KR20120057747A - 원형 배치된 전극을 이용한 단말기의 포인팅 장치 제어방법 및 포인팅 장치 - Google Patents

Abstract

디스플레이의 측면 또는 인접한 위치에서 별도로 제공되는 포인팅 장치에 관한 것으로서, 상기 포인팅 장치 제어방법은, 포인팅 영역 내에서 형성되는 복수개의 방향 전극을 제공하는 단계, 포인팅 영역 내의 특정 중심을 중심으로 특정 중심으로부터의 거리(R) 및 각도(θ)를 포함하는 피대상물의 접촉 위치 정보를 수집하는 단계, 및 피대상물의 접촉 위치 정보 중 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 이용하여 방향 감지와 구분되는 다른 기능을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

원형 배치된 전극을 이용한 단말기의 포인팅 장치 제어방법 및 포인팅 장치 {METHOD OF CONTROLLING POINTING DEVICE OF TERMINAL DEVICE AND POINGTING DEVICE USING ROUNDLY ARRANGED ELECTRODES}

본 발명은 터치 인식을 이용한 단말기에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 디스플레이가 아닌 그 주변에 인접하게 제공되는 터치 인식 장치를 포인팅 장치로 사용하는 포인팅 장치 및 단말기 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 개인휴대단말기는 키패드를 이용한 사용자 인터페이스를 채용하고 있다. 종래 개인휴대단말기는 숫자 및 문자를 입력하기 위한 복수개의 버튼으로 구성된 키패드를 구비하여, 사용자가 상기 키패드의 버튼을 통해서 전화번호나 문자 등을 입력할 수 있게 한다.

근래 들어 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라, 개인휴대단말기에도 GUI(Graphical User Interface)를 지원하는 윈도우즈 운영체제(예를 들어, Windows CE)가 채용되고 있다. 또한, 기술의 발달과 더불어 개인휴대단말기는 다양한 부가서비스를 구비하게 되었으며, 상기 다양한 부가서비스의 편리한 운용을 위해서도 GUI를 지원하는 운영체제가 사용되기도 한다.

상기와 같이 개인휴대단말기의 사용자 인터페이스로서 GUI의 운영체제가 채용됨에 따라, 기존에는 GUI의 운영체제에 불리한 키패드 대신 광 포인팅 장치와 같은 다른 입력 장치가 채용되고 있다. 일반적으로 광 포인팅 장치는 광원으로부터 광을 조사하여 얻어진 피사체(손가락) 표면의 이미지 데이터를 소정의 광학 경로를 따라 이미지센서로 전달함으로써, PC의 마우스와 유사하게 사용될 수가 있다.

이렇게 개인휴대단말기에서 방향 전환을 위한 광 포인팅 장치가 있기는 하지만, 이들 광 포인팅 장치는 광의 이동 경로를 확보하기 위해 최소한의 두께 및 경통의 길이를 확보해야 하기 때문에 특정 두께 및 길이 이하로 형성하는 것이 제한되며, 누름을 감지하기 위한 메커니즘을 추가하는 경우 그 구조가 상당히 복잡해지는 단점이 있다. 또한, 광 포인팅 장치에서도 피사체로 광을 조사하기 위한 광원, 광을 분석하기 위한 이미지센서, 및 피사체로부터 반사된 광을 이미지 센서로 안내하기 위한 광학 경로를 제공하는 프리즘과 같은 부품 역시 개인휴대단말기 자체의 두께를 증가시키는 원인이 되고 있다.

게다가, 종래의 광 포인팅 장치는 디스플레이 상에 표시된 포인터를 이동시키는 것은 가능하지만, 그 외 컴퓨터 마우스에서와 같이 클릭을 하던지, 스크롤을 하는 등의 다양한 기능을 제공할 수가 없다.

본 발명은 단말기의 디스플레이에 인접하게 배치되는 포인팅 장치를 제공하되, 실질적으로 거의 평면으로 제공되어 실장 공간을 거의 차지하지 않는 포인팅 장치 및 그 포인팅 장치를 포함하는 단말기의 제어방법을 제공한다.

본 발명은 터치 인식을 기반으로 하되, 전극 또는 센서 구조를 간단하게 유지할 수 있으며, 단순히 터치 인식에 의한 이동 감지 외에 다양한 기능을 구현할 수 있는 포인팅 장치 및 단말기 제어방법을 제공한다.

