KR100764569B1

KR100764569B1 - 휴대용 전자장치의 입력장치

Info

Publication number: KR100764569B1
Application number: KR1020050126189A
Authority: KR
Inventors: 김선섭
Original assignee: 한상열
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-10-10
Also published as: KR20070065589A

Abstract

본 발명은 휴대전화기와 같은 각종 휴대용 전자장치의 입력장치로서 사용하기 적합한 입력장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 입력장치(1)는, 기판(110, 210), 상기 기판(110, 210) 상에 적층된 제1 극판(120, 220), 상기 제1 극판(120, 220) 상에 적층되며 외부 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 탄성층(130, 230), 및 상기 탄성층(130, 230)의 두께에 해당하는 거리(d)를 두고 상기 탄성층(130, 230) 상에 적층된 제2 극판(140, 240)을 포함하며, 외부의 압력에 의한 상기 거리(d)의 변화에 따라 상기 제1 극판(120, 220)과 상기 제2 극판(140, 240) 사이에 발생하는 정전용량변화를 입력신호로 생성하는 입력모듈(2); 및 상기 입력모듈(2)의 상측에 적층되고 상기 입력모듈(2)에 의해 입력할 수 있는 입력내용이 디스플레이되는 유연성 표시모듈(3)을 포함하고; 상기 표시모듈(3)에 디스플레이된 입력내용에 대응하는 입력키(3A)를 누르면 그 압력이 상기 표시모듈(3)의 유연성에 의해 수용되어 상기 입력모듈(2)로 전달되고, 상기 입력모듈(2)에 전달된 압력의 크기에 따라 서로 다르게 나타나는 정전용량의 변화로부터 상기 입력신호를 생성하여 휴대용 전자장치(4)의 CPU(4A)에 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 전자장치의 입력장치{Input Device for Portable Electronic Device}

도1은 본 발명에 따른 입력장치가 적용되는 휴대전화기의 블록도,

도2는 본 발명에 따란 입력장치의 개념도,

도3은 본 발명에 따른 예시적인 입력장치의 블록도,

도4는 본 발명에 따른 예시적인 입력장치의 센서부의 분해사시도,

도5는 도4의 개략 단면도,

도6은 본 발명에 따른 다른 예시적인 입력장치의 센서부의 분해사시도,

도7은 도6의 개략 단면도,

도8은 종래의 일반적인 돔 스위치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 본 발명의 입력장치 2: 입력모듈 3: 표시모듈

3A: 입력키 4: 휴대용 전자장치(휴대전화기)

4A: CPU 10, 10A, 10B: 센서부

20: 컨트롤러 120, 220: 제1 극판

130, 230: 탄성층 140, 240: 제2 극판

150, 250: 보호층 S: 센싱포인트

(기술분야)

본 발명은 입력장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 휴대전화기와 같은 각종 휴대용 전자장치의 입력장치로서 사용하기 적합한 입력장치에 관한 것이다.

(배경기술)

휴대전화기로 대표되는 휴대용 전자장치들에는 휴대전화기의 온/오프, 전화번호와 문자의 입력, 통화의 개시와 종료 등 휴대전화기의 사용에 관련된 각종 작동을 입력하기 위한 입력키들이 마련된 입력장치가 설치되어 있다.

휴대전화기의 용도가 전통적인 전화통화 용도로부터 인터넷 접속이나 문자전송 등 다양한 부가서비스의 용도로까지 확대됨에 따라 휴대전화기에는 보다 다양한 메뉴들이 탑재되기에 이르렀고, 더불어 각종 작동의 실행이 보다 다양하고 빈번해짐에 따라 입력장치의 조작 회수도 그만큼 더 증가하게 되었다.

일반적으로 휴대전화기의 입력장치인 키패드에는 입력키로서 돔 스위치가 널리 사용되고 있다.

도8은 종래의 일반적인 돔 스위치의 개략도이다.

도시된 바와 같이 돔 스위치(800)는 기판(810), 상기 기판(800) 상에 키패드의 각 입력키에 대응하는 위치에 배치된 원호형 전극(820), 상기 원호형 전극(820)의 내부에 배치되어 상기 원호형 전극(820)과 전기적으로 연결되지 아니한 상태의 선형 전극(830), 및 상기 원호형 전극(820)에 양단이 전기적으로 접한 상태로 상기 선형 전극(830)의 상부를 가로지르게 배치된 돔형 전극(840)을 포함하는 구성으로 되어 있다. 이런 전극들(820, 830, 840)은 스페이서(850)와 접착 필름(860) 등에 의해 그 위치가 고정된다.

