KR20230045824A - 햅틱 엑츄에이터를 포함하는 전자 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

햅틱 엑츄에이터를 포함하는 전자 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20230045824A
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김일
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Abstract

일 실시 예의 전자 장치는, 제1 면으로 입력되는 터치를 인식하는 터치 센서를 포함하는 터치 패드, 터치 패드의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치되고, 상호 이격된 제1 진동 부재 및 제2 진동 부재를 포함하는 진동 부재, 터치 패드의 제1 면으로부터 제2 면으로 이어지는 측면 방향을 기준으로 터치 패드로부터 이격되어 배치되고, 제1 진동 부재와 대향되는 제1 엑츄에이터 및 제2 진동 부재와 대향되는 제2 엑츄에이터를 포함하는 햅틱 엑츄에이터, 및 햅틱 엑츄에이터가 발생시키는 전자기장을 제어하여 제1 진동 부재 및 제2 진동 부재의 진동을 유도하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 외에 다양한 실시 예들이 가능할 수 있다.

Description

햅틱 엑츄에이터를 포함하는 전자 장치 및 그 제어 방법{ELECTRONIC DEVICE COMPRISING HAPTIC ACTUATOR, AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들은 햅틱 엑츄에이터를 포함하는 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
햅틱 피드백(haptic feedback)은 사용자의 입력 내지 전자 장치의 프로세서에 기초하여 전자 장치가 사용자에게 힘 또는 진동감과 같은 촉각적인 상호 작용을 제공하는 시스템이다. 햅틱 기능은 종래의 시각 또는 청각을 통한 피드백을 제공하는 시스템과 비교하여 조작성 및 직관성이 향상되고, 공간이 절약되어 다양한 전자 장치에서 이용되고 있다.
햅틱 기능을 갖는 전자 장치는 사용자에게 직관적인 피드백을 제공할 수 있고 공간 효율성이 높기에 다양한 전자 장치에서 이용되고 있다. 예를 들면, 무선 통신 장치, 디스플레이 장치, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터, 터치 패드, 마우스, 조이 스틱, 키보드, 게임 패드와 같은 다양한 전자 장치는 햅틱 기능을 포함하여 사용자에게 촉각적인 피드백을 제공할 수 있고, 또는 멀티미디어 제공에 현실감을 높일 수 있다.
햅틱 기능을 갖는 전자 장치는 사용자가 전자 장치를 터치하면 진동 모터 또는 엑츄에이터(actuator)와 같은 진동 발생 수단으로 진동감을 제공할 수 있고, 엑츄에이터는 전자기장의 변화를 통하여 자성체로 이루어진 진동 부재가 진동하도록 유도할 수 있다. 그런데, 최근에는 전자 장치의 소형화 내지 슬림화를 구현하기 위하여, 또는 전자 장치의 배터리와 같은 내부 부품이 차지하는 면적을 늘리기 위하여 전자 장치의 내부 공간 효율을 개선하기 위한 설계가 진행되어 왔고, 엑츄에이터 및 진동 부재가 차지하는 면적을 줄이기 위한 기술적 요구가 존재하였다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예를 통해 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 문서에 기재된 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서의 일 실시 예의 전자 장치는, 제1 면으로 입력되는 터치를 인식하는 터치 센서를 포함하는 터치 패드, 상기 터치 패드의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치되고, 상호 이격된 제1 진동 부재 및 제2 진동 부재를 포함하는 진동 부재, 상기 터치 패드의 제1 면으로부터 제2 면으로 이어지는 측면 방향을 기준으로 상기 터치 패드로부터 이격되어 배치되고, 상기 제1 진동 부재와 대향되는 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 진동 부재와 대향되는 제2 엑츄에이터를 포함하는 햅틱 엑츄에이터, 및 상기 햅틱 엑츄에이터가 발생시키는 전자기장을 제어하여 상기 제1 진동 부재 및 상기 제2 진동 부재의 진동을 유도하는 프로세서를 포함할 수 있다.
