KR100632320B1 - 수동 동작가능 전자 장치 - Google Patents

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KR100632320B1
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모토로라 인코포레이티드
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Abstract

전화기(100), PDA(600) 또는 페이저(800) 등의 전자 장치는 그 자체에 의해 조작시 실질적인 촉각 피드백을 제공하지 않는 엘라스토머 키(102, 103) 또는 버튼(814) 또는 터치 스크린(604) 등의 수동 동작가능 입력부를 포함하고, 또한 감지할 수 있는 기계적 에너지의 임펄스를 발생시킬 수 있는 전기 기계 변환기(212)를 포함한다. 수동 동작가능 입력부(102, 103, 814, 604)의 조작 검출에 응답하여, 전기 기계 변환기(212)가 구동되어 수동 동작가능 입력부(102, 103, 814, 604)으로 전파하여 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 기계적 에너지의 임펄스를 생성하도록 한다.
전자 장치, 수동 동작가능 입력부, 전기 기계 변환기, 촉각 피드백

Description

수동 동작가능 전자 장치{MANUALLY OPERABLE ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 전자 장치의 수동 동작 제어에 관한 것이다.
지난 수십년간, 휴대용 전자 장치를 포함하여 다양한 전자 장치가 널리 사용되어 왔다. 휴대용 전자 장치의 설계에 있어서는, 각각의 개별 컴포넌트에 의해 점유되는 공간 및 비용을 감소시키는 것에 중점을 두고 있다. 공간을 고려하면 스트로크(조작될 때 버튼이 이동하는 거리)가 작은 버튼을 선택하게 된다. 불행히도, 이러한 버튼은 버튼을 조작하는 사용자에게 많은 촉각 피드백을 제공하지 않는다. 이것은 특히, 수동 능력이 감소된 사용자인 경우(예를 들어, 나이가 많은 사용자) 또는 시각적으로 손상을 입은 사용자인 경우, 사용자가 일련의 버튼을 신속하게 연속적으로 조작하는 버릇이 있다면 문제가 있다.
소정의 임계 수동 조작력을 초과할때 갑작스럽게 변위하는 돔 스위치(dome switch)가 사용되어 왔다. 이러한 스위치가 어느 정도의 촉각 피드백을 제공하긴 하지만, 이들은 복잡한 구조를 가지며 같은 정도의 비용을 필요로 한다. 엘라스토머 스위치는 비용이 낮은 유형이지만, 스트로크가 낮은 스위치이다. 유감스럽게도, 엘라스토머 스위치는 촉각 피드백을 거의 제공하지 않는다.
새로운 유형의 장치(예를 들어, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 텍스트 메시지 페이저, MP3 플레이어)의 급속한 도입 및 신규한 기능의 급속한 개발에 따라, 전자 장치의 설계에 있어서 또다른 중요한 목적은 지각가능한 인터페이스(intuitive interface)를 제공하는 것이다. 그래픽 사용자 인터페이스와 함께 터치 스크린을 채용하는 것은 지각가능한 인터페이스를 제공하기 위한 하나의 방법이다. 불행하게도, 터치 스크린의 스트로크는 종종 너무 작아서 감지할 수 없고, 따라서, 터치 스트린은 있다 하더라도 촉각 피드백을 거의 제공할 수 없다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 예시적인 실시예로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 동일한 참조번호는 동일한 엘리먼트를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 무선 통신 장치의 측단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1 및 2에 도시된 무선 통신 장치에 사용되는 엘라스토머 스위치의 절단 분해도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1, 2 6-9에 도시된 무선 통신 장치에 사용되는 전기 기계 변환기의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 전기 기계 변환기의 확대 부분을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 제1 실시예에 따른 무선 통신 장치의 정면도.
도 7은 도 6에 도시된 무선 통신 장치의 측단면도.
도 8은 본 발명의 다른 제3 실시예에 따른 무선 통신 장치의 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 무선 통신 장치의 측단면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1 및 2에 도시된 무선 통신 장치의 블록도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1, 2, 6-9에 도시된 무선 통신 장치를 조작하는 방법의 흐름도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 피드백을 사용하여 눌려진 키를 식별하는 방법의 흐름도.
