KR101162787B1 - 힘 감지 키를 갖는 전자 장치 - Google Patents

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모토로라 모빌리티, 인크.
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Abstract

힘 감지 키(200)를 갖는 전자 장치는 스위치(280)와, 제1 힘 값을 얻기 위한 제1 힘 감지 구역(290)과, 제2 힘 값을 얻기 위한 제2 힘 감지 구역(290)과, 스위치(280)가 작동될 때 제1 힘 값과 제2 힘 값에 기초하여 키(200)의 선택되는 기능을 결정하는 프로세서를 갖는다. 제1 힘 감지 패드(290)와 제2 힘 감지 패드(290)는 힘 대 전압 응답 값을 나타내는 부분적으로 저항성인 재료(250)를 사용한다. 스위치(280)를 돔(225) 스위치로 형성함으로써, 힘 감지 키(200)는 사용자에게 파삭파삭한 촉각 피드백을 제공한다. 힘 감지 키(200)는 작동기(270)의 구조를 변경하여서 다양한 용도 및 사용자 성향에 맞춰 형성될 수 있다.
키를 갖는 전자 장치, 스위치, 제1 힘 감지 구역, 제2 힘 감지 구역, 프로세서

Description

힘 감지 키를 갖는 전자 장치 {ELECTRONIC DEVICE WITH FORCE SENSING KEY}
본 개시물은 대체로 유선 전화, 무선 전화, 개인휴대용 정보단말기(PDA) 및 원격 제어기와 같은 장치들의 콤팩트한 키패드에 관한 것이다.
전화기, PDA, 원격 제어기 또는 유사한 장치의 콤팩트한 키패드는 통상적으로 장치의 작동을 제어하기 위한 12개와 20개 사이의 키를 갖는다. 키는 대체로 "0"에서 "9"의 숫자키와, "*"과 "#"의 전화통신키와, "메뉴", "취소", "커서 위", "커서 아래", "커서 오른쪽", "커서 왼쪽" 및 "선택"과 같은 추가적 기능을 위한 키를 포함한다. 적어도 몇몇 경우에, 장치의 크기는 편리하게 접근가능한 키의 수에 강한 영향을 미친다.
장치를 통해 이용가능한 기능의 수를 증가시키기 위해서(또는 장치 크기를 감소시키면서 일정한 수의 기능을 유지하기 위해서), 종종 콤팩트한 키패드에서 몇몇 키들은 장치의 증가된 수의 특징과 기능을 가능하게 하기 위해 복수 기능 및/또는 의미와 연관된다. 일반적으로, 콤팩트한 키패드는 메세지 및 전화번호부 같은 특징을 위해 영숫자(alphanumeric) 키패드로서 기능하고, 이 경우 문자와 숫자가 모두 키패드로부터 입력된다.
단일 키를 복수의 영숫자 문자와 연관시키기 위하여 다양한 시도가 사용되어 왔다. 시도 중 한 타입에서, 단일 키는 단일 스위치와 연관되고, 적어도 하나의 키 누름(그러나 대게 하나 이상의 키 누름)이 사용자가 소정의 문자를 얻기 위해 요구된다. 예를 들면, 사용자에 의한 멈춤(또는 다른 키의 누름)으로 현재 나타난 문자의 선택이 지시될 때까지, 사용자는 단일 키를 여러 번 눌러서 영숫자 선택을 순환한다.
시도 중 제2 타입에서는, 하나 이상의 스위치가 단일 키와 연관된다. 때때로 이러한 복수 스위치 키는 "묶음(cluster)" 키 또는 "조합(combination)" 키라고 언급된다. 복수 스위치 키와 연관되는 하나 이상의 스위치의 거의 동시에 일어나는 작동은 어떤 영숫자 문자가 요구되는지를 나타낸다. 이러한 제2 타입의 시도는 사용자가 단일 키를 조작하여서 복수의 문자에 직접 접근할 수 있기 때문에 영숫자 문자 입력에 덜 번거롭다. 그러나, 키의 눌림이 소정의 스위치만 접근하기에 충분히 정밀해야만 하고, 또한 복수 스위치 키의 촉각(tactile) 피드백이 친숙하지 않기 때문에 사용자가 입력 잘못을 더욱 하기 쉽다. 예를 들면, 대부분의 사용자는 스위치의 단일 포플 돔(popple dome)이 눌려진 후에 키를 놓고, 이는 때때로 포플 돔 스위치의 정확한 조합이 복수 스위치 키에서 소정의 결과를 얻기 위해 작동되기 전이다. 이러한 사용자의 습관은 입력된 잘못된 문자를 바꿀 필요에 이르고 결국 사용자를 좌절시킬 수 있다.
따라서, 직접적인 영숫자 문자 입력과 다른 기능의 입력을 용이하게 하는 콤팩트한 키패드에 대한 필요가 있다. 콤팩트한 키패드는 낯선 촉감을 갖지 않는 것이 바람직하다. 본 개시물의 다양한 형태, 특징 및 이점은 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 이후의 도면과 수반하는 상세한 기술을 주의 깊게 고려할 때 더욱 완전히 이해될 것이다.
