WO2017086751A1 - 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제조방법 - Google Patents

터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제조방법 Download PDF

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touch
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권기덕
이종복
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현대자동차주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a touch input device, a vehicle including the same, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a touch input device capable of inputting a touch signal, a vehicle including the same, and a manufacturing method thereof.
  • Input devices are used in various types of display systems for providing information to users such as portable terminals, laptops, smart phones, smart pads, and smart TVs. Recently, with the development of electronic devices, a method of inputting a command signal using a touch has been used in addition to a method of inputting using a manipulation key, a dial, and the like.
  • the touch input device is an input device that forms an interface between an information communication device using various displays and a user.
  • the user may directly touch or approach a touch pad or a touch screen using an input tool such as a finger or a touch pen. It allows the interface between the device and the user.
  • Touch input devices are used in various devices such as ATMs (Automated Teller Machines), PDAs (Personal Digital Assistants), and mobile phones because they can be easily used by both men and women simply by touching input tools such as fingers or touch pens. It is also widely used in many fields such as banks, government offices, tourism and transportation.
  • a resistive method, a capacitive method, a surface ultrasonic method, a transmitter method, and the like are used.
  • the touch input devices using the capacitive type there is a type of forming an electrode pattern in a direction crossing each other, and detecting an input position by detecting a change in capacitance between electrodes when an input means such as a finger touches each other. .
  • a touch input device includes a plurality of first metals electrically connecting first sensing patterns arranged in a first direction (for example, an x-axis direction) to a first substrate and a sensor circuit for calculating positions of the sensing patterns.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-2008-0110477 discloses a capacitive touch panel having a single-sheet two-layer structure.
  • the conventional capacitive touch pad is formed only on a smooth curved surface, and there is no technique for forming a touch pad on a complicated curved surface.
  • An object of the present invention is to provide a touch input device and a method of manufacturing the same, which enable touch input even in a complicated shape without malfunction.
  • the touch unit receives a user's touch signal, the touch portion is formed;
  • a base provided integrally with the touch unit or disposed under the touch unit and having a pattern groove formed in an area corresponding to the touch unit;
  • a sensing pattern provided in the pattern groove, wherein the resistance of the sensing pattern disposed below the recess is smaller than the resistance of the sensing pattern located outside the recess.
  • the vertical cross section width of the sensing pattern positioned below the recess may be greater than the vertical cross section width of the sensing pattern located outside the recess.
  • the base may comprise a metal composite.
  • the base is a resin containing any one or more of PC (Polycarbonate), PA (Polyamide), and ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) and Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, and It may include a metal oxide containing any one or more of Al.
  • the touch unit further comprises a base material is formed, the base may be provided is coated on the bottom of the base material.
  • the base material may be any one or more of resin, glass, and leather.
  • the base may include a first base disposed under the base material and a second base disposed under the first base, wherein the pattern groove and the sensing pattern are formed on one surface of the first base.
  • a first pattern groove, a first sensing pattern, and a second pattern groove and a second sensing pattern formed on one surface of the second base may be included.
  • providing a base material including a recess and providing a base including a metal composite under the base material, to form a pattern groove by irradiating a laser to the touch area of the base, the recess A touch for forming at least one of the width or depth of the pattern groove in the region where the additional portion is located and the outer region of the recess is different from each other, and forming a sensing pattern including a conductive material through the plating or deposition process in the pattern groove.
  • a method for manufacturing an input device can be provided.
  • any one or more of the width or depth of the pattern groove in the region where the recess is located may be formed to be larger than any one or more of the width or depth of the pattern groove in the outer region of the recess.
  • a metal seed may be exposed to an inner surface of the pattern groove in a process of irradiating a laser to one surface of the base, and a conductive material may be attached onto the metal seed in the process of plating or depositing the sensing pattern.
  • the forming of the pattern groove may include forming a first pattern groove and a second pattern groove spaced apart from each other, and the forming of the sensing pattern may include plating or depositing the first pattern groove on the first pattern groove. And forming a first sensing pattern and a second sensing pattern to be plated or deposited in the second pattern groove, and after providing current to the first and second sensing patterns, mutual capacitance between the two sensing patterns.
  • the method may further include determining whether the sensor can be used as a sensor by checking a change in the mutual capacitance.
  • a vehicle including the touch input device may be provided.
  • the touch input device may be installed in a centralized control system installed in the gearbox.
  • the touch input device may include a touch surface having a complicated shape such as a recessed part, and increase the resistance of the recessed part so that the user may make a touch input at a desired point.
  • the touch input device according to the embodiment of the present invention is manufactured using the laser directing structure (LDS) method, the manufacturing process may be simplified and the process cost may be reduced.
  • LDS laser directing structure
  • the base on which the touch area is provided can be extended to the portion connecting the integrated circuits and formed integrally, the manufacturing process can be simplified and the process cost can be reduced.
  • the base can be formed by the injection method, the manufacturing cost can be reduced.
  • the bonding portion used to electrically connect the sensing pattern to the integrated circuit can be minimized, durability against high heat and vibration is improved.
  • the sensing pattern may be formed even when the touch unit is provided as a curved surface.
  • FIG. 1 is a structural diagram showing an electrode arrangement of a touch input device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a touch input device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a touch input device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a touch input device according to a first embodiment of the present invention.
  • 5 to 11 schematically illustrate a method of manufacturing a touch input device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a process of preparing a first base
  • FIG. 6 illustrates a process of processing a first pattern groove
  • FIG. 7 illustrates a process of forming a first sensing pattern
  • FIG. 8 illustrates a process of stacking a second base.
  • 9 illustrates a process of processing a second pattern groove
  • FIG. 10 illustrates a process of forming a second sensing pattern
  • FIG. 11 illustrates a process of stacking a coating layer.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a touch input device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a touch input device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a touch input device according to a third embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a touch input device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a touch input device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 17 to 24 schematically illustrate a method of manufacturing a touch input device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a process of preparing a heterogeneous base material
  • FIG. 18 illustrates a process of stacking a first base
  • FIG. 19 illustrates a process of processing a first pattern groove
  • FIG. 20 illustrates a process of forming a first sensing pattern
  • 21 illustrates a process of stacking a second base
  • FIG. 22 illustrates a process of processing a second pattern groove
  • FIG. 23 illustrates a process of forming a second sensing pattern
  • FIG. 24 illustrates a process of stacking a coating layer.
  • 25 is a cross-sectional view illustrating a touch input device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • Fig. 27 is a diagram showing an operating state when the resistance value is changed according to the curvature.
  • the touch input device may be provided in the form of a touch pad, or may be provided in the form of a touch panel.
  • the touch input device is a means for receiving a signal by contact (or proximity) of an input means such as a user's finger, and determining a contacted position (or proximity).
  • the touch pad is mainly used as an input device such as a notebook, and recently, is used as an input device of a vehicle.
  • the touch panel is a type of interactive graphic input device that allows a user to directly specify a position while viewing a screen.
  • the structure of the touch input device 100 will be described with reference to FIG. 1.
  • FIG. 1 is a structural diagram showing an arrangement of electrodes of a touch input device 100 according to a first embodiment of the present invention. Although it is different from what is actually seen, FIG. 1 is a plan view for clearly showing an operation method of the touch input device 100.
  • the touch input device 100 may be formed integrally with the touch unit 10 or the touch unit 10 that may contact the user's input means (for example, a finger or a touch pen), or may be provided below the touch unit 10.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140, the wiring unit 30 and the connection pad 40 connected thereto are included.
  • the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 have a predetermined pattern to detect a change in capacitance when the user touches the touch input device 100 with a finger or a touch pen, and detect the position thereof. Can be formed.
  • the contact (touch) may be defined as including both direct contact and indirect contact. That is, direct contact indicates a case in which the object touches the touch input device 100, and indirect contact indicates a state in which the sensing pattern does not touch the touch input device 100 but approaches a range within which a sensing pattern can detect the object. .
  • the first sensing pattern 120 may be arranged by dividing a predetermined section in a first direction (horizontal direction in the drawing), and the second sensing pattern 140 may be partitioned in a direction different from the first direction (vertical direction in the drawing). Can be arranged by dividing.
  • the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 are provided on different layers and form an intersection portion 11. In the intersection part 11, the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 may overlap each other without the direct contact between the insulating parts.
  • the intersection 11 may determine the resolution of the touch unit 10 and may be recognized as coordinates. That is, the case where the input means contacts the intersection 11 and the case where the input means contacts the intersection 11 adjacent thereto can be distinguished, and the input means is connected to the intersection 11 at any position. You can find out if the contact was made. Therefore, as more intersections 11 are formed in the same area, the resolution of the touch unit 10 increases.
  • One end of the first and second sensing patterns 120 and 140 may be connected to the wiring unit 30 made of metal wiring.
  • a connection pad 40 may be provided at one end of the wiring unit 30, and each wiring unit 30 may be connected to a circuit board (not shown) through the connection pad 40.
  • connection part 20 may be provided at one end of the first and second sensing patterns 120 and 140. Since the connection part 20 is provided to be wider than the width of the first and second sensing patterns 120 and 140, it is easy to electrically connect the wiring part 30.
  • the connection part 20 and the wiring part 30 may be adhered by a conductive adhesive (eg, solder).
  • the wiring unit 30 transmits the sensing signal of the sensing pattern to the circuit board through the connection pad 40.
  • the wiring part 30 and the connection pad 40 may be formed of a conductive material.
  • the capacitance of the cross section 11 is reduced, and the information about the capacitance is controlled by the wiring unit 30 and the connection pad 40.
  • the circuit board may be reached, and the control unit may determine at which position the input unit is in contact.
  • the capacitance may be reduced when the input means approaches a region of the touch unit 10. In this case, the controller may determine in which position the input means is close.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a touch input device 100 according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating the touch input device 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • the touch input device 100 may include a first base 110 including a first pattern groove 111, a first sensing pattern 120 plated on the first pattern groove 111, and a first base 110. Insulating the second base 130 stacked on the second base 130 including the second pattern groove 131, the second sensing pattern 140 plated on the second pattern groove 131, and the second sensing pattern 140.
  • the coating layer 150 may be included.
  • the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 may be formed on the first base 110 and the second base 130 by using a laser directing structure (LDS) method.
  • LDS laser directing structure
  • the LDS method forms a support material with a material containing a non-conductive, chemically stable metal complex, and chemically bonds the metal complex by exposing a part of the support material to a laser such as an ultraviolet (Ultra Violet) laser or an excimer laser. After dismantling to expose the metal seed, and then metallizing the support material (Metalizing) means a method of forming a conductive structure on the laser exposed portion of the support material.
  • a laser such as an ultraviolet (Ultra Violet) laser or an excimer laser.
  • Metalizing metallizing the support material
  • Such LDS method is disclosed in Korean Patent Publication No. 374667, Korean Patent Publication No. 2001-40872, and Korean Patent Application Publication No. 2004-21614, which are incorporated herein by reference.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 may be made of a conductive material.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 may be metal.
