WO2011096696A2 - 터치스크린 패널을 위한 터치 펜 - Google Patents

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WO2011096696A2
WO2011096696A2 PCT/KR2011/000687 KR2011000687W WO2011096696A2 WO 2011096696 A2 WO2011096696 A2 WO 2011096696A2 KR 2011000687 W KR2011000687 W KR 2011000687W WO 2011096696 A2 WO2011096696 A2 WO 2011096696A2
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pen
inner core
layer
screen panel
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남동식
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(주)삼원에스티
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0442—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using active external devices, e.g. active pens, for transmitting changes in electrical potential to be received by the digitiser

Definitions

  • the present invention relates to a touch pen, and more particularly, to a touch pen that can be applied to a capacitive touch screen panel.
  • the touch screen panel uses a pressure-sensitive method in which upper and lower electrodes are selectively contacted, or an electrostatic method in which a touch pen detects a location using a change in capacitance of a touched part. It is used for precisely touching or inputting characters or pictures on the display panel.
  • the present invention provides a touch pen that can be applied to a capacitive touch screen panel.
  • the present invention provides a touch pen that can affect a change in electrical characteristics on a touch screen panel while providing a constant touch or pressure to a user.
  • the present invention provides a touch pen free of conductive material such as carbon from the end of the touch pen contacting the touch screen panel.
  • the present invention provides a touch pen for reducing the use of a touch pen while smooth use is hindered by deformation of the touch body.
  • a touch pen applicable to a touch screen panel using a change in capacitance may affect a change in capacitance on a pen body, an inner core formed at an end of the pen body, and a touch screen panel. It may include a touch body that is mounted to the end of the pen body having an inner core, including an electrical material for giving, the inner core is formed with a through hole for communicating the internal space between the touch body and the inner core to the outside.
  • the inner core may be provided to project toward the touch body, the touch body being at least partially spaced from the surface of the inner core at a position adjacent to the protruding end of the inner core, such that the touch body is deformed within a limited range by the inner core. Can be.
  • the touch body may be deformed while being in contact with the touch screen panel including an electrical material, thereby affecting the change in capacitance on the touch screen panel.
  • the touch body is supported by the inner core while being deformed by a certain amount, deformation is possible within a limited range.
  • the touch body is formed in a hollow shape and there is no inner core, the touch body can be deformed without limitation, but the habit of using a pen for each user, for example, how to hold the pen, tilt the pen, and press the pen Due to the different pressures, if only the hollow touch body is used, it is difficult to measure the appropriate change of capacitance different for each user, and even the same user may have different usage habits according to the environment.
  • the touch body may move on the panel while the pressing pressure or the pressing angle may vary, and thus the degree of deformation of the touch body may vary.
  • the touch pen moves only by a predetermined depth (for example, about 2 to 3 mm) on the touch screen panel, and deformation is prevented. Therefore, the touch body may be changed to a certain degree, and may not be excessively deformed to maintain an approximately general pen shape.
  • the elastic touch body moves only a certain depth and is blocked by the inner core, the user may provide a click feeling even in a simple pressing operation.
  • the touch body may be formed of a single layer structure composed of a single material or a single mixture, but may be formed of a multilayer structure or a laminated structure composed of a plurality of materials or mixtures.
  • the wear resistant layer may be formed using urethane.
  • a net structure may be added inside to improve durability.
  • the electrical material is a material that can change the capacitance on the surface of the touch screen panel when the touch body is deformed while being pressed on the panel or in contact with the surface of the panel.
  • the metal, carbon, or carbon nanotube Conductive material such as CNT
  • CNT Conductive material
  • other non-conductive properties such as titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), or a compound containing them, such as dielectric constant. It can also be a ceramic material that can change.
  • irregularities may be formed on the surface of the elastic layer or the wear resistant layer, or a change in conductivity may be further enhanced by using a material having a plurality of pores.
  • Such electrical material may be provided in a mixed state in a rubber layer or a wear resistant layer, and may be provided in all or part of a single layer or a plurality of layers. In some cases, it may be provided in a separate layer structure applied or laminated on the outer surface or the inner surface of the rubber layer or wear-resistant layer.
  • a touch pen applicable to a touch screen panel using a change in capacitance may affect a change in capacitance on a pen body, an inner core formed at an end of the pen body, and a touch screen panel. It may include a touch body mounted to the end of the pen body having an inner core including an electrical material to give.
  • the inner core may be provided to project toward the touch body, the touch body being at least partially spaced from the surface of the inner core at a position adjacent to the protruding end of the inner core, such that the touch body is deformed within a limited range by the inner core.
  • the touch body may be deformed while being in contact with the touch screen panel including an electrical material, thereby affecting the change in capacitance on the touch screen panel.
  • the touch body is supported by the inner core while being deformed by a certain amount, deformation is possible within a limited range.
  • the user can maintain the degree to which the touch body is pressed or the pressure to be pressed even when a straight line or a curve is drawn with the touch pen.
  • a touch pen applicable to a touch screen panel using a change in capacitance may include a pen body made of metal, an insulating coating layer of a thin film formed on a surface of the pen body, and the touch screen. And a touch body that includes an electrical material to affect the change of capacitance on the panel and is mounted to an end of the pen body.
  • the insulating coating layer is formed on the entire surface or the outer surface of the pen body, and the direct electrical contact between the body and the pen body is limited, and the body and the pen body are spaced apart from each other at thin intervals, thereby improving the effect on the capacitance change.
  • the insulating coating layer may be formed mainly on the part where the finger touches, and may be formed on the front surface, but may be formed on the part around the part held by the finger according to a special design and intention.
  • the pen body may be formed of aluminum, and anodized on the surface thereof to form an insulating coating layer having a thickness of about 100 ⁇ m or less, wherein the aluminum pen body is limited while limiting direct electrical contact between the pen body and the finger of aluminum. By keeping the gap between and the fingers close, it is possible to interact between the finger and the pen body in a large area.
  • the touch body is provided in a shape that covers the end of the pen body, and is mounted in a state where the touch body is completely or partially spaced from the end of the pen body rather than being in close contact with the pen body. Therefore, the touch body itself may be formed of an elastic material, but when the touch body is pressed on the touch screen panel, it is relatively easily deformed, and the interaction between the touch body and the touch screen panel occurs in a large area through the deformation. You can do that. To this end, the touch body may be formed to include a rounded or pointed end, and the inside may be formed to be hollow so that a space is formed between the pen body and the pen body.
  • an inner core may be provided between the pen body and the touch body.
  • the inner core may maintain an interval of about 3.0 mm or less corresponding to the inner surface shape of the touch body, and the deformation of the touch body may be achieved in a limited range by the inner core.
  • the touch pen of the present invention has an inner core inside the touch body, the touch pen moves only by a predetermined depth (for example, about 2 to 3 mm) on the touch screen panel, and deformation is prevented. Therefore, it is possible to change the touch body only within a limited range, and to maintain the general pen shape without excessive deformation. For example, it is possible to prevent abnormal deformation even when pressed down.
  • a predetermined depth for example, about 2 to 3 mm
  • the elastic touch body moves only a certain depth and is blocked by the inner core, the user may provide a click feeling even in a simple pressing operation.
  • the wear-resistant layer is formed using a urethane material
  • carbon and the like can be prevented from being applied to the panel, and it is possible to express a specific color or pattern inside the urethane material, so that various expressions can be expressed in appearance.
  • the touch pen of the present invention may form a through-hole for communicating with the outside at the center or the periphery of the inner core, and the air discharged through the through-hole may be introduced back into the space between the touch body and the inner core. As a result, even if there is a temporary air discharge or ambient temperature change, the touch body may be crushed or deformed.
  • the present invention provides a touch pen capable of providing a sufficient capacitance change on a touch screen panel by limiting direct electrical connection with the hand even when manufactured in a small size and interacting with the hand in a wide area.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a touch pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the touch pen of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view for describing an internal structure of the touch pen of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a touch pen according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are cross-sectional views illustrating a structure of an inner core according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a touch body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a touch pen according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a touch pen for explaining a touch pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view of the touch pen of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an example of using the touch pen of FIG. 10 in a vertical state.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of using the touch pen of FIG. 10 in an inclined state.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view for describing a touch pen according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view for describing a touch pen according to yet another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view for describing a method of manufacturing a touch body in the touch pen of FIG. 15.
  • 17 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is an exploded perspective view of a touch pen for explaining a touch pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a partially enlarged cross-sectional view of the touch pen of FIG. 18.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a touch pen according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the touch pen of FIG. 1
  • FIG. 3 illustrates an internal structure of the touch pen of FIG. 1. It is a section for.
  • the touch pen 100 includes a pen body 110, an inner core 120, and a touch body 130.
  • An end of the pen body 110 is provided with a touch body 130 formed of an elastic material, and an inner core 120 is interposed between the pen body 110 and the touch body 130.
  • the pen body 110 may be formed in a general pen shape or a pillar shape, and in some cases, may be formed in various shapes, for example, small pieces or thimble, in addition to the pen shape. .
  • the pen body 110 may be formed of a conductive material or have a conductive structure.
  • the pen body 110 may be provided of a non-conductive material or structure without the conductive structure.
  • the pen body 110 may be provided in a flexible structure according to the use environment.
  • the pen body 110 is limited to functioning as a touch pen, but in some cases, the pen body 110 may be provided as a pen body capable of using both a touch pen function and a writing function as another pen. .
  • the touch body 130 may be formed of silicon or rubber material having elasticity. As will be described later, the touch body may be provided in a plurality of laminated structures, but as shown, the touch body 130 may be formed of a single material or a mixed single mixture material, and in some cases, the touch body ( The coating layer for a specific function may be formed on the inner and outer surfaces of the 130).
  • the inner core 120 is formed on the pen body 110, and may be formed of rubber, silicone, or other synthetic resin material capable of elastic deformation.
  • the inner core 120 may be formed of a high hardness material such as metal or plastic.
  • the inner core 120 is formed to correspond to the inner surface shape of the touch body 130, and generally may be formed to maintain an interval within about 3.0 mm or more along the inner surface of the touch body 130.
