KR101499614B1 - 이중 자석과 볼 베어링을 이용하여 미세처짐과 오타를 방지하는 슬라이드 입력장치. - Google Patents
이중 자석과 볼 베어링을 이용하여 미세처짐과 오타를 방지하는 슬라이드 입력장치. Download PDFInfo
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Abstract
슬라이드 입력장치에서 손가락이 미끄러질수 있는 수평방향 작동력을 매우 미세한 작동력으로 작동하면서도 손가락의 미는 방향에 따라 작동되는 슬라이더부의 복귀후의 처짐방지를 큰 힘으로 유지할수 있는 방법을 이중 자석과 베어링 볼을 적용하여 슬라이드 입력장치에서 슬라이더부의 효과적인 원점 복귀 방법이 개시된다.
이동 방향에 따른 사용자의 조작 명령이 입력되도록 하는 입력 시스템으로서,
수평 방향 이동에 따른 위치 검출을 위해 동서남북 방향에 4개의 방향신호 검출부가 구비된 베이스;
사용자 조작에 의해 상기 베이스의 수평면에 평행 이동하는 슬라이더;
상기 슬라이더가 베이스에 대해 평행 이동하도록 지지하는 프레임;
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀 할 수 있도록 하는 슬라이더부에 구비된 자석;
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀 할 수 있도록 하는 베이스부에 구비된 자석;
상기 베이스와 슬라이더 사이에 위치하여, 상기 슬라이더의 평행 이동에 따라 이동하면서, 슬라이더의 평행이동에 대한 이동시 저항력을 줄여주는 볼베어링;으로
구성된 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력장치이다.
본 발명에 의해, 단순한 구조로 문자입력의 오타 입력이 감소되고, 작은 작동력으로 효율적으로 슬라이더부의 처짐을 방지할 수 있다.
이동 방향에 따른 사용자의 조작 명령이 입력되도록 하는 입력 시스템으로서,
수평 방향 이동에 따른 위치 검출을 위해 동서남북 방향에 4개의 방향신호 검출부가 구비된 베이스;
사용자 조작에 의해 상기 베이스의 수평면에 평행 이동하는 슬라이더;
상기 슬라이더가 베이스에 대해 평행 이동하도록 지지하는 프레임;
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀 할 수 있도록 하는 슬라이더부에 구비된 자석;
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀 할 수 있도록 하는 베이스부에 구비된 자석;
상기 베이스와 슬라이더 사이에 위치하여, 상기 슬라이더의 평행 이동에 따라 이동하면서, 슬라이더의 평행이동에 대한 이동시 저항력을 줄여주는 볼베어링;으로
구성된 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력장치이다.
본 발명에 의해, 단순한 구조로 문자입력의 오타 입력이 감소되고, 작은 작동력으로 효율적으로 슬라이더부의 처짐을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 슬라이드(X,Y축) 방향 입력이 가능한 문자입력 및 마우스제어등으로 활용될수 있는 장치에서 수평 방향(X,Y축)뿐 아니라, 수직 방향(Z축)으로도 슬라이더부의 원활한 초기 위치 복귀가 가능한 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슬라이더부와 베이스부에 각각 자석을 두고, 그 사이에 구 형상의 베어링을 적용하여, 슬라이드 동작시 작동력이 높아지는 현상을 막으면서, 슬라이더의 미세한 처짐을 방지하는 기술 및 부품의 단순 및 조립공정의 단순화로, 생산 라인에서 최종 완제품 조립전 과정까지 조립 과정을 단순화하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 TV리모컨, 휴대전화기,게임기 등에 사용하기에 적합한 슬라이드 입력장치에 관한 것으로, 특히 슬라이드 조작에 의해 소정 입력이 가능한 슬라이드 입력장치에 관한것이다. 본명세서상의 택감이란, 일반적인 키패드 버턴에서 사람이 눈으로 직접 버턴을 보지 않고도, 손끝의 감촉만으로, 버턴의 입력 과정과 완료까지의 모든 상태를 확인 할 수 있는 것을 말한다. 슬라이드 입력기기는 수직방향의 입력뿐 아니라, 수평방향의 입력까지 동시에 처리해야 하기 때문에, 택감은 더욱 중요시 된다. 따라서, 슬라이드 입력장치에서 가능한 낮은 작동력을 유지하면서도, 수평방향의 택감을 어떤 방식으로 명확히 발생 시킬 수 있는 기술이 오랜 기간 슬라이드 입력장치의 양산화 여부의 핵심으로 대두되었다.
등록특허 제0958285호에 개시된 바와 같이, 동서남북과 대각선 방향의 구별을 위해, 별도의 택트스위치 장치를 추가하여, 슬라이드 입력장치의 사용시 동서남북과 대각선의 구별 방법은 명확히 제시하고 있으나, 이러한 신호 추가 장치가 조작력이 제거된후, 슬라이더부의 정확한 초기위치 복귀방법까지 제시하지 못하고 있다는 문제점이 있다.
일례로, 슬라이더부에 제품의 양산을 위한 실제적 부품들인 PCB로 구성된 정보판, 정보판을 장착하기 위한 스크류, 동서남북방향의 검출기에 대한 신호검출 대응 터미널, LED, dome, dome sheet, 버턴부, 버턴부의 슬라이드 입력시 미끄러짐을 막은 고무키패드 및 고무키패드부의 외관 들뜸,처짐을 막는 sus부 등을 장착한 슬라이더부는 자체 무게가 더욱 늘어나, 대부분이 주로 비스듬이 기울이거나, 기기를 세워서 조작하는 리모컨, 게임기,휴대기기등에 적용될 때, 슬라이더부가 자중에 의해 처짐이 발생하여, 기기 입력 시 오작동을 초래하게 된다.
이러한 오작동을 초래하는 자중에 의한 미세 처짐현상 및 슬라이더부의 조작후 미세하게 미복귀되는 현상을 막기 위해, 택감을 부여하는 별도의 장치상의 전체 작동력을 높이면, 오작동이 줄어들지만, 이것은 편리한 입력을 위한 수평작동력의 충족요건을 이미 벗어나게 된다.
따라서, 본 발명이 개선하고자 하는 바는 사용자가 느끼는 슬라이드 입력장치에서 수평방향의 최종 작동력을 최대한 줄이면서도, 수평방향의 작동력을 낮추는 방법으로, 슬라이더부에 별도의 자석을 두고, 베이스부에 슬라이더부를 끌어당길 수 있는 대응 자석을 두어, 베어스부가 항상 슬라이더부를 끌어당기는 방법을 제시한다. 도 53은 종래의 슬라이드 입력장치를 나타내는 도면이며, 이 슬라이드 입력장치는 동서남북 방향에 각각 1개의 신호 검출부(1060)가 구비된 베이스(1061), 슬라이더가 상기 베이스에 항상 평행 이동하도록 하는 프레임(1062) 및 수직입력 신호 검출을 위한 정보판(1063)을 구비한 슬라이더부(1064)로 구성되어 있다.
이와 같이 개략 구성된 종래의 슬라이드 입력장치(1065)는, 도시하지 않는 슬라이더 부의 조작버턴을 이용하여, 도 54의 좌우방향(동서방향)을 따라 슬라이드 조작하면 슬라이더부의 검출터미널(1070)의 서쪽 방향에 구비된 서쪽 방향 검출기(1071)에 서쪽방향의 검출신호가 출력된다.
또한 슬라이더부의 조작 버턴을 좌우방향이 아닌 대각선(1072)방향으로 슬라이드 조작한 경우에는 그 조작 방향에 따라 슬라이더부상에 위차한 검출 터미널이 각각 서쪽 검출터미널(1073)과 남쪽 검출터미널(1074)을 감지하여 서쪽 남쪽 2개의 검출신호가 출력된다. 이 2개의 검출신호는 슬라이더부에 구비된 정보판에서 검출된 수직입력신호와 함께 제어부에서 연산처리함으로써, 북동쪽 슬라이드 조작에 따른 적절한 신호를 출력할 수 있게 되어 있다.
그러나 상기 서술한 종래의 슬라이드 입력장치에는 조작한 슬라이더부를 초기위치로 자동 복귀시키는 복귀수단이 형성되어 있지 않기 때문에, 슬라이드부를 슬라이드 조작이 가능한 영역의 어느 한 부분에서 정지시킬 경우에 55와 같이 한 개 혹은 2개의 검출 터미널(1080,1081)에 접지가 된 상태가 지속 될 수 있다.
도 56에서, 슬라이더부를 슬라이드 조작 후 자동으로 원위치 복귀시키기 위해 종례의 리지드 타입 방향 터미널(1085)대신, 텐션 타입 방향 터미널(1086)을 사용한 예를 보면, 동서남북 방향에 장착된 터미널이 변형 후 원래의 형상으로 되돌아 가려는 성질(1087)로 인해 슬라이더 부는 초기의 위치로 어느 정도선에서 복귀할 수 있다. 다시 말해, 사용자의 조작력에 의해 변형되었던 동서남북 터미널중 어느 하나의 텐션 터미널은 조작력이 제거됨에 따라 텐션터미널 자체의 탄성력으로 슬라이더부를 밀고, 이러한 탄성력에 의해 슬라이더부는 원위치로 오게 된다. 하지만, 도 57에서 보면, 터미널 자체의 탄성력(1090)으로 슬라이더부를 초기위치 근방까지 복귀시킨다 하더라도, 슬라이더부의 방향 검출용 신호 터미널은 여전히 동서남북중 어느 한 터미널에 접촉된 상태로 남아 있게 된다.
다시 말해, 오작동을 방지하기 위해 만든 최소의 오작동 방지 갭(1091)영역에서는 스프링의 텐션이 미칠 수 없거나, 혹은 정작 그 힘이 매우 미약한 상태이기 때문에, 이 영역에서 원위치로 복귀시키는 힘은 각 방향의 텐션 터미널로는 불가능하게 된다. 만일 상기 슬라이드 입력장치를 이용하여, 마우스 기능을 구현한다면, 마우스 커서는 슬라이드 조작력이 완전히 제거된 상태에서도 서쪽(1092)과 남쪽(1093)터미널이 슬라이더부의 GND터미널(1094)과 접지된 상태로 있기 때문에 조작력이 제거된 이후에도 계속 북동쪽(1095)으로 이동할 것이다.
이러한 방향 검출부의 접점 접촉 지속현상을 막기 위해, 텐션 스프링 이외에 추가의 슬라이더부 원점 복귀를 위한 코일스프링(1102)을 적용한 종례의 방식을 도 58에 도시하였다. 종례의 방식에서 슬라이더부를 오른쪽으로 이동할 경우, 30g정도의 작동력이 발생한다. 하지만, 만일 슬라이더부를 대각선으로 이동할 경우,작동력은 60g을 넘어서게 된다. 이것은 동서남북 방향과 대각선 방향에서 서로 작동하는 방향 검침용 텐션스프링(1100), 코일스프링(1101)의 개수가 틀려지기 때문이다.
앞서 코일스프링을 추가장착하지 않고, 텐션타입 방향터미널만을 적용한 슬라이드 입력장치의 경우는 접점접촉 지속현상이외에도 슬라이더부의 초기위치의 미복귀로 인해, 외관상으로도 미세처짐 현상을 수반하게 된다.
미세 처짐이란, 슬라이드 문자 입력 시스템에서, 작동스위치의 복귀력 약화, 동작부위의 마찰력 과다, 작동부의 무게 과중등 다양한 원인으로 인해 정상적으로 복귀해야 할 슬라이더가 원위치에 복귀하지 못하는 현상을 말한다. 이러한 미세 처짐 현상은, 주변 케이스 등과의 시각적 불일치 문제를 발생시킨다. 또한 미세한 작동거리 만으로도 문자입력이 되는 슬라이드 입력시스템의 특성상, 이러한 미세처짐현상으로 인해, 각 슬라이더 방향에 배치된 스위치와의 간격이 균일하지 못하게 되어, 이러한 슬라이더부의 초기위치 미복귀는 의도하지 않는 문자등이 입력되는 상황도 발생시킨다.
이러한 미세 처짐 현상을 막기 위해 상기 서술한 바와 같이 조작력에 의해 이동한 슬라이드부를 초기 위치로 복귀시키기 위해 터미널 자체의 탄성력혹은 터미널 자체의 탄성력이 아닌 별도의 복귀스프링을 장착한 종래의 예에서는, 슬라이더부를 어떤한 방향으로 이동시킬지에 따라 작동되는 텐션스프링의 개수와 작동력의 방향이 달라지기 때문에, 조작력이 슬라이드 방향에 따라 편차가 많이 생긴다는 문제점이 있다. 또한 도 58에서 보듯이 손가락의 미세한 촉감에 따라 제품의 품질이 결정되는 문자 입력시스템에서 슬라이더의 원점 복귀를 위해 각 방향에 원점 복귀용 코일스프링을 적용하는 것은 추가 부품 장착에 따른 조립성 난해의 문제뿐 아니라, 각 부품의 조립 공차등을 매우 타이트 하게 관리하지 않을 경우, 또 다른 감성 불량을 야기하게 된다.
따라서, 슬라이드 입력 시스템을 이용한 제품에서는 이러한 미세 처짐을 없애, 외관상으로도 문제가 없고, 슬라이드 입력을 한 후에도 항상 원위치에 올 수 있는 기술에 대한 관심이 급속히 증가하고 있는 추세이다. 특히 다양한 정보처리가 가능한 터치스크린 등을 슬라이더부에 구비하는등 슬라이더부의 자체 장착 부품이 점차 다양해지고 많아짐에 따라 슬라이더부 자체의 무게도 점점 무거워지고 있다. 현재 슬라이드 입력 시스템을 적용한 대부분의 경우, 이러한 다수의 부품을 장착한 슬라이더부의 미세처짐 현상 및 이탈 현상을 해결하지 못해, 미세처짐 현상 주위 gap을 크게 하는 방식으로 사용자가 이러한 미세 처짐에 대해서 쉽게 인식하지 못하도록 하고 있다. 그러나, 이것은 미봉책일 뿐 실제 슬라이드 입력장치가 적용된 제품의 상당수는 제품의 관리치수를 조금만 크게 하여도, 치수불량에 따른 외관상의 미세처짐현상과 문자입력 오타, 슬라이더부 자체 이탈등의 문제가 나타나고 있는 실정이다. 그러나 기존의 미세처짐 방지 기술들은 미세 처짐을 슬라이드 작동 방향에 대응하는 스위치의 작동력을 증가시키는 방법이나 고무등의 연성 재질의 탄성력을 높이는 방법을 제시하고 있다. 이러한 방식은 미세 처짐을 방지한다는 일차 목표는 달성할 수 있으나, 편리한 슬라이드 입력이 가능하기 위해서는 슬라이드 입력 방향 자체의 최종 작동력이 낮아야 한다는 전제 조건을 위배하게 된다. 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분에서는 이러한 방식이 최종 작동력을 낮추는데 있어, 어떠한 문제점을 초래하는지 알아보고자 한다.
최점단 리모콘 스마트폰과 같이 메일, 검색 등으로 인해, 많은 문자입력이 필요한 전자 기기등은 작동력을 최대한 낮추어, 잦은 문자입력에도 손가락의 피로도를 최대한 낮출 것을 요구하고 있다. 만일 기존의 제시된 방법과 같이 스위치 자체의 작동력을 증가시키는 방법이나, 고무등의 연성재질의 탄성력을 높이는 방법을 적용할 경우, 손가락의 피로도는 쉽게 늘어날 것은 자명하다. 실제 작동력을 상승시킨다 하여도, 미세 처짐현상이 시각적으로 문제가 되는 것은 작은 범위의 불일치인데, 이러한 영역에서의 복귀력은 작동이 되는 구간의 힘이 아닌, 작동이 시작되는 구간의 힘이 적용되기 때문에, 그 효과는 미미하다. 특히, 문자입력을 위한 슬라이드입력 장치는 매우 빈번한 사용을 하게 되는데, 수평입력쪽 관련 스위치와 그 구조물은 특성상 내구성에 취약하여, 쉽게 처짐 현상이 일어나게 된다.
따라서, 슬라이드 입력장치의 매우 낮은 작동력을 구현하면서, 정확히 원위치에 복귀할 수 있고, 많은 문자입력을 하여도 전혀 미세 처짐현상이 없어 항상 오타없이 정확한 문자입력이 가능한 슬라이드입력정치의 원점 복귀 기술이 절실히 요청되고 있는 실정이다.
등록특허 제0958285호에 개시된 바와 같이, 동서남북과 대각선 방향의 구별을 위해, 별도의 택트스위치 장치를 추가하여, 슬라이드 입력장치의 사용시 동서남북과 대각선의 구별 방법은 명확히 제시하고 있으나, 이러한 신호 추가 장치가 조작력이 제거된후, 슬라이더부의 정확한 초기위치 복귀방법까지 제시하지 못하고 있다는 문제점이 있다.
일례로, 슬라이더부에 제품의 양산을 위한 실제적 부품들인 PCB로 구성된 정보판, 정보판을 장착하기 위한 스크류, 동서남북방향의 검출기에 대한 신호검출 대응 터미널, LED, dome, dome sheet, 버턴부, 버턴부의 슬라이드 입력시 미끄러짐을 막은 고무키패드 및 고무키패드부의 외관 들뜸,처짐을 막는 sus부 등을 장착한 슬라이더부는 자체 무게가 더욱 늘어나, 대부분이 주로 비스듬이 기울이거나, 기기를 세워서 조작하는 리모컨, 게임기,휴대기기등에 적용될 때, 슬라이더부가 자중에 의해 처짐이 발생하여, 기기 입력 시 오작동을 초래하게 된다.
이러한 오작동을 초래하는 자중에 의한 미세 처짐현상 및 슬라이더부의 조작후 미세하게 미복귀되는 현상을 막기 위해, 택감을 부여하는 별도의 장치상의 전체 작동력을 높이면, 오작동이 줄어들지만, 이것은 편리한 입력을 위한 수평작동력의 충족요건을 이미 벗어나게 된다.
따라서, 본 발명이 개선하고자 하는 바는 사용자가 느끼는 슬라이드 입력장치에서 수평방향의 최종 작동력을 최대한 줄이면서도, 수평방향의 작동력을 낮추는 방법으로, 슬라이더부에 별도의 자석을 두고, 베이스부에 슬라이더부를 끌어당길 수 있는 대응 자석을 두어, 베어스부가 항상 슬라이더부를 끌어당기는 방법을 제시한다. 도 53은 종래의 슬라이드 입력장치를 나타내는 도면이며, 이 슬라이드 입력장치는 동서남북 방향에 각각 1개의 신호 검출부(1060)가 구비된 베이스(1061), 슬라이더가 상기 베이스에 항상 평행 이동하도록 하는 프레임(1062) 및 수직입력 신호 검출을 위한 정보판(1063)을 구비한 슬라이더부(1064)로 구성되어 있다.
이와 같이 개략 구성된 종래의 슬라이드 입력장치(1065)는, 도시하지 않는 슬라이더 부의 조작버턴을 이용하여, 도 54의 좌우방향(동서방향)을 따라 슬라이드 조작하면 슬라이더부의 검출터미널(1070)의 서쪽 방향에 구비된 서쪽 방향 검출기(1071)에 서쪽방향의 검출신호가 출력된다.
또한 슬라이더부의 조작 버턴을 좌우방향이 아닌 대각선(1072)방향으로 슬라이드 조작한 경우에는 그 조작 방향에 따라 슬라이더부상에 위차한 검출 터미널이 각각 서쪽 검출터미널(1073)과 남쪽 검출터미널(1074)을 감지하여 서쪽 남쪽 2개의 검출신호가 출력된다. 이 2개의 검출신호는 슬라이더부에 구비된 정보판에서 검출된 수직입력신호와 함께 제어부에서 연산처리함으로써, 북동쪽 슬라이드 조작에 따른 적절한 신호를 출력할 수 있게 되어 있다.
그러나 상기 서술한 종래의 슬라이드 입력장치에는 조작한 슬라이더부를 초기위치로 자동 복귀시키는 복귀수단이 형성되어 있지 않기 때문에, 슬라이드부를 슬라이드 조작이 가능한 영역의 어느 한 부분에서 정지시킬 경우에 55와 같이 한 개 혹은 2개의 검출 터미널(1080,1081)에 접지가 된 상태가 지속 될 수 있다.
도 56에서, 슬라이더부를 슬라이드 조작 후 자동으로 원위치 복귀시키기 위해 종례의 리지드 타입 방향 터미널(1085)대신, 텐션 타입 방향 터미널(1086)을 사용한 예를 보면, 동서남북 방향에 장착된 터미널이 변형 후 원래의 형상으로 되돌아 가려는 성질(1087)로 인해 슬라이더 부는 초기의 위치로 어느 정도선에서 복귀할 수 있다. 다시 말해, 사용자의 조작력에 의해 변형되었던 동서남북 터미널중 어느 하나의 텐션 터미널은 조작력이 제거됨에 따라 텐션터미널 자체의 탄성력으로 슬라이더부를 밀고, 이러한 탄성력에 의해 슬라이더부는 원위치로 오게 된다. 하지만, 도 57에서 보면, 터미널 자체의 탄성력(1090)으로 슬라이더부를 초기위치 근방까지 복귀시킨다 하더라도, 슬라이더부의 방향 검출용 신호 터미널은 여전히 동서남북중 어느 한 터미널에 접촉된 상태로 남아 있게 된다.
다시 말해, 오작동을 방지하기 위해 만든 최소의 오작동 방지 갭(1091)영역에서는 스프링의 텐션이 미칠 수 없거나, 혹은 정작 그 힘이 매우 미약한 상태이기 때문에, 이 영역에서 원위치로 복귀시키는 힘은 각 방향의 텐션 터미널로는 불가능하게 된다. 만일 상기 슬라이드 입력장치를 이용하여, 마우스 기능을 구현한다면, 마우스 커서는 슬라이드 조작력이 완전히 제거된 상태에서도 서쪽(1092)과 남쪽(1093)터미널이 슬라이더부의 GND터미널(1094)과 접지된 상태로 있기 때문에 조작력이 제거된 이후에도 계속 북동쪽(1095)으로 이동할 것이다.
이러한 방향 검출부의 접점 접촉 지속현상을 막기 위해, 텐션 스프링 이외에 추가의 슬라이더부 원점 복귀를 위한 코일스프링(1102)을 적용한 종례의 방식을 도 58에 도시하였다. 종례의 방식에서 슬라이더부를 오른쪽으로 이동할 경우, 30g정도의 작동력이 발생한다. 하지만, 만일 슬라이더부를 대각선으로 이동할 경우,작동력은 60g을 넘어서게 된다. 이것은 동서남북 방향과 대각선 방향에서 서로 작동하는 방향 검침용 텐션스프링(1100), 코일스프링(1101)의 개수가 틀려지기 때문이다.
앞서 코일스프링을 추가장착하지 않고, 텐션타입 방향터미널만을 적용한 슬라이드 입력장치의 경우는 접점접촉 지속현상이외에도 슬라이더부의 초기위치의 미복귀로 인해, 외관상으로도 미세처짐 현상을 수반하게 된다.
미세 처짐이란, 슬라이드 문자 입력 시스템에서, 작동스위치의 복귀력 약화, 동작부위의 마찰력 과다, 작동부의 무게 과중등 다양한 원인으로 인해 정상적으로 복귀해야 할 슬라이더가 원위치에 복귀하지 못하는 현상을 말한다. 이러한 미세 처짐 현상은, 주변 케이스 등과의 시각적 불일치 문제를 발생시킨다. 또한 미세한 작동거리 만으로도 문자입력이 되는 슬라이드 입력시스템의 특성상, 이러한 미세처짐현상으로 인해, 각 슬라이더 방향에 배치된 스위치와의 간격이 균일하지 못하게 되어, 이러한 슬라이더부의 초기위치 미복귀는 의도하지 않는 문자등이 입력되는 상황도 발생시킨다.
이러한 미세 처짐 현상을 막기 위해 상기 서술한 바와 같이 조작력에 의해 이동한 슬라이드부를 초기 위치로 복귀시키기 위해 터미널 자체의 탄성력혹은 터미널 자체의 탄성력이 아닌 별도의 복귀스프링을 장착한 종래의 예에서는, 슬라이더부를 어떤한 방향으로 이동시킬지에 따라 작동되는 텐션스프링의 개수와 작동력의 방향이 달라지기 때문에, 조작력이 슬라이드 방향에 따라 편차가 많이 생긴다는 문제점이 있다. 또한 도 58에서 보듯이 손가락의 미세한 촉감에 따라 제품의 품질이 결정되는 문자 입력시스템에서 슬라이더의 원점 복귀를 위해 각 방향에 원점 복귀용 코일스프링을 적용하는 것은 추가 부품 장착에 따른 조립성 난해의 문제뿐 아니라, 각 부품의 조립 공차등을 매우 타이트 하게 관리하지 않을 경우, 또 다른 감성 불량을 야기하게 된다.
따라서, 슬라이드 입력 시스템을 이용한 제품에서는 이러한 미세 처짐을 없애, 외관상으로도 문제가 없고, 슬라이드 입력을 한 후에도 항상 원위치에 올 수 있는 기술에 대한 관심이 급속히 증가하고 있는 추세이다. 특히 다양한 정보처리가 가능한 터치스크린 등을 슬라이더부에 구비하는등 슬라이더부의 자체 장착 부품이 점차 다양해지고 많아짐에 따라 슬라이더부 자체의 무게도 점점 무거워지고 있다. 현재 슬라이드 입력 시스템을 적용한 대부분의 경우, 이러한 다수의 부품을 장착한 슬라이더부의 미세처짐 현상 및 이탈 현상을 해결하지 못해, 미세처짐 현상 주위 gap을 크게 하는 방식으로 사용자가 이러한 미세 처짐에 대해서 쉽게 인식하지 못하도록 하고 있다. 그러나, 이것은 미봉책일 뿐 실제 슬라이드 입력장치가 적용된 제품의 상당수는 제품의 관리치수를 조금만 크게 하여도, 치수불량에 따른 외관상의 미세처짐현상과 문자입력 오타, 슬라이더부 자체 이탈등의 문제가 나타나고 있는 실정이다. 그러나 기존의 미세처짐 방지 기술들은 미세 처짐을 슬라이드 작동 방향에 대응하는 스위치의 작동력을 증가시키는 방법이나 고무등의 연성 재질의 탄성력을 높이는 방법을 제시하고 있다. 이러한 방식은 미세 처짐을 방지한다는 일차 목표는 달성할 수 있으나, 편리한 슬라이드 입력이 가능하기 위해서는 슬라이드 입력 방향 자체의 최종 작동력이 낮아야 한다는 전제 조건을 위배하게 된다. 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분에서는 이러한 방식이 최종 작동력을 낮추는데 있어, 어떠한 문제점을 초래하는지 알아보고자 한다.
최점단 리모콘 스마트폰과 같이 메일, 검색 등으로 인해, 많은 문자입력이 필요한 전자 기기등은 작동력을 최대한 낮추어, 잦은 문자입력에도 손가락의 피로도를 최대한 낮출 것을 요구하고 있다. 만일 기존의 제시된 방법과 같이 스위치 자체의 작동력을 증가시키는 방법이나, 고무등의 연성재질의 탄성력을 높이는 방법을 적용할 경우, 손가락의 피로도는 쉽게 늘어날 것은 자명하다. 실제 작동력을 상승시킨다 하여도, 미세 처짐현상이 시각적으로 문제가 되는 것은 작은 범위의 불일치인데, 이러한 영역에서의 복귀력은 작동이 되는 구간의 힘이 아닌, 작동이 시작되는 구간의 힘이 적용되기 때문에, 그 효과는 미미하다. 특히, 문자입력을 위한 슬라이드입력 장치는 매우 빈번한 사용을 하게 되는데, 수평입력쪽 관련 스위치와 그 구조물은 특성상 내구성에 취약하여, 쉽게 처짐 현상이 일어나게 된다.
따라서, 슬라이드 입력장치의 매우 낮은 작동력을 구현하면서, 정확히 원위치에 복귀할 수 있고, 많은 문자입력을 하여도 전혀 미세 처짐현상이 없어 항상 오타없이 정확한 문자입력이 가능한 슬라이드입력정치의 원점 복귀 기술이 절실히 요청되고 있는 실정이다.
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편리한 입력이 가능하기 위해서는 하나 혹은 다수의 연속된 문자를 출력한다고 가정할 때, 수평신호와 수직신호,모두가 가볍고, 예민한 택감을 주어야 하고, 수평신호와 수직신호가 어느 한쪽에 치우침 없이 거의 동시에 입력되어야 한다. 하지만, 기존에 제시된 기술의 경우, 스프링과 같은 텐션(tension)구조체 혹은 고무와 같은 탄성체를 미세처짐을 방지하는 복귀력의 수단으로 제시하였다. 이로 인해 수평방향도 무겁고, 불편하면서 수평방향으로의 택감을 거의 느낄수 없어 사용자가 수직버턴을 입력할때와 같은 피드백(feedback)을 전달받는 것이 불가능하였다.
