KR20190098658A - 측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기 - Google Patents

측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 측면 터치 입력 및 측면 터치 압력을 검출하기 위한 휴대용 단말기는 전면커버, 휴대용 단말기의 측면부에 배치되어 상기 측면부에 가해지는 터치 압력을 감지하는 압력감지부 및 상기 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지하는 측면터치감지부를 포함하고, 상기 측면부는 제1영역 및 상기 제1영역과 분리된 제2영역을 포함하고, 상기 압력감지부는 상기 측면부의 제1영역에 배치되고, 상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 전면커버 하부와 상기 제2영역 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기{PORTABLE TERMINAL COMPRISING TOUCH SENSOR AND PRESSURE SENSOR IN SIDE PART OF THE PORTABLE TERMINAL}
본 발명은 측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대용 단말기 측면에 가해지는 터치 압력을 검출하기 위한 압력센서와 휴대용 단말기의 측면에 대한 터치 위치를 검출하기 위한 터치센서를 휴대용 단말기의 전면에 가해지는 압력센서 또는 터치센서와 별도로 추가적으로 구비한, 측면에 압력센서 및 터치센서를 구비한 휴대용 단말기에 관한 것이다.
컴퓨팅 시스템의 조작을 위해 다양한 종류의 입력 장치들이 이용되고 있다. 예컨대, 버튼(button), 키(key), 조이스틱(joystick) 및 터치 스크린과 같은 입력 장치가 이용되고 있다. 터치 스크린의 쉽고 간편한 조작으로 인해 컴퓨팅 시스템의 조작 시 터치 스크린의 이용이 증가하고 있다.
터치 스크린은, 터치-감응 표면(touch-sensitive surface)을 구비한 투명한 패널일 수 있는 터치 입력 장치(touch sensor panel)을 포함하는 터치 입력 장치의 터치 표면을 구성할 수 있다. 이러한 터치 입력 장치는 디스플레이 스크린의 전면에 부착되어 터치-감응 표면이 디스플레이 스크린의 보이는 면을 덮을 수 있다. 사용자가 손가락 등으로 터치 스크린을 단순히 터치함으로써 사용자가 컴퓨팅 시스템을 조작할 수 있도록 한다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템은 터치 스크린 상의 터치 및 터치 위치를 인식하고 이러한 터치를 해석함으로써 이에 따라 연산을 수행할 수 있다.
최근에는 터치 스크린 상의 터치에 따른 터치 위치 뿐 아니라 터치의 압력 크기를 검출할 수 있는 터치 입력 장치가 등장하고 있다.
특히, 터치 위치를 감지하는 센서와 터치 압력을 감지하는 센서는 휴대용 단말기의 전면을 향해 배치되어 있다. 그러나, 전면에 배치된 터치 위치 센서와 터치 압력 센서는 휴대용 단말기의 전면을 향해 가해지는 터치 위치와 터치 압력을 검출하기에 적합하므로, 휴대용 단말기의 측면을 향해 가해지는 터치 위치와 터치 압력을 검출할 수 있도록 휴대용 단말기를 변경 설계할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기 필요성에 의해 도출된 것으로, 휴대용 단말기의 측면을 향해 가해지는 터치 위치와 터치 압력을 검출할 수 있도록, 전면터치센서와 전면압력센서가 아닌 별도의 측면터치센서와 측면압력센서를 구현함을 목적으로 한다.
또한, 휴대용 단말기의 프레임이 전반적으로 금속 재질로 구현되는 경우, 휴대용 단말기의 측면에 구비되는 측면터치센서를 비금속 재질 부분에 배치되도록 하여, 측면에 대한 터치 위치 검출 감도가 향상되도록 함을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는 전면커버, 휴대용 단말기의 측면부에 배치되어 상기 측면부에 가해지는 터치 압력을 감지하는 압력감지부 및 상기 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지하는 측면터치감지부를 포함하고, 상기 측면부는 제1영역 및 상기 제1영역과 분리된 제2영역을 포함하고,
상기 압력감지부는 상기 측면부의 제1영역에 배치되고, 상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 전면커버 하부와 상기 제2영역 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1영역은 전도성 재질로 구성되고, 상기 제2영역은 비전도성 재질로 구성될 수 있다.
상기 압력감지부는 상기 측면부와 평행하게 배치되고, 상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 측면부와 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 상기 전면커버의 하부에 배치되는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 전면커버에 대한 터치 입력을 감지하는 제1 구동전극과 수신전극이 상기 디스플레이부에 배치되며, 상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 제1 구동전극과 다른 별도의 제2 구동전극으로 구성되며, 성기 측면터치감지부 중 나머지는 상기 수신전극을 포함하고, 상기 제2 구동전극과 상기 수신전극 간의 상호정전용량의 변화로 상기 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 구동전극은 상기 전면커버 하부에 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 구동전극과 상기 제2 구동전극은 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 측면부의 제1영역은 상기 휴대용 단말기의 미드프레임의 측면부이고, 상기 압력감지부는 상기 미드프레임의 측면부의 실장 공간 또는 상기 미드프레임의 측면부의 내측면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 측면부의 제1영역은 상기 휴대용 단말기의 후면커버의 측면부이고,
상기 압력감지부는 상기 후면커버의 측면부의 실장 공간 또는 상기 후면커버의 측면부의 내측면에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 실장 공간의 제1 측면, 상기 제1측면과 마주하는 제2 측면, 또는 상기 내측면이 기준전위층이고, 상기 압력감지부와 상기 기준전위층 사이의 거리 변화에 따른 정전용량 변화로 상기 터치 압력을 감지하는 것을 특징으로 한다.
실장 공간을 덮는 측면 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 따르면, 전면터치센서와 전면압력센서가 아닌 별도의 측면터치센서와 측면압력센서를 구현함으로서, 휴대용 단말기의 측면을 향해 가해지는 터치 위치와 터치 압력을 검출할 수 있게 된다.
또한, 휴대용 단말기의 프레임이 전반적으로 금속 재질로 구현되는 경우, 휴대용 단말기의 측면에 구비되는 측면터치센서를 비금속 재질 부분에 배치되도록 하여, 측면에 대한 터치 위치 검출 감도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 휴대용 단말기를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 4는 본 발명의 휴대용 단말기에서 측면 조작키가 형성된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에서 미드프레임에 압력감지부가 형성되고, 상부프레임에 측면터치감지부 중 적어도 일부가 형성된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에서 후면커버에 압력감지부가 형성되고, 상부프레임에 측면터치감지부 중 적어도 일부가 형성된 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전면터치감지부와 측면터치감지부의 어레이를 나타내기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력감지부의 개략적인 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력센서의 예시적인 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 도 10i는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력센서의 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력센서의 다른 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력센서의 또 다른 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력센서의 또 다른 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 내지 도 14f는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력센서의 또 다른 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서가 스트레인 게이지(strain gauge)인 경우를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에서 터치 위치, 터치 압력 및 이에 대응하는 기능 실행을 제어하기 위한 제어 블록을 예시한다.
도 17a 내지 도 17b는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 정전용량 방식의 터치감지부 및 이의 동작을 위한 구성의 개략도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 휴대용 단말기를 설명한다. 본 명세서에서 설명되는 휴대용 단말기는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말 장치, PDA(personal digital assistants), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device) 등이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기의 동작을 설명하기 위한 블록도로서, 본 발명이 스마트폰에 적용된 한가지 예를 보여주고 있다.
도 1을 참조하면, 휴대용 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 휴대용 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니며, 본 명세서 상에서 설명되는 장치는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
무선 통신부(110)는, 휴대용 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 휴대용 단말기(100)와 다른 휴대용 단말기(100) 사이, 또는 휴대용 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 휴대용 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 여기서, 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함하며, 적어도 두 개의 방송 채널들에 대한 동시 방송 수신 또는 방송 채널 스위칭을 위해 둘 이상의 방송 수신 모듈이 휴대용 단말기(100)에 포함될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 휴대용 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity) 등과 같은 무선 인터넷 기술들에 따른 통신망에서 무선 신호를 송수신하도록 이루어진다.
근거리 통신 모듈(114)은 블루투스(Bluetooth™™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 기술을 이용하여 근거리 통신(Short range communication)을 지원하기 위한 것이다.
위치정보 모듈(115)은 장치의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있지만, 장치의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시되거나 메모리(170)(140)에 저장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 휴대용 단말기(100)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 응용 프로그램)에 따라 다양하게 활용될 수 있다.
사용자 입력부(123)는 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 것으로서, 사용자 입력부(123)를 통해 정보가 입력되면, 제어부(180)는 입력된 정보에 대응되도록 휴대용 단말기(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한, 사용자 입력부(123)는 기계식 (mechanical) 입력수단(또는, 메커니컬 키, 예를 들어, 휴대용 단말기(100)의 전··후면 또는 측면에 위치하는 버튼, 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등) 및 터치식 입력수단을 포함할 수 있다. 일 예로서, 터치식 입력수단은, 소프트웨어적인 처리를 통해 터치스크린에 표시되는 가상 키(virtual key), 소프트 키(soft key) 또는 비주얼 키(visual key)로 이루어지거나, 상기 터치스크린 이외의 부분에 배치되는 터치 키(touch key)로 이루어질 수 있다. 여기서, 터치 키(touch key)는 휴대용 단말기(100) 측면의 적어도 일 영역, 예를 들어, 전원키 영역, 볼륨키 영역 등에 형성되거나, 2개 이상의 영역으로 등분된 측면 영역 중 적어도 한 영역에 형성될 수 있고, 단말기 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 또한, 사용자 입력부(123)는 측면 사용자 입력부(123a' 내지 123d')를 포함할 수 있다.
센싱부(140)는 장치 내 정보, 장치를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 터치 압력 센서(touch pressure sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor) 등을 포함할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디스플레이부(151)는 예를 들면 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 등으로 구성할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 휴대용 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 휴대용 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다. 한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우와 윈도우의 배면 상의 디스플레이 사이에 배치되거나, 윈도우의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 실시형태에 따라서는 디스플레이부(151)에 터치센서에서 감지된 신호로부터 터치 여부 및 터치 위치를 감지하기 위한 컨트롤러가 구비될 수 있다. 이 경우에 컨트롤러는 감지된 터치 위치를 제어부(180)로 전송한다. 또는, 디스플레이부(151)는 터치센서에서 감지된 신호 또는 이를 디지털로 변환한 데이터를 제어부(180)로 전송하고, 제어부(180)가 터치 여부 및 터치 위치를 판단하도록 구성할 수도 있다.
음향 출력부(152)는 음악이나 음성 등의 오디오 신호를 출력하기 위한 것으로서 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다. 햅틱 모듈(haptic module)(153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. 햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 휴대용 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다. 광출력부(154)는 휴대용 단말기(100)의 광원의 빛을 이용하여 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 휴대용 단말기(100)에서 발생 되는 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등이 될 수 있다.
메모리(170)는 휴대용 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 휴대용 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 휴대용 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 휴대용 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 휴대용 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 휴대용 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 장치의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 휴대용 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 휴대용 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 휴대용 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함할 수 있으며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 장치의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 장치의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 휴대용 단말기 상에서 구현될 수 있다.
