KR100718988B1 - 전자기기의 입력장치 - Google Patents

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KR100718988B1
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Abstract

인체의 접촉 정보 및 압력 정보를 감지하기 위한 전자기기의 입력장치가 개시된다. 전자기기의 입력장치는 전자기기의 외부에 부분적으로 노출되는 버튼부, 버튼부의 상면으로 노출되도록 상기 버튼부에 삽입되는 전극 팁, 버튼부의 하부에 위치하며, 전극 팁과 전기적으로 연결되고 인체의 접촉 정보를 외부로 전달하기 위해 상면에 형성된 제1 전극패턴 및 버튼부의 가압 정보를 외부로 전달하기 위해 저면에 형성된 제2 전극패턴을 포함하는 회로기판; 및 버튼부의 가압에 의해서 상기 제2 전극패턴과 전기적으로 연결되는 기계적 스위치부를 구비한다. 따라서, 하나의 회로기판을 사용하여 기계적 압력정보 및 전기적 압력정보를 감지할 수 있으므로 부품 수가 줄어들어 기판을 얇게 제작할 수 있다. 또한, 모든 부품을 일체화 시켜서 제조할 수 있으므로 전자기기의 부품을 조립할 때 조립 공정을 생략할 수 있고, 이에 따라 제조 단가를 낮출 수 있다.
인체 접촉 정보, 센서, 스위치, 기계식 스위치, 회로기판, 전자기기

Description

전자기기의 입력장치{INPUT DEVICE FOR ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 종래 기술의 기계식 스위치 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 전자기기의 입력장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 전자기기의 입력장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 제어하는 과정을 도시한 제어 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 제2 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210：버튼부 220：전극 팁
230：회로기판 240：기계적 스위치부
본 발명은 전자기기의 입력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체의 접촉 정보 및 압력 정보를 감지하기 위한 전자기기의 입력장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근에 많은 기능을 가진 전자기기들이 사용되고 있으며, 특히, 정보 통신 기술의 발달로 많은 기능들이 융합된 전자기기가 인기를 얻고 있다. 따라서, 다양한 멀티미디어 기능을 갖춘 전자기기들이 등장하게 되었고, 다양한 기능의 추가에 따라 새로운 사용자 인터페이스에 대한 필요성이 요구되고 있다.
본 명세서에서 전자기기란, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart phone), 핸드헬드(handheld) PC, 핸드폰, MP3 플레이어 등과 같은 휴대용 전기전자장치와, 유선으로 사용할 수 있는 전기전자장치를 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
특히, 휴대용 전기전자장치는 전자기기의 경량화, 휴대성의 편의를 위해서디스플레이, 키패드 등의 관련 부품들 역시 그 크기가 소형화될 수 밖에 없고, 따라서 사용자가 좀더 편리하게 사용할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스의 제공이 필수적이다.
종래 기술의 전자기기에서 이용되는 사용자 인터페이스로서 기계식 스위치(예를 들어, 키패드 방식)가 주로 이용되고 있다. 기계식 스위치 구조 및 동작 과정을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 기계식 스위치는 크게 키 버튼(101), 실리콘 러버(102), 돔 스위치(103) 및 PCB(104) 등으로 구성된다. 이와 같은 기계식 스위치는 주로 이동 통신 단말기를 비롯한 전자기기에 널리 사용된다.
키 버튼(101)은 사용자가 인체의 일부분, 일례로 손가락 등을 올려놓고 사용자 입력을 할 수 있도록 하는 구성이다. 이 때 일반적으로 사용자가 기기에 사용자 입력을 하기 위해서는 키 버튼(101)에 손가락을 올려놓고 누름으로써, 키 버튼(101)에 압력이 가해진다.
실리콘 러버(102)는 키 버튼(101)과 돔 스위치(103)를 연결하고, 사용자의 입력을 돔 스위치부로 전달한다. 돔 스위치(103)는 사용자의 입력을 전달 받아 PCB에 접촉함으로써 사용자의 입력을 외부로 전송할 수 있다. PCB(Printed Circuit Board, 104)는 돔 스위치부로부터 사용자의 입력을 전달 받아 이를 제어부로 전송하여 기기가 제어되도록 한다.
즉, 사용자가 키 버튼(101)에 압력을 가하면 실리콘부(102) 중 돔 스위치(103)의 돔(dome) 부분(105)과 접촉된 부분이 압력을 받아 돔 스위치의 돔 부분(105)을 누르게 되고, 돔 부분(105)은 PCB에 접촉하게 되므로 사용자의 입력을 제어부로 전송할 수 있게 된다.
