JP6068609B2 - ピエゾ効果を利用したタッチパッド - Google Patents
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Description
そして、電極に結合されて電極に駆動信号を印加するための駆動手段を備え、電極に結合されて駆動信号から誘導された検出信号を提供するための検出手段を備え、検出手段から検出信号を受信するように結合されて検出信号を評価して、タッチ領域に指がタッチされたことを示す出力信号を提供するための判別手段を備える。
したがって、従来技術による超音波方式のタッチ感応型スイッチは、タッチ領域が容易に損傷されることが防止されて、タッチの信頼性がある程度向上し、漸進的にタッチの力を増加させる場合にも、センサーの感度が大きく低下しない一方、水やケチャップなどの異物にタッチエラーを起こす致命的な欠点をそのまま有している。
また、従来技術のピエゾ効果を利用した圧電タッチ装置は、メタルや新素材などに追加的な工程なしに直接的に適用することができない他、タッチキーを備えたメタルプレートなどにタッチ入力をしてもタッチオブジェクトをゆっくりと接触を解除させると、圧電素子の変位値が正確に出力されない。
したがって、ロングキー入力(キー入力状態が一定時間維持されること)とマルチキー入力(複数のキー入力状態が同時に行われること)からホイールスライドタッチ入力(ドラッグタッチを取るものの、短い時間の内にタッチオブジェクトを離すこと)を安全に認識することができない問題点がある。
したがって、ピエゾ効果を利用したタッチ装置をメタルプレートなどに適用する時ロングキー入力とマルチキー入力認識の限界のため、ユーザーが設定できるパスワードなどのセキュリティキーの種類が非常に制限的で、現実的に高いレベルのセキュリティを期待することは難しいという問題点がある。
一方、従来技術でメタルプレート上に静電容量方式のタッチを具現するためには、メタルプレート下部に別途の空間であるエアギャップを確保して、タッチキーに物理的な圧力をかけてメタルプレートを曲げるようにしてタッチ静電容量を検出した。
ところが、この場合メタルプレートから十分な出力値を得にくいので、タッチキー部分の厚さを薄くするためにエッチングのような工程が追加されるしかなく、メタルプレート面のグラウンド(接地)が必ず必要となる問題点がある(韓国公開特許第2014−129865号参照)。
一番目、ピエゾフィルムを使いながらも水やケチャップなどの異物ないし外部の衝撃や振動による誤ったタッチエラーをフィルタリングしてユーザーによるタッチを正確に認識することができる。
二番目、タッチパッドの厚さが厚かったり、タッチキー間の間隔が非常に狭い場合にも、ピエゾタイプとインピーダンスタイプの欠点を互いに補完し、特にピエゾタイプの問題を確かに解決してユーザーによるタッチを正確に認識することができる。
三番目、ピエゾタイプの欠点であるタッチ解除の時出力値未認識問題をインピーダンス変化とそのリターンを感知するインピーダンスタイプで補って、メタルプレートのような素材でもユーザーによるロングキー、マルチキーやホイールスライドタッチなどの多様なタッチパターンを正確に安定的に認識することができる。
四番目、タッチスクリーンのようにロングキー入力とマルチキー入力を組み合わせて、その位置だけではなく押しパターンによって多様なキー値に変形することができ、他人と重ならない自分だけのセキュリティキー設定が可能で、セキュリティレベルも顕著に向上することができる。
五番目、ピエゾ効果を利用しながらもインピーダンスタイプによってセンサーチャンネル(パターン)のチャンネル別のインピーダンス変化によるタッチオブジェクトの位置座標移動を抽出して、特にメタル素材にも適用が可能で、ユーザーによるスライドタッチパターンを安定的に認識することができる。
六番目、タッチパッド底面のノッチとベースプレート上部に配置されたピエゾフィルムによってタッチを認識して、メタル素材に容易に適用が可能で、顕著にスリム化が可能でタッチキー出力値も安定的に敏感に認識することができる。
七番目、エッチングのような別途の工程と物理的な圧力がなくても電極を含むピエゾフィルムを利用してメタルプレート上に静電容量方式のタッチをエラーなしに使うことができる。
図1は、本発明によるピエゾ効果を利用したタッチパッドを示す断面図であり、図2及び図3は、本発明の一実施例によるピエゾ効果を利用したタッチパッドを示す断面図である。
タッチパッド100は、複数のタッチキーK1、K2、K3を備え、材質が金属からなることが好ましいが、必ずこれに限定されるのではなくて、合金、アルミニウム、他の新素材やガラスなどの一般タッチパネル素材も含む概念である。
