KR100739210B1 - 회전식 입력장치 - Google Patents

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holder
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강응천
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Abstract

회전식 입력장치가 개시된다. 회전 가능한 휠과, 휠의 하측에 고정되어 휠과 동시에 회전하는 다극 착자 링형 마그네트와, 마그네트의 회전을 검출하는 검출소자가 장착되며 검출소자에 대응하여 검출소자의 적어도 일부가 삽입되는 수용홀이 형성된 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판이 그 일면에 고정되는 베이스와, 베이스의 일면에 고정되어 휠을 회전 가능하게 지지하는 홀더를 포함하는 입력장치는 두께를 줄이고 외부의 충격에 대한 내구성이 뛰어나다.
홀센서, 인쇄회로기판, MR센서

Description

회전식 입력장치{ROTATABLE INPUTTING APPRARTUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 입력장치의 분해된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 입력장치의 결합된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 입력장치에서 지지부의 구성, 베이스 및 인쇄회로기판에 센서가 삽입된 상태를 확대 도시한 단면도이다.
<도면 부호의 설명>
11: 휠 12: 고정돌기
13: 마그네트 14: 삽입홀
15: 홀더 16: 지지부
17: 경사부 18: 몸통부
19: 고정부 20: 지지부홀
21: 센터홀 23: 단턱
25: 와셔 27: 회전홀
29: 센터키 31: 인쇄회로기판
33: 돔버튼 35: 홀센서
36: 리드 37: 수용홀
39: 베이스 43: 삽입홀
본 발명은 회전식 입력장치에 관한 것이다.
일반적으로 휴대 단말기는 12개의 키패드에 0~9 까지의 숫자 및 *, #표시가 되어 있다. 상기와 같은 키패드에는 숫자 이외에도 영문자 및 한글의 자음 및 모음이 기재되어 있어서, 숫자 및 문자 등과 같은 정보를 입력할 수 있다. 그리고 최근에는 키패드의 상부에 전화번호 검색, 문자 메시지 작성 및 관리, 인터넷 연결 등과 같은 다양한 기능을 구비한 네비게이션 키(navigation key)가 형성되어 있다. 네비게이션 키에는 버튼 형과 회전형 등 다양한 형태가 있는데, 최근에는 메뉴 검색 등의 기능과 다양한 기능을 구비할 수 있는 회전형 입력장치의 사용이 증가하고 있다.
최근의 휴대용 단말기의 슬림(slim)화에 의해서 이러한 회전형 입력장치 또한 슬림화될 것이 요구된다. 또한, 슬림화와 더불어 외부의 충격에도 견딜 수 있는 내구성이 요구된다. 그러나 종래의 회전식 입력장치는 인쇄회로기판 등의 위에 홀 센서(hall sensor) 또는 MR 센서 등이 실장되어 있기 때문에 그 두께를 줄이는 데 에는 어느 정도 한계가 있다. 그리고 회전판을 지지하는 부분이 일반적으로 몰드(mold)에 의한 성형물에 의해 베이스 등에 고정되어 있기 때문에 외부의 충격에 취약한 문제점이 있다.
본 발명은 두께를 줄일 수 있고 회전속도, 방향, 각도 등을 출력하여 다양한 입력을 할 수 있는 회전식 입력장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 외부에 충격 등에 대한 내구성이 우수한 회전식 입력장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 회전식 입력장치는 회전 가능한 휠과, 휠의 하측에 고정되어 휠과 동시에 회전하는 다극 착자 링형 마그네트와, 마그네트의 회전을 검출하는 검출소자가 장착되며 검출소자에 대응하여 검출소자의 적어도 일부가 삽입되는 수용홀이 형성된 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판이 그 일면에 고정되는 베이스와, 베이스의 일면에 고정되어 휠을 회전 가능하게 지지하는 홀더를 포함한다.
본 발명에 따른 회전식 입력장치의 실시예는 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 홀더 및/또는 베이스는 금속으로 이루어질 수 있다. 그리고 홀더는 휠과 접하는 본체부와, 본체부에서 일정한 각도로 하향 경사진 경사부, 그리고 경사부의 일단부에서 연장되어 베이스의 일면에 고정되는 고 정부를 포함할 수 있다. 또한, 베이스는 수용홀에 대응하여 검출소자의 일부가 위치할 수 있는 삽입홀을 구비하거나, 검출소자는 홀센서 또는 MR센서일 수 있다. 홀더는 하향 돌출된 복수 개의 누름돌기를 구비하고, 인쇄회로기판은 누름돌기에 의해 가압되는 돔버튼을 구비할 수 있다.
