KR20130106956A

KR20130106956A - 휴대용 단말기

Info

Publication number: KR20130106956A
Application number: KR1020120028654A
Authority: KR
Inventors: 김태원; 안상섭
Original assignee: 주식회사 비젼스케이프
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-10-01

Abstract

휴대용 단말기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈; 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈; 디스플레이 모듈 및 터치스크린 모듈이 결합되는 케이스 프레임; 및 터치스크린 모듈과는 별개로 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈을 포함하며, 압력 검출모듈은, 케이스 프레임의 일측에 마련된 기판; 기판에 적층되되, 상호 이격되게 복수 개 마련된 제1 전극; 제1 전극의 상면으로부터 이격되게 마련되되, 복수 개의 제1 전극 각각과 쌍을 이루어 복수 개의 단위압력센서를 형성하는 제2 전극; 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 마련되어 제2 전극을 지지하되, 터치 동작에 의해 압력이 가해지는 경우에 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격이 복원가능하도록 탄성적으로 변형되는 탄성 변형부를 포함한다.

Description

휴대용 단말기{PORTABLE TERMINAL}

본 발명은, 휴대용 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출할 수 있는 휴대용 단말기에 관한 것이다.

일반적으로 터치패널은, 디스플레이 모듈에 적층되어 터치 동작에 의해 디스플레이 모듈에 소정의 내용을 표시하는 터치스크린과, 디스플레이 모듈에 적층되지 않으며 터치 동작에 의해 디스플레이 모듈에 소정의 내용을 표시하는 터치패드로 구분된다.

이러한, 터치패널은, 휴대 전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등 각종 휴대용 단말기에서부터 냉장고, 전자레인지, 세탁기 등과 같은 각종 가전제품에 이르기까지 다양한 전기전자장치에 널리 사용되고 있다.

터치패널은, 그 구조와 동작원리에 따라 저항막 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 정전용량 방식 등으로 분류할 수 있다.

저항막 방식은 도트 스페이서(Dot Spacer)를 사이에 두고, 투명 전극층이 코팅된 두 장의 패널을 서로 마주보도록 합착한 구조로서, 한쪽의 투명 전극층에 위치 검출을 위한 전기 신호가 인가되고 포인팅 오브젝트(예를들어, 손가락, 스타일러스 팁 등)에 의해 상부의 투명 전극층이 하부의 투명 전극층과 접촉되는 경우, 그 전기적 신호를 검출하고 검출된 전기적 신호의 크기를 이용하여 위치 좌표를 결정한다.

그리고, 적외선 방식은 적외선 발광소자와, 발광소자로부터 적외선 신호를 받는 수광소자들로 구성된 적외선 센서를 배열한 구조로서, 포인팅 오브젝트에 의한 신호의 단락여부로 위치 좌표를 결정한다.

그리고, 초음파 방식은 터치패널 표면을 따라 초음파를 송신 및 수신하여 터치된 위치 좌표를 결정한다.

그리고, 정전용량 방식은 기판에 전극을 배치하고 전극에 전압을 인가한 구조로서, 포인팅 오브젝트가 전극에 접촉될 때 포인팅 오브젝트와 전극 사이의 유전율에 따른 기생 정전용량(Parasitic Capacitance)을 검출하여 그 위치 좌표를 결정한다.

한편, 최근에는 스마트 폰 등 휴대용 단말기에 전면(前面) 터치스크린이 널리 사용되고 있다. 즉, 케이스 프레임의 전면에 터치스크린을 설치하여, 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하며, 이를 디스플레이 모듈에 반영한다.

그러나, 스마트 폰에 있어, 케이스 프레임의 전면에 설치된 터치스크린이 오작동을 일으키거나, 또는 스마트 폰을 사용함에 있어 전면 터치스크린에 포인팅 오브젝트를 이용하여 터치하는 경우에 포인팅 오브젝트가 디스플레이된 화상을 가리게되어 디스플레이된 화상을 완벽하게 인지하지 못할 뿐만 아니라 터치스크린의 원하는 위치에 포인팅 오브젝트를 터치하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 스마트 폰 등 휴대용 단말기를 사용함에 있어, 전면 터치스크린의 오작동을 보완하는 것과 더불어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있는 새로운 구조를 갖는 휴대용 단말기에 대한 개발이 필요하다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0006219호 (삼성전자 주식회사) 2010.01.19.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전면 터치스크린의 오작동을 보완할 뿐만 아니라 사용상의 편의성을 향상시키기 위해 복수의 위치에서 사용자 명령을 입력할 수 있는 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈; 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈; 상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈이 결합되는 케이스 프레임; 및 상기 터치스크린 모듈과는 별개로 상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈을 포함하며, 상기 압력 검출모듈은, 상기 케이스 프레임의 일측에 마련된 기판; 상기 기판에 적층되되, 상호 이격되게 복수 개 마련된 제1 전극; 상기 제1 전극의 상면으로부터 이격되게 마련되되, 복수 개의 상기 제1 전극 각각과 쌍을 이루어 복수 개의 단위압력센서를 형성하는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되어 상기 제2 전극을 지지하되, 상기 터치 동작에 의해 압력이 가해지는 경우에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격이 복원가능하도록 탄성적으로 변형되는 탄성 변형부를 포함하는 휴대용 단말기가 제공될 수 있다.

상기 탄성 변형부는, 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 길게 마련된 제1 탄성체; 및 상기 제1 탄성체로부터 이격되되, 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 길게 마련된 제2 탄성체를 포함하며, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 상단은 동일 높이를 갖을 수 있다.

상기 제1 탄성체는, 복수 개의 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 연속되게 일체로 마련되며, 상기 제2 탄성체는, 복수 개의 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 복수 개로 분할되어 상호 이격되게 마련될 수 있다.

상기 제2 탄성체는, 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 물결모양으로 형성될 수 있다.

상기 압력 검출모듈은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격 한계를 설정하도록 상기 탄성 변형부의 높이보다 낮은 높이를 갖는 복수 개의 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 스토퍼는, 상기 제1 전극과 통전되도록 도체물질로 형성되며, 상기 제2 전극과 접촉되어 쇼트되는 것을 방지하도록 부도체 피막이 형성될 수 있다.

