KR20020016619A - 클러스터키 장치 - Google Patents

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Abstract

클러스터키 장치는 기계식이나 전자식으로 구성될 수 있다. 클러스터키 장치는 통상의 전화기와 마찬가지로 3x4 배열의 12개 키들을 포함한다. 이 클러스터키 장치는 또한 사용자를 위해 휴대폰, 텔레비젼 원격제어기, 기타 핸드헬드 장치, 자동제어기, 데스크탑/벽면형/무선 전화기, 복합 전화기 레코더, PDA나 기타 전자장치 등에 사용될 수 있다. 기계식이나 전자식으로 구성된 클러스터키들에 의하면, 사용자는 숫자, 문자, 심볼, 기능 등을 표시하는 다수의 키들중 하나를 상호 배타적으로 선택할 수 있다.

Description

클러스터키 장치{Cluster key arrangement}
터치-톤 다이얼 시스템은 통상적인 전화기의 표준 다이얼링 시스템으로 되면서 예전의 로터리 다이얼을 크게 대체하고 있다. 표준 터치톤 다이얼은 사각 매트릭스 패턴으로 배열된 푸시-버튼들을 구비한다. 각각의 버튼은 스위치를 작동시켜 고유주파수의 톤 발생기를 가동시킨다. 또, 푸시-버튼들은 공통 스위치를 작동시켜 톤 발생기가 동작하는 동안 송신기의 연결을 끊는다.
전화선을 통해 영숫자 문자를 컴퓨터시스템에 입력하는 데이터 단말기로서 키패드 매트릭스를 갖는 전화기 키패드를 사용하면, 페이징 시스템, 팩시밀리 장치, E-mail 및/또는 음성 메일시스템 또는 스케쥴이나 메모등을 저장할 수 있음은 물론 베이스 컴퓨터로부터 정보를 업로드하거나 다운로드할 수 있는 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 서비스 제공자 컴퓨터에 상기 단말기로부터의 메시지를 전송할 수 있다. 이들 장치는 또한 단색 디스플레이로 여러날 동안 작동되는 내장형 배터리로 작동되고, 점차 필요성이 증가되고 있는 선명도나 사용자 친밀도에서 우수한 컬러 디스플레이용으로 6시간 정도 작동되는 내장형 배터리로 작동된다.음질과 보안성이 좋고 단지 두세시간의 통화시간이 가능한 CDMA(코드분할다중접속, code division multiple access) 기술의 휴대폰들은 이 분야에 어느정도 유행되고 있다.
기초 클러스터링(clustering)의 가장 명백한 형태는 키가 102개 또는 104개인 PC 키보드가 알려져 있다. 이 아이디어를 카피한 다른 것은 휴대폰 모델이지만, 기존 특허에서나 시중에서 구입 가능한 제품 어디에서도 다른 키들을 전혀 클러스터링하지 않았다. 따라서, 본 발명에서 제시하고 있는 것은 당업자에게 명백할 수 있는 기존의 것의 단순한 연장이 아니다. 오히려, 본 발명이 제시한 것은 종래 기술에 부족한 것을 확인한 데서 출발한 것이고, 이들 부족한 점을 극복한 발명이다.
가장 분명한 예는 계산기 분야의 "789" 배열과 푸시버튼 전화기의 "123" 배열이다. "통상배열" 타자기 키보드에서 유래된 수평 "1234567890"은 거의 사용되지 않는 흔적기관과 같이 우측 손쪽에 아직도 존재하는 "789" 계산기와 함께 컴퓨터 데이터 입력의 중추를 형성한다. 대부분의 숫자 입력은 통상배열측에서 행해진다. 통상배열이 아닌 다른 장치는 개념은 좋지만 실제로는 채택되지 않았다. 통상배열에서처럼 어떤 소비자들은 "협력 메모리" 방식을 더 좋아하고, 다른 경우에는 전화기의 "123"이 계산기의 "789" 보다 널리 사용된다는 것을 상기 설명에서 알 수 있다. 그러나, "123"에 알파벳을 추가하면, 페이징이나 E-mail 등의 다른 용도로 사용할 수도 있다.
대부분의 휴대폰들은 오디오(음성) 기능을 제공하고 흔히 자동차 모드로 구동하는 동안 불안정하기는 하지만 널리 사용되고 있다. 통상 숫자를 누르거나, 엄지손가락으로 버튼을 눌러 수신콜에 답을 보낸다. 따라서, 인간공학적 특징에 기초한 사용자 친밀도는 필수적이다. 그러므로, 각각의 숫자버튼은 가능한 크게 해야 한다. 사실, 모든 시중 제품들은 키캡 사이즈를 소형화하고 있으며, 다음과 같은 되려는 경향에 있다. 즉, (1) 폭의 축소화(에릭슨사의 KH668은 1¾"이고, 노키아의 2190은 2¼", 카시오의 CP-850 무선전화기는 2 ¼"이다). 제품 판매는 아직은 공간활용도를 좋게 할수록 높아지는 것 같다. (2) LCD와 제어키를 위한 공간의 필요성 때문에 상단 수직방향으로 키패드 사이즈가 더 축소되는바, 1차키(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, *, #)의 사이즈는 1½"이다. 대부분의 휴대폰에서, ON/OFF, NO/END를 포함한 제어키들은 하나의 버튼에 있고(에릭슨 KH668), SEND나 YES(수신 콜에 대한 답변) 제어키들은 두번째 버튼이며, 두개의 전진 및 후진 화살표와 CLEAR 버튼은 5개의 키로 이루어진다. 측면에는 다른 스위치가 위치할 수 있다. 개념적으로, 종래 기술의 결점은 모든 제어키들은 디스플레이와 관련되어야 하고 그 결과 가장 큰 공간을 차지하게 되는 하나의 별도의 행으로 상단에 위치하는 것이 좋다는 잘못된 전제로 부터 비롯된 것이고, 다른 한편으로는 전자장치의 소형화에 뒤지지 않으려고 하는데 있었다. 실제, 두개의 가장 큰 키(ON/OFF, NO/END) 및 (SEND/YES)는 기능적으로 디스플레이가 아닌 전화기의 1차 기능과 더 관련이 있다. 디스플레이에 필요한 최소 키 세트는 3개로서, CLEAR 및 두개의 화살표 키이다.
관련 기술에 대해 다음 특허들을 참조하여 설명한다.
니콜라스 미쉔코의 1998년 9월 1일자 미국 의장특허 397,694에는 휴대폰의 키패드 커버를 전면에 갖는 장식적 의장을 보여준다. 미쉔코는 본 발명과 같은 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
루이스 에프. 애쉔바흐의 1983년 1월 25일자의 미국특허 4,370,528에는 소형 밀봉 토글스위치가 개시되어 있다. 애쉔바흐 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
카지 비. 핸센의 1983년 11월 29일자 미국특허 4,418,247에는 민감도가 개선되고 거의 완전히 자동으로 생산될 수 있는 전기역학적 트랜스듀서를 제시하고 있지만, 핸센 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제안하지 않았다.
닉 카랜드렐로의 1984년 3월 27일자의 미국특허 4,439,647에는 서로 이격된 도체 쌍이 여러 지점에 배치된 표준형 인쇄회로판을 이용한 용량성 키보드가 기재되어 있지만, 이 것 역시 본 발명의 클러스터키 장치를 제시하지 않았다.
데이비드 에이치. 스트레이어 일행의 1987년 7월 14일자 미국특허 4,680,577에는 CRT 표시부의 커서 움직임을 제어하고 문자 입력을 위한 다목적 키스위치를 제안하고 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
이치로 시라이의 1987년 8월 18일자의 미국특허 4,687,200에는 스위치의 누름 방향에 따라 다중 접점들의 ON/OFF 동작이 달라지는 다방향 스위치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
제임스 엠. 라페이르의 1990년 1월 2일자 미국특허 4,891,777에는 영숫자 데이터 처리 및 광범위한 컴퓨터 동작명령을 위해 많은 선택사항들을 입력하기에 적합하고 한손으로 사용할 수 있는 키보드가 개시되어 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
마사토 야마모토 일행의 1990년 4월 17일자 미국특허 4,918,264에는 고무스위치의 탄성에 의해 동작부재의 중립위치로 복귀하거나 자체적으로 중심에 위치할 수 있는 스위칭장치가 기재되어 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
버드란 스컬리의 1991년 10월 15일자 미국특허 5,057,657에는 디지탈로 작동되는 격막 스위치 어레이와 함께 사용되는 촉각 및/또는 청각 요소들을 갖는 얇은 키보드 스위치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치가 제시되지는 않았다.
루이스 지. 루소의 1993년 7월 13일자 미국특허 5,227,594에는 전기식 스위치 조립체가 개시되어 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시되지 않았다.
맥스 아베카시의 1993년 10월 19일자 미국특허 5,253,940에는 하나의 숫자 키패드 표준을 자체적으로 설정하는 수단을 소비자에게 제공하는 숫자 키패드 레이아웃용 단일 표준에 도달하는 방법과, 이 방식에 있어서 전화기에 사용된 레이아웃과 일치하지 않는 레이아웃은 포기하는 방법에 대해 기재되어 있는바, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시되지 않았다.
