KR102374597B1 - Touch apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터치 장치에 관한 것으로서, 상기 터치 장치는 터치 동작이 이루어지는 터치부, 상기 터치부에 가해지는 힘에 해당하는 전기 신호를 출력하여 상기 터치부의 터치 여부를 판단하도록 하는 포스터치 센서 및 상기 터치부에 터치되는 터치물의 표면 형상을 감지하여 터치물의 종류를 판단하도록 하는 터치물 감지 센서를 포함한다.The present invention relates to a touch device, wherein the touch device includes a touch unit on which a touch operation is performed, a force touch sensor configured to output an electrical signal corresponding to a force applied to the touch unit to determine whether the touch unit has been touched, and the touch unit. and a touch object detection sensor configured to detect the surface shape of the touch object to be touched and determine the type of the touch object.
Description
본 발명은 터치 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a touch device.
일반적으로 스마트폰(smart phone), MP3와 같은 휴대용 전자 기기나 냉장고 등의 가전 기기에는 터치(touch) 동작을 이용하여 명령어의 입력이나 스위칭 동작을 실시하는 터치센서 모듈(touch panel)이 부착되어 있다.In general, a touch sensor module (touch panel) for inputting a command or performing a switching operation using a touch operation is attached to a portable electronic device such as a smart phone, an MP3 player, or a home appliance such as a refrigerator. .
따라서, 터치 패널은 정보를 시각적으로 출력하는 표시장치 모듈과 사용자의 터치 동작을 인식하기 위한 터치센서 모듈이 결합되게 제작될 수 있다.Accordingly, the touch panel may be manufactured such that a display device module for visually outputting information and a touch sensor module for recognizing a user's touch operation are combined.
이처럼, 터치 패널이 표시장치 모듈과 터치센서 모듈이 결합되게 제작되는 경우, 터치 패널에 사용되는 표시장치 모듈은 대표적으로 올레드(OLED, organic light emitting diode) 표시 장치, 특히 아몰레드(AMOLED, active matrix organic light emitting diode)나 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 이용된다.As such, when the touch panel is manufactured to be combined with the display module and the touch sensor module, the display module used in the touch panel is typically an organic light emitting diode (OLED) display device, particularly an AMOLED (active matrix organic light emitting diodes) or liquid crystal displays are used.
또한, 터치센서 모듈은 X축과 Y축의 좌표를 이용하여 터치 지점을 감지하는 2차원 터치 감지 방식뿐만 아니라 Z축 방향으로 인가되는 터치 강도를 추가로 감지하는 3차원 터치 감지 방식이 이용되고 있다.In addition, the touch sensor module uses a three-dimensional touch sensing method for additionally sensing the intensity of a touch applied in the Z-axis direction as well as a two-dimensional touch sensing method for detecting a touch point using coordinates of the X-axis and Y-axis.
이러한 3차원 터치 감지 방식을 위해, 종래에는 압력 센서나 이미지 센서를 이용하여 터치의 강도를 감지하였으나 터치 강도 변화를 정확하게 감지하지 못하는 문제점이 존재한다.For such a three-dimensional touch sensing method, there is a problem in that, although the intensity of touch is sensed using a pressure sensor or an image sensor, the change in touch intensity cannot be accurately detected.
또한, 사용자가 원하는 터치 동작 이외에도 원치 않은 힘에 의한 상태 변화에 따라서도 터치 동작이 이루어지는 것으로 판단되어, 사용자가 원하지도 않는 동작이 실행되는 문제가 발생한다.In addition, it is determined that the touch operation is performed according to a change in state due to an unwanted force in addition to the user's desired touch operation, so that an operation that the user does not want is executed.
본 발명이 해결하려는 과제는 터치 장치에 대한 동작의 신뢰성을 높이기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase reliability of an operation for a touch device.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 터치 장치는 터치 동작이 이루어지는 터치부, 상기 터치부에 가해지는 힘에 해당하는 전기 신호를 출력하여 상기 터치부의 터치 여부를 판단하도록 하는 포스터치 센서 및 상기 터치부에 터치되는 터치물의 표면 형상을 감지하여 터치물의 종류를 판단하도록 하는 터치물 감지 센서를 포함한다. A touch device according to one aspect of the present invention for solving the above problems is a touch unit on which a touch operation is performed, and a force touch sensor configured to output an electrical signal corresponding to a force applied to the touch unit to determine whether the touch unit is touched and a touch object detection sensor configured to detect a surface shape of the touch object touched by the touch unit to determine the type of the touch object.
상기 포스터치 센서는 상기 터치부에 가해지는 힘에 따라 변화하는 인덕턴스를 이용하여 상기 전기 신호를 출력하는 인덕턴스 포스 센서일 수 있다.The force touch sensor may be an inductance force sensor that outputs the electrical signal using an inductance that changes according to a force applied to the touch unit.
상기 포스터치 센서는 기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일을 포함하는 코일부 및 상기 코일부 위에 상기 코일부과 정해진 거리만큼 이격되어 있고 상기 터치부가 위치하는 터치판을 포함할 수 있다. The force touch sensor includes a coil unit including a substrate and at least one coil disposed on at least one of a lower surface and an upper surface of the substrate, and the coil unit is spaced apart from the coil unit by a predetermined distance on the coil unit and the touch unit is located. It may include a touch panel.
상기 특징에 따른 터치 장치는 상기 코일부 하부에 위치하는 하부막을 더 포함할 수 있다. The touch device according to the above feature may further include a lower layer positioned below the coil unit.
상기 하부막은 적어도 일부가 서로 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분을 포함하거나 하나의 판으로 이루어질 수 있다. The lower film may include a plurality of lower film portions at least partially spaced apart from each other, or may consist of a single plate.
상기 특징에 따른 터치 장치는 상기 코일부과 상기 터치판 사이에 위치하여 상기 코일부과 상기 터치판 사이를 정해진 거리만큼 이격시키는 간격재를 더 포함할 수 있다. The touch device according to the above feature may further include a spacer positioned between the coil unit and the touch plate to space the coil unit and the touch plate by a predetermined distance.
상기 터치물 감지 센서는 상기 코일에 의해 에워싸여진 중공과 대응하는 위치에 위치할 수 있다.The touch object detection sensor may be located at a position corresponding to the hollow surrounded by the coil.
상기 터치물 감지 센서는 상기 코일에 의해 에워싸여진 상기 중공과 접하고 있는 상기 기판에 실장될 수 있다. The touch object detection sensor may be mounted on the substrate in contact with the hollow surrounded by the coil.
상기 터치물 감지 센서는 초음파 센서일 수 있다.The touch object detection sensor may be an ultrasonic sensor.
상기 특징에 따른 터치 장치는 상기 터치물 감지 센서의 상부면과 상기 터치면의 내부면 사이에 상기 상부면과 상기 내부면에 접하게 위치하고 초음파 전달 물질로 이루어져 있는 초음파 전달부를 더 포함할 수 있다.The touch device according to the above feature may further include an ultrasonic wave transmitting unit positioned between the upper surface of the touch object sensing sensor and the inner surface of the touch surface to be in contact with the upper surface and the inner surface and made of an ultrasonic transmitting material.
상기 터치물 감지 센서는 상기 코일에 의해 에워싸여진 상기 중공과 대면하고 있는 상기 터치판의 내부면에 부착될 수 있다.The touch object detection sensor may be attached to an inner surface of the touch plate facing the hollow surrounded by the coil.
상기 포스터치 센서는 상기 터치부에 가해지는 힘에 따라 변화하는 커패시턴스를 이용하여 상기 전기 신호를 출력하는 커패시턴스 포스 센서일 수 있다. The force touch sensor may be a capacitance force sensor that outputs the electrical signal using a capacitance that changes according to a force applied to the touch unit.
상기 포스터치 센서는 금속으로 이루어져 있는 하부막, 상기 하부막과 정해진 거리만큼 이격되게 위치하고, 금속으로 이루어져 있으며 상기 터치부가 위치하는 터치판 및 상기 하부막과 상기 터치판 사이에 위치하고 유전체로 이루어져 있는 유전체층을 포함할 수 있다. The force touch sensor includes a lower film made of a metal, a touch plate spaced apart from the lower film by a predetermined distance, a touch plate made of metal and positioned between the lower film and the touch plate, and a dielectric layer made of a dielectric material. may include
상기 터치물 감지 센서는 상기 터치판의 내부면에 부착될 수 있다. The touch object detection sensor may be attached to the inner surface of the touch plate.
