KR20120021812A - 압력기반 정전용량식 터치스크린 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가해진 압력의 위치와 압력의 크기에 따라 다르게 나타나는 두 극판 사이의 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관한 것이다. 본 발명의 터치스크린(1)은, 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 않도록 링-형상의 판 또는 투명 통판으로 이루어진 기판(10), 기판(10)의 테두리(11)에 다수개로 분할되어 적층된 제1 극판(20)들, 제1 극판(20)들에 걸쳐 폐쇄환을 형성하면서 적층되는 제1 탄성층(30), 제1 탄성층(30)과 이격되어 기판(10)의 테두리(11)에 다수개로 분할되어 적층되는 제2 탄성층(40)들, 탄성층(30, 40)의 높이에 대응하는 거리(d)만큼 제1 극판(20)들로부터 이격되어 탄성층(30, 40)들에 걸쳐 폐쇄환을 형성하며 적층되고 제1 극판(20)들의 각각과 쌍을 이루어 제1 극판(20)의 개수만큼의 단위압력센서(S)들을 형성하는 제2 극판(50), 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40) 사이의 제1 극판(20)들에 탄성층(30, 40)의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격으로 다수개가 돌출 형성되어 외부의 압력에 의한 제2 극판(50)의 변위의 한계를 설정하는 스토퍼(60)들, 및 표시장치(3)의 상부에 위치하여 가해진 압력을 제2 극판(50)에 전달하는 투명윈도우(70)를 포함한다.

Description

압력기반 정전용량식 터치스크린{Capacitive Force-based Touch Screen}
본 발명은 정전용량식 터치스크린에 관한 것이며, 보다 상세하게는 가해진 압력의 위치와 압력의 크기에 따라 다르게 나타나는 두 극판 사이의 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관한 것이다.
대표적인 휴대용 통신단말기인 휴대전화기는, 그 지속적인 진화에 따라, 전통적인 통화 기능에 컴퓨터 기능 등 다양한 기능을 통합한 일명 '스마트폰'으로의 흐름이 대세의 하나가 되고 있다.
스마트폰은 본래의 통화기능 이외에 인터넷을 포함한 매우 다양한 기능들을 실행하도록 구성되어 있기 때문에, 이런 다양한 기능의 실행과 데이터 등을 입력하기 위한 입력장치로서 전통적으로 휴대전화기에 널리 사용되어왔던 돔스위치 방식의 키패드로는 한계가 있다. 이런 이유로 스마트폰에는 터치스크린으로 대표되는 터치식 입력장치들이 널리 적용되게 되었고, 입력장치로서 터치스크린을 적용한 휴대전화기를 일반적으로 '터치폰'이라고 부른다.
터치스크린은, 휴대전화기를 포함한 엠피쓰리, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등 각종 휴대용 단말기는 물론, 내비게이션, 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등의 각종 모니터뿐만 아니라, 냉장고, 전자레인지, 세탁기와 같은 가전제품에 이르기까지 각종 전기전자장치의 입력장치로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 터치스크린은 소정의 내용이 디스플레이 되는 표시장치(예. LCD) 위에 적층하여 표시장치와 함께 사용하고, 터치스크린에 손가락 등을 접촉(가압)하면 그 아래의 표시장치에 표시된 내용이 입력되도록 작동하는 입력장치이며, 그 구조와 동작원리에 따라 정전용량 방식, 저항막 방식, 적외선 방식, 초음파 방식 등이 있다.
정전용량식 터치스크린에는, 전도체(예, 손가락)의 접촉(접근)만을 감지하여 접촉위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 '터치기반 정전용량식 터치스크린'과, 접촉에 의해 가해진 압력의 크기와 위치를 감지하여 그에 대응하는 입력신호를 생성하는 '압력기반 정전용량식 터치스크린'이 있다.
전자의 '터치기반 정전용량식 터치스크린'은, 기판(예, 합성수지 등) 위에 극판(전극, 예, Indium Tin Oxide(ITO)와 같은 투명 전도막)을 일정 배열(예, 매트릭스 배열)로 적층(도포)한 구조로서, 전도체(예, 손가락)가 극판에 접근(또는 접촉)할 때 발생하는 기생정전용량(Parasitic Capacitance)을 측정하여 해당 터치위치(좌표)를 검출함으로써 터치위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치스크린으로서, 접촉을 하는 물체로서 전도체(예, 손가락)만을 사용할 수 있고, 접촉여부만을 검출할 뿐 가해진 압력의 크기를 검출할 수 없다.
후자의 '압력기반 정전용량식 터치스크린'은, 기판 위에 일정 거리 이격된 2개의 극판을 예들 들어 매트릭스 배열한 구조로서, 가해진 압력에 의해 2개 극판 사이의 거리가 변하면서 발생하는 정전용량변화를 측정하여 해당 압력이 가해진 위치와 함께 가해진 압력의 크기를 검출함으로써, 압력이 가해진 위치와 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 터치스크린으로서, 전도체일 필요 없는 임의의 물체로 터치스크린의 소정 위치를 가압하는 것으로 입력을 실행하고, 터치위치뿐만 아니라 가해진 압력의 크기에 따라 서로 다른 입력신호를 생성할 수 있다.
이와 같은 터치스크린을 휴대전화기(예, 스마트폰)의 입력장치로 적용함에 따라, 기능이 확대된 휴대전화기에 요구되는 다양한 입력을 보다 효과적으로 실현할 수 있게 되었다. 즉, 터치스크린의 소정 위치를 단순히 터치하여 해당 터치포인트에 대응하는 입력신호가 생성되도록 하는 통상적인(전통적인) 입력 작동은 물론, 단순한 포인트의 터치가 아닌 연속적인 제스처 터치 동작에 대응하는 입력신호를 생성하는 소위 '이벤트 입력'도 실현할 수 있게 되었다.
