KR102502803B1 - 터치 입력장치 및 이를 제조하는 제조방법 - Google Patents

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Abstract

솔더링 없이 접촉에 의해 센서 전극과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하는 터치 입력장치 및 터치 입력장치의 제조방법을 개시한다. 터치 입력장치는, 금속 복합체를 포함하는 베이스와, 상기 베이스에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈과, 상기 전극 홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 형성되고 전도성 소재를 포함하는 센서 전극과, 상기 센서 전극의 정전용량 변화량을 감지하는 센서 IC와, 상기 센서 IC가 실장되고 상기 베이스와 결합하도록 마련되는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판에 마련되고 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재는 상기 센서 전극과 탄성 접촉하여 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 연결할 수 있다.

Description

터치 입력장치 및 이를 제조하는 제조방법{TOUCH INPUT DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 가공을 이용하여 전극을 설치하는 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
터치 입력장치는 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 입력장치 중 하나로, 사용자가 손가락이나 터치펜 등의 입력도구를 이용하여 터치패드 또는 터치스크린을 직접 접촉하거나 이에 근접함으로써 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스가 가능하게 해준다.
터치 조작이 가능한 터치 입력장치를 구현하는 방법으로는 저항 방식, 정전용량 방식, 표면 초음파 방식, 트랜스미터 방식 등이 사용되고 있다. 이 중 정전용량 방식을 이용한 터치 입력장치에는 서로 교차하는 방향으로 전극 패턴을 형성하고, 손가락 등의 입력수단이 접촉했을 때, 전극간의 정전용량이 변하는 것을 검지하여 입력위치를 검출하는 타입의 것이 있다. 또는, 투과성 도전막의 양단에 동상인 동전위를 인가하고, 손가락 등의 입력수단이 접촉 또는 근접해서 캐패시터가 형성될 때에 흐르는 미약 전류를 검지하여 입력위치를 검출하는 타입의 것도 있다.
최근에는 다양한 형상을 가지는 터치 입력장치가 제안되고 있다. 일 예로, 기존의 1축 곡면을 가지는 터치 입력장치에서 2축 이상의 복곡면을 가지는 터치 입력장치가 개발되고 있다.
종래 인쇄회로기판 타입의 터치 입력장치는, 인쇄회로기판 상면에 복곡면 오버레이를 부착할 경우, 중앙과 외곽과의 고저차로 인해 요구 사양을 충족시킬 수 없다.
종래 필름 타입(ITO, 메탈메쉬, 연성인쇄회로기판)의 터치 입력장치는, 1축 곡면을 가지는 터치 입력장치는 구현이 가능하나, 복곡면 구현이 어렵고, 곡률 측면에서 제한이 따른다.
최근에는 복곡면 터치 입력장치 구현을 위해 레이저 패터닝 기술을 이용하여 사출물에 직접 전극을 형성하는 공법을 이용하는 연구가 이루어지고 있다.
다만, 레이저 가공을 이용하여 형성된 전극과 인쇄회로기판을 연결하기 위해서는 솔더링 공정이 필요하다. 솔더링 공정이 추가됨에 따라 터치 입력장치의 원가가 상승될 수 있고, 솔더링 품질에 따라 터치 입력장치의 성능이 저하될 수 있다. 또한, 솔더링 불량으로 인해 제작 수율이 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 측면은 솔더링 없이 접촉에 의해 센서 전극과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하는 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 불량율이 줄어들어 제작 수율이 향상된 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 제작 공정이 간소화되어 제작 원가가 절감되고 생산성이 향상된 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 사상에 따르면, 터치 입력장치는 금속 복합체를 포함하는 베이스와, 상기 베이스에 레이저를 조사하여 형성되는 전극홈과, 상기 전극 홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 형성되고, 전도성 소재를 포함하는 센서 전극과, 상기 센서 전극의 정전용량 변화량을 감지하는 센서 IC와, 상기 센서 IC가 실장되고, 상기 베이스와 결합하도록 마련되는 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판에 마련되고, 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부재; 를 포함하고, 상기 연결부재는 상기 센서 전극과 탄성 접촉하여 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 연결할 수 있다.
