KR20210022376A - Capacitive input device and user input judging method using the same - Google Patents

Capacitive input device and user input judging method using the same Download PDF

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KR20210022376A KR1020190101808A KR20190101808A KR20210022376A KR 20210022376 A KR20210022376 A KR 20210022376A KR 1020190101808 A KR1020190101808 A KR 1020190101808A KR 20190101808 A KR20190101808 A KR 20190101808A KR 20210022376 A KR20210022376 A KR 20210022376A
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Abstract

The present invention relates to an input device in a capacitive method and a user input determination method using the same. The input device in a capacitive method according to the present invention comprises: an upper layer including a first substrate, at least one first electrode plate spaced apart and stacked on the first substrate, and a first cover formed in a shape to cover the first electrode plate and displaying a position of the first electrode plate, measuring a change value of the capacitance when a position of one first electrode plate marked on the first cover is contacted by a human body, and detecting coordinates of the contact position; and a lower layer including at least one second electrode plate arranged to be positioned on one vertical line, a second cover formed in a shape to cover the second electrode plate, a spacer for spacing between the second cover and the second electrode plate, and a ground disposed on top or bottom of the second cover and determining whether the position is inputted according to the pressure sensed in the coordinates of the detected position from the upper layer. Thus, according to the present invention, by providing an input device having both capacitive and pressure-sensitive characteristics, the design can be improved but also the risk of an erroneous input of a button can be reduced by accurately determining the intention of a user to input the button.

Description

정전 용량 방식의 입력 장치 및 이를 이용한 사용자 입력 판단 방법{CAPACITIVE INPUT DEVICE AND USER INPUT JUDGING METHOD USING THE SAME}Capacitive input device and user input judgment method using it {CAPACITIVE INPUT DEVICE AND USER INPUT JUDGING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 정전 용량 방식의 입력 장치 및 이를 이용한 사용자 입력 판단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전식과 감압식 특성을 동시에 갖는 입력 장치를 제공하기 위한 정전 용량 방식의 입력 장치 및 이를 이용한 사용자 입력 판단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive input device and a user input determination method using the same, and more particularly, a capacitive input device for providing an input device having both capacitive and pressure-sensitive characteristics, and a user input determination method using the same It is about.

종래의 기계식 누름 버튼은 사용자의 누름 동작에 따라 작동 여부를 용이하게 인지할 수 있는 장점이 있으나 내부에 사용자의 누름 및 누름 해제 동작에 따라 버튼이 움직이기 위한 물리적인 공간이 필요하고 외부 커버에 버튼이 삽입되기 위한 구멍이 타공되어야 하는 단점이 있다.The conventional mechanical push button has the advantage of being able to easily recognize whether it is operating according to the user's pressing action, but it requires a physical space for the button to move according to the user's pressing and releasing action inside, and the button on the outer cover. There is a disadvantage that the hole for this insertion must be perforated.

이를 해결하기 위해 최근에는 정전 용량 방식의 터치 버튼이 적용되는 기기와 입력 장치 등이 점점 증가하고 있는 추세이다. 이러한 정전 용량 방식의 버튼은 기계식 누름 버튼과 같이 물리적인 변화를 이용하여 버튼의 온오프(On/Off)를 결정하는 방식이 아닌, 버튼의 위치에 인체의 일부분이 접촉되었을 때 인체의 정전 용량 값이 더해지면서 생기는 변화율을 통하여 온오프가 결정되는 방식이다. In order to solve this problem, devices and input devices to which capacitive touch buttons are applied are increasing in recent years. Such a capacitive button is not a method of determining the on/off of the button by using physical changes like a mechanical push button, but the capacitance value of the human body when a part of the human body touches the position of the button. This is how the on-off is determined through the rate of change that occurs as the addition is made.

따라서, 적용되는 제품의 두께가 얇아지고 디자인이 우수해지는 장점이 있으나 무의식적으로 인체의 일부분이 스치기만 하여도 버튼이 눌린 것으로 인식되어 해당 기능이 오동작되는 것과 같이 비의도적인 버튼 눌림이 발생할 수 있는 문제점이 있다.Therefore, there is an advantage in that the thickness of the applied product becomes thinner and the design is excellent, but it is recognized that the button has been pressed even if a part of the human body is unconsciously rubbed, so that unintentional button press may occur, such as malfunction of the corresponding function. There is this.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0909265호(2009. 07. 27. 공고)에 개시되어 있다.The technology behind the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-0909265 (announced on July 27, 2009).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정전식과 감압식 특성을 동시에 갖는 입력 장치를 제공하기 위한 정전 용량 방식의 입력 장치 및 이를 이용한 사용자 입력 판단 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a capacitive input device for providing an input device having both capacitive and pressure-sensitive characteristics, and a user input determination method using the same.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치는, 제1 기판과, 상기 제1 기판에 이격 배열되어 적층되는 적어도 하나의 제1 극판 및 상기 제1 극판을 덮는 형상으로 형성되되 상기 제1 극판의 위치가 표시되는 제1 커버를 포함하고, 인체에 의해 상기 제1 커버에 표시된 어느 하나의 위치가 접촉될 때의 정전 용량의 변화 값을 측정하고, 해당 접촉 위치의 좌표를 검출하는 상측 레이어; 및 상기 상측 레이어 하단에 위치하고, 제2 기판과, 상기 제2 기판에 적층되되 상기 제1 극판과 동일한 수직 선상에 위치하도록 배열되는 적어도 하나의 제2 극판, 상기 제2 극판을 덮는 형상으로 형성되는 제2 커버, 상기 제2 커버와 상기 제2 극판 간 이격을 위한 스페이서 및 상기 제2 커버의 상단 또는 하단에 배치되는 그라운드를 포함하고, 상기 상측 레이어로부터 검출된 위치의 좌표에 감지되는 압력에 따라 해당 위치의 입력 여부를 판단하는 하측 레이어를 포함한다.The capacitive input device according to an embodiment of the present invention for achieving this technical problem includes a first substrate, at least one first electrode plate that is spaced apart from and stacked on the first substrate, and a shape covering the first electrode plate It includes a first cover formed as a position of the first electrode plate, and measures a change in capacitance when any one position indicated on the first cover is contacted by the human body, and An upper layer for detecting coordinates; And at least one second electrode plate disposed below the upper layer and stacked on the second substrate and disposed on the same vertical line as the first electrode plate, and formed in a shape covering the second electrode plate. A second cover, a spacer for a separation between the second cover and the second electrode plate, and a ground disposed at the top or bottom of the second cover, and according to the pressure sensed at the coordinates of the position detected from the upper layer It includes a lower layer that determines whether or not a corresponding position is input.

