KR101858634B1 - 홀 센서를 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 센싱 시스템은 자기장 센싱면을 갖는 홀 센서, 상기 자기장 센싱면에 평행하게 형성된 복수의 홀 소자들 및 상기 자기장 센싱면과 수직으로 배치되는 디스플레이 화면을 갖는 단말을 포함한다.

Description

홀 센서를 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치{SENSING SYSTEM USING HALL SENSOR AND APPARATUS USING THEREOF}
본 발명은 홀 센서를 이용한 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로서 상세하게는 디스플레이 표면을 가진 단말에서 홀 센서의 배치 방법에 관한 것이다.
미국등록특허 제6,701,166호는 하나의 홀 센서를 이용하여 플립 타입 또는 폴더 타입 휴대기기의 열림 또는 닫힘을 감지하는 스위치 IC 기술에 관한 것으로, 자기장의 강도에 따른 전압을 발생시키는 홀 센서, 증폭 전압 신호를 출력하기 위한 가변 증폭부 및 가변 증폭부로부터의 신호를 비교하기 위한 비교부를 포함한다.
이러한 선행 기술은 홀 센서를 사용하여 플립 커버의 열림 또는 닫힘을 인식할 뿐, 플립 커버의 360도 열림에 대한 오인식을 방지하는 메커니즘을 제공하지 않고, 홀 소자의 배치 방식에 대해 논의하지 않는다.
플립 커버의 열림 각도가 0도 인 경우 자석과 홀 센서는 근접한 거리에 해당할 수 있고, 홀 센서는 자석으로부터 발생한 강한 자기장을 인식할 수 있다. 홀 센서에서 강한 자기장을 인식한 경우, 해당 위치에서 플립 커버는 닫힘 상태로 인식될 수 있다.
그런데 플립 커버의 열림 각도가 360도 인 경우에도 자석과 홀 센서는 근접한 거리에 해당할 수 있다. 다만, 플립 커버의 열림 각도가 360도 인 경우는 차폐 시트에 의해 자기장이 차단될 수 있다.
차폐 시트는 자기장의 흐름을 차단할 수 있는 금속성 물질을 통해 제조될 수 있다. 차폐 시트는 플립 커버의 열림 각도가 360도 인 경우 자석으로부터 발생한 자기장을 차단하여 홀 센서에서 자기장을 인식할 수 없도록 한다. 차폐 시트에 의해 홀 센서에서 자기장을 인식할 수 없게 되면, 플립 커버는 계속적으로 열림 상태로 인식될 수 있다.
다만, 이러한 차폐 시트를 이용한 플립 커버 인식 방법은 별도의 차폐 시트를 필요로 하고, 차폐 시트의 위치에 따라 플립 커버의 열림 동작을 오인식 할 가능성이 있다. 아울러, 디스플레이 단말 제조에 차폐 시트 삽입 공정이 필요하여 제조 단가가 상승할 수 있다.
미국등록특허 제6,701,166호
본 발명은 플립 커버의 360도 열림에도 오인식 가능성을 낮춘 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 별도의 차폐 시트 없이 플립 커버의 자석에서 발생하는 자기장 의 세기만을 인식하여 플립 커버의 열림 동작을 인식하는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 홀 센서 내부의 복수의 홀 소자들을 통해 인식한 자기장의 세기 차이를 기초로 플립 커버의 열림 동작을 인식하는 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 센싱 시스템은 자기장 센싱면을 갖는 홀 센서, 상기 자기장 센싱면에 평행하게 형성된 복수의 홀 소자들 및 상기 자기장 센싱면과 수직으로 배치되는 디스플레이 화면을 갖는 단말을 포함한다.
센싱 시스템은 상기 디스플레이 화면을 덮는 커버 및 상기 커버에 장착된 자석을 더 포함할 수 있다.
상기의 복수의 홀 소자들은 반도체 기판에 형성되며, 상기 반도체 기판의 N형 웰(N-Well) 영역 위에 고농도 N형 컨택 영역과 고농도 P형 도핑 영역이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
센싱 시스템은 상기 복수의 홀 소자들 각각에서 인식한 자기장의 세기에 대한 기준값을 설정하는 오프셋(Offset) 보정부, 상기 복수의 홀 소자들 각각에서 인식한 자기장의 세기를 증폭하는 증폭부 및 상기 복수의 홀 소자들 각각에서 인식한 자기장의 세기를 비교하는 비교부를 더 포함할 수 있다.
