KR20170138194A - 터치입력장치 - Google Patents

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KR20170138194A
KR20170138194A KR1020160070276A KR20160070276A KR20170138194A KR 20170138194 A KR20170138194 A KR 20170138194A KR 1020160070276 A KR1020160070276 A KR 1020160070276A KR 20160070276 A KR20160070276 A KR 20160070276A KR 20170138194 A KR20170138194 A KR 20170138194A
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사성진
오광명
박성민
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 터치입력장치는, 하나 이상의 구획라인에 의해 구획되는 2 이상의 입력부를 가진 터치센싱부재; 상기 터치센싱부재의 저면에 설치된 복수의 포스센서; 및 상기 터치센싱부재의 저면에 설치되어 상기 터치센싱부재에 수직방향으로 반력을 제공하고, 상기 구획라인을 형성하는 하나 이상의 지지부재;를 가질 수 있다. 2 이상의 입력부 중에서 적어도 하나의 입력부에서는 시어포스에 의한 모멘트가 상기 지지부재에 의해 상쇄될 수 있다.

Description

터치입력장치{TOUCH INPUT DEVICE}
본 발명은 터치입력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치면에 2 이상의 입력부가 구획되게 형성되고, 2 이상의 입력부 중에서 적어도 하나의 입력부는 시어포스의 영향을 받지 않게 함으로써 다양한 터치제스쳐를 입력받을 수 있는 터치입력장치에 관한 것이다.
터치입력장치(예컨대, 터치스크린 또는 터치패드)는 포인팅 오브젝트(사용자의 손가락, 스타일러스 팁 등)의 터치를 센싱하고, 그 터치의 특성(힘의 세기, 터치 위치, 이동방향 등)을 결정하도록 이루어질 수 있다.
이러한 터치입력장치는 저항 기반 터치입력장치(resistive-based touch input device), 정전용량 기반 터치입력장치(capacitance-based touch input device), 포스 기반 터치입력장치(force-based touch input device), 적외선 기반 터치입력장치(infrared-based touch input device), 초음파 기반 터치입력장치(surface acoustic wave-based touch input device) 등과 같이 다양한 종류가 있다.
이러한 터치입력장치는 컴퓨터 디스플레이장치, 입출금자동화기기, 이동 단말기, 노트북의 터치패드, 차량용 터치입력부 등과 같이 다양한 분야에 적용되고 있다.
한편, 차량용 터치입력부 등에 적용되는 종래의 터치입력장치는 서로 다른 기능을 수행할 수 있는 2 이상의 터치영역으로 분할하는 방식으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 메뉴탐색의 기능을 수행하기 위한 회전 제스쳐(rotation gesture)가 입력되는 터치영역과, 방향 선택 내지 확인 등의 기능을 수행하기 위한 비회전 제스쳐(예컨대, tap, drag, side 등)가 입력되는 터치영역 등으로 분할될 수 있다.
이와 같이, 터치영역이 2 이상으로 분할됨에 따라 사용자의 터치 제스쳐가 입력될 때 인접한 터치영역들 사이의 경계부분에서 각각의 입력이 중첩되게 인식될 수 있고, 이러한 터치의 인식오류로 인해 오작동 가능성이 매우 높을 수 있다.
이러한 점을 극복하기 위하여, 정전용량형 터치패드에 기계식 조작유닛(버튼, 노브 등)이 결합된 터치입력장치가 개발되고 있다. 이러한 터치입력장치가 차량용 터치입력부에 적용될 경우 차량의 다양한 기능을 실행함과 더불어, 주의 분산을 줄일 수 있다.
하지만, 정전용량형 터치패드는 블라인드 컨트롤(blind control) 등이 어렵고, 정전용량형 터치패드와 기계식 조작유닛(버튼, 노브 등)이 조합됨에 따라 그 구조가 매우 복잡해져 비용 및 패키징의 한계가 뒤따르며, 이로 인해 디자인 자유도가 저하될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 터치면에 2 이상의 입력부가 구획되게 형성되고, 2 이상의 입력부 중에서 적어도 하나의 입력부가 시어포스의 영향을 받지 않게 구성함으로써 다양한 터치제스쳐를 입력받을 수 있는 터치입력장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터치입력장치는,
하나 이상의 구획라인에 의해 구획되는 2 이상의 입력부를 가진 터치센싱부재;
상기 터치센싱부재의 저면에 설치된 복수의 포스센서; 및
상기 터치센싱부재의 저면에 설치되어 상기 터치센싱부재에 수직방향으로 반력을 제공하고, 상기 구획라인을 형성하는 2 이상의 지지부재;를 포함하고,
상기 2 이상의 입력부 중에서 적어도 하나의 입력부는 상기 2 이상의 지지부재에 의해 시어포스에 의한 모멘트가 상쇄될 수 있다.