상기 압력 검출모듈은, 상기 제2 전극의 상부에 적층되되, 상기 터치 동작에 의한 압력을 상기 제2 전극 및 상기 탄성 변형부에 순차로 전달하는 누름판을 더 포함할 수 있다.

상기 압력 검출모듈은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 정전용량을 감지하고, 상기 감지된 정전용량을 기초로 상기 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 검출부를 더 포함하는 정전용량식 압력 검출모듈일 수 있다.

상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 정전용량식 위치 검출모듈을 더 포함하며, 상기 정전용량식 위치 검출모듈은 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 정전용량 방식에 의해 검출하는 정전용량식 터치패널을 포함할 수 있다.

상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은, 상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 적층될 수 있다.

상기 정전용량식 위치 검출모듈은 정전용량식 터치패널이며, 상기 기판은 상기 케이스 프레임의 상기 정전용량식 터치패널의 테두리부에 대응되는 위치에 마련되되, 링형상으로 형성될 수 있다.

상기 정전용량식 위치 검출모듈은 정전용량식 터치패널이며, 상기 기판은 상기 케이스 프레임의 상기 정전용량식 터치패널의 하부에 대응되는 위치에 마련되되, 평판형상으로 형성될 수 있다.

상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되며, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈이, 상기 홈부에 삽입된 후 상호 적층될 수 있다.

상기 터치 동작에 의한 압력에 따라 상기 탄성 변형부가 변형되는 과정에서 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈과 상기 홈부가 상호 간섭되지 않도록, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈의 외측면과 상기 홈부의 내측면이 공차를 두고 상호 이격될 수 있다.

상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은, 상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 이격될 수 있다.

상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은 일체로 형성되며, 상기 케이스 프레임을 사출 성형하는 경우, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 케이스 프레임과 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 일체로 형성할 수 있다.

상기 케이스 프레임은, 상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈과 결합되는 상부 케이스; 및 상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 하부 케이스를 포함하며, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은, 상기 하부 케이스의 일측에 마련될 수 있다.

상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은 일체로 형성되며, 상기 하부 케이스를 사출 성형하는 경우, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 하부 케이스와 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 일체로 형성할 수 있다.

상기 하부 케이스는, 상기 상부 케이스에 삽입되는 단말기용 배터리를 감싸는 배터리 커버일 수 있다.

상기 하부 케이스는, 상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 액서사리용 핸드폰 케이스일 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 휴대용 단말기의 전면에 배치된 터치스크린 모듈과 별개로 케이스 프레임에 포인팅 오브젝트를 감지할 수 있는 정전용량식 압력 검출모듈을 설치함으로써, 터치스크린 모듈의 오작동을 보완할 뿐만 아니라 복수의 위치에서 사용자 명령을 입력할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 휴대용 단말기의 일체형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 일체형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 휴대용 단말기의 분리형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 7은 도 5의 B-B 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기의 분리형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 분해사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 정전용량식 압력 검출모듈의 단위압력센서의 배치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 정전용량식 압력 검출모듈을 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 나타내는 개념도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에 따른 휴대용 단말기는, 이동통신 단말기, 무선 전화기, MP3, PDA, PMP, PSP, DMB 수신기, 휴대용 게임기 등 다양한 전기전자장치를 포함한다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 휴대용 단말기의 일체형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 일체형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 분해사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈(200)과, 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈(300)과, 디스플레이 모듈(200) 및 터치스크린 모듈(300)이 결합되는 케이스 프레임(400)과, 터치스크린(300) 모듈과는 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 정전용량식 위치 검출모듈(500)과, 터치스크린(300) 모듈과는 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 포함한다.

디스플레이 모듈(200)은 휴대용 단말기의 전면(前面)에 마련되며, 사용자에게 화상을 표시하는 역할을 한다. 디스플레이 모듈(200)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCD(Liquid Crystal Display), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes), FED(Field Emission Display) 등 다양한 평판표시 소자일 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 디스플레이 모듈(200)의 전면에 정전용량식 터치스크린 모듈(300)이 배치되나, 이에 한정되지 않고 디스플레이 모듈(200)의 배면에 정전용량식 터치스크린 모듈(300)이 배치될 수도 있다.

정전용량식 터치스크린 모듈(300)은 단일 또는 복수의 ITO(Indium Tin Oxide) 패널에 가로 및 세로방향의 매트릭스 전극을 배열한 ITO 터치스크린이다.

이러한, ITO 터치스크린은 투명하면서 통전성이 우수하고 생산성도 좋아 가장 널리 사용되는 터치스크린의 하나이며, ITO 터치스크린은 포인팅 오브젝트(예를들어, 손가락, 스타일러스 펜 등)가 터치될 때, 발생하는 매트릭스 전극에서의 기생 정전용량변화를 통해 터치위치를 검출한다.

또한, 본 실시예에서 터치스크린 모듈(300)은, 정전용량식 터치스크린 모듈 뿐만 아니라, 다양한 방식의 터치스크린 모듈을 포함한다.

그리고, 터치스크린 모듈(300)의 전면에는 윈도우(100)가 배치된다. 윈도우(100)는 디스플레이 모듈(200)의 전면을 맑고 투명하게 유지시키면서 디스플레이 모듈(200)을 보호하는 역할을 한다. 윈도우(100)는 일반 유리, 강화 유리, 플라스틱 등 투명한 재질을 사용한다.

그리고, 상기한 디스플레이 모듈(200), 윈도우(100) 및 터치스크린 모듈(300)은 케이스 프레임(400)에 결합된다.

케이스 프레임(400)은 휴대용 단말기의 외형을 형성하며, 그 내부에 윈도우(100), 디스플레이 모듈(200), 터치스크린 모듈(300) 및 회로기판(미도시) 등을 수용한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에서는 케이스 프레임(400)에 전면(前面)에 결합된 터치스크린 모듈(300)과는 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600) 중 적어도 어느 하나가 마련된다.

