KR101167399B1 - 햅틱 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 햅틱 디바이스(100)는 입력수단(10)의 터치를 입력받는 기판(20), 기판(20)에 구비되어 진동을 부가하는 압전진동자(30), 기판(20)에 구비되어 터치의 압력으로 인한 진동의 변화를 감지하는 압전진동센서(40) 및 압전진동센서(40)에서 감지된 진동의 변화를 통해서 터치의 압력을 측정하는 제어부를 포함하는 구성이며, 입력수단(10)이 기판(20)을 터치할 때 진동의 변화를 압전진동센서(40)로 감지하여 제어부에서 터치의 압력을 측정함으로써 압력의 크기에 따라 변화되는 다양한 인터페이스를 구현할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 햅틱 디바이스에 관한 것이다.
디지털 기술을 이용하는 컴퓨터가 발달함에 따라 컴퓨터의 보조 장치들도 함께 개발되고 있으며, 개인용 컴퓨터, 휴대용 전송장치, 그 밖의 개인 전용 정보처리장치 등은 키보드, 마우스와 같은 다양한 입력장치(Input Device)를 이용하여 텍스트 및 그래픽 처리를 수행한다.
하지만, 정보화 사회의 급속한 진행에 따라 컴퓨터의 용도가 점점 확대되는 추세에 있는 바, 현재 입력장치 역할을 담당하는 키보드 및 마우스 만으로는 효율적인 제품의 구동이 어려운 문제점이 있다. 따라서, 간단하고 오조작이 적을 뿐 아니라, 누구라도 쉽게 정보입력이 가능한 기기의 필요성이 높아지고 있고, 이러한 필요성의 충족하기 위해서 텍스트, 그래픽 등의 정보 입력이 가능한 입력장치로서 터치패널이 개발되었다.
그러나, 종래기술에 따른 터치패널은 손가락 등의 입력수단이 접촉하는 터치지점의 X 좌표와 Y 좌표, 즉 2D 좌표만을 측정할 수 있을 뿐 입력수단의 압력값인 Z 좌표를 측정할 수 없고, 그에 따라 압력값의 크기에 따라 변화되는 다양한 인터페이스를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 최근에는 터치패널의 사용자에 대한 신호전달효과를 향상시키기 위해서, 촉각성 피드백(tactile feedback)의 일종인 햅틱 피드백(haptic feedback)을 제공하는 터치패널에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로, 상기 햅틱 피드백은 회전자의 무게중심을 일방향으로 편심되게 구성하여 회전시 회전 불균형에 의해 진동을 발생시키는 ERM(eccentric rotating mass) 모터 또는 전자기 모터를 이용하고 있다.
그러나, 종래기술에 따른 ERM 모터 또는 전자기 모터를 이용한 햅틱 피드백은 터치패널에 단순히 진동을 부가하는 것에 불과하고, 사용자의 피부를 자극하여 전달할 수 있는 실제적인 터치감을 구현하는데 한계가 있다. 특히, 버튼을 눌렀을 때 느껴지는 진동이나 저항감을 주는 클릭(click)감, 물체를 밀어서 이동시킬 때 물체가 따라 움직이는 느낌을 주는 드래그(drag)감, 표면을 쓰다듬을 때 느끼게 되는 거칠기, 미세형상 등의 표면 질감을 주는 텍스처(texture)감 등을 구현하는데 한계가 있고, 이에 따라 사용자의 조작성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 터치시 진동의 변화를 감지하여 터치의 압력을 감지할 수 있고, 드래그감 또는 텍스처감 등의 터치감을 구현하여 사용자의 조작성을 향상시킬 수 있는 햅틱 디바이스를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 햅틱 디바이스는 입력수단의 터치를 입력받는 기판, 상기 기판에 구비되어 진동을 부가하는 압전진동자, 상기 기판에 구비되어 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 압전진동센서 및 상기 압전진동센서에서 감지된 상기 진동의 변화를 통해서 상기 터치의 압력을 측정하는 제어부를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 압전진동센서는 상기 압전진동자의 공진주파수가 감소하는 양을 측정하여 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전진동센서는 상기 기판이 진동하는 변위가 감소하는 양을 측정하여 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전진동자가 부가하는 상기 진동이 일정할 때 상기 압전진동센서는 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력수단은 상기 기판 상에서 일정속도로 이동하고, 상기 압전진동자는 상기 기판에 진동을 부가할 때 상기 일정속도보다 빠른 최대진동속도를 변경시키며, 상기 입력수단과 상기 기판 사이의 마찰력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 터치패널이고, 상기 기판의 일면에는 상기 기판에 대응되는 