도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템의 다양한 적용예를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템에 사용되는 마스터유닛의 일 실시예를 나타낸 단면도
도 8은 마스터유닛이 기판에 장착된 모습을 나타낸 도면
도 9는 도 7의 패키지형 마스터유닛에 포함된 통합센서칩의 개략 평면도
도 10 내지 도 25는 각각 마스터유닛의 여러 가지 실시예를 나타낸 단면도
도 26 내지 도 28은 각각 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템에 사용되는 슬레이브유닛의 다양한 실시예를 나타낸 단면도

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터치키 시스템은 도 4에 나타낸 바와 같이, 서로 전기적으로 연결된 마스터유닛(100)과 하나 이상의 슬레이브유닛(200)을 포함하며, 마스터유닛(100)은 전자기기의 제어기판 또는 메인기판(이하에서는 편의상 '메인기판'이라 한다)에 구비된 제어부(500)와 전기적으로 연결된다.

마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(200)은 전자기기의 서로 다른 터치감지영역에 설치되어 사용자의 터치를 감지하는 역할을 한다.

마스터유닛(100)은 터치센서부(102), 터치센서부(102)와 전기적으로 연결된 터치컨트롤러(104) 및 광원(106)이 일체화된 터치키 패키지의 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 다만 마스터유닛(100)을 구성하는 터치키 패키지에 반드시 광원(106)이 포함되어야 하는 것은 아니며, 예를 들어 터치센서부(102)와 터치컨트롤러(104)만을 패키징하고 광원(106)은 패키지의 일측에 별도로 설치하는 형태로 마스터유닛(100)을 구성할 수도 있고, 경우에 따라서는 광원(106)이 생략될 수도 있다.

터치센서부(102)는 사용자가 접촉 또는 접근할 때 전기적 특성(정전용량, 저항, 전압 등)이 변하는 도전성 재질로 이루어지며, 구체적인 재질이나 센서패턴의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 소정 형상으로 가공된 도전성 플레이트가 사용될 수도 있고, 도전성 물질이 코팅 또는 증착된 것일 수도 있다. 또한 구리 등과 같은 불투명한 도전성 재질로 형성될 수 있고, 투명한 도전성 재질로 형성될 수도 있다. 이것은 슬레이브유닛(200)의 터치센서부(202)도 마찬가지이다.

터치컨트롤러(104)는 종래와 같은 반도체칩일 수도 있고, 후술하는 바와 같이 터치센서부(102)와 일체화된 통합센서칩(도 7의 101)으로 제공될 수도 있다.

슬레이브유닛(200)은 터치컨트롤러가 없는 점에서 마스터유닛(100)과 차이가 있다. 슬레이브유닛(200)은 터치센서부(202)와 광원(206)이 패키지 형태로 일체화된 것일 수도 있고, 터치센서부(202)와 광원(206)이 별도의 부품으로 제공되어 조립된 것일 수도 있고, 경우에 따라서는 광원(206)이 생략되고 터치센서부(202)만으로 이루어질 수도 있다.

따라서 본 명세서에서 후술하고 있는 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(200)의 다양한 실시예에서는 필요에 따라 광원(106,206)이 생략될 수도 있다. 어떠한 경우이든 슬레이브유닛(200)의 터치센서부(202)는 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결되어야 한다.

제어부(500)는 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)로부터 터치감지신호를 수신한 후, 예를 들어 전자기기의 디스플레이에 표시된 화면을 갱신하고, 필요에 따라 광원(106)에 대한 전력공급을 제어할 수 있다.

예를 들어 마스터유닛(100)을 휴대용 전자기기의 제1 터치감지영역(예, 메뉴키)에 설치하고, 슬레이브유닛(200)을 제2 터치감지영역(예, 백키)에 설치할 수 있다.

이러한 상태에서, 사용자가 예를 들어 제1 터치감지영역을 터치하면 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)는 터치센서부(102)에서 발생한 전기적 특성(정전용량, 저항, 전압 등)의 변화에 대응하는 소정의 터치감지신호를 생성하여 제어부(500)로 전송하고, 제어부(500)는 제1 터치감지영역의 터치입력에 대응하여 디스플레이의 화면을 갱신한다.

만일 사용자가 제2 터치감지영역을 터치하면 슬레이브유닛(200)의 터치센서부(202)의 전기적 특성이 변화되고, 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)가 슬레이브유닛(200)의 전기적 특성 변화에 대응하는 소정의 터치감지신호를 생성하여 제어부(500)로 전송하고, 제어부(500)는 제2 터치감지영역의 터치입력에 대응하여 디스플레이의 화면을 갱신한다.

한편 이와 같이 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)가 마스터유닛(100)의 터치센서부(102)와 슬레이브유닛(200)의 터치센서부(202)에 모두 연결되는 경우에는, 터치컨트롤러(104)가 제어부(500)로 전송하는 터치감지신호에 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(200)을 식별할 수 있는 식별정보가 포함될 수 있다.

이러한 식별정보는 다양한 방식으로 제공될 수 있다. 예를 들어 터치감지신호를 구성하는 전압펄스의 크기, 주파수, 듀티비 등을 터치감지영역에 따라 달리하여 제어부(500)로 송출할 수도 있고, 터치감지영역별로 다른 디지털 식별코드를 생성하여 제어부(500)로 송출할 수도 있다.

이와 달리 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)와 연결되는 입력단자를 마스터유닛(100)의 터치센서부(102)와 연결되는 제1 입력단자와 슬레이브유닛(200)의 터치센서부(202)와 연결되는 제2 입력단자로 분리하고, 제1 및 제2 입력단자에 대응하는 출력단자를 제1 출력단자와 제2 출력단자로 분리할 수도 있다.

이렇게 하면 제어부(500)는 터치컨트롤러(104)로부터 수신한 터치감지신호가 어떤 터치감지영역에서 발생한 신호인지 확인할 수 있다.

한편, 사용자가 예를 들어 제1 터치감지영역을 터치하면 사용자가 터치한 영역을 시각적으로 인식할 수 있도록 마스터유닛(100)의 광원(106)에 전력을 공급해야 한다.

이를 위해서 터치컨트롤러(104)가 터치센서부(102)의 전기적 특성변화를 감지하면 소정의 제어신호를 전력스위칭수단(도면에는 나타내지 않았음)으로 전송하여 광원(106)에 전력이 공급되도록 할 수 있다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니므로, 도 5의 구성도에 나타낸 바와 같이 제어부(500)가 모든 광원(106,206)에 대한 전력공급을 제어하도록 구성할 수도 있다. 즉, 터치컨트롤러(104)로부터 터치감지신호를 수신한 제어부(500)가 소정의 제어신호를 전력스위칭수단으로 전송하여 대응하는 광원(106,206)에 전력이 공급되도록 제어할 수도 있다.

이와 같이 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(200)을 포함하는 터치기 시스템은 전자기기에서 사용자의 터치감지가 필요한 모든 위치에서 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

예를 들어 도 6(a)에 나타낸 바와 같은 터치키 어셈블리의 형태로 제공될 수 있다. 즉, 기판(300)에 형성된 제1 관통부(310)의 하부에는 터치키 패키지 형태의 마스터유닛(100)을 결합하고 제2 관통부(320)의 하부에는 슬레이브유닛(200)을 결합하며, 기판(300)에 형성된 회로패턴(도면에는 나타내지 않았음)을 통해 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)를 슬레이브유닛(200)의 터치센서부(202)와 전기적으로 연결함으로써 마스터 슬레이브 방식의 터치키 시스템을 구현할 수 있다.

이때 기판(300)에 형성된 회로패턴을 통해 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)가 메인기판의 제어부(500)와 전기적으로 연결되어야 함은 물론이다. 또한 마스터유닛(100)의 터치컨트롤러(104)가 슬레이브유닛(200)의 광원(206)에 대한 전력공급을 제어하도록 회로를 구성할 수도 있다. 기판(300)은 경성 PCB일 수도 있고 플렉시블 기판(FPCB)일 수도 있다.

도면에는 슬레이브유닛(200)이 하나만 설치되는 것으로 나타내었으나, 이에 한정되지 않고 다수의 슬레이브유닛(200)을 마스터유닛(100)에 전기적으로 연결할 수 있음은 물론이다.

이러한 터치키 어셈블리는 예를 들어 휴대용 전자기기에서 메뉴키와 백키의 동작을 위해 사용될 수 있으며, 터치컨트롤러를 별도로 설치하던 종래의 방식에 비하여 기판의 면적을 줄일 수 있고, 제조공정을 단순화시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템은, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 휴대용 전자기기의 메인기판(400)에 마스터유닛(100)과 슬레이브유닛(200)을 직접 결합함으로써 구현될 수도 있다.

특히 본 발명의 실시예에서는 마스터유닛(100)이 패키지의 형태로 제공되므로 메인기판(400)에 실장하는 것이 매우 용이하다.

