KR20100026122A - Touch sensor having easily exchangeable structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저항 패턴 방식의 터치 센서 및 터치 위치 감지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a touch sensor, and more particularly to a touch sensor and a touch position sensing method of the resistive pattern.
터치 센서는 물체 표면의 접촉된 위치의 위치 정보를 입력받기 위한 장치이다. 터치 센서에는 저항막 방식, 정전 용량 방식, 초음파 방식, 그리고 적외선 방식 등이 있다. 저항막 방식의 터치 센서에는 4 선 방식과 5 선 방식이 있다.The touch sensor is a device for receiving position information of a contacted position on an object surface. Touch sensors include resistive film type, capacitive type, ultrasonic type, and infrared type. Resistive touch sensors include four-wire and five-wire systems.
국제 특허 공개 WO 99/16045호에는 발명의 명칭이 '터치 스크린(TOUCH SCREEN)'인 4선 방식의 터치 센서가 공개되어 있다. 상기 발명에 공개된 4선 방식의 터치 센서는 기판의 양단에 배치된 한 쌍의 저항 스트립(RESISTANCE STRIPS)에 복수의 도전 스트립을 조밀한 간격으로 평행하게 연결하여(A PLURALITY OF PARALLEL, CLOSELY SPACED CONDUCTIVE STRIPS) 종래의 4선 방식의 터치 센서의 저항막이 손상 받기 쉬운 결점을 보완한 것이다.International Patent Publication No. WO 99/16045 discloses a four-wire touch sensor with the name 'TOUCH SCREEN'. The four-wire touch sensor disclosed in the present invention connects a plurality of conductive strips in parallel at a tight interval to a pair of resistance strips disposed at both ends of a substrate (A PLURALITY OF PARALLEL, CLOSELY SPACED CONDUCTIVE). STRIPS) The resistive film of the conventional 4-wire touch sensor compensates for the flaws.
또한, 국제 특허 공개 번호 WO 2005/010804호에는 발명의 명칭이 '비 균등 저항 밴드를 구비한 터치 센서(TOUCH SENSOR WITH NON-UNIFORM RESISTIVE BAND)'인 5선 방식의 터치 센서가 공개되어 있다. 상기 발명에 공개된 터치 센서는 밴드 세그먼트를 포함하고, 밴드 세그먼트가 길이방향을 따라서 선형적으로 변화하는 저항을 구비하여 터치 센서의 터치 영역을 최대로 할 수 있도록 하고 다양한 형상의 표면의 터치 위치를 입력받을 수 있도록 고안된 것이다.In addition, International Patent Publication No. WO 2005/010804 discloses a five-wire touch sensor whose name is 'TOUCH SENSOR WITH NON-UNIFORM RESISTIVE BAND'. The touch sensor disclosed in the present invention includes a band segment, and the band segment has a resistance that changes linearly along the longitudinal direction to maximize the touch area of the touch sensor and to adjust the touch position of the surface of various shapes. It is designed to receive input.
4 선 방식이나 5 선 방식의 터치 센서는 모두 유사한 구조를 공유한다. 즉 도 1에 도시된 것과 같이, 터치 센서(10)의 터치 영역(3)(TOUCH REGION)에 등전위 분포를 형성하기 위하여 하부 기판에 코팅된 저항막의 가장자리에 도전성 세그먼트 영역(1)(segment region)이 형성되어 있다. 또한, 도전성 세크먼트 영역(1)에 의하여 한정되는 터치 영역(3) 내부에 등 전위가 형성되지 않는 데드 존(dead zone)(2)이 형성된다. 또한, 종래의 저항막 방식의 터치 센서는 동작시에 센서의 표면이 터치 되지 않는 입력 대기 중에도 항상 저항막에 전원이 공급되고 있어야 만 터치 위치를 입력받을 수 있다. 전력 소모를 줄이기 위하여 전원의 공급을 시분할로 하더라도 터치 대기 중에 저항막에 전원이 공급되고 있어야 한다.Both 4-wire and 5-wire touch sensors share a similar structure. That is, as shown in FIG. 1, the
최근 터치 센서는 디스플레이 장치와 함께 많이 사용된다. 디스플레이 장치에 설치되는 터치 센서(통상 터치 스크린이라고 부른다)는 투명한 재질로 되어 있다. 즉, 터치 센서는 ITO(indium tin oxide), TAO(tin antimony oxide), TO(tin oxide), ZnO(zinc oxide)와 같은 재료로 된 투명한 전도성 층이 코팅된 하부의 유리 기판이나 투명한 시트를 포함한다. 또한, 상부 커버에 ITO와 같은 투명한 전도성 재료가 코팅된 투명한 합성수지 시트나 도전성 필름을 사용한다.Recently, touch sensors have been used in conjunction with display devices. The touch sensor (commonly called a touch screen) installed in the display device is made of a transparent material. That is, the touch sensor includes a lower glass substrate or a transparent sheet coated with a transparent conductive layer made of a material such as indium tin oxide (ITO), tin antimony oxide (TAO), tin oxide (TO), or zinc oxide (ZnO). do. In addition, a transparent synthetic resin sheet or a conductive film coated with a transparent conductive material such as ITO on the upper cover is used.
종래의 저항막 방식 터치 센서는 저항막의 터치 영역에 등전위를 형성하기 위하여 저항막의 가장자리에 불투명한 도전성 세그먼트 영역(segment region)이 형성되어 있다. 또한, 세크먼트 영역에 의하여 한정되는 터치 영역의 일부는 등전위가 형성되지 않아서 터치 영역으로 사용할 수 없는 데드 존(dead zone)이 존재한다. 따라서 터치 센서가 디스플레이 장치에 사용될 경우 디스플레이 장치의 표시 영역보다 큰 터치 센서를 사용하여야 한다. 터치 센서의 면적이 디스플레이 장치의 표시 영역보다 커져야 하므로, 터치 센서와 디스플레이 장치를 일체로 제조하기가 곤란할 뿐만 아니라, 터치 센서를 구비한 전자 장치를 컴팩트하게 제조하는 데 장애가 된다. 또한, 종래의 저항막 방식의 터치 센서는 가장자리의 불투명한 세그먼트 영역을 은폐하기 위하여 가장자리가 전자장치의 케이스 내부에 설치되기 때문에 터치 센서가 손상된 경우 교환이 용이하지 않다. 또한, 종래의 터치 센서는 터치 영역에 등전위를 형성하는 것이 곤란하여 대형으로 제조하기가 어렵다.In the conventional resistive touch sensor, an opaque conductive segment region is formed at an edge of the resistive film to form an equipotential in the touch region of the resistive film. In addition, a part of the touch area defined by the segment area has a dead zone that cannot be used as the touch area because no equipotential is formed. Therefore, when the touch sensor is used in the display device, a touch sensor larger than the display area of the display device should be used. Since the area of the touch sensor must be larger than the display area of the display device, not only is it difficult to manufacture the touch sensor and the display device integrally, but also it is an obstacle in manufacturing the electronic device including the touch sensor compactly. In addition, the conventional resistive touch sensor is not easy to replace when the touch sensor is damaged because the edge is installed inside the case of the electronic device to conceal the opaque segment area of the edge. In addition, the conventional touch sensor is difficult to form the equipotential in the touch area, it is difficult to manufacture large.
최근 휴대폰, 카메라, 컴퓨터, PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같은 휴대용 전자 장치에 터치 스크린이 장착되는 경향이다. 종래의 터치 스크린은 터치 센서의 표면이 터치 되지 않은 입력 대기 상태에서 전력이 공급되어야 하기 때문에, 전력이 소모되어 휴대용 전자장치를 재충전하지 않고 사용하는 시간을 단축시킨다.Recently, a touch screen is installed in portable electronic devices such as mobile phones, cameras, computers, and portable multimedia players (PMPs). Conventional touch screens require power to be supplied in an input standby state in which the surface of the touch sensor is not touched, so power is consumed to shorten the time of use without recharging the portable electronic device.
한편, 상기 국제 특허 공개 번호 WO 2005/010804호의 도 15에는 구면에 설치된 터치 스크린의 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 상기 문헌에 공개된 기술을 이용하여 구면과 같은 3차원 평면에 설치된 터치 센서의 저항막에 등전위를 형성하고, 터치된 위치의 좌표를 정확하게 입력받기 위한 구체적인 방법이 제시되어 있지 않다.On the other hand, Figure 15 of the International Patent Publication No. WO 2005/010804 shows an embodiment of a touch screen installed in a spherical surface. However, a specific method for forming an equipotential on a resistive film of a touch sensor installed in a three-dimensional plane such as a spherical surface and receiving the coordinates of a touched position using a technique disclosed in the above document is not proposed.
한편, 터치된 위치뿐만 아니라 터치된 힘을 동시에 입력받을 수 있는 터치센서가 제공된다면, 터치 센서의 활용을 더욱 촉진할 수 있을 것이다. 예를 들면, 카메라, 휴대폰, MP3, 게임기와 같은 장치에서 터치 위치와 터치(압)력(touch force or touch pressure)을 동시에 감지하여 여러 단계의 기능을 구현하도록 할 수 있을 것이다. 정보를 스크롤 검색할 경우 터치력이 약할 경우에는 화면의 스크롤을 천천히 진행하고, 터치력이 강할 경우에는 화면의 스크롤을 빠르게 진행하도록 하거나, 문자의 입력에서 터치력이 약할 경우에는 소문자가 입력되도록 하고 터치력이 강할 경우에는 대문자가 입력되도록 할 수 있을 것이다.On the other hand, if a touch sensor is provided that can simultaneously receive the touched force as well as the touched position, it may further facilitate the utilization of the touch sensor. For example, a device such as a camera, a mobile phone, an MP3, or a game machine may simultaneously sense a touch position and a touch force or touch pressure to implement a multi-level function. When scrolling and searching for information, if the touch force is weak, scroll slowly on the screen; if the touch force is strong, scroll the screen quickly; or if the touch force is weak, enter lowercase letters. If the touch force is strong, the capital letter may be input.
본 발명은 상기와 같은 종래의 터치 센서의 문제점을 해결하기 위한 것이다.The present invention is to solve the problems of the conventional touch sensor as described above.
본 발명의 제1의 목적은 터치 영역을 최대로 할 수 있는 터치 센서를 제공하 는 것이다. 종래의 터치 센서와 달리, 터치 영역에 등 전위를 형성하기 위한 세그먼트 영역과 데드 존(dead zone)이 없는 구조를 갖는 저항 패턴형 터치 센서 및 터치위치 감지 방법을 제공하는 것이다.It is a first object of the present invention to provide a touch sensor capable of maximizing a touch area. Unlike a conventional touch sensor, there is provided a resistive pattern type touch sensor and a touch position sensing method having a structure without a dead zone and a segment area for forming an equipotential in the touch area.