디스플레이패널이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 터치패널 보호용 패널이고, 상기 기판의 일면에는 상기 기판에 대응되는 터치패널이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전진동자는 상기 기판의 일측면에 구비되고, 상기 압전진동센서는 상기 기판의 타측면에 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법 으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 손가락 등의 입력수단이 기판(터치패널)을 터치할 때 진동의 변화를 압전진동센서로 감지하여 제어부에서 터치의 압력을 측정함으로써 압력의 크기에 따라 변화되는 다양한 인터페이스를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압전진동자를 채용하여 입력수단의 속도보다 빠른 최대진동속도를 변경시키며 기판(터치패널)을 진동시킴으로써, 입력수단과 기판 사이의 마찰력을 제어하여 사용자의 터치감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 사시도;
도 2 내지 도 4는 입력수단과 기판 사이의 마찰력을 나타낸 도면;
도 5 내지 도 6은 최대진동속도와 마찰력 사이의 관계를 나타낸 도면;
도 7은 입력수단이 기판을 터치할 때 진동의 변화를 나타낸 도면; 및
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 입력수단과 기판 사이의 마찰력을 나타낸 도면;
도 5 내지 도 6은 최대진동속도와 마찰력 사이의 관계를 나타낸 도면;
도 7은 입력수단이 기판을 터치할 때 진동의 변화를 나타낸 도면; 및
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 사시도이고, 도 2 내지 도 4는 입력수단과 기판 사이의 마찰력을 나타낸 도면, 도 5 내지 도 6은 최대진동속도와 마찰력 사이의 관계를 나타낸 도면 및 도 7은 입력수단이 기판을 터치할 때 진동의 변화를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 햅틱 디바이스(100)는 입력수단(10)의 터치를 입력받는 기판(20), 기판(20)에 구비되어 진동을 부가하는 압전진동자(30), 기판(20)에 구비되어 터치의 압력으로 인한 진동의 변화를 감지하는 압전진동센서(40) 및 압전진동센서(40)에서 감지된 진동의 변화를 통해서 터치의 압력을 측정하는 제어부를 포함하는 구성이다.
상기 기판(20)은 손가락 등의 입력수단(10)의 터치를 입력받는 역할을 수행하는 것으로, 본 실시예에 따른 햅틱 디바이스(100)에서 기판(20)은 터치패널이다. 여기서, 터치패널은 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type) 등 터치지점의 X 좌표와 Y 좌표를 측정할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
상기 압전진동자(30)는 기판(20)을 진동시켜 사용자가 터치감을 느낄 수 있게 하는 역할뿐 만 아니라, 기판(20)을 진동시켜 압전진동센서(40)가 진동의 변화를 감지할 수 있는 조건을 제공하는 역할을 수행한다. 여기서, 압전진동자(30)는 전압을 인가할 때 응력이 발생하는 역압전효과(inverse piezoelectric effect)를 이용하여 기판(20)에 진동을 발생시킨다.
이하, 압전진동자(30)가 발생시키는 진동을 이용하여 입력수단(10)과 기판(20) 사이의 마찰력을 제어하는 방법을 살펴본다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(20)이 고정된 상태에서 입력수단(10)이 일정속도(V1)로 이동할 때, 마찰력 F1은 입력수단(10)이 이동하는 방향과 반대방향으로 발생한다. 하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력수단(10)이 이동하는 방향과 기판(20)이 진동하는 방향이 같고 기판(20)의 진동속도(V2)가 입력수단(10)의 이동속도(V1)보다 빠를 때, 마찰력 F2는 입력수단(10)이 이동하는 방향과 같은방향으로 발생한다. 물론, 기판(20)은 진동운동을 하므로 원위치로 복귀해야 한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력수단(10)이 이동하는 방향과 기판(20)이 진동하는 방향이 반대인 경우가 필연적으로 수반되지만, 이 경우의 마찰력 F3는 기판(20)이 고정된 경우의 마찰력 F1과 동일하다(마찰력은 속도와 무관하고 운동마찰계수와 입력수단(10)의 수직항력에만 비례하기 때문이다). 결국, 기판(20)의 진동속도가 입력수단(10)의 이동속도보다 빠른 경우, 마찰력 F2로 인하여 사용자가 일정시간 동안 느끼는 마찰력은 기판(20)이 고정된 경우의 마찰력 F1보다 적어진다.
