KR20060090544A - 키 입력 장치 및 방법, 그리고 이를 구비하는 휴대용 전자장치 및 그의 키 입력 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 전자 장치에 적합한 키 입력 장치 및 그의 키 입력 방법에 관한 것이다. 본 발명의 키 입력 장치는 다수의 더미 키가 표시된 더미 키패드와 다수의 광전 소자들을 이용하여 물체가 더미 키 상에 위치하는 것에 의해 전기적인 키 신호를 발생시킨다. 이러한 키 입력 장치를 구비하는 휴대용 전자 장치는 효율적인 전원 관리를 위해 키 입력 장치를 사용하는 경우에 물체의 더미 키 상의 위치에 의한 광신호의 변화량을 감지한다. 따라서 본 발명에 의하면, 다수의 더미 키가 표시된 더미 키패드와 광전 소자들을 이용하여 키 신호를 발생시킴으로써, 물리적인 힘을 가하지 않고서 부드러운 접촉만으로도 키 입력이 가능하므로 사용자의 손에 대한 피로감을 줄일 수 있으며, 키 입력이 용이하여 키 입력 속도를 향상시킬 수 있다.

키 입력 장치, 더미 키, 더미 키패드, 휴대용 정보 통신 장치, 발광 소자

Description

키 입력 장치 및 방법, 그리고 이를 구비하는 휴대용 전자 장치 및 그의 키 입력 방법{KEY INPUT DEVICE AND METHOD, AND PORTABLE ELECTRONIC APPARATUS AND METHOD INCLUDING THE SAME}

도 1은 일반적인 휴대용 정보 통신 장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 키 입력 장치를 구비하는 휴대용 정보 통신 장치의 구성을 도시한 사시도;

도 3은 본 발명에 따른 키 입력 장치의 회로 구성을 개략적으로 도시한 블럭도;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정보 통신 장치의 구성을 도시한 블럭도;

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 정보 통신 장치의 구성을 도시한 블럭도;

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 키 입력 장치의 구성을 나타내는 도면들;

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 키 입력 장치의 구성을 나타내는 도면들;

도 8은 도 7a 내지 도 7c에 도시된 키 입력 장치에서 접촉된 더미 키의 위치 를 검출 동작을 설명하기 위한 도면;

도 9는 본 발명에 따른 키 입력 장치의 동작 수순을 나타내는 흐름도; 그리고

도 10은 본 발명에 따른 휴대용 정보 통신 장치의 키 입력 수순을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 키 입력 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다수의 광전 소자들을 이용한 키 입력 장치 및 그의 키 입력 방법 그리고 이를 구비하는 휴대용 정보 통신 장치 및 그의 키 입력 방법에 관한 것이다.

오늘날 휴대용 전자 장치(예컨대, 휴대폰, PDA, Notebook PC, GPS 단말기 등)는 다양하게 개발되어 왔다. 특히, 휴대폰과 같은 휴대용 정보 통신 장치는 기지국과의 무선 통신을 통한 사용자에게로의 정보 통신 서비스를 제공하는 장치로서, 그 사용의 편리성 덕분에 그 사용이 전세계적으로 급속하게 증가하고 있다. 또, 휴대용 정보 통신 관련 기술의 급속한 발달에 힘입어 대부분의 최신 휴대용 정보 통신 장치는, 그것의 기본적인 무선 음성 통화 기능과 함께, 문자 메세지 전송, 오디오, 비디오 및, 게임 기능 등과 같은 다양한 부가 기능들을 갖추고 있다. 이러한 부가 기능들은 시간 및 장소에 구애됨이 없이 사용자가 원하는 경우 언제 그리고 어디서나 사용자에게 즐거움을 가져다 줄 수 있다. 따라서, 부가 기능 사용의 즐거 움에 빠져서 또는 무료함을 달래기 위해서 사용자들이 휴대용 정보 통신 장치의 부가 기능들을 사용하는 경우에 그 사용자들의 대부분은 그러한 부가 기능들을 오랜 시간(수 십분 내지 수 시간)동안 사용하는 것으로 알려져 있다.

도 1은 종래의 전형적인 휴대용 정보 통신 장치의 개략적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 휴대용 정보 통신 장치(2)의 키 입력 장치는 다수의 키(12)들을 갖는 키패드(10)를 구비한다. 키(12)들의 표면에는, 잘 알려진 바와 같이, 한글 또는 영문 알파벳 문자, 숫자, 특수문자 등이 인쇄되어 있다. 키(12)들 각각은 일반적으로 물리적인 힘에 의해 전기적인 접점들이 상호 연결되는 기계적-전기적 스위치와 동일한 원리를 적용한 구조를 갖는다. 예를 들면, 각 키(12)는 탄성 전도체(도시되지 않음)를 구비하고, 이 탄성 전도체는 사용자가 해당 키를 누르는 경우 해당 키의 전기적인 접점들을 상호 연결하고 사용자가 해당 키를 누르지 않는 경우에는 해당 키의 전기적인 접접들을 상호 비연결한다. 키패드(10)에서 키(12)들은 일반적으로 2차원적으로 또는 매트릭스 형태로 배열된다.

이상과 같은 종래 기술에 따른 키 입력 장치는, 사용자가 물리적인 힘을 가해서 각 키의 전기적인 접점들을 상호 연결하는 구조를 갖기 때문에, 사용자가 오랜 시간 동안 키 입력을 수행하는 경우(예컨대, 게임을 즐기거나 네트워크를 통한 채팅을 할 때)에 장기적인 키 입력으로 인한 불편함 또는 피로감을 느끼기 쉬운 결점을 가지고 있다.

