KR100960942B1 - 터치 기능을 구비한 복합 입력장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노트북이나 넷북 등에 마우스 입력장치 대용으로 사용되는 터치 패드 기능을 구비한 복합 입력장치에 관한 것으로서, 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼 입력장치에 있어서, 다수의 버튼이 구비된 키패드;와, 상기 키패드 하부에 위치하는 다수의 돔스위치가 형성된 돔시트;와, 상기 돔시트 하부에 상기 돔스위치와의 접촉에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자 및 일방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제1전극을 포함하는 제1전극패널;과, 상기 제1전극패널과 직교하는 방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제2전극을 포함하는 제2전극패널;과, 상기 전극패널 하부에 터치조작에 의해 상기 제1전극 및 제2전극에서 발생하는 정전용량 변화값을 측정하여 터치조작 및 터치조작의 제 1방향과 제 2방향의 움직임을 감지하여 이차원 적인 터치 조작의 변화량을 할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부 및 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작 여부에 따라 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 제어부가 구비된 회로기판;을 포함하여서 버튼조작과 터치 조작을 동시에 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 구조적으로 간단하며 터치 기능과 버튼입력 기능을 동시에 수행하여서 한층 더 높은 편의성을 구비한 복합 입력장치를 제공할 수 있다.
터치센서, 버튼장치, 휴대폰, 정전용량, 돔스위치, 터치패드

Description

터치 기능을 구비한 복합 입력장치{Complex-type input device with touch sensing features}
본 발명은 터치 기능을 구비한 복합 입력장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 기존의 누름 조작에 의한 버튼에 터치조작에 의한 터치 기능을 동시에 구현한 복합형 버튼 입력장치에 관한 것이다.
최근 첨단기술의 급격한 발달로 인하여 휴대폰, MP3, PMP, 네비게이션, 전자사전, PDA 등과 다양한 디지털 전자제품들이 상용화됨에 따라 우리 생활은 다방면으로 높은 편의성이 제공되고 있다.
이러한 디지털 기기들에는 다양한 기능을 사용자가 조작하기 위한 숫자버튼 또는 기능버튼들이 구비되어 있으며, 이를 조작하여 여러 가지 기능들을 동작시키게 된다.
일반적으로 휴대폰 같은 단말기들은 숫자버튼과 통화버튼, 방향 버튼(4방향) 등이 구비되어 있는데, 이러한 버튼의 구조는 버튼 하부에 PCB에 버튼이 접촉하게 되면 그에 따른 키값을 출력하게 됨으로써 키값에 대응하는 동작신호가 인가된다.
이처럼 기존의 버튼 방식에 비해서 근래에는 터치센서의 개발 및 상용화가 활성화됨에 따라 좀 더 편리하게 조작성을 제공하고자 하여 터치센서가 적용된 전자기기들이 많이 출품되고 있다.
터치센서가 적용된 휴대폰은 디스플레이 전면으로 ITO film을 적용한 터치센서 제품이 상용화되어 전면을 터치 조작함에 따라 기기의 동작을 제어한다.
여기서, 이러한 터치센서의 경우 앞서 언급한 바와 같이 ITO film 등에 일정 패턴을 형성하고 인체 접촉 시 정전용량을 측정하여 그에 따른 버튼기능을 동작하게 된다.
이러한 정전용량 방식의 터치센서는 터치에 의한 모션 감지가 탁월하여 커서의 이동 및 선택, 스크롤 그리고 도형 또는 문자 입력 등의 조작에는 매우 유용하다.
그러나, 상기와 같이 디스플레이 창에 터치센서를 이용하여 터치입력방식을 구현하는 경우에는 반드시 정전용량 방식의 터치스크린 방식의 센서와 컨트롤러를 별도로 구비하여야 하고, 디스플레이의 투명창 부분에 결합시켜 사용하여야 함으로 상당히 고가의 정보단말기에만 사용되는 제한적인 방식이어서 일반적인 중/저가의 정보단말기에는 사용되지 못하는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 이미 노트북과 같은 이동형 정보기기에 마우스의 기능을 대신 하기 위하여 널리 사용되는 터치패드기능을 수행하는 전극패널에 버튼 기능을 수행하는 돔스위치의 접촉단자 패턴을 형성하여 구조적으로 간단하며 추가적인 기구물이나 비용의 증가 없이 터치 기능과 버튼입력 기능을 동시에 수행할 수 있는 복합 입력장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼 입력장치에 있어서, 다수의 버튼이 구비되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 하는 전기신호를 발생시켜서 상기 호스트 시스템의 기능을 조작시키기 위해 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼입력부;와, 사용자의 터치 조작에 의한 사용자의 포인팅 변화량을 인식할 수 있는 2차원 적인 정전용량의 변화량을 감지하여 이를 통해 상기 호스트 시스템으로 포인팅 결과의 전송 또는 특정 기능을 조작시키는 터치입력부;와, 상기 버튼입력부와 터치 입력부에서 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작 여부에 따라 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 제어부;를 포함하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치에 의해 제공된다.
