KR20090114509A - Input sensor and input sensing apparatus including same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 입력 감지 센서에 관한 것으로서, 접촉 또는 압력을 수용하여 접촉 정보 또는 압력 정보를 생성함으로써, 입력이 수반하는 접촉 또는 압력을 이용하여 편리하고 효율적인 입력 인터페이스를 제공할 수 있는 입력 감지 센서와 그를 포함하는 입력 감지 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input sensing sensor, comprising: an input sensing sensor capable of providing a convenient and efficient input interface using a contact or pressure accompanied by an input by receiving contact or pressure to generate contact information or pressure information. It relates to an input sensing device comprising.
전자 기기가 소형화되고 다양한 기능을 갖추는 추세에 따라, 전자 기기의 크기를 줄이고 멀티플레이어로서 동작가능한 전자 기기를 제공할 수 있는 다양한 기술이 제안되고 있다. 특히 최근에는 전자 기기에 다양한 종류의 입력 감지 센서가 적용되고 있다.With the trend of miniaturization and various functions of electronic devices, various technologies have been proposed that can reduce the size of electronic devices and provide electronic devices that can operate as multiplayer. In particular, recently, various types of input detection sensors have been applied to electronic devices.
접촉 센서는 입력부에 기계적인 압력을 가하는 종래의 기계식 입력 장치와 달리, 입력부에 대한 접촉을 감지하여 입력의 존재 여부 및 입력의 종류 등을 판단한다. 따라서, 접촉 센서는 기계식 입력 장치와 달리 전자 기기의 외부로 돌출되거나 전자 기기의 외관상 구분되어 형성될 필요가 없으므로, 전자 기기 두께 감소 및 디자인의 자유도 측면에서 유리하다.Unlike conventional mechanical input devices that apply mechanical pressure to the input unit, the touch sensor detects contact with the input unit to determine the presence of the input and the type of the input. Therefore, the touch sensor does not need to protrude to the outside of the electronic device or to be distinguished from the external appearance of the electronic device, unlike the mechanical input device, which is advantageous in terms of thickness reduction of the electronic device and freedom of design.
그러나 접촉 센서는 의도하지 않은 접촉에도 쉽게 반응하기 때문에 오작동의 염려가 있고, 입력에 대한 시각, 청각, 또는 촉각적 피드백을 제공하기 위해 별도의 수단이 필요하다는 점에서 종래의 기계식 입력 장치를 완벽하게 대체하지 못하고 있다.However, the touch sensor can easily react to unintentional contact, which can cause malfunctions, and the need for a separate means to provide visual, auditory, or tactile feedback to the input makes it perfect for conventional mechanical input devices. It cannot be replaced.
접촉 센서가 가진 이러한 문제점에 대한 대안으로서 힘 또는 압력을 감지하는 압력 센서가 새로운 형태의 입력 장치로서 제안되고 있지만, 압력 센서는 접촉 센서에 비해 조작에 따른 입력 피로도가 크고 스크롤, 드래그, 등의 이동 입력에는 적합하지 않다는 평가를 받고 있다.As an alternative to these problems with touch sensors, pressure sensors that sense force or pressure have been proposed as a new type of input device. It is rated as not suitable for input.
그러나 이처럼 뚜렷한 장단점을 가지고 있는 접촉 센서와 압력 센서는 서로 대체 관계에 있는 입력 장치로서만 고려될 뿐, 두 센서를 결합하여 이들 센서의 장점을 모두 갖춘 새로운 입력 장치의 적용 가능성에 대해서는 아직 검토가 되지 않고 있는 실정이다.However, these distinctive advantages and disadvantages of contact and pressure sensors are only considered as alternative input devices, and the applicability of a new input device combining both sensors with all the advantages of these sensors has not yet been examined. I'm not doing it.
더욱이 접촉 센서와 압력 센서를 모두 채용한 장치는 입력 방식에 대한 사용자의 혼란만을 가중시킬 뿐이며, 다양한 기능을 제공하기 위해 이종의 입력 센서를 채용하는 경우 입력부의 수가 증가하여 입력 인터페이스 조작이 복잡하고 불편해질 수 있다.Moreover, the device employing both the touch sensor and the pressure sensor only adds to the user's confusion about the input method, and when the heterogeneous input sensor is used to provide various functions, the number of input parts increases, making the input interface operation complicated and inconvenient. Can be done.
따라서 본 발명의 목적은, 접촉과 압력을 감지할 수 있는 센서를 포함하는 복합적인 입력 감지 센서를 제공함으로써, 입력부의 크기를 감소하여 디자인적 측면에서의 자유도를 높이고, 입력 인터페이스를 간소화하여 편의성과 효율성 등을 높일 수 있는 입력 감지 센서와 그를 포함하는 입력 감지 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a complex input sensing sensor including a sensor capable of sensing contact and pressure, thereby reducing the size of the input unit to increase the degree of freedom in design, and simplify the input interface. An object of the present invention is to provide an input sensing sensor capable of increasing efficiency and an input sensing device including the same.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 입력 감지 센서는, 접촉을 수용하여 접촉 정보를 생성하는 접촉 센서, 및 압력을 수용하여 압력 정보를 생성하는 압력 센서를 포함한다.In order to achieve the above object, the input detection sensor according to the present invention includes a touch sensor that receives contact to generate contact information, and a pressure sensor that receives pressure to generate pressure information.
