KR101655923B1 - Sensor-actuator for touch input device and terminal using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보다 향상된 성능을 갖는 터치입력장치 및 단말기를 개시한다. 본 발명은 사용자에 의해 터치입력장치의 소정 부위에 가해지는 압력을 센싱하도록 구성되는 센서부; 상기 센서부와 일체로 형성되며, 상기 센싱된 압력에 따라 상기 사용자에게 소정의 촉각 피드백을 제공하도록 구성되는 액츄에이터부; 및 상기 센서부 및 상기 액츄에이터부와 일체로 형성되고 상기 센서부를 상기 액츄에이터부로부터 전기적으로 절연하도록 이들 사이에 배치되는 인슐레이터부로 이루어지는 터치입력장치용 센서-액츄에이터를 제공한다. The present invention discloses a touch input device and a terminal having improved performance. The present invention provides a touch input device comprising: a sensor unit configured to sense a pressure applied to a predetermined portion of a touch input device by a user; An actuator unit integrally formed with the sensor unit and configured to provide a predetermined tactile feedback to the user according to the sensed pressure; And an insulator portion formed integrally with the sensor portion and the actuator portion and disposed between the sensor portion and the actuator portion so as to electrically isolate the sensor portion from the actuator portion.
Description
본 발명은 터치입력장치와 이러한 입력장치를 갖는 단말장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 터치입력장치에 적용되는 센서-액츄에이터에 관한 것이다. The present invention relates to a touch input device and a terminal device having such an input device, and more particularly, to a sensor-actuator applied to the touch input device.
터치입력장치는 통상적인 물리적 버튼 또는 스위치 입력장치와는 달리, 소정의 영역에 가상의 버튼을 설정할 수 있다. 사용자는 터치입력장치의 상기 영역을 터치함으로써 소정의 기능을 수행하기 위한 명령을 입력할 수 있다. Unlike a conventional physical button or switch input device, the touch input device can set a virtual button in a predetermined area. The user can input a command for performing a predetermined function by touching the area of the touch input device.
사용자 인터페이스 관점에서, 터치입력장치는 단순한 터치만으로 입력이 가능하므로, 기본적으로 사용자의 편리함을 증가시킬 수 있다. 또한, 통상적인 버튼/스위치입력장치는 일반적으로 하나의 버튼 또는 스위치에 하나의 명령을 할당한다. 반면, 터치입력장치는 명령입력을 위한 소정 영역에 작동상황에 따라 원하는 만큼 많은 가상의 버튼들을 할당할 수 있다. 즉, 터치입력장치는 본질적으로 입력기능의 수행에 대해 물리적 공간의 제약을 받지 않는다. 더 나아가, 단순한 누름에 추가적으로 상기 소정영역상에 주어지는 다양한 제스처를 이용하여 원하는 명령들을 입력할 수 있다. 따라서, 터치입력장치는 통상적인 입력장치에 비해 더 많은 입력기능을 제공하면서도 크게 작은 크기를 가질 수 있다. 이러한 이유로, 터치입력장치는 사용자에 의한 데이터의 입력 및/또는 사용자로의 데이터 출력을 수행하도록 구성된 다양한 단말기들에 적용되어오고 있다. From the viewpoint of the user interface, the touch input device can input with only a simple touch, thereby basically increasing the convenience of the user. Also, a conventional button / switch input device generally assigns one command to one button or switch. On the other hand, the touch input device can allocate as many virtual buttons as desired in a predetermined area for command input according to the operation state. That is, the touch input device is essentially free from physical space constraints for the performance of the input function. Further, in addition to the simple depression, desired commands can be input using various gestures given on the predetermined area. Thus, the touch input device may have a significantly smaller size while providing more input functionality than a conventional input device. For this reason, the touch input device has been applied to various terminals configured to perform input of data by a user and / or data output to a user.
상기 단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다. The terminal can be divided into a mobile / portable terminal and a stationary terminal depending on whether the terminal is movable or not. The mobile terminal can be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether the user can directly carry the mobile terminal.
이동통신의 발달에 따라 이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 보다 상세하게는, 이동 단말기는 데이터와 음성통신 뿐만 아니라 사진, 영상, 문자등과 같은 다양한 미디어의 송신 수신을 위해 사용되고 있으며, 이에 따라 복합적인 기능을 갖는 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 한편, 이와 같은 복합적인 기능을 적절하게 수행하기 위해 이동 단말기는 많은 입력을 요구하는 한편, 휴대성을 위해 그 크기는 제한된다. 따라서, 앞서 설명된 바와 같은 장점을 갖는 터치입력장치가 최근에는 거의 모든 이동 단말기에 적용되어오고 있다. With the development of mobile communication, the functions of mobile terminals are diversified. More particularly, the mobile terminal is used for transmitting and receiving various media such as photographs, images, and texts as well as data and voice communications, and is implemented in the form of a multimedia device having a complex function . Meanwhile, in order to appropriately perform such a complex function, a mobile terminal requires a lot of input, while its size is limited for portability. Accordingly, a touch input device having the advantages described above has been applied to almost all mobile terminals in recent years.
그러나, 통상적인 입력장치는 버튼에 가해지는 일정 크기이상의 압력에 의해서만 작동되는 반면, 터치입력장치는 단순히 사용자와 해당영역사이의 접촉에 의해서만도 작동된다. 따라서, 터치입력장치에서는 의도되지 않은 터치에 의해서도 소정의 명령이 잘못 입력될 수 있다. However, a conventional input device is operated only by a pressure greater than a predetermined magnitude applied to the button, while the touch input device is operated only by the contact between the user and the corresponding area. Therefore, a predetermined command may be erroneously input even by an unintended touch in the touch input device.
한편, 이러한 잘못된 입력을 방지하기 위해 터치입력장치에 사용자에 의해 가해지는 압력을 감지하는 센서가 추가적으로 제공될 수도 있다. 그러나, 앞서 언급된 바와 같이, 터치입력장치를 사용하는 단말기들은 일반적으로 휴대성을 위해 컴팩트한 구조를 요구하므로, 이러한 센서를 추가적으로 설치하는 것이 어려우며, 생산비용을 증가시킬 수 있다. In order to prevent such erroneous input, a sensor for sensing the pressure applied by the user to the touch input device may be additionally provided. However, as mentioned above, the terminals using the touch input device generally require a compact structure for portability, so that it is difficult to additionally install such a sensor and increase the production cost.
본 발명은 상술된 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보다 향상된 성능을 갖는 터치입력장치 및 이를 이용한 단말장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a touch input device and a terminal device using the touch input device.
상술된 문제을 해결하기 위해, 본 발명은 사용자에 의해 터치입력장치의 소정 부위에 가해지는 압력을 센싱하도록 구성되는 센서부; 상기 센서부와 일체로 형성되며, 상기 센싱된 압력에 따라 상기 사용자에게 소정의 촉각 피드백을 제공하도록 구성되는 액츄에이터부; 및 상기 센서부 및 상기 액츄에이터부와 일체로 형성되고 상기 센서부를 상기 액츄에이터부로부터 전기적으로 절연하도록 이들 사이에 배치되는 인슐레이터부로 이루어지는 터치입력장치용 센서-액츄에이터를 제공할 수 있다. In order to solve the above-described problems, the present invention provides a touch input device comprising: a sensor unit configured to sense a pressure applied to a predetermined portion of a touch input device by a user; An actuator unit integrally formed with the sensor unit and configured to provide a predetermined tactile feedback to the user according to the sensed pressure; And an insulator portion formed integrally with the sensor portion and the actuator portion and disposed between the sensor portion and the actuator portion so as to electrically isolate the sensor portion from the actuator portion.
상기 센서부와 액츄에이터부는 소결공정에 의해 물리적으로 일체로 형성될 수 있으며, 상기 센서부 및 액츄에이터는 압전소자로 이루어질 수 있다. The sensor unit and the actuator unit may be physically formed integrally by a sintering process, and the sensor unit and the actuator may be piezoelectric devices.
상기 센서부는 상기 가해진 압력에 변형되는 터치입력장치의 일부에 상기 액츄에이터보다 더 근접하게 배치될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 센서부는 상기 가해진 압력에 의해 변형되는 상기 터치입력장치의 일부에 직접 접촉할 수 있다. 실제적으로, 상기 센서부는 상기 액츄에이터부 위에 배치될 수 있다. The sensor portion may be disposed closer to the actuator than a portion of the touch input device that is deformed to the applied pressure. More preferably, the sensor unit can directly contact a part of the touch input device deformed by the applied pressure. Actually, the sensor portion can be disposed on the actuator portion.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부보다 적은 커패시턴스를 가질 수 있다. 실제적으로, 상기 센서부는 상기 액츄에이터부의 1/10의 커패시턴스를 가질 수 있다. The sensor unit may have a smaller capacitance than the actuator unit. Actually, the sensor portion may have a capacitance of 1/10 of the actuator portion.
상기 액츄에이터부는 다수개의 레이어들로 이루어지며, 상기 센서부의 두께는 상기 액츄에이터부의 하나의 레이어의 두께보다 클 수 있다. 바람직하게는, 상기 센서부의 두께는 상기 액츄에이터부의 하나의 레이어의 두께의 2배가 될 수 있다. The actuator unit may include a plurality of layers, and the thickness of the sensor unit may be greater than the thickness of one layer of the actuator unit. Preferably, the thickness of the sensor portion may be twice the thickness of one layer of the actuator portion.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부의 두께보다 적은 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 상기 액츄에이터부의 1/10 두께를 가질 수 있다. The sensor portion may have a thickness less than the thickness of the actuator portion, and preferably have a thickness of 1/10 of the actuator portion.
상기 센서부 및 액츄에이터부는 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 인슐레이터부도 상기 센서부와 액츄에이터와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. The sensor unit and the actuator unit may be made of the same material. Also, the insulator portion may be made of the same material as the sensor portion and the actuator.
본 발명에 따른 센서-액츄에이터는 구조적 측면 뿐만 아니라 기능적 측면 둘 다에 있어서 터치입력장치와 이를 이용하는 단말기의 성능을 향상시킬 수 있다.The sensor-actuator according to the present invention can improve the performance of both the touch input device and the terminal using the touch input device in both the structural aspect as well as the functional aspect.
먼저 구조적 측면에서, 센서-액츄에이터는 센서부를 액츄에이터부와 단일의 몸체로 형성시킬 수 있다. 따라서, 센서-액츄에이터는 그 자신뿐만 아니라 이를 사용하는 터치입력장치 및 단말기를 컴팩트하게 하므로 터치입력장치가 높은 활용성을 갖게 할 수 있다. 또한, 일체화된 몸체를 가짐으로써 센서-액츄에이터는 높은 구조적 안정성 및 내구성을 갖게되며, 이는 이와 같은 센서-액츄에이터를 사용하는 터치입력장치 및 단말기에도 같은 효과를 가져올 수 있다. 또한, 센서부와 액츄에이터부가 서로 구조적으로 통합되어 있으므로, 센서부에서의 센싱에 액츄에이터가 어떠한 지연도 없이 바로 작동할 수 있으며, 이는 센서-액츄에이터 자체 뿐만 아니라 이를 이용하는 터치입력장치와 단말기의 응답성을 크게 향상킬 수 있다. 더 나아가, 센서부와 액츄에이터의 구조적 통합에 의해 센서-액츄에이터의 전극들이 통합된 형태로 구성될 수 있으므로, 센서-액츄에이터는 용이하게 설치될 수 있다. 또한, 앞서 언급된 바와 같이, 구조적 통합에 의해 센서-액츄에이터는 쉽게 설치가능한 컴팩트한 크기를 가질 수 있다. 따라서, 이와 같은 전극의 통합 및 컴팩트한 크기는 터치입력장치 및 단말기 제조에 있어서 생산성을 크게 향상시킬 수 있다. In a structural aspect, the sensor-actuator can form the sensor part into a single body with the actuator part. Therefore, the sensor-actuator can make the touch input device and the terminal using the sensor-actuator compact as well as the sensor-actuator itself, so that the touch input device can have high usability. In addition, by having an integrated body, the sensor-actuator has high structural stability and durability, which can bring about the same effect in a touch input device and a terminal using such a sensor-actuator. Further, since the sensor unit and the actuator unit are structurally integrated with each other, the actuator can be operated immediately without any delay in sensing at the sensor unit, and it is possible to improve the responsiveness of the touch input unit and the terminal using the sensor- Can greatly improve. Furthermore, since the electrodes of the sensor-actuator can be configured in an integrated manner by the structural integration of the sensor part and the actuator, the sensor-actuator can be easily installed. Also, as noted above, by structural integration, the sensor-actuator can have a compact size that is easily installable. Thus, the integration and compact size of such electrodes can greatly improve the productivity in the manufacture of touch input devices and terminals.
