KR101145156B1 - Capacitive Force-based Touch Screen - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가해진 압력의 위치와 압력의 크기에 따라 다르게 나타나는 두 극판 사이의 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관한 것이다. 본 발명의 터치스크린(1)은, 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 않도록 링-형상의 판 또는 투명 통판으로 이루어진 기판(10), 기판(10)의 테두리(11)에 다수개로 분할되어 적층된 제1 극판(20)들, 제1 극판(20)들에 걸쳐 폐쇄환을 형성하면서 적층되는 제1 탄성층(30), 제1 탄성층(30)과 이격되어 기판(10)의 테두리(11)에 다수개로 분할되어 적층되는 제2 탄성층(40)들, 탄성층(30, 40)의 높이에 대응하는 거리(d)만큼 제1 극판(20)들로부터 이격되어 탄성층(30, 40)들에 걸쳐 폐쇄환을 형성하며 적층되고 제1 극판(20)들의 각각과 쌍을 이루어 제1 극판(20)의 개수만큼의 단위압력센서(S)들을 형성하는 제2 극판(50), 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40) 사이의 제1 극판(20)들에 탄성층(30, 40)의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격으로 다수개가 돌출 형성되어 외부의 압력에 의한 제2 극판(50)의 변위의 한계를 설정하는 스토퍼(60)들, 및 표시장치(3)의 상부에 위치하여 가해진 압력을 제2 극판(50)에 전달하는 투명윈도우(70)를 포함한다. The present invention relates to a pressure-based capacitive touch screen that generates a corresponding input signal from a change in capacitance between two pole plates that vary depending on the position of the applied pressure and the magnitude of the pressure. The touch screen 1 of the present invention is divided into a plurality of substrates 10, which are formed of a ring-shaped plate or a transparent plate, and an edge 11 of the substrate 10 so as not to substantially shield the display device 3. The edge of the substrate 10 spaced apart from the first elastic layer 30 and the first elastic layer 30 which are stacked while forming a closed ring over the stacked first pole plates 20 and the first pole plates 20. The second elastic layers 40 which are divided and stacked in a plurality of layers 11 and the elastic layers 30 are spaced apart from the first electrode plates 20 by a distance d corresponding to the heights of the elastic layers 30 and 40. And second pole plates 50 which form a closed ring over each of the first and second pole plates 20 and pair with each of the first pole plates 20 to form as many unit pressure sensors as the number of first pole plates 20. In the first electrode plates 20 between the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40, a plurality of protrusions are formed at predetermined intervals at a height lower than the height of the elastic layers 30 and 40 so that external pressure is applied. Second pole plate by Stoppers 60 for setting the limit of the displacement of the 50, and a transparent window 70 for transmitting the applied pressure to the second electrode plate 50 located on the upper portion of the display device (3).

Description

압력기반 정전용량식 터치스크린{Capacitive Force-based Touch Screen}Capacitive Force-Based Touch Screen

본 발명은 정전용량식 터치스크린에 관한 것이며, 보다 상세하게는 가해진 압력의 위치와 압력의 크기에 따라 다르게 나타나는 두 극판 사이의 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관한 것이다. The present invention relates to a capacitive touch screen, and more particularly to a pressure-based capacitive touch screen that generates a corresponding input signal from a change in capacitance between two pole plates that vary depending on the position of the applied pressure and the magnitude of the pressure. It is about.

대표적인 휴대용 통신단말기인 휴대전화기는, 그 지속적인 진화에 따라, 전통적인 통화 기능에 컴퓨터 기능 등 다양한 기능을 통합한 일명 '스마트폰'으로의 흐름이 대세의 하나가 되고 있다. As mobile phones, which are representative portable communication terminals, have continued to evolve, the trend toward the so-called 'smartphones' that integrate various functions such as computer functions with traditional call functions has become one of the trends.

스마트폰은 본래의 통화기능 이외에 인터넷을 포함한 매우 다양한 기능들을 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 이런 다양한 기능의 실행과 데이터 등을 입력하기 위한 입력장치로서 전통적으로 휴대전화기에 널리 사용되어왔던 돔스위치 방식의 키패드로는 한계가 있다. 이런 이유로 스마트폰에는 터치스크린으로 대표되는 터치식 입력장치들이 널리 적용되게 되었고, 입력장치로서 터치스크린을 적용한 휴대전화기를 일반적으로 '터치폰'이라고 부른다. Since the smart phone is configured to execute a variety of functions including the Internet in addition to the original call function, the dome switch method, which has been widely used in mobile phones, has been traditionally used as an input device for executing various functions and inputting data. The keypad is limited. For this reason, touch input devices represented by touch screens have been widely applied to smart phones, and mobile phones employing touch screens as input devices are generally called 'touch phones'.

터치스크린은, 휴대전화기를 포함한 엠피쓰리, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등 각종 휴대용 단말기는 물론, 내비게이션, 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등의 각종 모니터뿐만 아니라, 냉장고, 전자레인지, 세탁기와 같은 가전제품에 이르기까지 각종 전기전자장치의 입력장치로 널리 사용되고 있다. The touch screen is not only a variety of portable terminals such as MP3, PDA, PMP, PSP, portable game consoles, DMB receivers including mobile phones, but also various monitors such as navigation, industrial terminals, notebook computers, financial automation devices, game machines, refrigerators, etc. It is widely used as an input device for various electric and electronic devices ranging from home appliances such as microwave ovens and washing machines.

일반적으로 터치스크린은 소정의 내용이 디스플레이 되는 표시장치(예. LCD) 위에 적층하여 표시장치와 함께 사용하고, 터치스크린에 손가락 등을 접촉(가압)하면 그 아래의 표시장치에 표시된 내용이 입력되도록 작동하는 입력장치이며, 그 구조와 동작원리에 따라 정전용량 방식, 저항막 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등이 있다. In general, the touch screen is stacked on a display device (e.g., an LCD) on which a predetermined content is displayed and used together with the display device. It is a working input device, and there are capacitive type, resistive film type, infrared type, and ultrasonic type according to its structure and operation principle.

정전용량식 터치스크린에는, 전도체(예, 손가락)의 접촉(접근)만을 감지하여 접촉위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 '터치기반 정전용량식 터치스크린'과, 접촉에 의해 가해진 압력의 크기와 위치를 감지하여 그에 대응하는 입력신호를 생성하는 '압력기반 정전용량식 터치스크린'이 있다. The capacitive touch screen includes a touch-based capacitive touch screen that detects only the contact (access) of a conductor (eg, a finger) and generates an input signal corresponding to the contact location, and the magnitude of the pressure applied by the contact. There is a 'pressure-based capacitive touch screen' that senses the position and generates an input signal corresponding to it.

전자의 '터치기반 정전용량식 터치스크린'은, 기판(예, 합성수지 등) 위에 극판(전극, 예, Indium Tin Oxide(ITO)와 같은 투명 전도막)을 일정 배열(예, 매트릭스 배열)로 적층(도포)한 구조로서, 전도체(예, 손가락)가 극판에 접근(또는 접촉)할 때 발생하는 기생정전용량(Parasitic Capacitance)을 측정하여 해당 터치위치(좌표)를 검출함으로써 터치위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치스크린으로서, 접촉을 하는 물체로서 전도체(예, 손가락)만을 사용할 수 있고, 접촉여부만을 검출할 뿐 가해진 압력의 크기를 검출할 수 없다. The former 'touch-based capacitive touch screen' is stacked on a substrate (e.g., synthetic resin, etc.) on a substrate (e.g., transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO)) in a certain arrangement (e.g., matrix array) As a (coated) structure, an input corresponding to a touch position is obtained by measuring a parasitic capacitance generated when a conductor (for example, a finger) approaches (or contacts) a pole plate and detecting a corresponding touch position (coordinate). As a touch screen for generating a signal, only a conductor (for example, a finger) can be used as a contacting object, and only a contact can be detected, and a magnitude of applied pressure cannot be detected.

후자의 '압력기반 정전용량식 터치스크린'은, 기판 위에 일정 거리 이격된 2개의 극판을 예들 들어 매트릭스 배열한 구조로서, 가해진 압력에 의해 2개 극판 사이의 거리가 변하면서 발생하는 정전용량변화를 측정하여 해당 압력이 가해진 위치와 함께 가해진 압력의 크기를 검출함으로써, 압력이 가해진 위치와 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치스크린으로서, 전도체일 필요 없는 임의의 물체로 터치스크린의 소정 위치를 가압하는 것으로 입력을 실행하고, 터치위치뿐만 아니라 가해진 압력의 크기에 따라 서로 다른 입력신호를 생성할 수 있다. The latter 'pressure-based capacitive touch screen' is a structure in which two pole plates spaced apart from each other on a substrate are arranged in a matrix, for example, and the capacitance change caused by the change in distance between the two pole plates due to the applied pressure is applied. A touch screen that generates an input signal corresponding to the position and magnitude of the pressure applied by measuring and detecting the magnitude of the pressure applied together with the position where the pressure is applied. By performing the input, different input signals can be generated according to the magnitude of the applied pressure as well as the touch position.

이와 같은 터치스크린을 휴대전화기(예, 스마트폰)의 입력장치로 적용함에 따라, 기능이 확대된 휴대전화기에 요구되는 다양한 입력을 보다 효과적으로 실현할 수 있게 되었다. 즉, 터치스크린의 소정 위치를 단순히 터치하여 해당 터치포인트에 대응하는 입력신호가 생성되도록 하는 통상적인(전통적인) 입력 작동은 물론, 단순한 포인트의 터치가 아닌 연속적인 제스처 터치 동작에 대응하는 입력신호를 생성하는 소위 '이벤트 입력'도 실현할 수 있게 되었다. By applying such a touch screen as an input device of a mobile phone (eg, a smartphone), it is possible to more effectively realize various inputs required for a mobile phone having an expanded function. That is, a normal (traditional) input operation in which an input signal corresponding to a corresponding touch point is generated by simply touching a predetermined position of the touch screen, as well as an input signal corresponding to a continuous gesture touch operation instead of a simple point touch. So-called 'event inputs' that can be generated can also be realized.