정전용량식 위치 검출모듈(500)은 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 대응하여 터치 위치를 검출하는 역할을 하며, 정전용량식 압력 검출모듈(600)은 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 역할을 한다.

본 실시예에서는 휴대용 단말기의 전면에 배치된 터치스크린(300) 모듈과 별개로 케이스 프레임(400)의 일측에 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 마련하여 포인팅 오브젝트의 터치 동작을 감지할 수 있게 함으로써, 터치스크린 모듈(300)의 고장 등으로 오작동이 발생한 경우 이를 보완할 수 있다.

또한, 예를들어 휴대용 단말기를 파지한 상태에서 케이스 프레임(400)에 적어도 하나 이상 마련된 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 통해 사용자 명령을 입력할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.

실제 적용사례를 살펴보면, 휴대용 단말기를 이용하여 사진촬영을 하는 경우 종전에는 한 손은 케이스 프레임(400)을 파지하고 다른 손은 터치스크린 모듈(300)을 조작하여야 하며 터치스크린 모듈(300)을 터치 조작함에 있어 손가락 등이 디스플레이 모듈(200)에 투영된 화상의 일부를 가리는 문제가 있었다.

그러나, 본 실시예에서와 같이 케이스 프레임(400)의 일측(예를들어, 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440))에 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 마련한 경우에는 한손으로 케이스 프레임(400)을 파지함과 동시에 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440)에 마련된 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 조작함으로써 디스플레이 모듈(200)에 투영된 화상을 가리지 않은 상태에서 사진촬영을 할 수 있어 사용상의 편의성을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서와 같이 케이스 프레임(400)이 일체로 형성되고, 케이스 프레임(400)의 전면(前面)에 디스플레이 모듈(200)이 결합된 경우, 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)은 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 상호 적층되거나 또는 상호 이격되게 마련될 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 4에서와 달리, 케이스 프레임(400)의 전면(前面) 전체에 걸쳐 디스플레이 모듈(200)이 마련되지 않은 경우에는, 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)은 케이스 프레임(400)의 전면(前面) 일측에 마련될 수도 있다.

정전용량식 위치 검출모듈(500)은 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 마련되어, 포인팅 오브젝트의 터치동작에 대응하는 터치 위치를 디스플레이 모듈(200)에 표시할 수 있는 정전용량식 터치패드 및 터치스크린을 포함하는 정전용량식 터치패널을 포함한다.

정전용량식 터치패널은, 전술한 정전용량식 터치스크린 모듈(300)과 마찬가지로 정전용량 방식으로 구동되며, 포인팅 오브젝트에 의해 터치 동작이 입력될 때 발생하는 기생 정전용량변화를 통해 터치 위치를 검출한다.

한편, 케이스 프레임(400)의 전면에 마련된 디스플레이 모듈(200)과는 별개로 케이스 프레임(400)의 일측, 예를들어 케이스 프레임(400)의 측면(430) 또는 배면(440)에 소정의 내용을 표시하는 디스플레이 모듈(미도시)이 마련된 경우, 위치 검출모듈(500)은 별개의 디스플레이 모듈과 함께 적층된 터치스크린으로 마련될 수도 있다.

정전용량식 압력 검출모듈(600)은 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 것으로서, 정전용량 방식으로 구동되며, 포인팅 오브젝트에 의해 터치 동작이 입력될 때 발생하는 기생 정전용량변화를 통해 터치 위치 및 터치 압력을 검출한다.

정전용량식 압력 검출모듈(600)은 케이스 프레임(400)의 일측, 즉 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 마련된다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 정전용량식 압력 검출모듈(600)은, 케이스 프레임(400)의 일측에 마련된 기판(610)과, 기판(610)에 적층되되 상호 이격되게 복수 개 마련된 제1 전극(620)과, 제1 전극(620)의 상면으로부터 이격되게 마련되되 복수 개의 제1 전극(620) 각각과 쌍을 이루어 복수 개의 단위압력센서(S)를 형성하는 제2 전극(630)과, 제2 전극(630)의 상부에 적층되되 터치 동작에 의한 압력을 제2 전극(630) 및 탄성 변형부(640)에 순차로 전달하는 누름판(660)과, 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이에 마련되어 제2 전극(630)을 지지하되 터치 동작에 의해 압력이 가해지는 경우에 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격이 복원가능하도록 탄성적으로 변형되는 탄성 변형부(640)와, 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이에 마련되되 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격 한계를 설정하도록 탄성 변형부(640)의 높이보다 낮은 높이를 갖는 복수 개의 스토퍼(650)와, 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 정전용량을 감지하고 감지된 정전용량을 기초로 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 검출부(미도시)를 포함한다.

기판(610)은 관련 기술분야에서 널리 사용되는 회로기판(예를들어, PCB, FPCB 등)을 사용한다.

그리고, 케이스 프레임(400)의 일측에 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)과 상호 적층 또는 상호 이격되게 배치될 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 고려하여, 기판(610)은 도 2에서 도시한 바와 같이 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 정전용량식 위치 검출모듈(500)의 테두리부에 대응되는 위치에 적층되게 링 형상으로 형성되거나, 도시되지는 않았으나 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 정전용량식 위치 검출모듈(500)의 하부 위치에 적층되게 평판 형상으로 형성된다. 또한, 기판(610)은 케이스 프레임(400)의 일측에 마련되되 정전용량식 위치 검출모듈(500)에서 이격된 위치에 적층되게 링 형상 또는 평판 형상으로 형성된다.

복수 개의 제1 전극(620) 각각은 제2 전극(630)과 쌍을 이루어 정전용량을 형성하며, 하나의 단위압력센서(S)를 구성하는 역할을 한다. 제1 전극(620)은 구리, 금, 은 등의 전도성 재질로 형성된다.

제1 전극(620)은, 복수 개로 분할되어 기판(610) 상면의 일측 테두리부를 따라 적층된다. 즉, 복수 개의 제1 전극(620)이 기판(610) 상면의 일측 테두리부를 따라 소정 간격을 두고 연속적으로 적층된다.