여기서는 그에 대한 해결책을 제시하고자 한다. 본 발명에 따르면 작동된 슬라이더부의 원점 복귀를 위해 스프링과 같은 탄성체가 아닌, 자석과 강구를 적용하여, 슬라이더의 방향 검침부 작동력이 최대가 되는 시점에서, 오히려 원점복귀력을 약화시켜, 사용자가 최소의 작동력으로 항상 슬라이더부의 원점 복귀가 가능해, 원점 미복귀로 인한 문자입력상의 오타가 발생할수 있는 가능성을 줄여주고자 하는 것이다. 또한 본 발명은, 슬라이드 입력장치가 적용된 IT기기 혹은 리모컨등의 버턴이 외관 케이스류와 미세하게 불일치되는 현상을 막아, 항상 케이스와 완벽하게 일치되도록 하여, 기기자체의 상품성을 올리는 방법을 확보하고자 하는 것이다.
여기서는 그에 대한 해결책을 제시하고자 한다. 본 발명에 따르면 작동된 슬라이더부의 원점 복귀를 위해 스프링과 같은 탄성체가 아닌, 자석과 강구를 적용하여, 슬라이더의 방향 검침부 작동력이 최대가 되는 시점에서, 오히려 원점복귀력을 약화시켜, 사용자가 최소의 작동력으로 항상 슬라이더부의 원점 복귀가 가능해, 원점 미복귀로 인한 문자입력상의 오타가 발생할수 있는 가능성을 줄여주고자 하는 것이다. 또한 본 발명은, 슬라이드 입력장치가 적용된 IT기기 혹은 리모컨등의 버턴이 외관 케이스류와 미세하게 불일치되는 현상을 막아, 항상 케이스와 완벽하게 일치되도록 하여, 기기자체의 상품성을 올리는 방법을 확보하고자 하는 것이다.
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본 발명은 슬라이더부가 최대의 수평이동을 한 거리에서는 슬라이더의 복귀력을 작게하여 최대한 사람의 손가락이 느끼는 작동력의 힘을 작게 만들고, 슬라이더가 복귀를 끝마칠때는 슬라이더의 복귀력을 최대한 크게하여 슬라이더부가 미세한 처짐이 생겨, 다음 입력시 사용자가 오작동을 일으킬 우려가 없어야 한다는 이상적인 입력장치를 만들기 위한 해결책을 제시한다.
본 발명에서는 기존의 탄성체를 이용하여, 이러한 문제를 해결하지 않고, 슬라이더부의 자석, 베이스의 자석및 그 사이의 베어링 볼을 적용한다. 이러한 구조의 적용에 따라, 슬라이더부와 베이스부에 각각의 자석을 두면, 슬라이더부의 수평이동이 완료된 시점에, 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석 사이의 거리는 최대로 되고, 수평이동에 대한 복귀 시점에,슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석간의 거리는 최소가 된다. 본 발명은 기존의 탄성체의 탄성력 이용한 복귀력 대신 거리에 따라 힘이 커지지 않고, 오히려 힘이 줄어드는 자석을 이용하여, 이상적인 슬라이더 입력장치의 실용화 대안을 제시한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 실정을 감안하여, 이루어진 것으로, 그 제 1 목적은 동서남북 방향의 감지부가 올바른 신호 출력을 위해 탄성 접촉을 위한 최소의 자체 텐션력을 제외하고, 조작력이 제거되었을 때, 슬라이더부가 원위치로 정확히 복귀하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명은 슬라이드 입력장치의 조작력을 크게 하는 기존의 복귀스프링,탄성 고무링등이 아닌, 이중 자석과 볼 베어링을 구비한 슬라이드 입력방식을 도입한다.
가동체인 슬라이더부와 고정체인 베이스부에 각각 자석을 도입하고, 그 사이에 이러한 자력으로 인해, 마찰력이 증가하지 않도록 간단한 형상의 볼베어링을 도입한다. 이로써, 실제로 신호를 위해 동서남북 터미널의 텬션(tension)변형량이 최대가 되는 시점인 최대 작동스트로크에서, 거리가 멀어지면 오히려 자력이 약화되는 자석을 이용하여, 조작력의 크기를 획기적으로 줄이면서도, 오작동이 일어날수 있는 영역에서는 자석의 거리가 짧아지면서 자력이 커져,슬라이더부를 정확한 초기 위치로 올 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 효과를 설명하기 위해, 세 가지 일 측면을 제시할 수 있다.
첫째,베이스에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 둔 본 시스템은 동서남북 방향 검출부가 택감을 낼수 있을 경우, 택감이 이중 자석과 이에 따른 볼베어링 시스템을 적용할 때, 구체적으로 어떠한 효과를 나타내는지 알아본다.
둘째, 베이스에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 둔 본 시스템의 동서남북 방향 검출부의 택감기능을 없앤후, 이러한 택감이 없을때, 이중 자석과 이에 따른 볼베어링 시스템을 적용할 때, 구체적으로 어떠한 효과를 나타내는지 알아본다.
셋째,베이스에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 둔 본 시스템에 동서남북방향 검출부 이외에 추가적으로 동북,서북,남동,남서에 방향신호 검출부를 추가할때, 이중 자석과 이에 따른 볼베어링 시스템을 적용할 때, 구체적으로 어떠한 효과를 나타내는지 알아본다
본 발명의 효과를 알아보기 위해, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서는 상술한 바와 같이 세가지 일 측면을 제시한다. 다만 본 세가지 일례는 본 발명이 포함하는 범위에 벗어 나지 않도록 다음과 같은 전제 조건들이 모두 충족됨을 명확히 한다.
본 발명의 세가지 일 실시예에 따른 이중자석과 볼 베어링을 이용한 슬라이드 입력장치는,이동방향에 따른 사용자의 조작명령이 입력되도록 하는 입력 시스템으로서, 수평방향 이동에 따른 위치 검출을 위해 동서남북 방향에 4개의 신호검출부 혹은 동,서,남,북,동북,서북,남동,남서의 8개 방향에 8개의 신호검출부가 구비된 베이스,
사용자 조작에 의해 상기 베이스의 수평명에 평행 이동하는 슬라이더,
상기 슬라이더가 베이스에 대해 평행 이동하도록 지지하는 프레임,
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀할 수 있도록 하는 슬라어더부에 구비된 자석,
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀할 수 있도록 하는 베이스부에 구비된 자석,
상기 베이스와 슬라이더 사이에 위치하여, 상기 슬라이더의 평행 이동에 따라 이동하면서, 슬라이더의 평행이동에 대한 이동시 저항력을 줄여주는 볼베어링;으로 구성된 것을 특징으로 하는 키 버튼 유닛이되,
상기 슬라이더부는 별도의 수직입력 정보등을 위해 별도의 정보판을 구비함을 특징으로 한다.
이상의 조건을 만족하는 범위에서 실시됨을 상기하고자 한다.
본 발명에서는 기존의 탄성체를 이용하여, 이러한 문제를 해결하지 않고, 슬라이더부의 자석, 베이스의 자석및 그 사이의 베어링 볼을 적용한다. 이러한 구조의 적용에 따라, 슬라이더부와 베이스부에 각각의 자석을 두면, 슬라이더부의 수평이동이 완료된 시점에, 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석 사이의 거리는 최대로 되고, 수평이동에 대한 복귀 시점에,슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석간의 거리는 최소가 된다. 본 발명은 기존의 탄성체의 탄성력 이용한 복귀력 대신 거리에 따라 힘이 커지지 않고, 오히려 힘이 줄어드는 자석을 이용하여, 이상적인 슬라이더 입력장치의 실용화 대안을 제시한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 실정을 감안하여, 이루어진 것으로, 그 제 1 목적은 동서남북 방향의 감지부가 올바른 신호 출력을 위해 탄성 접촉을 위한 최소의 자체 텐션력을 제외하고, 조작력이 제거되었을 때, 슬라이더부가 원위치로 정확히 복귀하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명은 슬라이드 입력장치의 조작력을 크게 하는 기존의 복귀스프링,탄성 고무링등이 아닌, 이중 자석과 볼 베어링을 구비한 슬라이드 입력방식을 도입한다.
가동체인 슬라이더부와 고정체인 베이스부에 각각 자석을 도입하고, 그 사이에 이러한 자력으로 인해, 마찰력이 증가하지 않도록 간단한 형상의 볼베어링을 도입한다. 이로써, 실제로 신호를 위해 동서남북 터미널의 텬션(tension)변형량이 최대가 되는 시점인 최대 작동스트로크에서, 거리가 멀어지면 오히려 자력이 약화되는 자석을 이용하여, 조작력의 크기를 획기적으로 줄이면서도, 오작동이 일어날수 있는 영역에서는 자석의 거리가 짧아지면서 자력이 커져,슬라이더부를 정확한 초기 위치로 올 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 효과를 설명하기 위해, 세 가지 일 측면을 제시할 수 있다.
첫째,베이스에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 둔 본 시스템은 동서남북 방향 검출부가 택감을 낼수 있을 경우, 택감이 이중 자석과 이에 따른 볼베어링 시스템을 적용할 때, 구체적으로 어떠한 효과를 나타내는지 알아본다.
둘째, 베이스에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 둔 본 시스템의 동서남북 방향 검출부의 택감기능을 없앤후, 이러한 택감이 없을때, 이중 자석과 이에 따른 볼베어링 시스템을 적용할 때, 구체적으로 어떠한 효과를 나타내는지 알아본다.
셋째,베이스에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 둔 본 시스템에 동서남북방향 검출부 이외에 추가적으로 동북,서북,남동,남서에 방향신호 검출부를 추가할때, 이중 자석과 이에 따른 볼베어링 시스템을 적용할 때, 구체적으로 어떠한 효과를 나타내는지 알아본다
본 발명의 효과를 알아보기 위해, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서는 상술한 바와 같이 세가지 일 측면을 제시한다. 다만 본 세가지 일례는 본 발명이 포함하는 범위에 벗어 나지 않도록 다음과 같은 전제 조건들이 모두 충족됨을 명확히 한다.
본 발명의 세가지 일 실시예에 따른 이중자석과 볼 베어링을 이용한 슬라이드 입력장치는,이동방향에 따른 사용자의 조작명령이 입력되도록 하는 입력 시스템으로서, 수평방향 이동에 따른 위치 검출을 위해 동서남북 방향에 4개의 신호검출부 혹은 동,서,남,북,동북,서북,남동,남서의 8개 방향에 8개의 신호검출부가 구비된 베이스,
사용자 조작에 의해 상기 베이스의 수평명에 평행 이동하는 슬라이더,
상기 슬라이더가 베이스에 대해 평행 이동하도록 지지하는 프레임,
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀할 수 있도록 하는 슬라어더부에 구비된 자석,
사용자의 조작력이 제거된 후 슬라이더부가 초기 위치까지 복귀할 수 있도록 하는 베이스부에 구비된 자석,
상기 베이스와 슬라이더 사이에 위치하여, 상기 슬라이더의 평행 이동에 따라 이동하면서, 슬라이더의 평행이동에 대한 이동시 저항력을 줄여주는 볼베어링;으로 구성된 것을 특징으로 하는 키 버튼 유닛이되,
상기 슬라이더부는 별도의 수직입력 정보등을 위해 별도의 정보판을 구비함을 특징으로 한다.
이상의 조건을 만족하는 범위에서 실시됨을 상기하고자 한다.
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본 발명은 기존의 슬라이드 입력장치에 적용된 슬라이더부의 복귀장치가 슬라이드(X,Y축) 방향 입력으로 한정되어 있어, 막상 슬라이드입력 기기를 누워서 조작하거나, 혹은 비스듬히 조작할 경우, 슬라이더부의 자중으로 인해, 슬라이더부가 수직(Z축)방향으로 이탈하여, 조작력이 상이해 지는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각 측면에 한 개의 복귀 스프링을 적용하여, 동서남북,대각선 방향에 따라 다른 작동력을 내는 기존 기술과 달리, 복귀력의 수단으로 자석과 베어링을 두어, 동서남북, 대각선 8개 모든 방향에서 동일한 복귀력을 나타내고, 이러한 동일한 복귀력으로, 방향에 따라 조작력의 편차가 적고, 조립성이 양호한 슬라이드 입력장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 단순한 모양의 자석을 슬라이더부와 베이스부에 각각 배치하고, 이러한 배치로 부터의 자력에 대응하는 볼 형상의 베어링을 이용하여, 복잡한 구조인 탄성 스프링,탄성 고무링과 같은 기존 원점복귀 부품의 장착을 배제하고, 조립성을 단순화 하는데 있다. 또한 기존의 탄성체를 이용한 원점복귀 방식이 실제 조작력을 크게 하는데 반해, 자석과 볼형상의 베어링을 이용하면, 접점 안정성을 유지하면서, 실제 조작력을 낮게 유지할 수 있다.
기존의 탄성체를 이용한 원점복귀 부품의 경우, 슬라이더부를 수평방향으로 원점복귀 시킬수는 있지만, 슬라이더부가 수직방향으로 떨어지는 것을 막을 수는 없다. 수직 방향의 입력과 수평 방향의 입력이 동시에 이루어지는 슬라이드 입력방식의 경우, 수직방향으로 원점복귀 시킬 수 있는 수단이 없다면, 생산 라인조립시에 슬라이더부가 분리되는 문제뿐 아니라, 제품조립이 완료된 이후에도, 조작의 방향이 거꾸로 되는 경우, 슬라이더부가 베이스부에서 떨어져, 슬라이드 입력정치의 조작성이 떨어질수 있다.
본 발명으로 단순한 구조의 자석과 자석에 대응하는 볼 형상을 이용하여, 슬라이더부가 베이스부를 기준으로 수평방향 뿐아니라, 수직방향으로도, 조작력이 제거된 후 자동으로 원점 복귀시킬 수 있는 효과를 가져온다. 이것은 기존의 탄성체를 이용한 방식이 오직 수평(x,y축)방향의 복귀만 가져오는데, 비해, 매우 작은 작동거리에서 정밀한 스트로크로 움직여야만 하는 기기의 특성상 수직(z축)방향의 복귀도
추가하여, 입력시 슬라이더부의 수직방향 뒤틀림으로 인한 오작동의 획기적으로 줄이는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, IT기기와 같은 첨단장치에서 수직입력 혹은 터치입력신호를 받는 슬라이더부의 미세처짐을 전체 작동력의 증가 없이 막아, 수평방향 작동스위치에 의해서 발생하는 택감등의 피드백(feed back) 정보신호에 큰 영향을 미치지 않고, 슬라이더부의 미세처짐현상을 막아, 문자입력시의 오타발생 현상을 개선 할 수 있다. 또한 미세처짐없이 전체 작동력을 매우 작게 유지할 수 있으므로, 버턴의 슬라이드 방향 조작력이 낮아지게 된다. 이로 인해 몇 개의 문자입력뿐 아니라, 메신저나 메일작성과 같은 다량의 문자입력에도 피로감 없이 정확한 문자입력 작업을 가능하도록 한다. 또한 미끄러짐 방지 기능과 같은 특수기능 부품등을 구비하거나, LCD터치스크린과 같은 정보처리 기능이 있는 슬라이더부의 경우 단순히 몇 개의 버턴만을 구비한 슬라이더부 보다 무게가 증가하여 슬라이더 입력기기등을 세워두거나 눕혀두고 문자입력을 할 경우, 전자 부품 및 장치가 구비된 슬라이더의 자중에 의해서 쉽게 미세한 처짐현상이 발생하는 것을 전체 작동력의 상승 없이 방지할 수 있게 된다. 본 발명은 거리가 멀어질수록 자력이 약해지는 자석의 성질을 이용하기 때문에, 슬라이더의 자체 무게가 큰 경우에는 자력을 크게 하여, 무거워진 슬라이더부의 원점 부근에서의 복귀력은 더 커지면서도, 거리가 멀어지면 자력이 급격히 작아지도록 지름이 작고 높이가 높은 자석등으로 교체하여, 작동력의 증가없이도, 원활히 자중이 큰 슬라이더부를 원래 위치로 복귀시키는 방안을 제시한다.
본 발명에서는 가동부인 슬라이더부와 고정부인 베이스부에 각각 원위치로 복귀를 위한 자석을 적용하고, 그 사이에 볼 베어링을 자력에 의한 마찰력 과다현상을 방지하기 위해 적용하고 있다. 여기서 볼 베어링을 자력에 매우 쉽게 반응하는 재질로 변경할 경우, 슬라이더부가 원점으로 복귀할수록 자석과 볼 베어링, 볼 베어링과 자석의 거리는 좁아지게 된다. 이것은 기존의 복귀수단으로 적용되었던 고무탄성체 혹은 텐션,코일 스프링들이 원점으로 갈수록 복귀력이 약해져, 슬라이더부를 매우 정확한 치수로 복귀하는 것이 거의 불가능한 점에 대한 해결책을 제시한다. 또한 이러한 이중 자석의 성질(거리가 가까워질수록 자력이 강해지 성질)을 이용하여, 슬라이드 입력장치의 주요 부품 치수들이 조금만 틀려져도 외관상 처짐이 발생한 기존 제품에 적용하면, 슬라이더부와 베이스부의 자석이 슬라이드 입력장치를 수직에서 바라볼 때, 동위선상에 위치한다면, 자동으로 자석의 힘으로 정확한 복귀가 가능한 효과가 있다.
또한 이중자석과 강구를 구비한 슬라이드 입력장치에서는, 슬라이더부의 무게나, 손가락의 누르는 힘 등 외력의 변화에도 일정한 최소한의 마찰력을 유지하도록 하여, 매끄러운 조작력을 유지할 수 있다. 이러한 최소한의 마찰력으로 인해, 작동스위치의 복귀력이 작아도, 미세한량의 처짐 없이 정확하게 원위치로 복귀하는 것을 달성할수 있다.
또한 기존에 제시된 방법과 같이 미세처짐을 막기위해 복잡한 구조의 작동스위치 방식을 사용하지 않고, 단순한 이중자석과 강구를 사용함으로서, 시스템의 소형화 및 제조단가 절감을 달성할 수 있다.
또한 본 발명은 각 측면에 한 개의 복귀 스프링을 적용하여, 동서남북,대각선 방향에 따라 다른 작동력을 내는 기존 기술과 달리, 복귀력의 수단으로 자석과 베어링을 두어, 동서남북, 대각선 8개 모든 방향에서 동일한 복귀력을 나타내고, 이러한 동일한 복귀력으로, 방향에 따라 조작력의 편차가 적고, 조립성이 양호한 슬라이드 입력장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 단순한 모양의 자석을 슬라이더부와 베이스부에 각각 배치하고, 이러한 배치로 부터의 자력에 대응하는 볼 형상의 베어링을 이용하여, 복잡한 구조인 탄성 스프링,탄성 고무링과 같은 기존 원점복귀 부품의 장착을 배제하고, 조립성을 단순화 하는데 있다. 또한 기존의 탄성체를 이용한 원점복귀 방식이 실제 조작력을 크게 하는데 반해, 자석과 볼형상의 베어링을 이용하면, 접점 안정성을 유지하면서, 실제 조작력을 낮게 유지할 수 있다.
기존의 탄성체를 이용한 원점복귀 부품의 경우, 슬라이더부를 수평방향으로 원점복귀 시킬수는 있지만, 슬라이더부가 수직방향으로 떨어지는 것을 막을 수는 없다. 수직 방향의 입력과 수평 방향의 입력이 동시에 이루어지는 슬라이드 입력방식의 경우, 수직방향으로 원점복귀 시킬 수 있는 수단이 없다면, 생산 라인조립시에 슬라이더부가 분리되는 문제뿐 아니라, 제품조립이 완료된 이후에도, 조작의 방향이 거꾸로 되는 경우, 슬라이더부가 베이스부에서 떨어져, 슬라이드 입력정치의 조작성이 떨어질수 있다.
본 발명으로 단순한 구조의 자석과 자석에 대응하는 볼 형상을 이용하여, 슬라이더부가 베이스부를 기준으로 수평방향 뿐아니라, 수직방향으로도, 조작력이 제거된 후 자동으로 원점 복귀시킬 수 있는 효과를 가져온다. 이것은 기존의 탄성체를 이용한 방식이 오직 수평(x,y축)방향의 복귀만 가져오는데, 비해, 매우 작은 작동거리에서 정밀한 스트로크로 움직여야만 하는 기기의 특성상 수직(z축)방향의 복귀도
추가하여, 입력시 슬라이더부의 수직방향 뒤틀림으로 인한 오작동의 획기적으로 줄이는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, IT기기와 같은 첨단장치에서 수직입력 혹은 터치입력신호를 받는 슬라이더부의 미세처짐을 전체 작동력의 증가 없이 막아, 수평방향 작동스위치에 의해서 발생하는 택감등의 피드백(feed back) 정보신호에 큰 영향을 미치지 않고, 슬라이더부의 미세처짐현상을 막아, 문자입력시의 오타발생 현상을 개선 할 수 있다. 또한 미세처짐없이 전체 작동력을 매우 작게 유지할 수 있으므로, 버턴의 슬라이드 방향 조작력이 낮아지게 된다. 이로 인해 몇 개의 문자입력뿐 아니라, 메신저나 메일작성과 같은 다량의 문자입력에도 피로감 없이 정확한 문자입력 작업을 가능하도록 한다. 또한 미끄러짐 방지 기능과 같은 특수기능 부품등을 구비하거나, LCD터치스크린과 같은 정보처리 기능이 있는 슬라이더부의 경우 단순히 몇 개의 버턴만을 구비한 슬라이더부 보다 무게가 증가하여 슬라이더 입력기기등을 세워두거나 눕혀두고 문자입력을 할 경우, 전자 부품 및 장치가 구비된 슬라이더의 자중에 의해서 쉽게 미세한 처짐현상이 발생하는 것을 전체 작동력의 상승 없이 방지할 수 있게 된다. 본 발명은 거리가 멀어질수록 자력이 약해지는 자석의 성질을 이용하기 때문에, 슬라이더의 자체 무게가 큰 경우에는 자력을 크게 하여, 무거워진 슬라이더부의 원점 부근에서의 복귀력은 더 커지면서도, 거리가 멀어지면 자력이 급격히 작아지도록 지름이 작고 높이가 높은 자석등으로 교체하여, 작동력의 증가없이도, 원활히 자중이 큰 슬라이더부를 원래 위치로 복귀시키는 방안을 제시한다.
본 발명에서는 가동부인 슬라이더부와 고정부인 베이스부에 각각 원위치로 복귀를 위한 자석을 적용하고, 그 사이에 볼 베어링을 자력에 의한 마찰력 과다현상을 방지하기 위해 적용하고 있다. 여기서 볼 베어링을 자력에 매우 쉽게 반응하는 재질로 변경할 경우, 슬라이더부가 원점으로 복귀할수록 자석과 볼 베어링, 볼 베어링과 자석의 거리는 좁아지게 된다. 이것은 기존의 복귀수단으로 적용되었던 고무탄성체 혹은 텐션,코일 스프링들이 원점으로 갈수록 복귀력이 약해져, 슬라이더부를 매우 정확한 치수로 복귀하는 것이 거의 불가능한 점에 대한 해결책을 제시한다. 또한 이러한 이중 자석의 성질(거리가 가까워질수록 자력이 강해지 성질)을 이용하여, 슬라이드 입력장치의 주요 부품 치수들이 조금만 틀려져도 외관상 처짐이 발생한 기존 제품에 적용하면, 슬라이더부와 베이스부의 자석이 슬라이드 입력장치를 수직에서 바라볼 때, 동위선상에 위치한다면, 자동으로 자석의 힘으로 정확한 복귀가 가능한 효과가 있다.
또한 이중자석과 강구를 구비한 슬라이드 입력장치에서는, 슬라이더부의 무게나, 손가락의 누르는 힘 등 외력의 변화에도 일정한 최소한의 마찰력을 유지하도록 하여, 매끄러운 조작력을 유지할 수 있다. 이러한 최소한의 마찰력으로 인해, 작동스위치의 복귀력이 작아도, 미세한량의 처짐 없이 정확하게 원위치로 복귀하는 것을 달성할수 있다.
또한 기존에 제시된 방법과 같이 미세처짐을 막기위해 복잡한 구조의 작동스위치 방식을 사용하지 않고, 단순한 이중자석과 강구를 사용함으로서, 시스템의 소형화 및 제조단가 절감을 달성할 수 있다.
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도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중자석과 베어링 볼이 적용된 1택감 슬라이드 입력구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 입력구조에서 수직입력 방식으로 돔 fpc를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 입력구조에서 수직입력 방식으로 PK(Plastic keypad)Type 버턴과 PCB를 나타낸 도면.
도 4는 슬라이더의 자중에 의한 처짐이 발생한 경우, 작동 스위치의 작동력으로 큰 처짐은 막아주지만, 미세처짐을 막아주지는 못하고 처짐이 발생한 것을 도시한 도면.
도 5는 손가락에 무리를 주지 않기 위해 작은 작동력의 스위치를 적용하여, 장시간 동작후 외관상 미세처짐이 나타난 것을 보여주는 도면.
도 6은 기존의 일(z)축인 수직 입력 키패드 및 키버턴과 케이스간의 불일치를 막기위해수직 미세 뒤틀어짐 방지용 서스구조를 적용한 상태 및 미적용 상태를 나타내는 도면.
도 7은 미세처짐 현상을 외관상 감추기 위해 홀을 추가한 에칭을 적용한 도면.
도 8은 미세처짐 현상이 발생한 경우 양쪽의 갭 값의 실제 측정 치수를 나타낸 도면.
도 9는 이중 자석과 강구의 효과를 알아보기 위해 베이스부에 택감이 있는 방향감지부를 적용한 구조를 도시한 도면.
도 10은 4택감 구조에서 작동스위치, 베이스, 프레임등을 나타낸 도면.
도 11은 슬라이드 입력기기에서 수직입력이 가능한 회로기판과 문자입력의 일 예를 나타낸 도면.
도 12는 4택감 슬라이드 입력 기기의 각 방향 작동스위치 및 수평입력방향 을 도시한 도면.
도 13은 4택감 슬라이드 입력 기기에서 수평방향으로 슬라이더를 이동하기 전과 후의 절단면을 나타낸 도면.
도 14는 이중자석과 베어링 효과에 대한 이해를 돕기 위해 자력이 발생하지 않는 철핀을 적용한 것을 나타낸 도면.
도 15는 슬라이더의 수평방향 작동에 따른 작동력의 변화와 미세처짐구간에서의 실제 작동력과 복귀력의 힘을 나타내고 그래프로 도시한 도면.
도 16은 외부 수직하중에 의해 작동하는 돔스위치의 일 예를 나타낸 도면.
도 17은 슬라이드 입력장치에 적용되는 택감을 내는 작동스위치의 예상처짐량과 실제처짐량의 차이를 나타내는 그래프로 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 문자입력장치에서 터치로 인한 정보수신이 가능한 슬라이드 입력장치를 나타낸 도면.
도 19는 미세처짐을 방지하기 위해 이중자석과 강구대신 스프링을 적용한 4택감 슬라이드 입력장치의 예를 보여주는 도면.
도 20은 미세처짐을 방지하기 위해 스프링을 적용한 슬라이드 입력장치의 실제 작동력 곡선을 보여주는 도면.
도 21은 1택감 구조에서 베어링 자석과 슬라이드부 자석의 위치를 도시한 도면.
도 22는 작동력과 복귀력에 대한 그래프를 나타낸 도면.
도 23은 사용자가 문자를 입력하고자 할 때 처리장치가 자의적으로 수평,수직신호를 임의 문자 처리에 묶어, 서로 다른 결과가 나오는 것을 나타내는 도면.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이드 입력장치를 나타낸 도면으로서, 이중 자석과 강구 및, 프레임을 나타내는 도면.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이드 위치 변화에 따른 작동력의 변화 및 그에 따른 자력의 변화를 나타낸 도면.
도 26은 미세처짐을 방지하기 위해 스프링을적용했을 때와 이중자석과 강구를 적용할 때, 최종 작동곡선을 비교하여 나타내는 도면.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 입력시스템에서 프레임, 슬라이더 부의 자석, 베이스부의 자석,강구,와이어가 연결된 택트스위치,와이어베어링등을 나타내는 도면.
도 31은 본 발명의 핵심인 베이스부의 자석과 슬라이드부의 자석, 베어링볼의 효과를 더 자세히 살펴보기 위해 8개의 방향감지시스템에서의 도입 예를 나타낸 도면.
도 32는 8택감 시스템에서 공주거리가 없는 경우, 각 방향 택트스위치의 작 동여부를 나타낸 도면.
도 33은 8택감 시스템에서 공주거리를 확보한 경우, 각 방향 택트스위치의 작동 여부를 나타낸 도면.