상기 포스터치 센서는 압전 필름을 이용한 피에조 효과에 따른 전압이나 임피던스 변화를 이용한 스트레인 방식일 수 있다. The force touch sensor may be a strain method using a change in voltage or impedance according to a piezo effect using a piezoelectric film.
상기 압전 필름은 상기 터치부가 위치하는 터치판의 내부면에 부착될 수 있다.The piezoelectric film may be attached to the inner surface of the touch plate on which the touch unit is located.
상기 터치판은 상기 터치 장치를 구비하는 전자 기기의 측면을 이룰 수 있다.The touch plate may form a side surface of an electronic device including the touch device.
상기 특징에 따른 터치 장치는 상기 포스터치 센서와 상기 터치물 감지 센서에 연결되어 있고, 상기 포스터치 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 터치부에 터치물이 터치된 상태로 판단되면, 터치물 감지 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 터치물의 표면 형상을 판정하고, 판정된 상기 표면 형상이 이미 정해져 있는 터치물의 표면 형상과 동일하면, 상기 터치물에 의해 상기 터치부가 정상적으로 터치된 상태로 판단하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다. The touch device according to the above feature is connected to the force touch sensor and the touch object detection sensor, and when it is determined that the touch object is touched on the touch unit using a signal output from the force touch sensor, the touch object detection sensor A signal processing unit that determines the surface shape of the touch object using a signal output from the and determines that the touch unit is normally touched by the touch object when the determined surface shape is the same as a predetermined surface shape of the touch object may further include.
상기 특징에 따른 터치 장치는 이미 정해져 있는 상기 터치물의 표면 형상이 저장되어 있는 저장부를 더 포함할 수 있다. The touch device according to the above feature may further include a storage unit in which a predetermined surface shape of the touch object is stored.
상기 저장부는 이미 정해져 있는 상기 터치물의 표면 형상으로서 적어도 하나의 지문을 저장할 수 있고, 상기 제어부는 판정된 상기 표면 형상이 지문이면, 판단된 상기 지문이 상기 저장부에 저장되어 있는 지문 중 하나와 동일한 지 판단하고, 판단된 상기 지문이 상기 저장부에 저장되어 있는 지문과 동일하면, 상기 터치부가 정상적으로 터치된 상태로 판단할 수 있다.The storage unit may store at least one fingerprint as a predetermined surface shape of the touch object, and the control unit may store at least one fingerprint as the determined surface shape is a fingerprint, the determined fingerprint is the same as one of the fingerprints stored in the storage unit and if the determined fingerprint is the same as the fingerprint stored in the storage unit, it may be determined that the touch unit has been normally touched.
이러한 본 발명의 특징에 따르면, 터치 동작을 위해 외부로부터 인가되는 압력뿐만 아니라 터치하는 터치물의 종류, 구체적으로 표면 형상을 이용하여 사용자의 의지에 의해 행해진 터치 동작이 정확히 판단된다.According to this feature of the present invention, the touch operation performed by the user's will is accurately determined using the type of the touch object, specifically the surface shape, as well as the pressure applied from the outside for the touch operation.
이로 인해, 사용자의 의도에 무관하게 터치 장치로 인가되는 압력에 의해, 터치 장치가 장착된 전자 기기의 동작이 행해지는 것이 방지된다.Accordingly, the operation of the electronic device equipped with the touch device is prevented from being performed by the pressure applied to the touch device regardless of the user's intention.
또한, 터치물 감지 센서에 의해, 사용자는 신체(예, 지문)뿐만 아니라 다른 종류의 터치물을 이용하여 터치 장치를 동작시킬 수 있다. 따라서, 맨손뿐만 아니라 장갑 등을 착용한 상태로도 터치 장치의 동작을 정확하게 실시할 수 있으므로 사용자의 편리성이 향상된다.In addition, by the touch object sensing sensor, the user may operate the touch device using other types of touch objects as well as the body (eg, fingerprint). Accordingly, since the operation of the touch device can be accurately performed not only with bare hands but also with gloves on, the user's convenience is improved.
또한, 포스터치 센서가 동작된 상태에서, 사용자에 의해 등록된 터치물로 터치 동작이 이루어진 경우에만 터치 장치가 정상적으로 동작된 상태로 판단한다. 따라서, 해당 전자 기기에 대한 동작의 정확도는 더욱 더 향상된다. In addition, it is determined that the touch device is in a normal operating state only when a touch operation is made with a touch object registered by the user in a state in which the force touch sensor is operated. Accordingly, the accuracy of the operation of the corresponding electronic device is further improved.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 장치가 장착된 전자 기기의 한 예에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자 기기를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 장치의 한 예에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 장치에 사용된 하부막에 대한 평면도의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 장치의 다른 예에 대한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 장치의 동작 순서도이다.1 is a perspective view of an example of an electronic device equipped with a touch device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view schematically illustrating the electronic device shown in FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view of an example of a touch device according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating various examples of a plan view of a lower layer used in a touch device according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are cross-sectional views of another example of a touch device according to an embodiment of the present invention, respectively.
7 is a block diagram of a touch device according to an embodiment of the present invention.
8 is an operation flowchart of a touch device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that adding a detailed description of a technique or configuration already known in the relevant field may make the gist of the present invention unclear, some of it will be omitted from the detailed description. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express embodiments of the present invention, which may vary according to a person or custom in the relevant field. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of 'comprising' specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 장치에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, a touch device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 장치가 장착된 전자 기기에 대해서 설명하도록 한다.First, an electronic device equipped with a touch device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 1 and 2 .