예를들어, 도 2에서 도시한 바와 같이, 기판(610)이 사각의 링 형상인 경우에, 기판(610)의 각 변에 제1 전극(620)을 3개씩 소정간격 이격되게 분할 배치한다. 따라서, 제1 전극(620)은 기판(610)의 상면에 총 12개가 설치된다. 복수 개의 제1 전극(620) 각각은 상호 전기적으로 단절되며, 제1 전극(620)의 크기는 제한되지 않는다.

복수 개의 제1 전극(620) 각각은 후술할 제2 전극(630)과 쌍을 이루어 하나의 단위압력센서(S)를 구성하므로, 케이스 프레임(400)에 설치되는 제1 전극(620)의 개수는 단위압력센서(S)의 개수에 해당한다. 따라서, 도 2에서, 정전용량식 압력 검출모듈(600)은 12개의 단위압력센서(S)로 구성된다.

한편, 본 실시예에서 제1 전극(620)의 개수는 휴대용 단말기의 케이스 프레임(400)에 배치되는 정전용량식 압력 검출모듈(600)의 위치 및 사용상의 편의성을 고려하여 결정된다. 제1 전극(620)의 개수가 많을수록 즉, 단위압력센서(S)가 많을수록 후술할 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는데 있어 정확도를 높일 수 있다.

제2 전극(630)은, 복수개의 제1 전극(620) 각각과 쌍을 이루어 정전용량을 형성하며, 하나의 단위압력센서(S)를 구성하는 역할을 한다.

제2 전극(630)은 복수 개의 제1 전극(620) 각각과 함께 정전용량을 형성하기 위해 복수 개의 제1 전극(620)으로부터 소정 간격 이격되며, 제1 전극(620)과 상호 마주보도록 마련된 하나의 공통 전극이다. 제2 전극(630)은 제1 전극(620)과 같이 구리, 금, 은 등 전도성 재질로 형성된다.

제2 전극(630)은 탄성 변형부(640)의 높이에 대응하는 거리만큼 복수 개의 제1 전극(620)으로부터 이격되며, 탄성 변형부(640)의 상부에 걸쳐 적층된다.

도 2에서와 같이, 복수 개의 제1 전극(620)이 사각의 링 형상의 기판(610) 상면의 테두리부를 따라 적층된 경우, 제2 전극(630)은 연속적으로 하나의 폐쇄환을 이루며 탄성 변형부(640)의 상부에 걸쳐 적층될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제2 전극(630)을 복수 개로 분할하여 탄성 변형부(640)의 상부에 적층하여 제1 전극(620)과의 관계에서 공통 전극을 형성할 수도 있다.

누름판(660)은 사용자가 원하는 정보를 입력하기 위하여 손가락 등의 물체로 힘을 가하는 판으로서, 양면테이프 등의 결합부재(680)에 의해 제2 전극(630)의 상부에 적층되되 터치 동작에 의한 압력을 제2 전극(630) 및 탄성 변형부(640)에 순차로 전달하는 역할을 한다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 정전용량식 압력 검출모듈(600)의 상부에 배치하는 경우에 누름판(660)은 제2 전극(630)과 정전용량식 위치 검출모듈(500) 사이에 적층한다.

한편, 정전용량식 위치 검출모듈(500)이 정전용량식 터치패드로 구성된 경우에는 누름판(660)을 투명하게 설계할 필요가 없으나, 정전용량식 위치 검출모듈(500)이 정전용량식 터치스크린으로 구성된 경우에는 누름판(660)을 투명하게 설계하여야 한다.

탄성 변형부(640)는 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이에 마련되어 제2 전극(630)을 지지하되, 누름판(660)에 터치 압력이 가해지는 경우에 탄성적으로 변형되면서 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격을 가변시키며 복원가능하게 하는 역할을 한다. 또한, 탄성 변형부(640)는 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이에 위치하므로 일종의 유전체 역할을 한다.

즉, 탄성 변형부(640)는 누름판(660)에 가해진 터치 압력에 의해 탄성적으로 변형되면서 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이에서 형성된 정전용량을 변화시키는 역할을 한다.

탄성 변형부(640)는 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계 등의 탄성소재로 제작될 수 있으나, 탄성 변형부(640)는 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격을 복원가능하게 탄성적으로 변형될 수 있으면 어떠한 소재든 가능하다.

탄성 변형부(640)는, 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 길게 마련된 제1 탄성체(641)와, 제1 탄성체(641)로부터 이격되되 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 길게 마련된 제2 탄성체(643)를 포함한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 탄성체(641)가 복수 개의 제1 전극(620) 상면의 일측 끝단부에 적층된 경우, 제2 탄성체(643)는 제1 탄성체(641)와 소정간격 이격되게 복수 개의 제1 전극(620) 상면의 타측 끝단부에 적층된 더미층(670)의 상면에 적층된다. 그리고, 제1 탄성체(641)와 제2 탄성체(643)는 복수 개의 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 길게 마련된다.

여기서, 더미층(670)은 제1 탄성체(641)와 제2 탄성체(643)의 상단 높이를 맞추기 위한 것으로, 제2 탄성체(643)를 제1 탄성체(641)의 높이와 동일하게 적층한 경우에는 이를 생략할 수 있다.

도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 제1 전극(620)이 사각의 링형상인 기판(610)의 테두리부를 따라 복수 개 배치되는 경우, 제1 탄성체(641)는 복수 개의 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 하나의 폐쇄환으로 연속되게 일체로 그리고 기판(610) 테두리부의 바깥측에 대응되는 위치에 마련된다.

또한, 제2 탄성체(643)는 제1 탄성체(641)와 이격되되 복수 개의 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 복수 개로 분할되어 상호 이격되게 그리고 기판(610) 테두리부의 안측에 대응되는 위치에 마련된다.

제1 탄성체(641)를 하나의 폐쇄환으로 형성하는 것은, 분진이나 습기와 같은 이물질이 기판(610)의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위함이다.