앞서 언급한 바와 같이 터치스크린은 LCD와 같은 표시장치의 상면에 적층하여 사용되는 것이 일반적이므로, 결과적으로 터치스크린이 표시장치를 덮고 있어서 표시장치로부터의 광투과율을 저하시키게 되므로, 기본적으로 터치스크린은 표시장치의 선명도를 저하시키는 요인으로 작용한다.
본 발명자는 터치스크린의 표시장치 차폐로 인한 표시장치의 선명도 저하의 문제점을 개선하기 위해, 대한민국 특허 공개번호 10-2009-0105448(2009. 10. 07. 공개)의 '정전용량식 터치스크린'을 제안한 바 있다.
도10에 도시된 바와 같이, 상기 '448의 터치스크린(100)은, 테두리(111)를 제외하고 내부가 관통된 링형의 판이나 투명 통판으로 이루어진 기판(110); 상기 기판(110)의 테두리(111)의 상면에 적층된 제1 극판(120); 상기 제1 극판(120)의 상면에 적층되고 외부 압력에 의해 복원 가능하게 높이가 가변되는 탄성층(130); 상기 탄성층(130) 상면에 적층된 제2 극판(140); 상기 제2 극판(140)의 상면에 상기 기판(110)의 전면을 커버하도록 적층된 투명윈도우(150); 을 포함하고, 상기 제1 극판(120)과 상기 제2 극판(140) 중에 적어도 하나의 극판(120, 140)은 상기 기판(110)의 테두리(111)를 따라 일정 간격으로 배열된 4개 이상의 복수의 극판인 구성을 가진다.
상기 '448의 터치스크린(100)은, 투명윈도우(150)의 소정 위치가 터치되어 압력이 가해지면 상기 탄성층(130)의 복원 가능한(탄성적) 높이 변화로 상기 제1 극판(120)과 상기 제2 극판(140) 사이의 거리가 복원 가능하게 변화하고, 4개 이상의 복수의 극판(120 또는 140)의 위치에 대응하는 단위압력센서들에서 정전용량이 변화하고, 상기 단위압력센서(S)들에 대해 측정된 정전용량의 변화량들로부터 터치위치와 터치압력을 검출한다.
상기 '448의 터치스크린(100)은 기판(110), 극판(120, 140) 및 탄성층(130)이 외각 둘레에 배치되어 있기 때문에, 표시장치 위에 터치스크린(100)이 적층되어도 터치스크린(100)이 표시장치의 표시내용을 실질적으로 차폐하지 아니하기 때문에 표시장치의 표시내용에 대한 선명도 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 목적은, 표시장치에 표시된 표시내용의 선명도 저하를 방지할 목적으로 단위압력센서(탄성층이 매개된 상태로 일정 거리 이격된 2개의 극판; 외부로부터의 압력에 의해 2개의 극판 사이의 거리가 복원 가능하게 탄성적으로 가변됨으로써 2개의 극판 사이에 정전용량변화를 일으키는 단위소자)를 표시장치의 외각 둘레에 위치하도록 배치한 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관련하여, 이런 압력기반 정전용량식 터치스크린을 휴대전화기와 같은 전기전자장치에 설치하여 사용할 때 발생하는 제반 문제점들을 해소하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 압력기반 정전용량식 터치스크린에 관련하여, 반복적인 압력이나 과도한 압력으로 2개의 극판 사이에 매개된 탄성층이 소성 변형되어 그 탄성력을 상실하게 됨으로써 터치스크린의 수명이 단축되는 것을 최소화하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 압력기반 정전용량식 터치스크린이 휴대전화기와 같은 모체의 전기전자장치 작동과정에서 발생하는 RF 노이즈에 의해 오작동되는 것을 최소화하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 압력기반 정전용량식 터치스크린의 내부로 분진이나 습기 등의 이물이 침투하는 것을 최소화하고자 하는 것이다.
본 발명에 따라 압력기반 정전용량식 터치스크린이 제공된다.
본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 기판, 제1 극판, 제1 탄성층, 제2 탄성층, 제2 극판, 스토퍼 및 투명윈도우를 포함한다.
상기 기판은 표시장치를 실질적으로 차폐하지 않도록, 일정폭의 테두리를 제외하고 상기 표시장치에 대응하는 부분이 관통된 링-형상의 판 또는 투명 통판으로 이루어진다.
상기 제1 극판은 상기 기판의 테두리에 적층된다. 상기 제1 극판은 일정 간격의 틈새를 두고 4개 이상의 다수개로 분할되어 적층된다.
상기 제1 탄성층은 상기 제1 극판들에 일정폭과 높이로 적층되고, 상기 제1 극판들의 전체에 걸쳐 하나의 폐쇄환을 형성한다. 상기 제1 탄성층은 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변된다.
상기 제2 탄성층은 상기 제1 탄성층과 일정 거리 이격되어 상기 기판의 테두리에 상기 제1 탄성층에 대응하는 높이와 일정폭으로 적층되며, 일정 간격의 틈새를 두고 다수개로 분할되어 적층된다. 상기 제2 탄성층은 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변된다.
상기 제2 극판은 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층들의 높이에 대응하는 거리만큼 상기 제1 극판들로부터 이격되어 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층들에 걸쳐 적층되며, 전체적으로 하나의 폐쇄환을 형성한다. 상기 제2 극판은 상기 제1 극판들의 각각과 쌍을 이루어 상기 제1 극판의 개수만큼의 단위압력센서들을 형성한다.
상기 스토퍼는 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층들 사이의 상기 제1 극판들에 형성된다. 상기 스토퍼는 상기 제1 탄성층과 상기 제2 탄성층의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격을 두고 다수개가 돌출 형성된다. 상기 스토퍼는 외부의 압력에 의한 상기 제2 극판의 변위의 한계를 설정한다.
상기 투명윈도우는 상기 표시장치의 상부에 위치하고, 소정의 입력내용을 입력하기 위한 물체의 압력이 직접적으로 가해져서 가해진 압력을 상기 제2 극판에 전달한다.