이와 같은 구조의 돔 스위치(800)는 키패드의 구비되는 입력키에 대응하는 개수만큼 복수개가 적절히 배치되어 있으며, 손으로 원하는 입력키를 가압하면 돔형 전극(840)이 눌려 선형 전극(830)에 접촉되어 원호형 전극(800)과 선형 전극(830)이 전기적으로 연결됨으로써 도시되지 않은 키패드 회로와 프로그램에 의해 해당 돔 스위치의 입력키에 대응하는 내용이 입력되는 프로세스가 실행된다.

그러나 휴대전화기와 같은 휴대용 전자장치의 슬림화 양상에 따라 슬림화 모델을 중심으로 돔 스위치 방식 대신 정전용량 방식의 입력장치가 도입되기에 이르렀으며, 이런 정전용량 방식의 입력장치는 휴대전화기의 소형화에 바람직한 환경을 제공하면서 다양하게 응용되고 있다.

널리 알려진 바와 같이 휴대전화기 등에 적용된 정전용량 방식의 입력장치는 기판 위에 일정한 간격을 두고 입력키에 대응하는 다수의 극판(동판)을 배치하여 이들 극판에 전압을 인가하는 구성으로 이루어져 있으며, 사람의 손이 극판(즉, 손의 접촉을 검출하는 센싱포인트)에 접촉될 때 손과 극판 사이의 유전율에 따른 기생 정전용량을 감지하여 어떤 극판(입력키)이 선택되었는지를 판단하고, 판단된 입력신호를 휴대전화기의 CPU로 전송하여 해당 입력신호에 대응하는 작동이 실행되도록 하는 방식으로 작동된다. 물론 휴대전화기에는 각각의 극판들에 어떤 작동이 대 응되는지에 관한 적절한 프로그램이 탑재되어 있다.

휴대용 전자장치가 소형화됨에 따라 키패드의 입력키 간격이 좁아지게 되고 이로 인해 입력키를 조작할 때 원하지 않은 인접한 다른 입력키가 조작되는 등의 오작동의 가능성이 증가하고 있는 상황에서, 입력장치로서 정전용량 방식의 입력장치가 제공됨에 따라, 휴대용 전자장치의 소형화에 따른 오작동이 문제가 완화되게 되었다.

그러나 휴대전화기 등에 적용된 종래의 정전용량 방식의 입력장치는, 손이 어떤 극판(입력키)에 접촉 되었는가 만을 판별할 수 있을 뿐이고 각각의 극판들이 단일의 작동만을 입력하는 시스템이므로, 지금까지의 휴대전화기에 있어서 정전용량 방식의 입력장치는 단지 선택메뉴의 위치를 이동하는 입력키로서만 사용되고 이동된 메뉴에서의 필요한 작동을 입력하기 위한 입력키로서는 기존의 돔 스위치를 이용하는 이중 구조가 적용되었으며, 따라서 돔 스위치 방식의 입력장치의 한계를 완전히 벗어났다고 할 수 없었다.

본 발명자는 위와 같은 종래의 입력장치들의 문제점을 해소하기 위해 10-2005-0117644 및 10-2005-0123487의 '휴대용 전자장치의 입력장치'(2005. 12. 05. 및 2005. 12. 14. 출원)를 제안하였으며, 본 제안들의 입력장치는 손과 같은 도체를 극판에 접속시켜 접촉시킴으로써 발생하는 기생 정전용량을 검출하여 입력신호를 생성하는 것이 아니라, 접촉 압력에 따른 정전용량의 변화로부터 입력신호로 생성할 수 있게 하는 구조로 되어 있다.

한편, 입력장치와 표시장치를 통합한 다수의 장치들이 널리 제안되어 있으 며, 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-0493921호의 '평판 디스플레이와 일체화된 터치패널'(2005. 06. 10. 등록공고), 대한민국 등록특허 제10-0487355호의 터치패널이 일체된 전기광학표시장치, 및 대한민국 공개특허 제2001-0091312호(터치패널과 일체화된 디스플레이 조립체) 등이 있다.

