입력 장치 및 전자 기기

입력 장치 및 전자 기기{INPUT DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은, 입력 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

조그 다이얼과 같이, 회전이나 슬라이드 등의 조작량을 검출하여, 조작의 방향과 그 거리로 이루어지는 변위 정보를 신호로 변환하는 입력 장치가 있다. 종래의 조그 다이얼은, 예를 들어, 원주 상에 배열된 자석의 이동을 홀 소자로 검출하는 로터리 인코더를 포함하는 복잡한 장치이다. 휴대 전화 등의 입력 장치로서, 저렴하고 얇은 입력 장치가 요구되고 있지만, 자석과 홀 소자를 사용한 구성에서는, 비용이 높고, 박형화, 소형화에 있어서도 한계가 있다.

특허 문헌 1에는, 원주 상에 마이크로 스위치를 배열하고, 손가락을 압박한 부분의 바로 아래 마이크로 스위치만을 누르도록 경사질 수 있는 환 형상의 조작부를 갖는 조작 부재를 설치하고, 마이크로 스위치의 연속적 작동을 검출함으로써, 회전 조작량을 산출하는 입력 장치가 기재되어 있다. 이 구성에서는, 기판상에 다수의 마이크로 스위치를 실장할 필요가 있으므로, 도리어 비용이 높아진다. 또한, 조작 부재에 마이크로 스위치의 반력이 단속적으로 작용하므로, 조작 부재를 원활하게 회전시킬 수 없어, 바람직한 조작감을 얻는 것이 어렵다.

그 밖에도, 터치 패드와 같은 좌표를 검출하는 좌표 입력 장치에 의해, 변위량을 검출하여 신호화할 수 있지만, 그러한 좌표 검출 타입의 입력 장치는 모두 고가이다.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은, 변위량을 입력 가능한 저렴하고 조작감이 좋은 입력 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 입력 장치는, 상면에 하측 전극이 복수 배치된 기판과, 상기 하측 전극의 상방에 배열되어 배치된 복수의 상측 전극과, 상기 기판 상에 배치되고, 또한, 상기 상측 전극 상에 연속하여 연신하는 돔부가 형성된 변형 돔판을 갖고, 상기 돔부는, 통상은 상방으로 팽출되어 있고, 눌리면 연신 방향의 일부분이 하향으로 반전 팽출되어 상기 상측 전극을 상기 하측 전극에 압접시키는 것으로 한다.

이 구성에 따르면, 사용자가 돔부를 눌렀을 때, 돔부의 부분적인 반전 팽출에 의해 바로 아래의 상하로 배치된 상측 전극과 하측 전극이 접촉하므로, 사용자가 누른 위치를 검출할 수 있다. 이때, 돔이 아치 형상으로부터 M자 형상으로 이행하는 순간에 반발력이 크게 변화하므로, 조작자가 스위치 감촉을 얻을 수 있다. 이 상태에서, 사용자가 돔부를 누르는 위치를, 돔부를 따라 이동시키면, 돔부의 반전 팽출되어 있는 부분이 이동하여, 인접하는 상측 전극과 하측 전극을 연속적으로 접촉시키므로, 압하 위치의 이동을 검출할 수 있다. 이때, 돔부의 변형이 연속적으로 이동하므로, 새롭게 돔부를 반전 팽출시킬 때와 같은 클릭감은 느끼지 않는다. 즉, 사용자는, 돔부를 압하하는 위치를 원활하게 이동시킬 수 있어, 조작 감촉이 좋고, 의도한 대로의 조작이 가능해진다.

또한, 본 발명의 입력 장치는, 상기 돔부 상에 배치되어, 상기 돔부를 부분적으로 압하하는 압하 부재를 가져도 좋다.

이 구성에 따르면, 돔부의 반전 팽출 형상이 일정해져, 안정된 조작이 가능해진다.

또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 압하 부재는, 상기 상측 전극에 대응하는 위치에 각각 돌기를 구비해도 좋다.

이 구성에 따르면, 상측 전극과 하측 전극의 접촉이 보다 한층 확실해지고, 검출 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 압하 부재는, 전체가 경사짐으로써, 상기 돔부를 부분적으로 압하해도 좋다.

