손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치 및 이를이용한 입력변환방법

손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법{DATA INPUT DEVICE BY DETECTING FINGER'S MOVING AND THE INPUT PROCESS THEREOF}

본 발명은 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법에 관한 것으로서, 특히 손가락의 입력동작을 구분하여 입력하기 위한 별도의 입력수단이 불필요하여 제품설계가 단순화되고, 제품을 소형화 및 슬림화할 수 있는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법에 관한 것이다.

근래 정보처리기술의 급속한 발전과 더불어 휴대폰, 컴퓨터 등 각종 정보기기가 고성능, 다기능 및 소형화되고 있다.

이러한 정보기기는 일반적으로 데이터를 입력하기 위한 입력장치, 입력된 데이터를 처리하는 데이터처리장치 및 처리된 데이터가 출력되는 출력장치를 포함하는 바, 이 중에서도 특히 입력장치에 관한 중요성이 날로 커지고 있다.

그러나, 현재의 각종 입력장치는 문자, 명령어 등 다양한 데이터를 입력하는 데에는 많은 문제점을 안고 있다. 예를 들어, PC(Personal Computer) 또는 노트북(Notebook)에 사용되는 키보드(Keyboard)와 같은 입력장치는 자체의 크기를 줄이 는 데 한계가 있어 소형화에 부적합하며, PDA(Personal Data Assistant)에서 사용하는 터치스크린 방식이나 휴대폰에서 사용하는 키패드 방식은 입력속도가 느리고 잘못 입력되는 경우가 많아 불편함 점이 있다.

한편, 전술한 각종 입력장치는 공히 손가락의 입력동작을 전달하기 위한 입력수단이 있어야 하므로, 입력장치의 구성이 복잡하여 제품설계가 용이하지 않으며, 관련 부품비용의 생산 및 관리에 따른 생산단가가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 입력장치 자체의 측면에서도 입력수단을 위한 공간이 필요하게 되므로 제품의 소형화 및 슬림화에 적합하지 않으며, 케이스 외부로 돌출된 입력수단에 의해 외관이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 효율적인 데이터입력방법을 구현하면서도, 손가락의 입력동작을 구분하여 입력하기 위한 별도의 입력수단이 불필요하여 제품설계가 단순화되고, 제품을 소형화 및 슬림화할 수 있는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 소형 전자기기에서 제한된 입력수를 가진 종래의 입력장치에다 추가로 입력자유도를 부여하고, 이를 통해 입력수의 추가나 반복보다는 사용자의 연속된 복합동작에 의한 빠른 연속입력과 다양한 조합입력을 구현하여 궁극적으로 빠르고 다양하며 편리한 입력효과를 얻을 수 있는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 전자장치용 단말기의 케이스 일측에 소정의 입력영역을 형성하여 마련된 감지유닛 - 상기 감지유닛은, 상기 입력영역 내의 기준위치에 얹혀진 손가락의 소정 방사방향으로의 수평가압을 감지하여 제1방향입력신호를 발생하는 제1방향입력과, 상기 기준위치에 손가락이 얹혀진 상태에서 소정 방향으로의 수직가압을 감지하여 제2방향입력신호를 발생하는 제2방향입력과, 상기 기준위치에 손가락이 얹혀진 상태에서 소정 방향으로 대각 가압하는 기울임가압을 감지하여 제3방향입력신호를 발생하는 제3방향입력과, 상기 기준위치에 손가락이 얹혀진 상태에서 소정 방향으로 손가락 전체를 기울이는 기울임입력을 감지하여 제 4방향입력신호를 발생하는 제4방향입력이 수행되고; 상기 제1 내지 제4방향입력신호로부터 손가락의 수평가압방향, 수직가압방향, 기울임가압방향 또는 기울임방향의 입력위치를 판단하여 해당 입력위치에 할당된 데이터를 메모리로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하되, 상기 제1 내지 제4방향입력 중 2이상을 조합하여 데이터를 입력하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치에 의해 달성된다.

상기 감지유닛은, 손가락의 접촉면의 형상에 대응하여 오목한 입력영역을 갖는 제1압전감지패널을 포함하되, 상기 제1압전감지패널은 상기 접촉면의 중심에 위치한 기준위치로부터 순차적으로 이격거리를 달리하여 방사상으로 복수의 상기 수직가압위치 및 수평가압방향이 배치될 수 있다.

상기 각 수직가압위치 사이, 상기 각 수평가압방향 사이, 상기 수직가압위치와 수평가압방향 사이는 변형방지홈에 의해 구획될 수 있다.

상기 감지유닛은, 손가락과 접촉되며, 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제2압전감지패널과, 상기 제2압전감지패널의 하부에 접촉되며 마련되어, 상기 수평가압시 접촉된 상기 제2압전감지패널의 밀림을 감지하여 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제3압전감지패널을 포함할 수 있다.

상기 감지유닛은, 손가락과 접촉되며, 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제4압전감지패널과, 상기 제4압전감지패널로부터 하방을 향하여 돌출된 다수의 수직돌기와, 상기 각 수직돌기를 중심으로 상기 각 수평가압방향에 마련되어, 상기 수평가압시 수직돌기와 접촉 또는 가압됨으로써 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제1이동감지부를 포함할 수도 있다.

상기 감지유닛은, 상기 기준위치에 관통공이 형성되며 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제5압전감지패널과, 상기 관통공에 삽입되며, 손가락에 의해 상기 각 방사방향으로 기울임이 가능하게 마련되어 상기 수평가압시 이에 대응하는 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제2이동감지부를 포함할 수 있다.

상기 감지유닛은, 상기 기준위치를 중심으로 이격거리를 달리하여 띠형상으로 배치되며 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 복수의 제6압전감지부와, 상기 각 제6압전감지부 사이에 배치되되, 상기 수직가압시 손가락에 의해 가압되지 않도록 상기 제6압전감지부보다 낮은 높이를 가지며, 상기 수평가압시 상기 제6압전감지부에 의해 수평가압방향으로 가압되어 상기 제1방향입력신호를 발생하는 복수의 제7압전감지부를 포함할 수 있다.

상기 감지유닛은, 손가락과 접촉되며, 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제8압전감지패널과, 상기 제8압전감지패널의 외부에 마련되어, 상기 수평가압시 상기 제8압전감지패널의 밀림에 의한 접촉을 감지하여 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제3이동감지부를 포함할 수 있다.

상기 감지유닛은, 손가락과 접촉되며, 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제9압전감지패널과, 상기 제9압전패널에 상기 기준위치를 중심으로 상기 각 방사방향에 대응하여 마련되어 상기 수평가압시 상기 제9압전감지패널의 밀림에 의한 접촉을 감지하여 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제4이동감지부를 포함할 수 있다.

상기 감지유닛은, 손가락의 가압에 의한 탄성변형이 가능한 압전감지패널로 마련되되, 상기 제어부는, 상기 압전감지패널에서 감지된 가압력이 설정값의 1 내지 3배 미만이면 손가락의 얹음으로 판단하고, 3 초과 7배 미만이면 상기 수평가압으로 판단하며, 7배 초과이면 상기 수직가압으로 판단할 수 있다.

상기 감지유닛은, 손가락에 의해 상기 기준위치가 가압되는 것을 감지하는 중앙입력신호를 추가적으로 발생시킬 수 있다.

상기 제1방향입력신호, 제2방향입력신호 또는 중앙입력신호 중 하나 이상은 가압력의 세기에 따라 2단 이상의 다단신호로 구분되어 발생 될 수 있다.

손가락이 얹혀지는 상기 감지유닛의 상부에는 탄성재질의 커버부재가 더 마련될 수 있다.

상기 커버부재는 손가락의 미끄럼을 방지하기 위한 미끄럼 방지수단이 더 마련될 수 있다.

상기 각 수직가압위치에는 상기 수직가압시 가압력을 집중하기 위한 가압돌기가 더 마련될 수 있다.

상기 커버부재의 상부에는 상기 각 수평가압방향 및 수직가압위치를 표시하기 위한 표시수단이 더 마련될 수 있다.

상기 각 수평가압방향 및 수직가압위치에는 문자가 할당되어, 상기 제어부에서 상기 제1방향입력신호 또는 제2방향입력신호가 수신되는 경우 이에 대응하는 각 수평가압방향 또는 수직가압위치에 할당된 문자를 메모리부로부터 추출하여 입력하는 입력할 수 있다.

상기 수평가압에 의해서는 마우스의 포인터의 이동 또는 조이스틱의 게임 캐릭터 이동 기능을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 마우스의 좌우버튼 또는 조이스틱의 캐릭터 조작 기능을 수행할 수 있다.

3차원 물체의 조작시, 상기 수평가압에 의해서는 상기 물체의 이동을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 수직가압방향으로 상기 물체의 회전을 수행할 수 있다.

상기 기준위치는 상기 감지유닛에 얹혀진 손가락의 접촉위치에 따라 이동이 가능하게 마련되며, 상기 수직가압위치는 상기 기준위치를 따라 이동될 수 있다.

상기 손가락의 접촉이동에 의해서는 마우스 포인터의 이동 또는 조이스틱의 게임 캐릭터의 이동을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 마우스의 좌우버튼 또는 조이스틱의 게임 캐릭터 조작 기능을 수행할 수 있다.

3차원 물체의 조작시, 상기 손가락의 접촉이동에 의해서는 상기 물체의 이동을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 수직가압방향으로 상기 물체의 회전을 수행할 수 있다.

상기 감지유닛은 상기 기준위치에 손가락이 얹힘을 감지하여 중앙감지신호를 더 발생하여, 상기 제어부는 상기 중앙감지신호와 제2방향입력신호가 동시에 발생되는 경우 상기 수직가압위치에 할당된 제1데이터를 입력하며, 상기 제2방향입력신호만 발생되는 경우 상기 수직가압위치에 중복할당된 제2데이터를 입력할 수 있다.

상기 각 수평가압방향 및 수직가압위치에 할당된 데이터가 표시되는 자판표시부를 더 포함하되, 상기 자판표시부는 상기 중앙입력신호의 발생 여부에 따라 제 1데이터 및 제2데이터가 구별되어 표시될 수 있다.

상기 감지유닛은, 상기 기준위치로부터 소정 간격으로 이격된 링 형상의 회전감지부를 더 포함하여, 3차원 물체의 조작시 상기 기준위치를 중심으로 손가락을 회전시키는 경우 상기 물체가 2차원 평면상에서 회전이동할 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 전자장치용 단말기의 케이스에 마련되어 각종 데이터를 입력하기 위한 데이터입력장치에 있어서, 상기 케이스의 일측에 소정의 입력영역을 형성하며 마련되되, 상기 입력영역 내의 기준위치를 중심으로 복수의 방사방향에 각각 대응되게 마련되어, 상기 기준위치에 얹혀진 손가락에 의한 상기 각 방사방향으로의 수평가압을 감지하는 제1감지부와, 상기 기준위치로부터 균일한 이격거리를 가지며 방사상으로 배치되는 복수의 누름위치에 마련되어 손가락에 의한 누름가압을 감지하는 제2감지부를 갖는 감지유닛과; 상기 제1감지부 및 제2감지부에서 감지된 감지결과에 기초하여 상기 각 방사방향 및 누름위치에 할당된 데이터를 메모리부로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치에 의해서도 달성된다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 전자장치용 단말기에 마련되는 테이터입력장치에 있어서, 상부에 제1감지라인이 배열된 기준판과, 하부에 상기 제1감지라인에 대응하는 제2감지라인이 배열되는 이동판을 구비하여, 상기 이동판에 대한 수평가압에 따라 상기 제2감지라인이 이동하면서 상기 제1감지라인과 접촉하여 제1방향입력신호를 발생하는 감지유닛; 및 상기 제1방향입력신호로부터 상기 이동판의 이동방향과 이동거리를 판단하여 상기 이동방향 및 이동거리에 할당된 데이터를 메 모리부로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치에 의해 달성된다.

이때 상기 제1 및 제2감지라인은 매트릭스 형태로 연속 배열된다.

또한 상기 제1 및 제2감지라인 중 하나 이상은 서로 교차하는 2개의 감지라인으로만 구성된다.

그리고 상기 감지유닛은, 상기 이동판에서의 수직가압을 상기 제1감지라인에 대한 상기 제2감지라인의 가압에 의해 감지하여 제2방향입력신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 감지유닛의 기준판과 이동판은 다수개의 감지필름을 포함하고, 상기 이동판에 대한 수직가압의 정도에 따라 상기 감지필름 간의 접촉이 다단으로 증가되면서 다단의 수직가압입력이 수행된다.

아울러, 상기 감지유닛은 수평가압을 수행한 상태에서 원상태로 복귀할 수 있도록 탄성을 갖는 리턴부재에 연결되어 있을 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은, 전자장치용 단말기에 마련되는 테이터입력장치에 있어서, 탄성체에 다수의 감지라인이 매트릭스 형태로 배치되어 상기 탄성체에 대한 수평가압과 수직가압에 의해 상기 감지라인이 서로 접촉함에 따라 수평가압에 의한 제1방향입력신호 및 수직가압에 의한 제2방향입력신호를 각각 발생하는 감지유닛; 상기 제1방향입력신호와 제2방향입력신호로부터 상기 감지라인과 손가락의 접촉지점 및 상기 감지라인 간의 접촉개수를 판단하여 상기 접촉지점 및 접촉개수에 할당된 데이터를 메모리부로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치에 의해 달성될 수 있다.

이때, 상기 매트릭스 형태의 감지라인은 상기 탄성체의 높이방향을 따라 일정간격을 두고 연속하여 마련되고, 상기 수평가압에 의해 수평방향의 감지라인이 서로 접촉함에 따라 제1방향입력신호가 발생하고, 상기 수직가압에 의해 수직방향의 감지라인이 서로 접촉함에 따라 제2방향입력신호가 발생한다.

한편, 본 발명의 목적은, 전자장치용 단말기에 마련되는 테이터입력장치에 있어서, 가압에 따라 수축과 이완이 이루어지고 상기 수축과 이완시에 변화하는 전류값을 통하여 복수의 지시위치 각각에 대한 수평가압, 수직가압 및 기울임에 따른 제1방향입력신호, 제2방향입력신호 및 제3방향입력신호를 각각 발생하는 감지유닛; 상기 제1방향입력신호, 제2방향입력신호 및 제3방향입력신호로부터 상기 전류값의 변화를 판단하여 상기 전류값의 변화에 할당된 데이터를 메모리부로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치를 통해 달성될 수 있다.

또한 본 발명의 목적은, 전자장치용 단말기에서의 소정의 입력영역을 구비하는 데이터입력장치에 있어서, 상기 입력영역에서 상기 입력영역에 대한 손가락의 접촉이나 가압에 의해 표시되는 기준위치와 상기 기준위치를 중심으로 방사상 배치되어 표시되는 복수의 제1지시위치에 대한 수평가압과 수직가압을 감지하여 상기 수평가압에 대응하는 제1방향입력신호와 상기 수직가압에 대응하는 제2방향입력신호를 발생하는 감지유닛; 및 상기 제1방향입력신호와 제2방향입력신호로부터 손가 락의 수평가압지점 및 수직가압방향을 판단하여 상기 제1방향입력신호와 제2방향입력신호에 할당된 데이터를 메모리부로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치를 통해 달성될 수 있다.

이때, 상기 기준위치는 위치 변위 가능하고, 상기 제1지시위치는 상기 기준위치의 위치 변위에 함께 위치 이동될 수 있다.

또한 상기 기준위치와 제1지시위치는 하나의 손가락으로 덮을 수 있는 범위 내에 배치되고, 상기 감지유닛은, 손가락을 상기 감지유닛에 얹은 상태에서 제1지시위치 중 하나에 대한 수평가압입력이나 수직가압입력을 수행하는 전체입력모드와, 각 제1지시위치 중 하나에 대한 수평가압입력이나 수직가압입력을 수행하는 부분입력모드를 구분하여 감지할 수 있다.

이때 상기 감지유닛은 상기 각 제1지시위치에 대응하는 위치에 구비되어 상기 제1지시위치에 대한 손가락의 접촉을 감지하는 감지부를 포함할 수 있다.

또는 상기 감지유닛은, 상기 기준위치와 제1지시위치에 손가락을 얹고 상기 제1지시위치에 대한 입력을 수행하면 손가락의 접촉면적을 파악하여 상기 면적이 설정 면적 이상인 경우, 상기 입력이 상기 전체접촉모드 상태에서 이루어지는 것으로 감지할 수 있다.

그리고 상기 감지유닛은, 설정 시간 이내에 수평가압과 수직가압이 함께 감지되면, 기울임가압으로 파악하고, 상기 제어부는 상기 기울임가압에 대해 상기 수평가압과 수직가압과는 다른 데이터를 입력처리한다.