이들 종래의 입력/표시 통합장치는 모두 표시장치(디스플레이)의 상부에 입력장치(터치패드)를 적층한 구조를 기본으로 하는 것으로서, 표시장치로부터의 광량이 그 위에 적층된 입력장치에 의해 감소되어 표시장치에 디스플레이 된 내용의 선명도가 저하된다고 하는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 종래 휴대용 전자장치에 적용된 입력장치의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 극판(동판)에 대한 단순한 접촉과 비첩촉의 구별로 입력신호를 생성하는 것이 아니라 접촉 압력에 의한 정전용량변화로부터 입력신호를 생성함으로써 다양하고 정교한 형태의 작동을 오작동 없이 입력할 수 있을 뿐만 아니라, 입력내용이 표시되는 표시모듈이 입력모듈의 상측에 적층되어서 표시모듈에 표시되는 입력내용의 선명도를 그대로 유지할 수 있는, 휴대용 전자장치의 입력장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따라 휴대용 전자장치의 입력장치가 제공된다.

본 발명에 따른 입력장치는, 압력에 의한 정전용량변화를 입력신호로 생성하는 입력모듈, 및 상기 입력모듈의 상측에 적층되고 상기 입력모듈에 의해 입력할 수 있는 입력내용이 디스플레이 되는 유연성 표시모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 입력장치는, 상기 표시모듈에 디스플레이 된 입력내용에 대응하는 입력키를 누르면 그 압력이 상기 표시모듈의 유연성에 의해 수용되고 상기 입력모듈로 전달되어 상기 입력모듈에서 정전용량의 변화에 의한 입력신호를 생성한다.
바람직하게, 기판, 상기 기판 상에 적층된 제1 극판, 상기 제1 극판 상에 적층되며 외부 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 탄성층, 및 상기 탄성층의 두께에 해당하는 거리를 두고 상기 탄성층 상에 적층된 제2 극판을 포함하며, 외부의 압력에 의한 상기 거리의 변화에 따라 상기 제1 극판과 상기 제2 극판 사이에 발생하는 정전용량변화를 입력신호로 생성하는 입력모듈; 및 상기 입력모듈의 상측에 적층되고 상기 입력모듈에 의해 입력할 수 있는 입력내용이 디스플레이되는 유연성 표시모듈을 포함하고; 상기 표시모듈에 디스플레이된 입력내용에 대응하는 입력키를 누르면 그 압력이 상기 표시모듈의 유연성에 의해 수용되어 상기 입력모듈로 전달되고, 상기 입력모듈에 전달된 압력의 크기에 따라 서로 다르게 나타나는 정전용량의 변화로부터 상기 입력신호를 생성하여 휴대용 전자장치의 CPU에 전송한다.

바람직하게, 상기 입력모듈은, 상기 기판, 상기 기판에 일정 간격의 행으로 적층된 다수의 상기 제1 극판, 상기 제1 극판 상에 적층되어 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 상기 탄성층, 및 상기 제1 극판과 수직방향으로 일정 간격의 열로 상기 탄성층 상에 적층되어 상기 탄성층의 두께에 해당하는 거리를 두고 상기 제1 극판에 대해 격자 형태로 배치된 다수의 상기 제2 극판을 구비하는 센서부를 포함하고; 상기 제1 극판과 상기 제2 극판의 교차점들에서 압력에 의한 상기 거리의 변화에 따라 정전용량의 변화를 일으킴으로써 상기 교차점들이 그물망 형태의 센싱포인트가 되며, 상기 센싱포인트의 정전용량을 측정하고 측정된 정전용량으로부터 상기 센싱포인트의 위치와 가해진 압력의 크기에 대응하는 입력신호를 생성하여 상기 휴대용 전자장치의 상기 CPU에 전송한다.

바람직하게, 상기 입력모듈은, 상기 기판, 상기 기판상에 입력키의 대응하는 개수와 위치에 적층된 다수의 상기 제1 극판, 상기 제1 극판 상에 적층되어 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 상기 탄성층, 및 상기 탄성층 상에 적층되어 상기 탄성층의 두께에 해당하는 거리를 두고 상기 제1 극판의 전체를 커버하는 판상으로 배치된 상기 제2 극판을 구비하는 센서부를 포함하고; 상기 제1 극판과 상기 제2 극판의 상하 중첩위치에서 압력에 의한 상기 거리의 변화에 따라 정전용량의 변화를 일으킴으로써 상기 중첩점들이 센싱포인트가 되며, 상기 센싱포인트의 정전용량을 측정하고 측정된 정전용량으로부터 상기 센싱포인트의 위치와 가해진 압력의 크기에 대응하는 입력신호를 생성하여 상기 휴대용 전자장치의 상기 CPU에 전송한다.

