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KR-20260060534-A - Sensor Apparatus

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Abstract

본 발명의 센서 장치는 제1 전극을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판의 하부에 위치하고 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에서 연장되고 벤딩되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 연결하는 연결 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 외력에 의해 형태가 변형될 수 있는 가요성 부재, 및 상기 제1 기판의 하면 및 상기 제2 기판의 상면 중 적어도 하나에 결합되고 상기 가요성 부재보다 얇은 두께로 형성되는 스토퍼를 포함하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 공간에서 상기 스토퍼는 상기 가요성 부재와 이격되어 위치할 수 있다.

Inventors

  • 오상현
  • 윤상영
  • 신주섭
  • 정지성
  • 이정무

Assignees

  • (주)파트론

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241024

Claims (14)

  1. 제1 전극을 포함하는 제1 기판; 상기 제1 기판의 하부에 위치하고, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에서 연장되고, 벤딩되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 연결하는 연결 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 외력에 의해 형태가 변형될 수 있는 가요성 부재; 및 상기 제1 기판의 하면 및 상기 제2 기판의 상면 중 적어도 하나에 결합되고, 상기 가요성 부재보다 얇은 두께로 형성되는 스토퍼를 포함하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 공간에서 상기 스토퍼는 상기 가요성 부재와 이격되어 위치하는 센서 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 스토퍼는 경성의 재질로 형성되는 센서 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 가요성 부재의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 센서 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 가요성 부재를 사이에 두고 서로 마주보게 위치하는 제1 및 제2 부분 스토퍼를 포함하는 센서 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 기판은, 상기 제1 전극의 상부에 위치하고, 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 배선 라인을 더 포함하고, 상기 연결 기판은 상기 제1 배선 라인에서 연장되는 연성 기판인 센서 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제2 기판은, 상기 제2 전극의 하부에 위치하고, 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 배선 라인을 더 포함하고, 상기 연결 기판은 상기 제2 배선 라인에서 연장되는 센서 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제1 기판은, 상면에 형성된 제1 실장 패드를 더 포함하고, 상기 제1 실장 패드에 실장된 지문인식 센서칩을 더 포함하는 센서 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 지문인식 센서칩은 상하 방향으로 서로 겹치지 않도록 위치하는 센서 장치.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 제1 기판의 상부에 위치하고, 상기 제1 기판의 상면 및 상기 지문인식 센서칩을 덮는 커버부를 더 포함하는 센서 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제2 기판은, 하면에 형성된 제2 실장 패드를 더 포함하고, 상기 제2 실장 패드에 결합되는 돔 키를 더 포함하고, 센서 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제2 기판과의 사이에 상기 돔 키를 위치시키고, 상기 제2 기판의 하부에 위치하는 지지부를 더 포함하고, 상기 지지부는 상기 돔 키와 마주보지 않는 부분에서 상부로 돌출된 돌출 지지부를 포함하는 센서 장치.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 제1 전극은 일 방향으로 배열된 복수의 개별 전극을 포함하고, 상기 복수의 개별 전극은 상기 일 방향으로의 접촉 스와이프 동작을 감지하기 위해 사용되는 센서 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 복수의 개별 전극 모두와 대향하도록 형성되는 센서 장치.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 복수의 개별 전극 중 어느 하나와 대향하도록 형성되는 센서 장치.