앞서 언급한 바와 같이 터치스크린은 LCD와 같은 표시장치의 상면에 적층하여 사용되는 것이 일반적이므로, 결과적으로 터치스크린이 표시장치를 덮고 있어서 표시장치로부터의 광투과율을 저하시키게 되므로, 기본적으로 터치스크린은 표시장치의 선명도를 저하시키는 요인으로 작용한다. As mentioned above, the touch screen is generally used by being stacked on the upper surface of a display device such as an LCD. As a result, the touch screen covers the display device, which reduces light transmittance from the display device. It acts as a factor to reduce the sharpness of the display device.

본 발명자는 터치스크린의 표시장치 차폐로 인한 표시장치의 선명도 저하의 문제점을 개선하기 위해, 대한민국 특허 공개번호 10-2009-0105448(2009. 10. 07. 공개)의 '정전용량식 터치스크린'을 제안한 바 있다. In order to improve the problem of deterioration of the display device due to the shielding of the display device of the touch screen, the present inventors use a 'capacitive touch screen' of Korean Patent Publication No. 10-2009-0105448 (published on October 7, 2009). I have suggested.

도10에 도시된 바와 같이, 상기 '448의 터치스크린(100)은, 테두리(111)를 제외하고 내부가 관통된 링형의 판이나 투명 통판으로 이루어진 기판(110); 상기 기판(110)의 테두리(111)의 상면에 적층된 제1 극판(120); 상기 제1 극판(120)의 상면에 적층되고 외부 압력에 의해 복원 가능하게 높이가 가변되는 탄성층(130); 상기 탄성층(130) 상면에 적층된 제2 극판(140); 상기 제2 극판(140)의 상면에 상기 기판(110)의 전면을 커버하도록 적층된 투명윈도우(150); 을 포함하고, 상기 제1 극판(120)과 상기 제2 극판(140) 중에 적어도 하나의 극판(120, 140)은 상기 기판(110)의 테두리(111)를 따라 일정 간격으로 배열된 4개 이상의 복수의 극판인 구성을 가진다. As shown in FIG. 10, the touch screen 100 of '448 includes a substrate 110 made of a ring-shaped plate or a transparent plate through which an inner portion thereof is passed except for an edge 111; A first electrode plate 120 stacked on an upper surface of the edge 111 of the substrate 110; An elastic layer 130 stacked on an upper surface of the first electrode plate 120 and having a variable height such that the height is restorable by external pressure; A second electrode plate 140 stacked on an upper surface of the elastic layer 130; A transparent window 150 stacked on an upper surface of the second electrode plate 140 to cover the entire surface of the substrate 110; At least one of the first electrode plate 120 and the second electrode plate 140, the at least one pole plate (120, 140) of the four or more arranged at regular intervals along the edge 111 of the substrate 110 It has a structure which is a plurality of pole plates.

상기 '448의 터치스크린(100)은, 투명윈도우(150)의 소정 위치가 터치되어 압력이 가해지면 상기 탄성층(130)의 복원 가능한(탄성적) 높이 변화로 상기 제1 극판(120)과 상기 제2 극판(140) 사이의 거리가 복원 가능하게 변화하고, 4개 이상의 복수의 극판(120 또는 140)의 위치에 대응하는 단위압력센서들에서 정전용량이 변화하고, 상기 단위압력센서(S)들에 대해 측정된 정전용량의 변화량들로부터 터치위치와 터치압력을 검출한다. The touch screen 100 of the '448', when a predetermined position of the transparent window 150 is touched and the pressure is applied to the first electrode plate 120 to the resilient (elastic) height change of the elastic layer 130 The distance between the second pole plate 140 is reversibly changed, the capacitance changes in unit pressure sensors corresponding to the positions of four or more pole plates 120 or 140, and the unit pressure sensor S The touch position and touch pressure are detected from the changes in capacitance measured with respect to.

상기 '448의 터치스크린(100)은 기판(110), 극판(120, 140) 및 탄성층(130)이 외각 둘레에 배치되어 있기 때문에, 표시장치 위에 터치스크린(100)이 적층되어도 터치스크린(100)이 표시장치의 표시내용을 실질적으로 차폐하지 아니하기 때문에 표시장치의 표시내용에 대한 선명도 저하를 방지할 수 있다. Since the touch screen 100 of the '448' has a substrate 110, pole plates 120 and 140, and an elastic layer 130 disposed around the outer shell, the touch screen 100 may be stacked on the display device. Since 100 does not substantially shield the display contents of the display device, it is possible to prevent the sharpness of the display contents of the display device from being lowered.

본 발명의 목적은, 표시장치에 표시된 표시내용의 선명도 저하를 방지할 목적으로 단위압력센서(탄성층이 매개된 상태로 일정 거리 이격된 2개의 극판; 외부로부터의 압력에 의해 2개의 극판 사이의 거리가 복원 가능하게 탄성적으로 가변됨으로써 2개의 극판 사이에 정전용량변화를 일으키는 단위소자)를 표시장치의 외각 둘레에 위치하도록 배치한 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관련하여, 이런 압력기반 정전용량식 터치스크린을 휴대전화기와 같은 전기전자장치에 설치하여 사용할 때 발생하는 제반 문제점들을 해소하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a unit pressure sensor (two pole plates spaced apart by a certain distance with an elastic layer mediated) to prevent deterioration of display content displayed on a display device; between two pole plates by pressure from the outside. In relation to a pressure-based capacitive touch screen in which a unit element causing a change in capacitance between two pole plates due to a resiliently elastically variable distance is positioned around the outer surface of the display device, such pressure-based capacitance The present invention is to solve various problems that occur when the touch screen is installed and used in an electronic device such as a mobile phone.

본 발명의 다른 목적은, 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관련하여, 반복적인 압력이나 과도한 압력으로 2개의 극판 사이에 매개된 탄성층이 소성 변형되어 그 탄성력을 상실하게 됨으로써 터치스크린의 수명이 단축되는 것을 최소화하고자 하는 것이다. Another object of the present invention, in relation to the pressure-based capacitive touch screen, the elastic layer mediated between the two pole plates due to repetitive or excessive pressure is plastically deformed to lose its elastic force, thereby shortening the life of the touch screen. To minimize this.

본 발명의 또 다른 목적은, 압력기반 정전용량식 터치스크린이 휴대전화기와 같은 모체의 전기전자장치 작동과정에서 발생하는 RF 노이즈에 의해 오작동되는 것을 최소화하고자 하는 것이다. It is another object of the present invention to minimize the malfunction of the pressure-based capacitive touch screen by RF noise generated during the operation of the parent electronic device such as a mobile phone.

본 발명의 또 다른 목적은, 압력기반 정전용량식 터치스크린의 내부로 분진이나 습기 등의 이물이 침투하는 것을 최소화하고자 하는 것이다. Still another object of the present invention is to minimize the ingress of foreign matter such as dust or moisture into the pressure-based capacitive touch screen.

본 발명에 따라 압력기반 정전용량식 터치스크린이 제공된다.According to the present invention there is provided a pressure-based capacitive touch screen.

본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 기판, 제1 극판, 제1 탄성층, 제2 탄성층, 제2 극판, 스토퍼 및 투명윈도우를 포함한다. The pressure-based capacitive touch screen according to the present invention includes a substrate, a first pole plate, a first elastic layer, a second elastic layer, a second pole plate, a stopper and a transparent window.

상기 기판은 표시장치를 실질적으로 차폐하지 않도록, 일정폭의 테두리를 제외하고 상기 표시장치에 대응하는 부분이 관통된 링-형상의 판 또는 투명 통판으로 이루어진다. The substrate is formed of a ring-shaped plate or a transparent plate through which a portion corresponding to the display device penetrates, except for a predetermined width, so as not to substantially shield the display device.

상기 제1 극판은 상기 기판의 테두리에 적층된다. 상기 제1 극판은 일정 간격의 틈새를 두고 4개 이상의 다수개로 분할되어 적층된다. The first electrode plate is laminated on the edge of the substrate. The first electrode plate is divided into a plurality of four or more with a predetermined gap.

상기 제1 탄성층은 상기 제1 극판들에 일정폭과 높이로 적층되고, 상기 제1 극판들의 전체에 걸쳐 하나의 폐쇄환을 형성한다. 상기 제1 탄성층은 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변된다. The first elastic layer is laminated on the first pole plates at a predetermined width and height, and forms one closed ring throughout the first pole plates. The height of the first elastic layer is elastically resiliently variable when pressure is applied from the outside.

상기 제2 탄성층은 상기 제1 탄성층과 일정 거리 이격되어 상기 기판의 테두리에 상기 제1 탄성층에 대응하는 높이와 일정폭으로 적층되며, 일정 간격의 틈새를 두고 다수개로 분할되어 적층된다. 상기 제2 탄성층은 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변된다. The second elastic layer is spaced apart from the first elastic layer by a predetermined distance and is stacked on the edge of the substrate with a height and a predetermined width corresponding to the first elastic layer, and is divided into a plurality of layers with a gap of a predetermined interval. The height of the second elastic layer is elastically resiliently variable when pressure is applied from the outside.

상기 제2 극판은 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층들의 높이에 대응하는 거리만큼 상기 제1 극판들로부터 이격되어 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층들에 걸쳐 적층되며, 전체적으로 하나의 폐쇄환을 형성한다. 상기 제2 극판은 상기 제1 극판들의 각각과 쌍을 이루어 상기 제1 극판의 개수만큼의 단위압력센서들을 형성한다. The second electrode plate is spaced apart from the first electrode plates by a distance corresponding to the heights of the first elastic layer and the second elastic layers, and is stacked over the first elastic layer and the second elastic layers. To form a closed ring. The second electrode plate is paired with each of the first electrode plates to form unit pressure sensors as many as the number of the first electrode plates.

상기 스토퍼는 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층들 사이의 상기 제1 극판들에 형성된다. 상기 스토퍼는 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격을 두고 다수개가 돌출 형성된다. 상기 스토퍼는 외부의 압력에 의한 상기 제2 극판의 변위의 한계를 설정한다. The stopper is formed on the first electrode plates between the first elastic layer and the second elastic layers. A plurality of stoppers protrude from the height of the first elastic layer and the second elastic layer at regular intervals. The stopper sets a limit of displacement of the second electrode plate due to external pressure.

