KR20110111031A - 복합 터치 스크린 패널 장치 - Google Patents

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KR20110111031A KR1020100030406A KR20100030406A KR20110111031A KR 20110111031 A KR20110111031 A KR 20110111031A KR 1020100030406 A KR1020100030406 A KR 1020100030406A KR 20100030406 A KR20100030406 A KR 20100030406A KR 20110111031 A KR20110111031 A KR 20110111031A
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최광철
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 전자 기기에 적용되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것으로서, 데이터를 출력하기 위한 엘씨디 모듈과, 상기 엘씨디 모듈의 상부에 배치되는 공간 터치 패널과, 상기 공간 터치 모듈의 상부에 중첩되도록 배치되는 음파 터치 패널 및 상기 공간 터치 패널과 음파 터치 패널에서 검지된 터치 위치를 감지하여 기기의 해당 기능을 수행하는 제어부를 포함하여, 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 일체화하여 기존의 AG 전극, 신호 라인을 배제시켜 장치의 공간 활용을 극대화하였으며, 정밀한 터치 및 롱 키 기능과 드래그 동작을 원활히 수행할 수 있다.

Description

복합 터치 스크린 패널 장치{COMPOSITE TOUCH SCREEN PANNEL}
본 발명은 전자기기의 데이터 입출력 수단으로 사용되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것으로서, 특히 공간 터치(3D) 패널과 면 터치(2D) 패널을 일체화하여 동작을 함께 수행시킴으로써 각 터치 패널의 단점을 보완함과 동시에 실장 공간의 효율성을 증대시키도록 구현되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 전자 기기에는 데이터의 입력을 위한 입력 장치들과 데이터의 출력을 위한 출력 장치들을 구비한다. 상기 입력 장치로는 키버튼 장치 등이 대별될 수 있으며 상기 출력 장치로는 엘씨디 모듈을 포함하는 디스플레이 장치로 대별될 수 있을 것이다.
최근에는 전자 기기의 부피를 현저히 줄이면서 그 기능을 다양화할 수 있도록 데이터 입, 출력이 같은 위치에서 수행될 수 있는 터치 스크린 패널 장치가 출시되고 있다. 상기 터치 스크린 패널 장치는 투명 터치 패널이 엘씨디 모듈의 상부에 배치됨으로써, 입, 출력이 동시에 이루어 지는데, 이러한 터치 패널은 저항막 방식(Resistive) 터치 패널, 정전 용량식 터치 패널, 초음파식 터치 패널, 광(적외선) 센서식 터치 패널, 전자유도식 터치 패널, 음파 터치 패널 등 다양한 방식의 터치 패널로 구별된다.
이러한 터치 패널들 중 광(적외선 방식) 터치 패널은 광원(예를 들어, 적외선 LED)을 엘씨디 모듈의 외곽에 일정 간격으로 다수개를 배치하고 특정 공간으로 광을 조사시킴으로써 공간상의 물체(손가락 등)에 반사되는 적외선을 포토 센서가 수광함으로써 해당 좌표를 인지하여 터치 동작을 수행한다.
이러한 공간 터치 패널은 직접 터치 스크린 면을 터치하지 않기 때문에 이물질에 오염되지 않고, 스크린 표면을 손상시키지 않는 장점을 갖는 반면, 면 터치 패널이 갖는 정확하고 정밀한 터치 동작이 불가능하다.
역시, 정전식 터치 패널과 감압식 터치 패널은 대표적인 면 터치 패널로써, 정확하고 정밀한 표면 터치 동작은 가능하나, 터치 스크린 표면에 접촉되기 때문에 스크린 표면을 오염시키거나 손상을 준다. 또한, AG 전극 라인이 테두리에 존재하기하기 때문에 터치 장치의 블랙 프린트(black print) 영역의 확장으로 공간의 효율적 사용이 불가능하다.
역시, 음파 터치 패널은 글라스재 기판의 주연부에 다수의 입력 압전체와 수신 압전체를 대향되도록 설치하여 입역 압전체에서 방출되는 탄성 표면파를 수신 압전체가 수신하고 상기 탄성 표면파의 감쇄 여부에 따라 터치를 감지하는 방식이다. 그러나, 이러한 음파 터치 방식은 손가락 터치 지속 시간을 알 수 없어 롱키(long key) 기능이나 드래그(drag) 기능이 불가능한 문제점이 있었다.
따라서, 상술한 터치 패널간의 단점을 보완하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있는 실정이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 두 개의 서로 다른 터치 패널을 일체화하여 각각의 터치 패널이 갖는 단점을 보완하도록 구현되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공간 터치 패널로 구현이 힘든 정밀한 터치 동작을 수행하기 위한 음파 터치 패널을 포함하는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 음파 터치 패널로 구현이 힘든 롱 키 기능과 드래그 기능을 원활히 수행하기 위한 공간 터치 패널을 포함하는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것이다.