필요에 의해 본 발명의 상세한 실시예가 여기에 개시되어 있지만, 개시된 실시예는 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 예일 뿐이다. 따라서, 여기에 개시된 특정의 구조적 기능적 상세는 제한으로서 해석되지 않고, 청구범위에 기초하고 당업자가 본 발명을 임의의 적절하게 상세한 구조로 다양하게 채용할 수 있도록 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석될 것이다. 또한, 여기에서 사용된 용어 및 구는 제한하기 위한 것이 아니라 오히려 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위한 설명을 제공하는 것이다.
여기에서 사용된 "하나의(a 또는 an)"라는 용어들은 하나 또는 그 이상으로서 정의된다. 여기에서 사용된 "복수"라는 용어들은 둘 또는 그 이상으로서 정의된다. 여기에서 사용된 "다른"이라는 용어는 적어도 두번째 또는 그 이상으로서 정의된다. 여기에서 사용된 "포함한다" 및 "갖는다"라는 용어는 "구비한다"(즉, 개방어)로서 정의된다. 여기에서 사용된 "결합"이라는 용어는 비록 반드시 직접 접속되고 반드시 기계적인 것은 아니지만 "접속"으로서 정의된다. 여기에서 사용 된 "프로그램"이라는 용어는 컴퓨터 시스템 상에서 실행되도록 설계된 명령의 시퀀스로서 정의된다. 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램은 서브루틴, 함수, 절차, 오브젝트 메소드, 오브젝트 구현, 실행가능 애플리케이션, 애플릿(applet), 서브릿(servlet), 소스 코드, 오브젝트 코드, 공유 라이브러리/동적 부하 라이브러리 및/또는 컴퓨터 시스템 상에서 실행되도록 설계된 다른 명령의 시퀀스를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선 통신 장치의 측단면도이다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 무선 통신 장치는 전화기(100)를 포함한다. 전화기(100)는 하우징(112)을 포함한다. 하우징(112)은 그 밑에 스피커(204)를 갖는 오디오 출력 그리드(104)를 포함한다. RF 통신 신호를 송수신하기 위한 안테나(106)가 설치되어 있다. 저장된 전화 번호 및 호출자 ID 정보 등의 정보를 사용자에게 디스플레이하기 위한 디스플레이(108)가 설치되어 있다. 사용자의 말을 포함하는 사운드를 마이크로폰(206)에 결합하기 위한 오디오 입력 애퍼처 그리드(110)가 설치되어 있다. 전화기(100)는, 전화기(100)의 일부인 하나 이상의 전기 회로를 구성하는 회로 구성요소(210)를 지지하고 전기적으로 결합하는 회로 기판(208)을 포함한다. 회로 기판(208)은 또한 스피커(204) 및 마이크로폰(206)을 지지한다. 전화기(100)는 엘라스토머 키패드(202)의 일부인 복수의 키(102)를 포함한다. 엘라스토머 키패드(202)는 바람직하게 복수의 키를 형성하는 단일 몰딩 편의 엘라스토머와 복수의 키를 접속하는 매트(matte)를 포함한다. 키(102)는 변화없고, 즉 조작될 때 노이즈가 거 의 없거나 전혀 없고, 작은 스트로크를 가지며, 예를 들어 1 밀리미터보다 작고, 촉각 피드백을 거의 제공하지 않는다. 키패드(202)는 회로 기판(208) 상에 지지된다. 키패드(202)의 기능은 도 3을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다. 전화기(100)는 또한 전기 기계 변환기(212)를 포함한다. 전기 기계 변환기(212)는 클램핑 플레이트(218)와 하나 이상의 스크류(216)에 의해 하우징(112) 내의 장착 돌기(214)에 고정된다. 꼬인 한쌍의 리드(220)는 회로 기판(208)과 전기 기계 변환기(212)를 전기적으로 접속하는데 사용된다. 전기 기계 변환기(212)는 하우징(112)를 통해 키(102)에 기계적으로 결합된다. 전기 기계 변환기(212)는 전기적 신호를 기계적 움직임으로 변환시킨다. 전기 기계 변환기(212)는 키(102)로 전파되는 하우징의 기계적 외란(disturbance)를 일으키는 기계적 임펄스를 발생시키기에 충분히 고감도인 것이 바람직하다. 