KR20100129420A - 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치 - Google Patents

Abstract

압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치를 개시한다.

본 개시에 따른 입력장치는 접촉감지도를 향상시키면서 슬림화를 실현할 수 있다. 그러한 입력장치는,

사용자에게 접촉면을 제공하는 윈도우;

상기 윈도우와 대향하는 자세로 배치되는 지지 플레이트;

상기 윈도우와 상기 지지플레이트를 일정한 간격을 두고 탄성적으로 고정하는 스페이서 부재;

상기 지지플레이트의 상측면에 제공되어 가압력에 가변되는 저항값을 출력하는 압력센서들을 구비한 센서부; 및

상기 윈도우의 일면에 제공되어 상기 압력센서에 가압력을 전달하는 가압부재를 포함한다.

압력센서, 힘센서, 디스플레이 입력장치, 저항값 변화

Description

압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치{Input device with pressure sensor for display device}

본 발명은 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접촉감도를 향상시키면서 슬림화하여 제품의 사용을 용이하게 할 수 있는 입력장치에 관한 것이다.

외부물체와의 접촉유무를 감지하여 접촉감지 신호를 처리하는 방식의 터치 윈도우 타입의 입력장치가 알려져 있다.

셀폰이나 PDA와 같은 이동 휴대장치의 사용이 증가하면서 소형, 경량 및 슬림화된 입력장치에 대한 필요성이 대두되고 있다.

터치센서의 기술은 용량방식, 저항방식, NFI(near field imaging) 방식, 음파방식, 적외선 방식 등이 알려져 있다.

이러한 터치센서는 접촉입력의 인식, 센서의 접촉감지구조에 대한 접촉 입력의 위치결정, 신뢰성, 크기, 중량 및 사용의 편리성 등과 관련된 과제를 제시한다.

국제공개번호 WO 2002/84578호에 "터치위치 파악장치내의 접선력 제어"에 대한 기술이 개시되어 있다.

상기 국제공개에서는, 터치 표면을 누를 때 그 접촉력은 터치표면에 수직한 수직성분과 터치표면에 평행한 접선성분을 갖는데, 이때 접촉력의 접선성분은 수직성분의 대략 1/3 정도의 크기를 갖게 되므로서 나타날 수 있는 접선력 오차에 대한 해결방안을 개시하고 있다.

대한민국 공개특허 2007-0035831호에서는, "접촉감지 신호처리 기능을 개선한 접촉감지장치"에 대한 기술을 개시하고 있다.

이 공개된 기술에서는 대면적에 배치되어 외부 물체와의 접촉 유무를 신속하게 감지할 수 있는 방안을 개시하고 있다.

상기 첫번째 공개공보에 개시된 기술은 입력장치의 구조적인 특징에 기인하여 나타나는 문제점을 구조적으로 보완한 것이다.

그리고, 두번째 공개공보에 개시된 기술은 구조적 문제점을 신호처리 기능을 개선하여 해결한 것이다.

그러나 압력센서가 상부로부터 눌림을 받아 변형되면서 저항값의 변화를 일으킴으로서 신호를 출력하는 것임을 감안하여 볼때 구조적으로 눌림을 받는 부분의 내구성과 복원력 등에 대한 방안을 제시하고 있지 못하다.

게다가 구조적으로 접촉감도를 향상시키고 슬림화하는 방안에 대해서도 개시를 하고 있지 않다.

즉, 종래의 압력센서를 이용한 입력장치들은 압력센서가 다수개의 층들로 이루어지고 있으므로 이들 층 사이에 터치 작동을 위한 갭을 반드시 형성해야 하기 때문에 그 만큼 압력센서 모듈의 두께는 크게 될 수 밖에 없다.

이와 같이 압력센서 모듈의 두께가 커지게 되면 전자 어플리케이션에 적용할때 적용에 제약을 받게 된다.

