KR20140100087A - 터치 입력 장치 - Google Patents

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KR20140100087A KR1020130012889A KR20130012889A KR20140100087A KR 20140100087 A KR20140100087 A KR 20140100087A KR 1020130012889 A KR1020130012889 A KR 1020130012889A KR 20130012889 A KR20130012889 A KR 20130012889A KR 20140100087 A KR20140100087 A KR 20140100087A
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Abstract

본 발명에 의한 터치 입력 장치는 일 단부가 개구된 도전 영역을 갖는 몸체; 상기 몸체의 도전 영역을 커버하며 다수의 도전 라인이 교차하는 메쉬 형상의 도전망; 및 상기 몸체에 수납되어 상기 도전망을 지지하는 탄성부재를 포함한다.

Description

터치 입력 장치{Touch Input Device}
본 발명의 실시예는 터치 입력 장치에 관한 것으로, 특히 터치 스크린 패널의 터치 입력 장치에 관한 것이다.
터치 스크린 패널은 영상표시장치 등의 화면에 나타난 지시 내용을 사람의 손 또는 물체로 선택하여 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 한 장치이다.
이를 위해, 터치 스크린 패널은 영상표시장치의 전면(front face)에 구비되어 사람의 손 또는 물체에 직접 접촉된 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다. 이에 따라, 접촉위치에서 선택된 지시 내용이 입력신호로 받아들여진다.
터치 스크린 패널은 영상이 표시되는 표시 영역에 감지 전극들을 형성함에 의하여 표시 영역 내에서 발생되는 터치 이벤트를 입력신호로서 인식한다.
특히, 정전용량 방식의 터치 스크린 패널은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지전극이 주변의 다른 감지전극 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
이러한 터치 스크린 패널의 터치 기능을 검사하거나 평가할 때, 정확한 터치 입력을 위해 사람의 손을 대신한 터치 입력 장치가 이용될 수 있다.
구체적으로, 터치 입력 장치의 하나인 도전봉은 지름 3~6mm인 금속재질의 원통형상으로서, 터치 스크린 패널의 표면에 도전봉이 접촉되면 사람의 손가락으로 터치한 것과 동일한 원리로 터치 입력이 감지된다.
그런데, 이와 같은 도전봉은 일반적으로 터치 스크린 패널에 접하는 접촉면이 평평하기 때문에, 플렉서블 터치 스크린 패널이나 곡면 윈도우가 구비된 터치 스크린 패널의 곡면 영역에서는 도전봉의 접촉면적이 감소하므로, 터치 입력이 감지되지 않거나 불안정한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 터치 스크린 패널의 센싱 특성에 따라 접촉하는 면적을 조절하기 위해서는 도전봉의 교체가 필요하여 추가적인 비용이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 곡면을 갖는 터치 스크린 패널에 대하여 안정적인 터치 입력이 가능한 터치 입력 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 터치 입력 장치는 일 단부가 개구된 도전 영역을 갖는 몸체; 상기 몸체의 도전 영역을 커버하며 다수의 도전 라인이 교차하는 메쉬 형상의 도전망; 및 상기 몸체에 수납되어 상기 도전망을 지지하는 탄성부재를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 탄성부재는 내부에 공기 또는 유체가 충진되어 상기 공기 또는 유체의 압력에 의해 탄성력이 유지될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 탄성부재 내부의 압력을 조절하는 유압펌프를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도전 영역의 크기를 조절하기 위한 조리개 및, 상기 조리개를 제어하는 조리개 조절부를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도전망은 상기 몸체의 일 단부에 고정될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도전망은 접지부에 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도전망은 소정의 도전성 및 연성을 갖는 재질일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 터치 스크린 패널에 접촉되는 도전 영역에 메쉬 형상의 도전망이 구비되고, 상기 도전망을 지지하는 탄성부재가 내장된 터치 입력 장치를 제공함으로써, 터치 스크린 패널의 곡면 영역에 대응하여 도전망의 접촉면이 변형되므로 접촉면적을 일정하게 유지할 수 있고, 상기 터치 입력 장치로 곡면 터치 스크린 패널에서도 안정적인 터치 입력을 수행할 수 있다.
