KR102178052B1 - 하이브리드 스위치가 구비된 키패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특정 동작을 지시하는 다수의 버튼창을 구비하고 있는 터치 키패드에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 설명하면 정전용량방식으로 터치된 사실과 누름된 사실을 동시에 인식할 수 있는 하이브리드 스위치가 구비된 터치 키패드에 관한 것이다.

Description

하이브리드 스위치가 구비된 키패드{A key-pad with the hybrid switch}

본 발명은 특정 동작을 지시하는 다수의 버튼창을 구비하고 있는 터치 키패드에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 설명하면 정전용량방식으로 터치된 사실과 누름된 사실을 동시에 인식할 수 있는 하이브리드 스위치가 구비된 터치 키패드에 관한 것이다.

일반적으로 차량이나 전기제품의 표면에는 특정 동작을 지시하는 다수의 버튼을 구비하고 있는 키패드가 형성되어 있고, 상기 키패드는 각각의 버튼이 용이하게 식별되도록 돌출 형성되어 내장된 탄성체에 의해 출몰하도록 구성한 것이다.

따라서 버튼과 버튼사이의 공간이나 틈새 사이로 이물질이 끼게 되면 쉽게 제거하기 힘들다는 단점과, 다수의 돌출된 버튼들에 의해 제품의 외형이 훼손되면서 디자인적인 측면에서 상품의 가치가 떨어지게 된다는 단점, 그리고 돌출된 버튼 형성시 제품의 외형과 내부구조에 제한을 받을 수밖에 없다는 구조적인 한계로 인해,

현재는 각 제품의 표면에 일체로 형성되는 터치방식의 키패드 사용이 점점 확대되고 있는 것이다.

그러나 이러한 터치방식의 키패드는 통상적으로 다수의 버튼창을 형성하고 있는 커버패널 하단에, 각각의 버튼창 별로 대응하는 터치전극을 형성하고 있는 기판을 라미네이트하여, 엘이디 빛이 각각의 버튼창을 통해 밖으로 표출되면서 해당 버튼의 아이콘들을 식별할 수 있게 구성한 상태에서,

사용자에 의해 특정 아이콘이 터치되었을 때, 제어부는 터치된 사실을 인식하고 해당 아이콘의 스위칭 신호를 출력할 수 있게 구성하는 것이다.

그러나 이러한 터치방식의 키패드는, 사용자가 움직일 때 무의식중에 스치거나 닿기만 하여도 동작하기 때문에,

사용자의 의도와는 상관없이 해당 제품이 동작하게 되어버리면서 오동작하게 되는 경우가 발생하는 것이다.

참고로, 상기와 같은 오작동작을 방지하기 위하여, 본 발명에 의해 포스센서를 구비한 키패드를 개발하게 되었으나, 상기와 같은 키패드는 내측에 별도로 가압된 사실을 확인하기 위한 포스센서를 구비하여야 하기 때문에, 작업공정이 증대되고 원가가 증가하는 단점이 있었던 것이다.

KR 10-2019-0049161 A KR 10-1956745 B1

따라서 본 발명이 해결하고자 과제는 오작동을 방지하기 위한 것으로, 특히 정전용량방식으로 터치된 버튼의 위치와 누름을 동시에 인식할 수 있는 하이브리드 방식의 스위치가 구비된 터치 키패드를 목적으로 하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 내측을 히든시켜 주기 위한 커버패널과, 상기 커버패널 하단에 접합된 버튼부와 제1태그부를 형성하고 있는 상부필름과, 상기 상부필름 하단에 형성된 접합층 또는 접합필름과, 상기 버튼부에 대응하는 터치부와 제2태그부를 형성하고 있는 하부필름을 포함하고 있는 터치 키패드에 있어서,

상기 버튼부는 각각의 버튼창을 중심으로 테두리에 그라운드층과 상부전극을 형성하고, 터치부는 각각의 버튼창에 대응하는 터치전극을 중심으로 상부전극에 대응하는 하부전극을 형성하여,

다수개의 버튼창 중 특정 버튼창이 터치되었을 때,

커버패널의 휘어짐에 따라 해당 버튼창을 중심으로 좌측과 우측에 형성된 상부전극이 대응하는 하부전극에 가까워지면서 정전용량값의 변화로 해당 버튼창이 눌려진 사실을 감지하는 한편,

해당 버튼창에 대응하는 터치전극에 의해 그 위치를 인식할 수 있게 구성된 하이브리드 스위치를 구비한 키패드를 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 정전용량방식으로 터치 및 가압사실을 감지할 수 있는 하이브리드 스위치로 키패드를 구성함으로써, 사용자의 의사에 반하는 오작동을 방지할 수 있게 되었다.

