KR101957624B1 - 터치 압력 감지 모듈 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 감지 기술에 관한 것으로서, 터치 압력 감지 장치를 개시한다. 상기 터치 제어 압력 감지 장치는 커버 플레이트, 지문 인식 모듈 및 압력 센싱 어셈블리를 포함하되, 상기 압력 센싱 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈은 상기 커버 플레이트의 하부에 설치하고, 상기 압력 센싱 어셈블리는 상기 지문 인식 모듈에 근접하여 설치하며, 상기 압력 센싱 어셈블리는 서로 마주 설치한 제1 기판과 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에는 가변 틈새가 있으며, 상기 지문 인식 모듈이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 상기 압력은 상기 압력 센싱 어셈블리에 전달됨으로써 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 있는 가변 틈새가 압력을 받아 변화가 발생된다.

Description

터치 압력 감지 모듈 및 장치

본 발명은 압력 감지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 터치 압력 감지 모듈 및 장치에 관한 것이다.

기존의 터치 스크린 핸드폰(즉, 휴대폰)은 통상적으로 자기 용량형 터치 제어 기술에 기반하는 가상 키를 사용한다. 자기 용량형 터치 제어 기술에 기반하는 가상 키의 동작원리는 손가락이 키 구역에 접촉할 때 손가락으로 인해 키 구역 패널 밑부분의 감응 전극의 자기장의 변화를 야기하고, 자기 장의 변화를 전류/전압 신호의 변화로 변환시키고, 나아가 핸드폰에 감지되고 반응한다.

본 발명의 발명자는 본 발명을 구현하는 과정에서 상기 기술의 문제는 아주 쉽게 오동작을 야기할 수 있음을 발견하였다. 예컨대, 무의식적으로 손가락에 키가 터치되었을 때 키가 즉시 응답하거나 또는 핸드폰을 갖고 다닐 때 무의식적으로 몸에 키가 가볍게 터치되었을 때 키가 즉시 응답한다. 상기 상황에서 사용자는 모두 키를 터치 제어할 의도가 없었으며 이때의 키의 반응은 사용자로 하여금 불편함을 느끼게 한다.

본 발명의 일부 실시예의 목적은 기존 기술에서 사용하는 자기 용량형 터치 제어 기술로 인해 가상 키가 쉽게 오동작하는 문제를 해결하고자 터치 제어 압력 감지 모듈과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예는 터치 제어 압력 감지 장치를 제공하되, 해당 장치는 커버 플레이트, 지문 인식 모듈 및 압력 센싱 어셈블리를 포함하되; 상기 압력 센싱 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈은 상기 커버 플레이트의 하부에 설치하고, 상기 압력 센싱 어셈블리는 상기 지문 인식 모듈에 근접하여 설치하며; 상기 압력 센싱 어셈블리는 서로 마주 설치한 제1 기판과 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에는 가변 틈새가 있으며; 상기 지문 인식 모듈이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 상기 압력은 상기 압력 센싱 어셈블리에 전달됨으로써 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 있는 가변 틈새가 압력을 받아 변화가 발생된다.

본 발명의 다른 실시예는 터치 디스플레이 어셈블리를 포함하는 터치 단말기를 제공한다, 상기 터치 디스플레이 어셈블리는 디스플레이 모듈, 터치 모듈 및 상기 터치 압력 감지 장치를 포함한다. 상기 터치 디스플레이 어셈블리는 상기 압력 센싱 어셈블리의 일단이 탄성체를 통해 미들 프레임(middle frame)에 고정되는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 서로 연결된 압력 센싱 어셈블리와 터치 응답 어셈블리를 포함하는 터치 압력 감지 모듈을 제공하되; 상기 압력 센싱 어셈블리는 압력을 받으면 발생하는 전기 신호를 상기 터치 응답 어셈블리에 전송하도록 구성되며; 상기 터치 응답 어셈블리는 상기 전기 신호에 근거하여 상기 압력 센싱 어셈블리가 압력을 받음으로 하여 발생하는 정전 용량 변화량을 계산하도록 구성되며, 여기서, 상기 압력 센싱 어셈블리는 적어도 하나의 터치 사건에 대응되며, 상기 터치 응답 어셈블리 내에는 압력 범위와 터치 사건의 대응관계가 미리 저장되어 있으며, 상기 압력이 제1 설정 임계값보다 클 때 상기 터치 응답 어셈블리는 트리거 신호를 전송하며, 여기서 상기 트리거 신호와 상기 압력이 위치한 압력 범위와 대응된다.

본 발명의 다른 실시예는 지문 인식에 기반한 터치 장치를 제공한다. 이 장치는 지문 인식 모듈, 메인 컨트롤 칩 및 상기 터치 압력 감지 모듈을 포함한다. 상기 터치 응답 어셈블리의 출력단과 상기 메인 컨트롤 칩은 연결되며, 상기 지문 인식 모듈이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 상기 압력은 상기 터치 압력 감지 모듈 중에 있는 압력 센싱 어셈블리에 전달된다. 상기 메인 컨트롤 칩은 상기 터치 압력 감지 모듈의 트리거 신호를 수신한 후 지문 인식 동작 실행이 필요한지의 여부를 판단하도록 구성되고, 그리고고 인식 동작 실행이 필요하다면, 지문 인식 명령을 생성하도록 구성된다. 상기 지문 인식 모듈은 상기 지문 인식 명령을 수신한 후 지문 인식 동작을 실행하도록 구성되며, 인식된 지문 정보를 메인 컨트롤 칩에 전송한다.

본 발명의 다른 실시예는 커버 플레이트와 상술한 바와 같은 터치 압력 감지 모듈을 포함하는 압력 센싱에 기반한 키보드를 제공한다. 상기 터치 압력 감지 모듈 내에 있는 압력 센싱 어셈블리는 상기 플레이트 하표면에 접합된다.

본 발명의 일부 실시예에 따른 터치 압력 감지 장치에서는, 압력 센싱 어셈블리를 통과하여 지문 인식 모듈에 근접하여 설치한다. 이와 같이 함으로써, 상기 지문 인식 모듈이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 상기 압력을 상기 압력 센싱 어셈블리에 전달하여 터치 압력 감지를 구현한다. 따라서, 본 발명의 실시예를 적용한 터치 압력 감지 장치는 지문 인식 모듈에 대한 누름 동작이 있을 때에만 압력 사건의 응답을 구현함으로써, 효과적으로 오동작 확률을 낮춤과 동시에 공간구조의 절약에도 도움된다.

한 개 또는 복수개의 실시예에서 그와 대응되는 도면을 통해 예시적인 설명을 하였으나 이러한 예시적인 설명은 실시예에 대한 한정이 아니고, 도면 중의 동일한 참조 수자로 표시된 소자는 유사한 소자임을 의미하는 것이며, 특별한 해명이 없다면 도면으로 인한 비례에 대한 제한이 되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 제공한 압력 센싱 어셈블리에 기반한 터치 압력 감지 모듈의 구조와 응용의 모식도;
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에서 제공한 자기 용량형 압력 감지 원리의 모식도;
도 3은 본 발명의 실시예에서 제공한 압력 센싱 어셈블리에 기반한 터치 압력 감지 모듈의 키를 터치하는 모식도;
도 4a는 본 발명의 실시예에서 제공한 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리의 등가 회로의 모식도;
도 4b는 본 발명의 실시예에서 제공한 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리가 압력을 받을 때의 등가 회로의 모식도;
도 5는 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리에 기반한 터치 압력 감지 모듈과 메인 컨트롤 칩을 연결한 모식도;
도 6은 상호 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리에 기반한 터치 압력 감지 모듈과 메인 컨트롤 칩을 연결한 모식도;
도 7은 본 발명의 실시예에서 제공한 지문 인식에 기반한 터치 장치의 구성 모식도;
도 8은 상기 지문 인식에 기반한 터치 장치의 작업 흐름 모식도;
도 9 내지 도 14는 터치 압력 감지에 기반한 터치 단말기의 구조 모식도;
도 15a 내지 도 15e는 터치 단말기의 커버 플레이트와 지문 인식 모듈의 연결 구조 모식도;
도 16a 내지 도 16d는 터치 단말기 중에 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리에 기반한 제1 기판과 제2 기판의 구조의 평면 모식도;
도 17a는 터치 단말기 중에 있는 상호 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리에 기반한 제1 기판과 제2 기판의 평면 구조 모식도;
도 17b 내지 도 17c는 터치 단말기 중에 있는 상호 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리에 기반한 제1 기판의 제1 전극과 제2 전극의 평면 구조 모식도;
도 18은 터치 단말기 중에 있는 터치 디스플레이 어셈블리와 미들 프레임의 연결 구조 모식도; 및
도 19는 본 발명의 실시예에서 제공한 압력 센싱에 기반한 키보드의 단면 구조 및 키를 터치하는 모식도.