본 발명은 직경 약 1~1.5cm 이내의 작은 공간에서 효율적으로 손가락 등의 움직임을 감지할 수 있으며, 돔 스위치를 이용한 버튼 등에서도 용이하게 적용될 수 있는 포인팅 장치 및 단말기 제어방법을 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 본 발명의 포인팅 장치는 디스플레이의 측면 또는 인접한 위치에서 별도로 제공되는 포인팅 장치에 관한 것으로서, 상기 포인팅 장치 제어방법은, 포인팅 영역 내에서 형성되는 복수개의 방향 전극을 제공하는 단계, 포인팅 영역 내의 특정 중심을 중심으로 특정 중심으로부터의 거리(R) 및 각도(θ)를 포함하는 피대상물의 접촉 위치 정보를 수집하는 단계, 및 피대상물의 접촉 위치 정보 중 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 이용하여 방향 감지와 구분되는 다른 기능을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 포인팅 장치는 방향 감지(navigation)를 위한 기본적인 용도 외에도 포인팅 영역의 테두리 또는 경계에서의 신호를 이용하여 별도로 추가된 기능을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다. 방향전극 감지에 의한 포인터 이동 외에도 피대상물, 예를 들어 손가락이 포인팅 영역의 외부에서 내부로 진입하거나, 내부에서 외부로 진출하거나, 손가락이 포인팅 영역을 횡단 또는 종단으로 통과하거나, 또는 포인팅 영역의 경계를 따라 선회하는 경우 등에 대응하여 방향감지와는 구분될 수 있는 다른 기능을 수행할 수 있다.

종래에는 노트북의 터치패드와 같이 포인팅 장치가 사용되기는 하지만, 이는 실질적으로 디스플레이와 거의 동일한 크기를 갖기 때문에 작은 단말기에 적용되기 어려우며, 한국등록특허 제10-636412호와 같은 광 포인팅 장치는 포인터 이동을 위한 방향 감지 외에는 다른 기능을 기대할 수가 없다.

하지만, 본 발명의 포인팅 장치는 적은 수의 전극을 이용하기 때문에 센서 구조가 간단하며, 거의 FPCB 두께의 얇기로 형성될 수 있으며, 포인팅 영역의 테두리를 통과하거나 따라 움직이는 손가락 이동에 대응하여 미리 프로그램된 기능을 수행할 수도 있다.

특히, 본 발명의 포인팅 장치는 손가락의 테두리 주변 조작을 확실이 인식하기 위한 테두리 전극을 포함할 수 있으며, 이 테두리 전극을 이용하여 경계 통과, 경계를 따른 선회, 포인터 이동 중 손가락의 이탈에 따른 오작동 위험 등을 효율적으로 감지할 수가 있다.

여기서, 피대상물이라 함은, 방향전극을 통해 전기적 특성 변화를 야기할 수 있는 물리적 몸체로서, 정전용량의 변화를 줄 수 있는 몸체가 될 수 있고, 유기체 또는 무기체 모두 가능하다. 예를 들면, 손가락과 같은 신체 일부, 및 스타일러스 펜이나 터치 펜 등과 같은 도구, 또는 이들을 대체할 수 있는 다른 물질을 의미할 수 있다.

또한, 단말기라 함은 단말기 기능의 제어를 위해 디스플레이와 별도로 포인팅 영역을 제공할 수 있는 장치를 의미하며, 휴대폰, 스마트폰, PDA, 노트북 등과 같이 한 장비 내에 디스플레이를 포함하는 장비를 의미할 수도 있고, 리모트 컨트롤러와 같이 메인 장비에는 디스플레이가 없지만 다른 디스플레이 장비를 제어할 수 있는 원격 제어장비도 의미할 수가 있다.

또한, 방향 전극은 손가락 또는 스타일러스 펜 등의 이동을 감지할 수 있는 전극 구조를 의미한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따라 테두리 전극과 실질적으로 동일한 면에 제공되는 복수개의 방향 전극을 이용한 센서도 포함할 수 있으며, 본 명세서에서는 언급되지 않았지만 실질적으로 평면 구조를 가지면서 테두리 전극과 기능적으로 충돌되지 않고, 터치 인식을 감지할 수 있는 다른 센싱 메커니즘도 포함할 수가 있다.

또한, 포인팅 영역이라 함은, 포인팅 장치에서 피대상물의 이동을 예정하는 특정 영역을 의미할 수 있으며, 휴대단말기 등의 외관에는 포인팅 영역이 경계와 함께 정의될 수도 있지만, 다르게는 경계 없이 대략적인 위치로만 표시될 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 포인팅 영역은 디스플레이에 인접하게 배치된 버튼에 정의될 수도 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 포인팅 영역 상에서 피대상물의 이동을 감지하기 위한 포인팅 장치는, 포인팅 영역 내에서 형성되는 복수개의 방향 전극을 포함하며, 상기 포인팅 영역 내의 특정 중심을 중심으로 특정 중심으로부터의 거리(R) 및 각도(θ)를 포함하는 피대상물의 접촉 위치 정보를 생성하고, 피대상물의 접촉 위치 정보 중 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 이용하여 방향 감지와 구분되는 다른 기능을 정의할 수 있다.

본 발명의 포인팅 장치는 단말기의 디스플레이에 인접하게 배치되어 포인터 이동 또는 메뉴의 선택 등을 위한 일반적인 방향감지 기능을 수행하는 것 외에도, 포인팅 영역의 테두리 주변에서의 터치로부터 스크롤, 페이지 넘김, 화면 전환, 확대/축소, 좌우 클릭 등 다양한 기능을 직관적으로 인식이 가능하도록 정의할 수가 있다.

