KR20170114300A - 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법 - Google Patents

터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법에 관한 것이다. 본 발명의 터치센서가 구비된 터치 키보드는 다수 개의 키캡을 포함하는 키캡어레이; 및 상기 키캡어레이 하부에 구비되고, 제1, 2 인덕터를 갖는 터치센서를 포함하며, 상기 터치센서와 오브젝트 간의 상호 정전용량 변화 및 상호 인덕턴스 변화를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키입력값을 확인할 수 있다. 본 발명의 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법는 하나의 터치센서를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키보드 입력이 가능하다. 또한 오브젝트의 터치위치를 감지하거나 키보드 입력인 경우를 자동으로 알 수 있기 때문에 빠른 터치위치 또는 키보드 입력을 확인할 수 있다.

Description

터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법{TOUCH KEYBOARD HAVING TOUCH SENSOR AND TOUCH LOCATION, KEYSTROKE VERIFICATION METHOD USING TOUCH KEYBOARD}
본 발명은 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 센서가 구비되어 터치 및 키보드 입력이 가능한 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법에 관한 것이다.
도 1은 일반 키보드가 장착되는 경우를 도시한 도면이고, 도 2는 종래의 터치 키보드가 장착되는 경우를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 터치 키보드의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 사용되는 데스크탑PC(30), 타블렛 PC(40) 및 노트북(50)에는 사용자가 데이터를 입력하기 입력장치로써 키보드(20)를 사용한다. 데스크탑 PC(30)에는 입력장치로써 키보드(20)와 마우스(25)를 유선 또는 무선으로 연결하여 사용한다. 타블렛 PC(40)는 입력장치로써 화면상에 가상 키보드(42)를 구현하여 사용할 수 있다. 그러나 가상 키보드(42)는 디스플레이 화면 일부를 활용하여야 하므로 매우 불편하다. 그리하여 별도의 키보드(20)와 마우스(25)를 유선 또는 무선으로 연결하여 사용한다. 노트북(50)은 기본적으로 키보드(52)가 형성되어 있고, 마우스 기능을 수행하는 터치패널(54)이 일부 영역에 형성되어 있다. 그러나 작업의 용이함을 위하여 별도의 키보드(20)와 마우스(25)를 유선 또는 무선으로 연결하여 사용한다.
도 2를 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이 입력장치로써 키보드와 마우스를 별도로 구비하여야하는 어려움이 존재하였으나, 이를 개선하고자 키보드와 마우스의 기능을 하나로 합친 터치 키보드(80)가 구현되었다. 터치 키보드(80)는 기존의 키보드에 정전방식의 터치패널이 추가되어 형성된다. 터치 키보드(80, 75)는 타블렛 PC(60)에 연결하여 사용할 수도 있고, 노트북(70)에 적용될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 터치 키보드(80)는 단순히 종래의 키캡 어레이(82)에 센싱라인이 형성된 터치패널(84)을 결합한 구조이다. 그러므로 오브젝트의 터치는 터치패널(84)에서 감지하고, 키캡 어레이(82)의 키캡을 눌러 키를 입력하는 동작은 키보드 패널(86)에서 감지하게 된다. 터치패널(84)과 키보드 패널(86)은 각각 제어부(85, 87)를 통해 호스트로 연결된다.
이렇듯 기존의 터치 키보드는 터치 및 키입력 확인을 위하여 터치 및 키입력 패널 과 각각의 컨트롤러를 별도로 구비해야 한다. 그러므로 제조 비용이 상승할 뿐만아니라, 터치 및 키입력의 확인을 위하여 긴 시간이 소요되었다.
또한 일부 터치 키보드에서는 IR 방식, 카메라 방식 등을 이용하여 터치 좌표를 확인하였다. 그러나 IR 방식 및 카메라 방식을 이용하면, 키입력에 대한 확인이 어려울 뿐만아니라 빛을 이용하기 때문에 사용 환경에 많은 제약이 따르는 단점이 있어 널리 사용되지 못하였다.
본 발명의 목적은 하나의 터치 센서를 이용하여 오브젝트의 터치 좌표 및 키입력을 확인할 수 있는 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법에 관한 것이다. 본 발명의 터치센서가 구비된 터치 키보드는 다수 개의 키캡을 포함하는 키캡어레이; 및 상기 키캡어레이 하부에 구비되고, 제1, 2 인덕터를 갖는 터치센서를 포함하며, 상기 터치센서와 오브젝트 간의 상호 정전용량 변화 및 상호 인덕턴스 변화를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키입력값을 확인할 수 있다.
