KR20220032449A

KR20220032449A - 터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기

Info

Publication number: KR20220032449A
Application number: KR1020200182057A
Authority: KR
Inventors: 장솔지; 이계원; 정문선; 이홍석; 김종윤; 이창주; 오희선
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2020-09-07
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-03-15

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치는, 브라켓; 상기 브라켓의 일 측에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 갖는 패드; 및 상기 브라켓의 타 측에 배치되며, 상기 패드와 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치되는 센싱 코일; 을 포함할 수 있다.

Description

터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기{TOUCH SENSING MODULE AND ELECTRONIC DEVICE WITH THE SAME}

본 발명은 터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.

일반적으로, 웨어러블 기기는 좀더 얇고 심플하면서 깔끔한 디자인이 선호되고 있으며 이에 따라 기존 기계식 스위치가 사라지고 있다. 이는 방진, 방수 기술의 구현이 이루어짐과 더불어, 매끄러운 디자인의 일체감 있는 모델의 개발이 이루어짐에 따라 가능해지고 있다.

현재 메탈 위를 터치하는 ToM(touch On Metal) 기술, 터치 패널을 이용한 커패시터 센싱 기법, MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System), 마이크로 스트레인 게이지(Micro Strain Gauge) 기술 등이 개발되고 있으며 이에 더 나아가 포스 터치 기능까지 개발되는 추세이다.

기존의 기계식 스위치의 경우, 스위치 기능 구현을 위해 내부적으로 큰 사이즈와 공간이 필요하고, 외관상으로도 외부로 튀어나오는 형태나 외부 케이스와 일체를 이루지 않는 구조를 가짐으로써, 깔끔하지 못한 디자인과 많은 공간을 차지하는 단점이 있다.

또한 전기적으로 연결되는 기계식 스위치의 직접적인 접촉으로 인하여 사용자가 감전될 위험이 있으며, 특히 기계적 스위치의 구조상 방진·방수가 곤란하다는 단점이 있다.

본 발명의 일 목적은 센싱 감도가 개선된 터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기를 제공하기 위함이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 브라켓, 상기 브라켓의 일 측에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 갖는 패드 및 상기 브라켓의 타 측에 배치되며, 상기 패드와 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치되는 센싱 코일을 포함하는 터치 센싱 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 터치가 인가됨에 따라 변형되는 브라켓 및 상기 브라켓의 일 측에 배치되며, 상기 브라켓이 변형됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 가변하는 인덕턴스를 갖는 센싱 코일을 포함하는 터치 센싱 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징, 상기 하우징과 이격 배치되는 메탈부, 상기 하우징 및 상기 메탈부 사이에 배치되며, 상기 하우징에 인가되는 터치를 감지하는 터치 센싱 장치를 포함하고, 상기 터치 센싱 장치는, 상기 메탈부와 대향하면서 이격 배치되고, 터치가 인가됨에 따라 상기 메탈부에 접근하는 센싱 코일을 포함하는 전자 기기가 제공된다.

본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 포스 터치 및 접촉 터치에 대한 센싱 감도가 향상될 수 있다.

또한, 각각의 센서가 개별적으로 분리 형성됨에 따라 신호의 분리가 이루어져, 서로 다른 센서 간에 발생하는 신호의 간섭 및 노이즈에 따른 오작동을 방지할 수 있다.

또한, 하나의 터치 동작에 의해 포스 터치 입력과 접촉 터치 입력을 동시에 감지할 수 있는 하이브리드(hybrid) 센싱이 수행될 수 있다.

또한, 전자 기기의 하우징이 메탈 소재로 이루어지지 않더라도, 전자 기기의 내부에 설치되는 터치 모듈 자체에 메탈부가 마련되어, 포스 센서의 기능이 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 외관을 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기에 터치가 인가되기 전(a)과 인가된 후(b)의 변화를 개략적으로 나타낸 X-Z 방향 정면도이다.
도 3은 도 2에 포함된 터치 센싱 장치의 배치 구조에 관한 X-Y 방향 정면도와 회로의 연결 구조를 함께 나타낸 것이다.
도 4는 도 2의 터치 센싱 장치에 의해 접촉 터치 및 포스 터치가 감지되는 방식을 설명하는 개략적인 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제4 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 제5 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명은 이하에서 설명되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

본 발명의 각 실시예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시예들이 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시예가 이루어질 수 있다.

그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

본 서류에서, 터치 또는 터치 인가란, 힘을 수반하지 않고 접촉하는 접촉 터치와, 힘(압력)으로 누르는 포스를 수반하는 포스 터치를 포함하는 개념이다. 따라서, 전자 기기에 입력 신호를 발생시키는 터치 입력은, 커패시티브 센싱(Capacitive Sensing) 방식에 의해 입력 신호를 발생시키는 접촉 터치 입력 및 인덕티브 센싱(Inductive Sensing) 방식에 의해 입력 신호를 발생시키는 포스 터치 입력을 포함할 수 있다.

여기서 터치 입력이란, 터치 스위치부에 인가되는 터치 중에서 사용자의 의도와 무관하게 잘못 가해진 터치를 제외하고, 입력 신호를 발생시켜 전자 기기에 특정 기능이 동작되도록 하는 정상적인 터치만을 의미할 수 있다.

그리고, 사용자가 가하는 하나의 터치 동작에 의하여, 전자 기기에 접촉 터치 입력과 포스 터치 입력이 동시에 감지될 수 있다. 즉, 사용자가 전자 기기의 터치 스위치부에 터치를 인가하여 외부 압력을 발생시키는 경우, 터치 스위치부에는 접촉 터치 및 포스 터치가 동시에 이루어지게 된다.

이하 설명할 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 터치 센싱 장치에는 접촉 터치를 감지하는 패드 및 포스 터치를 감지하는 센싱 코일이 함께 포함될 수 있고, 이 경우 터치 센싱 장치는 커패시티브 및 인덕티브 센싱이 모두 가능한 하이브리드 센싱(Hybrid Sensing)을 수행할 수 있다.

이하, 각 도면에 대해, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있고, 각 도면에 대해 가능한 차이점에 대한 사항이 설명될 수 있다.

터치 센싱 장치 및 이를 포함하는 전자 기기

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 외관을 예시적으로 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전자 기기(10)는 하우징(500), 전면 디스플레이 글래스(52), 후면 커버(53) 및 터치 스위치부(TSW)를 포함할 수 있다.

하우징(500)은 전자 기기(10)의 적어도 일부 영역을 커버하는 수단에 해당하고, 또한 이와 동시에 전자 기기(10)의 중심 골격을 형성하는 수단과 일체로 형성될 수도 있다. 여기서, 하우징(500)은 전자 기기(10)의 종류 및 구성에 따라 전도성 또는 비전도성의 다양한 소재로 형성될 수 있다.

전면 디스플레이 글래스(52)는 하우징(500)의 일 측에 배치될 수 있으며, 후면 커버(53)는 하우징(500)의 타 측에 배치될 수 있다. 즉, 전자 기기(10)는 전면 디스플레이 글래스(52), 하우징(500) 및 후면 커버(53)로 이루어지는 2층 내지 3층 구조의 사이드면을 포함할 수 있다.

