KR101743143B1 - 탄소마이크로코일모션센서 및 이를 구비한 스마트기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 사용자가 입력한 모션에 따라 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부의 임피던스가 변화하는 것을 이용하여 상기 모션을 감지하고, 상기 모션에 대응하는 기능이 실행되는 스마트기기에 관한 것으로, 사용자가 입력한 모션을 감지하는 탄소마이크로코일모션센서에 있어서, 상기 모션에 따라 임피던스가 변화하는 복수개의 감지유닛을 포함하여 이루어지고, 상기 복수개의 감지유닛은 탄소마이크로코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소마이크로코일모션센서를 제공한다.

Description

탄소마이크로코일모션센서 및 이를 구비한 스마트기기{Carbon micro coil motion sensor and smart device therewith}

본 발명은, 탄소마이크로코일모션센서 및 이를 구비한 스마트기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자가 입력한 모션에 따라 탄소마이크로코일을 포함하는 감지부의 임피던스가 변화하는 것을 이용하여 상기 모션을 감지하고, 상기 모션에 대응하는 기능이 실행되는 스마트기기에 관한 것이다.

스마트기기에 구비되는 모션센서에는 두 가지 종류가 있다고 본다. 하나는 스마트기기 자체의 모션을 감지하는 모션센서이고, 다른 하나는 대상의 모션을 감지하는 모션센서이다. 전자에는 기준면에 대한 스마트기기의 기울기를 측정하는 기울기센서, 중력가속도를 기준으로 스마트기기가 어느 정도의 힘을 받고 있는지를 측정하는 가속도센서, 스마트기기를 움직일 경우 좌표축의 각속도를 측정하는 자이로센서 등이 있고, 후자에는 션트(shunt)식센서, 적외선센서, 정전용량식센서 등이 있다. 본 명세서에서 모션센서라 함은 후자를 지칭하며, 이하 같다.

스마트기기에 구비된 모션센서를 이용한 모션감지기술은 스마트기기의 스크린을 직접 터치하지 않고 손가락 또는 스타일러스펜의 움직임을 스마트기기가 감지할 수 있는 기술을 말하는데, 예를 들면 손가락의 움직임을 이용하여 사용자의 명령을 실행하거나, 여러 개의 손가락 동작을 추적하여 사용자의 명령을 실행하거나, 스타일러스펜의 움직임으로 사용자의 명령을 실행하는 기술을 말한다. 이러한 기술에 대하여 스마트기기를 생산하는 업체마다 다른 용어를 사용하는데, 공간터치, 플로팅터치, 근접터치, 간접터치, 호버링, 3차원터치, 비접촉터치 등으로 불리우며, 모션감지기술을 선보인 스마트폰으로 삼성의 갤럭시S4와 소니의 엑스페리아 솔라 등이 있다. 특허청 발표에 따르면, 2003년부터 2012년까지 모션센서 관련 기술이 178건 출원되었는데, 이 중 174건이 스마트폰이 본격적으로 대중화되던 2008년부터 2012년 사이에 출원되었으며, 이를 출원인별로 살펴보면 내국인 출원이 126건, 외국인 출원이 48건 출원되었다. 출원건수로는 LG전자가 많았고, 현재 가장 활발한 출원을 하고 있는 기업은 애플이며, 그 다음으로 LG전자, 삼성전자, 마이크로소프트 등의 순서로 이어진다. 애플은 사용자의 명령을 특정 제스처와 맵핑시키는 것에 주목하여 모션감지뿐만 아니라 직접 터치하는 기술에도 적용할 수 있는 방향으로 개발 중이며, 마이크로소프트도 비슷한 방향으로 개발이 이루어지고 있다. LG전자와 삼성전자의 경우 스마트기기의 스크린으로부터의 높이에 따라 모션감지기능이 달라지는 기술이 있다. 이렇듯 모션센서를 이용한 모션감지기술에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있으며, 모션감지기술은 홀로그램 영상에 터치하여 마치 허공의 물체를 조작하는 것과 같은 효과를 주기 때문에 3차원 광고, 온라인 교육, 3D 비디오게임 등에 적용될 경우 사용자의 관심과 흥미를 배가시킬 것으로 보인다. 또한 모션감지기술은 지문인식을 이용하는 보안기술 또는 스크린에 접촉된 상태로 일정한 모양을 그려서 잠금상태를 해제하는 패턴잠금기술과 달리, 스크린에 접촉흔적을 남기지 않으므로 스마트기기의 보안성능을 크게 향상시킬 수 있으며, 이러한 모션감지기술의 편의성 때문에 그 적용분야가 더욱 확대될 것으로 기대된다.