상기의 복수의 홀 소자들은 2개 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
센싱 시스템은 상기 홀 센서를 포함하는 패키지 칩 및 상기 패키지 칩이 장착된 홀 센서용 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 홀 센서용 회로 기판은 상기 디스플레이 화면과 수직으로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예들 중에서, 센싱시스템은 제1 홀 소자가 포함된 제1 홀 센서, 제2 홀 소자가 포함된 제2 홀 센서 및 상기 제1 홀 센서 및 제2 홀 센서의 자기장 센싱면과 평행한 방향으로 배치된 디스플레이 화면을 가진 디스플레이 단말을 포함한다.
상기 제1 및 제2 홀 소자는 반도체 기판에 형성되고, 상기 반도체 기판은 N형 웰 영역 위에 고농도 N형 컨택 영역과 고농도 P형 도핑 영역이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 홀 센서는 상기 제2 센서의 상부 또는 하부에 적층되어 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치와 이와 관련된 기술들은 별도의 차폐 시트 없이 플립 커버의 열림 각도 0도와 360도를 구별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치와 이와 관련된 기술들은 복수의 홀 소자들을 통해 플립 커버의 열림 각도 0도와 360도를 구별하여 차폐 시트를 추가하는 별도의 공정이 불필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 시스템 및 이를 이용한 장치와 이와 관련된 기술들은 복수의 홀 소자들을 플립 커버의 자석으로부터 서로 다른 거리에 배치하여 플립 버커를 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 화면을 가지고 있는 단말과 플립 커버 또는 스마트 커버를 설명하는 도면이다.
도 2는 복수의 홀 소자들이 하나의 홀 센서에 포함된 경우를 설명하는 도면이다.
도 3 및 도4는 디스플레이 회로 기판 또는 홀 센서용 회로 기판에서 복수의 홀 소자들을 가진 홀 센서의 수직 배치를 설명하는 도면이다.
도 5은 플립 커버를 인식하는 디스플레이 장치의 블럭도 이다.
도 6은 복수의 홀 소자들이 제1 및 제2 홀 센서에 나누어 배치된 경우를 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 화면을 가지고 있는 단말과 플립 커버 또는 스마트 커버를 설명하는 도면이다.
도 1a을 참조하면, 제1 본체에 해당되는 디스플레이 장치(100)는 본체부(120)을 포함하며 본체부(120) 내에 홀 센서(110)가 배치된다. 제2 본체에 해당되는 플립 커버 또는 스마트 커버(200)는 자석(210) 및 덮개부(220)을 포함한다. 디스플레이 장치(100)와 플립 커버(200)는 기능에 따라 분리된 것으로 분리형 또는 일체형으로 구현될 수 있다. 플립 커버(200)는 일체형 플립 커버의 경우 디스플레이 장치(100)의 뒷면에 직접적으로 결합되거나 또는 디스플레이 장치(100)의 뒷면 배터리 커버로부터 연장될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 디스플레이 기능이 들어간 장치에 해당된다. 디스플레이 장치(100)는 여러가지 정보를 보여 주는 디스플레이 화면(121)을 가지고 있는 단말(100)을 의미한다. 예를 들면, 디스플레이 장치(100)는 무선 통신을 위한 장치로서, 일반적인 휴대전화, 스마트폰, 타블렛 또는 무전기에 해당할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 홀 센서(110), 본체부(120) 및 디스플레이 화면(121)을 포함한다. 디스플레이 장치(100)는 홀 센서(110)을 통해 플립 커버(200)를 인식하는 하나의 센싱 시스템에 포함될 수 있다.
여기서, 디스플레이 화면(121)은 디스플레이 앞 표면이라고 볼 수 있다. 디스플레이 화면(121)은 여러가지 정보 및 기능을 보여줄 수 있다. 디스플레이 화면(121)은 여러가지 기능 중에서 홀 센서(110)에 의해 감지된 자기장의 차이를 보여줄 수 있고, 플립 커버(200)의 열림 각도를 표시하거나 홀 센서의 센싱 결과를 보여줄 수 있다. 즉, 홀 센서의 기능을 표시하는 디스플레이 화면이라고 볼 수 있다.
