KR20200065847A

KR20200065847A - 터치 판정 제어 장치

Info

Publication number: KR20200065847A
Application number: KR1020180152721A
Authority: KR
Inventors: 윤성호; 김기현
Original assignee: (주)파트론
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-06-09
Also published as: KR102180134B1

Abstract

본 발명은 를 포함하는 터치 판정 제어 장치에 관한 것으로서, 상기 터치 판정 제어 장치는 터치 여부에 따라 해당 상태의 터치 신호를 출력하는 터치센서 모듈, 자기장을 감지하여 자기장 감지 신호를 출력하는 자기장 감지부 및 상기 자기장 감지부에 연결되어 있고, 상기 자기장 감지 신호를 이용하여 자기장의 크기를 판정하고, 판정된 자기장의 크기가 기준 자기장 크기 이상이면, 상기 터치센서 모듈로 판정 제어 신호를 출력하여 상기 터치센서 모듈의 터치 여부 판정동작을 중지시키는 동작 제어부를 포함한다.

Description

터치 판정 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING TOUCH DETERMINATION OPERATION}

본 발명은 터치 판정 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터치센서 모듈의 터치 판정 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰(smart phone), MP3와 같은 휴대용 전자 기기나 냉장고 등의 가전 기기에는 터치(touch) 동작을 이용하여 명령어의 입력이나 스위칭 동작을 실시하는 터치센서 모듈(touch panel)이 부착되어 있다.

이러한 터치센서 모듈은 X축과 Y축의 좌표를 이용하여 터치 지점을 감지하는 2차원 터치 감지 방식뿐만 아니라 Z축 방향으로 인가되는 터치 강도를 추가로 감지하는 3차원 터치 감지 방식이 이용되고 있다.

이러한 터치센서 모듈에는 터치 여부에 따라 변하는 자기장의 변화를 이용하여 터치 여부 및 터치 지점을 판정하는 방식이 사용되고 있다.

이처럼, 자기장의 변화를 이용하여 터치 여부를 판정하는 경우, 터치센서 모듈의 주변에 자성체가 존재할 경우, 사용자의 터치 여부에 무관하게 자성체에서 발생하는 자기장의 영향으로 터치센서 모듈의 자기장 크기 역시 크게 변한다.

이로 인해, 터치센서 모듈에 자성체가 존재하게 되면, 터치센서 모듈의 동작 상태를 정확하게 판정하지 못하여 터치센서 모듈이 터치 여부 판정 동작이 오동작한다. 이로 인해, 터치센서 모듈을 이용하는 사용자의 불편함이 발생하며, 터치센서 모듈을 이용한 해당 기기의 동작이 정상적으로 행해지지 않는 문제가 발생한다.

또한, 자기장의 변화를 이용하여 터치 여부를 판정할 경우, 자기장을 생성하는 코일 형성을 위한 많은 영역이 요구되므로, 터치센서 모듈의 설치 위치가 제한적이었다.

대한민국 등록특허 제10-1777733호(등록일자: 2017년09월06일, 발명의 명칭: 이미지센서와 불투명 부재를 이용한 3D 터치 장치)

본 발명이 해결하려는 과제는 터치센서 모듈의 터치 판정 동작의 정확도를 높이기 위한 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 터치센서 모듈의 설치 영역을 감소시키기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 터치 판정 제어 장치는 터치 여부에 따라 해당 상태의 터치 신호를 출력하는 터치센서 모듈, 자기장을 감지하여 자기장 감지 신호를 출력하는 자기장 감지부 및 상기 자기장 감지부에 연결되어 있고, 상기 자기장 감지 신호를 이용하여 자기장의 크기를 판정하고, 판정된 자기장의 크기가 기준 자기장 크기 이상이면, 상기 터치센서 모듈로 판정 제어 신호를 출력하여 상기 터치센서 모듈의 터치 여부 판정동작을 중지시키는 동작 제어부를 포함한다.

상기 자기장 감지부는 지자기 센서일 수 있다.

상기 자기장 감지부는 홀 센서일 수 있다.

상기 터치센서 모듈은 코일선으로 이루어져 있고 권선되어 있는 코일부, 상기 코일부와 연결되어 있는 회로기판 및 상기 코일부 위에 정해진 거리만큼 이격되게 위치하는 상부막을 포함할 수 있다.

상기 터치센서 모듈은 기판과 상기 기판에서 돌출되고 상기 코일부가 삽입되는 삽입 기둥을 구비하는 보빈부를 더 포함할 수 있고, 상기 코일부는 상기 삽입 기둥의 높이 방향으로 따라 적층되어 있는 복수 개의 코일층을 포함할 수 있다.

