KR20100019808A - 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조, 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법 - Google Patents

누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조, 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치입력구조의 상층과 하층사이의 간격변화 또는 상층의 변형률에 기초하여 누름힘의 세기 및 작용위치를 검출할 수 있는 터치입력구조, 터치입력장치 및 검출방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 및 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부;를 포함하고, 상층과 하층 사이의 간격변화를 검출하는 간격탐지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조와 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 세기와 작용위치 검출방법에 관한 것이다.
변위, 변형률, 누름힘, 위치, 세기, 터치스크린

Description

누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조, 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법{Structure of touch input for acquiring location and intensity of force, apparatus therewith and acquiring method thereof}
본 발명은 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치입력구조의 상층과 하층 사이의 간격변화 또는 상층의 변형률에 기초하여 누름힘의 세기 및 작용위치를 검출할 수 있는 터치입력구조, 터치입력장치 및 검출방법에 관한 것이다.
인간은 다양한 애플리케이션에서 전자/기계 장치와 인터페이스를 이루고 있다. 따라서, 보다 자연스럽고, 사용이 용이하며, 정보 제공이 가능한 인터페이스에 대해 끊임없는 관심을 보이고 있다. 사용자와 인터페이스를 이루는 장치중 터치방식으로 동작 또는 위치명령을 인가하는 터치입력장치로는 은행에서의 입출금자동화기기, 개인휴대정보단말기, 휴대폰 등 각종 전자/통신 기기에서 사용되는 터치스크린 또는 노트북 등에 사용되는 터치패드 등이 있다.
종래의 터치입력장치는 포인팅 오브젝트(예, 스타일러스 팁, 손가락 등)가 접촉한 위치만을 검출하고, 이러한 터치입력장치가 사용되는 전자/통신 기기는 커서의 위치변화 또는 프로그램 등을 실행한다.
이러한 종래의 터치입력장치는 전자/통신 기기 등의 다양한 산업에서 점점 증대되는 접촉정보의 획득의 욕구에도 불구하고, 위치만을 검출하는 한계가 있었다. 그리하여 포인팅 오브젝트의 위치뿐만이 아니라, 포인팅 오브젝트가 인가한 누름힘의 세기에 대한 정보까지 획득할 수 있는 장치의 개발이 요구되었다.
그리하여 개발된 터치입력장치로는 포인팅 오브젝트에 의하여 터치입력장치에 소정의 누름힘이 인가되는 경우, 누름힘의 세기를 감지하기 위하여 다양한 센서를 터치스크린 또는 터치패드 등에 부착하거나 힘센서를 포함하는 터치스크린, 터치패드 등이 있다. 이 경우 양면테이프 등을 이용하여 센서를 화면표시 장치에 부착하는 공정이 요구되었다. 이러한 터치입력장치는 양산시 양면테이프의 접착의 정도와 가공의 정도에 따라 센서의 부착의 정도가 달라지는 문제로, 누름힘의 세기와 위치를 감지함에 있어서 신호의 왜곡이 발생되는 단점이 있었다.
터치입력장치를 떨어뜨리는 등의 외부 충격이 가해지는 경우, 터치입력장치(예, 터치스크린)에 인장력이 가해지는 것과 동일한 효과가 있다. 이러한 외부충격이 가해지면 센서가 포함된 터치입력장치는 내구성이 손상되어, 외부 충격이 가해진 이후에 누름힘의 위치와 세기를 검출함에 있어서, 센싱 능력이 저하되는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부의 충격이 가해지더라도 내구성의 손상이 없어 누름힘의 작용위치 및 세기를 정확히 검출할 수 있는 터치입력구조, 이를 이용한 터치입력장치 및 누름힘의 작용위치 및 세기 검출방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누름힘의 작용위치 및 세기 검출용 터치입력구조는, 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부; 및 상층과 하층 사이의 간격변화를 검출하는 간격탐지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조에 의하여 달성될 수 있다.
이 경우, 간격탐지부는 상층과 하층의 일면에 마주보도록 형성된 전극으로 구성할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 터치입력구조는 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부; 및 상층의 일면에 구비되어 상층의 변형율을 검출하는 변형률탐지부;를 포함하도록 구성할 수 있다.
그리고, 상층 및 하층은 투명한 재질로 구성함이 바람직하다.
또한, 상층과 하층 사이의 소정의 간격은 0.01~100㎛이 되도록 구성함이 바람직하다.
그리고, 간격탐지부인 전극은 금속, ITO 또는 탄소나노튜브로 구성가능하다
그리고, 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인 게이지로 구성가능하다.
이 때, 저항층은 감압잉크, ITO, 저항 페이스트 또는 탄소나노튜브를 사용할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서 터치입력장치는, 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 및 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부; 및 상층과 하층의 간격변화를 검출하는 간격탐지부;를 포함하는 터치입력구조; 및 누름힘 인가에 따른 전극 사이의 정전용량변화에 기초하여 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 간격탐지부는 상층과 하층의 일면에 마주보도록 형성된 전극으로 구성할 수있다.
그리고, 간격탐지부는 적어도 2개 구비됨이 바람직하다.
또한, 검출부는 전극이 구비된 위치에서의 상층과 하층의 간격변화를 검출하는 간격변화검출부와; 간격변화에 기초하여 누름힘이 인가된 위치를 검출하는 위치검출부; 및 검출된 위치와 간격변화에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함한다.
