KR101825584B1 - Touch panel having carbon micro coil tactile sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 사용자가 입력한 터치에 의하여 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부의 임피던스가 변화하는 것을 이용하여 터치좌표와 터치압력을 감지할 수 있고, 디스플레이패널의 하부에 위치하는 터치패널에 관한 것으로, 제1축방향으로 형성되는 제1전극부와 제2축방향으로 형성되는 제2전극부를 포함하는 전극부, 상기 제1전극부에 인가되는 구동신호에 대하여 임피던스소자로서 기능하여, 터치가 이루어짐에 따라 임피던스가 변화함으로써 감지신호를 생성하는 기능을 구비하는 감지부, 상기 감지부로부터 상기 감지신호를 수신하여, 상기 감지부의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정함으로써 임피던스신호를 생성하는 기능을 구비하는 임피던스측정부 및 상기 임피던스측정부로부터 수신된 상기 임피던스신호를 처리하여 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 기능을 구비하는 프로세서부를 포함하여 이루어지고, 상기 감지부는 탄소마이크로코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈을 제공한다.The present invention relates to a touch panel capable of sensing touch coordinates and a touch pressure using a change in impedance of a sensing unit including a carbon micro-coil by a touch input by a user, An electrode portion including a first electrode portion formed in a first axis direction and a second electrode portion formed in a second axis direction and a second electrode portion functioning as an impedance element for a drive signal applied to the first electrode portion, And a function of generating an impedance signal by measuring at least one of resistance, inductance and capacitance of the sensing part by receiving the sensing signal from the sensing part, and a function of generating an impedance signal by measuring at least one of resistance, inductance and capacitance of the sensing part And the impedance signal received from the impedance measuring unit Coordinate value is made to include a pattern or a touch processor having a function to determine the pressure pattern, and provides the detected carbon micro-coil unit for a touch panel comprising a carbon micro-coil of tactile sensor modules.
Description
본 발명은, 탄소마이크로코일촉각센서를 구비한 터치패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자가 입력한 터치에 의하여 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부의 임피던스가 변화하는 것을 이용하여 터치좌표와 터치압력을 감지할 수 있고, 디스플레이패널의 하부에 위치하는 터치패널에 관한 것이다.The present invention relates to a touch panel including a carbon micro-coil tactile sensor, and more particularly, to a touch panel using a touch sensor, And a touch panel disposed at a lower portion of the display panel.
전자통신기술의 발전을 통하여 다양한 전자기기들이 만들어지고 있고, 이러한 전자기기들은 점차 사용자의 조작편의성과 더불어 디자인의 수려함을 강조하는 추세에 있으며, 이러한 추세에 따라 입력장치의 다변화가 강조되고 있다. 이러한 입력장치는 키보드나 키패드 등의 입력장치로부터 터치패널의 형태로까지 발전하였는데, 특히 2007년 애플의 스마트폰 출시 이후, 터치패널과 같은 입력기구가 소비자의 구매욕을 자극함으로써 터치패널 시장이 폭발적으로 성장하였다. 터치패널 시장은 스마트폰, 태블릿PC, 노트북PC, AIO(All-In-One) PC 및 DID(Digital Information Display) 등과 같은 제품을 넘어 자동차 시장과 같은 타 분야로 확대될 잠재력이 높고, 슬림화, 경량화, 다기능화 등을 지향하는 고기능화 전략과 시장지배력을 확보하기 위한 저가격화 전략이 상충되면서 플랙서블 터치센서, 대면적 터치센서, 지문인식 및 디지타이저 등이 내재화된 터치패널 기술의 개발이 촉진되고 있다.Various electronic apparatuses are being developed through the development of electronic communication technology. Such electronic apparatuses are gradually emphasizing design convenience with ease of user's operation, and diversification of input apparatuses is emphasized according to this trend. This type of input device has evolved from input devices such as keyboards and keypads to touch panels. In particular, since the launch of Apple's smartphones in 2007, input devices such as touch panels have stimulated consumers' Respectively. The touch panel market has the potential to expand beyond other products such as smartphones, tablet PCs, notebook PCs, AIO (All-In-One) PCs and DID (Digital Information Display) And multi-functionalization, and a low-price strategy for securing market dominance, development of touch panel technology in which flexible touch sensor, large area touch sensor, fingerprint recognition, and digitizer are internalized is being promoted.
터치패널은 유저의 반응을 감지하고 받아들이는 터치센서, 터치센서로부터 발생한 신호를 전기적으로 변환하는 컨트롤러, 그리고 컨트롤러로부터 발생한 신호를 디스플레이 및 다른 전자부품과 연동하여 특정 동작을 지시하는 MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구성되어 있으며, 구현방식에 따라 저항막(resistive)방식, 적외선(infra-red)방식, 초음파(Surface Acoustic Wave, SAW)방식, 정전용량(capacitive)방식 등으로 분류할 수 있다.The touch panel is composed of a touch sensor that senses and responds to the user's reaction, a controller that electrically converts signals generated by the touch sensor, and a micro controller unit (MCU) that instructs a specific operation by interfacing signals generated by the controller with displays and other electronic components And may be classified into a resistive method, an infra-red method, a surface acoustic wave (SAW) method, a capacitive method, and the like depending on an implementation method.
저항막(resistive)방식은 전극이 코팅되어 있는 두 장의 기판을 합착한 후 상판에 압력을 가해 상·하부의 판이 접촉되어 발생하는 전기신호에 의해 위치를 인식하는 방식으로, 제조단가가 싸고 위치 인식의 정확도가 비교적 높아 초기 PDA 및 네비게이션 등에 채택되어 왔다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-0628265호(발명의 명칭 : 저항막방식의 터치패널, 이하 종래기술 1이라 한다.)에서는 서로 마주보는 면에 각각 투명 도전막을 구비한 제1기판 및 제2기판과 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 일정간격으로 이격되어 다각기둥형상으로 형성된 복수개의 도트스페이서를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 저항막방식의 터치패널이 개시되어 있다. The resistive method is a method in which two sheets of substrates coated with electrodes are bonded together and then the upper and lower plates contact each other by applying pressure to the upper plate, thereby recognizing the position by the electric signal generated. Has been adopted for the initial PDA and navigation and the like. In this regard, in Korean Patent No. 10-0628265 (titled "Resistive Film Type Touch Panel," hereinafter referred to as "
적외선(infra-red)방식은 빛이 직진하다가 장애물이 있으면 차단되는 특성을 이용하여 좌표를 검출하는 방식으로 내구성이 뛰어나다는 장점이 있다. 이와 관련하여, 대한민국 공개특허 10-2014-0135944호(발명의 명칭 : 적외선터치모듈, 적외선터치스크린패널, 및 디스플레이디바이스, 이하 종래기술 2라 한다.)에서는 회로보드외부프레임, 상기 회로보드외부프레임의 2개의 인접측벽에 실장된 적외선방출유닛, 및 상기 회로보드외부프레임의 다른 2개의 인접측벽에 실장된 적외선수신유닛을 포함하는 적외선터치모듈로서, 상기 적외선방출유닛은 동일 수평면에 위치한 복수의 적외선 방출기들을 포함하고, 상기 적외선수신유닛은 상기 적외선방출기들에 1대1대응하는 복수의 제1적외선수신기들을 포함하고, 이들 각각은 대응하는 적외선방출기로부터 방출된 수평방향의 적외선광선을 수신하고, 상기 적외선방출유닛은 상기 적외선방출기들의 위 또는 아래에 각각 위치하고 수평방향을 따라 상기 적외선방출기들로부터 자신들에게 방출되는 적외선광선들을 반사하는 반사기들을 더 포함하고, 상기 적외선방출기들 각각에 의해 방출된 수평방향의 적외선광선 및 상기 적외선방출기에 대응하는 반사기에 의해 반사된 수평방향의 적외선광선에 대한 수평면 상에 정사투영은 이들 사이에 설정된 각을 갖고, 상기 적외선수신유닛은 상기 반사기에 의해 반사된 상기 수평방향의 적외선광선들을 수신하기 위한 제2적외선수신기들을 더 포함하는 적외선터치모듈이 개시되어 있다.The infrared (infra-red) method is advantageous in that it has excellent durability by detecting the coordinates by using the characteristic that the light is straight and the obstacle is blocked. In this regard, in Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2014-0135944 (entitled "Infrared Touch Module, Infrared Touch Screen Panel and Display Device, hereinafter referred to as Prior Art 2"), And an infrared receiving unit mounted on two adjacent sidewalls of the circuit board outer frame, wherein the infrared emitting unit comprises a plurality of infrared rays emitted from a plurality of infrared rays Wherein the infrared receiving unit comprises a plurality of first infrared receivers corresponding one to one to the infrared emitters, each receiving infrared rays of horizontal direction emitted from a corresponding infrared emitter, The infrared ray emitting unit is located above or below the infrared ray emitters, Further comprising reflectors for reflecting the infrared rays emitted to them from the emitters, wherein the reflector reflects the horizontal infrared rays emitted by each of the infrared emitters and the horizontal infrared rays reflected by the reflector corresponding to the infrared emitters An infrared touch module is further disclosed wherein the orthographic projection on a horizontal plane has an angle set therebetween and the infrared receiver unit further comprises second infrared receivers for receiving the infrared rays in the horizontal direction reflected by the reflector have.
초음파(Surface Acoustic Wave, SAW)방식은 소리의 전파특성을 이용한 것으로 물체가 표면파의 진행방향을 막아 초음파수신부에 수신되지 않은 시점을 계산하여 위치를 인식하는 방식이며, 내구성이 우수하다는 장점이 있다. 이와 관련하여, 대한민국 공개특허 10-2014-0123508호(발명의 명칭 : 디스플레이모니터를 갖는 초음파터치센서, 이하 종래기술 3이라 한다.)에서는 터치스크린디스플레이로서 시각적 이미지를 제공하는 디스플레이모니터 및 초음파에너지파를 방출할 수 있고 반사된 초음파에너지를 검출할 수 있는 초음파디바이스를 포함하는 터치스크린디스플레이가 개시되어 있다.The surface acoustic wave (SAW) method uses the propagation characteristics of sound, and is a method of recognizing the position by detecting the point in time when an object does not receive the ultrasonic wave by blocking the traveling direction of the surface wave, and has an advantage of excellent durability. In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0123508 (entitled Ultrasonic Touch Sensor Having Display Monitor, hereinafter referred to as Prior Art 3) discloses a display monitor for providing a visual image as a touch screen display, Discloses a touch screen display including an ultrasonic device capable of emitting ultrasound energy and capable of detecting reflected ultrasonic energy.
