WO2023101098A1 - 휴대용 전자기기 - Google Patents

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WO2023101098A1
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민강희
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    • H04R2420/07—Applications of wireless loudspeakers or wireless microphones

Definitions

  • the present invention relates to a portable electronic device having a user input unit.
  • portable electronic devices As wireless communication technology develops, types of portable electronic devices are diversifying. In addition to laptops, tablets, and mobile terminals, smaller portable electronic devices such as portable audio devices such as wireless earphones are commercialized.
  • a portable audio device refers to an audio device that receives a sound signal from a terminal and transmits sound information collected through a microphone to the terminal.
  • a wired method for receiving a sound signal by inserting a terminal into an ear jack of a terminal was used for a portable audio device, but recently, demand for a wireless communication type portable audio device has increased in terms of mobility and convenience of use.
  • the portable audio device has a sound output unit and can perform functions such as music reproduction and phone call. It can make a phone call by connecting to a base station by itself, obtain sound data by directly connecting to an external server, and perform the above function through pairing by connecting to another terminal.
  • Portable audio devices designed with portability in mind, such as a headphone type worn on the head in a band shape, an ear-hung type, and an ear-worn type, are being developed.
  • Bands that are fixed to the head or designs that are worn around the neck are bulky over a certain size, so recently, only the earbuds that are inserted into the ears are wirelessly configured, and as a case for charging and storing them, the earbuds are separately equipped with a cradle.
  • Demand for type portable audio devices is increasing.
  • Portable audio devices in the form of earbuds have good usability, but are small in size and have difficulty in arranging parts such as batteries and user input units.
  • An object of the present invention is to provide a portable audio device having a user input unit capable of detecting two types of input.
  • the housing ; and a user input unit positioned inside the housing, wherein the user input unit includes: a first input unit disposed on an inner surface of the housing and detecting a touch input; and a second input unit overlapping the first input unit and detecting a push input.
  • the user input unit may include a flexible substrate on which the first input unit and the second input unit are mounted; and a connector connecting a main board mounted on the housing and the first input unit and the second input unit.
  • the flexible substrate may include a first substrate having the first input unit mounted on one surface and the second input unit mounted on the other surface, and one surface of the first substrate may be closely attached to an inner surface of the housing.
  • a first insulating layer positioned on one surface of the first substrate and having the first input unit disposed thereon; a second insulating layer located on the other surface and having the second input unit disposed thereon; and a ground layer positioned between the first insulating layer and the second insulating layer.
  • a carrier on which the user input unit is seated and inserted into the housing; and a metal spring covering the second input unit and maintaining a predetermined distance from the other surface of the first substrate, wherein the metal spring may come into contact with the carrier.
  • the second input unit may detect a change in distance from the metal spring and determine the push input.
  • a dielectric having elasticity positioned between the second input unit and the metal spring may be included.
  • the second input unit includes a first electrode and a second electrode disposed apart from each other by a predetermined distance on the other surface of the first substrate, the metal spring is grounded, and the magnitude of the electric field between the first electrode and the second electrode. Based on the change, a change in distance to the metal spring may be detected.
  • the second input unit includes a first electrode positioned on the other surface of the first substrate and a second electrode positioned on the other surface of the first substrate and connected to the metal spring, and A change in distance from the metal spring may be sensed based on a change in magnitude of the electric field.
  • the flexible substrate includes a second substrate disposed to face the other surface of the first substrate and a third substrate connecting the first substrate and the second substrate, and the second input unit is connected to the other surface of the first substrate. and a first electrode positioned on the first electrode and a second electrode positioned on the second substrate facing the first electrode, and detecting the push input based on a change in distance between the first electrode and the second electrode.
  • It may include a dielectric material positioned between the first substrate and the second substrate and having elasticity.
  • a conductive pad located on the other surface of the first substrate and disposed adjacent to the first electrode; and a control unit periodically and alternately activating the first input unit and the second input unit, wherein the control unit periodically controls the potentials of the first electrode and the conductive pad to be the same when the first input unit is activated. can do.
  • the housing may include a main body on which the sound output unit is mounted, and an extension part having one end coupled to the main body and having the user input unit mounted thereon.
  • the first input unit may include a plurality of electrodes disposed along the longitudinal direction of the extension unit.
  • the portable audio device can detect two types of inputs, and thus can sufficiently secure the number of user commands that can be input.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a portable audio device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a portable audio device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of a user input unit according to an embodiment of a portable audio device of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a first input unit and a second input unit of the portable audio device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of assembling a user input unit according to an embodiment of a portable audio device according to the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams illustrating various embodiments of a first input unit according to an embodiment of a portable audio device of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the arrangement of a user input unit according to another embodiment of a portable audio device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a user input unit according to another embodiment of the portable audio device of the present invention.
  • FIGS. 10 to 14 are diagrams illustrating various modified examples of a user input unit according to another embodiment of a portable audio device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a portable audio device 300 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the portable audio device 300 according to an embodiment of the present invention.
  • the portable audio device 300 of the present invention includes a control unit 380, a wireless communication unit 385, a sound output unit 340, a sensing unit 365, a microphone 360, a user input unit 370 and a power supply unit 390. Including, it can be accommodated inside the housing 310.
  • the housing may include a main body 301 on which components such as an audio output unit are mounted, and an extension part 302 extending from the main body 301 and exposed to the outside of the ear.
  • the extension 302 is exposed to the outside, and a user input unit 370, a microphone 360, and a wireless communication unit 385 may be disposed.
  • the control unit 380 may control the sound output unit 340 to be driven according to the sound signal received through the wireless communication unit 385, and transmits the sound collected by the microphone 360 through the wireless communication unit 385 or ,
  • the sound output unit 340 may be controlled to provide a clearer sound by using the noise collected by the microphone 360.
  • a printed circuit board 381 is located inside the housings 301 and 032, and a plurality of ICs are mounted on the printed circuit board 381, so when placed overlapping with the battery 391, the thickness increases. there is a problem. Accordingly, the flexible board 382 may be used to mount and connect some components such as the microphone 360, the user input unit, and the sound output unit 340, and arranged so as not to overlap with the battery 391.
  • the portable audio device of the present invention may include a wireless communication unit 385 to receive sound signals in a wireless manner.
  • the wireless communication unit 385 may communicate by connecting to a mobile communication base station by itself, but in general, it may connect to an external device such as the mobile terminal 100 through short-range communication.
  • Examples of communication methods of short range communication include Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and Near Field Communication (NFC).
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Near Field Communication
  • Wi-Fi Wireless-Fidelity
  • Wi-Fi Direct Wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technology may mean at least one.
  • the sound output unit 340 is a device that outputs sound according to a sound signal, and serves to deliver sound by being inserted into the user's ear. Sound is output through the sound output unit 340 based on the sound signal received through the wireless communication unit 385, and the sound hole 345 through which the sound output from the sound output unit 340 is output is formed in the housing 310. can be provided in
  • the sound output unit 340 may additionally include a resonance hole 316 for resonance in addition to the sound hole 345 through which sound is output, and the sound may vary depending on the location and size of the resonance hole 316 .
  • the sensing unit 365 can sense the state of the inside and outside of the portable audio device and use it to control the portable audio device.
  • the sensing unit 140 includes a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, a touch sensor, a motion sensor, an RGB sensor, and an infrared sensor (IR sensor). , an optical sensor, a battery gauge, and an environmental sensor (eg, a barometer, a hygrometer, a thermometer, a radiation detection sensor, a heat detection sensor, a gas detection sensor, etc.).