본 문서의 일 실시 예의 전자 장치의 제어 방법은, 터치 패드의 제1 면으로 입력되는 터치를 센싱하는 동작, 상기 센싱 결과에 기초하여 상기 터치가 인가하는 신호를 식별하는 동작, 상기 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작, 및 상기 터치 패드의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치되는 제1 및 제2 진동 부재의 진동을 유도하도록, 상기 터치 패드의 측면 방향으로 상기 터치 패드와 이격 배치된 제1 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작을 포함하고, 상기 제1 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작은, 제1 진동 부재에 대향되도록 배치된 상기 제1 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작, 및 상기 제2 진동 부재에 대향되도록 배치된 상기 제2 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 있어서, 전자 장치는 일 면에 이격 배치되는 복수의 진동 부재와, 복수의 진동 부재 각각에 대향되도록 이격 배치되는 복수의 엑츄에이터를 포함하여, 전자 장치는 일 면에 복수의 진동 부재 및 복수의 엑츄에이터가 이격되어 배치됨에 따라 전자 장치의 수직 방향의 공간 효율을 개선할 수 있다.
다양한 실시 예에 있어서, 전자 장치의 제어 방법은 복수의 엑츄에이터 각각의 구동을 다양하게 제어하여, 전자 장치의 햅틱 성능을 세밀하게 제어할 수 있고, 사용자에게 강한 진동감을 제공할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 분해 사시도이다.
도 4b는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 단면도이다.
도 4c는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 저면도이다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 단면도이다.
도 5b는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 단면도이다.
도 5c는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 저면도이다.
도 5d는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 분해 사시도이다.
도 5e는 일 실시 예에 따른 입력 장치의 단면도이다.
도 6a는 일 실시 예에 따른 햅틱 엑츄에이터의 측면도이다.
도 6b는 일 실시 예에 따른 햅틱 엑츄에이터의 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법의 흐름도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 시간에 따른 복수의 엑츄에이터에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이다.
도 9a은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 시간에 따른 복수의 엑츄에이터에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이다.
도 9b은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 시간에 따른 복수의 엑츄에이터에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수형은 관련된 문맥상 명백하게 상이하게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1 ", "제2 ", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2 ) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
다양한 실시 예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(120))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치)의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비 일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비 일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 개시에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱 하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참고하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 사시도이다.
도 2를 참고하면, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(200)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 제1 하우징(210), 제2 하우징(220) 및 디스플레이(211)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 무선 통신 장치, 디스플레이 장치, 노트북 컴퓨터 또는 태블릿 PC일 수 있다. 이에 한정되지 아니하고, 전자 장치(200)는 터치 패드, 마우스, 조이 스틱, 키보드, 게임 패드와 같은 입력 장치(300)일 수 있으며, 또는, 입력 장치(300)를 포함하는 전자 장치(200)일 수 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 전자 장치(200)의 일 실시예로서 노트북 컴퓨터를 기준으로 도시하였으나, 실제 구현 시에는 이에 한정되지 아니하고, 다양한 종류의 전자 장치(200)로 구현될 수 있고, 단일 장치로서 입력 장치(300)로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 하우징(210)은 전자 장치(200)의 외관을 형성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 하우징(210)의 일 면인 전면(215)은 디스플레이(211)가 외부에 노출될 수 있도록 대부분의 영역이 개방된 상태로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 하우징(220)은 제1 하우징(210)과 힌지(205)를 통하여 폴딩 가능하도록 연결될 수 있다. 제2 하우징(220)은 제1 하우징(210)에 대응되는 형상, 예를 들어, 제2 하우징(220)의 일 면인 상면(225)이 제1 하우징(210)의 전면(215)에 대응되는 크기 및 면적을 가지도록 형성될 수 있다.
일 실시 예의 전자 장치(200)는 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220)을 연결하는 힌지(205)를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예의 힌지(205)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나일 수 있으며, 이에 한정되지 아니하고 다양한 구조와 개수로 구현될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(200)는 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220)의 결합 영역에서 복수의 위치에, 예를 들면 양 측면 방향(예: X 축 방향)에 이격 배열되도록 복수의 힌지(205)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 하우징(220)은 상면(225)에 배치되는 키보드(221) 및 터치 패드와 같은 입력 장치(300)를 포함할 수 있다. 제2 하우징(220)의 상면(225)은 키보드(221) 및 터치 패드(300)가 외부에 노출될 수 있도록 개방된 상태로 형성될 수 있다. 키보드(221) 및 입력 장치(300)는 상면(225)을 통해 외부에 노출되고, 사용자에 의해 조작될 수 있다. 키보드(221) 및 입력 장치(300)를 통해 입력된 사용자의 조작 정보는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에 입력될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 힌지(205)에 의하여 사용자의 사용 상태에 따라 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(220)의 연결 상태가 변화할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 디스플레이(211), 키보드(221) 및 입력 장치(300)가 시각적으로 외부에 노출되는 개방 상태 및 제1 하우징(210)의 전면이 제2 하우징(220)에 폴딩되며 디스플레이(211), 키보드(221) 및 입력 장치(300)가 가려지는 폐쇄 상태가 되도록 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(220)의 상대적인 연결 상태가 변화할 수 있다. 폐쇄 상태에서 상면(225)은 전면(215)과 실질적으로 마주보는 상태가 되도록 배치될 수 있다.