종래의 키 입력 장치는 각 키의 상부 표면에 대하여 위에서 아래로(또는 수직으로) 물리적인 힘을 가함으로써 해당 키의 전기적인 접점들이 상호 연결되는 구 조를 갖는다. 이는 키 입력 장치의 실장 체적을 줄일는데 한계로 작용하므로 보다 경박 단소한 휴대용 정보 통신 장치의 제작을 곤란하게 한다.

종래의 키 입력 장치는 키들의 2차원적 배열(또는 매트릭스 배열) 구조를 갖는데, 이는 키 배열 구조 또는 키패드 구조의 다양한 디자인을 제한하는 요소로서 작용한다.

종래의 키 입력 장치는 기계적-전기적 스위치 원리를 이용한 것이기 때문에 정전기 방전에 취약하다. 따라서, 종래의 키 입력 장치는 여러가지 정전기 보호회로를 필요로 한다. 결국, 이는 경박 단소한 키 입력 장치의 제작을 제한하고 키 입력 장치의 단가를 상승시킨다.

한편, 종래의 대부분의 휴대용 정보 통신 장치는 야간 또는 어두운 장소에서 사용자가 키들을 용이하게 식별할 수 있도록 하기 위한 또는 우수한 미감 효과를 얻기 위한 고가의 조명 장치를 구비하고 있는데, 이러한 조명 장치는 휴대용 정보 통신 장치의 가격 상승을 초래한다.

본 발명의 목적은 키 입력이 편리한 키 입력 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 키 배열의 다양한 디자인이 가능한 키 입력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 경박 단소한 키 입력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 자기조명(self-illumination) 기능을 갖는 키 입 력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 정전기 방전에 강한 키 입력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 키 입력 장치를 구비하는 휴대용 정보 통신 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 휴대용 정보 통신 장치의 키 입력 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 키 입력 장치는, 키 입력 시 물리적인 힘을 필요로 하는 기계적-전기적 접점 대신에, 광학적 접점을 사용하는데 그 한 특징이 있다. 이런 특징의 키 입력 장치에서 키 입력은 사용자의 손가락 또는 펜 등(이하, 물체)의 키로의 근접 또는 키에 대한 부드럽고 가벼운 접촉만으로도 가능하다. 따라서, 사용자가 오랜 시간 동안 키 입력을 행하더라도, 상대적으로 강한 물리적인 힘을 필요로 하는 종래기술과는 달리, 사용자는 키 입력의 불편함을 거의 느끼지 않는다. 또, 본 발명의 키 입력 장치는, 기계적-전기적 접점 대신에, 광학적 접점을 사용하므로 정전기 방전에 강한 특성을 갖는다.

본 발명의 키 입력 장치는, 기계적-전기적 스위치 형태의 키 패드와는 다른, 더미 키패드(dummy keypad)를 구비한다. 이 더미 키패드에는 다수의 더미 키(dummy key)들이 표시(혹은 인쇄)되어 있다. 이 더미 키들은 어떤 기계적 또는 전기적인 접점도 갖고 있지 않다. 본 발명의 키 입력 장치는 광신호를 생성하는 발광 소자들 과, 상기 더미 키들 상에 위치하는 물체에 의해 상기 발광 소자들로부터 제공되는 광신호의 변화량을 감지하는 수광 소자들을 구비한다.

상기 발광 소자들 각각은 적외선, 가시광선, 레이저 광선 중 하나를 발생하는 소자들로 구현될 수 있다. 물론, 각 발광 소자에 대응하는 수광 소자는 해당 발광 소자로부터 조사된 광선을 검출할 수 있는 소자로 구현되어야 한다는 것은 자명하다. 특히, 가시광선 대역의 소자들(여기서, 가시광선 대역의 소자들이란 R(red), G(green), B(blue), 또는 그들의 조합의 광을 발생할 수 있거나 감지할 수 있는 소자들을 말함)이 발광 소자로서 사용되는 경우에는 그 소자들 자체가 키 패드 조명 장치로서 역할을 겸할 수 있으므로 별도의 키 패드 조명 장치가 불필요한 이점이 있다.

또, 본 발명에 따른 키 입력 장치는 상기 발광 소자들 및 상기 수광 소자들과 전기적으로 연결되는 컨트롤러(controller)를 포함한다. 이 컨트롤러는 필요시 상기 발광 소자들 및 상기 수광소자들의 동작을 제어할 수 있다. 특히, 상기 컨트롤러의 중요한 기능들 중 하나는 상기 수광 소자들의 광 변화량 감지에 대응하여 미리 정해진 전기적인 키 신호들을 발생하는 것이다.

