KR20230051143A - 전자 기기 및 이의 구동 방법 - Google Patents

전자 기기 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 디스플레이 패널의 진동을 통해 음향을 출력하고 디스플레이 패널에 가해지는 포스 터치를 센싱할 수 있는 전자 기기 및 이의 구동 방법을 제공하는 것으로, 본 출원에 따른 전자 기기는 영상을 표시하는 디스플레이 모듈; 디스플레이 모듈의 후면에 결합되고 진동 구동 신호에 응답하여 디스플레이 모듈을 진동시키는 진동 발생 모듈; 및 진동 발생 모듈에 진동 구동 신호를 제공하고 디스플레이 모듈의 휨에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 구동 회로부를 포함할 수 있다.

Description

전자 기기 및 이의 구동 방법{ELECTRONIC APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING THEREOF}
본 출원은 전자 기기 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 텔레비전, 모니터, 노트북 컴퓨터, 스마트 폰, 테블릿 컴퓨터, 전자 패드, 웨어러블 기기, 워치 폰, 휴대용 정보 기기, 네비게이션, 또는 차량 제어 디스플레이 기기 등의 전자 기기는 영상을 표시하는 디스플레이 장치 및 영상과 관련된 음향을 출력하기 위한 음향 장치를 포함한다.
최근에는, 포스 터치, 3차원 터치 정보를 필요로 하는 어플리케이션 등의 사용자 인터페이스 환경이 구축됨에 따라 터치 포스를 센싱할 수 있는 터치 스크린 장치 및 이를 적용한 전자 기기가 개발 및 연구되고 있다.
그러나, 종래의 전자 기기는 음향 장치에서 발생된 음향이 디스플레이 패널의 전면이 아닌 본체(또는 하우징)의 후면 또는 측면 방향으로 출력되므로, 디스플레이 패널의 전면에서 영상을 시청하는 시청자(또는 사용자) 쪽으로 진행하기 않기 때문에 영상을 시청하는 시청자의 몰입을 방해하는 문제가 있다. 또한, 종래의 전자 기기는 포스 터치 센싱을 위한 별도의 포스 터치 센서를 구비하여야 하는 문제가 있다.
본 출원은 별도의 음향 장치 없이도 디스플레이 패널의 진동을 통해 음향을 출력하고 디스플레이 패널에 가해지는 포스 터치를 센싱할 수 있는 전자 기기 및 이의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 출원에 따른 전자 기기는 영상을 표시하는 디스플레이 모듈; 디스플레이 모듈의 후면에 결합되고 진동 구동 신호에 응답하여 디스플레이 모듈을 진동시키는 진동 발생 모듈; 및 진동 발생 모듈에 진동 구동 신호를 제공하고 디스플레이 모듈의 휨에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 구동 회로부를 포함할 수 있다.
본 출원에 따른 전자 기기의 구동 방법은 디스플레이 모듈의 후면에 배치된 진동 발생 모듈에 진동 구동 신호를 공급하여 진동 발생 모듈의 진동에 따라 디스플레이 모듈을 진동시켜 음향을 출력하는 단계, 및 디스플레이 모듈의 휨에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원은 디스플레이 모듈의 후면에 배치된 진동 발생 모듈의 진동에 따라 디스플레이 모듈을 진동시켜 디스플레이 패널의 전방으로 음향을 출력함으로써 별도의 음향 장치 또는 스피커 없이도 정확한 음향을 출력할 수 있으며, 이를 통해 시청자의 몰입도를 증가시킬 수 있다.
본 출원은 사용자 포스 터치에 의한 디스플레이 모듈의 휨에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 전기적인 신호를 이용해 사용자 포스 터치를 센싱함으로써 별도의 포스 터치 센서 없이도 사용자 포스 터치를 센싱할 수 있다.
위에서 언급된 본 출원의 효과 외에도, 본 출원의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 후면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 구동 회로부를 설명하기 위한 회로 블록도이다.
도 5는 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 도 4에 도시된 진동 소자의 출력 신호를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 진동 소자에 대한 푸쉬 상태와 릴리즈 상태 각각에서의 출력 전압을 측정한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 일 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 일 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 출원의 일 예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하며, 본 출원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원의 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 출원의 일 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 출원이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 출원의 예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성요소는 본 출원의 기술적 사상 내에서 제 2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
이하에서는 본 출원에 따른 전자 기기 및 이의 구동 방법의 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 출원의 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 선 I-I'의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 디스플레이 모듈의 후면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기는 디스플레이 모듈(100), 지지 프레임(300), 진동 발생 모듈(500), 및 구동 회로부(700)를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 패널(110) 및 커버 윈도우(170)를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 패널(110)은 발광 디스플레이 패널 또는 플렉서블 발광 디스플레이 패널일 수 있다. 일 예에 따른 디스플레이 패널(110)은 복수의 화소로 이루어진 화소 어레이를 갖는 화소 어레이 기판, 화소 어레이를 봉지하는 봉지층(encapsulation layer)을 포함할 수 있다.
상기 복수의 화소 각각은 화소 구동 라인들에 의해 정의되는 화소 영역에 각각 마련된다. 그리고, 복수의 화소 각각은 적어도 2개의 박막 트랜지스터와 적어도 하나의 커패시터를 갖는 화소 회로, 및 화소 회로부터 공급되는 전류에 의해 발광하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 일 예로서, 발광 소자는 유기 발광층 또는 양자점 발광층을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 발광 소자는 마이크로 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 봉지층은 외부충격으로부터 박막 트랜지스터 및 발광 소자 등을 보호하고, 수분이 발광 소자로 침투하는 것을 방지한다. 그리고, 봉지층은 화소 어레이를 둘러싸는 충진재를 매개로 하여 화소 어레이 기판에 부착되는 봉지 기판으로 대체될 수도 있다. 충진재는 투명 충진재로 형성할 경우 봉지 기판은 투명 봉지 기판일 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 디스플레이 모듈(100)은 터치 패널(130)을 더 포함할 수 있다. 일 예에 따른 터치 패널(130)은 디스플레이 패널(110)과 커버 윈도우(170) 사이에 개재될 수 있다. 터치 패널(130)은 디스플레이 패널(110) 상에 마련되고, 디스플레이 모듈(100)에 대한 사용자 터치를 센싱하기 위한 터치 전극을 갖는 터치 전극층을 포함한다. 터치 전극층은 사용자 터치에 따른 터치 전극의 정전 용량 변화를 센싱한다. 예를 들어, 터치 전극층은 상호 정전 용량 방식 또는 자기 정전 용량 방식에 따라 사용자 터치를 센싱하기 위한 터치 전극을 포함한다.
본 출원의 일 예에 따른 디스플레이 모듈(100)은 터치 패널(130) 상에 배치된 편광 필름(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 편광 필름(150)은 필름 부착 부재를 매개로 터치 패널(130)의 상면에 부착된다. 편광 필름은 화소 어레이 기판에 마련된 박막 트랜지스터 및/또는 화소 구동 라인들 등에 의해 반사된 외부 광을 원편광 상태로 변경하여 디스플레이 패널(110)의 시인성과 명암비를 향상시키는 역할을 포함한다. 그리고, 편광 필름(150)은 디스플레이 패널(110)의 봉지층과 터치 패널(130) 사이에 배치될 수도 있다.