이때, 위치검출부는 간격변화와 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거 나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 작용위치를 검출할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시예로서 터치입력장치는 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층과; 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 및 상층과 하층 사이에 구비되어 상층과 하층을 연결하는 지지부;를 포함하고, 상층의 일면에는 적어도 두개의 변형률탐지부가 국부적으로 형성되어 있는 터치입력구조; 및 변형률탐지부가 구비된 영역의 누름힘 인가에 따른 변형률에 기초하여 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인게이지로 구성할 수 있다.
또한, 변형률탐지부는 적어도 2개 구비됨이 바람직하다.
그리고, 검출부는 변형률탐지부를 이용하여 상층의 변형률을 검출하는 변형률검출부; 변형률에 기초하여 누름힘의 작용위치를 검출하는 위치검출부; 및 검출된 작용위치와 변형률에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함한다.
이 때, 위치검출부는 변형률과 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 작용위치를 검출할 수 있다.
그리고, 변형률은 다음의 [수학식]에 기초한다.
[수학식]
Figure 112008057403337-PAT00001
(ε:변형률, ΔR/R:변형률탐지부의 저항값의 변화율, G: 변형률탐지부의 게이지 상수)
또한, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 고정되어, 측면에서의 변위변화 및 기울기 변화가 없는 것을 특징으로 한다.
또한, 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 단순히 고정되어, 측면에서의 변위변화가 없는 것을 특징으로 한다.
그리고, 누름힘의 작용위치는 직교좌표 형태로 표현될 수 있다.
또한, 터치입력구조의 하부에는 액정패널이 더 포함될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 카테고리로서, 누름힘의 작용위치 및 세기 검출방법은, 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계와; 검출부가 상층과 하층 사이의 간격변화를 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; 및 검출부가 간격변화에 기초하여 누름힘의 작용위치 및 세기를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법이 있다.
상기와 같은 목적은 또 다른 실시예로서, 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계와; 검출부가 상층의 변형률을 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; 및 검출부가 변형률에 기초하여 누름힘의 작용위치 및 세기를 검출하는 단계;를 포함하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법에 의하여 달성가능하다.
그리고, 누름힘의 작용위치 및 세기를 검출하는 단계는 오일러 빔 이론에 의할 수 있다.
또한, 누름힘의 작용위치 및 세기검출단계는, 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 간격변화와 작용위치의 좌표와 세기에 관한 관계식설정단계와; 간격변화에 기초하여 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; 및 관계식과 획득된 좌표에 기초하여 세기를 획득하는 단계;로 구성된다.
그리고, 작용위치의 좌표획득단계는, 검출부에 미리 저장되어있는 간격변화와 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식에 의할 수 있다.
그리고, 변형률은 상층에 형성된 변형률탐지부의 저항값의 변화에 기초하여 검출될 수 있다.
또한, 누름힘의 작용위치 및 세기검출단계는, 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 변형률과 작용위치의 좌표와 상기 세기에 관한 관계식설정단계; 관계식에 기초하여 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; 및 관계식과 획득된 좌표에 기초하여 세기를 획득하는 단계;로 구성된다.
그리고, 검출부에 미리 저장되어있는 변형율과 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식에 의할 수 있다.
이 때, 가상의 좌표계는 직교좌표계로 구성가능하다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 결합정도에 민감하게 반응하는 힘센서를 별도로 구비하지 않고서도 누름힘의 작용위치 및 세기 를 정확히 검출할 수 있는 장점이 있다. 또한, 외부충격에 견디도록 상층과 하층이 지지부에 의해 완전히 결합되어도 누름힘의 작용위치 및 세기를 정확시 검출할 수 있다. 따라서, 내구성이 향상되면서 누름힘의 작용위치 및 세기의 오차를 최소화하는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 터치입력구조는 하나의 모듈로서 대량생산 가능하며, 힘센서에 비하여 저가인 간격탐지부(예, 전극) 또는 변형률탐지부(예, 저항층)를 이용하므로 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
<터치입력구조의 구성>
(제1실시예)
도 1은 본 발명에 따른 터치입력구조의 제1실시예의 측단면도이다. 터치입력구조(100)는 상층(110), 지지부(120), 하층(130), 간격탐지부(140) 등을 포함한다.
상층(110)은 포인팅 오브젝트에 의한 누름힘(F)이 인가되는 부재로, 누름힘(F)에 의하여 변형이 일어난다. 본 발명에 따른 터치입력구조(100)는 터치스크린에 사용될 수 있는바, 사용자에게 디스플레이 화면을 제공하도록 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. 투명한 재질로는 유리, 아크릴판 또는 투명한 필름 등이 사용 될 수 있다. 또한, 상층(110)의 재질은 포인팅 오브젝트의 누름힘(F)이 인가된 이후, 다시 원래의 형태로 복원가능한 것을 사용함이 바람직하다.
하층(130)은 상층(110)과 소정의 간격만큼 이격되어 구비되는 부재로, 상층(110)과 마찬가지로 투명한 재질로 구성함이 바람직하다. 이 때, 상층(110)과 하층(130)의 간격은 약 0.01~100㎛임이 바람직하다. 그 일예로 20㎛가 되도록 구성 할 수 있다. 0.01㎛ 미만인 경우, 상층(110)의 변형에 따른 간격변화를 충분히 수용하기가 어렵고, 100㎛를 초과하는 경우, 크기를 소형화하는데 장애가 될 수 있다. 상층(110)과 하층(130)의 간격으로 인하여 내구성이 향상되고, 외부의 충격에도 안정적이며, 하기될 액정패널(미도시)을 부가하는 경우에도 사용자에게 깨끗한 화면을 제공할 수 있다.
