KR20130007954A - 입력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자기 펜을 통한 터치스크린 방식의 포인팅 입력 장치에서 지자기 센서의 동작에는 영향을 미치지 않는 자기장 차폐층을 제공한다. 이를 위한 본 발명에 따른 자기장 차폐층은 자성체 분말(metal power) 물질로 구성된다. 이러한 자기장 차폐층은 별도의 접착층 없이 포인팅 입력 장치에 직접 형성될 수 있게 된다.

Description

입력 장치{INPUTTING DEVICE}
본 발명은 포인팅 입력 장치에 관한 것으로, 특히 지자기 센서에서 감지하는 지자계(Earth's Magnetic Field)는 투과되도록 하는 자기장 차폐층을 가지는 포인팅 입력 장치에 관한 것이다.
근자에 들어, 스마트 폰 또는 터치 스크린과 관련한 시장이 급속도로 성장함으로써, 이와 관련한 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 이러한 이동 단말기의 입력 장치로써 터치스크린이 많이 사용되고 있다. 터치스크린은 보통 투명전극으로 이루어지며 최근엔 터치에 의해 발생하는 정전용량의 변화를 측정하는 정전용량방식(Capacitive Type)의 터치스크린이 흔히 쓰인다. 그런데 정전용량 방식 터치스크린은 사용자가 언제가 터치스크린에 접촉을 수행하여 소정의 압력 또는 변위를 제공하여야 한다는 불편함이 존재하며, 펜을 이용한 입력이 가능하지 않다는 단점이 있다.
이런 단점을 극복하기 위해 최근 전자기파를 이용하는 방식의 터치스크린 기술이 많이 이용된다. 이 방식의 포인팅 입력 장치는 그 종류가 다양한데 한 예로 전자기공진방식(ElectroMagnetic Resonance: EMR) 방식의 포인팅 입력 장치가 있다.
하지만 상기와 같은 이동 단말기 등과 같은 전자 기기에는 포인팅 입력 장치를 장착할 기구물, 배터리, 각종 회로부 등이 배치되는데, 이들은 자기장 차단, 교란의 원인이 되기도 한다. 따라서 포인팅 입력 장치의 성능에 악영향을 미치게 되므로 이를 방지하기 위해 자기장 차폐층이 사용된다.
한편, 이동 단말기는 사용의 편리성이나 엔터테인먼트적인 재미를 증대시키기 위해 여러 가지 부가적인 기능이 채용되고 있다. 이러한 한 예로서, 이동 단말기의 움직임 정도에 따라 화면이 변하는 기능이 있다. 이러한 움직임을 감지하기 위해 이동 단말기에는 지자기 센서가 장착되게 된다. 하지만, 이러한 지자기 센서를 포인팅 입력 장치에 구비하고자 하는 경우에는 자기장 차폐층이 존재함으로 인해 지자기 센서의 동작이 영향이 받게 될 것이다.
또한, 이동 단말기에는 이러한 지자기 센서 이외에 스피커, 카메라 등 강한 자석을 가지는 부품들도 함께 장착되게 된다. 이러한 자석 부품들은 강한 저주파 자기장을 생성하므로, 이를 고려한 자기장 차폐층이 요구된다.
상기한 바와 같이 자기장 차폐층은 와전류가 유도되지 않게 하여 전자기 펜의 위치를 정확하게 추적할 수 있다. 하지만, 이러한 자기장 차폐층 근처에 지자기 센서가 배치되면, 지자계(Earth's Magnetic Field)와 같은 저주파 자계는 자기장 차폐층에 의해 차단되거나 왜곡되므로 정확한 지자기 센서 동작이 어렵게 된다.
따라서 자기장 차폐층 하부에 배치되는 기구물, 배터리, 각종 회로부 등에 의해 발생되는 자기장은 차단함으로써 자기장 감쇄를 막으면서도, 지자기 센서에서 감지하는 지자계는 투과되도록 하여 지자기 센서의 작동에 영향을 미치지 않는 자기장 차폐층이 요구되는 실정이다. 또한, 이동 단말기를 비롯한 포인팅 입력 장치가 자석 부품을 장착한 경우에는 자석 부품들에 의해 생성되는 강한 저주파 자계 신호는 효과적으로 차단함과 동시에 지자기 센서의 동작을 보장할 정도의 저주파 자계는 투과되도록 하는 자기장 차폐층이 요구된다.
