KR20120138958A - Capacitive force-based input device - Google Patents

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KR20120138958A
KR20120138958A KR1020110058413A KR20110058413A KR20120138958A KR 20120138958 A KR20120138958 A KR 20120138958A KR 1020110058413 A KR1020110058413 A KR 1020110058413A KR 20110058413 A KR20110058413 A KR 20110058413A KR 20120138958 A KR20120138958 A KR 20120138958A
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electrode plate
pressure
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김태원
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주식회사 비젼스케이프
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Abstract

PURPOSE: A pressure based conductive input apparatus is provided to form a pole plate on both surfaces of a flexible insulation film by etching a pattern of the pole plate on the conductive thin film. CONSTITUTION: Conductive films(4a,4b) are laminated on both surfaces of a flexible insulation film(3). A first pole plate(10) is formed by etching a pattern on the conductive film. A second pole plate(20) is formed by etching the pattern on the conductive film. An empty space unit(5) is formed on one or more lower surfaces of the first pole plate. The empty space unit is generated by bending the flexible insulation film according to the pressure for the first pole plate. A pressure location and pressure effects are detected from a capacitance variation generated by converting a distance(d1) between the first and the second pole plate.

Description

압력기반 정전용량식 입력장치{Capacitive Force-based Input Device}Capacitive Force-based Input Device

본 발명은 입력장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 가해진 압력의 위치와 압력의 크기에 따라 다르게 나타나는 상하 극판 사이의 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반 정전용량식 입력장치에 관한 것이다. The present invention relates to an input device, and more particularly to a pressure-based capacitive input device for generating a corresponding input signal from the change in capacitance between the upper and lower pole plates that appear differently depending on the position of the applied pressure and the magnitude of the pressure. .

휴대전화기, 엠피쓰리, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기 및 DMB 수신기와 같은 각종 휴대용 단말기, 냉장고, 전자레인지 및 세탁기와 같은 각종 가전제품, 내비게이션, 산업용 단말기, 노트북, 금융 자동화기기, 게임기 등 각종 전기전자장치들에는, 필요한 작동을 실행하고 소정 내용을 입력하기 위해, 입력장치가 필요하다. Various portable terminals such as mobile phones, MP3, PDA, PMP, PSP, portable game consoles and DMB receivers, various home appliances such as refrigerators, microwave ovens and washing machines, navigation, industrial terminals, laptops, financial automation equipment, game machines, etc. Electronic devices require input devices to perform the necessary operations and input certain contents.

입력장치는 그 종류가 매우 다양하고, 다양한 기준으로 분류할 수 있는 바, 손가락 등을 접촉 또는 가압하면 소정 내용이 입력되도록 작동하는 터치스크린에 적용되는 입력장치로서는, 그 동작원리에 따라 정전용량식, 저항막식, 적외선식, 초음파식 등이 있다. The input devices are very diverse and can be classified according to various criteria. As an input device applied to a touch screen which operates to input a predetermined content when a finger or the like is touched or pressed, a capacitive type according to the operation principle is used. , Resistive film type, infrared type, and ultrasonic type.

정전용량식 입력장치에는, 전도체(예, 손가락)의 접촉만을 감지하여 접촉위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 '터치기반 정전용량식 입력장치'와, 가압에 의해 가해진 압력의 크기와 그 위치를 감지하여 그에 대응하는 입력신호를 생성하는 '압력기반 정전용량식 입력장치'가 있다. The capacitive input device includes a touch-based capacitive input device that detects only a contact of a conductor (for example, a finger) and generates an input signal corresponding to a contact location, and a magnitude and position of pressure applied by pressure. There is a 'pressure-based capacitive input device' that senses and generates an input signal corresponding thereto.

전자의 '터치기반 정전용량식 입력장치'는, 기판 위에 극판(전극)을 일정 배열(예, 매트릭스 배열)로 적층(도포)한 구조로서, 전도체(예, 손가락)가 극판에 접근(또는 접촉)할 때 발생하는 기생정전용량(Parasitic Capacitance)을 측정하여 해당 터치위치(좌표)를 검출함으로써 터치위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 입력장치로서, 접촉을 하는 물체로서 전도체(예, 손가락)만을 사용할 수 있고, 접촉여부만을 검출할 뿐 가해진 압력의 크기를 검출할 수 없는 특징이 있다. The former touch-based capacitive input device is a structure in which electrodes (electrodes) are stacked (coated) in a predetermined arrangement (e.g., matrix arrangement) on a substrate, and a conductor (e.g., a finger) approaches or contacts the pole plates. The input device generates an input signal corresponding to the touch position by measuring the parasitic capacitance generated by the parasitic capacitance and detecting the corresponding touch position (coordinate). It can be used, it can detect only the contact and can not detect the magnitude of the applied pressure.

후자의 '압력기반 정전용량식 입력장치'는, 기판 위에 일정 거리 이격된 2개의 극판을 일정 배열(예, 매트릭스 배열)한 구조로서, 가해진 압력에 의해 2개 극판 사이의 거리가 변하면서 발생하는 정전용량변화를 측정하여 해당 압력이 가해진 위치와 함께 가해진 압력의 크기를 검출함으로써, 압력이 가해진 위치와 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 입력장치로서, 전도체일 필요 없는 임의의 물체로 가압하는 것으로 입력을 실행하고, 터치위치뿐만 아니라 가해진 압력의 크기에 따라 서로 다른 입력신호를 생성할 수 있는 특징이 있다. The latter pressure-based capacitive input device is a structure in which two pole plates spaced apart from each other on a substrate are arranged in a predetermined arrangement (for example, a matrix arrangement), which is generated when the distance between the two pole plates is changed by the applied pressure. By measuring the change in capacitance and detecting the magnitude of the pressure applied together with the position where the pressure is applied, an input device that generates an input signal corresponding to the position and magnitude where the pressure is applied, is pressurized by an arbitrary object that does not need to be a conductor. It is possible to execute an input and generate different input signals according to the magnitude of the applied pressure as well as the touch position.