상기 연결부재는 상기 센서 전극과 분리 가능하게 결합될 수 있다.
상기 연결부재는 전도성 재질로 마련될 수 있다.
상기 베이스는 적어도 하나의 꺾인 면 또는 곡면을 포함하고, 상기 전극 홈 및 상기 센서 전극은 상기 적어도 하나의 꺾인 면 또는 곡면에 형성될 수 있다.
상기 센서 전극의 일 단은 상기 연결부재와 접촉할 수 있도록 상기 연결부재와 대응되는 위치까지 연장될 수 있다.
상기 연결부재는 상기 인쇄회로기판에 솔더링에 의해 결합될 수 있다.
상기 연결부재는, 상기 베이스 및 상기 인쇄회로기판에 진동이 발생하였을 때, 상기 센서 전극과의 연결이 유지되도록 탄성 변형이 가능하게 마련될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 터치 입력장치의 제조방법은, 금속 복합체를 포함하는 베이스에 레이저를 조사하여 전극 홈을 형성하는 단계와, 상기 전극 홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 전도성 소재를 포함하는 센서 전극을 형성하는 단계 및 연결부재를 포함하는 인쇄회로기판을 상기 베이스에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판을 상기 베이스에 결합하는 단계에서, 상기 연결부재는 상기 센서 전극과 탄성 접촉하여 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 솔더링 없이 접촉에 의해 센서 전극과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하는 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 불량율이 줄어들어 제작 수율이 향상된 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 제작 공정이 간소화되어 제작 원가가 절감되고 생산성이 향상된 터치 입력장치 및 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치에서, 베이스를 따로 분리하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 베이스의 저면의 일부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 차량의 실내 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 기어박스를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 소개하는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것일 뿐, 본 발명이 제시하는 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시 형태로도 구체화될 수 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기 등을 다소 과장하여 표현할 수 있다.
이하에서는, 베이스에 바이어 홀이 형성되는 터치 입력장치, 즉, 1.5레이어 방식의 터치 입력장치를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터치 입력장치는, 베이스가 상하로 배치되는 2개의 층으로 마련되고, 제1층에 제1패턴홈 및 제1센서 전극이 형성되고, 제2층에 제2패턴홈 및 제2센서 전극이 형성되는 더블 레이어 방식의 터치 입력장치일 수 있다. 이외에도 터치 입력장치는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 터치부(101)를 포함할 수 있다.
터치부(101)는 사용자의 터치 신호를 입력 받을 수 있는 일정 영역으로 마련될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시한 바와 같이, 오목한 복곡면 형상으로 마련될 수 있다. 이와 달리, 볼록한 복곡면 형상으로 마련될 수도 있고, 그 형상에는 제한이 없다. 곡률이 도면에 도시된 것보다 더 크게 마련될 수 있다. 또한, 곡면이 아니라 다각면으로 마련될 수도 있다. 또한, 터치부(101)가 원형으로 마련된 예를 도시하였으나, 다각형으로 마련되거나 타원형으로 마련될 수도 있다. 또한, 터치부는 볼록하거나 오목한 복곡면이 아닌, 평면으로 마련될 수도 있다.
터치부(101)는 사용자가 손가락 또는 터치펜 등의 포인터로 접촉하거나 근접하는 경우 신호가 입력되는 터치패드일 수 있다. 사용자는 터치부(101)에 미리 정해진 터치 제스처를 입력하여 원하는 지시나 명령을 입력할 수 있다. 또한, 사용자는 터치부(101)에 접촉하는 시간을 달리하여 원하는 지시나 명령을 입력할 수 있다.
한편, 포인터가 터치부(101)에 접촉되지 않으면서 근접한 상태에서 포인터의 위치를 인식하는 것을 "근접 터치(Proximity touch)"라고 하고, 포인터가 터치부(101)에 접촉하는 경우 위치를 인식하는 것을 "접촉 터치(Contact touch)"라고 한다. 이 때, 근접 터치가 되는 위치는 포인터가 터치부(101)에 근접할 때 포인터가 터치부(101)에 수직으로 대응되는 위치일 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 터치부(101)는 정전용량 방식을 사용할 수 있다.