본 발명에 따른 터치스크린은, 상기 투명윈도우의 소정 위치가 가압되면, 그 압력이 상기 제2 극판을 통해 상기 탄성층들에 전달되어 압력을 받은 상기 탄성층들이 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 대응하는 위치의 상기 단위압력센서(들)의 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 사이의 거리(d)가 복원 가능하게 변화함으로써 대응하는 상기 단위압력센서(들)에서 정전용량변화가 발생한다. 본 발명의 터치스크린은 이렇게 측정된 상기 정전용량변화들의 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성한다.
바람직하게, 상기 스토퍼는 상기 제1 극판들과 통전되는 도전체 소재로 형성된다. 상기 스토퍼는 상기 제2 극판과 쇼트를 방지하기 위해 부도체 피막이 도포되어 있다.
바람직하게, 상기 기판은 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징의 상면에 적층되거나 상기 기판의 아래에 위치하는 상기 표시장치의 외각 테두리의 상면과 상기 하우징의 상면에 걸쳐 적층된다. 여기에서, 상기 기판의 상측으로는 상기 제1 극판, 상기 제1 탄성층, 상기 제2 탄성층, 상기 스토퍼, 상기 제2 극판 및 상기 투명윈도우가 적층된다.
바람직하게, 상기 제2 극판은 그 위에 적층되는 상기 표시장치의 외각 테두리 하면에 적층된다. 여기에서, 상기 제2 극판과 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징의 사이에는, 상기 기판, 상기 제1 극판, 상기 제1 탄성층, 상기 제2 탄성층 및 상기 스토퍼가 적층되어 있고, 상기 표시장치의 상면에는 상기 투명윈도우가 적층되어 있다.
바람직하게, 상기 제2 극판은 상기 투명윈도우의 측면에 부착된다. 여기에서, 세로방향 하우징과 상기 투명윈도우의 사이에는, 상기 기판, 상기 제1 극판, 상기 제1 탄성층, 상기 제2 탄성층, 상기 스토퍼 및 상기 제2 극판이 횡방향으로 적층되어 있다.
본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 압력에 의해 상기 제2 극판이 변위할 때 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 사이에 위치하는 상기 스토퍼가 상기 제2 극판을 받쳐주어 그 변위를 일정 범위 내로 제한하므로, 상기 탄성층이 소성 변형되어 그 탄성력을 상실하게 되는 것을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 압력기반 정전용량식 터치스크린의 수명 단축을 최소화한다.
본 발명의 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 상기 단위압력센서들이 상기 표시장치의 외각 둘레에 배치되고, 상기 제1 극판에 부착된 전도성 소재의 상기 스토퍼가 상기 제1 극판의 그라운드 면적을 넓히게 됨에 따라, 함께 사용되는 상기 표시장치와 본 발명의 터치스크린이 장착된 전기전자장치(예, 휴대전화기)로부터 발생한 RF 노이즈에 의한 터치스크린의 오작동을 최소화할 수 있다.
본 발명의 압력기반 정전용량식 터치스크린은, 폐쇄환인 상기 제1 탄성층이 터치스크린 내부로 분진이나 습기 등의 이물이 침투하는 것을 최소화함으로, 이물에 의한 터치스크린의 수명단축을 최소화할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 예시적인 압력기반 정전용량식 터치스크린이 적용된 전기전자장치로서의 휴대전화기의 개략도,
도2는 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 부분 절단 사시도,
도3은 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 개략 분해사시도,
도4는 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린이 적용된 휴대전화기의 단면도,
도5는 본 발명에 따른 다른 예시적인 터치스크린이 휴대전화기의 단면도,
도6은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 터치스크린이 적용된 휴대전화기의 단면도,
도7은 본 발명에 따른 또 다른 예시적인 터치스크린이 적용된 휴대전화기의 부분단면도,
도8은 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 단위압력센서의 배치도,
도9는 본 발명에 따른 예시적인 터치스크린의 터치위치와 압력을 검출하는 원리를 보여주는 도면,
도10은 종래 압력기반 정전용량식 터치스크린의 개략도.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린을 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 터치스크린을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.
본 발명에 따른 압력기반 정전용량식 터치스크린(1)은, 도1에 도시된 바와 같이, 휴대전화기(2)로 대표되는 각종 전기전자장치에 설치하여 해당 장치의 작동에 필요한 각종 명령이나 데이터 등을 입력하기 위한 터치식 입력장치로서, 일반적으로 표시장치(3, 예; LCD)와 함께 설치되어 표시장치(3)에 표시된 소정의 입력내용을 입력하는 것에 사용된다.
이하에서는 본 발명의 터치스크린(1)을 휴대전화기(2; 터치폰, 스마트폰)에 적용한 예를 주로 설명한다.
본 발명의 터치스크린(1)은, 도1 내지 도7에 도시된 바와 같이, 기본적으로 기판(10), 다수의 제1 극판(20)들, 단일의 제1 탄성층(30), 다수의 제2 탄성층(40)들, 단일의 제2 극판(50), 다수의 스토퍼(60)들, 및 투명윈도우(70)를 포함한다.
본 발명의 터치스크린(1)은, 휴대전화기(2)에 함께 사용된 표시장치(3)를 차폐함으로써 표시장치(3)로부터의 표시내용에 대한 선명도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 실질적으로 광투과율을 저하시키지 아니하는 투명윈도우(70)를 제외한 광투과율의 저하를 유발할 수 있는 나머지 구성요소들(극판, 탄성층, 스토퍼)이, 터치스크린의 전체면에 걸쳐 배치되어 있는 것이 아니라 그 외각 테두리만 배치되어 있기 때문에, 결과적으로 표시장치(3)의 광투과율의 저하를 유발할 수 있는 상기 구성요소들(극판, 탄성층, 스토퍼)이 표시장치(3)의 외각 테두리나 그 밖에 배치되어 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 아니한다.
상기 기판(10)은, 본 발명의 터치스크린(1)의 구성요소들(극판, 탄성층, 스토퍼)을 설치하기 위한 지지체이다.