한 실시예에 있어서, 상기 더미 키들 각각에는 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자가 대응하도록 배치된다. 각 더미 키에 대응하는 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자는 바람직하게는 상기 더미 키패드 하부에 배치되며, 그들은 상기 컨트롤러와 전기적으로 연결된다. 이런 구조에서는 종래의 2차원 또는 매트릭스 구조에서 발견되는 기계-전기적인 메커니즘으로 인한 키 배치의 지정학적 제한이 거 의 없다. 즉, 각 더미 키의 하부에 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자가 대응하도록 배치될 때, 설계자는 하나의 더미 키와 그에 대응하는 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자를 더미 패드에서 원하는 위치에 원하는 크기로 배치할 수 있으므로 키 배열의 다양한 디자인이 가능해진다. 또, 각 더미 키에 대응하는 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자로서 가시광선 대역의 소자들이 사용되는 경우에는 그 소자들이 해당 더미 키의 조명 장치로서 역할 할 수 있으므로 키 입력 장치는 별도의 키 패드 조명 장치를 구비하지 않아도 된다. 특히, 더미 키들의 용도 및 기능적 특성에 따라서 서로 다른 색상들의 가시광선 대역의 소자들이 사용되는 경우(예컨대, 전원 키에는 빨강(R) 대역 소자들, 문자 키들에는 파랑(B) 대역 소자들, 그리고 특수 키들에는 초록(G) 대역 소자들이 사용되는 경우)에는 사용자에게 미려하고 다채로운 조명 효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 야간 또는 어두운 장소에서도 사용자가 키 입력 장치의 키들을 용이하게 식별할 수 있도록 해준다.

이 실시예에서, 상기 더미 키패드는 상기 더미 키가 표시되고, 상기 광신호가 투과되는 제 1의 패드부와, 상기 광신호가 투과되지 않는 제 2의 패드부를 갖는 것이 바람직하다.

다른 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들은 상기 더미 키패드의 제 1 측면과 상기 제 1 측면에 직교되는 제 2 측면에 배치되고, 그리고 상기 수광 소자들은 상기 제 1 및 상기 제 2 측면 각각에 대향하는 상기 더미 키패드의 제 3 및 제 4 측면에 배치된다. 이 실시예에서, 상기 더미 키패드는 상기 제 1 측면과 상기 제 3 측면, 상기 제 2 측면과 상기 제 4 측면 간에 상기 광신호가 투과되는 재질의 창을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 다수의 더미 키가 표면에 표시된 더미 키패드를 구비하는 키 입력 장치의 키 입력 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 적어도 하나의 발광 소자로부터 광신호가 발생되고, 어떤 물체도 상기 더미 키패드에 위치하지 않을 때 상기 발광 소자에 대응하는 적어도 하나의 수광 소자는 상기 발광 소자로부터 미리 정해진 양의 광신호를 받아들이도록 배치되어 있다. 어떤 물체가 상기 더미 키패드에 위치하여 상기 발광 소자로부터 상기 수광 소자로의 광신호 변화량이 생기면, 이것이 감지된다. 이 감지된 광신호 변화량에 대응하여 상기 물체가 위치하는 더미 키가 검출된다. 마지막으로, 이렇게 검출된 더미 키에 대응되는 미리 정해진 전기적인 키 신호가 발생된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 광학적 접점을 이용하는 키 입력 장치를 갖는 휴대용 정보 통신 장치가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 휴대용 정보 통신 장치는 그 키 배열 구조를 다양화할 수 있어 다양한 디자인으로 제작될 수 있으며, 부드럽고 가벼운 접촉만으로도 키 입력이 가능하므로 사용상의 편의를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 보다 경박 단소하게 제작될 수 있다.

한 실시예에 있어서, 휴대용 정보 통신 장치는 배터리, 다수의 더미 키들이 표면에 표시된 더미 키패드와, 광신호를 생성하는 발광 소자들과, 키 입력 장치의 사용 여부를 감지하는 감지 회로와, 상기 배터리로부터의 전원이 상기 발광 소자들로 공급/차단되도록 하기 위한 스위치 회로와, 상기 더미 키 상에 위치하는 물체에 의해 상기 발광 소자로부터 제공되는 상기 광신호의 변화량을 감지하는 수광 소자 들과, 상기 발광 소자들, 상기 수광 소자들, 상기 감지 회로 및, 상기 스위치 회로와 전기적으로 연결되고, 그들의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러 회로를 구비한다.

한 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러 회로는 감지 회로를 통한 키 입력 장치의 사용여부를 감지하여 상기 배터리로부터 발광 및 수광 소자들로 전원이 선택적으로 공급되도록 상기 스위치 회로를 제어하고, 상기 수광 소자의 광 감지에 대응하여 전기적인 키 신호를 발생한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 전기적인 키 신호를 상기 휴대용 전자 장치의 입력 데이터로 변환한다.

또 다른 실시예에서, 상기 컨트롤러 회로는 상기 감지 회로의 감지 동작에 따라서 상기 배터리로부터 상기 발광 및 수광 소자들로 전원이 선택적으로 공급되도록 하는 스위치 회로를 제어하고, 상기 수광 소자의 감지에 대응하여 전기적인 키 신호를 발생하는 제 1의 컨트롤러; 그리고 상기 제 1의 컨트롤러로부터 상기 전기적인 키 신호를 받아서 상기 휴대용 전자 장치의 입력 데이터로 변환하는 제 2의 컨트롤러를 포함한다.

한 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들 및 상기 수광 소자들은 상기 더미 키패드 하부에 상기 더미 키들 각각에 한 쌍의 발광 및 수광 소자들이 대응하도록 배치된다. 이 실시예에서, 상기 더미 키패드는 상기 더미 키가 표시되고, 상기 광신호가 투과되는 제 1의 패드부와, 상기 광신호가 투과되지 않는 제 2의 패드부를 갖는 것이 바람직하다.