상기 회로기판은 상기 보빈부의 상기 기판 하부에 위치할 수 있고, 상기 기판은 코일부의 코일선에서 연장되는 인출선이 관통하는 개구부를 포함할 수 있다.

상기 회로기판은 상기 인출선과 전기적으로 연결되는 도전성 패드를 포함할 수 있고, 상기 도전성 패드는 상기 개구부를 통해 노출되어 상기 인출선과 연결될 수 있다.

상기 특징에 따른 터치 판정 제어 장치는 상기 기준 자기장 크기가 저장되어 있는 저장부를 더 포함할 수 있다.

이러한 특징에 따르면, 자기장 감지부에 의해 터치센서 모듈 주변에 자성체가 존재하면 터치센서 모듈의 터치 여부 판정 동작을 중지시키므로, 자성체의 영향으로 터치센서 모듈의 오동작을 방지한다.

이로 인해, 터치센서 모듈의 터치 동작이 이루어질 때, 사용자의 터치 동작에 대응하는 동작이 신속하고 정확하게 행해지므로, 사용자의 만족도가 향상된다.

이러한 본 발명의 특징에 따르면, 각 코일부는 X, Y 및 Z축으로 감겨 있는 코일선으로 이루어지므로, 해당 면에 패턴을 인쇄하여 권선부를 형성하는 경우에 비해 많은 권선 수를 갖게 된다.

더욱이, 본 예의 코일부는 보빈부의 높이 방향을 따라 복수 개의 코일층이 순차적으로 적층되어 있으므로, 각 코일부의 권선 수는 더욱더 증가한다.

따라서, 패턴을 인쇄하여 코일부를 형성하는 경우에 비해, 각 코일부의 인덕턴스 크기를 크게 향상시킬 수 있으므로, 터치센서 모듈의 감도가 크게 향상된다.

또한, 패턴의 폭보다 훨씬 얇은 지름을 갖는 코일선을 이용하여 각 코일부를 형성하므로 코일부의 형성 면적이 크게 감소한다.

따라서, 터치센서 모듈이 적용되는 제품에서 좁은 폭을 갖는 측면 등과 같이 좁은 폭을 갖는 영역에도 본 예의 터치센서 모듈이 위치하므로, 터치센서 모듈의 설계의 자유도가 크게 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 판정 제어 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 판정 제어 장치의 터치 판정 제어 모듈의 개략적인 블록도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 판정 제어 장치의 터치센서 모듈의 한 예에 대한 사시도이다.
도 4은 도 3에 도시한 터치센서 모듈 일부에 분해 정면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 터치센서 모듈을 Ⅴ-Ⅴ 선을 따라 잘라 얻어진 단면도이다.
도 6는 도 3에 도시한 터치센서 모듈의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 판정 제어 장치의 동작 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 판정 제어 장치에 대해서 설명하도록 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 판정 제어 장치는 터치센서 모듈(100) 및 터치센서 모듈(100)에 연결되어 있고 자기장 감지부(21)를 구비하는 터치 판정 제어 모듈(200)을 구비한다.

본 실시예에서, 터치센서 모듈(100)은 한 예로 휴대 가능한 스마트 폰(smart phone)과 같은 사용자 단말(300)에 장착되어 사용자 단말(300)의 해당 부위에 대한 터치 동작을 감지할 수 있다.

이때, 터치센서 모듈(100)은 사용자 단말(300)의 음량 스위치 및 구동 스위치 등과 같은 구동 스위치의 역할을 수행할 수 있다.

이러한 터치센서 모듈(100)의 한 예는 인덕턴스 포스 터치 센서(inductive force touch sensor)의 개념을 이용하는 터치센서 모듈일 수 있다.

인덕턴스 포스 터치 센서는 나선형으로 감겨 있는 나선형 코일과 금속 등으로 이루어져 있고 코일 위에 위치하는 도전체 사이의 간격 변화에 따라 변하는 인덕턴스(inductance)를 이용하여 터치 지점에 발생하는 압력(즉 터치 여부)을 감지하는 촉각 센서이다.

즉, 나선형 코일에 교류 전류가 인가되면, 나선형 코일 주변에 자기장이 형성되며, 이때, 나선형 코일과 이격하여 도전체(예, 금속막)가 위치하면 나선형 코일에 인가되는 전류 방향에 해당하는 방향으로 유도 전류가 생성되고, 도전체의 변위에 의해 코일 속의 인덕턴스를 변화시켜 코일에 유기한 기전력 변화를 검출한다.

