KR101773032B1 - 다기능 복합 입력 장치 - Google Patents

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KR101773032B1
KR101773032B1 KR1020160112581A KR20160112581A KR101773032B1 KR 101773032 B1 KR101773032 B1 KR 101773032B1 KR 1020160112581 A KR1020160112581 A KR 1020160112581A KR 20160112581 A KR20160112581 A KR 20160112581A KR 101773032 B1 KR101773032 B1 KR 101773032B1
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나경두
이상훈
백인규
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한국알프스 주식회사
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Abstract

하부 케이스에 대한 회전체의 회전과 사용자의 터치 인식, 그리고 누름 조작을 통해 디스플레이 장치에 나타난 그래픽 객체 선택 및 다양한 실행명령을 입력할 수 있는 다기능 복합 입력 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치는, 환형의 다이얼 노브와 다이얼 노브의 하부면에 결합되며 레일 가이드를 다이얼 노브와의 사이에 구속시키는 환형의 레일 로커를 포함하며 하부 케이스에 대해 회전 운동하는 회전부, 하부 케이스와 다이얼 노브와 레일 로커의 사이에 설치되고 상기 하부 케이스에 고정되어 상기 회전부의 고정축이 되는 레일 가이드를 포함하는 고정부, 다이얼 노브의 중심부 개구를 통해 외부에 노출되는 터치면에 사용자의 터치가 입력되는 터치 노브와 터치 노브 하부의 기판에 패터닝되고 사용자 터치를 인식하는 전극 패턴을 포함하는 터치 입력부 및 전극 패턴을 형성한 터치 인식면에 상기 터치 노브가 부착 고정되고 레일 가이드를 통해 하부 케이스의 수용공간에 부양된 상태로 결합되는 기판 및 기판 하부면에 실장되며 전극 패턴의 출력 값으로부터 터치 좌표를 인식하는 터치 IC와 다이얼 노브의 회전 변위를 검출하는 하나 이상의 검출 스위치(Detector switch)로 구성된 PBA(Printed Board Assembly)부를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

다기능 복합 입력 장치{Multifunctional composite input device}
본 발명은 다기능 복합 입력 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 회전체의 회전과 사용자의 터치 인식, 그리고 누름 조작을 통해 디스플레이 장치에 나타난 그래픽 객체 선택 및 실행을 비롯해 다양한 실행명령을 입력할 수 있는 다기능 복합 입력 장치에 관한 것이다.
터치 기반의 OS(Operate System, 운영체제)를 가진 네비게이션, 오디오, 비디오, 트립 기능 등이 통합된 차량용 통합 AV 시스템에서 터치 없이 다양한 기능을 하나의 스위치를 통해 조작 가능하게 하는 다기능 복합 입력 장치가 알려져 있다. 다기능 복합 입력 장치는 그래픽 객체를 선택할 수 있도록 UI(User interface)와 연동을 위한 조작장치이다.
다기능 복합 입력 장치는, 회전, 터치, 누름 또는 전후좌우 이동 조작을 통해 원하는 기능수행명령을 입력하고, 입력된 신호로부터 사용자가 의도한 동작을 인식하여 디스플레이 화면의 포인팅 세그먼트를 움직이게 하거나, 포인팅 세그먼트를 통해 디스플레이 화면의 선택 가능한 그래픽 객체를 선택하여 실행명령을 출력한다.
도 1에는 회전, 터치, 누름 입력을 기반으로 하여 객체를 선택하고 실행명령을 출력하는 종래 다기능 복합 입력 장치의 개략 단면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 종래 다기능 복합 입력 장치는, 다이얼 노브(100)를 통한 회전 입력과 터치 노브(200)를 통한 터치 입력, 그리고 다이얼 노브(100)나 터치 노브(200)를 통한 누름 입력을 통해 화면에 나타난 객체를 선택하고 실행명령을 출력한다. 이때 객체 선택을 위한 이동 입력과 객체 선택 및 기능 실행을 위한 입력은 각각 독립적으로 수행되거나 둘 이상의 입력이 동시에 수행될 수 있다.
다이얼 노브(100)를 통한 회전 입력은 일반적으로 가변 저항을 이용하거나 도면의 예시와 같은 포토 센서(Photo sensor, 350)를 적용하여 구현될 수 있으며, 터치 노브(200)를 통한 터치 입력은 터치 노브(200)의 터치면을 터치했을 때 정전용량의 변화로부터 터치 PBA(Printing Board Assembly, 400)가 사용자의 터치 위치를 인식하는 원리로부터 구현 가능하다.
