KR102570830B1 - 방수 구조의 압력 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

방수 구조의 압력 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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Abstract

전자 장치가 개시된다. 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 적어도 하나의 개방 면을 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 배치되되 적어도 일부가 상기 개방 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이, 상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 터치스크린 디스플레이에 인가되는 외부 압력을 감지하는 압력 센서 및 상기 압력 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 압력 센서는, 상기 터치스크린 디스플레이와 평행하게 배치되고 제1 크기 및 제1 형상을 가지는 제1 전극판, 상기 제1 크기 및 제1 형상과 동일 또는 유사하게 구성되고 상기 제1 전극판에 대향하는 제2 전극판, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 제1 영역에 배치되는 유전층 및 상기 제1 영역의 주변 영역에 해당하는 제2 영역에 배치되고 상기 제1 전극판의 하면 및 상기 제2 전극판의 상면 사이를 적어도 일부 폐구하는 방수부재를 포함할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

방수 구조의 압력 센서 및 이를 포함하는 전자 장치{Pressure sensor with waterproof structure and electronic device including the same}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 압력 센서 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
최근 제안되고 있는 전자 장치는 터치 패널 및 디스플레이 장치가 통합된 터치스크린 디스플레이를 채용하고 있다. 전자 장치는 상기 터치스크린 디스플레이를 통하여 사용자로부터 터치, 드래그, 플릭(flick) 등의 제스처를 입력 받고, 이를 기반으로 관련된 이벤트를 출력할 수 있다.
한편, 전자 장치의 다양한 기능 채용에 따라, 터치스크린 디스플레이 기반의 입력 방식뿐만 아니라, 보다 다양한 입력 방식의 적용이 고려되고 있다. 일례로, 압력을 활용한 입력 방식을 들 수 있다. 전자 장치는 압력 센서를 탑재하여 외부로부터 인가되는 압력을 감지하고, 감지된 압력에 대응하는 이벤트를 출력할 수 있다.
상기 압력 센서는 크게 정전용량 방식과 저항막 방식으로 구분될 수 있다. 이 중 정전용량 방식의 압력 센서는 내구성, 온도 특성 및 민감도 등이 우수하여 넓은 범위로 적용될 수 있다.
정전용량 방식의 압력 센서는 대향하는 두 전극판 사이의 정전용량 변화에 기초하여 압력을 감지할 수 있다. 상기 정전용량의 산출은 두 전극판의 면적 및 상호 거리와, 두 전극판 사이에 배치되는 유전체의 유전율에 관계될 수 있다. 상기 유전율은 유전체로 구현되는(또는, 유전체에 포함되는) 소재의 특성에 따라 고정된 값을 가질 수 있다. 그러나, 외부 영향 등에 의하여 상기 유전체의 물리적 특성이 변경되는 경우, 유전율이 변화하여 압력 센서의 오동작이 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유전층(또는, 유전체)의 물리적 특성을 안정적으로 유지시킬 수 있는 방수 구조의 압력 센서 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 적어도 하나의 개방 면을 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 배치되되 적어도 일부가 상기 개방 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이, 상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 터치스크린 디스플레이에 인가되는 외부 압력을 감지하는 압력 센서 및 상기 압력 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서 상기 압력 센서는, 상기 터치스크린 디스플레이와 평행하게 배치되고 제1 크기 및 제1 형상을 가지는 제1 전극판, 상기 제1 크기 및 제1 형상과 동일 또는 유사하게 구성되고 상기 제1 전극판에 대향하는 제2 전극판, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 제1 영역에 배치되는 유전층 및 상기 제1 영역의 주변 영역에 해당하는 제2 영역에 배치되고 상기 제1 전극판의 하면 및 상기 제2 전극판의 상면 사이를 적어도 일부 폐구하는 방수부재를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 압력 센서 구조 내의 유전층으로 액체(예: 물방울) 유입이 차단되도록 상기 유전층을 폐구하는 방수부재를 배치함으로써, 유전층의 유전율 특성 변화 및 압력 센서의 성능 열화를 방지할 수 있다.
또한, 다양한 실시 예들에 따르면, 방수부재를 압력 센서 구조의 내부 영역에 배치하여 외부 영역 배치에 따른 부피 증가를 배제함으로써, 압력 센서를 소정의 장치에 적용할 경우 용이한 공간 설계가 가능할 수 있다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 크기의 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 1b는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 크기의 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 1c는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 크기의 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 2a는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 구조의 압력 센서를 도시한 결합 사시도이다.
도 2b는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 구멍을 구비한 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 결합 사시도이다.
도 2c는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 틈을 구비한 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 결합 사시도이다.
도 3은, 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 구조의 압력 센서의 A-A' 방향 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수부재의 특성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 B-B' 방향 단면도이다.
도 7은, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 C-C' 방향 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 또 다른 전자 장치의 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 신호 처리 프로세스를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC (desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면 웨어러블 장치는 엑세서리 형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체 형(예: 전자 의복), 신체 부착 형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식 형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD 플레이어(Digital Video Disk player), 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSync™, 애플TV™, 또는 구글 TV™), 게임 콘솔(예: Xbox™, PlayStation™), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(Global Navigation Satellite System)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉시블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치 (예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 다양한 실시 예에 따라 각각 제1 크기 내지 제3 크기의 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 방수 구조의 압력 센서(100)는 제1 전극판(110), 제2 전극판(120), 유전층(130 내지 132) 및 방수부재(140 내지 142)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방수 구조의 압력 센서(100)는 상호 대향하는 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 정전용량(capacitance) 변화에 기초하여 외부로부터 인가되는 압력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)에 외부 압력(예: 사용자의 인체, 터치 펜 등에 의한 지정된 크기 이상의 압력)이 인가되면, 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)의 외형이 변형(또는, 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)의 적어도 일부가 오목하게 패이는)될 수 있다. 이 경우, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 거리가 변화될 수 있다.
다음 수학식 1은 정전용량 산출과 관련한 수학식일 수 있다.