터치 스위치부(TSW)는 기계식 버튼을 대체하기 위해 전자 기기(10)의 사이드면에 형성될 수 있다. 여기서, 터치 스위치부(TSW)는 터치 입력이 전달되는 부분, 즉 사용자 손에 의해 압력이 가해지는 접촉면에 해당될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 터치 스위치부(TSW)는 하우징(500)의 적어도 일부 영역에 해당될 수 있다.

전자 기기(10)는 스마트폰 등과 같이 휴대 가능한 기기가 될 수 있고, 스마트 와치(Watch)와 같이 웨어러블 기기가 될 수 있으며, 특정한 기기에 한정되지 않고, 휴대 가능하거나 착용 가능한 전자 기기, 또는 동작 제어를 위한 스위치를 갖는 전자 기기가 될 수 있다.

예를 들어, 전자 기기(10)는 스마트폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기에 터치가 인가되기 전(a)과 인가된 후(b)의 변화를 개략적으로 나타낸 X-Z 방향 정면도이고, 도 3은 도 2에 포함된 터치 센싱 장치의 배치 구조에 관한 X-Y 방향 정면도와 회로의 연결 구조를 함께 나타낸 것이다.

도 1 내지 3을 함께 참조하면, 전자 기기(10)는 하우징(500)의 터치 스위치부(TSW)에 인가되는 터치를 감지하는 터치 센싱 장치(100)를 포함한다. 예를 들어, 터치 센싱 장치(100)는 전자 기기(10)의 내부에 삽입되는 방식으로 설치될 수 있다.

한편, 본 명세서에서는 전자 기기(10)에 하나의 터치 센싱 장치(100)가 배치되는 실시예에 관해 설명하고 있으나, 이하 설명하는 내용은 복수 개의 터치 센싱 장치(100)가 설치되는 전자 기기(10)에도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 필요에 따라, 전자 기기(10)의 내부에는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(100)가 하나 또는 복수 개 설치될 수 있다.

이때, 복수 개의 터치 센싱 장치(100)는 서로 다른 터치 스위치부(TSW)에 대응되어 각각 별개의 버튼 기능을 수행하는 것이 일반적일 것이나, 이와 달리 하나의 터치 스위치부(TSW)에 복수 개의 터치 센싱 장치(100)가 대응되어 센서의 감도를 향상시키는 기능을 수행하는 것도 가능할 것이다.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는 하우징(500)을 포함하며, 하우징(500)은 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520)을 포함할 수 있다.

외측 하우징(510)은 전자 기기(10)의 외측으로 노출되는 부분에 해당하며, 사용자의 터치가 인가되는 터치 스위치부(TSW)를 포함할 수 있다. 내측 하우징(520)은 전자 기기(10)의 내측에서 골격을 유지하는 부분에 해당하며, 외측 하우징(510)과 이격 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기(10)는, 하우징(500)과 이격 배치되는 메탈부(200)를 포함한다.

보다 구체적으로, 메탈부(200)는 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520) 사이에 배치되며, 터치 센싱 장치(100)는 외측 하우징(510) 및 메탈부(200) 사이에 배치된다. 메탈부(200)는 외측 하우징(510)과 메탈부(200) 사이에 배치된 터치 센싱 장치(100)를 지지할 수 있다.

메탈부(200)는 센싱 코일(110)과 소정 거리만큼 이격 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 센싱 코일(110)과 메탈부(200) 사이의 거리가 가까워지면, 센싱 코일(110)에 인덕턴스의 변화를 유도하는 역할을 할 수 있다.

도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 센싱 장치(100)는, 센싱 코일(110), 기판(120), 브라켓(130) 및 패드(140)를 포함한다.

센싱 코일(110)은 메탈부(200)와 대향하면서 이격 배치되고, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(200)에 접근할 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)은 터치가 인가됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 인덕턴스가 가변할 수 있다. 즉, 센싱 코일(110)과 메탈부(200)는, 전자 기기(10)에서 '인덕티브 센싱(Inductive Sensing)'을 수행하여 포스 터치 입력을 감지할 수 있는 부분이다.

센싱 코일(110)은 권선형의 코일에 해당할 수 있고, 그 형태는 특별히 규정되지 않는다. 예를 들어, 사각형, 원형 또는 트랙형 등의 다양한 형태로 코일이 형성될 수 있다. 또한, PCB나 FPCB에 배선 패턴을 형성하거나, 칩 인덕터를 구비함으로써 센싱 코일(110)이 구현되도록 할 수도 있다.

도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 센싱 코일(110)은 포스 터치가 인가됨에 따라 메탈부(200)에 접근하는 방향으로 이동할 수 있다. 그러면, 센싱 코일(110)과 메탈부(200)가 이격된 거리는, 예를 들어 d1에서 d2로 감소할 수 있다.

이때, 센싱 코일(110)에는 전류가 흐르고 있으며, 주위의 도체인 메탈부(200)와 센싱 코일(110) 사이의 거리 변화로 인해 와전류의 크기가 변화한다. 그리고, 변화된 와전류에 의하여 센싱 코일(110)의 인덕턴스가 증가 또는 감소(L±△L)한다. 터치 센싱 장치(100)는 이러한 인덕턴스의 변화를 감지하여 터치 입력의 인가 여부를 판단하는 인덕티브 센싱을 수행할 수 있다.

기판(120)은 센싱 코일(110) 및 패드(140)의 배치 공간을 가지며, 브라켓(130)에 의해 지지될 수 있다. 이때 센싱 코일(110) 및 패드가 실장되는 기판(120)은 서로 독립적으로 이루어지거나, 하나의 기판(120)으로 이루어질 수 있다.

기판(120)은 FPCB에 해당될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, FPCB 외의 적어도 하나의 금속층과 적어도 하나의 배선층이 교대로 적층된 구조를 갖는 여러 가지 종류의 기판이 모두 이용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판(120)은 브라켓(130)의 일 측 및 타 측에 각각 배치되는 제1 기판(121) 및 제2 기판(122)을 포함할 수 있다. 제1 기판(121)에는 패드(140)가 배치되고, 제2 기판(122)에는 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)과 패드(140)는 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다.

다시 말해, 제1 기판(121)은 패드(140) 및 브라켓(130) 사이에 배치될 수 있고, 제2 기판(122)은 센싱 코일(110) 및 브라켓(130) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 패드(140)는 브라켓(130)의 일 측에 배치되고, 센싱 코일(110)은 브라켓(130)의 타 측에 배치되되, 상기 패드(140)와 적어도 일부 영역이 서로 오버랩될 수 있다.

이때, 제1 및 제2 기판(121, 122)은, 도 3에 도시된 바와 같이 서로 연결되어 하나의 기판(120)을 형성할 수 있다. 즉, 기판(120) 전체로서 일체를 이루며, 기판(120)의 일부 영역이 벤딩(bending)되어 브라켓(130)의 양 측에서 각각 제1 및 제2 기판(121, 122)으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 기판(120)의 동일한 일 면에 센싱 코일(110) 및 패드(140)가 실장될 수 있다.

추가적으로, 센싱 코일(110)의 권선축과 패드(140)의 접촉면의 중심축이 서로 일치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 이때, 외측 하우징(510)에 포함된 터치 스위치부(TSW)의 중심도 센싱 코일(110)의 권선축과 일치하도록 배치될 수 있다.