홀 센서(110) 또는 홀 센서(110)을 포함하는 칩은 플립 커버(200)의 자석(210)에서 발생하는 자기장을 인식하는 기능을 한다. 홀 센서에는 여러 개의 홀 엘리먼트(또는 홀 소자)가 포함될 수 있고, 홀 소자 외에도 다른 기능을 하는 로직, 비메모리, 또는 메모리 소자들이 포함될 수 있다.
홀 센서(110)는 사각 형태로 구현될 수 있고, 내부에 한 개 이상의 홀 엘리먼트(Hall Element) 또는 홀 소자를 포함할 수 있다. 홀 엘리먼트는 홀 센서(110)의 모서리 부분에 대칭적으로 서로 일정한 거리를 유지하여 배치될 수 있다.
각각의 홀 소자는 반도체 기판에 형성되는데, 반도체 기판의 N형 웰(N-Well) 영역 위에 복수의 고농도 N형 컨택 영역과 고농도 P형 도핑 영역을 반도체 표면에 배치하여 형성한다. 고농도 P형 도핑 영역은 고농도 N형 컨택 영역 사이에 배치된다. 예를 들어, 홀 소자가 4개인 경우에는 4개의 N형 컨택 영역이 필요하다. 복수의 N형 컨택 영역은 전류를 흘려주고 전압 변화를 측정하기 위해 필요하다.
홀 엘리먼트는 전류가 흐르는 도체에 자기장을 걸어 주어 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 알아내는 센서이다. 홀 효과에 의해 발생된 전압은 전류와 자기장의 세기에 비례하며, 전류가 일정할 경우 자기장의 세기에 비례하여 출력을 발생시킨다.
본체부(120)는 무선통신을 위한 디스플레이 및 무선 송신, 인식 장치를 포함할 수 있다.
플립 커버(200)는 본래적으로 디스플레이 장치(100)의 디스플레이 및 외관을 보호할 수 있는 장치로서, 디스플레이 장치(100)의 표면을 외부의 긁힘 또는 떨어뜨림으로부터 보호한다. 플립 커버(200)는 자기장 발생을 위한 자석(210)과 디스플레이 장치(100)의 전면을 덮을 수 있는 덮개부(220)을 포함한다. 플립 커버(200)의 개폐는 주변 자기장의 변화를 유발하며, 해당 변화는 디스플레이 장치(100)의 홀 센서(110)에 의해 감지된다.
자석(210)은 홀 센서(110)의 주변에 자기장을 형성할 수 있다. 자석(210)은 덮개부(220)에 부착되어 덮개부(220)의 이동에 따라 이동하게 되며, 해당 이동 정도에 따라 홀 센서(110) 주변 자기장이 변화한다.
덮개부(220)는 디스플레이 장치(100)의 전면을 덮어 보호하는 기능을 하며 내부 또는 외부에 자석(210)을 포함할 수 있다. 덮개부는 경첩(221)을 사용하여 디스플레이 장치(100)와 연결될 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 덮개부(220)는 사용자의 사용 방식에 따라 열리거나 닫힐 수 있다. 덮개부(220)가 디스플레이 장치(100)을 완전히 덮고 있는 경우 열림 각도(130)는 0도에 해당할 수 있고, 디스플레이 장치(100)의 뒷면까지 열리는 경우 열림 각도(130)는 약 360도에 해당할 수 있다.
덮개부(220)의 열림 각도(130)가 0도인 경우와 360인 경우, 덮개부(220)에 포함된 자석(210)과 홀 센서(110)와의 거리가 유사한 근접 거리에 있다. 이 경우, 열림 각도(130)가 360도 해당하여 덮개부(220)가 완전히 열려 있음에도 불구하고, 홀 센서(110)는 열림 각도(130)가 0도에 해당하여 덮개부(220)가 닫혀 있다고 오인식 할 수 있다. 플립 커버(200)의 열림 오인식을 방지하기 위해, 덮개부(220)의 열림 각도(130)가 0도인 경우와 360도인 경우를 구분하여 인식할 필요가 있다. 즉, 덮개부(220)가 360도로 열렸을 경우, 해당 상태는 닫힘이 아닌 열림으로 인식되어야 한다.