C: 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 정전용량
A: 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)의 면적
d: 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 거리
ε: 유전층(130 내지 132)의 유전율
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 상기 수학식 1에 근거하면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 거리(d) 변화는 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 정전용량(C) 변화와 관계될 수 있다. 유전율이 변하지 않는다면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 거리(d)가 단축될수록 정전용량(C)은 증가할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 방수 구조의 압력 센서(100)는 소정의 회로(예: 후술되는 압력 센서 IC(도 9의 105))를 통하여 정전용량(C)의 변화를 감지함으로써, 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)에 인가된 외부 압력을 감지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)은 상호 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 전극판(110)이 지정된 제1 크기 및 제1 형상을 가지면, 제2 전극판(110) 역시 제1 전극판(110)의 제1 크기 및 제1 형상과 동일 또는 유사하게(또는, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 면적이 서로 동일 또는 유사하도록) 구성될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 방수 구조의 압력 센서(100)는 제1 전극판(110)이 제2 전극판(120) 보다(또는, 제2 전극판(120)이 제1 전극판(110) 보다) 큰 면적을 가지더라도, 압력 센싱과 관련한 정전용량의 변화 검출을 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)은 지정된 간격으로 이격되어 적층될 수 있다. 상호 동일 또는 유사한 면적을 가지는 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)은 돌출되는 부분 없이 상하로 정렬될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 적어도 하나는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(또는, 절연 기판) 및 상기 인쇄 회로 기판에 형성된 도전 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 적어도 하나는 인쇄 회로 기판의 상면 또는 하면에 형성된 도전 패턴으로 구현될 수 있다. 상기 도전 패턴은 다양한 전극 배열을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전 패턴은 적어도 하나의 다각형 전극이 규칙적으로 반복되는 패턴 및 적어도 하나의 전극이 지정된 방향을 향하여 연장되는 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 적어도 하나는 전체(또는, 적어도 일부)가 도전성을 가지는 금속 재료(예: 구리, 마그네슘, 은, 티타늄 등)를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 어느 하나는 상기 금속 재료를 포함하는 금속판으로 구현될 수 있고, 다른 어느 하나는 규칙적으로 반복된 도전 패턴을 포함하는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있다(예: self-capacitance 방식). 또는, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 어느 하나는 제1 방향으로 연장된 도전 패턴을 포함하는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있고, 다른 어느 하나는 제2 방향(예: 상기 제1 방향과 직각으로 교차하는 방향)으로 연장된 도전 패턴을 포함하는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있다(예: mutual-capacitance 방식).
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 적어도 하나는 투명 도전막(예: ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 등), 은 나노 와이어(Ag nanowire), 메탈 메쉬(metal mesh), 탄소 동소체(예: 그래핀(graphene)) 등을 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 어느 하나는 외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 형상이 변형될 수 있도록 지정된 크기의 유연성을 가지고, 다른 어느 하나는 고정성을 가질 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 압력을 인가 받는 전극판이 도전 패턴을 포함하는 인쇄 회로 기판으로 구현될 경우, 상기 인쇄 회로 기판의 적어도 일부는 플렉시블(flexible) 재질의 연성 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 제1 영역에는 유전층(130 내지 132)이 배치될 수 있다. 상기 제1 영역은 예컨대, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 영역 중 후술되는 방수부재(140 내지 142)의 배치와 관련한 영역(예: 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 가장자리 영역)을 제외한 영역(예: 방수부재(140 내지 142)의 배치와 관련하여 정의된 영역의 내측 영역)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역의 크기는 구현되는 유전층(130 내지 132)의 크기 또는 방수부재(140 내지 142)의 배치 형태에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유전층(130 내지 132)은 물질의 고유 유전율을 고려하여 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유전층(130 내지 132)은 적어도 하나의 화합물(예: 실리콘, 폴리머, 고무, 스펀지, 우레탄 등)을 포함할 수 있다. 또는, 유전층(130 내지 132)은 에어(air) 층으로 구현될 수도 있다. 유전층(130 내지 132)의 적어도 일부 영역은, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 이격 간격을 고르게 유지하기 위하여 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)을 지지하는 적어도 하나의 스페이서(예: 실리콘)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상기 유전율은 유전층(130 내지 132)에 포함되는(또는, 유전층(130 내지 132)으로 구현되는) 물질과 관련하여 초기(예: 센서 제조 시)에 고정된 값을 가질 수 있다. 그러나, 유전층(130 내지 132)으로 액체(예: 물방울 또는 이물질)가 유입되는 경우 유전층(130 내지 132)의 유전율은 초기 고정 값과는 상이한 값으로 변할 수 있다. 유전율의 변화는 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 정전용량 값 산출에 영향을 미쳐 압력 센서의 성능 열화를 초래할 수 있다. 예컨대, 유전율 변화에 따라, 압력 발생 시 센싱되는 정전용량 값이 변경될 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방수부재(140 내지 142)는 유전층(130 내지 132)으로의 액체 유입을 차단하도록 배치되어 유전율의 변화를 방지하고, 압력 센서의 압력 감지 성능을 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 방수부재(140 내지 142)는 상기 제1 영역(또는, 유전층(130 내지 132)이 배치되는 영역)의 주변 영역에 해당하는 제2 영역에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 영역은 제1 영역의 외측면(또는, 외곽)으로부터 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면 지점(또는, 외곽)까지의 영역을 포함할 수 있다. 이와 관련하여 도 1a를 참조하면, 제1 영역(또는, 유전층(130))이 제1 크기(예: 지정된 기준 크기)로 구현되는 경우, 제1 영역의 주변 영역에 해당하는 제2 영역의 외측면은 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면과 상하 방향(또는, 수직 방향)으로 나란하게 정렬될 수 있다.
다른 실시 예에서, 제2 영역은 제1 영역의 외측면으로부터 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면을 소정 폭만큼 초과하는 지점까지의 영역을 포함할 수 있다. 도 1b를 참조하면, 제1 영역(또는, 유전층(131))이 제2 크기(예: 제1 크기보다 큰 크기)로 구현되는 경우, 제2 영역의 외측면은 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면보다 소정 폭으로 돌출될 수 있다.
또는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시 예에 따른 제2 영역은 제1 영역의 외측면으로부터 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면에 소정 폭만큼 미달되는 지점까지의 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 영역(또는, 유전층(132))이 제3 크기(예: 제1 크기보다 작은 크기)로 구현되어 제2 영역의 외측면은 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면을 기준하여 소정 폭으로 내입될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 다양한 실시 예에 따라 각각 제1 형상 내지 제3 형상의 방수부재를 포함하는 방수 구조의 압력 센서를 도시한 결합 사시도이다.
