KR101258008B1 - 부가 기능을 갖는 움직임가능 트랙 패드 - Google Patents
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Abstract
입력 장치가 개시된다. 입력 장치는, 자신에 근접한 물체를 검출하여 트랙킹 제어 신호를 생성할 수 있는 움직임가능 터치-감지 트랙 패드를 포함한다. 입력 장치는 또한, 상기 움직임가능 트랙 패드의 움직임을 검출하여 하나 이상의 다른 제어 신호들(예를 들어, 버튼 신호들)을 검출할 수 있는 움직임 인디케이터를 포함한다. 제어 신호들은 입력 장치에 연결되어 동작가능한 전자 장치에서의 동작들을 수행하는데 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 전반적으로 트랙 패드들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 트랙 패드의 기능을 증가시키기 위해 상대적인 움직임이 가능한 트랙 패드들에 관한 것이다.
현재 소비자 전자 장치에서 동작들을 수행하기 위한, 많은 방식의 입력 장치들이 존재한다. 상기 동작들은 일반적으로, 커서를 움직여 디스플레이 스크린 상에서 선택을 하는 것에 해당한다. 예를 들어, 입력 장치들은 버튼들, 스위치들, 키보드들, 마우스들, 트랙볼들, 터치 패드들, 조이 스틱들, 터치 스크린들 등을 포함할 수 있다. 이러한 장치들 각각은, 소비자 전자 장치를 설계할 경우에 고려되는 장점들과 단점들을 갖는다. 핸드헬드 컴퓨팅 장치들에서, 입력 장치들은 일반적으로, 버튼들 및 스위치들 중에서 선택된다. 버튼들 및 스위치들은 일반적으로, 본질적으로 기계적이며, 커서(또는 다른 선택자)의 움직임과 선택을 하는 것과 관련된 제한된 제어를 제공한다. 예를 들어, 버튼들 및 스위치들은 일반적으로, 커서를 특정 방향으로 움직이는 것(가령, 화살표 키들), 또는 특정 선택(가령, 엔터 키, 삭제 키, 숫자 키 등)에 전용된다. 핸드-헬드 PDA(personal digital assistants)에서는, 입력 장치들로서 터치-감지 디스플레이 스크린들을 이용하는 경향이 있다. 터치 스크린을 이용하는 경우, 사용자는 스타일러스(stylus) 또는 손가락을 이용하여 스크린 상의 객체들을 직접적으로 포인팅함으로써 디스플레이 스크린 상에서 선택을 한다.
휴대형 컴퓨팅 장치들, 가령 랩톱 컴퓨터들에서, 입력 장치들은 통상적으로 트랙 패드들(또한, 터치 패드들로도 알려져 있음)이다. 트랙 패드의 경우, 입력 포인터(즉, 커서)의 움직임은, 사용자 손가락이 트랙 패드의 표면을 따라 움직일 때 이 사용자 손가락(또는 스타일러스)의 상대적 움직임들에 대응한다. 또한, 트랙 패드들은, 한번 이상의 두드림(tap)들이 트랙 패드의 표면 상에서 검출될 경우, 디스플레이 스크린 상에서 선택을 할 수 있다. 어떤 경우들에서는 트랙 패드의 임의의 부분이 두드려 질 수 있으며(tapped), 다른 경우들에서는 트랙 패드의 전용 부분이 두드려질 수 있다. 고정 장치들, 가령 데스크톱 컴퓨터들에서, 입력 장치들은 일반적으로 마우스들 및 트랙볼들 중에서 선택된다. 마우스의 경우, 입력 포인터의 움직임은, 사용자가 표면을 따라 마우스를 움직일 때, 이 마우스의 상대적인 움직임들에 대응한다. 트랙볼의 경우, 입력 포인터의 움직임은, 사용자가 하우징 내의 볼을 회전킬 때, 이 볼의 상대적인 움직임에 대응한다. 마우스들 및 트랙볼들 양자 모두는 일반적으로 디스플레이 스크린 상에서의 선택들을 하기 위한 하나 이상의 버튼들을 포함한다.
디스플레이 스크린 상에 제공되는 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface), 즉 GUI에 대해 입력 포인터 움직임들 및 선택들을 허용하는 것 외에도, 입력 장치들은 또한, 사용자가 수평 또는 수직 방향으로 디스플레이 스크린을 가로질러 스크롤하게 해줄 수 있다. 예를 들어, 마우스들은 스크롤 휠을 포함할 수 있으며, 이러한 스크롤 휠은 사용자가 상기 스크롤 휠을 전방 또는 후방으로 단순하게 굴려서 스크롤 동작을 수행하게 해줄 수 있다. 또한, 트랙 패드들은 전용 활성 영역들을 제공할 수 있는데, 이러한 전용 활성 영역들은, 사용자가 자신의 손가락을 x 및 y 방향으로 이 활성 영역을 가로질러 선형적으로 지나게 할 경우 스크롤링을 구현한다. 또한, 장치들 양자 모두는 GUI의 일부인, 수평 및 수직 스크롤 바를 통한 스크롤링을 구현할 수 있다. 이 기술을 사용하면, 스크롤링은, 원하는 스크롤 바 위에 입력 포인터를 위치시키고, 원하는 스크롤 바를 선택하며, 마우스 또는 손가락을 수직 스크롤링을 위한 y 방향(전 및 후) 또는 수평 스크롤링을 위한 x 방향(좌 및 우)으로 움직이는 것에 의해 스크롤 바를 움직임으로써 구현된다.
본 발명은 전반적으로, 자신에 아주 근접한 물체를 검출할 수 있는 트랙 패드에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 트랙 패드의 기능을 향상시키기 위해 움직임이 가능한 트랙 패드에 관한 것이다. 예를 들어, 트랙 패드는 누름가능하여(depressible), 부가적인 버튼 기능을 제공할 수 있다.
본 발명은, 일 실시예에서, 트랙 패드 및 트랙 표면을 갖는 입력 장치와 관련된다. 플렉서 힌지(flexure hinge)는 트랙 패드의 일단(one end)에 연결되어 동작가능하며, 실질적으로 트랙 표면의 임의의 부분에 힘이 가해질 경우에 트랙 패드의 중립 위치(neutral position)에서 활성 위치로의 변위를 허용하면서, 이와 동시에 트랙 패드를 활성 위치로부터 중립 위치 방향으로 밀도록(urge) 구성된다. 트랙 패드는 트랙 패드가 활성 위치에 있는 경우에 제1 제어 신호를 생성하고, 트랙 패드는 물체가 트랙 표면에 대해 상대적으로 움직일 경우에 제2 제어 신호를 생성한다.
본 발명은, 다른 실시예에서, 데이터를 수신, 처리 및 출력할 수 있는 컴퓨팅 장치와, 컴퓨팅 장치에서 동작을 수행하도록 데이터를 컴퓨팅 장치로 송신하는 입력 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템과 관련된다. 입력 장치는, 플렉서 힌지에 의해 컴퓨팅 장치에 결합되며 트랙킹 신호들을 생성하도록 구성된 누름가능한 터치-감지 트랙 패드와, 트랙 패드가 눌러졌을 때 버튼 신호를 생성하도록 구성된 움직임 인디케이터를 갖는다.
본 발명은, 다른 실시예에서, 에칭된 유리 트랙 표면을 구비한 용량성 터치 감지 트랙 패드를 갖는 입력 장치와 관련된다. 플렉서 힌지는, 트랙 패드의 일단에 연결되어 동작가능하며, 트랙 표면의 임의의 부분에 실질적으로 힘이 가해지는 경우에 트랙 패드의 중립 위치로부터 활성 위치로의 변위를 허용하면서, 이와 동시에 트랙 패드를 활성 위치로부터 중립 위치로 밀도록(urge) 구성된다. 트랙 패드는 트랙 패드가 활성 위치에 있을 경우에 버튼 신호를 생성하며, 트랙 패드는 물체가 트랙 표면에 대하여 상대적으로 움직이는 경우에 트랙킹 신호를 생성한다.
본 발명은, 첨부의 도면에 한정이 아닌 예로써 도시되어 있으며, 도면에서 동일 참조 번호는 동일 엘리먼트를 지칭한다.
도 1은 터치 패드 및 디스플레이의 단순화된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 투시도이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 버튼 터치 패드를 갖는 입력 장치의 단순화된 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치에 연결된 입력 장치의 단순화된 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 측단면도이다.
도 6은 도 5의 입력 장치의 다른 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 랩톱 컴퓨터에서 트랙 패드로서 사용되는 입력 장치의 투시도이다.
도 8은 도 7의 입력 장치의 분해도이다.
도 9는 보강재의 측단면도이다.
도 10은 도 7의 입력 장치의 일부의 하면도이다.
도 11은 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 12는 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 13은 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 14는 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 미디어 플레이어의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모바일 폰의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자신에 연결되는 주변 입력 장치를 구비한 데스크톱 컴퓨터의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치를 이용하는 리모트 컨트롤의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리모트 컨트롤의 단순화된 블럭도이다.
도 20a, 20b, 20c, 20d, 20e 및 20f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상세하게 그려진 영역들을 갖는 트랙 패드의 상면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 풀 픽셀 디스플레이(full pixel display)를 갖는 트랙 패드의 상면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 잉크의 측단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 조각의 유리의 측면도이다.
도 24a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 조각의 에칭된 유리의 측면도이다.
도 24b는 도 24a에 도시된 한 조각의 유리의 상면 확대도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 조각의 에칭된 유리의 측면도이다.
도 26은 도 25에 도시된 한 조각의 유리의 표면의 상면도이다.
도 27은 도 25 및 26에 도시된 유리 표면의 피크 대 피크 비의 그래프이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 단면도이다.
도 33은 도 32의 입력 장치의 하면도이다.
도 34a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 측단면도이다.
도 34b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 측단면도이다.
도 1은 터치 패드 및 디스플레이의 단순화된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 투시도이다.
도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 버튼 터치 패드를 갖는 입력 장치의 단순화된 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치에 연결된 입력 장치의 단순화된 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 측단면도이다.
도 6은 도 5의 입력 장치의 다른 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 랩톱 컴퓨터에서 트랙 패드로서 사용되는 입력 장치의 투시도이다.
도 8은 도 7의 입력 장치의 분해도이다.
도 9는 보강재의 측단면도이다.
도 10은 도 7의 입력 장치의 일부의 하면도이다.
도 11은 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 12는 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 13은 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 14는 도 7의 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 미디어 플레이어의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 모바일 폰의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 자신에 연결되는 주변 입력 장치를 구비한 데스크톱 컴퓨터의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치를 이용하는 리모트 컨트롤의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리모트 컨트롤의 단순화된 블럭도이다.
도 20a, 20b, 20c, 20d, 20e 및 20f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상세하게 그려진 영역들을 갖는 트랙 패드의 상면도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 풀 픽셀 디스플레이(full pixel display)를 갖는 트랙 패드의 상면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 잉크의 측단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 조각의 유리의 측면도이다.
도 24a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 조각의 에칭된 유리의 측면도이다.
도 24b는 도 24a에 도시된 한 조각의 유리의 상면 확대도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른, 한 조각의 에칭된 유리의 측면도이다.
도 26은 도 25에 도시된 한 조각의 유리의 표면의 상면도이다.
도 27은 도 25 및 26에 도시된 유리 표면의 피크 대 피크 비의 그래프이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 30은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 일부의 측단면도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 단면도이다.
도 33은 도 32의 입력 장치의 하면도이다.
도 34a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 측단면도이다.
도 34b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 입력 장치의 측단면도이다.
지금부터 본 발명은 첨부 도면들에 도시되어 있는 몇몇 실시예를 참조하여 상세히 기술될 것이다. 이하의 기재에서는, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부사항들이 언급된다. 그러나, 본 기술분야에 숙련된 자에게는, 상기 특정 세부사항들의 일부 또는 전부가 없더라도 본 발명이 구현될 수 있음이 자명할 것이다. 다른 예들에서, 불필요하게 본 발명을 불명확하게 하지 않도록 공지의 제조 단계들은 상세히 기술되지 않았다.
트랙 패드들, 마우스들 및 트랙 볼들에 관하여, 그들이 움직임에 따른, 손가락, 마우스 및 볼 각각의 위치를 각각 모니터링하기 위해 데카르트 좌표계가 사용된다. 데카르트 좌표계는 일반적으로 2차원 좌표계 (x, y)로 정의되는데, 여기서 포인트의 좌표들(가령, 손가락, 마우스 또는 볼의 위치)은 2개의 교차하는, 종종 수직의 직선으로부터의 거리들이며, 각각으로부터의 거리는 서로 평행한 직선을 따라 측정된다. 예를 들어, 마우스, 볼 및 손가락의 x, y 위치들이 모니터링될 수 있다. 그런 다음, x, y 위치들은, 그에 상응하여 입력 포인터들을 디스플레이 스크린상에서 위치 및 움직이는데 사용될 수 있다.
트랙 패드들은 일반적으로, 자신에 대한 손가락의 근접성을 검출하기 위한 하나 이상의 센서들을 포함한다. 예로서, 센서들은 저항성 감지, 표면 음파 감지, 압력 감지, 광 감지, 용량성 감지 등에 기초할 수 있다. 센서들은 일반적으로, 각각의 센서가 x, y 위치를 나타내도록, 트랙 패드에 대하여 산재되어 있다. 대부분의 경우, 센서들은 열(column)들 및 행(row)들의 격자(grid)로 배열된다. 따라서, 손가락이 트랙 패드 내의 센서들의 격자를 가로질러 움직일 경우, 포인터 장치의 x, y 움직임을 디스플레이 스크린 상에서 제어하는 개별 x 및 y 위치 신호들이 생성된다. 간결성을 위해, 나머지 논의는 용량성 감지 기술들의 논의에서 이루어질 것이다. 그러나, 다른 기술들도 유사한 특징들을 가진다는 점에 유의해야 한다.
용량성 감지면들은 일반적으로 몇몇 재료 층들을 포함한다. 예를 들어, 용량성 감지면은 보호/미적(protective/cosmetic) 쉴드(통상적으로 유전체 재료), 하나 이상의 전극층들 및 회로 보드를 포함할 수 있다. 보호 쉴드는 전형적으로 전극 층(들)을 커버하며, 전극 층(들)은 일반적으로 회로 보드의 전면에 배치된다. 전극 층 및 회로 보드는 예를 들어 PCB(printed circuit board)일 수 있다. 보호 쉴드는, 사용자에 의해 터치되어 디스플레이 스크린 상에서 커서 움직임을 구현하는 용량성 감지면의 일부이다. 한편, 전극 층(들)은, 사용자의 손가락이 보호 쉴드 상에 머무르거나 또는 움직일 경우 사용자의 손가락의 x, y 위치를 해석하는데 사용된다. 전극 층(들)은 전형적으로, 열들 및 행들로 배치되어 격자 어레이를 형성하는 복수의 전극들로 이루어져 있다. 열들 및 행들은 일반적으로 데카르트 좌표계에 기초하며, 이에 따라 행들 및 열들은 x, y 방향들에 대응한다.
