KR20130066260A - 이동 단말기 - Google Patents

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KR20130066260A
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이강영
김도윤
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 단말기 본체와, 변형 가능한 재질로 형성되며 상기 변형이 상기 본체의 외부로 노출되도록 배치되는 연성부재와, 상기 연성부재에 의하여 한정되는 챔버와, 상기 챔버에 수용되고 전원 공급에 의하여 수축 또는 팽창하도록 이루어지는 전기활성물질, 및 상기 전기활성물질의 수축 또는 팽창에 의하여 상기 연성부재를 변형시키도록 상기 전기활성물질에 전원을 공급하도록 이루어지는 전원공급부를 포함하는 이동 단말기를 제공한다.

Description

이동 단말기{MOBILE TERMINAL}
본 발명은 햅틱 디바이스를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 멀티 미디어 기기의 복잡한 기능을 구현하기 위해 하드웨어 또는 소프트웨어의 면에서 새로운 다양한 시도들이 적용되고 있다. 일 예로 사용자가 쉽고 편리하게 기능을 검색하거나 선택하기 위한 유저 인터페이스(User Interface) 환경이 제공되고 있다.
또한, 이동 단말기는 자신의 개성을 표현하기 위한 개인 휴대품으로 여겨지면서, 다양한 디자인적 형태가 요구되고 있다. 디자인적 형태는 사용자가 이동 단말기를 좀더 편리하게 사용하기 위한 구조적인 변화 및 개량도 포함한다.
이러한 구조적인 변화 및 개량의 하나로 이동 단말기에서 햅틱 디바이스에 대하여 고려될 수 있다. 일반적으로 햅틱 디바이스는 진동 모터를 이용하여 단말기 전체에 피드백을 가하는 형태로 이루어지는 바, 이러한 방식은 단말기의 특정부분에 피드백을 가하는 것은 불가능하다. 또한, 햅틱 디바이스는 촉각적인 효과만이 부가될 뿐, 그 이상의 피드백을 부여하는 것이 어려운 실정이다.
본 발명의 일 목적은 보다 향상된 촉각 성능을 제공하는 햅틱 디바이스를 구비하는 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 이동 단말기에서 종래와 다른 형태의 알림 기능을 구현하기 위한 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르는 이동 단말기는, 단말기 본체와, 변형 가능한 재질로 형성되며 상기 변형이 상기 본체의 외부로 노출되도록 배치되는 연성부재와, 상기 연성부재에 의하여 한정되는 챔버와, 상기 챔버에 수용되고 전원 공급에 의하여 수축 또는 팽창하도록 이루어지는 전기활성물질과, 상기 전기활성물질의 수축 또는 팽창에 의하여 상기 연성부재를 변형시키도록 상기 전기활성물질에 전원을 공급하도록 이루어지는 전원공급부를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 이동 단말기는 햅틱 모듈을 포함한다. 상기 햅틱 모듈은 상기 연성부재, 챔버 및 전원공급부를 구비하여, 터치 입력에 대한 피드백을 제공하도록 형성된다. 상기 본체에는 디스플레이와, 상기 디스플레이와 중첩되는 터치 센서가 구비되고, 상기 햅틱 모듈은 터치 센서가 상기 터치 입력을 감지하면, 상기 전기활성물질에 전원을 공급하도록 이루어진다.
상기 터치 센서는 상기 터치 입력에 대한 터치 지점을 감지하고, 상기 햅틱 모듈은 상기 터치 지점과 관련된 출력정보를 출력하도록 제어될 수 있다.
상기 디스플레이는 가상 키보드를 디스플레이하며, 상기 연성부재는 상기 가상 키보드의 어느 키에 대한 입력에 대한 반응으로 상기 어느 키에 대응하는 부분이 돌출되도록 제어될 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 상기 전원되는 공급의 세기에 따라서 상기 연성부재의 변형량이 제어된다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 전기활성물질은 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic), 파인 세라믹(Fine Ceramics) 및 결정화 유리(Crystallized Glass) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 연성부재는 상기 챔버를 한정하도록 서로 이격 배치되는 복수의 OCA(Optically Clear Adhesive) 필름들을 포함한다. 이동 단말기는 상기 전기활성물질로 이루어지며, 상기 복수의 OCA 필름들의 사이에 배치되는 전기활성필름을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 본체에는 윈도우가 장착되고, 터치 센서가 상기 윈도우의 후면에 배치되며, 상기 연성부재는 상기 윈도우의 전면에 배치된다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 본체에는 플렉시블 윈도우가 장착되고, 상기 연성부재는 상기 플렉시블 윈도우의 후면에 부착된다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 본체에는 시각정보를 출력하는 플렉시블 디스플레이가 장착되며, 상기 연성부재는 상기 플렉시블 디스플레이에 장착된다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 전원공급부는 상기 챔버내의 설정된 지점에 전원을 공급하도록 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 전원공급부는, 상기 매트릭스의 열을 따라 전원을 공급하는 제1 전원공급라인, 및 상기 매트릭스의 행을 따라 전원을 공급하는 제2 전원공급라인을 포함할 수 있다. 상기 전원공급부는 공급되는 전원의 세기를 상기 매트릭스의 열 또는 행을 따라 순차적으로 변화시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 연성부재, 챔버 및 전원공급부는 무선신호 수신에 대한 알림을 제공하도록 제어된다. 상기 본체는 전면 및 후면을 포함하고, 상기 연성부재는 상기 후면에 배치되어 호신호 또는 문자가 수신되면 변형될 수 있다.
