KR101579388B1 - 근접 센서 - Google Patents

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자레드 미첼 콜
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Abstract

휴대용 컴퓨팅 장치에서 사용되는 근접 센서가 기술되어 있다. 특히 휴대폰의 극히 작은 부분에 들어맞고, 휴대폰의 표면에 아주 근접해 있는 사용자의 머리의 존재를 정확히 결정하는 근접 센서의 다양한 실시예들이 기술되어 있다.

Description

근접 센서{PROXIMITY SENSOR}
설명된 실시예들은 일반적으로 근접 센서의 설계에 관한 것이다. 특히 스마트폰 또는 태블릿 장치와 같은 휴대용 통신 장치에서 사용하기 위한 콤팩트한 신뢰할 수 있는 근접 센서가 개시되어 있다.
근접 센서는 전자기장이나 빔을 방출하여 물체를 감지한다. 근접 센서 대상에 따라서, 상이한 센서들이 사용될 수 있는데, 플라스틱 물체에 대해서는, 정전용량형 또는 광전식 센서가 성능 요건을 만족시킬 수 있다. 금속 물체에 대해서는, 유도형 센서가 성능 요건에 더 잘 맞을 수 있다. 근접 센서는 용도가 매우 다양하고 상이한 물체들에 대해 최적화될 수 있다. 예를 들어, 휴대폰 업계는 사용자의 머리의 존재를 감지하기 위해 근접 센서를 사용한다. 물체가 지정된 거리 이내에 있을 때, 근접 센서는 전화 회로에 피드백을 보내어 통화 중에 휴대폰의 터치 스크린을 작동할 수 없게 한다. 터치 스크린을 작동할 수 없게 함으로써, 제품 배터리 수명이 절약되고 통화 중에 우발적인 스크린 터치가 방지될 수 있다. 휴대폰에 내장된 대부분의 근접 센서들은 적외선 광 방출기와 적외선 광 감지기를 포함한다. 적외선 광 방출기는 휴대폰의 표면에서 밖으로 광을 전송하고, 휴대폰이 사용자의 머리에 충분히 가까워질 때 적외선 광은 반사되어 역시 휴대폰의 표면 아래에 위치해 있는 적외선 광 감지기로 입사된다. 반사된 적외선 광의 양이 어떤 임계치를 초과하면 근접 센서는 회로에 응답을 보내어, 예를 들어, 디스플레이와 사용자 입력 기능들을 작동할 수 없게 함으로써 터치 스크린을 조절한다. 근접 센서가 부정확한 측정을 하도록 유발할 수 있는 여러 문제가 있다. 예를 들어, 적외선 광은 사용자가 남긴 기름 얼룩/자국으로 인해 외부 표면에서 반사한다. 게다가, 대부분의 휴대용 장치의 크기의 전반적인 축소로 인해 그리고 근접 센서 역시 휴대폰 내부의 귀중한 공간을 차지한다는 사실 때문에, 콤팩트한 풋프린트를 가진 센서가 매우 바람직하다.
그러므로 잘못된 측정에 대해 강한 저항력이 있는 콤팩트하고 정확한 근접 센서가 요구된다.
휴대용 전자 장치의 보호층의 외부 표면에서 제1 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하기 위한 근접 센서가 기술되어 있다. 이 근접 센서는 상기 휴대용 전자 장치에서 떠나서 밖으로 향하는 방향으로 주요 주파수(primary frequency)의 광을 방출하도록 구성된 발광 장치, 적어도 상기 주요 주파수의 광을 감지하도록 구성된 광 감지 장치, 상기 광 감지 장치와 상기 발광 장치 사이에 배치된 시준기(collimator) - 상기 시준기는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 상당 부분이 저입사각으로 상기 휴대용 전자 장치의 보호층에 부딪치게 하고 그렇게 함으로써 상기 보호층의 내부 표면에서 반사하여 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 방출된 광의 양을 감소시킴 -, 상기 주요 주파수 이외의 광의 주파수들을 걸러내도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치가 상기 주요 주파수의 광 이외의 광을 감지할 가능성을 실질적으로 감소시키는, 상기 보호층의 내부 표면에 도포된 필터링 층, 및 상기 필터링 층의 내부 표면에 도포된 균일한 투명 구조물 - 상기 균일한 투명 구조물은 상기 근접 센서에 따른 크기와 모양을 가지고 있음 - 을 적어도 포함한다.
보호층을 가진 휴대용 전자 장치에서 사용되는 근접 센서 - 이 근접 센서는 상기 보호층의 외부 표면에서 제1 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하는 데 사용됨 - 를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 이 방법은 다음의 동작들, 즉 기판을 제공하는 동작, 발광 장치를 상기 기판에 부착하는 동작 - 상기 발광 장치는 상기 휴대용 전자 장치에서 떠나서 밖으로 향하는 방향으로 주요 주파수의 광을 방출하도록 구성됨 -, 광 감지 장치를 상기 발광 장치에 근접하여 상기 기판에 부착하는 동작 - 상기 광 감지 장치는 적어도 상기 주요 주파수의 광을 감지하도록 구성됨 -, 시준기를 상기 발광 장치와 상기 광 감지 장치의 사이에 상기 기판에 부착하는 동작 - 상기 시준기는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 상당 부분이 저입사각으로 상기 보호층의 내부 표면에 부딪치게 함 -, 필터링 층을 상기 보호층의 내부 표면 상에 배치하는 동작 - 상기 필터링 층은 상기 주요 주파수 이외의 광의 주파수들을 걸러내도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치가 상기 주요 주파수의 광 이외의 광을 감지할 가능성을 실질적으로 감소시킴 -, 및 상기 필터링 층의 내부 표면에 도포된 균일한 투명 구조물을 배치하는 동작 - 상기 균일한 투명 구조물은 상기 근접 센서에 따른 크기와 모양을 가지고 있고, 상기 균일한 투명 구조물은 그것에 입사한 광의 특정 파장들을 흡수하도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 물체에서 반사된 광과 연관되지 않은 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 광의 양을 감소시킴 - 을 수행함으로써 행해질 수 있다.
휴대용 컴퓨팅 장치가 개시되어 있다. 이 휴대용 컴퓨팅 장치는 개구를 가진 하우징, 디스플레이 어셈블리에 따른 크기와 모양을 가진 디스플레이 어셈블리, 상기 개구 내에 배치된 보호층 - 상기 보호층은 외부 표면과 내부 표면을 가지고 있음 -, 및 상기 보호층의 외부 표면에서 제1 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하기 위한 근접 센서를 적어도 포함한다. 상기 근접 센서는 발광부, 상기 발광부에 근접해 있는 광 감지부, 상기 보호층의 아래쪽 표면에 배치된 균일한 투명 구조물, 상기 발광부와 상기 광 감지부 사이에 배치된 시준부(collimating portion)를 적어도 포함하고, 상기 근접 센서는 상기 발광부와 상기 광 감지부 사이의 광로를 확립함으로써 상기 보호층의 외부 표면에서 활성화 거리에 또는 활성화 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하고, 상기 발광부에서 상기 광 감지부까지 상기 광로를 따라 지나가는 광은 상기 시준부에 의해 유도된다.