  • the size of the portable audio device 300 is limited, the number of sensing units 365 can be minimized, and surrounding information (temperature, illumination, etc.) can be acquired through a terminal connected through the wireless communication unit 385.
  • the microphone 360 processes external sound signals into electrical voice data.
  • the processed voice data is transferred to an external terminal or external server through the wireless communication unit 385 .
  • Various noise cancellation algorithms for removing noise generated in the process of receiving an external sound signal may be implemented in the microphone 360 .
  • This noise cancellation method is called active noise control (ANC), noise canceling, or active noise reduction (ANR). It is a technology that blocks noise by analyzing the noise collected through the ANC microphone and outputting an offset interference signal that can cancel it.
  • ANC active noise control
  • ANR active noise reduction
  • the power supply unit 390 may include a battery mounted thereon to supply power required for wireless operation. Since the battery needs to be placed in a small space and its usability deteriorates when its weight is too heavy, a separate cradle can be provided to store and charge it.
  • the battery inside the housing When inserted into the cradle, the battery inside the housing can be charged through the auxiliary battery provided in the cradle, and the charging terminal 392 can be exposed to the outside of the housing 310 for connection with the auxiliary battery of the cradle.
  • the user input unit 370 is a device for inputting a user's command, and information may be obtained through a mobile terminal connected to the wireless communication unit 385, but a simple user input unit 370 is provided so that simple operations can be easily performed without a mobile terminal. can be provided
  • a user input unit capable of reproducing/pausing sound or selecting whether or not to receive a call signal and adjusting the volume is required, and in the case of simple function switching, a user input unit is required that is pressed like a button, and volume control
  • a user input unit capable of detecting an input in a sliding manner is required.
  • the user input unit 370 Since the user input unit 370 needs to be exposed to the outside, it may be located on the opposite side of the sound hole 345 of the main body or on the extension part 302 .
  • the present invention relates to a user input unit located in the extension unit 302, and will be described in detail with reference to the drawings below.
  • the user input unit 370 to be described below is applicable not only to the acoustic device including the sound output unit 340, but also to other small portable electronic devices, and for convenience of description, based on the type of electronic device including the sound output unit. be explained by
  • the user input unit 370 of this embodiment may include a first input unit 371 that detects a touch input and a second input unit 372 that detects a push input.
  • the first input unit 371 includes a plurality of electrodes that sense a touch input and can detect a slide input in the direction in which the electrodes are arranged. When the user touches the extended portion 302 and moves it up and down in the longitudinal direction, a slide input can be detected, and step-by-step control such as sound control can be performed.
  • the second input unit 372 for detecting a push input may have a small size and include a force sensor capable of detecting a push input.
  • the first input unit 371 can sense a touch input by detecting a change in potential of the electrode by the user's hand when the user's hand touches the electrode, and can detect an electrode where a touch input is continuously performed to input a slide. can detect
  • the second input unit 372 includes a force sensor, and the force sensor may use a strain gage, a MEMS ultrasonic sensor, an inductive method using a coil, an electrode sensor method, or the like.
  • the strain gauge may detect a push input by detecting a change in resistance when a length of a resistance wire arranged in a zigzag shape is changed by pressure.
  • a plurality of strain gauges may be used to detect the pressure direction, and the second input unit 372 may be implemented with a single strain gauge to detect only the presence or absence of deformation.
  • MEMS MicroElectroMechanical Systems
  • ultrasonic sensor can recognize the three-dimensional shape of an object in the air by combining a thermal organic ultrasonic source using the thermal properties of nanocrystalline Porous Silicon and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) type condenser microphone. As an ultrasonic sensor, it can detect deformation.
  • the inductive method using a coil includes a coil and a metal object, and when a distance of a metal object adjacent to the coil changes when a user presses the push input by detecting a change in current flowing through the coil.
  • the electrode sensor is a force sensor using two electrodes spaced apart from each other with a predetermined gap. When pressure is applied to the force sensor, a change in the strength of an electric field formed between the electrodes occurs, and a push input can be sensed based on this.
  • the user input unit 370 may be implemented by applying other types of force sensors.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement of a user input unit 370 according to an embodiment of a portable audio device 300 of the present invention.
  • the user input unit 370 is located on the extension unit 302 and the first input unit 371 and the second input unit 372 may be located in opposite directions.
  • Figure 3 (b) is a cross-sectional view of the dotted line portion of (a), the first input unit 371 located on one side can detect a slide input through a plurality of electrodes that detect the user's touch input, and on the other side The positioned second input unit 372 may detect a push input.
  • FIG. 3 is an A-A' cross-sectional view of (a), wherein the first input unit 371 is disposed in close contact with the inner surface of the housing 310 and the second input unit 372 is spaced apart from the housing 310. It is disposed and can receive a push input by detecting a change in the distance of the housing 310 .
  • the extension part 302 has a cylindrical shape, but may have a flat surface so that the distance between the first input part 371 and the outer surface of the housing 310 can be constant.
  • the second input unit 372 is also configured to have a flat surface so that the user can check the position of the second input unit 372 by touch.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the first input unit 371 and the second input unit 372 of the portable audio device 300 of the present invention. (a) shows the first input unit 371, and (b) shows the second input unit 372.
  • a plurality of electrodes 3711 are continuously disposed in one direction, and when a user touches each electrode, the resistance of the electrode changes and the touch input can be sensed.
  • a function such as volume control may be performed by recognizing the slide touch input.
  • the first input unit 371 may be placed in close contact with the inner surface of the housing 310 so that the distance between the electrode and the finger is constant when the user touches the housing 310 .
  • the second input unit 372 includes a pair of electrodes 3721 and 3722, and the first electrode 3721 and the second electrode 3722 are used to detect a change in distance between the electrodes. may be arranged to form a predetermined gap.
  • the first electrode 3721 may come into close contact with the inner surface of the housing 310 and the second electrode 3722 may be located on the carrier 315 located inside the housing 310 .
  • the control unit may determine whether there is a user input based on the change in capacitance between the first electrode 3721 and the second electrode 3722 .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of assembling a user input unit 370 according to an embodiment of a portable audio device 300 of the present invention.
  • the user input unit 370 of the present invention can be formed on one flexible substrate 373, and the flexible substrate 373 includes the first substrate 3731 where the first input unit 371 is located and the second input unit 372
  • the second substrate 3732 on which is positioned may be bent and positioned in opposite directions.
  • the user input unit 370 may be seated and may include a carrier 315 for disposing a battery, a microphone, an antenna, and the like. As shown in (b) of FIG. 5 , the carrier 315 may be inserted into a cylindrical portion corresponding to the extension portion 302 of the housing 310 from the bottom.
  • the gap for pressure sensing of the second input unit 372 may not be stably maintained, and the shape changes during compression and returns to its original shape.
  • a restorable elastic member may be used.
  • FIG. 6 and 7 are diagrams illustrating various embodiments of the first input unit 371 according to an embodiment of the portable audio device 300 of the present invention.
  • an elastic cap 3741 positioned between the housing 310 and the second input unit 372 may be provided using a material having elasticity such as rubber or silicon.
  • the elastic cap 3741 may include an actuator that protrudes to press the second input unit 372 .
  • the distance from the housing 310 may be maintained by using a foam tape 3742 including an elastic foam.
  • a foam tape 3742 including an elastic foam By placing the foam tape 3742 between the pair of electrodes of the second input unit 372, it is possible to sense the change in the distance between the electrodes according to the pressure.