본 발명의 더욱 더 다른 목적은 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 일체화하여 정밀한 터치 동작 및 롱 키 기능과 드래그 기능을 원활히 수행할 수 있도록 구현되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것이다.
본 발명의 더욱 더 다른 목적은 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 일체화하여 기존의 AG전극이나 신호 라인을 배제시켜 장치의 블랙 프린트 영역을 최소화하여 장치의 공간활용을 극대화시킨 복합 터치 스크린 패널 장치에 관한 것이다.
상술한 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 전자 기기에 적용되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 있어서, 데이터를 출력하기 위한 엘씨디 모듈과, 상기 엘씨디 모듈의 상부에 배치되는 공간 터치 패널과, 상기 공간 터치 모듈의 상부에 중첩되도록 배치되는 음파 터치 패널 및 상기 공간 터치 패널과 음파 터치 패널에서 검지된 터치 위치를 감지하여 기기의 해당 기능을 수행하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 일체화하여 기존의 AG 전극, 신호 라인을 배제시켜 장치의 공간 활용을 극대화하였으며, 정밀한 터치 및 롱 키 기능과 드래그 동작을 원활히 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 터치 스크린 패널 장치가 적용되는 휴대용 단말기의 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 복합 터치 스크린 패널 장치의 분리 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 도 2의 결합된 상태를 도시한 요부 단면도;
도 4는 본 발명에 따라 적용되는 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 도시한 구성도; 및
도 5는 본 발명에 따라 공간 터치 패널과 음파 터치 패널이 중첩되도록 배치되는 상태를 도시한 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다. 그러나 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 도면에서는 휴대용 단말기를 도시하고, 이에 적용되는 복합 터치 스크린 패널을 도시하고 기술하였으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 복합 터치 스크린 패널은 데이터 입출력을 위한 터치 스크린 장치를 가질 수 있는 다양한 전자 기기에 적용 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터치 스크린 패널 장치가 적용되는 휴대용 단말기(100)의 사시도로써, 단말기(100)의 전면(101)에 복합 터치 스크린 패널 장치(1)가 설치된다. 상기 복합 터치 스크린 패널 장치(1)는 데이터의 입, 출력 기능을 동시에 지원한다. 역시, 상기 터치 스크린 패널 장치(1)의 상부에 스피커 장치(102)가 설치되며, 상기 터치 스크린 패널 장치(1)의 하측에 마이크 장치(103)가 설치된다.
본 발명에 따르면, 상기 복합 터치 스크린 패널 장치(1)는 사용자의 손가락을 터치 스크린의 표면에 직접 접촉하지 않아도 동작한다. 이는 후술될 공간 터치 패널에 기인한 것이다. 그러나, 사용자가 상기 터치 스크린에 손가락을 접촉시켜서 동작하더라도 터치 동작이 수행된다. 이는 상기 공간 터치 패널과 함께 실장되는 음파 터치 패널에 기인한 것이다. 즉, 사용자의 기호에 따라 다양한 터치 동작의 수행이 가능한 것이다. 예를 들어, 비교적 정밀한 터치 동작이 요구될 경우 사용자는 터치 스크린 표면에 직접 손가락을 접촉시켜 음파 터치 패널만을 동작시켜 터치 동작을 수행할 것이며, 롱 키 기능이나 드래그 기능을 주로 원할 경우에는 주로 손가락을 터치 스크린 표면에서 이격시켜 공간 터치 패널을 이용하여 터치 동작을 수행할 것이다.
따라서, 바람직하게도 상기 공간 터치 패널과 음파 터치 패널은 상호 배타적으로 동작하는 것이 바람직하다. 즉, 공간 터치 패널이 동작할 경우 음파 터치 패널은 동작하지 않을 것이며, 음파 터치 패널이 동작할 경우 공간 터치 패널이 동작하면 안될 것이다. 그러나 이에 국한되지는 않으며, 예컨대, 공간 터치 패널이 동작될 경우 음파 터치 패널을 동작하여도 무관할 것이다.
이하 상술한 복합 터치 스크린 패널 장치(1)를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 터치 스크린 패널 장치(1)의 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 도 2의 결합된 상태를 도시한 요부 단면도이다.
본 발명에 따른 복합 터치 스크린 패널 장치91)는 엘씨디 모듈(4)의 상측에 배치되는 공간 터치 패널(3)과 그 상부에 설치되는 음파 터치 패널(APR; Acoustic Pulse Recognition 패널)(2)을 포함한다. 상기 엘씨디 모듈(4)과 상기 공간 터치 패널(3) 및 음파 터치 패널(2)을 함께 수납하여 하나의 어셈블리로 구현하기 위한 보강 플레이트(7) 및 백라이트 유닛(6)이 더 설치된다.
