KR101114109B1 - 휴대용 전자 디바이스 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

휴대용 전자 디바이스는 터치 감지형 디스플레이, 및 지지부 상에 배치되어 프리로딩되고 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하도록 배치된 압전 액츄에이터를 포함한다. 터치 감지형 디스플레이는 압전 액츄에이터를 프리로딩하도록 압전 액츄에이터를 향하여 바이어싱된다.

Description

휴대용 전자 디바이스 및 제어 방법{PORTABLE ELECTRONIC DEVICE AND METHOD OF CONTROL}
본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니지만 터치 감지형 디스플레이 및 그 제어부를 갖는 휴대용 전자 디바이스들을 포함한 휴대용 전자 디바이스에 관한 것이다.
휴대용 전자 디바이스를 포함하는 전자 디바이스는 광범위하게 사용되기에 이르렀고, 예를 들어 전화, 전자 메시징 및 기타 개인 정보 관리자(PIM; personal information manager) 애플리케이션 기능을 포함하는 다양한 기능을 제공할 수 있다. 휴대용 전자 디바이스들은 예를 들어, 단순 셀룰라 전화기, 스마트 전화기, 무선 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant; PDA) 및 무선 802.11 또는 블루투스(Bluetooth) 능력들을 갖는 랩톱 컴퓨터들과 같은 수개의 유형들의 이동국들을 포함한다.
PDA 또는 스마트 전화와 같은 휴대용 전자 디바이스는 일반적으로 핸드헬드 이용 및 용이한 휴대성(portability)을 위한 것이다. 휴대성을 위해서는 일반적으로 보다 작은 디바이스가 바람직하다. 핸드헬드 디바이스는 작고 사용자 입력 및 출력에 대하여 한정된 공간을 가지므로, 이러한 핸드헬드 디바이스에 대해서는 터치 스크린 디스플레이로도 또한 알려져 있는 터치 감지형 디스플레이가 특히 유용하다. 터치 감지형 디스플레이 상에 표시되는 정보는 수행되고 있는 동작 및 기능에 따라 변경될 수 있다. 휴대용 전자 디바이스들의 감소된 크기에 대한 계속되는 요구로, 터치 감지형 디스플레이는 그 크기가 계속 감소해 왔다. 터치 감지형 디스플레이들을 가진 디바이스들에서의 개선들이 바람직하다.
터치 감지형 디스플레이에서의 계속적인 크기 감소에 따라 이 디스플레이를 지닌 디바이스들에서의 개선이 필요하다.
휴대용 전자 디바이스는 터치 감지형 디스플레이, 및 지지부 상에 배치되어 프리로딩(preload)되고, 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백(tactile feedback)을 제공하도록 배치된 압전 액츄에이터를 포함한다. 터치 감지형 디스플레이를 압전 액츄에이터를 향하여 바이어싱하여 압전 액츄에이터를 프리로딩시킬 수 있다.
본 발명의 구성에 따르면, 터치 감지형 디스플레이에 대해 바람직한 촉각 피드백을 제공하여, 휴대용 전자 디바이스의 기능을 향상시킬 수 있다.
다음 설명은 터치 감지형 디스플레이를 갖는 휴대용 전자 디바이스에 대한 촉각 피드백을 제공하기 위한 장치 및 방법을 설명한다. 하나 이상의 압전 액츄에이터들을 이용하여, 예를 들어, 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 대한 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 압전 액츄에이터들을 기계적으로 프리로딩할 수 있어, 하우징에 대하여 어느 방향이든 간에 터치 감지형 디스플레이를 이동시킴으로써 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서를 통하여 액츄에이터들을 제어하여, 터치 감지형 디스플레이를 통한 촉각 피드백을 제공할 수 있는데, 예를 들어, 키보드의 물리적 키의 부분으로서 이용될 수 있는 스위치, 예를 들어, 돔 스위치(dome switch), 스냅 스위치(snap switch) 또는 시뮬레이션될 수 있는 임의의 다른 유형의 스위치와 같은 스위치의 누름 또는 활성화를 시뮬레이션할 수 있다. 이러한 제어를 통하여 다른 유형들의 촉각 피드백을 또한 제공할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이의 누름 및 해제(depression and release)에 응답하여 이러한 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
설명을 단순하고 명확하게 하기 위하여, 참조 번호는 대응하거나 유사한 구성요소를 표시하도록 도면들 사이에 반복될 수 있다. 본 명세서에 기재된 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 상세사항이 설명된다. 실시예는 이들 구체적인 상세사항 없이도 실시될 수 있다. 다른 경우로, 본 명세서에 기재되는 실시예를 모호하게 하지 않도록, 주지된 방법, 절차 및 컴포넌트는 상세하게 설명되지 않았다. 또한, 설명이 본 명세서에 기재된 실시예의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
본 발명은 일반적으로 여기에 기재된 실시예에서는 휴대용 전자 디바이스인 전자 디바이스에 관한 것이다. 휴대용 전자 디바이스의 예는 페이저, 셀룰러 전화, 셀룰러 스마트폰, 무선 전자수첩, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 무선 가능형 노트북 컴퓨터 등과 같은 모바일 또는 핸드헬드 무선 통신 디바이스를 포함한다. 휴대용 전자 디바이스는 또한 핸드헬드 전자 게임 디바이스, 디지털 사진 앨범, 디지털 카메라, 또는 기타 디바이스와 같이 무선 통신 능력들을 구비하지 않은 휴대용 전 자 디바이스일 수도 있다.
휴대용 전자 디바이스(100)의 일 예의 블록도가 도 1에 도시되어 있다. 휴대용 전자 디바이스(100)는 휴대용 전자 디바이스(100)의 전반적인 동작을 제어하는 프로세서(102)와 같은 다수의 컴포넌트를 포함한다. 데이터 및 음성 통신을 포함하는 통신 기능은 통신 서브시스템(104)을 통하여 수행된다. 휴대용 전자 디바이스(100)에 의해 수신되는 데이터는 디코더(106)에 의해 압축해제 및 해독된다. 통신 서브시스템(104)은 무선 네트워크(150)로부터 메시지를 수신하고 무선 네트워크(150)에 메시지를 송신한다. 무선 네트워크(150)는 데이터 무선 네트워크, 음성 무선 네트워크, 및 음성 및 데이터 통신 둘 다를 지원하는 네트워크들을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 임의의 유형의 무선 네트워크일 수 있다. 하나 이상의 충전가능한 배터리 또는 또 다른 전원에의 포트와 같은 전원(142)이 휴대용 전자 디바이스(100)에 전원을 공급한다.
프로세서(102)는 랜덤 액세스 메모리(RAM)(108), 메모리(110), 전자 컨트롤러(116)에 동작적으로 접속되어 있는 터치 감지형 오버레이(114)를 구비하며 다 같이 터치 감지형 디스플레이(118)를 구성하는 디스플레이(112), 하나 이상의 액츄에이터(120), 하나 이상의 힘 센서(force sensor)(122), 보조 입력/출력(I/O) 서브시스템(124), 데이터 포트(126), 스피커(128), 마이크로폰(130), 단거리 통신(132) 및 기타 디바이스 서브시스템(134)과 같은 기타 컴포넌트들과 상호작용한다. 그래픽 사용자 인터페이스와의 사용자 상호작용이 터치 감지형 오버레이(114)를 통하여 수행된다. 프로세서(102)는 전자 컨트롤러(116)를 통하여 터치 감지형 오버레 이(114)와 상호작용한다. 휴대용 전자 디바이스 상에 표시되거나 렌더링될 수 있는 텍스트, 문자, 부호, 이미지, 아이콘, 및 기타 항목들과 같은 정보가 프로세서(102)를 통하여 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 표시된다. 프로세서(102)는 또한 중력 또는 중력 유도 반력의 방향을 검출하는데 이용될 수 있는 가속도계(136)와도 상호작용할 수 있다.