본 출원인은 압력기반 정전용량식 입력장치로서, 대한민국 등록특허 제10-661000호 등의 휴대용 전자장치의 입력장치(2006. 12. 18. 등록)를 제안한 바 있으며, 본 입력장치는 일정 거리 이격된 상하의 극판 사이에 압력에 의해 그 두께가 탄성적으로 복원성 있게 변화되는 '탄성층'을 적층한 구조로서, 손으로 누르는 것과 같은 가해진 압력에 상하 극판들 사이의 거리(탄성층의 두께)가 복원성 있게 변화되면서, 상기 거리의 변화에 따른 상기 상하 극판들 사이의 정전용량변화로부터 가해진 압력의 위치와 크기를 검출하여 이에 대응하는 입력신호를 생성하는 입력장치이다. The present applicant has proposed an input device (registered Dec. 18, 2006) of a portable electronic device such as Korean Patent No. 10-661000 as a pressure-based capacitive input device, and the input device is spaced a certain distance apart. It is a structure in which the 'elastic layer' whose thickness is elastically resiliently changed by pressure between the upper and lower pole plates is stacked, and the distance (thickness of the elastic layer) between the upper and lower pole plates is resiliently applied to the applied pressure such as pressing by hand. While changing, the input device detects the position and magnitude of the pressure applied from the capacitance change between the upper and lower pole plates according to the change of the distance and generates an input signal corresponding thereto.

도5는 대한민국 등록특허 제10-661000호의 기본구조를 보여주는 단면도이며, 도시된 바와 같이, 입력장치(100)는 기판(110) 위에 하부극판(120), 하부극판(120) 위에 일정 두께의 탄성층(130), 탄성층(130) 위에 상부극판(140), 상부극판(140) 위에 커버패널(150: 윈도우)이 순차로 상하 적층된 구조로서, 물체로 커버패널(150)을 가압하면, 커버패널(150)의 변형, 탄성층(130)의 변형, 상하 극판(120, 140) 사이의 거리(d)의 변화, 및 상기 거리(d)의 변화에 따른 상하 극판(120, 140) 사이의 정전용량의 변화가 발생하게 된다. 5 is a cross-sectional view showing the basic structure of the Republic of Korea Patent No. 10-661000, as shown, the input device 100 is the lower electrode plate 120 on the substrate 110, the elasticity of a predetermined thickness on the lower electrode plate 120 The upper electrode plate 140 and the cover panel 150 (window) are sequentially stacked on the upper electrode plate 140 and the upper electrode plate 140 on the layer 130 and the elastic layer 130. When the cover panel 150 is pressed by an object, Deformation of the cover panel 150, deformation of the elastic layer 130, change of the distance (d) between the upper and lower pole plates (120, 140), and between the upper and lower pole plates (120, 140) according to the change of the distance (d) The change in capacitance occurs.

상기 입력장치(100)는 다수의 상부극판(120)과 다수의 하부극판(140)을 서로 교차하도록 매트릭스 배열하고, 상부극판(120)들과 하부극판(140)들의 각 교차점들(센싱포인트)에서의 상기 거리(d)의 변화에 따른 정전용량 변화를 관련 회로로 측정하여 각 센싱포인트들에서 측정된 정전용량의 변화량과 그 패턴에 따라 압력이 가해진 센싱포인트의 위치와 가해진 압력의 크기를 검출하고, 그에 대응하는 입력신호를 생성하여 입력장치(100)가 적용된 전기전자장치에 입력신호를 전송한다. The input device 100 is arranged in a matrix so that the plurality of upper electrode plates 120 and the plurality of lower electrode plates 140 intersect with each other, and the intersections (sensing points) of the upper electrode plates 120 and the lower electrode plates 140. The capacitance change according to the change of the distance d at is measured by a related circuit to detect the amount of change in capacitance measured at each sensing point and the position of the sensing point to which pressure is applied according to the pattern and the magnitude of the applied pressure. The controller generates an input signal corresponding to the input signal and transmits the input signal to the electronic device to which the input apparatus 100 is applied.

이와 같이 종래의 '압력기반 정전용량식 입력장치'는, 가해진 압력이 사라진 후에 변화되었던 상하의 극판 사이의 거리(d)를 원위치로 복원시키기 위해 상하 극판 사이에 '탄성층'을 매개시키는 구조를 채용하고 있는 바, 실리콘과 같은 탄성층의 적용은 유전율을 상승시켜 정전용량변화량을 증가시키는 장점이 있으나, 탄성층의 상하면에 원하는 패턴으로 극판들을 접합해야 하는 복잡한 공정을 필요로 하고, 입력장치의 두께를 줄이는 것에 한계가 있는 단점이 있다. As described above, the conventional 'pressure-based capacitive input device' adopts a structure that mediates the 'elastic layer' between the upper and lower pole plates in order to restore the distance d between the upper and lower pole plates, which has changed after the applied pressure disappears. The application of an elastic layer, such as silicon, has the advantage of increasing the amount of capacitance change by increasing the dielectric constant, but requires a complicated process of joining the electrode plates in a desired pattern on the upper and lower surfaces of the elastic layer, and the thickness of the input device. There is a drawback to limiting this.

