WO2017200270A1 - 정전식 스위치 - Google Patents

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WO2017200270A1
WO2017200270A1 PCT/KR2017/005067 KR2017005067W WO2017200270A1 WO 2017200270 A1 WO2017200270 A1 WO 2017200270A1 KR 2017005067 W KR2017005067 W KR 2017005067W WO 2017200270 A1 WO2017200270 A1 WO 2017200270A1
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WO
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electrode pattern
switch
switch structure
elastic body
input operation
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PCT/KR2017/005067
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English (en)
French (fr)
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김정규
이찬호
김관규
서태인
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Solid Inc
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Solid Inc
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Priority to JP2019513723A priority patent/JP6771096B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding

Definitions

  • the technical idea of the present invention relates to a capacitive switch, and more particularly, to a capacitive switch that outputs electrical signals for multifunction execution in response to changes in capacitance caused by user touch input and user push input.
  • the technical problem to be achieved by the capacitive switch according to the technical idea of the present invention, and the capacitive switch for outputting the electrical signals for the multi-function execution in response to the change of the capacitance according to the user touch input and the user push input and its It is to provide a method of operation.
  • a capacitive switch includes a switch structure having a first electrode pattern, a substrate having a second electrode pattern and an integrated circuit, and an elastic body interposed between the switch structure and the substrate.
  • the integrated circuit unit may generate a first output signal by detecting a change in capacitance generated according to a user's touch input operation through the first electrode pattern, the elastic body, and the second electrode pattern.
  • the second output signal is generated by detecting a change in capacitance generated by an input operation.
  • a portion of the first electrode pattern may extend from the top surface of the inside of the switch structure to the side surface or from the top surface of the switch structure to the bottom surface of the switch structure.
  • the switch structure may include a cap part, a support part for supporting the cap part, and a guide part for guiding a movement path of the support part according to the user push input operation.
  • the first electrode pattern is formed on the support, and a portion of the first electrode pattern extends from the upper surface of the support portion to the side surface or from the upper surface of the support portion to the lower surface along the side surface. Can be.
  • the first electrode pattern may be formed in the support part and the guide part, and a portion of the first electrode pattern may extend from the top surface of the support part to the bottom surface of the guide part along side and bottom surfaces thereof. have.
  • one portion of the second electrode pattern may be formed on the elastic body, and may face with a portion of the first electrode pattern formed on the lower surface of the guide part.
  • a portion of the first electrode pattern may be formed on the lower surface of the switch structure, and another portion of the first electrode pattern is formed on the elastic body, but the first electrode formed on the lower surface of the switch structure You can touch a part of the pattern.
  • the user touch input operation may not involve physical changes of the elastic body, and the user push input operation may involve physical changes of the elastic body.
  • the first electrode pattern may be formed directly on the switch structure by a laser direct structuring process or a multiple injection process.
  • the capacitive switch may further include a cover member covering at least a portion of the exposed surface of the first electrode pattern.
  • the capacitive switch according to the embodiments of the inventive concept does not need to implement a contact, thereby alleviating structural complexity, and preventing the durability from being reduced due to wear of the contact.
  • the capacitive switch according to the embodiments of the inventive concept may be manufactured in a simplified process without being restricted in shape by using a laser direct structuring process.
  • FIG. 1 is a view for explaining the principle of the operation of the capacitive switch according to the embodiments of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are views showing a part of the capacitive switch according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4 and 5 are views illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • FIGS. 6 and 7 are views illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • FIG 8 and 9 are views illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • FIGS. 4 to 11 are diagram illustrating an example in which an additional pattern is formed on the substrate illustrated in FIGS. 4 to 11.
  • one component when one component is referred to as “connected” or “connected” with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.
  • ⁇ unit (unit) means a unit for processing at least one function or operation, which is hardware or software Or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a view for explaining the principle of the operation of the capacitive switch according to the embodiments of the present invention.
  • the capacitive switch 10 may include a switch structure 100, an elastic body 200, and a substrate 300.
  • the switch structure 100 is a portion in which a user touch input according to a user's touch or a user push input according to a user's push is performed.
  • the switch structure 100 may be implemented as an injection molding of a polymer material, and may have a three-dimensional shape having at least one surface formed of a flat surface or a curved surface.
  • the switch structure 100 may be implemented as an integrated structure (see FIGS. 2 and 3) or a coupled structure (FIGS. 4 to 9) configured by combining a plurality of components.
  • the switch structure 100 may have a shape in which at least a portion of a bottom surface side of the switch body 100 facing the upper surface of the elastic body 200 is opened and an internal space is provided.
  • the switch structure 100 may include first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3.
