JP2014032644A - ディジタイザ用センサ部及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】コイルでの信号の送受信の安定性が向上するとともに、構造の単純化による製造容易性の向上及び製造コストの低減の効果が得られるディジタイザ用センサ部及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるディジタイザ用センサ部1は、絶縁性を有する磁性層100と、磁性層100の一面に形成される第1コイル210と、第1コイル210を覆うと共に磁性層100の一面に形成される絶縁層150と、絶縁層150の一面に形成される第2コイル220と、を含むものである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明によるディジタイザ用センサ部1は、絶縁性を有する磁性層100と、磁性層100の一面に形成される第1コイル210と、第1コイル210を覆うと共に磁性層100の一面に形成される絶縁層150と、絶縁層150の一面に形成される第2コイル220と、を含むものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、ディジタイザ用センサ部及びその製造方法に関する。
デジタル技術を用いるコンピュータが発達するにつれて、コンピュータの補助装置もともに開発されており、パソコン、ポータブル伝送装置、その他の個人用の情報処理装置などは、キーボード、マウスなどの様々な入力装置(Input Device)を用いてテキスト及びグラフィック処理を行う。
しかし、情報化社会の急速な進行により、コンピュータの用途が益々拡大する傾向にあるため、現在入力装置の役割を担当しているキーボード及びマウスだけでは、効率的な製品の駆動が困難であるという問題点がある。従って、簡単で誤操作が少なく、誰でも簡単に情報を入力することができる機器の必要性が高まっている。
また、入力装置に関する技術は、一般的な機能を満たす水準を越えて、高信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工に関する技術などが注目されており、このような目的を達成するために、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能な入力装置として、電磁気誘導方式のディジタイザ(Digitizer)が開発された。
電磁気誘導方式のディジタイザと類似した機能を果たすことができる入力装置として、静電容量方式のタッチスクリーンが挙げられるが、静電容量方式のタッチスクリーンは、電磁気誘導方式のディジタイザに比べて正確な座標を検知することができず、筆圧もまた認識することができない。従って、電磁気誘導方式のディジタイザは精度や正確性の面において静電容量方式タッチスクリーンより有利である。
従来のディジタイザとしては、特許文献1に従来技術として開示されているディジタイザが挙げられる。
特許文献1に開示されたディジタイザは、液晶パネルの下側に配置され、電子ペンがタッチされる位置で共振される電磁波を送受信することでタッチ位置を認識するセンサ部と、センサ部を制御する制御部と、を含んで構成される。
ここで、センサ部は、センサPCBと、センサPCBに形成される複数のX軸コイル及びY軸コイルと、で構成される。
また、制御部は、センサ部の下側に構成され、センサ部に信号を送信し、また入力される信号を読み込み、電子ペンの位置を検知する機能を果たすCPU(Control Processor Unit)で構成される。
また、電子ペンの内部には、コイルとコンデンサーからなる共振回路が内蔵される。
このような従来のディジタイザは、センサ部が制御部から信号の印加を受けて動作するが、X軸及びY軸コイルを選択して電磁気を誘導しながら電磁波を発生させる。電子ペンは発生された電磁波によって共振され、共振周波数は一定時間ホールドされてセンサ部によって受信される。制御部は、センサ部が受信した信号を読み込み、タッチ位置を検知する。
一方、ディジタイザは、コイルから送受信される信号が周辺器機の影響を受けて減衰しないなど、信号の安定性をさらに向上する必要がある。しかし、前記従来のディジタイザは、このような要求に応えるための別の構成を含んでいないという問題がある。
本発明は前記従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、センサ部で送受信される信号の安定性が向上するディジタイザ用センサ部及びその製造方法を提供することにある。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部は、絶縁性を有する磁性層と、前記磁性層の一面に形成される第1コイルと、前記第1コイルを覆うと共に前記磁性層の一面に形成される絶縁層と、前記絶縁層の一面に形成される第2コイルと、を含む。