터치부(101)는 테두리부(102)의 내측에 설치될 수 있다. 테두리부(102)는 터치부(101)의 주위를 둘러싸는 부분을 의미하며, 터치부(101)와 별도의 부재로 마련될 수 있다. 테두리부(102)는 도 9에 도시된 바와 같이, 촉각으로 느낄 수 있는 눈금을 표시하여 사용자가 테두리부(102)를 스와이핑 하는 각도 또는 거리를 직관적으로 알 수 있게 할 수 있다. 따라서 스와이핑의 각도 또는 거리에 따라 서로 다른 신호 입력이 가능하게 하여 조작 자유도를 향상시킬 수 있으며, 입력 정확도를 향상시킬 수 있다. 상기한 바와 같이, 테두리부(102)는 사용자의 스와이핑 입력을 받도록 마련될 수 있다. 터치부(101)는 사용자의 제스처 입력을 받도록 마련될 수 있다. 한편, 스와이핑 입력이란 테두리부(102)에서 포인터를 떼지 않은 채로 시계 또는 반시계 방향으로 제스처를 입력하는 것을 의미한다. 제스처 입력이란 터치부(101)에서 포인터를 떼지 않은 채로 직선 또는 곡선 제스처를 입력하는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 분해사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 금속 복합체를 포함하는 베이스(110)와, 베이스(110)의 터치 영역(111)에 형성되는 전극 홈(113, 도 5 참조)과, 전극 홈(113)에 도금 또는 증착 공정을 통해 형성되는 센서 전극(120)과, 베이스(110)를 관통하는 바이어 홀(via hole, 114)과, 바이어 홀(114)을 통해 센서 전극 사이를 연결하는 연결 전극(123)과, 센서 전극(120)과 연결되어 센서 전극(120)의 정전용량 변화량을 감지하는 센서 IC(131)가 실장되고 베이스(110)와 결합되는 인쇄회로기판(130) 및 인쇄회로기판(130)에 마련되고 인쇄회로기판(130)과 센서 전극(120)을 전기적으로 연결하는 연결부재(200)를 포함할 수 있다.
베이스(110)는 금속 복합체를 포함하는 재질로 마련될 수 있다. 이는 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 센서 전극(120)을 형성하기 위함이다. 여기서 LDS 공법은 비전도성이며 화학적으로 안정한 금속 복합체를 포함하는 재질로 지지재를 형성하고, 지지재의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저 또는 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 금속 복합체의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨 후, 지지재를 금속화(Metalizing) 하여 지지재의 레이저 노출 부위에 도전성 구조를 형성하는 공법을 의미한다.
베이스(110)는 터치 패드로 사용되는 터치 영역(111)과, 터치 영역(111)의 외측 테두리로부터 하방으로 연장되는 둘레부(112)를 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 터치 영역(111)은 오목하거나 볼록한 복곡면으로 마련될 수 있으나, 이에 한하는 것은 아니고, 다각면으로 마련되거나 평면으로 마련될 수도 있다.
베이스(110)의 터치 영역(111)에는 전극 홈(113)이 형성될 수 있다. 전극 홈은 베이스(110)에 레이저를 조사하여 형성될 수 있다. 전극 홈(113)은 터치 영역(111)의 상면과 하면에 각각 형성될 수 있다. 이는 도금 또는 증착 공정을 통해 센서 전극(120)과 연결 전극(123)을 형성하기 위함이다.
전극 홈(113)이 도금 또는 증착 공정을 거치고 나면, 센서 전극(120)과 연결 전극(123)이 형성될 수 있다.
즉, 센서 전극(120, 도 3 참조)은 베이스(110) 상에 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 형성될 수 있다.
센서 전극(120)은 도전성 물질로 마련되며, 일 예로, 금속일 수 있다. 그리고 전도성과 경제성을 고려하여 금속 중에서도 구리(Cu)를 사용할 수 있다. 다만, 구리 외에 금(Au) 등의 금속으로 센서 전극(120)을 형성하는 것을 포함한다.