본 예에서, 터치센서 모듈(100)은 페라이트 등의 강자성체를 구비하고 있으므로, 터치센서 모듈(100)의 주변에 자석과 같은 자성체가 존재할 경우, 터치센서 모듈(100)에서 발생되는 자기장의 크기가 변하게 된다.

따라서, 터치센서 모듈(100)에서 출력되는 전기 신호(즉, 터치 신호)는 사용자의 터치 동작뿐만 아니라 터치센서 모듈(100)의 주변에, 즉 터치센서 모듈(100)의 동작에 영향을 미치는 범위 내에 자성체가 존재하는지의 여부에 따라서 변하게 된다.

본 예의 터치 판정 제어 모듈(200)은 터치센서 모듈(100)에 자성체의 존재 여부를 감지하여 터치 여부를 판정하는 터치센서 모듈(100)의 동작을 제어한다.

이를 위해, 본 예의 터치 판정 제어 모듈(200)는, 도 2에 도시한 것처럼, 주변에 자기장을 감지하여 해당 상태의 신호를 출력하는 자기장 감지부(21), 자기장 감지부(21)와 터치센서 모듈(100)에 연결되어 있는 동작 제어부(22) 및 동작 제어부(22)에 연결되어 있는 저장부(23)를 구비한다.

자기장 감지부(21)는 사용자 단말(300)에 장착되어 지자기(地磁氣)를 검출하는 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor)나 홀 효과(hall effect)를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 감지하는 홀 센서(hall sensor)일 수 있다.

이와 같이, 본 예의 경우, 별도의 자기장 감지부(21)를 사용자 단말(300)과 같은 해당 기기에 추가로 장착하는 대신, 이미 사용자 단말(300)에 장착되어 있는 자기장 관련 센서를 이용한다.

이로 인해, 터치센서 모듈(100)의 동작의 정확도를 향상시키기 위한 자기장 감지부(21)를 별도로 추가할 필요가 없으므로, 자기장 감지부(21)로 인한 제작 비용의 증가와 설계의 어려움이 발생하지 않는다.

동작 제어부(22)는 자기장 감지부(21)로부터 인가되는 신호를 판독하여 자기장이 감지되었는지 판단한다.

자기장 감지부(21)에 의해 자기장이 감지된 상태로 판단되면, 동작 제어부(22)는 터치센서 모듈(100)의 주변에 자석과 같은 자성체가 존재하는 상태로 판단하여 터치센서 모듈(100)의 동작이 인접해 있는 자성체에 의해 영향을 받는 상태로 판단한다.

따라서, 동작 제어부(22)는 터치센서 모듈(100)의 주변에 자성체가 존재하는 상태로 판단되면, 터치센서 모듈(100)에서 출력되는 터치 신호를 이용하여 터치 여부를 판정하는 터치센서 모듈(100)의 터치 판정부(130)로 해당 상태의 판정 제어 신호를 출력한다.

이로 인해, 터치센서 모듈(100)의 터치 판정부(130)는 동작 제어부(22)로부터 해당 상태의 판정 제어 신호가 입력되면, 터치센서 모듈(100)의 터치 여부 판정 동작을 중지한다.

저장부(23)는 본 예의 터치 판정 모듈(200)의 동작에 필요한 데이터나 동작 중에 발생한 데이터를 저장하기 위한 저장 매체로서, 메모리(memory) 등으로 이루어질 수 있다.

따라서, 본 예의 저장부(23)에는 터치센서 모듈(100)의 주변에 자성체의 존재를 판정하기 위한 기준 자기장 크기가 저장되어 있다.

이러한 본 예의 터치 판정 제어 장치는 사용자 단말(300) 내에 장착되어 있는 인쇄회로기판(PCB, printed circuit board)에 장착될 수 있다.

다음, 도 3 내지 도 6을 참고로 하여, 사용자의 터치 상태에 따라 해당 상태의 터치 신호를 출력하는 터치센서 모듈(100)의 한 예를 설명한다.

도 3 내지 도 6에 도시한 것처럼, 본 예의 터치센서 모듈(100)은 가장 하부에 위치하는 보강판(11), 보강판(11) 위에 위치하는 회로기판(13), 회로기판(13) 위에 위치하는 보빈부(bobbin portion)(15), X, Y 및 Z축으로 감겨 있는 적어도 하나의 코일부(17), 복수 개의 코일부(17) 위에 위치하는 간격재(19), 그리고 간격재(19) 위에 위치하는 상부막(110)을 구비한다.

