KR101332708B1 - 배면 터치 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기 및 배면 터치 보조 입력 장치를 탑재한 모바일 단말기용 보호 케이스 - Google Patents
배면 터치 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기 및 배면 터치 보조 입력 장치를 탑재한 모바일 단말기용 보호 케이스 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 모바일 단말기의 배면에 위치하여 모바일 단말기를 잡은 손의 특정 손가락이 도달 가능한 영역에 배치되어, 눌려지는 압력의 위치 및 움직임, 또한 누르는 힘의 세기에 따라 모바일 단말기의 전면에 배치된 스크린에 표시되는 객체의 움직임 또는 포커스 이동을 제어할 수 있도록 구성된, 보조 입력 장치를 포함하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 배면 터치 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기 및 배면 터치 보조 입력 장치를 탑재한 모바일 단말기용 보호 케이스에 관한 것으로서, 모바일 단말기에 사용되는 입력 장치 중에서, 전면 디스플레이에 구성된 터치 패널과 같은 주 입력 장치 외에, 모바일 단말기 또는 보호 케이스의 배면에 배치될 수 있는 보조 입력 장치의 구성 방법과 활용 방법에 대한 기술이다.
종래의 모바일 단말기의 입력 장치들은 디스플레이 전면에 배치된 터치 스크린 패널이나 전면과 측면에 배치된 버튼을 이용하도록 사용자 메뉴가 구성되고 운영되어 왔다. 그러나 이러한 입력 장치들은 디스플레이 화면상의 X-Y 좌표만을 감지하는 방식이거나, 조작시 단락 여부(On/Off)만을 감지하는 버튼 형태로 구성되어 있다.
또한, 최근의 모바일 단말기에서는 사용자가 직접 조작할 수 있는 다양한 기능이 구현되어 있으나, 대부분의 기능은 양손을 동시에 사용해서 조작해야 하는 불편함이 있다.
특히, 요즘 추세와 같이 단말기의 화면이 커짐에 따라서 단말기를 잡는 손의 위치와 자세가 달라지게 되고, 더욱, 한 손으로 단말기를 파지한 상태에서 파지한 손의 어느 하나의 손가락을 이용하여 터치 스크린의 전체면을 조작할 수 없게 되었다.
따라서, 본 발명은, 모바일 단말기의 크기가 커짐에 대응하여 한 손으로 조작할 수 없을 만큼 커진 터치 스크린의 전체면을 인체 공학적 측면에서 편리하게 조작할 수 있도록 구현한 보조 입력 장치의 배치와 구성을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 제공하는 배면 터치 보조 입력 장치에 의하면, 대상물을 한 손으로 쉽게 제어할 수 있는 편리성이 구현된다. 이때 보조 입력 장치는 손가락으로 터치되는 위치와 터치되는 힘의 세기를 동시에 감지할 수 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 보조 입력 장치에서 힘의 위치와 세기를 동시에 감지하기 위해서는 사용자가 접촉하여 누를 수 있는 접촉판와, 이 접촉판의 적절한 위치에 배치되는 압력 감지 소자를 이용하게 되는데, 그 일례로서, 본 발명과 동일 출원인에 의해 제출된 등록특허 제10-1033153호(명칭: 압력 감지 센서를 이용한 터치 스크린)를 참조할 수 있다. 즉, 소정 판형태의 터치면의 여러 군데에 압력 감지 소자를 배치하고, 각 소자들에서 감지되는 압력을 이용하여 터치면에서 어느 위치가 눌려졌는지를 감지할 수 있다.
이러한 압력을 이용한 터치 위치 감지 방식은, 매우 정밀하게 그 위치를 감지할 수 있어서, 1mm 이하의 세밀한 분해능까지도 제공할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치에 의하여 리스트를 상/하로 스크롤 하는 경우, 터치하는 힘의 세기에 비례하여 스크롤 속도를 조절할 수 있다. 이와 같이, 터치하는 힘을 이용하여 다양한 형태의 객체 제어 기능을 제공할 수 있다.
- 단말기의 크기가 커서 한 손으로 잡기만도 벅찬 경우에도, 단말기를 잡은 손으로 동시에 표시 화면을 조작할 수 있는 편리한 조작성을 제공한다.
- 손가락을 이용하여 터치 화면을 조작하는 정전 용량 방식에서의 동영상 플레이어의 스크롤바 이동 탐색은 조작의 정교함이 떨어지지만, 배면의 보조 입력 장치를 이용하면 감지 정밀도가 높으므로, 정교한 탐색이 가능하다.
- 카메라 촬영 시 셔터를 누르기 위해 모바일 단말기를 파지한 손가락 중 어느 하나를 움직이는 순간, 화면이 흔들려 초점이 틀어지는 경우가 많은데, 단말기의 배면에 배치된 보조 입력 장치를 활용해 촬영한다면 손가락의 이동 동선이 매우 작기 때문에 안정적인 촬영에 매우 유리하다.
- 한 손으로 물건을 들고 있어서 다른 한 손으로밖에 단말기를 조작할 수 없는 특별한 상황일 때, 한 손으로 터치 스크린의 모든 영역에 커서를 도달시키거나, 터치 스크린의 모든 메뉴를 선택할 수 있게 된다.
- 겨울철에 장갑을 낀 상태에서 갑자기 전화를 받거나 혹은 스마트폰을 조작할 필요가 있는 경우에, 기존의 정전 용량 방식에서는 장갑을 낀 상태로는 조작이 불편하였으나, 본 발명에서는 힘센서 방식을 이용하게 되므로, 장갑을 벗고 조작해야 하는 등의 문제점이 해소된다.