더불어 본 발명은 일관된 공정에 의해 터치전극 및 하부전극을 형성할 수 있게 되면서 생산공정을 단축시킬 수 있게 되었고, 특히 별도의 가압센서나 포스센서를 설치할 필요가 없게 되면서 원가절감 및 향상된 생산성을 확보할 수 있게 되었다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 분해사시도.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 작동상태도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 사용상태도.

먼저, 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적인 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 모습을 보여주는 것이고, 도 2는 분해된 상태를 보여주는 것이고, 도 3과 도 4는 접합된 상태와 분해된 상태에서의 하부필름과 상부필름의 구성을 보여주는 것이고, 도 5는 정전용량방식으로 터치인식될 때 해당 버튼이 가압된 사실을 확인하는 모습을 보여주는 것이고, 도 6은 대상물에 키패드가 설치되어 있는 모습을 보여주는 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 내측을 히든시켜 주기 위한 커버패널(10)과, 상기 커버패널 하단에 접합된 버튼부(21)와 제1태그부(22)를 구비하고 있는 상부필름(20)과, 상기 상부필름 하단에 형성된 접합층 또는 접합필름(30)과, 터치부(41)와 제2태그부(42)를 구비하고 있는 하부필름(40)을 포함하여 이루어진 키패드(1)에 관한 것으로,

특히 상기 버튼부(21)는 하나 이상 구획된 버튼창(21a)과, 각각의 버튼창(21a)을 중심으로 테두리에 형성된 하나 이상의 상부전극(21c)과, 그라운드층(21b)을 포함하여 이루어지고,

상기 터치부(41)는 각각의 버튼창(21a)에 대응하는 터치전극(41a)과, 상부전극(21c)에 대응하는 하부전극(41b)을 포함하여 이루어져,

정전용량값의 변화로 터치 및 눌려진 사실을 감지할 수 있게 구성된 하이브리드 스위치를 구비하고 있는 키패드(1)를 특징으로 하는 것이다.

이때 상부전극(21c)과 하부전극(41b)의 위치는 용이하게 커버패널의 휘어짐을 감지할 수 있도록 이웃한 버튼창과 버튼창 사이에 형성되는 것이 바람직하지만, 키패드의 크기와 모양에 따라 그 위치 및 형상을 변경할 수 있고, 그 개수도 상황에 따라 다수개로 형성할 수도 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 키패드의 전체 구성에 대해 좀더 구체적으로 설명하면 하기와 같다. 참고로 각각의 구성을 설명함에 있어 요지를 흐릴 수 있다고 판되는 경우에는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

먼저, 상기 커버패널(10)은 불투명한 재질로 이루어져 내측이 보이지 않게 히든켜주는 한편, 내측에서 빛이 조사되었을 때 투과되면서 각 버튼의 아이콘(예, 숫자 도형, 등등)이 뷰잉되는 패널로서, 대표적으로 유리나 아크릴 등의 재질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 한정하지는 않는다.

또한, 상부필름(20)은 상기 커버패널(10) 하단에 접합되어 각각의 버튼창(21a)을 통해서만 빛이 밖으로 조사되게 구획하는 한편 터치 동작되게 하기 위한 것으로서, 대표적으로 FPCB나 PET필름 혹은 글라스 등으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 한정하지는 않는다.

그리고 이러한 상부필름(20)은 버튼부(21)와 제1태그부(22)로 이루어지고, 상기 버튼부(21)는 각각의 버튼창(21a)을 중심으로 테두리에 그라운드층(21b)을 형성하고, 이웃한 버튼창과 버튼창 사이에는 상부전극(21c)을 형성한다.

이때 그라운드층(21b)은 하단에 위치한 대상물(2)의 엘이디 빛이 버튼창(21a)을 통해서만 투과되게 차단하여주고, 실시 예에 따라서는 버튼창(21a)에 형성된 터치전극과 연결되어 하부필름(40)의 터치전극(41a)이 셀프캡(Self Capacitive) 방식으로 동작되어지게 구성할 수도 있다.

