KR101301277B1

KR101301277B1 - Input device with membrane pressure sensor and proximity sensor.

Info

Publication number: KR101301277B1
Application number: KR1020120083519A
Authority: KR
Inventors: 최세진
Original assignee: 주식회사 마블덱스
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-08-27
Also published as: KR20120101312A

Abstract

본 발명은 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치에 관한 것으로서, 상기 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치는, 사용자의 터치에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 입력 장치에 있어서, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 일면에 배치되며, 사용자의 접근을 감지하여 사용자가 미리 정해진 감지 거리 내에 들어오면 근접신호를 발생하는 근접센서; 상기 근접센서와 대응되는 위치에서 상기 베이스 기판의 타면에 배치되며, 사용자의 터치를 감지하여 압력신호를 발생하는 박막형 압력센서; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 베이스 기판의 일면에 배치되어 사용자의 접근을 감지하는 근접센서와, 상기 베이스 기판의 타면에 배치되어 사용자의 터치를 감지하는 박막형 압력센서를 구비함으로써, 사용자의 접근을 감지하는 동시에 사용자의 터치를 감지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an input device including a thin film type pressure sensor and a proximity sensor, the input device including a thin film type pressure sensor and a proximity sensor, comprising: a base substrate for generating an electrical signal by a user's touch; A proximity sensor disposed on one surface of the base substrate and configured to sense a user's approach and generate a proximity signal when the user comes within a predetermined sensing distance; A thin film type pressure sensor disposed on the other surface of the base substrate at a position corresponding to the proximity sensor and sensing a user's touch to generate a pressure signal; Characterized in having a.
According to the present invention, a proximity sensor disposed on one surface of the base substrate to sense a user's approach, and a thin film type pressure sensor disposed on the other surface of the base substrate to sense a user's touch can be detected at the same time. There is an effect that can detect the user's touch.

Description

박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치.{Input device with membrane pressure sensor and proximity sensor.}{Input device with membrane pressure sensor and proximity sensor.}

본 발명은 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치에 관한 것으로서, 특히 사용자의 접근을 감지하는 동시에 사용자의 터치를 감지할 수 있는 입력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an input device having a thin film type pressure sensor and a proximity sensor, and more particularly, to an input device capable of sensing a user's approach and sensing a user's touch.

터치센서는 디자인적인 우수함 때문에 TV나 모니터의 on/off 스위치로 일반적으로 사용하고 있다. 상기 터치센서는, 전극 내에 충전(charge)되어 있는 전류가 손가락 등의 터치 또는 근접에 따라 방전(discharge)됨으로써 발생하는 정전용량(capacitance)의 차이를 인지하여 작동한다.Touch sensors are commonly used as on / off switches for TVs and monitors because of their superior design. The touch sensor operates by recognizing a difference in capacitance generated when a current charged in an electrode is discharged according to a touch or proximity of a finger or the like.

한편, 근접센서(proximity sensor)는, 센서에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 근접여부에 따라 정전용량 크기의 변화를 측정함으로써, 물리적 접촉이 없이 검출하는 센서이다. 하지만 근접센서는 상기 터치센서와 마찬가지로 정전용량(capacitance)를 이용하여 측정하는 원리이므로, 서로 간의 전기적인 간섭(crosstalk) 때문에 근접센서와 터치센서가 함께 사용되는 것이 극히 어려운 실정이다.On the other hand, proximity sensor (proximity sensor) is a sensor that detects without the physical contact by measuring the change in capacitance according to the proximity of the object approaching the object, or the object present in the vicinity. However, since the proximity sensor, like the touch sensor, is measured using capacitance, it is extremely difficult to use the proximity sensor and the touch sensor together because of electrical crosstalk between each other.

또한, 박막형 압력센서(membrane pressure sensor)는, 가해지는 압력의 크기를 감지하는 센서로서, 미세한 압력의 크기도 감지할 수 있는 센서이다. 이러한 박막형 압력센서의 일례로서, 스트레인 게이지(stain gauge)에 의한 구조를 활용할 수 있는데, 도 1에는 이러한 압력검출소자(1)의 일례가 도시되어 있다. 상기 압력검출소자(1)는, 고정 기판(2); 상기 고정 기판(2) 상에 배치된 제1전극(4); 상기 제1전극(4)과 이격된 상태로 상기 고정 기판(2) 상에 배치된 제2전극(5); 상기 고정 기판(2)과 이격된 상태로 서로 마주하게 배치되며 외력에 의하여 상기 고정 기판(2)에 접근하는 방향으로 변형 가능한 변형 기판(3); 상기 제1전극(4) 및 제2전극(5)과 이격된 상태로 마주하도록 상기 변형 기판(3) 상에 부착되어 있으며, 변형에 의하여 면저항이 변화하는 제3전극(6); 상기 고정 기판(2)과 변형 기판(3)을 서로 이격시키는 스페이서(7)를 구비한다. 여기서, 상기 제3전극(6)은 피에조-리지스티브 물질(piezo resistive material)로 제조된다.In addition, the membrane pressure sensor is a sensor that detects the magnitude of the applied pressure, and is a sensor that can sense the magnitude of the minute pressure. As an example of such a thin film type pressure sensor, a structure by a strain gauge may be utilized, and an example of such a pressure detecting element 1 is shown in FIG. The pressure detecting device (1) includes a fixed substrate (2); A first electrode 4 disposed on the fixed substrate 2; A second electrode 5 disposed on the fixed substrate 2 while being spaced apart from the first electrode 4; A deformable substrate 3 disposed to face each other in a state spaced apart from the fixed substrate 2 and deformable in a direction of approaching the fixed substrate 2 by an external force; A third electrode (6) attached to the deformable substrate (3) so as to face the first electrode (4) and the second electrode (5) spaced apart from each other, and having a sheet resistance changed by deformation; And a spacer 7 spaced apart from the fixed substrate 2 and the deformable substrate 3. Here, the third electrode 6 is made of a piezo resistive material.