한편 모션센서는 전술한 바와 같이, 션트(shunt)식센서, 적외선센서, 정전용량식센서 등이 있는데, 션트(shunt)식 센서는 발진회로가 송신측과 수신측 사이의 지속적인 전기진동을 발생시키고, 델타 시그마형 AD컨버터가 그 진동을 지속적으로 측정하는데, 사용자가 모션을 입력하면 그 전기진동이 방해받게 된다. 만약 사용자가 손가락으로 모션을 입력하였다면, 송수신측 사이의 전계 일부가 손가락으로 접지되게 되는데, 이러한 전계의 변화를 컨버터가 인식하는 방식으로 모션을 감지한다. 이와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-0421402호(발명의 명칭 : 변위전류감지기와 3차원위치, 배향 및 물체분포를 결정하는 방법, 이하 종래기술 1이라 한다.)에서는 한정된 공간 내의 전기 도전성 물체(electrically conductive mass)의 물체분포, 위치 및 배향으로부터 선택된 적어도 하나의 성질을 특성화하는 방법에 있어서, 상기 공간에 근접하여 복수의 전극들을 서로에 대해 한정된 위치를 갖도록 배치하는 단계, 상기 복수의 전극들 중 한 전극을 통하여 주어진 AC 신호에 대해, 상기 성질에 대한 복수의 인스턴스들(instances)을 상기 복수의 전극들을 통한 대응하는 예상 전류 레벨들(상기 예상 전류 레벨들은 적어도, 상기 하나의 전극에서 나오는 상기 전류를 반영하는 로딩 모드 전류와, 상기 AC 신호에 의해 생성된 필드의 적어도 일부의 접지로의 션팅을 반영하는 상기 복수의 전극들을 통한 션트 모드 전류에 기초함)에 관련시키는 단계, 상기 전극들 중 한 전극을 통하여 AC 신호를 전송하는 단계, 상기 복수의 전극들을 통하여 전류 레벨들을 측정하여 측정 세트를 발생하는 단계 및 상기 측정 세트로부터, 포워드 모델(forward model)에 따라, 상기 측정된 전류 레벨에 가장 근접한 예상 전류 레벨들을 발생하는 상기 성질의 인스턴스(instance)를 추론하는 단계를 포함하는 방법이 개시되어 있다. 적외선센서는 발광부에서 적외선신호를 조사하면, 수광부가 모션을 행하는 수단인 사람의 손과 같은 부분에서 반사된 적외선신호를 수신하여, 적외선신호에 포함된 모션 정보를 수집하는 방식으로 모션을 감지하며, 대한민국 등록특허 10-1282361(발명의 명칭 : 3차원 입력 인터페이스 제공 장치 및 방법, 이하 종래기술 2라 한다.)에서는 화상 정보를 출력하는 표시부와, 공간 상에 중첩된 영역을 형성하도록 소정 각도로 광 신호를 조사하는 복수의 발광부들과, 상기 각 광신호가 피사체에 의해 반사된 반사광 신호를 수신하는 수광부와, 상기 각 반사광 신호의 광량 정보에 따라 상기 피사체의 좌표값을 산출하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 3차원 입력 인터페이스 제공 장치가 개시되어 있다. 실제로 성능이 가장 뛰어나다고 알려진 것은 정전용량식센서인데, 정전용량식센서는 전원이 인가된 전극이 설치되고, 사용자가 전극 근처에서 모션을 입력하면 전극의 정전용량이 변화한다. 만약 사용자가 손가락으로 모션을 입력하였다면, 손가락이 손가락 내부에 또 다른 전극이 설치된 회로 역할을 하면서, 정전용량식센서의 정전용량이 변화하는데, 이러한 정전용량의 변화를 측정하는 방식으로 모션을 감지한다. 이와 관련하여 대한민국 공개특허 10-2014-0140113호(발명의 명칭 : 정전용량 터치 근거리-원거리 스위칭, 이하 종래기술 3이라 한다.)에서는 자기-정전용량(self-capacitance) 구성과 상호 정전용량(mutual capacitance) 구성 사이에서 터치 센서 패널을 스위칭하기 위한 방법으로서, 제1 세트의 복수개의 선들을 자기-정전용량 구성에서는 감지 전극들로서, 그리고 상호 정전용량 구성에서는 구동선들로서 구성하는 단계 및 자기-정전용량 구성 또는 상호 정전용량 구성에서 제2 세트의 복수개의 선들을 감지 전극들로서 구성하는 단계를 포함하는 방법이 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 10-0421402호 대한민국 등록특허 10-1282361호 대한민국 공개특허 10-2014-0140113호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술 1과 관련된 션트(shunt)식 센서는 다양한 모션을 인식할 수 있는 모션센서를 구현하려면 복잡한 회로구성이 필요하다는 제1문제점, 종래기술 2와 관련된 적외선센서는 외광의 영향을 받기 쉽다는 제2문제점, 종래기술 3과 관련된 정전용량식센서는 노이즈 신호에 취약하고 전극 간 저항으로 감도가 떨어질 수 있으며, 손에 장갑을 낀 상태로 모션을 입력하면 감도가 떨어진다는 제3문제점을 해결하려 하는 것이다.

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.

상기 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 사용자가 입력한 모션을 감지하는 탄소마이크로코일모션센서에 있어서, 상기 모션에 따라 임피던스가 변화하는 복수개의 감지유닛을 포함하여 이루어지고, 상기 복수개의 감지유닛은 탄소마이크로코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소마이크로코일모션센서를 제공한다.

또한, 본 발명은 사용자가 입력한 모션을 감지하여 모션패턴을 확정하는 탄소마이크로코일모션센서모듈에 있어서, 복수개의 채널을 포함하는 채널부, 복수개의 감지유닛을 포함하여 구성되고, 상기 채널부에 인가되는 교류에 대하여 임피던스소자로서 기능하여 상기 모션에 따라 임피던스가 변화하는 감지부, 상기 복수개의 감지유닛 각각과 상기 복수개의 채널 각각을 통해 연결되고, 상기 채널부에 상기 교류가 인가되는 경우에 상기 복수개의 감지유닛 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 임피던스신호를 생성하는 기능을 구비하는 임피던스측정부, 상기 임피던스측정부로부터 수신된 상기 임피던스신호를 처리하여 상기 모션패턴을 확정하는 기능을 구비하는 프로세서부를 포함하여 이루어지고, 상기 감지부는 탄소마이크로코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소마이크로코일모션센서모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 탄소마이크로코일모션센서모듈을 포함하여 이루어지는 스마트기기를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 감지부는 상기 탄소마이크로코일이 2 내지 10wt%만큼 혼합되는 것을 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탄소마이크로코일은 3차원적인 나선형상으로 직경 1 내지 10마이크로미터 및 길이 10 내지 500마이크로미터인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탄소마이크로코일은 코일을 이루는 탄소섬유의 직경이 0.01 내지 1마이크로미터인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 프로세서부는 상기 임피던스신호를 디지털신호로 변환하여 모션패턴을 확정하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탄소마이크로코일모션센서모듈은 사전결정된 모션패턴코드를 기록하고 있는 참조데이터 및 상기 참조데이터를 기록하고 있는 저장부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 스마트기기는 상기 모션패턴에 대응하는 기능을 실행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 스마트기기의 입력모션감지방법에 있어서, 복수개의 감지유닛이 스마트기기의 소정의 부위에 대하여 입력되는 입력모션을 감지하는 단계, 임피던스측정부가 복수개의 감지유닛 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 임피던스신호를 생성하는 단계, 프로세서부가 임피던스신호를 처리하여 모션패턴을 확정하는 단계, 프로세서부가 확정된 모션패턴을 참조데이터와 대비하여 확정된 모션패턴에 모션패턴코드를 부여하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트기기의 입력모션감지방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 스마트기기가 상기 모션패턴코드에 대응하는 기능을 실행하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 간단한 구성으로 다양한 모션을 인식하는 모션센서를 구현할 수 있다는 제1효과, 마이크로스케일의 직경을 가진 탄소마이크로코일을 이용하기 때문에 소형의 모션센서를 제조할 수 있어 점점 소형화되고 있는 스마트기기에 장착하기 용이하다는 제2효과, 탄소마이크로코일은 형상자유도가 높으므로 다양한 형상의 스마트기기에도 응용할 수 있다는 제3효과, 모션센서는 주로 사람의 손에 의한 입력이 이루어지는데 탄소마이크로코일은 생명체를 감지할 수 있으므로 일반인들에게 적합한 성능을 가지는 모션센서를 구현할 수 있다는 제4효과 및 전술한 종래기술들의 문제점이 나타나지 않는다는 제5효과를 갖는다.

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.