이러한 기계적 임펄스는 또한 느낄수 있는 전체 전화기(100)의 심한 요동을 일으킨다. 전기 기계 변환기(212)는 도 4를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1, 2에 도시된 무선 통신 장치에 사용되는 엘라스토머 스위치의 절단 분해도이다. 도 3을 참조하면, 단일 키(103)와, 키들(102)을 상호접속하는 매트(302)의 일부를 포함하는 키패드(202)가 도시되어 있다. 전화기(100)가 조립될 때, 단일 키(103)는 하우징(112)의 베즐(bezel) 부분(304)의 개구(306)를 통해 돌출한다. 키패드(202)의 매트 부분은 하우징(112)의 베즐 부분(304)과 회로 기판(208) 사이에 클램핑된다. 단일 키(102)의 아래에 놓인 회로 기판(208)의 부분(209)은 제2 세트의 금속화 핑거(310)와 서 로 맞물린 제1 세트의 금속화 핑거(308)를 포함한다. 단일 키(103)(다른 키(102)처럼)는 그 하부의 내면 상에 패드(312)를 포함한다. 패드(312)는 도전성 충전재(예를 들어, 카본 블랙 또는 금속 입자)를 포함하거나 도전성 막 또는 잉크로 피복된다. 단일 키(102)가 눌리면, 패드(312)는 제1 및 제2 세트의 금속화 핑거(308, 310)에 접촉하여 2세트의 금속화 핑거(308, 310)와의 전기적 접속을 형성한다. 회로 기판(208)은 복수의 스크류(314)(그 중 2개가 도시되어 있다)를 사용하여 하우징(112)의 베즐 부분(304)에 고정된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 기계 변환기(212)의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전기 기계 변환기의 확대도이다. 변환기(212)는 플랫 빔 압전 모터(402)를 포함한다. 플랫 빔(402)의 제1 단부(401)에는 장착 돌기 상에 변환기(212)를 장착하는데 사용되는 2개의 스루홀(404)이 형성된다. 매스(406)가 빔(402)의 제2 단부(403)에서 지지된다. 빔(402)의 제2 단부(403)는 자유롭게 움직인다. 제1 전기 접점(408) 및 제2 전기 접점(428)은 빔(402)의 제1 단부(401)에 근접하여 위치한다. 리드(220; 도 4에는 도시되지 않음)는 제1 및 제2 접점(408, 428)에 납땜된다.
빔(402)은 이하에 기재되는 바와 같이 복수의 층을 포함한다. 제1 외부 마일러(mylar) 층(410)은 빔(402)의 일측면을 형성하고, 제2 외부 마일러 층(412)은 빔(402)의 대향 측면을 형성한다. 제1 실버 필름 층(414) 및 제2 실버 필름 층(416)이 제1 및 제2 마일러 층(410, 412) 사이에 위치한다. 제1 압전층(418) 및 제2 압전층(420)이 제1 및 제2 실버 필름 층(414, 416) 사이에 배치된다. 브래스 심(brass shim; 422)이 제1 및 제2 압전층(418, 420) 사이에 배치된다. 열거된 층들은 열경화 에폭시를 사용하여 함께 본딩된다. 열거된 층 구조는 빔(402)의 중간부분을 넘어 연장하는 것이 바람직하다. 층 구조는 매스(406)의 아래 또는 제1 단부(403)로 연장할 필요는 없다. 브래스 플레이트(brass plate; 424)는 매스(406) 아래의 제1 및 제2 외부 마일러 층(410, 412) 사이에 배치된다. 제1 및 제2 압전층(418, 420)은 바람직하게 서로 평행하게 편광되며 빔(402)의 상부 및 하부 주면에 수직이다. 예시적인 편광방향은 벡터(P)로 표시된다. 제1 및 제2 실버 필름 층(414, 416)은 바람직하게 외부 마일러 층(410, 412)와 실버 필름 층(414, 416) 사이에 배치되는 제1 금속화 트레이스(426) 및 제2 금속화 트레이스(도시하지 않음)에 의해 제1 전기 접점(408)에 전기적으로 접속된다. 브래스 심(422)은 바람직하게 제2 전기적 접점(428)에 전기적으로 접속된다. 제1 및 제2 실버 필름 층(414, 416)과 함께 브래스 심(422)은 압전층(418, 420)에 전계를 인가하는 평면 전극으로서 기능한다.