네트워크 액세스에 대하여 가입자를 식별하기 위해, 휴대용 전자 디바이스(100)는 무선 네트워크(150)와 같은 네트워크와의 통신을 위해 가입자 아이덴티티 모듈(Subscriber Identity Module) 또는 착탈식 사용자 아이덴티티 모듈(Removable User Identity Module)(SIM/RUIM) 카드(138)를 사용한다. 대안으로서, 사용자 식별 정보가 메모리(110) 내에 프로그래밍될 수도 있다.
휴대용 전자 디바이스(100)는 또한 운영 시스템(146) 및 소프트웨어 프로그램 또는 컴포넌트(148)를 포함하며, 이들은 프로세서(102)에 의해 실행되고 통상적으로 메모리(110)와 같은 업데이트 가능한 영구 저장공간에 저장된다. 추가적인 애플리케이션 또는 프로그램이 무선 네트워크(150), 보조 I/O 서브시스템(124), 데이터 포트(126), 단거리 통신 서브시스템(132), 또는 임의의 기타 적합한 서브시스템(134)을 통하여 휴대용 전자 디바이스(100) 상에 로딩될 수 있다.
텍스트 메시지, 이메일 메시지, 또는 웹페이지 다운로드와 같은 수신 신호는 통신 서브시스템(104)에 의해 처리되고 프로세서(102)에 입력된다. 프로세서(102)는 디스플레이(112) 및/또는 보조 I/O 서브시스템(124)에의 출력을 위해 수신 신호를 처리한다. 가입자는 예를 들어 통신 서브시스템(104)을 통하여 무선 네트워 크(150)를 통해 전송될 수 있는 이메일 메시지와 같은 데이터 항목을 생성할 수 있다. 음성 통신의 경우, 휴대용 전자 디바이스(100)의 전반적인 동작이 유사하다. 스피커(128)는 전기 신호로부터 변환된 가청 정보를 출력하고, 마이크로폰(130)은 가청 정보를 처리를 위한 전기 신호로 변환한다.
터치 감지형 디스플레이(118)는 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이 용량성, 저항성, 적외선, 또는 표면 탄성파(SAW) 터치 감지형 디스플레이와 같은 임의의 적합한 터치 감지형 디스플레이일 수 있다. 용량성 터치 감지형 디스플레이는 디스플레이(112) 및 용량성 터치 감지형 오버레이(114)를 포함한다. 오버레이(114)는 예를 들어, 기판, LCD 디스플레이(112), 그라운드 쉴드층, 배리어층, 기판이나 다른 배리어에 의해 분리되어 있는 하나 이상의 용량성 터치 센서층, 및 커버를 포함하는 적층구조의 다층 어셈블리일 수 있다. 용량성 터치 센서층은 패터닝된 인듐 주석 산화물(ITO)과 같은 임의의 적합한 재료일 수 있다.
터치 접촉 또는 터치 이벤트로도 알려져 있는 하나 이상의 터치가 터치 감지형 디스플레이(118)에 의해 검출될 수 있다. 프로세서(102)는 터치 위치를 포함한 터치의 속성을 판정할 수 있다. 터치 위치 데이터는 접촉 영역, 또는 접촉 영역 중심에서의 한 지점 또는 접촉 영역 중심 근처에서의 한 점과 같은 단일의 접촉점을 포함할 수 있다. 터치 검출에 응답하여 컨트롤러(116)에 신호를 제공한다. 터치 감지형 디스플레이(118)의 성질에 따라 손가락, 엄지 손가락, 부속지(appendage) 또는 다른 항목들, 예를 들어, 스타일러스(stylus), 펜 또는 다른 포인터들과 같은 임의의 적절한 물체(object)로부터의 터치를 검출할 수 있다. 컨트롤러(116) 및/또 는 프로세서(102)는 터치 감지형 디스플레이(118) 상에서 임의의 적절한 접촉 부재에 의해 터치를 검출할 수 있다. 동시에 일어나는 복수의 터치들을 검출할 수 있다.
액츄에이터(120)의 작동력을 넘어서기 위해 터치 감지형 디스플레이(118)에 충분한 힘을 인가함으로써 액츄에이터(들)(120)을 누를 수 있다. 터치 감지형 디스플레이(118) 상의 어느 곳이든 누름으로써 액츄에이터(120)를 활성화시킬 수 있다. 액츄에이터(120)는 활성화될 때 프로세서(102)에 입력을 제공할 수 있다. 액츄에이터(120)의 활성화는 촉각 피드백의 제공을 가져올 수 있다. 여러 다른 유형들의 액츄에이터들(120)을 이용할 수 있지만, 여기서는 단지 두가지만을 설명한다. 힘을 인가하는 경우, 터치 감지형 디스플레이(118)는 누름가능, 선회가능(pivotable) 및/또는 이동가능하다.
압전 ("피에조(piezo)") 액츄에이터들(120)을 가진 휴대용 전자 디바이스(100)의 측단면도가 도 2에 도시되어 있다. 횡단부는 액츄에이터(120)의 중심부들을 관통해 절취된 것이다. 휴대용 전자 디바이스(100)는 도 1에 도시된 바와 같은 컴포넌트들을 둘러싸는 하우징(202)을 포함한다. 하우징(202)은 터치 감지형 디스플레이(118)를 하우징하는 프레임(206) 및 뒷면부(204)를 포함할 수 있다. 측벽부들(208)은 뒷면부(204)와 프레임(206)의 사이에 연장되어 있다. 베이스부(210)는 측벽부들(208) 사이에 연장되어 있으며, 일반적으로 뒷면부(204)와 평행하며, 액츄에이터들(120)을 지지한다. 디스플레이(112) 및 오버레이(114)는 마그네슘과 같은 적절한 재료의 지지 트레이(tray; 212) 상에 지지되어 있다. 스페이서들(216)을 지 지 트레이(212)와 프레임(206) 사이에 위치시킬 수 있다. 스페이서들(216)은 바람직하게 가요성일 수 있으며 또한 탄력성(compliant) 또는 압축성(compressible)일 수 있고 겔 패드들(gel pads), 판 용수철(leaf spring)과 같은 스프링 요소들, 폼 등을 포함할 수 있다.
터치 감지형 디스플레이(118)는 하우징(202)에 대하여 이동가능하고 누름가능하다. 터치 감지형 디스플레이(118)에 인가된 힘(302)은 터치 감지형 디스플레이(118)를 베이스부(210)를 향해 이동시키거나 또는 누르며 충분한 힘이 인가된 경우 도 3에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(120)가 눌려지거나 또는 활성화된다. 터치 감지형 디스플레이(118)는 또한 액츄에이터(120)를 누르기 위해 하우징 내에서 선회할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이(118) 상의 어느 곳이든지 누름으로써 액츄에이터들(120)을 활성화시킬 수 있다. 프로세서(102)는 액츄에이터(120)가 눌려지거나 활성화될 때 신호를 수신한다.
