KR20110088565A - 압전 햅틱을 이용하는 디스플레이 모듈 - Google Patents

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순후 다이
폴 바키우
지밍 주앙
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모토로라 모빌리티, 인크.
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Abstract

이동 통신 단말기(10)가 제공된다. 이동 통신 단말기(10)는 사전 결정된 복수의 터치 감지 영역(20, 22)을 갖는 터치 감지 액정 디스플레이(LCD) 모듈(12) 및 디스플레이 모듈(12)의 커버 유리의 주변을 따라 배치된 복수의 압전 요소(106, 108, 110, 112)를 포함하고, 압전 요소들의 작동은 사용자에 의한 터치 감지 LCD 모듈(12)의 일부의 작동에 대한 촉각 피드백을 사용자에게 제공한다.

Description

압전 햅틱을 이용하는 디스플레이 모듈{DISPLAY MODULE WITH PIEZOELECTRIC HAPTICS}

본 발명은 디스플레이에 관한 것으로서, 구체적으로는 터치 패널 디스플레이에 관한 것이다.

터치 패널 디스플레이들이 공지되어 있다. 터치 패널 디스플레이들은 종종 셀폰들에서와 같이 공간이 제한되는 경우에 사용된다.

터치 패널 디스플레이들은 다수의 터치 패드를 포함할 수 있다. 터치 패드들은 통상적으로 아날로그, 저항, 적외선, 음향, 용량 또는 전자기 유도 작동 스크린들과 같은 터치 스크린들 상에 표시되는 각각의 영숫자 심벌들에 의해 식별되는 개별 키 위치들을 갖는다.

터치 패드들의 한 가지 어려움은 터치 패드가 작동할 때 이들이 사용자에게 항상 만족스런 피드백을 제공하지는 못한다는 점이다. 예를 들어, 통상의 키보드 상의 키의 작동은 키가 작동함에 따라 검출 가능한 모션을 생성한다. 통상의 폰 키패드들 상에는, 각각의 키 아래에 포플 돔(popple dome)이 배치될 수 있다. 각각의 돔은 키가 작동할 때 인식 가능한 촉각 "클릭"을 제공하도록 아래로 편향되어 있다.

터치 패드의 경우, 키 스트로크의 완료는 종종 사용자의 스크린 상에서 보여질 수 있지만, 느껴지지는 않는다. 용량 또는 저항성 터치 패드들의 경우, 사용자는 단순히 그의 손가락을 터치 패드 상에 놓는다. 어느 경우에나, 제어기는 용량 또는 저항의 변화를 터치 패드의 작동의 지시로서 검출한다.

터치 패널들은 비교적 양호하게 동작하는 반면, 이들은 종종 에러를 유발한다. 예를 들어, 터치 패드들을 모니터링하는 프로세서가 다른 일(예를 들어, 셀폰의 경우에는 통화)로 바빠서, 작동된 터치 패드와 관련된 문자를 즉시 표시하지 못하는 경우, 사용자는 즉시 터치 패드를 다시 작동시킬 수 있으며, 이는 예상치 못한 결과들로 이어질 수 있다. 유사하게, 사용자가 그가 터치 패드를 작동시킨 것을 확신하지 못하는 경우, 사용자는 터치 패드를 다시 작동시킬 수 있으며, 이 또한 예상치 못한 결과들로 이어질 수 있다. 터치 패널들의 중요성으로 인해, 터치 패널들 상의 터치 패드들의 작동을 확인하는 더 양호한 방법에 대한 요구가 존재한다.

이동 통신 단말기가 제공된다. 이동 통신 단말기는 사전 결정된 복수의 터치 감지 영역을 갖는 터치 감지 액정 디스플레이(LCD) 모듈 및 디스플레이 모듈의 커버 유리의 주변을 따라 배치된 복수의 압전 요소를 포함하고, 압전 요소들의 작동은 사용자에 의한 터치 감지 LCD 모듈의 일부의 작동에 대한 촉각 피드백을 사용자에게 제공한다.