이하에서는, 방수부재(140)(또는, 제2 영역)의 외측면이 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면과 상하 방향으로 정렬(또는, 방수부재(140)의 외곽과 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외곽이 수직 방향으로 일치)되는 본 발명의 일 실시 예를 예로 하여 설명한다. 방수부재(140)의 외측면이 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면으로부터 소정 폭으로 돌출 또는 내입되는 실시 예 역시, 이하의 설명과 동일 또는 유사할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)은 적층 구조를 가지되, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 사이에 방수부재(140)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 방수부재(140)는 상술된 제2 영역(예: 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 영역 중 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 가장자리 영역)에 배치되어 제1 전극판(110)의 하면 및 제2 전극판(120)의 상면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 방수부재(140)는 제1 전극판(110)의 하면 및 제2 전극판(120)의 상면 사이를 폐구(또는, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이의 제1 영역에 배치되는 유전층(130)의 노출을 차단)할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 전극판(110)과 방수부재(140)의 사이 및 방수부재(140)와 제2 전극판(120)의 사이에는 각각 제1 접착층(150) 및 제2 접착층(160)이 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제1 접착층(150) 및 제2 접착층(160)의 형상은 방수부재(140)의 형상과 동일하거나 유사할 수 있다. 예컨대, 제1 접착층(150)의 형상은 방수부재(140)의 상면 영역 중 제1 전극판(110)의 하면과 실질적으로 대면하는 면의 형상과 동일할 수 있다. 제2 접착층(160)의 형상 역시, 방수부재(140)의 하면 영역 중 제2 전극판(120)의 상면과 실질적으로 대면하는 면의 형상과 동일할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 방수부재(140)의 적어도 일부가 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120)의 외측면보다 돌출되는 경우, 돌출된 방수부재(140)의 상면 및 하면 영역에는 제1 접착층(150) 및 제2 접착층(160)의 배치가 생략될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제1 접착층(150) 및 제2 접착층(160)은 UV 필름, 열 경화성 접착제, 레이저 경화성 접착제, 초음파 경화성 접착제, NCF(non-conductive film), ACF(anisotropic conductive film), NCP(non-conductive paste) 등의 접착부재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 방수부재(140)는 다공성 구조(예: 고어텍스 멤브레인(gore-tex membrane))를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 다공성 구조는 제곱 인치 당 약 90억 개의 구멍들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 다공성 구조는 적어도 하나의 폴리머(예: 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluoroethylene)) 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서, 상기 다공성 구조에 의하여 방수부재(140)의 표면 및 내부에 형성된 적어도 하나의 구멍은 방수부재(140)의 외부와 유전층(130) 간의 양방향 통기를 실현할 수 있다. 방수부재(140)의 통기 특성으로 인하여, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 어느 하나는 외부에서 인가되는 압력에 따라 형상이 변형(예: 압력이 인가된 영역이 오목하게 패임)될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 방수부재(140)는 연성 및 탄성 특성의 소재를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 중 어느 하나의 형상 변형은 방수부재(140)의 연성 및 탄성 특성에 기인될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)에 외부 압력이 인가되면, 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이에 부착된 방수부재(140)는 작용하는 외부 압력에 대응하여 적어도 일부의 형상이 변형될 수 있다. 연성의 소재를 포함하는 방수부재(140)는 외부 압력에 대항하지 않고 형상이 변형될 수 있다. 이에 따라, 방수부재(140)와 부착된 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)은 방수부재(140)의 형상 변형 및 외부 압력에 대응하여 적어도 일부가 변형될 수 있다. 반면, 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)에 인가되었던 외부 압력이 제거되면, 탄성 특성을 가지는 방수부재(140)는 원형으로 탄성 복원될 수 있다. 제1 전극판(110) 또는 제2 전극판(120)은 외부 압력 제거 및 방수부재(140)의 탄성 복원에 의하여 변형된 형상이 복원될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 방수부재(140)는 상술된 통기 특성을 보조하는(또는, 방수부재(140)의 외부와 유전층(130) 간의 통기를 보조하는) 적어도 하나의 통기 보조 수단을 포함할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 통기 보조 수단은 예컨대, 방수부재(140)의 외측면에 형성된 구멍(141)으로 구현될 수 있다. 상기 구멍(141)은 방수부재(140)의 내측과 외측을 관통하면서 방수부재(140)의 일측에 지정된 크기로 형성될 수 있다. 도 2c를 참조하면, 상기 통기 보조 수단은 예컨대, 소정의 틈(142)으로 구현될 수도 있다. 상기 틈(142)은 방수부재(140)의 일측을 단절시키고, 단절된 지점을 기준하여 양측 방수부재(140)의 종단을 지정된 간격으로 이격 시킴으로써 형성될 수 있다. 통기 보조 수단(예: 구멍(141) 및 틈(142))은 유전층(130)의 적어도 일부를 방수부재(140)의 외부 영역에 노출시켜, 방수부재(140)의 외부와 유전층(130) 간의 직접적인 통기를 보조할 수 있다. 통기 보조 수단(예: 구멍(141) 및 틈(142))은 예컨대, 방수부재(140)를 구성하는 다공성 구조(예: 고어텍스 멤브레인(gore-tex membrane))의 구멍보다는 크되, 물방울은 통과할 수 없는 크기로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 방수 구조의 압력 센서(100)가 상술된 통기 보조 수단에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 통기 보조 수단은 변경, 추가 및 삭제될 수 있다.
도 3은, 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 구조의 압력 센서의 A-A' 방향 단면도이고, 도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수부재의 특성을 개략적으로 도시한 도면이다.
상술하였듯이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방수부재(140)는 다공성 구조(예: 고어텍스 멤브레인(gore-tex membrane))를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 다공성 구조를 이루는 적어도 하나의 구멍(143)은 물방울 입자(10)보다 작고, 수증기 분자(20)보다 큰 크기로 형성될 수 있다. 이에 따라, 방수부재(140)는 방향에 따라 상이한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 물방울(10))이 방수부재(140)에 형성된 구멍(143)을 통과하지 못함에 따라, 방수부재(140)는 방수부재(140)의 외측면으로부터 유전층(130)의 중심을 향하는 방향으로 방수 특성을 가질 수 있다. 반면, 수증기(20)를 포함하는 습윤공기(30)는 방수부재(140)에 형성된 구멍(143)을 통과할 수 있다. 이에 따라, 방수부재(140)는 방수부재(140)의 외측면 및 유전층(130) 간의 양방향으로 습윤공기(30)가 유출입되는 통기 및 투습 특성을 가질 수 있다. 방수부재(140)의 방수, 통기 및 투습 특성은 유전층(130)으로의 액체 유입을 차단하고, 유전층(130)의 수증기(20) 함유량을 유지시켜 유전층(130)의 유전율 특성 변화를 방지할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(200)는 하우징(210), 터치스크린 디스플레이(220), 방수 구조의 압력 센서(100) 및 적어도 하나의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 이외에도 전자 장치(200)의 기능 수행 및 구성요소 간의 배치 구조와 관련하여, 전자 장치(200)는 완충부재(230), 디지타이저(240), 방열부재(250), 지지부재(260) 및 메인 인쇄 회로 기판(270)을 더 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 전자 장치(200)는 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나, 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 하우징(210)은 제1 면(211)(예: 하우징(210)의 하면) 및 상기 제1 면에 수직하는 적어도 하나의 제2 면(212)(예: 하우징(210)의 측면)을 포함할 수 있다. 하우징(210)의 적어도 일면(예: 하우징(210)의 상면)은 생략될 수 있다. 이에 따라, 제1 면(211) 및 적어도 하나의 제2 면(212)이 형성하는 하우징(210)의 내부공간은 적어도 일부(예: 내부공간의 상측)가 외부에 개방될 수 있다.