상기 지지부재는 수직방향으로 연장된 기둥 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 지지부재는 상기 구획라인을 따라 연장된 바 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 지지부재는 강체 재질로 이루어질 수 있다.
상기 지지부재는 변형가능한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 2 이상의 입력부는 서로 다른 종류의 터치제스쳐를 입력받도록 설정될 수 있다.
상기 구획라인은 지지부재에 의해 형성되고, 상기 제1입력부에서 시어포스에 의한 모멘트가 상기 지지부재에 의해 상쇄되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 터치면에 2 이상의 입력부가 구획되게 형성되고, 2 이상의 입력부 중에서 적어도 하나의 입력부는 시어포스의 영향을 받지 않게 구성하며, 나머지 일부의 입력부는 시어포스의 영향을 이용하도록 구성함으로써 다양한 터치제스쳐를 입력받을 수 있으며, 이를 통해 보다 다양한 기능 또는 동작을 안정적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치입력장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치입력장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치입력장치를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치입력장치를 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치입력장치를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 C-C선을 따라 도시한 단면도이다.
도 9는 도 7의 D-D선을 따라 도시한 단면도이다.
도 10은 도 7의 터치입력장치의 입력부들에 대한 터치인식영역을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치입력장치를 도시한 평면도이다.
도 12는 도 11의 E-E선을 따라 도시한 단면도이다.
도 13은 도 11의 터치입력장치의 입력부들에 대한 터치인식영역을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터치입력장치는, 포인팅 오브젝트(사용자의 손가락, 스타일러스 팁 등)의 터치를 센싱하는 터치센싱부재(10, touch sensing element)를 포함할 수 있다.
터치센싱부재(10)는 플레이트 구조로 이루어질 수 있고, 그 상면에 터치면(10a)을 가질 수 있다. 터치면(10a)은 수평방향을 따라 평탄하게 형성될 수 있거나 수평면 상에서 부분적인 굴곡이 있는 구조로 이루어질 수도 있다.
터치센싱부재(10)의 저면에는 복수의 포스센서(50)가 설치될 수 있고, 복수의 포스센서(50)에 의해 터치센싱부재(10)는 포스기반의 터치입력부로 구성될 수 있다.
복수의 포스센서 중에서 적어도 일부의 포스센서(50)는 터치센싱부재(10)로부터 수직방향을 따라 일정간격(S)으로 이격되게 설치될 수 있다. 이와 같이, 포스센서(50)가 수직방향으로 이격됨에 따라 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)에 대해 시어포스(shear force)의 발생을 보다 용이하게 할 뿐만 아니라 시어포스(shear force)의 인식을 보다 정밀하게 할 수 있다.
터치센싱부재(10)의 저면에는 하나 이상의 지지부재(21)가 설치될 수 있고, 지지부재(21)는 터치센싱부재(10)의 일측지점을 지지함에 따라 수직방향으로 반력을 제공하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 지지부재(21)는 사각기둥, 원기둥 등과 같이 수직방향을 따라 연장된 기둥 구조로 이루어질 수 있다. 이에 2 이상의 지지부재(21)에 의해 터치센싱부재(10)는 균형있게 지지될 수 있다.
터치센싱부재(10)의 터치면(10a)은 2 이상의 입력부(11, 12)를 가질 수 있다. 2 이상의 입력부(11, 12)는 하나 이상의 구획라인(13)에 의해 구획될 수 있다.
구획라인(13)은 하나 이상의 지지부재(21)에 의해 다양하게 형성될 수 있고, 구획라인(13)은 인접한 지지부재(21)들을 평면 상에서 가상으로 연결함으로써 형성될 수 있다.
각 지지부재(21)의 상면은 터치센싱부재(10)의 저면과 접촉하고, 각 지지부재(21)의 저면은 하우징의 바닥부 등과 같은 베이스(25)에 부착됨으로써 터치센싱부재(10)의 일부 저면을 베이스(25)에 대해 안정되게 지지할 수 있다.
인접한 지지부재(21)들을 연결하는 가상선이 하나 이상의 구획라인(13)이 될 수 있으며, 지지부재(21)들의 배치구조 및 갯수 등에 따라 하나 이상의 구획라인(13)이 다양한 형상을 형성하도록 조합될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 구획라인(13)은 직선, 삼각형, 사각형, 오각형 등과 같은 다양하게 형성될 수 있다.
