KR102423496B1 - 이동 단말기 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 모듈, 상기 디스플레이 모듈 하부에 구비되고, 상기 디스플레이 모듈을 진동하여 제1 주파수를 형성하는 제1 압전층 그리고, 상기 디스플레이 모듈 하부에 구비되고, 상기 디스플레이 모듈을 통해 압력을 감지하여 제2 주파수의 햅틱 피드백을 제공하는 제2 압전층을 포함하고, 상기 제2 압전층은 상기 제1 압전층보다 전후 방향으로 두꺼운 두께를 가지고, 상기 제1 압전층에 고정되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.

Description

이동 단말기 {MOBILE TERMINAL}
본 발명은 이동 단말기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 피에조 물질을 이용하여 리시버(Receiver), 햅틱(Haptic) 센서 및 포스(Force) 센서 통합형 구조를 제공하는 이동 단말기에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대형 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 점차 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이 모듈에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려 될 수 있다.
최근에는 단말기의 전면에서 베젤(Bezel)을 감소시키고 디스플레이 모듈을 확대하려는 연구가 활발히 진행 중이다. 이는 단말기 자체의 크기를 증가시키지 않고도 사용자가 디스플레이 모듈을 통해 영상을 더욱 넓게 보기 위함이다. 그런데 일반적으로 단말기에는 베젤에 음향 출력 모듈을 구비하고 있어, 일반적인 방법으로 베젤을 감소시키는데 한계가 있었다.
또한, 최근에는 홈 버튼을 물리식 버튼(메커니컬 키)에서 디스플레이 모듈 상의 특정 위치에 터치 키로 대신하여 디스플레이 모듈을 확장하고 있다. 다만, 디스플레이 상의 터치 키는 디스플레이 모듈을 확장할 수 있다는 장점이 있지만, 사용자에게 물리식 버튼과 같은 조작감을 구현하는데 한계가 있었다.
본 발명의 일 실시예는 디스플레이 모듈 후면에 리시버 기능을 수행하는 압전층을 구비하고, 압전층은 디스플레이 모듈의 진동을 통해 음향을 생성하여, 음향 출력 모듈을 구비하기 위한 베젤부를 제거하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 디스플레이 모듈 후면에 구비되는 압전층이 햅틱 모듈 및 포스 센서의 기능을 수행하며, 사용자에게 물리식 버튼과 같은 조작감을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 압전층을 통한 음향 형성에도 불구하고, 저역대 음압이 떨어지지 않는 이동 단말기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 햅틱 모듈 및 포스 센서 기능을 수행하는 압전층을 지문인식 센서와 연계하여 지문인식에 편리함을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 햅틱 모듈 및 포스 센서 기능을 수행하는 압전층을 통해 사용자에게 다양한 진동 패턴을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기는 디스플레이 모듈, 상기 디스플레이 모듈 후면에 구비되고, 가청 영역의 제1 주파수를 형성하여 상기 디스플레이 모듈을 진동하는 제1 압전층, 그리고, 상기 디스플레이 모듈 후면에 구비되고, 상기 디스플레이 모듈로부터 전달된 압력을 감지하고, 제2 주파수의 햅틱 피드백을 제공하는 제2 압전층을 포함하고, 상기 제2 압전층은 상기 제1 압전층보다 전후 방향으로 두꺼운 두께를 가지고, 상기 제1 압전층에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 압전층은 상기 디스플레이 모듈 후면의 제1 영역에 대응되어 구비되고, 상기 제2 압전층은 상기 제1 영역에 포함되는 제2 영역에 구비되고, 상기 제1 압전층과 절연될 수 있다.
또한, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역의 가장자리에 위치하여, 제1 압전층과 제2 압전층의 전체 무게중심이 제1 영역의 중심에서 이탈될 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기는 상기 디스플레이 모듈을 지지하는 지지 프레임을 더 포함하고, 상기 제1 압전층 및 상기 제2 압전층은 상기 디스플레이 모듈 및 상기 지지 프레임 사이에 구비될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈은 광을 방출하는 OLED 픽셀 모듈 및 상기 OLED 픽셀 하부에 위치하는 불투광 레이어를 포함하고, 상기 불투광 레이어는 상기 제2 압전층 전방 일부가 삽입되는 제1 홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지 프레임은 상기 제1 압전층과 맞물리는 단차부 및 상기 제2 압전층의 후방 일부가 삽입되는 제2 홀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 압전층은 전후 방향으로 개방된 제3 홀 및 상기 제3 홀에 구비되어 상기 디스플레이 모듈을 통과하여 송신 또는 수신되는 신호를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식 센서일 수 있다.
또한, 상기 지문인식 센서는 상기 제2 압전층에 기 설정된 압력이 인가된 경우, 사용자의 지문을 인식할 수 있다.
또한, 상기 제2 압전층은 다각 고리 형상을 가지며, 각각의 모서리마다 인가되는 압력의 크기를 각각 감지할 수 있다.
또한, 상기 제2 압전층의 각각의 모서리마다 인가되는 압력의 크기의 차가 기 설정된 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 디스플레이 모듈은 상기 압력을 인가하는 방향을 보정하라는 인디케이터를 디스플레이 할 수 있다.
또한, 상기 제2 압전층은 상기 지문인식 센서가 지문을 인식한 경우, 상기 제2 주파수를 발생할 수 있다.
또한, 상기 이동 단말기는 상기 지문인식 센서 후면에 상기 지문인식 센서로부터 전달된 압력을 감지하고, 제3 주파수를 형성하는 제3 압전층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 3 압전층은 상기 지문인식 센서를 통해 지문을 인식한 경우, 상기 제3 주파수를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제3 주파수는 상기 제2 주파수와 동일할 수 있다.
또한, 상기 제2 압전층은 복수개로 상기 디스플레이 모듈을 통해 특정 진동 패턴을 형성하고, 상기 특정 진동 패턴은 상기 복수개의 제2 압전층 각각의 진동 세기, 진동 여부, 진동 위치, 진동 위상차, 진동 주파수를 달리하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈은 터치 스크린이고, 상기 제2 압전층은 상기 디스플레이 모듈에 인가되는 터치 입력의 위치에 따라 특정 진동 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
리시버 역할을 수행하는 제1 압전층을 언더 디스플레이(Under Display)에 구현함으로써, 음향 출력 모듈을 구비하기 위한 베젤을 생략하고, 디스플레이 모듈의 영역을 확장시킬 수 있다.
또한, 햅틱 센서 및 포스 센서 기능을 수행하는 제2 압전층을 제1 압전층 보다 두껍게 형성하고, 제2 압전층을 언더 디스플레이에 구현함으로써, 메커니컬 키를 대체하며, 사용자에게 강한 햅틱 피드백(Feedback)을 제공할 수 있다.
또한, 두께가 상이한 제1 압전층 및 제2 압전층에도 불구하고, 이동 단말기의 두께 증가를 최소화 할 수 있다.
또한, 제1 압전층 및 제2 압전층을 고정하여 피에조 물질로 음향을 발생하는데 따른 저역대 음압이 감소되는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 제 2 압전층에 지문인식 센서가 포함되어, 사용자가 인가하는 압력을 감지하고 지문을 인식함과 동시에 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
또한, 제2 압전층이 방향성을 인지할 수 있어, 사용자가 지문인식 센서의 정 위치에서 이탈하여 손가락을 접촉시킨 경우, 사용자에게 올바를 정 위치로 손가락을 이동시키도록 인디케이터를 디스플레이 할 수 있다.
또한, 제2 압전층은 복수 개로 구비되어 사용자에게 다양한 진동 패턴을 제공할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a은 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도 이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 분해 사시도 이다.
도 3는 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 형성하는 피에조 물질의 일반적인 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 피에조 물질이 주파수 및 두께에 따라 변위량이 달라지는 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 도 5의 A-A’방향에서 바라본 단면도 이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조의 배치 구조를 설명하기 위한 이동 단말기의 정면도 이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 통해 저역대 음압을 향상시키는 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조가 디스플레이 모듈 배면에 삽입된 모습을 나타낸 구조도 이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조 및 디스플레이 모듈을 지지 하는 지지 프레임의 정면도 이다.