본 발명의 제2의 목적은 터치 위치뿐만 아니라, 터치력을 동시에 감지할 수 있는 저항 패턴형 터치 센서와 감지 방법을 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a resistive pattern type touch sensor and a sensing method capable of simultaneously detecting a touch force as well as a touch position.
본 발명의 제3의 목적은 구조가 간단하여 임의의 형상의 표면에 부착하여 터치 신호를 입력받을 수 있는 터치 센서 및 터치 위치 감지 방법을 제공하는 것이다. 구의 표면이나 각뿔의 표면과 같이 임의의 3차원 물체의 표면에 부착하여 터치 신호를 입력받을 수 있는 저항 패턴형 터치 센서를 제공하는 것이다.It is a third object of the present invention to provide a touch sensor and a touch position sensing method capable of receiving a touch signal by attaching to a surface having an arbitrary shape with a simple structure. To provide a resistive pattern type touch sensor that can be attached to the surface of any three-dimensional object, such as the surface of the sphere or the surface of the pyramid can receive a touch signal.
본 발명의 제4의 목적은 전력 소모를 최소로 할 수 있는 터치 센서를 제공하는 것이다. 종래의 터치 센서와 달리, 터치 대기 중일 경우에는 전력을 소모하지 않는 저항형 터치 센서 및 터치 위치 감지 방법을 제공하는 것이다.It is a fourth object of the present invention to provide a touch sensor capable of minimizing power consumption. Unlike conventional touch sensors, the present invention provides a resistive touch sensor and a touch position sensing method that do not consume power when a touch is in standby.
본 발명의 제5의 목적은 제조 공정이 단순하고, 부품의 수를 최소로 하여 염가로 제조가 가능한 저항형 터치 센서를 제공하는 것이다.It is a fifth object of the present invention to provide a resistive touch sensor which is simple in the manufacturing process and which can be manufactured at low cost by minimizing the number of parts.
본 발명의 제6의 목적은 교환이 용이한 구조를 갖는 터치 센서를 제공하는 것이다.A sixth object of the present invention is to provide a touch sensor having a structure that can be easily replaced.
본 발명의 제7의 목적은 대형 터치 센서를 제공하는 것이다.It is a seventh object of the present invention to provide a large touch sensor.
본 발명의 일 측면에 따른 저항형 터치 센서는, 하부 기판과, 상기 하부 기판의 상부면에서 일정 거리 이격 되어 배치된 가요성 상부 시트와, 상기 하부 기판 과 가요성 상부 시트 사이에 설치된 복수의 탄성 스페이서와, 상기 하부 기판의 상부면에 전도성 재료가 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 배치되어 형성된 제1 저항 패턴과, 상기 가요성 상부 시트의 하부면에 코팅된 전도성 막(저항막)을 포함한다. 상기 제1 저항 패턴은 하부 기판의 상부면에서 일 방향으로 지그재그 형태로 진행하도록 연장시켜서 배치하는 것이 바람직하다. 제1 저항패턴의 복수의 선분이 동시에 터치에 의하여 상부시트의 전도성 막(저항막)과 접촉되는 경우 터치 위치를 감지할 수 있도록, 제1 저항 패턴의 일단에 제1 저항 패턴의 단부의 전압 측정을 위하여 저항을 직렬로 연결하는 것이 보다 바람직하다. 터치 센서를 터치 스크린으로 사용하기 위하여 상기 하부 기판과 가요성 상부 시트와 제1 저항 패턴과 전도성 막을 투명한 재질로 된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 제1 저항패턴과 및 전도성 막은 ITO를 사용하여 투명하게 제조할 수 있다. 본 발명에 따르면, 불투명한 세그먼트 영역과 데드 존(dead zone)이 없는 구조를 갖는 3선 방식의 저항형 터치 센서(스크린)을 제조할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 따르면, 제1 저항패턴의 동시에 접촉된 선분의 길이에 비례하는 터치력을 감지할 수 있는 터치 센서를 제공한다.A resistive touch sensor according to an aspect of the present invention includes a lower substrate, a flexible upper sheet disposed at a predetermined distance from an upper surface of the lower substrate, and a plurality of elastic members disposed between the lower substrate and the flexible upper sheet. A spacer, a first resistance pattern formed by overlapping a conductive material on a top surface of the lower substrate with one continuous line, and a conductive film (resistance film) coated on a bottom surface of the flexible upper sheet. . The first resistance pattern may be disposed to extend in a zigzag form in one direction from an upper surface of the lower substrate. Measuring the voltage at the end of the first resistance pattern at one end of the first resistance pattern so that the touch position can be detected when a plurality of line segments of the first resistance pattern are simultaneously in contact with the conductive film (resistance film) of the upper sheet by the touch It is more desirable to connect the resistors in series for this purpose. In order to use the touch sensor as a touch screen, it is preferable to use a transparent material of the lower substrate, the flexible upper sheet, the first resistance pattern, and the conductive film. The first resistive pattern and the conductive film may be manufactured transparently using ITO. According to the present invention, it is possible to manufacture a three-wire resistive touch sensor (screen) having a structure having no opaque segment area and no dead zone. In addition, according to the present invention, there is provided a touch sensor capable of detecting a touch force proportional to the length of the line segment simultaneously contacted with the first resistance pattern.
본 발명의 다른 측면에 의한 저항형 터치 센서는, 하부 기판과, 상기 하부 기판의 상부면에서 일정 거리 이격 되어 배치된 가요성 상부 시트와, 상기 하부 기판과 가요성 시트 사이에 설치된 복수의 탄성 스페이서와, 상기 하부 기판의 상부면에 전도성 재료가 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 배치되어 형성된 제1 저항 패턴과, 상기 가요성 상부 시트의 하부면에 전도성 재료가 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 배치되어 형성된 제1 저항 패턴을 포함한다. 상기 제1 저항 패턴은 하부 기판의 상부면에서 일 방향으로 지그재그 형태로 진행하도록 연장시켜 배치하고, 상기 제2 저항 패턴은 가요성 상부 시트의 하부면에서 타방향으로 지그재그 형태로 진행하도록 연장시켜 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 및 제2 저항패턴의 복수의 선분이 동시에 터치에 의하여 접촉될 경우 접촉 위치를 감지하기 위하여, 제1 저항 패턴 및 제2 저항 패턴 각각의 일단에 단부의 전압 측정을 위하여 저항을 직렬 연결하는 것이 바람직하다. 또한, 터치 위치의 좌표 연산을 간편하게 하기 위하여 상기 제1 저항패턴의 지그재그 진행 방향과 제1 저항패턴의 지그재그 진행방향은 직교하도록 하는 것이 바람직하다. 터치 센서를 터치 스크린으로 사용할 수 있도록, 상기 하부 기판과 가요성 상부 시트와 제1 저항 패턴과 제2 저항패턴은 투명한 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 불투명한 세그먼트 영역과 데드 존(dead zone)이 없는 구조를 갖는 4선 방식의 저항형 터치 센서(스크린)을 제조할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 따르면, 제1 저항패턴의 동시에 접촉된 선분의 길이에 비례하는 터치력을 감지할 수 있는 터치 센서를 제공한다. 또한 본 발명에 따르면, 제1 저항패턴을 이용하여 터치 위치의 제1 좌표(제1 저항 패턴의 진행방향의 좌표)를 구하고, 제2 저항패턴을 이용하여 터치 위치의 제2 좌표(제2 저항패턴의 진행방향 좌표)를 구하면 분해능이 낮은 ADC를 이용하여 터치 위치를 감지할 수 있는 장점이 있다.According to another aspect of the present invention, a resistive touch sensor includes a lower substrate, a flexible upper sheet disposed at a predetermined distance from an upper surface of the lower substrate, and a plurality of elastic spacers disposed between the lower substrate and the flexible sheet. And a first resistance pattern formed by forming a conductive material on the upper surface of the lower substrate so as not to overlap one continuous line, and a conductive material on the lower surface of the flexible upper sheet so as not to overlap one continuous line. And a first resistance pattern formed. The first resistance pattern extends in a zigzag form in one direction from the upper surface of the lower substrate, and the second resistance pattern extends in a zigzag form in the other direction from the lower surface of the flexible upper sheet. It is desirable to. In addition, in order to sense a contact position when a plurality of line segments of the first and second resistance patterns are simultaneously touched by a touch, a resistor is serially connected to one end of each of the first and second resistance patterns for voltage measurement at the end. It is preferable to connect. In addition, in order to simplify the coordinate calculation of the touch position, the zigzag advancing direction of the first resistance pattern and the zigzag advancing direction of the first resistance pattern may be orthogonal to each other. In order to use the touch sensor as a touch screen, the lower substrate, the flexible upper sheet, the first resistance pattern, and the second resistance pattern are preferably formed of a transparent material. According to the present invention, it is possible to manufacture a four-wire resistive touch sensor (screen) having a structure having no opaque segment area and no dead zone. In addition, according to the present invention, there is provided a touch sensor capable of detecting a touch force proportional to the length of the line segment simultaneously contacted with the first resistance pattern. Further, according to the present invention, the first coordinate of the touch position (coordinate of the travel direction of the first resistance pattern) using the first resistance pattern, and the second coordinate of the touch position (second resistance) using the second resistance pattern When the coordinates of the direction of the pattern are obtained, the touch position can be detected by using a low resolution ADC.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 터치 센서는, 하부 기판과, 상기 하부 기판의 상부면에서 일정 거리 이격 되어 배치된 가요성 상부 시트와, 상기 하부 기판과 가요성 시트 사이에 설치된 복수의 탄성 스페이서와, 상기 하부 기판의 상부면에 전도성 재료가 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 배치되어 형성된 제1 저항 패턴과, 상기 가요성 상부 시트의 하부면에 전도성 재료가 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 배치되어 형성된 제2 저항 패턴을 포함하고, 상기 하부기판에는 일측에서 연장되어 돌출된 제1 단자연결부가 형성되어 있고, 상기 가요성 상부 시트에는 일측에서 연장되어 돌출된 제2 단자연결부가 형성되어 있으며, 상기 제1 저항패턴의 양단부는 상기 제1 단자연결부에 위치하고, 상기 제2 저항패턴의 양단부는 상기 제2 단자연결부에 위치하도록 된 것을 특징으로 한다. 단자 연결부에는 교환을 용이하게 하기 위하여 커넥서를 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 터치 센서는 단자 연결부를 구비하여 표시장치의 표시영역에 설치된 터치센서가 손상된 경우 용이하게 교환이 가능하다.According to another aspect of the present invention, a touch sensor includes: a lower substrate, a flexible upper sheet disposed at a predetermined distance from an upper surface of the lower substrate, a plurality of elastic spacers disposed between the lower substrate and the flexible sheet; A first resistance pattern formed by overlapping one continuous line with a conductive material on the upper surface of the lower substrate, and a non-overlapping single conductive line with the conductive material on the lower surface of the flexible upper sheet. And a second resistance pattern formed on the lower substrate, the first terminal connecting portion extending from one side and protruding from the lower substrate, and the second terminal connecting portion extending from one side and protruding from the flexible upper sheet. Both ends of the first resistance pattern are located at the first terminal connection part, and both ends of the second resistance pattern are located at the second terminal connection part. Characterized in that the lock. It is preferable to install a connector at the terminal connection portion to facilitate exchange. The touch sensor according to the present invention has a terminal connection part and can be easily replaced when the touch sensor installed in the display area of the display device is damaged.
