KR20120129501A - 압력센서를 이용한 키패드시스템 및 이를 이용한 키패드입력방법 - Google Patents

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KR20120129501A
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김윤상
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 스파트폰 등의 터치기반 장비에서 입력되는 키패드의 효율적인 입력을 구현하는 시스템 및 입력방법에 관한 것으로, 특히 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈과 상기 터치센서모듈 내에 포함되는 상기 투명윈도우의 접촉압력을 감지하는 압력감지센서 및 상기 압력센서에서 감지한 압력의 정도를 기준압력과 비교하여 기설정된 키입력신호를 형성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스마트폰 등의 터치기반의 입력키패드의 입력방식을 압력센서를 이용항 터치 압력의 정도에 따라 다른 문자가 입력되도록 하여 입력효율이 향상된 키패드를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

압력센서를 이용한 키패드시스템 및 이를 이용한 키패드입력방법{Keypad for Smartphone using pressure sensor}
본 발명은 스파트폰 등의 터치기반 장비에서 입력되는 키패드의 효율적인 입력을 구현하는 시스템 및 입력방법에 관한 것이다.
일반적으로, 터치스크린 패널(Touch Screen Panel)은 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등의 표시장치 위에 부가 설치되거나 표시장치 내에 내장되는 입력장치로서, 손가락이나 터치펜 등의 터치입력을 인식하는 터치 입력장치이다. 터치스크린 패널은 휴대폰(Mobile Phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 스마트폰(Smart Phone) 등과 같은 모바일 기기에 주로 장착되고 있으며, 기존의 키패드를 보완하거나 대체하는 입력장치로서 최근 시장의 수요가 급증하고 있다. 또한, 넷북(Net Book), 노트북 컴퓨터(Notebook computer), 데스크톱 컴퓨터(Desktop computer), IPTV(Internet Protocol TV), 3D TV등의 대화면 디스플레이기기에서도 점차 터치스크린 패널의 필요성이 증가하고 있다.
종래 터치스크린 패널은 다양한 유형이 개시되어 있으며, 대표적으로는 저항막 방식, 정전용량 방식이 있다. 저항막 방식은 오랜기간 축적된 기술력을 바탕으로 널리 이용되고 있으나, 기판에 대하여 압력을 가해야 하므로 내구성의 저하가 불가피하고, 외부 환경에 의한 저항값의 변화로 인해 오작동이나 오인식이 빈번하고, 투과율이 낮고, 수율이 불량한 문제점이 있다. 이에 대비하여 정전용량 방식은 비접촉 터치입력을 검출함에 따라 내구성이 좋고, 투과율이 높은 장점이 있다. 또한, 저항막 방식에서는 단일 터치입력만 처리할 수 있음에 반해, 최근에 개발된 정전용량 방식은 2개의 터치 포인트를 이용하여 주밍(zooming), 회전rotating), 이동(moving) 등의 제스처를 인식할 수 있다.
이러한 터치패널에 기반하여 스마트폰등의 터치입력 키패드는 다양하게 진화되고 있다.
특히, 도 1에 도시된 것과 같이, 3*3 배열 또는 4*4 배열의 키패드 구조가 일반적으로 제공되고 있으며, 하나의 키에 적어도 2 이상의 문자가 입력되는 방식을 취하고 있다. 즉 도 1의 예를 들면, 국내의 삼성사의 천지인 입력방식의 캐패드의 배열을 보면, 키패드에 기본적으로 표기된 문자 이외에 다른 문자를 입력하거나 동일 키패드에 표기된 두번째 문자를 입력하기 위해서는 추가적인 기능키를 입력하도는 방식으로 구현된다. 즉 도 1에 도시된 키패드에서 "탈춤"이라는 한글을 입력하기 위해서는 도시된 순서대로 (1)~(12) 번의 순서로 총 12회의 키를 입력해야 한다.
또는, 도 2에 도시된 EZ 한글방식(LG계열)키패드의 경우에도 도시된 (1)~(11)의 순서대로 "탈춤"이라는 문자를 입력하기 위해 총 11회를 입력해야 한다.
