KR20120125353A - 촉감 제시 장치 - Google Patents

Abstract

이 촉감 제시 장치는, 액정 표시기 등의 패널형 표시 장치(15), 패널형 표시 장치(15)의 상면에 설치되는 정보 선택 촉감 패널(접촉 패널(18) 등), 통전 가열에 의해 수축하여 정보 선택 촉감 패널을 이동시키는 와이어형 형상기억합금(23), 와이어형 형상기억합금(23)에서 생긴 열을 방열하는 절연성 열전도체(24) 등을 구비하도록 구성된다. 이 촉감 제시 장치는 스마트폰(10) 등의 표시 조작부에 내장된다. 이 표시 조작부에 대하여 조작자의 손가락에 의한 접촉에 의해 조작을 행할 때, 와이어형 형상기억합금(23)의 수축?신장 작용에 따라 조작자에게 명확한 클릭감을 부여한다.

Description

촉감 제시 장치 {TACTILE FEEDBACK DEVICE}

본 발명은 촉감 제시 장치에 관한 것이며, 특히, 휴대전화나 스마트폰 등의 전자 기기에서 인위적인 손가락에 의한 접촉 조작으로 그 조작부를 조작할 때 조작자의 촉감에 대하여 명료한 클릭감(click feeling)을 부여하는 컴팩트한 구조를 가진 촉감 제시 장치에 관한 것이다.

터치 패널(touch panel)의 조작면을 움직이는 액추에이터에 대하여는, 종래, 전자(電磁) 방식의 액추에이터와 압전체 방식의 액추에이터가 존재하였다. 전자 방식의 액추에이터에는 특허 문헌 1에 개시된 장치가 있고, 압전체 방식의 액추에이터에는 특허 문헌 2?4에 개시된 장치가 있다. 그 외에, 종래 기술로서 특허 문헌 5, 6에 개시된 장치 등이 제안되어 있다.

특허 문헌 1?6과 관련하여 더욱 상세하게 설명한다. 특허 문헌 1에 기재된 햅틱 패널(haptic panel) 장치에서는, 터치 패널을 손가락으로 조작한 때 터치 패널과 베이스 부재 사이에 설치한 전자 구동 기구에 의해 터치 패널을 가라앉게 하도록 하고 있다. 특허 문헌 2에 기재된 입력 장치 등에서는, 터치 패널의 몇 군데에 진동 발생용 액추에이터를 배치하고, 조작 시에 손가락끝에 진동에 의한 감촉을 부여하도록 하고 있다. 특허 문헌 3에 기재된 조작 입력 장치에서는, 조작 패널을 압전 소자로 지지하도록 구성하고, 조작 패널의 조작면을 손가락으로 가압하면 압전 소자를 구동하여, 진동을 발생시키도록 하고 있다. 특허 문헌 4에 기재된 터치 패드 등에서는, 터치 패드의 배면에 진동을 발생시키는 액추에이터를 장착하고 있다. 특허 문헌 5에 기재된 촉지(觸知) 감각을 부여하는 방법 등에서는, 압전 작동 장치 등으로 이루어지는 작동 장치를 구비하고, 이로써, 진동을 일으켜 촉지 감각을 발생시키고 있다. 특허 문헌 6에 기재된 터치식 입력 장치에서의 버튼 등에서는, 하나 이상의 압전 액추에이터를 가지고, 압전 액추에이터에 의해 터치식 입력 장치의 터치면을 통하여 사용자에게 촉감을 부여하는41 구성을 가진다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 제2006-146611호 특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 제2005-258666호 특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 평11-212725호 특허 문헌 4: 일본 실용신안등록공보 제3085481호 특허 문헌 5: 일본 특허공보 제4149926호 특허 문헌 6: 일본 공개특허공보 제2008-516348호

전술한 특허 문헌 1?6에 기재된 종래 기술에는 다음의 문제점이 있다. 특허 문헌 1에 기재되는 햅틱 패널 장치는, 터치 패널은 상하로 밖에 움직이지 못해, 이동 동작이 제약된다는 결점이 있고, 또한 터치 패널에 전자 구동 기구를 구비하기 때문에, 이동부의 중량이 증가하여, 큰 가속도를 얻을 수 없다는 결점이 있다. 또한, 고정자 측에는 영구 자석이 필요하므로, 전체적으로 중량이 증가하고, 커지는 문제도 있다.

특허 문헌 2에 기재된 입력 장치 등은, 진동 발생용 액추에이터를 이용하므로, 진동의 진폭이 작고, 큰 촉감을 부여할 수 없다는 결점이 있다. 또 진동은 버스트(burst)형의 연속 파형이므로, 스위치의 클릭감과 같이 "끊김"의 촉감을 만드는 것이 어렵다. 또한, 진동 발생용 액추에이터의 구동은 일반적으로 수백 볼트의 전압이 필요하고, 때문에 구동 회로가 커진다는 결점도 있다.

특허 문헌 3에 기재된 조작 입력 장치는, 압전 소자로 스위치를 밀어 넣는 것에 상당하는 촉감을 발생시키지만, 압전 소자를 이용하므로 명료한 촉감을 발생시키는 것이 용이하지 않았다.

특허 문헌 4에 기재되는 터치 패드 등은, 터치 패드의 배면에 장착한 액추에이터로 진동을 일으켜 상하 이동의 움직임을 발생시켜 촉감을 만들고 있으므로, 압전 소자와 마찬가지로 명료한 촉감을 발생시키는 것이 어려웠다.

특허 문헌 5에 기재된 촉지 감각을 부여하는 방법 등은, 압전 작동 장치 등으로 이루어지는 작동 장치에 의해 진동을 일으켜 촉지 감각을 발생시키므로, 압전 소자와 마찬가지로 명료한 촉감을 발생시키는 것이 어려웠다.

특허 문헌 6에 기재된 터치식 입력 장치에서의 버튼 등은, 하나 이상의 압전 액추에이터로 촉감에 의한 감각을 발생시키므로, 압전 소자와 마찬가지로 명료한 촉감을 발생시키는 것이 어려웠다.

이상과 같이, 종래의 터치 패널 등에 적용된 촉감 제시 장치에서는, 촉감을 만들어 내기 위한 액추에이터는 전자 방식을 이용한 구조, 또는 압전체 방식을 이용한 구조였다. 그러나, 전자 방식을 이용한 액추에이터는, 자기 회로의 부분이 체적을 가지고 또한 중량을 무겁게 하는 문제가 있었다. 특히 접촉 패널에 전자(電磁) 코일을 배치하므로, 가동부의 중량이 증가하고 큰 가속도를 얻기 어려웠다.

또 압전체 방식을 이용한 액추에이터는, 압전체 자체는 작지만, 발생하는 것이 진동 현상이고, 또한 진폭이 겨우 μm 정도까지이며, 큰 촉감을 부여할 수 없었다. 진동은 버스트형의 연속 파형이므로, 스위치의 클릭감과 같은 단발적인 "끊김"의 촉감을 내는 것은 어렵다. 또한, 압전체의 구동은 일반적으로 수백 볼트의 전압이 필요하므로, 그 구동 회로가 커지는 결점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상기한 과제를 감안하여, 휴대전화나 스마트폰 등의 표시 조작부에서 사람의 손가락에 의한 접촉에 의해 조작을 행할 때, 형상기억합금의 수축?신장 작용을 이용하여 조작자에게 명료한 클릭감을 부여하는 동시에 컴팩트한 구조로 구성할 수 있는 촉감 제시 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 액추에이터부가 소형이고, 응답 속도가 양호하며, 구동 회로도 소형이어서, 저비용, 저소비 전력으로 구성할 수 있는 촉감 제시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 촉감 제시 장치는, 상기한 목적을 달성하기 위하여, 다음과 같이 구성된다.

촉감 제시 장치는, 패널형 표시 장치, 패널형 표시 장치의 상면에 설치되는 정보 선택 촉감 패널, 통전(通電)에 의해 수축하여 정보 선택 촉감 패널을 이동시키는 형상기억합금, 및 형상기억합금에서 생긴 열을 방열하는 절연성 열전도체를 포함하는 것에 특징이 있다.