베이스(110)의 터치 영역(111)에는 바이어 홀(114)이 형성될 수 있다. 바이어 홀(114)은 터치 영역(111)의 전반에 걸쳐 복수개가 형성될 수 있다. 바이어 홀(114)은 베이스(110)에 레이저를 조사하기 이전에 형성될 수 있다. 즉, 바이어 홀(114)은 사출 성형 등을 통해 베이스(110)를 제작할 때에 베이스(110)와 함께 형성될 수 있다.
바이어 홀(114)은 센서 전극(120)과 접하도록 마련될 수 있다. 공정 상의 순서를 고려하면, 바이어 홀(114)의 상부에 센서 전극(120)이 형성될 수 있다.
바이어 홀(114)은 서로 분리되어 있는 센서 전극(120) 사이를 연결할 수 있다. 이를 위해, 연결 전극(123)이 베이스(110)의 하면에 형성될 수 있다.
베이스(110)의 하부에는 인쇄회로기판(130)이 결합될 수 있다. 인쇄회로기판(130)에는 센서 전극(120)과 전기적으로 연결되어 센서 전극(120)의 정전용량 변화량을 감지하는 센서 IC(131)가 실장될 수 있다.
인쇄회로기판(130)은 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)을 전기적으로 연결하도록 마련되는 연결부재(200)를 포함할 수 있다.
연결부재(200)는 복수로 마련될 수 있다. 연결부재(200)는 인쇄회로기판(130)의 둘레를 따라 이격되게 배치될 수 있다. 연결부재(200)는 센서 전극의 끝단부(124)와 접촉하여 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)을 전기적으로 연결할 수 있다. 연결부재(200)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
베이스(110) 및 인쇄회로기판(130)의 하부에는 지지부(150)가 마련될 수 있다. 지지부(150)는 베이스(110)와 인쇄회로기판(130)을 고정하도록 마련될 수 있으며, 필수적인 구성은 아니다. 지지부(150)는 터치 입력장치(100)를 차량의 내부와 같은 특정 위치에 고정하기 위해 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치에서, 베이스를 따로 분리하여 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 A 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 5는 도 4의 B-B'선에 따른 단면도이다. 도 6은 도 3에 도시된 베이스의 저면의 일부를 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 센서 전극(120)에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 전극(120)은 베이스(110)의 터치 영역(111)의 상면에 형성될 수 있다. 후술할 바와 같이, 센서 전극(120)은 터치 영역(111)의 하면에 형성될 수도 있는데, 이 경우, 베이스(110)의 두께만큼 센서 전극(120)과 포인터와의 거리가 멀어져 터치 감도가 떨어질 수 있다. 따라서, 센서 전극(120)은 베이스(110)의 상면에 형성되는 것이 바람직하다.
센서 전극(120)은 상기한 바와 같이, LDS(Laser Directing Structure)를 이용하여 베이스(110)의 상면에 형성될 수 있다.
센서 전극(120)은 베이스(110)의 상면에서 직접 연결되는 제1센서 전극(121)과, 베이스(110)의 상면에서 분리되어 있는 제2센서 전극(122)을 포함할 수 있다. 제1센서 전극(121)은 베이스(110)의 상면에 형성되는 제1전극 홈(113a)에 도금 또는 증착 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 제2센서 전극(122)는 베이스(110)의 상면에 형성되는 제2전극 홈(113b)에 도금 또는 증착 공정을 거쳐 형성될 수 있다.
제1센서 전극(121)은 송신부 전극(TX 전극)일 수 있고, 제2센서 전극(122)은 수신부 전극(RX 전극)일 수 있다. 이와 달리, 제1센서 전극(121)이 수신부 전극(RX 전극)으로 마련되고, 제2센서 전극(122)이 송신부 전극(TX 전극)으로 마련될 수도 있다.
제1센서 전극(121)은 베이스(110)의 상면에서 직접 연결되도록 마련될 수 있다. 별도의 연결 전극이 마련되지 않더라도 제1센서 전극(121)은 서로 연결될 수 있다. 한편, 제1센서 전극(121)은 서로 교차하는 제1방향과 제2방향으로 모두 연결되도록 마련되는 것은 아니다. 제1센서 전극(121)은 제1방향을 따라 연결되도록 마련될 수 있다. 제1센서 전극(121)은 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 연결되지는 않는다. 즉, 제1센서 전극(121)은 제2방향에 대해서는 서로 분리되어 있을 수 있다.