본 발명의 터치센서가 구비된 터치 키보드를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법은 다수 개의 키캡을 포함하는 키캡어레이; 및 상기 키캡어레이 하부에 구비되고, 제1, 2 인덕터를 갖는 터치센서를 포함하는 터치 키보드에 있어서, 제어부는 상기 터치센서를 구동하여 스캐닝하는 단계; 상기 스캐닝 동작을 통해 상기 터치센서에서 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화가 있는지를 확인하는 단계; 상기 제어부는 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화가 있다고 판단되면, 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화 레벨이 터치레벨인지 키입력 레벨인지 판단하는 단계; 터치레벨인 경우, 터치좌표 출력단계; 및 키입력레벨인 경우, 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화된 위치에 해당되는 키입력값을 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법는 하나의 터치센서를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키보드 입력이 가능하다. 또한 오브젝트의 터치위치를 감지하거나 키보드 입력인 경우를 자동으로 알 수 있기 때문에 빠른 터치위치 또는 키보드 입력을 확인할 수 있다.
도 1은 일반 키보드가 장착되는 경우를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 터치 키보드가 장착되는 경우를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 터치 키보드의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 터치 키보드의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 터치 키보드의 키 입력 또는 터치 입력 경우를 도시한 단면도이다.
도 6은 터치 센서의 다양한 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 터치 키보드를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키 입력을 확인하는 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 터치 키보드의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 터치 키보드(100)는 키캡 어레이(110) 및 터치센서(150)를 포함한다. 키캡 어레이(110)는 키보드에서 손가락에 의해 눌려지는 키캡이 키캡 홀더에 설치되어 형성된다. 키캡 어레이(110)는 키캡의 배치에 따라 다양한 형상이 가능하다.
터치센서(150)는 키캡 어레이(110)의 하부에 설치되며, 정전방식으로 구동되어 오브젝트의 터치 위치를 감지한다. 터치센서(150)는 다수의 제1 센싱라인이 제1방향으로 배치된 제1 센싱패널, 다수의 제2 센싱라인이 제2 방향으로 배치된 제2 센싱패널 및 제 1 센싱패널과 제2 센싱 패널 사이에 구비되는 절연층으로 구성된다. 터치센서(150)는 터치 키보드(100)의 전체 면에 구비될 수도 있고, 부분적으로 구비될 수도 있다. 터치센서(150)는 스위칭 회로(158)를 통해 제어부(159)에 연결된다.
본 발명에 따른 터치 키보드(100)를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키 입력을 확인하는 방법으로 정전용량 및 상호 인덕턴스 변화를 이용한다. 터치 키보드(100)를 터치하는 오브젝트에 의해 변화되는 정전용량 변화 및 상호 인덕턴스 변화의 레벨에 따라 터치 위치 또는 키보드 입력을 확인할 수 있다. 그러므로 본 발명의 터치 키보드(100)는 하나의 터치센서(150)를 이용하여 오브젝트의 터치좌표 확인 및 키보드 키 입력이 가능하다. 그러므로 터치 키보드(100)를 이용하면 종래의 키보드와 마우스 기능을 동시에 수행할 수 있어 매우 편리하다.
하기에서는 오브젝트의 터치 입력을 확인하는 터치모드와 키 입력값을 확인하는 키입력모드의 구동 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5는 터치 키보드의 키 입력 또는 터치 입력 경우를 도시한 단면도이다.
도 5(a)를 참조하면, 터치 키보드(100)의 키캡 어레이(110)는 키캡홀더(112)에 키캡(114)이 설치되어 형성된다. 키캡(114)은 터치센서(150)의 상부에 탄성재질인 러버(116)에 의해 지지된다. 키캡(114)은 손가락(오브젝트)에 의해 눌리는 부분으로, 오브젝트에 의해 눌린 키캡(114)은 탄성재질인 러버(116)에 의해 다시 원래의 위치로 복원된다. 본 발명에서의 러버(116)는 고무재질로 개시하였으나, 러버(116)는 용수철, 판 스프링 등의 탄성재질로 대체될 수 있다. 또한 러버(116)에는 자석을 더 구비할 수 있다. 키캡홀더(112)의 하부에는 터치센서(150)가 위치된다. 키캡(114)과 터치센서(150)가 마주하는 각 면에는 제1, 2 인덕터(172, 174)가 구비된다. 제1, 2 인덕터(172, 174)는 키캡(114)의 눌려지는 정도에 따라 상호 인덕턴스가 형성된다.
터치 키보드(100)의 키캡(112)을 누르지 않고, 오브젝트(165)를 키캡(112) 상면에 터치함으로써 오브젝트(165)의 터치좌표를 확인할 수 있다. 키캡(112) 상면에 오브젝트(165)가 접하게 되면, 오브젝트(165)와 터치센서(150)의 센싱라인들 사이에서 상호 캐패시턴스 및 상호 인덕턴스가 발생하게 된다. 제어부(160)는 오브젝트(165)의 터치에 의해 발생된 캐패시턴스 변화값 및 인덕턴스 변화값을 전달받아 터치가 이루어진 좌표를 확인한다. 이러한 방식은 정전용량 방식을 이용한 터치 좌표를 확인하는 방법과 동일하다. 오브젝트(165)가 도면에 도시된 바와 같이, 이동하는 경우에도, 오브젝트(165)와 터치센서(150) 사이에 발생되는 캐패시턴스 변화량 및 인덕턴스 변화량에 의해 이동되는 좌표를 확인할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 터치 키보드(100)는 키캡(112)을 누르지 않은 상태에서 오브젝트(165)의 터치 위치를 확인할 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, 터치 키보드(100)는 키캡(112)이 눌리게 되면, 키캡(112)에 의해 러버(116)가 눌리게 된다. 