따라서 본 발명은 지자기 센서의 동작에 영향을 미치지 않는 자기장 차폐층을 가지는 포인팅 입력 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 지자기 센서에서 지자계를 감지할 수 있도록 인가되는 자기장을 일부 투과시킬 수 있는 자기장 차폐층을 가지는 포인팅 입력 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 지자기 센서에서 지자계를 감지할 수 있도록 하면서 동시에 자석 부품들에 의한 자계 신호는 효과적으로 차단할 수 있는 자기장 차폐층을 가지는 포인팅 입력 장치를 제공한다.
상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 디스플레이 화면을 출력하는 디스플레이부와, 상기 디스플레이부의 하부에 배치되며, 상기 디스플레이부의 상부에 근접하거나 또는 접촉한 전자기 펜으로부터 생성된 자기장을 감지하는 전자기 센싱부와, 상기 전자기 센싱부의 하부에 배치되는 자성체 분말이 산포된 자기장 부분 차폐층과, 상기 자기장 부분 차폐층을 경유하여 인가되는 자기장을 감지하는 지자기 센서를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기장 차폐층은, 포인팅 입력 장치에서 자기장 차폐층 하부에 도전체가 있더라도 전자기 펜에 의해 발생되는 자기장이 도달되지 않도록 하면서도 포인팅 입력 장치 내부에 설치된 지자기 센서의 동작에 미치는 영향을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 자기장 차폐층에 자성체 분말을 사용함으로써, 포인팅 입력 장치에 별도의 접착층 없이 직접적인 자기장 차폐층 형성이 가능하므로 포인팅 입력 장치의 두께 감소가 가능하다.
또한, 본 발명에서는 서로 다른 자성체 분말의 혼합 사용을 통해 지자계 센서에 대한 영향을 최소화하면서 동시에 감도를 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 분말 자성 재료와 같은 낮은 자기장 차폐특성을 갖는 자기장 차폐층과 비정질 금속과 같은 높은 차폐 특성을 갖는 자기장 차폐층을 지자기 센서, 스피커, 카메라의 위치를 고려하여 배치함으로써, 지자기 센서의 성능 및 포인팅 입력 장치의 성능 모두를 보장할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기장 차폐층을 가지는 포인팅 입력 장치의 단면을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 와전류에 의한 자기장 상쇄를 설명하기 위한 도면,
도 3은 비교 예에 의한 포인팅 입력 장치의 단면도,
도 4는 종래의 비정질 금속을 사용했을 경우의 자기장 센서의 특성을 나타낸 그래프,
도 5는 비정질 금속 주파수별 투자율 특성을 나타낸 그래프,
도 6은 비정질 금속 및 자성체 분말에 대한 주파수별 투자율 특성을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐층이 배치된 형태를 설명하기 위한 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기장 차폐층이 배치된 형태를 설명하기 위한 배치도,
도 9는 상기 도 8의 단면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 자성체 분말 물질을 사용했을 경우의 지자기 센서의 특성을 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 비정질 금속과 투자율이 150인 자성체 분말을 사용했을 경우의 감도 비교를 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자기장 차폐층이 배치된 형태를 설명하기 위한 단면도.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 전자기 펜을 통한 터치스크린 방식의 포인팅 입력 장치에서 지자기 센서의 동작에는 영향을 미치지 않는 자기장 차폐층을 제공한다. 이를 위한 본 발명에 따른 자기장 차폐층은 자성체 분말(metal powder) 물질로 구성된다. 이러한 자기장 차폐층은 자성체 분말과 접착제가 혼합되어 도포됨으로써 별도의 접착층 없이 포인팅 입력 장치에 직접 형성될 수 있다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 이용되는 전자기 공진 방식의 포인팅 입력 장치의 동작 원리를 간략하게 설명하기로 한다. 이러한 포인팅 입력 장치는 터치스크린을 구비한다.
이를 위해 도 1을 참조하면, 전자기 공진 방식은 전자기 센싱부(115)에 루프 코일(110)을 배치하며, 여기에 전류를 도통시켜 자기장이 발생되게 제어하며, 발생된 자기장이 전자기 펜(102)에 의하여 흡수될 수 있도록 제어한다. 여기에서, 전자기 펜(102)은 캐패시터(100) 및 코일(105)을 포함할 수 있으며, 흡수한 자기장을 다시 소정의 주파수로 방출할 수 있다.