도 35는 본 발명의 요지인 이중 자석과 베어링을 적용한 8택감 구조에서,
각 방향의 택트스위치 작동시의 작동력을 나타낸 도면.
도 36은 수평방향으로 슬라이더를 이동시 오타의 발생 가능성이 높아지는 현상을 나타내는 도면.
도 37은 8택감 구조에서 슬라이더를 서쪽으로 이동할때를 도시한 도면.
도 38은 본 발명의 핵심은 이중 자석과 베어링 대신 8택감 구조에서 기존의 탄성체를 적용했을때의 작동력 그래프.
도 39는 8택감 구조에서의 슬라이더부의 자석과 베어링등을 나타낸 도면.
도 40은 1택감 시스템에서 이중자석과 강구를 모두 적용하지 않고, 이중자 석만을 적용 했을때를 도시한 도면.
도 41은 슬라이더부와 베이스부사이에 마찰력 저감을 위 해 부시를 삽입한 것을 도시한 도면.
도 42는 부시가 적용된 일반적 형태의 휴대폰용 힌지를 도시한 도면.
도 43은 슬라이드 입력장치에서 부싱 및 부싱과 대응면이 매끄러운 것과 그렇치 않은 것을 도시한 도면.
도 44는 매끄러운 부싱을 적용했을 때 나타나는 마이크로 슬립현상과 이로인한 작동력의 변형상태를 나타내는 도면.
도 45는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 자석과 강구구조에서 강구의 마찰력 발생방지 방식을 나타낸 도면.
도 46은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 자석과 강구구조에서 강구에 의한 마찰 공차를 나타내는 그래프를 도시한 도면.
도 47은 이중 자석과 강구구조중 이중 자석이 아닌 싱글 자석을 적용하였을때의 마찰공차를 나타내는 그래프를 도시한 도면.
도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 입력구조에 이중 자석 과 강구가 적용된 모습을 나타낸 도면.
도 49는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 자석과 강구구조에 FPC등 회로물 없이 강구를 통해 직접 수직입력신호를 처리장치에 전달하기 위해 강구에 구리 또는 금과 같은 도전물질을 도금한 것을 나타낸 도면.
도 50은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 자석과 강구구조에서 이중자석으로 인해 슬라이더부가 쉽게 이탈하지 않는 성질을 이용해 운방용 트래이에 별도의 고정테이핑등의 작업없이 그대로 담아서 이동하는 것을 나타낸 도면.
도 52는 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 시스템에서 섬세한 조작력을
구현하기 위해 동서남북 각 방향에 2개의 신호입력 터미널을 구비한 것을 나
타낸 도면.
도 53은 본 발명의 핵심인 이중자석과 베어링이 적용되지 않은 시스템의
일례를 보여주는 도면.
도 54는 본 발명의 핵심인 이중자석과 베어링이 적용되지 않은 시스템에서
서쪽 방향 검출기에서 서쪽방향의 검출신호가 출력되는 것을 보여주는 도면.
도 55는 본 발명의 핵심인 이중자석과 베어링이 적용되지 않은 시스템에서
한 개 혹은 2개의 방향 검출부에서 접지가 된 상태를 보여주는 도면.
도 56은 슬라이더부의 초기 위치 복귀를 위해 리지드 타입 터미널 대신,
텐션 타입 방향 터미널을 적용한 일례.
도 57은 슬라이더부를 어느정도 복귀시켜도, 슬라이더부가 완전히 초기 위치로
복귀하지 않아, 접촉된 상태로 남아있는 일례.
도 58은 각 방향에 슬라이더부를 초기 위치로 미세처짐없이 복귀하기 위한
코일 스프링을 적용한 상태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 입력구조에서 수직입력 방식으로 돔 fpc를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 입력구조에서 수직입력 방식으로 PK(Plastic keypad)Type 버턴과 PCB를 나타낸 도면.
도 4는 슬라이더의 자중에 의한 처짐이 발생한 경우, 작동 스위치의 작동력으로 큰 처짐은 막아주지만, 미세처짐을 막아주지는 못하고 처짐이 발생한 것을 도시한 도면.
도 5는 손가락에 무리를 주지 않기 위해 작은 작동력의 스위치를 적용하여, 장시간 동작후 외관상 미세처짐이 나타난 것을 보여주는 도면.
도 6은 기존의 일(z)축인 수직 입력 키패드 및 키버턴과 케이스간의 불일치를 막기위해수직 미세 뒤틀어짐 방지용 서스구조를 적용한 상태 및 미적용 상태를 나타내는 도면.
도 7은 미세처짐 현상을 외관상 감추기 위해 홀을 추가한 에칭을 적용한 도면.
도 8은 미세처짐 현상이 발생한 경우 양쪽의 갭 값의 실제 측정 치수를 나타낸 도면.
도 9는 이중 자석과 강구의 효과를 알아보기 위해 베이스부에 택감이 있는 방향감지부를 적용한 구조를 도시한 도면.
도 10은 4택감 구조에서 작동스위치, 베이스, 프레임등을 나타낸 도면.
도 11은 슬라이드 입력기기에서 수직입력이 가능한 회로기판과 문자입력의 일 예를 나타낸 도면.
도 12는 4택감 슬라이드 입력 기기의 각 방향 작동스위치 및 수평입력방향 을 도시한 도면.
도 13은 4택감 슬라이드 입력 기기에서 수평방향으로 슬라이더를 이동하기 전과 후의 절단면을 나타낸 도면.
도 14는 이중자석과 베어링 효과에 대한 이해를 돕기 위해 자력이 발생하지 않는 철핀을 적용한 것을 나타낸 도면.
도 15는 슬라이더의 수평방향 작동에 따른 작동력의 변화와 미세처짐구간에서의 실제 작동력과 복귀력의 힘을 나타내고 그래프로 도시한 도면.
도 16은 외부 수직하중에 의해 작동하는 돔스위치의 일 예를 나타낸 도면.
도 17은 슬라이드 입력장치에 적용되는 택감을 내는 작동스위치의 예상처짐량과 실제처짐량의 차이를 나타내는 그래프로 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 문자입력장치에서 터치로 인한 정보수신이 가능한 슬라이드 입력장치를 나타낸 도면.
도 19는 미세처짐을 방지하기 위해 이중자석과 강구대신 스프링을 적용한 4택감 슬라이드 입력장치의 예를 보여주는 도면.
도 20은 미세처짐을 방지하기 위해 스프링을 적용한 슬라이드 입력장치의 실제 작동력 곡선을 보여주는 도면.
도 21은 1택감 구조에서 베어링 자석과 슬라이드부 자석의 위치를 도시한 도면.
도 22는 작동력과 복귀력에 대한 그래프를 나타낸 도면.
도 23은 사용자가 문자를 입력하고자 할 때 처리장치가 자의적으로 수평,수직신호를 임의 문자 처리에 묶어, 서로 다른 결과가 나오는 것을 나타내는 도면.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬라이드 입력장치를 나타낸 도면으로서, 이중 자석과 강구 및, 프레임을 나타내는 도면.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이드 위치 변화에 따른 작동력의 변화 및 그에 따른 자력의 변화를 나타낸 도면.
도 26은 미세처짐을 방지하기 위해 스프링을적용했을 때와 이중자석과 강구를 적용할 때, 최종 작동곡선을 비교하여 나타내는 도면.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 입력시스템에서 프레임, 슬라이더 부의 자석, 베이스부의 자석,강구,와이어가 연결된 택트스위치,와이어베어링등을 나타내는 도면.
도 31은 본 발명의 핵심인 베이스부의 자석과 슬라이드부의 자석, 베어링볼의 효과를 더 자세히 살펴보기 위해 8개의 방향감지시스템에서의 도입 예를 나타낸 도면.
도 32는 8택감 시스템에서 공주거리가 없는 경우, 각 방향 택트스위치의 작 동여부를 나타낸 도면.
도 33은 8택감 시스템에서 공주거리를 확보한 경우, 각 방향 택트스위치의 작동 여부를 나타낸 도면.
도 35는 본 발명의 요지인 이중 자석과 베어링을 적용한 8택감 구조에서,
각 방향의 택트스위치 작동시의 작동력을 나타낸 도면.
도 36은 수평방향으로 슬라이더를 이동시 오타의 발생 가능성이 높아지는 현상을 나타내는 도면.
도 37은 8택감 구조에서 슬라이더를 서쪽으로 이동할때를 도시한 도면.
도 38은 본 발명의 핵심은 이중 자석과 베어링 대신 8택감 구조에서 기존의 탄성체를 적용했을때의 작동력 그래프.
도 39는 8택감 구조에서의 슬라이더부의 자석과 베어링등을 나타낸 도면.
도 40은 1택감 시스템에서 이중자석과 강구를 모두 적용하지 않고, 이중자 석만을 적용 했을때를 도시한 도면.
도 41은 슬라이더부와 베이스부사이에 마찰력 저감을 위 해 부시를 삽입한 것을 도시한 도면.
도 42는 부시가 적용된 일반적 형태의 휴대폰용 힌지를 도시한 도면.
도 43은 슬라이드 입력장치에서 부싱 및 부싱과 대응면이 매끄러운 것과 그렇치 않은 것을 도시한 도면.
도 44는 매끄러운 부싱을 적용했을 때 나타나는 마이크로 슬립현상과 이로인한 작동력의 변형상태를 나타내는 도면.
도 45는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 자석과 강구구조에서 강구의 마찰력 발생방지 방식을 나타낸 도면.
도 46은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 자석과 강구구조에서 강구에 의한 마찰 공차를 나타내는 그래프를 도시한 도면.
도 47은 이중 자석과 강구구조중 이중 자석이 아닌 싱글 자석을 적용하였을때의 마찰공차를 나타내는 그래프를 도시한 도면.
도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 슬라이드 입력구조에 이중 자석 과 강구가 적용된 모습을 나타낸 도면.
도 49는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 자석과 강구구조에 FPC등 회로물 없이 강구를 통해 직접 수직입력신호를 처리장치에 전달하기 위해 강구에 구리 또는 금과 같은 도전물질을 도금한 것을 나타낸 도면.
도 50은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 자석과 강구구조에서 이중자석으로 인해 슬라이더부가 쉽게 이탈하지 않는 성질을 이용해 운방용 트래이에 별도의 고정테이핑등의 작업없이 그대로 담아서 이동하는 것을 나타낸 도면.
도 52는 본 발명의 일 실시예에 따른 1택감 시스템에서 섬세한 조작력을
구현하기 위해 동서남북 각 방향에 2개의 신호입력 터미널을 구비한 것을 나
타낸 도면.
도 53은 본 발명의 핵심인 이중자석과 베어링이 적용되지 않은 시스템의
일례를 보여주는 도면.
도 54는 본 발명의 핵심인 이중자석과 베어링이 적용되지 않은 시스템에서
서쪽 방향 검출기에서 서쪽방향의 검출신호가 출력되는 것을 보여주는 도면.
도 55는 본 발명의 핵심인 이중자석과 베어링이 적용되지 않은 시스템에서
한 개 혹은 2개의 방향 검출부에서 접지가 된 상태를 보여주는 도면.
도 56은 슬라이더부의 초기 위치 복귀를 위해 리지드 타입 터미널 대신,
텐션 타입 방향 터미널을 적용한 일례.
도 57은 슬라이더부를 어느정도 복귀시켜도, 슬라이더부가 완전히 초기 위치로
복귀하지 않아, 접촉된 상태로 남아있는 일례.
도 58은 각 방향에 슬라이더부를 초기 위치로 미세처짐없이 복귀하기 위한
코일 스프링을 적용한 상태를 나타낸 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 또한 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 수직입력신호라 할 때, 수직입력축은 x,y,z축 중 z축을 의미한다. 명세서 전체에서, 수평방향은 x,y,z축중 xy평면상의 방향을 의미한다.
명세서 전체에서, 수평입력정보는 XY축방향의 행위 과정 혹은 결과로 이루어진 신호를 의미하고, 수직입력정보는 Z축방향의 행위 과정 혹은 결과로 이루어진 신호를 의미한다. 본 명세서에서 베이스란, 터미널, 자석등을 안착시키고, 나아가, 슬라이드 입력장치가 리모콘등의 최종 입력기기에 정확히 안착 될 수 있도록 정렬 돌기나 홀 등을 포함하는 부품을 칭힌다. 본 명세서에서 베이스부란, 베이스 파트에 터미널, 자석등의 부품이 장착된 반조립(Sub Assy) 상태를 칭한다. 베이스부는 프레임이 항상 직교하면서 이동하도록 유지하며, Main PCB와 결합한 상태도 베이스부에 포함한다. 본 명세서에서 슬라이드란, 프레임에 의해 항상 베이스에 직교하면서, 수직입력용 회로부품, GND터미널,자석 등을 안착시킬 수 있는 부품을 칭힌다. 본 명세서에서 슬라이드부란, 슬라이드 단품 파트에 터미널, 자석, 회로PCB, FPC등의 부품이 장착된 반조립(Sub Assy) 상태를 칭힌다. 슬라이드부는 프레임이 항상 직교하면서 이동하도록 유지한다면, 특별한 형태를 지칭하지 않는다. 명세서 전체에서, 베이스에 대해 평행 이동을 한다고 하면 xy평면에서 베이스를 기준으로 자체 회전 없이 항상 평행하게 이동함을 의미한다.
명세서 전체에서, 트리거(trigger)는 베이스에 있는 작동스위치를 작동시키기 위한 슬라이더부의 돌기를 의미한다.
명세서 전체에서, 슬라이더부는 xy평면상으로 프레임에 의해서 베이스에 대해 항상 평행 이동하는 슬라이더에 구비되어 슬라이더와 함께 이동을 하는 수직정보 검출용 회로(정보)기판, 고정제(스크류,접착제,양면테이프등),회로물(방향 이동 검출용 터미널, LED)등을 포함 할 수 있다.
명세서 전체에서, 택감이란 스위치가 작동한 지점에서 작동력의 급격한 감소로 인해 손가락이 스위치의 동작을 인지할 수 있는 작동력을 뜻한다. 택트스위치와 일반 돔을 포함한다.
본 명세서에서, 마이크로 슬립이란, 슬라이더와 프레임간, 프레임과 베이스간, 베이스와 슬라이더간 표면끼리 마찰로 인해 불규칙한 마찰력을 만들어 내는 것을 의미한다. 명세서 전체에서, 강구란 강철 재질의 볼이 아닌 비교적 강한 재질로 구성된 볼을 뜻한다. 따라서, 강구의 재질은 일반적인 steel ball만을 단순히 지칭 하는 것이 아라,sus,스테인레스,청동,구리,알루미늄,세라믹, 플라스티과 같은 재질을 포함한다.또한 메탈(metal) 재질로 된 구형상의 베어링에 마이크로 슬립과 같은 이감 혹은 이음이 날수 있는 요소를 없애기 위해 미세한 고무막 처리를 한것도 넓은 의미에서 강구에 포함 되는것으로 한다. 또한 강구는 슬라이더부에 구비된 정보판으로 부터의 신호를 정보처리보드등에 전달하기 위해 신호전달이 용이한 금도금 혹은 구리재질로 만드는 것을 포함한다.
명세서 전체에서, 4택감 시스템이란, 베이스부에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 두되, 택감이 있는 방향신호 검출부를 삽입한 상태를 칭한다.
명세서 전체에서, 1택감 시스템이란, 베이스부에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 두되, 택감이 없는 방향 신호 검출부를 삽입한 상태를 칭한다.
명세서 전체에서, 8택감 시스템이란, 베이스부에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북,동북,서북,남동,남서 8방향에, 택감이 있는 방향신호 검출부를 구비한 상태를 칭힌다.
본 명세서 전체에서 본 발명의 일 실시 예를 3가지로 나누어 설명하는 것은 본 발명의 요지인 슬라이더부의 자석과 이를 끌어당기는 베이스부의 자석 및 이러한 베이스부의 자력에 의한 흡착효과를 이상적으로 구현시킬 수 있는 베어링 볼에 대한 효과를 자세히 설명하기 위함임을 명확히 해 둔다.
본 명세서에서, 택감곡선이란, 누르는 힘과 복귀하는 힘이 같은 push switch, hook switch등과 구별하여, 동작력과 복귀력이 다른 작동스위치에서 스위치가 받는 힘에 따른 시간 대비 독특한 동작력 변화에 대한 그래프를 지칭한다. 또한 이 그래프는 스위치가 접촉하기 위한 최소의 힘을 지칭하는 동작력과 스위치가 접촉된 상태에서 단락되기 위한 최대의 힘을 지칭하는 복귀력 모두의 곡선을 지칭한다. 다시 말해, 작동스위치가 눌려지기 시작하는 시점부터 조작감이 끝날 때까지의 시점을 위미한다.
본 명세서 전체에서 1택감시스템,4택감시스템,8택감 시스템에서의 시스템은 본 발명의 요지인 베이스 부의 자석, 슬라이더부의 자석 및 그 사이에 위치하는 대응 베어링 볼을 적용한 슬라이드 입력 시스템과 다른 시스템이 아닌,
단지 베이스부에 설치되는 방향 감지신호부의 개수 및 택감 유무에 따라 미세하게 달라지는 효과를 알아보기 위함임을 다시 한번 분명히 해둔다.
도 1에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감이 없는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이 수평방항 작동거리(101)를 1.0mm라고 임의로 정의한 1택감 입력구조에서, 이상적인 조작력을 구현하기위해 수평입력(108,109)과 수직입력(107)의 균형을 생각하면, 수직방향입력버턴(102)에 대응하는 수직 돔스위치의 작동력(103)을 120g으로 선정했다고 하면, 그에 대응하는 수평입력의 힘(104)은 40g정도로 하고, 이때 직수평작동보정계수는 0.3이 된다. 여기서 Z축(107)수직입력 작동력(103)을 100g으로 변경하면, 수직수평작동보정계수를 고려하여, xy평면(108,109)상의 수평입력의 힘은 30g정도가 된다고 할 수 있다. 이렇게 되면, 사용자가 어느 한쪽의 작동력이 증가되거나 감소되도, 수직수평작동보정계수로 인해, 수직(107), 수평(108,109) 어느 한쪽으로 입력의 편중 없이, 편리한 문자입력이 가능하다라고 가정한다. 도 1에서는 슬라이더부에 사용자의 원활한 수직입력작업을 위해 키버턴을 장착하고,
동시에 수평조작후 슬라이더부가 원위치로 복귀하기 위해 4개의 원형 자석(103)을 구비한 것을 도시하였다. 베이스부에는 슬라이더부의 원위치 복귀 자석에 대응하기 위해 수평면에서 바라볼때, 동위선상에 4개의 원형자석(111)을 구비한 것을 도시하였다. 여기서는 슬라이더에 구비된 정보판에서의 정보를 전달하기 위한 FPC(112)이외에 베이스부에 동서남북방향으로 장착된 베이스부의 수평 방향 이동 검출부의 신호 전달을 위한 FPC(113)가 구비된 일예를 도시하였다.
또한, 도 1에서는 추가적으로 대각선,동서남북을 구별하기 위한 택트스위치를 장착하였으나, 이는 이중 자석과 베어링의 일 예를 설명하기 위한 수단일뿐, 이러한 추가적인 장치가 없어도, 이중 자석과 베어링 볼의 구비로 인해 도 1에 도시된 입력장치의 슬라이더부 복귀가 가능함은 자명하다.
도 2는 슬라이드부에 적용되는 수직입력 장치 적용 부품의 한 일례를 도시한다. 도시된 바와 같이 슬라이드 문자입력장치는 정보판의 수직입력 장치로서 돔스위치와 결합될수 있는 fpc를 포함 할 수 있다. 수직입력 장치인 돔(120)및 돔의 스위치를 전달하는 일체형 FPC(121)의 예를 도시한다. 도 2에서는 슬라이더부에 장착된 자동 위치복귀용 자석이 일체형 FPC에 의해 덮혀지도록 한 일 예를 도시하였다.
PC 키보드의 경우 대부분이 책상위에 두고, 평면상에서 입력을 하게 되지만,슬라이드 입력장치가 주로 사용되는 경우는 대부분이 세로로 세워져 있는 상태 혹은 비스듬하게 하여 사용을 하게 된다. 심지어 지면에 거꾸로 된 채로 조작을 하는 경우도 생각을 할수 있다. 지면에 수직으로 세워졌을때, 삼차원 키패드 시스템의 일례로, 1택감 시스템의 예를 들면, 수평일 때와는 달리, 수직으로 세울 때, 슬라이더는 슬라이더 자체의 무게로 인해, 아래로 처짐이 일어난다.
도 3은 수직입력장치로 PK타입 버턴(125)을 포함하는 슬라이드 입력장치를 도시한다. 처짐발생의 예를 보기 위해 도 3에서 슬라이더상의 회로기판(126),키패드사출물(125) 및 돔스위치(127)등을 탈거하는 과정을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이 슬라이더 자체는 평면(xy)이동이 가능하기 때문에 수직으로 세울 경우, 자중에 의해 아래로 처짐(135)이 발생한다. 도 4에서 슬라이더부에 장착된 자석(138)과 동위선상의 베이스 부에 장착된 대응 자석(139)는 자력이 전혀 없다고 가정하고, 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 사이에서 이중자석의 자력에 의한 과중한 마찰력을 막아주는 볼 베어링(140)도 그 역할을 하지 않는다고 가정한다. 여기서는 슬라이더(133)가 자중에 의해 1.0mm의 처짐량(132,135)으로 내려가기 전(130)과 후(131) 형상을 도시하였다.
1택감 입력장치의 경우,종례의 기술인 와이어등으로 연결된 외부 택트 스위치의 작동력(136,137)으로 큰 처짐은 막는데, 도움을 줄 수 있지만, 여기서 와이어로 연결된 택트 스위치는 신호구별을 용이하게 하기 위한 옵션으로서의 기능이다. 자세히 말해, 도 4에서 도시된 택트 스위치는 슬라이더부의 복귀를 위해 장착된 것이 아니라, 슬라이드 조작의 결과, 즉 조작의 결과가 대각선 방향인가 동서남북 방향인가를 최종적으로 늘어난 와이어의 길이로 판단하는 부차적인 판단 도움 기기로 이해할수 있다. 실제로 이러한 종례의 와이어가 적용된 택트 스위치 기술로는 미세한 원점처짐 문제를 해결할 수 없음을 도시한다.
도 5에서 이러한 미세 처짐 현상의 문제를 살펴보면, 도시된 바와 같이 리모컨(140)은 슬라이드 입력장치가 적용되어 있다. 앞서 언급한 와이어 연결 택트스위치가 장착 되었지만, 조작력을 제거한후, 리모컨을 수평면에 그대로 둔다고 가정하여도, 약간의 처짐이 발생한 것이 도시되어 있다. 이것은 수직입력버턴을 포함하는 슬라이더가 베이스를 기준으로 동작 후 초기 위치에 도달하지 못한 것으로, 예민한 사용자가 아니더라도, 세로방향의 갭(141)과 가로방향의 갭(142)의 차이를 비교적 쉽게 알아낼 수 있다.
도 6에서는 휴대폰에 사용되는 수직입력키패드의 일 예를 도시하였다. 도 6에 도시된 바에 따르면, 일반적인 수직입력키패드를 적용한 입력기기(150)의 경우에는 수직입력 방향(151)에 대해서,물리적 버턴(152) assy의 초기위치 복귀(156)문제가 크지 않다. 이것은 수직입력 스트로크가 통상 0.20mm이내로, 매우 작고, 또한 수직입력의 방향이 외부 디자인 갭 방향(154)과 다르기 때문에, 굳이 돌출방지서스(155)와 같은 부품을 적용하지 않아도, 외관상 문제가 되지 않는다 라고 판단할 수 있다. 하지만, 실제로 이러한 sus가 들어가지 않은 제품은 중,고가의 기기에는 적용되지 않는다. 실제 기능상으로 볼 때, sus 구조물이 장착된 수직입력 키패드의 경우, sus구조가 있는 상태에서 sus구조물 장착에 의한 저항력 상승으로 인해 5gf의 작동력이 높아지는 경향이 있다. 같은 작동력의 돔스위치(180gf)를 적용하였을 때, 서스가 없는 구조의 최종 클릭률테스트 결과값은 260gf~280gf의 값을 가지게 된다. 이에 반해 서스가 있는 구조의 최종 클릭률 테스트 결과값은 265gf~285fg의 값을 가진다. 따라서,기능상에는 거의 차이가 없지만, sus가 없는 구조물은 sus구조가 있는 구조물에 비해, 제품 외관에 비해, 키패드 중간부분과 제품외관의 높이를 보면, 약 0.20mm정도 들뜸 현상이 발생한다.
이것은 기능상에 전혀 문제가 없다 하더라도, 입력장치에서 조작력이 제거된후, 입력장치와 주위 케이스간의 일치 정도가 상품성으로 직결되는 일 예로 볼 수 있다.
도 7에서는 기존의 슬라이드 입력장치를 구비한 제품에서, 미세처짐 현상을 해결하기 위한 한 방법을 도시하였다. 도 7에 도시한 바와 같이, 수평방향의 미세한 초기복귀 오차를 해결하기 위해, 외관에 에칭을 추가하고, 에칭(171)에 수많은 홀(172)을 나사선 방향으로 뚫어, 버턴부가 정확히 초기 위치로 복귀하지 못하더라도, 사용자가 갭 편차를 쉽게 알아채지 못하도록 한 예를 도시하였다.
도 8에 도시된 바와 같이, 에칭을 사용한다 하여도, 외관상 보여지는 미세처짐자체를 막을 수는 없다. 도 8을 참고하면, 좌(161) 우(162)의 gap은 각각 0.7mm, 0.2mm로 이러한 치수는 일반인들이 외관상으로 보기에도 확연히 구분이 될 수 있다고 판단한다. 여기서는 슬라이드 입력장치에 미세처짐현상을 알아채지 못하기 위해 에칭홀을 적용한 일 예를 보았지만,실제 슬라이드 입력장치가 적용된 기기에서는 이러한 미세처짐 현상이 외관상 보여지지 않도록, 버턴 assy와 케이스와의 수평갭을 늘리는 방법, 혹은 버턴 assy의 최상단 높이를 케이스 최상단 높이에 비해 매우 낮게 유지하는 방법 또는 버턴 assy를 제품 외관케이스를 덮도록 하는 방법등이 실제 휴대폰이나, 이동용 게임기 등에 적용되고 있다. 하지만, 원천적으로 사용자가
수평입력장치의 외관 불일치를 쉽게 알아채지 않는 정도에 머무르고 있다고 판단할 수 있다.
도 9에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감을 낼수 있는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 여기서는 4택감 입력 시스템의 일례로 편의상 칭한다. 도 9를 참조하면, 수직입력신호 입수용 dome을 작동시키기 위한 Plastic Keypad button(201)을 제거하고, 이후에 수직신호를 받기위한 4개의 dome(202)이 포함된 회로기판(203)을 제거하는 과정을 도시한다. 여기서는 마찰력에 의한 작동력증가등의 현상을 배제하고 이상적인 택감 곡선을 알아보기 위해,
4개의 모서리(204)에 각각 강구(205)를 배치한다고 가정한다.
도 10에는 슬라이더(210)의 수평방향 이동에 따른 동,서,남,북의 신호를 입력할수 있는 신호 검출용 스위치(211) 4개와 각각의 신호 검출용 스위치를 고정하는 베이스(213) 및 베이스에 대해 항상 슬라이더가 평행이동 하도록 움직이게 하는 프레임(212)을 도시하였다.
도 11에는, 버턴에 임의의 기준으로 영문자가 각인되어 있고, 그러한 각인에 따라, 사용자가 “b”라는 글자를 만드는 과정을 도시한다. “b”자가 각인된, 1번 버턴(220)을 누른후, 북서쪽 방향(221)으로 버턴을 밀어 b(222)라는 글자를 출력하게 된다. 1번 물리 버턴을 누를때, 회로기판(223)상에 1번 키패드 버턴(220)에 해당하는 돔 스위치(224)가 작동돼었음을 판단할수 있다.
도 12에는 사용자가 북서쪽에 있는 글자 b(222)를 입력하기 위해 수평방향으로 이동하기 위한 과정을 보기 위해 절개(320)한 모습을 나타낸다. 여기서, 대각선(321) 방향으로 슬라이더(322)를 이동할 경우, 이동방향과 각각 반대쪽에 있는 동쪽 작동 스위치(325)와 남쪽 작동스위치(326) 2개가 눌리게 된다. 이러한 위치는 GND혹은 다른 조건에 따라 바뀔수 있음은 자명하다.
도 13에는 대각선 방향(321)으로 슬라이더를 이동하기 전(330)과 후(331)의 절단면을 각각 도시한다. 도시된 그림에서 슬라이더부와 베이스부에 각각 장착된 자석은 앞서 언급한 원형 타입의 일반적 형태의 자석이 아닌 핀 형상으로 된 매우 작은 작경으로, 비교적 큰 자력을 낼 수 있는 타입이 도시되어 있다. 이러한 슬라이더부와 베이스 부의 자석사이에는 이러한 양쪽의 자력에 의한 슬라이더부와 베이스부의 면마찰력을 상쇄시켜 줄 수 있는 볼 베어링이 적용된 것을 확인할 수 있다.
