KR20120037151A - 다방향 입력 장치 - Google Patents

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KR20120037151A
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Abstract

본 발명은 사용자의 조작에 의해 다방향으로 이동되는 조작 부재와, 조작 부재의 적어도 일측을 감싸도록 마련되며, 탄성력에 의해 조작 부재를 초기 위치로 복귀시키는 힌지부와, 힌지부의 적어도 일 영역을 고정하는 고정 부재를 포함하는 다방향 입력 장치가 제공된다.

Description

다방향 입력 장치{Multi-direction input device}
본 발명은 입력 장치에 관한 것으로, 특히 휴대용 단말기를 포함하는 다양한 전자기기에 적용될 수 있는 다방향 입력 장치에 관한 것이다.
최근의 전자기기는 점점 다기능화 및 소형화되고 있다. 예를 들어 휴대용 전화기는 DMB 수신, 디지털 카메라, 데이터 송수신, MP3 플레이어, 인터넷 통신 등 다양한 서비스를 제공하면서도 그 사이즈는 소형화되고 있다. 이러한 전자기기의 조작을 쉽게 하기 위해 포인터 등을 이용하는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface; GUI) 방식을 이용하게 되었으며, 포인터 등의 움직임을 제어하기 위해 다양한 멀티 입력이 가능한 다방향 입력 장치가 요구되고 있다.
최근에는 센서를 이용하여 자석의 이동에 따른 자장의 변화를 감지하여 화면상의 포인터의 움직임을 제어하는 다방향 입력 장치를 사용하고 있다. 이때, 센서는 기판 상에 실장되고, 자석은 실리콘 고무를 이용하여 다방향으로 이동된 후 원위치로 복귀하게 된다. 즉, 사용자의 조작에 따라 자석은 실리콘 고무와 함께 이동하게 되고, 자석의 이동을 센서가 검출하여 화면상의 포인터의 움직임을 표시하게 된다. 이후, 사용자의 조작이 완료되면 실리콘 고무의 탄성에 의해 자석은 원위치로 복귀하게 된다.
그러나, 실리콘 고무는 기판과의 마찰로 인해 쉽게 손상되고, 그에 따라 실리콘 고무의 탄성력이 저하된다. 따라서, 자석이 신속하게 원위치로 복귀되지 않는 문제가 발생된다.
본 발명은 자석이 신속하게 원위치로 복귀할 수 있는 다방향 입력 장치를 제공한다.
본 발명은 자석의 일부를 수용하도록 조작 부재를 마련하고, 탄성을 가진 금속, 플라스틱, 고무 등을 이용한 힌지부를 링 형상으로 감아 조작 부재를 감싸도록 마련함으로써 사용자의 조작 후 힌지부의 탄성 복원력에 의한 조작 부재의 신속한 복귀가 가능한 다방향 입력 장치를 제공한다.
본 발명은 힌지부의 일부분을 고정하도록 하는 고정 부재를 마련하고 힌지부가 조작 부재 및 고정 부재를 감싸도록 마련함으로써 조작 부재의 일 방향 이동 시 타 방향의 힌지부가 고정되는 다방향 입력 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 다방향 입력 장치는 사용자의 조작에 의해 다방향으로 이동되는 조작 부재; 상기 조작 부재의 적어도 일측을 감싸도록 마련되며, 탄성력에 의해 상기 조작 부재를 초기 위치로 복귀시키는 힌지부; 및 상기 힌지부의 적어도 일 영역을 고정하는 고정 부재를 포함한다.
상기 힌지부는 상기 조작 부재의 측방향 외측 및 상기 고정 부재의 외측을 함께 감싸도록 마련되고, 상기 고정 부재는 상부 케이스 및 하부 케이스가 결합되어 상기 힌지부 및 조작 부재를 내부에 수용하는 케이스부의 상기 하부 케이스의 일 영역에서 상부로 돌출된 돌출부를 포함한다.
상기 힌지부는 상기 조작 부재 하측의 내측 및 상기 고정 부재의 내측을 함께 감싸도록 마련되고, 상기 조작 부재는 평판 형상의 평탄부; 및 상기 평탄부의 외측으로부터 하측으로 연장 형성된 힌지 고정부를 포함하며, 상기 고정 부재는 상기 하부 케이스의 일 영역에서 상부로 돌출된 돌출부 또는 서로 다른 두께의 일 평면 및 타 평면 사이의 단턱을 포함하여, 상기 힌지부는 상기 힌지 고정부의 내측 및 상기 돌출부 또는 상기 단턱의 내측을 함께 감싸도록 마련된다.
상기 힌지부는 상기 고정 부재의 측방향 외측 및 상기 고정 부재의 내측을 함께 감싸도록 마련되고, 상기 고정 부재는 상부 케이스 및 하부 케이스가 결합되어 상기 힌지부 및 조작 부재를 내부에 수용하는 케이스부의 상기 상부 케이스의 상부면으로부터 중앙부의 하측으로 경사지게 형성된 경사부 또는 상부면과 중앙부 사이에 형성된 돌출부를 포함하며, 상기 힌지부는 상기 경사부의 내측면 및 상기 조작 부재의 외측을 함께 감싸도록 마련된다.
상기 힌지부는 탄성을 가진 금속, 플라스틱, 고무를 링 형상으로 감아 제작되며, 상기 힌지부는 일 단부가 타 단부와 맞닿거나, 일 단부와 타 단부가 소정 간격 이격되거나, 상기 일 단부와 타 단부가 일부 중첩되도록 링 형상으로 제작된다.