또한, 본 발명은 전면 및 후면을 구비하는 단말기 본체와, 상기 본체의 전면으로부터 드러나도록 배치되는 디스플레이와, 터치 입력을 감지하도록 이루어지며 상기 디스플레이와 중첩 배치되는 터치 센서, 및 전원 공급에 의하여 수축 또는 팽창하도록 이루어지는 전기활성물질을 구비하며 상기 터치 입력에 대한 햅틱반응으로 상기 전기활성물질에 대한 전원공급을 제어하여 상기 본체의 외부로 돌출 또는 함몰되는 형상변화를 제공하는 햅틱 모듈을 구비하는 이동 단말기를 개시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 이동 단말기는, 돌출픽셀이 단말기의 외관상에 형성됨에 따라, 촉각 효과뿐만 아니라 시각 효과까지 출력할 수 있는 햅틱 모듈이 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 이를 응용하여 문자 또는 호신호 수신등에 대한 새로운 피드백을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기활성물질에 부분적으로 전원을 공급함에 따라, 터치된 지점에서 피드백을 제공하는 햅틱 모듈을 구현한다.
또한, 본 발명에 의하면, 전원을 세기를 순차적으로 변형함에 따라, 새로운 시각 효과를 구현한다. 또한, 이러한 시각 효과를 통하여 종래와 다른 새로운 사용자 인터페이스가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이동 단말기의 블록 구성도(block diagram).
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 햅틱 모듈이 구동되는 예를 나타내는 개념도.
도 3a는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 전면 사시도.
도 3b는 도 3a에 도시된 이동 단말기의 후면 사시도.
도 4는 도 3a의 이동 단말기의 분해도.
도 5는 도 3a의 이동 단말기의 확대도.
도 6은 도 5의 햅틱 모듈의 전원공급라인을 나타내는 개념도.
도 7a 내지 도 7d는 도 5의 햅틱 모듈의 동작을 나타내는 단면도들
도 8a 및 도 8b는 전원공급부의 변형예들을 나타내는 개념도들.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유저 인터페이스를 나타내는 개념도들.
도 12는 본 발명의 햅틱 모듈의 제어 방법에 대한 변형예.
도 13 및 도 14는 본 발명과 관련한 이동 단말기의 또 다른 실시예들을 나타내는 단면도들.
이하, 본 발명과 관련된 이동 단말기 및 디스플레이 모듈 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 이동 단말기의 블록 구성도(block diagram)이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 이동 단말기가 구현될 수도 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
무선 통신부(110)는 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 이동 단말기(100)와 이동 단말기(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(110)는 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.
방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다.
상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.
상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.
상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.
상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.
방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.
이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 이동 단말기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.
근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
위치정보 모듈(115)은 이동 단말기의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.
도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. 카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이 모듈(151)에 표시될 수 있다.
카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.
마이크(122)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
사용자 입력부(130)는 사용자가 단말기의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기(100)의 개폐 상태, 이동 단말기(100)의 위치, 사용자 접촉 유무, 이동 단말기의 방위, 이동 단말기의 가속/감속 등과 같이 이동 단말기(100)의 현 상태를 감지하여 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 예를 들어 이동 단말기(100)가 슬라이드 폰 형태인 경우 슬라이드 폰의 개폐 여부를 센싱할 수 있다. 또한, 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. 한편, 상기 센싱부(140)는 근접 센서(141)를 포함할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이 모듈(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 및 햅틱 모듈(154) 등이 포함될 수 있다.
디스플레이 모듈(151)은 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 이동 단말기가 통화 모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 이동 단말기(100)가 화상 통화 모드 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.
디스플레이 모듈(151)은 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이 모듈(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 단말기 바디의 디스플레이 모듈(151)이 차지하는 영역을 통해 단말기 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.
이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 디스플레이 모듈(151)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이 모듈들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이 모듈(151)과 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이 모듈(151)은 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.
터치센서는 디스플레이 모듈(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이 모듈(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
터치센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이 모듈(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.
도 1을 참조하면, 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 이동 단말기의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 근접 센서(141)가 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.
상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.
상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다.
음향 출력 모듈(152)은 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 이동 단말기(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
알람부(153)는 이동 단말기(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. 이동 단말기에서 발생 되는 이벤트의 예로는 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다. 알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. 상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이 모듈(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(154)는 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어가능하다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.
햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 이동 단말기(100)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.
메모리(160)는 제어부(180)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다. 상기 메모리(160)는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
인터페이스부(170)는 이동 단말기(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 이동 단말기(100) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 이동 단말기(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다.
식별 모듈은 이동 단말기(100)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 단말기(100)와 연결될 수 있다.
상기 인터페이스부는 이동단말기(100)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 이동단말기(100)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동단말기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동단말기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.
제어부(controller, 180)는 통상적으로 이동 단말기의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 음성 통화, 데이터 통신, 화상 통화 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다. 제어부(180)는 멀티 미디어 재생을 위한 멀티미디어 모듈(181)을 구비할 수도 있다. 멀티미디어 모듈(181)은 제어부(180) 내에 구현될 수도 있고, 제어부(180)와 별도로 구현될 수도 있다.
상기 제어부(180)는 상기 터치스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 제어부(180)에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.
본 발명은 촉각 성능을 향상시키거나 시각 효과를 가지는 햅틱 모듈을 구현한다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 햅틱 모듈이 구동되는 예를 나타내는 개념도이다.
도 2a를 참조하면, 단말기는 단말기 본체의 일면, 예를 들어 전면에 배치되는 디스플레이 모듈(251)을 구비한다. 디스플레이 모듈(251)은 터치입력을 감지하는 터치 센서를 구비할 수 있다. 디스플레이 모듈(251)에서 출력되는 시각정보는 이미지, 텍스트 및 아이콘 등의 형태로 구현될 수 있다. 도 2b를 참조하면, 단말기에는 다양한 촉각효과를 생성하는 햅틱 모듈(254)이 장착될 수 있다. 햅틱 장치(254)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현될 수도 있다.
예를 들어, 사용자가 디스플레이 모듈(251)의 일 지점에 있는 아이콘(I)을 터치하면, 햅틱 모듈(254)에 의하여 수직 충격이 상기 일 지점에 가해진다. 사용자는 수직 충격을 통하여 상기 일 지점에서 촉각 효과를 느낄 수 있게 된다. 상기 수직 충격은 햅틱 모듈(254)의 팽창에 의하여 구현될 수 있다. 나아가, 상기 아이콘(I)에는 돌기가 잠시동안 생성될 수 있으며, 이를 통하여 사용자는 자신의 입력에 대한 시각적 및 촉각적 피드백을 받게 된다.
이하, 도 2a 및 도 2b의 동작을 수행하는 단말기의 하드웨어적 구성에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 3a는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 전면에서 바라본 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 이동 단말기의 후면 사시도이다.
개시된 이동 단말기는 바 형태의 휴대폰 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 슬라이드 타입, 폴더 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용이 가능하다.
바디는 외관을 이루는 케이스(케이싱, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 본 실시예에서, 케이스는 프론트 케이스(201)와 리어 케이스(202)로 구분될 수 있다. 리어 케이스(202)에는 커버(203)가 장착될 수 있다. 프론트 케이스(201)와 리어 케이스(202)의 사이에 형성된 공간에는 각종 전자부품들이 내장된다. 프론트 케이스(201)와 리어 케이스(202) 사이에는 적어도 하나의 중간 케이스가 추가로 배치될 수도 있다.
케이스들은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속 재질, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS) 또는 티타늄(Ti) 등과 같은 금속 재질을 갖도록 형성될 수도 있다.
단말기 바디, 주로 프론트 케이스(201)에는 디스플레이 모듈(251), 음향출력부(252), 카메라(221), 사용자 입력부(230/231,232), 마이크(222), 인터페이스(270) 등이 배치될 수 있다.
디스플레이 모듈(251)은 프론트 케이스(201)의 주면의 대부분을 차지한다. 디스플레이 모듈(251)의 양단부 중 일 단부에 인접한 영역에는 음향출력부(251)와 카메라(221)가 배치되고, 다른 단부에 인접한 영역에는 사용자 입력부(231)와 마이크(222)가 배치된다. 사용자 입력부(232)와 인터페이스(270) 등은 프론트 케이스(201) 및 리어 케이스(202)의 측면들에 배치될 수 있다.
사용자 입력부(230)는 이동 단말기의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력받기 위해 조작되는 것으로서, 복수의 조작 유닛들(231,232)을 포함할 수 있다. 조작 유닛들(231,232)은 조작부(manipulating portion)로도 통칭 될 수 있으며, 사용자가 촉각 적인 느낌을 가면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다.
제1 또는 제2조작 유닛들(231, 232)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 조작 유닛(231)은 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령을 입력받고, 제2 조작 유닛(232)은 음향출력부(252)에서 출력되는 음향의 크기 조절 또는 디스플레이 모듈(251)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력받을 수 있다. 디스플레이 모듈(251)은 터치센서(251c, 도 4 참조)와 함께 터치 스크린을 형성하며, 터치 스크린은 사용자 입력부(230)의 일 예가 될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 단말기 바디의 후면, 다시 말해서 리어 케이스(202)에는 카메라(221')가 추가로 장착될 수 있다. 카메라(221')는 카메라(221, 도 3a 참조)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지며, 카메라(221)와 서로 다른 화소를 가지는 카메라일 수 있다.