이 경우, 사용자가 터치 스위치부(TSW)에 인가한 하나의 터치에 의해, 센싱 코일(110)에는 포스 터치가 인가되고, 동시에 패드(140)에는 접촉 터치가 인가되는 효과가 발휘될 수 있다. 즉, 터치 스위치부(TSW), 센싱 코일(110) 및 패드(140)의 중심을 서로 일치시켜, 본 실시예에 따른 전자 기기(10)가 보다 정확하게 하이브리드 센싱을 수행하도록 할 수 있다.

브라켓(130)은 외측 하우징(510) 및 센싱 코일(110) 사이에 배치되어 센싱 코일(110)을 지지하고, 터치가 인가됨에 따라 변형될 수 있다.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 브라켓(130)은 터치가 인가됨에 따라 제2 기판(122)이 배치된 방향, 즉 센싱 코일(110)이 배치된 방향으로 돌출되도록 변형될 수 있다. 이때, 브라켓(130)과 함께 제1 및 제2 기판(121, 122)도 터치가 인가된 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 그러면, 제2 기판(122)에 배치된 센싱 코일(110)은, 브라켓(130)과 기판(120)의 변형이 일어난 만큼 터치의 인가 방향으로 이동하면서 가변하는 인덕턴스를 가질 수 있다.

브라켓(130)은 제2 기판(122)이 배치된 방향으로 각각 연장된 한 쌍의 지지부(132)를 포함하고, 한 쌍의 지지부(132) 사이에 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 또한, 브라켓(130)은 제1 및 제2 기판(121, 122) 사이에 배치되며, 한 쌍의 지지부(132)를 서로 연결하는 가압부(131)를 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 가압부(131)는 센싱 코일(110) 및 패드(140)와 동일한 수직선상에 배치되어, 외측 하우징(510)에 인가된 터치에 의한 압력을 전달받을 수 있다. 그리고, 가압부(131)는 전달받은 압력의 세기에 따라 메탈부(200)가 배치된 방향으로 휘어질 수 있다.

가압부(131)의 양 측에는 메탈부(200)가 배치된 방향으로 각각 연장 형성된 한 쌍의 지지부(132)가 배치되어, 제1 기판(121)과 메탈부(200) 사이의 이격 거리가 일정하게 유지되도록 지지하는 역할을 할 수 있다.

이때, 지지부(132)가 연장된 방향에 대한 두께, 즉 도 2의 (a)에서 지지부(132)의 상하 방향 두께는, 그와 동일한 방향에 대한 가압부(131), 제2 기판(122) 및 센싱 코일(110)의 두께의 총합보다 두꺼운 것을 특징으로 할 수 있다. 이 경우, 센싱 코일(110)과 메탈부(200) 사이에 소정의 이격 거리가 형성될 수 있다.

도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지부(132) 및 가압부(131)를 포함하는 브라켓(130)은, 전체로서 하나의 개방된 영역을 형성할 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)은 한 쌍의 지지부(132) 및 가압부(131)로 둘러싸인 내부 공간에 배치될 수 있다.

다시 말해, 브라켓(130) 및 메탈부(200) 사이의 일 영역이 서로 이격되어 개방 형성되고, 상기 개방 형성된 공간에 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)은 개방 형성된 공간 중 가압부(131)의 일 측에 배치되어, 메탈부(200)와 서로 이격될 수 있다.

브라켓(130)은 플라스틱과 같은 비전도체로 이루어지거나, 금속과 같은 전도체로 이루어질 수 있다. 즉, 브라켓(130)은 터치 센싱 장치(100)의 구조를 안정적으로 지지할 수 있는 소재이면 되고, 특별한 소재에 한정되지 않는다.

패드(140)는 외측 하우징(510) 및 브라켓(130) 사이에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 가질 수 있다.

여기서, 패드(140)는 접촉 터치를 감지하여 입력 신호를 발생시키는, 커패시티브 센싱(Capacitive Sensing)을 수행하는 장치에 해당한다. 따라서, 센싱 코일(110) 및 패드(140)가 함께 구비되는 터치 센싱 장치에 의하면, 인덕티브 센싱과 커패시티브 센싱이 동시에 이루어지는 하이브리드 센싱이 수행될 수 있다.

패드(140)는 전자 기기(10)의 외측 하우징(510)과 접하도록 배치됨으로써, 터치 스위치부(TSW)에 외부 접촉이 인가됨에 따른 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있다. 이때, 패드(140)와 센싱 코일(110)을 동일한 수직선 상에 배치함으로써, 하나의 터치 동작에 의하여 포스 터치 및 접촉 터치가 동시에 감지되도록 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 센싱 코일(110) 및 패드(140)는 서로 전기적으로 연결되어 공진 회로(600)를 형성할 수 있다. 그리고, 센싱 코일(110) 및 패드(140)를 포함하는 공진 회로(600)는 검출 회로(700)와 연결될 수 있다.

공진 회로(600)는 터치가 인가됨에 따라 가변되는 공진 주파수를 갖는 공진 신호를 생성할 수 있다. 센싱 코일(110)에서 발생하는 인덕턴스의 변화에 의해 공진 주파수의 변화가 유도될 수 있고, 패드(140)에서 발생하는 커패시턴스의 변화에 의해서도 공진 주파수의 변화가 유도될 수 있다. 따라서, 공진 회로(600)는 인덕턴스 또는 커패시턴스 중 적어도 하나가 변화하면, 공진 주파수가 변화하는 공진 신호를 생성할 수 있다.

공진 회로(600)에서 생성된 공진 신호는 검출 회로(700)로 전달될 수 있다. 검출 회로(700)는 공진 회로(600)와 전기적으로 연결되며, 생성된 공진 신호의 공진 주파수의 변화량에 기초하여 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다.

도 4는 도 2의 터치 센싱 장치에 의해 접촉 터치 및 포스 터치가 감지되는 방식을 설명하는 개략적인 순서도이다.

이하, 도 3 및 도 4를 함께 참조하여, 터치 스위치부(TSW)에 터치가 인가되었을 때, 이로부터 접촉 터치 입력 신호 및 포스 터치 입력 신호가 발생되는 일련의 단계들(S100)을 예시적으로 설명한다.

먼저, 사용자가 터치 스위치부(TSW)에 터치를 인가하면(S110), 그에 따라 접촉 터치 및 압력을 수반하는 포스 터치가 함께 발생하게 된다.

그 중에서 접촉 터치는 패드(140)에 전달될 수 있고(S120), 패드(140) 터치 스위치부(TSW)에 인가된 터치에 의해 접촉 매질이 변경된 결과로서 커패시턴스의 변화를 일으킬 수 있다(S130).

이때, 패드(140)에 발생한 커패시턴스 변화는 공진 회로(600)에서 생성되는 공진 신호의 공진 주파수 변화를 유도할 수 있고(S140), 검출 회로(700)는 패드(140)의 커패시턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여 터치가 인가된 위치를 검출할 수 있다. 그리고, 검출 회로(700)는 검출된 위치 정보를 포함하는 접촉 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다(S150).

여기서, 터치가 인가된 위치란, 예를 들어 패드(140)의 접촉면을 이루는 영역 중 사용자의 손에 의해 접촉 터치가 가해진 구체적인 위치를 의미할 수 있다. 즉, 터치가 인가된 위치는, 패드(140)의 접촉면의 중심부에 접촉 터치가 가해진 것인지, 주변부에 접촉 터치가 가해진 것인지를 구별하는 개념일 수 있다.