바람직하게, 상기 입력모듈과 상기 표시모듈에는 2가지 세트 이상의 입력내용이 선택적으로 입력 및 디스플레이 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 전자장치의 입력장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 휴대용 전자장치의 입력장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 입력장치(1)는 휴대전화기, 엠피쓰리, PDA, PMP, 휴대용 게임기 등을 포함한 각종 휴대용 전자장치(4)의 입력장치로 적용되며, 이하에서는 대표적인 휴대용 전자장치인 휴대전화기(4)에 본 발명의 입력장치(1)가 적용된 예를 중심으로 설명한다.

휴대전화기(4)는, 널리 알려진 바와 같이, 탑재된 프로그램에 따라 휴대전화기(4)를 전반적으로 제어하는 CPU(4A), 휴대전화기(4)의 사용에 관련된 각종 데이터와 명령을 입력하는 입력부(4B, 1: 즉, 본 발명의 입력장치), 휴대전화기(4)의 사용에 관한 각종 정보를 디스플레이하는 모니터(4C), 휴대전화기(4)의 전반적인 작동에 관한 각종 프로그램과 입출력되는 각종 데이터를 저장하는 메모리(4D), 안테나를 통해 기지국과 이동통신이 가능하도록 하는 안테나와 듀플렉서 등을 구비한 통신부(4E), 통화를 위한 스피커와 마이크를 구비하는 오디오부(4F), 및 전원을 공급하는 전원부(4G)를 포함하는 구성으로 되어 있다고 할 수 있는바, 본 발명의 입력장치(1)는 상기 입력부(4B)에 적용되는 입력장치이다.

이와 같은 구성의 휴대전화기(4)를 사용함에 있어서, 입력부(입력장치: 4B, 1)를 이용하여 소정의 데이터와 명령을 입력하고, 모니터(4C)를 통해 관련 정보를 모니터하고, 메모리(3D)에 필요한 데이터들이 저장되며, 통신부(4E)를 통해 이동통신이 실행되고, 이런 모든 작동은 CPU(4A)에 의해 전반적으로 제어되며, 필요한 전원은 전원부(4G)에서 공급된다.

휴대용 전자장치(4)의 입력부로 사용되는 본 발명의 입력장치(1)는, 도2에 도시된 바와 같이, 압력에 의한 정전용량변화를 입력신호로 생성하는 입력모듈(2)과 입력모듈(2)에 의해 입력되는 입력내용을 표시하는 입력키(3A)가 적당한 모양으로 디스플레이 되는 유연성 표시모듈(3)이 상하로 적층된 구조로 되어 있되, 종래의 입력/표시 통합장치의 경우에 표시모듈의 상측에 입력모듈이 적층된 구조인 것에 반하여 본 발명의 입력장치(1)는 입력모듈(2)의 상측에 표시모듈(3)이 적층된 구조로 되어 있다.

본 발명의 입력장치(1)에서 입력모듈(2)의 표면에 표시모듈(3)을 적층한 구조가 가능한 것은, 입력모듈로서 압력에 의해 발생하는 정전용량의 변화를 입력신호로 생성하는 모듈을 채용하고 표시모듈로서 압력 전달이 가능한 유연성 있는 모듈을 적용하였기 때문이다. 즉, 표시모듈(3)의 유연성 때문에 직접적으로 입력모듈(2)을 가압하지 아니하고 표시모듈(3)을 가압하여도 그 압력이 입력모듈(2)에 전달 될 수 있고, 입력모듈(2)이 압력에 의한 정전용량의 변화로부터 입력신호로 생성하는 방식이기 때문에 직접적인 접촉 없이 표시모듈(3)을 통한 간접적인 압력 전달로도 입력신호를 생성할 수 있는 것이다.

따라서 입력내용을 표시하기 위해 표시모듈(3)에 디스플레이 된 입력키(3A)를 누르면 그 압력이 표시모듈(3)의 유연성에 의해 수용되고 입력모듈(2)에 전달되어 입력모듈(2)을 직접 가압하지 아니하더라도 입력모듈(2)에서 정전용량의 변화가 발생하여 해당 입력신호를 생성한다.

도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 입력장치(1)에 적용되는 입력모듈(2)은 크게 센서부(10)와 컨트롤러(20)를 포함하는 구성으로 되어 있다고 할 수 있다.

센서부(10)는 휴대전화기(4)에 특정 작동을 입력하기 위해 입력장치(1)에 가한 사용자의 조작(압력)을 검출하는 구성요소이고, 컨트롤러(30)는 센서부(10)에 의해 검출된 신호로부터 대응하는 입력신호를 생성하여 휴대전화기(4)의 CPU(4A)에 전송하는 구성요소이다.