  • the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 may be formed to be exposed inside the switch structure 100, and may extend laterally from an upper surface of the inside of the switch structure 100. Or may extend from the upper surface of the inside of the switch structure 100 to the lower surface along the side surface.
  • one portion 150-1 of the first electrode pattern may be formed on an upper surface of the switch structure 100, and the other portion 150-2 of the first electrode pattern may be formed in the switch structure 100. It may be formed on the side surface, another portion 150-3 of the first electrode pattern may be formed on the lower surface of the switch structure (100).
  • the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 may be implemented in a floating state in order to detect a touch input operation or a push input operation of the user.
  • the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 may be directly formed on the switch structure 100 by a laser direct structuring process.
  • the laser direct structuring process forms a support material from a material containing a non-conductive, chemically stable metal complex, and exposes a portion of the support material to a laser such as an ultraviolet (Ultra Violet) laser or an excimer laser. After releasing the chemical bonds to expose the metal seed, the support material may be metalized to form a conductive structure on the laser exposed portion of the support material.
  • the process of forming the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 is not limited to the laser direct structuring process, and the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 are not limited to the laser direct structuring process.
  • the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 may be formed by a patterning process such as double injection or multiple injection, which may perform injection molding and conductive pattern formation in one step. have.
  • At least a part of the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 may be covered by a cover member (not shown) at least a part of the surface exposed inside the switch structure 100. Can be covered.
  • the cover member may be made of the same material as the material forming the switch structure 100, but is not limited thereto.
  • the cover member may be made of a material different from that of the switch structure 100, and may have a multilayer structure. By the cover member, durability of the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3 may be improved.
  • the elastic body 200 may be interposed between the switch structure 100 and the substrate 300.
  • the elastic body 200 is interposed between the switch structure 100 and the substrate 300, and when the user performs a push input operation to the switch structure 100, the elastic body 200 is contracted and then resized when the push input operation is completed. May be restored to restore the switch structure 100 to its original position.
  • the elastic body 200 may be made of a material having elasticity (eg, rubber) as an insulating material.
  • the substrate 300 may be formed of a printed circuit board (PCB), a flexible PCB (FPCB), or the like.
  • PCB printed circuit board
  • FPCB flexible PCB
  • the substrate 300 may include a second electrode pattern 310 and an integrated circuit unit 400.
  • the second electrode pattern 310 may have a shape corresponding to the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3, but is not limited thereto and may be implemented in various shapes and sizes.
  • the integrated circuit unit 400 changes capacitance caused by a user's touch input through the first electrode patterns 150-1, 150-2, and 150-3, the elastic body 200, and the second electrode pattern 310. Detects and generates a first output signal, and detects a change in capacitance generated according to a user push input operation to generate a second output signal.
  • the first state STATE1 of FIG. 1 is a state in which no user input is made
  • the second state STATE2 is a case in which a user touch input operation is performed
  • the third state STATE3 is a case in which a user push input operation is performed. Indicates.
  • the user touch input operation may not involve a physical change of the elastic body 200, and the user push input operation may involve a physical change of the elastic body 200.
  • the second state In STATE2, the capacitance has the second value C1 by the user touch input operation, and in the third state STEE3, the capacitance has the third value C2 by the user push input operation.
  • the integrated circuit unit 400 may detect a change in capacitance between the first state STATE1, the second state STATE2, and the third state STATE3 to distinguish a user touch input operation from a user push input operation. By outputting an output signal corresponding to each of the user touch input operation and the user push input operation, the corresponding function may be performed.
  • the second state STATE2 and the third state STATE3 may be implemented as sequential user input steps.
  • the second state STATE2 may be implemented as a preliminary input for activation of the third state STATE3.
  • the integrated circuit unit 400 may provide guide information about the user push input operation through visual or audio means.
  • the user may perform a push input operation according to the provided guide information
  • the third state STEE3 is detected according to the user push input operation
  • the integrated circuit unit 400 may perform a predetermined specific function. .
  • 2 and 3 are views showing a part of the capacitive switch according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 illustrate a part of the capacitive switch 10A according to an embodiment for convenience of description.
  • the switch structure 100 may be integrally formed.
  • the first electrode patterns 150-1A, 150-2A, and 150-3A may be formed over the top, side, and bottom surfaces of the switch structure 100.
  • One portion 150-1A (hereinafter, the first portion) of the first electrode pattern may be formed on an upper surface of the switch structure 100.
  • 2 and 3 illustrate that the first portion 150-1A has a shape covering the entire upper surface of the switch structure 100, but is not limited thereto.
  • a light transmitting region may be formed on the switch structure 100, and the first portion 150-1A may have a shape having an empty area corresponding to the light transmitting region.
  • the other part 150-2A (hereinafter, the second part) of the first electrode pattern may be connected to the first part 150-1A and may be formed on a side surface of the switch structure 100.