본 발명의 또 다른 측면에 의한 터치 센서의 터치 위치를 감지하는 방법은, 일단에 저항이 연결되어 있고, 하부 기판의 상부면에 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 형성된 제1 저항 패턴에 전압을 인가하는 단계와, 상기 하부 기판의 상부면과 대향하도록 일정거리 이격되어 배치된 가요성 상부 시트의 하부면에 코팅된 도전성 막이 외력에 의하여 변형되어 상기 제1 저항패턴과 접촉될 때, 상기 도전성 막에 유기되는 전압(Vt)과 상기 제1 저항패턴의 저항이 연결된 단부의 전압(Vb)을 측정하는 단계와, 상기 측정된 전압 Vt 및 Vb를 이용하여, 제1 저항패턴의 전원 측 단부로부터 접촉점까지의 길이(Lt1) 및 그라운드 측 단부로부터 접촉점까지의 길이(Lt2)를 계산하는 단계와, 상기 제1 저항패턴과 하부기판의 상부면과의 대응관계 를 이용하여, 각각의 길이 Lt1에 대응하는 접촉점 T1 및 Lt2에 대응하는 T2의 좌표를 계산하는 단계와, 상기 접촉점 T1 및 T2 좌표의 평균치를 구하여 접촉점 T의 좌표를 계산하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 3선 방식의 저항 패턴형 터치 센서에 있어서, 제1 저항패턴의 복수의 선분이 동시에 접촉된 경우, 동시에 접촉된 점들의 산술 평균을 이용하여 터치점의 좌표를 구할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of detecting a touch position of a touch sensor includes applying a voltage to a first resistance pattern having a resistor connected to one end thereof and not overlapping with one continuous line on the upper surface of the lower substrate. And a conductive film coated on the lower surface of the flexible upper sheet disposed at a predetermined distance to face the upper surface of the lower substrate so as to be deformed by an external force and contact the first resistance pattern. Measuring a voltage Vb at an end of the induced voltage Vt and a resistance of the first resistance pattern, and using the measured voltages Vt and Vb, from the power supply side end to the contact point of the first resistance pattern; Calculating the length Lt1 and the length Lt2 from the ground side end to the contact point, and using the corresponding relationship between the first resistance pattern and the upper surface of the lower substrate, Comprises calculating the coordinates of the contact point T1 and T2 corresponding to the corresponding Lt2 which steps of obtaining an average value of the contact point T1 and T2 coordinate calculating the coordinates of the contact point T. According to the present invention, in the three-wire resistive pattern type touch sensor, when a plurality of line segments of the first resistive pattern are simultaneously contacted, the coordinates of the touch point may be obtained by using an arithmetic mean of simultaneously contacted points.
본 발명의 또 다른 측면에 의한 터치 센서의 터치 위치를 감지하는 방법은, 하부 기판의 상부면에 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 형성되고, 일단에 저항이 연결된 제1 저항 패턴에 전압을 인가하는 단계와, 상기 하부 기판의 상부면과 대향하도록 일정거리 이격되어 배치된 가요성 상부 시트의 하부면에 하나의 선으로 겹치지 않게 형성되고, 일단에 저항이 연결된 제2 저항패턴이 외력에 의하여 변형되어 상기 제1 저항패턴과 접촉될 때, 제2 저항패턴에 유기되는 전압(Vt)과 상기 제1 저항패턴의 저항이 연결된 단부의 전압(Vb)을 측정하는 단계와, 상기 측정된 전압 Vt 및 Vb를 이용하여, 제1 저항패턴의 전원 측 단부로부터 접촉점까지의 길이(Lt1) 및 그라운드 측 단부로부터 접촉점까지의 길이(Lt2)를 계산하는 단계와, 상기 제1 저항패턴과 하부기판의 상부면과의 대응관계를 이용하여, 각각의 길이 Lt1에 대응하는 접촉점 T1 및 Lt2에 대응하는 T2의 각각의 제1 좌표를 계산하는 단계와, 상기 제2 저항패턴에 전압을 인가하는 단계와, 제2 저항패턴과 접촉되어 제1 저항패턴에 유기되는 전압(Vt')과 상기 제2 저항패턴의 그라운드측 연결 단부의 전압(Vb')을 측정하는 단계와, 상기 측정된 전압 Vt' 및 Vb'을 이용하여, 제2 저항패턴의 전원 측 단부로부터 접촉점까지의 길이(Lt1') 및 그라운드 측 단부로부터 접촉점까지의 길이(Lt2')를 계산하는 단계와, 상기 제2 저항패턴과 상부 시트의 하부면과의 대응관계를 이용하여 각각의 길이 Lt1'에 대응하는 접촉점 T1' 및 Lt2'에 대응하는 T2'의 제2 좌표를 계산하는 단계와, 상기 접촉점 T1과 T2의 제1 좌표값의 산술 평균치 및 T1'과 T2'의 제2 좌표값의 산술 평균치를 계산하여 접촉점 T의 좌표를 구하는 단계를 포함한다. 제1 좌표값은 제1 저항패턴의 진행방향의 좌표값이고, 제2 좌표값은 제2 저항패턴의 진행방향의 좌표값이다. 본 발명에 따르면, 4선 방식의 저항패턴형 터치 센서에 있어서,제1 저항패턴을 이용하여 터치 위치의 제1 좌표값을 구하고, 제2 저항패턴을 이용하여 터치 위치의 제2 좌표값을 구하도록 되어 있어서 분해능이 낮은 ADC를 사용하여 터치 위치를 감지할 수 있게 된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a touch position of a touch sensor by applying a voltage to a first resistance pattern which is formed so as not to overlap a single continuous line on an upper surface of a lower substrate. And a second resistance pattern formed on the lower surface of the flexible upper sheet spaced apart by a predetermined distance so as to face the upper surface of the lower substrate so as not to overlap with one line and having a resistance connected to one end thereof by an external force. Measuring a voltage Vt induced in the second resistance pattern and a voltage Vb at an end of the resistance of the first resistance pattern connected to the first resistance pattern, and the measured voltages Vt and Vb Calculating the length Lt1 from the power supply side end to the contact point and the length Lt2 from the ground end to the contact point of the first resistance pattern, Calculating a first coordinate of each of the contact points T1 corresponding to each length Lt1 and T2 corresponding to Lt2 using a correspondence with the subsurface, applying a voltage to the second resistance pattern, and Measuring the voltage Vt 'contacted with the resistance pattern and induced in the first resistance pattern and the voltage Vb' at the ground-side connection end of the second resistance pattern; and the measured voltages Vt 'and Vb' Calculating the length Lt1 'from the power supply side end to the contact point and the length Lt2' from the ground side end to the contact point of the second resistance pattern, and lower part of the second resistance pattern and the upper sheet. Calculating second coordinates of the contact points T1 'corresponding to each length Lt1' and T2 'corresponding to the Lt2' using a correspondence relationship with the plane; and arithmetic mean values of the first coordinate values of the contact points T1 and T2. And arithmetic mean value of the second coordinate values of T1 'and T2' A step to obtain the coordinates of T. The first coordinate value is a coordinate value of a travel direction of the first resistance pattern, and the second coordinate value is a coordinate value of a travel direction of the second resistance pattern. According to the present invention, in a 4-wire resistive pattern type touch sensor, a first coordinate value of a touch position is obtained using a first resistance pattern, and a second coordinate value of a touch position is obtained using a second resistance pattern. The low resolution ADC can be used to detect the touch position.
본 발명에 따른 터치 센서의 터치 위치를 감지하는 방법에 있어서, 터치 위치뿐만 아니라 터치력을 감지하기 위하여, 상기 제1 저항패턴의 전체길이 L에서 Lt1 및 Lt2의 값을 빼서 중복 접촉된 접촉점 사이의 선분의 길이를 구하는 단계와, 중복 접촉된 접촉점 사이의 선분의 길이에 비례하도록 터치력을 대응시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 실제로는 저항 패턴의 단부에 연결된 저항에 걸리는 전압을 입력받아 터치력에 대응시키면 된다. 본 발명에 따르면, 제1 저항패턴의 동시에 접촉된 선분의 수에 비례하는 터치력을 감지할 수 있으므로, 본 발명에 따른 터치센서를 이용하여 터치 위치와 터치력을 입력받아 이에 대응하는 다양한 제어기능을 수행할 수 있다.In the method for detecting the touch position of the touch sensor according to the present invention, in order to sense not only the touch position but also the touch force, the contact length between the overlapping contact points by subtracting the value of Lt1 and Lt2 from the total length L of the first resistance pattern The method may further include obtaining a length of the line segment and corresponding touch force to be proportional to the length of the line segment between the overlapping contact points. In practice, a voltage applied to a resistor connected to an end of the resistance pattern may be input to correspond to touch force. According to the present invention, since a touch force proportional to the number of line segments contacted at the same time of the first resistance pattern can be detected, various control functions corresponding to the touch position and the touch force are received using the touch sensor according to the present invention. Can be performed.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 터치 센서의 터치 센서의 터치 위치를 감지하는 방법은, 터치 센서의 상부시트의 저항막에 전압을 인가하고, 하부 기판의 저 항막을 접지시키는 단계와, 상부 시트의 저항막과 하부기판의 저항막이 접촉하여 하부기판의 저항막에 유기된 전압을 측정하는 단계와, 하부 기판의 저항막에 유기된 전압이 측정되면, 상부기판에 인가된 전압을 차단하고, 하부기판의 저항막에 터치 감지를 위한 전원을 인가하는 단계와, 상부 기판에 유기된 전압을 측정하여 터치 위치를 연산하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법에 따르면, 터치 센서가 터치 대기 중에는 상부 시트의 저항막에 전압이 인가되고 하부 기판의 저항막(저항패턴)에는 전압이 인가되지 않고 접지된 상태를 유지하므로 전력이 소모되는 것을 절감할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of detecting a touch position of a touch sensor of a touch sensor includes applying a voltage to a resistive film of an upper sheet of a touch sensor and grounding the resistive film of the lower substrate, Measuring a voltage induced by the resistive film of the lower substrate by contacting the resistive film with the lower substrate; when the voltage induced by the resistive film of the lower substrate is measured, cut off the voltage applied to the upper substrate, And applying a power source for touch sensing to the resistive film, and calculating a touch position by measuring a voltage induced on the upper substrate. According to the method of the present invention, while the touch sensor is waiting for a touch, a voltage is applied to the resistive film of the upper sheet, and a voltage is not applied to the resistive film (resistance pattern) of the lower substrate, thereby reducing power consumption. can do.