예를 들어, 카메라(221)는 화상 통화 등의 경우에 사용자의 얼굴을 촬영하여 상대방에 전송함에 무리가 없도록 저 화소를 가지며, 카메라(221')는 일반적인 피사체를 촬영하고 바로 전송하지는 않는 경우가 많기에 고 화소를 가지는 것이 바람직하다. 카메라(221,221')는 회전 또는 팝업(pop-up) 가능하게 단말기 바디에 설치될 수도 있다.
카메라(221')에 인접하게는 플래쉬(223)와 거울(224)이 추가로 배치된다. 플래쉬(223)는 카메라(221')로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향해 빛을 비추게 된다. 거울(224)은 사용자가 카메라(221')를 이용하여 자신을 촬영(셀프 촬영)하고자 하는 경우에, 사용자 자신의 얼굴 등을 비춰볼 수 있게 한다.
단말기 바디의 후면에는 음향 출력부(252')가 추가로 배치될 수도 있다. 음향 출력부(252')는 음향 출력부(252, 도 3a 참조)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디의 측면에는 통화 등을 위한 안테나 외에 방송신호 수신용 안테나(216)가 추가적으로 배치될 수 있다. 방송수신모듈(111, 도 1 참조)의 일부를 이루는 안테나(216)는 단말기 바디에서 인출 가능하게 설치될 수 있다.
단말기 바디에는 이동 단말기에 전원을 공급하기 위한 전원공급부가 장착된다. 전원공급부는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 직접 탈착될 수 있게 구성될 수 있다.
본 발명의 햅틱 모듈(254)은 디스플레이 모듈(251)와 관련되게 배치될 수 있다. 햅틱 모듈(254)은 전원 공급에 의하여 수축 또는 팽창하도록 이루어지는 전기활성물질을 구비하며, 상기 터치 입력에 대한 햅틱반응으로 상기 전기활성물질에 대한 전원공급을 제어하여 단말기 바디의 외부로 돌출 또는 함몰되는 형상변화를 제공한다. 예를 들어, 햅틱 모듈(254)은 수직 팽창가능하도록 이루어진다. 이 경우에 햅틱 모듈(254)은 상기 팽창을 통하여 시각 정보를 출력하게 된다. 이하, 상기 햅틱 모듈에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 4는 도 3a의 이동 단말기의 분해도이고, 도 5는 도 3a의 이동 단말기의 확대도이며, 도 6은 도 5의 햅틱 모듈의 전원공급라인을 나타내는 개념도이며, 도 7a 내지 도 7d는 도 5의 햅틱 모듈의 동작을 나타내는 단면도들이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 프론트 케이스(201)의 일 면에는 윈도우(251a)가 결합 된다. 윈도우(251a)는 빛이 투과할 수 있는 소재, 예를 들어 광투과성 합성수지, 강화 유리 등으로 구성된다. 다만 윈도우(251a)는 빛이 투과할 수 없는 부분을 포함할 수 있다.
윈도우(251a)의 후면에는 디스플레이(251b)가 장착될 수 있다. 디스플레이(251b)는 시각 정보를 표시하며, 상기 윈도우(251a)에 의하여 덮이도록 배치된다. 디스플레이(251b)는, 예를 들어 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 어느 하나가 될 수 있다.
윈도우(251a)는 디스플레이(251b)를 덮도록 배치되고, 윈도우(251a)의 빛이 투과되는 부분은 디스플레이(251b)에 대응하는 면적을 가질 수 있다. 이를 통하여 사용자는 디스플레이(251b)에서 출력되는 시각 정보를 외부에서 인지할 수 있게 된다.
리어 케이스(202) 또는 내부 프레임에는 회로기판(281)이 장착될 수 있다. 회로기판(281)은 이동 단말기의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부(180, 도 1 참조)의 일 예로서 구성될 수 있다. 도시한 바와 같이 음향출력소자 및 카메라 등은 회로기판(281)에 장착될 수 있다. 음향출력소자는 예를 들어 스피커, 리시버 등이 될 수 있다.
터치를 감지하는 터치센서(251c)는 디스플레이 모듈(251, 도 3a 참조)과 중첩될 수 있다. 보다 구체적으로, 터치센서(251c)는 윈도우(251a)에 장착될 수 있다.
터치센서(251c)는 윈도우(251a)의 후면 (또는 전면)에 장착될 수 있으며, 윈도우(251a)의 빛이 투과되는 부분은 터치센서(251c)를 통하여 입력이 가능한 영역을 형성한다. 터치센서(251c)는 광투과성으로 이루어지며, 터치 입력을 감지하도록 윈도우(251a)의 특정 부위에 발생하는 전압, 커패시턴스 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환한다.