디스플레이 장치(100)는 덮개부(220)가 360도로 열렸을 경우, 홀 센서(110)의 수직 배치를 통해 해당 상태를 닫힘이 아닌 열림으로 인식할 수 있다. 홀 센서(110)의 수직 배치는 도 2를 통해 상세하게 설명한다.
도 2는 복수의 홀 소자들이 하나의 홀 센서에 포함된 경우를 설명하는 도면이다.
디스플레이 장치(100)는 하나의 홀 센서(110)를 포함할 수 있다. 해당 홀 센서(110)는 제1 홀 소자(111a) 및 제2 홀 소자(111b)를 포함할 수 있다. 해당 홀 센서(110)는 자기장 센싱면(110a)이 디스플레이 화면(121)에 대해 수직을 이루도록 배치될 수 있다. 따라서, 복수의 홀 소자 들(111a 및 111b)은 해당 홀 센서(110)의 수직 배치에 따라 디스플레이 화면(121)에 대해 수직 배치된다. 자기장 센싱면(110a)이 제1 방향으로 형성되어 있다면, 디스플레이 화면(121)은 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 배치되어 있다.
홀 센서(110)를 수직으로 배치를 하게 되면 홀 센서(110)를 수평으로 배치했을 때와 다르게, 수직 배치된 복수의 홀 소자 들(111a 및 111b) 각각은 자석(210)과 서로 다른 거리를 가질 수 있다. 제1 홀 소자(111a)는 제2 홀 소자(111b) 보다 자석(210)에 더 가까이 배치되므로, 자기장 세기를 제2 홀 소자(111b)보다 더 크게 감지한다. 복수의 홀 소자 들(111a 및 111b)에서 인식한 자기장의 세기 차이는 플립 커버(200)의 열림 각도 인식에 활용될 수 있다.
즉, 홀 센서(110) 내의 복수의 홀 소자들(111a 및 111b)은 자기장 센싱면(110a)과 같은 평면에 존재하고 있지만, 홀 센서(110)를 수직으로 배치함으로 말미암아, 각각의 홀 소자들이 감지하는 자기장의 세기가 달라지는 것이다. 플립 커버(200)의 열림 각도가 180도일 경우, 두 개의 홀 소자에서감지하는 자기장 세기는 동일할 수 있다. 그러나, 열림 각도가 180도가 아닌, 0도 또는 360도 중 어느 하나의 각도에서는 홀 소자들(111a 및 111b)은 위치가 위/아래로 배치되어 있어서 각각 다른 자기장 세기를 인지하게 된다.
예를 들어, 자석(210)이 배치된 플립 커버(200)가 제1 홀 소자(111a) 위에 있을 경우(열림 각도 0도), 두 개의 홀 소자 또는 홀 엘리먼트(111a, 111b)가 감지하는 자기장의 세기를 비교해 보면, 제1 홀 소자(111a)가 제2 홀 소자(111b)보다 더 큰 자기장의 세기를 감지한다. 반대로 플립 커버(200)가 360도 회전하여 자석(210)이 제2 홀 소자(111b)에 근접해 있을 때는 제2 홀 소자(111b)에서 감지하는 자기장의 세기가 반대편에 있는 제1 홀 소자(111a)에서 감지하는 자기장의 세기보다 훨씬 클 것이다.
디스플레이 장치(100)는 제1 홀 소자(111a)와 제2 홀 소자(111b) 사이의 자기장의 세기 차이를 이용해서 플립 커버(200)의 열림 각도가 0도인지 360도인지 분별할 수 있다. 예를 들어, 제2 홀 소자 엘리먼트(111b)에서 감지하는 자기장의 세기가 가장 클 때를 플립 커버(200)의 열림 각도 360도로 세팅할 수 있다.. 반대로 제1 홀 소자 엘리먼트(111a)에서 감지하는 자기장의 세기가 가장 클 때를 플립 커버(200)의 열림 각도 0도 세팅 할 수 있다.
도 3 및 도4는 디스플레이 회로 기판 또는 홀 센서용 회로 기판에서 복수의 홀 소자들을 가진 홀 센서의 수직 배치를 설명하는 도면이다.