이때, 사용자의 손이 패드(140)의 접촉면 중 주변부에 치우쳐 접촉된 경우에는, 검출 회로(700)가 그 터치를 사용자가 의도하지 않은 오작동으로 인식할 수 있다. 반대로, 사용자의 손이 패드(140)의 접촉면 중 중심부를 포함하면서 접촉된 경우에는, 검출 회로(700)가 그 터치를 사용자가 의도한 정상적인 터치로 인식할 수 있다.

다만, 이는 예시적인 것에 불과하므로, 검출 회로(700)는 패드(140)의 접촉면을 이루는 영역 중 사용자의 손에 의해 접촉 터치가 가해진 구체적인 위치에 따라, 다양한 방식으로 터치를 구별하여 인식할 수 있다.

또 다른 예로서, 터치가 인가된 위치란, 전자 기기(10)에 포함된 복수의 터치 센싱 장치 중에서 접촉 터치가 인가된 터치 센싱 장치가 무엇인지를 의미하는 것일 수 있다. 즉, 전자 기기(10)에 복수의 터치 센싱 장치가 포함되는 경우, 각각의 터치 센싱 장치에는 터치 스위치부(TSW) 및 패드(140)가 하나씩 배치될 수 있다. 이때 터치가 인가된 위치는, 복수의 터치 스위치부 중에서 사용자의 손이 접촉된 터치 스위치부가 무엇인지를 구별하는 개념일 수 있다.

검출 회로(700)는 복수의 패드 중 커패시턴스의 변화가 발생한 패드를 감지하여, 사용자의 손이 접촉된 터치 스위치부가 무엇인지 판별할 수 있다. 그리고, 이때 검출 회로(700)는, 해당 터치 스위치부에 대응되는 터치 센싱 장치의 인덕턴스 변화를 감지하여 터치에 의한 압력의 세기를 판별함으로써, 하이브리드 센싱이 수행되도록 할 수 있다.

한편, 사용자가 터치 스위치부(TSW)에 터치를 인가함에 따라(S110) 발생한 포스 터치는, 브라켓(130)을 변형시킬 수 있다(S160). 예를 들어, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, 브라켓(130)은 터치가 인가된 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 그러면, 브라켓(130)의 일 면에 배치된 센싱 코일(110)은 메탈부(200)에 접근할 수 있다(S170).

전류가 흐르는 센싱 코일(110)이 메탈부(200)에 가까워짐에 따라, 센싱 코일(110)에는 와전류의 발생에 의해 인덕턴스의 변화가 발생할 수 있다(S180). 즉, 센싱 코일(110)은 메탈부(200)와 이격된 거리에 따라 가변하는 인덕턴스를 가질 수 있다.

그리고, 센싱 코일(110)의 인덕턴스의 변화는 공진 회로(600)에서 생성되는 공진 신호의 공진 주파수 변화를 유도할 수 있고(S190), 검출 회로(700)는 센싱 코일(110)의 인덕턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여 터치에 의한 압력 세기를 검출할 수 있다. 그리고, 검출 회로(700)는 검출된 압력 세기와 매칭되는 포스 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다(S200).

여기서, 검출 회로(700)는 터치 스위치부(TSW)에 인가된 압력 세기가 문턱값(threshold)을 초과하는지 여부를 판단하여, 문턱값을 초과하는 압력을 갖는 터치의 경우에만 정상적인 터치 입력으로 검출할 수 있다. 그리고, 정상적인 터치 입력이 인가된 것으로 판별되는 경우에, 그에 따른 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 터치 센싱 장치(100)에는 터치 스위치부(TSW)에 가해지는 다수의 터치 중 정상적인 터치 입력을 판별하기 위한 문턱값(threshold)이 설정되어 있을 수 있다.

예를 들어, 사용자가 터치 스위치부(TSW)에 상대적으로 강한 압력의 터치를 가하는 경우라면, 상대적으로 큰 공진 주파수의 변화량이 발생하게 되고, 이 값은 미리 설정된 문턱값을 초과할 수 있다. 그러면, 사용자가 가한 상대적으로 강한 압력의 터치는 포스 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다.

반면에, 사용자가 터치 스위치부(TSW)에 상대적으로 약한 압력의 터치를 가하는 경우라면, 터치가 가해지기 전과 대비할 때 센싱 코일(110) 및 메탈부(200)의 이격 거리가 미약하게 변화할 수 있다. 그러면, 센싱 코일(110)에서 측정되는 인덕턴스의 변화량 및 이에 따라 발생되는 공진 신호의 공진 주파수 변화량이 크지 않아서, 미리 설정된 문턱값을 넘지 못하게 될 수 있다. 즉, 사용자가 가한 상대적으로 약한 압력의 터치는 입력 신호를 발생시키는 정도에 미치지 못하므로, 정상적인 터치 입력이 아닌 오작동으로 판별될 수 있다.

추가적으로, 터치 센싱 장치(100)에 접촉 터치를 감지하는 패드(140)가 구비됨에 따라, 하우징(500) 중 사용자의 터치 동작이 이루어진 정확한 위치가 파악될 수 있다. 즉, 터치 센싱 장치(100)는 패드(140)에 의한 커패시턴스의 변화가 검출되면, 해당 변화가 검출된 터치 스위치부(TSW)에 터치가 인가되었음을 인식할 수 있다.

그리고, 해당 터치 스위치부(TSW)에 터치가 인가되었음을 전제로, 센싱 코일(110)에 발생하는 인덕턴스의 변화를 검출하여, 터치에 의해 발생한 압력의 세기를 판단할 수 있다.

다시 말해, 터치 센싱 장치(100)는 커패시티브 센싱으로 터치의 인가 위치를 감지하고, 인덕티브 센싱으로 터치의 압력 세기를 감지하여, 그에 부합하는 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다.

다만, 전술한 방식은 예시적인 것에 불과하므로, 검출 회로(700)는 전자 기기(10) 내에 포함되는 복수의 센싱 코일(110)과 패드(140)의 배치 및 연결 관계에 따라, 다양한 방식의 판단 과정을 거쳐 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기(10)는 탄성부(300)를 더 포함할 수 있다.

탄성부(300)는 메탈부(200)를 지지하도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(200)로부터 압력을 전달받아 압축 변형될 수 있다. 탄성부(300)가 압축 변형되면, 메탈부(200) 및 터치 센싱 장치(100)를 포함하는 터치 모듈의 전체 구조가 하강할 수 있다.

탄성부(300)는 터치 센싱 장치(100)가 전자 기기(10)의 내부에 안정적으로 안착될 수 있도록 지지하는 역할을 하는 동시에, 사용자가 인가한 터치에 의해 전자 기기(10)의 내부로 전달되는 압력을 일부 완충하는 역할을 할 수 있다.

변형 예

이하, 도 5 내지 도 8에 도시된 각각의 변형 예에 따른 터치 센싱 장치의 구조를 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 변형 예에 따른 전자 기기(11)는, 하우징(500)의 터치 스위치부(TSW)에 인가되는 터치를 감지하는 터치 센싱 장치(100)와, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520)을 포함하는 하우징(500)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 변형 예에 따른 전자 기기(11)는, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520) 사이에 배치되는 메탈부(201)를 포함할 수 있다. 이때 터치 센싱 장치(100)는 외측 하우징(510) 및 메탈부(201) 사이에 배치된다.