  • the second parts 150-2A are respectively formed on side surfaces facing the inside of the switch structure 100, but are not limited thereto.
  • the second parts 150-2A may be the switch structures. It may be formed in plurality on one side in the (100). Of course, the second portion 150-2A may have various widths, thicknesses, and shapes.
  • Another portion 150-3A (hereinafter, third portion) of the first electrode pattern may be connected to the second portion 150-2A and may be formed on the bottom surface of the switch structure 100.
  • the third portion 150-3A may be formed to cover the bottom surface of at least some of the sidewalls defining the internal space of the switch structure 100, and the second portion 150 formed on the outer surface of the sidewall. -2A).
  • FIGS. 4 and 5 are views illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • the capacitive switch 10B may include a switch structure 100, an elastic body 200, and a substrate 300.
  • the switch structure 100 may be implemented as a combined structure configured by combining a plurality of components.
  • the switch structure 100 may include a cap 110, a support 120, and a guide 130.
  • the cap unit 110 is a portion that a user contacts for a user touch input operation or a user push input operation, and is configured separately from the support unit 120 supporting the cap unit 110 and may be coupled to the support unit 120.
  • the support part 120 may have a square pipe structure having an empty space therein. However, the present invention is not limited thereto, and the support 120 may have a pipe structure having various shapes such as a circular shape having a hollow vertical cross section with respect to the axial direction.
  • the guide part 130 may be coupled to or integrally provided on the side of the support part 120, and the guide part 130 may be coupled to an external structure to guide the vertical movement path of the support part 120.
  • the first electrode patterns 150-1B, 150-2B, and 150-3B may be formed on the support 120.
  • one portion 150-1B of the first electrode pattern is formed on the upper surface of the support 120, and the other portion 150-2B of the first electrode pattern is formed on the side of the support 120.
  • Another portion 150-3B of the first electrode pattern may be formed on the bottom surface of the support part 120.
  • the elastic member 200 is provided with a protrusion 210 to be in contact with the protrusion 125 of the support part 120, and contracted according to the user's push input operation. As the shape of the switch structure 100 is restored, the switch structure 100 may be restored to its original position.
  • FIGS. 6 and 7 are views illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • a portion 150-3C of the first electrode pattern may extend to the guide part 130.
  • the first electrode patterns 150-1C, 150-2C, and 150-3C may extend from the top surface of the support part 120 to the bottom surface of the guide part 130 along side and bottom surfaces thereof.
  • the extended portion 310 ′ of the second electrode pattern 310 may be formed in an area corresponding to a region in which the second electrode pattern 310 is formed on the substrate 300 in the elastic body 200. It may be electrically connected to the second electrode pattern 310 formed in the 300.
  • the extended portion 310 ′ of the second electrode pattern 310 may face a portion 150-3C of the first electrode pattern formed on the bottom surface of the guide portion 130 with a gap therebetween. Meanwhile, the extended portion 310 ′ of the second electrode pattern 310 may be spaced apart from the one portion 150-3C of the first electrode pattern even when the user switch push input operation is performed.
  • FIG 8 and 9 are views illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • a portion 150-3D of the first electrode pattern may include the protrusion 125 and the guide 130 of the support 120. It may be formed on the lower surface.
  • the extended portion 150 ′ of the first electrode pattern may be formed in the elastic body 200. According to an embodiment, the extended portion 150 ′ of the first electrode pattern may be formed on the protrusion 210 of the elastic body 200, and the extended portion of the first electrode pattern formed on the protrusion 210 of the elastic body 200. 150 ′ may be electrically connected to a portion 150-3D of the first electrode pattern formed on the protrusion 125 of the support 120.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams illustrating a capacitive switch according to another embodiment of the inventive concept.
  • a portion of the extended portion 310 ′′ of the second electrode pattern corresponds to the bottom surface of the guide portion 130.
  • a portion of the extended portion 310 ′′ of the second electrode pattern may be formed in a ring shape on the outer side of the protrusion 210 except for the upper surface of the protrusion 210, and may be connected to each other.
  • the position and width of the ring shape may be variously modified.
  • a part of the extended portion 310 ′′ of the second electrode pattern formed in the shape of a ring is formed with the first electrode pattern 150-3E formed on the protrusion 125 of the support part 120 even when a user push input is made. Since it does not contact, it can have high durability.
  • a portion of the extended portion 310 ′′ of the second electrode pattern formed in a ring shape does not contact the first electrode pattern 150-3E formed on the protrusion 125 of the support 120 when a user push input is made. It can be formed to have as close as possible without.
