KR20110092669A - 정전용량식 하이브리드 기능버튼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력장치로서 터치스크린이 채용된 모바일 장치에 설치되어 특정 기능을 입력하도록 마련된 기능버튼에 관한 것으로서, '터치'를 검출하는 정전용량식 터치센서부와 '압력'을 검출하는 정전용량식 압력센서부가 혼성 설치되어, 터치와 압력 모두가 인가되었을 때에만 대응하는 입력신호를 생성하는 정전용량식 하이브리드 기능버튼에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼(1)은, 전도체(3)의 터치를 검출하는 정전용량식 터치센서부(10)와 가해진 압력을 검출하는 정전용량식 압력센서부(20)가 전체버튼구역(4)을 분할하여 함께 혼성 설치되고, 상기 터치센서부(10)가 상기 터치를 검출함과 함께 상기 압력센서부(20)가 정해진 임계압력 이상의 압력을 검출하였을 때에만, 대응하는 입력신호가 생성되는 것을 특징으로 한다.

Description

정전용량식 하이브리드 기능버튼{Hybrid Capacitive Function Key}

본 발명은 기능버튼에 관한 것이며, 보다 상세하게는 입력장치로서 터치스크린이 채용된 모바일 장치에 설치되어 특정 기능을 입력하도록 마련된 기능버튼에 관한 것으로서, 터치를 검출하는 정전용량식 터치센서부와 압력을 검출하는 정전용량식 압력센서부가 혼성 설치되어, 터치와 압력 모두가 인가되었을 때에만 대응하는 입력신호를 생성하는 정전용량식 하이브리드 기능버튼에 관한 것이다.

대표적인 휴대단말기인 휴대전화기는, 그 지속적인 진화에 따라, 전통적인 통화 기능에 컴퓨터 기능 등 다양한 기능을 통합한 일명 '스마트폰'으로의 흐름이 대세의 하나가 되고 있다.

스마트폰은 인터넷 등 다양한 기능이 탑재되어 있으므로, 필요한 작동과 데이터 등을 입력하기 위한 입력장치로서 종래 휴대전화기에 널리 사용되었던 돔스위치로는 한계가 있기 때문에 터치스크린을 채용하는 것이 일반적이며(터치스크린을 입력장치로 적용한 휴대전화기를 '터치폰'이라고 함), 이런 입력장치로서의 터치스크린은 터치폰뿐만 아니라 PMP나 MP3과 같은 다른 모바일 장치들에도 널리 적용되고 있는 실정이다.

널리 알려진 바와 같이, 터치스크린은 소정의 내용이 디스플레이 되는 표시장치 위에 적층 설치되며, 손가락 등을 접촉하면 아래의 표시장치에 표시된 내용 등이 입력되도록 하는 장치로서, 그 구조와 동작원리에 따라 저항막 방식, 적외선 방식, 초음파 방식, 정전용량 방식 등으로 분류할 수 있다. 터치폰에 적용되는 터치스크린의 경우 초기에 저항막 방식이 주로 사용되었으나 최근에는 정전용량 방식의 비중이 높아지고 있는 추세이다.

정전용량 방식의 터치스크린은, 전도체(예, 손)의 접촉(접근)을 감지하는 '터치센서방식'과 가해진 압력을 감지하는 '압력센서방식'으로 분류할 수 있다.

전자의 터치센서는 기판(예, 합성수지 등)에 극판(전극, 예, Indume Tin Oxide(ITO)와 같은 투명 전도막)을 매트릭스 배열로 적층(도포)한 구조로서, 전도체(예, 손)가 극판에 접근(또는 접촉)할 때 발생하는 기생 정전용량(Parasitic Capacitance)을 측정하여 그 터치위치(좌표)를 검출함으로써 해당 터치위치에 대응하는 입력신호를 생성하는 원리로 작동된다. 따라서, 터치센서방식의 정전용량식 터치스크린은, 전도체(예, 손)를 접촉시켜서 입력을 실행하고, 부도체로는 입력이 실행되지 않는 특징이 있다.