여기서, 상기 버튼입력부는 상기 버튼이 다수 구비된 키패드;와, 상기 키패드 하부에 위치하는 다수의 돔스위치가 형성된 돔시트;와, 기 돔스위치와의 접촉에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자;를 포함한다.
또한, 상기 터치입력부는 상기 버튼입력부의 PCB의 구조에서 접촉단자와 동일 층 또는 그 하부에 위치하며, 일방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제1전극을 포함하는 제1전극패널;과, 상기 제1전극패널과 직교하는 방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제2전극을 포함하는 제2전극패널;과, 터치조작에 의해 직교하는 상기 제1전극 및 제2전극에서 발생하는 정전용량 변화값을 측정하여 이차원적인 좌표상의 터치패드조작을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 돔스위치는 전도성 소재로 마련되며, 상기 접촉단자는 외주부에 돔스위치의 하부면과 접촉되는 제1접촉부재와, 내부에 상기 돔스위치의 상부가 눌려져서 접촉될 수 있는 제2접촉부재가 형성될 수 있다.
또한, 터치 기능은 상기 돔스위치의 구성을 위한 제 1접촉부부재를 제 1방향 으로 연결하고, 해상도의 증가를 위해 제 1접촉부재가 형성되지 않는 나머지 공간에 제 1방향과 평행하는 추가의 제 1방향 정전용량 감지를 위한 PCB 패턴을 성형하며, 돔스위치가 형성되지 않으며 제 1방향과 직교하는 나머지 공간에는 제 2방향의 정전용량 감지를 위한 PCB 패턴들을 제 2방향으로 연결하여 배치한다.
상기 제어부는 상기 제 1방향과 제 2방향의 정전용량 측정부에서 측정된 정정용량 변화값을 인식하여 터치조작에 따라 커서의 이동 및 선택, 문자인식 또는 4방향 내지 8방향의 방향인식 또는 원형 휠 조작을 인식하도록 구현되는 터치인식부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 누름 또는 터치조작이 수행되었을 경우, 그 해당 버튼입력부의 누름 또는 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 전기적 신호에 대한 키값을 출력하는 키값변환부를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는 터치조작을 통해 상기 정전용량측정부에서 정전용량의 변화값이 측정되었을 경우, 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 문자 또는 숫자 또는 기호를 인식하여 이에 대한 문자값을 출력하는 문자인식부를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼 입력장치에 있어서, 다수의 버튼이 구비된 키패드;와, 상기 키패드 하부에 위치하는 다수의 돔스위치가 형성된 돔시트;와, 상기 돔시트 하부에 상기 돔스위치와의 접촉에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자 및 일방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제1전극을 포함하는 제1전극패널;과, 상기 제1전극패널과 직교하는 방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제2전극을 포함하는 제2전극패널;과, 상기 키패드에서의 터치조작에 의해 상기 제1전극 및 제2전극에서 발생하는 정전용량 변화값을 측정하여 터치조작을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부 및 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작 여부에 따라 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 제어부가 구비된 회로기판;을 포함하여서 버튼조작과 터치조작을 동시에 수행할 수 있는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 돔스위치는 전도성 소재로 마련되며, 상기 접촉단자는 외주부에 돔스위치의 하부면과 접촉되는 제1접촉부재와, 내부에 상기 돔스위치의 상부가 눌려져서 접촉될 수 있는 제2접촉부재가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 정전용량 측정부에서 측정된 정정용량 변화값을 인식하여 터치조작에 따라 커서의 이동 및 선택 외에 문자인식 또는 4방향 내지 8방향의 방향인식 또는 원형 휠 조작을 인식하도록 구현되는 터치인식부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 누름 또는 터치조작이 수행되었을 경우, 그 해당 버튼입력부의 누름 또는 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 전기적 신호에 대한 키값을 출력하는 키값변환부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 터치조작을 통해 상기 정전용량측정부에서 정전용량의 변화값이 측정되었을 경우, 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 문자 또는 숫자 또는 기호를 인식하여 이에 대한 문자값을 출력하는 문자인식부를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 버튼 입력장치는 스크롤 조작에 의해 스크롤 모션을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 스크롤입력부를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스크롤입력부는 상기 제1전극의 측부에 위치하여 스크롤 조작에 의해 정전용량을 변화시키는 스크롤전극을 포함하여, 본 스크롤전극에 형성된 정전용량의 변화량을 상기 정전용량 측정부에서 측정하여 스크롤 모션을 감지하도록 구현될 수 있다.