전자기 펜(102)에 의하여 방출된 자기장은, 전자기 센싱부(115)의 루프 코일(110)에 의하여 다시 흡수될 수 있으며, 이에 따라 전자기 펜(102)이 포인팅 입력 장치의 어느 위치에 근접하여 있는지를 판단할 수 있다.
이와 같이 전자기 센싱부(115)는 전자기 펜(102)과 상호 작용하는 다수의 루프 코일(110)이 구비되며, 이러한 다수의 루프 코일(110)은 서로 겹쳐져 배치되어 있다. 만일 사용자가 특정한 부분 근처에 전자기 펜(102)을 근접시키면, 복수개의 루프 코일(110)은 전자기 펜(102)로부터 발생되는 자기장을 센싱할 수 있다. 이에 복수개의 루프 코일(110) 각각은 센싱된 자기장에 의하여 유도된 유도 전류를 출력하게 된다. 전자기 센싱부(115)의 복수개의 루프 코일(110) 중 전자기 펜(102)과 근접한 루프일수록, 진폭이 큰 자기장을 센싱하여 이에 대응하는 유도 전류를 방출할 수 있다. 이에 따라 복수개의 루프 코일(110)들은 다양한 크기의 유도 전류를 출력할 수 있으므로, 루프 코일(110)들의 출력을 측정한다면 전자기 펜(102)의 위치를 추적할 수 있다.
한편, 전자기 센싱부(115)의 하부에는 자기장 차폐층(120)이 구비된다. 이러한 자기장 차폐층(120)의 하부에는 포인팅 입력 장치를 견고하게 장착시킬 기구물, 배터리, 각종 회로부 등이 배치되는 인쇄회로 기판부(130)가 구비된다. 이러한 자기장 차폐층(120)은 그 하부에 놓이는 인쇄회로 기판부(130) 상에 배치되는 회로부 등으로부터 발생되는 자기장에 의해 자기장 감쇄가 되지 않도록 자기장을 차단하는 역할을 한다.
도 2 를 참조하여 자기장 차폐층의 원리를 간략하게 설명하면 다음과 같다. 도 2 는 자기장 차폐층 없이 자기장이 저항이 낮은 도전물질인 금속에 가해진 경우를 가정한 것이다. 전기적 저항이 낮은 물질에 자기장이 가해지면 와전류(eddy current)가 생성된다. 와전류는 가해진 코일 자기장의 반대방향의 자기장을 발생시켜 와전류 자기장을 생성하며, 결과적으로 와전류 자기장과 코일 자기장은 서로 상쇄되어 감소하게 된다. 따라서 자기장이 감소할 경우에는 전자기 펜(102)과의 인식 가능한 거리가 짧아져 오동작의 가능성이 높아지게 된다.
이를 방지하기 위해 자기장 차폐층(120)이 사용된다. 이러한 경우 코일 자기장은 그 자기장 차폐층(120)의 하부에는 도달하지 않게 되므로 하부에 도전체가 있더라도 와전류가 생성되지 않아 자기장 감쇄가 없어지게 된다. 이에 따라 자기장 감쇄없이 자기장 차폐층(120)에 접해 있는 전자기 센싱부(115)까지만 코일 자기장이 도달하므로, 전자기 펜(102)에 의해 유도되는 자기장을 센싱할 수 있게 된다.
일반적으로 이러한 포인팅 입력 장치용 자기장 차폐층에는 철(Fe)를 기반으로 규소(Si)를 배합한 합금 박막이 사용된다. 최근엔 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B)를 혼합하고 결정구조를 없앤 비정질(amorphous) 금속이 사용되고 있다. 이러한 비정질 금속은 포인팅 입력 장치에 흔히 쓰이는 수백 kHz 대역과 저주파수 대역에서의 자기장에 대한 투자율이 매우 높고 도전율이 높아 좋은 자기장 차폐 성능을 가지는 물질이다. 특히 비정질 금속은 DC에서의 투자율이 다른 물질에 비해 매우 높다.