상기 압력검출소자(1)는, 사용자가 상기 변형 기판(3)에 수직 방향의 압력(F)을 가하게 되면, 상기 변형 기판(3)이 상기 고정 기판(2) 쪽으로 처지면서 접근함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정 기판(2)에 부착되어 있는 상기 제3전극(6)이 상기 제1전극(4) 및 제2전극(5)과 동시에 접촉하게 되는데, 상기 압력에 의하여 상기 제3전극(6)이 변형하고, 그 변형에 의하여 변화된 상기 제3전극(6)의 면저항이 상기 제1전극(4) 및 제2전극(5)을 통하여 흐르는 전류의 변화로 측정됨으로써, 가해지는 압력의 크기가 측정되는 원리를 가진다.When the user applies the pressure F in the vertical direction to the deformable substrate 3, the pressure detecting device 1 approaches the deformed substrate 3 while sagging toward the fixed substrate 2. As shown in FIG. 3, the third electrode 6 attached to the fixed substrate 2 is in contact with the first electrode 4 and the second electrode 5 at the same time. The third electrode 6 deforms, and the sheet resistance of the third electrode 6 changed by the deformation is measured by the change of the current flowing through the first electrode 4 and the second electrode 5, thereby applying The principle of pressure is measured.

본 발명은 이러한 박막형 압력센서와 근접센서가 하나로 결합된 구조에 특징이 있는 입력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an input device characterized by a structure in which such a thin film type pressure sensor and a proximity sensor are combined into one.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 사용자의 접근을 감지하는 동시에 사용자의 터치를 감지할 수 있도록 구조가 개선된 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치를 제공하기 위함이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an input device having a thin film type pressure sensor and a proximity sensor whose structure is improved to sense a user's approach and a user's touch. to be.

본 발명은 기존 모니터나 TV등에 사용하던 터치키와 근접센서의 상호 간섭(crosstalk)에 대한 문제를 해결하기 위해, 기존의 정전용량 방식의 터치키를 대신하여 저항 방식의 박막형 압력센서를 근접센서와 일체화한 구조를 제공하기 위함이다.The present invention, in order to solve the problem of crosstalk between the touch key and the proximity sensor used in the conventional monitor or TV, instead of the conventional capacitive touch key, the resistive thin film type pressure sensor is replaced with the proximity sensor. To provide an integrated structure.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치는, 사용자의 터치에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 입력 장치에 있어서, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 일면에 배치되며, 사용자의 접근을 감지하여 사용자가 미리 정해진 감지 거리 내에 들어오면 근접신호를 발생하는 근접센서; 상기 근접센서와 대응되는 위치에서 상기 베이스 기판의 타면에 배치되며, 사용자의 터치를 감지하여 압력신호를 발생하는 박막형 압력센서;를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the input device having a thin film type pressure sensor and a proximity sensor according to the present invention, the input device for generating an electrical signal by the user's touch, the base substrate; A proximity sensor disposed on one surface of the base substrate and configured to sense a user's approach and generate a proximity signal when the user comes within a predetermined sensing distance; And a thin film type pressure sensor disposed on the other surface of the base substrate at a position corresponding to the proximity sensor and detecting a user's touch to generate a pressure signal.

여기서, 상기 박막형 압력센서는, 사용자의 터치 압력의 크기에 따라 다른 크기의 압력신호를 발생하는 것이 바람직하다.Here, the thin film type pressure sensor, it is preferable to generate a pressure signal of a different size according to the size of the user's touch pressure.

