KR100832624B1

KR100832624B1 - 박형 입력장치 및 이를 구비한 휴대단말기

Info

Publication number: KR100832624B1
Application number: KR1020060068631A
Authority: KR
Inventors: 최민웅; 정호철
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2008-05-27
Also published as: DE102007032846A1; US20080048649A1; KR20080008844A; CN101109999A

Abstract

본 발명의 입력장치(100)는 임의의 방향으로 변위 가능한 조작체(110)와, 조작체(110)와 같은 변위를 갖는 자성체(130)와, 조작체(110)에 고정되게 결합되어 변위된 조작체(110)를 원래 위치로 복귀시키기 위한 탄성체(150)와, 단말기의 메인회로기판(10)에 설치되며 자성체(130)의 변위에 따른 자력 세기의 변화를 감지하여 조작체(110)의 변위를 감지하기 위한 자기센서(170)와, 메인회로기판에 분리 가능하게 설치되며 조작체(110)와 자성체(130)를 보관하기 위한 하우징(190)을 포함한다. 하우징(190)은 외주벽(193)에 다수의 갈고리 모양의 결합돌기(194)가 형성되며 거의 중앙에 조작체(110)의 접촉부(111)를 외부로 노출시키고 접촉부(111)의 변위 영역을 마련하기 위한 개방공(195)이 형성된다.

입력장치, 조작, 자성, 자기, 센서, 변위, 회로, 하우징, 방향, 기판, 분리

Description

박형 입력장치 및 이를 구비한 휴대단말기{THIN INPUT DEVICE AND HANDSET PROVIDED WITH THE SAME}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박형 입력장치의 개략적인 분해사시도;

도 2는 도 1의 입력장치의 개략적인 단면도;

도 3은 도 1의 조작부의 움직임에 따른 자성체의 움직임을 나타내는 개략도;

도 4는 도 1의 입력장치가 설치된 단말기의 일부를 나타내는 개략적인 분해 사시도; 및

도 5는 종래의 입력장치의 개략적인 단면도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 입력장치 110 : 조작체

111 : 접촉부 113 : 수용홈

130 : 자성체 150 : 탄성체

151 : 자성체탑재부 153 : 결합공

155 : 언덕부 170 : 자기센서

190 : 하우징 191 : 수용홈

193 : 외주벽 194 : 결합돌기

195 : 개방공 197 : 변위 영역

199 : 결합편 10 : 회로기판

본 발명은 입력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께가 얇을 뿐만 아니라 부품, 특히 사용이 많은 조작체 등의 고장시 단독으로 수리나 교체가 쉬운 입력장치 및 이를 구비한 단말기에 관한 것이다.

입력장치는 휴대전화 또는 가정에서 흔히 사용하고 있는 원격조정기 등의 각종 휴대단말기에 설치되어 사용자의 입력신호를 받기 위한 보조장치로 휴대단말기의 소형화와 박형화에 따라 크기가 소형화와 박형화 되어가고 있을 뿐만 아니라 사용자가 조작이 용이하도록 개발되어지고 있다.

이러한 종래의 입력장치의 일례로 도 5에 도시된 일본공개특허 제2005-107672호에 개시된 「포인팅 디바이스가 부착된 단말장치」를 들 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 포인팅 디바이스(22)는 자석(28)가 고정되게 수용되는 조작부재(30)와 회로기판(44)에 대하여 조작부재(30)을 변위 가능하게 지지하는 지지부재(32)를 구비하고, 자석(28)과 조작부재(30)과 지지부재(30)는 조작부조립체(34)를 구성하고 있다. 지지부재(36)는 조작부재(30)의 중심홈부바 닥(30a)에 고정되어 있고, 지지부재(32)의 지지면(32a) 위에서 360°모든 방위로 습동하면서 평행 이동하게 된다.

조작부재(30)는 지지부재(32) 상에서 변위 조작을 위해 비교적 용이하게 변형하는 탄성을 가지며, 중심홈부바닥(30a)을 가지는 촉접조작부분(38)과, 촉접조작부분(38)으로부터 외주로 연장되는 탄성 용수철부분(40)과, 탄성 용수철부분(40)에서 지지부재(32)에 연결되는 연결부분(42)을 일체로 갖는다. 탄성 용수철부분(40)은 지지부재(32)에 대해 동축에 배치되며 원추가 높고 평평하거나 돔형의 형상을 갖고 있다.