정전용량(capacitive)방식은 자기정전용량(self capacitance)방식과 상호정전용량(mutual capacitance)방식이 있는데, 자기정전용량(self capacitance)방식은 터치패드와 그라운드 사이에서 손가락 접촉 시 증가하는 정전용량값을 감지하는 방식이고, 상호정전용량(mutual capacitance)방식은 센싱전극과 구동전극 사이에 발생하는 정전용량이 손가락 접촉 시 감소하는 것을 감지하는 방식이다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-1340026호(발명의 명칭 : 정전용량방식의 터치스크린패널 및 그 제조방법, 이하 종래기술 4라 한다.)에서는 화면영역과 비활성영역을 갖는 기판, 상기 기판의 일측면 및 타측면 화면영역에 각각 형성되는 제1전극패턴부 및 제2전극패턴부, 상기 기판의 일측면 및 타측면 비활성영역에 상기 제1전극패턴부 및 제2전극패턴부와 각각 전기적으로 연결되도록 형성되는 제1외곽전극배선 및 제2외곽전극배선을 포함하여 이루어지되, 상기 제1전극패턴부 및 제2전극패턴부와 상기 제1외곽전극배선 및 제2외곽전극배선은 상기 기판의 동일 평면 상에 동일한 금속재료로 형성되고, 상기 제1전극패턴부 및 제2전극패턴부를 형성하는 제1전극패턴 및 제2전극패턴 각각은 상기 기판을 평면에서 보았을 때 메쉬형태로 이루어지며, 상기 기판의 일측면 및 타측면 비활성영역 상에 각각 형성된 상기 제1외곽전극배선 및 제2외곽전극배선 상에 전해/무전해 도금 또는 프링팅에 의해 보강도전막이 더 형성되며, 상기 제1전극패턴부 및 제2전극패턴부의 접촉에 의한 정전용량변화에 따라 접촉위치를 감지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 정전용량방식의 터치스크린패널이 개시되어 있다.The capacitive method is a self capacitance method and mutual capacitance method. The self capacitance method is a method in which a capacitance value that increases when a finger touch is made between a touch pad and a ground The mutual capacitance method detects a decrease in capacitance generated between the sensing electrode and the driving electrode during finger contact. In this regard, in Korean Patent No. 10-1340026 (entitled "Capacitive touch screen panel and method of manufacturing the same, hereinafter referred to as conventional technique 4"), a substrate having a screen region and an inactive region, A first electrode pattern part and a second electrode pattern part respectively formed on the side surface and the other side surface area of the substrate and electrically connected to the first electrode pattern part and the second electrode pattern part on one side surface and the other surface non- Wherein the first electrode pattern portion and the second electrode pattern portion and the first outer electrode wiring portion and the second outer electrode wiring portion are formed of the same Wherein each of the first electrode pattern and the second electrode pattern forming the first electrode pattern portion and the second electrode pattern portion is formed in the shape of a mesh when viewed in a plan view, A reinforcing conductive film is further formed on the first outer electrode wiring and the second outer electrode wiring formed on one side surface and the other side non-active area of the substrate by electrolytic / electroless plating or punching, And the touch panel is configured to detect a contact position according to a change in capacitance due to a contact between the first electrode pattern part and the second electrode pattern part.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술 1이 멀티터치가 용이하지 않다는 제1문제점, 종래기술 1이 상판과 하판이 계속 접촉됨으로 인하여 내구성이 떨어지고 수명이 짧다는 제2문제점, 종래기술 2가 부피가 크다는 제3문제점, 종래기술 2가 응답속도가 느리다는 제4문제점, 종래기술 3이 오염에 취약하다는 제5문제점, 종래기술 4가 일반적인 펜이나 장갑 등을 낀 손에 의해서는 동작이 어렵다는 제6문제점, 종래기술 4가 대형 크기의 디스플레이패널의 제작에 상당한 어려움이 존재한다는 제7문제점을 해결하려 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION [0008] The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a multi- The fourth problem that the conventional technology 2 is slow in response speed, the fourth problem that the conventional technology 3 is vulnerable to contamination, the fourth problem that the conventional technology 4 is difficult to operate by a hand with a pen or glove, 6, and the seventh problem that the prior art 4 has a considerable difficulty in manufacturing a large-sized display panel.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
상기 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 터치패널에 구비되고 사용자가 입력한 터치를 감지하여 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈에 있어서, 제1축방향으로 형성되는 제1전극부와 제2축방향으로 형성되는 제2전극부를 포함하는 전극부, 상기 제1전극부에 인가되는 구동신호에 대하여 임피던스소자로서 기능하여, 상기 터치가 이루어짐에 따라 임피던스가 변화함으로써 감지신호를 생성하는 기능을 구비하는 감지부, 상기 감지부로부터 상기 감지신호를 수신하여, 상기 감지부의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정함으로써 임피던스신호를 생성하는 기능을 구비하는 임피던스측정부 및 상기 임피던스측정부로부터 수신된 상기 임피던스신호를 처리하여 상기 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 기능을 구비하는 프로세서부를 포함하여 이루어지고, 상기 감지부는 탄소마이크로코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel, which is provided in a touch panel and determines a touch coordinate pattern or a touch pressure pattern by sensing a touch input by a user, And a second electrode portion formed in a second axial direction, and a second electrode portion that functions as an impedance element with respect to a driving signal applied to the first electrode portion, And a function of generating an impedance signal by measuring at least one of a resistance, an inductance and a capacitance of the sensing unit by receiving the sensing signal from the sensing unit, And a controller for processing the impedance signal received from the measuring unit and the impedance measuring unit, It is made to include a processor having a function to determine the pattern table or touch pressure pattern, and provides the detection part carbon micro-coil for a touch comprising a carbon micro-coil panel, the touch sensor module.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 감지부는 상기 탄소마이크로코일이 2 내지 10wt%만큼 혼합되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensing unit may mix the carbon micro-coils by 2 to 10 wt%.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탄소마이크로코일은 3차원적인 나선형상으로 직경 1 내지 10마이크로미터 및 길이 10 내지 500마이크로미터인 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the carbon micro-coil may have a three-dimensional spiral shape with a diameter of 1 to 10 micrometers and a length of 10 to 500 micrometers.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탄소마이크로코일은 코일을 이루는 탄소섬유의 직경이 0.01 내지 1마이크로미터인 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the carbon micro-coil may be characterized in that the diameter of the carbon fiber forming the coil is 0.01 to 1 micrometer.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 프로세서부는 상기 임피던스신호를 디지털신호로 변환하여 상기 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the processor further includes a function of converting the impedance signal into a digital signal to determine the touch coordinate pattern or the touch pressure pattern.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈은 상기 제1전극부에 상기 구동신호를 인가하는 구동신호발생부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the touch panel carbon micro-coil tactile sensor module further includes a drive signal generator for applying the drive signal to the first electrode unit.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈은 상기 전극부가 형성되는 기판부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the touch panel carbon micro-coil tactile sensor module further includes a substrate portion on which the electrode portion is formed.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기판부는 상기 제1전극부가 형성되는 제1기판 및 상기 제2전극부가 형성되는 제2기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the substrate portion may include a first substrate on which the first electrode portion is formed and a second substrate on which the second electrode portion is formed.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기판부는 상기 제1전극부 및 상기 제2전극부가 형성되는 제1기판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the substrate portion may include a first substrate on which the first electrode portion and the second electrode portion are formed.
또한, 본 발명은 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈을 포함하여 이루어지고, 디스플레이패널의 하부에 위치하는 터치패널을 제공한다.In addition, the present invention provides a touch panel including a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel, the touch panel being disposed under the display panel.
또한, 본 발명은 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈을 포함하여 이루어지고, 플렉서블디스플레이패널의 하부에 위치하는 플랙서블터치패널을 제공한다.The present invention also provides a flexible touch panel including a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel, the flexible touch panel being disposed under the flexible display panel.
또한, 본 발명은 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈의 입력터치감지방법에 있어서, 제1전극부에 구동신호가 인가되는 단계, 감지부가 터치패널의 소정의 부위에 입력되는 입력터치를 감지하는 단계, 임피던스측정부가 감지부의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 임피던스신호를 생성하는 단계, 프로세서부가 임피던스신호를 처리하여 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈의 입력터치감지방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of sensing an input touch of a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel, the method comprising the steps of: applying a driving signal to a first electrode unit; sensing a touch input to a predetermined portion of the touch panel; Measuring an impedance of at least one of a resistance, an inductance and a capacitance of the sensing unit to generate an impedance signal; and processing the impedance unit to process the impedance signal to determine a touch coordinate pattern or a touch pressure pattern. The present invention provides an input touch detection method of a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel.
본 발명은, 공지된 바에 따르면 탄소마이크로코일로 이루어지는 센서의 감도는 전형적인 저항막방식센서 또는 정전용량식센서의 감도보다 수배이상 높다는 점에서, 감도가 우수한 터치패널을 제조할 수 있다는 제1효과, 단순한 구조의 터치패널을 가지고 물체의 접촉과 압력을 모두 감지할 수 있을 뿐만 아니라 근접한 물체의 감지까지 가능하다는 제2효과, 마이크로스케일의 직경을 가진 탄소마이크로코일을 이용하기 때문에 터치패널의 소형화가 가능하다는 제3효과, 탄소마이크로코일은 형상자유도가 높으므로 다양한 형상의 전자장치에 응용할 수 있다는 제4효과, 터치패널은 주로 사람의 손가락을 감지하게 되는데 탄소마이크로코일은 생명체에 대한 감도가 높다는 독특한 특성을 가지고 있어 일반인들이 사용하기 적합한 성능을 가진 터치패널을 구현할 수 있다는 제5효과, 멀티터치가 가능하다는 제6효과, 탄소마이크로코일을 사용하므로 응답속도가 빠르다는 제7효과, 대상의 질감을 감지할 수 있다는 제8효과, 터치패널이 디스플레이패널의 하부에 위치하기 때문에 터치패널 및 디스플레이패널을 포함하는 기기가 얇아질 수 있고, 상기 기기의 선명도가 향상될 수 있다는 제9효과 및 전술한 종래기술의 기타 문제점이 나타나지 않는다는 제10효과를 갖는다.According to the present invention, it is known that the sensitivity of a sensor made of a carbon micro-coil is several times higher than that of a typical resistive-type sensor or a capacitive-type sensor, The second effect is that it can detect not only contact and pressure of objects with a simple structure touch panel, but also detection of close objects. By using carbon micro-coil with microscale diameter, touch panel can be miniaturized The fourth effect is that the carbon micro-coil can be applied to electronic devices having various shapes because of its high degree of freedom in shape. The touch panel mainly senses a finger of a person. The carbon micro-coil has a unique characteristic Which is suitable for the general public. A sixth effect that a multi-touch can be realized, a seventh effect that a response speed is fast because a carbon micro-coil is used, an eighth effect that a texture of a target can be detected, The ninth effect that the device including the touch panel and the display panel can be thinned, the sharpness of the device can be improved, and the other problems of the above-described prior art do not appear.