  • the portion formed on the bottom surface of the protrusion 125 of the support part 120 and the portion formed on the bottom surface of the guide portion 130 among the other portions 150-3E (hereinafter, the third portion) of the first electrode pattern may be connected to each other.
  • FIGS. 4 to 11 are diagram illustrating an example in which an additional pattern is formed on the substrate illustrated in FIGS. 4 to 11.
  • the ground pattern 312 may be formed together with the second electrode pattern 310 on the substrate 300.
  • the ground pattern 312 may be formed outside the second electrode pattern 310 so as not to be in contact with the second electrode pattern 310.
  • the ground pattern 312 formed on the substrate 300 may prevent external noise, thereby preventing malfunction of the capacitive switches 10A to 10E due to external noise.

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  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 정전식 스위치는 제1 전극 패턴을 구비하는 스위치 구조체, 제2 전극 패턴 및 집적 회로부를 구비하는 기판, 및 스위치 구조체와 기판 사이에 개재되는 탄성체를 포함하되, 집적 회로부는, 제1 전극 패턴, 탄성체 및 제2 전극 패턴을 통해, 사용자 터치(touch) 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제1 출력 신호를 생성하고, 사용자 푸시(push) 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제2 출력 신호를 생성한다.

Description

정전식 스위치
본 발명의 기술적 사상은 정전식 스위치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자 터치 입력과 사용자 푸시 입력에 따른 서로 다른 정전 용량의 변화에 대응하여 다기능 실행을 위한 전기적인 신호들을 출력하는 정전식 스위치에 관한 것이다.
전자 제품, 기계 도구, 자동차 및 이의 관련 시스템, 및 모든 유형의 장치를 제어하는데 있어서 기계식 스위치, 정전식 스위치 등이 사용되어 왔다. 기존의 스위치들은 하나의 입력에 대응하여 하나의 기능을 실행하기 위한 신호만을 출력함에 따라 다기능적으로 사용할 수 없다는 한계가 있었고, 이에 대한 대안으로 다기능 스위치가 제시되었다. 그러나 종래의 다기능 스위치들은 기계식 스위치와 정전식 스위치가 혼합된 방식으로 실행하고자 하는 기능들을 구별하고 있어서 기계식 스위치와 정전식 스위치의 한계를 모두 갖는다는 문제점 있다. 예를 들어, 종래의 다기능 스위치들은, 기계식 스위치에서 접점 구현을 위해 구조적 복잡도, 제조 비용이 증가하는 문제점과, 정전식 스위치에서 전극 패턴 형성, IC 실장 등을 위해 위해 많은 수의 공정이 요구됨에 따른 공정 복잡도, 제조 비용이 증가하는 문제점을 갖는다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 정전식 스위치가 이루고자 하는 기술적 과제는, 사용자 터치 입력과 사용자 푸시 입력에 따른 서로 다른 정전 용량의 변화에 대응하여 다기능 실행을 위한 전기적인 신호들을 출력하는 정전식 스위치 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 정전식 스위치는 제1 전극 패턴을 구비하는 스위치 구조체, 제2 전극 패턴 및 집적 회로부를 구비하는 기판 및 상기 스위치 구조체와 상기 기판 사이에 개재되는 탄성체를 포함하되, 상기 집적 회로부는 상기 제1 전극 패턴, 상기 탄성체 및 상기 제2 전극 패턴을 통해, 사용자 터치(touch) 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제1 출력 신호를 생성하고, 사용자 푸시(push) 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제2 출력 신호를 생성한다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극 패턴의 일 부분은 상기 스위치 구조체 내부의 상면으로부터 측면으로 연장되거나, 상기 스위치 구조체 내부의 상면으로부터 측면을 따라 하면으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 스위치 구조체는 캡부, 상기 캡부를 지지하는 지지부 및 상기 사용자 푸시 입력 동작에 따른 상기 지지부의 이동 경로를 가이드하는 가이드부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극 패턴은 상기 지지부에 형성되며, 상기 제1 전극 패턴의 일 부분은 상기 지지부의 상면으로부터 측면으로 연장되거나, 상기 지지부의 상면으로부터 측면을 따라 하면으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극 패턴은 상기 지지부 및 상기 가이드부에 형성되며, 상기 제1 전극 패턴의 일 부분은 상기 지지부의 상면으로부터 측면 및 하면을 따라 상기 가이드부의 하면으로 연장될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제2 전극 패턴의 일 부분은 상기 탄성체에 형성되되, 상기 가이드부의 하면에 형성된 상기 제1 전극 패턴의 일 부분과 간극을 가지고 대면할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극 패턴의 일 부분은 상기 스위치 구조체 하면에 형성될 수 있고, 상기 제1 전극 패턴의 다른 부분은 상기 탄성체에 형성되되 상기 스위치 구조체 하면에 형성된 상기 제1 전극 패턴의 일 부분과 접할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 사용자 터치 입력 동작은 상기 탄성체의 물리적 변화를 수반하지 않고, 상기 사용자 푸시 입력 동작은 상기 탄성체의 물리적 변화를 수반할 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극 패턴은, 레이저 직접 구조화(Laser Direct Structuring) 공정 또는 다중 사출 공정에 의해 상기 스위치 구조체에 직접적으로(directly) 형성될 수 있다.