도 1 및 도 2에서 터치 장치가 장착된 전자 기기(10)의 한 예는 스마트 폰인 것이 도시되어 있지만, 본 발명에서 전자 기기(10)는 스마트폰뿐만 아니라 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 스마트 워치, 무선 이어폰 등 웨어러블 디바이스, TV, 의료측정기기 및 헤드 마운트 장치 등 무선 통신 기능을 가지고 있는 다양한 형태의 전자 기기일 수 있다.1 and 2 , an example of the
도 1 및 도 2에 도시한 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 전자 기기(10)는 하우징(100), 회로기판(200), 터치 장치(300) 및 브라켓(400) 등을 포함한다.1 and 2 , the
하우징(100)은 각종 부품들을 수용하는 내부 공간을 형성한다. 넓은 의미로, 하우징(100)은 전자 기기(10)의 외부를 이루는 모든 구성을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 전자 기기(10)의 경우, 하우징(100)은 전자 기기(10)의 전면을 이루는 디스플레이 장치(전자 기기의 전면 최외부를 이루고 유리나 투명 플라스틱 등으로 이루어진 투명 부재를 포함한다)(101), 측면을 이루는 측면 케이스(102) 및 후면을 이루는 후면 케이스(103)를 포함할 수 있다. 그러나 경우에 따라 좁은 의미로 하우징(100)은 디스플레이 장치(101)를 제외한 측면 케이스(102) 및 후면 케이스(103)만을 포함하는 경우도 있다. 본 명세서에서 하우징(100)은 기본적으로 상술한 넓은 의미로 사용된다.The
또한, 본 예의 하우징(100)에서, 측면 케이스(102)와 후면 케이스(103)가 별개의 부품으로 제조되어 있지만, 이와 달리, 하우징(100)은 하부면과 하부면에 연결되어 있는 측면을 구비하는 후면 케이스와 후면 케이스 위에 위치하는 하우징(100)의 상부면을 구성하는 디스플레이 장치(101)를 구비할 수 있다. In addition, in the
또한, 경우에 따라서 전자 기기(10)의 외부는 디스플레이 장치(101)와 케이스(102, 103)가 아닌 다른 부품으로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 하우징(100)은 그러한 다른 부품도 포함하는 것일 수 있다.In addition, in some cases, the exterior of the
하우징(100)이 형성하는 내부 공간에는 다양한 부품이 수용될 수 있다. 구체적으로 회로기판(200), 터치 장치(300) 및 브라켓(500) 등이 수용될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 하우징(100)이 형성되는 내부 공간에는 배터리, 저장 장치, 각종 센서류 및 각종 연결 소자 등이 수용될 수 있다.Various components may be accommodated in the inner space formed by the
회로기판(200)에는 전자 기기(10)의 동작을 제어하는 전기전자 소자, 신호처리칩이나 제어칩 등 등과 같은 다양한 부품들이 실장될 수 있다.Various components such as an electric/electronic device for controlling the operation of the
또한, 도 1 및 도 2에 도시되지는 않았지만, 회로기판(200)에는 저장 장치, 각종 센서류 및 다양한 기능을 하는 각종 반도체칩 등이 실장될 수 있다.In addition, although not shown in FIGS. 1 and 2 , a storage device, various sensors, and various semiconductor chips having various functions may be mounted on the
터치 장치(300)는 전자 기기(10)의 동작을 위해 사용자에 의해 동작되는 부분으로서, 사용자에 의해 인가되는 물리적인 압력(즉, 힘) 및 물리적인 압력의 인가를 위해 터치 장치(300)에 터치되는 터치물의 종류, 즉 터치물의 재질에 따라 터치 동작이 발생했는 지를 최종 판단한다.The
이러한 본 예의 터치 장치(300)는 물리적인 힘의 인가 여부에 따라 터치 여부를 판단하고, 터치물의 재질을 이용하여 사용자의 의도에 따른 터치 동작 여부를 판단하게 된다. The
따라서, 본 예의 터치 장치(300)는 터치 여부를 판단하기 위한 제1 센서(310), 사용자의 의도에 따른 터치 동작 여부를 판단하기 위한 제2 센서(320) 및 제1 및 제2 센서(310, 320)로부터 인가되는 감시 신호를 이용하여 최종적으로 터치 여부를 판정하는 신호처리부(330)를 구비한다.Accordingly, the
본 예에서, 제1 센서(310)는 인가되는 힘에 따라 변하는 인덕턴스(inductance)나 커패시턴스(capacitance)를 이용하거나, 압전 필름의 피에조 효과를 이용하여 변위에 의한 전압이나 임피던스를 이용하여 해당 상태의 감지 신호를 출력하는 포스 터치 센서일 수 있다.In this example, the
제2 센서(320)는 터치 동작을 위한 힘을 인가하는 터치물의 종류를 감지하기 위한 터치물 감지 센서로서, 압전 필름에 의해 출력되는 공진 주파수를 이용하여 손가락 등과 같은 터치물에 의해 반사된 공진 주파수를 분석하는 초음파 센서이거나, 터치물에 의해 생성되는 기생 커패시턴스를 이용하여 커패시턴스 변화를 이용하여 손에 위치 정보를 확인하는 터치물 감지 센서일 수 있다.The
이러한 제1 및 제2 센서(310, 320)는 측면 케이스(102)의 내부면에 부착되어 있다. 이로 인해, 부착된 측면 케이스(102)와 대면하고 있는 측면 케이스(102)는 터치 동작이 이루어지는 터치판으로 가능하며 실질적으로 터치 동작이 이루어지고 힘이 인가되는 측면 케이스(102)의 해당 부분은 터치부(T101)가 된다.The first and
따라서, 본 예의 경우, 측면 케이스(102) 역시 터치 장치(300)의 일부를 구성한다. Accordingly, in this example, the
신호 처리부(330)는 칩(chip) 형태로 이루어질 수 있고, 도 2에 도시한 것처럼, 회로기판(200)에 실장될 수 있다. The
따라서, 신호 처리부(330)는 이미 기술한 것처럼, 제1 센서인 포스터치 센서(310)와 제2 센서인 터치물 감지 센서(320)에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 터치 여부 및 터치물의 종류를 판단하여, 사용자의 의도에 따라 정상적인 터치 동작을 판단하고, 최종적으로 정상적인 터치 동작에 이루어진 경우, 터치 장치(300)의 기능에 해당하는 구동 제어 신호를 해당 장치로 출력한다.Accordingly, as described above, the
본 예에서, 터치 장치(300)는 지정된 동작을 실행시키기 위한 터치식 조작 스위치로 기능할 수 있고, 예를 들어, 전자 기기(10)에서 출력되는 소리의 크기를 조정하는 볼륨 스위치(volume switch)이거나 전원 공급을 실시하는 전원 스위치(power switch) 등일 수 있다.In this example, the
다음, 도 3을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 터치 장치(300), 좀 더 구체적으로는 포스터치 센서(310)와 터치물 감지 센서(320)의 구조를 설명한다.Next, with reference to FIG. 3 , the structure of the
포스터치 센서(310)는, 이미 기술한 것처럼, 외부로부터 터치판인 측면 케이스(102)의 터치부(T101)로 인가되는 물리적인 힘의 세기에 따른 거리 변화에 따라 변화하는 전기적인 신호를 출력하여, 터치부(T101)의 터치 여부를 판정할 수 있도록 한다.As already described, the
이러한 포스터치 센서(310)는 거리 변화에 따라 변화에 따른 인덕턴스의 변화를 이용하는 인덕턴스 포스 센서(inductive force sensor)나 커패시턴스의 변화를 이용하는 커패시턴스 포스 센서(capacitance force sensor)일 수 있다.The
또한, 포스터치 센서(310)는 터치판, 즉 터치판의 내부면에 압전 필름을 부착하여, 터치부(T101)로 인가되는 물리적인 힘의 세기에 따라 피에조 효과에 의한 압전 필름의 변형에 의해 전기적인 신호를 출력하여, 터치 여부를 판정할 수 있으며, 압전 필름의 변위에 의한 전압 혹은 임피던스 변화를 이용하는 스트레인(Strain) 방식의 포스 센서일 수 있다. In addition, the
여기서, 압전 필름은 대표적으로 피에조 효과를 나타낼 수 있는 일정 두께 이상의 PVDF나 세라믹 등의 소자일 수 있다.Here, the piezoelectric film may be an element such as PVDF or ceramic having a predetermined thickness or more that can exhibit the piezoelectric effect.
터치물 감지 센서(320)는 터치부(T101)와 접촉되어 있는 터치물이 사용자에 의해 지정된 종류의 터치물인 지를 감지하기 위한 것이다.The touch
표면과 접촉하는 터치물인 사람의 피부(예, 손가락의 지문)등에 의해 반사된 초음파 분석하여 사용자에 의한 터치를 인식합니다. 먼저, 도 3을 참고로 하여, 포스터치 센서(310)가 인덕턴스 포스 센서인 경우의 터치 장치(300)에 대해 설명한다.It recognizes the touch by the user by analyzing the ultrasonic wave reflected by the human skin (eg finger fingerprint), which is the touch object that comes in contact with the surface. First, with reference to FIG. 3 , the
도 3에 도시한 것처럼, 인덕턴스 포스 센서인 포스터치 센서(310)는 맨 하부에 위치하는 하부막(311), 하부막(311) 위에 위치하고 코일(3122)이 위치하는 코일부(312), 적어도 하나의 코일(3122)를 구비하고 있는 코일부(312)과 측면 케이스(102) 사이에 위치하는 간격재(313)를 구비한다.As shown in FIG. 3 , the
하부막(311)은 판 형태로 이루어져 있고, 코일부(312)가 위치하고 있다.The
이때, 하부막(311)은 전도성이 높은 물질이나 전도성이 낮고 유전율이 높은 물질로 이루어져 있다.In this case, the
이때, 전도성이 높은 물질은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속일 수 있다. 또한, 전도성이 낮고 유전율이 높은 물질은 폴리이미드(polyimid), PET(polyethylene terephthalate) 또는 EMI(Electro Magnetic Interference) 차폐를 위해 사용되는 물질일 수 있다.In this case, the high conductivity material may be a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu). In addition, the material having low conductivity and high dielectric constant may be a material used for shielding polyimide, polyethylene terephthalate (PET), or Electro Magnetic Interference (EMI).
