KR20090048459A - 시계 모듈을 내장한 케이스 내에 장착되는 공진자를 포함하는 전자 시계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아날로그 디스플레이 수단(6)을 구동하기 위한 전기 모터(5)와, 진동자 회로(2) 및 공진자(1)를 포함하는 시간 베이스(1, 2)를 포함하는 전자 시계에 관한 발명으로서, 상기 진동자 회로(2) 및 공진자(1)가 동일한 한개의 케이스(9) 내에 장착된다. 상기 케이스는 상기 전기 모터에 대한 제어 회로(4)를 포함한다.
Description
본 발명은 케이스에 장착된 공진자에 관한 발명으로서, 특히, 추가적인 전기 컴포넌트의 케이스에 통합하는 기술에 관련된 발명이다. 이러한 공진자들은 시계 제작 및 전화 등과 같이 다양한 분야에 사용되고 있다.
시계 베이스를 형성하기 위해 공진자와 연계된 튜닝 포크 형태의 쿼츠 공진자가 잘 알려져 있다. 가령, 휴대용 전자 기기에서 일체형으로 구성할 경우 이러한 시간 베이스가 차지하는 공간을 줄이기 위해, 튜닝 포트 형태의 쿼츠 공진자와 이 공진자를 포함하는 집적 회로를 도일한 케이스에 장착하는 방식이 알려져 있다.
이러한 공지 기술의 해법들이 시간 베이스가 차지하는 공간을 줄일 수 있지만, 시계 분야에서 특히, 작은 크기의 시계를 제작하기에 가용 공간이 충분치 않다는 것으로 알려져 있다. 게다가, 압전 공진자 케이스에 포함될 공진자의 집적 회로에 대해 외부에 놓인 제 2의 집적 회로를 필요로하는 추가적인 전자 소자들을 전자 사기계가 포함하게 된다. 두개의 집적 회로와, 이 집적 회로들을 지지하기 위한 두개의 기판을 구비해야하기 때문에, 시계에 상당한 가용 공간이 점유되게 된다. 이는 시계의 부피가 커지게 되고 바람직하지 못하다는 것을 의미한다.
본 발명의 핵심적인 목적은 앞서 언급한 결함을 극복하는 것이다. 따라서 본 발명은 청구범위 제1항에 따른 전자시계에 관련된다. 게다가, 전자 아날로그 디스플레이 시계는 아날로그 디스플레이(가령, 시계바늘)을 구동하기 위한 모터를 포함한다. 그 결과, 시간 베이스에 의해 제공되어 그 제어 수단을 이용하여 모터에 전달되는 시간 정보가 디스플레이된다. 이는 본 발명의 범위 내에서 시계의 전자 모터 제어 수단이 공진자 케이스 내 진동자와 동일한 회로에 집적되는 이유에 해당한다. 이 해법은 시계의 전자 소자들 간의 연결 길이를 감소시키는 장점을 또한 가지며, 따라서, 외부 간섭에 대한 진동자의 감도를 동일한 크기만큼 감소시키는 장점을 가진다. 이러한 간섭 감소에 따라 시계가 이러한 간섭에 대해 더욱 민감하게 고임피던스에서 동작하게 되고, 따라서, 외부 섭동(disturbance)에 대해 수용가능한 수준의 면역성을 유지하면서도 시계의 전자 회로의 전력 감소를 감소시킬 수 있다. 바람직한 실시예들이 종속항에서 제시된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 아날로그 디스플레이 수단을 구비한 전자 시계의 개략도.
도 2는 시간 베이스와 모터 제어 회로를 포함하는 케이스의 평면도.
도 3은 도 2의 라인 A-A를 따라 취한 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 개략도.
