입력 장치{Input Device}
본 발명은 사용자가 누른 압력을 감지할 수 있는 입력장치에 관한 것이다.
일반적으로 휴대 단말기와 같은 모바일 기기에는 12개의 키패드에 0 ~ 9까지의 숫자 및 *, # 등의 표시가 되어 있다. 이와 같은 키패드에는 숫자 이외에도 영문자 및 한글의 자음 및 모음이 기재되어 있어서, 숫자 및 문자를 입력할 수 있다. 그리고 키패드의 상부에는 전화번호 검색, 문자 메시지 작성 및 관리, 인터넷 연결 등과 같은 다양한 기능을 구비한 입력장치가 형성되어 있다. 이러한 입력장치는 원형의 버튼의 사방과 그 중앙을 가압하여 일정한 정보를 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 최근 모바일 기기(Mobile Device)의 다양화와 함께, 이러한 형태의 입력장치의 적용분야도 PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3), 카네비케이션(Car Navigation), 휴대용 게임기, 디지털 카메라 등으로 확대되고 있는 상황이다. 입력장치의 적용분야의 확대뿐만 아니라, 모바일 기기들의 기능도 복잡해지고 다양해져, 입력장치는 보다 다양화된 형태의 정보의 입력할 수 있어야만, 소비자들의 요구에 부응할 수 있는 실정이다. 특히, 메뉴의 이동이나 볼륨의 조작과 같은 동작은, 단편적인 온-오프(on-off)형태의 조작으로 제어하는데 한계를 가질 수 밖에 없는 실정이다.
본 발명은 보다 다양한 형태의 정보를 입력할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 입력장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일면에 가해지는 압력에 따라 전기적 신호를 발생시키는 압력감지부 및 압력감지부와 전기적으로 병렬 연결되는 고정저항을 포함하는 입력장치가 제공된다. 여기서, 입력장치는 가압에 의해 전기적 신호를 발생시키는 돔스위치부를 더 포함할 수 있으며, 돔스위치부는 압력감지부와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 돔스위치부는 압력감지부와 전기적으로 연결되는 중앙단자, 중앙단자와 이격되는 외주단자 및 중앙단자와 외주단자가 전기적으로 연결되도록 중앙단자와 외주단자를 커버하는 메탈돔을 포함할 수 있다. 또한, 압력감지부는 서로 이격되는 접속단자 및 접속단자 상에 배치되며 일면에 가해지는 압력에 따라 저항값이 변화하는 압력감지저항물질을 포함할 수 있다. 이 때, 중앙단자는 압력감지저항물질을 가압하도록, 압력감지부 상에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 가압하는 힘에 비례적으로 변화하는 형태의 정보를 입력 받을 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 제품마다 제조상 발생할 수 있는 전기적 특성의 편차를 줄일 수 있다. 또한, 고정저항의 저항값을 조정함으로써, 고정저항과 압력감지 저항물질 간의 병렬 연결에 의한 저항값의 합을 조정할 수 있어, 가압에 의해 입력장치가 발생시킬 수 있는 전기적 신호값을 조정할 수 있다.