이때, 상측 레이어는 상기 측정된 정전 용량의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우, 해당 위치에 인체가 접촉된 것으로 판단하여 해당 위치의 좌표를 검출할 수 있다.In this case, when the measured capacitance change value exceeds a preset first threshold value, the upper layer may determine that the human body has contacted the corresponding position and detect the coordinates of the corresponding position.

또한, 상기 제1 극판과 상기 제2 극판은 수직 선상에, 동일한 개수로 나란하게 배열되고, 동일한 크기로 형성되며, 투명 전극 물질 또는 전도성 물질로 이루어질 수 있다.In addition, the first electrode plate and the second electrode plate may be arranged on a vertical line, in the same number, and have the same size, and may be made of a transparent electrode material or a conductive material.

또한, 상기 하측 레이어는 상기 상측 레이어로부터 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되면 해당 위치가 입력된 것으로 판단하되, 상기 그라운드와 해당 좌표에 위치하는 제2 극판 간 이격 거리의 변화에 따른 정전 용량 값을 이용하여 상기 압력을 감지할 수 있다.In addition, the lower layer determines that the corresponding position is input when pressure is sensed at the coordinates of the position detected from the upper layer, but the capacitance value according to the change in the separation distance between the ground and the second electrode plate located at the corresponding coordinates The pressure can be detected by using.

또한, 상기 하측 레이어는 다음의 수학식에 의해 상기 정전 용량 값을 산출하고, 산출된 정전 용량 값이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하는 경우 해당 위치가 입력된 것으로 판단할 수 있다.In addition, the lower layer may calculate the capacitance value by the following equation, and when the calculated capacitance value exceeds a preset second threshold value, it may be determined that a corresponding position is input.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, C는 정전 용량 값, εr는 비 유전율, ε0 은 진공에서의 유전율, A는 제2 극판의 넓이, d는 그라운드와 제2 극판 간 이격 거리이다.Here, C is the capacitance value, ε r is the specific permittivity, ε 0 is the dielectric constant in vacuum, A is the area of the second electrode plate, and d is the distance between the ground and the second electrode plate.

또한, 상기 스페이서는 인접하는 두 개의 제2 극판과, 상기 그라운드와 제2 극판 간 이격 공간에 적어도 한 개 이상 배치되어, 인체의 접촉에 의해 상기 그라운드가 휘어지는 공간을 제공할 수 있다.In addition, at least one spacer may be disposed in a space between two adjacent second electrode plates and a space between the ground and the second electrode plate to provide a space in which the ground is bent due to contact with a human body.

또한, 상기 제1, 제2 커버 및 제1, 제2 기판은 절연체이고, 상기 그라운드는 전도성 물질로 이루어질 수 있다.In addition, the first and second covers and the first and second substrates may be insulators, and the ground may be made of a conductive material.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치를 이용한 사용자 입력 판단 방법은, 상기 입력 장치가 정전 용량 값의 변화가 발생한 것으로 판단하면, 정전 용량의 변화 값을 측정하는 단계; 상기 측정된 정전 용량의 변화 값에 따라 해당 위치의 좌표를 검출하는 단계; 상기 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 감지되는 압력에 따라 해당 위치의 입력 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, a method for determining a user input using a capacitance-type input device according to an embodiment of the present invention includes: measuring a change value of the capacitance when the input device determines that a change in the capacitance value has occurred; Detecting coordinates of a corresponding position according to the measured change in capacitance; Determining whether pressure is sensed at the coordinates of the detected position; It may include determining whether a corresponding position is input according to the sensed pressure.

이와 같이 본 발명에 따르면, 정전식과 감압식 특성을 동시에 갖는 입력 장치를 제공함으로써 디자인이 우수해질 뿐만 아니라 사용자의 버튼 입력 의도를 정확하게 판단하여 버튼 오입력의 우려를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by providing an input device having both capacitive and pressure-sensitive characteristics at the same time, not only the design is excellent, but also the user's intention to input the button is accurately determined, thereby reducing the possibility of a button incorrectly input.