본 발명에 따른 터치 센서는, 저항 패턴을 이용하여 터치 위치를 감지하도록 되어 있어서 터치 영역에 등 전위를 형성하기 위한 세그먼트 영역과 데드 존(dead zone)이 없는 구조를 갖는다. 따라서, 터치 센서의 제조 공정이 단순하여 제조비용이 절감되며, 디스플레이 장치에 일체로 부착하여 사용할 수 있어서 터치스크린이 사용되는 전자 장치를 컴팩트하게 제조할 수 있다.The touch sensor according to the present invention is configured to sense a touch position by using a resistance pattern, and thus has a structure without a dead zone and a segment region for forming an equipotential in the touch region. Therefore, the manufacturing process of the touch sensor is simple and manufacturing cost is reduced, and since the touch sensor can be integrally attached to the display device, the electronic device using the touch screen can be manufactured compactly.
본 발명에 따른 터치 센서는 임의의 3차원 형상의 표면에 선형의 저항패턴을 용이하게 형성할 수가 있어서, 다양한 형상의 표면에 부착하여 사용할 수 있다. 특히 구형의 디스플레이 장치의 터치 스크린이나 로봇 표면의 촉각 센서로 활용이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 터치 센서는 동시에 접촉된 선형패턴의 선분의 길이를 구할 수 있어서, 터치 위치와 동시에 터치력의 감지가 가능하다. 따라서 휴대폰, 카메라, 게임기와 같은 전자장치에 활용하면, 터치 위치와 터치력을 동시에 입력받아 다양한 제어 기능을 구현할 수 있도록 할 수 있다.The touch sensor according to the present invention can easily form a linear resistance pattern on the surface of any three-dimensional shape, can be attached to the surface of various shapes. In particular, it can be used as a touch screen of an old display device or as a tactile sensor on a robot surface. In addition, the touch sensor according to the present invention can obtain the length of the line segment of the linear pattern at the same time, it is possible to detect the touch force at the same time as the touch position. Therefore, when used in an electronic device such as a mobile phone, a camera, a game machine, it is possible to implement a variety of control functions by receiving a touch position and a touch force at the same time.
또한, 본 발명에 따른 터치 센서는 종래의 저항막 형식의 터치 센서에 비하여, 터치 대기 중에 전력의 소모를 방지할 수 있어서 종래의 터치 센서에 비하여 에너지를 절약할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 3선 또는 4선을 사용하는 여 터치 센서를 제조할 수 있으며, 터치 영역의 가장자리에 등전위를 형성하기 위한 전극을 인쇄하는 공정이 필요하지 않기 때문에 제조 원가를 절감할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 터치 센서에 있어서 4선을 사용하는 방식은 분해능이 낮은 ADC를 이용하여 터치 위치를 감지할 수 있도록 하여 터치 센서의 활용하기 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 선형의 저항 패턴을 사용하므로 종래의 저항막 터치 센서에 비하여 다양한 형상의 터치센서를 용이하게 제조할 수 있다. In addition, the touch sensor according to the present invention can prevent the consumption of power during the touch standby, compared to the conventional resistive type touch sensor can save energy compared to the conventional touch sensor. In addition, according to the present invention, it is possible to manufacture a touch sensor using three or four wires, and the manufacturing cost can be reduced because a process of printing an electrode for forming an equipotential at the edge of the touch area is not required. have. In particular, the method of using four wires in the touch sensor according to the present invention can detect the touch position by using a low resolution ADC can reduce the cost of utilizing the touch sensor. In addition, since the linear resistive pattern is used, touch sensors having various shapes can be easily manufactured as compared with the conventional resistive touch sensors.
또한, 본 발명에 따르면, 단자연결부를 구비한 터치 센서를 제공하여, 손상된 터치 센서를 용이하게 교환이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 복수의 선형 저항 패턴을 이용하여 대형 터치센서를 용이하게 대형 터치 센서를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, by providing a touch sensor having a terminal connection, it is possible to easily replace the damaged touch sensor. In addition, according to the present invention, a large touch sensor can be easily provided to a large touch sensor using a plurality of linear resistance patterns.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치 센서(100)는 하부기판(110)과 가요성의 시트(140)와 하부기판(110)과 가요성 시트(140) 사이에 설치된 복수의 탄성 스페이서(130)를 포함한다. 하부기판(110)은 투명한 유리 기판을 사용하는 것이 바 람직하나, 이에 한정되는 것은 아니고 투명한 가요성 합성수지 기판을 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 2, the
하부 기판(110)의 상부면에는 전도성 재료로 형성된 제1 저항 패턴(120)이 고정되어 있다. 제1 저항 패턴(120)은 시작점(121)에서 종점(122)까지 연속된 하나의 선으로 겹치지 않도록 형성되어 있다. 제1 저항 패턴(120)은 일정한 폭과 두께를 갖도록 ITO(Indium Tin Oxide)를 하부 기판에 증착에 의하여 코팅하거나, 유리 기판에 일정한 두께로 증착된 ITO 막을 에칭하여 형성할 수도 있다. 본 실시예에 있어서 제1 저항 패턴(120)은 세로 방향(Y 축 방향)으로 일정한 간격으로 배치되어 있고, 가로 방향(X 축 방향)으로는 동일한 길이를 갖도록 지그재그 형태로 Y 축 방향으로 진행하도록 연장되어 있다. 본 실시예의 제1 저항 패턴은 지그재그 형태로 연장되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 시작점에서 종점까지 선이 겹치지 않도록 면에 임의의 패턴형태로 배치할 수 있다. 즉, 선의 길이로 면의 좌표를 일대일 대응시킬 수 있으면 어떠한 형태라도 가능하다. 터치 스크린으로 사용할 경우 하부 기판(110)은 투명한 유리나 합성수지 필름을 사용한다.The
가요성 상부 시트(140)는 투명한 PET(polyethylene terephthalate) 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 가요성 상부 시트(140)는 적당한 탄성을 갖는 재질을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 가요성 시트(140)의 하부면에는 도전성 막(저항막)(150)이 일정한 두께의 면으로 코팅되어 있다. 복수의 탄성 스페이서(130)는 투명한 재질로 되어 있으며 하부기판(110)과 가요성 상부 시트(140) 사이에 일정한 간격으로 고정되어, 외력이 가요성 상부 시트(140)에 작용하지 않을 때 하부기 판(110)에 형성된 제1 저항패턴(120)과 가요성 상부 시트(140)에 형성된 제2 저항패턴(150)이 접촉하는 것을 방지하고, 외력에 가요성 시트(140)에 작용할 경우에는 탄성 변형되어 저항막(150)과 제1 저항패턴(120)이 접촉되도록 한다. 도시하지는 않았으나, 가요성 상부시트(140)와 하부기판(110)는 가요성 상부 시트(140)나 하부 기판(110)의 가장자리에 도포된 접착제에 의하여 결합된다. 탄성 스페이서(130)는 제1 저항 패턴(120)과 동일한 형상이 천공된 시트에 복수의 돌기를 부착하여 형성할 수도 있다.The flexible
도 3을 참조하여, 도 2의 실시예의 가요성 시트(140)를 손가락으로 눌렀을 경우, 제1 저항 패턴(120)과 저항막(120)이 접촉할 경우 터치 위치를 감지하는 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 제1 저항 패턴(120)은 유리 기판의 상부면에 ITO가 하나의 연속된 선으로 코팅되어 형성된 것이기 때문에 선 저항이고, 저항막(150)은 ITO 가 가요성 상부 시트(140)에 면으로 코팅되어 있기 때문에 면 저항이다. 제1 저항 패턴(120)은 일정한 폭과 두께를 갖는 선으로 코팅되어 ITO의 저항도(resistivity)에 따라서 단위 길이당 일정한 저항을 갖는다. 도 3에 도시된 것과 같이, 제1 저항 패턴의 양단 A 및 B 점에 전압을 걸어 주면, 제1 저항 패턴(120)이 선 저항이므로 선을 따라서 전압이 분포하게 된다. 이때 가요성 상부 시트(140)에 압력을 가하여 제1 저항 패턴(120)과 저항막(150)이 점 T에서 접촉되도록 하면, 저항막(150)에 접촉점 T(x,y)에 대응하는 제1 저항패턴(120)의 전압이 저항막(150)의 단자(155)에 유기된다. 이 전압을 측정하여, 제1 저항 패턴(120)의 하부 기판(110)에 대한 기하학적인 배치에 따른 대응관계와, 단위 길이당 저항값을 이용하여 접촉점 T의 좌표를 구할 수 있다. 즉, 저항막(150)에 유기된 전압과 시작점 A에서부터 접촉점 T까지의 선의 길이를 구하면 접촉점의 좌표 T(x, y)를 구할 수 있다. 본 실시예에 있어서 제1 저항패턴(120)과 저항막(150) 사이의 접촉 저항은 무시한다.Referring to FIG. 3, when the
도 3과 같은 제1 저항 패턴(120)에서, 패턴의 시작점 A (Δx, Δy), 패턴의 종점 B (Δx, Ey), 패턴의 X 방향으로 코팅된 선분의 길이를 Lx, 패턴의 Y방향으로 코팅된 선분의 길이를 dy 라고 하면, 선과 면의 기하학적인 관계로부터 제1 저항 패턴(120)의 위의 한 점을 평면의 좌표에 일 대일 대응시키는 것이 가능하다. 또한, 시작점 A에서부터 종점 B까지의 길이와 저항도 저항 패턴의 배치 형상으로부터 정해진다. 또한, 제1 저항 패턴(120)은 일정한 폭과 두께를 갖는 ITO가 코팅되어서 형성된 것이므로 선의 길이에 비례하여 저항이 증가하고, 패턴의 양단에 전압이 걸리면 선의 길이에 비례하여 전압이 강하될 것이다. 패턴의 양단점 A, B에 전압 Vcc를 인가하면 선의 길이에 비례하여 전압 강하가 일어나므로, 접촉에 의하여 상부 시트의 저항막(150)에 유기되는 전압 Vt을 측정하면, 인가한 전압 Vcc와 측정된 전압 Vt의 비가 제1 저항패턴의 전체 길이와 접촉점의 길이의 비가 될 것이다. 즉, 아래의 [수학식 1]의 관계가 성립한다.In the
여기에서, Vcc는 패턴의 시작점과 종점에 인가한 전압, Vt 는 접촉점 T(x,y) 에서의 측정 전압, L은 제1 저항패턴(120)의 선의 전체 길이(A점에서 B점까지의 길이), L(x,y)는 A 점에서 접촉점 T(x,y)까지의 길이이다. 다시 정리하면, 아래의 [수학식 2]가 된다.Here, Vcc is the voltage applied to the start and end points of the pattern, Vt is the measured voltage at the contact point T (x, y), and L is the total length of the line of the first resistance pattern 120 (A to B points). Length), L (x, y) is the length from the point A to the contact point T (x, y). To sum up again,
여기에서 L(x,y)의 값을 (Lx + dy)로 나누어서 정수 값을 구하면, T(x,y)의 y 좌표가 얻어진다. 즉, y 좌표는 아래의 [수학식 3]으로 구할 수 있다.If the integer value is obtained by dividing the value of L (x, y) by (Lx + dy), the y coordinate of T (x, y) is obtained. That is, the y coordinate can be obtained by
다음으로, y 좌표값을 이용하여 다음과 같이 x 좌표값을 구한다.Next, the x coordinate value is obtained as follows using the y coordinate value.