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部は、前記絶縁層の一面に形成されるパワーコイルをさらに含むことが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の前記パワーコイルは、前記絶縁層の外側に形成されることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の前記磁性層は、磁性粉末とバインダーとの混合物が硬化して形成されることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の前記磁性粉末は、Fe−Si−Alの合金粉末を含んでなることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の前記バインダーは、アクリロニトリルブタジエンスチレン(acrylonitrile−butadience−styrene;ABS)を含んでなることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の前記磁性層の上層部の前記バインダーの混合比は、前記磁性層の下層部の前記バインダーの混合比より相対的に高いことが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法は、(a)ベースフィルムの一面に磁性層を形成する段階と、(b)前記磁性層の一面に第1コイルを形成する段階と、(c)前記第1コイルを覆うように前記磁性層の一面に絶縁層を形成する段階と、(d)前記絶縁層の一面に第2コイルを形成する段階と、を含む。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法は、前記(a)段階の後、前記ベースフィルムを前記磁性層から剥離する段階をさらに含むことが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法は、前記(d)段階の後、前記絶縁層の一面にパワーコイルを形成する段階をさらに含むことが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法は、前記パワーコイルが前記絶縁層の外側に形成されることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法の前記(a)段階は、磁性粉末とバインダーとの混合物を前記ベースフィルムに塗布してから硬化することで前記磁性層を形成する段階であることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法の前記磁性粉末は、Fe−Si−Alの合金粉末を含んでなることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法の前記バインダーは、アクリロニトリルブタジエンスチレン(acrylonitrile−butadience−styrene;ABS)を含んでなることが好ましい。
本発明の実施例によるディジタイザ用センサ部の製造方法の前記(a)段階は、前記磁性粉末と前記バインダーとが混合された第1混合物及び第2混合物を順に前記ベースフィルムに塗布してから硬化することで前記磁性層を形成する段階であり、前記第2混合物の前記バインダーの混合比が前記第1混合物の前記バインダーの混合比より相対的に高いことが好ましい。
本発明によると、コイルが磁性層上に形成されることで、コイルでの信号の送受信の安定性が向上することができる。
また、本発明によると、コイルが別の基板に形成されず磁性層上に直接形成されることで、構造の単純化による製造容易性の向上及び製造コストの低減の効果が得られる。
本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ相違する図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第1」、「第2」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例によるディジタイザ用センサ部の断面図であり、図2は、図1に図示された第1コイル及び第2コイルの形状が認識できる要部構成の斜視図であり、図3から図7は、図1に図示されたディジタイザ用センサ部の製造方法を説明するための断面図である。
図1に図示されたように、本実施例によるディジタイザ用センサ部1は、絶縁性を有する磁性層100と、前記磁性層100の一面に形成される第1コイル210と、前記第1コイル210を覆うと共に前記磁性層100の一面に形成される絶縁層150と、前記絶縁層150の一面に形成される第2コイル220と、を含む。
磁性層100は、電子ペンのような入力装置(不図示)の共振回路とコイルとの間の送受信信号の安定性を向上させる機能を果たす。具体的に、例えば、タブレット(tablet)などのような携帯端末は小型化に伴い、ディジタイザ用センサ部1の周りに様々な導電体が配置される。この場合、ディジタイザ用センサ部1に含まれた信号送受信用コイルは、コイルから発生される磁界が前記導電体の存在によって大きく減衰したり、または共振周波数がシフトされることで、信号の送受信が不安定になる場合がある。従って、本実施例は、磁性層100上にコイルが形成されるようにすることで、磁性層100の下側方向に配置される導電体による電磁誘導障害を防止することができ、これによって、入力装置の共振回路とコイルとの間に送受信信号の安定性を向上させることができる。