이러한 종래의 일반적인 키패드는 지나치게 많은 한글입력키를 눌러야 하는 번거로움이 상존하는 것이 사실이며, 특히 최근의 스마트폰에 이용되는 쿼터키보드에서는 키패드 크기가 한정되어 있어 그 편의성이 현저하게 떨어져 오타율이 많은 단점이 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 스마트폰 등의 터치 기반의 입력키패드의 입력방식을 압력센서를 이용하여 터치 압력의 정도에 따라 다른 문자가 입력되도록 하여 입력효율이 향상된 키패드를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈; 상기 터치센서모듈 내에 포함되는 상기 투명윈도우의 접촉압력을 감지하는 압력감지센서; 상기 압력센서에서 감지한 압력의 정도를 기준압력과 비교하여 기설정된 키입력신호를 형성하는 제어부;를 포함하는 압력센서를 이용한 키패드시스템을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 압력감지센서에서 감지한 압력의 강도를 분석하여 기설정된 기준압력과 비교하여 분석하는 기준압력분석부; 상기 기준압력분석부에서 분석된 압력의 강도에 따른 키입력신호를 매칭하는 입력신호매칭부;를 포함하여 구성되는 압력센서를 이용한 키패드시스템을 제공할 수 있도록 한다.
또한, 상기 입력신호매칭부는, 동일한 지점의 키입력 압력정도에 따라 분류된 적어도 2 이상의 키입력신호를 매칭하도록 구현되도록 할 수 있다.
또한, 상기 터치센서모듈은, 상기 감지전극과 연결되는 제1배선부를 더 포함하여 구성될수 있으며, 나아가 상기 압력감지센서는 상기 화면영역의 하부에 대응되는 위치에 배치되며, 감지된 압력신호를 제어부로 전달하는 제2배선부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 압력감지센서는 상기 투명윈도우와 터치센서모듈 사이에 배치거나, 상기 압력감지센서는 상기 터치센서모듈과 디스플레이장비 사이에 배치되거나, 상부 ITO 전극층과 하부 ITO 전극층 사이에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 압력센서를 이용한 키패드입력시스템을 이용하여, 투명윈도우 상면에 접촉신호를 감지전극패턴층 및 압력감지센서층에서 감지하는 1단계; 상기 감지전극패턴층에서 감지한 접촉신호를 통해 입력신호 및 입력좌표를 감지하여 제어부로 송신하고, 동시에 입력좌표에 인가된 접촉신호의 압력의 강도를 분석하여 제어부에서 기설정된 기준압력과 비교하여 입력의 강도에 따른 키입력신호를 매칭하는 2단계; 상기 키입력신호에 대응하는 입력키를 디스플레이부에 표시하는 3단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 2단계는, 동일한 입력좌표에 인가되는 압력의 정도에 따라 2 내지 4개의 키입력신호로 세분화여 압력의 강도에 따라 키입력신호를 매칭하는 압력센서를 이용한 키패드입력방법을 제공할 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 스마트폰 등의 터치기반의 입력키패드의 입력방식을 압력센서를 이용항 터치 압력의 정도에 따라 다른 문자가 입력되도록 하여 입력효율이 향상된 키패드를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 휴대폰의 키패드의 입력방식을 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 압력센서를 이용한 키패드시스템의 구성도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 키패드시스템을 구성하는 터치패널의 단면개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 키패드의 일 구현예를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 압력센서를 이용한 키패드시스템(이하, '본 시스템'이라 한다.)의 구성 블럭도를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 터치패널의 구조의 실시예를 도시한 것이다.
도시된 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 시스템은 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈(100)과 상기 터치센서모듈 내에 포함되는 상기 투명윈도우의 접촉압력을 감지하는 압력감지센서(130), 상기 압력감지센서에서 감지한 압력의 정도를 기준압력과 비교하여 기설정된 키입력신호를 형성하는 제어부(200)를 포함하여 구성된다.
특히, 본 발명은 스마트폰의 터치센서모듈의 상부면에 특정한 접촉압력(키패드를 누르는 행위 등)이 인가되는 경우, 이러한 접촉압력을 압력센서를 통해 감지하여 압력의 정도에 따라 다른 글자가 입력되도록 하는 데 그 발명의 요지가 있다.
