KR101053356B1 - 햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치 - Google Patents

햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 햅틱 피드백 디바이스는, 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스; 상기 햅틱 디바이스에 접착되어 진동을 전달하는 진동 플레이트; 상기 햅틱 디바이스와의 사이에 상기 진동 플레이트가 개재되도록 제공되며, 상기 햅틱 디바이스의 접촉 압력 변화에 따라 가진되어 진동을 발생하는 엑추에이터; 상기 엑추에이터에 연결되어 상기 햅틱 디바이스의 접촉 압력 변화에 따른 전기신호를 상기 엑추에이터로 전달하는 신호 전달부; 및 상기 엑추에이터와의 사이에 상기 신호 전달부가 개재되도록 제공되며, 상기 엑추에이터와 신호 전달부 간의 전기적 연결을 위하여 상기 신호 전달부에 형성되는 연결부에 대응되는 영역에 개구부가 형성된 보호 덮개를 포함한다.

Description

햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치{Haptic feedback device and electronic device}
본 발명은 햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엑추에이터의 접촉 불량을 방지하여 신뢰성이 향상되는 햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치에 관한 것이다.
햅틱(haptic)은 "만지다"란 그리스어인 "haptesthai"에서 유래된 "sense of touch"라는 의미를 가지며, 사람이 피부나 몸으로 느낄 수 있는 힘을 총칭한다. 특히, 햅틱 인터페이스(haptic interface) 기술은 사물의 촉감, 즉 압력이나 질감, 온도 등을 감지해 모델링하고 재현하는 기술로 정의되며, 보다 정확하게는 촘촘하게 배열된 압력센서와 진동 모터, 유압장치 등을 활용해 사물의 촉감을 감지하거나, 사물의 촉감을 재현하여 전달하는 기술을 의미한다.
최근에는 이동통신 단말기에 이러한 햅틱기술이 적용되는 추세이다.
예를 들면, 단말기의 액정 표면의 일정 부분에 압력을 가하면 특정 동작이 수행되는 터치 스크린을 구비한 단말기에서 스크린을 터치하면 진동 등이 발생하여 반응하는 식이다.
일반적으로 쓰이는 햅틱 시스템의 경우 사용자가 스크린을 터치하면 단말기 내부에 구비된 진동모터가 단말기 전체를 진동시키는 방식이었으나, 최근 터치 스크린에서 직접적으로 진동을 주는 방식이 개발되었다.
이러한 터치 스크린에서 직접적으로 진동을 주는 방식의 시스템의 경우 LCD 패널 등의 뒷면에 압전소자 등의 엑추에이터 및 엑추에이터를 단말기의 메인보드와 연결하기 위한 연성회로기판(FPCB)이 구비되며, 압전소자와 연성회로기판의 전기적 연결을 위하여 압전소자와 대향하는 면에 솔더볼이 형성된다. 그리고 압전소자 및 연성회로기판 등을 보호하기 위한 보호 덮개가 덮이게 된다.
그런데 압전소자와 연성회로기판을 전기적으로 연결하는 솔더볼이 보호 덮개와 접촉되는 경우 솔더볼이 훼손되어 시스템의 신뢰성에 문제가 생길 수 있다.
따라서, 솔더볼이 보호 덮개와 닿아 손상되는 것을 방지하기 위하여 솔더볼과 보호 덮개 사이에 공간의 확보가 필요하며, 이는 제품의 소형화 및 슬림화를 저해하는 요인이 된다.