도시되진 않았으나 본 발명의 다양한 실시 예에서, 하우징(210)은 제3 면을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 하우징(210)의 제1 면(211)이 제1 방향을 향한다 가정하면, 상기 제3 면은 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향을 향할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 제3 면은 예컨대, 제2 면(212)(예: 하우징(210)의 측면)의 상단이 소정 절곡되어 형성되는 면을 포함하거나, 또는 생략된 하우징(210)의 상면을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 구성요소들은 상기 개방된 영역(또는, 생략된 하우징(210)의 상면)을 통하여 하우징(210)의 내부공간으로 내입될 수 있다. 전자 장치(200)의 구성요소들이 내부공간 내에 배치되고, 터치스크린 디스플레이(220)(또는, 터치스크린 디스플레이(220)에 포함된 커버 글래스(221))가 하우징(210)의 개방된 영역(또는, 생략된 하우징(210)의 상면)에 결합되면, 마감된 전자 장치(200)의 외관이 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치스크린 디스플레이(220)는 하우징(210)의 개방된 영역(또는, 생략된 하우징(210)의 상면) 및 제1 면(211)(예: 하우징(210)의 하면) 사이에 배치될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 터치스크린 디스플레이(220)는 사용자로부터 입력되는 터치(예: 포스(force) 터치)를 기반으로 관련 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 위젯, 심볼 등)를 출력할 수 있다. 이와 관련하여, 터치스크린 디스플레이(220)는 커버 글래스(221), 접착부재(222), 편광판(223) 및 디스플레이 패널(228)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 커버 글래스(221)는 하우징(210)의 개방된 영역(예: 생략된 하우징(210)의 상면)을 통하여 적어도 일부가 외부에 노출될 수 있으며, 디스플레이 패널(228)에 의하여 생성되는 빛을 투과시킬 수 있다. 사용자는 커버 글래스(221) 상에서 신체의 일부(예: 손가락) 또는 터치 펜을 이용한 터치(예: 포스(force) 터치)를 수행할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 커버 글래스(221)는 글래스 윈도우(glass window) 또는 커버 윈도우(cover window)로도 참조될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 접착부재(222)는 커버 글래스(221) 및 편광판(223) 상호를 물리적으로 접착시킬 수 있으며, 예컨대 UV 필름, 광접착 필름, 열 경화성 접착제, 레이저 경화성 접착제, 초음파 경화성 접착제, NCF(non-conductive film), ACF(anisotropic conductive film), NCP(non-conductive paste) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 편광판(223)은 커버 글래스(221)를 투과한 빛 중 특정 방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 투과시켜 디스플레이 패널(228)로 입사시킬 수 있다. 편광판(223)은 편광자(미도시) 및 상기 편광자의 일면 또는 양면에 형성되는 보호필름(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 보호필름은 하드코팅 필름, AG(anti-grale) 필름, LR(low reflect) 필름, AR(anti-reflect) 필름 또는 상술한 필름을 복합시킨 AG/LR 필름, AG/AR 필름 등을 적어도 하나 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 패널(228)은 예컨대, 후술되는 터치 패널(도 6의 224)을 포함하여, 사용자의 신체 또는 터치 펜을 이용한 터치, 제스처, 근접 또는 호버링(hovering) 입력을 수신할 수 있다. 또한, 디스플레이 패널(228)은 플렉시블 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board)을 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(228)은 예컨대, 액정 디스플레이(liquid crystal display (LCD)), 발광 다이오드(light-emitting diode (LED)) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic LED (OLED)) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 완충부재(230)는 예컨대, 엠보(embo) 구조를 가지는 쿠션 소재를 포함할 수 있다. 완충부재(230)는 터치스크린 디스플레이(220) 및 디지타이저(240) 사이에 배치되어, 터치스크린 디스플레이(220), 디지타이저(240) 또는 타 구성요소에 가해지는 외부 충격을 완화시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디지타이저(240)는 터치스크린 디스플레이(220) 상에서 신호를 입력하는 터치 펜(예: 디지타이저 펜)의 위치를 감지하고, 이를 좌표화하여 출력할 수 있다. 이와 관련하여, 디지타이저(240)는 터치 펜 인식 센서를 포함할 수 있다. 디지타이저(240)는 터치 패널(도 6의 224)의 일부로써 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방수 구조의 압력 센서(100)는 예컨대, 터치스크린 디스플레이(220) 및 하우징(210)의 제1 면(211) 사이에 배치되어, 터치스크린 디스플레이(220)에 인가되는 외부 압력(예: 사용자의 인체 또는 터치 펜 등에 의한 지정된 크기 이상의 압력)을 감지하고 전기적 신호로 출력할 수 있다. 방수 구조의 압력 센서(100)는 앞서 도 1a 내지 도 4를 통하여 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 방수 구조의 압력 센서(도 1a 내지 도 3의 100)와 동일 또는 유사할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방열부재(250)는 전자 장치(200)의 구성요소(예: 터치스크린 디스플레이(220))로부터 방출되는 열을 흡수하여 외부로 방열시킬 수 있다. 방열부재(250)는 적어도 하나의 금속 소재(예: 구리)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 지지부재(260)(예: 브래킷(bracket)는 상술한 전자 장치(200)의 적층 구조를 고정 및 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 지지부재(260)는 예컨대, 플라스틱 사출물 또는 금속 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 메인 인쇄 회로 기판(270)은 절연판(예: 페놀, 에폭시 등) 및 상기 절연판 상에 형성되는 적어도 하나의 도전 패턴(예: 구리)을 포함할 수 있다. 메인 인쇄 회로 기판(270)에는 적어도 하나의 반도체 칩이 실장될 수 있다.