ピエゾフィルム200は、前記タッチパッド100の底面に配置される圧電フィルムであり、電気信号の入力によって前記タッチパッド100の表面に超音波パルスを放出する。
前記ピエゾフィルム200は、加えられる機械的エネルギーと電気的エネルギーを互いに変化させることができるフィルムであり、外部から物理的な力を受けて変形が生じれば電気的エネルギーが発生して、逆に電気的エネルギーによって物理的変形が発生する。
前記ピエゾフィルム200によって放出された超音波パルスは、前記タッチパッド100の表面に移動した後、その表面で一部分はさらに下に反射され、この時、表面及びその表面と接触される任意のタッチオブジェクトの超音波インピーダンスに関する情報が含まれる。
また、前記ピエゾフィルム200は、薄いフィルム形態からなることが好ましいが、必ずこれに限定されるものではなく、圧電効果を示すことができる一定厚さを有するセラミックスなどの素子を含む概念である。
さらに、本発明は、下部において前記タッチパッド100とピエゾフィルム200を支持するためにベースプレート300が使われることができ、ベースプレート300は、ユーザーによるタッチキー入力の時タッチパッド100とピエゾフィルム200が下に曲がることができる段差である曲げ空間310を形成する。
前記個別タイプは、多くのタッチキー間の間隔が狭いとしても、ピエゾフィルム200の曲げ(歪曲)による出力値を充分に得て、タッチキーごとに個別認識されることができるように0.40mm以下の厚さが薄いタッチパッド100に適用されることが好ましい。
しかし、前記タッチパッド100の厚さが0.45mm以上、またはタッチキー間の間隔が非常に狭い場合、ピエゾフィルム200の曲げ(歪曲)による出力値が十分ではなくてタッチキーごとに個別認識されにくい問題がある。
前記連続タイプの場合、図2のように、一つのグループを形成する複数のタッチキーを備えたタッチパッド100下部のベースプレート300の曲げ空間310には前記個別タイプのように、それぞれのタッチキー空間を区切るスペーサが不必要である。
図面では本発明の一実施例として、一つのグループを形成するタッチキーの個数を3個に示したが、必要によって2個で設定するとか、さらに複数の個数のタッチキー(4個以上)で一つのグループを形成することができる。
この時、曲げ空間310の幅Wはタッチパッド100の厚さに比例して増減されるように構成することが好ましい。
制御部(未図示)は、前記ピエゾフィルム200の変位とタッチパッド100表面及びその表面と接触される指やタッチペンなどのタッチオブジェクトによって反射した超音波を分析してユーザーによるタッチを認識する。
すなわち、前記制御部は、ユーザーによる正確で安定されたタッチを認識して、タッチエラーをフィルタリングするために、ピエゾフィルム200の変位を感知(以下圧電気モード検出器を「ピエゾタイプ」と称する)するだけでなく、これに加えて各種タッチオブジェクトによって反射された超音波を分析(以下超音波モード検出器を「インピーダンスタイプ」と称する)する。
この時、インピーダンスタイプによって前記タッチパッド100表面及びその表面と接触されるタッチオブジェクトから反射された超音波を検出するためのハイドロフォンアレイなどのような別途の超音波受信機(未図示)がさらに構成されることができる。
具体的には、前記タッチキーごとに曲げ空間310が提供される個別タイプの場合、制御部は、タッチキー入力の時(タッチキー入力と判断される時)ピエゾフィルム200の変位が感知(ピエゾタイプ)されるだけでなく、タッチパッド100の表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射(インピーダンスタイプ)されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識する。
このような二重タッチ認識によってピエゾタイプの欠点である外部衝撃や振動などの誤認識(誤ったタッチ)をインピーダンスタイプが補うことは勿論で、インピーダンスタイプの欠点である水やケチャップなどの異物による誤認識(誤ったタッチ)をピエゾタイプが補うことで、ユーザーによるタッチが正確で安定するように認識されることができる。
この時、前記ピエゾタイプとインピーダンスタイプのタッチ認識過程は互いに手順に拘らず、どのタイプの認識過程を先に進行するとか、二つのタイプの認識過程を同時に進行しても関係ない。