제1 전기 접점(408)이 DC 신호원의 제1 극에 결합되고 제2 전기 접점(428)이 DC 신호원의 제2 극에 접속되면, 대향하는 전계가 제1 및 제2 압전층(418, 420)에 형성된다. 이러한 대향하는 전계는 압전층(418, 420) 중 하나가 팽창하도록 하고 압전층(418, 420) 중 다른 하나는 수축하도록 한다. 동시에 발생되는 압전층(418, 420) 중 하나의 팽창과 압전층(418, 420) 중 다른 하나의 수축은 빔(402)을 구부러지게 하고 매스(406)를 빔(402)의 길이에 대하여 수직으로 변위하도록 한다. 매스(406)없이 구부러진 빔(402)이 점선에 의해 과장되게 표시되어 있다. 제1 및 제2 전기 접점(408, 428)에 결합된 신호원의 극성이 역이면, 빔(402)은 대향 센서에서 편향될 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 제1 실시예에 따른 무선 통신 장치의 정면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 무선 통신 장치의 측단면도이다. 도 6에 도시된 무선 통신 장치는 무선 접속된 개인 휴대 정보 단말기(PDA; 600)를 포함한다. PDA(600)는 플랫 패널 디스플레이(606)(예를 들어, 액정 디스플레이)를 통해 터치 스크린(604)를 지지하는 하우징(602)을 포함한다. 인쇄 회로 기판(608)은 하우징(602) 내에 밀폐된다. 회로 기판(608)은 복수의 전기 회로 구성요소(610)를 지지하고 전기적으로 결합한다. 제1 전기적 커플링(612)은 인쇄 회로 기판(608) 상의 회로들을 터치 스크린(604)로 접속시키고, 제2 전기적 커플링(614)은 인쇄 회로 기판(608) 상의 회로들을 디스플레이(606)에 접속시킨다.
전기 기계 변환기(212)는 또한 PDA(600)의 하우징(602)의 장착 돌기(616) 상에 장착된다. 2개의 스크류(620, 622)와 클램핑 플레이트(624)는 전기 기계 변환기(212)를 장착 돌기(616)에 클램핑하는데 사용된다. 꼬인 한쌍의 리드(618)는 전기 기계 변환기(212)를 인쇄 회로 기판(608) 상의 회로에 접속시킨다. 터치 스크린(604)은 하우징(602)을 통해 전기 기계 변환기(212)에 기계적으로 결합되어, 전기 기계 변환기(212)에 의해 발생된 기계적 에너지 임펄스가 터치 스크린(604)에 도달하도록 한다.
도 6에 도시된 상태에서, '웹' 및 '이메일"이 붙여진 2개의 가상 버튼이 디스플레이(606) 상에 표시된다. 가상 버튼 중 하나의 아래에 놓인 터치 스크린 (604)의 일부를 사용자가 직접 또는 스타일러스로 누르면, 그 누름이 검출되고, 그것에 응답하여 전기 기계 변환기(212)가 터치 스크린 (및 만약 사용되었다면 스타일러스를 통해)에 결합된 기계적 에너지를 방사시키도록 전기 기계 변환기(212)가 구동된다. 기계적 에너지는 하나 이상의 임펄스로서 사용자에 의해 감지된다. 임펄스(들)는 의도된 입력이 PDA(600)에 의해 등록되었는지를 사용자가 확인하기 위하여 제공된다. 즉, 사용자는 의도된 입력에 대한 확인 응답을 수신한다. 전기 기계 변환기(212)는 바람직하게 하나 이상의 날카로운 단차를 포함하는 신호로 구동되어 촉각 피드백을 유도하는 임펄스가 방사되고 동시에 가청 클릭 사운드가 전기 기계 변환기(212)에 의해 방사되도록 한다. 하나 이상의 날카로운 단차를 포함하는 신호로 전기 기계 변환기(212)를 구동하면 PDA(600)가 요동치게 된다. PDA(600)가 사용자에 의해 지지되면, 요동과 관련된 PDA(600)의 전체 변위를 감지할 수 있다. 또한, 음악을 재생하거나 음성을 방사하기 위하여, PDA(600)의 전기 기계 변환기(212)가 오디오로 구동될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 제3 실시예에 따른 무선 통신 장치의 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 무선 통신 장치의 측단면도이다. 도 8 및 9에 도시된 무선 통신 장치는 페이저(800)이다. 페이저(800)는 디스플레이(804)를 지지하는 하우징(802)을 포함한다. 하우징은 인쇄 회로 기판(806) 및 전기 기계 변환기(212)를 둘러싼다. 인쇄 회로 기판(806)은 복수의 전기적 구성요소(816)를 지지한다. 전기 기계 변환기(212)는 하나 이상의 스크류(810) 및 클램핑 플레이트(812)로 장착 돌기(808) 상에 장착된다. 복수의 엘라스토머 버튼(814)은 하우징(802) 상에 지지된 다. 버튼(814)은 페이저(800)를 제어하는데 사용된다. 엘라스토머 버튼(814), 전기 기계 변환기(212) 및 디스플레이(804)는 회로 기판(806)에 전기적으로 결합된다.