Description

센서 장치{Sensor Apparatus} 본 발명은 전자 장치에 설치되는 센서 장치에 관한 것으로, 사용자의 동작 등을 감지할 수 있는 센서 장치에 관한 것이다. 최근 다양한 전자 기기들이 터치 및 감압 센서 기능을 갖춘 형태로 개발되고 있으며, 이러한 기기들은 사용자 입력을 감지하여 다양한 작업을 수행할 수 있도록 설계되고 있다. 특히, 스마트폰, 태블릿과 같은 휴대용 전자 기기에서 사용자의 터치 또는 누름 동작을 정밀하게 감지하는 센서 장치가 널리 사용되고 있다. 이러한 센서 장치는 터치에 따른 위치 입력뿐만 아니라, 누르는 압력에 따라 다양한 명령을 수행할 수 있는 기능을 제공하며, 사용자의 편의성을 크게 향상시키고 있다. 종래의 센서 장치는 주로 단일 평면 상에서 작동하는 단순한 터치 감지 기술을 중심으로 발전해왔다. 그러나 사용자의 동작을 보다 정확하게 인식하고, 다양한 입력 유형에 반응할 수 있는 기술에 대한 필요성이 커지고 있다. 특히, 상하 방향의 외력뿐만 아니라 측 방향의 스와이프 동작을 감지하는 기능은 사용자 인터페이스에서 중요한 역할을 하고 있으며, 이를 구현하기 위한 적층 구조 기반의 센서 장치가 연구되고 있다. 이러한 기술은 보다 다양한 입력 동작을 감지하고, 기기의 응답성을 높일 수 있다. 또한, 센서 장치의 유연성과 내구성은 사용자 경험에 중요한 요소로 작용하고 있다. 이에 따라 다양한 각도의 힘과 변형에 대처할 수 있는 센서 장치를 개발하려는 노력이 계속되고 있으며, 이러한 구조적 설계가 적용된 센서 장치는 외부 충격에도 강하고 다양한 입력 동작을 처리할 수 있는 장점이 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 일부 구성을 분해한 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 센서 장치의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스토퍼가 결합된 형태를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1 기판에 대한 평면도이다. 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. 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. 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. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 특별한 인과관계에 의해 나열된 순서에 따라 수행되어야 하는 경우를 제외하고, 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다. 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. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 일부 구성을 분해한 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 센서 장치의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스토퍼가 결합된 형태를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 제1 기판에 대한 평면도이다. 이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치에 대해 설명한다. 본 발명은 센서 장치에 관한 것으로, 주로 상하 방향의 외력 감지 및 측 방향의 스와이프 동작을 인식하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 센서 장치는 제1 기판(100), 제2 기판(200), 연결 기판(300), 가요성 부재(400) 및 지문인식 센서칩(600)을 포함하는 적층 구조로 이루어질 수 있다. 제1 기판(100)은 지문인식 센서칩(600)을 실장하고, 제1 배선 라인(미도시)과 제1 전극(110)을 통해 신호를 처리한다. 제1 기판(100)의 하부에는 제2 기판(200)이 배치되며, 이 두 경성 기판은 연결 기판(300)을 통해 물리적으로 연결된다. 연결 기판(300)은 벤딩된 형태로 구성되어 있으며, 제1 및 제2 기판(100, 200) 간의 유연한 연결 및 신호 전달을 위한 배선 경로를 제공한다. 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에는 가요성 부재(400)가 위치한다. 가요성 부재(400)는 외력에 의해 변형될 수 있으며, 이러한 변형을 통해 상하 방향의 누름 동작을 감지하는 역할을 한다. 또한, 제1 기판(100)의 상면에는 다양한 전극(140)이 형성되어 있어 스와이프 동작과 같은 측 방향 입력 동작도 감지할 수 있다. 제2 기판(200)의 하부에는 돔 키(800)가 결합될 수 있다. 