KR100564687B1 - 적응형 키패드 및 그 버튼 메카니즘 - Google Patents

적응형 키패드 및 그 버튼 메카니즘 Download PDF

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Abstract

본 발명의 적응형 키패드 또는 버튼은 구동층(108), 전기 활성 잉크층(110), 및 투명 도체층(112)으로 이루어진 디스플레이 적층물을 이용한다. 바람직한 실시예에서, 상기 디스플레이 적층물은 스위치(302, 303, 304)와 작동 부재 사이에 위치된다. 상기 구동층은 부호 또는 문자의 형상의 도체 패턴(202, 204, 208, 210)에 의해 생성된 일련의 부호 또는 문자를 갖는다. 도체 세그먼트들 중 일부는 하나의 문자에만 사용되고, 일부는 다른 문자에만 사용되며, 또한 일부는 상기 두 문자에 공통적으로 사용될 수 있다. 소망의 문자 또는 부호를 표시하는 도체는 전기적으로 여기되며, 그에 의해 상응하는 패턴이 상기 전기 활성 잉크층에 나타나게 된다. 상기 문자 또는 부호가 상기 버튼상에서 다른 부호로 변화될 필요가 있으면, 제 1 문자 이미지는 상기 활성 잉크로부터 지워지고, 제 2 도체 세트가 전기적으로 여기되어 상기 활성 잉크에 제 2 문자의 이미지를 형성하게 된다.
적응형 키패드, 버튼, 구동층, 전기 활성 잉크층, 투명 도체층, 디스플레이 적층물, 스위치, 작동 부재, 도체 패턴

Description

적응형 키패드 및 그 버튼 메카니즘{Adaptable keypad and button mechanism therefor}
본 발명은, 일반적으로 사용자 인터페이스 디바이스, 특히 키패드 또는 버튼이 한가지 이상의 작업 모드에 사용될 수 있는 디바이스로 사용하기 위한 키패드 또는 버튼에 관한 것이다.
전자 기기는 전세계적으로 폭넓게 사용되고 있으며, 셀 방식의 무선 전화기 및 개인 데이터 오거나이저 등의 휴대용 전자 기기의 사용 빈도도 증가되고 있다. 많은 경우에 있어서, 사람들에게는 다양한 업무를 수행하기 위해서 상기 기기들 중 몇가지가 필요할 수 있다. 사용자 관점에서는, 상기 기기들이 하나의 기기에 통합되는 것이 매우 편리하다. 상기 통합에 의해 개개의 부속품, 배터리 등을 휴대할 필요는 없어지며, 개별적인 기능을 갖는 몇개의 기기를 휴대하는 것보다는 하나의 기기만을 휴대하는 것이 더욱 편리하다. 상기 기기들을 하나의 기기에 통합하기 위해 고려할 수 있는 방식들에서 야기된 한가지 문제점은 상기 사용자 인터페이스가 인간 환경 공학적으로 이루어져야 한다는 점이다. 예를 들어, 사용자들은 셀 방식의 무선 전화기에는 문장 입력을 위해 숫자 키에서 몇개의 알파벳 문자를 이용할 수 있는 숫자 키패드가 있어야 한다고 생각한다. 반대로, 소위 양방향 무선 호출기 및 팜탑 컴퓨터의 사용자들은 컴퓨트 키보드 및 타자기와 유사한 배열을 갖는 보다 오래된 "QWERTY" 키패드에 길들여져 있다.
종종, 전자 기기 제조자들은 세계 여러 시장에서 시판하기 위해 키패드 또는 버튼이 특정 지역에서 통용되는 언어에 상응하는 문자로 다양하게 구성된 기기를 제조한다. 이로 인해, 다양한 키패드 및 버튼 부품의 재고목록이 필요해지고, 정확한 키트가 의도한 시장에 제공될 수 있도록 기기 조립시에 개개의 추적용 "키트"를 상기 기기에 내장해야 한다.