힘 감지 키를 갖는 전자 장치는 스위치와, 제1 힘 값을 얻기 위한 제1 힘 감지 구역과, 제2 힘 값을 얻기 위한 제2 힘 감지 구역과, 스위치가 작동될 때 제1 힘 값과 제2 힘 값에 기초하여 키의 선택되는 기능을 결정하는 프로세서를 갖는다. 제1 힘 감지 구역과 제2 힘 감지 구역은 힘 대 전압(force-to-voltage) 응답 값을 나타내는 부분적으로 저항성인 재료를 사용한다. 추가적인 힘 감지 구역과 추가적인 기능이 전자 장치에 포함될 수 있다. 프로세서는 사용자가 의도한 기능 선택을 결정하기 위해 키 누름 수정을 조절한다. 스위치를 돔 스위치로 형성함으로써, 힘 감지 키는 사용자에게 파삭파삭한(crisp) 촉각 피브백을 제공한다. 힘 감지 키는 힘 감지 키를 위한 작동기 토폴로지(topology)와 작동기를 형성하기 위해 사용되는 재료에 의존하여 다양한 용도 및 사용자 성향을 위해 형성될 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 키패드를 갖는 전자 장치를 도시한다.
도2는 제1 실시예에 따른 도1의 전자 장치의 힘 감지 키의 단면도를 도시한다.
도3은 도2의 힘 감지 키의 부분 절단면도를 도시한다.
도4는 제2 실시예에 따른 도1의 전자 장치의 힘 감지 키의 단면도를 도시한다.
도5는 도4의 힘 감지 키의 부분 절단면도를 도시한다.
도6은 도2 및 도4에 도시된 힘 감지 키의 작동을 위한 흐름도를 도시한다.
도7은 다른 실시예에 따른 키패드를 갖는 전자 장치를 도시한다.
도1은 일 실시예에 따른 키패드(110)를 갖는 전자 장치(100)를 도시한다. 도시되는 특정한 실시예에서, 전자 장치(100)는 무선 전화기와 같은 무선 통신 장치이지만, 키패드(110)는 유선 전화기, 개인휴대용 정보단말기(PDA), 원격 제어기, 랩탑(laptop) 컴퓨터, 및 다른 키를 갖는 전자 장치에 쉽게 적용될 수 있다. 키패드(110)는 복수의 키(120, 130)를 갖는다. 여섯 개의 키(120)는 통상적인 키이다. 12개의 키는 도2 내지 도5와 관련하여 상세하게 기술되는 힘 감지 키(130)이다.
본 실시예에서, 각각의 힘 감지 키(130)는 대체로 큰 중심 구역과 세 개의 위성 구역을 갖는 삼각형 형상이다. 표준 전화통신 키패드는 단일 전화통신 숫자 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, * 및 # 과 세 개의 문자까지 연관시킨다. 따라서, 키(132)와 같은 특정 키는 숫자 2를 입력하는 주기능과 문자 A, B 또는 C를 입력하는 세 가지 이차적 기능을 갖는다. 세 개의 위성 구역 각각은 고유 문자를 입력하는 세 가지 이차적 기능의 하나와 연관된다. 각각의 주기능에 숫자 하나와 세 가지 이차적 기능 각각에 문자 하나를 이렇게 분배하여서, 표준 영숫자의 문자 세트는 표준 전화통신 키패드의 12개 키를 통해 분배될 수 있다.
키패드(110)는 키(120, 130)의 적어도 몇몇 작동기(121, 170)가 노출되는 복수의 개구(150)를 갖는 커버(140)를 또한 갖는다. 노출되는 접촉면은 외부에서 가 해지는 힘을 받도록 구성되고 그 힘을 작동기(121, 170) 아래 중심 스위치와 복수의 위성 힘 감지 패드에 전달한다.
전자 장치(100)는 키 누름과 같은 사용자 입력을 해석하고 시각적 디스플레이, 청각 경보 또는 제어 신호와 같은 사용자 출력을 제공하기 위한 프로세서를 포함한다. 프로세서는 또한 키 누름을 해석하여 어떤 기능이 특정 키 누름에 의해 작동되었는지를 결정한다. 키의 위성 힘 감지 패드에 의해 감지되는 힘에 따라, 프로세서는 주기능 또는 몇몇 가능한 이차적 기능 중 하나가 키 누름에 의해 의도되었는지를 결정한다.
전자 장치의 특정한 용도에 따라, 다른 키와 키 형상이 다른 주기능과 이차적 기능을 가능하게 하도록 사용될 수 있다. 예를 들면, 키는 타원 형상이고 두 개의 위성 구역을 가지거나 또는 키는 사각형 또는 다이아몬드 형상이고 네 개의 위성 구역을 가질 수 있다. 다소 다른 형상으로, 비로마식 언어의 문자와 같은 다른 문자 세트가 도1에 도시된 것과 유사한 키패드 상에 구현될 수 있다.