한편 슬레이브유닛(200)은 기판(300)이나 메인기판(400)에 대해 터치센서부 부착공정, 광원부착공정, 도광판 부착공정, 차광부재 부착공정 등을 수행함으로써 형성될 수도 있으나, 생산성과 조립편의성을 높이기 위해서는 후술하는 바와 같이 일체화된 패키지 또는 모듈 형태로 제공되는 것이 보다 바람직할 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템에서 마스터유닛(100) 으로 사용되는 터치키 패키지의 다양한 실시예를 설명한다.

제 1 실시예

먼저 본 발명의 제1 실시예에 따른 마스터유닛(100)은 도 7의 단면도에 나타낸 바와 같이, 리드프레임(110), 리드프레임(110)의 상면에 실장되는 통합센서칩(101), 리드프레임(110)과 통합센서칩(101)을 전기적으로 연결하는 본딩와이어(130), 리드프레임(110)을 둘러싸서 지지하는 몰딩부(140), 몰딩부(140)의 상단에 순차적으로 결합된 반사시트(170)와 투광판(160), 반사시트(170) 및 투광판(160)의 일측에 설치된 광원(106)을 포함하는 패키지 형태로 구성된다.

리드프레임(110)은 금속재질이며 통합센서칩(101)이 결합되는 실장면(115)과 본딩와이어(130)의 일단이 접합되는 와이어접합면(116)을 포함한다.

또한 리드프레임(110)은 주변부에서 상부로 구부러져 연장된 연결단자부(112)를 포함하며, 연결단자부(112)의 상단은 외부로 노출되어 터치키 어셈블리의 기판(도 6의 300)에 형성된 패키지연결패턴(도면에는 나타내지 않았음)과 전기적으로 연결될 수 있다. 연결단자부(112)는 마스터유닛(100)의 주변부를 따라 다수 개가 불연속적으로 형성될 수도 있고, 이와 달리 일체형으로 형성될 수도 있다.

또한 연결단자부(112)는 몰딩부(140)의 저면으로 노출되거나, 측면으로 돌출될 수도 있으며, 이 경우 마스터유닛(100)는 휴대용 전자기기의 메인기판(도 6의 400)의 상부에 직접 실장될 수도 있다.

몰딩부(140)는 리드프레임(110)을 보호함과 동시에 외부와 절연시키는 역할을 하며, 리드프레임(110)에서 실장면(115), 와이어접합면(116), 연결단자부(112)의 단부 등과 같이 전기적 연결이 필요한 영역을 제외한 모든 부분을 둘러싸는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 실시예에서는 몰딩부(140)가 바닥부(142)와 바닥부(142)의 주변에서 상부로 연장된 측벽(144)을 포함한다. 따라서 몰딩부(140)는 바닥부(142)와 측벽(144)으로 둘러싸인 내부공간이 상부로 개방된 통 형상을 갖게 된다.

몰딩부(140)의 바닥부(142)는 실장면(115)과 와이어접합면(116)을 노출시킨 상태로 리드프레임(110)을 둘러싸고, 측벽(144)은 연결단자부(112)의 상단을 노출시킨 상태로 연결단자부(112)의 양측을 둘러싼다.

도면에는 몰딩부(140)가 전체적으로 통 형상으로 나타나 있으나, 몰딩부(140)의 형상이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 리드프레임(110)의 형상에 따라 달라질 수 있다.

측벽(144)의 상단 내측에는 단차면(146)이 형성된다. 몰딩부(140)가 사각 통 형상인 경우에는 3개 측벽(144)의 상단 내측에 단차면(146)을 형성하고 하나의 측벽(144)은 단차면(146)과 같은 높이로 형성하는 것이 바람직하다.

단차면(146)과 같은 높이로 형성된 측벽(144)의 상단에는 광원(106)이 설치되고, 광원(106)과 나머지 3개 측벽(144)으로 둘러싸인 부분에는 반사시트(170)와 투광판(160)이 설치된다.

이때 반사시트(170)의 가장자리는 3개 측벽(144)의 단차면(146)에 거치되고, 반사시트(170)의 상부에 반사시트(170)와 동일한 면적을 갖는 투광판(160)이 설치된다. 따라서 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면은 광원(106)에 접하거나 매우 근접하게 된다. 반사시트(170)의 저면 가장자리는 접착제를 이용하여 단차면(146)에 결합될 수 있다. 또한 투광판(160)의 저면 가장자리도 접착제를 이용하여 반사시트(170)의 상면 가장자리에 결합될 수 있다.

한편 반사시트(170)가 설치된 경우에는 투광판(160)을 생략할 할 수도 있으나, 반사시트(170)의 오염과 손상을 방지하기 위해서는 투광판(160)을 설치하는 것이 보다 바람직하다.

연결단자부(112)의 상단이 외부로 노출시키는 경우에는 측벽(144)의 단차면(146)은 연결단자부(112)의 내측에 형성되어야 한다. 그래야만 단차면(146)에 놓여진 반사시트(170)와 투광판(160)이 연결단자부(112)의 상단을 가리지 않기 때문이다.

광원(106)은 내측 방향으로 빛을 출사하도록 장착된 LED일 수도 있고, 다른 종류의 발광수단일 수도 있다.

투광판(160)은 투명유리 또는 투명재질의 합성수지일 수 있다. 반사시트(170)는 표면에 반사패턴을 구비하며, 광원(106)에서 측방으로 출사된 빛을 상부로 반사시키는 역할을 한다. 따라서 광원(106)에서 발생한 빛은 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면으로 입사된 후 반사시트(170)의 반사패턴에 반사되어 투광판(160)을 거쳐 상부로 출사된다.

도 8에 나타낸 바와 같이 마스터유닛(100)은 투광판(160)이 기판(300)에 형성된 투광부(310)의 일측에 위치하도록 결합되며, 이때 광원(106)은 기판(300)에 형성된 광원연결패턴(332)과 전기적으로 연결되고, 연결단자부(112)는 기판(300)에 형성된 패키지연결패턴(334)에 전기적으로 연결될 수 있다.

한편 통합센서칩(101)은 단일 기판에 터치컨트롤러(104)와 터치센서부(102)가 일체로 형성된 점에서 종래의 터치컨트롤러(도 2의 36) 및 터치센서부(도 2의 35)와 차이가 있다.

이와 같이 통합센서칩(101)을 사용하면, 종래처럼 터치센서부 형성공정과 터치컨트롤러 실장공정을 따로 진행하는 경우에 비하여 터치키 어셈블리의 크기를 줄일 수 있고, 공정 수가 줄어들기 때문에 터치키 어셈블리의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

특히, 터치키 어셈블리에 사용되는 터치센서부(102)는 매우 좁은 영역에서 터치여부만을 감지하기 위한 것이므로 터치스크린 등에 사용되는 센서패턴에 비해 상대적으로 간단한 공정을 거쳐 형성할 수 있으므로 단일 기판에 종래의 터치컨트롤러 제조공정과 병행하거나 순차적으로 터치센서부(102)를 형성하는 것이 가능하다.

한편, 터치센서부(102)가 사용자의 터치를 감지하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니므로 공지된 감지방법과 이에 대응하는 센서패턴이 선택적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 도 9의 평면도에 나타낸 바와 같이 기판의 중앙부에 터치센서부(102)를 형성하고 이를 둘러싸는 주변부에 터치컨트롤러(104)를 형성하였다. 그러나 이와 반대로 기판의 주변부에 터치센서부(102)를 형성하고 그 내측의 중앙부에 터치컨트롤러(104)를 형성할 수도 있고, 터치컨트롤러(104)의 일 측방에 터치센서부(102)를 형성할 수도 있다.

통합센서칩(101)을 제작하는 방법이나 순서는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로서, 실리콘 등의 재질로 이루어진 기판의 중앙부에 종래의 터치센서부 제조공정을 적용하여 먼저 터치센서부(102)를 형성하고, 형성된 터치센서부(102)를 가린 상태에서 그 주변영역에 종래의 터치컨트롤러 제조공정을 적용하여 터치컨트롤러(104)를 형성할 수 있다.

다른 예로서 기판의 주변부에 종래의 터치컨트롤러 제조공정을 적용하여 터치컨트롤러(104)를 형성하고, 형성된 터치컨트롤러(104)를 가린 상태에서 기판의 중앙 영역에 종래의 터치센서부 제조공정을 그대로 적용하여 터치센서부(102)를 형성할 수도 있다.

또 다른 예로서, 연속 공정을 통해 터치컨트롤러(104)와 터치센서부(102)를 동시에 형성해 나갈 수도 있다.

어떠한 방식으로 제조하든, 터치센서부(102)와 터치컨트롤러(104)는 전기적으로 연결되어야 함은 물론이다.

제 2 실시예

본 발명의 제1 실시예에 따른 마스터 유닛(100)에는 광원(106)이 포함되어 있는데, 광원(106)을 별도로 제작하여 터치키 어셈블리를 구성하는 기판(도 6의 300)이나 휴대용 전자기기의 메인기판(400)에 실장할 수도 있다.

