초록 ▼

1. 3차년도 개발목표
가. Dome Switch를 포함하는 외형의 전체 높이가 2.4mm인 OFN 센서모듈 개발

나. 광 센서의 Pixel pitch를 30um로 개발하고 광 센서 작동을 사용자의 사용여부에 따라서 전원 관리 시스템을 기존 4단계(Active,Sleep1, Sleep2, Power down) 구성에서 터치센서에 의한 효율적인 2단계의 Sleep Mode와 Power Mode로 개발
- 동작 시 소비 전류 : 6.0 mA -> 3.0 mA
- Sleep mode 1 소비전류 : 0.7mA

1. 3차년도 개발목표
가. Dome Switch를 포함하는 외형의 전체 높이가 2.4mm인 OFN 센서모듈 개발

나. 광 센서의 Pixel pitch를 30um로 개발하고 광 센서 작동을 사용자의 사용여부에 따라서 전원 관리 시스템을 기존 4단계(Active,Sleep1, Sleep2, Power down) 구성에서 터치센서에 의한 효율적인 2단계의 Sleep Mode와 Power Mode로 개발
- 동작 시 소비 전류 : 6.0 mA -> 3.0 mA
- Sleep mode 1 소비전류 : 0.7mA
- Sleep mode 2 소비전류 : 0.5mA
- PowerDown Mode: 5.0uA -> 2.0uA

다. 전원 관리를 위한 터치센서 1channel 구현

라. 광 센서가 인식한 사용자의 손가락 움직임 계산 결과와 버튼 입력신호 등을 시스템 컨트롤러에 전달하기 위한 범용 인터페이스 개발; 시스템 컨트롤러와 통신하기 위한 범용 인터페이스는 SPI, I2C,PS/2방식 이용

마. 고객사의 완성품(ex.스마트폰,태블릿 PC 등)에서 OFN 센서 모듈을 제어하는 디바이스 드라이버 및 구동지원 소프트웨어의 개발

2. 개발내용 및 결과
본 과제의 금번 3차년도 개발 활동을 통해서 1차년도에 개발된 Dome switch를 포함하는 외형의 전체 높이가 3.3mm OFN 센서 모듈과 2차년도에 0.6mm가 낮아진 2.7mm OFN 센서 모듈 및 3차년도에 0.3mm 낮아진 2.4mm의 초박형 OFN 센서 모듈 개발에 성공하였다. 개발된 OFN 센서 모듈은 광학방식을 적용한 입력장치로써 프리즘에서 프레넬 렌즈를 적용하여 커버에 광선이 입사되는 입사각을 29도 이하로 줄여서 초박형 설계 시 전반사가 발생하는 입사 임계각(39.2도)을 극복하였고 커버에 광 경로 Air gap을 갖는 Trench구조로 설계하여 광 경로 간섭을 개선하였다.

OFN 센서 모듈의 구동 원리는 사용자가 목표한 방향으로 커서를 움직이고자 하는 경우 모바일 기기에 장착된 모듈 커버에 사용자가 손가락을 올려놓고 목표방향으로 움직이면 OFN 센서 모듈은 손가락의 움직임에 대한 이동방향과 이동 거리를 감지 및 계산하고 그 결과를 전기적인 신호로 변환 출력하여 일반적으로 알려진 PC에서의 기존 마우스처럼 시스템에 위치정보를 전달하여 화면의 포인터를 구동할 수 있으며 근래 사용되는 안드로이드 폰이나 스마트 폰과 같은 휴대폰 기기에서도 동일한 성능이 구현되는 것을 확인하였다. 그리고 OFN 센서 모듈의 Dome switch를 이용하여 PC의 마우스 버튼을 클릭 하도록 개발되었다.

1차년도에 개발 진행되었던 OFN 센서 모듈은 높이 개선이외에 당초 개발목표대로 광 모듈이 동작되는 Active mode, 무동작시의 효율적인 2단계의 sleep mode와 power down mode로 구성된 총 4단계의 전원 관리 시스템으로 개발하였고 2차년 및 3차년도에는 OFN 센서 모듈이 동작하는 Active mode와 사용자의 무 입력 시에 일정시간을 가지지 않고 소비 전류를 최소화하기 위해 곧바로 전환되어 외부 입력을 받아들이기 전까지 대기 상태를 유지하는 Power down mode로 구성된 총 2단계의 전원 관리 시스템으로 대기 소비 전류를 더 강력하게 줄일 수 있도록 개발되었다.