여기서, 상기 박막형 압력센서는, 상기 베이스 기판의 타면 측에서 상기 베이스 기판과 이격된 상태로 배치되며, 외력에 의하여 상기 베이스 기판에 접근하는 방향으로 변형 가능한 변형 기판; 상기 베이스 기판의 타면에 마련된 제1전극; 상기 베이스 기판의 타면에 상기 제1전극과 이격되어 마련된 제2전극; 상기 제1전극 및 제2전극과 서로 마주하여 이격된 상태로 상기 변형 기판에 마련된 제3전극; 및 상기 변형 기판과 상기 베이스 기판 사이의 간격을 유지할 수 있도록, 상기 변형 기판과 상기 베이스 기판 사이에 배치된 스페이서;를 구비하는 것이 바람직하다.The thin film pressure sensor may include a deformable substrate disposed on the other surface side of the base substrate in a state spaced apart from the base substrate, and deformable in a direction of approaching the base substrate by an external force; A first electrode provided on the other surface of the base substrate; A second electrode spaced apart from the first electrode on the other surface of the base substrate; A third electrode provided on the deforming substrate in a state in which the first electrode and the second electrode are spaced apart from each other; And a spacer disposed between the deformation substrate and the base substrate so as to maintain a gap between the deformation substrate and the base substrate.

여기서, 상기 제3전극은, 변형에 의하여 면저항이 변화하는 피에조-리지스티브 물질인 것이 바람직하다.Here, the third electrode is preferably a piezo-resistive material whose sheet resistance changes due to deformation.

여기서, 상기 베이스 기판은, 플렉서블 인쇄 회로 기판(FPCB)이며, 상기 박막형 압력센서 및 근접센서는 상기 베이스 기판에 인쇄되어 있는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the base substrate is a flexible printed circuit board (FPCB), and the thin film type pressure sensor and the proximity sensor are printed on the base substrate.

여기서, 상기 근접센서는, 정전 용량형 근접센서인 것이 바람직하다.Here, the proximity sensor is preferably a capacitive proximity sensor.

본 발명에 따르면, 베이스 기판의 일면에 배치되어 사용자의 접근을 감지하는 근접센서와, 상기 베이스 기판의 타면에 배치되어 사용자의 터치를 감지하는 박막형 압력센서를 구비함으로써, 사용자의 접근을 감지하는 동시에 사용자의 터치를 감지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a proximity sensor disposed on one surface of the base substrate to sense a user's approach, and a thin film type pressure sensor disposed on the other surface of the base substrate to sense a user's touch can be detected at the same time. There is an effect that can detect the user's touch.

도 1은 종래의 박막형 압력센서의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 박막형 압력센서가 외부 압력에 의하여 눌려진 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 박막형 압력센서가 외부 압력에 의하여 눌려진 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 외력이 가해질 때 급격하게 저항이 변화하도록 설계된 박막형 압력센서의 힘에 따른 저항(resistance)의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 외력이 가해질 때 민감하게 변형이 이루어지는 박막형 압력센서의 힘에 따른 변형량(distance로 표시함)의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예인 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치를 이용하는 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 복수 개의 상기 입력 장치가 일렬로 배치됨으로써 구현되는 키이 모듈의 사용 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 키이 모듈의 사용 방법을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 10은 복수 개의 상기 입력 장치가 원형으로 배치됨으로써 구현되는 키이 모듈을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional thin film type pressure sensor.
2 is a cross-sectional view illustrating a state in which the thin film pressure sensor illustrated in FIG. 1 is pressed by external pressure.
3 is a cross-sectional view illustrating an input device including a thin film type pressure sensor and a proximity sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a state in which the thin film pressure sensor illustrated in FIG. 3 is pressed by external pressure.
FIG. 5 is a graph showing a change in resistance according to a force of a thin film pressure sensor designed to rapidly change resistance when an external force is applied.
6 is a graph showing a change in deformation amount (indicated by distance) according to a force of a thin film pressure sensor that is sensitively deformed when an external force is applied.
7 is a flowchart illustrating an example of a method of using an input device having a thin film type pressure sensor and a proximity sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for describing a method of using a key module implemented by arranging a plurality of the input devices in a line.
FIG. 9 is another diagram for describing a method of using the key module illustrated in FIG. 8.
10 illustrates a key module implemented by a plurality of the input devices arranged in a circle.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예인 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치를 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 박막형 압력센서가 외부 압력에 의하여 눌려진 상태를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an input device including a thin film type pressure sensor and a proximity sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a state in which the thin film type pressure sensor illustrated in FIG. 3 is pressed by an external pressure.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치(100)는, 사용자의 터치에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 입력 장치로서, 베이스 기판(10)과, 근접센서(20)와, 박막형 압력센서(30)를 포함하여 구성된다.3 to 4, the input device 100 including the thin film type pressure sensor and the proximity sensor according to the preferred embodiment of the present invention is an input device for generating an electrical signal by a user's touch and includes a base substrate ( 10), proximity sensor 20, and a thin film type pressure sensor 30 is configured.

상기 베이스 기판(10)은, 전기 회로가 구현될 수 있는 평판 부재로서, 후술할 변형 기판(34)에 비하여 강성(剛性, rigidity)이 커서 외력이 가해져도 상대적으로 변형이 잘 일어나지 않는 고정 기판이다. 본 실시예에서는, 플렉서블 기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)이 사용된다.The base substrate 10 is a flat member on which an electric circuit can be implemented. The base substrate 10 is a fixed substrate that is relatively hard to be deformed even when an external force is applied due to its rigidity as compared to the deformation substrate 34 to be described later. . In this embodiment, a flexible printed circuit board (FPCB) is used.