  • FIG. 6 (c) and (d) show an embodiment using a metal spring 374 as an elastic member.
  • the metal spring 374 is compressed when the carrier 315 is inserted into the housing 310 and restored to its original shape after assembly to maintain a spaced distance from the housing 310 .
  • the metal spring 374 is compressed, and when the pressure is removed, it may return to its original shape.
  • (c) is an embodiment in which a pair of electrodes are located on the side of the metal spring 374 and the carrier 315
  • (d) is an embodiment in which the metal spring 374 is electrically mounted on the substrate on which the second input unit 372 is mounted. It is an embodiment in which the metal spring 374 itself is configured as an electrode by being connected.
  • FIG. 7 illustrates the second input unit 372 including the metal spring 374 of FIG. 6 (c) and (d) in various embodiments, in which the second input unit 372 is mounted. It can be coupled on the flexible substrate 373.
  • the metal spring 374 may include a connection portion 3743 connecting the cover portion 3744 covering the second input portion 372 and the flexible substrate 373 .
  • the connecting portion 3743 may be bent and restored to its original shape even if it is deformed when pressed.
  • An actuator 3745 protruding from the metal spring 374 may be further included, and the two second input units 372 may be implemented by using two actuators as shown in (a) and (b) of FIG. 7 .
  • only one second input unit 372 may be provided as shown in (c) and (d) of FIG. 7 .
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the arrangement of a user input unit 370 according to another embodiment of the portable audio device 300 of the present invention. As shown in (a) of FIG. 8 , in the user input unit 370 of this embodiment, the first input unit 371 and the second input unit 372 may be positioned on the same side.
  • the user input unit 370 is placed on both sides of the extension unit 302, so that the portion occupied by the user input unit 370 increases in a limited space, so that mounting space for other parts such as batteries is insufficient or the extension unit 302 There is a problem with increasing the size of .
  • the first input unit 371 and the second input unit 372 are disposed on the same side to reduce the size of the user input unit 370 and increase the efficiency of the internal space.
  • the user can provide an input through the first input unit 371 by sliding and touching one side and a push input through the second input unit 372 by applying one side.
  • FIG. 8 is a B-B' cross-sectional view of (a), wherein the first input unit 371 is disposed in close contact with the housing 310 and the second input unit 372 is disposed inside the first input unit 371. can be placed.
  • An elastic member such as a metal spring 374 may be included by the gap of the second input unit 372 .
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of the user input unit 370 of FIG. 8 .
  • the first input unit 371 may include a plurality of electrodes positioned on one surface (outer surface), and the plurality of electrodes are the length of the extension part 302. direction can be arranged side by side.
  • the second input unit 372 may be located inside the first input unit 371 and may sense an electric field, that is, capacitance, between the other surface and the spaced electrode using the other surface of the first input unit 371 . As shown in (b) of FIG. 8 , when the user presses the outer wall of the housing 310 of the extension part 302 , the distance between the pair of electrodes is shortened and the capacitance may be changed.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating an example of the user input unit 370, in which (a) is an unfolded state and (b) is a folded state for mounting.
  • the user input unit 370 can be disposed on the flexible substrate 373, and the electrodes of the first input unit 371 and the second input unit 372 are formed on the surface of the flexible substrate 373. can be placed
  • the two flexible substrates 373 may be folded facing each other and mounted on the housing 310, or by using one flexible substrate 373 as in the embodiments of FIGS. 12 and 14.
  • the first input unit 371 and the second input unit 372 may be implemented.
  • a plurality of electrodes of the first input unit 371 may include a first substrate 3731 disposed on one surface and a second substrate 3732 disposed to face the other surface of the first substrate 3731 .
  • the second input unit 372 is located on the first electrode 3721 and the second substrate 3732 located on the other side of the first substrate 3731 and faces the first electrode 3721 in a folded state as shown in (b).
  • a second electrode 3722 may be included.
  • FIGS. 10 to 14 are views showing various modified examples of the user input unit 370 according to another embodiment of the portable audio device 300 of the present invention, and (a) is a cross-sectional view (b) of the user input unit 370.
  • One surface of the flexible substrate 373 (c) shows the other surface of the flexible substrate 373.
  • the flexible substrate 373 of the embodiment of FIG. 10 includes a first substrate 3731 and a second substrate 3732 overlapping each other, and a third substrate connecting the first substrate 3731 and the second substrate 3732.
  • a substrate 3733 may be included.
  • a plurality of electrodes of the first input unit 371 are arranged in a line along the longitudinal direction of the extension part 302, and the second input unit 372 is on the other surface of the first substrate 3731. It may include a first electrode 3721 located on the first electrode 3721 and a second substrate 3732 formed on the second substrate 3732 facing the first electrode 3721 .
  • the electrode of the first input unit 371 and the adhesive tape 379 attaching the second substrate 3732 to the carrier 315 are located on the same side, and the second input unit as shown in (c)
  • the first substrate 3731 and the second substrate 3732 of 372 may be positioned on the other surface of the flexible substrate 373 .
  • the first input unit 371 may be closely coupled to the inner surface of the housing through an adhesive tape 379.
  • an elastic dielectric 377 may be interposed, and the dielectric 377 may be made of a material whose shape easily changes when a user presses it. available.
  • a metal spring 374 may be provided as an elastic member as shown in FIG. 10(a) to restore the original shape after being pressed.
  • the first substrate 3731 may be coupled to the housing 310
  • the second substrate 3732 may be coupled to the metal spring 374
  • the metal spring 374 may be fixed to the first substrate 3731 fixed to the housing 310. there is.
  • a connector 378 may be included to connect the first input unit 371 and the second input unit 372 to the control unit, and the connector 378 separately extends a fourth board as shown in FIG. 10(b). may be located at the end of
  • the flexible substrate 373 may include a circuit pattern 3735 connecting the first input unit 371 and the second input unit 372 to the connector 378 .
  • the present embodiment does not include a separate ground layer 375, there may be interference between the first input unit 371 and the second input unit 372 located on both sides of the first substrate 3731. Therefore, the first input unit 371 and the second input unit 372 may be alternately activated at predetermined intervals to minimize interference between the two input units.
  • a plurality of electrodes are disposed in the longitudinal direction of the extension part 302, and some of the plurality of electrodes are overlapped with the second input unit 372. Some do not overlap with the second input unit 372 and there is a problem in that a difference occurs between the electrodes of the first input unit 371 .
  • a conductive pad 376 is also disposed at a location where the second input unit 372 does not exist, and when the first input unit 371 is activated, the potential of the second input unit 372 and the conductive pad 376 are the same (for example, For example, 0V), it is possible to prevent a difference between the electrodes of the first input unit 371 from occurring.
  • a ground layer 375 may be further included between one surface and the other surface of the first substrate 3731 as in the embodiment shown in FIG. 11 . there is. Since the potential of the ground layer 375 maintains 0V, the first input unit 371 located on one side of the first substrate 3731 and the second input unit 372 located on the other side of the first substrate 3731 can be electrically separated.
  • both the first input unit 371 and the second input unit 372 can be simultaneously operated without the need to activate them alternately periodically as in the above-described embodiment.
  • the metal spring 374 may be electrically connected to the first substrate 3731 by soldering or the like, and the metal spring 374 may be used as the second electrode 3722 .
  • the metal spring 374 is a conductor including a metal material
  • the metal spring 374 is connected to the second electrode 3722 and the push is performed based on the change in the distance between the first electrode 3721 and the metal spring 374. input can be detected.