상기 투명윈도우는 상기 표시장치의 상부에 위치하고, 소정의 입력내용을 입력하기 위한 물체의 압력이 직접적으로 가해져서 가해진 압력을 상기 제2 극판에 전달한다. The transparent window is positioned on an upper portion of the display device, and a pressure applied to an object for inputting predetermined input is directly applied to transfer the applied pressure to the second electrode plate.

본 발명에 따른 터치스크린은, 상기 투명윈도우의 소정 위치가 가압되면, 그 압력이 상기 제2 극판을 통해 상기 탄성층들에 전달되어 압력을 받은 상기 탄성층들이 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 대응하는 위치의 상기 단위압력센서(들)의 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 사이의 거리(d)가 복원 가능하게 변화함으로써 대응하는 상기 단위압력센서(들)에서 정전용량변화가 발생한다. 본 발명의 터치스크린은 이렇게 측정된 상기 정전용량변화들의 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성한다. In the touch screen according to the present invention, when a predetermined position of the transparent window is pressed, the pressure is transmitted to the elastic layers through the second electrode plate, and the elastic layers subjected to the pressure are elastically deformable to be restored. The change in distance between the first pole plate and the second pole plate of the unit pressure sensor (s) at a corresponding position is reversibly changed, so that a capacitance change occurs at the corresponding unit pressure sensor (s). The touch screen of the present invention detects the pressure position and the magnitude of the pressure from the pattern of capacitance changes thus measured and generates a corresponding input signal.

바람직하게, 상기 스토퍼는 상기 제1 극판들과 통전되는 도전체 소재로 형성된다. 상기 스토퍼는 상기 제2 극판과 쇼트를 방지하기 위해 부도체 피막이 도포되어 있다. Preferably, the stopper is formed of a conductive material that is energized with the first electrode plates. The stopper is coated with an insulator coating to prevent the short between the second electrode plate and the short.

바람직하게, 상기 기판은 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징의 상면에 적층되거나 상기 기판의 아래에 위치하는 상기 표시장치의 외각 테두리의 상면과 상기 하우징의 상면에 걸쳐 적층된다. 여기에서, 상기 기판의 상측으로는 상기 제1 극판, 상기 제1 탄성층, 상기 제2 탄성층, 상기 스토퍼, 상기 제2 극판 및 상기 투명윈도우가 적층된다. Preferably, the substrate is stacked on an upper surface of a horizontal housing disposed below or stacked on an upper surface of an outer edge of the display device positioned below the substrate and an upper surface of the housing. Here, the first electrode plate, the first elastic layer, the second elastic layer, the stopper, the second electrode plate and the transparent window are stacked on the substrate.

바람직하게, 상기 제2 극판은 그 위에 적층되는 상기 표시장치의 외각 테두리 하면에 적층된다. 여기에서, 상기 제2 극판과 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징의 사이에는, 상기 기판, 상기 제1 극판, 상기 제1 탄성층, 상기 제2 탄성층 및 상기 스토퍼가 적층되어 있고, 상기 표시장치의 상면에는 상기 투명윈도우가 적층되어 있다. Preferably, the second electrode plate is stacked on the bottom surface of the outer edge of the display device stacked thereon. Here, the substrate, the first electrode plate, the first elastic layer, the second elastic layer and the stopper are laminated between the second electrode plate and the horizontal housing disposed below the display device. The transparent window is stacked on the upper surface of the.

바람직하게, 상기 제2 극판은 상기 투명윈도우의 측면에 부착된다. 여기에서, 세로방향 하우징과 상기 투명윈도우의 사이에는, 상기 기판, 상기 제1 극판, 상기 제1 탄성층, 상기 제2 탄성층, 상기 스토퍼 및 상기 제2 극판이 횡방향으로 적층되어 있다. Preferably, the second electrode plate is attached to the side of the transparent window. Here, between the longitudinal housing and the transparent window, the substrate, the first pole plate, the first elastic layer, the second elastic layer, the stopper and the second pole plate are laminated in the transverse direction.

본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 압력에 의해 상기 제2 극판이 변위할 때 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 사이에 위치하는 상기 스토퍼가 상기 제2 극판을 받쳐주어 그 변위를 일정 범위 내로 제한하므로, 상기 탄성층이 소성 변형되어 그 탄성력을 상실하게 되는 것을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 압력기반 정전용량식 터치스크린의 수명 단축을 최소화한다. In the pressure-based capacitive touch screen according to the present invention, when the second pole plate is displaced by pressure, the stopper positioned between the first pole plate and the second pole plate supports the second pole plate and the displacement thereof. Since it is limited within a certain range, it is possible to minimize the elastic deformation of the elastic layer to lose its elastic force, thereby minimizing the shortening of the life of the pressure-based capacitive touch screen.

본 발명의 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 상기 단위압력센서들이 상기 표시장치의 외각 둘레에 배치되고, 상기 제1 극판에 부착된 전도성 소재의 상기 스토퍼가 상기 제1 극판의 그라운드 면적을 넓히게 됨에 따라, 함께 사용되는 상기 표시장치와 본 발명의 터치스크린이 장착된 전기전자장치(예, 휴대전화기)로부터 발생한 RF 노이즈에 의한 터치스크린의 오작동을 최소화할 수 있다. In the pressure-based capacitive touch screen of the present invention, the unit pressure sensors are disposed around the outer surface of the display device, and the stopper of the conductive material attached to the first electrode plate increases the ground area of the first electrode plate. Accordingly, a malfunction of the touch screen due to RF noise generated from the display device and the electric and electronic device (eg, a mobile phone) equipped with the touch screen of the present invention used together can be minimized.

본 발명의 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 폐쇄환인 상기 제1 탄성층이 터치스크린 내부로 분진이나 습기 등의 이물이 침투하는 것을 최소화함으로, 이물에 의한 터치스크린의 수명단축을 최소화할 수 있다. In the pressure-based capacitive touch screen of the present invention, the first elastic layer, which is a closed ring, minimizes the penetration of foreign substances such as dust or moisture into the touch screen, thereby minimizing the shortening of the lifespan of the touch screen due to foreign substances. .

도1은 본 발명에 따른 예시적인 압력기반 정전용량식 터치스크린이 적용된 전기전자장치로서의 휴대전화기의 개략도,
도2는 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 부분 절단 사시도,
도3은 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 개략 분해사시도,
도4는 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린이 적용된 휴대전화기의 단면도,
도5는 본 발명에 따른 다른 예시적인 터치스크린이 휴대전화기의 단면도,
도6은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 터치스크린이 적용된 휴대전화기의 단면도,
도7은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 터치스크린이 적용된 휴대전화기의 부분단면도,
도8은 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 단위압력센서의 배치도,
도9는 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 터치위치와 압력을 검출하는 원리를 보여주는 도면,
도10은 종래 압력기반 정전용량식 터치스크린의 개략도. 1 is a schematic diagram of a mobile telephone as an electric and electronic device to which an exemplary pressure-based capacitive touch screen is applied according to the present invention;
2 is a partially cutaway perspective view of an exemplary touchscreen in accordance with the present invention;
3 is a schematic exploded perspective view of an exemplary touch screen in accordance with the present invention;
4 is a cross-sectional view of a mobile phone to which an exemplary touch screen is applied according to the present invention;
5 is a cross-sectional view of another exemplary touch screen cellular phone according to the present invention;
6 is a cross-sectional view of a mobile phone to which another exemplary touch screen is applied according to the present invention;
7 is a partial cross-sectional view of a mobile phone to which another exemplary touch screen is applied according to the present invention;
8 is a layout view of a unit pressure sensor of an exemplary touch screen according to the present invention;
9 illustrates the principle of detecting the touch position and pressure of an exemplary touch screen in accordance with the present invention;
10 is a schematic diagram of a conventional pressure-based capacitive touch screen.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린을 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 터치스크린을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a pressure-based capacitive touch screen according to the present invention will be described in detail. The following embodiments are only illustrative of the touch screen according to the present invention, but are not intended to limit the scope of the present invention.

본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린(1)은, 도1에 도시된 바와 같이, 휴대전화기(2)로 대표되는 각종 전기전자장치에 설치하여 해당 장치의 작동에 필요한 각종 명령이나 데이터 등을 입력하기 위한 터치식 입력장치로서, 일반적으로 표시장치(3, 예; LCD)와 함께 설치되어 표시장치(3)에 표시된 소정의 입력내용을 입력하는 것에 사용된다. As shown in FIG. 1, the pressure-based capacitive touch screen 1 according to the present invention is installed in various electric and electronic devices represented by the mobile phone 2 and various commands or data necessary for the operation of the device. As a touch input device for inputting a touch screen, it is generally installed together with a display device 3 (e.g. LCD) and used to input predetermined input contents displayed on the display device 3.

이하에서는 본 발명의 터치스크린(1)을 휴대전화기(2; 터치폰, 스마트폰)에 적용한 예를 주로 설명한다. Hereinafter, an example in which the touch screen 1 of the present invention is applied to a mobile phone 2 (touch phone, smart phone) will be mainly described.

본 발명의 터치스크린(1)은, 도1 내지 도7에 도시된 바와 같이, 기본적으로 기판(10), 다수의 제1 극판(20)들, 단일의 제1 탄성층(30), 다수의 제2 탄성층(40)들, 단일의 제2 극판(50), 다수의 스토퍼(60)들, 및 투명윈도우(70)를 포함한다. The touch screen 1 of the present invention, as shown in Figures 1 to 7, basically, a substrate 10, a plurality of first pole plates 20, a single first elastic layer 30, a plurality of Second elastic layers 40, a single second electrode plate 50, a plurality of stoppers 60, and a transparent window 70 are included.

본 발명의 터치스크린(1)은, 휴대전화기(2)에 함께 사용된 표시장치(3)를 차폐함으로써 표시장치(3)로부터의 표시내용에 대한 선명도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 실질적으로 광투과율을 저하시키지 아니하는 투명윈도우(70)를 제외한 광투과율의 저하를 유발할 수 있는 나머지 구성요소들(극판, 탄성층, 스토퍼)이, 터치스크린의 전체면에 걸쳐 배치되어 있는 것이 아니라 그 외각 테두리만 배치되어 있기 때문에, 결과적으로 표시장치(3)의 광투과율의 저하를 유발할 수 있는 상기 구성요소들(극판, 탄성층, 스토퍼)이 표시장치(3)의 외각 테두리나 그 밖에 배치되어 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 아니한다. The touch screen 1 of the present invention is substantially light in order to prevent the sharpness of the display contents from the display device 3 from being lowered by shielding the display device 3 used together with the mobile phone 2. Except for the transparent window 70 which does not reduce the transmittance, the remaining components (pole plate, elastic layer, and stopper) that may cause a decrease in light transmittance are not disposed over the entire surface of the touch screen, but the outer edge thereof. Since only the components are disposed, the above components (pole plate, elastic layer, stopper), which may cause a decrease in the light transmittance of the display device 3, are arranged on the outer edge of the display device 3 or elsewhere. (3) is not substantially shielded.