  • the central portion of the inner core 120 is formed with a through hole 125 in the longitudinal direction, the through hole 125 is connected to the interior of the pen body 110 and through the air flow path 112 inside the pen body 130 and
  • the space between the inner cores 120 may be connected to the space inside the pen.
  • the space inside the pen may be connected to the outside of the pen again, but in some cases may not be connected or communicated with the outside only in a limited range. However, in this case, since the surface is in communication with a wider space, the surface of the touch body 130 may not be crushed.
  • the touch body 130 and the inner core 120 may be formed to have a pointed end or a rounded end, and the inner surface of the touch body 130 is completely spaced apart from the outer surface of the inner core 120. It may be formed to, but in some cases may be formed so as to contact the upper portion.
  • the touch body 130 may be mixed with an electrical material.
  • the electrical material is a material that can change the capacitance on the surface of the touch screen panel when the touch body is pressed and deformed on the panel or when it is in contact with the panel surface.
  • the conductive material may be the same, or may be a high dielectric constant material or an electrolyte.
  • the high dielectric constant material may be a ceramic material that can change other electrical characteristics other than conductivity, such as titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), and lead titanate (PbTiO 3 ).
  • the conductive material or the high dielectric constant material is mixed in the powder form inside the touch body 130, but alternatively, the touch body or the inner core may be provided in a structure stacked on or inside the liquid. Or in the form of gel or cream.
  • the inner core 120 may also be provided including a conductive material such as metal or carbon or a high dielectric constant material such as ceramic powder.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a touch pen according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the air passage 114 inside the pen body 110 may not be connected to the space inside the pen, but may be bent at right angles to be connected to the outside together with the surface of the pen body 114. As described above, allowing the space between the touch body 130 and the inner core 120 to communicate with the outside may be implemented in various ways.
  • 5 to 7 are cross-sectional views illustrating a structure of an inner core according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the inner core 220 may be formed in a double structure. That is, the inner core 220 may include a surface portion 224 formed of rubber, silicon, and other synthetic resin materials, and a support portion 222 supporting the inside thereof, and the support portion 222 may be formed of high hardness plastic or metal. Is formed to prevent excessive deformation of the surface portion 224 and the touch body 130.
  • the inner core 320 may include a body 322 and an elastic protrusion 324 formed at an end thereof.
  • the body 322 may be formed in a single structure or a double structure, and the through hole 325 may be formed in the center as shown, but may be formed in small numbers or on the surface of the inner core 320. .
  • the air inside the touch body may flow in or out, and the crush of the touch body 130 may be prevented.
  • the through hole 425 of the inner core 420 may be formed around the center instead of the center.
  • the inner core 420 may include a body 422 and peripheral protrusions 424, and the through hole 425 may be formed at the periphery instead of the central portion, and may also be formed by the touch body surrounding the periphery.
  • the protrusion 434 may be deformed in the process of covering the touch body, and the case where the through hole 425 is partially blocked may occur.
  • the protrusion part contacting the touch body may be formed of plastic or the like, and the rubber thereon. , Silicon or the like may be formed by double injection or insert injection.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a touch body according to an embodiment of the present invention.
  • a touch body 230 may be provided to form a multilayer structure on the inner core 220 formed by double injection.
  • the touch body 230 may be provided in a laminated structure including an elastic layer 232 and an abrasion resistant layer 234, and a primer layer 236 interposed therebetween. It may be provided using rubber, etc.
  • the wear resistant layer 234 may be provided using urethane, silicone, etc. Also, in some cases, the wear resistant layer may be provided using PET or PC film. have.
  • Electrical materials may be mixed or applied to any one or both of the elastic layer 232 and the wear resistant layer 234 of the touch body 230, and the mixed electrical materials may be of the same kind or different kinds.
  • the electrical material may be a conductive material such as metal or carbon, or may be a high dielectric constant material or an electrolyte.
  • the high dielectric constant material may be a ceramic material such as titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), or lead titanate (PbTiO 3 ), which may change other electrical characteristics other than conductivity.
  • Polar liquids, gels, creams, and the like may be used as materials to increase the sensitivity of the touch pen by changing the temperature of the touch pen.
  • an electrolyte solution containing calcium chloride and magnesium chloride may be mixed.
  • a metal layer may be interposed between the wear resistant layer 234 and the elastic layer 232, and the metal layer may be deposited, sputtered, inkjet printed, silkscreened, spray applied, or plated, or the like.
  • an elastic layer 232 may be formed by laminating a film provided with conductivity.
  • the touch body 230 may further include a decorative layer inward of the wear resistant layer 234.
  • the wear-resistant layer 234 is formed of a material such as urethane
  • the decorative layer 236 may be seen from the outside, and the exterior of the touch body 230 may be decorated by expressing a specific color or a specific pattern.
  • the wear-resistant layer 234 of the urethane is excellent in resistance to abrasion, and may include a powder of an electrical material inside the urethane, as shown in the decoration layer inside 236 may be formed, which may impart many advantages.
  • the decorative layer 236 may be formed by color printing. Alternatively, the decorative layer 236 may be formed by various methods such as carbon ink printing, metal or oxide deposition, and the decorative layer 236 itself may be provided in a single layer or a multilayer structure. .
  • Netting 238 may be added to the inside of the elastic layer 232. Since the touch body 230 may be easily deteriorated by repeated deformation, it may be possible to improve the resistance to deformation by adding a mesh into the touch body 230. In particular, the electrical properties can be imparted by mixing fibers or materials having conductive properties to the net structure, and the capacitive touch pen function can be further improved by using the net structure to which the electric properties are imparted.
  • the net tissue 238 may be integrally formed when the elastic layer 232 is formed, or may be integrally formed on the elastic layer 232 through separate bonding.
  • the shape of the touch body 230 and the inner core 220 may also be provided in the form of a columnar column in addition to the conical shape, hemisphere shape, as will be described later, the inner core 220 of the touch body 230 It is possible to change the shape within the range that can limit the degree of deformation of the touch body 310 that is deformed by the external force from the inside.
  • the central and side portions of the touch body 230 can be kept at a distance of approximately 3.0 mm from the surface of the inner core 220, and the touch pen is pressed only a certain distance and then provides a kind of click feeling by providing a resistive force. You may.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an internal structure of a touch pen according to still another embodiment of the present invention.
  • the touch pen includes a pen body 510, an inner core 520, and a touch body 530.
  • the inner core is not protruded toward the inside of the touch body 530, but a through hole 525 is formed in the center of the inner core 520 in a longitudinal direction, and the through hole 525 is the pen body 510.
  • the space between the touch body 530 and the inner core 520 may be connected to the space inside the pen through the air passage 512 inside the pen.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view of a touch pen for explaining a touch pen according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view of the touch pen of FIG. 10.
  • the touch pen 600 includes a pen body 610, an inner core 620, and a touch body 630.
  • An end of the pen body 610 is provided with a touch body 630 formed of an elastic material, and an inner core 620 is interposed between the pen body 610 and the touch body 630.
  • the pen body 610 may be formed in a general pen shape or a pillar shape, and in some cases, may be formed in various shapes, for example, small pieces or thimble, in addition to the pen shape. .
  • the pen body 610 may be formed of a conductive material or have a conductive structure.
  • the pen body 610 may be provided of a non-conductive material or structure without the conductive structure.
  • the pen body 610 may be provided in a flexible structure according to the use environment.
  • the touch body 630 may be formed of silicon or rubber material having elasticity. As will be described later, the touch body may be provided in a plurality of laminated structures, but as shown, the touch body 630 may be formed of a single material or a mixed single mixture material, and in some cases, the touch body ( Coating layers for specific functions may be formed on the inner and outer surfaces of the 630.
  • the inner core 620 is formed on the pen body 610, but may be formed of a hard material such as metal or plastic, but may also be formed of a silicone, rubber or foam material that can be slightly deformed.
  • the inner core 620 is formed to correspond to the inner surface shape of the touch body 630, and generally may be formed to maintain an interval within about 3.0 mm along the inner surface of the touch body 630.
  • the touch body 630 and the inner core 620 may be formed to have a pointed end or a rounded end, and the inner surface of the touch body 630 is entirely spaced apart from the outer surface of the inner core 620. It may be formed to, but in some cases may be formed so as to contact the upper portion.
  • the electrical material is a material that can change the capacitance on the surface of the touch screen panel when the touch body is pressed and deformed on the panel or when it is in contact with the panel surface.
  • the conductive material may be the same, or may be a high dielectric constant material or an electrolyte.
  • the high dielectric constant material may be a ceramic material that can change electrical characteristics other than conductivity, such as titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), and lead titanate (PbTiO 3 ).
  • As the furnace an electrolyte solution having a low freezing point using calcium chloride, magnesium chloride, or the like, including water, may be used.
  • the conductive material or the high dielectric constant material is mixed in the powder form inside the touch body 630, but alternatively, the touch body or the inner core may be provided in a structure stacked on or inside the liquid. Or in the form of gel or cream.
  • the inner core 620 may also be provided including a conductive material such as metal or carbon, or a high dielectric constant material such as ceramic powder.
  • a conductive material such as metal or carbon
  • a high dielectric constant material such as ceramic powder.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an example of using the touch pen of FIG. 10 in a vertical state
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of using the touch pen of FIG. 10 in an inclined state.
  • the touch body 630 when the touch pen 600 is used in a vertical state, the touch body 630 is partially deformed to be in contact with a relatively wide surface on the touch screen panel, and mixed inside the touch body 630.
  • the electrical material may interact with the electrode patterns of the touch screen panel to change the capacitance.
  • the touch body 630 is deformed only by a predetermined depth and is blocked by the inner core 620, and the user may press the touch pen 600 only to the extent that the touch body 630 is blocked by the inner core 620.
  • the touch body 630 is partially deformed to be in contact with a wide surface on the touch screen panel.
  • the touch body 630 may be deformed only by a certain distance and then blocked by the inner core 620. Even when the side is in contact with each other, the touch body 630 can be prevented from being excessively deformed, and the user can easily grasp an appropriate depth such as how much to press by the inner core 620.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view for describing a touch pen according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the touch pen 600 includes a pen body 610, an inner core 620, and a touch body 630.
  • An end of the pen body 610 is provided with a touch body 630 formed of an elastic material, and an inner core 620 is interposed between the pen body 610 and the touch body 630.