상기 조작 부재에 적어도 일부가 수용되어 상기 조작 부재와 함께 다방향으로 이동하는 자석부; 및 상기 자석부의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하는 센서를 더 포함한다.
상기 조작 부재는 상기 자석부의 적어도 일부를 수용하는 캡부; 상기 캡부 주위에 마련된 평판 형상의 평탄부를 포함하고, 상기 자석부의 하측에 마련된 액튜에이터를 더 포함한다.
본 발명은 금속, 플라스틱, 고무 등의 탄성을 가진 물질을 링 형상으로 감아 힌지부를 제작하고 이를 자석부의 적어도 일부를 수용하는 조작 부재의 외주면을 감싸도록 마련된다. 이와 동시에 힌지부가 상부 케이스, 하부 케이스 또는 조작 부재의 적어도 일부분에 마련된 고정 부재를 감싸도록 마련된다.
따라서, 조작 부재가 일 방향으로 이동할 때 이와 대향되는 방향의 힌지부의 일부가 고정되도록 함으로써 힌지부가 조작 부재의 이동 방향으로 탄성 변형된 후 신속하게 원위치로 복귀할 수 있게 된다.
또한, 힌지부가 기판 등과 접촉되지 않도록 마련함으로써 힌지부의 손상을 방지할 수 있고, 이에 따라 힌지부의 탄성력이 손실되지 않도록 한다.
그리고, 자석부의 하측에 액튜에이터를 구비하여 사용자에게 클릭 동작에 따른 조작감을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 외형도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 힌지부의 다양한 형상을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 동작에 따른 힌지부와 버튼부의 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 힌지부의 다양한 형상을 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 동작에 따른 힌지부와 버튼부의 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 분해 사시도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치를 설명하기 위한 도면들이다. 즉, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 외형도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 단면도이다. 여기서, 도 1(a)는 다방향 입력 장치의 상면도이고, 도 1(b)는 측면도이며, 도 1(c)는 저면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 힌지부의 다양한 형상을 도시한 사시도이며, 도 5는 다방향 입력 장치의 동작에 따른 힌지부와 버튼부의 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치는 자석부(400)와, 사용자의 조작을 통해 자석부(400)를 이동시키는 조작 부재(300)와, 조작 부재(300)를 복원시키는 힌지부(500)와, 자석부(400)의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하여 소정의 출력 신호를 생성하는 센서가 마련된 기판(800)을 포함한다. 또한, 조작 부재(300)의 이동 시 힌지부(500)의 적어도 일부를 고정하는 고정 부재와, 사용자의 조작에 따른 힘을 조작 부재(300)에 전달하는 버튼부(100)와, 기판(800), 힌지부(500) 등을 고정하고 조작 부재(300)의 이탈을 방지하는 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)를 포함하는 케이스부(200)를 더 포함한다.
버튼부(100)는 소정 두께를 갖는 대략 원형의 판(110)과, 판(110)의 하면에 마련된 대략 원형의 돌출부(120)를 포함한다. 판(110)의 상면에는 손가락의 미끄러짐을 방지하기 위해 소정의 패턴이 형성될 수 있다. 판(110)은 또한 도시된 바와 같이 돌출부(120)보다 넓은 폭으로 마련될 수 있으나, 돌출부(120)와 동일한 폭으로 마련될 수도 있다. 이러한 버튼부(100)는 하측이 조작 부재(300)와 결합되어 사용자의 버튼부(100) 조작에 의해 조작 부재(300)가 이동되도록 한다. 즉, 조작 부재(300)는 중앙부에 다른 영역보다 볼록한 캡부(310)가 마련되는데, 돌출부(120)는 조작 부재(300)의 캡부(310)를 감싸도록 마련된다. 이때, 돌출부(120) 내의 판(110) 하면과 조작 부재(300)의 캡부(310) 사이에 양면 테이프 등의 접착 부재(910)가 마련되어 버튼부(100)와 조작 부재(300)가 접착 고정될 수 있다. 물론, 돌출부(120)와 캡부(310)는 접착 부재(910) 이외에도 다양한 방식으로 결합될 수 있는데, 돌출부(120)의 내측 소정 영역에 홈 또는 돌기를 마련하고, 캡부(310)의 외측에 돌기 또는 홈을 마련하여 돌출부(120)와 캡부(310)의 돌기와 홈이 서로 체결되도록 하여 결합할 수 있다. 뿐만 아니라, 돌출부(120)의 내경과 캡부(310)의 외경이 일치하도록 하여 돌출부(120)와 캡부(310)가 삽입 고정되도록 할 수도 있고, 돌출부(120)의 하면과 조작 부재(300)의 캡부(310) 외측의 평탄부(320) 사이에 접착 부재에 의해 접착될 수도 있다.