특히, 하나 이상의 구획라인(13)은 각 입력부(11, 12)들이 일정한 면적을 가지도록 구획할 수 있고, 이를 위하여 2 이상의 지지부재(21)들이 적절히 배치될 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 사각형의 터치센싱부재(10)의 가장자리 중앙에 4개의 지지부재(21)들이 개별적으로 배치되고, 4개의 지지부재(21)들을 가상으로 연결함에 따라 복수의 구획라인(13)은 마름모 형상으로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 마름모를 형성하는 구획라인(13)들의 내측에는 제1입력부(11)가 배치될 수 있고, 구획라인(13)들의 외측에는 제2입력부(12)가 배치될 수 있다.
도 4에 예시된 바와 같이, 사각형의 터치센싱부재(10)의 가장자리에서 내측으로 인입된 지점에 4개의 지지부재(21)들이 개별적으로 배치되고, 4개의 지지부재(21)들을 가상으로 연결함에 따라 복수의 구획라인(13)은 터치센싱부재(10)의 상면에서 틸팅된 사각형 형상으로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 사각형을 형성하는 구획라인(13)들의 내측에는 제1입력부(11)가 배치될 수 있고, 구획라인(13)들의 외측에는 제2입력부(12)가 배치될 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같이, 사각형의 터치센싱부재(10)의 일정 지점에 3개의 지지부재(21)들이 개별적으로 배치되고, 3개의 지지부재(21)들을 가상으로 연결함에 따라 복수의 구획라인(13)들은 삼각형 형상으로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 삼각형을 형성하는 구획라인(13)들의 내측에는 제1입력부(11)가 배치될 수 있고, 구획라인(13)들의 외측에는 제2입력부(12)가 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 지지부재(21)는 강체(rigid body) 재질로 이루어질 수 있고, 이에 터치센싱부재(10)에 터치가 가해질때 지지부재(21)는 터치센싱부재(10)의 저면에서 수직방향의 반력을 적절히 제공할 수 있다. 특히, 지지부재(21)는 후술하는 바와 같이, 터치센싱부재(10)에서 시어포스가 작용하여 모멘트가 발생할 때, 지지부재(21)의 반력에 의해 모멘트를 적절히 상쇄시킬 수 있다. 이를 위하여, 2 이상의 지지부재(21)가 터치센싱부재(10)의 저면에서 수평방향을 따라 대칭적인 배치구조를 이루도록 이격될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 지지부재(21)는 고무 또는 실리콘 등과 같이 변형가능한 재질(deformable material)로 이루어질 수도 있다. 이에 지지부재(21)는 터치센싱부재(10)에 시어포스가 작용할 때 적절한 반력을 제공함과 더불어 탄성력(완충력) 등을 동시에 부여할 수도 있다. 또한, 지지부재(21)가 변형가능한 재질로 이루어지는 경우에, 임계치 이상으로는 변형되지 않는 변형율을 가지도록 구성됨이 바람직하다. 여기서, 임계치는 터치센싱부재(10)에 시어포스가 작용할 때 시어포스에 의한 모멘트를 상쇄시킬 수 있는 반력을 제공할 수 있는 최소 한계값을 의미한다.
2 이상의 입력부(11, 12)는 터치센싱부재(10)의 터치면(10a) 상에서 서로 다른 터치제스쳐(touch gesture)를 입력받도록 설정될 수 있고, 이에 각 입력부(11, 12)에 설정된 터치제스쳐가 입력되면 제어부는 해당 터치제스쳐와 관련된 명령을 선택하고, 그 선택된 명령에 대응하는 기능, 동작 등을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 터치입력장치는 터치의 위치를 센싱하는 복수의 포스센서(50)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 복수의 포스센서(50)를 사용함에 따라 터치센싱부재(10)는 포스기반의 터치입력부를 구성할 수 있다.
복수의 포스센서(50)는 터치센싱부재(10)에 결합될 수 있고, 특히 포스센서(50)들은 터치면(10a)의 반대면에 해당하는 터치센싱부재(10)의 저면에 설치될 수 있다.
복수의 포스센서(50)는 제어부(미도시)에 전기적으로 접속될 수 있다.
포스센서(50)는 스트레인게이지 또는 정전식 포스센서 등일 수 있다.
사용자의 손가락 등이 터치센싱부재(10)의 제1입력부(11) 또는 제2입력부(12)의 일지점을 터치할 때, 터치센싱부재(10)를 통해 복수의 포스센서(50)로 그 힘이 전달될 수 있고, 각 포스센서(50)의 위치에 가해지는 상대적인 힘의 세기를 측정하며, 제어부(미도시)는 각 포스센서(50)에 의해 측정된 상대적인 힘의 세기들을 힘의 방정식 및 모멘트 방적식 등에 대입하여 터치의 위치를 연산할 수 있으며, 이를 통해 터치의 위치가 결정될 수 있다.
