KR20130106503A - 휴대용 단말기 - Google Patents

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KR20130106503A
KR20130106503A KR1020120028080A KR20120028080A KR20130106503A KR 20130106503 A KR20130106503 A KR 20130106503A KR 1020120028080 A KR1020120028080 A KR 1020120028080A KR 20120028080 A KR20120028080 A KR 20120028080A KR 20130106503 A KR20130106503 A KR 20130106503A
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안상섭
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주식회사 비젼스케이프
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Abstract

휴대용 단말기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈; 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈; 디스플레이 모듈 및 터치스크린 모듈이 결합되는 케이스 프레임; 및 터치스크린 모듈과 별개로 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 터치 감지유닛을 포함한다.

Description

휴대용 단말기{PORTABLE TERMINAL}
본 발명은, 휴대용 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있는 휴대용 단말기에 관한 것이다.
일반적으로 터치패널은, 디스플레이 모듈에 적층되어 터치 동작에 의해 디스플레이 모듈에 소정의 내용을 표시하는 터치스크린과, 디스플레이 모듈에 적층되지 않으며 터치 동작에 의해 디스플레이 모듈에 소정의 내용을 표시하는 터치패드로 구분된다.
이러한, 터치패널은, 휴대 전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등 각종 휴대용 단말기에서부터 냉장고, 전자레인지, 세탁기 등과 같은 각종 가전제품에 이르기까지 다양한 전기전자장치에 널리 사용되고 있다.
터치패널은, 그 구조와 동작원리에 따라 저항막 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 정전용량 방식 등으로 분류할 수 있다.
저항막 방식은 도트 스페이서(Dot Spacer)를 사이에 두고, 투명 전극층이 코팅된 두 장의 패널을 서로 마주보도록 합착한 구조로서, 한쪽의 투명 전극층에 위치 검출을 위한 전기 신호가 인가되고 포인팅 오브젝트(예를들어, 손가락, 스타일러스 팁 등)에 의해 상부의 투명 전극층이 하부의 투명 전극층과 접촉되는 경우, 그 전기적 신호를 검출하고 검출된 전기적 신호의 크기를 이용하여 위치 좌표를 결정한다.
그리고, 적외선 방식은 적외선 발광소자와, 발광소자로부터 적외선 신호를 받는 수광소자들로 구성된 적외선 센서를 배열한 구조로서, 포인팅 오브젝트에 의한 신호의 단락여부로 위치 좌표를 결정한다.
그리고, 초음파 방식은 터치패널 표면을 따라 초음파를 송신 및 수신하여 터치된 위치 좌표를 결정한다.
그리고, 정전용량 방식은 기판에 전극을 배치하고 전극에 전압을 인가한 구조로서, 포인팅 오브젝트가 전극에 접촉될 때 포인팅 오브젝트와 전극 사이의 유전율에 따른 기생 정전용량(Parasitic Capacitance)을 검출하여 그 위치 좌표를 결정한다.
한편, 최근에는 스마트 폰 등 휴대용 단말기에 전면(前面) 터치스크린이 널리 사용되고 있다. 즉, 케이스 프레임의 전면에 터치스크린을 설치하여, 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하며, 이를 디스플레이 모듈에 반영한다.
그러나, 스마트 폰에 있어, 케이스 프레임의 전면에 설치된 터치스크린이 오작동을 일으키거나, 터치스크린의 하부에 디스플레이 모듈이 적층되어 광투과율 저하로 인해 디스플레이된 화상의 선명도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 스마트 폰을 사용함에 있어, 전면 터치스크린에 포인팅 오브젝트를 터치하는 경우 디스플레이된 화상을 가리게되어 포인팅 오브젝트를 동작하는 동안 디스플레이된 화상을 완벽하게 인지하지 못할 뿐만 아니라, 터치스크린의 원하는 위치에 포인팅 오브젝트를 터치하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 스마트 폰 등 휴대용 단말기를 사용함에 있어, 전면 터치스크린의 오작동을 보완하는 것과 더불어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 새로운 구조를 갖는 휴대용 단말기에 대한 개발이 필요하다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0006219호 (삼성전자 주식회사) 2010.01.19.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전면 터치스크린의 오작동을 보완할 뿐만 아니라 사용상의 편의성을 향상시키기 위해 복수의 위치에서 사용자 명령을 입력할 수 있는 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈; 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈; 상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈이 결합되는 케이스 프레임; 및 상기 터치스크린 모듈과 별개로 상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 터치 감지유닛을 포함하는 휴대용 단말기가 제공될 수 있다.