누름 입력(PUSH Input)은 일반적으로 회전 입력 또는 터치 입력을 통해 선택된 객체의 실행명령 출력을 위한 엔터(ENTER) 기능으로 사용되며, 도 1의 예시와 같이 메인 PBA(Printing Board Assembly, 300)와 같은 고정체와 가동체(터치 노브 또는 다이얼 노브) 사이에 물리적인 힘에 의해 스위칭되는 택트 스위치(500)를 실장하는 기구적인 구성을 통해 구현될 수 있다.
도 1의 예시와 같은 종래의 다기능 복합 입력 장치는, 하나의 입력 장치를 통한 다양한 형태의 조작으로 디스플레이 화면을 통해 보여지는 다양한 기능들을 선택하고 실행 가능하게 하므로, 조작 편의를 제공할 수 있고, 차량에 적용될 경우 운전 중 터치 조작에 의한 운전자 주의력 및 집중력 분산을 미연에 방지하여 안전 운전을 도모하는데 상당히 기여할 수 있다.
그러나 도 1과 같은 종래 다기능 복합 입력 장치는, 고성능화, 다기능화 및 소형화 추세에서 장치를 보다 얇은 두께와 콤팩트한 크기로 구현하는데 구조적으로 한계가 있다. 터치를 인식하고 그에 상응하는 연산을 수행하는 터치 PBA(400)와, 회전 입력과 누름 입력을 인식하고 그에 상응하는 연산을 수행하는 부품을 실장한 메인 PBA(300)가 독립적으로 구성되어 있기 때문이다.
즉 구조적으로 터치 PBA(400)와 메인 PBA(300)가 독립된 구성임에 따라, 두 개의 독립된 PBA(300, 400)을 동시에 적용을 위해 그 만큼 큰 수용공간 확보가 전제되어야 하기 때문에 입력 장치의 전체적인 두께가 증대될 수 밖에 없으며, 이 때문에 고성능화, 다기능화 및 소형화를 지향하는 최근의 추세에서 수요자의 니즈(Needs)를 충족시키기 어려운 문제가 있는 것이다.
대한민국공개특허 제2013-1549677호(등록일 2015. 08. 27)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 다기능(회전, 터치, 누름) 복합 입력 장치를 보다 얇은 두께와 콤팩트한 크기로 구현하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 실시 예에 따르면,
하부 케이스에 대한 회전체의 회전과 사용자의 터치 인식, 그리고 누름 조작을 통해 디스플레이 장치에 나타난 그래픽 객체 선택 및 다양한 실행명령을 입력할 수 있는 다기능 복합 입력 장치로서,
환형의 다이얼 노브와, 다이얼 노브의 하부면에 결합되며 레일 가이드를 다이얼 노브와의 사이에 구속시키는 환형의 레일 로커를 포함하며, 하부 케이스에 대해 회전 운동하는 회전부;
하부 케이스와, 다이얼 노브와 레일 로커의 사이에 설치되고 상기 하부 케이스에 고정되어 상기 회전부의 고정축이 되는 레일 가이드를 포함하는 고정부;
다이얼 노브의 중심부 개구를 통해 외부에 노출되는 터치면에 사용자의 터치가 입력되는 터치 노브와, 터치 노브 하부의 기판에 패터닝되고 사용자 터치를 인식하는 전극 패턴을 포함하는 터치 입력부; 및
전극 패턴을 형성한 터치 인식면에 상기 터치 노브가 부착 고정되고 레일 가이드를 통해 하부 케이스의 수용공간에 부양된 상태로 결합되는 기판과, 기판 하부면에 실장되며 상기 전극 패턴의 출력 값으로부터 터치 좌표를 인식하는 터치 IC와 다이얼 노브의 회전 변위를 검출하는 하나 이상의 검출 스위치(Detector switch)로 구성된 PBA(Printed Board Assembly)부;를 포함하며,
상기 터치 노브를 통한 누름 조작에 의해 스위치 온/오프 되는 택트 스위치가 상기 기판의 하부면 중앙에 실장되고, 택트 스위치와 마주하는 하부 케이스 내측 바닥면 중앙에 누름돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치를 제공한다.
또한 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치는, 상기 레일 가이드에 대한 다이얼 노브의 회전에 클릭감을 부여하는 디텐트부;를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 디텐트부는, 다이얼 노브의 내측 주면을 따라 원호방향으로 연속되는 원호형의 볼록돌기들에 의해 일정 간격으로 디텐트 홈을 형성한 디텐트 캠과, 레일 가이드에 형성되고 볼록돌기 선단의 캠면을 따라 상기 디텐트 홈 사이를 이동하면서 클릭감을 발생시키는 디텐트 돌기로 구성될 수 있다.