한편, 기능적 측면에서, 센서-액츄에이터는 터치입력장치에 가해지는 압력 또는 힘을 센싱함으로써 의도되지 않은 터치에 의한 입력을 방지할 수 있으며 이에 따라 터치입력장치 및 단말기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 기존의 사용자의 동작들에 추가적으로 압력을 입력을 위한 동작을 추가함으로써 센서-액츄에이터는 터치입력장치 및 단말기에서 사용자 입력의 자유도를 증가시키고 사용자 인터페이스를 확장시킬 수 있다. 더 나아가, 사용자의 실제 의도를 파악하고 이에 대해 적절하고 다양한 촉각적 피드백을 제공할 수 있으므로, 센서-액츄에이터는 터치입력장치 및 단말기에서 사용자 경험을 크게 향상시킬 수 있다. On the other hand, in terms of functions, the sensor-actuator senses the pressure or force applied to the touch input device, thereby preventing unintended touch input, thereby improving the reliability of the touch input device and the terminal. Further, by adding an operation for inputting the pressure in addition to the operations of the existing user, the sensor-actuator can increase the degree of freedom of the user input and extend the user interface in the touch input device and the terminal. Furthermore, the sensor-actuator can greatly improve the user experience in the touch input device and the terminal because it can grasp the user's actual intention and provide appropriate and various tactile feedback thereto.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다. Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, such as the preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.
도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기 및 터치 스크린의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터의 센서부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1b의 A-A선을 따라 얻어진 단면도이다.
도 6은 본 발명과 관련된 고정 단말기와 이에 적용된 터치패드를 보여주는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 관련된 터치패드의 일 예를 보여주도록 도 6의 B-B 선을 따라 얻어진 단면도이다.
도 8는 본 발명에 관련된 터치패드의 다른 예를 보여주도록 도 6의 B-B 선을 따라 얻어진 단면도이다.
도 9은 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터의 작동을 보여주는 개념도이다. 1A is a block diagram illustrating a mobile terminal according to the present invention.
1B and 1C are conceptual diagrams showing an example of a mobile terminal and a touch screen according to the present invention in different directions.
2 is an exploded perspective view showing a sensor-actuator according to the present invention.
3 is a perspective view showing a sensor part of a sensor-actuator according to the present invention.
4 is a perspective view showing a sensor-actuator according to the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1B.
6 is a conceptual diagram showing a fixed terminal and a touch pad applied thereto according to the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 6 to show an example of a touch pad according to the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 6 to show another example of the touch pad according to the present invention.
9 is a conceptual diagram showing the operation of the sensor-actuator according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서,"이루어진다", "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 같은 이유에서, 본 출원은 개시된 발명의 원 의도에서 벗어나지 않는 한 앞선 언급된 용어를 사용하여 설명된 관련 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품의 조합으로부터도 일부 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품등이 생략된 조합도 포괄하고 있음도 이해되어야 한다. In the present application, the terms " comprising, "" comprising," or "having ", when used in this specification, designate the presence of stated features, integers, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof. Also for the same reason, this application is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, including but not limited to the related features, numbers, steps, operations, elements, combinations of parts, , Operations, components, parts, etc. are also encompassed by the present invention.
본 명세서에서는 본 발명에 관련된 터치입력장치용 센서-액츄에이터가 터치입력장치를 구비한 단말기, 즉 이동 단말기 및 고정 단말기를 참조하여 설명된다. In the present specification, a sensor-actuator for a touch input device according to the present invention will be described with reference to a terminal having a touch input device, that is, a mobile terminal and a fixed terminal.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 고정 단말기에는 하기에서 보다 상세하게 설명될 차량용 휠 뿐만 아니라 ATM, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 포함될 수 있다. 본 명세서에 기재된 센서-액츄에이터의 일 예에 따른 구조는 각각의 이동 또는 고정 단말기중 어느 하나에만 적용되는 것을 제외하고는 이들 단말기들 둘 다에 공통적으로 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 이동 및 고정 단말기들의 세부구조도 해당 단말기에 적용이 불가능한 것들을 제외하고는 서로에게 적용될 수 있다. The mobile terminal described in this specification includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a slate PC A tablet PC, an ultrabook, a wearable device such as a smartwatch, a smart glass, and a head mounted display (HMD). have. In addition, the fixed terminal described herein may include an ATM, a digital TV, a desktop computer, a digital signage, and the like as well as a vehicle wheel, which will be described in more detail below. The structure according to an example of the sensor-actuator described herein can be applied commonly to both of these terminals, except that it applies only to either a mobile or fixed terminal. Further, the detailed structure of the mobile and fixed terminals described in this specification may be applied to each other except those not applicable to the terminal.
먼저 본 발명과 관련된 터치입력장치 및 센서-액츄에이터가 적용된 이동 단말기의 일예에 대한 전체적인 구조가 관련된 도면을 참조하여 다음에서 설명된다. First, a general structure of a mobile terminal to which a touch input device and a sensor-actuator according to the present invention are applied will be described with reference to the related drawings.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.1A to 1C are block diagrams for explaining a mobile terminal according to the present invention, and FIGS. 1B and 1C are conceptual diagrams showing an example of a mobile terminal according to the present invention in different directions.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 감지부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. The
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.The
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.The
센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.The
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.The
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.The
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.In addition, the
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.In addition to the operations related to the application program, the
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.In addition, the
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.The
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다. At least some of the components may operate in cooperation with one another to implement a method of operation, control, or control of a mobile terminal according to various embodiments described below. In addition, the operation, control, or control method of the mobile terminal may be implemented on the mobile terminal by driving at least one application program stored in the
도 1b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다. Referring to FIGS. 1B and 1C, the disclosed
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.Here, the terminal body can be understood as a concept of referring to the
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.The
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.A
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.In some cases, electronic components may also be mounted on the
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.As shown, when the
이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.These
이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.The
한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.The
이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1 음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 카메라(121a) 및 제1 조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.1B and 1C, a
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1 조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.However, these configurations are not limited to this arrangement. These configurations may be excluded or replaced as needed, or placed on different planes. For example, the
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.The
디스플레이부(151)(정확하게는 디스플레이 모듈(151b)(도 5 참조)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.5) may be a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light emitting diode an organic light-emitting diode (OLED), a flexible display, a 3D display, and an e-ink display.
또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.In addition, the
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서(151c)(도 5 참조)를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 이동 단말기에서 일종의 터치입력장치인 터치스크린을 구성할 수 있다. 디스플레이부(151)는 사용자 인터페이스인 터치스크린으로 작동하면서 동시에 소정의 화상정보를 표시할 수 있다. 즉, 디스플레이부(151)는 출력부(150) 뿐만 아니라 입력부(120)으로써도 기능할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서(151c)는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.The
한편, 추가적으로 도 5를 참조하면, 터치센서(151c)는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면상의 디스플레이 모듈(151b)사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서(151c)는 디스플레이 모듈(151b)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서(151c)는, 디스플레이 모듈(151b)의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이 모듈(151b)의 내부에 구비될 수 있다.5, the
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서(151c)와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.In this way, the
제1 음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.The first
디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1 음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.The
햅틱 모듈(haptic module)(153)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(153)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 될 수 있다. 햅틱 모듈(153)에서 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 사용자의 선택 또는 제어부의 설정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 햅틱 모듈(153)은 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.The
햅틱 모듈(153)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(electrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.In addition to vibration, the
햅틱 모듈(153)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과를 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(153)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.The
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.The
제1 카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.The
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.The first and
본 도면에서는 제1 조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.In this figure, the
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1 또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.The contents input by the first and
상기 조작유닛(123a, 123b)은 앞서 설명된 디스플레이부(151)에 적용된 터치 스크린과 유사한 구조의 터치입력장치로 이루어질 수 있다. 조작유닛(123a, 123b)은 터치스크린과는 달리 화상정보의 표시없이 단순하게 명령만을 입력하도록 구성되며, 이와 같은 조작유닛에 적용된 터치입력장치는 터치패드라고 불릴 수 있다. The
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.On the other hand, a rear input unit (not shown) may be provided on the rear surface of the terminal body as another example of the
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.The rear input unit may be disposed so as to overlap with the
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1 조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1 조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면(大畵面)으로 구성될 수 있다.When a rear input unit is provided on the rear surface of the terminal body, a new type of user interface using the rear input unit can be realized. When the
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.Meanwhile, the
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.The
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.The
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.And a
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.The
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.The
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1 음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.And a second
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.The terminal body may be provided with at least one antenna for wireless communication. The antenna may be embedded in the terminal body or formed in the case. For example, an antenna constituting a part of the broadcast receiving module 111 (see FIG. 1A) may be configured to be able to be drawn out from the terminal body. Alternatively, the antenna may be formed in a film type and attached to the inner surface of the
단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.The terminal body is provided with a power supply unit 190 (see FIG. 1A) for supplying power to the
배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.The
한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.The
이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치펜을 들 수 있다.The
본 발명에 관련된 센서-액츄에이터(sensor-actuator)는 상술된 단말기, 정확하게 이동 단말기(100)의 터치입력장치, 즉 디스플레이부(151)의 터치스크린 및 조작유닛(123a)의 터치패드의 동작을 보조하기 위해 도입된다. 이와 같은 센서-액츄에이터를 보다 정확하게 설명하기 위해, 상기 센서-액츄에이터 주변의 이동 단말기(100)의 부분적인 구조가 먼저 관련된 도면을 참고해서 다음에서 상세하게 설명된다. The sensor-actuator according to the present invention assists the operation of the above-described terminal, precisely the touch input device of the
도 1b 는 본 발명과 관련된 이동 단말기와 이에 설치된 터치입력장치를 센서-액츄에이터의 일 예와 함께 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 1b의 A-A선을 따라 얻어진 단면도이다. FIG. 1B is a perspective view showing a mobile terminal and a touch input device provided therein together with an example of a sensor-actuator, and FIG. 5 is a sectional view taken along line A-A of FIG. 1B.