본 발명의 특징에 따라, 기판(10)은, 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 않도록, 일정폭의 외측 테두리(11)를 제외하고 표시장치(3)가 위치되는 부분이 관통된 링-형상의 판이나 투명한 통판으로 이루어진다.
첨부도면의 경우, 본 발명의 터치스크린(1)이 휴대전화기(2)의 형상에 맞는 대략 직사각형 형상인 것으로 예시되어 있으므로, 기판(10)은 이런 터치스크린(1)의 형상에 부합하는 4각형의 링-형상이나, 그 형상은 터치스크린의 형상에 의존하여 원형-링 등 다른 형상으로 형성할 수 있음은 당연하다.
기판(10)으로서 링-형상의 판이나 투명통판을 적용하는 것은, 기판(10)이 표시장치(3)를 덮어 표지장치(3)의 표시내용에 대한 선명도가 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.
기판(10)의 소재로서는 관련 기술분야에서 통상적으로 사용되는 회로기판(PCB 및 FPCB) 등을 본 발명의 터치스크린이 사용되는 전기전자장치의 특성에 맞게 적절히 적용할 수 있으며, 링-형상인 경우에는 투명일 필요는 없지만, 통판인 경우에는 투명한 소재를 사용한다.
상기 제1 극판(20)은 압력기반 정전용량식 터치스크린의 단위압력센서(S)를 구성하는 일정거리 이격된 상태로 마주보는 2개의 극판(전극) 중에 하나의 극판이며, 널리 알려진 바와 같이 동판과 같은 전도성 소재로 형성된다.
제1 극판(20)은 기판(10)의 테두리(11)에 적층된다. 도시된 구체예에서, 제1 극판(20)은, 도면상으로 도4 내지 도6에서는 기판(10)의 외측 상면에 적층되고, 도7에서는 기판(10)의 상측 우면에 적층된다.
또한 제1 극판(20)은 기판(10)의 테두리(11)를 따라 배치되되, 전기적으로 단절되게 일정 간격의 틈새(21)를 둔 4개 이상의 다수개로 분할 배치된다. 도3 및 도8 등에 도시된 구체예는 4각의 링 형상인 기판(10)에 대해 4개의 각 변마다 3개씩의 제1 극판(20)을 배치하여 총 12개의 제1 극판(20)이 설치된 예이다. 제1 극판(20)들 사이의 틈새(21)는 인접한 제1 극판(20)이 서로 전기적으로 완전히 단절되면 족하고 그 크기는 특히 제한되지 아니한다.
본 발명의 터치스크린(1)에서 제1 극판(20)의 개수는 본 발명의 터치스크린(1)에 포함된 전체의 단위압력센서(S)의 개수가 된다. 따라서 예시된 본 발명의 터치스크린(1)은 12개의 단위압력센서(S)로 구성된 터치스크린이다.
본 발명의 터치스크린(1)에서의 단위압력센서(S)의 개수는 본 발명의 터치스크린이 장착되는 전기전자장치(2)의 특징과 터치스크린에 요구되는 입력내용에 의존하여 적절히 결정된다.
상기 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)은 제1 극판(20)과 후술하는 제2 극판(50) 사이에 위치하여 일종의 유전체로 작용하면서 동시에 외부로부터 가해진 압력에 의해 그 높이(즉, 두께 d)가 복원 가능하게 탄성적으로 가변됨으로써 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 탄성적으로 가변되도록 하고, 결과적으로 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이에 정전용량변화가 발생될 수 있도록 하는 층이다.
제1 및 제2 탄성층(30, 40)은 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)를 복원성 있게 탄성적으로 가변시킬 수 있는 소재와 형상이라면 특히 제한되지 아니하며, 예를 들어 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계 등 널리 알려진 탄성소재, 특히 탄성실리콘이 바람직하다.
제1 탄성층(30)은 제1 극판(20)들의 외측에 일정폭과 높이로 적층되고, 제2 탄성층(40)은 제1 탄성층(30)과 일정 거리 이격되어 기판(10)의 테두리(11)의 내측에 일정폭과 높이(제1 탄성층에 대응하는 높이)로 적층된다.
제1 탄성층(30)은 제1 극판(20)들의 전체에 걸쳐지는 하나의 폐쇄환으로 형성되어 있는 반면, 제2 탄성층(40)은 일정 간격의 틈새(41)를 두고 다수개로 분할 형성되어 있다.
제2 탄성층(40)의 외측에 위치하는 제1 탄성층(30)을 하나의 폐쇄환(도시된 구체예의 경우 4각형의 링)으로 형성하는 것은, 분진이나 습기와 같은 이물이 터치스크린의 외부쪽에서 내부쪽으로 침투하는 것을 방지하기 위한 것이다.
제1 탄성층(30)의 내측에 위치하는 제2 탄성층(40)을 폐쇄환으로 형성하지 아니하고, 일정 간격의 틈새(41)를 두고 다수개로 분할 형성하는 것은, 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40) 사이의 공간에 존재하는 공기가 상기 틈새(41)를 통해 제2 탄성층(40)의 안쪽에 있는 공기와 서로 통기될 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 터치스크린(1)에 적용된 탄성층은 일정 거리 이격된 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)의 이중 구조이기 때문에, 제1 및 제2 탄성층(30, 40) 사이에 공기층(42)이 존재하게 되므로, 외부로부터의 압력에 의해 탄성층(30, 40)들이 수축하게 되면 공기층(42)의 공기가 압축되어 외부로 방출되려고 하는 압력을 받게 되는바, 공기층(42)과 그 외부와의 공기 흐름이 원활하지 않으면 탄성층(30, 40)들의 탄력적 신축이 방해를 받아 단위압력센서(S)들의 센싱 정확도가 떨어져 정확한 입력신호의 생성에 영향을 미칠 수 있다.
제2 탄성층(40)들 사이의 틈새(41)는 탄성층(30, 40)이 신축할 때 공기층(42)과 그 외부 사이의 공기 흐름이 원활하게 일어나도록 함으로써, 본 발명에 따른 터치스크린의 센싱 정확도를 향상시키기 위한 것이다.