본 발명의 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 접촉감도를 향상시켜 제품의 신뢰도를 높이고, 센서 모듈을 슬림화하여 전자 어플리케이션을 광범위하게 할 수 있는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 사용자에게 접촉면을 제공하는 윈도우, 상기 윈도우와 대향하는 자세로 배치되는 센서지지 플레이트, 상기 윈도우와 상기 지지플레이트를 일정한 간격을 두고 탄성적으로 고정하는 스페이서 부재, 상기 센서지지 플레이트의 상측면에 제공되어 가압력에 가변되는 저항값을 출력하는 압력센서 및 상기 윈도우의 일면에 제공되어 상기 촉각센서에 가압력을 전달하는 구동부재를 포함하는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치를 제공한다.

상기 스페이서 부재는 고탄성의 우레탄 수지류이거나, 그와 유사한 재질의 사용될 수 있다.

상기 압력센서는 적어도 상기 지지플레이트의 4개소에 배치된다.

또한 상기 압력센서는 접촉감도를 높이기 위하여 금속층이 형성된 베이스 필름의 센서부를 고정단과 자유단으로 형성한다.

상기 촉각센서의 외부 환경에 대한 영향을 최소화하기 위한 수단으로 보상센서부를 상기 센서부와 인접하여 설치할 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이용 입력장치는, 센서부가 고정단과 자유단으로 이루어지기 때문에 사용자로부터 가압력이 전달되면 베이스 필름이 굽혀지면서 이 베이스 필름에 적층된 상기 자유단 측의 금속 저항층이 변형을 일으키게 된다.

따라서 외부로부터 가해지는 적은 힘에도 작동하게 되므로 외부의 접촉력을 신속하게 감지할 수 있어 모든 전자 어플리케이션에 적용이 가능하며, 또 센서부의 휨만으로도 접촉력을 감지할 수 있으므로 센서모듈의 슬림화가 가능하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입력장치의 결합 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력장치의 압력센서부 평면도로서, 부호 2는 센서지지 플레이트를 지칭한다.

상기 센서지지 플레이트(2)는 SUS, PC, PI, PET,PMMA,Al 금속 또는 플라스틱 등의 소재가 판형상으로 제조되어 사용될 수 있다.

본 실시예에 따른 상기 센서지지 플레이트(2)는 도 1에 도시한 바와 같이 대략 4각 형상으로 이루어지며, 4변이 각각 연결되는 각각의 코너부에는 적어도 1개 이상의 작동영역(4)들을 구비하고 있다.

상기 작동영역(4)들은 상기 센서지지 플레이트(2)의 4변을 절단하므로서 만들어 진다.

상기 센서지지 플레이트(2)에는 센서부(6)가 접착된다. 상기 센서부(6)는 다수개의 압력센서(8)들이 베이스 필름상에 금속의 저항층이 일정한 패턴을 갖으며 배선되어 가압력에 따라 저항값이 변화되는 구조일 수 있다.

도 1, 3에 도시하고 있는 바와 같이 베이스 필름(10)에 금속의 저항 패턴(12)들이 배선된 압력센서가 사용되며, 본 실시예에서 이 압력센서(8)는 상기 베이스 필름(10)의 각각의 코너부에 제공됨을 기본으로 하지만 필요에 따라 일변에 추가될 수 있다.

특히 본 실시예에서 이들 압력센서(8)는 상기 베이스 필름(10)에 일측단이 일체로 형성되고, 그 반대측 단이 자유단으로 형성되는 외팔보(cantilever) 구조이다.

상기 베이스 필름(10)은 4변이 띠형상으로 이루어지면서 대략 4각형상으로 이루는 구조이며, 이들 4변에 배선이 형성되어 상기 압력센서(8)들과 연결된다.

상기 외팔보 구조의 압력센서(8)들은 상기 작동영역(4)과 대응하는 위치에 제공된다. 이와 같이 압력센서(8)들이 상기 작동영역(4)에 대응하여 위치하게 되면 본 실시예에 따른 외팔보 구조의 압력센서(8)는 자유단 측에 작은 외력이 가하여져도 굽힘 변형을 일으키게 되므로 저항값 변화가 확실하게 나타난다.