더불어 상부전극(21c)은 하부전극(41b)과 페어를 이뤄, 정전용량방식으로 버튼창(21a)이 눌려질 때 미세하게 휘어지는 커버패널(10)에 의해 눌려진 사실을 감지하기 위한 것으로,

통상적으로 도전성 물질로 이루어져 상부필름(20)에 터치전극을 형성할 때 테두리에 같이 형성되는 것이 바람직하지만, 실시 예에 따라서는 그라운드층(21b)이 형성된 상부에 별도로 하방향으로 돌출된 상부전극(21c)을 형성하여 좀더 단차지게 형성한 상태로 그라운드층(21b)과 연결되어 셀프캡(Self Capacitive) 방식으로 동작하도록 구성할 수도 있는 것이다.

또한, 제1태그부(22)는 각각의 버튼창(21a)에 형성된 터치전극과 연결된 라인패턴과 상부전극을 연결하는 라인패턴을 외측으로 연장시켜 컨트롤러(50)와 연결하기 위해 형성된 것으로, 이때의 제1태그부(22)는 상부필름(20)과 일체로 이루어질 수도 있지만, 버튼부(21) 일측에 이방상전도필름 등에 의해 열압착되면서 연결될 수도 있는 것이다.

또한, 접합층 또는 접합필름(30)은 하부필름(40)을 상부필름(20) 하단에 접합하여 주기 위한 것으로서, 이때의 접합층 또는 접합필름(30)은 투명성을 회손하지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 실시 예에 따라서 커버패널(10)과 상부필름(20) 사이에 형성되거나 혹은 대상물(2)과 하부필름(40) 사이에 형성될 수도 있는 것이다.

또한, 하부필름(40)은 상부필름(20)의 버튼부(21)에 대응하는 터치부(41)를 구비하고 있는 필름으로써, 플렉서블할 수도 있지만 경한 재질로 이루어질 수 있다. 대표적으로 FPCB나 PET필름 혹은 글라스 등으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 한정하지는 않는다.

그리고 이러한 하부필름(40)은 버튼부에 상하방향으로 대응하는 터치부(41)와 제2태그부(42)로 이루어지고, 상기 터치부(41)는 버튼창(21a)에 대응하는 터치전극(41a)을 중심으로 좌측과 우측에는 한 쌍의 하부전극(41b)을 형성하고 있다.

이때 터치전극(41a)은 화학적 혹은 물리적 처리방법에 의해 도전성물질로 일정한 패턴을 형성하고 있는 것으로, 상부필름(20)의 버튼창(21a)보다 상대적으로 작게 형성하여, 접합시 상대적으로 더 큰 버튼창(21a)에 의해 좌우방향으로 그라운드층(21b)과 이격되게 형성하는 것이 바람직하다, 그리고 이러한 터치전극(41a)은 셀프캡 방식으로 동작하는 것이 바람직하다.

또한, 하부전극(41b)은 터치전극(41a) 주변에 형성되어 버튼창(21a)이 눌려졌을 때 페어를 이루는 상부전극(21c)과 하부전극(41b) 사이의 거리가 변화하면서, 이에 따른 정전용량값이 변화로 가압된 사실을 감지할 수 있게 구성한 것으로서, 통상적으로 도전성 물질로 이루어져 하부필름(40)에 터치전극(41a)을 형성할 때 주변에 같이 형성되는 것이 바람직하지만, 실시 예에 따라서는 하부필름(40)에 별도로 형성될 수도 있다.

그리고 이러한 하부전극(41b)은 상부전극(21c)과 커플링을 이뤄 뮤추얼(Mutual Capacitive) 방식으로 동작하는 것이 바람직하지만, 상부전극(21c)을 그라운드층(21b)과 연결하여 각각의 하부전극(41b)이 셀프캡(Self Capacitive) 방식으로 동작하도록 구성할 수도 있는 것이다.

이때 하부필름(40)은 이웃한 터치전극(41a)과 터치전극 사이에는 전후방향으로 부분 절개된 절개라인(43)을 형성하여, 각각의 터치전극(41a)과 하부전극(41a)이 버튼 별로 혹은 그룹별로 분리 인식되게 구성할 수도 있는 것이다.

