KR101664495B1 - 휴대 단말기 촉각 피드백 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대 단말기 촉각 피드백 장치에 관한 것으로, 특히 엘시디 모듈을 수용하는 내부공간과, 측벽 프레임을 구비하는 하우징모듈, 상기 측벽프레임 상에 배치되는 터치스크린 패널, 상기 하우징모듈의 전면에 배치되어, 상기 터치스크린 패널과 접하는 액츄에이터를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 터치스크린패널의 이동성을 확대하는 패널이동모듈을 구비하며, 이러한 이동성을 압전소자와 탄성체로 구현되는 액츄에이터를 이용하여 다양한 움직임에 대한 빠른 피드백을 받을 수 있는 장치를 구현하여 종래의 자석 리니어 모터보다 현저하게 향상되는 응답성을 구현하여 실시간 촉각 구현이 가능하며, 다양한 느낌을 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

휴대 단말기 촉각 피드백 장치{Haptic feed-back device of Mobile phone}

본 발명은 휴대폰 진동용 진동발생장치에 관한 것이다.

휴대전화, 게임기, 휴대 정보 단말기 등 휴대용 전자기기에 있어 타인에게 외부 음향에 의한 피해를 방지하기 위해 다양한 형태의 진동 발생 장치가 휴대용 전자기기에 장착되고 있다. 특히, 이러한 진동 발생 장치는 휴대전화에 탑재되어 무음의 착신신호 발생장치로 이용되는데, 최근 휴대전화의 소형화, 슬림화되는 추세에서 그에 장착되는 진동 발생 장치 또한 소형화, 고기능화를 요구하고 있다.

현재 휴대전화와 같이 통신기기에 적용되고 있는 착신수단 중 하나인 터치 패널은 조작 편의성이 보장되기는 하나, 접촉에 의한 입력 후 피드백되는 촉감이 없기 때문에 사용자의 흥미가 쉽게 반감되며, 입력이 제대로 이루어졌는지 확인이 종종 어렵다는 단점이 있다. 일례로 접촉(터치) 시 화면의 전환 및/또는 사운드를 발생시키는 방법이 있지만, 어두운 곳이나 소음이 심한 곳에서는 인지하기가 어렵게 된다. 이를 위한 대안으로, 접촉 시 진동을 발생시키는 터치 패널이 채용된 휴대폰 등이 최근 시판되고 있다. 진동에 의한 피드백은 사용자가 신체 접촉으로 인지하는 것이므로, 그 효과가 우수하다.

이러한 진동을 발생시키는 진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 부품으로써 휴대전화에 탑재되어 무음 착신 알림용으로 사용되고 있다. 종래 기술에 따른 진동발생장치는 편심을 갖는 중량체를 갖는 회전자를 회전시켜 기계적 진동을 얻는 방식을 사용하고 있으며, 회전력은 브러쉬와 정류자의 접점을 통하여 정류작용을 거쳐 회전자의 코일에 전류를 공급하는 구조로 발생시킨다.

그러나, 종래 기술에 따른 진동발생장치는 브러쉬가 정류자의 세그먼트(segment)와 세그먼트 사이의 극간을 지나면서 기계적인 마찰과 전기적인 스파크(spark)를 유발시키고, 이로 인해 블랙파우더(black powder)와 같은 이 물질을 생성하여 진동발생장치의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

이에 안정적인 선형진동을 확보하기 위한 장치로 도 1에 도시된 구조의 진동발생장치가 제안되었다.

종래의 진동발생장치는 도시된 것과 같이, 전류를 인가하여 자기장을 유도하는 코일(11)을 포함하는 고정자(12), 일면이 코일(11)에 대향하는 마그넷(13)을 포함하는 진동자(14), 고정자(12)에 결합되며 진동자(14)가 선형 운동하도록 탄성지지하는 스프링부재와, 진동자(14)의 선형 운동에 따른 고정자(12)와의 접촉을 방지하는 댐퍼(18) 및 진동자(14)의 선형 운동을 가이드 하는 가이드부(20)을 구성요소로 하여 안정적으로 선형의 진동을 얻을 수 있고, 진동자(14)의 과다한 진동으로 인해 진동자(14)가 고정자(12)에 충격을 가할 경우 발생하는 터치음을 방지할 수 있으며, 외부 충격 시 진동자(14)의 좌우진동을 방지할 수 있도록 하는 구성이다.

그러나, 이러한 자석을 이용한 리니어 진동모터는 응답속도가 느려 순간적인 작동제어가 불가능하며, 조작감이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 터치스크린패널의 이동성을 확대하는 패널이동모듈을 구비하며, 이러한 이동성을 압전소자와 탄성체로 구현되는 액츄에이터를 이용하여 다양한 움직임에 대한 빠른 피드백을 받을 수 있는 장치를 구현하여 종래의 자석 리니어 모터보다 현저하게 향상되는 응답성을 구현하여 실시간 촉각 구현이 가능하며, 다양한 느낌을 실시간으로 제공할 수 있는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 엘시디 모듈을 수용하는 내부공간과, 측벽 프레임을 구비하는 하우징모듈; 상기 측벽프레임 상에 배치되는 터치스크린 패널; 상기 하우징모듈의 전면에 배치되어, 상기 터치스크린 패널과 접하는 액츄에이터;를 포함하는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치를 제공할 수 있다.