사용자가 엘라스토머 버튼(814)을 조작하는 것에 응답하여, 전기 기계 변환기(212)가 구동되어 전기 기계 변환기(212)가 하우징(802)을 통해 결합된 기계적 에너지를 엘라스토머 버튼(814)을 통해 엘라스토머 버튼 중의 하나를 누르는 사용자의 핑거에 전달되도록 할 것이다. 동시에, 페이저는 요동될 것이다. 동시에, 가청 클릭 사운드가 방사된다. 전기 기계 변환기(212)는 또한 음성 메시지를 재생하도록 페이저 내에서 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1 및 2에 도시된 무선 통신 장치의 블록도이다. 일부는 삭제 및 변경되고 일부는 이하에서 설명되는 도 10에 도시된 블록도는 또한 도 6-9에 도시된 무선 통신 장치를 설명한다.
도 10을 참조하면, 전화기(100)는 디지털 신호 버스(1018)를 통해 결합된 트랜시버 모듈(1002), 디지털 신호 처리기(DSP; 1004), 아날로그-디지털 변환기(1006; A/D) , 입력 디코더(1008), 디지털-아날로그 변환기(D/A; 1010), 단안정 멀티바이브레이터(원 쇼트)(1012), 디스플레이 드라이버(1014) 및 메모리 모듈(1016)을 포함한다. 트랜시버 모듈(1002)은 안테나(1020)를 통해 자유 공간에 결합된다. A/D(1006)는 A/D로부터 오디오 신호를 수신하기 위한 마이크로폰(206)에 결합된다. 디스플레이 드라이버(1014)는 디스플레이(108)에 결합된다. D/A(1010)는 스피커(204)에 결합된다. 스피커(204)는 D/A(204)에 의해 출력된 신호에 의해 구동된다. 원 쇼트(1012)는 펄스 발생기로서 동작한다. 대안으로, 다른 형태의 펄스 발생기가 사용될 수 있다.
스위치 매트릭스(1022)가 입력 디코더(1008)에 결합된다. 스위치 매트릭스(1022)는 바람직하게 인쇄 회로 기판(208) 상의 키패드(202) 및 관련된 금속화부(예를 들어 서로 맞물린 핑거(308, 310))를 포함한다. 입력 디코더(1008)는 눌려진 키를 식별하고 눌려진 키를 식별하는 정보를 DSP(1004)에 제공하는 기능을 한다. 입력 디코더(1008)는 바람직하게 키 누름에 응답하여 인터럽트를 DSP(1004)에 전송한 후 눌려진 키를 식별하는 데이터를 제공하는데 적용된다. 정보를 식별하는 것은 인터럽트에 의해 트리거되는 판독 동작에서 DSP에 의해 판독된 다수비트 워드의 형태를 취한다. 인터럽트를 사용하는 것보다, 입력 디코더(1008)를 주기적으로 판독하도록 DSP(1004)가 프로그램될 수 있다. 메모리 모듈(1016)은 입력 디코더(1008)의 판독을 포함하는 전화기(100)의 조작을 제어하기 위하여 DSP(1004)에 의해 실행되는 프로그램을 저장하는데 사용된다.