휴대용 단말기(100)는 압력에 기초하여 터치 명령의 종류를 구별할 수 있다. 예를 들어, 휴대용 단말기(100)는 기 설정된 크기 미만의 터치 입력을 터치된 영역에 대한 선택 명령으로 인식할 수 있다. 그리고, 휴대용 단말기(100)는 기 설정된 크기 이상의 압력 터치를 추가적인 명령으로 인식할 수 있다.
이하, 본 발명의 몇 가지 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 '압력 터치'는 임계압력보다 큰 압력의 터치를 의미한다. 여기서, 임계압력은 적용되는 장치, 응용분야 등에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 임계압력을 고정된 크기의 압력으로 설정할 수 있으며, 이 크기는 하드웨어 특성, 소프트웨어 특성 등에 따라 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 임계압력을 사용자가 설정할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 휴대용 단말기를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다. 본 발명에 따른 휴대용 단말기는 단말기의 측면에서 외부로 노출된 사이드 조작키를 구비한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 휴대용 단말기는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있으나, 다양한 구조에 적용될 수 있다. 여기에서, 단말기 바디는 휴대용 단말기를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
휴대용 단말기는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 휴대용 단말기는 전면커버(1010)와 리어 케이스(1020)를 포함할 수 있다. 전면커버(1010)와 리어 케이스(1020)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 전면커버(1010)와 리어 케이스(1020) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있고, 리어 케이스(1020)는 측면 커버를 포함한다. 이하, 리어 케이스(1020)는 측면 커버를 포함하는 개념으로 사용한다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(1510)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(1510)의 윈도우(1510a)는 전면커버(1010)에 장착되어 전면커버(1010)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(1020)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(1020)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(1020)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(1030)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면커버(1030)가 리어 케이스(1020)로부터 분리되면, 리어 케이스(1020)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면커버(1030)가 리어 케이스(1020)에 결합되면, 리어 케이스(1020)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(1020)는 후면커버(1030)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(1030)에는 카메라(1210b)나 음향 출력부(1520b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(1010, 1020, 1030)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
휴대용 단말기는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 휴대용 단말기가 구현될 수 있다.
한편, 휴대용 단말기는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(1510a)와 전면커버(1010) 사이, 전면커버(1010)와 리어 케이스(1020) 사이 또는 리어 케이스(1020)와 후면커버(1030) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.
휴대용 단말기에는 디스플레이부(1510), 제1 및 제2 음향 출력부(1520a, 1520b), 근접 센서(1410), 조도 센서(1420), 광 출력부(1540), 제1 및 제 2 카메라(1210a, 1210b), 제1 내지 제4 조작유닛(123a-123d), 마이크로폰(1220), 인터페이스부(1600) 등이 구비될 수 있다. 다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 측면에는 제2 조작유닛(123b)이 구비되지 않을 수 있다.
제1 내지 제4 조작유닛(123a-123d)은 휴대용 단말기의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력받기 위해 조작되는 사용자 입력부(1230)의 일 예로서, 조작키(manipulating portion)로 통칭될 수 있다. 제1 내지 제4 조작유닛(123a-123d)은 가압에 의해 물리적인 버튼이 눌려져 리어 케이스(1020) 내부에 형성된 접속부에 스위칭됨으로써 제어부(1800)로 조작유닛의 조작 여부를 전달하게 된다. 제1 내지 제4 조작유닛(123a-123d)은 물리적인 키 하부에 돔 키가 형성되어, 물리적인 키를 누르면 돔 키가 눌려져 전기적으로 연결되는 구조이다. 예를 들어, 제1 내지 제4 조작유닛(123a-123d) 중 하나는 단말기의 전원을 온 또는 오프시키는 기능을 수행하는 전원키로 사용되고, 하나는 단말기의 동작 모드를 진동 모드 또는 일반 모드로 상호 전환하는 단말기의 모드 전환키로 사용되고, 나머지 두 개의 조작유닛은 볼륨을 크게 또는 작게 조절하는 볼륨 조절키로 사용될 수 있다. 그 외에도, 측면에 형성된 조작유닛의 개수 및 할당된 기능은 다양하게 변경될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기(100)는 앞서 설명한 일반적인 휴대용 단말기와 다른 구성 및 기능은 유사하며, 제1 내지 제4 조작유닛에 대응하는 측면 사용자 입력부의 구성 및 동작원리가 상이하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 측면 조작키인 제1 내지 제4 조작유닛(123a 내지 123d)에 대응하는 측면 사용자 입력부(123a' 내지 123d')가 단말기의 바디 내부에 형성됨으로써, 단말기의 측면 커버 외측에는 물리적으로 측면 사용자 입력부(123a' 내지 123d')가 노출되지 않도록 형성될 수 있다. 점선으로 표시된 영역은 단말기의 바디 내부를 투사한 영역을 의미한다. 도 3a 내지 도 3b에서는 4개의 측면 사용자 입력부(123a' 내지 123d')를 예시하였으나, 하나 이상의 다양한 개수로 형성할 수 있고, 각 측면 전체 영역을 측면 사용자 입력부로 형성할 수도 있다. 즉, 단말기의 측면 중 특정 기능을 수행하는 영역(전원키 영역, 볼륨 조절키 영역 등)에만 터치 키(touch key)를 형성하거나, 단말기의 측면을 다수의 영역으로 등분하여 적어도 한 영역에 터치 키를 형성하거나, 또는 단말기 측면 전체 영역에 터치 키를 형성할 수 있다. 여기서, 터치 키는 터치 여부와 터치 위치를 감지하는 터치 감지부 또는 터치 압력을 감지하는 압력 감지부 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 단말기(100)의 측면부 외부에 측면 사용자 입력부(123a' 내지 123d')의 위치를 나타내는 적어도 하나의 인디케이터(id1 내지 id4)를 더 표시할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 인디케이터(id1 내지 id4)는 문자, 또는 도형을 표시하거나, 커버에 특정 패턴을 음각 또는 양각으로 표시하여 나타낼 수 있다. 또한, 적어도 하나의 인디케이터(id1 내지 id4)는 측면부 내측에 LED로 형성될 수 있다. 이때, 측면부는 전면커버, 미드 프레임 또는 후면커버로부터 단말기의 측면으로 연장된 부분이거나 또는 측면 커버 중 하나일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 단말기(100)를 A-A'를 기준선으로 화살표 방향으로 절단한 단면도를 통해 단말기의 바디 내부에 측면 사용자 입력부(123a' 내지 123d')가 형성된 실시예를 구체적으로 설명하도록 한다.
이하, 미드 프레임은 앞서 설명한 리어 케이스(102)와 동일한 의미로 사용된다. 휴대용 단말기는 미드 프레임과 별개로, 단말기의 측면을 감싸는 측면 커버(104)가 더 형성될 수 있다.
도 4는 휴대용 단말기를 A-A'를 기준선으로 절단한 단면도를 개략적으로 도시한 것으로, 측면 조작키(123a, 123b) 또는 측면 사용자 입력부(123a', 123b')의 구조를 설명하기 위하여 다른 구성들 중 일부는 생략하거나 또는 형태를 단순화하여 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 휴대용 단말기에서 측면 조작키가 형성된 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 2a에 도시된 본 발명의 휴대용 단말기를 A-A'를 기준선으로 절단한 단면도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 본 발명의 휴대용 단말기는 미드프레임(102)의 측면 중 적어도 일 영역에 외부로 노출된 측면 조작키(123a, 123b)의 일부를 삽입하기 위한 삽입부(미도시)가 더 형성되어, 측면 조작키(123a, 123b)의 일부가 단말기의 미드프레임(102)과 연결되고, 나머지 일부는 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 본 발명의 휴대용 단말기는 후면커버(103)가 단말기의 측면으로 연장된 부분 중 적어도 일 영역에 외부로 노출된 측면 조작키(123a, 123b)의 일부를 삽입하기 위한 삽입부(미도시)가 더 형성되어, 측면 조작키(123a, 123b)의 일부가 단말기의 후면커버(103)와 연결되고, 나머지 일부는 외부로 노출되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 휴대용 단말기는 외부로 노출된 측면 조작키(123a, 123b)를 가압하여 미드프레임(102)에 형성된 도전체(예, PCB: Printed Circuit Board, FPCB 등)와 접속하게 함으로써, 전기적 신호를 제어부로 전달할 수 있다. 제어부는 측면 조작키(123a, 123b)가 눌려진 것으로 판단된 경우, 각 조작키(123a, 123b)에 대응하는 기능을 실행하도록 단말기의 각 구성요소를 제어할 수 있다. 예를 들어, 단말기의 측면에 전원키(123a), 단말기 모드 조절키(123b) 등을 물리적으로 형성한 후, 전원키(123a)를 가압하여 단말기의 전원을 온 또는 오프로 변경하거나, 단말기 모드 조절키(123b)를 가압하여 단말기의 동작 모드를 진동모드 또는 일반모드로 상호 전환할 수 있다. 여기서, 일반모드는 사용자가 직접 설정한 단말기의 동작모드에 따라, 음성모드, 진동모드 또는 무음모드 중 하나를 나타낸다.
이하, 도 5 및 도 6을 기초로, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 측면터치압력을 감지하기 위한 압력감지부 및 측면터치입력을 감지하기 위한 측면터치감지부가 형성된 예를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 압력감지부(400)는 휴대용 단말기의 측면부에 가해지는 터치 압력을 감지한다. 휴대용 단말기의 측면부는 도 5와 같은 미드프레임(102)의 측면부 또는 도 6과 같은 후면커버(103)의 측면부를 포함할 수 있다. 따라서, 압력감지부(400)는 도 5 및 도 6과 같이 미드프레임(102)의 측면부 또는 후면커버(103)의 측면부에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 측면터치감지부는 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지한다. 측면터치감지부는, 휴대용 단말기의 측면부에 배치되는 적어도 일부(200) 및 디스플레이부(151) 상에 배치되는 나머지를 포함한다. 일 실시예에 따라, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)는 구동전극으로 구성되고, 디스플레이부(151) 상에 배치되는 나머지는 수신전극으로 구성될 수 있다.
실시예에 따라, 디스플레이부(151) 상에 배치되는 나머지는, 디스플레이부(151)의 상부에 배치될 수 있고, 디스플레이부(151)의 내부에 배치될 수도 있다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 디스플레이부(151)에는 전면커버(101)에 대한 터치 입력을 감지하는 제1 구동전극(210)과 수신전극(220)이 배치될 수 있다. 그리고, 제1 구동전극(210)과 수신전극(220) 사이의 상호 정전용량 변화를 측정하여, 전면커버(101)에 대한 터치 입력을 감지할 수 있다.
전면커버(101)에 대한 터치 입력을 감지하기 위한 제1 구동전극(210)과 수신전극(220)에 대해서는 도 17a에서 구체적으로 후술한다.
한편, 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지하기 위한 측면터치감지부는, 측면부에 배치되는 적어도 일부(200)인 제2 구동전극과 디스플레이부(151)상에 배치되는 수신전극(220)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2 구동전극과 수신전극(220) 사이의 상호 정전용량 변화를 측정하여, 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지할 수 있다. 이 때, 수신전극(220)의 전부/일부를 이용하여 상호 정전용량 변화를 측정할 수 있다. 그리고, 측면부에 배치되는 적어도 일부(200)인 제2 구동전극은, 제1 구동전극(210)과 다른 별도의 전극으로 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 구동전극은 제1 구동전극(210)과 동일 평면상에 배치될 수도 있고, 다른 실시예에 따라, 제2 구동전극은 제1 구동전극(210)과 다른 평면상에 배치될 수도 있다.
