KR20120009677A - 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기 및 그 제조방법 - Google Patents

촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서에 부착되는 하중범프의 결합력이 약할 경우 상판의 터치시 흔들림으로 인한 센서의 감도가 달라져 위치 오차가 크게 발생하는 문제점을 해결하기 위한 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기에 관한 것이다. 이를 위해, 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(110); 상판(110)의 일면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(120); 하중범프층(120)의 일면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 갖으며, 외부의 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(130); 센서층(130)의 일면에 적층되어 센서층(130)을 지지하는 지지층(140); 및 지지층(140)의 일면에 적층되고, 상판(110)에 외부의 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(155)를 일면에 구비하는 하판(150);을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기가 개시된다.

Description

촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기 및 그 제조방법 {Touch apparatus and method with tactile feedback device and recognition of position and force thereof}
본 발명은 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기 및 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치기기에 힘전달을 균등하게 하기 위해 하중범프를 이용하여 위치 및 힘을 인식하고, 터치시 촉각 피드백을 제공할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
인간은 다양한 애플리케이션에서 전자/기계장치와 인터페이스를 이루고 있다. 따라서, 보다 자연스럽고, 사용이 용이하며, 정보 제공이 가능한 인터페이스에 대해 끊임없는 관심을 보이고 있다. 사용자와 인터페이스를 이루는 장치 중 터치방식으로 동작 또는 위치 명령을 인가하는 터치 입력장치로는 은행에서의 입출금 자동화 기기, 개인 휴대정보 단말기, 휴대폰 등 각종 전자/통신기기에서 사용되는 터치스크린 또는 노트북 등에 사용되는 터치패드 등이 있다.
종래의 터치입력장치는 외부의 작용힘(Fin)이 접촉한 위치만을 검출하고, 이러한 터치입력장치가 사용되는 전자/통신기기는 커서의 위치 변화 또는 프로그램 등을 실행한다. 이러한 종래의 터치입력장치는 전자/통신기기 등의 다양한 산업에서 점점 증대되는 접촉 정보의 획득의 면에서 위치만을 검출하는 한계가 있었다. 그리하여 외부의 작용힘(Fin)의 위치뿐만이 아니라 외부의 작용힘(Fin)이 인가한 작용힘의 세기에 대한 정보까지 획득할 수 있는 장치의 개발이 요구되어 왔다.
그리하여 개발된 것으로서 외부의 작용힘(Fin)에 의하여 터치입력장치에 일정한 작용힘이 인가되는 경우 작용힘의 세기를 감지하기 위하여 다양한 센서를 터치스크린 또는 터치패드 등에 부착하거나 힘센서로 이루어진 터치스크린, 터치패드 방식이 있다. 이러한 경우에 있어서 양면 테이프 등을 이용하여 화면표시 장치에 부착하며, 이 경우 양면 테이프의 접착의 정도와 가공의 정도에 따라 센서의 부착의 정도가 달라지게 되는 문제가 있었다. 이는 작용힘의 세기를 감지함에 있어 신호의 왜곡을 발생시켜 작용힘의 세기를 검출하는데 한계점을 가지고 있어 왔다.
한편, 터치스크린 구조에 있어서는 힘전달이 균등하게 전달되도록 하는 구조가 매우 중요하다. 따라서, 하중범프가 단순히 접착될 경우에는 접촉층의 터치시 흔들림으로 인해 센서의 감도가 달라져 위치 오차가 크게 발생하며, 터치스크린 낙하 테스트시 결합력이 약한 구조로 인해 신뢰성에 문제가 발생하였다. 또한, 터치패드 및 터치스크린의 경우 촉각 피드백을 줄 수 없는 문제점 또한 있어 왔으며, 터치 입력장치에 외부의 작용힘(Fin)이 인가되기 전에 센서에 일정 힘에 의한 신호가 발생하도록 할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있었다.
따라서 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 신호의 왜곡 없이 작용힘의 세기를 검출하고, 센서의 감도가 달라져 위치 오차가 발생하지 않으며, 결합력이 약한 구조로 인해 신뢰성이 발생하는 문제점을 극복할 수 있으며, 위치와 힘을 동시에 감지하고, 또한 촉각 피드백을 줄 수 있는 장치 및 그 제조방법의 개발이 요구되고 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 센서에 부착되는 하중범프의 결합력이 약할 경우 상판 터치시 흔들림으로 인해 센서의 감도가 달라져 위치 오차가 크게 발생하는 문제점을 해결하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 터치 입력장치의 낙하 테스트시 결합력이 약한 구조로 인해 인장력이 발생하여 신뢰성에 문제가 발생하는 점을 해결하기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 터치 입력장치(예를 들어 터치스크린)에서 외부의 접촉힘(Fin)의 접촉 위치를 획득하던 수단을 부가할 필요가 없어, 제조 단가를 감소시키는데 그 목적이 있다.