또한, 제2태그부(42)는 각각의 터치전극(41a)과 연결된 라인패턴과 하부전극(41b)을 연결하고 있는 라인패턴을 외측으로 연장시켜 컨트롤러(50)와 연결하기 하기 위한 것으로서, 이때의 제2태그부(42)는 하부필름(40)과 일체로 형성된 것이 바람직하지만 별도로 접합되어져 있는 것일 수도 있다.

또한, 컨트롤러(50)는 터치 및 가압된 사실을 인식하고, 각각의 버튼창을 통해 보여지는 아이콘에 맞춰 대응하는 버튼 동작이 이루어지도록 컨트롤하는 것이다.

간단하게 예를 들면 대상물(2)인 차량의 센터페이시아에 설치되어 A/C 또는 팬속도 등의 버튼동작이 이루어지도록 컨트롤하고,

특히 다수개의 버튼창(21a) 중 특정 버튼창이 눌려졌을 때, 커버패널(10)의 휘어짐에 따라 해당 버튼창(21a)을 중심으로 좌측과 우측에 형성된 상부전극(21c)과 하부전극(41b) 사이의 거리가 미세하게 변하면서 정전용량값의 변화로 해당 버튼창(21a)이 눌려진 사실을 감지하였을 때,

상기 버튼창(21a)에 대응하는 터치전극(41a)에 의해 그 위치를 인식하고 지정된 버튼 동작이 이루어지도록 컨트롤하는 것이다.

따라서 본 발명은 정전용량방식으로 터치 및 가압사실을 감지할 수 있게 되면서 사용자의 의사에 반하는 오작동을 방지할 수 있게 되었고, 특히 일관된 공정에 의해 터치전극(41a) 및 하부전극(41b) 또는 상부전극(21c) 등을 형성할 수 있게 되면서 생산공정을 단축시키는 한편 별도의 가압센서나 포스센서를 구비할 필요가 없게 되면서 향상된 가격경쟁력 및 생산성을 가지게 되는 것이다.

지금까지 본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 토대로 다양하게 변형 및 균등이론에 의해 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1:키패드 2:대상물
10:커버패널 20:상부필름
21:버튼부 21a:버튼창
21b:그라운드층 21c:상부전극
22:제1태그부 30:접합필름
40:하부필름 41:터치부
41a:터치전극 41b:하부전극
42:제2태그부 43:절개라인
50:컨트롤러

Claims (5)

1. 내측을 히든시켜 주기 위한 커버패널;
   상기 커버패널 하단에 접합된, 버튼부와 제1태그부를 형성하고 있는 상부필름;
   상기 상부필름 하단에 형성된 접합층 또는 접합필름;
   상기 접합층 또는 접합필름에 의해 접합된, 터치부와 제2태그부를 형성하고 있는 하부필름을 포함하고 있는 터치 키패드에 있어서,
   상기 버튼부는 하나 이상 구획된 버튼창과, 각각의 버튼창을 중심으로 테두리에 형성된 하나 이상의 상부전극과, 그라운드층을 포함하여 이루어지고,
   상기 터치부는 각각의 버튼창에 대응하는 터치전극과, 상부전극에 대응하는 하부전극을 포함하여 이루어져,
   커버패널의 휘어짐에 따라 해당 버튼창을 중심으로 좌측과 우측에 형성된 상부전극이 대응하는 하부전극에 가까워지면서 정전용량값의 변화로 해당 버튼창이 눌려진 사실을 감지하는 한편, 해당 버튼창에 대응하는 터치전극에 의해 그 위치를 인식할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 스위치가 구비된 키패드.
2. 제1항에 있어서,
   상하방향으로 페어를 이루는 상부전극과 하부전극이 정전용량 커플링(Coupling)을 이루면서 뮤추얼 캡(Mutual Capacitive)방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스위치가 구비된 키패드.
3. 제1항에 있어서,
   상부필름의 상부전극은 그라운드층과 연결되면서 대응하는 하부전극이 셀프 캡(Self Capacitive)방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스위치가 구비된 키패드.
4. 제1항에 있어서,
   하부필름는 터치전극와 터치전극 사이에는 절개라인이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스위치가 구비된 키패드.
5. 제1항에 있어서,
   상부필름의 버튼창은 하부필름의 터치전극보다 상대적으로 더 크게 형성되어, 접합시 버튼창에 의해 터치전극이 좌우방향으로그라운드 층과 이격되게 형성되어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 스위치가 구비된 키패드.

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