본 발명의 목적은, 엑추에이터와 신호 전달부를 전기적으로 연결하는 연결부가 훼손되지 않아 신뢰성이 향상되면서 제품의 슬림화가 가능한 햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스는, 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스; 상기 햅틱 디바이스에 접착되어 진동을 전달하는 진동 플레이트; 상기 햅틱 디바이스와의 사이에 상기 진동 플레이트가 개재되도록 제공되며, 상기 햅틱 디바이스의 접촉 압력 변화에 따라 가진되어 진동을 발생하는 엑추에이터; 상기 엑추에이터에 연결되어 상기 햅틱 디바이스의 접촉 압력 변화에 따른 전기신호를 상기 엑추에이터로 전달하는 신호 전달부; 및 상기 엑추에이터와의 사이에 상기 신호 전달부가 개재되도록 제공되며, 상기 엑추에이터와 신호 전달부 간의 전기적 연결을 위하여 상기 신호 전달부에 형성되는 연결부에 대응되는 영역에 개구부가 형성된 보호 덮개;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 보호 덮개의 두께는 상기 연결부의 두께보다 두꺼울 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 신호 전달부는 연성회로기판일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 연결부는 솔더볼 또는 이방성 도전 필름일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 진동 플레이트는 상기 햅틱 디바이스의 길이방향 에지부에서 다수의 분지 라인을 가지도록 배치되며, 상기 분지 라인 사이에 슬릿이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 엑추에이터는 상기 분지라인에서 병렬로 배치될 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치는, 내부공간이 형성되는 케이스; 상기 케이스 내에 수용되어 배치되는 디스플레이 패널; 상기 디스플레이 패널에 접착되는 진동 플레이트; 상기 디스플레이 패널과의 사이에 상기 진동 플레이트가 개재되도록 제공되며, 상기 디스플레이 패널의 접촉 압력 변화에 따라 가진되어 진동을 발생하는 엑추에이터; 상기 엑추에이터에 연결되어 상기 디스플레이 패널의 접촉 압력 변화에 따른 전기신호를 상기 엑추에이터로 전달하는 신호 전달부; 및 상기 엑추에이터와의 사이에 상기 신호 전달부가 개재되도록 제공되며, 상기 엑추에이터와 신호 전달부 간의 전기적 연결을 위하여 상기 신호 전달부에 형성되는 연결부에 대응되는 영역에 개구부가 형성된 보호 덮개;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치의 보호 덮개의 두께는 상기 연결부의 두께보다 두꺼울 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치의 신호 전달부는 연성회로기판일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치의 연결부는 솔더볼 또는 이방성 도전 필름일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치의 진동 플레이트는 상기 디스플레이 패널의 길이방향 에지부에서 다수의 분지 라인을 가지도록 배치되며, 상기 분지 라인 사이에 슬릿이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자장치의 엑추에이터는 상기 분지라인에서 병렬로 배치될 수 있다.
본 발명에 의한 햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치는, 엑추에이터와 신호 전달부를 전기적으로 연결하는 연결부와 대응되는 위치에 개구부가 형성된 보호 덮개를 구비함으로써, 제품의 두께를 얇게 하면서도 연결부가 보호 덮개와 접촉하여 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치인 이동통신 단말기의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스에 보호 덮개가 결합되기 위하여 배치된 상태의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스에 보호 덮개가 결합된 상태의 평면도,
도 4는 도 3의 A-A'를 따라서 절단한 단면도이다.
본 발명에 따른 햅틱 피드백 엑추에이터, 이를 포함하는 햅틱 피드백 디바이스 및 전자장치에 관하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일 또는 유사한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치인 이동통신 단말기의 분해 사시도이다.
본 발명의 전자장치는 이동통신 단말기(10)를 예로 들어 설명하나 이에 제한되지 않고, 각종 OA 기기, 의료기기, 모바일 통신기기, 교통 발권기 등의 사용자의 접촉에 따라 진동 변화가 발생하는 햅틱 기기 전반에 응용될 수 있다.
이하에서는 전자장치로 이동통신 단말기(10)를 기준으로 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치인 이동통신 단말기(10)는 케이스(12, 14), 터치 스크린 패널(24), 엑추에이터(60), 진동 플레이트(40), 신호 전달부(90) 및 보호 덮개(80)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(12, 14)는 전면 케이스(12)와 후면 케이스(14)로 이루어질 수 있으며, 상기 전면 케이스(12)와 후면 케이스(14)가 결합되어 내부공간이 형성될 수 있다.
상기 내부공간에는 터치 스크린 패널(20), 햅틱 피드백 엑추에이터(30) 및 상기 햅틱 피드백 엑추에이터(30)를 구동할 수 있는 회로 기판(70) 등이 실장될 수 있다.