도 1b 및 1c를 참조해서 이미 설명된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 외형을 형성하는 케이스를 가질 수 있다. 케이스는 이동 단말기(100)의 전방부에 배치되는 프론트 케이스(101)과 이동 단말기(100)의 후방부에 배치될 수 있으며, 프론트 케이스(101)의 배면에 결합되는 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)가 사용자에게 잘 보여지도록 이동단말기(100)의 전방부에 설치되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스중에서 프론트 케이스(101)가 소정 크기의 개구부를 가질 수 있으며, 개구부가 디스플레이부(151)를 수용할 수 있다. As already described with reference to Figs. 1B and 1C, the
디스플레이부(151)는 디스플레이 모듈(151b)과 상기 디스플레이 모듈(151b)을 커버하는 윈도우(151a)를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(151b)는 앞서 설명된 바와 같은 LCD, OLED와 같은 디스플레이 소자로 이루어질 수 있으며, 실제적으로 화상정보를 표시하는 구성요소이다. 윈도우(151a)는 디스플레이 모듈(151b)의 전방에 배치되며, 상기 디스플레이 모듈(151b)를 외부로부터 보호할 수 있다. 이러한 보호기능이외에도 윈도우(151a)는 이를 통해 디스플레이 모듈(151b)에 표시되는 정보를 사용자에게 보여지게 허용해야 한다. 따라서, 적절한 강도 및 투명도를 갖도록 윈도우(151a)는 일반적으로 강화유리로 이루어질 수 있다. 또한, 만일 어느정도의 유연성(flexibility)가 요구되는 경우, 윈도우(151a)는 투명한 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다. The
디스플레이부(151)는 프론트 케이스(101)내에 설치될 수 있으며, 보다 상세하게는, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)가 프론트 케이스(101)의 개구부내에 삽입될 수 있다. 이와 같이 윈도우(151a)가 삽입될 때, 상기 윈도우(151a)는 이동 단말기(100) 내부의 부품과 간섭하지 않고 케이스, 즉 프론트 케이스(101)내에서 소정의 위치를 유지하도록 프론트 케이스(101)에 형성된 안착부에 의해 안정적으로 지지될 수 있다. 이러한 윈도우(151a)에 디스플레이 모듈(151b)는 접착제를 이용하여 직접적으로 부착될 수 있다. 터치센서(151c)는 도시된 바와 같이, 윈도우(151a)의 배면에 먼저 부착될 수 있고, 디스플레이 모듈(151b)이 터치센서(151c)의 배면에 순차적으로 부착될 수 있다. The
터치입력장치를 구성하기 위하여, 앞서 설명된 바와 같이, 터치센서(151c)가 디스플레이 모듈(151b)와 윈도우(151a)사이에 개재될 수 있다. 터치센서(151c)와 윈도우(151a)는 디스플레이 모듈(151b)에 의해 화상정보가 출력되는 영역에서 터치스크린을 형성할 수 있다. 또한, 터치센서(151c)는 윈도우(151a)에 제공된 조작유닛(123a)의 영역까지 추가적으로 제공될 수 있으며, 이에 따라 이 영역에서 터치 패드를 형성할 수 있다. In order to configure the touch input device, as described above, the
앞서 논의된 바와 같이, 이와 같은 터치입력장치, 즉 터치 스크린이나 터치 패드는 동일한 물리적 공간에 서로 다른 명령들을 할당할 수 있으므로, 사용자의 편의성과 공간의 활용성을 극대화할 수 있다. 그러나, 의도되지 않은 터치에 따른 잘못된 명령의 입력 가능성으로 인해 터치입력장치는 높은 신뢰성을 가지지 못할 수 있다. 또한, 비록 사용자가 터치입력장치를 터치할 때 자연스럽게 어느정도의 촉각적 피드백(tactile feedback)을 느낄 수는 있지만 이러한 피드백은 기존의 물리적 버튼 또는 키를 누를 때 발생되는 촉각적 피드백에는 미치지 못할 수 있다. 만일 보다 실제적인 촉각적 피드백을 제공할 수 있다면 터치입력장치에서의 사용자 경험(user experience)이 향상될 수 있으며, 터치입력장치뿐만 아니라 이를 이용하는 단말기 자체의 활용성도 크게 향상될 수 있다. 이러한 목적으로 앞서 언급된 바와 같이 햅틱모듈(153)이 이동 단말기에 제공되나, 이의 기능적 측면에서 더 많은 향상이 요구될 수 있다.As described above, such a touch input device, that is, a touch screen or a touch pad, can allocate different commands to the same physical space, thereby maximizing user convenience and space utilization. However, the touch input device may not have high reliability due to the possibility of input of erroneous commands due to unintended touches. In addition, although the user may feel a certain amount of tactile feedback when the user touches the touch input device, such feedback may not correspond to tactile feedback generated when an existing physical button or key is pressed. If more realistic tactile feedback can be provided, the user experience in the touch input device can be improved and the utilization of the touch input device as well as the terminal itself using the touch input device can be greatly improved. For this purpose, as mentioned above, the
이와 같은 터치입력장치와 관련된 사안들을 고려하여 본 발명의 일 예로써 통합된 센서-액츄에이터가 제공될 수 있으며, 이의 상세한 구조 및 기능이 관련된 도면들을 참조하여 다음에서 설명된다. An integrated sensor-actuator may be provided as an example of the present invention in consideration of matters related to such a touch input device, and its detailed structure and function will be described below with reference to related drawings.
도 2는 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터를 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터의 센서부를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터를 나타내는 사시도이다. 실제적으로 센서-액츄에이터(1)는 도 1b에 도시된 바와 같이 얇은 바 형태이나 도 2 및 도 3은 관련 개념 및 구조를 정확하게 이해할 수 있도록 각각의 부품들이 모두 실제보다 크게 표시되어 있다. 또한, 도 4는 관련 부품들이 결합되어 있는 완성된 센서-액츄에이이터(1)를 도시하나, 같은 이유로 이러한 완성된 센서-액츄에이터(1)도 과장되게 도시되어 있다. 설명의 정확성 및 이해의 용이성을 위해 이들 도면을 참조하여 센서-액츄에이터의 기본적 구조들이 먼저 설명되고, 이 후 추가적으로 다른 관련도면들을 참조하여 각부의 기능 및 작동 뿐만 아니라 다른 세부적인 구조적 특징들이 설명된다. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a sensor-actuator according to the present invention, and FIG. 3 is a perspective view showing a sensor part of a sensor-actuator according to the present invention. 4 is a perspective view showing a sensor-actuator according to the present invention. Actually, the sensor-
일반적으로 터치입력장치의 전반적인 성능을 증가시키기 위해 다양한 전자소자들이 적용될 수 있다. 이러한 전자소자들중에서, 본 발명의 일 예로써 센서-액츄에이터(1)는 압전소자(piezoeletric element)로 이루어질 수 있다. In general, various electronic devices can be applied to increase the overall performance of the touch input device. Among these electronic elements, as an example of the present invention, the sensor-
압전소자는 압전효과를 이용하여 압력을 감지하거나 변형/진동을 발생시키는 장치를 말한다. 특정 고체물질(solid material)에 기계적 응력(mechanical stress)(정확하게는, 기계적 힘 또는 압력)이 주어지고 변형이 발생되면, 상기 고체내부에서 분극(polarization)이 발생되면서 전하(electric charge)가 집적된다(accumulate). 집적된 전하는 물질의 양 전극들 사이에서 전기적 신호, 즉 전압의 형태로 나타난다. 이러한 현상을 압전효과(piezoelectric effect)라 하며, 상기 고체물질을 압전물질(piezoelectric material), 그리고 집적된 전하를 압전기(piezoelectricity)라 한다. 이와 같은 압전효과는 반대로 발생할 수 있으며, 이에 따라 압전물질에 전계(electric filed) (정확하게는, 전압)가 가해지면 상기 물질은 변형될 수 있다. 보다 상세하게는, 기본적인 압전효과, 즉 가해진 기계적 힘 및 변형에 의해 전하, 더 나아가 전압을 발생시키는 것을 직접압전효과(direct piezoelectric effect)라 하며, 가해진 전계, 더 나아가 전압에 의해 기계적 변형을 발생시키는 것을 역압전효과(reverse piezoelectric effect)라 한다. 따라서, 압전소자는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 또는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 효과적으로 변환시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 압전소자는 기계적 에너지를 센싱하기 위한 센서로 사용될 수 있으며, 다른 한편 기계적 에너지를 발생기키기 위한 액츄에이터로도 사용될 수 있다. A piezoelectric element refers to a device that senses pressure or generates deformation / vibration using a piezoelectric effect. When mechanical stress (precisely, mechanical force or pressure) is given to a certain solid material and deformation occurs, polarization is generated within the solid and electric charge is accumulated (accumulate). The integrated charge appears in the form of an electrical signal, or voltage, between both electrodes of the material. This phenomenon is referred to as a piezoelectric effect, and the solid material is called a piezoelectric material and the accumulated charge is called a piezoelectricity. Such a piezoelectric effect may occur inversely, and the material may be deformed when an electric filed (precisely, voltage) is applied to the piezoelectric material. More specifically, generating a charge, and further, a voltage by a basic piezoelectric effect, that is, an applied mechanical force and deformation is called a direct piezoelectric effect, and is a phenomenon in which a mechanical strain is caused by a applied electric field, Is called the reverse piezoelectric effect. Therefore, the piezoelectric element can effectively convert mechanical energy into electrical energy or electrical energy into mechanical energy. More specifically, the piezoelectric element can be used as a sensor for sensing mechanical energy, and on the other hand, as an actuator for generating mechanical energy.
먼저 도 2를 참조하면, 센서-액츄에이터(1)은 압전소자로 이루어지는 센서부(10)를 포함할 수 있다. 센서부(10)는 직접압전효과를 이용하는 일종의 센서가 될 수 있다. 센서부(10)는 상기 센서부(10)에 가해진 기계적 에너지(힘 또는 압력) 및 이에 의한 변형에 의해 발생되는 전기적 에너지(일종의 전기적 신호인 전압)를 검출(detect)할 수 있으며, 이러한 검출된 전압에 기초하여 가해진 기계적 힘 또는 압력을 센싱(sense)할 수 있다. 실제적으로 터치입력장치에 적용되는 경우, 센서부(10)는 사용자에 의해 터치입력장치의 소정부위에 가해지는 압력 또는 힘을 센싱할 수 있다. 따라서, 상기 가해지는 압력 또는 힘은 사용자가 실제적으로 입력에 대한 의도를 가지고 터치입력장치의 소정부위 즉 터치입력장에 제공되는 가상버튼을 누를 때 발생하므로, 센서부(10)는 압력 또는 힘의 센싱을 통해 사용자에 의한 가상버튼의 누름, 즉 터치입력장치의 소정부위의 누름을 센싱할 수 있으며, 더 나아가 입력에 대한 사용자의 의도도 파악할 수 있다. Referring first to FIG. 2, the sensor-