제2센서 전극(122)은 베이스(110)의 상면에서 서로 분리되어 있을 수 있다. 제2센서 전극(122)은 제1방향 뿐만 아니라 제1방향과 수직한 제2방향에 대해서도 분리되어 있을 수 있다.
제1센서 전극(121)과 제2센서 전극(122)은 상기 제2방향을 따라 교차 배치될 수 있다. 즉, 제2방향을 따라 제1센서 전극(121)과 제2센서 전극(122)은 교대로 배치될 수 있다.
바이어 홀(114)은 제2센서 전극(122)의 하면에 형성될 수 있다. 터치 입력장치(100)의 제조 공정 순서에 따르면, 바이어 홀(114)은 베이스(110)와 함께 마련되고, 센서 전극(120)은 베이스 상에 LDS 공법을 이용하여 형성되는 것이므로, 제2센서 전극(122)이 바이어 홀(114)의 상면에 형성된다고 표현하는 것이 정확할 것이다.
제2센서 전극(122)은 바이어 홀(114)을 통해 서로 연결될 수 있다. 구체적으로, 베이스(110)의 하면에 형성되는 연결 전극(123)을 통해 서로 분리된 제2센서 전극(122)이 연결될 수 있다. 연결 전극(123)은 베이스(110)의 하면에 형성되는 제3전극 홈(113c)에 도금 또는 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 연결 전극(123)은 인접하게 배치된 바이어 홀(114)을 연결할 수 있다. 연결 전극(123)은 베이스(110)의 하면에 형성될 수 있다. 연결 전극(123)은 센서 전극(120)과 마찬가지로 LDS 공법을 이용하여 베이스(110)의 하면에 형성될 수 있다. 연결 전극(123)과 제2센서 전극(122)은 바이어 홀(114)을 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 사상에 따르면, 베이스(110)와 인쇄회로기판(130)을 별도의 체결기구 없이 접촉시킴으로써 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)을 전기적으로 연결할 수 있다. 인쇄회로기판(130)에는 센서 IC(131)가 실장될 수 있다. 인쇄회로기판(130)이 센서 전극(120)과 전기적으로 연결되면, 센서 IC(131)와 센서 전극(120)이 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(130)의 테두리에는 복수의 연결부재(200)가 마련될 수 있다. 연결부재(200)는 C-Clip(또는 C-Contact)일 수 있다. 연결부재(200)는 다양한 형상을 가질 수 있고, 그 형상에 특별한 제약이 있는 것은 아니다.
연결부재(200)는 전도성 재질로 마련될 수 있다. 이는, 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)을 전기적으로 연결하기 위함이다.
연결부재(200)는 탄성 변형 가능하게 마련될 수 있다. 연결부재(200)가 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)을 전기적으로 연결할 때, 진동이 가해지더라도 단선이 되지 않도록 하기 위함이다.
연결부재(200)가 마련됨으로써, 본 발명의 사상에 따른 터치 입력장치(100)는 인쇄회로기판(130)과 센서 전극(120)을 연결하기 위해 별도의 솔더링 과정을 필요로 하지 않는다.
종래에는 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)를 전기적으로 연결하기 위해 센서 전극면에 연성인쇄회로기판을 직접 솔더링하거나, 센서 전극면에 커넥터를 연결해서 솔더링 하는 등 솔더링 과정이 필수적이었다. 또한, 이 때 사용되는 솔더링 공정은 일반적인 솔더링 공정이 아닌 로봇 솔더링 공정이었다. 로봇 솔더링 공정은 일반적인 솔더링 공정(SMT)에 비해 불량률이 높아 제작 수율이 낮아지는 문제가 있었다. 또한, 로봇 솔더링 공정의 추가로 인해 비용이 상승하는 문제가 있었다. 또한, 로봇 솔더링 공정이 추가되어 생산 공정이 복잡해지고 터치 입력장치 생산에 소요되는 시간이 증가하며, 이는 생산성 저하로 이어질 수 있다. 또한, 솔더링 품질에 따라 센서 전극의 터치 성능이 열화될 수 있어, 제품의 성능 저하 문제가 있었다.