이와 같이, 윈도우(251a), 터치센서(251c) 및 디스플레이(251b)는 디스플레이 모듈(251, 도 3a 참조)로서 구성될 수 있으며, 이 경우에 디스플레이 모듈(251)은 터치 스크린으로 동작하게 된다.
도시에 의하면, 햅틱 모듈(254)은 윈도우(251a)의 전면에 장착된다. 보다 구체적으로, 햅틱 모듈(254)은 연성부재(255), 챔버(256), 전기활성물질 및 전원공급부(257)를 구비한다.
상기 챔버(256)는 단일 셀 형태로 구현될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 챔버(256)는 격벽에 의하여 한정되는 빈 공간을 가지는 복수의 셀로 이루어질 수 있다. 이 경우에, 햅틱 모듈(254)은 복수의 셀들이 매트릭스 형태로 배열되도록 이루어지며, 제어부(180)에 의하여 적어도 하나의 셀이 터치 입력에 반응하도록 제어된다.
도시에 의하면, 챔버(256)는 연성부재(255)에 의하여 덮이게 된다.
상기 연성부재(255)는 변형 가능한 재질로 형성되며, 상기 변형이 상기 본체의 외부로 노출되도록 배치된다. 예를 들어, 상기 연성부재(255)는 광접착 필름(OCA)가 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 연성부재(255)는, 예를 들어 실리콘 멤브레인(silicon membrane), 우레탄 멤브레인(urethane membrane) 등이 될 수 있다.
또한, 상기 연성부재(255)는 상기 윈도우(251a)와 일체로서 구성되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 윈도우(251a)에 장착된 채로 외부로 노출될 수 있다.
상기 전기활성물질은 챔버(255)내에 수용되고, 상기 연성부재(255)가 팽창하도록 공급된 전원의 에너지 변환을 이용하여 상기 연성부재(255)를 가압하도록 형성된다. 도 5와 함께 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 전기활성물질의 팽창에 의하여 연성부재(255)의 일부분이 팽창하게 된다.
전기활성물질은, 예를 들어 전기 자극에 의해 팽창, 수축 및 휨 현상을 재현성 있게 나타내는 전기활성고분자(Electro-active polymer, EAP)가 될 수 있다.
상기 전기활성고분자는, 예를 들어 전도성 고분자(Inherently Conductive Polymers, ICPS), 산일구조를 이용한 고분자(Inherently Dissipative Polymers, IDPS), 전도성 플라스틱(Electroconductive plastics), 이온성 고분자 겔, 이온성 고분자/금속 복합물(Ionic polymer/metal composite, IPMC), 탄소나노입자 함유 전도성고분자 등이 될 수 있다.
이러한 전기활성고분자는 겔 타입나 필름 타입으로 구성될 수 있다. 필름 타입으로 제조될 소재로서, 전기활성고분자는 예를 들어, 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic), 파인 세라믹(Fine Ceramics) 및 결정화 유리(Crystallized Glass) 중 적어도 하나를 포함한다.
탄소섬유 강화 플라스틱은, 강도가 좋으면서도 가벼운 재료를 만들기 위해서 플라스틱에 탄소섬유를 넣어 강화시킨 것이며, 파인 세라믹(또는 뉴 세라믹스)은 천연 또는 인공적으로 합성한 무기화합물인 질화물·탄화물을 원료로 하여 소결한 자기재료가 될 수 있다. 또한, 결정화 유리는 유리세라믹스라고도 하며, 비결정구조로 된 유리를 기술적으로 결정화하여 종래에 없던 특성을 지니게 한 유리를 의미한다.
도시에 의하면, 상기 연성부재(255)는 상기 챔버를 한정하도록 서로 이격 배치되는 복수의 OCA(Optically Clear Adhesive) 필름들(255a, 255b)을 포함한다. 최외각의 OCA 필름(255a)에는 디스플레이 모듈을 보호하는 필름(259)이 장착될 수 있다.
전기활성물질은 액체 또는 필름의 형태로 상기 챔버(256)에 수용된다. 전기활성물질이 액체인 경우에는, 상기 챔버(256)는 단말기의 두께 방향뿐만 아니라 길이 방향으로도 폐쇄된 막힌 공간이 된다. 그러나, 전기활성물질이 전기활성필름(258)을 이루는 경우에는 상기 전기활성필름(258)은 연성부재와 두께 방향으로 중첩되며, 전원공급에 의하여 수축 또는 팽창하게 된다. 이하, 상기 전기활성물질이 전기활성필름(258)으로 구성되는 경우에 대하여 예를 들어 설명한다.
이 경우에, 상기 연성부재(255) 및 전기활성필름(258)은 모두 광투과성으로 이루어지며, 이를 통하여 상기 디스플레이 모듈(251)과 함께 디스플레이 기능을 담당하게 된다.