磁性層100は、後述する第1コイル210のライン同士が絶縁されることができるように、電気絶縁性を有することができる。
磁性層100は、具体的に、磁性粉末とバインダーとの混合物(mixture)が硬化することで形成することができる。
この際、磁性粉末は、例えば、Fe−Si−Alの合金粉末を含んでなることができ、その他にも磁性を有する公知された様々な材料からなることができる。また、バインダーは、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン(acrylonitrile−butadience−styrene;ABS)を含んでなることができ、その他にも磁性層が絶縁性を有するようにする様々な材料からなることができる。
磁性層100は、磁性粉末とバインダーとの混合比を適宜調節することで絶縁性を有することができるが、この際、バインダーに対する磁性粉末の相対的な混合比が低すぎると、十分な磁性を有することができないことがあり、また磁性粉末に対するバインダーの相対的な混合比が低すぎると、十分な絶縁性を有することができないことがある。従って、磁性層100は、最適の磁性と絶縁性を有するように磁性粉末とバインダーとの混合比を適宜調節することが好ましい。
この際、磁性層100は、一面、即ち、図1に図示されたところに基づき上面に、後述する第1コイル210が形成されるため、磁性層100は、この上面を含む上層部101が第1コイル210のライン同士が絶縁されるように十分な絶縁性を有する必要がある。従って、磁性層100は、上層部101の磁性粉末に対するバインダーの混合比が、下層部102の磁性粉末に対するバインダーの混合比より相対的に高くなるように形成されることができる。この場合、磁性層100は、上層部101のバインダーに対する磁性粉末の相対的な混合比が低いため、反対に、下層部102のバインダーに対する磁性粉末の相対的な混合比が高くなるように形成させることができる。これにより、磁性層100は、全体的に十分な磁性を有することができる。
第1コイル210は、磁性層100の一面に形成される。この際、第1コイル210は、第1軸方向、例えば、図2に図示されたように、X軸方向に長さ方向を有するループ(loop)状に形成することができる。また、第2軸方向、例えば、図2に図示されたように、Y軸方向に配列されると共に、並列に連結される多数に形成することができる。
絶縁層150は、第1コイル210と、後述する第2コイル220との間を電気的に絶縁する機能を果たす。また、磁性層100と共に第1コイル210の隣接するライン同士を絶縁するようにする。また、後述する第2コイル220の隣接するライン同士もまた絶縁する機能を果たす。従って、絶縁層150は、電気絶縁性を有する物質からなることができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)などのような様々な絶縁性材料からなることができる。また、絶縁層150は、光学透明接着剤(Optically Clear Adhesive;OCA)を用いることもできる。
絶縁層150は、磁性層100の一面に形成される。この際、第1コイル210を覆うように形成される。この場合、第1コイル210は、図1に図示されたように、磁性層100と絶縁層150との間に埋め込まれた形態で存在し、第1コイル210の隣接するライン同士は、磁性層100と絶縁層150によって十分に絶縁することができる。
第2コイル220は、絶縁層150の一面に形成される。第2コイル220は、図2に図示されたように、第1コイル210と交差する方向に長さ方向を有するループ状に形成することができる。この際、第2コイル220は、第1コイル210と垂直に交差するように、第1軸方向と垂直となる第2軸方向、即ちY軸方向に長さ方向を有することができる。また、第2コイル220は、X軸方向に配列されると共に、並列に連結される多数に形成することができる。
一方、前記第1コイル210と第2コイル220は、入力装置のタッチ位置を検知するための構成である。
先ず、電子ペンのような入力装置(不図示)は、インダクタとキャパシタを含む共振回路を内蔵させることができる。このような入力装置は、外部から入力される電磁気力によって共振回路が共振する。共振回路は、共振しながら誘導電流を生成し、生成された誘導電流によるエネルギーをキャパシタに貯蔵させることができる。
また、外部からの電磁気力の供給が中断されると、入力装置は、キャパシタに貯蔵されたエネルギーによってキャパシタがインダクタと共振し、この過程で電磁気力を放出する。
入力装置から放出される電磁気力は、第1コイル210と第2コイル220に電圧差を発生させる。制御部(不図示)は、このような電圧差を確認し、入力装置のタッチ位置を検出する。
このような第1コイル210と第2コイル220のうち何れか一つを、制御部から電流の供給を受ける駆動コイルとして用いることができる。また他の一つを、駆動コイルから誘導される磁力線によって電圧が発生する検知コイルとして用いることができる。検知コイルから誘導される電圧(誘導起電力)は、駆動コイルから誘導された磁力線の時間に対する変化量に比例する。従って、検知コイルに電圧が誘導されるためには、駆動コイルから誘導される磁力線が周期的に変化しなければならない。結果、駆動コイルは、誘導される磁力線が周期的に変化するように制御部から交流(Alternating Current;AC)の供給を受けることができる。