보강판(11)은 터치센서 모듈(100)의 하부면을 구성하는 것으로서, 바로 위에 위치하는 회로기판(13)을 안정적으로 지지하며 고정하는 역할을 수행한다.

이러한 보강판(11)은 내구성이 우수하고 강도가 뛰어난 재료로 이루어질 수 있고, 비전도성 물질인 플라스틱(plastic) 또는 전도성 물질인 스테인리스 스틸(SUS) 등으로 이루어질 수 있다.

이때, 보강판(11)이 저항율이 높은 재질로 이루어질 경우, 각 코일부(17)의 영향에 의해 보강판(11) 하부에 위치한 부분[예, 터치센서 모듈(100)이 적용되는 제품, 예를 들어 사용자 단말(300)의 금속 프레임(frame)]의 표면에서 생성되는 와전류의 세기를 감쇄시키는 효과가 발생된다.

이러한 보강판(11)은 하나의 예로서 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다.

대안적인 예에서, 이러한 보강판(11)은 필요에 따라 생략될 수 있다.

회로기판(13)은 터치센서 모듈(100)의 동작에 필요한 신호와 전원 등을 공급하며 터치센서 모듈(100)의 동작을 제어하는 터치 판정부(130)와 같은 전기전자 소자들이 실장되어 있고, 실장된 전기전자 소자들로의 신호 입출력 및 전원 공급 등을 위해 배선과 패드(pad)(P13) 등이 인쇄되어 있으며, 외부 장치와의 전기적인 연결을 위해 단부에도 배선 등이 인쇄되어 있다.

여기서 패드(P13)는 회로기판(13)의 상면에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 각 코일부(17)는 해당 패드(P13)를 통해 필요한 신호를 회로기판(13)으로부터 입력 받는다.

또한, 회로기판(13)은 하부에 위치한 보강판(15)과 함께 그 위에 위치한 코일부(17)를 지지하고 코일부(17)의 위치를 안정적으로 유지하는 역할도 수행한다.

이러한 회로기판(13)은 가요성 인쇄회로기판(FPCB, flexible printed circuit board)이나 경성 인쇄회로기판(rigid printed circuit board)으로 이루어질 수 있다.

대안적인 예에 따른 터치센서 모듈(100)에서, 보강판(11)이 생략될 경우, 회로기판(13)은 경성 인쇄회로기판으로 이루어지는 것이 좋다.

또한, 회로기판(13)의 하부면[즉, 보빈부(15)와 인접해 있는 면의 반대쪽 면]에는 전자기파 간섭(EMI, electromagnetic interference) 차단을 위한 전자기파 차단 필름이 추가로 부착될 수 있다.

이때, 전자기파 차단 필름은 도금층과 절연층을 구비하고 있다. 따라서, 보강판(11)의 경우와 마찬가지로, 전자기파 차단 필름이 회로기판(13)의 하부면에 부착될 경우, 회로기판(13)의 하부에 위치한 제품의 해당 부분 표면에 생성되는 와전류의 세기가 감쇄되는 효과가 발생된다. 이로 인해, 터치센서 모듈(100)의 감도가 향상된다.

보빈부(15)는 코일부(17)의 가운데 부분에 형성된 중공(中孔)이 삽입되는 부분으로서, 도 3에 도시한 것처럼, 기판(151) 및 기판(151)에 위치하는 삽입 기둥(152)을 구비한다.

이때, 삽입 기둥(152)은 코일부(17)의 중공이 삽입되어 위치하는 부분이므로, 코일부(17)의 개수와 동일하다.

따라서, 도 1에 도시한 것처럼, 코일부(17)의 개수가 복수 개일 경우, 삽입 기둥(152)의 개수 역시 복수 개이고, 이 경우 복수 개의 삽입 기둥(152)은 기판(151)의 연장 방향을 따라 정해진 간격으로 위치한다.

기판(151)은 코일부(17)가 위치하는 부분으로서 평탄부이다.

삽입 기둥(152)은 기판(151)에서 상부 방향으로 돌출된 형태로 형성된다.