또한, 상기 도전 영역의 크기를 조절하기 위한 조리개 및, 상기 조리개를 제어하는 조리개 조절부를 구비하여, 터치 스크린 패널의 센싱 특성에 따라 터치 입력 장치의 접촉면적의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 터치 스크린 패널의 일례를 개략적으로 도시한 평면도.
도 2a 및 도 2b는 터치 입력을 설명하기 위한 도면들.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 입력 장치의 개략적인 구성도.
도 4는 도 3의 터치 입력 장치의 일 단부를 도시한 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 터치 스크린 패널의 일례를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 터치 입력을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 터치 스크린 패널(10)은 활성 영역(AA) 및 비활성 영역(NA)으로 구분되는 기판(11), 상기 기판(11)의 활성 영역(AA)에 형성된 감지 전극들(12), 상기 비활성 영역(NA)에 형성된 외곽 배선들(15)과, 상기 감지 전극들(12)과 전기적으로 연결되어 센싱 신호를 처리하는 신호 처리부(17)를 포함할 수 있다.
기판(11)은 영상 표시 영역과 중첩되고 터치 입력을 감지하기 위한 감지 전극들(12)이 형성되는 활성 영역(AA)과, 상기 활성 영역(AA)의 외곽부에 위치하고 외곽 배선들(15)이 형성되는 비활성 영역(NA)으로 구분될 수 있다.
기판(11)은 플렉서블 특성을 가지며 투명하면서도 고 내열성 및 내 화학성의 특성을 갖는 물질로 구현될 수 있으며, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 아크릴(Acryl), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에테르술폰(PES) 및 폴리이미드(PI)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 재료로 형성된 윈도우 기판 또는 박막형 필름기판일 수 있다.
감지 전극들(12)은 기판(11) 상의 활성 영역(AA)에 분산되어 배치되며, 서로 다른 방향을 따라 전기적으로 연결된 제1 감지 전극들(12a)과 제2 감지 전극들(12b)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 감지 전극들(12a)은 제1 방향(D1)을 따라 연결되도록 형성되고, 제2 감지 전극들(12b)은 상기 제1 감지 전극들(12a)의 사이에 배치되며 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 연결되도록 형성될 수 있다.
즉, 제1 감지 전극들(12a)과 제2 감지 전극들(12b)은 서로 교번적으로 배치되어 서로 다른 방향을 따라 연결된다. 예컨대, 제1 감지 전극들(12a)은 행 방향(수평 방향)을 따라 연결되도록 형성되어 행 라인 단위로 외곽 배선들(15)과 연결되고, 제2 감지 전극들(12b)은 열 방향(수직 방향)을 따라 연결되도록 형성되어 열 라인 단위로 외곽 배선들(15)과 연결될 수 있다.
이러한 감지 전극들(12)은 빛이 투과될 수 있도록 ITO와 같은 투명전극물질로 형성될 수 있으며, 상기 도전 물질을 기판(11) 상에 증착한 다음, 포토 레지스트 방식으로 패터닝하여 형성될 수 있다.
터치 감지 방식으로는 정전용량 방식, 저항막 방식, 표면 초음파 방식, 적외선 방식 등이 적용될 수 있으며, 주로 이용되는 정전용량 방식은, 사람의 손 또는 물체가 접촉될 때 도전성 감지전극이 주변의 다른 감지전극 또는 접지전극 등과 형성하는 정전용량의 변화를 감지함으로써, 접촉위치를 전기적 신호로 변환한다.
본 실시예에서, 상기 제1 및 제2 감지 전극들(12a, 12b)은 동일한 재질로 형성되고, 기판(11)의 어느 일면에 다이아몬드 패턴으로 동일한 레이어에 배치될 수 있다.
