KR20090076126A - 압력 감지용 터치스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력을 감지할 수 있는 정전용량방식의 터치스크린에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 두 개의 ITO 패널을 포함하는 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스크린에서 압력 감지용 ITO 패널을 삽입함으로써 접촉된 대상 물체의 압력 정도를 감지할 수 있도록 하는 압력 감지용 터치스크린에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 감지용 터치스크린은, 두 개의 ITO 패널을 포함하는 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스크린에 있어서, 상기 두 개의 ITO 패널의 하부면과 소정의 간격만큼 이격된 하나의 압력 감지용 ITO 패널을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 압력 감지용 터치스크린은, 소정의 축 방향으로 평행하게 배열되는 제1 센서부; 상기 제1 센서부의 하단에 위치하는 제1 필름층; 상기 제1 필름층의 하단에 상기 제1 센서부와 수직으로 배열되는 제2 센서부; 상기 제2 센서부의 하단에 소정의 간격만큼 이격된 압력 감지용 센서부를 포함한다.

터치스크린, 압력 감지, ITO, 금속성 전극

Description

압력 감지용 터치스크린{TOUCHSCREEN FOR SENSING A PRESSURE}

본 발명은 터치스크린에 터치되는 대상 물체의 압력을 감지할 수 있는 정전용량방식의 터치스크린에 관한 것이다.

현대 휴대전화단말장치, 예컨대 PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), MP3 플레이어, 셀룰러폰 등은 이동과 휴대에 용이하도록 그 크기가 점점 소형화되고 있다.

따라서, 종래의 키 버튼 입력 방식을 대신하여 사용자가 보다 편리하게 정보 선택과 입력을 할 수 있도록 터치스크린(Touchscreen) 방식이 채용되고 있다. 상기 터치스크린 방식은 스크린을 통해서 컴퓨터와 인터페이스하여 직접 정보를 입력 또는 출력할 수 있는 것으로서, 상기 스크린에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체의 접촉이 있으면 그 접촉된 위치의 좌표를 파악한다.

그리고 상기 좌표를 이용하여 소프트웨어에 의하여 선택된 좌표의 메뉴에 해당하는 특정 처리가 실행된다. 따라서, 상기 터치스크린은 정보 표시부로서의 기능과 입력부로서의 기능을 함께 제공한다.

상기 터치스크린은 다양한 방식으로 분류할 수 있는데, 그 동작 원리에 따라 크게 정전용량방식(Capacitive Overlay), 저항막방식(Resistive Overlay), 표면초음파방식(Surface Acoustic Wave), 적외선방식(Infrared Beam) 등이 있다.

상기 저항막방식의 터치스크린은 유리나 투명 플라스틱판 위에 저항 성분의 물질을 코팅하고 그 위에 폴리에스테르 필름을 덮어씌운 형태로, 두 면이 서로 닿지 않도록 일정한 간격으로 절연봉이 설치되어 있는데 이때 저항값이 변화하게 되고 전압도 변화하게 되는데 이러한 전압의 변화 정도로 접촉된 손의 위치를 인식한다.

상기 표면초음파방식의 터치스크린은 음파를 발사하는 트랜스미터(Transmitter)를 유리의 한쪽 모서리에 부착하고 일정한 간격으로 음파를 반사시키는 리플렉터(Reflector)를 부착하고 그 반대쪽에 리시버(Reciever)를 부착한 형태로 구성되는데, 손가락 같이 음파를 방해하는 물체가 음파의 진행 경로를 방해하게 될 때 그 시점을 계산하여 터치 지점을 인식한다.

상기 적외선방식의 터치스크린은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선의 직진성을 이용하는 방법으로 발광소자인 적외선 LED와 수광소자인 포토트랜지스터를 서로 마주보게 배치하여 매트릭스를 구성하고 이 매트릭스 안에 손가락과 같은 물체에 의해 빛이 차단되는 센서를 감지하여 터치 지점을 인식한다.

상기 정전용량방식의 터치스크린은 유리 양면에 투명한 특수 전도성 금속을 코팅하여 스크린 네 모서리에 전압을 인가하면 터치스크린 표면에 고주파가 생성되고 손가락 접촉시 변화되는 고주파 파형을 컨트롤러에서 분석하여 터치 지점을 인식한다.

상기 정전용량방식 터치스크린은 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있는데, 한 장의 ITO(Indume Tin Oxide) 패널을 사용하는 싱글 레이어(single layer) 방식과 두 장의 ITO 패널을 사용하는 듀얼 레이어(dual layer) 방식이 있다.