즉, 도 10의 단면도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마스터유닛(100a)은 리드프레임(110), 리드프레임(110)의 상면에 실장되는 통합센서칩(101), 리드프레임(110)과 통합센서칩(101)을 전기적으로 연결하는 본딩와이어(130), 리드프레임(110)을 둘러싸서 지지하는 몰딩부(140), 몰딩부(140)의 상단에 순차적으로 결합된 반사시트(170) 및 투광판(160)을 포함할 수 있다.

리드프레임(110), 통합센서칩(101), 본딩와이어(130) 및 몰딩부(140)는 제1 실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.

제2 실시예에 따른 마스터유닛(100a)에서는 광원이 터치센서부(102) 및 터치컨트롤러(104)와 일체로 패키징되지 않는다. 따라서 몰딩부(140)의 상단에 광원이 설치되지 않으므로 몰딩부(140)의 3개 측벽(144)의 단차면(146)에 거치된 반사시트(170)의 일측은 단차면(146)과 동일한 높이로 형성된 나머지 측벽(144)의 상단 가장자리까지 연장되어야 한다. 따라서 패키지의 크기가 동일하다고 하면, 제2 실시예의 반사시트(170)의 면적이 제1 실시예의 반사시트(170)보다 커지게 된다.

제2 실시예에 따른 마스터유닛(100a)에서도 반사시트(170)의 상부에 반사시트(170)와 동일한 면적을 갖는 투광판(160)이 설치될 수 있다. 따라서 제2 실시예에 따른 마스터유닛(100b)에서는 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면이 패키지(100b)의 일측으로 노출된 상태가 된다. 이 경우에도 필요에 따라서는 투광판(160) 또는 반사시트(170)를 생략할 수도 있다.

이와 같이 마스터유닛(100b)가 광원을 포함하지 않는 경우에는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 터치키 어셈블리를 구성하는 기판(300)에 광원(106)을 별도로 결합해야 한다.

즉, 기판(300)의 투광부(310)의 일측에 마스터유닛(100a)를 결합하고, 마스터유닛(100a)의 일측에 LED 등의 광원(106)을 실장해야 한다. 이때 광원(106)은 광출사면이 반사시트(170)와 투광판(160)의 일 측면에 접하거나 매우 근접하도록 실장되어야 한다.

이 경우에도 광원(106)은 기판(300)의 저면에 형성된 광원연결패턴(332)과 전기적으로 연결되어야 한다. 마스터유닛(100a)의 연결단자부(112)는 기판(300) 저면에 형성된 패키지연결패턴(334)에 전기적으로 연결된다.

한편 광원(106)을 기판(300)에 따로 실장할 때는 광원(106)에서 출사된 빛이 외부로 새지 않도록 하면서 광원(106)을 보호하는 차광부재(109)를 광원(106)의 둘레에 장착할 수도 있다.

제 3 실시예

전술한 제1 및 제2 실시예에서는 본딩와이어(130)가 몰딩부(140)의 외부로 노출되는 것으로 설명하였다. 그러나 도 11에 나타낸 본 발명의 제3 실시예에 따른 마스터유닛(100b)과 같이 통합센서칩(101)의 주변부와 본딩와이어(130)를 몰딩부(140)로 둘러싸고 통합센서칩(101)의 터치센서부(102)만을 상부로 노출시킬 수도 있다.

제 4 실시예

본 발명의 제4 실시예에 따른 마스터유닛(100c)은 도 12의 단면도에 나타낸 바와 같이, 제1리드프레임(110a)과 제2리드프레임(110b), 제1 및 제2 리드프레임(110a,110b)의 상면에 각각 실장된 터치컨트롤러(104)와 광원(106), 제1 및 제2리드프레임(110a,110b)과 터치컨트롤러(104)을 둘러싸서 지지하는 몰딩부(140), 몰딩부(140)의 상면에 형성된 터치센서부(102)를 포함한다.

제1 및 제2 리드프레임(110a,110b)은 각각 금속재질이며, 터치컨트롤러(104)는 제1리드프레임(110a)과 전기적으로 연결되고, 광원(106)은 제2리드프레임(110b)과 전기적으로 연결된다. 이러한 리드프레임(110a,110b)은 방열 기능도 수행할 수 있다.

광원(106)에 대한 전원공급을 터치컨트롤러(104)에서 제어하는 경우에는, 터치컨트롤러(104)와 광원(106)을 서로 전기적으로 연결할 수도 있다.

몰딩부(140)에는 다수의 외부연결단자(132)가 외측으로 돌출된다. 다수의 외부연결단자(132)는 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결되는 단자, 터치센서부(102)와 전기적으로 연결되는 단자, 광원(106)과 전기적으로 연결되는 단자 등을 포함하며, 접지단자를 포함할 수도 있다.

한편 외부연결단자(132)가 반드시 몰딩부(140)의 측면으로 돌출되어야 하는 것은 아니며, 실장되는 방향에 따라 몰딩부(140)의 저면 또는 상면으로 노출되도록 형성할 수도 있다.

제1리드프레임(110a)과 터치컨트롤러(104), 제2리드프레임(110b)과 광원(106), 터치컨트롤러(104)와 외부연결단자(132), 광원(106)과 외부연결단자(132), 터치컨트롤러(104)와 광원(106)을 본딩와이어(130)를 이용하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

그러나 전기적 연결방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 터치컨트롤러(104) 또는 광원(106)의 저면에 구비된 단자패턴을 솔더볼을 이용하여 제1 및 제2리드프레임(110a, 110b)에 전기적으로 연결할 수도 있다.

터치센서부(102)는 몰딩부(140) 내부에 형성된 내부도전경로(136)에 의해 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 터치컨트롤러(104)와 터치센서부(102)는 내부도전경로(136)에 의해 직접 연결될 수도 있고, 터치센서부(102)와 전기적으로 연결된 외부연결단자(132)와 터치센서부(102)를 내부도전경로(136)로 연결함으로써 서로 간접적으로 연결될 수도 있다.

몰딩부(140)는 절연재질로서, 제1리드프레임(110a)과 그 상부에 실장된 터치컨트롤러(104), 본딩와이어(130) 등을 모두 둘러싸도록 형성되는 것이 바람직하다. 다만 광원(106)에서 출사된 빛이 몰딩부(140)에 의해 차단되지 않도록 광원(106)의 상부에는 몰딩부(140)에 의해 둘러싸인 공간부(148)를 형성하는 것이 바람직하다.

광원(106)은 LED인 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는 청색LED를 광원(106)으로 사용하고 공간부(148)에 광원(106)을 덮을 정도로 옐로우잉크층(182)을 형성함으로 백색광을 구현하였다. 그러나 광원의 종류나 구체적인 구현 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.

공간부(148)에서 옐로우잉크층(182)의 상부에는 균일한 휘도를 구현할 수 있도록 실리콘 등으로 채워진 투명몰딩부(184)를 형성하는 것이 바람직하다. 다만 투명몰딩부(184)가 반드시 실리콘으로 한정되는 것은 아니며, 투명 에폭시 등과 같은 다른 재질로 대체될 수도 있다.

도면에는 터치센서부(102)가 몰딩부(140)의 상면에서 공간부(148)의 주변을 둘러싸도록 형성되는 것으로 나타내었으나, 반드시 공간부(148)의 주변을 둘러싸야 하는 것은 아니므로 공간부(148)의 일측 주변부에서 몰딩부(140)의 상면에 형성될 수도 있다. 또한 본 발명의 제1 실시예에서는 감지면적을 넓히기 위하여 터치컨트롤러(104)의 상부까지 터치센서부(102)를 형성하였으나, 터치센서부(102)의 면적은 필요에 따라 다르게 형성될 수 있다.

터치센서부(102)의 상면에는 투명절연층(172)을 형성하는 것이 바람직하다. 투명절연층(172)은 광학투명필름(OCA, Optically Clear Adhesives) 등과 같은 투명필름을 부착하여 형성될 수도 있고, 투명 에폭시 등을 도포하여 형성될 수도 있다.

또한 마스터유닛(100c)의 상면은 예를 들어 전자기기의 보호유리(도 3의 21 참조)의 저면에 밀착될 수 있다. 이를 위해서는 몰딩부(140), 터치센서부(102) 및 투명몰딩부(184)의 각 상면이 동일 평면을 이루는 것이 바람직하다. 이 경우에는 터치키 어셈블리(100)의 상면 전면에 걸쳐 투명절연층(172)이 형성될 수 있다.

한편 본 발명의 제4 실시예에 따른 마스터유닛(100c)에서 투명재질의 터치센서부(102)를 사용하면 몰딩부(140)의 상부뿐만 아니라 투명몰딩부(184)가 채워진 공간부(148)의 상부에도 터치센서부를 형성할 수도 있다. 투명재질의 터치센서부(102)는 투명한 도전성 잉크를 도포하여 형성하거나, 투명한 도전성 필름을 부착하여 형성할 수 있다.