  • This embodiment has the advantage of simplifying the structure because the second substrate 3732 of the user input unit 370 can be omitted, and since the flexible substrate 373 is not overlapped, the efficiency of the internal space can be improved.
  • the second substrate 3732 may be omitted and both the first electrode 3721 and the second electrode 3722 may be disposed on the other surface of the first substrate 3731 as in the above-described embodiment. Since the first electrode 3721 and the second electrode 3722 are spaced apart from each other by a predetermined distance, an electric field may be formed between the two electrodes as well. However, since both the first electrode 3721 and the second electrode 3722 are located on the first substrate 3731, even if the user presses them, the capacitance change between the first electrode 3721 and the second electrode 3722 does not change. may not be large.
  • a metal spring 374 may be connected to the first substrate 3731 to be connected to the ground layer 375.
  • FIG. 14 is a view showing the second input unit 372 in the embodiment of FIG. 13.
  • the shape of the metal spring 374 may change before pressing as shown in (a) and after pressing as shown in (b), and the metal spring 374 ) and the second input unit 372 become closer, current can be induced toward the metal spring 374, so that the electric field between the first electrode 3721 and the second electrode 3722 changes.
  • the change in capacitance between the first electrode 3721 and the second electrode 3722 means deformation of the metal spring 374, and the controller can sense that there is a push input.
  • the first electrode 3721 and the second electrode 3722 may simply be rectangular or circular pads disposed adjacent to each other and may be disposed in various forms as shown in (c) or (d).
  • the portable audio device 300 can detect two types of input, and thus can sufficiently secure the number of user commands that can be input.

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Abstract

하우징; 및 상기 하우징의 내부에 위치하는 사용자 입력부를 포함하고, 상기 사용자 입력부는, 상기 하우징의 내측면에 밀착배치되고 터치입력을 감지하는 제1 입력부; 및 상기 제1 입력부의 내측에 중첩 배치되며 푸쉬입력을 감지하는 제2 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기는 두 가지 타입의 입력을 감지할 수 있어, 입력가능한 사용자 명령의 수를 충분히 확보할 수 있다.

Description

휴대용 전자기기
본 발명은 사용자 입력부를 구비한 휴대용 전자기기에 관한 것이다.
무선통신 기술이 발달함에 따라 휴대용 전자기기의 종류가 다양해지고 있다. 랩탑, 타블렛, 이동 단말기뿐만 아니라 무선 이어폰과 같은 휴대용 음향기기와 같이 더 작은 크기의 휴대용 전자기기도 상용화 되고 있다.
휴대용 음향기기는 단말기로부터 음향신호를 수신하고 마이크를 통해 수집한 음향정보를 단말기에 전송하는 음향장치를 의미한다. 종래에는 휴대용 음향기기를 단말기의 이어잭에 단자를 꼽아 음향 신호를 받는 유선 방식을 이용하였으나, 이동성 및 사용의 편의성 측면에서 최근 무선통신방식의 휴대용 음향기기의 수요가 증가하고 있다.
휴대용 음향기기는 음향출력부를 구비하며 음악재생, 전화통화 등의 기능을 수행할 수 있다. 자체적으로 기지국과 연결하여 전화를 통화하거나, 직접 외부 서버와 접속하여 음향데이터를 구할 수 있으며, 다른 단말기와 연결하여 페어링을 통해 상기 기능을 수행할 수 있다.
사용자의 몸에 휴대할 수 있도록 머리에 밴드형상으로 끼우는 헤드폰 타입, 귀에다 거는 타입 및 귀에 끼우는 타입 등 휴대성을 고려한 디자인의 휴대용 음향기기의 개발이 이루어지고 있다.
머리에 고정하는 밴드나 목에 거는 형태의 디자인은 일정 크기 이상의 부피가 있어 최근에는 귀에 삽입하는 형태의 이어버드만 무선으로 구성하고 이를 충전 및 보관하는 케이스로 서 크래들을 별도로 구비한 헝태의 이버드 타입 휴대용 음향기기에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 이어버드 형태의 휴대용 음향기기는 사용성이 좋으나 크기가 작아 배터리, 사용자 입력부 등의 부품을 배치하는데 어려움이 있다.
본 발명은 두가지 타입의 입력을 감지할 수 있는 사용자 입력부를 구비한 휴대용 음향기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
하우징; 및 상기 하우징의 내부에 위치하는 사용자 입력부를 포함하고, 상기 사용자 입력부는, 상기 하우징의 내측면에 밀착배치되고 터치입력을 감지하는 제1 입력부; 및 상기 제1 입력부의 내측에 중첩 배치되며 푸쉬입력을 감지하는 제2 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기를 제공한다.
상기 사용자 입력부는 상기 제1 입력부 및 상기 제2 입력부가 실장되는 플렉서블 기판; 및 상기 하우징에 실장된 메인기판과 상기 제1 입력부와 상기 제2 입력부를 연결하는 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은 일면에 상기 제1 입력부가 실장되고 타면에 상기 제2 입력부가 실장되는 제1 기판을 포함하고, 상기 제1 기판의 일면은 상기 하우징의 내측면에 밀착 배치될 수 있다.
상기 제1 기판은 일면에 위치하며 상기 제1 입력부가 배치된 제1 절연층; 타면에 위치하며 상기 제2 입력부가 배치된 제2 절연층; 및 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하는 접지층을 포함할 수 있다.
상기 사용자 입력부가 안착되며 상기 하우징의 내부에 삽입되는 캐리어; 및 상기 제2 입력부를 커버하고 상기 제1 기판의 타면과 소정거리 유지하는 메탈 스프링을 더 포함하고, 상기 메탈 스프링은 상기 캐리어에 접할 수 있다.
상기 제2 입력부는 상기 메탈 스프링과의 거리변화를 감지하여 상기 푸쉬입력으로 판단할 수 있다.
상기 제2 입력부와 상기 메탈 스프링 사이에 위치하는 탄성을 가지는 유전체를 포함할 수 있다.
상기 제2 입력부는 상기 제1 기판의 타면에 소정거리 이격하여 배치된 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 메탈 스프링은 접지되며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전기장의 크기변화를 기초로 상기 메탈 스프링과의 거리변화를 감지할 수 있다.
상기 제2 입력부는 상기 제1 기판의 타면에 위치하는 제1 전극과 상기 제1 기판의 타면에 위치하며 상기 메탈 스프링과 연결되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 메탈 스프링 사이의 전기장의 크기변화를 기초로 상기 메탈 스프링과의 거리변화를 감지할 수 있다.
상기 플렉서블 기판은 상기 제1 기판의 타면과 대향하여 배치되는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 연결하는 제3 기판을 포함하고, 상기 제2 입력부는 상기 제1 기판의 타면에 위치하는 제1 전극과 상기 제1 전극과 마주보며 상기 제2 기판에 위치하는 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격변화를 기초로 상기 푸쉬입력을 감지할 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하며 탄성을 가지는 유전체를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판의 타면에 위치하며 상기 제1 전극과 이웃하여 배치되는 도전성 패드; 및 상기 제1 입력부와 상기 제2 입력부를 주기적으로 교번적으로 활성화하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 입력부의 활성화 시, 상기 제1 전극과 상기 도전성 패드의 전위를 동일하도록 주기적으로 제어할 수 있다.
상기 하우징은 음향출력부가 실장되는 본체부와 일단이 상기 본체부에 결합되고 상기 사용자 입력부가 실장되는 연장부를 포함할 수 있다.