또한 상기 디텐트 돌기는, 상기 디텐트 캠과 접하는 만곡부의 정점이 레일 가이드 바깥쪽으로 임의 거리 돌출된 연속되는 곡선상의 돌기형태로 구성되거나, 상기 디텐트 캠과 접하는 만곡부의 정점이 레일 가이드 바깥쪽으로 임의 거리 돌출된 단일의 곡선상의 돌기형태로 구성될 수 있다.
본 발명에 적용된 상기 레일 가이드의 하부면에 원호방향으로 둘 이상의 융착돌기가 일정 간격으로 형성될 수 있으며, 융착돌기에 대응하여 상기 하부 케이스에 복수의 융착홀이 형성될 수 있다. 이에 따라 기판을 관통하여 상기 융착홀에 조립되는 상기 융착돌기를 통해 레일 가이드가 하부 케이스에 견고하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 다이얼 노브의 측벽 하단에 둘 이상의 결합돌기가 일정 간격으로 형성될 수 있으며, 결합돌기에 대응하여 상기 레일 로커에 복수의 결합홀이 형성될 수 있다. 이에 따라 레일 가이드를 사이에 두고 레일 가이드에 대해 회전 가능하도록 다이얼 노브와 레일 로커가 서로 결합되어 하나의 회전체를 이룰 수 있다.
또한, 상기 다이얼 노브의 측벽 하단에 다이얼 노브 회전 시 검출 스위치(Detector switch)를 동작시키는 둘 이상의 작동돌기가 일정 간격에 걸쳐 하향 돌출됨으로써, 다이얼 노브 회전 조작 시 작동돌기가 검출 스위치를 동작시킨 횟수와 방향 정보로부터 원하는 그래픽 객체를 선택하거나 포인팅 세그먼트를 원하는 위치에 가져다 놓기 위한 제어 명령이 출력될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치는, 상기 하부 케이스의 기저면에 검출 스위치(Detector switch) 및 터치 IC를 보호하는 리브가 하나 이상 더 형성될 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 다기능 복합 입력 장치에 의하면, 회전, 터치, 누름 입력을 독립적으로 수행하거나 둘 이상의 입력을 동시에 수행할 수 있는 복합 입력이 가능한 구성이면서, 하나의 PBA로 회전, 터치, 누름 입력을 인식할 수 있는 콤팩트하고 박형화된 구성을 이룬다.
즉 도 1의 종래 기술과 같은 포토 방식이나 가변 저항 방식과 같이 터치 입력과 회전/누름 입력 각각에 대한 개별 PBA 사용을 배제할 수 있어 정확한 입력이 가능하면서도 구성의 단순화를 도모할 수 있고, 따라서 입력 장치의 소형화와 박형화, 그리고 경량화 추세에서 이에 대한 수요자의 니즈(Needs)를 충족시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 다기능 복합 입력 장치의 개략 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치의 작동 개념도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 복합 입력 장치를 서로 다른 각도에서 본 분해 사시도.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 다기능 복합 입력 장치의 결합 사시도.
도 6은 도 5의 다기능 복합 입력 장치를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 7은 도 3 및 도 4에 도시된 다이얼 노브의 저면도.
도 8은 레일 가이드의 바람직한 일 실시 예를 나타낸 저면도.
도 9는 도 8의 레일 가이드가 다이얼 노브에 결합된 모습을 다이얼 노브 저면에서 바라본 도면.
도 10은 레일 가이드의 바람직한 다른 실시 예에 따른 저면도.
도 11은 도 10의 레일 가이드가 적용된 다이얼 노브의 저면도.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 작동 상태도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치의 작동 개념도로서, 다이얼 노브(12)를 통한 회전 입력과 터치 노브(30)를 통한 터치 입력, 그리고 터치 노브(30)를 통한 누름 입력을 독립적으로 수행하거나 둘 이상의 입력이 동시에 수행할 수 있으며, 이를 통해 디스플레이 화면(미도시)에 나타난 객체를 선택하거나 선택 객체에 대한 실행명령을 입력할 수 있다.
본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 복합 입력 장치를 서로 다른 각도에서 본 분해 사시도이며, 도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 다기능 복합 입력 장치의 결합 사시도이다. 그리고 도 6은 도 5의 다기능 복합 입력 장치를 A-A선 방향에서 바라본 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 다기능 복합 입력 장치는 부품 수용공간을 제공하며 고정부(2)를 구성하는 하부 케이스(24) 및 하부 케이스(24)에 대해 회전 운동을 하는 회전부(1)를 포함한다. 고정부(2)는 하부 케이스(24)와 상기 회전부(1)의 고정축 역할을 하는 레일 가이드(20)를 포함하며, 회전부(1)는 다이얼 노브(12) 및 레일 가이드(20)를 사이에 두고 다이얼 노브(12)와 결합되는 레일 로커(16)를 포함한다.
