KR20100043916A - 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치에 관한 것으로, 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼부가 제어부를 통해 여러 기능을 제어하는 버튼장치에 있어서, PCB 패턴과 돔 시트로 각각 구성되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 상기 호스트 시스템의 기능을 조작시키기 위해 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼부 및 상기 버튼부와 연결되어 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 정전용량을 측정하는 정전용량측정부를 포함하여 구성되고, 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 상기 정전용량측정부에서 조작여부를 결정하게 되고 상기 제어부를 통해 그에 따른 키값을 출력하여 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 기존의 버튼부를 구비한 디지털 기기에 구조 변경없이 간단하게 터치센싱 기능이 부가된 버튼장치를 구현할 수 있는 이점이 있다.
터치센서, 버튼부, 휴대폰, 정전용량, 돔

Description

터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치{complex-type button device for touch sensing possibility}
본 발명은 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 기존의 누름 조작에 의한 버튼에 터치조작에 의해 터치센싱이 동시에 가능한 복합형 버튼장치에 관한 것이다.
최근 첨단기술의 급격한 발달로 인하여 휴대폰, MP3, PMP, 네비게이션, 전자사전, PDA 등과 다양한 디지털 전자제품들이 상용화됨에 따라 우리 생활은 다방면으로 높은 편의성이 제공되고 있다.
이러한 디지털 기기들에는 다양한 기능을 사용자가 조작하기 위한 숫자버튼 또는 기능버튼들이 구비되어 있으며, 이를 조작하여 여러 가지 기능들을 동작시키게 된다.
도 1은 휴대폰의 일예를 나타낸 것으로, 숫자버튼과 통화버튼, 방향 버튼(4방향) 등이 구비되어 있는데, 이러한 버튼의 구조는 도 3에 나타낸 바와 같이 돔 스위치 시트(dome switch sheet)가 PCB 기판에 형성되어 메탈 돔(1)이 PCB에 형성된 패턴(2)에 접촉하게 되면 그에 따른 키값을 출력하게 됨으로써 키값에 대응하는 동작신호가 인가된다.
이처럼 기존의 버튼 방식에서 근래에는 터치센서의 개발 및 상용화가 활성화됨에 따라 좀 더 편리하게 조작성을 제공하고자 하여 터치센서가 적용된 전자기기들이 많이 출품되고 있다.
도 2는 터치센서가 적용된 휴대폰을 나타낸 것으로 디스플레이 전면으로 ITO film을 적용한 터치센서 제품이 상용화되어 전면을 터치 조작함에 따라 기기의 동작을 제어한다.
터치센서의 경우 앞서 언급한 바와 같이 ITO film이나 또는 PCB 기판에 일정 패턴을 형성하고 인체 접촉 시 정전용량을 측정하여 그에 따른 버튼기능을 동작하게 된다.
그러나 터치센서를 각종 디지털 기기에 적용하기 위해서는 정전용량 측정을 위해 특별하게 제작된 Diamond pattern 또는 막대기 모양의 패턴과 측정전용량의 측정을 용이하게 하기 위해 사용되는 set상의 기구물이 필요하다.