본 발명에서는, 측면부에 배치되는 적어도 일부(200)가 구동전극일 경우를 가정하였으나, 다른 실시예에 따라 측면부에 배치되는 적어도 일부(200)가 수신전극으로 구성되는 경우, 이러한 수신전극과 디스플레이부(151)에 배치되는 제1 구동전극(210) 사이의 상호 정전용량 변화를 측정하여, 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지할 수도 있다. 이 때, 제1구동전극(210)의 전부/일부를 이용하여 상호 정전용량 변화를 측정할 수도 있다. 그리고, 측면부에 배치되는 적어도 일부(200)가 수신전극으로 구성되는 경우, 해당 수신전극은 수신전극(220)과 다른 별도의 전극으로 구성될 수 있다.
한편, 휴대용 단말기의 측면부의 전부가 금속 같은 전도성 재질로 구성되는 경우, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)가 전도성 재질의 측면부에 배치된다면, 터치 입력 측정이 어려워질 수 있다. 물론, 구동전극의 구동 전압을 향상시키는 방법도 있으나, 정확한 터치 입력 측정을 위해서는 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)가 플라스틱 같은 비전도성 재질의 측면부에 배치되는 것이 보다 바람직하다. 따라서, 본 발명의 경우, 휴대용 단말기의 측면부는 제1영역 및 제2 영역을 포함하고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 압력감지부(400)는 전도성 재질의 제1영역에 배치되며, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)는 전면커버(101) 하부와 비전도성 재질의 제2영역 사이에 배치될 수 있다. 바람직하게, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)는 전면커버(101) 하부에 부착될 수 있다. 이 경우, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)는 제1 구동전극(210)과 동일 평면상에 배치될 수도 있다. 전도성 재질의 제1영역은 도 5에 도시한 바와 같은 미드프레임(102)의 측면부 또는 도 6에 도시한 바와 같은 후면커버(103)의 측면부로 구현될 수 있다. 비전도성 재질의 제2영역은 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 상부 프레임(105)으로 구현될 수 있다.
이 때, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 압력감지부(400)는 휴대용 단말기의 측면부와 평행하게 배치되고, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)는 측면부와 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에서 미드 프레임(102)에 압력감지부(400)가 형성되고, 상부프레임(105)과 전면커버(101) 사이에 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)가 형성된 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에서 후면커버(103)에 압력감지부(400)가 형성되고, 상부프레임(105)과 전면커버(101) 사이에 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)가 형성된 구조를 설명하기 위한 도면이다. 다시 말해, 도 5에서는 휴대용 단말기의 측면부의 제1영역이 미드프레임(102)의 측면부인 경우를 예시하였으며, 도 6에서는 휴대용 단말기의 측면부의 제1영역이 후면커버(103)의 측면부인 경우를 예시하였다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기의 절단면을 개략적으로 살펴보면, 휴대용 단말기는 후면커버(103), 부품 공간(106), 미드프레임(102), 상부프레임(105), 디스플레이부(151), 및 전면커버(101)가 순차적으로 적층된 구조로 형성되며, 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)의 측면부 또는 일 영역에 압력감지부(400)를 위한 실장 공간이 형성될 수 있다. 이때, 실장 공간은 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)가 측면으로 연장된 부분 내부에 형성되거나, 측면부의 일 측면이 오픈된 공간으로 형성되거나, 커버 측면과 격벽(B)의 구획된 공간으로 형성되거나 또는 커버 측면의 임의의 공간으로 형성될 수 있다. 이때, 커버 측면의 임의의 공간은 커버 측면에 압력 감지부가 부착된 경우 차지할 수 있는 공간을 정의한 것이다. 본 발명에서는 미드프레임(102) 및/또는 후면커버(103)가 메탈 등의 전도성 재질로 구현될 수 있다. 그리고 상부프레임(105)은 플라스틱 등의 비전도성 재질로 구현될 수 있다. 부품 공간(106)에는 단말기의 작동을 위한 회로기판 및/또는 배터리가 위치할 수 있다. 본 발명에서 압력 검출을 위한 구성을 총괄하여 압력 감지부(400)로 지칭한다. 예컨대, 실시예에서 압력 감지부(400)는 압력 센서(450, 460)를 포함할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 미드프레임(102)의 측면부 중 적어도 일 영역에 내부 실장공간(R)이 형성되고, 내부 실장공간(R)에 압력감지부(400)가 배치될 수 있다. 측면부의 내부 실장공간(R)은 미드 프레임을 하나의 몰드로 형성한 후 측면부의 내부 실장공간(R)에 대응하는 공간을 잘라내거나 또는 미드 프레임의 측면부 형성 시 내부 실장공간(R)에 대응하는 공간이 채워지지 않도록 형성할 수 있다. 이외에 다양한 방법으로 내부 실장공간(R)을 형성할 수 있다.
미드프레임(102)의 내부 실장공간(R)은 측면부 중 적어도 일 영역에 적어도 하나가 형성되거나, 일 측면 전체 영역에 하나의 내부 실장공간이 형성되거나 또는 양 측면 전체 영역에 내부 실장공간이 형성될 수 있다. 또한, 압력감지부(400)는 내부 실장공간(R)에 배치되므로, 단말기의 외부로 노출되지 않는다.
압력감지부(400)는압력센서압력 감지부는 단말기의 측면과 평행하게 배치되므로, 미드프레임(102)의 실장공간(R)의 제1 측면(102l) 또는 제1 측면(102l)에 대향하는 제2 측면(102l') 상에 접착될 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 미드프레임(102)의 측면부 중 적어도 일 영역에 일 측면이 오픈된 오목한 실장공간(R)을 형성하여 압력감지부(400)를 배치할 수 있다. 또한, 측면 커버(104)가 실장공간(R)의 오픈된 일 측면을 덮도록 단말기의 측면에 결합하면, 오목한 실장공간(R)은 외부로 노출되지 않는다.
미드프레임(102)의 측면 실장공간(R)은 미드프레임(102)의 측면 중 적어도 일 영역에 적어도 하나가 형성되거나, 일 측면의 전체 영역 또는 양 측면의 전체 영역에 형성될 수 있다. 또한, 압력감지부(400)는 실장공간(R) 내에 배치된 후 측면 커버(104)가 결합하면, 단말기의 외부로 노출되지 않는다.
압력감지부(400)는단말기의 측면과 평행하게 배치되므로, 측면 커버(104)의 내측면(104l') 또는 실장공간(R)의 제2 측면(102l') 상에 접착될 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 측면부의 내측면 상에 형성된 압력감지부(400)를 포함할 수 있다. 측면부의 내측면은 외부로 노출되지 않는 영역이며, 이 경우, 디스플레이부(151)는 측면부의 내측면과 소정의 거리 이격되도록 배치될 수 있다.
도 5의 (d)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 측면부의 내측면과 소정의 거리가 이격된 격벽(B)을 더 포함하고, 측면부의 내측면과 격벽(B) 사이의 실장공간(R)에 압력감지부(400)를 배치할 수 있다. 이 때, 압력감지부(400)는 측면부의 내측면에 부착될 수 있다. 여기서, 격벽(B)은 미드프레임(102)과 일체로 형성될 수 있다. 그리고, 실장공간(R)에서 압력감지부(400)가 배치된 부분 이외의 영역은 빈 공간으로 구성되거나, 탄성물질이 포함되도록 구성될 수도 있다.
격벽(B)은 실시예에 따라 메탈 등의 전도성 물질로 구성될 수 있다.
압력감지부(400)는 측면부의 내측면에 또는 격벽(B) 상에 측면과 평행한 방향으로 부착될 수 있고, 측면부 외부로는 노출되지 않는다.
도 5의 (e)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 도 5의 (d)의 휴대용 단말기와 구조가 동일하되, 격벽(B)이 미드프레임(102)과 분리된 별개의 부품 형태로 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 측면부의 실장공간(R)에 형성된 적어도 하나의 압력 감지부가 정전용량을 이용하여 터치 압력을 감지하는 경우, 측면부 내부 실장공간(R)의 제1 측면(102l), 제2 측면(102l'), 측면 커버(104)의 내측면(104l'), 측면 커버(104)의 외측면(104l), 미드프레임(102)의 내측면(미도시) 또는 격벽(B)의 일면(102l")이 기준전위층이 될 수 있다. 또한, 압력 감지부의 내부에 별도의 기준전위층이 더 형성될 수 있다.
도 6은 후면커버(103)가 측면으로 연장되어 측면부를 구성하는 경우에 대한 실시예로, 도 5와 비교하여 미드프레임(102)과 후면커버(103)의 구조가 상이하다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 후면커버(103)가 측면으로 연장된 측면부 중 적어도 일 영역에 형성된 적어도 하나의 내부 실장공간(R)을 포함할 수 있다. 또한, 내부 실장공간(R)에 압력감지부(400)가 배치될 수 있다.
후면커버(103)의 내부 실장공간(R)은 후면커버(103)의 측면부 중 적어도 일 영역에 적어도 하나가 형성되거나, 일 측면의 전체 영역 또는 양 측면의 전체 영역에 형성될 수 있다. 또한, 압력감지부(400)는 후면커버(103)의 내부 실장공간(R)에 배치되므로, 단말기의 외부로 노출되지 않는다. 측면부의 내부 실장공간(R)은 실장공간의 위치 및 구조에 따라 앞서 설명한 바와 같이 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
압력감지부(400)는단말기의 측면과 평행하게 배치되므로, 후면커버(103)의 실장공간(R)의 제1 측면(103l) 또는 제1 측면(103l)에 대향하는 제2 측면(103l') 상에 접착될 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 후면커버(103)의 측면부 중 적어도 일 영역에 오목한 실장공간(R)이 형성될 수 있다. 이때, 측면 커버(104)가 단말기의 측면에 결합하면, 오목한 실장공간(R)은 외부로 노출되지 않는다.
후면커버(103)의 측면 실장공간(R)은 후면커버(103)가 단말기의 측면으로 연장된 부분 중 분리된 적어도 일 영역에 적어도 하나가 형성되거나, 일 측면 전체 영역 또는 양 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 또한, 압력감지부(400)는 실장공간(R)에 배치된 후 측면 커버(104)가 결합하면, 단말기의 외부로 노출되지 않는다.
압력감지부(400)는 단말기의 측면과 평행하게 배치되므로, 측면 커버(104)의 내측면(104l') 또는 실장공간(R)의 제2 측면(103l') 상에 접착될 수 있다.
도 6의 (c)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 후면커버(103)의 측면부 내측면 상에 형성된 압력감지부(400)를 포함할 수 있다. 측면부의 내측면은 외부로 노출되지 않는 영역이며, 미드프레임(102)의 하면 및 후면커버(103)의 하면에 수직인 방향으로 측면부 내측면에 측면과 평행한 방향으로 배치될 수 있다.