케이스부(200)는 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220)가 결합되어 마련되고, 그 내부에 소정의 공간이 마련되어 조작 부재(300), 자석부(400), 힌지부(500) 및 기판(800) 등이 수용된다. 상부 케이스(210)는 중앙부에 소정 크기의 개구(212)가 마련되고, 밑면이 제거된 대략 원형의 통 형상으로 제작된다. 즉, 상부 케이스(210)는 상부에 대략 원형으로 마련된 개구(212)와, 개구(212) 주위를 둘러싸도록 소정 폭으로 마련된 상부면(214)과, 상부면(214)으로부터 하측으로 연장 형성된 측부면(216)을 포함한다. 이러한 상부 케이스(210)는 측부면(216)이 다방향 입력 장치의 두께에 대응되는 두께로 제작될 수 있다. 즉, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220) 사이에는 조작 부재(300), 자석부(400), 힌지부(500) 및 기판(800) 등이 수용되고, 상부 케이스(210)는 이들을 수용할 수 있는 두께로 제작되므로 이들의 두께를 고려하여 상부 케이스(210)의 두께, 즉 측부면(216)의 두께를 조절할 수 있다.
하부 케이스(220)는 일 영역과 타 영역이 서로 다른 두께를 갖는 판 형상으로 제작되고, 하부면이 평면 형상으로 제작된다. 하부 케이스(220)는 중앙부에 마련된 대략 사각 형상의 홈(222)과, 홈(222) 주위에 마련되며 제 1 두께를 갖는 제 1 평면(224)과, 제 1 평면(224)의 외측으로부터 소정 높이로 돌출되며 소정 폭을 갖는 돌출부(226)와, 돌출부(226)의 외측에 마련되어 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 갖는 제 2 평면(228)을 포함한다. 즉, 하부 케이스(220)는 중앙부에 홈(222)이 마련되고, 홈(222)과 이격되어 이를 둘러싸도록 소정 영역에 돌출부(226)가 마련되며, 돌출부(226)를 사이에 두고 내측의 두께가 외측의 두께보다 얇은 판 형상으로 제작된다. 하부 케이스(220)의 내평면, 즉 제 1 평면(224) 상에는 양면 테이프 등의 접착 부재(930)를 통해 기판(800)이 접착 고정된다. 또한, 하부 케이스(220)의 홈(222)에는 기판(800)의 하부에 장착된 제어부(810)가 삽입된다. 따라서, 하부 케이스(220)의 홈(222)은 사각 형상 뿐만 아니라 제어부(810)의 형상에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 한편, 돌출부(226)는 외경이 조작 부재(300)의 직경과 동일하게 제작되고, 힌지부(500)는 조작 부재(300)의 외측을 감싸는 동시에 돌출부(226)의 외측을 감싸도록 마련된다. 따라서, 돌출부(226)는 조작 부재(300)의 이동 시 힌지부(500)의 적어도 일부를 고정하는 고정 부재의 기능을 한다. 즉, 조작 부재(300)가 일 방향으로 이동하면 그와 대향되는 편의 힌지부(500)가 그 부분의 돌출부(226)에 걸려 고정되고, 조작 부재(300)가 이동하는 방향의 힌지부(500)는 형태가 변형된다. 사용자의 조작이 완료된 후에는 힌지부(500)의 형태가 변형된 부분이 원형태로 되돌아오면서 조작 부재(300)가 원위치로 복귀하게 된다. 한편, 상기 돌출부(226)은 하부 케이스(220) 상에 일체로 마련될 수도 있고, 돌출부(226)을 제작한 후 제 2 평면(228) 상에 접착 고정하여 마련될 수도 있다.
이러한 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)는 하부 케이스(220)의 외측과 상부 케이스(210)의 내측이 결합하여 체결된다. 즉, 상부 케이스(210)의 측부면(216)의 내면과 하부 케이스(220)의 제 2 평면(228)의 외측면이 결합하여 체결되는데, 이들 사이에 양면 테이프 등의 접착 부재(미도시)가 마련되어 이들이 접착되도록 한다. 뿐만 아니라, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220)는 다양한 방식으로 결합되어 고정될 수도 있는데, 예를 들어 하부 케이스(220)의 제 2 평면(228)의 외측면의 적어도 일 영역에 홈 또는 돌기가 마련되고, 상부 케이스(210)의 측부면(216)의 내면의 적어도 일 영역에 돌기 또는 홈이 마련되어 홈 및 돌기가 서로 결합됨으로써 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220)가 결합될 수 있다. 또한, 상부 케이스(210)의 측부면(216)의 내경과 하부 케이스(220)의 외측면의 외경이 일치하도록 하여 이들이 삽입 고정되도록 할 수도 있다. 한편, 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220)이 결합되면 이들 사이, 즉 하부 케이스(220)의 제 2 평면(228)과 상부 케이스(210)의 상부면(214)의 내측 사이에 소정 공간이 마련되고, 이 공간에서 조작 부재(300) 및 힌지부(500)가 이동하게 된다.