터치센서에서의 터치란 기생 정전용량을 발생시킬 수 있는 거리 내로 전도체가 전극(극판)에 접근하는 것으로서, 일반적으로 터치센서는 전극 위에 절연체(예, 강화유리 또는 고경도 플라스틱)가 적층되어 있고 절연체에 전도체를 접촉시킴으로써 결과적으로 전극에 전도체를 접근시키는 것이므로, 본 발명에서 '터치'는 접촉과 접근을 모두 포함하는 개념이다.

후자의 압력센서방식은, 상하의 극판을 일정 거리 이격 적층하여 매트릭스 배열한 구조로서, 표면 절연체에 압력을 가하면 상하 극판 사이의 거리가 가해진 압력의 크기에 따라 가변되면서 발생하는 정전용량의 변화를 측정하여 해당 터치위치(좌표)와 함께 압력의 크기를 검출함으로써 압력이 가해진 위치와 크기에 해당하는 입력신호를 생성하는 원리로 작동된다. 따라서 압력센서방식의 정전용량식 터치스크린은, 임의의 물체로 터치스크린을 가압하여 입력을 실행하고, 가압하는 물체가 전도체일 필요가 없고, 터치위치뿐만 아니라 가해진 압력의 크기에 따라 서로 다른 입력신호를 생성할 수 있는 특징이 있다.

앞서 설명한 터치폰에 채용된 정전용량식 터치스크린으로서도 터치센서방식의 정전용량식 터치스크린이나 압력센서방식의 정전용량식 터치스크린이 선택적으로 적용되고 있다.

한편, 터치폰은 그 메인 입력장치가 터치스크린이라고 하더라도, 몇 개의 기능버튼(예, 통화, 종료, 메뉴)을 추가로 설치하여 보다 편리하게 입력기능을 실현하도록 구성하는 것이 일반적인바, 이런 기능버튼에 대해서는 전통적인 돔스위치를 적용하기도 하고, 정전용량식 버튼을 적용하기도 한다.

그러나 돔스위치 방식의 기능버튼의 경우는, 메인 입력장치인 터치스크린과는 전혀 다른 구조이므로 양자의 설치영역을 완전히 분리하여 설계하여야 하기 때문에 터치폰의 디자인 설계에 어려움이 있으며, 따라서 최근에는 정전용량식 기능버튼의 적용이 선호되고 있다.

터치폰에 정전용량식 기능버튼을 적용함에 있어서, 전술한 터치센서방식의 기능버튼을 적용할 경우, 그 민감한 터치감도 때문에, 예를 들어 터치폰의 통화 중에 기능버튼에 얼굴이 스치기만 하여도 해당 기능버튼이 입력되어서, 예를 들어 종료버튼에 얼굴이 스쳐 의도하지 않게 통화를 종료시켜버리는 것과 같은 의도하지 않은 작동을 유발할 수 있는 문제점이 있다.

이에 대비하여, 정전용량식 압력센서방식의 기능버튼을 적용할 경우에는, 예를 들어 터치폰의 통화 중에 기능버튼에 얼굴이 스친다고 하여도 가해진 압력이 정해진 임계압력 이상이 되지 아니하면 해당 기능버튼이 입력되지 아니하므로, 의도하지 않은 터치에 의한 의도하지 않은 입력으로부터는 자유롭다.

그러나 정전용량식 압력센서방식의 기능버튼은, 예를 들어 압력센서의 윈도우로서 강화유리(또는 고경도 플라스틱)를 사용한 경우, 해당 기능버튼이 아닌 다른 부분에 가해진 압력이 윈도우를 통해 기능버튼에 전달될 수 있고, 전달된 압력의 크기가 임계압력을 넘게 되는 경우 해당 기능버튼이 눌린 것으로 인식됨으로써 의도하지 않게 해당 기능버튼이 입력되어버릴 수 있다.

따라서 압력센서방식의 기능버튼을 적용할 경우, 예를 들어 메인 터치스크린과 그 설치영역을 분리하지 않으면(즉, 메인 터치스크린과 기능버튼의 윈도우를 서로 분리하지 않으면), 메인 터치스크린에 가한 압력이 기능버튼에 전달되어 기능버튼이 입력되어버릴 수 있으므로, 의도하지 않은 작동으로부터 완전히 자유로울 수 없고, 따라서 최근 터치폰에 널리 적용되고 있는 강화 유리 윈도우 디자인에 정전용량식 압력센서방식의 기능버튼을 적용하기가 쉽지 않다.