도 3에 도시한 것처럼, 코일부(312)은 하부막(311)과 측면 케이스(102) 사이에 위치하여, 상부막으로 기능하는 측면 케이스(102)로 인가되는 물리적인 힘에 따른 하부막(311)과 측면 케이스(102) 간의 거리 변화에 따라 해당 상태의 전기적인 신호를 출력하게 된다.3, the
따라서, 상부막인 측면 케이스(102) 역시 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속이나 ITO와 같은 도전성 물질로 이루어지는 도전막일 수 있고, 터치부(T101)의 터치 동작에 따라 인가되는 물리적인 힘에 비례하게 휘어진다. Accordingly, the upper layer of the
본 예에서, 코일부(312)의 하부에 밀착되어 있는 하부막(311)은 가운데 부분에 빈 공간을 구비하지 않는 판 형태로 이루어지거나, 또는 대안적인 예에 따라, 도 4에 도시한 것처럼, 정해진 거리만큼 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)(여기서, n은 양의 정수임)을 구비할 수 있다.In this example, the
복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)을 구비하는 경우, 도 4의 (a)와 같이, 한 예로서, 하부막(311)은 해당 부분을 완전히 관통하는 복수 개의 개구부(H311)을 구비한다.When the plurality of lower layer portions P11 - P1n are provided, as shown in FIG. 4A , as an example, the
따라서, 하부막(311)은 형성된 개구부(H311)에 의해 개구부(H311)의 폭(W11)만큼 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)과 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)과 연결되어 있는 가장자리 부분(P21)을 구비한다.Accordingly, the
이때, 개구부(H311)의 형성 위치는 상부에 위치하고 있는 코일부(312)의 코일 형성 위치에 대응되므로, 각 코일(3122)과 대응되는 하부막(311)의 부분에는 개구부(H311)에 의해 이격되어 있는 하부막 부분(P11-P1n)이 위치한다.At this time, since the forming position of the opening H311 corresponds to the coil forming position of the
코일(3122)과 대응되지 않는 하부막(311)의 부분, 예를 들어 하부막(311)의 가장자리 부분(P21)에는 개구부(H311)가 위치하지 않고, 연결되어 있는 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n)을 사방에서 에워싸고 있다.An opening H311 is not located in a portion of the
하지만, 다른 예로서, 도 4의 (b)에 도시한 것처럼, 하부막(311)은 완전히 분리되어 있는 복수 개의 서브 하부막(S11-S1n)을 구비하고, 이들 서브 하부막(S11-S1n)은 해당 방향으로 정해진 거리(W11)만큼 이격되게 배열되어 있다. 이러한 복수 개의 서브 하부막(S11-S1n) 각각은 하부막(311)의 하부막 부분을 구성하며, 각 서브 하부막(S11-S1n)의 폭(W12)은 도 4의 (a)의 각 하부막 부분(P11-P1n)의 폭(W12)과 동일할 수 있다.However, as another example, as shown in FIG. 4B , the
따라서, 도 4의 (a)의 하부막 부분(P11-P1n)은 가장자리 부분(P21)에서 서로 연결되어 있는 반면, 도 5의 (b)의 서브 하부막(S11-S1n)은 인접한 서브 하부막(S11-S1n)과 완전히 이격되어 있다.Accordingly, the lower layer portions P11 - P1n of FIG. 4A are connected to each other at the edge portion P21, while the sub lower layers S11 - S1n of FIG. 5B are adjacent to the sub lower layer portions. It is completely separated from (S11-S1n).
이러한 하부막(311)은 터치 장치(300)의 하부에 위치하는 배터리(battery) 등과 같은 전기 회로와의 전자기 차폐(electromagnetic shielding) 기능을 수행한다.The
따라서, 이러한 하부막(311)에 의해, 터치 장치(300)는 하부에 위치한 전기 회로에서 방출되는 전자기파의 영향 없이 해당 터치부(T101)의 터치 정도에 따라 정확하게 인덕턴스나 커패시턴스의 변화량이 감지된다.Accordingly, by the
본 예에서, 가장자리가 서로 연결되어 일부분이 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n))과 서로 완전히 이격되어 있는 복수 개의 서브 하부막(S11-S1n)은 편의상 복수 개의 하부막 부분으로 칭한다.In this example, the plurality of lower film portions P11-P1n) having edges connected to each other and partially spaced apart from each other and the plurality of sub lower film portions S11-S1n completely spaced apart from each other are referred to as a plurality of lower film portions for convenience. .
이러한 하부막(311)은 필요에 따라 생략될 수 있다.The
하부막(3111)과 측면 케이스(102) 사이에 위치하는 코일부(3112)는 기판(31121) 및 기판(31121)의 상부면과 하부면에 위치하는 적어도 하나의 코일(3112)을 구비한다.The coil unit 3112 positioned between the lower film 3111 and the
이때, 코일(3112)은 기판(3121)의 어느 한 면(예, 상부면)에만 위치할 수 있다. 본 예에서, 서로 반대편에서 대면하고 있는 기판(3121)의 두 면 중에서, 기판(3121)의 상부면은 물리적인 힘이 인가되는 터치부(T101)와 인접한 면이고, 하부면은 터치부(T101)와 인접한 면의 반대편에 위치하여 하부막(311)과 인접한 면으로 정의한다. In this case, the coil 3112 may be positioned on only one surface (eg, an upper surface) of the
이때, 기판(3121)은 비도전성 물질로 이루어진 절연 기판일 수 있다.In this case, the
기판(3121)에 위치하는 적어도 하나의 코일(3122)은 정해진 간격으로 서로 이격되어 있고, 각 코일(3122)은 기판(31121)의 하부면과 상부면 각각의 해당 위치에 사각형과 같은 다각형 형태나 원형의 형태로 권선되어 있고, 외부로부터 교류 전류를 인가받는다.At least one
따라서, 측면 케이스(102)의 터치 지점에 대응하는 해당 코일(3122)은 터치 동작에 대응하는 전기 신호를 신호 처리부(330)로 출력한다. Accordingly, the
기판(3121)의 해당 면에 위치하는 각 코일(3122)은 기판(3121)의 평면 방향(즉, X축과 Y축 방향)뿐만 아니라 수직 방향[즉, Z축 방향]으로도 적층되게 권선되어 복수 개의 층을 구비할 수 있다.Each
예를 들어, 하나의 금속 선(예, 구리선)이 기판(3121)의 해당 면(예, 상부면)의 해당 위치에 정해진 횟수만큼 감겨 하나의 층(예, 제1 코일층)이 형성된다.For example, one metal wire (eg, a copper wire) is wound on a corresponding position on a corresponding surface (eg, an upper surface) of the substrate 3121 a predetermined number of times to form one layer (eg, a first coil layer).
그런 다음, 형성된 제1 코일층 위에서 다시 정해진 횟수만큼 금속 선이 권선되어 제1 코일층 위에 다른 층(예, 제2 코일층)이 형성된다.Then, the metal wire is wound again on the first coil layer formed a predetermined number of times to form another layer (eg, a second coil layer) on the first coil layer.
이러한 방식으로 하나의 코일층이 형성된 후 다시 형성된 코일층 위에 또 다른 코일층이 순차적으로 형성되므로, n개의 코일층이 Z 방향으로 따라 순차적으로 형성될 수 있다. In this way, since another coil layer is sequentially formed on the re-formed coil layer after one coil layer is formed in this way, n coil layers may be sequentially formed along the Z direction.
따라서, 본 예의 각 코일(3122)은 끊김없이 연결된 하나의 금속 선으로 기판(3121)의 상부면과 하부면 중 적어도 한 면의 해당 부분에 복수 개의 적층될 수 있다. 이런 경우, 각 코일(3122)의 권선수는 기판(3121)의 해당 면에 한 층으로 코일층이 위치하는 경우에 비해 크게 증가하므로, 각 코일부(3122)의 인덕턴스 값 역시 크게 증가하게 되어 포스터치 센서(310)의 감도가 향상된다.Accordingly, each of the
도 3에 도시한 것처럼, 기판(3121)에 위치하고 있는 코일(3122)를 보호하기 하기 위해, 기판(3121)의 상부면과 하부면 위에는 에폭시(epoxy) 등을 이용하여 몰딩 처리가 이루어져 코일(3122)을 덮고 있는 몰딩부가 존재하지만, 이러한 몰딩 처리는 생략될 수 있다.As shown in FIG. 3 , in order to protect the
간격재(313)는 하부막(311)과 측면 케이스(102) 사이에 위치하여, 하부막(311)과 측면 케이스(102) 사이를 정해진 거리만큼 이격시킨다.The
따라서, 하부막(311)과 측면 케이스(102)는 간격재(313)의 두께(즉, 세로 방향으로의 길이)만큼 이격되어 있고, 측면 케이스(102)쪽으로부터 인가되는 힘의 크기에 따라 터치판인 측면 케이스(102)의 휨 동작이 이루어질 수 있도록 한다.Accordingly, the
이러한 구조를 갖는 인덕턴스 포스 센서인 포스터치 센서(310)는 각 코일(3122)에 교류 전류가 인가되면, 코일(3122) 주변에 자기장이 형성되고, 이 자기장의 영향에 의해 코일(3122)과 이격되게 위치하고 있는 측면 케이스(102) 에는 코일(3122)에 인가되는 전류 방향과 대칭되게 유도 전류가 생성된다.In the
이때, 유도 전류는 자기장의 세기 변화에 따라 가변되며, 공진 주파수의 발진에 따라 측면 케이스(102)에 인가되는 힘의 세기가 감지된다. At this time, the induced current varies according to the change in the strength of the magnetic field, and the strength of the force applied to the
따라서, 터치판인 측면 케이스(102)의 터치부(T101)를 사용자가 터치물로 누르게 되면, 사용자의 누름 동작에 따른 물리적인 힘의 세기에 비례하게 터치부(T101)는 휘게 된다. Accordingly, when the user presses the touch unit T101 of the
따라서, 하부막(311)과 해당 코일(3122) 간의 거리는 감소하고, 이러한 거리 감소에 터치부(T101)에서의 유도 전류의 크기는 증가하며, 증가하는 유도 전류의 영향에 의해 터치부(T101)의 해당 터치 지점과 대응하고 있는 해당 코일(31122)에서 발생하는 자기장이 감소한다.Accordingly, the distance between the
이러한 자기장의 감소는 코일(31122)의 실효 인덕턴스를 감소시키게 된다. This reduction in the magnetic field reduces the effective inductance of the coil 31122 .