아델 대니시 일행의 1994년 8월 16일자 미국특허 5,339,358에는 알파벳은 물론 숫자를 전화기로 쉽게 입력하여 컴퓨터 및 서비스 제공자의 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위한 데이터 단말기에 대해 기재되어 있지만, 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
히데오 다사카 일행의 1995년 1월 3일자 미국특허 5,378,862에는 하나의 작동버튼의 서로 다른 동작부위들을 눌러 서로 다른 스위칭 입력들을 제공하는 스위치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
케빈 에프. 클랜시의 1995년 1월 31일자 미국특허 5,386,091에는 데이터와 정보를 처리하는 컴퓨터 키보드, 계산기나 기타 전자장치에 사용되는 얇은 키스위치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
히로시 마쯔미야 일행의 1995년 3월 7일자 미국특허 5,396,030호에는 제어키 메커니즘이 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
히로시 마쓰이 일행의 1995년 7월 4일자 미국특허 5,430,262에는 두개 이상의 스위치소자들을 독립적으로 구동시킬 수 있는 두개 이상의 푸시부재들을 갖는 하나의 푸시버튼을 포함한 복합 푸시스위치 장치에 대해 기재하고 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
데이비드 레비의 1997년 3월 18일자 미국특허 5,612,690에는 각각의 기능을 성인 손가락으로 편하게 작동시킬 수 있는 소형 키패드 시스템이 개시되어 있다. 이 키패드는 심볼만의 입력과 동시에 작동되는 키캡들을 등록하도록 고안되었다. 본 발명에서는 클러스터키의 어떤 특정키가 눌려졌느냐에 따라 하나의 문자가 상호 배타적으로 생성되기 때문에 본 발명과는 다르다. 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
타쿠야 마에다의 1997년 5월 20일자 미국특허 5,631,453에는 가동 접점이 정지 접점과 신뢰성 있게 접촉하여 안정된 접촉상태를 얻을 수 있고, 두쌍 이상의 스위칭소자들이 접점 구간에 필수적인 방수 특성을 보장하면서 동시에 ON되는 것을 방지할 수 있는 멀티웨이 플립 스위치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
제임스 디. 로간의 1997년 9월 9일자 미국특허 5,666,113에는 커서 제어기능과 키패드 에뮬레이션 기능 사이에 터치식 컴퓨터 입력 터치패드의 사용을 자동으로 스위칭하는 시스템이 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
본 알베르그 일행의 1998년 5월 26일자 미국특허 5,758,295에는 모든 휴대폰 시스템에 동일한 인간-기계 인터페이스를 구비한 단일 모드 휴대폰이 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
데일 엘. 그로버 일행의 1998년 10월 6일자 미국특허 5,818,437에는 디스플레이와 함께 사용되는 고효율 소형 키보드가 개시되어 있다. 이 키보드에는 12개의 키가 있고, 그중 9개에는 숫자가 나머지에는 심볼이 표시되어 있고, 이들 9개 키와 다른 하나의 키에는 10진수들 각각이 표시되어 있다. 문자입력에 대해서는 애매하다. 사용자는 각 단어의 끝에서 한정된 "선택" 키를 쳐, 많은 단어들 모두를 같은 수의 문자들과 일치시킬 수 있는 한정된 키스트로크 시퀀스를 친다. 이 키스트로크 시퀀스는 완벽한 사전으로 처리되며, 키스트로크 시퀀스에 일치하는 단어들이 사용빈도를 감소시키는 순서로 사용자에게 표시된다. 사용자는 원하는 단어를 선택한다. 문자들은 모호성을 줄이는 비시퀀스 순서로 키에 할당된다. 본 발명은 클러스터키의 어떤 특정키를 누르는가에 따라 하나의 문자를 상호 배타적으로 발생시킨다. 그로버 일행 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
요셉 엔. 에이브라함의 1998년 11월 24일자 미국특허 5,841,374에는 다수의 토글 스위치나 포켓 사이즈의 다방향 키들을 조합한 단어처리용 키용의 소형 포켓 컴퓨터가 기재되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
모널드 피. 빈스테드의 1998년 12월 1일자 미국특허 5,844,506에는 격막의 제1면에 일련의 도체들이 이격되어 있고 그 말단부에 다른 일련의 도체들이 이격되어 있는 전기절연 격막을 포함한 터치패드가 기재되어 있는바, 이들 각열의 도체들 사이에는 전기접촉이 전혀 없다. 빈스테드 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
세이모어 에이치. 유 일행의 1998년 12월 22일자 미국특허 5,852,414에는 10개의 키가 교대로 상하 방향으로 위치하여 영숫자 데이터를 컴퓨터나 통신장치에 입력하기 위한 키패드용 삼각형 4웨이 스위칭키가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
게리 제이. 스트라후 일행의 1999년 1월 19일자 미국특허 5,861,823에는 키를 누르는 방식에 따라 하나 이상의 문자를 생성할 수 있는 다기능키를 갖는 데이터 입력장치가 개시되어 있다. 중앙 1차키를 눌러 원하는 기능을 분리하는 동작은1차 기능 또는 다기능 모드로 이 장치를 설정하는 두번째 기능키를 통해 총 3가지 실시예로 달성된다. 스트라후 일행은 어떤 키를 눌러도 2개 이상의 문자, 하나의 1차 문자 및 두개 이상의 2차문자를 생성할 것을 요구한다. 본 발명은 클러스터키의 어떤 키를 누르냐에 따라 하나의 문자를 상호 배타적으로 생성한다는 점에서 다르다. 스트라후 일행 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
1984년 3월 22일 공개된 독일특허 3,234,417A1에는 영숫자 심볼을 생성하는 키보드가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
1987년 3월 19일 공개된 독일특허 3,532,201A1에는 전자 키보드가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
1966년 7월 6일 공개된 영국특허 1,035,193에는 축선을 중심으로 자유 회전하고 고정 접점들을 연결하는 라인에 직각으로 반경방향으로 이동할 수 있는 지지대에 의해 지지되는 회전면 형태로 고정 접점들과 가동 브리지 접점을 포함하는 전기스위치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
1973년 4월 18일 공개된 영국특허 1,313,754에는 레버의 중간 제1 및 제2 부위에서 피봇점을 중심으로 회전하는 작동레버를 포함한 조이스틱 제어스위치 장치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
1989년 4월 12일 공개된 일본특허 1-93249에는 문자정보 입력장치가 개시되어 있지만, 역시 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시하지 않았다.
1999년 워싱턴포스트에 실린 마이크 밀의 "THE ABCS OF KEYPAD LOGIC"란 제목의 기사에는 사용자가 입력한 키스트로크를 명확히 하여 사용자가 무엇을 말하려고 하는지 추측할 수 있도록 하는 소프트웨어로 동작하는 키패드가 개시되어 있다. 이 키패드에는 12개의 키가 있고, 이들중 9개에는 숫자와 기타 심볼이 표시되고, 이들 9개와 다른 하나의 키에는 10개의 숫자 각각이 표시된다. 그러나, 문자입력 키스트로크는 불명확하다. 사용자는 각 단어의 끝에 한정적인 "선택"키를 때려, 많은 단어들 모두를 동일한 갯수의 문자와 일치시킬 수 있는 한정적인 키스트로크 시퀀스를 때린다. 이 키스트로크 시퀀스는 완벽한 사전으로 처리되며, 키스트로크 시퀀스에 일치하는 단어들이 사용 빈도를 감소시키는 순서로 사용자에게 표시된다. 사용자는 원하는 단어를 선택한다. 문자들은 모호성을 줄이는 비시퀀스 순서로 키에 할당된다. 본 발명은 클러스터키의 어떤 특정키를 누르나에 따라 하나의 문자를 상호 배타적으로 발생시킨다. 이 기사에도 본 발명의 클러스터키 장치에 대해서는 제시되지 않았다.
1999년 3월 29일자 포춘지 106-116페이지에 기재된 데이비드 스티프의 "INVENTOR ON THE VERGE OF A NERVOUS BREAKTHROUGH"란 제목의 기사에는 풀사이즈 키를 갖는 팜사이즈 키보드가 기재되어 있지만, 이 기사에도 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시되지 않았다.
1976년 2월자 Xerox Disclosure Journal 1권 2호 85페이지의 "SEMI-CAPTIVE KEYBOARD"란 제목의 기사에는 사용자의 손가락 움직임을 최소화하고 정보를 부호화하는 키보드가 실려 있지만, 이 기사 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
1985년 3월에 발행된 IBM Technical Disclosure Bulletin 27권 10A호 5640-5642 페이지에 실린 "COMPACT COMPUTER KEYBOARD"란 제목의 기사에는 각각의 키에 대한 손가락 접촉면적이나 인접 키들 사이의 공간을 줄이지 않고도 종래의 알파벳 키들 사이의 공간관계를 제한하는 소형 컴퓨터 키보드가 개시되어 있지만, 이 기사도 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
1985년 10월 발행된 IBM Technical Disclosure Bulletin 28권 5호 1859-1860 페이지에 실린 "SMART KEY"란 제목의 기사에는 터치 제어에 의해 단말기 디스플레이의 커서 위치를 제어하는 단말기의 키보드에 위치한 특별한 키에 대해 설명하고 있지만, 이 기사 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
1989년 8월 발행된 IBM Technical Disclosure Bulletin 32권 3B호 700-701 페이지에 실린 "SPACE BAR THAT ROLLS"란 제목의 기사에는 종축선을 따라 회전하여 추가 기능을 제공할 수 있는 스페이스바에 대해 기재되어 있지만, 이 기사 역시 본 발명에 따른 클러스터키 장치는 제시하지 않았다.
본 발명은 숫자, 문자, 심볼, 기능 등을 표시하는 다수의 키들중 하나를 서로 배타적으로 사용자가 선택할 수 있도록 하는 클러스터키 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 클러스터키 장치의 사시도;
도 2는 전화기 형태로 구성된 본 발명의 기계식 클러스터키 장치의 평면도;
도 3은 본 발명에 따른 기계식 클러스터키 장치의 평면도;
도 4는 본 발명에 따른 기계식 클러스터키 장치의 측면사시도;
도 5는 도 4의 전개도;
도 6A는 본 발명에 따라 도 4에 도시된 기계식 클러스터키 장치의 기판 전기접촉을 보여주는 도면;
도 6B는 도 6A의 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 기계식 클러스터키 장치의 정면 사시도;
도 8A는 도 7에 도시된 클러스터키 장치의 클러스터키의 전개사시도;
도 8B는 도 8A의 단면도;
도 9는 도 8A에 도시된 클러스터키의 저면도;
도 10A는 본 발명에 따른 전자식 클러스터키 구성을 이용한 터치스크린 LCD를 구비한 휴대폰의 정면도;
도 10B는 본 발명에 따른 p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지의 정면 사시도.
본 발명은 클러스터키 장치에 관한 것이다. 이 클러스터키 장치는 기계식으로 또는 전자식으로 구성된다. 클러스터키 장치는 일반적인 전화기에서 볼 수 있듯이, 3X4 배열로 구성된 12개의 클러스터키를 포함할 수 있다. 클러스터키 장치는 휴대폰, 텔레비젼 원격제어기, 기타 핸드헬드 데이터 입력장치, 자동제어기, 데스크탑/벽면형/무선전화기, 복합전화기 레코더, PDA, 기타 전자장치에 사용되도록 구성될 수 있다. 이 클러스터키를 이용하면, 사용자는 숫자, 문자, 심볼, 기능 등을 나타내는 다수의 키들중 하나를 상호 배타적으로 선택할 수 있다.
기계식 클러스터키들 각각은 하나의 1차키와 하나 이상의 2차키를 포함한다. 2차키의 갯수는 4-8개가 바람직하다. 기계식 클러스터키들은 사용자에게 확실한 촉감을 피드백할 수 있는 큰 범위의 경도를 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 1차키는 돔형이나 볼록한 형태의 버튼 형태를 갖는 외에, 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 형태를 갖는다. 돔형이나 볼록한 형태의 1차키 형태는 2차키의 부근으로 가면서 오목한 형태를 취한다. 오목한 형태를 돔형으로 대체할 수 있고, 위에서 보아 6각형, 7각형, 8각형 등 다른 버튼 형태를 취할 수도 있다. 2차키는 1차키 주변부보다 약간 낮게 시작하면서 볼록한 아치 형태로 솟아올라 손가락의 접촉 표면적을 증가시켜 압력분포를 향상시키고, 사다리꼴과 같이 손가락으로 누르기에 넓은 폭을 제공하되, 1차키의 돔의 상단보다 약간 낮게 볼록하게 되어 1차 키와 관련되는 것이 바람직하다. 다른 2차 키는 위에서 보아 사각형, 사다리꼴, 반원형 등 손가락 접촉을 더 향상시키는 기다란 형태를 취할 수도 있다.