상기한 촉감 제시 장치에서는, 촉감 기능을 가지는 정보 선택 촉감 패널을 수평 방향 또는 밀어 넣는 방향으로 순간적으로 움직이는 구성을 가지고 클릭감을 발생시키도록 하고, 또한 상기 정보 선택 촉감 패널의 움직임을 예를 들면 와이어형의 형상기억합금의 수축?신장 기능을 이용하여 실현하고 있다. 형상기억합금에 양호한 방열 특성을 갖게 함으로써 형상기억합금의 변형 동작의 응답성을 높이고, 이로써 클릭감, 조작 감각을 높이고 있다. 또 형상기억합금, 상기 형상기억합금에의 통전 기구, 및 방열 기구(히트 싱크(heat sink))를 컴팩트한 구성으로 스마트폰 등의 소형의 전자 기기에 내장할 수 있다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 패널형 표시 장치의 표시 면에 대하여 슬라이딩하는 정보 선택 촉감 패널과, 패널형 표시 장치의 배면 측에 설치되고 형상기억합금이 수축 시에 접하는 곡면을 가지는 절연성 열전도체와, 정보 선택 촉감 패널에 연결된 와이어 링크와 형상기억합금의 수축으로, 정보 선택 촉감 패널을 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 정보 선택 촉감 패널의 이동 방향과 수직의 방향으로 곡선 형상을 가지는 절연성 열전도체가 정보 선택 촉감 패널에 결합되고, 또한 형상기억합금이 곡면에 수축 시에 접촉하는 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 정보 선택 촉감 패널의 이동 방향에 대하여 복수의 요철 곡선 형상을 가지는 제1 절연성 열전도체가 정보 선택 촉감 패널에 결합되고, 제1 절연성 열전도체와 간극을 가지고 대향하는 복수의 요철 곡선 형상을 가지는 제2 절연성 전도체와, 제1 절연성 열전도체와 제2 절연성 열전도체 사이에 배치되고 또한 제1 및 제2 절연성 열전도체의 볼록부에 접촉하는 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 패널형 표시 장치의 표시 면에 대하여 평행 슬라이딩하는 정보 선택 촉감 패널와, 정보 선택 촉감 패널에 결합된 제1 절연성 열전도체와, 이에 대향하여 중첩된 제2 절연성 열전도체와, 제1 및 제2 절연성 열전도체 사이에 배치되고 또한 형상기억합금의 수축 시에 제1 절연성 열전도체와 함께 정보 선택 촉감 패널을 평행이동시키는 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 패널형 표시 장치의 표시 면에 대하여 슬라이딩하는 정보 선택 촉감 패널과, 정보 선택 촉감 패널에 결합된 대략 환봉(丸棒) 형상의 제1 절연성 열전도체와, 이와 나란히 정렬 배치된 대략 환봉 형상의 제2 절연성 열전도체와, 제1 및 제2 절연성 열전도체 주위에 감긴 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 패널형 표시 장치의 표시 면에 대하여 대각선 방향으로 탄성 지지된 정보 선택 촉감 패널과, 대략 환봉 형상의 제1 절연성 열전도체; 이와 나란히 단면 방향에서 보아 대각선 방향으로 정렬 배치된 대략 환봉 형상의 제2 절연성 열전도체와, 제1 및 제2 절연성 열전도체의 주위에 감긴 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 패널형 표시 장치의 표시 면에 대하여 수직 방향으로 이동하도록 탄성 지지된 정보 선택 촉감 패널과, 정보 선택 촉감 패널에 결합된 대략 환봉 형상의 제1 절연성 열전도체와, 이와 나란히 정렬 배치된 대략 환봉 형상의 제2 절연성 열전도체와, 제1 및 제2 절연성 열전도체의 주위에 감긴 형상기억합금으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 형상기억합금은 나선형 또는 8자형으로 감기는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 제1 및 제2 절연성 열전도체의 단면 표면 형상이 대략 원형상 또는 대략 반원 형상인 것을 특징으로 한다.

또 다른 촉감 제시 장치는, 패널형 표시 장치; 패널형 표시 장치의 상면에 설치되고, 정보를 선택하는 터치 패널 및 조작자의 손가락이 닿는 접촉 패널을 가지는 정보 선택 촉감 패널; 통전 가열에 의해 수축하여 정보 선택 촉감 패널을 변위시키는 형상기억합금; 및 형상기억합금에 생긴 열을 방열하는 절연성 열전도체를 포함하고, 조작자의 손가락이 터치 패널에 접근함으로써 형상기억합금을 통전 가열하여, 정보 선택 촉감 패널을 변위시키는 것을 특징으로 한다.

상기한 각 구성에서, 바람직하게는, 정보 선택 촉감 패널은, 접촉 패널, 또는 접촉 패널 및 터치 패널로 이루어지는 패널인 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 정보 선택 촉감 패널에서 터치 패널 및 접촉 패널 중 접촉 패널만을 형상기억합금에 의해 변위시키도록 한 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에서, 바람직하게는, 패널형 표시 장치는, 정보 선택 촉감 패널에 고정되고, 정보 선택 촉감 패널의 이동과 동시에 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 촉감 제시 장치에 의하면, 휴대전화나 스마트폰 등의 정면부에 이동 가능하게 설치된 촉감 기능을 가지는 정보 선택 촉감 패널을, 통전 가열에 따른 예를 들면, 와이어형의 형상기억합금의 수축 작용 및 효과적인 방열을 행하는 열전도체에 의해 신속히 충격적으로 이동시키도록 했기 때문에, 조작자의 촉감에 대하여 명료한 클릭감을 부여할 수 있고, 또한 컴팩트한 구조로 휴대전화 등에 내장하여 구성할 수 있다.