또한 상기 감지유닛의 제1지시위치에 대한 입력이 용이하도록 상기 제1지시위치에 대응하는 지점에 돌기가 형성되는 탄성재질의 입력기구부를 더 구비할 수도 있다.

한편, 본 발명의 목적은, 전자장치용 단말기에 구비되는 데이터입력장치에 있어서, 방사상으로 이격 배치되는 복수의 제1지시위치에 대한 수평가압, 방사상으로 이격 배치되는 복수의 제2지시위치에 대한 수직가압과 방사상으로 이격 배치되는 복수의 제3지시위치에 대한 기울임가압에 의해 탄성변형되는 입력부; 상기 입력부의 측면과 저면에 걸쳐 구비되고 상기 입력부에 대한 수평가압, 수직가압 및 기울임가압을 각각 감지하여 상기 수평가압에 의한 제1방향입력신호, 수직가압에 의한 제2방향입력신호 및 기울임가압에 의한 제3방향입력신호을 각각 발생하는 감지부; 및 상기 제1 내지 제3방향입력신호로부터 각 입력신호에 할당된 데이터를 메모리부로부터 추출하여 입력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치를 통해 달성될 수 있다.

이때, 상기 입력부의 측면과 저면과 상기 입력부의 측면과 저면사이의 경사면 중 하나 이상에는 가압돌기가 구비될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 입력자로부터 버튼에 전달되는 다양한 힘에 대한 데이터(방향과 크기)를 연속적으로 또는 동시에 감지하는 구성이 필요하며 구체적으로는 운동하는 작동면과 상기 작동면에 배치 가능한 감지센서 및 상기 감지센서의 발생신호와 호환되는 제어모듈 및 신호처리부가 요구된다.

만약 본 발명에서 버튼 대신 터치패드형 입력장치를 사용한다면 패드에 전달되는 다양한 운동량(속도와 압력) 및 압력분포를 연속적으로 또는 동시에 감지하는 구성이 필요하며 구체적으로는 패드용 고정면과 상기 고정면에 배치가능한 감지센서 및 상기 감지센서의 발생신호와 호환되는 제어모듈 및 신호처리부가 요구된다.

여기에서 작동면은 감지센서에 입력되는 힘의 방향과 크기를 전달하는 의미의 작동을 말하는 것일 뿐, 입력자의 손가락 운동을 그대로 반영한다는 의미의 운동면은 아니며, 고정면 역시 면내부 영역에 배치되는 감지센서에 입력되는 운동량과 압력분포를 전달하는 의미의 위치고정된 기준면을 말하는 것일 뿐, 입력자의 손가락 운동에 무관하게 전혀 변형되지 않는다는 의미의 강체 평면은 아니다.

좀더 상세하게 상기 작동면과 고정면을 이해하기 위해서 작동면은 버튼케이스 안에서 살짝살짝 움직이는 (딱딱한) 버튼을 예로 들 수 있으며 고정면은 노트북의 터치패드와 같이 고정된 배치구조를 가지고 사용자가 누르거나 밀면 그쪽으로 살짝 패이거나 밀리는 (말랑한)패드를 예로 들 수 있다.

한편, 상기 구성들이 결합한 입력장치를 효과적으로 사용하기 위하여 적용기기의 사용목적에 맞는 입력변환데이터를 갖춘 입력프로그램이 필요하며 위에서 언급된 모든 개별구성요소들은 각각의 개별구성으로는 현재의 기술수준에서 모두 충분히 획득 가능하다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자장치용 단말기의 케이스 일측에 소정의 입력영역을 형성하여 마련된 감지유닛 - 상기 감지유닛은, 상기 입력영역 내의 기준위치에 얹혀진 손가락이 상기 기준위치를 중심으로 방사상으로 이격배치된 복수의 제1지시위치들 중 어느 하나로 수평가압하는 제1방향입력과, 상기 기준위치를 중심으로 방사상으로 이격배치된 복수의 제2지시위치들 중 어느 하나로 수직가압하는 제2방향입력과, 상기 기준위치를 중심으로 방사상으로 이격배치된 복수의 제3지시위치들 중 어느 하나로 기울임가압하는 제3방향입력과, 상기 기준위치를 중심으로 방사상으로 이격배치된 복수의 제4지시위치들 중 어느 하나로 기울임입력하는 제4방향입력이 각각 독립적으로 수행됨-; 상기 제1방향입력을 감지하는 제1감지부; 상기 제2방향입력을 감지하는 제1감지부; 상기 제3방향입력을 감지하는 제1감지부; 상기 제4방향입력을 감지하는 제2감지부; 및 상기 손가락의 입력이 감지된 상기 제1지시위치에 할당된 제1데이터, 상기 제2방향입력이 감지된 상기 제2지시위치에 할당된 제2데이터, 상기 제3방향입력이 감지된 상기 제3지시위치에 할당된 제3데이터, 또는 상기 제4방향입력이 감지된 상기 제4지시위치에 할당된 제4데이터를 메모리부로부터 추출하여 실행하는 제어부;를 포함하여 이루어질 수 있다.

이때 제1 내지 제4지시위치는 기준위치를 중심으로 하여 서로 동일한 위치에 형성될 수도 있으나, 서로 다른 위치에 배치될 수도 있다. 또한 기준위치로부터의 방향은 동일하더라고 기준위치로부터의 거리가 상이하게 마련될 수도 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4방향입력 중 2이상을 조합하여 데이터를 입력할 수도 있다.

아울러, 상기 방향입력 중 어느 하나가 수행된 상태에서 다른 하나의 입력이 복수의 지시위치 중 어느 지시위치로 수행이 가능하여 상기 각각의 방향입력으로 할당된 각각의 데이터가 함께 입력가능하다.

한편, 본 발명에서 사용되는 용어를 정의하면 다음과 같다.

1) 입력영역

'입력영역'이란 터치패널, 터치패드, 터치스크린, 압력센서, 촉각센서, 광센서 등 손가락 또는 손가락에 접촉된 물체의 가압 또는 미세한 이동을 감지할 수 있는 입력영역(감지영역)을 의미한다.

2) 수평가압입력

'수평가압입력'이란 기준위치에서 방사상 다수의 방향으로 수평가압을 수행하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미한다. 이때 기준위치는, 상기 기준위치에서 방사상 이격 배치되는 제1지시위치로 변경될 수 있고, 이 경우는, 상기 '수평가압입력'은 상기 제1지시위치에서 방사상 다수의 방향으로 수평가압을 수행하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미하도록 사용될 수 있다.

3) 수직가압입력

'수직가압입력'이란 기준위치에서 방사상 다수의 방향으로 수직가압을 수행하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미한다. 이때 기준위치는, 상기 기준위치에서 방사상 이격 배치되는 제1지시위치로 변경될 수 있고, 이 경우는, 상기 '수직가압입력'은 상기 제1지시위치에서 방사상 다수의 방향으로 수직가압을 수행하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미하도록 사용될 수 있다.

이러한 수직가압입력은 손가락이 입력영역에 접촉을 유지한 상태에서 상기 접촉된 손가락의 가장자리부분에 압력을 수직으로 가하여 상기 접촉면적을 기준으로 소정방향으로 수직가압을 행하는 동작을 의미(입력영역에 접촉되어진 손가락의 접촉부분 중 가장자리를 방사상 복수의 방향 중 어느 한 방향으로 수직가압하는 것)한다. 이 경우 손가락의 일부분이 입력영역에서 떨어져 접촉면적이 변화될 수 있으나 의도적으로 손가락의 일부분을 들어 손가락전체를 입력방향으로 기울이는 동작보다는 미미하다.

이 경우, 접촉면적을 기준으로 하여 누름이 감지되는 방향을 파악할 수 있다.

그리고 접촉과 누름의 구분은 미리 설정된 소정의 누름감지값을 기준으로 판단하는데, 손가락이 입력영역에 접촉된 것 이상으로 판단할 수 있는 소정 값 이상의 누름감지값이 발생되거나 접촉감지부외에 누름감지부가 더 마련되어 상기 누름감지부에서 소정값 이상의 누름감지값이 발생되면, 이를 누름가압으로 판단할 수도 있다.

4) 기울임가압입력

'기울임가압입력'이란 기준위치에서 방사상 다수의 방향을 향해 하향 대각방향으로 가압하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미한다. 이때 상기 '기울임가압입력'은 하향대각방향이 아닌, 상향대각방향 또는 수직가압과 수평가압이 설정된 시간 내에 이루어지는 입력 형태도 포함한다.

이 경우 기울임가압입력은 상기 수평가압과 수직가압이 소정의 감지값 이상 또는 소정 비율의 감지값으로 함께 발생되면 이를 기울임가압으로 파악하거나 또는 기울임감지부가 더 마련되어 기울임가압을 감지할 수도 있다.

5) 기울임입력

'기울임입력'이란 손가락이 입력되는 방향으로 기울여지는 즉, 입력반대방향의 손가락 접촉부분이 입력영역에서 떨어지면서 입력방향으로 손가락 전체가 기울어지는 기울임을 수행하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미한다. 이 경우 손가락이 기울여지며 최초의 손가락 접촉면적이 변화되는 형태에 따라 입력방향을 파악할 수 있다(손가락을 소정방향으로 기울이면 입력반대방향의 접촉면적이 상실되며 입력방향의 접촉면적이 증가된다.). 또는 손가락을 기울여 접촉면적이 상실된 후 소정방향에서 수직(또는 대각)가압이 감지될 시 상실된 이전의 접촉면적위치에 근거하여 기울임입력을 파악할 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법은 기준위치와 지시위치 중 하나 이상의 입력동작을 이용하여 협소한 면적 내에서도 많은 양의 데이터를 입력할 수 있으며, 연속된 입력동작으로 반복동작이 불필요하게 되어 사용자의 부주의에 의한 오작동을 방지할 수 있게 됨으로써 정확한 데이터의 입력이 가능하게 하는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 데이터입력장치 및 이를 이용한 입력변환방법은, 간단한 구성과 사용방법으로 인해 데이터 입력의 편리함을 제공할 수 있으며 다양한 정보기기에 적용가능하여 상기 정보기기의 경량화 및 소형화를 이룰 수 있게 하는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 사용자는 이동, 가압, 기울임 등과 같이 손가락과 같은 신체가동부위를 사용한 복잡한 연속 동작을 다량의 데이터로 변환하여 쉽게 중앙처리장치에 전달할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따르면, 제한된 동시 입력수 만을 갖추고 있던 대부분의 소형 전자기기의 입력장치를 쉽게 대체할 수 있으므로 컴퓨터를 기반으로 작동되는 종래 소형 전자기기의 입력장치가 갖고 있는 반복입력, 재입력 및 추가입력과 같은 원초적인 시간지연요인 및 불편요인을 획기적으로 절감할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

<제1실시예>

본 발명의 제1실시예에 따른 손가락의 동작감지를 이용한 데이터입력장치(1)는, 전자장치용 단말기(100)의 케이스(110) 일측에 소정의 입력영역을 형성하며 마련되는 감지유닛(30)과, 제어부를 포함한다.

감지유닛(30)은 상기 입력영역 내의 기준위치(S)에 얹혀진 손가락의 소정 방사방향으로의 수평가압을 감지하여 제1방향입력신호를 발생하고, 기준위치(S)에 손가락이 얹혀진 상태에서 소정 방향으로 기울이는 수직가압을 감지하여 제2방향입력신호를 발생한다. 또한 감지유닛은 입력영역 내에서 기준위치를 중심으로 소정 방사방향 중 하나로의 기울임가압을 감지하여 제3방향입력신호를 발생하고, 기준위치 를 중심으로 소정 방사방향 중 하나로의 기울임을 감지하여 제4방향입력신호를 발생한다.

이때 상기 감지유닛은 상기 제1 내지 제4방향입력신호 중 하나 이상의 신호만을 감지할 수 있도록 마련될 수도 있다. 즉, 제1방향입력신호를 '1'이라 하고, 제2방향입력신호를 '2'라 하며, 제3방향입력신호를 '3'이라 하고, 제4방향입력신호를 '4'라고 할 때, 감지유닛은, 2가지('1, 2', '1, 3', '1, 4', '2, 3', '2, 4', '3, 4'), 3가지('1, 2, 3', '1, 3, 4', '2, 3, 4'), 또는 4가지(1, 2, 3, 4)의 입력신호를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 이는 감지유닛에서 입력할 데이터의 개수와 감지유닛의 제작용이성 등에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 2가지의 신호만으로 입력하고자 하는 데이터를 모두 할당할 수 있다면 감지유닛은 제1방향입력신호와 제2방향입력신호를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 물론, 상기에서 언급된 2가지 입력신호의 나열들 중 다른 신호들을 감지할 수 있도록 감지유닛이 구성될 수 있음은 당연하다.

그리고 상기 제1 내지 제4방향입력신호 중 2이상을 조합하여 각 입력신호에 할당된 데이터와는 다른 새로운 데이터가 입력되도록 설정할 수도 있다. 또한 제1 내지 제4방향입력신호 중 2이상의 입력신호가 연속하여 입력되는 경우에는, 각각의 입력신호에 할당된 각각의 데이터가 함께 입력되도록 할 수도 있다.

여기서, 기준위치(S)는 입력영역 내에 정해져 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 이때 기준위치(S)가 정해져 있지 않은 경우에는, 입력영역에 손가락이나 손가락에 접촉한 물체를 접촉했을 때, 그 접촉이 이루어진 접촉면적을 파악하여 상기 접촉면적의 중심을 기준위치로 정할 수 있다.

그리고 상기 제1방향입력신호는 제어부에서 수평가압입력으로 파악되고, 제2방향입력신호는 수직가압입력으로, 제3방향입력신호는 기울임가압입력으로, 또한 제3방향입력신호는 기울임입력으로 파악된다.

또한 상기 '수평가압입력'이란 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 손가락이 최초의 접촉지점에서 실제 공간상의 이동은 하지 않지만, 수평방향(엄밀한 수평이 아닌, 수평에 근접한 모든 방향을 포함한다)으로의 가압에 의해 상기 제1방향입력신호를 발생시키는 것을 말한다.

즉, 도 2를 참조하면, 수평가압입력(PM)은 기준위치(S)에 손가락(도면에서 빗금친 영역은 손가락의 접촉면을 나타낸다)을 얹은 상태에서 소정의 수평가압방향으로 감지유닛(30)을 가압하는 것으로, 손가락을 감지유닛(30)의 상면을 스치거나 또는 이와 유사한 동작을 통하여 입력되는 것이 아닌 손가락과 감지유닛(30)의 접촉점을 그대로 유지하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 수평가압방향은 필요에 따라 다양한 개수로 마련될 수 있는데, 예를 들어, 문자나 특정 데이터를 입력하고자 할 때에는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정 개수로 제한되어 마련될 수 있으며, 마우스나 조이스틱 기능을 수행할 때에는 모든 방사방향에 대하여 마련될 수 있다.

한편, 상기 '수직가압입력'이란 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 기준위치(S)에 손가락이 얹혀진 상태, 즉, 손가락이 최초의 접촉지점에서 얹혀진 상태에서 소정방향으로의 수직방향 가압에 의해 상기 제2방향입력신호를 발생시키는 것을 말한다.

다시 말해, 수직가압입력(PP)은 도 2에 도시된 바와 같이, 손가락의 접촉면(빗금친 영역)의 주위로 소정의 수직가압위치가 마련되어, 수직가압위치로 손가락을 수직가압함으로써 수행되는 것이다.

따라서, 기준위치를 중심으로 방사상 복수의 방향 중 소정방향으로 수직가압감지값이 발생되면 해당 방향의 수직가압데이터가 입력된다.

수직가압위치의 개수에 대하여는 제한이 없으나, 기준위치(S)와 수직가압위치는 손가락의 기울임에 의해 선택이 가능하도록 기준위치(S)와 인접하게 마련되어야 한다.

또한, '기울임가압입력'은 기준위치에서 방사상 다수의 방향을 향해 하향 대각방향으로 가압하여 제3방향입력신호를 발생함으로써 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미한다. 이러한 기울임가압입력은, 상기 수평가압과 수직가압이 소정의 감지값 이상 또는 소정 비율의 감지값으로 함께 발생되면 이를 기울임가압으로 파악하거나 또는 기울임감지부가 더 마련되어 감지될 수도 있다.

상기 기울임가압입력은 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 입력영역에 대해 손가락을 기울인 상태로 가압함으로써 처리될 수 있다.

이때 상기 수직가압입력과 기울임가압입력은 가압의 각도로 구분될 수 있다. 이에 따라 서로 동일한 감지부에서 서로 다른 각도에 해당하는 다른 감지값이 발생되어 이로써 수직가압입력과 기울임가압입력을 구분하거나, 또는 기울임가압과 수직가압에 해당하는 감지부가 각각 마련되고 소정 가압입력시에 해당 가압입력에 해 당하는 감지부에서 소정의 감지값 이상이 발생되거나, 보다 큰 감지값이 발생된 감지부를 통해 구분할 수 있다.