  • the outer surface of the touch body 630 may be generally spaced apart from the outer surface of the inner core 620, and the fluid 650 or the foaming material may be filled therebetween.
  • the fluid and the foamable material may be interposed between the touch body 630 and the inner core 620 to physically correct the flow of the touch body 630, and in some cases, may include the above-described electrical materials.
  • a polar solution such as water may be filled, and may include a chemical substance such as calcium chloride or sodium chloride, or an organic or polymer substance having other polarity.
  • a gel state or a cream state instead of being provided in a liquid state, and by using a porous or equivalent medium which may contain a sponge or other electric material so that the flowable electric material does not easily leak to the outside. May be provided.
  • the inner core 620 is also provided with a porous material such as a foam material to contain the electrical material therein. Can be provided.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a touch pen according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a touch body in the touch pen of FIG. 15.
  • the touch pen 700 includes a pen body 710, an inner core 720, and a touch body 730.
  • the pen body 710 may be formed in a general pen shape or a pillar shape, and in some cases, may be formed in various shapes that can be held or fixed by hand in addition to the pen shape.
  • the inner core 720 is formed at the end of the pen body 710, but may be formed of a hard material such as metal or plastic, but may also be formed of a rubber or foam material that can be slightly deformed.
  • the inner core 720 is formed to correspond to the inner surface shape of the touch body 730, and generally may be formed to maintain an interval within about 3.0 mm along the inner surface of the touch body 730.
  • the touch body 730 may be provided in a laminated structure including an elastic layer 732 and a wear resistant layer 734.
  • the elastic layer 732 may be provided using silicon or natural rubber, and the wear resistant layer 734 may be provided using urethane or silicon. In some cases, the wear resistant layer may be provided using PET or PC film.
  • Electrical materials may be mixed or applied to any one or both of the elastic layer 732 and the wear resistant layer 734 of the touch body 730, and the electrical materials to be mixed may be the same kind or different kinds.
  • the electrical material may be a conductive material such as metal or carbon, or may be a high dielectric constant material or an electrolyte.
  • the high dielectric constant material may be a ceramic material such as titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), or lead titanate (PbTiO 3 ), which may change other electrical characteristics other than conductivity.
  • Polar liquids, gels, creams, and the like may be used as materials to increase the sensitivity of the touch pen by changing the temperature of the touch pen.
  • an electrolyte solution containing calcium chloride and magnesium chloride may be mixed.
  • the electrical material may also be formed on the decorative layer 736 and the binder layer 738, which will be described later, the electrical material may be mixed or formed on all or a part of the laminated structure forming the touch body 730. .
  • a metal layer may be interposed between the wear resistant layer 734 and the elastic layer 732 as a conductive material, and the metal layer may be used in methods such as deposition, sputtering, inkjet printing, silkscreen, spray coating, plating, and the like. It may be formed on the wear-resistant layer 734 or the elastic layer 732, or may be formed by laminating a film imparted with conductivity.
  • the touch body 730 may further include a decoration layer 736 inward of the wear resistant layer 734.
  • the wear-resistant layer 734 is formed of a material such as urethane
  • the decorative layer 736 may be visible to the outside, and the appearance of the touch body 730 may be decorated by expressing a specific color or a specific pattern.
  • the wear-resistant layer 734 of the urethane is excellent in resistance to abrasion, and may include a powder of an electrical material inside the urethane. 736 may also be formed, which may impart many advantages.
  • the decorative layer 736 may be formed by color printing. Alternatively, the decorative layer 736 may be formed by various methods such as carbon ink printing, metal or oxide deposition, and the decorative layer 736 itself may be provided in a single layer or a multilayer structure. .
  • a film having a wear resistant layer 734, a decoration layer 736, and a binder layer 738 is disposed between the upper mold and the lower mold for forming the touch body 730.
  • Silicon 733 mixed with an electrical material may be provided in a flow state on the film, and the touch body 730 may be formed using an upper mold and a lower mold.
  • the touch body 730 is integrally formed by molding, the touch body 730 may be firmly bound to the wear-resistant layer 734 of urethane, and the touch body 730 may be mounted on the pen body 710 in which the inner core 720 is formed. Can be.
  • the protruding portion may be cut with a punch or the like to separate the completed touch body 730.
  • the touch body 730 may be manufactured by another molding method such as injection molding, and the elastic layer 732 may also be formed using a foam material or other elastic material in addition to silicon.
  • the shapes of the touch body 730 and the inner core 720 may be provided in the form of a columnar column in addition to the conical shape, hemisphere shape, and as will be described later, the inner core 720 of the touch body 730 It is possible to change the shape within the range that can limit the degree of deformation of the touch body 310 that is deformed by the external force from the inside.
  • the central and side portions of the touch body 730 can be kept at a distance of approximately 3.0 mm from the surface of the inner core 720, providing a kind of click feeling by providing a resistive force after the touch pen is pressed only a certain distance. You may.
  • the inner core 720 allows the user to physically sense the depth at which the touch pen is pressed and the appropriate level of pressure, and the inner core 720 functions as a stopper, which is excessive in the capacitive touch pen.
  • the area of the capacitance can be prevented from increasing. Further, by forming a stopper than when there is no stopper, it is possible to always maintain a constant touch pressure.
  • 17 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the present invention.
  • the touch pen includes a pen body 711, an inner core 721, and a touch body 730.
  • 15 and 16 include the same basic configuration as the touch pen shown in FIG. 16, but there is a difference that the pen body 711 and the inner core 721 may be separated. That is, the pen body 711 and the inner core 721 may be connected by fastening means such as the male screw 762 and the female screw 764, and the inner core 721 and the touch body 730 may be provided as an integral replacement. Can be. Other descriptions may refer to the description and drawings of the previous embodiments.
  • FIG. 18 is an exploded perspective view of a touch pen for explaining a touch pen according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a partially enlarged cross-sectional view of the touch pen of FIG. 18.
  • the touch pen 800 includes a pen body 810, an inner core 820, and a touch body 830.
  • An end of the pen body 810 is provided with a touch body 830 formed of an elastic material, and an inner core 820 is interposed between the pen body 810 and the touch body 830.
  • the pen body 810 is formed in a general pen shape or a pillar shape, and in some cases, may be formed in various shapes that can be held or fixed by hand in addition to the pen shape, for example, a small piece or a thimble shape.
  • the pen body 810 is formed of a conductive material such as metal, and its outer surface is protected by the insulating coating layer 816.
  • the pen body 810 is provided with an aluminum material, and the insulating coating layer 816 may be formed on the outer surface of the pen body 810 through anodizing.
  • the anodized insulating coating layer 816 may electrically separate the pen body 810 and the finger, and formed on the surface of the aluminum pen body 810 with a thickness of about 100 ⁇ m or less, so that the pen body has a capacitance change due to finger contact. Can have a greater impact on In addition, it is possible to provide a high quality coating layer even in the wear resistance and uniformity as an effective insulating coating layer.
  • the touch body 830 may be formed of silicon or rubber material having elasticity.
  • the touch body 830 may be provided in a plurality of laminated structures, but may alternatively be formed of a single material or a mixed single mixture material, and in some cases, a coating layer for a specific function on the inner and outer surfaces of the touch body 830. This may be formed.
  • the inner core 820 may be formed in the pen body 810, and may be formed of the same aluminum metal material as the pen body 810, but in some cases, may be formed of a silicone, rubber, or foam material that can be slightly deformed. There is a number. If the inner core 820 is formed of a metal material, the touch body 830 may be electrically connected to the pen body 810 through the inner core 820. The inner core 820 is formed to correspond to the inner surface shape of the touch body 830, and generally may be formed to maintain an interval within about 3.0 mm along the inner surface of the touch body 830.
  • the touch body 830 and the inner core 820 may be formed to have a pointed end or a rounded end, and the inner surface of the touch body 830 is entirely spaced apart from the outer surface of the inner core 820. It may be formed to, but in some cases may be formed so as to contact the upper portion.
  • the electrical material is a material that can change the capacitance on the surface of the touch screen panel when the touch body is pressed and deformed on the panel or when it is in contact with the panel surface.
  • the same conductive material may be used, and other properties besides conductivity may be expected, such as a high dielectric constant material.
  • the high dielectric constant material may be a ceramic material that can change other electrical characteristics other than conductivity, such as titanium dioxide (TiO 2 ), barium titanate (BaTiO 3 ), and lead titanate (PbTiO 3 ).
  • the conductive material such as carbo is mixed inside the touch body 830 in powder form as an electrical material.
  • the conductive material may be provided in a structure stacked on or inside the touch body or the inner core.
  • the touch body 830 may be provided in a laminated structure including an elastic layer 832 and a wear resistant layer 834.
  • the elastic layer 832 may be provided using silicon or natural rubber, and the wear resistant layer 834 may be provided using urethane or silicon. In some cases, the wear resistant layer may be provided using PET or PC film.
  • Electrical materials may be mixed or applied to any one or both of the elastic layer 832 and the wear resistant layer 834 of the touch body 830, and the mixed electrical materials may be of the same kind or different kinds.
  • the electrical material may be a conductive material such as metal or carbon, and a material capable of increasing the sensitivity of the touch pen by changing electrical properties such as a high dielectric constant material.
  • the electrical material may also be formed on the decorative layer 836 and the binder layer 838, which will be described later, the electrical material may be mixed or formed on all or a part of the laminated structure forming the touch body 830. .
  • a metal layer as a conductive material may be interposed between the wear resistant layer 834 and the elastic layer 832, the metal layer may be used in methods such as deposition, sputtering, inkjet printing, silkscreen, spray coating, plating, and the like. It may be formed on the wear-resistant layer 834 or the elastic layer 832 by. Alternatively, it may be formed by laminating a film imparted with conductivity.
  • the touch body 830 may further include a decorative layer 836 inward of the wear resistant layer 834.
  • the wear-resistant layer 834 is formed of a material such as urethane
  • the decorative layer 836 may be seen from the outside, and the appearance of the touch body 830 may be decorated by expressing a specific color or a specific pattern.
  • the wear-resistant layer 834 of the urethane is excellent in resistance to abrasion, and may include a powder of an electrical material inside the urethane, and as shown, a decorative layer inward. 836 can also be formed, which can impart many advantages.