이러한 기판(151)에는 개구부(1511)가 각 삽입 기둥(152)에 인접하게 위치한다. 이때, 개구부(1511)는 각 삽입 기둥(152)에 삽입되어 있는 코일부(17)를 구성하는 코일선의 양단과 각각 연결되어 도출된 인출선(L11)과 회로기판(13)과의 전기적 및 물리적인 연결을 위해, 인출선(L11)이 기판(151)을 관통하여 기판(151) 하부에 위치한 회로기판(13) 쪽으로 연장될 수 있도록 하는 관통구이다. 따라서, 개구부(1511)의 개수는 코일부(17)의 개수와 동일함은 당연한다.

개구부(1511)는 이미 기술한 것처럼 기판(151)을 완전히 관통하는 구멍으로서, 인접한 삽입 기둥(152)에 위치하고 있는 코일부(17)의 양단의 인출선(L11)은 해당 개구부(1511)를 통과하여 회로기판(13)의 해당 패드(P13)에 연결된다.

삽입 기둥(152)은, 이미 기술한 것처럼, 원형이나 타원형 형태로 감겨 있는 각 코일부(17)의 가운데 구멍(즉, 중공)이 삽입되어, 해당 코일부(17)의 위치를 안정적으로 위치시키는 역할을 한다.

각 코일선은 가운데 중공이 형성되도록 평면 방향(즉, X축과 Y축 방향)과 수직 방향[즉, Z축 방향]으로 감겨져 코일부(17)로 형성된 후, 각 형성된 코일부(17)는 삽입 기둥(152)에 삽입되어 기판(151) 상에 위치한다.

각 코일부(17)가 해당 삽입 기둥(152)에 삽입될 때, 삽입된 코일부(17)의 내측면은 삽입 기둥(152)의 외측면과 접해 있어 접촉 상태를 유지하거나 일정 거리만큼 이격되어 코일부(17)의 내측면과 삽입 기둥(152)의 외측면은 비접촉 상태를 유지할 수 있다.

삽입 기둥(152)의 높이는 대응하는 코일부(17)의 높이보다 높아 터치센서 모듈(100)의 터치 동작 시 발생하는 터치센서 모듈(100)의 두께 변화로 인한 코일부(17)의 손상이나 단선을 방지하게 된다.

이때, 삽입 기둥(152)의 높이는 터치 동작 시 터치센서 모듈(100)의 두께 변화량을 고려하여 정해질 수 있다.

이러한 보빈부(15)는 금속이나 페라이트(ferrite) 등으로 이루어질 수 있다. 보빈부(15)에서 기판(151)과 삽입 기둥(152)은 하나의 재질로 일체로 형성될 수 있다.

경우에 따라서 기판(151)과 삽입 기둥(152)은 분리되어 형성되었다가 결합된 것일 수 있다. 이러한 경우 기판(151)과 삽입 기둥(152)은 서로 다른 재질로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 기판(151)은 플라스틱 재질로 형성되고, 삽입 기둥(152)은 페라이트 재질로 형성될 수 있다.

기판(151)이 저항이 높은 비전도성 물질로 이루어질 경우, 해당 코일부(17)의 하단부에서 생성되는 와류의 세기가 감소되어 터치센서 모듈(100)의 감도를 높이는 효과가 발생한다.

코일부(17)는, 이미 기술한 것처럼, 각 삽입 기둥(152)이 삽입되어 있는 부분이다.

이처럼, 코일부(17)는 이미 설명한 것처럼 평면 방향뿐만 아니라 높이 방향으로도 코일선이 감겨 형성되므로, 코일선의 권선 회수가 크게 증가한다.

즉, 코일부(17)를 형성하는 하나의 코일선은 해당 평면에서 가운데 부분이 빈 구멍이 형성되도록 정해진 횟수만큼 감겨져 하나의 코일층(예, 제1 코일층)을 형성한다.

그런 다음, 형성된 제1 코일층 위에서 다시 정해진 횟수만큼 코일선이 권선되어 제1 코일층 위에 다른 코일층(예, 제2 코일층)이 형성된다.

이러한 방식으로 하나의 코일층이 형성된 후 다시 형성된 코일층 위에 또 다른 코일층이 순차적으로 형성되므로, n개의 코일층이 높이 방향을 따라 순차적으로 형성된다. 이때, 코일층의 개수는 형성된 코일부(17)가 삽입되는 삽입 기둥(152)의 높이에 따라 정해질 수 있다.

따라서, 본 예의 코일부(17)는 끊김없이 연결된 하나의 코일선으로 형성된 복수 개의 코일층을 구비한다.

이와 같이, 본 예의 코일부(17)는 구리 등의 금속으로 이루어져 기판의 해당 면에 나선형 등과 같은 정해진 패턴으로 인쇄되어 형성되는 대신, 코일선을 권선하여 형성된다.