여기서, 터치 스크린 패널(20)은 진동을 필요로 하는 기구물로서 외부로부터 직접 압력이 가해지는 터치 스크린(22)과 영상을 제공하는 디스플레이 패널(24)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 터치 스크린 패널(20)은 외부의 접촉 압력에 따라 반응이 필요한 전자장치인 이동통신 단말기(10)의 내부 구성물이다.
상기 터치 스크린 패널(20)은 이동통신 단말기(10)뿐만 아니라, 실시예에 따라 접촉에 따라 진동이 필요한 입력장치, 예를 들어 OA 기기, 자판기, 침대, 카드, 운전장치, 티켓 발권기 등에서도 이용될 수 있다.
본 실시예의 전자장치인 이동통신 단말기(10)는 터치 스크린 패널(20)에 터치가 가해져 터치 압력이 변하게 되면, 상기 엑추에이터(60)가 진동함에 따라 터치 스크린 패널(20) 자체가 접촉에 대해서 햅틱 반응한다.
상기 터치 스크린 패널(20)에 가해진 압력에 따라 상기 회로 기판(70)에서 생성된 전기신호가 상기 신호 전달부(90)를 통하여 상기 엑추에이터(60)에 인가됨으로써 상기 엑추에이터(60)는 진동한다.
이때, 상기 신호 전달부(90)는 연결부(미도시)를 통하여 상기 엑추에이터(60)에 전기적으로 연결된다.
상기 진동 플레이트(40)는 상기 엑추에이터(60)에서 발생하는 진동을 터치 스크린 패널(20)로 전달할 수 있다. 상기 엑추에이터(60)가 직접적으로 디스플레이 패널(24)에 부착되어 터치 스크린 패널(20)이 진동하게 할 수 있으나, 진동에 대한 충격 완화 또는 진동의 증폭을 위해 상기 진동 플레이트(40)는 필요에 따라 선택되어 사용될 수 있다.
즉, 상기 진동 플레이트(40)는 충격 완화용 재질을 사출하여 얻을 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 엑추에이터(60)와의 상호 작용을 고려하여 두께를 변경할 수 있다. 다만, 실험적인 결과에 의하면, 진동 플레이트(40)의 두께가 0.2mm 이하에서 진동이 급격히 증가하므로, 진동의 요구범위에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 엑추에이터(30)는 진동 플레이트(40)와 엑추에이터(60)를 포함할 수 있다. 또한, 햅틱 피드백 디바이스(50)는 터치 압력이 가해지는 터치 스크린 패널(20)과 상기 터치 스크린 패널(20)을 진동하게 하는 햅틱 피드백 엑추에이터(30)를 포함할 수 있는 개념이다.
여기서, 햅틱 피드백 디바이스(50)에서 진동 플레이트(40)는 선택사항일 수 있다.
상기 보호 덮개(80)는 상기 햅틱 피드백 디바이스(50)을 보호하는 역할을 하며, 상기 신호 전달부(90)에 형성된 연결부(미도시)에 대응되는 영역에 개구부(82)가 형성된다. 상기 개구부(82)가 형성됨으로써 발생되는 효과에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스에 보호 덮개가 결합되기 위하여 배치된 상태의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스에 보호 덮개가 결합된 상태의 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 보호 덮개(80)에 형성된 개구부(82)를 통하여 신호 전달부(90)상에 형성된 연결부(92)가 노출됨을 확인할 수 있다.
이때, 상기 연결부(92)는 솔더볼 또는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive film) 등이 채용될 수 있다. 특히, 이방성 도전 필름은 접착 및 통전 재료로 반도체 실장에 사용되는 주요한 재료로서, 열에 의해 경화되는 접착제와 그 안에 미세한 도전(導電)Ball을 혼합시킨 양면 테이프 상태의 재료이다. 이 이방성 도전 필름에 압력을 가하면 회로패턴의 패드가 맞닿는 부분의 도전볼이 파괴되면서 파괴된 도전볼이 패드간의 통전을 하게 되고, 패드부분 외의 요철면에 나머지의 접착제가 충진/경화되어 서로 접착을 하도록 해준다. 이러한 이방성 도전 필름은 솔더볼에 비해 그 높이를 결정하는데 더 유연성을 갖는다. 이와 같이, 상기 연결부(92)는 솔더볼 또는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive film)등 과 같이 높이를 가지는 요소이므로, 상기 보호 덮개(80)상의 상기 연결부(92)와 대응되는 영역에 형성된 개구부(82)를 통하여 노출됨으로써 상기 연결부(92)는 상기 보호 덮개(80)와 접촉하지 않게 된다.