그리고, 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 패널(110)의 봉지층과 터치 패널(130) 사이에 개재된 배리어층을 더 포함할 수 있다. 상기 배리어층은 수분 등이 화소 어레이 쪽으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
그리고, 디스플레이 모듈(100)은 디스플레이 패널(110)의 봉지층 상면에 마련된 컬러필터층을 더 포함할 수도 있다. 상기 컬러필터층은 복수의 화소 각각과 중첩되도록 마련되고, 복수의 화소 각각에 설정된 색상의 파장만을 투과시키는 컬러필터를 포함할 수 있다.
상기 커버 윈도우(170)는 지지 프레임(300)에 결합되어 디스플레이 패널(110)을 지지한다. 예를 들면, 커버 윈도우(170)는 디스플레이 패널(110)의 전면(前面)에 결합되어 지지 프레임(300)에 지지될 수 있다.
일 예에 따른 커버 윈도우(170)는 글라스(Glass) 또는 강화 글라스 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 커버 윈도우(170)는 사파이어 글라스(Sapphire Glass) 및 고릴라 글라스(Gorilla Glass) 중 어느 하나 또는 이들의 접합 구조를 가질 수 있다. 이러한 커버 윈도우(170)는 광학 점착 부재를 매개로 디스플레이 패널(110)의 전면(前面)에 부착(또는 라미네이팅)됨으로써 디스플레이 패널(110)과 함께 디스플레이 모듈(100)을 구성한다. 이때, 광학 점착 부재는 OCA(Optically Clear Adhesive), OCR (Optically Clear Resin), 또는 PSA(Pressure Sensitive Adhesive)일 수 있다.
상기 커버 윈도우(170)는 디스플레이 모듈(100)의 표시 영역을 제외한 나머지 비표시 영역을 덮는다. 일 예에 따른 커버 윈도우(170)는 디스플레이 모듈(100)의 표시 영역과 중첩되는 투명 영역, 디스플레이 모듈(100)의 비표시 영역과 중첩되는 차광 영역, 및 차광 영역에 마련되어 디스플레이 모듈(100)의 비표시 영역을 가리는 디자인 층을 포함할 수 있다.
상기 지지 프레임(300)은 디스플레이 모듈(100)을 수납함으로써 디스플레이 모듈(100)의 후면과 측면을 둘러싼다. 예를 들면, 지지 프레임(300)의 각 측면들은 전자 기기의 디자인적인 미감 향상을 위해 일정한 곡률 반경을 가지도록 라운딩될 수 있다. 이러한 지지 프레임(300)은 미들 프레임, 모듈 프레임, 디스플레이 하우징, 또는 패널 가이드 등으로 표현될 수도 있다. 일 예에 따른 지지 프레임(300)은 프레임 측벽부(310) 및 프레임 바닥부(330)를 포함할 수 있다.
상기 프레임 측벽부(310)는 디스플레이 모듈(100)이 수납되는 디스플레이 수납 공간을 가지도록 프레임 형태로 형성되어 디스플레이 모듈(100)의 각 측면을 둘러싼다. 프레임 측벽부(310)는 디스플레이 모듈(100)의 후면 가장자리를 지지할 수 있다. 일 예에 따른 프레임 측벽부(310)는 프레임 결합 부재(400)를 매개로 디스플레이 모듈(100)의 후면 가장자리, 예를 들어 커버 윈도우(170)의 후면 가장자리와 겹합될 수 있다.
상기 프레임 결합 부재(400)는 접착제 또는 완충 패드를 포함할 수 있다. 접착제는 자연 경화성 접착제, 열경화성 접착제 또는 광경화성 접착제를 포함할 수 있다. 완충 패드는 양면 테이프, 다공성 양면 접착 패드, 또는 양면 폼 접착 패드를 포함할 수 있다. 완충 패드를 포함하는 프레임 결합 부재(400)는 커버 윈도우(170)에 가해지는 충격을 완충하고, 디스플레이 모듈(100)의 진동이 지지 프레임(300)에 전달되는 것을 방지한다.
상기 프레임 바닥부(330)는 디스플레이 모듈(100)의 후면을 덮도록 프레임 측벽부(310)의 내측면에 연결된다. 이에 따라, 프레임 측벽부(310)의 각 내측면과 프레임 바닥부(330)의 각 측면 간의 단면은 그 단면 위치에 따라 "┤"자 또는 "┣"자 형태의 단면을 가질 수 있다. 이러한 프레임 바닥부(330)의 전면 상에는 프레임 측벽(310)에 의해 둘러싸이는 디스플레이 수납 공간이 마련되고, 상기 프레임 바닥부(330)의 후면 상에는 구동 회로부(700) 등의 회로 구성 및 배터리 등을 포함하는 전자 기기의 주변 회로 등이 수납되는 회로 수납 공간이 마련된다. 이를 위해, 상기 프레임 바닥부(330)는 디스플레이 모듈(100)의 후면으로부터 이격되며, 후면 커버(600)로부터 이격될 수 있다.
상기 지지 프레임(300)은 프레임 바닥부(330)에 마련된 개구부(350)를 더 포함한다.
상기 개구부(350)는 디스플레이 모듈(100)의 제 1 영역(A1) 및 제 2 영역(A2) 각각과 중첩되는 프레임 바닥부(330)의 제 1 영역과 제 2 영역 각각을 관통하도록 형성된다. 이러한 개구부(350)는 디스플레이 모듈(100)을 진동시키는 진동 발생 모듈(500)을 프레임 바닥부(330)의 후면으로 노출시킨다.
상기 진동 발생 모듈(500)은 디스플레이 모듈(100)의 후면, 예를 들면 디스플레이 패널(110)의 후면에 결합된다. 진동 발생 모듈(500)은 구동 회로부(700)로부터 공급되는 진동 구동 신호에 따라 디스플레이 모듈(100)을 진동시킴으로써 디스플레이 패널(110)의 진동에 따라 디스플레이 패널(110)의 전방 방향(Z)으로 음향을 출력시킨다. 그리고, 진동 발생 모듈(500)은 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따라 발생되는 전기 신호를 구동 회로부(700)에 제공한다. 예를 들면, 진동 발생 모듈(500)은 진동 구동 신호에 따른 역압전 효과에 따라 디스플레이 모듈(100)을 진동시키고, 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따른 압전 효과에 따라 전기적인 신호를 발생할 수 있다. 이하의 설명에서는 진동 발생 모듈(500)의 압전 효과에 따라 발생되는 전기적인 신호를 포스 센싱 신호로 정의하기로 한다.
일 예에 따른 진동 발생 모듈(500)은 디스플레이 모듈(100)의 후면, 예를 들면 디스플레이 패널(110)의 후면에 결합된 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530)를 포함할 수 있다. 그리고, 진동 발생 모듈(500)이 모바일 전자 기기에 적용될 경우, 진동 발생 모듈(500)은 스피커, 리시버, 및 마이크 등으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 않는다. 예를 들어, 진동 발생 모듈(500)이 모바일 전자 기기에 적용될 경우, 제 1 진동 소자(510)는 통화시 사용하는 스피커의 역할을 할 수 있으며, 제 2 진동 소자(530)는 기존의 모바일 기기의 스피커의 역할을 할 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 제 1 진동 소자(510) 및 제 2 진동 소자(530)는 모두 스피커의 역할을 할 수 있으며, 두 개의 스피커를 활용하는 서라운드 스피커로도 사용할 수 있다.