도2는 제1 실시예에 따른 도1의 전자 장치(100)의 힘 감지 키(200)의 단면도를 도시한다. 도1의 키(130)와 같은 힘 감지 키는 얼마나 큰 압력이 키(200)의 복수 힘 감지 패드(290)에 가해지는지를 측정하기 위해 힘 감지 재료를 사용한다. 힘 측정은 작동기(270) 상에 외부 압력으로 인해 중심 스위치(280)가 닫힐 때 평가된다.
힘 감지 키(200)의 다양한 부품은 인쇄 회로 기판 재료와 같은 공통 기판(210) 상에 지지된다. 다른 구조는 금속, 플라스틱 또는 다른 강성 베이스에 의 해 지지되는 가요성 기판 상의 인쇄 회로를 포함한다. 적어도 일 실시예에서, 공통 기판(210)은 대체로 평면이다.
중심 스위치(280)는 공통 기판(210)의 표면 상에 스위치 접촉부(220)를 사용하여 형성된다. 개재하는 전도성 트레이스(trace)는 보통 중심 스위치 접촉부(220) 토포그래피(topography)를 형성하여서, 전도성 트레이스에 대해 가압되는 전도성 포플 돔(225)이 스위치를 닫는다. 돔(225)은 부주의한 키 누름에 대한 보호를 보조하고 또한 키 누름이 중심 스위치(280)를 작동시킬 때 촉각 피드백을 제공한다.
중심 스위치(280) 둘레의 위성 힘 감지 패드(290)는 개재하는 전도성 트레이스로 형성되는 위성 힘 접촉부(230)를 포함한다. 부분적으로 저항성인 재료(250)의 층이 스페이서(spacer) 접착제를 사용하여 위성 힘 접촉부(230) 위에 적용된다. 힘이 부분적으로 저항성인 재료(250)에 가해져 접촉부(230)에 대해 재료를 압착할 때, 더 우수한 전기 경로가 위성 힘 접촉부(230)의 개재하는 전도성 트레이스 사이에 만들어진다. 이는 힘이 저항성 재료(250)에 가해질 때 증가하는 전압 값을 생성하고, 이는 중심 스위치(280)가 닫힐 때 평가된다. 개재하는 전도성 트레이스, 압력 또는 움직임 센서, 빛 센서 또는 스트레인 게이지 위에 적용되는 부분적으로 용량성인(capacitive) 재료와 같은 다른 재료가 위성 힘 감지 패드(290)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 힘 감지 패드(290)는 또한 쉽게 입수가능한 힘 감지 폴리머 두꺼운 필름 장치의 형태로 구현될 수 있다.
적어도 한 실시예에서, 키(200)는 사용자에게 단단한 느낌을 갖는 상부 접촉 면을 제공하는 단단한 플라스틱 작동기(270)를 갖고, 단단한 플라스틱은 키 누름의 힘을 바닥 접촉면 상의 위성 힘 감지 패드(290)와 중심 스위치(280)에 분배하는 것을 돕는다. 단단한 플라스틱 작동기(270)는 또한 포플 돔의 깔끔한 스냅을 제공하여서 사용자에게 촉각 피드백을 제공한다. 작동기(270)는 도1에 도시된 키패드(110)에서 복수의 작동기를 정렬시키고 지지하는 패드(255) 상에 지지된다. 패드(255)는 실리콘과 같은 연성 탄성 재료로 만들어진다. 작동기(270)는 돔(225)과 중심 스위치 접촉부(220) 위에 위치되는 중심 플런저(plunger)(275)를 생성하도록 형성된다. 따라서, 작동기(270)의 상부 접촉면 상의 아래방향 압력은 바닥 접촉면 상의 중심 플런저(275)가 중심 스위치 접촉부(220)에 대해 돔(225)을 내리누르도록 하고 중심 스위치(280)를 닫는다.
작동기(270)의 바닥 접촉면은 위성 힘 감지 패드(290) 위에 위치되는 위성 플런저(265)를 포함한다. 따라서, 작동기(270)의 상부 접촉면 상의 비스듬한 압력은 위성 힘 접촉부(230)에 대해 힘을 생성하고, 이는 측정될 수 있다.
작동기(270)는 포플 돔(225)과 위성 힘 접촉부(230) 위와 커버(240)의 개구(245)에 작동기(270)를 위치시키기 위해 둘레 상에 형성되는 플랜지(272)를 포함한다. 플랜지(272)는 커버(240)의 개구의 크기 및 형상을 적어도 부분적으로 넘어서 연장하도록 형성된다. 작동기(270)가 도1에 도시된 전자 장치(100)에 적절하게 위치될 때, 작동기(270)의 일부분은 커버(240)의 개구를 통하여 노출되고, 플랜지(272)는 커버(240) 뒤에 위치된다. 작동기(270) 상의 중심을 벗어난 힘은 가장 가까운 위성 플런저(265) 상에 힘을 발생시킨다. 따라서, 중심 스위치(280)가 닫 힐 때, 선택되는 위성 힘 감지 패드(290) 상의 의미있는 힘 값이 있다.