이처럼, 터치부(T101)의 터치 정도에 따른 측면 케이스(102)와 해당 코일(3122) 간의 거리 변화에 의해 해당 코일(3122)의 인덕턴스 크기가 변한다. 따라서, 해당 코일(3122)은 변화하는 인덕턴스 크기에 해당하는 전기 신호를 신호 처리부(33)로 출력하게 된다.As such, the magnitude of the inductance of the corresponding
또한, 위에 기술한 것처럼, 코일부(312)의 하부에 위치한 하부막(311)이 복수 개의 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)으로 분할되는 경우, 각 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 하나의 와전류가 형성하여 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)의 개수만큼 복수 개의 와전류 생성 영역을 갖게 된다.Also, as described above, when the
따라서, 하부막(111)에서 와전류의 맴돌이 크기 범위는 각 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 한정되어 각 하부막 부분(P11-P1n 또는 S11-S1n)에 하나의 와전류가 생성되게 되어 막 전체에 하나의 와전류만이 형성되는 측면 케이스에 비해 하부막(311)에 형성되는 와전류의 세기는 크게 감소한다.Accordingly, the eddy current magnitude range in the lower layer 111 is limited to each lower layer portion (P11-P1n or S11-S1n) so that one eddy current is generated in each lower layer portion (P11-P1n or S11-S1n). Thus, the intensity of the eddy current formed in the
이로 인해, 하부막(3111)의 경우 코일(3122)과의 이격 거리(L11)가 측면 케이스(102)와의 이격 거리(L12)보다 훨씬 짧음에도 불구하고, 하부막(311)에 형성되는 와전류의 세기는 측면 케이스(102)에 형성되는 와전류의 세기보다 작아진다.For this reason, in the case of the lower film 3111 , although the separation distance L11 from the
이처럼, 하부막(311)에 형성되는 와전류를 복수 개로 분할하여 하부막(311)에서 생성되는 와전류의 세기를 감소시키므로, 하부막(311)에서 생성되는 와전류로 인해 감소하는 코일(3122)의 인덕턴스의 양 역시 크게 줄어들게 된다.As such, since the intensity of the eddy current generated in the
따라서, 코일(3122)의 인덕턴스는 측면 케이스(102)와 해당 코일(3122) 간의 이격 거리(L12)에 따라 변하게 되므로. 전자기 차폐를 위해 코일부(312)과 인접하게 하부막(311)이 위치하더라도 하부막(311)의 영향없이 Z축 방향으로의 터치 강도에 따른 인덕턴스의 변화를 용이하게 감지한다. 이로 인해, 터치 장치(300)의 터치 감도가 저하되는 현상이 방지된다. Accordingly, since the inductance of the
또한 터치판에 부착하는 압전 필름을 이용하면, 초음파를 발생시킬 수 있지만, 물리적인 힘의 세기에 따라 압전 필름의 변형에 의한 전기적인 신호 변화인 전압 혹은 임피던스 변화를 감지하여, 터치 여부를 판정할 수 있다.In addition, if the piezoelectric film attached to the touch plate is used, ultrasonic waves can be generated, but depending on the strength of the physical force, it is possible to determine whether a touch is made by detecting a change in voltage or impedance, which is an electrical signal change due to deformation of the piezoelectric film. can
다시 도 3으로 되돌아가, 터치물 감지 센서(320)는 이미 기술한 것처럼 초음파 센서 및 캐패시턴스 센서로 이루어질 수 있다.Referring back to FIG. 3 , the touch
터치부(T101)를 터치하고 있는 터치물의 표면 형상을 감지하여 해당 상태의 신호를 신호 처리부(330)으로 출력한다. The surface shape of the touch object touching the touch unit T101 is sensed and a signal of the corresponding state is output to the
터치물 감지 센서(320)는 코일(3122)이 권선되어 있지 않고 각 코일(3122)로 에워싸여져 있는 중공과 대응되는 위치에 위치할 수 있다.The touch
예를 들어, 터치물 감지 센서(320)는 기판(3121)에 실장되는 경우, 코일(3122)로 에워싸여져 있는 중공과 접해 있는 기판(3121)의 해당 부분에 위치할 수 있다. 이런 경우, 각 터치물 감지 센서(320)는 권선되어 있는 해당 코일(3122)에 의해 에워싸여져 있다. 본 예에서, 터치 장치(300)에 구비된 터치물 감지 센서(320)의 개수는 하나이거나 복수 개일 수 있다.For example, when the touch
이러한 터치물 감지 센서(320)는, 한 예로서, 초음파를 발생시켜 측면 케이스(102)의 터치부(T101) 쪽으로 출력하여 측면 케이스(102)의 터치부(T101)에 초음파를 발생시키는 초음파 송신부와 측면 케이스(102)와 초음파 송신기 사이에 개재되어 있고, 초음파 송신부로부터 출력된 초음파를 수신하는 초음파 수신부를 구비할 수 있다. As an example, the touch
초음파 수신부는 플루오라이드-트라이플루 오로에틸렌(PVDF-TrFE: Copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene) 및 폴리비닐리덴 플루오라 이드(PVDF: Polyvinylidene fluoride) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어질 수 있는 압전 수신층을 구비할 수 있다.Ultrasonic receiver fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE: Copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene) and polyvinylidene fluoride (PVDF: Polyvinylidene fluoride) can be made of a nanofiber web containing at least one material A piezoelectric receiving layer may be provided.
따라서, 압전 수신층은 측면 케이스(102)에서 반사되는 초음파 에너지를 전하로 변환하여 전하를 생성하고, 생성된 전하를 전기 신호로 변환하여 신호 처리부(33)로 출력할 수 있다.Accordingly, the piezoelectric receiving layer may convert ultrasonic energy reflected from the
초음파 송신부는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF: Polyvinylidene fluoride) 및 플루오라이드-트라이플루오로에틸렌(PVDF-TrFE: Copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 나노 섬유웹으로 이루어져 있는 압전 송신층을 구비할 수 있다.The ultrasonic transmitter is a piezoelectric transmitter composed of a nanofiber web containing at least one material of polyvinylidene fluoride (PVDF) and fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE). layers may be provided.
따라서, 이러한 압전 송신층에 의해, 초음파 송신부는 압전 송신층으로 인가되는 신호에 따라 팽창 또는 수축되어 초음파를 발생시켜 출력하게 된다. Accordingly, by the piezoelectric transmission layer, the ultrasonic transmission unit expands or contracts according to a signal applied to the piezoelectric transmission layer to generate and output ultrasonic waves.