그리고, 터치패드 및 터치스크린에 촉각 피드백을 줄 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(110); 상판(110)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(120); 하중범프층(120)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 갖으며, 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(130); 센서층(130)의 일면에 적층되어 센서층(130)을 지지하는 지지층(140); 및 지지층(140)의 일면에 적층되고, 상판(110)에 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(155)를 일면에 구비하는 하판(150);을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 상판(110)은 유리기판, 메탈기판, LCD, OLED, 고분자 필름, 전자종이 디스플레이 및 이엘시트 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 하판(150)은 유리기판, 메탈기판, 고분자 필름, 및 PCB 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서에 의해 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 힘센서(135)는 정전용량 방식 힘센서에 의해 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 힘센서(135)는 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서에 의해 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 지지층(140)은 고분자기판, 메탈기판, 및 고분자 필름 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 하중범프층(120)은 실리콘, UV 잉크, 폴리우레탄 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 촉각피드백장치(155)는 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 중 어느 하나로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상판(110)과 하중범프층(120)의 결합 또는 센서층(130)과 하중범프층(120)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 센서층(130)과 지지층(140)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 지지층(140)과 하판(150)의 결합은 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프, 폼테이프 및 실리콘 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 하중범프층(120), 힘센서(135), 및 촉각피드백장치(155) 중 어느 하나는 적어도 두개 이상을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 하중범프층(120)과 힘센서(135)는 서로 대향하는 위치에 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 하중범프층(120)은 센서층(130)의 상부면에 형성되어 상판(110)과 결합하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(210); 상판(210)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달상판층(220); 힘전달상판층(220)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(230); 하중범프층(230)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달하판층(240); 힘전달하판층(240)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(255)를 갖으며, 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(250); 센서층(250)의 일면에 적층되어 센서층(250)을 지지하는 지지층(260); 및지지층(260)의 일면에 적층되고, 상판(210)에 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(275)를 일면에 구비하는 하판(270);을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 힘전달상판층(220)은 폴리우레탄 필름, PET 필름, 및 폴리이미드 필름 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 힘전달하판층(240)은 폴리우레탄 필름, PET 필름, 및 폴리이미드 필름 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 힘전달상판층(220)과 하중범프층(230)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 및 열접착 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하다.
그리고, 하중범프층(230)과 힘전달하판층(240)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 및 열접착 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 갖으며, 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센스층(130)의 일면에 적층된 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(120)을 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(110)의 일면에 적층하는 제 1 단계(S110); 센서층(130)의 일면에 적층되어 센서층(130)을 지지하는 지지층(140)을 적층하는 제 2 단계(S120); 및 지지층(140)의 일면에 적층되고, 상판(110)에 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(155)를 일면에 구비하는 하판(150)을 적층하는 제 3 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 촉각피드백장치(175)는 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 중 어느 하나로 구비하는 것이 바람직하다.
그리고, 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서, 정전용량 방식 힘센서, 및 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 목적은, 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(210)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달상판층(220)을 적층하는 제 1 단계(S210); 힘전달상판층(220)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(230)을 적층하는 제 2 단계(S220); 하중범프층(230)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달하판층(240)을 적층하는 제 3 단계(S230); 힘전달하판층(240)의 일면에 적층되어 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(255)를 갖으며, 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(250)을 적층하는 제 4 단계(S240); 센서층(250)의 일면에 적층되어 센서층(250)을 지지하는 지지층(260)을 적층하는 제 5 단계(S250); 및 지지층(260)의 일면에 적층되고, 상판(210)에 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(275)를 일면에 구비하는 하판(270)을 적층하는 제 6 단계(S260);를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 촉각피드백장치(175)는 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 중 어느 하나로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서, 정전용량 방식 힘센서, 및 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서 중 어느 하나에 의해 작용힘(Fin)을 검출하는 것 바람직하다.