상기 보강 플레이트(7)는 상기 백라이트 유닛(6)을 수용하기 위한 평면부(71)과 상기 평면부(71)의 테두리를 따라 일정 높이로 상향 절곡된 측면부(72)를 갖는데 이는 상기 수납되는 구성 요소들을 외부의 충격으로부터 보호하기 위함이다. 바람직하게도, 상기 보강 플레이트(7)는 SUS 재질 또는 합성 수지 재질로 구현할 수 있을 것이다.
상기 보강 플레이트(7)의 상부에 적층되는 백라이트 유닛(6)은 테두리를 따라 합성 수지 재질의 프레임(61)으로 둘러싸여 상기 보강 플레이트(7)의 평면부(71)에 적층이 용이하게 한다.
상기 엘씨디 모듈(4)은 고화질 컬러 TFT 엘씨디 모듈일 수 있으며, 소정의 양면 테이프(5)에 의해 상기 백라이트 유닛(6)의 상부에 부착될 것이다.
그후, 상기 엘씨디 모듈(4)의 상부에는 공간 터치 패널(3)과 음파 터치 패널(2)이 순차적으로 적층된다. 바람직하게도, 상기 음파 터치 패널(2)은 터치 스크린 패널 장치(1)의 최상부의 글라스 층(도 3의 2-1)의 저면에 직접 형성될 수 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 엘씨디 패널(4)과 공간 터치 패널(3) 사이에는 OCA(Optical Clear Adhesive)(도 3의 43)가 적용되어 부착될 수 있다.
역시, 상기 공간 터치 패널(3)은 중공형 공간을 가지며, 상기 음파 터치 패널(2)의 저부에 부착되는 방식으로 중첩되도록 설치된다. 이때, 상기 중공형 공간은 상기 엘씨디 모듈(4)의 액티브 영역과 같도록 형성시킬 수 있다.
바람직하게도, 상기 음파 터치 패널(2)과 공간 터치 패널(3)과 엘씨디 모듈(4) 및 백라이트 유닛(6)은 외부로 인출되는 가요성 인쇄회로(22, 32, 42, 62)와 같은 신호 라인에 의해 전원 공급 및 데이터 전송을 수행할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명에 따라 적용되는 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 도시한 구성도이다.
도 4에서 (a)는 음파 터치 패널이며, (b)는 공간 터치 패널이다.
(a)에 도시한 바와 같이, 음파 터치 패널(2)은 글라스재로 이루어지는 비압전 기판(21)과, 비압전 기판(21)의 X방향, Y방향 각각의 일단부에 탄성 표면파를 여진하는 복수의 입력 압전체들(24, 25)과, 상기 비압전 기판(21)의 X방향, Y방향 각각의 타단부에서 상기 입력 압전체들(24, 25)에 대향되어 탄성 표면파를 수신하는 복수의 수신 압전체들(26, 27)로 구성된다.
따라서, 상술한 음파 터치 패널(2)은 각 입력 압전체들(24, 25)에 전기 신호를 입력하여 탄성 표면파를 여진시켜 상기 비압전 기판(21) 상에 표면파를 전파시키고, 수신 압전체들(26, 27)은 전파된 탄성 표면파를 수신한다. 따라서, 상기 비압전 기판(21)상의 탄성 표면파의 전파로에 손가락 또는 물체가 접촉하면 탄성 표면파는 감쇄되어 상기 수신 압전체(26, 27)의 수신 신호의 레벨 감쇄의 유무를 검출하여 접촉 유무 및 그 접촉 위치를 검출하는 것이다. 상기 비압전 기판(21)의 내부 공간 23은 터치 위치를 검출할 수 있는 검출 영역이며, 주연부는 상기 상기 입력 압전체들(24, 25)과 수신 압전체들(26, 27)이 설치되는 프레임 영역일 수 있다. 역시, 상기 주연부는 상기 입력 압전체들(24, 25)에서 방출하는 전파를 일정 각도로 절곡시켜 상기 수신 압전체들(26, 27)이 수신할 수 있도록 하는 반사 어레이로 활용될 수도 있을 것이다.
(b)에 도시한 바와 같이, 공간 터치 패널(3)은 중앙이 개구로 형성된 테두리 형태의 가요성 인쇄회로(FPC; Flexible Printed Circuit)(31)에 적외선을 조사하기 위한 복수의 엘이디(LED; Light Emitting Diode)(33)와 상기 엘이디(33)에서 조사된 광을 수광하는 복수의 포토 센서(34)가 일정 간격으로 순차적으로 실장 된다.