따라서, 해당 재료를 해당 면에 인쇄하여 형성되는 패턴 형태의 코일부보다 훨씬 얇은 폭을 갖는 코일선을 이용하여 코일부(17)가 형성되므로, 패턴을 인쇄하는 경우보다 동일한 평면에 권선되는 권선수가 훨씬 증가하며 추가적으로 높이 방향으로도 복수 개의 코일층이 형성된다.

이로 인해, 패턴을 인쇄하여 코일부를 형성하는 경우에 비해, 동일 면적에서 권선되는 코일의 권선 수가 크게 증가하므로 코일부(17)의 인덕턴스 값 역시 크게 증가한다. 이로 인해, 터치센서 모듈(100)의 감도가 향상된다.

코일선의 권선 동작에 의해 형성된 코일부(17)에는 코일선의 양단에서부터 각각 연장되어 외부로 도출되는 있는 두 개의 인출선(L11)이 존재하며, 이들 인출선(L11)은 회로기판(13)에 위치한 전원 공급 장치(도시하지 않음)와 연결되어 있다.

따라서, 전원 공급 장치에서 출력되는 교류 전류는 연결된 코일부(17)의 각 인출선(L11)으로 인가되어, 각 코일부(17)를 자화시켜 자기장이 발생하도록 한다.

코일부(17) 위에 위치하는 간격재(19)는 대략 직사각형의 평면 형상을 갖는 하나의 판 형태를 갖고 있고, 코일부(17)의 상부면과 접하게 위치하고 있다.

따라서, 코일부(17)의 개수가 복수 개일 때, 간격재(19)는 각 코일부(17)의 상부면뿐만 아니라 인접한 두 코일부(17) 사이의 빈 공간 위에도 위치할 수 있다.

이러한 간격재(19)로 인해, 코일부(17)는 간격재(19)의 두께에 따라 정해지는 일정 간격만큼 상부막(110)과 이격되게 위치한다.

본 예에서, 간격재(19)는 복원력과 압축율이 우수한 탄성을 갖는 재료, 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리오레핀(polyolefin) 등 방수 및 방진용으로 사용되는 발포체 폼 형태(단차나 휨에 물이 투입되는 틈이 없으며, 기재가 물에 통과하지 않고 높은 수압에 견딤)의 테이프(Tape) 등으로 이루어질 수 있다.

따라서, 코일부(17)와 상부막(110)은 터치센서 모듈(100)이 미동작 시 즉, 터치 동작이 이루어지지 않을 때 간격재(19)에 의해 일정한 간격을 유지하게 되고, 상부막(110)의 어느 한 지점에서 터치 동작이 발생하여 상부막(110) 쪽으로 물리적인 힘이 가해질 때 해당 지점은 인가되는 힘의 크기에 비례하게 눌러진다.

이러한 터치 동작에 따른 터치 지점에 코일부(17)와 상부막(110) 간의 간격 변화가 이루어지고, 코일부(17)와 상부막(110) 간의 간격 변화에 따라 코일부(17)의 인덕턴스가 변화한다. 따라서, 터치 동작 시 발생하는 인덕턴스 변화에 따른 해당 크기의 터치 신호를 터치센서 모듈(100)의 터치 판정부(130)로 인가되고, 터치 판정부(130)는 인가되는 터치 신호의 크기를 이용하여 해당 지점에서의 터치 동작을 감지된다.

이때, 해당 지점에서의 터치 동작이 해제되면, 간격재(19)의 우수한 복원력에 의해 상부막(110)과 해당 코일부(17) 간의 간격은 초기 상태로 신속하게 되돌아간다.

본 예의 경우, 간격재(19)는 코일부(17) 위의 전체면에 위치하는 판 형이지만, 이와는 달리, 보빈부(15)의 가장자리부나 보강판(11)의 가장자리부에만 위치하고 복수 개의 코일부(17) 상부에는 간격재(19)가 존재하지 않을 수 있다. 이런 경우, 복수 개의 코일부(17)와 상부막(110) 사이는 간격재(19)의 높이만큼 이격되어 있지만, 본 예와 달리, 각 코일부(17)와 상부막(110) 사이에는 공기가 존재하는 에어갭(air gap)이 된다.

상부막(110)은 터치 여부에 따라 변하는 코일부(17) 간의 간격 변화에 따라 인덕턴스의 변화를 초래하기 위한 것으로서, 사용자 단말(300)의 상부 케이스(case)일 수 있다.