도4와 도5를 참조하여 본 발명의 입력장치(1)에 적용할 수 있는 예시적인 센서부(10A)를 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 구체예의 센서부(10A)는, 기판(110), 제1 극판(120), 탄성층(130), 제2 극판(140) 및 보호층(150)을 포함하는 구성으로 되어 있다.

기판(110)은 극판들(120, 140)을 격자 형상으로 프린팅 할 수 있는 예를 들어 회로기판(PCB 및 FPCB)과 같은 통상의 기판으로서, 그 크기는 본 발명의 입력장치(1)가 적용되는 휴대용 전자장치(4)의 종류와 입력장치(1)의 크기 및 입력장치 (1)에 의해 입력되는 입력내용의 종류 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.

제1 극판(120)은 일반적인 정전용량용 센서에서 상하 평행하게 배치된 극판 중에 일측 극판에 대응하는 도전체로서 바람직하게 스트립 형상의 얇은 동판이 사용된다. 제1 극판(120)은 다수개가 일정한 간격으로 행으로 평행하게 배열되도록 기판(110)에 적층(인쇄)된다. 제1 극판(120)의 사이즈와 개수 및 인접한 극판(120) 사이의 간격 등은, 입력장치(1)가 사용되는 휴대용 전자장치(4)의 종류, 입력장치(1)의 장착에 허용되는 공간의 크기, 입력장치(1)에 요구되는 입력 작동의 종류, 입력장치(1)의 민감도 등에 따라 선택할 수 있다.

제1 극판들(120) 위에는 탄성층(130)이 일정한 두께(d: 거리)로 적층(피복)된다. 탄성층(130)은 두 극판(120, 140) 사이에 존재하여 일종의 유전체로서 작용하면서 센서부(10A)에 가해진 압력에 따라, 상기 두께(d)가 탄성적으로(복원성 있게) 가변되어, 제1 극판(120)과 제2 극판(140) 사이의 거리(d)를 가변시킴으로써 각 교차점에 대응하는 센싱포인트들(S)의 정전용량이 누르는 압력에 따라 변화되도록 하는 작용을 한다.

탄성층(130)으로서는 예를 들어 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계 등 널리 알려진 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer: TPE) 중에 본 발명에 적합한 TPE를 선택하여 사용할 수 있다.

제2 극판(140)은 제1 극판(120)과 같이 예를 들어 스트립 형성의 동판으로서, 탄성층(130) 위에 제1 극판(120)과 같은 방식으로 적층(인쇄)되지만, 제1 극판(120)과는 수직방향으로 일정 간격의 열로 적층된다.

이와 같이 스트립 형상의 다수의 제1 극판(120)과 다수의 제2 극판(140)이 탄성층(130)을 사이에 서로 교차하게 적층됨에 따라, 제2 극판들(140)은 탄성층(130)의 두께에 해당하는 거리(d)를 두고 제1 극판들(120)과 격자 형태의 그물망 구조로 배치되며, 양 극판들(120, 140)의 교차점들은 제1 극판(120)과 제2 극판(140)이 모두 위치하는 위치들로서, 이들 교차점들이 센서부(10A)에서의 압력에 따른 정전용량의 변화를 일으켜는 센싱포인트(S)를 형성하게 된다.

즉, 센서부(10A)의 특정위치가 가압되면, 가압하는 위치의 아래에 존재하는 센싱포인트들(S)에서는 제2 극판(140)과 탄성층(130)이 가압되어 탄성층(130)이 수축하면서 제1 극판(120)과 제2 극판(140) 사이의 거리(d)가 가변(줄어들게) 되고, 이런 거리(d)의 변화에 따라 해당 센싱포인트(S)에서는 C=μA/d의 공식(여기에서 C는 정전용량, μ는 유전율, A는 면적, d는 극판 사이의 거리이다)에 해당하는 정전용량의 변화가 발생하고, 이때 정전용량의 변화량은 누르는 압력의 크기에 따라 다르게 나타난다. 이후 누르는 힘이 제거되면 탄성층(130)과 제2 극판(140)은 탄성층(130)의 탄성에 의해 원래 위치로 복귀하게 된다.