센서부(10)는 압전효과에 의해 구동될 수 있도록 압전물질로 제조될 수 있다. 보다 정확하게는, 센서부(10)는 압전물질로 이루어지는 레이어(11)를 포함할 수 있다. 압전물질은 앞서 설명된 바와 같이, 분극에 의해 압전기를 발생시킬 수 있는 물질을 의미한다. 레이어(11)는 다양한 압전물질 예를 들어, 수정(Quartz), 로셀염(Rochelle salt)과 같은 자연물질(natural material) 및 티탄산바륨(Barium titanate), PZT(Lead zirconate titanate)등과 같은 인공물질(synthetic material) 로 이루어질 있다. 압전소자, 즉 센서부(10)는 다양한 형상을 가질 수 있으나, 기본적으로 그 자신의 변형을 이용하므로, 변형에 유리한 플레이트 형태를 가질 수 있다. 따라서, 레이어(11)도 다양한 형상을 가질 수 있으나, 도시된 바와 같이 플레이트 형상의 몸체로 이루어질 수 있다. 또한, 일반적으로 터치입력장치 및 이를 갖는 단말기는 가능한한 컴팩트하게 설계되는 것이 유리하므로, 레이어(11)는 폭이 좁은 플레이트, 즉 스트립(strip) 또는 빔(beam) 형태의 몸체를 가질 수 있다. 또한, 이러한 스트림 또는 빔 형태의 몸체는 용이하게 변형되기에 더욱 적합할 수 있다. 레이어(11)가 센서부(10)의 대부분을 형성하고 이에 따라 센서부(10)자체의 형상을 결정하므로, 센서부(10)도 레이어(11)의 형상에 따라 플레이트 형상을 가질 수 있다. The
센서부(10)는 변형에 의해 발생되는 전기적 신호, 즉 전압을 검출하기 위해 전극들을 필요로 할 수 있다. 전압은 압전물질의 서로 대향되는 양단에서 기본적으로 검출될 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 센서부(10)는 레이어(11)의 서로 대향되는 표면들 상에 각각 제공되는 제 1 및 제 2 전극들(12,13)을 포함할 수 있다. 또한, 분극 및 분극에 의한 전위차(즉, 전압)은 압전물질의 넓은 대향되는 표면들 사이에서 더 용이하고 정확하게 검출될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 전극들(12,13)은 레이어(11)의 가장 넓은 대향되는 표면들 상에 제공될 수 있다. 도 2-도 4는 센서부(10)의 실제 사용시의 배향(orientation)에 따라 센서부(10)를 도시하며, 이러한 배향을 고려할 때, 상기 제 1 및 제 2 전극(12,13)은 레이어(11)의 하부 및 상부 표면상에 각각 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 전극(12,13)은 각각 - 전극 및 + 전극이 될 수 있으며, 이의 반대 경우도 가능하다. 또한, 상기 전극들(12,13)은 단자(terminal)로도 표현될 수 있다. 더 나아가, 이 후의 설명에서 나오는 센서-액츄에이터(1)의 모든 전극들도 단자로 표현될 수 있다.The
또한, 도시된 바와 같이, 센서-액츄에이터(1)를 구성하기 위해 센서부(10)에는 액츄에이터부(20)가 제공될 수 있다. 또한, 필요한 경우, 추가적으로 인슐레이터부(30)가 센서부(10)에 제공될 수 있다. 센서부(10)와 액츄에이어부(20)/인슐레이터부(30)사이의 상호관계는 나중에 더 상세하게 설명된다. 이와 같은 추가되는 부분들은 도면상 센서부(10)의 측부에 부착될 수 있으나 이러한 경우 센서-액츄에이터(1)의 크기를 불필요하게 증가시킬 수 있다. 따라서, 추가부분들(20,30)은 도면상 센서부(10)의 하부표면에 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 추가부분들(20,30)에 의해 제 1 및 제 2 전극(12,13)중 어느 하나 (도면상 제 1 전극(12))는 외부의 다른 회로나 장치와 연결될 수 없도록 감춰질 수 있다. 이러한 이유로, 감춰지는 전극, 즉 제 1 전극(12)는 외부의 다른 회로나 장치와 연결될 수 있도록 센서-액츄에이터(1)의 외부로 노출될 수 있다. 만일 제 1 전극(12)이 제 2 전극(13)과 가깝게 위치하면, 보다 용이하게 외부의 장치들과 연결될 수 있다. 따라서, 제 1 전극(12)은 도시된 바와 같이, 제 2 전극(13)에 인접하게 배치되도록 더 연장될 수 있다. 보다 상세하게는, 이와 같은 제 1 전극(12)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 2 전극(13)에 인접하게 연장되도록 센서부(10) 또는 레이어(110의 측부를 감쌀 수 있다. 즉, 제 1 전극(12)는 센서부(10)의 측부를 감싸는 채널형상의 부재가 될 수 있다. 도 2는 이와 같은 제 1 전극(12)을 더 잘보여주기 위해 레이어(11)로부터 분리된 상태를 보여주며, 도 3은 제 1 전극(12)이 레리어(12)에 실제적으로 결합된 상태를 보여준다. 제 1 전극(12)은 도시된 바와 같이, 제 1 수평부(12a), 수직부(12b) 및 제 2 수평부(12b)로 이루어질 수 있다. 제 1 수평부(12a)는 제 2 전극(13)에 소정간격으로 이격되면서 나란하게 연장될 수 있다. 도면상의 배향을 고려할 때, 제 1 수평부(12a)는 레이어(11)의 하부표면상에 제공될 수 있다. 수직부(12b)는 제 1 수직부(12a)로부터 대체적으로 수직하게 센서부(10), 즉 레이어(11)의 측면을 따라 연장될 수 있다. 또한, 제 2 수평부(12c)는 다시 수직부(12b)로부터 제 1 수평부(12a)에 나란하게 제 2 전극(13)을 향해서 연장될 수 있다. 정확한 전압측정으로 위해 제 2 수평부(12c)는 제 2 전극(13)과 연결되지는 않는다. 따라서, 제 1 전극(12), 정확하게는 제 2 수평부(12c)와 제 2 전극(13)은 센서부(10) 또는 레이어(11)의 동일표면상에 배치될 수 있다. 즉, 제 1 전극(12)와 제 2 전극(13)은 동일한 센서부(10) 또는 레이어(11)의 상부표면상에 배치될 수 있다. 한편으로, 제 1 전극(12)와 제 2 전극(13)은 동일한 평면내에 배치된다고 설명될 수 있다. 이와 같은 구성(configuration)에 의해, 제 1 및 제 2 전극들(12,13)의 외부의 장치들과 용이하게 연결될 수 있다. Further, as shown in the figure, the
또한, 센서-액츄에이터(1)은 마찬가지로 압전소자로 이루어지는 액츄에이터부(20)를 포함할 수 있다. 직접압전효과를 이용하는 센서부(10)와는 다르게 액츄에이터부(20)는 역압전효과를 이용하는 일종의 액츄에이터로 이루어질 수 있다. 액츄에이터부(20)는 상기 액츄에이터부(20)에 가해진 전기적 에너지(즉, 전계 또는 전압)에 의해 상기 액츄에이터부(20)에 기계적 에너지(즉, 힘 또는 압력)을 발생시킬 수 있으며, 발생된 힘 또는 압력에 의해 액츄에이터부(20) 자체를 변형시킬 수 있다. 더 나아가, 만일 소정의 반복적인 파형을 갖는 교류전압이 액츄에이터부(20)에 제공되면, 액츄에이터부(20)는 서로 다른 위상의 변형을 반복하며 이에 따라 진동을 발생시킬 수 있다. 이러한 진동은 터치입력장치의 표면을 통해 사용자에게 전달될 수 있으며 사용자에게 일종의 촉각적 피드백을 제공할 수 있다. 또한, 교류전압의 주파수를 조절함으로써 진동의 세기는 조절될 수 있으며, 이와 같은 세기의 조절을 통해 스피커와 마찬가지로 진동에 의한 음향을 사용자에게 제공할 수도 있다. 실제적으로 터치입력장치에 적용되는 경우, 센싱부(10)가 사용자에 의한 터치입력장치의 누름 또는 터치입력장치에 대한 가압을 센싱하면, 액츄에이터부(20)는 사용자에게 소정의 촉각적 피드백을 제공할 수 있으며, 이에 따라 입력에 대한 확인을 사용자에게 제공할 수 있다. 여기서, 촉각적 피드백은 앞서 설명된 바와 같이 다양한 형태 예를 들어, 진동 또는 음량등으로써 사용자에게 주어질 수 있다. Further, the sensor-
액츄에이터부(20)도 센서부(10)와 마찬가지로 압전효과에 의해 구동될 수 있도록 압전물질로 제조될 수 있다. 보다 상세하게는, 액츄에이터부(20)는 압전물질에 의해 제조되는 레이어(21)를 포함할 수 있으며, 상기 센서부(10), 정확하게는 레이터(11)과 마찬가지로 다양한 압전물질이 레이어(21)의 제조에 사용될 수 있다. 액츄에이터부(20)는 다양한 형상을 가질 수 있으나, 기본적으로 그 자신이 변형되어야 하므로, 변형에 유리한 플레이트 형태를 가질 수 있다. 따라서, 레이어(21)도 다양한 형상을 가질 수 있으나, 도시된 바와 같이 플레이트 형상의 몸체로 이루어질 수 있다. 또한, 컴팩트한 단말기 및 터치입력장치를 위해 액츄에이터부(20) 및레이어(21)도 스트립 또는 빔 형태의 몸체를 가질 수 있으며, 이러한 형태의 몸체는 크고 반복적인 변형이 요구되는 액츄에이터부(20)에 매우 적합할 수 있다. 결과적으로 액츄에이터부(20) 및 이의 레이어(21)도 컴팩트한 터치입력장치/단말기에서의 용이한 설치 뿐만 아니라 센서-액츄에이터(1)의 원활한 작동을 위해 센서부(10) 및 이의 레이어(11)와 동일한 형상을 가질 수 있다. The
액츄에이터부(20)는 사용자에게 촉각적 피드백을 주기 위한 것이므로, 가능한한 큰 변형을 발생시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 큰 변형을 발생시키기 위해서는 비례적으로 큰 전압이 요구될 수 있으며, 소비전력도 함께 증가될 수 있다. 그러나, 만일 액츄에이부(20)의 두께가 ?아지면, 보다 용이하게 변형될 수 있으며, 상대적으로 낮은 공급전압에서도 충분한 변형을 발생시킬 수 있다. 따라서, 액츄에이터(20)는 레이어(21)는 ?은 두께를 가질 수 있다. 그러나, 너무 ?게 만들어지면, 쉽게 파손될 수 있으므로, 실제적으로 레이어(21)는 30㎛의 두께를 가질 수 있다. 또한, 액츄에이터(20)는 진동발생을 위해 반복적인 변형을 받으므로, 피로에 의해 쉽게 파손될 수 있다. 따라서, 구조적 강도를 확보하기 위해서, 액츄에이터(20)는 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 순차적으로 적층되는 다수개의 레이어들(21)로 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 적층으로 인해 각 레이어(21)에서의 변형도 축적되어 전체적으로 큰 변형을 용이하게 발생시킬 수 있으며, 이것 또한 적층의 중요한 이점이 될 수 있다. 따라서, 다수개의 레이어들(21)을 적층함으로써 액츄에이터(20)는 구조적으로 안정되면서 동시에 낮은 전압에서도 더 큰 힘 및 변형을 발생시킬 수 있다. 한편, 각 레이어(21)들을 자신의 커패시턴스(capacitance)를 가지므로, 이들이 적층되면 액츄에이터(20)의 전체적인 커패시턴스도 비례적으로 증가될 수 있다. 그러나, 액츄에이터(20)의 커패시턴스가 커지면, 액츄에이터(20)에 전하를 충전시키기 위해 더 많은 전력이 작동중에 작동중에 소비될 수 있다. 따라서, 도 2를 참조하면, 적층되는 레이어들(21)의 갯수(n)는 제한될 수 있으며, 실제적으로 액츄에이터부(20)는 22개층 (즉, n=22)의 레이어들(21)로 이루어질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 만일 터치입력장치가 적절한 촉각적 피드백을 위해 더 큰 변형를 요구하는 경우, 레이어(21)의 갯수(n)는 22개 이상으로 증가될 수 있다. Since the
한편, 센서부(10)는 가해지는 압력 또는 힘의 크기를 그대로 센싱하기 위한 것으로, 가해진 같은 힘에 대해 더 큰 전기신호, 즉 전압을 발생시키도록 구성될 필요가 있다. 이미 액츄에이터부(20)와 관련하여 언급된 바와 같이, 액츄에이터부(20) 또는 레이어(21)의 두께가 감소되면, 요구되는 공급전압도 낮아질 수 있다. 즉, 공급전압과 두께는 비례할 수 있다. 센서부(10)도 동일한 압전효과를 이용하므로, 센서부(10) 또는 레이어(11)의 두께는 출력되는 전기신호, 즉 전압과 비례하며, 이들의 두께가 감소되거나 증가하면, 출력되는 전압도 감소되거나 증가할 수 있다. 따라서, 정확하고 안정적인 힘 또는 압력의 센싱을 위해 큰 전압을 발생시키기 위해서는 센서부(10) 또는 레이어(11)의 두께가 증가되어야 한다. 이와 같이 센서부(10)의 두께를 증가시키기 위해서는 먼저 앞선 액츄에이터부(20)와 마찬가지로 다수개의 레이어들(11)을 적층하는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 앞서 설명된 바와 같이, 다수개의 레이어의 적층은 커패시턴스의 증가를 가져올 수 있다. 커패시턴스가 커지면 센서부(10)에 충전된 전하도 커질 수 있다. 이러한 많은 충전량을 방전하는데 많은 시간이 걸리므로, 센서부(10)에 가해진 힘이나 압력이 제거된 후에도 센서부(10)가 리셋될 때까지 오랜시간이 걸릴 수 있다. 따라서, 큰 커패시턴스로 인해 센서부(10)는 낮은 응답성을 갖게 되고, 연속적인 힘이나 압력이 주어지는 경우, 즉 터치입력장치의 가상버튼을 사용자가 연속적으로 누르는 경우, 정확하게 가해진 힘이나 압력을 센싱할 수 없다. 이러한 이유로, 액츄에이터부(20)는 적층된 다수개의 레이어들(21)로 이루어지는 반면, 센서부(10)는 적절한 두께를 갖는 단일의 레이어(11)로 이루어질 수 있다. On the other hand, the