원 쇼트(1012)는 DSP(1004)로부터 트리거 신호를 수신하는 것에 응답하여 소정의 진폭 및 기간의 펄스를 출력하도록 구성된다. 대안으로, 다른 인터페이스 로직(예를 들어, 어드레스 디코딩 로직)이 디지털 신호 버스(1018) 및 원 쇼트(1012) 사이에 포함될 수 있다. DSP(1004)는 입력 디코더(1008)를 통해 통신되는 키 누름에 응답하여 원 쇼트(1012)를 트리거하도록 프로그래밍된다. 선택적으로, 원 쇼트(1012)의 트리거링은 사용자가 편집할 수 있는 구성 셋팅에 따라 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 원 쇼트(1012)는 선택가능 이득 증폭기(1028)의 신호 입력부 (1025)에 결합된다. 원 쇼트(1012)에 의해 출력된 펄스가 선택가능 이득 증폭기(1028)에 의해 증폭되고 증폭된 버전의 펄스가 선택가능 이득 증폭기(1028)의 출력부(1027)에서 출력된다. 전력원(1024)(예를 들어, 배터리)은 비교적 낮은 전압(예를 들어 1 내지 10 볼트)의 전력을 DC-DC 변환기(1026)에 공급한다. DC-DC 변환기(1026)는, 전력원(1024)(예를 들어, 배터리)로부터 비교적 낮은 전압의 전력을 수신하고 10 내지 100 볼트의 범위의 높은 전압의 전력을 출력한다. 증폭기(1028)에는 DC-DC 변환기(1026)의 출력에 의해 전력이 공급되어 증폭기(1028)가 높은 전압 진폭 신호를 생성할 수 있도록 한다. 증폭기(1028)는 DC-DC 변환기(1026)에 결합된 전력 공급 입력부(1029)를 포함한다. 증폭기(1028)는 디지털 신호 버스(1018)를 통해 DSP(1004)에 결합된 디지털 이득 선택 입력부(1031)를 포함한다. 선택가능 이득 증폭기(1028)의 이득 설정은 전기 기계 변환기(212)를 구동하는데 사용되는 신호의 진폭을 설정하도록 조정될 수 있다. 대안으로, 이득 선택 입력부(1031)가 제거될 수 있다.
전기 기계 변환기(212)는 증폭기(1028)의 출력부(1027)에 결합된다. 전기 기계 변환기(212)는 증폭기(1028)의 출력에 의해 구동된다.
더 일반적으로, 전기 기계 변환기(212)는 바람직하게 계단 함수의 하나 이상의 근사치를 포함하는 신호에 의해 구동된다. (계단 함수는 실제 회로에서 달성될 수 없는 수학적 이상임에 유의한다). 계단 함수는 넓은 범위의 주파수를 포함한다. 계단 함수의 근사치를 포함하는 구동 신호를 사용함으로써, 전기 기계 변환기(212)는 키 패드(202)에 전파되는 기계적 에너지의 임펄스를 방사시켜 전화기(100) 를 조작하는 사용자에 의해 감지되도록 하며, 동시에 전기 기계 변환기(212)는 구동 신호의 주파수 성분을 포함하는 가청 사운드를 방사시킨다. 더 바람직하게, 전기 기계 변환기(212)는 하나 이상의 펄스를 포함하는 신호에 의해 구동된다. 바람직하게, 각각의 검출된 키 누름에 응답하여 단일 펄스가 발생된다. 단일 펄스를 사용하는 것은 단일 펄스가 사용자가 익숙할 수 있는 종래의 키의 느낌을 시뮬레이션하는 촉각 감지를 생성하는 기계적 에너지의 임펄스를 생성한다는 점에서 유리하다. 따라서, 엘라스토머 키(103) 등의 감소된 비용의 키가 향상된 인간 환경 공학 성능을 달성하면서 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 전기 기계 변환기(212)의 바람직한 형태를 특징짓는 넓은 주파수 응답은 전기 기계 변환기(212)가 구동 신호에 응답하여 가청 사운드 및 감지할 수 있는 기계적 에너지 임펄스를 동시에 방사하도록 하는데 기여한다. 매스(212)를 포함시킴으로써, 도 4에 도시된 바람직한 형태의 전기 기계 변환기(212)가 키패드(202)에 결합된 충분한 기계적 에너지 임펄스를 생성하도록 하여 사용자에게 촉각 피드백을 제공한다. 매스는 바람직하게 적어도 0.5 그램이다. 구부러지도록 압전층(418, 420)을 사용하는 것과 함께 증폭기(1014)에 전력을 가하는데 사용되는 공급 전압을 증가시키기 위하여 DC-DC 변환기(1014)를 사용하는 것은 사용자에 의해 감지되기에 충분한 기계적 에너지 임펄스를 발생시키는데 유용하다. 변환기(212)의 압전층(418, 420)을 구동하는데 사용되는 펄스는 바람직하게 18볼트 이상이고, 따라서, DC-DC 변환기는 바람직하게 그 전압을 공급할 수 있다.
트랜시버 모듈(1002), SDP(1004), A/D(1006), 입력 디코더(1008), D/A(1010), 원 쇼트(1012), 디스플레이 드라이버(1014), 메모리(1016), DC-DC 변환기(1014), 증폭기(1014)는 바람직하게 회로 기판(208)의 배선 트레이스 및 회로 구성요소(210)에서 구현되는 전기 회로의 일부이다.