x = Mx + Δx, N이 짝수인 경우x = Mx + Δx, if N is even
x = Lx - Mx + Δx, N이 홀수인 경우x = Lx-Mx + Δx, if N is odd
터치 센서의 해상도(resolution)를 높게 하기 위하여는 dy를 작게 하는 것이 필요하다. 이 경우에 실제로는 제1 저항패턴의 두 개 이상의 선분이 상부 시트의 저항막과 접촉하게 될 것이다. 도 4는 제1 저항패턴(120)의 인접한 두 개의 선분이 저항막(150)과 접촉한 경우를 도시한다. 이러한 경우에 저항막(150)을 통한 경로(화살표 a 경로)와 제1 저항 패턴을 통한 경로(화살표 b 경로)로 전류가 흐르게 되어 전체적으로 저항이 감소하게 된다. 외견상 제1 저항 패턴(120)의 전체 선의 길이가 약간 줄어든 것과 같다. 따라서, 앞에서 설명한 방식으로 좌표를 계산하면 오차가 발생하게 된다. 이러한 오차를 보정하기 위하여, 경로 a로 대부분의 전류가 흐르고, 경로 b로는 거의 전류가 흐르지 않는다고 가정하고, 다음과 같은 방법으로 접촉점의 좌표를 구할 수 있다.In order to increase the resolution of the touch sensor, it is necessary to decrease dy. In this case, two or more line segments of the first resistive pattern will actually come into contact with the resistive film of the upper sheet. FIG. 4 illustrates a case where two adjacent line segments of the
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 저항 패턴의 A(Δx,Δy) 점에 저항 Rb를 직렬로 연결하고 B 점(Δx, Ey)에 전압 Vcc를 인가한다. 여기에서 시작점 A에 연결된 저항 Rb는 사전에 정해진 알고 있는 값이다. 이 경우, A(Δx,Δy) 점의 전압(저항 Rb에 걸리는 전압)을 측정하고, 접촉점 T(x,y)의 전압(상부 시트의 저항막(150)에 유기되는 전압)을 측정하면, 아래의 식을 이용하여 동시에 접촉된 선분의 수와 접촉점 T(x,y)의 좌표를 구할 수 있다.As shown in FIG. 4, the resistor Rb is connected in series to the point A (Δx, Δy) of the first resistance pattern and a voltage Vcc is applied to the point B (Δx, Ey). Here, the resistor Rb connected to the starting point A is a predetermined known value. In this case, if the voltage at the A (Δx, Δy) point (voltage applied to the resistor Rb) is measured, and the voltage at the contact point T (x, y) (voltage induced at the
먼저, 제1 저항 패턴(120)과 저항막(150)이 터치에 의하여 접촉하기 전에, 저항 Rb에 걸리는 전압 Vb는 다음과 같다.First, before the
여기에서 ρ는 제1 저항 패턴(120)의 단위 길이당 저항이고, L은 제1 저항 패턴(120)의 전체 선의 길이이다. 제1 저항 패턴은 ITO가 일정한 폭과 두께로 코팅이 되어 형성되어 있으므로 ρ는 일정하다. 따라서 제1 저항 패턴의 전체 저항을 R이라고 하면 R = ρL이다.Here, p is a resistance per unit length of the
도 4에 도시된 것과 같이, 제1 저항 패턴(120)의 두 개의 인접한 선분이 동시에 저항막(150)과 접촉되었다면, 접촉된 위치에서 전류는 저항막(150) 통하여 최단 거리로 흐르게 될 것이므로, 도 5에 도시한 것과 같이 제1 저항 패턴(150)의 선의 길이가 줄어든 것으로 가정할 수 있다. 이 경우 저항 Rb에 걸리는 전압 Vb'을 구하면 다음과 같다.As shown in FIG. 4, if two adjacent line segments of the
여기에서 ΔL은 제1 저항패턴의 동시 접촉에 의하여 줄어들었다고(실제적으로는 전류의 경로의 증가에 의하여 저항이 감소하게 됨) 가정한 선분의 길이이다. [수학식 6]을 ΔL에 대하여 다시 한 번 정리하면 다음과 같다.ΔL is the length of the line segment assuming that the resistance is reduced by the simultaneous contact of the first resistance pattern (actually the resistance is decreased by the increase of the path of the current). [Equation 6] once again summarized for ΔL as follows.
터치 센서를 제조할 때, ρ, Vcc, Rb, L 값은 사전에 정해진 값이므로, Vb'를 측정하면, [수학식 7]에 의하여 제1 저항 패턴(120)의 인접한 선분이 동시에 접촉되어 줄어든 것으로 가정할 수 있는 선분의 길이(ΔL)를 구할 수 있게 된다. 본 실시예에 있어서, ΔL이 Lx의 두 배보다 작으면 두 개의 선분이 동시에 접촉된 경우이고, Lx의 두 배이면 3개의 선분이 동시에 접촉된 경우이고, Lx의 두배 이상이면 4개의 선분이 동시에 접촉된 경우이다.When the touch sensor is manufactured, ρ, Vcc, Rb, and L values are predetermined values, and when measuring Vb ', adjacent line segments of the
도 6(a)는 동시에 3개의 선분이 접촉된 경우를, 도 6(b)는 동시에 4개의 선분이 접촉된 경우를 나타낸다. 두 개 이상의 선분이 동시에 접촉된 경우, 접촉점의 근사치 좌표를 구하는 방법에 대하여 설명한다. 두 개의 이상의 선분이 접촉된 경우, 시작점 A 에 가까운 접촉점의 좌표를 P(x1, y1)이라고 하고, 종점 B 에 가까운 접촉점의 좌표를 Q(x2, y2)라고 한다. 또한, 시작점 A에서 측정된 전압을 Vb'라고 하고, 접촉점 T에서 접촉에 의하여 저항막에 유기된 전압의 측정치를 Vt라고 하면, 시작점 A에서 점촉점 P(x1,y1)까지의 길이 L(A,P) 및 종점 B에서 접촉점 Q(x2,y2)까지의 길이 L(B,Q)는 다음의 관계식에 의하여 각각 구할 수 있다.FIG. 6 (a) shows a case where three line segments are in contact simultaneously, and FIG. 6 (b) shows a case where four line segments are in contact at the same time. When two or more line segments are contacted at the same time, a method for obtaining approximate coordinates of the contact point will be described. When two or more line segments contact each other, the coordinate of the contact point near the starting point A is called P (x1, y1), and the coordinate of the contact point near the end point B is called Q (x2, y2). If the voltage measured at the starting point A is called Vb 'and the measured value of the voltage induced in the resistive film by the contact at the contact point T is Vt, the length L (A) from the starting point A to the point of contact point P (x1, y1) The length L (B, Q) from, P) and the end point B to the contact point Q (x2, y2) can be obtained by the following relationship, respectively.
L(A,P)와 L(B,Q)를 구한 후, 다음의 식들을 이용하여 P(x1,y1), Q(x2,y2)를 각각 구한다.After L (A, P) and L (B, Q) are obtained, P (x1, y1) and Q (x2, y2) are obtained using the following equations.
y1 = Npdy+Δyy1 = Npdy + Δy
Mx1 = L(A,P)-Np(Lx+dy)Mx1 = L (A, P) -Np (Lx + dy)
x1 = Mx1+Δx Np가 짝수인 경우x1 = Mx1 + Δx Np is even
x1 = Lx-Mx1+Δx Np가 홀수인 경우x1 = Lx-Mx1 + Δx Np is odd
y2 = Ey - Nqdy+Δyy2 = Ey-Nqdy + Δy
Mx2 = L(A,P)-Nq(Lx+dy)Mx2 = L (A, P) -Nq (Lx + dy)
x2 = Mx2+Δx Nq가 짝수인 경우x2 = Mx2 + Δx Nq is even
x1 = Lx-Mx1+Δx Nq가 홀수인 경우x1 = Lx-Mx1 + Δx Nq is odd
또한, 상기의 식으로 구한 P(x1, y1), Q(x2, y2)의 좌표로부터 동시에 접촉된 선분의 수(C)를 다음의 수식을 이용하여 구할 수 있다.In addition, the number (C) of line segments contacted simultaneously from the coordinates of P (x1, y1) and Q (x2, y2) obtained by the above formula can be obtained using the following formula.
[수학식 12]에 의한 C 값이 1 이 아닌 경우는 여러 개의 선분이 동시에 접촉 된 경우이다. 이러한 경우에는 동시에 접촉된 선분의 수 또는 동시에 접촉된 접촉점 사이의 선분의 길이에 비례하도록 터치력을 대응시킬 수 있다. 예를 들면, 두 개 이하의 선분이 접촉된 경우에는 터치력을 1로 세팅하고, 3개 이상의 선분이 접촉된 경우에는 터치력을 2로 세팅하여 접촉 위치와 터치력의 조합을 동시에 감지할 수 있다.If the value of C according to [Equation 12] is not 1, it is a case where several line segments are contacted at the same time. In such a case, the touch force may be corresponded to be proportional to the number of the line segments contacted at the same time or the length of the line segments between the contact points simultaneously contacted. For example, when two or less line segments are in contact, the touch force is set to 1, and when three or more line segments are in contact, the touch force is set to 2 to detect a combination of contact position and touch force at the same time. have.