상기 제1 입력부는 상기 연장부의 길이방향을 따라 배치된 복수개의 전극을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 음향기기는 두 가지 타입의 입력을 감지할 수 있어, 입력가능한 사용자 명령의 수를 충분히 확보할 수 있다.
또한, 구조를 개선하여 조립성을 확보하면서도 안정적인 성능을 가지는 있는 휴대용 음향기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 휴대용 음향기기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 휴대용 음향기기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 휴대용 음향기기의 일 실시예에 따른 사용자 입력부의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 휴대용 음향기기의 제1 입력부와 제2 입력부를 도시한 개념도이다.
도 5 본 발명의 휴대용 음향기기의 일 실시예에 따른 사용자 입력부의 조립방법을 도시한 도면이다.
도 6및 도 7는 본 발명의 휴대용 음향기기의 일 실시예에 따른 제1 입력부의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 휴대용 음향기기의 다른 실시예에 따른 사용자 입력부의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 휴대용 음향기기의 다른 실시예에 따른 사용자 입력부를 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 휴대용 음향기기의 다른 실시예에 따른 사용자 입력부의 다양한 변형예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 음향기기(300)의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 음향기기(300)의 구성을 나타내는 사시도이다.
본 발명의 휴대용 음향기기(300)는 제어부(380), 무선통신부(385), 음향출력부(340), 센싱부(365), 마이크(360), 사용자 입력부(370) 및 전원공급부(390)를 포함하고, 하우징(310)의 내부에 수납될 수 있다.
하우징은 도 2에 도시된 바와 같이 음향출력부 등의 부품이 실장되는 메인바디(301)와 상기 메인바디(301)에서 연장되어 귀의 외측에 노출되는 연장부(302)를 포함할 수 있다. 연장부(302)는 외부에 노출되며, 사용자 입력부(370), 마이크(360) 및 무선통신부(385) 등이 배치될 수 있으며,
제어부(380)는 무선통신부(385)를 통해 수신한 음향신호에 따라 음향출력부(340)가 구동하도록 제어할 수 있으며, 마이크(360)에서 수집된 음향을 무선통신부(385)를 통해 전송하거나, 마이크(360)에서 수집한 노이즈를 이용하여 보다 깨끗한 음향을 제공하도록 음향출력부(340)를 제어할 수 있다.
제어부로(380)서 인쇄회로기판(381)이 하우징(301, 032) 내부에 위치하며 인쇄회로기판(381)는 복수개의 IC가 실장되는 바 배터리(391)와 중첩하여 배치하면 두께가 두꺼워지는 문제가 있다. 따라서 배터리(391)와 중첩되지 않도록 배치하고, 마이크(360)나 사용자 입력부 및 음향출력부(340) 등의 일부 부품의 실장 및 연결을 위해서 플렉서블 기판(382)을 이용할 수 있다.
본 발명의 휴대용 음향기기는 무선방식으로 음향신호를 수신하기 위해 무선통신부(385)를 포함할 수 있다. 무선통신부(385)는 자체적으로 이동통신 기지국과 연결하여 통신할 수도 있으나, 일반적으로 이동 단말기(100)와 같은 외부장치와 근거리 통신을 통해 연결할 수 있다.
근거리 통신(Short range communication)의 통신 방식의 예로는 블루투스(Bluetooth쪠), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 의미할 수 있다.
음향출력부(340)는 음향신호에 따라 음향을 출력하는 장치로서, 사용자의 귀에 끼워 소리를 전달하는 역할을 한다. 무선통신부(385)를 통해 수신한 음향신호를 기초로 음향출력부(340)를 통해 소리를 출력하며, 음향출력부(340)에서 출력된 소리가 출력되는 음향홀(345)을 하우징(310)에 구비할 수 있다.
음향출력부(340)에서 출력되는 소리가 바로 사용자의 외이도로 제공하는 이어버드 타입으로 음향홀(345)은 사용자의 외이도를 향해 배치되며, 착용감 향상 및 외부 노이즈를 차단하기 위해 음향홀(345) 의 주변을 감싸는 연성재질의 이어팁(320)을 포함할 수 있다.
음향출력부(340)는 음향이 출력되는 음향홀(345) 이외에 공명을 위해 추가적으로 공명홀(316)을 구비할 수 있으며, 공명홀(316)의 위치 및 크기에 따라 음향이 달라질 수 있다.
센싱부(365)는 휴대용 음향기기의 내외부의 상태를 감지하여 휴대용 음향기기의 제어에 활용할 수 있다. 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 광 센서(optical sensor), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다만, 휴대용 음향기기(300)는 크기가 제한되어 센싱부(365)의 개수는 최소화하고 무선통신부(385)를 통해 연결된 단말기를 통해 주변의 정보(온도, 조도 등)는 취득할 수 있다.
마이크(360)는 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 무선통신부(385)를 통해 외부 단말기 또는 외부 서버로 전달된다. 마이크(360)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
이러한 잡음제거 방법을 능동소음제어(active noise control, ANC), 노이즈 캔슬링(영어: noise canceling), 또는 능동 소음 감소(active noise reduction, ANR)라고 한다. ANC마이크를 통해 수집한 소음을 분석하여 이를 상쇄할 수 있는 상쇄간섭 신호를 출력하여 소음을 차단하는 기술이다.
전원공급부(390)는 무선으로 동작하기 위해서 필요한 전원 공급을 위해 실장되는 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 작은 공간에 배치해야 하고 무게가 너무 무거운 경우 사용성이 저하되므로 별도의 크래들을 구비하여 보관 및 충전할 수 있다.
크래들에 삽입시 크래들에 구비된 보조 배터리를 통해 하우징 내부의 배터리를 충전할 수 있으며, 크래들의 보조 배터리와 접속을 위해 충전단자(392)가 하우징(310) 외부로 노출될 수 있다.
사용자 입력부(370)는 사용자의 명령을 입력하기 위한 장치로서, 무선통신부(385)로 연결된 이동 단말기를 통해 정보를 취득할 수도 있으나 이동 단말기 없이 간편하게 간단한 조작은 할 수 있도록 간단한 사용자 입력부(370)를 구비할 수 있다.
예를 들면 음향의 재생/중지 또는 호신호 수신시 수신여부에 대한 선택 그리고 음량의 조절 등이 가능한 사용자 입력부가 필요하며 단순한 기능전환의 경우는 버튼과 같이 누르는 방식의 사용자 입력부가 필요하고, 음량조절과 같이 단계적인 제어가 필요한 경우 슬라이드 방식으로 입력을 감지할 수 있는 사용자 입력부가 필요하다.
사용자 입력부(370)는 외부로 노출되어야 하므로 본체의 음향홀(345)의 반대편이나, 연장부(302)에 위치할 수 있다. 본 발명은 연장부(302)에 위치하는 사용자 입력부에 관한 것으로 이하 도면을 참조하며 구체적으로 살펴보도록 한다.
이하에서 설명하는 사용자 입력부(370)는 음향출력부(340)를 포함하는 음향기기뿐만 아니라, 다른 소형 휴대용 전자기기에 적용 가능하며, 설명의 편의를 위해 음향출력부를 포함하는 형태의 전자기기를 기초로 설명한다.
본 실시예의 사용자 입력부(370)는 터치입력을 감지하는 제1 입력부(371)와 푸쉬 입력을 감지하는 제2 입력부(372)를 포함할수 있다. 제1 입력부(371)는 터치입력을 감지하는 복수개의 전극을 포함하며 전극이 배열된 방향으로의 슬라이드 입력을 감지할 수 있다. 사용자가 연장부(302)에 손가락을 터치한 상태로 길이방향으로 상하로 이동하면 슬라이드 입력을 감지할 수 있으며, 음향조절과 같은 단계적인 제어를 할 수 있다.