더욱 상세하게는, 본 발명에 따른 디스플레이면 및 상기 디스플레이면에 다양한 객체를 표시하고 상기 객체의 움직임 및 기능을 제어하는 제어부를 갖는 배면 터치 기능을 실현하기 위한 보조 입력 장치를 구비한 모바일 단말기는, 사용자 손가락이 접촉하는 방식에 기초하여 상기 객체의 움직임 및 기능을 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 보조 입력 장치를 구비하고, 상기 보조 입력 장치는: 사용자가 손가락을 접촉시키는 접촉판이 눌려지는 압력을 감지하기 위하여, 상기 접촉판에 분산되어 배치된 적어도 2개의 압력 감지 소자와; 상기 압력 감지 소자의 각각에서 출력하는 압력값을 이용하여, 상기 손가락이 상기 접촉판에 접촉한 위치 및 누르는 세기를 판단하고, 상기 판단된 위치 및 세기에 기초하여 상기 조작 신호를 생성하여 출력하는 보조 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치의 적어도 상기 접촉판은, 상기 모바일 단말기의 배면에서 상기 모바일 단말기를 파지한 손의 특정 손가락이 도달 가능한 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치의 적어도 상기 접촉판은, 상기 모바일 단말기의 전면에서 상기 디스플레이 바깥쪽 영역에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치는, 하나 이상의 기능 입력 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치는, 상기 접촉판에 접촉한 상기 손가락의 위치를 감지하기 위하여, 상기 압력 감지 소자를 대신하여, 정전 용량 감지식 터치 센서, 광 감지식 센서 또는 온/오프 누름 스위치 중 하나를 포함하고, 상기 정전 용량 감지식 터치 센서, 광 감지식 센서 또는 온/오프 누름 스위치 중 하나를 상기 손가락이 접촉한 시간을 이용하여 상기 손가락이 상기 접촉판을 누르는 세기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치는, 상기 정전 용량 감지식 터치 센서 또는 상기 광 감지식 센서를 누르고 있는 시간에 비례하여, 상기 객체의 이동 속도, 리스트 구조의 스크롤 속도, 다수의 객체 사이의 포커스 이동 속도를 빠르거나 느리게 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치는, 상기 모바일 단말기의 본체에 집적되어 설치되거나 상기 모바일 단말기의 본체 외부에 결합되는 보호 케이스에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호 케이스에 설치된 상기 보조 입력 장치는, 상기 모바일 단말기에 배치된 이어폰 잭 또는 충전용 커넥터를 통해 상기 모바일 단말기의 상기 제어부로 상기 조작 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호 케이스에 설치된 상기 보조 입력 장치는, 소정의 무선 통신 방식을 이용하여 상기 모바일 단말기의 상기 제어부로 상기 조작 신호를 출력하도록 구성되고, 또한, 상기 보호 케이스에 설치된 상기 보조 입력 장치는, 상기 보호 케이스에 배치된 소정의 배터리로부터 또는 상기 모바일 단말기와의 공진 현상을 통한 유도 전류에 의하여 구동 전원을 제공받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 입력 장치는, 상기 접촉판을 누르는 힘의 세기 또는 누르고 있는 시간에 비례하여, 상기 객체의 이동 속도, 리스트 구조의 스크롤 속도, 다수의 객체 사이의 포커스 이동 속도를 빠르거나 느리게 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 제어부는, 상기 접촉판의 특정 위치를 누르는 세기에 비례하여 상기 객체를 확대하여 표시하고, 상기 접촉판을 짧은 시간 동안 접촉하는 탭이 감지되는 경우 상기 객체를 축소하여 표시하도록 상기 조작 신호를 출력하는 것을 특징으로 하고, 또한, 상기 모바일 단말기에 탑재된 방향 감지 센서의 측정값을 이용하여 상기 모바일 단말기가 세로 방향으로 유지되어 있는지 또는 가로 방향으로 유지되고 있는지를 감지하고, 감지되는 상기 모바일 단말기의 방향에 따라서, 상기 접촉부에 접촉한 손가락의 위치를 감지하기 위한 좌표축을 회전시키는 것을 특징으로 하며, 또한, 상기 접촉부를 하나 이상의 영역으로 구분하고, 각 영역에 적어도 하나씩의 임의의 기능을 설정함으로써, 상기 영역 중 어느 하나에서 접촉이 감지되면, 해당 영역에 설정된 기능을 실행시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접촉부는, 상하좌우의 적어도 4개의 영역으로 구분되도록 분할되어 상기 분할된 접촉부가 개별적으로 동작할 수 있도록 구성되고, 상기 분할된 접촉부는 각각 상기 압력 감지 센서를 구비하고, 상기 보조 제어부는, 상기 분할된 접촉부 중 어느 하나에서 접촉이 감지되면, 해당 방향으로 상기 객체의 움직임 및 기능을 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
누르는 힘의 세기와 눌려지는 위치를 판단하는 모바일 단말기용 배면 터치 보조 입력 장치를 제공하고, 또한, 모바일 단말기의 배면 터치 보조 입력 장치를 이용한 다양한 조작 방법을 제공함으로써, 모바일 단말기를 조작하는 사용자 편의성이 향상된다.
도 1은, 비교적 소형의 모바일 단말기를 한 손으로 파지한 경우, 이 단말기의 전면과 후면에서의 손가락이 놓이는 형태를 보여주는 도면이다.