도 1은 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 감지유닛에 손가락을 근접 또는 이격시키는 모습을 나타내는 모식도.
도 2는 일실시예로서, 도 1에서 감지유닛의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 3은 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 감지유닛의 무생명체에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 4는 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 감지유닛의 생명체에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 5는 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 감지유닛의 구리에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 6은 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 감지유닛의 아크릴에 대한 감도를 나타내는 그래프.
도 7은 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 감지유닛을 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 포함하는 등가회로로 표현한 등가회로도.
도 8은 일실시예로서, 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서의 복수개의 감지유닛에 손가락을 근접 또는 이격시키는 모습을 나타내는 모식도.
도 9는 일실시예로서, 도 8에서 복수개의 감지유닛의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명인 탄소마이크로코일모션센서모듈의 일실시예를 나타내는 모식도.
도 11은 본 발명인 스마트기기의 일실시예를 나타내는 블록도.
도 12는 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 A에서 B로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 13은 일실시예로서, 도 12에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 14는 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 B에서 A로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 15는 일실시예로서, 도 14에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 16은 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 C에서 D로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 17은 일실시예로서, 도 16에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 18은 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 D에서 C로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 19는 일실시예로서, 도 18에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 20은 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 A를 위에서 아래로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 21은 일실시예로서, 도 20에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 22는 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 A를 아래에서 위로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 23은 일실시예로서, 도 22에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 24는 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 B를 위에서 아래로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 25는 일실시예로서, 도 24에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 26은 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 B를 아래에서 위로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 27은 일실시예로서, 도 26에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 28은 일실시예로서, 손을 둥글게 오므려 감지유닛 C를 좌에서 우로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 29는 일실시예로서, 도 28에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 30은 일실시예로서, 손날을 세워 감지유닛 D를 좌에서 우로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 31은 일실시예로서, 도 30에서 감지부의 임피던스의 실수부 변화를 나타내는 그래프.
도 32는 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 왼쪽가장자리에서 오른쪽가장자리로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 33은 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 오른쪽가장자리에서 왼쪽가장자리로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 34는 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 위쪽가장자리에서 아래쪽가장자리로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 35는 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 아래쪽가장자리에서 위쪽가장자리로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 36은 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 왼쪽가장자리를 위에서 아래로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 37은 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 왼쪽가장자리를 아래에서 위로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 38은 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 오른쪽가장자리를 위에서 아래로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 39는 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 오른쪽가장자리를 아래에서 위로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 40은 일실시예로서, 손을 둥글게 오므려 스마트폰 스크린의 위쪽가장자리를 좌에서 우로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 41은 일실시예로서, 손날을 세워 스마트폰 스크린의 아래쪽가장자리를 좌에서 우로 긋는 모션을 나타내는 모식도.
도 42는 일실시예로서, 참조데이터에 없는 무작위의 모션을 나타내는 모식도.
도 43은 일실시예로서, 스마트기기의 감지유닛이 위치하는 부위에 손가락을 긋는 모션을 나타내는 모식도.

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.

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.

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.

본 발명의 탄소마이크로코일모션센서는 사용자가 입력한 모션을 감지할 수 있으며, 복수개의 감지유닛(121)을 포함하여 이루어진다. 감지유닛(121)은 소정의 유기비히클과 탄소마이크로코일분말을 혼련하여 제조될 수 있는데, 이러한 감지유닛(121)은 그 속에 포함된 탄소마이크로코일로 인하여 대상이 근접 또는 이격함에 따라 임피던스가 변화하는 특성을 보이기 때문에 모션센서로 이용될 수 있다. 임피던스가 변화한다는 것은 임피던스의 실수부, 임피던스의 허수부, 임피던스의 크기, 임피던스의 위상, 어드미턴스의 실수부, 어드미턴스의 허수부, 어드미턴스의 크기 및 어드미턴스의 위상 중 하나 이상이 변화한다는 의미이나, 이에 한정하는 것은 아니다. 도 1에서는 손가락을 감지유닛(121)에 근접시켰다가 이격시키는 모습을 나타내고 있고, 이 경우 감지유닛(121)의 임피던스의 변화를 도 2에 도시하였다. 도 2에서는 임피던스의 여러 가지 파라미터 중에서 임피던스의 실수부를 종속변수로 하여 그래프로 나타내었는데, 도 2의 그래프에 따르면, 손가락이 감지유닛(121)에 근접할수록 감지유닛(121)의 임피던스의 실수부는 증가하고, 손가락이 감지유닛(121)에 접촉하였을 때 감지유닛(121)의 임피던스의 실수부는 최대가 되며, 손가락이 감지유닛(121)에서 이격될수록 감지유닛(121)의 임피던스의 실수부는 감소한다는 것을 알 수 있다. 그러나 감지유닛(121), 더욱 정확하게는 감지유닛(121)에 포함되는 탄소마이크로코일이 모든 종류의 대상을 감지할 수 있는 것은 아닌데, 도 3 내지 도 6은 대상의 종류에 따른 탄소마이크로코일을 포함하는 감지유닛(121)의 감도를 나타내고 있다. 도 3 및 도 4에 따르면 탄소마이크로코일을 포함하는 감지유닛(121)은 무생명체 및 생명체 모두를 잘 감지할 수 있다. 그러나 무생명체의 종류를 나누어 탄소마이크로코일을 포함하는 감지유닛(121)의 감도를 측정하였을 때, 구리와 같은 금속은 좋은 감도를 나타내나(도 5), 아크릴과 같은 폴리머를 포함하는 부도체에 대하여는 감도가 떨어진다는 것을 알 수 있다(도 6). 따라서 본 명세서에서 상기 사용자가 입력한 모션 또는 입력모션 등의 표현은 생명체인 사람의 손 또는 금속물질을 포함하는 스타일러스펜(다른 입력수단을 배제하지 않음.)으로 특정한 모션을 행하는 것을 의미하고, 이하 같다. 그리고 상기에서 설명한 바와 같이, 대상의 근접 또는 이격 여부에 따라 탄소마이크로코일을 포함하는 감지유닛(121)의 임피던스가 변화하므로, 감지유닛(121)을 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 포함하는 등가회로도로 나타낼 수 있고, 이를 도 7에 도시하였다. 물론 도 7은 일실시예로서, 감지유닛(121)의 임피던스를 측정하였을 때 산출된 임피던스의 파라미터를 기초로 등가회로도를 구성한 것이므로, 상기 산출된 임피던스를 보유하는 다른 등가회로도로 구성할 수도 있고, 감지유닛(121)의 탄소마이크로코일의 조성 등을 다르게 하여 감지유닛(121)에 대상을 근접 또는 이격시키는 실험을 하는 경우, 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 하나 이상의 특성이 지배적으로 나타나서 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 하나 이상의 소자로 구성되는 등가회로도가 나타날 수 있다. 이와 같은 탄소마이크로코일을 포함하는 감지유닛(121)의 특성을 고려할 때, 복수개의 감지유닛(121)을 구성요소로 하는 탄소마이크로코일모션센서를 제조할 수 있다. 도 8에서는 감지유닛 a,b,c 및 d(121)를 평면에 배치하여 간단한 탄소마이크로코일모션센서를 제조하고, 상기 평면에서 소정의 간격만큼 이격된 상방에서 손가락을 시계방향으로 회전시키는 일실시예를 도시하고 있고, 이때의 감지유닛 a,b,c 및 d(121)의 임피던스 변화를 도 9에 도시하였다. 종속변수를 임피던스의 실수부로 한 도 9의 그래프에서 감지유닛(121)별로 임피던스의 실수부의 변화가 다르다는 것을 알 수 있는데, 감지유닛 a(121)는 손가락이 처음에 감지유닛 a(121)가 위치한 지점에서 회전을 시작하므로 처음에는 임피던스의 실수부가 높은 값을 기록하지만, 손가락이 감지유닛 a(121)에서 점점 멀어지면서 회전할수록 임피던스의 실수부가 감소하며, 감지유닛 d(121)를 거쳐 감지유닛 a(121)로 돌아오면서 다시 처음의 높은 임피던스의 실수부 값으로 돌아온다는 것을 알 수 있다. 감지유닛 b, c 및 d(121) 역시 유사한 결과를 보이며, 이러한 그래프를 분석하여 역으로 감지유닛(121)에서 이격된 대상의 모션을 파악하는 것이 가능하므로, 탄소마이크로코일을 포함하는 복수개의 감지유닛(121)을 탄소마이크로코일모션센서에 이용할 수 있다는 것을 알 수 있고, 상기 탄소마이크로코일모션센서를 응용한 모듈이나 기타 기기가 구성될 수 있음을 알 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