설명된 실시예들과 그 이점들은 하기의 설명을 첨부 도면들과 함께 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 이들 도면은 설명된 실시예들의 진의 및 범위에서 벗어나지 않고 숙련된 당업자에 의해 설명된 실시예들에 행해질 수 있는 형태와 상세의 어떠한 변화도 결코 제한하지 않는다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 완전히 조립된 휴대폰의 다양한 모습을 보여주는 사시도들이다.
도 3은 적외선 광이 하나의 매질에서 다른 매질로 이동함에 따라 어떻게 반사되고 굴절될 수 있는지를 보여준다.
도 4는 종래의 근접 센서에서의 광의 반사와 굴절이 해당 근접 센서의 정확도에 어떻게 영향을 줄 수 있는지를 보여준다.
도 5는 설명된 실시예들에 따른 근접 센서를 보여준다.
도 6은 하나의 센서 플렉스 상에 탑재된 근접 센서의 평면도를 보여준다.
도 7은 설명된 실시예들에 따른 휴대폰의 다른 부품들에 근접 센서가 어떻게 부착될 수 있는지를 상세히 알려주는 사시도를 보여준다.
도 8은 조립 중에 트레이스 손상을 줄이기 위해 근접 센서의 센서의 배면에 지지판(backer plate)과 컨포멀 코팅(conformal coating)이 추가되어 있는 일 실시예를 보여준다.
도 9는 설명된 실시예들에 따른 프로세스를 상세히 설명하는 순서도를 보여준다.
도 10은 설명된 실시예들에 따른 소형 폼팩터 전자 장치를 조립하는 프로세스를 상세히 설명하는 순서도를 보여준다.
이 섹션에서는 본 출원에 따른 방법들의 대표적인 응용예들이 설명된다. 이 예들은 오로지 맥락을 추가하고 설명된 실시예들의 이해를 돕기 위해 제공되고 있다. 따라서 숙련된 당업자가 볼 때는 설명된 실시예들이 이들 특정 상세들의 일부 또는 전부가 없이도 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 다른 경우에, 설명된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 프로세스 단계들에 대해서는 설명하지 않았다. 다른 응용예들도 가능하고, 따라서 다음에 언급하는 예들은 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
다음의 상세한 설명에서는, 이 설명의 일부를 구성하고 설명된 실시예들에 따른 특정 실시예들이 예로서 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조한다. 이들 실시예들은 숙련된 당업자가 설명된 실시예들을 실시할 수 있을 정도로 충분히 상세히 설명되어 있지만, 이 예들은 제한하는 것이 아니며; 따라서 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 설명된 실시예들의 진의 및 범위에서 벗어나지 않고 변경이 이루어질 수 있다고 생각된다.
근접 센서에 초점을 맞추기에 앞서, 장치(100)와 연관된 패키징 및 하우징 설계에 영향을 미치는 인자들을 예시하기 위해 휴대용 장치, 그의 기능, 및 관련 부품들에 대한 일반 설명이 기술된다. 도 1 및 도 2는 휴대용 장치(100)의 다양한 모습을 보여주는 사시도들이다. 본 명세서에 설명된 실시예들에서, 휴대용 장치(100)는 스마트폰(100)의 형태를 취할 수 있다. 스마트폰(100)은 매우 다양할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스마트폰(100)은 다수의 기능을 수행할 수 있다(예를 들어, 미디어를 재생/저장하고, 전화/텍스트 메시지/인터넷을 수신/송신하고, 및/또는 웹 브라우징을 수행하는 장치). 스마트폰(100)은 무선으로(무선 가능 액세서리 시스템의 도움을 받거나 그의 도움 없이) 및/또는 유선 경로를 통해(예를 들어, 전통적인 전선을 이용하여) 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스마트폰(100)은 매우 휴대가 쉬울 수 있다(예를 들어, 소형 폼팩터, 얇고, 가벼움). 스마트폰(100)은 한 손으로 조작하고 포켓과 같은 작은 공간 안에 놓을 수 있는 크기일 수 있다(즉, 스마트폰(100)은 핸드헬드 포켓 사이즈의 전자 장치일 수 있다). 스마트폰(100)은 캘리포니아주, 쿠퍼티노의 애플사가 출시한 아이폰(iPhone™)과 같은 전자 장치에 대응할 수 있다.
스마트폰(100)은 4개의 측면에 의해 연결된 윗면(101a)과 아랫면(101b)을 포함하고 있다. 일 실시예(미도시)에서, 4개의 측면은 윗면(101a)의 표면적이 아랫면(101b)의 표면적보다 더 크도록 안쪽으로 기울어지거나 경사질 수 있다. 스마트폰(100)은 스마트폰(100)과 연관된 임의의 적당한 수의 부품들을 적어도 부분적으로 에워싸도록 구성된 하우징(102)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(102)은 장치를 위한 계산 동작들을 제공하는 다양한 전기 부품들(집적 회로 칩들과 기타 회로를 포함함)을 내부에 에워싸고 지지할 수 있다. 집적 회로 칩들과 기타 회로는 마이크로프로세서, 메모리, 배터리, 회로 보드, I/O, 다양한 입력/출력(I/O) 지원 회로 등을 포함할 수 있다. 이 도면에는 도시되어 있지 않지만, 하우징(102)은 그 안에 부품들이 배치될 수 있는 공동(cavity)를 정의할 수 있고 하우징(102)은 또한 하우징(102) 내부에 또는 하우징(102)의 표면을 통하여 개구들 내부에 임의의 적당한 수의 메커니즘을 물리적으로 지지할 수 있다.
상기한 것에 더하여, 하우징(102)은 또한 스마트폰(100)의 외관을 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 즉, 하우징(102)의 모양과 형태는 스마트폰(100)의 전반적인 모양과 형태를 정의하는 데 도움이 될 수 있고 또는 하우징(102)의 윤곽은 스마트폰(100)의 물리적 외관을 구체화할 수 있다. 임의의 적당한 모양이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하우징(102)의 크기와 모양은 사용자의 손 안에 편안하게 맞는 치수로 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 모양은 약간 굽은 뒷면과 많이 굽은 측면들을 포함한다. 하우징(102)은 단 하나의 완성품을 구성하는 방식으로 일체형으로 형성된다. 일체형으로 형성됨으로써, 하우징(102)은 함께 채워져서(fastened) 그 사이에 리빌(reveal), 이음매를 형성하는 2개의 부품을 포함하는 종래의 하우징들과 달리 이음매 없는 외관을 가진다. 즉, 종래의 하우징들과 달리, 하우징(102)은 어떠한 틈(breaks)도 포함하고 있지 않아 더 튼튼하고 미적으로 더 만족스럽다. 하우징(102)은 예를 들어 플라스틱, 금속, 세라믹 등을 포함하는 임의의 수의 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(102)은 미적이고 매력적인 외관 및 느낌을 제공할 뿐만 아니라 구조적 완전성과 그 안에 설치된 모든 하위 부품들에 대한 지지를 제공하기 위해 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 금속일 경우, 하우징(102)은 숙련된 당업자들에게 잘 알려진 종래의 컬랩서블 코어 금속(collapsible core metal) 형성 기법들을 이용하여 형성될 수 있다.