본체부는 삽입홀 및 삽입홀에 연해서 형성된 단턱을 구비하며, 휠은 하향 돌출된 고정돌기를 가지며, 단턱에는 고정돌기가 삽입되며 소정의 중심각을 갖는 회전홀이 형성된 와셔가 삽착될 수 있다. 홀더는 검출소자에 대응하는 위치에 형성되어 검출소자의 적어도 일부가 위치하는 지지부홀을 구비할 수 있다. 휠의 중앙에는 센터키가 형성되어 있고, 인쇄회로기판에는 센터키의 누름에 의해 가압되는 돔버튼을 구비할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 회전식 입력장치의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 입력장치는 회전 가능하게 결합된 휠(11), 휠(11)을 홀더에 고정하는 와셔(25), 휠(11)의 중앙에 결합되는 센터키(29), 휠(11)의 하측에 고정되어 휠(11)과 함께 회전하는 링(ring) 형상의 마그네트(13), 베이스(39)의 상면에 결합되어 휠(11)을 회전 가능하게 지지하는 홀더(15), 베이스(39)의 상면에 고정되는 인쇄회로기판(31) 및 인쇄회 로기판(31)의 홈에 위치하면서 마그네트(13)의 회전을 감지하는 검출소자인 홀센서(35)를 포함한다.
본 실시예에 따른 회전식 입력장치는 휠(11)을 회전 가능하게 지지하는 홀더(15)가 금속으로 이루어지고, 금속으로 이루어진 베이스(39)에 직접 고정되기 때문에 외부충격에 대한 내구성이 우수하다. 또한, 금속으로 이루어진 홀더(15)의 탄성력을 이용하여 외력이 제거된 후 탄성적으로 원상 복귀할 수 있기 때문에 조작감이 좋다.
그리고 검출소자인 홀센서(35)가 위치하는 인쇄회로기판(31)에 홀센서(35)의 적어도 일부가 위치할 수 있는 수용홀(37)이 형성되어 있기 때문에, 수용홀(37)의 두께만큼 회전식 입력장치의 두께를 줄일 수 있다는 점에 특징이 있다. 또한, 검출소자인 홀센서(35)가 위치할 수 있는 삽입홀(43)을 베이스(39)에 추가로 형성함으로써 회전식 입력장치의 두께를 삽입홀(43)의 두께만큼 더 줄일 수 있다는 점에 특징이 있다.
휠(11)은 전체적으로 원판 형상을 가지고 중앙에는 센터키(29)가 삽입될 수 있는 삽입홀(14)이 형성되어 있다. 그리고 휠(11)은 삽입홀(14)에 인접해서 하향 돌출된 복수 개의 고정돌기(12)를 가진다. 고정돌기(12)가 와셔(25)와 회전홀(27)에 삽입됨으로써 휠(11)이 홀더(15)에 회전 가능하게 고정된다. 그리고 휠(11)의 하면에는 다극으로 착자된 링형상의 마그네트(13)가 고정된다. 휠(11)은 사용자의 조작에 의해 마그네트(13)와 함께 회전하는데, 이로 인해 홀센서(35)가 마그네트(13)의 회전 각도, 방향, 속도 등을 감지함으로써 다양한 입력이 이루어지게 된다. 그리고 사용자에 의해 일부가 가압되어 홀더(15)의 이면에 형성된 누름돌기가 돔버튼(33)을 가압함으로써 별도의 기능이 수행될 수 있다.
고정돌기(12)는 도 2에 도시된 바와 같이 홀더(15)의 센터홀(21) 및 와셔(25)의 회전홀(27)에 삽입된 후 그 단부가 처리되어 고정홀(27)로부터 이탈되지 않는다. 와셔(25)는 홀더(15)의 중앙에 삽입되어 고정되어 있는데, 이로 인해 휠(11)이 홀더(15)에 고정된다. 고정돌기(12)가 삽입된 와셔(25)의 회전홀(27)의 중심각에 의해 휠(11)이 회전할 수 있는 각도가 규정된다.