일 실시 예의 전자 장치(200)는 제1 하우징(210)의 후면이 제2 하우징(220)에 폴딩되며 디스플레이(211)가 일 면에, 제2 하우징(220)은 디스플레이(211)의 반대 면에 배치될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 힌지(205)는 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(220)을 360도 방향으로 회전시킬 수 있고, 전자 장치(200)는 폐쇄 상태를 기준으로 180도 미만의 회전 범위에서는 랩탑 모드로, 180 이상의 회전 범위에서는 태블릿 모드로 구동할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(220)은 상호 분리 가능할 수 있다. 예를 들면, 제1 하우징(210) 및 제2 하우징(220)은 서로를 연결하는 힌지(205)를 통해 상호 간에 회동 가능하도록 일체로 연결되거나, 각각 독립적인 구성으로 분리 및 결합 가능한 장치로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 디스플레이(211)는 사용자에게 시각적인 정보(예: 텍스트, 영상 및/또는 이미지)를 표시할 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(211)는 제1 하우징(210)에 연결되고, 제1 하우징(210)의 전면(215)을 통해 전자 장치(200)의 외부에 시각적으로 노출될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(211)는 제1 하우징(210)의 전면(215)에 형성되는 리세스 상에 안착 되고, 전면(215)의 대부분을 구성할 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(211)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))는 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널의 외면에 적층되는 보호 글라스(또는 보호 필름, 윈도우)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 보호 필름은 투명 재질로 형성되는 박막 층으로, 플라스틱 필름(예: 폴리이미드 필름(polyimide film) 또는 박막 글라스(예: UTG(ultra-thin galss)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이 패널은 OLED(organic light emitting diode), 또는 micro LED(light emitting diode)를 포함하는, UB(unbreakable) type OLED 디스플레이(예: curved display)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 디스플레이 패널은 터치 패널(미도시)이 적어도 일부에 형성될 수 있고, OCTA(on cell touch AMOLED(active matrix organic light-emitting diode)) 방식의 디스플레이를 포함할 수 있다. 한편, 디스플레이 패널의 종류는 상술한 예시에 한정되지 않으며, 다양한 방식(예: add-on type, in-cell type)으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(211)가 전면(215)을 통해 노출되는 경우, 디스플레이(211)는 제1 하우징(210)에 대한 제2 하우징(220)의 상대적인 연결 상태에 따라 작동 상태가 달라질 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(211)는 개방 상태에서 외부에 시각적으로 노출됨으로써 시각적인 정보를 사용자에게 표시할 수 있다. 반면, 디스플레이(211)는 폐쇄 상태에서, 외부에 시각적으로 노출되지 않도록 상면(225)을 통해 가려질 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(211)는 개방 상태 또는 폐쇄 상태에 따라 화면의 on/off가 조절될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(211)는 불필요한 전력 소모를 방지하도록 폐쇄 상태에서 화면이 off되도록 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 하우징(210)의 전면(215)에는 카메라 모듈(216, 217)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(216, 217)은 카메라 렌즈(216)와 이미지 센서(217)를 포함할 수 있고, 카메라 렌즈(216)와 이미지 센서(217)는 제1 하우징(210)의 전면(215)으로 노출될 수 있다. 예를 들면, 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220)의 개방 상태에서는 디스플레이(211)와 함께 사용자에게 노출되고, 제1 하우징(210)과 제2 하우징(220)의 폐쇄 상태에서는 전자 장치(200) 내부로 가려질 수 있다.
일 실시 예에서, 키보드(221) 및 입력 장치(300)는 입력 모듈(예: 도 1의 입력 모듈(150))일 수 있고, 사용자로부터 신호를 수신하여 전자 장치(200) 내부의 프로세서(120)로 전달할 수 있다. 입력 장치(300)는 햅틱 동작을 구현하기 위한 햅틱 엑츄에이터(310) 및 진동 부재(320)를 포함할 수 있고, 입력 장치(300)의 구체적인 구조 및 동작은 도 3 이하를 참고하여 상세히 설명한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 도 2의 전자 장치(200))(이하, '전자 장치(200)')의 블록도이다.