따라서, 별도의 PCB 패턴을 제작함과 더불어 그에 따른 제품의 구조를 전반적으로 변경해야 하는 문제점이 있고, 또한 ITO film의 적용 시 매우 고가임에 따라 생산비용이 크게 증가하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기존에 사용되고 있는 다양한 디지털 기기들의 버튼을 별도의 구조변경 없이 그대로 사용하면서 동시에 터치센싱이 가능하여 조작에 편리성이 부가되는 버튼장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼부가 제어부를 통해 여러 기능을 제어하는 버튼장치에 있어서, PCB 패턴과 돔 시트로 각각 구성되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 상기 호스트 시스템의 기능을 조작시키기 위해 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼부 및 상기 버튼부와 연결되어 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 정전용량을 측정하는 정전용량측정부;를 포함하여 구성되고, 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 상기 정전용량측정부에서 조작여부를 결정하게 되고 상기 제어부를 통해 그에 따른 키값을 출력하여 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 한 특징으로는, 상기 정전용량측정부는, 상기 호스트 시스템에 구비된 버튼부의 일부 또는 전체에 대해 터치센싱이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로는, 상기 정전용량측정부는, 상기 버튼부를 통한 터치조작에 따라 문자인식, 4방향 또는 8방향의 방향인식, 원형 스크롤 휠 조작이 인식되도록 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 제어부는, 상기 정전용량측정부를 통해 정전용량이 측정되었을 경우 그 해당 버튼부의 누름 조작에 의한 키값과 대응하는 키값을 출력하거나, 기 설정된 별도의 키값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 제어부는, 상기 정전용량측정부를 통해 정전용량이 측정되었을 경우 그 해당 버튼부의 누름 조작에 의한 키값과 다른 별도의 키값을 출력하기 위한 키값변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 기존의 돔 스위치 형태의 버튼을 통해 이와 인체사이에 발생되는 정전용량을 측정하는 정전용량측정부만을 추가적으로 구성함에 따라 별도의 구조 변경없이 간단하게 기존 버튼기능을 그대로 유지하면서 터치센싱이 함께 가능한 버튼장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 기존의 버튼부로 구현하기 불가능한 조작 기능을 부가함으로써 한층 더 높은 편의성을 제공하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 각종 디지털 기기에 적용되는 돔 스위치(dome switch)의 단면을 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 개략적인 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 버튼구현방식을 나타낸 일실시예도, 도 6은 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 버튼구현방식을 나타낸 여러 실시예도이다.
본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치는, 다양한 호스트 시스템(400)에 구비되어 PCB 패턴(120)과 돔 시트(110)로 각각 구성되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼부(100)와 상기 버튼부와 연결되어 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 정전용량을 측정하는 정전용량측정부(200)를 포함하여 구성되고, 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 상기 정전용량측정부에서 조작여부를 결정하게 되고 제어부(300)를 통해 그에 따른 키값을 출력하여 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 것을 특징으로 한다.
버튼부(100)는 다양한 호스트 시스템에 해당하는 휴대폰, MP3, PMP, 네비게이션, 전자사전, PDA 등과 같은 각종 디지털 기기에 구성되어 다양한 기능들을 사용자가 직접 조작하기 위한 버튼장치에 해당된다.
상기 버튼부(100)는 사용자의 누름 조작에 의해 접점이 이루어지도록메 탈(metal)의 돔 시트(110)와 PCB 기판에 형성되는 PCB 패턴(120)으로 이루어지는데, 도 3을 참조하면 이를 상세히 알 수 있다. 또한 상기 돔 시트 상부로는 사용자가 인식할 수 있는 문구 또는 각각의 버튼에 대응하는 모양이 형성되어 있는 버튼이 사용자의 조작력을 돔 시트(110)로 전달하고 돔 시트와 PCB 패턴이 접촉함으로써 버튼 조작이 이루어지게 된다.
버튼부가 눌리고 떼어지는 사용자의 입력을 감지하기 위하여 PCB 패턴(120)은 GPIO(General purpose Input Output Pin)를 오픈드레인 아웃풋(Open Drain Output)모드로 설정하여 순차적으로 키 스캔(Key Scan)방식에 의거하여 0V를 드라이브 하고 돔 시트(110)는 GPIO를 인풋위드풀업(input with pull-up)모드로 설정을 합니다.
이때 사용자에 의해서 돔 시트(110)가 눌려지면 돔 시트와 PCB 패턴은 서로 접촉을 하게 되며 이때 돔 시트에 입력되는 전압은 로직레벨 High에서 Low로 신호가 바뀌게 되는데 이를 통하여 해당 pin의 버튼이 눌린 것을 인지하게 된다. 돔 시트(110)가 떨어질 때에는 해당 입력 돔 시트(110)가 Low에서 High로 변환되게 되고 이를 인지하여 버튼이 떨어진 것을 인지하게 된다.
이와 같이 돔 시트(110)와 PCB 패턴(120)으로 구성되는 돔 스위치(dome switch) 버튼부는 일반적으로 휴대폰 등과 같은 다양한 디지털 기기에 적용되고 있다.
따라서 각각의 버튼부(100)를 조작함에 그에 따른 키값을 출력함으로써 호스트 시스템의 다양한 기능을 조작하게 된다.