방열부를 구비한 형상기억합금의 수축?신장 작용을 이용하도록 했기 때문에, 정보 선택 촉감 패널을 이동시키는 액추에이터부를, 소형이며, 응답 속도가 양호하고, 구동 회로도 소형이어서, 저비용, 저소비 전력으로 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 촉감 제시 장치에 의하면, 정보 선택 촉감 패널에 명료한 클릭감을 발생시키는 클릭감 발생 기구에 있어서, 형상기억합금의 방열 작용을 높이기 위해, 각종 구조 및 형상을 가지는 절연성 열전도체를 사용할 수 있고, 적용 제품에 따라 높은 설계 자유도를 가진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉감 제시 장치가 적용된 스마트폰의 종단면도이다.
도 2는 도 1에서의 A-A선 단면도이다.
도 3은 제1 실시예의 구성이며, 스마트폰에서의 인쇄 기판에 대한 접촉 패널의 동작 관계를 배면 측에서 본 도면으로, 와이어형 형상기억합금에 관련하여 신장시킨 상태 (A)와 수축된 상태 (B)를 대비하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3 (A)에서의 B-B선 단면도이다.
도 5는 와이어형 형상기억합금에의 급전 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성에 대하여, 스마트폰에서의 인쇄 기판에 대한 접촉 패널의 동작 관계를 배면 측에서 본 도면으로, 와이어형 형상기억합금에 관련하여 신장시킨 상태 (A)와 수축한 상태 (B)를 대비하여 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6 (A)에서의 C-C선 단면도이다.
도 8은 와이어형 형상기억합금이 수축했을 때의 링키지 와이어(linkage wire)의 변화 상태를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성에 대하여, 인쇄 기판과 접촉 패널을 정면 측에서 본 사시도이다.
도 10은 제3 실시예의 구성이며, 와이어형 형상기억합금의 수축에 따른 접촉 패널의 동작예 (A), (B)를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성에 대하여, 접촉 패널과 절연성 열전도체의 부분을 정면 측에서 본 사시도이다.
도 12는 제4 실시예의 구성이며, 와이어형 형상기억합금의 수축에 따른 절연성 열전도체 및 접촉 패널의 동작예 (A), (B)를 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성에 대하여, 인쇄 기판과 접촉 패널과 절연성 열전도체를 정면 측에서 본 사시도이다.
도 14는 제5 실시예의 구성이며, 스마트폰 내에서의 고정 측 및 이동 측의 절연성 열전도체와 와이어형 형상기억합금의 배치 관계를 나타내는 수평 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성에 대하여, 인쇄 기판과 접촉 패널을 정면 측에서 본 사시도이다.
도 16은 제6 실시예의 구성이며, 2개의 절연성 열전도체와 와이어형 형상기억합금의 관계를 나타내는 부분 단면도이다.
도 17은 제6 실시예의 구성이며 와이어형 형상기억합금의 수축에 따른 접촉 패널의 동작예 (A), (B)를 설명하는 도면이다.
도 18은 제6 실시예의 구성이며, 와이어형 형상기억합금의 감는 방법이 상이한 방법을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 제7 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성에 대하여, 인쇄 기판과 접촉 패널과 클릭감을 발생시키는 기구 부분을 정면 측에서 본 도면이다.
도 20은 도 19에 나타낸 구조를 옆에서 본 측면도이다.
도 21은 본 발명의 제8 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성(압입형)에 대하여, 인쇄 기판과 접촉 패널을 정면 측에서 본 사시도이다.
도 22는 제8 실시예의 구성이며, 와이어형 형상기억합금의 수축에 따른 접촉 패널의 동작예 (A), (B)를 설명하는 도면이다.
도 23은 제8 실시예의 구성이며, 클릭감 발생 기구에 대하여 다른 구조를 나타낸 부분 사시도이다.
도 24는 본 발명의 제9 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 구성(압입형)에 대하여, 인쇄 기판과 접촉 패널과 클릭감 발생 기구의 관계를 나타내는 부분 종단면도이다.
도 25는 도 24에 나타낸 구조에서, 손가락끝이 전극에 터치하기 위해 접촉 패널에 접촉하여 접촉 패널을 밀어넣는 초기 동작 상태를 나타낸 부분 종단면도이다.
도 26은 도 24에 나타낸 구조에서, 손가락끝에 의한 전극의 터치 행위가 더 진행되어, 클릭감 발생 기구가 동작한 상태를 나타낸 부분 종단면도이다.
도 27은 정보 선택 촉감 패널의 제1 구성예와 변위 구동의 방법을 설명하기 위한 주요부의 사시도이다.
도 28은 정보 선택 촉감 패널의 제2 구성예와 변위 구동의 방법을 설명하기 위한 주요부의 사시도이다.
도 29는 정보 선택 촉감 패널의 제3 구성예와 변위 구동의 방법을 설명하기 위한 주요부의 사시도이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 촉감 제시 장치는, 일반적으로는, 휴대전화, 스마트폰, 전자 서적 등의 전자 기기로서, 그 정면부에 액정 표시기나 유기 EL 표시기 등의 패널형 표시 장치 및 터치 패널 등으로 형성된 표시 조작부를 가지고, 이 표시 조작부에서 인위적인 손가락에 의한 접촉 조작으로 조작부를 조작하도록 구성된 상기 휴대 전자 기기에 적용된다. 이 실시예의 설명에서는, 특히, 본 발명에 따른 촉감 제시 장치를 스마트폰에 응용한 예를 설명한다. 이 촉감 제시 장치에 의하면, 조작자의 손가락끝에 명료한 클릭감(물리적인 조작 감각)을 부여한다. 상기 클릭감을 발생시키는 구조부로서 스마트폰의 정면부에 일정하게 정해진(소정) 방향으로 순간 동작을 행하는 정보 선택 촉감 패널을 구비하고 있다.

이 "정보 선택 촉감 패널"은 의사적인 클릭감을 발생시키는 기능(촉감 기능)을 가지는 패널 부재이다. 정보 선택 촉감 패널은, 대표적으로, 접촉 패널로 형성된다. 또 정보 선택 촉감 패널을 접촉 패널과 상기 터치 패널을 중첩시킨 패널로서 형성할 수도 있다. 또한, 터치 패널만을 정보 선택 촉감 패널로서 사용할 수도 있다. 이하의 실시예의 설명에서는 "정보 선택 촉감 패널"로서 주로 접촉 패널의 예로 설명한다.

[제1 실시예]

도 1?도 5를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제1 실시예를 설명한다. 이 제1 실시예에서는 수평형의 클릭감을 발생시키는 구조를 가진다. 여기서 "수평형"이란 접촉 패널이 그 면 방향(스마트폰의 정면부의 면 방향과 평행한 방향)에 움직인다는 것을 의미한다. 도 1은 스마트폰의 내부에서의 촉감 제시 장치에 관련된 주요부의 구조를 나타낸 장변(長邊) 방향으로 자른 종단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에서의 A-A선 단면도를 나타낸다. 또 도 3?도 5에는 본 실시예에 따른 촉감 제시 장치의 주요부의 기구로서, 와이어 링크 방식의 기구를 나타내고 있다. 그리고, 도 3은, 스마트폰 내에서의 인쇄 기판에 대한 접촉 패널의 동작의 관계를 배면 측에서 본 도면으로, 와이어형 형상기억합금에 관련하여 신장시킨 상태 (A)와 수축한 상태 (B)를 대비하여 나타내고 있다.

스마트폰(10)의 상대적으로 얇은 두께를 가지는 상자형 용기(11)의 내부에 인쇄 기판(12)이 배치된다. 이 인쇄 기판(12)의 정면 측에는, 그 상부에 소형의 스피커(13)가 설치되고, 그 하부에 소형의 마이크로폰(14)이 설치되고, 또한 대략 중앙부의 영역 전체에 패널형 표시 장치(15)가 설치되어 있다. 스피커(13)와 마이크로폰(14)은 상자형 용기(11)의 정면벽(11A)에 형성된 구멍(11A-1, 11A-2)을 통과한 다음 스마트폰(10)의 전면(前面) 영역에 면하고 있다. 패널형 표시 장치(15)의 전면에는 투명한 터치 패널(touch panel)(16)이 설치되어 있다. 패널형 표시 장치(15)의 전면의 표시 화면은 터치 패널(16)을 통해 스마트폰(10)의 전면 영역에 면해 있다. 패널형 표시 장치(15) 및 터치 패널(16)은, 상자형 용기(11)의 정면 벽(11A)에 형성된 개구부(11A-3)를 통해 스마트폰(10)의 전면에 형성된다. 터치 패널(16)의 표면의 2차원 구획 영역에서는 좌표계가 설정되어 있고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 패널형 표시 장치(15)에 표시된 대상(object)에 대응하여 사람이 손가락끝(17)으로 터치함으로써, 그 터치 장소에 대응하는 조작 내용에 따라 필요한 지시 신호(명령 신호)의 입력이 이루어진다. 터치 패널(16)은 조작부로서 기능한다. 터치 패널(16)의 전면 측에는, 또한 투명한 접촉 패널(contact-feeling panel)(18)이 배치되어 있다. 접촉 패널(18)은, 접촉 패널(18)이 소정의 방향으로 동작함으로써, 조작한 사람의 손가락끝(17)에 역학적인 조작 감각(클릭감)을 의사적으로 부여하는 작용을 발생시키는 것이다. 접촉 패널(18)은, 도 1의 구성에서는, 그 위쪽 에지(edge)와 아래쪽 에지를 힌지(hinge)(19A, 19B)로 지지하여 장착되어 있다. 또 접촉 패널(18)의 좌우의 에지부는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 안쪽으로 꺽여, 절곡부(18a, 18b)가 형성되어 있다. 접촉 패널(18)은 터치 패널(16)을 덮도록 장착되어 있다. 스마트폰(10)에서, 상자형 용기(11)의 내부에 설치된 인쇄 기판(12)은 이동하지 않고 고정된 상태로 장착되어 있다. 따라서, 인쇄 기판(12)에 고정된 패널형 표시 장치(15) 및 터치 패널(16)도 고정 상태로 배치되어 있다. 이들에 대하여, 접촉 패널(18)은, 도 1에서 상하 방향(화살표 AL1의 방향)으로 이동할 수 있도록 장착되어 있다. 가동부인 접촉 패널(18)은 쉽게 움직일 수 있도록 경량화되어 있다.

상기한 인쇄 기판(12)의 배면에는, 연산 처리부와 메모리를 내장하는 IC 칩(21), 카메라(22), 와이어형 형상기억합금(23), 절연성 열전도체(히트 싱크)(24), 링키지 와이어(25a, 25b), 및 배터리(26)를 구비하고 있다. 그리고, 이 실시예에서는 와이어 형상의 형상기억합금(23)의 예로 설명한다. 형상기억합금은 와이어 형상에 한정되지 않는다.