따라서, 종래의 인터페이스로 사용되는 기계적 스위치는 사용자의 신체를 이 용하여 키 버튼(101)을 가압하는 방식에 의해서 눌려지며, 이때, 내부에서 키 입력이 가능하다. 이러한 기계적 스위치 방식은 눌려지는 영역이 확실한 포인팅 기능을 가지므로 사용자가 조작하기가 편리하다.
그러나, 종래 기술의 기계식 스위치에서는 스위칭을 위해서 사용자가 키 버튼 부분에 매번 압력을 가하여야 하므로, 1회성이 아닌 지속적이고 연속적인 스위칭을 요하는 경우에는 입력 과정에 번거로움이 있다. 예를 들어, 오늘날 널리 쓰이고 있는 네비게이션 기능이나 스크롤 기능 등을 구현할 때에는 연속적으로 스위치를 눌러야 하는 불편함이 있다.
또한, 보다 복잡한 기능의 추가에 따라 GUI 환경의 변화가 가속화되고, 이에 대응하기 위한 새로운 인터페이스 장치에 대한 수요가 증가하고 있는 추세인데 기존의 기계식 스위치만으로는 구현상의 어려움과 사용상의 불편함으로 인하여 이러한 기능을 제공함에 있어 많은 한계점이 있다.
따라서, 전자기기의 다양한 기능의 추가에 따른 멀티미디어 기능을 구현하기 위해 사용자의 간단한 접촉(touch)만으로 전자기기를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 전자기기 제어 장치의 필요성이 증대되고 있다.
따라서, 상술한 본 발명의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 인체의 접촉에 의한 전기적 방법 및 인체의 가압에 의한 기계적 방법을 함께 사용하는 버튼을 구현하고, 기존 터치패드의 내구성을 개선하면서 제조 비용을 감소시킬 수 있는 전자기기의 입력장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 회로 기판으로 전기적 방법 및 기계적 방법을 모두 감지하므로 제조가 용이하고, 부품 수가 줄어 제조 비용을 줄이며 두께를 얇게 제작할 수 있는 전자기기의 입력 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 축전지 원리를 이용하여 감지하는 방식을 사용하여 긴 수명과 높은 신뢰도를 가지는 전자기기의 입력장치를 제공하는 것이다. 그리고, 사용자의 연속 입력과 포인팅 기능을 효과적으로 제공할 수 있는 전자기기 제어 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 소형화된 전자기기에 쉽게 장착될 수 있으며, 사용자가 편리하게 이용할 수 있는 전자기기 제어 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 전자기기의 입력장치는 버튼부, 전극 팁, 회로기판 및 기계적 스위치부를 구비한다.
버튼부는 전자기기의 외부에 부분적으로 노출되며, 일반적으로 사용자가 버튼부를 누르면, 누르는 힘에 의해서 신호를 전자기기에 입력하게 된다. 그러나 본 발명에서는 버튼부의 가압을 이용한 기계적 신호를 이용할 수 있고, 사용자가 버튼부를 누르는 순간, 손 끝에서 전하가 버튼부로 전달되는 것을 감지하는 전기적 신호를 이용할 수 있다.
전극 팁은 버튼부의 외부로 노출되도록 삽입되며, 도체 또는 유전체로 구성될 수 있다. 따라서, 전극 팁은 사용자의 인체와 직접적으로 접촉되어 사용자의 인 체에서 전하가 흘러 들어가는 매개체 역할을 한다.
그리고, 회로기판은 버튼부의 하부에 위치하고, 회로기판 상면에 인쇄된 제1 전극패턴 및 회로기판의 저면에 인쇄된 제2 전극패턴을 포함하며, 상기 접촉 정보 및 압력 정보를 외부로 전달하는 매개체 역할을 한다. 따라서, 전극 팁과 제1 전극패턴이 서로 접촉되며, 제2 전극패턴은 버튼부의 가압에 의해서 기계적 스위치부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 회로기판은 PCB(Printed Circuit Board: 인쇄회로기판) 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board: 연성회로기판)으로 제조될 수 있다.
제1 전극패턴은 회로기판 상에 형성되어 전극 팁과 접촉되고, 사용자의 인체와 접촉하는 인체 접촉 정보를 감지할 수 있다. 제1 전극패턴은 제어부와 전기적으로 연결되며, 제어부에서는 제1 전극패턴에서 전달되는 전기적인 신호에 따라 제1 제어 신호를 생성하게 된다. 따라서, 제1 제어 신호는 사용자의 인체가 전극 팁과 접촉되는 것을 의미할 수 있다.