민감한 위성 힘 감지 패드(290)를 제공하는 한 방법으로, 위성 플런저(265)가 커버(240) 아래 위치되고 위성 힘 접촉부(230)의 대부분에 압력을 가하도록 설계된다. 위성 힘 접촉부(230)와 접촉하는 위성 플런저(265)의 스위치 접촉 토포그래피와 면적은 위성 힘 감지 패드(290)의 감도를 최대화하도록 설계될 수 있다. 중심 플런저와 위성 플런저 사이 거리의 증가는 또한 위성 힘 감지 패드의 감도를 증가시킨다.
도3은 도2에 도시된 힘 감지 키(200)의 부분 사시 단면도를 도시한다. 단단한 플라스틱 작동기(270)는 중심 플런저(275)와 적어도 하나의 위성 플런저(265)를 갖는다. 작동기(270)는 도2와 관련하여 이전에 기술된 바와 같이 플랜지(272)를 포함한다.
중심 스위치는 (도2에 도시된) 중심 스위치 접촉부 위에 위치되는 전도성 포플 돔(225)을 포함한다. 포플 돔(225)은 작동 동안 큰 돔 이동 거리로 인해 촉각 피드백을 제공하는 기판(210)으로부터 높이 상승된 삼각형 형상을 갖는다. 이러한 타입의 포플 돔은 또한 중심 플런저(275)를 위한 넓은 목표 영역("스윗 스팟(sweet spot)")을 제공한다. 작동기(270) 상에 비스듬한 압력이 예상되기 때문에, 넓은 목표 영역은 다양한 키 누름 스타일을 수용하기에 유리하다. 다른 돔 형상은 원형, 역전된 딤플(dimple)을 갖는 원형, 다리가 네 개인 형 및 직사각형을 포함한다.
위성 플런저(265)는 위성 힘 접촉부(230) 위에 위치된다. 부분적으로 저항 성인 재료(250) 층이 위성 플런저(265)와 위성 힘 접촉부(230) 사이에 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 작동기(270) 상의 비스듬한 압력은 적어도 하나의 위성 플런저(265)가 위성 힘 접촉부(230)와 부분적으로 저항성인 재료(250)의 연관된 부분 상에 압력을 가하도록 한다. 아래방향 압력은 포플 돔(225)을 붕괴시키고 중심 스위치(280)를 닫도록 한다. 중심 스위치가 닫힐 때, 각각의 위성 힘 접촉부(230) 위의 힘 측정이 의도되는 문자를 결정하기 위해 측정된다.
힘 감지 키는 의도되는 용도에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다. 다른 작동기 재료는 힘 감지 키의 촉각 피드백에 영향을 미친다. 다른 플런저 배치는 중심 스위치와 위성 힘 감지 패드의 감도에 영향을 미친다.
도4는 제2 실시예에 따른 도1의 전자 장치(100)의 힘 감지 키(400)의 단면도를 도시한다. 도1의 키(130)와 같은 힘 감지 키는 얼마나 큰 압력이 키(400)의 복수 힘 감지 패드(490)에 가해지는지를 측정하기 위해 힘 감지 재료를 사용한다. 힘 측정은 중심 스위치(480)가 작동기(470) 상의 외부 압력으로 인해 닫힐 때 평가된다.
작동기(470)는 단단한 플라스틱 재료로 형성되는 키 캡(471)을 갖고 플랜지(472)와 중심 플런저(475)를 포함한다. 단단한 플라스틱 키 캡(471)은 사용자에게 단단한 느낌을 제공하는 상부 접촉면을 갖고, 단단한 플라스틱은 키 누름 힘을 중심 스위치(480)와 위성 힘 감지 패드(490)에 분배하는 것을 돕는다. 키 캡(471)은 복합 작동기(470)의 하부면을 형성하는 패드(455)에 부착된다. 패드(455)는 실리콘과 같은 연성 재료로 형성된다. 패드(455)는 키 캡(471)을 정렬시키고 지지하 고, 또한 작동기(470)의 바닥 접촉면에 연성이고 변형가능한 위성 플런저(465)를 제공한다. 키 캡(471)의 일부분은 커버(440)의 개구(445)를 통하여 드러나고 플랜지(472)와 중심 플런저(475)는 커버(440) 아래에 있다.
앞서 기술된 바와 같이, 작동기(470)의 상부 접촉면 상의 아래방향 압력은 작동기(470)의 바닥 접촉면 상의 중심 플런저(475)가 포플 돔(425)을 내리누르고 중심 스위치 접촉부(420)를 닫도록 한다. 작동기(470)의 상부 접촉면 상의 비스듬한 압력은 작동기(470)의 바닥 접촉면 상의 적어도 하나의 위성 플런저(465)가 위성 힘 접촉부(430)와 더욱 접촉하도록 한다. 더 큰 압력이 위성 플런저(465)에 가해질 때, 위성 플런저(465)는 구부려져서 부분적으로 저항성인 재료(450)와 위성 힘 접촉부(430)에 대해 더 큰 압력 영역을 제공한다. 이는 가해지는 힘에 따라 변하는 위성 힘 감지 패드(490)로부터의 전압 측정을 돕는다.