한편, 기울임입력은 손가락이 입력되는 방향으로 기울여지는 즉, 입력반대방향의 손가락 접촉부분이 입력영역에서 떨어지면서 입력방향으로 손가락 전체가 기울어지는 기울임을 수행함으로써 제4방향입력신호를 발생하여 그에 할당된 데이터를 입력하는 것을 의미한다. 이 경우 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 손가락이 기울여지며 최초의 손가락 접촉면적이 변화되는 형태에 따라 입력방향을 파악할 수 있다.(손가락을 소정방향으로 기울이면 입력반대방향의 접촉면적이 상실되며 입력방향의 접촉면적이 증가된다.) 또는 손가락을 기울여 접촉면적이 상실된 후 소정방향에서 수직(또는 대각)가압이 감지될 시 상실된 이전의 접촉면적위치에 근거하여 기울임입력을 파악할 수도 있다.

이 경우 각 입력에 관한 입력방향의 파악 방법은 다음과 같다.

수평가압입력은 상기 수평가압입력의 입력방향을 파악할 수 있도록 입력영역의 2이상의 소정방향에 감지부가 위치할 수 있고, 상기 감지부의 감지값에 근거하여 수평가압의 입력방향을 파악할 수 있다.

또는 상기 수평가압을 감지하는 감지부가 통상 촉각센서에 활용되는 힘센서와 같이 수평가압방향을 자체적으로 감지할 수 있는 감지부일 경우 수평가압입력이 수행될 시 감지값이 발생된 1개 또는 다수개의 수평가압감지부의 감지값에 근거하여 수평가압입력방향을 파악할 수도 있다.

기준위치가 정해져 있던 정해져 있지 않던 관계없이 상기와 같은 처리로 입 력방향을 파악할 수 있다.

기울임가압입력 역시 상기 수평가압입력에서 전술한 바와 동일하다.

수직가압입력은 기준위치가 정해져 있는 경우 감지부는 상기 기준위치를 중심으로 복수의 방향에 수직가압 감지부가 위치할 수 있다. 기준위치가 정해져 있지 않은 경우에는 접촉면적을 기준으로 하여 수직가압입력방향을 파악할 수 있다. 따라서, 사용자는 입력영역의 어느 위치에서나 손가락을 수직가압하여 수직가압입력을 수행할 수 있다.

기울임입력은 손가락의 기울임에 따른 최초접촉면적의 변화에 따라 입력방향을 파악할 수 있다. 따라서, 기울임입력은 기준위치가 정해져 있던 정해져 있지 않던 관계없이 기울임입력방향을 파악할 수 있다.

상기 전술한 각 방향입력방식에 대한 감지부 형태 및 신호처리방식은 일예일 뿐으로서 본 발명의 손가락의 동작형태에 따른 제1 내지 제4방향입력, 즉, 수평가압입력, 수직가압입력, 기울임가압입력 및 기울임입력을 감지하기 위한 방법은 보다 다양할 것이다. 따라서, 본 발명 데이터 입력장치의 동일 분야에 종사하고 있는 당업자가 본 발명에서 제시하지 않은 감지부 형태 및 신호처리방식을 사용하더라도 결과적으로 같은 본 발명의 방향입력 메카니즘과 동일한 방향입력결과를 도출하기 위하여 용이하게 따라할 수 있는 것이라면 이 역시 본 발명의 범주내에 속한다고 보아야 할 것이다.

그리고 이상과 같은 수평가압입력, 수직가압입력, 기울임가압입력 및 기울임입력은 각각 수행되어 소정 방향에 대한 각 입력에 할당된 데이터가 입력될 수도 있지만, 상기 각 입력이 연속으로 수행되어 각 입력에 할당된 데이터가 연속적으로 처리되도록 할 수도 있다.

이때 연속입력에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 손가락을 소정의 방향으로 수평가압입력하면 손가락의 살이 밀려 손가락의 위치도 변하게 된다. 입력영역이 유연한 탄성체로 마련될 경우 상기 입력영역에 의해 밀림현상은 보다 쉽게 발생될 수 있다. 따라서 손가락과 입력영역은 서로 접촉된 상태를 유지하고 있더라도 손가락의 위치는 입력영역상에서 공간상 이동을 하게 되므로, 소정의 방향으로 수평가압을 행한 상태에서 수직가압을 행하게 되면, 소정 방향에 대한 수평가압괴 소정 방향에 대한 수직가압이 연속하여 입력된다. 예를 들어, 12시 방향으로 수평가압을 행한 상태에서 3시 방향으로 수직가압을 행하게 되면, 상기 수직가압의 3시 지점은, 최초 기준위치에서 바로 수직가압을 행할 때와는 다른 위치가 된다. 즉, 수평가압을 행한 거리만큼 위치가 변경된다.

그런데 본 발명에서는 이러한 경우에도, 즉 전입력을 수행한 상태에서 후입력을 연속하여 수행하게 될 때에도 후입력을 인정하여 2이상의 입력을 함께 수행할 수 있게 한다. 따라서 소정의 방향으로 수평가압입력을 행한 상태에서도 방사상 임의의 방향으로라도 수직가압입력, 기울임가압입력 또는 기울임입력을 수행할 수 있게 된다.

상기와 같은 연속입력은, 수평가압입력, 수직가압입력, 기울임가압입력 및 기울임입력을 소정 방향으로 수행할 때, 입력방향을 구분짓는 기준위치를 손가락과 입력영역의 접촉면적을 기준으로 하거나, 선입력의 입력위치를 후입력의 기준위치 로 삼거나, 또는 후입력의 복수의 지시위치들이 선입력의 입력위치를 따라가게 하는 등의 신호처리로서 가능하며, 이외에도 다양한 방법으로 구현될 수 있다.

예를 들면, 수평가압입력이 종료된 지점을 기준위치로 하여 후입력을 위한 지시위치가 결정되게 할 수 있다.

이를 도 46을 통해 보다 구체적으로 설명한다. 여기서 도 46에서 기준위치(S)와 기준위치 주변의 지시위치(P)는 감지유닛(30)에 가상으로 표시된 것이다.

먼저 최초 감지유닛(30)에 손가락을 접촉하면 접촉면적의 중심을 기준위치(S)로 하고 기준위치 주변에 지시위치(P)가 생성된다(①). 이때 3시 방향으로 수평가압입력을 수행하면 상기 수평가압입력에 할당된 데이터가 입력된다(②). 그리고 3시 방향으로 손가락이 이동하였으므로 이동한 상태에서 손가락이 접촉한 지점을 기준으로 다시 기준위치(S) 및 지시위치(P)가 생성된다.

이때 12시 방향으로 수직가압입력을 수행하여 이에 할당된 데이터를 연속 입력할 수 있다(③).

한편, 감지유닛(30)은 다양한 형상으로 마련될 수 있으며, 예를 들어 도 1의 케이스(110)의 우측에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원형형상을 가질 수도 있고, 케이스(110)의 좌측에 도시된 바와 같이, 4각형 형상을 가질 수도 있다. 물론, 입력영역의 면적 또한 필요에 따라 다양하게 마련될 수 있다.

감지유닛(30)은 손가락에 의해 기준위치(S)가 가압되는 것을 감지하는 중앙입력신호를 추가적으로 발생시킬 수 있다.

상기 중앙입력신호는 기준위치(S)의 수직가압에 의해 발생되는 것으로 상기 제어부에서는 중앙입력신호가 수신되는 경우 이를 중앙입력으로 처리하여 이에 대응하는 문자, 숫자, 데이터 또는 기능명령을 상기 메모리부로부터 추출하여 입력할 수 있다.

한편, 감지유닛(30)은 기준위치(S)에 손가락이 얹힘을 감지하는 중앙감지신호를 더 발생할 수 있다.

상기 중앙감지신호는 손가락이 기준위치(S)에 접촉되었는지 여부를 판단하기 위한 것으로서, 기준위치(S)를 가압하여 기준위치(S)에 할당된 데이터를 입력하기 위한 중앙입력신호와는 구별된다.

즉, 손가락을 통해 수직가압입력(PP)을 수행하는 경우, 손가락을 기준위치(S)에 얹고 수행할 수도 있고, 손가락을 기준위치(S)에서 이격시킨 채로 수직가압위치를 직접 가압하여 수행할 수도 있는 바, 상기 중앙감지신호를 통하여 전술한 2가지 입력동작을 구분할 수 있게 된다.

따라서, 제어부는 상기 중앙감지신호와 제2방향입력신호가 동시에 발생되면(즉, 손가락을 기준위치(S)에 얹고 수직가압을 수행하는 경우) 제1데이터를 입력하고, 상기 제2방향입력신호만 발생되면(즉, 손가락을 기준위치(S)로부터 이격시킨 채로 수직가압을 수행하는 경우)에는 제2데이터를 입력한다.

이 때, 디스플레이부(123) 또는 감지유닛(30) 중 어느 하나에는 상기 각 수평가압방향 및 수직가압위치에 할당된 데이터가 표시되는 자판표시부(81)가 마련될 수 있는 데, 상기 중앙감지기능이 마련되는 경우에는 중앙감지신호가 발생된 경우와 그렇지 않은 경우 상기 수직가압위치에 할당된 데이터가 변환되어 표시되도록 할 수 있다.

감지유닛(30)은 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 손가락의 가압에 의한 탄성변형이 가능한 압전감지패널(40)로 마련될 수 있다.

압전감지패널(40)은 외력이 가해지면 외력의 크기에 따라 출력되는 전류값 또는 전압값의 변화하는 것으로, 예를 들면 피에조센서(Piezo)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 수축과 이완이 가능하여 이완시 (-)값이 발생하고 수축시 (+)값이 발생하는 등 가압에 의해 이완 또는 수축이 발생했을 때 전류값이 변화되는 센서들을 사용하여 구현하는 것도 가능하다. 또한 본 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려져 있는 수직력과 수평력을 감지할 수 있는 힘센서가 사용될 수도 있다.

상기 수축과 이완으로 전류값이 변화되는 센서로 압전감지패널(40)을 구현하였을 경우는, 수축과 이완에 따른 전류값의 변화를 감지하여 전류값이 발생한 위치와 전류값의 변화형태를 통해 해당 위치에서 수직가압입력(PP), 수평가압입력(PM) 또는 기울임가압입력(PS)이 수행된 것으로 판단한다.

즉, 도 14의 (a)에 도시된 압전감지패널(40)에 대해 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이 수직가압을 하면, 해당 수직가압위치에서는 전류값의 변화가 발생한다. 이때 도 14의 (b)에서는 수직가압에 의해 수축하였으므로, (+)값이 발생하고 이러한 경우에 상기 수직가압위치에서 수직가압입력(PP)이 수행된 것으로 판단한다.

또한 수평가압을 하면, 상기 압전감지패널(40)은 도 14의 (c)에 도시된 바와 같이 변형된다. 이때 상기 압전감지패널(40)의 우측은 수축되면서 (+)값이 발생하 고 좌측은 이완되면서 (-)값이 발생한다. 따라서 이러한 경우 (+)의 전류값이 발생한 지점으로의 수평가압입력(PM)이 수행된 것으로 판단한다.

또는, 기울임가압을 하면, 상기 압전감지패널(40)은 도 14의 (d)에 도시된 바와 같이 기울어지면서, 우측은 함몰되면서 수축되어 (+)값이 발생하고 좌측은 기울어지면서 이완되어 (-)값이 발생한다. 따라서 이러한 경우 (+)의 전류값이 발생한 지점으로의 기울임가압입력(PS)이 수행된 것으로 판단한다.

그리고 감지유닛(30)이 압전감지패널(40)로 마련되는 경우, 제어부는 예를 들어, 수평가압방향 또는 수직가압위치는 출력값의 변화가 발생된 압전감지패널(40)의 위치로부터 판단하고, 수평가압 또는 수직가압의 여부는 출력값의 변화정도에 따라 판단할 수 있다.

예를 들어, 압전감지패널(40)에서 감지된 가압력이 설정값의 1 내지 3배 미만이면 손가락의 얹음으로 판단하고, 가압력이 설정값의 3 초과 7배 미만이면 상기 수평가압입력(PS)으로 판단하며, 가압력이 설정값의 7배 초과이면 상기 수직가압입력(PP)으로 판단할 수 있다.

다시 말해, 가압력이 설정된 압력 이하로 가해지는 입력은 수평가압으로 판단하고, 가압력이 설정된 압력을 초과하여 가해지면 이를 수직가압으로 판단할 수도 있다. 즉, 수평가압과 수직가압에 의해 감지되는 압력값의 차이로 구분하는 것으로, 수평가압에서의 수직방향으로의 가압력은 수직가압에서의 수직방향으로의 가압력보다 작으므로 이를 이용하는 것이다.

여기서, 상기 설정값의 배수는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론 이다.

또는, 기준위치(S)를 중심으로 가압력이 발생한 상대위치로부터 수평가압 또는 수직가압의 여부 및 수평가압방향 및 수직가압위치를 동시에 판단할 수도 있다.

예를 들어, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 제어부는 손가락의 접촉이 기준위치(S)에 감지된 상태에서 각 방사방향으로 가압력이 감지되는 경우, 이를 수평가압입력(PS)으로 판단하고, 손가락의 접촉이 기준위치(S)에서 감지되지 않은 채로 각 방사방향으로 가압력이 감지되면 이를 수직가압입력(PP)으로 판단할 수도 있다.

여기서, 상기 제1방향입력신호, 제2방향입력신호 또는 중앙입력신호 중 하나 이상은 가압력의 세기에 따라 2단 이상의 다단신호로 구분되어 발생될 수 있다.

즉, 감지유닛(30)에서 발생된 각 신호값의 출력범위를 더 세분화함으로써, 동일한 제1방향입력신호를 수신하는 경우에는 출력값의 크기에 따라 2단이상의 다단신호로 구분하여 입력하는 것이다.

따라서, 각 수평가압방향 또는 수직가압위치에 할당된 데이터의 수를 다단입력의 수만큼 증가시킬 수 있으므로 입력용량을 극대화할 수 있다.

한편, 감지유닛(30)은 도 9에 도시된 바와 같이, 기준위치(S)로부터 소정 간격으로 이격된 링 형상의 회전감지부(85)를 더 포함하여 후술할 3차원 물체의 조작시 상기 물체가 기준위치(S)를 중심으로 2차원 평면 상에서 회전이동하도록 할 수 있다.

제어부(미도시)는 상기 제1방향입력신호 및 제2방향입력신호로부터 손가락의 수평가압방향 또는 수직가압위치를 판단하여 해당 방사방향 및 누름위치에 할당된 데이터를 메모리부(미도시)로부터 추출하여 입력한다.

상기 수평가압 또는 수직가압에 의해서 입력되는 데이터는 다양한 종류로 마련될 수 있다.

예를 들어, 각 수평가압방향 및 수직가압위치에 한글문자, 영어문자, 숫자, 기호 등의 문자가 할당하여, 상기 제어부에서 상기 제1방향입력신호 또는 제2방향입력신호가 수신되는 경우, 이에 대응하는 각 수평가압방향 또는 수직가압위치에 할당된 문자를 메모리부로부터 추출하여 입력할 수 있다.

이 경우, 각 문자는 필요에 따라 다양하게 배열할 수 있으며, 예를 들어, 수평가압에 의해서는 자음문자를 입력하고, 수직가압에 의해서는 모음문자를 입력할 수도 있고, 수평가압에 의해서는 한글문자를, 수직가압에 의해서는 숫자, 기호 등을 입력할 수도 있다.

또한 수평가압입력과 수직가압입력을 연속적으로 수행함에 의해 수평가압에 할당된 제1문자와 수직가압에 할당된 제2문자를 거의 동시에 입력가능하다. 보다 상세히 설명하면, 기준위치를 중심으로 방사상 다수의 수평가압방향 중 어느 하나의 방향으로 수평가압을 수행한 상태에서 상기 기준위치를 중심으로 방사상 다수의 수직가압위치들 중 어느 하나의 방향으로 수직가압 입력을 수행할 수 있다. 즉, 수평가압과 수직가압 중 어느 하나의 입력을 복수의 방향 중 어느 한 방향으로 수행한 상태에서 다른 하나의 입력을 복수의 방향 중 어느 한 방향으로 수행할 수 있어 상기 수평가압과 수직가압에 따른 제1문자와 제2문자를 연속하여 함께 입력할 수 있어 매우 빠른 입력이 가능하게 된다.