상기 기판(10)은, 본 발명의 터치스크린(1)의 구성요소들(극판, 탄성층, 스토퍼)을 설치하기 위한 지지체이다. The substrate 10 is a support for installing the components (pole plate, elastic layer, stopper) of the touch screen 1 of the present invention.

본 발명의 특징에 따라, 기판(10)은, 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 않도록, 일정폭의 외측 테두리(11)를 제외하고 표시장치(3)가 위치되는 부분이 관통된 링-형상의 판이나 투명한 통판으로 이루어진다. According to a feature of the present invention, the substrate 10 includes a ring through which a portion of the display device 3 is positioned except the outer edge 11 of a predetermined width so as not to substantially shield the display device 3. It consists of a shaped plate or a transparent plate.

첨부도면의 경우, 본 발명의 터치스크린(1)이 휴대전화기(2)의 형상에 맞는 대략 직사각형 형상인 것으로 예시되어 있으므로, 기판(10)은 이런 터치스크린(1)의 형상에 부합하는 4각형의 링-형상이나, 그 형상은 터치스크린의 형상에 의존하여 원형-링 등 다른 형상으로 형성할 수 있음은 당연하다. In the case of the accompanying drawings, since the touch screen 1 of the present invention is illustrated as having a substantially rectangular shape corresponding to the shape of the mobile phone 2, the substrate 10 is a quadrangular shape corresponding to the shape of this touch screen 1. Of course, the ring-shaped, but the shape can be formed into other shapes, such as circular-ring depending on the shape of the touch screen.

기판(10)으로서 링-형상의 판이나 투명통판을 적용하는 것은, 기판(10)이 표시장치(3)를 덮어 표지장치(3)의 표시내용에 대한 선명도가 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다. The application of the ring-shaped plate or the transparent plate as the substrate 10 is to prevent the substrate 10 from covering the display device 3 and reducing the sharpness of the display content of the cover device 3.

기판(10)의 소재로서는 관련 기술분야에서 통상적으로 사용되는 회로기판(PCB 및 FPCB) 등을 본 발명의 터치스크린이 사용되는 전기전자장치의 특성에 맞게 적절히 적용할 수 있으며, 링-형상인 경우에는 투명일 필요는 없지만, 통판인 경우에는 투명한 소재를 사용한다. As a material of the substrate 10, circuit boards (PCB and FPCB) commonly used in the related art may be suitably applied according to the characteristics of the electric and electronic device in which the touch screen of the present invention is used. It is not necessary to be transparent, but in the case of mail order, a transparent material is used.

상기 제1 극판(20)은 압력기반 정전용량식 터치스크린의 단위압력센서(S)를 구성하는 일정거리 이격된 상태로 마주보는 2개의 극판(전극) 중에 하나의 극판이며, 널리 알려진 바와 같이 동판과 같은 전도성 소재로 형성된다. The first pole plate 20 is one of two pole plates (electrodes) facing each other at a predetermined distance from each other to constitute a unit pressure sensor S of a pressure-based capacitive touch screen, and is widely known. It is formed of a conductive material such as.

제1 극판(20)은 기판(10)의 테두리(11)에 적층된다. 도시된 구체예에서, 제1 극판(20)은, 도면상으로 도4 내지 도6에서는 기판(10)의 외측 상면에 적층되고, 도7에서는 기판(10)의 상측 우면에 적층된다. The first electrode plate 20 is stacked on the edge 11 of the substrate 10. In the illustrated embodiment, the first electrode plate 20 is stacked on the outer top surface of the substrate 10 in FIGS. 4 to 6, and on the upper right side of the substrate 10 in FIG. 7.

또한 제1 극판(20)은 기판(10)의 테두리(11)를 따라 배치되되, 전기적으로 단절되게 일정 간격의 틈새(21)를 둔 4개 이상의 다수개로 분할 배치된다. 도3 및 도8 등에 도시된 구체예는 4각의 링 형상인 기판(10)에 대해 4개의 각 변마다 3개씩의 제1 극판(20)을 배치하여 총 12개의 제1 극판(20)이 설치된 예이다. 제1 극판(20)들 사이의 틈새(21)는 인접한 제1 극판(20)이 서로 전기적으로 완전히 단절되면 족하고 그 크기는 특히 제한되지 아니한다. In addition, the first electrode plate 20 is disposed along the edge 11 of the substrate 10, and is divided into four or more pieces having gaps 21 at predetermined intervals so as to be electrically disconnected. 3 and 8, the three first pole plates 20 are arranged on each of four sides of the four ring-shaped substrate 10 so that a total of twelve first pole plates 20 are provided. Example installed. The gap 21 between the first pole plates 20 is sufficient if the adjacent first pole plates 20 are electrically disconnected from each other completely, and the size thereof is not particularly limited.

본 발명의 터치스크린(1)에서 제1 극판(20)의 개수는 본 발명의 터치스크린(1)에 포함된 전체의 단위압력센서(S)의 개수가 된다. 따라서 예시된 본 발명의 터치스크린(1)은 12개의 단위압력센서(S)로 구성된 터치스크린이다. The number of first pole plates 20 in the touch screen 1 of the present invention is the number of total unit pressure sensors S included in the touch screen 1 of the present invention. Therefore, the illustrated touch screen 1 is a touch screen composed of twelve unit pressure sensors S.

본 발명의 터치스크린(1)에서의 단위압력센서(S)의 개수는 본 발명의 터치스크린이 장착되는 전기전자장치(2)의 특징과 터치스크린에 요구되는 입력내용에 의존하여 적절히 결정된다. The number of unit pressure sensors S in the touch screen 1 of the present invention is appropriately determined depending on the characteristics of the electric and electronic device 2 on which the touch screen of the present invention is mounted and the input contents required for the touch screen.

상기 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)은 제1 극판(20)과 후술하는 제2 극판(50) 사이에 위치하여 일종의 유전체로 작용하면서 동시에 외부로부터 가해진 압력에 의해 그 높이(즉, 두께 d)가 복원 가능하게 탄성적으로 가변됨으로써 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 탄성적으로 가변되도록 하고, 결과적으로 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이에 정전용량변화가 발생될 수 있도록 하는 층이다. The first elastic layer 30 and the second elastic layer 40 are located between the first electrode plate 20 and the second electrode plate 50 to be described later, acting as a kind of dielectric, and at the same time by a pressure applied from the outside. (Ie, the thickness d is resiliently elastically variable, so that the distance d between the first electrode plate 20 and the second electrode plate 50 is elastically variable, and as a result, the first electrode plate 20 is changed. And a layer allowing capacitance change to occur between the second electrode plate 50.

제1 및 제2 탄성층(30, 40)은 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)를 복원성 있게 탄성적으로 가변시킬 수 있는 소재와 형상이라면 특히 제한되지 아니하며, 예를 들어 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계 등 널리 알려진 탄성소재, 특히 탄성실리콘이 바람직하다. The first and second elastic layers 30 and 40 are not particularly limited as long as they are materials and shapes capable of resiliently and elastically varying the distance d between the first electrode plate 20 and the second electrode plate 50. For example, polyolefin-based, PVC-based, polystyrene-based, polyester-based, polyurethane-based, and polyamide-based widely known elastic materials, in particular elastic silicone, are preferable.

제1 탄성층(30)은 제1 극판(20)들의 외측에 일정폭과 높이로 적층되고, 제2 탄성층(40)은 제1 탄성층(30)과 일정 거리 이격되어 기판(10)의 테두리(11)의 내측에 일정폭과 높이(제1 탄성층에 대응하는 높이)로 적층된다. The first elastic layer 30 is stacked on the outside of the first electrode plate 20 with a predetermined width and height, the second elastic layer 40 is spaced apart from the first elastic layer 30 by a predetermined distance of the substrate 10 The inner side of the edge 11 is laminated with a predetermined width and height (height corresponding to the first elastic layer).

제1 탄성층(30)은 제1 극판(20)들의 전체에 걸쳐지는 하나의 폐쇄환으로 형성되어 있는 반면, 제2 탄성층(40)은 일정 간격의 틈새(41)를 두고 다수개로 분할 형성되어 있다. The first elastic layer 30 is formed in one closed ring that spans the entirety of the first pole plates 20, while the second elastic layer 40 is divided into a plurality of parts with a gap 41 at a predetermined interval. It is.

제2 탄성층(40)의 외측에 위치하는 제1 탄성층(30)을 하나의 폐쇄환(도시된 구체예의 경우 4각형의 링)으로 형성하는 것은, 분진이나 습기와 같은 이물이 터치스크린의 외부쪽에서 내부쪽으로 침투하는 것을 방지하기 위한 것이다. The first elastic layer 30, which is located outside the second elastic layer 40, is formed in one closed ring (a quadrilateral ring in the illustrated embodiment). This is to prevent penetration from the outside to the inside.

제1 탄성층(30)의 내측에 위치하는 제2 탄성층(40)을 폐쇄환으로 형성하지 아니하고, 일정 간격의 틈새(41)를 두고 다수개로 분할 형성하는 것은, 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40) 사이의 공간에 존재하는 공기가 상기 틈새(41)를 통해 제2 탄성층(40)의 안쪽에 있는 공기와 서로 통기될 수 있도록 하기 위한 것이다. Instead of forming the second elastic layer 40 located inside the first elastic layer 30 in a closed ring, the first elastic layer 30 may be divided into a plurality of parts having a gap 41 at a predetermined interval. And the air present in the space between the second elastic layer 40 and the air inside the second elastic layer 40 through the gap 41 can be vented with each other.