조작 부재(300)는 버튼부(100)와 자석부(400) 사이에 마련되어 사용자의 조작에 의해 이동하게 된다. 이러한 조작 부재(300)는 중앙부에 상부로 돌출되어 마련되어 내부에 소정의 공간이 마련된 캡부(310)와, 갭부(310) 주위에 마련된 대략 원형의 평판부(320)를 포함한다. 조작 부재(300)는 캡부(310) 내에 자석부(400)의 적어도 일부가 수납되고, 캡부(310)는 상기한 바와 같이 버튼부(100)와 다양한 방식으로 결합된다. 또한, 조작 부재(300)는 사용자의 조작에 의해 상부 케이스(210)와 하부 케이스(220) 사이의 공간을 이동하는데, 캡부(310)의 직경은 상부 케이스(210)의 개구(212)의 직경보다 작고, 조작 부재(300)의 평판부(320)의 직경은 상부 케이스(210)의 내경보다 작게 제작된다. 즉, 조작 부재(300)의 이동, 회전 등의 동작은 힌지부(500)에 의해 제한되지만, 캡부(310) 및 평판부(320)가 상부 케이스(210)의 개구(212) 및 내부 공간에서 이동하기 때문에 캡부(310) 및 평판부(320)의 직경은 상부 케이스(210)의 개구(212) 및 내부 공간의 직경보다 작아야 한다. 또한, 캡부(310)와 평판부(320)의 직경의 비는 상부 케이스(210)의 개구(212)와 내부 공간의 직경의 비와 같을 수 있다. 물론, 캡부(310)와 평판부(320)의 직경의 비는 다르지만 캡부(310) 또는 평판부(320)의 이동이 제한되지 않도록 제작되어야 한다. 한편, 조작 부재(300)는 자석부(400)의 자장이 상측으로 퍼지는 것을 방지하기 위해 자장 차단 물질로 제작될 수 있고, 조작 부재(300)의 캡부(310) 내측에 자장 차단 물질을 마련할 수도 있다.
자석부(400)은 조작 부재(300)의 캡부(310) 내부에 적어도 일부가 수용되며, 상하 착자된 원기둥 형상의 자석을 이용할 수 있다. 즉, 자석부(400)는 조작 부재(400)의 캡부(310)의 형상과 대응되는 형상으로 제작될 수 있고, 일부가 캡부(310) 내에 수용되고 나머지 일부가 캡부(310) 하측으로 노출될 수 있다. 또한, 자석부(400)는 직경이 캡부(310)의 내경과 일치하도록 하여 자석부(400)가 캡부(400) 내에서 움직이지 않도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 자석부(400)는 단면 다극(2극, 4극, 8극) 착자 또는 단면 이형 다극 착자된 자석을 이용할 수도 있고, 사각, 타원형 및 다각형 형상의 자석을 이용할 수도 있다. 그러나, 다양한 형상의 자석을 이용하더라도 자석부(400)의 직경이 조작 부재(300)의 캡부(310)의 내경과 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 자석부(400)는 사용자의 조작에 의해 조작 부재(300)와 함께 이동하고, 자석부(400)의 이동에 의한 자장의 변화를 기판(800) 상의 센서가 감지하여 자석부(400)의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 자석부(400)의 하측에는 테프론 테이프(920) 및 액튜에이터(600)가 마련될 수 있다.
힌지부(500)는 조작 부재(300)의 외측에 마련되는데, 조작 부재(300)의 평판부(320)를 감싸는 동시에 돌출부(226)의 외측을 감싸도록 마련된다. 이러한 힌지부(500)는 조작 부재(300)와 돌출부(226)를 동시에 감쌀 수 있는 폭으로 제작되는데, 예를 들어 상부 케이스(210)의 상부면(214)의 내측과 하부 케이스(220)의 제 2 평면(228) 사이의 간격에 대응되는 폭으로 제작될 수 있다. 또한, 힌지부(500)는 금속, 플라스틱, 고무 등의 탄성을 갖는 물질을 링 형상으로 감아 마련할 수 있으며, 단면 형상은 사각, 원형, 다각 형상 등 다양한 형상으로 제작할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 힌지부(500)는 얇은 금속판을 링 형상으로 감아 마련할 수 있는데, 금속판의 일 단부가 타 단부 맞닿게 하거나, 일 단부와 타 단부가 소정 간격 이격되도록 할 수도 있고, 일 단부가 타 단부를 지나 소정 영역 겹쳐지도록 하여 힌지부(500)가 마련될 수 있다. 이러한 힌지부(500)는 조작 부재(300)의 외측 및 돌출부(226)의 외측을 동시에 감싸도록 탄성 접촉 상태로 감겨져 있고, 조작 부재(300)가 이동 방향으로 힌지부(500)를 밀어 신장, 즉 탄성 변형시키게 된다. 이때, 조작 부재(300)의 이동 방향과 반대편의 힌지부(500)는 돌출부(226)에 걸려 고정되게 된다. 따라서, 이동 조작 후에는 힌지부(500)의 탄성 복원력에 의해 조작 부재(300)가 초기 위치로 자동 복귀될 수 있다. 이러한 힌지부(500)는 조작 부재(300)의 이동을 설정된 범위 내에서 제한할 수 있는 탄성 변형력을 가지도록 제작된다. 따라서, 조작 부재(300)은 자석부(400)을 내부에 수납하여 좌우 방향, 상하 방향 등 다방향으로 이동하고 힌지부(500)의 탄성 복원력에 의해 초기 위치로 자동 복귀하게 된다.
액튜에이터(600)는 자석부(400)와 돔 스위치(700)의 사이에 마련되며, 액튜에이터(600) 상에는 테프론 테이프(920)가 마련되는데, 테프론 테이프(920)는 액튜에이터(600)와 돔 스위치(700)를 덮도록 마련된다. 액튜에이터(600)는 사용자의 메뉴 선택을 위한 버튼부(100)의 누름 동작, 즉 클릭 동작 시 돔 스위치(700)에 사용자의 힘을 제공하고, 이에 따라 돔 스위치(700)가 하측의 기판(800)과 전기적으로 접촉하게 된다. 또한, 테프론 테이프(920)는 액튜에이터(600)를 사이에 두고 돔 스위치(700)와 접착되어 액튜에이터(600)를 고정하게 되며, 테프론 테이프(920)는 클릭 동작을 부드럽게 하여 사용자가 조작감을 느끼도록 한다. 한편, 액튜에이터(600) 및 돔 스위치(700)와 접촉되는 그 하측의 기판(800)에는 돔 스위치(700) 및 액튜에이터(600)에 전원 또는 신호를 인가하기 위한 배선 패턴이 마련된다. 한편, 액튜에이터(600)는 상측이 자석부(400)에 접촉되고, 하측이 테프론 테이프(920)를 통하여 돔 스위치(700)와 접촉될 수도 있다.