하지만, 이러한 비정질 금속으로 이루어진 자기장 차폐층은 도 3에 도시된 바와 같이 지자기 센서(125)가 가까이에 위치할 경우에는 지자기 센서(125)가 감지하는 지자계가 자기장 차폐층(120)에 의해 차단되거나 왜곡될 수 있다. 다시 말하면, DC에서의 투자율이 높은 비정질 금속(120)으로 인해 DC 자기장인 지자계를 감지하는 지자기 센서(125)에서의 동작이 어렵게 된다.
이러한 비정질 금속을 사용한 경우 지자기 센서의 특성을 평가한 결과는 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4에서의 그래프는 DC 자계를 지자기 센서 주위로 회전시키며 가할 때 지자기 센서의 출력을 그린 것이다. 가해지는 자계의 방향은 지자기 센서 출력의 각 방향 성분의 비율, 즉 그래프의 x, y 방향 출력의 비율로 정해진다. 그러므로 지자기 센서에서는 정확한 자기장 방향을 알기 위해서는 두 축 방향 모두 자기장 방향에 대해 동일한 감도를 가져야 한다. 예컨대, 45도 방향에 자기장이 가해지면 각 축에서 측정된 자기장의 세기는 같아야 한다.
따라서 지자기 센서가 정상적으로 동작하는 동안 일정한 크기의 자기장이 모든 방향에 대해 가해지면 도 4(a)에 도시된 바와 같이 두 방향의 자기장의 세기는 하나가 늘면 하나가 줄어들고 두 세기의 벡터(vector) 합은 일정한 즉, 원의 형태를 지니게 된다.
이와 달리 지자기 센서의 근처에 자성체가 있는 경우 도 4(a)에서의 원은 도 4(b)에 도시된 바와 같이 중심이 이동하거나 또는 원이 아닌 타원의 형태를 지니게 된다. 도 4(b)에서의 그래프는 지자기 센서가 비정질 금속의 지자계 차단, 교란에 의해 오동작함을 의미한다. 게다가 비정질 금속은 잔류자장(殘留磁場)이 커 큰 자기장이 가해졌을 때 자화(磁化)가 유지되어 영구자석과 같은 역할을 한다. 이에 따라 지자기 센서에 미치는 영향이 지속적으로 유지될 수 있다.
이러한 비정질 금속의 특성을 주파수별 투자율 특성을 보여주는 도 5를 참조하여 살펴보면, 도 5에서는 주파수 100k 이하의 대역에서 투자율이 1000 이상인 것을 보여주고 있다. 이는 지자기 센서에 대해 미치는 영향이 매우 크다는 것을 의미한다.
따라서 지자기 센서와 같은 자기장을 센싱하는 기능이 구비된 포인팅 입력 장치에서는 이러한 지자기 센서에 영향을 미치지 않으면서도 자기장 차폐 기능도 동시에 할 수 있는 자기장 차폐층이 요구된다.
이러한 바를 고려하여 본 발명에서는 자성체 분말 물질로 구성된 자기장 차폐층을 제안한다. 이러한 자성체 분말 물질의 특성을 도 6을 참조하여 살펴보면, 비정질 금속은 500KHz 대역에서는 투자율이 170 이상이고 그 이하에는 도 5에서와 같이 10000 이상의 투자율을 갖는다. 이러한 경우 지자기 센서에서 감지하는 지자계는 비정질 금속에 의해 차단되거나 왜곡되게 되어, 지자기 센서에서의 동작이 불가능하게 된다.
반면, 본 발명에서 이용되는 자성체 분말 물질은 투자율은 500KHz 대역에서는 투자율이 100이고 이 투자율은 넓은 주파수 영역에 걸쳐 유지된다. 게다가 DC 대역에서의 투자율도 이와 유사하다. 따라서 비정질 금속의 DC 투자율이 10000 이상인 것과 비교해봤을 때, 자성체 분말 물질의 투자율은 1/100 수준이므로, 비정질 금속에 비해 지자기 센서에 미치는 영향이 최소화될 수 있음을 보여준다.