또한, 본 발명에 따른 입력 감지 장치는, 입력부, 상기 입력부가 수용하는 접촉 및 압력을 감지하는 센서부, 및 상기 센서부가 감지한 접촉 또는 압력을 이용하여 입력을 처리하는 제어부를 포함한다.In addition, the input sensing device according to the present invention includes an input unit, a sensor unit for sensing the contact and pressure received by the input unit, and a control unit for processing the input by using the contact or pressure sensed by the sensor unit.
본 발명에 따르면, 입력 감지 센서가 접촉을 감지하는 접촉 센서와 압력을 감지하는 압력 센서를 포함함으로써, 다양한 종류의 입력을 판별할 수 있다. 또한, 하나의 입력부가 하나 이상의 입력을 판별할 수 있어, 전자 기기가 포함하는 입력부의 수를 줄일 수 있으며, 입력 인터페이스의 편의성과 효율성을 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명은 접촉과 압력을 결합한 새로운 입력 방식을 가능하게 한다는 측면에서 종래의 입력 감지 장치가 갖는 한계를 극복하고 새로운 가능성을 제시한 다.According to the present invention, the input detection sensor includes a touch sensor for detecting a touch and a pressure sensor for detecting a pressure, thereby determining various types of input. In addition, one input unit may determine one or more inputs, thereby reducing the number of input units included in the electronic device and maximizing convenience and efficiency of the input interface. In addition, the present invention overcomes the limitations of conventional input sensing devices and presents new possibilities in terms of enabling a new input method combining contact and pressure.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 센서를 포함하는 전자 기기를 도시한 도이다. 도 1에 예시된 전자 기기(100)는 화상을 출력하는 표시부(110), 외관을 이루는 하우징(120), 및 입력을 수용하여 전자 기기(100)의 중앙 처리 장치 등에 전달하는 입력 장치(130) 등을 포함한다. 이하, 본 명세서 전반에 걸쳐서, 입력을 수용하는 것은 사용자의 인체의 물리적인 접촉에 의해 인가되는 입력을 직접 수용하는 것뿐만 아니라, 도구를 통한 간접 접촉 또는 압력 인가를 전기적으로 인식하는 등의 다양한 형태의 입력 수용 방식을 포괄하는 넓은 의미로 이해되어야 할 것이다.1 is a diagram illustrating an electronic device including a touch sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. The
도 1은 전자 기기(100)로서 이동통신 단말기를 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 입력 감지 센서가 적용될 수 있는 전자 기기(100)는 이동통신 단말기 이외에 PMP(Portable Media Player), PDA, 노트북 컴퓨터, 네비게이션 등의 휴대용 전자 기기와, 리모콘, 텔레비젼, DVD 플레이어, 냉장고, 세탁기, 전자레인지 등과 같은 가전 기기, 및 각종 산업용 기기, 의료기기 등을 포함할 수 있다.1 illustrates a mobile communication terminal as the
입력 장치(130)는 전자 기기(100)의 외부로 노출되는 적어도 하나의 입력부, 입력부가 수용하는 접촉 및 압력을 감지하는 센서부, 및 센서부가 감지한 접촉 또는 압력을 이용하여 입력을 처리하는 제어부 등을 포함할 수 있다. 이때, 센서부는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)으로 형성할 수 있으며, 제어 부는 상기 연성인쇄회로기판과 소정의 회로를 통해 연결되는 하나의 집적회로 칩으로 구현될 수 있다.The
본 실시예에 따른 입력 감지 센서를 적용함으로써, 입력 장치(130)는 접촉 입력뿐만 아니라 압력을 인식하는 것이 가능하다. 일실시예로, 입력 장치(130)에 가해지는 사용자의 접촉을 감지하는 전극 이외에, 추가로 압력을 감지하기 위한 전극 및 압력의 정도를 판단하기 위한 탄성층을 입력 감지 센서에 형성함으로써, 사용자의 입력이 수반하는 압력을 판단하는 것이 가능하다. 따라서, 전자 기기(100)의 동작 모드에 따라서 하나의 입력부가 복수의 기능을 제공하는 것이 가능하다.By applying the input detection sensor according to the present embodiment, the