또한, 종래의 광 포인팅 장치와는 달리, 포인팅 장치가 실질적으로 거의 평면으로 제공되어 실장 공간을 거의 차지하지 않으며, 방향 감지 이외의 다양한 기능을 제공할 수 있고, 기능 개선 효과에 비해 공간을 현저하게 적게 차지한다는 장점이 있다.

또한, 터치 인식을 기반으로 하되, 원형으로 배치되는 방향 전극의 구조를 이용하는 경우에는, 원형의 버튼이나 영역에 적합하고, 상대적인 이동의 감지를 통해 포인팅 장치로서 최적의 기능을 구현할 수가 있다.

본 발명은 약 직경 1cm ~ 1.5cm 이내의 작은 공간에서 효율적으로 손가락 등의 움직임을 감지할 수 있으며, FPCB 등을 통해서 돔 스위치를 이용한 버튼 등에 일체로 장착될 수 있기 때문에 기존의 버튼에 포인팅 장치 기능도 함께 겸비하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치가 적용된 개인휴대단말기의 정면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 포인팅 장치의 구체적인 작동 예를 설명하기 위한 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 버튼과 일체로 제공되는 포인팅 장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 도 6과 유사한 본 발명의 다른 실시예에 따라 버튼과 일체로 제공되는 포인팅 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포인팅 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포인팅 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치의 쉴드 층을 설명하기 위한 단면도들이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치가 적용된 개인휴대단말기의 정면도이며, 도 2 내지 도 5는 도 1의 포인팅 장치의 구체적인 작동 예를 설명하기 위한 확대도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 개인휴대단말기(100)는 정면에는 디스플레이(110)가 제공되며, 디스플레이(100) 하부에는 포인팅 영역(120)이 제공될 수 있다. 디스플레이(110)는 그 자체만으로 터치 인식이 가능할 수도 있지만, 다르게는 이미지 디스플레이만 가능하도록 제공될 수도 있다. 또한, 포인팅 영역(120)은 버튼의 노출된 면과 동일할 수 있다.

본 실시예에 따른 개인휴대단말기(100)에서 사용자는 포인팅 영역(120)에 손가락 끝은 올려 놓고 이동시킴으로써 화면의 포인터를 이동시키거나, 화면에서 선택된 메뉴를 이동시키거나, 손가락 이동을 화면의 포인터 이동과 매칭시켜 화면을 통해 원하는 기능을 선택 및 실행할 수가 있다.

포인팅 영역(120)이 형성된 버튼 또는 단말기 케이스의 저면으로 테두리 전극(140)과 방향 전극(130)이 제공될 수 있으며, 중앙의 방향 전극(132)을 중심으로 8개 또는 복수의 방향 전극(134)이 그 둘레에 배치될 수 있다. 방사상으로 배열되는 방향 전극(130)은 일종의 방향감지 센서로서 포인팅 영역(120) 내에서의 손가락(또는 스타일러스 펜) 이동을 감지할 수 있다. 참고로, 원형으로 배열된 방향 전극(130)은 손가락 접촉 면적에 따른 정전용량 변화를 감지할 수 있으며, 도면에는 명확히 도시되어 있지는 않지만 이들 방향 전극(130)은 1:1로 단말기의 제어 칩 또는 포인팅 장치의 마이크로 칩과 연결되어 있다. 이에 대해서는 후술하는 도 6을 참조할 수 있다.

원형으로 배열된 방향 전극(130)은 원형 또는 타원형 또는 기타 불규칙적인 폐곡선 형태로 제공될 수 있으며, 그 간격 역시 균일한 또는 불균일한 간격으로 형성되는 것도 가능하다.

본 실시예에서는 중앙의 방향 전극(132)을 중심으로 손가락의 위치가 어느 거리(R)만큼 이격되어 있으며, 어느 각도(θ)에 위치하는지를 측정할 수 있으며, 일정 시간을 주기(예를 들어, 20ms)로 손가락의 위치 변화를 측정할 수 있다. 방향 전극에서 측정된 거리 및 각도의 위치 값(R, θ)은 포인팅 장치의 마이크로 칩이나 메인 기판에서 x, y 좌표 또는 ?x, ?y 좌표 변화값으로 측정될 수 있으며, 디스플레이의 포인터 이동이나 메뉴 이동 등을 위한 참조로 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 손가락 위치 변화를 (R, θ)로 측정하기 위해 원형으로 배치된 복수 방향 전극(130)을 사용하지만, 이 외에도 거리 및 각도로 구성하는 좌표 변화를 측정하기 위한 다양한 구조의 센서를 사용할 수도 있다. 또한, 원형으로 배치된 복수 방향 전극(130)을 사용하여 바로 손가락 위치 변화를 (x, y) 좌표로 바로 측정할 수도 있으며, 이 역시 본 발명의 내용에 포함될 수 있다.