도 14에는 슬라이더를 이동한 후의 절단면을 보면 베이스(341)를 기준으로 강구(342)와 슬라이더(343)가 각각 distance1(344), distance2(345)의 거리로 이동한 것이 도시되어 있다. 더욱 구체적으로 도시된 내용을 설명하자면, 대각선 방향(350)으로 슬라이더가 이동한 후 슬라이더(343)와 슬라이더에 구비된 철핀형 자석(346), 강구 (342), 베이스(341)에 구비된 철핀형 자석(347) 및 슬라이더를 평행방향으로 이동시키기 위한 프레임(348)을 도시하였다. 여기에서는 후술할 이중 자석과 대응하는 볼 베어링에 대한 이해를 돕기위해 철핀형 자석이 아닌 자력을 전혀 가지지 않는 일반 철핀(346,347)으로 적용한다고 가정한다. 도 15에서는, 앞서 도 14에서 대각선 방향으로 슬라이더를 이동할 경우 작동하게 되는 , 남쪽 스위치와 동쪽 스위치에 대한 작동력과 복귀력 곡선 중 남쪽에 위치한 작동스위치의 작동력(actuation force)및 복귀력 곡선을 도시한다.
도 15를 참조하면, 도 15에서는 슬라이더의 작동에 따라 슬라이더의 이동이 시작되는 거리 d1, 택트스위치가 작동되는 거리 d2, 택감이 완료되는 거리 d3로 나누고 이에 따른 작동력(380), 복귀력(381)을 그래프로 나타내었다. 전체 동작 영역에서 작동스위치의 복귀력(381)은 작동력(380)에 비해 절반 정도의 작은 값을 가짐을 확인한다. 만일 슬라이더부와 베이스부의 이중자석과 볼 베어링의 영향이 전혀 없다고 전제한 상태에서, 미세처짐이 일어나는 구간(382)을 살펴본다. 실제 미세 처짐이 일어나는 구간은 앞서 상기한 동서남북 방향중 작동된 어느 한쪽의 신호검출부의 전체 작동스트로크(d3)중의 초기스트로크 부분(382)임을 확인할수 있다. 일반적인 예상으로 신호검출부의 작동력이 20gf이라고 한다면, 조작력이 없이질때, 슬라이더부를 복원시킬수 있는 힘의 크기도 당연히 20gf이라고 생각할수 있지만, 실제로 미세처짐이 발생하는 영역에서 복원력의 크기는 매우 작다고 판단 할 수 있다. 도 15에서 미세처짐에 대응할수 있는 힘은 검침부의 최대작동력(383)보다 훨씬 적은 F3(384)정도가 된다. 엄밀히 말하면, F3는 미세처짐이 발생하는 구간에서의 신호검출부 작동력이고, 실제로 슬라이더부를 복원시키는 힘은 신호검출부가 신호 작동을 하고, 자체 탄성에 의해 복원되는 힘이기 때문에, F3(384)이하가 된다는 것이라고 판단할 수 있다. 따라서, 슬라이더부의 총 무게가 20gf이고, 신호 검출부의 작동력이 20gf라 하더라도,슬라이더부의 가벼운 무게를 이겨내지 못하고, 미세처짐이 발생하게 된다.
도 16에는 일반적인 택트스위치에 우레탄 돌기(392)가 추가된 돔스위치의 작동과정의 일 예를 도시한다. 돔스위치는 외부의 힘에는 큰 저항력을 발휘하지만, 돔의 형상이 변형되고 난 후 자체적인 복원시에는 프레스 형상에 따라 큰 저항력을 발휘하지 못하도록 되어 있다. 다시 말해, 무너진 형상으로부터 본래 형상으로 복원(391)되는 경우에는 형상에 따른 힘이 약하게 된다. 이로 인해 작동력(390)과 복원력(391)의 차이가 생긴다고 판단할 수 있다.
도 17을 참고하면, 택감은 작동만곡점(485)과 작동저점(484)의 차이에 의해 좌우될 수 있는데, 통상 작동만곡점(485)의 힘과 작동저점(484)의 힘 차이가 크면 택감의 감도가 좋다고 판단 할 수 있다. 하지만, 복원력은 형상 자체의 힘보다 많은 경우, 재질의 고유 탄성력에 의존하게 된다. 슬라이드 입력장치에서 조작력이 제거된 후의 상태는 대부분의 경우, 작동력이 아닌 복원력에 의존하게 된다. 하지만, 앞서 언급한 대로, 복원력은 작동력보다 그 크기가 작은 것이 일반적이다. 슬라이더부의 초기 위치 복귀시점을 살펴보면, 슬라이더부는 복귀시점에서 처짐량(481)이 작동력을 기준으로 판단했던 예상 처짐량(480)보다 더 커진다. 이것은 앞서 말한 대로 슬라이더부의 처짐은 작동력(482)곡선이 아닌 복귀력(483)곡선을 따르기 때문이다.
따라서 기존에 제시된 탄성체등을 이용한 슬라이드부 복귀 방식을 적용하면, 조작력을 크게하여, 손가락에 무리가 있을정도의 비교적 작동력이 큰 신호검출용 스위치를 방향위치 정보 검출을 위해 적용하더라도, 슬라이더부는 작은 복귀력으로 인해, 미세처짐발생이 발생하는 것은 자명한 일이다. 특히, 슬라이더부에 LCD모쥴이나, LED,진동모터와 같은 회로물을 추가할 경우, 이러한 미세처짐현상은 더 큰 문제를 야기할 것이다.
도 18에는 슬라이더에 구비된 정보판을 일반적인 PCB대신 사용자의 슬라이드 입력에 대한 입력 정보를 표시할수 있는 터치 LCD모쥴로 대체한 상태를 도시한다. 그림에서 터치 LCD모쥴(500)은 슬라이더부(501)에 고정되어 있다. 일례로 LCD모쥴의 스크린의 터치입력 부위(502)는 4개의 구역으로 나뉘어 있음을 확인 할 수 있다. 이러한 일 예의 경우, 슬라이더부의 무게가 상당히 무거워지기 때문에, 이러한 슬라이더의 무게에도 미세한 처짐도 발생하지 않게 하기 위해서는 기존의 제시방법으로 할 경우, 상당한 량의 복원력이 필요로 하게 되고, 이것은 결국, 작동력이 더 강한 방향 신호 감지부 혹은 슬라이더부 복원 탄성체를 적용할 수밖에 없다. 이것은 필연적으로 수평방향의 조작력을 크게 하는 결과로 이어지게 된다.
도 19에는 슬라이더부의 처짐을 해결하기 위해 종례의 탄성체를 이용한 방식을 적용한 것을 도시하였다. 본 발명의 효과를 자세히 알아보기 위해, 도 19에서 도시된 슬라이더부의 핀형 자석(514), 베이스부의 핀형 자석(515),슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 사이에 배치된 베어링 볼(516)은 자력의 효과가 전혀 없다고 가정한다. 동서남북 방향에 위치한 4개의 신호검출부(511)는 슬라이더부의 미세처짐을 막기위해 베이스부에 코일스프링(510) 탄성체를 구비하였다. 만일 사용자가 북쪽방향에 할당된 임의의 문자(514)를 입력한다고 가정하면, 슬라이더부는 북쪽(512)으로 향하고, 그에 따라 작동 초기부터 작동이 끝난 시점까지 탄성체는 선형적으로 작동력이 증가하게 됨을 판단 할 수 있다. 이에 반해, 남쪽에 위치한 신호검출부(513)는 내부 리프 스프링의 형상 구조로 인해 일반적인 택감 곡선을 그리면서 작동하게 된다.
도 20에는 초기 상태에서 북쪽 방향에 할당된 임의의 문자(563)를 입력할 때까지의 4택감 시스템에 적용된 방향 신호 검출스위치, 수직입력 스위치 및 개별 신호검출 스위치 옆에 붙어있는 코일 스프링의 작동곡선을 각각 나타냈다.
도 20를 참고하면, 동서남북 방향에 장착된 방향 신호 검출용 스위치 일반 양산 택트스위치를 적용하여, 전형적인 작동력 프로파일(540)를 갖는다. 하지만, 여기에 미세 처짐방지용 스프링이 적용될 경우,스프링은 탄성계수에 따라 선형적인 그래프(546)를 가지기 때문에 최종 작동력에 대한 그래프는 직선에 가까운 곡선(549)으로 변하게 된다. 도 20을 참조하면, 스프링을 적용하지 않을 때 사용자는 수직입력의 신호는 돔(560)눌림을 택감(562)으로 작동점(561)을 쉽게 알수 있다. 하지만, 미세처짐방지를 위해 스프링을 적용한 경우, 수평신호의 경우는, 택감이 이루어지는 작동점(544)에서 미약했던 스프링 탄성력(547)이 작동저점(548)에서 증가하여 결국 최종 작동력 그래프를 보면, 택트스위치의 택감이 완만(566)하게 변경되었음을 확인할수 있다. 여기서 서쪽 택트스위치의 작동력과 스프링의 거리 변화에 따른 하중 변화를 합친 실제 작동그래프(549)에서는 작동점(563)과 작동저점(564)의 작동력 차이가 거의 없음을 알 수 있다. 이러한 상태에서는 사용자가 수평입력시 수평 신호 검출신호부에서의 택감을 선명하게 전달 받을수 없어, 수평입력의 작동처리과정을 손끝 감촉만으로 분명하게 알기 힘들게 된다. 또한 도 20의 실제 작동력 그래프의 작동곡선(549)에서 확인하듯이, 스프링은 정작 필요한 미세영역(567)에서 작동력(565)이 작아, 슬라이더를 중심 위치에 정확히 복귀시키기 위한 힘을 제공하는데 문제점이 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 21에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감이 없는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 1택감 시스템으로서 동서남북방향에 택감이 없고, 단지 텐션이 없고, 스프링 텐션으로 접촉하여, 방향신호를 검출하는 시스템이다. 이 1 택감 시스템에서도 정보처리 과정에서 이중자석과 강구 시스템의 작동원리에 대한 이해를 돕기 위해, 슬라이더부에 구비된 자석(580)과 베이스부에 구비된 자석(581)에는 자력이 전혀 없다는 가정을 한다. 4택감 방식과 다르게 본 1택감 시스템은 동서남북방향에는 텐션 접촉으로 인한 방향신호 검출만 되고, 택감은
대각선 방향에서만 발생하도록 되어 있다. 본 시스템에서 강구(582)는 자력의 영향이 없고, 단지 슬라이더부의 운동 마찰력에 의한 추가 문제점을 없애기 위해 구비한다. 본 슬라이드 입력시스템에 적용되는 이중자석과 볼 베어링이라는 발명의 요점을 흐릴 소지가 있을 우려가 있어, 본 발명 명세서에는 이러한 1택감 시스템에 대한 자세한 설명은 배체하기로 한다. 다만, 1택감 시스템에서 택트스위치(583)는 와이어로 연결되어, 사용자가 대각선 방향으로 슬라이더부를 이동시킬 때, 택감을 낼수 있다는 것은 전제한다.
도 22를 참조하면, 대각선 방향 문자의 출력은 2개의 서로 다른 터미널 신호(600,601)와 수직입력신호가 입력되었을 때 작동하고, 동서남북 방향으로 슬라이더부를 밀면,한 개의 터미널 신호(600)가 접지됨을 확인 할 수 있다. 이러한 수평신호와 수직입력 신호를 결합하여, 다양한 신호를 출력할 수 있음은 자명하다.
도 23에서는 1택감 시스템에서 사용자가 임의의 대각선 방향의 문자를 입력할 때까지의 작동력의 과정을 나타낸다. 초기 상태에서 대각선 방향의 입력이 완료될때까지 택트스위치는 일반적인 택감 곡선을 나타낸다. 사용자가 슬라이드 방향 입력시 거부감을 느끼지 않는 일반적인 작동력을 30gf라고 가정하면, 작동포인트(610)부근에서 택감 스위치는 최대 작동력을 내면서, 작동을 완료하게 된다. 하지만, 복귀력을 나타내는 곡(611)선 만을 따로 생각해 보면, 실제로 조작력이 제거되고, 슬라이더부가 복귀력으로 인해, 초기 위치로 올 때는 비교적 큰 힘(613)으로 슬라이더부를 복귀시키다가, 외관상의 불일치 등의 문제를 야기하는 미세 복귀영역에서는 그 힘이 매우 작아짐(612)을 확인할수 있다. 결국, 제품의 질을 결정하는 제품에서 중요한 외관케이스와 키패드부위의 갭을 좌우하는 미세 복귀영역에서는 4~5g내외의 매우 작은 힘밖에 되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이러한 작은 힘으로 슬라이더,PCB 정보판,PCB고정용 스크류, 동서남북방향의 검출기에 대한 방향 신호 검출용 대응 터미널, LED, DOME, DOME SHEET, 버턴부, 버턴부의 슬라이드 입력시 미끄러짐을 막는 Anti slide 고무키패드,고무키패드부의 외관 들뜸을 막는 sus부, 수직정보 입력을 위한 정보판의 정보를 Main pcb로 연결하기 위한 fpc및 fpc connector 등을 모두 장착한 슬라이더부가 손가락의 조작력이 제거된후 정확히 초기 위치로 오는 것은 불가능하다고 판단할 수 있다.
도 24에는 슬라이더부의 핀형 자석과 베이스부의 핀형 자석 및 이 사이에 위치하는 볼 베어링에 적용되는 쿨롱의 법칙을 설명하기 위해, 이에 대한 조건을 도시하였다. 슬라이드 입력장치에 조작력이 가해지기 전에 슬라이더부에 구비된 자석(620)과 베이스부에 구비된 자석(621)및 그 사이에 위치한 볼 베어링(626)은 동위선상에 위치하게 된다. 슬라이드 입력장치에 조작력이 가해지면, 슬라이더부가 특정방향으로 이동하게 되고, 이로 인해, 슬라이더부에 구비된 핀형 자석(620)은 베이스부 구비된 핀형 자석과 동위선상(625)에서 벗어나게 된다. 이때, 베이스부의 복귀력을 위한 자력을 슬라이더부에 연결시켜 주는 역할을 하는 볼 베어링은(626) 베이스부의 자력(627)을 이겨내고 슬라이더부의 이동에 따라, 이동하게 된다. 이러한 일련의 과정 중에서, 슬라이더부의 이동에 따라 슬라이더부의 핀 형상의 자석은 베이스부의 자석과 동위선상에서 멀어지게 되고, 따라서, 핀형 자석간의 거리는 멀어지게 된다.
도 25에는 4 택감 시스템에서 슬라이더가 북쪽으로 이동할 때 슬라이드입력 시스템에 적용된 작동 거리에 따른 동서남북 방향의 신호검출부로 적용된 택트 스위치의 작동력 변화와 이중 자석 및 볼베어링(강구) 사이의 자기력 변화를 그래프로 나타낸다. 도 25를 참조하면, 와이어에 연결된 동서남북 방향의 감지스위치중 감지된 방향의 어느 한 신호 검출용 택트스위치의 프로파일이 작동거리가 늘어감에 따라 작동력이 점점 커지다가 자동 후 급격히 작동력이 낮아진 것을 보여주고 있다. 하지만, 이 시스템에 적용된 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석간의 자력 프로파일(706)을 보면 작동거리가 늘어감에 따라 택트스위치의 작동점 부근에서(705) 오히려 자력의 인력(attraction)이 급격히 감소하고 있다.
기존 슬라이드 입력장치는 가동부위인 슬라이드부의 복원 수단으로, 텐션(코일스프링,리프스프링,돔,와이어장력,고무 탄성체등)구조체를 적용하였다. 이러한 구조체를 복귀체로 할 경우, 작동거리가 늘어남에 따라 그에 비례하여 작동력은 커지도록 되어있다. 도 25에서 보듯이 실제로 정확한 복귀력이 필요되는 미세처짐 영역에서 기존 텐션 구조체는 3~4g 정도의 미약한 힘(715)을 지지하게 되지만, 만일 슬라이더부에 자석을 배치하고, 베이스부에 대응하는 자석 및 슬라이더부와 베이스부 사이에 이러한 자력에 대응하는 볼 베어링을 추가한 슬라이드 입력시스템에서는 슬라이더부의 무거운 자체중량을 이겨낼 만큼의 충분한 힘(716)을 발휘하게 된다.
4 택감 시스템의 경우, 동서남북 방향으로 슬라이더를 이동할 경우, 동서남북개별 신호검출부에서의 고유한 택감을 작동감으로 손끝에 전달해야 한다. 신호 검출부에서 이러한 고유의 택감이 발생하는 시점(717)에서 자력은 탄성체를 적용 할 때와 반대로, 매우 낮은 자력(707)을 유지하게 된다. 따라서, 방향신호 검출부의 작동력(718)과 이중자석의 자력(706)을 합친 그래프(711)을 보면, 미세처짐현상을 방지하기 위해 이중자석과 베어링 구조를 도입하였음에도, 작동력 프로파일(708)은 거의 영향이 없어, 방향 신호 검출부의 고유한 택감을 손끝에 그대로 전할 수 있음을 확인할 수 있다. 결론적으로, 쿨롱의 법칙을 적용한 이중자석 및 강구구조를 살펴보면, 자기력은 미세처짐현상이 나오는 영역에서는 자력이 커짐에 따라 적극적으로 슬라이더를 초기 위치로 복원하도록 하고, 미세처짐 구간을 벗어나면, 자력은 약해져, 중요한 피드백 정보를 둔하게 만들지 않는다라는 사실을 확인할 수 있다.
도 26에는 슬라이더부의 미세처짐을 방지하기 위해 기존의 방식과 같이 탄성체를 적용한 것과 본 발명사상인 이중자석과 이중자석에 대응하는 베어링볼을 적용했을 때의 그래프를 나타낸다. 도 26을 참고하면, 미세처짐 방지를 위해 기존의 탄성체를 적용했을 때, 곡선은 초기작동력(724)이 작아 초기 처짐도 큰데 반해, 아래의 곡선(725)은 초기 작동력(726)도 우수하여 처짐도 일어나지 않고, 작동택감(723)도 매우 큰 상태를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
도 27에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감이 없는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 본 발명에 따라 이중자석과 강구를 구비한 1택감 슬라이드 입력장치의 일례를 도시하였다. 도 27에서 프레임(732)에 의해 항상 수평 방향으로 이동하는 슬라이더부(730)에는 슬라이더부를 초기 위치로 자동 복귀하기 위한 원형자석(731)과 슬라이드부에 구비된 수평입력 신호 이외의 추가적인 신호를 입력받기위한 정보판(737)및 정보판에 용이하게 신호를 주기 위한 키패드(736) 및 베이스부의 동서남북방향으로 설치된 감지부의 신호를 접지하기 위한 접지 터미널(741)을 도시하였다. 또한 베이스부에는 수평방향의 입력신호를 감지하기 위한 감지부의 감지터미널(740)과 감지터미널로 부터의 개별 방향신호를 메인보드로 전달하기 위한 감지부의 FPC(742)를 도시한다. 프레임(732)은 상기 슬라이더부가 베이스부에 항상 수평하게 이동하도록 슬라이더부와 베이스부 사이에 설치되어 있다. 이밖에 슬라이더부의 자석과 베이스부 자석 사이에서, 슬라이더부와 베이스부간의 자력에 대응하기 위한 볼 베어링(733)을 구비하였다.
도 28에서는 1택감 슬라이드 입력장치에서 이중자석과 볼베어링을 적용한 슬라이드 입력장치의 일례를 보여준다. 사용자가 북서쪽방향의 임의의 문자 “b”를 입력하면, 이중자석과 베어링 구조로 인해, 명확한 택감을 사용자가 느낄 수 있게 되고, 사용자는 문자등의 입력시 수평방향의 택감을 전달받기 전 단계(800)와 전달받은 후 단계(804)를 구분할 수 있게 된다. 만일 사용자가 북서쪽의 임의의 문자인 “b”와 북쪽의 임의의 문자인 “c”를 연속하여, 출력하고자 할 때, 사용자에 따라 BC중 B를 칠 때 4개의 조건이 나올 수 있다. 사용자는 공통적으로 수직방향의 택감(801)만을 느끼고 수평방향은 아직 택감에 이르기 전단계(800)에 머무르게 된다. 도 31에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 8개의 택감을 낼수 있는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 본 발명에서는 이전의 2가지 일례에서는 베이스부에 4개의 감지스위치를 적용하였지만, 여기서는 사용자의 편의에 따라 8개의 감지스위치를 적용하였다. 슬라이더부에 자석을 구비하고, 베이스부에 이에 대응하는 자석을 구비한 후, 슬라이더부와 베이스부에 이에 대응하는 베어링 볼을 배치한 본 시스템에서 이중자석과 강구의 효과를 자세히 살펴본다.
도 31에 도시된 바와 같이 슬라이더 부에는 4개의 자석(850)이 배치되어 있고, 베이스부에는 이러한 슬라이더부를 항상 수평(x,y)축과 수직(z)축 모두의 방향으로 끌어 당길 수 있도록, 슬라이더부의 자석에 대응하는 4개의 자석(851)이 구비되어 있다. 여기서 본 시스템은 베이스부에 방향 감지부를 삽입하는 부분으로 볼때, 기존의 시스템과 다른 것이 없다.
다만, 여기서 일례를 따로 드는 것은 베이스부에 있는 방향 감지부의 숫자를 8개로 할 경우에는 공주거리라는 개념을 따로 고려해야 한다. 도시된 예에서 각 방향의 감지부를 작동시키는 트리거(844)는 슬라이더(845) 자체형상으로 되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 베이스 부의 감지부에 대한 방향 접지 역할을 하는 슬라이부의 대응 부위는 이전형상과 같이 터미널등의 별개 부품으로 하여, 터미널 신호 접촉식으로 될 수도 있고, 도 31과 같이 신호 접촉식이 아닌 물리적 접촉만으로, 베이스부의 신호감지를 할 수도 있는 것은 자명한 일이다. 베이스부의 방향신호 감지부는 슬라이더부의 가동으로 인해, 방향신호를 입력받고, 이에 대한 적절한 출력이 가능하다든 것을 분명히 해 둔다.
도 32에는 공주거리가 없는 상태의 8 택감 시스템의 작동형태를 도시한다.
본 발명의 효과를 자세히 알아보고자, 도 32에서는 이중자석과 베어링의 전혀 작동하지 않는다고 가정한다. 또한 도 32에서는 공주거리를 중심으로 알아보기 위해, 편의상 본 발명사상인 이중자석과 강주를 도면에서 제외시킨 점을 상기하고자 한다. 앞서 말한 바와 같이, 본 8택감 시스템은 베이스부에 방향 검출부를 구비했다는 점에서 기존에 일례로 든 2가지 시스템과 차이가 없다. 하지만, 만일 방향 검출부의 숫자를 8개로 할 경우, 공주거리라는 인자가 추가로 필요하게 된다. 본 발명의 사상을 좀더 명확히 하기 위해서, 공주거리를 자세히 살펴본다.
도 32를 참조하면, 베이스부와 프레임 위에 슬라이더를 정확히 일치시키면, 다시말해, 슬라이더가 미세처짐이 전혀 발생하지 않은 상태로 두면, 각 방향의 방향 검출부 스위치의 노브(876)와 각방향의 검출부에 대한 트리거(875)는 거의 맞닿아 있는 상태가 된다. 이 상태에서 슬라이더를 동쪽으로 이동했을 때, 북동쪽에 있는 택트스위치는 b1(874)이라는 값을 가지게 된다. 이 b1의 값으로 동쪽방향의 택트 스위치(872)뿐만 아니라, 주위의 택트스위치(871,873)도 작동을 하게된다. 따라서, 8방향 직렬식의 경우, 어느 한 방향으로 슬라이더부를 이동시킬 경우, 원하는 방향의 택트스위치 뿐만 아니라, 주위의 택트스위치 까지 모두 눌리게 됨을 도면상으로 확인 할 수 있다. 도 33에는 이러한 오작동을 피하기 위해서, 공주거리를 두어, 감지부의 노부와 트리거 사이의 거리를 둔 상태를 도시한다.
도 33을 참조하면, 공주거리를 두기 위해, 트리거면 사이의 거리인 d1(880)의 치수를 좀더 작게 변경한 것을 알 수 있다. 트리거의 치수를 줄임으로서, 트리거와 주위 택트 스위치에 여유공간(885)이 생긴다. 이러한 상태에서 슬라이더를 동쪽으로 밀면, 8개의 방향감지가 가능한 택트스위치중 진행 방향에 있는 한 개의 택트스위치(887)만 작동됨을 확인 할 수 있다. 따라서, 감지부에 구비된 방향감지용 스위치의 숫자를 8개로 할 경우에는,올바른 방향 정보 입력을 위해서, 공주거리(889)를 도입해야 하는 것을 확인할 수 있다.
다만 앞서 확인한 공주 거리는 베이스부에 방향감지용 스위치로서 8개의 감지스위치를 적용할 경우, 각각의 감지스위치의 택감 유무에 관계 없이, 이러한 공주거리는 필요하다는 것을 도 33에 도시된 그림으로 쉽게 유추할 수 있다. 이것은 다시 말해, 베이스부에 8개의 감지스위치를 적용할 경우, 이중 자석과 볼 베어링을 적용하지 않았을 때, 감지부의 개별 방향 감지수단으로써, 택트 스위치 혹은 일반 텐션 접촉식 스위치를 적용 할 때, 택트 스위치의 택감이나, 일반 텐션힘이 전혀 작동하지 않는 영역이 반드시 필요하다는 결론을 이끌어 낼 수 있게 된다.
도 36에서는 베이스부에 방향 감지용 스위치의 숫자를 8개로 구비하고, 본 발명 핵심 사상인 이중 자석과 베어링 강구가 적용되지 않았을 때, 초래할 수 있는 오작동을 살펴보고자 한다. 도 36을 참조하면, 이러한 공주거리가 도입되면, 슬라이더부는 앞서 언급한 바와 같이 이러한 공주거리로 이루어진 공주 영역(911)내에서 자유이동을 하게 된다. 이러한 자유이동은 문자입력시 사용자가 슬라이더부가 공주 영역내에서 어느 위치에 위치하는지 모른 상태에서 특정방향을 입력할 수 있는 환경을 제공하게 된다.
도 36에서 사용자는 북서쪽에 있는 글자인 B(901)자를 입력하려고 한다. 하지만, 슬라이더는 사용자의 생각과 달리 미세처짐현상으로 인하여, 공주영역의 서쪽 끝단(900)에 위치하고 있면, 사용자는 대각선 방향(912)으로 슬라이드부를 이동하면, 원하던 방향인 대각선 방향에 위치한 방향감지 신호 스위치(902)가 작동하기 전에 서쪽의 방항감지 신호스위치(903)가 먼저 작동하게 된다.
도 37은 이러한 오작동을 일으키는 공주영역에서의 미세처짐 현상을 막기위해,
베이스부에 방향감지용 감지부이외에 별도의 초기 위치용 탄성체(915)를 추가한 방식이다. 도시된 그림을 참조하면, 도시된 그림에 있는 슬라이더부의 자석과 베어링 및 베이스부의 대응자석등은 자력이 전혀 없는 일반 메탈이라고 가정한다.
이러한 가정하에서, 도시된 바와 탄성체 구조를 적용할 경우, 미세처짐 현상은 나타나지 않게 된다. 만일, 서쪽 방향 신호 입력를 위해서, 사용자가 슬라이더를 서쪽으로 슬라이드(919) 할 때, 각 방향에 한 개씩의 탄성체를 추가할 경우, 서남(918), 서(917), 서북(916)의 세 개 스프링이 압축된다. 이것은 어느 방향으로 슬라이드 동작을 하거나 동일하게 나타나므로, 이것을 그래프로 도시하면 도 38과 같다.