이상과 같은 수평가압과 수직가압을 함께 수행함에 따라, 마우스 또는 조이스틱 모드로 변환되는 경우, 상기 수평가압에 의해서는 마우스 포인터의 이동 또는 조이스틱의 게임캐릭터 이동 기능을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 마우스의 좌우버튼을 수행하여 드래그나 파일끌어오기 등을 수행하거나, 또는 게임시에는 수평가압으로 캐릭터를 이동시키며 수직가압으로 공격명령을 수행할 수 있다. 즉, 게임에서도 역시 2이상의 방향입력을 함께 수행하여 캐릭터를 이동시키며 각종 명령키로 이용되는 등 조이스틱의 게임 캐릭터 조작 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 캐릭터를 달리게 하면서 시선바꾸기, 총쏘며 달리기 등을 할 수 있다.

또는, 컴퓨터 상에서 구현되는 3차원의 물체의 그래픽 작업모드에서는, 상기 수평가압에 의해서는 상기 물체의 이동을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 수직가압 방향으로 상기 물체를 회전하는 기능을 수행할 수도 있다.

여기서, 상기 물체의 회전이란, 물체가 3차원 좌표상의 소정 위치에 고정된 채로 이동은 하지 않으면서 자체 회전하는 것을 의미하는 것으로, 회전감지부(85)에 의한 2차원 평면상에서의 회전이동과는 구별된다.

한편, 본 발명의 입력장치는 수평가압과 수직가압의 조합입력으로 상기 수평가압과 수직가압에 할당된 문자가 아닌 제3문자를 입력할 수도 있다. 예를 들면, 12시 방향에 대한 수평가압입력(PM ₁ )에 의해 'ㄱ'이 입력되고, 12시방향에 대한 수직가압입력(PP ₁ )에 의해 'ㅏ'가 입력되는 경우에, 12시방향에 대한 수평가압과 수직가압의 조합입력에 의해 'ㄱ'이나 'ㅏ'가 아닌, '@'라는 기호가 입력되도록 할 수 도 있다. 즉, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이 1시방향에 대한 수평가압입력(PM ₁ )을 한 상태에서 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 1시방향에 대한 수직가압입력(PP ₁ )을 연속하여 입력함으로써 개별적인 수평가압입력과 수직가압입력과는 다른 문자가 입력되도록 할 수도 있다. 물론 수직가압입력을 먼저 한 상태에서 수평가압입력을 하는 경우도 가능하고, 이러한 경우에는 수평가압입력과 수직가압입력을 연속하여 입력하는 경우와 다른 문자가 입력되도록 할 수도 있다.

이러한 조합입력과 개별입력(수평가압입력 또는 수직가압입력)의 구별은, 수평가압을 한 상태에서 소정의 시간값 이내에 수직가압이 감지된 경우(또는 그 반대의 경우)에 조합입력으로 판단되도록 하거나, 수평가압이나 수직가압에서 눌려지는 압력값을 기준으로 하여 조합입력 여부가 판단되도록 하는 등의 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.

또한 수평가압에 대응하는 이동부와, 수직가압에 대응하는 누름부를 분리하여 구성함으로써 수평가압과 수직가압을 연속하여 입력하거나 조합에 의해 입력하는 것이 가능하도록 할 수도 있다.

아울러, 본 발명의 입력장치는 한 벌로 구성될 수도 있으나, 양 벌로 마련될 수도 있다. 그리고 수평가압과 수직가압 각각이 다단 입력이 가능하도록 마련될 수도 있다. 또한 중앙감지신호를 사용하여 중앙감지신호가 입력된 상태에서 수평가압 또는 수직가압을 한 경우와, 중앙감지신호가 입력되지 않은 상태에서 수평가압 또는 수직가압을 한 경우를 구별하여 입력 처리되도록 할 수도 있다.

그리고 이러한 양벌, 다단, 중앙감지신호를 이용하는 등의 방법으로 본 발명에 따른 입력장치에 입력 가능한 문자의 수를 의도하는 수만큼 증가시킬 수 있다. 따라서 한글, 알파벳, 히라가나 중 하나를 모두 배치한 상태에서 숫자나 기호 등도 추가적으로 할당하여 신속한 입력이 가능하도록 할 수 있다.

한편, 기준위치(S)는 입력영역의 일측에 고정될 수도 있으나, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 감지유닛(30)에 얹혀진 손가락의 접촉위치에 따라 이동가능하게 마련될 수 있다. 이 경우 수직가압위치는 역시 기준위치(S)를 따라 이동될 수 있다.

즉, 압전감지패널(40)에 접촉된 손가락이 이동되어 기준위치(S)가 S1 에서 S2로 변경되더라도, 수직가압위치가 기준위치(S)를 따라 이동되므로, 수직가압을 위해 원래의 기준위치(S1)로 복귀할 필요없이 이동된 기준위치(S2)에서 바로 수직가압을 수행할 수 있다.

이 경우, 마우스나 조이스틱 모드에서는, 손가락의 접촉점 이동에 의해서는 마우스 포인터의 이동 또는 조이스틱의 게임 캐릭터의 이동을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 마우스의 좌우버튼 또는 조이스틱의 게임 캐릭터 조작기능을 수행할 수 있다.

마찬가지로, 3차원 물체의 그래픽 작업에 있어서는, 손가락의 접촉점의 이동에 의해서는 상기 물체의 이동을 수행하고, 상기 수직가압에 의해서는 수직가압 방향으로 상기 물체를 회전하는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 전술한 감지유닛(30)을 통한 수평가압 및 수직가압은 통상의 터치스크 린 상에서도 구현될 수 있다.

한편, 손가락이 얹혀지는 감지유닛(30)의 상부에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 탄성재질의 커버부재(50)가 더 마련될 수 있다.

커버부재(50)는 감지유닛(30)을 감싸도록 마련되어, 감지유닛(30)의 마모, 손상 등을 방지하는 한편, 먼지나 물기 등의 유입을 방지하는 기능을 수행한다.

여기서, 커버부재(50)는 손가락과 감지유닛(30) 사이에 개재되는 것이나, 커버부재(50)에 의해 수평가압 또는 수직가압을 구분할 수 있는 것은 아니므로, 통상의 입력수단과 같은 역할을 수행하는 것은 아니다.

커버부재(50)는 감지유닛(30)에 밀착접착되어 서로 상대이동이 불가능하게 마련될 수도 있다.

커버부재(50)에는 수평가압시 손가락의 미끄럼을 방지하기 위한 미끄럼 방지수단(51)이 더 마련될 수 있다.

미끄럼 방지수단(51)은 다양하게 마련될 수 있으며, 예를 들어, 커버부재(50) 자체를 마찰력이 큰 고무등의 소재로 마련할 수도 있고, 커버부재(50)의 상단에 요철을 형성할 수도 있다.

한편, 커버부재(50)의 상부에는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 각 수평가압입력(PM)을 위한 수평가압방향 및 수직가압입력(PP)을 위한 수직가압위치를 표시하기 위한 표시수단(55)이 더 마련될 수 있다.

표시수단(55)은 수평가압방향 및 수직가압위치를 표시할 수도 있으며, 수평가압방향 또는 수직가압위치에 할당된 문자, 숫자 등의 데이터를 표시할 수도 있 다.

또한, 각 수직가압위치에는 상기 수직가압시 가압력을 집중하기 위한 가압돌기(53)가 더 마련될 수도 있는데, 가압돌기(53)는 수평가압입력(PM) 또는 수직가압입력(PP)시 가압력에 의한 탄성변형을 국소적 집중시켜 출력값의 변화가 커지게 함으로써 압전감지패널(40)에서 상기 수평가압입력(PM) 및 수직가압입력(PP)을 효과적으로 감지하도록 한다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 감지유닛(30)은 손가락의 접촉면의 형상에 대응하여 오목한 입력영역을 갖는 제1압전감지패널(41)을 포함한다.

도 3의 (a)를 참조하면, 제1압전감지패널(41)은 손가락의 접촉면의 중심에 위치한 기준위치(S)로부터 순차적으로 이격거리를 달리하여 방사상으로 복수의 수직가압위치 또는 수평가압방향이 배치되어 있다.

즉, 기준위치(S)가 있는 제1압전감지패널(41)의 중심부의 외곽에는 손가락의 수직가압입력(PP)을 감지하기 위한 수직가압위치가 배치되며, 수직가압위치의 외곽에는 수평가압입력(PM)을 감지하기 위한 수평가압방향이 배치된다.

즉, 제1압전감지패널(41)이 손가락의 접촉면 형상에 대응하여 오목하게 마련되므로, 손가락을 수평방향으로 가압하는 위치에 수평가압방향이 배치되고, 손가락 을 기울여 하방으로 가압하는 위치에 수직가압위치가 배치되는 것이다.

이 경우, 각 수직가압위치 사이, 각 수평가압방향 사이, 또는 상기 수직가압위치와 수평가압방향 사이는 변형방지홈(57)에 의해 분할 구획될 수 있다.

한편, 제1압전감지패널(41)의 평면형상에 대해서는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 마련될 수 있다.

한편, 제1압전감지패널(41; 41a,41b,41c)은 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 오목한 형상으로 마련된 케이스(110)에 각 수평가압방향 및 수직가압위치에 대응하여 분할되며 마련될 수도 있다.

여기서, 참조부호 41a는 수평가압입력(PM)을 감지하기 위한 제1압전감지패널(41)이고, 41b는 수직가압입력(PP)을, 41c는 기준위치(S)로의 중앙가압입력(PC)을 감지하기 위한 제1압전감지패널(41)이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 감지유닛(30)은 상기 수직가압을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제2압전감지패널(42)과, 제2압전감지패널(42)의 하부에 접촉되며 마련되어, 상기 수평가압시 접촉된 제2압전감지패널(42)의 밀림을 감지하여 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제3압전감지패널(43)을 포함할 수 있다.

즉, 수직가압입력(PP)은 상부에 위치한 제2압전감지패널(42)을 통해 감지되며, 수평가압입력(PM)은 손가락의 가압력에 의해 제2압전감지패널(42)과 접촉된 제3압전감지패널(43)에서의 밀림에 의해 감지되는 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 감지유닛(30)은 손가락과 접촉되며 상기 수직가압입력(PP)을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제4압전감지패널(44)과, 제4압전감지패널(44)로부터 하방을 향하여 돌출된 다수의 수직돌기(37)와, 각 수직돌기(37)를 중심으로 각 수평가압방향에 마련되어 수평가압입력(PM)시 수직돌기(37)와 접촉 또는 가압됨으로써 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제1이동감지부(31)를 포함할 수 있다.

제4압전감지패널(44)은 손가락이 얹혀지며, 수직가압입력(PP)을 감지하도록 마련된다.

수직돌기(37)는 제4압전감지패널(44)로부터 하방을 향하여 돌출되며, 수평가압입력(PM)시 가압력에 의해 제4압전감지패널(44)이 밀릴 때 따라서 수평방향으로 이동하며 제1이동감지부(31)에 접촉 또는 이를 가압하여 수평가압입력(PM)이 감지되도록 한다.

수직돌기(37) 및 제1이동감지부(31)는 기준위치(S)에만 마련될 수도 있으며, 입력영역 전체에 다수개가 분포될 수도 있다. 후자의 경우에는 기준위치(S)가 이동되는 경우에도 다양한 위치에서 수평가압입력(PM)을 수행할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 감지유닛(30)은 기준위치(S)에 관통공(38)이 형성되며 상기 수직가압입력(PP)을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제5압전감지패널(45)과, 관통공(38)에 삽입되며 손가락에 의해 각 방사방향으로 기울임이 가능하게 마련되어 상기 수평가압입력(PM)시 이에 대응하는 상기 제1방향입력신호를 발생 하는 제2이동감지부(32)를 포함한다.

제2이동감지부(32)에서 수평가압입력(PM)을 감지하는 방법에는 제한이 없으며, 예를 들어, 제2이동감지부(32)가 가압력에 의해 기울어지면서 하부 일측의 신장 또는 수축에 의해 수평가압방향을 감지할 수도 있고, 제2이동감지부(32)가 가압력에 의해 기울어지면서 제5압전감지패널(45)과 접촉 또는 이에 대한 밀착가압력을 감지할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도 7의 (a)를 참조하면, 감지유닛(30)은 제6압전감지부(46)와 제7압전감지부(47)를 포함한다.

제6압전감지부(46)는 도 7의 (b)에서와 같이, 기준위치(S)를 중심으로 이격거리를 달리하여 띠 형상으로 배치될 수 있으며, 상기 수직가압입력(PP)을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생한다.

제7압전감지부(47)는 각 제6압전감지부(46) 사이에 배치되되, 수직가압입력(PP)시 손가락에 의해 가압되지 않도록 제6압전감지부(46)보다 낮은 높이를 가지며, 상기 수평가압입력(PM)시 제6압전감지부(46)에 의해 수평가압방향으로 가압되어 상기 제1방향입력신호를 발생한다.

여기서, 제7압전감지부(47)의 높이는 다양하게 마련될 수 있으나, 수직가압입력(PP)에 의해 제6압전감지부(46)가 눌려지더라도 손가락 또는 커버부재(50)의 가압력이 전달되지 않는 높이 이하로 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 수평가압입력(PM)시에는 기준위치(S)에 위치한 제6압전감지부(46)에 의해 가압력이 제7압전감지부(47)에 전달되어 해당 수평가압방향으로의 제1방향입력신호가 발생하게 된다.

한편, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 제6압전감지부(46)와 제7압전감지부(47) 사이에는 전도성 탄성부재(65)가 개재될 수 있다.

이 경우, 각 압전감지부(46, 47)의 일단은 전도성 탄성부재(65)를 통하여 제어부에 전기적으로 연결되고, 타단은 회로기판(115) 상에 마련된 단자(61)를 통하여 제어부에 전기적으로 연결된다.

한편, 도 11은 전술한 도 5에 도시된 실시예와 도 7에 도시된 실시예가 조합된 구성으로서, 수직돌기 37a는 좌측방향으로의 수평가압입력(PM)시 제7압전감지부(47)를 가압하여 제1방향입력신호를 발생하고, 수직돌기 37b는 우측방향으로의 수평가압입력(PM)시 제7압전감지부(47b)를 가압하여 제1방향입력신호를 발생하며, 마찬가지로, 수직돌기 37c는 전방방향(지면을 뚫고 들어가는 방향)의 수평가압입력(PM)시, 수직돌기 37d는 후방방향(지면으로부터 올라오는 방향)의 수평가압입력(PM)시 각각 제1방향입력신호를 발생하게 된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 감지유닛(30)은 손가락과 접촉되며 상기 수직가압입력(PP)을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제8압전감지패널(48)과, 제8압전감지패널(48)의 외부에 마련되어 상기 수평가압입력(PM)시 제8압전감지패널(48)의 밀림에 의한 접촉을 감지하여 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제3이동감지부(33)를 포함한다.

여기서, 수직가압위치는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제3이동감지부(33)에 마련될 수도 있으나, 수평가압방향과 마찬가지로 제8압전감지패널(48)에 마련될 수도 있음은 물론이다.

한편, 가압돌기(53)는 수직가압입력(PP)의 경우에는 표시수단(55)과 일체로 마련될 수도 있고, 수평가압입력(PM)의 경우에는 제8압전감지패널(48)과 제3이동감지부(33) 사이에 마련될 수 있다.

한편, 도 8의 (c) 및 (d)는 제8압전감지패널(48)의 하부에 마련된 단자(61)의 형상을 나타낸다. 단자(61)는 다양한 종류로 마련될 수 있는 바, (c)에 도시된 바와 같이, 격자형의 매트릭스 형태로 마련되어 전류값 또는 전압값이 출력된 위치의 X 및 Y 좌표로부터 수평가압 또는 수직가압위치를 판단할 수도 있고, (d)에 도시된 바와 같이, 입력영역의 각 위치에 다수개 분포될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 단면도이다.

도면을 참조하면, 감지유닛(30)은 손가락과 접촉되며 상기 수직가압입력(PP)을 감지하여 상기 제2방향입력신호를 발생하는 제9압전감지패널(49)과, 제9압전감지패널(49)에 기준위치(S)를 중심으로 상기 각 방사방향에 대응하여 마련되어 상기 수평가압입력(PM)시 제9압전감지패널(49)의 밀림에 의한 접촉을 감지하여 상기 제1방향입력신호를 발생하는 제4이동감지부를 포함한다.

제4이동감지부(34)는 예를 들어, 제9압전감지패널(49)의 내부에 마련될 수 있으며, 수평가압입력(PM)시 제9압전감지패널(49)의 밀림에 의한 수평가압력을 감지한다.

제4이동감지부(34)는 다양한 수로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 각 수평가압방향 마다 마련될 수 있다.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지유닛(30)의 평면도이다.