몇가지 기능을 수행하는 통합 기기에서, 상기 키패드 및 버튼의 외관을 개조 및 변화시켜 사용자에게 친숙한 인터페이스를 제공하는 것이 유리하다. 유사하게, 키패드 또는 버튼의 외관이 변화되면, 동일한 키패드가 상이한 언어가 통용되는 시장에서 사용될 수 있으며 적절한 문자 또는 부호를 간단하게 표시하게 된다. 즉, 상기 키패드가 적응형이면, 공통의 키패드 하위-조립체가 사용될 수 있고, 그에 따라, 상이한 언어의 시장마다 상이한 키패드 부품을 준비해야 하는 필요성이 배제된다. 다양한 키 또는 버튼상에 상이한 문자 또는 부호를 표시함으로써, 각각의 버튼상에 액정 디스플레이와 같은 종래의 디스플레이 기술을 사용할 수 있게 된다. 그러나, 이러한 접근 방법은 매우 고비용을 초래한다는데 문제가 있으며, LCD 디스플레이는 융통성이 떨어지기 때문에, 휴대용 전자 기기에서 공통적으로 사용되는 파플(popple) 스위치 타입 키패드에 사용하기에는 적합하지 않다. 그러므로, 적응형 키패드(adaptable keypad)에 대한 필요성, 및 상기 키패드와 함께 사용하기 위한 저렴하며 기계적으로 융통성이 있는 버튼 메카니즘에 대한 필요성이 존재한다.
본 명세서는 신규한 것으로 간주되는 본 발명의 양태들을 한정하는 청구범위에 의해 특정되지만, 본 발명은 유사한 참조번호들을 사용하는 첨부도면들과 함께 하기의 설명을 고려하여 보다 명확하게 이해될 것으로 여겨진다. 종래 기술의 간단한 설명도 유용하게 고려된다.
본 발명은 단독으로 사용하기 위한 또는 부속품으로서의 적응형 키패드 및 버튼 메카니즘을 제공한다. 버튼은 하나 이상의 문자 또는 부호를 버튼상에 표시하는 디스플레이 수단을 포함한다. 상기 디스플레이 수단은 구동층과 투명 도체층 사이에 전기 활성 잉크층을 갖는 적층물이다. 상기 구동층은 다양한 문자 형태의 도체 소자를 갖는다. 다양한 문자를 형성하는 한 세트 이상의 도체 소자들은 일치되게 배치되며, 문자 또는 부호가 중첩되는 위치에 공통의 도체 소자들을 공유할 수 있다. 또한, 상기 문자 또는 부호는, 상이한 방위를 사용하는 작업 모드를 갖는 기기에서 사용될 때 상이한 문자들이 상이한 방위로 표시될 수 있도록, 상이하게 배향될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 적응형 키패드 조립체의 분해 등각도.
도 2는 본 발명에 따른 도체 소자 세트에 의해 형성된 일치형 부호의 상세한 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 버튼 메카니즘의 측단면도.
도 4는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 대안적인 버튼 메카니즘의 측단면 도.
도 1을 참조하면, 적응형 키패드 조립체(100)의 분해 등각도가 도시된다. 상기 적응형 키패드 조립체는 일련의 스위치 회로(103)들이 상부에 배치된 인쇄 회로 기판(PCB)(102)과, 상기 PCB의 스위치 회로들에 상응하여 정렬된 일련의 파플 돔(104; popple dome)들과, 상기 파플 돔들을 적소에 유지하기 위한 접착제층(106)을 포함한다. 상기 조립체는 구동층(108), 전기 활성 잉크층(110) 및 투명 도체층(112)으로 이루어진 디스플레이 수단을 제공하는 적층물을 또한 포함한다. 상기 구동층(108) 자체는, 예를 들어 마일라(Mylar) 또는 폴리아미드로 이루어진 가요성 절연체층으로 구성된 적층물이다. 상기 가요성 절연체층상에는, 구리 또는 도전성 잉크 등과 같은 도체 소자(114)들이 배치된다. 상기 도체 소자들은 상기 적응형 키패드의 특정 버튼 또는 키상에 표시되는 문자 또는 부호의 세그먼트를 형성한다. 전압을 제공하거나 상기 도체 소자들을 전기적으로 여기시키기 위해 상기 도체 소자들에 접속되는 도체 트레이스들도 제공된다. 이들 트레이스는 상기 가요성 절연체의 동일한 측부상에 위치되거나, 가요성 기판의 다른 측부, 즉 내측에 위치될 수 있으며, 예를 들어 공지된 바와 같은 도금된 비아 홀들에 의해 상기 가요성 절연체를 통과한다.