본 발명의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)은 사용자가 입력한 모션을 감지하여 모션패턴을 확정하며, 채널부(110), 감지부(120), 임피던스측정부(130) 및 프로세서부(140)를 포함하여 이루어진다. 도 10에서는 이러한 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 일실시예를 도시하고 있다. 괄호 안의 도면 부호는 상위 구성요소를 의미하고, 이하 같다. 예를 들어, 도 10에서 도면 부호 121은 감지유닛(121)을 의미하고, 도면 부호 (120)은 감지부(120)를 의미한다. 이하, 도 10을 참조하여 탄소마이크로모션센서모듈을 이루는 각 구성요소별로 상술하기로 한다.

감지부(120)는 복수개의 감지유닛(121)을 포함하여 구성되고, 전술한 바와 같이, 상기 복수개의 감지유닛(121)은 탄소마이크로코일을 포함하는데, 이를 단순히 감지부(120)가 탄소마이크로코일을 포함한다고도 표현하며, 이하 같다. 이러한 탄소마이크로코일로 인하여 감지유닛(121)의 임피던스가 사용자가 입력한 모션에 따라 변화하기 때문에, 감지유닛(121)은 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 구성요소가 된다. 여기서 임피던스란 전기회로에서 교류전원을 인가하였을 때 직류의 저항과 같이 고려될 수 있는 가상적인 개념으로, 전술한 감지유닛(121)의 임피던스에 관한 내용은 모두 교류를 감지유닛(121)에 인가하여 측정한 임피던스에 관한 것이다.

감지유닛(121)에 교류를 인가한다는 것은 감지유닛(121)에 전기적으로 접속하는 전극에 교류를 인가한다는 것으로, 통상 전극의 일부가 탄소마이크로코일을 포함하는 감지유닛(121)에 매립되어 있을 수 있으나, 이런 형태로 한정하는 것은 아니다. 감지유닛(121)의 전극에 교류를 인가하고 감지유닛(121)의 임피던스를 측정함에 있어서, 감지유닛(121) 1개에 전극이 1개이상 형성될 수 있고, 전극은 교류전원에 직접 연결되거나, 도선 등을 통하여 교류전원에 연결될 수 있는데, 전극의 개수나 교류전원과의 연결방법에 관계없이, 감지유닛(121)과 교류전원 또는 감지유닛(121)과 후술할 임피던스측정부(130)를 연결하는 연결부를 채널(111)이라고 하기로 하며, 이하 같다. 도 10에서는 감지유닛(121) 4개가 각각의 채널(111)을 통하여 임피던스측정부(130)에 연결되어 있고, 이러한 복수개의 채널(111)은 채널부(110)를 형성한다. 채널부(110)에 인가되는 교류에 대하여 감지부(120)는 임피던스소자로서 기능하여 사용자가 입력하는 모션에 따라 감지부(120)의 임피던스가 변화하는데, 감지부(120)의 임피던스가 변화한다는 표현은 감지부(120)의 구성요소인 복수개의 감지유닛(121)의 임피던스의 변화한다는 말이므로, 이에 대한 내용은 상기에서 감지유닛(121)의 모션에 따른 임피던스 변화에 대하여 설명한 내용과 같다.

임피던스측정부(130)는 도 10에 도시된 일실시예와 같이 복수개의 감지유닛(121) 각각과 복수개의 채널(111) 각각을 통해 연결되고, 채널부(110)에 교류가 인가되는 경우에 복수개의 감지유닛(121) 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 임피던스신호를 생성하는 기능을 구비한다. 전술한 바와 같이, 감지유닛(121)의 탄소마이크로코일의 조성 등에 따라, 채널부(110)에 교류 인가 시, 감지유닛(121)에서 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 하나 이상의 특성이 지배적으로 나타날 수 있다. 감지유닛(121)에서 저항(R)의 특성이 지배적일 때는 감지유닛(121)의 저항을 측정할 수 있고, 인덕터(L)의 특성이 지배적일 때는 감지유닛(121)의 인덕턴스를 측정할 수 있으며, 커패시터(C)의 특성이 지배적일 때는 감지유닛(121)의 커패시턴스를 측정할 수 있다. 또한 감지유닛(121)에서 인덕터(L)와 커패시터(C)의 특성이 직렬 또는 병렬로 지배적일 때는 직렬 또는 병렬로 연결된 인덕턴스와 커패시턴스를 측정할 수 있고, 저항(R)과 인덕터(L)의 특성이 직렬 또는 병렬로 지배적일 때는 직렬 또는 병렬로 연결된 저항과 인덕턴스를 측정할 수 있으며, 저항(R)과 커패시터(C)의 특성이 직렬 또는 병렬로 지배적일 때는 직렬 또는 병렬로 연결된 저항과 커패시턴스를 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C)의 특성이 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합된 형태로 지배적일 때는 직렬, 병렬 또는 직·병렬 혼합된 형태로 연결된 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스를 측정할 수 있다. 물론 위와 같이 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스와 같은 파라미터 중 하나 이상을 직접 측정하는 방법 외에도, 감지유닛(121)의 전체 임피던스를 측정하여 직렬 또는 병렬연결된 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상을 산출할 수도 있다. 따라서 임피던스측정부(130)가 생성하는 임피던스신호는 감지유닛(121)의 등가회로도를 구성하는 각 소자의 파라미터인 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상에 관한 것일 수도 있고, 임피던스의 실수부, 임피던스의 허수부(리액턴스), 임피던스의 크기, 임피던스의 위상, 어드미턴스의 실수부(컨덕턴스), 어드미턴스의 허수부(서셉턴스), 어드미턴스의 크기 및 어드미턴스의 위상 중 하나 이상에 관한 것일 수도 있다.