본 발명의 목적은, 일정 거리 이격된 극판 사이의 거리가 가해진 압력에 의해 변화되면서 발생하는 정전용량변화를 측정하여 해당 압력이 가해진 위치와 함께 가해진 압력의 크기를 검출함으로써, 압력이 가해진 위치와 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반의 정전용량식 입력장치에 관련하여, 종래와 같이 탄성층의 상하면에 극판을 접합한 구조를 배제하고, 연성회로기판에의 회로인쇄기술을 응용하여 연성절연필름의 상하면에 적층된 전도성박막을 에칭함으로써 극판들을 회로인쇄방법에 의해 형성하며, 가압된 상하 극판 사이의 거리를 원위치로 복원시키는 복원력을 제공하는 것에, 종래와 같이 탄성층의 탄성력을 이용하는 것이 아니라, 상하 높이 차이를 두고 서로 엇갈려 위치하는 상하 극판 사이에 위치되는 연성절연필름의 복원성 있는 휨변형을 사용함으로써, 압력기반 정전용량식 입력장치를 보다 용이하고 더 얇게 제조할 수 있도록 하고, 그 제조 원가를 절감하고자 하는 것이다. An object of the present invention, by measuring the change in capacitance caused by the change in the pressure applied to the distance between the electrode plate spaced by a certain distance to detect the magnitude of the pressure applied together with the position where the pressure is applied, the position and size of the pressure applied Regarding the pressure-based capacitive input device for generating an input signal corresponding to the above, the flexible insulation is applied by applying a circuit printing technique to the flexible circuit board, except for the structure in which the pole plates are bonded to the upper and lower surfaces of the elastic layer as in the prior art. By etching the conductive thin film laminated on the upper and lower surfaces of the film, the electrode plates are formed by a circuit printing method, and provide a restoring force for restoring the distance between the pressurized upper and lower electrode plates to their original positions, not using the elastic force of the elastic layer as in the prior art. Restoration of the flexible insulating film located between the upper and lower pole plates that are staggered with each other with a vertical difference By using in bending deformation, and to facilitate manufacture and thinner than the pressure based on the capacitive input device, intended to reduce the manufacturing cost.

본 발명에 따라 압력기반 정전용량식 입력장치가 제공된다. According to the present invention there is provided a pressure-based capacitive input device.

본 발명에 따른 입력장치는, 제1 극판과 제2 극판을 포함한다.An input device according to the present invention includes a first pole plate and a second pole plate.

상기 제1 극판은, 복원성 있게 휨변형되는 연성절연필름의 상하 양면에 전도성박막이 적층된 연성회로기판에서, 상기 연성절연필름의 상면에 적층된 상기 전도성박막을 에칭하여 형성한다. The first electrode plate is formed by etching the conductive thin film laminated on the upper surface of the flexible insulating film in a flexible circuit board in which conductive thin films are stacked on upper and lower surfaces of the flexible insulating film that is flexibly deformed in a stable manner.

상기 제2 극판은, 상기 연성절연필름의 하면에 적층된 상기 전도성박막을 에칭하여 형성하고, 상기 연성절연필름의 두께에 대응하는 거리만큼 상기 제1 극판과 상하로 일정 거리 이격되어 있다. The second electrode plate is formed by etching the conductive thin film laminated on the bottom surface of the flexible insulating film, and is spaced apart from the first electrode plate by a distance up and down by a distance corresponding to the thickness of the flexible insulating film.

상기 제1 극판의 적어도 일부의 하방에는, 근접한 2개의 상기 제2 극판과 상기 연성절연필름에 의해 구획되는 빈공간부가 형성되어 있다. Below at least a part of the first electrode plate, an empty space portion partitioned by two adjacent second electrode plates and the flexible insulating film is formed.

본 발명에 따른 입력장치는, 상기 제1 극판에 압력을 가하면, 상기 빈공간부로의 상기 연성절연필름의 복원성 있는 휨변형이 일어나고, 압력이 가해진 상기 제1 극판과 근접한 상기 제2 극판 사이의 상기 거리의 변화에 의해 발생하는 정전용량변화로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 이에 대응하는 입력신호를 생성하며, 가해진 상기 압력이 사라지면 상기 연성절연필름이 원위치로 복원된다. In the input device according to the present invention, when the pressure is applied to the first pole plate, a resilient warpage deformation of the flexible insulating film to the void space occurs, and the pressure between the first pole plate and the second pole plate in close proximity to the pressure is applied. The pressure position and the magnitude of the pressure are detected from the capacitance change caused by the change in distance to generate an input signal corresponding thereto, and when the applied pressure disappears, the flexible insulating film is restored to its original position.

바람직하게 본 발명의 입력장치는, 상기 제2 극판의 저면에 걸쳐 적층된 절연층과, 상기 절연층의 저면에 적층된 제3 극판을 더 포함하며, 이때 상기 정전용량변화는 압력이 가해진 상기 제1 극판과 근접한 상기 제2 극판 사이의 상기 거리, 및 상기 제1 극판과 근접한 상기 제3 극판 사이의 거리의 변화에 의해 발생한다. Preferably, the input device of the present invention further comprises an insulating layer laminated over the bottom surface of the second electrode plate and a third electrode plate laminated on the bottom surface of the insulating layer, wherein the capacitance change is performed by applying the pressure to the first electrode. And the distance between the first electrode plate and the second electrode plate in close proximity, and the distance between the first electrode plate and the third electrode plate in close proximity.

바람직하게, 상기 제1 극판은, 상기 빈공간부 마다 분리되어 개별적으로 적층된 개별판이다. Preferably, the first electrode plate is a separate plate separately separated for each of the void spaces.

바람직하게, 상기 제1 극판은 여러 개의 상기 빈공간부에 걸쳐 적층된 통판이다. Preferably, the first electrode plate is a plate laminated over the plurality of empty spaces.

본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 입력장치는, 복원성 있게 휨변형되는 연성절연필름의 상하 양면에 전도성박막이 적층된 연성회로기판에 대해, 상기 전도성박막을 목적하는 극판의 패턴으로 에칭하는 것에 의해 연성절연필름의 상하면에 극판을 형성(인쇄)한 구조로서, 탄성층의 상하면에 극판을 접합하는 종래 기술에 대비하여, 그 제조가 매우 용이하여 관련 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. In the pressure-based capacitive input device according to the present invention, a flexible circuit board having conductive thin films laminated on both upper and lower sides of a flexible insulating film that is flexibly deformed by restoring the conductive thin film by etching in a pattern of a target electrode plate. As a structure in which a pole plate is formed (printed) on the upper and lower surfaces of the flexible insulating film, in comparison with the conventional art of bonding the pole plate to the upper and lower surfaces of the elastic layer, the manufacturing thereof is very easy, and the related manufacturing cost can be reduced.