센서부(10) 또는 레이어(11)의 두께는 클 수록 큰 전압을 얻는데는 유리할 수 있다. 그러나, 사용자가 가하는 힘이나 압력에는 한계가 있으므로 만일 이들이 너무 큰 두께를 갖는 경우 오히려 센서부(10)(레이어(11))의 변형을 방해할 수 있다. 특히, 실제적으로 센서부(10)에는 사용자가 직접 힘을 가하는 것이 아니라 터치입력장치를 통해 간접적으로 힘을 가하므로, 터치입력장치 자체의 변형에 대한 저항, 즉 강성도 추가적으로 센서부(10)에 가하지는 힘/압력 및 변형에 대한 제한으로서 작용할 수 있다. 따라서, 센서부(10) 또는 레이어(11)의 두께는 적절하게 제한될 필요가 있을 수 있다. 여기서, 액츄레이터부(20)의 레이어(21)가 센서부(10)의 레이어(11)와 동일한 형상을 가지므로, 레이어(21)가 레이어(11)의 두께 제한의 기준이 될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 액츄에이이터(20)의 레이어(21)는 낮은 공급전압에 의해서도 구동될 수 있도록 ?은 두께를 가질 수 있다. 따라서, 충분하게 높은 출력전압을 얻기 위해서는 적어도 센서부(10) 또는 이의 레이어(11)의 두께는 상기 액츄에이터부(20)의 레이어(21)의 두께보다는 커지는 것이 바람직할 수 있다. 더 나아가, 센서-액츄에이터(1)에 요구되는 성능 및 이의 관련 부품들의 설계조건들을 고려할 때, 센서부(10) 또는 이의 레이어(11)의 두께는 상기 액츄에이터부(20)의 레이어(21)의 두께의 2배인 것이 적절할 수 있다. 레이어(21)는 30㎛의 두께를 갖도록 설계될 수 있으므로, 실제적으로 센서부(10) 또는 레이어(11)의 두께는 60㎛이 될 수 있다. 또한, 앞서 논의된 바와 같이, 큰 커패시턴스는 충전된 전하의 방전시간을 증가시키고 리셋을 지연시킬 수 있으며, 두께와 마찬가지로 제한될 필요가 있으며, 같은 이유로, 액츄에이터(20)의 커패시턴스가 그와 같은 제한의 기준이 될 수 있다. 따라서, 방전되는 시간을 단축시키기 위해서는 적어도 센서부(10) 또는 이의 레이어(11)의 커패시턴스는 상기 액츄에이터부(20)의 커패시턴스보다는 보다는 작은 것이 바람직할 수 있다. 더 나아가, 센서-액츄에이터(1)에 요구되는 성능 및 이의 관련 부품들의 설계조건들을 고려할 때, 센서부(10) 또는 이의 레이어(11)는 상기 액츄에이터부(20)의 1/10 또는 그 미만의 커패시턴스를 갖는 것이 적절할 수 있다. 실제 제조되는 센서-액츄에이터(1)에서 센서부(10) 또는 레이어(11)의 커패시턴스는 950 nF로 설정될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같은 두께 및 커패시턴스에 대한 구성은 출력되는 전압을 증가시킴으로써 센서부(10)의 감도를 크게 증가시키며, 방전시간을 단축시킴으로써 센서부(10)의 응답성을 크게 향상시킬 수 있다. The greater the thickness of the
상술된 센서부(10)가 발생된 전기적 신호인 전압을 외부의 장치에서 검출할 수 있도록 전극을 포함하는 반면, 액츄에이터부(20)는 변형 및 진동을 발생시키기 위해 전계, 즉 전압을 액츄에이터부(20)에 가하기 위해 전극들을 필요로 할 수 있다 센서부(10)과 유사하게 전압은 역압전효과를 효과적으로 유도하기 위해 압전물질의 서로 대향되는 양단에 가해질 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 액츄에이터부(20)는 레이어(21)의 서로 대향되는 표면들 상에 각각 제공되는 제 1 및 제 2 전극들(22,23)을 포함할 수 있다. 또한, 전압이 압전물질의 넓은 대향되는 표면들 사이 제공되는 경우 균일한 분극과 더 큰 변형을 유도할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 전극들(22,23)은 레이어(21)의 가장 넓은 대향되는 표면들 상에 제공될 수 있다. 도 2는 각각의 전극들(22,23)의 구조를 명확하게 보여주기위해 레이어들(21)상에 각각 올려진 전극들(22,23)을 도시하고 있다. 그러나, 액츄에이터부(20)에서 레이어들(21)이 적층되고 나면, 상기 레이어들(21)중 어느 하나, 예를 들어 도 2의 제 2 레이어(21)에 있어서, 제 1 및 제 2 전극들(22,23)이 상기 제 2 레이어(21)의 가장 넓은 대향되는 표면들상에 각각 제공된다는 것이 쉽게 이해가능하다. 또한, 도 2의 실제 사용시 액츄에이터부(20)의 배향(orientation)을 고려하면, 상기 제 1 및 제 2 전극(22,23)은 레이어(21)의 하부 및 상부 표면상에 각각 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 전극(22,23)은 각각 - 전극 및 + 전극이 될 수 있으며, 이의 반대 경우도 가능하다. The
더 나아가, 레이어들(21)이 액츄에이터부(20)를 구성하기 위해 순차적으로 적층되므로, 제 1 및 제 2 전극들(22,23)은 적층된 레이어들(21)사이에 배치될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 전극들(22,23)은 서로 대향되게 제공되므로, 적층된 레이어들(21)사에에 번갈아가며 배치될 수 있다. 그러나, 이와 같은 적층에 의해 제 1 및 제 2 전극(22,23)는 적층된 레이어(21)들내에 감춰될 수 있으며, 외부의 다른 회로나 장치와 연결될 수 없다. 따라서, 제 1 및 제 2 전극들(22,23)는 외부의 다른 회로나 장치와 연결될 수 있도록 센서-액츄에이터(1) 또는 액츄에이터(20)의 외부로 노출되게 구성될 수 있다. 이러한 노출을 위해, 각각의 제 1 및 제 2 전극들(22,23)의 어느 한 측면 전체가 액츄레이터(20)의 인접한 측부 끝단까지 연장될 수 있다. 그러나, 이러한 연장은 불필요하게 전극들(22,23)의 크기를 크게 하므로 생산단가를 증가시킬 수 있다. 따라서, 각 전극들(22,23)의 일부, 정확하게 각 전극들(22,23)의 어느 한 측부의 일부만이 액츄에이터(20)의 외부로 노출될 수 있다. 보다 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극들(22,23)은 몸체(22a,23a)와 상기 몸체(22a,23a)로부터 연장되는 연장부(22b,23b)로 이루어질 수 있다. 몸체(22a,23a)는 레이어(21)의 표면 (바람직하게는 가장 넓은 표면)을 커버하며, 이러한 커버를 위해 레이어(21)에 대체적으로 일치하는 형상, 즉 ?은 판으로서 형성될 수 있다. 연장부(22b,23b)는 몸체(22a,23a)의 어느 한 측부으로부터 이에 인접한 레이어(21)의 측부를 향해 연장된다. 연장부(22b,23b)는 최종적으로 상기 인접한 레이어(21)의 측부 끝단까지 연장되며, 이에 따라 그와 같은 측부 끝단으로부터 액츄에이터부(20), 즉 적층된 레이어들(21)의 외부로 노출될 수 있다. 한편, 만일 연장부(22a,23a)가 전극들(22,23), 정확하게는 몸체(22a,23a)의 측부들의 동일한 위치에 형성되면, 연장부(22b,23b), 즉 제 1 및 제 2 전극들(22,23)의 끝단들은 액츄에이터부(20) 정확하게는 레이어들(21)의 측부에서 동일한 선상내에 배치될 수 있다. 액츄에이터부(20)가 적절하게 작동하기 위해서는, 제 1 및 제 2 전극들(22,23)은 서로 구분되서 연결되어야 하나 동일선상에 배치된 끝단들은 그와 같은 연결을 어렵게한다. 따라서, 연장부(22b,23b)는 각각의 몸체(22a,23a)에 서로 대향되도록 배치될 수 있다. 즉, 연장부(22b,23b)는 몸체(22a,23a)의 대향되는 위치들에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 연장부(22b,23b)는 각각의 몸체(22a,23a)의 길이방향 중심선에 대해 서로 대칭되게 각각의 몸체(22a,23a)에 배치될 수 있다. 즉, 연장부(22b)는 몸체(22a)의 측부의 하부에 배치되는 반면, 연장부(23b)는 몸체(23a)의 측부의 상부에 배치될 수 있다. 다른 한편, 비록 도시되지는 않았지만 연장부(22b,23b)는 각각의 몸체(22a,23a)의 폭방향 중심선에 대해 서로 대칭되게 각각의 몸체(22a,23a)에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 연장부(22b)는 몸체(22a)의 우측부에 배치되는 반면, 연장부(23b)는 몸체(23a)의 좌측부에 배치될 수 있다. 대향되는 배치로 인해 도 2에 잘 나타나는 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들은 액츄에이터부(20) 또는 적층된 레이어들(21)의 측부에서 서로 다른 선들내에 배치될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들은 서로 구분되어 외부의 장치와 용이하게 연결될 수 있다. The first and
한편, 서로 구분된다 하더라도, 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들을 일일이 외부 장치와 연결하는 것은 효율적이지 않을 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 액츄에이터부(20)은 제 1 전극들(22)을 연결하는 제 3 전극(24)과 제 2 전극들(23)을 연결하는 제 4 전극(25)을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 액츄에이터부(20)는 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들을 각각 연결하는 제 3 및 제 4 전극(24,25)를 포함할 수 있다. 즉, 제 3 전극(24)은 제 1 전극(22)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(22b)의 노출되는 끝단들을 연결하는 반면, 제 4 전극(25)은 제 2 전극(23)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(23b)의 노출되는 끝단을 연결할 수 있다. 이와 같은 연결을 위하여, 제 3 및 제 4 전극(24,25)는 액츄에이터부(20), 즉 적층된 레이어들(21)의 측부상에 제공될 수 있으며, 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들을 순차적으로 연결하면서 연장될 수 있다. 즉, 제 3 및 제 4 전극들(24,25)는 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들을 각각 포함하는 선들(일종의 가상선)을 따라 연장될 수 있다. 이러한 제 3 및 제 4 전극들(24,25)에 의해 제 1 및 제 2 전극(22,23)의 노출되는 부위들, 즉 연장부(22b,23b)의 노출되는 끝단들은 각각 통합될 수 있으며, 이에 따라 외부의 장치는 액츄에이터부(23)에 편리하게 연결될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)는 하나의 선서-액츄에이터 모듈(1)을 형성하도록 구성될 수 있다. 만일 액츄에이터부(20)의 전극들이 센서부(10)의 전극들과 가깝게 위치하면, 보다 편리하게 외부장치들과 연결될 수 있다. 따라서, 도 2-도 4에 도시된 바와 같이, 액츄에이터부(20)의 전극들 즉, 제 3 및 제 4 전극들(24,25)는 센서부(10)의 전극들, 즉 제 1 및 제 2 전극(13,12c)에 인접하게 배치되도록 더 연장될 수 있다. 보다 상세하게는, 제 3 및 제 4 전극들(24,25)은 액츄에이터부(20)(적층된 레이어(21))의 측부를 넘어 센서부(10)(레이어(11))의 측부까지 연장될 수 있다. 만일 인슐레이터부(30)가 센서부(10)와 인슐레이터부(20)사이에 포함되는 경우, 그와 같은 인슐레이터부(30)의 측부에도 제 3 및 제 4 전극들(24,25)이 형성될 수 있다. 더 나아가, 제 3 및 제 4 전극들(24,25)은 제 1 및 제 2 전극(13,12c)에 인접하게 연장되는 연장부들(24a,25a)를 포함할 수 있다. 연장부들(24a,25a)은 센서-액츄에이터(1), 즉 센서부(10) 및 액츄에이터부(20) (선택적으로 인슐레이터부(30) 포함)의 측부에 제공된 제 3 및 제 4 전극(24,25)의 몸체로부터 제 1 및 제 2 전극(12c,13)을 향해 더 연장될 수 있다. 따라서, 액츄에이터부(20)의 전극들 즉, 연장부(24a,25a)와 센서부(10)의 전극들(13,12c)은 센서부(10)의 하나의 표면 (상부표면), 즉 동일 표면상에 배치될 수 있다. 다른한편, 액츄에이터부(20)의 전극들 즉, 연장부(24a,25a)와 센서부(10)의 전극들(13,12c)은 동일 평면내에 배치된다고 설명될 수도 있다. 더 나아가, 연장부(24a,25a)와 제 2 전극/제 2 수평부(13,12c)는 기능적 측면에서 센서부(10)와 액츄에이터부(20)의 모든 전극들을 포괄할 수 있다. 따라서, 상술된 전극의 배치에 따라 센서부(10)와 액츄에이터부(20), 더 나아가 센서-액츄에이터(1)의 모든 전극들이 동일 표면(즉, 센서부(10)의 어느 하나의 표면, 정확하게는 상부표면) 또는 동일 평면내에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 도면상의 배향을 고려할 ?, 센서부(10)와 액츄에이터부(20), 더 나아가 센서-액츄에이터(1)의 모든 전극들이 센서-액츄에이터(1)의 최상부 표면에 배치된다고 설명될 수 있다. 이와 같은 전극들의 구성은 일차적으로 센서-액츄에이터(1)와 외부장치사이의 용이한 연결을 가능하게 한다. 그러나 가장 중요하게는, 통합된 전극부의 제공은 센서-액츄에이터(1) 자체가 컴팩트하게 제작되게 할 수 있으며, 더 나아가 추가적인 부품이 적용됨에도 불구하고, 터치입력장치내의 공간을 적게 차지함으로써 터치입력장치의 성능을 향상시키면서도 터치입력자체를 더 컴팩트하게 제작되게 할 수 있다. Meanwhile, it may be ineffective to individually connect the exposed ends of the exposed portions of the first and
상술된 센서부(10) 및 액츄에이터(20)에 의해서 의도된 기능들이 달성될 수 있으므로, 센서-액츄에이터(1)는 이들 센서부(10) 및 액츄에이터(20)만으로 이루어질 수 있다. 그러나, 센서-액츄에이터(1)에서 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)의 전극들은 서로 전기적으로 간섭할 가능성이 있다. 따라서, 센서-액츄에이터(1)는 센서부(10)로부터 액츄에이터부(20)를 전기적으로 절연하는 인슐레이터부(30)을 더 포함할 수 있다. 전기적 절연을 위해 인슐레이터부(30)는 도 2-도 4에 도시된 바와 같이 센서부(10)와 액츄에이터부(20)사이에 개재될 수 있다. 전기적 접촉이 발생되지 않도록 인슐레이터부(30)는 센서부(10)과 액츄에이터부(20)를 서로 분리할 수 있다. 인슐레이터부(30)는 또한 다양한 전기절연물질로 이루어질 수 있다. 압전물질은 모두 전기 절연 능력을 가지므로, 인슐레이터부(30)는 다양한 압전물질로도 제작될 수 있다. 센서부(10)와 액츄에이터부(20)사이의 완전한 전기적 절연을 위해서는 인슐레이터부(30)는 이들의 레이어들(11,21)을 전체적으로 덮는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 인슐레이터부(30)는 다양한 형상을 가질 수 있으나 센서부(10) 및 액츄에이터부(20), 또는 이들의 레이어(11,21)의 형상과 유사하게 스트립 또는 빔 형상의 몸체를 가질 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 인슐레이터부(30)는 선택적인 요소이므로, 본 발명은 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)만으로 이루어지는 센서-액츄에이터(1)도 명확하게 의도하고 그에 따른 구조도 이 명세서에서 분명하게 설명하고 있음이 이해되어야 한다. The sensor-