여기서, 500KHz라는 사용 대역에서의 투자율이 예를 들어, 100인 경우를 예시하고 있으나, 자성체 분말 물질을 사용하여 투자율이 150이 나오도록 자기장 차폐층을 구성할 수 있다. 이러한 경우 포인팅 입력 장치의 성능에는 큰 영향을 미치지 않으면서도 주로 사용하는 대역에서는 비정질 금속을 사용했을 경우에서와 유사한 투자율을 가지므로, 전자기 펜에 의해 유도되는 자기장을 차단하는 것이 가능하다. 게다가 자성체 분말 물질의 투자율은 넓은 주파수 영역에 걸쳐 비교적 낮은 투자율이 유지되므로, 지자기 센서에서 감지하는 지자계는 투과 가능하다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따라 상기한 바와 같은 자성체 분말 물질로 구성되는 자기장 차폐층이 배치되는 형태를 설명하기 위해 도 7을 참조한다.
도 7은 도 1의 포인팅 입력 장치의 단면도를 예시하며, 포인팅 입력 장치는 디스플레이부(700), 전자기 센싱부(115), 자기장 차폐층(120), 지자기 센서(125) 및 인쇄회로 기판부(130)를 포함한다.
먼저, 디스플레이부(700)는 사용자가 인식할 수 있는 시각적 정보를 디스플레이하는 영역이다. 이러한 디스플레이부(700)는 외부로부터 제어 신호 또는 그래픽 신호를 입력받아, 제어 신호 또는 그래픽 신호에 대응하는 디스플레이 화면을 출력할 수 있다. 디스플레이부(700)는 바람직하게는 LCD(liquid crystal display) 모듈일 수 있으나, 디스플레이부(700)의 종류에는 제한이 없는 것은 당업자가 용이하게 이해할 것이다.
전자기 센싱부(115)는 디스플레이부(700)의 하부면에 인접하게 배치될 수 있다. 이러한 전자기 센싱부(115)의 세부적인 구성은 도 1과 관련하여 설명한 바와 동일한다. 이러한 전자기 센싱부(115)는 상기 디스플레이부(700)의 상부에 근접하거나 또는 접촉한 전자기 펜으로부터 입사되는 전자기를 감지하여, 사용자가 어느 지점을 지정하였는지를 판단한다.
지자기 센서(125)는 이러한 포인팅 입력 장치 내에 배열되며, 자기장 차폐층(120)을 경유하여 인가되는 자기장을 감지한다. 이러한 지자기 센서(125)는 전자기 펜으로부터의 자기장에 영향을 받지 않는 자기장 차폐층(120)의 하부에 위치할 수 있으며, 이러한 배치의 다른 예로써, 지자기 센서(125)는 인쇄회로 기판부(130) 상에 배치될 수 있다.
인쇄회로 기판부(130)는 포인팅 입력 장치를 전기적으로 작동 및 제어시킬 수 있는 각종 전자 부품 등이 구비된다. 이러한 인쇄회로 기판부(130)의 각종 전자 부품으로부터 발생되는 전자기파를 비롯한 자기장은 자성체 분말 물질로 이루어진 자기장 차폐층(120)에 의해 차단된다.
본 발명의 자기장 차폐층(120)은 자성체 분말 물질로 구성되며, 상기 전자기 센싱부(115)의 하부에 배치된다. 이러한 자기장 차폐층(120)은 인가되는 자기장을 일부 투과시킬 수 있는 부분 차폐층으로써, 자성체 분말이 산포(scattering)됨으로써 형성되는 층이다. 이러한 자성체 분말로는 페라이트(ferrite), MPP(Molypermalloy powder), Fe-Si-Al 계열의 재질(Sandust), Ni-Fe 계열의 재질(Highflux) 등으로 불리는 자성 금속 분말이 사용될 수 있다. 이러한 자성체 분말은 금속을 사용하는 경우와 달리 분말 형태를 가지므로, 폴리머와 같은 접착제와 혼합하여 도포(spread)될 수 있다. 또한 이러한 분말 이외에 비정질 금속 분말도 함께 사용될 수 있으며, 상기 자성 금속 분말 및 비정질 금속 분말이 접착제와 함께 혼합되어 자기장 차폐층(120)을 형성할 수 있다.
이와 같이 자성체 분말로 만들어진 자기장 차폐층(120)은 자성체 분말의 밀도에 따라 투자율도 달라지게 된다. 자성체 분말의 밀도를 높일 경우에는 투자율은 증가하게 된다. 게다가 분말 형태를 사용하므로, 자기장 차폐층(120)에 상기와 같은 자성 금속 분말과 함께 비정질 금속 분말을 혼용하여 사용할 수 있다. 이에 따라 금속 박막을 사용했을 경우와 유사한 투자율을 얻을 수 있도록 자기장 차폐층(120)의 자성체 분말의 밀도를 만들 수 있으며, 금속 박막과는 달리 지자계는 투과될 수 있어 지자기 센서의 동작에 영향을 미치지 않게 된다.