메탈부(201)는 외측 하우징(510)과 메탈부(201) 사이에 배치된 터치 센싱 장치(100)를 지지할 수 있다. 메탈부(201)는 센싱 코일(110)과 소정 거리만큼 이격 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 센싱 코일(110)과 메탈부(201) 사이의 거리가 가까워지면, 센싱 코일(110)에 인덕턴스의 변화를 유도하는 역할을 할 수 있다.

본 변형 예에 따른 메탈부(201)는, 센싱 코일(110)과 대향하는 영역에 적어도 하나의 돌기부(201a)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 돌기부(201a)의 최상단과 센싱 코일(110) 사이의 이격 거리(d3)는, 돌기부(201a)가 형성되지 않은 영역과 센싱 코일(110) 사이의 이격 거리보다 짧게 형성된다. 따라서, 돌기부(201a)를 포함하는 메탈부(201)는, 센싱 코일(110)과 메탈부(201) 사이의 거리가 먼 구조에서 센싱 감도를 향상시키기 위한 목적으로 용이하게 활용될 수 있다.

메탈부(201)에 포함되는 돌기부(201a)의 형상, 높이, 개수 등은 제한되지 않으며, 전자 기기(11)의 내부 구조 특성에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

본 발명의 제1 변형 예에 따른 전자 기기(11)에 포함되는 터치 센싱 장치(100)는, 전술한 도 2 및 도 3에 도시된 터치 센싱 장치(100)와 동일한 것일 수 있다. 즉, 터치 센싱 장치(100)는 센싱 코일(110), 기판(120), 브라켓(130) 및 패드(140)를 포함할 수 있다.

센싱 코일(110)은 메탈부(201)와 대향하면서 이격 배치되고, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(201), 특히 돌기부(201a)에 접근할 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)은 터치가 인가됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 인덕턴스가 가변할 수 있다.

기판(120)은 센싱 코일(110) 및 패드(140)의 배치 공간을 가지며, 브라켓(130)에 의해 지지될 수 있다.

기판(120)은 브라켓(130)의 일 측 및 타 측에 각각 배치되는 제1 기판(121) 및 제2 기판(122)을 포함할 수 있다. 제1 기판(121)에는 패드(140)가 배치되고, 제2 기판(122)에는 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)과 패드(140)는 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다.

제1 및 제2 기판(121, 122)은 서로 연결되어 하나의 기판(120)을 형성할 수 있다. 즉, 기판(120)은 제1 및 제2 기판(121, 122)이 서로 일체로서 연결되도록, 일부 영역에서 구부러지거나 꺾인 형태를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 기판(120)의 동일한 일 면에 센싱 코일(110) 및 패드(140)가 실장될 수 있다.

브라켓(130)은 터치가 인가됨에 따라 제2 기판(122)이 배치된 방향으로 돌출되도록 변형될 수 있다. 이때, 브라켓(130)과 함께 제1 및 제2 기판(121, 122)도 터치가 인가된 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 그러면, 제2 기판(122)에 배치된 센싱 코일(110)은, 브라켓(130)과 기판(120)의 변형이 일어난 만큼 메탈부(201) 쪽으로 하강할 수 있다.

브라켓(130)은 센싱 코일(110)이 배치된 방향으로 각각 연장된 한 쌍의 지지부(132)를 포함하고, 한 쌍의 지지부(132) 사이에 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 또한, 브라켓(130)은 제1 및 제2 기판(121, 122) 사이에 배치되며, 한 쌍의 지지부(132)를 서로 연결하는 가압부(131)를 더 포함할 수 있다.

패드(140)는 전자 기기(11)의 외측 하우징(510)과 접하도록 배치됨으로써, 터치 스위치부(TSW)에 외부 접촉이 인가됨에 따른 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있다. 이때, 패드(140)와 센싱 코일(110)을 동일한 수직선 상에 배치함으로써, 하나의 터치 동작에 의하여 포스 터치 및 접촉 터치가 동시에 감지되도록 할 수 있다.

또한, 본 변형 예에 따른 전자 기기(11)는 탄성부(300)를 더 포함할 수 있다.

탄성부(300)는 메탈부(201)를 지지하도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(201)로부터 압력을 전달받아 압축 변형될 수 있다. 탄성부(300)가 압축 변형되면, 메탈부(201) 및 터치 센싱 장치(100)를 포함하는 터치 모듈의 전체 구조가 하강할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 변형 예에 따른 전자 기기(12)는, 하우징(500)의 터치 스위치부(TSW)에 인가되는 터치를 감지하는 터치 센싱 장치(101)와, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520)을 포함하는 하우징(500)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 변형 예에 따른 전자 기기(12)는, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520) 사이에 배치되는 메탈부(210)를 포함할 수 있다. 이때 터치 센싱 장치(101)는 외측 하우징(510) 및 메탈부(210) 사이에 배치된다.

메탈부(210)는 외측 하우징(510)과 메탈부(210) 사이에 배치된 터치 센싱 장치(101)를 지지할 수 있다. 메탈부(210)는 센싱 코일(110)과 소정 거리만큼 이격 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 센싱 코일(110)과 메탈부(210) 사이의 거리가 가까워지면, 센싱 코일(110)에 인덕턴스의 변화를 유도하는 역할을 할 수 있다.

본 변형 예에 따른 메탈부(210)는, 외측 하우징(510)이 배치된 방향으로 각각 연장되어, 브라켓(133) 및 기판(120)을 지지하는 한 쌍의 메탈 지지부(212)를 포함할 수 있다. 이때, 한 쌍의 메탈 지지부(212) 사이에 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다.

또한, 메탈부(210)는 센싱 코일(110)과 이격 배치되고, 메탈 지지부(212)를 서로 연결하는 연결부(211)를 포함할 수 있다. 터치가 인가됨에 따라, 센싱 코일(110)은 연결부(211)에 접근할 수 있다.

이와 같이 연결부(211) 및 메탈 지지부(212)를 포함하는 메탈부(210)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 센싱 코일(110)과 이격되면서 센싱 코일(110)의 주위를 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다.

이때, 메탈 지지부(212)는 터치가 인가됨에 따라 기판(120) 및 브라켓(133)으로부터 압력을 전달받아, 메탈부(210)의 하부에 배치된 탄성부(300)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 탄성부(300)는 압력에 의해 압축 변형될 수 있다.

본 발명의 제2 변형 예에 따른 전자 기기(12)에 포함되는 터치 센싱 장치(101)는, 센싱 코일(110), 기판(120), 브라켓(133) 및 패드(140)를 포함할 수 있다.

센싱 코일(110)은 메탈부(210)의 연결부(211)와 대향하면서 이격 배치되고, 터치가 인가됨에 따라 연결부(211)에 접근할 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)은 터치가 인가됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 인덕턴스가 가변할 수 있다.

도 6을 참조하면, 센싱 코일(110)과 메탈부(210)는 터치가 인가되기 전에 서로 소정의 이격 거리(d4)를 가지며, 터치가 인가됨에 따라 상기 소정의 이격 거리가 감소되는 것을 특징으로 한다. 이때, 소정의 이격 거리(d4)는 센싱 코일(110)이 이동함에 따라 감소된다.