도 1에 개략적으로 도시된 발명의 제 1 실시예에 따르면, 본 발명은 쿼츠 공진자(1)같은 압전 공진자에 의해, 또는, 진동자(2)의 단자에 연결되는 MEMS 타입 실리콘 공진자에 의해, 형성되는 시간 베이스를 포함하는 전자 시계에 관련된다. 이 진동자(2)의 출력은 주파수 디바이더 회로(3)에 연결되어, 정확한 시간을 시계가 표시하기 위해 요망되는 동작 주파수를 획득할 수 있게 된다. 주파수 디바이더 회로(3)의 출력은 전기 모터(5)에 대한 제어 회로(4)에 연결되어, 기어 트레인을 구동시키고, 따라서, 시, 분, 초 등과 같은 시간 표시를 제공하기 위해 시계바늘(6)같은 아날로그 디스플레이 수단을 회전시킨다. 자기 회로 루프 형성을 위해 높은 투자율을 가진 스테이터, 로터, 그리고, 그리고 한개 이상의 코일로 형성되는 바이폴러 모터라 불리는 스테핑 모터를 이용할 수도 있다. 이는 스위칭 온 되었을 때, 스테이터에 자기장을 생성하고, 따라서 스테이터가 자석으로 변환되며, 그 극성은 코일 내 전류의 방향에 따라 좌우된다. 따라서, 모터의 제어 회로(4)는 코일에 흐르는 전류를 제공한다. 이 모터는 파워 인터럽션에 의해 이격된 연속된 양과 음의 펄스들에 의해 제어된다. 그러나, 시계의 시간을 순방향 및 역방향으로 설정할 수 있는 2-방향 모터를 얻기 위해 2-위상 스테핑 모터같은 다른 종류의 모터를 이용할 수도 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 진동자(2), 주파수 디바이더 회로(3), 그리고 전기 모터 제어 회로(4)가 단일 집적 회로(7)에 모두 집적된다. 이에 따라, 시계의 전기 컴포넌트들에 의해 점유되는 공간을 줄일 수 있고, 소자들 간 유선 연결 길이 로 인한 소자들 간의 전자기적 간섭을 줄일 수 있다. 결과적으로, 외부 연결의 수가 정상적일 때 8이라면 4로 감소할 수 있는 것이다. 실제로, 공진자를 여기시키기 위해 두개의 연결 단자가 제공되고, 집적 회로에 대한 연결을 위해 두개가, 집적 회로에 전력 공급을 위해 두개가, 그리고, 모터 제어를 위해 두개가 제공된다. 여기서는, 케이스 외부에 단 네개의 단자만이 필요하다. 즉, 집적 회로의 파워 단자가 두개, 그리고, 모터 제어 단자로도 사용되는 집적 회로 연결 단자가 두개가 필요하다. 공진자와 집적 회로 사이의 두개의 여기 단자들은 케이스 내부에만 배열된다. 그럼에도 불구하고, 상술한 장점들로부터 완전한 잇점을 취함이 없이, 서로 옆에 여러개의 집적회로들이 배열될 수도 있다. 집적 회로(7)는 시계의 전력 공급원(8)으로부터 전력을 공급받는다.
아이디어의 핵심은 시계의 전자 회로에 의해 점유되는 공간을 추가적으로 감소시키는 것이다. 이를 위해, 집적 회로(7)가 시계 케이스 내부의 압전 공진자(1)를 케이싱하는데 사용되는 동일한 케이스(9) 내에 바람직하게 배열된다. 공진자 케이스(9) 내에 집적 회로(7)를 배열함으로서, 시계 케이스 내부에서 모든 이러한 소자들에 의해 점유되는 공간을 최적화시킬 수 있을 뿐 아니라. 공진자 케이스(9) 내부의 다양한 소자들 간의 매우 짧은 연결 경로로 인해 외부 간섭에 대해 집적 회로의 보호 가능성을 높일 수 있다. 공진자 케이스(9) 내 이러한 소자들의 배열에 관한 이례가 도 2 및 도 3과 관련하여 제시된다.