압전 액츄에이터(120)의 측단면도가 도 4에 도시되어 있다. 액츄에이터(120)는 하나 이상의 압전 디바이스들 또는 소자들(402)을 포함할 수 있다. 도 4의 횡단면은 이 예에서 이용된 압전 액츄에이터들(120) 중 한 액츄에이터의 중심부를 관통하여 절취된 것이다. 압전 액츄에이터(120)는 베이스부(210)와 터치 감지형 디스플레이(118) 사이에 배치된 것으로서 도시되어 있다. 압전 액츄에이터(120)는 예를 들어, 접착 방법, 라미네이션, 레이저 용접에 의해 및/또는 다른 적절한 고정(fasten) 방법 또는 디바이스에 의해 기판(404)에 고정된 압전 세라믹 디스크와 같은 압전 소자(402)를 포함한다. 압전 재료는 지르코늄티탄산납(lead zirconate titanate) 또는 임의의 다른 적절한 재료일 수 있다. 이 예에서는 압전 소자(402)가 세라믹 디스크이지만, 압전 재료는 임의의 적절한 형상 및 기하구조적 특성들, 예를 들어, 원하는 사양을 충족시키도록 선택된 일정하지 않은 두께를 가질 수 있다.
또한 심(shim)이라 불려질 수 있는 기판(404)은 니켈과 같은 금속, 또는 예를 들어, 스테인레스 스틸, 황동(brass) 등과 같은 임의의 다른 적절한 재료로 구성될 수 있다. 압전 소자(402)에서의 전하의 축적의 결과로서, 또는 터치 감지형 디스플레이(118)에 인가된 외력과 같은 힘에 응답하여 압전 소자(402)가 직경 방향으로 수축하는 경우에 기판(404)이 휘어진다.
기판(404) 및 압전 소자(402)는 도 4에 도시된 바와 같이 압전 액츄에이터(120)의 휘어짐(flexing)을 허용하면서 압전 소자(402)를 지지하기 위한 링형상 프레임과 같은 지지부(406) 상에 현수(suspend)되어질 수 있거나 또는 배치될 수 있다. 지지부들(406)은 베이스부(210) 상에 배치될 수 있거나 또는 베이스부(210)의 일부일 수 있거나 또는 베이스부(210)에 통합될 수 있고, 이 베이스부(210)는 인쇄 회로 기판일 수 있다. 선택적으로, 기판(404)은 베이스부(210) 상에 위치(rest)할 수 있고, 각각의 액츄에이터(120)는 베이스부(210) 내의 개구부에 배치, 현수 또는 프리로딩될 수 있다. 이들 실시예에서, 액츄에이터(120)는 지지부(406) 또는 베이스부(210)에 고정되어 있지 않다. 선택적으로 액츄에이터(120)는 접착 방법 또는 다른 본딩 방법들과 같은 임의의 적절한 방법을 통하여 지지부(406)에 고정될 수 있다.
압전 액츄에이터(120)와 터치 감지형 디스플레이(118) 사이에 패드(408)를 배치할 수 있다. 본 예에서, 패드(408)는 적어도 최소한의 충격 흡수 또는 완충의 보호 기능을 제공할 수 있는 압축가능 소자이며, 경질 고무(hard rubber), 실리콘, 및/또는 폴리에스테르와 같은 적절한 재료를 포함할 수 있고 및/또는 폴리카보네이트와 같은 다른 재료들을 포함할 수 있다. 패드(408)는 압전 액츄에이터(120)에 범퍼 또는 쿠션을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 압전 액츄에이터(120) 및/또는 압전 액츄에이터들(120)과 터치 감지형 디스플레이(118) 사이에 배치될 수 있는 하나 이상의 힘 센서들(122)의 활성화를 용이하게 할 수 있다. 패드(408)는 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 또는 터치 감지형 디스플레이(118)에 인가된 힘을 실질적으로 감퇴(dampen)시키지 않는다. 패드(408)는 힘 센서(122)와 바람직하게 정렬된다. 터치 감지형 디스플레이(118)가 눌려지는 경우, 힘 센서(122)는 마이크로프로세서(102)에 의해 수신되어 해석되는 힘 신호(force signal)를 발생시킨다. 패드들(408)은 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 가해진 힘들이 힘 센서들(122) 상에 집중되는 것을 용이하게 한다. 힘 센서들(122)이 패드들(408) 위에 있든 또는 패드들(408) 아래에 있든 간에 패드들(408)은 터치 감지형 디스플레이(118)와 액츄에이터들(120) 사이에서 힘들을 전달한다. 패드들(408)은 바람직하게 가요성 및 탄성적이고 액츄에이터들(120)로부터 터치 감지형 디스플레이(118)로의 촉각 피드백의 제공을 용이하게 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 압전 액츄에이터(120)와 터치 감지형 디스플레이(118) 사이에 선택적 힘 센서(122)를 배치할 수 있다. 몇몇 예들을 지명하기 위해 터치 감지형 디스플레이(118)와 패드(408) 사이에 힘 센서(122)를 배치하거나 또는 패드와 압전 액츄에이터(120) 사이에 힘 센서(122)를 배치할 수 있다. 힘 센서들(122)은 힘 감지형 저항기들(force-sensitive resistor), 인장 게이지들(strain gauge), 압전 또는 압전저항형(piezoresistive) 디바이스들, 압력 센서들(pressure sensor) 또는 다른 적절한 디바이스들일 수 있다. 청구범위를 포함한 명세서 전반에 걸쳐 이용된 힘은 압력, 변형력, 응력, 인장력, 내력 밀도(force density), 힘-면적 관계들(force-area relationship), 스러스트(thrust), 토크(torque) 및 힘 또는 관련량들을 포함한 다른 영향들과 같은 힘 측정값들, 추정값들, 및/또는 계산값들을 의미한다. 압전 소자(402)일 수 있는 압전 디바이스를 힘 센서로서 이용할 수 있다.
검출된 터치와 관련된 힘 정보는 터치의 위치와 연관된 정보와 같은 정보를 선택하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 힘 임계값을 총족시키지 못하는 터치는 선택 옵션을 강조시킬 수 있는 반면, 힘 임계값을 총족시키는 터치는 선택 옵션을 선택 또는 입력할 수 있다. 선택 옵션들은 예를 들어 키보드의 표시된 키들 또는 가상 키들; 선택 박스들 또는 윈도우들, 예를 들어, "취소", "삭제", 또는 "언로크"; 뮤직 플레이어 상의 재생 또는 정지와 같은 기능 버튼들 등을 포함한다. 서로 다른 양의 힘이 서로 다른 기능들 또는 입력와 연관될 수 있다. 예를 들어, 더 약한 힘은 패닝 기능(panning)을 가져올 수 있고 더 큰 힘은 확대 기능(zooming)을 가져올 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 압전 액츄에이터(120)와 베이스부(210) 사이에 선택적 정지부(602; optional stop)를 배치할 수 있다. 다른 방법으로는 정지부(702)는 도 7에 도시된 바와 같이 압전 소자(402) 상에 배치된 코팅부일 수 있다. 정지부(602, 702)는 베이스부(210)를 향한 압전 소자(402)의 진행 또는 이동에 대한 종점(endpoint)을 제공한다. 정지부(602, 702)는 압전 소자(402)를 충격 흡수(cushion) 또는 완충시켜, 압전 소자(402)의 이동이 끝날 때 부하를 분산시킬 수 있다. 정지부(602, 702)는 액츄에이터들(120)에 의해 제공된 촉각 피드백에 바람직하게 영향을 주지 않는다. 정지부(602, 702)는 실리콘으로 구성될 수 있거나 또는 폴리에스테르와 같은 임의의 다른 압축성 또는 탄력성 재료로 구성될 수 있고 및/또는 폴리카보네이트 등과 같은 다른 재료들을 포함할 수 있다.