도 2는 비교적 크기가 큰 모바일 단말기를 한 손으로 파지한 경우, 이 단말기의 전면과 후면에서의 손가락이 놓이는 형태를 보여주는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 입력 장치 및 이를 구비한 모바일 단말기의 구조를 간략하게 도시한 블록도이다.
도 4는 일례로서의 스마트폰의 본체를 덮는 보호 케이스의 배면에 형성된 보조 입력 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 보호 케이스를 모바일 단말기 본체에 결합한 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 스마트폰에 결합되는 보호용 케이스에 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치를 형성한 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 스마트폰에 결합되는 보호용 케이스에 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치를 형성한 또다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치의 또다른 형태를 도시한 도면이다.
도 9는 단말기의 배면에 형성되는 보조 입력 장치의 형태의 예시를 도시한 도면이다.
도 10은 포인팅 패드의 각 위치를 이동 4방향과 대응시킨 예를 보여준다.
도 11은 포인팅 패드에서의 손의 움직임을 감지하는 예를 보여준다.
도 12는 도 11에서 보여지는 손의 움직임에 따라 포인터가 디스플레이내에서 이동하는 상태를 보여준다.
도 2는 비교적 크기가 큰 모바일 단말기를 한 손으로 파지한 경우, 이 단말기의 전면과 후면에서의 손가락이 놓이는 형태를 보여주는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 입력 장치 및 이를 구비한 모바일 단말기의 구조를 간략하게 도시한 블록도이다.
도 4는 일례로서의 스마트폰의 본체를 덮는 보호 케이스의 배면에 형성된 보조 입력 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 보호 케이스를 모바일 단말기 본체에 결합한 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 스마트폰에 결합되는 보호용 케이스에 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치를 형성한 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 스마트폰에 결합되는 보호용 케이스에 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치를 형성한 또다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치의 또다른 형태를 도시한 도면이다.
도 9는 단말기의 배면에 형성되는 보조 입력 장치의 형태의 예시를 도시한 도면이다.
도 10은 포인팅 패드의 각 위치를 이동 4방향과 대응시킨 예를 보여준다.
도 11은 포인팅 패드에서의 손의 움직임을 감지하는 예를 보여준다.
도 12는 도 11에서 보여지는 손의 움직임에 따라 포인터가 디스플레이내에서 이동하는 상태를 보여준다.
도 1과 같이, 널리 사용되고 있는 소형 스마트폰과 같은 모바일 단말기를 사용자가 어느 한쪽 손으로 파지하고 동시에 파지한 손의 어느 한 손가락(예를 들면, 엄지)으로 스마트폰 전면의 디스플레이(터치 스크린)를 터치하여 표시되는 객체의 움직임을 제어하고자 하는 경우, 단말기의 크기가 손에 비하여 상대적으로 작기 때문에, 엄지 손가락이 터치 스크린의 모든 영역에 도달할 수 있으며(도달 가능한 영역이 점선으로 표시됨), 터치 스크린의 모든 영역에 배치된 객체(예를 들면, 아이콘)를 터치하여 조작할 수 있다.
도 2는, 최근 보급되고 있는 대화면 터치 스크린을 탑재한 비교적 큰 크기의 중형 단말기를 한 손으로 파지한 경우의 손가락의 위치를 보여주는 도면이다. 단말기의 전면 터치 스크린에 올려진 엄지는, 단말기의 크기가 손의 크기에 비하여 비교적 크기 때문에, 매우 한정된 영역에만 도달할 수 있는 것을 볼 수 있다.
그러나 이에 비하여, 단말기의 배면을 파지하는 손가락 중 검지는 여전히 단말기의 상부 쪽에 위치하고 있다.
한편, 일반적인 사용자는 터치 스크린 패널을 터치 조작할 때 단말기를 파지한 손의 엄지를 주로 이용하고 있다. 하지만, 도 2에서와 같이, 단말기가 커질수록 엄지에 의해 조작 가능한 영역은 화면의 크기 대비 현저히 좁은 영역에 국한되는 것을 알 수 있다. 그래서, 단말기의 크기와 디스플레이 영역이 커질수록 단말기를 한 손만으로는 조작하기 어려워지므로, 양쪽 손을 사용할 수밖에 없었다.
한편, 한쪽 손으로 단말기를 잡은 상태에서 단말기 배면에 위치하게 되는 손가락들의 자세와 기능을 살펴보면, 중지, 약지, 소지는 단말기를 안정적으로 파지하기 위해 중요하게 사용되지만, 검지의 경우는 단말기를 파지하기 위한 기능이 거의 없음을 알 수 있다. 따라서, 검지를 단말기로부터 떼거나 움직이더라도 단말기를 안정적으로 파지하는데에는 아무런 문제가 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다.
이렇게, 배면에 배치된 검지는 단말기의 배면에서 점선의 영역 내의 위치에 대해서는 자유롭게 이동할 수 있다. 이 영역 내에, 단말기 전면의 디스플레이에 표시되는 화면 내의 객체들을 조작할 수 있도록 구성한 보조 입력 장치를 배치한다면, 검지로 보조 입력 장치를 자유롭게 조작할 수 있을 것이며, 한 손만으로도 단말기의 디스플레이에 표시되는 모든 영역을 조작/제어할 수 있게 될 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 입력 장치 및 이를 구비한 모바일 단말기의 구조를 간략하게 도시한 블록도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 입력 장치(10)는, 압력 감지 소자(15) 및 보조 제어부(19)를 포함하여 이루어지고, 또한, 보조 입력 장치를 구비한 모바일 단말기는, 디스플레이(51)와 제어부(52)를 포함하여 구성된다.
