KR100942720B1 - 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린과 그 제조 방법 및 이 터치스크린의 알고리즘 구현 방법 - Google Patents

접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린과 그 제조 방법 및 이 터치스크린의 알고리즘 구현 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접촉 위치는 물론 접촉되는 힘의 변화를 통해 스크린에 표시되는 농도 조절 그리고 멀티 터치까지도 인식이 가능한 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린과 그 제조 방법 및 이 터치스크린의 알고리즘 구현 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린은 LCD 같은 디스플레이 하부 판넬과 투명한 상부기판 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 설치하여 상기 접촉저항방식 촉각센서들의 접촉저항들을 사용하여 접촉력들을 감지하여 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치가 감지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 양상에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린 제조 방법은 촉각센서를 제조하는 과정과 ; 상부기판과 하부 디스플레이 판넬 사이의 가장자리 부분에 다수의 촉각센서를 설치하는 과정으로 이루어지되, 상기 접촉저항방식 촉각센서의 제조 과정은 두 개의 얇은 필름의 서로 대향되는 면에 전극패턴을 증착하는 단계와, 전극패턴이 형성된 두 개의 필름들의 전극패턴 표면에 각각 저항패턴을 형성하는 단계와, 전극패턴의 표면에 저항패턴이 형성된 두 개의 필름 사이에 스페이서를 설치하고 두 필름을 서로 접착시키는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 상, 하부판넬 사이에 접촉저항방식 촉각센서를 설치하는 과정은 하부판넬의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 일정한 거리로 배열하고, 접촉저항방식 촉각센서의 상부에 상부기판을 덮어 고정시킴에 의해 이루어짐을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린 알고리즘 구현 방법은 하부 디스플레이 판넬과 상부기판 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 설치하여 상기 접촉저항방식 촉각센서들에서 발생되는 접촉저항의 변화로부터 접촉력들을 감지하여 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성된 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법에 관한 것으로서, 어느 한 기준점(O)을 중심으로 하는 각 접촉저항방식 촉각센서에 작용하는 총 힘의 반력(
Figure 112009025903990-pat00001
)과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00002
)로부터 상응하는 터치되는 부분의 위치(
Figure 112009025903990-pat00003
)와 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00004
)에 관한 터치 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다. 또한 접촉저항방식 촉각센서들에 의한 힘 분포를 시간에 따라 관찰함으로써 멀티터치 정보를 얻는 것을 특징으로 한다.
접촉저항방식 촉각센서, 접촉위치, 접촉력

Description

접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린과 그 제조 방법 및 이 터치스크린의 알고리즘 구현 방법{touch screen using the resistive tactile sensor and method for manufacturing the same and method for embodiment of the same}
본 발명은 촉각센서를 이용한 터치스크린 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접촉저항방식의 촉각센서로 구성하여 접촉저항의 변화를 통해 접촉 위치는 물론 접촉되는 힘의 변화를 통해 스크린에 표시되는 농도 조절 그리고 멀티 터치까지도 인식이 가능한 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린과 그 제조 방법 및 이 터치스크린의 알고리즘 구현 방법에 관한 것이다.
일반적으로 휴대폰, 개인정보단말기(PDA), 노트북, 게임기, 내비게이션 등의 기기에서는 데이터 입력장치를 사용하여 원하는 기능을 선택하고, 입력하게 된다. 특히, 데이터 입력 장치는 키를 손가락 등으로 눌러 해당 데이터를 입력하는 키패드 방식(키보드 포함)과 접촉면을 가볍게 접촉함으로써 해당 데이터를 인식하는 터치 패드와 같은 접촉식 입력장치로 대별된다.
그 중에서 접촉식 입력 장치(터치 패드)에 사용되고 있는 인식 방법에는 정전용량 방식과 저항 방식이 있다.