상기 제 1 진동 소자(510)는 구동 회로부(700)로부터 제공되는 진동 구동 신호에 따라 디스플레이 모듈(100)의 제 1 영역(A1)을 진동시킨다. 제 1 진동 소자(510)는 일정한 길이와 일정한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 일 예에 따른 제 1 진동 소자(510)는 접착 부재를 매개로 디스플레이 모듈(100)의 후면, 즉 디스플레이 패널(110)의 후면에 정의된 제 1 영역(A1)에 결합된다. 여기서, 상기 제 1 영역(A1)은 디스플레이 모듈(100)의 제 1 길이 방향(또는 장변 방향)(X)을 기준으로, 디스플레이 모듈(100)의 중심부(CP)와 디스플레이 모듈(100)의 일측 끝단(110a) 사이로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 영역(A1)은 디스플레이 모듈(100)의 제 1 길이 방향(X)을 기준으로, 디스플레이 모듈(100)의 일측 가장자리 영역으로 정의될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 진동 소자(510)의 길이 방향은 디스플레이 모듈(100)의 제 2 길이 방향(또는 단변 방향)(Y)과 나란할 수 있다. 이와 같은, 일 예에 따른 제 1 진동 소자(510)는 구동 회로부(700)로부터 진동 구동 신호가 인가되는 경우, 진동 구동 신호에 따른 역압전 효과에 의해 압축과 수축을 반복하여 디스플레이 모듈(100)의 제 2 영역(A1)을 진동시키고, 구동 회로부(700)로부터 진동 구동 신호가 인가되지 않는 상태에서 디스플레이 모듈(100)에 휨이 발생될 경우, 스트레인 게이지로 동작하여 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따른 압전 효과에 따라 제 1 포스 센싱 신호를 발생한다.
상기 제 2 진동 소자(530)는 구동 회로부(700)로부터 제공되는 진동 구동 신호에 따라 디스플레이 모듈(100)의 제 2 영역(A2)을 진동시킨다. 제 2 진동 소자(530)는 일정한 길이와 일정한 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 일 예에 따른 제 2 진동 소자(530)는 접착 부재를 매개로 디스플레이 모듈(100)의 후면, 즉 디스플레이 패널(110)의 후면에 정의된 제 2 영역(A2)에 결합된다. 여기서, 상기 제 2 영역(A2)은 디스플레이 모듈(100)의 제 1 길이 방향(X)을 기준으로, 디스플레이 모듈(100)의 중심부(CP)와 디스플레이 모듈(100)의 타측 끝단(110b) 사이로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 영역(A2)은 디스플레이 모듈(100)의 제 1 길이 방향(X)을 기준으로, 디스플레이 모듈(100)의 타측 가장자리 영역으로 정의될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 진동 소자(530)의 길이 방향은 디스플레이 모듈(100)의 제 2 길이 방향(Y)과 나란할 수 있다. 이러한 제 2 진동 소자(530)는 디스플레이 모듈(100)의 중심부(CP)를 기준으로 제 1 진동 소자(510)와 대칭되도록 배치될 수 있다. 이와 같은, 일 예에 따른 제 2 진동 소자(530)는 구동 회로부(700)로부터 진동 구동 신호가 인가되는 경우, 진동 구동 신호에 따른 역압전 효과에 의해 압축과 수축을 반복하여 디스플레이 모듈(100)의 제 2 영역(A1)을 진동시키고, 구동 회로부(700)로부터 진동 구동 신호가 인가되지 않는 상태에서 디스플레이 모듈(100)에 휨이 발생될 경우, 스트레인 게이지로 동작하여 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따른 압전 효과에 따라 제 2 포스 센싱 신호를 발생한다.
상기 진동 소자를 디스플레이 패널(110)에 접착하는 접착 부재는 양면 테이프 또는 자연 경화성 접착제일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 접착 부재는 열경화성 접착제 또는 광경화성 접착제로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 접착 부재의 경화 공정의 열에 의해 진동 소자의 특성이 저하될 수 있기 때문에 양면 테이프 또는 자연 경화성 접착제로 이루어질 수 있다.
일 예에 따른 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각은 지지 프레임(300)에 마련된 개구부(350)를 통해 디스플레이 모듈(100)의 후면에 결합될 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각의 하부 일부는 개구부(350)에 삽입될 수 있다.
일 예에 따른 개구부(350)는 디스플레이 모듈(100)에 결합된 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각과 중첩되도록 프레임 바닥부(330)에 마련된다. 이러한 개구부(350)는 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각의 진동을 위한 진동 공간으로 정의될 수 있으며, 프레임 바닥부(330)와 디스플레이 모듈(100)의 후면 간의 거리가 상기 진동 공간보다 클 경우에는 생략될 수 있지만, 전자 기기의 슬림화를 위해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530)와 프레임 바닥부(330)가 서로 접촉하게 되면, 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각의 진동이 프레임 바닥부(330)로 전달되어 소음이 발생할 수 있고, 이로 인해 디스플레이 모듈(100)의 진동에 따라 발생되는 음향이 파장대역이 변화될 수 있기 때문에 지지 프레임(300)은 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각과 접촉되지 않도록 개구부(350)를 가지거나 접촉 회피 구조를 포함할 수 있다.
일 예에 따른 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각은 압전 물질층, 압전 물질층의 전면에 배치된 제 1 전극, 및 압전 물질층의 후면에 배치된 제 2 전극을 포함할 수 있다.
상기 압전 물질층은 전계에 따른 역압전 효과와 압축에 따른 압전 효과를 갖는 압전 물질을 포함한다. 여기서, 압전 물질은 인가되는 전압에 따른 전계에 의해 진동이 발생되고, 반대로 외력에 의해 결정 구조에 압력 또는 비틀림 현상이 작용하면서 양(+) 이온과 음(-) 이온의 상대적인 위치 변화에 의한 유전 분극의 전위차에 따라 전기적인 신호가 발생되는 특성을 갖는다.
일 예에 따른 진동 소자(510, 530)의 압전 물질은 고분자 재료, 박막 재료, 복합 재료, 또는 단결정 세라믹 또는 다결정 세라믹을 포함할 수 있다. 고분자 재료의 압전 물질은 PVDF(polyvinylidene difluoride), P(VDF-TrFe), 또는 P(VDFTeFE)를 포함할 수 있다. 박막 재료의 압전 물질은 ZnO, CdS, 또는 AlN을 포함할 수 있다. 복합 재료의 압전 물질은 PZT(lead zirconate titanate)-PVDF, PZT-Silicon Rubber, PZT-Epoxy, PZT-발포 폴리머, 또는 PZT-발포 우레탄을 포함할 수 있다. 단결정 세라믹의 압전 물질은 α-AlPO4, α-SiO2, LiNbO3, Tb2(MoO4)3, Li2B4O7, 또는 ZnO을 포함할 수 있다. 다결정 세라믹의 압전 물질은 PZT계, PT계, PZT-Complex Perovskite계, 또는 BaTiO3을 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극과 제 2 전극은 압전 물질층을 사이에 두고 서로 중첩되도록 마련된다. 그리고, 제 1 전극과 제 2 전극은 상대적으로 낮은 저항과 방열 특성이 우수한 불투명 금속 물질로 이루어질 수 있지만 이에 한정되지 않고, 경우에 따라서 투명 전도성 물질 또는 도전성 폴리머 물질로 이루어질 수 있다.
