KR100970100B1 - 자유로운 키 배열을 지원하는 ｕｓｂ 키보드 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자유로운 키 배열을 지원하는 USB 키보드 시스템에 관한 것으로, 사용자로부터의 키 입력을 감지하고 키 입력을 감지하는 키누름부, 사용자의 키 입력을 감지한 경우 소정의 키 입력을 지시하는 키제어 신호를 출력하는 키입력 제어부 및 상기 키제어 신호를 USB 방식으로 출력하는 USB 포트부를 포함하는 다수의 USB 스위치와 이를 수용하기 위한 USB 허브로 구성된 USB 키보드 시스템을 제공함으로써 일종의 만능 키보드와 같은 효과를 얻을 수 있다.
키보드, USB 허브, 만능 키보드

Description

자유로운 키 배열을 지원하는 ＵＳＢ 키보드 시스템{Universal Serial Bus Keyboard System Supporting Free Key Arrangement}
본 발명은 자유로운 키 배열을 지원하는 USB 키보드 시스템에 관한 것이다.
키보드(keyboard)는 컴퓨터 등의 전자 제품과 관련하여 사용자가 원하는 문자의 키를 눌러 신호를 보냄으로써 프로그램이나 데이터를 입력하는 장치를 의미한다.
이와 같은 키보드는 키눌림 상태를 파악하는 방법 또는 전류를 전달하는 방법에 따라 전자식 키보드(capacitive keyboard)와 기계식 키보드(hard contact keyboard)로 구분될 수 있다. 전자식 키보드는 키를 눌렀을 때 키 밑에 연결된 회로에 흐르는 전하의 양을 측정함으로써 눌림 상태를 파악한다. 기계식 키보드는 키 밑에 있는 두 개의 금속을 붙였다 떼었다 하는 방식으로 전류의 흐름 여부로 키의 눌림을 감지한다.
한편, 키보드는 키를 누르는 방식에 따라서 멤브레인(membrane) 키보드와 메 커니컬(mechanical) 키보드, 폼(foam)식 키보드, 고무돔(rubber dome) 키보드 등으로 구분될 수 있다. 최근 저렴하게 보급되고 있는 대부분의 키보드는 멤브레인 방식의 키보드에 해당한다. 여기서 멤브레인 방식, 폼 방식, 고무돔 방식의 키보드를 전류 공급방식으로 분류하면, 기계식 키보드(hard contact keyboard)에 해당한다.
원래 메커니컬(mechanical) 방식은 전자식의 반대인 기계식의 한 종류를 뜻하는 의미로 사용했으나, 최근에는 스프링 방식을 뜻하는 말로 사용하고 있다. 메커니컬 방식은 키를 누르면 키의 금속판이 밑판에 닿으면서 기판의 끊어진 두 금속회로를 연결해줌으로써 전류 신호를 발생시킨다. 키의 복구는 스프링의 힘으로 이루어진다. 기계식 방식은 키가 눌릴 때마다 소리가 크게 나는 것이 특징으로 키를 두들길 때의 박자감이 있어서 기계식 키보드를 선호하는 사람이 많다. 그러나 접촉면의 접점으로 금 등의 전도성이 좋은 금속을 사용하고 키마다 마이크로스위치를 배치해야 하기 때문에 가격이 비싼 편이다.
그에 반하여 멤브레인 키보드는 키 밑에 멤브레인이라는 탄력성 막이 있고 키가 이 막을 누르면 멤브레인 막 밑의 두 시트가 붙으면서 전기신호를 발생하는 방식이다. 멤브레인식 키보드는 메커니컬(mechanical) 방식처럼 키마다 마이크로 스위치를 만들 필요가 없기 때문에 싼 가격으로 대량생산이 가능하다. 멤브레인은 키마다 하나씩 고무를 끼워 넣는 방식과 전체 키보드를 하나의 고무판으로 만들고 키가 눌러지는 부분에 요철을 만든 방식이 있는데, 하나의 고무판으로 만드는 것이 생산 가격이 싸기 때문에 최근 생산되는 멤브레인 키보드는 대부분 고무판 방식에 해당한다.