또한, 본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 입력장치는, 매우 얇은 구조의 연성회로기판을 사용하여 구축할 수 있으므로, 탄성층의 상하면에 극판이 접합된 종래의 입력장치에 비하여, 입력장치의 두께를 현격하게 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, since the pressure-based capacitive input device according to the present invention can be constructed using a flexible circuit board having a very thin structure, the thickness of the input device as compared to the conventional input device in which the pole plate is bonded to the upper and lower surfaces of the elastic layer. There is an effect that can be significantly reduced.

도1은 본 발명에 따른 예시적인 입력장치의 개략단면도,
도2는 본 발명에 따른 다른 예시적인 입력장치의 개략단면도,
도3은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 입력장치의 개략단면도,
도4는 본 발명의 입력장치에 적용되는 연성회로기판의 개략단면도,
도5는 종래 압력기반 정전용량식 입력장치의 개략단면도. 1 is a schematic cross-sectional view of an exemplary input device in accordance with the present invention;
2 is a schematic cross-sectional view of another exemplary input device in accordance with the present invention;
3 is a schematic cross-sectional view of another exemplary input device according to the present invention;
4 is a schematic cross-sectional view of a flexible circuit board applied to the input device of the present invention;
5 is a schematic cross-sectional view of a conventional pressure-based capacitive input device.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 입력장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 입력장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a pressure-based capacitive input device according to the present invention will be described in detail. The following embodiments are merely illustrative of the input device according to the present invention, but are not intended to limit the scope of the present invention.

본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 입력장치는, 각종 전기전자장치에 설치하여 해당 장치의 작동에 필요한 각종 명령이나 데이터 등을 입력하기 위한 터치식 입력장치로서, 일정 거리 이격된 극판 사이의 거리가 가해진 압력에 의해 변화되면서 발생하는 정전용량변화를 측정하여 압력이 가해진 위치와 크기를 검출함으로써, 압력이 가해진 위치와 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반 정전용량식 입력장치이다. The pressure-based capacitive input device according to the present invention is a touch input device for inputting various commands or data necessary for the operation of the device by installing them in various electric and electronic devices. The pressure-based capacitive input device generates an input signal corresponding to the position and magnitude of the pressure by detecting the position and magnitude of the pressure by measuring the change in capacitance generated by the change in the applied pressure.

도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입력장치(1)는, 기본적으로, 연성절연필름(3)의 상면에 제1 극판(10)이 형성되어 있고, 연성절연필름(3)의 하면에 제2 극판(20)이 형성되어 있는 구조를 가진다. 1 to 3, in the input device 1 according to the present invention, the first electrode plate 10 is formed on the upper surface of the flexible insulating film 3, and the flexible insulating film 3 ) Has a structure in which the second electrode plate 20 is formed.

도4에 도시되고 널리 알려진 바와 같이, 연성회로기판(2)은 대략 10㎛ 정도 두께의 얇은 연성절연필름(3)의 표면에 전도성박막(4, 4a, 4b)이 부착된 유연성을 가진 회로기판이며, 연성절연필름(3)으로서는 폴리이미드(Polyimide: PI)나 폴리에스타(Polyester: PET) 등이 사용되고, 전도성박막(4, 4a, 4b)으로서는 동(구리)박이 널리 사용된다. As shown and widely known in FIG. 4, the flexible printed circuit board 2 is a flexible printed circuit board having conductive thin films 4, 4a, and 4b attached to a surface of a thin flexible insulating film 3 having a thickness of about 10 μm. As the flexible insulating film 3, polyimide (PI), polyester (PET), or the like is used, and copper (copper) foil is widely used as the conductive thin films 4, 4a, and 4b.

본 발명에 따른 입력장치(1)는 연성절연필름(3)을 사이에 두고 그 상면에 제1 극판(10)이 적층되고 하면에 제2 극판(20)이 적층된 구조이므로, 본 발명의 입력장치(1)의 제조에는 표면과 이면 모두에 전도성박막(4, 4a, 4b)이 적층된 양면 전도성박막의 연성회로기판(2)이 적용된다. Since the input device 1 according to the present invention has a structure in which the first electrode plate 10 is stacked on the upper surface of the flexible insulating film 3 and the second electrode plate 20 is stacked on the lower surface of the input device 1, the input of the present invention is performed. In the manufacture of the device 1, a flexible circuit board 2 of a double-sided conductive thin film in which the conductive thin films 4, 4a and 4b are laminated on both the front and the back is applied.

본 발명에 사용되는 연성절연필름(3)은, 그 소재가 가지는 특성에 따라, 적절한 환경에서, 외력에 대해 복원성 있는 힘변형이 발생한다. 즉 연성절연필름(3)은 외력이 가해지면 힘이 가해지는 방향으로 휘는 변형이 발생하고 가해진 외력이 사라지면 원위치로 복원되는 특성을 가진다. In the flexible insulating film 3 used in the present invention, a force deformation that is resilient to external forces occurs in an appropriate environment depending on the characteristics of the material. That is, the flexible insulating film 3 has a characteristic that when the external force is applied, deformation occurs in the direction in which the force is applied, and when the applied external force disappears, the flexible insulating film 3 is restored to its original position.

상기 제1 극판(10)은, 연성절연필름(3)의 상면에 적층된 전도성박막(4a)을 에칭하여 형성한다. The first electrode plate 10 is formed by etching the conductive thin film 4a stacked on the upper surface of the flexible insulating film 3.