상기 근접센서(20)는, 사용자의 접근을 감지하여 사용자가 미리 정해진 감지 거리 내에 들어오면 근접신호를 발생하는 센서로서, 상기 베이스 기판(10)의 일면에 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 근접센서(20)로서 정전 용량형 근접센서가 사용되며, 상기 베이스 기판(10)의 일면에 인쇄된다.The proximity sensor 20 is a sensor that detects a user's approach and generates a proximity signal when the user comes within a predetermined sensing distance, and is disposed on one surface of the base substrate 10. In this embodiment, a capacitive proximity sensor is used as the proximity sensor 20, and is printed on one surface of the base substrate 10.

상기 근접센서(20)는, 센서에 의하여 발생된 전계 중에 존재하는 물체 내부의 전하의 이동, 분리에 따른 정전용량의 변화를 검출하는 것으로서, 물체가 센서로부터 멀어지면 정전용량이 감소하고 물체가 센서에 가까워지면 정전용량이 커지는 원리는 이용한다. 따라서, 상기 정전 용량형 근접센서(20)가 검출할 수 있는 물체는, 금속과 같은 도체에 한정되지 않고 플라스틱, 유리, 도자기, 목재와 같은 절연물도 포함하며, 심지어 물, 기름, 약물과 같은 액체까지도 검출할 수 있다.The proximity sensor 20 detects a change in capacitance due to the movement and separation of charges in the object existing in the electric field generated by the sensor. When the object moves away from the sensor, the capacitance decreases and the object moves to the sensor. The closer the capacitance is, the larger the principle is. Thus, the object that the capacitive proximity sensor 20 can detect is not limited to conductors such as metals, but also includes insulators such as plastic, glass, ceramics, and wood, and even liquids such as water, oil, and drugs. Can even be detected.

상기 박막형 압력센서(30)는, 사용자의 터치를 감지하여 압력신호를 발생하는 센서로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 근접센서(20)와 대응되는 위치에서 상기 베이스 기판(10)의 타면에 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 박막형 압력센서(30)로서, 사용자의 터치 압력의 크기에 따라 다른 크기의 압력신호를 발생할 수 있는 압력검출소자(FSR;force sensitive resistor)가 사용된다. 이 박막형 압력센서(30)는, 제1전극(31)과, 제2전극(32)과, 제3전극(33)과, 변형 기판(34)과, 스페이서(35)를 포함하여 구성된다.The thin film type pressure sensor 30 is a sensor that senses a user's touch and generates a pressure signal. As shown in FIG. 3, the thin film type pressure sensor 30 is formed on the other surface of the base substrate 10 at a position corresponding to the proximity sensor 20. Is placed. In the present embodiment, as the thin film type pressure sensor 30, a pressure sensitive resistor (FSR) capable of generating a pressure signal having a different size according to the size of the user's touch pressure is used. The thin film pressure sensor 30 includes a first electrode 31, a second electrode 32, a third electrode 33, a deformation substrate 34, and a spacer 35.

상기 제1전극(31)은, 상기 베이스 기판(10)의 타면에 인쇄되어 있는 전극이다.The first electrode 31 is an electrode printed on the other surface of the base substrate 10.

상기 제2전극(32)은, 상기 베이스 기판(10)의 타면에, 상기 제1전극(31)과 이격되어 전기적으로 절연된 상태로 인쇄되어 있는 전극이다.The second electrode 32 is an electrode printed on the other surface of the base substrate 10 while being electrically insulated from the first electrode 31.

상기 변형 기판(34)은, 상기 베이스 기판(10)의 타면 측에서 상기 베이스 기판(10)과 이격된 상태로 배치되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 외력(F)에 의하여 상기 베이스 기판(10)에 접근하는 방향으로 변형 가능한 판형 부재이다. 도 6에서 알 수 있듯이, 상기 변형 기판(34)에 가해지는 외력(F)(force)에 비례하여 상기 변형 기판(34)의 변형량(distance로 표시함)이 증가한다.The deformable substrate 34 is disposed on the other surface side of the base substrate 10 while being spaced apart from the base substrate 10, and as shown in FIG. 4, the base substrate ( 10) is a plate member deformable in a direction approaching. As can be seen in FIG. 6, the amount of deformation of the deformable substrate 34 (indicated by distance) increases in proportion to the external force F applied to the deformable substrate 34.