다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 터치 감지 LCD 모듈이 액정을 하우징하는 LCD 커버 유리들을 더 포함하는 상황을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 LCD가 전면 디스플레이 커버 유리면 및 배면 디스플레이 커버 유리면을 더 포함하고, 복수의 압전 요소가 LCD 액티브 영역의 외측 에지들의 세트를 따라 배면 상에 배치되는 상황을 더 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 복수의 압전 요소를 드라이버에 접속하는 배면 상에 배치된 복수의 박막 와이어를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 복수의 압전 요소를 드라이버에 접속하는 복수의 플렉스 회로 보드를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 터치 감지 디스플레이의 일부의 작동을 검출하고, 이에 응답하여 복수의 압전 요소 중 적어도 일부를 작동시키는 제어기를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 압전 요소들 중 적어도 일부에 인가되는 구동 신호를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 구동 신호가 터치 감지 디스플레이의 일부의 작동에 최초로 이어지는 0.001 내지 0.5초의 시간 길이를 더 포함하는 상황을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 LCD, 복수의 개별 비중첩 터치 감지 영역을 갖고, LCD의 관찰면 위에 배치되는 터치 감지 패널 및 LCD 유리의 배면의 주변을 따라 배치되는 복수의 압전 요소를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 셀룰러 전화이다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 셀룰러 전화가 하우징 및 플렉시블 마운트를 더 포함하고, 플렉시블 마운트가 LCD 디스플레이로부터의 진동으로부터 하우징을 격리하는 상황을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 이동 통신 단말기는 상부 관찰 커버 유리 및 하부 커버 유리를 갖는 LCD, LCD의 상부 관찰 커버 유리 상에 배치되는 터치 감지 부재 및 하부 커버 유리의 둘레 주위에 그리고 LCD의 관찰 영역 밖에 배치되는 복수의 압전 요소를 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 단말기의 블록도.
도 2는 도 1의 이동 통신 단말기에서 사용될 수 있는 LCD 디스플레이 모듈의 측단면도.
도 3은 도 2의 LCD 디스플레이 모듈 내에서 사용될 수 있는 LCD 디스플레이의 저면도.
도 4는 배면 상에 박막 와이어들의 세트를 갖는 도 3의 LCD 디스플레이의 하부 LCD 유리를 나타내는 도면.
도 5는 박막 와이어들 위에 배치된 유전체 층을 갖는 도 4의 하부 LCD 유리를 나타내는 도면.
도 6은 유전체 층 위에 배치된 압전 요소들 및 박막 와이어들에 접속된 플렉스 커넥터를 갖는 도 5의 하부 LCD 유리를 나타내는 도면.
도 7은 도 4-7의 단계들 후의 도 1의 LCD 디스플레이 모듈의 측단면도.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 일반적으로 도시된 터치 감지 액정 디스플레이(LCD) 모듈(12)을 갖는 이동 통신 단말기(예를 들어, 셀룰러 전화)(10)의 블록도이다. 장치(10)가 셀룰러 전화인 경우, 장치(10)는 제어기(15) 및 송수신기(16)를 포함할 수 있다.

터치 감지 LCD 모듈(12)은 사전 결정된 개별 비중첩 터치 감지 영역들(20, 22)의 세트를 갖는 LCD 유리들(14)을 포함할 수 있다. 터치 감지 영역들(20, 22)은 LCD 유리들(14)의 관찰면 위에 배치된 투명 부재(예를 들어, 패널, 플렉시블 부재 등)(24) 내에 통합되는 임의의 적절한 터치 검출 메커니즘(예를 들어, 용량, 저항, 광학, 음향 등)을 이용할 수 있다.

통화를 행하기 위하여, 사용자(도시되지 않음)는 이동 통신 단말기(10)를 작동시키고, 터치 패널 모듈(12)의 LCD 유리들(14) 상에 배치된 터치 감지 영역들(20, 22) 중 하나 이상을 통해 다이얼링되는 번호를 입력할 수 있다. 제어기(15) 내의 터치 패널 프로세서(18)는 터치 감지 영역들(20, 22)을 모니터링하여 번호들의 열을 검출할 수 있다. 터치 패널 프로세서(18)는 터치 패널(24)의 각각의 행 및 열을 모니터링함으로써 특정 터치 패드들(20, 22)을 식별할 수 있다.

터치 패널 프로세서(18)가 작동된 터치 감지 영역(20, 22)을 식별하면, 터치 패널 프로세서(18)는 의도된 디지트 또는 액션을 식별하고, 그에 따라 진행할 수 있다. 예를 들어, 작동된 터치 감지 영역(20, 22)이 디지트인 경우, 터치 패널 프로세서(18)는 통화를 행하는 것을 예상하여 디지트를 축적할 수 있다. 터치 감지 영역(20, 22)이 통화하기(MAKE CALL) 버튼(20, 22)인 경우, 터치 패널 프로세서(18)는 수집된 디지트들의 시퀀스를 송수신기(16)로 전달할 수 있다.