도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조의 정면도이다.
도 12은 본 발명의 다른 실시예 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 도 11의 B-B’방향에서 바라본 단면도 이다.
도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조가 디스플레이 모듈 배면에 삽입된 모습을 나타낸 구조도 이다.
도 14는 햅틱 모듈 및 포스 센서의 일 측에 압력이 인가된 모습을 나타낸 도면이다.
도 15은 도 14과 같이 햅틱 모듈 및 포스 센서의 일 측에 압력이 인가된 경우 디스플레이 모듈에 인디케이터가 디스플레이 되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 16은 햅틱 모듈 및 포스 센서를 복수개 구비하는 다양한 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 도시한 개념도이다.
도 17은 복수의 햅틱 모듈 및 포스 센서를 통해 특정 진동 패턴을 형성하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 특정 진동 패턴을 형성하는 일 실시예를 설명하기 위한 디스플레이 모듈 정면도 이다.
도 19은 특정 진동 패턴을 형성하는 다른 실시예를 설명하기 위한 디스플레이 모듈 정면도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 1c를 참조하면, 도 1A은 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1B 및 1C는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 각각 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1A에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 상기 방송 수신 모듈이 상기 이동 단말기(100)에 제공될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선신호를 송수신하도록 이루어진다.
무선 인터넷 기술로는, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기 무선 인터넷 모듈(113)은 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
WiBro, HSDPA, HSUPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE, LTE-A등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선 인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷모듈(113)은 상기 이동통신모듈(112)의 일종으로 이해될 수도 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원활 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원활 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망 (Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
위치정보 모듈(115)은 이동 단말기(100)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 Wi-Fi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 이동 단말기(100)는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 이동 단말기(100)의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 이동 단말기(100)는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 이동 단말기(100)의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 이동 단말기(100)의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 이동 단말기(100)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 이동 단말기(100)의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이 모듈(151)에 표시되거나 메모리(170)에 저장될 수 있다. 한편, 이동 단말기(100)에 구비되는 복수의 카메라(121)는 매트릭스 구조를 이루도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 매트릭스 구조를 이루는 카메라(121)를 통하여, 이동 단말기(100)에는 다양한 각도 또는 초점을 갖는 복수의 영상정보가 입력될 수 있다. 또한, 복수의 카메라(121)는 입체영상을 구현하기 위한 좌 영상 및 우 영상을 획득하도록, 스테레오 구조로 배치될 수 있다.
마이크(122)는 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 이동 단말기(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 한편, 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 이동 단말기(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식(mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 이동 단말기(100)의 전·후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 가상키 또는 비주얼 키는, 다양한 형태를 가지면서 터치스크린 상에 표시되는 것이 가능하며, 예를 들어, 그래픽(graphic), 텍스트(text), 아이콘(icon), 비디오(video) 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(143, touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(144, finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
제어부(180)는 상기 발생된 센싱 신호에 기초하여, 이동 단말기(100)의 구동 또는 동작을 제어하거나, 이동 단말기(100)에 설치된 응용 프로그램과 관련된 데이터 처리, 기능 또는 동장을 수행할 수 있다. 센싱부(140)에 포함될 수 있는 다양한 센서 중 대표적인 센서들에 대하여, 보다 구체적으로 살펴본다.
근접 센서(141)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선 등을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 이러한 근접 센서(141)는 위에서 살펴본 터치 스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기(100)의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다.
근접 센서(141)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 터치 스크린이 정전식인 경우에, 근접 센서(141)는 전도성을 갖는 물체의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 물체의 근접을 검출하도록 구성될 수 있다. 이 경우 터치 스크린(또는 터치 센서(143)) 자체가 근접 센서로 분류될 수 있다.
터치 센서(143)는 저항막 방식, 정전용량 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 자기장 방식 등 여러 가지 터치방식 중 적어도 하나를 이용하여 터치 스크린(또는 디스플레이 모듈(151))에 가해지는 터치(또는 터치입력)을 감지한다.
일 예로서, 터치 센서(143)는, 터치 스크린의 특정 부위에 가해진 압력 또는 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환 하도록 구성될 수 있다. 터치 센서(143)는, 터치 스크린 상에 터치를 가하는 터치 대상체가 터치 센서(143) 상에 터치 되는 위치, 면적, 터치 시의 압력, 터치 시의 정전 용량 등을 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기에서, 터치 대상체는 상기 터치 센서(143)에 터치를 인가하는 물체로서, 예를 들어, 손가락, 터치펜 또는 스타일러스 펜(Stylus pen), 포인터 등이 될 수 있다.
한편, 위에서 살펴본 터치 센서(143) 및 근접 센서는 독립적으로 또는 조합되어, 터치 스크린에 대한 숏(또는 탭) 터치(short touch), 롱 터치(long touch), 멀티 터치(multi touch), 드래그 터치(drag touch), 플리크 터치(flick touch), 핀치-인 터치(pinch-in touch), 핀치-아웃 터치(pinch-out 터치), 스와이프(swype) 터치, 호버링(hovering) 터치 등과 같은, 다양한 방식의 터치를 센싱할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이 모듈(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
디스플레이 모듈(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈(151)는 유기 발광 다이오드(OLED) 방식인 것이 바람직하다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
또한, 디스플레이 모듈(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이 모듈들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
또한, 상기 디스플레이 모듈(151)는 입체영상을 표시하는 입체 디스플레이 모듈로서 구성될 수 있다.
상기 입체 디스플레이 모듈에는 스테레오스코픽 방식(안경 방식), 오토 스테레오스코픽 방식(무안경 방식), 프로젝션 방식(홀로그래픽 방식) 등의 3차원 디스플레이 방식이 적용될 수 있다.
음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 이동 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(receiver), 스피커 (speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module, 153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이될수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부(180)의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기햅틱 모듈 (153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 모듈(153)은, 터치 센서(143)가 압력을 받으면, 사용자에게 햅틱 피드백를 제공한다. 햅틱 피드백(haptic feedback)이란, 사용자가 특정 크기 이상의 압력을 주며 터치 입력을 인가하면 진동 등의 출력이 발생하여 사용자가 이러한 촉각 효과를 느낄 수 있는 것을 말한다. 그리고, 햅틱 모듈(153)은 터치 센서(143) 또는 지문 인식 센서(144) 등으로부터 출력되는 신호를 인가받아, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공한다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
한편, 식별 모듈은 이동 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(user identify module; UIM), 가입자 인증 모듈(subscriber identity module; SIM), 범용 사용자 인증 모듈 (universal subscriber identity module; USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 상기 인터페이스부(160)를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
메모리(170)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(170)는 상기 터치 스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷 (internet)상에서 상기 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작될 수도 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(180)는 상기 이동 단말기(100)의 상태가 설정된 조건을 만족하면, 애플리케이션들에 대한 사용자의 제어 명령의 입력을 제한하는 잠금 상태를 실행하거나, 해제할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등과 관련된 제어 및 처리를 수행하거나, 터치 스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다. 나아가 제어부(180)는 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들을 본 발명에 따른 이동 단말기(100) 상에서 구현하기 위하여, 위에서 살펴본 구성요소들을 중 어느 하나 또는 복수를 조합하여 제어할 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1A과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리(191, 도 2 참조)를 포함하며, 상기 배터리(191)는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
또한, 전원 공급부(190)는 연결포트를 구비할 수 있으며, 연결포트는 배터리(191)의 충전을 위하여 전원을 공급하는 외부 충전기가 전기적으로 연결되는 인터페이스(160)의 일 예로서 구성될 수 있다.
다른 예로서, 전원 공급부(190)는 상기 연결포트를 이용하지 않고 무선방식으로 배터리(191)를 충전하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에, 전원 공급부(190)는외부의 무선 전력 전송장치로부터 자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식이나 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Magnetic Resonance Coupling) 방식 중 하나 이상을 이용하여 전력을 전달받을 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.