일실시예로, 전자 기기(100)의 표시부(110)가 소정의 화상을 표시하는 경우, 입력 장치(130)에서 특정 키에 접촉함으로써 표시된 화상과 관련된 특정 기능을 선택하고, 선택된 기능에 대해 동일한 키 혹은 다른 키를 통해 소정의 압력을 가함으로써 해당 기능을 활성화하거나 해당 기능과 연관된 부가 기능을 실행할 수 있다. In an embodiment, when the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 센서를 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 입력 감지 센서(200)는 접촉을 감지하는 접촉 센서(210), 및 압력을 감지하는 압력 센서(220)를 포함하며, 접촉 센서(210)와 압력 센서(220)는 상기 감지한 접촉 또는 압력을 이용하여 입력을 처리하는 제어부(230)와 연결된다.2 is a block diagram illustrating an input sensing sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the
접촉 센서(210)는 입력에 수반되는 접촉을 감지하며, 일실시예로 접촉에 따라 발생하는 정전용량 등을 이용하여 접촉을 감지할 수 있다. 접촉 센서(210)가 감지한 접촉에 대한 정보는 제어부(230)로 전송되며, 제어부(230)는 접촉이 발생한 횟수와 위치 등을 판단하여 입력을 처리할 수 있다. 접촉 센서(210)는 접촉에 따른 정전용량성분을 생성하기 위하여, 전도성 물질로 이루어진 전극을 포함할 수 있다.The
압력 센서(220)는 입력이 접촉 외에 압력을 수반하는 경우, 압력 정보를 생성한다. 일실시예로, 압력 센서(220)는 입력에 수반되는 압력에 따라 발생하는 정전용량 또는 저항성분 등을 이용하여 압력을 감지할 수 있다. 일실시예로, 압력 센서(220)는 가해지는 압력에 따라 두께가 변하는 탄성층을 포함하고, 상기 탄성층의 두께 변화에 따른 정전용량성분 내지 저항성분 등을 이용하여 압력의 정도를 측정할 수 있다.The
이때, 압력 센서(220)가 포함하는 탄성층은 탄성을 갖는 유전 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 압력 센서(220)에 탄성층을 배치하고, 탄성층 상에 입력을 수용할 수 있는 전극층을 배치하면, 전극층에 가해지는 압력으로 인해 탄성층의 두께가 변화하게 된다. 압력 센서(220)는 상기 탄성층의 두께 변화에 따른 정전용량성분 또는 저항성분의 크기 등에 관한 정보를 압력 정보로서 제어부(230)에 전송할 수 있다. In this case, the elastic layer included in the
제어부(230)는 접촉 센서(210) 및 압력 센서(220)가 감지한 접촉 또는 압력을 이용하여 입력을 처리한다. 제어부(230)는 입력이 발생한 위치 또는 입력의 종류 등을 판단할 수 있으며, 판단 결과에 따라 입력을 처리한다. 일실시예로, 전자 기기(100)가 표시부(110)에 화상을 표시하는 도중 압력을 수반한 접촉 입력이 발생하면, 제어부(230)는 상기 입력이 포함하는 접촉 정보를 이용하여 입력이 발생한 입력부를 판단하여 화상 전환, 화상 선택 등의 1차적인 화상 제어를 수행하고, 압 력 정보를 이용하여 가해진 압력의 정도를 판단함으로써 표시부(110)에 표시한 화상을 축소, 확대, 회전, 또는 변경하는 등의 2차적인 화상 제어를 수행할 수 있다.The
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 장치를 도시한 도이다. 도 3a를 참조하면, 본 실시예에 따른 입력 감지 장치(300)는 사용자의 입력을 처리하는 제어부(312), 접촉 및 압력을 감지하는 센서부(314), 및 입력을 수용하는 입력부(330)를 포함한다.3A and 3B illustrate an input sensing device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, the
입력부(330)는 전자 기기(100)의 입력 장치(130)와 연결되며, 입력 장치(130)를 통해 입력을 수용한다. 일실시예로, 입력부(330)는 사용자의 입력에 따라 발생하는 접촉 또는 압력을 감지하기 위한 다수의 전극 및 탄성층을 포함함으로써, 입력으로 인해 발생하는 접촉뿐만 아니라, 압력을 감지하여 보다 다양한 입력 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The
입력부(330)는 연성 인쇄 회로 기판의 형태로 제작될 수 있으며, 전자 기기(100)의 입력 장치(130)에 대응하는 소정의 입력 영역(340)을 포함할 수 있다. 입력 영역(340)은 전자 기기(100)가 구비하는 입력 장치(130)의 크기와 형태, 및 입력 장치(130)를 구성하는 입력 키의 수에 따라 달라질 수 있으며, 상기 입력 장치(130)를 통한 입력이 입력부(330)를 통해 수용된다.The
센서부(314)는 입력부(330)가 수용하는 입력을 감지한다. 일실시예로, 센서부(314)는 접촉 형태의 입력과 압력 형태의 입력을 수용하여 감지할 수 있다. 일실시예로, 입력부(330)가 다수의 전극과 탄성층을 통해 접촉 또는 압력을 수용하고, 수용한 압력에 따라 소정의 정전용량성분 또는 저항성분이 생성되면, 센서부(314) 는 상기 발생한 정전용량성분 또는 저항성분을 이용하여 접촉 또는 압력을 감지할 수 있다. 센서부(314)가 감지한 접촉 또는 압력은 제어부(312)에 의해 처리된다.The
제어부(312)는 센서부(314)가 감지한 접촉 또는 압력을 이용하여 상기 입력을 처리한다. 일실시예로, 제어부(312)는 센서부(314)와 함께 단일 집적회로(IC) 칩(310)의 형태로 제작되어 입력부(330)와 연결되는 연결 회로(320)를 포함하는 연성회로기판 상에 실장될 수 있다.The
연결 회로(320)는 입력부(330)와 제어부(312) 및 센서부(314)를 전기적으로 연결하는 회로로서, 예컨대 연성(flexibility)을 갖는 소정의 회로 기판에 인쇄, 식각 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 특히, 연결 회로(320)가 연성회로기판 위에 형성되는 경우, 상기 연성회로기판 상에 단일 집적회로 칩(310)의 형태로 제작된 제어부(312) 및 센서부(314)를 실장함으로써, 전자 기기(100) 내에서 접촉 감지 장치(300)가 차지하는 공간을 감소함과 동시에 다양한 기구 형태에 유연하게 대응할 수 있다.The