고정부(2)에 대한 상기 회전부(1)의 회전 운동은 PBA(Printed Board Assembly)부(4)를 구성하는 기판(40)의 하부면에 실장되는 하나 이상의 검출 스위치(Detector switch, 44)를 통해 감지된다. 그리고 기판(40)의 다른 위치에 실장되는 마이콤(Micom)과 같은 콘트롤러를 통해 객체 선택을 위한 포인팅 세그먼트를 이동시키는 지령으로 출력된다.
PBA(Printed Board Assembly)부(4)에는 회전부(1)를 구성하는 상기 다이얼 노브(12)의 회전을 검출하고 터치 입력부(3)를 통한 사용자의 터치 및 터치 위치를 인식하는 부품이 실장된다. 다이얼 노브(12)의 회전을 검출하는 부품은 기구적 구성의 상기 검출 스위치(Detector switch, 44)일 수 있으며, 터치를 인식하는 부품은 정전용량변화로부터 사용자의 터치를 인식하고 그에 상응하는 명령을 출력하는 터치 IC(42)일 수 있다.
회전부(1)는 환형의 다이얼 노브(12)를 포함한다. 그리고 다이얼 노브(12)의 하부면에 결합되며 상기 레일 가이드(20)를 다이얼 노브(12)와의 사이에 회전 가능하게 구속하는 환형의 레일 로커(16)를 구비한다. 레일 가이드(20)는 링 형태로 구성되어 하부 케이스(24)에 결합되어 고정되며, 이에 따라 회전부(1)는 상기 레일 가이드(20)를 통해 고정체인 하부 케이스(24)에 대해 안정적으로 회전 운동을 할 수 있다.
레일 가이드(20)와 하부 케이스(24) 간 결합을 위해, 레일 가이드(20)의 하부면에는 원호방향으로 둘 이상의 융착돌기(202)가 일정 간격으로 형성된다. 그리고 융착돌기(202)에 대응하여 하부 케이스(24)에는 복수의 융착홀(242)이 형성된다. 이에 따라 중간에 기판(40)을 관통하여 상기 융착홀(242)에 조립되는 융착돌기(202)를 통해 레일 가이드(20)가 하부 케이스(24)에 견고하게 결합되어 고정될 수 있다.
융착돌기(202)는 이후 좀 더 구체적으로 설명하겠지만, 레일 가이드(20)를 하부 케이스(24) 결합시키는 기능뿐 아니라, 레일 가이드(20)와 하부 케이스(24) 사이에 위치하는 기판(40)이 여러 양태의 입력 조작 중 누름(PUSH) 조작에 대응하여 정해진 범위 내에서 위아래로 움직일 때 좌우 틸팅이나 회전됨이 없이 정확하게 상하방향으로만 움직일 수 있게 가이드하는 역할도 겸한다.
회전부(1)를 이루는 다이얼 노브(12) 및 상기 레일 로커(16)는 각각, 그 중심부에 터치 입력부(3)를 구성하는 터치 노브(30)의 상측부와 PBA부(4)를 구성하는 상기 기판(40)을 수용할 수 있는 크기로 개구(120)가 형성된 환형의 링 형태로 제공되며, 레일 가이드(20)가 중간에 개재되는 형태의 상호간의 결합을 위해 둘 이상의 결합돌기(124)와 이에 대응하는 복수의 결합홀(164)을 각각 구비할 수 있다.
결합돌기(124)는 도 3과 도 4의 도시와 같이, 다이얼 노브(12)의 측벽 하단에 둘 이상이 원호방향을 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 구성일 수 있다. 그리고 결합홀(164)은 각각의 결합돌기(124)에 대응하여 상기 레일 로커(16) 외연에 형성될 수 있다. 이를 통해 레일 가이드(20)에 대해 회전 가능하도록 다이얼 노브(12)와 레일 로커(16)가 서로 결합됨으로써 하나의 회전부(1)를 이루게 된다.
고정부(2)는 전술한 바와 같이 하부 케이스(24)와 레일 가이드(20)를 포함한다. 하부 케이스(24)는 상부가 개방된 원통형 용기 형태로 내부에 상기 PBA부(4) 및 터치 입력부(3)를 포함하여 회전부(1)의 일부를 수용할 수 있는 크기의 수용공간을 갖추고 있으며, 레일 가이드(20)는 다이얼 노브(12)와 레일 로커(16) 사이에 개재되면서 하부 케이스(24)에 융착돌기(202)를 통해 결합되어 회전부(1)에 대한 고정축으로써 기능한다.