본 발명의 터치스크린(1)에 적용된 탄성층은 일정 거리 이격된 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)의 이중 구조이기 때문에, 제1 및 제2 탄성층(30, 40) 사이에 공기층(42)이 존재하게 되므로, 외부로부터의 압력에 의해 탄성층(30, 40)들이 수축하게 되면 공기층(42)의 공기가 압축되어 외부로 방출되려고 하는 압력을 받게 되는바, 공기층(42)과 그 외부와의 공기 흐름이 원활하지 않으면 탄성층(30, 40)들의 탄력적 신축이 방해를 받아 단위압력센서(S)들의 센싱 정확도가 떨어져 정확한 입력신호의 생성에 영향을 미칠 수 있다. Since the elastic layer applied to the touch screen 1 of the present invention is a dual structure of the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40 spaced a predetermined distance, the first and second elastic layers 30, 40 Since the air layer 42 is present therebetween, when the elastic layers 30 and 40 are contracted by the pressure from the outside, the air of the air layer 42 is compressed to be discharged to the outside. 42) If the air flow between the outside and the outside is not smooth, the elastic expansion and contraction of the elastic layers (30, 40) is hindered, the sensing accuracy of the unit pressure sensor (S) can be reduced and affect the generation of the correct input signal.

제2 탄성층(40)들 사이의 틈새(41)는 탄성층(30, 40)이 신축할 때 공기층(42)과 그 외부 사이의 공기 흐름이 원활하게 일어나도록 함으로써, 본 발명에 따른 터치스크린의 센싱 정확도를 향상시키기 위한 것이다. The gap 41 between the second elastic layers 40 allows the air flow between the air layer 42 and its outside to occur smoothly when the elastic layers 30 and 40 are stretched and contracted, thereby providing a touch screen according to the present invention. Is to improve the sensing accuracy.

제2 탄성층(40)들의 형상은 본 발명의 터치스크린(1)의 사용 용도에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 본 발명자의 실험에 의하면 제2 탄성층(40)을 직선으로 형성하는 것보다, 도2에 도시된 바와 같이, 물결 형상으로 형성하는 것이 공기의 흐름을 보다 원활하게 하는 것으로 나타났다. The shape of the second elastic layers 40 can be appropriately selected according to the intended use of the touch screen 1 of the present invention, and according to the experiments of the present inventors, rather than forming the second elastic layer 40 in a straight line, FIG. As shown in Fig. 2, the formation in the wave shape has been shown to make the air flow more smoothly.

상기 제2 극판(50)은 압력기반 정전용량식 터치스크린의 단위압력센서(S)를 구성하는 2개의 극판(전극) 중에 전술한 제1 극판(20)에 마주보는 나머지 극판이며, 널리 알려진 바와 같이 동판과 같은 전도성 소재로 형성된다. The second electrode plate 50 is the remaining electrode plate facing the first electrode plate 20 described above among the two electrode plates (electrodes) constituting the unit pressure sensor S of the pressure-based capacitive touch screen. Like the copper plate is formed of a conductive material.

제2 극판(50)은 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)들의 높이에 대응하는 거리(d) 만큼 제1 극판(20)들로부터 이격되어 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)들의 상면에 걸쳐 적층된다. The second electrode plate 50 is spaced apart from the first electrode plates 20 by a distance d corresponding to the height of the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40 and the first elastic layer 30. The second elastic layer 40 is laminated over the top surface.

제2 극판(50)은 제1 극판(20)과 같이 다수개로 분리되어 있는 것이 아니라 전체적으로 하나의 폐쇄환으로 형성된다. The second electrode plate 50 is not separated into a plurality like the first electrode plate 20 but is formed in one closed ring as a whole.

본 발명의 터치스크린(1)에 포함된 각각의 단위압력센서(S)(도시된 구체예는 12개)들은 각각 제1 및 제2 탄성층(30, 40)을 매개하여 일정 거리 이격되어 서로 마주보고 있는 제1 극판(20)과 제2 극판(50)의 기본 구성으로 되어 있는 바, 이때 제1 극판(20)으로는 필요한 개수의 단위압력센서(S)의 개수(예, 12개)에 해당하는 수(12개)의 극판을 적용하지만, 제2 극판(50)은 폐쇄환의 형상을 가진 단일 극판을 적용한다. 즉, 제2 극판(50)은 하나로 형성하여 공통 극판으로 사용한다. Each of the unit pressure sensors S (12 illustrated in the embodiment) included in the touch screen 1 of the present invention are spaced apart from each other by a predetermined distance through the first and second elastic layers 30 and 40, respectively. The first pole plate 20 and the second pole plate 50 facing each other have a basic configuration. In this case, the first pole plate 20 requires the required number of unit pressure sensors S (eg, 12). Although the number of pole plates corresponding to (12) is applied, the second pole plate 50 applies a single pole plate having a closed ring shape. That is, the second electrode plate 50 is formed as one and used as a common electrode plate.

결국, 본 발명의 터치스크린(1)은 제2 극판(50; 공통 극판)과 각각의 제1 극판(20)들이 쌍을 이루어서 단위압력선세(S)들을 형성하므로, 단위압력센서(S)들의 배치와 개수는 제2 극판(50)들의 배치와 개수에 종속된다. As a result, the touch screen 1 of the present invention forms a unit pressure predecessor S by pairing the second pole plate 50 (common pole plate) and each of the first pole plates 20, so that the unit pressure sensors S The arrangement and the number depend on the arrangement and the number of the second electrode plates 50.

제2 극판(50)을 폐쇄환으로 형성한다는 것은 절대적으로 제2 극판을 단일판으로 형성하는 것만을 의미하지 아니하고, 제2 극판(50)을 예를 들어 2개 또는 4개 등으로 분할하여 각각의 제2 극판(50)이 6개 또는 3개의 제1 극판(20)에 대한 공통 극판으로 사용되는 것도 포함하는 것으로 의도된다. Forming the second electrode plate 50 in a closed ring does not necessarily mean forming the second electrode plate as a single plate, but divides the second electrode plate 50 into, for example, two or four, respectively. It is intended to include that the second pole plate 50 of is used as a common pole plate for six or three first pole plates 20.

터치스크린을 구성하는 단위압력센서들이 표시장치(3; 예, LCD)의 전체면에 걸쳐 배치되어 있을 경우에 표시장치로부터 방사되는 노이즈에 많은 영향을 많이 받게 되지만, 본 발명의 터치스크린(1)에서 단위압력선세(S)들이 표시장치(3)의 외각 테두리에 배치되어 표시장치(3)로부터 거리를 두기 때문에, 표시장치(3)로부터 방사되는 노이즈의 영향을 줄일 수 있는 효과도 있다. When unit pressure sensors constituting the touch screen are disposed over the entire surface of the display device 3 (eg, LCD), the touch screen 1 of the present invention is greatly affected by the noise emitted from the display device. Since the unit pressure predecessors S are arranged on the outer edge of the display device 3 to be spaced apart from the display device 3, the effect of noise emitted from the display device 3 can be reduced.

상기 스토퍼(60)는 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)들 사이에서 제1 극판(20)들로부터 돌출 형성된다. 스토퍼(60)들은 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격을 두고 다수개가 형성된다. The stopper 60 protrudes from the first electrode plates 20 between the first elastic layer 30 and the second elastic layers 40. A plurality of stoppers 60 are formed at predetermined heights at a height lower than that of the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40.

스토퍼(60)의 개수 및 배치는 제2 극판(50)을 지탱하여 탄성층(30, 40)에 가해지는 외력을 분산시킬 수 있는 개수 및 배치라면 특히 제한되지 아니하며, 도2에 도시된 구체예는, 가로로 위치하는 상대적으로 짧은 제1 극판(20)에는 각각 2개씩, 세로로 위치하는 상대적으로 긴 제1 극판(20)에는 4개씩 형성하여 총 36개를 형성한 예이다. The number and arrangement of the stoppers 60 is not particularly limited as long as it is a number and arrangement capable of supporting the second electrode plate 50 to disperse the external force applied to the elastic layers 30 and 40, and the embodiment illustrated in FIG. 2. Is an example in which a total of 36 pieces are formed by forming two pieces in each of the relatively short first electrode plates 20 positioned horizontally, and four pieces in the first relatively long electrode plates 20 positioned vertically.

기본적으로 탄성체는 가해진 외력이 사라지면 탄성적으로 원위치로 복원되지만 한계탄성(즉 항복점)을 넘는 과도한 외력이 가해지면 탄성체가 이를 견디지 못하고 소성 변형함으로써, 외력이 사라져도 원위치로 복원하지 못하게 되는 경우가 발생할 수 있는 바, 상기 스토퍼(60)는 외부의 압력에 의해 제2 극판(50)이 변위할 때 그 변위의 한계를 설정함으로써 탄성층(30, 40)이 반복적인 외력이나 과도한 외력에 의해 소성 변형되는 것을 방지하는 작용을 한다. Basically, the elastic body is elastically restored to its original position when the applied external force disappears, but when an excessive external force exceeding the limit elasticity (ie, yield point) is applied, the elastic body cannot tolerate it and plastic deformation, and thus may not be restored to its original position even when the external force disappears. As such, the stopper 60 sets the limit of the displacement when the second electrode plate 50 is displaced by external pressure, thereby causing the elastic layers 30 and 40 to be plastically deformed by repetitive external force or excessive external force. It acts to prevent it.

스토퍼(60)는 제1 극판(20)로부터 형성되어 제2 극판(50)의 아래에 적당한 위치까지 돌출됨으로써, 외력에 의해 탄성층(30, 40)이 수축하면서 제2 극판(50)이 아래쪽으로 변위될 때 제2 극판(50)이 스토퍼(60)의 최상단 위치 이하로까지는 변위되지 못하도록 한다. The stopper 60 is formed from the first electrode plate 20 and protrudes to an appropriate position under the second electrode plate 50, so that the elastic layers 30 and 40 contract by the external force, and the second electrode plate 50 is lowered. The second electrode plate 50 is prevented from being displaced to the position below the uppermost position of the stopper 60 when displaced.

즉, 과도한 압력이 가해져도 탄성층(30, 40)이 그 한계탄성에 도달하기 전에 스토퍼(60)가 제2 극판(50)을 아래로부터 받쳐주어 탄성층(30, 40)에 가해지는 압력을 분산시킴으로써 결과적으로 탄성층(30, 40)의 소성 변형을 방지하여 탄성층(30, 40)을 보호한다. That is, even if excessive pressure is applied, the stopper 60 supports the second electrode plate 50 from below and the pressure applied to the elastic layers 30 and 40 before the elastic layers 30 and 40 reach their limit elasticity. Dispersion prevents plastic deformation of the elastic layers 30 and 40 as a result, thereby protecting the elastic layers 30 and 40.