1차키에는 숫자, *, # 심볼 등을 표시한다. 2차키 각각에는 기능표시, 문자, 문자심볼 등이 표시된다. 각각의 키에는 키 클러스터의 제1 측면에 노출된 제1 부위, 및 키 클러스터의 제2 측면에 노출된 제2 부위를 갖는다. 키의 제1 부위를 누르면, 1차키의 제2 부위가 관련 2차키들의 제2 부위들과 접촉하되, 특정 키 클러스터들의 대응 2차 키의 제3 부위들 어떤 것도 기계적으로 상호 배제하여 덮개형 돌출부들을 갖는 탄성시트의 중간층이나 인쇄회로판 등의 기판과 덮개 밑에 부착된 도전 요소들의 접촉을 방지하여 눌려졌을 때 회로를 완성한다. 1차키를 눌러도, 관련 2차키 어떤 것도 기판과 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 2차키를 누르면, 바로 인접한 2차키들중 적어도 2개는 기판에 영향을 주지 않도록 할 수 있다.
키의 누름 상태를 검출하는 한가지 기술은 키 회로소자가 두 개의 이격된 금속 영역들과 하나의 키를 형성하고 주석, 니켈 구리 등의 금속으로 형성된 도금 패드를 갖는 용량성 키를 이용하여, 키의 단부가 전류 소자에 근접되었을 때 용량성 전하가 키패드 회로기판에 의해 검출되고 키 누름상태가 대응 키보드 마이크로프로세서와 논리 유니트에 의해 감지되는 것이다. 다른 구성은, 키가 오목한 공간과 직접 맞물리는 스템(stem)을 갖는 키보드를 이루는 것인데, 여기서 한쌍의 접점 사이에 전기적 통신을 유도하는 회로요소를 포함하는 한쌍의 접점과 상기 오목한 공간은 밀접되어 있다. 이런 구성은 금속 접점을 갖는 회로기판에서 떨어져 있는 유연한 기판상의 물리적 캡을 포함한다. 이들 캡 각각은 그 내부에 금속소자를 포함한다. 사용자가 선택된 클러스터키의 버튼을 누르면, 키의 바닥이 캡을 눌러 관련 금속소자를 금속접점에 접촉시켜 신호가 생성된다.
휴대폰에 사용되는 구조의 기계식 클러스터 키 장치는 하우징, 스피커 및 마이크로폰을 포함한다. 하우징에는 LCD가 부착되어 있다. 하우징의 개구부들에 각각의 클러스터키가 배치된다. 또, 휴대폰은 특정 디자인이나 모델에 따라 부저, 표시등 등을 구비할 수도 있다. 휴대폰은 적어도 기본적인 서비스를 지원하고 각종 특징들을 제공하는데 필요한 모든 주요 무선주파수(RF)와 논리회로를 포함하는 메인인쇄회로판을 구비한다. 이런 회로들은 통상 인쇄회로판의 내부나 표면에 형성되어 서로 연결되는 다수의 칩, 집적회로 및 기타 소자들을 포함한다. 휴대폰은 또한 하우징의 구멍을 통해 돌출하여 인쇄회로판과 전기적으로 연결되는 안테나를 더 구비한다.
하우징은 개폐스위치들을 장착한 기판과 이들 스위치에 의해 제어되는 다이얼 펄스회로를 감싼다. 휴대폰은 안테나를 통해 RF 신호들을 수신한다. 안테나는 수신된 RF신호들을 무선회로망에 이용하기 위한 전기적 RF 신호로 변환한다. 무선회로망은 전기적 RF신호들을 변조하고 RF신호들을 이용해 전송된 데이터를 복원한다. 또, 무선회로망은 이 데이터를 프로세서로 출력한다. 프로세서는 적어도 메인 프로세서와 관련 메모리는 물론, 집적회로 등을 구비한 기타 제어회로를 구비한다. 프로세서는 무선 회로망에서 출력된 데이터를 유저 인터페이스에서 사용가능한 인식 가능한 음성이나 메시지 정보로 포맷한다. 유저 인터페이스는 수신된 정보나 음성을 스피커와 LCD를 통해 사용자에게 전달한다. 휴대폰 서비스 기반의 모든 디지털, 아날로그 또는 아날로그와 디지털 네트웍의 조합이 가능하다.
이용가능한 스펙트럼을 협채널들로 분할하고 하나 이상의 통화를 각각의 채널에 할당하는 현재의 아날로그 시스템과 디지털 시스템과는 달리, CDMA는 방송 스펙트럼의 광대역에 걸쳐 다수의 통화들을 분산시키는 광대역 분산 스펙트럼 기술이다. 각각의 전화기나 데이터 호출에는 동일한 방송 스펙트럼에 걸쳐 동시에 전송되는 다수의 호출과 구분하기 위한 독특한 코드가 할당된다. 수신장치가 옳은 코드를 갖고 있기만 하면, 모든 다른 통화로부터 해당 통화를 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 또다른 기계식 클러스터키 장치의 클러스터키 각각은 오목한 형태의 2차 키로 둘러싸인 1차 키를 구비한다. 전술한 기계식 클러스터키 장치에서 1차키와 2차키에 관련한 각종 형상 역시 본 실시예의 클러스터 키 장치에 적용할 수 있다. 이 기계식 클러스터키 장치의 클러스트키들은 사용자에게 확실한 촉감을 제공하는데 필요한 범위의 경도를 갖는 재질로 만드는 것이 바람직하다. 전술한 바와 마찬가지로, 1차키 각각에는 숫자, *, # 등을 표시할 수 있다. 2차 키 각각에도 기능표시, 문자 또는 문자심볼 등을 표시한다. 각각의 키는 클러스터키 조립체의 제1 측면에 노출되는 제1 부위와, 클러스터키 조립체의 제2 측면에 노출되는 제2 및 제3 부위를 갖는다. 키의 제1 부위가 사용자에 의해 눌려지면, 키의 제3 부위는 기판과 접촉되지만 제2 부위는 특정 클러스터키의 대응 2차키와 관련된 어떤 기능도 기계식으로 배제하도록 기판과의 접촉이 차단된다.
1차키는 키클러스터의 계단형 구멍을 관통한다. 1차키가 작동하면, 1차키의 견부가 관련 2차키의 턱에 걸린다. 이렇게 1차키의 견부가 2차키의 턱에 맞물리면, 2차키가 기판에 구속되며 기판 표면에 대해 회전 및 요동하지 않게 된다. 2차키 자체는 기판에서 회전 및 요동하도록 동작되기때문에, 1차키가 동작할 때 2차키는 작동하지 않을 수 있다.
2차키가 기판 표면에서 회전 및 요동하여 동작되면, 1차키가 기판에 대해 소정 각도로 위치된다. 1차키를 누르면, 이 각도로 인해 1차키는 모서리에서 기판과 접촉하되 그 바닥면이 접촉하는 것은 방지된다. 1차키는 바닥면이 기판과 접촉해야만 동작하기 때문에, 이 상태에서는 관련 2차키가 동작해도 1차키의 작동이 방지된다. 각각의 2차키의 바닥면은 윗면에 지정된 소정 갯수의 기능들에 대응하는 전기 경로가 형성된다. 하나의 기능을 선택해도 다른 2차키 기능들의 선택이나 1차키 기능의 선택이 상호 배제된다.
본 발명에 따른 전자식 클러스터키 장치는 하나의 1차키와 하나 이상의 2차키를 포함하고, 하우징, 마이크로폰 및 스피커를 구비한 핸드폰에 장착된 터치스크린 LCD 형태로 전자식으로 구성된다. 이렇게 전자식으로 구성된 터치스크린 LCD 클러스터키 장치는 필요에 따라 휴대폰, 텔레비젼 원격제어기, 기타 핸드헬드 데이터 입력장치, 자동제어기, 데스크탑/벽면형/무선 전화기, 복합 전화기록기, PDA 등의 전자장치에 사용되도록 구성될 수 있음은 말할 나위도 없다. 이런 전자식 구성의 클러스트키들은 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 영상 형태로 표시되는 것이 바람직하다. 2차키 각각은 손가락과의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 직사각형, 사다리꼴, 반원형 영상으로 표시되는 것이 바람직하다.
하우징은 사용자에게 정보를 표시하기 위한 LCD, 파워스위치 및 모드스위치를 포함한다. 터치스크린 LCD는 편리하게 구성된 것이면 어떤 것도 가능하다. 예컨대, 터치스크린 LCD는 상하 유리판과 그 사이에 압력감지요소를 포함한 액정재료의 박판이 삽입된 형태로 구성될 수도 있다. 그러나, p-i-n 접합형 비정질 실리콘 태양전지 등의 투명한 박판 태양전지와 결합된 구성의 터치스크린 LCD를 이용할 수도 있다.
압력 감지에 의해 접촉점의 X, Y 좌표를 결정하는 많은 방식이 공지되어 있다. 서로 평행한 수직 도체들에 연결된 X-좌표 검출 저항요소와, 서로 평행한 수평도체들에 연결된 Y-좌표 검출 저항요소를 포함한 압력감지 입력장치는, 철필 등으로 눌려진 점의 위치를 검출하기 위해, 이들 저항요소들의 저항값의 변화를 검출함으로써 동작된다. X-좌표 검출 저항요소와 Y-좌표 검출 저항요소의 양단부에 흐르는 전류의 ON/OFF 제어를 위해 스위치들이 사용되고, X-좌표 검출 저항요소와 Y-좌표 검출 저항요소 사이의 전압은 전압검출회로에 의해 검출된다. 이들 스위치에 의해 전류들이 스위치될 때 전압검출회로의 결과에 의해 여러가지 입력값들을 검출할 수 있다.
이상은 단지 공지된 위치결정법에 근거한 압력감지 방법의 한가지일 뿐이다. 1차키의 키캡의 중간점과 2차키 캡의 중간지점에 위치한 국부적 포인트 센서를 기초로 한 더 민감한 "스마트 센서"형 마이크로-스트레인 게이지를 "가상 원"을 이루는 원주를 따라 설치하고, 이 가상원을 따라 각종 전자장치의 2차키들의 중심의 궤적을 위치시킨다. 이런 압력센서는 아날로그 압력값과 그 디지털값을 출력할 수 있음은 물론, 압력변화율과 그 디지털값을 출력할 수 있다. 이 센서는 반송물질에 매립될 수 있는 점에서 스마트센서이다.