푸쉬입력을 감지하는 제2 입력부(372)는 작은 사이즈로 푸쉬입력을 감지할 수 있는 포스센서를 구비할 수 있다.
제1 입력부(371)는 전극에 사용자의 손이 닿으면 사용자의 손에 의해 전극의 전위가 변화하는 것을 감지하여 터치입력을 감지할 수 있으며, 터치입력이 연속적으로 수행되는 전극을 감지하여 슬라이드 입력을 감지할 수 있다.
제2 입력부(372)는 포스센서를 포함하며, 포스센서는 변형계측기(strain gage), MEMS초음파 센서, 코일을 이용한 인덕티브(inductive)방식 및 전극센서 방식 등을 이용할 수 있다.
변형계측기는 지그재그 형상으로 배치된 저항선이 압력에 의해 길이가 변화하면 저항이 변화하여 이를 감지하여 푸쉬입력을 감지할 수 있다. 압력방향을 감지하기 위해서는 복수 개의 변형 계측기를 이용할 수 있으며, 변형의 유무만을 감지하기 위해서는 하나의 변형계측기로 제2 입력부(372)를 구현할 수 있다.
MEMS (MicroElectroMechanical Systems) 초음파 센서는 나노 결정 포러스 실리콘(Porous Silicon)의 열 물성을 이용한 열 유기형 초음파원과 MEMS(Micro Electro Mechanical System)형 콘덴서 마이크로폰을 조합함으로써 공기중에서 물체의 3차원 형상을 인식할 수 있는 초음파 센서로서, 변형을 감지할 수 있다.
코일을 이용한 인덕티브 방식은 코일과 금속물체를 포함하며, 사용자가 가압시 코일에 인접한 금속물체의 거리가 변화하면 코일에 흐르는 전류의 변화를 감지하여 푸쉬입력을 감지할 수 있다.
전극센서는 소정의 갭을 가지며 이격된 2개의 전극을 이용하는 포스센서로서, 포스센서에 압력이 가해지면 전극사이에 형성되는 전기장의 세기 변화가 발생하고, 이를 기초로 푸쉬입력을 감지할 수 있다.
이하의 실시예에서는 전극센서를 기초로 설명하나, 다른 형태의 포스센서를 적용하여 사용자 입력부(370)를 구현할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 휴대용 음향기기(300)의 일 실시예에 따른 사용자 입력부(370)의 배치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)를 참조하면 사용자 입력부(370)는 연장부(302)에 위치하며 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)가 서로 반대방향에 위치할 수 있다.
도 3의 (b)는 (a)의 점선 부분의 단면도로서, 일측에 위치하는 제1 입력부(371)는 사용자의 터치입력을 감지하는 복수개의 전극을 통해 슬라이드 입력을 감지할 수 있으며, 타측에 위치하는 제2 입력부(372)는 푸쉬입력을 감지할 수 있다.
도 3의 (c)는 (a)의 A-A'단면도로서, 제1 입력부(371)는 하우징(310)의 내측면에 밀착배치되고 제2 입력부(372)는 하우징(310)과 이격되어 배치되며 하우징(310)의 거리 변화를 감지하여 푸쉬입력을 받을 수 있다.
연장부(302)는 원기둥 형상을 가지나, 제1 입력부(371)와 하우징(310)의 외측면 사이의 거리가 일정할 수 있도록 편평한 면을 가질 수 있다. 제2 입력부(372)도 편평한 면을 가지도록 구성하여 제2 입력부(372)의 위치를 사용자가 촉감으로 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 휴대용 음향기기(300)의 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)를 도시한 개념도이다. (a)는 제1 입력부(371)를 도시하고 있으며, (b)는 제2 입력부(372)를 도시하고 있다.
(a)에 도시된 바와 같이 제1 입력부(371)는 복수개의 전극(3711)이 일방향으로 연속적으로 배치되며 각 전극에 사용자가 터치하면 전극의 저항이 변화하며 터치입력을 감지할 수 있다. 복수개의 전극(3711)에서 연속적인 터치입력이 감지되면 슬라이드 터치 입력을 인식하여 음량조절 등의 기능을 수행할 수 있다.
제1 입력부(371)는 사용자가 하우징(310)에 터치했을 때 전극과 손가락 사이의 거리가 일정하도록 하우징(310)의 내측면에 밀착되도록 배치할 수 있다.
(b)에 도시된 바와 같이, 제2 입력부(372)는 한 쌍의 전극(3721, 3722)을 포함하며 전극 사이의 거리 변화를 감지하기 위해 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722)은 소정의 갭(gap)을 형성하도록 배치될 수 있다.
제1 전극(3721)은 하우징(310)의 내측면에 밀착하고 제2 전극(3722)은 하우징(310) 내부에 위치하는 캐리어(315)에 위치할 수 있다. 사용자가 하우징(310)을 가압하면 하우징(310)의 미세한 움직임에 따라 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 전기장의 변화가 발생하고 정전용량이 변한다. 제어부는 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 정전용량변화를 기초로 사용자 입력유무를 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 휴대용 음향기기(300)의 일 실시예에 따른 사용자 입력부(370)의 조립방법을 도시한 도면이다. 본 발명의 사용자 입력부(370)는 하나의 플렉서블 기판(373) 상에 형성할 수 있으며 플렉서블 기판(373)은 제1 입력부(371)가 위치하는 제1 기판(3731)과 제2 입력부(372)가 위치하는 제2 기판(3732)이 꺾어지며 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.
사용자 입력부(370)가 안착되고 배터리, 마이크, 안테나 등을 배치하기 위한 캐리어(315)를 포함할 수 있다. 캐리어(315)는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 하우징(310)의 연장부(302)에 대응되는 원통부분에 하부에서 삽입될 수 있다.
원통형의 하우징(310)에 캐리어(315)를 삽입하기 위해서 하우징(310)의 내측면에 걸려서 삽입이 어렵거나 사용자 입력부(370)가 조립시 하우징(310)과의 마찰에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 하우징(310)과 캐리어(315) 사이의 조립공차를 위한 간격(clearance)이 필요하다.
조립공차를 위해 하우징(310)과 캐리어(315) 사이를 빈 공간으로 두는 경우 제2 입력부(372)의 압력감지를 위한 갭이 안정적으로 유지되지 못할 수 있어, 압축시 형상이 변화하고 다시 원래 형상으로 복원 가능한 탄성부재를 이용할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 휴대용 음향기기(300)의 일 실시예에 따른 제1 입력부(371)의 다양한 실시예를 도시한 도면이다. 도 5의 (a)와 같이 고무나 실리콘과 같이 탄성을 가지는 소재를 이용하여 하우징(310)과 제2 입력부(372) 사이에 위치하는 탄성캡(3741)을 구비할 수 있다. 탄성캡(3741)은 제2 입력부(372)를 가압하도록 돌출된 액추에이터를 포함할 수 있다.
또는 도 6의 (b)와 같이 탄성재질의 폼을 포함하는 폼테이프(3742) 등을 이용하여 하우징(310)과 거리를 유지할 수 있다. 특히 제2 입력부(372)의 한 쌍의 전극 사이에 폼테이프(3742)를 배치하여 전극사이의 간격이 압력에 따라 변화하는 것을 센싱할 수 있다.