또한 본 발명에 따르면, 터치 입력을 기반으로 하는 다양한 입력 장치에 적용될 수 있으며, 특히 차량 내 AVN( Audio Video Navigation)의 입력 버튼으로 적용될 수도 있어 운전 중 버튼 오입력을 방지할 수 있어 운전자가 운전에만 집중할 수 있도록 안전 운전에 도움을 줄 수 있다.In addition, according to the present invention, it can be applied to various input devices based on touch input. In particular, since it can be applied as an input button of AVN (Audio Video Navigation) in a vehicle, it is possible to prevent incorrect button input while driving, so that the driver can only drive. It can help you drive safely so you can focus.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치의 구조를 나타낸 간략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치를 이용한 사용자 입력 판단 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 4는 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치에서 입력이 감지되지 않았을 때와 감지되었을 때 제1 커버에 표시되는 아이콘의 변화를 나타낸 예시이다.1 is a simplified configuration diagram showing the structure of a capacitive input device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the operating principle of the capacitive input device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation flow of a method for determining a user input using a capacitive input device according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are examples showing changes of an icon displayed on a first cover when an input is not detected and when an input is detected in the capacitive input device according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions for these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

먼저, 도 1 및 도 2를 통해 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치에 대하여 설명한다.First, a capacitive input device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치의 구조를 나타낸 간략 구성도이다.1 is a simplified configuration diagram showing the structure of a capacitive input device according to an embodiment of the present invention.

도 1에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치(100)는, 상측 레이어(110) 및 하측 레이어(120)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the capacitive input device 100 according to an embodiment of the present invention includes an upper layer 110 and a lower layer 120.

먼저, 상측 레이어(110)는, 제1 기판(111)과, 제1 기판(111)에 이격 배열되어 적층되는 적어도 하나의 제1 극판(112) 및 제1 극판(112)을 덮는 형상으로 형성되되 제1 극판(1120)의 위치가 표시되는 제1 커버(113)를 포함한다.First, the upper layer 110 is formed in a shape covering the first substrate 111 and at least one first electrode plate 112 and the first electrode plate 112 that are spaced apart and stacked on the first substrate 111. It includes a first cover 113 in which the position of the first electrode plate 1120 is displayed.

이때, 제1 기판(112)과 제1 커버(113)는 절연체이며, 더욱 자세히는 제1 기판(112)은 PCB, FPCB, PET, 폴리미드(Polymide) 중 어느 하나가 적용되며, 제1 커버(113)는 강화 유리 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 아크릴, PET 등과 같은 고경도 플라스틱 중 어느 하나의 패널 형태로 적용될 수도 있다.At this time, the first substrate 112 and the first cover 113 are insulators, and more specifically, the first substrate 112 is any one of PCB, FPCB, PET, and polymide is applied, and the first cover (113) may be applied in the form of any one of tempered glass or high-hardness plastics such as ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), acrylic, and PET.

또한, 제1 극판(112)은 피닷(PEDOT), 산화인듐주석산화물(ITO)와 같은 투명 전극 물질 또는 동판 같은 전도성 물질로 이루어지는 센서가 적용되어 정전 용량(Cp)을 센싱하고, 제1 극판(112)의 위치를 제1 커버(113)에 표시되도록 하여 사용자의 터치에 의해 동작하는 버튼의 역할을 수행하도록 한다.In addition, a sensor made of a transparent electrode material such as PEDOT, indium tin oxide (ITO) or a conductive material such as copper is applied to the first electrode plate 112 to sense the capacitance Cp, and the first electrode plate ( 112) is displayed on the first cover 113 to perform the role of a button operated by a user's touch.

따라서, 인체에 의해 제1 커버(113)에 표시된 어느 하나의 위치가 접촉될 때의 정전 용량(parasitic Capacitance, Cp)의 변화 값이 측정되면, 상측 레이어(110)는 해당 접촉 위치의 좌표를 검출한다.Therefore, when the change value of the parasitic capacitance (Cp) when any one position displayed on the first cover 113 is in contact by the human body is measured, the upper layer 110 detects the coordinates of the corresponding contact position. do.

즉, 제1 커버(113)에 표시된 어느 하나의 위치에 인체(예를 들면, 손가락)가 접촉되면, 제1 극판(112)이 기본적으로 생성하는 정전 용량(Cp)에 인체에 의한 Cf(finger Capacitance)가 더해져 정전 용량(Cp)의 변화가 발생하게 되는데, 상측 레이어(110)는 이를 이용하여 정전 용량(Cp)의 변화가 발생한 위치의 좌표를 검출한다. That is, when a human body (for example, a finger) comes into contact with any one position displayed on the first cover 113, the first electrode plate 112 basically generates a capacitance Cp, which is generated by the human body. Capacitance is added to cause a change in capacitance Cp, and the upper layer 110 uses this to detect the coordinates of a location where the change in capacitance Cp occurs.

더욱 자세히는, 상측 레이어(110)는 측정된 정전 용량(Cp)의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우, 해당 위치에 인체가 접촉된 것으로 판단하여 해당 위치의 좌표를 검출한다.In more detail, when the measured change value of the capacitance Cp exceeds a preset first threshold value, the upper layer 110 determines that the human body has contacted the corresponding position and detects the coordinates of the corresponding position.

만약, 정전 용량(Cp)의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값 이하이면, 인체가 접촉되지 않은 것으로 판단하지 않는 것이 바람직하다.If the change value of the capacitance Cp is less than or equal to a preset first threshold value, it is preferable not to determine that the human body is not in contact.