상호 배타성의 첫번째 원칙은 좀 사소한 것이다. 시스템 논리는 두개의 서로다른 클러스터키로부터의 입력을 받지 않는 것이고; 이런 이중 작동은 사용자가 부주의로 서로 다른 두개의 클러스터들에 속하는 두개의 인접 2차키들을 눌렀을 때 발생한다. 이 시스템은 에러 메시지를 출력하고 사용자에게 클러스터의 중심 가까이 손가락을 움직이라고 요청하는 삐삐음을 발생한다. 사용자가 인접하지 않은 클러스터들의 키를 눌러 시스템을 고의로 테스트할 때도 마찬가지다. 이 경우 삐삐음과 선택적 에러메시지를 제거하면 된다.
손가락이 클러스터내에서 동작하면, 손가락은 3개의 키와 약간 중복될 것이다. (B가 표시된) 원하는 2차키, (2가 표시된) 1차키의 모서리 및 (A가 새겨진) 인접 2차키의 일부분이 이런 경우에 있을 경우, 2차키들과 1차키 둘다의 모든 "키캡" 영역들에 걸쳐 분산되는 압력센서가 이들 키에 대한 논리 YES를 생성할 것이다. 그러나, 중간(하부 임계치)에 위치한 더 민감한 압력센서라면 대부분의 경우 의도한 2차키(B)에서만 출력을 발생시킨다. 이런 신뢰성 있는 출력은 의도한 2차키를 손가락 끝으로 누르기 때문에 생기는 가장 높은 압력을 표시하는 아날로그값(또는 그 디지탈값)을 포함한다. 신뢰성을 높이기 위해, 비율 입력 역시 동일하게 생성될 것이다. 특유의 값이 설정되면, 서로 다른 두개의 키로부터의 논리적 출력들은 더 진행되는 것이 금지된다. 이것은 통상의 전자장치들을 갖는 박스를 내장하면 간단히 구현된다. 또, 의도하지 않은 키로부터의 도전성 경로를 개방하여 상호 배타적으로 함으로써 고체상태나 모노리딕 방식으로 구현할 수도 있다.
2차 압력센서인 일반적 압력센서 역시 다른 경우, 즉 최근 팜탑 PDA에 사용되는 펜팁이나 철필을 이용해 아주 선명하게 입력하고자 할 때에 필요하다. 이 경우는 사용자들이 현재 많은 사람들이 사용하고 있기 때문에 비록 불편한 점은 있지만 사용자에게 친밀하다. 물론 다른 선택이 없기 때문에 사용할 수도 있다.
터치스크린 LCD는 단색형 또는 액티브 매트릭스 전색형 디스플레이일 수 있다. 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 액티브 매트릭스는 일반적으로 2개의 시트로 구성되고, 그 사이에 액정 등의 전기광학 물질이 삽입된다. 이들 시트중의 하나는투명한 도전 블록들, 박막트랜지스터들, 일단의 도전 어드레싱 라인들,일단의 도전 어드레싱 컬럼들의 매트릭스이다. 각각의 트랜지스터는 라인에 연결된 게이트, 블록에 연결된 소스 및 컬럼에 연결된 드레인을 구비한다. 다른 시트는 카운터 전극이다. 액정재료의 상단에는 유연한 투명막이 부착되고, 이 막은 i형 반도체층이 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 배치된 박막 반도체층으로 패턴화된다. p-i-n층은 산화주석, 산화주석인듐 등의 얇은 투명 도전층 사이에 삽입되어 p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지를 구성한다.
공통 베이스 증폭기의 에미터에 연결된 실리콘 태양전지는 셀전압이 거의 제로가 되도록 바이어스되어, 단락부하를 센서로서 사용할 수 있다. 컬렉터 부하는 소정 전류범위내에서 대략 대수적인 전압대 전류를 띠는 3개의 정방향 다이오드들이다. 다음 단계에서는 펄스용 AC 커플링을 제공하여, 감지시스템의 민감도가 기본적으로 태양전지의 광량과 무관하도록 한다. 이 단계는 높은 AC 게인과 낮은 직류전류 DC 게인을 위해 피드백상의 바이패스를 갖는 연산증폭기이다. 이 네트웍은 또한 주변으로부터 픽업된 잡음 스파이크들을 거부하기 위한 저역통과 네트를 구비한다. 작동 손가락으로 도전층들을 덮으면, 가려진 면적에 비례하여 전류출력이 감소된다.
p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지를 작은 부분으로 분할하고, 이 부분들 각각을 하나의 1차부와 하나 이상의 주변 2차부(4개가 바람직함)로 구성하여 전자식 클러스터키를 구성한다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지는 이산화규소 등으로 된 2개의 얇은 투명 절연층 사이에 삽입되는 하나 이상의 수직 및 수평 투명 도체 격자들을 포함한다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지의 산화주석, 산화인듐주석 등의 2개의 투명 도전막들을 당업자에게 알려진 공지 기술을 이용해 직렬로 결합하여 약 12-14V의 미세변화를 제공한다. 직렬연결의 한가지 방법은 초기 산화주석 코팅을 레이저를 이용해 여러개의 섬으로 분할하고, 그 모서리에 감광 마스크를 이용하여 p, i, n 층들이 도전층과 접촉하는 것을 방지하는 것이다. 그뒤, 마스크를 제거하고 2차 셀의 윗면을 1차 셀의 바닥면에 연결하는 2차 산화주석층을 부착하여, 직렬연결을 달성한다. 기타 중간단계들은 당업자에게 공지되어 있다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지에서, 캡턴(Kapton) 등의 가요성 투명기판에 배치되어 LCD에 접착되는 모든 키의 중심에 커패시터 및/또는 압력센서를 배치할 수 있다. 캡턴이나 기타 고온 플라스틱은 비정질 실리콘의 화학적 증착에 관련된 고온을 견디는데 이용된다. 태양전지와 액티브 매트릭스 TFT계 LCD를 압착하여 결합해도 된다.
LCD는 최대 콘트라스트를 주기 위해 흑색 문자로 표시된 백색키로 1차키를 표시하고 적색으로 2차키 알파벳 문자를 표시하는 액티브 매트릭스 TFT 디스플레이인 것이 바람직하다. 2차키의 기능심볼들은 녹색으로 표시되고, @ 등의 문자들은 청색으로 표시되고, YES/SEND 등의 제어심볼은 녹색문자와 함께 황색으로 표시되며, NO/END 는 적색문자와 함께 황색으로 표시되는 것이 바람직하다. 다양한 색상으로 배열할 수 있음은 말할 나위도 없다.
전자식 클러스터키 장치는 모드스위치를 통해 사용자가 선택한 모드에 따라 핸드폰내의 키보드 에뮬레이터를 이용하는 구성으로 된다. 어떤 장치는 4행 3열로배열된 12개 클러스터키를 한 세트로 갖는다. 전자식으로 구성된 클러스터키들 각각은 하나 이상의 2차키로 둘러싸인 하나의 1차키로 구성된다. 터치스크린 LCD상의 특정키를 건드리면, 이 키를 가로지르는 다수의 접촉선들을 통과하는 전기신호가 발생된다. 이 전기신호는 핸드폰에 저장된 프로세싱 유니트로 전송되어, 심볼로 변환되어 LCD에 표시된다. 핸드폰은 또한 특정 클러스터키에서 하나 이상의 키의 동시 작동을 방지하는 회로를 포함한다.
전자식이나 광전자식으로 상호배제하는 클러스터키 장치는 하나의 신호만을 한번에 생성할 수 있는 기계식 클러스터키 장치와 동일한 사전 프로세스로 작동된다. 전자식 클러스터키 장치에서, 사전 프로세스는 접촉압력이나 태양전지 마이크로셀 소자의 차폐 등의 하나 이상의 변수를 감지하는 것을 기본으로 한다. 아날로그 값과 디지탈/아날로그 입력값 둘다 사용된다. 커패시터 등의 다른 감지수단을 이용할 수도 있다. 당업자에게 공지된 도체와 전자소자 등의 적절한 격자 소자도 디지탈 및 아날로그 멀티플렉서, 연산증폭기 등과 함께 사용된다. 시중에서 현재 구입할 수 있는 PDA에 이용되는 철필 등의 압력센서만 사용하는 순수 LCD 클러스터키 장치에서는, 감지 및 해석이 용이하다. 이런 전술한 장치는 손가락으로 사용되지 않는데, 이는 키패드가 너무 작기 때문이다.
본 발명에서는, 클러스터링에 의한 일정한 공유 "면적"이 있기 때문에, 사용자는 2차키를 누르면서 인접키(주로 1차키)의 일부를 의도적으로 누를 수 있다. 본 발명은 대면적 논리압력센서만을 이용해, 또는 인가압력, 인가압력율, 차폐율 등의 다른 검출값과 함께 저임계 중심압력센서를 이용해 선택된 부분에 대한 논리적 YES출력을 제공한다. 그러나, 압력 감지면적은 중심 둘레에 제한된 좁은 면적에 있다. 인접 키들의 중심들은 가압 손가락에 의해 발생된 한가지 이상의 다른 압력값들을 생성하기에 충분히 떨어져 있다. 높은 압력값과 관련된 키는 원하는 키를 더 잘 표시하는 손가락을 표현하도록 선택된다. 태양전지와 관련하여, 키를 누르면 동작 손가락으로 키캡을 가리는 정도를 표시하는 아날로그 신호와, 압력센서의 출력과 함께 또는 사전처리 단독으로만 사용되는 디지탈/논리적 출력 둘다가 생성된다. 한가지 방식은, 압력센서를 통해 논리적 YES가 생성되는 키들만을 차폐하는 값들을 비교를 위해 선택하는 것과, 그와 동시에 논리적 YES가 차폐에 의해 생성되는 키들만의 압력값들을 비교하여 선택하는 것이다. 이런 전처리에 있어서, 압력 및 차폐/태양전지 센서들의 논리적 AND를 이용하는 등 신뢰성 있는 출력을 확인하는 어떤 단계에서도 더이상의 프로세스는 중단된다. 입력을 더 빨리 신뢰성 있게 확인하면 이런 상호 배타적 전자식 클러스터키 장치에서의 다른 입력의 작동이나 고려가 금지된다.
본 발명은 클러스터키 자체, 각종 다양한 배열, 기존의 전자식 회로망의 조합, 전화기, PDA 등 인터넷을 포함한 장치와 함께 사용될 수 있다고 본다. 또, 본 발명은 사용자가 익숙하게 기존의 종래기술과 호환적인 방식으로 쉽게 구현할 수 있어서, 숫자모드, 영문자모드 등으로 작동시킬 수 있다.