도 38을 참조하면, 사용자가 서쪽으로 슬라이더부를 이동시키면, 서쪽방향에 있는 방향 감지용 스위치는 공주거리(940)상에 있기 때문에, 아무런 작동력을 내지 못한다. 이에 반해, 서남,서,서북에 있는 탄성스프링은 사용자가 서쪽으로 슬라이더를 이동시키는 즉시, 탄성력이 선형적으로 증가하기 시작한다. 방향 감지용 스위치가 작동되기 전까지(941) 이미 탄성력은 크게 증가하여, 사용자의 손끝으로 전해져야 할 감지용 스위치의 택감이 제대로 전달되지 못한다. 물론, 여기서 탄성 스프링의 선형곡선의 선형 기울기가 완만하도록, 탄성체의 길이를 변경하거나, 재질을 변경할수 있다, 하지만, 슬라이드 입력장치와 같은 작은 기기에서 의 공간적 제약으로, 선형 기울기를 완만하게 하는 것은 매우 힘든 일이 될 것이다. 또한, 방향 감지용 스위치의 택감을 온전하게 사용자의 손끝에 전달하기 위해, 각 탄성체 자체의 작동력 자체를 줄일 경우, 슬라이더부의 자중에 의한 처짐을 막지 못하게 되고, 이것은 앞서 언급한 미세 처짐에 의한 오작동 확율을 높이는 현상을 반복하게 된다. 따라서, 이러한 기존 탄성체 일률적 적용을 배제하고, 베이스부의 방향 감지용 신호스위치의 숫자를 8개를 적용하는 하면서, 사용자에게 슬라이드 문자입력시 중요한 정보가 되는 택감을 전달하는 방법을 명시한다. 도 39에는 베이스 부(1201)에 슬라이드부(1202)의 수평(X,Y)축 뿐 아니라, 수직(Z)축의 초기 위치 복귀를 위해, 복귀용 자석(1200)을 구비하였다. 또한, 슬라이더부에는 복귀용 자석에 대응하는 4개의 대응자석(1203)을 구비하였다. 슬라이드부의 복귀나 작동시에 슬라이드부가 베이스부를 기준으로 수평방향으로 뒤틀리는 것을 막기 위해, 프레임(1204)을 장착한 것을 도시하였다. 또한 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석 사이에는 볼베어링을 장착하여, 슬라이더부의 자력이 슬라이더부의 들뜸현상 방지와 원활한
복귀를 위한 것이 이외에 베이스부에 과도한 압력을 주는 것을 원천적으로 방지 하게 된다.
도 35를 참조하면, 슬라이더부의 복귀로 스프링 탄성체가 아닌, 이중 자석과 볼 베어링을 적용할 때의 작동력을 도시한다. 사용자가 슬라이더를 서쪽 방향으로 이동할 때, 공주영역 (944)에서 탄성체를 적용하였을 때, 낮은 탄성력을 가졌지만, 이중 자석과 볼 베어링을 적용하면, 공주거리에서 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석사이의 거리는 가장 짧아지고, 이러한 2개의 자석 사이에 위치한 볼 베어링도 동위선상으로 되어, 양쪽의 자력을 잘 전달하게 된다. 결과적으로 베이스부의 방향감지 신호를 8개로 늘렸을 경우에 이중 자석과 볼 베어링 구조는 각 방향 감지 스위치의 택감을 요과적으로 사용자의 손끝에 전달하고, 또한, 공주영역 상에서도 높은 원점복귀력으로 터치 LCD등 다소 무거운 회로 부품을 장착한 슬라이더부까지 효과적으로 미세처짐을 방지할 수 있게 된다.
이제 일례를 통하여, 베이스부의 방향검지부 역할을 하는 스위치의 개수가 4개 일 때와 8개 일 때, 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석이 슬라이드 입려시스템에 미치는 영향을 알아보았다. 일례를 통하여, 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석이 베이스부의 방향 검지신호용 스위치의 택감 유무 및 개수에 상관없이 효과적으로 미세처짐을 막음을 확인하였다. 이제 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석 사이에 위치하는 볼 형상의 베어링을 알아보고자 한다. 도 40과 같이 강구가 없을 경우, 이러한 이중 자석은 슬라이더를 베이스에 당기는 역할을 하여, 이중 자석이 없을 때보다 더 마찰력이 커지게 한다. 작동력의 상승없이, 미세처짐이 가능한 영역에서 미세처짐을 방지할 수 있는 주요한 역할 이외에 의도하지 않은 면마찰력으로, 복귀 및 작동시 저항력을 만들게 된다. 볼 베어링을 도입하는 목적중 한가지는 한가지는 조작력이 없어질 때, 슬라이더를 베이스에 당기는 힘을 크게 하는 것이다. 이것은 형태상의 이유로, 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석사이의 수직상의 초기 거리가 클 때, 슬라이더부와 베이스부 자석들 사이에 볼 베어링을 넣어, 비교적 작은 사이즈의 자석을 넣어도, 충분한 미세처짐을 방지할 만큼의 자력을 유지하도록 하기 위함이다. 다른 중요한 목적중 하나는 미세영역에서의 슬라이더부의 작동시 및 복귀시 마찰력을 줄이는데 있다. 도 40을 참조하면, 슬라이더부의 자석(952)은 베이스부의 자석(951)과 인력(952)이 작용하여 서로 끌어당기게 된다. 이러한 서로 당기는 힘으로 인해 슬라이더를 수평방향으로 밀 때, 큰 마찰력이 작동하게 된다. 여기에 실제로 touch LCD나 물리키버턴이 추가될 경우, 이 마찰력은 슬라이더의 수평 방향 이동시 더 커지게 된다.
도 41은 슬라이더부와 베이스 사이에 마찰력 저감을 위해 부시(961)를 삽입한 일 례를 도시하였다. 여기서 부시를 넣은 이유는 슬라이더의 수평방향이동시 슬라이더와 베이스 사이에 생기는 마찰력을 줄이기 위함이다.
도 42에서는 슬라이더 타입 휴대폰에 사용되는 부시의 예를 도시하였다. 슬라이더부의 개패시 이 부시(972)는 작동 힌지(973)부 자체의 마찰력을 줄여주게 된다. 또한 많은 open(970),close(971)의 개폐시에도 힌지 자체의 마모등을 막아준다.
도 43을 참조하면, 부싱윗면과 슬라이더부 간의 표면이 매우 매끄러운 것(980)과 그렇치 않은 것(981)의 그림이 도시되어 있다. 그림에서 보듯, 표면이 거칠은 경우는 마찰력이 표면이 매끄러운 상태보다 큰 것은 자명하다. 여기서는 부싱이 매끄러울 경우, 마찰력을 알아본다. 하지만, 부싱의 표면이 매끄러울 경우에도 마이크로 슬립현상으로 인해 마찰력은 커지게 된다. 실제 부싱의 표면과 부싱에 대응하는 슬라이더의 표면은 아무리 연마를 하여 매끄럽게 한다고 하여도 각 대응 부의 표면 요철에 따라서, 저속 미끄러짐과 고속 미끄러짐의 불규칙한 반복을 하게 된다.
도 44에서는 이러한 마이크로 슬립이 일어나는 경우를 도시하였다. 도 44을 참고하면, 이러한 마이크로 슬립으로 인해 택감(990)은 불분명해 지게 된다. 또한 만일 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 사이에 매끈한 부싱을 적용하였다 하더라도,실제 슬라이더부가 움직이는 영역이 초기 상태로 대부분의 시간이 복귀된 상태에서 약간의 슬라이더부의 움직임이 추가되는 상태이기 때문에, 운동 마찰력보다는 정지 마찰력의 영향이 더 미치기 때문에 매끈한 면임에도 마찰력이 켜지게 된다. 하지만, 만일 여기에 강구구조가 들어갈 경우, 이러한 마찰력은 강구의 회전으로 상쇄되게 된다.
도 45를 참조하면, 수직방향 힘의 증가(995)에도, 마찰력은 강구위에 위치하는 슬라이더부와 강구 아래에 위치하는 베이스 부 사이의 점 접촉 구름저항력으로 대체되어, 수평마찰력(996)은 증가하지 않는다.
도 46에는 이러한 구름저항력에 의한 수평마찰력(1000)의 그래프를 도시한다. 여기서 마찰공차가 생기는 이유를 살펴보면, 마찰공차에는 3개의 직접적인 원인이 있음을 알게된다. 슬라이더부의 표면조도(1010), 강구의 조도(1011), 베이스부의 조도(1012)이다. 이러한 요인으로 인해, 마찰력공차(friction tolerance)가 나타난다. 하지만, 이러한 마찰력 공차는 실제 사람이 느끼는 최소 저항력(1013)과 수치상 거의 같게(1014) 나타나기 때문에 손가락 끝에서 이러한 마찰력은 느끼지 못하게 된다. 또한 손가락 힘의 과도한 힘이 추가된다 하더라도, 마찰력의 세기가 변하지 않고, 또한 마찰력의 공차에도 영향을 주지 않게 된다.
도 28에서는 본 발명의 핵심인 이중 자석과 볼 베어링의 또 다른 일례를 도시하였다. 일례에서 슬라이더부에는 4개의 자석(803)이 배치되어 슬라이더의 움직임에 따라 같이 이동을 함을 알 수 있다. 슬라이더 부에는 베이스부에 위치한 방향이동 감지부의 신호를 슬라이더의 이동에 따라 감지하도록 하는 방향신호 감지용 GND터미널(804)가 구비된 것을 알수 있다.베이스부에는 슬라이더의 이동에 따른 각 방향 도출용 감지 터미널(805) 이 동서남북에 각각 1개씩 구비되어 있는것을 확인할수 있다. 슬라이더의 수평 이동에 따라 베이스부의 방향 도출용 감지 터미널과 슬라이더부의 방향 신호 감지용 GND터미널이 접촉하여 신호를 내는 것을 확인 할 수 있다. 또한 각 슬라이더부의 자석 밑에는 베어링 볼이 있어, 슬라이더부의 이동에 따라 이동을 함을 알 수 있다.
프레임(801)은 베이스부와 아래쪽의 빗면과 윗쪽의 빗면에서 접촉하며, 도시된 프레임은 베이스부와 회전하지 않고 수평방향으로 위,아래 방향만을 이동할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 프레임(801)은 슬라이더부와 도시된 그림을 기준으로 왼쪽과 오른쪽의 빗면에서 접촉하며, 도시된 프레임은 슬라이도부와 회전하지 않고 수평방향으로 좌,우 방향만을 이동할 수 있음을 확인할수 있다. 이로 인해, 상기 프레임에 의해, 슬라이더부와 베이스부는 항상 수평하게 이동한다고 판단할 수 있다. 또한 사용자가 수평방향 입력시 미끄러지지 않고 쉽게 수평방향 입력과 수직방향 입력을 할 수 있도록 고무 키패드(811)가 도시되어 있다.
또한 고무 키패드의 입력중 수직방향에 대한 누름 정보 입력을 위한 키버턴부품(812)이 도시되어 있다. 도시된 키 버턴 부품은 수평방향입력시 슬라이더부와의 회전을 막기 위해서, 회전 방지 돌기가 총 6개 생성된 것을 알 수 있다. 4개는 키버턴부품의 외곽(812)에 형성되어 있고, 2개는 키버턴 부품의 중심부근(813)에 형성되어 있음을 확인한다. 또한 키버턴 부품의 외곽에 있는 회전방지 돌기(812)는 자체의 끝부분이 후크 형상(814)으로 되어 있어, 일단 PCB에 고정된 후로, 수직방향으로 들뜸현상 등이 원천적으로 불가능함을 유추할 수 있다. 또한 이러한 PCB는 슬라이더부와 4개소에서 PCB고정용 스크류로 단단히 고정되게 된다.
앞서 언급한 대로, 여기서 슬라이더부는 프레임에 의해 수평 방향으로 항상 이동할 수 있다. 하지만, 도 28에 도시된 누름신호 감지용 키버턴부품(815)에서 확인할수 있듯이, 본 슬라이드 입력 시스템은 한개의 신호 출력을 위해서, 누름신호와 방향신호를 모두 이용한다. 여기서 본 발명의 핵심인 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 및 이에 대응하는 볼 베어링을 제거한다면, 손가락의 작용힘의 방향은 수직방향과 수평방향이 동시에 발생하여, 만일 손가락의 슬라이더의 어느 한부분에 치우쳐 수직방향힘을 누른다면, 반력으로 인해, 슬라이더는 누르는 면의 다른 면에서 들뜸이 발생할 소지가 생길수 있음은 자명한 사실이다. 다시 말해, 슬라이드 입력장치에서 이중자석과 베어링을 제거한다면, 슬라이더의 수평방향이동을 위한 프레임은 슬라이더부의 들뜸 현상을 막아주는 역활을 하지 못하게 된다.
도 47에서는 슬라이더부의 자석을 제거(1063)한 상태를 도시하였다. 슬라이더부의 자석을 제거할 경우, 슬라이더부는 쿨롱의 법칙에 따른 자석의 힘(1060)을 사용할 수 없어, 슬라이더부(1061)는 미세처짐 현상을 전혀 막을 수 없게 된다.
슬라이더부의 자석의 제거는 이러한 수평방향의 미세처짐 현상이외에 조작시 다른 문제를 야기할 수 있다. 그것은, 수직방향으로의 미세 들뜸으로 인한,오작동의 문제이다. 도 60에서는 슬라이더의 정보판(1300)상의 세번째 버턴(1301)을 수직(1302)으로 누르고, 북서쪽(1303)으로 방향을 입력하고자 할 때, 힘의 작용을 나타낸다. 감지부를 장착한 베이스부는 입력기기 자체와 고정되어 있어, 슬라이더부의 한쪽에 치우친 입력에 수직(Z축)방향으로 아무런 영향을 받지 않는다. 하지만, 슬라이더부는 수직으로 누르는 힘에 대한 반력(1304)이 생기게 된다. 이것은 슬라이드입력 모쥴이 기울어진 상태가 아닌, 지면에 수평한 상태에서도 쉽게 나타나게 된다. 이러한 반력이 나타나는 원인은 바로, 슬라이더부가 수평방향으로 어떠한 입력을 하게 될 때 반드시, 저항력을 이겨내야 하기 때문에 발생하는 것이다. 저항력이 없다면, 이론적으로나 실제적으로 이러한 반력에 의한 슬라이더의
부분 들뜸현상은 발생하지 않는다.
도 61에서 이러한 반력에 대해 살펴 보면, 사용자가 수평방향으로, 북서쪽으로 슬라이더부를 밀게 되면, 슬라이더부의 미는 힘은 수직힘(1312)과 수평힘(1311)으로 나뉘게 된다. 만일 여기서 이러한 수직힘과 수평힘에 대응하는 힘이 없다면, 슬라이더부는 들뜸현상이 나타나지 않게 된다. 하지만, 슬라이더부의 수직힘과 수평힘은 각각 택트스위치의 수평작동력(1313)과 수직작동력(1314)과 대응하게 된다. 여기서 택트스위치의 반력과 슬라이더부의 미는 힘은 대등하게 이루어질수 없고, 모멘트를 만들게 된다. 이것은 각각의 작용점이 서로의 힘을 상쇄시켜 줄 수 있는 동위상이 아니기 때문이다. 이론적으로 이러한 반력을 정확하게 상쇄시키기 위해서는 손가락의 미는 힘이 슬라이더부의 키패드위가 아닌,슬라이드 입력장치의 측면이어야 한다. 하지만, 이렇게 상쇄시키는 것은 현실적으로 대단히 어렵다고 판단 할 수 있다. 따라서,이러한 힘의 모멘트량이 슬라이드 입력시, 슬라이드 부 전체의 들뜸으로 이어지게 된다. 이러한 들뜸은 결국 오작동의 문제와 조작감의 불량으로 나타난다. 이러한 힘의 모멘트는 수평면(XY평면)상에서 작용점의 불일치로 나타나는 것이 아니라, 수직축(Z축)상에서 나타나기 때문에, 이러한 힘의 모멘트 값을 상쇄시키는 방법은, 역시 수직축(Z축)으로도 슬라이더부를 복귀시키는 방법밖에는 없다. 따라서, 이러한 슬라이더부의 부분 들뜸은 본 발명의 핵심 사상인 슬라이더부의 자석, 베이스부의 자석 및 이에 대응하는 베어링 볼의 배치로 해결될 수 있음은 자명하다.
도 48에는 1택감 방식에서 강구의 마찰 공차를 더욱 줄이기 위해 슬라이더부의 자석(1016), 강구(1019),수평이동을 위한 프레임(1015)이외에 슬라이더부의 접지면과 베이스의 접지면에 각각 서스판(1017,1018)을 삽입한 상태를 도시하였다.
도 49를 참조하면, 이중 자석 사이의 강구에 신호전달 기능을 추가하기 위해 금도금을 한 경우이다. 물론, 금도금 이외에 베어링 자체를 구리등으로 하여 접촉저항을 낮출수 있다. 구리볼(1021)은 수직입력 신호를 Keypad PCB 뒷면에 있는 도금 패드(1020)를 통해, 메인 PCB(1022)에 전달 한다. 도 49에서 Keypad PCB뒷면(1020)은 구리 강구에 신호전달을 용이하게 하기 위해 금도금이 되어 있다. 또한 강구와 닿는 맞은편 main PCB전면부에도 금도금이 되어 있어, Keypad PCB의 수직신호가 FPC등의 연결선 없이 곧바로 main PCB에 전달될 수 있다. 이로 인해 작업공정을 단순화할 수 있다.
도 50에는 트레이(1031)에 삼차원 키패드 모쥴(1030)을 담은 상태를 도시한다. 삼차원키패드의 슬라이더부는 자유이동이 가능해야 하기때문에, 다른 제품들 처럼 스크류나 양면 테이프등을 완전 고정하는 것이 불가능하다. 따라서 양산라인에서 Sub-Assy상태로 이동중에 슬라이더부가 빠질 위험이나 부품의 정렬이 틀어 질 수 있다. 또한 이동중의 작은 충격으로 슬라이더부(1033)의 베어링(1034)이나, 택트스위치(1035)등이 빠져나올 수 있다. 이중 자석과 강구를 사용하면, 작은 손가락힘으로 슬라이더를 베이스부에 탈부착할 수 있어, 라인에서 트래이에 보관하여, 다른 작업장으로 쉽게 옮기는 것이 가능하다. 하지만, 라인 작업뿐 아니라, 다른 부분에서도 이러한 이중 자석 체결의 장점을 쉽게 응용할 수 있음은 자명하다.
도 52에는 동서남북 각 방향에 터미널이 각각 2개씩 배치된 1택감 슬라이드 입력장치를 도시한다. 도 52를 참조하면, 북쪽(1052)방향의 터미널 수가 저속(1055),고속(1056) 각각 2개가 있음을 확인할 수 있다. 터미널 사이에 수평적으로 서로 다른 gap(1053,1054)이 있어 살짝 누를 때와 세게 누를 때, 신호가 달라짐을 확인한다. 여기서는 2개의 터미널을 사용하였지만, 각 방향에 대치되는 터미널 수와 gap의 값에 따라 마우스커서의 이동제어 및 문자처리를 더욱 세밀하게 할 수 있음은 자명하다. 본 발명은 단순한 자석을 슬라이더부와 베이스부에 각각 장착하고, 그 사이에 강구를 배치하여, 미세처짐을 막고, 이로 인해 정확한 문자입력을 수행하도록 할수 있다. 본 발명의 실시 예들을 적용하면, 입력기기의 크기를 쉽게 줄일수 있고, 조립과정을 단순화시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한 서로 끌어당기는 자석의 성질을 추가적인 전력 소비없이 항상 이용할 수 있으므로, 리모컨이나 휴대폰, 스마트폰과 같이 점차 배터리의 사용량이 중요해지는 IT기기에서 전력 소비량을 최소로 할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 실시 예들은 이중자석의 성질을 대체 할 수 있는 다른 물질로 대체가 가능하다. 본 발명의 실시 예들이 슬라이더부의 자석을 베이스부의 자석이 끌어당길수 있는 저렴한 철과 같은 물질로 대체할 경우, 혹은 베이스부의 자석을 슬라이더부의 자석이 끌어당길수 있는 저렴한 철과 같은 물질로 대체할 경우, 제조상의 단가 절감이 가능하다. 이중 자석과 강구를 구비한 슬라이드 입력장치의 적용 대상에는 모든 종류의 입력기기가 포함될 수 있다. 예컨데, 인터넷이 가능한 TV에서 인터넷 검색 및 메일작성을 위한 문자입력가능 리모콘용 키패드, SNS등 문자메세지 전송이 가능한 스마트폰용 키패드, 문서작성 및 마우스 제어를 위한 테블릿 PC용 키패드등이 포함될수 있다. 또한 이중 자석과 강구로 인해 정밀한 제어가 가능함으로써, 가정용 게임등에 특화된 키패드로 활용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자력이 두 자력 발생 대상 사이의 거리에 따라 달라진다는 점을 이용함으로써, 실제 동작시점에서 자력이 약화되어 전체 동작력곡선의 영향을 최소화시킬 수 있고, 이로 인해 사용자로 하여금 선명한 택감을 손끝에 전달하여, 항상 오동작 없이 정확한 슬라이드 입력을 가능하게 한다.
또한, 슬라이드 모쥴 자체를 조립라인에서 운반하거나, 리모콘등을 뒤집어 들 때 등은 작동이 이루어지지 않아, 두 개의 자석 혹은 두개의 자력 발생 대상 사이의 자력이 극대화되어, 슬라이더 부가 베이스부에서 이탈되어 재조립이나, 수평베어링등의 부품손실 등의 문제를 획기적으로 개선할 수 있다.
또한 코일스프링이나 리프 스프링과 같은 복잡한 형상이 아니라, 단순한 형상의 자석과 강구만을 이용하여 미세처짐을 방지하므로, 슬라이드 장치의 단일 모쥴화,소형화 및 경량화를 달성할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 실시 예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적인 기술적인 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 자명하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 수직입력신호라 할 때, 수직입력축은 x,y,z축 중 z축을 의미한다. 명세서 전체에서, 수평방향은 x,y,z축중 xy평면상의 방향을 의미한다.
명세서 전체에서, 수평입력정보는 XY축방향의 행위 과정 혹은 결과로 이루어진 신호를 의미하고, 수직입력정보는 Z축방향의 행위 과정 혹은 결과로 이루어진 신호를 의미한다. 본 명세서에서 베이스란, 터미널, 자석등을 안착시키고, 나아가, 슬라이드 입력장치가 리모콘등의 최종 입력기기에 정확히 안착 될 수 있도록 정렬 돌기나 홀 등을 포함하는 부품을 칭힌다. 본 명세서에서 베이스부란, 베이스 파트에 터미널, 자석등의 부품이 장착된 반조립(Sub Assy) 상태를 칭한다. 베이스부는 프레임이 항상 직교하면서 이동하도록 유지하며, Main PCB와 결합한 상태도 베이스부에 포함한다. 본 명세서에서 슬라이드란, 프레임에 의해 항상 베이스에 직교하면서, 수직입력용 회로부품, GND터미널,자석 등을 안착시킬 수 있는 부품을 칭힌다. 본 명세서에서 슬라이드부란, 슬라이드 단품 파트에 터미널, 자석, 회로PCB, FPC등의 부품이 장착된 반조립(Sub Assy) 상태를 칭힌다. 슬라이드부는 프레임이 항상 직교하면서 이동하도록 유지한다면, 특별한 형태를 지칭하지 않는다. 명세서 전체에서, 베이스에 대해 평행 이동을 한다고 하면 xy평면에서 베이스를 기준으로 자체 회전 없이 항상 평행하게 이동함을 의미한다.
명세서 전체에서, 트리거(trigger)는 베이스에 있는 작동스위치를 작동시키기 위한 슬라이더부의 돌기를 의미한다.
명세서 전체에서, 슬라이더부는 xy평면상으로 프레임에 의해서 베이스에 대해 항상 평행 이동하는 슬라이더에 구비되어 슬라이더와 함께 이동을 하는 수직정보 검출용 회로(정보)기판, 고정제(스크류,접착제,양면테이프등),회로물(방향 이동 검출용 터미널, LED)등을 포함 할 수 있다.
명세서 전체에서, 택감이란 스위치가 작동한 지점에서 작동력의 급격한 감소로 인해 손가락이 스위치의 동작을 인지할 수 있는 작동력을 뜻한다. 택트스위치와 일반 돔을 포함한다.
본 명세서에서, 마이크로 슬립이란, 슬라이더와 프레임간, 프레임과 베이스간, 베이스와 슬라이더간 표면끼리 마찰로 인해 불규칙한 마찰력을 만들어 내는 것을 의미한다. 명세서 전체에서, 강구란 강철 재질의 볼이 아닌 비교적 강한 재질로 구성된 볼을 뜻한다. 따라서, 강구의 재질은 일반적인 steel ball만을 단순히 지칭 하는 것이 아라,sus,스테인레스,청동,구리,알루미늄,세라믹, 플라스티과 같은 재질을 포함한다.또한 메탈(metal) 재질로 된 구형상의 베어링에 마이크로 슬립과 같은 이감 혹은 이음이 날수 있는 요소를 없애기 위해 미세한 고무막 처리를 한것도 넓은 의미에서 강구에 포함 되는것으로 한다. 또한 강구는 슬라이더부에 구비된 정보판으로 부터의 신호를 정보처리보드등에 전달하기 위해 신호전달이 용이한 금도금 혹은 구리재질로 만드는 것을 포함한다.
명세서 전체에서, 4택감 시스템이란, 베이스부에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 두되, 택감이 있는 방향신호 검출부를 삽입한 상태를 칭한다.
명세서 전체에서, 1택감 시스템이란, 베이스부에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북 4방향에 두되, 택감이 없는 방향 신호 검출부를 삽입한 상태를 칭한다.
명세서 전체에서, 8택감 시스템이란, 베이스부에 구비된 방향신호 검출부를 동,서,남,북,동북,서북,남동,남서 8방향에, 택감이 있는 방향신호 검출부를 구비한 상태를 칭힌다.
본 명세서 전체에서 본 발명의 일 실시 예를 3가지로 나누어 설명하는 것은 본 발명의 요지인 슬라이더부의 자석과 이를 끌어당기는 베이스부의 자석 및 이러한 베이스부의 자력에 의한 흡착효과를 이상적으로 구현시킬 수 있는 베어링 볼에 대한 효과를 자세히 설명하기 위함임을 명확히 해 둔다.
본 명세서에서, 택감곡선이란, 누르는 힘과 복귀하는 힘이 같은 push switch, hook switch등과 구별하여, 동작력과 복귀력이 다른 작동스위치에서 스위치가 받는 힘에 따른 시간 대비 독특한 동작력 변화에 대한 그래프를 지칭한다. 또한 이 그래프는 스위치가 접촉하기 위한 최소의 힘을 지칭하는 동작력과 스위치가 접촉된 상태에서 단락되기 위한 최대의 힘을 지칭하는 복귀력 모두의 곡선을 지칭한다. 다시 말해, 작동스위치가 눌려지기 시작하는 시점부터 조작감이 끝날 때까지의 시점을 위미한다.
본 명세서 전체에서 1택감시스템,4택감시스템,8택감 시스템에서의 시스템은 본 발명의 요지인 베이스 부의 자석, 슬라이더부의 자석 및 그 사이에 위치하는 대응 베어링 볼을 적용한 슬라이드 입력 시스템과 다른 시스템이 아닌,
단지 베이스부에 설치되는 방향 감지신호부의 개수 및 택감 유무에 따라 미세하게 달라지는 효과를 알아보기 위함임을 다시 한번 분명히 해둔다.
도 1에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감이 없는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 도 1에 도시된 바와 같이 수평방항 작동거리(101)를 1.0mm라고 임의로 정의한 1택감 입력구조에서, 이상적인 조작력을 구현하기위해 수평입력(108,109)과 수직입력(107)의 균형을 생각하면, 수직방향입력버턴(102)에 대응하는 수직 돔스위치의 작동력(103)을 120g으로 선정했다고 하면, 그에 대응하는 수평입력의 힘(104)은 40g정도로 하고, 이때 직수평작동보정계수는 0.3이 된다. 여기서 Z축(107)수직입력 작동력(103)을 100g으로 변경하면, 수직수평작동보정계수를 고려하여, xy평면(108,109)상의 수평입력의 힘은 30g정도가 된다고 할 수 있다. 이렇게 되면, 사용자가 어느 한쪽의 작동력이 증가되거나 감소되도, 수직수평작동보정계수로 인해, 수직(107), 수평(108,109) 어느 한쪽으로 입력의 편중 없이, 편리한 문자입력이 가능하다라고 가정한다. 도 1에서는 슬라이더부에 사용자의 원활한 수직입력작업을 위해 키버턴을 장착하고,
동시에 수평조작후 슬라이더부가 원위치로 복귀하기 위해 4개의 원형 자석(103)을 구비한 것을 도시하였다. 베이스부에는 슬라이더부의 원위치 복귀 자석에 대응하기 위해 수평면에서 바라볼때, 동위선상에 4개의 원형자석(111)을 구비한 것을 도시하였다. 여기서는 슬라이더에 구비된 정보판에서의 정보를 전달하기 위한 FPC(112)이외에 베이스부에 동서남북방향으로 장착된 베이스부의 수평 방향 이동 검출부의 신호 전달을 위한 FPC(113)가 구비된 일예를 도시하였다.
또한, 도 1에서는 추가적으로 대각선,동서남북을 구별하기 위한 택트스위치를 장착하였으나, 이는 이중 자석과 베어링의 일 예를 설명하기 위한 수단일뿐, 이러한 추가적인 장치가 없어도, 이중 자석과 베어링 볼의 구비로 인해 도 1에 도시된 입력장치의 슬라이더부 복귀가 가능함은 자명하다.