위에서 설명한 일반적인 키보드는 사용자가 원하는 상태의 키 배열을 지원하지 않았다. 즉, 일반적으로 키보드는 QWERTY 식 키보드와 같이 사용자는 키보드 제조사가 결정한 키 배열을 그대로 이용할 수밖에 없었다. 따라서 특정 키만을 빈번하게 사용하여 작업하는 사용자들도 모든 키가 배열되어 있는 키보드를 사용할 수밖에 없으며 이에 따라 작업 효율이 낮아지게 된다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 편의에 따라 사용자가 원하는 키를 배열할 수 있는 일종의 만능 키보드를 USB 허브를 이용하여 제공하는 것과 하나의 키로 동시에 2개 이상의 키를 입력한 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 키보드 시스템의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 USB(Universal Serial Bus) 스위치는 사용자로부터의 키 입력을 감지하고 키 입력을 감지한 경우 키 입력 신호를 출력하는 키누름부, 상기 키누름부로부터 키 입력 신호를 수신한 경우, 상기 키의 입력을 지시하는 키제어 신호를 출력하는 키입력 제어부 및 상기 키제어 신호를 USB 방식으로 출력하는 USB 포트부를 포함한다.
이 경우 상기 키입력 제어부는 사용자의 선택에 따라 출력하는 키제어 신호를 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이를 위하여 상기 키입력 제어부는 키누름부로부터 키 입력 신호를 수신하기 위한 입력부, 각각 상이한 키제어 신호를 출력하는 다수의 출력부 및 상기 입력부와 다수의 출력부를 선택적으로 연결하기 위한 회로부를 구비할 수 있다. 이 때 회로부는 상기 입력부와 출력부를 연결하기 위한 점퍼핀인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 USB(Universal Serial Bus) 허브는 케이스, 상기 USB 스위치를 다수 연결하기 위한 다수의 USB 스위치 입력부 및 상기 연결된 USB 스위치와 외부 USB 장치와의 통신을 위한 USB 인터페이스를 포함한다.
이 경우 상기 USB 스위치 입력부는 n×n 매트릭스 형태의 배열을 가지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 케이스는 상기 USB 허브의 위치를 고정하도록 다리 또는 받침대를 구비하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 USB 키보드 시스템은 사용자로부터의 키 입력을 감지하고, 상기 사용자의 키 입력을 감지한 경우 상기 키의 입력을 지시하는 키제어 신호를 USB 방식으로 출력하는 다수의 USB 스위치와 상기 다수의 USB 스위치와 연결되며, 상기 다수의 USB 스위치로부터 전달된 키제어 신호를 외부 장치로 출력하는 USB 허브를 포함한다.
이와 같은 경우 다수의 USB 스위치는 사용자의 선택에 따라 출력하는 키제어 신호를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하며, 이를 위해 상기 다수의 USB 스위치는 점퍼핀 연결의 변경을 감지하고 그에 따라 상이한 키제어 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 자유로운 키 배열을 지원하는 USB 키보드 는 단순히 사용자가 원하는 키를 배열할 수 있음은 물론 원하는 키의 신호를 선택할 수 있는 만능키와 한 키를 누름으로써 동시에 여러 키를 누르는 번거로움을 덜어줄 수 있는 조합키를 제공하므로, 본 발명에 따른 키보드의 사용자들은 문자, 숫자 또는 기능키 등을 보다 효율적이면서도 간단하게 입력할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 자유로운 키 배열을 지원하는 USB(Universal Serial Bus) 키보드 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 USB 키보드 시스템(1)은 크게 USB 허브(10), USB 스위치(100) 등으로 구성될 수 있으며, 이러한 USB 키보드 시스템은 PC(2) 등에 연결된다.
사용자가 USB 허브(10)에 연결된 USB 스위치(100)를 누르는 경우, 해당 키제어 신호는 USB 인터페이스(11)를 통하여 PC(2) 등에 전달된다. 키제어 신호를 수신한 PC(2)는 입력된 키제어 신호에 상응하는 처리를 수행한다. 이하, 각각의 구성 요소에 대하여 더욱 자세히 살펴본다.