다른 예에서, 터치물 감지 센서(320)는 전극을 구비하고 있는 복수 개의 압전 센서로 이루어질 수 있다. 이런 경우, 전극에 초음파 대역의 공진 주파수를 갖는 전압이 인가되면, 압전 센서는 상하방향으로 진동하여 초음파 신호를 생성할 수 있다. 이처럼, 터치물 감지 센서(320)는 이미 공지되어 있는 초음파 센서를 이용하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. In another example, the touch
도 3에 도시한 것처럼, 코일부(312)가 몰딩부로 보호될 때, 코일부(312)가 위치한 기판(3121)의 해당 면(즉, 상부면)에 터치물 감지 센서(320)를 실장한 후 코일부(312)를 보호하기 위한 몰딩 처리가 이루어진다. 따라서, 이런 경우, 터치물 감지 센서(320)의 측면 일부는 몰딩부 속에 위치할 수 있다.As shown in FIG. 3 , when the
또한, 터치물 감지 센서(320)와 측면 케이스(102) 사이에는 초음파 전달부(321)가 접하게 존재할 수 있다.In addition, the
초음파 전달부(321)은 초음파 전달 물질로 이루어져 있고 터치물 감지 센서(320)와 측면 케이스(102) 사이에 공기층의 존재를 방지하여, 터치물 감지 센서(320)에서 출력되는 초음파는 공기에 의한 손실없이 측면 케이스(102)의 외측면 쪽으로 효율적으로 전달된 후, 손에 의한 공기층에 의해 초음파가 되돌아와 터치물의 표면 형상에 해당하는 상태의 전기 신호의 출력이 이루어지도록 한다.The
대안적인 예에서, 이러한 초음파 전달층(321)은 생략될 수 있다.In an alternative example, this
이러한 터치물 감지 센서(320)는 도 5에 도시한 것처럼 코일부(312)의 기판(3121)이 아니라 터치판인 측면 케이스(102)의 내부면에 부착되게 위치할 수 있다. 이때, 터치물 감지 센서(320)는 해당 코일(3122)에 의해 에워싸여진 중공과 대면하고 있는 측면 케이스(102)의 내부면에 부착될 수 있다. As shown in FIG. 5 , the touch
본 예에서, 터치물 감지 센서(320)는 접착제나 접착 필름 등을 통해 측면 케이스(102)의 내부면의 해당 부분에 부착될 수 있다.In this example, the touch
이처럼, 터치물 감지 센서(320)가 측면 케이스(102)의 내부면에 바로 부착되는 경우, 터치물 감지 센서(320)와 측면 케이스(102) 사이의 공기층의 존재가 용이하지 않으므로, 별도의 초음파 전달부는 불필요할 수 있다.As such, when the touch
더불어 인덕턴스 포스 센서의 와전류 생성을 위해 사용되는 메탈 필름을 캐패시턴스 센서로 이용하여 터치물 감지 센서로 사용할 수 있다.In addition, a metal film used to generate eddy currents of the inductance force sensor can be used as a capacitance sensor to be used as a touch object detection sensor.
이때, 터치물에 의해 생성되는 기생 커패시턴스를 이용하여 커패시턴스 변화를 이용하여 손에 위치 정보를 확인하는 터치물 감지 센서일 수 있다.In this case, it may be a touch object detection sensor that uses a parasitic capacitance generated by the touch object to check the location information on the hand by using the capacitance change.
도 3 및 도 5와 달리, 포스터치 센서(310)가 인덕턴스 포스 센서가 아니고 커패시턴스 포스 센서인 경우에, 터치 장치(300)는 도 6에 도시한 것처럼, 코일부(312)가 생략되고 하부막(311), 하부막(311)과 측면 케이스(102)와의 간격을 이격시키는 간격재(313)를 구비할 수 있다. Unlike FIGS. 3 and 5 , when the
이때, 하부막(311)은 이미 기술한 것처럼, 금속과 같은 도전 물질로 이루어져 있고, 상부막으로서 터치판인 측면 케이스(102) 역시 금속과 같은 도전 물질로 이루어져 있다.At this time, as described above, the
이 경우, 터치물 감지 센서(320)는, 도 5에 도시한 것처럼, 측면 케이스(102)의 내부면에 부착되어 있는 것이 좋다.In this case, the touch
또한, 하부면(311)과 상부면(102) 사이의 공간은 유전체로 채워져 있는 유전체층(322)이 존재하는 것이 좋다. 따라서, 하부면(311)과 측면 케이스(102)는 내부에 유전체로 채워져 있는 커패시터로 기능한다. In addition, the space between the
이런 경우, 측면 케이스(102)의 터치부(T101)에 손가락 등의 터치물에 의한 물리적인 힘이 인가되면, 측면 케이스(102)는 힘의 인가 방향으로 휘게 되어, 측면 케이스(102)와 하부면(311) 사이의 거리가 변한다.In this case, when a physical force is applied to the touch part T101 of the
이러한 거리 변화에 따라 하부면(311)과 측면 케이스(102)의 양단 사이의 커패시턴스(capacitance)가 변화하여 하부면(311)과 측면 케이스(102)의 양단에서 출력되는 신호 처리부(330)로 인가되는 신호의 상태 역시 변하게 된다. According to this distance change, the capacitance between the both ends of the
따라서, 신호 처리부(330)는 이러한 커패시터 터치 센서(310)에서 인가되는 신호를 이용하여 터치부(T101)에서 터치 동작이 발생했는 지를 판정하게 된다.Accordingly, the
다음, 도 7 및 도 8을 참고로 하여, 포스터치 센서(310)와 터치물 감지 센서(320)에서 각각 출력되는 감지 신호를 이용하여 해당 터치 장치(300)의 동작 상태를 판단하여 해당 동작을 제어하는 신호 처리부(330)의 동작을 설명한다.Next, with reference to FIGS. 7 and 8 , the corresponding operation is performed by determining the operation state of the
본 예의 신호 처리부(330)는 도 7에 도시한 것처럼 포스터치 센서(310)와 터치물 감지 센서(320)에 각각 연결되어 있는 제어부(331)와 제어부(331)에 연결되어 있는 저장부(332)를 구비한다.As shown in FIG. 7 , the
이때, 제어부(331)는 터치 장치(300)의 전반적인 동작을 제어하는 제어 유닛으로서, 포스터치 센서(310)에서 인가되는 감지 신호를 이용하여 터치부(T101)에 터치 동작이 발생했는 지의 여부를 판단하고, 터치물 감지 센서(320)에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 터치물의 종류, 즉 표면 형상을 판정하여, 터치 장치(300)가 동작된 상태인지 판단하게 된다. In this case, the
저장부(332)는 터치 장치(300)의 동작에 필요한 데이터나 동작 중에 생성되는 데이터를 저장하는 메모리(memory)와 같은 저장 매체로서, 사용자의 등록 동작에 의해 사용자에 의해 등록된 이미 등록되어 지정된 터치물의 종류가 저장되어 있다. The
본 예에서, 터치물의 종류 지정은 전자 기기(10)의 사용자 입력부(도시하지 않음) 등을 이용한 등록 절차를 통해 행해질 수 있다.In this example, the designation of the type of the touch object may be performed through a registration procedure using a user input unit (not shown) of the
예들 들어, 사용자는 전자 기기(10)의 사용자 입력부를 이용하여 터치물 종류 등록 명령을 선택하여, 터치물 종류 등록 화면이 디스플레이 장치(101)에 출력되도록 한다. 그런 다음, 사용자는 자신이 원하는 종류(즉, 재질)의 터치물로 터치부(101)로의 터치 동작을 실시한 후 사용자 입력부를 이용하여 입력 완료 버튼을 동작 시킨다. For example, the user selects a touch object type registration command using the user input unit of the
입력 완료 버튼의 동작에 따른 신호가 신호 처리부(330)로 입력되면, 신호 처리부(330)는 터치물 감지 센서(320)로부터 인가되는 신호를 이용하여 현재 터치부(101)에 터치된 터치물의 표면 형상을 판정한 후, 터치물의 판정된 표면 형상을 저장부 등에 저장하여, 해당 터치물을 사용자에 의해 지정된 종류의 터치물로서 등록하게 된다.When a signal according to the operation of the input completion button is input to the
이때, 사람의 지문 형상은 디폴트(default)로서 터치물의 지정된 종류로 이미 저장되어 있을 수 있다.In this case, the human fingerprint shape may be already stored as a designated type of touch object as a default.