도 2는 슬라이드부에 적용되는 수직입력 장치 적용 부품의 한 일례를 도시한다. 도시된 바와 같이 슬라이드 문자입력장치는 정보판의 수직입력 장치로서 돔스위치와 결합될수 있는 fpc를 포함 할 수 있다. 수직입력 장치인 돔(120)및 돔의 스위치를 전달하는 일체형 FPC(121)의 예를 도시한다. 도 2에서는 슬라이더부에 장착된 자동 위치복귀용 자석이 일체형 FPC에 의해 덮혀지도록 한 일 예를 도시하였다.
PC 키보드의 경우 대부분이 책상위에 두고, 평면상에서 입력을 하게 되지만,슬라이드 입력장치가 주로 사용되는 경우는 대부분이 세로로 세워져 있는 상태 혹은 비스듬하게 하여 사용을 하게 된다. 심지어 지면에 거꾸로 된 채로 조작을 하는 경우도 생각을 할수 있다. 지면에 수직으로 세워졌을때, 삼차원 키패드 시스템의 일례로, 1택감 시스템의 예를 들면, 수평일 때와는 달리, 수직으로 세울 때, 슬라이더는 슬라이더 자체의 무게로 인해, 아래로 처짐이 일어난다.
도 3은 수직입력장치로 PK타입 버턴(125)을 포함하는 슬라이드 입력장치를 도시한다. 처짐발생의 예를 보기 위해 도 3에서 슬라이더상의 회로기판(126),키패드사출물(125) 및 돔스위치(127)등을 탈거하는 과정을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이 슬라이더 자체는 평면(xy)이동이 가능하기 때문에 수직으로 세울 경우, 자중에 의해 아래로 처짐(135)이 발생한다. 도 4에서 슬라이더부에 장착된 자석(138)과 동위선상의 베이스 부에 장착된 대응 자석(139)는 자력이 전혀 없다고 가정하고, 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 사이에서 이중자석의 자력에 의한 과중한 마찰력을 막아주는 볼 베어링(140)도 그 역할을 하지 않는다고 가정한다. 여기서는 슬라이더(133)가 자중에 의해 1.0mm의 처짐량(132,135)으로 내려가기 전(130)과 후(131) 형상을 도시하였다.
1택감 입력장치의 경우,종례의 기술인 와이어등으로 연결된 외부 택트 스위치의 작동력(136,137)으로 큰 처짐은 막는데, 도움을 줄 수 있지만, 여기서 와이어로 연결된 택트 스위치는 신호구별을 용이하게 하기 위한 옵션으로서의 기능이다. 자세히 말해, 도 4에서 도시된 택트 스위치는 슬라이더부의 복귀를 위해 장착된 것이 아니라, 슬라이드 조작의 결과, 즉 조작의 결과가 대각선 방향인가 동서남북 방향인가를 최종적으로 늘어난 와이어의 길이로 판단하는 부차적인 판단 도움 기기로 이해할수 있다. 실제로 이러한 종례의 와이어가 적용된 택트 스위치 기술로는 미세한 원점처짐 문제를 해결할 수 없음을 도시한다.
도 5에서 이러한 미세 처짐 현상의 문제를 살펴보면, 도시된 바와 같이 리모컨(140)은 슬라이드 입력장치가 적용되어 있다. 앞서 언급한 와이어 연결 택트스위치가 장착 되었지만, 조작력을 제거한후, 리모컨을 수평면에 그대로 둔다고 가정하여도, 약간의 처짐이 발생한 것이 도시되어 있다. 이것은 수직입력버턴을 포함하는 슬라이더가 베이스를 기준으로 동작 후 초기 위치에 도달하지 못한 것으로, 예민한 사용자가 아니더라도, 세로방향의 갭(141)과 가로방향의 갭(142)의 차이를 비교적 쉽게 알아낼 수 있다.
도 6에서는 휴대폰에 사용되는 수직입력키패드의 일 예를 도시하였다. 도 6에 도시된 바에 따르면, 일반적인 수직입력키패드를 적용한 입력기기(150)의 경우에는 수직입력 방향(151)에 대해서,물리적 버턴(152) assy의 초기위치 복귀(156)문제가 크지 않다. 이것은 수직입력 스트로크가 통상 0.20mm이내로, 매우 작고, 또한 수직입력의 방향이 외부 디자인 갭 방향(154)과 다르기 때문에, 굳이 돌출방지서스(155)와 같은 부품을 적용하지 않아도, 외관상 문제가 되지 않는다 라고 판단할 수 있다. 하지만, 실제로 이러한 sus가 들어가지 않은 제품은 중,고가의 기기에는 적용되지 않는다. 실제 기능상으로 볼 때, sus 구조물이 장착된 수직입력 키패드의 경우, sus구조가 있는 상태에서 sus구조물 장착에 의한 저항력 상승으로 인해 5gf의 작동력이 높아지는 경향이 있다. 같은 작동력의 돔스위치(180gf)를 적용하였을 때, 서스가 없는 구조의 최종 클릭률테스트 결과값은 260gf~280gf의 값을 가지게 된다. 이에 반해 서스가 있는 구조의 최종 클릭률 테스트 결과값은 265gf~285fg의 값을 가진다. 따라서,기능상에는 거의 차이가 없지만, sus가 없는 구조물은 sus구조가 있는 구조물에 비해, 제품 외관에 비해, 키패드 중간부분과 제품외관의 높이를 보면, 약 0.20mm정도 들뜸 현상이 발생한다.
이것은 기능상에 전혀 문제가 없다 하더라도, 입력장치에서 조작력이 제거된후, 입력장치와 주위 케이스간의 일치 정도가 상품성으로 직결되는 일 예로 볼 수 있다.
도 7에서는 기존의 슬라이드 입력장치를 구비한 제품에서, 미세처짐 현상을 해결하기 위한 한 방법을 도시하였다. 도 7에 도시한 바와 같이, 수평방향의 미세한 초기복귀 오차를 해결하기 위해, 외관에 에칭을 추가하고, 에칭(171)에 수많은 홀(172)을 나사선 방향으로 뚫어, 버턴부가 정확히 초기 위치로 복귀하지 못하더라도, 사용자가 갭 편차를 쉽게 알아채지 못하도록 한 예를 도시하였다.
도 8에 도시된 바와 같이, 에칭을 사용한다 하여도, 외관상 보여지는 미세처짐자체를 막을 수는 없다. 도 8을 참고하면, 좌(161) 우(162)의 gap은 각각 0.7mm, 0.2mm로 이러한 치수는 일반인들이 외관상으로 보기에도 확연히 구분이 될 수 있다고 판단한다. 여기서는 슬라이드 입력장치에 미세처짐현상을 알아채지 못하기 위해 에칭홀을 적용한 일 예를 보았지만,실제 슬라이드 입력장치가 적용된 기기에서는 이러한 미세처짐 현상이 외관상 보여지지 않도록, 버턴 assy와 케이스와의 수평갭을 늘리는 방법, 혹은 버턴 assy의 최상단 높이를 케이스 최상단 높이에 비해 매우 낮게 유지하는 방법 또는 버턴 assy를 제품 외관케이스를 덮도록 하는 방법등이 실제 휴대폰이나, 이동용 게임기 등에 적용되고 있다. 하지만, 원천적으로 사용자가
수평입력장치의 외관 불일치를 쉽게 알아채지 않는 정도에 머무르고 있다고 판단할 수 있다.
도 9에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감을 낼수 있는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 여기서는 4택감 입력 시스템의 일례로 편의상 칭한다. 도 9를 참조하면, 수직입력신호 입수용 dome을 작동시키기 위한 Plastic Keypad button(201)을 제거하고, 이후에 수직신호를 받기위한 4개의 dome(202)이 포함된 회로기판(203)을 제거하는 과정을 도시한다. 여기서는 마찰력에 의한 작동력증가등의 현상을 배제하고 이상적인 택감 곡선을 알아보기 위해,
4개의 모서리(204)에 각각 강구(205)를 배치한다고 가정한다.
도 10에는 슬라이더(210)의 수평방향 이동에 따른 동,서,남,북의 신호를 입력할수 있는 신호 검출용 스위치(211) 4개와 각각의 신호 검출용 스위치를 고정하는 베이스(213) 및 베이스에 대해 항상 슬라이더가 평행이동 하도록 움직이게 하는 프레임(212)을 도시하였다.
도 11에는, 버턴에 임의의 기준으로 영문자가 각인되어 있고, 그러한 각인에 따라, 사용자가 “b”라는 글자를 만드는 과정을 도시한다. “b”자가 각인된, 1번 버턴(220)을 누른후, 북서쪽 방향(221)으로 버턴을 밀어 b(222)라는 글자를 출력하게 된다. 1번 물리 버턴을 누를때, 회로기판(223)상에 1번 키패드 버턴(220)에 해당하는 돔 스위치(224)가 작동돼었음을 판단할수 있다.
도 12에는 사용자가 북서쪽에 있는 글자 b(222)를 입력하기 위해 수평방향으로 이동하기 위한 과정을 보기 위해 절개(320)한 모습을 나타낸다. 여기서, 대각선(321) 방향으로 슬라이더(322)를 이동할 경우, 이동방향과 각각 반대쪽에 있는 동쪽 작동 스위치(325)와 남쪽 작동스위치(326) 2개가 눌리게 된다. 이러한 위치는 GND혹은 다른 조건에 따라 바뀔수 있음은 자명하다.
도 13에는 대각선 방향(321)으로 슬라이더를 이동하기 전(330)과 후(331)의 절단면을 각각 도시한다. 도시된 그림에서 슬라이더부와 베이스부에 각각 장착된 자석은 앞서 언급한 원형 타입의 일반적 형태의 자석이 아닌 핀 형상으로 된 매우 작은 작경으로, 비교적 큰 자력을 낼 수 있는 타입이 도시되어 있다. 이러한 슬라이더부와 베이스 부의 자석사이에는 이러한 양쪽의 자력에 의한 슬라이더부와 베이스부의 면마찰력을 상쇄시켜 줄 수 있는 볼 베어링이 적용된 것을 확인할 수 있다.
도 14에는 슬라이더를 이동한 후의 절단면을 보면 베이스(341)를 기준으로 강구(342)와 슬라이더(343)가 각각 distance1(344), distance2(345)의 거리로 이동한 것이 도시되어 있다. 더욱 구체적으로 도시된 내용을 설명하자면, 대각선 방향(350)으로 슬라이더가 이동한 후 슬라이더(343)와 슬라이더에 구비된 철핀형 자석(346), 강구 (342), 베이스(341)에 구비된 철핀형 자석(347) 및 슬라이더를 평행방향으로 이동시키기 위한 프레임(348)을 도시하였다. 여기에서는 후술할 이중 자석과 대응하는 볼 베어링에 대한 이해를 돕기위해 철핀형 자석이 아닌 자력을 전혀 가지지 않는 일반 철핀(346,347)으로 적용한다고 가정한다. 도 15에서는, 앞서 도 14에서 대각선 방향으로 슬라이더를 이동할 경우 작동하게 되는 , 남쪽 스위치와 동쪽 스위치에 대한 작동력과 복귀력 곡선 중 남쪽에 위치한 작동스위치의 작동력(actuation force)및 복귀력 곡선을 도시한다.
도 15를 참조하면, 도 15에서는 슬라이더의 작동에 따라 슬라이더의 이동이 시작되는 거리 d1, 택트스위치가 작동되는 거리 d2, 택감이 완료되는 거리 d3로 나누고 이에 따른 작동력(380), 복귀력(381)을 그래프로 나타내었다. 전체 동작 영역에서 작동스위치의 복귀력(381)은 작동력(380)에 비해 절반 정도의 작은 값을 가짐을 확인한다. 만일 슬라이더부와 베이스부의 이중자석과 볼 베어링의 영향이 전혀 없다고 전제한 상태에서, 미세처짐이 일어나는 구간(382)을 살펴본다. 실제 미세 처짐이 일어나는 구간은 앞서 상기한 동서남북 방향중 작동된 어느 한쪽의 신호검출부의 전체 작동스트로크(d3)중의 초기스트로크 부분(382)임을 확인할수 있다. 일반적인 예상으로 신호검출부의 작동력이 20gf이라고 한다면, 조작력이 없이질때, 슬라이더부를 복원시킬수 있는 힘의 크기도 당연히 20gf이라고 생각할수 있지만, 실제로 미세처짐이 발생하는 영역에서 복원력의 크기는 매우 작다고 판단 할 수 있다. 도 15에서 미세처짐에 대응할수 있는 힘은 검침부의 최대작동력(383)보다 훨씬 적은 F3(384)정도가 된다. 엄밀히 말하면, F3는 미세처짐이 발생하는 구간에서의 신호검출부 작동력이고, 실제로 슬라이더부를 복원시키는 힘은 신호검출부가 신호 작동을 하고, 자체 탄성에 의해 복원되는 힘이기 때문에, F3(384)이하가 된다는 것이라고 판단할 수 있다. 따라서, 슬라이더부의 총 무게가 20gf이고, 신호 검출부의 작동력이 20gf라 하더라도,슬라이더부의 가벼운 무게를 이겨내지 못하고, 미세처짐이 발생하게 된다.
도 16에는 일반적인 택트스위치에 우레탄 돌기(392)가 추가된 돔스위치의 작동과정의 일 예를 도시한다. 돔스위치는 외부의 힘에는 큰 저항력을 발휘하지만, 돔의 형상이 변형되고 난 후 자체적인 복원시에는 프레스 형상에 따라 큰 저항력을 발휘하지 못하도록 되어 있다. 다시 말해, 무너진 형상으로부터 본래 형상으로 복원(391)되는 경우에는 형상에 따른 힘이 약하게 된다. 이로 인해 작동력(390)과 복원력(391)의 차이가 생긴다고 판단할 수 있다.
도 17을 참고하면, 택감은 작동만곡점(485)과 작동저점(484)의 차이에 의해 좌우될 수 있는데, 통상 작동만곡점(485)의 힘과 작동저점(484)의 힘 차이가 크면 택감의 감도가 좋다고 판단 할 수 있다. 하지만, 복원력은 형상 자체의 힘보다 많은 경우, 재질의 고유 탄성력에 의존하게 된다. 슬라이드 입력장치에서 조작력이 제거된 후의 상태는 대부분의 경우, 작동력이 아닌 복원력에 의존하게 된다. 하지만, 앞서 언급한 대로, 복원력은 작동력보다 그 크기가 작은 것이 일반적이다. 슬라이더부의 초기 위치 복귀시점을 살펴보면, 슬라이더부는 복귀시점에서 처짐량(481)이 작동력을 기준으로 판단했던 예상 처짐량(480)보다 더 커진다. 이것은 앞서 말한 대로 슬라이더부의 처짐은 작동력(482)곡선이 아닌 복귀력(483)곡선을 따르기 때문이다.
따라서 기존에 제시된 탄성체등을 이용한 슬라이드부 복귀 방식을 적용하면, 조작력을 크게하여, 손가락에 무리가 있을정도의 비교적 작동력이 큰 신호검출용 스위치를 방향위치 정보 검출을 위해 적용하더라도, 슬라이더부는 작은 복귀력으로 인해, 미세처짐발생이 발생하는 것은 자명한 일이다. 특히, 슬라이더부에 LCD모쥴이나, LED,진동모터와 같은 회로물을 추가할 경우, 이러한 미세처짐현상은 더 큰 문제를 야기할 것이다.
도 18에는 슬라이더에 구비된 정보판을 일반적인 PCB대신 사용자의 슬라이드 입력에 대한 입력 정보를 표시할수 있는 터치 LCD모쥴로 대체한 상태를 도시한다. 그림에서 터치 LCD모쥴(500)은 슬라이더부(501)에 고정되어 있다. 일례로 LCD모쥴의 스크린의 터치입력 부위(502)는 4개의 구역으로 나뉘어 있음을 확인 할 수 있다. 이러한 일 예의 경우, 슬라이더부의 무게가 상당히 무거워지기 때문에, 이러한 슬라이더의 무게에도 미세한 처짐도 발생하지 않게 하기 위해서는 기존의 제시방법으로 할 경우, 상당한 량의 복원력이 필요로 하게 되고, 이것은 결국, 작동력이 더 강한 방향 신호 감지부 혹은 슬라이더부 복원 탄성체를 적용할 수밖에 없다. 이것은 필연적으로 수평방향의 조작력을 크게 하는 결과로 이어지게 된다.
도 19에는 슬라이더부의 처짐을 해결하기 위해 종례의 탄성체를 이용한 방식을 적용한 것을 도시하였다. 본 발명의 효과를 자세히 알아보기 위해, 도 19에서 도시된 슬라이더부의 핀형 자석(514), 베이스부의 핀형 자석(515),슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 사이에 배치된 베어링 볼(516)은 자력의 효과가 전혀 없다고 가정한다. 동서남북 방향에 위치한 4개의 신호검출부(511)는 슬라이더부의 미세처짐을 막기위해 베이스부에 코일스프링(510) 탄성체를 구비하였다. 만일 사용자가 북쪽방향에 할당된 임의의 문자(514)를 입력한다고 가정하면, 슬라이더부는 북쪽(512)으로 향하고, 그에 따라 작동 초기부터 작동이 끝난 시점까지 탄성체는 선형적으로 작동력이 증가하게 됨을 판단 할 수 있다. 이에 반해, 남쪽에 위치한 신호검출부(513)는 내부 리프 스프링의 형상 구조로 인해 일반적인 택감 곡선을 그리면서 작동하게 된다.
도 20에는 초기 상태에서 북쪽 방향에 할당된 임의의 문자(563)를 입력할 때까지의 4택감 시스템에 적용된 방향 신호 검출스위치, 수직입력 스위치 및 개별 신호검출 스위치 옆에 붙어있는 코일 스프링의 작동곡선을 각각 나타냈다.
도 20를 참고하면, 동서남북 방향에 장착된 방향 신호 검출용 스위치 일반 양산 택트스위치를 적용하여, 전형적인 작동력 프로파일(540)를 갖는다. 하지만, 여기에 미세 처짐방지용 스프링이 적용될 경우,스프링은 탄성계수에 따라 선형적인 그래프(546)를 가지기 때문에 최종 작동력에 대한 그래프는 직선에 가까운 곡선(549)으로 변하게 된다. 도 20을 참조하면, 스프링을 적용하지 않을 때 사용자는 수직입력의 신호는 돔(560)눌림을 택감(562)으로 작동점(561)을 쉽게 알수 있다. 하지만, 미세처짐방지를 위해 스프링을 적용한 경우, 수평신호의 경우는, 택감이 이루어지는 작동점(544)에서 미약했던 스프링 탄성력(547)이 작동저점(548)에서 증가하여 결국 최종 작동력 그래프를 보면, 택트스위치의 택감이 완만(566)하게 변경되었음을 확인할수 있다. 여기서 서쪽 택트스위치의 작동력과 스프링의 거리 변화에 따른 하중 변화를 합친 실제 작동그래프(549)에서는 작동점(563)과 작동저점(564)의 작동력 차이가 거의 없음을 알 수 있다. 이러한 상태에서는 사용자가 수평입력시 수평 신호 검출신호부에서의 택감을 선명하게 전달 받을수 없어, 수평입력의 작동처리과정을 손끝 감촉만으로 분명하게 알기 힘들게 된다. 또한 도 20의 실제 작동력 그래프의 작동곡선(549)에서 확인하듯이, 스프링은 정작 필요한 미세영역(567)에서 작동력(565)이 작아, 슬라이더를 중심 위치에 정확히 복귀시키기 위한 힘을 제공하는데 문제점이 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 21에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감이 없는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 1택감 시스템으로서 동서남북방향에 택감이 없고, 단지 텐션이 없고, 스프링 텐션으로 접촉하여, 방향신호를 검출하는 시스템이다. 이 1 택감 시스템에서도 정보처리 과정에서 이중자석과 강구 시스템의 작동원리에 대한 이해를 돕기 위해, 슬라이더부에 구비된 자석(580)과 베이스부에 구비된 자석(581)에는 자력이 전혀 없다는 가정을 한다. 4택감 방식과 다르게 본 1택감 시스템은 동서남북방향에는 텐션 접촉으로 인한 방향신호 검출만 되고, 택감은
대각선 방향에서만 발생하도록 되어 있다. 본 시스템에서 강구(582)는 자력의 영향이 없고, 단지 슬라이더부의 운동 마찰력에 의한 추가 문제점을 없애기 위해 구비한다. 본 슬라이드 입력시스템에 적용되는 이중자석과 볼 베어링이라는 발명의 요점을 흐릴 소지가 있을 우려가 있어, 본 발명 명세서에는 이러한 1택감 시스템에 대한 자세한 설명은 배체하기로 한다. 다만, 1택감 시스템에서 택트스위치(583)는 와이어로 연결되어, 사용자가 대각선 방향으로 슬라이더부를 이동시킬 때, 택감을 낼수 있다는 것은 전제한다.
도 22를 참조하면, 대각선 방향 문자의 출력은 2개의 서로 다른 터미널 신호(600,601)와 수직입력신호가 입력되었을 때 작동하고, 동서남북 방향으로 슬라이더부를 밀면,한 개의 터미널 신호(600)가 접지됨을 확인 할 수 있다. 이러한 수평신호와 수직입력 신호를 결합하여, 다양한 신호를 출력할 수 있음은 자명하다.
도 23에서는 1택감 시스템에서 사용자가 임의의 대각선 방향의 문자를 입력할 때까지의 작동력의 과정을 나타낸다. 초기 상태에서 대각선 방향의 입력이 완료될때까지 택트스위치는 일반적인 택감 곡선을 나타낸다. 사용자가 슬라이드 방향 입력시 거부감을 느끼지 않는 일반적인 작동력을 30gf라고 가정하면, 작동포인트(610)부근에서 택감 스위치는 최대 작동력을 내면서, 작동을 완료하게 된다. 하지만, 복귀력을 나타내는 곡(611)선 만을 따로 생각해 보면, 실제로 조작력이 제거되고, 슬라이더부가 복귀력으로 인해, 초기 위치로 올 때는 비교적 큰 힘(613)으로 슬라이더부를 복귀시키다가, 외관상의 불일치 등의 문제를 야기하는 미세 복귀영역에서는 그 힘이 매우 작아짐(612)을 확인할수 있다. 결국, 제품의 질을 결정하는 제품에서 중요한 외관케이스와 키패드부위의 갭을 좌우하는 미세 복귀영역에서는 4~5g내외의 매우 작은 힘밖에 되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이러한 작은 힘으로 슬라이더,PCB 정보판,PCB고정용 스크류, 동서남북방향의 검출기에 대한 방향 신호 검출용 대응 터미널, LED, DOME, DOME SHEET, 버턴부, 버턴부의 슬라이드 입력시 미끄러짐을 막는 Anti slide 고무키패드,고무키패드부의 외관 들뜸을 막는 sus부, 수직정보 입력을 위한 정보판의 정보를 Main pcb로 연결하기 위한 fpc및 fpc connector 등을 모두 장착한 슬라이더부가 손가락의 조작력이 제거된후 정확히 초기 위치로 오는 것은 불가능하다고 판단할 수 있다.
도 24에는 슬라이더부의 핀형 자석과 베이스부의 핀형 자석 및 이 사이에 위치하는 볼 베어링에 적용되는 쿨롱의 법칙을 설명하기 위해, 이에 대한 조건을 도시하였다. 슬라이드 입력장치에 조작력이 가해지기 전에 슬라이더부에 구비된 자석(620)과 베이스부에 구비된 자석(621)및 그 사이에 위치한 볼 베어링(626)은 동위선상에 위치하게 된다. 슬라이드 입력장치에 조작력이 가해지면, 슬라이더부가 특정방향으로 이동하게 되고, 이로 인해, 슬라이더부에 구비된 핀형 자석(620)은 베이스부 구비된 핀형 자석과 동위선상(625)에서 벗어나게 된다. 이때, 베이스부의 복귀력을 위한 자력을 슬라이더부에 연결시켜 주는 역할을 하는 볼 베어링은(626) 베이스부의 자력(627)을 이겨내고 슬라이더부의 이동에 따라, 이동하게 된다. 이러한 일련의 과정 중에서, 슬라이더부의 이동에 따라 슬라이더부의 핀 형상의 자석은 베이스부의 자석과 동위선상에서 멀어지게 되고, 따라서, 핀형 자석간의 거리는 멀어지게 된다.
도 25에는 4 택감 시스템에서 슬라이더가 북쪽으로 이동할 때 슬라이드입력 시스템에 적용된 작동 거리에 따른 동서남북 방향의 신호검출부로 적용된 택트 스위치의 작동력 변화와 이중 자석 및 볼베어링(강구) 사이의 자기력 변화를 그래프로 나타낸다. 도 25를 참조하면, 와이어에 연결된 동서남북 방향의 감지스위치중 감지된 방향의 어느 한 신호 검출용 택트스위치의 프로파일이 작동거리가 늘어감에 따라 작동력이 점점 커지다가 자동 후 급격히 작동력이 낮아진 것을 보여주고 있다. 하지만, 이 시스템에 적용된 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석간의 자력 프로파일(706)을 보면 작동거리가 늘어감에 따라 택트스위치의 작동점 부근에서(705) 오히려 자력의 인력(attraction)이 급격히 감소하고 있다.
기존 슬라이드 입력장치는 가동부위인 슬라이드부의 복원 수단으로, 텐션(코일스프링,리프스프링,돔,와이어장력,고무 탄성체등)구조체를 적용하였다. 이러한 구조체를 복귀체로 할 경우, 작동거리가 늘어남에 따라 그에 비례하여 작동력은 커지도록 되어있다. 도 25에서 보듯이 실제로 정확한 복귀력이 필요되는 미세처짐 영역에서 기존 텐션 구조체는 3~4g 정도의 미약한 힘(715)을 지지하게 되지만, 만일 슬라이더부에 자석을 배치하고, 베이스부에 대응하는 자석 및 슬라이더부와 베이스부 사이에 이러한 자력에 대응하는 볼 베어링을 추가한 슬라이드 입력시스템에서는 슬라이더부의 무거운 자체중량을 이겨낼 만큼의 충분한 힘(716)을 발휘하게 된다.
4 택감 시스템의 경우, 동서남북 방향으로 슬라이더를 이동할 경우, 동서남북개별 신호검출부에서의 고유한 택감을 작동감으로 손끝에 전달해야 한다. 신호 검출부에서 이러한 고유의 택감이 발생하는 시점(717)에서 자력은 탄성체를 적용 할 때와 반대로, 매우 낮은 자력(707)을 유지하게 된다. 따라서, 방향신호 검출부의 작동력(718)과 이중자석의 자력(706)을 합친 그래프(711)을 보면, 미세처짐현상을 방지하기 위해 이중자석과 베어링 구조를 도입하였음에도, 작동력 프로파일(708)은 거의 영향이 없어, 방향 신호 검출부의 고유한 택감을 손끝에 그대로 전할 수 있음을 확인할 수 있다. 결론적으로, 쿨롱의 법칙을 적용한 이중자석 및 강구구조를 살펴보면, 자기력은 미세처짐현상이 나오는 영역에서는 자력이 커짐에 따라 적극적으로 슬라이더를 초기 위치로 복원하도록 하고, 미세처짐 구간을 벗어나면, 자력은 약해져, 중요한 피드백 정보를 둔하게 만들지 않는다라는 사실을 확인할 수 있다.
도 26에는 슬라이더부의 미세처짐을 방지하기 위해 기존의 방식과 같이 탄성체를 적용한 것과 본 발명사상인 이중자석과 이중자석에 대응하는 베어링볼을 적용했을 때의 그래프를 나타낸다. 도 26을 참고하면, 미세처짐 방지를 위해 기존의 탄성체를 적용했을 때, 곡선은 초기작동력(724)이 작아 초기 처짐도 큰데 반해, 아래의 곡선(725)은 초기 작동력(726)도 우수하여 처짐도 일어나지 않고, 작동택감(723)도 매우 큰 상태를 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
도 27에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 4개의 택감이 없는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 본 발명에 따라 이중자석과 강구를 구비한 1택감 슬라이드 입력장치의 일례를 도시하였다. 도 27에서 프레임(732)에 의해 항상 수평 방향으로 이동하는 슬라이더부(730)에는 슬라이더부를 초기 위치로 자동 복귀하기 위한 원형자석(731)과 슬라이드부에 구비된 수평입력 신호 이외의 추가적인 신호를 입력받기위한 정보판(737)및 정보판에 용이하게 신호를 주기 위한 키패드(736) 및 베이스부의 동서남북방향으로 설치된 감지부의 신호를 접지하기 위한 접지 터미널(741)을 도시하였다. 또한 베이스부에는 수평방향의 입력신호를 감지하기 위한 감지부의 감지터미널(740)과 감지터미널로 부터의 개별 방향신호를 메인보드로 전달하기 위한 감지부의 FPC(742)를 도시한다. 프레임(732)은 상기 슬라이더부가 베이스부에 항상 수평하게 이동하도록 슬라이더부와 베이스부 사이에 설치되어 있다. 이밖에 슬라이더부의 자석과 베이스부 자석 사이에서, 슬라이더부와 베이스부간의 자력에 대응하기 위한 볼 베어링(733)을 구비하였다.