도 3b는 도 3a에 도시한 접촉 감지 장치의 입력부를 일부 분해한 모습을 도시한 사시도이다. 도 3b를 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치(300)는 제어부(312) 및 센서부(314)를 포함하는 집적회로 칩(310)과 연결 회로(320)를 통해 전기적으로 연결되는 연성 기판(332), 연성 기판(332)에 부착되어 사용자의 입력이 압력을 동반하는 경우 압력에 따라 두께가 변화하는 탄성층(334), 및 전기적으로 접지되는 접지층(336)을 포함한다.3B is a perspective view illustrating a partially disassembled input unit of the touch sensing apparatus illustrated in FIG. 3A. Referring to FIG. 3B, the
탄성층(334)은 사용자가 가하는 압력의 정도에 따라 두께가 변화하는 탄성 유전 물질을 포함하는 층으로서, 일실시예로 실리콘, 우레탄 등의 재료로 이루어진다. 전자 기기(100)의 입력 장치(130)를 통해 입력을 수용하면 연성 기판(332)이 포함하는 전극과 접지층을 금속 기판으로, 탄성층(334)을 유전체로 하여 정전용량성분 또는 저항성분이 발생할 수 있다. 이때, 정전용량 C는 수학식 1과 같이 결정된다.The
수학식 1에서 ε은 탄성층(334)을 형성하는 물질의 유전율이며, A는 압력 센서의 전극 면적, d는 전극과 접지층(336) 사이의 거리이다. 사용자의 입력이 압력을 수반하는 경우, 압력에 의해 전극과 접지층(336) 사이의 거리인 d가 변화하므로, d의 변화에 따른 정전용량의 변화량을 나타내는 정전용량성분을 상기 입력에 따른 압력 정보로서 생성할 수 있다.In Equation 1, ε is the dielectric constant of the material forming the
접지층(336)은 연성 기판(332)의 전극에 형성되는 회로의 접지 전극과 전기적으로 연결되는 층으로서, 일실시예로 별개의 단면 연성인쇄회로기판으로 형성하거나, 연성 기판(332)과 일체로서 형성한 뒤 폴딩하여 포개어 형성할 수 있다. 접지층(336)에 상기 접지 전극을 연결함으로써, 센서부(314)가 접촉 또는 압력에 의해 발생하는 정전용량성분 또는 저항성분을 보다 정확하게 감지할 수 있다.The
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시한 입력 감지 장치가 포함하는 입력부의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4a를 참조하면, 본 실시예에 따른 입력 부(400)는 전극이 형성되는 전극층(413a, 415a)과 절연층(411a) 등을 포함하는 연성기판(410a), 사용자가 가하는 접촉으로부터 가해지는 압력에 따라 두께가 변화하는 탄성층(420a), 및 연성기판(410a)에 형성되는 회로의 접지 전극과 전기적으로 연결되는 제 3 전극층(430a) 등을 포함한다. 도 4a는 다수의 전극층(413a, 415a)을 포함하는 구조로서, 압력 센서(415a, 419a~430a)가 접촉 센서(413a, 417a)의 하부에 배치된다. 상기와 같은 구조의 입력부(400)를 갖는 입력 감지 센서(300)는 압력 센서(415a, 419a~430a)를 접촉 센서(413a, 417a)의 하부에 배치함으로써, 접촉에 의한 1차적인 기능을 수행하고, 여기에 추가로 압력이 인가되는 경우에 2차적인 기능을 수행하는, 복합적인 형태의 입력 방법을 지원할 수 있다.4A and 4B are cross-sectional views schematically illustrating a cross section of an input unit included in the input sensing device shown in FIG. 3. Referring to FIG. 4A, the
연성 기판(410a)은 절연층(411a), 절연층(411a) 상에 형성되는 다수의 전극층(413a, 415a), 및 전극층(413a, 415a) 상에 형성되는 보호층(417a, 419a)을 포함할 수 있다. 절연층(411a)은 절연성을 갖는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에스테르(Polyestere), 또는 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP) 등을 포함할 수 있다.The
전극층(413a, 415a)은 절연층(411a) 상에 형성되는 전도성을 갖는 박막 층으로서, 통상 니켈, 금, 크롬, 또는 구리 등으로 형성된다. 전극층(413a, 415a)은 절연층(411a) 상에 캐스팅, 라미네이팅, 또는 도금 방법으로 형성될 수 있으며, 라미네이팅 방법을 이용하는 경우, 절연층(411a)과 전극층(413a, 415a) 사이에 소정의 접착층(adhesive layer)이 배치될 수 있다.The
전극층(413a, 415a)은 전자 기기(100)의 입력 장치(130)를 통한 사용자의 입 력을 통해 전달되는 접촉 또는 압력을 수용한다. 일실시예로, 절연층(411a)의 일면 에 형성된 제 1 전극층(413a)은 접촉을 수용하고, 제 2 전극층(415a)은 압력을 수용할 수 있다. 전극층(413a, 415a) 상에 소정의 패턴으로 형성되는 회로에 의해 제 1 전극층(413a)을 통해 접촉을 감지하고 제 2 전극층(415a)을 통해 압력을 감지할 수 있다. 일실시예로, 제 1 전극층(413a)은 입력 장치(130)가 포함하는 별도의 전극 팁(Tip)과 연결되어 상기 전극 팁에 대한 접촉을 감지하거나, 입력 장치(130)의 입력부를 구성하는 유전층에 대한 접촉을 감지할 수 있다.The