지지부(120)는 상층(110)과 하층(130) 사이에 구비되는 부재로, 바람직하게는 상층(110)과 하층(130)의 가장자리 둘레에 구비된다. 지지부(120)는 접착층으로 구성할 수 있고, 접착층의 일예로 자외선 경화접착제(UV접착제)를 사용할 수 있다. 이러한 지지부(120)의 두께는 약 0.01~100㎛임이 바람직한바, 자세한 설명은 상술한 바와 같다.
간격탐지부(140)는 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화를 검출하기 위한 부재이다. 간격탐지부(140)는 상층(110)과 하층(130)사이의 간격변화를 검출할 수 있는 것이면 어떤 것이어도 무방하며, 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이, 상층(110)과 하층(130)의 일면에 마주보도록 형성된 적어도 두쌍의 전극으로 구성함이 좋다. 보다 바람직하게는 x축과 y축 방향으로 좌표를 획득할 수 있도록 2개의 간격탐지부(140), 즉 4쌍의 전극으로 구성함이 좋다. 상층(110)에 누름힘(F)이 인가되면 상층(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 변형되어 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화가 야기된다. 누름힘(F)이 인가된 경우, 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화는 전극의 정전용량의 변화로부터 검출가능하다. 이러한 전극은 금속, ITO 또는 탄소나노튜브 등으로 구성할 수 있다. 전극의 정전용량의 변화를 검출하기 위한 배선은 당업자의 범위에서 자명한바, 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
(제2실시예)
도 3은 본 발명에 따른 터치입력구조의 제2실시예의 측단면도이다. 본 실시예에 따른 터치입력구조(100')는 상층(110'), 지지부(120'), 하층(130') 및 변형률탐지부(140') 등을 포함한다. 본 실시예에 따른 터치입력구조(100')의 상층(110'), 지지부(120') 및 하층(130')에 대한 구체적 구성 및 특징은 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 동일한바, 앞선 기재로 갈음하고, 이하에서는 변형률탐지부(140')를 중심으로 설명한다.
변형률탐지부(140')는 누름힘(F) 인가에 따라 변형되는 상층(110')의 접촉면방향의 변형률을 측정하는 부재로서, 일예로 저항층 또는 스트레인 게이지 등을 사용할 수 있다. 저항층 또는 스트레인게이지는 도 3에 도시된 바와 같이, 상층의 일면에 적어도 2개 형성함이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상층(110')에 대하여 x축과 y축 방향으로 좌표를 획득하는 경우 4개 이상 구비함이 좋다. 그리고, 저항층으로는 감압잉크, ITO, 저항 페이스트 또는 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다. 저항층 또는 스트레인 게이지가 구비되는 상층(110')의 일면은 하층(130')과 마주보 는 면을 선택함이 더욱 바람직하다. 터치입력구조(100')의 외부 환경으로부터 변형률탐지부(140')를 보호하기 위함이다. 또한, 저항층 또는 스트레인 게이지의 신호검출을 위한 배선은 당업자의 범위에서 자명한 사항으로 이하에서 자세한 설명은 생략한다.
도 4는 상층에 누름힘(F)이 인가된 경우 터치입력구조(100')의 상태를 도시한 것이다. 누름힘(F)이 인가된 경우, 제1실시예의 경우와 마찬가지로 상층(110')은 변형된다. 상층(110')이 변형됨에 따라, 상층(110')의 일면에 형성된 저항층 또는 스트레인 게이지의 저항값은 변화하게 되고, 이러한 저항값 변화로부터 누름힘(F)의 세기 및 작용위치를 검출할 수 있게 된다. 누름힘(F)의 세기 및 작용위치 검출방법은 해당부분에서 자세히 설명하기로 한다.
<터치입력장치의 구성>
도 5는 본 발명에 따른 터치입력장치가 휴대폰(1)에 장착된 상태를 도시한 것이다. 본 발명에 터치입력장치는 터치입력구조(100,100'), 검출부(200,200'), 액정패널(미도시) 등을 포함한다. 터치입력구조(100,100')는 앞서 설명한 바와 동일한바, 앞서 기재한 내용으로 갈음하고, 이하에서는 검출부(200,200')와 액정패널을 중심으로 설명한다.
터치입력구조(100,100')는 도 10 및 도 14의 구성과 같이 터치입력구조(100,100')의 상층(110,110')과 하층(130,130')이 지지부(120,120')에 의하여 단순히 지지된 상태이거나 도 11 및 도 15에 도시된 바와 같이, 지지부(120,120')에 의하여 완전히 지지된 상태로 구성가능하다. 단순 지지된 경우는 상층(110,110')에 형성된 가상의 좌표계의 각 좌표방향으로의 터치입력구조(100,100') 측면에서의 변위변화가 없고, 완전히 지지된 경우는 각 좌표방향으로의 터치입력구조(100,100') 측면에서의 변위변화가 없는 동시에 기울기 변화도 없는 것을 나타낸다.
액정패널은 터치입력구조(100,100')의 하부에 구비되어, 사용자가 입력하는 동작명령 또는 위치명령의 결과를 시각적으로 표현하는 부재이다. 액정패널로는 LCD, OLED, 전자잉크 패널 등이 사용될 수 있다.