프로세서부(140)는 임피던스측정부(130)로부터 수신된 임피던스신호를 처리하여 모션패턴을 확정하는 기능을 구비한다. 예를 들어, 도 8 및 도 9에 도시된 일실시예에서, 감지유닛(121)이 사용자가 입력한 모션을 감지하는 동안 감지유닛(121)의 임피던스 변화를 임피던스측정부(130)가 측정할 수 있고, 임피던스측정부(130)는 임피던스의 실수부에 관한 임피던스신호를 생성할 수 있으며(임피던스신호를 임피던스 실수부에 관한 것으로 한정하지 않음.), 프로세서부(140)는 임피던스신호를 수신하여 이를 소정의 방식으로 처리함으로써 상기 사용자가 입력한 모션의 모션패턴인 시계방향으로 회전한다는 모션패턴을 확정할 수 있다.

본 발명의 스마트기기(1)는 전술한 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)을 포함하여 이루어지고, 이러한 스마트기기(1)에 대하여 이하 상술하기로 한다. 스마트기기(1)는 도 11에 도시된 일실시예와 같이, 전원공급부(50), 무선통신부(60), 오디오/비디오(Audio/Video, A/V)입력부(70), 사용자입력부(80), 센싱부(10), 인터페이스부(20), 메모리(30), 출력부(40) 및 제어부(90)를 포함하여 이루어질 수 있다. 센싱부(10)는 전술한 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)을 포함한다. 도 11에 도시된 스마트기기(1)의 구성요소들은 필수적인 것은 아니고, 이 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 가지거나 더 적은 구성요소들을 가지는 스마트기기(1)가 구현될 수 있다. 전원공급부(50)는 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급하고, 무선통신부(60)는 외부의 이동단말기나 무선통신시스템 등과 무선통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함하며, 오디오/비디오(Audio/Video, A/V)입력부(70)는 오디오신호 또는 비디오신호 입력을 위한 것으로 카메라, 마이크 등이 포함된다. 사용자입력부(80)는 사용자가 스마트기기(1)의 동작제어를 위한 입력데이터를 발생시키는 부분으로 키패드(key pad), 돔스위치(dome switch), 터치패드, 조그휠, 조그스위치 등으로 구성될 수 있고, 인터페이스부(20)는 스마트기기(1)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 하는 부분으로 유/무선헤드셋포트, 외부충전기포트, 유/무선데이터포트, 메모리(30)카드포트, 오디오입출력포트, 비디오입출력포트 등이 포함될 수 있으며, 메모리(30)는 제어부(90)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장되거나 입·출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수 있다. 출력부(40)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키는 부분으로 디스플레이부, 음향출력모듈, 알람부, 햅틱모듈 및 프로젝터모듈 등이 포함될 수 있고, 제어부(90)는 스마트기기(1)의 전반적인 동작을 제어하는데, 특히 전술한 프로세서부(140)가 확정한 모션패턴을 인식 및 처리할 수 있다. 스마트기기(1)에 대한 더 자세한 내용은 여기서 상술하기에는 너무 광범위하고, 본 발명의 요지를 벗어나므로 생략하기로 한다.

스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 프로세서부(140)는 임피던스신호를 디지털신호로 변환하여 모션패턴을 확정하는 기능을 더 구비할 수 있다. 상기에서 설명한 임피던스신호는 전압아날로그신호 또는 전류아날로그신호의 형태로 프로세서부(140)에 전달될 수 있으며, 프로세서부(140)는 이러한 아날로그신호를 특정값을 기준으로 디지털신호로 변환하여 모션패턴을 확정할 수 있다. 스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)은 사전결정된 모션패턴코드를 기록하고 있는 참조데이터(151) 및 참조데이터(151)를 기록하고 있는 저장부(150)를 더 포함하여 이루어질 수 있는데, 프로세서부(140)는 확정된 모션패턴을 저장부(150)의 참조데이터(151)와 대비하여 확정된 모션패턴에 모션패턴코드를 부여할 수 있다. 프로세서부(140)의 모션패턴 확정 및 모션패턴코드 부여와 관련된 내용은 실시예에서 더 상술하기로 한다. 참고로 저장부(150)는 플레시메모리타입(flash memory type), 하드디스크타입(hard disk type), 멀티미디어카드마이크로타입(multimedia card micro type), 카드타입의 메모리(예를 들어 SD메모리, XD메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기디스크 및 광디스크 중 하나 이상이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

스마트기기(1)는 프로세서부(140)가 모션패턴을 확정한 경우, 확정된 모션패턴에 관한 정보를 전기신호로 제어부(90)에 전달할 수 있고, 제어부(90)는 제어신호를 출력부(40)에 전달하여 상기 모션패턴 또는 상기 모션패턴코드에 대응하는 기능을 실행할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 특정한 모션을 취했을 경우, 스마트기기(1)는 알람을 켜고 끄는 기능, 전원을 켜고 끄는 기능, 특정한 영상이 스마트기기(1)의 스크린에 표시되는 기능 또는 전화를 받는 기능을 실행할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 감지유닛(121)이 도 10에 도시된 바와 같이 배치된다면 도 43의 좌측 도면에 도시된 일실시예와 같이 감지유닛(121)이 위치하는 날씨 아이콘 부위에 근접하여 손가락을 그어 주면, 감지유닛(121)이 이러한 모션을 감지하게 되고, 스마트기기(1)는 일련의 과정을 거쳐 도 43의 우측 도면과 같이 날씨 화면을 스크린에 표시할 수 있다.