하지만, 필요에 따라, 사용자는 자신과 자신이 지정한 사람에 대한 지문 등록을 위에 기술한 등록 절차를 통해 실시하여, 자신과 지정된 사람만 해당 전자 기기(10)를 이용할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 신호 처리부(330)의 동작의 한 예는 도 8과 같다.However, if necessary, the user may register fingerprints for himself/herself and a person designated by the user through the registration procedure described above, so that only the user and the designated person can use the corresponding
도 8에 도시한 것처럼, 터치 장치(300)의 동작에 필요한 전원이 공급되면, 포스터치 센서(310), 터치물 감지 센서(320) 및 신호 처리부(330)의 동작이 시작된다,As shown in FIG. 8 , when power required for the operation of the
따라서, 신호 처리부(330)의 제어부(331)는 먼저, 포스터치 센서(310)에서 출력되는 포스터치 감지 신호를 판독하여(S11), 포스터치 센서(310)가 위치하고 있는 터치부(T301)에 물리적인 힘의 인가로 인해 터치 동작이 발생했는지 판단한다(S12).Therefore, the
터치부(T101)에 설정값 이상의 힘이 인가되어 터치부(T101)에 터치 동작이 발생한 상태로 판단되면, 제어부(331)는 터치물 감지 센서(320)로부터 인가되는 터치물 감지 신호를 판독한다(S13).When it is determined that a touch operation has occurred in the touch unit T101 by applying a force equal to or greater than the set value to the touch unit T101 , the
이때, 제어부(331)는 복수 개의 코일(3122) 중 터치 상태의 신호를 출력하는 코일(3122)의 위치 정보 또는 커패시턴스의 값이 다른 부분과 상이한 측면 케이스(102)의 부분에 대한 위치 정보를 이용하여 터치물에 의한 터치 위치를 판정할 수 있다.At this time, the
이처럼, 터치 위치를 판정하기 위한 코일(3122)의 위치 정보와 측면 케이스(102)의 위치 정보를 이미 저장부(332)에 저장되어 있을 수 있다. As such, the location information of the
다음, 제어부(331)은 입력되는 터치물 감지 신호를 이용하여 현재 터치부(T101)에 터치 상태를 유지하고 있는 터치물의 표면 형상을 판정한다(S14).Next, the
그런 다음, 제어부(331)는 판단된 현재 터치물의 표면 형상이 저장부(332)에 저장되어 있는 지정 터치물의 표면 형상과 동일한지 판단한다(S15).Then, the
이때, 제어부(331)는 판단된 현재 터치물의 표면 현상이 저장부(332)에 저장되어 있는 지정 터치물의 표면 형상과 설정 비율 이상의 유사도를 갖고 있으면, 서로 동일한 표면 형상으로 판정할 수 있다.At this time, if the determined surface phenomenon of the current touch object has a similarity greater than or equal to a set ratio with the surface shape of the designated touch object stored in the
현재 터치물의 표면 형상이 지정 터치물(예, 가죽 장갑)의 표면 형상과 동일한 상태로 판단하면, 제어부(331)는 사용자에 의해 지정된 터치물(예를 들어, 가죽 장갑을 착용한 손가락)로 터치부(T101)의 터치 동작이 행해진 상태로 판단한다.If it is determined that the surface shape of the current touch object is the same as the surface shape of the designated touch object (eg, a leather glove), the
대안적인 예에서, 지정 터치물이 지문인 경우, 제어부(331)는 현재 터치물의 표면 형상이 사람의 지문으로 판단되면, 다시 제어부(331)는 판단된 지문이 저장부(332)에 이미 등록되어 있는 지문 중 하나와 일치하는 지를 추가적으로 판단한다.In an alternative example, when the designated touch object is a fingerprint, when the surface shape of the current touch object is determined as a human fingerprint, the
그런 다음, 현재 판단된 지문이 저장부(332)에 등록되어 있는 지문이 아닌 경우, 제어부(331)는 현재 터치부(T101)에 행해진 터치 동작을 해당 전자 기기(11)의 사용 권한이 없는 사람에 의한 터치 동작으로 판단한다. 따라서, 제어부(331)는 현재 터치 동작을 무시하게 된다.Then, if the currently determined fingerprint is not a fingerprint registered in the
하지만, 현재 판단된 지문이 저장부(332)에 등록되어 있는 지문 중 하나로 판단되면, 제어부(331)는 현재 행해진 터치 동작을 정상적인 터치 동작으로 판단한다. 따라서, 제어부(3310는 터치 장치(300)의 터치 동작에 대응하는 제어 동작을 실행하게 된다.However, if it is determined that the currently determined fingerprint is one of the fingerprints registered in the
이처럼, 제어부(331)은 터치 장치(300)가 구동된 상태, 즉 사용자에 의해 터치 장치(300)가 눌려진 상태로 판단하여, 터치 장치(300)의 선택에 대응하는 구동 신호를 관련 장치로 출력하게 된다(S17).As such, the
예를 들어, 터치 장치(300)가 볼륨 스위치인 경우, 제어부(331)는 터치 동작이 발생한 터치 위치를 이용하여 사용자에 의한 구동 동작이 볼륨 업(volume up) 동작이나 볼륨 다운(volume down)인지 판단하고, 판단된 구동 동작에 볼륨 업 제어신호나 볼륨 다운 제어 신호를 스피커로 출력할 수 있다. For example, when the
또는 터치 장치(300)가 전원 스위치인 경우, 제어부(331)는 해당 전기 기기(10)의 전원부(미도시)로 동작 시작 신호나 동작 종료 신호를 출력하여, 해당 전자 기기로의 전원 공급을 실시하거나 전원을 차단시킬 수 있다.Alternatively, when the
하지만, 단계(S15)에서, 현재 판단된 터치물의 표면 형상이 지정 터치물의 표면 형상과 동일하지 않는 경우, 제어부(332)는 단계(S12)에서 발생된 터치 동작이 사용자의 의도와 무관한 터치 동작이거나 또는 지정된 사람에 의한 터치 동작이 아닌 것으로 판단한다.However, in step S15, if the currently determined surface shape of the touch object is not the same as the surface shape of the designated touch object, the
따라서, 현재 판단된 터치물의 표면 형상이 지정 터치물의 표면 형상과 동일하지 않으면(S15). 제어부(331)은 비록 터치 장치(300)가 터치 되더라도 터치 장치(300)의 상태는 비 구동 상태로 제어한다. Accordingly, if the currently determined surface shape of the touch object is not the same as the surface shape of the designated touch object (S15). The
이로 인해, 터치 장치(300)는 사용자에 의해 의도된 터치 동작만을 판단하여 해당 동작을 제어하게 되므로, 터치 장치(300)에 대한 동작의 신뢰성이 향상된다.Accordingly, since the
또한, 반드시 손가락 지문뿐만 아니라 다양한 재질을 갖는 터치물에 의한 터치 동작도 감지되므로, 맨 손을 이용한 터치 동작에만 한정되지 않아, 사용자의 편리성이 향상된다. In addition, since a touch operation by a touch object having various materials as well as a finger print is necessarily sensed, it is not limited to a touch operation using a bare hand, and the user's convenience is improved.
이상, 본 발명의 터치 장치의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the above, embodiments of the touch device of the present invention have been described. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various modifications and variations will be possible from the point of view of those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the scope of the present invention should be defined not only by the claims of the present specification, but also by those claims and their equivalents.
10: 전자 기기 100: 하우징
101: 디스플레이 장치 102: 측면 케이스
103: 하부 케이스 300: 터치 장치
310: 포스터치 센서 320: 터치물 감지 센서
311: 하부막 312: 코일부
3121: 기판 3122: 코일
313: 간격재 321: 초음파 전달부
322: 유전체층 330: 신호 처리부
331: 제어부 332: 저장부
T101: 터치부10: electronic device 100: housing
101: display device 102: side case
103: lower case 300: touch device
310: force touch sensor 320: touch object detection sensor
311: lower film 312: coil unit
3121: substrate 3122: coil
313: spacer 321: ultrasonic transmission unit
322: dielectric layer 330: signal processing unit
331: control unit 332: storage unit
T101: touch unit
Claims (20)
터치 동작이 이루어지는 터치부;
상기 터치부에 가해지는 힘에 해당하는 전기 신호를 출력하여 상기 터치부의 터치 여부를 판단하도록 하는 포스터치 센서;
상기 터치부에 터치되는 터치물의 재질에 대한 표면 형상을 감지하여, 사용자의 의도에 따른 터치 동작 여부를 판단할 수 있도록 터치물의 재질을 판단하도록 하는 터치물 감지 센서;
이미 정해져 있는 상기 터치물의 재질에 대한 표면 형상이 저장되어 있는 저장부; 및
상기 포스터치 센서, 상기 터치물 감지 센서 및 상기 저장부에 연결되어 있는 제어부
를 포함하고,
상기 제어부는,
터치물 종류 등록 명령이 입력되면, 터치물 종류 등록 화면이 출력되도록 하고, 입력 완료 버튼의 동작에 따른 신호가 입력되면 상기 터치물 감지 센서로부터 인가되는 신호를 판독하여 현재 터치부에 터치된 터치물의 재질에 대한 표면 형상을 판정하고, 판정된 상기 터치물의 재질에 대한 표면 형상을 상기 저장부에 저장하고,
상기 포스터치 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 터치부에 터치물이 터치된 상태로 판단되면, 상기 터치물 감지 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 터치물의 재질에 대한 표면 형상을 판정하고,
판정된 상기 표면 형상이 상기 저장부에 이미 정해져 있는 터치물의 재질에 대한 표면 형상과 동일하면, 상기 터치물에 의해 상기 터치부가 정상적으로 터치된 상태로 판단하여 상기 터치 장치의 터치 동작에 대응하는 구동 신호를 출력하고,
판정된 상기 표면 형상이 상기 저장부에 이미 정해져 있는 터치물의 재질에 대한 표면 형상과 동일하지 않으면, 상기 터치 장치의 상태를 비구동 상태로 제어하는
터치 장치. On touch devices,
a touch unit for performing a touch operation;
a force touch sensor configured to output an electrical signal corresponding to a force applied to the touch unit to determine whether the touch unit has been touched;
a touch object sensing sensor configured to detect a surface shape of a material touched by the touch unit to determine a material of the touch object to determine whether a touch operation is performed according to a user's intention;
a storage unit storing a surface shape for the material of the touch object that is already determined; and
The force touch sensor, the touch object detection sensor, and a control unit connected to the storage unit
including,
The control unit is
When a touch object type registration command is input, the touch object type registration screen is output, and when a signal according to the operation of the input completion button is inputted, a signal applied from the touch object detection sensor is read and the touch object currently touched by the touch unit is read. Determine the surface shape for the material, and store the determined surface shape for the material of the touch object in the storage unit,
When it is determined that the touch object is touched on the touch unit using the signal output from the force touch sensor, the surface shape of the material of the touch object is determined using the signal output from the touch object detection sensor,
If the determined surface shape is the same as the surface shape of the material of the touch object already determined in the storage unit, it is determined that the touch unit is normally touched by the touch object and a driving signal corresponding to the touch operation of the touch device print out,
If the determined surface shape is not the same as the surface shape for the material of the touch material already determined in the storage unit, controlling the state of the touch device to a non-driven state
touch device.