도 1B 및 도 1C를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기(100)의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기(100)에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 프론트 케이스와 리어 케이스로 구성되어 프론트 케이스와 리어 케이스 사이에 각종 부품이 실장될 수 있으며, 최근에는 디스플레이 모듈(151)의 크기가 커짐에 따라, 디스플레이 모듈(151)가 이동 단말기(100)의 전면 대부분을 차지하고 디스플레이 모듈(151)를 보호하는 글래스가 전면 전체를 커버하도록 배치하여 이동 단말기의 전면을 구성할 수 있다.
이동 단말기(100)에는 디스플레이 모듈(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 1B 및 도 1C에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이 모듈(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 제1 카메라(121a) 및 제1 조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1 조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.
디스플레이 모듈(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이 모듈(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이 모듈(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이 모듈(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이 모듈들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이 모듈(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이 모듈(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이 모듈(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180, 도1A 참조)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.
이처럼, 디스플레이 모듈(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 케이스 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.
제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이 모듈(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170, 도1A 참조)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이 모듈(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이 모듈(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이 모듈(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1 조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1 조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이 모듈(151)가 보다 대화면으로 구성될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식 센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이 모듈(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, ‘어레이(array) 카메라’로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
이때, 이동 단말기(100)는 전면에 근접센서(141), 조도센서(142), 제1 음향출력모듈(152a) 및 제1 카메라(121a)를 구비하여 디스플레이 모듈(151)가 구비되는 영역을 한정할 수 있다. 따라서, 상기 구성요소가 디스플레이 모듈(151) 내부에 포함되어 전면이 풀 디스플레이 모듈로 형성된 이동단말기에 대한 필요성이 증대되고 있다.
도 2는 본 발명의 이동 단말기의 분해사시도로서, 디스플레이 모듈(151)의 배면을 지지하는 지지 프레임(220)를 포함할 수 있다. 상기 지지 프레임(220)의 전면에는 디스플레이 모듈(151)가 실장되고, 배면에는 인쇄회로기판(185)과 배터리(191) 등의 각종 부품이 실장되고, 리어 케이스(102) 및 배터리 커버(103)가 상기 메탈 플레이트(220)의 배면 방향에서 결합하면서 상기 메탈 플레이트(220)의 배면에 위치하는 부품을 커버한다.
리어 케이스(102)가 지지 프레임(220)의 측면까지 커버할 수도 있으나, 본 발명에서는 이동 단말기(100)의 측면을 구성하는 미들 케이스(210)가 지지 프레임(220)의 둘레에 결합하여 이동 단말기의 측면 외관을 형성할 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이 모듈(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 윈도우는 케이스의 전면에 결합하여 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b, 도 1C 참조)나 음향 출력부(152b, 도1C 참조)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(210, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
이하에서는 이와 같이 구성된 이동 단말기에서 구현될 수 있는 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
최근 이동 단말기의 기술 방향 추세는 기존 이동 단말기의 크기를 유지하면서, 디스플레이 모듈을 확장하여 사용자에게 더 넓은 화면으로 영상 이미지를 제공하는데 있다.
이때, 이동 단말기는 전면에 구비되는 구성요소로 인해 디스플레이 모듈을 확장하는데 제한을 받을 수 있다.
도1B를 참조하면, 디스플레이 모듈(151)을 확장하는데 제한이 되는 요소로 제1 음향 출력부(152a)를 들 수 있다.
일반적인 이동 단말기(100)는 제1 음향 출력부(152a) 후면에 리시버를 구비하고, 리시버에서 출력된 음향을 제1 음향 출력부(152a)를 통해 사용자에게 전달한다.
이동 단말기(100)는 제1 음향 출력부(152a)가 구비되는 베젤부를 전면에 포함하며, 일반적인 이동 단말기(100)는 상기 베젤부가 차지하는 영역에 대응하여 디스플레이 모듈을 확장하는데 제한이 있었다.
또한, 제1 음향 출력부(152a) 후면에 위치하는 리시버는 이동단말기의 다른 구성요소가 실장되는 공간을 제한할 수 있다. 예를 들어, 최근에는 사용자의 3차원 움직임을 추출할 수 있는 3D 깊이(Depth) 카메라를 이동 단말기의 전면에 구비하려 하고 있고, 제1 음향 출력구(152a) 후면에 위치하는 리시버는 3D 깊이(Depth) 카메라 실장에 제한이 될 수 있다.
또한, 도 1B를 참조하면, 제1 조작유닛(123a) 및 제1 조작유닛(123a)을 포함하는 베젤부에 의해 디스플레이 모듈이 제한될 수 있다. 도 1B의 제1 조작유닛(123a)은 메커니컬 키로 구성되어 있다. 따라서, 제1 조작유닛(123a)을 터치 입력으로 대신함으로 디스플레이 모듈을 확장할 수 있다.
다만, 제1 조작유닛(123a)은 홈 버튼으로 메커니컬 키로 형성하는 것이 일반적이었던 이유는 사용자에게 조작감을 부여하기 위함이다. 따라서, 터치 키에도 불구하고 사용자에게 조작감을 부여하는 기술이 중요해 지고 있다.
이하에서는 상기 문제점을 해결 하기 위해 피에조 물질을 활용한 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서(터치 센서(143)의 일 종류, 도 1A 참조) 통합구조를 살펴본다.
도 3는 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 형성하는 피에조 물질의 일반적인 특성을 설명하기 위한 도면이다.
피에조 물질은 기계적인 외력이 가해지면 전압이 발생하거나 반대로 전압이 걸리면 기계적인 변형(일그러짐)이 발생하는 물질을 말한다.
기계적인 외력을 가하여 일그러짐이 생기면 유전 분극을 일으켜 전기가 발생하는 것을 직접효과 또는 1차 압전 효과라고 하며 도 3(b)에 도시되어 있다. 역으로 전기를 가하면 일그러짐이 생기는 것을 역압전효과 또는 2차 압전효과 하고 하며, 도 3(a)에 도시되어 있다.
압전효과는 고체 안에서 전기쌍극자 모멘트가 발생하는 원리와 관련이 있다. 결정을 이루는 대부분의 물질은 양전하를 가지고 있는 입자와 음전하를 가지고 있는 입자가 규칙적으로 배열되면서 전기적으로 중성을 나타내나, 외력이 주어지면 결정을 이루고 있는 입자의 위치가 바뀌면서 전기 에너지가 발생하게 된다.
피에조 물질은 전압을 크게 하면 기계적인 변형(변위량)을 크게 할 수 있지만, 이는 한계가 있을 수 있다. 예를 들어, 발열상의 문제가 발생할 수 있으며, 전력이 많이 소비된다는 점에서 이동 단말기와 같이 배터리를 이용하는 디바이스에는 적당하지 않을 수 있다.
따라서, 피에조 물질의 전압 외 기계적인 변형(변위량)을 크게 하는 요인을 살펴볼 필요가 있다.
도 4는 피에조 물질이 주파수 및 두께에 따라 변위량이 달라지는 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
전압 외 피에조 물질의 기계적이 변형을 달리하는 요인으로 주파수를 들 수 있다. 다만, 주파수를 통한 기계적인 변형(변위량)을 키우는 것은 특정 주파수에 한정된다는 점에서 제한이 될 수 있다. 이는 피에조 물질을 통해 다양한 진동 패턴을 생성하는데 제한이 될 수 있다.
따라서, 피에조 물질의 기계적 변형을 달리하는 요인으로 피에조 물질의 두께를 증가하는 방법을 고려할 수 있다. 피에조 물질의 기계적인 변형(변위량)은 양극 사이의 두께가 두꺼울수록 기계적인 변형(변위량)을 증가한다.
따라서, 피에조 물질의 두께를 증가하여 인가하는 전압이 크지 않음에도 불구하고, 다양한 주파수로도 기계적인 변형(변위량)을 증가할 수 있다.
