KR101826478B1 - 터치 센서 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 지점이 마련된 패널의 후면에 부착되는 터치 기판과, 제1극과 제2극이 적층되되, 적어도 정면의 중앙부에 제1극이 배치되고, 상기 제1극이 상기 터치 기판을 바라보는 방향으로 정렬되어 상기 터치 기판의 후면에 고정되는 피에조 디스크와, 가요성이 부여되도록 상기 터치 기판에 구비되고, 상기 제1극과 접하면 전기적으로 접속되며, 상기 터치 기판에 마련된 제1배선과 전기적으로 연결되는 가압부와, 상기 피에조 디스크가 상기 터치 기판의 후면에 고정되게 상기 제2극을 지지하면서, 상기 제2극과 전기적으로 접속되며, 상기 터치 기판에 마련된 제2배선과 전기적으로 연결되는 고정면과, 상기 피에조 디스크의 제1극 또는 제2극 및 상기 터치 기판의 가압부 또는 고정면 중 적어도 어느 하나의 표면에 코팅되고, 통전 재질로 이루어진 산화방지막을 포함하는 터치 센서 어셈블리를 제공한다.

Description

터치 센서 어셈블리{touch sensor assembly}

본 발명은 터치 센서 어셈블리에 관한 것이다.

냉장고의 종류는 냉장실과 냉동실의 구성에 따라, 냉동실이 상부에 있고 냉장실이 하부에 있는 탑마운트(top mount) 방식의 냉장고와, 냉장실이 상부에 있고 냉동실이 하부에 있는 바텀프리저(bottom freezer) 방식의 냉장고와, 냉장실과 냉동실이 좌측과 우측으로 구분되어 위치하는 사이드 바이 사이드(side by side) 방식의 냉장고가 있다.

사이드 바이 사이드형 냉장고는 비교적 큰 용량을 가지고 여러가지 기능이 복합적으로 구비된 냉장고로 주로 출시되며, 냉동실과 냉장실이 각각 종방향으로 수직하게 냉장고의 좌우측에 설치된다, 그리고 냉동실의 후면에는 증발기가 구비되어, 냉동실과 냉장실 고내의 공기를 하부로부터 흡입함과 동시에 상부로 토출함으로써, 냉기를 각 고내로 순환시켜 냉장기능과 냉동기능을 각각 수행하도록 되어 있다.

한편, 냉장고 도어는 냉장고의 전면에 회동 가능하게 설치되는 것이 일반적이며, 저장실을 밀폐한 상태에서 사용자에게 주로 노출된다. 하루 중 냉장고 도어를 열어두는 시간이 차지하는 비중이 별로 없는 냉장고의 사용 양태를 고려하면, 사용자에게 미려한 느낌을 전하기 위해 냉장고의 도어 전면에 다양한 무늬가 형성된 패널을 부착하는 등의 장식을 하거나, 도어의 전면 패널을 고급스러운 외장재로 구성하는 경우가 많다.

최근 사용자들은 가전 제품의 재질로 메탈 재질에 대해 높은 선호도를 보이고 있는데, 냉장고의 도어 전면에 냉장고의 작동 정보를 확인할 수 있는 디스플레이를 설치하고 냉장고를 조작하기 위한 버튼을 설치하는 경우, 외관이 떨어지는 문제점이 있다.

이런 점을 감안하여 최근에는, 평상시에는 눈에 띄지 않다가 사용자가 원하는 경우에만 디스플레이 정보를 나타내고 버튼이 표시되는 도어 구조에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

메탈 재질의 전면 패널을 가지는 도어는 정전식 터치 방식을 적용하기 어렵다는 문제가 있다. 또한 메탈 재질 자체가 어느 정도 강성을 가지고 있기 때문에 정압식 터치 방식 역시 구현하기가 쉽지 않다. 특히 종래의 터치 감지 방식으로는 메탈 재질의 패널에 히든 버튼을 구현하기가 쉽지 않다.

따라서 메탈 재질의 패널에서도 터치 동작이 확실히 인식될 수 있는 센서의 개발이 절실한 시점이다. 이러한 센서는 비단 냉장고 도어의 전면 패널뿐만 아니라, 외관을 메탈 재질로 구성하면서 메탈 패널 자체에 터치 동작이 가능한 히든 버튼(hidden button)의 적용이 가능한 다양한 다른 가전 제품에도 적용할 수 있다는 점에서, 그 활용 분야가 매우 다양하다.

상기와 같은 메탈 터치 센서의 경우, 금속 재질의 접속부가 공기 중에 장시간 노출되면 산화가 발생하게 되고, 결과적으로 접속부의 전기적 연결에 이상이 발생할 수 있다.

종래에는, 이러한 산화 현상을 방지하기 위해, 접속부가 공기에 노출되지 않도록 밀폐구조를 형성하였다.