제2 탄성층(40)들의 형상은 본 발명의 터치스크린(1)의 사용 용도에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 본 발명자의 실험에 의하면 제2 탄성층(40)을 직선으로 형성하는 것보다, 도2에 도시된 바와 같이, 물결 형상으로 형성하는 것이 공기의 흐름을 보다 원활하게 하는 것으로 나타났다.
상기 제2 극판(50)은 압력기반 정전용량식 터치스크린의 단위압력센서(S)를 구성하는 2개의 극판(전극) 중에 전술한 제1 극판(20)에 마주보는 나머지 극판이며, 널리 알려진 바와 같이 동판과 같은 전도성 소재로 형성된다.
제2 극판(50)은 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)들의 높이에 대응하는 거리(d) 만큼 제1 극판(20)들로부터 이격되어 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)들의 상면에 걸쳐 적층된다.
제2 극판(50)은 제1 극판(20)과 같이 다수개로 분리되어 있는 것이 아니라 전체적으로 하나의 폐쇄환으로 형성된다.
본 발명의 터치스크린(1)에 포함된 각각의 단위압력센서(S)(도시된 구체예는 12개)들은 각각 제1 및 제2 탄성층(30, 40)을 매개하여 일정 거리 이격되어 서로 마주보고 있는 제1 극판(20)과 제2 극판(50)의 기본 구성으로 되어 있는 바, 이때 제1 극판(20)으로는 필요한 개수의 단위압력센서(S)의 개수(예, 12개)에 해당하는 수(12개)의 극판을 적용하지만, 제2 극판(50)은 폐쇄환의 형상을 가진 단일 극판을 적용한다. 즉, 제2 극판(50)은 하나로 형성하여 공통 극판으로 사용한다.
결국, 본 발명의 터치스크린(1)은 제2 극판(50; 공통 극판)과 각각의 제1 극판(20)들이 쌍을 이루어서 단위압력선세(S)들을 형성하므로, 단위압력센서(S)들의 배치와 개수는 제2 극판(50)들의 배치와 개수에 종속된다.
제2 극판(50)을 폐쇄환으로 형성한다는 것은 절대적으로 제2 극판을 단일판으로 형성하는 것만을 의미하지 아니하고, 제2 극판(50)을 예를 들어 2개 또는 4개 등으로 분할하여 각각의 제2 극판(50)이 6개 또는 3개의 제1 극판(20)에 대한 공통 극판으로 사용되는 것도 포함하는 것으로 의도된다.
터치스크린을 구성하는 단위압력센서들이 표시장치(3; 예, LCD)의 전체면에 걸쳐 배치되어 있을 경우에 표시장치로부터 방사되는 노이즈에 많은 영향을 많이 받게 되지만, 본 발명의 터치스크린(1)에서 단위압력선세(S)들이 표시장치(3)의 외각 테두리에 배치되어 표시장치(3)로부터 거리를 두기 때문에, 표시장치(3)로부터 방사되는 노이즈의 영향을 줄일 수 있는 효과도 있다.
상기 스토퍼(60)는 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)들 사이에서 제1 극판(20)들로부터 돌출 형성된다. 스토퍼(60)들은 제1 탄성층(30)과 제2 탄성층(40)의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격을 두고 다수개가 형성된다.
스토퍼(60)의 개수 및 배치는 제2 극판(50)을 지탱하여 탄성층(30, 40)에 가해지는 외력을 분산시킬 수 있는 개수 및 배치라면 특히 제한되지 아니하며, 도2에 도시된 구체예는, 가로로 위치하는 상대적으로 짧은 제1 극판(20)에는 각각 2개씩, 세로로 위치하는 상대적으로 긴 제1 극판(20)에는 4개씩 형성하여 총 36개를 형성한 예이다.
기본적으로 탄성체는 가해진 외력이 사라지면 탄성적으로 원위치로 복원되지만 한계탄성(즉 항복점)을 넘는 과도한 외력이 가해지면 탄성체가 이를 견디지 못하고 소성 변형함으로써, 외력이 사라져도 원위치로 복원하지 못하게 되는 경우가 발생할 수 있는 바, 상기 스토퍼(60)는 외부의 압력에 의해 제2 극판(50)이 변위할 때 그 변위의 한계를 설정함으로써 탄성층(30, 40)이 반복적인 외력이나 과도한 외력에 의해 소성 변형되는 것을 방지하는 작용을 한다.
스토퍼(60)는 제1 극판(20)로부터 형성되어 제2 극판(50)의 아래에 적당한 위치까지 돌출됨으로써, 외력에 의해 탄성층(30, 40)이 수축하면서 제2 극판(50)이 아래쪽으로 변위될 때 제2 극판(50)이 스토퍼(60)의 최상단 위치 이하로까지는 변위되지 못하도록 한다.
즉, 과도한 압력이 가해져도 탄성층(30, 40)이 그 한계탄성에 도달하기 전에 스토퍼(60)가 제2 극판(50)을 아래로부터 받쳐주어 탄성층(30, 40)에 가해지는 압력을 분산시킴으로써 결과적으로 탄성층(30, 40)의 소성 변형을 방지하여 탄성층(30, 40)을 보호한다.
스토퍼(60)의 소재는 제2 극판(50)을 지탱하여 탄성층(30, 40)에 가해지는 외력을 분산시킬 수 있는 소재라면 특히 제한되지 아니하며, 바람직하게 제1 극판(20)에 납이나 납땜과 같은 전도성 소재를 부착하여 형성할 수 있다. 스토퍼(60)를 전도성 소재로 형성할 경우, 그 외부는 부도체 피막(61)을 도포하여 제2 극판(50)과의 쇼트를 방지한다.