힘 센서들(122)은 증폭기 및 아날로그/디지털 변환기를 포함할 수 있는 컨트롤러에 동작가능하게 연결될 수 있고, 압전 액츄에이터들(120)은 당해 기술 분야에 알려진 바와 같이 컨트롤러와 통신하는 압전 구동기(driver; 도시 생략)에 연결될 수 있다. 컨트롤러는 힘 센서들(122) 각각에 대한 힘값들을 결정할 수 있다. 컨트롤러는 프로세서(102)와 통신 중에 있을 수 있거나, 또는 프로세서(102) 또는 컨트롤러(116)의 일부일 수 있다. 컨트롤러는 압전 소자들(402)에 대한 전압을 제어하는 압전 구동기를 제어하고 따라서 압전 액츄에이터들(120)에 의해 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 인가된 힘과 전하를 제어한다. 압전 디스크들(402)은 실질적으로 동일하게, 그리고 동시에 동일하지 않게 및/또는 개별적으로 제어될 수 있다.
압전 액츄에이터(120)는 터치 감지형 디스플레이(118)에 촉각 피드백을 제공하며 - 촉각 피드백은 기계적 돔 스위치/액츄에이터의, 누름, 또는 후퇴(collapse), 또는 해제의 피드백, 또는 멈춤 위치(rest position)로의 복귀를 시뮬레이션함 - 즉, 압전 액츄에이터(120)는 예를 들어, 터치 감지형 디스플레이 상의 터치력이 여러 힘 임계값들을 충족시키는지 여부에 기초하여 돔 스위치의 누름 및 해제를 시뮬레이션하는 촉각 피드백을 제공한다. 압전 액츄에이터(120)는 다른 유형의 스위치들을 시뮬레이션할 수 있고 다른 유형들의 피드백을 제공할 수 있다.
외력이 없고 압전 소자(402)에 대한 전하가 없는 경우, 압전 소자는 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 기계적 프리로딩으로 인해 약간 휘어질 수 있다.하우징(202) 내에 구성될 때, 터치 감지형 디스플레이(118)는 베이스부(210)에 대항하여 압전 액츄에이터(120), 힘 센서(122)(포함할 경우) 및 패드(408)(포함할 경우)를 압축적으로 스택(stack)하여, 그 결과 압전 액츄에이터(120)를 프리로딩시킨다. 따라서, 압전 액츄에이터(120)와 터치 감지형 디스플레이(118)를 압축적으로 정렬하도록 압전 액츄에이터(120)를 프리로딩시킬 수 있다. 터치 감지형 디스플레이(118)는 압전 액츄에이터(120)를 프리로딩시키도록 압전 액츄에이터(120)를 향하여 바이어싱시키는 것으로서 도 2 내지 도 7에 도시되어 있다. 프리로드는 판 용수철으로서 굽어진 또는 휘어진 액츄에이터(120)를 가져와 액츄에이터(120)로부터 터치 감지형 디스플레이(118)를 향하는 방향으로 그리고 터치 감지형 디스플레이(118)로부터 액츄에이터(120)를 향하는 반대 방향으로, 즉, 도면의 관점에서부터 위 아래로, 즉 도 3의 화살표 302로 표시된 바와 같이 z 방향으로 촉각 피드백의 제공을 용이하게 한다. 압전 액츄에이터로부터 터치 감지형 디스플레이(118)를 향하는 방향으로 터치 감지형 디스플레이(118)를 변위시킴으로써 압전 액츄에이터(120)가 촉각 피드백을 제공할 수 있도록 압전 액츄에이터(120)를 프리로딩시킬 수 있다. 따라서, 이동가능한 터치 감지형 디스플레이(118)에 대한 촉각 피드백은 키보드 또는 돔 스위치의 키와 같은 물리적 키의 누름 및 해제를 시뮬레이션할 수 있다. 기판(404)과 압전 소자(402)는 약간의 곡선형(curve)으로 또는 미리 휘어진(pre-warp) 상태로 제조될 수 있다. 압전 세라믹(402)을 아크릴 접착제로 기판(404)에 부착하는 경우, 아크릴 경화로서 열을 인가할 수 있으며 이는 휘어짐(warping)을 가져올 수 있다. 프리로드는 압전 액츄에이터들(120)과 터치 감지형 디스플레이(118) 사이의 기계적 결합을 용이하게 한다. 도면들에 도시된 바와 같이 액츄에이터들(120)의 프리로드는 베이스(210)의 방향으로의 또는 하우징(202)의 바닥부 또는 뒷면부(204)의 방향으로의 액츄에이터들(120) 중심의 변위, 예를 들어, 50 내지 100 마이크론의 변위를 가져올 할 수 있다. 임의의 다른 적절한 프리로딩 또는 변위를 이용할 수 있다. 액츄에이터들(120)은, 터치 감지형 디스플레이(118)를 도 3에 도시된 바와 같이 누를 경우, 예를 들어, 터치 감지형 디스플레이(118)를 베이스부(210)를 향하여 또는 하우징(202)의 바닥부를 향하여 이동 또는 선회시키는 인가력에 의해, 하우징(202)의 바닥부를 향하여 추가로 변위, 예를 들어, 50 내지 100 마이크론 변위될 수 있다.
압전 액츄에이터들(120)의 수축은 예를 들어, 터치 감지형 디스플레이(118)에 대해 외부적으로 인가되는 힘에 대항하는 스프링유형 힘(spring-like force)을 인가한다. 압전 소자(402)에서의 전하의 축적으로 인해 또는 터치 감지형 디스플레이(118)에 인가된 외력과 같은 힘에 응답하여 압전 소자(402)가 수축할 때 기판(404)이 휘어진다. 인가된 전압 또는 전류를 변화시켜 전하를 조정할 수 있고 이에 의해 압전 소자(402)에 의해 인가된 힘 및 터치 감지형 디스플레이의 결과적인 이동을 제어한다. 압전 소자(402)를 팽창(expand)하게 하는 제어된 방전 전류에 의해 압전 소자(402) 상의 전하를 제거할 수 있으며, 이는 힘을 해제하여 압전 소자(402)에 의해 인가된 힘을 감소시킨다. 비교적 짧은 기간 동안 전하를 바람직하게 제거하여, 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 따라서, 압전 액츄에이터(120)는 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 힘을 인가할 때 펴지거나(straighten) 또는 평편해지며, 터치 감지형 디스플레이(118)가 눌려질 때 보다 더 휘어진다.