돔 스위치(700)는 기판(800) 상에 마련되며, 상부에 액튜에이터(600)가 마련된다. 돔 스위치(700)는 기판(800)의 중심 영역에서 기판(800)과 소정 간격 이격되고 기판(800)의 외주 영역에서 기판(800)과 맞닿는 돔 형상으로 마련된다. 이러한 돔 스위치(700)는 사용자의 클릭 등의 동작에 따라 선택된 동작을 위한 전기 신호를 발생시킨다. 즉, 돔 스위치(700)와 기판(800)의 접촉에 의해 사용자의 선택된 동작을 위한 전기 신호가 발생된다. 물론, 돔 스위치(700) 이외에 다양한 형태의 스위치가 이용될 수 있으며, 예를 들어 클릭감이 있는 스위치들을 이용할 수 있다. 이러한 돔 스위치(700)는 필요에 따라 생략 가능하다.
기판(800)은 자석부(400)의 이동에 의한 자장의 변화를 검출하기 위한 센서를 포함하여 다양한 회로 패턴이 마련된다. 기판(800)으로는 인쇄 회로 기판을 이용하는 것이 바람직하다. 기판(800)의 형상은 다방향 입력 장치가 적용되는 전자 장치에 따라 다양한 형상으로의 변형이 가능하다. 기판(800)의 하측에는 제어부(810)가 마련될 수 있으며, 제어부(810) 내에 복수의 센서가 마련될 수 있다. 즉, 복수의 센서는 제어부(810)와 단일 칩으로 구성될 수 있다. 물론, 센서는 제어부(810)와 별도로 기판(800) 상부의 외곽에 마련될 수도 있다. 이러한 센서는 각기 자석부(400)의 X축 방향의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하여 이에 해당하는 X 좌표치를 출력하는 자기 센서와, Y축 방향의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하여 이에 해당하는 Y 좌표치를 출력하는 자기 센서를 포함한다. 한편, 제어부(810)는 센서의 출력을 증폭하고, 종합하여 최종 자장의 변화를 검출하여 출력하는 기능을 한다. 여기서, 제어부(810)에 마련된 복수의 센서는 자석부(400)의 중심점 영역에서 서로 대칭되도록 배치하는 것이 바람직하다. 센서로는 홀 소자, 반도체 자기 저항 소자, 감자성체 자기 저항 소자 또는 GMR(Giant Magneto Resistive) 소자 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 센서는 자장의 변화에 따라 그 전기적 특성이 변화하는 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 다방향 입력 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 조작 부재(300) 및 힌지부(500)가 초기에 중앙부에 위치하는데, 조작 부재(300)가 다양한 방향으로 이동하면 조작 부재(300)의 이동 방향과 반대편의 힌지부(500)의 일부는 돌출부(226)에 고정되고, 조작 부재(300)의 이동에 의해 힌지부(500)의 일 단부와 타 단부 사이가 이격되게 된다. 이후 사용자가 이동을 중지하면 힌지부(500)의 원형을 유지하려는 특성으로 인해 조작 부재(300)는 초기 위치로 복귀하게 된다. 즉, 힌지부(500)의 탄성력에 의해 조작 부재(300)는 초기 위치로 신속하게 복귀하게 된다.
상술한 본 발명의 일 실시 예는 힌지부(500)가 조작 부재(300) 및 고정 부재로서 돌출부(226)의 외측을 감싸도록 마련되었으나, 조작 부재(300)와 힌지부(500)는 다양한 방식으로 체결할 수 있다. 예를 들어 조작 부재(300)의 하측에 고정부(330)를 마련하고, 힌지부(500)가 고정부(330)의 내면에 결합되도록 할 수 있다. 이러한 본 발명의 다른 실시 예를 도 5 내지 도 9를 이용하여 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 도면들이다. 즉, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 분해 사시도이고, 도 7은 다방향 입력 장치의 단면도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 힌지부의 다양한 형상을 도시한 사시도이며, 도 9는 다방향 입력 장치의 동작에 따른 힌지부와 버튼부의 상태를 설명하기 위한 개략도이다. 본 발명의 다른 실시 예의 설명은 상기 본 발명의 일 실시 예의 설명과 중복되는 내용은 생략하고 차이나는 부분을 중점적으로 설명하겠다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치는 자석부(400)와, 캡부(310), 평판부(320) 및 힌지 고정부(330)를 포함하여 자석부(400)를 내부에 수용하고 사용자의 조작을 통해 자석부(400)를 이동시키는 조작 부재(300)와, 조작 부재(300)의 힌지 고정부(330) 내측에 마련되어 조작 부재(300)를 복원시키는 힌지부(500)와, 자석부(400)의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하여 소정의 출력 신호를 생성하는 센서가 마련된 기판(800)을 포함한다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치는 조작 부재(300) 및 힌지부(500)의 구성을 중심으로 설명하겠다.