  • the decorative layer 836 may be formed by color printing. Alternatively, the decorative layer 836 may be formed by various methods such as carbon ink printing, metal or oxide deposition, and the decorative layer 836 itself may be provided in a single layer or a multilayer structure. .
  • the touch pen according to the present invention can be widely used in a touch screen panel using a change in capacitance.

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Abstract

정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜은, 펜 몸체, 펜 몸체의 단부에 돌출 형성된 내부 코어, 및 내부 코어가 있는 펜 몸체의 단부에 장착되며 내부 코어의 돌출된 단부에 인접한 위치에서 내부 코어의 표면으로부터 적어도 일부 이격된 터치 몸체를 포함한다. 터치 몸체는 전기적 물질을 포함하여 터치스크린 패널에 접촉된 상태에서 변형되면서, 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 줄 수 있다. 다만, 터치 몸체는 일정량만큼 변형되면서 내부 코어에 의해서 지지되기 때문에, 제한된 범위 내에서 변형이 가능하다.

Description

터치스크린 패널을 위한 터치 펜
본 발명은 터치 펜에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 정전용량 방식의 터치스크린 패널에 적용하여 사용될 수 있는 터치 펜에 관한 것이다.
터치스크린 패널은 일반적으로 상부 및 하부 전극이 선택적으로 접촉되는 감압 방식 혹은 터치된 부분의 정전용량의 변화를 이용하여 그 위치를 파악하는 정전 방식을 이용하고 있으며, 터치 펜은 디스플레이 패널 상에서 원하는 부분을 정확하게 터치하는 용도 또는 디스플레이 패널 상에 문자나 그림 등을 입력하기 위한 용도로 사용되고 있다.
특히, 정전 방식을 채용한 터치스크린 패널에 사용되는 터치 팬의 경우에는 정전 용량의 변화가 생기도록 터치스크린 패널에 접촉되어야 하기 때문에, 물리적인 압력을 제공하는 것으로는 충분하지 못하다.
정전 방식의 터치스크린 패널에 적용되도록 하기 위해서 도전성 물질을 혼합하여 터치 몸체를 형성하는 방법이 있지만, 일 예로, 카본과 같은 도전성 물질이 혼합된 고무로 터치 몸체를 형성하는 경우, 터치 펜으로 그림 등을 그리는 경우 패널 상에 잔류물이 묻어 날 수 있다는 단점도 지적되고 있다.
본 발명은 정전 용량 방식의 터치스크린 패널에 적용하여 사용할 수 있는 터치 펜을 제공한다.
본 발명은 터치스크린 패널 상에서 전기적 특성 변화에 영향을 줄 수 있으면서 사용자에게 일정한 터치감 또는 압력을 제공할 수 있는 터치 펜을 제공한다.
본 발명은 터치스크린 패널에 접촉하는 터치 펜의 끝부분으로부터 카본과 같은 도전성 물질이 묻어 나지 않는 터치 펜을 제공한다.
본 발명은 터치 펜을 사용하다가 터치 몸체의 변형에 의해서 원활한 사용이 방해 받는 경우를 경감하기 위한 터치 펜을 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜은, 펜 몸체, 펜 몸체의 단부에 형성된 내부 코어, 및 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 주기 위한 전기적 물질을 포함하여 내부 코어가 있는 펜 몸체의 단부에 장착되는 터치 몸체를 포함할 수 있으며, 내부 코어에는 터치 몸체와 내부 코어 간의 내부 공간을 외부와 연통시키기 위한 통공이 형성된다.
내부 코어는 터치 몸체를 향하여 돌출되게 제공될 수 있으며, 터치 몸체는 내부 코어의 돌출된 단부에 인접한 위치에서 내부 코어의 표면으로부터 적어도 일부 이격되어, 터치 몸체는 내부 코어에 의해서 제한된 범위 내에서 변형될 수 있다.
터치 몸체는 전기적 물질을 포함하여 터치스크린 패널에 접촉된 상태에서 변형되면서, 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 줄 수 있다. 다만, 터치 몸체는 일정량만큼 변형되면서 내부 코어에 의해서 지지되기 때문에, 제한된 범위 내에서 변형이 가능하다.
터치 몸체는 중공형으로 형성되고 내부 코어가 없는 경우, 터치 몸체는 제한되지 않는 범위에서 변형이 가능하지만, 사용자마다 펜을 사용하는 습관, 예를 들어 펜을 쥐는 방법, 펜의 기울기, 펜을 누르는 압력 등이 다르기 때문에 단지 중공형의 터치 몸체만 사용하게 되면 사용자마다 다른 정전용량의 적절한 변화 정도를 가늠하기가 어렵우며, 같은 사용자라도 환경에 따라 사용 습관이 달라질 수 있다. 또한, 터치 펜으로 곡선이나 직선을 긋는 동작에서도 터치 몸체가 패널 위를 이동하면서도 누르는 압력이나 누르는 각도가 달라질 수 있기 때문에 터치 몸체의 변형 정도가 달라질 수가 있다.
하지만, 본 실시예에서와 같이 터치 몸체 내부로 내부 코어가 있는 경우, 터치 펜은 터치스크린 패널 상에서 정해진 깊이만큼(예를 들어, 약 2~3mm)만 이동하고 변형이 저지된다. 따라서 터치 몸체가 일정한 정도로 변하도록 할 수 있으며, 과도하게 변형되지 않고 대략적으로 일반적인 펜 형상을 유지하도록 할 수도 있다. 또한, 탄성의 터치 몸체가 일정 깊이만큼만 이동하고 내부 코어에 의해서 저지되기 때문에 단순히 누르는 동작에서도 사용자는 클릭감을 제공할 수 있다.
다만, 일시적으로 터치 몸체가 강력히 눌려지는 경우, 터치 몸체 및 내부 코어 사이의 공기가 외부로 빠져 나갈 수 있으며, 한번 빠져나간 공기가 다시 유입되지 않아 터치 몸체가 찌그러진 형태로 유지될 수가 있다. 하지만, 본 실시예에서와 같이, 터치 몸체 및 내부 코어 간의 내부 공간을 외부와 연통되게 함으로써 일시적인 공기 배출이 있어도 다시 복원이 가능하도록 할 수가 있다.
터치 몸체는 단일 재질 또는 단일 혼합물로 이루어진 단층 구조로 형성될 수 있지만, 복수 재질 또는 혼합물로 이루어진 복층 구조 또는 적층 구조로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 카본이 혼합된 고무층이 마모되는 것을 방지하기 위해, 우레탄을 이용하여 내마모층을 형성할 수 있다. 또한, 내구성 향상을 위해 내부에 그물 조직이 추가될 수도 있다.
여기서 전기적 물질이라 함은, 터치 몸체가 패널 상에서 눌려지면서 변형될 때 혹은 패널 표면에 접촉될 때, 터치스크린 패널의 표면에 정전용량의 변화를 줄 수 있는 물질로서, 금속이나 카본, 탄소나노튜브(CNT)와 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 이산화티탄(TiO2)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3) 또는 이들을 포함하는 화합물 등과 같이 도전성이 아닌 다른 전기적 특성(예를 들어 유전율)에 변화를 줄 수 있는 세라믹 소재가 될 수도 있다. 도전성 물질을 사용하는 경우, 탄성층이나 내마모층의 표면에 요철을 형성하거나 다수의 기공을 가진 재질을 사용하여 도전성의 변화를 더 강화시킬 수도 있다.
이러한 전기적 물질은 고무층이나 내마모층에 혼합된 상태로 제공될 수 있으며, 단일층 또는 복수층에서 모두 또는 일부에 제공될 수도 있다. 경우에 따라서는 고무층이나 내마모층 외면 또는 내면에 도포되거나 적층된 별도의 층구조로 제공될 수도 있다.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따르면, 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜은, 펜 몸체, 펜 몸체의 단부에 형성된 내부 코어, 및 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 주기 위한 전기적 물질을 포함하여 내부 코어가 있는 펜 몸체의 단부에 장착되는 터치 몸체를 포함할 수 있다.
내부 코어는 터치 몸체를 향하여 돌출되게 제공될 수 있으며, 터치 몸체는 내부 코어의 돌출된 단부에 인접한 위치에서 내부 코어의 표면으로부터 적어도 일부 이격되어, 터치 몸체는 상기 내부 코어에 의해서 제한된 범위 내에서 변형될 수 있다. 터치 몸체는 전기적 물질을 포함하여 터치스크린 패널에 접촉된 상태에서 변형되면서, 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 줄 수 있다. 다만, 터치 몸체는 일정량만큼 변형되면서 내부 코어에 의해서 지지되기 때문에, 제한된 범위 내에서 변형이 가능하다.
사용자는 내부 코어가 지지되는 정도를 유지함으로써, 터치 펜으로 직선이나 곡선을 긋는 경우에도 터치 몸체가 눌려지는 정도나 눌려지는 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 따르면, 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜은, 금속 재질의 펜 몸체, 상기 펜 몸체의 표면에 형성된 박막의 절연 코팅층, 및 상기 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 주기 위한 전기적 물질을 포함하며 상기 펜 몸체의 단부에 장착되는 터치 몸체를 포함한다. 절연 코팅층은 펜 몸체의 표면 또는 외면에 전면적으로 형성되며, 신체와 펜 몸체 간의 직접적인 전기적 접촉은 제한하되, 얇은 간격으로 신체와 펜 몸체가 상호 이격되도록 하여 정전 용량 변화에 대한 효과를 개선할 수가 있다. 절연 코팅층은 주로 손가락이 닿는 부분을 중심으로 형성될 수 있으며, 전면에 형성될 수도 있지만, 특별한 설계 및 의도에 따라 손가락에 의해서 파지되는 부분을 중심으로 일부에 형성될 수도 있다. 특히, 펜 몸체를 알루미늄으로 형성하고, 그 표면에 아노다이징 처리를 하여 약 100㎛이하의 두께의 절연 코팅층을 형성할 수 있는데, 이때 알루미늄의 펜 몸체와 손가락 간의 직접적인 전기 접촉을 제한하면서, 알루미늄 펜 몸체와 손가락 간의 간격을 긴밀하게 유지하여 넓은 면적에서 손가락과 펜 몸체 간의 상호 작용을 가능하게 할 수가 있다.