상기 구동 회로부(700)는 진동 발생 모듈(500)에 진동 구동 신호를 제공하고 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따라 진동 발생 모듈(500)에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱한다.
일 예에 따른 구동 회로부(700)는 사운드 모드 동안 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각에 진동 구동 신호를 공급하고, 포스 센싱 모드 동안 제 1 진동 소자(510)로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자(530)로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 수신하여 포스 터치를 센싱한다. 예를 들면, 구동 회로부(700)는 사운드 모드 동안 오디오 소스를 기반으로 오디오 신호를 생성하고 오디오 신호를 증폭하여 진동 구동 신호를 생성하고, 생성된 진동 구동 신호에 따라 진동 발생 모듈(200)의 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530)를 진동시킨다. 그리고, 구동 회로부(700)는 포스 센싱 모드 동안 사용자 터치에 의한 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따라 진동 발생 모듈(500)에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱할 수 있다.
다른 예에 따른 구동 회로부(700)는 터치 패널(130)을 통해 사용자 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하고, 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 산출된 터치 위치와 중첩되는 디스플레이 모듈(100)의 후면 영역(A1, A1)에 결합된 진동 소자(510, 530)로부터의 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱할 수 있다. 이 경우, 터치 센싱과 포스 센싱이 서로 연동됨에 따라 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 어느 하나를 통해 포스 센싱이 이루어짐으로써 포스 센싱을 위한 소비 전력이 감소될 수 있다.
본 출원의 일 예에 따른 전자 기기는 지지 프레임(300)의 후면과 각 측면을 둘러싸는 시스템 하우징(900)을 더 포함할 수 있다.
상기 시스템 하우징(900)은 전자 기기의 최외곽 구조물로서, 플라스틱 재질 또는 금속 재질을 포함할 수 있다.
일 예에 따른 시스템 하우징(900)은 지지 프레임(300)의 후면에 배치된 하우징 바닥부(910), 및 지지 프레임(300)의 각 측면을 감싸는 하우징 측벽부(930)를 포함할 수 있다.
상기 하우징 바닥부(910)는 지지 프레임(300)의 후면에 배치된 구동 회로부(700)를 덮는다. 이에 따라, 구동 회로부(700)는 지지 프레임(300)의 프레임 바닥부(330)와 하우징 바닥부(910) 사이에 배치될 수 있다.
상기 하우징 측벽부(930)는 프레임 형태로 형성되어 지지 프레임(300)의 프레임 측벽부(310)를 둘러싼다. 하우징 측벽부(930)는 하우징 바닥부(310)의 각 외측벽에 수직하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 하우징 측벽부(930)와 하우징 바닥부(910) 간의 단면은 그 단면 위치에 따라 "└" 또는 "┘"자 형태의 단면을 가질 수 있다.
그리고, 하우징 측벽부(930)와 하우징 바닥부(910)는 서로 독립된 구조물 또는 서로 분리된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 하우징 측벽부(930)는 전자 기기의 최외곽 측면 구조물을 구성하는 시스템 측면 커버일 수 있다. 그리고, 하우징 바닥부(910)는 전자 기기의 최외곽 후면 구조물을 구성하는 시스템 후면 커버일 수 있다. 이때, 시스템 후면 커버는 커버 윈도우(170)와 동일한 재질로 이루어지거나, 커버 윈도우(170)와 다른 글라스(Glass) 재질로 이루어질 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 구동 회로부를 설명하기 위한 회로 블록도이다.
도 4를 도 2와 결부하면, 본 출원의 일 예에 따른 구동 회로부(700)는 회로 보드에 실장된 제어부(710), 오디오 앰프부(720), 포스 센싱부(730), 및 채널 선택부(740)를 포함할 수 있다. 그리고, 본 출원의 일 예에 따른 구동 회로부(700)는 회로 보드에 실장된 패널 구동 회로(750) 및 터치 구동 회로(760)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(710)는 전자 기기의 전반적인 동작을 제어하는 것으로, 호스트 제어부, 마이크로 프로세서, 또는 어플리케이션 프로세서 등으로 표현될 수 있다.
일 예에 따른 제어부(710)는 오디오 소스를 기반으로 오디오 신호를 생성한다. 예를 들면, 오디오 신호는 정극성의 오디오 신호와 부극성의 오디오 신호를 포함할 수 있다.
일 예에 따른 제어부(710)는 오디오 소스의 입력 여부에 따라 사운드 모드 또는 포스 센싱 모드를 위한 모드 신호를 생성한다. 제어부(710)는 오디오 소스의 입력 여부가 입력되는 사운드 모드의 모드 신호를 생성하고, 오디오 소스의 입력 여부가 입력되지 않으면 포스 센싱 모드의 모드 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 사운드 모드의 모드 신호는 하이 로직 레벨을 가질 수 있고, 포스 센싱 모드의 모드 신호는 로우 로직 레벨을 가질 수 있다.
제어부(710)는 디지털 영상 데이터를 생성하여 패널 구동 회로(750)에 제공한다. 제어부(710)는 터치 구동 회로(330)로부터 제공되는 터치 센싱 신호를 기반으로 터치 위치를 산출하고, 산출된 터치 위치에 해당하는 터치 어플리케이션을 실행한다. 예를 들면, 제어부(710)는 터치 센싱 신호를 기반으로 X축 좌표 및 Y축 좌표를 포함하는 터치 위치를 산출하고, 산출된 터치 위치에 해당하는 해당하는 어플리케이션을 실행한다.
일 예에 따른 제어부(710)는 포스 센싱부(730)로부터 제공되는 포스 센싱 데이터를 기반으로 포스 터치 레벨을 산출하고, 산출된 포스 터치 레벨에 해당되는 포스 터치 어플리케이션을 실행한다. 예를 들면, 제어부(710)는 서로 극성이 다른 전압의 피크-투-피크(Peak-to-peak) 방식을 통해 포스 터치의 여부를 판단하고, 포스 센싱 데이터의 세기를 복수의 포스 터치 세기로 세분화하는 포스 터치 알고리즘을 통해 포스 센싱 데이터로부터 Z축 좌표를 포함하는 포스 터치 레벨을 산출하고, 산출된 포스 터치 레벨에 해당하는 해당하는 포스 터치 어플리케이션을 실행한다. 여기서, 포스 터치 어플리케이션은 잠금 해제, 바로 가기, 또는 홈 화면 이동 등의 어플리케이션을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 진동 소자에 포함된 제 1 전극 및 제 2 전극을 격자구조로 배치할 경우, 피크-투-피크(Peak-to-peak) 방식을 통하여 포스 터치 센서로도 활용할 수 있다.