전술한 바와 같은 본 발명의 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기에 의하면 센서에 부착되는 하중범프의 결합력이 약할 경우 상판 터치시 흔들림으로 인해 센서의 감도가 달라져 위치 오차가 크게 발생하는 문제점을 해결하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 터치 입력장치의 낙하 테스트시 결합력이 약한 구조로 인해 인장력이 발생하여 신뢰성에 문제가 발생하는 점을 해결하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 종래의 터치 입력장치(예를 들어 터치스크린)에서 외부의 접촉힘(Fin)의 접촉 위치를 획득하던 수단을 부가할 필요가 없어, 제조 단가를 감소시키는 효과가 있다.
그리고, 터치패드 및 터치스크린에 촉각 피드백을 줄 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 측단면도,
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기에 외부의 작용힘이 인가된 측단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 분리 측단면도,
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 측단면도,
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기에 외부의 작용힘이 인가된 측단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 분리 측단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법에 따른 각 단계의 공정상태도,
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법에 따른 각 단계의 공정상태도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
< 터치기기의 구성>
(제 1 실시예 )
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 측단면도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기에 외부의 작용힘이 인가된 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 분리 측단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기는 대략 상판(110), 하중범프층(120), 센서층(130), 지지층(140), 및 하판(150)을 포함하여 구성할 수 있다. 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 구성을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상판(110)은 사용자가 위치 또는 동작 명령을 입력하기 위하여 포인팅 오브젝트(일예로 손가락, 터치팬)를 접촉시키는 부재이다. 본 발명의 일실시예에 따른 터치기기는 터치스크린 또는 터치패드의 형태로 활용 가능하고, 이 경우 사용자에게 화면을 제공하는 화면표시부(도면 미도시)가 부가될 수 있다. 상판(110)은 터치스크린 또는 터치패드의 디스플레이 하부 또는 쿼티자판의 하부에 삽입하거나, 또는 일체형 쿼티자판 또는 분할형 쿼티자판의 하부에 삽입할 수 있다. 상판(110)의 재질은 포인팅 오브젝트의 누름힘이 인가된 이후 다시 원래의 형태로 복원 가능한 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 일예로서 유리기판, 메탈기판, LCD, OLED, 각종 필름, 전자종이 디스플레이, 및 이엘시트(EL sheet) 등을 사용할 수 있다. 또한 상판(110)은 가요성 있는 재질로도 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 하중범프층(120)은 외부의 작용힘(Fin)을 전달하고, 힘전달을 균등하게 하는 기능을 하는 것으로서 후술할 센서층(130)의 일면에 생성되어 상판(110)의 하부면에 적층할 수 있다. 하중범프층(120)은 실리콘, UV 잉크, 폴리우레탄, 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다. 하중범프층(120)과 상판(110)의 결합은 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합할 수 있다. 폴리이미드 필름과 열접착 테이프의 결합은 터치기기의 제작에 있어서 잘 휘어지면서 또한 잘 붙기 때문에 유용하며, 밀봉기능을 동시에 가능하게 한다. 또한, 엑츄에이터의 선형성이 증가하고, 힘의 직선성 향상 및 감도를 증가 시킨다. 이 중에서 특히, 폴리이미드 필름은 400℃ 이상의 고온이나 영하 265℃의 온도에서도 견딜 수 있는 초 내열성과 초 내한성을 지닌다. 또한 두께가 얇으며, 굴곡성(Flexibility)이 뛰어나고, 내화학성과 내마모성이 강한 장점이 있으므로 본 발명의 일실시예에 따른 촉각센서가 사용되는 산업분야를 더욱 더 다양화할 수 있는 특징이 있다.