또한, 용량성 감지면은 전극들과 연관된 신호들을 검출하는 감지 일렉트로닉스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 일렉트로닉스는, 손가락이 격자 위를 지나감에 따른, 전극들 각각에서의 커패시턴스의 변화를 검출하도록 적응될 수 있다. 감지 일렉트로닉스는 일반적으로 회로 보드의 후면 상에 위치된다. 예로써, 감지 일렉트로닉스는, 전극들 각각에서 커패시턴스의 양을 측정하고, 상기 전극들 각각에서의 커패시턴스에 기초하여 손가락 움직임의 위치를 계산하도록 구성된 ASIC을 포함할 수 있다. ASIC은 또한, 이러한 정보를 컴퓨팅 장치에 보고하도록 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 터치-감지 트랙 패드(10)가 더 상세히 기술될 것이다. 트랙 패드는 일반적으로, 보호/미적 쉴드(12)와, 보호 쉴드(12) 아래에 배치되는 복수의 전극들(14)을 포함하는 작은(종종 사각형) 영역이다. 전극들(14)은 회로 보드, 가령, PCB 상에 배치될 수 있다. 본 논의의 용이성을 위해, 전극들(14)을 나타내도록 보호 쉴드(12)의 일부가 제거되어 있다. 전극들(14) 각각은 상이한 x, y 위치를 나타낸다. 일 구성에서는, 손가락(16)(또는 대안적으로 스타일러스, 미도시)이 전극 격자(14)에 근접함에 따라, 손가락(16)과, 손가락(16) 근처의 전극들(14) 사이에 작은 커패시턴스가 형성된다. 회로 보드/감지 일렉트로닉스(미도시)는 커패시턴스를 측정하고, 디스플레이 스크린(22)을 갖는 호스트 장치(20)(가령, 컴퓨팅 장치)에 송신되는, 활성 전극들(14)에 대응하는 x, y 입력 신호(18)를 생성한다. x, y 입력 신호(18)는 디스플레이 스크린(22) 상의 커서(24)의 움직임을 제어하는데 사용된다. 도시된 것처럼, 입력 포인터는, 검출된 x, y 손가락 모션과 유사한 x, y 방향으로 움직인다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치(30)의 단순화된 사시도를 나타낸다. 입력 장치(30)는 일반적으로, 디스플레이 스크린 상에서 (가령, GUI를 통해) 동작을 수행하기 위해, 전자 장치(미도시)에 정보 또는 데이터를 송신하도록 구성된다. 예를 들어, 이는 입력 포인터를 움직이는 것, 선택을 하는 것, 인스트럭션들을 제공하는 것 등이다. 입력 장치는 유선(가령, 케이블/커넥터) 또는 무선 접속(가령, IR, 블루투스 등)을 통해 전자 장치와 상호작용할 수 있다.
입력 장치(30)는 독립형 유닛일 수 있거나, 또는 전자 장치에 통합될 수 있다. 독립형 유닛인 경우, 입력 장치는 전형적으로 자신의 인클로져(enclosure)를 갖는다. 전자 장치에 통합되는 경우, 입력 장치는 전형적으로 전자 장치의 인클로져를 이용한다. 어떤 경우라도, 입력 장치는 구조적으로, 가령, 스크류(screw)들, 스냅(snap)들, 리테이너(retainer)들, 접착제(adhesive)들 등을 통해 인클로져에 결합될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 입력 장치는 가령 도킹 스테이션(docking station)을 통해 전자 장치에 분리가능하게(removably) 결합될 수 있다. 입력 장치가 결합될 수 있는 전자 장치는 임의의 소비자 관련 전자 제품에 대응할 수 있다. 예로써, 전자 장치는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 또는 PDA와 같은 컴퓨터, 뮤직 플레이어와 같은 미디어 플레이어, 셀룰러 폰과 같은 통신 장치, 키보드와 같은 다른 입력 장치 등에 대응할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 입력 장치(30)는 프레임(32)(또는 지지 구조체) 및 트랙 패드(34)를 포함한다. 프레임(32)은 입력 장치의 컴포넌트들을 지지하는 구조체를 제공한다. 또한, 하우징의 형태인 프레임(32)은 입력 장치의 컴포넌트들을 수용 또는 포함할 수 있다. 트랙 패드(34)를 포함하는 컴포넌트들은 입력 장치(30)를 동작시키기 위한 전기, 광학적 및/또는 기계적 컴포넌트들에 대응할 수 있다.
트랙 패드(34)는, 트랙 패드가 부착되는 전자 장치와 연관된 다양한 어플리케이션들을 제어하는 하나 이상의 제어 기능을 제공하도록 구성된 직관적 인터페이스(intuitive interface)를 제공한다. 예로써, 터치 개시(touch initiated) 제어 기능은, 디스플레이 스크린 상에서 물체를 움직이거나 또는 동작을 수행하거나 또는 선택들을 하거나 또는 전자 장치를 동작시키는 것과 연관된 명령들을 발행하는데 사용될 수 있다. 터치 개시 제어 기능을 구현하기 위해, 트랙 패드(34)는, 트랙 패드(34)의 표면을 가로질러 (가령, 선형으로, 방사상으로, 사선으로) 움직이는 손가락(또는 물체)으로부터, 트랙 패드(34) 상의 특정 위치를 대고 있는 손가락으로부터, 및/또는 트랙 패드(34)의 특정 위치를 두드리는 손가락에 의해, 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 터치 패드(34)는 용이한 한손 사용 동작(one-handed operation)을 제공하는데, 즉, 사용자가 하나 이상의 손가락들로 전자 장치와 상호작용하게 해준다.
트랙 패드(34)는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 터치 패드(34)는 데카르트 좌표계에 기초한 통상의 트랙 패드일 수 있거나, 또는 트랙 패드(34)는 극 좌표계에 기초한 터치 패드일 수 있다. 극 좌표계에 기초한 터치 패드의 예는, 본 명세서에 그 전체가 참조로서 통합되는, Zadesky 등의 "TOUCH PAD FOR HANDHELD DEVICE"라는 제하의 미국특허 제7,046,230호(2002.7.1 출원)에서 찾아볼 수 있다.
트랙 패드(34)는 상대적 또는 절대적 모드에서 사용될 수 있다. 절대적 모드에서, 트랙 패드(34)는 자신이 터치되고 있는 절대적 좌표를 보고한다. 예를 들어, 데카르트 좌표계의 경우 x, y로 보고하고 또는 극 좌표계의 경우 (r, θ)로 보고한다. 상대적 모드에서, 트랙 패드(34)는 변화의 방향 및/또는 거리를 보고한다. 예를 들어, 좌/우, 상/하 등으로 보고한다. 대부분의 경우, 트랙 패드(34)에 의해 생성된 신호들은, 손가락이 트랙 패드(34)의 표면을 가로질러 움직임에 따라, 디스플레이 상에서의 모션을 손가락의 방향과 유사한 방향으로 지시한다.
트랙 패드(34)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 트랙 패드(34)는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 등일 수 있다. 일반적으로, 트랙 패드(34)의 페리미터(perimeter)는 트랙 패드(34)의 작업 경계(working boundary)를 정의한다. 도시된 실시예에서, 트랙 패드는 직사각형이다. 직사각형 트랙 패드는 랩탑 컴퓨터들에서 통상적이다.
일반적으로 딱딱한 평면의 플랫폼의 형태를 취하는 트랙 패드(34)는, 트랙 패드의 조작을 위해 손가락(또는 물체)를 수용하기 위한 터치가능 외부 트랙 표면(36)을 포함한다. 비록 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 터치가능 외부 트랙 표면(36) 아래에는, 손가락의 압력 및/또는 모션과 같은 것들을 감지하는 센서 배열이 존재한다. 센서 배열은 전형적으로, 복수의 센서들을 포함하며, 그들 위를 손가락이 안착하거나, 두드리거나, 또는 지나갈 때 활성화되도록 구성된다. 가장 단순한 경우, 손가락이 센서 위에 위치할 때마다 전자 신호가 생성된다. 소정 시간 프레임에서의 신호들의 수는 트랙 패드(34) 상의 손가락의 위치, 방향, 속도 및 가속도를 나타낼 수 있는데, 즉 사용자가 그의 손가락을 더 움직일수록, 더 많은 신호들이 생성된다. 대부분의 경우, 신호들은 신호들의 수, 결합, 주파수를 위치, 방향, 속도 및 가속도 정보로 변환하는 전자 인터페이스에 의해 모니터링된다. 그런 다음, 이 정보는 디스플레이 스크린 상에서 원하는 제어 기능을 수행하도록 전자 장치에 의해 이용될 수 있다. 센서 배열은 다양하게 변형될 수 있다. 예로써, 센서들은 저항성 감지, 표면 음파 감지, 압력 감지(가령, 변형계), 적외선 감지, 광 감지, 분산 신호 기술, 음파 펄스 인식, 용량성 감지 등에 기초할 수 있다.
도시된 실시예에서, 트랙 패드(34)는 용량성 감지에 기초한다. 용량성-기초 트랙 패드는, 사용자가 손가락과 같은 물체를 트랙 패드 주위에서 움직임에 따른 커패시턴스의 변화를 감지하도록 구성된다. 대부분의 경우, 용량성 트랙 패드는 보호 쉴드, 하나 이상의 전극층들, 회로 보드 및 ASIC을 포함하는 연관 일렉트로닉스를 포함한다. 보호 쉴드는 전극들 위에 배치되며, 전극들은 회로 보드의 상면에 장착되며, ASIC은 회로 보드의 하면에 장착된다. 보호 쉴드는 하부층들을 보호하고, 손가락이 그 위를 미끄러지게 하기 위한 표면을 제공하는 역할을 한다. 표면은 일반적으로 매끄러워서, 손가락이 움직일 경우 표면에 고착되지 않는다. 보호 쉴드는 또한, 손가락과 전극층들 사이에 절연층을 제공한다. 전극층은 복수의 공간적으로 구분되는 전극들을 포함한다. 임의의 적절한 수의 전극들이 이용될 수 있다. 대부분의 경우, 더 높은 분해능(resolution)을 제공하도록 전극들의 수를 증가시키는 것이 바람직한데, 즉, 가속과 같은 것들을 위해 더 많은 정보가 이용될 수 있다.
용량성 감지는 커패시턴스의 원리들에 따라 작동한다. 이해되는 바와 같이, 2개의 전기적으로 도전성인 부재들이 실제로 터칭하지 않고 서로 근접할 때마다, 그들의 전계들이 상호작용하여 커패시턴스를 형성한다. 전술한 구성에서, 제1 전기 도전성 부재는 하나 이상의 전극들이고, 제2 전기 도전성 부재는, 가령, 사용자의 손가락이다. 따라서, 손가락이 터치 패드에 근접함에 따라, 손가락과, 손가락에 매우 근접할 때의 전극들 사이에 작은 커패시턴스가 형성된다. 전극들 각각의 커패시턴스는 회로 보드의 하부(또는 배면) 상에 위치되는 ASIC에 의해 측정된다. 전극들 각각에서의 커패시턴스의 변화들을 검출함에 의해, ASIC은, 손가락이 터치 패드를 가로질러 움직임에 따른 손가락의 위치, 방향, 속도 및 가속도를 결정할 수 있다. ASIC은 또한, 이 정보를 전자 장치에 의해 이용될 수 있는 형태로 보고할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 트랙 패드(34)는, (단지 트랙킹 신호들 이외의) 다른 신호들의 세트를 개시하도록 프레임(32)에 대해 상대적으로 움직임가능하다. 예로써, 딱딱한 평면의 플랫폼의 형태인 트랙 패드(34)는, 프레임(32)에 대해 상대적으로 회전, 피벗(pivot), 슬라이드(slide), 병진(translate), 구부림 및/또는 유사한 것들을 행할 수 있다. 트랙 패드(34)는 프레임(32)에 결합될 수 있고/있거나 프레임(32)에 의해 움직임가능하게 억제될 수 있다. 예로써, 트랙 패드(34)는 스크류들, 악셀(axel)들, 핀 조인트들, 슬라이더 조인트들, 볼 및 소켓 조인트들, 플렉서 조인트들, 자석들, 쿠션들, 및/또는 유사한 것들을 통해 프레임(32)에 결합될 수 있다. 트랙 패드(34)는 또한, 프레임(가령, 짐벌(gimbal))의 공간 내에서 부유(float)할 수 있다. 입력 장치(30)는 모션의 범위를 증가시키기 위해 (예를 들어, 자유도를 증가시키기 위해) 피벗/병진 조인트, 피벗/플렉서 조인트, 피벗/볼 및 소켓 조인트, 병진/플렉서 조인트 등과 같은 조인트의 조합을 부가적으로 포함할 수 있다는 점이 유의되어야 한다. 움직일 경우, 터치 패드(34)는 하나 이상의 신호들을 생성하는 회로를 작동시키도록 구성된다. 회로는 일반적으로, 스위치들, 센서들, 인코더들 등과 같은 하나 이상의 움직임 인디케이터들을 포함한다. 짐벌 트랙 패드의 예는, 본 명세서에 참조로서 그 전체가 통합되는 "MOVABLE TOUCH PAD WITH ADDED FUNCTIONALITY"라는 제하의 특허 출원 일련 번호 제10/643,256호(2003.8.18 출원)로부터 찾아볼 수 있다.