우선 도3을 보면, 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)이 2개(도 3a) 또는 4개(도 3b)가 배치된 것을 보여 주고 있다. 홀 센서(110) 내에 홀 소자가 최소 2개 이상이 있어야 한다. 왜냐하면 각각의 홀 소자에서 인식한 자기장 세기의 차이를 플립 커버(200)의 열림 각도 인식에 이용해야 하기 때문이다. 도 3a 처럼 2개 홀 소자(111a 및 111b)가 배치된 경우, 홀 소자는 좌/우로 각각 1개씩 배치하면 된다. 여기서, 홀 소자는 좌/우 대신 대각선 방향으로 배치해도 무방하다. 여기서 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 앞에서 언급한 것처럼 하나의 반도체 기판에 형성된다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)이 모여서 1개의 홀 센서(110)를 이루고 있다.
도 3b는 홀 소자가 4개가 배치된 경우로서, 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 홀 센서(11)의 각 모서리에 1개씩 배치되며, 2개를 배치한 경우보다 더 많은 정보를 얻을 수 있다. 열림 각도 계산뿐만 아니라 밀림 방지 기능까지 더 확장한 기능을 삽입할 수 있다.
복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 각각 자석(210)으로부터 발생한 자기장의 세기를 인식할 수 있다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 동일한 공정에 의해 제작된 경우 동일 또는 유사한 전기적 특성을 갖는다.
홀 센서(110)의 센싱면(110a)은 Z축 방향을 향하도록 패키지 된다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 홀 센서(110)의 센싱면(110a)을 통해 유입되는 자기장의 세기를 수집할 수 있다.
도 3c 와 도 3d에 도시된 바와 같이, 홀 센서(110)가 홀 센서용 회로 기판(113)에 장착된다. 홀 센서용 회로 기판(113)은 디스플레이 단말 내부와 신호를 연동하기 위해 필요하다. 장착된 홀 센서용 회로 기판(예를 들어, PCB, 113)은 디스플레이 화면(121)에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)도 홀 센서(110)의 수직 배치에 따라 디스플레이 화면(121)에 대해 수직으로 배치될 수 있다.
도 3c 또는 도 3d에 도시된 바와 같이, 홀 센서(110)는 자기장 센싱면(110a)이 디스플레이 화면(121)과 수직이 되도록 배치되고, 결국 자석(210)의 표면과도 수직 방향으로 배치된다. 자석(210)은 플립 커버(200)에 장착되어 있는데, 플립 커버(200)의 열림 각도가 0 도 일 때, 즉 플립커버(200)가 디스플레이 화면(121)을 덮고 있을 경우, 홀 센서(110)의 센싱면(110a)과 자석(210)은 서로 수직을 이루고 있는 것이다.
다시 강조하지만, 플립 커버(200)의 열림 각도가 0도 또는 360도에서 홀 센서(110)는 자기장 센싱면(110a)이 자석(210)과 수직을 이루도록 배치되는 것이 중요하다. 그렇게 하려면 홀 센서(110)의 자기장 센싱면(110a)이 디스플레이 화면(121)과도 수직을 이루어야 한다. 그렇게 하기 위해서 디스플레이 단말의 회로 기판(117)에 수직으로 홀 센서(110)의 자기장 센싱면(110a)이 배치하는 것이다. 이렇게 함으로써, 차폐 시트가 없어도 플립 커버(200)의 열림 각도 0도와 360도를 구별해 낼 수 있다.
구체적으로, 홀 센서(110)가 장착된 반도체 다이(die) 또는 반도체 칩(115a)은 홀 센서용 회로 기판(113)에 부착되고, 해당 회로 기판(113)은 디스플레이 화면(121)에 대해 수직 방향으로 배치된다. 결과적으로, 홀 센서(110)의 자기장 센싱면(110a)은 X축 (또는 Y축 방향)을 향하도록 배치될 수 있다. 여기서 디스플레이 장치(100)의 메인 회로 기판(117)과 홀 센서용 회로 기판(113)은 서로 수직으로 배치되어 있다.
일 실시예에서, 홀 센서(11)가 포함된 반도체 칩은 홀 센서용 회로 기판(113)을 사용하지 않고 바로 디스플레이 단말의 메인 회로 기판(117)에 직접 부착될 수 있다. 그 경우도 마찬가지로 수직 배치가 가능하다.
복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)이 홀 센서(110)의 수직 배치에 따라 디스플레이 화면(121)에 대해 수직 배치되는 경우, 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d) 각각에서 수집되는 자기장의 세기는 자석(210)과의 거리에 비례하여 변화할 수 있다.