상기 피에조 물질의 특징을 활용한 본 발명의 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합구조는 다음과 같다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 도 5의 A-A’방향에서 바라본 단면도 이다.
본 발명에 따른 이동 단말기는, 디스플레이 모듈, 디스플레이 모듈 후면에 구비되고, 가청 영역의 제1 주파수를 형성하여 상기 디스플레이 모듈을 진동시키는 제1 압전층(301) 그리고, 디스플레이 모듈 후면에 구비되고, 디스플레이 모듈로부터 전달된 압력을 감지하고, 제2 주파수의 햅틱 피드백을 제공하는 제2 압전층(302)을 포함할 수 있다.
제1 압전층(301) 및 제2 압전층(302)은 피에조 물질로 이루어질 수 있다.
제 2 압전층(302)는 제1 압전층(301)보다 전후 방향으로 두꺼운 두께(h1 < h2)를 가질 수 있다.
또한, 제2 압전층(302)은 제1 압전층(301)과 이격되어 구비될 수 있으나, 제1 압전층(301)과 접하며 고정됨이 바람직하다. 이와 관련하여 이하 도 8에서 설명한다.
제1 압전층(301)은 디스플레이 모듈 하부에 구비되어 디스플레이 모듈을 진동판으로 가청음역대의 제1 주파수를 형성할 수 있다. 즉, 제1 압전층(301)은 리시버 역할을 수행할 수 있다.
디스플레이 모듈을 진동판으로 소리를 출력하므로, 본 발명에 따른 이동 단말기는 도 1B와 같은 제1 음향 출력부(152a)를 구비할 필요가 없다. 따라서, 상기 제1 음향 출력부(152a)을 구비하기 위한 베젤을 제거하여 디스플레이 모듈을 확장할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이동 단말기는 제1 음향 출력부(152a) 하부에 리시버가 삽입되기 위한 별도의 공간을 구비할 필요가 없다. 따라서, 기존에 리시버가 삽입되는 공간에 3D 깊이(Depth) 카메라 등이 구비될 수 있다.
제2 압전층(302)은 디스플레이 모듈을 통해 압력을 감지하는 포스 센서 역할을 수행하며 햅틱 피드백을 제공 할 수 있다.
제2 압전층(302) 제1 음향 출력부(152a) 보다 두꺼운 두께(h2 > h1)로 형성되어 강한 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 이는 상기 도 4에서 살펴본 피에조 물질의 특징과 관련이 있다.
본 발명은 홈 버튼을 구현하기 위해 메커니컬 키를 이용하지 않고, 터치 스크린 상에 터치 키를 이용한다. 따라서, 본 발명은 단말기 전면에 메커니컬 키를 구비하기 위한 별도의 베젤부를 구비할 필요가 없고, 이를 통해 디스플레이 모듈을 확장할 수 있다. 또한, 본 발명은 터치 키를 이용하여 홈 버튼을 제공함에도 불구하고, 메커니컬 키에 부합하는 조작감을 제공할 수 있다.
터치 키에도 불구하고, 사용자가 메커니컬 키에 부합하는 조작감을 느끼기 위해서는, 햅틱 모듈은 홈 버튼을 누르고 때는 과정에서 느끼는 강도에 부합하는 햅틱 피드백을 제공할 수 있어야 한다. 제2 압전층(302)은 제1 압전층(301) 보다 두꺼운 두께를 가지며, 메커니컬 키를 누르고 때는 과정에서 사용자가 느끼는 강도와 유사한 강도의 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
또한, 사용자가 메커니컬 키에 부합하는 조작감을 느끼기 위해서는 햅틱 피드백을 제공하는 지점이 홈 버튼은 누르는 지점과 일치해야 한다. 제2 압전층(302)은 포스 센서 기능과 동시에 햅틱 모듈의 기능을 수행하는바 터치 입력 지점과 햅틱 피드백 지점을 일치 시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조의 배치 구조를 설명하기 위한 이동 단말기의 정면도 이다.
제1 압전층 및 제2 압전층으로 형성된 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조는 디스플레이 모듈(151) 후면의 제1 영역(A) 에 대응하여 배치되며, 제2 압전층은 디스플레이 모듈(151) 상에 위치하는 제2 영역(B)대응하여 구비될 수 있다. 제2 영역(B)는 기존 이동 단말기의 홈 버튼(제1 조작유닛123a, 도 1B참조)기능을 수행하는 터치 입력 영역일 수 있다.
즉, 제1 압전층은 디스플레이 모듈(151)의 후면의 제1 영역(A) 영역에 대응하여 배치되어 디스플레이 모듈(151)을 진동판으로 음향을 형성하고, 제2 압전층은 제2 영역(B)에 대응되어 홈버튼 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 사용자는 홈 버튼 역할을 수행하는 제2 영역(B)에 일정한 압력을 가하면 제2 압전층을 통해 이를 감지할 수 있고, 제2 압전층은 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
이하에서는 제2 압전층이 제1 압전층에 고정되는 효과에 대해서 살펴본다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 통해 저역대 음압을 향상시키는 특징을 설명하기 위한 그래프이다.
피에조 물질을 이용하여 가청 주파수 대역의 주파수를 형성하면, 저역대 음압이 감소하는 문제가 발생한다.
디스플레이 모듈 또는 제1 압전층이 공진하는 주파수를 낮춰 상기 문제점을 해결할 수 있으며, 공진 주파수를 낮추는 방법으로 제1 압전층의 무게를 증가할 수 있다.
다음의 수식과 같이 공진 주파수는 무게(W)가 증가하면 낮아지는 특성이 있다. (K는 강도(stiffness)를 의미한다.)
또한, 공진 주파수는 무게 중심이 치우치는 경우 동일 무게에 대해서 낮아진다. 이는 물체가 가지는 고유의 물성치(탄성계수)가 같더라도 그 모양, 형상에 따른 힘에 따른 힘의 작용성 차이는 강도를 결정하는 중요한 요인으로, 무게 중심이 치우칠수록 강도(K)가 커지게 된다.
따라서, 제2 압전층은 제1 압전층의 일 단부에 고정되어 제1 압전층의 공진 주파수를 낮추는 역할을 구현할 수 있다.
구체적으로, 제1 압전층은 디스플레이 후면의 제1 영역(A, 도 7 참조)에 대응되어 구비되고, 제2 압전층은 제1 영역에 포함되는 제2 영역(B, 도 7 참조)에 구비될 수 있으며, 제2 압전층은 제1 압전층과 독립적으로 역할을 수행하므로 상호 절연됨이 바람직하다.
또한, 제2 영역은 제1 영역의 가장자리에 위치하여, 제1 압전층과 제2 압전층의 전체 무게중심이 제1 영역의 중심에서 이탈될 수 있다. 이를 통해서, 제1 주파수를 형성하는 제1 압전층의 무게 중심이 치우치고 제1 압전층의 공진 주파수를 낮추는 효과를 구현할 수 있다.
즉, 제2 압전층은 디스플레이 모듈을 통해 포스 센서 및 햅틱 피드백을 제공하면서, 동시에 제1 압정층이 발생하는 가청 주파수의 저역대 음압을 증가하는 역할을 수행할 수 있다.
도 8의 a는 제2 압전층을 구비한 상태에서 공진 주파수에 따른 음압을 나타내며, b는 제2 압전층을 구비하지 않은 상태에서 공진 주파수에 따른 음압을 나타낸다. 도 8의 a가 저역대 음압이 도 8의 b보다 증가하는 것을 확인 할 수 있다. (즉, 도 8의 a는 도8의 b 보다 공진하는 주파수가 낮아 졌다 볼 수 있다.)
이하에서는 두께가 상이한 제1 압전층과 제2 압전층에 의해 이동 단말기의 두께가 증가하는 것을 방지하기 위한 구조를 살펴본다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조가 디스플레이 모듈(151) 배면에 삽입된 모습을 나타낸 구조도 이다.