도 6에 도시된 것과 같이, 여러 개의 선분이 동시에 접촉된 경우에는 P(x1,y1), Q(x2,y2)의 중점을 점촉점 T(x,y)라고 가정하고 가상의 접촉점을 구할 수 있다. 즉, x = (x1+x2)/2, y = (y1+y2)/2로 접촉점 T(x,y)의 좌표를 구한다.As shown in FIG. 6, when several line segments are in contact at the same time, a virtual contact point can be obtained by assuming that the midpoints of P (x1, y1) and Q (x2, y2) are the point of contact point T (x, y). have. That is, the coordinates of the contact point T (x, y) are obtained by x = (x1 + x2) / 2 and y = (y1 + y2) / 2.
이하에서는 저항형 터치 센서에 있어서, 전력의 소모를 줄일 수 있는 터치 센서의 실시예에 대하여 설명한다. 도 7에는 종래의 저항막 방식의 터치 센서 동작을 설명하기 위한 전기적인 등가 회로가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 것과 같이 종래의 4선 방식 또는 5선 방식의 저항형 터치 센서는 하부 기판(210)에 저항막(220)이 코팅되어 있다. 또한, 상부 시트(230)의 하부면에도 저항막(240)이 코팅되어 있다. 외력에 의하여 상부 시트(230)의 저항막(240)이 하부기판(210)의 저항막(220)과 접촉하면, 접촉점(T)의 전압이 저항막(240)에 유기되고, 이를 읽어 들여서 접촉점의 좌표를 감지하게 된다. 상기와 같은 기본적인 구조를 갖는 종래의 터치 센서는 작동시에 항상 저항막(220)에 전원이 공급되어 전류가 흐르도록 되어 있다. 4-선 방식의 경우 도시하지는 않았으나 X-좌표 감지용 및 Y-좌표 감지용 저항막에 교대로 전류가 흐르도록 되어 있다. 즉, 종래의 터치 센서는 모두 터치 대기 중인 상태에서도 하부 기판의 저항막에 전류가 흐르도록 되어 있어서, 저항막 의 저항에 의하여 전력이 소모되고 있으며, 전력의 소모에 따른 열이 발생하고 있다. 이러한 종래의 터치 센서는 휴대용 전자 장치에 있어서, 밧데리가 빨리 소모되도록 하여 휴대용 전자장치를 장시간 사용할 수 없게 한다.Hereinafter, an embodiment of a touch sensor that can reduce power consumption in a resistive touch sensor will be described. FIG. 7 illustrates an electrical equivalent circuit for explaining a conventional resistive touch sensor operation. Referring to FIG. As shown in FIG. 7, in the conventional 4-wire or 5-wire resistive touch sensor, a
도 8을 참조하면, 본 실시예의 터치 센서(300)는 하부 기판(310)의 제1 저항패턴(320)에 연결된 스위치 S1(350)와 상부 시트(330)의 저항막(340)에 연결된 스위치 S2(370)를 더 포함한다. 또한, 제1 저항패턴(320)에는 터치 대기 상태에서 터치 된 시점을 입력받기 위한 저항 Rb(360)가 연결되어 있다. 또한, 전원 Vcc는 S1(350)과 S2(370)의 스위칭에 따라서 제1 저항 패턴(320)과 저항막(340)에 선택적으로 연결이 가능하다. 터치 대기 중에는 스위치 S2를 폐쇄하여 전원 Vcc을 상부 시트(330)의 제2 저항 패턴(340)에 인가한다. 접촉에 의하여 제1 저항패턴(320)에 연결된 저항 Rb(360)에 전압 Vb 가 감지되면, 스위치 S2를 개방하고 스위치 S1을 폐쇄한다. 스위치 S1의 폐쇄에 의하여 저항막(340)에 유기된 전압 Vt와 저항 Rb에 걸리는 전압 Vb를 측정하여 접촉점 T의 좌표를 앞에서 설명한 방법으로 감지한다. 터치가 종료되어 저항막에 유기된 전압 Vt가 없어지면, 스위치 S1(350)을 개방하고 스위치 S2(370)를 폐쇄하여 다시 터치 대기 상태로 전환한다. 본 실시예(340)의 터치 센서는 터치 대기 상태에서는 전력을 소모하지 않고 터치된 상태에서만 전력을 소모하게 된다. 따라서 터치 센서의 동작 중에 전력 소모를 줄일 수 있게 된다. 본 실시예의 전력 소모를 절감할 수 있는 터치 센서(300)는 제1 저항패턴(320) 대신에 저항막을 사용하는 종래의 4선 또는 5선 방식의 터치 센서에도 적용할 수 있음은 물론이다.Referring to FIG. 8, the
도 9는 본 발명에 따른 전력 소모를 줄일 수 있는 터치 센서의 다른 실시예이다. 본 실시예(400)가 도 8에 도시된 실시예(300)와 다른 점은 스위치를 사용하지 않는 대신에 두 개의 저항 Rb(460) 및 Rc(470)을 제1 저항패턴의 양단에 연결한 점이다. 즉, 저항막(440)에 전원을 항상 인가해서 저항막(440)에서 접촉 전압(Vt)를 측정하지 않고, 제1 저항패턴(420)의 양단에 연결된 저항 Rb(460) 및 Rc(470)에 걸리는 전압을 측정하여 접촉점의 좌표를 구하고 동시에 터치 대기 중의 전력 손실을 방지하도록 되어 있다. 저항막(440)과 제1 저항 패턴(420)의 접촉에 의하여 저항 Rb(460)에 걸리는 전압 Vb와 Rc(470)에 걸리는 전압 Vc를 측정하면 접촉점 T에서의 접촉 전압을 계산할 수 있고, 접촉 전압을 계산하면 도 2 내지 도 6에 도시된 실시예의 접촉점 계산 방법에 의하여 접촉점의 좌표를 구할 수 있게 된다.9 is another embodiment of a touch sensor capable of reducing power consumption according to the present invention. The
도 2 내지 도 6 및 도 9에 도시된 실시예들은 하부 기판에 코팅된 제1 저항 패턴이 선형 패턴인 실시예들이다. 제1 선형 저항 패턴이 연속된 하나의 선으로 겹치지 않게 배치되어 있으므로, 터치 위치의 정밀도를 향상시키기 위하여는 터치 전압 Vt를 입력받아 디지탈 신호로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)의 출력 비트(bit) 수가 커져야 한다(ADC의 해상도가 높아져야 한다). 예를 들면 터치 센터의 해상도가 X방향으로 1024, Y방향으로 1024 라고 하면, ADC는 상기 터치 센서의 해상도를 충족하기 위하여 20 bit 이상이 되어야 한다. 현실적으로 비트 수가 적은 저해상도 ADC를 사용하여 제조 원가가 저렴한 터치 센서를 제공하는 것이 바람직하다.2 to 6 and 9 are embodiments in which the first resistance pattern coated on the lower substrate is a linear pattern. Since the first linear resistance pattern is arranged so as not to overlap one continuous line, in order to improve the accuracy of the touch position, an output bit of an analog to digital converter (ADC) that receives a touch voltage Vt and converts it into a digital signal. ) Should be large (the resolution of the ADC should be high). For example, if the resolution of the touch center is 1024 in the X direction and 1024 in the Y direction, the ADC should be 20 bits or more to satisfy the resolution of the touch sensor. In practice, it is desirable to provide a low cost touch sensor using a low resolution ADC with a low number of bits.
도 10은 저해상도의 ADC를 사용하여 터치 위치의 좌표를 감지할 수 있는 터 치 센서(500)의 실시예이고, 도 11은 도 10에 도시된 실시예의 전기적인 등가회로이다. 도 10에 도시된 실시예(500)가 도 2에 도시된 실시예(100)와 다른 점은, 상부 시트(540)의 하부면 전체에 ITO가 코팅된 것이 아니라, 도시된 것과 같이 연속된 하나의 선이 연장된 제2 저항 패턴이 Y축 방향으로 일정한 간격을 갖도록 지그 재그 형태로 연장되어 형성되어 있고, 제1 및 제2 저항패턴의 일단에 각각 저항 Rb1 및 Rb2가 각각 연결되어 있는 것이다. 또한, 각각의 저항 패턴의 양단에 스위치(S1 - S4)가 연결되어 있다. 본 실시예의 터치 센서(500)는 4선이 필요하고, 외부에 스위치와 저항이 연결되어 회로가 복잡해지는 단점이 있으나, 저해상도의 ADC를 이용하여 간단하고 정확하게 터치 위치를 감지할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 하부기판의 제1 저항패턴(520)을 이용하여 터치 위치 T (x,y)의 y 좌표를 구하고, 제2 저항패턴을 이용하여 터치 위치 T(x,y)의 x 좌표를 구한다. 또한 각각의 스위치(S1 - S4)를 적절히 온/오프 조절하여 터치 대기 중의 전력의 소모를 최소화할 수 있는 장점이 있다.FIG. 10 is an embodiment of a
도 12는 터치 위치 T(x,y)를 감지하는 방법을 설명하기 위하여 도 10의 실시예의 제1 저항 패턴(520)과 제2 저항 패턴(550)을 개략적으로 도시한 것이다. 도 11과 도 12를 참조하여, 본 실시예의 터치 센서(500)의 터치 위치 측정 방법을 설명한다. 먼저 터치 대기 중에 전력의 소모를 최소화하기 위하여 S1(561)과 S4(572)를 폐쇄 상태로 하고, S2(562)와 S3(571)를 개방 상태로 유지하면서 저항 Rb1(560)에 유기되는 전압을 측정한다. 터치가 되지 않은 상태에서 Vt1의 값은 0 볼트이다. 도 12에 도시된 것과 같이 임의의 점 T(x,y)가 터치 되어 제1 저항 패 턴(520)과 제2 저항 패턴(550)이 접촉하면 저항 Rb1(560)에 걸리는 전압 Vt1은 [수학식 13]과 같다.FIG. 12 schematically illustrates a
다음으로 Vt1이 검출되면, 터치 대기 상태에서 터치 상태가 된 것으로 판단하여, 스위치 S1(561)과 S2(562)를 폐쇄 상태로 하고 스위치 S3(571)와 S4(572)를 개방 상태로 하여, 제1 저항패턴(520)에는 전원을 공급하고 제2 저항패턴(550)은 하이 임피던스 상태가 되도록 한다. 이 경우 Vt1과 Vt2를 측정하면, 제1 저항패턴(520)을 이용하여 도 5에 도시된 실시예에서 설명한 접촉점 T(x,y)의 y 좌표를 구하는 방법을 그대로 적용할 수 있다. 도 12(b)에 도시된 것과 같이 접촉점 T에서 제1 저항패턴의 이웃 하는 세 개의 선분이 동시에 접촉되었다고 가정하고, 패턴의 시작점 A에 가까운 접촉점을 P, 종점 B에 가까운 접촉점을 Q라고 한다. 이때 P 점의 y 좌표를 y1이라 하고, Q 점의 y 좌표를 y2라고 하면 y1과 y2는 다음의 식으로 구할 수 있다.Next, when Vt1 is detected, it is determined that the touch state is in the touch standby state, and the
여기에서, L(A,P)는 제1 저항패턴(520)의 시작점 A에서 접촉점 P까지의 거리이고, L(B,Q)는 종점 B에서 접촉점 Q까지의 거리이다. 또한, ρy는 제1 저항 패턴의 단위 길이당 저항이다. 다음의 식을 이용하여 y1 및 y2의 좌표를 구한다. 여기에서 dy는 제1 저항패턴(520)의 Y 축 방향 선분의 길이이고 Lx는 X 축 방향 선분의 길이로, 본 실시예에서 제1 저항 패턴(520)은 X 축 방향으로 일정한 길이 Lx 및 Y축 방향으로 등간격 dy를 갖도록 지그 재그 형태로 연장된 것이다.Here, L (A, P) is the distance from the start point A of the
y1 = Npdy+Δyy1 = Npdy + Δy
y2 = Ey - Nqdy+Δyy2 = Ey-Nqdy + Δy
상기 [수학식 15]에 의해서 구해지는 y1과 y2의 산술 평균을 구하여 접촉점 T(x,y)의 y 좌표, 즉 제1 저항패턴의 지그재그 진행 방향 좌표(제1 좌표)를 구한다.The arithmetic mean of y1 and y2 obtained by the above [Equation 15] is obtained, and the y coordinate of the contact point T (x, y), that is, the zigzag traveling direction coordinate (first coordinate) of the first resistance pattern is obtained.
