KR20110053676A - 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조 - Google Patents

돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수개의 접점부가 형성되어 있는 인쇄회로기판에 상기 인쇄회로기판의 접점부에 대응하여 볼록하게 돔 스위치형상의 누름부가 형성되어 있는 탄소나노튜브(CNT)필름을 적층하고, 상기 탄소나노튜브(CNT)필름의 누름부가 맞 닿도록 커버소재를 적층하는 것을 특징으로 하는 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 제공한다.
본 발명에 따른 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조는
시각적으로 고정되는 작업을 수행하거나 사용자가 맹인, 또는 키 위치를 판별하는데 있어서, 시각능력이 떨어지는 경우에도 키 누름감을 느낄수 있기 때문에 터치입력인터페이스임에도 불구하고 사용자가 용이하게 키입력을 수행할 수 있는 이점이 있다. 특히, 펜이나 장갑을 낀 상황에서도 정전용량방식의 터치키를 입력인터페이스로 활용할 수 있기 때문에 다양한 상황에서 정전용량 방식의 터치키의 활용도를 극대화 할 수 있다.
또한, 굽힘성이 좋은 탄소나노튜브(CNT)필름을 사용하기 때문에 굴곡이 있는 입력인터페이스 탑재환경에서도 용이하게 설치가 가능하기 때문에 다양한 탑재환경에서 그 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.
정전용량, 터치, 센터페시아

Description

돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조{Multi-layer structure of capacitive touch screen with dome switch}
본 발명은 정전용량 방식의 터치키 적층구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 탄소나노튜브(CNT)필름을 이용한 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조에 관한 것이다.
디지털 기술이 발달함에 따라 최근 디스플레이 장치들의 입력 인터페이스로서 터치키가 각광받고 있다.
터치키는 크게 정전용량 방식과 저항막 방식으로 나뉜다.
이중 특히, 정전용량 방식은 사람의 몸에서 발생하는 정전기를 감지해 구동하는 방식으로서 내구성이 강하고 반응시간이 짧으며 투과성이 좋은 장점이 있는 반면, 펜을 이용하거나 장갑을 낀 손등에는 동작하지 않는 단점을 가지고 있다.
정전용량 방식과 같은 터치방식의 입력인터페이스는 사용자가 터치키의 입력위치를 반드시 시각적으로 확인하고 사용해야만하기 때문에 어느 순간 시각적으로 고정되어 있는 작업에서는 터치감이 없어 사용자 입장에서 매우 불편할 것이다.
특히 상술한 바와 같이, 펜을 사용하거나 운전중 장갑을 껴야하는 상황에서는 정전용량방식의 입력인터페이스는 많은 장점에도 불구하고 사용하지 못할 것이다.
따라서, 터치방식의 입력인터페이스가 급속히 확산되는 상황에서 입력인터페이스로서 다양한 장점을 가진 정전용량방식의 입력인터페이스의 활용도를 높일 수 있도록 상술한 사용제약을 극복할 수 있는 입력인터페이스가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또한, 갈수록 탑재 외부기기의 외형상 곡면형상이 중요시되는 상황에서 유연함을 갖는 입력인터페이스 역시 매우 필요한 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정전용량방식의 터치 입력인터페이스 이외에 기계적 접점을 동시에 구비하고 곡면형상을 갖는 외부기기에 탑재가 용이하도록 유연함을 갖는 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제는 다수개의 접점부가 형성되어 있는 인쇄회로기판에 상기 인쇄회로기판의 접점부에 대응하여 볼록하게 돔 스위치형상의 누름부가 형성되어 있는 탄소나노튜브(CNT)필름을 적층하고 상기 탄소나노튜브(CNT)필름의 누름부가 맞 닿도록 커버소재를 적층하는 것을 특징으로 하는 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조에 의해 실현된다.
바람직하게는 상기 커버소재 하면에는 상기 인쇄회로기판의 접점부를 고려하여 실버 페이스트(Silver paste)를 도포할 수 있다.