앞서 상세하게 설명된 압전소자로서의 기능에 따라, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)는 터치입력장치에 가해지는 압력, 힘을 센싱하고 이에 대한 피드백으로서 변형 또는 진동을 제공할 수 있다. 따라서, 이러한 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)는 이미 개별적으로 원하는 기능들을 수행할 수 있으므로, 의도된 터치입력장치의 기능적 향샹을 위해 바로 단말기에 적용될 수 있다. 즉, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)는 단말기 및 이의 터치입력장치에 독립적인 장치들로서 설치될 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)는 외부 장치들과 개별적으로 연결되어야 하므로, 불필요하게 많은 공간을 차지할 수 있다. 이는 터치입력장치/단말기의 크기 증가와 생산비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)의 통합(integration)이 고려될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 물리적으로 분리된 상태에서도 이미 기능적으로 서로 긴밀하게 연계되어 있으므로, 이와 같은 통합은 제기된 문제를 해결하기 위해서는 단순한 기능적 통합을 넘어서 구조적인 통합, 보다 상세하게는 물리적인 통합을 가져와야 한다. 일차적으로 그와 같은 통합을 위해 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 물리적 수단을 이용하여 서로 결합될 수 있다. 예를 들어, 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 접착제 또는 체결부재를 이용하여 서로 결합될 수 있다. 그러나, 이러한 물리적 수단의 이용은 센서부(10)와 액츄에이터부(20)의 기계적 연결만을 가져오며 진정한 의미에서의 물리적 통합을 가져올 수는 없다. 특히, 만일 센서부(10)와 액츄에이터부(20)가 물리적 수단인 접착제를 이용하여 서로 결합되어 있는 경우 작동중 반복적으로 변형이 이들에 가해질 수 있으며, 이들의 경계면에서 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 쉽게 서로 분리될 수 있다. 이는 단순한 물리적 수단에 의한 결합은 실질적인 물리적 통합을 가져올 수 없으며, 물리적 통합없이는 제기된 기술적 문제를 해결하지 못한채 낮은 구조적 안정성과 같은 새로운 문제를 발생시킨다는 것을 보여준다.According to the function as the piezoelectric element described in detail above, the
이러한 이유로, 하나의 센서-액츄에이터(1)를 형성하도록 액츄에이터부(20)는 센서부(10)와 물리적으로 통합될 수 있다. 즉, 액츄에이터부(20)는 센서부(10)와 서로 분리가능한 별개의 장치로서 결합되지 않고, 상기 센서부(10)와 일체로 형성될 수 있다. 만일 센서-액츄에이터(1)가 인슐레이터부(30)을 포함하는 경우, 상기 인슐레이터부(30)는 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)와 마찬가지로 물리적으로 통합되며, 일체로서 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 실제 제작공정에 있어서, 먼저 압전물질은 분말로 만들어 지며, 다시 성형이 용이한 슬러리(slurry)로 만들어질 수 있다. 슬러리를 이용하여 원하는 크기 및 형상의 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)의 레이어들(11,21)(필요한 경우, 인슐레이터부(30) 자체)이 성형되고, 성형된 레이어들(11,21)에 전극들(12,13,22,23)이 부착될 수 있다. 준비된 레이어들(11,21)(필요한 경우, 인슐레이터부(30) 포함)은 도 2에 도시된 순서로 적층될 수 있다. 만일 필요한 경우, 적층된 후 적층된 레이어들(11,21)에는 압력이 가해질 수 있다. 예를 들어, 적층된 레이어들(11,21)은 수조에 넣어져서 수압이 가해질 수 있다. 가해진 압력은 적층된 레이어들(11,21)간의 간격 및 기공들을 제거하며, 이에 따라 보다 구조적으로 안정되고 컴팩트한 센서-액츄에이터(1)가 제조될 수 있다. 적층된 레이어들(11,21)(선택적으로 인슐레이터부(30) 포함)은 최종적으로 로(furnace)내에서 소결(sinter)된다. 소결(sintering)은 분말 성형체를 용융점 이하의 온도에서 가열하여 하나의 고형물(solid mass)를 형성하는 공정을 말한다. 소결공정 도중에, 레이어들(11,21)내의 분말입자(particles 또는 grains)내의 원자들(atoms)은 이들 입자들사이의 경계, 즉 입계(grain boundaries)를 통해 입자들 내부로 서로 확산된다. 이러한 확산에 의해 레이어들(11,21)내의 입자들은 화학적인 결합을 하면서 함께 용융된다. 결과적으로 소결공정은 적층된 레이어들(11,21)을 단일의 몸체(single piece or single body)로 만들어 준다. 또한, 상기 소결공정은 원자들의 확산, 입계를 통한 물질교환 및 화학적 결합을 발생시키므로, 물리적 뿐만 아니라 화학적 측면에서 둘 다에 있어서 완전한 단일체를 형성한다. 따라서, 상기 센서부(10) 및 액츄에이터부(20) (필요한 경우, 인슐레이터부(30) 포함)는 소결공정을 통해 적어도 물리적으로, 더 나아가 화학적으로도 하나의 몸체로써 형성된다. 같은 이유로, 액츄에이터부(20)는 센서부(10)와 물리적으로 더 나아가 화학적으로 통합된다. 따라서, 센서-액츄에이터(1)는 기능적 측면 뿐만 아니라 구조적 측면에서도 통합된 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)를 포함할 수 있다. 이러한 센서-액츄에이터(1)는 통합에 의해 작은 크기를 가지므로, 터치입력장치 및 단말기에 적용하기 용이할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 실제 제작된 센서-액츄에이터(1)의 치수(L,W,T)는 각각 40mm, 3.1mm, 0.8mm가 될 수 있다. 동시에, 센서-액츄에이터(1)는 물리적 및 화학적 결합에 의한 구조적으로 안정된 단일의 몸체를 가질 수 있다. 따라서, 작동중에 반복적인 변형을 계속적으로 받는다 하더라도 센서-액츄에이터(1)는 쉽게 파손되지 않는다. For this reason, the
센서-액츄에이터(1)는 터치입력장치가 사용자에 의해 눌릴때마다 변형되므로 반복적인 변형에 의한 피로가 발생될수 있다. 특히, 사용자에게 피드백을 주기 위해 고주파수로 센서-액츄에이터(1)가 진동하는 경우에는 반복변형의 횟수 증가로 인해 피로정도도 커질 수 있다. 따라서, 비록 단일의 몸체로 형성되어도 이와 같은 심한 작동환경에서는 피로 및 이에 따른 파괴의 가능성도 높아질 수 있다. 한편, 의도된 압전효과 및 작동성능이 얻어질 수 있다면, 센서부(10)와 액츄에이터(20), 즉 레이어들(11,21)은 서로 다른 압전물질로 만들어질 수도 있다. 그러나, 서로다른 물질들이 접합(join)되는 경우, 이들의 경계면에서는 기본적으로 응력특이성(stress singularity)가 발생될 수 있다. 따라서, 아무리 융합(fusion)에 의해 단일의 몸체로 형성된다 하더라도 서로 다른 물질로 된 센서부(10)과 액츄에이터(20)의 경계면에서는 특이성에 의해 응력집중현상(stress concentration)이 발생될 수 있다. 특히, 앞서 언급된 반복적 진동과 같은 심한 작업환경하에서는 피로 및 응력집중의 상호작용에 의해 파괴(fracture)가 상기 경계면에서 쉽게 발생될 수 있다. 더 나아가, 서로다른 압전물질들은 동일한 압전효과를 낼 수는 있으나, 고유한 물성들은 서로 달라질 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 열팽창계수를 갖는 압전물질들이 센서부(10)와 액츄에이터부(20)에 각각 적용되는 경우, 주변 온도의 변화에 따라 열 변형의 크기들이 서로 달라질 수 있다. 또한, 높은 주파수에 따라 진동하는 경우에도 센서-액츄에이터(1)에서는 내부적인 열과 이러한 열에 따른 서로다른 크기의 열 변형이 발생될 수 있다. 따라서, 이와 같은 열적 작동환경의 변화에 대해서도 열응력이 내부적으로 발생되며, 이러한 응력의 반복에 의한 피로 및 파괴가 발생될 수도 있다. 이러한 이유들로, 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 동일한 압전물질로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)의 레이어들(11,21)이 동일한 압전물질로 이루어질 있다. 예를 들어, 센서부(10) 및 액츄에이터부(20)는 동일한 인공 압전 세라믹 물질인 PZT로 이루어질 수 있다. 또한, 만일 센서-액츄에이터(1)가 인슐레이터부(30)를 포함하는 경우, 상기 인슐레이터부(30)은 센서부(10) 및 액츄에이터부(20), 즉 이들의 레이어들(11,21)과 동일한 압전 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이 동일 압전물질에 의한 형성에 따라, 센서-액츄에이터(1)는 심한 작동환경에서도 피로 및 파괴를 견딜 수 있으며, 이에 따라 높은 내구성 및 신뢰성을 가질 수 있다. The sensor-
또한, 단일의 몸체로 형성되는 센서-액츄에이터(1)에서, 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 작동중에 함께 변형될 수 있다. 특히, 단순하게 사용자에 의해 발생되는 압력 및 변형을 수동적으로 센싱하는 센서부(10)와는 다르게, 액츄에이터부(20)는 사용자에게 촉각적 피드백을 주기 위해 능동적으로 그 자신을 크게 변형시키는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 일체화된 센서-액츄에이터(1)는 변형발생과 관련해서는 액츄에이터부(20)의 성능을 고려하여 설계될 필요가 있다. 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 함께 변형되므로, 만일 센서부(10)의 두께가 지나치게 두껍게 설정되면, 액츄에이터부(20)의 작동, 즉 진동발생이 방해받을 수 있다. 따라서, 센서부(10)는 액츄에이터부(20)의 두께보다 적은 두께를 갖도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게는, 센서부(10)는 상게 액츄에이터부(20)의 1/10의 두께를 가질 수 있으며, 필요하다면 그보다 더 작은 두께도 가질 수 있다. 상술된 두께를 가짐으로써 액츄에이터부(20)는 센서부(10)에 의해 거의 방해받지 않으면서 변형 및 진동할 수 있다. 따라서, 이와 같은 두께설정은 센서-액츄에이터(1), 특히 액츄에이터부(20)의 작동성 및 성능을 실질적으로 향상시킬 수 있다. In addition, in the sensor-
한편, 상술된 기능 및 구조에 추가적으로, 센서-액츄에이터(1)의 배치도 이의 성능에 있어서 중요할 수 있다. 도 1b는 상술된 센서-액츄에이터(1)를 포함하는 이동단말기를 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 1b의 A-A선을 따라 얻어진 단면도이다. 이들 도면을 참조하여, 센서-액츄에이터(1)의 배치가 다음에서 보다 상세하게 설명된다. On the other hand, in addition to the above-described functions and structures, the arrangement of the sensor-
센서-액츄에이터(1)는 컴팩트한 스트립, 바 또는 빔의 형태를 가지므로, 이동 단말기(100)의 어느 위치에나 용이하게 배치될 수 있다. 이동 단말기(100)에서는 윈도우(151a)와 터치센서(151c)가 기본적으로 터치입력장치인 터치스크린을 형성하며, 상기 윈도우(151a)에 형성되는 터치스크린의 입력영역 (즉, 가상버튼의 형성영역)은 디스플레이터 모듈(151b)의 화상표시영역에 대체적으로 일치할 수 있다. 상기 화상표시영역 및 이에 따른 입력영역은 도 1b에 직사각형으로 표시되어 있다. 상기 터치 스크린, 즉 윈도우(151a)의 입력영역이 이동 단말기의 작동중 사용자에 의해 실질적으로 가압되는 부분이므로, 입력영역의 가압 및 변형을 잘 센싱하기 위해서 센서-액츄레이터(1)는 가능한한 입력영역에 가깝게 배치되는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 센서-액츄이이터(1)가 투명한 윈도우(151a)를 통해 사용자에 보여서는 안된다. 따라서, 도 1b에 잘 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)에서 센서-액츄에이터(1)는 윈도우(151a)의 입력영역의 외주(circumference)의 외부에서 그와 같은 외주를 따라 배치될 수 있다. 상기 입력영역은 실제적으로 디스플레이모듈(151b)에 의해 형성되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서-액츄에이터(1)는 디스플레이 모듈(151b)과 케이스 (정확하게는 프론트 케이스(101))사이에 배치될 수 있다. 또한, 센서-액츄에이터(1)는 윈도우(151a)의 입력영역에 최대한 근접한 상태에서 도시된 바와 같이, 이동단말기(100)의 상부 및/또는 하부에 배치될 수 있으며, 우측 및/또는 좌측에 배치될 수 있다. 필요한 경우, 센서-액츄에이터(1)는 상하부 및 좌우측부 모두에 배치될 수도 있다. Since the sensor-