그리고 하측 레이어(120)는 상측 레이어(110)의 하단에 위치하고, 제2 기판(121)과, 제2 기판(121)에 적층되되 제1 극판(112)과 동일한 수직 선상에 위치하도록 배열되는 적어도 하나의 제2 극판(122), 제2 극판(122)을 덮는 형상으로 형성되는 제2 커버(123), 제2 커버(123)와 제2 극판(122) 간 이격을 위한 스페이서(124) 및 제2 커버(123)의 상단 또는 하단에 배치되는 그라운드(125)를 포함한다.And the lower layer 120 is positioned at the bottom of the upper layer 110, is stacked on the second substrate 121 and the second substrate 121, but at least arranged to be positioned on the same vertical line as the first electrode plate 112 One second electrode plate 122, a second cover 123 formed in a shape covering the second electrode plate 122, a spacer 124 for separation between the second cover 123 and the second electrode plate 122, and It includes a ground 125 disposed at the top or bottom of the second cover 123.

이때, 제2 기판(122)과 제2 커버(123)는 절연체이며, 더욱 자세히는 제2 기판(122)은 PCB, FPCB, PET, 폴리미드(Polymide) 중 어느 하나가 적용되며, 제2 커버(123)는 강화 유리 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), 아크릴, PET 등과 같은 고경도 플라스틱 중 어느 하나의 패널 형태로 적용될 수도 있다. 즉, 제2 기판(122)은 제1 기판(112)과 동일한 형태 및 동일한 사이즈로 제작될 수 있고, 제2 커버(123)는 제1 커버(113)와 동일한 형태 및 동일한 사이즈로 제작될 수도 있다.At this time, the second substrate 122 and the second cover 123 are insulators, and more specifically, the second substrate 122 is any one of PCB, FPCB, PET, and polymide applied, and the second cover (123) may be applied in the form of any one of tempered glass or high-hardness plastics such as ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), acrylic, and PET. That is, the second substrate 122 may be manufactured in the same shape and size as the first substrate 112, and the second cover 123 may be manufactured in the same shape and size as the first cover 113. have.

또한, 제2 극판(122)은 피닷(PEDOT), 산화인듐주석산화물(ITO)와 같은 투명 전극 물질 또는 동판 같은 전도성 물질로 이루어지는 센서가 적용될 수 있으며, 제1 극판(112)과 수직 선상에, 동일한 개수로 나란하게 배열되고, 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the second electrode plate 122 may be a sensor made of a transparent electrode material such as PEDOT or indium tin oxide (ITO) or a conductive material such as a copper plate, and on a vertical line with the first electrode plate 112, It is preferable that they are arranged side by side in the same number and formed in the same size.

또한, 그라운드(125)는 전도성 물질로 이루어지며, 제2 커버(123)의 상단 또는 하단에 배치될 수 있으나 제2 커버(123)의 하단에 배치되는 것이 가장 바람직하다.In addition, the ground 125 is made of a conductive material and may be disposed at the top or bottom of the second cover 123, but it is most preferable to be disposed at the bottom of the second cover 123.

그리고 스페이서(124)는 인접하는 두개의 제2 극판(122)과, 그라운드(125)와 제2 극판(122) 간 이격 공간에 적어도 한 개 이상 배치되어, 인체의 접촉에 의해 그라운드(125)가 휘어지는 공간을 제공하기 위해 양면 테이프와 같은 재질로 형성되나 이에 한정하는 것은 아니다.In addition, at least one spacer 124 is disposed in the spaced space between the adjacent two second electrode plates 122 and the ground 125 and the second electrode plate 122, so that the ground 125 is In order to provide a curved space, it is formed of a material such as double-sided tape, but is not limited thereto.

상측 레이어(110)로부터 해당 위치에 인체가 접촉된 것으로 판단하여 해당 위치의 좌표가 검출되면, 하측 레이어(120)는 상측 레이어(110)로부터 검출된 위치의 좌표에 감지되는 압력에 따라 해당 위치의 입력 여부를 판단한다.When the upper layer 110 determines that the human body has been in contact with the location and the coordinates of the location are detected, the lower layer 120 is Determine whether to input or not.

즉, 하측 레이어(120)는 상측 레이어(110)로부터 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되면, 해당 위치가 입력된 것으로 판단하되, 그라운드(125)와 해당 좌표에 위치하는 제2 극판(122) 간 이격 거리의 변화에 따른 정전 용량 값(Capacitance, C)을 이용하여 하측 레이어(120)에 가해지는 압력을 감지한다.That is, when pressure is sensed at the coordinates of the position detected from the upper layer 110, the lower layer 120 determines that the corresponding position has been input, but the ground 125 and the second electrode plate 122 positioned at the corresponding coordinates The pressure applied to the lower layer 120 is sensed using a capacitance value (C) according to a change in the spaced distance.

이때, 스페이서(124)에 의해 발생하는 그라운드(125)와 제2 극판(122) 간 이격 거리 변화에 따라 인체의 압력을 감지할 수 있다.In this case, the pressure of the human body may be sensed according to a change in the separation distance between the ground 125 and the second electrode plate 122 generated by the spacer 124.