상기 전기 활성 잉크층은 전기영동(electrophoretic) 물질이며, 예를 들어 매체 내에 부유되어 자유롭게 회전하는, 전기 극성을 갖는 이색성 마이크로스피어(bi-chromal microsphere)들을 포함한다. 전기 활성 잉크의 일예는 E-Ink Corporation에게 양도된 미국특허 제6,120,588호에 도시된다. 전기적으로 극성이 부여된 상기 마이크로스피어들은 전압차가 적용될 때 회전한다. 상기 층의 다양한 지점들에 선택적으로 전압차를 적용함으로써, 해당 지점들에서 상기 마이크로스피어들이 회전하여 이색성을 띄게 되고, 그 지점에서 상이한 색상을 나타낸다. 상기 전압차는 상기 도체 소자들과 상기 투명 도체층(112) 사이에서 발생한다. 상기 투명 도체층은, 예를 들어 산화 인듐 주석(ITO)으로 이루어진 층이다. 상기 전체 층은 하나의 전위로 설정될 수 있는데 반해, 상기 도체 소자들은 상이한 전위로 설정되기 때문에, 상기 투명 도체층과 상기 도체 소자들 사이에는 전기장이 발생되고, 그에 따라 상기 전기장에서 극성이 부여된 이색성 마이크로스피어들이 회전하게 된다. 초기에는, 상기 극성이 부여된 이색성 마이크로스피어들은 공통적으로 배향된다. 상기 도체 소자들 및 상기 투명 도체층이 전기적으로 여기되면, 그들 사이의 스피어들은 회전하게 되고, 그에 따라 상기 도체 소자들과 상기 투명 도체층 사이의 전기 활성 잉크 구역에는 상기 도체 소자들의 패턴에 상응하는 패턴으로 색상의 변화가 나타난다. 회전시에, 상기 전기장은 제거될 수 있고, 상기 마이크로스피어들은 그들의 방위를 유지한다. 상기 패턴을 지우기 위해, 반대 극성을 갖는 전기장이 적용되고, 그에 따라 상기 스피어들이 그들의 초기 위치로 회전한다.
도 2를 참조하면, 상기 구동층(108)의 가요성 절연체층상에 도체 소자들의 세트들로 형성된 일치형 부호들의 상세한 평면도(200)가 도시된다. 도 2에는 일치형 문자 또는 부호를 형성하는 간단한 일예가 도시되어 있다. 일치형(coincident)이란 상기 문자 또는 부호가 공통 구역을 점유한다는 것을 의미한다. 상기 문자 또 는 부호는 도시된 바와 같이 삽입되거나, 동일한 키 또는 버튼상에 나타나도록 직접적으로 배치될 수 있다. 상기 예시는 보다 복잡한 문자 및 배열에까지 뿐만 아니라 2개 이상의 일치형 문자 또는 부호에까지 확대적용될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 본 예에서, 제 1 세트의 도체 소자(202 및 204)는 영어 알파벳 문자 "I"를 형성한다. 제 2 세트의 도체 소자(208 및 210)는 아라비아 숫자 "1(일)"을 형성한다. 선택적으로, 상기 문자 또는 부호가 교차하는 위치에는, 상기 제 1 및 제 2 부호 모두에 공통인 세그먼트를 형성하는 제 3 세트의 도체 소자(206)가 위치될 수 있다. 유사하게, 제 1 세트의 도체 트레이스(212 및 220)는 상기 제 1 세트의 도체 소자들에 접속되고, 제 2 세트의 도체 트레이스(216 및 218)는 상기 제 2 세트의 도체 소자들에 접속되며, 제 3 세트의 도체 트레이스(214)는 상기 공통 세그먼트에 접속된다. 따라서, 제 1 문자가 표시되면, 상기 제 1 세트의 도체 소자는 상술된 바와 같이 전기적으로 여기된다. 