키 캡(471)의 둘레에 형성되는 플랜지(472)는 포플 돔(425)과 위성 힘 접촉부(430) 위와 커버(440)에 작동기(470)를 위치시킨다. 플랜지(472)는 커버(440)의 개구의 크기 및 형상을 적어도 부분적으로 넘어서 연장하도록 형성된다. 작동기(470)가 전자 장치에 적절하게 위치될 때, 키 캡(471)의 일부분은 커버(440)의 개구를 통하여 노출되고, 플랜지(472)는 커버(440) 뒤에 위치된다. 작동기(470) 상의 중심을 벗어난 힘은 가장 가까운 위성 플런저(465) 상에 힘을 발생시킨다. 따라서, 중심 스위치(480)가 닫힐 때, 선택되는 위성 힘 감지 패드(490) 상의 의미있는 힘 값이 있다.
촉각 피드백은 제2 실시예에 따른 힘 감지 키로부터 더욱 부드럽다. 작동 기(470) 아래의 연성 패드(455)는 더 부드러운 응답을 생성하고, 이는 키 캡(471)의 중심 플런저(475)를 통해 포플 돔(425)의 촉각 피드백에까지 영향을 미친다.
힘 감지 키(400)의 다양한 부품은 인쇄 회로 기판 재료와 같은 공통 기판(410) 상에 지지된다. 다른 구조는 금속, 플라스틱 또는 다른 강성 베이스에 의해 지지되는 가요성 기판 상의 인쇄 회로를 포함한다. 적어도 하나의 실시예에서, 공통 기판(410)은 대체로 평면이다.
중심 스위치(480)는 공통 기판(410)의 표면 상의 스위치 접촉부(420)와 전도성 포플 돔(425)을 사용하여 형성되어서, 포플 돔(425)에 가해지는 미리 정해진 양의 외부 힘은 돔을 중심 스위치 접촉부(420) 상에 붕괴시키고 스위치를 닫는다. 개재하는 전도성 트레이스는 보통 중심 스위치 접촉부(420) 토포그래피를 형성한다. 돔(425)은 부주의한 키 누름에 대한 보호를 보조하고 또한 키 누름이 중심 스위치(480)를 작동시킬 때 촉각 피드백을 제공한다.
중심 스위치(480) 둘레의 위성 힘 감지 구역의 위성 힘 감지 패드(490)는 개재하는 전도성 트레이스로 형성되는 위성 힘 접촉부(430)를 포함한다. 부분적으로 저항성인 재료(450)의 층이 스페이서 접착제를 사용하여 위성 힘 접촉부(430) 상에 적용된다. 힘이 부분적으로 저항성인 재료(450)에 가해져 접촉부(430)에 대해 재료를 압착할 때, 전기 경로가 위성 힘 접촉부(430)의 개재하는 전도성 트레이스 사이에 만들어진다. 더 큰 힘은 더 좋은 전기 경로를 생성한다. 이는 힘이 저항성 재료(450)에 가해질 때 증가하는 전압 값을 생성하고, 전압은 중심 스위치(480)가 닫힐 때 평가된다. 개재하는 전도성 트레이스, 압력 또는 움직임 센서, 빛 센서 또는 스트레인 게이지 상에 적용되는 부분적으로 용량성인 재료와 같은 다른 재료가 위성 힘 감지 패드(490)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 힘 감지 패드(490)는 또한 쉽게 입수가능한 힘 감지 폴리머 두꺼운 필름 장치의 형태로 구현될 수 있다.
도5는 도4에 도시된 힘 감지 키(400)의 부분 단면도를 도시한다. 작동기(470)는 단단한 플라스틱 키 캡(471)과 연성 패드(455)의 부분으로 형성된다. 키 캡(471)은 플랜지(472)와 중심 플런저(475)를 포함한다. 연성 패드(455)는 작동기(470)의 하부면을 형성하고 위성 플런저(465)를 포함한다. 이러한 제2 실시예에서의 위성 플런저(465)는 제1 실시예의 경우보다 중심 플런저(475)에 더 가까움을 알 수 있다. 이는 위성 플런저와 중심 플런저의 상대적 위치가 특정 실시예에서 변할 수 있음을 보여준다.
포플 돔(425)은 작동 동안 큰 돔 이동 거리로 인해 촉각 피드백을 제공하는 기판(410)으로부터 높이 상승된 삼각형 형상을 갖는다. 이러한 타입의 포플 돔은 또한 중심 플런저(475)를 위한 넓은 목표 영역("스윗 스팟(sweet spot)")을 제공한다. 작동기(470) 상에 비스듬한 압력이 예상되기 때문에, 넓은 목표 영역은 다양한 키 누름 스타일을 수용하기에 유리하다. 다른 돔 형상은 원형, 역전된 딤플을 갖는 원형, 다리가 네 개인 형 및 직사각형을 포함한다.