상기 센서부(6)와 대향하는 자세로 상기 압력센서(8)에 가압력을 전달하기 위한 수단으로 가압부재(14)를 사용한다.

상기 가압부재(14)는 대략 선단부가 둥근 형상의 돌기(16)들로 이루어질 수 있으며, 이들 돌기는 띠 형상의 폴리머 필름(18)과 일체로 형성된다. 상기 돌기는 폴리머 필름과 일체로 형성되지 않고 필름없이 돌기들만으로 이루어질 수 있다.

상기 돌기들(16)을 필름(18)에 일체로 형성하게 되면 상기 센서부(6)의 압력센서(8)들과 대응하는 자세로 위치시키는 것이 용이하다. 바람직하게는 상기 돌기들은 압력센서의 자유단 측에 대응하여 위치하면 보다 적은 가압력에도 민감하게 작용할 수 있다.

상기 가압부재(14)는 실질적으로 사용자가 가압을 위하여 접촉을 하는 윈도우(20)의 일면에 접착된다.

상기 윈도우(20)는 합성수지제나 강화 유리가 사용될 수 있다. 이 윈도우(20)에는 주변부에 또는 적당한 위치에 인쇄층이 형성될 수 있다. 이 인쇄층은 상기 윈도우(20)를 통하여 입력장치의 내부가 들어 나는 것을 방지하기 위한 수단으로 사용되거나, 기타 입력장치로서 사용자에게 인식시키기 위한 부호, 문자, 기호 등이 될 수 있다.

상기 윈도우(20)는 스페이서(22)를 사이에 두고 상기 센서부(6)와 일정한 간격을 두고 접착된다. 이 스페이서(22)는 윈도우(20)의 4면 전체에 걸쳐 접착되므로서 모듈의 시일링 수단으로도 사용된다.

이때 이들 사이의 간격은 상기 돌기(16)이 상기 압력센서(8)에 직접 접촉하지 않을 정도이면 족하다.

본 실시예에서 상기 스페이서(22)는 고 탄성의 우레탄 재질이 사용되면 외력에 의해 압력센서가 눌림을 받은 후 원래의 상태로 복원하는데 좋다. 이러한 효과를 충족할 수 있는 재질은 상기 스페이서로 어느 것이나 사용가능하다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 입력장치는 센서의 감도를 높이기 위하여 상기 센서부(6)의 상기 베이스 필름(10)에 상기 압력센서(8)는 외팔보 구조로 이루어져 있음을 알 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 입력장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 윈도우(20)에 가압부재(14)가 직접 부착되고, 이 윈도우(20)는 압력센서(8)들이 형성된 센서부(6)와 접착되고, 이 센서부(6)의 압력센서(8)들은 아래측 방향으로 휨 변형이 일어날 수 있는 작동영역(4)과 마주하고 있으므로 각각의 구성요소들 사이에 갭을 형성하지 않아도 되므로 모듈의 슬림화가 가능하다.

즉, 압력센서의 작동을 위한 간격을 별도로 두고 있는 것이 아니라 본 실시예에 따르면 압력센서들이 위치하는 영역의 일부를 센서지지 플레이트의 코너부를 절단함으로써 작동영역을 형성하고 있기 때문에 구성요소들 사이를 띄워서 간격을 만들 필요가 없기 때문이다.

특히 본 발명에 따른 압력센서(8)들은 일측단이 고정되고 타측단이 자유단으로 구성된 외팔보 구조를 이루고 있으므로 작은 접촉력에 의해서도 용이하게 휨이 일어날 수 있다. 본 발명의 실시예에서 도시된 외팔보 구조 이외에 일측단이 고정되고 타측단이 자유단으로 구성된 다양한 형상이 적용될 수 있다.