도시된 실시예에서, 트랙 패드(34)는 "픽킹(picking)" 동작을 수행하는 누름가능 버튼(depressible button)의 형태를 취한다. 즉, 전체 트랙 패드(34)의 일부는, 트랙 패드를 두드리거나 개별 버튼/개별 구역(zone)을 이용하는 대신에 트랙 패드(34)를 누름으로써 하나 이상의 부가적인 버튼 기능들이 구현될 수 있도록, 단일 또는 다수의 버튼처럼 동작한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라, 트랙 패드(34)는, 손가락(38), 손바닥, 손 또는 다른 물체로부터의 힘이 트랙 패드(34)에 가해질 경우, 직립(또는 중립) 위치(도 3a) 및 눌러진(또는 활성) 위치(도 3b) 사이를 움직일 수 있다. 힘은, 버튼 신호의 우연적 활성을 허용할 정도로 작아서도 안되지만, 과도한 압력을 필요로 하는 것에 의해 사용자가 불편해질 정도로 커서도 안 된다. 트랙 패드(34)는 전형적으로, 예를 들어 플렉서 힌지, 스프링 부재, 또는 자석들 등을 통해 직립 위치들에서 바이어스된다(biased). 트랙 패드(34)는, 트랙 패드(34) 위를 누르는 물체에 의해 바이어스가 압도될 때, 활성 위치로 움직인다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 트랙 패드(34)는 하나의 단부에서, 활성 위치가 중립 위치에 대해 약간 기울어지도록, 피벗될 수 있다. 손가락(또는 다른 물체)가 트랙 패드(34)로부터 제거될 경우, 바이어싱 부재는 중립 위치로 복귀하도록 이를 밀어낸다(urge). 쐐기(shim), 충격 흡수기, 업스톱(upstop) 또는 다른 구조물(미도시)이, 트랙 패드(34)가 복귀할 경우, 그것이 중립 위치를 오버슈팅하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 프레임(32)의 일부는, 중립 위치에서 트랙 패드(34)가 정지하도록, 트랙 패드(34)의 일부 위에서 외부로 연장될 수 있다. 이런 방식으로, 트랙 표면은, 원하는 경우, 프레임(32)과 같은 높이로 유지될 수 있다. 예를 들어, 랩톱 컴퓨터 또는 핸드헬드 미디어 장치들에서는, 트랙 패드가 컴퓨터 또는 장치의 하우징과 같은 높이가 되게 하는 것이 바람직하다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 직립/중립 위치에서, 트랙 패드(34)는, 사용자 손가락과 같은 물체가 x, y 평면인 터치 패드의 상면 위에서 움직일 때, 트랙킹 신호들을 생성한다. 비록 도 3a는 중립 위치를 직립인 것으로 도시하고 있지만, 중립 위치는 임의의 배향에서 정해질 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 눌러진 위치(z 방향)에서, 트랙 패드(34)는 하나 이상의 버튼 신호들을 생성한다. 버튼 신호들은, 선택들을 하거나 또는 전자 장치를 작동시키는 것과 관련된 명령들을 발행하는 것을 포함하되, 이에 한정되지 않는 다양한 기능들을 위해 사용될 수 있다. 예로써, 뮤직 플레이어의 경우, 버튼 기능들은, 메뉴의 개방, 노래 재생, 노래의 고속 진행, 메뉴를 통한 검색 등과 연관될 수 있다. 랩톱 컴퓨터의 경우, 버튼 기능들은 메뉴를 여는 것, 텍스트를 선택하는 것, 아이콘을 선택하는 것 등과 연관될 수 있다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 입력 장치(30)는 트랙킹 신호들 및 버튼 신호 양자 모두를 동시에 제공하도록, 즉, 트랙 표면을 따라 약간 스칠 정도로 움직이면서(즉, x, y 방향들) 동시에 터치 패드(34)를 z 방향으로 누르도록 구성될 수 있다. 다른 경우들에서는, 입력 장치(30)는, 터치 패드(34)가 눌러질 때 버튼 신호만을, 터치 패드(34)가 직립인 경우 트랙킹 신호만을 제공하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 트랙 패드(34)는, 트랙 패드(34)가 활성 위치로 움직일 경우에 버튼 신호를 생성할 수 있는, 하나 이상의 움직임 인디케이터들을 작동하도록 구성된다. 움직임 인디케이터들은 전형적으로 프레임(32) 내에 위치되며, 트랙 패드(34) 및/또는 프레임(32)에 결합될 수 있다. 움직임 인디케이터들은 스위치들 및 센서들의 임의의 조합일 수 있다. 스위치들은 일반적으로 활성(온) 또는 활성해제(오프)와 같은 펄스 또는 이진 데이터를 제공하도록 구성된다. 예로써, 트랙 패드(34)의 하측 부분(underside portion)은, 사용자가 트랙 패드(34)를 누를 경우, 스위치를 접촉(contact) 또는 맞물리도록(engage)(그리고 그 결과 활성화)하도록 구성될 수 있다. 한편, 센서들은 일반적으로 연속 또는 아날로그 데이터를 제공하도록 구성된다. 예로써, 센서는, 사용자가 트랙 패드(34)를 누를 경우, 프레임에 대해 상대적인 터치 패드(34)의 위치 또는 기울기의 양을 측정하도록 구성될 수 있다. 임의의 적절한 기계적, 전기적 및/또는 광학적 스위치 또는 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 택트 스위치(tact switch), 힘 감지 저항들, 압력 센서들, 근접성 센서들 등이 사용될 수 있다.
도 1-3에 도시된 트랙 패드들(10, 30)은, 몇몇 실시예들에서, 멀티-터치 트랙패드들일 수 있다. 멀티-터치는 터치 표면(스크린, 테이블, 벽 등) 또는 터치 패드뿐만 아니라, 하나의 터치 포인트만을 인식하는 표준 터치스크린(가령, 컴퓨터 터치패드, ATM)와 반대인, 다수의 동시적 터치 포인트들을 인식하는 소프트웨어로 구성된다. 이러한 효과는, 용량성 감지, 저항성 감지, 표면 음파 감지, 열, 손가락 압력, 고속 촬영 카메라들, 적외선, 광 캡쳐(optic capture), 튜닝된 전자기 인덕션(tuned electromagnetic induction), 쉐도우 캡쳐(shadow capture)를 포함하되 이에 한정되지 않는 다양한 수단을 통해 달성된다. 멀티-터치 모바일 폰의 예는 캘리포니아주의 쿠퍼티노(Cupertino)에 위치한 애플사(Apple Inc.)에 의해 생산되는 iPhone이다. 멀티-터치 미디어 장치의 예는 애플사에 의해 생산되는 iPod Touch이다. 멀티-터치 트랙 패드들을 갖는 랩톱 컴퓨터들의 예는 애플사에 의해 생산되는 MacBook Air 및 MacBook Pro이다. 여기에 기술되는 입력 장치들 모두는 몇몇 실시예들에서 멀티-터치 기술을 채용하며, 이와 달리 여기에 기술된 입력 장치들은 단일 터치 트랙 패드들을 채용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨팅 장치(39)의 단순화된 블럭도이다. 컴퓨팅 시스템은 일반적으로 컴퓨팅 장치(42)에 연결되어 동작가능한 입력 장치(40)를 포함한다. 예로써, 입력 장치(40)는 일반적으로 도 2 및 3에 도시된 입력 장치(30)에 대응할 수 있으며, 컴퓨팅 장치(42)는 랩톱 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, PDA, 미디어 플레이어, 모바일 폰, 스마트 폰, 비디오 게임 등에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 입력 장치(40)는 누름가능한 트랙 패드(44) 및 하나 이상의 움직임 인디케이터들(46)을 포함한다. 트랙 패드(44)는 트랙킹 신호들을 생성하도록 구성되며, 움직임 인디케이터(46)는 트랙 패드(44)가 눌러졌을 경우에 버튼 신호를 생성하도록 구성된다. 트랙 패드(44)는 다양하게 변형될 수 있지만, 이 실시예에서, 트랙 패드(44)는 커패시턴스 센서들(48)과, 센서들(48)로부터 위치 신호들을 취득하고 그 신호들을 컴퓨팅 장치(42)에 제공하는 제어 시스템(50)을 포함한다. 제어 시스템(50)은, 센서들(48)로부터 신호들을 모니터링하고, 모니터링된 신호들의 위치(데카르트 또는 각), 방향, 속도 및 가속도를 계산하고, 이 정보를 컴퓨팅 장치(42)의 프로세서에 보고하도록 구성된 ASIC을 포함할 수 있다. 또한, 움직임 인디케이터(46)는 다양하게 변형될 수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 움직임 인디케이터(46)는, 트랙 패드(44)가 눌러졌을 경우에 버튼 신호를 생성하는 스위치의 형태를 취한다. 스위치(46)는 기계적, 전기적 또는 광학적 스타일의 스위치에 대응할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 스위치(46)는, 트랙 패드(44)에 의해 푸시되어 버튼 신호를 생성할 수 있는 돌출 액츄에이터(52)를 포함하는 기계적 스타일의 스위치일 수 있다. 예로써, 스위치는 감촉(tact) 스위치 또는 촉각(tactile) 돔(dome)일 수 있다.
트랙 패드(44) 및 스위치(46) 양자 모두는, 통신 인터페이스(54)를 통해 컴퓨팅 장치(42)에 결합되어 동작가능하다. 통신 인터페이스는 입력 장치와 전자 장치 사이의 직접적 또는 간접적 연결을 위한 연결 포인트(connection point)를 제공한다. 통신 인터페이스(54)는 유선(와이어들, 케이블들, 커넥터들) 또는 무선(가령, 송신기/수신기)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(42)는 일반적으로, 인스트럭션들을 실행하고, 컴퓨팅 장치(42)와 연관된 동작들을 수행하도록 구성된 프로세서(55)(가령, CPU 또는 마이크로프로세서)를 포함한다. 예를 들어, 메모리로부터 검색된 인스트럭션들을 이용하여, 프로세서는 컴퓨팅 장치(42)의 컴포넌트들 간의 입력 및 출력 데이터의 수신 및 조작을 제어할 수 있다. 대부분의 경우, 프로세서(55)는 운영 시스템 또는 다른 소프트웨어의 제어 하에서 인스트럭션을 실행한다. 프로세서(55)는 단일-칩 프로세서일 수 있거나, 또는 다수 컴포넌트들로 구현될 수 있다.
컴퓨팅 장치(42)는 또한,프로세서(54)에 연결되어 동작가능한 입력/출력(I/O) 제어기(56)를 포함한다. I/O 제어기(56)는 프로세서(54)에 통합될 수 있거나, 또는 도시된 바와 같이 개별 컴포넌트일 수 있다. I/O 제어기(56)는 일반적으로, 컴퓨팅 장치(42)에 연결될 수 있는 하나 이상의 I/O 장치들, 가령, 입력 장치(40)와의 상호작용들을 제어하도록 구성된다. I/O 제어기(56)는 일반적으로, 컴퓨팅 장치(42)와, 컴퓨팅 장치(42)와 통신하기를 희망하는 I/O 장치들 간에 데이터를 교환함으로써 동작한다.
컴퓨팅 장치(42)는 또한, 프로세서(54)에 결합되어 동작가능한 디스플레이 제어기(58)를 포함한다. 디스플레이 제어기(58)는 프로세서(54)에 통합될 수 있거나, 또는 도시된 바와 같이 개별 컴포넌트일 수 있다. 디스플레이 제어기(58)는 디스플레이 명령들을 처리하여, 디스플레이 스크린(60) 상에 텍스트 및 그래픽을 생성하도록 구성된다. 예로써, 디스플레이 스크린(60)은 단색(monochrome) 디스플레이, CGA(color graphics adapter) 디스플레이, EGA(enhanced graphics adapter) 디스플레이, VGA(variable-graphics-arrary) 디스플레이, 슈퍼 VGA 디스플레이, LCD(liquid crystal display)(가령, 액티브-매트릭스, 패시브-매트릭스 등), CRT(cathod ray tube), 플라즈마 디스플레이, 백라이트 LED(light-emitting diode) LCD 디스플레이 등일 수 있다.
일 실시예에서(미도시), 트랙 패드(44)는 터치-감지면뿐만 아니라 디스플레이 스크린으로서 기능하는 유리 표면을 포함할 수 있는데, 이 경우, 도 4에 도시된 디스플레이 스크린(60)이 트랙 패드(44)의 유리 표면에 통합될 것이다. 이는 터치 감지 디스플레이들을 갖는 컴퓨팅 장치들(가령, 미디어 디스플레이들 또는 모바일 폰들)에 유용할 수 있다. 터치 감지 디스플레이를 갖는 미디어 플레이어의 예는 캘리포니아 주의 쿠퍼티노 소재의 애플사에 의해 생산되는 iPod Touch이다. 터치 감지 디스플레이를 갖는 모바일 폰의 예는, 캘리포니아주 쿠퍼티노의 애플사에 의해 생산되는 iPhone이다.
대부분의 경우, 프로세서(54)는 운영 체제와 함께 컴퓨터 코드를 실행하고 데이터를 생성 및 이용하도록 동작한다. 컴퓨터 코드 및 데이터는 프로세서(54)에 결합되어 동작가능한 프로그램 스토리지 영역(62) 내에 존재할 수 있다. 프로그램 스토리지 영역(62)은 일반적으로 컴퓨팅 장치(42)에 의해 사용되고 있는 데이터를 보유하기 위한 장소를 제공한다. 예로써, 프로그램 스토리지 영역은 ROM(Read-Only Memory), RAM(Random-Access Memory), 하드 디스크 드라이브 및/또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 컴퓨터 코드 및 데이터는 또한, 제거가능 프로그램 매체 상에 있을 수 있으며, 필요한 경우에 컴퓨팅 장치에 로딩 또는 인스톨될 수 있다. 일 실시예에서, 프로그램 스토리지 영역(62)은 입력 장치(40)에 의해 생성된 트랙킹 및 버튼 신호들이 컴퓨팅 장치(42)에 의해 사용되는 방식을 제어하기 위한 정보를 저장하도록 구성된다.
도 5는, 프레임(76)에 결합되는 트랙 패드(72)를 포함하는, 전반적으로 70으로 도시된, 입력 장치의 일 실시예를 나타낸다. 프레임(76)은 독립형 입력 장치를 위한 하우징일 수 있거나, 또는 트랙 패드(72)를 통합하고 있는 다른 장치, 가령, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 핸드헬드 미디어 장치, PDA, 모바일 폰, 스마트 폰 등의 케이싱(casing)일 수 있다. 트랙 패드(72)는, 손가락 움직임들을 트랙킹하기 위한 외부 터치-감지 트랙 표면(74)을 포함하는 다양한 층들을 포함한다. 트랙 표면(74)은 또한, 낮은 마찰의 미적 표면(cosmetic surface)을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 트랙 패드(72)는, 용량성 감지에 기초하며, 이에 따라, 가령, PCB 상에서 구현될 수 있는 전극층(80)을 포함한다. 용량성 감지의 경우, 트랙 표면(74)은 유전체 재료이다. 보강재(84)는 전극층(80) 아래에 위치된다. 보강재(84)는 도 5 및 도 6에 도시되지만, 일부 실시예들에서는 생략될 수 있다. 보강재(84)는 전극층(80)의 고유한 유연성(inherent flexibility)을 보상하는데 사용될 수 있다. 전극층(80)은 센서(82)에 신호들을 송신함으로써 트랙 표면(74)을 따른 손가락 움직임에 응답한다. 용량성 감지의 경우, 전극층(80)은 손가락 움직임들에 기초하여 커패시턴스의 변화를 등록하고, 센서(82)는 용량성 센서이다. 이러한 방식으로, 트랙 패드(72)는 터치 센서 배열을 통합한다. 센서(82)는 전극층(80)의 하부 상에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예들에서는 다른 곳에 배치될 수 있다. 만약, 도시된 실시예에서와 같이, 센서(82)가 트랙 패드(72)의 움직임가능 부분 상에 위치된다면, 입력 장치는 시스템과 함께 움직임가능한 플렉시블 전기 커넥션(미도시)을 통합할 수 있다.
움직임 인디케이터(78)는 트랙 패드(72)의 하부에 배치된다. 움직임 인디케이터(78)는 다양하게 변형될 수 있지만, 이 실시예에서는, 전형적으로 트랙 패드(72)와 프레임(76) 사이에 배치되는, 기계적 스위치의 형태를 취한다. 다른 실시예들에서, 움직임 인디케이터(78)는 센서, 가령, 전기 센서일 수 있다. 움직임 인디케이터(78)는 프레임(76)에 또는 트랙 패드(72)에 부착된다. 도시된 실시예에서, 움직임 인디케이터(78)는 전극층(80)의 하면에 부착된다. 예로써, 만약 전극층(80)이 PCB 상에 위치된다면, 움직임 인디케이터(78)는 PCB의 하부 상에 위치될 수 있다. 다른 예에서, 움직임 인디케이터(78)는 감촉 스위치의 형태를 취할 수 있고, 보다 구체적으로, SMT 돔 스위치(SMT를 위해 패키징된 돔 스위치)일 수 있다.