다른 예에 따른 제어부(710)는 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 산출된 터치 위치와 중첩되는 디스플레이 모듈(100)의 후면 영역에 결합된 하나의 진동 소자만을 동작시키기 위한 포스 센싱 모드의 모드 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 오디오 앰프부(720)는 사운드 모드의 모드 신호에 따른 사운드 모드 동안 제어부(710)로부터 공급되는 오디오 신호를 증폭하여 진동 구동 신호를 생성하고, 생성된 진동 구동 신호를 채널 선택부(740)를 통해 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 적어도 하나에 공급한다. 예를 들면, 오디오 앰프부(720)는 설정된 게인 값 또는 제어부(710)에 의해 조절되는 게인 값에 따라 정극성의 오디오 신호와 부극성의 오디오 신호 각각을 정극성의 진동 구동 신호와 부극성의 진동 구동 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 이러한 오디오 앰프부(720)는 제어부(710)에 내장될 수도 있다.
상기 포스 센싱부(730)는 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따른 포스 센싱 모드 동안 채널 선택부(740)를 통해 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되고, 제 1 진동 소자(510)로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자(530)로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 수신하여 포스 센싱 데이터를 생성해 제어부(710)에 제공한다. 일 예에 따른 포스 센싱부(730)는 포스 센싱 신호를 수신하고 증폭하여 아날로그 형태의 포스 증폭 신호를 생성하는 센싱 회로, 및 센싱 회로로부터 출력되는 포스 증폭 신호를 아날로그-디지털 변환하여 디지털 형태의 포스 센싱 데이터(또는 포스 센싱 로우 데이터(force sensing raw data)로 변환하여 제어부(710)에 제공하는 아날로그-디지털 변환 회로를 포함할 수 있다.
상기 채널 선택부(740)는 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부(720)로부터 공급되는 진동 구동 신호를 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 적어도 하나에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자(510)로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자(530)로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 포스 센싱부(730)에 공급한다. 예를 들면, 채널 선택부(740)는 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부(720)로부터 공급되는 진동 구동 신호를 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 각각에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자(510)로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자(530)로부터의 제 2 포스 센싱 신호를 포스 센싱부(730)에 공급한다.
일 예에 따른 채널 선택부(740)는 제 1 내지 제 4 선택 회로(M1 ~ M4)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 내지 제 4 선택 회로(M1 ~ M4) 각각은 입력 단자, 제어 단자, 제 1 및 제 2 출력 단자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 내지 제 4 선택 회로(M1 ~ M4) 각각은 하나의 입력 채널과 2개의 출력 채널을 갖는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 제 1 선택 회로(M1)는 제 1 진동 소자(510)의 제 1 전극(E1)(또는 제 2 전극(E2))과 전기적으로 연결된 입력 단자, 제어부(710)로부터 모드 신호가 입력되는 제어 단자, 오디오 앰프부(720)와 전기적으로 연결된 제 1 출력 단자, 및 포스 센싱부(730)와 전기적으로 연결된 제 2 출력 단자를 포함할 수 있다. 이러한 제 1 선택 회로(M1)는 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부(720)로부터 공급되는 정극성의 진동 구동 신호를 제 1 진동 소자(510)의 제 1 전극(E1)에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자(510)에서 발생되는 정극성(또는 부극성)의 제 1 포스 센싱 신호를 포스 센싱부(730)에 공급한다.
상기 제 2 선택 회로(M2)는 제 1 진동 소자(510)의 제 2 전극(E2)(또는 제 1 전극(E1))과 전기적으로 연결된 입력 단자, 제어부(710)로부터 모드 신호가 입력되는 제어 단자, 오디오 앰프부(720)와 전기적으로 연결된 제 1 출력 단자, 및 포스 센싱부(730)와 전기적으로 연결된 제 2 출력 단자를 포함할 수 있다. 이러한 제 2 선택 회로(M2)는 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부(720)로부터 공급되는 부극성의 진동 구동 신호를 제 1 진동 소자(510)의 제 2 전극(E2)에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자(510)에서 발생되는 부극성(또는 정극성)의 제 1 포스 센싱 신호를 포스 센싱부(730)에 공급한다.
상기 제 3 선택 회로(M3)는 제 2 진동 소자(530)의 제 1 전극(E1)(또는 제 2 전극(E2))과 전기적으로 연결된 입력 단자, 제어부(710)로부터 모드 신호가 입력되는 제어 단자, 오디오 앰프부(720)와 전기적으로 연결된 제 1 출력 단자, 및 포스 센싱부(730)와 전기적으로 연결된 제 2 출력 단자를 포함할 수 있다. 이러한 제 3 선택 회로(M3)는 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부(720)로부터 공급되는 정극성의 진동 구동 신호를 제 2 진동 소자(530)의 제 1 전극(E1)에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 2 진동 소자(530)에서 발생되는 정극성(또는 부극성)의 제 2 포스 센싱 신호를 포스 센싱부(730)에 공급한다.
상기 제 4 선택 회로(M4)는 제 2 진동 소자(530)의 제 2 전극(E2)(또는 제 1 전극(E1))과 전기적으로 연결된 입력 단자, 제어부(710)로부터 모드 신호가 입력되는 제어 단자, 오디오 앰프부(720)와 전기적으로 연결된 제 1 출력 단자, 및 포스 센싱부(730)와 전기적으로 연결된 제 2 출력 단자를 포함할 수 있다. 이러한 제 4 선택 회로(M4)는 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부(720)로부터 공급되는 부극성의 진동 구동 신호를 제 2 진동 소자(530)의 제 2 전극(E2)에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 2 진동 소자(530)에서 발생되는 부극성(또는 정극성)의 제 2 포스 센싱 신호를 포스 센싱부(730)에 공급한다.
그리고, 제 1 내지 제 4 선택 회로(M1 ~ M4) 각각은 제어 단자를 통해 제어부(710)로부터 모드 신호를 공통적으로 입력받는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 및 제 2 선택 회로(M1, M2) 각각은 제어 단자를 통해 제어부(710)로부터 제 1 모드 신호를 공통적으로 입력받을 수 있고, 제 3 및 제 4 선택 회로(M3, M4) 각각은 제어 단자를 통해 제어부(710)로부터 제 2 모드 신호를 공통적으로 입력받을 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 모드 신호 각각은 사운드 모드 동안 하이 로직 레벨을 가질 수 있고, 포스 센싱 모드 동안 로우 로직 레벨을 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 모드 신호 각각은 터치 위치에 기초하여 생성될 수 있다. 이 경우, 본 예는 포스 센싱 모드에서 터치 위치를 기반으로 제 1 진동 소자(510) 및 제 2 진동 소자(530) 중 어느 하나만을 이용하여 포스 터치를 센싱함으로써 전자 기기의 소비전력을 감소시킬 수 있다.