제 5 실시예

본 발명의 제5 실시예에 따른 마스터유닛(100d)은, 도 13에 나타낸 바와 같이 제1 및 제 2 리드프레임(110a,110b)의 상면에 각각 실장된 터치컨트롤러(104)와 광원(106), 본딩와이어(130), 제1 및 제2리드프레임(110a,110b)을 둘러싸서 지지하는 바닥부(142)와 바닥부(142)의 가장자리를 따라 형성된 측벽(144)을 포함하는 몰딩부(140), 측벽(144)의 내측에 형성되어 터치컨트롤러(104), 광원(106) 및 본딩와이어(130)를 둘러싸는 투명몰딩부(184), 투명몰딩부(184)의 상면에 형성된 투명재질의 터치센서부(102), 투명 터치센서부(102)의 상부에 형성된 투명절연층(172) 등을 포함한다.

몰딩부(140)의 측벽(144)에는 외측으로 다수의 외부연결단자(132)가 돌출된다. 다만 외부연결단자(132)가 반드시 몰딩부(140)의 측벽(144)으로 돌출되어야 하는 것은 아니며, 실장방향에 따라 몰딩부(140)의 바닥부(142)의 저면으로 노출되거나 측벽(144)의 상단으로 노출되도록 형성할 수도 있다.

투명 터치센서부(102)는 측벽(144)의 내측에 형성된 내부도전경로(136)에 의해 다수 외부연결단자(132) 중 하나에 연결될 수 있다. 투명 터치센서부(102)와 터치컨트롤러(104)가 본딩 와이어 등으로 직접 연결될 수도 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 마스터유닛(100d)에서는 광원(106)이 상대적으로 넓은 면적의 투명몰딩부(184)에 의해 둘러싸이므로 균일한 휘도를 구현하기 위하여 마스터유닛(100d)의 상단에 광학산필름(도면에는 나타내지 않았음)을 부착할 수도 있다. 광확산필름은 투명절연층(172)의 상부에 부착될 수도 있고 투명절연층(172)을 대신하여 부착될 수도 있다.

제 6 실시예

본 발명의 제4 및 제5 실시예에 따른 마스터유닛(100c, 100d)은 제1 및 제2 리드프레임(110a,110b) 등을 몰딩부(140)로 둘러싸서 지지하였으나, 기판을 이용하여 마스터유닛을 제작할 수도 있다.

즉, 도 14의 단면도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 마스터유닛(100e)은, 상면에 홈(1120)이 형성되고 홈(1120)의 일측에 관통부(1140)가 형성되어 있는 기판(1110), 홈(1120)의 바닥에 실장된 터치컨트롤러(104), 관통부(1140)의 내부에 장착된 금속재질의 리드프레임(110)과, 리드프레임(110)의 상면에 실장된 광원(106)을 포함할 수 있다.

이때 관통부(1140)는 리드프레임(110)에 의해 하부가 막힌 상태이고 리드프레임(110)의 저면이 기판(1110)의 저면으로 노출되므로 결국에는 홈과 같은 형상이라고 할 수도 있다. 광원(106)은 본딩와이어, 솔더볼 등에 의해 리드프레임(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.

홈(1120)과 관통부(1140)의 내부에는 터치컨트롤러(104)와 광원(106)을 각각 둘러싸는 투명몰딩부(184)를 형성하는 것이 바람직하다. 투명몰딩부(184)의 상면은 기판(1110)의 상면과 동일 평면인 것이 바람직하다.

터치센서부(102)는 기판(1110)의 상면에 형성된다. 도면에는 기판(1110)의 상면에서 관통부(1140)의 주변을 따라 터치센서부(102)가 형성되는 것으로 나타나 있으나, 기판(1110)의 상면에서 홈(1120)의 주변에도 터치센서부를 형성할 수 있다. 또한 기판(1110)의 상면에서 홈(1120)과 관통부(1140)를 모두 둘러싸는 부분에 터치센서부를 형성할 수 있다.

터치센서부(102)는 도전성의 불투명 재질일 수도 있고, 도전성을 갖는 투명재질일 수도 있다. 투명재질의 터치센서부(102)는 관통부(1140)에 채워진 투명몰딩부(184)의 상부에 형성될 수도 있다.

기판(1110)의 저면에는 전자기기의 메인기판과 전기적으로 연결하기 위한 다수의 외부연결단자(113)가 형성되며, 외부연결단자(113)와 터치컨트롤러(104)는 내부도전경로(1114)를 통해 서로 전기적으로 연결된다.

터치컨트롤러(104)와 터치센서부(102)도 내부도전경로(1114)에 의해 전기적으로 연결되며, 리드프레임(110)과 터치컨트롤러(104)도 내부도전경로(1114)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 리드프레임(110)과 외부연결단자(113)를 내부도전경로(1114)를 통해 직접 연결할 수도 있다.

홈(1120)과 관통부(1140)의 내부에 투명몰딩부(184)를 채운 다음에는 그 상면에 양면테이프(195)를 이용하여 광확산필름(196)을 부착할 수 있다.

한편 본 발명의 제6 실시예에서는, 광원(106)을 리드프레임(110)에 장착하였으나, 방열성능이 특별히 문제되지 않는 경우에는 리드프레임(110)을 생략할 수도 있다. 즉, 기판(1110)에 2개의 홈을 형성하고, 각 홈의 바닥에 터치컨트롤러(104)와 광원(106)을 장착하고 내부도전경로(1114)를 이용하여 광원(106)을 터치컨트롤러(104) 또는 외부연결단자(113)에 전기적으로 연결할 수도 있다.

제 7 실시예

본 발명의 제7 실시예에 따른 마스터유닛(100f)는 제6 실시예의 변형예에 해당하는 것으로서, 도 15에 나타낸 바와 같이 기판(1110)에 형성된 하나의 홈(1120)에 터치컨트롤러(104)와 광원(106)을 함께 장착한 점에 특징이 있다.

보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 제7 실시예에 다른 마스터유닛(100f)는, 상면에 홈(1120)이 형성된 기판(1110), 홈(1120)의 바닥에 실장된 터치컨트롤러(104), 홈(1120)의 내부에서 터치컨트롤러(104)의 일측에 설치되며 측방으로 빛을 출사하는 광원(106), 홈(1120)의 주변을 따라 기판(1110)의 상면에 형성된 터치센서부(102)를 포함한다.

기판(1110)의 저면에는 전자기기의 메인기판 등과 전기적으로 연결하기 위한 다수의 외부연결단자(113)가 형성되며, 외부연결단자(113)와 터치컨트롤러(104)는 내부도전경로(1114)를 통해 서로 전기적으로 연결된다.

터치컨트롤러(104)와 터치센서부(102)도 내부도전경로(1114)에 의해 전기적으로 연결되며, 광원(106)과 터치컨트롤러(104)도 내부도전경로(1114)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 광원(106)과 외부연결단자(113)를 내부도전경로(1114)를 통해 직접 연결할 수도 있다.

홈(1120)의 내부에는 터치컨트롤러(104)와 광원(106)을 각각 둘러싸는 투명몰딩부(184)를 채우는 것이 바람직하고, 투명몰딩부(184)를 채운 다음에는 그 상면에 양면테이프(195)를 이용하여 광확산필름(196)을 부착할 수 있다.

터치센서부(102)는 도전성의 불투명 재질일 수도 있고, 도전성을 갖는 투명재질일 수도 있다. 또한 투명재질의 터치센서부(102)를 사용하는 경우에는 홈(1120)에 채워진 투명몰딩부(184)의 상면에 투명 터치센서부(102)를 형성할 수도 있다. 한편 도면에는 나타내지 않았으나, 측방으로 빛을 출사하는 광원(106)의 일측에 반사시트, 도광판 등의 광가이드수단을 추가로 설치할 수도 있다.

제 8 실시예

제8 실시예에 따른 마스터유닛(100g)은 광원을 생략하고 터치컨트롤러(104)와 터치센서 패턴(160)만을 패키지 형태로 제작된 형태이다.

구체적으로 살펴보면, 제8 실시예에 따른 마스터유닛(100g)은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 금속재질의 리드프레임(110), 리드프레임(110)의 상면에 실장된 터치컨트롤러(104), 리드프레임(110)과 터치컨트롤러(104)을 둘러싸서 지지하는 몰딩부(140), 몰딩부(140)의 상면에 형성된 터치센서부(102)를 포함한다. 터치센서부(102)의 상부에는 투명 또는 불투명 재질의 절연층(172)이 형성될 수도 있다.

몰딩부(140)에는 전자기기의 메인기판 등에 전기적으로 연결하기 위한 다수의 외부연결단자(132)가 외측으로 돌출된다.

다만 외부연결단자(132)는 반드시 몰딩부(140)의 측면으로 돌출되어야 하는 것은 아니며, 따라서 도 17의 마스터유닛(100h)에 나타낸 바와 같이 몰딩부(140)의 저면으로 노출되도록 형성될 수도 있고, 필요에 따라서는 터치센서부(102)의 주변에서 몰딩부(140)의 상면으로 노출되도록 형성될 수도 있다.