본 발명은 클러스터 키 장치에 관한 것이다. 클러스터 키 장치는 기계식으로 구성될 수도 있고 전자식으로 구성될 수도 있다. 본 발명에 따른 기계식 클러스터 키 장치가 도 1에 도시되어 있다. 기계식 클러스터 키 장치(10)는 일반적인 표준 전화기와 마찬가지로 3열 4행 배열로 구성된 12개의 클러스터 키들을 포함한다. 이 클러스터 키 장치(10)는 셀룰라폰이나 모바일폰, 텔레비전 리모콘, 기타 핸드헬드데이터 입력장치, 자동 제어기, 데스크탑/벽면장착형/무선 전화기, 복합 전화기 레코더, PDA 및 기타 전자기기에 사용되도록 구성될 수도 있다. 클러스터키를 이용하면 사용자는 숫자, 문자, 심볼, 기능 등을 상호 배타적으로 표시하는 다수의 키들중 하나를 선택할 수 있다.
도 1에 도시된 클러스터키들 각자는 4개의 2차 키(14)로 둘러싸인 1차 키(12)를 구비한다. 그러나, 본 발명에 따른 클러스터키 장치의 2차 키는 1개, 2개, 3개 등 몇 개라도 무관하다. 2차 키의 개수는 4개에서 8개 까지가 바람직하다. 클러스터키는 사용자에게 확실한 촉감을 주는데 필요한 범위의 경도를 갖는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 특정 클러스터키의 1차 키(12)는 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 형태를 갖고 돔형이나 볼록한 형태의 버튼으로 되는 것이 바람직하다. 돔형이나 볼록한 형태의 1차 키는 관련 2차 키들(14)의 부근으로 갈수록 오목하게 된다. 돔형을 오목 형태로 바꿀 수도 있고, 위에서 보아 6각형, 7각형 또는 8각형의 다른 형태로 대체할 수도 있다. 2차 키(14) 각각은 1차 키(12) 주변부보다 약간 낮게 시작하면서 볼록한 아치 형태로 되어 손가락의 접촉 표면적을 증가시켜 압력분포를 향상시키고, 사다리꼴과 같이 손가락으로 누르기에 더 넓은 폭을 제공하며, 1차 키(12)의 돔의 상단보다 약간 낮게 볼록하게 형성되어, 1차 키와 관련되는 것이 바람직하다. 다른 2차 키는 위에서 보아 사각형, 사다리꼴, 반원형 등 손가락 접촉을 더 향상시키도록 기다란 형태를 가질 수도 있다.
1차 키(12)에는 숫자, *, # 심볼 등을 표시한다. 2차 키(14)는 공간활용을 높이도록 관련 1차 키(12)보다 작은 것이 바람직하다. 2차 키(14) 각각은 사용자의손가락 끝의 압력을 잘 분산시키도록 표면적을 증가시키는 오목한 아아치형 표면을 갖는 것이 바람직하다. 2차 키(14)의 외연부는 손가락으로 누르기에 큰 폭을 제공하도록 모따기되는 것이 바람직하다. 2차 키(14) 각각에는 기능표시, 문자, 문자심볼 등이 표시된다.
각각의 1차 키(12)는 관련 키 클러스터의 제1 측면에 노출된 제1 부위, 및 키 클러스터의 제2 측면에 노출된 제2 부위를 갖는다. 1차 키(12)의 제1 부위를 누르면, 제2 부위가 관련 2차 키들의 제2 부위들과 접촉하되, 특정 키 클러스터들의 대응 2차 키의 제3 부위들은 덮개형 돌출부들을 갖는 탄성시트의 중간층이나 인쇄회로판 등의 기판과 덮개 밑에 부착된 도전 요소들과의 접촉이 기계식 상호배타적으로 방지되고, 눌려졌을 때 회로를 완성한다. 클러스터 키의 1차 키(12)를 눌러도, 관련 2차키는 전혀 기판과 접촉하지 않을 수 있다. 클러스터키의 2차키를 눌러도, 관련 1차키는 물론 나머지 관련 2차키들도 기판과 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 2차키가 눌려져도, 바로 인접한 2차키들중 적어도 2개는 기판에 영향을 주지 않도록 될 수 있다. 3개의 키 클러스터들(100)중 하나의 사시도와 전개도가 도 4, 5에 도시되어 있는바, 1차키(101)는 피봇축(106)을 중심으로 피봇하는 4개의 2차키(104)로 둘러싸인다. 도시된 바와 같이, 1차키(101)는 관련 키 클러스터의 제1 측면에 노출된 제1 부위와, 키 클러스터의 제2 측면에 노출된 제2 및 제3 부위(103,102)를 갖는다. 클러스터키의 1차키(101)를 눌러도, 관련 2차키(104) 어느것도 기판에 접촉되지 않는다. 클러스터키의 2차키(104)를 눌러도, 관련 1차키(101)와 나머지 관련 2차키(104) 어떻 것도 기판과 접촉하지 않는데, 이는 2차키의 상호 배타적 액튜에이터(108) 때문이다. 그러나, 특정 클러스터키의 두 개의 2차키들을 동시에 누를 수 있는 클러스터키 장치를 기계적으로 구성할 수도 있다. 이 경우, 클러스터키 장치와 함께 동작하는 프로세서라면 이런 동작에 대응하는 신호를 생성하지 않을 것이고 사용자에게 에러신호를 보낼 수 있다.
키의 누름 상태를 검출하는 한가지 기술은 키 회로소자가 두 개의 이격된 금속 영역들과 하나의 키를 형성하고 주석, 니켈 구리 등의 금속으로 형성된 도금 패드를 갖는 용량성 키를 이용하여, 키의 단부가 전류 소자에 근접되었을 때 용량성 전하가 키패드 회로기판에 의해 검출되고 키 누름상태가 대응 키보드 마이크로프로세서와 논리 유니트에 의해 감지되는 것이다. 다른 구성은, 키가 오목한 공간과 직접 맞물리는 스템(stem)을 갖는 키보드를 이루는 것인데, 여기서 한쌍의 접점 사이에 전기적 통신을 유도하는 회로요소를 포함하는 한쌍의 접점과 상기 오목한 공간은 밀접되어 있다. 도 6A, 6B에 도시된 바와 같이, 도 4, 5에 도시된 클러스터키와 함께 사용되는 구성에서는, 금속 접점(166)을 갖는 회로기판(164)에서 떨어져 있는 유연한 기판(158)상의 물리적 캡(160)을 포함한다. 이들 캡(160) 각각은 그 내부에 금속소자(162)를 포함한다. 사용자가 선택된 클러스터키의 버튼을 누르면, 키의 바닥이 캡(160)을 눌러 관련 금속소자(162)를 금속접점(166)에 접촉시켜 신호가 생성된다.
휴대폰(20)에 사용되는 기계식 클러스터 키 장치가 도 2에 도시되어 있는바, 이 휴대폰은 하우징(22), 스피커(24) 및 마이크로폰(26)을 포함한다. 하우징(22)에는 LCD(28)가 부착되어 있다. 하우징의 개구부들에 각각의 클러스터키가 배치된다.또, 도시되지는 않았지만, 휴대폰(20)은 특정 디자인이나 모델에 따라 부저, 표시등 등을 구비할 수도 있다. 휴대폰(20)은 적어도 기본적인 서비스를 지원하고 각종 특징들을 제공하는데 필요한 모든 주요 무선주파수(RF)와 논리회로를 포함하는 메인 인쇄회로판을 구비한다. 이런 회로들은 통상 인쇄회로판의 내부나 표면에 형성되어 서로 연결되는 다수의 칩, 집적회로 및 기타 소자들을 포함한다. 휴대폰(20)은 또한 하우징(22)의 구멍을 통해 돌출하여 인쇄회로판과 전기적으로 연결되는 안테나(30)를 더 구비한다. 하우징(22)은 개폐스위치들을 장착한 기판과 이들 스위치에 의해 제어되는 다이얼 펄스회로를 감싼다. 휴대폰(20)은 안테나(30)를 통해 RF 신호들을 수신한다. 안테나(30)는 수신된 RF신호들을 무선회로망에 이용하기 위한 전기적 RF 신호로 변환한다. 무선회로망은 전기적 RF 신호들을 변조하고 RF신호들을 이용해 전송된 데이터를 복원한다. 또, 무선회로망은 이 데이터를 프로세서로 출력한다. 프로세서는 적어도 메인 프로세서와 관련 메모리는 물론, 집적회로 등을 구비한 기타 제어회로를 구비한다. 프로세서는 무선 회로망에서 출력된 데이터를 유저 인터페이스에서 사용가능한 인식 가능한 음성이나 메시지 정보로 포맷한다. 유저 인터페이스는 수신된 정보나 음성을 스피커(24)와 LCD(28)를 통해 사용자에게 전달한다. 휴대폰 서비스 기반의 모든 디지털, 아날로그 또는 아날록와 디지털 네트웍의 조합이 가능하다.
이용가능한 스펙트럼을 협채널들로 분할하고 하나 이상의 통화를 각각의 채널에 할당하는 현재의 아날로그 시스템과 디지털 시스템과는 달리, CDMA는 방송 스펙트럼의 광대역에 걸쳐 다수의 통화들을 분산시키는 광대역 분산 스펙트럼 기술이다. 각각의 전화기나 데이터 호출에는 동일한 방송 스펙트럼에 걸쳐 동시에 전송되는 다수의 호출과 구분하기 위한 독특한 코드가 할당된다. 수신장치가 옳은 코드를 갖고 있기만 하면, 모든 다른 통화로부터 해당 통화를 선택할 수 있다.
도 2에 도시된 기계식 클러스터키들 각각은 하나의 1차키(32)와 5개의 2차키로 구성된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 클러스터키 장치에서 1차 키는 하나이고 2차 키는 1, 2, 3 등 몇 개도 가능하지만, 2차 키의 개수는 4개 내지 8개가 바람직하다. 클러스터키는 사용자에게 확실한 촉감을 제공하는데 필요한 범위의 경도를 갖는 재질로 만드는 것이 바람직하다. 특정 클러스터키용 1차키(32)는 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 형태를 갖고 옆에서 보면 돔형이나 볼록한 형태의 버튼이다. 볼록한 형태를 돔으로 대체할 수도 있고, 위에서 보아 6각형, 7각형, 8각형 등의 다른 버튼 형태로 대체할 수도 있다. 관련 2차 키 각각은 1차 키의 주변부에서 1차 키보다 약간 낮게 시작하여 볼록한 아치 형태로 돌출하여 압력 분산을 좋게 하기 위해 손가락과의 접촉 표면적을 증가시키고, 2차키로 접근할수록 오목한 형태를 취할 수 있으며, 사다리꼴과 같이 손가락으로 작동시키기에 넓은 폭을 갖고, 1차 키의 돔의 상단보다 약간 낮게 볼록한 형태를 갖는다. 기타 2차키의 형태는 위에서 보아 직사각형, 사다리꼴, 반원형 등 손가락과의 접촉력을 향상시키는 기다란 형태를 취할 수도 있다.