그리고, 제2 탄성체(643)를 상호 소정간격 이격되게 즉, 상호 간에 틈새(644)를 두고 복수 개로 분할하는 것은, 제1 탄성체(641)와 제2 탄성체(643) 사이의 공간에 존재하는 공기가 틈새(644)를 통해 제2 탄성체(643)의 내측에 있는 공기와 서로 통기될 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시예에서 제1 탄성체(641)와 제2 탄성체(643)는 이중 구조이기 때문에, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643) 사이에 공기층(645)이 존재하게 된다. 따라서, 터치 동작에 의해 압력이 가해지는 경우, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)는 수축하며, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643) 사이의 공기는 압축되어 외부로 방출되려고 하는 압력을 받게 된다.

따라서, 공기층(645)과 그 외부와의 공기 흐름이 원활하지 않으면 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)의 탄력적 신축이 방해를 받아 복수의 단위압력센서(S)의 센싱 정확도가 떨어져 정확한 신호의 생성에 영향을 미친다. 그러므로, 분할된 복수의 제2 탄성체(643) 사이의 틈새(644)는 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)가 신축할 때 공기층(645)과 외부 사이의 공기 흐름이 원활하게 일어나도록 하여 본 실시예에서의 단위압력센서(S)의 센싱 정확도를 향상시킨다.

한편, 제2 탄성체(643)의 형상은 제1 탄성체(641)와 마찬가지로 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 직선으로 형성할 수 있으나, 본 실시예에서 제2 탄성체(643)는 틈새(644)를 통한 공기의 흐름을 원활하게 함과 동시에 터치 동작에 의한 압력에 의해 제2 탄성체(643)가 좌굴되는 것을 방지하도록 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 물결모양으로 형성한다.

스토퍼(Stopper,650)는, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)가 반복적 및 과도한 터치 압력에 의해 탄성한계를 넘어 소성 변형되는 것을 방지함과 아울러 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격 한계를 설정하는 역할을 한다.

스토퍼(650)는 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이 및 제1 탄성체(641)와 제2 탄성체(643) 사이에 마련되되, 제1 전극(620)의 상면으로부터 돌출된 돌기형상으로 형성된다.

스토퍼(650)는 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격 한계를 설정하도록 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)의 높이보다 낮은 높이를 가지며, 제1 전극(620)의 상면에 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 상호 소정간격 이격되게 복수 개 마련된다.

도 2에서는 제1 전극(620)의 길이방향을 따라 스토퍼(650)를 2개 또는 3개 설치하였으나, 스토퍼(650)의 개수 및 배치는 제2 전극(630)을 지지하며 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)에 가해지는 터치 압력을 분산시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않는다.

그리고, 스토퍼(650)는 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이에 마련되어, 터치 압력에 의해 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)가 수축하면서 제2 전극(630)이 제1 전극(620) 방향으로 변위될 때 제2 전극(630)이 스토퍼(650)의 상단에 걸려 스토퍼(650)의 높이 아래로 이동하지 못하게 한다.

즉, 터치 압력이 과도하게 가해져도 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)의 탄성한계에 도달하기 전에 스토퍼(650)가 제2 전극(630)을 아래에서 지지하여 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)에 가해지는 압력을 분산시킴으로써 결과적으로 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)의 소성변형을 방지한다.

스토퍼(650)는 제1 전극(620)에 납 등의 도체물질을 부착하여 형성하며, 그 외부는 제2 전극(630)과 접촉되어 쇼트되는 것을 방지하도록 부도체 피막이 형성된다.

휴대용 단말기와 같은 전기전자장치는, 사용 중에 RF 노이즈가 발생하며, 이러한 RF 노이즈는 본 실시예에서와 같은 정전용량식 압력 검출모듈(600)에서 터치 압력이 가해지지 않음에도 불구하고 터치 압력이 가해진 것과 같은 오작동을 유발할 수 있다.

이러한 오작동은 그라운드의 면적을 넓히거나 반응 주파수에 맞는 RLC 회로를 적용하여 해결할 수 있은 바, 본 실시예에서 스토퍼(650)는 제1 전극(620)의 그라운드 면적을 넓히는 결과를 가져오므로 RF 노이즈를 흡수하여 상기와 같은 오작동을 방지할 수 있다.

한편, 케이스 프레임(400)에 터치 압력이 가해지는 경우에, 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 간격이 줄어든다. 이때, 검출부(미도시)는 제1 전극(620)과 제 2 전극 사이에서 감지된 정전용량을 기초로 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 역할을 한다.

즉, 검출부는 단위압력센서(S)에 의해 검출된 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 사이의 정전용량을 기초로 터치 위치 및 터치 압력을 검출한다.

검출부에 의한 터치 위치 및 터치 압력 검출방법에 대하여는 후술하기로 한다.

한편, 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)이 케이스 프레임(400)의 일측에 설치된 상태를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 압력 검출모듈(600)이 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및 배면(440) 중 적어도 어느 일면에 하나 이상 상호 적층되게 마련된다.

즉, 휴대 전화기 측면(430) 외측 및/또는 휴대 전화기 배면(440) 외측에 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 마련한다.

이처럼, 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 중복 혼용하여 사용함으로써 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 상호 보완하여 더욱 정교하게 검출할 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 케이스 프레임(400)의 배면(440) 외측에 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)이 삽입될 수 있는 홈부(450)를 형성하고, 홈부(450)에 정전용량식 위치 검출모듈(500) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 삽입한 후, 상호 적층되게 설치한다.

먼저, 홈부(450)에 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 설치하는 과정을 살펴보면, 홈부(450)의 저면에 양면 테이프 등 결합부재(690)를 사용하여 링 형상의 기판(610)을 부착한다.

그리고, 기판(610)의 테두리부를 따라 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)를 적층한다. 이때, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)의 상단 높이는 동일하게 한다. 본 실시예에서 제1 탄성체(641)는 기판(610) 테두리부의 외측을 따라 적층하고, 제2 탄성체(643)는 물결 형상을 가지며 복수 개로 분할하여 기판(610) 테두리부의 내측을 따라 기판(610) 상에 적층된 더미층(670)의 상면에 적층한다.