이러한 상부막(110)은 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 금속과 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 간격재(19) 전체를 덮기 위한 판 형태로 이루어져 있다.

따라서, 회로기판(13)에 연결된 인출선(L11)을 통해 각 코일부(17)로 교류 전류가 인가되어 각 코일부(17)에 자기장이 발생하면, 발생된 자기장에 따라 상부막(110)에는 코일부(17)에 인가되는 전류 방향과 대칭되게 와전류인 유도 전류가 발생하며, 이때, 발생되는 유도 전류의 세기는 인접한 코일부(17)와 상부막(110)의 해당 부분 간의 거리에 따라 달라진다.

이때, 해당하는 코일부(17)와 상부막(110) 간의 거리가 감소할수록 상부막(110)의 해당 지점에 형성되는 와전류의 세기는 증가한다.

따라서, 상부막(110)의 표면을 사용자가 누르게 되면, 상부막(110)의 터치 지점은 인가되는 힘의 세기에 비례하게 휘게 되어 상부막(110)과 해당 코일부(17) 간의 거리가 감소한다. 이로 인해, 터치 동작이 발생한 상부막(110)의 해당 지점에서의 유도 전류의 크기는 증가하고, 증가하는 유도 전류의 영향에 의해 해당 지점의 코일부(17)에서 발생하는 자기장이 감소한다.

이러한 자기장의 감소는 코일부(17)의 실효 인덕턴스를 감소시키게 된다.

따라서, 터치센서 모듈(100)의 터치 판정부(130)는 이러한 터치 동작에 따른 인덕턴스 변화에 따른 터치 신호를 이용하여 상부막(110)의 터치 지점에 가해지는 힘의 정도 즉, Z축 방향으로의 눌림 정도를 판정한다.

다음, 도 7을 참고로 하여, 사용자 단말(300) 주변의 자기장을 감지하여 터치센서 모듈(100)의 동작 여부를 제어하는 터치 판정 모듈(200)의 동작을 설명한다.

먼저, 터치 판정 모듈(200)의 동작에 필요한 전원이 공급되면, 터치 판정 모듈(200)의 동작이 시작된다.

따라서, 동작 제어부(22)의 동작이 시작되어(S10), 동작 제어부(22)는 자기장 감지부(21)에서 인가되는 자기장 감지 신호를 판독하여(S11), 판독된 자기장 감지 신호에 해당하는 자기장의 크기를 판정한다(S13).

한 예로서, 저장부(23)에는 자기장 감지 신호의 크기에 대응하는 자기장의 크기가 매핑 테이블 등으로 저장되어 있을 수 있고, 이런 경우, 동작 제어부(22)는 별도의 산출 동작없이 저장부(23)에서 판독된 자기장 감지 신호의 크기에 대응하는 자기장의 크기를 읽어와 해당하는 자기장의 크기를 판정할 수 있다.

다음, 동작 제어부(22)는 저장부(23)에 저장되어 있는 기준 자기장 크기를 읽어와 판정된 현재의 자기장 크기와 비교한다(S15).

비교 결과, 판정된 자기장 크기가 기준 자기장 크기 이상이면, 동작 제어부(22)는 사용자 단말(300)의 주변에 터치센서 모듈(100)의 동작에 악영향을 미치는 자성체가 존재하는 상태로 판정한다.

따라서, 동작 제어부(22)는 판정된 자기장 크기가 기준 자기장 크기 이상이면(S17), 동작 제어부(22)는 터치 판정부(130)로 정해진 상태의 판정 제어 신호를 출력한다(S19).

이로 인해, 터치 판정부(130)는 터치 판정 제어 장치(200)로부터 판정 제어 신호가 입력되면, 터치센서 모듈(100)로부터 인가되는 전기 신호를 이용하는 터치 여부 판정 동작을 중지한다.

이를 위해, 터치 판정부(130)는 터치센서 모듈(100)로부터 인가되는 전기 신호의 판독 동작을 중지하여 터치센서 모듈(100)에 대한 터치 여부 판정 동작을 중지할 수 있다.

하지만, 판정된 자기장 크기가 기준 자기장 크기보다 작으면(S17), 동작 제어부(22)는 터치센서 모듈(100)이 위치하는 사용자 단말(300)의 주변에 터치센서 모듈(100)의 동작에 악영향을 미치는 자성체가 존재하지 않는 상태로 판단한다.