기계적 스위치부는 회로기판의 하부에 위치하고, 버튼부의 가압에 의해서 제공되는 기계적 압력 정보를 감지하여 외부로 전달한다. 이 때, 기계적 스위치부는 제2 전극패턴과 전기적으로 연결되어 회로기판으로 상기 압력 정보를 전달할 수 있다. 따라서, 전자기기를 제어하기 위한 제어부에 버튼부를 가압하는 기계적 압력 정보를 전달할 수 있으며, 상기 제어부에서는 기계적 압력 정보에 따라 제2 제어 신호를 생성하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 전자기기의 입력장치는 버튼부를 눌러서 신호를 입 력하는 기계적인 방식과, 버튼부의 전극 팁과 접촉하여 신호를 입력하는 전기적인 방식을 이용할 수 있다. 그러므로, 사용자는 전자기기의 입력장치를 전기적인 방식을 통해 연속적으로 입력할 수 있으며, 동시에 전자기기의 입력장치를 가압하여 신호를 입력하는 선택 기능을 효과적으로 사용할 수 있다.
또한, 하나의 회로기판을 이용하여 기계적 압력정보 및 전기적 압력정보를 감지할 수 있으므로 부품 수가 줄어들어 기판을 얇게 제작할 수 있으며, 제조가 용이하고 그에 따른 제조 비용을 줄일 수 있으며, 소형화된 전자기기에 장착하기가 편리하다. 그리고, 모든 부품을 일체화 시켜서 제조할 수 있으므로 전자기기의 조립 시 조립 공정을 생략할 수 있으므로 제조 단가를 낮출 수 있다.
그리고, 상기 전기적인 감지 방법 및 기계적인 감지 방법은 다양한 메커니즘을 따르도록 전자기기의 입력장치가 설계될 수 있다. 예를 들어, 전기적인 감지 방법은 유전체의 정전 용량의 변화에 의해서 사용자의 인체와 접촉되는 것을 감지하는 방법을 사용할 수 있고, 기계적인 감지 방법은 돔 스위치 감지 방법 및 스프링 스위치 감지 방법 등을 사용할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 전자기기의 입력장치의 단면도이며, 도 4는 도 3 의 전자기기의 입력장치의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 전자기기의 입력장치는 버튼부(210), 전극 팁(220), 회로기판(230) 및 기계적 스위치부(240)를 구비한다. 본 명세서에서 전자기기라 함은 휴대폰, PDA 등과 같이 버튼 방식을 이용하여 신호를 입력하는 모든 기기를 총칭하여 의미할 수 있다.
버튼부(210)는 전자기기의 본체에 외부로 부분적으로 노출되도록 장착된다. 그리고, 버튼부(210)는 링 형상으로 형성되므로 휴대폰의 메뉴 키 등에 장착하여 사용할 수 있다.
또한, 버튼부(210)의 상부에는 일정한 각도를 유지하면서 접촉 감지 영역(212)과 가압 감지 영역(214)이 형성된다. 접촉 감지 영역(212)이란 사용자의 인체가 버튼부(210)에 접촉되는 것을 감지하는 영역을 의미하고, 가압 감지 영역(214)은 사용자가 버튼부(210)에 힘을 가하여 가압하는 것을 감지하기 위한 영역을 의미한다. 접촉 감지 영역(212)은 12개가 소정의 각도로 이격되어 형성되며, 가압 감지 영역(214)은 접촉 감지 영역(212)와 일치되도록 4개가 형성된다. 따라서, 사용자가 접촉 감지 영역(212)에서 GUI(Graphical User Interface) 상의 포인터의 위치를 연속적으로 조절할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 설계자의 의도에 따라 버튼부를 링 형상 이외의 다양한 형상으로 제조할 수 있으며, 접촉 감지 영역 및 가압 감지 영역의 수를 다양하게 설정할 수 있다.
전극 팁(220)은 버튼부(210)에 관통하도록 삽입되며, 일단부가 버튼부(210)의 표면에 노출되고, 타단부는 제1 전극패턴(232)과 접촉되도록 형성될 수 있다. 따라서, 사용자의 인체가 전극 팁(220)에 접촉되는 순간, 사용자의 인체와 전극 팁(220)이 전기적으로 연결되며, 전극 팁(220)은 제1 전극패턴(232)으로 상기 접촉 신호를 전달하게 된다. 이 때, 사용자의 인체에 의한 인체 접촉 정보는 인체의 열, 캐패시턴스, 저항, 전류 등과 같은 접촉 정보일 수도 있다.