도 6의 (d)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 측면부의 내측면과 소정의 거리가 이격된 격벽(B)를 더 포함하고, 측면부의 내측면과 격벽(B) 사이의 실장공간(R)에 압력감지부(400)를 배치할 수 있다. 이 때, 압력감지부(400)는 측면부의 내측면에 부착될 수 있다.
그리고, 실장공간(R)에서 압력감지부(400)가 배치된 부분 이외의 영역은 빈 공간으로 구성되거나, 탄성물질이 포함되도록 구성될 수도 있다.
격벽(B)은 실시예에 따라 메탈 등의 전도성 물질로 구성될 수 있다.
여기서, 격벽(B)은 미드프레임(102)과 일체로 형성될 수 있다. 후면커버
압력감지부(400)는 후면커버(103)의 측면부 내측면(격벽(B)와 대향하는 면)에 부착되거나 또는 격벽(B)의 일면(102l")에 측면과 평행한 방향으로 부착될 수 있고, 측면부 외부로는 노출되지 않는다.
도 6의 (e)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 도 6의 (d)의 휴대용 단말기와 구조가 동일하되, 격벽(B)이 미드프레임(102)과 분리된 별개의 부품 형태로 형성될 수도 있다.
도 6의 (f) 내지 (j)에서는 도 6의 (a) 내지 (e)의 구조에서 미드프레임(102)이 제거된 실시예를 각각 기술하였다. 예를 들어, 도 6의 (f)는 도 6의 (a)에서 미드프레임(102)이 제거된 실시예이고, 도 6의 (g)는 도 6의 (b)에서 미드프레임(102)이 제거된 실시예이다. 이때, 도 6의 (i)와 같이 격벽(B)이 후면커버(103)와 일체화하여 제작될 수 있고, 또는 도 6의 (j)와 같이 격벽(B)이 후면커버(103)와 분리된 별개의 부품 형태로 제작될 수도 있다.
압력센서측면부의 실장공간(R)에 형성된 적어도 하나의 압력 감지부(400)가 정전용량을 이용하여 터치 압력을 감지하는 경우, 측면부 내부 실장공간(R)의 제1 측면(103l), 제2 측면(103l'), 측면 커버(104)의 내측면(104l'), 측면 커버(104)의 외 측면(104l), 후면커버(103)의 내측면(미도시) 또는 격벽(B)의 일면(102l")이 기준전위층이 될 수 있다. 또한, 압력 감지부(400)의 내부에 별도의 기준전위층이 더 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 6에서는 압력감지부(400)가 미드프레임(102)의 측면부, 또는 후면커버(103)의 측면부에 터치 키로 형성되는 것을 예시하였으나, 전면커버(101)가 측면으로 연장되는 경우, 전면커버의 측면부에 터치 키가 형성될 수 있고, 후면커버(103)의 측면부에 터치 키가 형성된 경우와 유사하게 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기의 측면부에 포함된 압력감지부(400)의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.
압력감지부(400)는 도 5 내지 도 6에서 설명한 바와 같이, 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)의 측면부 내부 실장공간(R)의 적어도 일 측면, 측면부의 내측면, 또는 상기 측면부의 내측면과 대향하는 격벽(B)에 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력감지부(400)실장 공간(R)은 압력감지부(400) 및 단말기의 측면에 수직으로 인가되는 터치 압력에 의해 압력감지부(400)와 기준전위층 사이의 거리 변화가 가능하도록 소정의 공간(S)을 포함할 수 있다. 소정의 공간은 접착층, 스페이서층, 에어갭, 탄성폼 등 다양하게 형성될 수 있고, 수십 마이크로미터의 폭을 갖는 공간일 수 있다.
실장 공간(R)은 소정의 공간(S)이 형성되도록 하나의 압력감지부(400)로 구성되거나(도 8의 (a), (b)), 소정의 공간을 내부에 포함하지 않는 하나의 압력감지부(400)로 구성되거나(도 8의 (c)), 소정의 공간(S)을 사이에 두고 두 개의 압력 감지부(400-1, 400-2)가 배치되도록 구성되거나(도 8의 (d)), 두 개의 압력 감지부(400-1, 400-2)가 포함되도록 구성될 수 있다(도 8의 (e)).
이때, 적어도 하나의 압력 감지부(400)는 도 5 내지 도 6에서 설명한 바와 같이, 단말기의 측면부의 내부 실장공간, 측면부의 내측면 또는 내측면에 대향하는 격벽(B)에, 상부면이 단말기의 측면과 평행하도록 배치될 수 있다. 또한, 압력 감지부(400)의 상부에 측면 커버가 더 형성될 수 있다. 적어도 하나의 압력 감지부(400)는 두 물체 사이의 상호 작용하는 힘의 크기를 나타내는 물리적 양을 측정하는 센서로, 힘의 변화에 따른 정전용량의 변화, 재료의 변위, 변형, 진동수 변화, 열전도율 변화 등을 감지하여 압력의 크기를 결정할 수 있다. 압력 센서는 반도체 소자 제작 기술과 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 초소형, 저전력형 센서로 제작될 수 있다. 압력 센서는 압력 감지 방식에 따라 전기 저항 변화를 이용한 압저항형(Piezoresistive)과 정전용량 변화를 이용한 정전용량형(Capacitive) 방식으로 나눌 수 있다. 압저항형 방식을 이용한 압력 센서는 MEMS 압력 센서, 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 압력 감지 저항(force sensing resistor)를 포함하고, 정전용량형 방식을 이용한 압력 센서는 적어도 하나의 압력 전극을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 압력 감지부(400)는 터치 여부 및 터치 위치를 포함하는 터치 입력을 더 감지할 수 있다. 즉, 적어도 하나의 압력 감지부(400)는 압력 터치만 감지할 수 있는 구조로 형성되거나 또는 압력 터치뿐만 아니라, 터치 압력이 임계압력보다 적은 터치 입력의 터치 여부 및 터치 위치도 감지할 수 있는 터치 감지부의 기능을 함께 수행할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 적어도 하나의 압력감지부(400)는 도 5 내지 도 6의 실장공간(R)의 일 측면, 내측면 또는 내측면과 대향하는 격벽(B) 중 적어도 한 측면에 접착시켜 압력 터치에 의해 다른 측면이 자유롭게 움직일 수 있도록 형성할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력 감지부(400)의 예시적인 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력감지부(400)는 일 측이 실장공간(R)의 제1 측면(102l, 103l) 또는 제2 측면(102l', 103l') 중 적어도 일 측면에 접착되어 형성될 수 있다.
이하, 정전용량 변화량을 이용하여 터치 압력을 검출하는 경우, 제1, 제2 압력 센서(450, 460)가 전극으로 형성된 경우를 예시하여 설명한다. 도 10에서 'A'는 도 5의 미드프레임(102) 또는 도 6의 후면커버(103)를 나타낸다.
도 9a를 참조하면, 압력감지부(400)는 제1 절연층(470) 상에 제1, 제2 압력 센서(450, 460)가 형성된 후 제2 절연층(471)이 위치하므로, 제1, 제2 압력 센서(450, 460)가 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)와 단락되는 것이 방지될 수 있다. 실장공간은 압력감지부(400)와 함께 소정의 공간(S)이 유지되도록 형성될 수 있다. 이때, 소정의 공간(S)은 에어갭, 스페이서층, 탄성폼, 접착층 등 다양한 형태로 형성될 수 있고, 수 마이크로미터의 폭을 가질 수 있다. 제1 압력 센서(450)와 제2 압력 센서(460) 중 하나는 구동전극이고, 나머지 하나는 수신전극일 수 있다. 구동전극에 구동신호를 인가하고, 압력이 인가됨에 따라 수신전극을 통해 변하는 전기적 특성을 감지할 수 있다. 이때, 기준전위층(또는 '그라운드 전위층' 이라고도 함)은 실장공간(R)의 제1 측면(102l, 103l) 또는 제2 측면(102l', 103l')이 될 수 있다. 예를 들어, 제1 압력 센서(450)와 제2 압력 센서(460) 사이에 상호 정전용량이 생성될 수 있다.
도 9b 및 도 9c를 참조하면, 객체를 통해 단말기의 측면에 수직방향으로 압력을 인가하는 경우, 실장공간에 배치된 압력감지부(400)와 미드 프레임(102) 또는 후면커버(103), 측면 커버(104)가 휘어져 압력감지부(400)와 기준전위층 사이의 거리 d가 d'로 감소할 수 있다. 이러한 경우, 거리의 감소에 따라 단말기의 측면으로 프린징 정전용량이 흡수되므로 제1 압력 센서(450)와 제2 압력 센서(460) 사이의 상호 정전용량은 감소할 수 있다. 따라서, 압력감지부 프로세서(15) 또는 제어부(180)는 수신전극을 통해 획득된 검출신호에서 상호 정전용량의 감소량을 계산하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다. 기준전위층이 제2 측면(102l', 103l')인 경우에 대하여 설명하였지만, 압력감지부(400)의 부착면 위치에 따라 기준전위층이 변경된 경우, 예를 들어, 기준전위층이 제1 측면(102l, 103l), 측면 커버(104)의 내측면(104l') 또는 외측면(104l)에 위치한 경우에도 기준전위층과 압력감지부(400) 사이의 거리 변화에 따른 정전용량 변화량을 획득하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다.
또한, 제1 압력 센서(450)와 제2 압력 센서(460)는 마름모꼴 형태의 복수의 패턴으로 구성되어 동일한 층에 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 압력 센서(450)는 제1 축 방향으로 서로 이어진 형태이고, 복수의 제2 압력 센서(460)는 제2 축 방향으로 서로 이어진 형태이며, 제1 압력 센서(450) 및 제2 압력 센서(460) 중 적어도 하나는 각각의 복수의 마름모꼴 형태의 전극이 브릿지를 통해 연결되어 제1 압력 센서(450) 및 제2 압력 센서(460)는 서로 절연된 형태일 수 있다. 이상에서, 터치 압력은 제1 압력 센서(450)와 제2 압력 센서(460) 사이의 상호 정전용량의 변화로부터 검출되는 것을 예시하였으나, 제1 압력 센서(450) 및 제2 압력 센서(460) 중 어느 하나의 압력 센서만을 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 하나의 압력 센서(전극)와 그라운드층 사이의 정전용량, 즉, 자기 정전용량의 변화를 검출함으로써 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다. 이때, 구동신호와 수신신호는 하나의 전극으로 인가되고, 수신될 수 있다.
도 9d를 참조하면, 제1 압력 감지부(400-1)와 제2 압력 감지부(400-2)가 실장공간(R)의 제1 측면(102l, 103l)과 제2 측면(102l', 103l')에 각각 형성될 수 있다. 이때, 각 압력 감지부(400-1, 400-2)는 시트 형태로 형성되고, 제1 절연층(470) 상에 제1 압력 센서(450) 또는 제2 압력 센서(460)가 형성된 후, 제2 절연층(471)이 형성되고, 제1 절연층(470)이 실장공간의 제1 측면(102l, 103l)과 제2 측면(102l', 103l')에 각각 배치될 수 있다.