트랙 패드(72)는 도 5에서 중립 위치에 있는 것으로 도시되어 있는데, 여기서 움직임 센서(78)는 프레임(76)과 접촉하고 있지 않다. 사용자가 트랙 표면(74)에 대해 아래 방향의 압력을 인가하는 경우, 트랙 패드(72)는 아래 방향으로 움직여 움직임 센서(78)가 이 위치의 변화를 등록하게 할 수 있다. 도시된 실시예에서, 움직임 센서(78)(감촉 스위치)는 프레임(76), 또는 이 경우, 세트 스크류(88) 중 어느 하나에 접촉할 것이다. 세트 스크류(88)는 중립 및 활성 위치들 간의 거리를 변경하도록 수동으로 조정될 수 있다. 일 실시예(미도시)에서, 세트 스크류(88)는 움직임 센서(78)를 중립 위치에 직접적으로 접하게 하여, 시스템 내에서 이완(slack) 또는 사전-이동(pre-travel)이 존재하지 않게 한다. 플렉서 힌지(86)는 트랙 패드(72)를 프레임(76)에 연결시킨다. 플렉서 힌지(86)는, 힘이 가해질 경우에는 휘어지지만, 트랙 패드(72)가 중립 위치로 복귀하게 하는 복원력을 가하는 탄성 재료이다. 일 실시예에서, 플렉서 힌지(86)는 얇은 스프링 스틸(spring steel)일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 플렉서 힌지(86)는 사용자가 트랙 표면(74)을 아래로 누를 때 휘어질 것이다. 플렉서(86)는 또한, 트랙 패드(72)를, 도 5에 도시된 실시예에서 수평인, 중립 방향으로 밀 것이다. 이러한 방식으로, 사용자는 사실상 트랙 표면(74) 상의 어디라도 아래로 눌러서, 움직임 인디케이터(78)가 이 누름을 등록할 것임을 의미하는 "픽(pick)"을 야기할 수 있다. 이는, 개별 트랙 구역들과 픽 구역들을 통합하고 있는 종래의 컨택트 패드와 대조된다. 트랙 표면(74)의 어디라도 픽할 수 있는 것은, 사용자에게 더 많은 직관적이고 유쾌한 인터페이스를 제공할 것이다. 예를 들어, 사용자는 하나의 손가락으로, 트랙 표면(74)에서 손가락을 제거하지 않은 상태에서, 트랙킹 및 버튼 신호들을 생성할 수 있다. 대조적으로, 개별 트랙 및 픽 구역들을 구비한 트랙 패드를 조작하는 사용자는, 가령, 트랙킹을 위해 오른손을 사용하고 피킹(picking)을 위해 왼손을 사용할 수 있거나, 또는 트랙킹을 위해 집게 손가락을 사용하고 피킹을 위해 엄지 손가락을 사용할 수 있다.
프레임(76)의 연장 또는 개별 부재일 수 있는 숄더(90)는, 트랙 패드(72)의 일부, 가령, 보강재(84)에 접촉함으로써, 트랙 패드(72)가 그 중립 위치를 지나가버리는 것을 방지한다. 이러한 방식으로, 트랙 표면(74)은 프레임(76)의 상면과 실질적으로 같은 높이를 유지할 수 있다. 트랙 패드(72)와 숄더(90) 사이의 컨택트에 충격을 완화하기 위해, 숄더(90)와 함께 통합되는 충격 흡수기 또는 업스톱(미도시)이 존재할 수 있다.
이해되는 바와 같이, 트랙 표면(74)을 누름에 의해 생성되는 픽은, 스크린 상에서 아이템을 선택하는 것, 파일 또는 문서를 여는 것, 인스트럭션들을 실행하는 것, 프로그램을 시작하는 것, 메뉴를 보는 것 및/또는 유사한 것들을 포함할 수 있다. 버튼 기능들은 또한, 전자 시스템을 통해 네비게이팅하는 것을 더 용이하게 하는 기능들, 가령, 확대하는 것, 스크롤하는 것, 상이한 메뉴들을 오픈하는 것, 입력 포인터를 원위치시키는 것(home), 엔터하는 것, 삭제하는 것, 삽입하는 것, 페이지 업/다운하는 것 등과 같은 키보드 관련 동작들을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
플렉서 힌지(86)는 가능한 최소의 수직 공간 내에서 움직임가능한 트랙 패드를 허용한다. 플렉서 힌지(86)는 얇고 일반적으로 트랙 패드(72)의 하부 층에 평행하게 위치되어, 결과적으로 플렉서 힌지(86)가 트랙 패드(72)의 두께에 상당히 부가되는 것은 아니기 때문에, 최소 수직 공간이 달성된다. 따라서, 이러한 구성은 아주 얇은 랩톱 컴퓨터들(또는 다른 아주 얇은 장치들)에서의 사용을 위해 실현가능하다. 그러한 아주 얇은 랩톱 컴퓨터 어플리케이션들에서는, 수직 공간이 극도로 제한된다. 과거에는, 전기 컴포넌트들의 크기가 종종, 작은 전기 장치들이 제조되는 방법에 대한 제한 요소였다. 오늘날, 전기 컴포넌트들은 점진적으로 소형화되고 있는데, 이는 기계적 컴포넌트들(가령, 움직임가능 트랙 패드들)이 이제 중요한 크기 제한 컴포넌트들일 수 있다는 것을 의미한다. 이를 이해한다면, 선형적 작동(예를 들면, 코일 스프링 등에 의해 움직임가능한 트랙 패드를 지지하는 것)이 일부 어플리케이션에 있어서 이상적이지 않은 이유를 이해하기 쉽다. 또한, 스프링들을 이용하는 것은, 제조 공정에 불필요한 복잡성(파트 수의 증가, 고비용, 높은 실패율 등)을 부가할 수 있다. 스프링들의 다른 단점들은 몇몇 실시예들에서, 스프링이 촉각 스위치 힘 프로파일을 방해하거나 손상시킬 수 있다는 것이다. 대조적으로, 플렉서(86)는 트랙 표면(74)을 지나 실질적으로 일관된 느낌을 전달할 수 있고, 사용자에게 촉각 스위치 힘 프로파일의 보다 신뢰성있는 리프리젠테이션을 줄 수 있다.
이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6을 참조하면, 사용자가 트랙 패드(72)의 트랙 표면(74)을 누를 경우, 트랙 패드(72)는 아래 방향으로 피벗하고 그 아래에 배치된 스위치(78)를 활성화시킨다. 활성화된 경우, 스위치(78)는 입력 장치(70)에 연결된 전자 장치에 의해 사용될 수 있는 버튼 신호들을 생성한다. 플렉서(86)는 트랙 패드(72)가 실질적으로 하나의 축 주위에서만 움직이도록 제지할 수 있다. 이는 가령, 배면(rear side)과 같은 트랙 패드(72)의 일면 상에서 축을 따라 배열되는 다수의 플렉서들을 이용하여 달성될 수 있다. 또한, 트랙 패드(72)가 (가령, 필요한 경우 보강재(84)의 포함에 의해) 딱딱하게 제조된 경우, 레벨링 아키텍처가 달성된다. 딱딱한 트랙 패드(72)의 플렉서 힌지(86)로의 결합은 트랙 패드(72)가, 중심을 벗어나 연결되는(articulated off-center) 경우, 평평하게(level) 유지하게 해준다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 장치(100)를 나타낸다. 도 7은 랩톱 컴퓨터에서 사용되도록 도시된 입력 장치(100)의 사시도이다. 도 8은 입력 장치(100)에서 사용되는 결합해체된 트랙 패드(101)의 분해도이다.
도 7에서 전반적으로 100으로 도시된 입력 장치는, 랩탑 컴퓨터 프레임(104)에 배치되는 누름가능한 터치-감지 트랙 패드(101)이다. 컴퓨터 프레임(104)에 설치된 바와 같이, 사용자에게 보이는 입력 장치(100)의 유일한 부분은, 컴퓨터 프레임(104)과 같은 높이가 될 수 있는 트랙 표면(102)이다. 도시된 실시예에서, 트랙 표면(102)은 유리이다. 유리는 유전체, 저마찰, 내구성, 미적 표면을 제공한다. 일 실시예에서, 트랙 표면(102)은 약간 프로스팅된(frosted) 유리로 이루어져 있다. 다른 실시예에서, 트랙 표면(102)은 세라믹, 플라스틱 등일 수 있다. 만약 입력 장치(100)가 용량성 감지에 기초하는 경우, 트랙 표면(102)은 유전체 재료여야 한다. 트랙 표면(102)의 전 단부(즉, 사용자에 가장 인접한)는 미드 포인트(mid point)(201) 및 코너(corner)(203)를 갖는다. 트랙 표면(102)은, 최전단부(extreme front end)(201)의 미드 포인트에서 픽될 경우, 대략 0.2 mm를 움직인다. 도시된 실시예의 레벨링(leveling) 아키텍처 및 딱딱함으로 인해, 트랙 표면(102)은, 전단부(203)의 최좌측 또는 최우측 코너에서 픽될 경우, 대략 0.4mm만을 움직여, 입력 장치(100)를, 매우 얇은 랩톱들 또는 누름가능한 트랙 패드가 바람직한 다른 매우 얇은 어플리케이션들에서의 사용에 적합하게 한다.
도 8에 잘 도시된 바와 같이, 유리(102)의 바로 아래에 잉크층(106)이 있다. 잉크(106)는 미(cosmetic)를 위한 것으로, 컴퓨터 프레임(104)의 컬러와 컬러-매칭될 수 있다. 대안적으로, 잉크(106)는 컴퓨터 프레임(104)과 다른 컬러, 예를 들어, 상이한 쉐이드(shade)의 유사한 컬러 또는 대조 컬러일 수 있다. PSA(pressure-sensitive adhesive)층(108)은 유리(102)를 PCB(110)의 상면에 부착시킨다. 제2 PSA층(112)은 PCB(110) 하면을 보강재(114)의 상면에 부착시킨다.
도시된 실시예에서, PSA 층들(110, 112)은 인접 층들(106, 110, 114)과 일치하도록 형상화된 시트들로 도시되어 있다. 변형들, 예를 들어, 인접 층들 사이의 파손을 제어하기 위해 딱딱한 포스트 또는 에폭시 글루(glue) 등을 수용하는 커팅 홀들이 층들(110, 112) 내에 이루어질 수 있다. 대안적으로, PSA 층들(110, 112)은, 글루의 전체 페리미터(perimeter)에 대한 여지를 두기 위해, 그들의 페리미터들에서 절단될 수 있다. 이러한 변경들은 높은 전단(shear) 부하를 받을 때 인접 층들 간의 결합을 강화할 수 있다. PSA는 본 명세서에서 예로서 설명되며, 층들을 접착하는 다른 수단, 예컨대 양면 테이프, 글루 또는 시멘트도 사용될 수 있다.
PCB들은 일반적으로 그들에 대한 소정의 고유 플렉스(flex)를 가지며, 보강재(114)가 트랙 패드(101)의 강도를 증가시키기 위해 실질적으로 이를 교정한다. 보강재(114)는 그의 무게를 선택적으로 줄이기 위해 그리고/또는 그의 강도를 선택적으로 조정하기 위해 컷아웃들(116a)을 가질 수 있다. 후술하는 바와 같이, 다른 컷아웃들, 예를 들어 118a는 무게를 줄이는 (또는 강도를 조정하는) 것은 물론, PCB(110)와 플렉스(120) 상에 통합된 센서들 사이의 전기적 접촉을 허가하는 데 사용된다. 상부의 PSA 층(112)은 대응하는 컷아웃들(116b, 118b)을 갖는다.
일반적으로, 보강재(114)는 공간 감지 어플리케이션들(예컨대, 초박형 랩탑, 미디어 장치, 이동 전화, 스마트폰 등)에서 사용하기에 충분하도록 강하고, 가볍고(즉, 밀도가 낮고), 얇아야 한다. 이상적인 보강재는 매우 강하고, 매우 가벼운 동시에 매우 얇을 것이다. 그러나, 이러한 세 가지 품질(강도, 가벼운 무게, 얇음)은 트레이드오프(tradeoff)로서 간주될 수 있으며, 예컨대 주어진 재료에 대한 강도와 무게 사이에는 일반적으로 트레이드오프가 존재한다. 도시된 실시예에서, 보강재(114)는 강철로 제조된다. 강철은 적당히 무겁지만, 매우 강하므로 절충적인 재료이다. 강철로 구성된 보강재(114)는 그의 높은 강도 때문에 비교적 얇게 제조될 수 있다. 다른 재료들, 예컨대 알루미늄 또는 티타늄도 사용될 수 있다. 티타늄은 매우 가볍지만, 강철보다 비쌀 수 있다.
다른 실시예들에서는, 클래드(clad) 보강재들, 특히 다양한 금속 또는 다른 재료들로 형성된 클래드 금속 보강재들이 사용될 수 있다. 예컨대, 상부 강철 층(119) 및 하부 강철 층(121)에 의해 둘러싸인 알루미늄 코어(117)로 구성된 예시적인 클래드 금속 보강재(115)가 도 9에 도시되어 있다. 강철은 알루미늄의 내부 코어(117)보다 높은 탄성률(탄성 계수라고도 함)을 갖는다. 탄성률은 힘이 가해질 때 탄력적으로(즉, 비영구적으로) 변형되는 물체 또는 물질의 경향에 대한 수학적 설명이다. 높은 탄성률을 갖는 재료(예컨대, 강철)는 낮은 탄성률을 갖는 재료(예컨대, 알루미늄)보다 강하다. 이것은 소정의 조건들 하에서 보강재의 휨이 탄성률과 면적 이차 모멘트의 곱에 역비례하기 때문에 중요하다. 이것은 알루미늄 코어와 강철 외부 층들을 갖는 보강재(115)와 동일한 크기 및 형상의 알루미늄으로만 제조된 보강재가 더 가볍지만, 그만큼 강하지는 않을 것임을 의미한다.
클래드 효과(즉, 높은 탄성률 재료들을 가벼운 코어 상의 외부 층들로서 사용함으로써 강도가 증가하는 효과)는 빌딩을 건축할 때 I 빔들에서 발생하는 효과와 유사하지만, I 빔들에서는 탄성률이 아니라 면적 이차 모멘트가 조정된다. 이것은 I 빔들과 같이 더 높은 면적 관성 모멘트를 갖는 빔들이 동일 면적을 갖는 다른 빔들에 비해 더 자주 빌딩 건축에서 보이는 이유이다.
다른 실시예들에서, 보강재들은 유리, 세라믹, 텅스텐 탄화물, 탄소 섬유 복합재 및 금속 기반 복합재를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적절한 구조 재료로 제조될 수 있다. 이러한 구조 재료들은 매우 가볍고 얇아서, 얇고 가벼운 휴대용 전자 장치들에서 보강재들로서 사용하기에 바람직하게 된다.
PCB(110)는 상면 상에 전극층(도시되지 않음) 및 하면 상에 움직임 센서(126)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 움직임 센서(126)는 기계 스위치이다(도 8 및 11 참조). 움직임 센서(126)는 다양할 수 있다. 일반적으로, 촉각 스위치들이 사용될 수 있다. 구체적으로, 이것은 노출된, 패키지된 또는 봉입된 금속 돔 스위치일 수 있다. 사용자가 트랙 표면(102) 위를 누를 때, 플렉서 힌지(flexure hinge; 122)가 트랙 패드(101)의 변위를 허가하여, 움직임 센서(126)가 세트 스크류(128)와 접촉할 수 있게 한다. 스위치(126)는 시스템의 다른 부품들에 전기적으로 접속되므로(예컨대, PCB(110) 상에 실장되므로), 사용자가 센서(126)를 구동하기 위해 충분히 멀리 아래로 누를 때마다 픽 신호(pick signal)가 기록되고 처리될 것이다.