터치컨트롤러(104)는 본딩와이어(130)를 통해 리드프레임(110) 및 외부연결단자(132)와 전기적으로 연결될 수 있다.

터치센서부(102)는 불투명한 도전성 재질일 수도 있고, 투명한 도전성 재질일 수도 있다. 또한 터치센서부(102)는 몰딩부(140) 내부에 형성된 내부도전경로(136)에 의해 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 터치컨트롤러(104)와 터치센서부(102)는 내부도전경로(136)에 의해 직접 연결될 수도 있고, 터치센서부(102)와 전기적으로 연결된 외부연결단자(132)와 터치센서부(102)를 내부도전경로(136)를 통해 연결함으로써 서로 간접적으로 연결될 수도 있다.

본 발명의 제8 실시예에 따른 마스터유닛(100g, 100h)는 광원을 포함하지 않으므로 그 크기를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

제 9 실시예

제8 실시예에 따른 마스터유닛(100g,100h)은 터치컨트롤러(104), 리드프레임(110) 및 본딩와이어(130) 등이 단일 몰딩부(140)에 의해 둘러싸인다.

그러나 이에 한정되는 것은 아니므로 도 18에 나타낸 본 발명의 제9 실시예에 따른 마스터유닛(100i)과 같이, 몰딩부(140)가 리드프레임(110)을 둘러싸서 지지하는 바닥부(142)와 바닥부(142)의 가장자리를 따라 형성된 측벽(144)을 포함하도록 구성할 수도 있다.

이 경우에도 터치컨트롤러(104)는 측벽(144)에 의해 둘러싸인 내부공간에서 리드프레임(110)의 상면에 실장되고, 터치컨트롤러(104)는 본딩와이어(130)를 통해 리드프레임(110) 및 몰딩부(140)의 외측으로 노출된 다수의 외부연결단자(132)와 전기적으로 연결될 수 있다.

외부연결단자(132)는 몰딩부(140)의 바닥부(142)의 저면으로 노출될 수도 있고, 도 19의 마스터유닛(100j)과 같이 몰딩부(140)의 측벽(144)의 바깥쪽으로 돌출될 수도 있다. 필요에 따라서는 몰딩부(140)의 측벽 상단으로 외부연결단자(132)가 노출될 수도 있다.

측벽(144)으로 둘러싸인 내측 공간에는 터치컨트롤러(104), 광원(106) 및 본딩와이어(130) 등을 둘러싸는 보호몰딩부(186)가 형성될 수 있다. 보호몰딩부(186)는 실리콘, 투명 에폭시 등의 투명재질일 수 있다.

터치센서부(102)는 보호몰딩부(186)의 상면에 형성되는 것이 바람직하고, 또한 터치센서부(102)는 몰딩부(140) 내부에 형성된 내부도전경로(136)에 의해 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결될 수 있다. 터치센서부(102)는 도전성 재질로서 투명 또는 불투명할 수 있다.

제 10 실시예

본 발명의 제10 실시예에 따른 마스터유닛(100k)은 도 20에 나타낸 바와 같이, 제1기판(111), 제1기판(111)에 실장된 터치컨트롤러(140), 터치컨트롤러(104)을 둘러싸면서 제1기판(111)에 적층된 제2기판(120), 터치컨트롤러(104)의 상부에 설치된 상부판(150), 상부판(150)의 상면에 형성된 터치센서부(102), 터치센서부(102)의 일측에 설치된 광원(106), 상기 구성요소를 둘러싸서 보호하는 투명몰딩부(184)를 포함한다.

제1기판(111)과 제2기판(120)은 절연성 재질에 회로패턴이 형성된 경성 인쇄회로기판(PCB)인 것이 바람직하다. 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 플렉서블 기판(FPCB)의 사용이 배제되는 것은 아니다.

제1기판(111)의 상면에는 터치컨트롤러(104)의 실장면 주변을 따라 다수의 단자가 형성되며, 이러한 다수의 단자는 제2기판(120)과의 전기적 연결을 위한 기판연결단자, 본딩와이어(130)를 통해 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결되는 컨트롤러연결단자를 포함한다.

제1기판(111)의 저면에는 전자기기의 메인기판 등에 전기적으로 연결되는 다수의 외부연결단자(113)가 형성되며, 다수의 외부연결단자(113)는 비아홀, 내부도전패턴 등의 도전경로(도면에는 나타내지 않았음)를 통해 기판연결단자, 컨트롤러연결단자 등과 전기적으로 연결된다.

제2기판(120)은 관통부(122)를 구비하며, 관통부(122)를 둘러싸는 테두리 부분에는 다수의 단자(126,128)가 형성된다. 제2기판(110)에 형성된 다수의 단자(126,128)는 테두리 부분의 상면 일측에 형성된 광원연결단자(126)와 타측에 형성된 상부판연결단자(128)를 포함한다.

또한 제2기판(110)의 테두리 저면에는 제1기판(111)과의 전기적 연결을 위하여 다수의 기판연결단자(124)가 형성된다.

제2기판(120)의 다수의 기판연결단자(124)는 비아홀, 내부도전패턴 등의 도전경로(도면에는 나타내지 않았음)를 통해 상부판연결단자(128), 광원연결단자(126) 등과 전기적으로 연결된다.

제2기판(120)의 관통부(122)는 터치컨트롤러(104)와 본딩와이어(130)가 수용될 수 있는 깊이와 넓이를 가진다.

한편 제2기판(120)은 터치컨트롤러(104)의 상부에 상부판(150)이 위치하도록 상부판(150)의 주변부를 지지하는 역할을 하는 것이다. 따라서 이러한 기능을 수행할 수 있다면 제2기판(120)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어 터치컨트롤러(104)의 주변을 모두 둘러싸는 링 형태의 제2 기판(120)이 사용될 수도 있고, 터치컨트롤러(104)의 주변에 분산 배치된 다수 개의 기판이 상부판(150)을 지지하는 제2기판(120)으로 사용될 수도 있다.

상부판(150)은 터치컨트롤러(104)의 상부에 위치하며, 저면 주변부가 제2기판(120)의 상면에 거치된다. 상부판(150)은 제1기판(111) 및 제2기판(120)과 같은 재질의 인쇄회로기판(PCB)일 수도 있고, 리드프레임 등과 같은 도전성 플레이트 일 수도 있다.

상부판(150)은 제2기판(120)을 거쳐 제1기판(111)과 전기적으로 연결되며, 상부판(150)이 인쇄회로기판인 경우에는 상부판(150)의 저면에는 제2기판(120)의 상부판연결단자(128)와 접촉하는 기판연결단자(154)가 형성되는 것이 바람직하다. 상부판(150)이 도전성 플레이트인 경우에는 기판연결단자(154)는 생략될 수 있다.

상부판(150)의 상면에는 사용자가 접촉 또는 접근할 때 전기적 특성이 변화되는 부분으로서 도전성 재질로 이루어진 터치센서부(102)가 형성된다.

터치센서부(102)의 구체적인 재질이나 형상은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 상부판(150)의 상면에 도전성 물질을 코팅 또는 증착하여 터치센서부(102)를 형성할 수도 있고, 소정 형상의 도전성 플레이트를 부착하여 터치센서부(102)를 형성할 수도 있다. 또한 터치센서부(102)는 구리 등과 같은 불투명한 도전성 재질로 형성될 수 있고, 투명한 도전성 재질로 형성될 수도 있다.

터치센서부(102)는 터치컨트롤러(1040)와 전기적으로 연결되어야 하며, 이를 위해 먼저 상부판(150)을 거쳐 제2기판(120)과 전기적으로 연결되어야 한다. 따라서 상부판(150)이 인쇄회로기판인 경우에는 상부판(150)의 상면에 터치센서부(102)와 전기적으로 연결되는 단자(도면에는 나타내지 않았음)가 형성되어야 한다. 상부판(150)이 도전성 플레이트인 경우에는 이러한 단자는 생략될 수 있다.

광원(106)은 LED인 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 다른 종류의 발광수단으로 대체될 수도 있다. 광원(106)은 상부판(150)의 일측에서 상부판(150)의 상부를 향해 빛을 출사하도록 설치된다.

본 발명의 제10 실시예에 따른 마스터유닛(100k)에서는 제2기판(120)의 상면에서 상부판(150)의 일측에 광원(106)을 설치한다. 광원(106)에 구비된 광원단자(107)는 제2기판(120)의 광원연결단자(126)와 접촉한다.

한편, 광원단자(107)가 제1기판(111)의 외부연결단자(112)와 전기적으로 연결되면 전자기기의 메인기판으로부터 전송되는 신호에 의해 광원(106)의 동작이 제어될 수 있다. 이와 달리 광원단자(107)가 제1기판(111)에 실장된 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결되면 터치컨트롤러(104)에 의해 광원(106)의 동작이 제어될 수 있다.