객체를 통해 단말기의 측면 표면에 압력을 인가하는 경우, 단말기의 측면 프레임이 휘어지거나 눌릴 수 있고, 이에 따라 제1 압력 감지부(400-1)와 제2 압력 감지부(400-2) 사이의 거리(d)가 감소하게 된다. 거리(d) 감소에 따라 수신전극은 제1 압력 감지부(400-1)와 제2 압력 감지부(400-2) 사이의 상호 정전용량의 증가량을 감지할 수 있고, 이를 이용하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다.
이상은 압력 감지부(400)가 실장공간의 제1 측면(102l, 103l)에 배치된 경우 및 제1 압력 감지부(400-1)와 제2 압력 감지부(400-2)가 실장공간의 제1 측면(102l, 103l)과 제2 측면(102l', 103l')에 각각 형성된 경우의 압력 크기 검출방법을 설명하였으나, 압력감지부(400)가 실장공간의 제2 측면(102l', 103l')에만 배치된 경우에도, 압력 크기 검출방법은 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 압력감지부(400)가 전면커버의 측면부에 형성된 경우에도 전면커버 측면부의 실장공간에 터치 키가 동일한 구조로 형성될 수 있다.
도 9a 내지 도 9d에서는, 압력 감지부(400)에 포함된 압력 센서(450, 460)가 전극으로 구성되고, 압력 감지부에서 감지하는 전기적 특성으로 단말기의 측면부에 대한 객체의 가압에 의한 휘어짐에 따른 정전용량 변화량을 검출하여 압력의 크기를 검출하는 것에 대하여 설명하였으나, 이에 한정하지 않으며, 압력 감지부에 포함된 압력 센서(450, 460)가 정전용량의 변화량 이외의 전기적 특성 변화(예를 들어, 스트레인 게이지, QTC(Quantum Tunnelling Composite)의 전기저항)을 이용하여 터치 압력의 크기를 산출할 수 있다. 구체적으로, 스트레인 게이지를 이용하는 경우, 객체를 통해 단말기의 측면에 수직방향으로 압력을 인가하면, 제1 압력 센서(450) 및 제2 압력 센서(460)의 길이 변화(L->L')를 감지하고, 길이 변화를 이용하여 압력 크기를 산출할 수 있다. 이 경우, 구체적인 방법은 도 15a 내지 도 15c를 참조하여 설명하도록 한다. 또한, QTC를 이용하는 경우, 객체를 통해 단말기의 측면에 수직방향으로 압력을 인가하면, 압력에 의해 QTC 물질 자체의 저항값이 변경되고 변경값을 측정함으로써 압력 크기를 산출할 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 15는 정전용량 변화량을 이용하여 터치 압력을 감지하는 압력 감지부(400)의 구조를 설명하기 위한 것으로, 압력 센서(450,460)가 전극으로 형성된 경우를 설명한다.
도 10a 내지 도 10i는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력 감지부(400)의 예시적인 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a를 참조하면, 소정의 공간(S)이 형성되도록 제1, 제2 압력센서(450,460)를 포함하는 압력감지부(400)가 단말기의 측면부에 배치된 실장공간(R)의 제1 측면(102l, 103l)에 접착층(431)을 통해 부착된 경우의 단면을 예시한다. 이때, 압력감지부(400)에서 제1, 제2 압력센서(450,460)은 제1 절연층(470)과 제2 절연층(471) 사이에 위치하므로, 제1, 제2 압력센서(450,460)가 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)와 단락되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)가 그라운드 전위를 나타내지 않거나 약한 그라운드 전위를 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기는 미드프레임(102) 또는 후면커버(103)와 소정의 공간(S) 사이에 그라운드 전극(ground electrode: 미도시)을 더 포함할 수 있다. 이때, 그라운드 전극(미도시)은 압력감지부(400)를 구성하는 제1 압력센서(450)과 제2 압력센서(460) 사이에 생성되는 정전용량의 크기가 너무 커지는 것을 방지할 수 있다. 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)는 실시예에 따라 서로 다른 층에 구현되어 압력감지부(400)를 구성하여도 무방하다.
도 10b를 참조하면, 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)가 서로 다른 층에 구현된 경우의 단면을 예시한다. 도10b에 예시된 바와 같이, 제1 압력센서(450)는 제1 절연층(470) 상에 형성되고 제2 압력센서(460)는 제1 압력센서(450) 상에 위치하는 제2 절연층(471) 상에 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 압력센서(460)는 제3 절연층(472)으로 덮일 수 있다. 즉, 압력감지부(400)는 제1 절연층(470) 내지 제3 절연층(472), 제1 압력센서(450) 및 제2 압력센서(460)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)는 서로 다른 층에 위치하므로 서로 오버랩(overlap)되도록 구현될 수 있다. 예컨대, 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)는 M X N의 구조로 배열된 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 패턴과 유사하게 형성될 수 있다. 이때, M 및 N은 1 이상의 자연수 일 수 있다. 또는, 특정 형태의 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)가 각각 다른 층에 위치할 수도 있다.
도 10c를 참조하면, 압력감지부(400)가 제1 압력센서(450)만을 포함하여 구현된 경우의 단면을 예시한다. 도 10c에 예시된 바와 같이, 소정의 공간(S)이 형성되도록, 제1 압력센서(450)를 포함하는 압력감지부(400)는 실장공간의 제1 측면(1021,1031)에 배치될 수 있다.
도 10d를 참조하면, 제1 압력센서(450)를 포함하는 제1 압력감지부(400-1)가 실장공간의 제1 측면(1021,1031)에 부착되고, 제2 압력센서(460)를 포함하는 제2 압력감지부(400-2)가 실장공간의 제2 측면(1021', 1031')에 부착된 경우의 단면을 예시한다. 이때, 제1 압력감지부(400-1)와 제2 압력감지부(400-2) 사이에 소정의 공간(S)이 형성되고, 제1 압력감지부(400-1)와 제2 압력감지부(400-2)는 각각 제1, 제2 접착층(431, 432)을 통해 제1 측면과 제2 측면에 고정될 수 있다.
도 10e를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압력감지부(400)는 측면부의 내부 실장공간의 일 측면에 제1 접착제(431)로 부착되어 단말기의 측면에 수직으로 터치 압력이 가해지면 압력감지부(400)가 눌려 정전용량 변화량이 감지될 수 있다. 이때, 터치 압력이 가해지는 실장공간(R)의 제1측면(1021,1031)과 마주하는 반대편인 제2측면(1021',1031') 근처에기판(480)이 형성될 수 있다. 또한, 압력감지부(400)는 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460) 사이에 탄성폼(440)이 위치하여 압력 터치에 의해 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460) 사이의 거리 변화를 야기시킬 수 있다. 이때, 탄성폼(440)을 부착하기 위하여, 탄성폼(440)의 양측면에 제2, 제3 접착제(432, 433)가 더 형성될 수 있다. 기판(480)은 압력이 가해지면 탄성폼(440)의 두께가 변화되도록 상부에 적층된 제1, 제2 압력센서(450, 460), 제1, 제2, 제3, 제4 절연층(470, 471, 472, 473), 및 탄성폼(440) 등을 지지할 수 있다. 제2 압력센서(460)는 그라운드층으로 기준전위층이 될 수 있고, 또는, 실장공간(R)의 제2측면(1021',1031')에 후면커버 기준전위층이 형성될 수 있다. 후면커버 실장공간(R)의 제2측면(1021',1031')이 기준전위층으로 되는 경우, 압력감지부(400)와 후면커버실장공간(R)의 제2측면(1021',1031') 사이의 소정의 공간(S)의 거리 변화에 의해 압력이 감지될 수 있다.
도 10f를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압력감지부(400)에서 제1, 제2 압력센서는(450, 460) 제1 절연층(470)과 제2 절연층(471) 사이에 위치한다. 예컨대, 제1 절연층(470) 상에 제1, 제2 압력센서(450, 460)를 형성한 후 제2 절연층(471)으로 제1, 제2 압력센서(450, 460)를 덮을 수 있다. 이때, 제1 절연층(470)과 제2 절연층(471)는 폴리이미드(polyimide)와 같은 절연 물질일 수 있다. 제1 절연층(470)은 PET(Polyethylene terephthalate)일 수 있고 제2 절연층(471)은 잉크(ink)로 이루어진 덮개층(cover layer)일 수 있다. 제1, 제2 압력센서는(450, 460) 구리(copper)와 알루미늄 같은 물질을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 절연층(470)과 제2 절연층(471) 사이 및 제1, 제2 압력센서와(450, 460) 제1 절연층(470) 사이는 액체 접착체(liquid bond) 와 같은 접착제(미도시)로 접착될 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제1, 제2 압력센서는(450, 460), 제1 절연층(470) 위에 압력 전극 패턴에 상응하는 관통 구멍을 갖는 마스크(mask)를 위치시킨 후 전도성 스프레이(spray)를 분사함으로써 형성될 수 있다.
도 10f에서 압력감지부(400)는 탄성폼(440)을 더 포함하며, 탄성폼(440)은, 제2 절연층(471)의 일면으로서 제2 절연층(471)을 기준으로 제1 절연층(470)과 반대방향에 형성될 수 있다. 추후, 압력감지부(400)가 실장공간(R)의 제2 측면(1021',1031')에 부착될 때, 제2 측면(1021',1031') 측에 탄성폼(440)이 배치될 수 있다.
이때, 압력감지부(400)를 제2 측면(1021',1031')에 부착하기 위해서 소정 두께를 갖는 제2 접착층(432)이 탄성폼(440)의 외곽에 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 접착층(432)은 양면 접착 테이프일 수 있다. 또한, 제1 접착층(431)은 탄성폼(440)을 제2 절연층(471)에 접착하는 역할도 수행할 수 있다. 이때, 탄성폼(440) 외곽에 제1, 제2 접착층(431, 432)을 배치시킴으로써 압력감지부(400)의 두께를 효과적으로 줄일 수 있다. 탄성폼(440)은 소정의 공간(S)에 대응하는 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 압력감지부(400) 상부에서 가압하는 경우 탄성폼(440)이 눌려 제1, 제2 압력센서와(450, 460) 기준전위층(예를 들어, 제2 측면) 사이의 거리가 감소하고, 이에 따라 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460) 사이의 상호 정전용량이 감소할 수 있다. 이러한 정전용량 변화를 통해 터치 압력의 크기를 검출할 수 있다.
도 10g를 참조하면, 도 10f의 변형예로, 탄성폼(440)에 탄성폼(440)의 높이를 관통하는 홀(H: hole)을 형성하여 압력감지부(400)에 대한 가압시 탄성폼(440)이 잘 눌려지도록 할 수 있다. 홀(H)에는 공기가 채워질 수 있다. 탄성폼(440)이 잘 눌려지는 경우 압력 검출의 민감도가 향상될 수 있다. 또한, 탄성폼(440)에 홀(H)을 형성함으로써 압력감지부(400)를 제2 측면(1021',1031') 등에 부착시에 공기로 인해 탄성폼(440)의 표면이 노출되는 현상을 제거할 수 있다.