한 실시예에 있어서, 상기 발광 소자들은 상기 더미 키패드의 제 1 측면과 상기 제 1 측면에 직교되는 제 2 측면에 배치되고, 그리고 상기 수광 소자들은 상기 제 1 및 상기 제 2 측면 각각에 대향하는 상기 더미 키패드의 제 3 및 제 4 측면에 배치된다. 이 실시예에서, 상기 더미 키패드는 상기 제 1 측면과 상기 제 3 측면, 상기 제 2 측면과 상기 제 4 측면 간에 상기 광신호가 투과되는 재질의 창을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 다수의 더미 키를 갖는 키 입력 장치를 포함하는 휴대용 정보 통신 장치의 키 입력 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 바람직하게는 상기 키 입력 장치가 초기에 휴대용 정보 통신 장치의 배터리로부터의 전원 공급이 차단된 상태에 있게 된다. 상기 키 입력 장치가 사용되는 지가 판별된다. 상기 키 입력 장치의 사용이 확인되면, 상기 배터리로부터 상기 키 입력 장치의 발광 소자들로 전원이 공급되어 적어도 발광 소자들은 광신호를 발생한다. 물체가 상기 키 입력 장치의 더미 키패드 상에 위치하는 지가 판별된다. 상기 물체가 상기 더미 키패드 상에 위치함으로써 상기 발광 소자에 대응되는 수광 소자에 의해 상기 광신호의 변화량이 감지된다. 이렇게 감지된 광신호의 변화량에 대응하여 상기 물체가 위치하는 더미 키가 검출된다. 상기 검출된 더미 키에 대응되는 소정의 전기적인 키 신호가 발생된다. 이 전기적인 키 신호는 상기 휴대용 정보 통신 장치의 입력 데이터로 변환된다.

이하 첨부된 도 2 내지 도 10을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 설명에 앞서, 다음과 같은 유의할 점들이 있다. 먼저 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술 하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또, 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자들에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이므로, 도면에서 실시예의 일부 구성요소들의 형상 등은, 그것에 대한 명료한 설명 및 본 발명의 특징을 강조를 위해, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 선에서 다소 과장된 것도 있을 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 키 입력 장치를 구비하는 휴대용 정보 통신 장치의 구성을 도시한 사시도이다. 도 2를 참조하면, 휴대폰 등과 같은 휴대용 정보 통신 장치(100)는 본 발명에 따른 키 입력 장치(110)를 구비한다. 그리고 휴대용 정보 통신 장치(100)는, 도시된 바와 같이, 전형적인 휴대용 정보 통신 장치의 구성 요소들, 예를 들어, 컨트롤러 회로, 메모리부, 액정 표시 장치, 스피커, 마이크 및 배터리 등을 포함한다.

키 입력 장치(110)는 하우징(102)에 장착되며, 다수의 더미 키(105)들이 표시된 또는 인쇄된 더미 키패드(103)를 포함한다. 키 입력 장치(110)는 키 입력을 위해 광학적 접점을 사용한다. 구체적으로, 키 입력 장치(110)는 발광소자들 및 수광소자들로 이루어지는 광전소자들을 구비하고, 이들에 의해 더미 키의 입력 상태를 판별한다. 더미 키패드(103)는 광신호가 투과될 수 있는 투명 또는 반투명의 광투과성을 갖는다. 예컨대, 더미 키패드(103)는 아크릴, 비닐, 유리 등으로 형성될 수 있다.

사용자의 손가락 또는 펜 등과 같은 물체가 더미 키패드(103)로 매우 근접하거나 그것에 가볍게 접촉하면, 접촉된 위치의 더미 키(105)가 광전소자에 의해 감 지된다.

물체가 위치하는 더미 키에 대응되는 문자, 숫자, 기능 등과 관련된 전기신호가 키 입력 장치(110)가 장착된 또는 전기적으로 연결된 휴대용 정보 통신 장치(100)의 내부 기능 회로에 제공된다.

도 3은 본 발명에 따른 키 입력 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 키 입력 장치(110)는 다수의 더미 키(도 2의 105 참조)들이 표시된 또는 인쇄된 더미 키패드(103), 다수의 발광 소자들을 구비하는 발광부(122), 각각의 발광 소자들에 대응하는 다수의 수광 소자들을 구비하는 수광부(124) 및, 키 입력 장치(110)의 제반 동작을 제어하는 컨트롤러(112)를 포함한다.

더미 키패드(103)는 발광 및 수광 소자들 간에 광신호가 투과가능한 투명 또는 반투명의 재질인 물질들로 형성된다. 발광 소자들은 발진부(114)로부터 일정 크기의 주파수를 갖는 펄스 신호에 응답해서 계속적으로 또는 주기적으로 광신호를 발생한다. 수광 소자들은, 물체가 더미 키패드(103)에 표시된 하나의 더미 키에 접촉되거나 그에 근접할 때, 광신호의 변화량을 지속적 또는 주기적으로 감지한다.

컨트롤러(112)는 수광 소자들로부터 감지된 광신호의 변화량에 따라 물체가 위치하는 더미 키를 검출하고, 검출된 더미 키에 대응되는 전기적인 키 신호(KEY)(예컨대, ASCII 코드 신호)를 발생한다. 이 키 신호(KEY)는 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 또는 키 입력을 필요로하는 기타 정보 통신 장치로 제공되어서 그들의 키 입력 신호로서 사용된다.