하지만, 이러한 밀폐구조는 그 구조가 복잡하고, 제작과정이 복잡하여, 메탈 터치 센서의 생산성이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 밀폐구조에 의해 메탈 터치 센서의 크기가 커지는 것은 물론, 제작비가 상승하는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은, 부품수가 적고 구조와 제조 과정이 간단하면서도 터치 동작 감지에 대한 신뢰도가 높은 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 복잡한 구조의 밀폐구조 없이 피에조 디스크 및 터치 기판의 산화를 방지할 수 있는 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 피에조 디스크와 터치 기판의 산화로 인한 전기적 접촉 불량 방지할 수 있는 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 밀폐구조를 제거하여 원가를 절감하고 생산성을 높일 수도 있는 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한 본 발명은, 터치 동작에 대한 감도가 높은 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 견고하고 내구성이 높은 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 설계 자유도가 높은 터치 센서 어셈블리 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 수작업으로 제조하기에도 용이하고, 자동화 공정을 적용하는 것이 가능한 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 견고한 조립이 가능하고 터치 동작 감지에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 터치 센서 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 터치 센서 어셈블리는, 터치 지점이 마련된 패널의 후면에 부착되는 터치 기판과, 제1극과 제2극이 적층되되, 적어도 정면의 중앙부에 제1극이 배치되고, 상기 제1극이 상기 터치 기판을 바라보는 방향으로 정렬되어 상기 터치 기판의 후면에 고정되는 피에조 디스크와, 가요성이 부여되도록 상기 터치 기판에 구비되고, 상기 제1극과 접하면 전기적으로 접속되며, 상기 터치 기판에 마련된 제1배선과 전기적으로 연결되는 가압부와, 상기 피에조 디스크가 상기 터치 기판의 후면에 고정되게 상기 제2극을 지지하면서, 상기 제2극과 전기적으로 접속되며, 상기 터치 기판에 마련된 제2배선과 전기적으로 연결되는 고정면과, 상기 피에조 디스크의 제1극 또는 제2극 및 상기 터치 기판의 가압부 또는 고정면 중 적어도 어느 하나의 표면에 코팅되고, 통전 재질로 이루어진 산화방지막을 포함한다. 이에 따르면, 복잡한 구조의 밀폐구조 없이 피에조 디스크 및 터치 기판의 산화를 방지할 수 있고, 나아가 피에조 디스크와 터치 기판의 산화로 인한 전기적 접촉 불량 방지할 수 있다.

또한, 상기 산화방지막은, 카본(carbon) 또는 금(Au) 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 산화방지막은, 실크 스크린(silk screen) 방식으로 코팅될 수 있다.

또한, 상기 터치 지점과 대응되는 상기 터치 기판 위치에 홀이 마련되고, 상기 가압부는 상기 홀의 내주면에서 홀의 중앙부로 연장되는 다리부의 단부에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1배선은 상기 다리부를 경유하여 상기 가압부에 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 다리부는 상기 가압부를 중심으로 방사상으로 마련될 수 있다.

또한, 상기 고정면에는, 상기 피에조 디스크의 측면과 배면을 지지하여 상기 피에조 디스크를 상기 터치 기판의 후면에 고정하는 고정력을 제공하는 홀더가 고정될 수 있다.

또한, 상기 홀더는 통전이 가능한 재질로 구성되고, 상기 피에조 디스크의 제2극 및 상기 고정면과 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 홀더는, 상기 피에조 디스크의 배면을 지지하는 배면 지지부와, 상기 배면 지지부의 가장자리에서 상기 터치 기판을 향해 연장된 형태로 마련되어 상기 피에조 디스크의 측면을 지지하는 측면 지지부 및, 상기 측면 지지부에서 상기 터치 기판을 포함하는 평면과 나란한 방향으로 외향 연장되어 상기 터치 기판의 고정면에 고정되는 고정 레그부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 배면 지지부의 일측에는 상기 피에조 디스크가 삽입될 수 있도록 개방된 삽입구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 삽입구가 구비된 상기 배면 지지부의 가장자리에는 상기 피에조 디스크의 삽입을 안내하도록 내측으로 오목하게 형성된 가이드홈이 마련될 수 있다.

또한, 상기 배면 지지부에는 전방을 향해 돌출되어 상기 피에조 디스크의 배면을 전방으로 가압하는 가압돌기부가 마련되고, 상기 가압돌기부는 상기 피에조 디스크의 배면 가장자리를 가압할 수 있다.

또한, 상기 터치 기판의 전면에는 상기 터치 기판을 상기 패널의 후면에 부착하기 위한 접착력을 제공하는 제1접착부재가 적층될 수 있다.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 터치 센서 어셈블리의 부품수를 줄일 수 있고, 구조가 간단하게 구현되며, 제조 과정도 간단해지는 효과가 있다.

또한, 복잡한 구조의 밀폐구조 없이 피에조 디스크 및 터치 기판의 산화를 방지할 수 있는 효과도 있다.

또한, 피에조 디스크와 터치 기판의 산화로 인한 전기적 접촉 불량 방지할 수 있는 효과도 있다.

또한, 밀폐구조를 제거하여 원가를 절감하고 생산성을 높일 수도 있는 효과도 있다.

또한 본 발명에 의하면, 터치 센서 어셈블리의 터치 동작 감지에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 터치 센서 어셈블리를 보다 견고하게 제작할 수 있고, 반복적인 외부 입력에 대해서도 내구성을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 다양한 형태의 피에조 디스크를 적용할 수 있고, 이에 따라 피에조 디스크를 고정하는 구조에 대한 변형도 용이하여 설계 자유도가 높기 때문에, 터치 센서 어셈블리 내부의 구조를 터치 지점에 대응하여 별다른 어려움 없이 다양하게 변경할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 터치 영역이 마련된 패널에 터치 센서 어셈블리를 견고하게 설치할 수 있으며, 이에 따라 터치 센서 어셈블리의 터치 동작 감지에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 터치 센서 어셈블리가 적용된 냉장고의 전면을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 냉장고의 도어 부분을 나타낸 사시도,
도 3은 도 2의 냉장고의 일부 분해 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 터치 센서 어셈블리의 분해사시도,
도 5는 도 4에 도시된 터치 기판의 A 부분의 확대도,
도 6은 도 5에 도시된 터치 기판 부분의 다른 실시예들을 나타낸 정면도와 후면도,
도 7은 도 4에 도시된 피에조 디스크의 하나를 나타낸 B 부분의 확대도와 측면도,
도 8은 도 4에 도시된 홀더의 하나를 나타낸 C 부분의 확대도,
도 9는 도 4의 터치 센서 어셈블리가 조립된 상태에서 도 2의 X-X 방향으로 바라본 터치 센서 어셈블리의 피에조 디스크 설치 부분의 단면도,
도 10은 도 4의 터치 센서 어셈블리의 터치 기판과 홀더와 피에조 디스크가 조립된 상태를 나타낸 정면도,
도 11은 도 10의 후면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