이 구성에 따르면, 경사를 이용함으로써, 돔부의 반전 범위가 일정해져, 조작량의 검출이 정확해진다.

또한, 본 발명의 입력 장치는, 상기 압하 부재 상에 미끄럼 이동 가능하게 배치되어, 상기 압하 부재를 부분적으로 압하할 수 있는 조작 부재를 가져도 좋다.

이 구성에 따르면, 조작 부재의 이동이나 회전에 따라 돔부의 반전이 발생하므로, 조작을 방해하는 마찰을 경감시켜, 원할한 조작이 가능해진다.

또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 상측 전극은, 상기 돔부의 내면에 형성되어 있어도 좋다.

이 구성에 따르면, 부품 개수가 적고, 소형화가 용이하다.

또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 돔부는, 환 형상으로 형성되어 있어도 좋다.

이 구성에 따르면, 회전량을 입력하는 장치를 저렴하게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 입력 장치에 있어서, 상기 돔부는, 직선적으로 연신하여 형성되어 있어도 좋다.

이 구성에 따르면, 직선 거리를 입력하는 장치를 저렴하게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전자 기기는, 상기 입력 장치 중 어느 하나를 구비하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시 형태인 입력 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 입력 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 입력 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 입력 장치의 변형 돔판의 이면측 사시도이다.
도 5는 도 1의 입력 장치의 기판 평면도이다.
도 6은 도 1의 입력 장치의 통상시의 확대 단면도이다.
도 7은 도 1의 입력 장치의 조작시의 확대 단면도이다.
도 8은 도 1의 입력 장치의 조작시의 변형 돔판의 확대 부분 단면 사시도이다.
도 9는 도 8의 변형 돔판의 돔부의 주위 방향의 변형 형상을 도시하는 단면도이다.
도 10은 도 1의 입력 장치를 구비하는 휴대 전화의 사시도이다.
도 11은 본 발명에 관한 제2 실시 형태인 입력 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11의 입력 장치의 기판 평면도이다.
도 13은 도 11의 입력 장치의 조작시의 단면도이다.
도 14는 도 11의 입력 장치를 구비하는 휴대 전화의 사시도이다.
도 15는 본 발명에 관한 제3 실시 형태인 입력 장치의 단면도이다.
도 16은 본 발명에 관한 제4 실시 형태인 입력 장치의 단면도이다.
도 17은 본 발명에 관한 제5 실시 형태인 입력 장치의 단면도이다.

본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 내지 도 3에, 본 발명에 관한 제1 실시 형태인 입력 장치(1)를, 각각, 평면도, 측면도, 분해 사시도에 있어서 도시한다.

입력 장치(1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 원형의 센터 키 톱(2)과, 센터 키 톱(2)의 외측에 배치된 환 형상의 다이얼 키 톱(3)을 구비한다. 이 입력 장치(1)는, 센터 키 톱(2)의 압하를 검출하고, 또한, 다이얼 키 톱(3)을 압하한 위치(상하 좌우 및 대각 방향의 합계 8 방향)를 검출하는 동시에, 다이얼 키 톱(3)을 센터 키 톱(2)의 주위로 회전시킨 각도를 검출하는 것이다.

입력 장치(1)는, 또한, 인쇄 회로 기판(4)과, 센터 키 톱(2)의 바로 아래에 구면 형상으로 팽출된 센터 돔부(5) 및 다이얼 키 톱(3)의 바로 아래에 환 형상으로 연속하여 팽출된 환 형상 돔부(6)가 형성된 변형 돔판(7)과, 다이얼 키 톱(3)에 의해 압하되어, 환 형상 돔부(6)를 압박하는 환 형상의 압하 부재(8)와, 압하 부재(8)를 상하 이동 및 경사 가능하게 보유 지지하는 홀더(9)와, 다이얼 키 톱(3)에 고정되어, 압하 부재(8)와 접촉하여 다이얼 키 톱(3)의 이탈을 방지하는 걸림 플레이트(10)를 갖는다.