아래 본 발명의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 더 뚜렷해지고 명백해지게 하기 위하여, 아래 첨부한 도면과 실시예를 참조하여 본 발명에 대하여 더 상세한 설명을 진행하고자 한다. 여기서 서술하는 구체적인 실시예는 단지 본 발명을 해석하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 센싱 어셈블리에 기반한 터치 압력 감지 모듈의 구조 및 응용의 모식도이다. 도 1에서와 같이, 터치 압력 감지 모듈은 서로 연결된 터치 응답 어셈블리(1)와 압력 센싱 어셈블리(2)를 포함하고, 상기 터치 압력 감지 모듈은 도 1에서처럼 핸드폰과 같은 이동 단말기에 설치할 수 있으며, 여기서, 터치 응답 어셈블리(1)는 압력 센싱 어셈블리(2)가 외부의 눌림으로 하여 받는 압력을 감지하도록 구성되며, 또한 압력에 근거하여 응답 여부를 결정할 수 있다.

압력 센싱 어셈블리(2)는 압력을 받음으로써 생성된 전기 신호를 터치 응답 어셈블리(1)에 출력하도록 구성된다. 터치 응답 어셈블리(1)는 수신한 전기 신호에 근거하여 압력 센싱 어셈블리(2)가 압력을 받음으로써 생성한 정전 용량 변화량을 계산하도록 구성되며, 또한 정전 용량 변화량에 근거하여 압력 센싱 어셈블리가 받은 압력을 계산도록 구성된다.

본 발명의 실시예에서는 정전 용량형 원리에 의하여 압력의 크기를 감지한다. 도 2a에 도시된 바와 같이 평행판 커패시터의 구조이고, 평행판 커패시터 공식인 C=εS/Kd에서 K는 상수이며, ε는 두 기판 사이의 유전 상수를 표시하며, S는 기판 면적을 표시하며, d는 두 기판 사이의 거리를 대표한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 외력이 평행판 커패시터에 가해졌을 때, 이 중 하나의 기판 또는 두 개의 기판에 변형을 야기시킴으로써 두 기판 사이의 거리를 변화시킨다. 예를 들면 두 기판 사이의 거리가 D1에서 D2로 감소한다. 평행판 커패시터 공식에 의하면, 이때의 정전 용량에 변화가 발생한다. 칩은 회로를 통해 정전 용량 값의 변화를 감지해내고 따라서 가한 압력의 크기를 계산해낸다.

일반적으로 정전용량 감지 원리는 자기 용량형 감지와 상호 정전 용량형 감지를 포함한다. 두 개 기판 중의 제1 기판에 구동 신호(송수신 신호)를 주고, 제2 기판을 접지시키며, 제1 기판의 구동 신호를 스스로 주고 받으면 곧 제1 기판과 제2 기판 사이의 정전 용량의 변화를 감지할 수 있으며, 이것이 바로 자기 용량형 감지이다. 제1 기판을 구동 채널에 연결하고, 제1 기판에 구동 신호를 주고, 제2 기판을 센싱 채널에 연결하며, 센싱 채널을 통해 센싱 신호를 수신하며, 구도 채널과 센싱 채널 사이의 상호 정전 용량 변화를 감지하는 방식이 바로 상호 정전 용량형 원리이다. 후속 내용은 주요하게 자기 용량형 원리의 감지 방식을 적용한 감지 방식에 대해 설명할 것이며, 그러나, 본 발명의 실시예는 자기 용량형 감지 방식을 포함하되 이에 한정하지 않는다.

본 발명의 실시예의 압력 센싱 어셈블리는 자기 용량형 방식 또는 상호 정전 용량형 방식 중의 어느 하나를 적용할 수 있다. 자기 용량형 압력 감지 및 상호 정전 용량형 압력 감지의 원리는 모두 자기 용량형 압력 감지의 구조 또는 상호 정전 용량형 압력 감지의 구조를 이루는 두 개의 정전 용량 기판 사이의 틈새가 외부의 눌림으로 인해 변화를 발생할 때, 압력 감지 구조의 정전 용량에 상응한 변화가 발생하고, 또한 틈새의 크기 변화와 압력의 크기는 정상 비례 관계이다. 즉, 일정한 조건 하에서 압력이 크면 클수록 압력 센싱 어셈블리 내의 틈새의 변화가 더 크고, 압력 센싱 어셈블리의 정전 용량 변화는 더 크다. 후속 내용에서 압력 센싱 어셈블리(2)는 주요하게 자기 용량형 압력 감지 방식을 예시할 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 제공하는 기술적 방안이 더 잘 이해되도록 하기 위하여, 일부 기술적 내용은 상호 정전 용량형 압력 감지 방식으로 예시적인 설명을 한다.

일반적인 안드로이드 핸드폰에는 정전 용량 터치 제어 기술에 기반한 3개의 가상 터치 제어 키가 있다. 도 1에 있는 3개의 병렬된 직사각형 프레임은 3개의 압력 센싱 어셈블리(2)를 표시하고, 각각의 압력 센싱 어셈블리(2)는 하나의 키에 해당되며, 하나의 키의 기능을 실행하도록 구성된다. 실제 응용에 있어서, 압력 센싱 어셈블리(2)의 수량은 실제 수요에 근거하여 확정할 수 있고, 예를 들어 핸드폰의 메인 패널에 하나의 키만 설치할 때, 터치 압력 감지 모듈에는 압력 센싱 어셈블리(2)가 하나만 있으면 된다.

도 1에서 도시된 실시예에 있어서, 각각의 직사각형 프레임에는 두 개의 핀이 나와 있고(여기서 압력 센싱 어셈블리(2)는 상호 정전 용량형을 예로 함), 두 개의 핀은 터치 응답 어셈블리(1)의 구동 채널과 센싱 채널에 각기 연결된다. 터치 응답 어셈블리(1)는 각 압력 센서 어셈블리(2)의 그 중 하나의 핀에 자극 신호(excitation signal)를 각기 입력하고, 각 압력 센서 어셈블리(2)의 다른 하나의 핀을 통해 각의 압력 센싱 어셈블리(2)가 외부로부터 눌림을 받음으로써 발생한 전기 신호를 수신한다. 터치 응답 어셈블리(1)는 각 압력 센싱 어셈블리(2)의 전기 신호의 변화에 근거하여 각 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량의 변화량을 계산해낼 수 있고, 따라서 각 압력 센싱 어셈블리(2)의 압력을 계산해낸다.

압력 센싱 어셈블리가 자기 용량형 압력 감지 구조를 적용할 때, 각각의 압력 센싱 어셈블리(2)의 그 중 하나의 핀을 송수신 신호 핀으로 하여 터치 응답 어셈블리(1)에 연결하고, 압력 센싱 어셈블리(2)의 다른 하나의 핀을 접지한다. 터치 응답 어셈블리(1)는 압력 센싱 어셈블리(2)에 연결된 송수신 신호 핀을 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 자극 신호를 입력한다. 터치 응답 어셈블리(1)는 각각의 압력 센싱 어셈블리(2)의 전기 신호의 변화에 근거하여 각각의 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량 변화량을 계산해낼 수 있고, 따라서 각 압력 센싱 어셈블리(2)가 받은 압력을 계산해낸다.

일반적으로, 손가락이 무의식적으로 키를 터치할 때의 압력은 100g보다 작지만, 손가락이 의식적으로 키를 누를 때의 압력은 200g보다 크다. 그러므로, 오동작을 방지하기 위하여, 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력이 제1 설정 임계값(예를 들어 200g)보다 클 때에만 상기 압력 센싱 어셈블리(2)에 대응하는 터치 사건의 트리거 신호를 출력하고, 그렇지 않으면 상기 트리거 신호를 출력하지 않도록 설정함으로써 무의식적으로 터치할 때 발생하는 오동작의 발생 확률을 줄일 수 있다. 복수 개의 압력 센싱 어셈블리(2)가 있을 때, 터치 응답 어셈블리(1)는 각 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력을 동시에 모두 감지해낼 수 있거나 또는 각 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력을 교대로 감지해낼 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 이에 대해 제한을 하지 않는다.