본 발명의 실시예에 따르면 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명인 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈의 일실시예를 나타내는 모식도.
도 2는 일실시예로서, 감지부를 저항, 인덕터 및 커패시터를 포함하는 등가회로로 표현한 등가회로도.
도 3은 일실시예로서, 감지부에 대상을 접근시키거나 이격시킬 때 감지부의 임피던스의 실수부변화를 나타내는 그래프.
도 4는 일실시예로서, 감지부의 일정한 면적에 수직으로 하중을 가할 때 감지부의 인덕턴스변화를 나타내는 그래프.
도 5는 일실시예로서, 감지부에 바늘을 접촉시킬 때 감지부의 인덕턴스 및 커패시턴스변화를 나타내는 그래프.
도 6은 일실시예로서, 감지부에 브러쉬를 접촉시킬 때 감지부의 인덕턴스 및 커패시턴스변화를 나타내는 그래프.
도 7은 일실시예로서, 감지부의 무생명체에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 8은 일실시예로서, 감지부의 생명체에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 9는 일실시예로서, 감지부의 구리에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 10은 일실시예로서, 감지부의 아크릴에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명인 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈의 일실시예를 나타내는 모식도.
도 12는 일실시예로서, 제1전극부 및 제2전극부가 다른 평면 상에 형성되는 것을 나타내는 모식도.
도 13은 일실시예로서, 제1전극부 및 제2전극부가 같은 평면 상에 형성되는 것을 나타내는 모식도.
도 14는 일실시예로서, 제2전극부가 디스플레이패널의 하부에 형성되는 것을 나타내는 모식도.
도 15는 일실시예로서, 감지부에 터치압력을 증가시킬 때 감지부의 인덕턴스변화를 나타내는 그래프.
도 16은 일실시예로서, 터치패널을 구비하는 스마트기기에 스타일러스로 글씨는 쓰는 모습을 나타내는 모식도.
도 17은 일실시예로서, 터치패널을 구비하는 스마트기기에 스타일러스로 글씨는 쓰는 모습을 나타내는 모식도.
도 18은 일실시예로서, 터치패널을 구비하는 스마트기기에 스타일러스로 글씨는 쓰는 모습을 나타내는 모식도.
도 19는 본 발명의 플렉서블터치패널의 일실시예를 나타내는 모식도.
도 20은 일실시예로서, 터치패널의 터치좌표에 터치압력을 n단계로 가하는 모습을 나타내는 모식도.1 is a schematic view showing an embodiment of a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel according to the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram illustrating an equivalent circuit including a resistor, an inductor, and a capacitor, according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a graph illustrating a change in the real part of the impedance of the sensing unit when the sensing unit approaches or separates an object. FIG.
4 is a graph illustrating an inductance change of the sensing unit when a load is applied to a predetermined area of the sensing unit vertically.
5 is a graph showing an inductance and a capacitance change of the sensing unit when the sensing unit is brought into contact with the needle, according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing inductance and capacitance change of the sensing unit when the brush is brought into contact with the sensing unit, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the sensitivity of the sensing unit to a non-living body, according to an embodiment. FIG.
8 is a graph showing the sensitivity of the sensing unit to living organisms, according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing the sensitivity to copper of the sensing portion as one embodiment.
10 is a graph showing sensitivity of the sensing unit to acryl, according to one embodiment.
11 is a schematic diagram showing an embodiment of a carbon micro-coil tactile sensor module for a touch panel according to the present invention.
12 is a schematic diagram showing that the first electrode portion and the second electrode portion are formed on different planes, according to one embodiment.
13 is a schematic diagram showing that the first electrode portion and the second electrode portion are formed on the same plane as one embodiment.
FIG. 14 is a schematic view showing that the second electrode portion is formed at the lower portion of the display panel, according to one embodiment. FIG.
15 is a graph illustrating an inductance change of the sensing unit when the touch pressure is increased in the sensing unit.
16 is a schematic diagram showing a state in which writing is performed with a stylus on a smart device having a touch panel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic diagram showing a state in which writing is performed using a stylus on a smart device having a touch panel according to an embodiment of the present invention. FIG.
18 is a schematic diagram showing a state in which writing is performed with a stylus on a smart device having a touch panel according to an embodiment of the present invention.
19 is a schematic diagram showing an embodiment of a flexible touch panel of the present invention.
20 is a schematic diagram showing a state in which touch pressure is applied to touch coordinates of a touch panel in n steps according to an embodiment.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명의 터치패널(1)은 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)을 포함하고, 상기 터치패널(1)은 디스플레이패널의 하부에 위치한다. 도 12 내지 도 14에서는 디스플레이패널의 하부에 위치하는 터치패널(1)이 도시되어 있고, 도 12 내지 도 14에서는 터치패널(1)의 모든 구성요소를 도시하지는 않았다. 상기 디스플레이패널은 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 전계발광디스플레이(Electro Luminescent Display, ELD), 플라즈마디스플레이패널(Plasma Display Panel, PDP), 전계방출디스플레이(Field Emission Display, FED) 및 전기영동디스플레이(Electro Phoretic Display, EPD) 중 선택되는 하나가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 디스플레이패널은 공지된 기술이고, 본 발명의 구성요소가 아니므로 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 전체에서 사용자가 터치패널(1)에 터치를 입력한다는 것은 사용자가 손가락 또는 스타일러스로 디스플레이패널의 표면(인터페이스로서, 예를 들어 커버윈도우를 의미하며, 이하 같다.)에 접촉하거나, 접촉하여 디스플레이패널을 가압함으로써 디스플레이패널의 하부에 위치하는 터치패널(1)을 가압한다는 의미이며, 이하 같다. 그러나 사용자의 터치입력수단을 손가락 또는 스타일러스에 한정하는 것은 아니며, 터치입력수단이 디스플레이패널의 표면에 직접 접촉하지 않고 사용자가 장갑을 낀 손으로 디스플레이패널의 표면에 접촉하는 등의 경우를 배제하는 것은 아니다. 터치패널(1)에 구비되는, 본 발명의 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)은 사용자가 입력한 터치를 감지하여 터치좌표패턴, 터치압력패턴 또는 터치좌표패턴 및 터치압력패턴을 확정하며, 전극부(100), 감지부(200), 임피던스측정부(300) 및 프로세서부(400)를 포함하여 이루어진다. 도 1은 이러한 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)의 일실시예를 도시하고 있고, 이하, 도 1을 참조하여 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)을 이루는 각 구성요소별로 상술하기로 한다.The