일실시예로, 제 1 전극층(413a)과, 제 2 전극층(415a)은 접촉 및 압력에 따라 발생하는 정전용량성분 또는 저항성분의 변화를 센서부(314)에 전송하고, 센서부(314)는 상기 정전용량성분 또는 저항성분의 변화를 이용하여 입력을 감지한다. 사용자의 입력에 접촉이 포함되면, 제 1 전극층(413a)과 사용자의 접촉한 신체 사이에서 발생하는 정전용량성분을 통해 접촉을 감지할 수 있다. 한편, 사용자의 입력에 압력이 포함된 것으로 판단하면, 상기 압력에 따라 압력 인가 부위에서 탄성층(420a)의 두께가 변하게 되며, 탄성층(420a)이 받은 압력의 정도에 따른 정전용량성분 또는 저항성분에 의해 압력이 감지될 수 있다.In an embodiment, the
탄성층(420a)은 탄성을 갖는 유전체로 형성할 수 있으며, 일실시예로 실리콘(Silicon)을 이용할 수 있다. 압력에 의해 탄성층(420a)의 두께가 변화하면, 상기 두께 변화에 따라 제 2 전극층(415a)과 제 3 전극층(430a) 사이의 정전용량이 변화하게 되어, 센서부(314)가 압력을 감지할 수 있다.The
입력부(400)가 수용한 접촉 및 압력은 입력부(400)와 전기적으로 연결되는 센서부(314)에 의해 감지되며, 제어부(312)는 상기 감지된 접촉 또는 압력을 이용하여 입력을 처리한다. 일실시예로, 제어부(312)는 센서부(314)와 하나의 집적회로 칩(310)에 실장되어 상기 입력을 처리할 수 있다.The contact and pressure received by the
제 3 전극층(430a)은 압력에 의해 탄성층(420a)에서 발생하는 정전용량을 측정하기 위해 전기적인 접지를 형성하는 층으로서, 일실시예로 단면 구조를 갖는 연성회로기판으로 형성되고, 일정한 전압을 유지한다. 상기와 같은 경우, 단면 연성회로기판이 포함하는 전극층이 탄성층과 부착되는 것이 바람직하며, 제 3 전극층(430a)은 전극층(413a, 415a)이 포함하는 회로의 접지 전극과 전기적으로 연결된다. 접촉을 수용하는 제 1 전극층(413a)의 접지 전극과, 압력을 수용하는 제 2 전극층(415a)의 접지 전극을 제 3 전극층(430a)에 연결함으로써, 센서부(314)가 상기 접촉 또는 압력에 의해 발생하는 정전용량 내지 저항성분을 정확하게 측정하는 것이 가능하다.The
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력 감지 센서의 입력부의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 4b에 도시된 입력부는 입력을 수용하는 제 1 제 1 전극층(414b), 및 일정한 전압에 연결되어 접지층으로 적용되는 제 2 전극층(430b)을 포함하며, 제 1 제 1 전극층(414b)을 통해 접촉 및 압력을 모두 수용한다.4B is a cross-sectional view schematically illustrating a cross section of an input unit of an input sensing sensor according to another exemplary embodiment. The input unit illustrated in FIG. 4B is connected to a first
본 실시예에서, 제 1 전극층(414b)은 절연층(412b)의 상부에 배치되며, 상술한 바와 마찬가지로 라미네이팅, 캐스팅, 또는 도금 방법 등에 의해 형성될 수 있다. 제 1 전극층(414b) 상에는 선택적으로 보호층(416b)이 배치될 수 있다.In the present embodiment, the
제 1 전극층(414b)이 수용하는 접촉에 의해 접촉 물체와 제 1 전극층(414b) 사이에 정전용량성분이 발생하면, 센서부(314)는 상기 정전용량성분을 이용하여 사용자의 접촉을 감지한다. 보호층(416b)이 배치되는 경우에는, 보호층(416b)이 정전용량성분을 생성하는 유전층으로 작용하는 것이 가능하다.When a capacitive component is generated between the contact object and the
한편, 제 1 전극층(414b)에 압력이 가해지면, 압력에 의해 탄성층(420b)의 두께가 변화하고, 변화한 두께에 따른 정전용량의 변화량을 나타내는 정전용량성분을 이용하여 센서부(314)가 압력을 감지할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면 도 4a에 도시한 실시예와 달리, 하나의 제 1 전극층(414b)으로 접촉 및 압력을 감지할 수 있는 입력부(400)를 구현함으로써, 입력 감지 장치(300)의 두께를 감소하는 것이 가능하다.On the other hand, when pressure is applied to the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 센서의 동작 방법을 설명하는 도이다. 도 5a를 참조하면, 본 실시예에 따른 압력 센서는 사용자로부터의 압력(500a)을 수용하는 다수의 전극(510a, 520a), 및 전극(510a, 520a)의 하부에 배치되는 탄성층(530a)을 포함한다.5A and 5B illustrate a method of operating a pressure sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5A, the pressure sensor according to the present embodiment includes a plurality of
전극(510a, 520a)은 동일 평면상에 배치될 수 있으며, 일실시예로 탄성층(530a) 상에 상호 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 압력(500a)이 가해지는 전극(510a)이 포함되는 영역은 도 5a에 도시한 바와 같이 탄성층(530a)의 두께가 변화한다.The
즉, 압력(500a)이 가해지지 않은 경우에는 동일한 두께 d로 유지되던 탄성층(530a)이, 압력(500a)에 의해 일부 영역에서 상기 두께가 d'으로 감소함에 따라, 압력(500a)을 수용한 전극(520a)과 그렇지 않은 전극(510a) 사이에서 전기저항의 변화, 즉 소정의 저항성분(540a)이 발생한다. 도 5a에서 탄성층(530a)은 균일한 비저항을 갖는 물질을 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 저항성분(540a)이 발생하는 것으로 도시하였으나, 탄성층(530a)의 단면의 넓이가 변화하는 것이므로, 전극(510a, 520a) 사이에서 정전용량의 변화, 즉 정전용량성분이 발생할 수도 있다.That is, when the