본 발명의 센서 장치는 이러한 각 구성 요소들이 상호작용하여 외력과 입력 동작을 감지하고, 이를 신호처리부에 전달하여 다양한 전자 기기의 동작을 제어하는 데 활용될 수 있다. 이하, 본 발명의 센서 장치의 각 구성에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 제1 기판(100)은 통상적인 Rigid PCB(Rigid Printed Circuit Board) 또는 RF PCB(Rigid-Flex PCB)의 경성 부분에 해당할 수 있다. 제1 기판(100)은 주로 신호 처리, 전기적 연결, 외력 감지 기능을 수행하며, 여러 층의 배선 라인과 제1 전극(110)을 적층하여 구성될 수 있다. 제1 기판(100)은 지문인식 센서칩(600)을 실장하고, 다양한 전기적 신호를 처리하는 기능을 담당한다. 제1 기판(100)의 상면에는 지문인식 센서칩(600)이 실장될 수 있다. 제1 기판(100)에는 지문인식 센서칩(600)을 실장하기 위한 제1 실장 패드(120)가 마련되어 있으며, 이 패드는 지문인식 센서칩(600)이 제1 기판(100)에 전기적으로 연결될 수 있도록 한다. 제1 실장 패드(120)는 지문인식 센서칩(600)과 기판 사이의 전기적 연결을 위한 경로를 제공하며, 제1 배선 라인을 통해 신호가 전달될 수 있다. 제1 기판(100)은 복수의 배선 라인과 제1 전극(110)을 포함하여 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 제1 기판(100)은 제1 전극(110)과 연결되는 제1 배선 라인과 지문인식 센서칩(600)과 연결되는 별도의 배선 라인을 포함할 수 있다. 제1 배선 라인과 별도의 배선 라인은 서로 다른 층으로 형성되어, 적층되어 있을 수 있다. 제1 배선 라인은 제1 전극(110)과 연결되어, 상하 방향의 누름 외력에 대한 신호를 전달할 수 있다. 제1 기판(100)에 형성된 제1 전극(110)은 상하 방향의 외력 감지를 위해 사용될 수 있다. 제1 전극(110)은 제1 기판(100)의 하면에 형성되며, 이 전극을 통해 사용자의 누름 동작이 감지될 수 있다. 또한, 제1 전극(110)은 복수의 개별 전극으로 구성될 수 있으며, 일 방향으로 배열되어 스와이프 동작을 감지하는 역할도 수행할 수 있다. 이러한 스와이프 동작은 제1 전극(110)의 커패시턴스 변화를 통해 감지될 수 있으며, 이를 통해 다양한 전자 기기의 동작을 제어할 수 있다. 경우에 따라 도 6에 도시된 것과 같이, 제1 기판(100)의 상면에는 지문인식 센서칩(600)이 실장되고, 상하 방향으로 누름 외력을 감지하는 제1 전극(110)과 전기적 상호작용을 하지 않도록 배치될 수 있다. 이를 통해 제1 전극(110)과 지문인식 센서칩(600)이 상하 방향으로 겹치지 않게 하여, 신호 간섭을 최소화하고 감지 기능의 정확성을 유지할 수 있다. 제1 전극(110)은 주로 지문인식 센서칩(600)과 별도의 공간에 위치하며, 이를 통해 보다 효율적인 감지 기능을 제공한다. 또한, 제1 기판(100)의 상면에는 커버부(700)가 추가적으로 결합될 수 있다. 커버부(700)는 제1 기판(100)에 실장된 지문인식 센서칩(600)을 보호하며, 외부 충격이나 오염으로부터 지문인식 센서칩(600)을 안전하게 보호하는 역할을 한다. 커버부(700)는 금속이나 수지 재질로 형성될 수 있으며, 센서 장치의 내구성을 향상시키고, 기판의 외관을 개선하는 역할을 할 수 있다. 제2 기판(200)은 제1 기판(100)과 마찬가지로, Rigid PCB(Rigid Printed Circuit Board) 또는 RF PCB(Rigid-Flex PCB)의 경성 부분으로 형성될 수 있으며, 제1 기판(100)과 함께 전기적 연결되어, 지문인식 센서칩(600)의 센싱 신호 전달 및 상하 방향의 누름 외력을 감지하는 기능을 수행한다. 제2 기판(200)의 하면에는 돔 키(800)가 결합될 수 있으며, 돔 키(800)는 사용자의 누름 동작을 감지하는 센서로 기능할 수 있다. 제2 기판(200)에는 돔 키(800)를 실장하기 위한 제2 실장 패드(220)가 형성될 수 있으며, 이 패드를 통해 돔 키(800)가 제2 기판(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 돔 키(800)는 사용자의 외력에 의해 눌리면 변형되어 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 제2 기판(200)은 제1 기판(100)과의 전기적 연결을 통해 상하 방향의 신호를 전달하는 기능을 수행한다. 제2 기판(200)에는 제2 배선 라인(220)이 형성될 수 있으며, 제2 배선 라인은 제1 기판(100)의 제1 배선 라인과 전기적으로 연결된다. 제1 배선 라인과 제2 배선 라인은 연결 기판(300)에 의해 연결될 수 있다. 제2 기판(200)의 하면에는 제2 전극(210)이 형성될 수 있으며, 제1 기판(100)의 제1 전극(110)과 협력하여 상