도 8에 나타낸 그래프는 단일의 충전기(802), 안정기(plateau; 804) 및 단일의 방전기(806)를 갖는 압전 액츄에이터(120)의 1 충전 사이클을 나타낸다. 단일의 충전 사이클은 기계적 스위치 응답을 시뮬레이션하여 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 도 8에는 충전기(802)의 증가율과 방전기(806)의 감소율이 대칭적인 것으로 도시되어 있지만, 이 증가율과 감소율은 대칭적일 필요가 없다. 전압의 형상, 진폭 및 유지기간을 변경하여, 다른 유형의 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 9는 돔형 스위치의 누름 및 해제를 시뮬레이션하는 촉각 피드백을 나타내며, 돔형 스위치는 키보드에서 이용될 수 있는 키의 유형이다. 사용자가 터치 감지형 디스플레이(118) 상에서의 결과적인 힘을 검출하지 못하는 방식으로 또는 사용자가 터치 감지형 디스플레이(118) 상의 결과적인 힘을 검출하도록 의도된 방식으로 충전 및 방전을 수행할 수 있다.
터치 감지형 디스플레이(118)의 누름 및 해제에 대한 압전 디스크(402) 양단에 걸친 전압 그래프가 도 9에 도시되어 있다. 이 예는 압전 액츄에이터들(120)에 의해 제공된 촉각 피드백으로서 톰형 스위치의 시뮬레이션을 나타낸다. 압전 소자들(402) 중 한 압전 소자 양단에 걸친 전압 대 시간 그래프가 도시되어 있다. 압전 소자(402) 양단에 걸친 전압은 압전 소자(402)에 인가된 전하에 관련된다. 전압은 예를 들어, 0 내지 150 V 사이에서 변할 수 있다. 시간 0에서 터치 이벤트가 시작하는 것으로 가정하면, 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 가해진 외력이 증가하고 터치 감지형 디스플레이(118)는 베이스부(210)를 향하여 이동하여, 도 3에 도시된 바와 같이 압전 액츄에이터들(120)의 휨을 가져온다. 힘이 제1 임계값 미만인 경우, 점(902) 앞부분에 도시된 바와 같이, 압전 액츄에이터들(120)은 활성화되지 않는다.
임계력이 점(902)에 도달하는 경우, 예를 들어, 힘 센서들(122)이 임계력을 검출 또는 측정하는 경우, 압전 소자(402)에 전류를 인가함으로써 압전 액츄에이터들(120)을 활성화시킨다. 터치 감지형 디스플레이(118) 상의 힘 및 터치 감지형 디스플레이(118)의 임의의 결과적인 휨이 사용자에 의해 검출가능하지 않도록 예를 들어, 인가 전류를 소정의 기간 동안 램프업(ramp up)할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지형 디스플레이(118)에 인가된 외력이 약 1.5 N일 수 있다. 압전 액츄에이터(120)는 대항하는 스프링형 힘을 제공하고, 활성화될 때 예를 들어, 약 20 밀리초의 기간 동안 약 0.7 N의 추가의 대항력으로 램프업할 수 있다. 곡선 904는 압전 디스크들(402)을 충전시키기 위해 전류를 인가시킨 결과로서 압전 디스크(402) 양단에 걸친 전압에서의 증가를 나타낸다. 점 906에서부터 점 908으로의 적절한 방전 전류에 의해 압전 소자들(402)에 대한 전하를 제거하며, 이에 의해 압전 디스크들(402) 양단에 걸친 전압을 감소시킨다. 램프업 기간보다 훨씬 더 짧은 기간 동안 전하를 제거할 수 있다. 예를 들어, 점 906과 점 908 사이에서 약 3 밀리초의 기간 동안에 약 0.7 N의 추가적인 대항력을 약 0 N으로 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 터치 감지형 디스플레이(118)의, 베이스부(210)를 향한 이동이 돔형 스위치의 후퇴를 시뮬레이션하게 하고 촉각 피드백을 제공하게 한다.
터치 감지형 디스플레이(118)가 해제될 때, 예를 들어, 사용자가 점 908과 점 910 사이에서 터치 이벤트를 종료할 때 터치 감지형 디스플레이(118) 상의 힘을 감소시킨다. 힘 센서들(122)이 제2 힘 임계값을 충족하는 힘을 검출 또는 측정할 때 터치 이벤트의 종료를 검출한다. 예를 들어, 약 3밀리초의 기간 동안에 압전 소자들(402)에 인가된 전류를 증가시키며, 이에 의해 점 910과 점 912 사이에서 압전 디스크들(402) 양단에 걸친 전압을 증가시키며 압전 액츄에이터(120)에 의해 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 인가된 힘을 예를 들어, 약 0.7 N으로 증가시킨다. 터치 감지형 디스플레이(118)를 베이스부(210)로부터 멀리 이동시키는 것은 곡선(914)을 따라 램프 다운하기 위한 기간 또는 곡선(904)을 따라 램프업하기 위한 기간에 비교될 때, 매우 짧은 기간 동안 발생하는 것을 가져온다. 따라서, 돔형 스위치의 해제는 제공된 촉각 피드백으로서 시뮬레이션된다. 방전 전류에 의해 압전 소자(402) 상의 전하를 제거하여, 이에 의해 압전 소자들(402) 양단에 걸친 전압을 감소시켜 곡선 914를 따라 약 0 N으로 추가적인 인가력을 감소시킨다. 이 감소는 돔형 스위치의 해제를 시뮬레이션하기 위한 기간에 비해 훨씬 긴 기간 동안에 발생한다. 예를 들어, 도 9의 그래프의 하향 슬로프 세그먼트(downward-sloping segment; 914)로 도시된 바와 같이, 약 20 밀리초의 램프 다운 또는 감쇠 기간(decay period) 동안 방전 전류를 인가하여 압전 소자들(402) 양단에 걸친 전압을 감소시킬 수 있고, 이에 의해 예를 들어, 사용자가 감소를 검출하지 않도록 소정의 기간 동안 압전 액츄에이터들(120)에 의해 인가된 힘을 제거한다.
프로세서(102)는 액츄에이터들(120)에 활성화 신호를 발생시켜 제공하여 터치 감지형 디스플레이(118)에 촉각 피드백을 제공한다. 활성화 신호는 액츄에이터들(120)에 대한 피드백 정보의 유지 기간, 크기 또는 강도 및 주파수와 같은 촉각 피드백 정보를 포함한다. 활성화 신호는 힘 센서들(122)에 의해 제공된 힘 신호 또는 힘에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 피드백의 강도는 인가된 힘의 양과 관련하여 변할 수 있다. 활성화 신호는 액츄에이터들(120)이 터치 감지형 디스플레이(118)를 어떻게 이동시키는지에 대한 정보 및/또는 명령들을 제공한다. 압전 액츄에이터들(120)은 하우징(202)에 대하여 터치 감지형 디스플레이를 이동시켜 촉각 피드백을 제공한다. 예를 들어, 압전 액츄에이터들(120)은 터치 감지형 디스플레이(118)를 반대 방향들로 이동, 예를 들어, 각각의 z 방향으로 또는 도 3의 관점에서부터 위 아래 방향으로 이동시킬 수 있어, 터치 감지형 디스플레이(118)의 진동을 가져온다. 터치 감지형 디스플레이(118)는 하우징(202)에 대하여 안쪽 방향으로 이동, 즉, 하우징(202)의 베이스부(201) 또는 뒷면부(204)를 향하는 방향으로 이동할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이(118)는 또한 하우징(202)에 대하여 바깥쪽 방향으로 이동, 즉, 하우징(202)의 베이스부(201) 또는 뒷면부(204)로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 다른 예에서, 촉각 피드백의 제공은 단일의 펄스 또는 클릭과 같이 터치 감지형 디스플레이(118)의 단일의 이동을 가져올 수 있다. 촉각 피드백은 예를 들어, 진동 및 펄스들 또는 클릭들을 개별적으로 또는 조합하여 포함할 수 있고, 여러 서로 다른 인지가능 촉각 감각들(sensation)을 시뮬레이션할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이(118)에 촉각 피드백을 제공하고 있지만, 하우징(202)을 따라 덜 강한 강도의 피드백을 감지(feel)할 수 있다.