예시적인 실시 예에 따르면, 상기 정전식 스위치는 상기 제1 전극 패턴의 노출면 중 적어도 일부를 덮는 커버 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 정전식 스위치는, 접점을 구현할 필요가 없어 구조적 복잡도가 완화되며, 접점의 마모에 따라 내구도가 감소되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 정전식 스위치는, 레이저 직접 구조화(Laser Direct Structuring) 공정을 이용함에 따라 형상의 제약을 받지 않고 간소화된 공정으로 제조 가능하다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 정전식 스위치가 동작하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 정전식 스위치의 일부를 나타낸 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 4 내지 도 11에 도시된 기판에 추가적인 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 기술적 사상의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시 예들에 따른 정전식 스위치가 동작하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 정전식 스위치(10)는 스위치 구조체(100), 탄성체(200) 및 기판(300)을 포함할 수 있다.
스위치 구조체(100)는 사용자의 터치(touch)에 따른 사용자 터치 입력 또는 사용자의 푸시(push)에 따른 사용자 푸시 입력이 이루어지는 부분이다.
실시 예에 따라, 스위치 구조체(100)는 폴리머 소재의 사출 성형물로 구현될 수 있으며, 적어도 일면이 평면 또는 곡면으로 이루어진 3차원 형상을 가질 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 스위치 구조체(100)는 일체형 구조체(도 2 및 도 3 참조) 또는 복수의 부품들이 결합되어 구성된 결합형 구조체(도 4 내지 도 9)로 구현될 수 있다. 한편, 도 1에 구체적으로 도시하지는 않았으나, 스위치 구조체(100)는 탄성체(200)의 상면과 대향하는 저면 측의 적어도 일부가 개방되며 내부 공간이 마련된 형상을 가질 수 있다.
스위치 구조체(100)는 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)을 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)은 스위치 구조체(100)의 내부에서 노출되도록 형성될 수 있으며, 스위치 구조체(100) 내부의 상면으로부터 측면으로 연장되거나, 스위치 구조체(100) 내부의 상면으로부터 측면을 따라 하면으로 연장될 수 있다. 이 경우, 제1 전극 패턴의 일 부분(150-1)은 스위치 구조체(100) 내부의 상면에 형성될 수 있고, 제1 전극 패턴의 다른 부분(150-2)은 스위치 구조체(100) 내부의 측면에 형성될 수 있으며, 제1 전극 패턴의 또 다른 부분(150-3)은 스위치 구조체(100) 내부의 하면에 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)은 사용자의 터치 입력 동작 또는 푸시 입력 동작을 감지하기 위하여 플로팅(floating) 상태로 구현될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)은 레이저 직접 구조화(Laser Direct Structuring) 공정에 의해 스위치 구조체(100)에 직접적으로 형성될 수 있다. 예컨대, 레이저 직접 구조화 공정은 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 해제하여 금속 시드를 노출시킨 후, 지지재를 금속화(metalizing)하여 지지재의 레이저 노출 부위에 도전성 구조를 형성하는 과정으로 수행될 수 있다.
하지만, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)을 형성하는 공정이 레이저 직접 구조화 공정에 한정되는 것은 아니며, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)은 다양한 방법의 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)은 사출 성형과 도전성 패턴 형성을 1단계에 수행할 수 있는 이중 사출, 다중 사출 등의 패터닝 공정에 의해 형성될 수 있다.
한편, 실시 예에 따라, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)의 적어도 일부는 스위치 구조체(100) 내부에서 노출되는 면의 적어도 일부가 커버 부재(도시 생략)에 의해 덮일 수 있다. 상기 커버 부재는, 스위치 구조체(100)를 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 커버 부재는, 스위치 구조체(100)를 이루는 물질과 상이한 물질로 이루어질 수도 있으며, 다층구조를 가질 수도 있다. 상기 커버 부재에 의해서, 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 및 150-3)의 내구도가 향상될 수 있다.