회로기판(230)은 버튼부(210)의 하부에 형성되고, 제1 전극패턴(232) 및 제2 전극패턴(234)을 포함한다. 제1 전극패턴(232)은 회로기판(230)의 상면에 인쇄되며, 제2 전극패턴(234)은 회로기판(230)의 저면에 인쇄될 수 있다. 제1 전극패턴(232)은 전극 팁(220)과 전기적으로 연결되므로 사용자의 인체가 전극 팁(220)에 접촉될 때 전기적인 신호가 생성될 수 있다. 그리고, 제2 전극패턴(234)은 고정 전극(234a)과 감지 전극(234b)을 포함한다. 고정 전극(234a)은 돔 스위치(244) 중 돌출된 부분(D)의 가장자리에 고정되며, 이 부분(D)은 도체로 형성될 수 있다.
기계적 스위치부(240)는 실리콘부(242) 및 돔 스위치(244)를 포함한다. 사용자가 인체의 일부분 즉, 손가락 등을 버튼부(210)에 올려놓고 가압을 하면, 상기 가압에 의한 압력이 기계적 스위치부(240)에 가해진다. 그리고, 기계적 스위치부(240)는 이를 감지하여 제어부에 전달하며, 제어부에서 제2 제어 신호를 생성한다.
돔 스위치(244)의 돌출된 부분(D)는 회로기판(230)의 하부를 향하여 돌출되며, 실리콘부(242)의 누름 돌출부(242a)와 접촉된다. 이 때, 돔 스위치(244)의 돌출된 부분(D)에서 가장자리가 항상 고정 전극(234a)과 전기적으로 연결되며 감지 전극(234b)은 고정 전극(234a)과 이격되어 형성된다. 그리고, 사용자가 버튼부(210)를 누르면, 돔 스위치(244)가 하부로 이동하면서 누름 돌출부(242a)가 돌출된 부분(D)를 눌러 회로기판(230)의 감지 전극(234b)과 접촉되어 기계적인 신호를 생성하게 된다.
실리콘부(242)는 돔 스위치(244)의 하부에 위치하며, 상부를 향하여 돌출된 누름 돌출부(242a)를 포함한다. 따라서, 누름 돌출부(242a)는 종래에 돔 스위치의 상부에서 하부를 향하여 돌출되는 형태와는 달리 상부를 향하여 돌출되어 부품의 조립을 간단하게 할 수 있다.
그리고, 보강층(미도시)은 버튼부(210)와 회로기판(230) 사이에서 삽입될 수 있으며, 버튼부(210)와 회로기판(230)을 서로 접착하는 양면 테이프를 이용할 수 있다. 따라서, 상기 보강층에 의해서는 각 구성요소 간에 접착성을 높일 수 있고, 내구성을 높일 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 설계자의 의도에 따라 보강층을 플라스틱, 금속 등으로 제조할 수 있으며, 보강층을 본 구조에서 생략하여도 그 기능을 수행하는 데 영향을 미치지 않으므로 설계자의 의도에 따라 생략될 수도 있다.
상기 제어부(도시되지 않음)는 회로기판(230)에서 전달된 인체 접촉 정보에 의해 제1 제어 신호를 생성하고, 가압에 의한 기계적 정보에 의해서 제2 제어 신호를 생성하며, 상기 제1 및 제2 제어 신호에 의하여 상기 전자기기를 제어한다. 이 때, 제어부는 콘트롤러 칩(controller chip) 형태로 구현될 수 있다.
그리고, 제1 또는 제2 제어 신호는 전자기기를 제어하는 다양한 신호로 응용될 수 있다. 일례로, 제1 또는 제2 제어 신호는 상기 전자기기의 디스플레이 수단을 제어하는 신호일 수 있다.
즉, 제1 또는 제2 제어 신호는 상기 전극 팁(220)에서 감지된 인체 접촉 정보에 따라 디스플레이 수단에 적용되는 줌 배율 또는 디스플레이 되는 이미지의 위치 또는 GUI(Graphical User Interface) 상의 포인터의 위치 또는 이동 정보인 포인팅 정보를 제어하는 신호일 수 있다.
또한, 제1 또는 제2 제어 신호는 전자기기에 적용되는 볼륨 또는 게임 콘트롤 기능을 제어하는 신호일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 전극 팁(220)에서 감지된 인체 접촉 정보에 기초하여 다양한 기능을 효과적으로 제공할 수 있는 전자기기 제어 장치를 제공할 수 있다.