디스플레이 어셈블리(104)는 윗면의 면적의 상당한 부분을 차지한다. 윗면(101a)의 긴 측면들의 부분들을 따라, 디스플레이(104)의 에지들이 장치(100)의 두께가 감소하고 있는 윗면(101a)의 에지들에 가까이 있다. 스마트폰(100)은 또한 평면 외부 표면을 포함하는 커버(106)를 포함한다. 외부 표면은 예를 들어 커버의 에지를 둘러싸는 하우징 벽의 에지와 동일 평면일 수 있다. 커버(106)는 하우징(102)과 협력하여 스마트폰(100)을 둘러싼다. 커버(106)는 하우징에 대하여 다양한 방법으로 위치해 있을 수 있지만, 예시된 실시예에서, 커버(106)는 하우징(102)의 공동의 입구(mouth)에 근접하여 그 안에 배치되어 있다. 즉, 커버(106)는 개구(108)에 꼭 들어맞는다. 대안 실시예에서, 커버(106)는 불투명할 수 있고 터치 패드를 형성하는 터치 감지 메커니즘을 포함할 수 있다. 커버(106)는 스마트폰(100)의 사용자 인터페이스를 정의하도록/갖도록 구성될 수 있다. 커버(106)는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)뿐만 아니라 다른 정보(예를 들어, 텍스트, 오브젝트, 및 그래픽)를 사용자에게 표시하기 위해 이용되는 디스플레이 어셈블리(104)를 위한 시각 영역(viewing region)을 제공할 수 있다. 디스플레이 어셈블리(104)는 하우징(102) 안에 조립되어 포함될 수 있다. 사용자 입력 이벤트들은 스마트폰(100)의 리셋, 디스플레이 어셈블리(104)에 표시되는 디스플레이 화면들 간의 선택 등과 같은 임의의 수의 목적으로 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 커버(106)는 그를 통하여 디스플레이 어셈블리(104)가 보이도록 투명하거나 반투명한 재료(클리어)의 보호용 상부층이다. 즉, 커버(106)는 디스플레이 어셈블리(104)를 위한 창의 역할을 한다(즉, 투명한 커버는 디스플레이 화면을 덮어씌운다). 하나의 특별한 실시예에서, 커버(106)는 유리(예를 들어, 커버 유리)로 형성되고, 더 특별하게는 고광택 유리로 형성된다. 그러나, 클리어 플라스틱과 같은 다른 투명한 재료들이 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
시각 영역은 디스플레이 화면에 표시되고 있는 것의 다양한 양태를 제어하는 데 도움이 되는 하나 이상의 터치 입력을 수신하기 위해 터치 감응식일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 입력은 동시에 수신될 수 있다(예를 들어, 멀티-터치). 이들 실시예에서는, 터치 감지층(미도시)이 커버 유리(106) 아래에 위치해 있을 수 있다. 터치 감지층은 예를 들어 커버 유리(106)와 디스플레이 어셈블리(104) 사이에 배치될 수 있다. 일부 경우에, 터치 감지층은 디스플레이 어셈블리(104)에 도포되는 반면 다른 경우에 터치 감지층은 커버 유리(106)에 도포된다. 터치 감지층은 예를 들어 커버 유리(106)의 내부 표면에 부착될 수 있다(프린트되거나, 퇴적되거나, 라미네이트되거나 다른 식으로 그것에 접착될 수 있다). 터치 감지층은 일반적으로 손가락이 커버 유리(106)의 윗면을 터치할 때 작동하도록 구성되어 있는 복수의 센서를 포함한다. 가장 간단한 경우에, 손가락이 센서를 지나갈 때마다 전기 신호가 생성된다. 주어진 시간 프레임 내의 신호의 수는 터치 감응 부분 상의 손가락의 위치, 방향, 속도 및 가속도를 나타낼 수 있다(즉, 신호가 많을수록, 사용자가 그의 손가락을 더 많이 움직인 것이다). 대부분의 경우, 신호들은 신호들의 수, 조합 및 주파수를 위치, 방향, 및 속도와 가속도 정보로 변환하는 전자 인터페이스에 의해 모니터된다. 그 후 이 정보는 스마트폰(100)에 의해 디스플레이 어셈블리(104)에 대해 원하는 제어 기능을 수행하는 데 사용될 수 있다.
스마트폰(100)은 또한 전원 스위치, 볼륨 제어 스위치, 사용자 입력 장치 등을 포함한 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 전원 스위치(110)는 스마트폰(100)을 켜고 끄도록 구성될 수 있고, 볼륨 스위치(112)는 스마트폰(100)에 의해 생성된 볼륨 레벨을 변경하도록 구성된다. 스마트폰(100)은 또한 데이터 및/또는 전력을 스마트폰(100)으로 그리고 그로부터 전송하기 위한 하나 이상의 커넥터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개구(115)는 오디오 잭(116)을 수용할 있고 개구(117)는 데이터/전력 커넥터(118)를 수용할 수 있다. 오디오 잭(116)은 오디오 정보가 유선 커넥터를 통해 스마트폰(100)으로부터 출력되게 해주는 반면 커넥터(118)는 데이터가 범용 컴퓨터(예를 들어, 데스트톱 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터) 등의 호스트 장치로 전송되고 그로부터 수신되게 해준다. 커넥터(118)는 오디오, 비디오 및 기타 이미지 데이터뿐만 아니라 운영 체제, 애플리케이션 등을 스마트폰(100)으로 업로드하거나 그로부터 다운로드하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 커넥터(118)는 노래와 재생 목록, 오디오 북, 사진 등을 스마트폰(100)의 저장 메커니즘(메모리)으로 다운로드하는 데 사용될 수 있다. 커넥터(118)는 또한 전력이 스마트폰(100)에 전달되게 해준다.
스마트폰(100)의 부분(200)은 다수의 통신 특징부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분(200)은 하우징(102) 내에 둘러싸인 가청음 발생기 어셈블리에 의해 발생된 가청음의 제1 부분을 출력하는 데 이용될 수 있는 제1 오디오 포트(120)를 적어도 포함할 수 있다. 가청음 발생기 어셈블리는 여러 형태를 가질 수 있다. 그러나, 설명된 실시예에서, 가청음 발생기 어셈블리는 스마트폰(100)에 포함된 처리 장치에 의해 제공된 오디오 신호와 동기하여 진동하도록 구성된 진동판(diaphragm)을 적어도 포함한다. 오디오 신호는 처리 장치가 스마트폰(100) 내에 보유된 오디오 데이터 파일들을 디코딩하는 것에 의해 제공될 수 있다. 커넥터 어셈블리(118) 내에 둘러싸인, 제2 오디오 포트(122)는 가청음 발생기 어셈블리에 의해 발생된 가청음의 나머지 부분을 출력하는 데 이용될 수 있다.