기판(120)은 센싱 코일(110) 및 패드(140)의 배치 공간을 가지며, 브라켓(133)에 의해 지지될 수 있다.

기판(120)은 브라켓(133)의 일 측 및 타 측에 각각 배치되는 제1 기판(121) 및 제2 기판(122)을 포함할 수 있다. 제1 기판(121)에는 패드(140)가 배치되고, 제2 기판(122)에는 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)과 패드(140)는 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다.

브라켓(133)은 외측 하우징(510) 및 센싱 코일(110) 사이에 배치되어 센싱 코일(110)을 지지하고, 터치가 인가됨에 따라 변형될 수 있다.

브라켓(133)은 터치가 인가됨에 따라 제2 기판(122)이 배치된 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 이때, 브라켓(133)과 함께 제1 및 제2 기판(121, 122)도 터치가 인가된 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 그러면, 제2 기판(122)에 배치된 센싱 코일(110)은, 브라켓(133)과 기판(120)의 변형이 일어난 만큼 메탈부(210) 쪽으로 하강할 수 있다.

본 변형 예에 따른 브라켓(133)은, 도 2 내지 도 5에 도시된 브라켓(130)과 달리, 평평한 형상을 가질 수 있다. 즉, 지지부의 역할을 메탈부(210)의 메탈 지지부(212)가 수행하게 되므로, 브라켓(133)은 지지부의 구조를 가질 필요 없이 평평하게 형성될 수 있다. 평평한 형상의 브라켓(133)의 일 측 및 타 측에는 각각 제1 및 제2 기판(121, 122)이 배치될 수 있다.

브라켓(133)은 플라스틱과 같은 비전도체로 이루어지거나, 금속과 같은 전도체로 이루어질 수 있다. 즉, 브라켓(133)은 터치 센싱 장치(101)의 구조를 안정적으로 지지할 수 있는 소재이면 되고, 특별한 소재에 한정되지 않는다.

패드(140)는 외측 하우징(510) 및 브라켓(133) 사이에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 가질 수 있다.

패드(140)는 전자 기기(12)의 외측 하우징(510)과 접하도록 배치됨으로써, 터치 스위치부(TSW)에 외부 접촉이 인가됨에 따른 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있다. 이때, 패드(140)와 센싱 코일(110)을 동일한 수직선 상에 배치함으로써, 하나의 터치 동작에 의하여 포스 터치 및 접촉 터치가 동시에 감지되도록 할 수 있다.

또한, 본 변형 예에 따른 전자 기기(12)는 탄성부(300)를 더 포함할 수 있다.

탄성부(300)는 메탈부(210)를 지지하도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(210)로부터 압력을 전달받아 압축 변형될 수 있다. 탄성부(300)가 압축 변형되면, 메탈부(210) 및 터치 센싱 장치(101)를 포함하는 터치 모듈의 전체 구조가 하강할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 변형 예에 따른 전자 기기(13)는, 하우징(500)의 터치 스위치부(TSW)에 인가되는 터치를 감지하는 터치 센싱 장치(102)와, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520)을 포함하는 하우징(500)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 변형 예에 따른 전자 기기(13)는, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520) 사이에 배치되는 메탈부(200)를 포함할 수 있다. 이때 터치 센싱 장치(102)는 외측 하우징(510) 및 메탈부(200) 사이에 배치된다.

메탈부(200)는 외측 하우징(510)과 메탈부(200) 사이에 배치된 터치 센싱 장치(102)를 지지할 수 있다. 메탈부(200)는 센싱 코일(110)과 소정 거리만큼 이격 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 센싱 코일(110)과 메탈부(200) 사이의 거리가 가까워지면, 센싱 코일(110)에 인덕턴스의 변화를 유도하는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 제3 변형 예에 따른 전자 기기(13)에 포함되는 터치 센싱 장치(102)는, 센싱 코일(110), 기판(120), 브라켓(130a) 및 패드(140)를 포함할 수 있다.

센싱 코일(110)은 메탈부(200)와 대향하면서 이격 배치되고, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(200)에 접근할 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)은 터치가 인가됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 인덕턴스가 가변할 수 있다.

도 7을 참조하면, 센싱 코일(110)과 메탈부(200)는 터치가 인가되기 전에 서로 소정의 이격 거리(d5)를 가지며, 터치가 인가됨에 따라 상기 소정의 이격 거리가 감소되는 것을 특징으로 한다. 이때, 소정의 이격 거리(d5)는 센싱 코일(110)이 이동함에 따라 감소된다.

기판(120)은 센싱 코일(110) 및 패드(140)의 배치 공간을 가지며, 브라켓(130a)에 의해 지지될 수 있다.

기판(120)은 브라켓(130a)의 일 측 및 타 측에 각각 배치되는 제1 기판(121) 및 제2 기판(122)을 포함할 수 있다. 제1 기판(121)에는 패드(140)가 배치되고, 제2 기판(122)에는 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 이때, 센싱 코일(110)과 패드(140)는 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다.

브라켓(130a)은 외측 하우징(510) 및 센싱 코일(110) 사이에 배치되어 센싱 코일(110)을 지지하고, 터치가 인가됨에 따라 변형될 수 있다.

브라켓(130a)은 터치가 인가됨에 따라 제2 기판(122)이 배치된 방향으로 돌출되도록 변형될 수 있다. 이때, 브라켓(130a)과 함께 제1 및 제2 기판(121, 122)도 터치가 인가된 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 그러면, 제2 기판(122)에 배치된 센싱 코일(110)은, 브라켓(130a)과 기판(120)의 변형이 일어난 만큼 메탈부(200) 쪽으로 하강할 수 있다.

브라켓(130a)은 제2 기판(122)이 배치된 방향으로 각각 연장된 한 쌍의 지지부(132a)를 포함하고, 한 쌍의 지지부(132a) 사이에 센싱 코일(110)이 배치될 수 있다. 또한, 브라켓(130a)은 제1 및 제2 기판(121, 122) 사이에 배치되며, 한 쌍의 지지부(132a)를 서로 연결하는 가압부(131a)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 변형 예에 따른 브라켓(130a)의 지지부(132a)는, 도 7에 도시된 바와 같이 좌우 폭이 소정의 길이로 제한될 수 있다. 즉, 지지부(132a)의 좌우 폭이 제한됨으로써, 브라켓(130a)이 전체로서'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.

이에 따라, 터치 센싱 장치(102)에 포함되는 각각의 기판(120)도 브라켓(130a)과 같이 별개로 끊어져 형성될 수 있다. 그러면, 패드(140), 기판(120), 브라켓(130a) 및 센싱 코일(110)을 포함하는 터치 센싱 장치(102)는, 전자 기기(10)의 내부에 별개로 하나씩 장착 또는 분리될 수 있다.

또한, 서로 다른 센싱 코일(110) 사이에 브라켓(130a)의 지지부(132a)가 배치되어 신호를 차단함으로써, 신호 간 간섭 및 노이즈에 의한 오작동이 감소되는 효과가 있다.

브라켓(130a)은 플라스틱과 같은 비전도체로 이루어지거나, 금속과 같은 전도체로 이루어질 수 있다. 즉, 브라켓(130a)은 터치 센싱 장치(102)의 구조를 안정적으로 지지할 수 있는 소재이면 되고, 특별한 소재에 한정되지 않는다.

패드(140)는 외측 하우징(510) 및 브라켓(130a) 사이에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 가질 수 있다.