그리고, 패널 구동 회로(750)는 디스플레이 패널(110) 또는 회로 보드에 실장되어 디스플레이 패널(110)에 영상을 표시한다. 패널 구동 회로(750)는 디스플레이 패널(110)의 화소 어레이 기판에 마련된 패드부에 연결되고, 제어부(710)의 제어에 따라 화소 구동 라인들에 구동 신호와 데이터 신호를 공급함으로써 각 화소에 영상을 표시한다. 일 예에 따른 패널 구동 회로(750)는 집적 회로로 이루어질 수 있다.
그리고, 터치 구동 회로(760)는 디스플레이 패널(110) 또는 회로 보드에 실장되어 터치 패널(130)의 터치 전극층에 연결된다. 터치 구동 회로(760)는 터치 전극층에 마련된 터치 전극들을 통해 사용자 터치를 센싱한다. 일 예에 따른 터치 구동 회로(760)는 터치 전극들 각각에 터치 구동 신호를 공급하고 터치 전극들의 정전 용량 변화를 센싱하여 터치 센싱 신호(또는 터치 로우 데이터)를 생성하고, 생성된 터치 센싱 신호를 제어부(710)에 제공한다. 예를 들면, 터치 구동 회로(760)는 터치 전극들의 정전 용량 변화를 센싱하여 아날로그 센싱 신호를 생성하고, 생성된 아날로그 센싱 신호를 디지털 신호로 변환하여 터치 센싱 신호를 생성할 수 있다.
상기 터치 구동 회로(760)는 패널 구동 회로(750)에 내장될 수 있다. 이 경우, 터치 구동 회로(760)와 패널 구동 회로(750)는 하나의 통합 구동 집적 회로로 구성되어 디스플레이 패널(110) 또는 회로 보드에 실장될 수 있다.
도 5는 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 도 2와 결부하여 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기의 구동 방법은 디스플레이 모듈(100)의 후면에 배치된 진동 발생 모듈(500)에 진동 구동 신호를 공급하여 진동 발생 모듈(500)의 진동에 따라 디스플레이 모듈(100)을 진동시켜 음향을 출력하는 단계, 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따라 진동 발생 모듈(500)에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 단계, 및 센싱된 포스 터치에 해당하는 어플리케이션을 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일 예에 따른 전자 기기의 구동 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 오디오 소스의 입력 여부 또는 오디오 신호의 생성 여부에 사운드 모드인지를 판단한다(S100).
그리고, 오디오 소스가 입력되거나 오디오 신호가 생성되어 사운드 모드일 경우(S100의 'Yes'), 사운드 모드의 모드 신호를 생성한다(S200).
그리고, 오디오 신호를 증폭하여 진동 구동 신호를 생성한다(S210).
그리고, 사운드 모드의 모드 신호에 따라 진동 구동 신호를 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 적어도 하나에 공급함으로써 진동 구동 신호에 의한 역압전 효과에 따른 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 적어도 하나의 진동에 따라 디스플레이 모듈(100)을 진동시켜 디스플레이 모듈(100)의 진동에 따라 음향을 출력한다(S230).
그리고, 오디오 소스가 입력되지 않거나 오디오 신호가 생성되지 않을 경우(S100의 'No'), 포스 센싱 모드의 모드 신호를 생성한다(S300).
그리고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 진동 소자(510, 530)에서 발생되는 포스 센싱 신호를 구동 회로부(700)에 공급함으로써 디스플레이 모듈(100)의 휨에 의한 압전 효과에 따라 진동 발생 모듈(500)에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱한다(S310). 예를 들면, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자(510)로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자(530)로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 기반으로 포스 터치 레벨을 산출하여 포스 터치를 센싱할 수 있다.
그리고, 단계(S310)에서 산출된 포스 터치 레벨에 해당하는 포스 터치 어플리케이션을 실행한다(S330).
그리고, 전술한 단계(S100) 내지 단계(S330)를 반복한다.
그리고, 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기의 구동 방법은 디스플레이 모듈(100)의 터치 패널(130)을 통해 사용자 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하고, 산출된 터치 위치와 중첩되는 디스플레이 모듈(100)의 후면 영역을 검출한 후, 제 1 및 제 2 진동 소자(510, 530) 중 검출된 디스플레이 모듈(100)의 후면 영역을 진동시키는 진동 소자(510, 530)로부터의 포스 센싱 신호를 기반으로 포스 터치 레벨을 산출하여 포스 터치를 센싱할 수 있다.
이와 같은, 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기 및 이의 구동 방법은 진동 발생 모듈(500)의 진동에 따라 디스플레이 모듈(100)을 진동시켜 디스플레이 패널(110)의 전방으로 음향을 출력함으로써 별도의 음향 장치 또는 스피커 없이도 정확한 음향을 출력할 수 있으며, 이를 통해 시청자의 몰입도를 증가시킬 수 있다. 그리고, 본 출원의 일 예에 따른 전자 기기는 사용자 포스 터치에 의한 디스플레이 모듈(100)의 휨에 따라 진동 발생 모듈(500)에서 발생되는 신호를 이용해 사용자 포스 터치를 센싱함으로써 별도의 포스 터치 센서 없이도 사용자 포스 터치를 센싱할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 진동 소자의 출력 신호를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 예에 따른 진동 소자(510, 530)는 노멀(normal) 상태, 푸쉬(push) 상태, 홀드 푸쉬(hold push) 상태, 및 릴리즈(release) 상태를 가질 수 있다.
상기 노멀 상태의 진동 소자(510, 530)는 압전 물질층(PM) 내 전하의 분극 상태가 전체적으로 평형 상태로 유지되므로, 0V의 전압 레벨을 갖는 포스 센싱 신호(FSS)를 출력할 수 있다.
상기 푸쉬 상태의 진동 소자(510, 530)는 압축 변형에 따른 압전 물질층(PM) 내 중심 원자가 이동(화살표로 표시)함에 따라 분극 세기가 감소하고, 감소된 유도 전하가 평형 상태로 가기 위한 이동(점선으로 표시)에 따라 발생되는 전위차에 의해 정극성(PFSS)의 전압 레벨을 갖는 포스 센싱 신호(FSS)를 출력할 수 있다.
상기 홀드 푸쉬 상태의 진동 소자(510, 530)는 압축 변형에 따른 압전 물질층(PM) 내 전하 이동이 완료되어 전하의 분극 상태가 평형 상태에 도달하므로, 0V의 전압 레벨을 갖는 포스 센싱 신호를 출력할 수 있다.
상기 릴리즈 상태의 진동 소자(510, 530)는 압축 해제에 따른 압전 물질층(PM) 내 중심 원자가 원래 위치로 이동(화살표로 표시)함에 따라 분극 세기가 증가하고 증가된 유도 전하가 평형 상태로 가기 위한 이동(점선으로 표시)에 따라 발생되는 전위차에 의해 부극성(NFSS)의 전압 레벨을 갖는 포스 센싱 신호(FSS)를 출력할 수 있다. 그리고, 처음 상태인 노멀 상태로 복귀하게 된다.