정전용량 방식은 도 10에 도시된 바와 같이, 필름, 플라스틱 또는 유리로 만들어진 기판(110)과, 기판위에 증착된 투명전극(ITO Metal Layer)(120)과, 투명전극(120)의 위에 적층된 절연층(130)으로 구성되며, 투명전극(12) 위에 형성된 절연층(13)에 펜 또는 손가락이 접촉되면, 투명전극(120) 위에 X, Y 검출용 신호가 인가된 상태가 되고, 이에 따라 변화되는 정전용량의 크기를 계산하여 위치를 검출하는 방식이다.
저항 방식은 도 11에 도시된 바와 같이 필름, 플라스틱 또는 유리로 구성된 상부기판(210)과 하부기판(210')과, 상부기판(210)의 저면과 하부기판(210')의 상면에 각각 적층된 투명전극(220, 220')들과, 상기 투명전극(220, 220')들 사이에 투명전극(220, 220')들이 서로 이격되게 설치된 도트 스페이서(Dot Spacer)(230)로 구성되어 있으며, 도트 스페이서(230)를 사이에 두고 설치된 투명전극(220, 220')들 위에 위치 검출을 위한 전기 신호를 인가하고, 손가락 또는 펜에 의해 상부기판(210)을 눌렀을 때 투명전극(220)이 하부기판(210') 위의 투명전극(220')과 접촉되었을 때 하부 투명전극(220')에서 전기적 신호를 검출한다. 이때 검출된 전기적 신호의 크기를 이용하여 위치를 결정하게 된다.
그러나 이렇게 구성된 종래의 터치스크린을 모바일 폰이나, 각종 모니터에 사용할 경우, 터치된 하나의 위치 정보만을 감지할 수 있어 두 지점 이상이 동시에 접촉되었을 때에는 위치 정보를 감지할 수 없다.
이에 최근에는 접촉이 두 개 이상에서 동시에 이루어질 경우 위치 정보를 감지하기 위하여 도 12에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 정전 용량방식의 터치스크린을 제작하여 이용하고 있다.
그러나, 단위센서는 접촉 여부에 따라 정전 용량과 관련된 신호가 변할 뿐 힘의 변화량은 감지할 수 없으므로 접촉 여부의 감지만을 인식하여 ON/OFF 스위치로 이용되고 있어서 다양한 정보의 입력이 어려웠다. 즉, 사용자가 원하는 선 굵기, 색의 개조, 깊이 변화 등의 문자나 도형을 입력할 수 없는 단점이 있다.
한편, 저항 방식을 이용한 터치스크린일 경우도, 접촉 위치 정보는 감지할 수 있으나, 힘의 변화량과 멀티 터치 기능을 갖지 못하고 있다.
또한 접촉저항 방식과 정전용량 방식의 터치스크린의 경우 투명전극으로 ITO, CNT 등을 사용하고 있으나 가시광선 투과도가 100 % 가 되지 못하기 때문에 선명도가 떨어진다. 또한 이 두 방식의 경우 터치스크린 제작시 터치부와 시스템 제작비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 접촉점의 위치는 물론 접촉점에 접촉되는 힘의 변화까지도 감지하여 입력되는 문자나 도형의 농도, 굵기 그리고 멀티터치 인식 및 선명도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 접촉저항방식의 촉각센서를 스크린의 가장자리에 배열하여 각 촉각센서로부터 얻어진 신호의 조합에 의해 접촉 위치뿐만 아니라 접촉력 즉, 접촉점에 가해지는 힘의 크기를 동시에 측정하도록 함으로써, 다양한 정보 입력이 가능하도록 하는 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
또한, 접촉저항방식 촉각센서의 힘분포를 시간에 따라 모니터링 함으로써 멀티터치 인식 기능을 제공할 수 있으며, 특히, 촉각센서를 구성하는 각 구성요소를 터치스크린을 구성하는 기판에 직접 설치함으로써 보다 얇은 터치스크린을 제공함에 있다.