도 1의 USB 허브(10)는 PC(2)와 연결되는 USB 인터페이스(11), 4×4, 즉 16개의 USB 스위치 입력부(12) 및 케이스(13) 등을 구비할 수 있다. 여기서 USB 인터페이스(11)는 PC(2)와 USB 방식의 데이터 통신을 지원하기 위한 구성 요소이며, 특히, USB 스위치(100)로부터 전달된 키제어 신호를 PC(2) 등에 전달하기 위한 구성 요소에 해당한다.
USB 스위치 입력부(12)는 도 2에서 더욱 자세히 설명할 USB 스위치(100)가 삽입되기 위한 USB 포트(port)에 해당한다. 허브(hub)는 일반적으로 스타 토폴로지 네트워크의 중심 역할을 하는 장치를 의미한다. 특히, USB 허브는 다수의 USB 장치들을 연결하기 위한 멀티포트 리피터(multiport repeater)로 생각할 수 있다. 도 1 USB 허브(10)에 존재하는 다수의 USB 스위치 입력부(12)는 다수의 USB 스위치(100)와의 연결을 위하여 다수의 USB 포트를 제공하기 위한 구성 요소에 해당하는 것이다.
물론, 도 1에서는 4×4, 즉 16개의 USB 스위치 입력부(12)를 포함하는 USB 허브(10)가 도시되어 있다. 그러나 당업자라면 USB 스위치 입력부(12)의 개수 또는 배열 등을 편의에 따라 자유롭게 변경 가능할 수 있다. 따라서 USB 스위치 입력부(12)의 개수 또는 배열 등이 변경된 USB 키보드 시스템은 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.
케이스(13)는 다수의 USB 스위치 입력부(12)를 지지하기 위한 구조물에 해당한다. 사용자가 USB 스위치 입력부(12)에 삽입되는 USB 스위치(10)를 누르는 경우에도 USB 허브(10) 자체가 흔들리지 않도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위하여 케이스(13)는 USB 스위치(100)의 키누름부(110)와 USB 스위치 입력부(12)의 크기를 고려하여 설계되는 것이 바람직하다.
또한, 케이스(13) 하부에는 USB 허브(10)가 흔들리지 않도록 하는 다리(비도시) 또는 받침대(비도시) 등이 구비되는 것이 보다 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 USB 키보드 시스템 중 USB 스위치의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
살펴본 바와 같이 사용자는 다수의 USB 스위치(100)를 USB 스위치 입력부(12)에 삽입하고, 그 상태에서 USB 스위치(100)를 누름으로써 자신이 원하는 키 입력을 할 수 있게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이 USB 스위치(100)는 키누름부(110), 키입력 제어부(120) 및 USB 포트부(130) 등으로 구성될 수 있다.
키누름부(110)는 사용자가 키 입력을 위하여 누르는 부분에 해당한다. 이러한 키누름부(110)는 일반적으로 멤브레인과 고무 돔을 이용한 방식에 따른 스위치 구조를 가지는 것이 바람직하다. 물론, 본 실시예에 따른 키누름부(110)는 기계식 키보드 또는 메커니컬 방식의 키보드 방식에 따른 스위치 구조도 적용 가능하다. 이러한 키누름부(110) 구조의 일 예에 대하여는 도 4를 통하여 더욱 자세히 살펴보기로 한다.
키누름부(110)는 사용자로부터의 키 입력을 감지한 경우, 키 입력 신호를 키입력 제어부(120)로 출력한다.
키입력 제어부(120)는 키누름부(110)로부터 키 입력 신호를 수신한 경우, 소정의 키 입력을 의미하는 키제어 신호를 출력하는 동작을 수행한다. 이 경우 출력되는 키제어 신호는 USB 포트부(130)를 통하여 전달되는 USB 방식의 신호에 해당한다.
다만, 키입력 제어부(120)는 사용자로부터 키 입력을 받은 경우 USB 허브(10)를 통하여 PC(2)로 전달할 키제어 신호를, 선택하여 출력한다는 점에 특징이 존재한다. 예를 들어, 사용자가 키누름부(110)를 누른 경우, 키입력 제어부(120)는 "a"가 입력되었다는 키제어 신호를 출력할 수도 있으며, "b"가 입력되었다는 키제어 신호를 출력할 수도 있다.