이하의 실시예에 첨부되는 도면은, 같은 발명 사상의 실시예이지만, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면별로 서로 다르게 표현될 수 있고, 도면에 따라서 특정 부분이 표시되지 않거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터치 센서 어셈블리가 적용된 냉장고의 전면을 나타낸 도면, 도 2는 도 1의 냉장고의 도어 부분을 나타낸 사시도, 그리고 도 3은 도 2의 냉장고의 일부 분해 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르는 냉장고(1)는 저장공간을 제공하는 캐비닛과, 상기 캐비닛에 장착되어 저장공간을 개폐하는 냉장고 도어(10)에 의해 외형이 규정된다.

상기 캐비닛에 의해 제공되는 저장공간은 좌우 양측 및/또는 상하로 구획될 수 있으며, 구획된 상기 저장공간의 전면(front face)에는 각각의 저장공간을 개폐하는 다수의 냉장고 도어(10)가 구비된다. 상기 도어(10)는 슬라이딩 또는 회전 방식으로 상기 저장공간을 개폐하도록 구성되며, 도어가 닫힌 상태에서는 도어가 냉장고의 전면 외관을 구성하게 된다.

그리고, 상기 다수의 냉장고 도어(10) 중 평균의 신장을 가지는 사용자의 눈높이에 대응하는 도어(10)에는, 사용자가 식별이나 조작하기 편한 높이 부분에 디스플레이 영역(11)과 터치 영역(22)이 제공된다.

상기 디스플레이 영역(11)은 냉장고(1)의 작동 상태를 외부로 나타내기 위한 것으로서, 도어(10)의 내부공간으로부터 조사되는 빛이 투과되면서 기호 또는 숫자 등을 나타낼 수 있도록 구성되며(도 2 참조), 사용자가 외부에서 이를 통해 냉장고의 동작 정보를 확인할 수 있다.

그리고 도어의 내부공간으로부터 빛이 조사되지 않는 경우에는, 상기 디스플레이 영역(11)이 외부로 나타나지 않게 된다(도 1 참조). 이러한 상태에서는 도어(10)에 디스플레이 영역(11)이 존재하지 않는 것과 같은 외관을 가지게 됨으로써, 깔끔한 외관을 구성할 수 있다.

상기 터치 영역(22)은 사용자가 냉장고(1)의 동작을 위해 터치 조작을 하는 부분으로, 상기 디스플레이 영역(11) 부근에 함께 제공된다. 터치 영역(22) 내에는 다수의 터치 지점(21)이 마련되어 있어서, 사용자가 해당 터치 지점(21)을 누르면, 그에 해당하는 동작을 수행하게 된다. 상기 터치 지점(21)은 인쇄 처리되거나 에칭과 같은 표면 가공 방법에 의해 사용자가 그 위치를 인식할 수 있도록 표시될 수 있다.

물론 상기 터치 영역(22)이 반드시 디스플레이 영역(11)과 동일한 도어(10)에 함께 설치되어야 하는 것은 아니며, 다른 도어(10)에 설치되거나, 도어가 아닌 캐비닛의 일측에 설치될 수도 있다.

또한 상기 터치 지점(21)의 경우, 항상 식별될 수 있도록 표시되지 않고, 디스플레이 영역(11)에서처럼, 도어 내부로부터 빛이 조사되는 경우와 그렇지 않은 경우에 따라 외부에서 해당 위치가 인식될 수 있거나 인식하지 못하도록 할 수도 있다.

전면 패널(20)은 메탈 플레이트, 가령 스틸이나 스테인리스 스틸 플레이트로 제작될 수 있다. 그리고 전면 패널(20)에 있어서 터치 영역(22)과 대응하는 부분의 후면에는 터치 센서 어셈블리(100)가 고정된다. 터치 센서 어셈블리(100)와 전면 패널(20)의 밀착력을 높이기 위해, 전면 패널(20)의 후방에 체결되는 도어 라이너(40)의 내측에 지지구조물(30)이 설치될 수 있다. 전면 패널(20)의 후면에 터치 센서 어셈블리(100)를 고정한 상태에서 전면 패널(20)과 도어 라이너(40)를 체결하면, 도어 라이너(40)에 설치되어 있던 지지구조물(30)이 터치 센서 어셈블리(100)의 후면을 눌러 터치 센서 어셈블리(100)를 전방으로 지지해줄 수 있다.

이 외에도, 터치 센서 어셈블리(100)를 지지구조물(30)의 전면에 고정한 상태에서 전면 패널(20)과 도어 라이너(40)를 체결함으로써, 터치 센서 어셈블리(100)의 전면이 전면 패널(20)의 후면에 밀착되도록 하는 방식도 적용 가능하다. 그리고, 이러한 방식 외에도 전면 패널(20)과 도어 라이너(40)를 조립함으로써, 결과적으로 터치 센서 어셈블리(100)가 전면 패널(20) 쪽으로 지지될 수 있도록 하는 다양한 다른 지지 방식도 적용 가능함은 물론이다.