상기한 바와 같이, 연결부재(200)는 솔더링 없이 인쇄회로기판(130)과 센서 전극(120)을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 인쇄회로기판(130)을 베이스(110)에 별도의 체결기구 없이 조립하는 것만으로, 센서 전극(120)과 인쇄회로기판(130)이 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 상기한 문제점을 해결할 수 있다. 본 발명의 사상에 따른 터치 입력장치는 생산 공정이 간소화되고, 수율이 증가하며, 생산 원가가 절감될 수 있다. 또한, 제품 생산 속도가 향상될 수 있고, 연결부재는 센서 전극과 접점 구조를 가지므로 솔더링에 의한 터치 민감도 영향이 감소할 수 있다.
한편, 센서 전극(120)은 연결부재(200)와 접촉할 수 있도록, 연결부재(200)와 대응되는 위치까지 연장될 수 있다.
보다 구체적으로, 센서 전극의 끝단부(124)는 베이스(110)의 하면에 형성되는 연결부(115)까지 연장될 수 있다.
연결부(115)는 연결부재(200)와 대응되도록 베이스(110)의 하면 둘레를 따라 이격되게 마련될 수 있다. 연결부(115)는 대략 직육면체 형상으로 마련될 수 있다. 연결부(115)는 베이스(110)의 하면과 둘레부(112)를 연결하도록 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 연결부의 형상은 다양하게 마련될 수 있다. 연결부는, 베이스와 인쇄회로기판이 조립될 때, 연결부재와 접촉할 수 있도록 연결부재와 대응되는 위치에 마련되면 충분하다.
상기한 바와 같이, 센서 전극의 끝단부(124)는 연결부(115)에 형성될 수 있다. 이를 통해, 연결부재(200)가 연결부(115)와 접촉하면, 연결부(115)에 형성된 센서 전극의 끝단부(124)와 연결부재(200)가 접촉할 수 있다. 연결부재(200)는 전도성 재질로서 전기를 통하므로, 센서 전극의 끝단부(124)와 접촉하여 인쇄회로기판(130)과 센서 전극(120)을 전기적으로 연결할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 사상에 따른 터치 입력장치(100)는 별도의 체결기구 없이 베이스(110)와 인쇄회로기판(130)을 결합할 수 있다. 기존에는 센서 전극과 인쇄회로기판의 전기적 연결을 위해 수율 감소의 원인이 되는 로봇솔더 공정을 거쳤다. 반면, 본 발명의 사상에 따른 터치 입력장치(100)는 로봇솔더 공정을 필요로 하지 않아 수율이 상승할 수 있고, 단순 조립을 통해 결합이 가능하므로 공정이 간소화될 수 있다.
또한, 기존에는 솔더링에 불안정한 부분이 있어 터치 동작에 영향이 있을 수 있었으나, 본 발명의 사상에 따른 터치 입력장치(100)는, 연결부재(200)가 접점 방식에 의해 인쇄회로기판(130)과 센서 전극(120)을 연결하므로 이러한 문제가 발생하지 않고, 안정적으로 터치 동작을 인식할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 차량의 실내 모습을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치가 설치된 기어박스를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참고하면, 차량(20)은 운전자 등이 탑승하는 시트(21)와, 기어박스(300), 센터페시아(22) 및 스티어링휠(23) 등이 마련된 대시보드(24)(dashboard)를 포함할 수 있다.
센터페시아(22)에는 공조장치(310), 시계(312), 오디오장치(313) 및 AVN 장치(314) 등이 설치될 수 있다.
공조장치(310)는 차량(20) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(20)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조장치(310)는 센터페시아(22)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구(311)를 포함할 수 있다. 센터페시아(22)에는 공조장치(310) 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아(22)에 배치된 버튼을 이용하여 공조장치(310)를 제어할 수 있다.
시계(312)는 공조장치(310)를 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 주위에 마련될 수 있다.
오디오장치(313)는 오디오장치(313)의 기능 수행을 위한 다수의 버튼들이 마련된 조작패널을 포함한다. 오디오 장치는 라디오 기능을 제공하는 라디오 모드와 오디오 파일이 담긴 다양한 저장매체의 오디오 파일을 재생하는 미디어 모드를 제공할 수 있다.