센서-액츄에이터(1)에서 센서부(10)가 터치입력장치에 가해지는 압력 및 변형을 센싱하므로, 변형을 정확하게 측정하기 위해서는 센서-액츄에이터(1)는 센서부(10)의 성능을 고려하여 배치될 필요가 있다. 정확한 변형을 검출하기 위해서는 센서부(10)가 터치입력장치에서 변형이 실제적으로 발생되는 부위에 배치될 수 있다. 변형은 터치입력장치에서 사용자에 의해 가압되는 부분, 즉 터치 스크린의 입력영역 (윈도우(151a)의 일부영역) 및 터치패드의 입력영역 (조작유닛(123a)의 일부영역)에서 실제적으로 발생될 수 있다. 따라서, 센서부(10)가 기본적으로 액츄에이터부(20)보다 앞서 설명된 터치입력장치에서 변형되는 일부에 더 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 보다 정확한 센싱을 위해, 센서부(10)는 도 5에도 도시된 바와 같이, 가해진 압력에 의해 변형되는 터치입력장치의 일부에 직접 접촉할 수 있다. 도 5의 터치 스크린의 경우, 윈도우(151a)가 사용자의 압력에 의해 변형되므로, 센서부(10)는 윈도우(151a)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 그러나, 여전히 사용자에게 보여져서는 안되므로, 센서부(10)는 터치스크린의 입력영역의 외주부 바깥쪽에서 윈도우(151a)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 한편, 터치센서(151c)는 일반적으로 입력영역(윈도우(151a))에 밀착되며 상당히 얇은막으로 이루어지므로, 인접한 입력영역 즉, 윈도우(151c)의 변형에 영향을 미치지 않을 수 있다. 따라서, 만일 터치센서(151c)가 입력영역 외주부 바깥쪽까지 연장되면, 센서부(10)는 윈도우(151a) 대신에 연장된 터치센서(151c)와 직접 접촉할 수도 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 조작유닛(123a)에서의 터치패드의 경우, 조작유닛(123a) 입력영역과 센서부(10)가 직접적으로 접촉할 수 있다. 만일 조작유닛(123a)의 입력영역에 표시부나 터치센서(151c)가 배치되면, 이들을 피해 입력영역과 직접적으로 접촉할 수 있다. 또한, 필요한 경우, 입력영역 대신에 입력영역에 밀착되는 터치센서(151c)와 직접 접촉할 수도 있다. 이와 같은 센서부(10)는 도 1b 및 도 5와 같이 이동 단말기(100)가 눕혀져 있는 경우, 터치입력장치의 변형부위에 근접 또는 접촉하도록 액츄에이터부(20) 위에 배치될 수 있다. 한편으로, 만일 이동 단말기(100)가 세워져 있는 경우, 같은이유로 센서부(10)는 액츄에이터부(20)의 앞쪽에 배치될 수 있다. The sensor-
한편, 본 발명에 관련된 센서-액츄에이터(1)는 앞서 설명된 이동 단말기(100)와 마찬가지로 고정단말기의 터치입력장치의 동작을 보조하기 위해서도 사용될 수 있다. 도 6은 본 발명과 관련된 고정 단말기와 이에 적용된 터치패드를 보여주는 개념도이다. 고정단말기에 적용된 센서-액츄에이터(1)를 보다 정확하게 설명하기 위해, 센서-액츄에이터(1) 주변의 고정단말기(200)의 구조가 먼저 도 6을 참고해서 다음에서 상세하게 설명된다. Meanwhile, the sensor-
도 6에 도시된 바와 같이, 고정단말기의 일예로써 차량용 스티어링 휠(200)이 차량의 대쉬보드에 제공된다. 휠(200)은 기본적으로 주행하는 차량의 방향을 조절하도록 구성될 수 있다. 또한, 휠(200)은 적절한 입력장치를 포함함으로써 차량의 주행 및 다른 작동을 제어할 수 있으며 이에 따라 고정 단말기로써 기능할 수 있다. 휠(200)은 림(rim)(210), 허브(hub)(220) 및 스포크(spoke)(230)을 포함할 수 있다. 림(210)은 링 형상을 가지며, 운전자가 스티어링을 위해 잡는 부분이 될 수 있다. 허브(220)는 휠(200)의 중앙에 배치되며, 차량의 조향축과 연결될 수 있다. 스포크(230)는 허브(220)로부터 반경방향으로 연장되며, 허브(220)와 림(210)을 연결할 수 있다. As shown in Fig. 6, a
이러한 휠(200)에는 차량의 작동을 제어하기 위해 통상적인 물리적 버튼이 제공될 수 있다. 그러나, 물리적 버튼을 배치에는 공간적인 제약이 있으므로, 물리적 버튼을 대신하여 터치입력장치(240)가 제공될 수 있다. 이러한 터치입력장치(240)로 인해 운전자는 보다 다양한 명령을 쉽고 편리하게 입력할 수 있다. 터치입력장치(240)는 도시된 바와 같이 운전자의 손이 쉽게 접근할 수 있는 스포크(230)에 제공될 수 있다. 그러나, 터치입력장치(240)의 구조 및 운전자의 필요등과 같은 다른 조건들을 고려하여, 터치입력장치(240)는 림(210) 및/또는 허브(220)에 제공될 수도 있다. 휠(200)의 주변의 대시보드에 화상정보의 표시를 위한 디스플레이가 장착될 수 있으므로, 상기 터치입력장치(240)는 터치스크린이 아닌 화상정보를 표시하지 않는 터치패드로 이루어질 수 있다. 도 6은 실제적으로 터치패드로 이루어진 터치입력장치(240)를 도시한다. 그러나, 필요한 경우, 터치입력장치(240)가 터치스크린으로 이루어질 수 있다.The
보다 상세하게는, 터치입력장치(240)는 케이스(241)와 상기 케이스(241)에 설치되는 커버(242)를 포함할 수 있다. 또한 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 터치 입력장치(240)는 커버(242)에 인접되게 케이스(241)내에 설치되는 터치센서(243)을 포함할 수 있다. 케이스(241)는 터치입력장치를 구성하는 각종부품들을 수용하는 소정의 공간을 형성할 수 있다. 그러나, 케이스(241)는 반드시 요구되는 것은 아니며, 휠(200)의 일부, 도면에서 스포크(230)가 부품을 위한 공간을 포함하여 케이스로서 기능할 수 있다. 커버(242)는 사용자를 위한 입력영역을 형성하며, 터치센서(243)과 함께 실질적인 터치입력장치를 구성한다. 커버(242)의 표면에 사용자의 경험 (user experience)을 향상시키기 위해 소정의 패턴(pattern)이나 텍스쳐(texture)가 제공될 수 있다. 정전방식의 터치센서(243)는 반드시 커버(242)에 부착될 필요는 없으며, 커버(242)로부터 소정의 간격으로 이격되어도 정상적으로 작동할 수 있다. 그러나, 일반적으로 상기 커버(242)에 밀착되는 것이 운전자의 터치를 정확하게 측정하기 위해서는 유리하다. More specifically, the
이와 같은 터치입력장치(240)의 전반적인 성능을 향상시키기 위해 본 발명의 일예에 따른 센서-액츄에이터(1)가 적용될 수 있다. 상기 센서 액츄에이터(1)는 이미 도 2-도 5를 참조하여 앞서 상세하게 설명되었으므로 다음에서는 이에 대한 설명은 생략된다. 대신에, 고정 단말기(200)의 터치입력장치(240)에 있어서, 센서-액츄에이터(1)의 배치가 다음에서 관련된 도면을 참조하여 설명된다. 도 7은 본 발명에 관련된 터치패드의 일 예를 보여주도록 도 6의 B-B 선을 따라 얻어진 단면도이며, 도 8은 본 발명에 관련된 터치패드의 다른 예를 보여주도록 도 6의 B-B 선을 따라 얻어진 단면도이다.In order to improve the overall performance of the
센서-액츄에이터(1)는 컴팩트한 스트립, 바 또는 빔의 형태를 가지므로, 터치입력장치(240)의 어느 위치에나 용이하게 배치될 수 있다. 앞서 설명된 이동 단말기(100)에서와 마찬가지로, 정확한 변형을 센싱하기 위해서는 센서부(10)가 터치입력장치(240)에서 변형이 실제적으로 발생되는 부위에 배치될 수 있다. 변형은 터치입력장치(240)에서 사용자에 의해 가압되는 부분, 즉 터치패드의 입력영역인 커버(242)에서 실제적으로 발생될 수 있다. 따라서, 센서부(10)는 기본적으로 액츄에이터(20)보다 앞서 설명된 터치입력장치(240)에서 변형되는 일부인 커버(242)에 더 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 보다 정확한 센싱을 위해, 센서부(10)는 도시된 바와 같이, 가해진 압력에 의해 변형되는 터치입력장치(240)의 일부에 직접 접촉할 수 있다. 보다 상세하게는, 도 8에 도시된 바와 같이, 커버(242)가 사용자의 압력에 의해 변형되므로, 센서부(10)는 커버(242)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 한편, 터치센서(243)는 일반적으로 커버(242)에 밀착되며 상당히 얇은막으로 이루어지므로, 상기 커버(242)가 변형될 때 커버(242)와 함께 충분하게 변형될 수 있다. 따라서, 도7에 도시된 바와 같이, 센서부(10)는 커버(242) 대신에 터치센서(243)와 직접 접촉할 수도 있다. Since the sensor-
상기 센서-액츄에이터(1)의 기본적인 기능, 구조 및 배치 등이 관련 도면을 참조하여 앞서 상세하게 설명되었다. 그러나, 센서-액츄에이터(1)의 기능은 이동 및 고정단말기(100,200)와 연계된 실제적인 작동으로부터 보다 잘 이해될 수 있다. 도 9는 본 발명과 관련된 센서-액츄에이터의 작동을 보여주는 개념도이며, 이 도면을 참조하여 실제적인 작동이 다음에서 설명된다. The basic functions, structure and arrangement of the sensor-
도 9의 그래프에서 수평축은 시간을 나타내며, 수직축은 손끝, 또는 손가락(F)의 높이를 나타낸다. 따라서, 수직축에서 "0"인 지점은 터치입력장치의 표면상의 위치를 나타낼 수 있으며, "0"보다의 작은 값들은 손가락(F)에 의해 터치입력장치의 입력영역, 즉 터치면에 실제적으로 가해지는 압력 또는 힘과 이에 의한 입력영역 또는 터치면의 변형을 나타낼 수 있다. 또한, 이동 및 고정 단말기들(100,200)의 터치입력장치들은 윈도우(151a)와 커버(242)에 형성되는 입력영역을 가지므로, 보다 나은 이해를 위해 도 9의 그래프 위쪽에 손가락(F)과 입력영역(151a,242)사이의 관계가 개략적으로 도시된다. In the graph of Fig. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the height of the fingertip or finger F. Thus, a point "0" in the vertical axis may indicate a position on the surface of the touch input device, and smaller values than "0 " are actually applied to the input area of the touch input device, Can represent a change in the input area or touch surface due to the pressure or force. Also, since the touch input devices of the mobile and fixed
손가락(F)이 입력영역(151a,242)을 향해 내려와서 입력영역(151a,242)과 접촉하면 우선적으로 "단순터치"가 손가락(F)와 입력영역(151a,242)사이에 형성될 수 있다. 단순터치는 단순히 손가락(F)이 입력영역(151a,242)의 표면상에 어떠한 가압없이 닿아있는 구간에 해당할 수 있다. 만일 사용자가 실질적으로 소정의 입력을 의도하는 경우, 사용자의 손가락(F)은 단순터치상태에서 추가적으로 힘을 가하면서 입력영역(151a,242)에 형성된 가상버튼을 누르게 된다. 이러한 누름은 입력영역(151a,242)에 대한 압력으로 작용하면서 변형을 발생시키며 "가압터치"가 손가락(F)과 입력영역(151a,242)사이에 형성될 수 있다. 즉, 가압터치는 손가락(F)이 입력영역(151a,242)의 표면상에 가압 및 변형주면서 닿아있는 구간에 해당할 수 있다. 소정시간이 경과한 후, 사용자의 손가락(F)에서 주어지는 압력 또는 힘은 서서히 경감되기 시작하며, 사용자가 손가락(F)을 입력영역(151a,242)으로부터 멀어지게 이동시킴으로써 손가락(F)과 입력영역(151a,242)사이의 터치는 해제될 수 있다. A simple touch can be preferentially formed between the finger F and the
상술된 입력영역(151a,242)에 대한 일련의 손가락(F)의 동작중에, 단순터치 뿐만 아니라 가압터치도 입력영역(151a,242)과 연계된 터치센서(151c,243)에 의해 센싱될 수 있다. 그러나, 이들 터치센서(151c,243)은 손가락(F)과 입력영역(151a,242)사이의 접촉 여부만을 센싱하며 입력영역(151a,242)에 가해지는 힘을 측정할 수 없으므로, 터치센서(151c,243)은 단순터치와 가압터치를 구별할 수 없다. 따라서, 만일 손가락(F)이 의도하지 않게 입력영역(151a,242)과 접촉하는 경우에도, 터치센서(151c,243)는 손가락(F)이 가상버튼을 누른 것으로 인식하고 잘못된 명령이 입력될 수 있다. 그러나, 의도하지 않은 터치 또는 접촉은 대부분의 경우 짧은 시간동안 지속된다. 따라서, 터치센서(151c,243)만을 이용하는 경우에도, 의도치 않은 입력을 방지하기 위해 센싱된 접촉 및 터치가 소정시간이상으로 지속되면 해당 입력을 수행시킬 수 있다. 그러나, 의도치 않은 접촉도 충분히 오래 지속될 수 있으므로, 터치센서(151c,243)에 의한 제어는 높은 신뢰성을 갖지 못한다. During the operation of the series of fingers F for the
반면, 만일 센서-액츄에이터(1)가 사용되면, 가압터치가 시작될 때부터 센서부(10)가 변형을 계속적으로 센싱할 수 있다. 만일 센싱된 변형이 점선으로 표시된 누름인식기준을 초과하면, 사용자가 입력에 대한 의도를 가지로 실제적으로 입력영역(151a,242)을 누른 것으로 정확하게 판단될 수 있다. 이러한 판단에 따라, 액츄에이터(1)는 진동을 발생시킴으로써 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 따라서, 센서-액츄에이터(1)는 센서부(10)를 이용하여 변형의 센싱을 통해 터치입력장치에 대한 실제적인 누름을 센싱하고 액츄에이터(20)를 이용하여 변형의 발생을 통해 촉각적 피드백을 제공할 수 있다. 더 포괄적으로, 센서-액츄에이터(1)는 입력에 대한 사용자의 실제적인 의도를 파악하고, 사용자에게 입력에 대한 확인을 제공할 수 있다. 결과적으로 센서-액츄에이터(1)에 의해 터치입력장치 및 이를 이용한 단말기들은 높은 신뢰성을 가질 수 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 센서부(10)와 액츄에이터부(20)는 일체로 형성되므로, 센서부(10)의 판단에 따라 어떠한 지연없이 즉각적으로 액츄에이터(20)는 예정된 피드백을 생성할 수 있다. 따라서, 센서-액츄에이터(1)에 의해 터치입력장치 및 이를 이용한 단말기들은 높은 응답성도 갖게 된다. On the other hand, if the sensor-
더 나아가, 센서-액츄에이터(1)는 압력을 센싱할 수 있으므로, 이러한 압력, 즉 사용자의 실제적 누름이 터치, 드래그(drag)와 같은 입력을 위한 동작의 기준으로써 추가될 수 있다. 또한, 압력의 추가로 더 많은 입력동작의 조합들이 생성될 수 있다. 따라서, 센서-액츄에이터(1)는 입력의 자유도를 증가시키며, 사용자 인터페이스(user interface)를 크게 확장시킬 수도 있다. 또한, 액츄에이터부(20)의 변형 및 진동은 가해지는 교류전압의 주파수에 의해 조절될 수 있으므로, 액츄에이터부(20)는 사용자에게 물리적 버튼을 누르는 것과 같은 효과, 예를 들어 "클릭"하는 느낌의 피드백을 줄 수 있다. 같은 이유로, 액츄에이터부(20)는 사용자에게 주파수 조절에 의해 소정의 음향을 피드백으로서 제공할 수도 있다. 따라서, 센서-액츄에이터(1)는 단말기의 사용과 관련하여 사용자 경험을 실질적으로 향상시킬 수도 있다. Furthermore, since the sensor-