자석(210)에 가까이 배치된 홀 소자는 자기장의 세기가 상대적으로 클 것이고, 자석(210)에서 멀리 떨어질수록 자기장의 세기가 감소하므로 홀 소자들이 감지하는 자기장의 세기가 달라진다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d) 각각에서 수집되는 자기장의 세기 차이는 플립 커버(200)의 열림 인식에 활용될 수 있다.
도 4는 홀 센서가 포함된 반도체 다이 또는 반도체 칩을 패키징한 형태(115b)를 보여준다.
패키지 과정에서 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 수직 배치될 수 있다.
도 4a 및도 4b에서, 홀 센서(110)는 2개의 홀 소자(111a, 111b) 또는 4개의 홀 소자들(111a 내지 111d)을 포함할 수 있다. 홀 센서(110)의 자기장 센싱면(110a)은 X축 방향(또는 Y축 방향)을 향하도록 패키지 된다. 홀 센서(110)가 포함된 반도체 다이(115a)를 패키징한 플라스틱 패키지(115b)는 디스플레이 화면(121)에 대해 수평 방향으로 배치된 디스플레이 단말의 메인 회로 기판(도 3b, 117)에 부착될 수 있다. 결과적으로, 홀 센서(110)의 자기장 센싱면(110a)은 X축 방향(또는 Y축 방향)을 향하도록 배치된다.
도 4a와 같이 배치되는 경우, 제1 홀 소자 (111a)와 제2 홀 소자(111b) 각각에 의해 감지되는 자기력은 홀 소자마다 차이가 발생한다. 왜냐하면 각각의 홀 소자와 자석(210)과의 거리가 다르기 때문이다. 이를 이용해서 플립 커버(200)의 열림 각도 또는 위치를 결정하거나 자석(210)의 N과 S극의 위치도 구별할 수 있다.
마찬가지로, 도 4b와 같이 배치될 경우, 제1 홀 소자(111a)와 제4 홀 소자(111d)가 같은 높이에 위치하고, 제2 홀 소자(111b)와 제3 홀 소자(111c)는 같은 높이에 위치하게 된다. 만약 자석(210)이 배치된 플립 커버(200)가 제1 홀 소자(111a)와 제4 홀 소자(111d) 위에 있을 경우(열림 각도 0도), 홀 소자 또는 홀 엘리먼트가 감지하는 자기장의 세기를 비교해 보면, 제1 홀 소자(111a) 및 제4 홀 소자(111d)에서 인식하는 자기장의 세기는 제2 홀 소자(111b)와 제3 홀 소자(111c)에서 인식한 자기장의 세기보다 더 클 수 있다. 반대로, 플립 커버(200)가 360도 회전하여 자석(210)이 제2 홀 소자(111b)와 제3 홀 소자(111c)에 가까이 있을 때는 제2 홀 소자(111b)와 제3 홀 소자(111c) 에서 인식하는 자기장의 세기가 반대편에 있는 제1 홀 소자(111a) 및 제4 홀 소자(111d)에서 인식하는 자기장의 세기 보다 훨씬 클 것이다.
이러한 자기장의 세기 차이를 이용해서 플립 커버(200)의 열림 각도가 0도인지 360도인지 분별할 수 있다. 예를 들어, 제2 홀 소자(111b)와 제3 홀 소자(111c)에서 감지하는 자기장의 세기가 가장 클 때를 플립 커버(200)의 열림 각도 360도로 세팅하면 되는 것이다. 반대로 제1 홀 소자(111a) 및 제4 홀 소자(111d)에서 감지하는 자기장의 세기가 가장 클 때를 플립 커버(200)의 열림 각도 0도로 세팅 하는 것이다. 복수의 홀 소자 또는 홀 엘리먼트(111a 내지 111d)를 통한 플립 커버(200)의 열림 인식 과정은 도 5 및 도 6을 통해 상세하게 설명한다.
도 5은 플립 커버를 인식하는 디스플레이 장치의 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d, 도 5에서는 111a 및 111b 만 도시함), 오프셋(Offset) 보정부(510), 증폭부(520), 비교부(530) 및 제어부(540)를 포함한다.