전극부(100)는 제1전극부(110) 및 제2전극부(120)를 포함하고, 제1전극부(110) 및 제2전극부(120) 모두 복수개의 전극(101)을 포함한다. 제1전극부(110)는 복수개의 전극(101)이 제1축방향으로 형성되고, 제2전극부(120)는 복수개의 전극(101)이 제2축방향으로 형성된다. 제2축은 제1축에 수직인 축을 의미하고, 도 1에서는 통상적인 x축을 제1축, 통상적인 y축을 제2축으로 하였으나, 제1축 및 제2축을 통상적인 x축 및 y축에 한정하는 것은 아니다. 통상적인 x축 및 y축으로부터 소정의 각도만큼 회전한 축들이 제1축 및 제2축이 될 수 있기 때문이다. 참고로 도 1에서는 모든 전극(101)에 대하여 도면부호를 붙이지는 않았다. 또한 괄호 안의 도면부호는 상위 구성요소를 의미하고, 이하 같다. 예를 들어 도면부호 110은 제1전극부(110)를 의미하지만, 도면부호 (100)은 전극부(100)를 의미한다. 제1전극부(110)와 제2전극부(120)는 서로 수직으로 교차하여 평면좌표계를 형성하고, 이러한 평면좌표계의 각각의 좌표가 사용자가 터치를 입력하였을 때 감지될 수 있는 각각의 터치좌표가 된다. 참고로 터치좌표는 터치입력수단이 디스플레이패널의 표면에 접촉하였을 때(터치입력수단이 디스플레이패널의 표면에 접촉한다는 것은 사용자가 장갑을 낀 손으로 디스플레이패널의 표면에 접촉하는 등의 경우도 포함하는 것이며, 이하 같다.), 그 접촉한 지점의 좌표를 의미하며, 이하 같다. 또한 터치압력은 터치좌표에 가해진 압력으로서, 디스플레이패널의 표면에 가해져서 디스플레이패널의 하부에 위치하는 터치패널(1)에 전달된 압력을 의미하며, 이하 같다. 도 1에서는 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 만나는 것처럼 도시되어 있으나 이는 도 1의 전극부(100)를 포함하는 부분이 평면도이기 때문이고, 실제로는 제1전극부(110)와 제2전극부(120)는 연결되지 않고 전기적으로 절연되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1전극부(110)에 구동신호가 인가되면, 상기 구동신호는 후술할 감지부(200)에 입력되고, 감지부(200)로부터 출력된 감지신호는 제2전극부(120)를 통하여 출력되기 때문에 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 전기적으로 연결된다면 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)을 구성하는 회로가 단락될 수 있다. 따라서 본 명세서 전체에서 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 교차한다고 표현하더라도 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 연결된다는 의미는 아니다. 전극(101)은 구리, 은, 금, 니켈, 아연, 철, 알루미늄, 주석, 크로뮴, 몰리브데넘 및 이들의 합금 또는 고용체 중 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 전극(101)은 후술할 기판부(500)에 전도성잉크를 인쇄하는 방법(전자인쇄공정), 전도성소재를 압착해서 기판부(500)에 부착하는 방법, 스퍼터링, 전자빔증착, 분무, 침지 또는 스핀코팅으로 형성할 수 있으나, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다. 또한 위와 같은 방법으로 전극(101)을 형성하되 대면적의 전극(101)을 형성하여 에칭하거나, 기판부(500)에 전극(101)을 형성할 부분을 에칭한 다음 그 부분에 위와 같은 방법으로 전극(101)을 형성할 수도 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The
감지부(200)는 소정의 유기비히클과 탄소마이크로코일분말을 혼련하여 테이프캐스팅, 캐스팅, 사출성형, 압출성형 또는 압축성형하여 제조될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 터치패널(1)과는 별개로 감지부(200)만을 놓고 보았을 때, 감지부(200)는 그 속에 포함된 탄소마이크로코일로 인하여 대상이 근접, 접촉 또는 가압함에 따라 임피던스가 변화하는 특성을 보이기 때문에 인가되는 교류에 대하여 임피던스소자로서 기능한다고 할 수 있고, 근접센서나 촉각센서로 이용될 수 있다. 따라서 터치패널(1)에 구비되는 감지부(200)도 터치입력수단이 디스플레이패널의 표면에 접촉하거나 터치입력수단이 디스플레이패널의 표면을 가압함에 따라 임피던스가 변화하는 특성을 보이며, 제1전극부(110)에 인가되는 구동신호에 대하여 임피던스소자로서 기능한다고 할 수 있다. 터치패널(1)에 구비되는 감지부(200)는 제1전극부(110)에 인가된 구동신호를 수신하여, 그 구동신호가 사용자의 터치 입력에 따라 변화된 임피던스를 통과하게 함으로써 감지신호를 생성하는데, 감지신호는 변화된 임피던스에 상응하는 전압 또는 전류를 의미한다.The
대상의 접촉 또는 가압에 의하여 감지부(200)의 임피던스가 변화함을 고려할 때, 감지부(200)를 저항, 인덕터 및 커패시터 중 하나 이상을 포함하는 회로로 생각할 수 있는데, 공지된 바에 따르면 감지부(200)를 도 2에 도시된 등가회로도로 볼 수 있다. 그러나 어디까지나 도 2는 일실시예일 뿐이므로, 도 2의 등가회로도를 회로이론에 의하여 각 소자를 직렬 또는 병렬 변환하는 등의 방법을 사용함으로써 다른 형태의 등가회로도로 표현하는 것도 가능하고, 감지부(200)에 포함된 탄소마이크로코일의 조성이나 정렬 상태, 감지부(200)의 크기나 형태 등에 따라 도 2의 등가회로도가 보유하는 임피던스와는 다른 임피던스를 보유하는 등가회로도가 나타나는 것도 가능하다. 이러한 관점에서 감지부(200)의 등가회로도가 도 2의 경우처럼 반드시 저항, 인덕터 및 커패시터를 모두 포함해야 하는 것은 아니고, 감지부(200)의 등가회로도에서 저항, 인덕터 및 커패시터 중 하나 이상의 특성이 지배적으로 나타날 수 있다. 따라서 본 명세서 전체에서 임피던스가 변화한다는 표현은, 물론 임피던스의 파라미터인 임피던스의 실수부, 임피던스의 허수부(리액턴스), 임피던스의 크기, 임피던스의 위상각, 어드미턴스의 실수부(컨덕턴스), 어드미턴스의 허수부(서셉턴스), 어드미턴스의 크기 및 어드미턴스의 위상각 중 하나 이상이 변화한다는 의미이나, 감지부(200)를 저항, 인덕터 및 커패시터 중 하나 이상으로 구성되는 등가회로도로 볼 때, 감지부(200)의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상이 변화한다는 의미이기도 하다.Considering that the impedance of the
터치패널(1)과는 별개로, 감지부(200)에 금속전극 두 개(양극 한 개 및 음극 한 개)를 연결하고, 교류전원을 금속전극에 인가한 다음, 대상을 접근시켰다가 이격시키면서 감지부(200)의 임피던스를 측정하면 도 3에 도시된 그래프와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 3은 임피던스의 여러 가지 파라미터 중 임피던스의 실수부를 종속변수로 한 그래프인데, 이 그래프를 통하여 대상이 감지부(200)에 접근할수록 감지부(200)의 임피던스의 실수부는 증가하고, 대상이 감지부(200)에 접촉하면 임피던스의 실수부가 최대치가 되며, 대상이 감지부(200)로부터 이격하면 임피던스의 실수부가 감소한다는 것을 알 수 있다. 이러한 특성을 터치패널(1)에 적용할 경우, 사용자가 터치패널(1)에 터치를 입력할 때, 감지부(200)는 터치패널(1)의 외부에 노출되지는 않기 때문에 터치입력수단이 감지부(200)에 직접적으로 접촉하지는 않지만, 터치입력수단과 디스플레이패널의 표면이 접촉하는 지점에 상응하는 감지부(200)의 부위의 임피던스변화가 감지부(200)의 다른 부위의 임피던스변화보다 훨씬 큰 것을 이용하여 터치좌표를 알아낼 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 교차하여 만들어내는 좌표들을 감지부(200)의 각 부위에 대응시킬 수 있고, 도 1에 도시하지는 않았지만 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 교차하여 만들어내는 좌표들을 감지부(200)의 상부에 존재하는 디스플레이패널의 표면의 각 부위에 대응시킬 수 있는데, 도 1에 도시된 평면좌표계에서, 디스플레이패널의 표면의 (3,3)에 터치입력수단의 접촉이 있는 경우, 감지부(200)의 임피던스변화를 각 좌표별로 측정하여 감지부(200)의 (3,3)에서 임피던스변화가 가장 크다는 것을 알아냄으로써 터치좌표가 (3,3)임을 알아낼 수 있다.Two metal electrodes (one anode and one cathode) are connected to the
터치패널(1)과는 별개로, 감지부(200)에 금속전극 두 개(양극 한 개 및 음극 한 개)를 연결하고, 교류전원을 금속전극에 인가한 다음, 대상을 감지부(200)에 접촉시켜 감지부(200)에 수직으로 압력을 가하면서 감지부(200)의 임피던스를 측정하면 도 4에 도시된 그래프와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 4는 종속변수를 인덕턴스변화로 한 그래프인데, 감지부(200)에서 인덕터의 특성이 지배적으로 나타난 경우여서 임피던스 대신 인덕턴스를 측정한 것이다. 도 4를 살펴보면, 감지부(200)에 가해지는 압력이 증가할수록 인덕턴스변화도 증가한다는 것을 알 수 있다(도 4에 도시된 그래프는 단위를 mN을 사용하고 있으나, 감지부(200)의 일정한 면적에 하중을 가한 실험이기 때문에 가해진 하중을 압력이라 표현함.). 이러한 특성을 터치패널(1)에 적용할 경우, 사용자가 터치패널(1)에 터치를 입력하여 터치입력수단이 디스플레이패널의 표면을 가압함에 따라, 터치입력수단과 디스플레이패널의 표면이 접촉하는 지점에 상응하는 감지부(200)의 부위의 인덕턴스변화가 증가하는 것을 이용하여 터치압력을 알아낼 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 평면좌표계에서, 디스플레이패널의 표면의 (3,3)에 터치입력수단의 가압이 있는 경우, (가) 감지부(200)의 임피던스변화를 각 좌표별로 측정하여 감지부(200)의 (3,3)에서 임피던스변화가 가장 크다는 것을 알아냄으로써 터치좌표가 (3,3)임을 알아낸 다음, 감지부(200)의 (3,3)에서의 인덕턴스변화를 측정함으로써 그 인덕턴스변화에 상응하는 터치압력을 알아낼 수 있고, (나) 감지부(200)의 인덕턴스변화를 각 좌표별로 측정하여 감지부(200)의 (3,3)에서의 인덕턴스변화가 가장 크다는 것을 알아냄으로써 그 인덕턴스변화에 상응하는 터치압력을 알아낼 수도 있다.(Two positive electrodes and one negative electrode) are connected to the
감지부(200)는 그 속에 포함된 탄소마이크로코일로 인하여 대상의 질감을 감지할 수도 있다. 터치패널(1)과는 별개로, 감지부(200)에 금속전극 두 개(양극 한 개 및 음극 한 개)를 연결하고, 교류전원을 금속전극에 인가한 다음, 바늘을 감지부(200)에 접촉시켰다 떼었다를 반복하면서 감지부(200)의 임피던스를 측정하면 도 5에 도시된 그래프와 같은 결과를 얻을 수 있고, 브러쉬를 감지부(200)에 접촉시켰다 떼었다를 반복하면서 감지부(200)의 임피던스를 측정하면 도 6에 도시된 그래프와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 5 및 도 6은 종속변수를 인덕턴스 및 커패시턴스변화로 한 그래프인데, 감지부(200)에서 인덕터 및 커패시터의 특성이 지배적으로 나타난 경우여서 임피던스 대신 인덕턴스 및 커패시턴스를 측정한 것이다. 도 5 및 도 6을 살펴보면, 바늘을 접촉시킨 경우가 브러쉬를 접촉시킨 경우보다 감지부(200)의 인덕턴스 및 커패시턴스변화가 급속하게 증가하였다가 감소하는 것을 알 수 있는데, 이는 바늘과 브러쉬의 감지부(200)에 접촉하는 부분의 면적, 바늘과 브러쉬가 감지부(200)에 가하는 압력 등이 다르기 때문이다. 이러한 특성을 터치패널(1)에도 적용하여, 터치입력수단의 질감을 터치패널(1) 내부의 감지부(200)가 감지하게 할 수 있는데, 이에 대하여는 후술한다.The
감지부(200)는 내부에 탄소마이크로코일을 포함하기 때문에 촉각센서로서의 기능을 가지지만, 감지부(200)가 모든 종류의 대상을 감지할 수 있는 것은 아니다. 도 7 내지 도 10은 대상의 종류에 따른 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부(200)의 감도를 나타내고 있다(터치패널(1)과는 별개로 감지부(200)만을 가지고 실험한 결과임.). 도 7 및 도 8에 따르면 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부(200)는 무생명체 및 생명체 모두를 잘 감지할 수 있다. 그러나 무생명체의 종류를 나누어 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부(200)의 감도를 측정하였을 때, 구리와 같은 금속은 좋은 감도를 나타내나(도 9), 아크릴과 같은 폴리머를 포함하는 부도체에 대하여는 감도가 떨어진다는 것을 알 수 있다(도 10). 따라서 본 명세서 전체에서 사용자가 터치를 입력하는 터치입력수단은 생명체인 사람의 손가락 또는 금속물질을 포함하는 스타일러스(다른 입력수단을 배제하지 않음.)를 의미한다.The