하중범프층(120)의 높이는 대략 0.2mm 내외로 형성할 수 있고, 적어도 두개 이상의 하중범프층(120)을 구성함이 바람직하다. 하중범프층(120)은 포인팅 오브젝트에 의하여 외부의 작용힘(Fin)이 인가되면 작용힘(Fin)을 감지하는 후술할 힘센서(135)들의 센싱 기능을 증대시키는 기능을 한다. 하중범프층(120)과 후술할 힘센서(135)는 그 위치를 서로 대향하여 구성할 수 있으며, 디스플레이의 하부 테두리 영역 또는 전면에 배치할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 센서층(130)은 외부의 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 구비하고 있으며, 또한 외부의 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출할 수 있다. 이 경우 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서, 정전용량 방식 힘센서, 및 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서 중 어느 하나로 구성할 수 있으며 멀티 터치가 가능하다. 센서층(130)과 후술할 지지층(140)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하다. 힘센서(135)는 최대 64개까지 배치가 가능하며, 테두리에 배열하는 구조 또는 전면에 배열하는 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 지지층(140)은 센서층(130)의 하부면에 구비되어 외부의 작용힘(Fin)에 관한 신호를 검출하는 복수의 힘센서(135)들의 센싱 기능이 동일하도록 센서층(130)을 지지하는 기능을 한다. 센서층(130)과 지지층(140)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것이 바람직하며, 이러한 접착테이프가 없으면 필름층이 울거나 부정확한 측정이 발생할 수 있다. 지지층(140)은 고분자기판, 메탈기판, 및 고분자 필름 등의 필름 형태로서 너무 얇으면 흐느적 거리게 되며, 너무 두꺼우면 클릭이 안되므로 최대 2mm 내외의 높이를 형성함이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 하판(150)은 지지층(140)의 일면에 적층할 수 있으며, 그 일면에 복수의 촉각피드백장치(155)를 구비할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 촉각피드백장치(155)는 상판(110)에 외부의 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 것으로서 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 등으로 구비할 수 있다. 클릭 돔의 경우 변위는 최대 2mm 내외로 형성함이 바람직하고, 자판의 버튼마다 하나씩 배열하거나 이보다 더 적게 배열할 수 있다. 하판(150)은 유리기판, 메탈기판, 고분자 필름, 및 PCB 중 어느 하나로 형성할 수 있으며, 지지층(140)과 하판(150)의 결합은 폼테이프, 실리콘, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 접착하여 접착층(153)을 형성할 수 있다.
(제 2 실시예 )
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 측단면도이고, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기에 외부의 작용힘이 인가된 측단면도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 분리 측단면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기는 대략 상판(210), 힘전달상판층(220), 하중범프층(230), 힘전달하판층(240), 센서층(250), 지지층(260), 및 하판(270)을 포함하여 구성할 수 있다. 이 경우 상판(210), 하중범프층(230), 센서층(250), 지지층(260), 및 하판(270)의 구성 및 기능은 전술한 제 1 실시예의 내용과 동일하므로 이에 갈음하고, 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 힘전달상판층(220) 및 힘전달하판층(220)의 구성 및 결합을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 힘전달상판층(220)은 상판(210)의 하부면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 전달할 수 있다. 또한 하중범프층(230)의 결합력이 약할 경우 상판(210) 터치시 흔들림으로 인한 센서층(250)의 감도가 달라져 위치 오차가 발생하는 것을 힘전달상판층(220) 및 후술할 힘전달하판층(240)에 의해 방지할 수 있다. 힘전달상판층(220)은 폴리우레탄, PET, 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성할 수 있으며, 하중범프층(230)과의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 및 열접착 테이프 중 어느 하나로 결합할 수 있다. 힘전달상판층(220)은 최대 변위 2mm를 전달해야 하므로 층이 되도록 얇을 수록 좋다. 이 경우 힘전달상판층(220)의 두께는 되도록 100㎛ ? 1mm 정도의 두께를 형성함이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에 따른 힘전달하판층(240)은 하중범프층(230)의 하부면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 전달할 수 있다. 힘전달하판층(240)은 폴리우레탄, PET, 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성할 수 있으며, 하중범프층(230)과의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 및 열접착 테이프 중 어느 하나로 결합할 수 있다. 또한 힘전달하판층(240)과 센서층(250)의 결합은 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 등으로 결합할 수 있다. 힘전달상판층(220)은 최대 변위 2mm를 전달해야 하므로 층이 되도록 얇을 수록 좋다. 이 경우 힘전달상판층(220)의 두께는 되도록 100㎛ ? 1mm 정도의 두께를 형성함이 바람직하다.
< 터치기기의 제조방법>
(제 1 실시예 )
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법에 따른 각 단계의 공정상태도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조단계는 대략 외부의 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 갖으며, 외부의 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센스층(130)의 일면에 적층된 외부의 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(120)을 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(110)의 일면에 적층하는 제 1 단계(S110), 센서층(130)의 일면에 적층되어 센서층(130)을 지지하는 지지층(140)을 적층하는 제 2 단계(S120); 및 지지층(140)의 일면에 적층되고, 상판(110)에 외부의 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(155)를 일면에 구비하는 하판(150)을 적층하는 제 3 단계(S130)로 이루어진다. 이하 도 7a 내지 7c를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상판(110)은 유리기판, 메탈기판, LCD, OLED, 고분자 필름, 전자종이 디스플레이, 및 이엘시트 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 상판(110)은 하중범프층(120)의 상부면과 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프 등으로 접착하여 적층한다.