다시 도면을 참조하면, 방향 전극(130)의 주변으로 배치되는 테두리 전극(140)도 포인팅 영역의 상하 좌우에 모양을 따라 원호 형상의 선 모양으로 제공되며, 이들 테두리 전극(140) 역시 단말기의 제어 칩 또는 포인팅 장치의 마이크로 칩과 1:1로 연결될 수 있다. 참고로, 본 실시예에서는 테두리 전극(140)이 4개로 구분되어 있어 상하 좌우 방향에서의 손가락 이동을 감지할 수 있지만, 테두리 전극의 개수는 더 세분화되어 정밀하게 손가락 이동을 감지할 수 있으며, 반대로 연속적으로 일체로 이어지도록 형성되어 단순히 경계를 통과하는 손가락 이동을 감지할 수도 있다.

다시 도면을 참조하면, 방향 전극(130) 및 테두리 전극(140)은 얇은 연성회로기판 상에 형성되는 단순한 전극 구조일 수 있으며, 종래의 광 포인팅 장치보다는 현저히 저렴한 비용에서 제작될 수가 있다. 본 실시예의 경우, 방향감지를 위한 방향 전극(130)이 버튼과 일체를 이루는 연성회로기판에 형성될 수도 있지만, 다르게는 케이스 저면에 직접 형성될 수 있고, 케이스에서는 포인팅 영역(120)의 하부에 밀착하여 위치하는 메인 기판 또는 별도 모듈로서 구현될 수도 있다. 물론, 이때도 방향 전극(130)과 테두리 전극(140)은 플렉시블 회로기판에서 동일 면 또는 상호 반대 면에 형성될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 손가락이 포인팅 영역(120)의 외부에서 내부로 진입하는 이동을 가정할 수 있다. 손가락은 포인팅 영역(120)의 상하 또는 좌우 4 방향에서 접근할 수 있으며, 이때는 테두리 전극(140)으로부터 신호가 발생한 후, 방향 전극(130)에서 신호가 일정시간 동안 발생할 수가 있다. 이 경우 단말기는 스크롤과 같이 포인팅 장치의 일반적인 방향감지 외의 다른 기능을 정의할 수가 있다.

참고로, 본 명세서에서 "방향감지와 구분되는 별도 기능"이란, 포인팅 장치에서 일반적으로 기대되는 방향감지 외에 단말기 시스템 또는 특정 프로그램에서 미리 약정된 다른 기능을 의미할 수 있으며, 후술하는 스크롤, 페이지 넘김, 화면 전환, 확대/축소, 클릭 등 다양하게 선택될 수 있으며, 특정 기능의 사용자 정의, 사용자 설정, 기능의 조합 등도 미리 정의할 수가 있다. 이하, 기능을 이해하기 위해 특정 기능을 예로 들어 설명하지만, 손가락의 특정 동작과 그에 대응되는 기능이 반드시 결합되어야 하는 것은 아니다.

일 예로, 위와 같이 테두리 전극(140)으로부터의 신호 후 방향 전극(130)으로부터의 신호가 감지되는 경우, 신호가 발행한 테두리 전극(140)의 위치에 대응하여 상하 또는 좌우 스크롤 중 하나를 선택할 수 있다. 도시된 바와 같이, 위쪽의 테두리 전극(140)을 통과하여 방향 전극(130)에서 멈추는 경우, 단말기는 현재 표시된 화면을 아래로 스크롤 하도록 할 수가 있다. 또한, 설정에 따라서 스크롤이 진행되는 경우, 손가락이 방향 전극(130) 상에 터치 상태로 유지되는 동안 실행되는 스크롤이 계속 유지될 수 있다. 물론, 감지된 테두리 전극(140)의 위치에 따라 아래로 위로 혹은 좌우로 스크롤되도록 미리 정의할 수가 있다.

물론, 반대로 손가락이 포인팅 영역(120) 내부에 있다가 외부로 이동하는 경우에도, 그에 대응되는 별도의 기능이 정의될 수도 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 손가락이 포인팅 영역(120)의 외부에서 내부로 이동하면서 스크롤 기능이 활성화된 경우에는, 지속적으로 스크롤 모드가 유지될 수 있고, 사용자의 손가락이 포인팅 영역(120) 내에서 이동하는 경우 스크롤 방향이 상하 또는 좌우로 추가 제어되도록 할 수도 있다. 물론, 손가락이 방향 전극(130)으로부터 떨어져 입력이 일정 시간 지연되는 경우에만 스크롤 모드가 해제되도록 할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 손가락이 포인팅 영역(120)을 횡단 또는 종단하는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 테두리 전극(140) 중 하나로부터 신호가 발생한 후, 방향 전극(130)을 통해서 이동이 감지되고, 그 다음 다시 반대편 테두리 전극(140)으로부터 신호가 발생할 수 있다. 이 때도 역시 단말기는 화면 전환이나 페이지 넘김 등과 같이 직관적으로 이해될 수 있는 별도의 기능을 수행하도록 할 수가 있다.