상기 제3전극(33)은, 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)과 서로 마주하여 이격된 상태로, 상기 변형 기판(34)에 부착되는 전극이다. 본 실시예에서는, 상기 제3전극(33)은 변형에 의하여 면저항(sheet resistance)이 변화하는 피에조-리지스티브 물질(piezo resistive material)로 제조된다. 따라서, 상기 제3전극(33)은, 도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 변형 기판(34)에 가해지는 외력(F)(force)에 반비례하여 저항(resistance)이 감소하게 된다.The third electrode 33 is an electrode attached to the deforming substrate 34 in a state in which the third electrode 33 is spaced apart from each other and faces the first electrode 31 and the second electrode 32. In the present embodiment, the third electrode 33 is made of a piezo resistive material whose sheet resistance changes due to deformation. Thus, as shown in FIG. 5, the resistance of the third electrode 33 decreases in inverse proportion to an external force F applied to the deformation substrate 34.

상기 스페이서(35)는, 상기 변형 기판(34)과 상기 베이스 기판(10) 사이의 간격을 유지할 수 있도록, 상기 변형 기판(34)과 상기 베이스 기판(10) 사이에 삽입하여 배치되는 부재이다.The spacer 35 is a member inserted and disposed between the deformable substrate 34 and the base substrate 10 so as to maintain a gap between the deformable substrate 34 and the base substrate 10.

이와 같은 구성을 가진 박막형 압력센서(30)는, 상기 변형 기판(34)의 기판 평면에 수직한 방향으로의 힘(F)이 가해지면, 상기 변형 기판(34)이 변형되어 상기 제3전극(33)이 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)과 각각 접하게 되어, 상기 제1전극(31)과 제2전극(32)을 통하여 흐르는 전류를 감지하는 방식으로 구동된다.In the thin film type pressure sensor 30 having such a configuration, when the force F in the direction perpendicular to the substrate plane of the deformable substrate 34 is applied, the deformable substrate 34 is deformed to form the third electrode ( 33 is in contact with the first electrode 31 and the second electrode 32, respectively, and is driven in a manner of sensing a current flowing through the first electrode 31 and the second electrode 32.

상기 박막형 압력센서(30)는, 기본적으로 제3전극(33)이 제1전극(31) 및 제2전극(32)과 접촉할 때의 접촉 여부를 감지하는 방식으로 온-오프(on-off) 센서로 기능할 수 있고, 또는/동시에, 상기 제3전극(33)이 피에조-리지스티브 물질로 이루어진 경우에는 상기 제3전극(33)의 변형량에 따라 면저항이 변화될 수 있으므로, 상기 제3전극(33)의 저항 변화를 측정하여 누르는 힘(F)의 크기를 감지할 수 있어 힘 측정 센서로 기능할 수도 있다. 본 실시예에서는, 상기 제3전극(33)이 피에조-리지스티브 물질로 이루어진 경우이므로 힘 측정 센서로도 기능할 수 있다.The thin film pressure sensor 30 is basically on-off by detecting whether the third electrode 33 is in contact with the first electrode 31 and the second electrode 32. ) And / or at the same time, when the third electrode 33 is made of a piezo-resistive material, the sheet resistance may be changed according to the deformation amount of the third electrode 33. By measuring the resistance change of the electrode 33 it can detect the magnitude of the pressing force (F) can also function as a force measuring sensor. In the present embodiment, since the third electrode 33 is made of a piezo-resistive material, the third electrode 33 may also function as a force measuring sensor.

이하에서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상술한 구성의 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치(100)를 복수 개 구비한 입력 모듈(200)을, 각종 정보를 시각적으로 화면에 표시할 수 있는 화면표시장치(D)와 함께 사용하는 방법의 일례에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명에서 "입력 모듈"은 하나 이상의 상기 입력 장치(100)를 구비하는 것으로 전기전자 제품에 사용되어 해당 전기전자 제품의 동작을 제어하는데 사용되는 장치를 통칭하는 의미로 사용된다.Hereinafter, as illustrated in FIG. 8, various types of information may be visually displayed on the screen of the input module 200 including the input device 100 including the thin film pressure sensor and the proximity sensor having the above-described configuration. An example of a method used with the display device D, which can be used, will be described. In the present invention, the "input module" includes one or more of the input devices 100 and is used to mean a device used in an electric and electronic product to control the operation of the electric and electronic product.

먼저, 사용자가 손가락을 상기 복수 개의 입력 장치(100a, 100b, 100c)들 중 하나의 입력 장치(100a) 근처로 근접시키게 되면, 사용자의 손가락이 상기 입력 장치(100a)의 근접센서(20)로부터 미리 정해진 감지 거리 내에 들어오는 순간, 상기 입력 장치(100a)의 근접센서(20)가 근접신호를 발생시키게 된다. (접근 감지 단계, S10)First, when a user brings a finger close to one of the plurality of input devices 100a, 100b, and 100c, the user's finger is moved from the proximity sensor 20 of the input device 100a. As soon as it enters within a predetermined sensing distance, the proximity sensor 20 of the input device 100a generates a proximity signal. (Access detection step, S10)