지지부재(32)는 지지부재(36)가 임의의 수평방향으로 자유롭게 습동하도록 지지하는 평탄한 지지면(32a)을 가지며, 지지부재(36)의 수평 이동 범위를 한정하는 원통벽(44)가 돌출되게 설치된다. 지지면(32a)의 중심을 통과하는 원통벽(44)의 중심축선은 포인팅 디바이스(22)의 중심축선 P을 구성하는 동시에 지지면(32a) 상에서의 지지부재(36)의 수평 이동 범위의 원점 위치를 규정하고 있다.

조작부재(30)의 연결부분(42)은 지지부재(32)의 원통벽(44)과 외벽(46) 사이의 환형홈에 감겨서 부착되어 있다. 조작부재(30)과 지지부재(32)의 서로 감착 계합한 외연 영역을 실질적으로 차폐하도록 중심개구(48a)를 갖는 커버판(48)이 지지부재(32)에 장착되어 있다. 커버판(48)은 조작부재(30)에 고정되는 지지부재(36)를 그 하단에서 지지부재(32)의 지지면(32a)에 습동 자유롭게 접합시킨 상태로 조작부재(30)과 지지부재(32)를 서로 적정한 조립상태로 유지하고 있다.

조작부 조립체(34)는 상부박스(20)에 형성된 1개의 관통공(24)에 조작부 재(30)의 촉접조작부분(38)을 끼워 관통시킨 상태로 접착, 접합 등의 수단에 의해 상부박스(20) 또는 회로기판(14)에 고정되게 조립되어 있다. 회로기판(14)의 이면에 고정되게 실장된 4개의 자전변환소자(26)는 포인팅 디바이스(22)의 중심축선 P을 중심으로 동일 간격으로 분산 위치에 배치되어 있다.

그러나, 상술한 구성을 갖는 종래기술의 포인팅 디바이스는 조작부 조립체(34)가 상부박스(20)이나 회로기판(14)에 접착이나 접합 등의 수단에 의해 고정되어 있기 때문에 고정시 접착 또는 접합수단이 요구될 뿐만 아니라 일단 고정시킨 후에는 해당 부품(34)을 분리할 수 없었다. 따라서, 해당 부품(34)의 고장 등으로 인해 교체해야 할 경우 회로기판(14)과 함께 모두를 교체해야하는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 조작조립체를 보관하는 하우징을 단말기의 메인 회로기판에 분리 가능하게 직접 설치함으로써 부품의 두께를 줄일 수 있으며 개별적인 교체가 자유로운 박형 입력장치 및 이를 구비한 휴대단말기를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 임의의 방향으로 변위 가능한 조작수단과 외부장치에 전기적으로 연결되며 조작수단의 변위를 검출하기 위한 변위검출수단과, 외부장치의 고정요소에 분리 가능하게 설치되며 조작수단을 보관하기 위한 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 입력장치를 제공한다.

본 발명의 입력장치는 외부장치가 단말기이고 고정요소가 단말기에 설치되는 메인회로기판인 것을 특징으로 한다.

또한, 조작수단은 자성을 가지며, 변위검출수단은 조작수단의 변위에 따른 자력 세기의 변화를 감지하여 상기 조작수단의 변위를 검출하는 것을 특징으로 한다. 변위검출수단은 자력에 반응하는 다수의 홀센서를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 입력장치는 임의의 방향으로 변위 가능한 조작체와, 조작체와 같은 변위를 갖는 자성체와, 단말기의 메인회로기판에 설치되며 자성체의 변위에 따른 자력 세기의 변화를 감지하여 조작체의 변위를 감지하기 위한 자기센서와, 메인회로기판에 분리 가능하게 설치되며 조작체와 자성체를 보관하기 위한 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 입력장치를 제공한다.

