KR102473527B1 - 전자 기기 - Google Patents

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KR102473527B1
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허종구
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Abstract

본 발명은 저항막 방식의 포스 터치 센싱을 통해 낮은 최소 센싱 압력을 가질 수 있는 전자 기기를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 전자 기기는 커버 윈도우에 가해지는 터치 압력에 따라 변형되어 동일 평면 상에서 병렬로 마련된 제 1 전극과 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 포스 센서 부재를 갖는 포스 센싱 패널을 포함한다.

Description

전자 기기{ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 전자 기기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기에 관한 것이다.
터치 스크린 장치는 각종 전자 기기에서 별도의 입력 장치 없이 표시 장치의 화면 접촉을 통해 정보를 입력하는 입력 장치의 한 종류이다. 이러한 터치 스크린 장치는 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿 PC(Personal Computer), 와치 폰(watch phone) 및 이동 통신 단말기 등과 같은 전자 기기뿐만 아니라 텔레비전, 노트북 및 모니터 등의 다양한 제품의 입력 장치로 사용되고 있다.
일반적으로, 터치 스크린 장치는 터치 위치의 저항 값 변화를 기반으로 터치 위치를 인식하는 저항 방식과 터치 위치의 정전 용량 변화를 기반으로 터치 위치를 인식하는 정전 용량 방식 등으로 구분될 수 있는데, 최근에는 제조 방식의 편의성 및 센싱 감도 등에서 장점을 갖는 정전 용량 방식이 주목 받고 있다.
최근에는, 포스 터치에 대한 터치 정보를 필요로 하는 어플리케이션 등의 사용자 인터페이스 환경이 구축됨에 따라 터치 포스를 센싱할 수 있는 정전 용량 방식의 포스 터치 기능을 갖는 전자 기기가 개발 및 연구되고 있다.
종래의 포스 센싱 패널은 커버 윈도우에 대한 사용자 포스 터치에 따라 터치 포스를 센싱하기 위한 것으로, 탄성 변형 부재와 탄성 변형 부재를 사이에 두고 서로 마주보도록 마련된 제 1 및 제 2 전극을 포함한다. 이러한 포스 센싱 패널은 커버 윈도우에 대한 사용자 포스 터치에 의한 탄성 변형 부재의 변형에 따른 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성되는 정전 용량이 변화된다. 이에 따라, 포스 센싱 패널에 연결된 터치 구동 회로는 제 1 및 제 2 전극 사이에 형성되는 정전 용량의 변화에 기초하여 사용자 터치 포스를 센싱한다.
이와 같은, 종래의 포스 센싱 패널을 스마트 와치 등의 작은 전자 기기에 적용할 경우, 전자 기기는 수납 공간을 갖는 하우징, 하우징의 상부를 덮는 커버 윈도우, 커버 윈도우에 부착된 디스플레이 모듈, 및 디스플레이 모듈과 하우징 사이에 배치된 포스 센싱 패널을 포함할 수 있다.
그러나, 종래의 전자 기기는 작은 면적을 갖는 단일 통 전극 형태의 전극 구조를 가지기 때문에 동일한 수직 방향의 터치 포스에 대해 상대적으로 작은 변형으로 인하여 최소 센싱 압력이 높다는 문제점이 있으며, 단일 통 전극 형태의 전극 구조로 인하여 싱글 터치 포스만이 가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 저항막 방식의 포스 터치 센싱을 통해 낮은 최소 센싱 압력을 가질 수 있는 전자 기기를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 기기는 커버 윈도우에 가해지는 터치 압력에 따라 변형되어 동일 평면 상에서 병렬로 마련된 제 1 전극과 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 포스 센서 부재를 갖는 포스 센싱 패널을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정전 용량 방식이 아닌 저항막 방식의 포스 센서를 이용하여 사용자의 터치 압력에 따른 터치 포스를 센싱함으로써 최소 센싱 압력을 낮출 수 있으며, 포스 터치의 센싱 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 디스플레이 모듈을 통해 영상을 표시하면서 시계 장치를 통해 아날로그 시간을 사용자에게 제공할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 포스 센싱 패널을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 포스 센싱 패널의 분해 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 포스 터치 패널을 이용한 터치 포스의 센싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 선 I-I'의 다른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 예에 따른 시계 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 포스 센싱 패널을 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 선 II-II'의 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 포스 센싱 패널의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 예에 따른 절연체 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 10에 도시된 포스 터치 패널을 이용한 터치 포스의 센싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 예에 따른 시계 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 전자 기기의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 하우징(110), 커버 윈도우(120), 디스플레이 모듈(130), 및 포스 센싱 패널(140)를 포함한다.
상기 하우징(110)은 디스플레이 모듈(130)과 포스 센싱 패널(140)을 수납한다. 이를 위해, 하우징(110)은 상부가 개구된 수납 공간을 마련하는 바닥부(111)와 측벽부(113)를 포함한다. 상기 하우징(110)의 측벽부(113)는 상부 내측면을 따라 마련되어 커버 윈도우(120)를 지지하는 단턱부(115)를 포함할 수 있다. 이러한, 하우징(110)의 바닥부(110)는 사각 형태 또는 원 형태를 가질 수 있다.
상기 커버 윈도우(120)는 하우징(110)의 바닥부(110)와 대응되는 사각 형태 또는 원 형태를 가질 수 있다. 커버 윈도우(120)는 하우징(110)의 측벽부(113)에 배치되어 하우징(110)의 수납 공간을 덮는다. 즉, 커버 윈도우(120)는 하우징(110)에 마련된 단턱부(115)에 지지된다. 이러한 커버 윈도우(120)는 하우징(110)에 수납된 디스플레이 모듈(130)을 지지하고, 디스플레이 모듈(130)을 보호하는 역할을 한다. 일 예에 따른 커버 윈도우(120)는 강화 글라스(Glass), 투명 플라스틱, 또는 투명 필름으로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 커버 윈도우(120)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 커버 윈도우(120)는 PET(polyethyleneterephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PEN(polyethylenapthanate) 및 PNB(polynorborneen) 중 어느 하나의 재질을 포함할 수 있다. 이러한 커버 윈도우(120)는 긁힘과 투명도를 고려하여 상기 강화 글라스를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 커버 윈도우(120)는 하우징(110)에 유동 가능하게 지지된다. 이를 위해, 커버 윈도우(120)의 후면 가장자리 부분은 하우징(110)의 단턱부(115)에 마련된 완충 부재(121)에 의해 지지될 수 있다. 상기 완충 부재(121)는 하우징(110)의 단턱부(115)에 마련됨으로써 사용자의 터치 압력에 의해 커버 윈도우(120)가 상하 방향(Z)으로 유동될 수 있도록 한다. 일 예에 따른 완충 부재(121)는 완충 패드 또는 양면 부착성 폼 패드를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(130)은 하우징(110)의 수납 공간에 수납되어 영상을 표시한다. 또한, 디스플레이 모듈(130)은 커버 윈도우(120)에 대한 사용자 터치에 대응되는 터치 위치를 센싱한다. 이러한 디스플레이 모듈(130)은 하우징(110)의 바닥부(110)와 대응되는 사각 형태 또는 원 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 디스플레이 모듈(130)은 디스플레이 패널(131), 위치 센싱 패널(133), 및 편광 필름(135)을 포함한다.