기판(20)이 진동하는 일정시간 동안 사용자가 느끼는 마찰력은 F2와 F3의 영향을 받으므로 F2과 F3의 비율을 조절하여 마찰력을 제어할 수 있다. 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(20)의 진동속도가 입력수단(10)의 이동속도보다 빠른 경우(A) 입력수단(10)이 이동하는 방향과 같은방향으로 마찰력 F2가 작용하고, 기판(20)의 진동속도가 입력수단(10)의 이동속도보다 느린 경우(B) 입력수단(10)이 이동하는 방향과 반대방향으로 마찰력 F3가 작용한다. 또한, 기판(20)의 최대진동속도를 증가시키면(도 5 → 도 6) 입력수단(10)이 이동하는 방향과 같은방향인 마찰력 F2가 작용하는 시간(A)이 길어지고, 입력수단(10)이 이동하는 방향과 반대방향인 마찰력 F3가 작용하는 시간(B)이 짧아져 사용자가 일정시간 동안 느끼는 마찰력은 감소한다. 즉, 최대진동속도를 증가시키면 일정시간 동안 사용자가 느끼는 마찰력이 감소하고 최대진동속도를 감소시키면 일정시간 동안 사용자가 느끼는 마찰력이 증가하게 되므로, 최대진동속도를 변경시키며 기판(20)과 입력수단(10) 사이의 마찰력을 제어할 수 있는 것이다. 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 햅틱 디바이스(100)는 마찰력을 제어하여 드래그감 또는 텍스처감 등의 터치감을 구현함으로써 사용자의 조작성을 향상시킬 수 있다. 다만, 사용자가 최대진동속도의 변화가 아닌 마찰력의 변화로 느껴야하므로, 압전진동자(30)는 사용자가 진동이라고 느낄 수 없는 고주파(high frequency)로 기판(20)을 진동시키는 것이 바람직하다.
한편, 압전진동자(30)는 기판(20)에 효과적으로 진동을 전달하기 위해서 기판(20)의 일측면에 구비되는 것이 바람직하다(도 1 참조).
상기 압전진동센서(40)는 입력수단(10)이 기판(20)을 터치할 때 진동의 변화를 감지하는 역할을 수행한다. 여기서, 압전진동센서(40)는 압력을 가하면 외력(外力)에 비례하는 양전하와 음전하가 발생하는 압전효과(piezoelectric effect)를 이용하여 진동의 변화를 감지한다.
우선, 압전진동센서(40)가 진동의 변화를 감지하여야 하므로, 압전진동자(30)가 기판(20)을 진동시키는 상태여야한다. 다만, 전술한 바와 같이, 기판(20)과 입력수단(10) 사이의 마찰력을 제어하기 위해서 압전진동자(30)가 최대진동속도를 변경하면서 기판(20)을 진동시키는 경우 압전진동센서(40)가 진동의 변화를 정확히 감지하기 어렵다. 따라서, 압전진동센서(40)는 압전진동자(30)가 부가하는 진동이 일정할 때 터치의 압력으로 인한 진동의 변화를 감지하는 것이 바람직하다.
이하, 도 7을 참조하여 입력수단(10)이 기판(20)을 터치할 때 진동의 변화를 감지하는 방법을 살펴본다.
압전진동자(30)가 기판(20)을 진동시킬 때 입력수단(10)이 기판(20)을 터치하면, 터치의 압력으로 인하여 압전진동자(30)의 공진주파수가 변화하게 된다. 예를 들어, 입력수단(10)이 터치하기 전 압전진동자(30)의 공진주파수는 f0=(1/(2π))×√(k/m) (k: 스프링상수, m: 질량)이지만, 입력수단(10)이 터치하면 압전진동자(30)의 공진주파수는 f0'=f0×√(m/(m+M)) (M: 터치로 부가된 질량)로 감소하게 된다. 즉, 터치의 압력이 커질수록 압전진동자(30)의 공진주파수는 감소한다. 따라서, 압전진동센서(40)는 압전진동자(30)의 공진주파수가 감소하는 양(△f0=f0-f0')을 측정하여 진동의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 압전진동자(30)가 기판(20)을 진동시킬 때 입력수단(10)이 기판(20)을 터치하면, 터치의 압력으로 인하여 터치 전에 비하여 기판(20)이 진동하는 변위가 감소한다(D→D'). 즉, 터치의 압력이 커질수록 기판(20)이 진동하는 변위가 감소하게 된다. 따라서, 압전진동센서(40)는 기판(20)이 진동하는 변위가 감소하는 양(△D=D-D')을 측정하여 진동의 변화를 감지할 수 있다.