설명된 실시예들은 적외선 광 방출기와 적외선 광 감지기를 적어도 포함할 수 있는 근접 센서를 포함할 수 있다. 사용자가 통화에 관여하고 있는 동안, 적외선 광 방출기는 전형적으로 커버(106)를 통하여 투과되고 커버(106)의 표면으로부터 방출될 수 있는 광을 방출한다. 이렇게 하여, 스마트폰(100)이 반사 물체(최종 사용자 머리 등)에서 정의된 거리 이내로 접근할 때 커버(106)로부터 방출된 적외선 광의 일부가 반사되고 스마트폰(100) 내에 적외선 방출기에 근접하여 위치한 적외선 광 감지기에 의해 적어도 부분적으로 감지된다. 적외선 광 감지기에 의해 감지된 반사된 적외선 광의 양이 소정 임계치에 도달하거나 이를 초과하면, 광 감지기와 연관된 회로가 스마트폰(100)으로 하여금 적당한 액션을 취하게 할 수 있다. 예를 들어, 최종 사용자의 머리가 정의된 거리 이내에 있을 때, 최종 사용자의 머리에서 반사된 적외선 광은 배터리 전력을 보존하기 위하여 디스플레이(104)로 하여금 어떤 시각적 콘텐츠도 표시하지 않게 하는 방식으로 감지될 수 있다. 더욱이, 어떤 우발적인 터치도 진짜 사용자 입력으로 등록되지 않게 하기 위하여 디스플레이(104)의 어떤 입력 감응 부분들도 작동할 수 없게 될 수 있다. 유감스럽게도 근접 센서로 하여금 광 방출기와 광 감지기 사이의 상호작용의 광역학에 일반적으로 관련된 실수를 범하게 할 수 있는 여러 문제가 있다.
도 3은 유리 시트(302)를 통하여 굴절하고 그것에서 반사하는 광을 보여준다. 굴절은 광이 한 매질에서 다른 매질로 통과할 때 나타나는 현상이다. 일반적으로 광 빔이 그의 속도를 변화시키는 매질에 들어갈 때 광 빔은 방향도 변한다. 이 경우 광 빔(304)은 공기를 통하여 이동할 때보다 유리 시트(302)를 통하여 더 느리게 이동한다. 더 느린 속도로 인해 새로운 매질에 들어갈 때 입사각 θ1이 θ2로 감소할 것이다. 이와 같은 경우 광 빔(304)이 동일한 매질로부터 들어가고 동일한 매질로 나가는 경우 광 빔이 나갈 때의 광 각도는 결국 나갈 때 θ1으로 되돌아간다. 유감스럽게도 빔의 에너지는 모두가 유리를 통과하지는 않고; 광의 일부는 굴절되는 대신 반사된다. 입사각 θ1이 증가함에 따라 유리 시트(302)의 표면에서 반사되는 광의 양도 증가한다. 이는 입사각 θ1이 높은 광 빔은 광의 더 많은 부분을 반사시킬 것임을 의미한다. 도 3의 대시 기호로 된 광 빔은 반사된 광의 잠재적 경로를 보여준다. 완전히 평평한 유리 시트(302)의 경우, 반사된 광 빔(306)은 부딪치는 것과 동일한 각도로 유리 시트(302)의 표면에서 반사한다. 광의 부분들은 또한 반사된 광 빔(308)으로 도시된 바와 같이 유리 시트(302)의 다른 표면에서 반사될 수 있다. 이는 특히 예를 들어 마크(310) 또는 파편과 연관된 광학적으로 활성인 표면이 유리의 표면에 존재하는 경우 가능성이 있다. 이는 유리 시트(302)의 투명도를 감소시킬 수 있고, 그에 의하여 반사의 양을 증가시킬 수 있다. 마지막으로, 반사된 광 빔(312)은 반사된 광이 일시적으로 유리 시트(302)의 내부에 갇히게 되는 각도로 내부 반사에 의해 야기된 제3의 가능한 광 빔 경로를 보여준다.
도 4는 굴절과 반사가 종래의 근접 센서(400)의 동작에 어떻게 영향을 줄 수 있는지를 보여준다. 도 4에는 사용자의 머리(402)와 같은 물체의 외측 에지의 평면도가 도시되어 있다. 머리(402)의 옆에는 근접 센서(400)의 측면도가 있다. 근접 센서(400)는, 예를 들어, 일반적으로 머리(402)에 근접하여 사용되는 휴대용 통신 장치에 포함될 수 있다. 스마트폰(100)은 근접 센서(400)의 사용에 적합한 휴대용 통신 장치의 좋은 예이다. 설명된 실시예에서, 근접 센서(400)는 적외선 방출기(404)와 포토 다이오드(406)를 포함할 수 있다. 적외선(IR) 방출기(404)는 전자기 스펙트럼의 적외선 영역에서 지배적인 주파수 스펙트럼을 가진 광을 발생시킬 수 있다. 따라서, IR 방출기(404)는 커버 유리(410)로 향하는 IR 광 빔(408)을 발생시킬 수 있다. IR 광 빔(408)의 부분들은 커버 유리(410)의 내부 표면에서 반사될 수 있는 반면 다른 부분은 커버 유리(410)를 통하여 투과되어 굴절될 수 있으며 그 중 일부가 결국 최종 사용자의 머리(402)에서 반사된다. 최종 사용자 머리(402)에 부딪치는 IR 광 빔(408)의 일부는 다시 반사되어 커버 유리(410)를 통하여 굴절할 수 있으며 그 중 일부는 포토 다이오드(406)에 의해 감지된다. 커버 유리(410)는 적외선 광이 그것을 통과하게 해주는 임의의 광학적으로 투과성 보호 재료(즉 플라스틱 또는 유리)로 만들어질 수 있지만, 이 예를 위해서 어떤 일반성의 손실도 없이 유리가 사용될 것이라는 점에 유의해야 한다. 근접 센서(400)는 일반적으로 최종 사용자의 머리(402)가 커버 유리(410)로부터 활성화 거리(412)에 또는 그 이내에 있는 활성화 지점에 위치해 있을 때 포토 다이오드(406)에 의해 감지되는 적외선 광의 양이 미리 정해진 임계치와 같거나 이를 초과하도록 설계될 것이다. 임계치에 도달하거나 이를 초과하면, 근접 센서(400)는 근접 신호를 프로세서에 보낼 수 있고 프로세서는 스마트폰(100)으로 하여금 적절한 액션을 취하게 할 수 있는 명령어를 실행할 수 있다. 예를 들어, 활성화 거리(412) 이내에서 최종 사용자의 머리가 감지되면, 근접 센서(400)는 스마트폰(100)의 디스플레이(104)가 보호되게(secured) 할 수 있다. 보호된다고 하는 것은 디스플레이(104)가 스마트폰 사용과 일관된 동작 상태에 놓인다는 것을 의미한다. 그러한 동작 상태는, 예를 들어, 디스플레이 기능, 사용자 터치 이벤트 기능 등을 작동할 수 없게 하는 것을 수반할 수 있다.