상기 디스플레이 패널(131)은 유기 발광층의 발광을 이용하여 영상을 표시하는 유기 발광 표시 패널로서, 베이스 기판(131a), 백 플레이트(131b), 봉지층(encapsulation layer; 131c)을 포함한다.
상기 베이스 기판(131a)은 플렉서블 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 베이스 기판(131a)은 PI(polyimide) 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 베이스 기판(131a)은 화소 어레이부(미도시) 및 패드부(미도시)를 포함한다.
상기 화소 어레이부는 베이스 기판(131a) 상에 마련되는 것으로, 복수의 게이트 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역마다 마련된 복수의 화소를 포함한다. 각 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 스위칭 트랜지스터, 스위칭 트랜지스터로부터 데이터 신호를 제공받는 구동 트랜지스터, 구동 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전류에 의해 발광하는 유기 발광 소자를 포함할 수 있다. 유기 발광 소자는 구동 트랜지스터에 연결된 애노드 전극, 애노드 전극 상에 마련된 유기 발광층, 및 유기 발광층 상에 마련된 캐소드 전극을 포함한다. 그리고, 각 화소는 뱅크 패턴에 의해 정의된다.
상기 패드부는 베이스 기판(131a)의 일측 가장자리 부분에 마련되어 화소 어레이부에 마련된 각 신호 라인에 접속된다. 이러한 패드부는 구동 회로부(135)와 연결되어 구동 회로부(135)로부터 제공되는 신호를 화소 어레이부로 전달한다.
상기 백 플레이트(131b)는 베이스 기판(131a)을 평면 상태로 유지시킨다. 일 예에 따른 백 플레이트(131b)는 투명 플라스틱 재질, 예를 들어, PET(polyethyleneterephthalate) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 백 플레이트(131b)는 광학 접착제(미도시)를 이용한 라미네이팅 공정에 의해 베이스 기판(131a)의 후면에 부착됨으로써 플렉서블한 베이스 기판(131a)의 평면 상태를 유지시킨다.
상기 봉지층(131c)은 패드부를 제외한 화소 어레이부를 덮도록 베이스 기판(131a) 상에 마련된다. 이러한 봉지층(131c)은 산소 또는 수분으로부터 유기 발광 소자를 보호하는 역할을 한다.
상기 위치 센싱 패널(133)은 봉지층(131c) 상에 배치되어 사용자의 터치 위치를 센싱하기 위한, 애드 온 방식(add on type)의 터치 패널 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 위치 센싱 패널(133)은 사용자 터치에 따라 정전 용량이 변화되는 상호 정전 용량 방식 또는 자가 정전 용량 방식의 전극 구조를 가질 수 있다.
상기 편광 필름(135)은 위치 센싱 패널(133)의 상면 전체에 부착되어 외부 광에 의해 반사를 방지하여 디스플레이 패널(131)의 시인성을 개선한다. 선택적으로, 편광 필름(135)은 커버 윈도우(120)와 위치 센싱 패널(133) 사이에 배치될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 위치 센싱 패널(133)과 디스플레이 패널(131) 사이에 배치될 수도 있다.
이와 같은, 디스플레이 모듈(110)은 투명 점착 부재(미도시)에 의해 커버 윈도우(120)의 후면에 결합되어 커버 윈도우(120)에 지지될 수 있다. 즉, 디스플레이 모듈(110)은 투명 점착 부재(미도시)에 의해 커버 윈도우(120)의 후면에 결합됨으로써 하우징(110)의 바닥부(111)으로부터 이격되도록 커버 윈도우(120)의 후면에 매달릴 수 있다. 여기서, 투명 점착 부재는 OCA(optical clear adhesive) 또는 OCR(optical clear resin)을 포함할 수 있다.
상기 포스 센싱 패널(140)은 하우징(110)에 지지되고, 커버 윈도우(120)에 가해지는 터치 압력에 대응되는 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센서를 포함한다. 이러한 포스 센싱 패널(140)은 하우징(110)의 바닥부(110)와 대응되는 사각 형태 또는 원 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 포스 센싱 패널(140)은 하우징(110)와 디스플레이 모듈(110) 사이에 배치되고, 커버 윈도우(120)에 가해지는 터치 압력에 의한 디스플레이 모듈(110)의 변형에 따라 저항 값이 변화되는 저항막 방식의 포스 센서를 포함한다. 이러한 포스 센싱 패널(140)은 디스플레이 모듈(110)과 하우징(110) 사이의 거리 변화에 따른 정전 용량 방식이 아닌 저항막 방식의 포스 센서를 포함함으로써 낮은 최소 센싱 압력을 가질 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 후면 커버(150), 구동 회로부(160), 및 전원부(170)를 더 포함할 수 있다.
상기 후면 커버(150)는 하우징(110)의 후면에 결합되어 하우징(110)의 후면을 덮는다. 이러한 후면 커버(150)는 시스템 수납 홈을 포함한다.
상기 구동 회로부(160)는 후면 커버(150)에 마련된 시스템 수납 홈에 수납되고, 신호 전달 부재(미도시)를 통해 디스플레이 모듈(130)과 위치 센싱 패널(133) 및 포스 센싱 패널(140)에 각각 연결된다. 이때, 신호 전달 부재는 하우징(110)의 바닥부(111)에 마련된 관통구(미도시)를 통해 디스플레이 모듈(130)과 위치 센싱 패널(133) 및 포스 센싱 패널(140) 각각과 구동 회로부(160)를 연결할 수 있다.
상기 구동 회로부(160)는 영상을 표시하기 위한 데이터 신호와 화소 구동 신호를 생성하여 디스플레이 모듈(130)에 마련된 각 화소에 공급함으로써 디스플레이 모듈(130)에 영상을 표시한다. 또한, 상기 구동 회로부(160)는 위치 센싱 패널(133)을 통해 사용자 터치에 따른 터치 위치를 센싱하고, 센싱된 터치 위치에 상응하는 어플리케이션을 실행한다. 그리고, 상기 구동 회로부(160)는 포스 센싱 패널(140)을 통해 사용자의 터치 압력에 따른 터치 포스를 센싱하고, 센싱된 터치 포스 또는 터치 위치에 대응되는 터치 포스에 상응하는 어플리케이션을 실행한다.