전술한 공진주파수의 감소량(△f0)을 측정하는 방법이나 변위의 감소량(△D)을 측정하는 방법은 선택적인 것으로, 압전진동센서(40)는 전술한 방법 중 어느 하나를 이용해도 무관하며 두 방법 모두를 이용하여 진동의 변화를 감지할 수 있음은 물론이다.
한편, 압전진동센서(40)는 압전진동자(30)가 부가하는 진동의 변화를 정확히 측정하기 위해서 압전진동자(30)가 구비된 면의 반대면인 기판(20)의 타측면에 구비되는 것이 바람직하다(도 1 참조).
상기 제어부는 터치의 압력을 측정하는 역할을 수행하는 것으로, 압전진동센서(40)에서 감지한 진동의 변화를 기준으로 터치의 압력을 측정한다. 즉, 전술한 바와 같이, 압전진동센서(40)가 공진주파수의 감소량(△f0)을 측정하여 진동의 변화를 감지한 경우, 제어부는 공진주파수의 감소량(△f0)을 기준으로 터치의 압력을 산출한다. 또한, 압전진동센서(40)가 변위의 감소량(△D)을 측정하여 진동의 변화를 감지한 경우, 제어부는 변위의 감소량(△D)을 측정하여 터치의 압력을 산출한다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 햅틱 디바이스(100)는 압전진동자(30)의 진동을 이용하여 터치의 압력을 측정하므로 간단한 구조의 압전진동센서(40), 제어부 만으로 정확한 터치의 압력을 측정할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서 기판(20)은 터치패널이므로, 기판(20)의 일면에는 기판(20)에 대응하는 디스플레이패널(50)이 구비되는 것이 바람직하다. 여기서, 디스플레이패널(50)은 화상을 출력하는 역할을 수행하는 것으로, 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electroluminescence) 또는 CRT(Cathod Ray Tube) 등을 포함하는 것이다. 또한, 디스플레이패널(50)은 기판(20)의 일면에 부착할 때 디스플레이패널(50)이 출력하는 화상을 인식하는데 사용자가 방해받지 않도록 투명한 재료를 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 광학투명접착제(Optical Clear Adhesive; OCA)를 이용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 햅틱 디바이스의 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 햅틱 디바이스(200)와 제1 실시예에 따른 햅틱 디바이스(100)를 비교했을 때 가장 큰 차이점은 기판(25)이다. 따라서, 본 실시예에 따른 햅틱 디바이스(200)는 기판(25)을 중심을 기술하고, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
전술한 제1 실시예에서 기판(20)은 터치패널인 반면, 본 실시예에서 기판(25)은 터치패널 보호용 패널이다. 따라서, 압전진동자(30)과 압전진동센서(40)는 각각 터치패널 보호용 패널의 일측면과 타측면에 구비된다. 즉, 압전진동자(30)와 압전진동센서(40)는 제1 실시예와 같이 터치패널에 직접 구비될 수도 있지만, 본 실시예와 같이 터치패널 보호용 패널에 구비될 수도 있다. 한편, 터치패널 보호용 패널은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 유리 또는 강화유리 등으로 형성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 후술할 터치패널(60)을 보호할 수 있는 소정강도 이상을 갖고 사용자가 화상을 인식하는데 방해되지 않는 재질이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시예에서 기판(25)은 터치패널 보호용 패널이므로, 기판(25)의 일면에는 기판(25)에 대응하는 터치패널(60)이 구비되는 것이 바람직하다. 여기서, 터치패널(60)은 저항막방식(Resistive Type), 정전용량방식(Capacitive Type), 전기자기장방식(Electro-Magnetic Type), 소오방식(SAW Type; Surface Acoustic Wave Type) 및 인프라레드방식(Infrared Type) 등 터치지점의 X 좌표와 Y 좌표를 측정할 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 한편, 터치패널 보호용 패널과 터치패널(60)은 광학투명접착제(Optical Clear Adhesive; OCA) 또는 양면접착테이프(Double Adhesive Tape; DAT)를 이용하여 접착시키는 것이 바람직하다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 햅틱 디바이스는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200: 햅틱 디바이스 10: 입력수단
20, 25: 기판 30: 압전진동자
40: 압전진동센서 50: 디스플레이패널
60: 터치패널
20, 25: 기판 30: 압전진동자
40: 압전진동센서 50: 디스플레이패널
60: 터치패널
Claims (8)
- 입력수단의 터치를 입력받는 기판;
상기 기판에 구비되어 진동을 부가하는 압전진동자;
상기 기판에 구비되어 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 압전진동센서; 및
상기 압전진동센서에서 감지된 상기 진동의 변화를 통해서 상기 터치의 압력을 측정하는 제어부;
를 포함하고,
상기 입력수단은 상기 기판 상에서 일정속도로 이동하고,
상기 압전진동자는 상기 기판에 진동을 부가할 때 상기 일정속도보다 빠른 최대진동속도를 변경시키며, 상기 입력수단과 상기 기판 사이의 마찰력을 제어하는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 압전진동센서는 상기 압전진동자의 공진주파수가 감소하는 양을 측정하여 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 압전진동센서는 상기 기판이 진동하는 변위가 감소하는 양을 측정하여 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 압전진동자가 부가하는 상기 진동이 일정할 때 상기 압전진동센서는 상기 터치의 압력으로 인한 상기 진동의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 터치패널이고,