정전용량식 기능버튼의 전술한 문제점은, 터치폰에서뿐만 아니라, 터치스크린을 입력장치로 채용하고 있는, PDA, PMP, MP3과 같은 모바일 장치들에 있어서도 마찬가지로 발생한다.

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같이 터치스크린을 메인 입력장치로 채용하고 있는 각종 모바일 장치의 기능버튼에, 정전용량식 터치센서방식 또는 정전용량식 압력센서방식을 적용할 때, 의도하지 않게 기능버튼이 입력되어버릴 수 있는 문제점을 해소하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은, 터치스크린을 입력장치로 채용하고 있는 모바일 장치에 기능버튼을 적용함에 있어서, '터치'를 검출하는 정전용량식 터치센서부와 '압력'을 검출하는 정전용량식 압력센서부를 혼성 설치하고, 터치와 압력 모두가 인가되었을 때에만 해당 기능버튼이 입력되도록 함으로써 의도하지 않은 기능버튼의 입력으로 인한 불편을 해소하고자 하는 것이다.

본 발명에 따라, 정전용량식 하이브리드 기능버튼이 제공된다.

본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼은, 모바일 장치의 일정 위치에 설치되는 기능버튼이다.

본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼은, 전도체의 터치를 검출하는 정전용량식 터치센서부와 가해진 압력을 검출하는 정전용량식 압력센서부가 전체버튼구역을 분할하여 함께 혼성 설치된다.

본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼은, 상기 터치센서부가 상기 터치를 검출함과 함께 상기 압력센서부가 정해진 임계압력 이상의 압력을 검출하였을 때에만, 대응하는 입력신호가 생성된다.

바람직하게 상기 터치센서부와 상기 압력센서부는 상기 전체버튼구역을 좌우, 상하, 대각 또는 상하로 분할하여 설치된다.

바람직하게, 상기 모바일 장치는 터치스크린을 메인 입력장치로 채용한 터치폰이다.

본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼에 의하면, 기능버튼에 터치를 검출하는 상기 터치센서부와 압력을 검출하는 상기 압력센서부가 혼성 설치되어 있음에 따라, 터치됨과 아울러 임계압력 이상으로 가압된 경우에만 해당 기능버튼이 입력되어짐으로, 피부가 기능버튼에 스치는 것과 같은 의도하지 않은 터치에 의해 기능버튼이 의도하지 않게 입력되는 문제와, 기능버튼이 아닌 모바일 장치의 다른 부분에 가해진 압력이 기능버튼에 전달되어 의도하지 않게 기능버튼이 입력되어 버리는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼을 각종 모바일 장치에 적용할 경우에, 그 메인 입력장치인 터치스크린과 본 발명의 기능버튼을 영역을 분리하지 아니하고 하나로 통합하여 구축할 수 있으므로, 모바일 장치의 디자인을 보다 유연하게 적용할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼이 적용되는 예시적인 모바일 장치(터치폰)의 개략도,
도2는 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼의 정전용량식 터치센서부와 정전용량식 압력센서부의 예시적인 혼성 배치도,
도3은 본 발명에 따른 예시적인 정전용량식 하이브리드 기능버튼의 개략도,
도4는 본 발명에 따른 다른 예시적인 정전용량식 하이브리드 기능버튼의 개략도,
도5는 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼의 작동도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼을 보다 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 정전용량식 하이브리드 기능버튼을 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 정전용량식 하이브리드 기능버튼(1)은, 바람직하게 메인 입력장치로서 터치스크린(5)이 적용된 모바일 장치(2, 예, 터치폰)에 추가의 입력장치로 채용되는 기능버튼이다. 도시된 구체예의 터치폰(2)은 그 전면의 터치스크린(5) 이외의 추가의 입력장치로서 통화, 종료 및 메뉴의 기본 기능을 가진 3개의 기능버튼(1)이 설치된 예이며, 본 발명은 이와 같은 모바일 장치(2)의 기능버튼(1)에 적용된다.

본 발명의 특징에 따라 본 발명의 기능버튼(1)은, 도2에 예시된 바와 같이, 전체의 기능버튼(1)의 설치에 부여된 전체버튼구역(4)을 정전용량식 터치센서부(10)와 정전용량식 압력센서부(20)가 적당히 분할 설치됨으로써 혼성 되어 있다.