비스듬한 힘이 작동기(470)에 가해질 때, 비스듬한 힘 아래 위성 플런저(465)를 형성하는 연성 패드(455)의 부분은 위성 힘 접촉부(430)에 대해 부분적으로 저항성인 재료(450)를 가압한다. 키 캡(471)은 도4에 도시된 커버(440)의 개 구의 크기 및 형상을 적어도 부분적으로 넘어서 연장하도록 형성되는 플랜지(472)를 포함한다.
작동기(470)가 전자 장치에 적절하게 위치될 때, 키 캡(471)의 일부분은 도4에 도시된 커버(440)의 개구를 통하여 노출되고 플랜지(472)는 커버 뒤에 위치된다. 위성 힘 감지 패드(490)의 적어도 하나에 중심을 벗어난 힘은 연성 패드 위성 플런저(465) 위에 힘을 가한다. 따라서, 중심 스위치가 닫힐 때, 선택되는 위성 힘 패드 상의 의미있는 힘 값이 있다.
민감한 위성 힘 감지 패드(490)를 제공하는 한 방법으로, 패드(455)는 더 단단한 키 캡(471) 아래 연성인 탄성 재료로 형성된다. 패드(455)는 위성 힘 접촉부(430)와 정렬되는 위성 플런저(465)를 포함한다. 따라서, 더 큰 압력이 패드(455)의 위성 플런저(465)에 가해질 때, 위성 플런저(465)는 구부려져서 부분적으로 저항성인 재료(450)와 위성 힘 접촉부(430)에 대해 더 큰 압력 영역을 제공한다. 이는 가해지는 힘에 따라 변하는 위성 힘 감지 패드(590)로부터의 전압 측정을 돕는다.
키 캡(471)과 패드(455)의 일부분으로 형성되는 작동기(470)는 사용자에게 연성 촉각 피드백을 제공하고 위성 힘 감지 패드(490) 상의 변하는 힘 도달범위(footprint)를 가능케 한다.
이들 실시예에서, 단지 세 개의 아날로그-디지털 변환기가 도1에 도시된 힘 감지 키(130)의 힘 값을 얻기 위해 요구된다. 세 개의 아날로그-디지털 변환기는 세 개의 위성 힘 접촉부 각각에 병렬로 결합된다. 아날로그-디지털 변환기는 또한 중심 스위치 접촉부 매트릭스(matrix)에 결합되는 프로세서에 결합된다.
도6은 도2 내지 도5에 도시된 힘 감지 키(200, 400)의 동작의 흐름도(600)를 도시한다. 힘 감지 키(200, 400)의 중심 스위치 접촉부(220, 420)와 위성 힘 감지 접촉부(230, 430)에 결합되는 프로세서는 키(200, 400)의 선택되는 기능을 결정하기 위해 중심 스위치(280, 480)가 닫혀질 때 연관되는 위성 힘 감지 패드(290, 490) 각각의 힘 값을 평가한다.
단계(601)에서, 사용자는 돔(225, 425)을 붕괴하기에 충분한 힘으로 키를 누르고 도2 내지 도5에 도시된 중심 스위치(280, 480)를 닫는다. 단계(610)에서, 프로세서는 위성 힘 감지 패드로부터 힘 값을 얻고 힘 값을 사용하여 사용자의 의도를 결정한다. 저장 장치(615)에 저장된 다양한 알고리즘이 사용자의 의도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 상대적 힘 알고리즘 또는 절대적 힘 알고리즘을 사용할 수 있다.
기본적인 상대적 힘 알고리즘 샘플에서, 세 개의 위성 힘 감지 패드의 각각으로부터의 힘 값이 대략 같다면(예를 들면, 서로의 20% 이내), 프로세서는 사용자가 주기능을 의도한다고 결정한다. 만약 한 힘 값이 다른 힘 값보다 현저하게 더 크다면(예를 들면, 20% 이상), 프로세서는 사용자가 더 큰 값의 위성 힘 감지 패드와 연관되는 이차적 기능을 의도한다고 결정한다.
기본적인 절대적 힘 알고리즘 샘플에서, 세 개의 위성 힘 감지 패드의 각각으로부터의 힘 값이 미리 정해진 한계값을 초과하지 않는다면, 프로세서는 사용자가 주기능을 의도한다고 결정한다. 만약 힘 값이 미리 정해진 한계값을 초과한다 면, 프로세서는 사용자가 가장 큰 값의 위성 힘 감지 패드와 연관되는 이차적 기능을 의도한다고 결정한다.
단계(620)는 이후의 사용을 위해 각각의 위성 힘 감지 패드와 연관되는 힘 값과 작동된 키의 키 식별자를 임시 저장 레지스터(register)(625)에 저장한다.
단계(630)는 단계(610)에서 프로세서에 의해 결정되는 기능을 디스플레이한다. 예를 들면, 프로세서가 의도되는 기능이 도1의 힘 감지 키(132)와 연관되는 주기능이라고 결정하면, 숫자 2가 디스플레이될 것이다.