상기 터치 감지유닛은, 상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 위치 검출모듈을 포함할 수 있다.
상기 위치 검출모듈은, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 정전용량 방식에 의해 검출하는 정전용량식 터치패널을 포함할 수 있다.
상기 터치 감지유닛은, 상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 압력 검출모듈은, 상기 터치 동작에 따른 케이스 프레임의 변형률을 검출하는 변형률 탐지부; 및 상기 변형률 탐지부에서 검출된 상기 케이스 프레임의 변형률에 기초하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
상기 변형률 탐지부는, 상기 케이스 프레임의 일측에 마련된 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은, 상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 적층될 수 있다.
상기 위치 검출모듈은, 결합부재에 의해 상기 케이스 프레임에 결합되며, 상기 압력 검출모듈은, 상기 케이스 프레임과 상기 위치 검출모듈 사이에 배치되되, 본딩부재에 의해 상기 케이스 프레임에 결합될 수 있다.
상기 케이스 프레임의 일측에는 홈부가 마련되며, 상기 압력 검출모듈 및 상기 위치 검출모듈은 상기 홈부에 순차로 삽입된 후, 상호 적층되게 설치될 수 있다.
상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은, 상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 이격될 수 있다.
상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은 일체로 형성되며, 상기 케이스 프레임을 사출 성형하는 경우, 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 케이스 프레임과 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 일체로 형성할 수 있다.
상기 케이스 프레임은, 상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈과 결합되는 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 하부 케이스를 포함하며, 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은, 상기 하부 케이스의 일측에 마련될 수 있다.
상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은 일체로 형성되며, 상기 하부 케이스를 사출 성형하는 경우, 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 하부 케이스와 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 일체로 형성할 수 있다.
상기 하부 케이스는, 상기 상부 케이스에 삽입되는 단말기용 배터리를 감싸는 배터리 커버일 수 있다.
상기 하부 케이스는, 상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 액서사리용 핸드폰 케이스일 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 휴대용 단말기의 전면에 배치된 터치스크린 모듈과 별개로 케이스 프레임에 포인팅 오브젝트를 감지할 수 있는 터치 감지유닛을 설치함으로써, 터치스크린 모듈의 오작동을 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 위치에서 사용자 명령을 입력할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 배면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 배면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 배면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 배면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 휴대용 단말기를 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 상부 케이스의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 하부 케이스에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 B-B 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 상부 케이스의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 하부 케이스에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 케이스 프레임에 터치 압력이 가해지는 경우에 케이스 프레임의 변형 전후 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 13의 터치 압력에 따른 복수의 스트레인 게이지의 센서값의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 케이스 프레임에 가해진 복수의 터치 압력에 따른 복수의 스트레인 게이지의 센서값의 분포를 나타내는 그래프이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명에 따른 휴대용 단말기는, 이동통신 단말기, 무선 전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, DMB 수신기, 휴대용 게임기 등 다양한 전기전자장치를 포함한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 배면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 배면도이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임의 배면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 배면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈(200)과, 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈(300)과, 디스플레이 모듈(200) 및 터치스크린 모듈(300)이 결합되는 케이스 프레임(400)과, 터치스크린 모듈(300)과 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 터치 감지유닛(500)을 포함한다.