상기 기판의 일면에는 상기 기판에 대응되는 디스플레이패널이 구비되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 터치패널 보호용 패널이고,
상기 기판의 일면에는 상기 기판에 대응되는 터치패널이 구비되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 압전진동자는 상기 기판의 일측면에 구비되고,
상기 압전진동센서는 상기 기판의 타측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 햅틱 디바이스.
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US8892162B2 (en) * | 2011-04-25 | 2014-11-18 | Apple Inc. | Vibration sensing system and method for categorizing portable device context and modifying device operation |
KR101442341B1 (ko) * | 2012-10-05 | 2014-09-24 | 한국과학기술원 | 사용자 단말 접촉 강도 센싱 방법, 장치 및 이를 이용한 사용자 단말 제어방법 |
US9046925B2 (en) | 2012-09-11 | 2015-06-02 | Dell Products L.P. | Method for using the GPU to create haptic friction maps |
KR101958779B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2019-03-15 | 엘지전자 주식회사 | 디스플레이 디바이스 및 그 제어 방법 |
US8743072B2 (en) | 2012-09-28 | 2014-06-03 | Lg Electronics Inc. | Display device and control method thereof |
CN103869940B (zh) * | 2012-12-13 | 2018-02-16 | 富泰华工业(深圳)有限公司 | 触感反馈系统、电子装置及其提供触感反馈的方法 |
KR20140113119A (ko) * | 2013-03-15 | 2014-09-24 | 엘지전자 주식회사 | 전자 기기 및 그 제어방법 |
WO2015077291A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-28 | 3M Innovative Properties Company | Electronic device with force detection |
KR102138133B1 (ko) | 2014-01-13 | 2020-07-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법 |
GB2541807B (en) * | 2015-08-25 | 2017-11-15 | Arm Ip Ltd | Methods for determining when a device is worn by a user |
WO2017078335A1 (ko) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | 주식회사 모다이노칩 | 압력 센서 및 이를 구비하는 복합 소자 |
US10171638B2 (en) * | 2016-02-01 | 2019-01-01 | The Regents Of The University Of Michigan | Force sensing based on structure-borne sound propagation |
US10908200B2 (en) | 2018-03-29 | 2021-02-02 | Cirrus Logic, Inc. | Resonant phase sensing of resistive-inductive-capacitive sensors |
US10725549B2 (en) * | 2018-03-29 | 2020-07-28 | Cirrus Logic, Inc. | Efficient detection of human machine interface interaction using a resonant phase sensing system |
US10921159B1 (en) | 2018-03-29 | 2021-02-16 | Cirrus Logic, Inc. | Use of reference sensor in resonant phase sensing system |
US11537242B2 (en) | 2018-03-29 | 2022-12-27 | Cirrus Logic, Inc. | Q-factor enhancement in resonant phase sensing of resistive-inductive-capacitive sensors |
US10642435B2 (en) | 2018-03-29 | 2020-05-05 | Cirrus Logic, Inc. | False triggering prevention in a resonant phase sensing system |
US11092657B2 (en) | 2018-03-29 | 2021-08-17 | Cirrus Logic, Inc. | Compensation of changes in a resonant phase sensing system including a resistive-inductive-capacitive sensor |
CN108493218B (zh) * | 2018-03-30 | 2021-04-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 压感触控显示面板及其制备方法、显示装置 |
US10935620B2 (en) | 2019-02-26 | 2021-03-02 | Cirrus Logic, Inc. | On-chip resonance detection and transfer function mapping of resistive-inductive-capacitive sensors |