일 예로, 도시된 바와 같이, 좌측 테두리 전극(140)으로부터의 신호 후 방향 전극(130)으로부터의 신호, 그리고 우측 테두리 전극(140)으로부터의 신호가 차례대로 감지될 수 있다. 이 때 단말기는 현재 활성화된 화면 또는 텍스트의 화면 전환 및 페이지 넘김 중 선택된 기능을 수행하도록 할 수가 있다. 물론, 반대의 경우 반대 방향의 화면 전환이나 페이지 넘김이 정의될 수도 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 손가락이 경사진 방향 또는 대각선 방향으로 통과하는 경우도 가정할 수 있으며, 이 경우 4개의 테두리 전극(140)을 그대로 이용하거나, 코너에 배치된 테두리 전극 또는 8개로 배치된 테두리 전극을 형성하여 손가락 통과를 효율적으로 감지할 수가 있다. 이 경우 역시 좌우 클릭이나 확대 축소, 명령 실행이나 취소 등 다양한 기능을 정의할 수가 있다.

도 4를 참조하면, 손가락이 포인팅 영역(120)의 경계를 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 선회하는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 테두리 전극(140)으로부터의 신호가 상대적으로 높게 발생되며, 단지 복수개의 테두리 전극(140)에서 순차적으로 이동하면서 신호가 감지될 수 있다.

일 예로, 복수개의 테두리 전극(140)으로부터의 신호가 순차적으로 감지되는 경우, 단말기에서의 확대/축소의 기능을 수행할 수 있으며, 이미지 또는 웹 화면의 수평 수직 회전, 볼륨의 강약 조절, 재생 속도의 방향 및 빠르기 조절, 동영상의 포워드 및 리워드 조절 등 다양하게 정의될 수 있다.

이 외에도 방향감지에 따른 상하 조절과 구분하여 가속화될 수 있는 메뉴 이동 등으로 정의될 수 있으며, 일 예로 다수의 곡이 저장된 플레이리스트에서 원하는 곡을 빠르게 선곡할 때 사용될 수가 있다.

또한, 본 실시예에 따른 포인팅 장치는 컴퓨터의 마우스와 비슷한 기능을 수행할 수 있으며, 일반적인 컴퓨터 마우스에서 사용하는 PS/2 프로토콜을 이용할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 포인팅 장치는 일반 컴퓨터의 마우스에서 작용하는 좌 클릭 및 우 클릭을 적용할 수 있다. 일 예로, 테두리 전극(140) 역시 소정 시간 동안의 손가락 접촉에 의해서 클릭에 대응하는 동작을 감지할 수 있다. 사용자가 손가락으로 포인팅 영역(120)의 경계를 클릭과 같이 터치하는 경우를 가정할 수 있는데, 이때 단말기는 좌측 또는 우측 테두리 전극(140)의 감지여부에 따라 컴퓨터의 좌측 클릭 및 우측 클릭에 대응하는 명령을 구분할 수 있다. 물론, 위 아래 테두리 전극(140)의 클릭 역시 이용이 가능하므로, 그 활용도는 컴퓨터의 마우스 이상이 될 수가 있다.

또한, 테두리 전극(140)을 통한 클릭 신호의 회수에 따라 1회 클릭 또는 더블 클릭 등을 구분할 수 있으며, 이러한 구분을 통해 일반 사용자가 익숙한 컴퓨터 사용환경을 소형 단말기에서도 동일하게 적용할 수가 있다.

또한, 테두리 전극(140)을 통한 클릭이 일정 시간 지속되는 경우, 짧은 시간 클릭과 구분될 수 있는 다른 기능이 수행될 수 있도록 설계될 수 있으며, 예를 들어 약 1초 이상 클릭의 접촉 상태가 유지되면 복사 등이 가능한 모드로 전환되고, 그 이후 방향 전극(130)으로 손가락을 이동시켜 복사 영역을 조절하도록 할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 테두리 전극(140)은 방향 전극(130)에 의한 방향감지 기능도 보조할 수가 있다. 예를 들어, 방향 전극(130)은 손가락과의 접촉 면적 및 접촉 면적의 변화를 이용하여 손가락의 상대적 이동을 감지할 수 있다. 하지만, 상하 및 좌우 끝에 위치한 방향 전극(130)에서는 단독으로 손가락과 접촉되는 경우가 일시적으로 발생할 수 있으며, 이 경우 손가락 이동의 계산에서 노이즈가 발생할 수가 있다.

손가락과 같은 피대상물이 포인팅 영역(120)의 내부에서 이동하는 도중 외부로 벗어나는 것에 대응하여, 방향감지에 따른 포인터 또는 메뉴 이동 중 테두리 전극(140)으로부터의 신호가 감지되는 경우, 방향 전극(130)에 의한 포인터 또는 메뉴 이동 기능이 전부 또는 부분적으로 제한되도록 프로그램을 조절할 수가 있으며, 방향 전극(130)의 바깥 부분에서 발생할 수 있는 오작동을 최소화할 수도 있다.