전극(510a, 520a) 사이에서 발생한 저항성분(540a)은 센서부(312)에 의해 감지된다. 센서부(312)는 압력(500a)이 가해지지 않은 상태에서의 전극(510a, 520a) 사이의 전기저항과, 압력(500a)이 가해짐에 따라 발생한 전극(510a, 520a) 사이의 전기저항의 차이를 이용하여 압력(500a)을 감지할 수 있다.The
이상, 도 5a를 압력 센서의 관점에서 설명하였다. 그러나, 도 5a의 전극(510a, 520a)은 접촉 센서의 전극으로 이용될 수도 있다. 즉, 탄성층(530a)의 두께가 변하지 않을 정도의 가벼운 입력이 가해지는 경우 전극(510a, 520b)에 연결된 접촉 센서를 통해 접촉을 감지하고, 사용자가 힘을 가함으로써 탄성층(530a)의 두께가 변하는 경우 발생하는 저항성분을 이용하여 압력을 감지할 수 있는 것이다.In the above, FIG. 5A was demonstrated from the viewpoint of a pressure sensor. However, the
한편, 도 5a는 압력 센서의 구성의 일례로서 전극(510a, 520a)이 탄성층의 상부에 위치하는 것을 도시하고 있으나, 이와 달리 전극(510a, 520a)을 탄성층의 하부에 형성하여도 동일한 원리에 의해 압력을 감지할 수 있다.On the other hand, Figure 5a shows an example of the configuration of the pressure sensor, the
압력 센서의 구성의 다른 일례를 도시하는 도 5b를 참조하면, 압력 센서에서 다수의 전극(510b, 520b)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 일실시예로, 서로 마 주보도록 배치되는 다수의 전극(510b, 520b)은 각각 인쇄회로기판에 형성될 수 있다. 따라서, 전극(510b, 520b)이 배치되는 층은 전극(510b, 520b) 이외에 소정의 절연층(530b)을 포함한다. 절연층(530b)은 구리 등의 금속으로 이루어지는 전극(510b, 520b) 위에 PSR(Photo Solder Resist) 등의 절연물질로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 5B showing another example of the configuration of the pressure sensor, in the pressure sensor, the plurality of
이때, 전극(510b, 520b)이 서로 마주보는 영역에 절연층(530b)이 배치되면, 절연층(530b)과 탄성층(540b)의 비저항 차이로 인하여 압력(500b)에 따른 저항성분(550b)을 정확하게 측정하기 곤란할 수 있다. 따라서, 전극(510b, 520b)이 서로 마주보는 영역에 홀(hole)을 형성하여 절연층(530b)을 제거함으로써, 전극(510b, 520b) 사이에 탄성층(540b)만이 배치되도록 하여 압력(500b)에 따른 저항성분(550b)의 변화를 센서부(314)가 정확하게 감지할 수 있다. 상술한 홀은 연성회로기판 제조공정에서 솔더 마스크 등을 이용하여 전극에 대응하는 영역에 PSR 잉크가 도포되지 않도록 함으로써 형성할 수 있다. 홀은 전극(510b, 520b)과 동일한 형상으로 형성하는 것이 바람직하나, 전극(510b, 520b)보다 작은 면적으로 전극(510a, 520b) 영역에 포함되는 형상으로 형성될 수도 있다.At this time, when the insulating
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 감지 장치를 도시한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 접촉 감지 장치(600)는, 적어도 소정의 영역이 전자 기기(100)의 입력 장치(130) 등과 연결되어 사용자로부터 입력을 수용하는 입력부(610), 입력부(610)가 수용하는 접촉 및 압력을 감지하는 센서부(620), 및 센서부(620)가 감지한 압력 또는 접촉을 이용하여 입력을 처리하는 제어부(630)를 포함할 수 있다.6 is a block diagram illustrating a touch sensing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the
입력부(610)의 일부 영역은 전자 기기(100)의 입력 장치(130)와 연결될 수 있으며, 입력 장치(130)을 통해 사용자로부터 입력을 수용할 수 있다. 한편, 사용자에게 입력부(610)의 활성화 상태 등을 표시하기 위해 소정의 발광 장치 등을 입력부(610)에 구비할 수 있으며, 일실시예로 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등을 이용하여 입력부(610)의 활성화 상태를 표시할 수 있다.Some areas of the
센서부(620)는 입력부(610)가 수용하는 접촉 및 압력을 감지한다. 일실시예로, 센서부(620)는 접촉을 감지하는 접촉 감지부(622) 및 압력을 감지하는 압력 감지부(624)를 포함함으로써, 입력부(610)가 수용하는 접촉과 압력을 모두 감지할 수 있다.The
접촉 감지부(622)는 사용자가 특정 커맨드를 입력하기 위해 입력부(610)에 접촉하면, 상기 접촉을 감지한다. 접촉 감지부(622)는 소정의 전극층을 통해 접촉을 수용하고, 접촉으로 인해 발생한 정전용량성분을 이용하여 접촉을 감지할 수 있다.The