스토퍼(60)의 소재는 제2 극판(50)을 지탱하여 탄성층(30, 40)에 가해지는 외력을 분산시킬 수 있는 소재라면 특히 제한되지 아니하며, 바람직하게 제1 극판(20)에 납이나 납땜과 같은 전도성 소재를 부착하여 형성할 수 있다. 스토퍼(60)를 전도성 소재로 형성할 경우, 그 외부는 부도체 피막(61)을 도포하여 제2 극판(50)과의 쇼트를 방지한다. The material of the stopper 60 is not particularly limited as long as it is a material capable of supporting the second electrode plate 50 to disperse external forces applied to the elastic layers 30 and 40, and preferably lead or lead to the first electrode plate 20. It can be formed by attaching a conductive material such as soldering. When the stopper 60 is formed of a conductive material, the outside thereof is coated with an insulator coating 61 to prevent a short with the second electrode plate 50.

본 발명의 터치스크린(1)이 적용되는 대표적인 전기전자장치인 휴대전화기(2)가 이동통신 등을 사용하고 있을 때에는 그로부터 RF 노이즈가 발생하고, 이런 RF 노이즈는 정전용량 기반의 터치스크린에 오작동을 유발하여 입력을 위한 가압이 없음에도 불구하고 압력이 가해진 것과 같은 오작동이 일어날 수 있다. 이런 오입력은 그라운드의 면적을 넓히거나 반응 주파수에 맞는 RLC 회로를 적용하여 최소화할 수 있다. When the mobile phone 2, which is a representative electric and electronic device to which the touch screen 1 of the present invention is applied, uses mobile communication or the like, RF noise is generated therefrom, and such RF noise causes a malfunction in the capacitance-based touch screen. Even if there is no pressurization for the input, malfunctions such as pressure applied can occur. These false inputs can be minimized by increasing the ground area or by applying an RLC circuit for the response frequency.

본 발명의 터치스크린(1)에서 전도성 소재(예, 납, 납땜)로 돌출 형성한 스토퍼(60)는 제1 극판(20)의 그라운드 면적을 넓히는 결과가 되어 외부로부터 유입되는 RF 노이즈를 흡수하는 작용도 하게 된다. The stopper 60 protruding from the touch screen 1 of the present invention with a conductive material (for example, lead or solder) results in widening the ground area of the first electrode plate 20 to absorb RF noise introduced from the outside. It also works.

상기 투명윈도우(70)는, 소정의 입력내용을 입력하기 위한 물체의 압력이 직접적으로 가해지고 가해진 압력을 제2 극판(50)에 전달하는 투명창으로서, 본 발명의 터치스크린(1)을 전반적으로 커버한다. The transparent window 70 is a transparent window that directly applies a pressure of an object for inputting predetermined input content and transmits the applied pressure to the second electrode plate 50. The transparent window 70 generally covers the touch screen 1 of the present invention. To cover.

첨부도면에서 제1 극판(20)과 일정한 거리를 두고 기판(10)과 제2 탄성층(40) 사이에 적층된 더미층(43)은, 제2 탄성층(40)과 제1 극판(20)에 적층되는 제1 탄성층(30)의 높이를 맞추기 위한 층이며, 제2 탄성층(40)을 제1 극판(20)의 두께에 대응하는 만큼 제1 탄성층(30)보다 높게 형성할 경우에는 적용할 필요가 없다. In the accompanying drawings, the dummy layer 43 stacked between the substrate 10 and the second elastic layer 40 at a predetermined distance from the first electrode plate 20 is the second elastic layer 40 and the first electrode plate 20. ) Is a layer for matching the height of the first elastic layer 30 to be stacked, and the second elastic layer 40 may be formed higher than the first elastic layer 30 as much as the thickness of the first electrode plate 20. If it does not need to apply.

이상과 같은 본 발명의 터치스크린(1)은, 각종 명령이나 데이터와 같은 소정 입력내용을 입력하기 위해, 표시장치(3)에 표시된 표시내용에 따라, 예를 들어 손가락과 같은 물체로 투명윈도우(70)의 특정 위치를 가압하면, 그 압력이 제2 극판(50)을 통해 제1 및 제2 탄성층(30, 40)들에 전달되고, 압력을 받은 탄성층(30, 40)들이 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 대응하는 위치의 단위압력센서(들)(S)의 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 복원 가능하게 변화하며, 해당 단위압력센서(들)(S)에서 정전용량변화가 발생한다. As described above, the touch screen 1 of the present invention uses a transparent window (eg, a finger or the like) according to the display contents displayed on the display device 3 in order to input predetermined input contents such as various commands or data. When the specific position of the 70 is pressed, the pressure is transmitted to the first and second elastic layers 30 and 40 through the second electrode plate 50, and the pressured elastic layers 30 and 40 can be restored. Elastically deformed, the distance d between the first pole plate 20 and the second pole plate 50 of the unit pressure sensor (s) S of the corresponding position is reversibly changed, and the unit pressure A change in capacitance occurs in the sensor (s) S.

이렇게 발생된 정전용량변화는 전기적으로 측정되고, 전체의 단위압력센서(S)들로부터 측정된 정전용량변화들의 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성하게 된다. The capacitance change thus generated is electrically measured, and the pressure position and the magnitude of the pressure are detected from the pattern of capacitance changes measured from the entire unit pressure sensors S to generate a corresponding input signal.

예를 들어, 투명윈도우(70)의 특정 지점을 가압하였을 때 해당 가압포인트(P)에 가까운 단위압력센서(S)는 상대적으로 큰 힘을 받아 극판 사이의 거리 변화가 크게 될 것이고, 가압포인트(P)로부터 상대적으로 먼 단위압력센서는 상대적으로 적은 힘을 받아 극판 사이의 거리 변화가 적을 것인바, 이와 같이 압력이 가해진 위치와 크기에 따라 각 단위압력센서(S)에서 나타나는 정전용량변화의 패턴이 서로 다른 양상을 보인다는 것에 기초하여, 측정된 단위압력센서들의 정전용량변화 패턴으로부터 역으로 가압 위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성한다. For example, when a specific point of the transparent window 70 is pressed, the unit pressure sensor S close to the pressing point P receives a relatively large force, and thus the distance change between the pole plates will be large, and the pressing point ( The unit pressure sensor relatively far from P) will receive a relatively small force, so that the distance between the pole plates will be small. Thus, the pattern of capacitance change in each unit pressure sensor S depends on the position and magnitude of the pressure applied. Based on this different aspect, the pressure position and the magnitude of the pressure are detected inversely from the measured capacitance change pattern of the unit pressure sensors to generate a corresponding input signal.

본 발명에 따른 터치스크린(1)은, 함께 적용되는 표시장치(3; 예, LCD) 및 주변의 하우징(4)의 특성에 맞게 다양하게 배치할 수 있다. The touch screen 1 according to the present invention may be arranged in various ways according to the characteristics of the display device 3 (eg, LCD) and the surrounding housing 4 applied together.

도4에 예시된 구조는, 대략 단면 L자 형상의 외부 하우징(4)에 대해 하측의 표시장치(3) 위에 본 발명의 터치스크린(1)이 적층된 구조로서, 가로방향 하우징(4)의 상면과 가로방향 하우징(4)의 상면과 동일 높이로 설치된 표시장치(3)의 상면에 걸쳐서 기판(10)이 적층되어 있다. 투명윈도우(70)는 제2 극판(50)의 상면에 적층되어 제2 극판(50)과 표시장치(3)의 상부 전체를 커버한다. The structure illustrated in FIG. 4 is a structure in which the touch screen 1 of the present invention is stacked on the lower display device 3 with respect to the outer housing 4 having a substantially L-shaped cross section. The substrate 10 is stacked over the upper surface and the upper surface of the display device 3 provided at the same height as the upper surface of the transverse housing 4. The transparent window 70 is stacked on the upper surface of the second electrode plate 50 to cover the entire upper portion of the second electrode plate 50 and the display device 3.

도5에 예시된 구조도, 대략 단면 L자 형상의 외부 하우징(4)에 대해 아래의 표시장치(3) 위에 본 발명의 터치스크린(1)이 적층된 구조로서, 기판(10)은 가로방향 하우징(4)의 상면만을 이용하여 적층되고 표시장치(3)에는 기판(10)이 적층되지 않는다. 투명윈도우(70)는 제2 극판(50)의 상면에 적층되어 제2 극판(50)과 표시장치(3)의 상부 전체를 커버한다. The structure diagram illustrated in FIG. 5 is a structure in which the touch screen 1 of the present invention is stacked on the display device 3 below with respect to the outer housing 4 having a substantially L-shaped cross section, wherein the substrate 10 is in a horizontal direction. The substrate 4 is stacked using only the upper surface of the housing 4, and the substrate 10 is not stacked on the display device 3. The transparent window 70 is stacked on the upper surface of the second electrode plate 50 to cover the entire upper portion of the second electrode plate 50 and the display device 3.

도6에 예시된 구조는, 표시장치(3)가 제2 극판(50)의 상면에 적층되고, 투명윈도우(70)가 표시장치(3)의 전체를 커버하는 구조로서, 본 구조에서 투명윈도우(70)에 가해진 압력이 표시장치(3)를 통해 제2 극판(50)에 전달된다. The structure illustrated in FIG. 6 is a structure in which the display device 3 is stacked on the upper surface of the second electrode plate 50, and the transparent window 70 covers the entirety of the display device 3. The pressure applied to the 70 is transmitted to the second electrode plate 50 through the display device 3.