IC 칩(21)의 연산 처리부는, 메모리에 저장된 각종 프로그램 및 데이터에 기초하여 스마트폰(10) 상의 기능으로서 설계된 각종 기능을 실행한다. 카메라(22)는 스마트폰(10)에서의 내장을 상정한 것이다.

절연성 열전도체(24)는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 그 정면 측의 평면부는 인쇄 기판(12)의 배면의 대략 중앙부에 고정되고, 또한 배면 측에서 보면 직사각형의 형상을 가지고 또한 배면 측의 면(배면)이 그 길이 방향(인쇄 기판(12)의 폭 방향)에 대하여 만곡되어 있다. 절연성 열전도체(24)의 배면에는, 와이어형 형상기억합금(23)이 상기 만곡부의 만곡 형상을 따르도록 배치되어 있다. 와이어형 형상기억합금(23)의 양단은, 인쇄 기판(12)의 길이 방향을 향해 또한 2개의 측변에 배치된 링키지 와이어(25a, 25b)의 중앙부에 결합되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 2개의 링키지 와이어(25a, 25b)는, 각각, 그 상단부(27)가 접촉 패널(18)의 절곡부(18a, 18b)의 내면에 고정되고, 또한 그 하단부(28)가 인쇄 기판(12)의 아래쪽 코너부의 근방 부분에 고정되어 있다. 인쇄 기판(12)의 배면 측에서, 좌우의 측변에 따라 링키지 와이어(25a, 25b)를 배치하고, 또한 이 2개의 링키지 와이어(25a, 25b)의 대략 중앙부를 와이어형 형상기억합금(23)으로 결합하여, 전체적으로 H자형의 배치가 되어 있다. 링키지 와이어(25a, 25b)의 하단부(28) 사이에는 전원(31)과 스위치(32)가 접속된다. 스위치(32)는 반도체 스위칭 소자로 구성되며, 외부로부터 신호를 부여되어 온(on)된다. 스위치(32)가 온되면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 링키지 와이어(25a, 25b)를 통하여 와이어형 형상기억합금(23)에 전류가 공급된다. 와이어형 형상기억합금(23)이 통전되면, 와이어형 형상기억합금(23)은 수축한다. 원래의 전체 길이에 대하여 예를 들면, 약 4% 수축한다. 스위치(32)가 오프(off)되어 와이어형 형상기억합금(23)에의 통전이 없어지면, 와이어형 형상기억합금(23)에서 생긴 열은 절연성 열전도체(24)를 통하여 방열되고, 와이어형 형상기억합금(23)은 신장하여 원 상태로 돌아온다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 스마트폰(10)의 상자형 용기(11) 내의 장착 구조에 있어서, 인쇄 기판(12)의 상변부와 접촉 패널(18)의 상변부 사이에는 누름 스프링(33)이 설치되어 있다. 이 누름 스프링(33)에 의해, 인쇄 기판(12)을 기준으로 하여 접촉 패널(18)은 위쪽으로 가압되어 있다. 통전에 의해 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하면, 좌우의 링키지 와이어(25a, 25b)가 당겨지고, 그 결과, 접촉 패널(18)이 누름 스프링(33)에 저항하여 거리 d만큼 아래쪽으로 이동한다. 통전이 해제되어 와이어형 형상기억합금(23)이 신장하여 원래의 길이로 돌아오면, 누름 스프링(33)에 의해 가압되어 접촉 패널(18)은 원래의 위치에 돌아온다. 와이어형 형상기억합금(23)에의 통전이 순간적으로 행해지면, 접촉 패널(18)의 움직임도 순간적으로 행해진다.

접촉 패널(18)에 순간 동작을 발생시키는 와이어형 형상기억합금(23)의 통전 발열을 위한 스위치(32)의 온 동작은, 스마트폰(10)의 조작자가 손가락끝(17)으로 접촉할 때마다 행해진다. 즉, 터치 패널(16)이 손가락끝(17)으로 터치되는 것을 검출하여 스위치(32)를 온하고, 와이어형 형상기억합금(23)에 통전을 행하고, 접촉 패널(18)을 순간 동작시킨다. 이로써, 접촉 패널(18)의 순간 동작에 따른 촉감 제시에 의해, 물리적인 조작 감각을 손가락끝(17)에 부여할 수가 있다.

형상기억합금(23)이 수축하는 속도는, 큰 전류를 순간적으로 흐르게 함으로써 수 밀리초 이내에 종료하고, 그리고, 그 후 절연성 열전도체에 의해 방열이 효율적으로 행해지므로, 바로 신장하여 원래의 길이로 돌아온다. 이 길이의 변화가 접촉 패널의 움직임의 변화가 되어, 급격히 움직임으로써 스위치의 "클릭"감과 유사한 동작이 된다.

또, 절연성 열전도체(24)가 형상기억합금(23)과 접하고 있는 면이 완만한 곡면이 되어 있으므로, 형상기억합금(23)의 수축 후에도 확실히 그 곡면에 접하여 확실한 방열이 이루어진다.

[제2 실시예]

도 6?도 8을 참조하여 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제2 실시예를 설명한다. 도 6은 도 3과 동일한 도면이며, 도 7은 도 4와 동일한 도면이다. 또 도 8은 링키지 와이어에 따른 작용을 설명하는 도면이다. 도 6?도 8에서, 제1 실시예 에서 설명한 요소와 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

제2 실시예의 구성은, 제1 실시예의 구성과 비교하여, 절연성 열전도체의 형상이 상이하고 또한 절연성 열전도체와 와이어형 형상기억합금의 배치 관계가 상이하고, 또한 접촉 패널을 스프링으로 당기는 것이 상이하다. 제2 실시예에서의 그 외의 구성은, 제1 실시예의 경우와 동일하다.

절연성 열전도체(41)는, 도 6 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 평판형의 형상을 가지고, 또한 그 하변에 만곡부(41a)가 형성되어 있다. 와이어형 형상기억합금(23)은, 절연성 열전도체(41)의 만곡부(41a)의 만곡을 따라 접촉 배치되어 있다. 또 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18)은, 좌우의 2개의 인장 스프링(42)을 통하여 연결되어 있다. 따라서, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 통상 상태에서는, 접촉 패널(18)은 위쪽으로 당겨진 위치에 있다. 그때, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 와이어형 형상기억합금(23)은 절연성 열전도체(41)의 만곡된 하면(만곡부(41a))에 접촉된 상태이다.

상기한 상태에서, 스위치(32)를 온으로 하면, 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하고, 링키지 와이어(25a, 25b)가 당겨지고, 그 결과 인장 스프링(42)에 저항하여 접촉 패널(18)이 거리 d만큼 아래쪽으로 이동한다. 스위치(32)의 온이 해제되면, 와이어형 형상기억합금(23)의 열이 절연성 열전도체(41)를 통해 방출되고, 곧바로 도 6 (A)에 나타낸 원 상태로 돌아온다.

제2 실시예의 구성에 의하면, 절연성 열전도체(41)의 배면 측의 돌출이 적어진다는 이점을 가진다. 그리고, 상기에서는 하면을 만곡면으로 하였으나, 상면을 만곡면으로 할 수도 있다.

제1 실시예와 마찬가지로, 형상기억합금(23)의 수축 후에도 확실히 그 곡면에 접하여 확실한 방열이 행해진다.

도 8에서는, 상기의 제1 및 제2 실시예의 구성에서의 와이어형 형상기억합금(23)과 링키지 와이어(25a, 25b)의 변위를 나타낸다. 와이어형 형상기억합금(23)에 통전하기 전에서는 ST1의 상태이며, 통전 시에는 ST2의 상태이다. 상태 ST1에서는 길이 L1의 와이어형 형상기억합금(23)에 대하여, 상태 ST2에서는 길이 L2의 와이어형 형상기억합금(23)이 된다. 그 차 ΔL이 발생함으로써, 각도 θ가 커지고, 거리 d의 변위를 발생시킨다. 예를 들면 ΔL이 1.5mm라고 하면, 거리 d는 0.3mm 정도가 된다.