마그네트(13)는 휠(11)의 하면에 부착되어 휠(11)과 함께 회전하는데, 이러한 마그네트(13)의 회전은 홀센서(35)에 의해 감지되어 그 회전 각도에 따른 입력이 이루어지게 된다. 마그네트(13)는 N극 및 S극이 교호(交互)적으로 착자된 링(ring) 형상을 가지며, 홀센서(35)는 홀센서(35)의 상부에 위치하는 N극 및 S극의 변화에 따라 휠(11)의 회전각도, 방향 및 속도를 검출할 수 있다.
홀더(15)는 베이스(39)의 일면에 고정되며 휠(11)을 회전 가능하게 지지한다. 홀더(15)는 스텐리스 스틸(stainless steel) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있는데, 이로 인해 휠(11)에 가해지는 특정한 힘이 제거되는 경우에 홀더(15) 자체의 탄성력으로 인해 휠(11)을 원상 복귀하게 한다. 홀더(15)는 프레스(press) 가공 등에 의해 형성될 수 있다. 홀더(15)는 물론 탄성력이 큰 플라스틱 등에 의해 형성될 수도 있다.
홀더(15)는 링 형상의 몸통부(18), 몸통부(18)의 외주면에서 돌출되며 베이스(39)의 일면에 고정되는 지지부(16)를 구비한다. 몸통부(18)는 가운데 센터홀 (21)을 가지고, 센터홀(21)의 둘레를 따라서 4방향으로 돌출되어 형성된 지지부(16)는 일정한 경사각을 가지고 하향으로 돌출되는 경사부(17), 그리고 경사부(17)의 일단에서 수평으로 연장되는 고정부(19)를 포함한다.
경사부(17)는 외향으로 돌출되어 몸통부(18)와 고정부(19)를 연결한다. 경사부(17)는 탄성력을 갖는 금속 등에 의해 형성되기 문에, 홀더(15)에 가해진 외력이 제거된 경우에는 경사부(17)의 탄성력에 의해 홀더(15)가 원상 복귀하게 된다. 이러한 탄성력에 의해서 휠(11)의 특정부위가 가압되어 휠(11)이 기울어지는 경우에도 원상으로 복귀할 수 있게 된다. 고정부(19)는 경사부(17)의 일단부에서 연장되며, 베이스(39)의 상면에 고정됨으로써 홀더(15)를 고정한다. 고정부(19)는 베이스(39)에 접착제 또는 양면 테이프 등에 의해 고정될 수 있다.
본 실시예에 따른 회전식 입력장치는 홀더(15)가 베이스(39)의 일면에 접착제 등에 의해 직접 고정되기 때문에 외부의 충격에 대한 내구성이 우수하다. 또한, 금속으로 이루어지는 홀더(15)의 탄성력에 의해 홀더(15) 뿐만 아니라 휠(11)이 외력이 제거된 후에도 용이하게 원상 복귀하기 때문에 사용감이 우수한 장점이 있다.
지지부(16)에는 지지부홀(20)이 형성되어 있다. 지지부홀(20)에는, 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 감지수단인 홀센서(35)의 일부가 위치할 수 있다. 그리고 몸통부(18)는 센터홀(21)에 연해서 형성된 단턱(23)을 구비한다.
지지부(16)에 형성된 지지부홀(20)은 인쇄회로기판(31) 상에 실장된 홀센서(35)에 대응하여 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이 홀센서(35)의 일부를 수용한다. 그리고 센터홀(21)은 홀더(15)의 중앙에 형성된다. 또한, 센터홀(21)을 형성하 는 외주면(22)에는 휠(11)이 회전 가능하게 삽입됨으로써 휠(11)의 이탈이 방지된다. 단턱(23)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 센터홀(21)에 연해서 형성된다. 단턱(23)에는 와셔(25)가 삽착되어 고정된다.
와셔(25)는 도 1에 도시된 바와 같이 전체적으로 도넛 형상을 가지고 둘레에는 일정한 간격을 가진 복수 개의 회전홀(27)이 형성되어 있다. 와셔(25)는 단턱(23)에 삽착되어 고정되어 휠(11)이 회전할 수 있는 각도를 규정한다. 본 실시예에서는 원호 형상을 가진 4개의 회전홀(27)을 도시하였지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며, 설계조건에 따라 회전홀(27)의 개수 및 그 중심각을 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 회전홀(27)은 와셔(25)의 둘레를 따라 형성되며 180°또는 360°의 중심각을 가지는 둘 또는 하나의 회전홀(27)일 수 있다.