터치 기능을 구비한 복합 입력장치는 상기와 같은 수단을 통해 터치기능을 수행하는 전극패턴에 돔스위치 접촉단자 패턴을 복합적으로 형성함으로써 구조적으로 간단하며 터치 기능과 버튼입력 기능을 동시에 수행하여서 한층 더 높은 편의성을 제공하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 분해 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치는 다수의 버튼이 구비되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 하는 전기신호를 발생시켜서 상기 호스트 시스템(70)의 기능을 조작시키기 위해 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼입력부(10)와, 사용자의 터치 조작에 의한 모션을 인식시킬 수 있는 전기적 신호를 발생시켜서 상기 호스트 시스템(70)의 기능을 조작시키는 터치입력부(20)와, 본 버튼입력부(10)와 터치입력부(20)에서 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작여부에 따라 상기 호스트 시스템(70)의 기능을 제어하는 제어부(30)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 버튼입력부(10)는 상기 버튼이 다수 구비된 키패드(11)와, 상 기 키패드(11) 하부에 위치하는 다수의 돔스위치(15)가 형성된 돔시트(13)와, 상기 돔스위치(15)와의 접촉에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자(17)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 터치입력부(20)는 상기 버튼입력부(10) 하부에 위치하며, 일방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제1전극(25)을 포함하는 제1전극패널(21)과, 상기 제1전극패널(21)과 직교하는 방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제2전극(27)을 포함하는 제2전극패널(23)과, 터치조작에 의해 상기 제1전극(25) 및 제2전극(27)과 인체의 특정 부위(일반적으로 손가락)사이에 발생하는 정전용량 변화값을 측정하여 사용자의 터치조작으로 인한 정전용량의 변화량을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부(28)를 포함한 정전용량방식의 터치패드로 구성된다.
여기서, 상기 접촉단자(17)는 상기 제1전극패널(21) 위에 형성되고, 상기 정전용량측정부(28) 및 제어부(30)는 최하부에 위치한 회로기판(50)에 포함하여서, 본 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 패널 적층구조를 단순화시킬 수 있도록 구성된다.
버튼입력부(10)는 다양한 호스트 시스템(70)에 해당하는 휴대폰, MP3, PMP, 네비게이션, 전자사전, PDA 등과 같은 각종 디지털 기기에 구성되어 다양한 기능들을 사용자가 직접 조작하기 위한 버튼장치에 해당된다.
상기 버튼입력부(10)는 사용자의 누름 조작이 가해지는 다수의 버튼이 구비된 키패드(11)와 본 키패드(11)의 하부에 위치하여 버튼의 눌려짐에 의해 접점이 이루어져 전기적 신호를 발생시키는 돔스위치(15)가 다수 형성된 돔시트(13)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 돔시트(13)는 상기 키패드(11)와 대응되는 위치에 다수의 돔스위치(15)가 배열 형성되도록 마련되며, 돔스위치(15) 하부에 형성된 상기 접촉단자(17)에 접촉함으로써 버튼조작이 이루어지도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 일실시시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 돔스위치(15)의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 돔스위치(15)는 전도성의 메탈소재로 마련되며, 상기 접촉단자(17)는 외주부에 도전성의 제1접촉부재(17a)가 형성되며, 제1접촉부재(17a) 내부 중앙에 도전성의 제2접촉부재(17b)가 이격 형성된다.