그러나, 감지 전극들(12)의 재질, 형상 및 배치 구조는 다양한 변형 실시예를 가질 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 제1 및 제2 감지 전극들(12a, 12b)은 직선형의 스트라이프 패턴이 서로 다른 레이어에 배치될 수 있고, 다른 실시예에서, 감지 전극들(12)은 투명 도전물질이 아닌 미세 금속 라인들로 구현되는 금속 메쉬(metal mesh) 패턴으로 형성될 수 있고, 또 다른 실시예에서, 제1 및 제2 감지 전극들(12a, 12b)은 기판(11)을 사이에 두고 기판(11)의 양면에 각각 형성될 수도 있다.
한편, 외곽 배선들(15)은 제1 감지 전극들(12a) 및 제2 감지 전극들(12b)을 각각 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)을 따른 라인 단위로 외부의 구동회로와 연결하기 위한 것으로, 예컨대, 각각 행 라인 단위 및 열 라인 단위의 제1 및 제2 감지 전극들(12a, 12b)과 전기적으로 연결되어, 이들을 패드부(PAD)를 통해 신호 처리부(17)와 같은 외부의 구동회로와 연결한다.
이러한 외곽 배선들(15)은 영상이 표시되는 활성 영역(AA)을 피해 터치 스크린 패널 외곽의 비활성 영역(NA)에 배치되며, 감지 전극들(12)로부터 터치 스크린 패널의 장변 방향인 제2 방향(D2)을 따라 패드부(PAD) 측으로 연장될 수 있다.
또한, 상기 외곽 배선들(15)은 비표시 영역(NA)에 형성되므로, 재료 선택의 폭이 넓어 감지 전극들(12)의 형성에 이용되는 투명전극물질 외에도 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 등의 저저항 금속물질로 형성될 수 있다.
신호 처리부(17)는 도전체가 터치 스크린 패널(10)에 터치될 시 감지 전극들(12)을 흐르는 센싱 신호의 정전용량의 변화를 체크하여 터치 입력을 감지하고, 터치된 위치를 파악한다.
본 실시예의 터치 스크린 패널(10)은 정전용량 방식의 터치 스크린 패널로서, 제1 감지 전극들(12a)은 센싱 신호를 전송하는 TX 전극이며, 제2 감지 전극들(12b)은 상기 센싱 신호를 수신하는 RX 전극이 된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 터치 스크린 패널(10)에 사람의 손가락(PN) 또는 도전봉(20) 등과 같은 접촉물체가 접촉되면, TX 전극과 RX 전극 사이에 형성되는 정전용량이 변화한다.
상기 신호 처리부(17) 측으로 접촉위치에 따른 정전용량의 변화가 전달되며, 상기 정전용량의 변화가 전기적 신호로 변환됨에 의해 접촉위치가 파악된다.
전술한 바와 같이, 터치 스크린 패널(10)의 터치 기능을 검사하거나 평가할 때, 정확한 터치 입력을 위해 사람의 손을 대신한 터치 입력 장치가 주로 이용된다.
상기 도전봉(20)은 터치 입력 장치의 하나로서 지름 3~6mm인 금속재질의 원통형상일 수 있으며, 터치 스크린 패널(10)의 표면에 도전봉(20)이 접촉되면 사람의 손가락으로 터치한 것과 동일한 원리로 터치 입력이 감지된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 터치 입력 장치의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3의 터치 입력 장치의 일 단부를 도시한 평면도이다.
본 실시예의 터치 입력 장치는 도전봉(20)으로서, 터치 스크린 패널(10)의 터치 기능을 검사하는 검사 장치의 일부 구성일 수 있다. 도전봉(20) 및 상기 도전봉(20)을 이동시키는 기구적 장치를 이용하면, 사람의 손보다 정확한 위치에 정확한 시간동안 터치 입력을 수행할 수 있고, 이에 의하여, 검사 대상인 터치 스크린 패널(10)의 터치 감지 기능을 보다 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 실시예의 터치 스크린 패널(10)은 휘어지는 플렉서블 터치 스크린 패널 또는 곡면 윈도우가 구비된 터치 스크린 패널이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도전봉(20)은 몸체(21), 도전망(22), 탄성부재(23), 유압펌프(24), 조리개(25) 및 조리개 조절부(26)로 구성될 수 있다.
몸체(21)는 일 단부가 개구된 도전 영역(CA)을 갖는다. 여기서, 도전 영역(CA)은 터치 스크린 패널(10)에 접촉되는 영역이다.
상기 몸체(21)는 사람의 손가락과 유사한 소정의 길이 및 굵기를 가질 수 있으며, 그 내부는 도전망(22), 탄성부재(23) 및 조리개(25) 등이 설치되기 적합한 공동(cavity)을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체(21)는 원통형일 수 있으나, 용도에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 몸체(21)는 복수의 파트들로 구성될 수 있고, 상기 파트들이 상호 체결되는 부분들에는 나사산들 또는 플랜지 구조가 형성되어 상호 간에 결합과 해제가 용이하도록 설계될 수 있다.