터치 몸체는 펜 몸체의 단부를 덮는 형상으로 제공되며, 펜 몸체와 완전히 밀착되는 것이 아니라 펜 몸체의 단부에서 전체 또는 부분적으로 이격되는 상태로 장착된다. 따라서 터치 몸체 자체로 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있지만, 터치 몸체가 터치스크린 패널 상에서 눌려질 때, 상대적으로 쉽게 변형이 되고, 변형을 통해서 넓은 면적에서 터치 몸체와 터치스크린 패널 간의 상호 작용이 발생하도록 할 수가 있다. 이를 위해서 터치 몸체는 둥근 또는 뾰족한 단부를 포함하도록 형성될 수 있으며, 내부는 중공으로 형성되어 펜 몸체와 사이에 공간이 형성되도록 제공될 수도 있다.
또한, 펜 몸체 및 터치 몸체 사이에는 내부 코어가 제공될 수가 있다. 내부 코어는 터치 몸체의 내면 형상에 대응하여 약 3.0mm 이하의 간격을 유지할 수 있으며, 내부 코어에 의해서 터치 몸체의 변형이 제한된 범위에서 이루어지도록 할 수가 있다.
본 발명의 터치 펜은 터치 몸체 내부로 내부 코어가 있기 때문에, 터치스크린 패널 상에서 정해진 깊이만큼(예를 들어, 약 2~3mm)만 이동하고 변형이 저지된다. 따라서 터치 몸체가 제한된 범위 내에서만 변하도록 할 수 있으며, 과도하게 변형되지 않고 대략적으로 일반적인 펜 형상을 유지하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 눕혀선 눌려지는 경우에도 비정상적으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 터치스크린 패널을 채용하고 있는 기기에서도 터치 펜에 의한 정전용량의 변화가 일정한 정도로 예측되기 때문에, 터치 펜에 의한 입력을 쉽게 감지할 수 있다.
또한, 같은 사용자라도 내부 코어가 지지되는 정도를 유지함으로써, 터치 펜으로 직선이나 곡선을 긋는 경우에 터치 몸체가 눌려지는 정도가 점차 변하는 것을 예방할 수 있으며, 눌려지는 압력을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 탄성의 터치 몸체가 일정 깊이만큼만 이동하고 내부 코어에 의해서 저지되기 때문에 단순히 누루는 동작에서도 사용자는 클릭감을 제공할 수 있다.
또한, 우레탄 소재를 이용하여 내마모층을 형성하는 경우 카본 등이 패널에 묻는 것을 방지할 수 있으며, 우레탄 소재 내부에 특정 색이나 무늬를 표현하는 것이 가능하여 외관에서도 다양한 표현이 가능하다.
본 발명의 터치 펜은 내부 코어의 중앙 또는 주변에 외부와 통할 수 있는 통공을 형성할 수 있으며, 상기 통공을 통해서 배출된 공기가 다시 터치 몸체 및 내부 코어 사이의 공간으로 유입되도록 할 수가 있다. 그 결과 일시적인 공기 배출 또는 주변 온도 변화가 있어도 터치 몸체가 찌그러지거나 변형되는 문제점을 극복할 수가 있다.
본 발명은 소형으로 제작되어도 손과의 직접적인 전기적 연결을 제한하며, 넓은 영역에서 손과 상호 작용을 일으켜 터치스크린 패널 상에서 충분한 정전 용량 변화를 제공할 수 있는 터치 펜을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1의 터치 펜을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 터치 펜의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 코어의 구조를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 몸체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 터치 펜의 분해 사시도이다.
도 11는 도 10의 터치 펜의 부분 확대 단면도이다.
도 12은 도 10의 터치 펜을 수직한 상태에서 사용한 예를 도시한 단면도이다.
도 13는 도 10의 터치 펜을 경사진 상태에서 사용한 예를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 도 15의 터치 펜에서 터치 몸체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 터치 펜의 분해 사시도이다.
도 19는 도 18의 터치 펜의 부분 확대 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 사시도이며, 도 2는 도 1의 터치 펜을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 도 1의 터치 펜의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 터치 펜(100)은 펜 몸체(110), 내부 코어(120) 및 터치 몸체(130)를 포함한다. 펜 몸체(110)의 단부에는 탄성 재질로 형성된 터치 몸체(130)가 제공되며, 펜 몸체(110) 및 터치 몸체(130) 사이에는 내부 코어(120)가 개재된다.
구체적으로 펜 몸체(110)는 일반 펜 형상 또는 기둥 형상으로 형성되며, 경우에 따라서는 펜 형상 외에 손으로 쥐거나 고정시킬 수 있는 다양한 형태, 예를 들어 작은 조각이나 골무 형태 등으로 형성될 수도 있다. 펜 몸체(110)는 도전성 물질로 형성되거나 도전 구조를 가질 수 있으며, 다르게는 도전성 구조 없이 비도전성 물질 또는 구조로 제공될 수 있다. 또한, 펜 몸체(110)는 사용 환경에 따라서 신축 가능한 구조로 제공될 수도 있다. 본 실시예에서는 펜 몸체(110)가 터치 펜으로서의 기능을 하는 것에 한정되어 있지만, 경우에 따라서는 다른 필기구를 펜 몸체로 하여 터치 펜 기능 및 필기 기능을 겸용할 수 있는 펜 몸체로 제공될 수도 있다.
터치 몸체(130)는 탄성을 가진 실리콘이나 고무 재질로 형성될 수가 있다. 후술하는 바와 같이, 터치 몸체는 복수의 적층구조로 제공될 수 있지만, 도시된 바와 같이, 터치 몸체(130)는 단일 재질 또는 혼합된 단일 혼합물 재질로 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 터치 몸체(130)의 내외면에 특정 기능을 위한 코팅층이 형성될 수도 있다.
내부 코어(120)는 펜 몸체(110)에 형성되며, 고무나 실리콘, 기타 탄성 변형이 가능한 합성수지재로 형성될 수 있으며, 이 외에도 금속이나 플라스틱과 같은 고경도 재질로 형성될 수도 있다. 내부 코어(120)는 터치 몸체(130)의 내면 형상에 대응하여 형성되며, 일반적으로 터치 몸체(130)의 내면을 따라 약 3.0mm 이내 또는 그 이상의 간격을 유지하도록 형성될 수가 있다.
내부 코어(120)의 중앙부에는 길이 방향으로 통공(125)이 형성되며, 통공(125)은 펜 몸체(110)의 내부와 연결되며 펜 내부의 공기유로(112)를 통해 터치 몸체(130) 및 내부 코어(120) 사이의 공간을 펜 내부의 공간과 연결시킬 수 있다. 펜 내부의 공간은 다시 펜 외부와 연결될 수 있지만, 경우에 따라서는 제한된 범위에서만 외부와 연결되거나 연통되지 않을 수도 있다. 하지만, 이 경우 더 넓은 공간과 연통되기 때문에 터치 몸체(130) 표면의 찌그러짐을 발생하지 않을 수 있다.
여기서, 터치 몸체(130)와 내부 코어(120)는 뾰족한(pointed) 단부 또는 둥근(rounded) 단부를 갖도록 형성될 수 있으며, 터치 몸체(130)의 내면은 내부 코어(120)의 외면으로부터 전부 이격되도록 형성될 수 있지만, 경우에 따라서는 상부 일부가 접하도록 형성될 수도 있다.
터치 몸체(130)에는 전기적 물질이 혼합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 전기적 물질이라 함은, 터치 몸체가 패널 상에서 눌려지면서 변형될 때 혹은 패널 표면에 접촉될 때, 터치스크린 패널의 표면에 정전용량의 변화를 줄 수 있는 물질로서, 금속이나 카본과 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 고유전율 물질이나 전해질 등이 될 수도 있다. 고유전율 물질로는 이산화티탄(TiO2)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3) 등과 같이 도전성이 아닌 다른 전기적 특성에 변화를 줄 수 있는 세라믹 소재가 될 수도 있다.
본 실시예에서는 전기적 물질로서 도전성 물질이나 고유전율 물질이 분말 형태로 터치 몸체(130) 내부에 혼합되어 있지만, 다르게는 터치 몸체 또는 내부 코어의 표면 또는 내부에 적층된 구조로 제공될 수 있으며, 액상 또는 젤, 크림 형태로 제공될 수도 있다. 또한, 내부 코어(120)도 금속이나 카본과 같은 도전성 물질 또는 세라믹 분말과 같은 고유전율 물질을 포함하여 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 펜 몸체(110) 내부의 공기 유로(114)는 펜 내부의 공간과 연결되지 않고, 바로 직각으로 꺾여서 펜 몸체(114)의 표면과 함께 외부와 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 터치 몸체(130) 및 내부 코어(120) 사이의 공간을 외부와 연통하게 하는 것은 여러 방법으로 구현될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 코어의 구조를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 내부 코어(220)는 이중 구조로 형성될 수가 있다. 즉, 내부 코어(220)는 고무, 실리콘, 기타 합성수지재로 형성된 표면부(224) 및 그 내부를 지지하는 지지부(222)를 포함할 수 있으며, 지지부(222)는 고경도 플라스틱이나 금속 등으로 형성되어 표면부(224) 및 터치 몸체(130)의 과도한 변형을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 내부 코어(320)는 몸체(322) 및 그 단부에 형성된 탄성 돌기(324)를 포함할 수 있다. 몸체(322)는 단일 구조 또는 이중 구조로 형성될 수 있으며, 통공(325)이 도시된 바와 같이 중앙에 형성될 수 있지만, 작게 여러 개 형성되거나 내부 코어(320)의 표면에 형성되도록 할 수도 있다.
내부 코어(320)의 통공(325)을 통해서 터치 몸체 내부의 공기가 유입 또는 유출될 수 있으며, 터치 몸체(130)의 찌그러짐을 방지할 수 있다.
도 7을 참조하면, 내부 코어(420)의 통공(425)은 중앙이 아닌 주변에 형성될 수가 있다. 내부 코어(420)는 몸체(422) 및 주변의 돌기(424)를 포함할 수 있으며, 통공(425)은 중앙부가 아닌 주변에 형성될 수 있고, 주변을 감싸는 터치 몸체에 의해서도 형성될 수가 있다.