이렇게 상기 입력 장치(100a)의 근접센서(20)에 의하여 근접신호가 발생되면, 상기 입력 장치(100a)의 박막형 압력센서(30)에 부여된 기능과 관련된 시각정보(I)가, 상기 입력 장치(100a)의 상측 화면표시장치(D)에 표시됨으로써, 상기 입력 장치(100a)에 부여된 기능이 무엇인지를 사용자가 알 수 있도록 해준다. 여기서, 상기 시각정보(I)는 해당 전기전자 제품의 동작을 제어하는데 필요한 기능과 관련된 정보이다. (정보 제공 단계, S20)When the proximity signal is generated by the proximity sensor 20 of the input device 100a as described above, the visual information I related to the function assigned to the thin film pressure sensor 30 of the input device 100a is inputted to the input device. Displayed on the upper screen display device D of 100a allows the user to know what function is assigned to the input device 100a. Here, the visual information (I) is information related to a function required to control the operation of the electrical and electronic product. (Information providing step, S20)

이렇게 상기 시각정보(I)가 상기 화면표시장치(D)에 표시된 상태에서, 사용자가 상기 입력 장치(100a)의 박막형 압력센서(30)를 터치하게 되면, 상기 박막형 압력센서(30)가 압력신호를 발생시킴으로써, 상기 입력 장치(100a)의 박막형 압력센서(30)에 부여된 기능이 작동하게 된다. 이때, 별도의 장치(미도시)에 의하여 진동이나 소리를 발생시킴으로써, 사용자가 상기 박막형 압력센서(30)를 완벽하게 터치하였음을 사용자에게 알리게 된다. (압력신호 발생 단계, S30)When the visual information (I) is displayed on the screen display device (D) in this way, when the user touches the thin film pressure sensor 30 of the input device 100a, the thin film pressure sensor 30 is a pressure signal. By generating the function, the function given to the thin film type pressure sensor 30 of the input device 100a is operated. At this time, by generating vibration or sound by a separate device (not shown), the user is informed that the user has completely touched the thin-film pressure sensor 30. (Pressure signal generation step, S30)

한편, 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 입력 모듈(200)의 각각의 입력 장치(100)는 각각 별개로 다른 기능을 부여받을 수 있으며, 또는/동시에 복수의 입력 장치(100)가 협력하여 동일한 기능을 수행하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 입력 장치(100a)에는 채널 값 증가 기능을 부여하고, 두 번째 입력 장치(100b)에는 채널 값 감소 기능을 부여하며, 세 번째 입력 장치(100c)에는 외부 입력 단자 변화 기능을 부여할 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 9, each input device 100 of the input module 200 may be separately provided with a different function, or / or a plurality of input devices 100 cooperate at the same time. It can be designed to perform a function. For example, the first input device 100a is given a channel value increasing function, the second input device 100b is given a channel value decreasing function, and the third input device 100c is provided with an external input terminal changing function. It can be given.

이 상태에서 각각의 입력 장치(100)가 부여받은 기능을 천천히 수행시키고자 하는 경우에는 해당 입력 장치(100)를 가볍게 누르고, 해당 기능을 빠르게 수행시키고자 하는 경우에는 해당 입력 장치(100)를 세게 누르는 방식으로 입력 모듈(200)을 구성할 수 있다. In this state, if the user wants to slowly perform the function assigned to each input device 100, press the input device 100 lightly, and if the user wants to perform the function quickly, the input device 100 may be hardened. The input module 200 may be configured by pressing.

또한, 연속적으로 배열된 각각의 입력 장치(100a, 100b, 100c)를 연속적으로 사용자가 접촉하는 경우에는 다른 기능을 부여할 수 있다. 예를 들어, 오른쪽 입력 장치(100c)로부터 왼쪽으로 순차적으로 상기 입력 장치(100a, 100b, 100c)들에 접촉하는 경우에는 볼륨을 줄이고, 그 반대 방향으로 순차적으로 접촉하는 경우에는 볼륨을 키우도록 기능을 부여할 수도 있다. 이때 세게 누르면서 연속적으로 접촉하는 경우에는 볼륨의 변화를 빠르게 하거나, 연속적으로 접촉하는 속도를 빠르게 하는 경우에 볼륨의 변화를 빠르게 하는 방식으로 기능을 부여하는 것도 가능하다.In addition, when a user continuously contacts each of the input devices 100a, 100b, and 100c arranged in succession, different functions may be given. For example, a function of decreasing volume when contacting the input devices 100a, 100b, and 100c sequentially from the right input device 100c to the left, and increasing the volume when sequentially contacting in the opposite direction. May be given. In this case, it is also possible to give a function in a manner of speeding up the change of volume in case of continuous contact while pressing hard, or in the case of speeding up the speed of continuous contact.

한편, 도 10에는 본 발명에 따른 입력 장치(100)를 연속적으로 구비하는 다른 실시예인 입력 모듈(300)의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이 도시되어 있다. Meanwhile, FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration of an input module 300 which is another embodiment including a continuous input device 100 according to the present invention.