US11402946B2 (en) | 2019-02-26 | 2022-08-02 | Cirrus Logic, Inc. | Multi-chip synchronization in sensor applications |
US11536758B2 (en) | 2019-02-26 | 2022-12-27 | Cirrus Logic, Inc. | Single-capacitor inductive sense systems |
US10948313B2 (en) | 2019-02-26 | 2021-03-16 | Cirrus Logic, Inc. | Spread spectrum sensor scanning using resistive-inductive-capacitive sensors |
JP7143941B2 (ja) * | 2019-04-19 | 2022-09-29 | 株式会社村田製作所 | 振動装置 |
US11118984B2 (en) * | 2019-06-05 | 2021-09-14 | Google Llc | Use of actuator as sensor for input |
US11079874B2 (en) | 2019-11-19 | 2021-08-03 | Cirrus Logic, Inc. | Virtual button characterization engine |
US11579030B2 (en) | 2020-06-18 | 2023-02-14 | Cirrus Logic, Inc. | Baseline estimation for sensor system |
US11835410B2 (en) | 2020-06-25 | 2023-12-05 | Cirrus Logic Inc. | Determination of resonant frequency and quality factor for a sensor system |
US11868540B2 (en) | 2020-06-25 | 2024-01-09 | Cirrus Logic Inc. | Determination of resonant frequency and quality factor for a sensor system |
CN112596629B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-12-13 | 业成科技(成都)有限公司 | 触控模组、其制备方法及电子装置 |
US11619519B2 (en) | 2021-02-08 | 2023-04-04 | Cirrus Logic, Inc. | Predictive sensor tracking optimization in multi-sensor sensing applications |
US11821761B2 (en) | 2021-03-29 | 2023-11-21 | Cirrus Logic Inc. | Maximizing dynamic range in resonant sensing |
US11808669B2 (en) | 2021-03-29 | 2023-11-07 | Cirrus Logic Inc. | Gain and mismatch calibration for a phase detector used in an inductive sensor |
US11507199B2 (en) | 2021-03-30 | 2022-11-22 | Cirrus Logic, Inc. | Pseudo-differential phase measurement and quality factor compensation |
US11687160B2 (en) * | 2021-05-13 | 2023-06-27 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Active control and calibration of haptic trackpad |
US11979115B2 (en) | 2021-11-30 | 2024-05-07 | Cirrus Logic Inc. | Modulator feedforward compensation |
US11854738B2 (en) | 2021-12-02 | 2023-12-26 | Cirrus Logic Inc. | Slew control for variable load pulse-width modulation driver and load sensing |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007086990A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Smk Corp | タッチパネル |
JP2009133772A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 検出センサ、振動子 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007057395A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Epson Toyocom Corp | 圧力センサ |
US8130202B2 (en) * | 2007-05-01 | 2012-03-06 | International Business Machines Corporation | Infrared touch screen gated by touch force |
KR101498623B1 (ko) * | 2008-06-25 | 2015-03-04 | 엘지전자 주식회사 | 휴대 단말기 및 그 제어방법 |
-
2010
- 2010-05-31 KR KR1020100051167A patent/KR101167399B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2010-08-27 US US12/870,621 patent/US20110291821A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007086990A (ja) * | 2005-09-21 | 2007-04-05 | Smk Corp | タッチパネル |
JP2009133772A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 検出センサ、振動子 |
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