도 10h를 참조하면, 도 10b의 변형예로, 제2 절연층(471)의 일면으로서 제1 탄성폼(440)과 제1 절연층(470)의 일면에 제2 탄성폼(441)을 더 포함한다. 이러한 제1 탄성폼(440)은 압력감지부(400)가 부착되었을 때 단말기의 미드 프레임 측으로 전달되는 충격을 최소화하기 위해 추가로 형성될 수 있다. 이때, 제2 탄성폼(441)을 제1 절연층(470)에 접착하기 위해 제3 접착층(433)을 더 포함할 수 있다.
도 10i를 참조하면, 탄성폼(440)을 사이에 두고 제1 그룹 전극(450, 451)과 제2 그룹 전극(460, 461)이 배치된 압력감지부(400)의 구조가 도시된다. 제1 그룹 전극(450, 451)은 제1 절연층(470)과 제2 절연층(471) 사이에 형성되고 제1 접착 층(431), 탄성폼(440) 및 제2 접착층(432)이 형성될 수 있다. 제2 그룹 전극(460, 461)은 제3 절연층(472)과 제4 절연층(473) 사이에 형성되고 제4 절연층(473)이 제2 접착층(432)을 통해 탄성폼(440)의 일면측에 부착될 수 있다. 이때, 제3 절연층(472)의 기판측 일면에는 제3 접착층(433)이 형성될 수 있으며, 제3 접착층(433)을 통해 압력감지부(400)는 단말기의 측면 실장공간의 제2 측면에 부착될 수 있다. 예시된 압력감지부(400)는 제2 절연층(471) 및/또는 제4 절연층(473)을 포함하지 않을 수 있다. 예컨대, 제1 접착층(431)이 제1 그룹 전극(450, 451)을 직접 덮는 커버층의 역할을 수행하면서 탄성폼(440)을 제1 절연층(470) 및 제1 그룹 전극(450, 451)에 부착하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 제2 접착층(432)이 제2 그룹 전극(460, 461)을 직접 덮는 커버층의 역할을 수행하면서 탄성폼(440)을 제3 절연층(472) 및 제2 그룹 전극(460, 461)에 부착하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 압력감지부(400)를 가압하면 탄성폼(440)이 눌리고 이에 따라 제1 그룹 전극(450, 451)과 제2 그룹 전극(460, 461) 사이의 상호 정전용량이 증가할 수 있다. 이러한 정전용량의 변화를 통해 터치 압력을 검출할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제1 그룹 전극(450, 451)과 제2 그룹 전극(460, 461) 중 어느 하나를 그라운드(ground)로 하여 나머지 하나의 전극을 통해 자기 정전용량을 감지할 수 있다.
도 10i의 경우 전극을 단일층으로 형성하는 경우보다, 압력감지부(400)의 두께 및 제조 단가는 증가하나, 압력감지부(400) 외부에 위치하는 기준전위층의 특성에 따라 변하지 않는 압력 검출 성능이 보장될 수 있다. 즉, 도 9d와 같이 압력감지부(400)를 구성함으로써 압력 검출시 외부 전위(그라운드) 환경에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
본 발명의 정전용량 변화량을 이용한 압력 감지부(400)는 구동전극과 수신전극이 구분되어, 구동 전극과 수신 전극이 기준전위층에 가까워짐에 따라 변하는 상호 정전용량 변화량을 이용하여 압력을 검출할 수도 있고, 하나의 전극에서 구동 및 수신 신호를 송수신하며 기준전위층과 사이의 거리변화로 자기 정전용량 변화량에 기초하여 터치 압력을 검출할 수도 있다. 구체적으로, 터치에 의해 압력이 가해지면, 기준전위층 또는 압력센서(구동전극 또는 수신전극)가 이동하여, 기준전위층과 압력센서 사이의 거리가 가까워지며, 자기 정전용량 값이 증가한다. 증가된 자기 정전용량 값에 기초하여, 터치 압력의 크기를 판단함으로써 터치 압력을 검출하게 된다. 사용자의 터치가 있음에도, 터치 압력이 인가되지 않는 경우에는, 압력 전극과 기준전위층 사이의 거리가 변하지 않기 때문에, 자기 정전용량 값은 변하지 않는다. 이때에는 터치감지부에 의한 터치 위치만 감지될 것이다. 다만, 터치 압력까지 인가되는 경우, 위의 방식으로 상호/자기 정전용량 값이 변하게 되고, 압력감지부(400)는 자기 정전용량의 변화량에 기초하여, 터치 압력을 검출하게 된다.
또한, 압력감지부(400)가 전면커버의 측면부에 형성된 경우에도 전면커버 측면부의 실장공간에 터치 키가 동일한 구조로 형성될 수 있고, 터치 압력을 검출하는 방법도 동일하게 적용될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력 감지부(400)의 다른 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 11a 내지 도 11c는 도 5c에서 전술한 휴대용 단말기의 구조에 기반한다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력감지부(400)는 미드프레임(102)의 측면부 내벽에 부착될 수 있다. 여기서, 압력감지부(400)는 적어도 하나의 접착층(431, 432, 433), 적어도 하나의 절연층(470, 471, 472), 적어도 하나의 전극(450, 460), 탄성폼(440), 및 기판(480) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 미드프레임(102)의 측면부 내벽이 미드프레임(102)의 중앙부를 중심으로 대칭인 형태로 형성된 경우, 중앙부의 위측 내벽 또는 아래측 내벽 중 적어도 하나의 내벽에 부착될 수 있다. 이때, 압력 감지부와 미드프레임(102)의 측면부 내벽은 접착제, 접착 테이프 등으로 접착될 수 있다.
도 11a를 참조하면, 미드프레임(102)의 측면부 내벽에 부착된 압력감지부(400)는 제1 절연층(470)과 제2 절연층(471) 사이에 제1, 제2 압력센서가(450, 460) 위치하여 미드프레임(102)과 제1, 제2 압력센서가(450, 460) 단락되는 것이 방지될 수 있다. 제1, 제2 압력센서는(450, 460) 구동 전극과 수신 전극으로 구분하여 동작할 수 있고, 각각 구동 및 수신 전극으로 기능할 수 있다. 제1, 제2 압력센서는(450, 460) 같은 층에 형성되므로, 미드 프레임의 측면부에 수직으로 가해지는 압력에 의하여, 미드 프레임의 측면부와 제1, 제2 압력센서(450, 460) 사이의 거리 변화가 야기될 수 있다. 미드 프레임의 측면부에는 그라운드층이 더 형성될 수 있고, 미드 프레임의 측면부는 기준전위층으로 기능할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 미드프레임(102)의 측면부 내벽에 부착된 압력감지부(400)는 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)가 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 도 11b에 예시된 바와 같이, 제1 압력센서(450)는 제1 절연층(470) 상에 형성되고 제2 압력센서(460)는 제1 압력센서(450) 상에 위치하는 제2 절연층(471) 상에 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 압력센서(460)는 제3 절연층(472)으로 덮일 수 있다. 즉, 압력감지부(400)는 제1 절연층(470) 내지 제3 절연층(472), 제1 압력센서(450) 및 제2 압력센서(460)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)는 서로 다른 층에 위치하므로 서로 오버랩(overlap)되도록 구현될 수 있다. 예컨대, 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)은 M X N의 구조로 배열된 구동전극(TX)과 수신전극(RX)의 패턴과 유사하게 형성될 수 있다. 이때, M 및 N은 1 이상의 자연수 일 수 있다. 또는, 특정 형태의 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460)가 각각 다른 층에 위치할 수도 있다.
도 11c를 참조하면, 미드프레임(102)의 측면부 내벽에 부착된 압력감지부(400)는 측면부 내벽에 제1 접착제(431)로 부착되어 단말기의 측면에 수직으로 인가되는 터치 압력을 감지할 수 있다. 또한, 압력감지부(400)는 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460) 사이에 탄성폼(440)이 위치하여 압력 터치에 의해 제1 압력센서(450)과 제2 압력센서(460) 사이의 거리 변화를 야기시킬 수 있다. 이때, 탄성폼(440)을 부착하기 위하여, 탄성폼(440)의 양측면에 제2, 제3 접착제(432, 433)가 더 형성될 수 있다. 제1, 제2 압력센서는(450, 460) 각각 구동전극과 수신전극으로 사용될 수 있고, 이 경우, 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460) 사이의 거리 변화에 의해 상호 정전용량 변화량을 이용하여 터치 압력을 감지할 수 있다. 또한, 제2 압력센서(460)은 그라운드층으로 기준전위층이 될 수 있고, 터치 압력이 가해지면 제1 압력센서(450)와 제2 압력센서(460) 사이의 탄성폼(440)의 두께 변화가 야기되어 정전용량 변화량이 감지될 수 있다. 이러한 상호/자기 정전용량 변화량을 이용하여 터치 압력을 감지할 수 있다. 또한, 기판(480)은 압력이 가해지면 탄성폼(440)의 두께가 변화되도록 상부에 적층된 제1, 제2 압력센서(450, 460), 제1, 제2, 제3, 제4 절연층(470, 471, 472, 473), 및 탄성폼(440) 등을 지지할 수 있다. 기판(480)은 제4 접착제(434)상에 배치될 수 있다. 제2 압력센서(460)은 그라운드층으로 기준전위층이 될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력 감지부의 또 다른 배치 위치와 구조를 설명하기 위한 도면이다. 특히, 도 12a 내지 도 12c는 도 6c에서 전술한 휴대용 단말기의 구조에 기반한다.
도 12a 내지 도 12c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 압력감지부(400)는 후면커버(103)의 측면부 내벽에 부착될 수 있다. 여기서, 압력감지부(400)는 적어도 하나의 접착층(431, 432, 433), 적어도 하나의 절연층(470, 471, 472), 적어도 하나의 전극(450, 460), 탄성폼(440), 및 기판(480) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 후면커버(103)의 측면부 내벽에 부착된 압력감지부(400)의 구성 및 기능은 앞서 설명한 도 11a 내지 도 11c와 동일하다.
도 13a 내지 도 13f, 도 14a 내지 도14f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력감지부(400)의 구성을 예시한다. 특히, 도 13a 내지 도 13f는 도 5d 내지 도 5e에서 전술한 휴대용 단말기 구조에 기반한다. 그리고, 도 14a 내지 도 14f는 도 6d 내지 도 6e에서 전술한 휴대용 단말기 구조에 기반한다.
여기서, 격벽(B)은 미드 프레임 또는 후면커버와 일체로 형성될 수 있고, 별도의 격벽(B) 형태로 형성될 수 있다. 압력감지부(400)가 격벽(B)에 부착되는 경우, 측면부와 대향하는 격벽(B)에 부착될 수 있다.
도 13a 내지 도 13f를 참조하면, 미드 프레임의 측면부 내벽 또는 격벽(B)에 부착된 압력감지부(400)는 도 10a 내지 도 10f와 동일/유사한 구조로 형성될 수 있고, 기준전위층만 격벽(B)의 일면(102l")으로 대체될 수 있다.
마찬가지로, 도 14a 내지 도 14f를 참조하면, 격벽(B)이 형성된 후면커버의 측면부 내벽 또는 격벽(B)에 부착된 압력감지부(400)는 도 10a 내지 도 10f와 동일/유사한 구조로 형성될 수 있고, 기준전위층만 격벽(B)의 일면(102l")으로 대체될 수 있다.