일 실시예에서, 각각의 압력 센싱 어셈블리(2)는 복수 개의 터치 사건에 대응될 수도 있고, 이때, 각각의 압력 센싱 어셈블리(2)가 받은 압력이 처한 압력 범위와 터치 사건의 대응관계를 터치 응답 어셈블리(1)의 내부에 미리 저장할 수 있다. 이때, 임의의 1개의 압력 센싱 어셈블리(2)에 있어서, 상기 압력 센싱 어셈블리가 받은 압력이 제1 설정 임계값보다 클 때, 터치 응답 어셈블리(1)는 압력이 처한 압력 범위에 대응되는 트리거 신호를 출력한다. 예를 들어 말하면, 제1 설정 임계값보다 큰 압력 P를 아래와 같은 3개의 압력 범위로 구분한다: P<P1, P1≤P<P2, P≥P2. 어느 한 압력 센싱 어셈블리(2)에 대하여, P<P1일 때 제1 터치 사건과 대응되고, P1≤P<P2일 때 제2 터치 사건과 대응되며, P≥P2일 때 제3 터치 사건과 대응된다. 만약 상기 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력 P가 P<P1인 범위 내에 있다면, 터치 응답 어셈블리(1)는 제1 터치 사건의 트리거 신호를 출력하고; 만약 상기 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력 P가 P1≤P<P2인 범위 내에 있다면, 터치 응답 어셈블리(1)는 제2 터치 사건의 트리거 신호를 출력하며; 만약 상기 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력 P가 P≥P2인 범위 내에 있다면, 터치 응답 어셈블리(1)는 제3 터치 사건의 트리거 신호를 출력한다. 이러한 방식을 통하여 동일한 키에서 압력의 크기에 근거하여 서로 다른 동작을 실행할 수 있다. 예를 들어, 가볍게 누르는 것은 미리보기가 되고, 세게 누르는 것은 열기가 된다. 이는 압력 센싱 터치 스크린이 부동한 압력에 대해 응답하는 것과 유사하다.

도 3은 본 발명에서 제공하는 압력 센싱 어셈블리에 기반하는 터치 압력 감지 모듈의 키를 터치하는 모식도이다. 도 3에서 알 수 있듯이, 압력 센싱 어셈블리(2)는 손가락(5)에 의해 직접 터치 되지 않고, 손가락(5)으로 터치할 때에는, 압력 센싱 모듈(2) 위에 커버 플레이트(3)(예를 들어 핸드폰의 커버 플레이트)가 설치되어 있고; 커버 플레이트(3)와 압력 센싱 어셈블리(2)는 접착제(4)에 의해 접착되어 있기에, 손가락(5)은 커버 플레이트(3)를 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 압력을 가한다. 손가락(5)으로 커버 플레이트(3)를 터치할 때, 플레이트(3)에 압력을 가하고, 압력은 플레이트(3)와 접착제(4)을 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달되며, 따라서 압력은 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달된다. 일부 실시예에서, 손가락은 직접 압력 센싱 어셈블리(2)를 터치할 수도 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이러한 것들을 제한하지 않는다.

도 4a는 정전 용량형 압력 센싱 어셈블리의 등가 회로의 모식도이고, 도 4b는 정전 용량형 압력 센싱 모듈이 압력을 받을 때의 등가 회로의 모식도이다. 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 손가락(5)으로 커버 플레이트(3)를 터치할 때, 압력은 커버 플레이트(3)와 접착제(4)를 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달되어, 압력 센싱 어셈블리(2)가 압력을 받게 되고, 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량 C₀에 변화가 발생되며, 변화량은 ΔC이며, 즉, 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량은 C₀에서 C₀+ΔC로 변화된다.

도 5는 자기 용량형 압력 센싱 어셈블리에 기반하는 터치 압력 감지 모듈과 메인 컨트롤 칩(7)을 연결한 모식도이다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 터치 응답 어셈블리(1)는 프로세스 유닛(105), 자극 신호 회로 유닛(102), 전치 증폭 유닛(103), 아날로그 디지털 변환 회로 유닛(104) 및 송수신 전환 스위치(106)가 있다. 프로세스 유닛(105)과 자극 신호 회로 유닛(102)의 입력단이 연결되어 있고, 자극 신호 회로 유닛(102)의 출력단과 송수신 전환 스위치(106)의 제1 단이 연결되어 있으며, 송수신 전환 스위치(106)의 제2 단과 압력 센싱 어셈블리(2)의 일단과 연결되어 있으며, 송수신 전환 스위치(106)의 제3 단과 전치 증폭 유닛(103)의 입력단이 연결되어 있으며, 전치 증폭 유닛(103)의 출력단과 아날로그 디지털 변환 회로 유닛(104)의 입력단이 연결되어 있으며, 아날로그 디지털 변환 회로 유닛(104)의 출력단과 프로세스 유닛(105)이 연결되어 있다. 프로세스 유닛(105)은 자극 신호 회로 유닛(102)가 송수신 전환 스위치(106)를 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 구동 신호를 입력하는 것을 컨트롤한다. 압력 센싱 어셈블리(2)가 출력한 전기 신호는 송수신 전환 스위치(106)를 통해 전치 증폭 유닛(103)에 입력되며, 전치 증폭 유닛(103)에 의해 증폭된 후 아날로그 디지털 변환 회로 유닛(104)에 입력되며, 아날로그 디지털 변환 회로 유닛(104)에 의해 디지털 신호로 전환된 후 프로세스 유닛(105)에 입력된다. 프로세스 유닛(105)은 디지털 신호의 변화에 근거하여 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량의 변화량을 계산하고, 정전 용량 변화량에 근거하여 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력을 계산한다.

만약 압력 센싱 어셈블리(2)가 한 개만 있다면, 송수신 전환 스위치(106)를 직접 전치 증폭 유닛(103)의 입력단에 연결할 수 있다. 복수의 압력 센싱 어셈블리(2)가 있을 때에는, 터치 응답 어셈블리(1)에 다중화 스위치(101)를 추가해야 한다. 다중화 스위치(101)는 한 개의 다중 채널 입출력 스위치에 해당되며, 다중화 스위치(101)를 통해 복수 개의 채널(즉, 복수개의 압력 센싱 어셈블리(2))의 압력 감지를 지원할 수 있다. 이때, 도 5에서 도시된 바와 같이, 송수신 전환 스위치(106)는 다중화 스위치(101)를 통해 전치 증폭 유닛(103)의 입력단에 연결된다.

도 6은 상호 정전 용량형 압력 감지 어셈블리에 기반하는 터치 압력 감지 모듈과 메인 컨트롤 칩(7)을 연결한 모식도이다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리(2)의 일단과 자극 신호 회로 유닛(102)의 출력단이 연결되어 있고, 압력 센싱 어셈블리(2)의 타단과 전치 증폭 유닛(103)의 입력단이 연결되어 있어, 따라서 터치 응답 어셈블리(1)가 압력 센싱 어셈블리(2)의 구동 전극에 대한 구동 신호의 인가를 구현하며, 압력 센싱 어셈블리(2)의 감지 전극을 통해 감지 신호를 수신한다. 만약 압력 센싱 어셈블리(2)가 한 개만 있다면, 압력 센싱 어셈블리(2)를 직접 전치 증폭 유닛(103)의 입력단에 연결할 수 있다. 터치 압력 감지 모듈에 복수개의 압력 센싱 어셈블리(2)가 있을 때에는, 터치 응답 어셈블리(1)에 다중화 스위치(101)를 추가해야 한다. 다중화 스위치(101)는 한 개의 다중 채널 입출력 스위치에 해당되며, 다중화 스위치(101)를 통해 복수 개의 채널(즉, 복수개의 압력 센싱 어셈블리(2))의 압력 감지를 지원할 수 있다. 이때, 도 6에서 도시된 바와 같이, 각 압력 센싱 어셈블리(2)는 다중화 스위치(101)를 통해 전치 증폭 유닛(103)의 입력단에 연결된다.

전통적인 기계식 키를 구비한 전자 기기에 상술한 터치 압력 감지 모듈이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어 말하면, 핸드폰, 태블릿, 랩톱/데스크톱 컴퓨터 등 전자 기기와 키보드에 지문 키가 포함된 전자 기기에도 상술한 터치 압력 감지 모듈이 사용될 수 있다.