햅틱 모듈은 터치 센서가 터치 입력을 감지하면, 전기활성필름(258)에 전원을 공급하도록 이루어진다. 보다 구체적으로, 전기활성필름(258)에 대한 전원공급은 전원공급부(257)에 의하여 이루어진다. 즉, 전원공급부(257)는 전기활성필름(258)의 수축 또는 팽창에 의하여 상기 연성부재(255)를 변형시키도록 상기 전기활성필름(258)에 전원을 공급하도록 이루어진다. 상기 전원공급을 위하여 전기활성필름의 일측에 연성회로기판(257c)이 장착될 수 있다. 연성회로기판(257c)을 통하여 공급된 전기 에너지가 전기활성물질의 변형에너지로 전환되는 것이다.
도 6을 참조하면, 전원공급부(257)는 상기 챔버(256)내의 설정된 지점에 전원을 공급하도록 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 전원공급부(257)는, 상기 매트릭스의 행을 따라 전원을 공급하는 제1 전원공급라인(257a), 및 상기 매트릭스의 열을 따라 전원을 공급하는 제2 전원공급라인(257b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 전원공급라인(257a, 257b)의 교차를 이용하여 상기 전원공급부(257)는 각각 X 및 Y의 좌표에 전기적 신호를 제공한다. 이를 위하여 플러스 전극은 X 및 Y 중 어느 하나에서, 마이너스 전극은 X 및 Y 중 다른 하나를 통하여 공급된다. 이 경우에는 점 단위의 면적이 컨트롤될 수 있다.
예를 들어, 전기활성필름(258)내에 제1 및 제2 전원공급라인(257a, 257b)이 패턴화될 수 있다. 또는 이와 달리, 상기 전원공급부(257)는 ITO 필름과 같이, 기판상에 패턴화되며, 상기 전기활성필름(258)와 중첩될 수 있다.
이와 달리, 상기 챔버가 매트릭스 형태의 셀들을 구비하는 경우에는 상기 제1 및 제2 전원공급라인(257a, 257b)의 교차점들(257c)이 각각 상기 셀들에 배치될 수 있다. 교차점들(257c)은 각각 전기활성물질의 내부로 삽입될 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 및 제2 전원공급라인(257a, 257b)은 교차점들(257c)에서 전기활성필름(258)의 상측에는 플러스 전원을 하측에는 마이너스 전원을 공급하는 형태가 될 수 있다. 이러한 구성을 구현하기 위하여 전기활성필름(258)의 상하에는 한쌍의 전극막(예를 들어, 탄소필름, ITO 필름 등)이 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 터치센서(251c)가 터치입력을 감지하면, 전원공급부(257)는 터치지점에 대응하는 부분에 전원을 공급한다.
전기활성필름(258)은 전기에너지에 의하여 팽창하게 되고, 상기 팽창이 바깥측 연성부재(255a)의 돌출 변형으로 이어지게 된다. 이를 위하여, 연성부재(255a)는 실리콘계와 같이 탄성이 큰 재질로 이루어질 수 있다. 전원공급부(257)에서 전원의 공급이 중단되면 전기활성필름(258)은 원래의 상태로 복원되면서, 연성부재(255a)도 원래의 상태로 복원된다.
도 7a 및 도 7c를 참조하면, 터치센서(251c, 도 4 참조)가 터치입력을 감지하기 전의 상태(도 7a의 상태)에서, 전원공급부(257)는 연성부재(255a)의 외면이 평면을 이루는 크기의 전원을 전기활성필름(258)에 공급한다. 그 후에, 터치센서(251c)가 터치입력을 감지하면, 전원공급부(257)는 전원의 크기를 감소시키며, 이를 통하여, 터치된 지점이 함몰되는 시각적 햅틱기능이 구현될 수 있다. 이 경우에, 연성부재(255a)가 아크릴계와 같이 탄성이 적은 재질로 이루어진다면, 연성부재(255a)는 평면을 유지하고, 전기활성필름(258)만이 수축하는 패턴변화도 가능하게 된다.
나아가, 상기 전원공급부(257)는 공급되는 전원의 세기를 상기 매트릭스의 열 또는 행을 따라 순차적으로 변화시킬 수 있다. 이러한 순차적 변화에 의하여 단말기의 외면에서, 화면이 물결치는 효과를 구현할 수 있게 된다.
도 7a 및 도 7d를 참조하면, 전기활성필름(258)은 팽창하나, 연성부재(255a)는 팽창하지 않을 수 있다. 즉, 전기활성필름(258)이 연성부재(255a)를 가압하나, 연성부재가 팽창력에 대하여 저항하여 형태를 유지하게 된다. 보다 구체적으로, 도 7d와 같이 미시적으로 약간의 변형이 있으나, 사용자의 눈에는 평면을 유지하는 정도가 될 수 있다. 이 경우에, 전기활성물질의 가압력이 사용자에 촉각적 햅틱을 제공하나, 연성부재(255a)는 변형되지 않는 메커니즘이 구현된다.