  • copper (Cu) may be used among metals.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 may be formed of a metal such as gold in addition to copper.
  • the first sensing pattern 120 may extend in a first direction (horizontal direction in the drawing), and each pattern may be arranged in a row.
  • the second sensing patterns 140 may extend in a second direction (vertical direction in the drawing) perpendicular to the first direction, and each pattern may be arranged in a row.
  • the crossing angle between the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 is not limited to the vertical.
  • first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 may include shapes in which rhombic patterns are continuously connected.
  • shape of the pattern is not limited to the lozenge, and various shapes may be adopted as necessary.
  • Adjacent rhombic patterns are connected by a connection part, and the connection part may be provided in a bridge type for connecting the two patterns.
  • the first base 110 and the second base 130 may include a metal composite.
  • the first base 110 and the second base may be a composite including a resin and a metal oxide.
  • the resin may include any one or more of polycarbonate (PC), polyamide (PA), and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), and the metal oxide is Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti. It may include any one or more of, and Al.
  • a first pattern groove 111 is formed on one surface of the first base 110 to accommodate the first sensing pattern 120, and the second sensing pattern 140 is accommodated on one surface of the second base 130.
  • the second pattern groove 131 is formed. That is, the first and second sensing patterns 120 and 140 may be provided inside the first and second pattern grooves 111 and 131.
  • the first and second pattern grooves 111 and 131 are formed by irradiating a laser to one surface of the first and second bases 110 and 130. At this time, the first and second bases 110 and 130 are reduced to the metal by heat generated as the grooves are formed, and the portion reduced to the metal is formed in the first and second pattern grooves 111 and 131. Seed).
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 are formed by plating on the first and second pattern grooves 111 and 131.
  • the process of plating on the metal seed may omit the detailed description since it may use a known plating technique.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 may be formed by a deposition process.
  • the plating process and the deposition process may be combined.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 are formed by a plating process.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 may include copper (Cu) plating, and may perform an oxidation treatment by plating nickel (Ni) on the copper plating. In addition, when gold (Au) plating is used, conductivity may be improved.
  • first and second bases 110 and 130 may be formed by injecting a metal composite, or may be formed by injecting another material (for example, plastic or glass) and coating the metal composite thereon.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing method of the touch input device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • 5 to 11 illustrate a method of manufacturing the touch input device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of preparing a first base 110 (S100).
  • the first base 110 may include a metal composite.
  • the first base 110 may be a composite including a resin and a metal oxide.
  • the resin may include any one or more of polycarbonate (PC), polyamide (PA), and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), and the metal oxide is Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti. It may include any one or more of, and Al.
  • the first base 110 may be formed using an injection method.
  • the first base 110 may be formed by injecting a metal composite, or may be formed by coating the metal composite on one surface of a base material formed of other material such as plastic or glass.
  • the first base 110 may have a curved surface formed on one surface thereof.
  • one surface of the first base 110 may have a curved surface that is recessed into a portion of the spherical surface.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process (S110) of processing the first pattern groove 111.
  • the first pattern groove 111 is formed by irradiating a laser such as a UV (ultra violet) laser or an excimer laser on one surface of the first base 110. At this time, the heat generated while the groove is formed to decompose the chemical bonds of the metal composite to reduce the metal, to form a metal seed (Seed) in the first pattern groove (111).
  • a laser such as a UV (ultra violet) laser or an excimer laser
  • the first pattern groove 111 may be formed on one surface of the first base 110 having a curved surface. Since the groove is formed by irradiating the laser, various shapes of patterns may be formed regardless of the surface shape of the first base 110.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process of forming the first sensing pattern 120 (S120).
  • the first sensing pattern 120 may be formed by metallizing the first pattern groove 111 to which the metal seed is exposed.
  • the first sensing pattern 120 may include copper plated on the first pattern groove 111. It is also possible to plate nickel over copper plating for anti-oxidation treatment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of stacking the second base 130 (S130)
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process (S140) of processing the second pattern groove 131
  • FIG. 10 is a second sensing pattern.
  • 140 shows a process of forming 140 (S150).
  • the second base 130 may be formed of a metal composite and may be formed by being coated on the first base 110.
  • the descriptions of FIGS. 5 to 7 may be applied, and thus redundant descriptions thereof will be omitted.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a process of stacking the coating layer 150 (S160).
  • the coating layer 150 may be formed by coating on the second base 130 to protect the second sensing pattern 140 from external impact or contaminants. In addition, the coating layer 150 may configure a touch surface of the touch unit 10.
  • the coating layer 150 may be formed by UV coating or UV coating using a sunscreen.
  • the method may further include an inspection process S170 of inspecting whether the touch input device 100 made by the process of FIGS. 5 to 11 operates properly.
  • the inspection process S170 provides a current to the first and second sensing patterns 120 and 140, and examines the change in mutual capacitance between the two sensing patterns to determine whether it can be used as a sensor. Process. In order for the touch input device 100 to function as a product, mutual capacitance between the first and second sensing patterns 120 and 140 when the input means contacts the touch unit 10 is changed, and the input means is detected and input means. This is because the touched position must be detected.
  • the inspection process (S170) may be made before the process of stacking the coating layer 150 (S160). This is because the second detection pattern 140 may be repaired due to failure to receive a suitability determination in the inspection process S170.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a touch input device 100-1 according to a second embodiment of the present invention.
  • the touch input device 100-1 includes a base 110-1 and a first pattern groove 111 formed on one surface of the base 110-1. ), The second pattern groove 112 formed on the back surface of the base 110-1, the first sensing pattern 120 plated on the first pattern groove 111, and the second pattern groove 112.
  • the second sensing pattern 140 to be plated, the first coating layer 150-1 coated on one surface of the base 110-1, and the second coating layer coated on the other surface of the base 110-1. (150-2).
  • the touch input device 100-1 may form the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 on both surfaces of the base, respectively. That is, since only one base 110-1 is used to form two layers of sensing patterns, the thickness of the touch input device 100 can be reduced and a slim product can be made.
  • connection part 20 for connecting the sensing patterns 120 and 140 and the wiring part 30 may be formed on one surface of the base 110-1.
  • any one of the first sensing pattern 120 or the second sensing pattern 140 may extend to the opposite side of the base 110-1 to be connected to the connection unit 20.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the touch input device 100-1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the base 110-1 is prepared (S200), and a first pattern groove is formed on one surface of the base 110-1.
  • Process (S210) 111
  • form the first pattern pattern 111 by plating the first sensing pattern 120 (S220), and reverse the base (110-1) the back of the base (110-1)
  • the second pattern groove 112 is processed (S230), the second pattern groove 112 is formed by plating the second sensing pattern 140 (S240), and the one side of the base 110-1
  • the first paint layer 150-1 is laminated (S260) to protect the first sensing pattern 120, and the second paint layer 150-2 is laminated (S270) on the other surface of the base 110-1. And protecting the second sensing pattern 140.
  • the step S210 of processing the first pattern groove 111 on one surface of the base 110-1 and the step S230 of processing the second pattern groove 112 on the back surface may be performed simultaneously or continuously.
  • the process of plating the first sensing pattern 120 (S220) and the process of plating the second sensing pattern 140 (S240) may also be performed simultaneously or continuously.
  • the inspection process S250 of checking whether the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 are in normal operation may be performed before the first and second coating layers 150 are laminated (S260 and S270). have.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a touch input device 100-2 according to a third embodiment of the present invention.
  • the touch input device 100-2 may include a base 110-2 and a first pattern groove 111 formed on one surface of the base 110-2. ) And the second pattern groove 112, the first sensing pattern 120 plated on the first pattern groove 111, the second sensing pattern 140 plated on the second pattern groove 112, and the base.
  • the coating layer 150 is coated on one surface of the 110-2.
  • the touch input device 100-2 may form both the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 on one surface of the base 110-2. That is, since only one base 110-2 is used to form two layers of sensing patterns, the thickness of the touch input device 100 can be reduced and a slim product can be made.
  • the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 are provided to be separated by a predetermined distance without being connected to each other.
  • the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 may form a pattern so as not to cross each other.
  • the shape of the pattern may be provided in various ways. For example, US Patent Publication No. 2015-0234492 discloses a plurality of patterns formed on one surface.
  • first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 may form a pattern to cross each other, but a relay electrode (not shown) may be used so that the two sensing patterns 120 and 140 do not contact each other at the crossing portion. Can be.
  • 15 is a flowchart illustrating a manufacturing method of the touch input device 100-2 according to the third embodiment of the present invention.
  • the base 110-2 is first prepared (S300), and the first pattern groove is formed on one surface of the base 110-2.
  • the first and second pattern grooves 112 are processed (S320), and the first sensing pattern 120 is formed in the first pattern groove 111, and the second sensing pattern 140 is formed in the second pattern groove 112.
  • Plating to form (S320) and coating the coating layer 150 on one surface of the base 110-2 (S340) to protect the first and second sensing patterns 120 and 140.
  • the inspection process S330 of checking whether the first sensing pattern 120 and the second sensing pattern 140 are in normal operation may be performed before laminating the coating layer 150.
  • 16 is a cross-sectional view illustrating the touch input device 100-3 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the touch input device 100-3 according to the fourth embodiment of the present invention may be provided on the bottom surfaces of the base materials 51 and 52 made of various materials. That is, the user may input the touch signal to the touch input device 100-3 by touching the base materials 51 and 52.
  • the base materials 51 and 52 may be made of a non-conductive material.
  • the base materials 51 and 52 may include resin, glass, or leather.
  • the base materials 51 and 52 may have a thin thickness.
  • the thickness of the base materials 51 and 52 is a mutual electrostatic discharge of the first and second sensing patterns 120 and 140 provided on the back surface of the base materials 51 and 52 when a person touches the base materials 51 and 52 with a finger. It can be determined within the range in which a change in dose can occur.
  • the usability of the touch input device may be increased.
  • the first base 120 By attaching the first base 120 to the base materials 51 and 52 formed of various materials, selection of materials of the base materials 51 and 52 may be varied. Also, by using the coating process to attach the first base 120 to the base materials 51 and 52, durability to heat or vibration may be improved.
  • the touch input device when used in a vehicle, the utility is very large.
  • it may be installed in the gearbox to operate as a central control system, in addition to the handle, door trim, ceiling, glass, or filler may be provided in place of a physical button.
  • the base materials 51 and 52 may have a stiff surface or may be elastic. In addition, the base materials 51 and 52 may harden and may not be deformed (rigid) or may be bent (Flexible). In addition, the base materials 51 and 52 may be formed by an injection molding method.
  • the base materials 51 and 52 may be provided by joining different kinds of materials.
  • the first base material 51 and the second base material 52 may be bonded to each other.
  • various devices are provided in which various materials are bonded to each other.
  • the resin and the glass may be bonded, or different kinds of resin may be bonded.
  • the aesthetics of the interior can be increased.
  • the user can have a different touch depending on the material of the material.
  • the materials of the base materials 51 and 52 are changed, the dielectric constants of the base materials 51 and 52 are changed, so that uniform touch recognition may be a problem.