스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)은 도 10에 도시된 바와 같이 채널부(110)의 일부 및 감지부(120)가 형성되는 기판부(160)를 포함할 수 있다. 기판부(160)는 투명기판이 될 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate, PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PolyEthylene Naphthalate, PEN), 폴리이미드(PolyImide, PI), 사이클로올레핀폴리머(Cyclo-Olefin Polymer, COP), 폴리에테르술폰(PolyEtherSulfone, PES), 실리콘수지, 아크릴 및 글래스 중 선택되는 하나가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그러나 기판부(160)가 스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 필수구성요소는 아니다. 스마트기기(1)가 커버윈도우를 포함하는 경우 상기 채널부(110)의 일부 및 감지부(120)는 커버윈도우에 형성될 수도 있기 때문이다. 이때 커버윈도우는 고릴라글래스, 보로33, 사파이어글래스, 파이렉스, 석영 및 폴리메틸메타크릴레이트(Poly Methyl MethAcrylate, PMMA)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 채널부(110)는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, ITO), 산화인듐아연(Indium Zinc Oxide, IZO), 산화아연(ZnO), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 및 그라핀(graphene) 중 선택되는 하나로 이루어진 전극을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 그러나 이러한 투명전극들은 고가이므로 금, 은, 구리, 니켈, 아연, 철, 알루미늄, 주석, 이들의 합금 또는 고용체, 및 전도성고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 전극을 쓰는 것이 바람직하나 스마트기기(1)의 투과도가 문제된다. 이러한 경우, 감지유닛(121)을 베젤(bezel) 쪽에 형성하고 전극이 스마트기기(1) 스크린의 가장자리 쪽에 위치하도록 하는 것을 고려하여야 한다.

스마트기기(1)의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 감지부(120)(더욱 정확하게는 각각의 감지유닛(121), 이하 같다.)는 탄소마이크로코일이 2 내지 10wt%만큼 혼합되는 것을 제안한다. 2wt%미만으로 탄소마이크로코일이 혼합되는 경우 사용자가 입력하는 모션에 대하여 감지부(120)의 임피던스 변화가 미미할 수 있고, 10wt%를 초과하여 탄소마이크로코일이 혼합되는 경우 감지부(120) 내의 탄소마이크로코일이 서로 연결되어 퍼콜레이션(percolation)이 발생하면서 감지부(120)의 전기전도도가 급격히 증가함으로써 사용자가 입력하는 모션에 대한 감지부(120)의 민감도는 오히려 떨어질 수 있기 때문이다. 또한 감지부(120)에 포함된 탄소마이크로코일은 3차원적인 나선 형상으로 길이 10 내지 500마이크로미터인 것이 바람직하다. 탄소마이크로코일의 길이가 길수록 감지부(120)의 감도는 증가하지만, 감지부(120) 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.

본 발명의 스마트기기(1)의 입력모션감지방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다. 첫째, 복수개의 감지유닛(121)이 스마트기기(1)의 소정의 부위에 대하여 입력되는 입력모션을 감지한다. 이때 스마트기기(1)는, 스마트기기(1)의 소정의 부위에 탄소마이크로코일을 포함하는 복수개의 감지유닛(121)을 배치시켰을 때, 특정한 입력모션에 대하여 상기 복수개의 감지유닛(121)의 임피던스의 특정한 변화가 나타남을 토대로 상기 특정한 모션을 인식할 수 있도록 설정되어 있고, 스마트기기(1)가 여러 가지 모션을 감지할 수 있도록 설정하였다면, 감지유닛(121)이 2개 이상의 모션을 중복인식하지 않도록 주의하여 복수개의 감지유닛(121)을 배치하여야 한다.

둘째, 임피던스측정부(130)가 복수개의 감지유닛(121) 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 임피던스신호를 생성한다. 전술한 바와 같이, 복수개의 감지유닛(121) 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스(저항, 인덕턴스 및 커패시턴스의 연결은 직렬, 병렬 및 직·병렬 혼합연결이 될 수 있으나, 이에 한정하지 않음.) 중 하나 이상을 측정하여 그에 관한 임피던스신호를 생성할 수도 있고, 감지유닛(121)의 전체 임피던스를 측정하여 임피던스의 실수부, 임피던스의 허수부(리액턴스), 임피던스의 크기, 임피던스의 위상, 어드미턴스의 실수부(컨덕턴스), 어드미턴스의 허수부(서셉턴스), 어드미턴스의 크기, 어드미턴스의 위상, 직렬연결된 인덕턴스 및 커패시턴스, 직렬연결된 저항 및 인덕턴스, 직렬연결된 저항 및 커패시턴스, 직렬연결된 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스, 병렬연결된 인덕턴스 및 커패시턴스, 병렬연결된 저항 및 인덕턴스, 병렬연결된 저항 및 커패시턴스, 병렬연결된 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상에 관한 임피던스신호를 생성할 수도 있다.

셋째, 프로세서부(140)가 임피던스신호를 처리하여 모션패턴을 확정한다. 그리고 넷째, 프로세서부(140)가 확정된 모션패턴을 참조데이터(151)와 대비하여 확정된 모션패턴에 모션패턴코드를 부여한다. 이후 스마트기기(1)는 모션패턴에 대응하는 모션패턴코드와 관련하여, 상기 모션패턴코드에 대응하는 기능을 실행하는 단계를 더 수행할 수 있다. 프로세서부(140)의 모션패턴 확정, 프로세서부(140)의 모션패턴코드 부여 및 스마트기기(1)의 모션패턴 또는 모션패턴코드에 대응하는 기능 실행에 관해서는 전술하였고, 더 상세한 내용은 이하 실시예에서 상술하기로 한다.

[실시예]

<탄소마이크로코일모션센서모듈(100)의 제조>

실리콘수지를 포함하는 유기비히클을 준비하였다. 상기 유기비히클 95wt% 및 탄소마이크로코일 5wt%를 혼련하여 슬러리를 제조하였다. 또한 구리전극이 패턴처리된 기판 1장을 준비하였다. 그리고 상기 구리전극이 패턴처리된 기판 1장의 가장자리 4부분 위에 상기 슬러리를 인쇄하여 경화시킴으로써 도 12 등과 같이 감지부(120)가 형성된 기판을 제조하였다. 도 12를 참조하자면, 기판의 가장자리 4부분 위에 인쇄된 슬러리는 경화되어 감지유닛 A,B,C 및 D(121)를 이루고, 구리전극은 각각의 감지유닛(121)과 연결되어 채널부(110)를 이루나 도 12에 도시하지는 않았으며, 구리전극이 패턴처리된 기판 1장은 기판부(160)에 해당된다. 그리고 도 12에 도시하지는 않았으나, 임피던스측정부(130)로 임피던스분석기(Agilent 4249A)를 준비하여 상기 채널부(110)와 연결하였고, 상기 임피던스분석기를 프로세서부(140)인 컴퓨터와 연결하였으며, 컴퓨터는 모션에 따른 임피던스의 실수부 변화가 출력되고 특정값을 기준으로 모션에 따른 임피던스의 실수부 변화를 디지털 값으로 환산함으로써 모션패턴을 정할 수 있도록 프로그램하였다.