검출부(200,200')는 터치입력구조(100,100')에서의 정전용량변화 또는 변형률에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출한다. 즉, 상층(110)과 하층(130)의 간격변화로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출할 때에는 정전용량변화에 기초하고, 누름힘(F)이 인가되는 상층(110')의 변형률로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출할 때에는 변형률 값에 기초한다. 이하에서는, 간격변화로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 제1실시예의 경우와, 변형률로부터 검출하는 제2실시예의 경우의 검출부(200)의 구성에 대하여 설명한다.
(제1실시예)
도 6은 터치입력장치의 제1실시예의 신호처리의 개략적인 블럭도이다. 상층(110)과 하층(130)의 간격변화로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 본 실시예의 경우, 검출부(200)는 간격변화검출부(210), 위치검출부(220) 및 세기검출부(230) 등을 포함한다. 간격변화검출부(210)는 간격탐지부(140: 전극)가 구비된 위치에서, 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화를 검출한다. 간격변화는 전 극 사이의 정전용량의 변화에 기초함이 바람직하다.
위치검출부(220)는 간격변화검출부(210)에 의하여 검출된 간격변화에 기초하여 누름힘(F)이 인가된 작용위치를 검출한다. 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100)의 상층(110)에 미리 형성된 가상의 좌표계로 표현가능하며, 이러한 가상의 좌표계는 직교좌표계임이 바람직하다. 이 때 가상의 좌표계의 원점은 임의의 지점으로 미리 설정 가능하다.
이러한 위치검출부(220)의 작용위치 검출은 이하의 검출방법에서 설명할 연산을 수행함으로써 가능하다. 또한, 위치검출부(220)는 이러한 연산을 사전에 미리하여 그 결과를 룩업테이블 등의 형태로 데이터화하여 미리 저장함으로써, 누름힘(F)이 인가된 경우 신속하게 작용위치를 검출가능하도록 구성할 수 있다.
세기검출부(230)는 간격변화검출부(210)에 의하여 획득된 간격변화와 위치검출부(220)에 의하여 획득된 누름힘(F)의 작용위치 값에 기초하여 누름힘(F)의 세기를 검출한다. 세기검출부(230)의 누름힘(F)의 세기 검출방법은 해당 부분에서 자세히 설명한다.
(제2실시예)
도 7은 터치입력장치의 제2실시예의 경우, 신호처리의 개략적인 블럭도이다. 본 실시예는 상층(110')의 변형률로부터 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 경우로써, 검출부(200')는 변형률검출부(210'), 위치검출부(220') 및 세기검출부(230') 등을 포함한다.
변형률검출부(210')는 변형률탐지부(140': 저항층 또는 스트레인 게이지)가 구비된 위치에서, 누름힘(F)에 따른 상층(110')의 변형률을 검출한다. 변형률은 변형률탐지부(140')의 저항값의 변화로 검출하며, 변형률과 저항값의 변화는 다음의 [수학식 1]의 관계를 갖는다.
Figure 112008057403337-PAT00002
(ε:변형률, ΔR/R:저항값의 변화율, G: 변형률탐지부의 게이지 상수)
위치검출부(220')는 변형률검출부(210')에 의하여 검출된 변형률에 기초하여 누름힘(F)이 인가된 작용위치를 검출한다. 본 실시예의 경우도, 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100')의 상층(110')에 미리 형성된 가상의 좌표계로 표현가능하며, 이러한 가상의 좌표계는 직교좌표계임이 바람직하다.
위치검출부(220')의 작용위치 검출은 이하의 검출방법에서 설명할 연산을 수행함으로써 가능하다. 또한, 위치검출부(220')는 이러한 연산을 사전에 미리하여 그 결과를 룩업테이블 등의 형태로 데이터화하여 미리 저장함으로써, 누름힘(F)이 인가된 경우 신속하게 작용위치를 검출가능하도록 구성할 수 있다.
세기검출부(230')는 앞서 설명한 제1실시예의 경우와 마찬가지인바, 앞선 기재로 갈음한다.
< 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법>
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 누름힘(F)의 세기 및 작용위 치 검출방법에 대하여 살펴본다.
(제1실시예)
도 8은 본 발명에 누름힘(F)의 세기 및 작용위치 검출방법의 제1실시예에 따른 흐름도이다. 본 실시예는 앞서 설명한 제1실시예의 터치입력장치를 이용하는 것으로, 상층(110)과 하층(130)의 간격변화에 기초하여 누름힘(F)의 세기 및 작용위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.
먼저, 터치입력구조(100)의 상층(110)에 포인팅 오브젝트에 의한 누름힘(F)이 인가되면, 상층(110)은 누름힘(F)에 의하여 변형된다(S100). 상층(110)의 변형은 도 2에 도시된 바와 같다.
상층(110)이 변형되면서 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격이 변화하고, 간격변화에 의하여 상층(110)과 하층(130)의 일면에 마주보도록 형성된 간격탐지부(140), 즉 전극의 정전용량값이 변한다. 이때, 검출부(200)는 정전용량값의 변화에 기초하여 상층(110)과 하층(130) 사이의 간격변화를 검출한다(S200).