이상과 같이, 키 입력 장치(110)는, 기계적-전기적 접점 대신에, 광학적 접 점을 가지므로, 키 입력 시 물리적인 힘을 가할 필요가 없고, 사용자의 손가락 또는 펜 등과 같은 물체가 특정 더미 키로 근접하거나 해당 키에 대한 부드럽고 가벼운 접촉만으로도 키 입력이 가능하다. 따라서, 사용자가 오랜 시간 동안 키 입력을 행하더라도 사용자는 키 입력의 불편함을 거의 느끼지 않게 된다. 또, 키 입력 장치(110)는, 기계적-전기적 접점 대신에, 광학적 접점을 사용하므로 정전기 방전에 강한 특성을 갖는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 정보 통신 장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 휴대용 정보 통신 장치(200)는 키 입력 장치(110), 컨트롤러(202), 배터리(204), 스위치 회로(208), 감지 회로(216), 그리고 컨트롤러(202)의 주변장치(예컨대, 디스플레이 장치, 마이크, 스피커, 메모리 등)(206)를 포함한다.

키 입력 장치(110)는, 앞에서 설명한 바와 같이, 더미 키패드(103), 발광 소자들로 이루어지는 발광부(122), 수광 소자들로 이루어지는 수광부(124), 발진부(114) 및, 컨트롤러(112)로 구성된다.

키 입력 장치의 컨트롤러(112)는 휴대용 정보 통신 장치(200)의 컨트롤러(202)와 전기적으로 연결된다. 컨트롤러(112)로부터 발생되는 전기적인 키 신호(KEY)는 컨트롤러(202)로 제공된다. 컨트롤러(202)는 전기적인 키 신호(KEY)를 그대로 정보 통신 장치(200)의 내부 회로들(도시되지 않음)로 제공하거나, 필요한 경우에 휴대용 정보 통신 장치(200)의 내부 회로들에 적합한 데이터 신호(DATA_KEY)로 변환하여 그들에게로 제공한다.

컨트롤러(112)는 키 입력 장치(110)가 사용되는지에 따라 감지 회로(208)의 활성화 상태를 판별하고, 판별된 상태에 따라서 스위치 회로(216)의 온/오프 동작을 제어한다. 더 구체적으로, 감지 회로(208)는, 전원인 배터리(204)의 효율적인 관리를 위해, 키 입력 장치(110)의 사용 여부를 컨트롤러(112)로 알리는 기능을 하고, 스위치 회로(216)는 컨트롤러(112)의 제어에 응답하여 전원이 배터리(204)로부터 키 입력 장치(110)로 제공되게 하거나 되지 않도록 한다.

예를 들어, 휴대용 정보 통신 장치(200)가 도 2에 도시된 바와 같은 소위 폴더형의 휴대폰인 경우, 컨트롤러(112)는 감지 회로(208)를 통해서 휴대폰의 덮개(또는 디스플레이 장치가 장착된 부분)가 열리게 되는지를 판별하는 것에 의해 키 입력 장치(110)의 사용 여부를 감지한다. 이 경우, 감지 회로(208)로서는 마그네틱 센서가 사용될 수 있다. 구체적으로, 키 입력 장치(110)가 장착된 휴대용 정보 통신 장치의 몸체에는 마그네틱 센서가 제공되고 디스플레이 장치(예컨대, LCD 장치 등)이 장착된 덮개에는 마그네틱이 제공된다. 마그네틱 센서는 덮개의 오픈시 발생되는 자장의 세기 변화를 감지하여 전기적인 감지 신호를 발생한다. 컨트롤러(112)는 마그네틱 센서로부터의 감지 신호에 의해 키 입력 장치의 사용 여부를 판별할 수 있다. 위와는 달리, 감지 회로(208)로서 기계적-전기적 스위치가 사용될 수 있는데, 이 경우 컨트롤러(112)는 그 스위치의 온/오프에 의해 키 입력 장치(110)의 사용 여부를 판별할 수 있다. 이때, 스위치는 키 또는 버튼 형태를 가질 수도 있으며, 사용자가 그것을 누르는 것에 의해 컨트롤러(112)가 키 입력 장치(110)의 사용 여부를 판별할 수도 있다.

컨트롤러(112)는, 위에서 기술한 바와 같이, 감지 회로(208)로부터의 정보에 따라서 스위치 회로(216)를 제어하는 것에 의해 키 입력 장치(110)의 전원 공급 모드를 제어한다. 키 입력 장치(110)의 정상 동작 모드에서는, 발광부(122)로 전원이 공급되어 광신호가 발생되고, 물체가 더미 키 상에 위치하면 수광부(124)가 광신호의 변화량을 감지한다. 컨트롤러(112)는 수광부(124)의 광변화량 감지에 응답하여 해당 더미 키의 키 입력을 검출하고 검출된 키 입력에 대응하는 키 신호(KEY)를 컨트롤러(202)로 제공한다. 반면, 키 입력 장치(110)의 절전 모드에서는 컨트롤러(112)가, 전력 소비량을 줄이기 위해, 스위치 회로(216)를 제어하여 배터리(204)로부터 발광부(122) 및 수광부(124)로 전원이 공급되지 않도록 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 정보 통신 장치의 구성을 도시한 블럭도이다. 도 5를 참조하면, 휴대용 정보 통신 장치(300)는 도 4의 장치(200)와는 달리 하나의 컨트롤러(302)만을 구비한다. 이 컨트롤러(302)는 도 4에 도시된 두 컨트롤러들(112, 202)의 기능들을 통합적으로 수행한다. 컨트롤러(302)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 더미 키패드(103), 감지 회로(208), 발진부(210), 스위치 회로(216) 및, 디스플레이 패널, 마이크, 스피커, 메모리 등과 같은 주변 장치(206)와 전기적으로 연결된다. 이 정보 통신 장치(300)도 배터리(204)를 갖고 있다. 더미 키패드(103)의 발광부(122) 및 수광부(124)는 배터리(204)로부터 스위치 회로(216)를 통하여 전원을 공급받는다. 설명상의 중복을 피하기 위하여, 여기서 도 4와 동일한 구성 요소들에 대한 상세한 설명을 생략한다.