도 28에서는 1택감 슬라이드 입력장치에서 이중자석과 볼베어링을 적용한 슬라이드 입력장치의 일례를 보여준다. 사용자가 북서쪽방향의 임의의 문자 “b”를 입력하면, 이중자석과 베어링 구조로 인해, 명확한 택감을 사용자가 느낄 수 있게 되고, 사용자는 문자등의 입력시 수평방향의 택감을 전달받기 전 단계(800)와 전달받은 후 단계(804)를 구분할 수 있게 된다. 만일 사용자가 북서쪽의 임의의 문자인 “b”와 북쪽의 임의의 문자인 “c”를 연속하여, 출력하고자 할 때, 사용자에 따라 BC중 B를 칠 때 4개의 조건이 나올 수 있다. 사용자는 공통적으로 수직방향의 택감(801)만을 느끼고 수평방향은 아직 택감에 이르기 전단계(800)에 머무르게 된다. 도 31에서는 본 발명에 따른 사상에 의해 베이스부에 8개의 택감을 낼수 있는 방향 감지부를 적용한 일례를 도시하였다. 본 발명에서는 이전의 2가지 일례에서는 베이스부에 4개의 감지스위치를 적용하였지만, 여기서는 사용자의 편의에 따라 8개의 감지스위치를 적용하였다. 슬라이더부에 자석을 구비하고, 베이스부에 이에 대응하는 자석을 구비한 후, 슬라이더부와 베이스부에 이에 대응하는 베어링 볼을 배치한 본 시스템에서 이중자석과 강구의 효과를 자세히 살펴본다.
도 31에 도시된 바와 같이 슬라이더 부에는 4개의 자석(850)이 배치되어 있고, 베이스부에는 이러한 슬라이더부를 항상 수평(x,y)축과 수직(z)축 모두의 방향으로 끌어 당길 수 있도록, 슬라이더부의 자석에 대응하는 4개의 자석(851)이 구비되어 있다. 여기서 본 시스템은 베이스부에 방향 감지부를 삽입하는 부분으로 볼때, 기존의 시스템과 다른 것이 없다.
다만, 여기서 일례를 따로 드는 것은 베이스부에 있는 방향 감지부의 숫자를 8개로 할 경우에는 공주거리라는 개념을 따로 고려해야 한다. 도시된 예에서 각 방향의 감지부를 작동시키는 트리거(844)는 슬라이더(845) 자체형상으로 되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 베이스 부의 감지부에 대한 방향 접지 역할을 하는 슬라이부의 대응 부위는 이전형상과 같이 터미널등의 별개 부품으로 하여, 터미널 신호 접촉식으로 될 수도 있고, 도 31과 같이 신호 접촉식이 아닌 물리적 접촉만으로, 베이스부의 신호감지를 할 수도 있는 것은 자명한 일이다. 베이스부의 방향신호 감지부는 슬라이더부의 가동으로 인해, 방향신호를 입력받고, 이에 대한 적절한 출력이 가능하다든 것을 분명히 해 둔다.
도 32에는 공주거리가 없는 상태의 8 택감 시스템의 작동형태를 도시한다.
본 발명의 효과를 자세히 알아보고자, 도 32에서는 이중자석과 베어링의 전혀 작동하지 않는다고 가정한다. 또한 도 32에서는 공주거리를 중심으로 알아보기 위해, 편의상 본 발명사상인 이중자석과 강주를 도면에서 제외시킨 점을 상기하고자 한다. 앞서 말한 바와 같이, 본 8택감 시스템은 베이스부에 방향 검출부를 구비했다는 점에서 기존에 일례로 든 2가지 시스템과 차이가 없다. 하지만, 만일 방향 검출부의 숫자를 8개로 할 경우, 공주거리라는 인자가 추가로 필요하게 된다. 본 발명의 사상을 좀더 명확히 하기 위해서, 공주거리를 자세히 살펴본다.
도 32를 참조하면, 베이스부와 프레임 위에 슬라이더를 정확히 일치시키면, 다시말해, 슬라이더가 미세처짐이 전혀 발생하지 않은 상태로 두면, 각 방향의 방향 검출부 스위치의 노브(876)와 각방향의 검출부에 대한 트리거(875)는 거의 맞닿아 있는 상태가 된다. 이 상태에서 슬라이더를 동쪽으로 이동했을 때, 북동쪽에 있는 택트스위치는 b1(874)이라는 값을 가지게 된다. 이 b1의 값으로 동쪽방향의 택트 스위치(872)뿐만 아니라, 주위의 택트스위치(871,873)도 작동을 하게된다. 따라서, 8방향 직렬식의 경우, 어느 한 방향으로 슬라이더부를 이동시킬 경우, 원하는 방향의 택트스위치 뿐만 아니라, 주위의 택트스위치 까지 모두 눌리게 됨을 도면상으로 확인 할 수 있다. 도 33에는 이러한 오작동을 피하기 위해서, 공주거리를 두어, 감지부의 노부와 트리거 사이의 거리를 둔 상태를 도시한다.
도 33을 참조하면, 공주거리를 두기 위해, 트리거면 사이의 거리인 d1(880)의 치수를 좀더 작게 변경한 것을 알 수 있다. 트리거의 치수를 줄임으로서, 트리거와 주위 택트 스위치에 여유공간(885)이 생긴다. 이러한 상태에서 슬라이더를 동쪽으로 밀면, 8개의 방향감지가 가능한 택트스위치중 진행 방향에 있는 한 개의 택트스위치(887)만 작동됨을 확인 할 수 있다. 따라서, 감지부에 구비된 방향감지용 스위치의 숫자를 8개로 할 경우에는,올바른 방향 정보 입력을 위해서, 공주거리(889)를 도입해야 하는 것을 확인할 수 있다.
다만 앞서 확인한 공주 거리는 베이스부에 방향감지용 스위치로서 8개의 감지스위치를 적용할 경우, 각각의 감지스위치의 택감 유무에 관계 없이, 이러한 공주거리는 필요하다는 것을 도 33에 도시된 그림으로 쉽게 유추할 수 있다. 이것은 다시 말해, 베이스부에 8개의 감지스위치를 적용할 경우, 이중 자석과 볼 베어링을 적용하지 않았을 때, 감지부의 개별 방향 감지수단으로써, 택트 스위치 혹은 일반 텐션 접촉식 스위치를 적용 할 때, 택트 스위치의 택감이나, 일반 텐션힘이 전혀 작동하지 않는 영역이 반드시 필요하다는 결론을 이끌어 낼 수 있게 된다.
도 36에서는 베이스부에 방향 감지용 스위치의 숫자를 8개로 구비하고, 본 발명 핵심 사상인 이중 자석과 베어링 강구가 적용되지 않았을 때, 초래할 수 있는 오작동을 살펴보고자 한다. 도 36을 참조하면, 이러한 공주거리가 도입되면, 슬라이더부는 앞서 언급한 바와 같이 이러한 공주거리로 이루어진 공주 영역(911)내에서 자유이동을 하게 된다. 이러한 자유이동은 문자입력시 사용자가 슬라이더부가 공주 영역내에서 어느 위치에 위치하는지 모른 상태에서 특정방향을 입력할 수 있는 환경을 제공하게 된다.
도 36에서 사용자는 북서쪽에 있는 글자인 B(901)자를 입력하려고 한다. 하지만, 슬라이더는 사용자의 생각과 달리 미세처짐현상으로 인하여, 공주영역의 서쪽 끝단(900)에 위치하고 있면, 사용자는 대각선 방향(912)으로 슬라이드부를 이동하면, 원하던 방향인 대각선 방향에 위치한 방향감지 신호 스위치(902)가 작동하기 전에 서쪽의 방항감지 신호스위치(903)가 먼저 작동하게 된다.
도 37은 이러한 오작동을 일으키는 공주영역에서의 미세처짐 현상을 막기위해,
베이스부에 방향감지용 감지부이외에 별도의 초기 위치용 탄성체(915)를 추가한 방식이다. 도시된 그림을 참조하면, 도시된 그림에 있는 슬라이더부의 자석과 베어링 및 베이스부의 대응자석등은 자력이 전혀 없는 일반 메탈이라고 가정한다.
이러한 가정하에서, 도시된 바와 탄성체 구조를 적용할 경우, 미세처짐 현상은 나타나지 않게 된다. 만일, 서쪽 방향 신호 입력를 위해서, 사용자가 슬라이더를 서쪽으로 슬라이드(919) 할 때, 각 방향에 한 개씩의 탄성체를 추가할 경우, 서남(918), 서(917), 서북(916)의 세 개 스프링이 압축된다. 이것은 어느 방향으로 슬라이드 동작을 하거나 동일하게 나타나므로, 이것을 그래프로 도시하면 도 38과 같다.
도 38을 참조하면, 사용자가 서쪽으로 슬라이더부를 이동시키면, 서쪽방향에 있는 방향 감지용 스위치는 공주거리(940)상에 있기 때문에, 아무런 작동력을 내지 못한다. 이에 반해, 서남,서,서북에 있는 탄성스프링은 사용자가 서쪽으로 슬라이더를 이동시키는 즉시, 탄성력이 선형적으로 증가하기 시작한다. 방향 감지용 스위치가 작동되기 전까지(941) 이미 탄성력은 크게 증가하여, 사용자의 손끝으로 전해져야 할 감지용 스위치의 택감이 제대로 전달되지 못한다. 물론, 여기서 탄성 스프링의 선형곡선의 선형 기울기가 완만하도록, 탄성체의 길이를 변경하거나, 재질을 변경할수 있다, 하지만, 슬라이드 입력장치와 같은 작은 기기에서 의 공간적 제약으로, 선형 기울기를 완만하게 하는 것은 매우 힘든 일이 될 것이다. 또한, 방향 감지용 스위치의 택감을 온전하게 사용자의 손끝에 전달하기 위해, 각 탄성체 자체의 작동력 자체를 줄일 경우, 슬라이더부의 자중에 의한 처짐을 막지 못하게 되고, 이것은 앞서 언급한 미세 처짐에 의한 오작동 확율을 높이는 현상을 반복하게 된다. 따라서, 이러한 기존 탄성체 일률적 적용을 배제하고, 베이스부의 방향 감지용 신호스위치의 숫자를 8개를 적용하는 하면서, 사용자에게 슬라이드 문자입력시 중요한 정보가 되는 택감을 전달하는 방법을 명시한다. 도 39에는 베이스 부(1201)에 슬라이드부(1202)의 수평(X,Y)축 뿐 아니라, 수직(Z)축의 초기 위치 복귀를 위해, 복귀용 자석(1200)을 구비하였다. 또한, 슬라이더부에는 복귀용 자석에 대응하는 4개의 대응자석(1203)을 구비하였다. 슬라이드부의 복귀나 작동시에 슬라이드부가 베이스부를 기준으로 수평방향으로 뒤틀리는 것을 막기 위해, 프레임(1204)을 장착한 것을 도시하였다. 또한 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석 사이에는 볼베어링을 장착하여, 슬라이더부의 자력이 슬라이더부의 들뜸현상 방지와 원활한
복귀를 위한 것이 이외에 베이스부에 과도한 압력을 주는 것을 원천적으로 방지 하게 된다.
도 35를 참조하면, 슬라이더부의 복귀로 스프링 탄성체가 아닌, 이중 자석과 볼 베어링을 적용할 때의 작동력을 도시한다. 사용자가 슬라이더를 서쪽 방향으로 이동할 때, 공주영역 (944)에서 탄성체를 적용하였을 때, 낮은 탄성력을 가졌지만, 이중 자석과 볼 베어링을 적용하면, 공주거리에서 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석사이의 거리는 가장 짧아지고, 이러한 2개의 자석 사이에 위치한 볼 베어링도 동위선상으로 되어, 양쪽의 자력을 잘 전달하게 된다. 결과적으로 베이스부의 방향감지 신호를 8개로 늘렸을 경우에 이중 자석과 볼 베어링 구조는 각 방향 감지 스위치의 택감을 요과적으로 사용자의 손끝에 전달하고, 또한, 공주영역 상에서도 높은 원점복귀력으로 터치 LCD등 다소 무거운 회로 부품을 장착한 슬라이더부까지 효과적으로 미세처짐을 방지할 수 있게 된다.
이제 일례를 통하여, 베이스부의 방향검지부 역할을 하는 스위치의 개수가 4개 일 때와 8개 일 때, 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석이 슬라이드 입려시스템에 미치는 영향을 알아보았다. 일례를 통하여, 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석이 베이스부의 방향 검지신호용 스위치의 택감 유무 및 개수에 상관없이 효과적으로 미세처짐을 막음을 확인하였다. 이제 베이스부의 자석과 슬라이더부의 자석 사이에 위치하는 볼 형상의 베어링을 알아보고자 한다. 도 40과 같이 강구가 없을 경우, 이러한 이중 자석은 슬라이더를 베이스에 당기는 역할을 하여, 이중 자석이 없을 때보다 더 마찰력이 커지게 한다. 작동력의 상승없이, 미세처짐이 가능한 영역에서 미세처짐을 방지할 수 있는 주요한 역할 이외에 의도하지 않은 면마찰력으로, 복귀 및 작동시 저항력을 만들게 된다. 볼 베어링을 도입하는 목적중 한가지는 한가지는 조작력이 없어질 때, 슬라이더를 베이스에 당기는 힘을 크게 하는 것이다. 이것은 형태상의 이유로, 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석사이의 수직상의 초기 거리가 클 때, 슬라이더부와 베이스부 자석들 사이에 볼 베어링을 넣어, 비교적 작은 사이즈의 자석을 넣어도, 충분한 미세처짐을 방지할 만큼의 자력을 유지하도록 하기 위함이다. 다른 중요한 목적중 하나는 미세영역에서의 슬라이더부의 작동시 및 복귀시 마찰력을 줄이는데 있다. 도 40을 참조하면, 슬라이더부의 자석(952)은 베이스부의 자석(951)과 인력(952)이 작용하여 서로 끌어당기게 된다. 이러한 서로 당기는 힘으로 인해 슬라이더를 수평방향으로 밀 때, 큰 마찰력이 작동하게 된다. 여기에 실제로 touch LCD나 물리키버턴이 추가될 경우, 이 마찰력은 슬라이더의 수평 방향 이동시 더 커지게 된다.
도 41은 슬라이더부와 베이스 사이에 마찰력 저감을 위해 부시(961)를 삽입한 일 례를 도시하였다. 여기서 부시를 넣은 이유는 슬라이더의 수평방향이동시 슬라이더와 베이스 사이에 생기는 마찰력을 줄이기 위함이다.
도 42에서는 슬라이더 타입 휴대폰에 사용되는 부시의 예를 도시하였다. 슬라이더부의 개패시 이 부시(972)는 작동 힌지(973)부 자체의 마찰력을 줄여주게 된다. 또한 많은 open(970),close(971)의 개폐시에도 힌지 자체의 마모등을 막아준다.
도 43을 참조하면, 부싱윗면과 슬라이더부 간의 표면이 매우 매끄러운 것(980)과 그렇치 않은 것(981)의 그림이 도시되어 있다. 그림에서 보듯, 표면이 거칠은 경우는 마찰력이 표면이 매끄러운 상태보다 큰 것은 자명하다. 여기서는 부싱이 매끄러울 경우, 마찰력을 알아본다. 하지만, 부싱의 표면이 매끄러울 경우에도 마이크로 슬립현상으로 인해 마찰력은 커지게 된다. 실제 부싱의 표면과 부싱에 대응하는 슬라이더의 표면은 아무리 연마를 하여 매끄럽게 한다고 하여도 각 대응 부의 표면 요철에 따라서, 저속 미끄러짐과 고속 미끄러짐의 불규칙한 반복을 하게 된다.
도 44에서는 이러한 마이크로 슬립이 일어나는 경우를 도시하였다. 도 44을 참고하면, 이러한 마이크로 슬립으로 인해 택감(990)은 불분명해 지게 된다. 또한 만일 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 사이에 매끈한 부싱을 적용하였다 하더라도,실제 슬라이더부가 움직이는 영역이 초기 상태로 대부분의 시간이 복귀된 상태에서 약간의 슬라이더부의 움직임이 추가되는 상태이기 때문에, 운동 마찰력보다는 정지 마찰력의 영향이 더 미치기 때문에 매끈한 면임에도 마찰력이 켜지게 된다. 하지만, 만일 여기에 강구구조가 들어갈 경우, 이러한 마찰력은 강구의 회전으로 상쇄되게 된다.
도 45를 참조하면, 수직방향 힘의 증가(995)에도, 마찰력은 강구위에 위치하는 슬라이더부와 강구 아래에 위치하는 베이스 부 사이의 점 접촉 구름저항력으로 대체되어, 수평마찰력(996)은 증가하지 않는다.
도 46에는 이러한 구름저항력에 의한 수평마찰력(1000)의 그래프를 도시한다. 여기서 마찰공차가 생기는 이유를 살펴보면, 마찰공차에는 3개의 직접적인 원인이 있음을 알게된다. 슬라이더부의 표면조도(1010), 강구의 조도(1011), 베이스부의 조도(1012)이다. 이러한 요인으로 인해, 마찰력공차(friction tolerance)가 나타난다. 하지만, 이러한 마찰력 공차는 실제 사람이 느끼는 최소 저항력(1013)과 수치상 거의 같게(1014) 나타나기 때문에 손가락 끝에서 이러한 마찰력은 느끼지 못하게 된다. 또한 손가락 힘의 과도한 힘이 추가된다 하더라도, 마찰력의 세기가 변하지 않고, 또한 마찰력의 공차에도 영향을 주지 않게 된다.
도 28에서는 본 발명의 핵심인 이중 자석과 볼 베어링의 또 다른 일례를 도시하였다. 일례에서 슬라이더부에는 4개의 자석(803)이 배치되어 슬라이더의 움직임에 따라 같이 이동을 함을 알 수 있다. 슬라이더 부에는 베이스부에 위치한 방향이동 감지부의 신호를 슬라이더의 이동에 따라 감지하도록 하는 방향신호 감지용 GND터미널(804)가 구비된 것을 알수 있다.베이스부에는 슬라이더의 이동에 따른 각 방향 도출용 감지 터미널(805) 이 동서남북에 각각 1개씩 구비되어 있는것을 확인할수 있다. 슬라이더의 수평 이동에 따라 베이스부의 방향 도출용 감지 터미널과 슬라이더부의 방향 신호 감지용 GND터미널이 접촉하여 신호를 내는 것을 확인 할 수 있다. 또한 각 슬라이더부의 자석 밑에는 베어링 볼이 있어, 슬라이더부의 이동에 따라 이동을 함을 알 수 있다.
프레임(801)은 베이스부와 아래쪽의 빗면과 윗쪽의 빗면에서 접촉하며, 도시된 프레임은 베이스부와 회전하지 않고 수평방향으로 위,아래 방향만을 이동할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 프레임(801)은 슬라이더부와 도시된 그림을 기준으로 왼쪽과 오른쪽의 빗면에서 접촉하며, 도시된 프레임은 슬라이도부와 회전하지 않고 수평방향으로 좌,우 방향만을 이동할 수 있음을 확인할수 있다. 이로 인해, 상기 프레임에 의해, 슬라이더부와 베이스부는 항상 수평하게 이동한다고 판단할 수 있다. 또한 사용자가 수평방향 입력시 미끄러지지 않고 쉽게 수평방향 입력과 수직방향 입력을 할 수 있도록 고무 키패드(811)가 도시되어 있다.
또한 고무 키패드의 입력중 수직방향에 대한 누름 정보 입력을 위한 키버턴부품(812)이 도시되어 있다. 도시된 키 버턴 부품은 수평방향입력시 슬라이더부와의 회전을 막기 위해서, 회전 방지 돌기가 총 6개 생성된 것을 알 수 있다. 4개는 키버턴부품의 외곽(812)에 형성되어 있고, 2개는 키버턴 부품의 중심부근(813)에 형성되어 있음을 확인한다. 또한 키버턴 부품의 외곽에 있는 회전방지 돌기(812)는 자체의 끝부분이 후크 형상(814)으로 되어 있어, 일단 PCB에 고정된 후로, 수직방향으로 들뜸현상 등이 원천적으로 불가능함을 유추할 수 있다. 또한 이러한 PCB는 슬라이더부와 4개소에서 PCB고정용 스크류로 단단히 고정되게 된다.
앞서 언급한 대로, 여기서 슬라이더부는 프레임에 의해 수평 방향으로 항상 이동할 수 있다. 하지만, 도 28에 도시된 누름신호 감지용 키버턴부품(815)에서 확인할수 있듯이, 본 슬라이드 입력 시스템은 한개의 신호 출력을 위해서, 누름신호와 방향신호를 모두 이용한다. 여기서 본 발명의 핵심인 슬라이더부의 자석과 베이스부의 자석 및 이에 대응하는 볼 베어링을 제거한다면, 손가락의 작용힘의 방향은 수직방향과 수평방향이 동시에 발생하여, 만일 손가락의 슬라이더의 어느 한부분에 치우쳐 수직방향힘을 누른다면, 반력으로 인해, 슬라이더는 누르는 면의 다른 면에서 들뜸이 발생할 소지가 생길수 있음은 자명한 사실이다. 다시 말해, 슬라이드 입력장치에서 이중자석과 베어링을 제거한다면, 슬라이더의 수평방향이동을 위한 프레임은 슬라이더부의 들뜸 현상을 막아주는 역활을 하지 못하게 된다.
도 47에서는 슬라이더부의 자석을 제거(1063)한 상태를 도시하였다. 슬라이더부의 자석을 제거할 경우, 슬라이더부는 쿨롱의 법칙에 따른 자석의 힘(1060)을 사용할 수 없어, 슬라이더부(1061)는 미세처짐 현상을 전혀 막을 수 없게 된다.
슬라이더부의 자석의 제거는 이러한 수평방향의 미세처짐 현상이외에 조작시 다른 문제를 야기할 수 있다. 그것은, 수직방향으로의 미세 들뜸으로 인한,오작동의 문제이다. 도 60에서는 슬라이더의 정보판(1300)상의 세번째 버턴(1301)을 수직(1302)으로 누르고, 북서쪽(1303)으로 방향을 입력하고자 할 때, 힘의 작용을 나타낸다. 감지부를 장착한 베이스부는 입력기기 자체와 고정되어 있어, 슬라이더부의 한쪽에 치우친 입력에 수직(Z축)방향으로 아무런 영향을 받지 않는다. 하지만, 슬라이더부는 수직으로 누르는 힘에 대한 반력(1304)이 생기게 된다. 이것은 슬라이드입력 모쥴이 기울어진 상태가 아닌, 지면에 수평한 상태에서도 쉽게 나타나게 된다. 이러한 반력이 나타나는 원인은 바로, 슬라이더부가 수평방향으로 어떠한 입력을 하게 될 때 반드시, 저항력을 이겨내야 하기 때문에 발생하는 것이다. 저항력이 없다면, 이론적으로나 실제적으로 이러한 반력에 의한 슬라이더의
부분 들뜸현상은 발생하지 않는다.
도 61에서 이러한 반력에 대해 살펴 보면, 사용자가 수평방향으로, 북서쪽으로 슬라이더부를 밀게 되면, 슬라이더부의 미는 힘은 수직힘(1312)과 수평힘(1311)으로 나뉘게 된다. 만일 여기서 이러한 수직힘과 수평힘에 대응하는 힘이 없다면, 슬라이더부는 들뜸현상이 나타나지 않게 된다. 하지만, 슬라이더부의 수직힘과 수평힘은 각각 택트스위치의 수평작동력(1313)과 수직작동력(1314)과 대응하게 된다. 여기서 택트스위치의 반력과 슬라이더부의 미는 힘은 대등하게 이루어질수 없고, 모멘트를 만들게 된다. 이것은 각각의 작용점이 서로의 힘을 상쇄시켜 줄 수 있는 동위상이 아니기 때문이다. 이론적으로 이러한 반력을 정확하게 상쇄시키기 위해서는 손가락의 미는 힘이 슬라이더부의 키패드위가 아닌,슬라이드 입력장치의 측면이어야 한다. 하지만, 이렇게 상쇄시키는 것은 현실적으로 대단히 어렵다고 판단 할 수 있다. 따라서,이러한 힘의 모멘트량이 슬라이드 입력시, 슬라이드 부 전체의 들뜸으로 이어지게 된다. 이러한 들뜸은 결국 오작동의 문제와 조작감의 불량으로 나타난다. 이러한 힘의 모멘트는 수평면(XY평면)상에서 작용점의 불일치로 나타나는 것이 아니라, 수직축(Z축)상에서 나타나기 때문에, 이러한 힘의 모멘트 값을 상쇄시키는 방법은, 역시 수직축(Z축)으로도 슬라이더부를 복귀시키는 방법밖에는 없다. 따라서, 이러한 슬라이더부의 부분 들뜸은 본 발명의 핵심 사상인 슬라이더부의 자석, 베이스부의 자석 및 이에 대응하는 베어링 볼의 배치로 해결될 수 있음은 자명하다.
도 48에는 1택감 방식에서 강구의 마찰 공차를 더욱 줄이기 위해 슬라이더부의 자석(1016), 강구(1019),수평이동을 위한 프레임(1015)이외에 슬라이더부의 접지면과 베이스의 접지면에 각각 서스판(1017,1018)을 삽입한 상태를 도시하였다.
도 49를 참조하면, 이중 자석 사이의 강구에 신호전달 기능을 추가하기 위해 금도금을 한 경우이다. 물론, 금도금 이외에 베어링 자체를 구리등으로 하여 접촉저항을 낮출수 있다. 구리볼(1021)은 수직입력 신호를 Keypad PCB 뒷면에 있는 도금 패드(1020)를 통해, 메인 PCB(1022)에 전달 한다. 도 49에서 Keypad PCB뒷면(1020)은 구리 강구에 신호전달을 용이하게 하기 위해 금도금이 되어 있다. 또한 강구와 닿는 맞은편 main PCB전면부에도 금도금이 되어 있어, Keypad PCB의 수직신호가 FPC등의 연결선 없이 곧바로 main PCB에 전달될 수 있다. 이로 인해 작업공정을 단순화할 수 있다.
도 50에는 트레이(1031)에 삼차원 키패드 모쥴(1030)을 담은 상태를 도시한다. 삼차원키패드의 슬라이더부는 자유이동이 가능해야 하기때문에, 다른 제품들 처럼 스크류나 양면 테이프등을 완전 고정하는 것이 불가능하다. 따라서 양산라인에서 Sub-Assy상태로 이동중에 슬라이더부가 빠질 위험이나 부품의 정렬이 틀어 질 수 있다. 또한 이동중의 작은 충격으로 슬라이더부(1033)의 베어링(1034)이나, 택트스위치(1035)등이 빠져나올 수 있다. 이중 자석과 강구를 사용하면, 작은 손가락힘으로 슬라이더를 베이스부에 탈부착할 수 있어, 라인에서 트래이에 보관하여, 다른 작업장으로 쉽게 옮기는 것이 가능하다. 하지만, 라인 작업뿐 아니라, 다른 부분에서도 이러한 이중 자석 체결의 장점을 쉽게 응용할 수 있음은 자명하다.
도 52에는 동서남북 각 방향에 터미널이 각각 2개씩 배치된 1택감 슬라이드 입력장치를 도시한다. 도 52를 참조하면, 북쪽(1052)방향의 터미널 수가 저속(1055),고속(1056) 각각 2개가 있음을 확인할 수 있다. 터미널 사이에 수평적으로 서로 다른 gap(1053,1054)이 있어 살짝 누를 때와 세게 누를 때, 신호가 달라짐을 확인한다. 여기서는 2개의 터미널을 사용하였지만, 각 방향에 대치되는 터미널 수와 gap의 값에 따라 마우스커서의 이동제어 및 문자처리를 더욱 세밀하게 할 수 있음은 자명하다. 본 발명은 단순한 자석을 슬라이더부와 베이스부에 각각 장착하고, 그 사이에 강구를 배치하여, 미세처짐을 막고, 이로 인해 정확한 문자입력을 수행하도록 할수 있다. 본 발명의 실시 예들을 적용하면, 입력기기의 크기를 쉽게 줄일수 있고, 조립과정을 단순화시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한 서로 끌어당기는 자석의 성질을 추가적인 전력 소비없이 항상 이용할 수 있으므로, 리모컨이나 휴대폰, 스마트폰과 같이 점차 배터리의 사용량이 중요해지는 IT기기에서 전력 소비량을 최소로 할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 실시 예들은 이중자석의 성질을 대체 할 수 있는 다른 물질로 대체가 가능하다. 본 발명의 실시 예들이 슬라이더부의 자석을 베이스부의 자석이 끌어당길수 있는 저렴한 철과 같은 물질로 대체할 경우, 혹은 베이스부의 자석을 슬라이더부의 자석이 끌어당길수 있는 저렴한 철과 같은 물질로 대체할 경우, 제조상의 단가 절감이 가능하다. 이중 자석과 강구를 구비한 슬라이드 입력장치의 적용 대상에는 모든 종류의 입력기기가 포함될 수 있다. 예컨데, 인터넷이 가능한 TV에서 인터넷 검색 및 메일작성을 위한 문자입력가능 리모콘용 키패드, SNS등 문자메세지 전송이 가능한 스마트폰용 키패드, 문서작성 및 마우스 제어를 위한 테블릿 PC용 키패드등이 포함될수 있다. 또한 이중 자석과 강구로 인해 정밀한 제어가 가능함으로써, 가정용 게임등에 특화된 키패드로 활용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자력이 두 자력 발생 대상 사이의 거리에 따라 달라진다는 점을 이용함으로써, 실제 동작시점에서 자력이 약화되어 전체 동작력곡선의 영향을 최소화시킬 수 있고, 이로 인해 사용자로 하여금 선명한 택감을 손끝에 전달하여, 항상 오동작 없이 정확한 슬라이드 입력을 가능하게 한다.