정전용량측정부(200)는 상기 버튼부(100)를 그대로 유지한 상태에서 추가적으로 연결되어 버튼부에 신체 접촉에 따른 정전용량이 측정되면 터치조작이 가능하도록 구현하기 위한 것이다. 상기 정전용량측정부(200)는 신체 접촉에 따른 정전용량을 측정함으로써 버튼 조작이 발생했는지 여부를 결정하게 된다.
이러한 정전용량측정부는 일반적으로 공지의 터치센서에 많이 이용되는 정전용량측정부로써 공지의 기술로 쉽게 구성하거나, 또는 본 출원인이 출원한 "대한민국 특허출원 2007-0095453호"를 통해 정전용량측정부를 용이하게 설계 및 구현할 수 있는 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
사용자의 터치조작을 센싱하기 위해서는 상기 PCB 패턴(120)번은 GIPO를 오픈드레인 아웃풋(Open Draing Output) 모드상태에서 모두 "0"을 출력하게 하여 0V(그라운드 준위)에 연결하거나 모두 Input mode로 설정하여 Open(Hign impedance 상태)시켜 놓고 상기 돔 시트(110)를 GIPO의 동작 모드 중에 정전용량을 센싱하기 위한 모드로 설정한 후에 터치조작을 감지하기 위한 정전용량센서의 감지회로를 동작시켜 정전용량의 변화량을 측정함으로써 사용자의 터치를 인식하게 됩니다.
상기 정전용량측정부(200)를 상기 버튼부(100)에 적용하는데 있어서는 다양한 방식으로 구성할 수 있는데, 우선 누름 조작에 의한 버튼부(100) 기능에 대응하게 키값을 출력하도록 구성함으로써 누름 조작과 터치조작 두 가지의 조작 방식으로 동일한 버튼부를 조작할 수 있다.
예를 들어 버튼부(100)의 기능이 상/하, 좌/우 기능을 수행하면 이와 동일하 게 상기 상/하, 좌/우 버튼을 터치조작에 의해 조작 가능하도록 정전용량측정부(200)를 구성한다. 이를 통해 4방향 기능을 누름 조작과 터치조작을 동시에 구현할 수 있는 것이다.
또 다른 예로는 누름 조작에 의한 키값과 대응하지 않고 터치조작에 의한 키값을 기 설정된 값에 따라 출력하도록 구현할 수 있다. 이것은 터치조작을 통해 좀 더 다양한 형태의 호스트 시스템 조작을 가능하게 할 수 있도록 지원하기 위함이다.
도 5에 도시된 바와 같이 휴대폰의 일예를 나타내고 있으면, 1 내지 0까지의 버튼부와 "*" 및 "＃"가 구성되어 있다. 여기서 버튼부는 누름 조작에 따라 각각의 숫자 및 문양에 대응하는 키값을 출력하게 되지만, 터치조작에 의해서는 4방향 키값을 출력함으로써 사용자에게 높은 버튼 조작의 편의성을 가져다준다. 이때 4방향을 터치조작으로 나타내기 위한 2, 4, 6, 8번의 버튼부의 정전용량을 측정할 수 있도록 정전용량측정부와 연결된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 8방향으로 구성하거나, 원형 스크롤 휠을 구현할 수 있다. 이에 따라서는 별도의 키값변환부(210)를 구성함에 따라 정전용량이 측정되었을 경우 상기 키값변환부(210)에 의해 터치조작에 따른 기 설정된 키값을 출력하게 된다.
또 다른 실시예로, 터치 조작을 통해 문자인식을 구현할 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이 다수의 버튼부가 구성되어 있을 때 각각의 버튼부를 정전용량측정부와 함께 구성한 후 터치조작에 의해 정전용량이 측정되면 이를 키값변환부(210) 를 통해 문자를 인식시킴으로써 문자입력이 가능하다. 여기서 도시하지는 않았지만, 출력된 키값을 문자로 인식하기 위한 문자인식부가 더 포함되어 사용자가 버튼부를 통해 문자를 작성하였을 때 이를 문자로 인식할 수 있다.
상기 버튼부의 누름 조작과 터치조작을 구분하기 위해서는 누름 조작에 의해 키값을 먼저 계산한 다음에 터치에 따른 정전용량을 측정하여 키값을 계산하는 방식으로 시간을 분할하여 누름 조작과 터치조작을 순차적으로 측정함으로써 입력된 결과를 출력하게 된다.