이를 위해, 본 발명의 상기 제어부(200)은 상기 압력감지센서(130)에서 감지한 압력의 강도를 분석하여 기설정된 기준압력과 비교하여 분석하는 기준압력분석부(210)와 상기 기준압력분석부에서 분석된 압력의 강도에 따른 키입력신호를 매칭하는 입력신호매칭부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 터치센서모듈은 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 외부의 터치를 통해 접촉을 수용하는 투명윈도우(100)와 상기 투명윈도우(100)의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A;View Area)과 비활성영역(D/A;Dead Area)을 구현하는 터치센서모듈(TSP), 그리고 상기 터치센서모듈(TSP)과 전기적으로 연결되며, 투명윈도우 표면에 형성되는 기능키(Function; F) 신호입력을 수용하여 처리하는 회로를 포함하는 인쇄회로기판을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에서의 상기 압력감지센서는 상기 화면영역의 하부에 대응되는 위치에 배치되며, 감지된 압력신호를 제어부로 전달하는 제2배선부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
특히, 상기 터치센서모듈(100)은 PET기재(121)의 양면에 패터닝되며, 상호 전기적으로 절연되는 감지전극(122, 123) 각각에는 제1배선부가 연결되어, 터치센서모듈(TSP;100)의 화면표시 및 접촉 감지 패널이 적용되는 배선부는 접촉의 수와 위치 등을 판단하고 터치센서모듈(TSP)의 동작을 제어하는 제어부(200)와 연결된다. 이 경우 전자기기 내부의 다양한 기구 형상에 대응하기 위해 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)을 이용할 수 있다.
이러한 인쇄회로기판에 형성되는 회로패턴은 연결패드와 연결되어 감지 신호를 수신하고, 수신한 감지 신호를 이용하여 접촉 여부 및 접촉이 발생한 위치 등을 판단할 수 있게 된다. 아울러, 상기 투명윈도우(110)과 상기 감지전극패턴층(120) 사이의 위치, 또는 상기 감지전극패턴층(120)과 디스플레이부(300)과의 사이에 본 발명에 따른 압력감지센서(130)가 배치될 수 있다. 물론, 상기 투명윈도우(110)과 상기 감지전극패턴층(120) 사이의 위치, 또는 상기 감지전극패턴층(120)과 디스플레이부(300)과의 사이에는 OCA가 배치되어 접합 및 절연을 구현할 수 있다.
즉, 본 발명에서의 감지전극패턴층(120)은 PET 등의 베이스기재상에 ITO(indium-tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 또는 ZnO(zinc oxide) 중 어느 하나의 물질로 양면 패터닝 되거나 단면 패터닝되는 전극패턴이 형성하는 구조로 구현될 수 있다.
이 경우 상기 압력감지 센서는 투명 글라스 상부면을 제외한 어느 부분에 위치하여도 무방하다. 즉, 투명글라스 상부 표면을 제외하고 하부의 어는 층이든 다른 센서 신호에 영향을 주지 않는 곳이라면 배치가능하다.
즉, 도 5와 같이, 투명윈도우(110)의 하부의 터치센서모듈의 구성이 별도의 배이스기재(120A, 120B)에 각각 패터닝도는 구조로 구현될 수 있으며, 투명윈도우의 하부위치(130A~130C) 중 어느 하나에 배치되는 것도 가능하다. 즉, 도시된 도 4 및 도5의 실시예는 압력감지센서의 배치가 가능한 일 예일 뿐이며, 터치센서모듈의 구조에 따라 다양하게 배치될 수 있다.
특히, 투명윈도우의 하부위치(130A~130C)에는 OCA 층이 배치되어 접합 및 절연을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에서의 투명윈도우는 빛 투과율이 우수한 유리, 아크릴 수지 등의 고강도 재료, 또는 플렉서블 디스플레이 등에 적용가능한 PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyether sulfone), PI(polyimide), PMMA(PolyMethly MethaAcrylate) 등의 물질로 형성될 수 있다. 상기 투명 윈도우는 터치센서모듈의 입력부의 외형을 유지하는 역할을 하며, 적어도 일부 영역이 외부로 노출되어 사용자의 신체 또는 스타일러스 펜 등의 도전성 물체의 접촉을 수용한다.
상술한 본 시스템을 이용하여 키패드 입력을 구현하는 방식은 투명윈도우 상면에 접촉신호를 감지전극패턴층 및 압력감지센서층에서 감지하고, 그리고 상기 감지전극패턴층에서 감지한 접촉신호를 통해 입력신호 및 입력좌표를 감지하여 제어부로 송신하고, 동시에 입력좌표에 인가된 접촉신호의 압력의 강도를 분석하여 제어부에서 기설정된 기준압력과 비교하여 입력의 강도에 따른 키입력신호를 매칭하며, 이후 상기 키입력신호에 대응하는 입력키를 디스플레이부에 표시하는 단계로 구현될 수 있다.
이러한 디스플레이부를 포함하는 디스플레이 장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 뿐만 아니라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel) 등일 수 있다. 이때, 디스플레이장치 구동 등에 의해 발생하는 노이즈 성분이 접촉 감지 패널(TSP)에 전달되어 접촉 감지 패널의 오작동을 유발하는 것을 방지하기 위하여, 선택적으로 접촉 감지 패널과 표시 장치 사이에 차단층 (Shield Layer)을 배치할 수도 있다.