유감스럽게도 도 3에 예시된 광의 다른 가능한 경로들에 의해 알 수 있는 바와 같이, 수신된 적외선 광 빔 모두가 사용자에서 반사되는 것은 아니다. 일부 경우에 광 빔(414)으로 도시된 바와 같이, 높은 입사각으로 커버 유리(410)에 도달하는 광은 커버 유리(410)의 표면에서 반사하는 경향이 있다. 충분한 광이 이런 식으로 내부에서 반사되는 경우, 포토 다이오드(406)는 포토 다이오드(406)가 에러로 근접 신호를 프로세서에 보내게 할 정도로 충분한 IR 에너지를 감지할 수 있고, 이로 인해 디스플레이 화면 잠금의 거짓 트리거를 유발할 수 있다. 이는 대화를 계속하면서 폰의 어떤 다른 특징부를 사용하려고 하는 사용자에게 상당히 짜증나게 하는 일일 수 있다. 이러한 종류의 에러는 크로스토크(cross talk)라고 알려져 있다. 일어날 수 있는 두 번째 문제점은 얼룩(416)이나 다른 시야를 가리는 물질이 적외선 광이 취하는 광로의 일부를 가리는 경우이다. 예를 들어, 얼룩(416)은 커버 유리(410)의 투명도를 감소시킬 수 있고 이로 인해 광 빔(418)이 반사되어 마치 사용자의 머리(402)와 접촉하고 있는 것처럼 포토 다이오드(406)에 의해 감지될 수 있다. 이는 또한 폰이 사실은 그렇지 않은데 마치 사용자의 얼굴에 기대어 있는 것처럼 반응하는 거짓 트리거에 기여할 수 있다. 통화 중에 얼룩(416)이 생성되는 상황에서는, 사용자가 디스플레이 어셈블리의 터치 부분에 사용자 입력을 입력하는 것과 같은 어떤 액션을 폰에 대해 행하고자 하여도 그렇게 하지 못할 수 있는데, 그 이유는 사용자의 머리(402)에서 폰을 떼어놓은 후에도, 포토 다이오드(406)는 계속해서 얼룩 반사로부터 프로세서가 디스플레이를 보호된 상태로 유지하도록 명령받기에 충분한 적외선 광을 수신하기 때문이다. 일어날 수 있는 세 번째 문제점은 폰이 포토 다이오드(406)를 활성화시키기에 충분한 적외선 광을 수신하지 않는 경우이다. 이는 길고 검은 머리카락을 지닌 사용자가 폰을 사용하고 있는 경우에도 일어날 수 있다. 폰이 사용자의 머리(402)에 바로 기대어 있는 대신에 사용자의 머리카락에 기대어 놓여 있는 경우, 검은 머리카락은 적외선 광을 그다지 강하게 반사하지 않으며; 그 결과 포토 다이오드(406)가 수신하는 신호는 센서를 활성화시킬 정도로 강하지 않다. 근접 센서 설계자들은 효과적인 신뢰할 수 있는 센서를 갖기 위하여 파라미터들의 신중한 균형을 유지해야 한다는 것이 즉시 명백할 것이다.
도 5는 설명된 실시예들에 따른 근접 센서(500)의 측면도를 보여준다. 이 실시예에서는 IR 투명 잉크 층(502)이 커버 유리(410)의 안쪽에 추가되었다. IR 투명 잉크 층(502)은 광의 임의의 다른 주파수들이 방출기(404)에 근접해 있는 애퍼처(aperture, 503)로부터 방출되거나, 포토 다이오드(406)에 근접해 있는 애퍼처(505) 안으로 들어가지 못하게 걸러낸다. 일부 실시예들에서, 방출기(404)는 IR 투명 잉크 층(502)의 내부 표면에서 소정의 거리에 배치될 수 있다. 여기서 소정의 거리는 방출기(404)에 의해 방출된 광의 대부분이 저입사각으로 IR 투명 잉크 층(502)의 내부 표면에 충돌할 정도로 충분히 길 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 포토 다이오드(406)에 의해 감지되는 반사된 광을 실질적으로 감소시킬 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 방출기(404)는 IR 투명 잉크 층(502)으로부터 시준 거리(collimating distance)에 위치할 수 있다. 여기서 시준 거리는 방출기(404)로부터의 광이 IR 투명 잉크 층(502)의 내부 표면에 입사할 때 실질적으로 시준되게 하는 거리일 수 있다. 애퍼처(504)는 방출된 광이 낮은 입사각으로 휴대폰에서 나가게 함으로써 반사의 발생을 감소시키는 시준기로서 역할을 하고, 그 결과 반사와 임의의 크로스토크 문제가 실질적으로 감소된다. 예를 들어, 애퍼처(504)는 지금까지는 도 4에 도시된 바와 같이 크로스토크를 야기한 적외선 광 빔들(506)을 차단하거나 방향 전환한다. 일부 실시예들에서, 애퍼처(504)는 베이스 부분(base portion) 및 베이스 부분으로부터 일체로 형성된 성형된 윗 부분(shaped upper portion)을 포함할 수 있다. 성형된 윗 부분은 방출기(404)로부터의 광의 선택된 부분만이 포토 다이오드(406)에 의해 감지될 수 있게 하는 에지 모양을 가질 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 방출기(404)와 포토 다이오드(406) 사이의 크로스토크(cross talk)의 양을 감소시킬 수 있다. 더욱이, IR 투명 잉크 층(502)의 내부 표면에 도포된 광학 구조물이 크로스토크를 감소시키도록 설계된다. 적외선 광이 어떻게 해서 유리 커버(410) 또는 IR 투명 잉크 층(502)에서 반사되는 경우, 광학 구조물(508)은 도 5에서 반사된 적외선 광 빔(510)으로 도시된 바와 같은, 반사된 적외선 에너지의 상당한 양을 흡수할 수 있다. 광학 구조물(508)의 모양과 크기는 도 6에서 더 상세히 설명될 것이다. 적외선 광 빔(512)이 얼룩(514)에 의해 커버 유리(410)에서 반사되는 경우, 광학 구조물(508)은 또한 반사된 적외선 에너지를 흡수하여 확산시키는 역할을 하고, 그렇게 함으로써 포토 다이오드(406)에 의해 감지되어 거짓 트리거 액션을 야기하는 일이 방지된다. 애퍼처(504)와 광학 구조물(508)이 크로스토크의 효과와 보호층 상의 얼룩에 관련된 문제들을 크게 감소시키는 데 도움이 되지만, 그럼에도 IR 광 방출기(404)와 포토 다이오드(406)는 적외선 광 빔들(예를 들어 광 빔(516))이 방출기(404), 머리(402), 및 포토 다이오드(406)에 의해 부분적으로 정의된 광로를 효과적으로 이동할 수 있도록 서로에 관하여 배열되어야만 한다. 애퍼처(504)의 크기와 모양에 관하여 거리(518)를 선택함으로써, IR 광 방출기(404)와 포토 다이오드(406) 간의 광로는 IR 에너지를 효율적으로 전송하도록 배열될 수 있다.
도 6은 센서 플렉스(602)의 일부에 부착된 근접 센서(500)의 평면도를 보여준다. 광학 구조물(508)도 예시되어 있고, 방출기(404)와 포토 다이오드(406) 둘 다를 둘러싸고 있다. 일부 실시예들에서, 광학 구조물(508)은 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 타원형 모양을 가질 수 있다. 이런 식으로 구성된 광학 구조물(508)은 각 애퍼처(504)의 에지들에서 적외선 광을 효과적으로 흡수할 수 있다. 이 예시에서는 애퍼처들(504)이 방출기(404)와 포토 다이오드(406) 둘 다를 어떻게 둘러싸고 있는지도 확인할 수 있다. 광학 구조물(508)은 일반적으로 광학 구조물(508)이 최종 사용자에게 분명히 보이지 않도록 IR 투명 잉크 층(502)(미도시) 아래에 완전히 들어맞는 크기일 수 있다.