레일 가이드(20)의 하부면에는 다이얼 노브(12)를 통한 회전 입력에 의해 레일 가이드(20)를 고정축으로 회전부(1)가 회전될 때 상기 레일 로커(16)와의 마찰을 최소화하는 둘 이상의 마찰방지돌기(204)가 대칭적으로 구비된다. 이때 마찰방지돌기(204)는 레일 로커(16)와 접촉되는 면적을 최소화할 수 있는 형태이기만 하면 무방하다. 예를 들어, 아래로 볼록한 반구형 돌기일 수 있다.
환형의 다이얼 노브(12)의 중심부 개구(120)를 통해 터치면(302)이 외부에 노출되도록 터치 노브(30)가 결합되며, 이때 터치 노브(30)는 원형의 판상체 형태로 구성되는 강화유리나 투명/반투명 재질의 경질의 합성수지로 이루어질 수 있다. 터치 노브(30) 하부의 기판(40)에 패터닝되고 상기 터치면(302)을 통한 사용자의 터치를 인식하는 전극 패턴(도시 생략)과 함께 터치 입력부(3)를 구성한다.
터치 노브(30)는 전극 패턴이 형성된 기판(40) 상면의 터치 인식면(402)에 접착 테이프(35)를 통해 부착 고정될 수 있고, 기판(40)은 레일 가이드(20), 구체적으로는 레일 가이드(20)의 융착돌기(202)들을 통해 하부 케이스(24)의 수용공간에 소정거리 부양된 상태로 결합되어 누름 조작 시 정해진 범위 내에서 상기 융착돌기(202)들을 따라 좌우로 기울어지거나 회전됨이 없이 정확하게 아래위로만 움직인다.
기판(40)은 기판(40) 하부면에 실장되며 상기 전극 패턴의 출력 값으로부터 터치 좌표를 인식하는 터치 IC(42) 및 다이얼 노브(12)의 회전 변위를 검출하는 검출 스위치(44)와 함께 PBA부(4)를 구성하며, 터치 노브(30)를 통한 누름 조작에 의해 스위치 온/오프 되는 택트 스위치(46)가 상기 기판(40)의 하부면 중앙에 실장된다. 그리고 택트 스위치(46)에 대응하여 하부 케이스(24)에 누름돌기(240)가 형성된다.
택트 스위치(46)와 누름돌기(240)는 상기 다이얼 노브(12)를 통한 회전 입력 또는 터치 노브(30)를 통한 터치 입력을 통해 선택된 그래픽 객체의 동작 실행을 위한 실행명령을 입력하는 엔터 키(ENTER KEY)로써 기능한다.
이에 따라, 터치 노브(30)를 누르면 터치 노브(30)와 함께 기판(40)이 눌리게 되고 택트 스위치(46)가 스위칭되어 결국 선택된 그래픽 객체마다 미리 대응되어 입력된 실행명령을 출력하게 된다.
또한, 다이얼 노브(12)의 측벽 하단에는 기판(40)의 하부면에 실장된 상기 검출 스위치(Detector switch, 44)를 동작시키는 둘 이상의 작동돌기(126)가 일정 간격에 걸쳐 하향 돌출된다. 이에 따라, 다이얼 노브(12) 회전 조작 시 작동돌기(126)가 검출 스위치(44)를 동작시킨 횟수와 인식된 방향정보로부터 원하는 위치의 그래픽 객체 위에 포인팅 세그먼트를 가져다 놓을 수 있다.
검출 스위치(44)는 바람직하게, 기판(40)의 하부면 가장자리에 실장되는 스위치 본체(440)와, 스위치 본체(400)로부터 기판(40) 외측으로 돌출되는 스위치 바(442)를 포함할 수 있다. 그리고 작동돌기(126)는 다이얼 노브(12)의 중심에 대해 상기 기판(40)의 반경보다 소정거리 더 떨어진 다이얼 노브(12)의 측벽 하단에 설치될 수 있다.
이처럼 작동돌기(126)가 다이얼 노브(12)의 중심에 대해 기판(40)의 반경보다 소정거리 더 떨어진 다이얼 노브(12)의 측벽 하단에 설치되면, 다이얼 노브(12) 시 작동돌기(126)는 상기 기판(40)의 외측면에 간섭되지 않고 다이얼 노브(12)의 중심을 기준으로 시계 또는 반시계 방향으로 이동하면서 상기 스위치 바(442)만을 작동시키게 된다.