광원(106)이 상부판(150)의 상부를 향해 측방으로 빛을 출사하므로 상부판(150)의 가장자리에는 광원(106)에서 출사된 빛이 바깥으로 새지 않도록 차광벽(152)을 형성하는 것이 바람직하다.

이렇게 차광벽(152)을 형성하면, 광원(106)에서 출사된 빛이 차광벽(152)으로 둘러싸인 투명몰딩부(184)의 내부에서 반사 및 산란 과정을 거쳐 상부판(150)의 상부로 출사된다. 보다 원활한 반사를 위하여 차광벽(152)의 내벽에 반사물질을 코팅하거나 반사부재를 부착할 수도 있다.

차광벽(152)은 상부판(150)의 주변부를 상향 절곡시켜 형성할 수도 있고, 상부판(150)의 가장자리에 인쇄회로기판이나 기타 부재를 부착하여 형성할 수도 있다.

투명몰딩부(184)는 제1기판(111), 제2기판(120), 상부판(150), 터치센서부(102), 광원(106) 등을 둘러싸서 보호하는 역할을 한다.

투명몰딩부(184)는 절연성 재질이어야 하며, 예를 들어 투명 에폭시, 투명 실리콘 등일 수도 있고, 그밖에 다른 재질일 수도 있다. 도면에는 투명몰딩부(184)가 제1기판(111)의 저면을 제외한 모든 부분을 둘러싸는 것으로 나타나 있으나, 제2기판(120), 상부판(150) 및 광원(106)의 외측면을 노출시킨 상태로 둘러싸는 것도 가능하다.

한편 투명몰딩부(184)에서 광원(106)의 상부에는 광원(106)의 출사면의 직상부를 가릴 수 있는 차광부재(188)를 설치할 수 있다.

광원(106)에서 출사된 빛이 곧바로 상부로 출사될 경우 다른 영역에 비해 지나치게 밝은 핫스팟 현상이 나타나므로 출사면의 직상부에 이와 같은 차광부재(188)를 설치하면 광원(106)의 빛이 투명몰딩부(184)의 내부에서 충분히 확산 및 산란된 후 출사됨으로써 균일한 밝기를 얻을 수 있기 때문이다.

차광부재(188)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 불투명 잉크를 코팅 또는 증착한 것일 수도 있고, 불투명 재질의 기판이나 판재를 결합한 것일 수도 있다.

한편 광원(106)의 빛을 더 효과적으로 상부로 출사시키기 위하여, 상부판(150)에 형성된 터치센서부(102)의 상면, 상부판(150)의 주변부에 형성된 차광벽(152) 및 그 상단에 반사층을 형성할 수도 있다.

이러한 반사층은 다양한 방법으로 구현될 수 있으며, 예를 들어 반사계수가 높은 색상(예, 흰색, 은색 등)의 잉크, 에폭시수지, PSR(Photo imageable Solder Resist) 등을 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있다. 다만 터치센서부(102)의 감도를 저하되지 않도록 적절한 재질이 선택되어야 함은 물론이다.

한편 본 발명의 제10 실시예에 따른 마스터유닛(100k)은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있다.

일 예로서, 광원(106)을 상부판(150)의 상면에 장착할 수도 있다. 다만, 상부판(150)에 터치센서부(102)와 광원(106)이 함께 설치되는 경우에는 이들 간의 전기적 절연을 위하여 상부판(150)은 인쇄회로기판인 것이 바람직하다. 즉, 인쇄회로기판의 상면 일측에 터치센서부(102)를 형성하고, 타측에 광원(106)을 연결하는 광원연결단자(136)를 형성하는 것이 바람직하다.

다른 예로서, 제1기판(111)과 제2기판(120)을 별도로 가공하여 결합하지 않고 제1기판(111)과 제2기판(120)을 일체로 형성할 수도 있다. 즉, 기판(111)의 상면에 홈을 형성하고, 홈의 바닥에 터치컨트롤러(104)을 실장하고 그 상부에 상부판(150)을 장착할 수도 있다.

또 다른 예로서, 도 20에는 제2기판(120)이 터치컨트롤러(104)의 적어도 양측에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니므로 도 21의 단면도와 도 22의 평면도에 나타낸 마스터유닛(100l)과 같이 제2기판(120)을 터치컨트롤러(104)의 일측에만 배치할 수도 있다.

제1기판(111), 제2기판(120) 및 상부판(150)은 몰딩공정 후에 투명몰딩부(184)에 의해 견고하게 지지될 수 있으므로 제2 기판(120)을 반드시 터치컨트롤러(104)의 양측이나 둘레를 따라 배치할 필요는 없기 때문이다.

도 21에 따른 마스터유닛(100l)에서는 상부판(150)은 인쇄회로기판이고, 상부판(150)의 상부에 광원(106)과 터치센서부(102)가 함께 형성되며, 터치센서부(102)의 주변을 따라 차광벽(152) 역할을 하는 인쇄회로기판이 결합된다. 그러나 구체적인 구성이 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 도 20과 같이 광원(106)을 제2기판(120)의 상부에 직접 장착할 수도 있다.

또 다른 예로서, 상부판(150)에 터치센서부(102)를 별도로 형성하지 않고 도전성 플레이트로 이루어진 상부판(150) 자체를 터치감지부로 활용할 수도 있다.

제 11 실시예

본 발명의 제11 실시예에 따른 마스터유닛(100m)은 도 23의 단면도에 나타낸 바와 같이, 기판을 대신하여 리드프레임(110)에 터치컨트롤러(104)를 실장하는 점에서 제10 실시예와 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제11 실시예에 따른 마스터유닛(100m)은 금속재질의 리드프레임(110), 리드프레임(110)에 실장되는 터치컨트롤러(104), 터치컨트롤러(104)의 상부에 설치되는 상부판(150), 상부판(150)의 상면에 형성된 터치센서부(102), 터치센서부(102)의 일측에 설치된 광원(106), 상기 구성요소를 둘러싸서 보호하는 투명몰딩부(184)를 포함한다.

리드프레임(110)은 실장부(1111), 실장부(1111)의 양측에 각각 배치되며 실장부(1111)에 비해 상부로 돌출된 다수의 돌출부(1113), 실장부(1111)의 주변에 배치된 다수의 단자부(도면에는 나타내지 않았음)를 포함한다.

실장부(1111)의 상면에는 터치컨트롤러(104)가 실장되고, 터치컨트롤러(104)는 본딩와이어(130)를 통해 적어도 하나의 돌출부(1113)와 전기적으로 연결된다.

돌출부(1113)의 상단에는 상부판(150)의 저면 주변부가 거치된다. 상부판(150)은 돌출부(1113)와 본딩와이어(130)를 거쳐 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결되며, 상부판(150)이 인쇄회로기판인 경우에는 상부판(150)의 저면에 리드프레임의 돌출부(1113)와 접촉하는 단자(154)가 형성되는 것이 바람직하다. 상부판(150)이 도전성 플레이트인 경우에는 이러한 단자(154)는 생략될 수 있다.

상부판(150)의 상면에는 제10 실시예와 마찬가지로 터치센서부(102)가 형성된다. 상부판(150)이 인쇄회로기판인 경우에는 상부판(150)의 상면에 터치센서부(102)와 전기적으로 연결되는 단자(도면에는 나타내지 않았음)가 형성되어야 한다. 상부판(150)이 도전성 플레이트인 경우에는 이러한 단자는 생략될 수 있다.

터치센서부(102)는 상부판(150), 리드프레임의 돌출부(1113), 본딩와이어(130)를 거쳐 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결된다.

본 발명의 제11 실시예에 따른 마스터유닛(100m)에서는 상부판(150)의 일측에서 리드프레임의 돌출부(1113)의 상면에 광원(106)을 설치하며, 광원(106)에 구비된 광원단자(107)가 돌출부(1113)와 전기적으로 연결된다. 광원(106)을 상부판(150)의 상부에 설치할 수도 있다. 상부판(150)의 가장자리에 광원(106)에서 출사된 빛이 바깥으로 새지 않도록 차광벽(152)을 형성하는 것은 제10 실시예와 마찬가지이다.

한편, 광원단자(107)가 리드프레임(110)의 단자부와 전기적으로 연결되면 전자기기의 메인기판으로부터 전송되는 신호에 의해 광원(106)의 동작이 제어될 수 있다. 이와 달리 광원단자(107)가 리드프레임(110)에 실장된 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결되면 터치컨트롤러(104)에 의해 광원(106)의 동작이 제어될 수 있다.