따라서, 동작 제어부(22)는 판정된 자기장 크기가 기준 자기장 크기보다 작으면(S17), 터치 판정부(130)로 판정 제어 신호를 출력하지 않는다(S111). 이때, 이전 상태가 터치 판정부(130)로 판정 제어 신호가 출력되고 있는 상태이면, 동작 제어부(22)는 터치 판정부(130)로 출력되는 판정 제어 신호의 출력을 중지하여 터치 판정부(130)로 판정 제어 신호가 출력되지 않도록 한다(S111).

이에 따라, 터치 판정부(130)는 터치센서 모듈(100)로부터 인가되는 전기 신호를 이용한 터치 여부 판정 동작을 행하게 된다.

이와 같이, 본 예에 따른 터치 판정 제어 모듈(200)에 의해, 터치센서 모듈(100) 주변에 자성체가 존재할 경우, 터치센서 모듈(100)의 터치 판정 동작이 중지된다. 따라서, 터치센서 모듈(100)의 터치 판정 동작은 주변에 코일부(17)의 자기장 변화를 발생시키는 자성체가 존재하지 않을 경우에만 행해지므로, 정확한 터치 판정 동작이 이루어진다.

대안적인 예에서, 터치 판정 제어 모듈(200)은 동작 제어부(22)에 연결된 상태 표시부를 더 구비할 수 있다. 이때, 상태 표시부는 발광 다이오드와 같은 발광부나 진동 발생부로 이루어질 수 있다.

이런 경우, 터치 판정 제어 모듈(200)의 동작 제어부(22)는 자기장 감지부(21)에 의해 감지된 자기장의 크기가 기준 자기장 크기 이상이 되면, 상태 표시부로 구동신호를 추가로 출력하여 상태 표시부를 동작 시킨다.

따라서, 사용자는 상태 표시부의 동작 상태에 따라, 터치센서 모듈(100)의 동작에 악영향을 미치는 자성체가 사용자 단말(300) 주변에 존재함을 인지하여, 주변에 존재하는 자성체를 제거하거나 장소를 이동한 후 사용자 단말(300)의 터치센서 모듈(100)을 이용하므로 터치센서 모듈(100)의 동작의 정확도를 높이게 된다.

이상, 본 발명의 터치 판정 제어 장치의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 터치센서 모듈 200: 터치 판정 제어 장치
300: 사용자 단말 21: 자기장 감지부
22: 구동 제어부 23: 저장부
130: 터치 판정부

Claims

터치 여부에 따라 해당 상태의 터치 신호를 출력하는 터치센서 모듈;
자기장을 감지하여 자기장 감지 신호를 출력하는 자기장 감지부; 및
상기 자기장 감지부에 연결되어 있고, 상기 자기장 감지 신호를 이용하여 자기장의 크기를 판정하고, 판정된 자기장의 크기가 기준 자기장 크기 이상이면, 상기 터치센서 모듈로 판정 제어 신호를 출력하여 상기 터치센서 모듈의 터치 여부 판정동작을 중지시키는 동작 제어부
를 포함하는 터치 판정 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 자기장 감지부는 지자기 센서인 터치 판정 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 자기장 감지부는 홀 센서인 터치 판정 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 터치센서 모듈은,
코일선으로 이루어져 있고 권선되어 있는 코일부;
상기 코일부와 연결되어 있는 회로기판; 및
상기 코일부 위에 정해진 거리만큼 이격되게 위치하는 상부막
을 포함하는 터치 판정 제어 장치.
제4 항에 있어서,
상기 터치센서 모듈은 기판과 상기 기판에서 돌출되고 상기 코일부가 삽입되는 삽입 기둥을 구비하는 보빈부를 더 포함하고,
상기 코일부는 상기 삽입 기둥의 높이 방향으로 따라 적층되어 있는 복수 개의 코일층을 포함하는 터치 판정 제어 장치.
제5 항에 있어서,
상기 회로기판은 상기 보빈부의 상기 기판 하부에 위치하고 있고,
상기 기판은 코일부의 코일선에서 연장되는 인출선이 관통하는 개구부를 포함하는 터치 판정 제어 장치.
제6 항에 있어서,
상기 회로기판은 상기 인출선과 전기적으로 연결되는 도전성 패드를 포함하고,
상기 도전성 패드는 상기 개구부를 통해 노출되어 상기 인출선과 연결되는 터치 판정 제어 장치.
제1 항에 있어서,
상기 기준 자기장 크기가 저장되어 있는 저장부를 더 포함하는 터치 판정 제어 장치.