패드(140)는 전자 기기(13)의 외측 하우징(510)과 접하도록 배치됨으로써, 터치 스위치부(TSW)에 외부 접촉이 인가됨에 따른 커패시턴스의 변화를 감지할 수 있다. 이때, 패드(140)와 센싱 코일(110)을 동일한 수직선 상에 배치함으로써, 하나의 터치 동작에 의하여 포스 터치 및 접촉 터치가 동시에 감지되도록 할 수 있다.

또한, 본 변형 예에 따른 전자 기기(13)는 탄성부(300)를 더 포함할 수 있다.

탄성부(300)는 메탈부(200)를 지지하도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 메탈부(200)로부터 압력을 전달받아 압축 변형될 수 있다. 탄성부(300)가 압축 변형되면, 메탈부(200) 및 터치 센싱 장치(102)를 포함하는 터치 모듈의 전체 구조가 하강할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 변형 예에 따른 전자 기기(14)는 복수의 터치 센싱 장치(103, 104)를 포함할 수 있다. 이때, 도면에는 2개의 터치 센싱 장치가 포함되는 실시형태만을 예시적으로 도시하였으나, 전자 기기(14)는 필요에 따라 다양한 개수의 터치 센싱 장치를 포함할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 전자 기기(14)에 복수의 터치 센싱 장치(103, 104)가 배치되는 경우, 외측 하우징(510)에는 각각의 터치 센싱 장치(103, 104)와 대응되는 복수의 터치 스위치부(TSW-1, TSW-2)가 구비될 수 있다.

또한, 전자 기기(14)에는 복수의 센싱 코일(110-1, 110-2)과, 복수의 패드(140-1, 140-2)가 배치될 수 있다. 이때, 복수의 센싱 코일(110-1, 110-2)은 서로 분리 형성된 복수의 브라켓(130a-1. 130a-2)에 의해 각각 둘러싸이도록 배치될 수 있다.

그리고, 복수의 패드(140-1, 140-2)는 각각의 센싱 코일(110-1, 110-2)과 일대일 매칭되어, 각각 서로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 즉, 복수의 패드(140-1, 140-2)는, 각각의 터치 스위치부(TSW-1, TSW-2) 및 센싱 코일(110-1, 110-2)과 서로 대응될 수 있다.

이때, 전자 기기(14)는 커패시턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여, 복수의 터치 스위치부(TSW-1, TSW-2) 중에서 터치가 인가된 터치 스위치부를 검출하고, 상기 검출된 터치 스위치부와 매칭되는 접촉 터치 입력 신호를 발생시킬 수 있다.

여기서, 본 변형 예에 따른 복수의 브라켓(130a-1, 130a-2)은, 도 8에 도시된 바와 같이 각각의 좌우 폭이 소정의 길이로 제한될 수 있다. 즉, 각각의 브라켓(130a-1, 130a-2)의 좌우 폭이 일정하게 제한되어 형성됨으로써, 전체로서'ㄷ'자 형상의 브라켓이 나열된 형태를 나타낼 수 있다.

이때, 복수의 터치 센싱 장치(103, 104)에 포함되는 각각의 브라켓(130a-1, 130a-2)은 서로 분리 형성될 수 있다. 즉, 각각의 브라켓(130a-1, 130a-2)이 도 8에 도시된 바와 같이 소정의 좌우 폭을 가지면서 별개로 끊어져 형성됨으로써, 서로 다른 브라켓(130a-1, 130a-2) 간에 서로 연결되지 않고 분리될 수 있다.

복수의 브라켓(130a-1. 130a-2)에 의해 각각 둘러싸이도록 배치된 각각의 센싱 코일(110-1, 110-2) 간에는 서로 신호가 차단됨으로써, 서로 다른 터치 센서 간에 신호의 간섭 및 노이즈에 의한 오작동이 감소되는 효과가 있다.

본 변형 예에 따른 전자 기기(14)는 복수의 터치 센싱 장치(103, 104)를 지지하는 메탈부(200)를 포함할 수 있다. 이때, 도 8에는 복수의 터치 센싱 장치(103, 104)를 전체로서 지지하는 일체형의 메탈부(200)가 예시적으로 도시되나, 각각의 터치 센싱 장치(103, 104)마다 별개의 메탈부가 구비되는 실시형태도 가능하다.

또한, 메탈부(200)와 내측 하우징(520) 사이에는 터치가 인가됨에 따라 압축 변형되는 탄성부(300)가 배치될 수 있다. 이때, 도 8에는 복수의 터치 센싱 장치(103, 104)에 각각 2개씩의 탄성부(300)가 구비되는 실시형태가 예시적으로 도시되나, 다양한 개수의 탄성부(300)가 메탈부(200)와 내측 하우징(520) 사이에 자유롭게 배치될 수 있을 것이다.

도 9는 본 발명의 제5 변형 예에 따른 전자 기기의 X-Z 방향 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제5 변형 예에 따른 전자 기기(15)는, 외측 하우징(510) 및 내측 하우징(520)을 포함하는 하우징(500)과, 메탈부(200) 및 탄성부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 기기(15)에 포함되는 터치 센싱 장치(105)는, 센싱 코일(110′), 기판(120), 브라켓(130) 및 패드(140)를 포함할 수 있다.

여기서, 본 변형 예에 따른 전자 기기(15)에 포함되는 하우징(500), 메탈부(200), 탄성부(300), 기판(120), 브라켓(130) 및 패드(140)에 관한 구체적인 내용은, 앞서 도 2 내지 도 4에서 설명한 실시예에 따른 전자 기기(10)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제5 변형 예에 따른 터치 센싱 장치(105)에 포함되는 센싱 코일(110′)은, 기판(120)의 내부에 코일 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 센싱 코일(110′)은 제2 기판(122)의 내부에 형성될 수 있다.

이와 같이, 센싱 코일(110′)이 제2 기판(122)의 내부에 코일 패턴으로 형성되는 경우, 센싱 코일(110′)과 메탈부(200) 사이의 이격 거리가 길게 확보될 수 있어, 브라켓(130)의 지지부(132)의 높이를 보다 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 기판 위에 센싱 코일을 실장시키는 것보다 안정적으로 센싱 코일(110′)을 배치할 수 있다. 이에 따라, 터치 스위치부(TSW)에 인가된 터치에 의해 브라켓(130) 및 제2 기판(122)의 형태가 변형되더라도, 센싱 코일(110′)이 손상되거나 제2 기판(122)에서 분리될 위험이 저감되는 효과가 있다.

한편, 도 9는 도 2의 (a)에 도시된 실시예의 전자 기기(10)에서, 센싱 코일(100)을 제2 기판(122)의 내부에 배치되는 센싱 코일(110′)로 치환한 변형 예만을 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 9에 도시된 기판(120) 내부에 코일 패턴으로 형성되는 센싱 코일(110′)은, 전술한 도 5 내지 도 8에 도시된 다양한 변형 예에도 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다.