또한, 상기 제1접촉부재(17a)는 상기 돔스위치(15)의 외주면과 항시 접촉되어 있으며, 제2접촉부재(17b)는 상기 돔스위치(15)의 내부 중앙하단에 위치하게 된다.
여기서, 상기 제1접촉부재(17a)와 제2접촉부재(17b) 사이에는 상기와 같이 단락되도록 이격 형성되어 있어서, 제2접촉부재(17b)에는 입력상태에서 풀업이 저항값이 인가되는 신호에 의해 약한 하이(High)레벨의 신호가 발생된다.
제1접촉부재(17a)는 각각 제 1방향 또는 제 2 방향의 정전용량 감지를 위한 신호선들과 연결이 되어 있으며, 버튼 입력을 감지하기 위한 상태일 때는 일반적인 키스켄(Key-Scan) 방식과 같이 오픈드레인 출력 상태에서 High Impedance상태와 출력전압 0V를 각각 유지할 수 있도록 강한 로우(Low)레벨 전압을 각각 순차적으로 주사한다.
만일 사용자의 버튼 조작에 의해서 상기 돔스위치(15)가 눌려지게 되면, 상기 돔스위치(15)의 하단부와 제 1접촉부재(17a)가 연결된 상태에서 돔스위치(15)의상단부가 상기 제2접촉부재(17b)와 접촉하며, 이때 제1접촉부재(17a)와 제2접촉부재(17b)는 상대적으로 접촉 저항이 작은 상태로 전기적으로 연결이 되며, 제2접촉부재(17b)와 연결된 감지 전극의 전압은 입력 풀업에 의한 약한 하이(High)레벨의 전압에서 제1접촉부재(17a)에 주사된 0V레벨의 강한 로우(Low)레벨로 변경되게 된다.
상기 제어부(30)는 상기 접촉단자(17)에서 발생되는 신호의 전압이 하이레벨에서 로우레벨로 바뀌게 되면 본 신호가 전송되는 핀(Pin)인 GPIO(General purpose Input Output Pin)에서의 전압레벨 변화를 감지하여 해당 버튼이 눌려진 것을 인지하게 된다.
터치입력부(20)는 사용자의 터치 조작에 의한 커서의 이동 및 모션을 인식시킬 수 있는 전기적 신호를 발생시켜서 상기 호스트 시스템(70)의 기능을 조작시키도록 마련된다.
여기서, 상기 터치입력부(20)는 상기 버튼입력부(10) 하부에 위치하며, 상기 버튼입력부(10)의 누름 동작과는 구별되는 터치조작이 용이하도록 하기 위하여 정전용량 방식의 터치 기능을 수행하도록 구현된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 전극패널을 나타낸 평면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 전극패널을 나타낸 평면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 터치입력부(20) 및 이에 따른 제어부(30)의 개략적인 구성도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 터치입력부(20)는 정전용량이 발생하는 유전체 기능을 하는 다수의 전극이 형성된 전극패널과, 사용자가 터치하는 경우 본 전극패널에서 형성된 정전용량의 변화값을 측정하여 터치조작을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부(28)를 포함한다.
여기서, 상기 전극패널은 제1방향 좌표(x좌표)를 검출할 수 있도록 마련된 제1전극패널(21)과, 제2방향 좌표(y좌표)를 검출할 수 있도록 마련된 제2전극패널(23)로 구성된다.
상기 제1전극패널(21)은 일방향으로 배열 형성된 전도성의 제1전극(25)을 포함하여서, 손가락 또는 다른 물체에 의해서 터치되면, 상기 제1전극패널(21)에 형성된 제1전극(25)과 인체의 손 사이에 정전용량이 유도된다.
여기서, 상기 정전용량측정부(28)는 이러한 유도되는 정전용량의 변화를 측정하여 제어부(30)에 전기적 신호를 전송하며, 상기 제어부(30)는 상기 정전용량측정부(28)에서 발생된 신호에 의해 터치되는 제1방향 좌표(x좌표)를 검출하게 된다.
상기 제1전극(25)은, 도4a에 도시된 바와 같이, 간극을 이루며 배열 형성된 라인전극에 상기 접촉단자(17)가 일정한 패턴을 이루며 복합적으로 형성된다.
여기서, 상기 접촉단자(17)의 패턴은 상기 돔시트(13)에 형성된 돔스위치(15)의 위치와 대응되는 패턴을 이룬다.