본 실시예에서는 격벽(B)이 후면커버(103)와 일체로 형성되거나 후면커버(103)와 분리되어 별개로 형성될 수 있고, 이 경우, 기준전위층은 후면커버 격벽(B)의 일면(1021'')이 될 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서가 스트레인 게이지(strain gauge)인 경우를 나타내는 도면이다.
압력 센서가 스트레인 게이지(450)인 경우, 터치 압력에 따른 스트레인 게이지의 저항값 변화에 기초하여 터치 압력을 검출할 수 있다. 스트레인 게이지는 스트레인 양에 비례하여 전기 저항이 달라지는 장치로, 일반적으로 금속 결합된 스트레인 게이지가 사용될 수 있다.
스트레인 게이지에 사용될 수 있는 재료로는, 투명 물질로, 전도성 고분자(PEDOT: polyethyleneioxythiophene), ITO(induim tin oxide), ATO(Antimony tin oxide), 탄소나노튜브(CNT: carbon nanotubes), 그래핀(graphene), 산화갈륨아연(gallium zinc oxide), 인듐갈륨아연산화물(IGZO: indium gallium zinc oxide), 산화주석(SnO2), 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 산화갈륨(Ga2O3), 산화카드뮴(CdO), 기타 도핑된 금속 산화물, 압전 저항 소자(piezoresistive semiconductor materials), 압전 저항 금속(piezoresistive metal material), 은 나노 와이어(silver nanowire), 백금 나노 와이어(platinum nanowire), 니켈 나노 와이어(nickel nanowire), 기타 금속 나노 와이어(metallic nanowires) 등이 사용될 수 있다. 불투명 물질로는, 은잉크(silvger ink), 구리(copper), 은나노(nano silber), 탄소 나노튜브(CNT: carbon nanotube), 콘스탄탄 합금(Constantan alloy), 카르마 합금(Karma alloys), 도핑된 다결정질 실리콘(polycrystalline silicon), 도핑된 비결정질 실리콘(amorphous silicon), 도핑된 단결정 실리콘(single crystal silicon), 도핑된 기타 반도체 물질(semiconductor material) 등이 사용될 수 있다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 금속 스트레인 게이지는 격자형 방식으로 정렬된 금속 호일로 구성될 수 있다. 격자형 방식은 평행 방향으로 변경되기 쉬운 금속 와이어 또는 호일의 변형량을 극대화시킬 수 있다. 이때, 스트레인 게이지(450)의 수직방향 격자 단면은 전단 변형률(shear strain)과 포아송 변형률(Poisson Strain)의 효과를 감소시키기 위해 최소화될 수 있다. 스트레인 게이지(450)는 휴지(at rest) 상태에 있는 동안, 즉, 스트레인되지 않거나 다르게 변형되지 않는 동안 접촉하지는 않지만 서로 가까이 배치된 트레이스(traces)(451)를 포함할 수 있다. 스트레인 게이지는 스트레인 또는 힘의 부재시 1.8KΩΩ±±0.1% 와 같은 공칭 저항(nominal resistance)을 가질 수 있다. 스트레인 게이지의 기본 파라미터로 변형률에 대한 민감도가 게이지 계수(GF)로 표현될 수 있다. 이때, 게이지 계수는 길이의 변화(변형률)에 대한 전기 저항 변화의 비율로 정의될 수 있고, 다음과 같이 스트레인εε의 함수로 표현할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, △△R은 스트레인 게이지 저항의 변화량이고, R은 비변형(undeformed) 스트레인 게이지의 저항이고, GF는 게이지 계수이다.
도 15a에 도시된 스트레인 게이지(450)는 트레이스(451)가 수평방향으로 정렬되어 있으므로, 수평방향의 변형에 대하여 트레이스(451)의 길이 변화가 크므로 수평방향의 변형에 대한 감도는 높으나, 수직방향의 변형에 대하여는 트레이스(451)의 길이 변화가 상대적으로 작으므로, 수직방향의 변형에 대한 감도는 낮다.
도 15b를 참조하면, 스트레인 게이지(450)가 복수의 세부 영역을 포함하고, 각각의 세부영역에 포함된 트레이스(451)의 정렬 방향을 다르게 구성할 수 있다. 이렇게 정렬 방향이 다른 트레이스(451)들을 포함하는 스트레인 게이지(450)를 구성함으로써, 변형 방향에 대한 스트레인 게이지(450)의 감도 차이를 줄일 수 있다.
도 15c를 참조하면, 스트레인 게이지(450, 460)의 정렬 방향에 따라 가해진 압력에 대한 트레이스(451, 461)의 변형 방향이 달라질 수 있다. 따라서, 압력이 가해지는 방향에 따라 트레이스(451, 461)의 길이 방향이 배치되도록 스트레인 게이지(450, 460)를 배치할 수 있다.
온도 증가는 가해진 압력이 없어도 프레임을 팽창시킬 수 있고, 그 결과 스트레인 게이지(450)가 늘어날 수 있기 때문에, 온도 변화는 스트레인 게이지(450)에 악영향을 미칠 수 있다. 온도가 증가하면 스트레인 게이지(450)의 저항이 증가하고 스트레인 게이지(450)에 가해진 압력으로 잘못 해석될 수 있다. 온도 변화를 보상하기 위해, 두 개의 게이지를 사용하여 온도 변화의 영향을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 수평방향으로 변형이 일어날 때, 스트레인 게이지(450)의 트레이스(451)는 변형 방향과 평행한 수평방향으로 정렬될 수 있고, 더미 스트레인 게이지(460)의 트레이스(461)는 변형 방향과 직교하고 수직방향으로 정렬될 수 있다. 이때, 변형은 스트레인 게이지(450)에 영향을 미치고 더미 스트레인 게이지(460)에는 영향을 거의 미치지 않으나, 온도는 스트레인 게이지(450) 및 더미 스트레인 게이지(460) 모두에 같은 영향을 미치므로 온도에 의한 변화를 제거하고 압력 변화에 의한 값만 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 단말기는 하나의 스트레인 게이지(450)를 형성하여 단일 채널로 구성된 압력센서를 구비할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 휴대용 단말기는 복수의 스트레인 게이지(450)를 형성하여 복수 채널로 구성된 압력센서를 구비할 수 있다. 이런한 복수 채널로 구성된 압력센서를 이용하여 복수의 터치에 대한 복수의 압력 각각의 크기를 동시에 센싱할 수 있다.
이외에도, 적어도 하나의 압력센서는 압전 소자(piezoeletric element)로 형성될 수 있다. 특정 고체물질(solid material)에 기계적 응력(mechanical stress)(정확하게는, 기계적 힘 또는 압력)이 주어지고 변형이 발생되면, 특정 고체내부에서 분극(polarization)이 발생되면서 전하(electric charge)가 집적된다(accumulate). 집적된 전하는 물질의 양 전극들 사이에서 전기적 신호, 즉 전압의 형태로 나타난다. 이러한 현상을 압전효과(piezoelectric effect)라 하며, 고체물질을 압전물질(piezoelectric material), 그리고 집적된 전하를 압전기(piezoelectricity)라고 한다. 적어도 하나의 압력센서는 압전 소자에 가해진 기계적 에너지(힘 또는 압력) 및 이에 의한 변형에 의해 발생되는 전기적 에너지(일종의 전기적 신호인 전압)를 검출(detect)할 수 있으며, 이러한 검출된 전압에 기초하여 제어부는 가해진 기계적 힘 또는 압력을 계산할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 압력센서는 MEMS 압력 센서로 구현될 수 있다. MEMS 압력 센서는 사용하는 압력 범위에 따라 반도체 기판(측면부의 프레임)의 후면 관통 식각을 통해 제작되고, 공동(cavity)의 밀폐 여부에 따라 절대압 또는 차압센서로 사용될 수 있다. MEMS 압력 센서는 압력 감지 방식에 따라 압저항형과 정전용량형으로 구분할 수 있고, 제작방식에 따라 벌크형과 표면형으로 나눌 수 있다. 압저항형 MEMS 압력 센서는 반도체 공정으로 얇은 박막을 형성하고 박막과 기판의 경계에 실리콘 압저항체를 형성하여 압력에 의해 박막이 변형되면 압저항체의 저항이 달라지는 점을 감지하여 압력 크기를 측정할 수 있고, 정전용량형 MEMS 압력 센서는 서로 마주보는 전극판의 간격이 외부 힘(응력)에 의해 변화되어 전극 간의 정전용량 변화량을 감지하여 압력 크기를 측정할 수 있다. 벌크형 MEMS 압력센서는 실리콘 기판의 전면에 감지회로를 구성하고 난 후 기판을 후면에서 관통하여 가공하여 기판의 상부를 감지 박막으로 사용하는 방식으로 제작될 수 있고, 표면형 MEMS 압력센서는 기판을 직접 가공하지 않고 기판의 표면에 반도체 공정으로 감지 박막과 압력 캐비티를 형성하는 방법으로 제작될 수 있다.
이와 같이, 적어도 하나의 압력센서는 다양하며, 본 발명은 특정 압력 감지 소자에 한정되지 않으며, 터치 지점의 압력을 직접 또는 간접적으로 구할 수 있는 방식이면 어느 방식이든 적용 가능하다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에서 터치 위치, 터치 압력 및 이에 대응하는 기능 실행을 제어하기 위한 제어 블록을 예시한다.
도 16을 참조하면, 터치감지부와 압력감지부(400)는 별도의 프로세서(14, 15)가 각각 마련되어 감지된 터치 위치 또는 터치 압력을 제어부(180)로 전송하도록 구성할 수도 있고, 단순히 감지된 신호(예를 들어, 자기 정전용량, 상호 정전용랑, 스테레인 게이지 변화량 등)를 제어부(180)로 전송하도록 구성할 수도 있다. 제어부(180)는 휴대용 단말기의 AP(application processor) 또는 CPU(central processing unit)일 수 있다. 그리고, 터치감지부 프로세서(14)는 전면커버(101)에 대한 터치 위치를 감지하는 전면터치감지부 및/또는 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 위치를 감지하는 측면터치감지부를 제어할 수 있다.
구체적으로, 터지감지부 프로세서(14) 및 압력감지부 프로세서(15)는 각각 별도의 IC로 형성되거나 또는 하나의 IC에서 각각의 기능을 함께 수행할 수 있다. 즉, 터지감지부 프로세서(14) 및 압력감지부 프로세서(15)가 포함된 휴대용 단말기는 터치 여부, 터치 위치 검출을 터지감지부 프로세서(14)에서 수행하고, 압력 크기 계산, 압력 터치 결정을 압력감지부 프로세서(15)에서 각각 수행할 수 있다. 또한, 터지감지부 프로세서(14) 및 압력감지부 프로세서(15)가 포함되었지만, 터지감지부 프로세서(14) 및 압력감지부 프로세서(15)는 감지된 신호(예를 들어, 자기 정전용량, 상호 정전용랑, 스테레인 게이지 변화량 등)만 제어부(180)로 전송할 뿐 제어부(180)에서 터치 여부, 터치 위치 검출, 압력 크기 계산, 및 압력 터치 결정, 이에 대응하는 기능 실행 등을 처리할 수 있다.
도 17a는 정전용량 방식의 전면터치감지부에 대한 개략도이고, 도 17b는 정전용량 방식의 측면터치감지부에 대한 개략도이다.