도 10에 도시된 것과 같이, 상기 입력 모듈(300)은 본 발명의 상기 입력 장치(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, 100h)들이 폐곡선(원, 타원 등)을 이루면서 연속적으로 배치된다. 이 경우에도 각각의 입력 장치(100)는 각각 별개로 다른 기능을 부여받을 수 있으며, 또는/동시에 복수의 입력 장치(100)가 협력하여 동일한 기능을 수행하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 원형으로 배열된 입력 장치(100)들을 시계 방향으로 연속적으로 접촉하는 경우에는 메뉴를 위에서 아래로 이동시킬 수 있게 하고, 반시계 방향으로 연속적으로 접촉하는 경우에는 메뉴를 아래에서 위로 이동시키는 방식으로 입력 모듈(300)을 제작하여 MP3 등 각종 전자 기기에 적용할 수 있다. As shown in FIG. 10, the input module 300 is configured such that the input devices 100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100g, and 100h of the present invention continuously form a closed curve (circle, ellipse, etc.). Is placed. Even in this case, each input device 100 may be separately provided with a different function, or / or may be designed such that a plurality of input devices 100 cooperate to perform the same function. For example, when continuously touching the input devices 100 arranged in a circular direction in the clockwise direction, the menu can be moved from the top to the bottom, and when the continuous contact in the counterclockwise direction, the menu is moved from the bottom to the top. The input module 300 may be manufactured in a manner to be applied to various electronic devices such as MP3.

상술한 구성의 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치(100)는, 상기 베이스 기판(10)의 일면에 배치되어 사용자의 접근을 감지하는 근접센서(20)와, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 근접센서(20)와 대응되는 위치에서 상기 베이스 기판(10)의 타면에 배치되어 사용자의 터치를 감지하는 박막형 압력센서(30)를 구비하고 있으므로, 사용자의 접근을 감지하는 동시에 사용자의 터치를 감지할 수 있다는 장점이 있다.The input device 100 including the thin film pressure sensor and the proximity sensor having the above-described configuration may include a proximity sensor 20 disposed on one surface of the base substrate 10 to sense a user's approach, and as shown in FIG. 3. As described above, since the thin film type pressure sensor 30 disposed on the other surface of the base substrate 10 at the position corresponding to the proximity sensor 20 detects the user's touch, the user's touch is detected at the same time. There is an advantage that can be detected.

또한, 상기 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치(100)는, 하나의 베이스 기판(10)에 상기 근접센서(20)과 박막형 압력센서(30)가 마련되어 있으므로, 별도의 기판에 각각 근접센서와 박막형 압력센서가 마련된 구성의 입력 장치와 비교할 때, 그 구조가 단순하여 제품의 두께도 얇아질 수 있으며, 전체적인 제조 비용이 감소한다는 장점도 있다.In addition, since the proximity sensor 20 and the thin film type pressure sensor 30 are provided on one base substrate 10, the input device 100 including the thin film type pressure sensor and the proximity sensor is close to each other on a separate substrate. Compared with the input device provided with the sensor and the thin film pressure sensor, the structure is simple, the thickness of the product can be made thinner, and the overall manufacturing cost is reduced.

본 실시예에서는, 상기 베이스 기판(20)이 상기 변형 기판(34)에 비하여 상대적으로 변형이 잘 일어나지 않는 고정 기판으로 기능하고 있으나, 상기 고정 기판으로 상기 베이스 기판(10)에 부착된 별도의 기판이 사용될 수 있음은 물론이다.In the present embodiment, the base substrate 20 functions as a fixed substrate that is relatively less deformed than the deformable substrate 34, but a separate substrate attached to the base substrate 10 as the fixed substrate. Of course it can be used.

본 실시예에서는, 상기 제3전극(33)이 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)과 서로 마주하여 이격된 상태로 배치되어 있으나, 상기 피에조-리지스티브 물질의 변형량에 의해 저항이 변화하고 이를 통해 힘(F)을 측정할 수 있는 구조이기 때문에 반드시 거리를 두고 이격될 필요는 없어서 상기 제3전극(33)과 제1전극(31) 및 제2전극(32)은 처음부터 서로 맞닿은 상태로 배치될 수도 있음은 물론이다.In the present exemplary embodiment, the third electrode 33 is disposed to be spaced apart from each other to face the first electrode 31 and the second electrode 32, but is resisted by the amount of deformation of the piezo-resistive material. Since the change and the structure that can measure the force (F) through it does not necessarily have to be spaced apart from the distance so that the third electrode 33, the first electrode 31 and the second electrode 32 from the beginning Of course, it may be arranged in contact with each other.