이때, 폴리머와 자성체 분말을 섞는 비율 즉, 자성체 분말의 밀도에 따라 투자율이 달라지게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 자기장 차폐층(120)의 투자율은 DC 대역에서 100 ~ 200 이하가 되도록 밀도가 정해지는 것이 바람직하다. 이에 따라 도 10에서와 같은 지자기 센서의 출력 특성을 얻을 수 있는데, 이는 비정질 금속이 없는 경우의 지자기 센서의 출력 특성을 나타내는 도 4(a)에서와 유사하다. 즉, 자성체 분말 물질을 사용한 경우에는 지자기 센서가 정상적으로 동작하는 특성을 보인다.
게다가 이러한 자성체 분말은 접착제와 혼합되는 것이므로, 전자기 센싱부(115)에 도포되는 형태로 접착되게 된다. 이에 따라 접착제를 도포한 후 금속 박막을 접착시키는 기존의 자기장 차폐층에 비해 접착층이 생략될 수 있어, 두께 감소가 가능하게 된다. 다시 말하면, 자성체 분말 물질은 접착제와 혼합될 경우 액상 형태를 가지므로 코팅 등의 방식을 통해 고르게 도포될 수 있다. 이와 같이 기존의 금속 박막을 사용한 경우와 달리 고르게 도포가 가능하므로, 차폐 성능에 있어서 자기장 차폐층(120) 전체 면에서 고른 품질을 나타낼 수 있게 된다. 게다가 자기장 차폐층(120)은 별도의 접착층 없이 포인팅 입력 장치에 직접 접착될 수 있어 공정이 단순화되고 기존의 접착층의 두께에 해당하는 여유 두께가 확보된다.
상기한 바와 같이 자성체 분말 물질은 포인팅 입력 장치 내에 예컨대, 전자기 센싱부(115) 일면에 코팅될 수 있으며, 다르게는 접착력을 가지는 접착 필름에 코팅된 후 그 포인팅 입력 장치 내의 일면에 접착될 수도 있다.
또한, 자성체 분말 물질은 비정질 금속 박막과는 달리 잔류자기장이 크지 않아 큰 자기장이 가해져도 지자기 센서 동작에 영향을 주지 않는다. 다만, 이러한 자성체 분말 물질을 사용한 자기장 차폐층(120)을 가지는 포인팅 입력 장치는 도체와 같은 자기장 교란체 위에 놓이는 경우 와전류의 영향, 자기장의 생성, 흡수 특성저하에 따라 감도(sensitivity)가 저하될 수 있다. 하지만 이러한 감도 저하는 비정질 금속 박막에 비해 상대적인 것일 뿐이며, 도 11에 도시된 바와 같이 포인팅 입력 장치를 위해서는 적합한 수준의 감도를 가진다.
도 11에서는 자성체 분말 물질과 비정질 금속 박막의 감도 비교를 나타낸 그래프로, 본 발명의 실시예에 따라 투자율이 150이면서 두께가 50㎛인 자성체 분말 물질과 두께가 25㎛인 비정질 금속 박막을 사용한 터치스크린의 신호 세기를 측정한 결과를 예시하고 있다. 도 11에서와 같이 자성체 분말 물질이 비정질 금속 박막에 비해 감도가 낮을 수 있지만, 원하는 감도를 얻기 위해 상황에 따라 탄력적으로 두께 조절을 통한 감도 조절이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 자기장 차폐층(120)의 두께는 50㎛ 이상이 바람직하다. 이러한 두께는 자기장 차폐층의 투자율에 따라 달라지므로, 투자율이 정해짐에 따라 두께도 정해질 수 있다.