이와 같은, 본 출원의 일 예에 따른 진동 소자(510, 530)는 압축 변형 또는 압축 해제에 따른 분극 세기에 따라서 정극성(PFSS)의 전압 레벨을 갖는 포스 센싱 신호(FSS)와 부극성(NFSS)의 전압 레벨을 갖는 포스 센싱 신호(FSS)를 출력함으로써 포스 터치 센서의 역할을 할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 진동 소자에 대한 푸쉬 상태와 릴리즈 상태 각각에서의 출력 전압을 측정한 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 실험에서는 진동 소자에 2초 동안 압축 하중을 인가한 후, 진동 소자에 인가되는 압축 하중을 해제하여 진동 소자의 출력 전압이 0V가 될 때까지 대기하는 과정을 반복하여 하중에 따른 푸쉬 상태와 릴리즈 상태에서 진동 소자의 출력 전압을 측정하였다. 도 7에서, 굵은 실선은 푸쉬 상태에서 진동 소자의 출력 전압을 나타내며, 가는 점선은 릴리즈 상태에서 진동 소자의 출력 전압을 나타낸다.
도 7에서 알 수 있듯이, 푸쉬 상태에서 진동 소자의 출력 전압은 압축 하중이 60gf, 100gf, 200gf, 300gf, 400gf, 500gf, 600gf, 700gf, 및 1000gf의 순으로 점점 높아질수록 점점 증가하는 것을 알 수 있다. 반면에, 릴리즈 상태에서 진동 소자의 출력 전압은 압축 하중이 60gf, 100gf, 200gf, 300gf, 400gf, 500gf, 600gf, 700gf, 및 1000gf의 순으로 점점 높아질수록 점점 감소하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 출원의 일 예에 따른 진동 소자(510, 530)는 압축 변형시 정극성 전압을 출력하고 압축 해제 시 부극성 전압을 출력함으로써, 포스 터치의 센싱을 위한 포스 터치 센서의 역할을 하면서, 역압전 효과에 따라 진동하여 디스플레이 모듈을 진동시켜 음향을 출력하는 스피커의 역할을 할 수 있다.
본 출원에 예에 따른 전자 기기는 모바일 디바이스, 영상 전화기, 스마트 와치(smart watch), 와치 폰(watch phone), 웨어러블 기기(wearable device), 폴더블 기기(foldable device), 롤러블 기기(rollable device), 벤더블 기기(bendable device), 플렉서블 기기(flexible device), 커브드 기기(curved device), 전자 수첩, 전자 책, PMP(portable multimedia player), PDA(personal digital assistant), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 데스크탑 PC(desktop PC), 랩탑 PC(laptop PC), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 네비게이션, 차량용 네비게이션, 차량용 표시장치, 텔레비전, 월페이퍼(wall paper) 표시장치, 샤이니지(signage) 기기, 게임기기, 노트북, 모니터, 카메라, 캠코더, 및 가전 기기 등에 적용될 수 있다.
본 출원에 따른 전자 기기는 아래와 같이 설명될 수 있다.
본 출원에 따른 전자 기기는 영상을 표시하는 디스플레이 모듈, 디스플레이 모듈의 후면에 결합되고 진동 구동 신호에 응답하여 디스플레이 모듈을 진동시키는 진동 발생 모듈, 및 진동 발생 모듈에 진동 구동 신호를 제공하고 디스플레이 모듈의 휨에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 구동 회로부를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 진동 발생 모듈은 진동 구동 신호에 따른 역압전 효과에 따라 디스플레이 모듈을 진동시키고, 디스플레이 모듈의 휨에 따른 압전 효과에 따라 포스 센싱 신호를 발생할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 진동 발생 모듈은 디스플레이 모듈의 제 1 후면 영역에 결합되고 진동 구동 신호에 따라 디스플레이 모듈의 제 1 후면 영역을 진동시키며 디스플레이 모듈의 휨에 따라 제 1 포스 센싱 신호를 발생하는 제 1 진동 소자, 및 디스플레이 모듈의 제 2 후면 영역에 결합되고 진동 구동 신호에 따라 디스플레이 모듈의 제 2 후면 영역을 진동시키며 디스플레이 모듈의 휨에 따라 제 2 포스 센싱 신호를 발생하는 제 2 진동 소자를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 구동 회로부는 사운드 모드 동안 제 1 및 제 2 진동 소자 각각에 진동 구동 신호를 공급하고, 포스 센싱 모드 동안 제 1 진동 소자로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 구동 회로부는 사운드 모드 또는 포스 센싱 모드를 위한 모드 신호를 생성하고, 사운드 모드 동안 오디오 소스를 기반으로 오디오 신호를 생성하는 제어부, 오디오 신호를 진동 구동 신호로 증폭하여 출력하는 오디오 앰프부, 제 1 진동 소자로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 수신하여 포스 센싱 데이터를 생성해 제어부에 제공하는 포스 센싱부, 및 사운드 모드의 모드 신호에 따라 오디오 앰프부로부터 공급되는 진동 구동 신호를 제 1 및 제 2 진동 소자 중 적어도 하나에 공급하고, 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 포스 센싱부에 공급하는 채널 선택부를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 제 1 및 제 2 진동 소자 각각은 디스플레이 모듈의 후면에 부착되고 압전 물질층을 갖는 압전 소자를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 디스플레이 모듈을 지지하는 지지 프레임을 포함하며, 지지 프레임은 디스플레이 모듈의 후면을 덮는 프레임 바닥부, 디스플레이 모듈의 후면 가장자리를 지지하는 프레임 측벽부, 및 제 1 및 제 2 진동 소자 각각과 중첩되도록 프레임 바닥부에 마련된 개구부를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 디스플레이 모듈은 영상을 표시하는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널을 덮는 커버 윈도우, 및 디스플레이 패널과 커버 윈도우 사이에 개재된 터치 패널을 더 포함하며, 구동 회로부는 터치 패널을 통해 사용자 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하고, 제 1 및 제 2 진동 소자 중 산출된 터치 위치와 중첩되는 디스플레이 모듈의 후면 영역에 결합된 진동 소자로부터의 포스 센싱 신호를 센싱할 수 있다.
본 출원에 따른 전자 기기의 구동 방법은 디스플레이 모듈의 후면에 배치된 진동 발생 모듈에 진동 구동 신호를 공급하여 진동 발생 모듈의 진동에 따라 디스플레이 모듈을 진동시켜 음향을 출력하는 단계, 및 디스플레이 모듈의 휨에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 디스플레이 모듈을 진동시켜 음향을 출력하는 단계는 진동 구동 신호에 의한 역압전 효과에 따른 진동 발생 모듈의 진동에 따라 디스플레이 모듈을 진동시키고, 포스 터치를 센싱하는 단계는 디스플레이 모듈의 휨에 의한 압전 효과에 따라 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 센싱할 수 있다.