도6의 구체예의 경우, 투명윈도우(70)의 특정 위치를 가압하면, 표시장치(3)는 가압 위치와 압력의 크기에 따라 비대칭적으로 서로 다른 방향과 각도로 경사지게 되고, 이런 표시장치(3)의 비대칭 경사짐으로 인하여 표시장치(3)의 상하 거리 변위량이 표시장치(3)의 위치에 따라 서로 다르게 나타나며, 결과적으로 본 발명의 터치스크린(1)에서 단위압력센서(S)들도 표시장치(3)의 거리 변위량이 상대적으로 큰 위치의 아래에 위치한 단위압력센서(S)는 제1 및 제2 극판(20, 50) 사이의 거리 변화가 상대적으로 커서 그 정전용량변화가 상대적으로 크게 되고, 상하 거리 변위량이 상대적으로 작은 위치의 표시장치(3)의 아래에 위치한 단위압력센서(S)는 제1 및 제2 극판(20, 50) 사이의 거리 변화가 상대적으로 작아서 그 정전용량변화는 상대적으로 작게 된다. In the embodiment of FIG. 6, when pressing a specific position of the transparent window 70, the display device 3 is inclined at different directions and angles asymmetrically according to the pressing position and the magnitude of the pressure. Due to the asymmetric inclination of the upper and lower distance displacement of the display device 3 is different depending on the position of the display device 3, the unit pressure sensors S are also displayed on the touch screen 1 of the present invention. The unit pressure sensor S located below the position where the distance displacement of the device 3 is relatively large has a relatively large change in distance between the first and second pole plates 20 and 50, so that the change in capacitance is relatively large. The unit pressure sensor S positioned below the display device 3 at a position where the vertical displacement is relatively small has a relatively small change in distance between the first and second pole plates 20 and 50, and thus a change in capacitance. Becomes relatively small.

도6의 구조에서는 외부 압력에 대해 표시장치(3)가 단위압력센서(S)들 위에서 복원성 있게 경사가 가변될 수 있어야 하므로, 투명윈도우(70)와 표시장치(3)를 하우징(4)에 설치함에 있어서 하우징(4)과 사이에 공차를 두어 하우징(4)이 투명윈도우(70)와 표시장치(3)의 경사 가변을 방해하지 않도록 한다. In the structure of FIG. 6, since the display device 3 can be resiliently variable on the unit pressure sensors S with respect to the external pressure, the transparent window 70 and the display device 3 are mounted on the housing 4. In installation, a clearance is provided between the housing 4 and the housing 4 so that the housing 4 does not interfere with the inclination of the transparent window 70 and the display device 3.

또한, 도6에서 하우징(4)에 의한 표시장치(3)의 장착구조가 표지장치(3)가 정상위치로부터 상측으로도 이동하는 것을 허용되는 구조이고, 가압에 의한 표시장치(3)의 경사 변화가 시소와 같은 경사 변화를 일으킬 경우에, 가압위치로부터 멀리 떨어진 단위압력센서(S)의 경우 표시장치(3)가 위로 올라가 해당 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 오히려 증가할 수도 있을 것인 바, 이 경우에는 거리(d)가 줄어드는 것에 반대되는 음의 정전용량변화가 일어난다. 6, the mounting structure of the display device 3 by the housing 4 is a structure that allows the display device 3 to move upward from the normal position, and the tilt of the display device 3 due to the pressurization. In the case where the change causes a change in inclination, such as a seesaw, in the case of the unit pressure sensor S far from the pressurized position, the display device 3 rises upward and the distance between the corresponding first pole plate 20 and the second pole plate 50. (d) may rather increase, in which case a negative capacitance change occurs as opposed to a decrease in distance d.

도7에 예시된 구조는 제2 극판(50)이 투명윈도우(70)의 측면을 따라 부착되고, 제2 극판(50), 제1 및 제2 탄성층(30, 40), 제1 극판(20)들, 스토퍼(60) 및 기판(10)이 투명윈도우(70)와 세로방향 하우징(4) 사이에 횡방향으로 적층된 구조이다. 이때 투명윈도우(70)는 그 아래의 표시장치(3)의 전체를 커버하지만, 제2 극판(50), 제1 및 제2 탄성층(30, 40), 제1 극판(20)들, 스토퍼(60) 및 기판(10)은 투명윈도우(70)에 의해 커버하지 못하므로, 노출된 기판(10) 등은 별도의 적절한 다른 마감 소재를 이용하여 커버한다. In the structure illustrated in FIG. 7, the second electrode plate 50 is attached along the side of the transparent window 70, and the second electrode plate 50, the first and second elastic layers 30 and 40, and the first electrode plate ( 20, the stopper 60 and the substrate 10 are laminated in the transverse direction between the transparent window 70 and the longitudinal housing 4. At this time, the transparent window 70 covers the entirety of the display device 3 below, but the second electrode plate 50, the first and second elastic layers 30 and 40, the first electrode plates 20, and the stopper. Since the 60 and the substrate 10 are not covered by the transparent window 70, the exposed substrate 10 and the like are covered using another appropriate finishing material.

도7의 구체예에서 투명윈도우(70)의 소정 위치를 가압하면, 투명윈도우(70)의 탄성 변형이나 경사짐에 의한 힘이 제2 극판(50)을 통해 제1 및 제2 탄성층(30, 40)들에 전달되어 탄성층의 탄성변형을 일으킴으로써 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 횡방향 거리(d)를 복원 가능하게 탄성적으로 변화시키게 된다. In the exemplary embodiment of FIG. 7, when a predetermined position of the transparent window 70 is pressed, a force due to elastic deformation or tilting of the transparent window 70 is transmitted through the second electrode plate 50 to the first and second elastic layers 30. And 40 to cause elastic deformation of the elastic layer, thereby reversibly elastically changing the lateral distance d between the first electrode plate 20 and the second electrode plate 50.

이때, 투명윈도우(70)의 가압 위치와 압력의 크기에 따라 투명윈도우(70)의 탄성 변형이나 경사짐에 의한 힘이 제2 극판(50)을 통해 탄성층(30, 40)들에 불균일하게 전달되어 각각의 단위압력센서(S)들에서의 정전용량변화량은 서로 다르게 발생하여 특정의 패턴을 형성하며, 이런 정전용량변화의 패턴으로부터 가압된 위치와 압력을 측정하여 대응하는 입력신호를 생성한다. At this time, the force due to elastic deformation or inclination of the transparent window 70 is unevenly applied to the elastic layers 30 and 40 through the second electrode plate 50 according to the pressing position of the transparent window 70 and the magnitude of the pressure. The amount of capacitance change in each of the unit pressure sensors S is generated differently to form a specific pattern, and the corresponding position and pressure are measured from the pattern of capacitance change to generate a corresponding input signal. .

도4 내지 도7에서 하우징(4)과 기판(10) 사이, 제2 극판(50)과 투명윈도우(70) 사이에 적용된 양면접착테이프(80)는 적층되는 구성요소들을 견고하게 결속시키기 위한 수단으로서, 접착제 등 다른 적당한 수단으로 대체될 수 있다. 4 to 7, the double-sided adhesive tape 80 applied between the housing 4 and the substrate 10 and between the second electrode plate 50 and the transparent window 70 is a means for firmly binding the stacked components. As an alternative, it may be replaced by other suitable means such as adhesive.

본 발명의 터치스크린(1)은, 측정된 가압위치와 압력크기는 입력신호를 생성하는 것에 다양하게 활용할 수 있다. The touch screen 1 of the present invention can be utilized in various ways to generate the input signal, the pressure position and the pressure size measured.

이하, 도8과 도9를 참조하여 본 발명에 따른 터치스크린(1)에서 터치위치와 터치압력의 크기를 계산하는 원리에 대해 설명한다. Hereinafter, the principle of calculating the touch position and the magnitude of the touch pressure in the touch screen 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

도시된 구체예에서 4각형인 본 발명의 터치스크린(1)은 그 외각 테두리인 4개의 변에 대해 각 변마다 3개씩의 단위압력센서(S)들이 배치되어 있다. 여기에서 P는 F의 압력이 가해진 가압포인트, L은 가로길이, M은 세로길이, 가압포인트(P)에 F의 압력이 가해질 때, 12개의 단위압력센서(S1 내지 S12)에서 측정되는 압력의 크기는 각각 f1 내지 f12 이다. In the illustrated embodiment, the touch screen 1 of the present invention having a quadrangular shape has three unit pressure sensors S disposed at each side of four sides of the outer edge thereof. Here, P is the pressure point applied to the pressure of F, L is the horizontal length, M is the longitudinal length, when the pressure of F is applied to the pressure point (P), the pressure of the pressure measured by the 12 unit pressure sensors (S1 to S12) The size is f1 to f12 respectively.

이때 인가된 힘 F는 아래와 같이 표현할 수 있다. The applied force F can be expressed as follows.

ΣFz=0 이고, F = f1+f2+f3+‥‥f11+f12 이다. Σ Fz = 0 and F = f1 + f2 + f3 + ... f11 + f12.

z축에 대해서는 고정되어 있으므로 ΣMz=0 이다. Since it is fixed about the z-axis, ΣMz = 0.

이때 x축에 대해서 모멘트를 구하면 y좌표를 알 수 있다. At this time, if we get moment about x-axis, we can know y-coordinate.

즉, ΣMx=0이고, 간격에 대한 계수비를 1, 3, 5 및 6 이라하면, That is, if ΣMx = 0 and the coefficient ratios for the intervals are 1, 3, 5 and 6,

yF = M?{(f3+f4) + 3?(f7+f8) + 5?(f11+f12) + 6?(f2+f6+f10)} 이고, yF = M? {(f3 + f4) + 3? (f7 + f8) + 5? (f11 + f12) + 6? (f2 + f6 + f10)},

y = M?{(f3+f4) + 3?(f7+f8) + 5?(f11+f12) + 6?(f2+f6+f10)}/F 이다. y = M? {(f3 + f4) + 3? (f7 + f8) + 5? (f11 + f12) + 6? (f2 + f6 + f10)} / F.

같은 방법으로 y축에 대해서 모멘트를 구하면 x 좌표를 알 수 있다. In the same way, we can find the x coordinate by finding the moment about the y-axis.

즉, ΣMy=0 이고 간격에 대한 계수비를 1, 3, 5 및 6 이라하면, That is, if ΣMy = 0 and the coefficient ratios for the intervals are 1, 3, 5, and 6,

xF = L?{(f3+f4) + 3?(f7+f8) + 5?(f11+f12) + 6?(f2+f6+f10)}이고, xF = L? {(f3 + f4) + 3? (f7 + f8) + 5? (f11 + f12) + 6? (f2 + f6 + f10)},

x =L?{(f1+f2) + 3?(f5+f6) + 5?(f9+f10) + 6?(f4+f8+f12)}/F 이다. x = L? {(f1 + f2) + 3? (f5 + f6) + 5? (f9 + f10) + 6? (f4 + f8 + f12)} / F.