삭제
상기와 같은 본 발명을 이루기 위한 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린은 하부기판과 상부기판 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 설치하여 상기 접촉저항방식 촉각센서들에서 발생되는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성된 터치스크린에 있어서, 상, 하부기판의 서로 대향되는 면에 적층된 전극패턴과 ; 상기 상, 하부기판들 사이에 설치되어 상, 하부기판 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서와 ; 상기 전극패턴에 설치되어 서로 접촉됨에 의해 발생되는 접촉저항이 달라지는 두 개의 저항패턴을 집접 적층하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 양상에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린 제조 방법은 접촉저항방식 촉각센서를 제조하는 과정과 ; 하부기판과 상부기판 사이의 가장자리 부분에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 설치하는 과정으로 이루어지되, 상기 접촉저항방식 촉각센서 제조 과정은 두 개의 얇은 필름의 서로 대향되는 면에 전극패턴을 증착하는 단계와, 전극패턴이 형성된 두 개의 필름들의 전극패턴이 형성된 면에 각각 저항패턴을 형성하는 단계와, 전극패턴의 표면에 저항패턴이 형성된 두 개의 필름사이에 스페이서를 설치하고 두 필름을 서로 접착시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 상,하부기판사이에 접촉저항방식 촉각센서를 설치하는 과정은 하부기판의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 일정한 거리로 배열하고, 접촉저항방식 촉각센서의 상부에 상부기판을 덮어 고정시킴에 의해 이루어진다.
삭제
또한 본 발명의 다른 일 양상에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린 알고리즘 구현 방법은 하부기판(10)과 상부기판(20) 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하여 상기 접촉저항방식 촉각센서(30)들에서 발생되는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력을 감지하도록 구성된 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법에 관한 것으로서, 기준점(O)을 중심으로 대칭에 있는 각 접촉저항방식 촉각센서(30)에 작용하는 힘의 분포를 시간에 따라 추적함에 의해 두 개 이상의 접촉위치를 감지할 수 있으며, 각 접촉저항방식 촉각센서(30)에 작용하는 총 힘의 반력(
Figure 112009025903990-pat00062
)과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00063
)로부터 상응하는 터치되는 부분의 위치(
Figure 112009025903990-pat00064
)와 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00065
)에 관한 터치 정보를 입력함에 의해 이루어지고, 상기 접촉 부분의 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00066
)는 상기 총 힘의 반력(
Figure 112009025903990-pat00067
)과 같고, 상기 접촉 부분의 위치(
Figure 112009025903990-pat00068
)는 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00069
)를 접촉 부분의 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00070
)로 나눈 값으로부터 구해지며, 상기 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00071
)는 기준점(O)과 각 접촉저항 촉각센서(30)들 사이의 반력의 합으로부터 구해짐을 특징으로 한다.
본 발명은 스크린의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서를 설치하고 각 촉각센서로부터 얻어진 신호의 조합에 의해 접촉 위치뿐만 아니라 접촉력을 동시에 측정하도록 함으로써, 다양한 정보 입력이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있으며, 더욱이, 저항방식의 촉각센서로 구성하여 접촉저항의 변화를 감지하여 접촉점 및 접촉력을 감지함으로써 보다 정확한 접촉을 감지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 접촉되는 위치는 물론 접촉되는 힘의 강도에 따라 입력되는 숫자나 문양의 선명도가 강도 또는 굵기를 자유롭게 조절할 수 있게 한 효과가 있다.
또한 접촉저항방식 촉각센서의 힘분포를 시간에 따라 모니터링 함으로서 멀티터치 인식 기능을 제공함에 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 일예를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시한 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 사각형 형태의 터치스크린의 일예를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시한 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 측단면도이고, 도 5a내지 도 5e는 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린을 구성하는 접촉저항방식 촉각센서의 다른 일예를 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
상기하고 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린은 스크린의 가장자리에 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하여 구성되어 있으며, 접촉 부분으로부터 각 접촉저항방식 촉각센서(30) 사이의 거리와 접촉 부분에 가해지는 힘에 의해 각 접촉저항방식 촉각센서(30)의 반력으로부터 접촉 부분의 위치와 접촉력을 감지할 수 있게 한 것이 특징이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 접촉저항방식 촉각센서가 투명 기구물(상부판넬) 주변에 분포했을 때 본 발명의 터치스크린의 접촉 부분 식별 알고리즘 구현 방법은 다음과 같다.