이 때, 상기 제1 제어 신호와 제2 제어 신호는 전자기기에서 동일한 동작을 수행하도록 하는 제어 신호일 수도 있고, 각각 다른 동작(기능)을 수행하도록 제어하는 신호로 설정될 수도 있다. 또 달리, 상기 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 조합하여 전자기기가 특정 기능을 수행하도록 제어할 수도 있다.
예를 들어, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호는 전자기기인 이동통신 단말기에서 번호 입력을 제어하는 신호일 수 있다. 이 경우, 사용자는 전극 팁(220)에 손가락을 접촉만 하더라도 제1 제어 신호로 스위치에 대응하는 번호를 입력하는 신호가 생성되어 전자기기가 제어되도록 할 수 있고, 상기 손가락에 압력을 가하여 누르는 경우에도 제2 제어 신호로 스위치에 대응하는 번호를 입력하는 신호가 생성되어 전자기기가 제어되어 번호를 입력할 수 있게 된다.
상기 실시예는 이동 통신 단말기의 4 방향 스위치, 통화 또는 종료 스위치의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있고, 이동 통신 단말기가 아닌 다양한 전자기기에 도 모두 적용 가능하다.
또한, 제1 제어 신호와 제2 제어 신호가 서로 상이한 기능을 제어하는 예로서, 사용자가 전극 팁(220)에 손가락을 접촉만 하는 경우 전극 층에서 감지한 인체 접촉 정보는 제어부로 전달되고, 제어부는 상기 전자기기의 디스플레이 수단에서 출력된 이미지의 위치를 이동하는 제1 제어 신호를 생성하여 이미지의 위치가 이동되도록 제어한다. 그리고, 사용자가 전극 팁(220)에 접촉한 손가락에 압력을 가하여 누르는 경우, 기계적 스위치부(240)에서 감지한 기계적 압력 정보가 제어부로 전달되어 상기 제어부는 상기 출력된 이미지를 확대하여 디스플레이 하는 제2 제어 신호를 생성하여 이미지가 확대되도록 제어할 수 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 사용자는 버튼부(210)의 접촉 감지 영역 및 가압 감지 영역에 손가락을 접촉시킨다. 여기서, 접촉 감지 영역 및 가압 감지 영역은 동일한 영역이다. 이 때, 사용자의 손에서 전달되는 전기를 전극 팁(220) 및 회로기판(230)에 의해서 감지할 수 있다.
그리고, 사용자가 버튼부(210)를 하부를 향하여 누르면(ⓐ), 돔 스위치(244)의 돌출된 부분(D) 중 중앙부가 하부를 향하여 이동하게 된다. 이 때, 누름 돌출부(242a)에 의해서 상기 돌출된 부분(D)이 굴곡지게 되며, 회로기판(230)의 제2 전극패턴(234)과 접촉된다. 따라서, 제어부에서는 감지 전극(234b)과 상기 돌출된 부분(D)의 접촉 여부에 따라서 버튼부(210)의 가압 여부를 판단할 수 있으며, 감지 전극(234b)에서 신호를 전달 받아 제2 제어 신호를 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전자기기의 입력장치는 버튼부를 눌러서 신호를 입 력하는 기계적인 방식과, 버튼부의 전극 팁과 접촉하여 신호를 입력하는 전기적인 방식을 동시에 이용할 수 있으며, 이에 따라 보다 복잡한 기능을 추가한 GUI 환경에서 사용자와의 새로운 인터페이스 장치로서 사용하기에 적합하다.
또한, 하나의 회로기판(230)에서 접촉 정보와 압력 정보를 모두 감지할 수 있으므로 부품 수가 줄어들어 기판을 얇게 제작할 수 있으며, 제조가 용이하고 그에 따른 제조 비용을 줄일 수 있고, 소형화된 전자기기에 장착하기가 편리하다. 그리고, 모든 부품을 일체로 형성되도록 제조하여 전체의 부품을 줄일 수 있고, 조립을 간단하게 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 제어하는 과정을 도시한 제어 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 사용자가 인체의 일부분으로 버튼부(210)에 접촉하거나 버튼부(210)를 가압하여 사용자 입력을 가하는 경우 전자기기의 제어 과정은 다음과 같다.
단계(S401)에서 사용자는 인체의 일부분을 본 발명의 전자기기 입력장치의 버튼부(210)에 접촉한다. 이 때, 버튼부(210)는 접촉 감지 영역(212)과 접촉 감지 영역(212) 및 가압 감지 영역(214)이 동시에 형성되는 영역으로 구분될 수 있다.