도 9에 도시된 디스플레이 모듈(151)은 OLED 디스플레이 모듈로 커버 글라스(1511), 데코 필름(1512), OCA 필름(1513), 편광판(POL, 1514), 터치 필름(1515), OLED 픽셀 모듈(1516), 백 플레이트(1517), 폼 패드(1518), 서멀 시트(1519)를 포함할 수 있다.
커버 글라스(Cover Glass, 1511)는 디스플레이 모듈(151)의 최상부에 위치하여, 내부의 다른 구성들을 보호한다.
데코(Deco, Decoration, 1512) 필름은 이동 단말기(100) 내부의 부품들이 외부로 노출되지 않도록 은폐하고, 베젤에 특정 색상을 입혀 사용자에게 미감을 제공한다.
OCA(Optical Clear Adhesive, 광학용 투명 점착, 1513) 필름은 터치 필름(1515)과 커버 글라스(1511)의 사이 영역에 구비되어 터치 필름(1515)과 커버 글라스(1511)를 접착시킨다. 일반적으로, OCA 필름(1513)으로는 점착성, 투명성 및 기계적 특성이 우수한 재료, 예컨대 아크릴(acryl)계 재료 등이 사용된다. 또한, OCA 필름(1513)은 외부로부터 이동 단말기(100)에 수분 등이 유입되는 것을 방지하는 방수 기능을 할 수도 있다.
편광판(POL, Polarizer, 1514)은 요오드(I) 또는 이색성 염료가 염착된 폴리비닐 알코올(poly-vinyl alcohol: PVA)을 연신(stretching)하여 형성되는데, 연신방향으로 흡수축이 형성되어 흡수축에 평행한 방향으로 진동하는 빛은 흡수되고, 흡수축에 수직한 방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 투과시킨다.
터치 필름(1515)은 사용자가 인가하는 터치 입력을 감지할 수 있는 터치 센서(143)가 필름 형태로 형성된 것이다. 이러한 터치 필름(1515)에는 도전성 재질의 도전 패턴이 형성될 수 있다. 터치 필름(1515)은 사용자의 터치 입력의 신호를 수신하는 Rx 전극 및 상기 터치 입력의 신호를 전기적 신호로 변환하여 제어부(180)로 송신하는 Tx 전극을 포함할 수 있다. 그리고, 광이 투과할 수 있는 투광성 소재, 예를들어 PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등의 재질로 제조될 수 있다.
OLED 픽셀 모듈(1516)은 자체 발광 기능을 가진 RGB의 서브 픽셀들이 모여 구성된 픽셀 모듈이다. 각각의 서브 픽셀들은 형광체 유기화합물을 사용하며, 음극과 양극에서 주입된 전자와 양의 전하를 띤 입자가 유기물 내에서 결합해 스스로 발광할 수 있다. 따라서, 별도의 액정이나 백라이트가 필요 없다.
백 플레이트(Back Plate, 1517)는 아크릴계 점착층으로 구성된 필름으로 OLED 픽셀 모듈(1516)의 후면에 보강판 역할을 한다.
폼 패드(Foam Pad, 1518)는 디스플레이 모듈(151)가 외부로부터 충격을 받을 때 이러한 충격을 흡수하여 디스플레이 모듈(151)의 다른 구성들이 받는 충격을 완화시킨다. 이를 위해 폼 패드(1518)는 일반적으로 고무, 우레탄 등 탄성을 가진 물질로 제조된다.
서멀 시트(Thermal Sheet, 1519)는 OLED 디스플레이 모듈(151) 또는 메인 보드 등 발열이 심한 구성들로부터 열을 외부로 방출시킨다. 이를 위해 서멀 시트(1519)는 일반적으로 열전도율이 상대적으로 높은, 예를 들면 구리 등의 금속이나 그라파이트(Graphite) 등의 카본 물질로 제조된다.
상기 기술한 디스플레이 모듈(151)의 구성들은 본 발명의 실시예를 제한하지 않으므로, 일부 구성이 누락되거나 다른 구성으로 치환될 수 있고, 또는 순서가 바뀔 수도 있으며, 나아가 새로운 구성이 더 추가될 수도 있다.
상기 기술한 디스플레이 모듈(151)은 지지 프레임(220)에 의해 지지될 수 있고, 제1 압전층(301) 및 제2 압전층(302)은 디스플레이 모듈(151) 및 지지 프레임(220) 사이에 구비될 수 있다.
이때, 제2 압전층(302)은 제1 압전층(301)보다 두께가 두꺼워 두께를 맞추는 구조가 필요할 수 있다. 이에, 디스플레이 모듈(151)은 광을 방출하는 OLED 픽셀 모듈(1516) 및 OLED 픽셀 모듈(1516) 하부에 위치하는 불투광 레이어(1518, 1519)를 포함하고, 불투광 레이어(1518, 1519)는 제2 압전층(302) 전방 일부가 삽입되는 제1 홀(302a)를 포함할 수 있다.
제1 홀(302a)는 제2 압전층(302)상의 디스플레이 모듈(151)의 두께를 감소 시킬 수 있다. 이는 제2 압전층(302)에 지문인식 센서(144, 도1A 참조)가 포함되는 경우 지문인식에 유리할 수 있다. 이와 관련해서는 도 14에서 설명한다.
또한, 지지 프레임(220)은 제1 압전층(301)과 맞물리는 단차부(301b) 및 제2 압전층(302)의 후방 일부가 삽입되는 제2홀(302b)를 포함할 수 있다.
제2 압전층(302)의 후방 일부는 제2 홀(302b)를 관통하여 지지 프레임(220) 하부에 구비되는 배터리(191)에 맞닿거나, 소정 거리 이격되어 구비될 수 있다.
이하 단차부(301b)와 제2홀(302b)를 포함하는 지지 프레임(220)의 구조를 구체적으로 살펴본다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리스버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조와 디스플레이 모듈을 지지하는 지지 프레임(220)의 정면도 이다.
지지 프레임(220)은 미들 케이스(210)에 연결되어 구비될 수 있으며, 미들 케이스(210)가 없는 경우 리어 케이스(103, 도 2 참조)에 연결되어 구비될 수 있다.
지지 프레임(220)의 전면에는 디스플레이 모듈과 지지 프레임(220) 사이에 삽입되는 제1 압전층이 맞물리는 단차부(301b)를 포함할 수 있다. 단차부(301b)는 제1 압전층이 고정되는 역할 및 제1 압전층으로 단말기의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지지 프레임(220)은 제2 압전층의 후방 일부가 삽입되는 제2 홀(302b)를 포함할 수 있으며, 제2 홀(302b)은 단차부(301b)가 구비되는 영역 내에 구비될 수 있다.
즉, 지지 프레임(220)은 디스플레이 모듈의 후변을 지지하며, 동시에 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합구조가 삽입됨에도 불구하고, 단말기의 두께가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 제2 압전층(302)에 지문인식 센서(144, 도 1A 참조)를 포함하는 실시예를 살펴본다.
지문 인식 센서에는 정정식, 초음파 방식, 광학식(Opticlal, 옵티컬 방식) 등이 있다. 메커니컬 키의 홈 버튼에 지문 인식 센서를 포함하는 경우, 사용자의 손가락을 직접 접촉할 수 있으므로 인식 가능한 거리가 짧더라도 인식률이 높은 정전식이 가장 많이 사용되었다.
그러나, 최근에는 이동 단말기의 전면에서 베젤을 감소시키고 디스플레이 모듈 영역을 확대하기 위해 홈 버튼을 터치 키의 형태로 형성하였다. 홈 버튼을 디스플레이 모듈(151) 상에서 특정 위치에 터치 키의 형태로 형성함에 있어서, 지문 인식 센서(144)의 인식 가능 거리를 증가시키는 것이 중요하다. 그런데, 현재 OLED 디스플레이 모듈(151)의 두께가 대략 1.3mm로 상당히 두꺼워 기존의 정전식 지문인식 센서(144)로는 인식률이 높지 않다. 따라서, 최대 인식 거리가 가장 긴 광학식 지문인식 센서(144)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 11는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조의 정면도이다.