도 7은 설명된 실시예들에 따른 근접 센서 플렉서블 커넥터(700)(또는 더 간단히 센서 플렉스라고 부름)의 일 실시예를 보여주는 사시도이다. 근접 센서 플렉서블 커넥터(700)는 장치 및 연결된 부품들의 설계 및 요구에 따라 도전성 재료 또는 비도전성 재료로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 근접 센서 플렉서블 커넥터(700)의 바디는 일반적으로 탄력 있는 재료로 제조된 단일의 구조물이다. 통상의 기술을 가진 당업자는 본 발명의 양태들에 따른 근접 센서 플렉서블 커넥터(700)를 제조하는 다양한 방법들이 있다는 것을 즉시 알 것이다. 센서 플렉스(700)는 또한 적어도 하나의 체결 수단(fastening means)을 포함할 수 있다. 체결 수단은 인쇄 회로 기판이나 개별 부품의 콘택트들과 관련 플렉스 커넥터에 구비된 콘택트들 사이의 확고한 연결을 유지하도록 구성될 수 있다. 체결 수단은 플렉스 커넥터의 바디의 제1 및 제2 측면들 상에 또는 커넥터라고도 하는 고정 부분 상에 바로 위치해 있을 수 있다. 커넥터는 임의의 모양, 예를 들어, 구멍, 새김 표시(notch), 돌출부(bump), 고리(hook), 수(male) 또는 암(female) 스냅 잠금 부재일 수 있다.
센서 플렉스(700)는 인쇄 회로 기판 상에 또는 전기 부품에 바로 여러 가지 다양한 방법으로 장착될 수 있다. 예를 들어, 임의의 원하는 형태이고 복수의 패턴을 포함할 수 있는 하나 이상의 콘택트 패턴이 형성될 수 있다. 부품들 간의 간격이 제한되는 상황들에서(스마트폰과 같은 소형 폼팩터 장치에 센서 플렉스(700)를 포함시킴으로 인해), 센서 플렉스(700), 또는 적어도 그의 부분들은 콤팩트한 접힌 구성(compact folded configuration)으로 배열될 수 있다. 이렇게 하여, 개별 전기 부품들은 서로 아주 근접하여 배치될 수 있고 그렇게 함으로써 조립에 필요한 공간의 양을 크게 절약할 수 있다. 어쨌든 그리고 센서 플렉스(700)의 구성에 관계없이, 각각의 콘택트는 콘택트 패턴에서 다른 콘택트와 전기적으로 격리되어 있고 각각은 인쇄 회로 기판 상에 배치된 및/또는 콘택트 패턴과 연관된 콘택트들 중 하나에 다른 식으로 연결된 하나 이상의 회로로부터 신호를 수신하고/하거나 그러한 하나 이상의 회로에 신호를 전송할 수 있는 독립된 신호 라인에 대응한다.
센서 플렉스(700)는 당업계에 공지된 임의의 수단 또는 차후 개발될 기술을 이용하여 인쇄 회로 기판에 고정될 수 있다. 예를 들어, 관련 인쇄 회로 기판으로부터 관련 플렉스 커넥터로 전기 접속을 형성하는 인쇄 회로 기판 상의 적당한 위치에 센서 플렉스(700)를 단단히 배치하기 위해 픽 앤 플레이스 머신(pick and place machine)이 사용될 수 있다. 땜납제(soldering agent)가 사용되는 경우, 커넥터를 인쇄 회로 기판에 부착하기 위해 땜납제를 적시기 위하여 인쇄 회로 기판의 적어도 일부(예를 들어, 고정 부재(securing agent))를 가열하는(또는 다른 식으로 굽는) 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 원하는 전기 접속 패턴을 확립하기 위해서는 적어도 센서 플렉스(700)의 부분들이 콤팩트한 접힌 구성을 형성하도록 배열될 필요가 있을 수 있으며 이 구성은 잠재적으로 손상을 주는 응력이 센서 플렉스(700) 내에 포함된 트레이스들에 가해지는 결과를 야기할 수 있다. 그러므로, 후술하는 바와 같이, 조립과 전기 접속 동작의 일부는 센서 플렉스(700)의 접힌 부분에 가해지는 잠재적으로 손상을 주는 물리력을 감소시킬 수 있는 탄력 있는 재료를 적어도 접힌 구성에 도포하는 것을 포함할 수 있다.
일반적으로 말하면, 센서 플렉스(700)는 센서 회로(702)를 다른 전기 및 기계 부품들에 기계적으로 그리고 전기적으로 접속하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 센서 플렉스(700)는 근접 센서(500)를 스마트폰(100) 내의 다른 부품들과 물리적으로 그리고 전기적으로 접속하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 수신기 포트(702)는 나중에 메인 로직 보드, 즉 MLB에 포함된 프로세스에 의해 처리될 수 있는 오디오 신호를 수신하는 데 이용될 수 있다. 설명된 실시예에서, 수신기 포트(702)는 MLB 커넥터(704)를 통해 MLB에 전기적으로 접속될 수 있다. 도시된 바와 같이, 구불구불한 플렉스 부분(706)은 수신기 포트(702)와 MLB 커넥터(704) 간에 전기 접속을 형성하는 데 이용될 수 있다. 그러나, 부품 밀도를 최대화하기 위해(스마트폰(100)의 작은 크기로 인해), 센서 플렉스(700)는 복수의 부품을 함께 효율적으로 접속하는 데 이용될 수 있고, 복수의 부품 각각은 그 후 플렉스 커넥터(700)에 포함된 다수의 전기 트레이스를 통해 MLB 커넥터(704)에 전기적으로 접속된다. 그러나, 다양한 상호 접속된 부품들 간의 모든 필요한 신호 트래픽을 처리하는 데 필요한 다수의 개별 전기 트레이스를 유지하고 그럼에도 작은 풋프린트를 유지하기 위해, 센서 플렉스(700)는 얇으면서도 유연할 수 있다. 예를 들어, 근접 센서 플렉스(708)는 층층이 쌓인 3층의 회로들을 가질 수 있다. 이렇게 하여, 센서 플렉스(700)의 부분들이 다른 부품들의 둘레에 및/또는 아래에 둘러질 수 있고 그렇게 함으로써 종래의 플렉스들을 대표하는 2차원, 즉, 평평한 접속 패턴과는 대조적으로 3차원 접속 패턴을 생성할 수 있다.