단계(S402)에서 본 발명의 전자기기 입력장치의 전극 팁(220)은 인체 접촉 정보를 감지한다. 인체 접촉 정보는 전기적 신호일 수 있고, 전극 팁(220)은 도체로 구성될 수 있다.
단계(S403)에서 본 발명의 전자기기의 입력장치의 제1 전극패턴(232)은 전극 팁(220)에서 감지한 인체 접촉 정보를 제어부로 전달한다.
단계(S404)에서 본 발명의 전자기기의 입력장치의 제어부는 전달된 인체 접촉 정보에 기초하여 제1 제어 신호를 생성한다.
단계(S405)에서 본 발명의 전자기기의 입력장치는 사용자의 인체로 버튼부(210)를 눌러서 접촉과 연관된 기계적 압력 정보가 감지되는지를 판단하고, 기계적 압력 정보가 감지되지 않으면 단계(S408)에서 상기 생성된 제1 제어 신호에 따라 상기 전자기기를 제어한다.
단계(S405)에서 사용자의 인체 접촉과 연관된 기계적 압력 정보가 감지되면 본 발명의 전자기기의 입력장치는 단계(S406)에서 제2 제어 신호를 생성하고 단계(S407)에서 상기 생성된 제1 제어 신호 또는 상기 제2 제어 신호 또는 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 전자기기를 제어한다.
제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호는 전자기기에서 동일한 동작을 수행하도록 하는 제어 신호일 수도 있고, 각각 다른 동작을 수행하도록 제어하는 신호로 설정될 수도 있음은 상술한 바와 같다. 이 때, 제2 제어 신호가 생성되면, 제1 제어 신호는 차단되어 제2 제어 신호에 의해서 기능이 작동되거나, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호가 동시에 발생될 경우에 다르게 설정된 기능이 작동될 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 7은 도 6의 제2 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하 기 위한 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전자기기의 입력장치는 버튼부(310), 전극 팁(320), 회로기판(330) 및 기계적 스위치부(340)를 구비한다.
버튼부(310)는 일자 형상으로 형성되고, 버튼부(310)의 표면에는 복수개의접촉 감지 영역(312) 및 가압 감지 영역(314) 등이 제공될 수 있다. 접촉 감지 영역(312)은 일부가 가압 감지 영역(314)과 겹치도록 형성되므로 회로기판(330) 위에 제1 전극패턴(332)에 대응되는 하부에 기계적 스위치부(340)가 형성될 수 있다. 그러나, 접촉 감지 영역 및 가압 감지 영역은 겹쳐서 형성되지 않고, 서로 다른 위치에 형성될 수도 있다.
이 때, 본 발명의 전자기기 입력 장치는 도 7과 같이 독립적인 하나의 입력 장치가 될 수 있고, 두 개의 연속적인 접촉 감지 영역에 각각 가압 감지 입력 영역을 배치할 수 있으며 복수로 나열된 접촉 감지 영역에 일부만 가압 감지 영역을 배치할 수 있다. 또한, 독립 혹은 복수로 나열된 경우라도 버튼부(310), 회로기판(330) 및 기계적 스위치부(340)에는 구간마다 슬릿 홈이 형성된다. 상기 슬릿 홈은 버튼부(310)를 가압한 경우에, 의도하지 않게 주변의 다른 버튼이 눌려지는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 그리고, 버튼부(310)는 전자기기 입력장치에 요구되는 기능과 디자인, 공간 활용 정도 등을 고려하여 십자가 모형, 사각형, 일렬 등의 다양한 배열을 가질 수 있다.
도 7은 에서 도시된 바와 같이, 기계적 감지 방식과 전기적 감지 방식을 포함하는 입력장치와 전기적 감지 방식을 가지는 입력장치를 동시에 설계할 수 있다. 따라서, 실리콘부(342)는 누름 돌출부(342a)가 돔 스위치(344)에 접하도록 돌출되며, 인접하는 버튼부에는 돔 스위치(344)가 생략될 수 있고, 누름 돌출부(342a)가 회로기판(330)의 하부를 지지할 수 있다. 이 외의, 버튼부(310), 전극 팁(320), 회로기판(330) 및 기계적 스위치부(340)는 제1 실시예와 실질적으로 동일하고, 구성 요소의 기능 및 효과도 실질적으로 동일하기 때문에 본 실시예의 설명에서 이전 실시예의 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
실시예 3
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 9는 도 8의 전자기기의 입력장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 전자기기의 입력장치는 버튼부(410), 회로기판(430) 및 기계적 스위치부(440)를 구비한다.