세트 스크류(128)는 중립 위치에서 움직임 센서(126)로부터 임의의 오프셋 변위를 증가시키거나 완전히 제거하도록 조정될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 중립 위치에서 움직임 센서(126)와 세트 스크류(128) 사이에 작은 오프셋이 존재할 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 세트 스크류(128)는 중립 위치에서 스위치(126)에 직접 접할 수 있다.
이제, 도 8, 10 및 12를 참조하여 플렉서(122)가 설명된다. 도시된 실시예에서는, 2개의 플렉서(122)가 센서(126)에 대향하는 트랙 패드(101)의 일측을 따라 부착된다. 이러한 배열은 트랙 패드(101)가 일반적으로 플렉서들(122)의 위치에 의해 정의되는 축에 대한 피벗으로서 움직이게 한다. 플렉서들(122)의 물리적 분리는 레벨링 아키텍처를 설정하는 데 도움이 된다. 그러나, 사용자가 트랙 표면(102) 위를 중심으로부터 벗어나서 누르는 경우에는 수직 축(예컨대, 플렉서들(122)의 위치에 의해 정의되는 축에 수직인, 트랙 표면의 중간선 상의 축)에 대한 소정량의 트위스트가 발생할 수도 있을 것이다. 이러한 트위스트는 일부는 (보강재(114)가 사용되는 경우에도) 트랙 패드(101)의 유연성에 기인하고, 일부는 플렉서들(122)의 가변적인 휨에 기인한다. 이러한 트위스트는 예를 들어 더 강한 보강재에 의해 그리고/또는 더 많은 또는 더 강한 플렉서들을 이용하여 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 전술한 바와 같이, 도시된 실시예에서, 트랙 표면(102)은 중심에서 벗어나서(예컨대, 도 7의 코너 203에서) 누를 때 약 0.4mm 움직이고, 그의 중심선 상에서(예컨대, 도 7의 201에서) 누를 때에는 약 0.2mm만 움직인다. 이러한 극히 적은 양의 트위스트는 트랙 패드(101)의 성능을 저하시키지 않는다.
플렉서(122)는 상부 플렉서 부분(130) 및 하부 플렉서 보강재 부분(132)을 갖는다. 플렉서 부분(130)은 얇은 탄성 재료, 예컨대 얇은 스프링 강철로 제조될 수 있다. 유연한 컴포넌트가 휨 스트레스를 받을 때, 휨으로서 나타나는 불안정이 유발될 수 있다. 이러한 불안정을 완화하기 위하여, 플렉서 부재들(130)은 일반적으로 이들이 가장 휘기 쉬운 축에 대해 실질적으로 평행하게 배향되는 슬롯들(134)을 갖는다. 플렉서 보강재들(132)은 이들이 프레임(104)에 부착되는 영역에서 플렉서들(122)을 강화한다. 도시된 실시예에서, 각각의 플렉서(122)는 플렉서 부재(130) 내의 구멍들(136a) 및 보강재(114) 내의 구멍들(136b)을 통과하는 3개의 파스너(136)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 각각의 플렉서(122)는 플렉서들(122)을 프레임(104)에 고정하기 위해 플렉서(122) 내의 구멍들(138a) 및 프레임(104) 내의 구멍들(138b)을 통과하는 2개 이상의 배면 파스너(138)를 더 갖는다. 3개의 파스너(136) 및 2개의 배면 파스너(138)가 도시되지만, 파스너들의 타입 및 수는 변할 수 있다.
도 8 및 13에 도시된 바와 같이, 보강재(114)의 연장부들(146) 위에 그리고 프레임(104)의 연장부 또는 숄더 아래에 2개의 업스톱(upstop; 140)이 배치된다. 이러한 배열은 트랙 패드(101)가 누름 사이클 후에 중립 위치를 벗어나는 것을 방지하여, 트랙 표면(102)을 프레임(104)의 표면과 실질적으로 같은 높이에 유지한다. PSA(144)는 업스톱(140)을 프레임(104)에 부착하는 데 사용될 수 있다. 대안으로, PSA(144)는 업스톱(140)을 보강재(114)에 부착하는 데 사용될 수 있다. 누름 사이클 후에, 플렉서들(122)은 트랙 패드(101)를 중립 위치를 향해 뒤로 민다. 도시된 실시예에서, 보강재(114)의 연장부들(146)은 프레임(104) 아래에 배치된 업스톱(140)과 접촉한다. 업스톱(140)은 유연한 충격 흡수기로서 작용하여, 보강재(114)가 실질적으로 단단할 수 있는 프레임(104)과 실제로 접촉하는 것을 방지한다. 업스톱(140)에 적합한 재료들은 플라스틱, 폼(foam), 고무, Mylar?로 알려진 2축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트(boPET) 폴리에스테르 필름 등을 포함할 수 있다. 트랙 패드(101)가 중립 위치로 되돌아갈 때 보강재(114)와 프레임(104) 사이의 충격을 흡수함으로써, 업스톱(140)은 누름 사이클 후에 바람직하지 않은 음향 잡음을 선택적으로 줄일 수 있다. 업스톱(140)은 충격을 흡수하고 트랙 패드(101)의 움직임의 상한을 프레임(104)과 실질적으로 같은 높이일 수 있는 중립 위치와 일치하도록 제한하는 이중 기능을 제공한다. 2개의 업스톱(140)이 도시되지만, 더 많거나 적은 업스톱이 사용될 수 있다.
플렉스(120)는 도 8 및 14에서 최상으로 보여질 수 있다. 트랙 패드(101)가 움직일 수 있으므로, 플렉스(120)는 트랙 패드(101)가 움직일 때 그와 함께 움직일 수 있어야 한다. 이것은 입력 장치(100)가 내장된 전자 장치, 예컨대 랩탑 컴퓨터와 통신하도록 구성되는 컴퓨터 접속(152)과 PCB(110)와 통신하도록 구성되는 센서 접속(154) 사이에 연장하는 유연한 전기적 접속(150)을 제공함으로써 달성된다. 플렉스(120)의 상면에 집적 회로들(156)이 배치된다. 집적 회로들(156)은 예를 들어 사용자의 손가락이 트랙 표면(102)과 접촉할 때 이를 판독하여 손가락의 움직임을 결정하는 것과 같은 기능들을 제공하는 용량 센서의 심장부를 형성하기 위해 PCB(110) 상의 전극층으로부터 데이터를 수신하고 처리한다. 한정이 아니라 예로서 PCB 기반 센서가 설명된다. 스탬핑된 시트 금속, 플렉스 회로(예컨대, 폴리이미드), 기판, 예컨대 PET 기판 상에 인쇄된 도전성 잉크, 유리 상의 인듐 주석 산화물(ITO) 등과 같은 비(non)-PCB 센서들도 본 발명에서 사용될 수 있다. 장식 라벨(124)이 아래로부터 플렉스(120)를 커버한다. 조립된 입력 장치(100)는 도 10에서 아래로부터 보여진다.
도시되지 않았지만, 입력 장치(100)는 백라이팅될 수 있다. 예컨대, PCB(110)는 사용자가 낮은 조명에서 입력 장치(100)를 더 쉽게 볼 수 있게 하기 위해 어느 한쪽이 발광 다이오드(LED)들로 채워질 수 있다.
여기에 설명되는 입력 장치들은 전자 장치 내에 통합될 수 있거나, 개별적인 독립 장치들일 수 있다. 랩탑 컴퓨터에 통합된 입력 장치의 일례가 도 7에 도시되고, 앞에서 설명되었으며, 도 15는 미디어 플레이어(202)에 통합된 입력 장치(200)를 나타내고, 도 16은 이동 전화에 통합된 입력 장치(207)를 나타낸다. 한편, 도 17 및 18은 입력 장치(200)의 독립 유닛으로서의 일부 구현들을 나타낸다. 도 17에서, 입력 장치(200)는 데스크탑 컴퓨터(206)에 접속되는 주변 장치이다. 도 18에서, 입력 장치(200)는 미디어 플레이어(210)가 도킹되어 있는 도킹 스테이션(208)에 무선으로 접속되는 원격 제어기이다. 그러나, 원격 제어기(200)는 미디어 플레이어(210)(또는 다른 전자 장치)와 직접 상호작용하여 도킹 스테이션의 필요를 제거하도록 구성될 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 본 발명이 이용될 수 있는 미디어 플레이어용 도킹 스테이션의 일례는 본 명세서에 그 전체가 참고 문헌으로 포함되는, 2003년 4월 25일자로 "MEDIA PLAYER SYSTEM"이라는 제목으로 출원된 미국 특허 출원 제10/423,490호에서 발견될 수 있다. 이러한 특정 실시예들은 한정이 아니며, 많은 다른 장치 및 구성이 이용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 15를 참조하여, 미디어 플레이어(202)가 더 상세히 설명된다. "미디어 플레이어"라는 용어는 일반적으로 예를 들어 뮤직 플레이어, 게임 플레이어, 비디오 플레이어, 비디오 레코더, 카메라 등과 같이 오디오, 비디오 또는 다른 이미지들과 같은 미디어를 처리하도록 전용화된 컴퓨팅 장치들을 지칭한다. 일부 예들에서, 미디어 플레이어들은 단일 기능을 포함하며(예컨대, 음악을 재생하도록 전용화된 미디어 플레이어), 다른 예들에서 미디어 플레이어들은 다수의 기능을 포함한다(음악을 재생하고, 비디오를 표시하고, 사진을 저장하는 등의 미디어 플레이어). 어느 경우에나, 이러한 장치들은 일반적으로 휴대 가능하여, 사용자가 이동하는 어는 곳에서나 음악을 듣거나, 게임 또는 비디오를 실행하거나, 비디오를 녹화하거나, 사진을 찍는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에서, 미디어 플레이어는 사용자의 포켓 안에 넣기 위한 크기를 갖는 핸드헬드 장치이다. 포켓 크기를 가짐으로써, 사용자는 장치를 직접 운반할 필요가 없으며, 따라서 장치는 사용자가 이동하는 거의 모든 곳에서 휴대될 수 있다(예컨대, 사용자는 랩탑 또는 노트북 컴퓨터와 같이 크고, 종종 무거운 장치를 운반하는 것에 의해 제한되지 않는다). 예컨대, 뮤직 플레이어의 경우, 사용자는 체육관에서 운동하는 동안에 장치를 사용할 수 있다. 카메라의 경우, 사용자는 산을 오르는 동안에 장치를 사용할 수 있다. 게임 플레이어의 경우, 사용자는 차 안에서 이동하는 동안에 장치를 사용할 수 있다. 더욱이, 장치는 데스크탑과 같은 기준 표면을 필요로 하지 않고 사용자의 손에 의해 조작될 수 있다. 도시된 실시예에서, 미디어 플레이어(202)는 사용자가 음악의 대형 모음(예컨대, 일부 예들에서는 최대 40,000개의 CD 품질의 노래들)을 저장할 수 있게 하는 포켓 크기의 핸드헬드 MP3 뮤직 플레이어이다. 예컨대, MP3 뮤직 플레이어는 캘리포니아 쿠퍼티노의 애플사에 의해 제조되는 MP3 플레이어들의 iPod 패밀리 중 하나에 대응할 수 있다. 여기에 도시된 MP3 뮤직 플레이어는 음악 및/또는 비디오를 저장하고 재생하는 데에 주로 사용되지만, 캘린더 및 전화 리스트들을 저장하고, 게임들을 저장 및 실행하고, 사진들을 저장하는 등의 추가적인 기능을 포함할 수도 있다. 실제로, 일부 예들에서 이것은 운반성이 뛰어난 저장 장치로서 기능할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 미디어 플레이어(202)는 미디어 플레이어(202)에 대한 컴퓨팅 동작들을 제공하기 위한 다양한 전기 컴포넌트들(집적 회로 칩들 및 다른 회로를 포함함)을 내부에 둘러싸는 하우징(222)을 포함한다. 또한, 하우징(222)은 미디어 플레이어(202)의 형상 또는 형태도 정의할 수 있다. 즉, 하우징(222)의 외형은 미디어 플레이어(202)의 물리적 외관을 구체화할 수 있다. 하우징(222) 내에 포함된 집적 회로 칩들 및 다른 회로는 마이크로프로세서(예를 들어, CPU), 메모리(예컨대, ROM, RAM), 전원(예컨대, 배터리), 회로 보드, 하드 드라이브, 다른 메모리(예컨대, 플래시) 및/또는 다양한 입출력(I/O) 지원 회로를 포함할 수 있다. 전기 컴포넌트들은 마이크로폰, 증폭기 및 디지털 신호 프로세서(DSP)와 같이 음악 또는 사운드를 입력 또는 출력하기 위한 컴포넌트들도 포함할 수 있다. 전기 컴포넌트들은 이미지 센서들(예컨대, 전하 결합 소자(CCD) 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)) 또는 광학 장치(예컨대, 렌즈들, 분할기들, 필터들)와 같이 이미지들을 캡처하기 위한 컴포넌트들도 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 미디어 플레이어(202)는 미디어 플레이어에 대량 저장 능력을 제공하는 하드 드라이브를 포함한다. 예컨대, 160 GB 하드 드라이브는 최대 40,000개의 노래, 약 200 시간의 비디오 또는 최대 25,000개의 사진을 저장할 수 있다. 이와 달리, 플래시 기반 미디어 플레이어들은 평균적으로 최대 128 MB 또는 약 2 시간의 음악을 저장한다. 하드 드라이브 용량은 다양할 수 있다(예컨대, 8, 16, 80, 160 GB 등). 하드 드라이브 외에, 도시된 미디어 플레이어(202)는 재충전 가능한 리튬 이온 배터리와 같은 배터리도 포함한다. 이러한 타입의 배터리들은 미디어 플레이어에 약 30시간의 연속 음악 재생 시간 또는 5시간의 비디오 재생 시간을 제공할 수 있다.
미디어 플레이어(202)는 디스플레이 스크린(224) 및 관련 회로도 포함한다. 디스플레이 스크린(224)은 그래픽 사용자 인터페이스는 물론, 다른 정보(예컨대, 텍스트, 객체, 그래픽)를 사용자에게 표시하는 데 사용된다. 예컨대, 디스플레이 스크린(224)은 액정 디스플레이(LCD)일 수 있다. 하나의 구체적인 실시예에서, 디스플레이 스크린은 대낮은 물론, 낮은 조명 조건에서도 선명한 가시성을 제공하기 위한 LED 백라이트를 갖춘 320 X 240 픽셀 고해상도 디스플레이 LCD 디스플레이에 대응한다. 도시된 바와 같이, 디스플레이 스크린(224)은 하우징(222) 내의 개구(225)를 통해 그리고 개구(225)의 정면에 배치된 투명 벽(226)을 통해 미디어 플레이어(202)의 사용자에게 보인다. 투명 벽(226)은 투명하지만, 미디어 플레이어(202)의 형상 또는 형태를 정의하는 데 도움이 되므로 하우징(222)의 일부로서 간주할 수 있다.