1차 키(32) 각각에는 숫자, *, # 등을 표시할 수 있다. 2차 키들 각각에도 기능표시, 문자 또는 문자심볼 등을 표시한다. 이런 기계식 클러스터키 장치에서, "1"로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(34,36,38,40) 및 "!"로 표시된 2차키로 둘러싸인다. 물론 필요에 따라 2차키(34,36,38,40)에도 표시를 붙일 수 있는바, 2차키(34)에는 "CLR" 표시를, 2차키(36)에는 "YES/SEND" 표시를, 2차키(38)에는 "PWR ON/OFF" 표시를, 2차키(40)에는 "NO/END" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. 모든 키는 하우징 내에 배치된다.
"4"로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(42)를 구비하고, 이 2차키에는 "CTRL" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. "5"로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(44)를 구비하고, 이 2차키에는 "ALT" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. "6"으로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(46)를 포함하고, 이 2차키에는 "ENTER" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. "8"로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(48)를 포함하고, 이 2차키에는 액센트 마크를 붙이는 것이 바람직하다. "0"으로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(50)를 포함하고, 이 2차키에는 "SPACE BAR" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. "#"로 표시된 1차키는 아무 표시가 없는 2차키(52)를 포함하고, 이 2차키에는 밑줄 표시를 붙이는 것이 바람직하다. "#"로 표시된 1차키는 또 아무 표시가 다른 2차키를 포함하고, 이 2차키에는 "MODE" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. 각각의 키는 하우징의 제1 측면에 노출되는 제1 부위와, 하우징의 제2 측면에 노출되는 제2 부위를 갖는다. 키의 제1 부위가 사용자에 의해 눌려지면, 키의 제2 부위는 기판과 접촉되지만 특정 키 클러스터의 대응 키들 어떤 것도 기판과 접촉하지 않도록 한다. 이들 클러스터키는 도 4, 5에 도시된 클러스터키와 같은 기능을 하고, 1차키는 피봇축을 중심으로 피봇하는 2차키로 둘러싸인다. 클러스터키의 1차키를 눌러도, 관련 2차키 어떤 것도 기판과접촉하지 않는다. 클러스터키의 2차키를 눌러도, 1차키는 물론 나머지 관련 2차키 어떤 것도 기판과 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 클러스터키의 2차키를 누르면, 바로 인접한 2차키들중 적어도 두개는 2차키 상호 배타 액튜에이터(108)로 인해 기판에 작용하지 않도록 할 수 있다.
키의 누름상태를 검출하는 한가지 기술은 용량성 키를 이용하는 것인데, 여기서 키 회로소자는 서로 이격된 두개의 금속영역들을 형성하고 주석, 니켈, 구리 등의 금속으로 이루어진 도금패드를 구비하며, 키의 끝이 전류소자에 밀접하게 되었을 때 용량성 전하가 회로기판에 의해 감지되고 키 누름상태가 대응하는 키보드 마이크로프로세서와 논리유니트에 의해 감지된다. 다른 구성으로는 하드컨택트 키보드가 있는데, 여기서 키는 오목한 공간에 직접 연결되는 스템을 갖고, 이 공간은 회로소자를 포함한 한쌍의 접점과 밀착되며, 회로소자는 한쌍의 접점과 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따른 또다른 기계식 클러스터키장치(60)가 도 3에 도시되어 있다. 이 장치(60)의 클러스터키 각각은 6개의 2차키로 둘러싸이는 1차 키(62)를 구비한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치에서 1차 키는 하나이고 2차 키는 1, 2, 3을 포함해 몇개라도 좋지만, 2차키의 갯수는 4개 내지 8개가 바람직하다. 클러스터키는 사용자에게 확실한 촉감을 제공하는데 필요한 범위의 경도를 갖는 재질로 만드는 것이 바람직하다. 특정 클러스터키용 1차키는 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 형태를 갖고 옆에서 보면 돔형이나 볼록한 형태의 버튼이다. 돔형이나 볼록한 1차키 형상은 관련 2차키로 접근할수록 오목한 형태로 바뀐다. 볼록한 형태를 돔으로 대체할 수도 있고, 위에서 보아 6각형, 7각형, 8각형 등의 다른 버튼 형태로 대체할 수도 있다. 관련 2차 키 각각은 1차 키의 주변부부터 1차 키보다 약간 낮은 오목한 형태에서 시작하여 볼록한 아치 형태로 올라가 압력 분산을 좋게 하기 위해 손가락과의 접촉 표면적을 증가시키고, 사다리꼴과 같이 손가락으로 작동시키기에 넓은 폭을 가지며, 1차 키의 돔의 상단보다 약간 낮은 높이로 볼록한 형태를 갖는다. 위에서 보아 기타 2차 키 형태는 직사각형, 사다리꼴, 반원형 등 손가락과의 접촉력을 향상시키는 기다란 형태를 가질 수도 있다. 1차 키(62) 각각에는 숫자, *, # 등을 표시할 수 있다. 2차 키들 각각에도 기능표시, 문자 또는 문자심볼 등을 표시한다. 이런 클러스터키 장치에서, "1"로 표시된 1차키(62)는 아무 표시가 없는 2차키(64,66)로 둘러싸인다. 물론 필요에 따라 2차키(64,66)에도 표시를 붙일 수 있는바, 2차키(64)에는 "NO/END" 표시를, 2차키(66)에는 "YES/SEND" 표시를 붙이는 것이 바람직하다. "2"로 표시된 1차키에는 "MODE"로 표시되는 것이 바람직한 무표시 2차키(68)가 배치된다. "3"으로 표시된 1차키에는 "ENTER"로 표시되는 것이 바람직한 무표시 2차키(70)가 배치된다. "8"로 표시된 1차키에는 "ALT"로 표시되는 것이 바람직한 무표시 2차키(72)가 배치된다. "*"로 표시된 1차키에는 "F10"과 "CTRL"로 표시되는 것이 바람직한 무표시 2차키(74,76)가 배치된다. "0"으로 표시된 1차키에는 "F11"로 표시되는 것이 바람직한 무표시 2차키(78)가 배치된다. "#"로 표시된 1차키에는 "F12", "SPACE BAR"로 표시되는 것이 바람직한 무표시 2차키(80,82)가 배치된다. "#"로 표시된 1차키에는 "MODE"로 표시되는 것이 바람직한 또다른 무표시 2차키가 배치된다. 각각의 키는 하우징의 제1 측면에 노출되는제1 부위와, 하우징의 제2 측면에 노출되는 제2 부위를 갖는다. 키의 제1 부위가 사용자에 의해 눌려지면, 키의 제2 부위는 기판과 접촉되고 특정 키 클러스터의 대응 키들 어떤 것도 기판과 접촉하지 않도록 한다. 이들 클러스터키는 도 4, 5에 도시된 클러스터키와 같은 기능을 하고, 1차 키는 피봇축을 중심으로 피봇하는 2차키로 둘러싸인다. 클러스터키의 1차키를 눌러도, 관련 2차키 어떤 것도 기판과 접촉하지 않는다. 클러스터키의 2차키를 눌러도, 1차키는 물론 나머지 관련 2차키 어떤 것도 기판과 접촉하지 않는다.
키의 누름상태를 검출하는 한가지 기술은 용량성 키를 이용하는 것인데, 여기서 키 회로소자는 서로 이격된 두개의 금속영역들과 하나의 키를 형성하고 주석, 니켈, 구리 등의 금속으로 이루어진 도금패드를 구비하며, 키의 끝이 전류소자에 밀접하게 되었을 때 용량성 전하가 회로기판에 의해 감지되고 키 누름상태가 대응하는 키보드 마이크로프로세서와 논리유니트에 의해 감지된다. 다른 구성으로는 하드컨택트 키보드가 있는데, 여기서 키는 오목한 공간에 직접 연결되는 스템을 갖고, 이 공간은 회로소자를 포함한 한쌍의 접점과 밀착되며, 회로소자는 한쌍의 접점과 전기적으로 연결된다.
본 발명에 따른 또다른 기계식 클러스터키장치(110)가 도 7에 도시되어 있다. 이 장치(110)의 클러스터키 각각은 오목한 형태의 2차 키(116), 구체적으로는 도8A, 8B, 9에 도시된 형태의 2차 키로 둘러싸인 1차 키(112)를 구비한다. 전술한 기계식 클러스터키 장치에서 언급한 각종 형상 역시 본 실시예의 클러스터 키 장치에 적용할 수 있다. 이 기계식 클러스터키 장치의 클러스트키들은 사용자에게 적극적 촉감을 제공하는데 필요한 범위의 경도를 갖는 재질로 만드는 것이 바람직하다. 전술한 바와 마찬가지로, 1차키(112) 각각에는 숫자, *, # 등을 표시할 수 있다. 2차 키(116) 각각에도 기능표시, 문자 또는 문자심볼 등을 표시한다. 각각의 키는 클러스터키 조립체(110)의 제1 측면에 노출되는 제1 부위와, 클러스터키 조립체의 제2 측면에 노출되는 제2 부위를 갖는다. 키의 제1 부위가 사용자에 의해 눌려지면, 키의 제2 부위는 기판과 접촉되고 특정 키 클러스터의 대응 2차키들과 관련된 어떤 기능들도 기판과 접촉하지 않도록 한다. 1차키를 누르면, 이와 관련된 2차키(116)가 기판과 접촉될 수 있다. 2차키(116)를 누르면, 1차키(112)는 기판과 접촉하지 않는다. 도 9에 도시된 바와 같아, 각각의 2차키(116)는 오목한 윗면(117)에 표시된 다수의 기능들에 대응하는 전기 경로(119)를 구비한 볼록한 바닥면(118)을 갖는다. 한가지 기능을 선택해도, 다른 2차키 기능들의 선택을 배제하거나 1차키(112)가 동작하는 것을 배제한다. 눌러도, 관련 2차키 어떤 것도 기판과 접촉하지 않는다.
키의 누름상태를 검출하는 한가지 기술은 용량성 키를 이용하는 것인데, 여기서 키 회로소자는 서로 이격된 두개의 금속영역들을 형성하고 주석, 니켈, 구리 등의 금속으로 이루어진 도금패드를 구비하며, 키의 끝이 전류소자에 밀접하게 되었을 때 용량성 전하가 회로기판에 의해 감지되고 키 누름상태가 대응하는 키보드 마이크로프로세서와 논리유니트에 의해 감지된다. 다른 구성으로는 하드컨택트 키보드가 있는데, 여기서 키는 오목한 공간에 직접 연결되는 스템을 갖고, 이 공간은 회로소자를 포함한 한쌍의 접점과 밀착되며, 회로소자는 한쌍의 접점과 전기적으로연결된다.