이에 응답하여, 송수신기(16)는 로컬 기지국을 검색하여 무선 주파수 채널을 요청할 수 있다. 채널이 주어지면, 송수신기(16)는 디지트들의 시퀀스를 기지국으로 전달하고, 기지국은 피호출측과의 통화 접속을 셋업하고, 통상의 방식으로 통화가 진행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 터치 감지 LCD 모듈(12)은 각각의 터치 감지 영역(20, 22)의 작동에 응답하여 촉각 피드백을 제공한다. 이 경우에, 촉각 피드백은 터치 감지 영역(20, 22)을 작동시키는 손가락에 전달되는 촉감을 의미하며, 이 촉감은 이동 통신 단말기(10)의 외측면(11)으로는 전달되지 않는다.

도 2는 터치 감지 LCD 모듈(12) 내의 LCD 유리들(14)의 측단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, LCD 유리들(14)은 관찰측 상의 상부 커버 유리(100) 및 저부 상의 하부 커버 유리(104)를 포함하는 한 쌍의 커버 유리 플레이트들(100, 104) 및 유리 플레이트들(100, 104) 사이에 배치된 액정(102)을 포함한다. 도 2에는 하부 유리 플레이트(104)의 저면에 부착되고 하부 유리 플레이트(104)의 주변을 따라 연장하는 압전 요소들(106, 108)의 세트도 도시되어 있다.

도 3은 하부 유리 플레이트(104)의 저면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 유리 플레이트(104)는 플레이트(104)의 주변을 따라서만 연장하는 4개의 압전 요소(106, 108, 110, 112)를 포함한다. 압전 요소들(106, 108, 110, 112)은 LCD의 액티브 영역 밖에 배치된다.

4개의 압전 요소에 대한 신호는 상면 및 저면에 인가된다(즉, 상면은 유리에 인접하고, 저면은 유리로부터 떨어져 있다). 압전 요소들은 한 표면 상의 전극을 측면 전극 접속을 통해 다른 표면으로 연장하는 랩어라운드 전극들을 구비할 수 있다. 따라서, 랩어라운드 전극의 경우, 압전 요소는 한 표면으로부터 전기적으로 액세스될 수 있다. 압전 요소들이 상면 및 저면에서 작동될 때, 압전 요소들은 LCD 디스플레이(14)의 주 표면들을 휘게 한다. 이러한 급속한 휨은 LCD 유리들(14)의 주 표면들에 수직인 가속도(즉, 진동)를 유발한다.

사용에 있어서, 압전 요소들(106, 108, 110, 112)은 임의의 터치 감지 영역(20, 22)의 작동의 검출과 함께 작동될 수 있다. 제어기(15) 내에는 전기 신호를 압전 요소들(106, 108, 110, 112)에 인가하기 위한 하나 이상의 드라이버(26, 28, 30, 32)가 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 각각의 압전 요소(106, 108, 110, 112)에 대해 하나의 드라이버(26, 28, 30, 32)가 제공된다. 다른 실시예에서는, 압전 요소들(106, 108, 110, 112) 모두를 병렬로 구동하는 하나의 드라이버(26, 28, 30, 32)가 제공될 수 있다.

제어기(15) 내에는 드라이버들(26, 28, 30, 32)을 통해 압전 요소들(106, 108, 110, 112)에 구동 신호를 제공하는 신호 소스(34)도 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 신호 소스(34)에 의해 제공되는 구동 신호는 단일 파 또는 펄스 열일 수 있다.

사용에 있어서, 터치 패널 프로세서(18)는 작동을 위해 터치 감지 영역들(20, 22)을 모니터링한다. 터치 감지 영역(20, 22)의 작동시, 터치 패널 프로세서(18)는 사전 결정된 기간(예를 들어, 0.001-0.5초) 동안 압전 요소들(106, 108, 110, 112)을 작동시킨다. 일 실시예에 따르면, 터치 패널 프로세서(18)는 사전 결정된 기간을 갖도록 타이머(36)를 설정하는 동시에, 드라이버들(26, 28, 30, 32)을 작동시켜 구동 신호를 압전 요소들(106, 108, 110, 112)에 인가한다. 사전 결정된 기간의 종료시에, 터치 패널 프로세서(18)는 압전 소자들(106, 108, 110, 112)을 작동 해제한다.

터치 감지 영역(20, 22)의 작동의 검출에 최초로 이어지는 사전 결정된 기간 동안 압전 요소들(106, 108, 110, 112)을 작동시킴으로써, 사용자는 촉각 피드백을 제공받는다. 이 경우에, 촉각 피드백은 사용자가 통상의 키패드에서 포플 돔을 이용하여 키를 작동시킬 때 느껴지는 특이한 "클릭"과 다소 유사하다.