대안으로, 원 쇼트(1012) 및 선택가능 이득 증폭기(1014)를 사용하여 변환기(1014)를 구동하는 대신, 촉각 피드백을 발생시키기 위하여 다른 전기 회로가 변환기(1014)를 구동하는데 사용된다.
PDA(600)에서, 스위치 매트릭스(1022)는 터치 스크린(604)의 형태를 취한다. 대안으로, 음향 또는 아날로그 타입 터치 스크린이 사용될 수 있다. PDA에서, 디코더(1008)는 사용되는 터치 스크린의 타입에 적합한 디코더 타입으로 대체될 수 있다. PDA(600)의 경우에 마이크로폰(206) 및 스피커(204) 등의 소정의 구성요소들이 없을 수 있다.
마찬가지로, 페이저(800)에서는, 스위치 매트릭스가 제한된 수의 버튼(814)을 조절하도록 적용되고, 마이크로폰(206) 및 스피커(204) 등의 소정의 구성요소가 제거될 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1, 2, 6-9에 도시된 무선 통신 장치를 조작하는 방법의 흐름도(1100)이다. 블록(1102)은 수동 동작가능 입력부의 사용자 조작이 검출었는지를 결정하는 블록이다. 검출되지 않으면, 흐름도(1100)는 계속적으로 루프백되고 수동 동작가능 입력부의 조작을 기다린다. 전화기(110)의 경우, 수동 동작가능 입력부는 키(102)의 형태를 취하고, PDA(600)의 경우, 수동 동작가능 입력부는 터치 스크린(604)의 형태를 취하고, 페이저(800)의 경 우, 입력부는 엘라스토머 버튼(814)의 형태를 취한다. 수동 동작가능 입력부의 조작이 검출되면, 흐름도(1100)는, 전기 기계 변환기(212)를 구동하여 사용자에게 수동 동작가능 입력부의 조작에 대해 확인 응답하는 적어도 촉각 피드백 및 바람직하게 동시에 가청 클릭을 생성하는 단계(1104)로 진행한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 촉각 피드백을 사용하여 눌려진 키를 식별하는 방법의 흐름도이다. 단계(1202)에서, 키의 조작이 검출된다. 키의 조작은 입력 디코더(1008)로부터 인터럽트 신호를 수신함으로써 DSP(1004)에 의해 검출될 수 있다. 단계(1204)에서, 조작된 특정키가 식별된다. DSP(1004)는 디코더(1008)를 판독함으로써 특정 키를 식별할 수 있다. 대안으로, 단계(1202, 1204)가 결합될 수 있다. 예를 들어, DSP(1004)는 디코더(1008)를 주기적으로 판독할 수 있다. 단계(1206)에서, 특정 키에 대응하는 고유 신호를 지정하는 정보가 메모리(1016)로부터 판독된다. 대안으로, 메모리로부터 고유 신호를 지정하는 정보를 판독하기보다, 고유 신호가 특정 키의 식별로부터(예를 들어, 디코더(1008)에 의해 출력된 2진 워드로부터) 예를 들어 계산에 의해 도출될 수 있다. 단계(1208)에서, 전기 기계 변환기(212)가 고유 신호로 구동되어 특정 키를 식별하는 촉각 피드백을 제공한다. 조작된 키를 식별하는데 사용되는 고유 신호는, 대쉬(dash)가 높은 진폭의 기계적 에너지 임펄스로 대체되고 도트가 낮은 진폭의 기계적 에너지로 대체되거나 그 반대인 모스 코드(Morse code)와 유사한 포맷을 사용할 수 있다. 변환기(212)에 의해 발생된 기계적 에너지 임펄스의 진폭은 선택가능 이득 증폭기(1028)의 디지털 이득 선택 입력부(1031)를 통해 제어된다. 키의 다른 식별은 임펄스 사이의 상이한 길이 중단 또는 상이한 수의 임펄스를 사용하여 인코딩된다. 다른 인코딩 시스템이 사용될 수 있다. 눌려진 키를 식별하는 촉각 피드백을 제공하는 것은 특히 시력이 손상된 사용자의 보조기구이다.
본 발명의 바람직한 및 다른 실시예가 설명되었지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 다음의 청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경물, 변형물, 대체물, 및 동등물이 적용가능함은 당업자에게 자명한 것이다.