미디어 플레이어(202)는 전술한 것들 중 어느 하나와 같은 터치 패드(200)도 포함한다. 터치 패드(200)는 일반적으로 터치 패드(200) 상에서의 조작을 위해 손가락을 수용하기 위한 터치 가능한 외면을 포함한다. 도시된 실시예에서, 터치 패드(200)는 원형이지만, 그의 형상은 예를 들어 직사각형, 정사각형 등과 같이 다양할 수 있다. 도 15에는 도시되지 않지만, 터치 가능한 외면(231) 아래에는 센서 배열이 존재한다. 센서 배열은 복수의 센서를 포함하며, 이들 센서는 손가락이 이들 위에 놓이거나, 이들을 두드리거나, 이들 위를 지나갈 때 구동하도록 구성된다. 가장 간단한 예에서, 손가락이 센서 위에 놓일 때마다 전기 신호가 발생한다. 주어진 시간 프레임에서의 신호들의 수는 터치 패드 상에서의 손가락의 위치, 방향, 속도 및 가속도를 지시할 수 있는데, 즉 더 많은 신호는 사용자가 그의 손가락을 더 많이 움직인 것을 나타낸다. 대부분의 경우에, 신호들은 신호들의 수, 조합 및 주파수를 위치, 방향, 속도 및 가속도 정보로 변환하는 전자 인터페이스에 의해 모니터링된다. 이어서, 이러한 정보는 미디어 플레이어(202)에 의해 디스플레이 스크린(224) 상에서 원하는 제어 기능을 수행하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 사용자는 터치 패드(200) 주위에서 손가락을 돌림으로써 노래들의 리스트를 통해 쉽게 스크롤할 수 있다.
위에 더하여, 터치 패드는 미디어 플레이어(202)의 동작과 관련된 선택들을 행하거나 명령들을 발행하기 위한 하나 이상의 전용 제어 기능을 제공하도록 구성되는 가동 버튼도 포함할 수 있다. 예컨대, MP3 뮤직 플레이어의 경우, 버튼 기능들은 메뉴의 개방, 노래 재생, 노래의 고속 진행, 메뉴 찾기, 선곡 등과 관련될 수 있다. 대부분의 경우, 버튼 기능들은 기계적 클릭킹 액션을 통해 구현된다.
하우징(222)에 대한 터치 패드(200)의 위치는 다양할 수 있다. 예컨대, 터치 패드(200)는 미디어 플레이어(202)의 조작 동안에 사용자가 액세스할 수 있는 하우징(222)의 임의의 외면(예컨대, 상부, 측부, 전면 또는 배면)에 배치될 수 있다. 대부분의 경우, 터치 패드(200)의 터치 감지면(231)은 사용자에게 완전히 노출된다. 도시된 실시예에서, 터치 패드(200)는 하우징(222)의 하부 전면 영역에 배치된다. 더욱이, 터치 패드(230)는 하우징(222)의 표면 아래에 오목하거나, 그 표면과 같은 높이이거나, 그 표면 위로 연장할 수 있다. 도시된 실시예에서, 터치 패드(200)의 터치 감지면(231)은 하우징(222)의 외면과 실질적으로 동일 높이를 갖는다.
터치 패드(200)의 형상도 다양할 수 있다. 원형으로 도시되지만, 터치 패드는 환형, 직사각형, 삼각형 등일 수도 있다.
미디어 플레이어(202)는 홀드 스위치(234)도 포함할 수 있다. 홀드 스위치(234)는 터치 패드 및/또는 이와 관련된 버튼들을 활성화 또는 비활성화하도록 구성된다. 이것은 일반적으로 예를 들어 미디어 플레이어가 사용자의 포켓 안에 보관될 때 터치 패드 및/또는 버튼들에 의한 원하지 않는 명령들을 방지하기 위해 행해진다. 비활성화시에, 버튼들 및/또는 터치 패드로부터의 신호들은 전송되지 않거나, 미디어 플레이어에 의해 무시된다. 활성화시에, 버튼들 및/또는 터치 패드로부터의 신호들은 전송되며, 따라서 미디어 플레이어에 의해 수신되고 처리된다.
더욱이, 미디어 플레이어(202)는 하나 이상의 헤드폰 잭(236) 및 하나 이상의 미디어 포트(238)도 포함할 수 있다. 헤드폰 잭(236)은 미디어 장치(202)에 의해 출력되는 사운드를 듣도록 구성되는 헤드폰들과 관련된 헤드폰 커넥터를 수용할 수 있다. 한편, 데이터 포트(238)는 범용 컴퓨터(예컨대, 데스크탑 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터)와 같은 호스트 장치로 데이터를 전송하고 그로부터 데이터를 수신하도록 구성되는 데이터 커넥터/케이블 어셈블리를 수용할 수 있다. 예컨대, 데이터 포트(238)는 미디어 장치(202)에 대해 오디오, 비디오 및 다른 이미지들을 업로드 또는 다운로드하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 데이터 포트는 노래 및 재생 리스트, 오디오 서적, 전자 서적, 사진 등을 미디어 플레이어의 저장 메커니즘 내에 다운로드하는 데 사용될 수 있다.
데이터 포트(238)는 다양할 수 있다. 예컨대, 데이터 포트는 PS/2 포트, 직렬 포트, 병렬 포트, USB 포트, 파이어와이어 포트 등일 수 있다. 일부 예들에서, 데이터 포트(238)는 케이블에 대한 필요를 제거하기 위해 무선 주파수(RF) 링크 또는 광학 적외선(IR) 링크일 수 있다. 도 12에는 도시되지 않았지만, 미디어 플레이어(202)는 미디어 플레이어(202)에 전력을 전달하도록 구성되는 전력 커넥터/케이블 어셈블리를 수용하는 전력 포트도 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 데이터 포트(238)는 데이터 및 전력 포트 양자로서 기능할 수 있다. 도시된 실시예에서, 데이터 포트(238)는 데이터 및 전력 능력 모두를 갖는 파이어와이어 포트이다.
하나의 데이터 포트만이 도시되지만, 이것은 한정이 아니며, 다수의 데이터 포트가 미디어 플레이어 내에 포함될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 유사한 맥락에서, 데이터 포트는 다중 데이터 기능을 포함할 수 있는데, 즉 다수의 데이터 포트의 기능을 단일 데이터 포트 내에 통합할 수 있다. 더욱이, 하우징 상의 홀드 스위치, 헤드폰 잭 및 데이터 포트의 위치는 다양할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 즉, 이들은 도 15에 도시된 위치들로 한정되지 않는다. 이들은 하우징 상의 거의 어느 곳에나(예를 들어, 전면, 배면, 측면, 상부, 하부) 배치될 수 있거나, 일부 실시예들에서는 존재하지 않을 수도 있다. 예컨대, 데이터 포트는 도시된 바와 같이 상면이 아니라 하우징의 하면에 배치될 수 있다.
도 16을 다시 참조하여, 이동 전화(207)가 더 상세히 설명된다. 전화(207)는 스마트폰일 수 있다. 이동 전화(207)는 프레임(209) 및 터치 감지 스크린(211)을 포함한다. 캘리포니아 쿠퍼티노의 애플사에 의해 제조되는 아이폰 상에서 사용되는 것과 유사한 다중 터치 스크린일 수 있는 터치 감지 스크린(211)은 눌러질 때 프레임(209)에 대해 변위되게 함으로써 클릭 가능해질 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 전술한 누름 가능한 입력 장치들과 같은 버튼 기능이 전화(207)에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 촉각 및/또는 청각 피드백이 버튼 기능에 통합될 수 있다. 예컨대, 스크린(211)을 누르는 것은 소정의 기능을 활성화할 뿐만 아니라, 가청 클릭킹 사운드도 생성할 수 있다. 클릭킹 사운드는 (예컨대, 기계 스위치 자체에 의해) 기계적으로 생성될 수 있고 그리고/또는 (예컨대, 사용자가 충분히 멀리 누를 때마다 활성화되는 스피커를 통해) 전기적으로 생성될 수 있다. 더욱이, 촉각 피드백, 예컨대 기계 스위치를 확실히 클릭함으로써 생성되는 기계적 피드백 또는 픽이 검출될 때 트리거되는 진동이 생성될 수 있다. 특히 이동 전화(207)와 관련하여 설명되지만, 촉각 및/또는 청각 피드백은 여기에 설명되는 임의의 실시예(예컨대, 랩탑 트랙 패드, 미디어 플레이어 트랙 패드 또는 스크린, 원격 제어 트랙 패드 등)의 버튼 기능에 통합될 수 있다.
(도시되지 않은) 다른 실시예에서, 이동 전화는 전술한 트랙 패드들과 같은 터치 감지형 누름 가능 트랙 패드와 더불어 비 터치 감지 스크린(즉, 전통적인 스크린)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 스크린은 디스플레이로서 기능하는 반면, 트랙 패드는 예컨대 디스플레이 상에서 커서를 움직이고, 또한 버튼 기능을 포함할 수 있다. 즉, 누름 가능 트랙 패드는 도 16을 참조하여 설명된 실시예의 경우와 같이 스크린 자체를 누르는 대신에 개별 스크린과 연계하여 이동 장치에 사용될 수 있다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 입력 장치(282)를 포함하는 원격 제어기(280)의 간단한 블록도가 도시되어 있다. 예컨대, 입력 장치(282)는 본 발명의 전술한 입력 장치들 중 어느 하나에 대응할 수 있다. 입력 장치(282)는 터치 패드(284) 및 스위치(286)를 포함한다. 터치 패드(284) 및 스위치(286)는 수신 능력을 갖는 전자 장치가 무선 통신 링크를 통해 정보를 수신할 수 있도록 무선 통신 링크를 통해 정보를 전송하도록 구성되는 무선 송신기(288)에 연결되어 동작가능하다. 무선 송신기(288)는 다양할 수 있다. 예컨대, 이것은 FM, RF, 블루투스, 802.11 초광대역(UWB), 적외선(IR), 자기 링크(유도) 등과 같은 무선 기술들에 기초할 수 있다. 도시된 실시예에서, 무선 송신기(288)는 IR에 기초한다. IR은 일반적으로 적외선 방사를 통해 데이터를 운반하는 무선 기술들을 지칭한다. 따라서, 무선 송신기(288)는 일반적으로 IR 제어기(290)를 포함한다. IR 제어기(290)는 터치 패드(284) 및 스위치(286)로부터 보고되는 정보를 취하고, 이러한 정보를 예컨대 발광 다이오드(292)를 이용하여 적외선 방사선으로 변환한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 트랙 표면은 유리로 제조될 수 있다. 유리는 마찰이 적고, 견고하고, 미적인 표면을 제공하는 외에도 불투명한 표면들(예컨대, 플라스틱, 세라믹 등)이 제공하지 못하는 옵션들을 제공한다. 예컨대, 일 실시예에서, 트랙 패드(101)는 예컨대 광, 텍스처화된(textured) 유리 또는 이들의 조합을 이용하여 개별 구역들로 구획될 수 있다. 각각의 구역은 상이한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 구역은 (커서를 움직일 수 있는) 트랙 구역일 수 있고, 다른 구역은 (버튼 기능을 활성화하기 위해 눌러질 수 있는) 픽 구역일 수 있다.
도 20a-20e는 트랙 패드(300)에 대한 예시적인 구획 옵션들을 나타낸다. 도 20a는 단일 구역(302)을 갖는 유리로 제조된 투명 또는 반투명 트랙 패드(300)를 나타내는데, 전체 트랙 표면이 버튼 기능을 활성화하기 위해 눌러질 수 있다. 도 20b는 상부 트랙 표면(304) 및 단일 픽 구역(306)을 갖는 트랙 패드(300)를 나타낸다. 트랙 표면(304)과 픽 구역(306)을 분리하는 라인(308)은 텍스처화된 유리 표면에 의해 LED 측면 조명, LED 측면 조명을 갖는 IR 잉크, 전기 발광, 자기 잉크, 2톤(two-tone) 롤링 와이어 등을 이용하여 생성될 수 있다. 도 20c는 2개의 픽 구역(310, 312)을 갖는 대안 실시예를 나타낸다. 이러한 구역들은 개별 버튼 기능들, 예컨대 "좌측 클릭" 및 "우측 클릭"과 관련될 수 있다. 도 20d는 좌측으로 바이어스된 2개의 트랙 구역을 나타내는데, 즉 좌측 픽 구역(314)이 우측 픽 구역(316)보다 크다. 도 20e는 우측으로 바이어스된 2개의 트랙 구역을 나타내는데, 즉 좌측 픽 구역(318)이 우측 픽 구역(320)보다 작다. 도 20f는 3개의 픽 구역(322)을 나타낸다. 도 20에 도시된 구획 옵션들은 한정이 아니라 예시적으로 제공된다.
일 실시예에서, 트랙 및 픽 구역들은 사용자에 의해 선택될 수 있다. 예컨대, 사용자는 구획 라인(들)을 턴오프할 수 있으며, 따라서 트랙 패드는 도 7에 도시된 실시예와 현재 유사하게 기능하는, 그의 트랙 표면 상의 어느 곳에서나 픽될 수 있는 트랙 패드에 대응하는 도 20a에 도시된 것과 유사하다. 사용자가 나중에 좌측 및 우측 픽 구역을 갖는 더 전통적인 트랙 패드를 원하는 경우, 사용자는 트랙 패드를 트랙 패드의 대응하는 기능 변경과 더불어 도 20c에 도시된 바와 같이 나타나도록 구성할 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 트랙 패드 상에 구획 라인들을 표시하는 것에 더하여, 유리(아니면 투명 또는 반투명) 트랙 표면(326)을 갖는 트랙 패드(324)는 풀 픽셀 디스플레이로도 기능할 수 있다. 일 실시예에서, 트랙 표면(326)은 예컨대 전자 종이/전자 잉크, LCD, 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD) 등을 이용하는 액티브 매트릭스 디스플레이일 수 있다.
E ink(등록상표)는 MA, 캠브리지의 E Ink 사에 의해 개발된 일 타입의 전자 종이에 대한 상표이다. E ink의 주요 컴포넌트들은 대략 사람의 머리카락의 직경을 갖는 수백만 개의 작은 마이크로캡슐(327)이다. 도 22에 도시된 일 실시예에서, 각각의 마이크로캡슐은 투명한 유체(332) 내에 부유된 양전하 백색 미립자들(328) 및 음전하 흑색 미립자들(330)을 포함한다. 음의 전기장(334)이 인가될 때, 백색 미립자들은 마이크로캡슐의 상부로 이동하여 판독자에게 보이게 된다. 이것은 표면이 그 스폿에서 백색으로 보이게 한다. 이와 동시에, 반대 전기장(336)은 흑색 미립자들을 마이크로캡슐의 하부로 당겨서 숨겨지게 한다. 이러한 프로세스를 반전시킴으로써, 흑색 미립자들이 캡슐의 상부에 나타나서, 이제 표면이 그 스폿에서 어둡게 보이게 된다. 상부(338) 및/또는 하부(340) 전극들은 투명하며, 따라서 사용자는 컬러 미립자들을 볼 수 있다.