더욱 자세히는, 하측 레이어(120)는 다음의 수학식 1에 의해 정전 용량 값(C)을 산출하고, 산출된 정전 용량 값(C)이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하는 경우 해당 위치가 입력된 것으로 판단할 수 있다.In more detail, the lower layer 120 calculates a capacitance value (C) by the following equation (1), and when the calculated capacitance value (C) exceeds a preset second threshold value, the corresponding position is input. It can be judged that it has become.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서 C는 정전 용량 값, εr는 비 유전율, ε0 은 진공에서의 유전율, A는 제2 극판(122)의 넓이, d는 그라운드(125)와 제2 극판(122) 간 이격 거리이다.Here, C is a capacitance value, εr is a specific permittivity, ε0 is a dielectric constant in a vacuum, A is the area of the second electrode plate 122, and d is a separation distance between the ground 125 and the second electrode plate 122.

만약, 수학식 1에 의해 산출된 정전 용량 값(C)이 기 설정된 제2 임계 값 이하인 경우에는 사용자가 해당 위치를 잘못 터치하는 등의 행위로 인해 정전 용량(Cp) 값의 변화가 발생한 것일 뿐 입력 의도가 없었던 것으로 판단하여 해당 위치가 입력된 것으로 판단하지 않는다.If the capacitance value C calculated by Equation 1 is less than or equal to the preset second threshold value, the change in the capacitance Cp value has occurred due to an action such as an incorrectly touching the location of the user. It is determined that there was no intention of input, so it is not determined that the location was input.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the operating principle of the capacitive input device according to an embodiment of the present invention.

도 2에서와 같이 사용자의 손가락에 의해 제1 커버(113)에 표시된 제1 극판(112)의 위치가 접촉되면, 인체에 의해 발생하는 Cf(finger Capacitance)에 의해 정전 용량(Cp) 값에 변화가 발생한다. 다만 본 발명의 실시예에서는 사용자의 입력 의도를 정확하게 판단하기 위하여 정전 용량(Cp) 값에 변화만으로 입력 여부를 판단하는 것이 아닌 전도성 그라운드(125)와 제2 극판(122)간 이격 거리(d)를 이용하여 압력에 따른 정전 용량 값(C)을 산출하여 입력 여부를 최종 판단한다.As shown in FIG. 2, when the position of the first electrode plate 112 displayed on the first cover 113 is contacted by the user's finger, the capacitance Cp value is changed by Cf (finger capacitance) generated by the human body. Occurs. However, in the embodiment of the present invention, in order to accurately determine the user's input intention, the distance (d) between the conductive ground 125 and the second electrode plate 122 is not determined whether the input is made only by a change in the capacitance Cp value. The capacitance value (C) according to the pressure is calculated using, and it is finally determined whether or not to input.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면 사용자가 버튼을 입력하려는 의지가 있다면 어느 정도의 압력이 터치와 함께 가해졌을 것이므로 이를 반영하여 입력 여부를 정확하게 판단할 수 있다. That is, according to an embodiment of the present invention, if a user has a willingness to input a button, a certain amount of pressure may have been applied together with the touch, and thus the input can be accurately determined by reflecting this.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 통해 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치를 이용한 사용자 입력 판단 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of determining a user input using a capacitive input device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치를 이용한 사용자 입력 판단 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.3 is a flow chart showing an operation flow of a method for determining a user input using a capacitive input device according to an embodiment of the present invention, and a detailed operation of the present invention will be described with reference to this.

본 발명의 실시예에 따르면, 먼저, 입력 장치(100)가 정전 용량(Cp) 값의 변화 여부를 판단한다(S310).According to an embodiment of the present invention, first, the input device 100 determines whether the capacitance Cp value is changed (S310).

S310 단계의 판단 결과 정전 용량(Cp) 값의 변화가 발생한 것으로 판단하면, 입력 장치(100)가 상측 레이어(110)의 제1 극판(112)을 이용하여 정전 용량(Cp)의 변화 값을 측정한다(S320).If it is determined that the change in the capacitance Cp value has occurred as a result of the determination in step S310, the input device 100 measures the change in capacitance Cp using the first electrode plate 112 of the upper layer 110 Do (S320).

그 다음, 입력 장치(100)가 S320 단계에서 측정된 정전 용량(Cp)의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하는지 판단한다(S330).Then, the input device 100 determines whether the change value of the capacitance Cp measured in step S320 exceeds a preset first threshold value (S330).

이때, S330 단계의 판단 결과 정전 용량(Cp)의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하지 않으면, 정전 용량(Cp) 값을 초기화시킨다(S331). In this case, if the change value of the capacitance Cp does not exceed a preset first threshold value as a result of the determination in step S330, the capacitance Cp value is initialized (S331).

즉, 정전 용량(Cp)의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값 이하이면, 입력 장치(100)는 인체가 접촉되지 않은 것으로 판단하고 정전 용량(Cp) 값을 변화시킨 요인을 제거하여 정전 용량(Cp) 값을 원래의 값으로 초기화시킨다.That is, if the change value of the capacitance Cp is less than the preset first threshold value, the input device 100 determines that the human body is not in contact and removes the factor that changed the capacitance Cp value, Cp) Initialize the value to the original value.

그러나, 정전 용량(Cp)의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우에는 입력 장치(100)가 해당 위치에 인체가 접촉된 것으로 판단한다(S340).However, when the change value of the capacitance Cp exceeds a preset first threshold value, the input device 100 determines that the human body has contacted the corresponding position (S340).

그리고 입력 장치(100)가 S340 단계에서 판단된 접촉 위치의 좌표를 검출한다(S350).Then, the input device 100 detects the coordinates of the contact position determined in step S340 (S350).