더욱이, 압전 요소들(106, 108, 110, 112)은 하부 유리(104)에 둘레 주위에 부착되므로, 압전 요소들의 위치는 LCD의 동작을 방해하지 않는다.

도 4-7은 LCD 유리들(14)의 구조의 상세들을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 투명한 박막 와이어들의 세트가 하부 유리(104)의 저면 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 막 재료는 인듐 주석 산화물(ITO)일 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 압전 요소(106)와의 콘택을 위해 콘택들(200)의 제1 세트가 제공되고, 제1 압전 요소(110)와의 콘택을 위해 콘택들(202)의 제2 세트가 제공되고, 제1 압전 요소(108)와의 콘택을 위해 콘택들(204)의 제3 세트가 제공되고, 제1 압전 요소(112)와의 콘택을 위해 콘택들(206)의 제4 세트가 제공된다.

하부 유리(104) 상에 박막 와이어들이 배치되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 하면 상에 장식용 유전체 층이 배치될 수 있다. 이 경우, 콘택들(200, 202, 204, 206)은 노출 상태로 남는다.

(도 6에 도시된) 후속 단계에서, 적절한 접착제(예를 들어, 이방성 페이스트)를 이용하여 압전 요소들(106, 108, 110, 112)이 유전체 층에 접착된다. 접착 프로세스의 일부로서, 랩어라운드 전극을 갖는 압전 요소들(106, 108, 110, 112)의 동일 표면에 콘택들(200, 202, 204, 206)이 접착된다. 또한, 플렉스 커넥터(208)가 하부 유리(104)의 단부를 가로질러 접혀서, 콘택들(200, 202, 204, 206)과 제어기(15) 사이에 접속을 형성한다.

다른 실시예에서, 제어기(15)는 압전 요소들(106, 108, 110, 112) 중 일부만을 작동시킬 수 있다. 이 경우, 제어기(15)는 터치 감지 영역(20, 22)의 작동을 검출하고, 작동된 터치 감지 영역(20, 22)에 가장 가까운 하나 또는 2개의 압전 요소(106, 108, 110, 112)만을 작동시킬 수 있다.

청구되는 터치 감지 LCD 모듈(12)은 다수의 상이한 레벨에서의 종래 기술의 장치들에 대한 상당한 개량이다. 예를 들어, LCD 유리들(14)은 터치 감지 LCD 모듈(12)의 베젤(bezel) 내에 플렉시블 재료들을 이용하여 장착될 수 있다. 이 경우, 플렉시블 마운트는 압전 요소들(106, 108, 110, 112)에 의해 유발되는 LCD 유리들(14)의 진동으로부터 하우징을 효과적으로 격리한다. 따라서, 압전 요소들(106, 108, 110, 112)의 작동은 LCD 유리들(14) 상에서만 느껴지고, 디스플레이 모듈의 베젤 및 전체 전화 하우징(11) 상에서는 느껴지지 않는다.

터치 감지 영역들의 작동에 대한 햅틱을 제공하는 종래 기술의 방법들은 전체 장치(10)를 진동시키는 통화 경보 모터에 의존하였다. LCD 디스플레이(14)는 터치 감지 LCD 모듈(12)의 베젤 내에 떠 있으므로, 압전 요소들(106, 108, 110, 112)로부터의 진동 햅틱은 장치(10)의 하우징을 통해서는 느껴지지 않고, 터치 감지 영역(20, 22)과 콘택하는 사용자의 손가락에 의해서만 느껴진다.

휴먼 팩터 연구들은 국지화된 햅틱(즉, 사용자가 터치 감지 LCD 모듈(12)을 터치하는 경우의 촉각 피드백)이 훨씬 더 강력한 경험임을 시사하고 있다. 더 강력한 경험일 뿐만 아니라, 즉석 피드백의 가용성은 에러도 줄이는데, 이는 사용자가 장치(10)에 의해 선택이 수용되었음을 즉시 알게 되기 때문이다.

본 발명이 실시되고 이용되는 방식을 설명하기 위한 목적으로, 키보드 햅틱을 제공하기 위한 방법 및 장치의 특정 실시예가 설명되었다. 본 발명의 다른 변경들 및 변형들의 구현 및 그의 다양한 양태들이 이 분야의 기술자에게 명백하고, 본 발명은 설명된 특정 실시예들로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 여기에 개시되고 청구되는 기본 원리들의 진정한 사상 및 범위 내에 속하는 임의의 그리고 모든 변경, 변형 또는 균등물을 커버하는 것을 의도한다.