도 3에서 도면부호 246은 검출 스위치(Detector switch, 44) 및 터치 IC(42)를 보호를 위한 리브이다. 즉 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치는, 상기 하부 케이스(24)의 기저면에 일체로 성형되고 전술한 기판(40)의 하부면에 실장되는 부품, 구체적으로는 상기 검출 스위치(Detector switch, 44) 및 터치 IC(42)를 보호하는 적어도 하나 이상의 리브(246)를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명에 따른 다기능 복합 입력 장치는 또한, 회전 입력 시 고정축이 되는 상기 레일 가이드(20)에 대한 다이얼 노브(12)의 회전에 클릭감을 부여하는 디텐트부(5)를 포함한다. 디텐트부(5)는 다이얼 노브(12)와 레일 가이드(20) 사이에 적용되어 조작감만으로 포인팅 세그먼트의 이동횟수나 방향을 인식할 수 있도록 기능한다.
디텐트부에 대해서는 이후 도 7 내지 도 11을 참조하기로 한다.
도 7은 도 3 및 도 4에 도시된 다이얼 노브의 저면도이며, 도 8은 레일 가이드의 바람직한 일 실시 예를 나타낸 저면도이다. 그리고 도 9는 도 8의 레일 가이드가 다이얼 노브에 결합된 모습을 다이얼 노브 저면에서 바라본 도면이며, 도 10은 레일 가이드의 바람직한 다른 실시 예에 따른 저면도이다. 또한 도 11은 도 10의 레일 가이드가 적용된 다이얼 노브의 저면도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 디텐트부(5)는 크게, 다이얼 노브(12) 측 디텐트 캠(50)과 레일 가이드(20) 측 디텐트 돌기(54)로 구성된다. 디텐트 캠(50)은 다이얼 노브(12)의 내측 주면을 따라 원호방향으로 연속되는 원호형의 볼록돌기(502)들에 의해 일정 간격으로 디텐트 홈(504)을 형성한 구성일 수 있고, 디텐트 돌기(54)는 레일 가이드(20)의 일부를 반경 방향으로 주름진 형태로 절곡시킨 구성일 수 있다.
디텐트 돌기(54)는 다이얼 노브(12) 회전 조작 시 상기 볼록돌기(502) 선단의 캠면을 따라 상기 디텐트 홈(504) 사이를 이동하면서 반경방향으로 탄성 변형되며, 이에 따라 클릭감이 발생된다. 즉 다이얼 노브(12) 회전 시 디텐트 돌기(54)가 볼록돌기(502) 선단의 원호상의 캠면을 타고 이동하면서 반경방향으로 탄성 수축되고 디텐트 홈(504)이 형성된 위치에서 복원되는 과정을 반복하면서 클릭감이 발생되는 것이다.
디텐트 돌기(54)는 바람직하게, 도 8 및 도 9의 예시와 같이, 디텐트 캠(50)의 디텐트 홈(504)과 접하는 만곡부의 최외곽 정점(542)이 레일 가이드(20)의 외경(R1)보다 임의 거리 더 돌출된 연속되는 곡선상의 돌기형태로 구성될 수 있다.
이와는 다르게 도 10 내지 도 11과 같이, 디텐트 캠(50)의 디텐트 홈(504)과 접하는 만곡부의 최외곽 정점(542)이 레일 가이드(20)의 외경(R1)보다 임의 거리 더 돌출된 단일의 곡선상의 돌기형태로 구성될 수 있다.
물론, 디텐트 돌기(54)의 형상이 도 8이나 도 10과 같은 형태에 국한되는 것은 아니다. 도 8에서 만곡부의 정점(542) 양 옆의 곡선상의 주름부 개수를 늘이거나 도 10에서 만곡부 정점(542) 양 옆의 곡선부의 곡률 반경을 크게 하거나 작게 하는 등의 간단한 설계 변경만으로 다이얼 노브(12)의 토크(Torque)를 요구 사양에 따라 얼마든지 바꿀 수 있으므로 그러한 변형 또한 본 발명의 범주에 포함됨을 밝혀둔다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 복합 입력 장치에 의해 수행되는 다양한 입력, 즉 회전 입력, 터치 입력, 누름 입력 각각에 대한 작동을 간단히 살펴보기로 한다.
도 12는 다이얼 노브를 회전시켜 원하는 작동 명령(예컨대, 원하는 그래픽 객체 선택을 위한 그래픽 객체 간 이동)을 입력하는 본 발명의 작동 상태도이다.
회전 입력은 도 12의 도시와 같이, 다이얼 노브(12)에 손가락을 올려 놓은 상태로 다이얼 노브(12)를 시계 또는 반시계 방향으로 돌림으로써 입력 가능하다. 구체적으로, 다이얼 노브(12)를 돌리면 다이얼 노브(12)의 회전과 함께 작동돌기(126, 도 3 및 도 4 참조)가 검출 스위치(44)를 일정한 주기로 기구적으로 동작시키게 되며, 이때마다 검출 스위치(44)는 스위칭 신호를 출력한다.