도 7에서 도시된 바와 같이, 상기 터치 압력 감지 모듈은 또한 지문 인식 모듈(6)과도 결합될 수도 있으며, 그리하여 지문 인식에 기반하는 터치 장치가 얻어진다. 지문 인식에 기반하는 상기 터치 장치에는 상기 터치 압력 감지 모듈, 지문 인식 모듈(6) 및 메인 컨트롤 칩(7)이 포함된다. 지문 인식 모듈(6)이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 압력은 터치 압력 감지 모듈 내에 있는 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달된다. 터치 압력 감지 모듈 내에 있는 터치 응답 어셈블리(1)의 출력단과 메인 컨트롤 칩(7)은 연결되어 있다. 메인 컨트롤 칩(7)은 터치 압력 감지 모듈(1)의 트리거 신호를 수신한 후 지문 인식 동작 실행이 필요한지의 여부를 판단한다. 동작 실행이 필요하다면, 지문 인식 명령을 생성하고, 지문 인식 모듈(6)은 상기 지문 인식 명령을 수신한 후 지문 인식 동작을 실행하며, 동시에 인식된 지문 정보를 메인 컨트롤 칩(7)에 전송한다. 여기서, 지문 인식 모듈(6)은 지문 인식 명령을 수신하기 전에는 휴면 모드에 있으며; 지문 인식 명령을 수신한 후, 휴면 모드를 해제함과 아울러 지문 인식 동작을 실행한다. 인식된 지문 정보를 메인 컨트롤 칩(7)에 전송한 후, 지문 인식 모듈(6)은 다시금 휴면 모드로 들어간다.

도 8에 도시된 바와 같이, 지문 인식에 기반하는 상기 터치 장치의 작업 흐름은 다음과 같다.

단계 801에서, 이 단계에서 지문 인식 모듈(6)은 휴먼 모드에 들어가 있고, 따라서 단계 802로 진입한다.

단계 802에서, 이 단계에서 터치 응답 어셈블리(1)는 설정된 빈도에 따라 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력을 감지하고, 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력이 제1 설정 값보다 큰 지의 여부를 판단하며, 압력이 제1 설정 임계값보다 클 때, 단계 803으로 진입하며, 압력이 제1 설정 임계값보다 작거나 같을 때에는, 단계 801로 복귀한다. 설정된 압력 감지 빈도가 높을수록 압력 감지의 실시간성이 향상된다.

단계 803에서, 이 단계에서 터치 응답 어셈블리(1)는 메인 컨트롤 칩(7)으로 압력 센싱 어셈블리(2)의 터치 사건과 대응되는 트리거 신호를 전송하고, 그런 후에 단계 804로 진입한다.

단계 804에서, 이 단계에서 메인 컨트롤 칩(7)은 터치 사건에 응답할 때 지문 인식 동작 실행이 필요한지의 여부를 판단하고, 지문 인식 동작 실행이 필요하다고 판단될 때, 단계 805로 진입하며, 지문 인식 동작 실행이 필요하지 않으면, 단계 801로 복귀한다.

단계 805에서, 메인 컨트롤 칩(7)은 지문 인식 모듈(6)에 지문 인식 명령을 발송하고, 그런 후에 단계 806으로 진입한다.

단계 806에서, 이 단계에서 지문 인식 모듈(6)은 메인 컨트롤 칩(7)에서 발송한 지문 인식 명령을 수신한 후 휴면 모드를 해제함과 아울러 지문 인식 동작을 실행하며, 인식된 지문 정보를 메인 컨트롤 칩(7)에 전송하고, 그런 후에 단계 801로 진입한다.

지문 인식에 기반하는 상기 터치 장치의 작업 흐름에 따라, 터치 응답 어셈블리(1)가 트리거 신호를 메인 컨트롤 칩(7)에 전송한 이후에 메인 컨트롤 칩(7)은 수신한 트리거 신호에 있는 터치 사건에 의하여 상기 터치 사건에 대해 응답할 때 지문 인식이 필요한지의 여부를 판정하며, 터치 사건에 대한 응답할 때 지문 인식이 필요할 때만이 메인 컨트롤 칩(7)은 지문 인식 명령을 지문 인식 모듈(6)에 전송한다. 그러므로, 지문 인식 모듈(6)은 대부분 경우 휴면 상태에 있으며, 터치 사건이 발생(즉, 메인 컨트롤 칩(7)이 터치 사건의 트리거 신호를 수신함)하고 또한 지문 인식이 필요(즉, 메인 컨트롤 칩(7)이 터치 사건에 대해 응답할 때 지문 인식 동작을 실행할 필요가 있다고 판정함)할 때만이 웨이크업되며 동시에 지문 인식 동작을 실행하며, 이 때문에 지문 인식에 기반하는 터치 장치의 시스템 전력소모를 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 작업 흐름에서, 단계 802에서는 주로 압력 센싱 어셈블리를 누르는 힘의 세기를 감지함으로써 무의식적인 터치로 인한 오동작을 방지하며, 압력 센싱 어셈블리를 누르는 힘의 세기가 특정한 강도에 이를 때만이 메인 컨트롤 칩에 터치 사건의 트리거 신호를 전송하며, 이로써 무의식적인 키 터치로 인한 오동작의 발생 확률을 낮출 수 있다.

앞에서 압력 센싱 어셈블리(2)에 기반하는 터치 압력 감지 모듈의 구조 및 그 응용에 대해 기술하였다. 아래에 앞에서의 터치 압력 감지 모듈과 구조가 유사한 다른 종류의 터치 압력 감지 모듈의 구조 및 그 응용에 대해 기술하려고 한다. 상기 터치 압력 감지 모듈은 서로 연결된 압력 센싱 어셈블리(2)와 터치 응답 어셈블리(1)를 포함하며, 압력 센싱 어셈블리(2)는 압력을 받음으로 하여 생성한 전기 신호를 터치 응답 어셈블리(1)에 출력하도록 구성되며, 터치 응답 어셈블리(1)는 전기 신호에 의해 압력 센싱 어셈블리(2)가 압력을 받음으로 하여 생성한 정전 용량 변화량을 계산하고, 아울러 정전 용량 변화량에 의해 압력 센싱 어셈블리가 받는 압력을 계산하도록 구성된다. 여기의 터치 압력 감지 모듈에 있는 압력 센싱 어셈블리와 터치 응답 어셈블리의 논리 기능은 앞에서 기술한 터치 압력 감지 모듈에 있는 압력 센싱 어셈블리와 터치 응답 어셈블리의 논리 기능과 같음을 알 수 있다. 그러므로, 여기서 압력 감지 모듈에 있는 압력 센싱 어셈블리(2)와 터치 응답 어셈블리(1)의 연결 구조 및 상호 간의 신호 흐름에 대해 더 반복하여 기술하지 않는다. 그러나, 본 실시예에서의 터치 압력 감지 모듈의 터치 방식은 앞에서 기술한 터치 압력 감지 모듈의 터치 방식을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

본 실시예의 중점은 앞에서 기술한 터치 압력 감지 모듈에 기반하는 터치 압력 장치의 구조를 밝히는데 있다. 본 실시예에서 밝힌 터치 압력 감지 장치의 압력 센싱 어셈블리(2)의 구조는 앞에서 기술한 터치 압력 감지 모듈의 압력 센싱 어셈블리(2)의 구조에도 적용이 된다. 본 실시예에서 압력 센싱 어셈블리(2)는 서로 마주 설치한 제1 기판과 제2 기판을 포함하며, 제1 기판과 제2 기판 사이에는 가변 틈새가 있다. 여기서, 상기 가변 틈새에 압력 센싱 어셈블리(2)가 압력을 받음으로 하여 변화가 발생된다. 터치 응답 어셈블리(1)는 상기 가변 틈새의 변화로 생성된 전기 신호에 의해 압력 센싱 어셈블리(2)가 받는 압력을 계산한다.

이상의 내용을 참조하면, 상기 터치 압력 감지 장치가 단말기에 응용될 때, 터치 단말기가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 단말기는 핸드폰이 될 수 있다. 도 9와 도 10을 참고하면, 상기 터치 단말기에는 커버 플레이트, 미들 프레임 및 지문 인식 모듈(6)이 포함된다. 여기서, 압력 센싱 어셈블리(2)와 지문 인식 모듈(6)은 모두 커버 플레이트(3)의 하방에 설치되어 있고, 즉, 압력 센싱 어셈블리(2)와 지문 인식 모듈(6)은 모두 커버 플레이트(3)와 미들 프레임 사이에 설치되어 있다. 도 9에 도시된 실시예에서와 같이 압력 센싱 어셈블리(2)는 지문 인식 모듈(6)의 양측에 설치되어 있거나 또는 도 10에 도시된 실시예에서와 같이 압력 센싱 어셈블리(2)는 지문 인식 모듈(6)의 하방에 설치되어 있다.