본 출원에 따른 전자 기기의 구동 방법은 사운드 모드 또는 포스 센싱 모드를 위한 모드 신호를 생성하는 단계, 및 사운드 모드의 모드 신호에 따라 진동 구동 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 진동 발생 모듈은 디스플레이 모듈의 제 1 후면 영역에 결합된 제 1 진동 소자와 디스플레이 모듈의 제 2 후면 영역에 결합된 제 2 진동 소자를 포함하며, 디스플레이 모듈을 진동시켜 음향을 출력하는 단계는 사운드 모드의 모드 신호에 기초한 제 1 및 제 2 진동 소자 중 적어도 하나의 진동에 따라 디스플레이 모듈을 진동시킬 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 포스 터치를 센싱하는 단계는 포스 센싱 모드의 모드 신호에 따라 제 1 진동 소자로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 제 2 진동 소자로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 기반으로 포스 터치 레벨을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 출원의 일 예에 따르면, 포스 터치를 센싱하는 단계는 디스플레이 모듈의 터치 패널을 통해 사용자 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하는 단계, 산출된 터치 위치와 중첩되는 디스플레이 모듈의 후면 영역을 검출하는 단계, 및 제 1 및 제 2 진동 소자 중 검출된 디스플레이 모듈의 후면 영역을 진동시키는 진동 소자로부터의 포스 센싱 신호를 기반으로 포스 터치 레벨을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 본 출원의 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원의 적어도 하나의 예에 포함되며, 반드시 하나의 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 본 출원의 적어도 하나의 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 본 출원이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 본 출원은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 출원의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 출원의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디스플레이 모듈 110: 디스플레이 패널
130: 터치 패널 300: 지지 프레임
310: 프레임 측벽부 330: 프레임 바닥부
400: 프레임 결합 부재 500: 진동 발생 모듈
510: 제 1 진동 소자 530: 제 2 진동 소자
700: 구동 회로부 710: 제어부
720: 오디오 앰프부 730: 포스 센싱부
740: 채널 선택부 750: 패널 구동 회로
760: 터치 구동 회로 900: 시스템 하우징

Claims (20)

  1. 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈의 후면에 배치된 진동 발생 모듈; 및
    상기 진동 발생 모듈에 진동 구동 신호를 제공하고, 상기 디스플레이 모듈의 휨에 따라 상기 진동 발생 모듈에서 발생되는 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 터치를 센싱하는 구동 회로부를 포함하고,
    상기 구동 회로부는,
    오디오 소스의 입력 여부에 따라 상기 진동 발생 모듈의 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드가 사운드 모드 또는 포스 센싱 모드인지를 지시하는 모드 신호를 생성하고, 상기 사운드 모드 동안 상기 오디오 소스를 기반으로 오디오 신호를 생성하는 제어부;
    상기 오디오 신호를 상기 진동 구동 신호로 증폭하여 출력하는 오디오 앰프부;
    상기 진동 발생 모듈로부터 상기 포스 센싱 신호를 수신하여 포스 센싱 데이터를 생성해 상기 제어부에 제공하는 포스 센싱부; 및
    결정된 구동 모드가 상기 오디오 소스가 입력되는 상기 사운드 모드이면, 상기 오디오 앰프부로부터 공급되는 상기 진동 구동 신호를 상기 진동 발생 모듈에 공급하고, 결정된 구동 모드가 상기 오디오 소스가 입력되지 않는 상기 포스 센싱 모드이면, 상기 진동 발생 모듈로부터 상기 포스 센싱 신호를 상기 포스 센싱부에 공급하는 채널 선택부를 포함하는, 전자 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 발생 모듈은 상기 진동 구동 신호에 따른 역압전 효과에 따라 상기 디스플레이 모듈을 진동시키고, 상기 디스플레이 모듈의 휨에 따른 압전 효과에 따라 상기 포스 센싱 신호를 발생하는, 전자 기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 발생 모듈은,
    상기 디스플레이 모듈의 제 1 후면 영역에 배치된 제 1 진동 소자; 및
    상기 디스플레이 모듈의 제 2 후면 영역에 배치된 제 2 진동 소자를 포함하는, 전자 기기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 사운드 모드 동안 상기 제 1 및 제 2 진동 소자 각각에 상기 진동 구동 신호를 공급하고, 상기 포스 센싱 모드 동안 상기 제 1 진동 소자로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 상기 제 2 진동 소자로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 센싱하는, 전자 기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 발생 모듈은 제 1 진동 소자 및 제 2 진동 소자를 포함하고,
    상기 포스 센싱부는 상기 제 1 진동 소자로부터의 제 1 포스 센싱 신호와 상기 제 2 진동 소자로부터의 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 수신하여 상기 포스 센싱 데이터를 생성하고,
    상기 채널 선택부는 상기 사운드 모드에서 상기 제 1 및 제 2 진동 소자 중 적어도 하나에 상기 진동 구동 신호를 공급하고, 상기 포스 센싱 모드에서 상기 제 1 진동 소자로부터의 상기 제 1 포스 센싱 신호와 상기 제 2 진동 소자로부터의 상기 제 2 포스 센싱 신호 중 적어도 하나를 상기 포스 센싱부에 공급하는, 전자 기기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 진동 소자 각각은 압전 물질층을 갖는 압전 소자를 포함하는, 전자 기기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈을 지지하는 지지 프레임을 포함하며,
    상기 지지 프레임은,
    상기 디스플레이 모듈의 후면을 덮는 프레임 바닥부;
    상기 디스플레이 모듈의 후면 가장자리를 지지하는 프레임 측벽부; 및
    상기 진동 발생 모듈과 중첩되도록 상기 프레임 바닥부에 마련된 개구부를 포함하는, 전자 기기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 진동 발생 모듈에 대한 진동 공간을 제공하는, 전자 기기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 진동 발생 모듈과 중첩되는 상기 프레임 바닥부를 관통하도록 구성된, 전자 기기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은,
    상기 영상을 표시하는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널을 덮는 커버 윈도우; 및
    상기 디스플레이 패널과 상기 커버 윈도우 사이에 개재된 터치 패널을 더 포함하며,
    상기 구동 회로부는 상기 터치 패널을 통해 사용자 터치를 센싱하여 터치 위치를 산출하고, 산출된 터치 위치와 중첩되는 상기 진동 발생 모듈로부터 상기 포스 센싱 신호를 센싱하는, 전자 기기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은,
    복수의 화소로 이루어진 화소 어레이를 갖는 화소 어레이 기판; 및
    상기 화소 어레이를 봉지하는 봉지층을 포함하는, 전자 기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은 상기 터치 패널 상에 배치된 편광 필름을 더 포함하는, 전자 기기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 편광 필름은 필름 부착 부재를 매개로 상기 터치 패널에 부착되는, 전자 기기.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 편광 필름은 상기 봉지층과 상기 터치 패널 사이에 배치되는, 전자 기기.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지 프레임의 후면과 각 측면을 둘러싸는 하우징을 더 포함하는, 전자 기기
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    지지 프레임의 후면에 배치된 하우징 바닥부;
    상기 지지 프레임의 각 측면을 감싸는 하우징 측벽부를 포함하는, 전자 기기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 지지 프레임의 후면에 배치되고,
    상기 하우징 바닥부는 상기 구동 회로부를 덮도록 구성된, 전자 기기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 프레임 바닥부와 상기 하우징 바닥부 사이에 배치되는, 전자 기기.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 구동 회로부는 상기 사용자 터치를 센싱하는 터치 구동 회로를 포함하는, 전자 기기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 터치 패널은 터치 전극들을 갖는 터치 전극층을 포함하고,
    상기 터치 구동 회로는 상기 터치 전극층에 연결되고, 상기 터치 전극들을 통해 상기 사용자 터치를 센싱하는, 전자 기기.
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