도 17a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 단말기에 포함된 정전용량 방식의 전면터치감지부는 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn, 도 7의 210에 대응) 및 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm, 도 7의 220에 대응)을 포함한다. 전면터치감지부는 상기 전면터치감지부의 동작을 위해 상기 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호를 인가하는 구동부(12), 및 전면커버(101)의 터치 표면에 대한 터치에 따라 변화되는 정전용량 변화량에 대한 정보를 포함하는 검출신호를 검출하는 검출부(11), 및 구동부(12)에 제어신호를 인가하고 검출부(11)로부터 수신한 검출신호로부터 터치 여부 및 터치 위치를 결정하는 제어처리부(13)와 연결될 수 있다. 여기서 제어처리부(13)는 앞서 설명한 터지감지부 프로세서(14) 또는 제어부(180) 중 하나일 수 있다.
도 17a에서는 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)이 직교 어레이를 구성하는 것으로 도시되어 있다.
복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)은 각각 서로 교차하도록 배열될 수 있다. 구동 전극(TX)은 제1축 방향으로 연장된 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)을 포함하고, 수신 전극(RX)은 제1축 방향과 교차하는 제2축 방향으로 연장된 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 포함할 수 있다. 이때, 구동 전극(TX)이 행 방향으로 형성된 경우, 수신 전극(RX)은 구동 전극(TX)과 교차하도록 열 방향으로 형성된다. 또한, 구동 전극(TX)이 열 방향으로 형성된 경우, 수신 전극(RX)은 구동 전극(TX)과 교차하도록 행 방향으로 형성될 수 있다.
복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)은 서로 다른 층에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)은 하나의 절연막(미도시)의 양면에 각각 형성될 수도 있고, 또는 복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)은 제1절연막(미도시)의 일면에 그리고 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)은 상기 제1절연막과 다른 제2절연막(미도시)의 일면에 형성될 수 있다.
복수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm)은 투명 전도성 물질(예를 들면, 산화주석(SnO2) 및 산화인듐(In2O3) 등으로 이루어지는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 ATO(Antimony Tin Oxide) 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시일 뿐이며 구동 전극(TX) 및 수신 전극(RX)은 다른 투명 전도성 물질 또는 불투명 전도성 물질로 형성될 수도 있다. 예컨대, 구동 전극(TX) 및 수신 전극(RX)은 은잉크(silver ink), 구리(copper) 또는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon Nanotube) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 구동 전극(TX) 및 수신 전극(RX)은 메탈 메쉬(metal mesh)로 구현되거나 은나노(nano silver) 물질로 구성될 수 있다.
구동부(12)는 구동신호를 구동 전극(TX1 내지 TXn)에 인가할 수 있고, 구동신호는 제1구동 전극(TX1)부터 제n구동 전극(TXn)까지 순차적으로 한 번에 하나의 구동 전극에 대해서 인가될 수 있다. 이러한 구동신호의 인가는 재차 반복적으로 이루어질 수 있다. 이는 단지 예시일 뿐이며, 실시예에 따라 다수의 구동 전극(TX1 내지 TXn)에 구동신호가 동시에 인가될 수도 있다.
검출부(11)는 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 통해 구동신호가 인가된 구동 전극(TX1 내지 TXn)과 수신 전극(RX1 내지 RXm) 사이에 생성된 정전용량(Cnm: 14)에 관한 정보를 포함하는 검출신호를 수신한다. 예컨대, 검출신호는 구동 전극(TX)에 인가된 구동신호가 구동 전극(TX)과 수신 전극(RX) 사이에 생성된 정전용량(Cnm: 14)에 의해 커플링된 신호일 수 있다. 이와 같이, 제1구동 전극(TX1)부터 제n구동 전극(TXn)까지 인가된 구동신호를 수신 전극(RX1 내지 RXm)을 통해 감지하는 과정은 전면터치감지부를 스캔(scan)한다고 지칭할 수 있다.
예를 들어, 검출부(11)는 각각의 수신 전극(RX1 내지 RXm)과 스위치를 통해 연결된 수신기(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 스위치는 해당 수신 전극(RX)의 신호를 감지하는 시간구간에 온(on)되어서 수신 전극(RX)으로부터 검출신호가 수신기에서 감지될 수 있도록 한다. 수신기는 증폭기(미도시) 및 증폭기의 부(-) 입력단과 증폭기의 출력단 사이, 즉 궤환 경로에 결합된 궤환 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 증폭기의 정(+) 입력단은 그라운드(ground)에 접속될 수 있다. 또한, 수신기는 궤환 캐패시터와 병렬로 연결되는 리셋 스위치를 더 포함할 수 있다. 리셋 스위치는 수신기에 의해 수행되는 전류에서 전압으로의 변환을 리셋할 수 있다. 증폭기의 부입력단은 해당 수신 전극(RX)과 연결되어 정전용량(Cnm: 101)에 대한 정보를 포함하는 전류 신호를 수신한 후 적분하여 전압으로 변환할 수 있다. 감지부(10)는 수신기를 통해 적분된 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 ADC(미도시: analog to digital converter)를 더 포함할 수 있다. 추후, 디지털 데이터는 제어처리부(13)에 입력되어 전면터치감지부에 대한 터치 정보를 획득하도록 처리될 수 있다. 검출부(11)는 수신기와 더불어, ADC 및 제어처리부(13)를 포함하여 일체로 구성될 수 있다.
제어처리부(13)는 구동부(12)와 검출부(11)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어처리부(13)는 구동제어신호를 생성한 후 구동부(12)에 전달하여 구동신호가 소정 시간에 미리 설정된 구동 전극(TX)에 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제어처리부(13)는 감지제어신호를 생성한 후 검출부(11)에 전달하여 검출부(11)가 소정 시간에 미리 설정된 수신 전극(RX)으로부터 검출신호를 입력받아 미리 설정된 기능을 수행하도록 할 수 있다.
도 17b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 측면터치감지부는, 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)인 하나의 구동 전극(TXn+1, 도 7의 200에 대응)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm, 도 7의 220에 대응)만을 포함하도록, 즉 하나의 행으로 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시예에 따라 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)가 수신전극인 경우, 하나의 수신전극(RXn+1)과 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn, 도 7의 210에 대응)이 측면터지감지부에 포함되도록 구성될 수도 있다.
측면터치감지부가 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)인 하나의 구동 전극(TXn+1, 도 7의 200에 대응)과 복수의 수신 전극(RX1 내지 RXm, 도 7의 220에 대응)을 포함하는 경우, 터치 위치는 어떤 수신 전극으로 신호가 수신되는지, 즉, x 좌표만으로 결정될 수 있다. 반면, 측면터치감지부가 측면터치감지부 중 적어도 일부(200)인 하나의 수신전극(RXn+1)과 복수의 구동전극(TX1 내지 TXn, 도 7의 210에 대응)을 포함하는 경우, 터치 위치는 어떤 구동 전극 신호를 인가한 경우 감지되는지, 즉, y 좌표만으로 결정될 수 있다.
도 17a 내지 도 17b에서 구동부(12) 및 검출부(11)는 본 발명의 실시예에 따른 측면터치감지부에 대한 터치 여부 및 터치 위치를 검출할 수 있는 터치 검출 장치(미표시)를 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 제어처리부(13)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 터치 검출 장치는 터치 센싱 회로인 터치 센싱 IC(touch sensing Integrated Circuit) 상에 접적되어 구현될 수 있다. 측면터치감지부에 포함된 구동 전극(TX) 및 수신 전극(RX)은 예컨대 전도성 트레이스(conductive trace) 및/또는 회로 기판상에 인쇄된 전도성 패턴(conductive pattern) 등을 통해서 터치 센싱 IC(미도시)에 포함된 구동부(12) 및 검출부(11)에 연결될 수 있다. 터치 센싱 IC는 전도성 패턴이 인쇄된 회로 기판, 예컨대 제1 인쇄 회로 기판(이하에서, 제1PCB로 지칭) 상에 위치할 수 있다. 실시예에 따라 터치 센싱 IC는 터치 입력 장치의 작동을 위한 메인보드 상에 실장되어 있을 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 구동 전극(TX)과 수신 전극(RX)의 교차 지점마다 소정 값의 정전용량(Cnm)이 생성되며, 손가락, 손바닥 혹은 스타일러스(stylus) 등과 같은 객체가 휴대용 단말기의 측면부에 근접하는 경우, 이러한 정전용량의 값이 변경될 수 있다. 상기 정전용량은 상호 정전용량(Cnm)을 나타낼 수 있다. 이러한 전기적 특성을 검출부(11)에서 감지하여 측면터치감지부에 대한 터치 여부 및/또는 터치 위치를 감지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 전면커버;
    휴대용 단말기의 측면부에 배치되어 상기 측면부에 가해지는 터치 압력을 감지하는 압력감지부; 및
    상기 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지하는 측면터치감지부;를 포함하고,
    상기 측면부는 제1영역 및 상기 제1영역과 분리된 제2영역을 포함하고,
    상기 압력감지부는 상기 측면부의 제1영역에 배치되고,
    상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 전면커버 하부와 상기 제2영역 사이에 배치되는,
    휴대용 단말기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1영역은 전도성 재질로 구성되고, 상기 제2영역은 비전도성 재질로 구성된, 휴대용 단말기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 압력감지부는 상기 측면부와 평행하게 배치되고, 상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 측면부와 직교하는 방향으로 배치되는, 휴대용 단말기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전면커버의 하부에 배치되는 디스플레이부;를 더 포함하고,
    상기 전면커버에 대한 터치 입력을 감지하는 제1 구동전극과 수신전극이 상기 디스플레이부에 배치되며,
    상기 측면터치감지부 중 적어도 일부는 상기 제1 구동전극과 다른 별도의 제2 구동전극으로 구성되며,
    상기 측면터치감지부 중 나머지는 상기 수신전극을 포함하고,
    상기 제2 구동전극과 상기 수신전극 간의 상호정전용량의 변화로 상기 휴대용 단말기의 측면부에 대한 터치 입력을 감지하는,
    휴대용 단말기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 구동전극은 상기 전면커버 하부에 부착되는,
    휴대용 단말기.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 구동전극과 상기 제2 구동전극은 동일 평면상에 배치되는,
    휴대용 단말기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 측면부의 제1영역은 상기 휴대용 단말기의 미드프레임의 측면부이고,
    상기 압력감지부는 상기 미드프레임의 측면부의 실장 공간 또는 상기 미드프레임의 측면부의 내측면에 배치되는,
    휴대용 단말기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 측면부의 제1영역은 상기 휴대용 단말기의 후면커버의 측면부이고,
    상기 압력감지부는 상기 후면커버의 측면부의 실장 공간 또는 상기 후면커버의 측면부의 내측면에 배치되는,
    휴대용 단말기.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 실장 공간의 제1 측면, 상기 제1측면과 마주하는 제2 측면, 또는 상기 내측면이 기준전위층이고,
    상기 압력감지부와 상기 기준전위층 사이의 거리 변화에 따른 정전용량 변화로 상기 터치 압력을 감지하는,
    휴대용 단말기.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 실장 공간을 덮는 측면 커버;를 더 포함하는,
    휴대용 단말기.


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