감지부(200)는 탄소마이크로코일이 2 내지 10wt%만큼 혼합되는 것을 제안한다. 2wt%미만으로 탄소마이크로코일이 혼합되는 경우 사용자가 입력하는 터치에 대하여 감지부(200)의 임피던스변화가 미미할 수 있고, 10wt%를 초과하여 탄소마이크로코일이 혼합되는 경우 감지부(200) 내의 탄소마이크로코일이 서로 연결되어 퍼콜레이션(percolation)이 발생하면서 감지부(200)의 전기전도도가 급격히 증가함으로써 사용자가 입력하는 터치에 대한 감지부(200)의 민감도는 오히려 떨어질 수 있기 때문이다. 또한 감지부(200)에 포함된 탄소마이크로코일은 3차원적인 나선 형상으로 길이 10 내지 500마이크로미터인 것이 바람직하다. 탄소마이크로코일의 길이가 길수록 감지부(200)의 감도는 증가하지만, 감지부(200) 내 탄소마이크로코일의 분산성이 감소하기 때문이다. 또한, 탄소마이크로코일의 직경은 1 내지 10마이크로미터, 코일을 이루는 탄소섬유의 직경은 0.01 내지 1마이크로미터인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.The
감지부(200)의 형태는 감지부(200)가 터치패널(1)에 구비되는 것을 고려할 때, 얇은 시트형태가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 도 1에서는 감지부(200)가 제1전극부(110) 및 제2전극부(120) 사이에 존재(도 12 참조.)하여, 제1전극부(110) 및 제2전극부(120)에 대면적으로 접촉되어 있으나, 이는 일실시예일 뿐이며, 도 11에 도시된 바와 같이 감지부(200)가 여러 개의 유닛(unit)으로 형성되어, 각 유닛(unit)이 터치가 감지될 수 있는 각 좌표가 될 수도 있다(도 11에서 모든 유닛(unit)에 대하여 유닛(unit)이라고 표시하지는 않았음.). 도 11에 도시된 감지부(200)의 형태는, 각 좌표 간에 임피던스변화와 관련한 간섭을 도 1에 도시된 감지부(200)의 형태보다 상대적으로 더 적게 주고 받기 때문에, 도 1에 도시된 감지부(200)의 형태보다 더 정확히 터치를 감지할 수 있다. 또한 도 11에 도시된 감지부(200)를 구성하는 각 유닛(unit)은 사각형형태로 보여지나, 이 또한 일실시예일 뿐이고, 마름모, 원 등 다양한 형태가 될 수 있다.Considering that the
임피던스측정부(300)는 감지부(200)로부터 감지신호를 수신하여, (다) 감지부(200)의 좌표의 임피던스를 측정하거나, (라) 감지부(200)의 좌표의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정함으로써, 임피던스신호를 생성하는 기능을 구비한다. 모든 좌표에 대하여 상기 (다) 또는 (라)의 측정을 진행할 수도 있지만, 특정한 좌표에 대하여 상기 (다) 또는 (라)의 측정을 진행할 수도 있다. 예를 들어, 터치입력수단이 접촉한 좌표를 알아내기 위하여 모든 좌표에 대하여 상기 (다) 또는 (라)의 측정을 진행할 수도 있지만, 터치입력수단이 가하는 압력을 알아내기 위하여 미리 알고 있는 하나의 터치좌표에 대해서만 상기 (다) 또는 (라)의 측정을 진행할 수도 있다.The
상기 (다)와 관련하여, 임피던스측정부(300)는 임피던스분석기 등이 될 수 있고, 이 경우 감지부(200)의 좌표의 임피던스를 측정함으로써, 좌표에 대한, 임피던스의 실수부, 리액턴스, 임피던스의 크기, 임피던스의 위상각, 컨덕턴스, 서셉턴스, 어드미턴스의 크기, 어드미턴스의 위상각, 직렬연결된 저항-인덕턴스-커패시턴스 및 병렬연결된 저항-인덕턴스-커패시턴스 중 하나 이상을 출력할 수 있다.The
상기 (라)와 관련하여, 임피던스측정부(300)는 오실로스코프 등이 될 수 있고, 감지부(200)에서 저항의 특성이 지배적일 때는 감지부(200)의 좌표의 저항을 측정할 수 있고, 인덕터의 특성이 지배적일 때는 감지부(200)의 좌표의 인덕턴스를 측정할 수 있으며, 커패시터의 특성이 지배적일 때는 감지부(200)의 좌표의 커패시턴스를 측정할 수 있다. 또한 감지부(200)의 좌표에 대하여, 인덕터와 커패시터의 특성이 직렬 또는 병렬로 지배적일 때는 직렬 또는 병렬로 연결된 인덕턴스와 커패시턴스를 측정할 수 있고, 저항과 인덕터의 특성이 직렬 또는 병렬로 지배적일 때는 직렬 또는 병렬로 연결된 저항과 인덕턴스를 측정할 수 있으며, 저항과 커패시터의 특성이 직렬 또는 병렬로 지배적일 때는 직렬 또는 병렬로 연결된 저항과 커패시턴스를 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 감지부(200)의 좌표에 대하여, 저항, 인덕터 및 커패시터의 특성이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합된 형태로 지배적일 때는 직렬, 병렬 또는 직·병렬 혼합된 형태로 연결된 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스를 측정할 수 있다.The
따라서 상기 (다) 및 (라)를 종합하여 볼 때, 임피던스측정부(300)가 생성하는 임피던스신호는 감지부(200)의 좌표의 등가회로도를 구성하는 각 소자의 파라미터인 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상에 관한 것일 수도 있고, 좌표에 대한, 임피던스의 실수부, 리액턴스, 임피던스의 크기, 임피던스의 위상각, 컨덕턴스, 서셉턴스, 어드미턴스의 크기 및 어드미턴스의 위상각 중 하나 이상에 관한 것일 수도 있다.Therefore, the impedance signal generated by the
프로세서부(400)는 임피던스측정부(300)로부터 수신된 임피던스신호를 처리하여 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 기능을 구비한다. 또한 상기 프로세서부(400)는 임피던스신호를 디지털신호로 변환하여 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정하는 기능을 더 구비할 수 있다. (마) 예를 들어, 도 1에 도시된 (3,3)에 상응하는 디스플레이패널의 표면의 부위에 터치가 입력된 경우, 구동신호를 좌표의 각 행마다 순차적으로 인가하여 각 행별로 그 행의 각 좌표의 임피던스를 임피던스측정부(300)가 측정함으로써 모든 좌표의 임피던스를 측정할 수 있다. 이때 임피던스측정부(300)는 모든 좌표의 임피던스의 실수부에 관한 임피던스신호를 생성할 수 있고, 프로세서부(400)는 이 임피던스신호를 수신하여 디지털신호로 변환한 다음, 임피던스의 실수부의 변화가 가장 큰 좌표에 대하여 터치좌표패턴 (11,11)을 확정할 수 있다. 그 다음, 구동신호를 (3,3)에만 인가하여 (3,3)의 인덕턴스를 임피던스측정부(300)가 측정할 수 있고, 이때 임피던스측정부(300)는 (3,3)의 인덕턴스에 관한 임피던스신호를 생성할 수 있다. 프로세서부(400)는 이 임피던스신호를 수신하여 디지털신호로 변환한 다음, (3,3)에서의 인덕턴스변화에 상응하는 터치압력패턴을 확정할 수 있다.The
터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)은 터치좌표나 터치압력 외에도 터치입력수단이 접촉하는 부분의 면적, 터치입력수단의 형태 및 터치입력수단의 질감도 알아낼 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 사용자가 터치를 입력할 때, 제1전극부(110)와 제2전극부(120)가 형성하는 평면좌표계의 좌표들 사이사이에 터치를 입력할 수 있는데, 이 경우 터치가 이루어진 지점에 인접하는 좌표들의 평균을 내는 방법 등을 생각해볼 수 있으나, 제1전극부(110)와 제2전극부(120) 간 간격을 더욱 촘촘하게 하여 전극부(100)를 형성한 다음 터치좌표가 여러 개가 나오도록 한다면, 즉 멀티터치가 가능하도록 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)을 구성한다면 터치좌표가 잘못 산출되는 오류를 줄일 수 있다. 그러나 전술한 터치좌표를 알아내는 방식은 모든 좌표의 임피던스변화를 측정하여 임피던스변화가 가장 큰 좌표를 찾는 방식이기 때문에 멀티터치를 인식할 수 없다. 만약 사용자가 터치를 입력했을 때 모든 좌표의 임피던스변화를 측정하여 임피던스변화가 있는 좌표들을 모두 터치좌표로 한다면 너무 많은 터치좌표가 산출될 것이다. 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부(200)는 접촉한 대상뿐만 아니라 근접한 대상에 대하여도 임피던스가 변화하는 특성을 가지기 때문이다. 따라서 어느 정도의 기준값을 지정하고, 그 기준값이상의 임피던스변화가 있는 좌표만을 터치좌표로 하여 멀티터치가 가능하도록 할 필요가 있다. 예를 들어, 도 3에서는 기준값 x1을 표시하고 있는데, 기준값 x1은 터치입력수단이 디스플레이패널의 표면에 접촉하는 경우 감지부(200)의 임피던스의 실수부를 의미한다. 따라서 기준값 x1이상의 임피던스변화를 보이는 감지부(200)의 좌표들만 터치좌표로 한다면 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)은 멀티터치를 인식할 수 있다. 멀티터치가 가능한 경우, 3개이상의 좌표들을 연결하여 터치입력수단과 디스플레이패널의 표면이 접촉하는 부분의 면적을 구하거나, 2개이상의 좌표들을 연결하여 터치입력수단의 형태를 알아낼 수 있다. 한편 전술한 터치압력을 알아내는 방식에도 문제가 있을 수 있는데, 터치입력수단의 압력이 디스플레이패널의 표면에 가해질 때 감지부(200)의 인덕턴스변화가 너무 미세하여 그 터치압력을 정확히 산출하는 것이 어려울 수 있다. 도 15는 시간에 지남에 따라 터치압력을 증가시켰을 때 감지부(200)의 인덕턴스변화를 도시한 것인데, 이 그래프에서 기준값 x2 내지 기준값 x10을 표시해 놓았다. 이렇게 해놓은 다음, 인가되는 터치압력에 대하여 감지부(200)가 x2미만의 인덕턴스변화를 보이는 경우 1단계 터치압력, x2이상 x3미만의 인덕턴스변화를 보이는 경우 2단계 터치압력으로 지정하고, 이와 같은 식으로 지정하여 x10이상의 인덕턴스변화를 보이는 경우까지 10단계 터치압력으로 지정한다면, 적어도 10종류의 터치압력에 대하여는 정밀도 높은 감지가 가능하다(10단계에 한정하지 않으며, 도 20에 도시된 바와 같이 10단계보다 더 적거나 더 많은 n단계를 지정할 수 있음.). 이렇게 멀티터치 감지와 어느 정도의 터치압력 감지가 가능함을 이용하여 터치입력수단의 질감을 알아내는 것도 가능한데, 도 16 내지 도 18은 터치패널(1)을 구비하는 스마트기기에 스타일러스로 글씨를 쓰는 모습을 도시한 것이다. 도 16에서 위의 그림은 스타일러스를 세워서 획을 긋고 있고, 아래 그림은 스타일러스를 눕혀서 획을 긋고 있다. 스타일러스를 세웠을 때와 눕혔을 때의 스타일러스 팁(tip)의 질감은 분명히 다르다. 스타일러스를 세워서 획을 그을 때는 터치좌표 a1, a2 등이 감지되고 터치좌표 간 공간은 스마트기기가 선으로 인식함으로써, 가느다란 획이 감지되어 출력될 수 있고, 스타일러스를 눕혀서 획을 그을 때는 터치좌표 b1 내지 b4 등이 감지되고 터치좌표 간 공간은 스마트기기가 선 또는 면으로 인식함으로써, 두꺼운 획이 감지되어 출력될 수 있다. 도 17은 팁(tip)이 뾰족한 스타일러스로 글씨를 쓰고 있고, 도 18은 팁(tip)이 브러쉬형태인 스타일러스로 글씨를 쓰고 있다. 도 17에서의 스타일러스 팁(tip)과 도 18에서의 스타일러스 팁(tip)의 질감은 분명히 다르다. 도 17에서 글씨를 쓸 때는 터치좌표 A1 내지 A9 등이 감지되고 터치좌표 간 공간은 스마트기기가 선 또는 면으로 인식함으로써, 고딕체의 글씨가 출력될 수 있다. 도 18에서 글씨를 쓸 때는 터치좌표 B1 내지 B36 등이 감지되고 터치좌표 간 공간은 스마트기기가 선 또는 면으로 인식함으로써, 궁서체의 글씨가 출력될 수 있다. 또한 도 16 내지 도 18에는 도시되지 않았지만, 터치압력의 정도에 따라 글씨가 진하거나 연하게 출력될 수 있다. 이렇게 터치좌표 및 터치압력은 터치입력수단의 질감을 결정하는 요소이기는 하나, 다른 요소를 배제하지 않음은 물론이다.The carbon micro-coil