상기 싱글 레이어 방식의 정전용량방식 터치스크린은 단일 층의 ITO 패널이 하나의 센서를 형성하므로 3D 터치스크린 구현시에 접근도(proximity)를 높일 수 있는 장점이 있으나, 터치되는 정확한 지점에 대한 정확도(resolution)가 떨어지고, 터치스크린에 터치를 하기 위해 접근하는 손가락 이외의 부분,예컨대 손등이나 손목 등에 의해 영향을 많이 받는 단점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 정전용량식 터치스크린 중 듀얼 레이어(dual layer) 방식을 도시한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 각 층에서 x축 좌표와 y축 좌표를 측정할 수 있도록 복수 개의 터치 센서들이 각 행/열에 배열되어 있다. 각각의 터치 센서는 손가락 등의 대상 물체가 접근하거나 터치스크린에 터치되면 정전용량 값이 증가하게 되고, 정전용량 값이 증가하는 터치 센서를 이용하여 터치 좌표를 산출한다.

듀얼 레이어(dual layer) 방식의 정전용량방식 터치스크린은 도 1a에 도시된 바와 같이 다이아몬드 형의 터치 센서들을 행/열로 배열하여 구성될 수 있으며, 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 얇고 긴 막대형의 터치 센서들로 구성될 수 있다.

그러나, 도 1a 및 도 1b에 도시된 정전용량방식의 터치스크린을 이용해서는 상기 터치스크린에 터치되는 대상 물체의 터치 압력을 감지할 수가 없다.

실시예에 따라서 소정의 압력 이상이 되는 경우에만 터치에 의한 메뉴의 실행을 목적으로 할 수 있으므로, 상기 대상 물체의 압력을 감지할 수 있는 시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스크린에서 압력을 감지할 수 있는 압력 감지용 터치스크린을 제안하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 듀얼 레이어를 구성하는 두 개의 ITO 패널의 하부면에 추가적으로 압력을 감지할 수 있는 센서들을 구비함으로써 소정의 압력을 감지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 대상 물체의 압력에 따라 사용자가 미리 조작 결과를 예측하는 것이 가능하도록 사용자 인터페이스를 설계하는 등의 방법으로 오작동이나조작 실수를 줄일 수 있다.

또한, 터치스크린에 대한 다양한 입력이 가능해져 편리한 사용자 인터페이스나 조작 시나리오 개발이 가능해져서 게임 등에 응용될 수 있다.

본 발명은 압력을 감지할 수 있는 정전용량방식의 터치스크린에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 감지용 터치스크린은, 두 개의 ITO 패널을 포함하는 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스크린에 있어서, 상기 두 개의 ITO 패널의 하부면과 소정의 간격만큼 이격된 하나의 압력 감지용 ITO 패널을 포함한다.

바람직하게, 상기 압력 감지용 ITO 패널은 소정의 폭을 가지고 일축 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성되며, 상기 복수 개의 압력 센서들의 양 끝단에 금속성 전극을 더 포함한다.

바람직하게, 상기 압력 감지용 ITO 패널은 소정의 크기를 가지고 행 및 열 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 감지용 터치스크린은, 소정의 축 방향으로 평행하게 배열되는 제1 센서부; 상기 제1 센서부 하단에 위치하는 제1 필름층; 상기 제1 필름층의 하단에 상기 제1 센서부와 수직으로 배열되는 제2 센서부; 및 상기 제2 센서부의 하단에 소정의 간격만큼 이격된 압력 감지용 센서부를 포함한다.

바람직하게, 상기 압력 감지용 센서부 하단에 위치하는 제2 필름층을 더 포함하며, 상기 제2 센서부 및 상기 압력 감지용 센서부가 이격된 소정의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지용 터치스크린의 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스 크린은 두 개의 ITO(Indume Tin Oxide) 패널(11,12)을 포함한다.

상기 두 개의 ITO 패널(11,12)은 서로 격자 방식으로 배열되며, 예컨대 상기 제1 ITO 패널(11)이 x축 방향으로 평행하게 배열되면, 상기 제2 ITO 패널(12)은 y축 방향으로 평행하게 배열된다. 반대로, 상기 제1 ITO 패널(11)이 y축 방향으로 평행하게 배열되면, 상기 제2 ITO 패널(12)은 x축 방향으로 평행하게 배열된다.

또한, 상기 제1 ITO 패널(11) 및 상기 제2 ITO 패널(12) 사이에는 제1 필름층(13)이 위치하여 전도성이 있는 상기 제1,2 ITO 패널(11,12)이 직접적으로 접촉되지 않도록 해준다.

상기 제1 필름층(13)은 비전도성 물체로 형성될 수 있으며, 폴리에틸렌(polyethylene) 등의 물질을 포함하여 절연체의 역할을 수행한다.

또한, 상기 제2 ITO 패널(12) 하단면에 소정의 간격만큼 이격된 하나의 압력감지용 ITO 패널(14)이 위치한다.

상기 압력 감지용 ITO 패널(14)은, 소정의 폭을 가지고 일축 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성될 수 있으며, 또는 소정의 크기를 가지고 행 및 열 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성될 수 있다. 이에 대해서는 도 4a 및 도 4b에서 상세히 설명하도록 한다.