다음으로 제2 저항패턴(550)을 이용하여 접촉점 T(x,y)의 x 좌표를 구하기 위하여, 도 11에서 스위치 S1과 S2를 개방하고, S4와 S3를 폐쇄하여 제2 저항 패턴(550)에 전원을 공급하고, 제1 저항패턴(520)은 하이 임피던스 상태가 되도록 한다. 다음으로, Vt1과 Vt2를 측정하면 제2 저항패턴(550)을 이용하여 접촉점 T의 x 좌표를 구한다. 도 12(a)에 도시된 것과 같이 접촉점 T에서 제2 저항패턴(550)의 이웃하는 세 개의 선분이 동시에 접촉되었다고 가정하고, 패턴의 시작점 M에 가까운 점을 P', 종점 N에 가까운 점을 Q'이라고 한다. 이때 P' 점의 x 좌표를 x1이라 하고, Q' 점의 x 좌표를 x2라고 하면 x1과 x2는 다음의 식으로 구할 수 있다.Next, in order to obtain the x coordinate of the contact point T (x, y) using the
여기에서, L(M,P')는 제2 저항 패턴(550)의 시작점 M에서 접촉점 P'까지의 거리이고, L(N,Q')는 종점 N에서 접촉점 Q'까지의 거리이다. 또한, ρx는 제2 저항 패턴(550)의 단위 길이당 저항이다. 다음의 식을 이용하여, y1, y2의 좌표를 구한다. 여기에서 dx는 제2 저항패턴(520)의 X 축 방향 선분의 길이이고 Ly는 Y 축 방향 선분의 길이로, 본 실시예에서 제2 저항 패턴(520)은 Y 축 방향으로 일정한 길이 Ly 및 X축 방향으로 등간격 dx를 갖도록 지그 재그 형태로 연장된 것이다.Here, L (M, P ') is the distance from the starting point M of the
x1 = Np'dx+Δxx1 = Np'dx + Δx
x2 = Ex - Nq'dx+Δxx2 = Ex-Nq'dx + Δx
상기 [수학식 17]에 의해서 구해지는 x1과 x2의 산술 평균을 구하여 접촉점 T(x,y)의 x 좌표, 즉 제2 저항패턴의 지그재그 진행방향의 좌표(제2좌표)를 구한다.The arithmetic mean of x1 and x2 obtained by the above Equation 17 is obtained to determine the x coordinate of the contact point T (x, y), that is, the coordinate (second coordinate) of the zigzag traveling direction of the second resistance pattern.
도 13은 도 10에 도시된 실시예의 터치 센서(500)를 콘트롤러(580)에 직접 연결하여 사용하는 상태를 도시한 것이다. 콘트롤러(580)는 컴퓨터나 마이크로 프로세서와 같이 터치 센서(500)의 제1 및 제2 저항 패턴에 순차적으로 전원을 공급하거나 차단하고 저항 Rb1 및 Rb2에 걸리는 전압을 측정하기 위한 소프트웨어를 실행하는 전자 장치이다. 콘트롤러(580)는 센서(500)와 네 개의 범용 입/출력 라인(GPIO 라인, L1, L4, L5, L6) 및 두 개의 ADC 라인(L2, L3)으로 연결되어 있다. 네 개의 범용 입출력 라인(L1, L4, L5, L6)은 하이, 로우, 하이 임피던스 상태로 구동될 수 있다. 또한 도시하지는 않았으나, 두 개의 ADC 라인(L2, L3)에는 갤리브레이션을 위한 저항이 추가로 연결될 수 있다. 본 실시예는 도 10에 도시된 실시예의 스위치(S1 - S4)를 콘트롤러(580)의 네 개의 GPIO 라인(L1, L4, L5, L6)으 로 대체한 것이다.FIG. 13 illustrates a state in which the
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예로, 3차원 형상 물체 표면의 터치를 감지하기 위한 터치 센서의 실시예이다. 본 실시예는 선형 패턴 상의 점을 삼차원 곡면에 일대일 대응하도록 적절히 배치하면 임의의 형상을 갖는 표면의 터치를 감지할 수 있는 터치 센서(600)를 용이하게 만들 수 있다는 것을 보여 준다. 본 실시예의 터치 센서(600)는 로봇의 암이나 몸통, 곡면을 갖는 디스플레이 장치 등에 적용이 가능하다. 본 실시예의 터치센서(600)는 절연체인 하부기판(610)의 상부면에 제1 저항 패턴(620)이 ITO로 코팅되어 형성되어 있다. 하부기판(610)의 상부면은 공간상의 좌표의 함수 S(x, y, z)로 나타낼 수 있다. 또한, 제1 저항패턴(620)은 하나의 선으로 겹치지 않도록 하부기판의 상부면에 형성되며, 공간상의 좌표의 함수 L1(x,y,z)로 나타낼 수 있다. 도 13에 도시된 것과 같이, 제1 저항패턴(620)은 하부기판(620)의 상부면 S(x,y,z)에서 일 방향으로 지그재그로 연장되도록 형성되어 있다. 즉, 제1 저항패턴(620) 상의 한 점은 하부기판(610)의 상부면 상의 점과 일대일 대응 관계에 있다.FIG. 14 is an embodiment of a touch sensor for sensing a touch of a three-dimensional object surface according to another embodiment of the present invention. This embodiment shows that properly placing the points on the linear pattern in a one-to-one correspondence to a three-dimensional curved surface can easily make the
가요성 상부 시트(640)는 하부 기판(610)과 일정한 거리 이격된 상태로 하부기판(610)과 고정되고, 상부시트(640)와 하부 기판(610) 사이에는 복수의 탄성 스페이서(630)가 삽입되어 있다. 하부기판(610)의 상부면 S(x,y,z)과 마주 보는 상부 시트(640)의 하부면은 동일한 형상이다. 상부 시트(640)의 하부면에는 제2 저항패턴(650)이 ITO로 코팅되어 있다. 제2 저항 패턴(650)은 하나의 선으로 겹치지 않도록 상부시트(640)의 하부면에 형성되며, 공간상의 좌표의 함수 L2(x,y,z)로 나 타낼 수 있다. 또한, 제2 저항패턴은 제1 저항패턴(620)이 지그재그로 연장된 일방향에 직교하는 방향으로 지그재그로 연장되도록 형성되어 있다.The flexible
본 실시예의 터치 센서(600)의 터치 위치를 감지하는 방법은 도 10에 도시된 실시예의 터치 위치를 감지하는 방법과 동일하다. 본 실시예의 터치 센서가 도 10에 도시된 실시예와 다른 점은, 본 실시예의 터치 센서는 원형의 터치 센서나 구면상에 설치할 수 있는 터치 센서를 간편하게 제조할 수 있다는 점이다.The method of detecting the touch position of the
도 15는 본 발명에 따른 터치 센서의 저항패턴의 다양한 실시예를 나타내는 개략도이다. 도 15(a)는 원형의 저항 패턴을 갖는 터치 센서를 도시한다. 원형의 면의 좌표(x,y)와 선형 저항 패턴 상의 점(l)과의 대응 관계는 피다고라스의 정리를 이용하면 간단히 계산할 수 있다. 또한, 제1 저항패턴(1100)과 제2 저항패턴(1200)은 서로 직교하도록 배치되어 있다. 도 15(b)는 링형상의 평면에 선형의 저항 패턴을 형성한 실시예이다. 제1 저항패턴(1300)과 제2 저항패턴(1400)은 서로 직교하도록 배치되어 있다. 도 15(c)는 구면상에 형성된 저항패턴을 도시한다. 제1 저항패턴(1500)과 제2 저항패턴(1600)은 구면상에서 서로 직교하도록 배치되어 있다.15 is a schematic diagram illustrating various embodiments of a resistance pattern of a touch sensor according to the present disclosure. 15A shows a touch sensor with a circular resistance pattern. The correspondence between the coordinates (x, y) of the circular plane and the point (l) on the linear resistance pattern can be calculated simply by using Pygoda's Theorem. In addition, the
도 16은 본 발명에 따른 터치 센서의 또 다른 실시예를 나타낸다. 본 실시예의 터치센서가 도 10에 도시된 실시예와 다른 점은, 하부 기판(1100)의 일측면에서 연장된 제1 단자 연결부(1110)가 형성되어 있고, 가요성 상부시트(1400)의 일측면에서 연장된 제2 단자 연결부(1410)가 형성되어 있는 점이다. 또한, 도 16에 도시된 것과 같이, ITO로 형성된 선형의 제1 및 제2 저항패턴(1200, 1400)의 양단부 가 각각 제1 및 제2 단자연결부(1110, 1410)에서 시작하고 끝나도록 배치되어 있다. 본 실시예의 터치 센서(1000)는 표시장치의 표시영역 전면에 직접 부착하고, 터치 위치에 대한 정보를 단자연결부를 통하여 제공할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 터치 센서가 손상된 경우에 표시장치에 부착된 터치센서를 용이하게 제거하고 새로운 터치센서로 교환이 가능하다.16 shows another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention. The touch sensor of the present embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 10, and the first
도 17은 본 발명에 따른 터치 센서의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예(2000)가 도 16에 도시된 실시예와 다른 점은, 하부기판(2100)의 단자연결부(2110)에 제1 저항패턴(2200)의 양단부 이외에 ITO로 코팅된 연결패턴(2230, 2240)이 형성되어 있다는 점이다. 연결패턴(2230, 2240)은 가요성 상부 시트(2400)의 단자연결부(2410)에 형성된 제2 저항패턴(2500)의 양단부(2510, 2520)와 이방성 전도 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF, 2600)을 통하여 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 저항패턴(2200)의 양단부(2210, 2220)와 연결패턴(2230, 2240)은 플랙시블 PCB(2700)의 패턴(2710 - 2740)과 ACF에 의하여 전기적으로 연결된다. 따라서 본 실시예의 터치 센서는 FPCB(2700)를 통하여 외부의 장치와 연결되도록 되어 있어서, ITO 패턴이 손상되는 것을 방지하고, 보다 견고하게 외부 장치와 연결할 수 있도록 한다. 도면부호 2800은 하부기판(2100)과 가요성 상부시트(2400)의 가장자리를 접착시키기 위한 투명한 양면 접착필름 또는 가장자리에 도포된 투명한 재질의 접착제이다.17 shows another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention. 16 is different from the embodiment shown in FIG. 16, except that both ends of the
도 18은 본 발명에 따른 터치 센서의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 18에 도시된 실시예(3000)가 도 17에 도시된 실시예와 다른 점은, 상부시트(2400)의 단 자연결부(2410)에 고정된 FPCB(2700)의 패턴과 전기적으로 연결된 커넥터(3100)가 결합되어 있다는 점이다. 또한, 하부기판(2100)의 하부면에는 양면접착필름(3200)이 부착되어 있고, 양면접착필름(3200)의 상부에는 박리스트립(3300)이 부착되어 있다. 커텍터(3100)에는 외부장치와 결합되기 위한 단자(3110)가 형성되어 있다.18 shows another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention. The
도 19는 도 18에 도시된 터치센서를 휴대폰(4000)의 표시장치에 설치하는 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 터치센서(3000)에 부착된 박리스트립을 제거하고, 터치 센서(3000)를 휴대폰(4000)의 표시장치(4100)에 부착하면서, 커텍터(3100)를 휴대폰의 표시장치 테두리에 형성된 커넥터(4200)에 연결한다. 터치센서 커넥터(3100)의 형상은 휴대폰(4000)의 커넥터4200)와 결합되어 휴대폰 표시장치의 테두리를 완성하도록 되어 있다. 즉, 터치센서의 커넥터는 터치 센서의 단자연결부까지 연장되도록 되어 있어서, 터치 센서가 휴대폰에 결합되면 커넥터가 표시장치의 테두리의 일부가 되면서 단자연결부는 외부에서 보이지 않게 된다.FIG. 19 is an explanatory diagram for describing a method of installing the touch sensor illustrated in FIG. 18 on the display device of the