각각의 계수비는 패턴의 형상에 따라 달라진다.Each coefficient ratio depends on the shape of the pattern.

이상에서 설명한 구체예와 첨부도면에서는, 단위압력센서(S)가 12개인 예에 대해 설명하였으나, 단위압력센서(S)의 수는 4개, 8개, 10개, 14개 등 본 발명의 터치스크린(1)이 적용되는 전기전자장치(2; 예, 휴대전화기)의 특성 등 그 용도와 필요한 기능에 따라 적절히 선택할 수 있다. In the above-described specific example and the accompanying drawings, an example in which 12 unit pressure sensors S are described has been described, but the number of unit pressure sensors S is 4, 8, 10, 14 or the like. The screen 1 can be appropriately selected depending on its use and necessary functions such as the characteristics of the electric and electronic device 2 (for example, a cellular phone) to which the screen 1 is applied.

본 발명의 터치스크린(1)에 있어서, 단위압력센서(S)로부터 측정된 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 것, 생성된 입력신호를 본 발명의 터치스크린이 설치된 휴대전화기 등에 전송하는 것, 표시장치(3)에 표시된 내용과 터치스크린(1)의 입력 내용을 동기화하는 것 등은, 본 발명과 직접적인 관련이 없고, 해당 분야의 기술을 본 발명에 맞게 적절히 적용할 수 있으므로, 그에 대한 설명은 생략한다. In the touch screen (1) of the present invention, generating a corresponding input signal from the capacitance change measured by the unit pressure sensor (S), and transmits the generated input signal to a mobile phone equipped with the touch screen of the present invention And the synchronization of the contents displayed on the display device 3 with the input contents of the touch screen 1 are not directly related to the present invention, and the technology of the relevant field can be appropriately applied according to the present invention. The description is omitted.

1: 본 발명의 터치스크린 2: 전기전자장치(휴대전화기)
3: 표시장치 4: 하우징
10: 기판 11: 테두리
20: 제1 극판 21: 틈새
30: 제1 탄성층 40: 제2 탄성층
41: 틈새 42: 공기층
43: 더미층 50: 제2 극판
60: 스토퍼 70: 투명윈도우
80: 양면접착테이프 1: touch screen 2: electric and electronic device (mobile phone) of the present invention
3: indicator 4: housing
10: substrate 11: border
20: first pole 21: gap
30: first elastic layer 40: second elastic layer
41: gap 42: air layer
43: dummy layer 50: the second electrode plate
60: stopper 70: transparent window
80: double sided adhesive tape

Claims (5)

표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 않도록, 일정폭의 테두리(11)를 제외하고 상기 표시장치(3)에 대응하는 부분이 관통된 링-형상의 판 또는 투명 통판으로 이루어진 기판(10);
상기 기판(10)의 테두리(11)에 적층되되, 일정 간격의 틈새(21)를 두고 4개 이상의 다수개로 분할되어 적층된 제1 극판(20)들;
상기 제1 극판(20)들에 일정폭과 높이로 적층되되, 상기 제1 극판(20)들의 전체에 걸쳐 하나의 폐쇄환을 형성하며, 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변되는 제1 탄성층(30);
상기 제1 탄성층(30)과 일정 거리 이격되어 상기 기판(10)의 테두리(11)에 일정폭과 상기 제1 탄성층(30)에 대응하는 높이로 적층되되, 일정 간격의 틈새(41)를 두고 다수개로 분할되어 적층되며, 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변되는 제2 탄성층(40)들;
상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)들의 높이에 대응하는 거리(d)만큼 상기 제1 극판(20)들로부터 이격되어 상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)들에 걸쳐 적층되되, 전체적으로 하나의 폐쇄환을 형성하고, 상기 제1 극판(20)들의 각각과 쌍을 이루어 상기 제1 극판(20)의 개수만큼의 단위압력센서(S)들을 형성하는 제2 극판(50);
상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)들 사이의 상기 제1 극판(20)들에, 상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격을 두고 다수개가 돌출 형성되어, 외부의 압력에 의한 상기 제2 극판(50)의 변위의 한계를 설정하며, 상기 제1 극판(20)들과 통전되는 도전체 소재로 형성되어 있으면서 상기 제2 극판(50)과 쇼트를 방지하기 위해 부도체 피막(61)이 도포되어 있는, 스토퍼(60)들; 및
상기 표시장치(3)의 상부에 위치하고, 소정의 입력내용을 입력하기 위한 물체의 압력이 가해져서 가해진 압력을 상기 제2 극판(50)에 전달하는 투명윈도우(70); 을 포함하고:
상기 투명윈도우(70)의 소정 위치가 가압되면, 그 압력이 상기 제2 극판(50)을 통해 상기 탄성층(30, 40)들에 전달되어 압력을 받은 상기 탄성층(30, 40)들이 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 대응하는 위치의 상기 단위압력센서(들)(S)의 상기 제1 극판(20)과 상기 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 복원 가능하게 변화함으로써 대응하는 상기 단위압력센서(들)(S)에서 정전용량변화가 발생하고, 측정된 상기 정전용량변화들의 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린.A substrate 10 made of a ring-shaped plate or a transparent plate through which a portion corresponding to the display device 3 passes, except for a border 11 having a predetermined width so as not to substantially shield the display device 3;
First electrode plates 20 stacked on the edge 11 of the substrate 10 and divided into four or more pieces with a gap 21 at a predetermined interval;
Stacked on the first pole plate 20 with a predetermined width and height, and forms a closed ring throughout the first pole plate 20, the height is resiliently resilient when pressure is applied from the outside The first elastic layer 30 is variable;
Spaced apart from the first elastic layer 30 by a predetermined distance and stacked on the edge 11 of the substrate 10 at a predetermined width and a height corresponding to the first elastic layer 30, but having a predetermined gap 41. A plurality of second elastic layers 40 which are divided into a plurality of stacked layers and have a height that is resiliently elastically restored when pressure is applied from the outside;
The first elastic layer 30 and the second are spaced apart from the first electrode plates 20 by a distance d corresponding to the height of the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40. Stacked over the elastic layers 40, form a closed ring as a whole, paired with each of the first pole plate 20, the unit pressure sensor (S) as many as the number of the first pole plate 20 A second electrode plate 50 for forming the grooves;
On the first electrode plates 20 between the first elastic layer 30 and the second elastic layers 40, the height of the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40 is greater than the height of the first elastic layer 30 and the second elastic layer 40. A plurality of protrusions are formed at low heights at predetermined intervals to set a limit of displacement of the second pole plate 50 due to external pressure, and are formed of a conductive material that is energized with the first pole plates 20. Stoppers (60) having a non-conductive coating (61) thereon while being prevented from shorting with the second electrode plate (50); And
A transparent window (70) positioned above the display device (3) and configured to transfer the pressure applied to the second electrode plate (50) by applying a pressure of an object for inputting predetermined input contents; Including:
When a predetermined position of the transparent window 70 is pressed, the pressure is transmitted to the elastic layers 30 and 40 through the second electrode plate 50 to restore the elastic layers 30 and 40 under pressure. Possibly elastically deformed, so that the distance d between the first pole plate 20 and the second pole plate 50 of the unit pressure sensor (s) S at a corresponding position is reversibly changed. Capacitance change occurs in the corresponding unit pressure sensor (s) (S), characterized in that for detecting the pressure position and the magnitude of the pressure from the measured pattern of capacitance changes to generate a corresponding input signal, Pressure-based capacitive touch screen. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 기판(10)은 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징(4)의 상면에 적층되거나 상기 기판(10)의 아래에 위치하는 상기 표시장치(3)의 외각 테두리의 상면과 상기 하우징(4)의 상면에 걸쳐 적층되고, 상기 기판(10)의 상측으로 상기 제1 극판(20), 상기 제1 탄성층(30), 상기 제2 탄성층(40), 상기 스토퍼(60), 상기 제2 극판(50) 및 상기 투명윈도우(70)가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린. The upper surface of the outer edge of the display device 3 according to claim 1, wherein the substrate 10 is stacked on an upper surface of a horizontal housing 4 positioned below the substrate 10, or disposed below the substrate 10. The first electrode plate 20, the first elastic layer 30, the second elastic layer 40, and the stopper 60 are stacked on the upper surface of the housing 4 and disposed above the substrate 10. ), The second electrode plate (50) and the transparent window 70, characterized in that the stacked, pressure-based capacitive touch screen. 제1항에 있어서, 상기 제2 극판(50)은 그 위에 적층되는 상기 표시장치(3)의 외각 테두리 하면에 적층되고, 상기 제2 극판(50)과 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징(4)의 사이에, 상기 기판(10), 상기 제1 극판(20), 상기 제1 탄성층(30), 상기 제2 탄성층(40) 및 상기 스토퍼(60)가 적층되어 있으며, 상기 표시장치(3)의 상면에 상기 투명윈도우(70)가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린. The horizontal housing 4 of claim 1, wherein the second electrode plate 50 is stacked on a lower surface of an outer edge of the display device 3 stacked thereon, and the second electrode plate 50 and the horizontal housing 4 disposed below the second electrode plate 50. ), The substrate 10, the first electrode plate 20, the first elastic layer 30, the second elastic layer 40, and the stopper 60 are laminated to each other. Pressure-sensitive capacitive touch screen, characterized in that the transparent window 70 is laminated on the upper surface (3). 제1항에 있어서, 상기 제2 극판(50)은 상기 투명윈도우(70)의 측면에 부착되고, 세로방향 하우징(4)과 상기 투명윈도우(70)의 사이에, 상기 기판(10), 상기 제1 극판(20), 상기 제1 탄성층(30), 상기 제2 탄성층(40), 상기 스토퍼(60) 및 상기 제2 극판(50)이 횡방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린. According to claim 1, The second electrode plate 50 is attached to the side of the transparent window 70, between the longitudinal housing 4 and the transparent window 70, the substrate 10, the The first pole plate 20, the first elastic layer 30, the second elastic layer 40, the stopper 60 and the second pole plate 50 are laminated in the transverse direction, characterized in that, Pressure-based capacitive touch screen.
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