상기 복수 개의 압력 센서들은 터치스크린에 터치되는 대상 물체의 크기보다 매두 작은 크기로 촘촘하게 배열되는 것이 바람지하며, 터치 압력이 증가할수록 접촉되는 압력 감지용 센서의 수가 증가하는 특성을 이용하여 외부의 터치 압력을 감지할 수 있다.

또한, 상기 제2 ITO 패널(12)과 상기 압력 감지용 ITO 패널(14)이 접촉하지 않고 소정의 간격을 유지할 수 있도록 하는 스페이서(spacer, 16)를 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 터치가 발생한 경우의 압력 감지용 터치스크린의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 외부의 대상 물체에 의해 터치스크린이 터치되면, 상기 대상 물체 등의 압력에 의해 상기 제1 ITO 패널(11), 제1 필름층(13), 및 제2 ITO 패널(12)이 터치된 방향을 향해 소정의 곡률을 가지며 휘어진다.

따라서, 일 축의 좌표를 산출하기 위한 제2 ITO 패널(12)과 상기 압력 감지용 ITO 패널(15)이 접촉하게 되고, 상기 접촉된 센서들의 개수가 많을수록 터치스크린에 터치되는 대상 물체의 터치 압력이 큰 것으로 가정할 수 있다.

또한, 터치 압력을 보다 상세하게 감지할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 복수 개의 압력 센서들을 촘촘하게 배열할 수 있다.

압력을 감지하기 위한 센서가 한 개 접촉된 경우와 복수 개 접촉된 경우의 정전용량 값의 차이를 이용하여 상대적인 압력을 산출할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 감지용 센서부를 예시적으로 도시한 평면도이다.

본 발명에 따른 압력 감지용 ITO 패널은, 도 4a에 도시된 바와 같이 소정의 폭을 가지고 일축 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성될 수 있으며, 도 4b에 도시된 바와 같이 소정의 크기를 가지고 행 및 열 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성될 수 있다.

또한, 실시예에 따라서 복수 개의 압력 센서와 접촉함에 따른 증가되는 정전용량 값이 작아서 터치 압력을 정확하게 감지할 수 없는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우에는 도 4a에 도시된 바와 같이 각각의 센서들 양 끝단에 금속성 전극을 더 구비할 수 있다.

상기 복수 개의 압력 센서들의 양 끝단에 금속성 전극을 추가적으로 구비함으로써, 측정되는 정전용량 값의 차이를 크게 하여 터치 압력을 효과적으로 감지할 수 있다.

터치 압력을 감지할 수 있는 터치스크린을 구현함으로써, 다양한 응용예에 적용할 수 있으며, 예컨대 소정의 압력 임계치(threshold)를 설정하여 임계치 이상이 되는 터치 압력을 갖는 입력 터치만 터치스크린의 동작을 활성화할 수 있는 사용자 인터페이스 등을 구축할 수 있다.

따라서, 오작동이나 조작 상의 실수를 줄일 수 있으며, 터치스크린에의 새로운 입력 인터페이스를 형성할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대해서 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있 을 것이다.

여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스크린의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지용 터치스크린의 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 터치가 발생한 경우의 압력 감지용 터치스크린의 단면도.

도 4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 감지용 센서부를 예시적으로 도시한 평면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 설명※

10 : 압력 감지용 터치스크린

11 : 제1 센서부 12 : 제2 센서부

13 : 제1 필름층 14 : 제2 필름층

15 : 압력 감지용 센서부

16 : 스페이서 17 : 금속성 전극

Claims (10)

1. 두 개의 ITO 패널을 포함하는 듀얼 레이어(dual layer) 정전용량방식의 터치스크린에 있어서,

   상기 두 개의 ITO 패널의 하부면과 소정의 간격만큼 이격된 하나의 압력 감지용 ITO 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압력 감지용 ITO 패널은 소정의 폭을 가지고 일축 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수 개의 압력 센서들의 양 끝단에 금속성 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
4. 제1항에 있어서,

   상기 압력 감지용 ITO 패널은 소정의 크기를 가지고 행 및 열 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
5. 소정의 축 방향으로 평행하게 배열되는 제1 센서부;

   상기 제1 센서부 하단에 위치하는 제1 필름층;

   상기 제1 필름층의 하단에 상기 제1 센서부와 수직으로 배열되는 제2 센서부; 및

   상기 제2 센서부의 하단에 소정의 간격만큼 이격된 압력 감지용 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
6. 제5항에 있어서,

   상기 압력 감지용 센서부 하단에 위치하는 제2 필름층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
7. 제5항에 있어서,

   상기 제2 센서부 및 상기 압력 감지용 센서부가 이격된 소정의 간격을 유지시키는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
8. 제5항에 있어서,

   상기 압력 감지용 센서부는 소정의 폭을 가지고 일축 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
9. 제8항에 있어서,

   상기 복수 개의 압력 센서들의 양 끝단에 금속성 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.
10. 제5항에 있어서,

    상기 압력 감지용 센서부는 소정의 크기를 가지고 행 및 열 방향으로 평행하게 배열된 복수 개의 압력 센서들로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 감지용 터치스크린.

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