AVN 장치(314)는 차량(20)의 센터페시아(22) 내부에 매립되거나 대시보드(24) 상에 돌출되어 형성될 수 있다. AVN 장치(314)는 사용자의 조작에 따라 오디오 기능, 비디오 기능 및 내비게이션 기능을 통합적으로 수행할 수 있는 장치이다. AVN 장치(314)는 AVN 장치(314)에 대한 사용자 명령을 입력받는 입력부(315)와, 오디오 기능과 관련된 화면, 비디오 기능과 관련된 화면 또는 내비게이션 기능과 관련된 화면을 표시하는 디스플레이부(316)를 포함할 수 있다. 한편, AVN 장치(314)와 중복되는 범위 내에서는 오디오장치(313)가 생략될 수 있다.
스티어링휠(23)은 차량(20)의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(321) 및 차량(20)의 조향 장치와 연결되고 림(321)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(322)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라서 스포크(322)에는 차량(20) 내의 각종 장치, 일례로 오디오 장치 등을 제어하기 위한 조작장치(323)가 형성될 수 있다.
또한 대시보드(24)는 차량의 운행중 운전자에게 차량속도, 주행거리, 엔진회전수, 주유량, 냉각수온도, 각종 경고 등의 다양한 차량정보 등을 알려주는 계기판(324) 및 각종 물건을 수납할 수 있는 글로브 박스(325)(globe box) 등을 더 포함할 수도 있다.
기어박스(300)는 일반적으로 차량(20) 내부의 운전석과 조수석 사이에 설치되어 있을 수 있고, 운전자가 차량(20)을 운전하는 도중에 조작할 필요가 있는 조작장치들이 장착될 수 있다.
도 9를 참조하면 기어박스(300)에는 차량(20) 변속을 위한 변속레버(301)와, 차량(20)의 기능 수행을 제어하기 위한 디스플레이부(302)와, 차량(20)의 각종 장치를 실행하기 위한 버튼(303)이 설치될 수 있다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치(100)는 기어박스(300)에 설치되어 운전자가 운전 중 전방을 주시한 상태에서 조작 가능하도록 위치할 수 있다. 일 예로, 변속레버(301)의 하부에 위치할 수 있다. 한편, 터치 입력장치(100)는 센터페시아(22)에 설치되거나, 스티어링 휠(23)에 설치되거나, 조수석에 설치되거나, 후석에 설치될 수도 있다. 즉, 차량의 내부에 설치될 수 있다.
터치 입력장치(100)는 차량(20) 내부의 디스플레이 장치들과 접속되어, 디스플레이 장치들에 표시되는 각종 아이콘 등을 선택하거나 실행할 수 있다. 차량(20)에 설치되는 디스플레이 장치에는 오디오장치(313), AVN 장치(314), 또는 계기판(324) 등이 있을 수 있다. 또한 필요에 따라 디스플레이부(302)가 기어박스(300)에 설치될 수 있다. 또한 디스플레이 장치는 HUD(Head Up Display) 장치 또는 백미러 등과 접속될 수도 있다.
일 예로, 터치 입력장치(100)는 디스플레이 장치 상에 표시되는 커서(Cursor)를 움직이거나 또는 아이콘(Icon)을 실행할 수 있다. 아이콘(Ion)은 메인 메뉴, 선택 메뉴, 설정 메뉴 등을 포함할 수 있다. 또한, 터치 입력장치(100)를 통해 내비게이션을 동작하거나, 차량의 운행 조건을 설정하거나, 차량의 주변 기기들을 실행할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
베이스(110)는 금속 복합체를 포함할 수 있다. 일 예로, 베이스(110)는 레진(Resin)과 금속산화물을 포함하는 복합체일 수 있다. 여기서 레진(Resin)은 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 금속산화물은 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
베이스(110)는 사출 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 베이스(110)는 금속 복합체를 사출하여 형성할 수도 있고, 수지, 유리, 또는 가죽 등의 기타 소재의 일 면에 금속 복합체를 코팅하여 형성할 수도 있다.