このような連続タイプの場合にも、ピエゾタイプとインピーダンスタイプのタッチ認識過程が互いに手順に拘らず、すなわち、制御部はタッチキー入力の時タッチパッド100の表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射(インピーダンスタイプ)されたタッチキーの中でピエゾフィルム200の変位が感知(ピエゾタイプ)されたグループに属するタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識する。
これにより、前記連続タイプのタッチ認識によってグループごとにピエゾフィルム200の曲げ(歪曲)による出力値を検出して、また超音波の反射値を個別タッチキーごとに分析することで、タッチパッド100の厚さが0.45mm以上、またはタッチキー間の間隔が非常に狭い場合にも、ピエゾタイプの欠点とインピーダンスタイプの欠点が互いに補完されて、ユーザーによる正確で安定されたタッチが保障されることができる。
したがって、本発明によるタッチパッドはタッチパッドの厚さとタッチキー間の間隔に対する問題の大部分を克服することで、各種の家電製品のユーザータッチメニューは勿論で、自動車分野のようなメタル素材を主とする多様な産業分野のタッチ技術に広く適用されることができる。
本発明の一実施例によるピエゾ効果を利用したタッチパッドのピエゾフィルム200は、前記タッチパッド100の底面に配置される圧電フィルムであり、電気信号の入力によって前記タッチパッド100の表面に超音波パルスを放出する。
前記ピエゾフィルム200によって放出された超音波パルスは、前記タッチパッド100の表面に移動した後、その表面で一部分は再び下に反射され、この時、表面及びその表面と接触される任意のタッチオブジェクトの超音波インピーダンスに関する情報が含まれる。
制御部(未図示)は、前記ピエゾフィルム200の変位Vとタッチパッド100表面及びその表面と接触される指やタッチペンなどのタッチオブジェクトによって反射された超音波インピーダンスを分析してユーザーによるタッチを認識する。
ここで、マルチキー入力は、どのタッチキーのロングキーやマルチキー入力状態で他のタッチキーの入力(ロングキーとマルチキー入力を含み)からなることを含む概念である。
ところが、前記ピエゾタイプでタッチを認識する場合、タッチパッド100が厚いメタルプレートなどやユーザーがタッチキーからタッチオブジェクトをゆっくり接触を解除させるようになれば、ロングキーを判断するためのピエゾフィルム200の逆変位−V出力値が正確に出ない問題点がある(図4に示すピエゾタイプにおける出力値参照)。
すなわち、図4の各リードポイントA、B、C、D、E、Fで確認される出力値から分かるように、ピエゾタイプでキー入力解除を正確に認識することができないことをインピーダンスタイプで認識してロングキー入力を正確に判断することができる(A:p−off、i−on、B、C、D:p−off、i−on、E、F:p−off、i−off(p:piezo output、i:impedance output)。
すなわち、タッチの入力を認識するために、主にピエゾタイプが使われて、タッチの解除を認識するためにインピーダンスタイプが使われるが、タッチの入力認識の時にもピエゾタイプの欠点を補うために、または単独でインピーダンスタイプが使われることができることは勿論である。
したがって、どのタッチキーの入力状態が維持(持続)になっているのか、あるいは入力の解除がどの時点で行われるかをインピーダンスタイプで正確に把握することができるので、タッチキーのロングキー入力を判断することができる。
また、何れかのタッチキーのキー入力が維持される状態をインピーダンスタイプと認識することができるので、多くのタッチキー(2つ以上)の同時入力(維持)状態をマルチキー形式で容易に認識することができることは勿論である。
だから、本発明は、メタル素材を利用した各種の家電製品のユーザータッチメニューや、セキュリティキーを必要とするデジタルドアロックは勿論、自動車分野のようなメタル素材を主とする多様な産業分野のタッチ技術に広く適用されることができる。
前記セキュリティキーは、スマートホンのようなスマート機器などのタッチパッドを入力待ち状態に転換させるノックキーやロック解除からスマートホンバンキングなどの特定プロセスを行うためのユーザー認証などのセキュリティを要求する多様な認証キーを含む概念である。
この時、制御部は、ユーザーによってセキュリティキーの入力を受けてあらかじめ登録して、その後にユーザーが入力するキー値と前記メモリーに保存されたセキュリティキーを比べて、その結果に応じてユーザーの承認可否を決める。
したがって、本発明によるタッチパッドは、基本的にメタル素材やその他新素材をピエゾタイプでタッチパッドに適用する時のタッチ解除時点把握(ロングキー認識)の問題点をインピーダンスタイプで補ってロングキー入力とマルチキー入力を正確に認識することができるので、ユーザーによるセキュリティキーの多様化とセキュリティレベルの高レベル化を果たすことができる。