이것은 지렛대의 원리와 같아, 작동 거리가 작아지면 발생하는 힘은 그 거리에 반비례하여 증대된다. 클릭감을 발생하는 데는 작동 거리로서 0.3mm이면 충분하고, 이 힘 증대의 메카니즘에 의해 형상기억합금(23)의 수축력을 증대시켜, 조작자가 패널 면을 강하게 눌러도 그것을 이기고 패널을 슬라이딩시킬 수 있다. 이것은 일종의 변위 축소력 증대 기구라고 할 수 있다.

[제3 실시예]

도 9과 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제3 실시예를 설명한다. 도 9는 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18)을 정면 측에서 본 사시도이며, 도 10은 접촉 패널(18)의 동작을 설명하는 도면이다. 도 9와 도 10에서, 제1 실시예 에서 설명한 요소와 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.

이 실시예에서는, 인쇄 기판(12)의 전면 측에 절연성 열전도체를 배치하고 있다. 인쇄 기판(12)의 전면 측에 배치되는 접촉 패널(18)은 2개의 누름 스프링(51)에 의해 위쪽으로 가압 되도록 장착되어 있다. 누름 스프링(51)의 일단은 인쇄 기판(12)에 고정되고, 타단은 접촉 패널(18)의 하변부에 고정되어 있다. 또 접촉 패널(18)의 상변을 따라 상변부에 원호부(52a)를 가진 절연성 열전도체(52)가 고정되어 있다. 이 절연성 열전도체(52)의 상변의 원호부(52a)에는 와이어형 형상 기억합금(23)이 접촉하도록 배치되어 있다. 와이어형 형상기억합금(23)의 양단부는 인쇄 기판(12)에 고정되어 있다. 부호 53은 고정 단자이다. 누름 스프링(51)에 의해 접촉 패널(18)과 절연성 열전도체(52)는 가압되어, 절연성 열전도체(52)의 원호부(52a)가 와이어형 형상기억합금(23)을 가압한다. 접촉 패널(18)은, 상자형 용기(11)에서의 장착 관계에 따라 인쇄 기판(12)에 대하여 상하 방향으로는 이동 가능하지만, 좌우 가로 방향 및 전후 방향으로는 이동이 규제되어 있다.

상기한 구성에서, 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지지 않는 도 10 (A)에 나타낸 상태에서, 스위치(32)가 온되어 와이어형 형상기억합금(23)이 통전 가열되면, 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이, 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하여, 절연성 열전도체(24)를 내리눌러, 거리 d만큼 접촉 패널(18) 및 절연성 열전도체(24)는 아래쪽으로 변위한다. 스위치(32)가 오프되면, 즉시 도 10의 (A)에 나타낸 상태에 돌아온다.

이 실시예에 의하면, 링키지 와이어의 기구를 이용하지 않아도 되므로 구조를 간소화할 수 있고, 절연성 열전도체(52)의 원호부(52a)에 접촉된 와이어형 형상기억합금의 수축 작용으로 직접 접촉 패널(18)을 내리누르는 것이 가능하므로, 작은 힘으로 큰 거리를 이동시킬 수 있다.

[제4 실시예]

도 11과 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제4 실시예를 설명한다. 이 제4 실시예는, 상기한 제3 실시예의 변형예이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 이 실시예의 절연성 열전도체(61)는 2개의 부재(61A, 61B)로 구성되어 있다. 부재(61B)는 인쇄 기판(12)에 고정되어 있다. 부재(61A)는 접촉 패널(18)의 상변부에 고정되어 있다. 절연성 열전도체(61)에서, 부재(61A)와 부재(61B)의 대향하는 변부에는, 요철 형상이 형성되어 있고, 또한 볼록부의 선단부는 원호형으로 형성되어 있다. 그리고, 부재(61A, 61B) 각각의 대향 변부에서 와이어형 형상기억합금(23)을 사이에 끼우도록 하고 있다. 그 외의 구성에 대하여는 제3 실시예에서 설명한 구성과 같다.

도 12는, 도 10과 마찬가지로 접촉 패널(18)의 동작을 나타내고, (A)는 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지지 않고, 접촉 패널(18)이 전술한 누름 스프링(51)에 의해 도 12 중 위쪽으로 가압되어 있는 상태를 나타내고, (B)는 스위치(32)가 온되어 와이어형 형상기억합금(23)이 통전 가열되고, 접촉 패널(18) 및 절연성 열전도체(61)의 부재(61A)를 거리 d만큼 내리누른 상태를 나타내고 있다.

이것은, 제3 실시예와 비교하여, 형상기억합금(23)을 같은 크기, 길이로 하면, 촉감 패널(18)의 이동하는 거리가 작아져, 발생하는 힘이 커지고, 조작자의 촉감 패널을 가압하는 힘에 이기고 상기 촉감 패널(18)을 이동시킬 수 있다.

도 11 및 도 12를 사용한 설명에서는, 접촉 패널(18)은 패널 면과 평행하게 이동하지만, 도시하지 않지만, 2개의 절연성 열전도체(61A, 61B)와의 위치 관계를 접촉 패널(18)의 패널 면에 대하여 수직이 되도록 장착함으로써, 상하 방향(두께 방향)의 이동으로 할 수 있다.

그리고, 절연성 열전도체(61A, 61B)는 볼록부의 선단부가 원호형으로 형성되어, 그 볼록부가 복수 개 존재하지만, 볼록부 하나하나를 독립된 금속(도전성 재료)으로 구성하고, 그것을 절연성 수지 등으로 연결하여 구성할 수도 있다. 이 경우, 와이어형 형상기억합금(23)이 절연성 열전도체의 볼록부에 접하는 부분은 전기적으로 도통하지만, 전체에 걸쳐서는 볼록부가 분단(分斷)되어 있으므로 절연성 열전도체로서 기능한다.

[제5 실시예]

도 13과 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제5 실시예를 설명한다. 도 13은, 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18)과 구동 기구를 나타내는 정면 측에서 본 사시도이다. 도 13에서는, 접촉 패널(18)은 투명하므로, 그 아래쪽이 비쳐 보이고 있다. 도 14는 제5 실시예에 따른 스마트폰(10)의 횡단면도이며, 도 2와 같은 도면이다. 이 실시예에서는 슬라이드 이동식의 구동 기구에 의해 접촉 패널(18)을 이동시킨다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18) 사이에는 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16)이 중첩된 상태로 배치되어 있다. 또한, 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18) 사이이고, 또한 좌우의 측변 부분에, 인쇄 기판(12)에 고정된 절연성 열전도체(71B)와 접촉 패널(18)에 고정된 절연성 열전도체(71A)가 배치된다. 절연성 열전도체(71B)는 고정 측의 부재이며(이하 "고정 측 절연성 열전도체(71B)"라고 함), 절연성 열전도체(71A)는 이동 측의 부재이다(이하 "이동 측 절연성 열전도체(71A)"라고 함). 고정 측 절연성 열전도체(71B)와 이동 측 절연성 열전도체(71A)는, 인쇄 기판(12) 등의 좌우의 측변을 따라 소정의 길이를 가지고 또한, 중첩되어 배치된다. 고정 측 절연성 열전도체(71B)와 이동 측 절연성 열전도체(71A) 사이에는 와이어형 형상기억합금(23)이 사이에 끼인 상태로 배치되고, 또한 와이어형 형상기억합금(23)의 하단은 고정 측 절연성 열전도체(71B)의 하단부에 결합되어 와이어형 형상기억합금(23)의 상단은 이동 측 절연성 열전도체(71A)의 상단부에 결합되어 있다. 또한, 양쪽의 와이어형 형상기억합금(23)의 상단은, 각각, 인장 스프링(코일 스프링)(72)에 접속되고, 이 인장 스프링(72)에 의해 당겨져 있다. 그 결과, 접촉 패널(18) 자체가 인장 스프링(72)에 의해 당겨진 상태에 있다. 2개의 와이어형 형상기억합금(23)에는, 와이어형 형상기억합금(23)의 하단에 접속된 전기 코드(73) 및 인장 스프링(72)의 상단에 접속된 전기 코드(74)에 의해 통전을 행할 수 있도록 되어 있다.

이 실시예에서는, 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지지 않는 상태에서는, 접촉 패널(18)은 인장 스프링(72)에 의해 위쪽으로 당겨진 상태에 있다. 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지면, 열이 발생하고, 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하고, 접촉 패널(18)은 아래쪽으로 내리눌러진다.