한편 본 발명의 다른 실시예에 따라 자기장 차폐층은 도 8에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 8에서는 지자기 센서(800) 주위에 자성체 분말을 사용한 자기장 차폐층(805)가 위치되도록 구성하고, 그 이외에는 비정질 금속 박막을 사용한 자기장 차폐층(810)이 위치되는 경우를 예시하고 있다. 예를 들어, 지자기 센서(800)가 중앙에 위치하는 경우에는 그 지자기 센서(800)를 중심으로 한 주변은 자성체 분말 물질을 이용한 자기장 차폐층(805)를 배치함으로써 지자기 센서(800)의 동작을 보장하며, 나머지 영역에는 비정질 금속 자기장 차폐층(810)을 배치함으로써 감도를 향상시키게 된다.
상기한 바 이외에 도 9에 도시된 바와 같은 배치도 가능하다. 도 9에서는 이러한 자성체 분말을 사용한 자기장 차폐층(805) 및 비정질 금속 박막을 사용한 자기장 차폐층(810)의 배치 단면을 예시하고 있다. 자기장 차폐층은 인가되는 자기장을 일부 투과시키는 자성체 분말이 산포된 자성체 분말 차폐층(805) 및 상기 인가되는 자기장 중 나머지를 차단시키는 비정질 금속 박막을 사용한 차폐층(810)으로 구성된다. 도 9에서와 같이 지자기 센서(800)의 위치에 따라 자성체 분말을 사용한 자기장 차폐층(805) 및 비정질 금속 박막을 사용한 자기장 차폐층(810)의 배치 위치는 달라질 수 있다.
전술한 도 8 및 도 9에서와 같은 본 발명의 다른 실시예에서는 전체 자기장 차폐층 중 지자기 센서(800)의 위치에 대응하여 일부만을 자성체 분말을 사용한 자기장 차폐층(805)으로 구성한 경우를 예시한 것이다. 이러한 자성체 분말을 사용함으로써 지자기 센서(800)에서 감지하는 지자계와 같은 저주파의 자계는 잘 투과되도록 하면서도 포인팅에 사용되는 주파수의 자기장의 투과는 제한할 수 있게 된다. 하지만, 포인팅 입력 장치를 장착할 기구물, 배터리, 각종 회로부 등의 배치에 따라 발생하는 자기장은 차폐시킬 수 있도록 나머지 부분에는 비정질 금속 자기장 차폐층(810)으로 구성한다.
하지만, 이러한 비정질 금속 자기장 차폐층(810)은 도 8 및 도 9에서와 같이 자성체 분말 자기장 차폐층(805) 영역 이외에 구성되므로, 비정질 금속 자기장 차폐층(810)에 의해 지자계가 일부 차단되어 도 7에서의 자기창 차폐층 구조에 비해 상대적으로 지자기 센서(800)의 성능이 다소 저하될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 도 7에서는 지자기 센서(125)의 위치에 상관없이 전체 자기장 차폐층이 자성체 분말 자기장 차폐층(120)으로 구성되므로, 자성체 분말 자기장 차폐층(120)은 지자계를 차단하지 않아 지자기 센서(125)의 성능에 영향을 미치지 않는다.
따라서 본 발명의 또다른 실시예에서는 도 12에서와 같은 자기장 차폐층 구조를 제안한다. 특히 본 발명의 또다른 실시예에서는 지자기 센서 이외에 강한 저주파 자기장을 생성하는 자석 부품이 장착된 경우를 고려한 자기장 차폐층 구조를 제안한다.
도 12에서는 이러한 자석 부품의 예로 스피커, 카메라 등이 인쇄회로 기판부(130)의 한 측면에 장착된 경우를 예시하고 있으나, 이러한 자석 부품은 인쇄회로 기판부(130) 위에도 위치할 수 있다. 이러한 자석 부품에서 생성되는 자기장은 자성체 분말 자기장 차폐층은 투과하여 포인팅 입력 장치의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 전자기파 방식의 경우 자석 부품에서 생성되는 자기장은 펜에서 생성되는 신호의 주파수 및 세기를 변화시켜 동작을 방해할 수 있다. 하지만, 이러한 자석 부품에서 생성되는 자기장을 차단하기 위해 비정질 금속과 같은 차폐 특성이 좋은 자기장 차폐층이 도 7에서의 자성체 분말 자기장 차폐층(120)을 대신한다면 이러한 비정질 금속 자기장 차폐층은 지자기 센서(125)의 성능이 영향을 미치게 된다.
따라서 본 발명의 또다른 실시예에서는 이러한 점을 고려하여 자석 부품에서 생성되는 자기장은 효율적으로 차단하면서도 지자기 센서(800)의 성능에는 영향을 미치지 않도록 하는 구조를 제안하는 것이다.