도 20은 본 발명에 따른 터치센서의 또 다른 실시예이다. 본 실시예의 터치센서가 도 16에 도시된 터치센서와 다른 점은, 하부기판(5100)에 두 개의 저항패턴이 병렬로 형성되어 있고, 상부 시트(5400)에도 두 개의 저항패턴이 병렬로 형성되어 있다는 점이다. 본 실시예의 터치 센서는 대형의 터치 센서의 경우 선형 저항 패턴의 길이가 길어짐에 따라서 저항이 커지는 문제를 해결하기 위한 것으로 대형 터치 센서를 제조하기에 적합하다. 터치 센서의 크기에 따라서 세개 이상의 선형 저항패턴을 병렬로 배치하는 것은 터치 센서 분야의 기술자에게 있어서 자명하다.20 is another embodiment of a touch sensor according to the present invention. The touch sensor of the present embodiment is different from the touch sensor illustrated in FIG. 16, in which two resistance patterns are formed in parallel on the
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사 상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.
본 발명에 따른 터치 센서는 터치 영역에 등전위를 형성하기 위한 불투명한 전극이 불필요하여 디스플레이 장치의 표시 화면에 일체로 컴팩트하게 장착시켜서 입력 수단(터치 스크린)으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 터치 센서는 논리적 연산을 수행할 수 있는 콘트롤러에 연결되어 다양한 형태의 입력기능을 구현할 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터의 키보드를 대체하거나, 볼륨을 조절하기 위한 가변저항, 메뉴나 자료를 스크롤하기 위한 입력장치, 복수의 버튼을 가진 스위치 등으로 활용할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 터치 센서는 동시에 접촉되는 패턴의 선분의 수나 길이에 대응하는 터치력을 감지할 수 있으므로, 터치위치와 터치력을 동시에 감지하는 촉각센서로 활용할 수 있다. 예를 들면 로봇의 몸체에 부착하여 외부의 물체와 접촉할 경우 접촉위치와 접촉력을 감지할 수 있다. 또한, 인공피부의 외부에 부착하여 터치 위치와 터치력을 동시에 감지할 수 있도록 할 수 있다.The touch sensor according to the present invention does not require an opaque electrode for forming an equipotential in the touch area, and thus can be used as an input means (touch screen) by integrally mounting it on the display screen of the display device. In addition, the touch sensor according to the present invention may be connected to a controller capable of performing logical operations to implement various types of input functions. For example, it can be used as a substitute for a computer keyboard, a variable resistor for adjusting a volume, an input device for scrolling a menu or data, a switch with a plurality of buttons, and the like. In addition, the touch sensor according to the present invention can detect the touch force corresponding to the number or length of the line segments of the contact pattern at the same time, it can be used as a tactile sensor for detecting the touch position and the touch force at the same time. For example, it can be attached to the body of the robot to detect the contact position and the contact force when in contact with an external object. In addition, it can be attached to the outside of the artificial skin to be able to detect the touch position and the touch force at the same time.
도 1은 종래의 터치 센서를 설명하기 위한 개략도1 is a schematic diagram for explaining a conventional touch sensor
도 2는 본 발명에 따른 터치 센서의 일실시예의 개략도2 is a schematic diagram of one embodiment of a touch sensor according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 터치 센서에 있어서 제1 저항패턴의 1개의 선분이 단락된 경우의 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 개략도3 is a schematic diagram for explaining a method for obtaining coordinates when one line segment of the first resistance pattern is shorted in the touch sensor according to the present invention;
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 터치 센서에 있어서 제1 저항패턴의 2개의 선분이 단락된 경우의 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 개략도4 and 5 are schematic diagrams for explaining a method for obtaining coordinates when two line segments of the first resistance pattern are short-circuited in the touch sensor according to the present invention.
도 6는 본 발명에 따른 터치 센서에 있어서 제1 저항패턴의 3개 이상의 선분이 단락된 경우의 좌표를 구하는 방법을 설명하기 위한 개략도6 is a schematic view for explaining a method for obtaining coordinates when three or more line segments of the first resistance pattern are short-circuited in the touch sensor according to the present invention.
도 7은 종래의 저항막 방식 터치 센서의 전기 회로도7 is an electrical circuit diagram of a conventional resistive touch sensor.
도 8은 본 발명에 따른 절전형 터치 센서의 전기 회로도8 is an electrical circuit diagram of a power saving touch sensor according to the present invention;
도 9는 도 4에 도시된 실시예의 터치 센서의 전기 회로도9 is an electrical circuit diagram of the touch sensor of the embodiment shown in FIG.
도 10은 본 발명에 따른 터치 센서의 다른 실시예의 개략도10 is a schematic diagram of another embodiment of a touch sensor according to the present invention;
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 전기 회로도11 is an electrical circuit diagram of the embodiment shown in FIG.
도 12는 도 10에 도시된 실시예의 터치 위치를 구하는 방법을 설명하기 위한 개략도12 is a schematic view for explaining a method of obtaining a touch position of the embodiment shown in FIG. 10.
도 13은 도 10에 도시된 실시예의 터치센서를 콘트롤러에 연결한 상태의 설명도13 is an explanatory diagram of a state in which the touch sensor of the embodiment shown in FIG. 10 is connected to a controller;
도 14는 본 발명에 따른 터치센서의 다른 실시예의 개략도14 is a schematic diagram of another embodiment of a touch sensor according to the present invention;
도 15은 본 발명에 따른 터치 센서의 저항패턴의 다양한 형태를 나타내는 개 략도15 is a schematic view showing various forms of a resistance pattern of a touch sensor according to the present invention;
도 16은 본 발명에 따른 터치 센서의 다른 실시예의 개략도16 is a schematic diagram of another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention;
도 17은 본 발명에 따른 터치 센서의 다른 실시예의 개략도17 is a schematic diagram of another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention;
도 18은 본 발명에 따른 터치 센서의 다른 실시예의 개략도18 is a schematic diagram of another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention;
도 19는 도 18에 도시된 실시예의 터치 센서를 교환하는 방법을 나타내는 설명도FIG. 19 is an explanatory diagram showing a method of replacing the touch sensor of the embodiment shown in FIG. 18
도 20은 본 발명에 따른 터치 센서의 다른 실시예의 개략도20 is a schematic diagram of another embodiment of a touch sensor in accordance with the present invention;
<도면 부호의 간단한 설명><Short description of drawing symbols>
110, 510 610 하부 기판 150 저항막110, 510 610
120, 520 제1 저항패턴 550, 650 제2 저항패턴120, 520
140, 540, 640 가요성 상부 시트140, 540, 640 flexible top sheet
130, 530, 630 탄성 스페이서130, 530, 630 elastic spacer
2700 FPCB 3000 커넥터2700
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080084999A KR20100026122A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Touch sensor having easily exchangeable structure |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020080084999A KR20100026122A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Touch sensor having easily exchangeable structure |
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KR1020080084999A KR20100026122A (en) | 2008-08-29 | 2008-08-29 | Touch sensor having easily exchangeable structure |
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-
2008
- 2008-08-29 KR KR1020080084999A patent/KR20100026122A/en not_active Application Discontinuation
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