나아가, 커버 플레이트(3)는 터치 스크린의 유리 커버가 될 수 있고, 커버 플레이트(3)의 밑면(즉, 상기 미들 프레임(8)을 마주하는 표면)은 지문 인식 모듈(6)이 위치한 영역에서 함몰부(블라인드 홀(blind hole))를 형성할 수 있으며, 여기서 지문 인식 모듈(6)은 함몰부에 수용될 수 있으며, 접착제(4)를 통해 함몰부의 내벽에 고정된다. 이런 구조를 적용하면, 커버 플레이트(3)는 지문 인식 모듈(6)에 손가락으로 누를 수 있고 또한 지문을 수집할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있고 사용자는 지문 인식이 필요할 때 손가락으로 커버 플레이트(3)의 표면을 누를 수 있으며, 지문 인식 모듈(6)은 커버 플레이트를 통해 사용자의 손가락 지문 정보를 수집할 수 있다. 지문 인식 모듈(6)이 터치 스크린의 유리 커버의 하방에 설치되어 있기에, 상기 터치 단말기는 지문 인식 모듈(6)을 수용하기 위해 커버 플레이트(3)에 홀을 형성할 필요가 없고, 별도의 세라믹 커버 플레이트, 유리 커버 플레이트 또는 사파이어 커버 플레이트를 설치할 필요도 없으므로 내장형 지문 인식 센서(Invisible Fingerprint Sensor: IFS)의 구조를 구성한다.

압력 센싱 어셈블리(2)가 지문 인식 모듈(6)에 인접하여 설치되어 있기에, 지문 인식 모듈(6)이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 압력은 커버 플레이트(3) 또는 지문 인식 모듈(6)을 통해 터치 압력 감지 모듈에 있는 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달됨으로써 제1 기판(20)과 제2 기판(21) 사이의 가변 틈새가 압력을 받아 변화가 발생한다. 여기서, 압력 센싱 어셈블리의 설치 방식은 아래에서 임의로 하나를 적용할 수 있다. 도 9에서 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)은 커버 플레이트(3)에 설치되어 있고, 상기 압력 센싱 어셈블리(2)의 제2 기판(21)은 미들 프레임(8)에 설치되어 있다. 일 대체 실시예에서, 도 9에 있는 제1 기판(20)과 제2 기판(21)의 위치가 서로 바뀌어도 된다. 즉, 도 11에서 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판(20)은 미들 프레임(8)에 설치되어 있고, 제2 기판(21)은 커버 플레이트(3)에 설치되어 있다. 또 다른 일 대체 실시예에서, 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판(20)과 제2 기판(21)은 모두 지문 인식 모듈(6)과 미들 프레임(8) 사이에 설치될 수도 있다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판(20)은 지문 인식 모듈(6)에 설치되어 있고, 제2 기판(21)은 미들 프레임(8)에 설치되어 있다. 또는 도 10에 있는 제1 기판(20)과 제2 기판(21)의 위치를 바꿀 수 있다. 즉, 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판(20)이 미들 프레임에 설치되고 제2 기판(21)이 지문 인식 모듈(6)에 설치될 수 있다.

터치 압력 감지 모듈에 복수 개의 압력 센싱 어셈블리가 포함될 때, 예를 들면 각 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)은 커버 플레이트(3)에 설치될 뿐만 아니라, 지문 인식 모듈(6)의 서로 대칭되는 양측에 분포된다. 이때 터치 응답 어셈블리(1)에 도 5 또는 도 6에 도시된 다중화 스위치(101)를 추가할 수 있다. 다중화 스위치(101)는 하나의 다중 채널 입출력 스위치에 상기되고, 다중화 스위치(101)는 복수 개의 채널(즉, 복수개의 압력 센싱 어셈블리(2))의 압력 감지를 지원할 수 있다.

도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)과 제2 기판(21) 사이에는 가변 틈새가 있다. 실제 응용에서 상기 가변 틈새는 에어 갭이 될 수 있거나 또는 제1 기판(20)과 제2 기판(21) 사이에 절연 엘라스토머(elastomer)가 충전될 수도 있으며, 여기서 예컨대 발포 고무가 될 수 있다.

커버 플레이트(3)와 압력 센싱 어셈블리(2) 사이는 접착제(4)를 통해 접착되고, 여기서 접착제(4)에는 예컨대 고무질(gum)이 적용될 수 있다. 손가락은 커버 플레이트(3)를 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 압력을 가한다. 손가락으로 커버 플레이트(3)를 터치할 때, 커버 플레이트(3)에 압력을 가하며, 압력이 커버 플레이트(3)와 접착제(4)를 통해 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달됨으로써 압력을 압력 센싱 어셈블리(2)에 전달할 수 있다. 따라서, 커버 플레이트(3)가 압력을 받음으로 하여 압력 센싱 어셈블리(2)의 가변 틈새에 변화가 발생한다. 통상적으로, 압력의 작용 하에 가변 틈새가 작아지면서 제1 기판(20)과 제2 기판(21) 사이의 정전 용량이 커지게 되고, 터치 응답 어셈블리(1)는 특정 빈도로 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량 값을 감지한다. 가변 틈새가 특정 수준으로 작아졌을 때, 터치 응답 어셈블리(1)는 메인 컨트롤 칩(7)에 트리거 신호를 발송한다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)을 커버 플레이트(3)에 고정하였을 때, 상기 압력 센싱 어셈블리(2)의 제2 기판(21)을 미들 프레임(8)에 고정한다. 이렇게 하면, 커버 플레이트(3)와 미들 프레임(8) 사이의 공간을 이용하여 제1 기판(20)과 제2 기판(21) 사이에 가변 틈새를 형성할 수 있다. 가변 틈새가 에어 갭일 때, 제2 기판(21)을 터치 감지 모듈에서 독립된 단독의 한 층 접지층으로 구현할 수 있고, 따라서 접지층이 구현한 제2 기판(21)을 단독으로 미들 프레임(8)에 고정할 수 있으며, 예컨대 접착제(4)를 통해 미들 프레임(8)에 접착한다.

도 9에 도시된 실시예에서, 송수신 전극인 제1 기판(20)을 커버 플레이트(3)에 고정하였을 때, 압력 센싱 어셈블리(2)는 커버 플레이트(3)의 상방의 손가락의 터치로 인해 쉽게 간섭을 받아 압력 센싱 어셈블리(2)의 정전 용량의 변화를 야기한다. 그러나 터치 응답 어셈블리(1)는 상기 정전 용량의 변화가 손가락의 터치로 인한 것인지 아니면 손가락의 눌림으로 인한 것인지를 구분할 수 없으므로 터치 응답 어셈블리(1)의 판정의 정확성에 영향 줄 수 있다. 그러므로, 터치 단말기에 실드층을 추가할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 실드층(9)을 커버 플레이트(3)와 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20) 사이에 설치함으로써 손가락의 터치로 인한 간섭을 차단할 수 있다.

실제 응용에 있어서, 송수신 전극인 제1 기판(20)은 연성 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)을 적용하여 제작할 수 있다. 예컨대, 2층의 회로가 포함된 연성 회로 기판을 적용할 수 있으며, 그 중 한 층은 제1 기판(20)을 제작하도록 구성하고, 다른 한 층은 실드층이며, 여기서 실드층을 접지한다. 물론, 제1 기판(20)과 실드층(9)은 2층의 산화 인듐 주석(indium tin oxide: ITO)/은막(AG Film) 재료를 적용하여 제작할 수 있으며, 그 회로 구조가 연성 회로 기판과 유사하기에 여기서 더 반복하여 기술하지 않는다

현재 온 셀(On Cell)/인 셀(In Cell)형 터치 스크린에 비해 아웃 셀(Out Cell)형 자기 용량형 터치 스크린이 더욱 광범위하게 사용된다. 아웃 셀(Out Cell)형 자기 용량형 터치 스크린의 커버 플레이트에는 통상적으로 배선층이 설치되어 있다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리(2)와 커버 플레이트의 배선층을 결합시킴으로써 원가를 절약하고 생성 공정을 간소화하는 데 유리하게 된다. 예컨대, 터치 단말기에 G-Film(Glass-Film, 유리에 박막을 입힌 구조), OGS(One Glass Solution: 일체형 터치) 또는 SITO(Single Indium Tin Oxide: 단층의 산화 인듐 주석) 구조의 디스플레이 모듈을 적용하였을 때, 실드층(9)(접지층( GND))을 배선층 내에 제작할 수 있다. 이렇게 하면, 단층의 연성 회로 기판만 적용하여 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)을 제작할 수 있으며, 아울러 연성 회로 기판을 터치 단말기에 조립해 넣을 때, 2층의 연성 회로 기판 중 실드층(9)이 제1 기판(20)이 위치한 층의 상방에 있는지의 여부를 고려할 필요가 없으므로 생성 공정을 간소화시켜 원가를 낮출 수 있다.