본 발명의 터치스크린(1)이 적용되는 대표적인 전기전자장치인 휴대전화기(2)가 이동통신 등을 사용하고 있을 때에는 그로부터 RF 노이즈가 발생하고, 이런 RF 노이즈는 정전용량 기반의 터치스크린에 오작동을 유발하여 입력을 위한 가압이 없음에도 불구하고 압력이 가해진 것과 같은 오작동이 일어날 수 있다. 이런 오입력은 그라운드의 면적을 넓히거나 반응 주파수에 맞는 RLC 회로를 적용하여 최소화할 수 있다.
본 발명의 터치스크린(1)에서 전도성 소재(예, 납, 납땜)로 돌출 형성한 스토퍼(60)는 제1 극판(20)의 그라운드 면적을 넓히는 결과가 되어 외부로부터 유입되는 RF 노이즈를 흡수하는 작용도 하게 된다.
상기 투명윈도우(70)는, 소정의 입력내용을 입력하기 위한 물체의 압력이 직접적으로 가해지고 가해진 압력을 제2 극판(50)에 전달하는 투명창으로서, 본 발명의 터치스크린(1)을 전반적으로 커버한다.
첨부도면에서 제1 극판(20)과 일정한 거리를 두고 기판(10)과 제2 탄성층(40) 사이에 적층된 더미층(43)은, 제2 탄성층(40)과 제1 극판(20)에 적층되는 제1 탄성층(30)의 높이를 맞추기 위한 층이며, 제2 탄성층(40)을 제1 극판(20)의 두께에 대응하는 만큼 제1 탄성층(30)보다 높게 형성할 경우에는 적용할 필요가 없다.
이상과 같은 본 발명의 터치스크린(1)은, 각종 명령이나 데이터와 같은 소정 입력내용을 입력하기 위해, 표시장치(3)에 표시된 표시내용에 따라, 예를 들어 손가락과 같은 물체로 투명윈도우(70)의 특정 위치를 가압하면, 그 압력이 제2 극판(50)을 통해 제1 및 제2 탄성층(30, 40)들에 전달되고, 압력을 받은 탄성층(30, 40)들이 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 대응하는 위치의 단위압력센서(들)(S)의 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 복원 가능하게 변화하며, 해당 단위압력센서(들)(S)에서 정전용량변화가 발생한다.
이렇게 발생된 정전용량변화는 전기적으로 측정되고, 전체의 단위압력센서(S)들로부터 측정된 정전용량변화들의 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성하게 된다.
예를 들어, 투명윈도우(70)의 특정 지점을 가압하였을 때 해당 가압포인트(P)에 가까운 단위압력센서(S)는 상대적으로 큰 힘을 받아 극판 사이의 거리 변화가 크게 될 것이고, 가압포인트(P)로부터 상대적으로 먼 단위압력센서는 상대적으로 적은 힘을 받아 극판 사이의 거리 변화가 적을 것인바, 이와 같이 압력이 가해진 위치와 크기에 따라 각 단위압력센서(S)에서 나타나는 정전용량변화의 패턴이 서로 다른 양상을 보인다는 것에 기초하여, 측정된 단위압력센서들의 정전용량변화 패턴으로부터 역으로 가압 위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성한다.
본 발명에 따른 터치스크린(1)은, 함께 적용되는 표시장치(3; 예, LCD) 및 주변의 하우징(4)의 특성에 맞게 다양하게 배치할 수 있다.
도4에 예시된 구조는, 대략 단면 L자 형상의 외부 하우징(4)에 대해 하측의 표시장치(3) 위에 본 발명의 터치스크린(1)이 적층된 구조로서, 가로방향 하우징(4)의 상면과 가로방향 하우징(4)의 상면과 동일 높이로 설치된 표시장치(3)의 상면에 걸쳐서 기판(10)이 적층되어 있다. 투명윈도우(70)는 제2 극판(50)의 상면에 적층되어 제2 극판(50)과 표시장치(3)의 상부 전체를 커버한다.
도5에 예시된 구조도, 대략 단면 L자 형상의 외부 하우징(4)에 대해 아래의 표시장치(3) 위에 본 발명의 터치스크린(1)이 적층된 구조로서, 기판(10)은 가로방향 하우징(4)의 상면만을 이용하여 적층되고 표시장치(3)에는 기판(10)이 적층되지 않는다. 투명윈도우(70)는 제2 극판(50)의 상면에 적층되어 제2 극판(50)과 표시장치(3)의 상부 전체를 커버한다.
도6에 예시된 구조는, 표시장치(3)가 제2 극판(50)의 상면에 적층되고, 투명윈도우(70)가 표시장치(3)의 전체를 커버하는 구조로서, 본 구조에서 투명윈도우(70)에 가해진 압력이 표시장치(3)를 통해 제2 극판(50)에 전달된다.
도6의 구체예의 경우, 투명윈도우(70)의 특정 위치를 가압하면, 표시장치(3)는 가압 위치와 압력의 크기에 따라 비대칭적으로 서로 다른 방향과 각도로 경사지게 되고, 이런 표시장치(3)의 비대칭 경사짐으로 인하여 표시장치(3)의 상하 거리 변위량이 표시장치(3)의 위치에 따라 서로 다르게 나타나며, 결과적으로 본 발명의 터치스크린(1)에서 단위압력센서(S)들도 표시장치(3)의 거리 변위량이 상대적으로 큰 위치의 아래에 위치한 단위압력센서(S)는 제1 및 제2 극판(20, 50) 사이의 거리 변화가 상대적으로 커서 그 정전용량변화가 상대적으로 크게 되고, 상하 거리 변위량이 상대적으로 작은 위치의 표시장치(3)의 아래에 위치한 단위압력센서(S)는 제1 및 제2 극판(20, 50) 사이의 거리 변화가 상대적으로 작아서 그 정전용량변화는 상대적으로 작게 된다.
도6의 구조에서는 외부 압력에 대해 표시장치(3)가 단위압력센서(S)들 위에서 복원성 있게 경사가 가변될 수 있어야 하므로, 투명윈도우(70)와 표시장치(3)를 하우징(4)에 설치함에 있어서 하우징(4)과 사이에 공차를 두어 하우징(4)이 투명윈도우(70)와 표시장치(3)의 경사 가변을 방해하지 않도록 한다.