  • the touch input device 100-3 may enable a user to continuously touch input across the boundary 53 of the heterogeneous base materials 51 and 52.
  • the touch recognition degree may be uniform. That is, the touch sensitivity when the touch signal is input to the first base material 51 and the touch sensitivity when the touch signal is input to the second base material 52 may be provided in the same manner.
  • the first base material 51 and the second base material 52 may be bonded to each other.
  • a vertical cross section of the bonding portion may be provided in a step shape.
  • the first and second base materials 51 and 52 may be provided at the same height. Accordingly, the top surfaces of the first and second base materials 51 and 52 may form the same plane, and the bottom surfaces of the first and second base materials 51 and 52 may also form the same plane.
  • the first base 110 may be coated and attached to the bottoms of the first and second base materials 51 and 52.
  • the first base 110 may be provided to cover the boundary 53 between the first and second base materials 51 and 52. That is, the first base 110 may be integrally provided at the bottom of the first and second base materials 51 and 52.
  • the first pattern groove 111 may be formed on the bottom surface of the first base 110.
  • the first pattern groove 111 may include a plurality of patterns arranged in one direction.
  • the first pattern groove 111 may be provided in different widths or depths according to the dielectric constants of the base materials 51 and 52.
  • the amount of change in capacitance in order to provide a uniform touch on the touch surface, the amount of change in capacitance must be constant according to a region in which the user's input means contacts.
  • the amount of change in capacitance means the amount of capacitance after the user's input means is reduced from the capacitance before the user's input means contacts, and the capacitance that is reduced as the user's input means contacts the base material 51, 52) and the charge is lost through the user's input means.
  • the permittivity depends on the permittivity of the base materials 51 and 52.
  • the dielectric constants of the base materials 51 and 52 increase, as the widths of the sensing patterns 120 and 140 increase, or the surfaces and the sensing patterns 120 and 140 of the base materials 51 and 52 are increased. It can be seen that the capacitance increases as the distance between them decreases. In this case, the distance between the surfaces of the base materials 51 and 52 and the sensing patterns 120 and 140 decreases as the depth of the pattern grooves 111 and 131 deepens.
  • the widths of the branch patterns 120 and 140 disposed under the heterogeneous base materials 51 and 52 may be different, or the patterns may be different.
  • the depths of the grooves 111 and 131 should be different.
  • the first sensing patterns 120a and 120b disposed under the first base material 51 and the second base material 52.
  • the amount of change in the capacitance in the first base material 51 It becomes smaller than the change amount of the capacitance in the second base material 52.
  • the touch sensitivity in the first base material 51 and the touch sensitivity in the second base material 52 are changed.
  • the width of the first sensing pattern 120a provided under the first base material 51 is greater than the width of the first sensing pattern 120b provided under the second base material 52.
  • the change in capacitance generated in the first base material 51 may be constant with the change in capacitance generated in the second base material 52.
  • the first base material 51 by making the depth of the first pattern groove 111 a provided below the first base material 51 larger than the depth of the first pattern groove 111 b provided below the second base material 52.
  • the change in the capacitance generated in the) can be made constant with the change in the capacitance generated in the second base material (52). This is because the distance between the first sensing patterns 120a and 120b and the input means decreases as the depth of the first pattern grooves 111a and 111b increases.
  • the boundary 53 between the first base material 51 and the second base material 52 is provided in a step shape instead of a vertical line in the vertical cross-sectional direction, the amount of change in capacitance at the boundary 53 In this regard, the shapes of the first sensing patterns 120a and 120b are not changed. This is because the width of the boundary 53 region where the first base material 51 and the second base material 52 overlap with each other is not significantly different from that of the adjacent first sensing pattern 120.
  • the width of the boundary 53 region where the first base material 51 and the second base material 52 overlap is larger than the distance between the adjacent first sensing patterns 120, The change in permittivity should be taken into account. That is, the dielectric constant at the boundary 53 region where the first base material 51 and the second base material 52 overlap each other is about halfway between the first base material 51 and the second base material 52, and thus the area of the boundary 53 area.
  • the width of the first sensing pattern 120 below is about half the width of the first sensing pattern 120a under the first base material 51 and the width of the first sensing pattern 120b under the second base material 52.
  • the depth of the first pattern groove 111 under the boundary 53 may be equal to the depth of the first pattern groove 111a under the first base material 51 and the first pattern groove 111b under the second base material 52. It can be provided about the middle of the depth of).
  • 17 to 24 schematically illustrate a method of manufacturing the touch input device 100-3 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the first base material 51 and the second base material 52 may be provided with different materials.
  • the first base material 51 and the second base material 52 may be bonded by bonding or the like.
  • the boundary 53 of the first base material 51 and the second base material 52 may be stepped in the vertical cross-sectional direction.
  • first base material 51 and the second base material 52 may be provided to have the same thickness.
  • the bottom surfaces of the first base material 51 and the second base material 52 may form the same plane.
  • the first base 110 may be coated and attached to bottom surfaces of the first base material 51 and the second base material 52.
  • the first base 110 may include a metal composite.
  • the first base 110 may have a constant thickness.
  • the first pattern groove 111 may be formed by irradiating a laser. At this time, the heat generated while the groove is formed to decompose the chemical bonds of the metal composite to reduce the metal, to form a metal seed (Seed) in the first pattern groove (111).
  • At least one of the width and depth of the first pattern grooves 111a and b may be different from each other in an area under the first base material 51 and an area under the second base material 52. Can be. In addition, any one of a width and a depth of the first pattern groove 111 may be formed differently even in a region where the first base material 51 and the second base material 52 overlap.
  • the first sensing pattern 120 may be formed by metallizing the first pattern groove 111 to which the metal seed is exposed.
  • the first sensing pattern 120 may include copper plated on the first pattern groove 111. It is also possible to plate nickel over copper plating for anti-oxidation treatment.
  • FIG. 21 illustrates a process of stacking a second base
  • FIG. 22 illustrates a process of processing a second pattern groove
  • FIG. 23 illustrates a process of forming a second sensing pattern.
  • the second base 130 may be formed of a metal composite and may be formed by being coated on the bottom surface of the first base 110.
  • the second base 130 may have a constant thickness.
  • FIGS. 18 to 20 may be applied to the processes illustrated in FIGS. 21 to 23, redundant descriptions thereof are omitted.
  • the coating layer 150 may be formed by coating on the second base 130 to protect the second sensing pattern 140 from external impact or contaminants. And the coating layer 150 may be formed by UV coating or UV coating using a sunscreen.
  • 25 is a cross-sectional view illustrating a touch input device 100-4 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the touch input device 100-4 may be provided on a bottom surface of the base material 54 including a recessed recess.
  • the base material 54 may be provided in various shapes.
  • the touch malfunction is unlikely to occur when the user touches the base material 54.
  • the curvature of the base material 54 is sharp, for example, when the recessed part 54a is recessed as shown in the drawing, a touch malfunction may occur differently from the intention of the user.
  • the touch malfunction occurs when the user is recognized as touching another point even though the user does not touch the intended point. This malfunction is most likely to occur when the touch input device 100 allows indirect contact as well as direct contact, that is, when the touch input device 100 has a hovering function.
  • a method of preventing a touch malfunction by the touch input device 100-4 according to the fifth embodiment of the present invention illustrated in FIG. 27 will be described with reference to Comparative Example 100-5 of FIG. 26.
  • FIG. 26 is a view illustrating a malfunction state when the resistance values of the sensing patterns 120 and 140 are made constant according to the curvature of the base material 54
  • FIG. 27 is a sensing pattern 120 according to the curvature of the base material 54. It is a figure which shows the operation state at the time of changing the resistance value of 140).
  • the hovering height for recognizing an indirect touch (dashed line in the drawing) It can be seen that the portion shown by) is uniformly formed along the curved surface of the base material 54.
  • the touch input device (100-5) may be mistaken that the user touched another area.
  • the touch input device 100-4 senses the first sensing pattern 120 and the second sensing according to the curved shape of the base material 54.
  • the resistance of the pattern 130 may vary.
  • an equation regarding the magnitude of the resistance of the sensing patterns 120 and 140 for determining the touch sensitivity or the height of the hovering is as follows.
  • the length of the resistance means the length of the sensing patterns 120 and 140.
  • the lengths of the sensing patterns 120 and 140 vary depending on the area of the touch surface and cannot be arbitrarily adjusted.
  • the cross-sectional area of the resistor refers to the vertical cross-sectional areas of the sensing patterns 120 and 140. That is, the cross-sectional area of the resistor may be changed by adjusting the width and height of the sensing patterns 120 and 140.
  • the resistance decreases as the width of the sensing patterns 120 and 140 is increased or as the height of the sensing patterns 120 and 140 is increased.
  • the hovering height for recognizing an indirect touch is relatively high.
  • the resistance increases, so that the hovering height for recognizing an indirect touch is relatively low.
  • the sensitivity of the touch recognition in the capacitive touch input device may be expressed as a time constant in the series circuit of the capacitor and the resistor as follows.
  • the resistance is a value of the surface of the touch unit
  • the capacitor is a change amount generated by the user's contact.
  • the resistance value is increased, the time for detecting touch recognition is delayed and sensitivity is lowered.
  • the resistance value is reduced, the touch recognition can be quickly detected.
  • the present invention in order to use the above-described physical laws, by changing the resistance value to the curvature, it is possible to reduce misperception and to sense a touch of the same performance.
  • the hovering height is increased by lowering the resistance of the sensing patterns 120 and 140 in the recess 54a of the base material 54. Therefore, while the finger is moving to the point intended by the user, the finger does not catch the hovering height of another point, but reaches the hovering height of the intended point.
  • the inside of the recess 54a of the base material 54 may reduce the resistance of the sensing patterns 120 and 140 to speed up touch recognition. Therefore, if the finger reaches the hovering height of another point while the finger is moving to the point intended by the user, the touch sensitivity is delayed because the touch sensitivity decreases at the point where the resistance is large. As a result, the touch sensitivity is increased in a small place, so that the touch recognition corresponding to the user's intention may be performed.
  • the bases 110 and 130 are disposed under the base material 54 in FIGS. 25 to 27, the base material 54 may be omitted in the embodiment of the present invention. That is, one surface of the base 110, 130 may be provided as a touch surface.
  • the pattern grooves 111 and 131 may be formed on the upper surfaces of the bases 110 and 130, and may be formed on the lower surfaces of the bases 1110 and 130.
  • the first pattern groove 111 and the second pattern groove 131 are formed on the upper surfaces of the first base 110 and the second base 130, respectively, or the first pattern groove 111 and the first pattern groove 111 and the second pattern groove 131 are formed.
  • the two pattern grooves 131 may be formed in the lower surfaces of the first base 110 and the second base 130, respectively.
  • the first pattern groove 111 and the second pattern groove 131 may be formed on different surfaces of the first base 110 and the second base 130, respectively.