도 12는 G-Film 구조의 디스플레이 모듈에 실드층을 설치한 모식도이다. OGS, SITO와 같은 유형의 디스플레이 모듈에 실드층을 설치하는 방식에 대해서 일일이 더 예를 들지 않는다. 도 12에서, 배선층(30)은 광학용 접착제(Optical Clear Adhesive: OCA)층(301) 및 제1 박막층(302)을 포함한다. 여기서, 제1 박막층(302)에 터치 채널 배선층(3020) 및 접지가 설치되어 있고, 상기 접지는 실드층(9)으로 다중 사용될 수 있다.

또는, 단말기에 GFF(Glass-Film-Film，유리에 2층의 박막을 입힌 구조）구조의 디스플레이 모듈이 포함될 때, 실드층(9) 및 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)을 완전히 배선층(30) 안에 제작해 넣을 수도 있다. 도 13은 GFF 구조의 터치 디스플레이 모듈에 설치된 실드층(9)과 제1 기판(20)의 구조 모식도이다. 여기서, 실드층(9)은 제1 기판(20)의 상방에 위치해 있다. 도 13에서, 배선층(30)은 광학용 접착제(Optical Clear Adhesive: OCA), 제1 박막층(302) 및 제2 박막층(303)을 포함하며, 제1 박막층(302)과 제2 박막층(303) 사이에 다른 OCA층(301)이 설치되어 있다. 여기서, 제1 박막층(302)에 접지가 설치되어 있고, 상기 접지는 실드층(9)으로 다중 사용될 수 있으며, 제1 박막층(302)과 제2 박막층(303)에 모두 터치 채널 배선층(3020)이 설치되어 있으며, 아울러 제2 박막층(303)에 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)을 설치할 수 있다.

실제 응용에서, 커버 플레이트(3)에 배선층(30)이 설치되어 있을 때, 압력 센싱 어셈블리(2)를 배선층(30)과 미들 프레임 사이에 설치할 수도 있다. 일 실시예에서, 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)을 배선층(30)에 설치함과 동시에 제2 기판(21)을 미들 프레임에 설치할 수 있다. 하나의 대안적인 실시예에서, 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판(20)을 미들 프레임에 설치하고, 제2 기판을 배선층(30)에 설치한다. 몇몇 대안적인 실시예에서, 실드층(9)과 배선층(30)을 서로 독립시켜 설치할 수도 있다. 이때, 실드층(9)은 제1 기판(20)과 배선층(30) 사이에 설치할 수 있다.

도 10은 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)과 제2 기판(21)을 지문 인식 모듈(6)과 미들 프레임(8) 사이의 터치 단말기에 설치한 구조 모식도이다. 일반적으로 말하면, 지문 인식 모듈(6)은 지문 인식 칩(60)과 보강 강편(reinforcing steel sheet)을 포함하고, 상기 보강 강편을 실드층(9)으로 다중 사용한다. 지문 인식 칩(60)을 커버 플레이트(3)와 보강 강편 사이에 설치하고, 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)과 제2 기판(21)은 모두 지문 인식 칩(60)의 하방에 위치한다. 실제 응용에서, 지문 인식 모듈(6)의 보강 강편과 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20) 또는 제2 기판(21)을 서로 결합시킬 수 있으며, 이로써 생성 공정을 간소화시킬 수 있다. 통상적으로, 지문 인식 칩(60)의 바로 아래 쪽에 있는 보강 강편은 접지됨과 아울러 상기 보강 강편을 소자를 고정하고 지탱하는데 이용할 수 있다. 동시에, 상기 보강 강편이 접지되었기에 제1 기판(20)의 실드층(9)으로 이용할 수 있다.

대안적으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)을 접착제(4)를 통해 미들 프레임(8)에 접착할 수 있다. 이때, 보강 강편을 압력 센싱 어셈블리(2)의 제2 기판(21)(접지 전극)으로 이용할 수 있다. 또는 보강 강편에 자극 신호를 주입하여 보강 강편이 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)으로 되게 함으로써 미들 프레임(8)에 있는 접지와 함께 평행판 커패시터를 형성할 수 있다. 이때 지문 인식 칩(60)은 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)에 있는 실드층(9)으로 될 수 있다. 지문 인식 모듈(6)과 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20) 또는 제2 기판(21)을 서로 결합시키는 것을 통해 생성 공정을 간소화시켜 원가를 낮출 수 있다.

전술한 터치 단말기에서, 지문 인식 모듈과 터치 응답 감지 모듈에 있는 압력 센싱 어셈블리를 서로 결합시킬 때, 지문 인식 모듈의 신호량과 신호 대 잡음비를 높이기 위해, 커버 플레이트의 두께를 얇게 할 필요가 있다. 도 15a 내지 도 15d에서 커버 플레이트 두께를 얇게 하는 4가지 해결 수단을 따로따로 보여준다. 그 중, 도 15a와 도 15b에서, 커버 플레이트(3)의 지문 인식 모듈(6)에 대응되는 영역의 하부 표면과 상부 표면에 각각 맹공(blind via)이 뚫어져 있고, 도 15c에서, 커버 플레이트(3)의 지문 인식 모듈(6)에 대응되는 영역의 하부 표면과 상부 표면에 모두 맹공이 뚫어져 있으며, 도 15d에서, 커버 플레이트(3)에 지문 인식 모듈(6)에 대응되는 스루홀(Through-Hole)이 뚫어져 있다. 물론, 실제 응용에서, 도 15e에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(3)의 두께를 엷게 하지 않아도 된다. 이때, 커버 플레이트(3)의 지문 인식 모듈(6)에 대응되는 영역의 하부 표면과 상부 표면에 맹공 또는 스루홀을 뚫을 필요가 없다. 도 15a 내지 도 15e에서, 지문 인식 모듈(6)의 보강 철편은 압력 센싱 어셈블리(2)의 제2 기판(21)으로 다중 사용되고, 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판(20)은 접착제(4)를 통해 보강 철편에 접착되며, 지문 인식 칩(60)은 접착제(4)를 통해 커버 플레이트에 접착된다.

전술한 터치 단말기에서, 일반적으로 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)은 속이 찬 직사각형 모양을 적용하면 터치 응답 어셈블리(1)가 정전 변화량에 대한 요구를 만족할 수 있다. 그러나 실제 응용에 있어서, 감지 정밀도를 향상할 필요가 있을 때, 제1 기판(20)과 제2 기판(21) 사이의 기생 용량을 축소할 필요가 있게 된다. 자기 용량형 압력 감지 구조에 있어서, 제1 기판(20)의 접지 용량을 축소하는 것이며, 따라서 감지하는 정전 용량 값의 변화량을 확대할 수 있다. 그러려면 제1 기판(20)의 모양에 대해 설계가 필요하며, 자기 용량형 압력 감지 구조에 있어서, 제2 기판(21)은 접지 전극이기 때문에 제2 기판(21)은 접지된 임의의 모양이 될 수 있다.

자기 용량형을 예로 들면, 도 16a에 도시된 바와 같이, 제1 기판(20)의 모양은 직사각형이고; 도 16b에 도시된 바와 같이, 제1 기판(20)의 모양은 한자로 '입 구(口)'자형이며; 도 16c에 도시된 바와 같이, 제1 기판(20)의 모양은 한자로 '돌아올 회(回)'자형이고; 한자로 '돌아올 회(回)'자형은 솔리드(solid)한 큰 직사각형의 중심부에서 솔리드한 작은 직사각형을 파냄으로써 형성된다. 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 기판(20)의 모양은 사행형(meander)이다.