すなわち、ピエゾタイプをタッチパッドに適用しながらもタッチスクリーンのようにロングキー入力とマルチキー入力を組み合わせ、活用して、位置だけではなく押し形態によって多様なキー値に変形することができるので、他人と重ならない自分だけのセキュリティキー設定が可能で、セキュリティレベルも顕著に向上させることができる。
だから、本発明はスマートホンのような各種スマート機器のノックキー、ロック解除、スマートバンキングでのユーザータッチメニュー、デジタルドアロックは勿論、自動車分野のようなメタル素材を主とする多様な産業分野のタッチセキュリティ技術に広く適用されることができる。
本発明の一実施例によるピエゾ効果を利用したタッチパッドのピエゾフィルム200は、前記タッチパッド100の底面に配置される圧電フィルムで多方向のセンサーチャンネル(パターン)(未図示)が塗布などの方式で具備され、電気信号の入力によって前記タッチパッド100の表面に超音波パルスを放出する。
なお、以下で説明されるスライドタッチジェスチャ入力は、タッチパッド100の画面をタッチした状態でタッチオブジェクトを移動させる包括概念を意味する。
そして、前記スライドタッチジェスチャの入力中でドラッグタッチジェスチャ入力とは、タッチパッド100の画面をタッチした状態で一定の方向にスクロールするモーションを意味する。
また、前記スライドタッチジェスチャの入力中でズームインタッチジェスチャ入力とは、ピンチオープンとも言われ、まるで画面を伸ばすように二つの指をタッチスクリーン上にタッチしたまま開けるタッチジェスチャを意味する。
ズームアウトタッチジェスチャ入力とは、前記ズームインタッチの反対ジェスチャとして、ピンチクローズともいわれ、まるで画面を狭めるように二つの指をタッチスクリーン上にタッチしたまま狭めるジェスチャを意味する。
最後に、ホイールスライドタッチジェスチャ入力とは、フリックとも言われ、前記ドラッグタッチをとり、短い時間の内にタッチオブジェクトをタッチスクリーンから離すジェスチャを意味し、例えばスクロール可能なインターフェース要素においで画面を上下に速くスクロールする際に使用される。
これは、既存の静電容量方式タッチで多方向に配置されたセンサーチャンネル(パターン)の「チャンネル別の静電容量変化」による位置座標を抽出して、タッチポイントの移動情報を生成したことと違い、本発明では「チャンネル別のインピーダンス変化」による位置座標を抽出する差異がある。
具体的には、前記制御部はユーザーによるタッチの入力と認識された状態で多方向センサーチャンネル(パターン)のチャンネル別のインピーダンス変化(隣接チャンネル間の干渉)によるタッチオブジェクトの位置座標(移動)を抽出して、一定の方向にスクロールされるタッチオブジェクトをユーザーによるドラッグタッチジェスチャ入力と認識する。
前記制御部は、ユーザーによるタッチの入力と認識された状態で多方向センサーチャンネル(パターン)のチャンネル別のインピーダンス変化(隣接チャンネル間の干渉)によるタッチオブジェクトの位置座標(移動)を抽出して、何れかのドラッグタッチジェスチャの入力進行状態で他のドラッグタッチジェスチャ入力状態が同時に行われる場合、ズームインタッチないしズームアウトタッチジェスチャ入力と認識する。
ところが、前記ピエゾタイプでタッチを認識する場合、タッチパッド100が厚いメタルプレートなどやユーザーがタッチキーからタッチオブジェクトをゆっくり接触解除させるようになれば、ピエゾフィルム200の逆変位−V出力値が正確に出ない問題点がある(図4に示すピエゾタイプにおける出力値参照)。
したがって、このようなピエゾタイプのタッチ解除認識問題を解決するために、前記制御部は、インピーダンスタイプを考慮して入力された該当のタッチの超音波インピーダンス変化が発生(ユーザーによるタッチの入力と認識)した後、超音波インピーダンスの変化が本来のインピーダンス値ないし設定されたインピーダンス値にリターンされたタッチをユーザーによるタッチ解除と認識する(図4に示すインピーダンスタイプにおける出力値参照)。
このような方式によって、制御部は、前記ドラッグタッチジェスチャ入力時一定の時間(決まれた短い時間)内にタッチ解除(インピーダンス値リターン)されるタッチオブジェクトをユーザーによるホイールスライドタッチジェスチャ入力と認識するように構成することができる。