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
1: 센서-액츄에이터 10: 센서부
20: 액츄에이터부 30: 인슐레이터부
100: 이동단말기 101: 프론트 케이스
102: 리어 케이스 110: 무선통신부
120: 입력부 140: 센싱부
150: 출력부 151: 디스플레이부
160: 인터페이스부 170: 메모리
180: 제어부 190: 전원공급부
200: 고정단말기 240: 터치입력장치1: sensor-actuator 10: sensor part
20: actuator part 30: insulator part
100: mobile terminal 101: front case
102: rear case 110: wireless communication section
120: input unit 140: sensing unit
150: output unit 151: display unit
160: interface unit 170: memory
180: control unit 190: power supply unit
200: fixed terminal 240: touch input device
Claims (23)
상기 센서부와 일체로 형성되며, 상기 센싱된 압력에 따라 상기 사용자에게 소정의 촉각 피드백을 제공하도록 구성되는 액츄에이터부; 및
상기 센서부 및 상기 액츄에이터부와 일체로 형성되고 상기 센서부를 상기 액츄에이터부로부터 전기적으로 절연하도록 이들 사이에 배치되는 인슐레이터부로 이루어지며,
상기 센서부는:
압전물질로 이루어지는 레이어; 및
상기 레이어의 서로 대향되는 표면들에 각각 제공되는 제 1 및 제 2 전극들로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 전극들중 어느 하나는 상기 인슐레이터부 또는 상기 액츄에이터부에 의해 커버되며, 상기 제 1 및 제 2 전극들중 커버되는 전극은 상기 센서부 외부로 노출되도록 구성되는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. A sensor unit configured to sense a pressure applied to a predetermined portion of the touch input device by the user;
An actuator unit integrally formed with the sensor unit and configured to provide a predetermined tactile feedback to the user according to the sensed pressure; And
And an insulator portion formed integrally with the sensor portion and the actuator portion and disposed between the sensor portion and the actuator portion so as to electrically isolate the sensor portion from the actuator portion,
The sensor unit includes:
A layer made of a piezoelectric material; And
Wherein one of the first and second electrodes is covered by the insulator portion or the actuator portion and the first and second electrodes are covered by the first and second electrodes, And an electrode of the second electrode is exposed to the outside of the sensor unit.
상기 센서부와 액츄에이터부는 소결공정에 의해 물리적으로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit and the actuator unit are physically and integrally formed by a sintering process.
상기 센서부 및 액츄에이터는 압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit and the actuator are made of piezoelectric elements.
상기 센서부는 상기 가해진 압력에 변형되는 터치입력장치의 일부에 상기 액츄에이터보다 더 근접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit is disposed closer to the actuator than a part of the touch input apparatus that is deformed to the applied pressure.
상기 센서부는 상기 가해진 압력에 의해 변형되는 상기 터치입력장치의 일부에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit is in direct contact with a part of the touch input device deformed by the applied pressure.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit is disposed on the actuator unit.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부보다 적은 커패시턴스를 갖는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit has a smaller capacitance than the actuator unit.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부의 1/10의 커패시턴스를 갖는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit has a capacitance of 1/10 of the actuator unit.
상기 액츄에이터부는 다수개의 레이어들로 이루어지며, 상기 센서부의 두께는 상기 액츄에이터부의 하나의 레이어의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the actuator unit is formed of a plurality of layers, and the thickness of the sensor unit is greater than the thickness of one layer of the actuator unit.
상기 센서부의 두께는 상기 액츄에이터부의 하나의 레이어의 두께의 2배인 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. 10. The method of claim 9,
Wherein the thickness of the sensor part is twice the thickness of one layer of the actuator part.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부의 두께보다 적은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit has a thickness less than the thickness of the actuator unit.
상기 센서부는 상기 액츄에이터부의 1/10 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit has a thickness of 1/10 of the actuator unit.
상기 센서부 및 액츄에이터부는 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit and the actuator unit are made of the same material.
상기 인슐레이터부는 상기 센서부와 액츄에이터와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the insulator portion is made of the same material as the sensor portion and the actuator.
상기 제 1 및 제 2 전극들중 노출되는 전극은 상기 제 1 및 제 2 전극들중 다른 하나를 향해 이에 인접하게 배치되도록 더 연장되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein an exposed electrode of the first and second electrodes is further extended to be disposed adjacent to the other of the first and second electrodes.
상기 센서부의 제 1 및 제 2 전극들은 동일 평면내에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
Wherein the first and second electrodes of the sensor unit are disposed in the same plane.
상기 액츄에이터부는:
압전물질로 이루어지며, 순차적으로 적층되는 다수개의 레이어들: 및
상기 적층된 레이어들사이에 번갈아가며 배치되는 제 1 및 제 2 전극들로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2 전극들은 상기 센서-액츄에이터의 외부로 노출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. The method according to claim 1,
The actuator section includes:
A plurality of layers consisting of piezoelectric material and sequentially stacked:
And the first and second electrodes are configured to be exposed to the outside of the sensor-actuator, wherein the first and second electrodes are alternately arranged between the stacked layers, and the first and second electrodes are exposed to the outside of the sensor- - Actuator.
상기 액츄에이터부의 제 1 및 제 2 전극들은 제 1 및 제 2 몸체들과, 상기 제 1 및 제 2 몸체로부터 각각 연장되며 상기 적층된 레이어들 외부로 노출되도록 구성되는 제 1 및 제 2 연장부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. 18. The method of claim 17,
Wherein the first and second electrodes of the actuator unit comprise first and second bodies and first and second extensions extending from the first and second bodies and exposed to the outside of the stacked layers, And a sensor-actuator for the touch input device.
상기 제 1 및 제 2 연장부들은 상기 제 1 및 제 2 몸체들에 서로 대향되게 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. 19. The method of claim 18,
Wherein the first and second extension portions are disposed to face each other on the first and second bodies, respectively.
상기 액츄에이터부는 상기 제 1 전극들의 노출되는 부위들을 연결하는 제 3 전극과 상기 제 2 전극들의 노출되는 부위들을 연결하는 제 4 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. 18. The method of claim 17,
Wherein the actuator further comprises a third electrode connecting the exposed portions of the first electrodes and a fourth electrode connecting the exposed portions of the second electrodes.
상기 제 3 및 제 4 전극들은 상기 센서부의 전극들을 향해 이에 인접하게 배치되도록 더 연장되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터. 21. The method of claim 20,
And the third and fourth electrodes are further extended to be disposed adjacent to and toward the electrodes of the sensor unit.
외부장치와 연결되는 상기 센서부 및 상기 액츄에이터부의 모든 전극들은 동일 평면내에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit connected to the external device and all the electrodes of the actuator unit are disposed in the same plane.
외부장치와 연결되는 상기 센서부 및 상기 액츄에이터부의 모든 전극들은 상기 센서-액츄에이터의 최상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 터치입력장치용 센서-액츄에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit connected to the external device and all the electrodes of the actuator unit are disposed at the top of the sensor-actuator.
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