또다시 상호 정전 용량형을 예로 들면, 도 17a에 도시된 바와 같이, 상호 정전 용량형을 적용한 압력 센싱 어셈블리(2)의 제1 기판(20)과 제2 기판(21)은 서로 평행할 뿐만 아니라 모두 직사각형의 모양이다. 여기서, 제1 기판(20)은 터치 응답 어셈블리(1)의 구동 채널에 연결되어 있고, 제2 기판(21)은 터치 응답 어셈블리(1)의 센싱 채널에 연결되어 있다. 대안적으로, 도 17b에 도시된 바와 같이, 제1 기판(20)을 다음과 같이 설계할 수 있다. 제1 기판(20)은 한자로 '돌아올 회(回)'자형으로 동일 평면 내에 배치된 제1 전극(201)과 제2 전극(202)을 포함하고, 제2 기판(21)은 접지되며, 아울러 제2 기판(21)과 제1 기판(20)은 평행판 커패시터를 구성한다. 또는 도 17c에 도시된 바와 같이, 제1 기판(20)을 다음과 같이 설계할 수도 있다. 제1 기판(20)은 'E'자형으로 동일한 평면 내에 배치된 제1 전극(201)과 제2 전극(202)을 포함하고, 제2 기판(21)은 접지되며, 아울러 제1 기판(20)과 제2 기판(21)은 평행판 커패시터를 구성한다. 상술한 내용은 예를 들어 설명한 것일 뿐이며, 제1 기판(20)과 제2 기판(21)의 모양과 위치 관계가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.

일반적으로, 전술한 터치 단말기에는 디스플레이 모듈, 터치 모듈도 포함된다. 통상적으로, 커버 플레이트, 터치 모듈, 디스플레이 모듈 및 터치 압력 감지 모듈로 터치 디스플레이 어셈블리가 구성된다. 터치 디스플레이 어셈블리는 통상적으로 디스펜싱(Dispensing) 공정을 통해 터치 단말기의 미들 프레임과 결합되어 고정된다. 즉, 터치 디스플레이 어셈블리의 주위(예컨대 커버 플레이트)가 모두 디스펜싱 공정을 통해 미들 프레임에 고정된다. 상기 디스펜싱 공정을 적용하여 터치 디스플레이 어셈블리를 조립하면, 손가락으로 커버 플레이트의 상방을 누를 때, 지문 인식 모듈이 위치한 영역(즉, 키 영역)이 야기할 수 있는 물리적 변형량이 매우 작다. 일반적으로, 1 킬로그램(Kg)의 압력이 생성할 수 있는 물리적 변형량은 10 미크로미터(㎛)보다도 작다. 물리적 변형량이 매우 작은 경우에, 터치 응답 어셈블리는 비교적 높은 성능을 구비하여야 아주 미소한 변형 신호를 감지해낼 수 있으며, 더 나아가 아주 미소한 변형 공간을 복수 개의 압력 등급으로 구분할 때에는 계산 난이도가 더 높아진다.

단위 압력에 의한 터치 디스플레이 어셈블리의 물리적 변형량을 확대하기 위하여, 일 실시예에서, 도 18에 도시된 바와 같이, 압력 센싱 어셈블리가 포함된 터치 디스플레이 어셈블리의 일단(즉, 제1 기판과 제2 기판이 설치되어 있는 일단)은 탄성체(42)를 통해 미들 프레임에 고정되고, 터치 디스플레이 어셈블리의 나머지 부분은 여전히 접착층(41)을 통해 미들 프레임에 고정된다. 상기 탄성체는 예컨대 압축된 양면의 발포 테이프 재료가 될 수 있다. 터치 디스플레이 어셈블리를 고정하는 상기 구조를 적용한 터치 단말기는 터치 디스플레이 어셈블리를 조립할 때의 신뢰성을 보장할 뿐만 아니라, 터치 디스플레이 어셈블리가 지문 인식 모듈 영역이 압력을 받을 때의 물리적 변형량도 확대시킬 수 있다. 실제로 테스트해본 결과, 1 킬로그램(Kg)의 압력에서, 탄성체가 미들 프레임에 결합되는 방식을 적용한 터치 디스플레이 어셈블리의 물리적 변형량은 디스펜싱 공정을 적용한 터치 디스플레이 어셈블리의 물리적 변형량의 몇 배에 상당했다.

실제로, 전술한 바와 같은 단말기에서, 터치 응답 어셈블리와 지문 인식 모듈의 지문 인식 칩은 동일한 물리 칩에 집적될 수 있다. 선택적으로, 터치 응답 어셈블리와 터치 모듈의 터치 칩은 동일한 물리 칩에 집적될 수도 있다. 그와 같이, 터치 단말의 칩의 개수는 감소될 수 있어, 터치 단말의 제조 방법을 간소화시킨다.

전술한 바와 같이, 상기 터치 압력 감지 모듈을 키보드에 적용할 때, 압력 센싱에 기반하는 일종의 키보드를 얻을 수 있다. 도 19에 도시된 상기 키보드의 단면 구조 및 키를 터치하는 모식도에 의하면, 상기 키보드에 커버 플레이트(3) 및 상기 터치 압력 센싱 모듈이 포함되고, 터치 압력 센싱 모듈의 각 압력 센싱 어셈블리(2)는 접착제(4)에 의해 커버 플레이트(3)의 하부 표면에 접착되고, 매 개의 압력 센싱 어셈블리(2)는 한 개의 키를 의미한다. 어느 한 키를 클릭할 필요가 있을 경우, 커버 플레이트(3)에서 대응된 위치에 있는 압력 센싱 어셈블리(2)의 바로 상방의 위치를 터치하기만 하면 되며, 동시에 적당한 압력을 가하기만 하면 키의 트리거를 구현할 수 있다.

위에 각종 방법들에 대한 단계를 구분한 것은 기술을 명백히 하기 위한 것뿐이며 구현할 경우 하나의 단계로 통합하거나 또는 어느 한 단계를 분할할 수 있으며, 복수 개의 단계로 분할되어도 같은 논리 관계를 포함하기만 한다면 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 알고리즘 또는 절차에 대해 중요하지 않는 수정을 하거나 또는 중요하지 않는 설계를 첨가하여도 그 알고리즘과 절차의 핵심적인 설계가 본 발명의 보호 범위 내에 있음을 개변할 수 없다.

본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시예에 따른 방법들 중 전부 또는 일부 단계의 구현을 프로그램을 통해 관련 하드웨어를 명령함으로써 완수할 수 있으며, 상기 프로그램은 저장 매체에 저장될 수 있고, 약간의 명령을 포함함으로써 장치(예를 들면 마이크로 컨트롤러, 칩 등) 또는 프로세서가 본 발명의 각 실시예에 따른 방법 중 전부 또는 일부 단계를 구현하도록 한다. 상기 저장 매체는 USB 메모리, 이동식 하드디스크, 읽기 전용 기억 장치(ROM，Read-Only Memory), 등속 호출 기억 장치(RAM，Random Access Memory), 자기 디스크 또는 콤팩트 디스크 등 프로그램을 저장할 수 있는 각종 매체를 포함한다.

마지막으로 설명할 것은, 상기 실시예는 본 발명의 기술수단을 설명하기 위한 것일 뿐이며 이를 제한하지 않는다는 것이다. 비록 상기 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 상세한 설명을 하였으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 이해해야 할 것은, 상기 각 실시예에 기재된 기술수단에 대해 수정 또는 그 중의 일부 구체적인 특징에 대해 등가 대체를 할 수 있으나, 이러한 수정 또는 대체로 인해 대응되는 기술수단의 본질이 본 발명의 각 실시예의 정신 및 범위에서 벗어나지 않는다는 것이다.