본 실시예의 입력장치는 조작체에 고정되게 결합되어 변위된 조작체를 원래 위치로 복귀시키기 위한 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 하우징은 조작체의 접촉부를 외부로 노출시키고 접촉부의 변위 영역을 마련하기 위해 형성되는 개방공을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징은 조작체와 자성체를 수용하기 위한 수용홈 및 수용홈을 한정하는 외주벽을 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 하우징은 메인회로기판에 형성된 결합공에 삽입 결합되는 다수의 결합돌기를 가지며, 다수의 결합돌기는 외주벽에 자유단에 일정 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 한다. 결합돌기는 끝단이 바깥쪽을 향하는 갈고리 모양의 말단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 앞의 입력장치를 구비하며, 일면에 하우징이 분리 가능하게 설치되며 타면에 변위검출수단 또는 자기센서가 설치되는 메인회로기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기를 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력장치 및 이를 구비한 휴대단말기에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 박형 입력장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 박형 입력장치의 개략적인 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 입력장치의 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 입력장치(100)는 조작체(110), 자성체(130), 탄성체(150), 자기센서(170) 및 하우징(190)을 포함한다.

조작체(110)는 사용자가 이를 임의의 방향으로 360°로 조작하여 입력장치(100)에 원하는 신호를 입력하기 위한 것으로, 중앙에 사용자의 손가락 부위와 실질적으로 접촉되는 접촉부(111)를 가지며, 이면에는 자성체(130)가 탑재되는 자성체탑재부(151)를 수용하기 위한 수용홈(113)이 형성된다.

접촉부(111)는 일정 강성을 가지면서도 매우 가벼운 알루미늄 등의 재질로 만들어지며, 손가락 부위와의 접촉성을 높이기 위하여 오톨도톨한 작은 환형의 돌기를 다수 형성한다. 이와 달리, 접촉부(111)는 표면의 적어도 일부를 접촉감이 우수한 재질로 코팅 등의 처리를 할 수 있다.

자성체(130)는 자기센서(170)에 내장된 홀센서(도 3의 HS1, HS2, HS3, HS4; hall sensor)에 자력을 인가하여 자성체(130) 또는 조작체(110)의 변위를 홀센서로 전달하기 위한 검출수단으로, 탄성체(150)에 형성된 자성체탑재부(151)에 수용되게 탑재된다. 자성체(130)로는 영구자석이 최적예로 사용될 수 있다.

탄성체(150)는 임의의 방향으로 변위된 조작체(110)를 원점으로 복귀시키기 위한 것으로, 고무 등의 탄성력이 우수하면서도 인성이 우수한 재질로 형성된다. 그러나, 고무 등이 아니더라도 복원력을 갖는 어떠한 수단이라도 적용 가능하다.

또한, 탄성체(150)는 중앙에 자성체(130)가 삽입되게 탑재되는 자성체탑재부(151)가 다소 돌출되게 형성되며, 외주 근방에는 외주를 따라 하우징(190)의 결합편(199)과 결합되는 결합공(153)이 다수, 본 실시예에서는 등간격으로 4개가 형성된다. 결합공(153)은 결합편(199)과 밀착되게 결합되도록 결합편(199)의 외경 보다 다소 작거나 동일한 직경을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 탄성체(150)는 이면의 중앙에 조작체(130)와 동축으로 다소 언덕지게 형성되는 언덕부(155)를 가지며, 이 언덕부(155)는 회로기판(10)에 조작체(130)와 동축으로 구비되는 메탈돔스위치 등의 작동스위치(15)와 접촉하게 된다.

조작체(110), 자성체(130) 및 탄성체(150)는 조작조립체로 일컬 수 있는 하나의 조립체 형태로 구성할 수 있다.

자기센서(170)는 자성체(130) 또는 조작체(110)의 변위를 감지하기 위한 변위검출수단으로, 회로기판(10)의 이면에 자성체(130)와 동축으로 위치한다.

또한, 자기센서(170)는 내부에 자성체(130)의 변위에 따른 자력의 세기 변화 를 감지하기 위한 다수의 홀센서, 본 실시예에서는 4개의 홀센서(도 3의 HS1, HS2, HS3, HS4)가 중심축에 대해 일정 거리에 등간격으로 위치하도록 내장된다.