변형 돔판(7)은, 예를 들어 스테인리스강이나 PET 수지의 박판으로 이루어진다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 변형 돔판(7)은, 센터 돔부(5)의 내면(하면)에는 중앙 상측 전극(11)이, 환 형상 돔부(6)의 내면에는 45°간격으로 환 형상으로 배치된 8개의 방위 상측 전극(12)이, 탄성을 갖는 도전성 수지에 의해 각각 형성되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 기판(4)의 표면에는, 금속 층으로 이루어지는 도전 패턴에 의해, 중앙 상측 전극(11)의 바로 아래에 간극을 두고 배치된 한 쌍의 중앙 하측 전극(13)과, 방위 상측 전극(12)의 바로 아래의 외측 근처에 각각 배치된 8개의 방위 하측 전극(14)과, 방위 상측 전극(12)의 바로 아래의 내측 근처에, 각 방위 하측 전극(14)과 일정한 간극을 유지하도록 환 형상으로 연신하여 배치된 공통 하측 전극(15)을 갖는다. 이들 하측 전극(13, 14, 15)으로부터는, 각각, 도전 패턴에 의한 인출선(16)이 연신하여 설치되어 있다. 인출선(16)은, 양쪽 중앙 하측 전극(13)의 사이 및 각 방위 하측 전극(14)과 공통 하측 전극(15) 사이의 도통의 유무를 각각 확인할 수 있도록, 도시하지 않은 제어 장치 등에 접속된다.

도 6에, 입력 장치(1)의 단면을 도시한다. 압박 부재(8)는, 환 형상으로 돌출되어 다이얼 키 톱(3)에 압하되는 수압부(17)와, 환 형상 돔부(6)의 정상부에 접촉하도록 환 형상으로 연속하여 돌출된 압박부(18)를 갖는다. 또한, 센터 키 톱(2)도, 센터 돔부(5)의 정상부에 접촉하도록 돌출된 압박부(19)를 갖는다.

입력 장치(1)에 있어서, 사용자가 센터 키 톱(2)을 압하하면, 센터 키 톱(2)만이 하강하여, 압박부(19)에 의해 센터 돔부(5)의 정상부를 압박한다. 이때, 센터 돔부(5)의 아치 형상은, 센터 돔부(5)의 정상부에 하향으로 작용하는 압박부(19)의 압박력을, 외향으로 퍼지는 힘으로 변환하여 받아들이지만, 압박부(19)의 압박력이 일정한 강도에 도달하면, 정상부가 하향으로 반전되어 오목해지도록 변형한다. 센터 돔부(5)는, 이와 같이 반전 팽출되면, 압박부(19)에 대한 반력이 감소한다. 즉, 센터 돔부(5)는, 반전 팽출되는 순간에, 압박부(19)에 대하여 최대의 반력을 나타낸다. 변형 돔판(7)은, 이와 같이, 센터 돔부(5)에 의해 사용자에 대하여 소위 클릭감을 부여하는 것으로, 「페코 판」으로 불리는 것이다.

또한, 도 7에, 입력 장치(1)의 다이얼 키 톱(3)의 일부를 압하한 모습을 도시한다. 도시하는 바와 같이, 다이얼 키 톱(3)의 일부를 압하하면, 다이얼 키 톱(3), 센터 키 톱(2) 및 압박 부재(8)는, 일체로 되어, 센터 키 톱(2)의 압박부(19)를 지지점으로 하여 경사진다. 경사진 압박 부재(8)는, 압박부(18)의 일부에 의해, 변형 돔판(7)의 환 형상 돔부(6)를 부분적으로 압박한다.

이때, 환 형상 돔부(6)의 아치 형상은, 센터 돔부(5)와 마찬가지로, 압박부(18)의 압박력을 외측으로 흘리며 받아들이지만, 압박력이 강해지면, 정상부가 하향으로 반전되어 오목해지도록 변형됨으로써, 압박부(18)에 대한 반력을 감소시켜, 사용자에게 클릭감을 제공한다.

다이얼 키 톱(3)을 압하함으로써, 압박부(18)에 의해 부분적으로 반전 팽출된 환 형상 돔부(6)는, 반전 팽출된 부분에 설치된 방위 상측 전극(12)을, 그 바로 아래의 방위 하측 전극(14) 및 공통 하측 전극(15)에 접촉시킨다. 이에 의해, 방위 하측 전극(14)과 공통 하측 전극(15)이 도통하여, 다이얼 키 톱(3)에 압하된 위치를 검출할 수 있다.