  • the first pattern groove 111 may be formed in the upper surface of the first base 110
  • the second pattern groove 131 may be formed in the lower surface of the second base 130. Or vice versa.
  • FIGS. 25 to 27 illustrate that the first and second bases 110 and 130 are stacked in a two-layer structure
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 are formed on one base.
  • the first sensing pattern 120 may be formed on one surface of the base
  • the second sensing pattern 140 may be formed on the other surface of the base. That is, the first and second sensing patterns 120 and 140 may have a double sided structure.
  • the first and second sensing patterns 120 and 140 may be formed on the same surface of the base. That is, the first and second sensing patterns 120 and 140 may have a cross-sectional structure.
  • touch input device 110 first base
  • first pattern groove 120 first sensing pattern

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Abstract

터치 신호를 입력할 수 있는 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제조방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 터치 입력장치는 요입부를 포함하는 모재와, 모재의 아래에 마련되는 베이스와, 베이스의 터치 영역에 형성되는 패턴홈에 마련되고 전도성 소재를 포함하는 감지패턴을 포함하고, 요입부의 아래에 위치하는 감지패턴의 저항은 요입부 외측에 위치하는 감지패턴의 저항 보다 작게 마련되는 것을 특징으로 한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 06.03.2017]　터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제조방법
본 발명은 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터치 신호를 입력할 수 있는 터치 입력장치, 이를 포함하는 차량, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자통신 기술의 발전을 통해 다양한 전자기기들이 만들어지고 있으며, 이러한 전자기기들은 점차 사용자의 조작 편의성과 더불어 디자인의 수려함을 강조하는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라 강조되는 것은 키보드 혹은 키패드로 대표되던 입력장치의 다변화이다.
입력장치는 휴대용 단말기, 노트북, 스마트폰, 스마트패드, 스마트TV 등 사용자에게 정보를 제공하는 다양한 종류의 디스플레이 시스템에 사용되고 있다. 최근에는 전자기기의 발전과 함께 조작키, 다이얼 등을 이용하여 입력하는 방법 이외에 터치를 이용하여 명령 신호를 입력하는 방법이 사용되고 있다.
터치 입력장치는 각종 디스플레이를 이용하는 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스를 구성하는 입력장치 중 하나로, 사용자가 손가락이나 터치펜 등의 입력도구를 이용하여 터치패드 또는 터치스크린을 직접 접촉하거나 이에 근접함으로써 정보통신기기와 사용자 간의 인터페이스가 가능하게 해준다.
터치 입력장치는 손가락 또는 터치펜 등의 입력도구를 접촉하는 것만으로 남녀노소 누구나 쉽게 사용할 수 있기 때문에 ATM(Automated Teller Machine), PDA(Personal Digital Assistant), 핸드폰 등 다양한 기기에서 활용되고 있으며, 그 분야 역시도 은행, 관공서, 관광 및 교통안내 등 많은 분야에서 다양하게 활용되고 있다.
최근에는 건강 또는 의료 관련 제품과 차량에 터치 입력장치를 적용하려는 노력들을 계속되고 있다. 특히 터치패널은 터치스크린과 함께 사용되거나 디스플레이 시스템에 독자적으로 사용될 수 있으므로 그 활용도가 높아지고 있다. 또한 최근에는 터치를 이용하여 포인트(Point)를 이동시키는 기능 이외에 제스처를 입력할 수 있는 기능이 개발되고 있다. 제스처를 입력할 수 있는 터치 입력장치의 경우 제스처의 인식률을 향상시키고자 하는 노력이 계속되고 있다.
터치 조작이 가능한 터치 입력장치를 구현하는 방법으로는 저항 방식, 정전용량 방식, 표면 초음파 방식, 트랜스미터 방식 등이 사용되고 있다. 이 중 정전용량 방식을 이용한 터치 입력장치에는 서로 교차하는 방향으로 전극 패턴을 형성하고, 손가락 등의 입력수단이 접촉했을 때, 전극간의 정전용량이 변하는 것을 검지하여 입력위치를 검출하는 타입의 것이 있다. 또는, 투과성 도전막의 양단에 동상인 동전위를 인가하고, 손가락 등의 입력수단이 접촉 또는 근접해서 캐패시터가 형성될 때에 흐르는 미약 전류를 검지하여 입력위치를 검출하는 타입의 것도 있다.
일반적으로, 터치 입력장치는 제1 기판에 제1 방향(예컨대 x축 방향)으로 배열된 제1 감지패턴들과 이러한 감지패턴들의 위치를 계산하기 위한 센서회로를 전기적으로 연결하는 다수의 제1 금속패턴을 포함하는 제1 패널과, 제2 기판에 제2 방향(예컨대 y축 방향)으로 배열된 제2 감지패턴들과 이러한 감지패턴들의 위치를 계산하기 위한 센서회로를 전기적으로 연결하는 다수의 제2 금속패턴을 포함하는 제2 패널을 접착제를 이용하여 접착하는 2패널 적층구조로 되어 있다.
그 밖에, 공개특허공보 제10-2008-0110477호에는 1매형 2층 구조의 정전용량 방식의 터치패널이 개시되어 있다.
그러나 종래의 정전용량 방식의 터치패드는 완만한 곡면에 형성될 뿐, 복잡한 형상의 곡면에 터치패드를 형성하는 기술은 전무하다.
본 발명은 복잡한 형상에서도 오작동 없이 터치 입력을 할 수 있는 터치 입력장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 터치 신호를 입력받고, 요입부가 형성되는 터치부; 상기 터치부와 일체로 마련되거나 상기 터치부의 아래에 배치되고, 상기 터치부에 대응되는 영역에 패턴홈이 형성되는 베이스; 및 전도성 소재를 포함하고, 상기 패턴홈에 마련되는 감지패턴을 포함하고, 상기 요입부의 아래에 위치하는 감지패턴의 저항은 상기 요입부 외측에 위치하는 감지패턴의 저항 보다 작게 마련되는 터치 입력장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 요입부의 아래에 위치하는 감지패턴의 수직 방향 단면 너비는 상기 요입부 외측에 위치하는 감지패턴의 수직 방향 단면 너비 보다 크게 마련될 수 있다.
또한, 상기 베이스는 금속 복합체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스는 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함하는 레진(Resin)과 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 터치부가 형성되는 모재를 더 포함하고, 상기 베이스는 상기 모재의 저면에 코팅되어 마련될 수 있다.
또한, 상기 모재는 수지, 유리, 및 가죽 중 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 베이스는 상기 모재의 아래에 배치되는 제1 베이스와 상기 제1 베이스의 아래에 배치되는 제2 베이스를 포함하고, 상기 패턴홈과 상기 감지패턴은 상기 제1 베이스의 일 면에 형성되는 제1 패턴홈과 제1 감지패턴 및 상기 제2 베이스의 일 면에 형성되는 제2 패턴홈과 제2 감지패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 요입부를 포함하는 모재를 마련하고, 상기 모재의 아래에 금속 복합체를 포함하는 베이스를 마련하고, 상기 베이스의 터치 영역에 레이저를 조사하여 패턴홈을 형성하되, 상기 요입부가 위치하는 영역과 상기 요입부의 외측 영역에서의 상기 패턴홈의 너비 또는 깊이 중 어느 하나 이상을 서로 다르게 형성하고, 상기 패턴홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 전도성 소재를 포함하는 감지패턴을 형성하는 터치 입력장치의 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 요입부가 위치하는 영역에서의 패턴홈의 너비 또는 깊이 중 어느 하나 이상이 상기 요입부의 외측 영역에서의 패턴홈의 너비 또는 깊이 중 어느 하나 이상 보다 크도록 형성할 수 있다.
또한, 상기 베이스의 일 면에 레이저를 조사하는 과정에서 상기 패턴홈의 내측면에 금속 시드가 노출되고, 상기 감지패턴을 도금 또는 증착하는 과정에서 전도성 소재가 상기 금속 시드 상에 부착될 수 있다.
또한, 상기 패턴홈을 형성하는 과정은 제1 패턴홈과 이와 떨어져 배치되는 제2 패턴홈을 형성하는 과정을 포함하고, 상기 감지패턴을 형성하는 과정은 상기 제1 패턴홈에 도금 또는 증착되는 제1 감지패턴과, 상기 제2 패턴홈에 도금 또는 증착되는 제2 감지패턴을 형성하는 과정을 포함하며, 상기 제1 및 제2 감지패턴에 전류를 제공한 후, 두 감지패턴 사이의 상호 정전용량(Mutual Capacitance)의 변화를 검사하여 센서로서 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 터치 입력장치를 포함하는 차량이 제공될 수 있다.
또한, 상기 터치 입력장치는 기어박스에 설치되는 중앙 집중형 조작계에 설치될 수 있다.
일 측면에서 보면, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력장치는 요입부를 포함하는 등 복잡한 형상을 가지는 터치면을 포함하면서도 요입부의 저항을 크게 함으로써 사용자가 원하는 지점에 터치 입력을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력장치는 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 제조되기 때문에 제조 공정이 단순해지고 공정비용을 줄일 수 있다.
또한, 베이스 상에 감지패턴을 형성하는 데 접착 공정을 사용하지 않음으로써 진동 및 충격으로부터 안전해지고 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 터치 영역이 마련되는 베이스를 집적 회로를 연결하는 부분에까지 연장하여 일체로 형성할 수 있기 때문에 제조 공정이 단순해지고 공정 비용을 줄일 수 있다.
또한, 사출 방식에 의해 베이스를 형성할 수 있기 때문에 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 감지패턴을 집적회로에 전기적으로 접속시키기 위해 사용되는 본딩부를 최소로 할 수 있어 고열 및 진동 등에 대한 내구성이 향상된다.
또한, 터치부가 곡면으로 마련되는 경우에도 감지패턴을 형성하기가 용이하다. 특히, 터치부가 복곡면으로 마련되는 경우에도 감지패턴을 형성할 수 있다.
또한, 레이저를 이용하는 고열 상황에서 제조됨으로써 제품이 고온 환경에서 사용되는 경우에도 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 다양한 사이즈의 제작이 필요한 경우에도 별도의 제작 장비의 수정 없이 가공 할 수 있어 공정 비용을 줄이고 제작 일정을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치의 전극 배치모습을 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 개략적으로 나타내는 것으로,
도 5는 제1 베이스를 준비하는 과정을, 도 6은 제1 패턴홈을 가공하는 과정을, 도 7은 제1 감지패턴을 형성하는 과정을, 도 8은 제2 베이스를 적층하는 과정을, 도 9는 제2 패턴홈을 가공하는 과정을, 도 10은 제2 감지패턴을 형성하는 과정을, 도 11은 도장층을 적층하는 과정을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 나타내는 순서도다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
도 17 내지 도 24는 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 입력장치의 제조방법을 개략적으로 나타내는 것으로,
도 17은 이종 모재를 준비하는 과정을, 도 18은 제1 베이스를 적층하는 과정을, 도 19는 제1 패턴홈을 가공하는 과정을, 도 20은 제1 감지패턴을 형성하는 과정을, 도 21은 제2 베이스를 적층하는 과정을, 도 22는 제2 패턴홈을 가공하는 과정을, 도 23은 제2 감지패턴을 형성하는 과정을, 도 24는 도장층을 적층하는 과정을 나타낸다.