각각의 키는 클러스터키 조립체의 제1 측면에 노출된 제1 부위와, 클러스터키 조립체의 제2 측면에 노출된 제2 및 제3 부위를 구비한다. 사용자가 키의 제1 부위를 누르면, 키의 제3 부위가 기판과 접촉하고, 제2 부위는 특정 키클러스터의 대응 2차키와 관련된 어떤 기능도 기판과 접촉하는 것을 기계적으로 배제한다.
1차키(112)는 키클러스터의 계단형 구멍을 관통한다. 1차키(112)가 작동하면, 1차키(112)의 견부(114)가 관련 2차키(116)의 턱(119)에 걸린다. 이렇게 1차키(112)의 견부(114)가 2차키(116)의 턱에 맞물리면, 2차키(116)가 기판에 구속되며 기판 표면에 대해 회전 및 요동하지 않게 된다. 2차키(116) 자체는 기판에서 회전 및 요동하도록 동작되기때문에, 1차키(112)가 동작할 때 2차키(116)는 작동하지 않을 수 있다.
2차키(116)가 기판 표면에서 회전 및 요동하여 동작되면, 관련 1차키(112)가 기판에 대해 소정 각도로 위치된다. 관련 1차키(112)를 누르면, 이 각도로 인해 1차키(112)는 모서리에서 기판과 접촉하되 그 바닥면(115)이 접촉하는 것은 방지된다. 1차키(112)는 바닥면(115)이 기판과 접촉해야만 동작하기 때문에, 이 상태에서는 관련 2차키(116)가 동작해도 1차키(112)의 작동이 방지된다.
본 발명에 따른 전자식 클러스터키 장치가 도 10A에 도시되어 있다. 이 장치는 하우징(122), 마이크로폰(124) 및 스피커(126)를 구비한 핸드폰(120)내에 장착된 터치스크린 방식의 LCD(132) 형태로 전자식으로 구성된다. 이렇게 전자식으로 구성된 터치스크린 LCD 클러스터키 장치는 필요에 따라 휴대폰, 텔레비젼 원격제어기, 기타 핸드헬드 데이터 입력장치, 자동제어기, 데스크탑/벽면형/무선 전화기, 복합 전화기록기, PDA 등의 전자장치에 사용되도록 구성될 수 있음은 말할 나위도 없다.
이런 구성의 클러스트키들은 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 영상 형태로 표시되는 것이 바람직하다. 2차키 각각은 손가락과의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 직사각형, 사다리꼴, 반원형 영상으로 표시되는 것이 바람직하다. 이런 영상들은 도 1, 2, 3, 7에 도시된 형태와 비슷할 수 있다. 하우징(122)은 사용자에게 정보를 표시하기 위한 LCD(130), 파워스위치(134) 및 모드스위치(136)를 포함한다. 터치스크린 LCD는 편리하게 구성된 것이면 어떤 것도 가능하다. 예컨대, 터치스크린 LCD는 상하 유리판과 그 사이에 압력감지요소를 포함한 액정재료의 박판이 삽입된 형태로 구성될 수도 있다. 그러나, 도 10B에 도시된 바와 같이, p-i-n 접합형 비정질 실리콘 태양전지(140) 등의 투명한 박판 태양전지와 결합된 구성의 터치스크린 LCD를 이용할 수도 있다.
압력 감지에 의해 접촉점의 X, Y 좌표를 결정하는 많은 방식이 공지되어 있다. 서로 평행한 수직 도체들에 연결된 X-좌표 검출 저항요소와, 서로 평행한 수평 도체들에 연결된 Y-좌표 검출 저항요소를 포함한 압력감지 입력장치는, 철필 등으로 눌려진 점의위치를 검출하기 위해, 이들 저항요소들의 저항값의 변화를 검출함으로써 동작된다. X-좌표 검출 저항요소와 Y-좌표 검출 저항요소의 양단부에 흐르는 전류의 ON/OFF 제어를 위해 스위치들이 사용되고, X-좌표 검출 저항요소와 Y-좌표 검출 저항요소 사이의 전압은 전압검출회로에 의해 검출된다. 이들 스위치에 의해 전류들이 스위치될 때 전압검출회로의 결과에 의해 여러가지 입력값들을 검출할 수 있다.
이상은 단지 공지된 위치결정법에 근거한 압력감지 방법의 한가지일 뿐이다. 1차키의 키캡의 중간점과 2차키 캡의 중간지점에 위치한 국부적 포인트 센서를 기초로 한 더 민감한 "스마트 센서"형 마이크로-스트레인 게이지를 "가상 원"을 이루는 원주를 따라 설치하고, 이 가상원을 따라 각종 전자장치의 2차키들의 중심의 궤적을 위치시킨다. 이런 압력센서는 아날로그 압력값과 그 디지털값을 출력할 수 있음은 물론, 압력변화율과 그 디지털값을 출력할 수 있다. 이 센서는 반송물질에 매립될 수 있는 점에서 스마트센서이다.
터치스크린 LCD(132)는 단색형 또는 액티브 매트릭스 전색형 디스플레이일 수 있다. 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 액티브 매트릭스는 일반적으로 2개의 시트로 구성되고, 그 사이에 액정 등의 전기광학 물질이 삽입된다. 이들 시트중의 하나는 투명한 도전 블록들, 박막트랜지스터들, 일단의 도전 어드레싱 라인들,일단의 도전 어드레싱 컬럼들의 매트릭스이다. 각각의 트랜지스터는 라인에 연결된 게이트, 블록에 연결된 소스 및 컬럼에 연결된 드레인을 구비한다. 다른 시트는 카운터 전극이다. 액정재료의 상단에는 유연한 투명막이 부착되고, 이 막은 i형 반도체층이 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 배치된 박막 반도체층으로 패턴화된다. p-i-n층은 산화주석, 산화주석인듐 등의 얇은 투명 도전층 사이에 삽입되어 p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지를 구성한다.
공통 베이스 증폭기의 에미터에 연결된 실리콘 태양전지는 셀전압이 거의 제로가 되도록 바이어스되어, 단락부하를 센서로서 사용할 수 있다. 컬렉터 부하는 소정 전류범위내에서 대략 대수적인 전압대 전류를 띠는 3개의 정방향 다이오드들이다. 다음 단계에서는 펄스용 AC 커플링을 제공하여, 감지시스템의 민감도가 기본적으로 태양전지의 광량과 무관하도록 한다. 이 단계는 높은 AC 게인과 낮은 직류전류 DC 게인을 위해 피드백상의 바이패스를 갖는 연산증폭기이다. 이 네트웍은 또한 주변으로부터 픽업된 잡음 스파이크들을 거부하기 위한 저역통과 네트를 구비한다. 작동 손가락으로 도전층들을 덮으면, 가려진 면적에 비례하여 전류출력이 감소된다.
도 10B에는 바람직한 p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지(140)가 도시되어 있다. 이 p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지(140)는 9개의 층(141-149)으로 구성된다. 층(141)은 투명한 도전성 산화주석층이고, 층(142)은 투명한 p형 반도체층이며, 층(143)은 투명한 i형 반도체층이고, 층(144)은 투명한 n형 반도체층이며, 층(145)은 투명한 도전성 산화주석층이고, 층(146)은 투명한 절연성 이산화규소층이며, 층(147)은 수평 또는 수직 전기격자를 포함한 투명층이고, 층(148)은 투명한 절연성 이산화규소층이며, 층(149)은 수평 또는 수직 전기격자를 포함한 투명층이다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지(140)가 LCD에 장착되면, 투명한 플라스틱판으로 덮어 외부환경으로부터 보호한다. 실제로는, 태양전지와 관련층들을 플라스틱층 위에 놓고, 이를 뒤집어 유리판에 부착한다.
p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지를 작음 부분으로 분할하고, 이 부분들 각각을 하나의 1차부와 하나 이상의 주변 2차부(4개가 바람직함)로 구성하여 전자식 클러스터키를 구성한다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지는 이산화규소 등으로 된 2개의 얇은 투명 절연층 사이에 삽입되는 하나 이상의 수직 및 수평 투명 도체 격자들을 포함한다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지의 산화주석, 산화인듐주석 등의 2개의 투명 도전막들을 당업자에게 알려진 공지 기술을 이용해 직렬로 결합하여 약 12-14V의 미세변화를 제공한다. 직렬연결의 한가지 방법은 초기 산화주석 코팅을 레이저를 이용해 여러개의 섬으로 분할하고, 그 모서리에 감광 마스크를 이용하여 p, i, n 층들이 도전층과 접촉하는 것을 방지하는 것이다. 그뒤, 마스크를 제거하고 2차 셀의 윗면을 1차 셀의 바닥면에 연결하는 2차 산화주석층을 부착하여, 직렬연결을 달성한다. 기타 중간단계들은 당업자에게 공지되어 있다. p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지에서, 캡턴(Kapton) 등의 가요성 투명기판에 배치되어 LCD에 접착되는 모든 키의 중심에 커패시터 및/또는 압력센서를 배치할 수 있다. 캡턴이나 기타 고온 플라스틱은 비정질 실리콘의 화학적 증착에 관련된 고온을 견디는데 이용된다. 태양전지와 액티브 매트릭스 TFT계 LCD를 압착하여 결합해도 된다.
LCD는 최대 콘트라스트를 주기 위해 흑색 문자로 표시된 백색키로 1차키를 표시하고 적색으로 2차키 알파벳 문자를 표시하는 액티브 매트릭스 TFT 디스플레이인 것이 바람직하다. 2차키의 기능심볼들은 녹색으로 표시되고, @ 등의 문자들은 청색으로 표시되고, YES/SEND 등의 제어심볼은 녹색문자와 함께 황색으로 표시되며, NO/END 는 적색문자와 함께 황색으로 표시되는 것이 바람직하다. 다양한색상으로 배열할 수 있음은 말할 나위도 없다.
이 클러스터키 장치는 모드스위치를 통해 사용자가 선택한 모드에 따라 핸드폰내의 키보드 에뮬레이터를 이용하는 구성으로 된다. 도 10A에는 4행 3열로 배열된 12개 클러스터키를 한 세트로 갖는 클러스터키 장치가 도시되어 있다. 특정 클러스터키용 1차키는 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형 등의 형태로 표시되는 것이 바람직하다. 2차키 각각은 손가락과의 접촉면적을 증가시킬 수 있는 직사각형, 사다리꼴 또는 반원형 형태의 영상으로 표시되는 것이 바람직하다. 전자식으로 구성된 클러스터키들 각각은 하나 이상의 2차키(140)로 둘러싸인 하나의 1차키(138)로 구성된다. 터치스크린 LCD(132)상의 특정키를 건드리면, 이 키를 가로지르는 다수의 접촉선들(142)을 통과하는 전기신호가 발생된다. 이 전기신호는 핸드폰(120)에 저장된 프로세싱 유니트로 전송되어, 심볼로 변환되어 LCD(130)에 표시된다. 핸드폰은 또한 특정 클러스터키에서 하나 이상의 키의 동시 작동을 방지하는 회로를 포함한다.