그리고, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)에 걸쳐 공통전극인 제2 전극(630)을 적층한다. 또한, 제2 전극(630)의 상부에 양면 테이프 등의 결합부재(680)를 사용하여 누름판(660)을 적층한다.

상기와 같이, 홈부(450)에 정전용량식 압력 검출모듈(600)을 설치한 후, 정전용량식 압력 검출모듈(600)의 상부에 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 설치할 수 있다. 한편, 도 3에서와 달리, 제2 전극(630)의 상부에 누름판(660)을 생략하고, 바로 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 설치할 수도 있다.

이와 같이 설치된 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)은 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력의 크기에 따라 누름판(660) 또는 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)이 비대칭적으로 서로 다른 방향과 각도로 경사지게 된다.

즉, 터치 압력에 대해 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)의 변형량이 달라지게 되어 누름판(660) 또는 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)이 다른 방향과 각도로 경사진다.

따라서, 제1 탄성체(641) 및 제2 탄성체(643)가 변형되는 과정에서 누름판(660) 또는 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)의 외측면이 홈부(450)의 내측면과 상호 간섭되는 것을 방지하도록, 홈부(450)의 내측면과 누름판(660)을 포함하는 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)의 외측면 사이는 소정간격 이격되어야 한다.

즉, 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)의 외측면과 홈부(450)의 내측면 사이에 공차(D)를 두어 누름판(660) 및 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500)의 경사 가변을 방해하지 않도록 한다.

전술한 바와 같이, 케이스 프레임(400)의 배면(440)에 형성된 홈부(450)에 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 삽입 설치함에 있어서, 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 일체로 형성한 후 이를 홈부(450)에 설치하는 경우 작업공수를 절감할 수 있다.

또한, 케이스 프레임(400)을 사출 성형하여 제작함에 있어, 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 함께 인서트하여 케이스 프레임(400)과 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 일체로 형성하는 경우, 작업공수 및 제작비용을 더욱 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 두께를 얇게할 수 있어 케이스 프레임(400)의 전체 두께에 영향을 미치지 않을 정도로 소형화할 수 있다.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 케이스 프레임(400)의 측면(430) 외측에 상호 이격되게 마련할 수 있으며, 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 케이스 프레임(400)의 배면(440) 외측에 상호 이격되게 마련할 수 있다.

정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)을 상호 이격되게 케이스 프레임(400)의 측면(430) 및/또는 배면(440)에 설치하는 경우에도 포인팅 오브젝트의 터치동작에 의해 정전용량식 압력 검출모듈(600) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500)이 동시에 작동될 수 있도록 하여야 한다.

이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 휴대용 단말기의 분리형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 적층된 상태를 나타내는 분해사시도이고, 도 7은 도 5의 B-B 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기의 분리형 케이스 프레임에 정전용량식 위치 검출모듈 및 정전용량식 압력 검출모듈이 상호 이격된 상태를 나타내는 분해사시도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 화상을 표시하는 디스플레이 모듈(200a)과, 터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈(300a)과, 디스플레이 모듈(200a) 및 터치스크린 모듈(300a)이 결합되는 케이스 프레임(400a)과, 터치스크린 모듈(300a)과는 별개로 케이스 프레임(400a)의 일측에 마련되되 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 정전용량식 위치 검출모듈(500a)과, 터치스크린 모듈(300a)과는 별개로 케이스 프레임(400a)의 일측에 마련되되 터치 동작에 대응하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 포함한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기와의 차이점에 대하여 설명하기로 한다.

도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 케이스 프레임(400)과는 달리, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스 프레임(400a)은, 디스플레이 모듈(200a) 및 터치스크린 모듈(300a)과 결합되는 상부 케이스(410a)와, 상부 케이스(410a)에 착탈가능하게 결합되는 하부 케이스(440a)를 포함한다.

여기서 하부 케이스(440a)는, 상부 케이스(410a)에 삽입되는 단말기용 배터리를 감싸는 배터리 커버 또는 상부 케이스(410a)에 착탈가능하게 결합되는 액서사리용 핸드폰 케이스일 수 있다.

이와 같이, 케이스 프레임(400a)이 상부 케이스(410a)와 하부 케이스(440a)를 포함하는 분리형으로 구성된 경우에도, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)은 상부 케이스(410a)에 결합된 터치스크린 모듈(300a)과는 별개로 상부 케이스(410a) 및/또는 하부 케이스(440a)의 일측에 마련될 수 있다.

정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)이 케이스 프레임(400a)의 일측에 설치된 상태를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 5 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)은 상부 케이스(410a)의 측면(430a) 및 하부 케이스(440a)의 배면 외측에 마련된다.

그리고, 도 5 내지 도 8에서와 달리, 상부 케이스(410a)의 전면(前面)에 전체에 걸쳐 디스플레이 모듈(200a)이 마련되지 않은 경우에 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)은 상부 케이스(410a)의 전면(前面) 일측에 마련될 수도 있다.

한편, 케이스 프레임(400a)이 상부 케이스(410a)와 하부 케이스(440a)를 포함하는 분리형인 경우, 도 5 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 하부 케이스(440a)의 일측에 상호 적층하여 설치하거나, 상호 이격되게 설치할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)이 하부 케이스(440a)의 배면 외측에 상호 적층되게 설치되는 과정을 살펴보면, 먼저 하부 케이스(440a)의 배면 외측에 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 삽입 설치할 수 있는 홈부(450a)를 형성한다.

그리고, 홈부(450a)의 저면에 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 구성하는 기판(610a), 제1 전극(620a), 제1 탄성체(641a) 및 제2 탄성체(643a)를 포함하는 탄성 변형부(640a), 스토퍼(650a), 제2 전극(630a) 및 누름판(660a)을 차례로 적층한다. 그리고, 누름판(660a)의 상부에 정전용량식 터치패널인 정전용량식 위치 검출모듈(500a)을 설치한다.

이처럼, 정전용량식 압력 검출모듈(600a) 및 정전용량식 위치 검출모듈(500a)을 홈부(450a)의 깊이방향으로 상호 적층하여 설치한다.