터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 참조데이터(710) 및 참조데이터(710)를 기록하고 있는 저장부(700)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 참조데이터(710)는 전술한 기준값 x1 내지 x10이나 사전결정된 터치좌표패턴코드, 사전결정된 터치압력패턴코드 등을 기록하고 있다. 전술한 프로세서부(400)는 터치좌표패턴을 확정한 경우, 확정된 터치좌표패턴을 참조데이터(710)와 대비하여 확정된 터치좌표패턴에 터치좌표패턴코드를 부여할 수 있다. 또한 프로세서부(400)는 터치압력패턴을 확정한 경우, 확정된 터치압력패턴을 참조데이터(710)와 대비하여 확정된 터치압력패턴에 터치압력패턴코드를 부여할 수 있다. 터치패널(1)이 디스플레이패널 등과 결합하여 스마트기기를 구성하는 경우, 상기 터치좌표패턴코드나 상기 터치압력패턴코드를 독립변수로 하는 함수를 호출하여 각 터치좌표패턴코드별 또는 각 터치압력패턴코드별 기능이 스마트기기에서 실행될 수 있게 할 수 있다.The carbon micro-coil
터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1전극부(110)에 구동신호를 인가하는 구동신호발생부(600)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 구동신호발생부(600)는 구동신호를 제1전극부(110)의 각 행에 대하여 순차적으로 인가하거나(시간분할), 제1전극부(110)의 두 행씩 순차적으로 인가하거나 또는 제1전극부(110)의 모든 행에 대하여 각 구동신호의 주파수 등을 다르게 하여 한꺼번에 인가할 수 있으나(코드분할), 이에 한정하는 것은 아니다(행은 좌표의 x축을 의미하고, 열은 좌표의 y축을 의미하며, 이하 같다.).The carbon micro-coil
터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전극부(100)가 형성되는 기판부(500)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 기판부(500)는 하나이상의 기판으로 구성되고, 상기 하나이상의 기판은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 제1전극부(110) 및 제2전극부(120)는, 도 12에 도시된 바와 같이 제1전극부(110)가 제1기판(510)에 형성되고 제2전극부(120)가 제2기판(520)에 형성될 수 있고, 도 13에 도시된 바와 같이 제1전극부(110) 및 제2전극부(120)가 제1기판(510) 한 개에 모두 형성될 수도 있다. 또한 도 14에 도시된 바와 같이, 제1전극부(110)는 제1기판(510)에 형성되고, 제2전극부(120)는 디스플레이패널의 하부에 형성될 수도 있다. 기판부(500)나 전극부(100)가 형성되는 방식에 대하여 상기 세 가지에 한정하지 않음은 물론이다. 다만 전술한 바와 같이 제1전극부(110)와 제2전극부(120)는 전기적으로 절연되어야 하므로, 도 13의 경우와 같이 제1전극부(110) 및 제2전극부(120)가 제1기판(510) 한 개에 모두 형성되는 경우는, 도 13에 도시된 바와 같이 제1전극부(110)와 제2전극부(120) 사이에 절연층이나 절연패턴을 형성할 필요가 있으나, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다. 또한 상기 절연층 또는 절연패턴은 질화실리콘(SiNx), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 오산화탄탈럼(Ta2O5), 오산화니오븀(Nb2O5), 이산화타이타늄(TiO2) 등의 무기막(무기물), 포토아크릴 등의 유기막(유기물) 중 하나가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 도 12 내지 도 14에서 접착층을 도시하지 않았으나, 각 층 간에 접착층이 존재하여 각 층을 서로 간에 단단히 접착시켜줄 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 제2전극부(120)의 전극(101, 모든 전극에 도면부호를 붙이지는 않았음.) 사이사이에 빈 공간이 보이지만, 사실 빈 공간이 아니라 접착층이 충진되어 감지부(200), 제2전극부(120) 및 제2기판(520)은 간극 없이 하나의 시트형태로 밀착되어 있다. 다만 이 경우와 같이, 감지부(200)를 제2전극부(120)가 형성된 제2기판(520)에 접착층을 이용하여 접착시킬 경우, 도 12에 도시된 절곡부와 같은 곳에서 감지부(200)의 휘어짐 등이 발생할 수 있으므로, 상기 절곡부와 같은 곳에서 감지부(200)가 파단되지 않도록 주의하여야 한다. 상기 예시에서 감지부(200)와 제2전극부(120)가 형성된 제2기판(520) 사이의 접착층은 이방성전도접착층 또는 탄소마이크로코일을 포함하는 접착층이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그러나 도 12 내지 도 14에서 각 층 간에 접착층이 필수적으로 존재해야 하는 것은 아닌데, 전술한 바와 같이, 전극(101)을 기판부(500)에 형성함에 있어서 압착한 전도성소재를 접착제를 이용하여 기판부(500)에 부착할 수도 있으나 기판부(500)에 전도성잉크를 인쇄하여 경화시킬 수도 있기 때문이며, 또 다른 예로, 도 12에서 감지부(200)를 제2전극부(120)가 형성된 제2기판(520) 상에 인쇄하여 경화시킬 수도 있기 때문이다.The carbon micro-coil
본 발명의 플렉서블터치패널(1)은 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)을 포함하여 이루어지고, 상기 플레서블터치패널(1)은 플렉서블디스플레이패널의 하부에 위치한다. 도 19에서는 이러한 플렉서블터치패널(1)의 일실시예를 도시하고 있다. 상기 플렉서블디스플레이패널은 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 및 전자종이 중 선택되는 하나가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 플렉서블디스플레이패널은 공지된 기술이고, 본 발명의 구성요소가 아니므로 상세한 설명은 생략한다. 플렉서블터치패널(1)은 특히 기판의 휘어짐이 중요한데, 플렉서블터치패널(1)에 사용될 수 있는 기판으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PolyEthylene Naphthalate, PEN), 폴리이미드(PolyImide, PI), 사이클로올레핀폴리머(Cyclo-Olefin Polymer, COP), 폴리에테르술폰(PolyEtherSulfone, PES), 폴리에테르에테르케톤(PolyEther Ether Ketone, PEEK), 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC), 폴리아릴레이트(PolyARylate, PAR) 및 실리콘수지 중 선택되는 하나가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 플렉서블터치패널(1)에 사용될 수 있는 전극(101)으로는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO), 산화인듐아연(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화아연(ZnO) 등을 생각해볼 수 있으나, 이러한 투명전극들은 반복적인 휘어짐 과정에서 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 따라서 상기 투명전극들보다는 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT), 그라핀(graphene), 전도성고분자(conducting polymer), 금속나노와이어(metal nanowire) 및 금, 은, 구리 등의 금속을 소정의 수지와 혼합하여 제조한 유연전극 중 선택되는 하나가 적절하나, 이에 한정하는 것은 아니다.The
본 발명의 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)의 입력터치감지방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다. 첫째, 제1전극부(110)에 구동신호를 인가한다. 구동신호발생부(600)가 구동신호를 발생하여 제1전극부(110)에 구동신호를 인가할 수 있고, 입력터치감지방법은 감지부(200)의 임피던스변화를 이용하는 것이기 때문에, 구동신호는 교류로서 교류전압원 또는 교류전류원이 될 수 있다. 구동신호발생부(600)는 구동신호를 제1전극부(110)의 각 행에 대하여 순차적으로 인가할 수 있는데, 예를 들어, 다른 행을 모두 개방한 상태에서 제1행에 구동신호를 인가하여 제1행의 각 좌표에 구동신호가 전달되게 하고, 제1행의 각 좌표가 각 열을 통하여 감지신호를 임피던스측정부(300)로 전달하게 한 다음, 다른 행을 모두 개방한 상태에서 제2행에 구동신호를 인가하여 이와 같은 과정을 수행하고, 나머지 행에 대하여도 이와 같은 과정을 수행함으로써 모든 좌표에 구동신호가 인가되게 할 수 있다. 또한 구동신호발생부(600)는 구동신호를 두 행씩 순차적으로 인가할 수 있는데, 예를 들어, 위와 유사하게, 다른 행을 모두 개방한 상태에서 제1행 및 제2행에 구동신호를 인가한 다음, 다른 행을 모두 개방한 상태에서 제3행 및 제4행에 구동신호를 인가할 수 있다. 또한 구동신호발생부(600)는 구동신호를 모든 행에 대하여 각 구동신호의 주파수 등을 다르게 하여 한꺼번에 인가할 수 있다. 또한 구동신호발생부(600)는 1개의 행과 1개의 열을 제외한 다른 모든 행과 다른 모든 열을 개방한 상태에서 특정 좌표 1개에 대하여만 구동신호가 인가되게 할 수도 있다. 또한 구동신호의 형태를 구형파로 할 수도 있고, 삼각파로 할 수도 있다. 즉 구동신호를 인가하는 방법이나 구동신호의 형태는 목적하는 신호처리방식에 따라 매우 다양할 수 있고, 어느 하나의 신호처리방식으로 한정하지 않는다.The input touch sensing method of the carbon micro-coil
둘째, 감지부(200)가 터치패널(1)의 소정의 부위에 입력되는 입력터치를 감지한다. 사용자는 터치패널(1) 상의 임의의 위치에 터치를 입력할 수 있고, 이러한 입력터치를 구동신호를 인가받은 감지부(200)가 감지할 수 있다. 감지부(200)가 입력터치를 감지한다는 것은 터치좌표, 터치압력 또는 터치좌표 및 터치압력을 감지한다는 의미이며, 감지부(200)가 입력터치를 감지함에 따라 감지부(200)의 임피던스변화가 일어날 수 있다.Second, the
셋째, 임피던스측정부(300)가 감지부(200)의 좌표의 임피던스를 측정하거나, 감지부(200)의 좌표의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정함으로써, 임피던스신호를 생성한다. 감지부(200)의 좌표는 구동신호를 인가받아 입력터치를 감지하여 임피던스가 변화하면서 감지신호를 출력하는데, 임피던스측정부(300)는 감지신호를 수신하여 감지부(200)의 좌표의 임피던스를 측정하거나, 감지부(200)의 좌표의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하고, 이를 토대로 임피던스신호를 생성한다. 이에 관해서는 상기 (다) 및 (라) 부분에서 전술하였다. 첫째 단계에서 구동신호를 모든 좌표에 인가하였다면 모든 좌표에 대한 임피던스신호를 생성하게 되고, 첫째 단계에서 구동신호를 1개이상의 특정 좌표에만 인가하였다면 1개이상의 특정 좌표에 대한 임피던스신호를 생성하게 된다.Thirdly, the
넷째, 프로세서부(400)가 임피던스신호를 처리하여 터치좌표패턴 또는 터치압력패턴을 확정한다. 프로세서부(400)는 임피던스신호를 처리하여 터치좌표패턴, 터치압력패턴 또는 터치좌표패턴 및 터치압력패턴을 확정할 수 있다. 터치좌표패턴만을 확정한다는 것은 예를 들어, 상기 (마)와 같이 프로세서부(400)가 모든 좌표의 임피던스의 실수부에 관한 임피던스신호를 수신하여 디지털신호로 변환한 다음, 임피던스의 실수부의 변화가 가장 큰 좌표에 대하여 터치좌표패턴을 확정하는 방식이 될 수 있다. 이와 유사하게, 터치압력패턴만을 확정한다는 것은 예를 들어, 프로세서부(400)가 모든 좌표의 인덕턴스변화에 관한 임피던스신호를 수신하여 디지털신호로 변환한 다음, 인덕턴스변화가 가장 큰 좌표에 대하여, 그 인덕턴스변화에 상응하는 터치압력패턴을 확정하는 방식이 될 수 있다. 또한 터치좌표패턴 및 터치압력패턴을 확정한다는 것은 예를 들어, 상기 (마)와 같이 터치좌표패턴을 확정한 다음 터치압력패턴을 확정하거나, 반대 순서로 터치압력패턴을 확정한 다음 터치좌표패턴을 확정하는 방식이 될 수 있다. 이하 실시예에서 터치좌표패턴 및 터치압력패턴의 확정에 대하여 상술하기로 한다.Fourth, the
[실시예 1][Example 1]