또한, 도6에서 하우징(4)에 의한 표시장치(3)의 장착구조가 표지장치(3)가 정상위치로부터 상측으로도 이동하는 것을 허용되는 구조이고, 가압에 의한 표시장치(3)의 경사 변화가 시소와 같은 경사 변화를 일으킬 경우에, 가압위치로부터 멀리 떨어진 단위압력센서(S)의 경우 표시장치(3)가 위로 올라가 해당 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 오히려 증가할 수도 있을 것인 바, 이 경우에는 거리(d)가 줄어드는 것에 반대되는 음의 정전용량변화가 일어난다.
도7에 예시된 구조는 제2 극판(50)이 투명윈도우(70)의 측면을 따라 부착되고, 제2 극판(50), 제1 및 제2 탄성층(30, 40), 제1 극판(20)들, 스토퍼(60) 및 기판(10)이 투명윈도우(70)와 세로방향 하우징(4) 사이에 횡방향으로 적층된 구조이다. 이때 투명윈도우(70)는 그 아래의 표시장치(3)의 전체를 커버하지만, 제2 극판(50), 제1 및 제2 탄성층(30, 40), 제1 극판(20)들, 스토퍼(60) 및 기판(10)은 투명윈도우(70)에 의해 커버하지 못하므로, 노출된 기판(10) 등은 별도의 적절한 다른 마감 소재를 이용하여 커버한다.
도7의 구체예에서 투명윈도우(70)의 소정 위치를 가압하면, 투명윈도우(70)의 탄성 변형이나 경사짐에 의한 힘이 제2 극판(50)을 통해 제1 및 제2 탄성층(30, 40)들에 전달되어 탄성층의 탄성변형을 일으킴으로써 제1 극판(20)과 제2 극판(50) 사이의 횡방향 거리(d)를 복원 가능하게 탄성적으로 변화시키게 된다.
이때, 투명윈도우(70)의 가압 위치와 압력의 크기에 따라 투명윈도우(70)의 탄성 변형이나 경사짐에 의한 힘이 제2 극판(50)을 통해 탄성층(30, 40)들에 불균일하게 전달되어 각각의 단위압력센서(S)들에서의 정전용량변화량은 서로 다르게 발생하여 특정의 패턴을 형성하며, 이런 정전용량변화의 패턴으로부터 가압된 위치와 압력을 측정하여 대응하는 입력신호를 생성한다.
도4 내지 도7에서 하우징(4)과 기판(10) 사이, 제2 극판(50)과 투명윈도우(70) 사이에 적용된 양면접착테이프(80)는 적층되는 구성요소들을 견고하게 결속시키기 위한 수단으로서, 접착제 등 다른 적당한 수단으로 대체될 수 있다.
본 발명의 터치스크린(1)은, 측정된 가압위치와 압력크기는 입력신호를 생성하는 것에 다양하게 활용할 수 있다.
이하, 도8과 도9를 참조하여 본 발명에 따른 터치스크린(1)에서 터치위치와 터치압력의 크기를 계산하는 원리에 대해 설명한다.
도시된 구체예에서 4각형인 본 발명의 터치스크린(1)은 그 외각 테두리인 4개의 변에 대해 각 변마다 3개씩의 단위압력센서(S)들이 배치되어 있다. 여기에서 P는 F의 압력이 가해진 가압포인트, L은 가로길이, M은 세로길이, 가압포인트(P)에 F의 압력이 가해질 때, 12개의 단위압력센서(S1 내지 S12)에서 측정되는 압력의 크기는 각각 f1 내지 f12 이다.
이때 인가된 힘 F는 아래와 같이 표현할 수 있다.
ΣFz=0 이고, F = f1+f2+f3+‥‥f11+f12 이다.
z축에 대해서는 고정되어 있으므로 ΣMz=0 이다.
이때 x축에 대해서 모멘트를 구하면 y좌표를 알 수 있다.
즉, ΣMx=0이고, 간격에 대한 계수비를 1, 3, 5 및 6 이라하면,
yF = M?{(f3+f4) + 3?(f7+f8) + 5?(f11+f12) + 6?(f2+f6+f10)} 이고,
y = M?{(f3+f4) + 3?(f7+f8) + 5?(f11+f12) + 6?(f2+f6+f10)}/F 이다.
같은 방법으로 y축에 대해서 모멘트를 구하면 x 좌표를 알 수 있다.
즉, ΣMy=0 이고 간격에 대한 계수비를 1, 3, 5 및 6 이라하면,
xF = L?{(f3+f4) + 3?(f7+f8) + 5?(f11+f12) + 6?(f2+f6+f10)}이고,
x =L?{(f1+f2) + 3?(f5+f6) + 5?(f9+f10) + 6?(f4+f8+f12)}/F 이다.
각각의 계수비는 패턴의 형상에 따라 달라진다.
이상에서 설명한 구체예와 첨부도면에서는, 단위압력센서(S)가 12개인 예에 대해 설명하였으나, 단위압력센서(S)의 수는 4개, 8개, 10개, 14개 등 본 발명의 터치스크린(1)이 적용되는 전기전자장치(2; 예, 휴대전화기)의 특성 등 그 용도와 필요한 기능에 따라 적절히 선택할 수 있다.