디스플레이 모듈(200)은 휴대용 단말기의 전면(前面)에 마련되며, 사용자에게 화상을 표시하는 역할을 한다. 디스플레이 모듈(200)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCD(Liquid Crystal Display), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes), FED(Field Emission Display) 등 다양한 평판표시 소자일 수 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 디스플레이 모듈(200)의 전면에 정전용량식 터치스크린 모듈(300)이 배치되나, 이에 한정되지 않고 디스플레이 모듈(200)의 배면에 정전용량식 터치스크린 모듈(300)이 배치될 수도 있다.
정전용량식 터치스크린 모듈(300)은 단일 또는 복수의 ITO(Indium Tin Oxide) 패널에 가로 및 세로방향의 매트릭스 전극을 배열한 ITO 터치스크린이다. 이러한, ITO 터치스크린은 투명하면서 통전성이 우수하고 생산성도 좋아 가장 널리 사용되는 터치스크린의 하나이다.
이러한, ITO 터치스크린은 포인팅 오브젝트(예를들어, 손가락, 스타일러스 펜 등)가 터치될 때, 발생하는 매트릭스 전극에서의 기생 정전용량변화를 통해 터치위치를 검출한다.
본 실시예에서 터치스크린 모듈(300)은, 정전용량식 터치스크린 모듈 뿐만 아니라, 다양한 방식의 터치스크린 모듈을 포함한다.
그리고, 터치스크린 모듈(300)의 전면에는 윈도우(100)가 배치된다. 윈도우(100)는 디스플레이 모듈(200)의 전면을 맑고 투명하게 유지시키면서 디스플레이 모듈(200)을 보호하는 역할을 한다. 윈도우(100)는 일반 유리, 강화 유리, 플라스틱 등 투명한 재질을 사용한다.
그리고, 상기한 디스플레이 모듈(200), 윈도우(100) 및 터치스크린 모듈(300)은 케이스 프레임(400)에 결합된다.
케이스 프레임(400)은 휴대용 단말기의 외형을 형성하며, 그 내부에 윈도우(100), 디스플레이 모듈(200), 터치스크린 모듈(300) 및 회로기판(미도시) 등을 수용한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에서 터치 감지유닛(500)은, 케이스 프레임(400)에 결합된 터치스크린 모듈(300)과는 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 마련된다.
터치 감지유닛(500)은, 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 역할을 한다.
본 실시예에서는 휴대용 단말기의 전면에 배치된 터치스크린(300) 모듈과 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 터치 감지유닛(500)을 마련하여 포인팅 오브젝트의 터치 동작을 감지할 수 있게 함으로써, 터치스크린 모듈(300)의 고장 등으로 오작동이 발생한 경우 이를 보완할 수 있다.
또한, 예를들어 휴대용 단말기를 파지한 상태에서 케이스 프레임(400)에 적어도 하나 이상 마련된 터치 감지유닛(500)을 통해 사용자 명령을 입력할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.
실제 적용사례를 살펴보면, 휴대용 단말기를 이용하여 사진촬영을 하는 경우 종전에는 한 손은 케이스 프레임(400)을 파지하고 다른 손은 터치스크린 모듈(300)을 조작하여야 하며 터치스크린 모듈(300)을 터치 조작함에 있어 손가락 등이 디스플레이 모듈(200)에 투영된 화상의 일부를 가리는 문제가 있었다.
그러나, 본 실시예에서와 같이 케이스 프레임(400)의 일측(예를들어, 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440))에 터치 감지유닛(500)을 마련한 경우에는 한손으로 케이스 프레임(400)을 파지함과 동시에 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440)에 마련된 터치 감지유닛(500)을 조작함으로써 디스플레이 모듈(200)에 투영된 화상을 가리지 않은 상태에서 사진촬영을 할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서와 같이 케이스 프레임(400)이 일체로 형성되고, 케이스 프레임(400)의 전면(前面)에 디스플레이 모듈(200)이 결합된 경우, 터치 감지유닛(500)은 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 마련될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 6에서와 달리, 케이스 프레임의 전면(前面) 전체에 걸쳐 디스플레이 모듈이 마련되지 않은 경우에는, 터치 감지유닛은 케이스 프레임의 전면(前面) 일측에 마련될 수도 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 터치 감지유닛(500)은, 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 위치 검출모듈(510)과, 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈(550)을 포함한다.