그 다음, 입력 장치(100)가 S350 단계에서 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되는지 여부를 판단한다(S360).Then, the input device 100 determines whether pressure is sensed at the coordinates of the position detected in step S350 (S360).

즉, 입력 장치(100)는 상측 레이어(110)로부터 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되면 해당 위치가 입력된 것으로 판단한다.That is, when the pressure is sensed at the coordinates of the position detected from the upper layer 110, the input device 100 determines that the corresponding position has been input.

만약, 해당 좌표에 압력이 감지되지 않으면, 해당 위치의 버튼이 오입력된 판단하여 정전 용량(Cp) 값을 원래의 값으로 초기화시킬 수 있다(S331).If the pressure is not detected at the corresponding coordinates, it is determined that the button at the corresponding position is incorrectly input, and the capacitance Cp value may be initialized to the original value (S331).

입력 장치(100)는 압력이 감지되는지 여부를 판단하기 위해, 하측 레이어(120)의 그라운드(125)와 해당 좌표에 위치하는 제2 극판(122) 간 이격 거리(d)의 변화에 따른 정전 용량 값(C)을 산출한다(S370).In order to determine whether the pressure is sensed, the input device 100 has a capacitance according to a change in the separation distance d between the ground 125 of the lower layer 120 and the second electrode plate 122 positioned at the corresponding coordinates. The value C is calculated (S370).

이때, 정전 용량 값(C)은 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.In this case, the capacitance value C can be calculated using Equation 1.

입력 장치(100)는 S370 단계에서 산출된 정전 용량 값(C)이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하는지 판단한다(S380).The input device 100 determines whether the capacitance value C calculated in step S370 exceeds a preset second threshold (S380).

S380 단계의 판단 결과, 정전 용량 값(C)이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하는 경우 해당 위치가 입력된 것으로 판단한다(S390).As a result of the determination in step S380, if the capacitance value C exceeds a preset second threshold value, it is determined that the corresponding position has been input (S390).

만약, 정전 용량 값(C)이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하지 않으면, 해당 위치의 버튼이 오입력된 판단하여 정전 용량(Cp) 값을 원래의 값으로 초기화시킬 수 있다(S331).If the capacitance value C does not exceed a preset second threshold value, it is determined that the button at the corresponding position is incorrectly input, and the capacitance Cp value may be initialized to the original value (S331).

도 4는 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치에서 입력이 감지되지 않았을 때와 감지되었을 때 제1 커버에 표시되는 아이콘의 변화를 나타낸 예시이다.4 and 5 are examples showing changes of an icon displayed on a first cover when an input is not detected and when an input is detected in the capacitive input device according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 입력 장치(100)에서 입력이 감지되지 않았을 때 제1 커버(113)에 표시되는 아이콘을 나타낸 것이고, 도 5는 입력이 감지되었을 때 제1 커버(113)에 표시되는 아이콘을 나타낸 것이다.4 illustrates an icon displayed on the first cover 113 when no input is detected in the input device 100, and FIG. 5 illustrates an icon displayed on the first cover 113 when an input is detected. .

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 평소에는 도 4에서와 같은 배열을 유지하다가 인체에 의해 의도적인 접촉이 발생하면, 해당 위치에 대응하는 아이콘은 도 5에서와 같이 팝업 형태로 올라오도록 하여 선택한 아이콘의 메뉴가 맞는지 다시 한번 확인시킨 후 사용자에 의해 해당 위치가 접촉되면 해당 버튼이 실행되도록 할 수도 있다. That is, according to the embodiment of the present invention, if the arrangement as in FIG. 4 is usually maintained and intentional contact occurs by the human body, the icon corresponding to the location is selected by popping up as in FIG. 5. After checking whether the menu of the icon is correct, the button can be executed when the user touches the location.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치 및 이를 이용한 사용자 입력 판단 방법은 정전식과 감압식 특성을 동시에 갖는 입력 장치를 제공함으로써 디자인이 우수해질 뿐만 아니라 사용자의 버튼 입력 의도를 정확하게 판단하여 버튼 오입력의 우려를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the capacitive input device according to the embodiment of the present invention and the user input determination method using the same provide an input device having both capacitive and pressure-sensitive characteristics, thereby improving design and improving the user's button input intention. By accurately judging, there is an effect of reducing the fear of incorrect button input.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 터치 입력을 기반으로 하는 다양한 입력 장치에 적용될 수 있으며, 특히 차량 내 AVN( Audio Video Navigation)의 입력 버튼으로 적용될 수도 있어 운전 중 버튼 오입력을 방지할 수 있어 운전자가 운전에만 집중할 수 있도록 안전 운전에 도움을 줄 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it may be applied to various input devices based on touch input, and in particular, it may be applied as an input button of AVN (Audio Video Navigation) in a vehicle, so that it is possible to prevent a wrong button input while driving. Can help you drive safely so that you can focus on driving only.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the following claims.