도 6은, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 B-B' 방향 단면도이고, 도 7은, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 C-C' 방향 단면도이다.
도 6 및 도 7에서, 앞서 도 5를 통하여 설명한 구성요소와 동일 또는 대응되는 구성요소는 참조 부호를 동일하게 기재하고, 중복되는 설명이 생략될 수 있다.
도 6을 참조하면, 터치스크린 디스플레이(220)에 포함되는 디스플레이 패널(228)은 터치 패널(224), 유기발광층(231), 상기 유기발광층(231)과 전기적으로 연결된 배선(225), 제1 폴리머 층(226) 및 제2 폴리머 층(227)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 터치 패널(224)은 터치스크린 디스플레이(220)에 인가되는 물리적 접촉(예: 사용자의 인체 또는 터치 펜에 의한 터치)을 감지하여 전기적 신호로 출력할 수 있다. 터치 패널(224)은, 예컨대, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식이 채용될 수 있다. 또한, 터치 패널(224)은 터치 센서(미도시)를 포함하거나, 터치 센서 자체로 구현될 수 있으며, 제어 회로(예: 후술되는 터치 센서 IC(도 9의 224a))를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 유기발광층(231)은, 형광성 또는 인광성 유기화합물을 기반으로 하는 발광 소자(예: OLED(organic light emitting diode) 소자)를 포함할 수 있다. 또한, 유기발광층(231)은 상기 발광 소자의 발광을 개별적으로 제어하기 위한 스위칭 소자(예: switching TFT(thin film transistor)) 및 구동 소자(예: driving TFT)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 상기 발광 소자는 다수개의 3원색(R;적색, G;녹색, B;청색) 화소를 일정 간격으로 배치한 RGB-OLED 방식 및 백색 발광의 소자를 이용하는 W(white)-OLED 방식으로 구성될 수 있다. 상기 발광 소자에 W-OLDE 방식이 적용될 경우, 유기발광층(231)은 내부광(예: 백색광)의 색상 발현과 관계하는 블랙 매트리스 및 컬러필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 제1 폴리머층(226) 및 제2 폴리머층(227)은 배선(225)을 사이에 두고 적층되어 지정된 방향으로 폴딩(folding)될 수 있다. 상기 제1 폴리머층(226) 상에는 전극층이 형성될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제1 폴리머층(226) 및 제2 폴리머층(227)이 이루는 폴딩 구조는 적어도 하나의 제2 폴리머층(227)을 더 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다.
상기 배선(225)은 제1 폴리머층(226) 및 제2 폴리머층(227)과 함께 폴딩될 수 있다. 배선(225)은 제1 폴리머층(226) 및 제2 폴리머층(227)으로부터 인출되어 보조 인쇄 회로 기판(340)에 전기적으로 연결될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 배선(225)은 티타늄(Ti), 구리(Gu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 또는 그래핀(graphene) 중 적어도 하나의 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 메인 인쇄 회로 기판(270)은 적어도 하나의 반도체 칩(271)을 포함할 수 있다. 상기 반도체 칩(271)은 플립 칩 본딩 방식에 의하여 메인 인쇄 회로 기판(270) 상에 실장될 수 있다. 반도체 칩(271)은 예컨대, 스마트폰, 태블릿 PC, 네비게이션 등에 이용되는 SOC(system on chip) 타입의 AP(application processor) 칩을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전자 장치(200)는 디스플레이 구동 회로(229)(DDI: display driver IC) 및 보조 인쇄 회로 기판(340)을 더 포함할 수 있다. 디스플레이 구동 회로(229)는 디스플레이 패널(228)의 신호 처리 등과 같은 구동을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 디스플레이 구동 회로(229)는 디스플레이 패널(228)에 포함된 배선(225)과 전기적으로 연결되고, 보조 인쇄 회로 기판(340)을 전기적 경로로 경유하여 메인 인쇄 회로 기판(270)(또는, 반도체 칩(271))과 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 방수 구조의 압력 센서(100)의 기능 수행과 관련하여, 전자 장치(200) 내에는 압력 센서(100)의 방수 상태를 보조할 수 있는 제1 및 제2 보조 방수부재(261 및 262)가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 보조 방수부재(261)는 보조 인쇄 회로 기판(340)과 메인 인쇄 회로 기판(270)(또는, 반도체 칩(271))의 전기적 연결을 위해 지지부재(260)에 형성된 비아(via) 홀 영역에 배치되어 상기 비아 홀을 폐구시킬 수 있다. 또한, 제2 보조 방수부재(262)는 폴딩된 제1 폴리머층(226) 및 제2 폴리머층(227)과 지지부재(260) 사이의 이격 공간에 배치되어 상기 이격 공간을 폐구시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 제1 보조 방수부재(261) 및 제2 보조 방수부재(262)는 전자 장치의 구성요소들(예: 방수 구조의 압력 센서(100), 디스플레이 구동 회로(229), 보조 인쇄 회로 기판(340) 등)이 외부로 노출될 수 있는 경로를 폐구하여, 상기 구성요소들로의 액체 및 이물질 유입 차단을 보조할 수 있다. 제1 보조 방수부재(261) 및 제2 보조 방수부재(262)는 도 1 내지 도 4를 통하여 상술한 방수부재(140)와 동일 또는 유사한 특성(예: 지정된 방향으로의 방수, 통기 및 투습 특성)을 가질 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전자 장치(200)의 하면으로(또는, 하우징(210)의 하면으로) 별도의 인쇄 회로층(310), 접착층(320) 및 글래스층(330)이 더 구비될 수 있다.