다음으로, 하중범프층(120) 및 센서층(130)의 제조에 있어서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 하중범프층(120)은 센서층(130)의 상부면에 생성되어 상판(110)의 하부면과 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프 등을 사용하여 결합할 수 있다. 이러한 하중범프층(120)의 재질은 실리콘, UV 잉크, 폴리우레탄, 폴리이미드 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 센서층(130)은 상부면에 하중범프층(120)을 형성하고 지지층(140)의 상부면과 결합한다.
다음으로, 지지층(140)의 제조에 있어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상판(110)과 하중범프층(120)이 결합된 센서층(130)을 접착하여 적층한 후, 센서층(130)의 하부면과 지지층(140)의 상부면이 결합한다. 이 경우 상호 접착은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프 등으로 접착하여 적층한다. 지지층(140)은 고분자기판, 메탈기판, 고분자 필름 등으로 형성하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 하판(150)의 제조에 있어서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상판(110), 하중범프층(120), 센서층(130), 및 지지층(140)을 접착하여 적층한 후, 지지층(140)의 하부면과 하판(150)의 상부면을 결합한다. 이 경우 하판(150)의 상부면에는 촉각피드백장치(155)가 형성되어 있으므로 지지층(140)과의 접착은 상부면 양측면에서만 접착하는 것이 바람직하다. 하판(150)은 유리기판, 메탈기판, 고분자 필름, PCB 등으로 형성할 수 있다.
(제 2 실시예 )
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법을 순차적으로 나타낸 순서도이고, 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법에 따른 각 단계의 공정상태도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조단계는 대략 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(210)의 일면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달상판층(220)을 적층하는 제 1 단계(S210), 힘전달상판층(220)의 일면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(230)을 적층하는 제 2 단계(S220), 하중범프층(230)의 일면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달하판층(240)을 적층하는 제 3 단계(S230), 힘전달하판층(240)의 일면에 적층되어 외부의 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(255)를 갖으며, 외부의 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(250)을 적층하는 제 4 단계(S240), 센서층(250)의 일면에 적층되어 센서층(250)을 지지하는 지지층(260)을 적층하는 제 5 단계(S250), 및 지지층(260)의 일면에 적층되고, 상판(210)에 외부의 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(275)를 일면에 구비하는 하판(270)을 적층하는 제 6 단계(S260)로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상판(210), 센서층(250), 지지층(260), 및 하판(270)의 제조는 전술한 제조방법과 동일한 바 앞서 기재한 내용으로 갈음하고 아래에서는 힘전달상판층(220) 및 힘전달하판층(240)의 제조단계를 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 힘전달상판층(220)의 제조에 있어서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 힘전달상판층(220)의 상부면은 상판(210)의 하부면과 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프 등으로 접착하여 적층할 수 있다. 이 경우 힘전달상판층(220)은 폴리우레탄, PET, 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하고, 두께는 대략 100㎛ ? 1mm 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 힘전달하판층(240)의 제조에 있어서, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 하중범프층(230)은 힘전달상판층(220)과 힘전달하판층(240) 사이에 개재되어 있으며, 힘전달하판층(240)은 하중범프층(230)의 하부면과 접착할 수 있다. 이 경우 접착은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프 등으로 접착할 수 있다. 힘전달하판층(240)의 하부면은 센서층(250)의 상부면과 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프 등으로 접착하여 적층할 수 있다. 힘전달하판층(240)은 폴리우레탄, PET, 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하고, 두께는 대략 100㎛ ? 1mm 정도로 형성하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
110, 210 : 상판
120, 230 : 하중범프층
130, 250 : 센서층
135, 255 : 힘센서
140, 260 : 지지층
150, 270 : 하판
153, 273 : 접착층
155, 275 : 촉각피드백장치
220 : 힘전달상판층
240 : 힘전달하판층

Claims (26)

  1. 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(110);
    상기 상판(110)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(120);
    상기 하중범프층(120)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 갖으며, 상기 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(130);
    상기 센서층(130)의 일면에 적층되어 상기 센서층(130)을 지지하는 지지층(140); 및