100 : 입력 장치 110 : 상측 레이어
111 : 제1 기판 112 : 제1 극판
113 : 제1 커버 120 : 하측 레이어
121 : 제2 기판 122 : 제2 극판
123 : 제2 커버 124 : 스페이서
125 : 그라운드100: input device 110: upper layer
111: first substrate 112: first electrode plate
113: first cover 120: lower layer
121: second substrate 122: second electrode plate
123: second cover 124: spacer
125: ground

Claims (14)

제1 기판과, 상기 제1 기판에 이격 배열되어 적층되는 적어도 하나의 제1 극판 및 상기 제1 극판을 덮는 형상으로 형성되되 상기 제1 극판의 위치가 표시되는 제1 커버를 포함하고, 인체에 의해 상기 제1 커버에 표시된 어느 하나의 위치가 접촉될 때의 정전 용량의 변화 값을 측정하고, 해당 접촉 위치의 좌표를 검출하는 상측 레이어; 및
상기 상측 레이어 하단에 위치하고, 제2 기판과, 상기 제2 기판에 적층되되 상기 제1 극판과 동일한 수직 선상에 위치하도록 배열되는 적어도 하나의 제2 극판, 상기 제2 극판을 덮는 형상으로 형성되는 제2 커버, 상기 제2 커버와 상기 제2 극판 간 이격을 위한 스페이서 및 상기 제2 커버의 상단 또는 하단에 배치되는 그라운드를 포함하고, 상기 상측 레이어로부터 검출된 위치의 좌표에 감지되는 압력에 따라 해당 위치의 입력 여부를 판단하는 하측 레이어를 포함하는 정전 용량 방식의 입력 장치.A first substrate, at least one first electrode plate that is spaced apart from and stacked on the first substrate, and a first cover formed in a shape covering the first electrode plate, the position of the first electrode plate being displayed, and the human body An upper layer that measures a change in capacitance when any one position displayed on the first cover is in contact, and detects coordinates of the contact position; And
A second substrate disposed below the upper layer, at least one second electrode plate stacked on the second substrate and arranged to be positioned on the same vertical line as the first electrode plate, and a second electrode formed in a shape covering the second electrode plate 2 It includes a cover, a spacer for a separation between the second cover and the second electrode plate, and a ground disposed at the top or bottom of the second cover, and corresponds to the pressure sensed at the coordinates of the position detected from the upper layer. A capacitive input device including a lower layer that determines whether a position is input. 제1항에 있어서,
상기 상측 레이어는,
상기 측정된 정전 용량의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우, 해당 위치에 인체가 접촉된 것으로 판단하여 해당 위치의 좌표를 검출하는 정전 용량 방식의 입력 장치.The method of claim 1,
The upper layer,
When the measured capacitance change value exceeds a preset first threshold value, it is determined that a human body has been in contact with the location and detects the coordinates of the location. 제1항에 있어서,
상기 제1 극판과 상기 제2 극판은,
수직 선상에, 동일한 개수로 나란하게 배열되고, 동일한 크기로 형성되며, 투명 전극 물질 또는 전도성 물질로 이루어지는 정전 용량 방식의 입력 장치.The method of claim 1,
The first electrode plate and the second electrode plate,
On a vertical line, the same number of input devices arranged side by side, formed in the same size, and made of a transparent electrode material or a conductive material. 제3항에 있어서,
상기 하측 레이어는,
상기 상측 레이어로부터 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되면 해당 위치가 입력된 것으로 판단하되, 상기 그라운드와 해당 좌표에 위치하는 제2 극판 간 이격 거리의 변화에 따른 정전 용량 값을 이용하여 상기 압력을 감지하는 정전 용량 방식의 입력 장치.The method of claim 3,
The lower layer,
When pressure is sensed at the coordinates of the position detected from the upper layer, it is determined that the position is input, but the pressure is adjusted using a capacitance value according to a change in the separation distance between the ground and the second electrode plate located at the coordinates. Capacitive input device to detect 제4항에 있어서,
상기 하측 레이어는,
다음의 수학식에 의해 상기 정전 용량 값을 산출하고, 산출된 정전 용량 값이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하는 경우 해당 위치가 입력된 것으로 판단하는 정전 용량 방식의 입력 장치:
Figure pat00003

여기서, C는 정전 용량 값, εr는 비 유전율, ε0 은 진공에서의 유전율, A는 제2 극판의 넓이, d는 그라운드와 제2 극판 간 이격 거리이다.The method of claim 4,
The lower layer,
An input device of a capacitance method that calculates the capacitance value by the following equation, and determines that a corresponding position is input when the calculated capacitance value exceeds a preset second threshold value:
Figure pat00003