도 25는 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 입력장치를 나타내는 단면도이다.
도 26은 곡률에 따라 저항값을 일정하게 하였을 때의 오작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 27은 곡률에 따라 저항값을 다르게 하였을 때의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 소개하는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것일 뿐, 본 발명이 제시하는 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시 형태로도 구체화될 수 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기 등을 다소 과장하여 표현할 수 있다.
터치 입력장치는 터치패드(Touch Pad) 형태로 마련될 수 있고, 또는 터치패널(Touch Panel) 형태로 마련될 수 있다. 그리고 터치 입력장치는 사용자의 손가락 등의 입력수단의 접촉(또는 근접)에 의해 신호를 입력받고, 접촉(또는 근접)된 위치를 파악할 수 있는 수단이다.
터치패드(Touch Pad)는 주로 노트북 등의 입력장치로 사용되고, 최근에는 차량의 입력장치로 사용되고 있다. 그리고 터치패널(Touch Panel)은 사용자가 스크린을 보면서 직접 위치를 지정할 수 있는 대화형 그래픽 입력장치의 일종이다.
도 1을 참고하여 터치 입력장치(100)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치(100)의 전극 배치모습을 나타내는 구조도로서, 실제 보이는 것과는 다르지만, 터치 입력장치(100)의 동작방법을 알기 쉽게 나타내기 위한 평면도이다. 터치 입력장치(100)는 사용자의 입력수단(일 예로, 손가락 또는 터치 펜)과 접촉할 수 있는 터치부(10), 터치부(10)와 일체로 형성되거나 터치부(10) 하부에 마련되는 제1 및 제2 감지패턴(120, 140), 이와 연결되는 배선부(30)와 접속패드(40)를 포함한다.
제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 사용자가 손가락, 터치 펜 등으로 터치 입력장치(100)를 접촉하면 정전용량의 변화를 감지하여 그 위치를 감지할 수 있도록 일정 패턴으로 형성될 수 있다. 여기서, 접촉(터치)은 직접적인 접촉 및 간접적인 접촉을 모두 포함하는 의미로 정의될 수 있다. 즉, 직접적인 접촉은 객체가 터치 입력장치(100)에 닿은 경우를 나타내고, 간접적인 접촉은 터치 입력장치(100)에 닿지는 않았지만 감지패턴이 객체를 감지할 수 있는 범위 내에서 접근한 상태를 나타낸다.
제1 감지패턴(120)은 제1 방향(도면에서 수평 방향)으로 일정한 구획을 나누어 배열될 수 있으며, 제2 감지패턴(140)은 제1 방향과 다른 방향(도면에서 수직 방향)으로 일정한 구획을 나누어 배열될 수 있다. 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 서로 다른 층에 마련되고, 교차부(11)를 형성한다. 교차부(11)에서는 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)이 직접 접촉하지 않고 절연부를 사이에 두고 겹쳐질 수 있다.
교차부(11)는 터치부(10)의 해상도를 결정할 수 있고, 좌표로서 인식될 수 있다. 즉, 입력수단이 어느 하나의 교차부(11)에 접촉한 경우와 입력수단이 이와 인접하는 교차부(11)에 접촉하는 경우를 구분할 수 있고, 입력수단이 어느 위치의 교차부(11)에 접촉하였는지를 알아낼 수 있다. 따라서 동일한 면적에 교차부(11)가 많이 형성될수록 터치부(10)의 해상도는 증가한다.
제1 및 제2 감지패턴(120, 140)의 일 단은 금속배선 등으로 이루어지는 배선부(30)와 연결될 수 있다. 그리고 배선부(30)의 일 단에는 접속패드(40)가 마련되고, 각 배선부(30)는 접속패드(40)를 통해 회로기판(미도시)과 연결될 수 있다.
그리고 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)의 일 단부에는 접속부(20)가 마련될 수 있다. 접속부(20)는 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)의 너비보다 넓게 마련되므로 배선부(30)를 전기적으로 접속시키기 용이하다. 접속부(20)와 배선부(30)는 도전성 접착제(일 예로, 솔더(Solder))에 의해 접착될 수 있다.
배선부(30)는 감지패턴의 감지신호를 접속패드(40)를 통해 회로기판으로 전달한다. 이러한 배선부(30)와 접속패드(40)는 도전성 물질로 형성될 수 있다.
입력수단이 터치부(10)의 한 영역을 접촉하는 경우 교차부(11)의 정전용량이 감소하게 되고, 배선부(30)와 접속패드(40)를 통해 정전용량에 대한 정보가 제어부로 동작하는 회로기판에 도달하고, 제어부는 어느 위치에 입력수단이 접촉하였는지를 판단할 수 있다. 또한, 입력수단이 터치부(10)의 한 영역에 가까워지는 경우에 정전용량이 감소하도록 구성할 수도 있다. 이 경우 제어부는 어느 위치에 입력수단이 가까워졌는지를 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치(100)를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치(100)를 나타내는 분해 사시도이다.
터치 입력장치(100)는 제1 패턴홈(111)을 포함하는 제1 베이스(110)와, 제1 패턴홈(111)에 도금되는 제1 감지패턴(120)과, 제1 베이스(110) 상에 적층되고 제2 패턴홈(131)을 포함하는 제2 베이스(130)와, 제2 패턴홈(131)에 도금되는 제2 감지패턴(140)과, 제2 감지패턴(140)을 절연하는 도장층(150)을 포함할 수 있다.
제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 제1 베이스(110)와 제2 베이스(130) 상에 LDS(Laser Directing Structure) 공법을 이용하여 형성할 수 있다. 여기서 LDS 공법은 비전도성이며 화학적으로 안정한 금속 복합체를 포함하는 재질로 지지재를 형성하고, 지지재의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저 또는 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 금속 복합체의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨 후, 지지재를 금속화(Metalizing) 하여 지지재의 레이저 노출 부위에 도전성 구조를 형성하는 공법을 의미한다. 이러한 LDS 공법에 대하여서는, 한국 등록특허공보 제374667호, 한국 공개특허공보 제2001-40872호, 및 한국 공개특허공보 제2004-21614호에 개시되어 있으며, 본 명세서는 이들을 참조하도록 한다.
제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 도전성 물질로 마련되며, 일 예로, 금속일 수 있다. 그리고 전도성과 경제성을 고려하여 금속 중에서도 구리(Cu)를 사용할 수 있다. 다만, 구리 외에 금(Au) 등의 금속으로 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)을 형성하는 것을 포함한다.
제1 감지패턴(120)은 제1 방향(도면에서 수평 방향)으로 연장될 수 있으며, 각각의 패턴이 열을 지어 배치될 수 있다. 또한, 제2 감지패턴(140)은 제1 방향과 직교하는 제2 방향(도면에서 수직 방향)으로 연장될 수 있으며, 각각의 패턴이 열을 지어 배치될 수 있다. 다만, 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)의 교차각은 수직에 한정되지 않는다.
그리고 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 마름모꼴의 패턴이 연속적으로 연결되는 형상을 포함할 수 있다. 그러나 패턴의 모양이 마름모꼴에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 다양한 형상을 채용할 수 있을 것이다. 인접하는 마름모꼴의 패턴끼리는 연결부에 의해 연결되고, 연결부는 두 패턴을 연결하는 브릿지(Bridge) 타입으로 마련될 수 있다.
제1 베이스(110)와 제2 베이스(130)는 금속 복합체를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 베이스(110)와 제2베이스는 레진(Resin)과 금속산화물을 포함하는 복합체일 수 있다. 여기서 레진(Resin)은 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 금속산화물은 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 베이스(110)의 일 면에는 제1 감지패턴(120)을 수용하는 제1 패턴홈(111)이 형성되고, 제2 베이스(130)의 일 면에는 제2 감지패턴(140)을 수용하는 제2 패턴홈(131)이 형성된다. 즉, 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 제1 및 제2 패턴홈(111, 131)의 내부에 마련될 수 있다.
그리고 제1 및 제2 패턴홈(111, 131)은 제1 및 제2 베이스(110, 130)의 일 면에 레이저를 조사하여 형성된다. 이 때, 홈이 형성되면서 발생하는 열에 의해 제1 및 제2 베이스(110, 130)는 금속으로 환원되고, 금속으로 환원된 부분은 제1 및 제2 패턴홈(111, 131)에 금속 시드(Seed)를 형성한다.
제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 제1 및 제2 패턴홈(111, 131) 상에 도금됨으로써 형성된다. 금속 시드 상에 도금하는 공정은 일반적으로 알려진 도금 기술을 이용할 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
또는 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 증착 공정에 의해 형성될 수도 있다. 또는 도금 공정과 증착 공정을 결합한 형태로 형성될 수도 있다. 이하에서는 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)이 도금 공정에 의해 형성되는 것을 기본으로 하여 설명한다.
제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 구리(Cu) 도금을 포함하고, 구리 도금 상에 니켈(Ni)을 도금하여 산화방지 처리를 할 수 있다. 또한 금(Au) 도금을 사용하는 경우 도전성이 향상될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 베이스(110, 130)는 금속 복합체를 사출하여 형성할 수 있고, 다른 소재(예를 들어 플라스틱 또는 유리 등)를 사출하고 그 위에 금속 복합체를 코팅하여 형성할 수도 있다.
다음으로 도 4 내지 도 11을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치(100)의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치(100)의 제조방법을 나타내는 순서도이다. 그리고 도 5 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터치 입력장치(100)의 제조방법을 나타낸다.
도 5는 제1 베이스(110)를 준비하는 과정(S100)을 나타내는 도면이다.
제1 베이스(110)는 금속 복합체를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 베이스(110)는 레진(Resin)과 금속산화물을 포함하는 복합체일 수 있다. 여기서 레진(Resin)은 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 금속산화물은 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 베이스(110)는 사출 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 그리고 제1 베이스(110)는 금속 복합체를 사출하여 형성할 수도 있고, 플라스틱이나 유리 등의 기타 소재로 마련되는 모재의 일 면에 금속 복합체를 코팅하여 형성할 수도 있다.
그리고 제1 베이스(110)는 일 면에 곡면이 형성될 수 있다. 일 예로, 제1 베이스(110)의 일 면에는 구면의 일부 형상으로 움푹 들어가는 곡면이 형성될 수 있다.
도 6은 제1 패턴홈(111)을 가공하는 과정(S110)을 나타내는 도면이다.
제1 패턴홈(111)은 제1 베이스(110)의 일 면에 UV(Ultra Violet) 레이저 또는 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저를 조사하여 형성한다. 이 때, 홈이 형성되면서 발생하는 열은 금속 복합체의 화학적 결합을 해체하여 금속으로 환원시키고, 제1 패턴홈(111)에 금속 시드(Seed)를 형성한다.