그러면 오브젝트(165)와 터치센서(150) 사이의 거리는 매우 인접하게 된다. 다시 말해, 오브젝트(165)가 키캡(112)을 터치하는 경우의 키캡(112)과 터치센서(150)의 거리(d1)보다, 오브젝트(165)가 키캡(112)을 누르는 경우의 키캡(112)과 터치센서(150)의 거리(d2)가 더 가깝다. 상호 캐패시턴스는 거리가 가까울수록 더 커지게 된다. 상호 인덕턴스는 중첩거리 및 상호 거리가 좁아지면 커진다. 또한 동일 방향의 제1, 2 인덕터(172, 174)가 가까워지면상호 인덕턴스값이 커지고, 반대 방향의 제1, 2 인덕터(172, 174)가 가까워지면 상호 인덕턴스값이 작아진다. 그러므로 키캡(112)을 누르는 경우가 키캡(112)을 터치하는 경우보다 상호 인덕턴스가 더 커지게 된다. 제어부(159)는 상호 인덕턴스 변화가 큰 지점의 좌표를 확인함으로써 키보드에서 어떤 키캡(112)이 눌려지는지를 확인할 수 있다. 또한 상호 캐패시턴스의 변화량으로도 키캡(112)이 눌린 위치를 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 터치 키보드(100)는 하나의 터치센서(150)를 이용하여 오브젝트(165)에 의해 터치되는 위치 및 키보드 입력값을 확인할 수 있다. 그러므로 터치센서(150)에 하나의 제어부(159)가 연결되기 때문에 구성이 간단하여 매우 경제적이다. 또한 터치모드와 키입력 모드 전환이 자동으로 이루어지기 때문에 터치 좌표 또는 키입력값이 빠르게 디스플레이될 수 있다. 본 발명에서는 터치모드와 키입력 모드 전환이 자동으로 이루어지는 개념을 개시하였으나, 터치모드와 키입력 모드 전환이 일부 키에 의해 정의되어, 정의된 키를 선택함으로써 터치모드 또는 키입력 모드를 전환할 수 있다.
도 6은 터치 센서의 다양한 패턴을 도시한 도면이다.
도 6(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 터치센서(150)의 제1, 2 센싱라인(154, 156)은 다이아몬드 패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 제1, 2 센싱라인(154, 156)은 동일 패널상에 형성될 수 있고, 서로 다른 패널상에 형성될 수 있다. 동일 패널 상에 형성되는 경우, 제1, 2 센싱라인(154, 156)이 교차되는 부분에 절연층이 구비될 수 있다. 도 6(b)를 참조하면, 본 발명에 따른 터치센서(150a)의 제1 센싱라인(154a)은 소정의 면적을 갖도록 형성되고, 제2 센싱라인(156a)은 라인 형상으로 패널의 일면에 형성될 수 있다. 도 6(c),(d)를 참조하면, 본 발명에 따른 터치센서(150b)는 제1, 2 와이어(154b, 156b)로 형성될 수 있다. 제1, 2 와이어(154b, 156b)는 터치패널(152)의 일면에 교차되어 구비된다. 여기서, 제1, 2 와이어(154b, 156b)는 도전성 와이어(155) 및 도전성 와이어(155)의 전기적 절연을 위한 절연층(157)으로 형성된다.
본 발명에 따른 터치센서(150, 150a, 150b)들에서는 키캡(114) 하면에 정전물질을 추가적으로 더 구비함으로써, 오브젝트(165)에 의해 키캡(114)이 터치될 때, 정전용량 값의 변화량을 더욱 크게 할 수 있다.
도 7은 터치 키보드를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키 입력을 확인하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 터치 키보드의 터치센서를 구동하여 한번의 터치 또는 키 입력을 확인하는 방법을 도시한다. 그러므로 터치 키보드(100)는 도 7과 같은 방법으로 지속적으로 스캐닝한다.
도 7을 참조하면, S110단계에서 제어부(160)는 터치 키보드(100)에 구비된 터치센서(150)를 구동하여 터치센서(150)를 스캐닝한다. S120단계에서, 스캐닝 동작을 통해 터치센서(150)에서 정전용량 및 상호 인덕턴스의 변화가 있는지를 체크한다. S130단계에서, 제어부(160)는 정전용량 및 상호 인덕턴스의 변화가 있다고 판단되면, 정전용량 및 상호 인덕턴스 변화의 레벨을 판단하게 된다. 정전용량 및 상호 인덕턴스 변화가 터치레벨인 경우, S140단계에서 터치모드(B)로써 기능하여 터치좌표를 출력한다. 이때, 키보드에서 터치센서(150)의 높이, 너비 비율과 모니터 화면의 높이, 너비 비율은 상이하기 때문에, 터치센서(150)의 비율을 모니터 화면의 비율로 조정하여 출력하는 단계가 필요할 것이다. 정전용량 및 상호 인덕턴스 변화가 키 입력레벨인 경우, S150단계에서 키입력 모드로써 기능하여 정전용량 및 상호 인덕턴스가 변화된 해당 위치에 해당되는 키입력값을 출력한다. S120 단계에서, 정전용량 및 상호 인덕턴스 변화가 없다고 판단된다면, 다시 처음 단계로 돌아가서 지속적으로 터치센서(150)를 구동하여 스캐닝한다.
이상에서 설명된 본 발명의 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 모니터 20: 키보드
25: 마우스 30: 데스크탑 PC
40, 60: 타블렛 PC 42: 가상 키보드
50, 70: 노트북 52: 키보드
54: 터치 패널 80: 터치 키보드
82: 키캡 어레이 84: 터치 패넣
85, 87: 제어부 86: 키보드 패널
100: 터치 키보드 110: 키캡 어레이
114: 키캡 112: 키캡 홀더
150, 150a, 150b: 터치센서 154, 154a, 154b: 제1 센싱라인
156, 156a, 156b: 제2 센싱라인
155: 도전성 와이어 157: 절연층
172, 174: 제1, 2 인덕터 165: 오브젝트