これは、図4の各リードポイントA、B、C、D、E、Fで確認される出力値から分かるように、ピエゾタイプでタッチ入力解除を正確に認識することができないことをインピーダンスタイプで認識してホイールスライドタッチジェスチャ入力を正確に判断することができる(A:p−off、i−on、B、C、D:p−off、i−on、E、F:p−off、i−off(p:piezo output、i:impedance output)。
すなわち、タッチの入力を認識するために、主にピエゾタイプが使われ、タッチの移動及び解除を認識するためにインピーダンスタイプが使われるが、タッチの入力認識の時もピエゾタイプの欠点を補うためにまたは単独でインピーダンスタイプが使われることができることは勿論である。
このような二重タッチ認識によってピエゾタイプの場合、メタルプレート、合金、アルミニウムや新素材などをタッチパッドに適用する時、ユーザーがタッチキーからタッチオブジェクトを非常にゆっくり接触解除させる時のピエゾフィルム200の逆変位値−Vの未出力問題を解決することができる。
したがって、どのタッチキーの入力解除がどの時点で行われるかをインピーダンスタイプで正確に把握することができるので、ホイールスライドタッチジェスチャを安定的に判断することができる。
また、どのドラッグタッチジェスチャの入力が維持される状態をインピーダンスタイプと認識することができるので、他のドラッグタッチジェスチャの同時入力(維持)状態と比べてズームインタッチないしズームアウトタッチジェスチャ入力を認識することができる。
上述したように、本実施例によるタッチパッドは、基本的にメタル素材やその他新素材をピエゾタイプでタッチパッドに適用する時のタッチの移動とタッチ解除時点把握の問題点をインピーダンスタイプで補ってドラッグタッチジェスチャとホイールスライドタッチ入力などを正確に認識することができる。
このような実施例によれば、スマートホンを運転中に使用する時ハンドルを握っていない手でスマートホンの背面を2回ないし3回など連続してこつこつ叩くノックキー入力により、スマートホンの画面を調整することができ、以後、前述したスライドタッチジェスチャ入力によって上下左右ショグ・シャトルなどの方式で利用することができる。
前記実施例で、タッチパッド100を入力待ち状態に転換させるためのノックキー入力は、ピエゾタイプによって制御部が認識するように構成されることが好ましい。
したがって、本発明は、ハプティック技術を含んでメタル素材を利用した各種の家電製品のスライドタッチジェスチャを利用したユーザータッチメニュー(例えばボリューム調節など)とセキュリティキーを必要とする分野は勿論、自動車分野のようなメタル素材を主とする多様な産業分野のタッチ技術に広く適用されることができる。
本発明の一実施例で、タッチパッド100はユーザーによるタッチの時、後述するピエゾフィルム200を押して変位を発生させるように底面にノッチ110が突出されて、前記ノッチ110はタッチキーK1、K2、K3それぞれに対応する位置ごとに形成される。
前記ノッチ110は、タッチパッド100の底面から下部に向けて略半球形状に突出されることが好ましいが、その形態はこれに限定されず、円筒状、多角形など多様な形態で構成することができる。
そして、ピエゾフィルム200は前記タッチパッド100の下部に間隔を置いて配置される圧電フィルムであり、前記ピエゾフィルム200とタッチパッド100間の間隔(距離)Dは数um程度で、ノッチ110の下端がピエゾフィルム200の上面に触れている程度の間隔(距離)なら十分である。
前記ベースプレート300は、本発明の一実施例として、図6に示すように、タッチキー入力の時、それぞれのタッチキーごとに個別的に曲げ空間310を形成することができ、このためにそれぞれのタッチキー空間を区切るスペーサ320が曲げ空間310に間隔を置いて具備されることができる。
制御部(未図示)は、タッチパッド100の変形による前記ピエゾフィルム200の変位を分析してユーザーによるタッチを認識する。
この時、曲げ空間310の幅Wはタッチパッド100の厚さに比例して増減されるように構成することが好ましく、本実施例でも、図6に示すように、タッチキー入力の時、それぞれのタッチキーごとに個別的に曲げ空間310を形成するように構成することができることは勿論である。
前記のように構成された本発明のピエゾ効果を利用したタッチパッドは、基本的にタッチパッド100底面のノッチ110とベースプレート300上部に配置されたピエゾフィルム200をタッチの認識に使うので、メタル素材に容易に適用可能で、顕著にスリム化が具現でき、タッチキー出力値を安定的に敏感に認識することができる。
すなわち、制御部は、タッチキー入力の時(タッチキー入力と判断される時)、ピエゾフィルム200の変位が感知(ピエゾタイプ)されるだけでなく、タッチパッド100の表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射(インピーダンスタイプ)されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識する。