이 후, 간격변화에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출한다(S300). 누름힘(F)의 작용위치와 세기검출단계는 이하 도 9를 참고하여 설명한다. 도 9는 상층(110)의 임의의 지점에 누름힘(F)이 인가된 경우를 상층(110)에 미리 형성된 가상의 좌표계로 나타낸 상태도이다. 누름힘(F)이 인가되면, 검출부(200)는 간격변화와 누름힘(F)의 작용위치 및 세기에 관한 관계식을 설정한다(S310). 누름힘(F)의 작용위치(ax,ay)와 간격변화(δ1,δ2,…,δi,…,δn)의 관계식 은 하기의 [수학식 2]와 같다. 이때 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100)상에 미리 형성된 가상의 좌표계(예, 직교 좌표계)로 표현된다. 이때 가상의 좌표계의 원점은 임의의 지점으로 설정가능하다.
Figure 112008057403337-PAT00003
Figure 112008057403337-PAT00004
은 누름힘(F)의 작용위치(ax,ay)와 누름힘(F)과 간격탐지부(140)가 위치한 지점의 좌표(xn,yn)의 관계식이다. 이때, n은 1이상의 자연수로, n은 간격탐지부(140)의 개수를 의미한다.
이 후, 이러한 관계식으로부터, 작용위치의 좌표를 획득하게 된다(S320). 작용위치의 좌표획득방법의 일예로, [수학식 3]과 같은 비례식을 사용할 수 있으며, 이러한 연산을 통해 검출되는 작용위치의 좌표는 검출부(200)의 위치검출부(220)에 의하여 획득될 수 있다. 또한, 이러한 연산을 통하여 미리 간격변화와 누름힘(F)의 작용위치의 관계를 룩업테이블 등으로 데이터화 한 후, 간격검출단계(S200)로부터 획득한 간격변화에 기초하여 데이터를 탐색함으로써 작용위치의 좌표를 획득할 수도 있다. 룩업데이블 등의 데이터로부터 작용위치의 좌표를 획득하는 경우, 작용위치를 검출하기 위한 연산과정이 생략되어 응답속도가 빨라지게 된다.
Figure 112008057403337-PAT00005
다음으로, 관계식 설정단계(S310)의 관계식과 작용위치 검출단계(S320)에서 획득된 작용위치 좌표에 기초하여, 누름힘(F)의 세기를 검출한다(S330). 누름힘(F)의 작용위치의 좌표(ax,ay)가 획득되고, 각 간격탐지부(140)의 위치좌표(xn,yn)는 이미 알고 있는 값이므로, 누름힘(F)의 세기를 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 누름힘(F)의 작용위치 및 세기 검출방법은 처짐 곡선 기울기가 아주 작고 순수 굽힘에 의한 변형을 가정한 오일러 빔 이론에 기초할 수 있다. 이하에서는 그 일예로서, 터치입력구조(100)의 상층에 인가된 누름힘(F)의 작용위치를 x축과 y축의 좌표별로 획득하는 방법을 설명한다. 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출하는 관계식은 터치입력구조(100)의 상층(110,110')과 하층(130,130')이 지지부(120,120')에 의하여 완전히 지지된 경우와 단순히 지지된 경우별로 달라지는바, 각 경우별로 설명한다.
우선, 터치입력구조(100)가 단순히 지지된 경우를 살펴본다. 단순 지지의 경우는 경계조건이 각 가상의 좌표계에서의 변위변화가 '0'이 되는 것을 의미한다. 도 10은 간격탐지부(140)가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로 터치입력구조(100)의 상층(110)의 변형에 따른 간격변화를 나타나기 위한 개략적인 개념도이다. 설명의 편의를 위하여 하층(130)은 생략하여 도시하였다. 좌측에 위치한 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ1이라 하고, 우측에 구비된 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ2라 한다. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 간격탐지부(140: 전극) 각각의 위치는 x1,x2로 이미 알려진 값이다. 전극의 정전용량변화로부터 간격변화를 검출하고(S200), 앞서 기재한 [수학식 2]에 의하여 간격변화에 따른 누름힘(F)의 작용위치와 세기의 관계식을 설정하면(S310) 다음 [수학식 4]와 같다. [수학식 4]에서의 'E'는 상층의 탄성계수이고, 'I'는 관성모멘트이다.
Figure 112008057403337-PAT00006
Figure 112008057403337-PAT00007
상기의 [수학식 4]의 δ1을 δ2로 나누면, 다음의 [수학식 5]와 같은 관계를 갖으며, 이로부터 누름힘(F)의 작용위치 좌표중 x축 성분인 ax를 구할 수 있다(S320). [수학식 5]에 나타난 바와 같이, δ1을 δ2로 나누면 누름힘(F)의 세기에 해당하는 미지수 "F"는 소거되므로 ax를 구할 수 있게 된다.
Figure 112008057403337-PAT00008
작용위치의 좌표인 ax를 구하면, 이 값을 [수학식 4]의 관계식 중 하나(예, δ1)에 대입하여, [수학식 6]과 같은 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다(S330).
Figure 112008057403337-PAT00009
앞서 설명한 바와 마찬가지의 방법으로, y축 방향의 누름힘(F)의 작용위치 좌표와 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다.