도전망(22)은 상기 몸체(21)의 도전 영역(CA)을 커버하며 다수의 도전 라인이 교차하는 메쉬 형상을 가질 수 있다.
즉, 도전망(22)은 개구된 도전 영역(CA)을 전체적으로 커버하되, 몸체(21) 내부의 공간과 도전망(22) 자체가 갖는 유동적인 특성으로 인하여, 도전 플레이트 보다는 형상의 변형이 용이해진다.
상기 도전망(22)은 일정하게 교차하는 금속 와이어로 구성될 수도 있으나, 소정의 도전성 및 연성을 갖는 혼합 재질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 도전망(22)은 몸체(21)의 일 단부에 고정될 수 있으며, 접지부(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 도전망(22)이 몸체(21)가 아닌 탄성부재(23)에 고정될 수도 있다. 예를 들면, 몸체(21)의 타 단부에 고정된 다수의 스프링이 상기 도전망(22)의 외곽을 잡아당기는 구조로 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 도전망(22)의 형상 변형 정도는 보다 극대화될 수 있다.
탄성부재(23)는 상기 몸체(21)에 수납되어 상기 도전망(22)을 지지한다. 상기 탄성부재(23)는 탄성력을 갖는 모든 기구적 구성이 포함될 수 있으며, 상기 도전망(22)의 형상 변형과 원형 복귀를 돕는 역할을 한다.
본 실시예의 탄성부재(23)는 풍선과 같이, 내부에 공기 또는 유체가 충진되어 상기 공기 또는 유체의 압력에 의해 탄성력이 유지될 수 있다.
유압펌프(24)는 상기 탄성부재(23) 내부의 압력을 조절하는 기능을 한다.
한편, 조리개(25) 및 조리개 조절부(26)는 상기 도전 영역(CA)의 크기를 조절하기 위한 장치이다.
상기 조리개(25)는 도전 영역(CA)의 외곽을 커버하는 여러 장으로 된 섹터들(미도시)로 구성될 수 있으며, 이러한 섹터들이 모이고 흩어지며 도전 영역(CA)을 개폐할 수 있다.
상기 조리개 조절부(26)는 조리개(25)를 제어하기 위한 장치로서, 단부에 구비된 손잡이를 사용자가 수동으로 회전시켜 조리개(25)의 개폐 정도를 조절할 수 있다.
본 발명에 의하면, 터치 스크린 패널(10)에 접촉되는 도전 영역(CA)에 메쉬 형상의 도전망(22)이 구비되고, 상기 도전망(22)을 지지하는 탄성부재(23)가 내장된 터치 입력 장치(20)를 제공함으로써, 터치 스크린 패널(10)의 곡면 영역에 대응하여 도전망(22)의 접촉면이 변형되므로 접촉면적을 일정하게 유지할 수 있고, 상기 터치 입력 장치(20)로 곡면 터치 스크린 패널(10)에서도 안정적인 터치 입력을 수행할 수 있다.
또한, 상기 도전 영역(CA)의 크기를 조절하기 위한 조리개(25) 및, 상기 조리개(25)를 제어하는 조리개 조절부(26)를 구비하여, 터치 스크린 패널(10)의 센싱 특성에 따라 터치 입력 장치(20)의 접촉면적의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 터치 스크린 패널 11: 기판
12: 감지전극들 15: 외곽 배선들
17: 신호 처리부 20: 터치 입력 장치
21: 몸체 22: 도전망
23: 탄성부재 24: 유압펌프
25: 조리개 26: 조리개 조절부

Claims (7)

  1. 일 단부가 개구된 도전 영역을 갖는 몸체;
    상기 몸체의 도전 영역을 커버하며 다수의 도전 라인이 교차하는 메쉬 형상의 도전망; 및
    상기 몸체에 수납되어 상기 도전망을 지지하는 탄성부재를 포함하는 터치 입력 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 내부에 공기 또는 유체가 충진되어 상기 공기 또는 유체의 압력에 의해 탄성력이 유지됨을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 탄성부재 내부의 압력을 조절하는 유압펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 도전 영역의 크기를 조절하기 위한 조리개 및, 상기 조리개를 제어하는 조리개 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 도전망은 상기 몸체의 일 단부에 고정됨을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 도전망은 접지부에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 터치 입력 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 도전망은 소정의 도전성 및 연성을 갖는 재질인 것을 특징으로 하는 터치 입력 장치.


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