[제6 실시예]

다음에, 도 15?도 18을 참조하여, 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제6 실시예를 설명한다. 이 실시예에서도 수평형의 클릭감을 발생시키는 구조를 가지고 있다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 스마트폰(10)의 상자형 용기(11) 내에 고정된 인쇄 기판(12)에 대하여, 접촉 패널(18)을 도 15 내의 상하 방향(표시 조작면에 대하여 수평인 방향)에 이동 가능하게 배치되어 있다. 접촉 패널(18)은, 2개의 인장 스프링(81)에 의해 위쪽으로 당겨져 있다. 또 인쇄 기판(12)의 하변의 근방부에는 양단이 인쇄 기판(12)에 고정된, 예를 들면, 환봉형의 절연성 열전도체(82A)(고정 측)가 설치되고, 다른 쪽, 접촉 패널(18)의 하변부에는 절곡부(18a, 18b) 사이에 고정된 환봉형의 절연성 열전도체(82B)(이동 측)가 설치되고, 또한 2개의 절연성 열전도체(82A, 82B)의 주위에는 와이어형 형상기억합금(23)이 나선형으로 권취되어 있다. 2개의 환봉형의 절연성 열전도체(82A, 82B)는, 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지지 않는 통상의 상태에서는, 인장 스프링(81)에 의해 당겨져 있고, 도 16 및 도 17 (A)에 나타낸 바와 같이 떨어진 위치에 배치된다. 스위치(32)가 온되어 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지면, 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하고, 2개의 환봉형의 절연성 열전도체(82A, 82B)가 접근하도록 그 위치 관계가 변화한다. 그 결과, 접촉 패널(18)은 아래쪽으로 당겨져 거리 d만큼 이동한다. 이렇게 하여, 스마트폰(10)의 전면부에서 접촉 패널(18)을 전면부에 평행한 수평 방향(상하 방향)으로 순간적으로 이동시킬 수 있고, 수평형의 클릭감을 발생시킬 수 있다.

그리고, 상기한 설명에서는, 와이어형 형상기억합금(23)은 나선형으로 권취되었지만, 도 18에 나타낸 바와 같이, "8자"형으로 권취할 수도 있다. 와이어형 형상기억합금(23)을 권취하는 경우의 실시예에서는 모두 나선형의 권취 또는 8자형의 권취를 사용할 수 있다.

[제7 실시예]

다음에, 도 19와 도 20을 참조하여, 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제7 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는 대각선 상하 이동형의 클릭감을 발생시키는 구조를 가진다. 제7 실시예는 제6 실시예의 변형예이다. 도 19는, 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18)과 구동 기구를 나타내는 정면 측에서 본 도면이며, 접촉 패널(18)은 투명하므로, 그 아래쪽이 비쳐 보이는 상태로 그려져 있다.

도 19 및 도 20에 있어서, 고정된 인쇄 기판(12)에 대하여 전면 측에 배치된 접촉 패널(18)은 인장 스프링(91)과 연결되어 있다. 또한, 인쇄 기판(12)에는 에지부에 연결 부재(92)에 의해 상기 환봉형 절연성 열전도체(82A)가 고정되고, 접촉 패널(18)에는 상기 환봉형 절연성 열전도체(82B)가 연결 부재(93)에 의해 고정되어 있고, 2개의 절연성 열전도체(82A, 82B) 주위에 와이어형 형상기억합금(23)이 나선형으로 권취되어 있다. 절연성 열전도체(82A, 82B)는, 각각의 배치 위치와 연결 부재(91, 92) 등에 의해 정해지는 위치 관계에 기초하여, 도 20에 나타낸 바와 같은 화살표 AL2로 나타낸 대각선 위쪽 방향을 향해 배치된다.

즉, 2개의 절연성 열전도체(82A, 82B)는, 접촉 패널(18)과 인쇄 기판(12)의 변부 사이에 평행하게 배치하고, 또한 2개의 절연성 열전도체(82A, 82B)가 만드는 면이 정면부의 면 방향에 대하여 대각선 위쪽 방향이 되도록 배치되어 있다.

그리고, 와이어형 형상기억합금(23)의 감는 방법에 대하여는, 나선형이어도, 8자형이어도 된다.

와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 되어 있지 않을 때에는, 인쇄 기판(12)에 대하여 접촉 패널(18)은 인장 스프링(91)에 의해 당겨져 있고, 2개의 절연성 열전도체(82A, 82B)는 떨어진 상태에 있다. 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해질 때는 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하고, 고정 측의 절연성 열전도체(82A)에 대하여 이동 측의 절연성 열전도체(82B)가 접근하도록 이동하고, 그 결과, 접촉 패널(18)은 화살표 AL2로 나타낸 대각선 위쪽 방향으로 이동한다. 와이어형 형상기억합금(23)의 통전이 없어지면, 원상태로 돌아온다. 이렇게 하여, 2개의 환봉형 절연성 열전도체(82A, 82B)의 장착 방법을 연구함으로써 접촉 패널(18)을 대각선 방향으로서 위쪽 방향으로 순간적으로 움직일 수가 있고, 이로써, 클릭감을 생성한다.

[제8 실시예]

다음에, 도 21?도 23을 참조하여, 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제8 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는, 밀어 넣는 조작 시에 클릭감을 발생시키는 구조를 가진다. 본 실시예의 스마트폰(10)에서는, 상자형 용기(11) 내에 설치된 접촉 패널(18)은 상자형 용기(11)의 두께 방향으로만 이동 가능하게 설치되어 있다. 상자형 용기(11) 내에 고정된 인쇄 기판(12)에 대하여 접촉 패널(18)은 접근하도록 이동할 수 있다. 인쇄 기판(12)의 상에는 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16)이 설치되어 있다.

도 21에 나타낸 바와 같이, 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18) 사이에는, 이들 상변부와 하변부 사이에 압입형의 클릭감 발생 기구(101)가 설치된다. 클릭감 발생 기구(101)는, 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18) 사이에 설치된 누름 스프링(코일 스프링)(102), 인쇄 기판(12)에 고정된 고정 측 절연성 열전도체(103A), 접촉 패널(18)에 고정된 이동 측 절연성 열전도체(103B), 및 고정 측 절연성 열전도체(103A)와 이동 측 절연성 열전도체(103B) 주위에 나선형으로 권취된 와이어형 형상기억합금(23)에 의해 구성되어 있다. 상변 측과 하변 측의 압입형의 클릭감 발생 기구(101) 각각에서, 그 와이어형 형상기억합금(23)에 대하여는 적절한 타이밍에서 전기 코드(104)를 통하여 통전이 행해진다.

와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해지지 않을 때에는, 도 22의 (A)에 나타낸 바와 같이, 누름 스프링(102)의 가압 작용으로 인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18)은 떨어진 위치에 있다. 스위치(32)가 온되어 와이어형 형상기억합금(23)에 통전이 행해져, 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하고, 접촉 패널(18)이 거리 d만큼 인쇄 기판(12) 측으로 변위한다. 이렇게 하여, 압입형의 클릭감 발생 기구(101)의 구성에 따라, 순간적으로 와이어형 형상기억합금(23)에 통전함으로써 압입형의 클릭감을 발생시킬 수 있다.

그리고, 압입형의 클릭감 발생 기구(101)에 대하여는, 도 23에 나타낸 바와 같이, 누름 스프링(102)을, 그 형상을 소형으로 함으로써, 고정 측 절연성 열전도체(103A)와 이동 측 절연성 열전도체(103B) 사이의 공간에 배치하도록 구성할 수도 있다. 이로써, 클릭감 발생 기구(101)를 소형으로 또한 일체화하여 제작할 수 있다.