액츄에이터들(120)은 반대 방향들로 예를 들어, z 방향으로 또는 도면의 관점에서부터 위 아래 방향으로 터치 감지형 디스플레이(118)를 진동시킬 수 있다. 터치 감지형 디스플레이(118)는 진동하지만, 하우징(202)은 비교적 정지 상태로 유지되는 즉, 하우징(202)이 직접 진동되지 않는다. 터치 감지형 디스플레이(118)는 예를 들어, 100와 160 Hz 사이의 하나 이상의 주파수들로 진동할 수 있다. 다른 방법으로, 터치 감지형 디스플레이(118)는 복수의 주파수에서 진동할 수 있으며, 예를 들어, 0.1초 동안 50 Hz로 진동하고 나서 0.1 초 동안 100 Hz로 진동할 수 있다. 액츄에이터들(120)은 여러 거리 또는 변경된 거리에 걸쳐 진동하도록 제어될 수 있다. 다른 예에서, 액츄에이터들(120)은 가변하는 주파수 스위프를 따라 예를 들어, 0.3초 동안 0 Hz 내지 150 Hz로 그리고 다시 0 Hz로 터치 감지형 디스플레이(118)를 진동시키도록 제어될 수 있다. 다른 주파수들에서 그리고 다른 주파수 범위들에 걸쳐 진동을 제공할 수 있다. 펄스들, 클릭들, 또는 튐(pop)과 같은 다른 촉각 피드백을 압전 액츄에이터들(120)에 의해 제공받을 수 있다.
터치 감지형 디스플레이(118) 상에 표시된 옵션의 선택과 연관된 힘과 같이 힘 조건을 충족시키는 터치 감지형 디스플레이(118)의 누름을 검출하는 것에 응답하여 활성화 신호를 발생시킬 수 있다. 무선 통신 신호를 수신하는 것에 응답하여 활성화 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 휴대용 전자 디바이스(100)는 입중계 무선 통신(incoming wireless communication)을 수신하는 경우에 가청 통지를 대신하여 진동을 가져오는 설정을 가질 수 있다. 무선 통신은 셀룰라 전화 통화(telephone call)와 같은 음성 통신일 수 있거나 또는 이메일, 짧은 메시징 서비스(short messaging service; SMS) 메시지, 텍스트 메시지 등과 같은 데이터 통신일 수 있다. 활성화 신호는 음성 통신의 발신자(caller)의 아이덴티티 또는 데이터 통신의 발신자(sender)의 아이덴티티에 따라 달라질 수 있으며 이에 의해 조정된 통지를 제공한다. 따라서, 압전 액츄에이터들(120)의 배치를 이용하여, 진동자 모터(vibrator motor)를 대신하여 촉각 피드백을 제공할 수 있으며, 진동자 모터를 휴대용 전자 디바이스(100)의 설계에서부터 제거할 수 있다. 압전 액츄에이터들(120)은 진동자 모터들이 그러한 것 처럼 속도를 높이거나 또는 속도를 낮추는데 상당한 시간량을 필요로 하지 않으며, 따라서 압전 액츄에이터들(120)은 피드백을 제공받도록 명령받은 경우 진동자 모터 보다 더 빨리 촉각 피드백 또는 진동을 제공할 수 있다. 따라서, 터치 감지형 디스플레이(118)로부터의 검출된 입력에 응답하여 또는 무선 통신과 같이 외부 신호를 수신하는 것에 응답하여 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 액츄에이터들(120)은 스위치 후퇴 및 후속하는 해제의 감촉(feel)을 모방(emulate)할 수 있으며 이는 키보드의 키의 누름 및 해제를 시뮬레이션하는 것과 유사하다. 따라서, 터치 감지형 디스플레이(118)를 누름 및 해제함으로써 가상 키 또는 소프트 키를 선택할 때마다, 압전 액츄에이터들(120)을 통하여 키의 누름 및 해제를 시뮬레이션하는 촉각 피드백을 제공한다. 이러한 피드백은 물리적 키들로 구성된 키보드 상의 타이핑을 시뮬레이션한다. 사용자가 결정 윈도우들, 예를 들어, 표시된 삭제 또는 언로크 박스와 같은 다른 표시된 옵션들을 선택하는 경우 유사한 또는 다른 피드백을 제공할 수 있다. 휴대용 전자 디바이스(100)의 카메라의 동작 동안에 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 터치 감지형 디스플레이(118)의 누름은 디지털 사진을 찍거나 기록하기 위한 셔터로서 작용할 수 있고 피드백은 셔터 누름 및 해제의 감촉을 시뮬레이션할 수 있다. 다른 물리적 스위치들을 압전 액츄에이터들(120)에 의해 제공된 촉각 피드백을 통하여 시뮬레이션할 수 있다.
베이스부(210) 상에 배치된 압전 액츄에이터들(120)의 평면도가 도 10에 도시되어 있다. 베이스부(210)는 바람직하게 인쇄 회로 기판 또는 다른 적절한 구조일 수 있다. 4개의 지지부들(406)과 압전 액츄에이터(120)는 각각의 지지부(406) 내에 배치된다. 다른 전자적 및/또는 기계적 컴포넌트들을 베이스부(210) 상에 배치할 수 있다. 각각의 액츄에이터(120) 상에 배치된 힘 센서(122)가 도시되어 있다. 컨덕터들(도시 생략)을 베이스부(210) 상에 배치하여 각각의 압전 액츄에이터(120)와 각각의 힘 센서(122)를 프로세서(102)에 전기적으로 접속시킬 수 있다. 각각의 힘 센서(120)에 대하여 배치된 패드(408)가 도시되어 있다. 이 예에서, 4개의 액츄에이터들(120)을 이용하는데 한 액츄에이터가 베이스부(210)의 각각의 코너 근처에 배치되거나 또는 터치 감지형 디스플레이(118)의 각각의 코너 근처에 배치된다. 도 10의 예에서는 4개의 액츄에이터들(120)과 힘 센서들(122)이 도시되어 있지만, 하나 이상의 디바이스들, 예를 들어, 임의의 적절한 수의 이들 디바이스들을 이용할 수 있고 임의의 적절한 수의 이들 디바이스들을 임의의 적절한 위치(들)에 위치시킬 수 있다. 힘 센서(120), 압전 소자들(402), 기판들(404), 지지부들(406), 패드들(408), 및/또는 정지부(602, 702)가 원형의 기하구조 형태로 도시되어 있지만, 임의의 적절한 기하구조를 이들 디바이스에 대해 이용할 수 있다. 예를 들어, 직사각형, 정사각형, 타원형 및 가늘고 긴 조각(strip) 형상의 액츄에이터들을 이용할 수 있다. 다른 방법으로, 압전 소자(402)를 힘 센서(122)와 기판(404) 사이에서의 기판(404)의 상단에 고정시킬 수 있다. 임의의 적절한 크기의 힘 센서(122), 압전 소자(402), 기판(404), 패드(408) 및/또는 정지부(602, 702)를 이용할 수 있다. 원하는 응답 및 피드백을 용이하게 할 뿐만 아니라 이용가능한 공간 내에 맞추어지도록, 이들 디바이스(122, 402, 404, 408, 602, 702)의 상대적 크기들을 선택할 수 있다.