이상에서는 본 발명을 실시예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

1: 사용자 손
10, 11, 12, 13, 14: 전자 기기
100, 101, 102, 103, 104: 터치 센싱 장치
110: 센싱 코일
120: 기판
121: 제1 기판
122: 제2 기판
130, 130a, 133: 브라켓
131: 가압부
132: 지지부
140: 패드
200, 201, 210: 메탈부
201a: 돌기부
211: 연결부
212: 메탈 지지부
300: 탄성부
500: 하우징
510: 외측 하우징
520: 내측 하우징
600: 공진 회로
700: 검출 회로
TSW: 터치 스위치부

Claims

브라켓;
상기 브라켓의 일 측에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 갖는 패드; 및
상기 브라켓의 타 측에 배치되며, 상기 패드와 적어도 일부 영역이 서로 오버랩(overlap)되도록 배치되는 센싱 코일; 을 포함하는
터치 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 센싱 코일은 터치가 인가됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 인덕턴스가 가변하는
터치 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 센싱 코일 및 상기 패드가 서로 전기적으로 연결되어 공진 회로를 형성하고,
상기 공진 회로는 터치가 인가됨에 따라 가변하는 공진 주파수를 갖는 공진 신호를 생성하는
터치 센싱 장치.
제3항에 있어서,
상기 공진 회로와 전기적으로 연결되며, 상기 생성된 공진 신호의 공진 주파수의 변화량에 기초하여 터치 입력 신호를 발생시키는 검출 회로를 더 포함하는
터치 센싱 장치.
제4항에 있어서,
상기 검출 회로는,
상기 패드의 커패시턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여 터치가 인가된 위치를 검출하고, 상기 검출된 위치 정보를 포함하는 접촉 터치 입력 신호를 발생시키는
터치 센싱 장치.
제4항에 있어서,
상기 검출 회로는,
상기 센싱 코일의 인덕턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여 터치에 의한 압력 세기를 검출하고, 상기 검출된 압력 세기와 매칭되는 포스 터치 입력 신호를 발생시키는
터치 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 브라켓은 터치가 인가됨에 따라 상기 센싱 코일이 배치된 방향으로 돌출되도록 변형되는
터치 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 패드 및 상기 브라켓 사이에 배치되는 제1 기판; 및
상기 센싱 코일 및 상기 브라켓 사이에 배치되는 제2 기판; 을 더 포함하는
터치 센싱 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판은 서로 연결되어 하나의 기판을 형성하는
터치 센싱 장치.
제8항에 있어서,
상기 센싱 코일은 상기 제2 기판의 내부에 코일 패턴으로 형성되는
터치 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 센싱 코일의 권선축과 상기 패드의 접촉면의 중심축이 서로 일치하는
터치 센싱 장치.
제1항에 있어서,
상기 브라켓은,
상기 센싱 코일이 배치된 방향으로 각각 연장된 한 쌍의 지지부를 포함하고,
상기 한 쌍의 지지부 사이에 상기 센싱 코일이 배치되는
터치 센싱 장치.
제12항에 있어서,
상기 브라켓은,
상기 한 쌍의 지지부를 서로 연결하는 가압부를 더 포함하고,
상기 센싱 코일은, 상기 한 쌍의 지지부 및 상기 가압부로 둘러싸인 내부 공간에 배치되는
터치 센싱 장치.
터치가 인가됨에 따라 변형되는 브라켓; 및
상기 브라켓의 일 측에 배치되며, 상기 브라켓이 변형됨에 따라 터치의 인가 방향으로 이동하면서 가변하는 인덕턴스를 갖는 센싱 코일; 을 포함하는
터치 센싱 장치.
제14항에 있어서,
상기 브라켓의 타 측에 상기 센싱 코일과 적어도 일부 영역이 오버랩(overlap)되도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 갖는 패드; 를 더 포함하는
터치 센싱 장치.
제14항에 있어서,
상기 브라켓과 연결되며, 상기 센싱 코일과 이격 배치되는 메탈부; 를 더 포함하고,
상기 센싱 코일은 터치가 인가됨에 따라 상기 메탈부에 접근하는
터치 센싱 장치.
제16항에 있어서,
상기 브라켓 및 상기 메탈부 사이의 일 영역이 서로 이격되어 개방 형성되고, 상기 개방 형성된 공간에 상기 센싱 코일이 배치되는
터치 센싱 장치.
제16항에 있어서,
상기 메탈부는,
상기 센싱 코일과 대향하는 영역에 적어도 하나의 돌기부를 포함하는
터치 센싱 장치.
제16항에 있어서,
상기 메탈부는,
상기 센싱 코일의 양 측에 각각 배치되어, 상기 브라켓을 지지하는 한 쌍의 메탈 지지부를 포함하는
터치 센싱 장치.
제16항에 있어서,
상기 메탈부를 지지하도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 상기 메탈부로부터 압력을 전달받아 압축 변형되는 탄성부; 를 더 포함하는
터치 센싱 장치.
하우징;
상기 하우징과 이격 배치되는 메탈부; 및
상기 하우징 및 상기 메탈부 사이에 배치되며, 상기 하우징에 인가되는 터치를 감지하는 터치 센싱 장치; 를 포함하고,
상기 터치 센싱 장치는,
상기 메탈부와 대향하면서 이격 배치되고, 터치가 인가됨에 따라 상기 메탈부에 접근하는 센싱 코일; 을 포함하는
전자 기기.
제21항에 있어서,
상기 터치 센싱 장치는,
상기 하우징 및 상기 센싱 코일 사이에 배치되어 상기 센싱 코일을 지지하고, 터치가 인가됨에 따라 변형되는 브라켓; 을 더 포함하는
전자 기기.
제22항에 있어서,
상기 터치 센싱 장치는,
상기 하우징 및 상기 브라켓 사이에 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 가변하는 커패시턴스를 갖는 패드; 를 더 포함하는
전자 기기.
제21항에 있어서,
상기 메탈부는,
상기 센싱 코일과 대향하는 영역에 적어도 하나의 돌기부를 포함하는
전자 기기.
제22항에 있어서,
상기 메탈부는,
상기 하우징이 배치된 방향으로 각각 연장되어, 상기 브라켓을 지지하는 한 쌍의 메탈 지지부를 포함하고,
상기 한 쌍의 메탈 지지부 사이에 상기 센싱 코일이 배치되는
전자 기기.
제21항에 있어서,
상기 메탈부를 지지하도록 배치되며, 터치가 인가됨에 따라 상기 메탈부로부터 압력을 전달받아 압축 변형되는 탄성부; 를 더 포함하는
전자 기기.
제21항에 있어서,
상기 센싱 코일은 상기 메탈부와 이격된 거리에 따라 가변하는 인덕턴스를 가지며,
상기 터치 센싱 장치는,
상기 센싱 코일의 인덕턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여 터치에 의한 압력 세기를 검출하고, 상기 검출된 압력 세기와 매칭되는 포스 터치 입력 신호를 발생시키는
전자 기기.
제21항에 있어서,
상기 터치 센싱 장치는 복수의 터치 센싱 장치를 포함하고,
상기 복수의 터치 센싱 장치에 포함되는 각각의 브라켓은 서로 분리 형성되는
전자 기기.
제28항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 복수의 터치 센싱 장치에 각각 대응되는 복수의 터치 스위치부를 포함하고,
상기 전자 기기는,
커패시턴스 변화에 따른 공진 주파수 변화에 기초하여, 상기 복수의 터치 스위치부 중에서 터치가 인가된 터치 스위치부를 검출하고, 상기 검출된 터치 스위치부와 매칭되는 접촉 터치 입력 신호를 발생시키는
전자 기기.