제1 패턴홈(111)은 곡면으로 마련되는 제1 베이스(110)의 일 면 상에 형성될 수 있다. 레이저를 조사하여 홈을 형성하기 때문에, 제1 베이스(110)의 표면 형상에 상관 없이 다양한 형상의 패턴을 만들 수 있다.
도 7은 제1 감지패턴(120)을 형성하는 과정(S120)을 나타내는 도면이다.
제1 감지패턴(120)은 금속 시드가 노출된 제1 패턴홈(111)을 금속화시켜 형성할 수 있다. 일 예로, 제1 감지패턴(120)은 제1 패턴홈(111) 상에 도금되는 구리를 포함한다. 또한, 산화방지 처리를 위해 구리 도금 상에 니켈을 도금할 수 있다.
도 8은 제2 베이스(130)를 적층하는 과정(S130)을 나타내는 도면이고, 도 9는 제2 패턴홈(131)을 가공하는 과정(S140)을 나타내는 도면이며, 도 10은 제2 감지패턴(140)을 형성하는 과정(S150)을 나타내는 도면이다.
제2 베이스(130)는 금속 복합체로 마련되고, 제1 베이스(110) 상에 코팅되어 형성될 수 있다. 그 밖에, 도 8 내지 도 10에 도시된 공정은 도 5 내지 도 7의 설명이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명을 생략한다.
도 11은 도장층(150)을 적층하는 과정(S160)을 나타내는 도면이다.
도장층(150)은 제2 감지패턴(140)을 외부의 충격 또는 오염물질로부터 보호하기 위해 제2 베이스(130) 상에 코팅되어 형성될 수 있다. 그리고 도장층(150)은 터치부(10)의 터치면을 구성할 수 있다.
그리고 도장층(150)은 자외선 차단제를 이용하는 UV 도장 또는 UV 코팅으로 형성될 수 있다.
그리고 도면에 도시되지는 않았지만, 도 5 내지 도 11의 공정에 의해 만들어진 터치 입력장치(100)가 제대로 동작하는지 여부를 검사하는 검사과정(S170)을 더 포함할 수 있다.
검사과정(S170)은 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)에 전류를 제공하고, 두 감지패턴 사이의 상호 정전용량(Mutual Capacitance)의 변화를 검사하여 센서로서 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 과정을 포함한다. 터치 입력장치(100)가 제품으로서 기능하기 위해서는 입력수단이 터치부(10)에 접촉하였을 때 제1 및 제2 감지패턴(120, 140) 사이의 상호 정전용량이 달라지고, 이를 검출하여 입력수단이 터치된 위치를 검출하여야 하기 때문이다.
한편, 검사과정(S170)은 도장층(150)을 적층하는 과정(S160) 전에 이루어질 수 있다. 검사과정(S170)에서 적합 판정을 받지 못하여 제2 감지패턴(140)을 수선하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치(100-1)를 나타내는 단면도이다.
도 13을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치(100-1)는 베이스(110-1)와, 베이스(110-1)의 일 면에 형성되는 제1 패턴홈(111)과, 베이스(110-1)의 배면에 형성되는 제2 패턴홈(112)과, 제1 패턴홈(111)에 도금되는 제1 감지패턴(120)과, 제2 패턴홈(112)에 도금되는 제2 감지패턴(140)과, 베이스(110-1)의 일 면에 코팅되는 제1 도장층(150-1)과, 베이스(110-1)의 타 면에 코팅되는 제2 도장층(150-2)을 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치(100-1)는 베이스의 양 면에 각각 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)을 형성할 수 있다. 즉, 두 층(Layer)의 감지패턴을 형성하는 데 하나의 베이스(110-1)만을 이용하기 때문에 터치 입력장치(100)의 두께가 얇아지고 슬림한 제품을 만들 수 있다.
한편, 감지패턴(120, 140)과 배선부(30)를 연결시키기 위한 접속부(20)는 베이스(110-1)의 일 면에 형성될 수 있다. 이를 위해, 제1 감지패턴(120) 또는 제2 감지패턴(140) 중 어느 하나가 베이스(110-1)의 반대 면까지 연장되어 접속부(20)와 연결될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치(100-1)의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 터치 입력장치(100-1)의 제조방법은, 우선 베이스(110-1)를 준비(S200)하고, 베이스(110-1)의 일 면에 제1 패턴홈(111)을 가공(S210)하고, 제1 패턴홈(111)에 제1 감지패턴(120)을 도금하여 형성(S220)하고, 베이스(110-1)를 뒤집어 베이스(110-1)의 배면에 제2 패턴홈(112)을 가공(S230)하고, 제2 패턴홈(112)에 제2 감지패턴(140)을 도금하여 형성(S240)하고, 베이스(110-1)의 일 면에 제1 도장층(150-1)을 적층(S260)하여 제1 감지패턴(120)을 보호하고, 베이스(110-1)의 타 면에 제2 도장층(150-2)을 적층(S270)하여 제2 감지패턴(140)을 보호하는 공정을 포함한다.
또는 베이스(110-1)의 일 면에 제1 패턴홈(111)을 가공하는 공정(S210)과 배면에 제2 패턴홈(112)을 가공하는 공정(S230)을 동시에 하거나 연속적으로 행할 수 있다. 또한, 제1 감지패턴(120)을 도금하는 공정(S220)과 제2 감지패턴(140)을 도금하는 공정(S240) 역시 동시에 행하거나 연속적으로 행할 수 있다.
그리고 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)의 정상 동작 여부를 검사하는 검사공정(S250)은 제1 및 제2 도장층(150)을 적층(S260, S270)하기 전에 행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치(100-2)를 나타내는 단면도이다.
도 14를 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치(100-2)는 베이스(110-2)와, 베이스(110-2)의 일 면에 형성되는 제1 패턴홈(111) 및 제2 패턴홈(112)과, 제1 패턴홈(111)에 도금되는 제1 감지패턴(120)과, 제2 패턴홈(112)에 도금되는 제2 감지패턴(140)과, 베이스(110-2)의 일 면에 코팅되는 도장층(150)을 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치(100-2)는 베이스(110-2)의 일 면에 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)을 모두 형성할 수 있다. 즉, 두 층(Layer)의 감지패턴을 형성하는 데 하나의 베이스(110-2)만을 이용하기 때문에 터치 입력장치(100)의 두께가 얇아지고 슬림한 제품을 만들 수 있다.
제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 서로 연결되지 않고 일정 거리 떨어지도록 마련된다. 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 서로 교차되지 않도록 패턴을 형성할 수 있다. 패턴의 형상은 다양하게 마련될 수 있다. 일 예로, 미국 공개특허공보 제2015-0234492호에는 하나의 면에 형성되는 복수의 패턴이 개시되어 있다.
또는 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)은 서로 교차되도록 패턴을 형성하되, 교차되는 부분에서 두 감지패턴(120, 140)이 서로 접촉하지 않도록 중계전극(미도시)을 이용할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치(100-2)의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 터치 입력장치(100-2)의 제조방법은, 우선 베이스(110-2)를 준비(S300)하고, 베이스(110-2)의 일 면에 제1 패턴홈(111)과 제2 패턴홈(112)을 가공(S320)하고, 제1 패턴홈(111)에 제1 감지패턴(120)을, 제2 패턴홈(112)에 제2 감지패턴(140)을 도금하여 형성(S320)하고, 베이스(110-2)의 일 면에 도장층(150)을 적층(S340)하여 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)을 보호하는 공정을 포함한다.
그리고 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(140)의 정상 동작 여부를 검사하는 검사공정(S330)은 도장층(150)을 적층(S340)하기 전에 행할 수 있다.
도 16은 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 입력장치(100-3)를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 입력장치(100-3)는 다양한 소재로 마련되는 모재(51, 52)의 저면에 마련될 수 있다. 즉, 사용자는 모재(51, 52)를 터치함으로서 터치 입력장치(100-3)에 터치 신호를 입력할 수 있다.
모재(51, 52)는 비도전성 재질로 마련될 수 있다. 일 예로, 모재(51, 52)는 수지(Resin), 유리, 또는 가죽 등을 포함할 수 있다. 그리고 모재(51, 52)는 얇은 두께를 가질 수 있다. 모재(51, 52)의 두께는 사람이 손가락으로 모재(51, 52)를 터치하였을 때, 모재(51, 52)의 배면에 마련되는 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)의 상호 정전용량에 변화가 일어날 수 있는 범위 내에서 정해질 수 있다.
제1 및 제2 감지패턴(120, 140)이 형성되는 제1 및 제2 베이스(110, 130)를 모재(51, 52)에 결합시킴으로써 터치 입력장치의 활용성이 증대될 수 있다. 우선, 다양한 소재로 마련되는 모재(51, 52)에 제1 베이스(120)를 부착함으로써, 모재(51, 52)의 소재 선정이 다양해 질 수 있다. 또한, 제1 베이스(120)를 모재(51, 52)에 부착시키는 데 코팅 공정을 이용함으로써 열 또는 진동 등에 대한 내구성이 향상될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 터치 입력장치가 차량에 사용되는 경우 활용성이 매우 크다. 일 예로, 기어박스에 설치되어 중앙 조작계로 작동할 수 있고, 그 외에도 핸들, 도어트림, 천장, 유리, 또는 필러 등에 마련되어 물리 버튼을 대신할 수 있다.
모재(51, 52)는 표면이 딱딱하거나(Stiff) 탄력이 있을 수 있다(Elastic). 그리고 모재(51, 52)는 굳어서 변형이 되지 않을 수도 있고(Rigid) 구부러짐이 가능할 수도 있다(Flexible). 그리고 모재(51, 52)는 사출 성형 방식에 의해 형성될 수 있다.
또한, 모재(51, 52)는 이종(다른 종류)의 소재가 접합되어 마련될 수 있다. 일 예로, 서로 접합하는 제1 모재(51)와 제2 모재(52)를 포함할 수 있다. 차량을 예로 들면, 내부의 장치들은 다양한 소재들이 서로 접합되어 제공된다. 일 예로, 수지와 유리가 접합되거나, 서로 다른 종류의 수지가 접합될 수 있다.
이처럼 서로 다른 소재를 접합하여 마련되는 터치 패드를 제공함으로써 인테리어의 미감을 상승시킬 수 있다. 또한, 사용자에게 소재의 재질에 따라 서로 다른 터치감을 가지게 할 수 있다. 다만, 모재(51, 52)의 소재가 달라지는 경우 모재(51, 52)의 유전율이 달라지게 되어 균일한 터치 인식이 문제될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 입력장치(100-3)는 사용자가 이종 모재(51, 52)의 경계(53)를 가로질러 연속적인 터치 입력이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 모재(51, 52)의 소재가 달라짐에도 불구하고 터치 인식도가 균일하도록 수 있다. 즉, 제1 모재(51)에 터치 신호의 입력을 할 때의 터치 민감도와 제2 모재(52)에 터치 신호의 입력을 할 때의 터치 민감도를 동일하게 제공할 수 있다.