<입력모션에 대한 참조데이터(151)의 제조>

채널부(110)에 교류전원을 인가하고 다양한 모션을 행하여 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 관찰하였다. 다양한 모션은 손으로 행하였으며, 감지부(120)로부터 1 내지 3센티미터 이격된 상방에서 행하였다. 도 12와 같이 손날을 세워 감지유닛(121) A에서 B로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 13에 도시하였다. 도 13에 도시된 데이터에서, 특정값 x₁을 기준으로 x₁이상의 값은 1, x₁미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₁을 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 1을 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 14와 같이 손날을 세워 감지유닛(121) B에서 A로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 15에 도시하였다. 도 15에 도시된 데이터에서, 특정값 x₁을 기준으로 x₁이상의 값은 1, x₁미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₂를 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 2를 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 16과 같이 손날을 세워 감지유닛(121) C에서 D로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 17에 도시하였다. 도 17에 도시된 데이터에서, 특정값 x₂를 기준으로 x₂이상의 값은 1, x₂미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₃를 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 3을 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 18과 같이 손날을 세워 감지유닛(121) D에서 C로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 19에 도시하였다. 도 19에 도시된 데이터에서, 특정값 x₂를 기준으로 x₂이상의 값은 1, x₂미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₄를 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 4를 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 20와 같이 손날을 세워 감지유닛 A(121)를 위에서 아래로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 21에 도시하였다. 도 21에 도시된 데이터에서, 특정값 x₃를 기준으로 x₃이상의 값은 1, x₃미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₅를 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 5를 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 22와 같이 손날을 세워 감지유닛 A(121)를 아래에서 위로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 23에 도시하였다. 도 23에 도시된 데이터에서, 특정값 x₃를 기준으로 x₃이상의 값은 1, x₃미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₆를 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 6을 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 24와 같이 손날을 세워 감지유닛 B(121)를 위에서 아래로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 25에 도시하였다. 도 25에 도시된 데이터에서, 특정값 x₃를 기준으로 x₃이상의 값은 1, x₃미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₇을 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 7을 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 26과 같이 손날을 세워 감지유닛 B(121)를 아래에서 위로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 27에 도시하였다. 도 27에 도시된 데이터에서, 특정값 x₃를 기준으로 x₃이상의 값은 1, x₃미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₈을 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 8을 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 28과 같이 손을 둥글게 오므려 감지유닛 C(121)를 좌에서 우로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 29에 도시하였다. 도 29에 도시된 데이터에서, 특정값 x₄를 기준으로 x₄이상의 값은 1, x₄미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₉을 지정하였다. 그리고 손을 둥글게 오므려 감지유닛 C(121)를 우에서 좌로 긋는 모션을 행하였을 때는, 환산된 디지털 값이 손을 둥글게 오므려 감지유닛 C(121)를 좌에서 우로 긋는 모션을 행하였을 때와 동일하게 나와서, 손을 둥글게 오므려 감지유닛 C(121)를 우에서 좌로 긋는 모션에는 위에서 지정한 것과 같은 모션패턴코드 m₉을 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 9를 통하여 나타내었다.

다음으로, 도 30과 같이 손날을 세워 감지유닛 D(121)를 좌에서 우로 긋는 모션을 행하였고, 그때의 감지부(120)의 임피던스의 실수부 변화를 도 31에 도시하였다. 도 31에 도시된 데이터에서, 특정값 x₄를 기준으로 x₄이상의 값은 1, x₄미만의 값은 0으로 환산하여, 환산된 디지털 값으로 모션패턴을 정한 후, 그 모션패턴에 모션패턴코드 m₁₀을 지정하였다. 그리고 손날을 세워 감지유닛 D(121)를 우에서 좌로 긋는 모션을 행하였을 때는, 환산된 디지털 값이 손날을 세워 감지유닛 D(121)를 좌에서 우로 긋는 모션을 행하였을 때와 동일하게 나와서, 손날을 세워 감지유닛 D(121)를 우에서 좌로 긋는 모션에는 위에서 지정한 것과 같은 모션패턴코드 m₁₀을 지정하였다. 이 실험결과를 이하 표 10을 통하여 나타내었다.

위에서 설명한 것들 외의 모션들에 대하여는 에러처리하여 모션패턴코드 m₀를 지정하였다. 이러한 실험들을 바탕으로 제조된 참조데이터(151)를 이하 표 11을 통하여 나타내었다.

<스마트폰의 입력모션감지>

상기에서 제조한 참조데이터(151)를 7센티미터×14센티미터×8밀리미터 크기를 가진 스마트폰의 내부기판의 메모리칩(도 11에서 메모리(30))에 저장하였고, 상기에서 제조한 감지부(120)가 형성된 기판을 스마트폰의 센싱부(10)에 장착하여 스마트폰의 센싱부(10) 내에서 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)이 기능할 수 있도록 스마트폰을 설정하였다. 또한 스마트폰의 제어부(90)를 모션패턴코드를 독립변수로 하는 함수 f를 호출할 수 있도록 설정하였고, 스마트폰의 출력부(40)를 함수 f의 종속변수에 따라 스마트폰의 각 기능이 실행되도록 설정하였다. 참조데이터(151)에 없는 입력모션에 대하여는 다시 입력모션을 수신하도록 설정하였다. 입력모션에 따라 실행되는 스마트폰의 각 기능을 이하 표12를 통하여 나타내었다.