E Ink 전자 디스플레이를 형성하기 위하여, 회로 층이 적층된 플라스틱 필름의 시트 상에 잉크가 인쇄된다. 회로는 디스플레이 드라이버에 의해 제어될 수 있는 픽셀들의 패턴을 형성한다. 이러한 마이크로캡슐들은 액체 "캐리어 매체" 내에 부유되어, 기존의 스크린 인쇄 프로세스들을 이용하여 유리, 플라스틱, 섬유, 심지어 종이를 포함하는 사실상 모든 표면 상에 인쇄될 수 있다. Polymer Vision 사에 의해 2004년 2월에 예시적인 E ink 디스플레이가 공개되었다. 이 디스플레이는 5인치의 대각선, 85 dpi의 해상도 및 2cm의 휨 반경을 갖는 유기물 기반 쿼터 VGA(QVGA)(즉, 320 X 240 픽셀) 액티브 매트릭스 디스플레이이다. 이 디스플레이는 반사 E Ink의 200 마이크로미터 정면 평면과, 폴리머 전자 기반 픽셀 구동을 포함하는 25 마이크로미터 두께의 액티브 매트릭스 배면 창을 결합하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에서 유리 표면은 트랙 표면으로서 사용될 수 있다. 이상적으로는, 그러한 유리 표면은 수천 번의 트랙 패드 누름 사이클을 견디기 위해 낮은 마찰 계수를 갖고, 높은 투명도를 갖도록 깨끗하고, 오염물을 쉽게 모으거나, 쉽게 긁히거나, 피부에 거슬리지 않고, 마지막으로 기계적으로 강해야 한다.
통상의 유리 구조들의 한 가지 단점은 이들이 이러한 속성들 모두를 동시에 갖추지 못한다는 것인데, 예컨대 통상의 유리는 매우 투명할 수 있지만, 높은 마찰 계수를 갖는다. 낮은 마찰이 트랙 패드들(예컨대, 랩탑 컴퓨터들 상의 트랙 패드들)에서 중요한 이유는 예를 들어 유리와 사용자의 손가락 사이의 과도한 마찰력의 극복이 사용자를 불편하게 하거나, 누름 가능한 트랙 패드의 경우에 비의도적인 픽들을 유발할 수 있기 때문이다. 선호되는 유리 표면은 비단처럼 부드럽고 광학적으로 매우 투명한 표면이다.
예컨대, 블라스팅(blasting), 레이저 에칭, 호닝(honing) 및 케미컬 에칭을 포함하는 다양한 공지된 유리 처리 방법이 존재한다. 이러한 전통적인 방법들은 일반적으로 생유리에 적용된다. 생유리의 표면은 나안으로는 평탄하게 보일 수 있지만, 그의 평탄함은 사실상 마찰 계수를 증가시키는데, 그 이유는 손가락(또는 다른 표면)이 대부분의 표면적을 통해 유리와 직접 접촉하기 때문이다. 이를 개선하기 위하여, 마찰을 감소시키거나, 유리의 광학 특성들을 변화시키기 위하여 때때로 평탄한 표면(344)에 처리들(에칭 등)이 적용된다. 유리의 에칭은 생유리의 평탄도를 줄이는 미세한 범프들 또는 픽들을 생성하며, 이것은 손가락이 유리와 접촉하는 표면적을 줄임으로써 마찰 계수를 낮춘다. 즉, 에칭된 유리를 가로질러 문지르는 손가락은 에칭된 유리 표면 상의 범프들 또는 픽들과 직접 접촉하는 것과 관련된 마찰력을 극복해야 하지만, 손가락은 본질적으로 공기뿐인 범프들 또는 픽들 사이의 영역들 내에서 크게 감소된 마찰을 경험할 것이다.
(예컨대, LCD에서 사용하기 위한) 처리된 최종 유리의 생성은 일반적으로 하나의 단계에서 수행된다. 예컨대, 생유리는 화학적으로 에칭된다. 그러나, 이러한 단일 단계 방법은 전술한 모든 바람직한 속성들을 갖춘 유리 표면을 생성하지 못한다. 예컨대, 유리 표면은 더 낮은 마찰을 가질 수 있지만, 종종 감소된 투명도 또는 감소된 오염 저항성과 관련된다. 다수의 단계(예컨대, 기계적 연마 후의 화학적 후처리)에서 유리를 처리하기 위한 노력들도 이전에 성공하지 못했으며, 다수의 단계에서 생성된 유리 표면들도 단일 단계에서 생성된 것들과 동일한 단점들을 갖는다.
본 발명에서는, 2 단계 방법에서 생유리를 처리하여 훨씬 향상된 유리를 생성할 수 있다.
제1 단계에서, 생유리(342)를 기계적으로 또는 화학적으로 처리하여 미세 피치를 갖는 "시드 표면(seed surface)"을 생성한다. 매우 미세한 피치(즉, 매우 거친 표면)를 갖도록 시드 표면을 조절하는 것은 모든 바람직한 속성들을 갖는 최종 유리 표면을 생성하기 위한 후속 액체 폴리싱(즉, 제2 단계에서)을 가능하게 한다. 시드 표면은 도 24a에 최상으로 도시되며, 이 도면에서 처리된 유리는 피크 대 피크 비율(348) 및 진폭(350)에 의해 특성화되는 울퉁불퉁한 표면(346)을 갖는다. 이것은 시드 표면이다. 346과 같은 미세한 피치의 시드 표면은 30% 정도의 매우 낮은 투과율(입사광에 대한 투과광의 비율)을 갖는다.
유리를 처리하는 제1 단계는 케미컬 에칭을 이용하여, 예컨대 불활성 캐리어와 혼합된 암모늄 이불화물 크림을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 케미컬 에칭 크림이 표면에 적용되어, 소정 기간 동안, 예컨대 30분 동안 그곳에 남겨진다. 도 24b는 제1 단계의 종료시의 시드 표면(346)을 나타낸다. 시드 표면은 1,000배로 표시되어 있다. 도 24b의 하부의 스케일은 10㎛로 스케일링된다.
제2 단계에서, 시드 표면은 보조 산을 포함하는 불산(HF) 용액에 노출된다. 이것은 HF가 시드 표면 상에 분사되거나, 시드 표면이 HF 내에 담길 수 있음을 의미하는 습식 어플리케이션이다. 일 실시예에서, 용액은 HF와 염산, 즉 HF + HCl로 이루어진다. 다른 실시예에서, 용액은 HF와 황산, 즉 HF + H2SO4로 이루어진다. 이들 중 어느 실시예에서나, 산 용액은 물과 혼합될 수 있다. HF의 농도가 높을수록, 프로세스가 더 빨리 이루어지지만, 최종 결과는 동일할 것이다. 일 실시예에서, 용액은 약 5%HF, 약 10%HCl 및 약 85%H20로 구성될 수 있다. 주요 산은 HF인 반면, 보조 산(HCl 또는 H2SO4)은 HF가 유리와 반응할 수 있도록 유리 표면으로부터 찌꺼기를 제거하는 기능을 한다. HF는 제1 단계 동안에 생성된 시드 표면(346)과 반응하여 그의 지형을 변화시키며, 이는 또한 유리의 관련 특성들(예컨대, 투과율, 마찰 계수)을 변화시킨다. 결과적인 최종 유리 표면(356)이 도 25에 도시되어 있다. 표면(356)은 시드 표면의 진폭(350)과 대략 동일한 진폭(352)을 갖지만, 대략 시드 표면(346)의 피크 대 피크 비율(348)보다 큰(예를 들어, 8배 내지 12배) 크기 정도의 피크 대 피크 비율(354)을 갖는다. 테스트는 진폭이 관련 유리 특성들과 크게 상관 없으며, 피크 대 피크 비율이 중요한 특성임을 보였다. 즉, 최종 유리 표면의 진폭 변화는 관련 유리 특성들에 영향을 미치지 않은 반면, 피크 대 피크 비율의 독립적인 변화는 관련 특성들에 크게 영향을 미쳤다.
위로부터 볼 때, 1000배 확대된 도 26에서와 같이, 최종 표면(356)은 볼 핀 해머(ball peen hammer)로 임의의 가격된 금속 표면을 닮은 디봇들(divots; 358)의 행렬을 갖는다. 결과적인 유리는 모든 바람직한 속성들(낮은 마찰, 투명성, 내구성, 오염 저항성 등)을 가지며, "생기있고", "발랄한" 외관을 갖는다. 이 유리의 투과율은 90% 정도이다.
최종 표면(356)은 낮은 마찰의 표면이다. 표면의 마찰 계수(μ)는 그 표면에 대해 물체를 이동시키기 위하여 극복되어야 하는 마찰력(FF) 대 그 표면 상의 물체로부터의 수직 힘(FN)의 비율, 즉 μ = FN/FF이다. 마찰력은 정적 및 동적 마찰로 더 분류된다. 정적 마찰(FS)은 2개의 물체가 서로에 대해 움직이고 있지 않을 때 극복되어야 하는 힘인 반면, 동적 마찰(FD)는 상대 운동하는 2개의 물체 사이의 마찰력이다. 통상적으로, 정적 마찰이 동적 마찰보다 크며, 즉 2개의 물체가 처음에 정지해 있을 때 하나의 물체를 다른 표면에 대해 이동시키기 위해서는 더 큰 힘이 필요하지만, 운동 중인 물체를 유지하는 데에는 더 적은 힘이 필요하다. 따라서, 정적(μS) 및 동적(μD) 마찰 계수들은 μS = FN/FS 및 μD = FN/FD로서 정의된다.
최종 표면(356)과 같은 표면들의 마찰 품질들을 입증하기 위하여, 320 그리트(grit)의 사포를 사용하여 거칠어진 표면을 갖는 1인치 직경의 네오프렌 디스크가 법선 힘으로서 로딩되고, 356과 같은 다양한 샘플 표면을 따라 당겨졌다. 다양한 샘플에 대해 테스트가 수행되었으며, 네오프렌 디스크는 50 mm/min 또는 500 mm/min으로 당겨졌고, 71.4 그램 또는 295.9 그램으로 로딩되었다. 표면은 일부 테스트들 동안에 스쿠알렌으로 윤활 처리되었고, 다른 테스트들 동안에는 윤활 처리되지 않았다. 표 1은 테스트 데이터를 요약한 것이다.
[표 1] 마찰 데이터
도 27은 유리 처리 프로세스의 제2 단계에서 생성된 피크 대 피크 비율을 시간의 함수로서 나타낸 것이다. 피크 대 피크 비율은 임계 시간 Tcrit(360) 전에 빠르게 증가하며, 이 시점에서 기본적으로 점근적으로 진행한다. 이것은 유리의 제조시에 중요한데, 그 이유는 제2 단계의 프로세스 윈도가 매우 크기 때문이다. 즉, 제2 단계 화학 처리 프로세스는 시간에 민감하지 않으며, 처리는 더 짧은 시간 동안(Tcrit(360) 근처) 또는 더 긴 시간 동안 유리에 적용되고 유지되어, 여전히 비교적 일정한 피크 대 피크 비율을 얻을 수 있다. 이것은 시간이 주의 깊게 제어될 필요가 없음을 의미하며, 따라서 피크 대 피크 비율이 부정확한 경우에 폐기될 필요가 있는 결함 부품들이 감소되거나 없어질 수 있다. 피크 대 피크 비율은 피크 대 피크 곡선의 점근 부분에서 실질적으로 일정하게 유지되지만, HF가 유리를 얇게 하므로, 유리의 전체 두께는 이 프로세스 동안 일정하게 감소한다.
대안 프로세스에서, 제1 단계는 전술한 화학적 처리 대신에 기계적 처리를 이용할 수 있다. 예컨대, 유리는 미세한 그리트(예컨대, 세륨 산화물)로 처리된 후에 기계적으로 호닝될 수 있다. 그러나, 일부 예들에서, 이것은 미세한 균열을 유발하고 그리고/또는 최종 유리에 더 낮은 4 포인트 휨 강도를 제공할 수 있다. 유의해야 하듯이, 유리는 트랙 패드로 사용될 때 수천 번의 픽 사이클에 견딜 수 있도록 강해야 하며, 따라서 전술한 바와 같이 기계적 호닝보다 화학적 처리가 선호될 수 있다.
본 발명의 2 단계 프로세스는 대형 유리 시트에 대해 수행될 수 있으며, 이어서 유리 시트는 직사각형 등의 원하는 형상으로 절단된다. 대안으로, 생유리가 먼저 원하는 형상으로 절단된 후에 처리될 수 있다. 유리를 더 작은 형태로 절단하는 것은 유리에 결함(예컨대, 작은 칩들)을 유발할 수 있고, 이것은 나중에 화학적 처리가 마스크할 수 있으며, 일부 실시예들에서는 생유리를 처리하기 전에 이를 절단하는 것이 바람직하다.
도 28에 도시된 바와 같이, PCB(110)는 대안 실시예에서 플렉서 힌지로서 기능할 수 있다. 이것은 더 적은 부품을 필요로 하는 이점을 갖는다. 이 실시예에서, 트랙 표면(102) 및 보강재(114)는 컴퓨터 프레임(104)에 부착된 외팔보 부분(105)을 제외하고 PCB(110)를 둘러싼다. 이러한 방식으로, 플렉서 힌지로서 기능하는 갭(106)이 형성된다. 사용자가 트랙 표면(102)을 누를 때, 트랙 패드는 외팔보 PCB(110)가 106의 영역에서 휨에 따라 106에 대해 회전할 것이다. 사용자의 누름이 완화될 때, PCB(110)는 트랙 패드를 다시 중립 위치로 위치시킬 것이며, 이 위치는 도시된 실시예에서 수평으로 도시된다. (도시되지 않은) 다른 실시예에서는 갭(106)이 제거될 수 있다.
도 29는 플렉서 힌지가 완전히 보강재(114)로부터 형성되는 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 보강재(114)는 보강재(114)의 본체보다 얇은 외팔보 단부(107)를 갖는다. 단부(107)는 컴퓨터 프레임(104)의 개구(109) 내에서 프레임(104)에 부착된다. 사용자가 트랙 표면(102)을 누를 때, 단부(107)가 갭(106)을 따라 휨에 따라 트랙 패드는 회전할 것이다. 사용자의 누름이 완화될 때, 보강재(114)의 단부(107)는 트랙 패드를 도시된 실시예에서 수평으로 도시되는 중립 위치로 위치시킬 것이다.
도 30은 클래드 보강재(123)로 제조된 플렉서 힌지를 나타낸다. 도 9를 참조하여 위에서 설명된 클래드 보강재(115)와 같이, 클래드 보강재(123)는 예컨대 상부 강철 층(127) 및 하부 강철 층(129)에 의해 둘러싸인 알루미늄 코어(125)를 갖는다. 그러나, 클래드 보강재(115)와 달리, 상부 층(127)은 컴퓨터 프레임(104)의 개구(109) 내에서 프레임(104)에 부착되는 외팔보 연장부(131)를 갖는다. 사용자가 트랙 표면(102)을 누를 때, 연장부(131)가 갭(106)을 따라 휨에 따라 트랙 패드는 회전할 것이다. 사용자의 누름이 완화될 때, 연장부(131)는 트랙 패드를 도시된 실시예에서 수평으로 도시되는 중립 위치에 다시 위치시킬 것이다. 상부 층(127)이 외팔보 연장부(131)를 갖는 대신에, 코어(125) 또는 하부 강철 층(129)이 외팔보 연장부(도시되지 않음)를 가져서, 프레임(104)에 접속되고, 플렉서 힌지로서 작용할 수 있다. 알루미늄 또는 강철 외의 재료들도 강하고(즉, 높은 탄성 계수를 갖고), 얇고, 밀도가 낮다면(즉, 가볍다면), 클래드 보강재에 사용될 수 있다.