<터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)의 제조><Fabrication of carbon micro-coil
실리콘수지를 포함하는 유기비히클을 준비하였다. 그리고 상기 유기비히클 95wt% 및 탄소마이크로코일 5wt%를 혼련하여 슬러리를 제조하였다. 또한 구리전극 10개가 x축방향으로 각각의 간격이 일정하게 배열되어 있고, 이것들과 절연된 또 다른 구리전극 10개는 y축방향으로 각각의 간격이 일정하게 배열되어 있는 형태로, 상기 구리전극 20개가 형성된 기판 1장을 준비하였다. 상기 구리전극 20개가 형성된 기판 1장 위에 상기 슬러리를 인쇄하여 경화시킴으로써 촉각센서를 제조하였는데, 상기 촉각센서는 3×3mm2의 시트형태의 촉각센서로서, 그 평면도는 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하자면, 상기 슬러리가 경화되어 감지부(200)를 이루고, 상기 구리전극 20개는 전극부(100)에 해당되며, 상기 기판 1장은 기판부(500)에 해당된다. 그리고 임피던스측정부(300)로 임피던스분석기(Agilent 4249A)를 준비하여 상기 촉각센서의 각각의 전극(101)과 연결하였고, 상기 임피던스분석기를 프로세서부(400)인 컴퓨터와 연결하였다. 또한 20개의 전극(101)이 교차하여 만드는 100개의 좌표에 대하여 (1,1) 내지 (10,10)으로 지정하였다. 그리고 컴퓨터에 참조데이터(710)로 다음 표 1을 입력하여 저장하였다.An organic vehicle comprising a silicone resin was prepared. Then, 95 wt% of the organic vehicle and 5 wt% of carbon microcoil were kneaded to prepare a slurry. In addition, ten copper electrodes are regularly arranged in the x-axis direction, and the other ten copper electrodes insulated from each other are arranged in a constant y-axis direction, and the
좌표Touch
location
좌표Touch
location
패턴Touch coordinates
pattern
좌표Touch
location
패턴Touch coordinates
pattern
좌표Touch
location
패턴Touch coordinates
pattern
또한 컴퓨터에 또 다른 참조데이터(710)로 다음 표 2를 입력하여 저장하였다.Also, another
컴퓨터를 임피던스의 실수부가 도 3의 기준값 x1이상일때만 터치좌표로 판단하여, 터치좌표패턴을 출력하도록 프로그램하였고, 도 20에 도시된 터치압력 단계 중 10단계 터치압력 감지를 구현하기 위하여, 인덕턴스변화가 도 15의 기준값 x2미만일 때, x2이상 x3미만일 때, x3이상 x4미만일 때, x4이상 x5미만일 때, x5이상 x6미만일 때, x6이상 x7미만일 때, x7이상 x8미만일 때, x8이상 x9미만일 때, x9이상 x10미만일 때 및 x10이상일 때 각각의 터치압력패턴을 출력하도록 프로그램하였다.The touch coordinate is determined only when the real part of the impedance is equal to or greater than the reference value x 1 in FIG. 3, and the touch coordinate pattern is output. In order to implement the touch pressure sensing of the 10th step of the touch pressure step shown in FIG. 20, when even when 15 reference value x 2 is less than a, x 2 or more x 3 is less than x 3, when more than x 4 below, x 4 over x time less than 5, x 5 when more than x 6 below, x 6 as above x 7 below, x 7 x 8 over time is less than, more than x when x 8 9 below, more than 9 x x 10 x 10 or higher and lower than when the time was programmed to output a respective touch pressure pattern.
<터치좌표패턴 및 터치압력패턴의 확정><Confirmation of Touch Coordinate Pattern and Touch Pressure Pattern>
제조된 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)의 촉각센서의 상부에 100개의 좌표가 표시된 아크릴을 위치시키고, 아크릴에 표시된 좌표 중 임의의 1개의 좌표를 터치한 다음, 교류전압을 각 행별로 순차적으로 인가시켰다. 그리고 임피던스분석기가 각 좌표의 임피던스의 실수부를 출력하도록 하였고, 그 결과 터치좌표패턴이 출력됨을 확인하였다. 예를 들어, 도 20에 도시된 것과 같이 (4,3)을 터치하자 (100,11)이 출력되었다. 또한 임의의 2개이상의 좌표를 터치하였을 때도 2개이상의 터치좌표패턴이 출력됨을 확인하였다. 예를 들어, 도 1에 도시된 좌표 (4,3)과 (3,3)을 터치하자 (100,11)과 (11,11)이 출력되었다. 또한 특정한 1개 좌표의 일정한 면적에 하중을 인가하고, 그 좌표에 교류전압을 인가하였으며, 나머지 전극들은 모두 개방시켰다. 그리고 임피던스분석기가 특정한 1개 좌표에 대한 인덕턴스변화를 출력하도록 하였다. 그 결과, 인가한 하중에 따라 그에 상응하는 터치압력패턴이 출력됨을 확인하였다. 예를 들어, 도 20에 도시된 것과 같이 (4,3)에 20gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1이 출력되었고, (4,3)에 20gf이상 40gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 10이 출력되었고, (4,3)에 40gf이상 60gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 11이 출력되었고, (4,3)에 60gf이상 80gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 100이 출력되었고, (4,3)에 80gf이상 100gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 101이 출력되었고, (4,3)에 100gf이상 120gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 110이 출력되었고, (4,3)에 120gf이상 140gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 111이 출력되었고, (4,3)에 140gf이상 160gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1000이 출력되었고, (4,3)에 160gf이상 180gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1001이 출력되었으며, (4,3)에 180gf이상의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1010이 출력되었다.An acrylic having 100 coordinate points is placed on the tactile sensor of the manufactured carbon micro-coil
[실시예 2][Example 2]
<터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)의 제조><Fabrication of carbon micro-coil
실리콘수지를 포함하는 유기비히클을 준비하였다. 그리고 상기 유기비히클 95wt% 및 탄소마이크로코일 5wt%를 혼련하여 슬러리를 제조하였다. 또한 구리전극 10개가 x축방향으로 각각의 간격이 일정하게 배열되어 있고, 이것들과 절연된 또 다른 구리전극 10개는 y축방향으로 각각의 간격이 일정하게 배열되어 있는 형태로, 상기 구리전극 20개가 형성된 기판 1장을 준비하였다. 상기 구리전극 20개가 형성된 기판 1장 위에 상기 슬러리를 상기 구리전극 20개가 교차하는 각 지점에 인쇄하여 경화시킴으로써 촉각센서를 제조하였는데, 상기 촉각센서는 10×10배열 및 3×3mm2의 시트형태의 촉각센서로서, 그 평면도는 도 11에 도시되어 있다. 도 11을 참조하자면, 상기 슬러리가 경화되어 100개의 유닛(unit) 및 감지부(200)를 이루고, 상기 구리전극 20개는 전극부(100)에 해당되며, 상기 기판 1장은 기판부(500)에 해당된다. 그리고 임피던스측정부(300)로 임피던스분석기(Agilent 4249A)를 준비하여 상기 촉각센서의 각각의 전극(101)과 연결하였고, 상기 임피던스분석기를 프로세서부(400)인 컴퓨터와 연결하였다. 또한 20개의 전극(101)이 교차하여 만드는 100개의 좌표에 대하여 (1,1) 내지 (10,10)으로 지정하였다. 그리고 컴퓨터에 참조데이터(710)로 다음 표 3을 입력하여 저장하였다.An organic vehicle comprising a silicone resin was prepared. Then, 95 wt% of the organic vehicle and 5 wt% of carbon microcoil were kneaded to prepare a slurry. In addition, ten copper electrodes are regularly arranged in the x-axis direction, and the other ten copper electrodes insulated from each other are arranged in a constant y-axis direction, and the
좌표Touch
location
좌표Touch
location
패턴Touch coordinates
pattern
좌표Touch
location
패턴Touch coordinates
pattern
좌표Touch
location
패턴Touch coordinates
pattern
또한 컴퓨터에 또 다른 참조데이터(710)로 다음 표 4를 입력하여 저장하였다.Also, another
컴퓨터를 임피던스의 실수부가 도 3의 기준값 x1이상일때만 터치좌표로 판단하여, 터치좌표패턴을 출력하도록 프로그램하였고, 도 20에 도시된 터치압력 단계 중 10단계 터치압력 감지를 구현하기 위하여, 인덕턴스변화가 도 15의 기준값 x2미만일 때, x2이상 x3미만일 때, x3이상 x4미만일 때, x4이상 x5미만일 때, x5이상 x6미만일 때, x6이상 x7미만일 때, x7이상 x8미만일 때, x8이상 x9미만일 때, x9이상 x10미만일 때 및 x10이상일 때 각각의 터치압력패턴을 출력하도록 프로그램하였다.The touch coordinate is determined only when the real part of the impedance is equal to or greater than the reference value x 1 in FIG. 3, and the touch coordinate pattern is output. In order to implement the touch pressure sensing of the 10th step of the touch pressure step shown in FIG. 20, when even when 15 reference value x 2 is less than a, x 2 or more x 3 is less than x 3, when more than x 4 below, x 4 over x time less than 5, x 5 when more than x 6 below, x 6 as above x 7 below, x 7 x 8 over time is less than, more than x when x 8 9 below, more than 9 x x 10 x 10 or higher and lower than when the time was programmed to output a respective touch pressure pattern.