도 4는 도 3에 도시된 터치 센서 어셈블리의 분해사시도, 도 5는 도 4에 도시된 터치 기판의 A 부분의 확대도, 도 6은 도 5에 도시된 터치 기판 부분의 다른 실시예들을 나타낸 정면도와 후면도, 도 7은 도 4에 도시된 피에조 디스크의 하나를 나타낸 B 부분의 확대도와 측면도, 도 8은 도 4에 도시된 홀더의 하나를 나타낸 C 부분의 확대도, 도 9는 도 4의 터치 센서 어셈블리가 조립된 상태에서 도 2의 X-X 방향으로 바라본 터치 센서 어셈블리의 단면도, 도 10은 도 4의 터치 센서 어셈블리의 터치 기판과 홀더와 피에조 디스크가 조립된 상태를 나타낸 정면도, 그리고 도 11은 도 10의 후면도이다.

이하, 도 4 내지 도 11을 참조하여 터치 센서 어셈블리의 전체적인 구조와, 이를 구성하는 개별 부품들의 구조에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 4와 도 9를 참조하면, 터치 센서 어셈블리(100)는 터치 기판(120)과 피에조 디스크(130)를 포함한다.

터치 기판(120)은 어느 정도 두께가 있는 PCB(printed circuit board)로 제작할 수 있다.

터치 기판(120)의 외측 표면, 즉 피에조 디스크(130)가 배치되는 면의 대향면에는 양면테이프 형태의 제1접착부재(110)가 접착되어 터치 기판(120) 및 이에 적층된 구조에 대해 수밀(水密)함은 물론, 터치 기판(120)의 외측 표면을 냉장고 도어 전면 패널(20)의 후면에 부착할 수 있게 한다.

또한, 터치 기판(120)과 피에조 디스크(130) 및 후술되는 홀더(140)의 외측 표면, 즉 터치 기판(120)이 적층된 면의 대향면에도 제2접착부재(미도시)가 부착되어 터치 기판(120)과 피에조 디스크(130) 및 후술되는 홀더(140)에 대해 수밀(水密)할 수도 있다.

터치 기판(120)은 냉장고(1)의 도어(10)를 구성하는 전면 패널(20)에 마련된 복수 개의 터치 지점(21)을 포함하는 터치 영역(22)에 대응하는 형태이다. 본 발명의 실시예에서는 전면 패널(20) 상에 복수 개의 터치 지점(21)이 일렬로 이격 배치되고, 이에 따라 터치 영역(22)도 긴 직사각형 형태로 이루어짐이 예시된다(도 1 내지 도 3 참조). 따라서 터치 기판(120) 역시 긴 직사각형 형태로 이루어질 수 있다.

도 5를 참조하면, 터치 기판(120)에 있어서 상기 전면 패널(20)의 터치 지점(21)과 대응하는 위치에는 홀(122)이 마련된다. 본 발명의 실시예에서 홀은 대략 직사각형 형태인 것이 예시되나, 홀의 형상이 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 상기 홀(122)의 중심은 상기 전면 패널(20)의 터치 지점(21)의 중심과 정렬될 수 있다.

상기 홀(122)의 내주면에는, 내주면으로부터 상기 홀(122)의 중심까지 연장되는 형태의 다리부(124)가 마련된다. 그리고 다리부(124)의 선단부에는 홀의 중심과 정렬되어 위치하는 가압부(126)가 연결된다.

가압부(126)는 후술할 피에조 디스크(130)의 형상과 대응하며 피에조 디스크(130)보다는 다소 작은 크기를 가지는 형상으로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 원판형의 피에조 디스크(130)와, 이에 대응하는 원형의 가압부(126)가 예시된다. 상기 가압부(126)와 직사각형 형태의 홀(122)의 내주면은, 직사각형의 각 변의 중심에서 상기 가압부 사이에서 연장되는 다리부(124)에 의해 상호 연결된다.

터치 기판(120)에 홀(122)을 마련하고, 홀의 중심에 배치되는 가압부(126)를 다리부(124)로 연결하는 구조는 가압부(126)의 거동을 플렉서블(flexible)하게 해준다. 즉 사용자가 전면 패널의 터치 지점(21)을 누르면, 이를 누르는 힘이 가압부(126)에 전달되는데, 가압부(126)는 상대적으로 가느다란 다리부(124)를 통해 터치 기판(120)의 본체에 연결되어 있기 때문에, 가압부(126)가 사용자가 누르는 힘에 순응하여 함께 눌릴 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서 4개의 다리부(124)를 통해 가압부(126)를 홀(122)의 중심에 배치한 구조는, 가압부(126)가 사용자 터치 압력에 순응하여 쉽게 움직이면서도, 반복적인 누름 동작에 대해 충분한 내구성을 가질 수 있는 구조라면, 다른 형태로도 얼마든지 변경이 가능하다. 가령 90° 간격으로 4개의 다리부가 구비된 상기 실시예(도 5 및 도 6 (a) 참조)에 대한 변형예로서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 다리부들이 마련된 간격이 150°가 되도록 하는 보(beam) 구조이거나, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 90° 간격으로 2개의 다리부만 구비하는 외팔보(cantilever) 구조, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 하나의 다리부만 구비하는 외팔보 구조 등도 적용 가능하다. 특히 외팔보 구조는 사용자 터치 압력에 대해 그만큼 더 순응하여 변형되므로, 터치 감도를 더 높일 수 있다.