Claims (18)

1. 터치 압력 감지 장치로서,
   커버 플레이트, 지문 인식 모듈 및 압력 센싱 어셈블리를 포함하되;
   상기 압력 센싱 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈은 상기 커버 플레이트의 하방에 설치됨과 아울러 상기 압력 센싱 어셈블리는 상기 지문 인식 모듈에 근접하여 설치되고;
   상기 압력 센싱 어셈블리는 서로 마주하여 설치된 제1 기판과 제2 기판을 포함하며;
   상기 제1 기판과 제2 기판 사이에는 가변 틈새가 있고;
   상기 지문 인식 모듈이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 상기 압력은 상기 압력 센싱 어셈블리에 전달되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 상기 가변 틈새가 압력을 받음으로써 변형이 발생되고; 그리고
   상기 커버 플레이트의 적어도 하나의 표면에서 상기 지문 인식 모듈에 대응되는 영역에 맹공(blind via) 또는 스루홀(Through-Hole)이 형성되는, 터치 압력 감지 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 커버 플레이트의 밑면에 블라인드 홀(blind hole)이 형성되어 있고, 상기 지문 인식 모듈이 상기 블라인드 홀 안에 수용되어 있으며, 상기 커버 플레이트는 상기 지문 인식 모듈에 지문을 수집할 수 있는 인터페이스를 제공하는, 터치 압력 감지 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 터치 압력 감지 장치는 터치 단말기에 적용되고, 상기 터치 단말기는 미들 프레임(middle frame)을 포함하며, 상기 커버 플레이트는 터치 스크린의 유리 커버 플레이트이고;
   상기 제1 기판과 제2 기판이 상기 커버 플레이트와 상기 미들 프레임 사이에 설치되는, 터치 압력 감지 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판이 상기 커버 플레이트에 설치됨과 아울러 상기 제2 기판이 상기 미들 프레임에 설치되거나; 또는
   상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판이 상기 미들 프레임에 설치됨과 아울러 상기 제2 기판이 상기 커버 플레이트에 설치되거나; 또는
   상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판이 상기 지문 인식 모듈에 설치됨과 아울러 상기 제2 기판이 상기 미들 프레임에 설치되거나; 또는
   상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판이 상기 미들 프레임에 설치되고 아울러 상기 제2 기판이 상기 지문 인식 모듈에 설치되는, 터치 압력 감지 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 터치 단말기는 배선층을 더 포함하되, 상기 배선층은 상기 커버 플레이트의 하방에 설치되며;
   상기 압력 센싱 어셈블리의 설치 방식에 있어서,
   상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판을 상기 배선층에 설치함과 아울러 제2 기판을 상기 미들 프레임에 설치하는 방식이거나; 또는
   상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판을 상기 미들 프레임에 설치함과 아울러 상기 제2 기판을 상기 배선층에 설치하는 방식 중 어느 하나의 방식이 적용되는, 터치 압력 감지 장치.
6. 청구항 3항에 있어서,
   상기 터치 단말기는 실드층을 더 포함함과 아울러 상기 제1 기판은 상기 압력 센싱 어셈블리의 송수신 전극을 포함하되;
   상기 실드층과 상기 압력 센싱 어셈블리의 제1 기판의 설치 방식에 있어서,
   상기 커버 플레이트의 하방에 배선층이 설치되지 않은 경우에 상기 실드층을 상기 커버 플레이트와 상기 제1 기판 사이에 설치함과 아울러 상기 실드층과 상기 제1 기판은 모두 상기 커버 플레이트의 하방에 위치하는 방식이거나; 또는
   상기 커버 플레이트의 하방에 배선층이 설치된 경우에 상기 실드층을 상기 배선층 내에 설치함과 아울러 상기 제1 기판을 상기 배선층의 하방에 설치하는 방식이거나; 또는
   상기 실드층과 상기 제1 기판을 모두 상기 배선층 내에 설치함과 아울러 상기 제1 기판은 상기 실드층의 하방에 위치하는 방식이거나; 또는
   상기 실드층을 상기 배선층과 상기 제1 기판 사이에 설치함과 아울러 상기 실드층과 상기 배선층은 모두 상기 커버 플레이트의 하방에 위치하는 방식 중 어느 하나의 방식이 적용되는, 터치 압력 감지 장치.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 지문 인식 모듈은 지문 인식 칩과 보강 강편(reinforcing steel sheet)을 포함하되;
   상기 지문 인식 칩은 상기 커버 플레이트와 상기 보강 강편 사이에 설치되며,
   상기 압력 센싱 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈 사이의 설치 방식에 있어서,
   상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판을 상기 보강 강편의 하방에 설치함과 아울러 상기 제2 기판을 상기 미들 프레임에 설치하는 방식이거나; 또는
   상기 보강 강편을 접지함과 동시에 상기 압력 센싱 어셈블리의 제2 기판으로 다중 사용하고, 아울러 상기 제1 기판을 상기 미들 프레임에 설치하며, 상기 제2 기판은 상기 압력 센싱 어셈블리의 접지 전극을 포함하는 방식이거나; 또는
   상기 보강 강편을 상기 압력 센싱 어셈블리의 상기 제1 기판으로 다중 사용하고, 아울러 상기 제2 기판을 상기 미들 프레임에 설치하며, 상기 제1 기판은 상기 압력 센싱 어셈블리의 송수신 전극을 포함하는 방식 중 어느 하나의 방식이 적용되는, 터치 압력 감지 장치.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 기판은 상기 압력 센싱 어셈블리의 접지 전극을 포함함과 아울러 상기 제1 기판은 상기 압력 센싱 어셈블리의 송수신 전극을 포함하며, 상기 제1 기판은 직사각형, 한자로 '입구(口)'자형, 한자로 '돌아올 회(回)'자형, 사행형(meander) 중 어느 하나의 모양을 나타내는, 터치 압력 감지 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 가변 틈새의 변화로 생성된 전기 신호에 의해 상기 압력 센싱 어셈블리가 받는 압력을 계산하며, 구동 채널 및 센싱 채널을 포함하는 터치 응답 어셈블리를 더 포함하고,
   상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 서로 평행한 동시에 직사각형의 모양을 나타내며, 아울러 상기 제1 기판은 상기 터치 응답 어셈블리의 구동 채널에 연결되며, 상기 제2 기판은 상기 터치 응답 어셈블리의 센싱 채널에 연결되거나; 또는
   상기 제1 기판은 한자로 '돌아올 회(回)'자형의 모양으로 동일한 평면 내에 배치된 제1전극과 제2전극을 포함하며, 아울러 상기 제2 기판은 접지되거나; 또는
   상기 제1 기판은 'E'자형으로 동일한 평면 내에 배치된 제1전극과 제2전극을 포함하고, 아울러 상기 제1전극과 제2전극은 서로 치합(齒合)되며, 상기 제2 기판은 접지되고,
   상기 제1전극은 상기 터치 응답 어셈블리의 상기 구동 채널과 연결되고, 상기 제2전극은 상기 터치 응답 어셈블리의 상기 센싱 채널과 연결되는, 터치 압력 감지 장치.
10. 터치 단말기로서,
    터치 디스플레이 어셈블리를 포함하되,
    상기 터치 디스플레이 어셈블리는 디스플레이 모듈, 터치 모듈 및 터치 압력 감지 장치를 포함하며,
    상기 터치 압력 감지 장치는 커버 플레이트, 지문 인식 모듈 및 압력 센싱 어셈블리를 포함하되;
    상기 압력 센싱 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈은 상기 커버 플레이트의 하방에 설치됨과 아울러 상기 압력 센싱 어셈블리는 상기 지문 인식 모듈에 근접하여 설치되고;
    상기 압력 센싱 어셈블리는 서로 마주하여 설치된 제1 기판과 제2 기판을 포함하며;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에는 가변 틈새가 있고;
    상기 지문 인식 모듈이 외부의 압력에 의해 눌릴 경우, 상기 압력은 상기 압력 센싱 어셈블리에 전달되어 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 상기 가변 틈새가 압력을 받음으로써 변형이 발생되고; 그리고
    상기 커버 플레이트의 적어도 하나의 표면에서 상기 지문 인식 모듈에 대응되는 영역에 맹공(blind via) 또는 스루홀(Through-Hole)이 형성되는, 터치 단말기.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 터치 단말기는 미들 프레임(middle frame)을 더 포함하고, 상기 압력 센싱 어셈블리에 대응하는 상기 터치 디스플레이 어셈블리의 일단이 탄성체를 통해 상기 미들 프레임에 고정되는, 터치 단말기.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 터치 압력 감지 장치는 상기 압력 센싱 어셈블리와 서로 연결된 터치 응답 어셈블리를 더 포함하되;
    상기 압력 센싱 어셈블리는 상기 제1 기판과 제2 기판 사이의 가변 틈새가 압력을 받음으로써 변형될 때 정전 용량의 변화를 발생함과 동시에 대응되는 전기 신호를 출력하며;
    상기 터치 응답 어셈블리는,
    상기 전기 신호에 의해 상기 압력 센싱 어셈블리가 압력을 받음으로써 생성한 정전 용량의 변화량을 계산하도록, 그리고
    상기 정전 용량의 변화량에 의해 상기 압력 센싱 어셈블리가 받는 압력을 계산하도록 구성된, 터치 단말기.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 터치 응답 어셈블리와 상기 지문 인식 모듈의 지문 인식 칩은 동일한 물리 칩에 집적되거나; 또는
    상기 터치 응답 어셈블리와 상기 터치 모듈의 터치 칩은 동일한 물리 칩에 집적되는, 터치 단말기.
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