위치 검출모듈(510)은 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 마련되어, 포인팅 오브젝트의 터치동작에 대응하는 터치 위치를 디스플레이 모듈(200)에 표시할 수 있는 정전용량식 터치패드 및 터치스크린을 포함하는 정전용량식 터치패널을 포함한다.
정전용량식 터치패널은, 전술한 정전용량식 터치스크린 모듈(300)과 마찬가지로 정전용량 방식으로 구동되며, 포인팅 오브젝트에 의해 터치 동작이 입력될 때 발생하는 기생 정전용량변화를 통해 터치 위치를 검출한다.
한편, 케이스 프레임(400)의 전면에 마련된 디스플레이 모듈(200)과는 별개로 케이스 프레임(400)의 일측, 예를들어 케이스 프레임(400)의 측면(430) 또는 배면(440)에 소정의 내용을 표시하는 디스플레이 모듈(미도시)이 마련된 경우, 위치 검출모듈(510)은 별개의 디스플레이 모듈과 함께 적층된 터치스크린으로 마련될 수도 있다.
그리고, 압력 검출모듈(550)은, 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 것으로서, 케이스 프레임(400)의 변형률을 검출하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있도록 케이스 프레임(400)의 일측, 즉 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 마련된다.
도 4를 참조하면, 압력 검출모듈(550)은, 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 케이스 프레임(400)의 변형률을 검출하는 변형률 탐지부(560)와, 변형률 탐지부(560)에서 검출된 케이스 프레임(400)의 변형률에 기초하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 검출부(미도시)를 포함한다.
여기서 변형률 탐지부(560)는, 포인팅 오브젝트이 가하는 터치압력에 따른 케이스 프레임(400)의 휨 정도를 검출하는 부재로서 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 사용한다.
한편, 변형률 탐지부(560)는 스트레인 게이지에 한정되지 않고, 압전소자 또는 감압잉크, ITO, 저항 페이스트, 탄소나노튜브 등의 저항층을 사용할 수도 있다.
그러나, 본 실시예에서와 같이 스트레인 게이지를 사용하는 경우, 스트레인 게이지는 상대적으로 얇은 두께를 구현할 수 있으므로, 이는 얇은 두께를 갖는 휴대용 단말기를 제작하는 현 추세에 비추어 아주 중요한 장점을 갖는다.
그리고, 포인팅 오브젝트에 의해 케이스 프레임(400)에 터치 압력이 가해지는 경우, 케이스 프레임(400)은 휘어지며 변형된다. 이때, 변형률 탐지부(560)는 케이스 프레임(400)에 부착된 스트레인 게이지 등의 저항값의 변화에 기초한 케이스 프레임(400)의 변형률을 검출한다.
그리고, 검출부는 케이스 프레임(400)의 변형률에 기초하여 포인팅 오브젝트의 터치 위치 및 터치 압력을 검출한다. 검출부에 의한 터치 위치 및 터치 압력 검출방법에 대하여는 후술하기로 한다.
위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 포함하는 터치 감지유닛(500)이 케이스 프레임(400)의 일측에 설치된 상태를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440)의 내측 일면에 상호 적층되게 마련할 수 있다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이 휴대 전화기 측면(430) 내측 및/또는 도 3에서 도시한 바와 같이 휴대 전화기 배면(440) 내측에 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 포함하는 터치 감지유닛(500)을 마련한다.
그리고, 사용상의 편의성을 고려하여 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)은 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440)을 따라 가로방향 또는 세로방향으로 길게 배치할 수 있다.