도 5에서, 제1 홀 소자(111a)와 제2 홀 소자(111b)는 디스플레이 화면(121)에 대해 수직으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 홀 소자(111a 및 111b)을 통해 인식한 자기장의 세기는 자석(210)과의 거리에 따라 일정한 비율을 유지할 수 있다. 해당 자기장의 세기 차이는 플립 커버(200)의 열림 각도 인식에 활용될 수 있다.
오프셋(Offset) 보정부(510)는 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d) 각각에 인식한 자기장를 보정한다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d) 각각은 제조 공정 또는 패키지 과정에서 자기장 인식 특성이 달라질 수 있다. 따라서, 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 플립 커버(200)의 인식의 정밀도를 높이기 위해 미리 설정된 기준값에 대한 오프셋을 보정할 필요가 있다.
예를 들어, 제1 홀 소자(111a)와 제2 홀 소자(111b)가 동일한 자석(210)으로부터 같은 거리에 위치하는 경우, 제1 홀 소자(111a)는 20mT, 제2 홀 소자(111b)는 30mT의 자기장을 인식할 수 있다. 오프셋(Offset) 보정부(510)는 제1 홀 소자(111a)에서 인식한 자기장의 세기에 (+10mT)의 오프셋을 보정하거나, 제2 홀 소자(111b)에서 인식한 자기장의 세기에 (-10mT)의 오프셋을 보정할 수 있다. 결과적으로, 오프셋(Offset) 보정부(510)는 동일한 자석(210)과 동일한 거리에 있는 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)이 같은 값의 자기장의 세기를 인식할 수 있도록 한다.
증폭부(520)는 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d) 각각에서 인식한 자기장의 세기를 증폭한다. 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 디스플레이 장치(100) 내부에서 근접한 거리에 위치해 있어, 인식하는 자기장의 세기 차이가 플립 커버(200) 인식에 활용하기에 작은 값에 해당할 수 있다. 증폭부(520)는 자기장의 세기를 증폭하여 플립 커버(200) 인식의 정밀도를 높일 수 있다.
비교부(530)는 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)에서 인식한 자기장의 세기를 상호 비교한다. 비교부(530)는 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)에서 인식한 자기장 세기의 차이를 결정할 수 있다.
비교부(530)는 제1 홀 소자(111a)에서 인식한 자기장의 세기와 제2 홀 소자(111b)에서 인식한 자기장의 세기의 차이가 (+)이면 플립 커버(200)를 전면 열림으로 결정할 수 있다. 여기에서, 전면 열림은 플립 커버(200)의 열림 각도가 0도 초과 180도 이하인 것을 의미한다.
비교부(530)는 제1 홀 소자(111a)에서 인식한 자기장의 세기와 제2 홀 소자(111b)에서 인식한 자기장의 세기의 차이가 (-)이면 상기 제2 본체를 후면 열림으로 결정할 수 있다. 여기에서, 후면 열림은 플립 커버(200)의 열림 각도가 180도 초과 360도 이하인 것을 의미한다.
제어부(540)는 비교부(530)를 통해 결정된 플립 커버(200)의 열림 여부 또는 열림 각도를 UI(User Interface) 또는 UX(User eXperience) 변화 등에 활용할 수 있다.
복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 홀 센서(110)에 포함되어 자석(210)에서 발생한 자기장의 세기를 인식한다. 앞의 도 2처럼 복수의 홀 소자들(111a 내지 111d)은 하나의 홀 센서(110)에 모두 배치되거나, 도 6에 도시된 것처럼 2개 이상의 홀 센서(110)에 나누어 배치될 수 있다.
도 6은 복수의 홀 소자들이 제1 및 제2 홀 센서에 나누어 배치된 경우를 설명하는 도면이다.
도 6에서, 디스플레이 장치(100)는 제1 센서 (610a) 및 제2 홀 센서(610b)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 홀 센서(610a 및 610b)는 각각 홀 소자를 1개씩 포함할 수 있다. 즉, 제1 홀 소자(111a)는 제1 홀 센서(610a)에 배치되고, 제2 홀소자(111b)는 제2 홀 센서(610b)에 배치된다. 그리고 제1 센서 (610a) 및 제2 홀 센서(610b)는 상/하로 배치된다.