도 3을 참고하면, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(200)는 터치 패드(340), 구동 회로(330) 및 햅틱 엑츄에이터(310)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 터치 패드(340)는 도 1의 전자 장치(101)의 센서 모듈(176) 또는 도 1의 전자 장치(101)의 입력 모듈(150)의 일 구성일 수 있다. 터치 패드(340)는 터치 센서(341) 및/또는 압력 센서(342)를 포함할 수 있고, 사용자 또는 외부에서 입력되는 터치를 인식하여 구동 회로(330)로 전달할 수 있다. 일 실시 예에서, 터치 센서(341)는 터치 패드(340)에 입력되는 터치의 유무, 터치의 방향, 터치의 위치를 센싱할 수 있고, 압력 센서(342)는 터치 패드(340)에 입력되는 터치의 세기를 센싱할 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 회로(330)는 프로세서(120)(예: 도 1의 프로세서(120)), 터치 패드(340) 및 햅틱 엑츄에이터(310)와 물리적으로 연결되거나, 또는 무선 통신을 통하여 연결되고, 신호를 송수신할 수 있다. 구동 회로(330)는 터치 센싱을 담당하는 터치 센서 제어부(331), 압력 센싱을 담당하는 압력 센서 제어부(332)를 포함하여, 터치 패드(340)로부터 터치 신호 및 압력 신호를 전달받을 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 회로(330)는 터치 센서 제어부(331) 및 압력 센서 제어부(332)로부터 센싱 결과를 전달받고, 이를 처리하는 신호 처리부(335)를 포함할 수 있다. 신호 처리부(335)는 센싱 결과에 전달받아, 인터페이스부(334)를 통하여 프로세서(120)(예: 도 1의 프로세서(120))로 전송할 수 있도록 데이터를 처리하고, 처리된 데이터를 인터페이스부(334)로 전달할 수 있다. 구동 회로(330)는 터치 신호와 압력 신호의 신호 레벨을 파악하여 햅틱(haptic)으로 피드백(feedback)할 것인지를 결정할 수 있고, 노이즈 및 오동작을 막기위한 알고리즘을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 인터페이스부(334)는 전달받은 데이터를 프로세서(120)로 전달할 수 있고, 프로세서(120)에서 내려진 명령을 수행하거나 이를 신호 처리부(335)로 전달할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 프로세스는 전자 장치(200)의 메인 프로세서(120)일 수 있으며, 이 경우, 구동 회로(330)는 전자 장치(200)의 보조 프로세서(120)일 수 있다. 즉, 구동 회로(330)는 프로세서(120)의 일부 구성일 수 있고, 또는, 구동 회로(330)는 프로세서(120)에 의하여 동작이 제어될 수 있다. 프로세서(120)는 구동 회로(330)로부터 전달받은 데이터를 기초로 사용자에게서 내려진 명령을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(120)는 다양한 내부의 부품의 신호 또는 외부 장치와의 연동을 기초로 하여 햅틱 엑츄에이터(310)의 햅틱 동작 명령을 수행할 수 있다.
예를 들면, 프로그램(예: 도 1의 프로그램(120))은 데이터 설계에 기초하여 특정 상황에 진입하거나 특정한 명령이 입력되면 프로세서(120)에게 이를 알릴 수 있고, 프로세서(120)는 구동 회로(330)로 신호를 전송하여 햅틱 엑츄에이터(310)가 햅틱 피드백을 실행하도록 명령할 수 있다.
예를 들면, 연결 단자(예: 도 1의 연결 단자(178))는 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(102))와 연결되거나, 충전 커넥터, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터) 중 하나가 연결 상태가 되면, 프로세서(120)에게 이를 알릴 수 있고, 프로세서(120)는 구동 회로(330)로 신호를 전송하여 햅틱 엑츄에이터(310)가 햅틱 피드백을 실행하도록 명령할 수 있다.