보조 입력 장치(10)는, 모바일 단말기의 배면 또는 전면에 배치되어, 사용자 손가락이 접촉하는 방식에 기초하여 디스플레이(51)에 표시되는 포인터를 자유롭게 이동시키거나 또는 다수의 객체들 사이의 포커스를 이동시키거나, 리스트를 스크롤시키는 등의 기능을 조작하기 위한 조작 신호를 출력하면서 모바일 단말기와 상호 작용한다.
이러한 보조 입력 장치를 구성하는 압력 감지 소자(15)는, 사용자가 손가락을 접촉시키게 되는 접촉판(도 4 참조)이 손가락에 의해 눌려지는 압력의 크기를 정밀하게 감지할 수 있도록, 접촉판(11)의 복수 위치에 분산되어 배치된다. 배치 형태의 일례는 도 6을 참조한다.
보조 제어부(19)는, 접촉판(11)에 배치된 복수의 압력 감지 소자(15)의 각각에서 감지한 압력의 크기에 대응하여 나타내는 압력값을 이용하여, 손가락이 접촉판(11)에 접촉한 위치 및 접촉한 위치에서의 누르는 세기를 판단하고, 판단된 위치 및 누르는 세기에 기초하여 다양한 조작 신호를 생성하여 출력한다. 조작 신호로는, 손가락의 접촉 위치, 이동 방향, 누르는 세기, 접촉한 시간 등을 포함할 수 있다.
모바일 단말기에 있어서, 디스플레이(51)는, 다양한 객체(예를 들면, 자유 이동 가능한 포인터, 특정 어플리케이션을 실행시킬 수 있도록 링크된 아이콘, 다수의 항목이 나열된 리스트 등)를 시각적으로 표시하는 표시화면이다. 디스플레이(51)는, 단지 표시 기능뿐만 아니라, 터치 패널의 기능을 포함한 터치 스크린인 것이 바람직하다.
제어부(52)는, 각 어플리케이션의 실행에 따른 표시화면을 생성하여 디스플레이(51)를 통해 표시될 수 있도록 한다. 또한, 터치 패널의 조작 또는 보조 입력 장치(10)로부터 입력되는 조작 신호에 따라서, 포인터의 이동, 표시된 아이콘들에 대한 포커스의 이동, 리스트의 스크롤 등을 제어한다.
한편, 보조 입력 장치(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이 모바일 단말기에 내장된 형태로 구성될 수도 있으나, 모바일 단말기와 개별적으로 구성되고, 제어부(52)와 보조 제어부(19)가 착탈 가능한 커넥터(도 4 참조) 등과 같은 통신 수단으로 연결될 수도 있다.
도 4는 모바일 단말기와 보조 입력 장치를 개별적으로 구성한 형태의 일례로서, 모바일 단말기(예를 들면, 스마트폰)의 배면을 덮는 보호 케이스(20)에 보조 입력 장치를 형성한 형태를 도시하고 있다. 보호 케이스(20)에는 손가락으로 포인팅이 가능한 원형의 패드(접촉판 또는 포인팅 패드)(11)와, 누름/뗌(즉, ON/OFF)을 감지할 수 있는 주변 버튼을 구비하고 있다.
도 4에서는 본 발명에 따른 보조 입력 장치의 일 실시예로서, 보조 입력 장치가 별도의 보호 케이스(20)에 탑재되고, 이 보호 케이스(20)가 모바일 단말기의 본체와 결합되는 구조를 설명하고 있으나, 보조 입력 장치가 모바일 단말기 본체의 배면에 직접 내장되어 탑재된 형태로 구성될 수도 있음은, 앞서 설명하였다.
사용자 손가락의 조작을 감지하기 위한 포인팅 패드(접촉판)(11)는 가운데 큰 원형으로 구성될 수 있으며, 압력 감지 방식으로 동작한다. 접촉판(11)의 주변에 배치된 버튼들(18)은, "실행" 기능 및 "이전 메뉴 복귀" 기능을 입력하기 위한 것일 수 있다. 이러한 버튼 구성은 단지 예시일 뿐이며, 다양한 기능에 대응하는 버튼이 추가될 수 있을 것이다. 보조 입력 장치는, 이와 같이 포인팅 패드(11)와, 복수의 버튼(18)을 포함한다.
한편, 도 4의 우측에서는, 보호 케이스의 안쪽면으로서, 보조 입력 장치의 구동에 필요한 PCB, 회로 소자 등을 보여주고 있다. 한편, 이러한 구성들은 실제 상품화 구현시에는 몰딩 구조 등을 부가하여 은폐가 가능하다.
더욱, 보호 케이스(20)의 안쪽 하부에는, 휴대 단말기의 이어폰 단자 또는 충전 단자와 연결될 수 있는 커넥터(28)가 배치된 것을 볼 수 있다. 이 커넥터(28)를 통해, 보호 케이스(20)에 탑재된 보조 입력 장치(10)에서 감지된 손가락의 위치 또는 좌표, 누르는 세기 등에 대한 조작 신호가 휴대 단말기의 제어부(52)로 전송될 수 있다.
이렇게, 보조 입력 장치가, 단말기의 본체 외부를 감싸 보호하기 위한 별도의 보호 케이스(20)에 장착되는 경우에는, 케이스(20)가 단말기의 본체와 결합할 때 커넥터(28)가 단말기와 결합할 수 있도록 구성된다. 이후, 단말기에서는 보조 입력 장치(10)가 커넥터(28)를 통해 연결된 것을 감지하면 자동으로 보조 입력 장치와 연동하는 소프트웨어를 실행시켜 상호 통신을 확립하고, 보조 입력 장치로부터 전송되는 조작 신호를 수신할 수도 있다.