이러한 도 12의 자기장 차폐층의 구조는 도 7의 자기장 차폐층의 구조와 비교해볼 때, 높은 투과 특성을 갖는 자성체 분말 자기장 차폐층(1210)의 하부이면서 강한 저주파 자계를 생성하는 자석 부품 예컨대, 스피커, 카메라(1230) 근처에 비정질 금속 자기장 차폐층(1220)을 배치한다는 점에 다르다. 이러한 비정질 금속 자기장 차폐층(1220)은 전자기 센싱부(115)의 일면 전체로 구성된 자성체 분말 자기장 차폐층(1210)의 하부에 위치하며, 자성체 분말 자기장 차폐층(1210)와 밀착되어 스피커, 카메라(1230)와 근접한 위치에 배치된다. 이때, 비정질 금속 자기장 차폐층(1220)은 자성체 분말 자기장 차폐층(1210)의 전체 면이 아닌 일부 면에 밀착 배치되며, 그 크기 및 배치 위치는 자석 부품에 의한 자기장을 차단할 수 있는 크기 및 위치이어야 하므로, 자석 부품의 크기 및 배치 위치에 의해 달라질 수 있다.

Claims (14)

  1. 디스플레이 화면을 출력하는 디스플레이부와,
    상기 디스플레이부의 하부에 배치되며, 상기 디스플레이부의 상부에 근접하거나 또는 접촉한 전자기 펜으로부터 생성된 자기장을 감지하는 전자기 센싱부와,
    상기 전자기 센싱부의 하부에 배치되는 자성체 분말이 산포된 자기장 부분 차폐층과,
    상기 자기장 부분 차폐층을 경유하여 인가되는 자기장을 감지하는 지자기 센서를 포함함을 특징으로 하는 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기장 부분 차폐층은,
    상기 자성체 분말과 접착제를 혼합하여 도포함으로써 형성되는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기장 부분 차폐층은,
    투자율이 DC 대역에서 100 ~ 200 이하인 밀도를 가짐을 특징으로 하는 입력 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기장 부분 차폐층은,
    두께가 50㎛ 이상이며, 상기 두께는 상기 자기장 부분 차폐층의 투자율에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자성체 분말은,
    페라이트(ferrite), MPP(Molypermalloy powder), Fe-Si-Al 계열의 재질, Ni-Fe 계열의 재질 중 어느 하나인 자성 금속 분말인 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자기장 부분 차폐층은,
    상기 자성 금속 분말 및 비정질 금속 분말이 접착제와 함께 혼합되어 형성된 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 자기장 부분 차폐층은,
    상기 전자기 센싱부의 일면에 도포되어 형성되는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 부분 차폐층의 하부에 배치되며, 상기 지자기 센서가 배치되는 인쇄회로 기판부를 더 포함함을 특징으로 하는 입력 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 인쇄회로 기반부 위 또는 한 측면에 자석 부품이 배치되는 경우,
    상기 자기장 부분 차폐층의 하부이면서 상기 자석 부품과 인접한 위치에 비정질 금속 박막을 사용한 차폐층을 더 포함함을 특징으로 하는 입력 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 자기장 부분 차폐층은 상기 전자기 센싱부의 일면에 도포되어 형성되며, 상기 비정질 금속 박막을 사용한 차폐층은 상기 자기장 부분 차폐층의 일부분에 배치되는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 자석 부품은,
    스피커, 카메라 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 입력 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 자기장 부분 차폐층은,
    인가되는 자기장을 일부 투과시키는 자성체 분말이 산포된 자성체 분말 차폐층 및 상기 인가되는 자기장 중 나머지를 차단시키는 비정질 금속 박막을 사용한 차폐층으로 구성됨을 특징으로 하는 입력 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 자성체 분말 차폐층 및 상기 비정질 금속 박막을 사용한 차폐층의 배치 위치는,
    상기 지자기 센서의 위치에 따라 달라짐을 특징으로 하는 입력 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 자성체 분말 차폐층은 상기 지자기 센서의 주위에 배치되며, 상기 자성체 분말 차폐층이 배치된 영역 이외에는 상기 비정질 금속 박막을 사용한 차폐층이 배치되는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
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