도 12은 본 발명의 다른 실시예 따른 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 도 11의 B-B’방향에서 바라본 단면도 이다.
제2 압전층(302)은 도 5 및 도 6와 같이 제1 압전층(301)에 고정되고, 제1 압전층(301) 보다 두꺼운 두께(h2>h1)를 가질 수 있다.
이때, 제2 압전층(302)는 전후 방향으로 개방된 제3홀(303)을 포함하고, 디스플레이 모듈을 통과하여 송신 또는 수신되는 신호를 감지하는 센서는 제3홀(303)에 구비될 수 있다.
제3홀(303)에 구비되는 센서는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식 센서(144, 도 1A 참조)일 수 있다. 또한, 지문인식 센서(144)는 언더 디스플레이에서 기능을 수행하는 점에서 광학식 지문인식 센서일 수 있다.
도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리시버, 햅틱 및 포스 센서 통합 구조가 디스플레이 모듈(151) 배면에 삽입된 모습을 나타낸 구조도 이다.
광학식 지문 인식 센서(144)를 사용하기 위해서는, 외부로 방출된 광이 손가락에 반사된 후 디스플레이 모듈(151)를 투과하여 다시 지문인식 센서(144)로 입사해야 한다. 디스플레이 모듈(151)은 상기 기술한 바와 같이, LCD, TDT LCD, OLED 등 다양한 방식이 존재하나, 외부로 방출된 관이 다시 디스플레이 모듈(151)을 투과하기 위해서는 현재 OLED 방식만이 구현 가능하다. 특히 디스플레이 모듈(151)은 외부를 볼 수 있도록 투명형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparent OLED) 등이 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 광학식 지문인식 센서(144)를 OLED 디스플레이 모듈(151)의 하부에 설치하기 위해서는, 디스플레이 모듈(151)의 불투광 레이어(1518, 1519)의 일부를 제거해야 한다. 상기 제거된 영역에 형성된 제1 홀(302a, 도 9참조)은 상기 기술된 바와 같이 제2 압전층(302)의 전방 일부가 삽입되어 두께가 증가하는 것을 방지하면서, 지문인식 센서(144) 상에 구비되는 디스플레이 모듈의 두께를 줄이는 기능할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 반사광이 지문인식 센서(144)에 입사하기 위해서는, 디스플레이 모듈(151)을 투과하여야 한다. 이 때, 커버 글라스(1511), 데코 필름(1512), OCA 픽셀 모듈(1516), 백 플레이트(1517) 등은 투광성 물질로 제조되므로 반사광이 투과할 수 있다. 그러나, 폼 패드(1518), 서멀 시트(1519) 등은 고유의 특성상 광이 투과할 수 없는 불투광성 물질로 제조되어 불투광 레이어(1518, 1519)를 형성한다.
이 때, 지문인식 센서(144)는 광 수신부(1441)가 투광성 레이서(1511, 1512, 1513, 1514, 1515, 1516, 1517)에 접촉하도록 삽입되어야, 지문의 인식률을 높일 수 있다. 다만, 직접 광을 방출하는 OLED 픽셀 모듈(1516)은 타공될 수 없으므로, 광 수신부(1441)은 사용자의 손가락과 가장 가까지 위치하더라도 OLED 픽셀 모듈(1516)보다 하부에 위치한다.
지문인식 센서(144)를 언더 디스플레이에 구비하기 위해서는, 상기 기술한 인식 거리 및 광 투광 여부 외에도 디스플레이 모듈에 인가되는 압력을 고려함이 바람직하다. 이를 위해, 지문인식 센서(144)는 포스 센서와 함께 구비될 수 있다.
디스플레이 모듈(151)은 터치 스크린의 역할을 수행하여 터치 입력으로 지문 인식 센서(144)가 기능하도록 제어할 수 있다. 다만, 이러한 경우 사용자가 원하지 않은 않음에도 불구하고 제어부(180, 도 1A 참조)가 지문인식 센서(144)가 자주 기능을 수행하도록 할 수 있다. 이는 소모전류적인 관점에서도 바람직하지 않다.
구체적으로 살펴보면, 광학식 지문인식 센서(144)의 소모 존류는 대략 18mA로, 상당히 많은 전류가 소모된다. OLED 디스플레이 모듈(151) 또한 OLED 픽셀 각각이 자체적으로 발광하기 때문에 소모 전류가 많다. 그런데 홈 버튼이 터치 키로 구현되므로, 사용자의 의도와 무관하게 단순히 이동 단말기(100)를 손에 쥐기만 하더라도, 우연히 디스플레이 모듈(151)이 사용자의 손가락이 접촉되면 웨이크업(Wake Up) 모드로 될 수 있다. 손가락이 단순히 접촉되었다는 것만으로 지문인식 센서(144)가 웨이크업(Wake Up) 모드로 된다면 소모 전류가 낭비되므로 배터리(191, 도 2 참조)가 조기에 방전될 수 있다. 이러한 문제의 발생을 방지하기 위해서도, 포스 센서가 필요하다. 즉, 사용자로부터 기준값 이상의 압력이 인가되어야, 포스 센서는 상기 압력을 감지하고 신호를 지문인식 센서(144)로 전송하여 웨이크업 모드로 진입할 수 있다. 그럼으로써 소모 전류를 절약할 수 있고 배터리(191)가 조기에 방전되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 포스 센서를 통해 지문인식 센서(144)가 일정 범위 압력이 인가되었을 때 지문을 인식하도록 기능함이 바람직하다.
또한, 포스 센서는 지문인식 센서(144)가 지문을 용이하게 인식할 수 있는 압력을 감지할 수 있다. 사용자가 손가락을 디스플레이 모듈(151)을 너무 약하게 누르거나 너무 세게 눌러도 지문 이미지의 퀄리티(Quality)가 떨어질 수 있다. 따라서, 포스 센서는 지문인식 센서가 지문을 인식하기에 적정의 압력이 인가되었는지 감지하는데 활용될 수 있다. 예를 들어 기준값(Threshold)을 5N으로 정한다면, 포스 센서는 사용자가 기준값에 대응되는 압력으로 디스플레이 모듈을 눌렀는지 감지하고, 제어부를 통해 지문인식 센서(144)가 지문을 인식하도록 제어할 수 있다.
또한, 지문인식 센서(144)는 사용자 편의를 위해 햅틱 모듈과 함께 구비될 수 있다. 포스 센서가 지문을 인식하기 적정 압력을 인지한 경우, 햅틱 모듈을 통해 사용자에게 햅틱 피드백(Haptic Feedback)을 제공할 수 있다. 또는, 햅틱 모듈은 지문인식 센서(144)가 지문을 인식한 경우, 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수도 있다. 만약, 햅틱 모듈이 촉각 효과를 발생시키는 신호를 포스 센서로부터 수신한다면, 기준값 이상의 압력을 수신하였다는 것을 사용자에게 알릴 수 있고, 지문인식 센서(144)로부터 수신한다면, 지문 인식이 정상적으로 수행 완료되었다는 것을 사용자에게 알릴 수 있다. 즉, 햅틱 모듈은 제한되지 않고 사용자에게 다양한 정보를 알리 수 있다면, 햅틱 모듈은 압력을 인가 받을 때 촉각 효과를 발생시키는, 햅틱 피드백 기능을 제공할 수 있다.
즉, 지문인식 센서(144)는 포스 센서 및 햅틱 모듈과 함께 구비됨이 바람직하며, 본 발명에 있어서, 지문인식 센서(144)를 둘러싸는 제2 압전층(302)은 포스 센서 및 햅틱 모듈의 역할을 동시에 수행할 수 있다.