전체버튼구역(4)에 대한 터치센서부(10)와 압력센서부(20)의 분할방법은, 예를 들어 전도체(3: 예, 손)로 기능버튼(1)을 임계압력 이상의 힘으로 눌렀을 때, 터치센서부(10)는 전도체(3)의 터치를 검출하고 압력센서부(20)는 가해진 압력을 검출할 수 있다면 특히 제한되지 아니한다.

예를 들어 터치센서부(10)와 압력센서부(20)는, 터치센서부(10)를 좌측에 압력센서부(20)를 우측에 또는 그 반대로 동일면적으로 배치하는 방법(도2의 A), 터치센서부(10)를 상측에 압력센서부(20)를 하측에 또는 그 반대로 동일면적으로 배치하는 방법(도2의 B), 및 터치센서부(10)를 좌하에 압력센서부(20)를 우상의 대각으로 또는 그 반대로 동일면적으로 배치하는 방법(도2의 C) 등, 다양한 방법으로 수평 분할 배치할 수 있다.

이런 수평 분할 배치에 있어서, 사용자가 기능버튼(1)을 조작하는 것에 가장 많이 사용하는 엄지손가락의 조작 패턴을 관찰하여, 터치센서부(10)와 압력센서부(20) 중에 어느 한쪽의 점유면적이 더 넓을 때 오히려 입력 조작이 양호하게 인식될 경우, 그에 맞게 적절히 전체버튼구역(4)을 정전용량식 터치센서부(10)와 정전용량식 압력센서부(20)에 할당할 수 있다.

본 발명에 따른 기능버튼(1)에 적용되는 정전용량식 터치센서부(10)는, 전도체(3: 예, 손)의 터치(접근)에 의해 발생하는 기생 정전용량을 측정하여 전도체(3)의 터치를 검출하는 센서부로서, 도3의 A에 도시된 바와 같이 기판(11)에 전극(12: 예, 투명 전도막)을 도포하고, 그 위에 절연체(13: 예, 강화유리 또는 고경도 플라스틱 등)를 적층한 구조로 예시할 수 있다.

본 발명의 기능버튼(1)에 적용되는 정전용량식 압력센서부(20)는, 임계압력 이상의 압력이 가해질 때(예, 손가락으로 누를 때), 상하 이격된 양 전극 사이의 거리가 가변되면서 발생하는 정전용량의 변화로부터 압력을 검출하는 센서부로서, 도3의 B에 도시된 바와 같이 기판(21) 상에 일정 거리 이격되게 상하 2개의 전극(22)을 적층하고, 그 위에 절연체(23: 강화유리 또는 고경도 플라스틱)를 적층한 구조로 예시할 수 있다.

도3에서 도면부호 24는 압력이 가해졌던 상하 2개의 전극(22)으로부터 압력이 사라진 이후에 두 전극(22)을 탄성적으로 원위치로 복귀시키는 탄성부재(예, 실리콘이나 스프링 등)를 도식적으로 도시한 것이다.

도3에 예시된 본 발명의 기능버튼(1)에서, 터치센서부(10)와 압력센서부(20)는 기판(11, 21)과 절연체(13, 23)를 공유하고 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 입력버튼(1)에 있어서, 터치센서부(10)와 압력센서부(20)는 수평으로 배치하지 아니하고, 도4에 도시된 바와 같이, 터치센서부(10)를 상층에 배치하고 압력센서부(20)를 터치센서부(10)의 하층에 배치하는 것, 즉 상하 적층 배치하는 것도 가능하다.

도4에 예시된 입력버튼(1)은, 기판(21) 위에 탄성부재(24)를 매개하여 상하 2개의 전극(22)을 일정 간격으로 이격 적층하고 그 위에 절연체(23)를 적층함으로써 하층에 압력센서부(20)를 형성하고, 압력센서부(20)의 위에 전극(12)을 적층한 후에 그 위를 절연체(23: 예, 강화유리 또는 고경도 플라스틱)를 적층하여 터치센서부(10)를 형성한 예이다. 이와 같은 상하 적층 구조에 따라 압력센서부(20)에의 압력은 그 상층의 터치센서부(10)를 누를 때 터치센서부(10)를 통해 전달 받는다.