다음으로, 터치입력구조(100)가 완전히 지지된 경우를 살펴본다. 완전 지지의 경우는 경계조건이 각 가상의 좌표계에서의 변위변화가 '0'이 되고, 기울기 변화가 '0'이 되는 것을 의미한다. 도 11은 간격탐지부(140)가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로 터치입력구조(110)의 상층(110)의 변형에 따른 간격변화를 개략적으로 도시한 것이다. 좌측에 위치한 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ3이라 하고, 우측에 구비된 간격탐지부(140)의 간격변화를 δ4라 한다. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 간격탐지부(140: 전극) 각각의 위치는 x3,x4로 이미 알려진 값이다. 전극의 정전용량변화로부터 간격변화를 검출하고(S200), [수학식 2]에 따른 누름힘(F)의 작용위치와 세기의 관계식을 설정하면(S310) 다음 [수학식 7]과 같다.
Figure 112008057403337-PAT00010
Figure 112008057403337-PAT00011
[수학식 7]에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 방법(S320,S330)은, 앞서 언급한 [수학식 5]와 [수학식 6]의 경우와 마찬가지인바, 상세한 설명은 앞서 기재한 내용으로 갈음한다.
(제2실시예)
도 12는 본 발명에 누름힘(F)의 세기 및 작용위치 검출방법인 제2실시예에 따른 흐름도이다. 본 실시예는 앞서 설명한 제2실시예의 터치입력장치를 이용하여 상층(110')의 변형률로부터 누름힘(F)의 세기 및 작용위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.
먼저, 터치입력구조(100')의 상층(110')에 포인팅 오브젝트에 의한 누름힘(F)이 인가되면, 상층(110')은 누름힘(F)에 의하여 변형된다(S100'). 상층(110')의 변형은 도 4에 도시된 바와 같다.
상층(110')이 변형되면서 상층(110')의 일면에 형성된 변형률탐지부(140')의 저항값이 변한다. 이때, 검출부(200')는 저항값의 변화에 기초하여 상층의 변형률을 검출한다(S200').
이 후, 변형률에 기초하여 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출한다(S300'). 누름힘(F)의 작용위치와 세기검출단계(S300')는 이하, 도 13을 참고하여 설명한다. 도 13은 상층(110')의 임의의 지점에 누름힘(F)이 인가된 경우를 상층(110')에 미리 형성된 가상의 좌표로 나타낸 상태도이다. 누름힘(F)이 인가되면, 검출부(200') 는 변형률과 누름힘(F)의 작용위치 및 세기에 관한 관계식을 설정한다(S310'). 누름힘(F)의 작용위치(ax,ay)와 변형률(ε1,ε2,…,εn)의 관계식은 하기의 [수학식 8]과 같다. 이때 누름힘(F)의 작용위치는 터치입력구조(100')상에 미리 형성된 가상의 좌표계(예, 직교 좌표계)로 표현된다. 이때 가상의 좌표계의 원점은 임의의 지점으로 설정가능하다.
Figure 112008057403337-PAT00012
Figure 112008057403337-PAT00013
은 누름힘(F)의 작용위치(ax,ay)와 누름힘(F)과 변형률탐지부(140')가 위치한 지점의 좌표(xn,yn)의 관계식이다. 이때, n은 1이상의 자연수로, n은 변형률탐지부(140')의 개수를 의미한다.
이 후, 이러한 관계식으로부터 작용위치의 좌표를 획득하게 된다(S320'). 작용위치의 좌표획득방법의 일예로, [수학식 9]과 같은 비례식을 사용할 수 있으며, 또 다른 일예로, 이러한 연산을 통하여 미리 변형률과 누름힘(F)의 작용위치의 관계를 룩업테이블 등으로 데이터화 한 후, 변형률검출단계(S200')로부터 획득한 변형률에 기초하여 데이터를 탐색함으로써 작용위치의 좌표를 획득할 수도 있다. 이러한 연산을 통해 검출되는 작용위치의 좌표는 검출부(200')의 위치검출부(220')에서 담당할 수 있다. 룩업데이블 등의 데이터로부터 작용위치의 좌표를 획득하는 경우, 작용위치를 검출하기 위한 연산과정이 생략되어 응답속도가 빨라지게 된다.
Figure 112008057403337-PAT00014
다음으로, 관계식 설정단계(S310')의 관계식과 작용위치 검출단계(S320')에서 획득된 작용위치 좌표에 기초하여, 누름힘(F)의 세기를 검출한다(S330'). 누름힘(F)의 작용위치의 좌표가 획득되고, 각 변형률탐지부(140')의 위치좌표(xn,yn)는 이미 알고 있는 값이므로, 누름힘(F)의 세기를 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 누름힘(F)의 작용위치 및 세기 검출방법은 처짐 곡선 기울기가 아주 작고 순수 굽힘에 의한 변형을 가정한 오일러 빔 이론에 기초할 수 있다. 이하에서는, 터치입력구조(100')의 상층(110')에 인가된 누름힘(F)의 작용위치를 x축과 y축의 좌표별로 획득하는 방법을 설명한다. 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 검출하는 관계식은 터치입력구조(100')의 상층(110')과 하층(130')이 지지부(120')에 의하여 완전히 지지된 경우와 단순 지지된 경우별로 달라지는바, 각 경우별로 설명한다.
우선, 터치입력구조(100')가 단순히 지지된 경우를 살펴본다. 단순 지지된 경우의 경계조건은 가상의 좌표계의 각 축의 변위 변화가 '0'이 되는 것을 의미한다. 도 14는 변형률탐지부(140')가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로의 터치입력구조(100')의 상층(110')의 변형에 따른 변화를 개략적으로 도시한 개념도이다. 좌측에 위치한 변형률탐지부(140')의 변형률을 ε1이라 하고, 우측에 구비된 변형률탐 지부(140')의 변형률을 ε2라 한다. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 변형률탐지부(140')의 각각의 위치는 x1,x2로 이미 알려진 값이다. 변형률탐지부(140')의 저항값 변화로부터 변형률을 검출하고(S200'), 변형률(ε)에 따른 누름힘(F)의 작용위치(ax,ay)와 세기(F)의 관계식을 설정하면(S310'), 다음 [수학식 10]과 같다.