Claims (2)

  1. 다수 개의 키캡을 포함하는 키캡어레이; 및
    상기 키캡어레이 하부에 구비되고, 제1, 2 인덕터를 갖는 터치센서를 포함하며,
    상기 터치센서와 오브젝트 간의 상호 정전용량 변화 및 상호 인덕턴스 변화를 이용하여 오브젝트의 터치 위치 및 키입력값을 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 터치센서가 구비된 터치 키보드.
  2. 다수 개의 키캡을 포함하는 키캡어레이; 및 상기 키캡어레이 하부에 구비되고, 제1, 2 인덕터를 갖는 터치센서를 포함하는 터치 키보드에 있어서,
    제어부는 상기 터치센서를 구동하여 스캐닝하는 단계;
    상기 스캐닝 동작을 통해 상기 터치센서에서 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화가 있는지를 확인하는 단계;
    상기 제어부는 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화가 있다고 판단되면, 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화 레벨이 터치레벨인지 키입력 레벨인지 판단하는 단계;
    터치레벨인 경우, 터치좌표 출력단계; 및
    키입력레벨인 경우, 정전용량 변화, 상호 인덕턴스 변화된 위치에 해당되는 키입력값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치센서가 구비된 터치 키보드를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법.
KR1020160040767A 2016-04-04 2016-04-04 터치센서가 구비된 터치 키보드 및 이를 이용한 터치위치, 키입력 확인방법 KR20170114300A (ko)

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WO2020242215A1 (ko) * 2019-05-28 2020-12-03 주식회사 비엘디 터치센서를 구비한 멀티기능 수행 터치 키보드

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WO2020242215A1 (ko) * 2019-05-28 2020-12-03 주식회사 비엘디 터치센서를 구비한 멀티기능 수행 터치 키보드
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