컨트롤러(302)는 휴대용 정보 통신 장치(300)의 제반 동작을 제어하는 기능 을 수행한다. 컨트롤러(302)는 감지 회로(208)를 통해서 더미 키패드(103)(또는 키 입력 장치)의 사용여부를 판별하고, 그 판별에 따라서 스위치 회로(216)의 동작을 제어한다. 스위치 회로(216)의 스위칭 동작에 의해서 더미 키패드(103)의 발광부(122) 및 수광부(124)는 배터리(204)로부터 선택적으로 전원을 공급받는다. 구체적으로, 키 입력 장치의 정상 동작 모드에서는, 발광부(122)로 전원이 공급되어 광신호가 발생되고, 물체가 더미 키 상에 위치하면 수광부(124)가 광신호의 변화량을 감지한다. 컨트롤러(302)는 수광부(124)의 광변화량 감지에 응답하여 해당 더미 키의 키 입력을 검출하고 검출된 키 입력에 대응하는 키 데이터 신호(DATA_KEY)를 발생한다. 키 데이터 신호(DATA_KEY)는 휴대용 정보 통신 장치(300)의 주변 장치(206) 또는 내부 회로들(도시되지 않음)로 제공된다. 반면, 키 입력 장치의 절전 모드에서는 컨트롤러(302)가, 전력 소비량을 줄이기 위해, 스위치 회로(216)를 제어하여 배터리(204)로부터 발광부(122) 및 수광부(124)로 전원이 공급되지 않도록 한다.

이상에서 설명한 실시예들에 따르면, 휴대용 정보 통신 장치의 키 입력에 있어, 기계적-전기적 접점 대신에, 광학적 접점이 이용되므로 키 입력이 사용자의 손가락 또는 펜 등과 같은 물체의 더미 키로의 근접 또는 더미 키에 대한 부드럽고 가벼운 접촉만으로도 가능하다. 따라서, 사용자가 오랜 시간 동안 키 입력을 행하더라도 사용자는 키 입력의 불편함을 거의 느끼지 않는다. 또, 본 발명에 따른 휴대용 정보 통신 장치는 키 입력에 있어서 광학적 접점을 이용하므로 정전기 방전에 강한 특성을 갖는다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 키 입력 장치(110a)의 구성부품들의 배치를 개략적으로 보여주는 도면들로서, 도 6a는 키 입력 장치(110a)의 개략적 평면도, 도 6b는 도 6a의 I-I'을 따라 단면을 취한 개략적 단면도, 그리고 도 6c는 키 입력 장치(110a)의 개략적 사시도이다. 도 6a 내지 도 6c를 참조하여, 키 입력 장치(110a)는 정보 통신 장치의 하우징(102a)에 장착된다. 더미 키패드(106a)에는 더미 키들의 역할을 하는 그리고 문자 및 숫자 등이 표시되거나 인쇄되어 있어 광을 투과할 수 있는 영역들(107a)(이하, '제 1 패드부'라 함)이 존재한다. 또, 더미 키패드(106a)에는 광신호가 투과되지 않는 불투명한 재질의 영역 또는 불투명한 필름이 코팅된 영역(이하, '제 2 패드부'라 함)(107b)이 존재한다.

또, 키 입력 장치(110a)는 다수의 발광 소자들(122) 및 수광 소자들(124)이 탑재된 인쇄 회로 기판(104a)을 구비한다. 패드부들(107a) 각각에는 적어도 한 쌍의 발광 및 수광 소자(122, 124)가 실질적으로 동일한 방향으로 배치된다. 각 발광 및 수광 소자 쌍(122, 124)은 바람직하게는 더미 키패드(106a)의 하부에 배치되며, 그들은 컨트롤러 회로(112 또는 302)와 전기적으로 연결된다. 각 발광 소자(122)는 적외선, 가시광선, 레이저 광선 중 하나를 발생하는 소자들로 구현될 수 있다. 물론, 그 어떤 경우라도 발광 소자에 대응하는 수광 소자는 반드시 해당 발광 소자로부터 조사된 광선을 검출할 수 있는 소자로 구현되어야 한다.