널리 알려진 바와 같이, 연성회로기판(2)에 피복된 전도성박막(4)은 주지의 에칭기술을 이용하여 목적하는 회로로 설계할 수 있는 바, 본 발명의 입력장치(1)는 연성절연필름(3)의 상면에 목적하는 패턴으로 전도성박막을 '접합'하여 제1 극판(10)을 형성하는 것이 아니라, 연성절연필름(3)의 상면 전면에 적층된 전도성박막(4a)을 목적하는 패턴으로 '에칭'함으로써 결과적으로 제1 극판(10)을 연성절연필름(3)의 상면에 목적하는 패턴으로 형성되게 한다. As is widely known, the conductive thin film 4 coated on the flexible circuit board 2 can be designed as a desired circuit using a well-known etching technique, and the input device 1 of the present invention is a flexible insulating film ( Instead of forming the first electrode plate 10 by 'bonding' the conductive thin film in a desired pattern on the upper surface of 3), the conductive thin film 4a laminated on the entire upper surface of the flexible insulating film 3 is a desired pattern. By 'etching', the first electrode plate 10 is formed in a desired pattern on the upper surface of the flexible insulating film 3 as a result.

상기 제2 극판(20)도, 제1 극판(10)과 마찬가지로, 연성절연필름(3)의 하면에 적층된 전도성박막(4b)을 목적하는 패턴으로 에칭하여 형성한다. Like the first electrode plate 10, the second electrode plate 20 is also formed by etching the conductive thin film 4b laminated on the lower surface of the flexible insulating film 3 in a desired pattern.

이와 같이 연성회로기판(2)의 전도성박막(4, 4a, 4b)을 에칭하여 제1 극판(10)과 제2 극판(20)을 형성함에 따라, 결과적으로 제1 극판(10)은 연성절연필름(3)의 상면에 적층되고 제2 극판(20)은 연성절연필름(3)의 하면에 적층된 구조가 되며, 이로써 제1 극판(10)과 제2 극판(20)은 연성절연필름(3)을 사이에 두고, 연성절연필름(3)의 두께(t)에 대응하는 거리만큼 상하로 일정 거리(d1) 이격된 상태로 적층된 구조가 된다. As such, the conductive thin films 4, 4a, and 4b of the flexible printed circuit board 2 are etched to form the first electrode plate 10 and the second electrode plate 20. As a result, the first electrode plate 10 is flexible insulated. The first electrode plate 10 and the second electrode plate 20 are laminated on the upper surface of the film 3 and the second electrode plate 20 is laminated on the lower surface of the flexible insulating film 3. 3) is interposed therebetween, and the stacked structure is spaced apart by a predetermined distance d1 up and down by a distance corresponding to the thickness t of the flexible insulating film 3.

연성회로기판(2)에 제1 극판과 제2 극판을 에칭함에 있어서, 이들 극판(10, 20)과 본 발명의 입력장치(1)를 제어하는 컨트롤러(도시생략) 사이를 연결하는 리드선도들도 극판들과 함께 일체로 에칭하여 형성할 수 있음은 당연하다. Lead etching diagrams for connecting the first and second pole plates to the flexible circuit board 2 between the pole plates 10 and 20 and a controller (not shown) for controlling the input device 1 of the present invention. Naturally, it can be formed by integrally etching with the electrode plates.

앞서 설명한 바와 같이, 압력기반 정전용량식 입력장치는 외부로부터 가해진 압력에 의해 제1 극판(10)과 제2 극판(20)의 거리가 복원성 있게 변화되어야 그로부터 정전용량변화가 발생하여 목적하는 소정의 입력신호를 생성할 수 있게 되는 바, 이를 위해 본 발명에 따른 입력장치(1)는 제1 극판(10)의 적어도 일부의 하방에, 근접한 2개의 제2 극판(20)과 연성절연필름(3)에 의해 구획되는 빈공간부(5)가 형성되어 그 상부에 위치하는 연성절연필름(3)의 휨변형을 수용한다. As described above, in the pressure-based capacitive input device, the distance between the first electrode plate 10 and the second electrode plate 20 must be resiliently changed by the pressure applied from the outside so that the capacitance change can be generated therefrom and the desired predetermined value can be obtained. In order to generate an input signal, the input device 1 according to the present invention includes two second pole plates 20 and a flexible insulating film 3 adjacent to each other below at least a portion of the first pole plate 10. An empty space portion 5 partitioned by) is formed to accommodate the bending deformation of the flexible insulating film 3 located thereon.

즉, 위로부터 아래로 제1 극판(10)에 압력이 가해질 때, 압력이 가해진 제1 극판(10)의 아래에 위치하는 부분의 연성절연필름(3)이 전달된 압력에 의해 아래쪽으로 휘는 변형이 발생할 수 있도록, 제1 극판(10)의 아래에는 제2 극판(20)이 없는 빈공간부(5)를 형성한다. That is, when pressure is applied to the first electrode plate 10 from above, the deformation of the flexible insulating film 3 in the portion located below the first electrode plate 10 under pressure is bent downward by the transmitted pressure. In order for this to occur, an empty space portion 5 without the second electrode plate 20 is formed under the first electrode plate 10.

구체적으로 설명하면, 도1에 도시된 구체예에서, 4개의 제2 극판(20)이 일정 폭을 두고 이격되어 있고, 3개의 제1 극판(10)은 인접한 두 개의 제2 극판(20) 사이에 해당하는 위치에 개별적(독립적)으로 위치하며, 이로써 각각의 제1 극판(10)의 아래는 제2 극판(20)이 존재하지 아니하고, 2개의 제2 극판(20)과 연성절연필름(3)에 의해 구획되는 빈공간부(5)가 형성되며, 빈공간부(5)의 위에는 제1 극판(10)이 위치한다. Specifically, in the embodiment shown in FIG. 1, four second pole plates 20 are spaced apart with a predetermined width, and three first pole plates 10 are spaced between two adjacent second pole plates 20. The second electrode plate 20 and the flexible insulating film 3 are positioned separately from each other (independently), so that the second electrode plate 20 does not exist below each first electrode plate 10. An empty space portion 5 is formed by partitions, and the first pole plate 10 is positioned above the empty space portion 5.