또한, 보조 입력 장치가 별도의 보호 케이스(20)에 장착되고, 케이스(20)가 모바일 단말기의 본체와 조립되는 경우에 있어서, 보조 입력 장치(10)에서 전송하는 조작 신호는 다양한 방식의 무선 통신을 통해 단말기 본체에 전달될 수도 있다.
또한, 보조 입력 장치(10)는 커넥터(28)를 통해 휴대 단말기로부터 구동 전원을 공급받을 수도 있으며, 보호 케이스(20)에 개별적인 배터리를 장착하거나 혹은 모바일 단말기로부터 방출되는 전자기력에 공진하여 유도 전류를 생성함으로써 구동 전원을 충당할 수도 있다.
도 5는 도 4에 도시된 보호 케이스를 모바일 단말기 본체에 결합한 모습을 도시한다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
보조 입력 장치(10)는, 사용자가 손가락 또는 터치펜 등을 이용하여 접촉하게 되는 접촉판(11)과, 접촉판(11)이 눌려진 후 원위치로 복귀하도록 탄성을 부여하는 탄성판(13)과, 접촉판(11)과 탄성판(13)을 서로 접착시키는 접착 테이프(12)와, 탄성판(13)이 눌려짐에 따라 압력을 감지하기 위한 4개의 압력 감지 소자(15)가 배치된 PCB(16)와, 탄성판(13)을 PCB(16)에 대하여 지지하기 위한 지지판(14)을 포함한다.
또한, 보조 입력 장치의 PCB(16)의 일측에는, 복수의 버튼(18)에 대응하는 위치에 복수의 돔 스위치(17)가 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치(10)는, 사용자가 눌러 조작할 수 있는 접촉판(11)으로부터 작용하는 압력을 감지할 수 있는 위치에 하나 이상의 압력 감지 소자(15)들을 배치하고, 각 압력 감지 소자(15)들이 감지하여 출력하는 압력값을 종합적으로 이용하여 접촉판(11)에 대하여 사용자가 누른 위치, 누른 위치의 이동 상태(드래그 또는 슬라이딩), 접촉 지점에서의 누르는 힘의 변화, 접촉판을 누르는 힘의 총합 등을 판단한다.
이렇게 판단된 결과는 조작 신호로 변환된 후, 상술한 커넥터(28)를 통해 모바일 단말기의 제어부(52)에 입력되고, 제어부(52)에 의해 디스플레이되는 객체의 기능이 제어될 수 있다.
도 7 및 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배면 터치 보조 입력 장치를 보호 케이스에 형성한 예시들로서, 도 7에서는 하나의 원형 포인팅 패드와 양쪽으로 하나씩의 조작 버튼(예를 들면, '실행' 버튼과 '이전 메뉴' 버튼)이 구비된 형태를 보여주고 있다. 즉, 도 7의 조작 버튼 중 하나의 메뉴 또는 항목이 포인팅되거나 포커싱된 상태에서 그 메뉴 또는 항목에 대응하는 프로그램을 실행시키기 위한 '실행' 버튼이며, 또하나의 버튼은 특정 프로그램이 실행된 상태에서 이전의 실행 상태로 복귀하는 기능의 입력에 사용된다.
이렇게, 단말기 전면에 배치된 터치 스크린에 대한 포인팅, 포인터가 위치한 객체(아이콘 등)에 대한 선택 및 실행 명령 입력, 이전 메뉴 복귀 기능 등을 입력할 수 있는 보조 입력 장치가, 사용자의 검지가 닿을 수 있는 단말기의 배면에 배치됨으로써, 모바일 단말기의 전면에 배치된 터치 스크린에서 각 객체를 직접 터치 조작하지 않으면서도 그와 동일한 조작을 행할 수 있다.
한편, 포인팅 패드에는, 사용자가 손가락 또는 뾰족한 팁을 갖는 터치펜으로 원하는 위치를 찍거나 드래그하는 방식으로, 원하는 글자 또는 도형을 그릴 수도 있다. 본 발명에서와 같이, 압력 감지 방식으로 구현된 보조 입력 장치는, 1mm 이하의 감지 정밀도를 구현할 수 있으므로, 매우 작은 크기의 포인팅 패드일지라도, 글자 또는 도형을 지원할 수 있는 것이다.
또한, 보조 입력 장치는, 화살표 모양의 커서를 상하좌우 4방향으로 이동시키는 방식의 조작도 가능하다. 이런 기능은, 디스플레이의 바탕 화면에 배치된 객체(아이콘)들의 활성화된 상태(즉, 포커스)를 상/하/좌/우로 옮기는 방식을 구현할 수 있게 한다.
또한, 다양한 항목이 리스트 형태로 제공되는 구조에 있어서, 리스트의 스크롤 방향 또는 속도를 제어하는 방식도 구현될 수 있다.
또한, 포인팅에 사용되는 포인팅 패드와 주변 조작 버튼의 조합은 도 7과 같은 형태도 가능하지만, 도 8과 같이 1개의 포인팅 패드와 주변의 3개의 버튼 혹은 그 이상의 버튼을 조합한 방식도 구현 가능하다. 이는 단말기의 운영체제와 사용자 입력 환경에 대한 확장 기능성에 따라 적절히 변경될 수 있다.