본 발명에 적용되는 정전용량식 터치센서부(10)와 정전용량식 압력센서부(20)의 기본 구성은 해당 기술분야에 일반적인 기술을 본 발명에 맞게 적용할 수 있고, 그 구성 자체는 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로, 그에 관한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 기능버튼(1)에는, 정전용량식 터치센서부(10)가 구비되어 있음에 따라, 전도체(3)를 기능버튼(1)에 접촉시키면 터치센서부(10)가 그 터치를 검출하게 되고, 정전용량식 압력센서부(20)가 구비되어 있음에 따라, 기능버튼(1)을 정해진 임계압력 이상으로 가압하면 압력센서부(20)가 그 압력을 검출하게 된다.

이와 같은 구조의 본 발명의 기능버튼(1)은, 혼성된 정전용량식 터치센서부(10)와 정전용량식 압력센서부(20)에 대해서, 전자는 터치를 검출하고 아울러 후자는 압력을 검출하여야만 해당 기능버튼(1)에 부여된 기능을 입력하는 입력신호가 생성되고, 터치센서부(10)가 터치만을 검출하거나 정전용량식 압력센서부(20)가 압력만을 검출할 경우 기능버튼(1)은 해당 기능을 실행하지 아니한다.

즉, 압력센서부(20)에 임계압력 이상의 압력이 가해짐 없이 단지 통화중에 터치센서부(10)에 전도체(3: 예, 얼굴)가 가볍게 접촉되는 경우나, 터치센서부(10)에의 터치 없이 사용자가 터치폰(2)의 메인 터치스크린(5)을 조작하거나 다른 요인에 의해 압력센서부(20)에 임계압력 이상의 압력이 가해지는 경우, 기능버튼(1)은 해당 기능을 입력하지 아니한다.

따라서 본 발명에 따른 기능버튼(1)은, 도5에 도시된 바와 같이, 사용자가 의도를 가지고 손가락 등의 전도체(3)로 기능버튼(1)을 터치함과 동시에 임계압력 이상의 압력으로 눌렀을 경우에만 해당 기능이 입력되는 것이다.

본 발명에 따른 기능버튼(1)이 작동함에 있어서 정전용량식 터치센서부(10)가 그 터치를 검출하는 것, 정전용량식 압력센서부(20)가 압력을 검출하는 것, 터치와 압력 모두를 검출할 때에만 대응 입력신호가 생성되도록 하여 해당 기능이 입력되도록 하는 것 등은, 해당 기술분야의 회로 기술을 본 발명에 맞게 적용하여 구현할 수 있으므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서는 본 발명의 기능버튼이 적용되는 장치로서 터치스크린이 메인 입력장치로 채용된 터치폰에 대해 주로 설명하였으나, PDA, PMP, MP3과 같이 터치스크린을 입력장치로 채용할 수 있는 다른 모바일 장치에도 본 발명의 기능버튼(1)이 적용될 수 있음은 당연하다.

1: 본 발명의 기능버튼 2: 모바일 장치(터치폰)
3: 전도체 4: 전체버튼구역
5: 터치스크린 10: 터치센서부
11, 21: 기판 12, 22: 전극
13, 23: 절연체 20: 압력센서부
24: 탄성부재

Claims (3)

1. 모바일 장치(2)에 설치된 기능버튼에 있어서,
   전도체(3)의 터치를 검출하는 정전용량식 터치센서부(10)와 가해진 압력을 검출하는 정전용량식 압력센서부(20)가 전체버튼구역(4)을 분할하여 함께 혼성 설치되고, 상기 터치센서부(10)가 상기 터치를 검출함과 함께 상기 압력센서부(20)가 정해진 임계압력 이상의 압력을 검출하였을 때에만, 대응하는 입력신호가 생성되는 것을 특징으로 하는, 정전용량식 하이브리드 기능버튼.
2. 제1항에 있어서, 상기 터치센서부(10)와 상기 압력센서부(20)는 상기 전체버튼구역(4)을 좌우, 상하, 대각 및 상하로 분할하여 설치되는 것을 특징으로 하는, 정전용량식 하이브리드 기능버튼.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모바일 장치(2)는 터치스크린(5)을 메인 입력장치로 채용한 터치폰인 것을 특징으로 하는, 정전용량식 하이브리드 기능버튼.

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