다음으로, 단계(640)에서 사용자는 돔을 붕괴시키기에 충분한 힘으로 다음 키를 누르고 중심 스위치를 닫는다. 단계(650)는 키 누름이 백스페이스 또는 다른 에러 수정 키였는지를 결정한다. 백스페이스 키는 표준 키이고 힘 감지 키가 아니다. 그러나, 백스페이스 키를 힘 감지 키로 구현하는 것이 가능하다. 키 누름이 백스페이스가 아니었다면, 순서는 단계(610)로 돌아가서 의도되는 키 누름을 결정한다. 키 누름이 백스페이스였다면, 흐름은 단계(660)에서 추가적 키 누름을 기다린다. 단계(670)는 추가적으로 눌러지는 키가 단계(601)에서 눌러지는 키와 같은 힘 감지 키가 아님을 결정한다면, 프로세서는 사용자가 최초에 잘못된 키를 눌렀다고 결정하고 단계(610)로 돌아간다. 여기서, 힘 값과 키 식별자는 임시 저장 레지스터(625)에 저장되어 있다.
단계(670)는 추가적으로 눌러지는 키가 임시 저장 레지스터(625)를 사용하여 설정되는 바와 같이 단계(601)에서 눌러지는 키와 같은 힘 감지 키임을 결정하면, 단계(680)에서 프로세서는 수정된 기능을 반영하기 위해 저장 장치(615)에 알고리 즘을 업데이트한다. 예를 들면, 사용자는 문자를 입력하려고 의도했지만 단지 중심에서 약간 빗겨난 키를 눌렀을 수 있다. 단계(630)에서 디스플레이되는 기능은 눌러지는 힘 감지 키와 연관되는 주기능, 숫자일 것이다. 주기능을 의도되는 이차적 기능으로 수정할 때에, 저장 장치(615)의 알고리즘은 그 특정 힘 감지 키의 이차적 기능의 입력을 위한 한계값을 감소시키도록 업데이트된다. 역으로, 사용자가 숫자를 입력하려고 의도했지만 중심에서 약간 빗겨난 키를 눌렀다면, 최초의 키 누름을 수정하는 과정은 또한 그 힘 감지 키의 주기능 입력을 위한 저장된 한계값을 증가시킨다. 또한, 사용자가 같은 힘 감지 키의 한 이차적 기능을 다른 이차적 기능과 대체한다면, 알고리즘은 위성 힘 감지 패드를 위한 한계값을 개별적으로 조절한다.
기본적인 상대적 힘 알고리즘 샘플의 경우, 알고리즘은 주기능 또는 이차적 기능이 의도되었는지를 결정하는 위성 힘 감지 패드 사이의 저장된 한계 차이값을 조절하도록 업데이트된다. 기본적인 절대적 힘 알고리즘 샘플의 경우, 알고리즘은 주기능과 이차적 기능 사이를 구별하는 미리 정해진 한계값을 조절하도록 업데이트된다. 더욱 정교한 알고리즘 업데이트는 개별적 힘 감지 키의 위성 힘 감지 패드 상의 비스듬한 압력의 다양한 정도를 제공하고, 왼손 또는 오른손 키 누름을 위해 최적화하고, 키 부품의 노화가 가질 수 있는 어떤 효과를 고려할 수 있다.
단계(699)는 수정되는 기능을 디스플레이하고 단계(640)로 돌아간다. 단계(640)에서 추가적인 키 누름이 단계(650)에서 결정되는 바와 같이 백스페이스라면, 추가적인 에러 수정이 일어난다. 따라서, 키 패드는 사용자의 키 누름 습관을 설명하도록 프로세서 알고리즘을 조절한다. 순서의 동작은 연속적이거나 전자 장치의 주작동자가 장치를 작동하는 때 또는 최초 사용자 훈련 동안과 같은 특정한 학습 기간에 한정될 수 있다.
도7은 다른 실시예에 따른 키패드(710)를 갖는 전자 장치(700)를 도시한다. 도1에 도시된 전자 장치(100)는 표준 전화 키패드 구성에 기초하여 12개의 힘 감지 키를 가졌고, 숫자 키 2는 또한 문자 A, B, C와 연관되어 있다. 전자 장치(700)는 숫자 키패드 상에 입혀지는 쿼티 키보드(QWERTY keyboard)에 기초한 15개의 힘 감지 키(730)를 갖는다. 이 다른 실시예에서, 단일 힘 감지 키는 하나의 주기능(통화, 종료, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. *, #)과 네 개의 이차적 기능까지 갖는다.
예를 들면, 힘 감지 키(732)는 숫자 5를 입력하는 주기능과 문자 G, H, B 또는 N을 입력하는 네 개의 이차적 기능을 갖는다. 이러한 다른 실시예에서, 힘 감지 키 몇몇(733, 734)은 무선 통신 기능이고 문자 입력 기능이 아닌 주기능을 갖는다.