PBA부(4)를 구성하는 기판(40)에 실장된 마이콤이 검출 스위치(44)가 보내오는 스위칭 신호의 발생 횟수 및 스위칭 신호의 출력방향으로부터 사용자 조작에 따른 회전변위 및 방향을 인식하며, 그 인식된 정보에 상응하는 제어명령, 예컨대 그래픽 객체 선택을 위한 그래픽 객체 간 이동을 위한 명령을 출력함으로써 원하는 위치의 그래픽 객체 위에 포인팅 세그먼트를 가져다 놓을 수 있는 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 입력 장치를 통한 터치 입력의 개념도이다.
도 13과 같이, 터치를 통한 입력은 터치 노브(30)의 터치면(302) 적당한 위치에 손가락을 접촉시킨 상태로 원하는 위치로 손가락을 이동시킴으로써 가능하다. 구체적으로, 손가락을 접촉시킨 상태로 이동시킬 때 기판(40) 전극의 정전용량 변화로부터 터치 위치의 변화를 평면상의 XY 2축 좌표계를 사용하여 터치 IC(42)가 인식하고, 인식된 터치 정보에 상응하는 제어명령을 출력하게 된다.
즉 터치 노브(30)의 터치면(302)에 손가락을 접촉시킨 상태에서 이동시킬 때 기판(40) 상의 전극의 정전용량 변화로부터 사용자 손가락의 위치 변화를 터치 IC(42)가 파악하고, 그 파악된 위치 변화에 상응하는 제어명령, 예컨대 손가락 위치 변화에 대응하는 포인팅 세그먼트 이동명령을 디스플레이 기기 측에 출력함으로써 포인팅 세그먼트를 원하는 위치에 드레그 시킬 수 있는 것이다..
한편 누름 입력은 도 14의 작동 상태도와 같이, 터치 노브(30)를 화살표 방향으로 눌러 입력 가능하다. 구체적으로, 전술한 회전입력 또는 터치입력을 통해 원하는 그래픽 객체 선택이 완료된 시점에 터치 노브(30)를 누르면, 기판(40)이 하향 이동되고 택트 스위치(46)가 누름돌기(240)에 눌려 스위칭됨으로써 상응하는 제어명령, 예컨대 선택된 객체에 미리 대응되어 입력된 실행명령을 출력하게 된다.
물론, 도 12 내지 도 14에서는 회전과 터치, 그리고 누름 입력이 독립적으로 수행되는 경우를 예를 들어 설명하였으나 이에 국한 되는 것은 아니며, 둘 이상 입력 조작, 예컨대 회전 입력과 터치 입력, 터치 입력과 누름 입력 등 동시 입력도 가능하다. 즉 객체 선택을 위한 이동 입력과 객체 선택, 실행 입력 등이 각각 독립적으로 수행되거나 둘 이상의 입력이 동시에 수행될 수도 있다.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따른 다기능 복합 입력 장치에 의하면, 회전, 터치, 누름 입력을 독립적으로 수행하거나 둘 이상의 입력을 동시에 수행할 수 있는 복합 입력이 가능한 구성이면서, 하나의 PBA로 회전, 터치, 누름 입력을 인식할 수 있는 콤팩트하고 박형화된 구성을 이룬다.