하우징(190)은 조작체(110), 자성체(130) 및 탄성체(150)로 구성되는 조작조립체를 보관하고 외부로부터 보호하기 위한 수단으로, 수용홈(191)과 외주벽(193)을 갖는 그릇형태로 형성된다. 외주벽(193)에는 회로기판(10)과 결합되는 다수, 본 실시예에서는 4개의 결합돌기(194)들이 등간격으로 형성되며, 결합돌기(194)의 단부는 바깥으로 향하는 갈고리 형태를 갖는다.

또한, 하우징(190)은 중앙에 접촉부(111)를 포함한 조작체(100)의 일부가 노출되는 개방공(195)이 형성되며, 이 개방공(195)은 조작체(130), 구체적으로 접촉부(111)의 변위 영역(197)을 한정하게 된다. 개방공(195)과 외주벽(193)의 거의 중간쯤에는 탄성체(150)와 결합되는 결합편(199)이 돌출되게 형성된다.

결합편(199)은 기둥형태로 형성되고 자유단은 기둥 보다 직경이 다소 넓고 말단이 경사지게 형성되어 탄성체(150)의 결합은 쉽고 분리는 어렵게 구성한다.

회로기판(10)은 입력장치(100)가 설치되는 휴대단말기에 설치되는 메인회로기판을 그대로 사용하고 있으며, 상술한 것처럼, 윗면에 메탈돔스위치(15)가 조작체(110)와 동축으로 설치되고 아랫면에는 자기센서(170)가 조작체(110)와 동축으로 설치된다. 또한, 소정 위치에는 하우징(190)의 결합돌기(194)와 대응하는 위치에 결합돌기(194)가 삽입 결합되는 다수의, 본 실시예에서는 4개의 결합공(13)이 형성된다.

상술한 입력장치(100)는 사용자에 의해 접촉부(111) 또는 조작체(110)가 임 의의 방향으로 조작되면, 조작체(110)에 수용된 자성체(130)가 동일하게 조작되어 위치가 변하게 된다. 이러한 자성체(130)의 변위는 자기센서(170)에 마련된 각 홀센서에 전달되어 자성체(130) 또는 조작체(110)의 변위가 감지되게 된다. 또한, 이러한 변위는 회로기판(10)을 통해 전달되어 단말기의 표시부에 커서 등의 표시수단에 의해 표시되게 된다.

도 3에 이러한 조작부의 조작에 따른 자성체의 변위를 개략적으로 나타내었다. 여기서, 원점으로 표시된 부분은 조작체(111)의 중심축과 일치하는 위치이다. 도 3은 원점에 위치하였던 점선으로 나타낸 자성체(130)가 우측 윗방향으로 움직인 상태를 일례로 나타내었다. 또한, 설명을 쉽게 하기 위하여 홀센서(HS1, HS2, HS3, HS4)를 자성체(130)의 바깥쪽에 상당한 거리를 두고 나타내었지만 실제로는 자성체(130)의 크기에 해당하는 영역에 홀센서들이 이와 동일한 형태로 배치될 것이다.

자성체(130)가 점선으로 표시된 원점에 위치할 때에는 4개의 홀센서가 모두 동일한 크기의 자력을 감지하지만, 실선으로 표시된 우측 윗방향에 위치할 때에는 자성체(130)와 가까운 위치의 홀센서(HS1, HS2)들이 비교적 큰 자력을 감지하는 반면 자성체(130)와 먼 위치의 홀센서(HS3, HS4)들은 비교적 작은 자력을 감지하게 된다. 이와 같이 자성체(130)의 변위에 따라 각 홀센서(HS1, HS2, HS3, HS4)가 감지하는 자력의 세기가 변하게 되고, 이러한 감지된 자력 세기의 변화량을 통해 홀센서가 자성체(130)의 변위를 검출하게 된다. 이로써 조작체(110)의 변위를 검출할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 입력장치(100)가 휴대단말기에 설치되는 모습을 도 4에 예시적으로 도시하였다.

휴대단말기는 회로기판(10), 키패널(20) 및 상하로 분리되는 케이스(30)로 구성된다.