키 입력 장치(110a)에서, 제 1 패드부(107a) 하단에 구비된 발광 소자(122)로부터의 광신호는 더미 키가 표시된 제 1 패드부(107a)로 물체가 근접하거나 그와 접촉할 때 그 물체에 반사되어 대응하는 수광 소자(124)로 전달된다. 이로써, 수광 소자(124)로 유입되는 광량의 변화가 발생한다. 이때, 수광 소자(124)는 광량의 변화에 상응하는 전기 신호를 발생하여 컨트롤러(112 또는 302)로 제공한다. 이로써 컨트롤러(112)는 물체가 위치하는 더미 키를 검출할 수 있고, 그 검출에 대응하는 전기적인 키 신호를 발생한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 이 실시예에 따르면, 각 더미 키에 적어도 한 쌍의 발광 소자(122) 및 수광 소자(124)가 대응하도록 배치된다. 이런 구조에서는 종래의 2차원 또는 매트릭스 구조에서 발견되는 기계-전기적인 메커니즘으로 인한 키 배치의 지정학적 제한이 거의 없다. 다시 말하면, 각 더미 키의 하부에 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자가 대응하도록 배치될 때, 설계자는 하나의 더미 키와 그에 대응하는 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자를 더미 패드에서 원하는 위치에 원하는 크기로 배치할 수 있으므로 키 배열의 다양한 디자인(예컨대, 곡선, 직선 형태 등)이 가능해진다.

한편, 각 더미 키에 대응하는 적어도 한 쌍의 발광 소자 및 수광 소자로서 가시광선 대역의 소자들 또는 레이저 빔 소자들이 사용되는 경우에는 그 소자들이 해당 더미 키의 조명 장치로서 역할 할 수 있으므로 키 입력 장치는 별도의 키 패드 조명 장치를 구비하지 않아도 된다. 특히, 더미 키들의 용도 및 기능적 특성에 따라서 서로 다른 색상들의 가시광선 대역의 소자들이 사용되는 경우(예컨대, 전원 키에는 빨강(R) 대역 소자들, 문자 키들에는 파랑(B) 대역 소자들, 그리고 특수 키들에는 초록(G) 대역 소자들이 사용되는 경우)에는 사용자에게 미려하고 다채로운 조명 효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 야간 또는 어두운 장소에서도 사용자가 키 입력 장치의 키들을 용이하게 식별할 수 있도록 해준다. 가시광선 대역 발광 소자로서는, 예컨대, 약 460nm 내지 475nm의 파장 대역을 갖는 청색 발광 소자 또는 포토커플러(photocoupler)가 사용될 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 키 입력 장치(110b)의 구성부품들의 배치를 개략적으로 보여주는 도면들로서, 도 7a는 키 입력 장치(110b)의 개략적 평면도, 도 7b는 도 7a의 II-II'을 따라 단면을 취한 개략적 단면도, 그리고 도 7c는 키 입력 장치(110b)의 개략적 사시도이다. 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 키 입력 장치(110b)는 더미 키패드(106b)의 제 1 측면과 제 2 측면에 다수의 발광 소자(122)들을 구비하고, 제 1 측면 및 제 2 측면과 마주보는 더미 키패드(106b)의 제 3 측면 및 제 4 측면에 발광 소자(122)들과 대응되도록 위치되는 다수의 수광 소자(124)들을 구비한다.

더미 키패드(106b)는 제 1 측면과 제 3 측면, 그리고 제 2 측면과 제 4 측면 간에 위치되는 발광 및 수광 소자들 간에 광신호가 투과되도록 하는 재질을 가진다.

휴대용 정보 통신 장치(100b)는 상부에 더미 키패드(106b)가 장착되고 하부에 배터리(108)가 장착된 하우징(102b)과 더미 키패드(106b)의 주변에 다수의 발광 및 수광 소자들(122, 124)이 탑재된 인쇄 회로 기판(104b)을 구비한다.

더미 키패드(106b) 상에서 물제가 제공되는 더미 키의 위치를 검출하기 위하여 각각의 더미 키에는 광신호가 서로 교차하는 적어도 하나의 교차점이 제공된다. 물체가 더미 키패드(106b)에 접촉되면, 접촉된 더미 키에 제공된 교차점과 대응되는 위치의 수광 소자들(124)은 광신호를 수신하지 못하게 된다. 그 결과, 컨트롤러(112 또는 302)는 광신호의 변화량을 감지하여 물체가 접촉된 더미 키의 위치를 검출한다.

여기서 접촉된 더미 키의 위치 검출 동작을 도 8을 참조하여 설명하면, 다음과 같다.

더미 키의 위치 검출 방법은 각각의 더미 키가 할당된 영역과, 그 경계 영역에 대응하는 광신호의 교차점들로 더미 키패드(106b) 상의 위치를 판별한다.

예를 들어, 더미 키 '4'를 입력하는 경우 검출되는 영역은 가로측 발광 소자 X1, X2로부터 발생되는 광신호와 세로측 발광 소자 Y3, Y4로부터 발생되는 광신호의 교차점에 해당되며, 검출 범위를 넓히기 위해서 위의 영역과 함께 해당 더미 키의 좌측 및 밑면 영역의 중첩되는 위치에 제공되는 교차점들을 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 키 입력 장치의 동작 수순을 나타내는 흐름도이다. 이 수순은 키 입력 장치(110)의 컨트롤러(112 또는 302)가 처리하는 프로그램으로, 이 프로그램은 컨트롤러(112 또는 302) 의 메모리(미도시됨)에 저장된다.

도 9를 참조하면, 단계 S150에서 컨트롤러(112 또는 302)는 적어도 하나의 발광 소자(122)로부터 광신호를 발생시킨다.

단계 S152에서 사용자의 손가락 또는 물체가 더미 키패드(104)에 접촉되는지를 판별한다. 물체가 더미 키패드(104)에 접촉되면, 단계 S154에서 발광 소자(122)에 대응되는 수광 소자(124)에 의해 광신호의 변화량을 감지한다. 즉, 물체가 접촉 되면 접촉된 위치의 발광 소자(122)에 대응되는 수광 소자(124)로부터 접촉에 의해 변화된 광신호를 받아서 광신호의 변화량을 감지한다.