도 7을 참조하면, 전자 장치(200)에는(또는, 디지타이저(240) 및 방열부재(250)의 사이에는) 방수부재(140)로 하여금 제1 전극판(110) 및 제2 전극판(120) 사이를 폐구하여 내부의 유전층(130)을 보호하는 구조의 압력 센서(100)가 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 하우징(210)의 제1 면(211)(또는, 하우징(210)의 하면) 상의 적어도 일부 영역에는 배터리(350)가 배치될 수 있다. 상기 배터리(350)는 전자 장치(200) 내의 구성요소들(예: 메인 인쇄 회로 기판(270))과 전기적으로 연결되어, 구동을 위한 전원을 공급해줄 수 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 또 다른 전자 장치의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(200a)는 도 5 내지 도 7을 통하여 설명한 전자 장치(도 5 내지 도 7의 200)와 동일 또는 유사한 구성요소(예: 하우징(210), 터치스크린 디스플레이(220), 지지부재(260), 메인 인쇄 회로 기판(270), 배터리(350) 등)를 포함할 수 있다. 도 8에서, 상기 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여 도 5 내지 도 7과 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
터치스크린 디스플레이(220)에 포함된 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 패널(228)은 예컨대, 액정 디스플레이(liquid crystal display (LCD))를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 터치스크린 디스플레이(220)의 하부 영역에는 광학 어셈블리(예: 접지부재(111), 백라이트 유닛(235), 반사부재(245), 불투명층(135))가 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 접지부재(111)는 예컨대, 터치스크린 디스플레이(220)의 기능 수행과 관련하여 접지 및 방열의 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 접지부재(111)는 전체(또는, 적어도 일부)가 도전성을 가지는 금속 소재를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 접지부재(111)는 도 1a 내지 도 4를 통하여 상술한 압력 센서의 제1 전극판(도 1a 내지 도 3의 110)을 포함할 수 있다. 접지부재(111) 또는 후술되는 제2 전극판(121)은 접지부재(111) 및 제2 전극판(121) 사이의 정전용량 변화를 감지하는 압력 센서 IC(미도시)를 포함하거나, 또는 압력 센서 IC와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 백라이트 유닛(235)은 적어도 하나의 광원(예: 발광 다이오드(Light Emitting Diode)) 및 도광판(미도시)을 포함하여, 디스플레이 패널(228)에 빛을 제공할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 광원에서 출사되는 빛은 도광판을 의하여 가이드 됨으로써, 디스플레이 패널(228)에 제공될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 반사부재(245)은 예컨대, 상기 도광판의 하측에 배치되어, 도광판의 하측으로 누설되는 빛을 도광판 내부로 재입광시킬 수 있다. 반사부재(245)는 예컨대, 지정된 크기의 반사율을 가지는 시트 또는 필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 반사부재(245)의 하측으로는 압력 센서의 구조와 관련한 제2 전극판(121)이 반사부재(245)로부터 지정된 간격을 형성하며 배치될 수 있다. 제2 전극판(121)은 예컨대, 인쇄 회로 기판 및 상기 인쇄 회로 기판의 상면 또는 하면에 형성된 도전 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 반사부재(245)와 제2 전극판(121) 간의 이격 공간에는 유전층(130) 및 불투명층(135)이 배치될 수 있다. 상기 불투명층(135)은 예컨대, 반사 물질을 포함하는(또는, 반사 물질이 도포된) 잉크, 필름, 시트 등을 포함하여 상측에 위치한 반사부재(245)의 역할 수행을 보조할 수 있다. 또는, 불투명층(135)은 하우징(210)의 외면(예: 제1 면(211)의 외면)으로부터 전달되는 외부 충격을 흡수하여, 백라이트 유닛(235) 등의 구성요소를 보호할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방수부재(140)는 외부로부터 유전층(130)이 폐구되도록, 반사부재(245) 및 제2 전극판(121) 사이에 접합 배치됨으로써, 유전층(130)으로의 액체(예: 물방울 또는 이물질) 유입을 방지할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전자 장치(200a)의 하면으로(또는, 하우징(210)의 하면으로) 별도의 인쇄 회로층(310), 접착층(320) 및 글래스층(330)이 더 구비될 수 있다.
도 9는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 신호 처리 프로세스를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 전자 장치(200)는 상술한 구성요소들 외에도 터치 센서(224), 터치 센서 IC(224a), 압력 센서 IC(105), 햅틱 액추에이터(290), 메모리(280) 및 프로세서(271)을 더 포함할 수 있다. 도 1a 내지 도 8과 관련하여, 대응되는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 패널(228)은 디스플레이 구동 회로(229)로부터 공급받는 영상 구동 신호를 수신할 수 있다. 디스플레이 패널(228)은 상기 영상 구동 신호에 기반하여 다양한 컨텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)를 표시할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 디스플레이 패널(228)은 터치 센서(224)(또는, 터치 패널)와 중첩적으로 결합될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이 구동 회로(229)는 프로세서(271)로부터 수신한 영상 정보에 대응하는 영상 구동 신호를 지정된 프레임률(frame rate)로 디스플레이 패널(228)에 공급할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 터치 센서(224)에서는 사용자로부터의 터치에 의해 지정된 물리량(예: 전압, 광량, 저항, 전하량, 커패시턴스 등)이 변할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 터치 센서(224)는 디스플레이 패널(228)에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 터치 센서 IC(224a)는 터치 센서(224)에서의 물리량의 변화를 감지하고, 상기 물리량(예: 전압, 저항, 커패시턴스 등)의 변화에 기반하여 터치가 이루어진 위치(X, Y)를 산출할 수 있다. 상기 산출된 위치(X, Y)는 프로세서(271)에 제공될 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 터치 센서 IC(224a)의 부재 시, 프로세서(271)가 터치 센서 IC(224a)의 역할을 수행할 수도 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 방수 구조의 압력 센서(100)에서는 사용자의 손가락 또는 터치 펜이 터치스크린 디스플레이(220)에 가한 압력을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 방수 구조의 압력 센서(100)에서는, 상기 터치에 의해 송신단(Tx)(예: 도 4의 제1 전극(110)) 및 수신단(Rx)(예: 도 4의 제2 전극(120)) 사이의 물리량(예: 정전용량)이 변화할 수 있다. 일 실시 예에서, 방수 구조의 압력 센서(100)에는 유전층(130)으로의 액체 유입을 차단하고, 유전층(130)의 통기 및 투습을 보조하는 방수부재(140)가 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 압력 센서 IC(105)는 방수 구조의 압력 센서(100)에서의 물리량(예: 정전용량 등) 변화를 감지하고, 상기 물리량 변화에 기반하여 사용자에 의해 인가된 압력(Z)를 산출할 수 있다. 상기 압력값은 터치가 이루어진 위치(X, Y)와 함께 프로세서(271)에 제공될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 압력 센서 IC(105)는 프로세서(271)에 포함되거나, 또는 프로세서(271)가 압력 센서 IC(105)의 역할 수행을 대신하여 압력 센서 IC(105)의 구성이 배제될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 햅틱 액추에이터(290)는 프로세서(271)의 제어 명령에 따라 사용자에게 촉각적 피드백(예: 진동)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 액추에이터(290)는, 사용자로부터 터치 입력(예: 터치, 호버링, 포스 터치 등)이 수신될 때, 상기 사용자에게 촉각적 피드백을 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 메모리(280)는 전자 장치(200)에 포함된 구성요소의 동작과 연관된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(271)는 예를 들면, 전자 장치(200)에 포함된 구성요소(예: 디스플레이 구동 회로(229), 터치 센서 IC(224a), 압력 센서 IC(105) 등)와 전기적으로 연결되어, 전자 장치(200)에 포함된 구성요소들의 제어 또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 프로세서(271)는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있으며, AP(application processor), 터치 센서 IC(224a) 및 압력 센서 IC(105)를 포함할 수 있다. 상술하였듯이, 프로세서(271)는 터치 센서 IC(224a) 및 압력 센서 IC(105)의 역할 수행을 대신할 수도 있다.