도2에 도시된 다른 구체예에서, 4개의 제2 극판(20)이 일정한 폭을 두고 이격되어 있고, 제1 극판(10)은 단일의 극판에 의해 4개의 제2 극판(20)을 모두 커버하는 통판으로 되어 있으며, 이로써 전체의 제1 극판(10)의 아래에 제2 극판(20)이 존재하지 않는 것은 아니지만, 제1 극판(10)의 적어도 일부분의 하방에는 양측 2개의 제2 극판(20)과 연성절연필름(3)에 의해 구획되는 빈공간부(5)가 형성되고, 빈공간부(5)의 위에는 제1 극판(10)이 존재한다. In another embodiment shown in FIG. 2, four second pole plates 20 are spaced apart with a constant width, and the first pole plate 10 covers all four second pole plates 20 by a single pole plate. The second electrode plate 20 does not exist under the first electrode plate 10 as a whole, but two second electrode plates on both sides of the first electrode plate 10 are disposed below the first electrode plate 10. An empty space portion 5 partitioned by the 20 and the flexible insulating film 3 is formed, and a first electrode plate 10 exists on the empty space portion 5.

도1의 구체예는 각각의 센싱포인트마다 독립된 제1 극판(10)을 배정한 것이고, 도2의 구체예는 전체의 센싱포인트에 대해 하나의 제1 극판(10)을 배정하여, 제1 극판(10)이 공통 극판으로 사용되는 한편 각 센싱포인트들 간의 구별은 제2 극판(20)들에 의해 구분되도록 한 것이다. In the specific example of FIG. 1, an independent first pole plate 10 is assigned to each sensing point, and the specific example of FIG. 2 assigns one first pole plate 10 to all the sensing points, 10) is used as the common electrode plate, while the distinction between the sensing points is to be distinguished by the second electrode plates 20.

이상에서와 같이, 제1 극판(10)의 아래에는 제2 극판(20)과 연성절연필름(3)에 의해 구획되는 빈공간부(5)가 형성되고, 해당 빈공간부(5)에 있는 연성절연필름(3)은 양측의 제2 극판(20)에 의해 받쳐진 상태에 있게 되므로, 제1 극판(10)에 위로부터 아래로 압력을 가하게 되면, 압력이 전달된 부분의 연성절연필름(3)은 아래로의 휨변형이 일어나고, 이런 휨변형은 빈공간부(5)가 수용하며, 결국 압력이 가해진 제1 극판(10)과 근접한 제2 극판(20) 사이의 거리(d1)의 변화하여 정전용량변화가 발생하고, 발생된 정전용량변화로부터 해당 가압위치와 압력의 크기를 검출할 수 있으며, 이에 대응하는 입력신호를 생성할 수 있다. As described above, an empty space portion 5 partitioned by the second electrode plate 20 and the flexible insulating film 3 is formed under the first electrode plate 10, and the flexible insulation in the empty space portion 5 is formed. Since the film 3 is in a state of being supported by the second electrode plates 20 on both sides, when the pressure is applied from the top to the bottom of the first electrode plate 10, the flexible insulating film 3 of the portion where the pressure is transmitted is provided. The bending deformation occurs below the silver, and this bending deformation is accommodated by the empty space portion 5, and eventually, the change of the distance d1 between the first electrode plate 10 and the second electrode plate 20 that is close to the electrostatic force is applied. A change in capacity may occur, and a corresponding pressure position and magnitude of pressure may be detected from the generated change in capacitance, and an input signal corresponding thereto may be generated.

물론, 가해진 압력이 사라지면, 연성절연필름(3)은 그 소재의 특성과 제2 극판(20)에 의한 지지 구조에 따라 원래의 위치로 복원되어 다음의 가압을 대비하게 된다. Of course, when the applied pressure disappears, the flexible insulating film 3 is restored to its original position according to the characteristics of the material and the supporting structure of the second electrode plate 20 to prepare for the next pressurization.

본 발명의 입력장치(1)에 있어서, 빈공간부(5)의 위치가 제1 극판 및 제2 극판 사이의 거리(d1) 변화에 의해 정전용량변화를 발생시키는 센싱포인트가 된다. In the input device 1 of the present invention, the position of the empty space portion 5 becomes a sensing point for generating a capacitance change due to a change in the distance d1 between the first pole plate and the second pole plate.

도시된 구체예들은 설명의 단순화를 위해 3개(도1) 또는 1개(도2)의 제1 극판(10)과 4개의 제2 극판(20)만을 포함한 구조를 도시하고 있지만, 제1 극판(10)과 제2 극판(20)은 본 발명의 입력장치(1)에 의해 실현되는 입력 작동의 특성에 따라 다양한 패턴으로 배열할 수 있다. Although the illustrated embodiments show a structure including only three (FIG. 1) or one (FIG. 2) first pole plate 10 and four second pole plates 20 for simplicity of description, the first pole plate The 10 and the second electrode plate 20 can be arranged in various patterns according to the characteristics of the input operation realized by the input device 1 of the present invention.

예를 들어 본 발명의 입력장치(1)가 휴대폰 등에 널리 적용되는 전통적인 키패드(예, 3×5 등)로 사용하기 위한 입력장치라면, 제1 극판 및 제2 극판은 3×5 등의 전통적인 매트릭스에 부합하게 배열할 수 있고, 이 보다 복잡하고 정교한 내용을 입력하기 위한 입력장치라면 6×6 및 수십×수십의 보다 정교한 매트릭스 배열할 수 있으며, 그 외에 다른 배열도 가능하다. For example, if the input device 1 of the present invention is an input device for use as a conventional keypad (for example, 3 × 5, etc.) widely applied to a mobile phone, etc., the first electrode plate and the second electrode plate may be a traditional matrix such as 3 × 5. If the input device for inputting the more complex and sophisticated content can be arranged in accordance with the 6x6 and dozens of dozens more sophisticated matrix arrangement, other arrangements are possible.