このような二重タッチ認識によってピエゾタイプの欠点である外部衝撃や振動などの誤認識(誤ったタッチ)をインピーダンスタイプが補うことは勿論で、インピーダンスタイプの欠点である水やケチャップなどの異物による誤認識(誤ったタッチ)をピエゾタイプが補うことで、ユーザーによるタッチが正確で安定するように認識されることができる。
したがって、本発明によるタッチパッドは、ピエゾフィルムのメタル素材の適用に対する問題とタッチパッドの厚さ(スリム化)問題を大部分克服することで、各種超薄型携帯用器機のタッチメニューは勿論、その他の家電製品やメタル素材を主とする多様な産業分野のタッチ技術に広く適用されることができる。
本発明の一実施例によるピエゾ効果を利用したタッチパッドは、図8に示すように、メタルプレートからなるタッチパッド100、ピエゾフィルム200及び制御部(未図示)を含んで構成される。
タッチパッド100はタッチキーKを備えるもので、材質が金属になることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
ピエゾフィルム200は前記タッチパッド100の底面に配置される圧電体で、圧電効果を示すことができれば、薄いフィルムなどその形態は任意に選択可能である。
具体的には、前記ピエゾフィルム200は、タッチパッド100に隣接した位置に配置される上部電極210とその反対側の位置の下部電極220を含んで構成され、上部電極210とタッチパッド100との間には絶縁体150が配置されている。
前記絶縁体150は、絶縁と同時にタッチパッド100と上部電極210を互いに付着させることができるように、例えば絶縁の両面テープが使われることができる。
ここで、前記制御部は、静電容量タイプでタッチを認識する時タッチパッド100とピエゾフィルム200に含まれた(上部)電極210との間のタッチ静電容量Ct変化を分析(基準静電容量と比較)してユーザーによるタッチを認識する。
この時、前記(上部)電極210はタッチを検出するためのセンシングないし駆動ラインの機能をする。
ここで、前記ピエゾフィルム200によって放出された超音波パルスは、前記タッチパッド100の表面に移動した後、その表面で一部は再び下に反射され、この時表面及びその表面と接触される任意のタッチオブジェクトの超音波インピーダンスに関する情報が含まれる。
この場合、前記制御部は、タッチパッド100表面及びその表面と接触される指やタッチペンのようなタッチオブジェクトによって反射した超音波インピーダンスを分析(以下超音波モード検出器を「インピーダンスタイプ」と称する)してユーザーによるタッチを認識する。
言い替えると、前記制御部は、タッチパッド100とピエゾフィルム電極210との間のタッチ静電容量Ctとタッチパッド100表面及びその表面と接触されるタッチオブジェクトによって反射された超音波インピーダンスを分析して、ユーザーによるタッチを認識するが、タッチキー入力の時タッチ静電容量Ctが感知されるだけでなく、タッチパッド100表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識する。
この時、前記静電容量タイプとインピーダンスタイプのタッチ認識過程は、お互いに手順に拘らず、どのタイプの認識過程を先か二つのタイプの認識過程を同時に進行しても関係ない。
特に、前記インピーダンスタイプの場合、水などの異物によって予期しないタッチエラーが発生することがあるので、入力待機状態に進入する時から、静電容量タイプを主に使用して安定的なタッチ認識を誘導することが好ましい。
このように、本発明は、静電容量方式のタッチにインピーダンスタイプのタッチを並行して使用する場合は、タッチエラーをフィルタリングしてユーザーによるより正確で安定したタッチを認識することができるものである。
したがって、メタルパッド全体に形成されている水を含む伝導性液体類による静電容量の値と、人体による値を認知して仕分けが可能で、タッチキーの部分では、インピーダンスの変化を感知できるので、必要に応じて、その値を組み合わせないし優先順位による選択などの方法でエラーを大幅に削減し、タッチキー部分での人体タッチを決めることができる。
このような実施例で、前記制御部はタッチキー入力時、予期しないタッチエラーの発生を防止するために、ピエゾフィルム200の変位が感知されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識(以下圧電気モード検出器を「ピエゾタイプ」と称する)できる。