第1コイル210と第2コイル220は、制御部によって制御されることで電圧を有するが、この際、入力装置が近づくと、前記のように入力装置から放出される電磁気力による影響を受けて電圧差が発生し、制御部は、このような電圧差を認知して入力装置のタッチ位置を確認する。
一方、本実施例は、パワーコイル230をさらに含むことができる。パワーコイル230について具体的に説明する前に、先ず、入力装置は、前記のように外部から電磁気力の入力を受けて共振する無電源入力装置で構成することもできるが、入力装置の共振回路が外部から交流電源の供給を受けて共振する構造からなることもできる。入力装置が外部から交流電源の供給を受けて作用する場合、ディジタイザ用センサ部1は、別のパワーコイル230をさらに含まなくても良い。しかし、入力装置が前記のような無電源入力装置である場合、ディジタイザ用センサ部1によって電磁気力の提供を受けると、ディジタイザ用センサ部1は、別のパワーコイル230をさらに含むことができる。
ディジタイザ用センサ部1は、第1コイル210と第2コイル220うち何れか一つがこのようなパワーコイル230の機能を兼ねることもできる。しかし、ディジタイザ用センサ部1は、制御部によって別に制御される別のパワーコイル230をさらに含むことで、入力装置とコイルとの間の信号の送受信の信頼性をさらに高めることができる。
本実施例によるディジタイザ用センサ部1は、このようなパワーコイル230をさらに含むことができる。パワーコイル230は、絶縁層150の一面に第2コイル220と共に形成することができ、この際、パワーコイル230と第2コイル220が互いに交差しないように、パワーコイル230は、絶縁層150の外側に沿ってループ状に形成することができる。
このように形成されたディジタイザ用センサ部1は、図1に図示されたように、一側方向に配置される画像表示装置300及びウィンドウ400に結合させることができる。
一方、本発明の一実施例によるディジタイザ用センサ部1の製造方法を説明すると、次のとおりである。但し、下記の説明で前記内容と重複する内容は省略する。
図3から図7に図示されたように、本実施例によるディジタイザ用センサ部1の製造方法は、(a)ベースフィルム10の一面に磁性層100を形成する段階と、(b)前記磁性層100の一面に第1コイル210を形成する段階と、(c)前記第1コイル210を覆うように前記磁性層100の一面に絶縁層150を形成する段階と、(d)前記絶縁層150の一面に第2コイル220を形成する段階と、を含む。
前記(a)段階は、図3に図示されたように、ベースフィルム10の一面に磁性層100を形成する段階である。ベースフィルム10としては、例えば、PETフィルムなどを用いることができる。
磁性層100は、磁性粉末とバインダーとの混合物(mixture)をベースフィルム10の一面に塗布し、これをローリング(rolling)やキャスティング(casting)などの方法で熱圧着することで形成することができる。但し、磁性層100をベースフィルム10に形成する方法としては、前記方法以外にも公知された様々な他の方法が用いられることができることは言うまでもない。
この際、前記混合物は、第1混合物と第2混合物からなることもできる。具体的に、第1混合物は、バインダーに対する磁性粉末の相対的な混合比を高くすることができ、第2混合物は第1混合物と反対に、磁性粉末に対するバインダーの相対的な混合比を高くすることができる。この場合、第1混合物と第2混合物を互いに比較すると、第2混合物のバインダーの磁性粉末に対する混合比は、第1混合物のバインダーの磁性粉末に対する混合比より相対的に高くなる。このような第1混合物と第2混合物は、ベースフィルム10に順に塗布することができる。即ち、先ず、第1混合物をベースフィルム10に塗布した後、塗布された第1混合物層上に第2混合物を積層すると共に塗布することができる。その後、前記のように、第1混合物と第2混合物を硬化させることで磁性層100を形成することができる。このように形成された磁性層100は、上層部101になる第2混合物層の磁性粉末に対するバインダーの混合比が、下層部102になる第1混合物層の磁性粉末に対するバインダーの混合比より高くなるように形成され、磁性層100に形成される第1コイル210の隣接するライン同士を絶縁することができるように十分な絶縁性を有する。
前記(b)段階は、図4に図示されたように、磁性層100の一面に第1コイル210を形成する段階である。第1コイル210は、メッキや蒸着などの様々な方法によって磁性層100に形成することができる。また、第1コイル210は、ループ状に形成することができる。また並列に連結される構造を有するように並んで配列され、多数形成することもできる。
前記(c)段階は、図5に図示されたように、磁性層100の一面に絶縁層150を形成する段階である。
絶縁層150は、例えば、PETなどのような絶縁性を有する様々な材料からなることができる。絶縁層150は、第1コイル210を覆うように磁性層100の一面に塗布して形成される。従って、第1コイル210は、絶縁層150及び磁性層100の内部に完全に埋め込まれた形態で存在するため、第1コイル210の隣接するライン同士を十分に絶縁することができる。