상기 전원부(170)는 후면 커버(150)에 마련된 시스템 수납 홈에 수납되어 전자 기기의 구동에 필요한 구동 전원을 제공한다. 예를 들어, 전원부(170)는 충전식 배터리를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 포스 센싱 패널을 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 선 II-II'의 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 포스 센싱 패널의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 포스 센싱 패널(140)은 전극부(141) 및 포스 센서 부재(143)를 포함한다. 이러한 일 예에 따른 포스 센싱 패널(140)은 디스플레이 모듈, 즉 즉 디스플레이 패널에 마련된 백 플레이트의 후면에 결합됨으로써 사용자의 터치 압력에 따른 디스플레이 모듈의 변형을 보다 용이하게 전달받을 수 있다.
일 예에 따른 전극부(141)는 동일 평면 상에서 병렬로 마련된 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2)을 포함한다. 이때, 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2) 각각은 직접적으로 서로 연결되지 않도록 이격되는 병렬 형태로 마련된다.
일 예에 따른 포스 센서 부재(143)는 제 1 전극부(141)와 중첩되도록 마련되어 터치 압력에 따라 변형되어 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2)을 전기적으로 연결한다. 즉, 포스 센서 부재(143)는 사용자의 포스 터치에 따라 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2) 사이에 형성되는 포스 센서, 즉 저항을 형성한다. 상기 포스 센서는 터치 압력(또는 접촉 하중)에 따른 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2) 각각과 포스 센서 부재(143) 간의 접촉 면적에 따라 저항 값이 변화됨으로써 사용자의 포스 터치가 센싱될 수 있도록 한다. 일 예에 따른 포스 센서 부재(143)는 QTC(quantum tunneling composites), EAP(electro-active polymer), 아크릴(Acrylic) 및 고무(rubber) 계열의 솔벤트(solvent) 중 어느 하나를 기반으로 하는 감압 접착제 재료, 또는 압전 저항(piezo-resistive) 계열의 재료로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 감압 접착제 재료는 면적에 따라 저항이 가변되는 특성을 갖는다. 그리고, 상기 압전 저항 계열의 재료는 실리콘 반도체 결정에 외력을 가하면 전도 에너지가 발생하여 전하가 전도 대역으로 이동하면서 비저항이 변화되는 압전 저항 효과를 갖는 것으로, 압력의 크기에 따라 비저항의 변화가 큰 특성을 갖는다.
일 예에 따른 전극부(141)는 제 1 기판(140a)에 마련되고, 상기 포스 센서 부재(143)는 제 2 기판(140b)에 마련되며, 전극부(141)와 포스 센서 부재(143)는 스페이서(142)에 의해 에어 갭(AG)을 사이에 두고 서로 이격된다.
일 예에 따른 제 1 기판(140a)은 전극부(141)를 지지하는 것으로, 투명 또는 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(140a)은 PET(polyethyleneterephthalate) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 제 1 기판(140a)은 하우징(110)의 바닥부(110)와 대응되는 사각 형태 또는 원 형태를 가질 수 있으며, 이하의 설명에서는 원 형태를 갖는 것으로 가정하기로 한다.
일 예에 따른 제 2 기판(140b)은 제 1 기판(140a)의 상부에 배치되어 포스 센서 부재(143)를 지지하는 것으로, 투명 또는 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 기판(140b)은 제 1 기판(140a)과 동일한 재질 및 동일한 형태를 가질 수 있다. 이러한 제 2 기판(140b)은 투명 점착 부재에 의해 디스플레이 모듈(130), 즉 디스플레이 패널(131)에 마련된 백 플레이트(131b)의 후면에 결합된다.
일 예에 따른 스페이서(142)는 제 1 기판(140a)과 제 2 기판(140b) 사이에 마련되어 포스 센서 부재(143)와 전극부(141)를 이격시킨다. 일 예에 따른 스페이서(142)는 제 1 기판(140a)의 전면(前面) 가장자리 부분과 제 2 기판(140b)의 후면 가장자리 부분에 마련되어 포스 센서 부재(143)와 전극부(141)를 이격시킬 수 있다. 다른 예에 따른 스페이서(142)는 제 1 기판(140a)의 전면(前面) 가장자리 부분과 포스 센서 부재(143)의 후면 가장자리 부분에 마련되어 포스 센서 부재(143)와 전극부(141)를 이격시킬 수 있다. 이에 따라, 터치 압력이 가해지지 않는 상태에서 포스 센서 부재(143)와 전극부(141)는 스페이서(142)에 의해 에어 갭(AG)을 사이에 두고 서로 이격된다.
일 예에 따른 포스 센서 부재(143)는 제 1 기판(140a)의 전면(前面)과 마주하는 제 2 기판(140b)의 후면 전체 또는 제 2 기판(140b)의 후면 가장자리 부분을 제외한 나머지 부분에 마련됨으로써 전극부(141) 위에 배치된다. 이러한 포스 센서 부재(143)는 하우징(110)의 바닥부(110)와 대응되는 사각 형태 또는 원 형태를 가질 수 있으며, 이하의 설명에서는 원 형태를 갖는 것으로 가정하기로 한다.