상기 돌기(434)는 터치 몸체를 커버하는 과정에서 변형될 수 있으며, 통공(425)이 부분적으로 막히는 경우가 발생할 수 있으므로, 바람직하게는 터치 몸체와 접하는 돌기 부분을 플라스틱 등으로 형성하고 그 위에 고무, 실리콘 등을 이중 사출 또는 인서트 사출하여 형성할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 몸체를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 이중 사출로 형성된 내부 코어(220) 상에 복층 구조를 형성하는 터치 몸체(230)가 제공될 수 있다. 터치 몸체(230)는 탄성층(232) 및 내마모층(234), 그 사이에 개재되는 프라이머층((236)을 포함하는 적층 구조로 제공될 수 있다. 탄성층(232)은 실리콘이나 천연 고무 등을 이용하여 제공될 수 있으며, 내마모층(234)은 우레탄이나 실리콘 등을 이용하여 제공될 수가 있다. 또한, 경우에 따라서는 내마모층이 PET나 PC 필름 등을 이용하여 제공될 수도 있다.
터치 몸체(230)의 탄성층(232), 내마모층(234) 중 어느 하나 또는 모두에 전기적 물질이 혼합 또는 도포될 수 있으며, 이때 혼합되는 전기적 물질은 같은 종류 또는 다른 종류가 될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 전기적 물질은 금속이나 카본과 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 고유전율 물질이나 전해질 등이 될 수도 있다. 고유전율 물질로는 이산화티탄(TiO2)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3) 등과 같이 도전성이 아닌 다른 전기적 특성에 변화를 줄 수 있는 세라믹 소재가 될 수도 있으며, 이 외에도 전기적 특성에 변화를 주어 터치 펜의 감도를 증가시킬 수 있는 소재로서 극성의 액체, 겔, 크림 등이 사용될 수 있는데, 물 이외에도 염화칼슘, 염화마그네슘 등이 혼합된 전해질 용액이 될 수가 있다.
도전성 물질로서 금속층이 내마모층(234) 및 탄성층(232) 사이에 개재될 수 있으며, 금속층은 증착, 스퍼터링, 잉크젯 인쇄, 실크스크린, 스프레이 도포, 도금 등의 방법에 의해서 내마모층(234) 또는 탄성층(232) 상에 형성될 수 있으며, 다르게는 도전성이 부여된 필름을 라미네이팅하여 형성할 수도 있다.
터치 몸체(230)는 내마모층(234)의 안쪽으로 장식층을 더 포함할 수 있다. 우레탄 등의 소재로 내마모층(234)을 형성하는 경우, 장식층(236)이 외부로 보일 수가 있으며, 특정 색이나 특정 무늬 등을 표현함으로써 터치 몸체(230)의 외형을 장식할 수가 있다. 종래의 카본이 혼합된 고무나 실리콘과는 달리, 우레탄의 내마모층(234)은 마모에 대한 내성이 우수하여 우레탄 내부에 전기적 물질의 분말을 포함할 수도 있으며, 도시된 바와 같이 안쪽으로 장식층(236)을 형성할 수도 있어 미관상 많은 장점을 부여할 수 있다. 장식층(236)은 컬러 인쇄로 형성할 수 있으며, 다르게는 카본 잉크 인쇄, 금속 또는 산화물 증착 등 다양한 방법에 의해서 형성될 수가 있으며, 장식층(236) 자체도 단층 또는 다층 구조로 제공될 수가 있다.
탄성층(232)의 내측으로 그물 조직(238)이 추가될 수 있다. 터치 몸체(230)는 반복되는 변형에 의해서 쉽게 열화될 수 있기 때문에, 터치 몸체(230) 내부로 그물 조직을 추가하여 변형에 대한 내성을 개선할 수 있다. 특히, 그물 조직을 도전성 가지는 섬유나 물질을 혼합함으로써, 전기적 특성을 부여할 수 있으며, 전기적 특성이 부여된 그물 조직을 이용함으로써 정전용량 방식의 터치 펜 기능을 더 개선할 수가 있다. 그물 조직(238)은 탄성층(232) 성형시 일체로 성형될 수 있으며, 탄성층(232) 상에 별도 접착을 통해서 일체로 형성할 수도 있다.
참고로, 터치 몸체(230) 및 내부 코어(220)의 형태는 원추 형태, 반구 형태 외에도 원 기둥 형태로도 제공될 수도 있으며, 후술하는 바와 같이, 내부 코어(220)은 터치 몸체(230)의 내측에서 외력에 의해서 그 형태가 변형되는 터치 몸체(310)의 변형 정도를 제한할 수 있는 범위 내에서 그 형태의 변경이 가능하다.
터치 몸체(230)의 중앙 부분 및 측부는 내부 코어(220)의 표면으로부터 대략 3.0mm 이내의 간격을 유지하도록 거리를 유지할 수 있으며, 터치펜이 일정 간격만큼만 눌려진 다음 저항력을 제공함으로써 일종의 클릭감을 제공할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 펜의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 터치 펜은 펜 몸체(510), 내부 코어(520) 및 터치 몸체(530)를 포함한다.
본 실시예에서 내부 코어는 터치 몸체(530) 내부를 향하여 돌출되는 형태는 아니지만, 내부 코어(520)의 중앙부에는 길이 방향으로 통공(525)이 형성되며, 통공(525)은 펜 몸체(510)의 내부와 연결되며 펜 내부의 공기유로(512)를 통해 터치 몸체(530) 및 내부 코어(520) 사이의 공간을 펜 내부의 공간과 연결시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 터치 펜의 분해 사시도이며, 도 11는 도 10의 터치 펜의 부분 확대 단면도이다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 터치 펜(600)은 펜 몸체(610), 내부 코어(620) 및 터치 몸체(630)를 포함한다. 펜 몸체(610)의 단부에는 탄성 재질로 형성된 터치 몸체(630)가 제공되며, 펜 몸체(610) 및 터치 몸체(630) 사이에는 내부 코어(620)가 개재된다.
구체적으로 펜 몸체(610)는 일반 펜 형상 또는 기둥 형상으로 형성되며, 경우에 따라서는 펜 형상 외에 손으로 쥐거나 고정시킬 수 있는 다양한 형태, 예를 들어 작은 조각이나 골무 형태 등으로 형성될 수도 있다. 펜 몸체(610)는 도전성 물질로 형성되거나 도전 구조를 가질 수 있으며, 다르게는 도전성 구조 없이 비도전성 물질 또는 구조로 제공될 수 있다. 또한, 펜 몸체(610)는 사용 환경에 따라서 신축 가능한 구조로 제공될 수도 있다.
터치 몸체(630)는 탄성을 가진 실리콘이나 고무 재질로 형성될 수가 있다. 후술하는 바와 같이, 터치 몸체는 복수의 적층구조로 제공될 수 있지만, 도시된 바와 같이, 터치 몸체(630)는 단일 재질 또는 혼합된 단일 혼합물 재질로 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 터치 몸체(630)의 내외면에 특정 기능을 위한 코팅층이 형성될 수도 있다.
내부 코어(620)는 펜 몸체(610)에 형성되며, 금속이나 플라스틱과 같은 고경도 재질로 형성될 수도 있지만, 약간이 변형이 가능한 실리콘, 고무 또는 발포성 재질로도 형성될 수가 있다. 내부 코어(620)는 터치 몸체(630)의 내면 형상에 대응하여 형성되며, 일반적으로 터치 몸체(630)의 내면을 따라 약 3.0mm 이내의 간격을 유지하도록 형성될 수가 있다.
여기서, 터치 몸체(630)와 내부 코어(620)는 뾰족한(pointed) 단부 또는 둥근(rounded) 단부를 갖도록 형성될 수 있으며, 터치 몸체(630)의 내면은 내부 코어(620)의 외면으로부터 전부 이격되도록 형성될 수 있지만, 경우에 따라서는 상부 일부가 접하도록 형성될 수도 있다.
터치 몸체(630)에는 전기적 물질이 혼합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 전기적 물질이라 함은, 터치 몸체가 패널 상에서 눌려지면서 변형될 때 혹은 패널 표면에 접촉될 때, 터치스크린 패널의 표면에 정전용량의 변화를 줄 수 있는 물질로서, 금속이나 카본과 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 고유전율 물질이나 전해질 등이 될 수도 있다. 고유전율 물질로는 이산화티탄(TiO2)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3) 등과 같이 도전성이 아닌 다른 전기적 특성에 변화를 줄 수 있는 세라믹 소재가 될 수도 있으며, 극성을 가진 유체로는 물을 포함하여 염화칼슘, 염화마그네슘 등을 이용하여 어는점이 낮은 전해질 용액을 사용할 수도 있다.
본 실시예에서는 전기적 물질로서 도전성 물질이나 고유전율 물질이 분말 형태로 터치 몸체(630) 내부에 혼합되어 있지만, 다르게는 터치 몸체 또는 내부 코어의 표면 또는 내부에 적층된 구조로 제공될 수 있으며, 액상 또는 젤, 크림 형태로 제공될 수도 있다.
또한, 내부 코어(620)도 금속이나 카본과 같은 도전성 물질 또는 세라믹 분말과 같은 고유전율 물질을 포함하여 제공될 수 있으며, 내부 코어(620)가 유체를 저장할 수 있는 매개체인 경우 물이나 전해질 용액 등을 포함하도록 제공될 수도 있다.
도 12은 도 10의 터치 펜을 수직한 상태에서 사용한 예를 도시한 단면도이며, 도 13는 도 10의 터치 펜을 경사진 상태에서 사용한 예를 도시한 단면도이다.
도 12을 참조하면, 터치 펜(600)을 수직한 상태에서 사용하는 경우 터치 몸체(630)가 부분적으로 변형되면서 터치스크린 패널 상에서 상대적으로 넓은 면으로 접하게 되며, 터치 몸체(630) 내부에 혼합된 전기적 물질은 터치스크린 패널의 전극 패턴들과 상호 작용을 하여 정전용량의 변화를 가져올 수 있다.