[제9 실시예]

다음에, 도 24?도 26을 참조하여, 본 발명에 따른 촉감 제시 장치의 제9 실시예를 설명한다. 이 실시예에서도 밀어 넣는 조작 시에 클릭감을 발생시키는 구조를 가진다. 본 실시예의 스마트폰(10)에서는, 상자형 용기(11) 내에 설치된 접촉 패널(18)은 그 두께 방향으로만 이동 가능하게 설치되어 있다. 도 24에 나타낸 종단면 구조에서, 접촉 패널(18)은, 상자형 용기(11) 내에 고정된 인쇄 기판(12)에 대하여 접근하도록 이동할 수 있다. 인쇄 기판(12) 상에는 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16)이 설치되어 있다. 또 도 24?도 26에서는, 터치 패널(16)의 표면에 형성된 전극(111)이 일례로서 도시되어 있다. 터치 조작되지 않는 통상의 상태에서는, 접촉 패널(18)은 터치 패널(16)로부터 소정 거리 떨어진 상태로 배치되어 있다.

인쇄 기판(12)과 접촉 패널(18) 사이에는, 이들 상변부와 하변부(도시하지 않음) 사이에 압입형의 클릭감 발생 기구(101)가 설치된다. 클릭감 발생 기구(101)는, 도 23에 나타낸 구조를 가지고, 인쇄 기판(12)에 고정 부재(112)에 의해 고정된 고정 측 절연성 열전도체(103A), 접촉 패널(18)에 고정 부재(113)에 의해 고정된 이동 측 절연성 열전도체(103B), 2개의 절연성 열전도체(103A, 103B) 사이에 배치된 코일 스프링형의 누름 스프링(102), 및 2개의 절연성 열전도체(103A, 103B) 주위에 권취된 와이어형 형상기억합금(23)으로 구성되어 있다.

도 24?도 26은 클릭감 발생 기구(101)의 동작의 흐름을 나타내고 있다.

도 24에서는, 손가락끝(17)으로, 터치 패널(16)의 전극(111)을 터치하려고 하고 있다. 손가락끝(17)이 터치 패널(16)로부터 떨어진 상태에서는, 클릭감 발생 기구(101)의 누름 스프링(102)의 작용으로, 접촉 패널(18)은 터치 패널(16)로부터 소정 거리 떨어진 상태로 배치되어 있다.

도 25에서는, 손가락끝(17)이 접촉 패널(18)에 접촉하여 상기 접촉 패널(18)을 거리 dc만큼 밀어 넣고 있다. 이때, 접촉 패널(18)이 내리눌리고, 전극(81)과 손가락끝(17) 사이의 정전 용량이 커져서 터치 패널(16)이 조작되고 있음을 검지한다. 상기의 검지가 이루어지면, 도 26에 나타낸 바와 같이, 스위치(32)가 온되어 와이어형 형상기억합금(23)이 수축하여 접촉 패널(18)을 거리 dh로 더욱 내리누를 수 있다. 이렇게 하여 상기의 클릭감 발생 기구(101)에 의해, 접촉 패널(18)에서는 압입형의 클릭감을 발생시킬 수 있다.

여기서는, 클릭감 발생 기구(101)에 의해, 접촉 패널(18)을 내리누르는 것으로 설명하였다. 그러나, 한편으로, 도시하지 않지만, 클릭감 발생 기구(101)의 장착 방법을 바꾸는 등을 하여 힘 발생의 방향을 바꾼 기구를 사용함으로써, 밀어올리는 형의 클릭감을 발생하도록 구성할 수도 있다.

상기한 각 실시예에서는, 패널형 표시 장치(15) 상에, 터치 패널(16), 접촉 패널(18)이 배치되고, 클릭감을 발생시키기 위한 이동 부재(정보 선택 촉감 패널)로서는 접촉 패널(18)을 사용하는 예를 설명하였으나, 접촉 패널을 없애고 터치 패널 그 자체를 이동시키도록 구성할 수도 있고, 또 터치 패널(16)과 접촉 패널(18)을 중첩시켜 구성되는 정보 선택 촉감 패널을 이동시키도록 구성할 수도 있다.

또한, 패널 상태 표시 장치(15)와 정보 선택 촉감 패널을 합친 전체를 이동시키는 구조로 함으로써, 명료한 클릭감을 발생시키도록 할 수도 있다.

도 27?도 29를 참조하여, 상기한 "정보 선택 촉감 패널"의 구성예와 변위 구동의 방법을 설명한다.

도 27은, 배면에 배터리(26)가 장착된 인쇄 기판(12)의 정면 측에, 고정구(121)를 통하여 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16)이 고정되고, 상기 터치 패널(16)의 정면 측에 수평 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 접촉 패널(18)이 배치된 구조를 나타낸다. 접촉 패널(18)만이 변위 구동되어, 정보 선택 촉감 패널로서 기능한다. 이 구성은 도 15에 나타낸 구성과 같다. 부호 122는 액추에이터이고, 부호 123은 인쇄 기판(12)의 정면에 고정되고 또한 구동 회로를 내장하는 지지 기구부이다. 액추에이터(122)는 전술한 절연성 열전도체(82A, 82B)와 와이어형 형상기억합금(23)으로 구성된다. 접촉 패널(18)은 인장 스프링(81)에 의해 당겨져 있고, 지지 기구부(123) 내의 구동 회로로부터의 통전에 따라 액추에이터(122)에 의해 변위 구동된다.

도 27에 나타낸 구성에 의하면, 접촉 패널(18)만을 이동시키고, 이 접촉 패널(18) 상에는 전기 회로 요소가 없고 경량이므로, 큰 가속도를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

도 28은, 동일하게 배면에 배터리(26)가 장착된 인쇄 기판(12)의 정면 측에, 고정구(121)를 통하여 패널형 표시 장치(15)가 고정되고, 이 패널형 표시 장치(15)의 정면 측에 수평 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 터치 패널(16)이 배치된 구조를 나타낸다. 이 구성에서는, 터치 패널(16)만이 변위 구동되고, 정보 선택 촉감 패널로서 기능한다. 부호 122는 액추에이터이고, 부호 123은 지지 기구부이다. 터치 패널(16)은 인장 스프링(124)에 의해 당겨져 있고, 지지 기구부(123) 내의 구동 회로로부터의 통전에 따라 액추에이터(122)에 의해 변위 구동된다. 그리고, 터치 패널(16)의 접속 회로 부분은 플레시블(flexible) 인쇄 기판으로 제작된다. 터치 패널(16)의 변위 구동을 위한 거리는 겨우 0.5mm 이내이므로, 상기 플렉시블 인쇄 기판이 크게 변형되는 일은 없고, 액추에이터의 큰 부하가 되는 일도 없다.

도 28에 나타낸 구성에 의하면, 전술한 접촉 패널(18)이 불필요해지므로, 정보 선택 촉감 패널 부분의 박형화를 달성할 수 있다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 패널형 표시 장치(15)는, 일반적으로는 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등이지만, LED의 발광 등을 이용한 단순한 표시 장치이어도 된다.

또한, 터치 패널(16)은, 일반적으로는 투명 전극을 사용한 정보 입력 디바이스이지만, 정전 용량의 변화의 작용을 응용한 조작자의 손가락의 접근을 검출하는 정보 입력 디바이스이어도 된다. 이 경우에는 그 투명성은 구애받지 않고, 단순한 전극의 집합체이라도 된다.

도 29는, 동일하게 배면에 배터리(26)가 장착된 인쇄 기판(12)의 정면 측에, 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16)이 중첩되어 일체화되어 있고, 그 전체가 수평 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 설치된 구조를 나타낸다. 이 구성에서는, 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16) 전체가 변위 구동되고, 정보 선택 촉감 패널로서 기능한다. 부호 122는 액추에이터이고, 부호 123은 지지 기구부이다. 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16)은 함께 인장 스프링(124)에 의해 당겨져 있고, 지지 기구부(123) 내의 구동 회로로부터의 통전에 따라 액추에이터(122)에 의해 변위 구동된다. 그리고, 패널형 표시 장치(15)와 터치 패널(16) 각각의 접속 회로 부분은 플렉시블 인쇄 기판으로 제작된다. 변위 구동을 위한 거리는, 겨우 0.5mm 이내이기 때문에, 상기 플렉시블 인쇄 기판이 크게 변형되는 일은 없고, 액추에이터의 큰 부하가 되는 일은 없다.

도 29에 나타낸 구성에 의하면, 도 28의 구성과 마찬가지로, 전술한 접촉 패널(18)이 불필요해지고, 또한 고정구(121)가 불필요해지므로, 정보 선택 촉감 패널의 부분의 박형화를 달성할 수 있다는 이점이 있다.