조작 부재(300)는 버튼부(100)와 자석부(400) 사이에 마련되어 사용자의 조작에 의해 이동하게 된다. 이러한 조작 부재(300)는 중앙부에 상부로 돌출되어 내부에 소정의 공간이 마련되어 자석부(400)가 수용되는 캡부(310)와, 갭부(310) 주위에 마련된 대략 원형의 평판부(320)와, 평판부(320)의 외측에서 하측으로 연장 형성된 힌지 고정부(330)를 포함한다. 힌지 고정부(330)는 그 내측면에 힌지부(500)가 마련되도록 하여 조작 부재(300)의 이동 시 힌지부(500)에 힘을 전달하여 힌지부(500)의 형태가 변형되도록 하는 역할을 한다. 즉, 상기 본 발명의 일 실시 예는 힌지부(500)가 조작 부재(300)의 외측에 마련되었으나, 본 발명의 다른 실시 예는 조작 부재(300)의 하방으로 힌지 고정부(330)가 마련되어 힌지부(500)가 조작 부재(300)의 내측에 마련될 수 있다.
힌지부(500)는 조작 부재(300)의 하측에 마련되는데, 조작 부재(300)의 힌지 수용부(330) 내측에 접촉되도록 마련된다. 이러한 힌지부(500)는 금속, 플라스틱, 고무 등의 탄성을 갖는 물질을 이용하여 링 형상으로 감아 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 힌지부(500)는 얇은 금속판을 링 형상으로 감아 마련될 수 있는데, 금속판의 일 단부와 타 단부가 소정 간격 이격되도록 할 수도 있고, 일 단부가 타 단부를 지나 소정 영역 겹쳐지도록 하여 힌지부(500)가 마련될 수 있다. 이러한 힌지부(500)는 조작 부재(300)의 힌지 고정부(330) 내측면과 접촉되도록 탄성 접촉 상태로 감겨져 있고, 조작 부재(300)가 이동하여 힌지부(500)를 탄성 변형시키게 된다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 조작 부재(300)와 힌지부(500)는 다방향 입력 장치의 초기 위치, 즉 중앙부에서 대략 원형의 거의 동일한 형상을 유지하지만, 조작 부재(300)의 이동에 따라 힌지부(500)의 일 영역이 수축되면서 힌지부(500)의 형상이 변형되게 된다. 이때, 조작 부재(300)의 이동 방향과 반대 영역의 힌지 고정부(330)와 힌지부(500)가 접촉되면서 힌지부(500)가 변형되게 된다. 즉, 힌지부(500)는 조작 부재(300)가 이동되는 방향으로 형상이 변형되게 된다. 이어서, 조작이 완료된 후 힌지부(500)의 원형으로 되돌아가려는 탄성 복원력에 의해 조작 부재(300)는 초기 위치로 자동 복귀될 수 있다. 이러한 힌지부(500)는 조작 부재(300)의 이동을 설정된 범위 내에서 제한할 수 있는 탄성 변형력을 가지도록 제작된다. 따라서, 조작 부재(300)은 자석부(400)을 내부에 수납하여 좌우 방향, 상하 방향 등 다방향으로 이동하고 힌지부(500)의 탄성 복원력에 의해 초기 위치로 자동 복귀하게 된다.
또한, 조작 부재(300)의 하측으로 힌지 고정부(330)가 마련되기 때문에 하부 케이스(220)의 구조도 변형될 수 있다. 즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 하부 케이스(220)는 중앙부에 마련된 대략 사각 형상의 홈(222)과, 홈(222) 주위에 마련되며 제 1 두께를 갖는 제 1 평면(224)과, 제 1 평면(224)의 외측에 마련되며 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 갖는 제 2 평면(228)을 포함한다. 여기서, 제 1 평면(224)과 제 2 평면(228) 사이의 영역, 즉 제 2 평면(228)의 내측면은 힌지부(500)의 일부가 접촉되어 고정 부재(300)의 이동 시 힌지부(500)의 일부를 고정하는 고정 부재로 작용한다. 이 경우 제 2 평면(228)의 내경은 조작 부재(300)의 고정부(330)의 내경과 동일하는 것이 바람직하다. 물론, 본 발명의 일 실시 예와 마찬가지로 돌출부(226)를 마련하여 돌출부(226)의 내측에 힌지부(500)가 접촉되도록 고정할 수도 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 분해 사시도 및 단면도로서, 이들을 이용하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치를 설명하면 다음과 같다. 여기서도 본 발명의 일 실시 예 및 다른 실시 예의 설명과 중복되는 내용의 설명은 생략하고 차이나는 부분을 중점적으로 설명하겠다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치는 상하를 관통하는 관통홀(455)이 마련된 자석부(450)와, 사용자의 조작을 통해 자석부(450)를 이동시키는 조작 부재(300)와, 링 형태의 금속 스프링 또는 고무 스프링으로 제작되어 조작 부재(300)를 복원시키는 힌지부(550)와, 자석부(450)의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하여 소정의 출력 신호를 생성하는 센서가 마련된 기판(800)을 포함한다. 또한, 사용자의 조작에 따른 힘을 조작 부재(300)에 전달하는 버튼부(100)와, 기판(800), 힌지부(550) 등을 고정하고 조작 부재(300)의 이탈을 방지하는 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)를 포함하는 케이스부(200)를 포함한다.