상술한 다양한 실시 예에 따른 전자 장치는, 적어도 하나의 개방 면을 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 배치되되 적어도 일부가 상기 개방 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이, 상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 하우징 사이에 배치되어 상기 터치스크린 디스플레이에 인가되는 외부 압력을 감지하는 압력 센서 및 상기 압력 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 압력 센서는 상기 터치스크린 디스플레이와 평행하게 배치되고 제1 크기 및 제1 형상을 가지는 제1 전극판, 상기 제1 크기 및 제1 형상과 동일 또는 유사하게 구성되고 상기 제1 전극판에 대향하는 제2 전극판, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 제1 영역에 배치되는 유전층 및 상기 제1 영역의 주변 영역에 해당하는 제2 영역에 배치되고 상기 제1 전극판의 하면 및 상기 제2 전극판의 상면 사이를 적어도 일부 폐구하는 방수부재를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 방수부재의 외측면으로부터 상기 유전층의 중심 방향으로의 액체 유입을 차단하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 방수부재의 외측면으로부터 상기 유전층의 중심 방향 및 상기 유전층의 중심으로부터 상기 방수부재의 외부 방향으로 통기되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 고어텍스 멤브레인(gore-tex membrane)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 방수부재의 외측면이 상기 제1 전극판의 외측면 및 상기 제2 전극판의 외측면과 상하 방향으로 정렬되도록 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 방수부재의 외측면이 상기 제1 전극판의 외측면 및 상기 제2 전극판의 외측면 외측으로 적어도 일부 돌출되도록 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 방수부재의 외측면이 상기 제1 전극판의 외측면 및 상기 제2 전극판의 외측면 내측으로 적어도 일부 내입되도록 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 방수부재의 외부와 상기 유전층 간의 통기를 보조하는 적어도 하나의 구멍을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 유전층의 적어도 일부가 상기 방수부재의 외부 영역에 노출되도록 소정의 틈을 가지며, 상기 틈을 기준으로 양측 방수부재의 종단은 지정된 간격으로 이격될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극판은 외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 적어도 일부의 형상이 변형되도록 지정된 크기의 유연성을 가질 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 제1 전극판으로 인가되는 외부 압력에 대응하여 적어도 일부가 변형되고, 상기 외부 압력이 제거되면 탄성 복원될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 및 상기 인쇄 회로 기판에 형성된 적어도 하나의 도전 패턴을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인쇄 회로 기판은 플렉시블(flexible) 재질의 연성 기판을 적어도 일부 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판은 self capacitance 방식 및 mutual capacitance 방식 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 중 적어도 하나는 적어도 일부가 도전성을 가지는 금속 소재를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 유전층은 실리콘, 폴리머, 고무, 스펀지, 우레탄 및 공기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 정전용량 변화를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 직접 회로(Integrated Circuit)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 전자 장치는 상기 제1 전극판 및 상기 방수부재의 사이에 배치되는 제1 접착층 및 상기 제2 전극판 및 상기 방수부재의 사이에 배치되는 제2 접착층을 더 포함할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예 중 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 적어도 하나의 개방 면을 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부공간에 배치되되 적어도 일부가 상기 개방 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이, 상기 하우징의 내부공간 중 상기 터치스크린 디스플레이의 하부에 배치되어 상기 터치스크린 디스플레이에 인가되는 외부 압력을 감지하는 압력 센서 및 상기 압력 센서와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하고, 상기 압력 센서는, 상기 터치스크린 디스플레이의 접지부재를 포함하고 제1 크기 및 제1 형상을 가지는 제1 전극판, 상기 제1 크기 및 제1 형상과 동일 또는 유사하게 구성되고 상기 제1 전극판에 대향하는 제2 전극판, 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 제1 영역에 배치되는 유전층 및 상기 제1 영역의 주변 영역에 해당하는 제2 영역에 배치되고 상기 제1 전극판의 하면 및 상기 제2 전극판의 상면 사이를 적어도 일부 폐구하는 방수부재를 포함할 수 있다.
상술한 다양한 실시 예 중 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 제1 방향으로 향하는 제1 면 및 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 향하는 제2 면을 포함하는 하우징, 상기 하우징의 제1 면 및 제2 면 사이에 배치되고 상기 제1 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이 및 상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 하우징의 제2 면 사이에 배치되고 상기 터치스크린 디스플레이에 대한 외부 객체의 압력을 감지하도록 구성되는 압력 센서를 포함하고, 상기 압력 센서는, 상기 터치스크린 디스플레이와 실질적으로 평행하게 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극으로부터 상기 제2 방향으로 이격되고 상기 제1 전극과 실질적으로 평행하게 배치되는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 유전층 및 상기 유전층의 가장자리의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 유전층 내부로의 수분 유입을 차단하도록 배치되는 방수부재를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방수부재는 상기 유전층의 구성물질과 상이한 물질을 적어도 일부 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시 예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 개방 면을 포함하는 하우징;
    상기 하우징의 내부공간에 배치되되, 적어도 일부가 상기 개방 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이;
    상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 하우징 사이에 배치되어, 상기 터치스크린 디스플레이에 인가되는 외부 압력을 감지하는 압력 센서; 및
    상기 압력 센서와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 프로세서;를 포함하고,
    상기 압력 센서는,
    상기 터치스크린 디스플레이와 평행하게 배치되고, 제1 크기 및 제1 형상을 가지는 제1 전극판;
    상기 제1 크기 및 제1 형상과 동일 또는 유사하게 구성되고, 상기 제1 전극판에 대향하는 제2 전극판;
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 제1 영역에 배치되는 유전층; 및
    상기 제1 영역의 주변 영역에 해당하는 제2 영역에 배치되고, 상기 제1 전극판의 하면 및 상기 제2 전극판의 상면 사이를 적어도 일부 폐구하는 방수부재;를 포함하고,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외측면으로부터 상기 유전층의 중심 방향 및 상기 유전층의 중심으로부터 상기 방수부재의 외부 방향으로 통기되도록 구성되는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외측면으로부터 상기 유전층의 중심 방향으로의 액체 유입을 차단하도록 구성되는, 전자 장치.