이 경우 이론적으로 키입력 제어부(120)는 기존의 106 키보드 등에 존재하는 모든 키 중 하나를 선택 및 출력할 수 있도록 구성하는 것이 이상적일 것이다.
하지만 도 1에 도시된 USB 허브(10)는 4×4의 16개의 USB 스위치 입력부(12)를 포함하므로, 하나의 USB 스위치(100)가 106개를 선택적으로 출력할 필요는 없다. 이와 같이 하나의 USB 스위치(100)는 소수의 키 중 하나를 선택하여 출력할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 어느 USB 스위치(100)는 0부터 9까지의 숫자 중 하나에 해당하는 키제어 신호를 출력하도록 구성할 수 있으며, 어떤 신호는 a부터 c 중 하나의 문자를 출력하도록 구성할 수도 있다. 사용자는 각각 출력하는 문자들이 다른 USB 스위치를 조합함으로써 자신이 필요한 키만으로 구성되는 키보드를 만들 수 있게 된다.
USB 포트부(130)는 도 1에 도시되어 있는 USB 허브(10) 중 USB 스위치 입력부(12)와 연결되는 USB 포트에 해당한다. 사용자가 키보드를 누르는 경우, 상기 키입력 제어부(120)가 출력한 키제어 신호는 USB 포트부(130)를 통하여 USB 허브(10)로 전달된다. 물론, 이 경우 키제어 신호는 USB 방식에 따르게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 USB 스위치 중 키입력 제어부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 키입력 제어부(120)는 키누름부(110)로부터 키 입력 신호를 수신하기 위한 입력부(121), 각각 상이한 키제어 신호를 출력하기 위한 다수의 출력부(122) 및 상기 입력부와 출력부를 선택적으로 연결하기 위한 회로부(123)를 포함한다.
위에서도 설명한 바와 같이 USB 스위치(100)의 키입력 제어부(120)는 본 발명에 따른 USB 키보드 시스템(1)이 이른바 만능키보드의 역할을 할 수 있도록 하는 핵심적 구성 요소에 해당한다.
도 3의 (A)에 도시된 다수의 출력부(122)는 각각 상이한 키제어 신호를 출력하는 구성 요소에 해당한다. 예를 들어, 도 3의 (A)에 도시된 7개의 출력부 중 어 느 출력부는 0을 출력하며, 어느 출력부는 1을 출력하는 것이다.
한편, 사용자는 USB 스위치(100)를 USB 허브(10)에 삽입하기 전 회로부(123)를 이용하여 입력부(121)와 출력부(122)를 연결하는 설정을 수행한다. 사용자는 키입력 제어부(120)의 외부에 위치하는 전선 또는 회로의 연결을 변경함으로써 키입력 신호를 자유롭게 변경할 수 있는 것이다.
예를 들어, 사용자가 입력부(121)와 6을 의미하는 출력부(122)를 연결한 설정을 했다고 가정하자. 이러한 키를 사용자가 누른 경우 6이 입력되었다는 키제어 신호가 PC(2)에 전달되는 것이다. 추후, 사용자가 입력부(121)와 4를 의미하는 출력부(122)를 연결하고, 사용자가 그 키를 누른 경우 4가 입력되었다는 키제어 신호가 출력되는 것이다.
물론, 이상에서 살펴본 바와 같이 사용자가 직접 전선 또는 회로를 변경하는 방법으로 출력되는 키제어 신호를 변경할 수 있다. 그러나, 이러한 전선 또는 회로의 변경은 불편하며, 그 연결도 안정적이지 못하므로 도 3B와 같이 회로부(123)는 점퍼핀(jumperpin) 등의 연결 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
도 3의 (B)에 도시된 여러 점퍼핀(124) 쌍 중 하나는 도 3의 (A) 중 입력부(121)에 해당하며, 나머지 점퍼핀 쌍은 도 3의 (A) 중 출력부(122)에 해당하는 것이다. 점퍼핀(124) 내의 캡(Cap)(125)을 어떻게 연결하는지에 따라 USB 키보드 시스템(1)은 상이한 키입력 신호를 출력할 수 있는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 USB 스위치의 키누름부의 세부 구조를 나타낸 도면이 다.
본 발명에 포함된 USB 스위치(100)의 키누름부(110)는 키보드 돔 고무(111)와 여러 장의 필름(112)으로 구성될 수 있다.