도면을 참조하면, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 감지유닛(30)은 수직가압위치에서의 수직가압입력(PP)에 의해 제1방향입력신호를 발생하고, 수평가압위치에서의 수평가압입력(PM)에 의해 제2방향입력신호가 발생한다. 이때 수평가압입력(PM)은 감지유닛(30)의 탄성부재(65)가 가압력에 의해 변형되면서 상기 탄성부재(65)의 외부에 링형태로 마련되는 수평가압감지부(66)에 가압됨에 따라 이루어진다.

그리고 상기 탄성부재(65)는 수직가압입력(PP)을 감지하는 감지부(미도시) 상에 마련될 수도 있지만, 상기 탄성부재 자체가 수직가압입력(PP)을 감지하는 구조로 마련되는 것도 가능하다.

한편, 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 감지유닛(30)에는 탄성부재(65) 저면 또는 탄성부재(65) 내에 감지부(67)가 마련될 수도 있다. 이때 상기 감지유닛(30)에서는 수직가압위치에서의 수직가압입력(PP)에 의해 상기 탄성부재(65)가 변형되고, 이러한 변형을 상기 감지부(67)에서 감지함에 의해 수직가압입력(PP)이 수행된다.

또한 수평가압방향으로의 수평가압입력(PM)에 의해서도 상기 탄성부재(65)가 변형되므로, 이러한 변형을 상기 감지부(67)가 감지하여 수평가압입력(PM)이 수행된다.

<제2실시예>

본 발명의 제2실시예에 따른 데이터입력장치는, 전자장치용 단말기에서의 소정의 입력영역에 구비되는 것으로, 감지유닛(30)과 제어부(미도시)로 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 감지유닛(30)은 상기 입력영역에서 상기 입력영역에 대한 손가락의 접촉이나 가압에 의해 표시되는 기준위치(S)와, 상기 기준위치(S)를 중심으로 배치되어 표시되는 복수의 제1지시위치(P)에 대한 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)을 감지하여 상기 수평가압입력(PM)에 대응하는 제1방향입력신호와 상기 수직가압입력(PP)에 대응하는 제2방향입력신호를 발생한다.

이때 상기 기준위치(S)는 손가락의 접촉이나 가압에 의해 상기 입력영역에 표시되는 것으로 하였으나, 상기 입력영역상에 표시된 상태로 마련되어도 무방하다.

그리고 상기 감지유닛(30)으로는 터치패드나 터치스크린, 또는 압전감지패널과 같은 감지수단이 활용될 수 있다. 또한 상기 터치패드나 터치스크린이 접촉이나 수평가압만을 감지하는 경우에는 상기 터치패드나 터치스크린과 함께 상기 압전감지패널을 사용할 수도 있다.

이러한 감지유닛(30)에 대한 데이터의 입력은, 상기 감지유닛(30)에 손가락을 얹은 상태(도 16의 (a) 참조)에서 상기 제1지시위치(P) 중 하나에 대한 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)을 수행하는 전체입력모드(도 16의 (b) 참조)의 와, 각 제1지시위치(P) 중 하나에 대한 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)을 수행하 는 부분입력모드(도 16의 (c) 참조)를 구분하여 실행할 수 있다.

이때 상기 전체입력모드와 부분입력모드의 구분은, 상기 감지유닛(30)과의 접촉면적을 감지하여 상기 접촉면적이 소정면적 이상인지 여부에 따라 이루어질 수도 있다.

보다 상세히 설명하면, 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이 감지유닛(30)의 거의 전체에 걸쳐 손가락이 접촉되면 전체입력모드로 파악하고, 도 17의 (b)에 도시된 바와 같이 일부에만 손가락이 접촉되면 부분입력모드로 파악할 수 있다. 이때 전체입력모드와 부분입력모드를 구분하는 접촉면적의 한계는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 감지유닛(30)의 크기와 상기 감지유닛(30)에 배치된 제1지시위치(P)의 개수 등에 따라 상기 접촉면적의 한계는 정해질 수 있다. 예를 들면, 감지유닛(30)에 대한 손가락의 접촉면적이 30% 이상인지 여부에 따라 전체입력모드와 부분입력모드를 구분할 수도 있다.

또한 입력영역에 감지유닛(30)이 형성되고, 상기 감지유닛 상의 제1지시위치에 대한 손가락의 접촉을 감지하는 감지부(67)가 도 17의 (c)에 도시된 바와 같이 생성되도록 구성하는 경우에는, 상기 전체입력모드와 부분입력모드는, 상기 감지유닛(30)에 얹어진 손가락의 접촉을 상기 감지부(67)에서 감지하여 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 상기 감지부(67) 중 2개 이상에서 손가락의 접촉이 감지되면 전체입력모드로 파악할 수 있다.

이상과 같이 전체입력모드와 부분입력모드를 구분하게 되면, 전체입력모드상에서의 각 제1지시위치(P)에 대한 수평가압과 수직가압에 의한 입력과, 부분입력모 드상에서의 각 제1지시위치(P)에 대한 수평가압과 수직가압에 의한 입력을 구별할 수 있다. 따라서 감지유닛(30)에 4개의 제1지시위치가 있어 부분입력모드로 총 8개의 데이터를 입력할 수 있다면, 전체입력모드를 통해서도 8개의 다른 데이터를 입력할 수 있으므로, 데이터 입력용량을 2배로 증가시킬 수 있다.

한편, 상기 감지유닛(30)은 기울임가압에 의한 기울임가압입력(PS)으로 제3방향입력신호를 발생시킬 수도 있다. 즉, 상기 감지유닛(30)에 대한 수평가압과 수직가압이 설정된 시간 범위 내에서 함께 감지되면, 상기 감지유닛(30)은 이를 기울임가압입력(PS)에 해당하는 제3방향입력신호를 발생시키고, 제어부는 이에 대해 상기 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)과는 다른 제3의 데이터를 입력 처리할 수 있다.

예를 들면, 도 18에 도시된 바와 같이, 1시 방향의 제1지시위치에 대한 수평가압(도 18의 ①)에는 'ㄴ'이 할당되고, 1시 방향의 제1지시위치에 대한 수직가압(도 18의 ②)에 대해서는 'ㅗ'가 할당되는 경우에, 1시 방향의 제1지시위치에 대한 기울임가압(도 18의 ③)에 대해서는 'ㄴ'이나 'ㅗ'가 아닌 'ㅍ'이 할당될 수 있다.

이와 같은 기울임가압입력(PS)은 도 19에 도시된 바와 같이 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 즉, 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이, 수평가압을 행한 상태에서 수직가압을 수행함에 따라 이루어질 수 있고, 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이, 수직가압을 행한 상태에서 수평가압을 수행함에 따라 이루어질 수도 있다. 또한 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이, 하향 대각방향으로 압력을 증가시킴에 따라 이루어질 수 있고, 도 19의 (d)에 도시된 바와 같이, 상향 대각방향으로 최초 가해진 압 력을 감소시킴에 따라 이루어질 수도 있다.

이때 도 19의 (d)와 같이 밀어올리면, 밀리는 방향은 수축되어 수축압력값이 발생할 것이고, 반대 방향은 이완값이 발생되어 상향대각 기울임을 할 수 있다. 또는 도 19의 (d)에 도시된 바와 같이, 밀어올림을 감지할 수 있는 상향감지부(35)를 마련하여 상향대각 기울임을 감지하도록 할 수도 있다.

이러한 기울임가압입력(PS)에 대한 압력의 변화는 압전감지패널 등에 의해 감지될 수 있고, 상기와 같은 다양한 기울임가압입력(PS) 동작을 수행하기 용이하도록 상기 감지유닛(30)은 탄성재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같은 수평가압, 수직가압 및 기울임가압입력에 의한 데이터 입력을 예를 들어 설명한다.

도 18에 도시된 감지유닛에서 1시 방향의 제1지시위치(P)에 대한 수평가압입력(PM, 도 18의 ①)으로 'ㄴ'이 입력되고, 1시 방향의 제1지시위치(P)에 대한 수직가압입력(PP, 도 18의 ②)으로 'ㅗ'가 입력되며, 1시 방향의 제1지시위치(P)에 대한 기울임가압입력(PS, 도 18의 ③)으로 'ㅍ'이 입력된다. 따라서 이들을 순차적으로 수행함으로써 문자 '높'이 입력되도록 할 수 있다.

이때 각 입력은 각 입력이 수행되는 위치뿐만 아니라, 각 입력에 대한 압력값과 입력간의 시간 간격에 의해 구분될 수 있다.

상기 압력값에 의한 구분은, 제1지시위치(P)에 대한 압력값이 30 이하일 때 수평가압입력(PM)으로 파악할 수 있고, 제1지시위치(P)에 대한 압력값이 50 이상일 때 수직가압입력(PP)으로 파악할 수 있다. 따라서 수평가압입력(PM)을 수행한 상태 에서 압력값에 20을 추가하게 되면 수직가압입력(PP)이 되어 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)이 연속하여 수행되는 것으로 파악될 수 있다.

또한 수평가압입력(PM)을 수행한 상태에서 수직가압에 해당하는 압력값인 50을 추가하여도 동일하게 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)이 연속하여 수행되는 것으로 파악될 수 있다.

이때 도 20에 도시된 바와 같이, 이러한 연속 수행되는 수평가압입력(PM, 도 20의 (a) 참조)과 수직가압입력(PP, 도 20의 (b) 참조)이 소정 시간 범위 내에서 이루어지면, 이는 수평가압입력과 수직가압입력이 아닌 기울임가압입력(PS)으로 파악될 수 있다. 즉, 상기 기울임가압입력(PS)은 수평가압과 수직가압이 조합된 형태로서, 설정된 시간 범위 내에서 수평가압과 수직가압이 수행되는 경우에는, 수평가압입력이나 수직가압입력이 아닌 기울임가압입력으로 파악되어 상기 수평가압입력(도 18의 1시방향 입력인 'ㄴ')이나 수직가압입력(도 18의 1시방향 입력인 'ㅗ')과는 다른 데이터(도 18의 1시방향 입력인 'ㅍ')가 입력되도록 할 수 있다.

그리고 이러한 수평가압입력(PM), 수직가압입력(PP) 및 기울임가압입력(PS)은 서로 조합되어 입력될 수도 있다. 즉, 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이, 수평가압입력(PM)과 기울임가압입력(PS)이 조합되어 새로운 데이터가 입력 처리되도록 할 수 있고, 도 21의 (b)에 도시된 바와 같이, 기울임가압입력(PS)과 수직가압입력(PP)이 조합되어 새로운 데이터가 입력 처리되도록 할 수도 있다. 또한 도 21의 (c)에 도시된 바와 같이, 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)이 조합되어 새로운 데이터가 입력 처리되도록 할 수 있고, 도 21의 (d)에 도시된 바와 같이, 수평가압 입력(PM), 수직가압입력(PP) 및 기울임가압입력(PS)이 조합되어 새로운 데이터가 입력 처리되도록 할 수도 있다.

또한 상기 감지유닛(30)에서 상기 각 제1지시위치(P1)에는 다시 방사방향으로 제2지시위치(P2)가 배치될 수도 있다. 이때 상기 제2지시위치(P2)에 대해서도 수평가압과 수직가압에 의해 각 제2지시위치(P2)에서의 수평가압과 수직가압에 할당된 데이터가 입력되도록 할 수 있다.

이와 같이 기준위치(S)를 중심으로 제1지시위치(P1)와 제2지시위치(P2)가 배치됨에 따라 보다 다양한 입력을 할 수 있다. 즉, 도 22의 (a)에 도시된 바와 같이, 감지유닛(30) 전체에 대한 제1지시위치(P1) 방향으로의 이동에 의한 입력을 수행할 수 있고, 도 22의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 제1지시위치(P1)에 대한 수평가압입력과 수직가압입력을 수행할 수 있고, 도시되지는 않았지만, 각 제1지시위치(P1)에 대한 기울임가압입력을 수행할 수도 있다. 또한 도 22의 (c)에 도시된 바와 같이, 각 제1지시위치(P1)로의 수평가압입력과 더불어 각 제1지시위치(P1)에서 제2지시위치(P2)로의 수평가압입력을 수행할 수도 있다.

또는 도 22의 (d)에 도시된 바와 같이, 각 제1지시위치(P1)에 대한 수직가압입력과 각 제1지시위치(P1)에서 제2지시위치(P2)로의 수평가압입력을 수행할 수도 있다. 또한 도 22의 (e)에 도시된 바와 같이, 제1지시위치(P1)에 대한 수평가압입력과 각 제1지시위치(P1)에서 원주방향으로 수평가압하는 입력을 수행할 수도 있다.

아울러, 도 23의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 각 제1지시위치(P1)에서 의 수평가압입력은 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 도 23의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 제1지시위치에서 수평가압에 의해 수평가압입력이 이루어질 수 있고, 도 23의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 제1지시위치에서 방사방향으로의 내향 및 외향으로 수평가압입력이 이루어질 수도 있으며, 도 23의 (c)에 도시된 바와 같이, 각 제1지시위치에서 원주방향으로의 수평가압에 의한 입력이 이루어질 수도 있다.

이러한 다양한 입력에서 특정 제1지시위치(P1)와 제2지시위치(P2)에 대한 입력인지 여부의 판단은, 수평가압입력시에 약간의 수직가압이 발생하므로, 상기 수직가압이 발생하는 지점을 감지하여 상기 지점에 대응하는 제1지시위치(P1)와 제2지시위치(P2)를 판별하여 이루어지게 된다.

그리고 이러한 제1지시위치(P1)와 제2지시위치(P2)에 대한 다양한 입력을 쉽게 할 수 있도록 각 제1지시위치(P1)와 제2지시위치(P2)에는 탄성부재(65)가 돌출 형성되어 있을 수 있다.

예를 들면, 상기에서 언급된 터치스크린 상에는 투명한 탄성부재(65)가, 도 24에 도시된 바와 같이 일정 형상으로 돌출되게 마련되도록 하여 손가락의 가압 전달성 또는 손가락의 조작성을 더욱 우수하게 할 수도 있다.

또한 상기 터치스크린과 같은 입력영역에서, 도 25에 도시된 바와 같이, 기준위치(S)에 원형의 탄성부재(65)와, 상기 기준위치(S)에서 방사상으로 이격되는 링형태의 탄성부재(65)가 돌출되게 마련될 수도 있다. 이때 기준위치에 대해서는 수평가압입력(PM)이 가능하게 하고, 상기 링형태의 탄성부재(65)에 마련된 제1지시위치에는 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP)이 가능하도록 할 수 있다.

또한 이상과 같은 다양한 입력은 일반 터치스크린상에서도 구현할 수 있다. 즉, 상기 터치스크린 아래에 수평가압과 수직가압을 감지할 수 있는 감지부를 마련하여 상기 입력이 각각 수행되도록 할 수 있다.

또는 자체적으로 수평가압과 수직가압을 감지할 수 있는 터치스크린에서 상기 입력이 수행될 수도 있다. 이러한 수평가압과 수직가압을 감지할 수 있는 터치스크린은, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 잘 알려져 있으므로, 상기 터치스크린을 통한 수평가압과 수직가압의 구현방법에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한편, 본 실시예에서의 감지유닛(30)은 하나의 손가락의 범위 내에 기준위치와 제1지시위치가 포함되도록 구성되므로, 입력기구부(87)를 통해 각 지시위치에 대한 입력을 용이하게 할 수 있다. 즉, 도 26에 도시된 바와 같이, 탄성재질로 이루어지는 입력기구부(87)를 통하여 특정 제1지시위치에 대한 수평가압과 수직가압이 감지유닛에 보다 원활히 전달되게 할 수 있다.

또한 이러한 입력기구부(87)는 도 27의 (a)에 도시된 바와 같이, 판 형태로 이루어지고 상기 판 형태에서 각 제1지시위치에 대응하는 부분에 돌기(87a)가 형성되어 각 제1지시위치에 대한 입력이 용이하도록 할 수도 있다. 이러한 입력기구부(87)는, 원형에 한정되는 것이 아니라, 감지유닛(30)의 형상에 대응되는 형태로 마련될 수 있다. 즉, 도 27의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 감지유닛(30)의 감지부가 링 형태로 마련된 경우, 상기 입력기구부(87)도 링형태로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 입력기구부(87)는 도 28의 (a)에 도시된 바와 같이, 판 형태로 이루어지되, 각 제1지시위치에 대응하는 돌기(87a)가 도 28의 (a)와는 반대측에 형성될 수도 있다. 이는 입력기구부(87)에 얹혀진 손가락으로 각 제1지시위치에 대한 입력을 수행할 때 각 입력기구부(87)에 대한 세밀한 입력을 돕는 기능을 한다.