따라서, 상기 엘이디(33)는 상향으로 일정 각도(예를 들어 약 45도)로 광을 조사하게 되며, 손가락이 해당 위치에 근접할 경우 조사된 광은 상기 손가락에 의해 반사되어 해당 포토 센서(34)로 수광 되어 해당 터치 위치를 파악하게 되는 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 공간 터치 패널과 음파 터치 패널이 중첩되도록 배치되는 상태를 도시한 구성도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 음파 터치 패널과 공간 터치 패널은 함께 중첩되도록 본딩 또는 테이핑 등의 방법으로 부착된다. 이때, 상기 음파 터치 패널의 각 압전체들(24, 25, 26, 27)이 설치되는 주연부와 공간 터치 패널(3)을 일치시키도록 한다. 이때, 상기 음파 터치 패널의 접촉 영역(23)은 엘씨디 모듈(4)의 액티브 영역이 될 것이다. 또한, 이러한 경우 상기 음파 터치 패널의 압전체들(24, 25, 26, 27)과 공간 터치 패널의 엘이디(33) 및 포토 센서(34)들은 서로 중첩되지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
따라서 음파 터치 패널(2)을 사용하게 되면, 기존의 정전식 터치 패널 및 감압식 터치 패널에서 일정 폭을 갖도록 형성되어야 하는 AG 전극, 신호 라인이 배제되기 때문에 동일한 장치의 경우 음파 터치 패널의 접촉 영역(23)을 좀더 확장 시킬 수 있으며, 이는 엘씨디 모듈(4)의 액티브 영역의 확장을 의미하고, 결과적으로 터치 스크린 패널 장치의 사용되지 않는 블랙 프린트 영역의 최소화로 인한 제품의 공간 활용이 극대화될 수 있는 것이다.
분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 다양한 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있을 것이다.
1: 복합 터치 스크린 패널 장치 2: 음파 터치 패널
3: 공간 터치 패널 4: 엘씨디 모듈
6: 백라이트 유닛

Claims (11)

  1. 전자 기기에 적용되는 복합 터치 스크린 패널 장치에 있어서,
    데이터를 출력하기 위한 엘씨디 모듈;
    상기 엘씨디 모듈의 상부에 배치되는 공간 터치 패널;
    상기 공간 터치 모듈의 상부에 중첩되도록 배치되는 음파 터치 패널; 및
    상기 공간 터치 패널과 음파 터치 패널에서 검지된 터치 위치를 감지하여 기기의 해당 기능을 수행하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공간 터치 패널은,
    일정 크기의 개구를 갖는 테두리 형태의 가요성 인쇄회로;
    상기 가요성 인쇄회로에 일정 간격으로 실장되어 광을 조사하는 복수개의 엘이디; 및
    상기 엘이디에서 조사된 광을 선택적으로 수광하여 해당 공간 터치 위치를 감지하도록 하는 복수개의 포토 센서를 포함함을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 음파 터치 패널은,
    투명 글라스재로 형성되는 비압전 기판;
    상기 비압전 기판의 테두리의 주연부를 따라 일정 간격으로 X축 및 Y축에 걸쳐 실장되는 복수개의 입력 압전체들; 및
    상기 입력 압전체들에서 방출되는 전파를 수신하도록 상기 X축 및 Y축에 걸쳐 실장되는 복수개의 수신 압전체들을 포함하여, 송신 전파가 감쇄되어 수신되는 터치 영역을 검지하도록 구성됨을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 음파 터치 패널의 주연부와 상기 공간 터치 패널의 가요성 인쇄회로는 서로 중첩되도록 배치됨을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 음파 터치 패널의 압전체들과 상기 공간 터치 패널의 엘이디들 및 포토 센서들은 서로 중첩되지 않는 위치에 배치됨을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 엘씨디의 액티브 영역과, 상기 음파 터치 패널의 접촉 영역 및 상기 공간 터치 패널의 가요성 인쇄회로의 개구는 그 크기가 같도록 형성함을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 공간 터치 패널과 음파 터치 패널은 본딩 또는 테이핑에 의해 상호 부착됨을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공간 터치 패널과 음파 터치 패널을 상호 배타적으로 동작시킴을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 음파 터치 패널이 동작할 경우 상기 공간 터치 패널을 동작시키지 않음을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 엘씨디 모듈의 저부에는 백라이트 유닛이 더 설치되어, 그 저부의 보강 플레이트에 고정되어 하나의 어셈블리로 활용됨을 특징으로 하는 복합 터치 스크린 패널 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 기술적 구성을 갖는 복합 터치 스크린 패널 장치를 포함함을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
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