본 발명에 따른 본 시스템이 구현되는 휴대 단말을 스마트폰이라고 가정하면, 스마트폰의 키패드를 이용하여 한글을 입력할 경우, 하나의 키에 가해지는 누름 압력의 정도를 압력센서를 통해 감지하고, 이를 제어부에서 분석하여 압력 정도별 입력키를 다르게 설정할 수 있도록 한다.
이를 테면, 도 6과 같은 키패드의 경우, "ㄱ"이라는 문자를 입력하고 싶으면 단순히 가볍게 화면을 한번만 터치하면 되며, 만약 "ㄲ"을 입력하고 싶은 경우에는 조금 세게 누르게 되면, 이를 압력센서가 감지하고 제어부에서 분석하여 기설정된 기준압력별 대응 문자를 매칭하여 "ㄲ"을 입력하게 된다.
이러한 예는 "ㅏ"의 모음의 경우, "ㅑ"를 입력하기 위해서는 조금더 강하게 눌러주면 되며, "ㅇ"의 경우 강한 압력으로 누르면 "ㅎ"이 입력되도록 매칭시킬 수 있다.
이에 본 발명에서는 압력의 감지정도에 따라 다양하게 기준압력을 설정할 수 있으며, 이에 따라 하나의 키에 다수의 입력문자를 대응시킬 수 있도록 할 수 있다. 즉, 동일한 지점(키)의 입력 압력정도에 따라 분류된 적어도 2 이상의 키입력신호(입력문자)를 매칭하도록 구현할 수 있다.
도 7은 이러한 입력 압력이 정도에 따라 하나의 키에 매칭되는 입력문자를 배치한 키패드의 일 구현예를 도시한 것이다.
즉, 하나의 키에 적어도 2개 이상의 문자가 누르는 압력의 정도에 따라 입력이 가능하도록 배치될 수 있게 되어, 입력의 효율성을 증진할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 터치센서모듈
110: 투명윈도우
120: 감지전극패턴층
130: 압력감지센서
200: 제어부
210: 기준압력분석부
220: 입력신호매칭부

Claims (10)

  1. 투명윈도우의 하부에 배치되고, 감지전극패턴층을 통해 화면영역(V/A)과 비활성영역(D/A)을 구현하는 터치센서모듈;
    상기 터치센서모듈 내에 포함되는 상기 투명윈도우의 접촉압력을 감지하는 압력감지센서;
    상기 압력센서에서 감지한 압력의 정도를 기준압력과 비교하여 기설정된 키입력신호를 형성하는 제어부;
    를 포함하는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 압력감지센서에서 감지한 압력의 강도를 분석하여 기설정된 기준압력과 비교하여 분석하는 기준압력분석부;
    상기 기준압력분석부에서 분석된 압력의 강도에 따른 키입력신호를 매칭하는 입력신호매칭부;
    를 포함하여 구성되는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 입력신호매칭부는,
    동일한 지점의 키입력 압력정도에 따라 분류된 적어도 2 이상의 키입력신호를 매칭하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 터치센서모듈은,
    상기 감지전극과 연결되는 제1배선부를 더 포함하는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 압력감지센서는 상기 화면영역의 하부에 대응되는 위치에 배치되며,
    감지된 압력신호를 제어부로 전달하는 제2배선부를 더 포함하는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력감지센서는 상기 투명윈도우와 터치센서모듈 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  7. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력감지센서는 상기 터치센서모듈과 디스플레이장비 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력센서를 이용한 키패드시스템.
  8. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력감지센서는,
    상부 ITO 전극층과 하부 ITO 전극층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력센서를 이용한 키패드입력시스템.
  9. 투명윈도우 상면에 접촉신호를 감지전극패턴층 및 압력감지센서층에서 감지하는 1단계;
    상기 감지전극패턴층에서 감지한 접촉신호를 통해 입력신호 및 입력좌표를 감지하여 제어부로 송신하고, 동시에 입력좌표에 인가된 접촉신호의 압력
    의 강도를 분석하여 제어부에서 기설정된 기준압력과 비교하여 입력의 강도에 따른 키입력신호를 매칭하는 2단계;
    상기 키입력신호에 대응하는 입력키를 디스플레이부에 표시하는 3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서를 이용한 키패드입력방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 2단계는,
    동일한 입력좌표에 인가되는 압력의 정도에 따라 2 내지 4개의 키입력신호로 세분화여 압력의 강도에 따라 키입력신호를 매칭하는 압력센서를 이용한 키패드입력방법.
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