그리고 이러한 입력기구부(87)도, 원형에 한정되는 것이 아니라, 도 28의 (b)에 도시된 바와 같이, 감지유닛(30)의 감지부의 형상에 따라 링 형태로 마련될 수도 있다.

이때 도 27 및 도 28에 도시된 돌기(87a)는, 입력기구부(87)의 방사상 4개소에 형성되어 있으나, 도 12, 도 18, 도 21 및 도 25와 같은 8개의 제1지시위치에 대응되도록 방사상 8개소에 형성될 수도 있다.

아울러, 입력기구부(87)는 도 47에 도시된 바와 같이, 끈(87b)에 매달린 형태로 이루어질 수 있다. 이때 상기 입력기구부(87)는 디스플레이부(123)의 접촉점(123a)에 대응하는 돌기(87a)를 구비할 수 있다.

또한 입력기구부(87)는 도 48에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(123)를 향해 슬라이드 이동 가능한 슬라이드 바 형태로 마련될 수도 있고, 도 49에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(123)에 대해 플립 형태로 접혀지면서 접촉할 수 있는 접이식 형태로 마련될 수 있다. 이때 도 48과 도 49에도 디스플레이부(123)의 접촉점(123a)에 대응하는 돌기(87a)를 구비할 수 있다.

아울러 도 29에 예시된 바와 같은 다양한 입력형태에서 도 29의 (a)에서의 기준위치(S)에 대한 수평가압입력(PM) 4가지와, 각 제1지시위치(P1)에서의 수평가압입력(PM) 4가지에 서로 동일한 데이터 그룹을 할당할 수도 있다. 이와 같이 도 25에 도시된 감지유닛(30)에 대해 기준위치와 제1지시위치에 동일한 데이터 그룹을 할당하면, 기준위치에서의 특정 방향으로의 수평가압입력(PM) 후에 곧바로 인접한 제1지시위치에서 수평가압입력(PM)을 수행하여 신속한 데이터 입력이 가능하다.

마찬가지로, 도 29의 (b)에 도시된 경우도, 도 22의 (d)에 도시된 바와 같은 감지유닛(30)에서의 기준위치(S)와 제1지시위치(P1)에 동일한 데이터 그룹이 할당되어 신속한 데이터 입력이 수행되도록 할 수 있다. 그리고, 도 29의 (c)에서는 각 제1지시위치(P1)에 동일한 데이터 그룹이 할당되어 상기와 같은 방식으로 데이터 입력이 수행되는 경우를 나타낸다.

한편 본 발명에 따른 감지유닛에는 각 지시위치가 하나의 손가락으로 덮을 수 있는 범위 내에 배치되므로, 각 지시위치에서의 수직가압입력(PP) 또는 수평가압입력(PM) 후에 다른 지시위치에서의 수직가압입력(PP) 또는 수평가압입력(PM)을 신속하게 입력할 수 있다. 즉, 도 35의 (a)에 도시된 바와 같이, 손가락이 빗금 친 부분에 얹어진 상태에서 5시방향의 지시위치에 대한 수직가압입력(PP ₃ )을 수행한 후, 연속하여 10시방향의 지시위치에 대한 수평가압입력(PM ₇ )을 수행할 수 있다.

또한 도 35의 (b)에 도시된 바와 같이, 도 25에 도시된 바와 같은 감지유닛에서도 손가락을 빗금 친 부분에 얹은 상태에서 5시방향의 지시위치에 대한 수직가압입력(PP ₃ )을 수행한 후, 연속하여 10시방향의 지시위치에 대한 수평가압입력(PM ₇ )을 수행할 수 있다.

또한 앞서 설명한 바와 같이, 상기 터치스크린에서 손가락을 소정위치에 얹 으면 문자입력모드가 활성화되어 상기 감지유닛(30)이 상기 터치스크린 상에 구현될 수 있다. 이때 손가락의 주변에 방사상으로 자판이 표시되어 데이터입력이 수행될 수 있고, 손가락을 상기 터치스크린으로부터 떼어내면 상기 자판이 사라지도록 할 수도 있다.

그리고 소정위치에 활성화된 감지유닛(30)은 상기 감지유닛에 손가락을 접촉한 상태에서 도 34에 도시된 바와 같이 입력영역 상의 다른 위치로 이동시킬 수 있다. 이와 같은 위치변위는 기준위치를 중심으로 이루어지고, 상기 기준위치가 이동되면 상기 기준위치에서 방사상 이격되게 제1기준위치가 배치된다.

아울러, 본 실시예에서는 제1지시위치가 4방향 또는 8방향에 구비된 것으로 예시되었으나, 제1지시위치는 이에 한정되는 것은 아니고, 5방향, 6방향 또는 7방향에 구비되거나, 또는 9방향 이상으로 구비될 수도 있다.

이상과 같은 연속입력은 다양한 형태로 활용될 수 있다. 예를 들면, 수평가압의 세기에 따라 마우스포인터를 가감이동시킬 수도 있다. 또한 수직가압(또는 기울임가압)으로 마우스의 좌우버튼 기능 또는 상하 스크롤 기능을 수행하도록 할 수도 있다. 그리고 본 발명은 손가락 하나를 얹은 상태에서 어느 하나의 입력을 수행한 상태에서 다른 입력을 수행할 수 있으므로, 수평가압과 수직가압(또는 기울임가압)을 함께 수행하여 드래그나 파일끌기를 수행할 수 있다.

또는, 게임시에는 캐릭터를 이동시키며 각종 명령키로 이용되는 등 조이스틱의 게임 캐릭터 조작 기능을 수행할 수 있다.

또는, 수평가압에 의해서는 마우스 포인터의 이동이 수행되도록 할 수 있고, 감지유닛의 기준위치를 누름에 의해서는 마우스의 좌버튼 기능이 수행되도록 할 수 있다.

그런데 상기와 같이 수평가압이나 수직가압만으로 마우스 포인터를 이동하도록 하면 포인터의 이동성에 한계가 있어, 게임시 데스크탑 컴퓨터에서처럼 빠른 마우스 포인터 조작이 어렵게 된다. 즉, 휴대용 기기에서 손가락의 움직임에 대칭하여 마우스 포인터를 움직이게 하면, 손가락의 움직임에 마우스 포인터가 민첩하고 정밀하게 이동하도록 할 수는 있으나, 휴대용 기기상의 공간의 제약으로 인해 데스크탑 컴퓨터에서와 같은 마우스 포인터 조작방법은 구현하기 어렵다.

따라서 손가락과 마우스 포인터가 대응하여 움직이는 접촉이동에 압력을 가할 수 있는 수직가압이나 수평가압을 병행하여 사용하면, 마우스 포인터를 손가락의 움직임에 대응하여 민첩하고 정밀하게 움직일 수 있게 하면서도 마우스 포인터의 속도를 더욱 크게 조절할 수 있어 휴대용 기기와 같은 좁은 공간에서도 효과적으로 마우스 포인터 이동을 제어할 수 있다.

또한 이상과 같은 마우스 포인터를 보다 민첩하게 조작하기 위해서는, 손가락의 이동형태가 접촉이동인 것이 바람직하다. 그러나 손가락의 접촉위치가 이동하게 된다면 손가락이 수직가압영역을 이탈하게 되므로, 상기 접촉이동과 수직가압입력을 함께 수행할 수 없다. 따라서 본 실시예에서와 같이, 손가락이 접촉이동되는 경우 상기 손가락의 이동위치를 따라 감지유닛의 위치도 변화될 수 있도록 하면, 손가락을 어느 위치로 접촉이동시키더라도 언제나 수직가압입력을 수행할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 데이터입력장치는 좁은 입력영역에서도 마우스 포인터 를 손가락의 접촉이동위치에 따라 보다 민첩하게 움직일 수 있도록 하고, 손가락의 접촉이동위치를 따라 방사상 다수의 방향으로 수직가압이 가능한 감지유닛이 이동하게 되어, 종래의 마우스의 좌우버튼 외에도 보다 많은 명령을 수행할 수 있다.

예를 들면, 게임 수행시에는 수평가압으로 게임 캐릭터를 이동시키고 수직가압으로 공격명령을 수행할 수 있다. 즉, 2이상의 입력을 연속하여 수행하여 캐릭터를 달리게 하면서 시선바꾸기를 하거나, 총을 쏘면서 달리게 하는 등의 기능을 수행할 수 있다.

따라서 게임 캐릭터를 보다 신속하고 정밀하게 이동시키고, 상기 캐릭터의 이동과 함께 다수의 명령을 수행할 수 있어 휴대용 기기에서의 캐릭터 컨트롤 방식으로 현저히 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 컴퓨터 상에서 구현되는 3차원의 물체의 그래픽 작업모드에서는, 상기 수평가압에 의해서는 상기 물체의 이동을 수행하고, 상기 수직가압이나 기울임가압에 의해서는 수직가압 또는 기울임가압 방향으로 상기 물체를 회전하는 기능을 수행할 수도 있다.

또한, 2 이상의 입력을 함께 사용하여 패턴입력을 수행할 수도 있다. 특히, 문자입력에서는 서로 다른 입력에 할당된 문자를 함께 입력할 수 있어 보다 신속한 문자입력이 가능하다. 예를 들면, 도 18에서의 ①, ②, ③을 각각이 아닌 함께 연속하는 한번의 동작으로 '높'을 입력할 수 있어 보다 쉽고 빠른 입력이 가능하다.

<제3실시예>

다음으로 본 발명에 따른 데이터입력장치의 제3실시예에 대해 설명한다.

본 실시예에서의 데이터입력장치는, 도 30에 도시된 바와 같이, 크게 입력부(71)와 감지부(73) 및 제어부(미도시)로 구성된다. 상기 입력부(71)는 탄성변형 가능한 재질로 구성되어 상기 입력부 상에 마련된 제1지시위치에 대한 수평가압, 수직가압과 기울임가압에 의해 탄성변형되면서 상기 감지부(73)를 가압한다.

그리고 상기 감지부(73)는 상기 입력부(71)의 측면과 저면에 걸쳐 구비되고 상기 입력부(71)에 대한 수평가압, 수직가압 및 기울임가압을 각각 감지하여 상기 수평가압에 대해서는 제1방향입력신호, 상기 수직가압에 대해서는 제2방향입력신호, 또한 상기 기울임가압에 대해서는 제3방향입력신호를 각각 발생한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 입력부(71)는 측면과 저면, 그리고 상기 측면과 저면 사이의 경사면을 구비하고, 상기 감지부(73)는 상기 입력부(71)의 측면과 저면, 그리고 경사면에 대응하는 면들을 구비한다. 이때 상기 감지부(73)에는 상기 입력부(71)의 측면에서의 가압을 감지하기 위해 수평가압감지부(73a)가 마련되고, 상기 입력부(71)의 저면에서의 가압을 감지하기 위해 수직가압감지부(73b)가 마련되며, 상기 입력부(71)의 경사면에서의 가압을 감지하기 위해 기울임가압감지부(73c)가 마련된다.

그리고 상기 입력부(71)에는 상기 수평가압감지부(73a), 수직가압감지부(73b)와 기울임가압감지부(73c)에 대해 가압을 보다 확실히 전달하기 위하여 측면에 수평가압돌기(71a), 저면에 수직가압돌기(71b), 그리고 경사면에 기울임가압돌기(71c)가 마련될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에서는 상기 입력부(71)와 감지부(73)에 수평가압 및 수직가압과는 별도로 기울임가압을 입력하고 감지하는 구성이 마련된다. 이러한 각 입력간에 간섭이 발생할 경우 각 입력을 구분하는 방법은 각 감지부(73a, 73b, 73c) 중 가장 큰 가압력을 받는 감지부에 대해 입력이 수행되는 것으로 판단하는 것이다.

예를 들면, 상기 입력부(71)에서 수평가압입력(PM)이 행해졌을 때 일부의 가압력이 기울임가압감지부(73c)에 가해지게 되지만, 대부분의 가압력은 수평가압감지부(73a)에서 감지되므로, 이를 수평가압입력(PM)으로 감지하게 된다.

또한 상기 입력부에서 기울임가압입력(PS)이 행해졌을 때 일부의 가압력이 수평가압입력부(73a)와 수직가압입력부(73b)에서도 감지되지만, 상기 가압력보다 큰 가압력이 기울임가압감지부(73c)에서 감지되므로, 이를 기울임가압입력(PS)으로 감지하게 된다.

이와 같이 개별적으로 감지된 수평가압입력(PM)과 수직가압입력(PP) 및 기울임가압입력(PS)에 대해서는 각각 제1 내지 제3방향입력신호가 발생되고, 상기 제어부에서는 상기 제1 내지 제3방향입력신호로부터 각 입력신호에 할당된 데이터를 메모리로부터 추출하여 입력처리한다.

이때에도 상기 수평가압입력(PM), 수직가압입력(PP) 및 기울임가압입력(PS)이 설정 시간 범위 내에서 연속하여 수행되면 조합입력으로 파악하여 상기 각 입력과는 다른 데이터가 입력처리되도록 할 수 있다.

<제4실시예>

다음으로 본 발명에 따른 데이터입력장치의 제4실시예에 대해 설명한다.

본 실시예에서의 데이터입력장치는, 도 31에 도시된 바와 같이, 다수의 감지라인을 갖는 감지유닛과 제어부로 구성된다. 상기 감지유닛은 상부에 제1감지라인(75a)이 배열되는 기준판(75)과, 하부에 상기 제1감지라인(75a)에 대응하는 제2감지라인(77a)이 배열되는 이동판(77)을 포함한다. 여기서 도면에서는 상기 제2감지라인(77a)이 이동판(77)의 상부에 배열된 것으로 도시되어 있지만, 이는 이해의 편의를 위한 것으로, 실제로는 상기 이동판(77)의 하부에 마련된다.

이때 상기 각 감지라인(75a, 77a)은 도 31의 (a)에 도시된 바와 같이 일방향으로 평행하게 배열되어 있다. 그리고 상기 이동판(77)에 손가락을 접촉하여 상기 이동판(77)을 상기 기준판(75)에 대해 상기 감지라인(75a, 77a)에 직각방향으로 이동가능하다. 이와 같이, 상기 이동판(77)에 손가락을 접촉한 상태에서 수평가압하면, 상기 기준판(75)에 대해 상기 이동판(77)이 이동하게 되고, 이에 따라 최초 접촉하고 있던 제1감지라인(77a)과 제2감지라인(75b)의 접촉위치가 변경된다.

즉, 최초 n번째 제1감지라인(75a)과 n번째 제2감지라인(77a)이 접촉 또는 대면하고 있었다면, 상기 수평가압에 의해 상기 이동판(77)이 이동하면서 n번째 제2감지라인(77a)은 n+x번째 제1감지라인(75a)과 접촉하게 된다. 이때 상기 x는 1, 2, 3 등의 자연수이고 상기 x값이 클수록 상기 이동판이 많이 이동되었음을 나타낸다. 따라서 상기 이동판(77)에 대한 수평가압의 강약에 의해 상기 n번째 제2감지라인(77a)이 최종적으로 접촉하게 되는 제1감지라인(75a)에 할당되는 데이터가 입력 되도록 하면 다단의 수평가압입력이 가능하게 된다.

다시 말해, 도 31의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 이동판(77)은 수평가압력에 의해 이동량이 달라질 수 있고, 이에 따라 다양한 데이터의 입력이 가능하다.

또한 상기 제1감지라인(75a)과 제2감지라인(77a)은 최초 접촉하거나 서로 떨어진 상태로 있다. 이때 상기 이동판(77)에 손가락을 접촉한 후 수직가압을 행하면 상기 제2감지라인(77a)이 상기 제1감지라인(75a)을 가압하면서 수직가압입력(PP)이 행해진다.

이때 수직가압은 수직가압의 강도에 따라 접촉이 다단으로 증가될 수 있도록 각각 서로 다른 입력포트에 연결된 여러장의 감지필름을 이동판(77), 기준판(75) 또는 이동판(77)과 기준판(75) 사이에 겹쳐 놓을 수 있다. 그리고 상기 각각의 감지필름들 사이에는 멤브레임 PCB 방식과 같이, 절연막이 더 구비될 수도 있다.

그리고 상기 제1 및 제2감지라인(75a, 77a)은 균일한 간격으로 배열되지 않고, 불규칙하게 배열됨으로써 기준판(75)과 이동판(77)의 엇갈림시 보다 적은 수의 감지라인들이 서로 접촉되도록 할 수도 있다.

도 32는 본 발명에 따른 제4실시예의 변형예를 도시한 사시도이다.

도 32의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 변형예에서는 상기 제1감지라인(75a)과 제2감지라인(77a)이 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 따라서 이동판(77)에 대한 방사상 수평가압을 상기 제1 및 제2감지라인(75a, 77a) 간의 접촉으로 감지할 수 있 고, 상기 수평가압의 가압력이 증가하면 상기 제2감지라인(77a)이 최초 대응하는 제1감지라인(75a)과의 이탈 정도가 커지면서 새로운 데이터가 입력되도록 할 수 있다.