이 경우 상기 액츄에이터는, 상기 측벽 프레임의 전면에 고정되며, 탄성플레이트 상에 배치되는 압전소자를 포함하여 구성될 수 있다.

특히, 상기 액츄에이터는, 탄성플레이트의 상하면에 부착되는 압전소자를 구비하되, 상기 압전소자를 상기 탄성플레이트 보다 작은 길이를 구비하여 상기 탄성블레이트의 양 말단부가 외부로 노출되는 구조로 형성될 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 상기 측벽 프레임은, 상기 측벽 프레임의 상부면에 돌출형 구조로 형성되며, 내부에는 볼(Ball) 수용부를 구비하는 패널이동모듈을 더 구비하여 구성될 수 있다.

특히, 상기 패널이동모듈은, 상기 볼 수용부의 높이가 수용되는 볼의 높이 이하로 형성되며, 상기 볼은 상기 터치스크린 패널의 측변부와 접촉하도록 구현될 수 있다.

이 경우 상기 터치스크린 패널의 측변부에는, 상기 패널이동모듈과 대응되는 위치에 상기 볼의 상측 일부를 수용하는 제2볼수용부를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 액츄에이터는 구동을 위한 Driver IC와 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 터치스크린패널의 이동성을 확대하는 패널이동모듈을 구비하며, 이러한 이동성을 압전소자와 탄성체로 구현되는 액츄에이터를 이용하여 다양한 움직임에 대한 빠른 피드백을 받을 수 있는 장치를 구현하여 종래의 자석 리니어 모터보다 현저하게 향상되는 응답성을 구현하여 실시간 촉각 구현이 가능하며, 다양한 느낌을 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 휴대폰 진동용 선형 진동발생장치의 요부를 도시한 개념도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한 개념도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 액츄에이터의 구조를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대 단말기 촉각 피드백 장치의 측면도 및 평면도를 도시한 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 휴대 단말기 촉각 피드백 장치는 엘시디 모듈을 수용하는 내부공간(S)과, 측벽 프레임(110)을 구비하는 하우징모듈(100)과 상기 측벽프레임(110) 상에 배치되는 터치스크린 패널(200), 그리고 상기 하우징모듈의 전면에 배치되어, 상기 터치스크린 패널과 접하는 액츄에이터(300)을 포함하여 구성된다.

상기 하우징 모듈(100)은 도시된 구조와 같이, 하부 플레이트(140)상에 측벽 프레임(110)을 포함하며, 내부가 비어 있는 내부공간(S)를 구비하는 구조로 형성되며, 상기 내부공간(S)에는 LCD 모듈이 배치되며, 상기 측벽프레임(110)의 상면에는 터치스크린패널(200)이 장착되게 된다.

특히, 상기 측벽프레임(110)의 상면에는 상기 터치스크린패널(200)과의 접촉면에 볼(130)을 배치하여 상기 터치스크린패널(200)의 미세한 수평 이동 또는 상하 이동시 접촉 저항을 줄일 수 있도록 한다. 여기서 수평이동이란 터치스크린 패널의 정지상태에서 직교좌표를 가상할 경우 X축방향 또는 Y축방향으로의 움직임을 의미한다.

이 경우 상기 볼(130)의 배치는 상기 측벽프레임의 상면에 형성되는 패널이동모듈을 구비하되, 상기 패널이동모듈은 볼 수용부(120)과 볼(130)을 포함하여 구성된다. 즉 상기 측벽프레임의 상면에 볼 수용부(120)를 마련하되 상기 볼수용부(120)의 내부에 오목한 홈을 형성하고, 그 내부에 볼을 배치하는 구조로 구현할 수 있다. 즉, 상기 볼 수용부는 측벽프레임 상에 우물구조로 된 구조물을 형성하여 구현하거나, 도시된 구조처럼, 상기 측벽프레임(110)의 상부면에 형성되는 구조물과 상기 터치스크린패널의 하부면에 형성되는 구조물(제2볼수용부)이 맞물려서 볼을 수용하는 구조로 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 상기 볼의 상부면이 상기 터치스크린 패널의 하부면과 접촉을 하여야 하는바, 상기 측벽프레임의 상부면에 형성되는 볼수용부의 높이는 상기 볼의 높이보다 낮게 형성함이 더욱 바람직하다.

상기 액츄에이터(300)는 탄성플레이트에 압전소자를 형성하는 구조로 형성되며, 압전소자는 전기적 에너지가 기계적 에너지로 또는 기계적 에너지가 전기적에너지로 변환될 수 있는 소재로서, 압전효과(Piezoelectric Effect)의 구현이 가능한 세라믹스가 사용될 수 있다.