<터치좌표패턴 및 터치압력패턴의 확정><Confirmation of Touch Coordinate Pattern and Touch Pressure Pattern>
제조된 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈(10)의 촉각센서의 상부에 100개의 좌표가 표시된 아크릴을 위치시키고, 아크릴에 표시된 좌표 중 임의의 1개의 좌표를 터치한 다음, 교류전압을 각 행별로 순차적으로 인가시켰다. 그리고 임피던스분석기가 각 좌표의 임피던스의 실수부를 출력하도록 하였고, 그 결과 터치좌표패턴이 출력됨을 확인하였다. 예를 들어, 도 20에 도시된 것과 같이 (4,3)을 터치하자 (100,11)이 출력되었다. 또한 임의의 2개이상의 좌표를 터치하였을 때도 2개이상의 터치좌표패턴이 출력됨을 확인하였다. 예를 들어, 도 11에 도시된 좌표 (4,3)과 (3,3)을 터치하자 (100,11)과 (11,11)이 출력되었다. 또한 특정한 1개 좌표의 일정한 면적에 하중을 인가하고, 그 좌표에 교류전압을 인가하였으며, 나머지 전극들은 모두 개방시켰다. 그리고 임피던스분석기가 특정한 1개 좌표에 대한 인덕턴스변화를 출력하도록 하였다. 그 결과, 인가한 하중에 따라 그에 상응하는 터치압력패턴이 출력됨을 확인하였다. 예를 들어, 도 20에 도시된 것과 같이 (4,3)에 20gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1이 출력되었고, (4,3)에 20gf이상 40gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 10이 출력되었고, (4,3)에 40gf이상 60gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 11이 출력되었고, (4,3)에 60gf이상 80gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 100이 출력되었고, (4,3)에 80gf이상 100gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 101이 출력되었고, (4,3)에 100gf이상 120gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 110이 출력되었고, (4,3)에 120gf이상 140gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 111이 출력되었고, (4,3)에 140gf이상 160gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1000이 출력되었고, (4,3)에 160gf이상 180gf미만의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1001이 출력되었으며, (4,3)에 180gf이상의 하중을 인가하자 일정하게 터치압력패턴 1010이 출력되었다.An acrylic having 100 coordinate points is placed on the tactile sensor of the manufactured carbon micro-coil
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.
1 : 터치패널, 플렉서블터치패널
10 : 터치패널용탄소마이크로코일촉각센서모듈
100 : 전극부
110 : 제1전극부
120 : 제2전극부
101 : 전극
200 : 감지부
300 : 임피던스측정부
400 : 프로세서부
500 : 기판부
510 : 제1기판
520 : 제2기판
600 : 구동신호발생부
700 : 저장부
710 : 참조데이터1: Touch panel, flexible touch panel
10: Carbon micro-coil tactile sensor module for touch panel
100:
110: first electrode portion
120: second electrode portion
101: Electrode
200:
300: Impedance measuring unit
400:
500: substrate portion
510: a first substrate
520: second substrate
600: driving signal generating unit
700:
710: Reference data
Claims (12)
제1기판(510);
상기 제1기판(510) 상에 제1축방향으로 형성된 제1전극부(110);
상기 제1전극부(110) 상부에 위치하고, 각각이 전체 중량 대비 6 내지 10wt%의 탄소마이크로코일을 포함하는 복수 개의 감지 유닛;
상기 감지 유닛 상부에 위치하고, 상기 제1축방향과 수직인 제2축방향으로 형성된 제2전극부(120);
상기 제2전극부(120)가 하부에 형성된 디스플레이패널;
상기 디스플레이패널의 하부에 위치하고, 상기 제1전극부(110)에 구동신호를 인가하는 구동신호발생부(600);
상기 디스플레이패널의 하부에 위치하고, 상기 디스플레이패널 표면에 입력된 터치에 따른 상기 감지 유닛의 커패시턴스 변화를 측정하여 커패시턴스 신호를 생성하는 커패시턴스 측정부(300);
상기 디스플레이패널의 하부에 위치하고, 상기 커패시턴스 측정부(300)에 의해 생성된 상기 커패시턴스 신호를 처리하여 터치좌표패턴 및 터치압력패턴을 확정하는 프로세서부(400); 및
상기 디스플레이패널의 하부에 위치하고, 상기 프로세서부(400)에 의해 상기 터치좌표패턴과 대비되는 사전결정된 터치좌표패턴코드 및 상기 터치압력패턴과 대비되는 사전결정된 터치압력패턴코드가 기록된 저장부(700)를 포함하고,
상기 복수 개의 감지 유닛 각각은 상기 제1전극부(110)와 상기 제2전극부(120)가 교차하여 형성하는 평면좌표계의 각 좌표상에 위치하고;
상기 감지 유닛은 상기 제1전극부(110)를 통해 상기 구동신호를 입력 받아 상기 제2전극부(120)를 통해 감지신호를 출력하고;
상기 커패시턴스 측정부(300)는 상기 출력된 감지신호를 수신하여 상기 감지 유닛의 상기 커패시턴스 변화를 측정하고;
상기 프로세서부(400)는 상기 복수 개의 감지 유닛 중 커패시턴스 변화가 가장 큰 감지 유닛의 좌표를 터치좌표로 판단하여 상기 터치좌표에 대응하는 상기 터치좌표패턴을 확정하고;
상기 프로세서부(400)는 상기 확정된 터치좌표패턴을 상기 사전결정된 터치좌표패턴코드와 대비하여 상기 확정된 터치좌표패턴에 터치좌표패턴코드를 부여하고;
상기 프로세서부(400)는 상기 커패시턴스 변화가 가장 큰 가장 큰 감지 유닛의 커패시턴스 변화량에 대응하는 상기 터치압력패턴을 확정하고;
상기 프로세서부(400)는 상기 확정된 터치압력패턴을 상기 사전결정된 터치압력패턴코드와 대비하여 상기 확정된 터치압력패턴에 터치압력패턴코드를 부여하며;
상기 스마트기기는 상기 터치좌표패턴코드 및 상기 터치압력패턴코드에 대응하는 기능을 실행하는 것을 특징으로 하는 스마트기기.
In a smart device,
A first substrate 510;
A first electrode unit 110 formed on the first substrate 510 in a first axis direction;
A plurality of sensing units located above the first electrode unit 110 and each including 6 to 10 wt% carbon microcoils based on the total weight;
A second electrode part 120 located on the sensing unit and formed in a second axis direction perpendicular to the first axis direction;
A display panel having the second electrode unit 120 formed on a lower portion thereof;
A driving signal generator 600 positioned below the display panel and applying a driving signal to the first electrode unit 110;
A capacitance measuring unit 300 located at a lower portion of the display panel and measuring a capacitance change of the sensing unit according to a touch inputted to the surface of the display panel to generate a capacitance signal;
A processor unit 400 located at a lower portion of the display panel and processing the capacitance signal generated by the capacitance measuring unit 300 to determine a touch coordinate pattern and a touch pressure pattern; And
A storage unit 700 in which a predetermined touch coordinate pattern code located at a lower portion of the display panel and contrasted with the touch coordinate pattern by the processor unit 400 and a predetermined touch pressure pattern code in contrast to the touch pressure pattern are recorded, ),
Wherein each of the plurality of sensing units is positioned on each coordinate in a plane coordinate system formed by intersecting the first electrode unit (110) and the second electrode unit (120);
The sensing unit receives the driving signal through the first electrode unit 110 and outputs a sensing signal through the second electrode unit 120;
The capacitance measuring unit 300 measures the capacitance change of the sensing unit by receiving the output sensing signal;
The processor unit 400 determines the touch coordinate pattern corresponding to the touch coordinates by determining coordinates of the sensing unit having the largest capacitance change among the plurality of sensing units as touch coordinates;
The processor unit 400 compares the determined touch coordinate pattern with the predetermined touch coordinate pattern code and gives the touch coordinate pattern code to the determined touch coordinate pattern;
The processor unit 400 determines the touch pressure pattern corresponding to the capacitance change amount of the largest sensing unit having the largest capacitance change;
The processor unit 400 provides the touch pressure pattern code to the determined touch pressure pattern by comparing the determined touch pressure pattern with the predetermined touch pressure pattern code;
Wherein the smart device executes a function corresponding to the touch coordinate pattern code and the touch pressure pattern code.
상기 탄소마이크로코일은 3차원적인 나선형상으로 직경 1 내지 10마이크로미터 및 길이 10 내지 500마이크로미터인 것을 특징으로 하는 스마트기기.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon micro-coil has a three-dimensional spiral shape and has a diameter of 1 to 10 micrometers and a length of 10 to 500 micrometers.
상기 탄소마이크로코일은 코일을 이루는 탄소섬유의 직경이 0.01 내지 1마이크로미터인 것을 특징으로 하는 스마트기기.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon micro-coil has a diameter of 0.01 to 1 micrometer in diameter of the carbon fibers forming the coil.
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