도 8에서는 보조 입력 장치가 포인팅 패드가 아닌 4방향을 가리키는 방향키로 구성된 형태를 보여준다. 이와 같은 방향키의 조작되는 상태에 따라서 포인터 또는 포커스가 이동되도록 구현할 수도 있다. 이 경우에도, 각 방향 버튼에는 각각 압력 감지 소자를 배치하여, 누르는 압력까지도 감지할 수 있도록 구현하고, 감지된 압력에 따라서 다양한 조작 방식을 제공할 수 있다.
도 8에는, 상술한 바와 같은 '실행' 버튼 및 '이전 메뉴' 버튼과, 현재 선택된 화면에서 선택가능한 메뉴를 활성화시키는 '메뉴' 버튼이 더욱 도시되어 있다.
도 9는, 단말기의 배면에 형성되는 보조 입력 장치의 형태의 예시를 보여준다. 이와 같이 배면 터치 보조 입력 장치는, 모바일 단말기의 배면에 위치하여 단말기를 잡은 손의 특정 손가락이 쉽게 도달 가능한 영역에, 사각형 또는 원형의 형태로, 단말기 배면 면적의 1/4 이하의 크기로 배치될 수 있다. 또는, 보조 입력 장치는 면적 비율이 1/6 등과 같이 더 작게도 형성될 수 있으며, 1/2 또는 전체면과 같이 더 크게도 형성될 수 있을 것이다. 또한, 그 형태도, 도시된 바와 같은 사각형 또는 원형뿐만 아니라, 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 더욱이, 단지 하나의 포인팅 패드를 구비하는 것뿐만 아니라, 2개 또는 그 이상의 포인팅 패드를 배치할 수도 있다.
한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 보조 입력 장치는, 접촉판이 눌려지는 것을 감지하기 위하여, 압력 감지 소자를 대신하여, 정전 용량 감지식 터치 센서 또는 광 감지식 센서를 포함할 수 있다(도시하지 않음). 이러한 센서들은, 사용자가 접촉판을 누르는 압력을 감지할 수 없기 때문에, 접촉판을 누르는 시간을 감지하여 누르는 압력에 대응하는 조작을 구현할 수 있다. 즉, 사용자가 어느 위치를 일정 시간 이상 누르는 것으로 감지된다면, 해당 위치를 세게 누르고 있는 것으로 간주할 수 있으므로, 이 경우에 대응하는 조작을 실행할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 입력 장치에 의하면, 실행할 프로그램의 선택 및 실행, 메뉴 실행 상태에서 주 화면 복귀, 힘 크기를 이용한 스크롤 가속, 힘 크기를 이용한 메인 화면 스크롤 등의 다양한 활용 사례를 상정할 수 있다.
- 실행할 프로그램의 선택 및 실행
모바일 단말기(이하, 스마트폰)의 디스플레이를 통해 다수의 항목이 표시되는 경우에는, 도 10에 도시된 바와 같이 포인팅 패드의 각 방향이 포커스의 이동 방향에 대응될 수 있다. 그리고 포커스가 어느 하나의 항목에 맞추어진 상태에서 포인팅 패드에 손을 떼었다가 다시 누르거나 누르는 압력을 변화시키면(또는, '실행' 버튼을 누르면), 해당 항목을 선택하거나 선택하여 실행시키는 조작과 관련시킬 수 있다.
또한, 포인터가 객체로서 표시되는 경우에는, 보조 입력 장치의 포인팅 패드에 대한 누름 및 슬라이드, 또는 밀어내는 등의 조작은 포인터의 상하좌우 이동에 적용될 수 있다. 또한, 포인터를 이동시키면서 누르는 힘의 세기를 조절하면 포인터의 이동 속도를 제어할 수 있다. 그리고 포인터를 원하는 항목 위에 정지시킨 상태에서 포인팅 패드를 누르거나(예를 들면, 수직 방향으로 누르거나, 손을 떼었다가 다시 누름) 누르고 있는 압력을 변화시키면(예를 들면, 슬라이딩 이동하는 중에 포인팅 패드를 전체적으로 꾹 누르거나, 누르는 압력을 갑자기 증가시키거나 제거함), 해당 항목을 선택하거나 선택하여 실행시키는 조작을 행할 수 있도록 구현할 수 있다.
도 11은, 포인터를 조작하는 경우에, 포인팅 패드에서의 손의 움직임에 대한 예시를 도시하고 있으며, 도 12는 이러한 손의 움직임에 따라 포인터가 디스플레이내에서 이동하는 상태를 보여준다.
이때, 보조 입력 장치의 포인팅 패드가 모바일 단말기의 배면에 위치한 경우에는, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 움직임의 형태가 좌우 대칭 형태로 적용되는 것을 알 수 있다. 반대로, 만일 보조 입력 장치가 모바일 단말기의 전면 일측에 배치된 경우에는, 움직임의 형태는 대칭 변환되지 않고 그대로 적용될 수 있을 것이다.
이와 같이, 포인터를 조작하거나 포커스를 이동시키는 각 조작 모드의 선택은, 사용자가 어플리케이션마다 정의하거나(예를 들면, 바탕화면 표시 상태에서는 포커스 조작 모드로 설정하고, 웹서핑 상태에서는 포인터를 생성하고 이를 이동시키는 포인터 조작 모드로 설정할 수 있음), 각 어플리케이션을 실행시킨 후 사용자가 소정 기능의 실행(예를 들면, 특정된 메뉴 선택)시킴에 따라 자유롭게 선택할 수 있거나, 어떤 모드를 기본적으로 사용할 것인지 각 어플리케이션의 설계시 제작자에 의해 미리 정의되어 있을 수 있다. 이로써, 각 어플리케이션이 실행되면, 보조 입력 장치의 동작 모드를 적절히 선택하거나 자동으로 정의된 모드에 따라 조작을 행할 수 있게 된다.