따라서, 일상적인 사용 또는 외부에서 충격이 가해지는 경우 상기 연결부(92)가 상기 보호 덮개(80)와 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 A-A'를 따라서 절단한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 연결부(92)는 보호 덮개(80)에 형성된 개구부(82)와 대응되도록 위치하므로 상기 보호 덮개(80)와 접촉하지 않음을 확인할 수 있다.
상기 상기 연결부(92)를 외부의 접촉으로부터 안전하게 보호하기 위하여 상기 보호 덮개(80)의 두께는 상기 연결부(92)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: 이동통신 단말기 12, 14: 케이스
20: 터치 스크린 패널 22: 터치 스크린
24: 디스플레이 패널 30: 햅틱 피드백 엑추에이터
40: 진동 플레이트 60: 엑추에이터
70: 회로 기판 80: 보호 덮개
82: 개구부 90: 신호 전달부
92: 연결부

Claims (12)

  1. 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스;
    상기 햅틱 디바이스에 접착되어 진동을 전달하는 진동 플레이트;
    상기 햅틱 디바이스와의 사이에 상기 진동 플레이트가 개재되도록 제공되며, 상기 햅틱 디바이스의 접촉 압력 변화에 따라 가진되어 진동을 발생하는 엑추에이터;
    상기 엑추에이터에 연결되어 상기 햅틱 디바이스의 접촉 압력 변화에 따른 전기신호를 상기 엑추에이터로 전달하는 신호 전달부; 및
    상기 엑추에이터와의 사이에 상기 신호 전달부가 개재되도록 제공되며, 상기 엑추에이터와 신호 전달부 간의 전기적 연결을 위하여 상기 신호 전달부에 형성되는 연결부에 대응되는 영역에 개구부가 형성된 보호 덮개;
    를 포함하는 햅틱 피드백 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 덮개의 두께는 상기 연결부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 전달부는 연성회로기판인 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 솔더볼 또는 이방성 도전 필름인 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진동 플레이트는 상기 햅틱 디바이스의 길이방향 에지부에서 다수의 분지 라인을 가지도록 배치되며,
    상기 분지 라인 사이에 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 엑추에이터는 상기 분지라인에서 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  7. 내부공간이 형성되는 케이스;
    상기 케이스 내에 수용되어 배치되는 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널에 접착되는 진동 플레이트;
    상기 디스플레이 패널과의 사이에 상기 진동 플레이트가 개재되도록 제공되며, 상기 디스플레이 패널의 접촉 압력 변화에 따라 가진되어 진동을 발생하는 엑추에이터;
    상기 엑추에이터에 연결되어 상기 디스플레이 패널의 접촉 압력 변화에 따른 전기신호를 상기 엑추에이터로 전달하는 신호 전달부; 및
    상기 엑추에이터와의 사이에 상기 신호 전달부가 개재되도록 제공되며, 상기 엑추에이터와 신호 전달부 간의 전기적 연결을 위하여 상기 신호 전달부에 형성되는 연결부에 대응되는 영역에 개구부가 형성된 보호 덮개;
    를 포함하는 전자장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보호 덮개의 두께는 상기 연결부의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 전자장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 신호 전달부는 연성회로기판인 것을 특징으로 하는 전자장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 연결부는 솔더볼 또는 이방성 도전 필름인 것을 특징으로 하는 전자장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 진동 플레이트는 상기 디스플레이 패널의 길이방향 에지부에서 다수의 분지 라인을 가지도록 배치되며,
    상기 분지 라인 사이에 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 엑추에이터는 상기 분지라인에서 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
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