바람직하게는 상기 인쇄회로기판의 하면에는 상기 다수개의 접점부에 대응하여 발광다이오드(LED)가 설치될 수 있다.
또한, 상술한 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조는 차량용 센터페시아, 계기판, 시동버튼, 기어변속버튼등의 입력인터페이스로 활용되어 설치될수 있다.
본 발명에 따른 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조는
시각적으로 고정되는 작업을 수행해야만 하는 경우나 사용자가 맹인, 또는 키 위치를 판별하는데 있어서, 시각능력이 떨어지는 경우에도 키 누름감을 느낄수 있기 때문에 터치입력인터페이스임에도 불구하고 사용자가 용이하게 키입력을 수행할 수 있다.
특히, 펜이나 장갑을 낀 상황에서도 정전용량방식의 터치키를 입력인터페이스로 활용할 수 있기 때문에 다양한 상황에서 정전용량 방식의 터치키의 활용도를 극대화 할 수 있다.
또한, 굽힘성이 좋은 탄소나노튜브(CNT)필름을 사용하기 때문에 굴곡이 있는 입력인터페이스 탑재환경에서도 용이하게 설치가 가능하기 때문에 다양한 탑재환경에서 그 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (a)는 도 1에서 도시한 누름부가 형성된 탄소나노튜브(CNT)필름의 정면을 나타낸 정면도이다.
도 2의 (b)는 도 2의(a)에서 도시한 A-A’의 단면도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이 일 실시예는 다수개의 접점부(110)가 형성되는 인쇄회로기판(PCB)(100)위에 탄소나노튜브(CNT)필름(200)이 적층되고 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)위에 커버소재(300)이 적층되는 구조를 갖는다.
상기 인쇄회로기판(PCB)(100)상에 그려진 도전성 패턴상(미도시)에는 다수개의 접점부(110)가 형성되어 있으며, 상기 다수개의 접점부(110)는 일 실시예가 사용되는 입력인터페이스 환경에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
상기 다수개의 접점부(110)는 전극으로 사용되는 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)과 맞닿을 시 키 입력의 고유의 신호를 발생시키는 역할을 한다. 그리고 상기 인쇄회로기판(PCB)(100)의 도전성 패턴은 신호선으로 접촉접점위치 검출부(M)와 연결된다.
상기 접촉접점위치 검출부(M)는 사용자의 터치에 의하여 상기 접점부(110)가 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)과 맞 닿을 때에 접점위치의 좌표를 검출한다.
도 1및 도 2의(a)및(b)에서 도시한 바와같이, 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)은 상기 인쇄회로기판(PCB)위에 적층되고 상기 인쇄회로기판(PCB)의 접점부(110)에 대응하여 볼록하게 돔 스위치형상을 갖는 누름부(210)가 형성되도록 포밍성형된다. 이에 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)을 적층시 상기 접점부(110)는 상기 누름부(210)가 들떠있는곳에 위치하게 된다.
상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)은 탄소나노튜브(CNT)가 코팅된 필름이다. 여기서, 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 그 재료적 우수성으로 인하여 나노기술 분야에서 가장 많이 언급되는 재료이다.
그 강도가 강철의 인장 강도보다 수백배 강하고, 열전도도가 다이아몬드 보다 뛰어나며 구리와 같은 전기 전도도를 지님과 동시에 이보다 더 많은 전류를 통과 시 킬수 있으며, 나노 크기의 소재이므로 현재 나노 기술분야의 핵심재료로 이용되고 있다.
탄소나노튜브의 이음매없는 구조는 기계적으로 뛰어난 특성을 지니고 있고 특히, 뛰어난 탄성률을 지니고 있다.
탄소나노튜브는 다중탄소나노튜브의 직경에 관계없이 매우 높은 탄성계수 를 갖고 있기 때문에 밴딩시 파괴가 일어나지 않고 굽힘을 반복할 수 있으며 변형률이 매우 크기 때문에 ITO와 달리 일정 높이를 갖는 돔 스위치형상의 갖는 누름부가 형성되도록 포밍성형하는 것이 용이하다.