제 12 실시예

본 발명의 제12 실시예에 따른 마스터유닛(100n)은 도 24의 단면도에 나타낸 바와 같이, 금속재질의 리드프레임(110), 리드프레임(110)에 실장되는 터치컨트롤러(104), 리드프레임(110)과 터치컨트롤러(104)을 전기적으로 연결하는 본딩와이어(130), 리드프레임(110), 터치컨트롤러(104) 및 본딩와이어(130)를 둘러싸서 보호하는 몰딩부(1400), 몰딩부(1400)의 상면에 형성된 터치센서부(102), 터치센서부(102)의 일측에서 몰딩부(1400)의 상면에 장착된 광원(106), 상기 구성요소를 둘러싸서 보호하는 투명몰딩부(184)를 포함한다.

리드프레임(110)은 실장부(1111), 실장부(1111)의 주변에 배치되며 실장부(1111)에 비해 상부로 돌출되는 다수의 돌출부(1113), 실장부(1111)의 주변에 배치되거나 돌출부(1113)의 하단에 연결된 단자부(1115)를 포함한다.

실장부(1111)의 상면에는 터치컨트롤러(104)가 실장되고, 터치컨트롤러(104)는 본딩와이어(130)를 통해 적어도 하나의 돌출부(1113)와 전기적으로 연결된다. 단자부(1115)는 마스터유닛(100n)을 전자기기의 메인기판에 실장할 때 메인기판에 형성된 회로패턴과 전기적으로 연결될 수 있다.

몰딩부(1400)는 절연성 재질로서, 에폭시 수지 등의 불투명 재질일 수도 있고 투명 재질일 수도 있다.

리드프레임의 다수의 돌출부(1113) 중에서 적어도 하나는 상단이 몰딩부(1400)의 상면으로 노출되어 터치센서부(102)와 전기적으로 연결된다. 또한 다수의 돌출부(1113) 중에서 적어도 하나는 상단이 몰딩부(1400)의 상면으로 노출되어 광원(106)과 전기적으로 연결된다.

본 발명의 제12 실시예에서는 상부판을 사용하지 않고 소정 형상의 도전성 플레이트로 이루어진 터치센서부(102)를 몰딩부(1400)의 상면에 직접 장착한다. 이때 터치센서부(102)의 가장자리에는 상부로 돌출 연장된 차광벽(152)이 형성되는 것이 바람직하다. 차광벽(152)은 도전성 플레이트로 이루어진 터치센서부(102)의 주변부를 상항 절곡시킴으로써 형성될 수도 있고, 별도의 부재를 부착하여 형성될 수도 있다.

한편 터치센서부(102)가 반드시 도전성 플레이트로 한정되는 것은 아니며, 몰딩부(1400)의 상면에 도전성 물질을 코팅 또는 증착하여 형성된 센서패턴이 터치센서부(102)로 사용될 수도 있다. 도전성 물질을 코팅 또는 증착한 경우에는 차광벽을 별도로 형성해야 함은 물론이다.

터치센서부(102)는 몰딩부(1400)의 상면 일측으로 노출된 리드프레임의 돌출부(1113)와 본딩와이어(130)를 거쳐 터치컨트롤러(104)와 전기적으로 연결된다.

터치센서부(102)의 일측에는 광원(106)이 설치되며, 광원(106)은 몰딩부(1400)의 상면으로 노출된 다른 리드프레임의 돌출부(1113)와 전기적으로 연결된다. 광원(106)은 터치센서부(102)의 상부를 향해 측방으로 빛을 출사한다.

투명몰딩부(184)는 차광벽(152)에 둘러싸인 터치센서부(102)의 상부공간과, 터치센서부(102), 광원(106) 및 몰딩부(1400) 등을 둘러싸서 몰딩부(1400)와 나머지 구성요소를 일체화하는 한편 이들을 보호하는 역할을 한다. 투명몰딩부(184)는 절연성 재질이어야 하며, 예를 들어 투명 에폭시, 투명 실리콘 등일 수도 있고, 그밖에 다른 재질일 수도 있다.

한편, 본 발명의 제12 실시예에서는, 리드프레임(110)에 터치컨트롤러(104)를 실장하고 본딩와이어(130)로 서로 연결한 이후에 이들을 둘러싸는 몰딩부(1400)를 형성하였는데, 이렇게 몰딩부(1400)를 형성한 상태는 일종의 반제품인 터치컨트롤러 패키지에 해당한다.

이러한 터치컨트롤러 패키지는 운반이나 보관이 용이하기 때문에, 마스터유닛(100n)의 전체 제조공정을 터치컨트롤러 패키지를 제조하는 제1공정과, 터치컨트롤러 패키지에 터치센서부(102)와 광원(106)을 장착하고 투명몰딩부(184)로 몰딩하는 제2 공정으로 분리할 수 있다. 이렇게 되면 생산라인을 보다 효과적으로 설계 및 운용할 수 있기 때문에 생산성을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.

한편 도 25에 나타낸 마스터유닛(100o)과 같이, 몰딩부(1400)의 상면에 PCB 등으로 이루어진 상부판(150)을 형성하고 상부판(150)의 상면에 도전성 재질로 이루어진 터치센서부(102)를 형성할 수도 있다. 이 경우 터치센서부(102)는 상부판(150)의 상면에 도전성 물질을 코팅 또는 증착하여 형성될 수도 있고, 소정 형상의 도전성 플레이트를 부착하여 형성될 수도 있다. 이 경우에도 상부판(150)의 주변부에는 차광벽(152)을 형성하는 것이 바람직하며, 상부판(150)이 인쇄회로기판인 경우에는 상부판(150)의 저면에 리드프레임의 돌출부(1113)의 상단과 전기적으로 접촉할 수 있는 단자(154)를 형성하는 것이 바람직하다. 상부판(150)이 도전성 재질인 경우에는 이러한 단자는 생략될 수 있다.

또한 상부판(150)이 인쇄회로기판인 경우에는 그 상면에 터치센서부(102)와 광원(106)을 함께 장착할 수도 있다. 또한 터치센서부(102)의 상부에 광가이드 수단(도면에는 나타내지 않았음)을 추가로 설치할 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템에 사용되는 슬레이브유닛(200)의 다양한 실시예를 설명한다.

도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브유닛(200)을 예시한 것으로서, 저면에 외부연결단자(206)를 구비하는 기판(210)과, 기판(210)의 상부 일측에 장착된 광원(220)과, 광원(220)의 출사면 측에서 기판(210)에 장착된 도광판(230)과, 광원(220) 및 도광판(230)의 주변을 둘러싸는 차광부재(220)와, 차광부재(220)의 상면에 형성된 터치센서부(202)를 포함한다. 터치센서부(202)는 기판 표면에 도전성 물질을 코팅 또는 증착함으로써 구현될 수 있다.

도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬레이브유닛(200a)을 예시한 것으로서, 저면에 외부연결단자(212)를 구비하는 기판(210)과, 기판(210)의 상면에 도전성 물질의 코팅 또는 증착을 통해 형성된 터치센서부(202)와, 터치센서부(202)의 일측에서 기판(210)에 장착된 광원(206)과, 기판(210)의 일측에서 상부로 돌출된 차광벽(212)과, 차광벽(212)으로 둘러싸인 기판(210)의 상부공간에 채워지는 투명몰딩부(240)를 포함한다. 따라서 광원(206)에서 출사된 빛은 투명몰딩부(240)에서 확산 및 산란되면서 상부로 출사된다. 도면에는 나타내지 않았으나 광원(206)의 일측에 도광판 등을 설치할 수도 있고, 투명몰딩부(240)의 상면에 확산시트 등을 부착할 수도 있다.

도 27의 슬레이브유닛(200a)에서는 기판(210)을 대신하여 금속재질의 리드프레임이 사용될 수도 있다.

도 28은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 슬레이브유닛(200b)을 예시한 것으로서, 리드프레임(280)과, 리드프레임(280)의 주변에 배치된 다수의 외부연결단자(262)와, 리드프레임(280)의 상면에 실장된 광원(206)과, 광원(206)과 외부연결단자(262)를 전기적으로 연결하는 본딩와이어(260)와, 리드프레임(280)과 단자(262)를 둘러싸서 지지하는 바닥부(252)와 바닥부(252)의 가장자리에서 상부로 돌출된 측벽(254)을 포함하는 몰딩부(250)와, 측벽(254)으로 둘러싸인 내부공간에 채워진 투명몰딩부(240)와, 투명몰딩부(240)의 상면에 형성된 투명재질의 터치센서부(202)와, 투명재질의 터치센서부(202)의 상면에 형성된 투명재질의 보호층(272)을 포함한다.

따라서 광원(206)에서 출사된 빛은 투명몰딩부(240)에서 확산 및 산란된 후, 투명재질의 터치센서부(202)를 거쳐 상부로 출사된다.