일반적으로, 다양한 문자 세트들은 상기 키패드 또는 버튼을 작동하는 모드에 따라 독점적으로 여기된다. 물론, 다른 문자를 표시하려 할 때, 현재 하나의 문자가 표시되어 있으면, 현재 표시되어 있는 문자는 지워져야만 한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 문자들 또는 부호들은 도 2에 도시된 바와 같이 공통적으로 배향되지는 않는다. 상기 적응형 키패드를 이용하는 기기는 다양한 모드로 작동할 수 있으며, 여기서 상기 키패드는 문장 입력 키패드로서 "랜드스케이프(landscape)" 모드에서 및 예를 들어 전화기 키패드로서 사용될 수 있는 "포트레이트(portrait)" 모드에서 사용될 수 있다. 상기 기기의 일예는 본 발명의 양수 인에게 양도된 발명의 명칭이 "Self-Configuring Multiple Element Portable Electronic Device"인 미국특허출원 제09/560,977호에 개시되어 있다. 물론, 상기 키패드 또는 버튼상에 상이한 언어에 필요한 문자들이 사용되는 경우에, 모든 키 또는 버튼들이 특정한 언어의 문자를 나타낼 때 사용자가 바람직한 문자 언어 세트를 표시할 수 있도록 하는 바와 같이, 상기 일치형 문자들 또는 부호들은 공통적으로 배향될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 버튼 메카니즘(300)의 측단면도가 도시된다. 본원에 도시된 상기 버튼 메카니즘은 도 1에 도시된 키패드 조립체와 호환될 수 있다. 이러한 버튼 메카니즘의 특정한 실시예는 공통적으로, 인쇄 회로 기판(PCB)(302) 및 파플 스위치(304) 디자인을 이용한다. 상기 PCB는 통상적으로 제조되는 PCB이며, 상기 파플 스위치(304)가 스위치 회로와 접촉하게 되는 순간을 검출하는 회로를 제어하기 위해 전기적으로 접속되는 도체인 상기 스위치 회로를 상부에 가지는 구조이다. 상기 파플 스위치는 전기 도전성 물질로 제조된 돔 구조체이다. 상기 파플 돔이 눌리면, 상기 돔은 상기 스위치 회로와 접촉하게 되고, 종래와 마찬가지로 제어 회로에 의해 검출되는 회로를 완성한다. 상기 스위치 수단에 대응하여 디스플레이 수단이 배치되고, 상기 디스플레이 수단은 구동층(306), 전기 활성 잉크층(308) 및 투명 도체층(310)으로 이루어진다. 상기 전기 활성 잉크층은 상기 구동층과 상기 투명 도체층 사이에 배치된다. 이러한 디스플레이 적층물은 상기 파플 돔이 눌려지도록 가요성을 갖는다. 상기 버튼 메카니즘은 단지 상기 디스플레이 적층물 및 파플 스위치와 함께 기능하지만, 바람직한 실시예에서는, 상기 버튼 메카니즘은 상기 파플 스위치에 상응하게 배치된 투명 작동 부재(312)를 부가로 포함하고, 상기 디스플레이 수단은 상기 파플 스위치와 상기 투명 작동 부재 사이에 위치된다. 상기 투명 작동 부재는 상기 디스플레이 적층물과 접촉하고 상기 버튼이 위치되는 기기의 하우징(314)에 의해 적소에 유지된다. 마지막으로, 상기 투명 작동 부재는 상기 기기의 하우징으로부터 양각으로 나타나도록, 또한 확대 효과를 제공하도록 볼록한 외부면(316)을 갖는 것이 고려된다.