탄성체(200)는 스위치 구조체(100)와 기판(300) 사이에 개재될 수 있다. 탄성체(200)는 스위치 구조체(100)와 기판(300) 사이에 개재되어, 사용자가 스위치 구조체(100)에 푸시 입력 동작을 수행하는 경우 수축하였다가 푸시 입력 동작이 완료되면 탄성에 의해 원래의 형상으로 복원되어 스위치 구조체(100)를 원래의 위치로 복원시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 탄성체(200)는 절연 물질로서, 탄성을 갖는 소재(예컨대, 고무)로 이루어질 수 있다.
실시 예에 따라, 기판(300)은 PCB(Printed Circuit Board), FPCB(Flexible PCB) 등으로 이루어질 수 있다.
기판(300)에는 제2 전극 패턴(310) 및 집적 회로부(400)가 구비될 수 있다.
제2 전극 패턴(310)은 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)에 대응되는 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상 및 크기로 구현될 수 있다.
집적 회로부(400)는 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3), 탄성체(200), 제2 전극 패턴(310)을 통해, 사용자 터치 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제1 출력 신호를 생성하고, 사용자 푸시 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제2 출력 신호를 생성할 수 있다.
도 1의 제1 상태(STATE1)는 아무런 사용자 입력이 이루어지지 않은 상태이며, 제2 상태(STATE2)는 사용자 터치 입력 동작이 이루어진 경우, 제3 상태(STATE3)는 사용자 푸시 입력 동작이 이루어진 경우를 나타낸다.
이 때, 사용자 터치 입력 동작은 탄성체(200)의 물리적 변화를 수반하지 않고, 사용자 푸시 입력 동작은 탄성체(200)의 물리적 변화를 수반할 수 있다.
제1 상태(STATE1)에서 제1 전극 패턴(150-1, 150-2, 150-3)과 제2 전극 패턴(310) 간의 정전 용량이 제1 값(C0)을 가진다면, 제2 상태(STATE2)에서는 사용자 터치 입력 동작에 의해 정전 용량이 제2 값(C1)을 가지며, 제3 상태(STATE3)에서는 사용자 푸시 입력 동작에 의해 정전 용량이 제3 값(C2)을 가지게 된다.
즉, 집적 회로부(400)는 제1 상태(STATE1), 제2 상태(STATE2), 제3 상태(STATE3) 간의 정전 용량의 변화를 감지하여, 사용자 터치 입력 동작과 사용자 푸시 입력 동작을 구분할 수 있으며, 사용자 터치 입력 동작과 사용자 푸시 입력 동작 각각에 상응하는 출력 신호를 출력함으로써 상응하는 기능을 수행시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 제2 상태(STATE2)와 제3 상태(STATE3)는 순차적인 사용자 입력 단계로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 상태(STATE2)는 제3 상태(STATE3)의 활성화를 위한 예비 입력으로 구현될 수 있다. 이 경우, 사용자 터치 입력 동작에 따라 제2 상태(STATE2)가 감지된 경우, 집적 회로부(400)는 시각적 또는 청각적 수단을 통해 사용자 푸시 입력 동작에 대한 안내 정보를 제공할 수 있다. 이 때, 사용자는 제공된 안내 정보에 따라 푸시 입력 동작을 수행할 수 있으며, 사용자 푸시 입력 동작에 따라 제3 상태(STATE3)가 감지된 경우 집적 회로부(400)는 미리 설정된 특정 기능을 수행시킬 수 있다.
도 2와 도 3은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시 예에 따른 정전식 스위치의 일부를 나타낸 도면이다. 도 2와 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 일 실시 예에 따른 정전식 스위치(10A)의 일부를 도시한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 스위치 구조체(100)는 일체형으로 구성될 수 있다.
이 경우, 제1 전극 패턴(150-1A, 150-2A, 150-3A)은 스위치 구조체(100) 내부의 상면, 측면 및 하면에 걸쳐서 형성될 수 있다.
제1 전극 패턴의 일 부분(150-1A, 이하 제1 부분)은 스위치 구조체(100) 내부의 상면에 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 제1 부분(150-1A)이 스위치 구조체(100) 내부의 상면 전부를 덮는 형상을 갖는 것으로 도시되고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(300)에 발광 소자가 구비되는 경우 스위치 구조체(100) 상부에는 투광 영역이 형성될 수 있고, 제1 부분(150-1A)은 투광 영역에 대응하는 빈 영역을 갖는 형상을 가질 수 있다.