또한, 본 발명의 전원공급부의 변형을 통하여, 선 또는 면 단위의 컨트롤 개념을 구현한다. 도 8a 및 도 8b는 전원공급부의 변형예들을 나타내는 개념도들이다.
도 8a와 같이, 전원공급부(257)는 플러스 및 마이너스 전극은 서로 마주보도록 한쌍으로 구비될 수 있다. 즉, 상하 또는 좌우에서 각각 전기적 신호가 제공되며, 이 경우에는 라인 컨트롤이 가능하게 된다.
도 8b와 같이, 전원공급부(257)는 플러스 및 마이너스 전극은 면 전체에 전기적 신호를 제공하도록 이루어질 수 있다. 이 경우에 면 컨트롤이 가능하게 된다.
도 9 및 도 11은 본 발명을 활용한 유저 인터페이스들은 나타내는 개념도들이다. 본 실시예들에 의하면, 터치 센서는 터치 입력에 대한 터치 지점을 감지하고, 햅틱 모듈은 상기 터치 지점과 관련된 출력정보를 출력하도록 제어된다.
도 9의 도시에 의하면, 햅틱 모듈은 상기 터치 지점의 변화에 근거하여 터치 경로를 돌출시키도록 제어된다. 예를 들어, 사용자가 디스플레이 모듈(251)을 드래그하면, 단말기의 전면에는 드래그 방향으로 연속적인 돌출픽셀(359)이 형성된다. 터치 입력이 디스플레이 모듈의 오른쪽으로 드래그되면, 돌출픽셀(359)은 오른쪽으로 차례로 돌출된다. 또한, 상기 전원되는 공급의 세기에 따라서 상기 연성부재의 변형량이 제어된다. 이러한 예로서, 전원의 크기 제어에 의하여 돌출픽셀(359)의 돌출높이가 제어될 수 있다.
도 10을 참조하면, 특정 터치 입력이 감지되면, 제어부(180, 도 1 참조)는 햅틱 모듈(254, 도 4 참조)이 어느 제어명령을 수행할 것인가를 결정한다. 만약 사용자가 디스플레이 모듈(251)을 플링킹(flicking)하면, 플링킹 방향으로 따라 비연속적인 돌출픽셀(459)가 커버에 생성된다. 예를 들어, 돌출픽셀(459)는 플링킹의 시작점과 끝점에서 각각 돌출될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 디스플레이는 가상 키보드를 디스플레이하며, 연성부재는 상기 가상 키보드의 어느 키에 대한 입력에 대한 반응으로 상기 어느 키에 대응하는 부분이 돌출되도록 제어된다. 즉, 상기 햅틱 모듈은 터치 입력에 대한 반응으로 터치지점에 대응하는 가상 키보드(563)의 특정키를 가압하도록 형성된다. 만약 사용자가 가상 키보드(563)의 특정키를 터치하면, 상기 특정키는 위로 솟아오르게 되는 것이다. 다만, 본 발명은 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 특정키가 변형되지 않고, 단지 특정키에 팽창력만이 전달되는 촉각적 햅틱도 가능하다.
도 12는 본 발명의 햅틱 모듈의 제어 방법에 대한 변형예를 나타낸다.
본 변형예에서는 상기 연성부재, 챔버 및 전원공급부는 무선신호 수신에 대한 알림을 제공하도록 제어된다. 즉, 터치 입력에 대한 피드백이 아니라, 호신호, 데이터 또는 문자 등이 수신되면, 이에 대한 알림으로서 진동이나 소리대신에 전기활성물질을 팽창시키는 것이다.
이러한 예로서, 햅틱 모듈(254)은 단말기의 후면(예를 들어 배터리 커버나 리어 케이스)에 배치되며, 상기 연성부재는 호신호 또는 문자가 수신되면 변형될 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명과 관련한 이동 단말기의 다른 실시예들을 나타내는 단면도들이다.
도 13을 참조하면, 단말기 바디에는 플렉시블 윈도우(651a)가 장착되고, 햅틱 모듈의 연성부재(655)는 상기 플렉시블 윈도우(651a)의 후면에 부착된다. 즉, 본 실시예에서는 Touch Window의 유리 혹은 아크릴 윈도우를 대체하도록, 전기활성층(EL)을 구비하는 플렉시블 터치 구조가 제안된다.
플렉시블 윈도우(651a)의 소재는 광투과성 필름으로 구성되며, 얇은 두께로 이루어진다. 이 경우에 인쇄가 필요하다면 View Area Film이라 명명된 색상필름을 플렉시블 윈도우(651a)에 라미네이팅시킨다. 전기활성층은 전기활성필름 혹은 액체로 구성되며, 상하에 접착력을 지닌 실리콘계 OCA 필름이 배치된다.
도 14를 참조하면, 단말기 바디에는 시각정보를 출력하는 플렉시블 디스플레이(751b)가 장착되며, 햅틱 모듈의 연성부재(755)는 상기 플렉시블 디스플레이(751b)에 장착될 수 있다.