도 1, 2, 3에 공통인 소자들의 도면부호는 똑같다. 도 2는 시계의 전기 소자들을 포함하는 집적 회로(7)와 압전 공진자(1)를 포함하는 케이스(9)의 평면도다. 도 2에서, 케이스는 하부 및 측부들을 구비한 메인 파트를 포함하는 병렬형 세라믹 물질과, 반구형 조립체를 얻기 위해 진공 용접 또는 그외 다른 적절한 수단에 의해 케이스(9)를 반구형으로 밀폐시키기 위한 커버로 구성된다. 커버는 반구형으로 케이스가 밀폐되면 레이저에 의해 정확하게 공진자 주파수를 조절할 수 있도록 글래스로 만들어진다. 이는 공진자 주파수 조정을 위해 케이스를 닫기 전에 통상적으로 제공되던 진동자 인히비션이나 정밀 조정의 어려운 기능들을 방지하는 장점을 가진다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 압전 공진자(1)와 집적 회로(7)가 케이스의 메인 파트에 장착된다. 공진자는 튜닝 포크 형태의 쿼츠 공진자인 것이 바람직하다. 이때, 이 공진자의 베이스(11)와 진동 암(10)들은 금속부를 포함하며, 이 금속부는 두 그룹의 전극(12, 13)들을 형성하여, 전기장에 암을 귀속시킬 수 있도록 하고, 따라서, 이들을 진동하게 만들 수 있다. 공진자(1)와 집적 회로(7) 간의 연결은 스텝(17)에 형성된 구멍(22)들을 이용하여 이루어지는 것이 바람직하며, 전도성 접착제나 그외 다른 적절한 전도 물질로 충진되어, 전도성 경로들과의 연결을 보장할 수 있다.
도 2에서, 케이스(9) 하부에는 네개의 연결 단자(14, 15)가 존재하는 데, 이 단자들은 케이스의 외부에 한편으로 연결되고, 다른 한편으론, 케이스의 내부에 연결된다. 케이스 내부에서는 이 네개의 연결단자들이 집적 회로(7)에 연결된다. 케이스 외부에서는 두개의 연결 단자들이 전력 공급원에 연결되어(도 1 참조), 집적 회로(7)에 전력을 공급하게 된다. 두개의 나머지 연결 단자(15)들은 전기 모터 코 일의 단자에 연결되어, 코일에 양/음의 전기 펄스를 제공하게 된다. 제시되는 연결은 일례에 불과한 것이지 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 대안으로, 네개의 단자(14, 15) 중 두개의 단자들이 전력 공급원에 연결되고, 두개의 나머지 단자들이 모터 코일에 연결되기만 하면 충분하다. 한편으로 집적 회로에 전력을 공급하기 위해, 다른 한편으로, 집적 회로(7)에 집적된 모터 제어 회로를 통해 모터를 제어하기 위해, 이러한 네개의 연결 단자(14, 15)들을 이용함으로서, 시간 베이스와 모터 제어 회로를 포함하는 단일 케이스(9)만으로 간단하고 컴팩트한 솔루션을 제공할 수 있는 것이다. 또한, 다양한 전자기적 간섭에 대해 안전하다는 측면에서 효율적이다.
도 3은 도 2의 라인 A-A를 따라 취한 단면도다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 케이스(9) 하부에 배열된 집적 회로(7) 위에 공진자를 배치하기 위해 케이스(9) 하부의 스텝(187) 상에 제공되는 대응하는 전도성 패드(16)들과 함께 공진자의 베이스 상에 위치하는 두 그룹의 전극(12, 13)의 연결 패드들을 전도성 접착제로 결합시키거나 용접함으로서 공진자(1)가 장착된다. 도 2와 관련하여 앞서 언급한 바와 같이, 공진자(1)의 베이스 상에 위치한 연결 패드들은 집적 회로(7)에 연결되어 전극을 여기시키고, 스텝(17)에 형성된 구멍(22)에 연결된 전도 패드(16)들을 통해 그리고, 그후 집적 회로(7)에 연결된 진동 경로(23)(도 2 참조)를 통해 공진자를 진동시킨다. 이 연결 수단(16, 22, 23)들은 한편으로 매우 짧다는 장점과, 다른 한편으로, 연결부들을 수용하는 표면에 해당하는, 집적 회로의 아랫면에 도달한다는 장점을 가진다. 그러나 그외 다른 적절한 해법도 가능할 것이다.