그리고 상기 이동판(77)에 마련된 제2감지라인(77a)은 도 32의 (b)에 도시된 바와 같이 십자형태로만 이루어질 수도 있다. 이와 같이 상기 제2감지라인(77a)이 십자형태로만 이루어져도, 상기 이동판(77)에 대한 수평가압에 의한 제2감지라인(77a)의 이탈을 도 32의 (a)에서와 같은 방식으로 감지할 수 있다.

또한 상기 이동판(77)에는 상기 이동판(77)의 수평가압에 의한 이동 후에 원상태로 복귀할 수 있도록 탄성을 갖는 리턴부재(미도시)가 연결되어 있는 것이 바람직하다.

도 33은 본 발명에 따른 제4실시예의 다른 변형예를 도시한 사시도이다.

본 변형예에서는, 감지유닛(30)이 탄성체로 이루어지고, 상기 탄성체에 다수의 감지라인(78)이 매트릭스 형태로 배치되어 상기 탄성체에 대한 수평가압과 수직가압에 의해 상기 감지라인(78)이 서로 접촉함에 따라 수평가압에 의한 제1방향입력신호와 수직가압에 의한 제2방향입력신호가 발생되도록 구성된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 감지유닛(30)은 탄성체로 이루어져 있으므로, 상기 감지유닛(30)에 대한 수평가압에 의해 상기 탄성체는 상기 수평가압이 가해지는 일측에서는 수축되고 그 반대측에서는 이완된다. 이때 상기 탄성체에는 매트릭스 형태로 다수의 감지라인(78)이 마련되어 있으므로, 상기 탄성체의 수축에 의해 상기 감지라인(78)간의 간격이 좁혀지면서 인접한 감지라인 간에 접촉이 발생한다. 따라서 수평가압시에 수축되는 지점의 감지라인(78)들의 접촉에 의해 수평가압방향을 파악하게 되고, 접촉되는 감지라인(78)의 수에 의해 수축의 정도를 파악할 수 있다.

이때 상기 탄성체의 수축이 더 진행될수록 접촉되는 감지라인(78)의 수는 증가되므로, 이러한 증가되는 감지라인(78)의 수에 따라 수축정도를 파악할 수 있고, 접촉되는 감지라인(78)의 수를 통해 다단 입력이 수행되도록 할 수도 있다.

또한 수평방향으로 매트릭스 형태로 배열된 감지라인(78)은 일정 간격을 두고 수직방향으로 복수개가 적층될 수 있다. 따라서 상기 탄성체에 대해 수직가압을 수행하면 수직방향으로 적층된 감지라인(78) 간의 접촉이 발생하면서 수직가압을 행한 지점에 대한 수직가압입력(PP)이 수행될 수 있다.

이때도 수직가압의 정도에 따라 접촉되는 감지라인(78)의 수는 달라진다. 즉, 수직가압의 가압력이 커질수록 접촉되는 감지라인(78)의 수는 증가한다. 따라서 접촉되는 감지라인(78)의 수를 통해 수직가압입력도 다단으로 입력이 수행되도록 할 수 있다.

또한, 수평가압과 수직가압 또는 기울임(상향, 하향 대각가압)을 감지할 수 있는 감지유닛의 형태는 상기 전술한 실시예에 국한되지 않는다. 최근 힘센서를 활용한 촉각센서와 같이 손가락의 동작(수평가압과 수직가압)을 감지할 수 있는 감지유닛들이 더욱 활발히 개발 및 시중에 출시되고 있는 바, 손가락의 수평가압 및 수직가압을 감지할 수 있는 감지유닛, 예를 들어 감지센서의 갯수(4개면 수직압력, 2 개면 수평압력 감지)나, 감지된 위치(방사상 북쪽 또는 동쪽 감지), 감지값의 차이(소정 감지값 이하면 수평력, 이상이면 수직력을 감지) 등 손가락을 사용하여 기준위치를 중심으로 방사상 복수의 방향으로 수평가압 및 수직가압 또는 기울임을 통하여 소정의 데이터를 입력하는 방식을 취한다면 본 발명의 범주에 속한다고 보아야 할 것이다.

<제5실시예 및 제6실시예에 대한 기본개념>

제5실시예와 제6실시예에 따른 데이터입력장치를 쉽게 이해하기 위해서는 입력자의 입력동작과 입력장치의 입력부운동 및 상기 입력부운동을 분해하여 감지하는 감지정보에 대해 개념적 정의가 필요하다.

먼저 도 37과 같은 가장 단순한 버튼형 입력구조를 살펴보자.

도 37에서, 제1작동면에 해당하는 빗금친 부분은 버튼의 표면 또는 그와 일치한 운동궤적을 갖고 있는 입력면이다. 입력자는 제1작용면으로 구성된 버튼 위에 손가락을 얹어 제1힘의 방향으로 버튼을 옆으로 밀 수도 있고, 아니면 제3힘의 방향과 같이 버튼을 비스듬히 밀 수도 있다.

이때 제3힘을 분해해보면 제1작용면과 평행한 제1힘과 제1작용면에 수직한 제2힘으로 나눌 수 있거나, 아니면 그와 비슷한 두 가지 또는 그 이상의 개수로 나눌 수 있을 것이다.

입력자는 버튼을 먼저 옆으로 민 다음 아래로 누르거나 아니면 빠르게 입력하려 한다면 버튼을 비스듬한 방향으로 바로 누를 수도 있다.

이때 제1작동면(여기서 제1 이라는 의미는 제1힘과 같은 평면상에 있다는 의미로 해석될 뿐, 제2, 제3 작동면이 꼭 존재한다는 의미에서의 표현은 아니다. 마찬가지로 이하에서 제시될 제1고정면 역시 제1운동량과 같은 평면상에 있다는 의미로 해석되어야 한다.)의 옆으로의 움직임은 제1작동면 둘레에 배치된 원형 띠 모양의 제1감지부에서 접촉 또는 가압 또는 접촉가압에 따른 변형 등의 형태로 감지되거나, 그에 준하는 전기신호의 변화로 감지될 수 있다.

이러한 감지구조는 제2힘의 경우에도 마찬가지여서, 제2힘의 유무 또는 강도와 작용위치는 제1작동면 아래에 위치한 제2감지부에서 상기 제1감지부의 감지원리와 유사한 원리로 감지될 수 있다.

도 38은 도 37에서 제시된 가장 간단한 형태의 입력구조에서 조금 더 발전된 구조이다. 도시된 바와 같이 다수의 제1감지소자(111)가 배치된 제1감지부(11)가 제1작동면(10)의 둘레에 배치되어 있고, 그 아래엔 제1작동면과 유사한 모양으로 평행 배치된 원판형 제2감지부(12)에 다수의 제2감지소자(121)가 배치되어 있다.

상기 제1감지부는 제1작동면의 둘레에 걸쳐 보유한 다수의 제1감지소자에 의해 제1힘의 벡터량(방향과 크기)를 감지할 수 있고, 상기 제2감지부는 제2감지소자의 배열 방식의 한계로 인해 상기 제2감지소자가 하나의 소자이건 다수의 소자이건 제1작동면을 관통하는 제2힘의 방향까지는 감지할 수 없고 단순히 크기(즉 제2힘의 스칼라량)만을 감지할 수 있다.

그러나 제2감지소자가 다수로 조밀하게 배열된 경우라면 제1작동면 내에서 제2힘의 특정 작용위치는 쉽게 판별할 수 있을 것이다.

그리고 상기 제1감지부와 제2감지부가 인접한 공간에 원형 링 모양으로 제3감지부(13)가 추가 배치된 것을 볼 수 있다.

입력자가 손가락 끝으로 버튼을 옆으로 밀고 아래로 누르는 동작을 했다고 하면 이 동작은 먼저 제1힘(1)을 제1작동면에 평행하게 가하고 그 다음 제2힘(2)을 상기 제1작용면을 관통하는 방향으로 가했다는 것으로 해석될 수 있다.

다음으로 누르고 있는 손가락을 누른 상태에서 옆으로 기울였다면, 이때 상기 제2힘의 작용위치는 2 -> 2' -> 2" 으로 변하게 된다(물론 이때 각 누르는 힘의 크기(힘벡터의 길이)는 약간 변화할 것이다.).

손가락을 대고 옆으로 밀면서 누르고(이것은 제3힘으로도 해석될 수 있다) 다시 기울이는 동작은 매우 빠르고 효율적으로 이루어질 수 있다. 그러나 이 간단한 연속동작으로부터 제1감지부 및 제2감지부는 아주 많은 수의 입력데이터를 추출할 수 있다.

예컨대 제1힘의 방향을 동서남북과 남동, 남서, 북서, 북동의 8방향으로 설정하고 제2힘의 변화위치를 동서남북의 4구역으로 설정한다면 제2힘의 일정기준치 이상 작동(뚜렷한 누름동작이 여기에 해당된다)에 대한 설정까지 합하여 8*4*2=64 가지수의 입력데이터가 방금 설명한 간단한 동작으로 추출될 수 있는 것이다.

이때 제3감지부(13)의 역할은 매우 다양하다. 예를 들어 사용자가 제3힘을 강하게 주었을 때, 제1감지부와 제2감지부가 이를 제1힘과 제2힘으로 효과적으로 분류해낼 수 있도록 보조할 수 있고, 또는 제3힘 방향으로 충격적인 힘(툭 하고 치는 충격식 터치를 생각해 볼 수 있다)이 작용하였을 때 이를 별도로 받아들일 수 있는 감지부가 될 수 있다.

이러한 제3감지부(13)의 역할은 도면에 도시된 제4힘(4)에서 더욱 부각될 수 있는데 상기 제4힘(4)은 버튼을 마치 누름식 다이얼로 활용하는 경우이다. 즉 옆으로 밀고, 다시 앞으로 밀면서 누르거나, 혹은 누르면서 앞으로 미는 형태의 복합동작이 나타날 때, 제3감지부(13)를 버튼의 회전이 감지 가능하도록 설정한다면 제1감지부가 보다 뚜렷하고 다양하게 제1작동면(10)의 평행방향 운동을 감지할 수 있게 된다.

다음으로 도 45의 (a),(b),(c)에서와 같은 터치패드형 입력구조를 살펴보자.

도 45의 제1고정면(10)이 도 38의 제1작동면(10)과 같은 도면부호를 사용하는 이유는 근본적으로 둘의 역할이 같기 때문이다. 즉 작동면은 면의 외형이 움직임으로서 입력자의 힘과 방향을 전달한다면, 고정면은 면의 내부가 변형됨으로써 입력자의 운동량과 압력분포위치를 전달하는 의미이다.

이때 작동면의 운동가능 범위는 작동면의 배치공간(예를 들어 도 42의 버튼케이스(15)가 확보하는 넓이와 깊이)에 한정되며 감지부의 감지타입에 따라 어느 정도 움직일수도, 거의 움직이지 않을 수도 있다.

마찬가지로 고정면의 변형가능 범위는 고정면의 배치공간(면 전체의 넓이와 두께)에 한정되며 고정면 아래에 배치되는 감지층의 감지타입에 따라 어느 정도 변형될 수도, 거의 변형되지 않을 수도 있다.

도 45(a)에서 고정면(10)은 손가락의 운동량을 감지하도록 설정될 수 있다.

운동량은 물체의 질량과 속도의 곱인 벡터량이다. 단위는 kgm/s를 사용하며 물체의 질량과 속력, 운동방향을 나타내는 정보이다.

손가락이 가벼운 무게로 고정면(10)을 누르면서 옆으로 쭉 미끄러진다면 속도가 커지므로 그 방향으로의 운동량이 감지된다.

그러나 손가락이 무거운 무게로 고정면(10)을 누르면서 옆으로 밀되 쭉 미끄러지지 않는다면 그 방향으로의 운동량은 초기 고정면의 변형시 감지될 뿐 속도가 0이므로 운동량이 감지되지 않는다(손가락은 이동한 것이 아니다.).

다만 이 경우 상기 고정면에서 감지되는 압력분포면적은 손가락을 세게 누를수록 더 커지거나, 특히 상기 고정면이 잘 변형되는 재질일수록 손가락의 무게에 비례하여 압력분포면적은 더욱 증가할 수 있다.

위와 같은 운동량과 압력분포는 서로 수직으로 배열된 감지선(141, 142)을 내장하는 적어도 하나의 감지층(14)에 의해 감지될 수 있다.

도 45(b)는 손가락을 고정면에 대고 제1힘의 방향으로 밀때 고정면, 특히 감지층의 상단에 배치된 감지면의 변형에 따라 감지선 배열이 조밀해지는 입력영역(142)이 이동함을 알 수 있으며 이에 따라 전류밀도가 증가하는 입력영역의 이동을 포착하여 입력데이터로 변환할 수 있다.

도 45(c)는 손가락을 고정면에 대고 있다가 옆으로 기울이면서 누르는 상황을 나타낸 것이다. 이때 감지선들은 아래로 더 눌리면서 눌린 부분이 벌어지게 된다.

손가락의 기울임 방향(2 -> 2' -> 2"의 방향)으로 압력분포위치가 이동하는 것을 알 수 있으며 이에 따라 전류밀도가 감소하는 입력영역(142)의 이동을 포착하여 입력데이터로 변환할 수 있다.

<제5실시예>

도 36은 본 발명에 의한 버튼형 입력장치가 장착된 정보단말기를 나타낸 것이다.

도면에서 버튼 모양의 제1작동면(10)은 정보단말기 본체 일측에 형성된 제1작동면 내장케이스(15)에 탑재되어 있으나 반드시 정보단말기의 본체에 탑재될 필요는 없다.

예를 들어 상기 정보단말기가 차량 탑재형의 네비게이션 장치라고 한다면 상기 제1작동면(10)과 내장케이스(15)를 차량의 스티어링 휠에 장착하여 네비게이션과 연결할 수도 있을 것이다.

대부분의 차량용 네비게이션 장치에서는 터치스크린상에 뜨는 키패드에서 머릿글자를 입력하면 상기 머릿글자로 완성되는 완성문자나 해당메뉴가 차례로 뜨게 된다.

그러나 버튼형의 제1작동면(10)을 도면에 도시된 바와 같이 제1힘(1), 제2힘(2), 위치변경된 제2힘(2')등으로 연속 동작하여 입력시키면 입력에 대응하여 작동하는 커서(cursor), 키 또는 메뉴(menu)(50)가 이동 및 선택된다.

이것을 입력자의 손가락 정면에서 바라본 모양이 도 40이다.

도 40은 상기 도 36 및 도 38에서의 작동면 움직임에 따른 감지부들의 변형된 형상을 개념적으로 나타낸 그림인데, 도면에서 제1 내지 제3감지부는 탄성변형 및 탄성복원 가능한 다면체의 압전소자를 포함하여 구성되며 상기 압전소자는 상기 감지부 내에서 상기 제1 내지 제3힘의 작용방향 중 적어도 하나의 방향을 기준좌표로 한 다면체로 구성될 수 있다.

이하의 제6실시예에서 언급되겠지만 상기 제1 내지 제3감지부는 다면체의 압전소자 대신 탄성변형 및 탄성복원 가능한 복수의 전류저항선이 배열된 적어도 두 개의 감지층이 적층된 감지소자로서 상기 제1 내지 제3힘의 작용방향 중 적어도 두개의 작용방향이 이루는 평면에 평행하게 배열된 감지선 배열형태를 가진 감지층으로 구성될 수도 있다.

도 40을 참조하면 입력자의 손가락이 가만히 놓였을 때 제1감지소자(111)와 제2감지소자(121) 및 제3감지부(13)는 전혀 압축, 신장 또는 전단변형하지 않고 오직 3개의 on/off감지소자(122) 중 가운데의 감지소자에만 접촉되어 이 신호만이 제어모듈 쪽으로 전송되고 있음을 직관적으로 알 수 있다.

다음으로 입력자의 손가락이 제1힘의 방향으로 움직일 때 제1작동면(10)은 옆으로 이동하고 이때 제1감지소자(111)는 이동하는 쪽으로 압축변형하고 이동하는 반대 쪽으로 신장변형된다.

이때 제2감지소자(121)는 이동하는 쪽으로 전단변형하며 제3감지부(3)에는 경우에 따라 접촉된다.

다음으로 제2힘으로 손가락을 손톱 끝 쪽으로 누르면 제2감지소자(121)의 해 당부분(도면상에서는 손가락의 손톱끝 구역)이 압축변형된다.

마지막으로 손톱끝 쪽으로 누르던 제2힘을 다시 옆으로 기울여서 누르면 제2힘은 (2 -> 2' -> 2")쪽으로 위치가 이동하게 되며 이것은 제1감지소자와 제2감지소자가 동시에 부분적으로 추가 변형된다.