예를 들어, 본 발명에 따른 입력장치(1)에 도1의 구조를 적용하여 3×5 키패드를 구축하고자 하는 경우, 4×6개의 제2 극판(20)을 일정 간격으로 매트릭스 배열하고, 3×5개의 제1 극판(10)을 각각의 제2 극판(20)의 사이에 매트릭스 배열하여, 15개의 제1 극판(10)의 위치(즉, 빈공간부의 위치)가 센싱포인트가 되도록 할 수 있다. For example, when a 3 × 5 keypad is to be constructed by applying the structure of FIG. 1 to the input device 1 according to the present invention, 4 × 6 second electrode plates 20 are arranged in a matrix at a predetermined interval, and 3 The five first pole plates 10 are arranged in a matrix between the respective second pole plates 20 so that the positions of the fifteen first pole plates 10 (that is, the positions of the empty spaces) become the sensing points. have.

다른 예로서, 본 발명에 따른 입력장치(1)에 도2의 구조를 적용하여 3×5 키패드를 구축하고자 하는 경우, 4×6개의 제2 극판(20)을 일정 간격으로 매트릭스 배열하는 한편, 통판으로 된 하나의 제1 극판(10)을 전체의 제2 극판(20)을 커버하도록 적층하여, 15개의 빈공간부(5)의 위치가 센싱포인트가 되도록 할 수 있으며, 물론 제1 극판(10)은 하나의 통판이 아닌 예를 들어 2-3개로 분할하여 배치할 수도 있다. As another example, when a 3 × 5 keypad is to be constructed by applying the structure of FIG. 2 to the input device 1 according to the present invention, 4 × 6 second electrode plates 20 are arranged in a matrix at regular intervals, One first electrode plate 10 made of a plate may be stacked to cover the entire second electrode plate 20 so that the positions of the 15 empty spaces 5 may be sensing points, and of course, the first electrode plate 10. ) May be arranged in two or three instead of one mail order.

이상과 같은 본 발명에 따른 입력장치(1)는, 외력이 가해지면 하나 이상의 센싱포인트에서 정전용량변화가 발생하고, 단일 센싱포인트에서의 정전용량변화 또는 여러 센싱포인트들에서의 정전용량변화 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성하게 된다. In the input device 1 according to the present invention as described above, when an external force is applied, a capacitance change occurs at one or more sensing points, and from a capacitance change pattern at a single sensing point or a capacitance change pattern at several sensing points. The pressure position and the magnitude of the pressure are detected to generate a corresponding input signal.

본 발명의 입력장치(1)는, 도3에 도시된 바와 같이, 제2 극판(20)의 저면에 걸쳐 적층된 절연층(30)과 상기 절연층(30)의 저면에 적층된 제3 극판(40)을 더 포함할 수 있다. As shown in FIG. 3, the input device 1 of the present invention includes an insulating layer 30 stacked over the bottom surface of the second electrode plate 20 and a third electrode plate laminated on the bottom surface of the insulating layer 30. 40 may further include.

절연층(30)과 제3 극판(40)을 부가하면, 위로부터 압력을 가할 경우 제1 극판(10)과 근접한 제2 극판(20) 사이의 거리(d1) 뿐만 아니라 제1 극판(10)과 제3 극판(40) 사이의 거리(d2)도 변화하고, 이런 거리(d1, d2)의 변화에 따른 정전용량변화가 발상한다. 본 구체예에 있어서 입력신호는 제1 극판(10)과 제2 극판(20) 사이의 정전용량변화 및 제1 극판(10)과 제3 극판(40) 사이의 정전용량변화의 조합에 의해 생성할 수 있다. When the insulating layer 30 and the third electrode plate 40 are added, the first electrode plate 10 as well as the distance d1 between the first electrode plate 10 and the second electrode plate 20 in close proximity when the pressure is applied from above. The distance d2 between the third electrode plate 40 and the third electrode plate 40 also changes, and the capacitance change due to the change of the distances d1 and d2 occurs. In this embodiment, the input signal is generated by a combination of the capacitance change between the first pole plate 10 and the second pole plate 20 and the capacitance change between the first pole plate 10 and the third pole plate 40. can do.

제3 극판(40)의 추가는 제1 극판(10)과 제2 극판(20) 사이의 정전용량변화가 미미하여 센싱 감도가 약할 경우에 이를 보강할 수 있는 효과가 있다. The addition of the third pole plate 40 has the effect of reinforcing when the sensing sensitivity is weak due to the small change in capacitance between the first pole plate 10 and the second pole plate 20.

도1에서 제2 극판(20)과 도3에서 제3 극판(40)은 임의의 견고한 지지구조(예, 장치의 하우징 등)에 지지되면 족하고, 제1 극판(10)과 연성절연필름(3)의 노출된 상면은 예를 들어 절연보호막(50)을 도포할 수 있다. In FIG. 1, the second electrode plate 20 and the third electrode plate 40 in FIG. 3 may be supported by any rigid support structure (eg, a housing of the device), and the first electrode plate 10 and the flexible insulating film 3 may be used. The exposed top surface of the) may be applied to the insulating protective film 50, for example.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 입력장치(1)는, 연성회로기판(2)의 전도성박막(4)을 에칭하여 제1 극판(10)과 제2 극판(20)을 형성하므로, 탄성층의 상하면에 극판을 접합하여 구축했던 종래의 입력장치에 비하여 보다 용이하고 저렴하게 입력장치를 제조할 수 있으며, 또한 입력장치를 대략 0.2mm 내외의 두께로 매우 얇게 형성할 수 있게 된다. Since the input device 1 according to the present invention described above forms the first electrode plate 10 and the second electrode plate 20 by etching the conductive thin film 4 of the flexible circuit board 2, the upper and lower surfaces of the elastic layer The input device can be manufactured more easily and inexpensively than the conventional input device constructed by joining a pole plate to the electrode plate, and the input device can be formed very thin with a thickness of about 0.2 mm.