베이스(110)는 일 면에 곡면 또는 다각면이 형성될 수 있다. 일 예로, 베이스(110)의 일 면에는 구면의 일부 형상으로 움푹 들어가는 곡면이 형성될 수 있다. (S100)
전극 홈(113)은 베이스(110)의 일 면에 UV(Ultra Violet) 레이저 또는 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저를 조사하여 형성할 수 있다. 이 때, 홈이 형성되면서 발생하는 열은 금속 복합체의 화학적 결합을 해체하여 금속으로 환원시키고, 전극 홈(113)에 금속 시드(Seed)를 형성한다.
전극 홈(113)은 베이스(110)의 일 면 상에 형성될 수 있다. 레이저를 조사하여 홈을 형성하기 때문에, 베이스(110)의 표면 형상에 상관 없이 다양한 형상의 패턴으로 전극 홈을 형성할 수 있다. (S110)
센서 전극(120)은 금속 시드가 노출된 전극 홈(113)을 금속화하여 형성할 수 있다. 일 예로, 센서 전극(120)은 전극 홈(113) 상에 도금되는 구리를 포함한다. 또한, 산화방지 처리를 위해 구리 도금 상에 니켈을 도금할 수 있다. (S120)
인쇄회로기판(130)과 베이스(110)는 별도의 체결기구 없이 조립될 수 있다. 인쇄회로기판(130) 상에는 연결부재(200)가 마련될 수 있다. 인쇄회로기판(130)에는 센서 전극(120)의 정전용량 변화량을 감지하도록 마련되는 센서 IC(131)가 실장될 수 있다.
연결부재(200)가 베이스(110)의 연결부(115)와 접촉하도록 인쇄회로기판(130)을 베이스(110)의 하면에 조립할 수 있다. 이 때, 솔더링이나 별도의 체결과정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 공정이 간소화될 수 있고, 생산성이 향상될 수 있다.
인쇄회로기판(130)이 베이스(110)에 고정될 수 있도록 지지부(150)가 베이스(110)의 하면에 결합될 수 있다. (S130)
이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
100 : 터치 입력장치
110 : 베이스
120 : 센서 전극
130 : 인쇄회로기판
200 : 연결부재

Claims (9)

  1. 금속 복합체를 포함하는 베이스로서, 상기 베이스에 레이저를 조사하여 형성되는 전극 홈과, 상기 전극 홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 형성되고 전도성 소재를 포함하는 센서 전극을 포함하는 베이스; 및
    상기 베이스의 아래에 배치되고, 상기 베이스와 하부와 결합하도록 마련되는 인쇄회로기판으로서, 상기 센서 전극의 정전용량 변화량을 감지하는 IC 센서와, 상기 인쇄회로기판에 마련되고 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하는 인쇄회로기판; 을 포함하고,
    상기 연결부재는 상기 센서 전극과 탄성 접촉하여 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 연결하는 터치 입력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 센서 전극과 분리 가능하게 결합되는 터치 입력장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 전도성 재질로 마련되는 터치 입력장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 적어도 하나의 꺾인 면 또는 곡면을 포함하고,
    상기 전극 홈 및 상기 센서 전극은 상기 적어도 하나의 꺾인 면 또는 곡면에 형성되는 터치 입력장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서 전극의 일 단은 상기 연결부재와 접촉할 수 있도록 상기 연결부재와 대응되는 위치까지 연장되는 터치 입력장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 인쇄회로기판에 솔더링에 의해 결합되는 터치 입력장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는, 상기 베이스 및 상기 인쇄회로기판에 진동이 발생하였을 때, 상기 센서 전극과의 연결이 유지되도록 탄성 변형이 가능하게 마련되는 터치 입력장치.
  8. 금속 복합체를 포함하는 베이스에 레이저를 조사하여 전극 홈을 형성하는 단계;
    상기 전극 홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 전도성 소재를 포함하는 센서 전극을 형성하는 단계;
    연결부재를 포함하는 인쇄회로기판을 상기 베이스의 하부에 결합하는 단계; 를 포함하고,
    상기 인쇄회로기판을 상기 베이스의 하부와 결합하는 단계에서, 상기 연결부재는 상기 센서 전극과 탄성 접촉하여 상기 센서 전극과 상기 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하는 터치 입력장치의 제조방법.
  9. 삭제
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