상기 제2전극패널(23)은 상기 제1전극(25)과 직교하는 방향으로 배열 형성된 전도성의 제2전극(27)을 포함하여서, 손가락 또는 다른 물체에 의해서 터치되면, 상기 제2전극패널(23)에 등간격을 이루며 형성된 제2전극(27)과 인체의 손 사이에 정전용량이 유도된다.
상기 정전용량측정부(28)는 이러한 유도되는 정전용량의 변화를 측정하여 제어부(30)에 전기적 신호를 전송하며, 상기 제어부(30)는 상기 정전용량측정부(28)에서 발생된 신호에 의해 터치되는 제2방향 좌표(y좌표)를 검출하게 된다.
여기서, 상기 제1전극패널(21)에 형성된 상기 제1전극(25)의 하나의 라인과 제2전극패널(23)에 형성된 상기 제2전극(27)의 하나의 라인과 상호 교차되는 교차점은 터치입력부(20)에서 실질적으로 하나의 픽셀에 해당한다.
상기 제2전극(27)은, 도4b에 도시된 바와 같이, 상기 제1전극(25)과 상호 중첩되지 않도록 하기 위하여 상기 제1전극(25)에 형성된 상기 접촉단자(17)가 배열된 위치에 해당되는 형상과 동일한 형상의 홈이 패턴을 이루면 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예 중 하나로 스크롤 조작에 의해 스크롤 모션을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 스크롤입력부(40)를 추가로 포함하도록 구성할 수도 있다.
여기서, 상기 스크롤입력부(40)는 다양한 곳에 위치할 수 있으나, 바람직하게는 상기 버튼입력부(10)의 좌우 또는 상하 측부에 위치하도록 구성될 수 있다.
상기 스크롤입력부(40)는 도 4의 터치 패널의 제 1전극과 제 2전극을 이용하여 사용자의 특정 입력 형태를 인지하여 제어부에서 연산하는 방식으로 구현될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1전극패널(21)의 측부에 위치하여 스크롤 조작에 용의하도록 별도의 스크롤전극(41)을 형성하여 구현 할 수도 있다.
여기서, 상기 스크롤전극(41)은 스크롤시 터치되는 위치에 따라 유도되는 정전용량이 일정하게 변화될 수 있는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 스크롤전극(41)은 삼각형 형상의 전극과 역삼각형 형상의 전극이 대칭되도록 위치하여 유도되는 정전용량이 일정하게 변화될 수 있도록 형성할 수 있다.
정전용량측정부(28)는 상기 버튼입력부(10)를 그대로 유지한 상태에서 추가적으로 연결되어 버튼입력부(10)에 신체 접촉에 따른 정전용량이 측정되면 터치조작이 가능하도록 구현하기 위한 것이다.
상기 정전용량측정부(28)는 터치에 의해 상기 제1전극(25) 및 제2전극(27)에 유도되는 정전용량의 변화를 측정함으로써 터치 조작이 발생했는지 여부를 결정할 수 있는 전기적 신호를 상기 제어부(30)에 전송한다.
또한, 상기 정전용향측정부는 스크롤에 의해 상기 스크롤전극(41)에 유도되는 정전용량의 변화를 측정함으로써 스크롤 조작이 발생했는지 여부를 결정할 수 있는 전기적 신호를 상기 제어부(30)에 전송한다.
제어부(30)는 상기 버튼입력부(10)와 터치입력부(20)에서 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작 여부에 따라 상기 호스트 시스템(70)의 기능을 제어하도록 마련된다.
상기 제어부(30)는 터치 입력부의 누름조작에 따라 상기 접촉부재에서 발생 되는 신호의 전압차를 감지하여 상기 호스트 시스템(70)의 기능을 제어한다.
여기서, 상기 제어부(30)는 상기 접촉부에서 발생되는 신호의 전압이 하이레벨에서 로우레벨로 바뀌게 되면 본 신호가 전송되는 제2접촉부재(17b)와 연결된 핀(Pin)인 GPIO(General purpose Input Output Pin)에서의 전압레벨 변화를 감지하여 해당 버튼이 눌려진 것을 인지하게 된다.