또한, 방향 전극(130)에서의 신호가 테두리 전극(140)에서의 신호보다 높게 감지되는 경우, 즉 방향 전극(130)을 이용한 방향 감지 또는 내비게이션 수행하고자 하는 경우, 단말기는 방향감지 모드 또는 내비게이션 모드를 활성화 시킬 수가 있다. 이 경우, 일정 시간(예를 들어, 약 1초) 이상 방향 전극(130)에서의 감지가 끊기지 않는 한, 테두리 전극(140) 감지에 의한 다른 기능 수행을 제한하고 방향 감지(130)에 의한 포인터 이동이나 메뉴 이동만 가능하게 할 수도 있다. 이로써 내비게이션 이동을 위한 손가락 움직임이 일시적으로 포인팅 영역(120)의 테두리를 벗어나더라도 방향 감지 이외의 기능이 작동을 시작하지 않고 지속적으로 방향 감지에 의한 내비게이션 모드가 진행되도록 할 수가 있다. 물론, 손가락이 일정 시간 이상 떨어져서 내비게이션 모드가 해제된 경우에는 다시 포인팅 영역(120)의 테두리에서 감지되는 정보에 따라 스크롤, 화면 넘기기, 확대 등의 다른 기능 등이 수행되도록 할 수가 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 버튼과 일체로 제공되는 포인팅 장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 6을 참조하면, 연성회로기판(150) 상으로 원형으로 배치된 방향 전극(130) 및 그 주위의 테두리 전극(140)이 배치되며, 방향 전극(130) 및 테두리 전극(140)은 각각 포인팅 칩(160)과 일대일로 연결되어 있다. 포인팅 칩(160)을 통해서 버튼 상의 손가락 움직임은 (R, θ) 값에서 좌표 값인 (x, y) 값으로 계산될 수가 있다. 포인팅 칩(160)에서 계산된 좌표 값은 메인 기판을 통해 메인 칩으로 전달될 수 있다.

이와 같이 포인팅 영역(120)이 버튼 형태로 제공되는 경우, 버튼의 내부 또는 표면에 상기 전극(130, 140)들이 형성된 연성회로기판(150)이 장착될 수 있으며, 이는 광포인팅 장치에 비해 현저히 간단하면서 효율적인 구조를 제공할 수 있다.

또한, 기존의 버튼(170, 172)에서 전혀 구조적인 변화가 없기 때문에 내구성에 있어서도 문제가 발행하지 않으며, 기존 버튼에서 사용자는 버튼의 상면 또는 노출된 면 상에서 손가락을 이동시켜 포인팅 장치로 사용하는 것이 가능하다. 물론, 아래로는 버튼을 눌러 돔 스위치(174) 등을 작동시킬 수가 있다.

참고로, 종래의 광 포인팅 장치는 버튼 조작을 위해서 렌즈, 경통, 및 센서 등을 포함하는 포인팅 장치가 전체적으로 움직여야 하지만, 본 실시예에 따른 포인팅 메커니즘은 연성회로기판(FPCB) 상에 형성하는 것이 가능하고, 버튼(170, 172)에도 적용하는 것이 매우 용이하다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 버튼(171, 173)을 곡면으로 처리함으로써 버튼의 위치를 구조적으로 한정할 수 있으며, 손가락이 용이하게 움직이도록 버튼(171)의 상면을 오목하게 형성할 수가 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포인팅 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 개인휴대단말기는 포인팅 영역(220)을 포함하며, 테두리 전극 없이 이용하여 포인팅 영역(220) 내부를 방향 전극(230)으로만 구성할 수도 있다.

물론, 이 경우에도 최외곽에 배치된 방향 전극(236)이 테두리 전극으로서의 기능을 대신 할 수 있으며, 프로그램에서도 방향 전극(230)의 최외곽 경계를 정의하고, 정의된 경계에 도달하면 마치 전술한 테두리 전극에 접촉된 것처럼 처리할 수도 있다. 물론, 이렇게 방향전극만을 이용하여 프로그램적으로 해결하는 것보다, 테두리 전극을 직접 형성하는 것이 더 효율적일 수가 있다.

중앙에 위치한 방향 전극(232) 역시 하나로 구성될 수 있지만, 다르게는 복수개로 형성될 수 있고, 작은 크기로 원형 배열된 다른 방향 전극이 될 수도 있다.