이하에서는 이종의 모재(51, 52) 저부에 마련되는 터치 입력장치(100-3)가 사용자에게 균일한(uniform) 터치감을 제공하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
제1 모재(51)와 제2 모재(52)는 면끼리 접합될 수 있다. 이 때, 접합력을 증대시키기 위하여 접합부위의 수직 방향 단면이 계단 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 제1 및 제2 모재(51, 52)는 동일 높이로 마련될 수 있다. 따라서 제1 및 제2 모재(51, 52)의 상부 표면은 동일 평면을 형성하고, 제1 및 제2 모재(51, 52)의 저부 표면도 동일 평면을 형성할 수 있다.
제1 베이스(110)는 제1 및 제2 모재(51, 52)의 저부에 코팅되어 부착될 수 있다. 그리고 제1 베이스(110)는 제1 및 제2 모재(51, 52)의 경계(53)를 덮도록 마련될 수 있다. 즉, 제1 베이스(110)는 제1 및 제2 모재(51, 52)의 저부에 일체로 마련될 수 있다.
제1 패턴홈(111)은 제1 베이스(110)의 저면에 형성될 수 있다. 제1 패턴홈(111)은 일 방향으로 배치되는 복수의 패턴들을 포함할 수 있다.
또한, 제1 패턴홈(111)은 모재(51, 52)의 유전율에 따라 서로 다른 너비 또는 깊이로 제공될 수 있다. 정전용량 방식의 터치 입력장치에서 터치면의 터치감이 균일하게 마련되기 위해서는 사용자의 입력수단이 접촉하는 영역에 따라 정전용량의 변화량이 일정해야 한다.
정전용량의 변화량은 사용자의 입력수단이 접촉하기 전의 정전용량에서 사용자의 입력수단이 접촉한 후의 정전용량이 작아진 정도를 의미하며, 사용자의 입력수단이 접촉하면서 작아지는 정전용량은 모재(51, 52)와 사용자의 입력수단을 통해 전하가 손실되기 때문이다.
정전용량의 크기에 관한 식은 아래와 같다.
Figure PCTKR2016013372-appb-I000001
(
Figure PCTKR2016013372-appb-I000002
: 정전용량,
Figure PCTKR2016013372-appb-I000003
: 유전율,
Figure PCTKR2016013372-appb-I000004
: 전극의 너비,
Figure PCTKR2016013372-appb-I000005
: 전극과 입력수단과의 거리)
위의 식에서 유전율은 모재(51, 52)의 유전율에 따라 달라진다.
위의 식을 참고하면, 모재(51, 52)의 유전율이 증가할수록, 감지패턴(120, 140)의 너비를 증가시킬수록, 또는 모재(51, 52)의 표면과 감지패턴(120, 140) 사이의 거리가 줄어들수록 정전용량이 커짐을 알 수 있다. 이 때, 모재(51, 52)의 표면과 감지패턴(120, 140) 사이의 거리는 패턴홈(111, 131)의 깊이가 깊을수록 줄어든다.
또한, 정전용량의 절대값이 커지면 정전용량의 변화량도 커지게 된다. 따라서 서로 다른 유전율을 가지는 이종의 모재(51, 52)에서의 정전용량의 변화량을 일치시키기 위해서는 이종의 모재(51, 52) 아래에 배치되는 가지패턴(120, 140)의 너비를 달리하거나, 패턴홈(111, 131)의 깊이를 달리하여야 한다.
만일, 제1 모재(51)의 유전율이 제2 모재(52)의 유전율 보다 작다고 가정하였을 때, 제1 모재(51)와 제2 모재(52) 아래에 배치되는 제1 감지패턴(120a, 120b)의 너비를 동일하게 하고 제1 감지패턴(120a, 120b)으로부터 제1 모재(51) 또는 제2 모재(52)와의 거리를 동일하게 하면, 제1 모재(51)에서의 정전용량의 변화량이 제2 모재(52)에서의 정전용량의 변화량 보다 더 작아지게 된다. 그 결과, 제1 모재(51)에서의 터치 민감도와 제2 모재(52)에서의 터치 민감도가 달라지게 된다.
본 발명의 실시예는 제1 모재(51)의 아래에 마련되는 제1 감지패턴(120a)의 너비를 제2 모재(52)의 아래에 마련되는 제1 감지패턴(120b)의 너비 보다 크게 함으로써 제1 모재(51)에서 발생하는 정전용량의 변화가 제2 모재(52)에서 발생하는 정전용량의 변화와 일정하도록 할 수 있다.
또는 제1 모재(51)의 아래에 마련되는 제1 패턴홈(111a)의 깊이를 제2 모재(52)의 아래에 마련되는 제1 패턴홈(111b)의 깊이 보다 크게 함으로써 제1 모재(51)에서 발생하는 정전용량의 변화가 제2 모재(52)에서 발생하는 정전용량의 변화와 일정하도록 할 수 있다. 이는 제1 패턴홈(111a, 111b)의 깊이가 커질수록 제1 감지패턴(120a, 120b)과 입력수단과의 거리는 줄어들게 되기 때문이다.
한편, 도면에서는 제1 모재(51)와 제2 모재(52)의 경계(53)가 수직 단면 방향으로 수직한 선이 아니라 계단 형상으로 마련됨에도 불구하고, 경계(53)에서의 정전용량의 변화량을 고려하여 제1 감지패턴(120a, 120b)의 형상을 변경하지 않았다. 이는 제1 모재(51)와 제2 모재(52)가 겹쳐지는 경계(53) 영역의 너비가 인접하는 제1 감지패턴(120)의 간격과 비교하여 큰 차이가 없기 때문이다.
그러나 만일 제1 모재(51)와 제2 모재(52)가 겹쳐지는 경계(53) 영역의 너비가 인접하는 제1 감지패턴(120)의 간격 보다 기준 이상으로 크다면 경계(53) 영역에서의 유전율 변화를 고려해야 한다. 즉, 제1 모재(51)와 제2 모재(52)가 겹쳐지는 경계(53) 영역에서의 유전율은 제1 모재(51)와 제2 모재(52)의 중간 정도일 것이므로, 경계(53) 영역 아래의 제1 감지패턴(120)의 너비는 제1 모재(51) 아래의 제1 감지패턴(120a)의 너비와 제2 모재(52) 아래의 제1 감지패턴(120b)의 너비의 중간 정도로 마련될 수 있다. 또는 경계(53) 영역 아래의 제1 패턴홈(111)의 깊이는 제1 모재(51) 아래의 제1 패턴홈(111a)의 깊이와 제2 모재(52) 아래의 제1 패턴홈(111b)의 깊이의 중간 정도로 마련될 수 있다.
도 17 내지 도 24는 본 발명의 제4 실시예에 따른 터치 입력장치(100-3)의 제조방법을 개략적으로 나타내는 것이다.
도 17은 이종 모재(51, 52)를 준비하는 과정을 도시한다. 제1 모재(51)와 제2 모재(52)는 서로 다른 소재로 마련될 수 있다. 그리고 제1 모재(51)와 제2 모재(52)는 접착 등의 방식으로 접합될 수 있다. 이 때, 접합력을 증가시키기 위해 제1 모재(51)와 제2 모재(52)의 경계(53)는 수직 단면 방향으로 계단형일 수 있다.
또한, 제1 모재(51)와 제2 모재(52)는 동일 두께로 마련될 수 있다. 특히, 제1 모재(51)와 제2 모재(52)의 저면은 동일 평면을 형성할 수 있다.
도 18은 제1 베이스(110)를 적층하는 과정을 나타내는 도면이다. 제1 베이스(110)는 제1 모재(51)와 제2 모재(52)의 저면에 코팅되어 부착될 수 있다. 그리고 제1 베이스(110)는 금속 복합체를 포함할 수 있다. 또한, 제1 베이스(110)는 두께가 일정하게 마련될 수 있다.
도 19는 제1 패턴홈(111)을 가공하는 과정을 나타내는 도면이다. 제1 패턴홈(111)은 레이저를 조사하여 형성할 수 있다. 이 때, 홈이 형성되면서 발생하는 열은 금속 복합체의 화학적 결합을 해체하여 금속으로 환원시키고, 제1 패턴홈(111)에 금속 시드(Seed)를 형성한다.
또한, 제1 패턴홈(111a, b)의 너비와 깊이 중 어느 하나 이상은 제1 모재(51)의 아래에 위치하는 영역과 제2 모재(52)의 아래에 위치하는 영역에서 서로 다르게 형성될 수 있다. 여기에 더하여 제1 모재(51)와 제2 모재(52)가 겹쳐지는 영역에서도 제1 패턴홈(111)의 너비와 깊이 중 어느 하나가 다르게 형성될 수 있다.
도 20은 제1 감지패턴(120)을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다. 제1 감지패턴(120)은 금속 시드가 노출된 제1 패턴홈(111)을 금속화시켜 형성할 수 있다. 일 예로, 제1 감지패턴(120)은 제1 패턴홈(111) 상에 도금되는 구리를 포함한다. 또한, 산화방지 처리를 위해 구리 도금 상에 니켈을 도금할 수 있다.
도 21은 제2 베이스를 적층하는 과정을, 도 22는 제2 패턴홈을 가공하는 과정을, 도 23은 제2 감지패턴을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.
제2 베이스(130)는 금속 복합체로 마련되고, 제1 베이스(110)의 저면에 코팅되어 형성될 수 있다. 그리고 제2 베이스(130)는 두께가 일정하게 마련될 수 있다.
그 밖에, 도 21 내지 도 23에 도시된 공정은 도 18 내지 도 20의 설명이 적용될 수 있으므로 중복되는 설명을 생략한다.
도 24는 도장층(150)을 적층하는 과정을 나타내는 도면이다. 도장층(150)은 제2 감지패턴(140)을 외부의 충격 또는 오염물질로부터 보호하기 위해 제2 베이스(130) 상에 코팅되어 형성될 수 있다. 그리고 도장층(150)은 자외선 차단제를 이용하는 UV 도장 또는 UV 코팅으로 형성될 수 있다.
도 25는 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 입력장치(100-4)를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 입력장치(100-4)는 움푹 들어간 요입부를 포함하는 모재(54)의 저면에 마련될 수 있다.
모재(54)가 다양한 형상으로 마련될 수 있음은 앞에서 설명한 바 있다. 모재(54)가 완만한 곡률을 가지는 경우에는 사용자가 모재(54)를 터치하는 때에 터치 오작동이 발생할 가능성이 크지 않다. 그러나 모재(54)의 굴곡이 급격한 경우, 예를 들어 도면과 같이 움푹 들어간 요입부(54a)를 포함하는 경우에는 사용자의 의도와 다르게 터치 오작동이 발생할 수 있다.
여기서 터치 오작동이 발생하는 경우는 사용자가 의도하는 지점에 접촉하지 않았음에도 불구하고 다른 지점을 터치한 것으로 인식되는 경우를 의미한다. 이러한 오작동은 터치 입력장치(100)가 직접적인 접촉뿐만 아니라 간접적인 접촉을 허용하는 경우, 즉 호버링(Hovering) 기능을 구비하는 경우에 발생할 가능성이 높다.