상기 제어부(30)는 각 해당버튼에 대한 사용자의 눌리고 떼어지는 사용자의 입력을 감지하기 위하여 돔스위치(15) 및 제1접촉부재(17a)와 연결된 GPIO(General purpose Input Output Pin)를 오픈드레인 아웃풋(Open Drain Output)모드로 설정하여 순차적으로 키 스캔(Key Scan)방식에 의거하여 상기 전압레벨을 0V(그라운드 준위)로 드라이브하고 상기 제2접촉부재(17b)와 연결된 GPIO를 인풋위드풀업(input with pull-up)모드로 설정한다.
또한, 상기 제어부(30)는 상기 정전용량측정부(28)에서 전송된 신호를 감지하여 터치되는 위치를 감지한다.
즉, 상기 제어부(30)는 사용자의 터치조작을 센싱하기 위해서 GIPO를 오픈드레인 아웃풋(Open Draing Output) 모드상태에서 제1방향과 제2방향의 감지전극인 제1전극(25)과 제2전극(27)을 순차적으로 또는 동시에 모두 "0"을 출력하게 하여 0V(그라운드 준위)에 연결하거나 모두 Input mode로 설정하여 Open(Hign impedance 상태)시켜 놓고 상기 GIPO를 동작 모드 중에 정전용량을 센싱하기 위한 모드로 설정한 후에 터치조작을 감지하기 위한 상기 정전용량측정부(28)의 감지회로를 동작시켜서 유도된 정전용량의 변화량을 측정함으로써 사용자의 터치 여부를 인식한다.
상기 제어부(30)는 상기 정전용량측정부(28)를 상기 버튼입력부(10)에 의한 입력작용을 적용하는데 있어서는 다양한 방식으로 구성할 수 있는데, 바람직하게는 누름 조작에 의한 버튼입력부(10) 기능에 대응하게 키값을 출력하도록 구성함으로써 누름 조작과 터치조작 두 가지의 조작 방식으로 동일한 버튼입력부(10)를 조작할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(30)는 누름 또는 터치조작이 수행되었을 경우, 그 해당 버튼입력부(10)의 누름 또는 터치입력부(20)에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 전기적 신호에 대한 키값을 출력하는 키값변환부(31)를 추가로 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 버튼입력부(10)의 기능이 상/하, 좌/우 기능을 수행하면 상기 키값변환부(31)를 통해 이와 동일하게 상기 상/하, 좌/우 버튼을 터치조작에 의해 조작 가능하도록 할 수 있다.
또 다른 예로는 상기 키값변환부(31)를 통해 누름 조작에 의한 키값과 대응하지 않고 터치조작에 의한 키값을 기 설정된 값에 따라 출력하도록 구현할 수 있다.
이것은 터치조작을 통해 좀 더 다양한 형태의 호스트 시스템(70) 조작을 가능하게 할 수 있도록 지원하기 위함이다.
또한, 상기 제어부(30)는 터치조작을 통해 상기 정전용량측정부(28)에서 정전용량의 변화값이 측정되었을 경우, 터치입력부(20)에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 문자 또는 숫자 또는 기호를 인식하여 이에 대한 문자값을 출력하는 문자인식부(35)를 추가로 포함하여 터치조작을 통해 문자인식을 구현할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 버튼구현방식을 나타낸 실시예이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 버튼구현방식을 나타낸 실시예도이다.
도 7a는 본 발명의 일례인 휴대폰에의 적용을 도시된 예로, 상기 버튼입력부(10)는 1 내지 0까지의 버튼과 "*" 및 "＃" 버튼이 구성되어 있다.
여기서 버튼입력부(10)는 누름 조작에 따라 각각의 숫자 및 문양에 대응하는 키값을 출력하게 되지만, 터치조작에 의해서는 4방향 키값을 출력함으로써 사용자에게 높은 버튼 조작의 편의성을 가져다준다.
이때 4방향을 터치조작으로 나타내기 위한 2, 4, 6, 8번의 버튼입력부(10)에서의 정전용량의 변화를 측정하여 각 방향의 위치를 판별하도록 할 수 있다.
또한, 도 7a에 도시된 바와 같이, 8방향으로 구성하거나 원형 스크롤 휠을 구현할 수 있다.
이에 따라서는 별도의 키값변환부(31)를 구성함에 따라 정전용량이 측정되었을 경우 상기 키값변환부(31)에 의해 터치조작에 따른 설정된 키값을 출력하게 된다.
본 발명에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 다른 실시예로, 터치 조작을 통해 문자인식을 구현할 수 있다.