OFN 센서 모듈의 전원 관리 시스템을 2단계인 Active mode와 power down mode로 즉시 전환이 가능하도록 광 센서에 touch sensor 기능을 이용하여 개발하였다. 사용자가 OFN 센서 모듈을 사용하기 위해 손가락을 모듈 위에 올려놓으면 이를 touch sensor에서 감지하여 광 센서를 Active mode로 구동하고, 손가락이 모듈에서 떨어지면 전원대기 상태인 Power down mode로 즉시 전환할 수 있도록 한다. 1차년도에 4단계의 2,3단계인 Sleep mode1 3.5mA과 Sleep mode2 1.5mA를 일정시간 대기한 후 Power down mode 0.5mA로 전환되는 동안 소비되는 전류를 개선하는 방법을 채택하였고 2차년도에 터치 센서 기능을 추가하여 2단계 Active mode 5mA, Power down mode 0.5mA 전원 관리 구성하여 1차년도 보다 효과적으로 소비전류 개선을 하였고 3차년도에는 Active mode 3mA,Power down mode 2uA 수준으로 휴대폰뿐만 아니라 대기 상태에서 10uA이하의 최대 절전 모드 규격을 갖는 TV용 리모콘에서 기타 부품을 사용하지 않고 모듈 자체적으로 최대 절전 모드로 관리가 가능하고 소비되는 전류를 개선하는 효과를 얻어서 밧데리를 사용하는 휴대용 모바일 기기에 대하여 전원사용량을 크게 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 1차년도에 광 센서가 인식한 사용자의 손가락 움직임 계산 결과와 버튼 입력 신호등을 시스템 컨트롤러에 전달하기 위한 범용 인터페이스로 SPI, I2C 방식 이용하도록 개발되었다. 2차년도 및 3차년도는 여러 분야의 Application으로 확대되어 적용이 가능할 것으로 예상이 되어서 Tablet pc나 넷북과 같은 computer의 interface 방식 중 하나인 PS/2 interface를 추가하여 기존의 I2C, SPI interface와 함께 모두 3가지 방식의 interface 방식을 선택할 수 있도록 기능을 추가하여 개발되었고 스마트폰 및 테블릿 pc,휴대용 무선 BT 키보드와 같이 안드로이드 O/S ,window mobile용 O/S, window 7, IPAD O/S와 같은 모바일 기기의 O/S에서 디바이스 드라이버 소프트웨어로 OFN 센서 모듈이 동작되거나 S/W와 연동하여 모바일 기기 제어가 가능하도록 개발되었다.

1~3차년도의 개발내용에 대하여 기술보호대책으로 국내특허등록 2건,디자인 5건, 해외 PCT 1건의 등록을 완료하였으며 향후 개발내용과 관련하여 보호대책을 마련하기 위하여 9건의 특허출원을 진행하고 있다.

1차년도에 등록된 “적층식 광 개방형 초소형 광학장치” 특허의 간략한 내용으로 PCB에 Select 기능을 가지는 Dome switch, 광원인 발광 소자(LED), 국내특허로 개발된 OFN용 광 센서와 광 센서를 둘러싸고 렌즈를 통해 들어오는 광 이외 외부의 불필요한 광을 차단하는 광 실드(light shield), 광 실드의 상부에 적층되는 구조로 결합되어 광의 경로를 조절하고 2차년도에 출원 및 등록된 “초박형 광학 장치” 특허의 간략 내용은 OFN 센서 모듈의 슬림화를 위해 프레넬렌즈로 개발하여 적용한 프리즘(prism)과 빛을 모으고 명확한 화상이 광 센서에 맺히도록 하는 렌즈(lens)의 일체형 복합 구조물, 플레이트 구조로 이루어져 하기 커버 구조물의 내부에서 상기 렌즈 프리즘 복합 구조물 상부에 적층되는 구조로 결합되고 불필요한 외부 광을 차단하고 조리개 역할을 하는 스톱(stop), 전체 module을 보호하는 반투명 소재의 커버(cover)로 구성되고 상기에서 설명한 것과 같이 각 부품이 적층되는 구조로 안정된 소형 광학기구의 설계가 가능해지도록 하고, 이에 따라 광학 성능 향상을 도모할 수 있고, 조리개 구조물을 다른 구조물과 함께 적층 구조로 조립하여, 안정된 조립 구조를 갖도록 하여 조립 생산의 편의성 및 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과를 제공할 수 있도록 하는 특허로서 각 세부과제와 총괄과제를 통하여 개발 진행되었다. 3차년도에는 2.4t OFN 센서 모듈을 구현하기 위하여 출원된 특허는 2.4t OFN 모듈 슬림화 구현 시 커버에 의한 광 경로 간섭을 해결하기 위한 구조로써 Cover 내부에 Air gap 광 경로를 갖는 Trench 구조를 형성하여 Cover와 stop의 높이를 slim화 시키는 경우 발생 가능한 프리즘과 Cover 상단부 구간의 광경로 간섭 현상을 개선 할 수 있으며 2차년도에 개발된 프레넬렌즈 방식과 결합된 구조로 OFN 센서 모듈을 구현 시 기존 광마우스와 동등 수준의 성능을 구현할 수 있다.