Here, C is the capacitance value, ε r is the specific permittivity, ε 0 is the dielectric constant in vacuum, A is the area of the second electrode plate, and d is the distance between the ground and the second electrode plate. 제1항에 있어서,
상기 스페이서는,
인접하는 두 개의 제2 극판과, 상기 그라운드와 제2 극판 간 이격 공간에 적어도 한 개 이상 배치되어, 인체의 접촉에 의해 상기 그라운드가 휘어지는 공간을 제공하는 정전 용량 방식의 입력 장치.The method of claim 1,
The spacer,
Two adjacent second electrode plates and at least one disposed in a space spaced between the ground and the second electrode plate to provide a space in which the ground is bent due to contact with a human body. 제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 커버 및 제1, 제2 기판은 절연체이고, 상기 그라운드는 전도성 물질로 이루어지는 정전 용량 방식의 입력 장치.The method of claim 1,
The first and second covers and the first and second substrates are insulators, and the ground is made of a conductive material. 정전 용량 방식의 입력 장치를 이용한 사용자 입력 판단 방법에 있어서,
상기 입력 장치가 정전 용량 값의 변화가 발생한 것으로 판단하면, 정전 용량의 변화 값을 측정하는 단계;
상기 측정된 정전 용량의 변화 값에 따라 해당 위치의 좌표를 검출하는 단계;
상기 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되는지 여부를 판단하는 단계;
상기 감지되는 압력에 따라 해당 위치의 입력 여부를 판단하는 단계를 포함하는 사용자 입력 판단 방법.In the user input determination method using a capacitive input device,
Measuring a change in capacitance when the input device determines that a change in capacitance value has occurred;
Detecting coordinates of a corresponding location according to the measured change in capacitance;
Determining whether pressure is sensed at the coordinates of the detected position;
And determining whether a corresponding position is input according to the sensed pressure. 제8항에 있어서,
상기 해당 위치의 좌표를 검출하는 단계는,
상기 측정된 정전 용량의 변화 값이 기 설정된 제1 임계 값을 초과하는 경우, 해당 위치에 인체가 접촉된 것으로 판단하여 해당 접촉 위치의 좌표를 검출하는 사용자 입력 판단 방법.The method of claim 8,
The step of detecting the coordinates of the corresponding location,
When the measured capacitance change value exceeds a preset first threshold value, it is determined that a human body has been in contact with the corresponding location and the coordinates of the contact location are detected. 제8항에 있어서,
상기 압력이 감지되는지 여부를 판단하는 단계는,
상기 검출된 위치의 좌표에 압력이 감지되면 해당 위치가 입력된 것으로 판단하되, 상기 그라운드와 해당 좌표에 위치하는 제2 극판 간 이격 거리의 변화에 따른 정전 용량 값을 이용하여 상기 압력을 감지하는 사용자 입력 판단 방법.The method of claim 8,
The step of determining whether the pressure is sensed,
When pressure is sensed at the coordinates of the detected position, it is determined that the corresponding position is input, but the user detects the pressure using a capacitance value according to a change in the distance between the ground and the second electrode plate located at the coordinates Input judgment method. 제10항에 있어서,
상기 해당 위치의 입력 여부를 판단하는 단계는,
다음의 수학식에 의해 상기 정전 용량 값을 산출하고, 산출된 정전 용량 값이 기 설정된 제2 임계 값을 초과하는 경우 해당 위치가 입력된 것으로 판단하는 사용자 입력 판단 방법:
Figure pat00004

여기서, C는 정전 용량 값, εr는 비 유전율, ε0 은 진공에서의 유전율, A는 제2 극판의 넓이, d는 그라운드와 제2 극판 간 이격 거리이다.The method of claim 10,
The step of determining whether the corresponding location is input,
User input determination method of calculating the capacitance value by the following equation, and determining that the location is input when the calculated capacitance value exceeds a preset second threshold value:
Figure pat00004

Here, C is the capacitance value, ε r is the specific permittivity, ε 0 is the dielectric constant in vacuum, A is the area of the second electrode plate, and d is the distance between the ground and the second electrode plate. 제8항에 있어서,
상기 입력 장치는,
제1 기판과, 상기 제1 기판에 이격 배열되어 적층되는 적어도 하나의 제1 극판 및 상기 제1 극판을 덮는 형상으로 형성되되 상기 제1 극판의 위치가 표시되는 제1 커버를 포함하는 상측 레이어와,
상기 상측 레이어 하단에 위치하고, 제2 기판과, 상기 제2 기판에 적층되되 상기 제1 극판과 동일한 수직 선상에 위치하도록 배열되는 적어도 하나의 제2 극판, 상기 제2 극판을 덮는 형상으로 형성되는 제2 커버, 상기 제2 커버와 상기 제2 극판 간 이격을 위한 스페이서 및 상기 제2 커버의 상단 또는 하단에 배치되는 그라운드를 포함하는 하측 레이어로 이루어지고,
상기 제1, 제2 커버 및 제1, 제2 기판은 절연체이며, 상기 그라운드는 전도성 물질로 이루어지는 사용자 입력 판단 방법.The method of claim 8,
The input device,
An upper layer including a first substrate, at least one first electrode plate that is spaced apart from and stacked on the first substrate, and a first cover formed in a shape covering the first electrode plate and displaying the position of the first electrode plate; and ,
A second substrate disposed below the upper layer, at least one second electrode plate stacked on the second substrate and arranged to be positioned on the same vertical line as the first electrode plate, and a second electrode formed in a shape covering the second electrode plate 2 a cover, a spacer for a separation between the second cover and the second electrode plate, and a lower layer including a ground disposed at the top or bottom of the second cover,
The first and second covers and the first and second substrates are insulators, and the ground is made of a conductive material. 제12항에 있어서,
상기 제1 극판과 상기 제2 극판은,
수직 선상에, 동일한 개수로 나란하게 배열되고, 동일한 크기로 형성되며, 투명 전극 물질 또는 전도성 물질로 이루어지는 사용자 입력 판단 방법.The method of claim 12,
The first electrode plate and the second electrode plate,
A user input determination method comprising a transparent electrode material or a conductive material, arranged in the same number and in the same size on a vertical line. 제12항에 있어서,
상기 스페이서는,
인접하는 두 개의 제2 극판과, 상기 그라운드와 제2 극판 간 이격 공간에 적어도 한 개 이상 배치되어, 인체의 접촉에 의해 상기 그라운드가 휘어지는 공간을 제공하는 사용자 입력 판단 방법.The method of claim 12,
The spacer,
A user input determination method comprising two adjacent second electrode plates and at least one disposed in a space spaced between the ground and the second electrode plate to provide a space in which the ground is bent by contact with a human body.
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