버튼부(410)는 전자기기의 본체에 외부로 부분적으로 노출되도록 장착된다. 그리고, 버튼부(410)는 유전체의 재질을 사용하여 제조할 수 있으며, 사용자의 인체와 직접적으로 접촉된다. 그리고, 버튼부(410)는 링 형상으로 형성되므로 휴대폰의 메뉴 키 등에 장착하여 사용할 수 있다. 이 때, 버튼부(410)의 상부에는 일정한 각도를 유지하도록 접촉 감지 영역(412)과 가압 감지 영역(414)이 형성된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 설계자의 의도에 따라 버튼부를 링 형상 이외의 다양한 형상으로 제조할 수 있다.
그리고, 회로기판(430)은 상면에 제1 전극패턴(432)이 형성되고, 회로기판(430)의 저면에는 제2 전극패턴(434)이 형성될 수 있다. 제1 전극패턴(432)은 버튼부(410)의 하부에 밀착되고, 사용자의 인체가 버튼부(410)에 접촉될 때 버튼부(410)의 유전용량의 변화를 감지하여 전기적인 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 제2 전극패턴(434)은 고정 전극(434a)과 감지 전극(434b)을 포함한다. 고정 전극(434a)은 돔 스위치(444) 중 돌출된 부분(D)의 가장자리에 고정되며, 이 부분(D)은 도체로 형성될 수 있다.
기계적 스위치부(440)는 실리콘부(442) 및 돔 스위치(444)를 포함한다. 돔 스위치(444)는 회로기판(430)의 하부로 돌출되도록 형성되며, 누름 돌출부(442a)와 접촉된다. 그리고, 실리콘부(442)는 돔 스위치(444)의 하부에 위치하며, 상부를 향하여 돌출된 누름 돌출부(442a)를 포함한다.
따라서, 사용자가 버튼부(410)에 손가락을 올려놓게 되면, 사용자의 인체로부터 버튼부(410)의 접촉면으로 흐르는 전류가 발생한다. 따라서, 버튼부(410)의 정전 용량(C)이 변하게 되며, 원래의 정전 용량과 비교하여 접촉 여부를 판단할 수 있으며, 보다 정확하게 키 스트로크를 검출해낼 수 있으므로 높은 신뢰도를 얻을 수 있다. 이 때, 버튼부(410)의 하부에는 기계적 스위치부(440)가 형성되어 접촉 정보를 외부로 전달한다. 또한, 사용자의 인체와 접촉되는 금속접촉 부위가 없으므로 물리적으로 고장이 생길 이유가 없으므로 긴 수명을 가질 수 있다. 또한, 금속 접촉부를 가지지 않으므로 먼지나 습기 등에 거의 영향을 받지 않는다.
따라서, 본 발명에 따르면 사용자의 인체 접촉 정보를 감지하여 전자기기를 제어하면서, 사용자의 기계적 입력을 감지하여 전자기기를 효과적으로 제어할 수 있는 기술적 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 하나의 회로기판을 이용하여 기계적 압력정보 및 전기적 압력정보를 감지할 수 있으므로 부품 수가 줄어들어 기판을 얇게 제작할 수 있으며, 제조가 용이하여 그에 따른 제조 비용을 줄일 수 있으며, 소형화된 전자기기에 장착하기가 편리하다.
또한, 모든 부품을 일체화 시켜서 제조할 수 있으므로 전자기기의 조립 시 조립 공정을 생략할 수 있으므로 제조 단가를 낮출 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 사용자의 연속 입력과 포인팅 기능을 효과적으로 제공할 수 있는 전자기기 제어 장치를 제공할 수 있다.