이때 터치 몸체(630)는 일정 깊이만큼만 변형되다가 내부 코어(620)에 의해서 저지되며, 사용자는 내부 코어(620)에 의해서 저지될 정도만 터치 펜(600)을 가압할 수가 있다.
또한, 도 13를 참조하면, 터치 펜(600)을 일반적으로 펜을 쥐는 형태와 같이 경사진 상태로 사용하는 경우에도 터치 몸체(630)가 부분적으로 변형되면서 터치스크린 패널 상에서 넓은 면으로 접하게 되고, 터치 몸체(630)는 일정 거리만큼만 변형되다가 내부 코어(620)에 의해서 저지될 수 있다. 측면이 접하도록 사용하는 경우에도 터치 몸체(630)가 과도하게 변형되는 것을 방지할 수 있으며, 사용자는 내부 코어(620)에 의해서 어느 정도 눌러야 하는지 등의 적절한 정도의 깊이를 쉽게 파악할 수가 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 터치 펜(600)은 펜 몸체(610), 내부 코어(620) 및 터치 몸체(630)를 포함한다. 펜 몸체(610)의 단부에는 탄성 재질로 형성된 터치 몸체(630)가 제공되며, 펜 몸체(610) 및 터치 몸체(630) 사이에는 내부 코어(620)가 개재된다.
터치 몸체(630)의 외면은 내부 코어(620)의 외면과 전반적으로 이격되어 있을 수 있으며, 그 사이에는 유체(650)나 발포성 재질 등이 충진될 수가 있다. 유체 및 발포성 재질은 터치 몸체(630)와 내부 코어(620) 사이에 개재되어 물리적으로 터치 몸체(630)의 유동을 보정할 수 있으며, 경우에 따라서는 상술한 전기적 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 물과 같은 극성 용액이 충진될 수도 있으며, 염화칼슘, 염화나트륨 등의 화학물질이나 기타 극성을 가진 유기물이나 고분자 물질 등을 포함할 수도 있다. 또한, 액상으로 제공되지 않고 젤 상태나 크림 상태로 제공될 수도 있으며, 이러한 유동 상태의 전기적 물질이 외부로 쉽게 누수되지 않도록 스폰지나 기타 전기적 물질을 함유할 수 있는 다공성 또는 그 등가의 매개체를 이용하여 제공될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 터치 몸체(630) 및 내부 코어(620) 사이에 액상의 전기적 물질이 제공되는 경우, 내부 코어(620) 역시 발포성 재질과 같이 다공성 재질로 제공되어 그 내부에서도 전기적 물질을 함유하도록 제공될 수 있다.
도 15은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 단면도이며, 도 16은 도 15의 터치 펜에서 터치 몸체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15을 참조하면, 터치 펜(700)은 펜 몸체(710), 내부 코어(720) 및 터치 몸체(730)를 포함한다. 펜 몸체(710)는 일반 펜 형상 또는 기둥 형상으로 형성되며, 경우에 따라서는 펜 형상 외에 손으로 쥐거나 고정시킬 수 있는 다양한 형태로 형성될 수도 있다. 내부 코어(720)는 펜 몸체(710)의 단부에 형성되며, 금속이나 플라스틱과 같은 고경도 재질로 형성될 수도 있지만, 약간이 변형이 가능한 고무 또는 발포성 재질로도 형성될 수가 있다. 내부 코어(720)는 터치 몸체(730)의 내면 형상에 대응하여 형성되며, 일반적으로 터치 몸체(730)의 내면을 따라 약 3.0mm 이내의 간격을 유지하도록 형성될 수가 있다.
터치 몸체(730)는 탄성층(732) 및 내마모층(734)을 포함하는 적층 구조로 제공될 수 있다. 탄성층(732)은 실리콘이나 천연 고무 등을 이용하여 제공될 수 있으며, 내마모층(734)은 우레탄이나 실리콘 등을 이용하여 제공될 수가 있다. 또한, 경우에 따라서는 내마모층이 PET나 PC 필름 등을 이용하여 제공될 수도 있다.
터치 몸체(730)의 탄성층(732), 내마모층(734) 중 어느 하나 또는 모두에 전기적 물질이 혼합 또는 도포될 수 있으며, 이때 혼합되는 전기적 물질은 같은 종류 또는 다른 종류가 될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 전기적 물질은 금속이나 카본과 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 고유전율 물질이나 전해질 등이 될 수도 있다. 고유전율 물질로는 이산화티탄(TiO2)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3) 등과 같이 도전성이 아닌 다른 전기적 특성에 변화를 줄 수 있는 세라믹 소재가 될 수도 있으며, 이 외에도 전기적 특성에 변화를 주어 터치 펜의 감도를 증가시킬 수 있는 소재로서 극성의 액체, 겔, 크림 등이 사용될 수 있는데, 물 이외에도 염화칼슘, 염화마그네슘 등이 혼합된 전해질 용액이 될 수가 있다. 물론, 후술하는 장식층(736) 및 바인더층(738)에도 전기적 물질을 형성할 수도 있으므로, 전기적 물질은 터치 몸체(730)를 형성하는 모든 적층 구조 또는 일부에만 혼합되거나 그 표면에 형성될 수가 있다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 물질로서 금속층이 내마모층(734) 및 탄성층(732) 사이에 개재될 수 있으며, 금속층은 증착, 스퍼터링, 잉크젯 인쇄, 실크스크린, 스프레이 도포, 도금 등의 방법에 의해서 내마모층(734) 또는 탄성층(732) 상에 형성될 수 있으며, 다르게는 도전성이 부여된 필름을 라미네이팅하여 형성할 수도 있다.
터치 몸체(730)는 내마모층(734)의 안쪽으로 장식층(736)을 더 포함할 수 있다. 우레탄 등의 소재로 내마모층(734)을 형성하는 경우, 장식층(736)이 외부로 보일 수가 있으며, 특정 색이나 특정 무늬 등을 표현함으로써 터치 몸체(730)의 외형을 장식할 수가 있다. 종래의 카본이 혼합된 고무나 실리콘과는 달리, 우레탄의 내마모층(734)은 마모에 대한 내성이 우수하여 우레탄 내부에 전기적 물질의 분말을 포함할 수도 있으며, 도시된 바와 같이 안쪽으로 장식층(736)을 형성할 수도 있어 미관상 많은 장점을 부여할 수 있다. 장식층(736)은 컬러 인쇄로 형성할 수 있으며, 다르게는 카본 잉크 인쇄, 금속 또는 산화물 증착 등 다양한 방법에 의해서 형성될 수가 있으며, 장식층(736) 자체도 단층 또는 다층 구조로 제공될 수가 있다.
도 16을 참조하여, 터치 몸체(730)의 제조방법을 설명한다.
우선, 터치 몸체(730)을 형성하기 위한 상부 금형 및 하부 금형 사이에 내마모층(734), 장식층(736) 및 바인더층(738)이 형성된 필름을 배치한다. 상기 필름 상에 전기적 물질이 혼합된 실리콘(733)을 유동 상태로 제공할 수 있으며, 상부 금형 및 하부 금형을 이용하여 터치 몸체(730)을 성형할 수가 있다.
터치 몸체(730)는 성형에 의해서 일체로 형성되기 때문에 우레탄의 내마모층(734)과 견고하게 결속될 수 있으며, 터치 몸체(730)는 내부 코어(720)가 형성된 펜 몸체(710)에 장착될 수가 있다.
터치 몸체(730)를 성형한 후, 돌출된 부분을 타발 등으로 잘라내어 완성된 터치 몸체(730)를 분리시킬 수가 있다. 상기와 같은 압축 성형 외에도, 터치 몸체(730)는 사출 성형 등의 다른 성형 방법에 의해서 제조될 수 있으며, 탄성층(732) 역시 실리콘 외에 발포성 재료나 다른 탄성 재질을 이용하여 형성될 수가 있다.
참고로, 터치 몸체(730) 및 내부 코어(720)의 형태는 원추 형태, 반구 형태 외에도 원 기둥 형태로도 제공될 수도 있으며, 후술하는 바와 같이, 내부 코어(720)은 터치 몸체(730)의 내측에서 외력에 의해서 그 형태가 변형되는 터치 몸체(310)의 변형 정도를 제한할 수 있는 범위 내에서 그 형태의 변경이 가능하다.
터치 몸체(730)의 중앙 부분 및 측부는 내부 코어(720)의 표면으로부터 대략 3.0mm 이내의 간격을 유지하도록 거리를 유지할 수 있으며, 터치펜이 일정 간격만큼만 눌려진 다음 저항력을 제공함으로써 일종의 클릭감을 제공할 수도 있다.
내부 코어(720)에 의해서 사용자는 물리적으로 터치 펜을 누르는 깊이 및 적절한 압력 정도를 감지할 수 있으며, 내부 코어(720)가 일종의 스토퍼(stopper)로서의 기능을 함으로써 정전용량 방식의 터치 펜에서 과도하게 정전용량의 면적이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스토퍼가 없는 경우보다 스토퍼를 형성함으로써 항상 일정한 터치 압력을 유지하도록 할 수가 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 17을 참조하면, 터치 펜은 펜 몸체(711), 내부 코어(721) 및 터치 몸체(730)를 포함한다. 도 15 및 도 16에 도시된 터치 펜과 기본적으로 동일한 구성을 포함하지만, 펜 몸체(711)와 내부 코어(721)가 분리될 수 있는 차이점이 있다. 즉, 펜 몸체(711)와 내부 코어(721)는 수나사(762)와 암나사(764)와 같은 체결 수단으로 연결될 수 있으며, 내부 코어(721) 및 터치 몸체(730)가 일체로 교체 가능하게 제공될 수가 있다. 다른 설명은 이전의 실시예의 설명 및 도면을 참조할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 펜을 설명하기 위한 터치 펜의 분해 사시도이며, 도 19는 도 18의 터치 펜의 부분 확대 단면도이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 터치 펜(800)은 펜 몸체(810), 내부 코어(820) 및 터치 몸체(830)를 포함한다. 펜 몸체(810)의 단부에는 탄성 재질로 형성된 터치 몸체(830)가 제공되며, 펜 몸체(810) 및 터치 몸체(830) 사이에는 내부 코어(820)가 개재된다.