한편 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 홀(122) 부근에는 후술할 홀더(140)의 고정 레그부(148)를 고정할 수 있는 고정면(128)이 마련된다. 실시예에 따르면, 대략 직사각형 형태의 홀(122)의 안쪽으로 고정면(128)이 돌출된 형태로 구비됨이 예시되어 있으나, 고정면의 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제1실시예에 따른 상기 터치 기판(120)은 가늘고 긴 직사각형 형태로 이루어지고, 직사각형 형태의 홀(122)의 장변 역시 상기 터치 기판의 길이방향에 대응하는 방향으로 정렬되어 있으므로, 터치 기판(120)을 더 슬림하게 제작하는 것이 가능하다. 또한 홀(122)의 단변 쪽에 고정면(128)이 마련되어 있기 때문에, 후술할 홀더(140)의 삽입구(141)를 터치 기판(120)의 측면을 향해 개방된 형태로 구성할 수 있어, 피에조 디스크(130)의 삽입 작업을 보다 용이하게 하도록 할 수 있다.

상기 터치 기판(120)에 홀(122), 다리부(124), 가압부(126), 그리고 고정면(128)을 형성할 때에는, 터치 기판에서 다리부(124), 가압부(126), 및 고정면(128)을 제외한 나머지 홀 부분을 천공함으로써 일거에 제작 가능하다.

터치 기판(120)에는 전기적 배선이 구비되는데, 이들 중 하나는 가압부(126), 다리부(124)를 통하는 제1배선(1201)이며, 다른 하나는 고정면(128)을 통하는 제2배선(1202)이다. 이는 후술할 피에조 디스크에 압력이 가해졌는지를 판단하기 위한 것이다. 즉 피에조 디스크가 압력을 받아 전위차가 발생하면, 상기 배선을 통해 기전력이 감지될 수 있다.

도 4, 도 8 및 도 9를 참조하면, 홀더(140)는 상기 터치 기판(120)의 홀(122) 부분에 고정되는 구성으로서, 홀더(140)를 터치 기판(120)에 고정하면, 홀더와 터치 기판에 의해 마련되는 공간에 후술할 피에조 디스크(130)를 삽입하여 고정할 수 있게 된다.

상기 홀더(140)는, 터치 기판의 홀(122) 부분을 대체적으로 커버하는 직사각형 형태로 이루어지는 배면 지지부(142)를 구비한다. 참고로, 배면 지지부(142)는 정사각형에 가깝다고 할 수 있지만, 터치 기판(120)의 직사각형 형태의 홀(122)과 대응하여 편의상 직사각형으로 설명한다. 홀더를 터치 기판에 고정하였을 때, 상기 배면 지지부(142)는 터치 기판의 표면과 소정 간격만큼 이격되어 배치된다. 배면 지지부(142)와 터치 기판의 표면 사이의 간격은, 배면 지지부의 외측 가장자리에서 대략 직각으로 절곡된 형태의 측면 지지부(146)에 의해 규정될 수 있다. 그리고 측면 지지부(146)의 단부에는, 상기 터치 기판(120)의 고정면(128)에 솔더링 등의 방식으로 고정되는 고정 레그부(148)가 마련된다. 고정 레그부(148)는 솔더링에 의해 상기 고정면(128)과 전기적으로 연결된다.

실시예에 따르면, 터치 기판의 고정면(128)은 직사각형 형태의 홀(122)의 단변 부분에 한 쌍씩, 총 4개가 구비되는데, 고정 레그부(148) 역시 이에 대응하는 위치에 4개 구비된다. 고정 레그부(148)는 고정면(128)과 접하는 평면 형태로 이루어지며, 고정면(128)과의 솔더링 접착력을 높이기 위해 그 단부에 비아 홀(149; via-hole) 등이 형성될 수 있다. 이처럼 고정 레그부(148)는 터치 기판(120)의 길이방향을 따라 배치되는데, 이는 홀더의 삽입구(141)가 터치 기판(120)의 측방(즉 길이방향에 수직인 방향)을 향해 개방될 수 있도록 함으로써, 피에조 디스크의 삽입 작업을 보다 용이하게 해준다.

측면 지지부(146)는 직사각형 형태의 배면 지지부(142)의 네 변 중 두 단변과 한 장변에서 직각으로 절곡된 형태로 구비된다. 이들 측면 지지부(146)는 홀더(140) 내로 끼워질, 후술할 피에조 디스크(130)의 측면을 지지하여 조립 과정에서 피에조 디스크(130)가 홀더(140)로부터 이탈하는 것을 방지한다. 상기 고정 레그부(148)는 상기 배면 지지부(142)의 두 단변이 절곡된 측면 지지부(146) 부분에 마련된다. 그리고 측면 지지부(146)가 마련되지 않은 배면 지지부(142)의 나머지 한 장변 부분은, 후술할 피에조 디스크(130)를 끼워 넣을 수 있는 삽입구(141)가 된다. 삽입구(141)가 되는 측면 지지부(146)의 장변 부분에는, 후술할 원형 평판 형태의 피에조 디스크(130)를 끼워 넣을 때 디스크의 단부를 삽입구(141) 쪽으로 안내하는 호 형상의 가이드홈(147)이 마련된다.

배면 지지부(142)는 피에조 디스크(130)의 배면(134)을 지지하는 부분이 된다. 이러한 배면 지지부(142)의 외측 가장자리 부근에는 피에조 디스크(130)의 배면 가장자리를 눌러 지지하는 가압돌기부(143)가 마련된다. 가압돌기부(143)는 후술할 피에조 디스크(130)의 정면에 마련된 제1극(136) 부분을 벗어나는 위치에 마련된다.