상기 액츄에이터(300)는 도 2b에 도시된 것과 같이, (a) 액츄에이터의 측면부를 통해 설명하면, 중앙부에 탄성플레이트(320)가 배치되고, 그 상부 및 하부면에 압전체(310)이 부착되는 구조로 형성되며, 특히 상기 압전체(310)의 길이가 상기 탄성플레이트(320)의 길이보다 작게 형성됨이 바람직하다. (b) 따라서 상기 액츄에이터의 평면은 중앙부에 압전체(310)이 형성되고, 상기 압전체의 말단 부위에 탄성플레이트(320)이 노출되는 구조로 형성된다. 상기 탄성플레이트(320)의 노출면은 상기 하우징모듈의 전면에 배치되어, 상기 터치스크린 패널과 접하는 구조로 배치된다.

즉, 상기 탄성플레이트(320)의 노출부분이 도 2a의 하우징 모듈의 측벽프레임의 전면에 부착되는 구조로 형성하며, 상기 압전체의 상부면이 상기 터치스크린패널에 접촉되는 구조로 배치되게 된다.

도 3은 본 발명에 다른 하우징모듈과 액츄에이터, 터치스크린패널의 결합된 상태의 측면도 및 평면도를 도시한 것이다.

이와 같은 구성에서의 구동방식은 외부에서 터치스크린패널(200)에 가해지는 신호를 감지하여 액츄에이터(300)에 전달되게 되면, 상기 액츄에이터는 이 신호를 기계적 에너지로 변환하여 상기 터치패널스크린을 좌우로 움직이게 되며, 이를 통해 촉각을 형성하게 된다. 이 경우 상기 터치패널스크린(200)의 움직임은 측벽프레임(110)의 상부에 배치되는 볼(130)의 존재로 인해 보다 용이하게 움직임을 확보할 수 있게 된다. 즉 상기 액츄에이터가 입력되는 신호의 주파수와 진폭에 따라 다양한 움직임을 구현하게 되어 상기 터치패널스크린(200)에는 다양한 촉감을 피드백 받을 수 있게 된다.

아래의 표 1은 본 발명에 따른 촉각 피드백 장치를 이용하여 입력되는 신호의 전압과 주파수의 변화에 따른 손끝 촉감을 측정한 결과를 도시한 것이다.

{표 1}

상기의 {표 1}을 참조하여 보면, 이는 구동소자(본 실시예에서는, Function Gnenrator를 이용함)를 이용하여 전압과 주파수 변화에 따른 손감 촉각을 나타낸 결과로, 200Hz에서 10V 이상의 입력전압에서 가장 강한 촉감을 느낄 수 있게 됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 촉각 피드백 장치는 종래의 선형 진동발생장치와는 전혀 상이한 구성의 압전소자를 이용한 액츄에이터와 이를 장착하기 위한 하우징모듈의 구조를 이용하여 종래의 밋밋한 촉각과는 다른 생동감 있는 촉각을 제공함과 동시에, 종래의 자석을 이용한 리니어 진동모터에 비해 빠른 응답속도와 순간적인 작동제어를 구현할 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 하우징모듈
110: 액츄에이터
120: 볼 수용부
130: 볼
140: 하부 플레이트
200: 터치스크린패널
300: 액츄에이터
310: 탄성플레이트
320: 압전체

Claims (8)

1. 엘시디 모듈을 수용하는 내부공간과, 하부 플레이트 및 상기 하부 플레이트 상의 측벽 프레임을 구비하는 하우징모듈;
   상기 측벽프레임 상에 배치되는 터치스크린 패널;
   상기 하우징모듈의 측면에 배치되어, 상기 터치스크린 패널과 접하는 액츄에이터; 및
   상기 측벽프레임 상부면에 돌출된 구조로 형성되며, 볼(Ball) 및 내부에는 상기 볼(Ball)을 수용할 수 있는 볼(Ball) 수용부를 구비하는 패널이동모듈을 포함하고,
   상기 액츄에이터는 상기 측벽프레임의 일면에 부착되고 상기 하우징모듈의 일측면을 형성하고,
   상기 볼 수용부의 높이는 상기 볼의 높이보다 낮게 형성되고,
   상기 패널이동모듈은 상기 하우징모듈과 상기 터치스크린 패널 사이에 배치되는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 액츄에이터는,
   상기 측벽 프레임의 측면에 고정되며, 탄성플레이트 및 상기 탄성플레이트 상에 배치되는 압전소자를 포함하여 구성되는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 액츄에이터는,
   상기 탄성플레이트의 상하면에 부착되는 상기 압전소자를 구비하되,
   상기 압전소자를 상기 탄성플레이트 보다 작은 길이를 구비하여 상기 탄성플레이트의 양 말단부가 외부로 노출되는 구조로 형성되는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치.
   
   
   
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 볼은 상기 터치스크린 패널의 측변부와 접촉하는 휴대단말기 촉각 피드백 장치.
   
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 터치스크린 패널의 측변부에는,
   상기 패널이동모듈과 대응되는 위치에 상기 볼의 상측 일부를 수용하는 제2볼수용부를 더 구비하는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 액츄에이터는 구동을 위한 구동소자(Driver IC)와 연결되는 휴대 단말기 촉각 피드백 장치.
   
   
   
   
   
   
   

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