도 7b에 나타낸 바와 같이, 다수의 버튼입력부(10)가 구성되어 있을 때 각각의 버튼입력부(10)를 정전용량측정부(28)와 함께 구성한 후 터치조작에 의해 정전용량의 변화값이 측정되면 이를 키값변환부(31)를 통해 문자를 인식시킴으로써 문 자입력이 가능하다.
여기서, 상기 문자인식부(35)를 통해 출력된 키값을 판별하여 사용자가 버튼입력부(10)를 통해 문자를 작성하였을 때 이를 문자로 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 또 다른 실시예로, 도 8에 도시된 바와 같이 스크롤 기능을 할 수 있는 스크롤입력부(40)를 추가로 구성할 수도 있다.
상기 스크롤입력부(40)는 상기 정전용량측정부(28)와 함께 구성하여서 터치에 의한 스크롤 조작으로 변화된 정전용량값에 따라 스크롤 모션을 감지하여 휴대폰 등의 각종 호스트 시스템(70)을 제어할 수 있다
상기와 같이, 상기 버튼입력부(10)의 누름 조작과 터치 조작을 구분하기 위해서는 누름 조작에 의해 키값을 먼저 계산한 다음에 터치에 따른 정전용량을 측정하여 키값을 계산하는 방식으로 시간을 분할하여 누름 조작과 터치조작을 순차적으로 측정함으로써 입력된 결과를 출력하게 된다.
이를 상세히 설명하면, 각각의 버튼 조작 방식에 의해서 측정된 값을 독립적으로 각각 호스트 시스템(70)으로 전송하면 누름조작 버튼의 조작이 필요한 응용 프로그램에서는 버튼 데이터(누름조작)만을 사용하고 터치조작이 필요한 경우에는 터치조작에 의해 발생한 데이터만을 선택하여 사용할 수 있다.
다르게는 터치조작을 수행하고자 할 경우 디지털 기기에 구비된 별도의 터치 동작 버튼을 구비함으로써 이를 조작한 후 터치기능으로써의 키 값을 출력하도록 하고 터치조작을 종료시키고자 할 경우에는 다시 터치 동작 버튼을 조작함으로써 터치 기능의 온/오프를 제어할 수 있다. 또한, 일정시간 터치입력이 없을 경우 터치 동작 기능을 자동으로 종료시키도록 구성하거나, 터치조작이 필요없는 응용 프로그램이 동작하는 경우 터치조작을 종료시키도록 구성할 수 있다.
이러한 터치조작에 의한 버튼구현은 기존에 설계된 다수의 버튼입력부(10) 매트릭스에 따라 대응하게 또는 별도로 터치 키값을 출력하여 각종 호스트 시스템(70)을 제어할 수 있다.
정전용량측정부(28)를 통해 측정된 정전용량을 통해 이에 대응하는 키값을 제어부(30)에서 출력함으로써 호스트 시스템(70)을 제어한다.
이상, 본 명세서에 기재된 내용 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 뿐만 아니라 도면에 도시된 형상 및 구성은 본 발명의 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 돔스위치의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 전극패널을 나타낸 평면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 전극패널을 나타낸 평면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 터치입력부 및 이에 따른 제어부의 개략적인 구성도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 버튼구현방식을 나타낸 실시예도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터치 기능을 구비한 복합 입력장치의 버튼구현방식을 나타낸 실시예도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 버튼입력부 11 : 키패드
13 : 돔시트 15 : 돔스위치
17 : 접촉단자 20 : 터치입력부
21 : 제1전극패널 23 : 제2전극패널
25 : 제1전극 27 : 제2전극
28 : 정전용량측정부 30 : 제어부
31 : 키값변환부 35 : 문자인식부
40 : 스크롤입력부 41 : 스크롤전극
50 : 회로기판 70 : 호스트 시스템

Claims (14)

  1. 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 입력장치에 있어서,
    다수의 버튼이 구비되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 하는 전기신호를 발생시켜서 상기 호스트 시스템의 기능을 조작시키기 위해 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼입력부;와
    상기 버튼입력부의 하부에 구비되며, 사용자의 터치 조작에 의한 커서의 움직임 및 모션을 인식시킬 수 있는 전기적 신호를 발생시켜서 상기 호스트 시스템의 기능을 조작시키는 정전용량 방식의 터치 입력부;와
    상기 버튼입력부와 터치입력부에서 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작 여부에 따라 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 제어부;를 포함하고
    상기 버튼입력부는 상기 버튼이 다수 구비된 키패드;와,
    상기 키패드 하부에 위치하는 다수의 돔스위치가 형성된 돔시트;와,
    상기 돔스위치와의 접촉에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자;를 포함하며,