구체적으로 펜 몸체(810)는 일반 펜 형상 또는 기둥 형상으로 형성되며, 경우에 따라서는 펜 형상 외에 손으로 쥐거나 고정시킬 수 있는 다양한 형태, 예를 들어 작은 조각이나 골무 형태 등으로 형성될 수도 있다. 펜 몸체(810)는 금속과 같은 도전성 물질로 형성되며, 그 외면은 절연 코팅층(816)에 의해서 보호된다. 본 실시예에서 펜 몸체(810)는 알루미늄 재질로 제공되며, 절연 코팅층(816)은 아노다이징 처리를 통해 펜 몸체(810)의 외면에 형성될 수 있다.
아노다이징된 절연 코팅층(816)은 펜 몸체(810)와 손가락을 전기적으로 분리시킬 수 있으며, 알루미늄 펜 몸체(810)의 표면에 약 100㎛이하의 두께로 형성되어 펜 몸체이 손가락 접촉에 의한 정전용량 변화에 더욱 크게 영향을 줄 수가 있다. 또한, 효과적인 절연 코팅층으로서 내마모성 및 균일성 등에서도 양질의 코팅층을 제공할 수 있다.
터치 몸체(830)는 탄성을 가진 실리콘이나 고무 재질로 형성될 수가 있다. 터치 몸체(830)는 복수의 적층구조로 제공될 수 있지만, 다르게는 단일 재질 또는 혼합된 단일 혼합물 재질로 형성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 터치 몸체(830)의 내외면에 특정 기능을 위한 코팅층이 형성될 수도 있다.
내부 코어(820)는 펜 몸체(810)에 형성되며, 펜 몸체(810)와 동일한 알루미늄 금속 재질로 형성될 수 있지만, 경우에 따라서는 약간이 변형이 가능한 실리콘, 고무 또는 발포성 재질로도 형성될 수가 있다. 만약 내부 코어(820)가 금속 재질로 형성된 경우, 터치 몸체(830)는 내부 코어(820)를 통해 펜 몸체(810)와 전기적으로 연결될 수가 있다. 내부 코어(820)는 터치 몸체(830)의 내면 형상에 대응하여 형성되며, 일반적으로 터치 몸체(830)의 내면을 따라 약 3.0mm 이내의 간격을 유지하도록 형성될 수가 있다.
여기서, 터치 몸체(830)와 내부 코어(820)는 뾰족한(pointed) 단부 또는 둥근(rounded) 단부를 갖도록 형성될 수 있으며, 터치 몸체(830)의 내면은 내부 코어(820)의 외면으로부터 전부 이격되도록 형성될 수 있지만, 경우에 따라서는 상부 일부가 접하도록 형성될 수도 있다.
터치 몸체(830)에는 전기적 물질이 혼합될 수 있다. 상술한 바와 같이, 전기적 물질이라 함은, 터치 몸체가 패널 상에서 눌려지면서 변형될 때 혹은 패널 표면에 접촉될 때, 터치스크린 패널의 표면에 정전용량의 변화를 줄 수 있는 물질로서, 금속이나 카본과 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 고유전율 물질 등과 같이 도전성 이외의 다른 특성을 기대할 수도 있다. 고유전율 물질로는 이산화티탄(TiO2)이나 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산납(PbTiO3) 등과 같이 도전성이 아닌 다른 전기적 특성에 변화를 줄 수 있는 세라믹 소재가 될 수도 있다.
본 실시예에서는 전기적 물질로서 카보 등의 도전성 물질이 분말 형태로 터치 몸체(830) 내부에 혼합되어 있지만, 다르게는 터치 몸체 또는 내부 코어의 표면 또는 내부에 적층된 구조로 제공될 수 있다.
터치 몸체(830)는 탄성층(832) 및 내마모층(834)을 포함하는 적층 구조로 제공될 수 있다. 탄성층(832)은 실리콘이나 천연 고무 등을 이용하여 제공될 수 있으며, 내마모층(834)은 우레탄이나 실리콘 등을 이용하여 제공될 수가 있다. 또한, 경우에 따라서는 내마모층이 PET나 PC 필름 등을 이용하여 제공될 수도 있다.
터치 몸체(830)의 탄성층(832), 내마모층(834) 중 어느 하나 또는 모두에 전기적 물질이 혼합 또는 도포될 수 있으며, 이때 혼합되는 전기적 물질은 같은 종류 또는 다른 종류가 될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 전기적 물질은 금속이나 카본과 같은 도전성 물질이 될 수 있으며, 고유전율 물질 등과 같이 전기적 특성에 변화를 주어 터치 펜의 감도를 증가시킬 수 있는 소재도 가능하다. 또한, 후술하는 장식층(836) 및 바인더층(838)에도 전기적 물질을 형성할 수도 있으므로, 전기적 물질은 터치 몸체(830)를 형성하는 모든 적층 구조 또는 일부에만 혼합되거나 그 표면에 형성될 수가 있다.
다른 실시예에 따르면, 도전성 물질로서 금속층이 내마모층(834) 및 탄성층(832) 사이에 개재될 수 있으며, 금속층은 증착, 스퍼터링, 잉크젯 인쇄, 실크스크린, 스프레이 도포, 도금 등의 방법에 의해서 내마모층(834) 또는 탄성층(832) 상에 형성될 수 있다. 다르게는 도전성이 부여된 필름을 라미네이팅하여 형성할 수도 있다.
터치 몸체(830)는 내마모층(834)의 안쪽으로 장식층(836)을 더 포함할 수 있다. 우레탄 등의 소재로 내마모층(834)을 형성하는 경우, 장식층(836)이 외부로 보일 수가 있으며, 특정 색이나 특정 무늬 등을 표현함으로써 터치 몸체(830)의 외형을 장식할 수가 있다. 종래의 카본이 혼합된 고무나 실리콘과는 달리, 우레탄의 내마모층(834)은 마모에 대한 내성이 우수하여 우레탄 내부에 전기적 물질의 분말을 포함할 수도 있으며, 도시된 바와 같이 안쪽으로 장식층(836)을 형성할 수도 있어 미관상 많은 장점을 부여할 수 있다. 장식층(836)은 컬러 인쇄로 형성할 수 있으며, 다르게는 카본 잉크 인쇄, 금속 또는 산화물 증착 등 다양한 방법에 의해서 형성될 수가 있으며, 장식층(836) 자체도 단층 또는 다층 구조로 제공될 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 터치 펜은 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 널리 사용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜에 있어서,
    펜 몸체;
    상기 펜 몸체의 단부에 형성된 내부 코어; 및
    상기 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 주기 위한 전기적 물질을 포함하여 상기 내부 코어가 있는 상기 펜 몸체의 단부에 장착되는 터치 몸체;
    를 포함하며, 상기 내부 코어에는 상기 터치 몸체와 상기 내부 코어 간의 내부 공간을 외부와 연통시키기 위한 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 코어는 상기 터치 몸체를 향하여 돌출되며,
    상기 터치 몸체는 상기 내부 코어의 돌출된 단부에 인접한 위치에서 상기 내부 코어의 표면으로부터 적어도 일부 이격되어, 상기 터치 몸체는 상기 내부 코어에 의해서 제한된 범위 내에서 변형되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통공은 상기 내부 코어의 중앙에서 길이 방향으로 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통공은 상기 내부 코어의 외면에서 길이 방향으로 홈 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내부 코어는 고무, 실리콘 또는 합성수지재를 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내부 코어는 이중 구조로 형성되며, 상기 고무, 실리콘 또는 합성수지재의 내부를 지지하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내부 코어의 단부에는 상기 터치 몸체를 향하여 돌출된 탄성 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  8. 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜에 있어서,
    펜 몸체;
    상기 펜 몸체의 단부에 형성된 내부 코어; 및
    상기 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 주기 위한 전기적 물질을 포함하여 상기 내부 코어가 있는 상기 펜 몸체의 단부에 장착되는 터치 몸체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내부 코어는 상기 터치 몸체를 향하여 돌출되며,
    상기 터치 몸체는 상기 내부 코어의 돌출된 단부에 인접한 위치에서 상기 내부 코어의 표면으로부터 적어도 일부 이격되어, 상기 터치 몸체는 상기 내부 코어에 의해서 제한된 범위 내에서 변형되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 터치 몸체는 단층 또는 복층 구조로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 터치 몸체는 내부의 탄성층 및 상기 탄성층의 외면에 형성된 내마모층을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전기적 물질은 상기 탄성층 및 상기 내마모층 중 적어도 하나에 혼합된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전기적 물질은 상기 탄성층 및 상기 내마모층 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 내마모층은 우레탄 소재를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 우레탄 소재의 상기 내마모층 및 상기 탄성층 사이에는 장식층이 개재되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 전기적 물질은 상기 터치 몸체 및 상기 내부 코어 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 내부 코어는 도전성 물질 또는 고유전율 물질을 포함하여 제공되는 것을 터치 펜.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 내부 코어는 금속, 플라스틱, 실리콘, 고무 또는 발포성 소재를 이용하여 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  19. 정전 용량의 변화를 이용한 터치스크린 패널에 적용 가능한 터치 펜에 있어서,
    금속 재질의 펜 몸체;
    상기 펜 몸체의 표면에 형성된 박막의 절연 코팅층; 및
    상기 터치스크린 패널 상에서 정전 용량의 변화에 영향을 주기 위한 전기적 물질을 포함하며, 상기 펜 몸체의 단부에 장착되는 터치 몸체;를 포함하고,
    상기 터치 몸체는 상기 펜 몸체의 단부에서 전체 또는 부분적으로 이격되어, 상기 터치스크린 패널 상에 접촉되면서 접촉되는 부분에서 부분적으로 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 펜 몸체는 속이 빈 중공체 또는 속이 찬 비중공체 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 펜 몸체는 알루미늄을 이용하여 제공되며, 상기 절연 코팅층은 상기 알루미늄 재질의 펜 몸체 표면에 형성된 아노다이징 층인 것을 특징으로 하는 터치 펜.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 펜 몸체의 단부에 돌출 형성된 내부 코어를 더 포함하며, 상기 터치 몸체는 상기 내부 코어에 의해서 제한된 범위 내에서 변형되는 것을 특징으로 하는 터치 펜.
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