이와 같이 필름 묶음(112)을 2개 내지는 3개를 겹쳐 쌓음으로써 하나하나의 키에 대응 또는 위에서부터 먼저 눌러져야 할 필름을 쌓아 하나의 키를 누르지만, 필름별로 각각 세 개의 회로가 형성되어 세 개의 키를 시간차로 한 번에 누르는 것도 가능하게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 USB 키보드 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 USB 키보드 시스템 중 USB 스위치의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 USB 스위치 중 키입력 제어부의 세부 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 USB 스위치의 키누름부의 세부 구조를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1 : USB 키보드 시스템
10 : USB 허브
11 : USB 인터페이스
12 : USB 키보드입력부
13 : 케이스
100 : USB 스위치
110 : 키누름부
120 : 키입력 제어부
130 : USB 포트부

Claims (10)

  1. USB(Universal Serial Bus) 스위치에 있어서,
    사용자로부터의 키 입력을 감지하고, 키 입력을 감지한 경우 키 입력 신호를 출력하는 키누름부;
    상기 키누름부로부터 키 입력 신호를 수신한 경우, 상기 키의 입력을 지시하는 키제어 신호를 출력하는 키입력 제어부; 및
    상기 키제어 신호를 USB 방식으로 출력하는 USB 포트부를 포함하되,
    상기 키입력 제어부는,
    상기 키누름부로부터 키 입력 신호를 수신하기 위한 입력부;
    각각 상이한 키제어 신호를 출력하는 다수의 출력부 및
    상기 입력부와 출력부를 선택적으로 연결하기 위한 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 키입력 제어부는 사용자의 선택에 따라 출력하는 키제어 신호를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 USB 스위치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는 상기 입력부와 출력부를 연결하기 위한 점퍼핀인 것을 특징으로 하는 USB 스위치.
  5. USB(Universal Serial Bus) 허브에 있어서,
    케이스;
    상기 케이스 내에 포함되며 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 따른 USB 스위치를 다수 연결하기 위한 다수의 USB 스위치 입력부; 및
    상기 연결된 USB 스위치와 외부 USB 장치와의 통신을 위한 USB 인터페이스를 포함하는 USB 허브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 USB 스위치 입력부는 n×n 매트릭스 형태의 배열을 가지는 것을 특징으로 하는 USB 허브.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 USB 허브의 위치를 고정하도록 다리 또는 받침대를 구비하는 것을 특징으로 하는 USB 허브.
  8. USB 키보드 시스템에 있어서,
    사용자로부터의 키 입력을 감지하고, 상기 사용자의 키 입력을 감지한 경우 상기 키의 입력을 지시하는 키제어 신호를 USB 방식으로 출력하는 다수의 USB 스위치; 와
    상기 다수의 USB 스위치와 연결되며, 상기 다수의 USB 스위치로부터 전달된 키제어 신호를 외부 장치로 출력하는 USB 허브를 포함하되,
    상기 USB 스위치는,
    사용자로부터의 키 입력을 감지하고, 키 입력을 감지한 경우 키 입력 신호를 출력하는 키누름부;
    상기 키누름부로부터 키 입력 신호를 수신한 경우, 상기 키의 입력을 지시하는 키제어 신호를 출력하는 키입력 제어부; 및
    상기 키제어 신호를 USB 방식으로 출력하는 USB 포트부를 포함하고,
    상기 키입력 제어부는,
    상기 키누름부로부터 키 입력 신호를 수신하기 위한 입력부;
    각각 상이한 키제어 신호를 출력하는 다수의 출력부 및
    상기 입력부와 출력부를 선택적으로 연결하기 위한 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 다수의 USB 스위치에 포함된 키입력 제어부는 사용자의 선택에 따라 출력하는 키제어 신호를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 USB 키보드 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다수의 USB 스위치는 점퍼핀 연결의 변경을 감지하고 그에 따라 상이한 키제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 USB 키보드 시스템.
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KR20060000110U (ko) * 2006-11-18 2006-12-11 김상기 다수의 유에스비장치가 탈착 가능한 형태의 접촉/비접촉식스마트칩 및 알에프안테나가 구비된 유에스비허브장치
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