TFT LCD의 경우 유리 액정으로 구부러짐이 불가능하였지만, Plastic LCD 혹은 OLED Display는 flexible한 탄성을 지닌다. 이 경우에, Touch는 On-Cell 방식 혹은 In-Cell 방식을 사용하여 Display 일체형이 구성될 수 있다.
Display를 보호하는 필름은 난반사 방지(Anti-Reflection, AR) 기능이 포함 된 스크레치 보호 필름으로 전기활성 필름과 일체형으로 제작될 수 있다.
이상에서 설명된 이동 단말기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (20)

  1. 단말기 본체;
    변형 가능한 재질로 형성되며 상기 변형이 상기 본체의 외부로 노출되도록 배치되는 연성부재;
    상기 연성부재에 의하여 한정되는 챔버;
    상기 챔버에 수용되고 전원 공급에 의하여 수축 또는 팽창하도록 이루어지는 전기활성물질; 및
    상기 전기활성물질의 수축 또는 팽창에 의하여 상기 연성부재를 변형시키도록 상기 전기활성물질에 전원을 공급하도록 이루어지는 전원공급부를 포함하는 이동 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연성부재, 챔버 및 전원공급부를 구비하여, 터치 입력에 대한 피드백을 제공하도록 형성되는 햅틱 모듈을 더 포함하는 이동 단말기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체에는 디스플레이와, 상기 디스플레이와 중첩되는 터치 센서가 구비되고,
    상기 햅틱 모듈은 터치 센서가 상기 터치 입력을 감지하면, 상기 전기활성물질에 전원을 공급하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 터치 센서는 상기 터치 입력에 대한 터치 지점을 감지하고, 상기 햅틱 모듈은 상기 터치 지점과 관련된 출력정보를 출력하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 햅틱 모듈은 상기 터치 지점의 변화에 근거하여 터치 경로를 돌출시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 디스플레이는 가상 키보드를 디스플레이하며,
    상기 연성부재는 상기 가상 키보드의 어느 키에 대한 입력에 대한 반응으로 상기 어느 키에 대응하는 부분이 돌출되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원되는 공급의 세기에 따라서 상기 연성부재의 변형량이 제어되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전기활성물질은 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic), 파인 세라믹(Fine Ceramics) 및 결정화 유리(Crystallized Glass) 중 적어도 하나를 포함하는 이동 단말기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연성부재는 상기 챔버를 한정하도록 서로 이격 배치되는 복수의 OCA(Optically Clear Adhesive) 필름들을 포함하는 이동 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기활성물질로 이루어지며, 상기 복수의 OCA 필름들의 사이에 배치되는 전기활성필름을 더 포함하는 이동 단말기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 윈도우가 장착되고, 터치 센서가 상기 윈도우의 후면에 배치되며, 상기 연성부재는 상기 윈도우의 전면에 배치되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 플렉시블 윈도우가 장착되고, 상기 연성부재는 상기 플렉시블 윈도우의 후면에 부착되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 시각정보를 출력하는 플렉시블 디스플레이가 장착되며, 상기 연성부재는 상기 플렉시블 디스플레이에 장착되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부는 상기 챔버내의 설정된 지점에 전원을 공급하도록 매트릭스 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전원공급부는,
    상기 매트릭스의 열을 따라 전원을 공급하는 제1 전원공급라인; 및
    상기 매트릭스의 행을 따라 전원을 공급하는 제2 전원공급라인을 포함하는 이동 단말기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 전원공급부는 공급되는 전원의 세기를 상기 매트릭스의 열 또는 행을 따라 순차적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 연성부재, 챔버 및 전원공급부는 무선신호 수신에 대한 알림을 제공하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 본체는 전면 및 후면을 포함하고, 상기 연성부재는 상기 후면에 배치되어 호신호 또는 문자가 수신되면 변형되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  19. 전면 및 후면을 구비하는 단말기 본체;
    상기 본체의 전면으로부터 드러나도록 배치되는 디스플레이;
    터치 입력을 감지하도록 이루어지며, 상기 디스플레이와 중첩 배치되는 터치 센서; 및
    전원 공급에 의하여 수축 또는 팽창하도록 이루어지는 전기활성물질을 구비하며, 상기 터치 입력에 대한 햅틱반응으로 상기 전기활성물질에 대한 전원공급을 제어하여 상기 본체의 외부로 돌출 또는 함몰되는 형상변화를 제공하는 햅틱 모듈을 구비하는 이동 단말기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 햅틱 모듈은,
    변형가능한 재질로 형성되며, 상기 변형이 상기 본체의 외부로 노출되도록 배치되는 연성부재;
    상기 연성부재와 중첩되며, 전원공급에 의하여 수축 또는 팽창하는 전기활성물질로 이루어지는 전기활성필름; 및
    상기 형상변화를 구현하도록 상기 전기활성필름에 대하여 전원을 공급하도록 이루어지는 전원공급부를 포함하는 이동 단말기.
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