이를 상세히 설명하면, 각각의 버튼 조작 방식에 의해서 측정된 값을 독립적으로 각각 호스트 시스템으로 전송하면 누름조작 버튼의 조작이 필요한 응용 프로그램에서는 버튼 데이터(누름조작)만을 사용하고 터치조작이 필요한 경우에는 터치조작에 의해 발생한 데이터만을 선택하여 사용할 수 있다.
다르게는 터치조작을 수행하고자 할 경우 디지털 기기에 구비된 별도의 터치 동작 버튼을 구비함으로써 이를 조작한 후 터치기능으로써의 키 값을 출력하도록 하고 터치조작을 종료시키고자 할 경우에는 다시 터치 동작 버튼을 조작함으로써 터치 기능의 온/오프를 제어할 수 있다. 또한, 일정시간 터치입력이 없을 경우 터치 동작 기능을 자동으로 종료시키도록 구성하거나, 터치조작이 필요없는 응용 프로그램이 동작하는 경우 터치조작을 종료시키도록 구성할 수 있다.
이러한 터치조작에 의한 버튼구현은 기존에 설계된 다수의 버튼부 매트릭스에 따라 대응하게 또는 별도로 터치 키값을 출력하여 각종 호스트 시스템을 제어할 수 있다.
정전용량측정부(200)를 통해 측정된 정전용량을 통해 이에 대응하는 키값을 제어부(300)에서 출력함으로써 호스트 시스템을 제어한다.
이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 다양한 디지털기기에 구비된 기존의 버튼장치에 정전용량측정부만을 추가 구성하여 터치센싱이 동시에 구현 가능하기 때문에 별도의 구조 변경없이 터치센싱이 가능한 버튼장치를 구성할 수 있어 비용절감과 조작의 편의성을 만족할 수 있는 버튼장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 일반적은 디지털 기기의 일예로 휴대폰에 구비된 버튼부를 나타낸 정면도,
도 2는 일반적인 디지털 기기의 일예로 휴대폰에 구비된 터치센서를 나타낸 정면도,
도 3은 각종 디지털 기기에 적용되는 돔 스위치(dome switch)의 단면을 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 개략적인 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 버튼구현방식을 나타낸 일실시예도,
도 6은 본 발명에 따른 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치의 버튼구현방식을 나타낸 여러 실시예도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 버튼부 110 : 돔 시트
120 : PCB 패턴 200 : 정전용량측정부
210 : 키값변환부 300 : 제어부
400 : 호스트 시스템

Claims (5)

  1. 다양한 호스트 시스템에 구비되어 사용자로부터 조작력을 받아 상기 호스트 시스템의 기능을 조작하기 위한 버튼부가 제어부를 통해 여러 기능을 제어하는 버튼장치에 있어서,
    PCB 패턴과 돔 시트로 각각 구성되어 누름 조작에 의해 그에 따른 키값을 출력하도록 상기 호스트 시스템의 기능을 조작시키기 위해 사용자로부터 조작력을 제공받는 버튼부; 및
    상기 버튼부와 연결되어 상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 정전용량을 측정하는 정전용량측정부;를 포함하여 구성되고,
    상기 버튼부에 터치조작이 이루어지면 상기 정전용량측정부에서 조작여부를 결정하게 되고 상기 제어부를 통해 그에 따른 키값을 출력하여 상기 호스트 시스템의 기능을 제어하는 것을 특징으로 하는 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 정전용량측정부는,
    상기 호스트 시스템에 구비된 버튼부의 일부 또는 전체에 대해 터치센싱이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 정전용량측정부는,
    상기 버튼부를 통한 터치조작에 따라 문자인식, 4방향 또는 8방향의 방향인식, 원형 스크롤 휠 조작이 인식되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정전용량측정부를 통해 정전용량이 측정되었을 경우 그 해당 버튼부의 누름 조작에 의한 키값과 대응하는 키값을 출력하거나, 기 설정된 별도의 키값을 출력하는 것을 특징으로 하는 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정전용량측정부를 통해 정전용량이 측정되었을 경우 그 해당 버튼부의 누름 조작에 의한 키값과 다른 별도의 키값을 출력하기 위한 키값변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치.
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