이제, 도 4를 참조하면, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 대안적인 버튼 메카니즘(400)의 측단면도가 도시된다. 본 실시예에서, 통상적으로 컴퓨터 단자에 사용되는 것과 같은 표준 키보드에 호환될 수 있는, 대안적인 스위치 수단이 도시된다. 상기 버튼 또는 키는 통상적으로 성형 플라스틱으로 제조되는 본체(402)를 포함한다. 디스플레이 적층물은 상기 버튼 본체의 상부에 형성된 리세스 내부에 위치되고, 구동층(404), 전기 활성 잉크층(406) 및 투명 도체층(408)을 포함한다. 상기 디스플레이 적층물의 상부에는, 상기 디스플레이 적층물을 보호하도록 투명 커버(410)가 배치될 수 있다. 상기 버튼 메카니즘 본체는 스프링 수단(412)에 의해 예를 들어, PCB(414)로부터 멀리 가압된다. 상기 버튼 본체 아래에서 상기 PCB상에는 스위치 회로(416)가 배치된다. 상기 버튼 본체의 하부에는 도전성 부재(418)가 상기 스위치 회로(416)에 대응하게 배치되므로, 상기 버튼이 눌리면 제어 회로에 의해 검출되는 전기 회로를 완성한다. 상기 디스플레이를 구동하기 위해, 가요성 커넥터(420)가 상기 디스플레이 적층물의 상기 구동층 및 투명 도체층에 제어 회로를 접속하는데 사용된다. 따라서, 키보드는 상술한 것과 유사한 버튼 메카니즘의 집합체로 이루어질 수 있으며, 각각의 버튼은 그 개별적인 구동층 부분들의 구동층에 형성된 몇가지 문자를 가질 수 있고, 각각의 문자는 상이한 언어 세트에 속한다. 사용자가 상기 키보드로 상이한 언어 문자 세트를 나타내길 희망하는 경우에, 상기 제어 회로는 기존의 문자들을 지우고 필요한 언어의 새로운 문자들을 표시할 수 있다.
따라서, 본 발명은 적응형 키패드 및 버튼 메카니즘을 제공함에 있어서의 문제점을 해결한다. 본 발명의 바람직한 실시예들이 도시 및 설명되었지만, 본 발명이 거기에 제한되지 않는다는 것은 자명하다. 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위로부터 일탈함이 없이 다양한 변형, 변화, 변경, 대체 및 동등물이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명하다.

Claims (10)

  1. 버튼 메카니즘의 작동에 따라 버튼 회로를 작동시키는 스위치 수단과,
    상기 스위치 수단에 상응하게 배치된 디스플레이 수단을 포함하는 버튼 메카니즘으로서,
    상기 디스플레이 수단은,
    상기 버튼 메카니즘상에 표시되는 부호의 패턴으로 구성된 도체 패턴을 갖는 구동층,
    투명 도체층, 및
    상기 투명 도체층과 상기 구동층 사이에 배치되는 전기 활성 잉크층을 포함하는 버튼 메카니즘.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도체 패턴은,
    제 1 부호에 상응하는 제 1 세트의 도체 소자들과,
    제 2 부호에 상응하는 제 2 세트의 도체 소자들을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 부호는 일치되게 위치되는 버튼 메카니즘.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부호 모두에 공통인 세그먼트를 형성하는 제 3 세트의 도체 소자들을 부가로 포함하는 버튼 메카니즘.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 부호는 공통적으로 배향되지 않는 버튼 메카니즘.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치 수단은 파플 스위치(popple switch)를 포함하는 버튼 메카니즘.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 파플 스위치에 상응하게 배치되는 투명 작동 부재를 부가로 포함하고, 상기 디스플레이 수단은 상기 파플 스위치와 상기 투명 작동 부재 사이에 위치되는 버튼 메카니즘.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 투명 작동 부재는 볼록한 외부면을 갖는 버튼 메카니즘.
  8. 복수의 키를 포함하는 적응형 키패드로서,
    상기 각각의 키는,
    버튼 메카니즘의 작동에 따라 버튼 회로를 작동시키는 스위치 수단과,
    상기 스위치 수단에 상응하게 배치된 디스플레이 수단을 포함하고,
    상기 디스플레이 수단은,
    상기 버튼 메카니즘상에 표시되는 부호의 패턴으로 구성된 도체 패턴을 갖는 구동층,
    투명 도체층, 및
    상기 투명 도체층과 상기 구동층 사이에 배치되는 전기 활성 잉크층을 포함하는 적응형 키패드.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 각각의 키의 도체 패턴은,
    제 1 부호에 상응하는 제 1 세트의 도체 소자들과,
    제 2 부호에 상응하는 제 2 세트의 도체 소자들을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 부호는 일치되게 위치되는 적응형 키패드.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 각각의 키는 상기 제 1 및 제 2 부호 모두에 공통인 세그먼트를 형성하는 제 3 세트의 도체 소자들을 부가로 포함하는 적응형 키패드.
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