어느 한 기준점(O)을 중심으로 하는 각 접촉저항방식 촉각센서(30)에 작용하는 총 힘의 반력(
Figure 112009025903990-pat00009
)과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00010
)로부터 터치되는 부분의 위치(
Figure 112009025903990-pat00011
)와 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00012
)에 관한 터치 정보를 입력한다.
상기 접촉 부분의 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00013
)는 상기 총 힘의 반력(
Figure 112009025903990-pat00014
)과 같고, 상기 접촉 부분의 위치(
Figure 112009025903990-pat00015
)는 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00016
)를 접촉 부분의 힘의 크기(
Figure 112009025903990-pat00017
)로 나눈 값으로부터 구해지며, 상기 총 힘의 모멘트(
Figure 112009025903990-pat00018
)는 기준점(O)과 각 접촉저항방식 촉각센서(30)들 사이의 반력의 합으로부터 구해진다.
즉, 상기 총 힘의 반력(
Figure 112007076290656-pat00019
)는
수식
Figure 112007076290656-pat00020
에 의해 구해지고,
상기 접촉 부분의 위치(
Figure 112007076290656-pat00021
)는
수식
Figure 112007076290656-pat00022
로부터 구해진다.
이하, 이러한 본 발명의 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 구조부터 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 터치스크린은 위의 종래 기술에서 설명한 터치스크린과 동일 유사한 구조를 갖으나, 종래의 터치스크린과는 달리 접촉저항방식 촉각센서(30)가 스크린의 가장자리에 배치되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 터치스크린은 투명한 하부기판(10)과 상부기판(20) 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하여 상기 접촉저항방식 촉각센서(30)들에서 발생되는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력을 감지하도록 구성된 것이다.
상기 상부기판(20)은 투명한 플라스틱 또는 글래스(glass) 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 한편 상부기판을 기존의 정전용량 방식 또는 접촉저항방식의 터치스크린으로 사용할 수 있다. 이럴 경우 접촉위치는 기존의 방식을 사용하고 접촉력 및 멀티 터치는 접촉력 분포로 인지할 수 있다.
상기 상, 하부기판(20, 10) 사이에 상기한 접촉저항방식 촉각센서(30)가 더 설치되며,상기 접촉저항방식 촉각센서(30)는 상, 하부기판(20, 10)의 가장자리에만 일정한 간격으로 설치된다.
상기 접촉저항방식 촉각센서(30)는 접촉저항방식으로 구성된다.
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본 발명에 따른 촉각센서(30)는 도 5a내지 도 5e에 도시한 바와 같이 구성된 접촉저항방식의 촉각센서이다.
접촉저항방식 촉각센서(30)는 두 개의 두 개의 얇은 필름(31', 32')과 ; 상기 필름(31'. 32')의 서로 대향되는 면에 적층된 전극패턴(31a', 32a')과 ; 상기 필름(31', 32')들 사이에 설치되어 필름(31', 32') 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33')와 ; 상기 전극패턴(31a', 32a',)에 설치되어 서로 접촉됨에 의해 발생되는 접촉저항이 달라지는 두 개의 저항패턴(31b', 32b')으로 구성된다.
이러한 접촉저항방식 촉각센서(30)를 구성하는 필름(31', 32')폴리이미드 필름 또는 폴리에스터 필름 등으로 만들어질 수 있으며, 별도의 필름(31', 32')을 사용하지 않고 상, 하부기판(20, 10)에 전극을 형성하거나, 저항을 형성하여 바로 사용할 수도 있다.
상기 전극패턴(31a', 32a')은 금속인 구리, 금 또는 탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotube) 중 어느 하나로 만들어질 수 있으나, 바람직하게는 구리로 이루어진다.