전자식이나 광전자식으로 상호 배제하는 클러스터키 장치는 하나의 신호만을 한번에 생성할 수 있는 기계식 클러스터키 장치와 동일한 사전 프로세스로 작동된다. 전자식 클러스터키 장치에서, 사전 프로세스는 접촉압력이나 태양전지 마이크로셀 소자의 차폐 등의 하나 이상의 변수를 감지하는 것을 기본으로 한다. 아날로그 값과 디지탈/아날로그 입력값 둘다 사용된다. 커패시터 등의 다른 감지수단을 이용할 수도 있다. 당업자에게 공지된 도체와 전자소자등의 적절한 격자 소자도 디지탈 및 아날로그 멀티플렉서, 연산증폭기 등과 함께 사용된다. 휴렛패커드, 카시오 필립스 3사에서 생산하는 "팜탑" 시장에서 현재 구입할 수 있는 PDA에 이용되는철필 등의 압력센서만 사용하는 순수 LCD 클러스터키 장치에서는, 감지 및 해석이 용이하다. 이들 장치는 넓은 면적의 논리 압력센서를 이용하여 선택된 부분에 대한 논리적 YES 출력을 한다. 이런 전술한 장치는 손가락으로 사용되지 않는데, 이는 키패드가 너무 작기 때문이다.
본 발명에서는, 클러스터링에 의한 일정한 공유 "면적"이 있기 때문에, 사용자는 2차키를 누르면서 인접키(주로 1차키)의 일부를 의도적으로 누를 수 있다. 감지 압력을 기초로 접촉점에 대한 X, Y 좌표를 결정하는 많은 방법들이 공지되어 있다. 서로 평행한 수직 도체들에 연결된 X-좌표 검출 저항요소와, 서로 평행한 수평 도체들에 연결된 Y-좌표 검출 저항요소로 구성된 압력감지형 입력장치는, 철필 등에 의해 눌려진 지점의 위치를 검출하기 위해, 이들 저항요소들의 저항값의 변화를 탐지한다. 본 발명은 대면적 논리압력센서만을 이용해, 또는 인가압력, 인가압력율, 차폐율 등의 다른 검출값과 함께 저임계 중심압력센서를 이용해 선택된 부분에 대한 논리적 YES 출력을 제공한다. X-좌표 검출 저항요소와 Y-좌표 검출저항요소의 양단부에 흐르는 전류의 ON/OFF 제어에 스위치를 이용하고, X-좌표 검출 저항요소와 Y-좌표 검출저항요소 사이의 전압을 검출하는데 전압검출회로를 이용한다. 전류가 스위치에 의해 스위칭될 때 전압검출회로에 의한 결과에 의해 다수의 입력값들이 검출될 수 있다.
이상 설명한 것은 당업계에 공지된 압력감지에 따른 위치결정법의 한가지 방법일 뿐이다. 1차키의 키캡의 중간점과 2차키 캡의 중간점(이들 중간점은 광학적열화 없이 촉감 피드백을 촉진하도록 부드럽게 조직된다)에 위치한 국부적 포인트 센서를 기초로 한 더 민감한 "스마트 센서"형 마이크로-스트레인 게이지를 "가상 원"을 이루는 원주를 따라 설치하고, 이 가상원을 따라 각종 전자장치의 2차키들의 중심의 궤적을 위치시킨다. 이런 압력센서는 아날로그 압력값과 그 디지털값을 출력할 수 있음은 물론, 압력변화율과 그 디지털값을 출력할 수 있다. 이 센서는 반송물질에 매립될 수 있는 점에서 스마트센서이다.
상호 배타성의 첫번째 원칙은 좀 사소한 것이다. 시스템 논리는 두개의 서로다른 클러스터키로부터의 입력을 받지 않는 것이고; 이런 이중 작동은 사용자가 부주의로 서로 다른 두개의 클러스터들에 속하는 두개의 인접 2차키들을 눌렀을 때 발생한다. 이 시스템은 에러 메시지를 출력하고 사용자에게 클러스터의 중심 가까이 손가락을 움직이라고 요청하는 삐삐음을 발생한다. 사용자가 인접하지 않은 클러스터들의 키를 눌러 시스템을 고의로 테스트할 때도 마찬가지다. 이 경우 삐삐음과 선택적 에러메시지를 제거하면 된다. 손가락이 클러스터내에서 동작하면, 손가락은 3개의 키와 약간 중복될 것이다. (B가 표시된) 원하는 2차키, (2가 표시된) 1차키의 모서리 및 (A가 새겨진) 인접 2차키의 일부분이 이런 경우에 있을 경우, 2차키들과 1차키 둘다의 모든 "키캡" 영역들에 걸쳐 분산되는 압력센서가 이들 키에 대한 논리 YES를 생성할 것이다. 그러나, 중간(하부 임계치)에 위치한 더 민감한 압력센서라면 대부분의 경우 의도한 2차키(B)에서만 출력을 발생시킨다. 이런 신뢰성 있는 출력은 의도한 2차키를 손가락 끝으로 누르기 때문에 생기는 가장 높은 압력을 표시하는 아날로그값(또는 그 디지탈값)을 포함한다. 신뢰성을 높이기 위해,비율 입력 역시 동일하게 생성될 것이다. 특유의 값이 설정되면, 서로 다른 두개의 키로부터의 논리적 출력들은 더 진행되는 것이 금지된다. 이것은 통상의 전자장치드을 갖는 박스를 내장하면 간단히 구현된다. 또, 의도하지 않은 키로부터의 도전성 경로를 개방하여 상호 배타적으로 함으로써 고체상태나 모노리딕 방식으로 구현할 수도 있다. 명심할 것은, 2차 압력센서인 일반화된 압력센서 역시 다른 경우, 즉 최근 팜탑 장치에 사용되는 펜팁이나 철필을 이용해 아주 선명하게 입력하고자 할 때에 필요하다는 것이다. 물론, 키캡이 약한 일반형 키의 에뮬레이션을 기초로 하여 현재의 기술로는 손가락 동작을 선택하는데는 부족하기 때문에 펜팁이나 철필이 사용된다.
그러나, 압력 감지면적은 중심 둘레에 제한된 좁은 면적에 있다. 인접 키들의 중심들은 가압 손가락에 의해 발생된 한가지 이상의 다른 압력값들을 생성하기에 충분히 떨어져 있다. 높은 압력값과 관련된 키는 원하는 키를 더 잘 표시하는 손가락을 표현하도록 선택된다. 태양전지와 관련하여, 키를 누르면 동작 손가락으로 키캡을 가리는 정도를 표시하는 아날로그 신호와, 압력센서의 출력과 함께 또는 사전처리 단독으로만 사용되는 디지탈/논리적 출력 둘다가 생성된다. 한가지 방식은, 압력센서를 통해 논리적 YES가 생성되는 키들만을 차폐하는 값들을 비교하기 위해 선택하는 것과, 그와 동시에 논리적 YES가 차폐에 의해 생성되는 키들만의 압력값들을 비교하여 선택하는 것이다. 이런 전처리에 있어서, 압력 및 차폐/태양전지 센서들의 논리적 AND를 이용하는 등 신뢰성 있는 출력을 확인하는 어떤 단계에서도 더이상의 프로세스는 중단된다. 입력을 더 빨리 신뢰성 있게 확인하면 이런상호 배타적 전자식 클러스터키 장치에서의 다른 입력의 작동이나 고려가 금지된다.

Claims (28)

  1. 하나의 1차키 수단과 하나 이상의 2차키 수단을 포함하는 클러스터키 수단; 및
    사용자로 하여금 상기 1차키 수단이나 상기 하나 이상의 2차키 수단을 상호 배타적 방식으로 선택케하는 스위칭수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  2. 제1항에 있어서, 기계식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 1차키 클러스터 수단 및 하나 이상의 2차키 클러스터 수단이 사용자에게 확실한 촉감을 피드백하는 큰 경도범위의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 1차키 수단이 돔형이나 볼록한 버튼형태를 갖는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 1차키 수단이 오목한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 1차키 수단에 숫자, *모양, # 모양이 표시되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 1차키 수단이 위에서 보아 원형, 타원형, 5각형, 6각형, 7각형 또는 8각형인 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  8. 제2항에 있어서, 3행 4열로 배열된 12개의 클러스터키 수단들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 2차키 수단이 오목한 아치형태를 가지면서 직사각형, 사다리꼴 또는 반원형인 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 2차키 수단에 기능표시, 글자 또는 문자 심볼이 표시되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  11. 제2항에 있어서, 하우징, 스피커, 마이크로폰 및 안테나를 구비한 핸드폰과 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하우징에 LCD가 구비된 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  13. 제1항에 있어서, 전자식으로 구성된 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  14. 제13항에 있어서, 일체형 압력감지소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  15. 제13항에 있어서, 두개의 도전성 투명코팅들을 갖는 p-i-n 접합 비정질 실리콘 태양전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  16. 제13항에 있어서, 도전성 격자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  17. 제13항에 있어서, 터치스크린 LCD 형태로 전자식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 1차키 수단이 원형, 타원형, 5각형, 6각형, 7각형 또는 8각형 영상을 구비하고, 상기 하나 이상의 2차키 수단은 직사각형, 사다리꼴 또는 반원형 영상을 구비하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 LCD는 촉감의 피드백을 촉진하도록 더 부드럽게 조직된 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 터치스크린 LCD는 상부 유리시트, 하부 유리시트, 및 이들 상하부 유리시트들 사이에 삽입되는 얇은 액정재료층을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 터치스크린 LCD가 액티브 매트릭스 박막트랜지스터 디스플레이인 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  22. 제17항에 있어서, 휴대폰의 기본 기능과 함께 컬러 터치스크린 LCD를 가져 복합 개인용 디지탈 보조장치로 되는 팜탑 컴퓨터형 개인용 디지탈 보조장치, 및 1회 배터리 충전으로 장시간 통화/사용하는 표시면적을 갖는 휴대폰과 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  23. 제22항에 있어서, 기계식 클러스터키 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  24. 제17항에 있어서, 하우징, 스피커, 마이크로폰 및 안테나를 구비한 휴대폰과 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 하우징에 파워스위치와 모드스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 터치스크린 LCD는 액티브매트릭스 박막트랜지스터 디스플레이인 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  27. 제26항에있어서, p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 배치된 i형 반도체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
  28. 제27항에 있어서, 직렬로 연결되어 미세한 전하를 제공하는 2개의 층을 형성하기 위해 산화주석이나 산화인듐주석으로 된 2개의 투명한 도전코팅들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러스터키 장치.
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