그러므로, 센서 플렉스(700)의 3차원 접이식 양태에 부응하기 위해, 센서 플렉스(700)의 접을 수 있는 부분(710)이, 예를 들어, 수신기 포트(702) 아래에 둘러질 수 있다. 이렇게 하여, 근접 센서 회로(500)는 MLB 커넥터(704)에 연결될 수 있고 그럼에도 수신기 포트(702)와 마주보고 매우 작은 풋프린트를 차지할 수 있다. 예를 들어, 접을 수 있는 부분(710)을 수신기 포트(702) 아래에 두름으로써, 근접 센서 회로(500)는 수신기 포트(702) 가까이에 놓일 수 있고 그렇게 함으로써 전체 풋프린트를 감소시킬 수 있다. 이렇게 하여, 수신기 포트(702)와 근접 센서 회로(500)의 조합이 차지하는 전체 면적은 평평한, 즉 2차원의 플렉서블 커넥터를 필요로 하는 설계들에 비하여 실질적으로 감소될 수 있다. 더욱이, 접을 수 있는 부분(710)의 사용에 따라 근접 센서 회로(500)는 수신기 포트(702)에 대하여 우묵한 곳에 배치되는 방식으로 장착될 수 있다. 다수의 부품들을 수용하기 위해, 센서 플렉스(700)는 도 7에 도시된 실시예에서 수신기 포트(702)로부터 퍼져 나가는 다수의 분기 커넥터를 포함하는 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전술한 구불구불한 플렉스 부분(706)에 더하여, 홀드 버튼(hold button, 712)이 홀드 버튼 플렉스 부분(716)을 이용하여 MLB 커넥터(704)에 접속될 수 있다.
도 8은 근접 센서(500)를 위한 센서 플렉스들(708)의 배면을 보여준다. 근접 센서(500)가 애퍼처들(504)(미도시)과 정렬하도록 기판에 부착될 때, 트레이스들에 손상을 주는 위험을 상당히 증가시키는 크기의 물리력이 가해진다. 이 손상은 일반적으로 최종 조립 단계에서 일어날 것이므로, 이러한 가능성을 실질적으로 감소시키거나, 심지어 제거한다면 매우 이로울 것이다. 특히, 전술한 바와 같이, 설명된 실시예에서는, 센서 플렉스(708)에 포함된 3층의 트레이스들이 있으므로, 조립 프로세스에 의해 가해지는 물리력(예를 들어 근접 센서(712)가 수신기 포트(702)의 둘레에 그리고 아래에 둘러질 때)은 근접 센서(500)를 설치할 때 접을 수 있는 센서 플렉스 부분(708)의 모멘트를 생성할 수 있고 이는 시각적으로는 감지할 수 없는 트레이스 파손을 야기할 수 있다. 트레이스 손상은 조립후 품질 검사시에만 감지될 수 있다. 그러나, 일부 상황들에서, 트레이스 손상은 특정량의 동작 시간이 경과한 후에 얼마 후까지는 드러나지 않을 수 있다. 그러므로, 조립 수율과 신뢰도 문제 둘 다를 위해 트레이스 파손 또는 손상의 발생률을 최소한도로 감소시키는 것이 중요하다.
따라서, 이러한 문제를 다루는 한 가지 방법은 도 8에 예시된 바와 같이 센서 플렉스(708)의 배면에 덮어씌워진 지지판(backer plate, 802)의 추가를 필요로 한다. 지지판(802)은 임의의 실질적으로 강성의 재료로 만들어질 수 있다. 이 모범적인 실시예에서 그것은 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 그러나, 트레이스들에 손상을 주는 가능성을 더 줄이기 위해, 추가적인 지지물이 제공될 수 있다. 예를 들어, 센서 플렉스 영역들(804)은 휨 모멘트에 민감할 수 있는데, 그 이유는 연산 증폭기(op-amps)와 같은 부품들의 지지는 지지판(802)이 필요한 지지를 제공할 수 없게 만들기 때문이다. 그러므로, 필요한 지지를 제공하고 트레이스들에 손상을 주는 전반적 가능성을 줄이기 위하여, 탄력 있는 재료의 컨포멀 코팅(806)이 센서 플렉스의 지지되지 않은 영역들(804)에 추가될 수 있다. 컨포멀 코팅은 지지판(802) 근처의 영역으로 그리고 그 주위로 흐를 수 있는 임의의 재료의 형태를 가질 수 있다. 이렇게 하여, 컨포멀 코팅(806)은 지지판(802)과 통합되어 센서 플렉스 영역들(804)의 전반적인 구조적 강성을 개선하는 단단한 구조물을 형성하고 그 결과 센서 플렉스 영역들(804)은 조립 중 손상을 주는 휨 모멘트로부터 보호된다.
도 9는 설명된 실시예들에 따른 프로세스(900)를 상세히 설명하는 순서도를 보여준다. 프로세스(900)는 제조 프로세스로서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스(900)는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령어를 실행하는 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 프로세서는 근접 센서의 조립 동작들을 지시할 수 있다. 근접 센서는 보호층의 외부 표면에서 제1 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 프로세스(900)는 적어도 다음의 동작들, 즉 기판을 제공하는 동작(902), 상기 기판에 발광 장치를 부착하는 동작(904) - 상기 발광 장치는 휴대용 전자 장치에서 떠나서 밖으로 향하는 방향으로 주요 주파수의 광을 방출하도록 구성됨 -, 광 감지 장치를 상기 발광 장치에 근접하여 상기 기판에 부착하는 동작(906) - 상기 광 감지 장치는 적어도 상기 주요 주파수의 광을 감지하도록 구성됨 -, 시준기를 상기 발광 장치와 상기 광 감지 장치의 사이에 상기 기판에 부착하는 동작(908) - 상기 시준기는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 상당 부분이 저입사각으로 상기 보호층의 내부 표면에 부딪치게 함 -, 필터링 층을 상기 보호층의 내부 표면 상에 배치하는 동작(910) - 상기 필터링 층은 상기 주요 주파수 이외의 광의 주파수들을 걸러내도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치가 상기 주요 주파수의 광 이외의 광을 감지할 가능성을 실질적으로 감소시킴 -, 및 상기 필터링 층의 내부 표면에 도포된 균일한 투명 구조물을 배치하는 동작(912) - 상기 균일한 투명 구조물은 상기 근접 센서에 따른 크기와 모양을 가지고 있고, 상기 균일한 투명 구조물은 그것에 입사한 실질적으로 모든 광을 흡수하도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 물체에서 반사된 광과 연관되지 않은 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 광의 양을 감소시킴 - 을 수행함으로써 행해질 수 있다.
도 10은 설명된 실시예들에 따른 소형 폼팩터 전자 장치를 조립하는 프로세스(1000)를 상세히 설명하는 순서도를 보여준다. 프로세스(1000)는 플렉서블 커넥터 어셈블리를 제공하는 동작(1002), 상기 플렉서블 커넥터 어셈블리의 플렉서블 부분을 접힌 구성(folded arrangement)으로 접는 동작(1004), 및 상기 콤팩트한 접힌 구성을 상기 소형 폼팩터 전자 장치의 하우징에 배치하는 동작(1006)에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 콤팩트한 접힌 구성은 적어도 2개의 부품이 서로 아주 근접하여 배치되게 할 수 있다. 예를 들어, 한 부품은 가청 신호를 제공하기 위한 오디오 장치의 형태를 가질 수 있고 또 다른 부품은 상기 소형 폼팩터 전자 장치까지 미리 정해진 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하는 데 이용되는 근접 센서의 형태를 가질 수 있다.