이상의 실시예에서 설명된 구성, 형상, 크기 및 배치 관계에 대하여는 본 발명을 이해?실시할 수 있는 정도로 개략적으로 나타낸 것에 지나지 않고, 또 수치 및 각 구성의 조성(재질) 등에 대하여는 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은, 설명된 실시예에 한정되지 않고, 특허청구범위에 나타내는 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 형태로 변경될 수 있다.

특히, 이상의 실시예에서는, 패널 조작 시에 물리적인 조작 감각(클릭감)을 제시하는 것을 설명하였으나, 이 기능을 종래의 휴대전화 등에 사용되어 있는 진동 모터 대신에 대용시킬 수도 있다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 따른 촉감 제시 장치는, 정전 용량식 등의 터치 조작부를 가지는 휴대전화, 스마트폰, 기타 유사한 전자 기기에 대하여 터치 시에 손가락끝에 물리적인 조작 촉감을 의사적으로 부여하는 클릭감을 발생시키는 데 이용할 수 있다.

10: 스마트폰
11: 상자형 용기
12: 인쇄 기판
15: 패널형 표시 장치
16: 터치 패널
18: 접촉 패널
21: IC 칩
22: 카메라
23: 와이어형 형상기억합금
24: 절연성 열전도체(히트 싱크)
25a: 링키지 와이어
25b: 링키지 와이어
26: 배터리
31: 전원
32: 스위치
33: 누름 스프링
41: 절연성 열전도체
41a: 만곡부
42: 인장 스프링
51: 누름 스프링
52: 절연성 열전도체
52a: 만곡부
61: 절연성 열전도체
61A: 부재
61B: 부재
71A: 이동 측 절연성 열전도체
71B: 고정 측 절연성 열전도체
72: 인장 스프링(코일 스프링)
81: 인장 스프링
82A: 절연성 열전도체(고정 측)
82B: 절연성 열전도체(이동 측)
91: 인장 스프링
101: 압입형 클릭감 발생 기구
102: 누름 스프링(코일 스프링)
103A: 고정 측 절연성 열전도체
103B: 이동 측 절연성 열전도체
111: 전극
121: 고정구
122: 액추에이터
123: 지지 기구부
124: 인장 스프링

Claims (14)

1. 패널형 표시 장치(15);
   상기 패널형 표시 장치(15)의 상면에 설치되는 정보 선택 촉감 패널(18);
   통전 가열에 의해 수축하여 상기 정보 선택 촉감 패널(18)을 이동시키는 형상기억합금(23); 및
   상기 형상기억합금(23)에서 생긴 열을 방열하는 절연성 열전도체(24, 41, 52, 61, 71A, 71B, 82A, 82B, 103A, 103B)
   을 포함하는 촉감 제시 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 패널형 표시 장치(15)의 표시 면에 대하여 슬라이딩하는 상기 정보 선택 촉감 패널(18)과,
   상기 패널형 표시 장치(15)의 배면 측에 설치되고, 상기 형상기억합금(23)이 수축 시에 접하는 곡면을 가지는 상기 절연성 열전도체(24)와,
   상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 연결된 와이어 링크(25a, 25b)와 상기 형상기억합금(23)의 수축으로, 상기 정보 선택 촉감 패널(18)을 이동시키는, 촉감 제시 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 정보 선택 촉감 패널(18)의 이동 방향과 수직 방향으로 곡선 형상을 가지는 상기 절연성 열전도체(24, 41, 52)가 상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 결합되고, 또한 상기 형상기억합금(23)이 상기 곡면에 수축 시에 접촉하는 상기 절연성 열전도체(24, 41, 52)로 구성되는, 촉감 제시 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 정보 선택 촉감 패널(18)의 이동 방향에 대하여 복수의 요철 곡선 형상을 가지는 제1 절연성 열전도체(61A)가 상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 결합되고, 상기 제1 절연성 열전도체(61A)와 간극을 가지고 대향하는 복수의 요철 곡선 형상을 가지는 제2 절연성 전도체(61B)와, 상기 제1 절연성 열전도체(61A)와 상기 제2 절연성 열전도체(61B) 사이에 배치되고 또한 전술한 제1 및 제2 절연성 열전도체의 볼록부에 접촉하는 상기 형상기억합금(23)으로 구성되는, 촉감 제시 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 패널형 표시 장치(15)의 표시 면에 대하여 평행 슬라이딩하는 상기 정보 선택 촉감 패널(18)과,
   상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 결합된 제1 상기 절연성 열전도체(71A)와, 이에 대향하여 중첩된 제2 상기 절연성 열전도체(71B)와,
   상기 제1 및 제2 절연성 열전도체(71A, 71B) 사이에 배치되고 또한 상기 형상기억합금(23)의 수축 시에 상기 제1 절연성 열전도체(71A)와 함께 상기 정보 선택 촉감 패널(18)을 평행이동시키는 상기 형상기억합금(23)으로 구성되는, 촉감 제시 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 패널형 표시 장치(15)의 표시 면에 대하여 슬라이딩하는 상기 정보 선택 촉감 패널(18)과,
   상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 결합된 대략 환봉 형상의 제1 상기 절연성 열전도체(82B)와, 이와 나란히 정렬 배치된 대략 환봉 형상의 제2 상기 절연성 열전도체(82A)와,
   제1 및 제2 상기 절연성 열전도체(82A, 82B) 주위에 감긴 상기 형상기억합금(23)으로 구성되는, 촉감 제시 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 패널형 표시 장치(15)의 표시 면에 대하여 대각선 방향으로 탄성 지지된 상기 정보 선택 촉감 패널(18)과,
   대략 환봉 형상의 제1 상기 절연성 열전도체(82B)와, 이와 나란히 단면 방향에서 보아 대각선 방향으로 정렬 배치된 대략 환봉 형상의 제2 상기 절연성 열전도체(82A)와,
   제1 및 제2 상기 절연성 열전도체(82A, 82B) 주위에 감긴 상기 형상기억합금(23)으로 구성되는, 촉감 제시 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 패널형 표시 장치(15)의 표시 면에 대하여 수직 방향으로 이동하도록 탄성 지지된 상기 정보 선택 촉감 패널(18)과,
   상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 결합된 대략 환봉 형상의 제1 상기 절연성 열전도체(103B)와, 이와 나란히 정렬 배치된 대략 환봉 형상의 제2 상기 절연성 열전도체(103A)와,
   제1 및 제2 상기 절연성 열전도체(103A, 103B)의 주위에 감긴 상기 형상기억합금(23)으로 구성되는, 촉감 제시 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 형상기억합금(23)은 나선형 또는 8자형으로 감기는, 촉감 제시 장치.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 상기 절연성 열전도체(82A, 82B, 103A, 103B)의 단면 표면 형상이 대략 원형상 또는 대략 반원 형상인, 촉감 제시 장치.
11. 패널형 표시 장치(15);
    패널형 표시 장치(15)의 상면에 설치되고, 정보를 선택하는 터치 패널(16) 및 조작자의 손가락이 닿는 접촉 패널(18)을 가지는 정보 선택 촉감 패널;
    통전 가열에 의해 수축하여 상기 정보 선택 촉감 패널을 변위시키는 형상기억합금(23); 및
    상기 형상기억합금(23)에 생긴 열을 방열하는 절연성 열전도체(24, 41, 52, 61, 71A, 71B, 82A, 82B, 103A, 103B)
    를 포함하고,
    조작자의 손가락이 상기 터치 패널에 접근함으로써 상기 형상기억합금(23)을 통전 가열하여, 상기 정보 선택 촉감 패널을 변위시키는, 촉감 제시 장치.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정보 선택 촉감 패널은, 접촉 패널(18), 또는 상기 접촉 패널(18) 및 터치 패널(16)로 이루어지는 패널인, 촉감 제시 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 정보 선택 촉감 패널에서 상기 터치 패널(16) 및 상기 접촉 패널(18) 중 상기 접촉 패널(18)만을 상기 형상기억합금(23)에 의해 변위시키도록 한, 촉감 제시 장치.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패널형 표시 장치는, 상기 정보 선택 촉감 패널(18)에 고정되고, 상기 정보 선택 촉감 패널(18)의 이동과 동시에 이동하는, 촉감 제시 장치.

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