제2 압전층(302)은 사용자가 디스플레이 모듈에 압력을 인가하는 경우 전압을 발생하고, 전압의 크기를 통해 디스플레이 모듈에 인가된 압력을 감지하는 포스 센서의 역할을 수행 할 수 있다. 제2 압전층(302)은 감지한 압력이 기 설정 범위 내인 경우 지문인식 센서(144)가 기능을 수행하도록 신호를 제공할 수 있다. 즉, 제2 압전층(302)에 기 설정된 압력이 인가된 경우, OLED 픽셀 모듈은 광을 방출하고, 지문인식 센서(144)는 반사광을 수신할 수 있다.
또한, 제2 압전층(302)은 전압을 인가하여 디스플레이 모듈(151)을 통해 햅틱 피드백을 제공하는 햅틱 모듈의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 제2 압전층(302)은 지문인식 센서(144)가 기능을 수행하는지 여부 또는 지문인식 센서(144)가 지문을 인식하였는지 여부를 햅틱 피드백을 통해 사용자에게 인지 시킬 수 있다. 이는, UX 측면에서 사용자에게 편리함을 제공할 수 있다.
또한, 제2 압전층은 지문인식 센서를 둘러 구비되어 사용자에게 직접적인 햅틱 피드백을 전달할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이동단말기는 햅틱 피드백의 진원이 사용자의 손가락 하부에 위치하여, 사용자가 압력을 인가하는 위치와 햅틱 피드백의 진원이 일치될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 이동 단말기에서 지문인식 센서(144)가 지문을 인식한 경우, 제2 압전층은 제2 주파수를 발생할 수 있다.
지문인식 센서(144)의 구조를 구체적으로 살펴보면, 지문인식 센서(144)는 광 수신부(1441), FPCB(1442) 및 스티프너(Stifferner) 를 포함할 수 있다.
FPCB(Flexible Printed Circuit Board, 1442)의 상부에 광 수신부(1441)를 실장하고, FPCB(1442)의 하부에 스티프(Stiffener)를 부착할 수 있다. 즉, 광 수신부(1441), FPCB(1442), 스티프너가 순서대로 적층되어 형성될 수 있다.
광 수신부(1441)는 디스플레이 모듈(151)를 투과한 반사광을 수신하여, 사용자의 손가락의 지문을 인식한다. 상기 기술한 바와 같이, 지문 인식 센서(144)를 언더 디스플레이로 구현하면 사용자의 손가락까지의 거리가 멀기 때문에, 최대 인식 거리가 가장 긴 광학식 지문 인식 센서(144)를 사용한다.
스티프너(Stiffener)는 지문인식 센서(144)의 강도를 향상시키기 위해 보강재의 역할을 한다. 다만, 스티프너는 피에조 물질로 형성된 제3 압전층(304)일 수 있고, 도 13 은 스티프너(Stiffener)가 제3 압전층(304)인 실시예를 도시하고 있다. 제2 압전층(302)은 지문인식 센서(144)를 둘러 구비되어 있기 때문에, 제3 압전층(304)는 사용자에게 지문 중앙 부분의 햅틱 피드백을 보강할 수 있다.
즉, 지문인식 센서(144) 하부에 구비되어 지문인식 센서가 인가되는 압력을 감지하고, 제3 주파수를 형성하는 제3 압전층(304)는 제3홀에 구비될 수 있다.
또한, 지문인식 센서(144)를 통해 지문을 인식한 경우, 제3 압전층(304)은 제3 주파수를 형성할 수 있다. 이때, 제3 주파수는 제2 주파수와 동일할 수 있다. 다만, 다양한 햅틱 피드백을 고려하여 제3 주파수가 제2 주파수와 동일할 필요는 없다.
제2 압전층(302)에서 햅틱 피드백을 제공하는 것과 같이, 제3 압전층(304) 역시 지문인식 센서를 통해 지문을 인식한 경우, 상기 제3 주파수를 형성할 수 있다.
이하에서는, 제2 압전층을 통해 인가되는 압력의 크기만이 아니라 방향까지 측정하여, 사용자가 지문인식 센서(144)의 정 위치로부터 이탈하여 압력을 가하더라도 상기 이탈한 방향을 감지하고 정정할 수 있는 실시예를 살펴본다.
제2 압전층(302)은 다각 고리 형상을 가지며, 각각의 모서리마다 인가되는 압력의 크기를 각각 감지하도록 분절될 수 있다. 분절된 각각의 마디(모서리)가 각각 하나의 채널을 형성하여, 제2 압전층(302)은 다채널 기능을 제공할 수 있다. 즉, 제2 압전층(302)의 각각 모서리마다 인가되는 압력의 크기의 차가 기 설정된 오차 범위를 초과하는 경우, 제어부(180, 도 1A참조)는 사용자가 지문인식 센서(144)의 정 위치로부터 이탈하여 압력을 가하고 있음을 감지하고 사용자가 위치를 정정하여 압력을 가하도록 디스플레이 모듈을 통해 압력을 인가하는 방향을 보정하라는 인티케이터를 디스플레이 할 수 있다.
도 14는 햅틱 모듈 및 포스 센서의 일 측에 압력이 인가된 모습을 나타낸 도면이다.
도 15은 도 14과 같이 햅틱 모듈 및 포스 센서의 일 측에 압력이 인가된 경우 디스플레이 모듈에 인디케이터가 디스플레이 되는 모습을 나타낸 도면이다.
다채널 기능을 제공하는 제2 압전층(302)은, 인가되는 압력의 크기만이 아비라 방향까지 측정할 수 있다. 따라서, 사용자가 지문인식 센서(144)의 정위치로부터 이탈하여 압력을 가하더라도 상기 이탈한 방향을 감지할 수 있다. 예를 들어 도 14에 도시된 바와 같이, 사용자가 손가락(2)으로 지문인식 센서(144)의 정위치에서 좌측으로 이탈한 위치를 누를 있다. 이러한 경우에는 제1, 제3 및 제4 채널(2031, 2033, 2034)에 인가되는 압력의 크기보다 제2 채널(2032)에 인가되는 압력의 크기가 훨씬 크다. 그리고, 지문인식 센서(144)에서는 지문을 원활하게 인식할 수 없다.
제2 압전층(302)이 제2 채널(3022)에서 인가되는 압력이 제1, 제3 및 제4 채널(2031, 2033, 2034)에 인가되는 압력보다 커서 기 설정된 오차 범위를 초과한다는 것을 감지하고, 지문인식 센서(144)가 지문을 원활하게 인식할 수 없다면, 이동 단말기(100)의 제어부(180)는 사용자가 손가락(2)이 지문 인식 센서(144)의 정위치에서 좌측으로 이탈되었다고 판단할 수 있다. 이 때, 기 설정된 오차 범위는, 사용자의 손사락(2)이 지문인식 센서(144)의 정 위치에서 이탈되었다는 것을 판단하기 위한 기준으로, 지문인식 센서(144)의 감도 등 다양한 조건을 고려하여 실험적으로 결정될 수 있다. 이하 모든 실시예들에 대하여도 동일하다. 그리고, 제어부(180)는 도 15에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(151)을 통해 사용자에게 손가락(2)을 더 우측으로 위치하라는 인디케이터(3)를 디스플레이 할 수 있다.
햅틱 모듈 및 포스 센서 기능을 수행하는 제2 압전층이 복수인 경우, 복수의 제2 압전층을 통해 다양한 진동 패턴을 형성할 수 있다. 이와 관련하여 이하에서 살펴본다.
도 16은 햅틱 모듈 및 포스 센서를 복수개 구비하는 다양한 리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합 구조를 도시한 개념도이다.
리시버, 햅틱 모듈 및 포스 센서 통합구조는 햅틱 모듈 및 포스 센서 역할을 수행하는 제2 압전층(305)을 복수개 또는 일 방향으로 구비할 수 있다.
제 2 압전층(305)은 제2 압전층과 같이 제1 압전층(301) 보다 두꺼운 두께를 가지며, 제1 압전층(301)이 구비되는 영역 내에 구비되어 제1 압전층(301)에 고정될 수 있다.