상기 스페이서(33')는 두 필름(31', 32') 사이의 거리를 유지하게 하기 위한 구조물로서 절연성을 갖는 재질로 만들어진다.
상기 저항패턴(31b', 32b')은 니켈 크롬(Ni-Cr) 또는 탄소층 그리고 감압잉크로 만들어진다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 터치스크린을 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 터치스크린을 제조하는 방법은 크게 촉각센서(30)를 제조하는 과정과 ;
상부기판(20)과 하부기판(10) 사이의 가장자리 부분에 다수의 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하는 과정으로 이루어진다.
상기 접촉저항방식 촉각센서(30)의 제조 과정은 을 도 5a내지 도 5e를 참조하여 설명한다.
두 개의 얇은 필름(31', 32')의 일측 면에 전극패턴(31a', 32a')을 증착하는 단계와, 전극패턴(31a', 32a')이 형성된 두 개의 필름(31', 32') 사이에 스페이서(33')를 설치하고 두 필름(31', 32')를 서로 접착시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 전극패턴(31a', 32a')을 형성하는 단계는 스퍼터링 방식이 이용될 수 있으며, 금속인 구리, 금 또는 탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotube) 중 어느 하나로 만들어질 수 있으나, 바람직하게는 구리로 이루어진다.
이렇게 필름(31', 32')에 형성된 전극패턴(31a', 32a')은 도 5e에 도시한 바와 같이, 각 필름(31', 32')의 서로 대향되는 면에 형성되어 있고, 스페이서(33')에 의해 두 전극패턴(31a', 32a')이 격리되어 서로 접촉되지 않게 구성되어 있다.
상기와 같이 필름(31', 32')에 형성된 전극패턴(31a', 32a')의 서로 대향되는 면에는 상기 저항패턴(31b', 32b')이 형성된다.
또한, 상기 전극패턴(31a', 32a')과 저항패턴(31b', 32b')은 두 필름(31', 32')의 서로 대향되는 면에 형성되어 필름(31')이 변형되었을 때 두 저항패턴(31b', 32b') 사이의 거리가 변화될 수 있게 구성하였다.
이렇게 만들어진 접촉저항방식 촉각센서(30)는 상기 상, 하부기판(20, 10) 사이의 가장자리에 배열된 상태로 두 기판(10, 20) 사이에 설치된다.
물론, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 접촉저항방식 촉각센서(30)를 구성하는 필름(31', 32')은 상, 하부기판(20, 10)으로 대체할 경우에는 두 기판(10, 20)에 직접 전극패턴(31a', 32a')을 형성하게 된다.
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상기와 같이 구성된 터치스크린은 위에서 간략하게 설명한 바와 같이 접촉 부분으로부터 각 접촉저항방식 촉각센서(30) 사이의 거리와 접촉 부분에 가해지는 힘에 의해 각 접촉저항방식 촉각센서(30)의 반력으로부터 접촉 부분의 위치와 접촉력을 감지하게 된다.
도 6에는 4개의 접촉저항방식 촉각센서로 구성된 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도시한 바와 같이, 상하 좌우에 각각 접촉저항방식 촉각센서가 설치되어 있으며, 기준점(O)은 네개의 접촉저항방식 촉각센서의 중심부분에 위치한다.
이렇게 구성된 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 과정에서
총 힘의 반력(
Figure 112007076290656-pat00023
)은
Figure 112007076290656-pat00024
이고,
기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
Figure 112007076290656-pat00025
)는
Figure 112007076290656-pat00026
이며,
총 반력이 작용하는 지점(
Figure 112007076290656-pat00027
)은
Figure 112007076290656-pat00028
이다.
위의 수식으로부터 총 반력이 작용하는 지점의 위치를 구할 수 있다.
위의 수식으로부터 구해진 총 힘의 크기(P)는
Figure 112007076290656-pat00029
이고,
총 반력이 작용하는 지점의 위치의 x좌표는
Figure 112007076290656-pat00030
y좌표는
Figure 112007076290656-pat00031
이다.