종래 정전용량 방식의 입력장치는 손과 같은 도체를 접촉시켜야 기생 정전용량을 검출할 수 있지만, 본 발명의 입력장치(1)에 적용되는 입력모듈(2)은 상기 거리(d)를 가변시킬 수 있는 압력을 가할 수 있는 것이라면 족하며, 이런 이유로 입력모듈(2)의 표면에 표시모듈(3)이 적층되어 있어도 표시모듈(3)을 가압하는 것으로 입력모듈(2)의 센싱포인트(S)를 가압할 수 있게 된다.

상기 센싱포인트들(S)의 간격(즉, 교차점의 간격)은 본 발명의 입력장치(1)가 사용되는 휴대용 전자장치(4)의 종류, 입력장치(1)의 장착에 허용되는 공간의 크기, 입력장치(1)에 요구되는 입력 작동의 종류, 입력장치(1)의 민감도 등에 따라 선택할 수 있다.

보호층(150)은 제2 극판(140)을 보호하기 위한 층으로서, 예를 들어 폴리에스테르(polyester)로 형성할 수 있다. 보호층(150)은 제2 극판(140)을 보호할 수 있을 정도라면 가능한 한 얇게 형성하면 되고, 표시모듈(3)이 입력모듈(2)의 표면에 적층되어 보호층으로서도 기능을 하는 경우에 보호층(150)은 생략할 수 있다.

도6과 도7을 참조하여 본 발명의 입력장치(1)에 적용할 수 있는 다른 예시적인 센서부(10B)를 설명한다.

도시된 구체예의 센서부(10B)는, 기판(210), 제1 극판(220), 탄성층(230), 제2 극판(240) 및 보호층(250)을 포함하는 구성으로 되어 있는바, 기판(210), 탄성층(230) 및 보호층(250)은 전술한 도4에 관련하여 설명한 센서부(10A)와 실질적으로 동일하므로, 이하에서는 주로 제1 극판(220)과 제2 극판(240)에 대해 설명한다.

제1 극판(220)은 정전용량용 센서에서 상하 평행하게 배치된 극판 중에 일측 극판에 대응하는 도전체이지만, 도4와 같은 스트립 형상이 아니고, 바람직하게 원형의 동판이다. 제1 극판(220)은 표시모듈(3)에 디스플레이 되는 입력키(3A)의 대응하는 개수와 위치에 배열되도록 기판(210)에 적층된다.

제1 극판(220)의 사이즈, 개수 및 배치 등은, 입력장치(1)가 사용되는 휴대용 전자장치(4)의 종류, 입력장치(1)의 장착에 허용되는 공간의 크기, 입력장치(1) 에 요구되는 입력 작동의 종류 등에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 도시된 구체예에는 원형의 제1 극판(220)이 19개 배치된 것이 예시되어 있다.

제2 극판(240)은 제1 극판(220)과 같이 도전체 판(예, 동판)으로서, 탄성층(230) 위에 제1 극판(220)과 평행하게 적층되지만, 제1 극판(220)과 같이 입력키(3A)에 대응하는 개수와 위치에 대응하여 복수개가 적층되는 것이 아니라 제1 극판(220)의 전체를 커버하는 단일의 동판으로 적층된다.

제1 극판들(220)과 제2 극판(240)이 탄성층(230)을 사이에 두고 적층됨에 따라, 제2 극판(240)은 탄성층(230)의 두께에 해당하는 거리(d)를 두고 제1 극판들(220)과 상하로 평행하게 배치되며, 양 극판들(220, 240)의 중첩점들은 제1 극판(220)과 제2 극판(240)이 모두 위치하는 위치들로서, 이들 중첩점들이 센서부(10B)에서의 압력에 따른 정전용량의 변화를 일으켜는 센싱포인트(S)를 형성하게 된다.

즉, 센서부(10B)의 특정위치가 가압되면, 가압하는 위치의 아래에 존재하는 센싱포인트들(S)에서는 제2 극판(240)과 탄성층(230)이 가압되어 탄성층(230)이 수축하면서 해당 위치의 제1 극판(220)과 제2 극판(240) 사이의 거리(d)가 가변(줄어들게) 되고, 이런 거리(d)의 변화에 따라 해당 센싱포인트(S)에서는 C=μA/d의 공식에 해당하는 정전용량의 변화가 발생하고, 이때 정전용량의 변화량은 누르는 압력의 크기에 따라 다르게 나타난다.

도3의 센서부(10)에는 편의상 도4 구체예의 교차점과 도6의 중첩점을 모두 표시하여 센싱포인트(S)를 나타내었다.