예를 들면, 통신 모듈(예: 도 1의 통신 모듈(190))은 외부 네트워크 내지 외부 전자 장치(102)로부터 특정 신호, 예를 들면 메시지 또는 메일을 수신하게 되면 프로세서(120)에게 이를 알릴 수 있고, 프로세서(120)는 구동 회로(330)로 신호를 전송하여 햅틱 엑츄에이터(310)가 기설정된 햅틱 피드백을 구현하도록 명령할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 외부 장치로 전력을 공급하는 무선 충전 코일(339)을 포함할 수 있고, 무선 충전 코일(339)은 외부 장치가 인식되면 구동 회로(330)의 신호 처리부(335)로 이를 알릴 수 있고, 신호 처리부(335)는 햅틱 엑츄에이터(310)가 기설정된 햅틱 피드백을 구현하도록 명령할 수 있다.
일 실시 예에서, 신호 처리부(335)는 사용자가 터치 패드(340)를 사용하고 있는지에 기초하여 햅틱 동작의 강도, 방향 또는 시간을 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 터치 패드(340)를 사용하지 않는 상황인 경우, 프로세서(120)에 의한 햅틱 또는 무선 충전 코일(339)에 의한 햅틱은 기설정된 특정 강도로 구동될 수 있고, 사용자가 터치 패드(340)를 사용 중인 상황으로 인식되면 프로세서(120)에 의한 햅틱 또는 무선 충전 코일(339)에 의한 햅틱은 상대적으로 약한 강도로 구동될 수 있다.
일 실시 예에서, 파형 제어부(336)는 신호 처리부(335)로부터 햅틱 구동을 위한 명령을 전달받고, 햅틱 파형을 제어할 수 있고, 햅틱 구동부(337)는 전달받은 파형을 기초로 햅틱 피드백이 수행되도록 햅틱 엑츄에이터(310)에 인가되는 전압 또는 전류를 제어할 수 있다. 구체적으로, 파형 제어부(336)는 햅틱 피드백의 파형의 형태, 세기, 주기 등을 결정하며, 햅틱 구동부(337)는 햅틱 엑츄에이터(310)를 구동할 수 있는 전압으로 파형을 생성시켜주는 역할을 할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 파형 제어부(336)는 PWM(pulse width modulation) 구동 방식으로 인가되는 펄스폭을 제어하여 햅틱 피드백의 동작을 제어할 수 있다. 파형 제어부(336)가 전압 파형을 제어하는 다양한 실시 예는 도 8 이하에서 상세히 설명한다.
일 실시 예에서, 햅틱 엑츄에이터(310)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 포함할 수 있고, 구동 회로(330)는 제1 엑츄에이터(311)와 제2 엑츄에이터(312)를 제어하여 입력 장치(300)의 햅틱 피드백을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 구동 회로(330)의 각각의 구성은 각 기능별 독립된 IC를 통해 구현될 수도 있으며, 또는 1개의 IC가 2개 이상의 기능을 수행할 수도 있다.
도 4a는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 분해 사시도이고, 도 4b는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 단면도이고, 도 4c는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 저면도이다.
구체적으로, 도 4a는 전자 장치(200) 내부에 배치되는 입력 장치(300)의 각각의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 4b는 도 2의 A-A 방향을 기준으로 한 입력 장치(300)의 단면도이고, 도 4c는 입력 장치(300) 중 브라켓(350)을 생략하고 수직 방향(예: + Z 방향)으로 바라본 입력 장치(300)를 도시한 저면도이다.
도 4a 내지 도 4c를 참고하면, 다양한 실시 예의 전자 장치(200)는 터치 패드(340), 구동 회로(330), 제1 진동 부재(321), 제2 진동 부재(322), 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 입력 장치(300)는 커버 글래스(301) 및 상판 하우징(351, 352)을 포함할 수 있다. 커버 글래스(301)는 터치 패드(340)의 상부(예: +Z 방향)의 일 면인 제1 면(340a)에 결합되어 터치 패드(340)와 연결될 수 있다. 커버 글래스(301)는 글래스, 박막 내지 필름으로 구현될 수 있고, 예를 들면 접착성 폴리에스터 필름으로 이루어진 마일라(maylar) 재질일 수 있다.