Figure 112008057403337-PAT00015
Figure 112008057403337-PAT00016
상기의 [수학식 10]의 ε1을 ε2로 나누면, 다음의 [수학식 11]과 같은 관계를 갖으며, 이로부터 누름힘(F)의 작용위치 좌표중 x축 성분인 ax를 구할 수 있다(S320'). [수학식 11]에 나타난 바와 같이, ε1을 ε2로 나누면 누름힘(F)의 세기에 해당하는 미지수 "F"는 소거되므로 ax를 구할 수 있게 된다.
Figure 112008057403337-PAT00017
ax를 구하면, 이 값을 [수학식 10]의 관계식 중 하나(예, ε1)에 대입하면, [수학식 12]과 같은 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다(S330').
Figure 112008057403337-PAT00018
앞서 설명한 바와 마찬가지의 방법으로, y축 방향의 누름힘(F)의 작용위치 좌표와 누름힘(F)의 세기를 구할 수 있다.
다음으로, 터치입력구조(100')가 완전히 지지된 경우를 살펴본다. 도 15는 변형률탐지부(140')가 2개 구비된 경우로서, x축방향으로 터치입력구조(100')의 상층(110')의 변형을 개략적으로 도시한 개념도이다. 좌측에 위치한 변형률탐지부(140')의 변형률을 ε3이라 하고, 우측에 구비된 변형률탐지부(140')의 변형률을 ε4라 한다. 상층의 x축 방향으로의 길이는 L이고, 변형률탐지부(140) 각각의 위치는 x3, x4로 이미 알려진 값이다. 변형률탐지부(140')의 저항값 변화로부터 변형률을 검출하고(S200'), 변형률에 따른 누름힘(F)의 작용위치와 세기의 관계식을 설정하면(S310'), 다음의 [수학식 13]과 같다. [수학식 13]에서의 'E'는 상층의 탄성계수이고, 'I'는 관성모멘트이며, 't'는 상층의 두께이다.
Figure 112008057403337-PAT00019
Figure 112008057403337-PAT00020
누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 획득하는 단계(S320',S330')는 앞서 언급한 [수학식 11]과 [수학식 12]의 경우와 마찬가지의 방법으로 구할 수 있는바, 상세한 설명은 앞서 기재한 내용으로 갈음한다.
< 변형예 >
누름힘(F)의 작용위치 및 세기를 검출하는 방법은 오일러 빔 이론 이외에도 티모센코(Timochenko) 빔 이론 또는 유한요소법(Finite Element Method)에 의할 수 있다. 수치해석인 유한요소법에 의할 경우, 터치입력장치가 사용되는 휴대폰 등의 기기와 유사한 경계조건과 다양한 형태를 갖는 터치스크린에 대한 누름힘(F)의 작용위치와 세기를 정확하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 터치입력구조와 터치입력장치는 도 5에 도시된 바와 같이 휴대폰(1)뿐만 아니라, 터치입력방식으로 동작 또는 위치명령을 입력하는 장치라면 어디에도 사용될 수 있음은 물론이다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이 나 변형을 포함할 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 명세서의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조의 제1실시예에 따른 구성의 측단면도,
도 2는 도 1의 터치입력구조에 누름힘이 인가된 경우의 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조의 제2실시예에 따른 구성의 측단면도,
도 4는 도 3의 터치입력구조에 누름힘이 인가된 경우의 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 터치입력구조를 이용한 터치입력장치가 휴대폰에 장착된 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 터치입력장치의 제1실시예에 따른 신호처리의 흐름에 따른 개략적인 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 터치입력장치의 제2실시예에 따른 신호처리의 흐름에 따른 개략적인 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법의 제1실시예에 따른 흐름도,
도 9는 제1실시예에 따른 터치입력구조의 상층에 형성된 가상의 좌표계에 누 름힘의 작용위치와 간격탐지부의 위치를 도시한 상태도,
도 10은 제1실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 단순히 지지된 경우의 간격변화를 개략적으로 도시한 개념도,
도 11은 제1실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 완전히 지지된 경우의 간격변화를 개략적으로 도시한 개념도,
도 12는 본 발명에 따른 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법의 제2실시예에 따른 흐름도,
도 13은 제2실시예에 따른 터치입력구조의 상층에 형성된 가상의 좌표계에 누름힘의 작용위치와 변형률탐지부의 위치를 도시한 상태도,
도 14는 제2실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 단순히 지지된 경우의 변형률을 개략적으로 도시한 개념도,
도 15는 제2실시예에 따른 터치입력구조의 상층과 하층이 완전히 지지된 경우의 변형률을 개략적으로 도시한 개념도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 휴대폰
100, 100': 터치입력구조
110, 110': 상층
120. 120': 지지부
130, 130': 하층
140; 간격탐지부
140': 변형률탐지부
200,200': 검출부
210: 간격변화검출부
210': 변형률검출부
220, 220': 위치검출부
230, 230': 세기검출부

Claims (32)

  1. 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층;
    상기 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층;
    상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부; 및
    상기 상층과 상기 하층 사이의 간격변화를 검출하는 간격탐지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 간격탐지부는 상기 상층과 상기 하층의 일면에 마주보도록 형성된 전극인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  3. 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층;
    상기 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층;
    상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부; 및
    상기 상층의 일면에 구비되어 상기 상층의 변형율을 검출하는 변형률탐지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 상층 및 상기 하층은 투명한 재질인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 간격은 0.01~100㎛인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극은 금속, ITO 또는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저항층은 감압잉크, ITO, 저항 페이스트 또는 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출용 터치입력구조.