일 예에 따른 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2) 각각은 제 1 기판(140a)의 상면에 곡면 형태 및 직선 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함하도록 제 1 기판(140a) 상의 동일 평면 상에 병렬 형태로 마련된다. 이때, 포스 센서는 포스 센서 부재(143)와 전극부(141) 간의 접촉 면적에 따른 저항 값을 가지기 때문에 병렬 형태로 나란한 제 1 전극(141-1)과 제 2 전극(141-2) 각각은 포스 센서 부재(143)와의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 지그재그 형태를 갖는 직선 형태 또는 지그재그 형태를 가지면서 구불구불한 곡면 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 제 1 전극(141-1)은 제 1 라인 패턴(141-1a), 및 복수의 제 1 브랜치 패턴(141-1b)을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 제 1 라인 패턴(141-1a)는 제 1 기판(140a)의 일측 가장자리 부분을 따라 마련된다. 즉, 제 1 라인 패턴(141-1a)는 제 1 기판(140a)의 중심 라인을 기준으로, 상기 중심 라인의 일측부에만 마련되는 반원 형태 또는 개루프 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 1 브랜치 패턴(141-1b) 각각은 제 1 라인 패턴(141-1a)으로부터 병렬 형태로 돌출됨으로써 제 1 전극(141-1)의 전극 면적을 증가시켜 포스 센싱 감도를 향상시킨다. 즉, 복수의 제 1 브랜치 패턴(141-1b) 각각은 서로 일정한 간격을 가지면서 제 1 라인 패턴(141-1a)으로부터 제 1 기판(140a)의 타측 가장자리 부분 쪽으로 돌출된다. 이때, 복수의 제 1 브랜치 패턴(141-1b) 각각은 제 1 기판(140a)이 원 형태를 가짐에 따라 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
일 예에 따른 제 2 전극(141-2)은 제 2 라인 패턴(141-2a), 및 복수의 제 2 브랜치 패턴(141-2b)을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 제 2 라인 패턴(141-2a)는 제 1 기판(140a)의 타측 가장자리 부분을 따라 마련된다. 즉, 제 2 라인 패턴(141-2a)는 제 1 기판(140a)의 중심 라인을 기준으로, 상기 중심 라인의 타측부에만 마련되는 반원 형태 또는 개루프 형태를 가질 수 있다. 또한, 제 2 라인 패턴(141-2a)은 제 1 기판(140a)의 중심 라인을 기준으로, 제 1 라인 패턴(141-1a)과 전기적으로 연결되지 않는 범위 내에서 제 1 라인 패턴(141-1a)과 대칭일 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 2 브랜치 패턴(141-2b) 각각은 제 2 라인 패턴(141-2a)으로부터 병렬 형태로 돌출됨으로써 제 2 전극(141-2)의 전극 면적을 증가시켜 포스 센싱 감도를 향상시킨다. 즉, 복수의 제 2 브랜치 패턴(141-2b) 각각은 서로 일정한 간격을 가지면서 제 2 라인 패턴(141-2a)으로부터 제 1 기판(140a)의 일측 가장자리 부분 쪽으로 돌출된다. 이때, 복수의 제 2 브랜치 패턴(141-2b) 각각은 제 1 기판(140a)이 원 형태를 가짐에 따라 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
일 예에 따른 복수의 제 2 브랜치 패턴(141-2b) 각각은 복수의 제 1 브랜치 패턴(141-1b) 사이사이에 마련되고, 이로 인하여 복수의 제 2 브랜치 패턴(141-2b) 각각과 복수의 제 1 브랜치 패턴(141-1b) 각각은 동일 평면 상에서 서로 엇갈리게 마련된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 전극(141-1, 141-2) 사이에는 에어 갭(AG)이 마련되고, 에어 갭(AG)은 포스 센서 부재(143)의 변형 공간을 증가시켜 포스 센싱의 효율을 증가시키는 역할을 한다. 따라서, 포스 센서 부재(143)는 에어 갭(AG)에 의해 작은 터치 압력에 대해 큰 변형율을 가질 수 있다.
일 예에 따른 제 1 및 제 2 전극(141-1, 141-2) 중 어느 하나의 전극은 구동 회로부(160)로부터 포스 터치 구동 신호가 공급되는 포스 구동 전극(Tx)으로 사용되고, 상기 제 1 및 제 2 전극(141-1, 141-2) 중 나머지 하나의 전극은 구동 회로부(160)에서 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극(Rx)으로 사용된다. 이에 따라, 구동 회로부(160)는 포스 터치 구동 신호(FTDS)를 생성하여 포스 구동 전극(Tx)에 공급하고, 포스 센싱 전극(Rx)을 통해 포스 센서의 저항 값 변화를 센싱하여 터치 포스 데이터를 생성하게 된다. 여기서, 포스 터치 구동 신호는 교류 구동 파형, 직류 구동 전압, 또는 접지 전압을 포함할 수 있다. 상기 포스 터치 구동 신호는 회로 구성 또는 소비전력 등을 고려하여 교류 구동 파형, 직류 구동 전압 및 접지 전압 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 여기서, 교류 구동 파형은 펄스파, 사인파, 감쇄 사인파, 정사각파, 직사각파, 톱니파, 삼각파, 또는 스텝파를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 예에 따른 구동 회로부(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 포스 터치 구동 신호(FTDS)를 생성하여 포스 구동 전극(Tx)에 공급한다. 이때, 사용자의 포스 터치에 따라 포스 센서 부재(143)가 포스 구동 전극(Tx)과 포스 센싱 전극(Rx) 간에 물리적으로 접촉하게 되면, 포스 구동 전극(Tx)과 포스 센서 부재(143) 및 포스 센싱 전극(Rx)으로 이어지는 전류 패스가 형성됨에 따라 포스 센서 부재(143)에 포스 저항(Rm)이 형성되고, 이 저항(Rm)을 통해서 포스 구동 전극(Tx)에 공급되는 포스 터치 구동 신호(FTDS)에 따른 전류가 포스 센싱 전극(Rx)으로 흐르게 된다. 이에 따라, 구동 회로부(160)는 센싱부(미도시)를 이용하여 포스 센서 부재(143)에 형성되는 저항(Rm)을 통해 포스 센싱 전극(Rx)으로 흐르는 전류에 대응되는 전압을 센싱하고, 센싱된 전압을 기반으로 포스 센서 부재(143)에 형성되는 저항(Rm)의 저항 변화량을 모델링하는 포스 레벨 알고리즘을 통해 터치 포스 레벨을 산출하고, 산출된 터치 포스 레벨과 연계되는 어플리케이션, 예를 들어, 잠금 해제 어플리케이션 또는 바로가기 어플리케이션 등을 실행한다.
선택적으로, 도 3 내지 도 6에서는 전극부(141)가 제 1 기판(140a)에 마련되고, 포스 센서 부재(143)가 제 2 기판(140b)에 마련되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 전극부(141)는 제 2 기판(140b)에 마련되고, 포스 센서 부재(143)는 제 1 기판(140a)에 마련될 수도 있지만, 이 경우 전극부(141)가 터치 압력에 따른 제 2 기판(140b)의 변형과 함께 변형되어 손상될 수 있는 단점이 있다.
이와 같은, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 사용자의 터치 압력에 따른 디스플레이 모듈(130)의 변형에 따라서 동일 평면 상에 마련된 제 1 및 제 2 전극(141-1, 141-2)과 포스 센서 부재(143)간의 접촉 면적에 의한 저항 변화량을 통해서 터치 포스를 센싱함으로써 저항막 방식의 포스 터치 센싱을 통해 낮은 최소 센싱 압력을 가질 수 있으며, 이를 통해 포스 터치의 센싱 감도가 향상될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전축부(171), 날개부(173), 축 구동부(175), 및 전면 투명 커버(179)를 더 포함한다.
일 예에 따른 회전축부(171), 날개부(173) 및 축 구동부(175)는 전자 기기에 탑재되는 시계 장치를 구성한다.
일 예에 따른 회전축부(171)는 하우징(110)의 바닥부(111)와 포스 센싱 패널(140)과 디스플레이 모듈(130) 및 커버 윈도우(120) 각각을 수직 관통하도록 설치된다. 여기서, 하우징(110)의 바닥부(111), 포스 센싱 패널(140), 디스플레이 모듈(130), 및 커버 윈도우(120) 각각은 중심부에 마련된 관통홀(PH)을 포함한다.
일 예에 따른 회전축부(171)는 관통홀(PH)에 회전 가능하게 삽입되어 수직 축 방향(Z)과 나란하도록 수직하게 배치된다. 회전축부(171)의 일측 끝단부는 후면 커버(150)의 시스템 수납 공간에 배치되고, 회전축부(171)의 타측 끝단부는 커버 윈도우(120) 상에 배치된다. 이를 위해, 상기 커버 윈도우(120)는 회전축부(171)의 타측 끝단부가 배치될 수 있도록, 상면 가장자리 부분을 제외한 나머지 부분으로부터 오목하게 마련된 전면 홈(120s)을 더 포함한다. 상기 전면 홈(120s)은 디스플레이 모듈(130)과 대응되는 크기를 가질 수 있다.