도 1 내지 도 3의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)는 하나 이상의 구획라인(13)에 의해 구획된 제1입력부(11) 및 제2입력부(12)를 가질 수 있다. 제1입력부(11) 및 제2입력부(12)는 서로 다른 종류의 터치제스쳐를 입력받도록 설정되고, 각 입력부(11, 12)에 설정된 터치제스쳐가 입력되면 제어부(미도시)는 해당 터치제스쳐와 관련된 명령을 선택하며, 그 선택된 명령에 따라 기능 내지 동작을 실행할 수 있다. 요컨대, 터치센싱부재(10)는 서로 다른 터치제스쳐를 입력받는 2 이상의 입력부(11, 12)에 의해 서로 다른 기능 내지 동작을 수행할 수 있다.
제1입력부(11)는 다양한 터치제스쳐를 입력받을 수 있다. 예컨대, 제1입력부(11)는 메뉴탐색의 기능을 수행하기 위한 휠 모션(wheel motion)과 같은 회전 제스쳐(rotation gesture) 등을 입력받을 수 있다. 일 예에 따르면, 제1입력부(11)의 상면에는 회전제스쳐 등의 입력 형태를 표시하는 제1표시부(16)가 인쇄 또는 패터닝될 수 있고, 이러한 제1표시부(16)를 통해 회전제스쳐 등의 입력을 용이하게 할 수 있다.
제2입력부(12)는 제1입력부(11)와는 다른 터치 제스쳐를 입력받도록 설정될 수도 있다. 예컨대, 제2입력부(11)는 방향 선택 내지 확인 등의 기능을 수행하기 위하여 tap, drag, slide 등과 같은 터치 제스쳐를 입력받을 수 있다. 일 예에 따르면, 제2입력부(12)의 상면에는 tap, drag, slide 등과 같은 터치제스쳐의 입력 형태를 표시하는 복수의 제2표시부(17)가 인쇄 또는 패터닝될 수 있고, 이러한 제2표시부(17)는 버튼 또는 키 형상으로 이루어져 tap, drag, slide 등과 같은 터치제스쳐의 입력을 용이하게 할 수 있다.
도 1 내지 도 3의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)의 저면 가장자리에 복수의 포스센서(50)가 설치되고, 복수의 포스센서(50)는 터치센싱부재(10)로부터 수직방향을 따라 일정간격(S)으로 이격될 수 있다. 특히, 포스센서(50)와 터치센싱부재(10)의 저면 사이에는 이격간격(S)에 대응하는 길이를 가진 연결부재(40)가 설치됨으로써 포스센서(50)의 수직방향 이격구조를 안정되게 구현할 수 있다.
복수의 지지부재(21)는 복수의 포스센서(50)에 대해 개별적으로 이격되게 설치될 수 있고, 지지부재(21)들의 배치구조 및 갯수에 따라 복수의 구획라인(13)이 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
제1입력부(11)는 복수의 구획라인(13)의 내측에 배치되고, 이에 제1입력부(11)는 2 이상의 지지부재(21)들에 의해 수직방향으로 대칭되게 지지될 뿐만 아니라 포스센서(50)와는 수평방향으로 이격될 수 있다.
제2입력부(12)는 복수의 구획라인(13)의 외측에 배치되며, 이에 제2입력부(12)는 포스센서(50)와 인접하게 배치될 수 있다.
이러한 구조에서, 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)에서 스위핑(swipping) 등과 같은 터치제스쳐가 입력될 때 시어포스(shear force)가 작용할 수 있고, 제2입력부(12)에서 시어포스(shear force)가 포스센서(50)를 향해 작용하는(도 1의 화살표 SH 방향 참조) 경우에 제2입력부(12)는 포스센서(50)와 인접함에 따라 제2입력부(12)에서는 시어포스에 의한 모멘트가 발생할 수 있다. 즉, 제2입력부(12)는 터치센싱부재(10)로부터 수직방향으로 이격된 포스센서(50)와 인접함에 따라, 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 받는 모멘트발생영역이 될 수 있다.
반면에, 제1입력부(11)는 수평방향에서 포스센서(50)와 이격됨과 더불어 지지부재(21)들에 의해 수직방향으로 지지되는 구조로 이루어짐에 따라, 제1입력부(11)에서 시어포스가 작용하더라도 시어포스에 의한 모멘트가 지지부재(21)들의 수직방향 반력에 의해 상쇄될 수 있다. 즉, 지지부재(21)들의 반력에 의해 지지되는 제1입력부(11)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 받지 않는 모멘트 상쇄영역이 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 지지부재(21)들에 의해 구획되는 2 이상의 입력부(11, 12)들 중에서, 제1입력부(11)는 지지부재(21)들의 반력에 의해 수직방향으로 지지됨에 따라 제1입력부(11)에서는 시어포스에 의한 모멘트가 적절히 상쇄될 수 있고, 이에 제1입력부(11)에 입력되는 터치제스쳐를 정확하게 인식할 수 있다. 요컨대, 제1입력부(11)는 실제 터치위치와 포스센서(50)에 의해 센싱된 터치위치 사이의 차이가 거의 없으므로 회전제스쳐 등을 보다 정밀하게 인식할 수 있다.