Claims (12)

  1. 전자 장치에 있어서,
    수동 동작가능 입력부,
    상기 수동 동작가능 입력부에 기계적으로 결합된 전기 기계 변환기,
    전기 회로, 및
    트랜시버
    를 포함하고, 상기 전기 회로는,
    상기 수동 동작가능 입력부의 조작을 검출하기 위하여 상기 수동 동작가능 입력부에 결합되고,
    상기 전기 기계 변환기를 구동하기 위하여 상기 전기 기계 변환기에 결합되고,
    상기 수동 동작가능 입력부의 조작을 검출한 것에 응답하여 구동 신호로 상기 전기 기계 변환기를 구동하여 상기 전기 기계 변환기로 하여금 사용자에 의해 감지될 수 있는 임펄스를 발생시키도록 적응되고, 그에 의해 상기 사용자가 상기 수동 동작가능 입력부의 성공적인 조작에 대한 촉각 확인 응답을 수신하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    하우징을 더 포함하고,
    상기 수동 동작가능 입력부는 상기 하우징에 기계적으로 결합되고, 상기 전 기 기계 변환기는 상기 하우징에 기계적으로 결합되는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수동 동작가능 입력부는 엘라스토머 스위치를 포함하는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기 기계 변환기는 압전 모터를 포함하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기 기계 변환기는 플랫 빔 형상 압전 모터를 포함하고,
    상기 플랫 빔 형상 압전 모터는,
    지지부에 클램프하기 위한 제1 단부,
    제2 자유 단부,
    제1 평면 전극,
    제2 평면 전극,
    상기 제1 평면 전극 및 상기 제2 평면 전극 사이에 배치된 제1 압전 적층체,
    상기 제1 평면 전극 및 상기 제2 평면 전극 사이에 배치된 제2 압전 적층체,
    상기 제1 압전 적층체 및 상기 제2 압전 적층체 사이에 배치된 제3 평면 전극,
    상기 제1 단부에 근접하여 배치되고 상기 제1 및 제2 평면 전극에 전기적으로 결합된 제1 전기 단자,
    상기 제1 단부에 근접하여 배치되고 상기 제3 평면 전극에 전기적으로 결합된 제2 전기 단자, 및
    상기 플랫 플레이트 형상 압전 모터의 상기 제2 자유 단부에 부착된 매스(mass)를 포함하는 전자 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 매스는 0.5 그램 이상인 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전기 회로는 상기 전기 기계 변환기를 계단 함수의 하나 이상의 근사치를 포함하는 파형으로 구동시키도록 적응되는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전기 회로는 상기 전기 기계 변환기를 펄스를 포함하는 전기 파형으로 구동시키는 펄스 발생기를 포함하는 전자 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전기 회로는,
    제1 전압으로 특징되는 제1 전력원으로부터 전력을 수신하고 상기 제1 전압을 초과하는 제2 전압으로 특징되는 전력을 출력하는 DC-DC 변환기, 및
    상기 제2 전압으로 특징되는 전력을 수신하기 위하여 상기 DC-DC 변환기에 결합된 공급 전압 입력부, 상기 펄스 발생기에 결합된 신호 입력부, 및 상기 전기 기계 변환기에 결합된 증폭 신호 출력부를 포함하는 증폭기
    를 더 포함하는 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 증폭기는 18 볼트 이상의 진폭을 갖는 펄스를 출력하도록 적응된 전자 장치.
  11. 전자 장치에 있어서,
    터치 스크린을 포함하는 수동 동작가능 입력부,
    상기 수동 동작가능 입력부에 기계적으로 결합된 전기 기계 변환기, 및
    전기 회로
    를 포함하고, 상기 전기 회로는,
    상기 수동 동작가능 입력부의 조작을 검출하기 위하여 상기 수동 동작가능 입력부에 결합되고,
    상기 전기 기계 변환기를 구동하기 위하여 상기 전기 기계 변환기에 결합되고,
    상기 수동 동작가능 입력부의 조작을 검출한 것에 응답하여 구동 신호로 상기 전기 기계 변환기를 구동하여 상기 전기 기계 변환기로 하여금 사용자에 의해 감지될 수 있는 임펄스를 발생시키도록 적응되고, 그에 의해 상기 사용자가 상기 수동 동작가능 입력부의 성공적인 조작에 대한 촉각 확인 응답을 수신하는 전자 장치.
  12. 삭제
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