그리고, 인체 접촉 정보를 감지하여 기기를 제어하는 터치식 스위치와 사용자의 압력을 감지하여 기기를 제어하는 기계식 스위치를 동시에 구현함으로써 기존의 터치패드의 내구성을 개선하면서 제조 비용을 감소시킬 수 있는 전자기기 제어 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 센서를 이용하여 전자기기를 제어함으로써, 소형화된 전자기기에 쉽게 장착될 수 있으며, 사용자가 편리하게 이용할 수 있는 전자기기 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자기기의 입력장치는 버튼부의 정전 용량이 변하게 되며, 원래의 정전 용량과 비교하여 접촉 여부를 판단할 수 있으며, 보다 정확하게 키 스트로크를 검출해낼 수 있으므로 높은 신뢰도를 얻을 수 있다. 또한, 사용자의 인체와 접촉되는 금속접촉 부위가 없으므로 물리적으로 고장이 생길 이유가 없으므 로 긴 수명을 가질 수 있다. 또한, 금속 접촉부를 가지지 않으므로 먼지나 습기 등에 거의 영향을 받지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 전자기기에 장착되는 입력장치에 있어서,
    상기 전자기기의 외부에 부분적으로 노출되는 버튼부;
    상기 버튼부의 상면으로 노출되도록 상기 버튼부에 삽입되는 전극 팁;
    상기 버튼부의 하부에 위치하며, 상기 전극 팁과 전기적으로 연결되고 인체의 접촉 정보를 외부로 전달하기 위해 상면에 형성된 제1 전극패턴 및 상기 버튼부의 가압 정보를 외부로 전달하기 위해 저면에 형성된 제2 전극패턴을 포함하는 회로기판; 및
    상기 버튼부의 가압에 의해서 상기 제2 전극패턴과 전기적으로 연결되는 기계적 스위치부;
    를 구비하는 전자기기의 입력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기계적 스위치부는 상기 제2 전극패턴의 하부에 위치하며 아래를 향해 볼록한 돔 스위치; 및
    상기 돔 스위치의 하부에 위치하며, 상기 돔 스위치와 접촉되도록 상부를 향하여 돌출된 누름 돌출부를 가지는 실리콘부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극패턴은 상기 돔 스위치의 가장자리와 접촉되는 고정전극 및 상기 고정전극과 전기적으로 분리되며 상기 돔 스위치의 중앙부와 접촉되는 감지전극을 포함하고, 상기 돔 스위치의 변형에 의해서 상기 고정전극 및 상기 감지전극이 임시로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 버튼부 및 상기 기계적 스위치부 사이에 개재되어 접착력을 증가시키는 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  5. 전자기기에 장착되는 입력장치에 있어서,
    상기 전자기기의 외부에 노출되도록 형성되며 유전체를 이용하여 형성된 버튼부;
    상기 버튼부의 하부에 위치하고, 상기 버튼부의 정전 용량의 변화에 따라 인체의 접촉 정보를 외부로 전달하기 위해 상면에 형성된 제1 전극패턴 및 상기 버튼부의 가압 정보를 외부로 전달하기 위해 저면에 형성된 제2 전극패턴을 포함하는 회로기판; 및
    상기 버튼부의 가압에 의해서 상기 제2 전극패턴과 전기적으로 연결되고, 상기 인체의 압력 정보를 감지하여 외부로 전달하기 위한 기계적 스위치부;
    를 구비하는 전자기기의 입력장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 버튼부 및 상기 회로기판 사이에 개재되어 접착력을 증가시키는 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  7. 전자기기에 장착되는 입력장치에 있어서,
    상기 전자기기의 외부에 부분적으로 노출되고, 표면에 복수개의 접촉 감지 영역 및 적어도 하나의 가압 감지 영역이 형성되는 버튼부;
    상기 버튼부의 하부에 위치하고, 상기 접촉 감지 영역에서 발생하는 인체의 접촉 정보 및 상기 버튼부의 가압 정보를 외부로 전달하기 위한 회로기판을 포함하는 전기적 스위치부; 및
    상기 전기적 스위치부의 하부에 위치하여, 압력 정보를 감지하여 상기 회로기판에 전달하기 위한 기계적 스위치부; 를 구비하며,
    상기 회로기판의 저면에 제2 전극패턴이 형성되고, 상기 제2 전극패턴은 아래에 위치한 상기 기계적 스위치부에 의해서 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접촉 감지 영역 및 상기 가압 감지 영역은 전체적 또는 부분적으로 서로 겹쳐지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전기적 스위치부는
    상기 버튼부의 상면으로 노출되도록 상기 버튼부에 삽입되는 전극 팁을 더 포함하고,
    상기 회로기판은 상기 버튼부의 하부에 형성되고, 상기 전극 팁에 전기적으로 연결되는 제1 전극패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 버튼부는 유전체를 이용하여 형성되며,
    상기 회로기판은 상기 버튼부의 정전 용량의 변화에 따라 인체의 접촉 정보를 외부로 전달하기 위해 상면에 형성되는 제1 전극패턴 및 상기 버튼부의 가압 정보를 외부로 전달하기 위해 저면에 형성된 제2 전극패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 기계식 스위치부는 상기 제2 전극패턴의 하부에 위치하며 아래를 향해 볼록한 돔 스위치; 및
    상기 돔 스위치와 접촉되며, 상부를 향하여 돌출된 누름 돌출부를 가지는 실리콘부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 입력장치.
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