다이얼 키 톱(3)의 일부를 압하하여, 부분적으로 반전 팽출된 환 형상 돔부(6)를, 도 8에 도시한다. 이와 같이, 환 형상 돔부(6)는, 그 일점에서 변형량이 최대가 되고, 원주 방향 양측을 향하여 변형량이 작아진다. 사용자가 다이얼 키 톱(3)을 손가락으로 압하한 채 센터 키 톱(2)의 주위로 회전시키듯이 조작하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 하향으로 반전 팽출된 부분이, 주위 방향으로 연속적으로 이동한다.

이와 같이, 다이얼 키 톱(3)을 회전 조작함으로써, 압박 부재(8)의 경사 방향을 연속적으로 변화시켜, 환 형상 돔부(6)의 반전 팽출하는 부분을 연속적으로 이동시키면, 처음에 환 형상 돔부(6)를 부분적으로 반전 팽출시킨 경우와 같이, 환 형상 돔부(6)로부터 큰 반력을 받는 일 없이, 원할하고 가벼운 조작감이 얻어진다.

이와 같은 다이얼 키 톱(3)의 회전 조작에 의한 환 형상 돔부(6)의 반전 팽출부의 이동 때문에, 방위 하측 전극(14)이 순서대로, 방위 상측 전극(12)을 통하여 공통 하측 전극(15)으로 도통해 간다. 입력 장치(1)에서는, 이러한 조작을 행했을 때에, 인접하는 방위 하측 전극(14)의 공통 하측 전극(15)에 대한 도통 상태가 중복되어 발생하도록, 방위 상측 전극(12) 및 방위 하측 전극(14)의 주위 방향의 길이가 조정되어 있다. 이에 의해, 인접하는 전극의 도통이 어느 일정 시간 내에 어긋나서 발생한 경우에는, 다이얼 키 톱(3)의 회전 조작이 있었던 것이라고 판단한다. 한편, 인접하는 방위 하측 전극(14)의 도통이 중복되지 않고 발생한 경우는, 다이얼 키 톱(3)이 대응하는 위치를 각각 한번씩 압하한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 방위 하측 전극(14)의 도통 계속 시간이 소정의 임계치보다 길어졌을 때에, 다이얼 키 톱(3)의 회전 조작에 의한 변위 입력이라고 판단하고, 방위 하측 전극(14)의 도통 계속 시간이 상기 임계치보다도 짧은 경우는, 다이얼 키 톱(3)의 압하 위치에 의해 방향을 입력하는 버튼 조작이라고 판단하는 것도 가능하다.

입력 장치(1)는, 조그 다이얼로서 사용할 수 있음에도 불구하고, 부품 개수가 적고, 고가인 부품을 사용하지 않으므로, 저렴하다. 이와 같은 입력 장치(1)는, 예를 들어, 도 10에 도시하는 휴대 전화(20)의 입력 장치로서 사용할 수 있다. 이와 같이, 입력 장치(1)는, 휴대 전화(20)와 같은 전자 기기에, 센터 키 톱(2)과 다이얼 키 톱(3)만이 외부에 노출하도록 내장된다.

또한, 도 11에, 본 발명에 관한 제2 실시 형태인 입력 장치(21)를 도시한다. 본 실시 형태의 입력 장치(21)는, 배열 하측 전극(22)을 형성한 회로 기판(23)과, 내면에 배열 하측 전극(22)에 대응하는 상측 전극(24)을 구비하는 돔부(25)가 설치된 변형 돔판(26)과, 돔부(25)의 각 상측 전극(24)에 대응하는 위치를 압박하기 위해 각각 하향으로 돌출한 압박부(27)가 설치된 압박 부재(28)를 갖는다.

도 12에, 입력 장치(21)의 기판(23)의 도전 패턴을 도시한다. 본 실시 형태에서는, 배열 하측 전극(22)은, 직선상으로 배열되어 배치되어 있다. 또한, 기판(23)에는, 배열 하측 전극(22)의 열과 평행하게 배치된 공통 하측 전극(29)도 설치되어 있다. 그리고, 상측 전극(24)은, 각각, 대응하는 배열 하측 전극(22)을 공통 하측 전극(29)에 접속할 수 있도록 배치되어 있다. 따라서, 돔부(25)는, 직선적으로 연신하여 형성되어 있다.