상기 포스터치 센서는 상기 터치부에 가해지는 힘에 따라 변화하는 인덕턴스를 이용하여 상기 전기 신호를 출력하는 인덕턴스 포스 센서인 터치 장치.According to claim 1,
The force touch sensor is an inductance force sensor that outputs the electrical signal using an inductance that changes according to a force applied to the touch unit.
상기 포스터치 센서는,
기판과 상기 기판의 하부면 및 상부면 중 적어도 하나에 배치되어 있는 적어도 하나의 코일을 포함하는 코일부; 및
상기 코일부 위에 상기 코일부과 정해진 거리만큼 이격되어 있고 상기 터치부가 위치하는 터치판
을 포함하는 터치 장치.3. The method of claim 2,
The force touch sensor,
a coil unit including a substrate and at least one coil disposed on at least one of a lower surface and an upper surface of the substrate; and
A touch plate spaced apart from the coil part by a predetermined distance on the coil part and on which the touch part is located
A touch device comprising a.
상기 코일부 하부에 위치하는 하부막을 더 포함하는 터치 장치. 4. The method of claim 3,
The touch device further comprising a lower film positioned below the coil unit.
상기 하부막은 적어도 일부가 서로 이격되어 있는 복수 개의 하부막 부분을 포함하거나 하나의 판으로 이루어져 있는 터치 장치.5. The method of claim 4
The lower film includes at least a plurality of lower film portions spaced apart from each other or is formed of a single plate.
상기 코일부과 상기 터치판 사이에 위치하여 상기 코일부과 상기 터치판 사이를 정해진 거리만큼 이격시키는 간격재를 더 포함하는 터치 장치.4. The method of claim 3,
The touch device further comprising a spacer positioned between the coil part and the touch plate to space the coil part and the touch plate by a predetermined distance.
상기 터치물 감지 센서는 상기 코일에 의해 에워싸여진 중공과 대응하는 위치에 위치하는 터치 장치.4. The method of claim 3,
The touch object detection sensor is located in a position corresponding to the hollow surrounded by the coil.
상기 터치물 감지 센서는 상기 코일에 의해 에워싸여진 상기 중공과 접하고 있는 상기 기판에 실장되는 터치 장치.8. The method of claim 7,
The touch object detection sensor is a touch device mounted on the substrate in contact with the hollow surrounded by the coil.
상기 터치물 감지 센서는 초음파 센서인 터치 장치.9. The method of claim 8,
The touch object detection sensor is an ultrasonic sensor.
상기 터치물 감지 센서의 상부면과 상기 터치부의 내부면 사이에 상기 상부면과 상기 내부면에 접하게 위치하고 초음파 전달 물질로 이루어져 있는 초음파 전달부
를 더 포함하는 터치 장치. 10. The method of claim 9,
The ultrasonic transmission unit is located between the upper surface of the touch object detection sensor and the inner surface of the touch unit and is in contact with the upper surface and the inner surface and is made of an ultrasonic wave transmitting material.
A touch device further comprising a.
상기 터치물 감지 센서는 상기 코일에 의해 에워싸여진 상기 중공과 대면하고 있는 상기 터치판의 내부면에 부착되어 있는 터치 장치. 8. The method of claim 7,
The touch object sensing sensor is attached to an inner surface of the touch plate facing the hollow surrounded by the coil.
상기 포스터치 센서는 상기 터치부에 가해지는 힘에 따라 변화하는 커패시턴스를 이용하여 상기 전기 신호를 출력하는 커패시턴스 포스 센서인 터치 장치.According to claim 1,
The force touch sensor is a capacitance force sensor that outputs the electrical signal using a capacitance that varies according to a force applied to the touch unit.
상기 포스터치 센서는,
금속으로 이루어져 있는 하부막;
상기 하부막과 정해진 거리만큼 이격되게 위치하고, 금속으로 이루어져 있으며 상기 터치부가 위치하는 터치판; 및
상기 하부막과 상기 터치판 사이에 위치하고 유전체로 이루어져 있는 유전체층
을 포함하는 터치 장치.13. The method of claim 12,
The force touch sensor,
a lower layer made of metal;
a touch plate spaced apart from the lower layer by a predetermined distance, made of metal, and on which the touch unit is located; and
A dielectric layer formed of a dielectric located between the lower layer and the touch plate
A touch device comprising a.
상기 터치물 감지 센서는 상기 터치판의 내부면에 부착되어 있는 터치 장치. 14. The method of claim 13,
The touch object detection sensor is a touch device attached to the inner surface of the touch plate.
상기 포스터치 센서는 압전 필름을 이용한 피에조 효과에 따른 전압이나 임피던스 변화를 이용한 스트레인 방식의 센서인 터치 장치.According to claim 1,
The force touch sensor is a touch device that is a strain type sensor using a change in voltage or impedance according to a piezo effect using a piezoelectric film.
상기 압전 필름은 상기 터치부가 위치하는 터치판의 내부면에 부착되어 있는 터치 장치.16. The method of claim 15,
The piezoelectric film is a touch device attached to the inner surface of the touch plate on which the touch unit is located.
상기 터치판은 상기 터치 장치를 구비하는 전자 기기의 측면을 이루는 터치 장치.17. The method of any one of claims 3, 13 and 16,
The touch plate is a touch device forming a side surface of an electronic device including the touch device.
상기 제어부와 연결되어 있고, 상기 터치물 종류 등록 명령과 상기 입력 완료 버튼의 동작에 따른 신호를 상기 제어부로 출력하는 사용자 입력부; 및
상기 제어부의 제어에 의해 상기 터치물 종류 등록 화면을 출력하는 디스플레이 장치
를 더 포함하는 터치 장치.According to claim 1,
a user input unit connected to the control unit and outputting a signal according to the operation of the touch object type registration command and the input completion button to the control unit; and
A display device for outputting the touch object type registration screen under the control of the controller
A touch device further comprising a.
상기 저장부는 이미 정해져 있는 상기 터치물의 재질에 대한 표면 형상으로서 적어도 하나의 지문을 저장하고 있고,
상기 제어부는 판정된 상기 표면 형상이 지문이면, 판단된 상기 지문이 상기 저장부에 저장되어 있는 지문 중 하나와 동일한 지 판단하고, 판단된 상기 지문이 상기 저장부에 저장되어 있는 지문과 동일하면, 상기 터치부가 정상적으로 터치된 상태로 판단하는 터치 장치.According to claim 1,
The storage unit stores at least one fingerprint as a surface shape for the material of the touch material that is already determined,
If the determined surface shape is a fingerprint, the control unit determines whether the determined fingerprint is the same as one of the fingerprints stored in the storage unit, and if the determined fingerprint is the same as the fingerprint stored in the storage unit, A touch device for determining that the touch unit has been normally touched.
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