피에조 디스크(130)의 정면(132) 중앙부에 마련된 제1극(136) 부분은 기하학적으로 피에조 디스크의 정면으로부터 약간 돌출된다. 그리고 이러한 제1극 부분은 상기 터치 기판의 가압부(126)에 접하며 터치 기판에 의해 가압 지지된다. 따라서 가압돌기부(143)를 피에조 디스크(130)의 정면에 마련된 제1극(136) 부분을 벗어나는 위치에 마련하면, 터치 기판(120)에 있어서 다리부(124)에 의해 어느 정도 거동이 플렉서블한 가압부(126)가 피에조 디스크(130)의 정면(132)에서 돌출되어 있는 제1극(136)을 눌러 주고, 이와 상보적으로 홀더(140)의 가압돌기부(143)가 상기 제1극(136)을 벗어난 피에조 디스크(130)의 배면(134) 가장자리를 눌러줌으로써, 피에조 디스크(130)의 전위차 발생 부위에 가하는 하중을 최소화하면서 피에조 디스크(130)를 타이트하게 지지할 수 있다.

또한 홀더의 배면 지지부(142)의 중심점 둘레에는 원호 형상으로 절개된 슬릿(144)이 마련된다. 이러한 슬릿(144)은 상기 가압돌기부(143)보다는 안쪽에 마련된다. 슬릿(144)은 슬릿 주변의 변형을 용이하게 해줄 수 있다. 따라서, 배면 지지부의 중앙부는, 가압부(126)와 가압돌기부(143)에 의해 미세하게 배면 쪽으로 휠 수 있는 피에조 디스크(130)의 배면 중앙부의 변형에 어느 정도 순응하여 함께 변형할 수 있다. 이는 사용자가 전면 패널의 터치 지점(21)을 눌렀을 때에도 마찬가지이다.

홀더(140)는 통전이 가능한 금속 재질로 제작될 수 있으며, 평판 형태의 금속 플레이트를 프레스 가공과 피어싱 가공하여 가압돌기부, 슬릿, 측면 지지부 등의 형상으로 성형하기가 용이하다. 홀더(140)는 고정면(128)을 통해 제2배선(1202)에 통전된다.

도 7을 참조하면, 피에조 디스크(130)는 정면(132)과 배면(134)을 가지는 금속 평판의 제2극(138)과, 정면(132)의 중앙부에 적층되는 제1극(136)을 포함한다. 제1극(136)은 제2극(138) 표면에 대해 중앙부가 약간 도톰하게 솟아오른 형태가 된다. 제1극(136)은 세라믹, 제2극(138)은 통전이 가능한 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1극(136)의 표면에는 통전을 위해 은(Ag) 등의 통전층(1361)이 코팅된 상태일 수 있다.

피에조 디스크(130)는 원형 평판 형태로서, 그 직경은 앞서 설명한 홀더의 배면 지지부의 두 단변 쪽이 절곡된 두 측면 지지부 사이의 간격과 같거나 그보다 약간 작게 이루어질 수 있다.

피에조 디스크(130)는 상기 터치 기판(120)과, 상기 터치기판(120)에 고정된 홀더(140) 사이에 끼울 수 있으며, 이를 끼울 때 가이드홈(147)이 피에조 디스크(130)의 끼움 동작을 가이드하게 된다. 피에조 디스크(130)를 끼울 때에는, 제1극(136)이 마련된 정면(132)이 터치 기판(120)을 바라보고, 배면(134)이 홀더를 바라보도록 정렬하여 끼운다.

피에조 디스크(130)의 제1극과 제2극을 서로 누르는 압력이 가해지면, 제1극과 제2극 사이에는 전위차가 발생하게 된다. 이러한 피에조 디스크(130)의 원리에 대응하여, 정면(132)의 제1극(136)과 접하는 상기 터치 기판(120)의 가압부(126)는 제1극과 통전되도록 배선 면이 노출되고, 터치 기판(120)의 다리부(124)는 정면(132)의 제2극(138)과 닿더라도 통전되지 않도록 배선(1201)이 노출되지 않도록 한다.

또한, 상기 가압부(126)의 배선 면은 구리 혹은 금 재질의 접속재(1261)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 제1배선(1201)들은 각각 상기 접속재(1261)와 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고 상기 홀더(140)는 전기 전도도가 있는 금속 재질로서 배면(134)의 제2극(138)과 접하여 통전된다.

가압부(126)의 제1배선(1201)은 다리부(124)를 거쳐 터치 기판(120)에 배선 연결되어 후술할 웨이퍼(150)와 연결되고, 홀더(140)의 고정 레그부(148)와 솔더링 되는 터치 기판의 고정면(128) 역시 터치 기판(120)에 제2배선(1202)으로 연결되어 후술할 웨이퍼(150)와 연결된다.

따라서 사용자가 터치 지점(21)을 누르면, 상기 가압부(126)가 소정의 힘(F)으로 눌리며 피에조 디스크(130)를 가압한다. 이때 가압부(126)는 피에조 디스크의 정면(132) 중앙부를 누르고, 홀더(140)의 가압돌기부(143)는 디스크의 배면(134) 가장자리를 지지하므로, 피에조 디스크(130)가 모멘트(M)를 받아 변형되며 제1극(136)과 제2극(138)에 전위차가 발생한다. 이러한 과정에 의해 발생하는 기전력에 따른 미세한 전류는 터치 기판의 배선과 웨이퍼(150)를 통해 전달되어 상기 터치 지점(21)이 터치되었음을 인식할 수 있게 된다.