도16의 (a) 내지 (e)와 같이 복수개의 제2 압전층(305)은 디스플레이 모듈(151)에 대응되는 위치를 달리하며 구비되거나, 일 방향을 따라 구비될 수 있다.
복수개의 제2 압전층(305)은 디스플레이 모듈(151)을 통해 특정 진동 패턴을 형성할 수 있다. 특정 진동 패턴은 복수개 제4 압전층의 각각의 진동 세기, 진동 여부, 진동 위치, 진동 위상차, 진동 주파수를 달리하여 형성할 수 있다.
특정 진동 패턴은 터치 입력의 위치, 디스플레이 모듈(151)에 인가되는 압력에 따라 달리 형성될 수 있다. 또한, 터치 입력이 드래그 터치 입력인 경우, 터치 입력에 대응하여 연속적으로 가변되는 특정 진동 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 제1 방향으로 드래그 터치 입력이 인가되는 경우, 특정 진동 패턴은 제1 방향을 따라 연속적으로 가변되도록 형성될 수 있다.
도 17은 복수의 햅틱 모듈 및 포스 센서를 통해 특정 진동 패턴을 형성하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도17(a)는 디스플레이 모듈상의 제1 지점(D1)에 터치 입력 또는 압력이 인가된 경우 햅틱 피드백을 발생하는 실시예를 나타내고 있다. 사용자는 제1 지점(D1)에서 강한 진동을 감지할 수 있다. 다만, 제1 지점(D1)에서 멀어지면 진동의 세기는 작아지며, 제1 지점(D1)과 이격된 제 2지점(D2)에는 제1 지점(D1)와 위상이 전환된 약한 진동이 형성될 수 있다.
도 17(b)는 디스플레이 모듈상의 제2 지점(D2)에 터치 입력 또는 압력이 인가된 경우 햅틱 피드백을 발생하는 실시예를 나타내고 있다.
도 17(c)는 제1 지점(D1) 및 제2 지점(D2)에 위상이 전환된 동일 크기 햅틱 피드백을 발생하는 실시예를 나타내고 있다. 양 지점에서 발생된 햅틱 피트백은 가운데 지점에서 상쇄되어, 진동이 발생하지 않는 가운데 지점을 중심으로 양측이 위상이 반대인 진동이 형성될 수 있다.
도 17(d)는 도17(a)의 제2 지점(D2)에서 발생되는 진동을 상쇄한 실시예를 도시하고 있다. 제1 지점(D1)에 햅틱 피드백을 발생함과 동시에, 제2 지점(D2)에 약한 햅틱 피드백을 발생하여 제2 지점(D2)에서 진동이 상쇄할 수 있다. 제2 지점(D2)은 제1 지점(D1)에서 발생하는 진동으로 인해 위상이 전환된 약한 진동이 발생할 수 있다. 따라서, 제2 지점(D2)에 대응되는 압전층에 제1 지점(D1)에서 발생하는 진동과 동일 위상의 약한 진동을 발생시켜, 제1 지점(D1)에서 전달되는 진동을 상쇄시킬 수 있다.
도 17(e)는 도17(b)의 제1 지점(D1)에서 발생되는 진동을 상쇄한 실시예를 도시하고 있다. 방식은 도 17(d)에서 설명한 바와 같다.
도 17(f)는 제1 지점(D1) 및 제2 지점(D2)에 같은 위상의 햅틱 피드백을 발생하는 실시예이며, 도 17(g)는 각각 다른 위상의 햅틱 피드백을 발생하는 실시예를 도시하고 있다.
도 18 및 도 19는 특정 진동 패턴을 형성하는 실시예를 설명하기 위한 디스플레이 모듈 정면도 이다.
디스플레이 모듈(151)은 도 18과 같이 슬라이드 하여 장금 해제하는 UI를 제공할 수 있고, 특정 진동 패턴은 드래그 터치 입력(C)에 따라 연속적으로 가변되되는 패턴 일 수 있다.
즉, 사용자가 디스플레이 모듈(151)에 드래그 터치 입력(C)을 하는 경우, 사용자는 손사락을 따라 진동이 이동하는 것을 감지할 수 있다.
또한, 디스플레이 모듈(151)은 도 19와 같이 악기(예를 들어, 드럼)를 표시할 수 있고, 특정 진동 패턴은 터치되는 악기의 종류, 위치(D1 ~ D8), 동시 터치 여부 등에 따라 다양하게 발생할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 이동 단말기 140: 센싱부
143 터치 센서(또는 포스 센서) 144: 지문인식 센서
151: 디스플레이 모듈 220: 지지 프레임
301: 제1 압전층 302, 305: 제2 압전층
302a: 제1 홀 301b: 단차부
302b: 제2 홀 303: 제3 홀
304: 제3 압전층

Claims (17)

  1. 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈 후면에 구비되고, 가청 영역의 제 1 주파수를 형성하여 상기 디스플레이 모듈을 진동시키는 제1 압전층; 그리고,
    상기 디스플레이 모듈 후면에 구비되고, 상기 디스플레이 모듈로부터 전달된 압력을 감지하고, 제2 주파수의 햅틱 피드백을 제공하는 제2 압전층; 을 포함하고,
    상기 제2 압전층은
    상기 제1 압전층보다 전후 방향으로 두꺼운 두께를 가지고, 상기 제1 압전층의 일 단부에 고정되어 비대칭 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압전층은 상기 디스플레이 모듈 후면의 제1 영역에 대응되어 구비되고,
    상기 제2 압전층은 상기 제1 영역에 포함되는 제2 영역에 구비되고, 상기 제1 압전층과 절연되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 영역은
    상기 제1 영역의 가장자리에 위치하여, 제1 압전층과 제2 압전층의 전체 무게중심이 제1 영역의 중심에서 이탈되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말기는
    상기 디스플레이 모듈을 지지하는 지지 프레임을 더 포함하고,
    상기 제1 압전층 및 상기 제2 압전층은 상기 디스플레이 모듈 및 상기 지지 프레임 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은
    광을 방출하는 OLED 픽셀 모듈 및 상기 OLED 픽셀 하부에 위치하는 불투광 레이어를 포함하고,
    상기 불투광 레이어는
    상기 제2 압전층 전방 일부가 삽입되는 제1 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 프레임은
    상기 제1 압전층과 맞물리는 단차부 및 상기 제2 압전층의 후방 일부가 삽입되는 제2 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압전층은
    전후 방향으로 개방된 제3 홀; 및
    상기 제3 홀에 구비되어 상기 디스플레이 모듈을 통과하여 송신 또는 수신되는 신호를 감지하는 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식 센서인 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지문인식 센서는
    상기 제2 압전층에 기 설정된 압력이 인가된 경우, 사용자의 지문을 인식하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 압전층은
    다각 고리 형상을 가지며, 각각의 모서리마다 인가되는 압력의 크기를 각각 감지하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 압전층의 각각의 모서리마다 인가되는 압력의 크기의 차가 기 설정된 오차 범위를 초과하는 경우,
    상기 디스플레이 모듈은
    상기 압력을 인가하는 방향을 보정하라는 인디케이터를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2 압전층은
    상기 지문인식 센서가 지문을 인식한 경우, 상기 제2 주파수를 발생하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이동 단말기는
    상기 지문인식 센서의 후방에 구비되어 상기 지문인식 센서로부터 전달된 압력을 감지하고, 제3 주파수를 형성하는 제3 압전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 압전층은
    상기 지문인식 센서를 통해 지문을 인식한 경우, 상기 제3 주파수를 형성하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3 주파수는 상기 제2 주파수와 동일한 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 압전층은 복수개로 상기 디스플레이 모듈을 통해 특정 진동 패턴을 형성하고,
    상기 특정 진동 패턴은 상기 복수개의 제2 압전층 각각의 진동 세기, 진동 여부, 진동 위치, 진동 위상차, 진동 주파수를 달리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은 터치 스크린이고,
    상기 제2 압전층은 상기 디스플레이 모듈에 인가되는 터치 입력의 위치에 따라 특정 진동 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
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