일 예에 따른 날개부(173)는 회전축부(171)의 회전에 따라 커버 윈도우(120) 상에서 회전한다. 즉, 날개부(173)는 커버 윈도우(120)에 마련된 전면 홈(120s)에 배치되어 회전축부(171)의 타측 끝단에 회전 가능하게 연결되고, 회전축부(171)의 회전에 따라 회전 운동한다. 예를 들어, 날개부(173)는 시계의 시침, 분침, 및 초침을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 축 구동부(175)는 후면 커버(150)의 시스템 수납 공간에 배치되어 회전축부(171)를 회전 운동시킨다. 예를 들어, 축 구동부(175)는 시간의 흐름에 대응되도록 날개부를 회전시키기 위한 기어 구동부, 및 기어 구동부를 구동하는 태엽 또는 회전 모터를 포함할 수 있다.
일 예에 따른 전면 투명 커버(179)는 커버 윈도우(120)의 전면에 결합되어 날개부(173)를 덮는다. 예를 들어, 전면 투명 커버(179)는 커버 윈도우(120)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(130)을 통해 영상을 표시하면서 시계 장치를 통해 아날로그 시간을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 선 I-I'의 다른 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 포스 센싱 패널을 나타내는 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 선 II-II'의 단면도이고, 도 11은 도 9에 도시된 포스 센싱 패널의 분해 사시도로서, 이는 도 2 내지 도 6에 도시된 휴대용 전자기기에서 포스 센싱 패널의 구조를 변경하여 구성한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 포스 센싱 패널에 대해서만 설명하기로 하고, 이를 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 포스 센싱 패널(240)은 디스플레이 모듈(130)의 주변에 배치된다. 즉, 포스 센싱 패널(240)은 디스플레이 모듈(130)을 둘러싸도록 커버 윈도우(120)의 가장자리 부분과 하우징(110)의 측벽부(113) 사이에 배치됨으로써 커버 윈도우(120)에 대한 사용자의 터치 압력에 따른 저항 변화량을 통해서 포스 센서의 역할을 한다. 보다 구체적으로, 포스 센싱 패널(240)은 중공부(240s)를 갖는 링 형태로 마련되고, 커버 윈도우(120)의 가장자리 부분과 하우징(110)의 측벽부(113)에 마련된 단턱부(115) 사이에 배치된다.
일 예에 따른 포스 센싱 패널(240)은 전극부(241) 및 포스 센서 부재(243)를 포함한다.
일 예에 따른 전극부(241)는 동일 평면 상에서 병렬로 마련된 제 2 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2)을 포함한다. 이때, 제 1 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2) 각각은 직접적으로 서로 연결되지 않도록 이격되는 병렬 형태로 마련된다.
상기 전극부(241)는 제 1 기판(240a)에 마련되고, 상기 포스 센서 부재(243)는 제 2 기판(240b)에 마련되며, 전극부(241)와 포스 센서 부재(243)는 스페이서(242)에 의해 에어 갭(AG)을 사이에 두고 서로 이격된다.
상기 제 1 기판(240a)는 전극부(241)를 지지하는 것으로, 투명 또는 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 기판(240a)은 PET(polyethyleneterephthalate) 재질을 포함할 수 있다. 이러한 제 1 기판(240a)은 커버 윈도우(120)의 가장자리 부분과 중첩되거나 하우징(110)의 측벽부(113)에 마련된 단턱부(115)와 중첩되는 원형 링 또는 사각 링 형태를 가질 수 있으며, 이하의 설명에서는 원형 링 형태를 갖는 것으로 가정하기로 한다.
상기 제 2 기판(240b)은 제 1 기판(240a)의 상부에 배치되어 포스 센서 부재(243)를 지지하는 것으로, 투명 또는 불투명 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 2 기판(240b)은 제 1 기판(240a)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 제 2 기판(240b)은 제 1 기판(240a)과 동일한 링 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 제 1 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2) 각각은 제 1 기판(140a)의 상면에 곡면 형태 및 직선 형태 중 적어도 하나의 형태를 포함하도록 제 1 기판(240a) 상의 동일 평면 상에 병렬 형태로 마련된다. 이때, 포스 센서는 포스 센서 부재(243)와 전극부(241) 간의 접촉 면적에 따른 저항 값을 가지기 때문에 병렬 형태로 나란한 제 1 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2) 각각은 지그재그 형태를 갖는 직선 형태 또는 지그재그 형태를 가지면서 구불구불한 곡면 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 제 1 전극(241-1)은 제 1 라인 패턴(241-1a)과 N개(여기서, N은 2이상의 자연수)의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)을 포함한다.
일 예에 따른 제 1 라인 패턴(241-1a)은 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)을 연결하는 것으로, 제 1 기판(240a)의 일측 가장자리 부분을 따라 마련된다. 여기서, 제 1 기판(240a)의 일측 가장자리 부분은 제 1 기판(240a)의 외측 가장자리 부분일 수 있다. 이때, 제 1 라인 패턴(241-1a)은 일측 일부가 단선된 원 형태 또는 개루프 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)은 제 1 기판(240a)의 중심부를 기준으로 서로 대칭되도록 제 1 기판(240a)에 마련되어 제 1 라인 패턴(241-1a)에 각각 연결된다. 일 예로서, 상기 N이 2일 경우, 2개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)은 제 1 기판(240a)의 중심부를 기준으로, 서로 이격되면서 수직, 수평 또는 대각선 방향으로 서로 대칭되도록 마련될 수 있다. 다른 예로서, 상기 N이 4일 경우, 4개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)은 제 1 기판(240a)의 중심부를 기준으로 서로 이격되면서 수직 또는 수평 방향으로 서로 대칭되도록 마련될 수 있다. 이러한 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)은 일정 간격으로 이격됨으로써 해당 위치에 대한 터치 압력에 따른 저항 변화량이 각기 상이함으로써 포스 센싱 레벨이 보다 명확하게 구분되도록 하여 센싱 효율을 증가시킨다.
일 예에 따른 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)은 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b)을 포함한다.
일 예에 따른 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b) 각각은 서로 이격되도록 제 1 라인 패턴(241-1a)으로부터 돌출됨으로써 제 1 전극(241-1)의 전극 면적을 증가시켜 포스 센싱 감도를 향상시킨다. 즉, 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b) 각각은 제 1 라인 패턴(241-1a)으로부터 제 2 전극(241-2) 또는 제 1 기판(240a)의 타측 가장자리 부분 쪽으로 돌출된다. 여기서, 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b) 각각은 제 1 기판(240a)이 원형 링 형태를 가짐에 따라 제 2 전극(241-2)과 전기적으로 연결되지 않는 범위 내에서 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다.