여기서, 상기 가압부(126)에 노출된 접속재(1261) 및, 상기 제1극(136)의 표면에 코팅된 통전층(1361)은 시간의 흐름에 따라 부식 등이 발생할 우려가 있다.

일 예로, 가압부(126)에는 구리(Cu) 재질의 접속재(1261)가 형성되고, 세라믹 재질의 제1극(136)에는 은(Ag) 재질의 통전층(1361)이 형성된 상태이며, 상기와 같은 접속재(1261) 및 통전층(1361)은 공기 중에 장시간 노출되면 산화가 발생하게되고, 결과적으로 접속재(1261)와 통전층(1361)의 전기적 연결에 이상이 발생할 수 있다.

종래의 경우, 이러한 산화 현상을 방지하기 위해, 터치 기판(120) 및 피에조 디스크(130)가 공기에 노출되지 않도록 밀폐구조를 형성하였다.

하지만, 이러한 밀폐구조는 그 구조가 복잡하고, 제작과정이 복잡하여, 터치 센서 어셈블리의 생산성이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 밀폐구조에 의해 터치센서 어셈블리(100)의 크기가 커지는 것은 물론, 제작비가 상승하는 문제점도 있었다.

본 발명의 경우, 이를 방지하기 위해 접속재(1261) 및 통전층(1361)의 노출면에 산화방지막(210,220)을 각각 형성하였다.

일 예로, 상기 산화방지막(210,220)은 산화가 일어나지 않는 통전 재질을 접속재(1261) 및 통전층(1361)의 노출면에 코팅처리하여 마련될 수 있다.

상세히, 접속재(1261) 및 통전층(1361)의 노출면에 카본 또는 금 재질을 실크스크린 방식으로 코팅하여 산화방지막(210,220)을 형성할 수 있다.

전술한 카본, 금 등은 공기나 물에 의해 산화되지 않는 특성을 갖는다. 또한, 전기의 양도체이다.

따라서, 산화방지막(210,220)에 의해 접속재(1261)와 통전층(1361)의 통전은 진행되지만, 접속재(1261)와 통전층(1361)의 노출면이 산화되지 않도록 보호될 수 있다.

이 밖에도, 상기 산화방지막(210,220)은 상기 피에조 디스크(130)의 제1극 (136)또는 제2극(138) 및 상기 터치 기판(120)의 가압부(126) 또는 고정면(128) 중 적어도 어느 하나의 표면에 형성될 수 있으며, 산화가 방지되면서 통전은 가능한 다양한 재질로 형성될 수 있다. 또한, 산화방지막(210,220)은 다양한 방식으로 피에조 디스크(130)과 터치 기판(120)의 접속영역에 형성될 수 있다.

상기와 같이 산화방지막(210,220)이 형성되면, 종래 복잡한 구조의 밀폐구조 없이 피에조 디스크(130)와 터치 기판(120)의 산화를 방지할 수 있다.

또한, 피에조 디스크(130)와 터치 기판(120)의 산화로 인한 전기적 접촉 불량 방지할 수도 있다,

또한, 밀폐구조를 제거하여 원가를 절감하고 생산성을 높일 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 복수 개의 피에조 디스크가 터치 기판 상에 설치됨이 예시된다. 그리고 터치 센서 어셈블리 외부에서 상기 터치 센서 어셈블리의 피에조 디스크와 전기적으로 연결되기 위한 웨이퍼(150)가 마련된다.

도 4를 참조하면, 웨이퍼(150)는 터치 기판(120) 상에 실장된다. 실시예에 의할 때 웨이퍼(150)는 피에조 디스크(130)가 설치되는 터치 기판(120)의 홀 사이의 공간에 설치되되, 홀더(140)가 고정되는 터치 기판 면과 같은 면에 설치될 수 있다.

이하 도 4와 도 9를 참조하여 터치 센서 어셈블리의 조립 순서의 일 예에 대해 설명한다.

먼저 터치 기판(120)의 후면(전면 패널과 마주하는 면의 반대면)에 홀더(140)를 솔더링 고정한다. 그리고 웨이퍼(150)도 실장한다. 이는 자동화 공정으로 이루어질 수 있다.

다음으로 홀더(140)와 터치 기판(120) 사이에 피에조 디스크(130)를 삽입한다. 피에조 디스크(130)를 삽입할 때 가이드홈(147)에 의해 피에조 디스크의 삽입 동작이 가이드 되므로, 피에조 디스크 삽입 작업을 수작업으로 하더라도 작업이 보다 수월하다. 또한 피에조 디스크(130)는 원형인 반면, 상기 홀더(140)의 측면 지지부(146)는 대략 직사각형의 변 형태와 대응하므로, 일단 피에조 디스크(130)의 끝부분만 삽입부에 집어 넣고 피에조 디스크를 뒤에서 누르면, 피에조 디스크(130)의 원형의 가장자리가 피에조 디스크(130)를 안내하여 홀더 내에 자연스럽게 정렬 삽입되도록 해 준다.

특히 실시예에 따르면, 터치 기판(120)이 가늘고 긴 직사각형 형태로 이루어지고, 직사각형 형태의 홀(122)의 장변 역시 터치 기판의 길이방향에 대응하는 방향으로 정렬되며, 홀더(140)의 삽입부 역시 홀의 장변 부분에 대응하여 마련되므로, 터치 기판(120)의 측면에서 홀더(140)에 피에조 디스크(130)를 삽입할 수 있어 삽입 작업이 더욱 수월하다.