본 실시 형태의 압박 부재(28)는, 탄성 변형 가능한 경질 러버나 엘라스토머로 형성되어 있고, 사용자가 손가락으로 눌러서 변형시킬 수 있도록 되어 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 입력 장치(21)는, 압박 부재(28)를 기판(23)을 향하여 부분적으로 압입함으로써, 돔부(25)의 일부를 기판(23)을 향하여 반전 팽출시켜, 바로 아래의 상측 전극(24)을 배열 하측 전극(22) 및 공통 하측 전극(29)에 접촉시킨다.

또한, 입력 장치(21)에서는, 사용자가, 압박 부재(28)에 누르고 있는 손가락을 돔부(25)의 연신 방향으로 슬라이드시키면, 압박 부재(28)의 변형 위치를 이동시켜, 인접하는 압박부(27)를 순차 압하하여, 배열 하측 전극(22)을 순서대로 도통시킨다. 이와 같이 하여, 입력 장치(21)는, 도통하는 배열 하측 전극(22)의 교대에 의해, 사용자 손가락의 직선 이동 거리를 검출할 수 있다.

이와 같은 입력 장치(21)는, 도 14에 도시하는 휴대 전화(30)와 같이, 휴대용 디바이스의 측면 등에 배치함으로써, 휴대용 디바이스를 한손으로 보유 지지하면서, 그 손으로 용이하게 직선 변위를 입력 가능하게 한다.

또한, 본 실시 형태의 압박 부재(28)의 압박부(27)는, 배열 하측 전극(22) 및 상측 전극(24)에 1대 1로 대응되어 있을 필요는 없고, 도 15에 도시하는 본 발명에 관한 제3 실시 형태인 입력 장치(31)와 같이, 배열 하측 전극(22) 및 상측 전극(24)보다도 작은 것을 다수 배치해도 좋다. 이것에 의해, 압박 부재(28)의 변형 위치의 이동이 보다 한층 원활해져, 매끄러운 조작감이 얻어진다. 또한, 이후의 실시 형태에 대해서, 먼저 설명한 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복하는 설명을 생략한다.

또한, 본 발명에 따르면, 도 16에 도시하는 본 발명에 관한 제4 실시 형태인 입력 장치(32)와 같이, 상측 전극(24)을, 변형 돔판(26)이 아니라, 평탄한 탄성 필름(33) 상에 설치해도 좋다. 이 구성에 따르면, 부품 개수는 증가하지만, 상측 전극(24)의 형성이 용이해지므로, 부품 비용은 저하한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 돔부(25)가 변형되어 있지 않을 때에, 상측 전극(24)이 배열 하측 전극(22)으로부터 이격되도록, 기판(23)과 탄성 필름(33)의 사이에는 스페이서(34)가 배치되어 있다.

또한, 도 17에 도시하는 본 발명에 관한 제5 실시 형태인 입력 장치(35)에서는, 상측 전극(24)은, 공통 하측 전극(29)에 상시 도전 접촉하도록 돔부(25)의 외측까지 연신하는 접속부(36)를 갖고 있다. 이에 의해, 상측 전극(24)은 하측 전극(22)에 대하여 회로 개폐하는 것만으로 되어, 접촉 신뢰성을 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은, 복수의 상측 전극과 하측 전극의 상에 연속하여 연신하는 돔부에 의해, 사용자 조작의 변위량을 검출 가능하게 한다. 이로 인해 구조의 세부는, 종래의 페코 판으로 불리는 구조에 적용될 수 있는 다른 구조가, 상술한 제4 및 제5 실시 형태의 변형과 마찬가지로 적용될 수 있는 것은 물론이다.

1 : 입력 장치
2 : 센터 키 톱
3 : 다이얼 키 톱(조작 부재)
4 : 기판
6 : 환 형상 돔부
7 : 변형 돔판
8 : 압박 부재
12 : 환 형상 상측 전극
14 : 방위 하측 전극
15 : 공통 하측 전극
18 : 압박부
21 : 입력 장치
22 : 배열 하측 전극
23 : 기판
24 : 상측 전극
25 : 돔부
26 : 변형 돔판
27 : 압박부
28 : 압박 부재
29 : 공통 하측 전극