ここで、前記制御部は、タッチ静電容量Ctが感知(静電容量タイプ)されるだけでなく、タッチパッド100の表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射(インピーダンスタイプ)されるだけでなく、ピエゾフィルム200の変位が感知(ピエゾタイプ)されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識することができる。
前記ベースプレート300は、ピエゾフィルム200が曲がることができる曲げ空間310を形成するだけでなく、タッチパッド100とピエゾフィルム200などを下部で支持する役割も兼ねる。
一方、前記静電容量タイプ、インピーダンスタイプ、ピエゾタイプのタッチ認識過程は、必要に応じて、いずれかの過程のみを使ってタッチを認識したり、ある二つないし三つ全部を併行して使ってタッチを認識するように構成することができることは勿論である。
また、本発明のピエゾ効果を利用したタッチパッドは、エッチングのような別途の工程が必要でなく、ピエゾタイプを使わない場合、物理的な圧力がなくてもタッチパッド100に静電容量方式のタッチを具現することができる(メタルプレートからなるタッチパッド100のグラウンド(接地)も不要である)。
したがって、本発明によるピエゾ効果を利用したタッチパッドは、物理的な圧力と複雑な追加工程がなくて、メタル素材に静電容量方式を適用する問題と各種タッチタイプでの認識エラーの問題の大部分を克服することができる。
このように、本発明による好ましい実施例を説明したが、先に説明した実施例以外にも、本発明がその主旨や範疇から逸脱することがなく、他の特定の形態で具体化されることができるという事実は、当該技術分野において、通常の知識を持った者には自明である。
したがって、上述した実施例は、制限的なものではなく、例示的なものとして考慮されるべきであり、これによって本発明は、上述した説明に限定されず、添付された請求項の範疇及びその同等の範囲内で変更されることができる。
110 ノッチ
150 絶縁体
200 ピエゾフィルム
210 上部電極
220 下部電極
300 ベースプレート
310 曲げ空間
320 スペーサ
K1、K2、K3 タッチキー
Claims (19)
- タッチキーを備えるタッチパッド、
前記タッチパッドの底面に配置されて超音波を放出するピエゾフィルム、及び、
前記ピエゾフィルムの変位とタッチパッドの表面及びその表面と接触されるタッチオブジェクトによって反射された超音波インピーダンスを分析して、ユーザーによるタッチを認識する制御部、を含んで構成されることを特徴とする、
ピエゾ効果を利用したタッチパッド。 - 前記タッチパッドとピエゾフィルムを支持して、タッチキー入力時にタッチパッドとピエゾフィルムの曲げ空間を形成するベースプレートが構成されることを特徴とする請求項1に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記ベースプレートは、タッチキー入力時にそれぞれのタッチキーごとに個別的に曲げ空間を形成することを特徴とする請求項2に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、タッチキー入力時にピエゾフィルムの変位が感知されるだけでなく、タッチパッドの表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識することを特徴とする請求項3にピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記ベースプレートは、タッチキー入力時に一つのグループを形成する複数のタッチキーにかけて連続されるように曲げ空間を形成することを特徴とする請求項2に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、タッチキー入力時に複数のタッチキーにかけたピエゾフィルムの変位が感知されたグループ内で、タッチパッドの表面と接触されるタッチオブジェクトによって超音波が反射されたタッチキーのみをユーザーによるタッチとして認識することを特徴とする請求項5に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、ユーザーによるタッチの入力と認識された後、該当のタッチキーの超音波インピーダンスの変化が一定時間以上維持された後にリターンされたタッチキーをユーザーによるロングキー入力と認識することを特徴とする請求項1に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