즉 도 1의 종래 기술과 같은 포토 방식이나 가변 저항 방식과 같이 터치 입력과 회전/누름 입력 각각에 대한 개별 PBA 사용을 배제할 수 있어 정확한 입력이 가능하면서도 구성의 단순화를 도모할 수 있고, 따라서 입력 장치의 소형화와 박형화, 그리고 경량화 추세에서 이에 대한 수요자의 니즈(Needs)를 충족시킬 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 회전부 2 : 고정부
3 : 터치 입력부 4 : PBA부
5 : 디텐트 부 12 : 다이얼 노브
16 : 레일 로커 20 : 레일 가이드
24 : 하부 케이스 30 : 터치 노브
40 : 기판 42 : 터치 IC
44 : 검출 스위치 46 : 택트 스위치
50 : 디텍트 캠 54 : 디텍트 돌기
120 : 개구 124 : 결합돌기
126 : 작동돌기 164 : 결합홀
202 : 융착돌기 204 : 마찰방지돌기
240 : 누름돌기 242 : 융착홀
302 : 터치면 502 : 볼록돌기
504 : 디텐트 홈 542 : 만곡부 정점

Claims (9)

  1. 하부 케이스에 대한 회전체의 회전과 사용자의 터치 인식, 그리고 누름 조작을 통해 디스플레이 장치에 나타난 그래픽 객체 선택 및 다양한 실행명령을 입력할 수 있는 다기능 복합 입력 장치로서,
    환형의 다이얼 노브(12)와, 다이얼 노브(12)의 하부면에 결합되며 레일 가이드(20)를 다이얼 노브(12)와의 사이에 구속시키는 환형의 레일 로커(16)를 포함하며, 상기 하부 케이스(24)에 대해 회전 운동하는 회전부(1);
    하부 케이스(24)와, 다이얼 노브(12)와 레일 로커(16)의 사이에 설치되고 상기 하부 케이스(24)에 고정되어 상기 회전부(1)의 고정축이 되는 레일 가이드(20)를 포함하는 고정부(2);
    다이얼 노브(12)의 중심부 개구(120)를 통해 외부에 노출되는 터치면(302)에 사용자의 터치가 입력되는 터치 노브(30)와, 터치 노브(30) 하부의 기판(40)에 패터닝되고 사용자 터치를 인식하는 전극 패턴을 포함하는 터치 입력부(3); 및
    전극 패턴을 형성한 터치 인식면에 상기 터치 노브(30)가 부착 고정되고 레일 가이드(20)를 통해 하부 케이스(24)의 수용공간에 부양된 상태로 결합되는 기판(40)과, 기판(40) 하부면에 실장되며 상기 전극 패턴의 출력 값으로부터 터치 좌표를 인식하는 터치 IC(42)와 다이얼 노브(12)의 회전 변위를 검출하는 하나 이상의 검출 스위치(Detector switch, 44)로 구성된 PBA(Printed Board Assembly)부(4);를 포함하며,
    상기 레일 가이드(20)의 하부면에 원호방향으로 둘 이상의 융착돌기(202)가 일정 간격으로 형성되고, 융착돌기(202)에 대응하여 상기 하부 케이스(24)에는 복수의 융착홀(242)이 형성되며,
    상기 기판(40)의 하부면 중앙에 택트 스위치(46)가 실장되고, 택트 스위치(46)와 마주하는 하부 케이스(24) 내측 바닥면 중앙에 누름돌기(240)가 형성되며,
    상기 터치 노브(30)를 통한 누름 조작 시 상기 기판(40)이 융착돌기(202)를 따라 아래로 움직이고 택트 스위치(46)가 상기 누름돌기(240)에 눌려 스위치 온(On) 되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레일 가이드(20)에 대한 다이얼 노브(12)의 회전에 클릭감을 부여하는 디텐트부(5);를 더 포함하는 다기능 복합 입력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디텐트부(5)는,
    다이얼 노브(12)의 내측 주면을 따라 원호방향으로 연속되는 원호형의 볼록돌기(502)들에 의해 일정 간격으로 디텐트 홈(504)을 형성한 디텐트 캠(50)과;
    레일 가이드(20)에 형성되고 볼록돌기(502) 선단의 캠면을 따라 상기 디텐트 홈(504) 사이를 이동하면서 클릭감을 발생시키는 디텐트 돌기(54);로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디텐트 돌기(54)는, 상기 디텐트 캠(50)과 접하는 만곡부의 정점(542)이 레일 가이드(20) 바깥쪽으로 임의 거리 돌출된 연속되는 곡선상의 돌기형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 디텐트 돌기(54)는, 상기 디텐트 캠(50)과 접하는 만곡부의 정점(542)이 레일 가이드(20) 바깥쪽으로 임의 거리 돌출된 단일의 곡선상의 돌기형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판(40)을 관통하여 상기 융착홀(242)에 조립되는 상기 융착돌기(202)를 통해 레일 가이드(20)와 기판(40)이 하부 케이스(24)에 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이얼 노브(12)의 측벽 하단에 둘 이상의 결합돌기(124)가 일정 간격으로 형성되고, 결합돌기(124)에 대응하여 상기 레일 로커(16)에 복수의 결합홀(164)이 형성되어, 레일 가이드(20)를 사이에 두고 레일 가이드(20)에 대해 회전 가능하도록 다이얼 노브(12)와 레일 로커(16)가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 다이얼 노브(12)의 측벽 하단에 다이얼 노브(12) 회전 시 검출 스위치(Detector switch, 44)를 동작시키는 둘 이상의 작동돌기(126)가 일정 간격에 걸쳐 하향 돌출됨을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 케이스(24)의 기저면에 검출 스위치(Detector switch, 44) 및 터치 IC(42)를 보호하는 리브(246)가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 입력 장치.
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