집적 회로와 케이스 외부 간의 연결은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 실제로, 본 예에서, 패드(19)들의 전도성 경로(도 2 참조)를 통해, 그리고, 케이스(9) 하부를 통과하여 전도성 접착제(21)나 그외 다른 적절한 전도성 물질로 충진된 구멍(20)을 통해 연결 단자(14, 15)에 연결된 집적 회로(7) 아래에 연결 스터드(18)들이 제공된다. 이 구멍들이 연결 단자(14, 15) 맞은 편에 배치되기 때문에, 전도성 접착제는 케이스 내부와의 전기적 연결을 제공한다.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예를 제시한다. 선행 실시예에서처럼, 모터 제어 회로의 출력 단자들에 대응하는 케이스(9)의 연결 단자(15: MOT1, MOT2)들 간에 연결이 존재하며, 연결 단자들 중 하나 또는 다른 하나를 통해 양/음의 전기적 펄스의 전송을 허용하기 위해 모터 코일이 존재한다. 이는 시계바늘의 정확한 동작을 보장하고, 따라서, 시계의 정확한 시간 표시를 보장한다. 더우기, 일실시예에 따르면, 양의 펄스를 전송하기 위한 연결 단자 중 하나(가령, MOT1)이시계의 외부 제어 부재에 의해 동작하는 스위치에 연결된다. 이 스위치를 동작시키면 모터 제어가 차단되어 시간 표시가 중단되게 된다. 이러한 인터럽션은 시계의 시간을 리셋시키는 데 필요하다. 바람직한 경우에 사용되는 외부 제어 부재는 스템-크라운(stem-crown)이다. 따라서, 기계식 스위치의 경우에, 사용자는 푸시-인 위치로부터 풀-아웃 위치(2)까지 스템-크라운을 당기기만 하면, 시간 표시 메커니즘을 차단시킬 수 있고, 이때, 상기 스위치는 오픈 위치(위치 1)로부터 닫힌 위치(위치 2)로 바뀌게 된다. 여기서의 장점 중 한가지는 크라운이 풀-아웃 상태일 대, 스위치는 전도성이 되고, 모터 스텝들이 정지하여 어려움없이 연결 단자(MOT1)를 공유하게 되고, 연결 배열이 추가적으로 감소된다는 것이다. 단, 모터를 제어하는 기능과, 다른 한편으로, 모터를 정지시키는 두 기능이 일시적으로 배제되는 경우에 한한다. 따라서, 두개의 기능간 임의의 충돌을 방지하기 위해, 또는, 집적 회로 내에서의 충돌을 제어하기 위해, 기준 전위에 연결된 스위치의 단자의 측부 상에 저항기가 배열될 수 있다. 이는 상술한 저항기의 이용을 방지하게 된다. 대안으로, 제어 부재는 시계 사용자에 의해 손쉽게 동작할 수 있는 두개의 위치를 가진 임의의 메커니즘이나 푸쉬 버튼일 수 있다.
Claims (6)
- 아날로그 디스플레이 수단(6)을 구동시키기 위한 전기 모터(5)와, 진동자 회로(2) 및 공진자(1)를 포함하는 시간 베이스(1, 2)를 포함하는 전자 시계에 있어서, 상기 진동자 회로(2)와 상기 공진자(1)는 동일한 케이스(9) 내에 장착되며,상기 케이스는 상기 전기 모터에 대한 제어 회로(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시계.
- 제 1 항에 있어서, 상기 케이스(9)는 네개의 연결 지점(14, 15)을 포함하고, 이 중 두개의 연결 지점(14)은 진동자 회로(2) 및 전기 모터 제어 회로(4)에 전력을 공급하는 데 사용되고, 두개의 나머지 연결 지점(15)은 상기 전기 모터의 제어에 사용되는 것을 특징으로 하는 전자 시계.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 진동자 회로와 전기 모터 제어 회로가 동일한 집적 회로(7)에 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 시계.
- 제 3 항에 있어서, 상기 집적 회로는 주파수 디바이더 회로(3)를 포함하고, 상기 주파수 디바이더 회로(3)는 모터 제어 주파수에서 제어 신호를 제공하기 위해 전기 모터 제어 회로의 입력과 진동자 회로의 출력 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 전자 시계.
- 제 1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 모터 제어를 차단시키기 위해 두개의 모터 제어 연결 지점 중 하나(MOT1, 15)에 대해 작용하는 외부 제어 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 시계.
- 제 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공진자 케이스는 글래스 커버를 포함하고, 공진자 주파수는 상기 글래스 커버를 통해 레이저에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 전자 시계.
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