이제, 도 31을 참조하면, 보강재(133)가 컴퓨터 프레임(104)과 일체인 다른 실시예가 도시되어 있다. 사용자가 트랙 표면(102)을 누를 때, 보강재(133)가 휨에 따라 트랙 패드가 회전할 것이다. 사용자의 누름이 완화될 때, 보강재(133)는 트랙 패드를 도시된 실시예에서 수평으로 도시되는 중립 위치에 다시 위치시킬 것이다. 이 실시예에서, 보강재(133) 및 하우징은 예컨대 알루미늄으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 다른 입력 장치(135)가 도 32 및 33에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 입력 장치(135)는 트랙 표면(137), 전극(또는 PCB) 층(139) 및 보강재(141)를 갖는다. 보강재(141)는 컴퓨터 프레임(145)의 공동(143) 내로 부분적으로 연장한다. 트랩(147)이 프레임(145)의 하측에 부착된다. 트랩(147)은 보강재(141) 내의 노치(153) 내로 연장하는 X-Y 정렬 포스트(151)를 갖는다. X-Y 정렬 포스트(151)는 노치(153) 내에 끼워져 보강재(141)가 그 자신의 평면 내에서 움직이는 것을 방지한다. 오프셋(155)이 트랩(147)의 정면 에지 또는 피벗 에지(157) 및 노치(153)와 보강재(141)의 최대 두께 사이의 영역(159)을 따라 연장한다. 사용자가 트랙 표면(137)을 누를 때, 보강재(141)는 피벗 에지(157)를 따라 회전한다. 오프셋(155)의 존재 및 보강재 두께 변화(159)는 입력 장치(135) 아래로의 단방향 회전을 가능하게 한다. 도 32에 도시된 바와 같이, 단방향 회전은 입력 장치(135)를 프레임(145)의 내측에 유지하고, 트랙 표면(137)을 정상 상태에서 프레임(145)의 외측과 동일 높이로 유지하는 데에 바람직하다.
알 수 있듯이, 여기에 설명되는 다양한 플렉서 힌지들 모두는 누름 가능한 트랙 패드들의 두께를 크게 추가하지 않는다. 따라서, 본 발명의 임의의 플렉서 힌지는 매우 얇은 어플리케이션들(랩탑, 미디어 장치, 이동 전화, 게임 플레이어 등)에서 사용에 특히 적합하다.
전술한 다양한 트랙 패드들에서, 다양한 플렉서 힌지들의 고유한 유연성은 사용자가 버튼 기능을 활성화하기 위하여 트랙 패드를 누르고 있지 않을 때마다 트랙 패드들이 다시 그들의 중립 위치들로 가게 하는 데 사용된다. 즉, 전술한 트랙 패드들은 고유 유연성으로 인해 중립 위치로 바어어스된다. 자기력을 이용하여 트랙 패드를 중립 위치로 바이어스시킬 수 있다. 자기력은 단독 바이어싱 메커니즘일 수 있거나, 고유 유연성으로 인한 기존의 바이어싱을 강화할 수 있다. 즉, 자석들은 전술한 다양한 플렉서 힌지들로부터 제공되는 바이어스를 보완하기 위해 전술한 임의의 입력 장치에 대해 사용될 수 있다.
전술한 다양한 트랙 패드들에서, 기계 돔 스위치는 주요 복원 부재로서 사용되어, 사용자가 버튼 기능을 활성화하기 위하여 트랙 패드를 누르고 있지 않을 때마다 트랙 패드들이 다시 그들의 중립 위치들로 가게 한다. 전술한 다양한 플렉서 힌지들에서의 고유 유연성도 트랙 패드들이 다시 그들의 중립 위치들로 가게 한다. 기계 돔은 픽 이벤트 동안에 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 역할도 한다. 자기력을 이용하여, 트랙 패드를 중립 위치로 바이어스시키고, 그리고/또는 사용자에게 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 자기력은 단독 바이어싱 및 촉각 메커니즘일 수 있거나, 기계 돔 스위치 및 플렉서 힌지들로부터의 고유 유연성으로 인한 기존의 바이어싱 및 촉각을 강화할 수 있다. 즉, 자석들은 중립 위치로의 바이어스 및 촉각을 보완하기 위해 전술한 임의의 입력 장치에 대해 사용될 수 있다.
도 34a를 참조하면, 자기력을 이용하는 입력 장치(161)가 도시되어 있다. 입력 장치(161)는 트랙 표면(165)을 갖춘 트랙 패드(163)를 구비한다. 여기에 설명되는 다른 트랙 패드들과 같이, 트랙 패드(163)는 트랙 표면(165) 상에서의 손가락 움직임을 검출하고 처리하기 위한 센서 배열을 구비한다. 예컨대, 트랙 패드(163)는 용량 감지를 이용할 수 있다. 이 때문에, 트랙 패드(163)는 용량 감지를 위한 (PCB 상에 위치할 수 있는) 전극층(167)을 구비한다. 도시된 실시예에서, 트랙 패드(163)는 트랙 표면(165)으로부터 분리된 픽 구역(169)을 갖는다. 이 예에서, 사용자는 그의 손가락을 트랙 표면(165)에 대해 움직여, 트랙킹 동작들(예컨대, 커서 움직임)을 수행하지만, 버튼 기능을 활성화하기 위해서는 픽 구역(169)을 누른다.
입력 장치(161)는 도 34a에서 중립 위치에 도시되어 있다. 자석(179)과 플랜지(177) 사이의 자기 인력은 픽 구역(169)을 중립 위치로 바이어싱하며, 사용자가 픽 구역(169)을 누를 때마다 (버튼 기능을 활성화하기 위한) 활성화 위치로의 움직임을 가능하게 한다. 버튼 어셈블리(171)는 레벨링 플레이트(173), 플렉서 부착물(175), 플랜지(177) 및 픽 구역(169)으로 구성된다. 레벨링 플레이트(173)는 비교적 강한 재료, 예컨대 최적으로 얇고 가볍기도 한 강철로 구성된다. 레벨링 플레이트(173)는 예컨대 스크류들을 이용하여 부착된 얇은 강철 조각일 수 있는 플렉서 부착물(175)에 의해 트랙 패드(163)에 접속된다. 플렉서 부착물(175)은 도 8, 10 및 12와 관련하여 설명된 플렉서 힌지(122)와 유사하게 휠 수 있다. 다른 구현에서, 플렉서 부착물(175)은 피벗 핀 어셈블리(pivot pin assembly)일 수 있다. 픽 구역(169)을 누를 때, 버튼 어셈블리(171)는 플렉서 부착물(175)에서 힌지되거나 회전하여 움직임 센서(도시되지 않음)를 활성화시킨다. 움직임 센서는 용량, 근접, 홀 효과(Hall effect), 광, 기계 멤브레인 또는 복수의 센서일 수 있다. 입력 장치(161)는 도 34b에서 활성화 위치에 도시되어 있다.
자석(179)은 어느 곳에나 배치될 수 있지만, 도시된 실시예에서 플랜지(177)는 레벨링 플레이트(173)의 단부에 배치되거나, 플렉서 부착물(175)에 의해 정의되는 피벗 포인트에 대향하는 자석(179) 바로 아래에 배치된다. 플랜지(177)는 철금속 또는 기계적으로 잡아당길 수 있는 다른 재료일 수 있다. 자석(179)은 예컨대 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 도시된 실시예에서, 자석(179)은 입력 장치(161)의 하우징(도시되지 않음)에 고정 접속된다. 다른 실시예에서, 자석(179)은 입력 장치(161)가 넣어지는 전자 장치의 하우징(도시되지 않음)에 고정될 수 있다. 이 경우, 자석(179)은 움직이지 않지만, 플랜지(177)는 자석(179)과 플랜지(177) 사이의 자기 인력이 사용자의 픽 구역(169) 누름에 의해 극복될 때 레벨링 플레이트(173)와 함께 움직일 것이다. (도시되지 않은) 다른 실시예에서, 자석은 금속 부분이 고정되는 동안, 즉 자석(179)과 플랜지(177)가 도 34에 도시된 것의 반대일 수 있는 동안에 레벨링 플레이트(173)와 함께 움직일 수 있다. 이러한 실시예에서, 플랜지(177)는 하우징(도시되지 않음)과 분리된 컴포넌트이거나, 하우징과 일체일 수 있다. 자석(179)과 플랜지(177) 사이의 자기력은 예컨대 더 강하거나 약한 영구 자석을 사용하여, 자석(179)과 플랜지(177)의 크기 또는 간격을 변경하여, 또는 조절 가능한 전자석을 사용하여 원하는 클릭 느낌을 얻도록 제어될 수 있다.
도 34에는 입력 장치(161)가 픽 구역(169)으로부터 분리된 트랙 표면(165)을 갖는 것으로 도시되지만, 자기 바이어싱은 전술한 것들과 같은 누름 가능한 트랙 표면을 갖는 트랙 패드에 대해서도 사용될 수 있다. 즉, 자석들은 누름 가능한 트랙 패드들을 그들의 중립 위치로 바이어싱하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 자석들은 도 7에 도시된 트랙 패드(100)와 함께 또는 도 28-32에 도시된 다양한 플렉서 힌지들과 함께 사용될 수 있다.
본 발명은 여러 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 속하는 변경들, 치환들 및 균등물들이 존재한다. 본 발명의 방법들 및 장치들을 구현하는 다양한 대안 방법들이 존재한다는 점에도 유의해야 한다. 따라서, 아래에 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 바의 모든 그러한 변경들, 치환들 및 균등물들을 포함하는 것으로 해석되는 것을 의도한다.
Claims (35)
- 입력 장치로서,
프레임과,
트랙 표면(track surface)을 갖는 터치 감지 트랙 패드와 - 상기 터치 감지 트랙 패드는 상기 프레임에 피봇가능하게(pivotably) 연결됨 -,
상기 프레임에 대해 상대적인 상기 터치 감지 트랙 패드의 움직임을 허용하도록 상기 터치 감지 트랙 패드를 상기 프레임에 피봇가능하게 연결하는 플렉서 힌지(flexure hinge)
를 포함하고,
상기 플렉서 힌지는 오직 상기 프레임과 상기 터치 감지 트랙 패드의 일측(one side) 사이에서만 연장하는 탄성 플레이트(resilient plate)이고,
상기 플렉서 힌지는, 상기 터치 감지 트랙 패드의 일측에 연결되는 하나의 단부와, 상기 프레임으로부터 연장되는, 맞은편의 외팔보 단부(cantilevered end)를 가지고,
상기 플렉서 힌지는, 상기 터치 감지 트랙 패드가 상기 플렉서 힌지에 의해 규정되는 하나의 축 주위만을 이동하도록 제약(constrain)하며,
상기 플렉서 힌지는, 상기 트랙 표면의 움직임 가능(movable) 부분에 힘이 가해지는 경우에 상기 트랙 패드가 중립 위치(neutral position)로부터 활성 위치(active position)로 변위(displacement)되는 것을 허용하고, 상기 트랙 패드를 상기 활성 위치로부터 상기 중립 위치로 바이어스(bias)시키도록 구성되며,
상기 터치 감지 트랙 패드는 상기 터치 감지 트랙 패드가 상기 활성 위치에 있을 경우에 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 터치 감지 트랙 패드는 상기 트랙 표면에 대해 상대적으로 물체가 움직이는 경우에는 제2 제어 신호를 생성하는, 입력 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 제어 신호는 버튼 신호(button signal)이고, 상기 제2 제어 신호는 트랙킹 신호(tracking signal)인, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 외팔보 단부는 상기 프레임과 일체(unitary)인, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 외팔보 단부는 상기 프레임의 개구 내에서 상기 프레임에 부착되는, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 트랙 패드의 움직임을 감지하는 움직임 인디케이터(movement indicator)를 더 포함하고,
상기 움직임 인디케이터는 상기 플렉서 힌지가 연결되는 측과 반대인 상기 터치 감지 트랙 패드의 측에서 상기 터치 감지 트랙 패드의 하부 상에 배치되며,
상기 제1 제어 신호는 상기 움직임 인디케이터에 의해 감지되는 상기 터치 감지 트랙 패드의 움직임에 기초하는, 입력 장치. - 제5항에 있어서, 상기 움직임 인디케이터는, 상기 터치 감지 트랙 패드가 상기 활성 위치에 있는 경우에 눌러지는(depressed) 촉각 스위치(tactile switch)인, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 트랙 패드는 상기 물체를 감지하도록 구성된 터치 센서 장치를 포함하며, 상기 제2 제어 신호는 상기 트랙 표면에 대해 상대적인 상기 물체의 위치에 기초하고, 상기 터치 센서 장치는 용량성 센서(capacitive sensor)를 포함하는, 입력 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 터치 센서 장치는, 전극 층 위에 배치되는, 상기 트랙 표면을 포함하는 층 스택(layered stack)이며,
상기 전극 층은 상기 중립 위치와 상기 활성 위치 사이의 상기 터치 감지 트랙 패드를 대신하도록 구성되는 집적 회로에 전기적으로 연결되는, 입력 장치. - 제8항에 있어서, 상기 전극 층은 상기 플렉서 힌지의 외팔보 단부를 형성하는 외팔보 단부(cantilevered end)를 갖는, 입력 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 트랙 표면은 유전체 재료로 이루어진, 입력 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 전극 층에 연결되는 보강재(stiffener)를 더 포함하고, 상기 보강재는 상기 플렉서 힌지의 외팔보 단부를 형성하는 외팔보 단부를 갖는, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 프레임은, 상기 터치 감지 트랙 패드가 상기 중립 위치에 있을 경우에 상기 트랙 표면을 상기 프레임의 인접 표면과 높이가 동일하게 되도록 유지하도록 구성되는 숄더(shoulder)를 가지며, 상기 입력 장치는 상기 숄더에 연결되는 충격 흡수기를 더 포함하는, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 중립 위치와 상기 활성 위치 사이의 거리는 조정가능한, 입력 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 터치 감지 트랙 패드는 구역들로 묘사되어 있고(delineated), 상기 구역들은 사용자 선택가능하며, 트랙 구역(track zone) 및 픽 구역(pick zone)을 포함하는, 입력 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 구역들을 분리하는 수단을 더 포함하고,
상기 구역들을 분리하는 수단은, 발광 다이오드가 측면 발광하는 텍스처화된 유리 표면(textured glass surface), 발광 다이오드가 측면 발광하는 적외선 잉크, 전자-발광(electro-luminescence), 자기 잉크, 또는 2가지 색조(tone)의 롤링 와이어(rolling wire)에 의해 형성되는, 입력 장치. - 제10항에 있어서, 상기 트랙 표면은 활성 매트릭스 디스플레이(active matrix display)인, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 플렉서 힌지는, 상기 터치 감지 트랙 패드의 일측에 연결되는 하나의 단부와, 상기 프레임으로부터 연장되는, 맞은편의 외팔보 단부를 갖는 복수의 플렉서 힌지들을 포함하는, 입력 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 트랙 패드에 연결되어 상기 터치 감지 트랙 패드를 상기 중립 위치로 바이어스시키는 자석을 더 포함하는, 입력 장치.
- 컴퓨팅 시스템으로서,
데이터를 수신, 처리 및 출력할 수 있는 컴퓨팅 장치와,
상기 컴퓨팅 장치에서 동작을 수행하기 위해 상기 컴퓨팅 장치에 데이터를 송신하도록 구성되는, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 입력 장치
를 포함하는, 컴퓨팅 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 컴퓨팅 장치는 이동 전화기 또는 미디어 플레이어인, 컴퓨팅 시스템. - 삭제
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