또는, 보조 입력 장치에 구비된 버튼 중 어느 하나를, 포인터 조작 모드와 포커스 조작 모드를 전환하는 기능으로 설정할 수도 있다.
- 메뉴 실행 상태에서 주 화면 복귀
보조 입력 장치의 조작은, 메뉴 실행 상태에서 주 화면으로의 복귀를 제어할 수 있다. 이러한 복귀 동작은, 예를 들면, 포인팅 패드를 지정된 압력 이상으로 세게 누르는 동작, 별도의 '이전 메뉴' 버튼을 누르는 동작, 포인팅 패드에 특정의 기호를 그리는 동작 등에 의해 실행될 수 있다.
- 힘 크기를 이용한 스크롤 가속
본 발명의 일 실시예에 따른 보조 입력 장치는 사용자가 손가락 또는 터치펜을 이용하여 누르는 힘의 세기까지도 감지할 수 있기 때문에, 힘의 세기에 따라서, 포인터의 움직이는 속도, 포커스의 이동 속도, 리스트에서 스크롤 속도 등을 빠르거나 느리게 제어할 수 있도록 구현할 수 있다.
또한, 힘의 크기에 따라서, 항목의 선택과 같은 부가적인 조작을 행하도록 설정할 수도 있다.
- 단축 실행 모드
포인팅 패드의 각 위치에 대한 누름 압력이 소정 기준을 초과하면, 각 위치에 대응하여 설정된 기능이 실행되도록 할 수도 있다. 예를 들면, 포인팅 패드의 위쪽을 누르면 '메시지 작성' 기능이 실행되도록 설정하고, 포인팅 패드의 왼쪽을 누르면 '전화번호부' 기능이 실행되도록 설정하는 조작이 가능하다.
- 화면의 확대 및 축소
포인팅 패드를 누르는 힘의 세기는, 디스플레이에 표시되는 화면 또는 객체를 확대시키거나 축소시키는 기능에 대응될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 사진 또는 동영상을 감상할 때, 또는 웹페이지를 열람할 때, 포인팅 패드를 세게 누름으로써 누르는 세기에 대응하여 누른 지점에 대응하는 표시 화면의 지점을 중심으로 화면을 확대하거나 축소시키는 조작을 행할 수 있게 된다.
또한, 예를 들어, 포인팅 패드를 짧은 시간 동안 접촉하였다가 다시 떼는 동작, 즉, 탭(tap)이 감지되는 경우에는, 표시 화면의 지점을 중심으로 화면을 축소하여 표시하는 조작에 대응될 수 있다.
- 단말기의 방향과 포인팅 방향의 동기화
모바일 단말기를 세로 방향으로 세운 상태에서의 포인팅 패드의 조작은 포인팅 패드의 윗부분이 단말기의 윗부분에 대응하도록 맞추어지고, 모바일 단말기를 가로 방향으로 눕힌 상태에서 포인팅 패드를 조작하게 되면, 그 상태에서의 위쪽이 눕혀진 단말기의 위쪽이 되도록 포인팅 방향이 동기화되도록 구현되어야 한다.
즉, 보조 입력 장치는, 모바일 단말기에 내장된 자이로 센서, 가속도 센서 또는 중력 센서 등과 같이 단말기의 방향을 감지할 수 있는 방향 센서에서 출력하는 정보를 이용하여 모바일 단말기의 지면에 대한 방향을 판단할 수 있다. 즉, 모바일 단말기가 지면에 대하여 수직 방향에 가까운 방향을 향하도록 세워진 상태로 파지되었거나 거치되었는지, 또는 지면에 대하여 수평 방향에 가깝게 가로로 누워있는지를 감지한다.
단말기를 세운 상태에서의 포인팅 패드의 최상단은 모바일 단말기의 최상단(예를 들면, 12시 방향)을 가리키게 되지만, 모바일 단말기를 시계 방향으로 90° 정도 회전시켜 돌린 후 돌려진 포인팅 패드의 최상단(단말기가 세워진 상태에서의 포인팅 패드의 3시 방향에 해당)을 누르면 눕혀진 단말기의 3시를 가리키게 될 것이다. 따라서, 단말기의 회전에 따라서, 감지된 위치의 좌표도 회전시켜주는 변환이 필요하다.
즉, 단말기를 세운 상태에서는 3시-9시를 연결하는 축을 가로축으로 설정하고, 12시-6시를 연결하는 축을 세로축으로 설정하였다면, 단말기를 예를 들면 시계방향으로 90° 정도 회전시킨 상태에서는 단말기(세워진 상태의 단말기를 기준으로 함)의 3시-9시를 연결하는 축은 세로축으로 변환될 것이고 단말기의 12시-6시를 연결하는 축은 가로축으로 변환될 것이다(좌표축의 회전).
또한, 단말기를 반시계 방향으로 90° 회전시킨다면, 상기의 경우와 좌표축의 원점이 반대로 될 것이다.