도 26의 비교예(100-5)를 통해 도 27에 도시된 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 입력장치(100-4)가 터치 오작동을 예방하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 26은 모재(54)의 곡률에 따라 감지패턴(120, 140)의 저항값을 일정하게 하였을 때의 오작동 상태를 나타내는 도면이고, 도 27은 모재(54)의 곡률에 따라 감지패턴(120, 140)의 저항값을 다르게 하였을 때의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 26을 참고하면, 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(130)의 형상이 모재(54)의 곡면을 따라 일정하게 마련되는 경우, 간접적인 터치를 인식하는 호버링 높이(도면에서 점선으로 표시된 부분)가 모재(54)의 곡면을 따라 균일하게 형성됨을 알 수 있다.
만일, 사용자가 모재(54)의 요입부(54a)의 가장 낮은 영역인 골을 터치하고자 의도하고 손가락을 가까이 가져가는 때에, 손가락의 끝이 골에 닿지 않았음에도 불구하고 손가락의 다른 부분이 호버링 높이를 침범한다면, 터치 입력장치(100-5)는 사용자가 다른 영역을 터치 한 것으로 오인식 할 수 있다.
도 27을 참고하면, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제5 실시예에 따른 터치 입력장치(100-4)는 모재(54)의 곡면 형상에 따라 제1 감지패턴(120)과 제2 감지패턴(130)의 저항을 달리할 수 있다.
정전용량 방식의 터치 입력장치에서 터치 민감도 또는 호버링의 높이를 결정하는 감지패턴(120, 140)의 저항의 크기에 관한 식은 아래와 같다.
Figure PCTKR2016013372-appb-I000006
(
Figure PCTKR2016013372-appb-I000007
: 저항,
Figure PCTKR2016013372-appb-I000008
: 저항율,
Figure PCTKR2016013372-appb-I000009
: 저항의 길이,
Figure PCTKR2016013372-appb-I000010
: 저항의 단면적)
위의 식에서 저항의 길이는 감지패턴(120, 140)의 길이를 의미한다. 그러나 감지패턴(120, 140)의 길이는 터치면의 영역에 따라 달라지는 것으로 임의로 조절할 수 없다. 그리고 저항의 단면적은 감지패턴(120, 140)의 수직 방향 단면적을 의미한다. 즉, 감지패턴(120, 140)의 폭과 높이를 조절하여 저항의 단면적을 달리할 수 있다.
예를 들어, 감지패턴(120, 140)의 너비를 증가시킬수록, 또는 감지패턴(120, 140)의 높이를 증가시킬수록 저항이 작아짐을 알 수 있다. 또한, 감지패턴(120, 140)의 저항이 작아지면 간접적인 터치를 인식하는 호버링 높이가 상대적으로 높아진다. 반대로 감지패턴(120, 140)의 너비를 감소시킬수록, 또는 감지패턴(120, 140)의 높이를 감소시킬수록 저항이 커져서 간접적인 터치를 인식하는 호버링 높이가 상대적으로 낮아진다.
또한, 정전용량 방식의 터치 입력 장치에서 터치 인식의 민감도는 아래와 같이 커패시터와 저항의 직렬 회로에서 시상수를 나타내는 식으로 표현될 수 있다.
시상수(tau) = 저항(R) * 커패시터(C)
여기서 저항은 터치부 표면의 값이고, 커패시터는 사용자의 접촉에 의해 발생되는 변화량을 의미한다. 즉, 저항값을 크게 하면 터치 인식을 감지할 수 있는 시간이 지연되어 민감도가 낮아지며, 반대로 저항 값을 작게 하면 터치 인식을 빠르게 감지할 수 있다. 본 발명에서는 위와 같은 물리 법칙을 이용하기 위해 저항 값을 곡률에 맞게 변화를 주어 오인식을 저감시키며 동일한 성능의 터치를 감지할 수 있도록 한다.
즉, 도 27을 참고하면, 모재(54)의 요입부(54a) 내부에서는 감지패턴(120, 140)의 저항을 낮춤으로써 호버링 높이가 높아진다. 따라서 사용자가 의도하는 지점으로 손가락이 이동하는 도중에 손가락이 다른 지점의 호버링 높이에 걸리지 않고 의도하는 지점의 호버링 높이에 닿게 된다.
또한, 모재(54)의 요입부(54a) 내부에서는 감지패턴(120, 140)의 저항을 낮춤으로써 터치 인식을 빠르게 할 수 있다. 따라서 사용자가 의도하는 지점으로 손가락이 이동하는 도중에 손가락이 다른 지점의 호버링 높이에 걸린 후 의도하는 지점의 호버링 높이에 다다르는 경우, 저항이 큰 곳에서 터치 민감도가 떨어지기 때문에 터치 인식이 지연되고 저항의 크기가 작은 곳에서 터치 민감도가 상승하는 결과 사용자의 의도에 부합하는 터치 인식이 이루어질 수 있다.
즉, 변곡점을 포함하는 등 모재(54)의 형상이 복잡한 곳에서도 민감한 터치가 가능해진다.
한편, 도 25 내지 도 27에서는 베이스(110, 130)가 모재(54)의 아래에 배치되는 것을 도시하였지만, 본 발명의 실시예는 도면과 달리 모재(54)가 생략될 수도 있다. 즉, 베이스(110, 130)의 일 면이 터치면으로 마련될 수 있다.
또한, 패턴홈(111, 131)은 베이스(110, 130)의 상부면에 형성될 수도 있고, 베이스(1110, 130)의 하부면에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 패턴홈(111)과 제2 패턴홈(131)은 각각 제1 베이스(110)와 제2 베이스(130)의 상부면에 형성되거나, 제1 패턴홈(111)과 제2 패턴홈(131)은 각각 제1 베이스(110)와 제2 베이스(130)의 하부면에 형성될 수 있다.
그리고 제1 패턴홈(111)과 제2 패턴홈(131)은 각각 제1 베이스(110) 및 제2 베이스(130)의 다른 면에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 패턴홈(111)은 제1 베이스(110)의 상부면에 형성되고, 제2 패턴홈(131)은 제2 베이스(130)의 하부면에 형성될 수 있다. 또는 그 반대도 가능하다.
또한, 도 25 내지 도 27에서는 제1 및 제2 베이스(110, 130)가 2층 구조로 적층되는 것을 도시하였지만, 이와 달리 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 하나의 베이스에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 감지패턴(120)은 베이스의 일 면에 형성되고, 제2 감지패턴(140)은 베이스의 타 면에 형성될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 양면 구조로 마련될 수 있다. 또는 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)이 베이스의 같은 면에 형성될 수도 있다. 즉, 제1 및 제2 감지패턴(120, 140)은 단면 구조로 마련될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 터치부 20: 접속부
30: 배선부 40: 접속패드
51, 52, 54: 모재
100: 터치 입력장치 110: 제1 베이스
111: 제1 패턴홈 120: 제1 감지패턴
130: 제2 베이스 131: 제2 패턴홈
140: 제2 감지패턴 150: 도장층

Claims (13)

  1. 사용자의 터치 신호를 입력받고, 요입부가 형성되는 터치부;
    상기 터치부와 일체로 마련되거나 상기 터치부의 아래에 배치되고, 상기 터치부에 대응되는 영역에 패턴홈이 형성되는 베이스; 및
    전도성 소재를 포함하고, 상기 패턴홈에 마련되는 감지패턴을 포함하고,
    상기 요입부의 아래에 위치하는 감지패턴의 저항은 상기 요입부 외측에 위치하는 감지패턴의 저항 보다 작게 마련되는 터치 입력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요입부의 아래에 위치하는 감지패턴의 수직 방향 단면 너비는 상기 요입부 외측에 위치하는 감지패턴의 수직 방향 단면 너비 보다 크게 마련되는 터치 입력장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 금속 복합체를 포함하는 터치 입력장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스는 PC(Polycarbonate), PA(Polyamide), 및 ABS(acrylonitrile - butadiene - styrene copolymer) 중 어느 하나 이상을 포함하는 레진(Resin)과 Mg, Cr, Cu, Ba, Fe, Ti, 및 Al 중 어느 하나 이상을 포함하는 금속 산화물을 포함하는 터치 입력장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 터치부가 형성되는 모재를 더 포함하고,
    상기 베이스는 상기 모재의 저면에 코팅되어 마련되는 터치 입력장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 모재는 수지, 유리, 및 가죽 중 어느 하나 이상인 터치 입력장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 모재의 아래에 배치되는 제1 베이스와 상기 제1 베이스의 아래에 배치되는 제2 베이스를 포함하고,
    상기 패턴홈과 상기 감지패턴은 상기 제1 베이스의 일 면에 형성되는 제1 패턴홈과 제1 감지패턴 및 상기 제2 베이스의 일 면에 형성되는 제2 패턴홈과 제2 감지패턴을 포함하는 터치 입력장치.
  8. 요입부를 포함하는 모재를 마련하고,
    상기 모재의 아래에 금속 복합체를 포함하는 베이스를 마련하고,
    상기 베이스의 터치 영역에 레이저를 조사하여 패턴홈을 형성하되, 상기 요입부가 위치하는 영역과 상기 요입부의 외측 영역에서의 상기 패턴홈의 너비 또는 깊이 중 어느 하나 이상을 서로 다르게 형성하고,
    상기 패턴홈에 도금 또는 증착 공정을 통해 전도성 소재를 포함하는 감지패턴을 형성하는 터치 입력장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 요입부가 위치하는 영역에서의 패턴홈의 너비 또는 깊이 중 어느 하나 이상이 상기 요입부의 외측 영역에서의 패턴홈의 너비 또는 깊이 중 어느 하나 이상 보다 크도록 형성하는 터치 입력장치의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 베이스의 일 면에 레이저를 조사하는 과정에서 상기 패턴홈의 내측면에 금속 시드가 노출되고,
    상기 감지패턴을 도금 또는 증착하는 과정에서 전도성 소재가 상기 금속 시드 상에 부착되는 터치 입력장치의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패턴홈을 형성하는 과정은 제1 패턴홈과 이와 떨어져 배치되는 제2 패턴홈을 형성하는 과정을 포함하고,
    상기 감지패턴을 형성하는 과정은 상기 제1 패턴홈에 도금 또는 증착되는 제1 감지패턴과, 상기 제2 패턴홈에 도금 또는 증착되는 제2 감지패턴을 형성하는 과정을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 감지패턴에 전류를 제공한 후, 두 감지패턴 사이의 상호 정전용량(Mutual Capacitance)의 변화를 검사하여 센서로서 사용할 수 있는지 여부를 판단하는 과정을 더 포함하는 터치 입력장치의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 터치 입력장치를 포함하는 차량.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 터치 입력장치는 기어박스에 설치되는 중앙 집중형 조작계에 설치되는 차량.
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