도4 내지 도7을 통해 설명한 센서부(10)의 각 센싱포인트(S)에서 발생한 정 전용량의 변화는 센서부(10)에 전기적으로 연결된 컨트롤러(20)로 전송되며, 컨트롤러(20)는 센서부(10)로부터의 신호에 근거하여 정전용량을 측정하고 측정된 정전용량을 전압으로 변환하여 압력이 가해진 센싱포인트(S)의 위치와 압력의 크기에 대응하는 디지털 입력신호를 생성하여 휴대용 전자장치(4)의 CPU(4A)에 전송한다.

즉, 센서부(10)에 압력이 가해지지 않으면 압력에 의한 정전용량의 변화가 없게 되므로 센서부(10)로부터는 컨트롤러(20)에 정해진 일정한 패턴의 정전용량 값에 대응하는 신호가 전송되지만, 센서부(10)에 압력이 가해지면 압력이 가해진 센싱포인트(S: 도4의 교차점 및 도6의 중첩점)의 상하 극판들 사이의 거리(d)가 가변되면서 정전용량의 변화가 발생하고, 센싱포인트(S)의 정전용량의 변화와 그 크기에 관한 신호는 컨트롤러(20)에서 대응하는 입력신호로 변환되어 휴대용 전자장치(4)의 CPU(4A)로 전송되며, CPU(4A)는 휴대용 전자장치(4)에 탑재된 프로그램에 따라 해당 입력신호에 대응하는 입력 작용을 실행한다.

본 발명에 적용되는 표시모듈(3)은, 경성이 아닌 유연성(연성)을 지녀서 가압하면 그 압력이 아래에 있는 입력모듈(2)에 전달될 수 있고 입력모듈(2)에 의해 입력되는 입력내용(입력키; 3A)을 디스플레이 할 수 있는 모듈이라면 특히 제안되지 아니하며, 예를 들어 플라스틱 기판을 사용함으로써 유연성을 부여한 플라스틱 LCD나 유연성을 가진 EL 발광시트 등을 사용할 수 있다.

표시모듈(3)은 휴대용 전자장치(4)의 CPU(4A)에 전기적으로 연결되어 있으며, 본 발명의 입력장치(1)가 사용되어지는 모드에서 CPU(4A)의 제어에 의해 입력모듈(2)에 의해 입력되어지는 입력내용(입력키 3A)이 디스플레이 된다. 디스플레이 되는 입력키(3A)의 내용은 입력모듈(2), 표시모듈(3) 및 휴대용 전자장치(4)의 관련 회로를 필요에 맞게 구축하고 필요한 소프트웨어를 탑재함으로써 본 발명의 입력장치(1)의 용도와 기능에 맞게 자유로이 설정할 수 있다.

도1에서는 통상적으로 휴대전화기의 키패드의 입력키로 널리 사용되고 있는, 0-9의 숫자, *, #, 상하좌우 이동, SAND, END 등의 입력키(3A)가 표시모듈(3)에 의해 디스플레이 되어 있는 상태를 예시한 것이고, 도2는 예를 들어 게임 등에 사용할 수 있는 입력키(3A)가 디스플레이 되어 있는 상태를 예시한 것이다.

본 발명의 입력장치(1)를 휴대용 전자장치(4)에 적용함에 있어서, 상기 입력모듈(2)을 통해 단 한 세트의 입력내용만을 입력할 있도록 하고 표시모듈(3)에는 이에 대응하는 단 한 세트의 입력키(3A)가 디스플레이 되도록 할 수 있지만, 필요에 따라 입력모듈(2)과 표시모듈(3)로 2가지 세트 이상의 입력내용을 선택적으로 입력 및 디스플레이 하도록 할 수 있다.

예들 들어, 본 발명의 입력장치(1)가 적용된 휴대전화기(4)를 전화통화 등에 사용할 때에는, 도1에 예시된 바와 같이, 0-9의 숫자 등의 입력키(3A)를 디스플레이 및 입력할 수 있도록 하고, 휴대전화기(4)로 게임을 할 때에는, 도2에 예시한 바와 같이, 게임에 필요한 입력키(3A)를 디스플레이 및 입력할 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 입력장치(1)로 2가지 세트 이상의 입력내용을 입력 및 디스플레이할 수 있도록 하는 것은, 입력모듈(2), 표시모듈(3) 및 휴대용 전자장치(4)의 관련 회로를 필요에 맞게 구축하고 필요한 소프트웨어를 탑재함으로써 자유 롭게 실현할 수 있으며, 이로써 입력장치(1)가 휴대용 전자장치(4)에서 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 휴대용 전자장치의 입력장치는, 극판(동판)에 대한 단순한 접촉과 비첩촉의 구별로 입력신호를 생성하는 것이 아니라 접촉 압력에 의한 정전용량변화로부터 입력신호를 생성함으로써 다양하고 정교한 형태의 작동을 오작동 없이 입력할 수 있으며, 또한 입력내용이 표시되는 표시모듈이 입력모듈의 상측에 적층하는 구조이므로 표시모듈에 표시되는 입력내용의 선명도를 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