센터키(29)는 휠(11)의 삽입홀(14)에 삽입되어 탄성고무(미도시) 등에 의해 지지된다. 센터키(29)는 사용자에 의해 가압됨으로써 특정한 기능을 수행하는데, 예를 들면 인터넷 연결 또는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 수신 등과 같은 기능 등이 있다.
인쇄회로기판(31)은 베이스(39)에 대응하는 원판 형상을 가지며 일면에는 홀더(15)의 이면에 형성된 누름돌기에 대응하여 복수 개의 돔버튼(33)이 형성되어있다. 그리고 인쇄회로기판(31)에는 홀센서(35)의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 수용홀(37)이 형성되어 있다. 인쇄회로기판(31)의 지름은 베이스(39)의 지름에 비해 다소 작게 형성되는데, 이는 홀더(15)의 고정부(19)가 고정될 수 있는 면을 확보하기 위함이다.
돔버튼(33)은 홀더(15)의 이면에 형성된 누름돌기(미도시)에 의해 가압됨으로써 별도의 기능을 수행한다. 본 실시예에서는 휠(11)에 의해 가압되는 것으로 돔버튼(33)을 예시하였지만, 본 발명은 이에 국한되는 것은 아니며 누름돌기에 의해 가압되어 별도의 기능을 수행할 수 있다면 어떠한 것도 무방하다. 예를 들면, 돔버튼(33)에 대신하여 압력 센서 또는 접촉 센서를 사용할 수도 있을 것이다.
수용홀(37)은 홀더(15)의 지지부홀(19)에 대응하여 인쇄회로기판(31)에 형성되며, 수용홀(37)에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 홀센서(35)의 적어도 일부가 위치한다. 따라서 홀센서(35)가 인쇄회로기판(31)의 상면에 실장되는 것에 비해 본 실시예는 입력장치의 두께를 적어도 수용홀(37)의 두께 만큼 줄일 수 있다.
검출소자는 자기장 내에서 전자가 로렌츠의 힘을 받아 운동방향이 굽어져 기전력이 발생하는 효과를 이용한 실리콘 반도체인 홀센서(hall sensor)일 수 있다. 홀센서는 휠(11)에 부착된 마그네트(13)의 회전에 비례하는 기전력을 발생하여 인쇄회로기판(31)을 통하여 외부의 제어장치(미도시)로 전달한다.
검출소자는 물론 홀센서에 국한되는 것은 아니며, 마그네트(13)의 회전을 검출할 수 있다면 어떠한 것도 가능하다. 예를 들면, 검출소자는 MR(Magneto Resistor) 센서 또는 GMR(Great Magneto Resistor) 센서일 수도 있다. MR 센서 또는 GMR 센서는 자계의 변화에 따라 저항값이 변화하는 소자로서, 고체속의 캐리어 진로가 전자력에 의해 휘어져 길어지기 때문에 저항이 변화하는 성질을 이용한다. MR 센서 또는 GMR 센서는 크기가 작고 신호 레벨이 클 뿐만 아니라 민감도가 우수하여 저자계에서 운용할 수 있으며, 온도 안정성(temperature stability) 또한 높 다.
검출소자가 홀센서(35) 경우, 홀센서(35)는 리드(36)에 의해 인쇄회로기판(31)에 고정되는데, 리드(36)는 베이스(39)의 삽입홀(43)에 삽입되어 인쇄회로기판(31)의 이면에 고정된다.
베이스(39)는 도 1에 도시된 바와 같이 원판 형상을 가지며, 홀더(15) 및 휠(11)을 회전 가능하게 지지한다. 베이스(39)의 지름은 인쇄회로기판(31)에 비해서 다소 크게 형성된다. 그리고 베이스(39)에는 인쇄회로기판(31)의 수용홀(37)에 대응하는 삽입홀(43)이 형성되어 있다. 삽입홀(43)에는 도 3에 도시된 바와 같이 홀센서(35)의 일부가 위치하는데, 이로 인해 회전식 입력장치의 두께가 삽입홀(43)의 두께 만큼 추가적으로 감소할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 실시에에 따른 회전식 입력장치의 작동에 대해서 설명하기로 한다.