  9. 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층; 상기 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 및 상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부; 및 상기 상층과 상기 하층의 간격변화를 검출하는 간격탐지부;를 포함하는 터치입력구조; 및
    상기 누름힘 인가에 따른 상기 전극 사이의 정전용량변화에 기초하여 상기 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 간격탐지부는 상기 상층과 상기 하층의 일면에 마주보도록 형성된 전극인 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 간격탐지부는 적어도 2개 구비되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출부는
    상기 전극이 구비된 위치에서의 상기 상층과 상기 하층의 간격변화를 검출하는 간격변화검출부;
    상기 간격변화에 기초하여 상기 누름힘이 인가된 위치를 검출하는 위치검출 부; 및
    상기 검출된 위치와 상기 간격변화에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 위치검출부는 상기 간격변화와 상기 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 상기 작용위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  14. 포인팅 오브젝트에 의한 외부의 누름힘이 인가되는 상층과; 상기 상층과 소정의 간격으로 이격되어 구비되는 하층; 및 상기 상층과 상기 하층 사이에 구비되어 상기 상층과 상기 하층을 연결하는 지지부;를 포함하고, 상기 상층의 일면에는 적어도 두개의 변형률탐지부가 국부적으로 형성되어 있는 터치입력구조; 및
    상기 변형률탐지부가 구비된 영역의 상기 누름힘 인가에 따른 변형률에 기초하여 상기 누름힘의 작용위치와 세기를 검출하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 변형률탐지부는 저항층 또는 스트레인게이지인 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 변형률탐지부는 적어도 2개 구비되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출부는
    상기 변형률탐지부를 이용하여 상기 상층의 변형률을 검출하는 변형률검출부;
    상기 변형률에 기초하여 상기 누름힘의 작용위치를 검출하는 위치검출부; 및
    상기 검출된 작용위치와 상기 변형률에 대한 관계식으로부터 누름힘의 세기를 검출하는 세기검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 위치검출부는
    상기 변형률과 상기 누름힘의 작용위치에 관한 연산을 수행하거나 미리 저장된 데이터로부터 탐색하여 상기 작용위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 변형률은 다음의 [수학식]에 기초하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
    [수학식]
    Figure 112008057403337-PAT00021
    (ε:변형률, ΔR/R:변형률탐지부의 저항값의 변화율, G: 변형률탐지부의 게이지 상수)
  20. 제 9 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 완전히 지지되어, 상기 측면에서의 변위변화 및 기울기 변화가 없는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  21. 제 9 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 터치입력구조의 측면은 지지부에 의하여 단순히 지지되어, 상기 측면에서의 변위변화가 없는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  22. 제 9 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 누름힘의 작용위치는 직교좌표 형태로 표현되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  23. 제 9 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 터치입력구조의 하부에는 액정패널이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  24. 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계;
    검출부가 상기 상층과 하층 사이의 간격변화를 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; 및
    상기 검출부가 상기 간격변화에 기초하여 누름힘의 작용위치 및 세기를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  25. 터치입력구조에 누름힘이 인가됨에 따라 상층이 변형되는 단계;
    검출부가 상기 상층의 변형률을 적어도 두 곳의 위치에서 검출하는 단계; 및
    상기 검출부가 상기 변형률에 기초하여 누름힘의 작용위치 및 세기를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 누름힘의 작용위치 및 세기를 검출하는 단계는 오일러 빔 이론에 의하는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 누름힘의 작용위치 및 세기검출단계는,
    상기 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 상기 간격변화와 상기 작용위치의 좌표와 상기 세기에 관한 관계식설정단계;
    상기 간격변화에 기초하여 상기 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; 및
    상기 관계식과 상기 획득된 좌표에 기초하여 상기 세기를 획득하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 작용위치의 좌표획득단계는,
    상기 검출부에 미리 저장되어있는 간격변화와 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 상기 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 변형률은 상층에 형성된 변형률탐지부의 저항값의 변화에 기초하여 검출되는 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 누름힘의 작용위치 및 세기검출단계는,
    상기 터치입력구조상에 미리 형성된 가상의 좌표계에 기초하여 상기 변형률 과 상기 작용위치의 좌표와 상기 세기에 관한 관계식설정단계;
    상기 관계식에 기초하여 상기 작용위치의 좌표를 획득하는 단계; 및
    상기 관계식과 상기 획득된 좌표에 기초하여 상기 세기를 획득하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 작용위치의 좌표획득단계는,
    상기 검출부에 미리 저장되어있는 변형율과 작용위치 간의 데이터에 기초하여 작용위치의 좌표를 탐색하여 획득하는 방식 또는 상기 관계식의 연산에 의하여 획득하는 방식인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
  32. 제 27 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 가상의 좌표계는 직교좌표계인 것을 특징으로 하는 누름힘의 세기 및 작용위치 검출방법.
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