이 밖에도 슬레이브유닛은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 슬레이브유닛은 마스터유닛에서 터치컨트롤러가 생략된 것이므로 전술한 다양한 유형의 마스터유닛(100, 100a, ... , 100o)에서 터치컨트롤러(104)를 생략함으로써 다양한 형태의 슬레이브유닛(200)을 구현할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 터치키 시스템과 이를 위한 터치키 어셈블리의 적용범위는 특별히 제한되지 않는다. 따라서 예를 들어 컴퓨터, 컴퓨터 주변기기, 휴대폰, 태블릿PC, MP3플레이어, 전자수첩, PDA 등의 개인용 전자기기, TV, 에어컨, 오디오, 비디오, 냉장고, 세탁기, 청소기 등의 가전기기, 난방기기, 조명기기, 통신기기, 홈네트워크 기기, 전자식 도어락(door lock), 차량용 기기, 의료기기, 의료용 가전기기, 재활치료용 기기, 공장자동화 기기, 로봇 등과 같이 전자적으로 제어되는 모든 종류의 기기에 적용될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100: 마스터유닛 101: 통합센서칩
102: 터치센서부 104: 터치컨트롤러
106: 광원 107: 광원단자
108: 도광판 109: 차광부재
110: 리드프레임 111: 제1기판
112: 연결단자부 113: 외부연결단자
114: 기판연결단자 115: 실장면
116: 와이어접합면 118: 컨트롤러연결단자
119: 차광벽 120: 제2 기판
122: 관통부 124: 기판연결단자
126: 광원연결단자 130: 본딩와이어
132: 외부연결단자 136: 내부도전경로
140: 몰딩부 142: 바닥부
144: 측벽 146: 단차면
148: 공간부 150: 상부판
152: 차광벽 154: 기판연결단자
156: 광원연결단자 160: 투광판
170: 반사시트 172: 투명절연층
182: 옐로우잉크층 184: 투명몰딩부
186: 보호몰딩부 188: 차광부재
200: 슬레이브유닛 202: 터치센서부
206: 광원 300: 기판
310, 320: 제1, 제2 관통부 400: 메인기판
500: 제어부

Claims

전자기기의 제1 터치감지영역에 설치되는 것으로서, 제1 터치센서부와, 상기 제1 터치센서부와 전기적으로 연결되어 터치감지신호를 생성하는 터치컨트롤러가 일체로 패키징된 마스터유닛;
전자기기의 제2 터치감지영역에 설치되는 것으로서, 터치컨트롤러를 포함하지 않으며, 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결된 제2 터치센서부를 포함하는 슬레이브유닛;
상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러로부터 터치감지신호가 수신되면 상기 전자기기를 제어하는 제어신호를 생성하는 제어부
를 포함하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서,
상기 마스터유닛은 제1광원을 포함하고, 상기 슬레이브유닛은 제2광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제2항에 있어서,
상기 터치컨트롤러는 상기 제1 터치센서부에서 터치가 감지되면 상기 제1광원에 대한 전력공급을 제어하는 신호를 송출하고, 상기 제2 터치센서부에서 터치가 감지되면 상기 제2광원에 대한 전력공급을 제어하는 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
삭제
제1항에 있어서,
상기 슬레이브유닛은 상기 제2 터치센서부와 광원이 일체화된 터치키 패키지인 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
리드프레임;
단일 기판에 상기 제1 터치센서부와 상기 터치컨트롤러가 형성되어 상기 리드프레임에 실장되는 것으로서, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 제1영역에 형성되고 상기 터치컨트롤러는 상기 제1영역의 측방에 위치하는 제2영역에 형성된 통합센서칩;
상기 리드프레임과 상기 통합센서칩을 연결하는 전기적 연결수단;
상기 리드프레임을 둘러싸서 지지하는 몰딩부;
상기 몰딩부의 상단에 결합된 광가이드수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
제1 리드프레임과 제2 리드프레임;
상기 제1 리드프레임에 실장된 상기 터치컨트롤러;
상기 제2 리드프레임에 실장된 광원;
상기 제1리드프레임, 상기 제2리드프레임 및 상기 터치컨트롤러를 둘러싸서 지지하며, 상기 광원의 상부에 형성된 공간부를 둘러싸는 몰딩부;
적어도 하나가 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 상기 몰딩부의 외부로 노출되는 다수의 단자
를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 몰딩부의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
제1 리드프레임과 제2 리드프레임;
상기 제1 리드프레임에 실장된 상기 터치컨트롤러;
상기 제2 리드프레임에 실장된 광원;
상기 제1리드프레임과 상기 제2리드프레임을 둘러싸서 지지하는 바닥부와, 바닥부의 가장자리에 형성된 측벽을 포함하는 몰딩부;
측벽에 의해 둘러싸인 내부공간에 형성되어 터치컨트롤러 칩과 광원을 둘러싸는 투명몰딩부;
적어도 하나가 터치컨트롤러 칩과 전기적으로 연결되며, 몰딩부의 외부로 노출되는 다수의 단자
를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 투명재질로서 상기 투명몰딩부의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
제1홈과 제2홈이 형성된 기판;
상기 제1홈의 바닥에 실장되는 상기 터치컨트롤러;
상기 제2홈의 바닥에 실장된 광원;
적어도 하나가 터치컨트롤러 칩과 전기적으로 연결되며, 기판의 외부로 노출되는 다수의 단자;
상기 제2홈에 채워진 투명몰딩부
를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 상면과 상기 투명몰딩부의 상면 중에서 적어도 하나의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
홈이 형성된 기판;
상기 홈의 바닥에 실장되는 상기 터치컨트롤러;
상기 홈의 바닥에 실장되며, 상기 터치컨트롤러의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원;
적어도 하나가 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되며, 기판의 외부로 노출되는 다수의 단자;
상기 홈에 채워진 투명몰딩부
를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 상면과 상기 투명몰딩부의 상면 중에서 적어도 하나의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
홈이 형성된 기판;
상기 홈의 바닥에 실장되는 상기 터치컨트롤러;
상기 홈의 바닥에 실장되며, 상기 터치컨트롤러의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원;
적어도 하나가 터치컨트롤러 칩과 전기적으로 연결되며, 기판의 외부로 노출되는 다수의 단자;
상기 홈에 채워진 투명몰딩부
를 포함하며, 상기 제1 터치센서부는 상기 기판의 상면과 상기 투명몰딩부의 상면 중에서 적어도 하나의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
외부연결단자를 구비하는 기판;
상기 기판에 실장되는 상기 터치컨트롤러;
상기 터치컨트롤러의 상부에 설치되며, 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되는 상기 제1 터치센서부;
상기 제1 터치센서부의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원;
상기 외부연결단자가 노출되도록, 상기 기판, 상기 터치컨트롤러, 상기 제1 터치센서부 및 상기 광원을 둘러싸서 지지하는 투명몰딩부
를 포함하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
실장부, 상기 실장부의 주변에 배치되어 상기 실장부보다 상부로 돌출된 다수의 돌출부, 상기 실장부의 주변에 배치된 다수의 단자부를 포함하는 리드프레임;
상기 실장부에 실장된 상기 터치컨트롤러;
상기 터치컨트롤러의 상부에 설치되며, 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되는 상기 제1 터치센서부;
상기 제1 터치센서부의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원;
상기 다수의 단자부 중에서 적어도 하나가 노출되도록, 상기 리드프레임, 상기 터치컨트롤러, 상기 제1 터치센서부 및 상기 광원을 둘러싸서 지지하는 투명몰딩부
를 포함하는 전자기기의 터치키 시스템
제1항에 있어서, 상기 마스터유닛은,
실장부, 상기 실장부의 주변에 배치되어 상기 실장부보다 상부로 돌출된 다수의 돌출부, 상기 실장부의 주변에 배치된 다수의 단자부를 포함하는 리드프레임;
상기 실장부에 실장된 상기 터치컨트롤러;
상기 리드프레임과 상기 터치컨트롤러를 둘러싸는 몰딩부;
상기 몰딩부의 상부에 형성되며, 상기 터치컨트롤러와 전기적으로 연결되는 상기 제1 터치센서부;
상기 몰딩부의 상부에서 상기 제1 터치센서부의 일측에 설치되어 측방으로 빛을 출사하는 광원;
상기 다수의 단자부 중에서 적어도 하나가 노출되도록, 상기 몰딩부, 상기 제1 터치센서부 및 상기 광원을 둘러싸서 지지하는 투명몰딩부
를 포함하는 전자기기의 터치키 시스템
빛이 통과하는 제1투광부와 제2투광부가 형성된 기판;
상기 제1투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되고, 제1 터치센서부와, 상기 제1 터치센서부와 전기적으로 연결되어 터치감지신호를 생성하는 터치컨트롤러와, 제1광원이 일체로 패키징된 마스터유닛;
상기 제2투광부의 일측에서 상기 기판에 결합되고, 제2 터치센서부와 제2광원을 포함하며, 터치컨트롤러를 포함하지 않는 슬레이브유닛;
을 포함하며,
상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러는 상기 기판에 형성된 회로패턴을 통해 상기 슬레이브유닛의 상기 제2 터치센서부와 전기적으로 연결되고, 상기 마스터유닛의 상기 터치컨트롤러는 상기 제1 터치센서부 또는 상기 제2 터치센서부에서 터치가 감지되면 터치감지신호를 전자기기를 제어하는 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 터치키 어셈블리