그리고 제1 홀 센서(610a)가 포함된 제1 반도체 다이(die)와 제2 홀 센서(610b)가 포함된 제2 반도체 다이(die)는 서로 접하도록 패키지될 수 있다. 제1 반도체 다이와 제2 반도체를 다이는 한 개로 패키징될 수도 있고, 각각 패키징 되어 두 개의 반도체로 패키지 될 수 있다. 그 경우 모두 디스플레이 화면(121)과 수평으로 배치할 수도 있다.
제1 및 제2 홀 센서(610a 및 610b)의 자기장 센싱면(110a)은 디스플레이 화면(121)에 대해 수평으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 홀 센서(610a 및 610b)가 수직 배치되지 않는 이유는 제1 및 제2 홀 센서(610a 및 610b)를 Z축 방향으로 적층하여 홀 소자 각각의 자석(210) 거리를 서로 다른 값으로 설정할 수 있기 때문이다.
제1 및 제2 홀 센서(610a 및 610b) 각각에 포함된 홀 소자에서 인식한 자기장의 세기 차이는 플립 커버(200)의 열림 각도 인식에 활용될 수 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 디스플레이 장치
110: 홀 센서 110a: 자기장 센싱면
111: 복수의 홀 소자들 113: 홀 센서용 회로 기판
115: 패키지 칩
117: 디스플레이 단말의 메인 회로 기판
118: 리드(lead)
120: 본체부
121: 디스플레이 화면 122: 디스플레이 장치의 뒷면
130: 플립 커버의 열림 각도
200: 플립 커버 210: 자석
220: 덮개부 221: 경첩
510: 오프셋 보정부 520: 증폭부
530: 비교부 540: 제어부
610: 제1 및 제2 홀 센서

Claims (12)

  1. 디스플레이 화면이 있는 본체;
    상기 디스플레이 화면을 덮는 커버;
    상기 커버에 장착된 자석; 및
    상기 본체에 배치된 홀 센서; 를 포함하고,
    상기 홀 센서는 복수의 홀 소자들을 포함하고, 상기 복수의 홀 소자에서 2개의 홀 소자를 지나가는 축이 상기 디스플레이 화면과 수직인 것을 특징으로 하며,
    상기 2개의 홀 소자는 상기 자석의 자기장을 측정하는 센싱 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기의 복수의 홀 소자들은 반도체 기판에 형성되며
    상기 반도체 기판의 N형 웰(N-Well) 영역 위에 고농도 N형 컨택 영역과 고농도 P형 도핑 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홀 소자들 각각에서 인식한 자기장의 세기에 대한 기준값을 설정하는 오프셋(Offset) 보정부;
    상기 복수의 홀 소자들 각각에서 인식한 자기장의 세기를 증폭하는 증폭부; 및
    상기 복수의 홀 소자들 각각에서 인식한 자기장의 세기를 비교하는 비교부;를 더 포함하는 센싱 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기의 복수의 홀 소자들은
    2개 이상인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 홀 센서를 포함하는 패키지 칩; 및
    상기 패키지 칩이 장착된 홀 센서용 회로 기판;
    을 더 포함하는 센싱 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홀 센서용 회로 기판은 상기 디스플레이 화면과 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
  8. 디스플레이 화면을 포함하는 디스플레이 단말;
    제1 홀 소자가 포함된 제1 홀 센서;
    제2 홀 소자가 포함된 제2 홀 센서; 및
    상기 제1 홀 센서 및 제2 홀 센서는 상/하로 적층되어 배치되며,
    상기 제1 홀 센서의 표면은 상기 디스플레이 화면과 평행하게 정렬되며,
    상기 제2 홀 센서의 표면은 상기 디스플레이 화면과 평행하게 정렬되며,
    상기 제1 홀 소자와 상기 제2 홀 소자를 지나가는 축이 상기 디스플레이 화면에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 홀 소자는
    반도체 기판에 형성되고
    상기 반도체 기판은 N형 웰 영역 위에 고농도 N형 컨택 영역과 고농도 P형 도핑 영역이 형성된 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 홀 센서, 상기 제2 홀 센서, 상기 디스플레이 화면은
    본체에 배치되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 디스플레이 화면은 상기 본체와 평행하게 배치되며,
    상기 제1 홀 센서 및 제2 홀 센서는 상기 본체와 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 센싱 시스템.
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