단계 S156에서 감지된 광신호의 변화량에 대응하여 물체가 접촉된 위치의 더미 키를 검출한다. 이어서 단계 S158에서 컨트롤러(112)는 검출된 더미 키에 대응되는 소정의 전기적인 키 신호를 발생시킨다.

본 발명에 따른 휴대용 정보 통신 장치는, 발광 소자들로부터 광신호를 발생시켜서, 물체가 더미 키패드 상에 위치하는지를 검출하고, 물체가 더미 키패드에 접위치되면, 발광 소자에 대응되는 수광 소자에 의해 광신호의 변화량을 감지한다. 그리고 감지된 광신호의 변화량에 대응하여 물체의 위치의 더미 키를 검출하고, 검출된 더미 키에 대응되는 소정의 전기적인 키 신호를 발생시킨다.

도 10은 본 발명에 따른 휴대용 정보 통신 장치의 키 입력 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 키 입력 장치(도 4의 110)의 컨트롤러(112) 또는 휴대용 정보 통신 장치(도 5의 302)의 컨트롤러(202)에서 처리하는 프로그램으로, 이 프로그램은 각 컨트롤러(112 또는 302)의 메모리(미도시됨)에 저장된다.

이 실시예는 휴대용 정보 통신 장치가 배터리를 사용하기 때문에 전력 소모를 최소화하기 위해 효과적이다.

도 10을 참조하면, 단계 S250에서 컨트롤러는 스위치 회로(216)를 오프시켜서 휴대용 정보 통신 장치의 배터리로부터 키 입력 장치 즉, 발광 소자들로 공급되는 전원을 차단시킨다.

단계 S252에서 키 입력 장치의 동작 모드인지를 판별한다. 즉, 감지 회로 (208)를 통해 키 입력 장치가 사용되는지를 판별한다.

단계 S254에서 키 입력 장치를 사용하면, 컨트롤러(112 또는 302는 스위치 회로(216)를 온시켜서 배터리로부터 상기 키 입력 장치 즉, 발광 및 수광 소자들로 전원을 공급한다. 따라서 적어도 하나의 발광 소자로부터 광신호를 발생시키고, 컨트롤러(112 또는 302) 내부에 구비되는 타이머(미도시됨)를 동작시킨다. 이 때, 컨트롤러는 배터리 전력 소모를 줄이기 위해 발진부로부터 발생되는 동기 신호에 대응하여 일정 크기의 시간 간격을 조정하여 주기적으로 광신호를 발생시킨다.

단계 S256에서 사용자의 손가락 또는 물체가 더미 키패드에 접촉되는지를 판별한다. 물체가 더미 키패드에 접촉되면, 단계 S258으로 진행하여, 접촉된 위치의 발광 소자에 대응되는 수광 소자로부터 접촉에 의해 변화된 광신호를 받아서 광신호의 변화량을 감지한다.

단계 S260에서 컨트롤러는 감지된 광신호의 변화량에 대응하여 물체가 접촉된 위치의 더미 키를 검출하며, 그리고 단계 S262에서 검출된 더미 키에 대응되는 소정의 전기적인 키 신호를 발생시킨다.

단계 S264에서 컨트롤러(112 또는 302)는 전기적인 키 신호를 휴대용 정보 통신 장치로 제공한다. 그리고 상기 단계 S256에서 더미 키패드에 물체가 접촉되지 않으면, 이 수순은 단계 S266으로 진행하여 일정 시간 이내에 더미 키패드가 접촉되지 않는지를 판별하고, 입력 시간이 초과되면 단계 S268에서 발광 및 수광 소자들의 전원을 차단하고 타이머의 동작을 중지시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 키 입력 장치는 다수의 더미 키가 표시된 더미 키패드와 광전 소자들을 이용하여 키 신호를 발생시킴으로써, 물리적인 힘을 가하지 않고서 키 입력이 가능하므로 사용자의 손에 대한 피로감을 줄일 수 있으며, 키 입력이 용이하여 키 입력 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 키 입력 장치가 장착되는 휴대용 정보 통신 장치는 더미 키패드 하부 또는 측면에 광전 소자들을 실장함으로써, 다른 부품들의 실장 공간을 확보 가능하고, 휴대용 정보 통신 장치의 소형화가 가능하다.

또한, 하나의 더미 키에 대응하여 한 쌍의 발광 및 수광 소자들을 구성함으로써, 더미 키패드의 형상을 다양하게 구현할 수 있다.

뿐만 아니라, 이러한 더미 키패드는 예컨대, 아크릴 등의 투명 재질로 구비되어 일반적인 터치 스크린 타입의 키패드보다 제조 비용이 저렴할 뿐만 아니라 방수성이 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

1. 키 입력 장치에 있어서;

   다수의 더미 키가 표면에 표시된 더미 키패드와;

   광신호를 생성하는 발광 소자들과;

   상기 더미 키 상에 위치하는 물체에 의해 상기 발광 소자로부터 제공되는 상기 광신호의 변화량을 감지하는 수광 소자들 및;

   상기 수광 소자의 감지에 대응하여 소정의 전기적인 키 신호를 발생시키는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 키 입력 장치.

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