일 예에 따른 제 2 전극(241-2)은 제 2 라인 패턴(241-2a)과 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g)을 포함한다.
일 예에 따른 제 2 라인 패턴(241-2a)은 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-2g)을 연결하는 것으로, 제 1 기판(240a)의 타측 가장자리 부분을 따라 제 1 라인 패턴(241-1a)과 이격되면서 나란하게 마련된다. 여기서, 제 1 기판(240a)의 타측 가장자리 부분은 제 1 기판(240a)의 내측 가장자리 부분일 수 있다. 이때, 제 2 라인 패턴(241-2a)은 일측 일부가 단선된 원 형태 또는 개루프 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따른 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g)은 제 1 기판(240a)의 중심부를 기준으로 서로 대칭되도록 제 1 기판(240a)에 마련되어 제 2 라인 패턴(241-2a)에 각각 연결된다. 여기서, N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g) 각각은 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g) 각각과 동일한 위치에 마련되되, N개의 제 1 전극 패턴 그룹(241-1g)과 전기적으로 분리되게 마련된다. 이러한 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g)은 일정 간격으로 이격됨으로써 해당 위치에 대한 터치 압력에 따른 저항 변화량이 각기 상이함으로써 포스 센싱 레벨이 보다 명확하게 구분되도록 하여 센싱 효율을 증가시킨다.
일 예에 따른 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g)은 복수의 제 2 브랜치 패턴(241-2b)을 포함한다.
일 예에 따른 복수의 제 2 브랜치 패턴(241-2b) 각각은 서로 이격되도록 제 2 라인 패턴(241-2a)으로부터 돌출됨으로써 제 2 전극(241-2)의 전극 면적을 증가시켜 포스 센싱 감도를 향상시킨다. 즉, 복수의 제 2 브랜치 패턴(241-2b) 각각은 제 2 라인 패턴(241-2a)으로부터 제 1 전극(241-1) 또는 제 1 기판(240a)의 일측 가장자리 부분 쪽으로 돌출된다. 여기서, 복수의 제 2 브랜치 패턴(241-2b) 각각은 제 1 기판(240a)이 원형 링 형태를 가짐에 따라 제 1 전극(241-1), 즉 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b)과 전기적으로 연결되지 않는 범위 내에서 서로 다른 길이로 돌출될 수 있다.
상기 복수의 제 2 브랜치 패턴(241-2b) 각각은 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b) 사이사이에 마련되고, 이로 인하여 복수의 제 2 브랜치 패턴(241-2b) 각각과 복수의 제 1 브랜치 패턴(241-1b) 각각은 동일 평면 상에서 서로 엇갈리게 마련된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 전극(241-1, 241-2) 사이에는 에어 갭(AG)이 마련되고, 에어 갭은 포스 센서 부재(243)의 변형 공간을 증가시켜 포스 센싱의 효율을 증가시키는 역할을 한다. 따라서, 포스 센서 부재(243)는 에어 갭에 의해 작은 터치 압력에 대해 큰 변형율을 가질 수 있다.
상기 스페이서(242)는 제 1 기판(240a)과 제 2 기판(240b) 사이에 마련되어 포스 센서 부재(243)와 전극부(241)를 이격시킨다.
일 예에 따른 스페이서(242)는 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(240-1g) 사이사이에 마련된 N개의 접착제 패턴(242a)을 포함한다.
일 예에 따른 N개의 접착제 패턴(242a) 각각은 제 1 및 제 2 기판(240a, 240b)를 대향 합착시킨다. 또한, N개의 접착제 패턴(242a) 각각은 포스 센서 부재(243)와 전극부(241) 간의 전기적으로 접촉을 방해하지 않으면서 포스 센서 부재(243)와 전극부(241) 사이에 에어 갭(AG)을 형성하기 위하여, N개의 제 1 전극 패턴 그룹(240-1g) 사이사이에 마련된다. 이를 위해, N개의 접착제 패턴(242a) 각각은 전극부(241)의 두께(또는 높이)보다 두꺼운 두께를 갖는다. 추가적으로, 일 예에 따른 스페이서(242)는 제 1 및 제 2 기판(240a, 240b)를 밀봉하기 위하여, 제 1 기판(240a)의 양측 가장자리를 따라 마련되어 N개의 접착제 패턴(242a) 사이사이에 연결된 라인 접착 패턴(242a1)을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 스페이서(242)는, 도 12에 도시된 바와 같이, N개의 제 1 전극 패턴 그룹(240-1g) 사이사이에 N개의 절연체 패턴(242b)을 더 포함할 수 있다.
일 예에 따른 N개의 절연체 패턴(242b) 각각은 제 1 기판(240a)과 N개의 절연체 패턴(242b) 사이에 마련된다. N개의 절연체 패턴(242b) 각각은 N개의 제 1 전극 패턴 그룹(240-1g) 사이 및 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(240-2g) 사이사이를 전기적으로 절연함으로써 전극에 유입되는 노이즈 성분을 차단하여 노이즈에 의한 센싱 효율의 저하를 최소화한다. N개의 절연체 패턴(242b) 각각은 전극부(241)의 두께(또는 높이) 이상의 두께를 가질 수 있으며, 이 경우 전극부(241)와 포스 센서 부재(243)를 이격시키는 역할도 한다.
다시 도 8 내지 도 11를 참조하면, 상기 포스 센서 부재(243)는 제 1 전극부(241)와 중첩되도록 마련되어 터치 압력에 따라 변형되어 제 1 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2)을 전기적으로 연결한다. 일 예에 따른 포스 센서 부재(243)는 N개의 제 1 및 제 2 전극 패턴 그룹(241-1g, 241-2g) 각각과 중첩되는 패턴 형태로 마련된다. 즉, 일 예에 따른 포스 센서 부재(243)는 N개의 접착제 패턴(242a) 사이사이에 배치되는 패턴 형태를 갖는다. 이러한 포스 센서 부재(243)는 전술한 바와 같이, 사용자의 포스 터치에 따른 터치 압력에 따라서 에어 갭(AG)을 통해 변형되어 제 1 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2)과 접촉됨으로써 제 1 전극(241-1)과 제 2 전극(241-2) 사이에 형성되는 포스 센서, 즉 저항을 형성한다.
상기 제 1 및 제 2 전극(241-1, 241-2) 중 어느 하나의 전극은 구동 회로부(160)로부터 포스 터치 구동 신호가 공급되는 포스 구동 전극(Tx))으로 사용되고, 상기 제 1 및 제 2 전극(241-1, 241-2) 중 나머지 하나의 전극은 구동 회로부(160)에서 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센싱 전극(Rx)으로 사용된다. 이에 따라, 구동 회로부(160)는 포스 터치 구동 신호(FTDS)를 생성하여 포스 구동 전극(Tx)에 공급하고, 포스 센싱 전극(Rx)을 통해 포스 센서의 저항 값 변화를 센싱하여 터치 포스 데이터를 생성하게 된다.