상부 케이스(210)는 중앙부에 소정 크기의 개구(212)가 마련되고, 밑면이 제거된 대략 원형의 통 형상으로 제작된다. 즉, 상부 케이스(210)는 상부에 대략 원형으로 마련된 개구(212)와, 개구(212)와 이격되어 개구(212) 주위를 둘러싸도록 소정 폭으로 마련된 상부면(214)과, 상부면(214)으로부터 하측으로 연장 형성된 측부면(216)을 포함한다. 또한, 개구(212)와 상부면(214) 사이에 마련되며 소정의 경사를 가지는 경사부(218)을 더 포함한다. 여기서, 경사부(218)는 링 형태의 힌지부(550)가 그 외측을 둘러싸도록 하여 조작 부재(300)의 이동 시 힌지부(550)의 일부를 고정하는 고정 부재로 작용한다. 즉, 조작 부재(300)가 일 방향으로 이동시 그와 반대편의 힌지부(550)의 일부가 경사부(218)에 걸리게 되고, 조작 부재(300)의 이동 방향과 동일한 힌지부(550)의 일 영역이 탄성 신장되게 된다. 이러한 경사부(218)는 직경이 적어도 조작 부재(300)의 직경과 동일해야 한다. 한편, 힌지부(550)의 일부를 고정하기 위해 경사부(218) 이외에 개구(212)의 일 영역으로부터 돌출된 돌출부를 이용할 수도 있다.
조작 부재(300)는 버튼부(100)와 자석부(450) 사이에 마련되어 사용자의 조작에 의해 이동하게 된다. 이러한 조작 부재(300)는 중앙부에 상부로 돌출되어 내부에 소정의 공간이 마련되어 자석부(450)가 수용되는 캡부(310)와, 갭부(310) 주위에 마련된 대략 원형의 평판부(320)를 포함한다.
자석부(450)은 조작 부재(300)의 캡부(310) 내부에 수납되며, 상하 착자된 소정 두께의 대략 판 형상의 자석을 이용할 수 있다. 즉, 자석부(450)는 조작 부재(300)의 캡부(310)의 형상과 대응되는 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 자석부(450)는 직경이 캡부(310)의 내경과 일치하도록 하여 자석부(450)가 캡부(400) 내에서 움직이지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다방향 입력 장치의 자석부(450)는 예를 들어 중앙부에 상하를 관통하는 관통홀(455)이 마련된다. 이러한 관통홀(455) 내에는 액튜에이터(650)가 삽입되어 체결된다. 한편, 액튜에이터(650) 또한 일부가 관통홀(455)을 통해 자석부(450)에 삽입되도록 하기 위해 돌출부(652) 및 평판부(654)를 포함하는 구조로 제작된다. 즉, 자석부(450)의 관통홀(455)과 대응되는 형상, 즉 관통홀(455)의 내경과 동일한 직경과 대략 관통홀(455)의 길이에 대응되는 길이로 돌출부(652)가 마련되고, 돌출부(652)의 일 단부에 돌출부(652)의 폭보다 큰 폭으로 평판부(654)가 마련된다. 이러한 자석부(450)는 사용자의 조작에 의해 조작 부재(300)와 함께 이동하고, 자석부(400)의 이동에 의한 자장의 변화를 센서가 감지하여 자석부(400)의 위치를 검출할 수 있다.
힌지부(550)는 조작 부재(300)의 외측에 마련되는데, 조작 부재(300)의 평판부(320)를 감싸는 동시에 상부 케이스(210)의 경사면(218)의 내측면을 감싸도록 마련된다. 이러한 힌지부(550)는 탄성을 갖는 금속 스프링 또는 고무 스프링을 링 형상으로 제작하여 마련할 수 있다. 즉, 힌지부(550)는 금속 스프링 또는 고무 스프링을 링 형상으로 감아 일 단부를 타 단부와 결합시키고, 이를 조작 부재(300)의 외측 및 경사면(218)의 내측면을 감싸도록 마련한다. 이러한 힌지부(550)는 조작 부재(300)의 외측 및 경사면(218)의 내측면을 감싸도록 탄성 접촉 상태로 감겨져 있고, 조작 부재(300)가 이동 방향으로 힌지부(550)를 밀어 신장, 즉 탄성 변형시키게 된다. 따라서, 이동 조작 후에는 힌지부(550)의 탄성 복원력에 의해 조작 부재(300)가 초기 위치로 자동 복귀될 수 있다. 또한, 힌지부(550)는 조작 부재(300)의 이동을 설정된 범위 내에서 제한할 수 있는 탄성 변형력을 가지도록 제작된다. 따라서, 조작 부재(300)은 자석부(450)을 내부에 수납하여 좌우 방향, 상하 방향 등 다방향으로 이동하고 힌지부(550)의 탄성 복원력에 의해 초기 위치로 자동 복귀하게 된다.