이처럼, 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 중복 혼용하여 사용함으로써 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 상호 보완하여 더욱 정교하게 검출할 수 있다.
위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)이 상호 적층된 상태는 도 4에서 도시된 바와 같다.
도 4를 참조하여, 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 케이스 프레임(400)에 설치하는 과정을 살펴보면, 먼저 케이스 프레임(400)의 배면(440) 내측에 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 포함하는 터치 감지유닛(500)을 삽입 설치할 수 있는 홈부(450)를 형성한다.
그리고, 홈부(450)의 저면에 압력 검출모듈(550)의 변형률 탐지부(560), 예를들어 스트레인 게이지를 접착제 등의 본딩부재(570)를 사용하여 부착한다. 이때, 스트레인 게이지는 홈부(450)의 좌/우 폭방향을 따라 상호 이격되게 복수개 배치한다.
전술한 바와 같이, 스트레인 게이지는 그 두께를 매우 얇게 제작할 수 있어 터치 감지유닛(500)을 전체적으로 소형화하는데 용이하다.
그리고, 스테리인 게이지를 포함하는 변형률 탐지부(560)의 하부에 위치 검출모듈(510)을 양면 테이프 등 결합부재(520)를 사용하여 홈부(450)에 부착한다.
이처럼, 압력 검출모듈(550)과 위치 검출모듈(510)을 홈부(450)의 깊이방향으로 상호 적층하여 설치한다.
전술한 바와 같이, 케이스 프레임(400)의 배면(440)에 형성된 홈부(450)에 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 포함한 터치 감지유닛(500)을 삽입 설치함에 있어서, 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 일체로 형성한 후 이를 홈부(450)에 설치하는 경우 작업공수를 절감할 수 있다.
또한, 케이스 프레임(400)을 사출 성형하여 제작함에 있어, 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 함께 인서트하여 케이스 프레임(400)과 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 일체로 형성하는 경우, 작업공수 및 제작비용을 더욱 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 두께를 얇게할 수 있어 케이스 프레임(400)의 전체 두께에 영향을 미치지 않을 정도로 소형화할 수 있다.
한편, 도 5에서 도시한 바와 같이 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 케이스 프레임(400)의 측면(430)에 상호 이격되게 마련할 수 있으며, 도 6에서 도시한 바와 같이 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 케이스 프레임(400)의 배면(440) 내측에 상호 이격되게 마련할 수 있다.
위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)을 상호 이격되게 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440)에 설치하는 경우에도 포인팅 오브젝트의 터치동작에 의해 위치 검출모듈(510) 및 압력 검출모듈(550)이 동시에 작동될 수 있도록 하여야 한다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 휴대용 단말기를 나타내는 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 상부 케이스의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 하부 케이스에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 B-B 단면도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 상부 케이스의 측면에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리형 케이스 프레임의 하부 케이스에 위치 검출모듈 및 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈(200a)과, 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈(300a)과, 디스플레이 모듈(200a) 및 터치스크린 모듈(300a)이 결합되는 케이스 프레임(400a)과, 터치스크린 모듈(300a)과 별개로 케이스 프레임(400a)의 일측에 마련되되 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 터치 감지유닛(500a)을 포함한다.
그리고, 터치 감지유닛(500a)은, 케이스 프레임(400a)의 일측에 마련되되 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 위치 검출모듈(510a)과, 케이스 프레임(400a)의 일측에 마련되되 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈(550a)을 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기와의 차이점에 대하여 설명하기로 한다.
도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임(400)과는 달리, 도 7 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예에서 케이스 프레임(400a)은, 디스플레이 모듈(200a) 및 터치스크린 모듈(300a)과 결합되는 상부 케이스(410a)와, 상부 케이스(410a)에 착탈가능하게 결합되는 하부 케이스(440a)를 포함한다.