본 실시예에서는, 상기 정보 제공 단계(S30)에서, 상기 입력 장치(100)의 박막형 압력센서(30)에 부여된 기능과 관련된 시각정보(I)가 상기 화면표시장치(D)에 표시되고 있으나, 시각정보(I) 대신에 청각정보가 제공될 수도 있으며, 상기 시각정보(I)와 청각정보가 동시에 사용자에게 제공될 수도 있음은 물론이다.In the present embodiment, in the information providing step (S30), visual information (I) related to a function applied to the thin film type pressure sensor 30 of the input device 100 is displayed on the screen display device (D). In addition, auditory information may be provided instead of visual information I, and the visual information I and auditory information may be simultaneously provided to a user.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.The technical scope of the present invention is not limited to the contents described in the above embodiments, and the equivalent structure modified or changed by those skilled in the art can be applied to the technical It is clear that the present invention does not depart from the scope of thought.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊
100 : 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치 10 : 베이스 기판
20 : 근접센서 30 : 박막형 압력센서
31 : 제1전극 32 : 제2전극
33 : 제3전극 34 : 변형 기판
35 : 스페이서 D : 화면표시장치
I : 시각정보 1 : 압력검출소자
2 : 고정 기판 3 : 변형 기판
4 : 제1전극 5 : 제2전극
6 : 제3전극 7 : 스페이스[Description of Reference Numerals]
100: thin film type pressure sensor and proximity sensor 10: base substrate
20: proximity sensor 30: thin film type pressure sensor
31: first electrode 32: second electrode
33: third electrode 34: strained substrate
35: spacer D: display device
I: Visual information 1: Pressure detector
2: fixed substrate 3: modified substrate
4: first electrode 5: second electrode
6: third electrode 7: space

Claims

사용자의 터치에 의하여 전기적 신호를 발생시키는 입력 장치에 있어서,
베이스 기판;
상기 베이스 기판의 일면에 배치되며, 사용자의 접근을 감지하여 사용자가 미리 정해진 감지 거리 내에 들어오면 근접신호를 발생하는 근접센서;
상기 근접센서와 대응되는 위치에서 상기 베이스 기판의 타면에 배치되며, 사용자의 터치를 감지하여 압력신호를 발생하는 박막형 압력센서;
상기 근접센서에 의하여 근접신호가 발생되면, 상기 박막형 압력센서에 부여된 기능과 관련된 시각정보가 표시되는 화면표시장치;
를 구비하며,
상기 박막형 압력센서는, 사용자의 터치 압력에 따른 변형에 의하여 저항이 변화함으로써, 상기 저항의 값에 따라 다른 크기의 압력신호를 발생하며,
상기 근접센서는 정전 용량형 근접센서인 것을 특징으로 하는 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치.In the input device for generating an electrical signal by the user's touch,
A base substrate;
A proximity sensor disposed on one surface of the base substrate and configured to sense a user's approach and generate a proximity signal when the user comes within a predetermined sensing distance;
A thin film type pressure sensor disposed on the other surface of the base substrate at a position corresponding to the proximity sensor and sensing a user's touch to generate a pressure signal;
A display unit displaying visual information related to a function assigned to the thin film pressure sensor when a proximity signal is generated by the proximity sensor;
Equipped with
The thin-film pressure sensor, the resistance is changed by the deformation according to the user's touch pressure, and generates a pressure signal of a different size according to the value of the resistance,
The proximity sensor is an input device having a thin film type pressure sensor and a proximity sensor, characterized in that the capacitive proximity sensor.

제 1항에 있어서,
상기 박막형 압력센서는,
상기 베이스 기판의 타면 측에서 상기 베이스 기판과 이격된 상태로 배치되며, 외력에 의하여 상기 베이스 기판에 접근하는 방향으로 변형 가능한 변형 기판;
상기 베이스 기판의 타면에 마련된 제1전극;
상기 베이스 기판의 타면에 상기 제1전극과 이격되어 마련된 제2전극;
상기 제1전극 및 제2전극과 서로 마주하여 이격된 상태로 상기 변형 기판에 마련된 제3전극; 및
상기 변형 기판과 상기 베이스 기판 사이의 간격을 유지할 수 있도록, 상기 변형 기판과 상기 베이스 기판 사이에 배치된 스페이서;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치.The method of claim 1,
The thin film pressure sensor,
A deformable substrate disposed on the other surface side of the base substrate so as to be spaced apart from the base substrate and deformable in a direction of approaching the base substrate by an external force;
A first electrode provided on the other surface of the base substrate;
A second electrode spaced apart from the first electrode on the other surface of the base substrate;
A third electrode provided on the deforming substrate in a state in which the first electrode and the second electrode are spaced apart from each other; And
A spacer disposed between the deformed substrate and the base substrate so as to maintain a gap between the deformed substrate and the base substrate;
Input device having a thin-film type pressure sensor and a proximity sensor comprising a.

제 2항에 있어서,
상기 제3전극은, 변형에 의하여 면저항이 변화하는 피에조-리지스티브 물질인 것을 특징으로 하는 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치.The method of claim 2,
And the third electrode is a piezo-resistive material whose surface resistance changes due to deformation.

제 1항에 있어서,
상기 베이스 기판은, 플렉서블 인쇄 회로 기판(FPCB)이며,
상기 박막형 압력센서 및 근접센서는 상기 베이스 기판에 인쇄되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형 압력센서와 근접센서를 구비한 입력 장치.The method of claim 1,
The base substrate is a flexible printed circuit board (FPCB),
And the thin film type pressure sensor and the proximity sensor are printed on the base substrate.