본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 이하, 본 발명에 따른 입력장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치를 나타낸 분해사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치(100)는, 일면에 가해지는 압력에 따라 저항값이 변화하는 압력감지저항물질(pressure sensitive resistance, 114) 및 이와 전기적으로 병렬 연결되는 고정저항(130)을 포함함으로써, 사용자가 가압하는 압력에 비례적으로 변화하는 형태의 정보를 입력 받을 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 제품마다 제조상 발생할 수 있는 전기적 특성의 편차를 줄일 수 있다. 입력장치(100)는 사용자의 가압에 의해 일정한 정보를 입력할 수 있는 장치로서, 다양한 형태의 모바일 기기 등의 입력부로 적용될 수 있다. 입력장치(100)는, 입력장치(100)가 장착되는 전가기기의 제어부와 전기적으로 연결되어, 사용자의 조작에 따른 전기적 신호를 제어부에 전달함으로써, 사용자가 전자기기에 입력하고자 하는 정보를 전자기기에 전달할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입력장치(100)는 각각의 구성이 형성된 돔시트(10), 연성기판(20), 상부테이프(30), 센서시트(40) 및 하부테이프(50)를 적층하여, 하나의 키패드의 형태로 구현될 수 있다. 돔시트(10)(dome sheet)에는 복수의 메탈돔(metal dome, 122)이 형성되어 있다. 돔시트(10)는 전체적으로 원형의 형상을 가지며, 돔시트(10)의 중앙에 하나의 메탈돔이 형성되며, 이를 중심으로 4개의 메탈돔(122)이 사방에 형성된다. 돔시트(10)는 플렉서블한 수지 재질로 이루어지며, 메탈돔(122)은 탄성 복원력을 가지는 도전성 재질로 이루어진다. 연성기판(20)(flexible PCB) 상에는 입력장치(100)를 이루는 전기 소자와 회 로패턴이 형성된다. 그리고, 연성기판(20)에는 메탈돔(122)의 위치에 맞게 중앙단자(124)와 외주단자(126)가 각각 형성되고, 고정저항(130)도 형성된다. 상부테이프(30)에는 후술할 압력감지저항물질(114)의 위치에 맞게 개구부(32)가 형성된다. 상부테이프(30)는 후술할 중앙단자(124)와 압력감지저항물질(114b) 간에 확보되어야 할 이격거리 만큼의 두께를 가진다. 센서시트(40)(sensor sheet) 상에는 압력감지저항물질(114)이 도포되어 있다. 압력감지저항물질(114)은 메탈돔(122)의 형상 위치와 형상에 맞게 센서시트(40) 상에 형성된다. 하부테이프(50)는 센서시트(40)의 하면을 커버하며, 입력장치(100)의 저면을 보호할 수 있다. 돔스위치부(120)는 사용자의 가압에 의해 전기적 신호를 발생시킨다. 하나의 돔스위치부(120a)는 메탈돔(122a), 중앙단자(124a) 및 외주단자(126a)를 포함하여 이루어질 수 있다. 중앙단자(124a)는 메탈돔(122a)의 중앙에 위치하며, 연성기판(10)에 비아(via)의 형태로 형성된다. 외주단자(126a)는 중앙단자(124a)와 인접하며 중앙단자(124a)를 둘러싸는 형태를 가지며 중앙단자(124a)와 이격된다. 결국, 외주단자(126a)는 원호형상을 가진다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치(100)의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 외주단자(126a)는 원형의 메탈돔(122a)의 가장자리를 지지하며, 메탈돔(122a)과 전기적 연결을 형성한다. 사용자가 메탈돔(122a)을 가압하면, 메탈돔(122a)의 중앙은 굴곡되어, 중앙 단자(124a)와 접하게 되고, 외주단자(126a)와 중앙단자(124a)는 전기적 연결을 형성하여, 전자기기의 제어부에 미리 설정된 전기적 신호를 전달함으로써, 사용자가 요구하는 정보를 전자기기에 전달할 수 있게 된다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치(100)의 연성기판(20)을 나타낸 저면도이다. 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 압력감지부(110a)는 접속단자(112)와 압력감지저항물질(114a)을 포함하여 이루어진다. 접속단자(112)는 연성기판(10)의 하면에 형성되며, 서로 이격되어 있다. 좌측 접속단자(112a)와 우측 접속단자(112b)는 그 말단이 서로 교차되도록 여러 가닥으로 분리되어 있다. 센서시트(40)의 접속단자(112)와 대향하는 면에는 압력감지저항물질(114a, 114b)이 형성되어 있으며, 중앙단자(124a)와 좌우 측 접속단자(112a, 112b)는 압력감지저항물질(114a, 114b)을 매개로 하여 서로 전기적 연결을 형성하게 된다. 압력감지저항물질(pressure sensitive resistance, 114a)은 도전성 물질과 바인더(binder)가 혼합된 잉크 형태의 물질로 센서시트(40) 상에 도포된다. 