Claims (15)
- 디스플레이면 및 상기 디스플레이면에 다양한 객체를 표시하고 상기 객체의 움직임 및 기능을 제어하는 제어부를 갖는 모바일 단말기로서,
상기 모바일 단말기는 소정의 물체가 접촉하여 누르는 방식에 기초하여 상기 객체의 움직임 및 기능을 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 보조 입력 장치를 구비하고,
상기 보조 입력 장치는:
판 형태로 구성되며, 상기 물체로 점접촉하여 누르게 되는 접촉판과;
상기 접촉판이 눌려지는 압력을 감지하기 위하여, 상기 접촉판의 하부, 측면, 또는 하부와 측면에 분산되어 배치되어 있으며, 상기 접촉판이 상기 물체에 의해 눌려짐에 따라 각각 독립적으로 압력값을 검출하여 출력하는 적어도 2개의 압력 감지 소자와;
상기 압력 감지 소자의 각각에서 출력하는 각각의 상기 압력값들을 이용하여, 상기 물체가 상기 접촉판에 접촉하여 누르는 위치 및 누르는 세기를 판단하고, 상기 판단된 위치 및 세기에 기초하여 상기 조작 신호를 생성하여 상기 모바일 단말기의 상기 제어부에 제공하는 보조 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 물체는 상기 모바일 단말기를 파지한 손의 손가락이고,
상기 보조 입력 장치의 적어도 상기 접촉판은, 상기 모바일 단말기의 배면에서 상기 모바일 단말기를 파지한 손의 특정 손가락이 도달 가능한 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 입력 장치의 적어도 상기 접촉판은, 상기 모바일 단말기의 전면에서 상기 디스플레이의 바깥쪽 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 입력 장치는, 하나 이상의 기능 입력 버튼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 삭제
- 디스플레이면 및 상기 디스플레이면에 다양한 객체를 표시하고 상기 객체의 움직임 및 기능을 제어하는 제어부를 갖는 모바일 단말기로서,
상기 모바일 단말기는 소정의 물체가 접촉하여 누르는 방식에 기초하여 상기 객체의 움직임 및 기능을 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 보조 입력 장치를 구비하고,
상기 보조 입력 장치는:
판 형태로 구성되며, 상기 물체로 점접촉하여 누르게 되는 접촉판과;
상기 접촉판의 하부, 또는 측면, 또는 하부와 측면에 배치되어 있으며, 상기 접촉판에 접촉한 상기 물체의 접촉 위치를 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 소자로서, 정전 용량 감지식 터치 센서, 광 감지식 센서 또는 온/오프 누름 스위치 중 하나를 포함하는 감지 소자와;
상기 감지 소자를 상기 물체가 접촉하여 누르고 있는 시간을 이용하여 상기 물체가 상기 접촉판을 누르는 세기를 판단하고, 상기 판단된 누르는 세기에 비례하여 상기 객체의 움직임 속도, 리스트 구조의 객체에서의 스크롤 속도, 다수의 객체들 사이에서의 포커스의 이동 속도를 빠르거나 느리게 제어하기 위한 상기 조작 신호를 상기 모바일 단말기의 제어부에 제공하는 보조 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 입력 장치는, 상기 모바일 단말기의 본체에 집적되어 설치되거나 상기 모바일 단말기의 본체 외부에 결합되는 보호 케이스에 설치되는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제7항에 있어서,
상기 보호 케이스에 설치된 상기 보조 입력 장치는, 상기 모바일 단말기에 배치된 이어폰 잭 또는 충전용 커넥터를 통해 상기 모바일 단말기의 상기 제어부로 상기 조작 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제7항에 있어서,
상기 보호 케이스에 설치된 상기 보조 입력 장치는, 소정의 무선 통신 방식을 이용하여 상기 모바일 단말기의 상기 제어부로 상기 조작 신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 보호 케이스에 설치된 상기 보조 입력 장치는, 상기 보호 케이스에 배치된 소정의 배터리로부터 또는 상기 모바일 단말기와의 공진 현상을 통한 유도 전류에 의하여 구동 전원을 제공받는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 입력 장치는, 상기 접촉판을 누르는 힘의 세기 또는 누르고 있는 시간에 비례하여, 상기 객체의 이동 속도, 리스트 구조의 스크롤 속도, 다수의 객체 사이의 포커스 이동 속도를 빠르거나 느리게 제어하는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 제어부는, 상기 접촉판의 특정 위치를 누르는 세기에 비례하여 상기 객체를 확대하여 표시하고, 상기 접촉판을 짧은 시간 동안 접촉하는 탭이 감지되는 경우 상기 객체를 축소하여 표시하도록 상기 조작 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 제어부는,
상기 모바일 단말기에 탑재된 방향 감지 센서의 측정값을 이용하여 상기 모바일 단말기가 세로 방향으로 유지되어 있는지 또는 가로 방향으로 유지되고 있는지를 감지하고, 감지되는 상기 모바일 단말기의 방향에 따라서, 상기 접촉판에 접촉하여 누르는 상기 물체의 위치를 감지하기 위한 좌표축을 회전시키는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 보조 제어부는, 상기 접촉판을 하나 이상의 영역으로 구분하고, 각 영역에 적어도 하나씩의 임의의 기능을 설정함으로써, 상기 영역 중 어느 하나에서 접촉이 감지되면, 해당 영역에 설정된 기능을 실행시키는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기. - 제1항에 있어서,
상기 접촉판은, 상하좌우의 적어도 4개의 영역으로 구분되도록 분할되어 상기 분할된 접촉판이 개별적으로 동작할 수 있도록 구성되고, 상기 분할된 접촉판은 각각 상기 압력 감지 센서를 구비하고,
상기 보조 제어부는, 상기 분할된 접촉판 중 어느 하나에서 접촉이 감지되면, 해당 방향으로 상기 객체의 움직임 및 기능을 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조 입력 장치를 갖는 모바일 단말기.
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2012
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