본 발명의 터치스크린(1)에 있어서, 단위압력센서(S)로부터 측정된 정전용량변화로부터 대응하는 입력신호를 생성하는 것, 생성된 입력신호를 본 발명의 터치스크린이 설치된 휴대전화기 등에 전송하는 것, 표시장치(3)에 표시된 내용과 터치스크린(1)의 입력 내용을 동기화하는 것 등은, 본 발명과 직접적인 관련이 없고, 해당 분야의 기술을 본 발명에 맞게 적절히 적용할 수 있으므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
1: 본 발명의 터치스크린 2: 전기전자장치(휴대전화기)
3: 표시장치 4: 하우징
10: 기판 11: 테두리
20: 제1 극판 21: 틈새
30: 제1 탄성층 40: 제2 탄성층
41: 틈새 42: 공기층
43: 더미층 50: 제2 극판
60: 스토퍼 70: 투명윈도우
80: 양면접착테이프

Claims (5)

  1. 표시장치(3)를 실질적으로 차폐하지 않도록, 일정폭의 테두리(11)를 제외하고 상기 표시장치(3)에 대응하는 부분이 관통된 링-형상의 판 또는 투명 통판으로 이루어진 기판(10);
    상기 기판(10)의 테두리(11)에 적층되되, 일정 간격의 틈새(21)를 두고 4개 이상의 다수개로 분할되어 적층된 제1 극판(20)들;
    상기 제1 극판(20)들에 일정폭과 높이로 적층되되, 상기 제1 극판(20)들의 전체에 걸쳐 하나의 폐쇄환을 형성하며, 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변되는 제1 탄성층(30);
    상기 제1 탄성층(30)과 일정 거리 이격되어 상기 기판(10)의 테두리(11)에 일정폭과 상기 제1 탄성층(30)에 대응하는 높이로 적층되되, 일정 간격의 틈새(41)를 두고 다수개로 분할되어 적층되며, 외부로부터 압력이 가해지면 복원 가능하게 탄성적으로 그 높이가 가변되는 제2 탄성층(40)들;
    상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)들의 높이에 대응하는 거리(d)만큼 상기 제1 극판(20)들로부터 이격되어 상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)들에 걸쳐 적층되되, 전체적으로 하나의 폐쇄환을 형성하고, 상기 제1 극판(20)들의 각각과 쌍을 이루어 상기 제1 극판(20)의 개수만큼의 단위압력센서(S)들을 형성하는 제2 극판(50);
    상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)들 사이의 상기 제1 극판(20)들에, 상기 제1 탄성층(30)과 상기 제2 탄성층(40)의 높이보다 낮은 높이로 일정 간격을 두고 다수개가 돌출 형성되어, 외부의 압력에 의한 상기 제2 극판(50)의 변위의 한계를 설정하는 스토퍼(60)들; 및
    상기 표시장치(3)의 상부에 위치하고, 소정의 입력내용을 입력하기 위한 물체의 압력이 가해져서 가해진 압력을 상기 제2 극판(50)에 전달하는 투명윈도우(70); 을 포함하고:
    상기 투명윈도우(70)의 소정 위치가 가압되면, 그 압력이 상기 제2 극판(50)을 통해 상기 탄성층(30, 40)들에 전달되어 압력을 받은 상기 탄성층(30, 40)들이 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 대응하는 위치의 상기 단위압력센서(들)(S)의 상기 제1 극판(20)과 상기 제2 극판(50) 사이의 거리(d)가 복원 가능하게 변화함으로써 대응하는 상기 단위압력센서(들)(S)에서 정전용량변화가 발생하고, 측정된 상기 정전용량변화들의 패턴으로부터 가압위치와 압력의 크기를 검출하여 대응하는 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼(60)는, 상기 제1 극판(20)들과 통전되는 도전체 소재로 형성되고 상기 제2 극판(50)과 쇼트를 방지하기 위해 부도체 피막(61)이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징(4)의 상면에 적층되거나 상기 기판(10)의 아래에 위치하는 상기 표시장치(3)의 외각 테두리의 상면과 상기 하우징(4)의 상면에 걸쳐 적층되고, 상기 기판(10)의 상측으로 상기 제1 극판(20), 상기 제1 탄성층(30), 상기 제2 탄성층(40), 상기 스토퍼(60), 상기 제2 극판(50) 및 상기 투명윈도우(70)가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 극판(50)은 그 위에 적층되는 상기 표시장치(3)의 외각 테두리 하면에 적층되고, 상기 제2 극판(50)과 그 아래에 위치하는 가로방향 하우징(4)의 사이에, 상기 기판(10), 상기 제1 극판(20), 상기 제1 탄성층(30), 상기 제2 탄성층(40) 및 상기 스토퍼(60)가 적층되어 있으며, 상기 표시장치(3)의 상면에 상기 투명윈도우(70)가 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 극판(50)은 상기 투명윈도우(70)의 측면에 부착되고, 세로방향 하우징(4)과 상기 투명윈도우(70)의 사이에, 상기 기판(10), 상기 제1 극판(20), 상기 제1 탄성층(30), 상기 제2 탄성층(40), 상기 스토퍼(60) 및 상기 제2 극판(50)이 횡방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 압력기반 정전용량식 터치스크린.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150108409A (ko) * 2013-03-08 2015-09-25 오므론 가부시키가이샤 정전용량형 압력 센서 및 입력 장치
WO2017073949A1 (ko) * 2015-10-26 2017-05-04 주식회사 모다이노칩 압력 센서 및 이를 구비하는 터치 입력 장치
WO2018043790A1 (ko) * 2016-08-29 2018-03-08 엘지전자 주식회사 이동 단말기
CN112567895A (zh) * 2018-08-27 2021-03-26 塔克托科技有限公司 具有嵌入式感测功能的多层结构和相关制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943989B1 (ko) * 2008-04-02 2010-02-26 (주)엠아이디티 정전용량식 터치스크린

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150108409A (ko) * 2013-03-08 2015-09-25 오므론 가부시키가이샤 정전용량형 압력 센서 및 입력 장치
WO2017073949A1 (ko) * 2015-10-26 2017-05-04 주식회사 모다이노칩 압력 센서 및 이를 구비하는 터치 입력 장치
WO2018043790A1 (ko) * 2016-08-29 2018-03-08 엘지전자 주식회사 이동 단말기
US10817099B2 (en) 2016-08-29 2020-10-27 Lg Electronics Inc. Mobile terminal having touchscreen with pressure sensing heat radiation layers
CN112567895A (zh) * 2018-08-27 2021-03-26 塔克托科技有限公司 具有嵌入式感测功能的多层结构和相关制造方法

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