    상기 접촉단자는 외주부에 상기 돔스위치의 하부면과 접촉되는 제1접촉부재와, 내부에 상기 돔스위치의 상부가 눌려져서 접촉될 수 있는 제2접촉부재가 형성되며, 상기 돔스위치는 전도성 소재로 마련되어서 스위치 기능과 터치시 돔스위치를 통해 정전용량이 유도되는 전극 기능을 겸할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 터치입력부는 상기 버튼입력부 하부에 위치하며,
    상기 접촉단자 및 일방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제1전극을 포함하는 제1전극패널;과,
    상기 제1전극패널과 직교하는 방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제2전극을 포함하는 제2전극패널;과
    터치조작에 의해 상기 제1전극 및 제2전극에서 발생하는 정전용량 변화값을 측정하여 터치조작을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정전용량 측정부에서 측정된 정정용량 변화값을 인식하여 터치조작에 따라 자유로운 커서의 이동 또는 선택 동작 또는 4방향 내지 8방향의 방향 또는 원형 휠 조작 중 어느 하나 또는 다수 인식하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 누름 또는 터치조작이 수행되었을 경우, 그 해당 버튼입력부의 누름 또는 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 전기적 신호에 대한 키값을 출력하는 키값변환부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 터치조작을 통해 상기 정전용량측정부에서 정전용량의 변화값이 측정되었을 경우, 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 문자 또는 숫자 또는 기호를 인식하여 이에 대한 문자값을 출력하는 문자인식부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  8. 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼 입력장치에 있어서,
    다수의 버튼이 구비된 키패드;와
    상기 키패드 하부에 위치하는 다수의 돔스위치가 형성된 돔시트;와
    상기 돔시트 하부에 상기 돔스위치와의 접촉에 의해 전기신호를 발생시키는 접촉단자 및 일방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제1전극을 포함하는 제1전극패널;과
    상기 제1전극패널과 직교하는 방향으로 간극을 이루며 배열 형성된 전도성의 제2전극을 포함하는 제2전극패널;과
    상기 전극패널 하부에 터치조작에 의해 상기 제1전극 및 제2전극에서 발생하는 정전용량 변화값을 측정하여 터치조작을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 정전용량측정부 및 누름 또는 터치조작이 이루어지면 조작 여부에 따라 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 제어부가 구비된 회로기판;을 포함하며,
    상기 돔스위치는 전도성 소재로 마련되며, 상기 접촉단자는 외주부에 돔스위치의 하부면과 접촉되는 제1접촉부재와, 내부에 상기 돔스위치의 상부가 눌려져서 접촉될 수 있는 제2접촉부재가 형성되어서, 버튼조작과 터치조작을 동시에 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정전용량 측정부에서 측정된 정정용량 변화값을 인식하여 터치조작에 따라 자유로운 커서의 이동 또는 선택 동작 또는 4방향 내지 8방향의 방향 또는 원형 휠 조작 중 어느 하나 또는 다수 인식하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 누름 또는 터치조작이 수행되었을 경우, 그 해당 버튼입력부의 누름 또는 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 전기적 신호에 대한 키값을 출력하는 키값변환부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 터치조작을 통해 상기 정전용량측정부에서 정전용량의 변화값이 측정되었을 경우, 터치입력부에서의 터치조작에 의한 모션과 대응하는 문자 또는 숫자 또는 기호를 인식하여 이에 대한 문자값을 출력하는 문자인식부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  13. 제1항, 제 3항, 제 5항 내지 제 8항, 제 10항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버튼 입력장치는 스크롤 조작에 의해 스크롤 모션을 감지할 수 있는 전기적 신호를 발생시키는 스크롤입력부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스크롤입력부는 상기 제1전극패널의 측부에 위치하여 스크롤 조작에 의해 정전용량을 변화시키는 스크롤전극을 포함하여, 본 스크롤전극에 형성된 정전용량의 변화량을 상기 정전용량 측정부에서 측정하여 스크롤 모션을 감지하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 터치 기능을 구비한 복합 입력장치.
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