탄소마이크로코일모션센서모듈(100)이 장착된 스마트폰에 대하여 상기 표 12의 입력모션을 행한 결과, 감지부(120)가 입력모션을 감지하고, 임피던스측정부(130)가 감지부(120)의 임피던스를 측정하여 임피던스신호를 프로세서부(140)로 전달하여, 프로세서부(140)는 표 11에 나타난 것과 같은 모션패턴을 확정하고 모션패턴코드를 부여하여 모션패턴코드에 관한 신호를 제어부(90)로 전달하고, 제어부(90)는 함수 f를 호출하여 모션패턴코드에 대응하는 종속변수에 관한 제어신호를 출력부(40)로 보내서, 출력부(40)는 종속변수에 대응하는 기능을 실행함으로써, 스마트폰이 상기 10가지 모션을 감지할 수 있음을 확인할 수 있었다. 도 32에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 왼쪽가장자리에서 오른쪽가장자리로 긋는 모션을 행하자 화면을 좌에서 우로 넘길 수 있었고, 도 33에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 오른쪽가장자리에서 왼쪽가장자리로 긋는 모션을 행하자 화면을 우에서 좌로 넘길 수 있었으며, 도 34에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 위쪽가장자리에서 아래쪽가장자리로 긋는 모션을 행하자 화면을 위에서 아래로 넘길 수 있었다. 또한 도 35에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 아래쪽가장자리에서 위쪽가장자리로 긋는 모션을 행하자 화면을 아래에서 위로 넘길 수 있었고, 도 36에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 왼쪽가장자리를 위에서 아래로 긋는 모션을 행하자 다이얼 화면을 열 수 있었으며, 도 37에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 왼쪽가장자리를 아래에서 위로 긋는 모션을 행하자 주소록 화면을 열 수 있었다. 또한 도 38에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 오른쪽가장자리를 위에서 아래로 긋는 모션을 행하자 볼륨을 낮출 수 있었고, 도 39에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 오른쪽가장자리를 아래에서 위로 긋는 모션을 행하자 볼륨을 높일 수 있었다. 또한 도 40에 도시된 것과 같이 손을 둥글게 오므려 스마트폰 스크린의 위쪽가장자리를 좌에서 우로 긋는 모션을 행하자 날씨 정보 화면을 열 수 있었고, 반대로 손을 둥글게 오므려 스마트폰 스크린의 위쪽가장자리를 우에서 좌로 긋는 모션을 행했을 때도 날씨 정보 화면을 열 수 있었다. 또한 도 41에 도시된 것과 같이 손날을 세워 스마트폰 스크린의 아래쪽가장자리를 좌에서 우로 긋는 모션을 행하자 문자 화면을 열 수 있었고, 반대로 손날을 세워 스마트폰 스크린의 아래쪽가장자리를 우에서 좌로 긋는 모션을 행했을 때도 문자 화면을 열 수 있었다. 또한 도 42에 도시된 것과 같이 참조데이터(151)에 없는 무작위의 모션을 행하였을 때는 재입력을 요구하는 화면을 열 수 있었다. 감지유닛(121)의 개수 및 형태, 감지유닛(121)의 배치 방법, 프로세서부(140)의 모션패턴 확정방법 등에 따라 본 실시예에서 소개한 입력모션 외의 다양한 모션을 스마트기기(1)가 감지할 수 있음은 물론이다.

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.

1 : 스마트기기
10 : 센싱부
100 : 탄소마이크로코일모션센서모듈
110 : 채널부
111 : 채널
120 : 감지부
121 : 감지유닛
130 : 임피던스측정부
140 : 프로세서부
150 : 저장부
151 : 참조데이터
160 : 기판부
20 : 인터페이스부
30 : 메모리
40 : 출력부
50 : 전원공급부
60 : 무선통신부
70 : 오디오/비디오(Audio/Video, A/V)입력부
80 : 사용자입력부
90 : 제어부

Claims (12)

1. 삭제
2. 사용자가 입력한 모션을 감지하여 모션패턴을 확정하는 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)에 있어서,
   복수개의 채널(111)을 포함하는 채널부(110);
   복수개의 감지유닛(121)을 포함하여 구성되고, 상기 채널부(110)에 인가되는 교류에 대하여 임피던스소자로서 기능하여 상기 모션에 따라 임피던스가 변화하는 감지부(120);
   상기 복수개의 감지유닛(121) 각각과 상기 복수개의 채널(111) 각각을 통해 연결되고, 상기 채널부(110)에 상기 교류가 인가되는 경우에 상기 복수개의 감지유닛(121) 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 임피던스신호를 생성하는 기능을 구비하는 임피던스측정부(130);
   상기 임피던스측정부(130)로부터 수신된 상기 임피던스신호를 처리하여 상기 모션패턴을 확정하는 기능을 구비하는 프로세서부(140);
   를 포함하여 이루어지고,
   상기 감지부(120)는 탄소마이크로코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소마이크로코일모션센서모듈.
   
3. 청구항 2의 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)을 포함하여 이루어지는 스마트기기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 감지부(120)는 상기 탄소마이크로코일이 2 내지 10wt%만큼 혼합되는 것을 특징으로 하는 스마트기기.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄소마이크로코일은 3차원적인 나선형상으로 직경 1 내지 10마이크로미터 및 길이 10 내지 500마이크로미터인 것을 특징으로 하는 스마트기기.
   
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄소마이크로코일은 코일을 이루는 탄소섬유의 직경이 0.01 내지 1마이크로미터인 것을 특징으로 하는 스마트기기.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 프로세서부(140)는 상기 임피던스신호를 디지털신호로 변환하여 모션패턴을 확정하는 기능을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트기기.
   
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 탄소마이크로코일모션센서모듈(100)은
   사전결정된 모션패턴코드를 기록하고 있는 참조데이터(151); 및
   상기 참조데이터(151)를 기록하고 있는 저장부(150);
   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트기기.
   
9. 청구항 3에 있어서,
   상기 스마트기기(1)는 상기 모션패턴에 대응하는 기능을 실행하는 것을 특징으로 하는 스마트기기.
   
10. 청구항 3의 스마트기기(1)의 입력모션감지방법에 있어서,
    (I) 상기 복수개의 감지유닛(121)이 상기 스마트기기(1)의 소정의 부위에 대하여 입력되는 입력모션을 감지하는 단계;
    (II) 상기 임피던스측정부(130)가 상기 (I)단계에서의 복수개의 감지유닛(121) 각각의 저항, 인덕턴스 및 커패시턴스 중 하나 이상의 것을 측정하여 상기 임피던스신호를 생성하는 단계;
    (III) 상기 프로세서부(140)가 상기 (II)단계에서 생성된 임피던스신호를 처리하여 상기 모션패턴을 확정하는 단계;
    (IV) 상기 (III)단계에서의 프로세서부(140)가 상기 (III)단계에서 확정된 모션패턴을 참조데이터(151)와 대비하여 상기 (III)단계에서 확정된 모션패턴에 모션패턴코드를 부여하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트기기(1)의 입력모션감지방법.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 (III)단계에서의 프로세서부(140)는 상기 (II)단계에서 생성된 임피던스신호를 디지털신호로 변환하여 상기 (III)단계에서의 모션패턴을 확정하는 것을 특징으로 하는 스마트기기(1)의 입력모션감지방법.
    
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 (IV)단계 이후에,
    (V) 상기 스마트기기(1)가 상기 모션패턴코드에 대응하는 기능을 실행하는 단계;
    를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트기기(1)의 입력모션감지방법.
    

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