、ユーザーによるあるタッチキーのタッチ入力と認識した後、該当のタッチキーの超音波インピーダンスの変化が維持される状態で他のタッチキーが入力される場合に、ユーザーによるマルチキー入力と認識することを特徴とする請求項7に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記タッチパッドを通じて入力されるユーザーのセキュリティキーを保存するメモリーが構成され、前記制御部は、ピエゾフィルムの変位とタッチパッドの表面及びその表面と接触されるタッチオブジェクトによって反射された超音波インピーダンスを分析して、セキュリティキーを管理し、前記セキュリティキーは、ユーザーによるロングキー入力を含むことを特徴とする請求項7に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記セキュリティキーは、ユーザーによるマルチキー入力を含み、制御部は、ユーザーによるあるタッチキーのタッチ入力と認識した後、該当のタッチキーの超音波インピーダンスの変化が維持される状態で他のタッチキーが入力される場合に、ユーザーによるマルチキー入力と認識することを特徴とする請求項9に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記セキュリティキーは、ユーザーによるロングキー入力とマルチキー入力の組み合わせからなることを特徴とする請求項10に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記セキュリティキーは、タッチパッドを入力待ち状態に転換させるノックキー入力を含むことを特徴とする請求項11に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- タッチキーを備えるタッチパッド、
前記タッチパッドの底面に配置されて、多方向のセンサーチャンネルが備えられ、超音波を放出するピエゾフィルム、及び、
前記ピエゾフィルムの変位とタッチパッドの表面及びその表面と接触されるタッチオブジェクトによって反射された超音波インピーダンスを分析して、ユーザーによるタッチを認識する制御部、を含んで構成され、
前記制御部は、センサーチャンネルの各チャンネルインピーダンス変化によるタッチオブジェクトの位置座標を抽出して、ユーザーによるスライドタッチジェスチャ入力と認識することを特徴とする、
ピエゾ効果を利用したタッチパッド。 - 前記制御部は、ユーザーによるタッチの入力と認識された状態で一定の方向にスクロールされるタッチオブジェクトをユーザーによるドラッグタッチジェスチャ入力と認識することを特徴とする請求項13に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、あるドラッグタッチジェスチャ入力の進行状態で他のドラッグタッチジェスチャ入力状態が同時に進行される場合に、ズームインタッチないしズームアウトタッチジェスチャ入力と認識することを特徴とする請求項14に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、ドラッグタッチジェスチャ入力時に一定時間内にタッチ解除されるタッチオブジェクトをユーザーによるホイールスライドタッチジェスチャ入力と認識することを特徴とする請求項14に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記制御部は、ユーザーによるタッチの入力と認識された後、超音波インピーダンスの変化がリターンされたタッチオブジェクトをユーザーによるタッチ解除と認識することを特徴とする請求項16に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
- 前記タッチパッドは、底面にノッチが突出され、
前記ピエゾフィルムは、前記タッチパッドの下部に間隔を置いて配置され、
前記ピエゾフィルムを支持して、タッチキー入力時前記ノッチによるピエゾフィルムの曲げ空間を形成するベースプレート、を含んで構成されることを特徴とする、
請求項1に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。 - 前記タッチパッドが、メタルプレートで構成されて、
前記制御部は、前記タッチパッドとピエゾフィルムとの間のタッチ静電容量を分析してユーザーによるタッチを認識することを特徴とする、
請求項1に記載のピエゾ効果を利用したタッチパッド。
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