사용자에 의해 센터키(29)의 외측에 회전력이 가해지면 휠(11)은 홀더(15)의 외주면(22)에 삽입된 상태에서 회전하고, 이로 인해 마그네트(13)도 휠(11)과 함께 회전한다. 그리고 마그네트(13)는 교호적으로 착자된 N극 및 S극을 다수 개 가지기 때문에 홀센서(35)는 마그네트(13)의 회전에 의한 자극의 변화를 감지하여 휠(11)의 회전 방향 , 속도 및 각도를 인지할 수 있다. 홀센서(35)에 의해 생성된 휠(11)의 회전 방향 및 회전 각도, 회전 속도에 해당하는 출력신호는 인쇄회로기판(31)을 통해 외부의 제어장치로 송출되고, 제어장치는 출력신호를 인식하여 휠(11)의 회전에 상응하는 입력을 수행한다.
그리고 사용자에 의해 센터키(29)의 외측이 가압되면 휠(11)은 홀더(15)에 의해 탄성적으로 지지된 상태에서 한 방향으로 기울어져서 홀더(15)의 이면에 형성된 누름돌기(미도시)가 돔버튼(33)을 가압한다. 이로 인해 인쇄회로기판(31) 상에 위치하는 각각의 돔버튼(33)은 각자의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 입력장치에서 누름돌기에 의해 가압되는 돔버튼(33)은 동일한 간격을 가지고 4개가 구비되어 있으며, 각각의 돔버튼(33)은 문자 메시지의 작성 기능의 활성화, 전화번호 검색, 인터넷 연결, 위성 방송의 수신 등과 같은 핫키(hot key)로서 기능할 수 있게 된다.
또한, 사용자에 의해 센터키(29)가 가압됨으로써 별도의 기능이 수행될 수도 있다.
이와 같은 회전식 입력장치는 휴대용 전화기는 물론 노트북, PDA(Personal Digital Assistant) 등과 같은 휴대용 단말기에 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경예와 수정예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 두께를 줄일 수 있고 회전속도, 방향, 각도 등을 출력하여 다양한 입력을 할 수 있는 회전식 입력장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 외부에 충격 등에 대한 내구성이 우수한 회전식 입력장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 회전 가능한 휠과;
    상기 휠의 하측에 고정되어 상기 휠과 동시에 회전하는 다극 착자 링형 마그네트와;
    상기 마그네트의 회전을 검출하는 검출소자가 장착되며 상기 검출소자에 대응하여 상기 검출소자의 적어도 일부가 삽입되는 수용홀이 형성된 인쇄회로기판과;
    상기 인쇄회로기판이 그 일면에 고정되는 베이스와;
    상기 베이스의 일면에 고정되어 상기 휠을 회전 가능하게 지지하는 홀더를 포함하는 회전식 입력장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 금속으로 이루어지는 회전식 입력장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 베이스는 금속으로 이루어지는 회전식 입력장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 휠과 접하는 본체부와, 상기 본체부에서 일정한 각도로 하향 경사진 경사부, 그리고 상기 경사부의 일단부에서 연장되어 상기 베이스의 일면에 고정되는 고정부를 포함하는 회전식 입력장치.
  5. 제 1 항에 있어서
    상기 베이스는 상기 수용홀에 대응하여 상기 검출소자의 일부가 위치할 수 있는 삽입홀을 구비하는 회전식 입력장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출소자는 홀센서 또는 MR센서인 회전식 입력장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 하향 돌출된 복수 개의 누름돌기를 구비하고,
    상기 인쇄회로기판은 상기 누름돌기에 의해 가압되는 돔버튼을 구비하는 회전식 입력장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 본체부는 삽입홀 및 상기 삽입홀에 연해서 형성된 단턱을 구비하며,
    상기 휠은 하향 돌출된 고정돌기를 가지며
    상기 단턱에는 상기 고정돌기가 삽입되며 소정의 중심각을 갖는 회전홀이 형성된 와셔가 삽착되는 회전식 입력장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 검출소자에 대응하는 위치에 형성되어 상기 검출소자의 적어도 일부가 위치하는 지지부홀을 구비하는 회전식 입력장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠의 중앙에는 센터키가 형성되어 있고,
    상기 인쇄회로기판에는 상기 센터키의 누름에 의해 가압되는 돔버튼을 구비하는 회전식 입력장치.
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