애플 아이폰 디스플레이 하단으로 터치ID 적층 시킬 초음파 감압 센서 특허

Apple patent for ultrasonic force sensor could lead to iPhone with under-screen Touch ID

애플 아이폰 디스플레이 하단으로 터치ID 적층 시킬 초음파 감압 센서 특허

현지시각 화요일 애플이 초음파 기반 감압 센서에 관한 특허 인가가 확인됐다. 기존의 지문인식센서 보다 더 얇고, 더 적층 시키기가 쉬운 3D 터치 메카니즘, 특허 내용에 따르면 아이폰X에서 터치ID 를 디스플레이 아래로 통합 시키는 문제에 관한 구조가 포함된다.

미국 특허청에 인가된 애플의 'U.S. Patent No. 9,772,721' 에는 "초음파에 기반한 감압 감지 및 터치 감지"를 통해 초음파 파동을 방출 및 감지하여 입력 힘을 측정하는 방법에 관하여 자세히 설명되어져 있다. 좀 더 구체적으로, 이 시스템은 파동과 사용자의 손가락 사이의 상호작용을 측정한다.

약간 구체적으로 하자면, 감압 감지센서는 행과 열로 초음파 요소들로 정렬되어 배치되거나 각각의 배치된 센서들이 모든 원하는 패턴들을 만들고 초음파를 수신할 수 있다.

첫번째 초음파는 사용자의 손가락이 디스플레이 또는 적층 표면에 닿을 수 있는 영역으로 향하게 된다. 음파 또는 파동은 감지 층과 입력 면적과 같은 구성 요소들을 통과하여 사용자의 손가락 또는 기질에 접촉하는 다른 물체의 일부에 의해 반사되어 되돌아간다.

파동의 반사는 입력 물체와 센서간의 거리를 측정하는데 사용 될 수 있으며, 측정거리를 통해 감압을 계산 할 수 있다. 감쇠(attenuation) 또는 접촉된 물체가 흡수하는 파동 신호의 량 또한 감압의 크기를 측정하는데 사용 될 수 있다.

예를 들자면, 손가락으로 디스플레이를 더 세게 누르면 (손가락이 디스플레이와 접촉하는)표면적이 증가함에 따라 더 큰 비율로 파동을 흡수한다. 이 데이터는 측정된 감압 계산의 정확도를 높이기 위해서 적용될 수 있다.

애플의 특허는 감압 센서의 배열이 정전식 터치 센서와 같은 다른 감지 메커니즘과 함께 작동하며 반사 표면 또한 2배가 될 수도 있다. 가해진 입력 위치를 계산하는 것 뿐만 아니라 정전식 층 또한 여러개로 분리되는 '동시 입력' 에 관한 감압을 감지하는데 사용 될 수 있다.

drawing: 'patently apple' iPhone 5S Touch ID Patent Surfaces

중요한 점은, 감압 감지 부품은 기기 디스플레이 아래 또는 위로 배치 될 수 있다. 예를 들면, 만약 초음파 센서가 위로 배치 될 경우, 사용자의 디스플레이 보기에 영향을 주지 않도록 투명하게 만들거나 구성 및 배열 될 수 있다. 이 방법은 스마트폰의 디스플레이 아래로 여러층의 구성 요소들을 적층 시킨 3D터치라고 불려지는 애플의 현재 감압감지 아이폰 시스템의 연장선에 있다.

기존의 3D 터치 시스템은 아이폰의 커버 글래스와 기기의 백라이트 배열에 내장된(적층된) 단단한 금속 센서층 간의 정전량의 작은 변화를 측정하고 맵핑 할 수 있었다. 사용자가 커버 글래스를 아래로 누르면 센서와 센서간의 간격이 줄어들면서 정전량이 감소한다.

3D 터치는 디스플레이 위로 층을 이루는 분리된 멀티터치 정전 센서의 도움을 받는다. 이 센서는 접촉하는 동안 손가락 위치를 측정하고 감압을 감지한다. 패키지를 완성하는 것은 정확한 진동을 발생시키는 햅틱 피드백 모듈인, '탭' 했을 때 '틱' 하고 반응하는 탭틱 엔진(Taptic Engine)이다.

3D터치는 매우 정확한 결과를 산출하지만, 설계가 복잡하고 기기 내부 공간을 많이 차지한다는 단점이 있다. 이같은 고려사항들이, 애플이 아이폰X에서 기존 터치ID를 대체하기 위한 서브 스크린 지문인식 시스템 통합에 실패한 루머와 연결이 된다.

이번달 아이폰X 공개 이전 부터 가십거리들이 돌았고, 애플은 지문인식 리더를  새로운 안면인식 솔루션으로 백업 또는 대체 인증방법으로 유지 할 것이라 제안되어져 왔다. 이제 알려진 것 처럼 애플은 터치ID 대신 뎁스-센싱 페이스ID 시스템을 선보였다.

일부 업계 분석가들은 3D터치 적층과 관련하여 극복 할 수 없는 어려움에 직면하여 내장 터치ID를 버리는 결정을 내렸다고 추정했다. 그러나 애플의 내부 관계자들은, 애플이 1년 넘게 페이스 ID에 올인해왔다고 주장한다.

또한 애플이 과거 3D터치 기술을 아이폰X에 통합시켰는지 혹은 새롭게 설계된 솔루션을 채택한 것인지에 관해서도 알려진 바가 없다. 지난 5월 보고서에 따르면 메탈 백라이트 센서를 사용하지 않고 필름-온-글래스 설계를 통해 센서 적층 크기를 줄이고 박막 프로세스를 채택했다고 주장한 바가 있다. 이에 관한 답변은 오는 11월 분해기를 통해서 공개될 것이다.

어찌됐건, 오늘 인가된 특허는 아이폰X에서 터치ID 지문인식센서를 디스플레이 하단에 적층시키는데 있어 기술적인 문제점에 관한 해결책이 될 수 있으며 박막 옵션 보다 정확하고 견고하다. 애플이 이 기술을 이용하던, 페이스ID를 계속 유지할지에 관한 것은 아직까지 알려진바가 없다.

애플의 초음파 감압 센서 특허는 지난 2015년 6월 처음 적용됐으며 Brian Q. Huppi, Martin P. Grunthaner, John G. Elias, Sinan Filiz and Steven P. Hotelling 이 발명한 것으로 등재됐다.

원문: Appleinsider

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