전술한 바와 같이, 케이스 프레임(400a), 특히 하부 케이스(440a)의 배면 외측에 형성된 홈부(450a)에 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 삽입 설치함에 있어서, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 일체로 형성한 후, 이를 홈부(450a)에 설치함으로써 작업공수를 절감할 수 있다.

또한, 하부 케이스(440a)를 사출 성형하여 제작함에 있어, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 함께 인서트하여 하부 케이스(440a)와 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 일체로 형성하는 경우, 작업공수 및 제작비용을 더욱 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 두께를 얇게할 수 있어 케이스 프레임(400a)의 전체 두께에 영향을 미치지 않을 정도로 소형화할 수 있다.

한편, 도 8에서 도시한 바와 같이, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 상부 케이스(410a)의 측면(430a) 외측에 상호 이격되게 마련할 수 있으며, 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 하부 케이스(440a)의 배면 외측에 상호 이격되게 마련할 수 있다.

정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)을 상호 이격되게 상부 케이스(410a)의 측면(430a) 및/또는 하부 케이스(440a)에 설치하는 경우에도 포인팅 오브젝트의 터치동작에 의해 정전용량식 위치 검출모듈(500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600a)이 동시에 작동될 수 있도록 하여야 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 휴대용 단말기에서 포인팅 오브젝트의 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명에 따른 정전용량식 압력 검출모듈의 단위압력센서(S)의 배치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 정전용량식 압력 검출모듈을 이용하여 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 나타내는 개념도이다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 프레임(400)의 배면(440) 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스 프레임(400a)의 하부 케이스(440a)에 터치 압력이 가해지는 경우에 대하여, 정전용량식 위치 검출모듈(500,500a) 및 정전용량식 압력 검출모듈(600,600a)에 의한 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 설명하기로 한다.

정전용량식 위치 검출모듈(500,500a)에 의한 터치 위치 검출은, 격자 배치의 매트릭스 전극(미도시)의 특정 위치에 포인팅 오브젝트가 터치될 때 발생하는 기생 정전용량변화를 검출하여 포인팅 오브젝트가 케이스 프레임(400,400a)의 특정 위치에 터치되었는지를 전기적으로 검출하여 이루워진다.

이러한, 정전용량식 위치 검출모듈(500,500a)에 의한 터치 위치를 검출하는 방법은 일반적으로 사용되는 정전용량식 터치패널과 그 동작원리가 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 9 및 도 10을 참조하여, 정전용량식 압력 검출모듈(600,600a)을 이용하여 터치 압력에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 방법을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.

정전용량식 압력 검출모듈(600,600a)을 이용한 터치 위치 및 터치 압력 검출은, 누름판(660,660a) 또는 누름판(660,660a)의 상부에 적층된 정전용량식 위치 검출모듈(500,500a)의 특정위치에 터치 압력을 가하는 경우에, 그 압력이 제2 전극(630,630a)을 통해 제1 탄성체(641,641a) 및 제2 탄성체(643,643a)에 전달된다.

그리고, 제1 탄성체(641,641a) 및 제2 탄성체(643,643a)는 복원 가능하게 탄성적으로 변형되면서, 제1 전극(620,620a)과 제2 전극(630,630a) 사이의 간격이 복원 가능하게 변화된다.

이와 같은, 제1 전극(620,620a)과 제2 전극(630,630a) 사이의 간격 변화에 따른 정전용량은 복수 개의 제1 전극(620,620a) 각각과 쌍을 이루는 제2 전극(630,630a)에 의해 구성된 단위압력센서(S)에 의해 검출된다.

이때, 검출부는 제1 전극(620,620a)과 제2 전극(630,630a) 사이의 간격 변화에 따른 정전용량 변화에 기초하여, 터치 위치 및 터치 압력을 검출한다.

구체적으로, 누름판(660,660a) 또는 정전용량식 위치 검출모듈(600,600a)의 특정 지점을 가압하였을 때 해당 가압포인트(P)에 가까운 단위압력센서(S)는 상대적으로 큰 힘을 받아 제1 전극(620,620a)과 제2 전극(630,630a) 사이의 거리 변화가 크게 되며, 가압포인트(P)로부터 상대적으로 먼 단위압력센서(S)는 상대적으로 적은 힘을 받아 제1 전극(620,620a)과 제2 전극(630,630a) 사이의 거리 변화가 적게된다.

이와 같이, 터치 압력이 가해진 위치와 크기에 따라 각 단위압력센서(S)에서 나타나는 정전용량의 패턴이 서로 다른 양상을 보이는 것에 기초하여, 복수 개의 단위압력센서(S)의 정전용량으로부터 역으로 터치 위치와 터치 압력의 크기를 검출한다.

검출부에 의한 터치 위치 및 터치 압력 계산은 아래 수학식을 이용하여 계산할 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 정전용량식 압력 검출모듈(600,600a)은 사각 링 형상으로 형성되고, 복수 개의 제1 전극(620,620a) 각각과 제2 전극(630,630a)이 쌍을 이루어 구성된 단위압력센서(S)가 링 형상의 테두리를 따라 각 변마다 3개씩 총 12개가 배치된다.

여기서, P는 터치 압력인 F의 가압포인트, L₁은 가로길이, L₂는 세로길이, 가압포인트(P)에 터치 압력 F가 가해질 때 12개의 단위압력센서(S1 내지 S12)에서 측정되는 압력의 크기는 각각 f1 내지 f12 이다.

이때, 정전용량식 압력 검출모듈(600,600a)에 가해지는 터치 압력 F는 [수학식 1]을 이용하여 계산할 수 있다.

그리고, 터치 압력이 가해지는 가압포인트의 y좌표는 x축에 대한 모멘트를 구하면 알 수 있으며, 여기서 12개의 단위압력센서(S1 내지 S12)의 간격에 대한 계수비를 1,3,5,6이라 하면, y좌표는 [수학식 2]를 이용하여 계산할 수 있다.