일 실시 예에서, 커버 글래스(301)는 상부(예: +Z 방향)는 입력 장치(300)의 외부에 노출되고, 하부 상부(예: -Z 방향)는 터치 패드(340)의 제1 면(340a)에 접착될 수 있다. 일 실시 예에서, 커버 글래스(301)는 사용자의 터치 내지 압력을 전달할 수 있도록 도전성 재질로 이루어질 수 있고, 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에서, 상판 하우징(351, 352)은 도 2에 도시된 제2 하우징(220)의 일부 구성일 수 있으며, 구체적으로는 제2 하우징(220)의 상면(225)의 일부 구성일 수 있다. 상판 하우징(351, 352)은 터치 패드(340)의 제1 면(340a) 또는 커버 글래스(301)가 외부로 노출되도록 터치 패드(340)를 수용하는 안착부(357)를 포함할 수 있고, 제1 상판(351)과 제2 상판(352)은 안착부(357)를 기준으로 양 측으로 구분될 수 있다.
구체적으로, 상판 하우징(351, 352)은 터치 패드(340)가 배치되는 안착부(357)를 기준으로 좌우 방향(예: +/- X 방향)으로 구분하여 제1 상판(351)과 제2 상판(352)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 상판(351)과 제2 상판(352) 사이에는 커버 글래스(301)가 배치될 수 있고, 제1 상판(351), 커버 글래스(301) 및 제2 상판(352)은 상호 기설정된 소정의 간격으로 이격될 수 있다.
일 실시 예에서, 터치 패드(340)는 상부면인 제1 면(340a)으로 입력되는 터치를 인식하는 터치 센서(341) 및/또는 압력 센서(342)를 포함하는 인쇄회로기판으로 구현될 수 있다. 일 실시 예의 터치 센서(341)는 정전 방식의 센싱 방식을 이용할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 터치 패드(340)는 디스플레이 모듈(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))을 포함하여 터치 디스플레이로 구현될 수 있고, 사용자는 디스플레이되는 화면에 기초하여 터치 패드(340)를 터치하며 전자 장치(200)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 터치 센서(341)는 수평 방향(예: +/- X 방향)으로 배치되는 복수의 채널로 구현되는 Tx 패턴과 수직 방향(예: +/- Y 방향)으로 배치되는 복수의 채널로 구현되는 Rx 패턴 및 더미 패턴으로 구성될 수 있다. Tx 패턴과 Tx 패턴은 터치 패드(340)의 한 면에 배치되거나 또는 터치 패드(340)의 양 면에 배치되어 Tx 패턴과 Tx 패턴 사이의 커패시턴스(capacitance) 값의 변화량으로 입력되는 좌표를 센싱할 수 있다. 일 실시 예에서, 압력 센서(342)는 터치 패드(340) 내부에 위치되거나, 또는 별도로 부착될 수 있다. 다양한 실시 예의 압력 센서(342)는 커패시턴스(capacitance) 방식, 인덕턴스(inductance) 방식, 레지스터 (register) 방식, 스테인-게이지(strain-gage) 방식, 압전 소자 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 터치 패드(340)의 하부(예: -Z 방향) 면인 제2 면(340b)에는 구동 회로(330), 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)가 위치할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 구동 회로(330)는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)) 또는 프로세서(120)에 의하여 제어되는 보조 프로세서(예: 도 1의 보조 프로세서(123))일 수 있다. 이하에서 설명하는 입력 장치(300)의 구동 회로(330)의 동작은 프로세서(120)의 동작이거나 프로세서(120)에 의하여 제어되는 구동 회로(330)의 동작일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 터치 패드(340)의 제1 면(340a)에 반대되는 제2 면(340b)에 배치되고, 상호 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 진동 부재(321)는 구동 회로(330)를 기준으로 우측 방향(예: +X 방향), 제2 진동 부재(322)는 구동 회로(330)를 기준으로 좌측 방향(예: -X 방향)에 위치할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 진동 부재(320)는 금속성 물질로 이루어질 수 있고, 진동 부재(320)가 터치 패드(340)에 부착되어 진동함에 따라 입력 장치(300)는 햅틱 기능을 실행할 수 있다.
일 실시 예에서, 입력 장치(300)는 브라켓(350) 및 연결 부재(355)를 포함할 수 있다. 브라켓(350)은 터치 패드(340)가 햅틱 동작이 가능하도록 지지할 수 있다. 예를 들면, 브라켓(350)은 상판 하우징(351, 352)에 결합될 수 있고, 연결 부재(355)는 탄성 물질로 이루어지며 터치 패드(340)의 제2 면(340b)과 상판 하우징(351, 352)을 연결할 수 있다. 일 실시 예에서, 브라켓(350)은 상판 하우징(351, 352)에 스크류 결합될 수 있고, 브라켓(350)과 상판 하우징(351, 352) 사이의 공간은 터치 패드(340)가 수용되는 안착부(357)일 수 있다.