그리고, 제2입력부(12)가 터치센싱부재(10)와 수직방향으로 이격된 포스센서(50)와 인접함과 더불어, 지지부재(21)들에 의해 대칭적으로 지지되지 않음에 따라, 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트가 발생할 수 있고, 이에 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 활용할 수 있다. 예컨대, 제2입력부(12)에 대해 소정의 터치제스쳐가 입력될 때 시어포스로 인해 실제 터치위치와 포스센서(50)에 의해 센싱된 터치위치 사이에 차이가 발생할 수 있고, 이러한 차이를 이용하여 제2입력부(12)에 터치가 가해질 때, 그 터치인식영역을 구획라인(11)으로부터 외측으로 쉬프트시킬 수 있으며, 이를 통해 제1입력부(11)와 제2입력부(12) 사이의 경계 즉, 구획라인(13) 상에서 터치인식의 중첩을 방지할 수 있다.
도 6의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)의 상면에 개구(31)를 가진 커버(32)가 설치될 수 있고, 이러한 커버(32)의 개구(31)에 의해 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)의 일부가 개구(31)를 통해 노출될 수 있고, 나머지 부분들은 커버(32)에 의해 은폐될 수 있다.
개구(31)를 통해 노출된 터치면(10a)에는 선행하는 실시예와 유사하게 2 이상의 입력부(11, 12)가 지지부재(21)들에 의해 구획되게 형성될 수 있다.
그외 나머지 구성 및 작용은 선행하는 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
도 7 내지 도 9의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)은 사각형의 구획라인(13)에 의해 구획된 제1입력부(11)와 제2입력부(12)가 형성될 수 있고, 제1입력부(11)와 제2입력부(12)는 선행하는 실시예와 유사하게 지지부재(21)들에 의해 구획될 수 있다.
선행하는 실시예와 같이, 제1입력부(11) 및 제2입력부(12)는 서로 다른 종류의 터치제스쳐를 입력받아 제어부(미도시)가 서로 다른 종류의 기능 내지 동작을 실행할 수 있게 할 수 있다.
제1입력부(11)의 상면에는 하나 이상의 제1입력보조부재(18)가 돌출되게 설치될 수 있고, 이에 제1입력부(11)에 대해 설정된 터치제스쳐를 보다 안정되게 입력받을 수 있다. 특히, 제1입력보조부재(18)는 설정된 터치제스쳐에 대응하는 구조로 형성될 수 있고, 제1입력보조부재(18)는 일정 두께를 가짐에 따라 제1입력부(11)의 상면에서 돌출될 수 있다.
예컨대, 제1입력부(11)가 메뉴탐색의 기능을 수행하기 위한 휠 모션(wheel motion)과 같은 회전 제스쳐(rotate gesture) 등을 입력받도록 설정된 경우에는 제1입력보조부재(18)는 원형 구조로 구성될 수 있다. 이와 같이, 제1입력보조부재(18)가 제1입력부(11)에 부착됨에 따라 회전제스쳐 등의 입력을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 블라인드 컨트롤을 용이하게 구현할 수 있다.
제2입력부(12)의 상면에는 하나 이상의 제2입력보조부재(19)가 돌출되게 설치될 수 있고, 이에 제2입력부(12)에 대해 설정된 터치제스쳐를 보다 안정되게 입력받을 수 있다. 특히, 제2입력보조부재(19)는 설정된 터치제스쳐에 대응하는 구조로 형성될 수 있고, 제2입력보조부재(19)는 일정 두께를 가짐에 따라 제2입력부(12)의 상면에서 돌출될 수 있다.
예컨대, 제2입력부(11)가 방향 선택 내지 확인 등의 기능을 수행하기 위한 tap, drag, slide 등과 같은 터치 제스쳐를 입력받도록 설정된 경우에는 복수의 제2입력보조부재(19)는 버튼 구조로 구성될 수 있다. 이와 같이, 제2입력보조부재(19)가 제2입력부(12)에 부착됨에 따라 tap, drag, slide 등과 같은 터치제스쳐 등의 입력을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 블라인드 컨트롤을 용이하게 구현할 수 있다.