前記(d)段階は、図6に図示されたように、絶縁層150の一面に第2コイル220を形成する段階である。
第2コイル220は、第1コイル210と同様に、メッキや蒸着などの様々な方法によって絶縁層150に形成することができる。第2コイル220は、第1コイル210と同様に、ループ状に形成することができる。この際、第1コイル210と交差する方向に長さ方向を有するように形成することができ、また、並列に連結される構造を有するように並んで配列され、多数形成することができる。
また、本実施例は、図7に図示されたように、前記(d)段階の後、パワーコイル230を形成する段階をさらに含むことができる。パワーコイル230は、前記のように、絶縁層150の外側に沿ってループ状に形成することができ、形成方法としては、第1コイル210や第2コイル220の形成方法と同一の方法を用いることができる。
一方、前記(a)段階で準備されたベースフィルム10は、(a)段階の後に剥離されることで除去することができる。図1は、ベースフィルム10が除去された状態を示している。ベースフィルム10は、(a)段階の直後に剥離することもでき、または(b)〜(d)段階のうち何れかの段階の後に剥離することもできる。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、ディジタイザ用センサ部及びその製造方法に適用可能である。
1 ディジタイザ用センサ部
10 ベースフィルム
100 磁性層
101 上層部
102 下層部
150 絶縁層
210 第1コイル
220 第2コイル
230 パワーコイル
300 画像表示装置
400 ウィンドウ
10 ベースフィルム
100 磁性層
101 上層部
102 下層部
150 絶縁層
210 第1コイル
220 第2コイル
230 パワーコイル
300 画像表示装置
400 ウィンドウ
Claims (15)
- 絶縁性を有する磁性層と、
前記磁性層の一面に形成される第1コイルと、
前記第1コイルを覆うと共に前記磁性層の一面に形成される絶縁層と、
前記絶縁層の一面に形成される第2コイルと、
を含むディジタイザ用センサ部。 - 前記絶縁層の一面に形成されるパワーコイルをさらに含む請求項1に記載のディジタイザ用センサ部。
- 前記パワーコイルは、前記絶縁層の外側に形成される請求項2に記載のディジタイザ用センサ部。
- 前記磁性層は、磁性粉末とバインダーとの混合物が硬化して形成される請求項1に記載のディジタイザ用センサ部。
- 前記磁性粉末は、Fe−Si−Alの合金粉末を含む請求項4に記載のディジタイザ用センサ部。
- 前記バインダーは、アクリロニトリルブタジエンスチレン(acrylonitrile−butadience−styrene;ABS)を含む請求項4に記載のディジタイザ用センサ部。
- 前記磁性層の上層部の前記バインダーの混合比は、前記磁性層の下層部の前記バインダーの混合比より相対的に高い請求項4に記載のディジタイザ用センサ部。
- (a)ベースフィルムの一面に磁性層を形成する段階と、
(b)前記磁性層の一面に第1コイルを形成する段階と、
(c)前記第1コイルを覆うように前記磁性層の一面に絶縁層を形成する段階と、
(d)前記絶縁層の一面に第2コイルを形成する段階と、
を含むディジタイザ用センサ部の製造方法。 - 前記(a)段階の後、前記ベースフィルムを前記磁性層から剥離する段階をさらに含む請求項8に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
- 前記(d)段階の後、前記絶縁層の一面にパワーコイルを形成する段階をさらに含む請求項8に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
- 前記パワーコイルが前記絶縁層の外側に形成される請求項10に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
- 前記(a)段階は、磁性粉末とバインダーとの混合物を前記ベースフィルムに塗布してから硬化することで前記磁性層を形成する段階である請求項8に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
- 前記磁性粉末は、Fe−Si−Alの合金粉末を含む請求項12に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
- 前記バインダーは、アクリロニトリルブタジエンスチレン(acrylonitrile−butadience−styrene;ABS)を含む請求項12に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
- 前記(a)段階は、前記磁性粉末と前記バインダーとが混合された第1混合物及び第2混合物を順に前記ベースフィルムに塗布してから硬化することで前記磁性層を形成する段階であり、前記第2混合物の前記バインダーの混合比が前記第1混合物の前記バインダーの混合比より相対的に高い請求項12に記載のディジタイザ用センサ部の製造方法。
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