즉, 본 실시예에 의한 입력장치가 어떤 디스플레이의 입력장치로 사용되는 경우, 사용자가 윈도우(20)의 표면에 직접 압력을 가하거나 다른 수단을 통하여 압력을 가하게 되면 그 압력에 의해 탄성력을 갖는 스페이서(22)가 압축되면서 가압부재(14)의 돌기들(16)들이 상기 압력센서(8)들을 누르게 된다.

이 가압력에 의해 압력센서(8)로부터 저항값의 변화가 발생하게 되는데, 특히 본 발명은 압력센서가 외팔보 구조로 되어 있으므로 적은 가압력에도 저항값 변화를 일으키게 되므로 접촉 감도가 우수하게 된다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력장치의 측단면도로서, 모든 구성요소는 상기 실시예와 동일하지만, 각각의 구성요소들의 결합위치가 상이함을 알 수 있다.

즉, 윈도우(20)의 아래측으로 센서지지 플레이트(2)가 접착되고, 이 센서지지 플레이트(2)의 아래측으로 센서부(6)가 위치하고 있음을 알 수 있다.

상기 센서부(6)의 아래측으로는 돌기(16)가 형성된 가압부재(14)가 스페이서(22)를 사이에 두고 접착되어 있음을 알 수 있다.

이 실시예의 입력장치에서도 센서지지 플레이트(2)에 형성된 작동영역(4)과 상기 압력센서(8)가 대응하고 있으므로 상기 첫번째 실시예의 외팔보 구조의 특징과 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

다만 이 구조의 압력센서(8)는 압력이 가하여졌을 때 휨의 방향이 상방향이 되고, 상기 첫번째 실시예에서는 압력센서의 휨방향이 아래측 방향으로 되는 차이가 있을 뿐이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력장치의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입력장치의 결합 단면도.

도 3은 본 발명의 입력장치에 적용되는 촉각센서의 평면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력장치의 결합 단면도이다.

Claims (9)

1. 사용자에게 접촉면을 제공하는 윈도우;

   상기 윈도우와 대향하는 자세로 배치되는 센서지지 플레이트;

   상기 윈도우와 상기 센서지지 플레이트를 일정한 간격을 두고 탄성적으로 고정하는 스페이서 부재;

   상기 센서지지 플레이트의 상측면에 제공되어 가압력에 가변되는 저항값을 출력하는 압력센서들을 구비한 센서부; 및

   상기 윈도우의 일면에 제공되어 상기 압력센서에 가압력을 전달하는 가압부재를 포함하는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 스페이서는 탄성력을 갖는 재질인 것을 특징으로 하는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 스페이서는 우레탄 재질인 것을 특징으로 하는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 지지 플레이트는 코너부가 절단되어 만들어진 작동영역이 형성된 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 센서부의 압력센서는 일측단이 센서부에 구정되고 타측단부는 자유단부로 이루어지는 외팔보 구조인 것을 특징으로 하는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 가압부재는 돌기로 이루어지며, 상기 촉각센서의 자유단 측에 대향하는 위치에서 상기 윈도우의 일면에 접착되는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 센서지지 플레이트는 SUS, PC, PI, PET 중에서 어느 하나의 재질로 만들어지는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 윈도우의 4면 전체에 걸쳐 접착되어 실링수단으로 사용되는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.
9. 사용자에게 접촉면을 제공하는 윈도우;

   상기 윈도우와 대향하는 자세로 배치되어 작동영역을 제공하는 센서지지 플레이트;

   상기 센서지지 플레이트의 작동영역과 대응하여 위치하는 압력센서를 구비한 센서부;

   상기 센서부의 압력센서의 아래측에 위치하는 돌기를 갖는 가압부재;

   상기 가압부재와 센서부 사이에 위치하여 외부의 가압력에 의해 탄성변형을 일으키는 스페이서 부재를 포함하는 압력센서를 구비한 디스플레이용 입력장치.

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