도 7 내지 도 9의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)의 저면 가장자리에 복수의 포스센서(50)가 설치되고, 복수의 포스센서(50)는 터치센싱부재(10)로부터 수직방향을 따라 일정간격(S)으로 이격될 수 있다. 특히, 포스센서(50)와 터치센싱부재(10)의 저면 사이에는 일정 길이의 연결부재(40)가 개재됨으로써 포스센서(50)의 수직방향 이격구조를 안정되게 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 지지부재(21)들에 의해 구획되는 2 이상의 입력부(11, 12)들 중에서 지지부재(21)들에 의해 수직방향으로 지지되는 제1입력부(11)는 시어포스에 의한 모멘트가 상쇄될 수 있고, 이에 제1입력부(11)에 입력되는 터치제스쳐를 정확하게 인식할 수 있다. 요컨대, 제1입력부(11)는 실제 터치위치와 포스센서(50)에 의해 센싱된 터치위치 사이의 차이가 거의 없으므로 회전제스쳐 등을 보다 정밀하게 인식할 수 있다.
제1입력부(11)에 대한 터치인식을 구체적으로 설명하면, 제1입력부(11)의 제1입력보조부재(18)에 터치가 가해질 때, 제1입력부(11)에서 시어포스(shear force)가 작용하면, 제1입력부(11)가 지지부재(21)들에 의해 균형적으로(대칭적으로) 지지됨에 따라 시어포스에 의한 모멘트는 지지부재(21)들의 수직반력에 의해 적절히 상쇄될 수 있고, 이에 따라 제1입력부(11)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 받지 않는 모멘트 상쇄영역이 될 수 있다. 제1입력부(11)의 제1입력보조부재(18)에 터치가 가해지면, 도 10과 같이 지지부재(21)에 의한 구획라인(13)에 대응하는 "제1터치인식영역(41)"이 형성될 수 있다.
그리고, 포스센서(50)에 인접하는 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트가 발생할 수 있고, 이에 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 활용할 수 있다. 예컨대, 제2입력부(12)에 대해 소정의 터치제스쳐가 입력될 때 시어포스로 인해 실제 터치위치와 포스센서(50)에 의해 센싱된 터치위치 사이에 차이가 발생할 수 있고, 이러한 차이를 이용하여 제2입력부(12)에 터치가 가해질 때, 그 터치인식영역을 구획라인(11)으로부터 외측으로 쉬프트시킬 수 있으며, 이를 통해 제1입력부(11)와 제2입력부(12) 사이의 경계 즉, 구획라인(13) 상에서 터치인식의 중첩을 방지할 수 있다.
제2입력부(12)의 터치인식을 구체적으로 살펴보면, 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)에서 제2입력부(12)의 제2입력보조부재(19)에 터치가 가해질 때, 제2입력부(12)에서 포스센서(50)를 향해 시어포스(shear force)가 작용하면(도 7 및 도 10의 화살표 SH 방향 참조), 포스센서(50)와 인접한 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트가 발생할 수 있고, 이에 따라 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 받는 모멘트발생영역이 될 수 있다. 제2입력부(12)의 제2입력보조부재(19)에 터치가 가해질때 시어포스가 작용하면 모멘트의 영향을 받고, 이에 따라 도 10과 같이 "제2터치인식영역(42)"이 구획라인(13)으로부터 외측으로 쉬프트되도록 형성될 수 있다.
그외 나머지 구성 및 작동은 선행하는 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.
도 11 내지 도 13의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)은 하나의 구획라인(13)에 의해 제1입력부(11) 및 제2입력부(12)가 형성될 수 있고, 하나의 구획라인(13)은 터치센싱부재(10)의 폭방향, 길이방향, 경사방향, 대각선방향 중에서 어느 한 방향을 따라 연장될 수 있다.
또한, 구획라인(13)은 직선, 곡선 등과 같이 다양하게 형성될 수 있으며, 이러한 구획라인(13)을 형성하도록 2 이상의 지지부재(21)들이 터치센싱부재(100의 저면에 적절히 배치될 수 있다.
선행하는 실시예와 같이, 제1입력부(11) 및 제2입력부(12)는 서로 다른 종류의 터치제스쳐를 입력받아 제어부(미도시)가 서로 다른 종류의 기능 내지 동작을 실행할 수 있게 할 수 있다.
제1입력부(11)의 상면에는 하나 이상의 제1입력보조부재(18)가 부착될 수 있고, 이러한 제1입력보조부재(18)에 의해 제1입력부(11)는 그 설정된 터치제스쳐를 보다 안정되게 입력받을 수 있다. 제1입력보조부재(18)는 설정된 터치제스쳐에 대응하는 구조로 형성될 수 있다.
예컨대, 제1입력부(11)가 메뉴탐색의 기능을 수행하기 위한 휠 모션(wheel motion)과 같은 회전제스쳐(rotation gesture) 등을 입력받도록 설정된 경우에는 제1입력보조부재(18)는 원형 구조로 구성될 수 있다. 이와 같이, 제1입력보조부재(18)가 제1입력부(11)에 부착됨에 따라 회전제스쳐 등의 입력을 보다 용이하게 할 수 있다.