그리고, 터치 압력이 가해지는 가압포인트의 x좌표는 y축에 대한 모멘트를 구하면 알 수 있으며, 여기서 12개의 단위압력센서(S1 내지 S12)의 간격에 대한 계수비를 1,3,5,6이라 하면, x좌표는 [수학식 3]를 이용하여 계산할 수 있다.

도 9 및 도 10에 따른 터치 압력 및 터치 위치 검출은 일 예에 불과하며, 본 발명에 따른 정전용량식 압력 검출모듈(600,600a)을 구성하는 단위압력센서(S1 내지 S12)는 휴대용 단말기의 특성에 따라 적절히 선택될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100, 100a: 윈도우 200, 200a: 디스플레이 모듈
300, 300a: 터치스크린 모듈 400, 400a: 케이스 프레임
500, 500a: 정전용량식 위치 검출모듈 600, 600a: 정전용량식 압력 검출모듈

Claims

화상을 표시하는 디스플레이 모듈;
터치 위치를 검출하는 터치스크린 모듈;
상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈이 결합되는 케이스 프레임; 및
상기 터치스크린 모듈과는 별개로 상기 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 압력 검출모듈을 포함하며,
상기 압력 검출모듈은,
상기 케이스 프레임의 일측에 마련된 기판;
상기 기판에 적층되되, 상호 이격되게 복수 개 마련된 제1 전극;
상기 제1 전극의 상면으로부터 이격되게 마련되되, 복수 개의 상기 제1 전극 각각과 쌍을 이루어 복수 개의 단위압력센서를 형성하는 제2 전극; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되어 상기 제2 전극을 지지하되, 상기 터치 동작에 의해 압력이 가해지는 경우에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격이 복원가능하도록 탄성적으로 변형되는 탄성 변형부를 포함하는 휴대용 단말기.
제1항에 있어서,
상기 탄성 변형부는,
상기 제1 전극의 길이방향을 따라 길게 마련된 제1 탄성체; 및
상기 제1 탄성체로부터 이격되되, 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 길게 마련된 제2 탄성체를 포함하며,
상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체의 상단은 동일 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제2항에 있어서,
상기 제1 탄성체는, 복수 개의 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 연속되게 일체로 마련되며,
상기 제2 탄성체는, 복수 개의 상기 제1 전극의 길이방향을 따라 복수 개로 분할되어 상호 이격되게 마련되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제2항에 있어서,
상기 제2 탄성체는,
상기 제1 전극의 길이방향을 따라 물결모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제1항에 있어서,
상기 정전용량식 압력 검출모듈은,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 마련되되, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격 한계를 설정하도록 상기 탄성 변형부의 높이보다 낮은 높이를 갖는 복수 개의 스토퍼를 더 포함하는 휴대용 단말기.
제5항에 있어서,
상기 스토퍼는,
상기 제1 전극과 통전되도록 도체물질로 형성되며,
상기 제2 전극과 접촉되어 쇼트되는 것을 방지하도록 부도체 피막이 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제1항에 있어서,
상기 압력 검출모듈은,
상기 제2 전극의 상부에 적층되되, 상기 터치 동작에 의한 압력을 상기 제2 전극 및 상기 탄성 변형부에 순차로 전달하는 누름판을 더 포함하는 휴대용 단말기.
제1항에 있어서,
상기 압력 검출모듈은,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 정전용량을 감지하고, 상기 감지된 정전용량을 기초로 상기 터치 동작에 따른 터치 위치 및 터치 압력을 검출하는 검출부를 더 포함하는 정전용량식 압력 검출모듈인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제8항에 있어서,
상기 터치스크린 모듈과는 별개로 케이스 프레임의 일측에 마련되되, 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 검출하는 정전용량식 위치 검출모듈을 더 포함하며,
상기 정전용량식 위치 검출모듈은 상기 터치 동작에 따른 터치 위치를 정전용량 방식에 의해 검출하는 정전용량식 터치패널을 포함하는 휴대용 단말기.
제9항에 있어서,
상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은,
상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 적층되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제10항에 있어서,
상기 정전용량식 위치 검출모듈은 정전용량식 터치패널이며,
상기 기판은 상기 케이스 프레임의 상기 정전용량식 터치패널의 테두리부에 대응되는 위치에 마련되되, 링형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제10항에 있어서,
상기 정전용량식 위치 검출모듈은 정전용량식 터치패널이며,
상기 기판은 상기 케이스 프레임의 상기 정전용량식 터치패널의 하부에 대응되는 위치에 마련되되, 평판형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제9항에 있어서,
상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되며,
상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈이, 상기 홈부에 삽입된 후 상호 적층되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제13항에 있어서,
상기 터치 동작에 의한 압력에 따라 상기 탄성 변형부가 변형되는 과정에서 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈과 상기 홈부가 상호 간섭되지 않도록, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈의 외측면과 상기 홈부의 내측면이 공차를 두고 상호 이격된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제9항에 있어서,
상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은,
상기 케이스 프레임의 측면 및 배면 중 적어도 어느 일면에 적어도 하나 이상 마련되되, 상호 이격된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제9항에 있어서,
상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은 일체로 형성되며,
상기 케이스 프레임을 사출 성형하는 경우, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 케이스 프레임과 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제9항에 있어서,
상기 케이스 프레임은,
상기 디스플레이 모듈 및 상기 터치스크린 모듈과 결합되는 상부 케이스; 및
상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 하부 케이스를 포함하며,
상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은,
상기 하부 케이스의 일측에 마련된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제17항에 있어서,
상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈은 일체로 형성되며,
상기 하부 케이스를 사출 성형하는 경우, 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 함께 인서트하여 상기 하부 케이스와 상기 정전용량식 압력 검출모듈 및 상기 정전용량식 위치 검출모듈을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제17항에 있어서,
상기 하부 케이스는,
상기 상부 케이스에 삽입되는 단말기용 배터리를 감싸는 배터리 커버인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
제17항에 있어서,
상기 하부 케이스는,
상기 상부 케이스에 착탈가능하게 결합되는 액서사리용 핸드폰 케이스인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.