일 실시 예의 연결 부재(355)는 터치 패드(340)의 중심으로부터 멀어지는 외측 방향의 모서리에 인접하여 배치될 수 있고, 터치 패드(340)의 형상에 대응되도록 복수로 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 연결 부재(355)는 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(355)는 하나의 라인으로 형성되어 터치 패드(340)의 모서리에 인접하여 배치될 수 있다. 연결 부재(355)는 탄성 물질로 이루어질 수 있고, 터치 패드(340)가 하부 방향(예: -Z 방향)으로 인가되는 압력을 전달받아 이를 극대화할 수 있고, 압력에 의하여 터치 패드(340)가 손상되지 않도록 완충 기능을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 연결 부재(355)는 터치 패드(340)가 수평 방향(예: X-Y 평면 방향)으로 소정의 간격으로 미세한 움직임이 가능하도록 터치 패드(340)를 지지하여, 터치 패드(340)의 햅틱을 구현할 수 있다. 연결 부재(355)는 예를 들면 폼 테이프(form tape), 고무, 실리콘 또는 폴리에스테르와 같은 고분자 화합물로 이루어질 수 있고, 스프링으로 구현될 수 있다.
일 실시 예에서, 햅틱 엑츄에이터(311, 312)(예: 도3의 햅틱 엑츄에이터(310))(이하, '햅틱 엑츄에이터(310)')는 터치 패드(340)의 제1 면(340a)으로부터 제2 면(340b)으로 이어지는 측면 방향(예: XY 평면 방향)을 기준으로 터치 패드(340)와 이격 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 햅틱 엑츄에이터(310)는 제1 진동 부재(321)와 대향되는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 진동 부재(322)와 대향되는 제2 엑츄에이터(312)를 포함할 수 있다. 햅틱 엑츄에이터(310)는 도 1의 햅틱 모듈(179)의 일 구성일 수 있으며, 진동 부재(321, 322)(예: 도 3의 진동 부재(320))(이하, '진동 부재(320)')를 진동하도록 유도하여 입력 장치(300)에게 햅틱 기능을 제공할 수 있다. 예를 들면, 햅틱 기능은 터치 패드(340)가 클릭되는 경우 별도의 스위치없이 사용자에게 터치 패드(340)가 클릭되었음을 알려주는 기능일 수 있고, 사용자의 입력에 대한 피드백 일 수 있으며, 또는, 프로세서(120)의 명령에 의하여 사용자에게 출력을 전달하기 위한 출력 기능일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 안착부(357)에서, 터치 패드(340)를 중심으로 양 측면 방향(예: +/- X 방향)으로 상호 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터, 제1 진동 부재, 제2 진동 부재 및 제2 엑츄에이터가 일 직성 상에 배열될 수 있다. 이 경우, 전자 장치(200)의 햅틱 피드백은 일 직선 방향으로 구동될 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 회로(330)는 햅틱 구동부(예: 도 3의 햅틱 구동부(337))를 통하여 햅틱 엑츄에이터(310)로 전압을 인가하고, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 각각의 전압 파형에 따라 전자기장을 발생시키며 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 진동을 유도할 수 있다.
예를 들면, 구동 회로(330)는 햅틱 엑츄에이터(310)의 전자기장을 제어하여 제1 진동 부재(321)는 제1 엑츄에이터(311)와 멀어지거나 가까워지도록 진동시키고, 제2 진동 부재(322)는 제2 엑츄에이터(312)와 멀어지거나 가까워지도록 진동시킬 수 있다. 제1 진동 부재(321)와 제2 진동 부재(322)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312) 사이에서 양 방향(예: +/- X 방향)으로 진동하며, 터치 패드(340)의 햅틱 기능을 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 브라켓(350)에 결합되어 지지되거나, 상판 하우징(351, 352)에 결합되어 지지될 수 있고, 또는 브라켓(350) 및 상판 하우징(351, 352)에 연결되도록 결합되어 지지될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)가 브라켓(350)에 결합되는 경우, 입력 장치(300)의 분해 및 결합이 용이해질 수 있고, 햅틱 엑츄에이터(310)의 수리 및 관리에 유리할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)가 상판 하우징(351, 352)에 결합되는 경우, 브라켓(350)을 포함하지 않는 실시예에서 입력 장치(300)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 지지할 수 있고, 브라켓(350)을 생략하여 입력 장치(300)의 높이(예: +/- Z 방향의 폭)을 줄일 수 있고, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)의 배치 및 구조 설계에 유연성을 가질 수 있다. 그러므로, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 브라켓(350) 및/또는 상판 하우징(351, 352)에 결합되어 지지될 수 있고, 각각의 결합 방식의 장점을 고려하여 유연하게 구조 설계에 활용될 수 있다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 단면도이다.