또한, ITO경우는 구부러질 경우, 저항이 커지는 단점이 있지만, 탄소나노튜브(CNT)는 180도 정도로 구부려도 저항이 변하지 않는 장점이 있어 유연한 입력인터페이스를 구현하는데 매우 용이하다.
상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)의 누름부(210)의 높이(도 2의(b)의H)는 입력인테페이스의 용도에 따라 수㎛ 에서 수십㎛로 포밍성형하는 것이 가능하다.
상기 누름부(210)의 평면형상은 입력인터페이스의 용도에 따라 원형,사각형,타원형등 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)은 정전용량센서(S)와 연결되고 사용자가 부드럽게 손가락으로 키누름시, 상기 정전용량센서(S)에서 정전용량 변화에 의한1 터치좌표값을 산출한다.
도 3은 도 1에서 도시한 커버소재의 하면에 실버페이스트가 도포된 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 LED가 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 나타낸 단면도이다.
상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)위에는 상기 누름부(210)가 맞닿도록 커버소재(300)가 적층된다.
상기 커버소재(300)는 PC(Polycarbonate), PET(poly ethylene terephthlate)와 같은 투과성을 갖는 필름소재로 구성되고, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 커버소재(300)의 하면에는 상기 접점부(110)에 대응하여 실버페이스트(Silver paste)(500)와 같은 전도성페이스트를 도포할 수 있다.
상기 전기가 통하는 은이 들어있는 실버페이스트(Silver paste)(500)를 도포하는 것은 상기 커버소재(300)위에 사용자의 터치가 있을 경우, 이에 따른 전기전도성을 높이기 위함이다.
한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(PCB)의 하부에는 상기 접점부(110)와 중첩되지 않는 범위내에서 다수개의 발광다이오드(LED)(400)가 설치될 수 있다. 상기 발광다이오드(LED)(400)는 빛을 발산하여 어두운 환경에서도 백라이트닝(back lighting) 효과로 인하여 사용자가 해당 키에 인쇄된 숫자나 문자를 시각적으로 용이하게 확인할수 있도록 하고 입력인터페이스를 심미적으로 좋게 꾸밀 수도 있다.
그리고 상기 커버소재(300)의 하면에는 유백인쇄를 하여 상기 탄소나노튜 브(CNT)필름(200)의 누름부(210)에 대응하는 키입력 위치를 제외한 부분에 대해서 상기 발광다이오드(LED)(400)의 빛을 차단하도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 갖는 일 실시예가 포함된 터치키의 작동을 이하 설명한다.
도 5는 사용자 터치시 정전용량센서가 작동하는 모습을 나타낸 그림이다.
도 6의(a)및(b)는 사용자 터치시 접촉접점위치 검출부가 작동하는 모습을 나타낸 그림이다.
도 5 에서 도시한 바와 같이, 사용자가 부드럽게 손가락으로 커버소재(300)을 터치한 경우에는, 상기 커버소재(300)과 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200) 맞닿아 있는 상태에서 균일한 전계를 발생되어 있는 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)에 정전용량의 변화가 발생하고 상기 정전용량센서(S)는 탄소나노튜브(CNT)필름(200)상에 미약한 전류값을 감지하여 터치좌표값을 검출한다.
이 터치좌표값을 입력받은 콘트롤러(도 1의 C)에서 대응되는 키값을 검출한다.
도 6의 (a)에서 도시한 바와 같이, 사용자가 손에 장갑을 낀 경우, 정전용량의 변화가 발생하지 않기 때문에 상기 정전용량센서(S)를 이용한 터치좌표 값을 검출할 수 없다.
따라서, 사용자가 커버소재(300) 터치이후 더 강한 힘으로 누른경우, 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)의 누름부(210)가 인쇄회로기판(PCB)의 접점부(110)에 닿게 되어 돔 스위치 ON상태로서 작동하게 된다.
이때 상기 접점부(110)를 포함하는 상기 인쇄회로기판(PCB)의 도전성 패턴과 연결된 접촉위치검출부(M)는 상기 접점부(110)에 대한 전기적 신호를 감지하여 터치좌표값을 검출한다.