본 발명에 있어서, 연성회로기판(2)의 전도성박막(4)을 목적하는 패턴으로 에칭하는 구체적인 공정, 본 발명의 입력장치(1)로부터 측정된 정전용량변화를 소정의 회로에 의해 처리하여 대응하는 입력신호를 생성하는 것, 생성된 입력신호를 본 발명의 입력장치가 설치된 전기전자장치에 전송하는 것 등에 관한 기술은, 본 발명과 직접적인 관련이 없고, 해당 분야의 기술을 본 발명에 맞게 적절히 적용할 수 있으므로, 그에 대한 설명은 생략한다. In the present invention, a specific process of etching the conductive thin film 4 of the flexible circuit board 2 in a desired pattern, and the capacitance change measured from the input device 1 of the present invention is processed by a predetermined circuit to respond. The techniques related to generating an input signal, transmitting the generated input signal to an electric and electronic device in which the input device of the present invention is installed, and the like are not directly related to the present invention. Since it is applicable, the description thereof is omitted.

1: 본 발명의 입력장치 2: 연성회로기판
3: 연성절연필름 4, 4a, 4b: 전도성박막
5: 빈공간부 10: 제1 극판
20: 제2 극판 30: 절연층
40: 제3 극판1: input device 2 of the present invention
3: flexible insulating film 4, 4a, 4b: conductive thin film
5: empty space part 10: first electrode plate
20: second electrode plate 30: insulating layer
40: third electrode plate

Claims (3)

복원성 있게 휨변형되는 연성절연필름(3)의 상하 양면에 전도성박막(4a, 4b)이 적층된 연성회로기판(2)에서, 상기 연성절연필름(3)의 상면에 적층된 상기 전도성박막(4a)을 에칭하여 형성한 제1 극판(10); 및 상기 연성절연필름(3)의 하면에 적층된 상기 전도성박막(4b)을 에칭하여 형성하고, 상기 연성절연필름(3)의 두께(t)에 대응하는 거리만큼 상기 제1 극판(10)과 상하로 일정 거리(d1) 이격된 제2 극판(20); 을 포함하고:
여기에서, 상기 제1 극판(10)의 적어도 일부의 하방에는, 근접한 2개의 상기 제2 극판(20)과 상기 연성절연필름(3)에 의해 구획되는 빈공간부(5)가 형성되어 있고;
상기 제1 극판(10)에 압력을 가하면, 상기 빈공간부(5)로의 상기 연성절연필름(3)의 복원성 있는 휨변형이 일어나고, 압력이 가해진 상기 제1 극판(10)과 근접한 상기 제2 극판(20) 사이의 상기 거리(d1)의 변화에 의해 발생하는 정전용량변화로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 이에 대응하는 입력신호를 생성하며, 가해진 상기 압력이 사라지면 상기 연성절연필름(3)이 원위치로 복원되는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 입력장치. In the flexible circuit board 2 having the conductive thin films 4a and 4b laminated on the upper and lower surfaces of the flexible insulating film 3 which is flexibly deformed in a stable manner, the conductive thin film 4a laminated on the upper surface of the flexible insulating film 3. A first electrode plate 10 formed by etching); And etching the conductive thin film 4b stacked on the bottom surface of the flexible insulating film 3, and forming the first thin plate 10 by a distance corresponding to the thickness t of the flexible insulating film 3. A second electrode plate 20 spaced apart from each other by a predetermined distance d1; Including:
Here, an empty space portion (5) partitioned by two adjacent second electrode plates (20) and the flexible insulating film (3) is formed below at least a part of the first electrode plate (10);
When the pressure is applied to the first electrode plate 10, a restorable bending deformation of the flexible insulating film 3 to the void portion 5 occurs, and the second electrode plate close to the first electrode plate 10 to which pressure is applied. Detects the pressure position and the magnitude of the pressure from the capacitance change caused by the change of the distance d1 between the 20 and generates an input signal corresponding thereto, and when the applied pressure disappears, the flexible insulating film 3 The pressure-based capacitive input device, characterized in that restored to the original position. 제1항에 있어서,
상기 제2 극판(20)의 저면에 걸쳐 적층된 절연층(30)과, 상기 절연층(30)의 저면에 적층된 제3 극판(40)을 더 포함하고;
상기 정전용량변화는 압력이 가해진 상기 제1 극판(10)과 근접한 상기 제2 극판(20) 사이의 상기 거리(d1), 및 상기 제1 극판(10)과 근접한 상기 제3 극판(40) 사이의 거리(d2)의 변화에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 입력장치. The method of claim 1,
An insulating layer (30) laminated over the bottom of the second electrode plate (20) and a third electrode plate (40) laminated on the bottom of the insulating layer (30);
The capacitance change is between the distance d1 between the first pole plate 10 and the second pole plate 20 in close proximity to the pressure, and the third pole plate 40 in close proximity to the first pole plate 10. A pressure-based capacitive input device, characterized in that caused by the change in the distance (d2) of. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 극판(10)은, 상기 빈공간부(5) 마다 분리되어 개별적으로 적층된 개별판이거나, 여러 개의 상기 빈공간부(5)에 걸쳐 적층된 통판인 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 입력장치. The method according to claim 1 or 2,
The first electrode plate 10 is a separate plate that is separated and individually stacked for each of the empty spaces 5, or a plate that is stacked over a plurality of the empty spaces 5. Input device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160130074A (en) * 2015-04-30 2016-11-10 삼성디스플레이 주식회사 Flexible window substrate and flexible display device having the same

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