압력감지저항물질(114a)의 일면에 힘 또는 압력을 가하면, 그 내부에 도전성 물질들이 서로 접하면서 전체적으로 저항값이 감소하게 된다. 압력감지저항물질(114a)의 일면에 가하는 압력을 점차 증가시키면, 그 내부에 도전성 물질이 서로 접하는 양이 증가하면서 일정한 수준까지 계속적으로 저항이 감소하게 된다. 사용자가 메탈돔(122a)을 가압하면, 메탈돔(122a)의 변형에 의해 중앙단 자(124a)와 외주단자(126a) 간에 전기적 연결을 형성하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있으며, 사용자가 더욱 더 메탈돔(122a)을 가압하면, 접속단자(112)와 압력감지저항물질(114a) 간의 접촉하는 압력이 증가한다. 나아가 압력감지저항물질(114a) 내부의 도전성 물질들이 서로 접하면서 압력감지저항물질(114a)의 저항이 감소하여, 비례적으로 감소하는 형태의 전기적 입력 신호를 전자기기에 입력할 수 있게 된다. 반대로, 사용자가 메탈돔(122a)에 가하는 압력을 점차적으로 감소시킨다면, 상술한 것과 반대의 작용을 통해, 압력감지저항물질(114a)의 저항이 증가하면서, 비례적으로 증가하는 형태의 전기적 신호를 전자기기에 입력할 수 있게 된다. 결국, 사용자는 압력감지부(110a)를 통해 비례적으로 증감하는 형태의 전기적 신호를 전자기기에 입력할 수 있게 된다. 따라서, 전자기기의 화면 상에 가로로 연장되는 형태의 복수의 메뉴가 표시되어 있으며, 사용자가 입력장치(100)의 압력감지부(110a)가 설치된 메탈돔(122a)의 가압하면서, 점차적으로 메뉴의 상하 이동 속도를 조절할 수 있을 것이다. 한편, 사용자가 MP3와 같은 전자기기의 볼륨을 조절하고자 할 때, 압력감지부(110a)가 설치된 메탈돔(122a)을 가압하면서, 볼륨의 변화속도를 조절할 수도 있을 것이다. 이렇게 입력장치(100)는 압력감지부(110a)를 통해 전자기기에 전달되는 전기적 신호의 크기를 변화시킴으로써, 비례적으로 변화하는 형태의 입력을 전자기기에 할 수 있게 된다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치(100)를 나타낸 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 입력장치(100)는 5개의 돔스위치부(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)를 가지며, 그 가운데 2개의 돔스위치부(120a, 120b)는 압력감지부(110a, 110b)와 전기적 연결을 형성하고 있다. 한편, 입력장치(100)는 압력감지부(110a, 110b)와 전기적으로 병렬 연결되는 고정저항(130a, 130b)을 각각 포함한다. 고정저항은 저항값이 고정된 저항을 말한다. 고정저항(130a, 130b)이 압력감지부(110a, 110b)와 전기적으로 병렬 연결을 이룸으로써, 고정저항(130a, 130b)과 압력감지저항물질(114a, 114b)은 서로 병렬로 각각 연결된다. 예를 들어, 사용자가 메탈돔을 가압하여, 돔스위치부(120c)에 전기적 연결을 형성하면, COM채널과 SW3채널 간에 일정한 전기적 신호가 발생하게 된다. 나아가, 사용자가 계속적으로 메탈돔에 압력을 가하여 압력감지부(110b)를 통해 전기적 연결을 형성하는 경우, PSR2 채널과 COM채널 사이에서 취득되는 전기적 신호는 고정저항(110b))와 압력감지저항물질(114b)간의 병렬 연결에 의한 저항값의 합에 의해 결정된다. 이 때, 고정저항(R2)의 값이 압력감지저항물질(114b)의 저항값에 비해 상대적으로 크다면, 압력감지저항물질(114b)의 저항값이 제조상의 편차를 가지는 경우에도 이러한 영향이 압력감지부(110b) 전체의 저항값의 편차(즉 압력감지부(110b)가 전자기기의 제어부에 전달하는 전기적 신호의 크기의 편차)에 미치는 것을 최소화 할 수 있게 된다. 또한, 압력감지저항물질(114a, 114b)이 노이즈에 의해 압력 변화에 따른 저 항값의 변화의 편차를 가지는 경우에도, 고정저항(130a, 130b)은 이러한 영향을 최소화 시킬 수 있게 한다. 또한, 고정저항(110b)의 저항값을 조정함으로써, 고정저항(110b)과 압력감지 저항물질간(114b) 간의 병렬 연결에 의한 저항값의 합을 조정할 수 있어, 가압에 의해 입력장치(100)가 발생시킬 수 있는 전기적 신호값을 조정할 수 있다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치를 나타낸 분해사시도. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치의 일부를 나타낸 단면도. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치의 연성기판을 나타낸 저면도. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력장치를 나타낸 회로도. <도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> 100: 입력장치 110: 압력감지부 120: 돔스위치부 130: 고정저항 |