서로에 대하여 바람직하게 중심을 맞춘 힘 센서(122), 압전 소자(402), 기판(404), 패드(408) 및/또는 정지부(602, 702)가 도시되어 있다. 이러한 정렬은, 압전 소자(402)의 중심이 z 방향으로 최대의 가능성있는 변위 거리를 갖기 때문에 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 압전 액츄에이터(120)의 중심 영역 부근에 또는 근처에 있지 않은 힘 센서(122) 및 패드(408)의 다른 정렬들을 성공적으로 구현할 수 있다. 서로 다른 순서를 포함한 이들 디바이스(122, 402, 404, 408, 602, 702)의 다른 배치들 및 구성들(organization)이 또한 성공적으로 구현될 수 있다. 각각의 패드(408)는 힘 센서(122), 기판(404), 베이스부(210) 또는 이들의 임의의 조합에 선택적으로 고정될 수 있다. 각각의 힘 센서(122)는 패드(408), 기판(404), 베이스부(210) 또는 이들의 임의의 조합에 선택적으로 고정될 수 있다. 고정 메카니즘으로서는, 접착 방법, 라미네이션 또는 다른 적절한 대책 방안들/프로세스들을 이용할 수 있다.
터치 감지형 디스플레이(118)를 갖는 휴대용 전자 디바이스(100)의 앞면도가 도 11에 도시되어 있다. 하우징(202), 스피커(128) 및 여러 물리적 버튼들 또는 키들(204)이 또한 도시되어 있다. 키들(204)은 터치 감지형 디스플레이로부터 분리된 것으로서 도시되어 있지만, 다른 방법으로는 키들(1102)은 터치 감지형 디스플레이(118) 상에 표시된 소프트 키들 또는 가상 키들일 수 있다. 본 발명은 촉각 피드백을 갖는 터치 패드들과 같은 다른 터치 감지형 입력 디바이스들에 적용될 수 있다.
액츄에이터들(120)에 인가된 힘들로 인해 액츄에이터들(120)의 트리거링으로부터 야기되는 피드백 루프들을 소프트웨어로, 예를 들어, 시간 지연들, 힘 임계값 조건들 등의 임의의 조합에 의해 해결할 수 있다.
여기에 개시된 방법들은 예를 들어, 프로세서(102)에 의해 실행된 소프트웨 어에 의해 수행할 수 있다. 이러한 방법을 수행하기 위한 소프트웨어의 코딩은 본 설명이 주어진 당해 기술 분야의 당업자의 범위 내에 있다. 컴퓨터 판독가능 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능 매체는 여기에 설명된 방법들을 수행하도록 휴대용 전자 디바이스(100)의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
상술한 압전 액츄에이터들을 이용하는 휴대용 전자 디바이스들은 다기능 촉각 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 압전 액츄에이터들은 여기에서 설명된 바와 같이 현수되어 있는 경우, 누름가능/이동가능 터치 감지형 디스플레이를 상향 및/또는 하향 방향으로 또는 휴대용 전자 디바이스의 하우징의 뒷면부로부터 멀어지거나 또는 뒷면부를 향하여 이동시킴으로써 진동자 모터를 대신하여 진동을 포함한 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 대부분 언제라도 터치 감지형 디스플레이를 상향 및 하향 방향으로 이동시키도록 액츄에이터들을 제어할 수 있다. 빠르게 연속적으로 복수의 터치들에 응답하여 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 검출된 터치와 관련된 힘 정보를 이용하여, 정보를 선택할 뿐만 아니라 서로 다른 기능들 또는 입력과 서로 다른 크기의 힘을 연관시키는 능력을 제공할 수 있다. 여기에 설명된 압전 액츄에이터 배치들은 터치 감지형 디스플레이들이 없는 디바이스들을 포함하여, 휴대용 전자 디바이스들 이외의 디바이스들에 적용하여 촉각 피드백을 제공할 수 있다.
휴대용 전자 디바이스는 터치 감지형 디스플레이, 및 지지부 상에 배치되어 프리로딩되며 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하도록 배치된 압전 액츄에이터를 포함한다. 다른 방법으로, 휴대용 전자 디바이 스는 터치 감지형 디스플레이, 및 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하도록 배치된 압전 액츄에이터를 포함할 수 있으며, 터치 감지형 디스플레이는 압전 액츄에이터를 프리로딩하도록 압전 액츄에이터를 향하여 바이어싱된다. 다른 실시예에서, 휴대용 전자 디바이스는 하우징; 하우징에 대하여 이동가능한 터치 감지형 디스플레이; 하우징과 터치 감지형 디스플레이 사이에 프리로딩된 압전 액츄에이터; 터치 감지형 디스플레이의 누름이 힘 센서로 하여금 힘 신호를 발생하게 하도록 배치된 힘 센서; 및 힘 신호를 수신하고 압전 액츄에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서 - 액츄에이션 신호는 압전 액츄에이터로 하여금 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하게 함 - 를 포함할 수 있다.
압전 액츄에이터는 압전 액츄에이터와 터치 감지형 디스플레이가 압축적으로 정렬되도록 프리로딩될 수 있다. 터치 감지형 디스플레이를 압전 액츄에이터를 향하여 바이어싱하여 압전 액츄에이터를 프리로딩할 수 있다. 압전 액츄에이터로부터 터치 감지형 디스플레이를 향하는 방향으로 터치 감지형 디스플레이를 변위시킴으로써 압전 액츄에이터가 촉각 피드백을 제공하도록 압전 액츄에이터를 프리로딩할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이로부터 압전 액츄에이터를 향하는 방향으로 터치 감지형 디스플레이를 변위시킴으로써 압전 액츄에이터가 촉각 피드백을 제공하도록 압전 액츄에이터를 프리로딩할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이는 휴대용 전자 디바이스의 하우징에 대하여 누름가능 또는 이동가능하게 될 수 있다. 디바이스는 활성화 신호를 발생시키도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 디바이스는 압전 액 츄에이터와 터치 감지형 디스플레이 사이에 배치된 힘 센서를 포함할 수 있다. 힘 센서는 힘 감지형 저항기일 수 있다. 디바이스는 압전 액츄에이터와 터치 감지형 디스플레이 사이에 배치된 패드를 포함할 수 있다. 디바이스는 압전 액츄에이터와, 지지부가 배치된 베이스부 사이에 배치된 정지부를 포함할 수 있다. 디바이스는 압전 액츄에이터 상에 배치된 정지부를 포함할 수 있다. 디바이스는 압전 액츄에이터와 휴대용 전자 디바이스의 하우징 사이에 배치된 정지부를 포함할 수 있으며, 여기서 정지부는 정지부가 촉각 피드백의 제공을 간섭하지 않도록 배치된다.