상기한 바와 같이 스크린의 가장자리에 설치된 다수의 접촉저항방식 촉각센서로부터 얻어진 정보로부터 접촉 부분의 위치와 접촉 부분에 가해지는 힘의 크기를 모두 알 수 있으며, 이러한 정보를 이용하여 스크린에 표시되는 문자나 도형의 굵기나 농도 등을 조절할 수 있게 된다.
한편 도 7에서 두 손가락을 시간 to에 스크린 중심(O)에 터치할 경우 네 개의 접촉저항방식 촉각센서 힘 값은 비슷한 값 Fo을 가지나 두 손가락 각각을 +y축과 -y축으로 이동시키면서 시간 t1에서 F1, F3는 증가하고 F2, F4는 감소한다. 따라서 중심을 기점으로 4개의 힘센서 힘 분포를 시간에 따라 추적을 하면 y 방향 멀티터치 감지를 할 수 있다.
그리고 도 8에서 두 손가락을 시간 to에 스크린 중심(O)에 터치할 경우 네 개의 접촉저항방식 촉각센서 힘 값은 비슷한 값 Fo을 가지나 두 손가락 각각을 +x축과 -x축으로 이동시키면서 시간 t1에서 F2, F4는 증가하고 F1, F3는 감소한다. 따라서 중심을 기점으로 4개의 힘센서 힘 분포를 시간에 따라 추적을 하면 x 방향 멀티터치 감지를 할 수 있다.
도 9는 2×10 촉각센서 어레이를 갖는 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린 모습을 보여 준다.
위의 설명에서 접촉저항방식 촉각센서의 방식에 따라 감지되는 신호는 저항으로, 이러한 신호의 감지와 관련된 기술은 이미 종래의 촉각센서로부터 신호를 감지하는 방법과 동일 유사함으로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 일예를 도시한 사시도이고,
도 3은 도 2에 도시한 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 측단면도이고,
도 5a내지 도 5e는 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린을 구성하는 접촉저항방식 촉각센서의 다른 일예를 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이고,
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도 6은 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 힘 분포에 의한 y축 방향 멀티터치 인식 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이고,
도 8은 본 발명에 따른 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 힘 분포에 의한 x축 방향 멀티터치 인식 알고리즘 구현 방법을 설명하기 위한 그래프이고,
도 9은 본 발명에 따른 2×10 어레이 형태를 갖는 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 사진이고,
도 10내지 도 12은 종래의 터치스크인의 구성을 도시한 것들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하부 디스플레이 판넬
20 : 상부기판
30 : 접촉저항방식 촉각센서
31', 32' : 필름
31a', 32a' : 전극패턴
31b', 32b' : 저항패턴
33' : 스페이서

Claims (14)

  1. 하부기판(10)과 상부기판(20) 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하여 상기 접촉저항방식 촉각센서(30)들에서 발생되는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력 그리고 멀티터치를 감지하도록 구성된 터치스크린에 있어서,
    상기 접촉저항방식 촉각센서(30)는 접촉되는 힘에 따라 저항값이 변하는 접촉저항의 변화를 감지하는 방식 센서로써,
    상기 상, 하부기판(20, 10)의 서로 대향되는 면에 적층된 전극패턴(31a', 32a')과 ; 상기 상, 하부기판(20, 10)들 사이에 설치되어 상, 하부기판(20, 10) 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33')와 ; 상기 전극패턴(31a', 32a,)에 설치되어 서로 접촉됨에 의해 발생되는 접촉저항이 달라지는 두 개의 저항패턴(31b', 32b')으로 구성됨을 특징으로 하는 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린.