본 실시예에서는 연성회로기판에 직접적으로 형성된 전극 구조를 기본으로 설명하였지만, 포인팅 영역 내에는 방향 전극이 제공되며, 방향 전극과 전기적으로 분리되면서 방향 전극의 하부에 위치하는 전극층을 포함할 수도 있다. 하부의 전극층은 기판의 저면에 형성되며, 외부로부터 전달되는 펄스 신호를 전면적으로 발생시킬 수 있다. 손가락이 특정 방향 전극에 위치하는 경우 그 방향 전극 또는 그 주변으로 정전용량 등에 변화를 줄 수 있으며, 이 때 접촉된 방향 전극은 접촉되지 않은 다른 방향 전극에 비해 변화된 펄스 신호를 수신하게 된다. 이러한 특성을 이용하여 포인팅 장치는 피대상물의 이동을 감지할 수가 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포인팅 장치의 전극 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 개인휴대단말기도 기판(350) 상에서 포인팅 영역을 제공하며, 테두리 전극(340)을 이용하여 포인팅 영역 경계에서의 손가락 이동을 효율적으로 감지할 수 있다. 물론 테두리 전극을 생략하는 것도 가능하기는 하다.

포인팅 영역 내에는 방향 전극(330)이 제공되며, 방향 전극(330)은 평면적으로 테두리 전극(340)의 정의되는 영역 내에 형성되는 복수개의 상부 전극(332) 및 상부 전극(332)과 전기적으로 분리되면서 상부 전극(332)의 하부에 위치하는 하부 전극층(334)을 포함할 수 있다. 하부 전극층(334)은 기판(350)의 저면에 형성되며, 외부로부터 전달되는 펄스 신호를 전면적(全面的)으로 발생시킬 수 있다. 손가락이 특정 상부 전극(332)에 위치하는 경우 그 상부 전극(332) 또는 그 주변으로 정전용량 등 전기적 특성에 변화를 줄 수 있으며, 이 때 다른 상부 전극(332)에 비해 변화된 펄스 신호를 수신하게 된다. 이러한 특성을 이용하여 포인팅 장치는 피대상물의 이동을 감지할 수가 있다.

이러한 전극패턴구조 및 적층구조 역시 상술한 전극 구조보다는 다소 복잡하지만, 방향 전극(330) 역시 테두리 전극(340)과 함께 방향감지와 구분될 수 있는 별도의 기능, 예를 들어 스크롤, 화면 전환, 페이지 넘김, 회전, 확대/축소, 속도나 볼륨 조절 등 다양한 기능을 수행할 수 있다.

물론, 여기서도 상부 전극(332)은 단말기의 제어 칩 또는 포인팅 장치의 마이크로 칩과 1:1로 연결되어 있으며, 하부 전극층(334)은 하나의 넓은 전극으로서 단말기의 제어 칩 또는 포인팅 장치의 마이크로 칩과 연결되어 있다.

방향 전극(330)의 주변으로 테두리 전극(340)이 선 모양으로 제공되며, 이들 테두리 전극(340) 역시 단말기의 제어 칩 또는 포인팅 장치의 마이크로 칩과 1:1로 연결될 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 포인팅 장치의 쉴드 층을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 10을 참조하면, 도 9의 방향 전극(330) 구조 하부에 쉴드 층(350)을 더 추가할 수 있다. 하부 전극층(334) 하부에 광학접착필름(OCA)와 절연층이 개재될 수 있으며, 그 하부로 도전물질이 도포되거나 필름이 적층되어 제공될 수가 있다. 쉴드 층(350)은 하부로부터의 노이즈를 차단할 수 있으며, 노이즈 차단을 통해서 방향 전극(330)을 이용한 신호의 감도를 향상시키고 감도 오차를 현저하게 줄일 수가 있다. 따라서 쉴드 층(350)을 이용한 경우는 그렇지 않은 경우보다 안정된 신호 값을 발생시킬 수 있으며, 장갑을 낀 손가락으로도 감지되는 것도 가능하다.

도 11을 참조하면, 도 1의 방향 전극(130) 구조 하부에 쉴드 층(150)을 더 추가할 수 있다. 쉴드 층(150)은 기판을 기준으로 방향 전극(130)의 반대면에 형성될 수 있으며, 그 저면에 보호층이 더 형성될 수가 있다. 상기 쉴드 층(150) 역시 안정된 신호 값을 발생시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 개념에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100：개인휴대단말기 110：디스플레이
120：포인팅 영역 130：방향 전극
140：테두리 전극

Claims (23)