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
스마트 폰은 일반적인 모바일 폰보다 기능이 매우 다양하고 최근에는 WiFi의 보급, 3G 이동 통신,4G 이동통신(LTE) 시장의 성장에 힘입어 웹브라우징 기능이 필수 기능으로 추가 되고 있고 있다. (주)파트론이 본 연구를 통하여 개발하고자 하는 Optical Finger Navigation Sensor Module (OFNSM)은 사용자 편이성을 높일 수 있는 입력 장치의 역할을 할 수 있고 스마트 폰이나 MID,태블릿 PC,노트북,무선 키보드 등의 모바일 인터넷 접속 기기와 웹 브라우징이 가능한 스마트 TV용 리모콘와 같은 입력 Device의 편의성을 확대하는데 일조 할 수 있을 것으로 판단이 된다. 또한 금번 과제를 통하여 국내에서 광 센서를 개발함으로써 핵심 기술 부품의 해외 의존도를 줄일 수 있고 경쟁사 대비 가격 경쟁력과 국내 광센서 업체의 기술 지원을 받아서 단말기 업체에 다양한 어플리케이션을 신속하게 지원 할 수 있다.

OFN센서 모듈의 장점은 사용자 편이성을 높일 수 있는 최적의 입력 장치 역할을 할 수 있고 스마트 폰,태블릿 PC,노트북,무선 키보드 등의 모바일 기기와 웹 브라우징이 가능한 스마트 TV용 리모콘와 같은 입력 Device의 편의성을 확대하는데 기여할 수 있으며 금번에 개발된 2.4mm OFN센서 모듈을 이용하여 슬림화되고 있는 모바일 기기에 적용을 확대할 예정이다.

자사의 매출은 2010년에는 중국시장에 개발 시작품을 공급하여 1,424백만 원의 첫 매출을 달성 하였고 2011년도에 국내 대기업의 안드로이드 O/S 스마트폰 및 스마트TV용 리모콘과 해외용 태블릿 PC 입력 장치로 적용이 되면서 4,213 백만원의 매출액을 달성 하였다. 2012년도에는 국내 및 중국시장 뿐만이 아니라 미주 유럽과 같은 여러 선진국 기업들에 당사 제품의 성능과 장점을 알리고 스마트폰에 국한되지 않고 무선 키보드,태블릿PC,게임기,전자 계산기와 같이 여러 분야의 제품에 적용이 가능하도록 각 고객사들에게 개발 시작품을 제공하고 있으며 2012년에 약11,000백만원의 매출액 달성을 목표로 하고 있다. 현재 국내에서는 삼성전자의 스마트폰 및 삼성전자와 LG전자의 스마트 TV용 리모콘과 LENOVO사의 태블릿 PC용 키보드에 OFN센서 모듈이 일부 모델에 적용되었고 신규 모델에 대한 검토 및 개발이 진행 있으며 OFN센서 모듈에 조도 기능 혹은 암호 기능과 같은 복합 기능을 추가하고 다양한 기기에 적용하여 시장을 확대해 나갈 예정이다.

4. 적용분야
최근에 이동 통신 단말기 시장은 스마트폰의 관심으로 인하여 양적 성장에서 질적 성장으로 변화하고 있는 추세를 보이고 있다.