구체적으로, 구동 회로부(160)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 포스 터치 구동 신호(FTDS)를 생성하여 포스 구동 전극(Tx)에 공급한다. 이때, 사용자의 포스 터치에 따라 포스 센서 부재(243)가 포스 구동 전극(Tx)과 포스 센싱 전극(Rx) 간에 물리적으로 접촉하게 되면, 포스 구동 전극(Tx)과 포스 센서 부재(243) 및 포스 센싱 전극(Rx)으로 이어지는 전류 패스가 형성됨에 따라 포스 센서 부재(243)에 포스 저항(Rm)이 형성되고, 이 저항(Rm)을 통해서 포스 구동 전극(Tx)에 공급되는 포스 터치 구동 신호(FTDS)에 따른 전류가 포스 센싱 전극(Rx)으로 흐르게 된다. 이에 따라, 구동 회로부(160)는 센싱부(미도시)를 이용하여 포스 센서 부재(243)에 형성되는 저항(Rm)을 통해 포스 센싱 전극(Rx)으로 흐르는 전류에 대응되는 전압을 센싱하고, 센싱된 전압을 기반으로 포스 센서 부재(243)에 형성되는 저항(Rm)의 저항 변화량을 모델링하는 포스 레벨 알고리즘을 통해 터치 포스 레벨을 산출하고, 산출된 터치 포스 레벨과 연계되는 어플리케이션, 예를 들어, 잠금 해제 어플리케이션 또는 바로가기 어플리케이션 등을 실행한다.
부가적으로, 포스 센싱 전극(Rx)으로 사용되는 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g) 각각을 복수의 제 2 라인 패턴(241-1a) 각각을 통해 구동 회로부(160)에 연결할 수 있는데, 이 경우, 구동 회로부(160)는 N개의 제 2 전극 패턴 그룹(241-2g) 각각을 통해서 터치 포스를 개별적으로 센싱함으로써 멀티 포스 터치를 센싱할 수 있으며, 이를 통해 포스 터치의 위치와 위치별 터치 포스를 산출하고, 이에 상응하는 다양한 어플리케이션을 실행할 수도 있다.
이와 같은, 도 9 내지 도 13에 도시된 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 사용자의 터치 압력에 따른 커버 윈도우(120)의 변형에 따라서 동일 평면 상에 마련된 제 1 및 제 2 전극(241-1, 241-2)과 포스 센서 부재(143)간의 접촉 면적에 따른 저항 변화량을 통해서 터치 포스를 센싱함으로써 저항막 방식의 포스 터치 센싱을 통해 낮은 최소 센싱 압력을 가질 수 있으며, 이를 통해 포스 터치의 센싱 감도가 향상될 수 있으며, 링 형태의 포스 센싱 패널(240)을 통해 커버 윈도우(110)로부터 전달되는 터치 압력에 따른 사용자 터치 포스를 센싱함으로써 보다 높은 센싱 감도를 가질 수 있다.
추가적으로, 도 9 내지 도 13에 도시된 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는, 도 14에 도시된 바와 같이, 회전축부(271), 날개부(273), 축 구동부(275), 및 전면 투명 커버(279)를 더 포함한다. 상기 회전축부(271), 날개부(273) 및 축 구동부(275)는 전자 기기에 탑재되는 시계 장치를 구성한다.
상기 회전축부(271)는 하우징(110)의 바닥부(111)와 디스플레이 모듈(130) 및 커버 윈도우(120) 각각을 수직 관통하도록 설치된다. 여기서, 하우징(110)의 바닥부(111), 디스플레이 모듈(130), 및 커버 윈도우(120) 각각은 중심부에 마련된 관통홀(PH)을 포함한다.
일 예에 따른 회전축부(271)는 관통홀(PH)에 회전 가능하게 삽입되어 수직 축 방향(Z)과 나란하도록 수직하게 배치된다. 회전축부(271)의 일측 끝단부는 후면 커버(150)의 시스템 수납 공간에 배치되고, 회전축부(271)의 타측 끝단부는 커버 윈도우(120) 상에 배치된다. 이를 위해, 상기 커버 윈도우(120)는 회전축부(271)의 타측 끝단부가 배치될 수 있도록, 상면 가장자리 부분을 제외한 나머지 부분으로부터 오목하게 마련된 전면 홈(120s)을 더 포함한다. 상기 전면 홈(120s)은 디스플레이 모듈(130)과 대응되는 크기를 가질 수 있다.
상기 날개부(273)는 회전축부(271)의 회전에 따라 커버 윈도우(120) 상에서 회전한다. 즉, 날개부(273)는 커버 윈도우(120)에 마련된 전면 홈(120s)에 배치되어 회전축부(271)의 타측 끝단에 회전 가능하게 연결되고, 회전축부(271)의 회전에 따라 회전 운동한다. 예를 들어, 날개부(273)는 시계의 시침, 분침, 및 초침을 포함할 수 있다.
상기 축 구동부(275)는 후면 커버(150)의 시스템 수납 공간에 배치되어 회전축부(271)를 회전 운동시킨다. 예를 들어, 축 구동부(275)는 시간의 흐름에 대응되도록 날개부를 회전시키기 위한 기어 구동부, 및 기어 구동부를 구동하는 태엽 또는 회전 모터를 포함할 수 있다.
상기 전면 투명 커버(279)는 커버 윈도우(120)의 전면에 결합되어 날개부(273)를 덮는다. 예를 들어, 전면 투명 커버(279)는 커버 윈도우(120)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같은, 도 9 내지 도 14에 도시된 본 발명의 일 예에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(130)을 통해 영상을 표시하면서 시계 장치를 통해 아날로그 시간을 사용자에게 제공할 수 있다.