설명된 실시예들의 다양한 양태들, 실시예들, 구현예들 및 특징들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 설명된 실시예들의 다양한 양태들은 소프트웨어, 하드웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다. 설명된 실시예들은 또한 제조 동작들을 제어하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 코드로서 또는 제조 라인을 제어하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체 상의 컴퓨터 판독가능 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 나중에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 장치이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예로는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, CD-ROM, DVD, 자기 테이프, 및 광학 데이터 저장 장치 등이 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한 컴퓨터 판독가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산될 수 있다.
전술한 설명은, 설명의 목적으로, 설명된 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정 용어 체계를 사용하였다. 그러나, 숙련된 당업자에게는 설명된 실시예들을 실시하기 위하여 그 특정한 세부 사항들이 요구되는 것은 아니라는 것이 명백할 것이다. 따라서, 특정 실시예들에 대한 전술한 설명들은 예시와 설명의 목적으로 제시되어 있다. 이 설명들은 하나도 빠지는 것이 없도록 하거나 설명된 실시예들을 개시된 바로 그 형태들로 제한하려고 한 것이 아니다. 통상의 기술을 가진 당업자에게는 상기 교시 내용들을 고려해서 다수의 수정들 및 변경들이 가능하다는 것이 명백할 것이다.

Claims (42)

  1. 휴대용 전자 장치의 보호층의 외부 표면에서 제1 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하기 위한 근접 센서로서,
    상기 휴대용 전자 장치에서 떠나서 밖으로 향하는 방향으로 주요 주파수의 광을 방출하도록 구성된 발광 장치;
    적어도 상기 주요 주파수의 광을 감지하도록 구성된 광 감지 장치;
    상기 광 감지 장치와 상기 발광 장치 사이에 배치된 시준기(collimator) - 상기 시준기는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 상당 부분이 저입사각으로 상기 휴대용 전자 장치의 보호층에 충돌하게 하고 그렇게 함으로써 상기 보호층의 내부 표면에서 반사하여 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 방출된 광의 양을 감소시킴 -;
    상기 보호층의 내부 표면에 도포된 필터링 층 - 상기 필터링 층은 상기 주요 주파수 이외의 주파수들의 광을 걸러내도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치가 상기 주요 주파수의 광 이외의 광을 감지할 가능성을 실질적으로 감소시킴 -; 및
    상기 필터링 층의 내부 표면에 도포된 균일한 투명 구조물 - 상기 균일한 투명 구조물은 상기 근접 센서에 따른 크기와 모양을 가지고 있고, 상기 균일한 투명 구조물은 상기 구조물에 입사한 실질적으로 모든 광을 흡수하도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 물체에서 반사된 광과 연관되지 않은, 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 광의 양을 감소시킴 -
    을 포함하는 근접 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주요 주파수는 적외선(IR) 주파수인 근접 센서.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 상기 발광 장치는 상기 보호층의 내부 표면에서 제2 거리에 배치되어 있고, 상기 제2 거리는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 대부분이 상기 저입사각으로 상기 보호층의 내부 표면에 충돌할 정도로 충분히 길고, 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 반사된 광을 실질적으로 감소시키는 근접 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시준기는
    베이스 부분(base portion); 및
    상기 베이스 부분으로부터 일체로 형성된 성형된 윗 부분(shaped upper portion) - 상기 성형된 윗 부분은 상기 발광 장치로부터의 광의 선택된 부분만이 상기 광 감지 장치에 의해 감지될 수 있게 하는 에지 모양을 가지며, 그렇게 함으로써 상기 발광 장치와 상기 광 감지 장치 사이의 크로스토크(cross talk)의 양을 감소시킴 -
    을 포함하는 근접 센서.
  5. 제2항에 있어서, 상기 필터링 층은 IR 투명 잉크를 포함하는 근접 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 균일한 투명 구조물은 광학적으로 투명한 구조물인 근접 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 균일한 투명 구조물은 타원형 모양을 가지고 있는 근접 센서.
  8. 제1항에 있어서, 상기 발광 장치는 상기 보호층으로부터 시준 거리(collimating distance)에 위치해 있고, 상기 시준 거리는 상기 발광 장치로부터의 광이 상기 보호층의 내부 표면에 입사할 때 실질적으로 시준되게 하는 거리인 근접 센서.
  9. 보호층을 가진 휴대용 전자 장치에서 사용되는 근접 센서 - 상기 근접 센서는 상기 보호층의 외부 표면에서 제1 거리 이내에 있는 물체의 존재를 감지하는 데 사용됨 - 를 제조하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    발광 장치를 상기 기판에 부착하는 단계 - 상기 발광 장치는 상기 휴대용 전자 장치에서 떠나서 밖으로 향하는 방향으로 주요 주파수의 광을 방출하도록 구성됨 -;
    광 감지 장치를 상기 발광 장치에 근접하여 상기 기판에 부착하는 단계 - 상기 광 감지 장치는 적어도 상기 주요 주파수의 광을 감지하도록 구성됨 -;
    시준기를 상기 발광 장치와 상기 광 감지 장치 사이의 상기 기판에 부착하는 단계 - 상기 시준기는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 상당 부분이 저입사각으로 상기 보호층의 내부 표면에 충돌하게 함 -;
    필터링 층을 상기 보호층의 내부 표면 상에 배치하는 단계 - 상기 필터링 층은 상기 주요 주파수 이외의 주파수들의 광을 걸러내도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치가 상기 주요 주파수의 광 이외의 광을 감지할 가능성을 실질적으로 감소시킴 -; 및
    균일한 투명 구조물을 상기 보호층의 내부 표면에 도포하는 단계 - 상기 균일한 투명 구조물은 상기 근접 센서에 따른 크기와 모양을 가지고 있고, 상기 균일한 투명 구조물은 상기 구조물에 입사한 실질적으로 모든 광을 흡수하도록 구성되고 그렇게 함으로써 상기 물체에서 반사된 광과 연관되지 않은, 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 광의 양을 감소시킴 -
    를 포함하는 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 상기 주요 주파수는 적외선(IR) 주파수인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 상기 발광 장치는 상기 보호층의 내부 표면에서 제2 거리에 배치되어 있고, 상기 제2 거리는 상기 발광 장치에 의해 방출된 광의 대부분이 상기 저입사각으로 상기 보호층의 내부 표면에 충돌할 정도로 충분히 길고, 그렇게 함으로써 상기 광 감지 장치에 의해 감지되는 반사된 광을 실질적으로 감소시키는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 시준기는
    베이스 부분(base portion); 및
    상기 베이스 부분으로부터 일체로 형성된 성형된 윗 부분(shaped upper portion) - 상기 성형된 윗 부분은 상기 발광 장치로부터의 광의 선택된 부분만이 상기 광 감지 장치에 의해 감지될 수 있게 하는 에지 모양을 가지며, 그렇게 함으로써 상기 발광 장치와 상기 광 감지 장치 사이의 크로스토크(cross talk)의 양을 감소시킴 -
    을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 필터링 층은 IR 투명 잉크를 포함하는 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 균일한 투명 구조물은 광학적으로 투명한 구조물인 방법.
  16. 제9항에 있어서, 상기 균일한 투명 구조물은 타원형 모양을 가지고 있는 방법.
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