애플에서 시작된 대표적인 스마트폰 제품인 아이폰과 RIM의 블랙베리 스마트폰의 성공에 따라서 삼성전자,LG전자,노키아,HTC등은 아이폰과 블랙베리의 성공함에 따라 세계의 여러 기업들이 많은 종류의 스마트폰을 출시하고 있다. 그에 따라 Optical Finger Navigation Sensor Module(OFNSM)의 사용량도 더불어 증가하고 있는 추세이다.

Mobile Phone 분야이외 PMP, Net-book, Tablet PC,무선 키보드 등과 같이 기존 Track Point, Touch Panel이 사용되던 제품에서도 안드로이드 O/S, Window Mobile용 O/S(MANGO),Window 8과 같이 모바일기기용 O/S가 발전에 따라 사용자의 손이 직접 Touch Pad를 건드려 화면이 쉽게 오염되는 것을 방지거나 인터넷 서핑을 위한 정밀한 클릭을 편리하게 사용되기 위해 OFNSM의 적용이 증가하고 있다.

인터넷 서핑이 가능한 스마트 TV에 대한 소비자의 수요와 개발 기종이 증가함에 따라 기존 Full Touch Phone과 같이 Touch Solution을 적용하기에는 대형화면에 사용되는 터치패널의 단가적인 부담감이 너무나 크고 단순한 4방향키 리모콘을 사용하거나 복잡한 스마트 TV를 컨트롤하기에 불편하므로 저렴하고 활용도가 높고 소형 SIZE의 입력 장치가 요구되고 있다. OFN 센서 모듈은 사용자의 편의에 맞게 스마트 TV용 리모컨에 적용을 할 수 있고 컴퓨터의 마우스와 같이 스마트TV에서 인터넷 서핑을 하거나 스마트 TV의 특성에 맞게 OFNSM용 UI 개발을 하여 사용성을 확대시키는데 주력하고 있다. 또한, 나날이 정보통신 부품들이 기술이 발전함에 따라 점차적으로 소형화되어 가는 전기전자 통신제품들에도 공간적인 제약을 받는 Touch Pad와 같은 기존의 여러 입력장치 대신 소형 경박형의 OFNSM의 적용이 늘어가는 추세이다.

( 출처 : 초록 )

목차 Contents

• 표지 ... 1제출문 ... 2부품소재기술개발사업 3차년도 최종 보고서 초록 ... 3목차 ... 36I. 총괄과제 ... 40 제1장 서론 ... 40 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 44 제2절 기술개발 목표 ... 57 제3절 기술개발 내용 ... 60 제2장 본론 ... 63 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 63 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 112 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 117 제3장 결론 ... 119II-1. 제1세부과제 ... 121 제1장 서론 ... 121 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 121 제2절 기술개발 목표 ... 125 제3절 기술개발 내용 ... 126 제2장 본론 ... 128 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 128 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 133 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 135 제3장 결론 ... 136 부록 ... 136II-2. 제2세부과제 ... 174 제1장 서론 ... 174 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 174 제2절 기술개발 목표 ... 180 제3절 기술개발 내용 ... 181 제2장 본론 ... 182 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 182 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 201 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 203 제3장 결론 ... 203 부록 ... 204II-3. 제3세부과제 ... 228 제1장 서론 ... 228 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 228 제2절 기술개발 목표 ... 248 제3절 기술개발 내용 ... 249 제2장 본론 ... 250 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 250 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 295 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 297 제3장 결론 ... 297 부록 ... 298II-4. 제4세부과제 ... 304 제1장 서론 ... 304 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 304 제2절 기술개발 목표 ... 312 제3절 기술개발 내용 ... 313 제2장 본론 ... 314 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 314 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 322 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 324 제3장 결론 ... 324II-5. 제5세부과제 ... 325 제1장 서론 ... 325 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 325 제2절 기술개발 목표 ... 332 제3절 기술개발 내용 ... 333 제2장 본론 ... 335 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 335 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 347 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 349 제3장 결론 ... 349 부록 ... 350II-6. 제6세부과제 ... 367 제1장 서론 ... 367 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 367 제2절 기술개발 목표 ... 373 제3절 기술개발 내용 ... 375 제2장 본론 ... 380 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 380 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 422 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 425 제3장 결론 ... 426 부록 ... 427끝페이지 ... 476