도 6의 (c) 및 (d)는 탄성부재로 서 메탈 스프링(374)을 이용한 실시예를 도시하고 있다. 메탈 스프링(374)은 캐리어(315)를 하우징(310)에 삽입시에 압축되고, 조립 후에 다시 원리 형상으로 복윈되어 하우징(310)과의 이격된 거리를 유지할 수 있다. 사용자가 제2 입력부(372)에 압력을 가하면 메탈 스프링(374)은 압축되고 압력이 제거되면 다시 원래 형상으로 복원될 수 있다.
(c)는 한 쌍의 전극이 메탈 스프링(374)과 캐리어(315)측에 위치하는 실시예이고 (d)는 제2 입력부(372)가 실장된 기판 상에 메탈 스프링(374)이 전기적으로 연결되어 메탈 스프링(374) 자체를 전극으로 구성한 실시예이다.
도 7은 도 6의 (c) 및 (d)의 메탈 스프링(374)을 포함하는 제2 입력부(372)를 도시한 다양한 실시예로 메탈 스프링(374)은 제2 입력부(372)가 실장된 플렉서블 기판(373) 상에 결합할 수 있다. 메탈 스프링(374)은 제2 입력부(372)를 커버하는 커버부(3744)와 플렉서블 기판(373)을 연결하는 연결부(3743)를 포함할 수 있다.
연결부(3743)는 도 7에 도시된 바와 같이 꺾어져 가압시 변형되더라도 원래 형상으로 복원될 수 있다. 메탈 스프링(374)돌출된 액추에이터(3745)를 더 포함할 수 있으며 도 7의 (a) 및 (b)와 같이 2개의 액추에이터를 구비하여 2개의 제2 입력부(372)를 구현할 수도 있다.
귀에 삽입하는 이어버드 형태의 휴대용 음향기기(300)와 같이 사이즈가 작은 경우 도 7의 (c) 및 (d)와 같이 하나의 제2 입력부(372)만 구비할 수 있다.
도 8은 본 발명의 휴대용 음향기기(300)의 다른 실시예에 따른 사용자 입력부(370)의 배치를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 본 실시예의 사용자 입력부(370)는 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)가 동일한 측면에 위치할 수 있다.
전술한 실시예는 연장부(302) 양측에 사용자 입력부(370)를 각각 배치하여 제한된 공간내에서 사용자 입력부(370)가 차지하는 비중이 커져 배터리 등 다른 부품의 실장공간이 부족하거나 연장부(302)의 크기가 커지는 문제가 있다.
이에 도 8과 같이 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)를 동일항 측에 배치하여 사용자 입력부(370)의 크기를 줄여 내부공간의 효율을 높일 수 있다. 사용자는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 일측을 슬라이드 터치하여 제1 입력부(371)를 통한 입력 및 일측을 가아바여 제2 입력부(372)를 통해 푸쉬입력을 제공할 수 있다.
도 8의 (c)는 (a)의 B-B'단면도로서, 제1 입력부(371)는 하우징(310)에 밀착하여 배치되고 제1 입력부(371)의 내측에 제2 입력부(372)가 배치될 수 있다. 제2 입력부(372)의 갭을 의해 메탈 스프링(374)과 같은 탄성부재를 포함할 수 있다.
도 9는 도 8의 사용자 입력부(370)의 개념도로서, 제1 입력부(371)는 일면(외측면)에 위치하는 복수개의 전극을 포함할 수 있으며, 복수개의 전극은 연장부(302)의 길이방향으로 나란히 배치될 수 있다.
제2 입력부(372)는 제1 입력부(371)의 내측에 위치할 수 있으며 제1 입력부(371)의 타면을 이용하여 타면과 이격된 전극 사이의 전기장 즉, 전기용량를 감지할 수 있다. 도 8의 (b)와 같이 사용자가 연장부(302)의 하우징(310) 외벽을 가압핳면 한 쌍의 전극사이의 거리가 짧아지며 전기용량이 달라질 수 있다.
도 9는 사용자 입력부(370)의 일 예를 도시한 개념도로, (a)는 펼쳐진 상태 (b)는 실장을 위해 접은 상태를 도시하고 있다. 도 9의 (a)와 같이 사용자 입력부(370)는 플렉서블 기판(373) 상에 배치할 수 있으며, 제1 입력부(371) 및 제2 입력부(372)의 전극은 플렉서블 기판(373)의 표면에 배치할 수 있다.
도 9의 (b)와 같이 두 장의 플렉서블 기판(373)이 마주보도록 접어서 하우징(310)에 실장할 수 있고, 또는 도 12 및 도 14의 실시예와 같이 한 장의 플렉서블 기판(373)을 이용하여 제1 입력부(371) 및 제2 입력부(372)를 구현할 수 있다.
제1 입력부(371)의 복수 개의 전극이 일면에 위치하는 제1 기판(3731)과 제1 기판(3731)의 타면과 대향하도록 배치되는 제2 기판(3732)을 포함할 수 있다. 제2 입력부(372)는 제1 기판(3731)의 타면에 위치하는 제1 전극(3721)과 제2 기판(3732)에 위치하며 (b)와 같이 접힌 상태에서 제1 전극(3721)과 대향하는 제2 전극(3722)을 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 휴대용 음향기기(300)의 다른 실시예에 따른 사용자 입력부(370)의 다양한 변형예를 도시한 도면으로 (a)는 단면도 (b)는 사용자 입력부(370)의 플렉서블 기판(373)의 일면을 (c)는 플렉서블 기판(373)의 타면을 도시하고 있다.
먼저 도 10의 실시예의 플렉서블 기판(373)은 중첩 배치되는 제1 기판(3731)과 제2 기판(3732)을 포함하고, 제1 기판(3731)과 제2 기판(3732)을 연결하는 제3 기판(3733)을 포함할 수 있다.
제1 기판(3731)은 일면에 제1 입력부(371)의 복수개의 전극이 연장부(302)의 길이방향을 따라 일렬로 배치되고, 제2 입력부(372)는 제1 기판(3731)의 타면에 위치하는 제1 전극(3721)과 제1 전극(3721)과 마주보며 제2 기판(3732)에 형성된 제2 기판(3732)을 포함할 수 있다.
(b)와 같이 펼친 상태에서 제1 입력부(371)의 전극과 제2 기판(3732)을 캐리어(315)에 부착하는 접착 테이프(379)가 같은 면에 위치하고, (c)와 같이 제2 입력부(372)의 제1 기판(3731)과 제2 기판(3732)이 플렉서블 기판(373)의 타면에 위치할 수 있다.
제1 입력부(371)는 (a)에 도시된 바와 같이 하우징의 내측면과 접착 테이프(379)를 통해 밀착되게 결합할 수 있다.
제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 갭(g)을 유지하기 위해 탄성이 있는 유전체(377)를 개재할 수 있으며 유전체(377)는 사용자가 가압하면 쉽게 형상이 변하는 소재를 이용할 수 있다.
가압 후 원래 형상으로 복원되도록 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 탄성부재로서 메탈 스프링(374)을 구비할 수 있다. 제1 기판(3731)은 하우징(310)에 제2 기판(3732)은 메탈 스프링(374)에 결합하며 메탈 스프링(374)은 하우징(310)에 고정된 제1 기판(3731)에 고정될 수 있다.
제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)를 제어부와 연결하기 위해 커넥터(378)를 포함할 수 있으며 커넥터(378)는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 별도로 연장된 제4 기판의 단부에 위치할 수 있다. 플렉서블 기판(373)은 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)를 커넥터(378)와 연결하는 회로패턴(3735)을 포함할 수 있다.