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  10. 접촉저항방식 촉각센서(30)를 제조하는 과정과 ;
    하부기판(10)과 상부기판(20) 사이의 가장자리 부분에 접촉되는 힘에 따라 저항값이 변하는 다수의 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하는 과정으로 이루어지되,
    상기 접촉저항방식 촉각센서(30) 제조 과정은
    상기 상, 하부기판(20, 10)의 서로 대향되는 면에 전극패턴(31a', 32a')을 증착하는 단계와,
    전극패턴(31a', 32a')이 형성된 상, 하부기판(20, 10)들의 전극패턴(31a', 32a')이 형성된 면에 각각 저항패턴(31b', 32b')을 형성하는 단계와,
    전극패턴(31a', 32a')의 표면에 저항패턴(31b', 32b')이 형성된 상, 하부기판(20, 10) 사이에 스페이서(33')를 설치하고 상, 하부기판(20, 10)들을 서로 접착시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린 제조 방법.
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  12. 하부기판(10)과 상부기판(20) 사이의 가장자리에 다수의 접촉저항방식 촉각센서(30)를 설치하여 구성되데, 상기 접촉저항방식 촉각센서(30)는 접촉저항의 변화를 감지하는 방식 센서 로써, 상기 상, 하부기판(20, 10)의 서로 대향되는 면에 적층된 전극패턴(31a', 32a')과 ; 상기 상, 하부기판(20, 10)들 사이에 설치되어 상, 하부기판(20, 10) 사이의 거리를 유지되게 하는 스페이서(33')와 ; 상기 전극패턴(31a', 32a,)에 설치되어 서로 접촉됨에 의해 발생되는 접촉저항이 달라지는 두 개의 저항패턴(31b', 32b')으로 구성되며, 상기 접촉저항방식 촉각센서(30)들에서 발생되는 접촉저항으로부터 접촉위치 및 접촉력을 감지하도록 구성된 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 터치스크린의 터치입력을 처리하기 위한 알고리즘 구현 방법에 관한 것으로서,
    기준점(O)을 중심으로 대칭에 있는 각 접촉저항방식 촉각센서(30)에 작용하는 힘의 분포를 시간에 따라 추적함에 의해 두 개 이상의 접촉위치를 감지할 수 있으며,
    각 접촉저항방식 촉각센서(30)에 작용하는 총 힘의 반력(
    Figure 712010000253584-pat00032
    )과, 기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
    Figure 712010000253584-pat00033
    )로부터 상응하는 터치되는 부분의 위치(
    Figure 712010000253584-pat00034
    )와 힘의 크기(
    Figure 712010000253584-pat00035
    )에 관한 터치 정보를 입력함에 의해 이루어지고,
    상기 접촉 부분의 힘의 크기(
    Figure 712010000253584-pat00036
    )는 상기 총 힘의 반력(
    Figure 712010000253584-pat00037
    )과 같고, 상기 접촉 부분의 위치(
    Figure 712010000253584-pat00038
    )는 총 힘의 모멘트(
    Figure 712010000253584-pat00039
    )를 접촉 부분의 힘의 크기(
    Figure 712010000253584-pat00040
    )로 나눈 값으로부터 구해지며, 상기 총 힘의 모멘트(
    Figure 712010000253584-pat00041
    )는 기준점(O)과 각 접촉저항방식 촉각센서(30)들 사이의 반력의 합으로부터 구해지며,
    총 힘의 반력(
    Figure 712010000253584-pat00072
    )은
    Figure 712010000253584-pat00073
    이고,
    기준점(O)에서의 총 힘의 모멘트(
    Figure 712010000253584-pat00074
    )는
    Figure 712010000253584-pat00075
    이며,
    총 반력이 작용하는 지점(
    Figure 712010000253584-pat00076
    )은
    Figure 712010000253584-pat00077
    이고,
    총 힘의 크기(P)는
    Figure 712010000253584-pat00078
    이고,
    총 반력이 작용하는 지점의 위치의 x좌표는
    Figure 712010000253584-pat00079
    y좌표는
    Figure 712010000253584-pat00080
    임을 특징으로 하는 멀티터치를 인식하게 하는 접촉저항방식 촉각센서를 이용한 박판형 터치스크린 알고리즘 구현 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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