제1 전극 패턴의 다른 부분(150-2A, 이하 제2 부분)은 제1 부분(150-1A)과 연결될 수 있으며, 스위치 구조체(100) 내부의 측면에 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 제2 부분(150-2A)이 스위치 구조체(100) 내부에서 마주보는 측면에 각기 형성되는 것으로 도시되고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 부분(150-2A)은 스위치 구조체(100) 내부에서 하나의 측면에 복수로 형성될 수 있다. 제2 부분(150-2A)은 다양한 폭, 두께, 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
제1 전극 패턴의 또 다른 부분(150-3A, 이하 제3 부분)은 제2 부분(150-2A)과 연결될 수 있으며, 스위치 구조체(100)의 하면에 형성될 수 있다. 상세하게는, 제3 부분(150-3A)은 스위치 구조체(100)의 내부 공간을 정의하는 측벽들 중 적어도 일부의 저면을 덮도록 형성될 수 있으며, 측벽의 외면 상에 형성된 제2 부분(150-2A)과 연결될 수 있다.
도 4와 도 5는 본 발명의 기술적 사상에 의한 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 1, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 정전식 스위치(10B)는 스위치 구조체(100), 탄성체(200) 및 기판(300)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 스위치 구조체(100)는 복수의 부품들이 결합되어 구성된 결합형 구조체로 구현될 수 있다. 이 경우, 스위치 구조체(100)는 캡부(110), 지지부(120) 및 가이드부(130)를 포함할 수 있다.
캡부(110)는 사용자가 사용자 터치 입력 동작 또는 사용자 푸시 입력 동작을 위하여 접하는 부분이며, 캡부(110)를 지지하는 지지부(120)와 별개로 구성되어 지지부(120)와 결합될 수 있다.
지지부(120)는 내부에 빈 공간을 갖는 사각 파이프 구조를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 지지부(120)는 축 방향에 대한 수직단면의 형상이 중공을 갖는 원 형상 등과 같이 다양한 형상의 파이프 구조를 가질 수도 있다. 지지부(120)의 측면에는 가이드부(130)가 결합 또는 일체로 구비될 수 있으며, 가이드부(130)는 외부의 구조와 결합하여 지지부(120)의 상하 이동 경로를 가이드할 수 있다.
도 4와 도 5의 정전식 스위치(10B)에서는 제1 전극 패턴(150-1B, 150-2B, 150-3B)이 지지부(120)에 형성될 수 있다. 상세하게는, 제1 전극 패턴의 일 부분(150-1B)은 지지부(120)의 상면에 형성되며, 제1 전극 패턴의 다른 부분(150-2B)은 지지부(120)의 측면에 형성되며, 제1 전극 패턴의 또 다른 부분(150-3B)은 지지부(120)의 하면에 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 탄성체(200)에는 돌출부(210)가 구성되어 지지부(120)의 돌출부(125)와 접하며, 사용자의 푸시 입력 동작에 따라 수축되었다가 푸시 입력 동작이 완료되면 탄성을 이용하여 원래의 형상으로 복원됨에 따라 스위치 구조체(100)를 원래의 위치로 복원시킬 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 도 6과 도 7의 정전식 스위치(10C)에서는 제1 전극 패턴의 일 부분(150-3C)이 가이드부(130)까지 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 전극 패턴(150-1C, 150-2C, 150-3C)은 지지부(120)의 상면으로부터 측면 및 하면을 따라 가이드부(130)의 하면으로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 제2 전극 패턴(310)의 확장 부분(310')은 탄성체(200)에서 제2 전극 패턴(310)이 기판(300)에 형성되는 영역과 대응하는 영역에 형성될 수 있으며, 기판(300)에 형성된 제2 전극 패턴(310)과 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 전극 패턴(310)의 확장 부분(310')은 가이드부(130)의 하면에 형성된 제1 전극 패턴의 일 부분(150-3C)과 간극을 가지고 대면할 수 있다. 한편, 제2 전극 패턴(310)의 확장 부분(310')은 사용자 스위치 푸시 입력 동작 시에도 제1 전극 패턴의 일 부분(150-3C)과 접하지 않고 이격될 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 8과 도 9를 참조하면, 도 8과 도 9의 정전식 스위치(10D)에서 제1 전극 패턴의 일 부분(150-3D)은 지지부(120)의 돌출부(125)와 가이드부(130)의 하면에 형성될 수 있다.
제1 전극 패턴의 확장 부분(150')은 탄성체(200)에 형성될 수 있다. 실시 예에 따라, 제1 전극 패턴의 확장 부분(150')은 탄성체(200)의 돌출부(210)에도 형성될 수 있으며, 탄성체(200)의 돌출부(210)에 형성된 제1 전극 패턴의 확장 부분(150')은 지지부(120)의 돌출부(125)에 형성된 제1 전극 패턴의 일부분(150-3D)과 전기적으로 접속될 수 있다.
도 10과 도 11은 본 발명의 기술적 사상에 의한 또 다른 실시 예에 따른 정전식 스위치를 나타낸 도면이다.