Claims (21)

  1. 이동 통신 단말기로서,
    사전 결정된 복수의 터치 감지 영역들을 갖는 터치 감지 액정 디스플레이(LCD) 모듈; 및
    상기 디스플레이 모듈의 커버 유리의 주변을 따라 배치된 복수의 압전 요소들
    을 포함하고,
    상기 압전 요소들의 작동은 사용자에 의한 상기 터치 감지 LCD 모듈의 일부의 작동을 확인시키는 촉각 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 이동 통신 단말기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 LCD 모듈은 LCD 유리들을 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 LCD 유리들은 전면 디스플레이 커버 유리면 및 배면 커버 유리면을 더 포함하고, 상기 복수의 압전 요소들은 LCD 액티브 영역의 외측 에지들의 세트를 따라 상기 배면 상에 배치되는 이동 통신 단말기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배면 상에 배치되고, 상기 복수의 압전 요소들은 드라이버에 접속하는 복수의 투명 박막 와이어들을 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 압전 요소들을 드라이버에 접속하는 복수의 플렉스 회로 보드들(flex circuit boards)을 포함하는 이동 통신 단말기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 터치 감지 디스플레이의 일부의 작동을 검출하고, 이에 응답하여 상기 복수의 압전 요소들 중 적어도 일부를 작동시키는 제어기를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 압전 요소들 중 적어도 일부에 인가되는 구동 신호를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 구동 신호는 상기 터치 감지 디스플레이의 일부의 작동에 최초로 이어지는 0.001 내지 0.5초의 시간 길이를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  9. 이동 통신 단말기로서,
    액정 디스플레이(LCD);
    복수의 개별 비중첩 터치 감지 영역들을 갖고, 상기 LCD의 관찰면(viewing surface) 위에 배치되는 터치 감지 패널; 및
    상기 LCD의 배면의 주변을 따라 배치되는 복수의 압전 요소들
    을 포함하는 이동 통신 단말기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 복수의 터치 감지 영역들 중의 하나의 터치 감지 영역의 작동을 검출하는 터치 패널 프로세서를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 터치 패널 프로세서에 결합되어, 상기 터치 감지 영역의 작동의 검출에 응답하여 상기 복수의 압전 요소들 중 적어도 일부를 작동시키는 드라이버를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  12. 제10항에 있어서, 상기 터치 감지 영역들의 검출시에 상기 적어도 일부 압전 요소들에 인가되는 신호를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 300 Hz 신호는 상기 터치 감지 영역의 작동의 검출에 최초로 이어지는 0.001 내지 0.5초의 지속 기간을 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  14. 제12항에 있어서, 상기 배면 상에 배치되어, 상기 복수의 압전 요소들을 상기 신호의 드라이버에 접속하는 복수의 박막 와이어들을 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  15. 제8항에 있어서, 셀룰러 전화를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 셀룰러 전화는 하우징 및 플렉시블 마운트(flexible mount)를 더 포함하고, 상기 플렉시블 마운트는 상기 LCD 디스플레이로부터의 진동으로부터 상기 하우징을 격리하는 이동 통신 단말기.
  17. 이동 통신 단말기로서,
    상부 관찰 커버 유리 및 하부 커버 유리를 구비한 액정 디스플레이(LCD);
    상기 LCD의 상부 관찰 커버 유리 상에 배치된 터치 감지 부재; 및
    상기 하부 커버 유리의 주변 주위에 그리고 상기 LCD의 관찰 영역 밖에 배치된 복수의 압전 요소들
    을 포함하는 이동 통신 단말기.
  18. 제16항에 있어서, 플렉시블 마운트를 갖는 하우징을 더 포함하고, 상기 LCD는 상기 하우징 내에 상기 플레시블 마운트 상에 떠 있는(float) 이동 통신 단말기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 터치 감지 영역은 복수의 터치 감지 영역들을 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  20. 제18항에 있어서, 상기 복수의 터치 감지 영역들 중의 하나의 터치 감지 영역의 작동을 검출하는 터치 패널 프로세서를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
  21. 제9항에 있어서, 상기 터치 패널 프로세서에 결합되어, 상기 터치 패널 프로세서에 의한 상기 터치 감지 영역의 작동의 검출에 응답하여 가변 전압 신호로 상기 복수의 압전 요소들 중 적어도 일부를 작동시키는 드라이버를 더 포함하는 이동 통신 단말기.
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