또한, 슬라이드 모쥴 자체를 조립라인에서 운반하거나, 리모콘등을 뒤집어 들 때 등은 작동이 이루어지지 않아, 두 개의 자석 혹은 두개의 자력 발생 대상 사이의 자력이 극대화되어, 슬라이더 부가 베이스부에서 이탈되어 재조립이나, 수평베어링등의 부품손실 등의 문제를 획기적으로 개선할 수 있다.
또한 코일스프링이나 리프 스프링과 같은 복잡한 형상이 아니라, 단순한 형상의 자석과 강구만을 이용하여 미세처짐을 방지하므로, 슬라이드 장치의 단일 모쥴화,소형화 및 경량화를 달성할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 다양한 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 실시 예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적인 기술적인 사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 자명하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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101: 동쪽 슬라이드 입력방향
102: 수직입력 버턴
103: 수직입력용 dome
104: 택트스위치
107: 수직입력축
108: 수평방향 입력축의 하나인 x축
109: 수평방향 입력축의 하나인 y축
110: 수평축 및 수직축 입력이 모두 가능한 버턴
120: 수직입력용 dome
121: 수직입력 정보에 관한 신호를 정보처리 장치에 전달하는 fpc cable
125: 수직입력을 용이하게 하기 위한 물리키
126: 물리키의 수직입력정보전달과 베이스부의 8방향 신호를 만들기위한
동서남북 기본방향신호를 생성하는 GND터미널을 포함하는 회로기판.
127: 수직입력용 메탈돔 및 실리콘 돌기
130: GND 터미널을 포함하는 슬라이더부
131: 슬라이더부가 처짐이 발생한 상태
132: 슬라이더부의 처짐량
133: 슬라이더의 단면 형상
134: 처짐이 발생했을 때 슬라이더의 단면 형상
135: 처짐량을 보여주는 단면형상
136: 슬라이더부의 큰 처짐을 막아주는 역할을 하는 택트스위치의 작동력
137: 슬라이더부의 큰 처짐을 막아주는 역할을 하는 택트스위치의 작동력
138: 슬라이더부에 위치한 미그네틱
139: 베이스부에 위치한 마그네틱
140: 베이스부와 슬라이더부 사이에 위치한 볼 형상의 베어링
141: 세로방향의 정렬 불일치
142: 가로방향의 정렬 불일치
149: 양산키패드에 적용된 들뜸방지 서스의 단품형상
150: 통상적인 일축키패드를 포함하는 핸드폰
151: 수직방향의 누르는 힘
152: 수직방향 입력을 대응하는 물리키
153: 수직방향 작동 stroke
155: 키패드가 위로 미세하게 들뜨는 현상을 막아주는 서스
156: dome의 복귀력
160: 양산키패드에 적용된 들뜸방지 서스구조
161: 수평방향 처짐량
162: 수평방향 처짐량
171: 슬라이드 버턴과 케이스 사이의 gap을 외관상 혼란을 주어 회피하기위한 에칭
172: 에칭의 균일한 홀
201: 수직방향입력 및 수평방향 입력을 대응하는 물리키
202: 회로 PCB중 dome의 작동에 대한 신호생성을 위한 패드
203: 회로 PCB
204: 슬라이더부의 모서리
205: 마찰력을 없애기위해 도입한 볼 형상의 베어링
211: 수평방향 부분 작동스위치
221: 북서쪽 입력방향
222: 북서쪽 입력방향에 할당된 문자
223: 수직입력 방향 신호를 담당하는 회로기판
224: 회로기판 상의 수직입력 대응 패드
321: 단면을 보기위한 절개방향
323: 서쪽 작동스위치
324: 북쪽 작동스위치
320: 절개선
326: 남쪽 작동스위치
325: 동쪽 작동스위치
330: 이동전 슬라이더부
331: 이동후 슬라이더부
341: 베이스
342: 강구
343: 슬라이더
344: 강구자체의 미끄러짐 손실이 없을 때 강구에 대한 슬라이더의 이동량
345: 강구자체의 미끄러짐 손실이 없을 때 강구에 대한 베이스의 이동량
346: 자력이 전혀없는 슬라이더부 철판핀
347: 자력이 전혀없는 베이스부의 철판핀
348: 프레임
380: 슬라이드 입력장치에서 작동력 그래프
381: 슬라이드 입력장치에서 복귀력 그래프
382: 미세처짐이 일어나는 구간
383: 최대 작동력 포인트
384: 미세처짐 구간에서 작동력의 힘
385: 최대 작동력 포인트의 힘
386: 최대 작동력 이후 작동력이 급격하게 줄어 최소작동력이 되는 포인트
390: 외부의 누르는 힘
391: 복원되는 힘
392: 우레탄 돌기가 추가된 돔 스위치
393: 외부의 누르는 힘에 대응하는 힘
480: 예상 처짐량
481: 실제처짐량
482: 작동력 곡선
483: 복귀력 곡선
485: 최대작동력
484: 최대작동력 이후 최소작동력 포인트
502: 터치 LCD부의 1번키 영역
503: LCD 슬라이더부의 마그네틱
504: 강구
510: 미세처짐을 막기위해 도입한 스프링
540: 작동력 곡선
544: 최대 작동력 포인트
545: 최대 작동력 포인트 이후 최소 작동력 포인트
546: 스프링의 선형 그래프
547: 택트스위치의 최대 작동력 포인트에서의 스프링 작동력
548: 택트스위치의 최대 작동력이후 최소작동력 포인트에서의 스프링 작동력
549: 택트스위치 작동력 곡선과 스프링의 작동력 그래프를 합친상태
563: 택트스위치 작동력 곡선에서 최대 작동력
564: 택트스위치 작동력 이후 최소 작동력
580: 슬라이더부의 자석
581: 베이스부의 자석
582: 슬라이더부와 베이스부사이에 위치한 강구
583: 작동스위치
600: 동쪽 터미널 신호
601: 남쪽 터미널 신호
603: 4접지 조합식 구조에 미세처짐 방지를 위해 장착한 스프링
610: 수직,수평 정보처리 장치 내에서 임의 판단한 문자입력 의도 그룹
611: 문자입력시 입력의도와 다른 오타가 나온 경우
612: 북서쪽에 할당된 문자
613: 북쪽 슬라이드 방향
622: 작동후의 슬라이더부
623: 베이스부
621: 베이스부의 자석
620: 슬라이더부의 자석
624: 프레임
705 :택트스위치의 최대작동점이후 최소작동점
710 :자력의 크기를 나타내는 화살표
711 :택트스위치 작동력 및 이중자석과 강구의 자력
에 대한 합력을 나타내는 그래프
723 :작동택감
724 :스프링을 적용하였을 때 미세처짐 발생 영역에서의 초기작동력
726 :이중자석과 강구를 적용하였을 때 미세처짐 발생 영역에서의 초기작동력
730 :슬라이더부
731 :슬라이더부의 원형자석
732 :프레임
733: 강구
734 :택트스위치
800 :수평방향의 택감을 느끼지 전단계
801 :수직입력을 담당하는 돔
802 :택트스위치
803 :북서쪽 방향을 나타내는 화살표
804 :수평방향의 택감을 느끼는 단계
810 :수평방향의 택감을 느끼는 한계선
811 : 의도한 B값을 출력하기위한 입력정보
840 : 각 수평방향의 택트스위치
844 : 8접지 직렬식 구조의 트리거
845 : 슬라이더
846 :베이스
847 : 프레임
870 :베이스부와 슬라이더부간 조립이 이루어지기 위한
최소 조립공차
871 :북동쪽 작동스위치
872 :동쪽 작동스위치
873 :남동쪽 작동스위치
875 :트리거의 최외각부
880 :트리거의 치수
885 :트리거와 택트스위치 사이의 여유공간
886 :북동쪽 택트스위치
887 :동쪽 택트스위치
888 :남동쪽 택트스위치
890 :총작동거리
889 :공주거리
891 :작동 택트스위치
900 : 한 개만 작동된 서쪽의 작동스위치
901 : 한 개만 작동된 북서쪽의 작동스위치
910 : 트리거와 닿아있는 상태의 서쪽 방향의 작동스위치
911 : 작동된 서쪽 방향의 작동스위치
912 : 북서쪽 입력방향
930 : 서쪽 공주거리 한계영역
941 : 수직입력 방향의 작동력 그래프에서 작동력 증가구간
942 : 수직입력 방향의 작동력 그래프에서 작동력 감소구간
943 : 미세처짐구간에서의 스프링 탄성작동력
944 : 큰폭으로 감소한 자력에 인해 변형된 최종 작동력곡선
950 : 슬라이더부의 자석
951 : 베이스부의 자석
952 : 이중자석으로 인해 발행하는 인력의 크기
955 : 이중자석과 강구를 적용한 시스템에서 최종 작동력곡선의 작동력 증가구간
956 : 이중자석과 강구를 적용한 시스템에서 최종 작동력곡선의 작동력 감소구간
960 : 물리 버턴
961: 마찰력 저감을 위해 도입한 부시
970 : 열린 상태에서의 힌지부
971:닫힌 상태에서의 힌지부
973 :힌지부
972 :힌지부에 적용된 부싱
980 :매끄러운 표면을 갖는 부싱
981 :거친 표면을 갖는 부싱
990 :마이크로 슬립에 의한 최종 작동력곡선
995 :버턴을 누르는 수직입력힘
996 :슬라이더부 및 강구의 이동방향
1000 :수평마찰력
1010 :표면조도
1011 :강구조도
1012 :베이스조도
1013 :강구의 구름저항에 의해 나타나는 최소 저항력
1014 :최소 저항력에 대한 이상적 그래프(직선)
1016 :슬라이더부의 자석
1017 :슬라이더부에 적용된 SUS계열의 박막판
1018 :베이스부에 적용된 SUS계열의 박막판
1019 :강구
1020 : KEYPAD PCB 후면부에 적용된 금도금영역
1021 :신호전달기능을 겸하는 구리강구
1022 : MAIN PCB전면부에 적용된 금도금 영역
1031 : 트래이
1033 :슬라이더부
1034 :베어링
1035 :택트스위치
1040 :마우스 왼쪽 버턴
1041 :마우스 오른쪽 버턴
1042 :마우스
1043 :북쪽 입력방향
1052 :북쪽 수평입력방향
1053 :GND와 터미널사이의 좁은 간격
1054 :GND와 터미널사이의 넓은 간격
1055 :저속 터미널
1056 :고속 터미널
1061 :슬라이더부
1060 :쿨롱의 법칙에 따른 이중자석 사이의 자력변화
1080 :슬라이더부에 장착된 GND 터미널
102: 수직입력 버턴
103: 수직입력용 dome
104: 택트스위치
107: 수직입력축
108: 수평방향 입력축의 하나인 x축
109: 수평방향 입력축의 하나인 y축
110: 수평축 및 수직축 입력이 모두 가능한 버턴
120: 수직입력용 dome
121: 수직입력 정보에 관한 신호를 정보처리 장치에 전달하는 fpc cable
125: 수직입력을 용이하게 하기 위한 물리키
126: 물리키의 수직입력정보전달과 베이스부의 8방향 신호를 만들기위한
동서남북 기본방향신호를 생성하는 GND터미널을 포함하는 회로기판.
127: 수직입력용 메탈돔 및 실리콘 돌기
130: GND 터미널을 포함하는 슬라이더부
131: 슬라이더부가 처짐이 발생한 상태
132: 슬라이더부의 처짐량
133: 슬라이더의 단면 형상
134: 처짐이 발생했을 때 슬라이더의 단면 형상
135: 처짐량을 보여주는 단면형상
136: 슬라이더부의 큰 처짐을 막아주는 역할을 하는 택트스위치의 작동력
137: 슬라이더부의 큰 처짐을 막아주는 역할을 하는 택트스위치의 작동력
138: 슬라이더부에 위치한 미그네틱
139: 베이스부에 위치한 마그네틱
140: 베이스부와 슬라이더부 사이에 위치한 볼 형상의 베어링
141: 세로방향의 정렬 불일치
142: 가로방향의 정렬 불일치
149: 양산키패드에 적용된 들뜸방지 서스의 단품형상
150: 통상적인 일축키패드를 포함하는 핸드폰
151: 수직방향의 누르는 힘
152: 수직방향 입력을 대응하는 물리키
153: 수직방향 작동 stroke
155: 키패드가 위로 미세하게 들뜨는 현상을 막아주는 서스
156: dome의 복귀력
160: 양산키패드에 적용된 들뜸방지 서스구조
161: 수평방향 처짐량
162: 수평방향 처짐량
171: 슬라이드 버턴과 케이스 사이의 gap을 외관상 혼란을 주어 회피하기위한 에칭
172: 에칭의 균일한 홀
201: 수직방향입력 및 수평방향 입력을 대응하는 물리키
202: 회로 PCB중 dome의 작동에 대한 신호생성을 위한 패드
203: 회로 PCB
204: 슬라이더부의 모서리
205: 마찰력을 없애기위해 도입한 볼 형상의 베어링
211: 수평방향 부분 작동스위치
221: 북서쪽 입력방향
222: 북서쪽 입력방향에 할당된 문자
223: 수직입력 방향 신호를 담당하는 회로기판
224: 회로기판 상의 수직입력 대응 패드
321: 단면을 보기위한 절개방향
323: 서쪽 작동스위치
324: 북쪽 작동스위치
320: 절개선
326: 남쪽 작동스위치
325: 동쪽 작동스위치
330: 이동전 슬라이더부
331: 이동후 슬라이더부
341: 베이스
342: 강구
343: 슬라이더
344: 강구자체의 미끄러짐 손실이 없을 때 강구에 대한 슬라이더의 이동량
345: 강구자체의 미끄러짐 손실이 없을 때 강구에 대한 베이스의 이동량
346: 자력이 전혀없는 슬라이더부 철판핀
347: 자력이 전혀없는 베이스부의 철판핀
348: 프레임
380: 슬라이드 입력장치에서 작동력 그래프
381: 슬라이드 입력장치에서 복귀력 그래프
382: 미세처짐이 일어나는 구간
383: 최대 작동력 포인트
384: 미세처짐 구간에서 작동력의 힘
385: 최대 작동력 포인트의 힘
386: 최대 작동력 이후 작동력이 급격하게 줄어 최소작동력이 되는 포인트
390: 외부의 누르는 힘
391: 복원되는 힘
392: 우레탄 돌기가 추가된 돔 스위치
393: 외부의 누르는 힘에 대응하는 힘
480: 예상 처짐량
481: 실제처짐량
482: 작동력 곡선
483: 복귀력 곡선
485: 최대작동력
484: 최대작동력 이후 최소작동력 포인트
502: 터치 LCD부의 1번키 영역
503: LCD 슬라이더부의 마그네틱
504: 강구
510: 미세처짐을 막기위해 도입한 스프링
540: 작동력 곡선
544: 최대 작동력 포인트
545: 최대 작동력 포인트 이후 최소 작동력 포인트
546: 스프링의 선형 그래프
547: 택트스위치의 최대 작동력 포인트에서의 스프링 작동력
548: 택트스위치의 최대 작동력이후 최소작동력 포인트에서의 스프링 작동력
549: 택트스위치 작동력 곡선과 스프링의 작동력 그래프를 합친상태
563: 택트스위치 작동력 곡선에서 최대 작동력
564: 택트스위치 작동력 이후 최소 작동력
580: 슬라이더부의 자석
581: 베이스부의 자석
582: 슬라이더부와 베이스부사이에 위치한 강구
583: 작동스위치
600: 동쪽 터미널 신호
601: 남쪽 터미널 신호
603: 4접지 조합식 구조에 미세처짐 방지를 위해 장착한 스프링
610: 수직,수평 정보처리 장치 내에서 임의 판단한 문자입력 의도 그룹
611: 문자입력시 입력의도와 다른 오타가 나온 경우
612: 북서쪽에 할당된 문자
613: 북쪽 슬라이드 방향
622: 작동후의 슬라이더부
623: 베이스부
621: 베이스부의 자석
620: 슬라이더부의 자석
624: 프레임
705 :택트스위치의 최대작동점이후 최소작동점
710 :자력의 크기를 나타내는 화살표
711 :택트스위치 작동력 및 이중자석과 강구의 자력
에 대한 합력을 나타내는 그래프
723 :작동택감
724 :스프링을 적용하였을 때 미세처짐 발생 영역에서의 초기작동력
726 :이중자석과 강구를 적용하였을 때 미세처짐 발생 영역에서의 초기작동력
730 :슬라이더부
731 :슬라이더부의 원형자석
732 :프레임
733: 강구
734 :택트스위치
800 :수평방향의 택감을 느끼지 전단계
801 :수직입력을 담당하는 돔
802 :택트스위치
803 :북서쪽 방향을 나타내는 화살표
804 :수평방향의 택감을 느끼는 단계
810 :수평방향의 택감을 느끼는 한계선
811 : 의도한 B값을 출력하기위한 입력정보
840 : 각 수평방향의 택트스위치
844 : 8접지 직렬식 구조의 트리거
845 : 슬라이더
846 :베이스
847 : 프레임
870 :베이스부와 슬라이더부간 조립이 이루어지기 위한
최소 조립공차
871 :북동쪽 작동스위치
872 :동쪽 작동스위치
873 :남동쪽 작동스위치
875 :트리거의 최외각부
880 :트리거의 치수
885 :트리거와 택트스위치 사이의 여유공간
886 :북동쪽 택트스위치
887 :동쪽 택트스위치
888 :남동쪽 택트스위치
890 :총작동거리
889 :공주거리
891 :작동 택트스위치
900 : 한 개만 작동된 서쪽의 작동스위치
901 : 한 개만 작동된 북서쪽의 작동스위치
910 : 트리거와 닿아있는 상태의 서쪽 방향의 작동스위치
911 : 작동된 서쪽 방향의 작동스위치
912 : 북서쪽 입력방향
930 : 서쪽 공주거리 한계영역
941 : 수직입력 방향의 작동력 그래프에서 작동력 증가구간
942 : 수직입력 방향의 작동력 그래프에서 작동력 감소구간
943 : 미세처짐구간에서의 스프링 탄성작동력
944 : 큰폭으로 감소한 자력에 인해 변형된 최종 작동력곡선
950 : 슬라이더부의 자석
951 : 베이스부의 자석
952 : 이중자석으로 인해 발행하는 인력의 크기
955 : 이중자석과 강구를 적용한 시스템에서 최종 작동력곡선의 작동력 증가구간
956 : 이중자석과 강구를 적용한 시스템에서 최종 작동력곡선의 작동력 감소구간
960 : 물리 버턴
961: 마찰력 저감을 위해 도입한 부시
970 : 열린 상태에서의 힌지부
971:닫힌 상태에서의 힌지부
973 :힌지부
972 :힌지부에 적용된 부싱
980 :매끄러운 표면을 갖는 부싱
981 :거친 표면을 갖는 부싱
990 :마이크로 슬립에 의한 최종 작동력곡선
995 :버턴을 누르는 수직입력힘
996 :슬라이더부 및 강구의 이동방향
1000 :수평마찰력
1010 :표면조도
1011 :강구조도
1012 :베이스조도
1013 :강구의 구름저항에 의해 나타나는 최소 저항력
1014 :최소 저항력에 대한 이상적 그래프(직선)
1016 :슬라이더부의 자석
1017 :슬라이더부에 적용된 SUS계열의 박막판
1018 :베이스부에 적용된 SUS계열의 박막판
1019 :강구
1020 : KEYPAD PCB 후면부에 적용된 금도금영역
1021 :신호전달기능을 겸하는 구리강구
1022 : MAIN PCB전면부에 적용된 금도금 영역
1031 : 트래이
1033 :슬라이더부
1034 :베어링
1035 :택트스위치
1040 :마우스 왼쪽 버턴
1041 :마우스 오른쪽 버턴
1042 :마우스
1043 :북쪽 입력방향
1052 :북쪽 수평입력방향
1053 :GND와 터미널사이의 좁은 간격
1054 :GND와 터미널사이의 넓은 간격
1055 :저속 터미널
1056 :고속 터미널
1061 :슬라이더부
1060 :쿨롱의 법칙에 따른 이중자석 사이의 자력변화
1080 :슬라이더부에 장착된 GND 터미널
Claims (16)
- 슬라이드 입력 장치에 있어서,
베이스;
사용자 조작에 의해 상기 베이스의 수평면에 평행 이동되는 슬라이더;
상기 슬라이더가 상기 베이스에 대해 평행 이동되도록 지지하는 프레임;
이격적으로 상기 베이스에 장착되는 복수의 제1 자석을 포함하는 제1 자력부;
기준 위치에서 상기 베이스에 장착된 각각의 제1 자석에 대응되도록 상기 슬라이더에 이격적으로 장착되는 복수의 제2 자석을 포함하는 제2 자력부; 및
상기 베이스와 상기 슬라이더 사이에 배치되는 복수의 볼 베어링을 포함하되,
상기 베이스 및 상기 슬라이더 중 하나 이상에는 상기 슬라이더의 수평 방향 이동에 따른 위치 검출을 위한 복수의 방향신호 검출부가 구비되고,
상기 슬라이더가 평행 이동되기 이전 및 평행 이동 후 복귀된 상기 기준 위치에서 각각 대응되도록 배치된 제1 자석과 제2 자석은 무게 중심이 수직선상에 위치하도록 각각 배치되고, 각각 대응되는 제1 자석과 제2 자석의 사이에는 상기 슬라이더의 평행 이동 및 복귀시 마찰력을 감소시키기 위한 하나 이상의 볼 베어링이 개재(介在)되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항에 있어서,
각각 대응되는 제1 자석과 제2 자석의 사이에 하나의 볼 베어링이 개재(介在)되도록 배치되는 경우, 상기 기준 위치에서 각각 대응되는 제1 자석, 제2 자석 및 볼 베어링의 무게 중심은 하나의 수직선 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 복수의 방향신호 검출부는 상기 슬라이더의 수평 방향 이동에 대한 검출 신호를 출력하기 위해, 동쪽, 서쪽, 남쪽, 북쪽, 북동쪽, 북서쪽, 남동쪽, 남서쪽 방향 중 4개 이상의 방향으로 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 베이스는 상기 슬라이더의 수평 방향 이동에 따른 위치 검출을 위한 복수의 방향신호 검출부를 구비하고,
상기 슬라이더는 상기 슬라이더의 수평 방향 이동에 상응하는 방향신호 검출부를 감지하여 검출신호를 출력하기 위한 검출 터미널을 구비하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1 자석 및 상기 제2 자석은 상기 볼 베어링의 너비보다 상대적으로 좁은 너비를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 슬라이더가 평행 이동되어 상기 제1 자석과 상기 제2 자석의 무게 중심이 하나의 수직선상에 위치되지 않도록 이동된 상태에서, 상기 슬라이더의 평행 이동을 위한 사용자 조작이 제거되면 각각 대응되도록 배치된 제1 자석과 제2 자석 간의 자력 및 상기 볼 베어링의 마찰력 저감에 의해 상기 슬라이더는 상기 기준 위치로 복귀되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 슬라이더는 수직 입력 정보의 검출을 위해, 터치패드, 터치 스크린, PCB(Printed Circuit Board), FPC(Flexible Printed Circuit) 중 어느 하나 이상으로 구성된 정보판을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 정보판의 상부에는 사용자 조작에 따른 수직 입력정보의 검출을 위해, 키 버턴 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 8항에 있어서,
상기 정보판은 사용자의 터치 여부를 감지하는 터치 감지부를 포함하되,
상기 터치 감지부는 사용자 조작에 따른 사용 정보를 디스플레이하기 위한 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 볼 베어링은 상기 슬라이더에 구비된 PCB기판과 상기 베이스 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 볼 베어링은 상기 슬라이더와 상기 베이스에 각각 구비된 PCB기판 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 제1 자력부 및 상기 제2 자력부 각각은 포함된 제1 자석 또는 제2 자석 각각을 내부에 수용하기 위한 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 슬라이드 입력 장치에 있어서,
상호 이격된 복수의 위치 각각에 장착되는 제1 자력 부재를 포함하는 베이스;
기준 위치에서 상기 베이스에 장착된 각각의 제1 자력 부재에 대응되는 복수의 위치 각각에 장착되는 제2 자력 부재를 포함하고, 사용자 조작에 의해 상기 베이스의 수평면에 평행 이동되는 슬라이더;
상기 슬라이더가 상기 베이스에 대해 평행 이동되도록 지지하는 프레임; 및
상기 베이스와 상기 슬라이더 사이에 배치되는 복수의 볼 베어링을 포함하되,
상기 제1 자력 부재 각각과 상기 제2 자력 부재 각각은 자석 또는 자석이 발생시키는 인력(引力)에 반응하는 자력 반응 부재이고,
상기 베이스 또는 상기 슬라이더의 상기 제1 자력 부재 및 상기 제2 자력 부재의 장착을 위한 각 장착 위치에는 상기 자석 또는 상기 자력 반응 부재가 장착되되, 대응되는 장착 위치 각각에서의 상기 제1 자력 부재 및 상기 제2 자력 부재 중 하나 이상은 자석으로 장착되며,
상기 베이스가 수평면에 평행하게 위치된 경우, 상기 슬라이더가 평행 이동되기 이전 및 평행 이동 후 복귀된 상기 기준 위치에서 각각 대응되도록 배치된 제1 자력 부재의 자력(磁力) 중심과 제2 자력 부재의 자력 중심이 수직선상에 위치하도록 각각 배치되고, 각각 대응되는 제1 자력 부재와 제2 자력 부재의 사이에는 상기 슬라이더의 평행 이동 및 복귀시 마찰력을 감소시키기 위한 하나 이상의 볼 베어링이 개재(介在)되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 14항에 있어서,
상기 자력 반응 부재는 자석이 발생시키는 인력에 의해 반응되는 금속 재질의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
- 제 1항 또는 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼 베어링은 사용자 조작에 따른 상기 슬라이더의 평행 이동 및 상기 기준 위치로의 복귀 과정에서 상기 슬라이더의 이동 및 복귀 방향에 상응하여 상기 베이스의 상부 표면을 따라 위치 이동될 수 있도록 비고정 상태로 개재되는 것을 특징으로 하는 슬라이드 입력 장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020120154292A KR101499614B1 (ko) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | 이중 자석과 볼 베어링을 이용하여 미세처짐과 오타를 방지하는 슬라이드 입력장치. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120154292A KR101499614B1 (ko) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | 이중 자석과 볼 베어링을 이용하여 미세처짐과 오타를 방지하는 슬라이드 입력장치. |
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|---|---|
| KR20140084634A KR20140084634A (ko) | 2014-07-07 |
| KR101499614B1 true KR101499614B1 (ko) | 2015-03-09 |
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ID=51734481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120154292A KR101499614B1 (ko) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | 이중 자석과 볼 베어링을 이용하여 미세처짐과 오타를 방지하는 슬라이드 입력장치. |
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Citations (4)
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| KR20030010400A (ko) * | 2001-07-27 | 2003-02-05 | 삼성전자주식회사 | 원 키 데이터 입력 장치 및 이를 채용한 휴대용 단말기 |
| JP2007052777A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-03-01 | Samsung Electronics Co Ltd | 摺動方式の入力装置及び前記入力装置を備えた携帯用機器 |
| KR20100005872A (ko) * | 2008-07-08 | 2010-01-18 | 정세운 | 키 입력 유닛을 구비한 디지털 처리 장치 및 키 입력 방법 |
| KR20120103670A (ko) * | 2009-12-10 | 2012-09-19 | 애플 인크. | 힘 센서들 및 작동기 피드백을 갖는 터치 패드 |
-
2012
- 2012-12-27 KR KR1020120154292A patent/KR101499614B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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