도 10과 도 11을 참조하면, 도 10과 도 11의 정전식 스위치(10E)에서 제2 전극 패턴의 확장 부분(310'')의 일부는 가이드부(130)의 저면에 상응하는 형태로 탄성체(200)에 형성되고, 제2 전극 패턴의 확장 부분(310'')의 일부는 돌출부(210)의 상면을 제외한 돌출부(210)의 외곽에 링(ring) 형태로 형성되어 서로 연결될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 링 형태의 위치와 폭은 다양한 변형이 가능하다.
이 때, 링 형태로 형성된 제2전극 패턴의 확장 부분(310'')의 일부는 사용자 푸시 입력이 이루어지는 경우에도 지지부(120)의 돌출부(125)에 형성된 제1전극 패턴(150-3E)과 접하지 않기 때문에 높은 내구성을 가질 수 있다.
또한, 링 형태로 형성된 제2전극 패턴의 확장 부분(310'')의 일부는 사용자 푸시 입력이 이루어지는 경우 지지부(120)의 돌출부(125)에 형성된 제1전극 패턴(150-3E)과 접하지 않으면서도 최대한 가까운 거리를 가지도록 형성될 수 있다.
제1 전극 패턴의 또 다른 부분(150-3E, 이하 제3부분) 중에서 지지부(120)의 돌출부(125)의 저면에 형성된 부분과 가이드부(130)의 저면에 형성된 부분은 서로 연결될 수 있다.
도 12는 도 4 내지 도 11에 도시된 기판에 추가적인 패턴이 형성되는 예를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 12를 참조하면, 기판(300)에는 제2 전극 패턴(310)과 함께 접지 패턴(312)이 함께 형성될 수 있다. 접지 패턴(312)은 제2 전극 패턴(310)의 외곽에 제2 전극 패턴(310)과 접하지 않는 형태로 형성될 수 있다.
이 때, 기판(300)에 형성된 접지 패턴(312)은 외부 노이즈(noise)를 막음으로써 외부 노이즈로 인한 정전식 스위치(10A~10E)의 오동작을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 다양한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (10)

  1. 제1 전극 패턴을 구비하는 스위치 구조체;
    제2 전극 패턴 및 집적 회로부를 구비하는 기판; 및
    상기 스위치 구조체와 상기 기판 사이에 개재되는 탄성체;를 포함하되,
    상기 집적 회로부는,
    상기 제1 전극 패턴, 상기 탄성체 및 상기 제2 전극 패턴을 통해, 사용자 터치(touch) 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제1 출력 신호를 생성하고, 사용자 푸시(push) 입력 동작에 따라 발생되는 정전용량 변화를 감지하여 제2 출력 신호를 생성하는, 정전식 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴의 일 부분은,
    상기 스위치 구조체 내부의 상면으로부터 측면으로 연장되거나, 상기 스위치 구조체 내부의 상면으로부터 측면을 따라 하면으로 연장되는, 정전식 스위치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 구조체는,
    캡부;
    상기 캡부를 지지하는 지지부; 및
    상기 사용자 푸시 입력 동작에 따른 상기 지지부의 이동 경로를 가이드하는 가이드부;를 포함하는, 정전식 스위치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴은, 상기 지지부에 형성되며,
    상기 제1 전극 패턴의 일 부분은,
    상기 지지부의 상면으로부터 측면으로 연장되거나, 상기 지지부의 상면으로부터 측면을 따라 하면으로 연장되는, 정전식 스위치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴은, 상기 지지부 및 상기 가이드부에 형성되며,
    상기 제1 전극 패턴의 일 부분은,
    상기 지지부의 상면으로부터 측면 및 하면을 따라 상기 가이드부의 하면으로 연장되는, 정전식 스위치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 전극 패턴의 일 부분은, 상기 탄성체에 형성되되, 상기 상기 가이드부의 하면에 형성된 상기 제1 전극 패턴의 일 부분과 간극을 가지고 대면하는, 정전식 스위치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴의 일 부분은, 상기 스위치 구조체 하면에 형성되고,
    상기 제1 전극 패턴의 다른 부분은, 상기 탄성체에 형성되되, 상기 스위치 구조체 하면에 형성된 상기 제1 전극 패턴의 일 부분과 접하는, 정전식 스위치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 터치 입력 동작은 상기 탄성체의 물리적 변화를 수반하지 않고,
    상기 사용자 푸시 입력 동작은 상기 탄성체의 물리적 변화를 수반하는, 정전식 스위치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴은, 레이저 직접 구조화(Laser Direct Structuring) 공정 또는 다중 사출(multiple injection) 공정에 의해 상기 스위치 구조체에 직접적으로(directly) 형성되는, 정전식 스위치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정전식 스위치는,
    상기 제1 전극 패턴의 노출면 중 적어도 일부를 덮는 커버 부재를 더 포함하는, 정전식 스위치.
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