제2입력부(12)의 상면에는 하나 이상의 제2입력보조부재(19)가 부착될 수 있고, 제2입력부(12)는 제2입력보조부재(19)에 의해 그 설정된 터치제스쳐를 보다 안정되게 입력받을 수 있다. 제2입력보조부재(19)는 설정된 터치제스쳐에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
예컨대, 제2입력부(11)가 방향 선택 내지 확인 등의 기능을 수행하기 위한 tap, drag, slide 등과 같은 터치 제스쳐를 입력받도록 설정된 경우에는 복수의 제2입력보조부재(19)는 버튼 구조로 구성될 수 있다. 이와 같이, 제2입력보조부재(19)가 제2입력부(12)에 부착됨에 따라 tap, drag, slide 등과 같은 터치제스쳐 등의 입력을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 11 내지 도 13의 실시예에 따르면, 터치센싱부재(10)의 저면 가장자리에 복수의 포스센서(51, 52)가 설치될 수 있다. 복수의 포스센서(51, 52)는 제1입력부(11) 측에 설치된 2 이상의 제1포스센서(51)와, 제2입력부(12) 측에 설치된 2 이상의 제2포스센서(52)를 포함할 수 있다.
제1입력부(11)가 시어포스에 의한 모멘트가 상쇄되는 모멘트 상쇄영역으로 설정될 경우, 2 이상의 지지부재(21)들은 2 이상의 센서(51)에 대해 수평방향으로 대칭되게 배치될 수 있다.
제1포스센서(51)는 터치센싱부재(10)의 저면에 밀착되게 설치될 수 있다. 이를 구체적으로 살펴보면, 도 12와 같이, 제1포스센서(51)의 상면이 터치센싱부재(10)의 저면에 밀착되고, 제1포스센서(51)의 저면은 지지체(55)에 의해 베이스(25)에 대해 지지되도록 설치될 수 있다. 이에 제1포스센서(51)와 터치센싱부재(10) 사이에는 그 수직방향 이격이 무시할 만한 수준이 될 수 있다.
이와 같이, 제1포스센서(51)가 터치센싱부재(10)의 저면에 밀착됨에 따라 제1입력부(11)에 터치제스쳐가 입력되어 시어포스가 작용하더라고 시어포스에 의한 모멘트가 거의 발생하지 않을 뿐만 아니라 미세하게 모멘트가 발생하더라도 대칭적으로 배치된 제1포스센서(52) 및 지지부재(21)의 반력에 의해 그 모멘트가 적절히 상쇄될 수 있다. 즉, 제1입력부(11)는 '모멘트 상쇄영역'이 될 수 있다.
제2포스센서(52)는 연결부재(40)를 통해 터치센싱부재(10)로부터 수직방향으로 일정간격(S)으로 이격되게 설치되고, 이에 제2포스센서(52)가 배치된 제2입력부(12)는 제2포스센서(52)를 향해 시어포스가 작용(도 11 및 도 13의 화살표 SH 방향 참조)할 경우에 제2포스센서(52)의 수직방향 이격에 의해 시어포스에 의한 모멘트가 발생할 수 있다. 즉, 제2입력부(12)는 '모멘트발생영역'이 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 지지부재(21)들에 의해 구획되는 제1 및 제2 입력부(11, 12)들 중에서 제1포스센서(51) 및 지지부재(21)들에 의해 대칭적으로 지지되는 제1입력부(11)는 시어포스에 의한 모멘트가 상쇄될 수 있고, 이에 제1입력부(11)에 입력되는 터치제스쳐를 정확하게 인식할 수 있다. 요컨대, 제1입력부(11)는 실제 터치위치와 포스센서(50)에 의해 센싱된 터치위치 사이의 차이가 거의 없으므로 회전제스쳐 등을 보다 정밀하게 인식할 수 있다.
제1입력부(11)에 대한 터치인식을 구체적으로 설명하면, 제1입력부(11)의 제1입력보조부재(18)에 터치가 가해질 때, 제1입력부(11)에 시어포스(shear force)가 작용하면, 제1입력부(11)는 지지부재(21)들에 의해 대칭적으로 지지됨에 따라 시어포스에 의한 모멘트가 제1포스센서(51) 및 지지부재(21)들의 반력에 의해 적절히 상쇄될 수 있고, 이에 따라 제1입력부(11)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 받지 않는 모멘트 상쇄영역이 될 수 있다. 제1입력부(11)의 제1입력보조부재(18)에 터치가 가해지면, 도 13과 같이 지지부재(21)에 의한 구획라인(13)에 대응하는 "제1터치인식영역(43)"이 형성될 수 있다.