회로기판(10)은 앞면에 주 기능요소인 다수의 스위치(11)가 구비되며, 뒷면에는 도시하지는 않았지만, 자기센서(도 1의 170)를 포함하여 다수의 전자부품들이 실장된다. 또한, 앞서 설명하였지만 상부의 중앙부위에 입력장치(100)가 결합되는 결합공(13)들이 형성되며, 그 사이에 조작체(110)와 동축으로 작동스위치인 메탈돔스위치(15)가 설치된다.

키패널(20)은 합성 고무 등의 탄성재료로 만들어지는 박형부재이며, 회로기판(10)의 스위치(11)의 배열과 대응하는 위치에 탄성 변위 가능한 다수의 누름요소(21)들이 표면으로부터 돌출되게 형성된다. 각 누름요소(21)들은 회로기판(10)의 각 스위치(11)에 실질적으로 겹쳐지게 배치된다. 또한, 상부의 중앙부위에 입력장치(100)가 관통되는 관통공(23)이 형성된다.

케이스(30)는 수지 성형품으로 만들어지는 얇은 상자 모양의 부재이며, 본 도면에서는 상하의 케이스 중 상케이스만을 도시하였다. 케이스(30)에는 누름요소(21)가 관통하여 노출되는 다수의 관통공(31)들이 대응하는 위치에 형성되며, 상부의 중앙부위에 관통공(23)과 대응하는 위치에 입력장치(100)가 관통되어 노출되는 관통공(33)이 형성된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 입력장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

본 발명의 입력장치는 조작조립체를 보관하는 하우징이 단말기의 메인회로기판에 직접 설치하게 때문에 두께를 줄일 수 있어 단말기의 박형화 또는 슬림화가 가능하다.

또한, 갈고리 모양의 결합돌기를 회로기판에 삽입 결합시켜 하우징을 회로기판에 설치하기 때문에 하우징을 회로기판으로부터 자유롭게 분리할 수 있어 부품의 고정시 교체가 개별적인 교체가 자유롭다.

Claims

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임의의 방향으로 변위 가능한 조작체;

상기 조작체와 같은 변위를 갖는 자성체;

단말기의 메인회로기판에 설치되며 상기 자성체의 변위에 따른 자력 세기의 변화를 감지하여 상기 조작체의 변위를 감지하기 위한 자기센서;

상기 조작체에 고정되게 결합되어 변위된 상기 조작체를 원래 위치로 복귀시키기 위한 것으로, 하나 이상의 결합공이 형성되는 탄성체; 및

상기 메인회로기판에 분리 가능하게 설치되며 상기 조작체와 상기 자성체를 보관하기 위한 것으로, 상기 탄성체의 결합공에 삽입 결합되는 하나 이상의 결합편이 돌출 형성되는 하우징을 포함하는 박형 입력장치에 있어서,

상기 하우징의 결합편은 자유단이 상기 결합공보다 직경이 넓어 상기 탄성체와 고정결합되며, 상기 하우징과 조작체와 자성체는 상기 메인회로기판으로부터 일체로 분리가능한 것을 특징으로 하는 박형 입력장치.
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제5항에 있어서, 상기 하우징은 상기 조작체의 접촉부를 외부로 노출시키고 상기 접촉부의 변위 영역을 마련하기 위해 형성되는 개방공을 갖는 것을 특징으로 하는 박형 입력장치.
제5항에 있어서, 상기 하우징은 상기 조작체와 상기 자성체를 수용하기 위한 수용홈 및 상기 수용홈을 한정하는 외주벽을 갖는 것을 특징으로 하는 박형 입력장치.
제8항에 있어서, 상기 하우징은 상기 메인회로기판에 형성된 결합공에 삽입 결합되는 다수의 결합돌기를 가지며, 상기 다수의 결합돌기는 상기 외주벽에 자유단에 일정 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 박형 입력장치.
제9항에 있어서, 상기 결합돌기는 끝단이 바깥쪽을 향하는 갈고리 모양의 말단을 갖는 것을 특징으로 하는 박형 입력장치.
제5항의 박형 입력장치를 구비하며, 일면에 상기 하우징이 분리 가능하게 설치되며 타면에 상기 변위검출수단 또는 상기 자기센서가 설치되는 메인회로기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기.