여기서 하부 케이스(440a)는, 상부 케이스(410a)에 삽입되는 단말기용 배터리를 감싸는 배터리 커버 또는 상부 케이스(410a)에 착탈가능하게 결합되는 액서사리용 핸드폰 케이스일 수 있다.
이와 같이, 케이스 프레임(400a)이 상부 케이스(410a)와 하부 케이스(440a)를 포함하는 분리형으로 구성된 경우에도, 터치 감지유닛(500a)은 상부 케이스(410a)에 결합된 터치스크린 모듈(300a)과는 별개로 상부 케이스(410a) 및/또는 하부 케이스(440a)의 일측에 마련될 수 있다.
위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 포함하는 터치 감지유닛(500a)이 케이스 프레임(400a)의 일측에 설치된 상태를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 7 내지 도 12에서 도시한 바와 같이, 터치 감지유닛(500a)은 상부 케이스(410a)의 측면(430a) 및 하부 케이스(440a)의 내부 일측에 마련될 수 있다.
그리고, 도 7 내지 도 12에서와 달리, 상부 케이스의 전면(前面)에 전체에 걸쳐 디스플레이 모듈이 마련되지 않은 경우에 터치 감지유닛은 상부 케이스의 전면(前面) 일측에 마련될 수도 있다.
한편, 케이스 프레임(400a)이 상부 케이스(410a)와 하부 케이스(440a)를 포함하는 분리형인 경우, 도 7 내지 도 12에서 도시한 바와 같이, 터치 감지 유닛(500a)을 구성하는 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 하부 케이스(440a)의 일측에 상호 적층하여 설치하거나, 상호 이격되게 설치할 수 있다.
도 10을 참조하여 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 하부 케이스(440a)의 내측에 설치하는 과정을 살펴보면, 먼저 하부 케이스(440a)의 내측에 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 포함하는 터치 감지유닛(500a)을 삽입 설치할 수 있는 홈부(450a)를 형성한다.
그리고, 홈부(450a)의 저면에 압력 검출모듈(550a)의 변형률 탐지부(560a), 예를들어 스트레인 게이지를 접착제 등의 본딩부재(570a)를 사용하여 부착한다. 이때, 스트레인 게이지는 홈부(450a)의 좌/우 폭방향을 따라 상호 이격되게 복수개 배치한다.
전술한 바와 같이, 스트레인 게이지는 그 두께를 매우 얇게 제작할 수 있어 터치 감지유닛(500a)을 전체적으로 소형화하는데 용이하다.
그리고, 압력 검출모듈(550a)의 하부에 위치 검출모듈(510a)을 접착제 등 본딩부재(520a)를 사용하여 홈부(450a)에 부착한다. 그리고, 스테리인 게이지를 포함하는 변형률 탐지부(560a)의 하부에 위치 검출모듈(510a)을 양면 테이프 등 결합부재(520a)를 사용하여 홈부(450a)에 부착한다.
이처럼, 압력 검출모듈(550a)과 위치 검출모듈(510a)을 홈부(450a)의 깊이방향으로 상호 적층하여 설치한다.
전술한 바와 같이, 케이스 프레임(400a), 특히 하부 케이스(440a)의 내측에 형성된 홈부(450a)에 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 포함한 터치 감지유닛(500a)을 삽입 설치함에 있어서, 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 일체로 형성한 후, 이를 홈부(450a)에 설치함으로써 작업공수를 절감할 수 있다.
또한, 하부 케이스(440a)를 사출 성형하여 제작함에 있어, 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 함께 인서트하여 하부 케이스(440a)와 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 일체로 형성하는 경우, 작업공수 및 제작비용을 더욱 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 두께를 얇게할 수 있어 케이스 프레임(400a)의 전체 두께에 영향을 미치지 않을 정도로 소형화할 수 있다.
한편, 도 11에서 도시한 바와 같이 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 상부 케이스(410a)의 측면(430a)에 상호 이격되게 마련할 수 있으며, 도 12에서 도시한 바와 같이 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 하부 케이스(440a)의 내측에 상호 이격되게 마련할 수 있다.