상기와 같은 감지소자의 일련의 변형과정을 감지신호로써 제어모듈에 전송하면 제어모듈은 이를 사전에 설정된 제어단계에 따라 온/오프, 입력단계 구분, 입력순서 결정, 입력여부 판단 등의 제어과정을 거쳐 제어된 입력신호를 신호처리부로 전송하게 된다.

입력자의 버튼조작을 제1힘과 제2힘 그리고 제3힘으로 나누어서 이들이 어떤 단계를 거쳐서 입력신호로 변환되는지 도 39를 통해서 알아보자.

도 39는 도 36과 같은 장치에서 입력자의 입력동작을 버튼 평면을 따라 미는 제1힘, 버튼을 누르거나 눌러서 기울이는 제2힘, 제1힘과 제2힘의 결합된 형태인 제3힘으로 나누었다고 가정하였을 때 이때 작동면에 가해지는 작용힘에 대한 입력신호 발생 처리과정을 나타낸 흐름도이다.

도면에서 제1 내지 제3힘은 각각의 힘에 대응되는 감지부의 감지소자에 의하여 감지된다. 이때 입력자가 버튼에 손가락을 최초로 얹는 경우라면 별도로 마련된 온오프감지부로 이를 감지할 수도 있으나 그렇지 않고 제2감지부의 감지량의 시간에 따른 변화량이 크지 않다는 것을 감안하여 제2감지부로부터 일정 시간에 걸친 감지신호량을 분석하여 온오프 제어모듈에서 상기 온오프 감지부에 의존하지 않고 온오프 신호를 발생시킬 수도 있다.

도면에서 입력순서결정 제어모듈은 제1힘과 제2힘이 결합된 제3힘이 바로 작용하였을 때 제1감지부와 제2감지부의 신호보다도 제3감지부의 뚜렷한 신호를 더 우선시할 수 있도록 하거나, 사전에 설정된 입력요구 환경이 제1힘 다음에 제2힘의 입력패턴으로 설정된 경우라면 입력자의 실수로 제2힘이 먼저 가해졌을 때 이를 잠시 대기시키고 제1힘을 기다리는 기능을 수행할 수 있다.

도면에서 입력단계구분 제어모듈은 제1 내지 제3힘이 복잡한 연속동작으로 이루어졌을 때 사전에 설정된 입력요구 환경이 구간별로 단속적인 입력패턴으로 설정된 경우라면 입력자의 실수로 여러 힘이 동시에 가해졌을 때 어느 한 입력신호의 시간적 변화량으로부터 나머지 입력신호들의 입력시작/입력종료/재입력시작/재입력종료를 결정하는 역할을 수행한다.

한편, 상기 입력단계구분 제어모듈의 다음 단계로는 제1 내지 제3감지부의 감지량에 대응하는 입력신호 중 어느 한 입력신호의 특정시간 동안의 평균신호량으로부터 나머지 입력신호들의 차단/해제를 결정하는 입력여부판단 제어모듈이 더 연결된다.

위와 같은 제어모듈들에 의해 상기 언급된 감지부들이 발생하는 감지신호는 연속적또는 비연속적 / 동시 또는 순차적 / 결합 또는 분해 과정을 거쳐 각 감지부에 대응되는 제1 내지 제3제어모듈로 전송되고 상기 제1 내지 제3 제어모듈은 이를 입력신호로 변환하여 신호처리부로 전송하게 된다.

본 발명의 강력한 효용성을 입증하고 본 발명에 제시된 입력개념을 더욱 잘 이해할 수 있도록 도 41에 제시된 실제 문자입력 구현예를 살펴보자.

언급한 바와 같이 현재 상용화된 휴대폰 키를 이용한 문자메세지 전송에서 '괭'이라는 한글 1문자를 생성하기 위해서는 5번의 키 반복입력이 필요하게 된다(삼성전자의 휴대폰 기준). 그러나 이 경우도 'ㄱ'과 'ㅇ'의 배열이 마침 해당 키버튼의 첫 번째 입력위치에 배치되어 있어 두 번의 입력으로 해결할 수 있어 5번일 뿐 예를 들어 '팸'이라는 글자의 경우라면 각 자음당 1번의 키 입력이 추가되어 총 7번의 키 입력을 필요로 하게 된다.

더구나 상기 5번 내지 7번의 키 입력동안 하나의 손가락을 사용하는 경우라면 손가락을 4번이나 추가 이동시켜야 하므로 이러한 이동과정에서 적지않은 시간손실과 불편함, 입력실수 등이 유발된다.

도 41에서 입력자가 손가락을 버튼에 올려놓고 잠시 기다리면 입력기가 On 되어 자음메뉴가 뜬다.

이때 버튼을 좌측상방으로 밀어 [ㄱ] 을 선택하면 [ㄱ] 이 표시되면서 다음 단계인 단모음메뉴가 뜬다.

이때 단모음을 선택하지 않는 경우라면 버튼을 한번 눌러주면 그 다음 단계인 복모음메뉴가 뜬다.

*여기서 버튼을 우측상방으로 기울여(미는 것이 아니다) [ㅙ] 를 선택하면 [괘]가 표시되면서 다음 단계인 자음받침메뉴가 뜬다.

마지막으로 버튼을 우측으로 밀어 [ㅇ] 을 선택하면 [괭] 이 표시되면서 글 자가 완성된다.

도 41의 전체 입력과정에서 손가락의 움직임에 따라 기민하게 반응하는 제1작동면(10)과 제1감지부(11)/제2감지부(12)/제3감지부(13)의 상대위치를 살펴볼 수 있을 것이다.

여기까지의 입력횟수는 최초 On단계를 제외하고 4번이다. 그러나 손가락이 버튼에서 한번도 떨어지지 않았다는 것에 주목할 필요가 있다. 반복입력과정이 가장 문제시되는 점은 손가락이 자주 떨어져서 움직여야 한다는 것이다.

따라서 전통적인 키 입력이 5번의 입력중 4번(손가락의 이동횟수)의 실질적 입력시간이 걸렸다면 본 발명의 입력예에서는 단 한번의 실질적 입력시간으로 충분한 셈이다.

여기서 약간의 문제가 되는 것이 손가락의 생김새에 따른 자연스런 움직임과 제1힘, 제2힘의 연속입력이 서로 맞아 떨어지는가 하는 점이다.

이를 해결하는 것이 도 42에 도시된 두 개의 제1작동면(10)을 가지고 두 방향에서 제2힘을 감지하는 버튼형 입력장치가 장착된 휴대단말기이다.

도면에서 제1작동면(10)은 서로 다른 각도로 배치된 적어도 두 개의 인접한 작동면들로 구성되며, 상기 인접한 작동면들에 걸쳐서 손가락의 2개 마디가 각각 위치 가능하도록 형성되는 것을 알 수 있다.

단일 평면모양의 버튼에서는 사용자의 손가락이 위로 밀고 있는 상태를 유지하면서 버튼의 아래구역을 누르기가 쉽지 않으나, 도 42와 같은 구조의 버튼이라면 위로 밀면서 손가락 두 번째 마디를 이용하여 버튼의 아래구역을 누를 수 있게 된 다.

이것은 모든 제1힘의 결과에 따른 다음 제2힘의 메뉴에서 방사상의 모든 공간에 메뉴를 배치할 수 있다는 것을 의미한다.

<제6실시예>

도 43은 제5실시예의 버튼 타입이 아닌 터치패드형 입력장치로서 본 발명이 적용된 복합정보기기를 나타낸 것이다.

도면에서는 전통적인 전화기 모양의 복합정보기기를 나타내고 있지만 상기 제5실시예에서 언급한 바와 같이 제1고정면(10)은 자동차의 스티어링 휠의 림표면에 배치되고 스크린은 HUD(헤드업디스플레이) 형태로 전면유리창에 투영되는 경우가 가장 매력적인 적용예가 될 수 있다.

도면에서, 입력자가 손가락을 제1고정면(10)상에 대고 우측상방으로 미는 동작을 취하면 커서(50)은 화면상의 아이콘들을 드래그하게 되고, 다음으로 입력자가 손가락을 세워서 콕 찍는 형태로 제1고정면상 압력분포 면적을 변화시키면, 커서는 드래그를 완료하고 드래그된 아이콘들을 셀렉트하게 된다.

그 다음 입력자가 콕 찍은 손가락을 옆으로 기울이면서 손가락 옆날 부분으로 제1고정면을 누르면, 커서는 사용자가 손가락을 기울이는 방향으로 셀렉트된 아이콘들을 무빙 시키게 된다.

이를 다시 개념적으로 정의하면, 제1고정면에 평행한 제1방향으로 축적된 제1운동량을 감지하여 제1입력신호를 발생하고, 상기 제1고정면을 관통하는 제2방향 으로 작용된 제2압력을 감지하여 제2입력신호를 발생하며 상기 제2압력의 변화된 분포위치를 감지하여 그에 대응한 제3입력신호를 발생하는 과정으로 표현된다.

물론 앞서 실시예1에서와 마찬가지로 상기 제1운동량과 제2압력을 동시에 수행하여 (충격적으로 터치하여) 그에 대응한 제4입력신호를 발생하는 과정도 추가될 수 있을 것이다.

이상 언급한 연속동작이 종래의 터치패드와 비교하여 가장 차별화되는 점은, 바로 입력자가 손가락을 기울인 상태로 다시 세우지 않고 유지하고만 있으면 커서는 계속 무빙상태를 유지하게 되고 이는 종래의 터치패드가 커버할 수 없었던 넓은 화면상의 움직임을, 본 발명의 입력장치에 의하면 마치 마우스커서의 움직임과 같이 자연스럽게 커버할 수 있다는 점이다.

따라서 입력자는 예를 들어 자동차를 운전하면서도 핸들 위에 마련된 제5실시예의 버튼과 제6실시예의 터치패드를 이용하여 전면 유리창에 넓게 투영되는 디스플레이 화면을 보면서 데스크탑 컴퓨터와 거의 동일한 수준의 컴퓨팅환경을 누릴 수 있게 된다.

도 44는 도 43에서의 고정면에 가해지는 작용운동량 및 작용압력분포량에 대한 입력신호 발생 처리과정을 나타낸 작업흐름도를 소개하고 있다.

도 44의 감지신호 처리과정은 전체적으로 제5실시예의 도 39와 유사하며 앞서 도 45을 이용한 설명과정에서 설명한 바와 같이 제1힘 대신 제1운동량을 감지하는 제1감지부와 제2힘 대신 제2압력분포량을 감지하는 제2감지부로 설정된다.

다만 버튼형의 제1작동면과는 달리 제1고정면은 고정면상 어느 위치에서 손 가락이 최초로 놓여질지 모르므로 별도의 온오프감지부를 이용하는 경우보다는 손가락이 놓여진 채로 일정시간 이상 가만히 유지할 때 온오프를 수행하는 제어단계를 추가하는 것이 더욱 효율적이다.

이러한 기능은 제2감지부에서 감지된, 상기 제2압력의 시간에 따른 누적 변화량을 감지하는 온오프감지부와 상기 온오프감지부의 감지량에 대응하여 상기 제1감지부 또는 제2감지부에 대한 on/off 신호를 발생하는 온오프제어모듈로 구성될 수 있다.

한편 제1작동면의 경우에서는 옆으로 미는 운동과 아래로 누르는 운동을 서로 나눠서 배치된 제1, 제2감지부로 별도 감지할 수 있어서 각 감지신호간의 간섭이 덜했으나, 본 실시예의 변형가능한 감지선을 배열한 제1고정면 형식의 구조에서는 옆으로 (눌러서)미는 운동과 단순히 누르거나 눌러서 기울이는 운동 간에 많은 간섭이 일어나게 된다.

이를 적절히 구분하기 위해 각 운동에 따른 감지량에 대응하는 입력신호를 발생하는 제1, 제2제어모듈과,

상기 제1제어모듈에서 발생된 입력신호의 시간적 변화량으로부터 상기 제2압력을 보정한 입력신호와, 상기 제2제어모듈에서 발생된 입력신호의 시간적 변화량으로부터 상기 제1운동량을 보정한 입력신호를, 발생하는 보정제어모듈을 추가하여 구성될 수 있다.

이하 제어 수행단계에서는 제5실시예와 마찬가지로 미리 설정된 입력신호량 판단기준에 의하여 상기 제2제어모듈이 발생하는 입력신호량을 상기 판단기준과 대 비한 결과로부터 상기 제1, 제2 및 보정제어모듈이 발생하는 입력신호들의 입력시작/입력종료/재입력시작/재입력종료를 결정하는 입력단계구분 제어모듈과,

상기 제1, 제2 및 보정제어모듈에 연결되고, 상기 제1감지부 및 제2감지부의 감지량에 대응하는 입력신호 중 어느 한 입력신호의 특정시간 동안의 평균신호량으로부터 나머지 입력신호들의 차단/해제를 결정하는 입력여부판단 제어모듈이 추가될 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터입력장치가 장착된 전자장치용 단말기의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 데이터입력장치의 제1실시예에서 감지되는 손가락의 입력동작을 나타낸 개념도,

도 3 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감지유닛의 단면도,

도 10은 본 발명에 따른 데이터입력장치에서 손가락 접촉점의 이동에 따른 수직누름위치의 이동을 설명하기 위한 개념도,

도 11은 도 5와 도 7에 도시된 실시예가 조합된 구성을 도시한 단면도,

도 12는 본 발명에 따른 조합입력을 설명하기 위한 개념도,

도 13은 도 4에 도시된 실시예를 다른 각도에서 본 도면,

도 14 및 도 15는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 감지유닛을 도시한 도면,

도 16 내지 도 23은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 개념도,

도 24는 본 발명의 제2실시예가 구현된 예를 도시한 사시도,

도 25는 본 발명의 제2실시예의 구현 형태를 설명하는 개념도,

도 26 내지 도 28은 본 발명의 제2실시예에 따른 입력기구부를 도시한 도면,

도 29는 본 발명의 제2실시예의 활용 형태를 설명하는 개념도,

도 30은 본 발명의 제3실시예를 도시한 단면도,

도 31은 본 발명의 제4실시예를 도시한 사시도,

도 32 및 도 33은 제4실시예의 변형예를 도시한 사시도,

도 34는 본 발명의 감지유닛이 위치변위를 설명하기 위한 정면도,

도 35는 본 발명의 감지유닛의 입력방식을 설명하기 위한 개념도,

도 36은 본 발명에 의한 버튼형 입력장치가 장착된 정보단말기,

도 37 및 도 38은 본 발명에 따른 버튼형 입력장치에서 작동면에 가해지는 힘과 이를 각각의 영역에서 나누어 감지하는 감지부를 개념적으로 나타낸 도면,

도 39는 도 38에서의 작동면에 가해지는 작용힘에 대한 입력신호 발생 처리과정을 나타낸 작업흐름도,

도 40은 도 38에서의 작동면 움직임에 따른 감지부들의 변형된 형상을 개념적으로 나타낸 도면,

도 41은 도 40의 과정이 실제 문자입력에 적용된 구현예,

도 42는 본 발명에 따라 2개의 작동면을 가지고 두 방향에서 제2힘을 감지하는 버튼형 입력장치가 장착된 휴대단말기,

도 43은 본 발명에 의한 터치패드형 입력장치가 장착된 복합정보기기,

도 44는 도 43에서의 고정면에 가해지는 작용운동량 및 작용압력분포량에 대한 입력신호 발생 처리과정을 나타낸 작업흐름도,

도 45는 도 43에서의 고정면에 가해지는 운동량과 압력분포에 따른 감지선들의 변형된 형상을 개념적으로 나타낸 도면,

도 46은 본 발명에서 연속 입력의 개념을 설명하기 위한 구성도,

도 47 내지 도 49는 본 발명에 따른 입력기구부를 예시한 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 데이터입력장치 30 : 감지유닛

31 : 제1이동감지부 32 : 제2이동감지부

33 : 제3이동감지부 34 : 제4이동감지부

37 : 수직돌기

40 : 압전감지패널 41 : 제1압전감지패널

42 : 제2압전감지패널 43 : 제3압전감지패널

44 : 제4압전감지패널 45 : 제5압전감지패널

46 : 제6압전감지부 47 : 제7압전감지부

48 : 제8압전감지패널 49 : 제9압전감지패널

50 : 커버부재 51 : 미끄럼 방지수단

53 : 가압돌기 55 : 표시수단

57 : 변형방지홈 65 : 탄성부재

66 : 수평가압감지부 71 : 입력부

73 : 감지부 75 : 기준판

77 : 이동판 87 : 입력기구부

100 : 전자장치용 단말기 110 : 케이스