키 사이의 간격을 감소시키지만 이차적 기능 선택의 적절한 감도를 갖기 위해서, 단일 위성 힘 감지 패드(791, 792, 793, 794)는 하나 이상의 키와 연관될 수 있다. 예를 들면, 위성 힘 감지 패드(791)는 키(732)의 중심 스위치가 작동될 때 문자 G를 입력하는 이차적 기능과 키(732)의 중심 스위치와 연관된다. 같은 위성 힘 감지 패드(791)는 키(739)의 중심 스위치가 작동될 때 문자 T를 입력하는 이차적 기능과 연관된다. 유사하게, 위성 힘 감지 패드(792, 793, 794)는 각각 네 개의 연관된 키를 갖는다. 두 개의 키만이 위성 힘 감지 패드(795)와 연관된다.
따라서, 전자 장치의 키패드는 직접 영숫자 문자 입력과 다른 기능의 직접 입력을 가능하게 하는 키를 갖고, 단일 키 아래 단일 포플 돔의 친숙한 촉감을 가지며, 사용자의 키 누름 습관에 기능 결정 알고리즘을 조절하는 학습 특징을 제공한다.
본 개시물이 발명자에 의한 발명의 영역을 설정하고 통상의 기술을 가진 자가 발명을 제작하고 사용할 수 있는 방식으로 기술되는 발명의 최선 형태 및 바람직한 실시예라고 현재 고려되는 것을 포함할지라도, 본 명세서에서 개시되는 실시예에 많은 균등물이 있고 변경 및 개조가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 알 수 있으며, 발명의 범위는 도시되는 실시예에 의해 한정되지 않고 본 출원의 출원계속 동안 이루어지는 어떤 보정과 나타나는 청구항들의 모든 균등물을 포함하여 첨부되는 청구항들에 의해 한정된다.
또한 만약 있다면 제1 및 제2, 상부 및 바닥, 등과 같은 관계적 용어의 사용은 그러한 사물들, 품목들 또는 활동 사이의 어떤 실제의 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 의미하지 않고 단지 하나의 사물, 품목 또는 활동과 다른 하나를 구별하기 위해 사용됨을 알 수 있다. 본 발명의 많은 기능과 본 발명의 많은 원리는 소프트웨어 프로그램 또는 지침으로 가장 잘 구현된다. 예를 들면 이용가능 시간, 전류 기술 및 경제적 고려에 의해 동기를 받은 많은 설계 선택과 가능한한 상당한 노력에도 불구하고, 본 명세서에서 개시된 개념과 원리에 의해 안내될 때 통상의 기술을 가진 자는 최소한의 실험으로 그러한 소프트웨어 지침과 프로그램을 쉽게 만들 수 있을 것이다. 따라서, 만약 있다면 그러한 소프트웨어의 추가 적 논의는 본 발명에 따른 원리 및 개념을 모호하게 하는 어떤 위험도 최소화하고 간략히 하도록 제한될 것이다.

Claims (10)

  1. 키를 갖는 전자 장치로서,
    포플 돔(popple dome)을 갖는 스위치와,
    제1 힘 값을 얻기 위한 제1 힘 감지 구역과,
    제2 힘 값을 얻기 위한 제2 힘 감지 구역과,
    제3 힘 값을 얻기 위한 제3 힘 감지 구역과,
    상기 스위치, 상기 제1 힘 감지 구역, 상기 제2 힘 감지 구역 및 상기 제3 힘 감지 구역에 결합되어, 상기 스위치가 작동될 때 상기 제1 힘 값, 상기 제2 힘 값 및 상기 제3 힘 값에 기초하여 상기 키에 대하여 선택되는 기능을 결정하기 위한 프로세서
    를 포함하고,
    상기 선택되는 기능은 상기 제1 힘 값, 상기 제2 힘 값 및 상기 제3 힘 값의 모두가 저장된 한계값 이하일 때 제1 기능이며,
    상기 선택되는 기능은 상기 제1 힘 값, 상기 제2 힘 값 또는 상기 제3 힘 값 중 하나의 힘 값이 상기 저장된 한계값을 초과할 때 상기 제1 기능과는 상이한 기능인
    전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 힘 감지 구역과 상기 제2 힘 감지 구역은 힘 대 전압 응답 값(force-to-voltage response value)을 나타내는 부분적으로 저항성인 재료를 포함하는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선택되는 기능은 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, * 및 #를 갖는 그룹으로부터 한 문자를 입력하는 주기능인 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 미리 정해진 양의 압력을 받을 때 상기 스위치를 작동시키기 위해 상기 스위치 위에 위치되는 작동기(actuator)를 더 포함하는 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 작동기는 상기 스위치 위에 위치되는 플런저(plunger)를 포함하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 포플 돔은 상기 플런저 아래에 위치되는 전자 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 작동기는 상기 제1 힘 감지 구역 위에 위치되는 제1 위성 플런저와, 상기 제2 힘 감지 구역 위에 위치되는 제2 위성 플런저와, 상기 제3 힘 감지 구역 위에 위치되는 제3 위성 플런저를 포함하는 전자 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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