부가적으로, 도 1에는 전자 기기로서 스마트 와치(smart watch) 또는 와치 폰(watch phone)을 일 예로 도시하였지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 전자 기기는 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC), 모바일 폰, 태블릿 PC(Personal Computer), 웨어러블 기기(Wearable device), 및 이동 통신 단말기 등과 같은 휴대용 전자 기기, 텔레비전, 노트북, 모니터, 카메라, 캠코더, 디스플레이를 갖는 가전 기기, 또는 자동차 계기판 등이 될 수 있으며, 본 발명에 따른 전자 기기는 유기 발광 표시 모듈 또는 액정 표시 모듈을 이용하여 영상을 표시하는 디스플레이 모듈과 터치 포스 패널을 갖는 모든 전자 기기에 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 하우징 120: 커버 윈도우
130: 디스플레이 모듈 140: 터치 포스 패널
141, 241: 전극부 141-1, 241-1: 제 1 전극
141-2, 242-2: 제 2 전극 142, 242: 스페이서
143: 포스 센서 부재 150: 후면 커버
160: 구동 회로부 171, 271: 회전축부
173, 273: 날개부 175, 275: 축 구동부

Claims (16)

  1. 수납 공간을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 수납 공간에 수납된 디스플레이 모듈;
    상기 수납 공간을 덮는 커버 윈도우; 및
    상기 하우징에 지지되고 상기 커버 윈도우에 가해지는 터치 압력에 대응되는 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센싱 패널을 포함하며,
    상기 포스 센싱 패널은,
    동일 평면 상에서 병렬로 마련된 제 1 전극과 제 2 전극을 갖는 전극부; 및
    상기 터치 압력에 따라 변형되어 상기 제 1 전극과 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 상기 전극부와 중첩되는 포스 센서 부재를 포함하고,
    상기 하우징은 상기 수납 공간을 마련하는 바닥부와 측벽부를 포함하고,
    상기 포스 센싱 패널은 상기 하우징의 바닥부와 상기 디스플레이 모듈 사이에 배치된, 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포스 센싱 패널은,
    상기 전극부를 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 기판 상에 배치되고 상기 포스 센서 부재를 갖는 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 마련되어 상기 포스 센서 부재와 상기 전극부를 이격시키는 스페이서를 포함하는, 전자 기기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극과 제 2 전극은 곡면 형태 및 직선 형태 중 적어도 하나의 형태를 갖는, 전자 기기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 기판의 일측 가장자리 부분을 따라 마련된 제 1 라인 패턴, 및 상기 제 1 라인 패턴으로부터 돌출된 복수의 제 1 브랜치 패턴을 가지며,
    상기 제 2 전극은 상기 제 1 기판의 타측 가장자리 부분을 따라 마련된 제 2 라인 패턴, 및 상기 제 2 라인 패턴으로부터 돌출된 복수의 제 2 브랜치 패턴을 포함하는, 전자 기기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 브랜치 패턴 각각과 상기 복수의 제 2 브랜치 패턴 각각은 동일 평면 상에서 서로 엇갈리는, 전자 기기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 윈도우는 상기 디스플레이 모듈을 지지하는, 전자 기기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은,
    상기 포스 센싱 패널과 결합된 디스플레이 패널; 및
    상기 커버 윈도우와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치된 위치 센싱 패널을 포함하는, 전자 기기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥부와 상기 포스 센싱 패널과 상기 디스플레이 모듈 및 상기 커버 윈도우 각각을 수직 관통하는 회전축부;
    상기 회전축부의 회전에 따라 상기 커버 윈도우 상에서 회전하는 날개부;
    상기 하우징의 후면에 배치되어 상기 회전축부를 회전시키는 축 구동부;
    상기 하우징의 후면을 덮는 후면 커버; 및
    상기 하우징의 전면에 결합되어 상기 날개부를 덮는 전면 투명 커버를 더 포함하는, 전자 기기.
  9. 수납 공간을 갖는 하우징;
    상기 하우징의 수납 공간에 수납된 디스플레이 모듈;
    상기 수납 공간을 덮는 커버 윈도우; 및
    상기 하우징에 지지되고 상기 커버 윈도우에 가해지는 터치 압력에 대응되는 터치 포스를 센싱하기 위한 포스 센싱 패널을 포함하며,
    상기 포스 센싱 패널은,
    동일 평면 상에서 병렬로 마련된 제 1 전극과 제 2 전극을 갖는 전극부; 및
    상기 터치 압력에 따라 변형되어 상기 제 1 전극과 제 2 전극을 전기적으로 연결하는 상기 전극부와 중첩되는 포스 센서 부재; 및
    상기 포스 센서 부재와 상기 전극부를 이격시키는 스페이서를 포함하고,
    상기 포스 센싱 패널은 상기 디스플레이 모듈의 주변에 배치되어, 중공부를 갖는 링 형태를 포함하고,
    상기 하우징은 상기 수납 공간을 마련하는 바닥부와 측벽부를 포함하고,
    상기 커버 윈도우는 상기 디스플레이 모듈을 지지하며,
    상기 포스 센싱 패널은 상기 디스플레이 모듈을 둘러싸도록 상기 커버 윈도우의 가장자리 부분과 상기 하우징의 측벽부 사이에 배치된, 전자 기기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 포스 센싱 패널은 상기 디스플레이 모듈의 주변에 배치되고, 중공부를 갖는 링 형태를 포함하는, 전자 기기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 기판의 중심부를 기준으로 서로 대칭되도록 상기 제 1 기판에 마련된 N개(여기서, N은 2이상의 자연수)의 제 1 전극 패턴 그룹과 상기 N개의 제 1 전극 패턴 그룹을 연결하는 제 1 라인 패턴을 포함하며,
    상기 제 2 전극은 상기 제 1 기판에 상기 N개의 제 1 전극 패턴 그룹과 병렬로 마련된 N개의 제 2 전극 패턴 그룹과 상기 N개의 제 2 전극 패턴 그룹을 연결하는 제 2 라인 패턴을 포함하는, 전자 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 N개의 제 1 전극 패턴 그룹 사이사이에 마련된 N개의 접착제 패턴을 포함하고,
    상기 포스 센서 부재는 상기 N개의 제 1 및 제 2 전극 패턴 그룹 각각과 중첩되는 패턴 형태로 마련된, 전자 기기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서는,
    상기 N개의 제 1 전극 패턴 그룹 사이사이에 배치된 N개의 절연체 패턴; 및
    상기 N개의 절연체 패턴과 중첩되는 N개의 접착 패턴을 포함하며,
    상기 포스 센서 부재는 상기 N개의 제 1 및 제 2 전극 패턴 그룹 각각과 중첩되는 패턴 형태로 마련된, 전자 기기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 N개의 제 1 전극 패턴 그룹 각각은 서로 이격되도록 상기 제 1 라인 패턴으로부터 돌출된 복수의 제 1 브랜치 패턴을 가지며,
    상기 N개의 제 2 전극 패턴 그룹 각각은 서로 이격되도록 상기 제 2 라인 패턴으로부터 돌출된 복수의 제 2 브랜치 패턴을 포함하는, 전자 기기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 브랜치 패턴 각각과 복수의 제 2 브랜치 패턴 각각은 동일 평면 상에서 서로 엇갈리는, 전자 기기.
  16. 제 9 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥부와 상기 디스플레이 모듈 및 상기 커버 윈도우 각각을 수직 관통하는 회전축부;
    상기 회전축부의 회전에 따라 상기 커버 윈도우 상에서 회전하는 날개부;
    상기 하우징의 후면에 배치되어 상기 회전축부를 회전시키는 축 구동부;
    상기 하우징의 후면을 덮는 후면 커버; 및
    상기 하우징의 전면에 결합되어 상기 날개부를 은폐시키는 전면 커버를 더 포함하는, 전자 기기.
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