그리고, 제2입력부(12)는 터치센싱부재(10)에 수직방향으로 이격된 제2포스센서(52)에 의해 시어포스에 의한 모멘트가 발생할 수 있고, 이에 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 활용할 수 있다. 예컨대, 제2입력부(12)에 대해 소정의 터치제스쳐가 입력될 때 제2포스센서(52)를 향해 시어포스가 작용하면, 시어포스에 의해 발생하는 모멘트로 인해 실제 터치위치와 포스센서(50)에 의해 센싱된 터치위치 사이에 차이가 발생할 수 있고, 이러한 차이를 이용하여 제2입력부(12)에 터치가 가해질 때, 그 터치인식영역을 구획라인(13)으로부터 외측으로 쉬프트시킬 수 있으며, 이를 통해 제1입력부(11)와 제2입력부(12) 사이의 경계 즉, 구획라인(13) 상에서 터치인식의 중첩을 방지할 수 있다.
제2입력부(12)의 터치인식을 구체적으로 살펴보면, 터치센싱부재(10)의 터치면(10a)에서 제2입력부(12)의 제2입력보조부재(19)에 터치가 가해질 때, 제2입력부(12)에서 시어포스(shear force)가 작용하면, 제2입력부(12)는 수직방향으로 이격된 제2포스센서(52)에 의해 시어포스로 인한 모멘트가 발생할 수 있고, 이에 따라 제2입력부(12)는 시어포스에 의한 모멘트의 영향을 받는 모멘트발생영역이 될 수 있다. 제2입력부(12)의 제2입력보조부재(19)에 터치가 가해질때 시어포스가 작용하면 모멘트의 영향을 받고, 이에 따라 도 13과 같이 "제2터치인식영역(42)"이 구획라인(13)으로부터 외측으로 쉬프트될 수 있다.
그외 나머지 구성 및 작동은 선행하는 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.
선행하는 실시예들에서는 지지부재(21)가 기둥 형태로 설명되고 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 지지부재(21)는 구획라인(13)을 따라 연장된 바 형상(bar shape)으로 이루어질 수 있다. 이에 하나의 지지부재(21)가 하나의 구획라인(13)을 형성할 수 있으므로 터치센싱부재(10)는 구획라인(13)을 따라 균형있게 지지될 수 있다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
10: 터치센싱부재
11, 12: 입력부
13: 구획라인
21: 지지부재
40: 연결부재
50, 51, 52: 포스센서

Claims (14)

  1. 하나 이상의 구획라인에 의해 구획되는 2 이상의 입력부를 가진 터치센싱부재;
    상기 터치센싱부재의 저면에 설치된 복수의 포스센서; 및
    상기 터치센싱부재의 저면에 설치되어 상기 터치센싱부재에 수직방향으로 반력을 제공하고, 상기 구획라인을 형성하는 하나 이상의 지지부재;를 포함하고,
    상기 2 이상의 입력부 중에서 적어도 하나의 입력부에서는 시어포스에 의한 모멘트가 상기 지지부재에 의해 상쇄되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부재는 수직방향으로 연장된 기둥 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 구획라인을 따라 연장된 바 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부재는 강체 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지부재는 변형가능한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 2 이상의 입력부는 서로 다른 종류의 터치제스쳐를 입력받도록 설정되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 구획라인은 지지부재에 의해 형성되고, 상기 제1입력부에서 시어포스에 의한 모멘트가 상기 지지부재에 의해 상쇄되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 포스센서는 상기 터치센싱부재의 저면 가장자리에 설치되고, 상기 복수의 포스센서는 상기 터치센싱부재로부터 수직방향으로 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1입력부는 상기 지지부재에 의해 지지되도록 배치되고, 상기 제2입력부는 상기 포스센서와 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 포스센서는 상기 제1입력부에 인접하게 설치된 2 이상의 제1포스센서와, 상기 제2입력부에 인접하게 설치된 2 이상의 제2포스센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1포스센서는 상기 터치센싱부재의 저면에 밀착되게 설치되고, 상기 지지부재는 상기 제1포스센서에 대해 수평방향으로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2포스센서는 상기 터치센싱부재로부터 수직방향으로 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력부에는 터치제스쳐의 입력 형태를 표시하는 제1표시부가 형성되고, 상기 제2입력부에는 터치제스쳐의 입력 형태를 표시하는 제2표시부가 형성되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력부에는 터치제스쳐의 입력 형태에 대응하는 하나 이상의 제1보조입력부재가 돌출되게 설치되고, 상기 제2입력부에는 터치제스쳐의 입력 형태에 대응하는 하나 이상의 제2보조입력부재가 돌출되게 설치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019231026A1 (ko) * 2018-06-01 2019-12-05 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치

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