1. 디스플레이와 별도로 제공되는 포인팅 영역 상에서의 피대상물의 이동에 대응하여 단말기를 제어하는 포인팅 장치 제어방법에 있어서,
   상기 포인팅 영역 내에서 형성되는 복수개의 방향 전극을 제공하는 단계;
   상기 포인팅 영역 내의 특정 중심을 중심으로 상기 특정 중심으로부터의 거리(R) 및 각도(θ)를 포함하는 상기 피대상물의 접촉 위치 정보를 수집하는 단계; 및
   상기 피대상물의 접촉 위치 정보 중 상기 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 이용하여 방향 감지와 구분되는 다른 기능을 수행하는 단계:
   를 구비하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 방향 전극은 상기 특정 중심을 중심으로 원주 방향으로 배열되는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 포인팅 영역은 원형 또는 타원형으로 제공되며, 상기 포인팅 영역에서 수집되는 상기 거리(R) 및 상기 각도(θ)의 정보로부터 가로(x) 및 세로(y) 좌표에 대한 정보로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 포인팅 영역의 테두리를 따라 연속된 또는 불연속된 테두리 전극이 제공되며, 상기 테두리 전극으로부터 발생되는 신호를 이용하여 상기 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 테두리 전극을 선 모양으로 제공하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 피대상물이 상기 포인팅 영역의 외부에서 내부로 진입하거나 내부에서 외부로 진출하는 것에 대응하여, 상기 방향감지와 구분되는 별도 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 피대상물이 상기 포인팅 영역을 횡으로, 종으로 또는 경사지게 통과하는 것에 대응하여, 상기 방향감지와 구분되는 별도 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 피대상물이 상기 포인팅 영역의 테두리를 따라 선회하는 것에 대응하여, 상기 방향감지와 구분되는 별도 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 피대상물이 상기 포인팅 영역의 테두리를 클릭과 같이 터치하는 것에 대응하여, 상기 방향감지와 구분되는 별도 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 포인팅 영역 내부의 상기 피대상물 접촉에 대응하여 방향감지 모드를 활성화시키는 단계; 및
    상기 방향감지 모드의 유지를 조건으로 상기 방향감지 이외의 다른 기능을 제한하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 방향 전극은 상기 포인팅 영역 내에 형성되는 복수개의 상부 전극 및 상기 상부 전극과 전기적으로 분리되며 상기 상부 전극의 하부에 위치하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 하부 전극층으로부터 전달되는 펄스 신호 및 상기 펄스 신호에 대응하여 상기 상부 전극에서 감지되는 신호를 이용하여 상기 피대상물의 접촉 위치 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
12. 디스플레이와 별도로 제공되는 포인팅 영역 상에서의 피대상물의 이동을 감지하기 위한 포인팅 장치에 있어서,
    상기 포인팅 영역 내에서 형성되는 복수개의 방향 전극을 포함하며,
    상기 포인팅 영역 내의 특정 중심을 중심으로 상기 특정 중심으로부터의 거리(R) 및 각도(θ)를 포함하는 상기 피대상물의 접촉 위치 정보를 생성하고,
    상기 피대상물의 접촉 위치 정보 중 상기 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 이용하여 방향 감지와 구분되는 다른 기능을 정의할 수 있는 포인팅 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 방향 전극은 상기 특정 중심을 중심으로 원주 방향으로 배열되는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 복수개의 방향 전극은 상기 특정 중심에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 중심 방향 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 포인팅 영역의 테두리를 따라 연속된 또는 불연속된 테두리 전극을 더 포함하며, 상기 테두리 전극으로부터 발생되는 신호를 이용하여 상기 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 테두리 전극은 선 모양으로 제공되는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
17. 제15항에 있어서,
    상기 테두리 전극 및 상기 방향 전극은 동일 기판 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
18. 제12항에 있어서,
    상기 방향 전극은 누름 가능한 버튼 내부에 제공되는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
19. 제12항에 있어서,
    상기 방향 전극이 형성된 연성회로기판; 및
    상기 연성회로기판에 장착되어 상기 방향 전극으로부터 감지되는 신호에 따라 독립된 명령 신호를 생성하는 포인팅용 칩;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
20. 제12항에 있어서,
    상기 방향 전극의 하부에서 도전성 물질을 이용하여 형성된 쉴드 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포인팅 장치.
21. 디스플레이와 별도로 제공되는 포인팅 영역 상에서의 피대상물의 이동에 대응하여 단말기를 제어하는 포인팅 장치 제어방법에 있어서,
    상기 포인팅 영역 내에서 특정 중심을 중심으로 원주 방향으로 배열되는 복수개의 방향 전극을 제공하는 단계;
    상기 방향 전극을 이용하여 상기 피대상물의 접촉 위치 정보를 수집하는 단계; 및
    상기 피대상물의 접촉 위치 정보 중 상기 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 이용하여 방향 감지와 구분되는 다른 기능을 수행하는 단계:
    를 구비하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
22. 제21항에 있어서,
    상기 포인팅 영역의 테두리를 따라 연속된 또는 불연속된 테두리 전극이 제공되며, 상기 테두리 전극으로부터 발생되는 신호를 이용하여 상기 포인팅 영역의 테두리에서 감지되는 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.
23. 제21항에 있어서,
    상기 방향 전극은 상기 포인팅 영역 내에 형성되는 복수개의 상부 전극 및 상기 상부 전극과 전기적으로 분리되며 상기 상부 전극의 하부에 위치하는 하부 전극층을 포함하며, 상기 하부 전극층으로부터 전달되는 펄스 신호 및 상기 펄스 신호에 대응하여 상기 상부 전극에서 감지되는 신호를 이용하여 상기 피대상물의 접촉 위치 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 단말기의 포인팅 장치 제어방법.

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