    상기 지지층(140)의 일면에 적층되고, 상기 상판(110)에 상기 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(155)를 일면에 구비하는 하판(150);을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판(110)은 유리기판, 메탈기판, LCD, OLED, 고분자 필름, 전자종이 디스플레이, 및 이엘시트 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하판(150)은 유리기판, 메탈기판, 고분자 필름, 및 PCB 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서에 의해 상기 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘센서(135)는 정전용량 방식 힘센서에 의해 상기 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘센서(135)는 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서에 의해 상기 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지층(140)은 고분자기판, 메탈기판, 및 고분자 필름 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중범프층(120)은 실리콘, UV 잉크, 폴리우레탄, 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉각피드백장치(155)는 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 중 어느 하나로 구비하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판(110)과 상기 하중범프층(120)의 결합 또는 상기 센서층(130)과 상기 하중범프층(120)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서층(130)과 상기 지지층(140)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 열접착 테이프, 및 양면 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지층(140)과 상기 하판(150)의 결합은 열접착 잉크, 열접착 테이프, 양면 테이프, 폼테이프, 및 실리콘 중 어느 하나로 결합하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중범프층(120), 상기 힘센서(135), 및 상기 촉각피드백장치(155) 중 어느 하나는 적어도 두개 이상을 구비하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중범프층(120)과 상기 힘센서(135)는 서로 대향하는 위치에 구비하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 하중범프층(120)은 상기 센서층(130)의 상부면에 형성되어 상기 상판(110)과 결합하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  16. 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(210);
    상기 상판(210)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달상판층(220);
    상기 힘전달상판층(220)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(230);
    상기 하중범프층(230)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달하판층(240);
    상기 힘전달하판층(240)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(255)를 갖으며, 상기 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(250);
    상기 센서층(250)의 일면에 적층되어 상기 센서층(250)을 지지하는 지지층(260); 및
    상기 지지층(260)의 일면에 적층되고, 상기 상판(210)에 상기 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(275)를 일면에 구비하는 하판(270);을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 힘전달상판층(220)은 폴리우레탄, PET, 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 힘전달하판층(240)은 폴리우레탄, PET, 및 폴리이미드 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 힘전달상판층(220)과 상기 하중범프층(230)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 및 열접착 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 하중범프층(230)과 상기 힘전달하판층(240)의 결합은 UV 잉크, 열접착 잉크, 및 열접착 테이프 중 어느 하나로 결합하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  21. 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(135)를 갖으며 상기 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(130)의 일면에 적층된 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(120)을 상기 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(110)의 일면에 적층하는 제 1 단계(S110);
    상기 센서층(130)의 일면에 적층되어 상기 센서층(130)을 지지하는 지지층(140)을 적층하는 제 2 단계(S120); 및
    상기 지지층(140)의 일면에 적층되고, 상기 상판(110)에 상기 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(155)를 일면에 구비하는 하판(150)을 적층하는 제 3 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 촉각피드백장치(175)는 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 중 어느 하나로 구비하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서, 정전용량 방식 힘센서, 및 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서 중 어느 하나에 의해 상기 작용힘(Fin)의 세기를 검출하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
  24. 터치에 의한 외부의 작용힘(Fin)이 인가되는 상판(210)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달상판층(220)을 적층하는 제 1 단계(S210);
    상기 힘전달상판층(220)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 하중범프층(230)을 적층하는 제 2 단계(S220);
    상기 하중범프층(230)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 전달하는 힘전달하판층(240)을 적층하는 제 3 단계(S230);
    상기 힘전달하판층(240)의 일면에 적층되어 상기 작용힘(Fin)을 검출하는 힘센서(255)를 갖으며, 상기 작용힘(Fin)의 터치 위치를 검출하는 센서층(250)을 적층하는 제 4 단계(S240);
    상기 센서층(250)의 일면에 적층되어 상기 센서층(250)을 지지하는 지지층(260)을 적층하는 제 5 단계(S250); 및
    상기 지지층(260)의 일면에 적층되고, 상기 상판(210)에 작용힘(Fin) 인가시 피드백을 주는 촉각피드백장치(275)를 일면에 구비하는 하판(270)을 적층하는 제 6 단계(S260);를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 촉각피드백장치(175)는 클릭 돔, 폴리머 액츄에이터, 및 모터 중 어느 하나로 구비하는 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기의 제조방법.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 힘센서(135)는 접촉저항 방식 힘센서, 정전용량 방식 힘센서, 및 압전재료를 이용한 압전 방식 힘센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 촉각 피드백 장치를 갖으며 위치와 힘을 인식하는 터치기기.
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