이렇게 터치 기판(120)에 홀더(140)를 고정하고, 피에조 디스크(130)를 끼워 넣은 반 조립 상태에서의 터치 센서 어셈블리의 터치 부분의 정면과 후면을 나타낸 도면이 도 10과 도 11이다.

다음으로 터치 기판(120)과 홀더(140)의 후면에 제2접착부재(미도시)를 적층한다. 이 역시 자동화 공정으로 이루어질 수 있다.

제1접착부재(110)의 표면에는 이형지가 부착된 형태로 적층되어, 추후 냉장고 도어(10)의 전면 패널(20)에 상기 터치 센서 어셈블리(100)를 부착할 때 상기 이형지를 제거하도록 함으로써, 제1접착부재(110) 표면의 접착력이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

상술한 실시예에서는 냉장고를 기준으로 터치 센서 어셈블리의 구조와 그 제조 방법에 대해 설명하였다. 그러나 상술한 터치 센서 어셈블리는 냉장고를 포함한 다른 종류의 가전 제품을 비롯하여, 차량용 도어 패널 등 다양한 분야에 활용 가능함은 물론이다.

100: 터치 센서 어셈블리 110: 제1접착부재
120: 터치 기판 124: 다리부
126: 가압부 128: 고정면
130: 피에조 디스크 140: 홀더
210,220 : 산화방지막

Claims (16)

1. 터치 지점이 마련된 패널의 후면에 부착되는 터치 기판;
   제1극과 제2극이 적층되되, 적어도 정면의 중앙부에 제1극이 배치되고, 상기 제1극이 상기 터치 기판을 바라보는 방향으로 정렬되어 상기 터치 기판의 후면에 고정되는 피에조 디스크;
   가요성이 부여되도록 상기 터치 기판에 구비되고, 상기 제1극과 접하면 전기적으로 접속되며, 상기 터치 기판에 마련된 제1배선과 전기적으로 연결되는 가압부;
   상기 피에조 디스크가 상기 터치 기판의 후면에 고정되게 상기 제2극을 지지하면서, 상기 제2극과 전기적으로 접속되며, 상기 터치 기판에 마련된 제2배선과 전기적으로 연결되는 고정면; 및,
   상기 피에조 디스크의 제1극 또는 제2극 및 상기 터치 기판의 가압부 또는 고정면 중 적어도 어느 하나의 표면에 코팅되고, 통전 재질로 이루어진 산화방지막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 센서 어셈블리.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 산화방지막은,
   카본(carbon) 또는 금(Au) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치 센서 어셈블리.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 산화방지막은,
   실크 스크린(silk screen) 방식으로 코팅된 것을 특징으로 하는 터치 센서 어셈블리.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 터치 지점과 대응되는 상기 터치 기판 위치에 홀이 마련되고,
   상기 가압부는 상기 홀의 내주면에서 홀의 중앙부로 연장되는 다리부의 단부에 연결된 형태인 터치 센서 어셈블리.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1배선은 상기 다리부를 경유하여 상기 가압부에 전기적으로 연결되는 터치 센서 어셈블리.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 다리부는 상기 가압부를 중심으로 방사상으로 마련된 터치 센서 어셈블리.
   
7. 제 4항에 있어서,
   상기 다리부는 상기 가압부를 중심으로 비대칭 구조로 마련된 터치 센서 어셈블리.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 고정면에는, 상기 피에조 디스크의 측면과 배면을 지지하여 상기 피에조 디스크를 상기 터치 기판의 후면에 고정하는 고정력을 제공하는 홀더가 고정되는 터치 센서 어셈블리.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 홀더는 통전이 가능한 재질로 구성되고,
   상기 피에조 디스크의 제2극 및 상기 고정면과 전기적으로 연결되는 터치 센서 어셈블리.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 홀더는,
    상기 피에조 디스크의 배면을 지지하는 배면 지지부;
    상기 배면 지지부의 가장자리에서 상기 터치 기판을 향해 연장된 형태로 마련되어 상기 피에조 디스크의 측면을 지지하는 측면 지지부; 및
    상기 측면 지지부에서 상기 터치 기판을 포함하는 평면과 나란한 방향으로 외향 연장되어 상기 터치 기판의 고정면에 고정되는 고정 레그부를 포함하는 터치 센서 어셈블리.
    
11. 제 10항에 있어서,
    상기 배면 지지부의 일측에는 상기 피에조 디스크가 삽입될 수 있도록 개방된 삽입구가 형성되는 터치 센서 어셈블리.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 삽입구가 구비된 상기 배면 지지부의 가장자리에는 상기 피에조 디스크의 삽입을 안내하도록 내측으로 오목하게 형성된 가이드홈이 마련된 터치 센서 어셈블리.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 삽입구는 상기 터치 기판의 외측을 향하도록 형성되는 터치 센서 어셈블리.
    
14. 제 10항에 있어서,
    상기 배면 지지부에는 전방을 향해 돌출되어 상기 피에조 디스크의 배면을 전방으로 가압하는 가압돌기부가 마련되고,
    상기 가압돌기부는 상기 피에조 디스크의 배면 가장자리를 가압하는 터치 센서 어셈블리.
    
15. 제 10항에 있어서,
    상기 배면 지지부의 중심 둘레에는 슬릿이 절개된 터치 센서 어셈블리.
    
16. 제 1항에 있어서,
    상기 터치 기판의 전면에는 상기 터치 기판을 상기 패널의 후면에 부착하기 위한 접착력을 제공하는 제1접착부재가 적층된 터치 센서 어셈블리.

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