압력 감지부(624)는 사용자가 입력부(610)에 소정의 압력을 가하는 경우, 압력의 발생 유무 또는 압력의 강도 등을 감지한다. 일실시예로, 압력 감지부(624)는 압력이 가해짐에 따라 나타나는 입력부(610)의 탄성층의 두께 변화를 이용하여, 압력을 감지할 수 있다. 이때, 상기 탄성층을 탄성을 갖는 유전 물질로 형성하는 경우, 압력에 의해 탄성층에서 발생하는 정전용량성분을 이용하여 압력을 감지할 수 있으며, 균일한 비저항을 갖는 물질을 이용하여 탄성층을 구성함으로써 저항성분을 이용하여 압력을 감지할 수 있다.When the user applies a predetermined pressure to the
제어부(630)는 센서부(620)가 생성하는 입력 정보를 수신하여 입력부(610)가 수용한 입력을 처리한다. 제어부(630)는 접촉 감지부(622) 및 압력 감지부(624)가 감지한 접촉 또는 압력을 이용하여, 입력을 수용한 입력부(610)의 종류와 위치, 전자 기기(100)의 동작 모드에서 입력을 수용한 입력부(610)의 동작 방법 등을 결정하고 입력을 처리할 수 있다. 이때, 상기 언급한 바와 같이, 입력부(610)에 발광 다이오드 등의 장치를 구비함으로써, 입력이 제대로 처리되었는지 여부를 사용자에게 표시할 수 있다.The
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 장치의 동작 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도이다. 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 입력 감지 장치(600)의 동작 방법은, 입력부(610)가 입력을 수용하는 것으로 시작된다(S700). 입력부(610)가 수용하는 입력은 접촉 및 압력 등을 포함할 수 있다.7 is a flowchart provided to explain a method of operating an input sensing device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the operation method of the
입력부(610)가 입력을 수용하면, 센서부(620)는 입력에 수반하는 접촉 및 압력을 감지한다(S710). 일실시예로, 입력이 포함하는 접촉은 접촉 센서를 포함하는 접촉 감지부(622)가 감지할 수 있으며, 압력은 압력 센서를 포함하는 압력 감지부(624)가 감지할 수 있다. 입력에 오로지 접촉만 수반되는 경우에는 압력 감지부(624)는 압력이 감지되지 않았음을 나타내는 정보를 출력하고, 접촉과 입력이 동시에 수반되는 경우에는 접촉 감지부(622)는 접촉이 감지되었음을 나타내는 정보를 출력하고, 압력 감지부(624)는 압력이 감지되었음을 나타내는 정보를 출력한다. 한편, 상기 접촉 센서는 상기 압력 센서 상에 배치될 수 있다. When the
일실시예로, 센서부(620)는 감지한 접촉 또는 압력에 기초하여 입력 정보를 생성한다(S720). 입력 정보는 접촉 정보 또는 압력 정보 등을 포함할 수 있으며, 일실시예로 접촉에 따른 정전용량성분을 이용하여 접촉 정보를 생성하고, 압력에 따른 정전용량성분 또는 저항성분을 이용하여 압력 정보를 생성할 수 있다. In one embodiment, the
센서부(620)는 입력 정보를 생성하기 위해 소정의 회로를 구비한 전극층, 및 유전층 등을 포함할 수 있다. 전극층 및 입력부(610)에 접촉된 사용자의 신체가 전극으로 인식되어, 전극층과 사용자의 신체 사이에 배치되는 유전층에서 발생하는 정전용량을 접촉정보로 이용할 수 있다. 또한, 탄성을 갖는 유전층을 배치함으로써, 가해지는 압력으로 변화하는 유전층의 두께에 따른 정전용량성분을 압력정보로 이용할 수 있을 것이다.The
센서부(620)가 생성한 입력 정보는 제어부(630)로 전달되며, 제어부(630)는 상기 입력 정보에 따라 입력부(610)가 수용한 입력을 처리한다(S730). 제어부(630)는 입력 정보를 수신하여, 입력을 수용한 입력부(610)의 종류, 위치, 및 전자 기기(100)의 동작 모드에 따른 입력부(610)의 동작 여부 등에 따라 수용한 입력을 처리할 수 있다. 한편, 제어부(630)는 입력 처리 결과를 입력부(610)를 통해 사용자에게 표시할 수 있다.The input information generated by the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 장치의 동작 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도이다. 도 8 을 참고하면, 본 실시예에 따른 입력 감지 장치(600)의 동작 방법은, 제어부(630)가 전자 기기(100)의 동작 모드를 인식하는 것으로 시작한다(S800).8 is a flowchart provided to explain a method of operating an input sensing device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the operation method of the
일실시예로, 제어부(630)는 전자 기기(100)의 동작 모드 변화를 주기적으로 모니터링할 수 있다. 입력부(610)의 입력을 수용 여부와 무관하게 제어부(630)가 전자 기기(100)의 동작 모드를 인식함으로써, 입력이 수용된 경우, 보다 효율적으로 전자 기기(100)의 동작 모드에 따라 수용한 입력을 처리할 수 있다.In an embodiment, the
입력부(610)가 입력을 수용하면(S810), 제어부(630)는 동작 모드에 따라 인식 가능한 입력을 판단한다(S820). 일실시예로, 전자 기기(100)가 임의의 모드 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 에서 동작하는 경우를 가정하고, 각각의 모드에서 입력부(610)가 접촉과 압력, 압력, 및 접촉을 수용하는 것으로 가정하면, 제어부(630)는 전자 기기의 동작 모드에 따라 선택적으로 센서부(620)의 접촉 감지부(622) 또는 압력 감지부(624)를 동작할 수 있다. 따라서, 입력 감지 장치(600)는 전자 기기(100)의 동작 모드에 따라 입력부(610)가 수용하는 접촉 및 압력을 선택적으로 인식하는 것이 가능하다.When the