본 실시예는 별도의 접지층(375)을 포함하지 않아 제1 기판(3731)의양면에 위치하는 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)가 간섭이 있을 수 있다. 따라서, 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)를 소정 주기를 두어 번갈아가면서 활성화하여 두 입력부 사이의 간섭을 최소화할 수 있다.
특히 제1 입력부(371)는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 복수개의 전극이 연장부(302)의 길이방향으로 배치되며 복수개의 전극 중 일부는 제2 입력부(372)와 중첩 배치되고 일부는 제2 입력부(372)와 중첩되지 않아 제1 입력부(371)의 전극 사이에 차이가 발생하는 문제가 있다.
제2 입력부(372)가 존재하지 않는 위치에도 도전성 패드(376)를 배치하고, 제1 입력부(371)가 활성화되면 제2 입력부(372)와 도전성 패드(376)의 전위를 동일하게 (예를 들면 0V) 제어하여 제1 입력부(371)의 전극 사이에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2 입력부(372)와 제1 입력부(371) 사이의 간섭을 없애기 위해 도 11에 도시된 실시예와 같이 제1 기판(3731)의 일면과 타면 사이에 접지층(375)을 더 포함할 수 있다. 접지층(375)은 전위가 0V를 유지하므로 제1 기판(3731)의 일면에 위치하는 제1 입력부(371)와 타면에 위치하는 제2 입력부(372)를 전기적으로 분리할 수 있다.
본 실시예는 전술한 실시예와 같이 주기적으로 교번적으로 활성화할 필요 없이 제1 입력부(371)와 제2 입력부(372)를 모두 동시에 동작할 수 있다.
도 12의 실시예는 제2 입력부(372)의 전극이 제1 기판(3731)의 타면에 위치하는 제1 전극(3721)만 위치하고 제2 전극(3722)을 생략할 수 있다. 제2 전극(3722) 대신에 메탈 스프링(374)을 제1 기판(3731)에 솔더링 등의 방식으로 전기적으로 연결하여 메탈 스프링(374)을 제2 전극(3722)으로 이용할 수 있다.
메탈 스프링(374)은 금속재질을 포함하여 도전체이므로 메탈 스프링(374)을 제2 전극(3722)으로 연결하고 제1 전극(3721)과 메탈 스프링(374) 사이의 간격의 변화를 기초로 푸쉬입력을 감지할 수 있다.
본 실시예는 사용자 입력부(370)의 제2 기판(3732)을 생략할 수 있어 구조가 단순해지는 장점이 있으며, 플렉서블 기판(373)이 중첩배치되지 않아 내부 공간의 효율도 향상될 수 있다.
도 13은 전술한 실시예와 같이 제2 기판(3732)을 생략하고 대신에 제1 기판(3731)의 타면에 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722)을 모두 배치할 수 있다. 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722)은 소정거리 이격되어 배치되어 두 전극 사이에도 전기장이 형성될 수 있다. 다만, 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722)은 모두 제1 기판(3731)에 위치하므로 사용자가 가압하더라도 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 정전용량의 변화는 크지 않을 수 있다.
제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 정전용량 변화를 크게 하기 위해 메탈 스프링(374)을 제1 기판(3731)에 접지층(375)과 접속되도록 연결할 수 있다.
도 14는 도 13의 실시예에서 제2 입력부(372)를 도시한 도면으로 (a)와 같이 가압 전과 (b)와 같은 가압후에 메탈 스프링(374)의 형상이 변화할 수 있으며 메탈 스프링(374)과 제2 입력부(372)와의 거리가 가까워지면 전류가 메탈 스프링(374) 쪽으로 유기될 수 있어 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 전기장이 변화한다.
따라서, 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722) 사이의 정전용량 변화는 메탈 스프링(374)의 변형을 의미하며 푸쉬입력이 있음을 제어부는 감지할 수 있다. 제1 전극(3721)과 제2 전극(3722)은 단순히 이웃하여 배치되는 사각형 또는 원형의 패드일 수 있고 (c)나 (d)와 같이 다양한 형태로 배치될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 휴대용 음향기기(300)는 두 가지 타입의 입력을 감지할 수 있어, 입력가능한 사용자 명령의 수를 충분히 확보할 수 있다.
또한, 구조를 개선하여 조립성을 확보하면서도 안정적인 성능을 가지는 있는 휴대용 음향기기(300)를 제공할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 하우징; 및
    터치입력 및 푸쉬입력을 감지하는 사용자 입력부;
    상기 사용자 입력부가 안착되며 상기 하우징에 삽입되는 캐리어를 포함하고,
    상기 사용자 입력부는,
    상기 하우징의 내측면에 밀착배치되고 터치입력을 감지하는 제1 입력부; 및
    상기 제1 입력부의 내측에 중첩 배치되며 푸쉬입력을 감지하는 제2 입력부를 포함하고,
    상기 제2 입력부는 푸쉬입력에 대해 형상이 변화하는 메탈 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 입력부는
    일면에 상기 제1 입력부가 실장되고 타면에 상기 제2 입력부가 실장되는 제1 기판을 포함하고, 상기 제1 기판의 일면은 상기 하우징의 내측면에 밀착 배치되는 것을
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 입력부는 상기 제1 기판의 타면에 위치하는 제1 전극을 포함하고,
    상기 메탈 스프링은 상기 제1 전극을 커버하는 커버부와 상기 제1 기판에 연결되고 상기 커버부와 상기 제1 기판이 이격된 상태를 유지하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기판은
    일면에 위치하며 상기 제1 입력부가 배치된 제1 절연층;
    타면에 위치하며 상기 제2 입력부가 배치된 제2 절연층; 및
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하는 접지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메탈 스프링은 상기 접지층과 연결되고 상기 제1 전극은 상기 메탈 스프링과의 거리변화를 감지하여 상기 푸쉬입력으로 판단하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 입력부는
    상기 제1 기판의 타면에 소정거리 이격하여 배치된 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,
    상기 메탈 스프링은 접지되며,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 전기장의 크기변화를 기초로 상기 메탈 스프링과의 거리변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 입력부는
    상기 제1 기판의 타면에 위치하는 제1 전극과
    상기 제1 기판의 타면에 위치하며 상기 메탈 스프링과 연결되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 메탈 스프링 사이의 전기장의 크기변화를 기초로 상기 메탈 스프링과의 거리변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기판의 타면과 대향하여 배치되는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이를 연결하는 제3 기판을 포함하고,
    상기 제2 입력부는
    상기 제1 전극과 마주보며 상기 제2 기판에 위치하는 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격변화를 기초로 상기 푸쉬입력을 감지하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하며 탄성을 가지는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기판의 타면에 상기 제1 전극과 이웃하여 배치되는 도전성 패드; 및
    상기 제1 입력부와 상기 제2 입력부를 주기적으로 교번적으로 활성화하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 입력부의 활성화 시, 상기 제1 전극과 상기 도전성 패드의 전위를 동일하도록 주기적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 메탈 스프링 사이에 위치하는 탄성을 가지는 유전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 실장된 메인기판과 상기 제1 입력부와 상기 제2 입력부를 연결하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 전자기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은
    음향출력부가 실장되는 본체부와
    일단이 상기 본체부에 결합되고 상기 사용자 입력부가 실장되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 음향기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 입력부는 상기 연장부의 길이방향을 따라 배치된 복수개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 음향기기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 입력부는 슬라이드 터치입력을 입력하는 터치센서를 포함하고,
    상기 제2 입력부는 푸쉬입력을 감지하는 포스센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 음향기기.
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