한편, 하부 케이스(220) 내의 제 1 평면(224)의 두께를 제어부(810)의 두께에 대응되는 두께로 제작하고, 제어부(810)가 하부 케이스(220)의 홈(222) 내에 마련되도록 할 수 있다. 즉, 상기 본 발명의 일 실시 예 및 다른 실시 예는 제어부(810)가 하부 케이스(220)의 홈(222)을 통해 하부로 돌출되어 노출되었으나, 본 발명의 또 다른 실시 예는 제어부(810)가 하부 케이스(220)의 홈(222) 내에 외부로 돌출되어 노출되지 않고 마련될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들은 금속, 플라스틱, 고무 등의 탄성을 가진 물질, 예를 들어 얇은 금속 판, 금속 스프링 또는 고무 스프링을 링 형상으로 감아 힌지부(500, 550)를 구성하고 이를 조작 부재(300)의 외주면과 동시에 상부 케이스(210), 하부 케이스(220) 또는 조작 부재(300)의 일 영역에 마련된 고정 부재의 적어도 일부분을 감싸도록 마련함으로써 조작 부재(300)가 일 방향으로 이동할 때 이와 대향되는 방향의 힌지부(500, 550)의 일부가 고정 부재에 고정되도록 함으로써 힌지부(500, 550)가 탄성 변형된 후 신속하게 원위치로 복귀할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예들에 따른 다방향 입력 장치는 휴대용 단말기를 포함하는 다양한 전자 장치에 적용될 수 있다. 즉, 휴대용 전화기는 물론 디지털 카메라, 캠코더, MP3, PMP, PDA, GPS, 노트북, 게임기, 리모콘, 전자 사전 등의 다양한 종류의 전자 장치에 사용될 수 있다. 이러한 전자 장치는 화상을 표시하는 화면 표시부를 구비하고, 상기 화면 표시부 내에는 포인터 또는 커서가 마련된다. 전자 장치는 화면 표시부 내의 포인터 또는 커서는 입력 장치를 통해 인가된 입력 신호에 따라 이동한다. 이러한 입력 장치로 다방향 입력 장치가 사용될 수 있다. 즉, 다방향 입력 장치의 센서 출력(좌표 신호)은 제어부에 인가되고, 제어부에 의해 화면 표시부 내의 포인터 또는 커서를 이동시킨다.
본 실시 예에 따른 전자 장치에서 사용될 수 있는 다방향 입력 장치는 이에 한정되지 않고, 화면상의 커서를 움직이기 위한 다양한 센서와 센서 구동을 위한 장치들이 더 추가될 수 있다. 예를 들어 광 센서를 이용하여 조작 부재의 움직임을 감지하여 화면의 커서를 이동시킬 수 있다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허청구범위에 의해서 이해되어야 한다.
100 : 버튼부 200 : 케이스부
300 : 조작 부재 400, 450 : 자석부
500, 550 : 힌지부 600, 650 : 액튜에이터
700 : 돔 스위치 800 : 기판

Claims (16)

  1. 사용자의 조작에 의해 다방향으로 이동되는 조작 부재;
    상기 조작 부재의 적어도 일측을 감싸도록 마련되며, 탄성력에 의해 상기 조작 부재를 초기 위치로 복귀시키는 힌지부; 및
    상기 힌지부의 적어도 일 영역을 고정하는 고정 부재를 포함하는 다방향 입력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지부는 상기 조작 부재의 측방향 외측 및 상기 고정 부재의 외측을 함께 감싸도록 마련된 다방향 입력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상부 케이스 및 하부 케이스가 결합되어 상기 힌지부 및 조작 부재를 내부에 수용하는 케이스부를 더 포함하는 다방향 입력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 고정 부재는 상기 하부 케이스의 일 영역에서 상부로 돌출된 돌출부를 포함하는 다방향 입력 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지부는 상기 조작 부재 하측의 내측 및 상기 고정 부재의 내측을 함께 감싸도록 마련된 다방향 입력 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 조작 부재는 평판 형상의 평탄부; 및
    상기 평탄부의 외측으로부터 하측으로 연장 형성된 힌지 고정부를 포함하는 다방향 입력 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 고정 부재는 상기 하부 케이스의 일 영역에서 상부로 돌출된 돌출부 또는 서로 다른 두께의 일 평면 및 타 평면 사이의 단턱을 포함하는 다방향 입력 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 힌지부는 상기 힌지 고정부의 내측 및 상기 돌출부 또는 상기 단턱의 내측을 함께 감싸도록 마련된 다방향 입력 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지부는 상기 고정 부재의 측방향 외측 및 상기 고정 부재의 내측을 함께 감싸도록 마련된 다방향 입력 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상부 케이스 및 하부 케이스가 결합되어 상기 힌지부 및 조작 부재를 내부에 수용하는 케이스부를 더 포함하고, 상기 고정 부재는 상기 상부 케이스의 상부면으로부터 중앙부의 하측으로 경사지게 형성된 경사부 또는 상부면과 중앙부 사이에 형성된 돌출부를 포함하는 다방향 입력 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 힌지부는 상기 경사부의 내측면 및 상기 조작 부재의 외측을 함께 감싸도록 마련된 다방향 입력 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지부는 탄성을 가진 금속, 플라스틱 또는 고무를 링 형상으로 감아 제작된 다방향 입력 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 힌지부는 일 단부가 타 단부와 맞닿거나, 상기 일 단부와 타 단부가 소정 간격 이격되거나, 상기 일 단부와 타 단부가 일부 중첩되도록 링 형상으로 제작된 다방향 입력 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 조작 부재에 적어도 일부가 수용되어 상기 조작 부재와 함께 다방향으로 이동하는 자석부; 및
    상기 자석부의 움직임에 따른 자장 변화를 감지하는 센서를 더 포함하는 다방향 입력 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 조작 부재는 상기 자석부의 적어도 일부를 수용하는 캡부;
    상기 캡부 주위에 마련된 평판 형상의 평탄부를 포함하는 다방향 입력 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 자석부의 하측에 마련된 액튜에이터를 더 포함하는 다방향 입력 장치.
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