  3. 삭제
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    고어텍스 멤브레인(gore-tex membrane)를 포함하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외측면이 상기 제1 전극판의 외측면 및 상기 제2 전극판의 외측면과 상하 방향으로 정렬되도록 배치되는, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외측면이 상기 제1 전극판의 외측면 및 상기 제2 전극판의 외측면 외측으로 적어도 일부 돌출되도록 배치되는, 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외측면이 상기 제1 전극판의 외측면 및 상기 제2 전극판의 외측면 내측으로 적어도 일부 내입되도록 배치되는, 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외부와 상기 유전층 간의 통기를 보조하는 적어도 하나의 구멍을 포함하는, 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 유전층의 적어도 일부가 상기 방수부재의 외부 영역에 노출되도록 소정의 틈을 가지며, 상기 틈을 기준으로 양측 방수부재의 종단은 지정된 간격으로 이격되는, 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극판은,
    외부로부터 인가되는 압력에 대응하여 적어도 일부의 형상이 변형되도록 지정된 크기의 유연성을 가지는, 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 제1 전극판으로 인가되는 외부 압력에 대응하여 적어도 일부가 변형되고, 상기 외부 압력이 제거되면 탄성 복원되는, 전자 장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 중 적어도 하나는,
    적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 및 상기 인쇄 회로 기판에 형성된 적어도 하나의 도전 패턴을 포함하는, 전자 장치.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 인쇄 회로 기판은,
    플렉시블(flexible) 재질의 연성 기판을 적어도 일부 포함하는, 전자 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판은,
    self capacitance 방식 및 mutual capacitance 방식 중 적어도 하나로 구성되는, 전자 장치.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 중 적어도 하나는,
    적어도 일부가 도전성을 가지는 금속 소재를 포함하는, 전자 장치.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 유전층은,
    실리콘, 폴리머, 고무, 스펀지, 우레탄 및 공기 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이의 정전용량 변화를 감지하여 전기적 신호로 출력하는 집적 회로(Integrated Circuit);를 포함하는, 전자 장치.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 전극판 및 상기 방수부재의 사이에 배치되는 제1 접착층; 및
    상기 제2 전극판 및 상기 방수부재의 사이에 배치되는 제2 접착층;을 더 포함하는, 전자 장치.
  19. 전자 장치에 있어서,
    제1 방향으로 향하는 제1 면 및 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 향하는 제2 면을 포함하는 하우징;
    상기 하우징의 제1 면 및 제2 면 사이에 배치되고, 상기 제1 면을 통하여 노출되는 터치스크린 디스플레이; 및
    상기 터치스크린 디스플레이 및 상기 하우징의 제2 면 사이에 배치되고, 상기 터치스크린 디스플레이에 대한 외부 객체의 압력을 감지하도록 구성되는 압력 센서;를 포함하고,
    상기 압력 센서는,
    상기 터치스크린 디스플레이와 실질적으로 평행하게 배치되는 제1 전극;
    상기 제1 전극으로부터 상기 제2 방향으로 이격되고, 상기 제1 전극과 실질적으로 평행하게 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 유전층; 및
    상기 유전층의 가장자리의 적어도 일부를 둘러싸고, 상기 유전층 내부로의 수분 유입을 차단하도록 배치되는 방수부재;를 포함하고,
    상기 방수부재는,
    상기 방수부재의 외측면으로부터 상기 유전층의 중심 방향 및 상기 유전층의 중심으로부터 상기 방수부재의 외부 방향으로 통기되도록 구성되는, 전자 장치.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제19항에 있어서,
    상기 방수부재는,
    상기 유전층의 구성물질과 상이한 물질을 적어도 일부 포함하는, 전자 장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102606498B1 (ko) * 2016-08-29 2023-11-27 엘지전자 주식회사 이동 단말기
KR102659420B1 (ko) * 2016-09-27 2024-04-22 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
US10852770B2 (en) * 2017-06-09 2020-12-01 Casio Computer Co., Ltd. Electronic device having a waterproof structure
CN109976562A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 触控显示器
CN108268180B (zh) 2018-04-11 2020-03-10 京东方科技集团股份有限公司 压力触控装置、压力触控的反馈方法、触控显示装置
KR102550593B1 (ko) * 2018-04-30 2023-07-04 삼성전자주식회사 생체 정보를 검출하는 전자 장치
KR102589832B1 (ko) 2018-08-17 2023-10-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102582316B1 (ko) * 2018-08-20 2023-09-25 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
KR102582263B1 (ko) * 2018-08-20 2023-09-25 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치와 그의 제조 방법
CN114051385A (zh) * 2019-07-31 2022-02-15 索尼集团公司 医疗观察系统和显示装置
JP6991405B2 (ja) * 2019-09-04 2022-01-12 三菱電機株式会社 タッチパネル装置、タッチパネル制御方法、及びタッチパネル制御プログラム
KR20220043950A (ko) 2020-09-28 2022-04-06 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012117738A1 (ja) * 2011-03-02 2012-09-07 京セラ株式会社 電子機器及び電子機器の製造方法
JP2015064299A (ja) 2013-09-25 2015-04-09 株式会社フジクラ 防水型圧力センサ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5942733A (en) 1992-06-08 1999-08-24 Synaptics, Inc. Stylus input capacitive touchpad sensor
US7609178B2 (en) 2006-04-20 2009-10-27 Pressure Profile Systems, Inc. Reconfigurable tactile sensor input device
KR102206241B1 (ko) 2014-05-12 2021-01-22 엘지전자 주식회사 이동 단말기
KR101594174B1 (ko) * 2014-06-09 2016-02-15 (주)임프레스테크놀로지 표시장치 일체형 3축 인식 정전용량식 터치스크린
KR102506256B1 (ko) * 2015-08-31 2023-03-07 삼성전자 주식회사 방수구조를 가지는 전자 장치
US10302983B2 (en) * 2016-03-29 2019-05-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display panel, input/output device, and data processor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012117738A1 (ja) * 2011-03-02 2012-09-07 京セラ株式会社 電子機器及び電子機器の製造方法
JP2015064299A (ja) 2013-09-25 2015-04-09 株式会社フジクラ 防水型圧力センサ

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