위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)을 상호 이격되게 상부 케이스(410a)의 측면(430a) 및/또는 하부 케이스(440a)에 설치하는 경우에도 포인팅 오브젝트의 터치동작에 의해 위치 검출모듈(510a) 및 압력 검출모듈(550a)이 동시에 작동될 수 있도록 하여야 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에서 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
도 13은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 케이스 프레임에 터치 압력이 가해지는 경우에 케이스 프레임의 변형 전후 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 14는 도 13의 터치 압력에 따른 복수의 스트레인 게이지의 센서값의 분포를 나타내는 그래프이고, 도 15는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 케이스 프레임에 가해진 복수의 터치 압력에 따른 복수의 스트레인 게이지의 센서값의 분포를 나타내는 그래프이다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 프레임(400)의 배면(440) 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스 프레임(400a)의 하부 케이스(440a)에 터치 압력이 가해지는 경우에 대하여 위치 검출모듈(510,510a)에 의한 터치 위치 및 압력 검출모듈(550,550a)에 의한 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 설명하기로 한다.
위치 검출모듈(510,510a)에 의한 터치 위치 검출은, 격자 배치의 매트릭스 전극(미도시)의 특정 위치에 포인팅 오브젝트가 터치될 때 발생하는 기생 정전용량변화를 검출하여 포인팅 오브젝트가 케이스 프레임(400,400a)의 특정 위치에 터치되었는지를 전기적으로 검출하여 이루워진다.
이러한, 위치 검출모듈(510,510a)에 의한 터치 위치를 검출하는 방법은 일반적으로 사용되는 정전용량식 터치패널과 그 동작원리가 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 13 및 도 14를 참조하여, 스트레인 게이지를 구비한 압력 검출모듈(550,550a)을 이용하여 케이스 프레임(400,400a)의 변형률에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
도 13을 참조하면, 케이스 프레임(400,400a)은 터치 압력에 의해 변형되고, 압력 검출모듈(550,550a)의 복수의 스트레인 게이지로 구성된 변형률 탐지부(560,560a)는 복수의 스트레인 게이지 각각의 저항값의 변화를 기초로 케이스 프레임(400,400a)의 변형률을 검출한다.
그리고, 검출부는 케이스 프레임(400,400a)의 변형률에 기초하여 터치 위치 및 터치 압력을 획득한다. 검출부에 의한 터치 위치에 대한 계산은 [수학식 1]에 예시된 센트로이드 방정식(Centroid Equation)을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, i는 케이스 프레임에 설치된 스트레인 게이지의 위치값, ni는 케이스 프레임에 설치된 i번째 스트레인 게이지의 센서값 또는 i번째 스트레인 게이지가 설치된 위치에서의 케이스 프레임의 변형률, Ncent는 터치 위치이다.
도 14에는 도 13에서 도시된 변형률 탐지부(560,560a)의 각각의 스트레인 게이지에 의해 검출된 스트레인 게이지의 센서값이 도시되어 있으며, 스트레인 게이지의 센서값의 최고치는 3번째 위치에서 검출된다.
따라서, i=3, n2=4, n3=5, n4=3 값을 [수학식 1]에 대입하여 터치 위치를 구해보면, 터치 압력이 가해지는 터치 위치(Ncent)는 2.917에 해당된다. 한편, 정수만을 취할 필요가 있는 경우, 터치 위치(Ncent)는 2.917를 반올림하여 터치 위치(Ncent)는 3에 해당된다.
그리고, 스트레인 게이지의 센서값에 의한 터치 압력 계산은 [수학식 2]를 이용하여 구할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, Mmaxi는 i번째 스트레인 게이지의 센서값에 따른 압력값, Fi는 터치 압력이다.