도 6의 (b)에서 도시한 바와 같이, 커버소재(300)에서 손가락을 뗀 경우에는 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)의 탄성력으로 인하여 본래의 돔 스위치형상으로 복원되어 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)의 누름부(210)가 인쇄회로기판(PCB)의 접점부(110)와 떨어지게 되어 돔 스위치 OFF상태로서 작동하게 된다.
일반적으로 컨트롤러(도 1의 C)는 사용자의 터치동작에 따라 정전용량의 변화가 발생하고 상기 정전용량센서(S)가 작동한 경우에는 우선적으로, 상기 정전용량센서(S)에서 검출한 터치좌표값으로 키값을 검출하고 상기 정전용량센서(S)가 작동하지 않고 상기 탄소나노튜브(CNT)필름(200)의 누름부(210) 상기 접점부(110)에 맞닿은 경우에는 상기 접촉위치검출부(M)에서 검출한 터치좌표 값으로 키값을 검출하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상술한 일 실시예와 같은 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조는 정전용량 방식의 터치키를 입력인터페이스로 사용하기에 제한이 있는 환경에서도 정전용량 방식의 터치키를 사용할 수 있기 때문에 그 활용도를 극대화 할 수 있을 것이다.
특히, 차량용 센터페시아에 터치키를 적용할 경우, 센터페시아는 일반적으로 곡면형상이 존재하는 외형을 갖기 때문에 일 실시예와 같은 유연성을 갖는 탄소나 노튜브(CNT)필름(200)을 적층한 입력인터페이스가 매우 적합하다.
게다가 일 실시예와 같은 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 적용한 경우, 운전자가 운전중 장갑을 끼고 있는 상태에서도 용이하게 정전용량 방식의 터치키를 센터페시아의 입력인터페이스로 사용할 수 있기 때문에 운전자의 편의성과 차량 내부의 편리성 및 고급화를 동시에 추구할 수 있다.
이외에도 일 실시예는 차량용 계기판,시동버튼,기어변속버튼등에 다양하게 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허등록청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (a)는 도 1에서 도시한 누름부가 형성된 탄소나노튜브(CNT)필름의 정면을 나타낸 정면도이다.
도 2의 (b)는 도 2의(a)에서 도시한 A-A’의 단면도이다.
도 3은 도 1에서 도시한 커버소재의 하면에 실버페이스트가 도포된 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 LED가 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 사용자 터치시 정전용량센서가 작동하는 모습을 나타낸 그림이다.
도 6의 (a)및(b)는 사용자 터치시 접촉접점위치 검출부가 작동하는 모습을 나타낸 그림이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 인쇄회로기판 110 : 접점부
200 : 탄소나노튜브(CNT) 210 : 누름부
300 : 커버소재 400 : 발광다이오드(LED)

Claims (7)

  1. 다수개의 접점부가 형성되어 있는 인쇄회로기판에 상기 인쇄회로기판의 접점부에 대응하여 볼록하게 돔 스위치형상의 누름부가 형성되어 있는 탄소나노튜브(CNT)필름을 적층하고
    상기 탄소나노튜브(CNT)필름의 누름부가 맞 닿도록 커버소재를 적층하는 것을 특징으로 하는 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 커버소재 하면에는 상기 인쇄회로기판의 접점부를 고려하여 실버 페이스트(Silver paste)를 도포하는 것을 특징으로 하는 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하면에는 상기 다수개의 접점부에 대응하여 발광 다이오드(LED)가 설치되는 것을 특징으로 하는 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조.
  4. 청구항 1의 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 갖는 입력인터페이스가 구비된 차량용 센터페시아.
  5. 청구항 1의 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 갖는 입력인터페이스가 구비된 차량용 계기판.
  6. 청구항 1의 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 갖는 입력인터페이스가 구비된 차량용 시동버튼.
  7. 청구항 1의 돔 스위치를 겸비한 정전용량 방식의 터치키 적층구조를 갖는 입력인터페이스가 구비된 차량용 기어변속버튼.
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