휴대용 전자 디바이스는 하우징, 하우징에 대하여 이동가능한 터치 감지형 디스플레이, 및 터치 감지형 디스플레이를 이동시킴으로써 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하도록 배치된 하나 이상의 압전 액츄에이터를 포함한다. 하나 이상의 압전 액츄에이터는 반대 방향들로 터치 감지형 디스플레이를 이동시킬 수 있고 이는 터치 감지형 디스플레이의 진동을 가져올 수 있다. 촉각 피드백의 제공은 터치 감지형 디스플레이의 단일의 이동을 가져올 수 있다. 터치 감지형 디스플레이는 하우징에 대하여 안쪽 방향으로 이동할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이는 하우징에 대하여 바깥쪽 방향으로 이동할 수 있다. 디바이스는 활성화 신호를 발생시키도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 디바이스는 압전 액츄에이터와 터치 감지형 디스플레이 사이에 배치된 힘 센서를 포함할 수 있다. 디바이스는 힘 센서를 포함할 수 있고, 힘 센서는 터치 감지형 디스플레이의 누름이 힘 센서로 하여금 힘 신호를 발생시키게 하도록 배치된다. 디바이스는 힘 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 활성화 신호를 발생시키도록 구성된 프로세서 를 포함할 수 있다. 활성화 신호는 촉각 피드백의 유지기간, 크기 및 강도 및 주파수 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 압전 액츄에이터를 프리로딩하기 위해 하나 이상의 압전 액츄에이터를 향하여 터치 감지형 디스플레이를 바이어싱할 수 있다.
본 방법은 촉각 피드백 정보를 포함한 활성화 신호를 발생시키는 것과, 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하는 것을 포함하며, 하나 이상의 압전 액츄에이터는 촉각 피드백을 제공하도록 하우징에 대하여 터치 감지형 디스플레이를 이동시킨다. 촉각 피드백의 제공은 터치 감지형 디스플레이의 진동을 가져올 수 있다. 촉각 피드백의 제공은 터치 감지형 디스플레이의 단일의 이동을 가져올 수 있다. 터치 감지형 디스플레이는 하우징에 대하여 안쪽 방향으로 이동할 수 있다. 터치 감지형 디스플레이는 하우징에 대하여 바깥쪽 방향으로 이동할 수 있다. 본 방법은 힘 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 활성화 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 활성화 신호는 촉각 피드백의 유지기간, 크기 및 강도 및 주파수 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 힘 센서는 터치 감지형 디스플레이의 누름이 힘 센서로 하여금 힘 신호를 발생시키게 하도록 배치될 수 있다. 힘 조건을 충족하는 터치 감지형 디스플레이의 누름을 검출하는 것에 응답하여 활성화 신호를 발생시킬 수 있다. 무선 통신 신호를 수신하는 것에 응답하여 활성화 신호를 발생시킬 수 있다.
도면은 반드시 일정 축척으로 도시할 필요가 있는 것은 아니다. 용어, "상부" 및 "하부" 뿐만 아니라 "상"와 "하", "수평" 및 "수직" 및 "위" 및 "아래"는 여기서는 도면들의 뷰에 대한 참조를 제공하기 위해서 이용될 뿐이고 달리 한정하기 위한 것이 아니다.
본 발명은 본 발명의 사상 또는 본질적은 특징들로부터 벗어남이 없이 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 상술한 실시예들은 모든 면에서 단지 예시적인 것에 불과하며 제한적인 것으로 간주되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 설명에 의해서라기 보다는 첨부된 청구범위에 의해 나타내어진다. 청구범위의 등가물의 사상 및 범위 내에 오는 모든 변경예들이 본 발명의 범위 내에 포함되어진다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 전자 디바이스의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 압전 액츄에이터들을 갖는 휴대용 전자 디바이스의 측단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 터치 감지형 디스플레이가 눌려져 있는 휴대용 전자 디바이스의 측단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 압전 액츄에이터의 측단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 힘 센서를 갖는 압전 액츄에이터의 측단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 압전 액츄에이터의 측단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 힘 센서와 정지부를 갖는 압전 액츄에이터의 측단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 압전 액츄에이터의 충전 사이클의 전압 그래프를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 터치 감지형 디스플레이의 누름 및 해제에 대한 압전 소자(402) 양단에 걸친 전압의 그래프를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 베이스부 상에 배치된 압전 액츄에이터의 평면도를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 터치 감지형 디스플레이를 갖는 휴대용 전자 디바이스의 앞면도를 나타낸다.

Claims (15)

  1. 휴대용 전자 디바이스로서,
    터치 감지형 디스플레이와,
    지지부 상에 배치되어 프리로딩(preload)되고, 활성화 신호에 응답하여 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하도록 배치된 압전 액츄에이터; 및
    상기 지지부가 배치되어 있는 베이스부와 상기 압전 액츄에이터 사이에 배치된 정지부(stop)
    를 포함하는 휴대용 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    하우징 - 상기 터치 감지형 디스플레이는 상기 하우징에 대하여 이동가능함 - 과,
    상기 터치 감지형 디스플레이를 누르는 것(depression)이 힘 센서로 하여금 힘 신호를 발생시키게 하도록 배치된 힘 센서와,
    상기 힘 신호를 수신하고 상기 압전 액츄에이터에 활성화 신호를 제공하도록 구성된 프로세서 - 상기 활성화 신호는 상기 압전 액츄에이터로 하여금 상기 터치 감지형 디스플레이에 촉각 피드백을 제공하게 함 -
    를 더 포함하는 휴대용 전자 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터는 상기 압전 액츄에이터와 상기 터치 감지형 디스플레 이가 압축적으로 정렬되도록 프리로딩되는 것인 휴대용 전자 디바이스.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 터치 감지형 디스플레이는 상기 압전 액츄에이터를 프리로딩하도록 상기 압전 액츄에이터를 향하여 바이어싱되는 것인 휴대용 전자 디바이스.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터는, 상기 압전 액츄에이터로부터 상기 터치 감지형 디스플레이를 향하는 방향으로 상기 터치 감지형 디스플레이를 변위시킴으로써 상기 압전 액츄에이터가 촉각 피드백을 제공하도록 프리로딩되는 것인 휴대용 전자 디바이스.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터는, 상기 터치 감지형 디스플레이로부터 상기 압전 액츄에이터를 향하는 방향으로 상기 터치 감지형 디스플레이를 변위시킴으로써 압전 액츄에이터가 촉각 피드백을 제공하도록 프리로딩되는 것인 휴대용 전자 디바이스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 터치 감지형 디스플레이는 휴대용 전자 디바이스의 하우징에 대하여 누름가능(depressible)하거나 또는 이동가능(movable)한 것인 휴대용 전자 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    활성화 신호를 발생시키도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 휴대용 전자 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터와 상기 터치 감지형 디스플레이 사이에 배치된 힘 센서를 더 포함하는 휴대용 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 힘 센서는 힘 감지형 저항기(force-sensitive resistor)인 것인 휴대용 전자 디바이스.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터와 상기 터치 감지형 디스플레이 사이에 배치된 패드를 더 포함하는 휴대용 전자 디바이스.
  12. 삭제
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정지부는 정지부가 촉각 피드백의 제공(provision tactile feedback)을 간섭하지 않도록 배치되는 것인 휴대용 전자 디바이스.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터는 상기 지지부 상에 현수(suspend)되어 있는 것인 휴대용 전자 디바이스.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 액츄에이터는, 상기 지지부 상에 현수되어 있는 기판상에 배치된 압전 소자(piezoelectric element)를 포함하는 것인 휴대용 전자 디바이스.
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