즉, [수학식 2]를 이용하여 i=3 일때의 터치 압력 F3은 i=2, 3, 4 일때의 압력값인 Mmax2, Mmax3, Mmax4를 평균하여 구할 수 있다. 여기서 Mmaxi는 케이스 프레임(400,400a)의 재질에 따라 그 값을 달리하므로 i번째 스트레인 게이지의 센서값과 압력간의 상관표를 이용한다.
또한, 도 15에서와 같이, 케이스 프레임(400,400a)에 복수의 터치 압력이 가해지는 경우, 복수의 스트레인 게이지로 구성된 변형률 탐지부(560,560a)를 이용하여 케이스 프레임(400,400a)의 변형률에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수의 스트레인 게이지 중 설정된 임계값(도 15의 수평라인)이상의 센서값을 나타내는 복수의 스트레인 게이지를 선출한다. 도 15에서 i= 2, 3, 4, 9, 10, 11에 해당되는 스트레인 게이지가 이에 해당된다.
그리고, 선출된 복수의 스트레인 게이지 각각의 센서값의 분포에서 상방으로 볼록한 변곡점을 검출한다. 이때, 검출된 변곡점의 갯수가 가해진 복수의 터치 압력의 갯수에 해당된다. 도 15에서 변곡점은 i= 2와 3사이 및 i=9와 10사이에 위치한다.
그리고, 각각의 변곡점에 인접한 복수의 스트레인 게이지 중 센서값이 최고치를 나타내는 스트레인 게이지(i=3, 10)의 센서값에서 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 산출한다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100, 100a: 윈도우 200, 200a: 디스플레이 모듈
300, 300a: 터치스크린 모듈 400, 400a: 케이스 프레임
500, 500a: 터치 감지유닛 510, 510a: 위치 출모듈
550, 550a: 압력 검출모듈

Claims (15)

  1. 화상을 표시하는 디스플레이 모듈;
    터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈;
    상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈이 결합되는 케이스 프레임; 및
    상기 터치스크린 모듈과 별개로 상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 터치 감지유닛을 포함하는 휴대용 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 터치 감지유닛은,
    상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 위치 검출모듈을 포함하는 휴대용 단말기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 검출모듈은,
    상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 정전용량 방식에 의해 검출하는 정전용량식 터치패널을 포함하는 휴대용 단말기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 터치 감지유닛은,
    상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈을 더 포함하는 휴대용 단말기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압력 검출모듈은,
    상기 터치 동작에 따른 케이스 프레임의 변형률을 검출하는 변형률 탐지부; 및
    상기 변형률 탐지부에서 검출된 상기 케이스 프레임의 변형률에 기초하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 검출부를 포함하는 휴대용 단말기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변형률 탐지부는,
    상기 케이스 프레임의 일측에 마련된 스트레인 게이지를 포함하는 휴대용 단말기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은,
    상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 적층된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위치 검출모듈은, 결합부재에 의해 상기 케이스 프레임에 결합되며,
    상기 압력 검출모듈은, 상기 케이스 프레임과 상기 위치 검출모듈 사이에 배치되되, 본딩부재에 의해 상기 케이스 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 케이스 프레임의 일측에는 홈부가 마련되며,
    상기 압력 검출모듈 및 상기 위치 검출모듈은 상기 홈부에 순차로 삽입된 후, 상호 적층되게 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은,
    상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 이격된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은 일체로 형성되며,
    상기 케이스 프레임을 사출 성형하는 경우, 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 케이스 프레임과 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 케이스 프레임은,
    상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈과 결합되는 상부 케이스; 및
    상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 하부 케이스를 포함하며,
    상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은,
    상기 하부 케이스의 일측에 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈은 일체로 형성되며,
    상기 하부 케이스를 사출 성형하는 경우, 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 하부 케이스와 상기 위치 검출모듈 및 상기 압력 검출모듈을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 하부 케이스는,
    상기 상부 케이스에 삽입되는 단말기용 배터리를 감싸는 배터리 커버인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 하부 케이스는,
    상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 액서사리용 핸드폰 케이스인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
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