S820 단계의 판단 결과, 전자 기기(100)가 모드 Ⅰ에서 동작하는 것으로 판단하면, 접촉 감지부(622)와 압력 감지부(624)가 모두 활성화된다. 따라서, 입력부(610)가 수용하는 접촉 및 압력이 모두 인식되어, 접촉 감지부(622)와 압력 감지부(624)에서 접촉 정보 및 압력 정보를 입력 정보로서 생성한다(S830~S840). 상술한 바와 같이, 압력 감지부(624)는 압력에 따른 정전용량성분 및 저항성분을 이용하여 압력 정보를 생성할 수 있으며(S830), 접촉 감지부(622)는 접촉에 따른 정전용량성분을 이용하여 접촉 정보를 생성할 수 있다(S840).As a result of the determination in step S820, when it is determined that the
S820 단계의 판단 결과, 전자 기기(100)가 모드 Ⅱ에서 동작하는 것으로 판단하면, 압력 감지부(624)만이 활성화된다. 따라서, 입력부(610)가 수용하는 접촉은 인식되지 않으며, 압력만이 인식된다. 압력 감지부(624)는 압력에 따른 정전용 량성분 및 저항성분을 이용하여 압력 정보를 입력 정보로서 생성한다(S850).As a result of the determination in step S820, when it is determined that the
한편, S820 단계의 판단 결과, 전자 기기(100)가 모드 Ⅲ에서 동작하는 것으로 판단하면, 접촉 감지부(622)만이 활성화되어 입력부(610)가 수용하는 입력에 수반되는 접촉만이 인식된다. 따라서, 압력 감지부(624)는 동작하지 않으며, 접촉 감지부(622)는 인식한 접촉에 따른 정전용량성분을 이용하여 접촉 정보를 생성한다(S860).On the other hand, if it is determined in operation S820 that the
S830~S860 단계에서 센서부(620)가 생성한 입력 정보는 제어부(630)로 전달되며, 제어부(630)는 입력 정보를 이용하여 수용한 입력을 처리한다(S870). 전자 기기(100)의 동작 모드를 판단하고, 동작 모드에 따라 입력을 처리함으로써, 접촉 센서에서 발생할 수 있는 사용자의 입력부 오작동을 방지하고, 하나의 입력부로 전자 기기(100)의 동작 모드에 따른 다양한 기능을 제공하는 것이 가능하다.The input information generated by the
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been shown and described, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention, without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 센서를 포함하는 전자 기기를 도시한 도,1 illustrates an electronic device including an input sensing sensor according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 센서를 나타낸 블록도,2 is a block diagram illustrating an input sensing sensor according to an embodiment of the present invention;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 장치를 도시한 도,3A and 3B illustrate an input sensing device according to an embodiment of the present invention;
도 4a 및 도 4b는 도 3에 도시한 입력 감지 장치가 포함하는 입력부의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도,4A and 4B are cross-sectional views schematically illustrating a cross section of an input unit included in the input sensing device shown in FIG. 3;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 센서의 동작 방법을 나타내는데 설명되는 도,5A and 5B are diagrams illustrating an operating method of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 장치를 도시한 블록도, 및6 is a block diagram illustrating an input sensing device according to an embodiment of the present invention; and
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 입력 감지 장치의 동작 방법을 설명하는데 제공되는 흐름도이다.7 and 8 are flowcharts provided to explain a method of operating an input sensing device according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *Description of the main parts of the drawing
200 : 입력 감지 센서 210 : 접촉 센서200: input detection sensor 210: contact sensor
220 : 압력 센서 300, 600 : 입력 감지 장치220:
314, 620 : 센서부 312, 630 : 제어부314, 620:
310 : 집적회로 칩310: integrated circuit chip
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