기판(110, 210), 상기 기판(110, 210) 상에 적층된 제1 극판(120, 220), 상기 제1 극판(120, 220) 상에 적층되며 외부 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 탄성층(130, 230), 및 상기 탄성층(130, 230)의 두께에 해당하는 거리(d)를 두고 상기 탄성층(130, 230) 상에 적층된 제2 극판(140, 240)을 포함하며, 외부의 압력에 의한 상기 거리(d)의 변화에 따라 상기 제1 극판(120, 220)과 상기 제2 극판(140, 240) 사이에 발생하는 정전용량변화를 입력신호로 생성하는 입력모듈(2); 및 상기 입력모듈(2)의 상측에 적층되고 상기 입력모듈(2)에 의해 입력할 수 있는 입력내용이 디스플레이되는 유연성 표시모듈(3)을 포함하고;

상기 표시모듈(3)에 디스플레이된 입력내용에 대응하는 입력키(3A)를 누르면 그 압력이 상기 표시모듈(3)의 유연성에 의해 수용되어 상기 입력모듈(2)로 전달되고, 상기 입력모듈(2)에 전달된 압력의 크기에 따라 서로 다르게 나타나는 정전용량의 변화로부터 상기 입력신호를 생성하여 휴대용 전자장치(4)의 CPU(4A)에 전송하는 것을 특징으로 하는, 휴대용 전자장치의 입력장치.
제1항에 있어서, 상기 입력모듈(2)은, 상기 기판(110), 상기 기판(110) 상에 일정 간격의 행으로 적층된 다수의 상기 제1 극판(120), 상기 제1 극판(120) 상에 적층되어 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 상기 탄성층(130), 및 상기 제1 극판(120)과 수직방향으로 일정 간격의 열로 상기 탄성층(130) 상에 적층되어 상기 탄성층(130)의 두께에 해당하는 거리(d)를 두고 상기 제1 극판(120)에 대해 격자 형태로 배치된 다수의 상기 제2 극판(140)을 구비하는 센서부(10A)를 포함하고;

상기 제1 극판(120)과 상기 제2 극판(140)의 교차점들에서 압력에 의한 상기 거리(d)의 변화에 따라 정전용량의 변화를 일으킴으로써 상기 교차점들이 그물망 형태의 센싱포인트(S)가 되며, 상기 센싱포인트(S)의 정전용량을 측정하고 측정된 정전용량으로부터 상기 센싱포인트(S)의 위치와 가해진 압력의 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 휴대용 전자장치의 입력장치.
제1항에 있어서, 상기 입력모듈(2)은, 상기 기판(210), 상기 기판(210) 상에 입력키(261)의 대응하는 개수와 위치에 적층된 다수의 상기 제1 극판(220), 상기 제1 극판(220) 상에 적층되어 압력에 의해 탄성적으로 두께가 가변되는 상기 탄성층(230), 및 상기 탄성층(230) 상에 적층되어 상기 탄성층(230)의 두께에 해당하는 거리(d)를 두고 상기 제1 극판(220)의 전체를 커버하는 판상으로 배치된 상기 제2 극판(240)을 구비하는 센서부(10B)를 포함하고;

상기 제1 극판(220)과 상기 제2 극판(240)의 상하 중첩위치에서 압력에 의한 상기 거리(d)의 변화에 따라 정전용량의 변화를 일으킴으로써 상기 중첩점들이 센싱포인트(S)가 되며, 상기 센싱포인트(S)의 정전용량을 측정하고 측정된 정전용량으로부터 상기 센싱포인트(S)의 위치와 가해진 압력의 크기에 대응하는 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 휴대용 전자장치의 입력장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력모듈(2)과 상기 표시모듈(3)에는 2가지 세트 이상의 입력내용이 선택적으로 입력 및 디스플레이 되는 것을 특징으로 하는, 휴대용 전자장치의 입력장치.