도 5a를 참고하면, 다양한 실시 예의 입력 장치(300)는 햅틱 엑츄에이터(310)가 진동 부재(320)와 기설정된 간격(d1, d2)으로 이격될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터(311)는 제1 진동 부재(321)와 수평 방향(예: +/-X 방향)으로 제1 간격(d1)만큼 이격될 수 있고, 제2 엑츄에이터(312)는 제2 진동 부재(322)와 수평 방향으로 제2 간격만큼(d2) 이격될 수 있다. 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 상판 하우징(351, 352)의 하부(예: -Z 방향)에 배치되고, 안착부(357)의 경계 위치에서 터치 패드(340)를 가로지르는 중심 축(예: +/-X 방향)에 대응하여 대향되도록 정렬되며, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)에 대한 수평 자력 세기를 제어하여, 터치 패드(340)의 진동을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(120)(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 구동 회로(330))는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)의 전압을 제어하여 전자기장을 발생시키고, 이를 제어하여 금속 물질과 같은 자성체로 이루어진 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 진동을 유도할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(120)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 순차적으로 제어하여, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 각각 순차적으로 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 유도하여, 터치 패드(340)가 측면 방향(예: +/-X 방향)으로 진동하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 자성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 프로세서(120)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 동시에 제어하여, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 유도하여, 터치 패드(340)가 측면 방향(예: +/-X 방향)으로 진동하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 개별적으로 제어하여, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)를 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)로부터 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 유도하여, 터치 패드(340)가 측면 방향(예: +/-X 방향)으로 진동하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)가 개별적으로 진동하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(120)는 햅틱 엑츄에이터(310)에 인가되는 전압의 파형, 주기, 세기와 같은 다양한 요인을 조절하여 터치 패드(340)의 진동을 제어할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 프로세서(120)가 햅틱 엑츄에이터(310)를 제어하는 방법은 도 8 이하를 참고하여 상세히 설명한다.
본 문서의 다양한 실시 예의 입력 장치(300)는, 터치 패드(340)의 양 측면 방향으로 이격되는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 이용하여, 입력 장치(300)의 높이(예: +/- Z 방향의 폭)를 줄일 수 있고, 효율적이고 정밀하게 터치 패드(340)의 햅틱 기능을 제어할 수 있다. 구체적으로, 햅틱 엑츄에이터(310)는 햅틱 기능을 구현하기 위한 전자기장을 발생시키기 위하여 일정 수치 이상의 높이(h1)이 요구될 수 있다. 이 경우, 햅틱 엑츄에이터(310)가 터치 패드(340) 하부에 위치하는 경우 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h1)에 의하여 입력 장치(300)의 터치 패드(340) 하부의 높이(h2)가 커질 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 햅틱 엑츄에이터(310)가 터치 패드(340)의 양 측면에 이격 배치되는 경우, 터치 패드(340)의 하면에는 구동 회로(330), 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)가 결합될 수 있다. 햅틱 엑츄에이터(310)는 전자기장을 발생시키기 위하여 일정 수준 이상의 높이(h1)가 요구되기에, 일반적으로 구동 회로(330), 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 높이(h2)는 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h1)보다 작을 수 있다. 또한, 햅틱 엑츄에이터(310)가 터치 패드(340)의 양 측면에 복수로 배치되는 경우, 터치 패드(340)의 하부에 배치되는 경우보다 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h1)를 작게 구현할 수 있다.
예를 들면, 도면에는 도시되지 않았으나, 햅틱 엑츄에이터(310)가 터치 패드(340) 하면에 결합된다면, 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h1)이 3 T(단, T = 1 mm)이고, 커버 글래스(301) 및 터치 패드(340)의 높이(h3)는 1.2 T 인 경우, 입력 장치(300)의 전체 높이(h1+h3)는 적어도 4.2 T 이상일 수 있다.
예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 햅틱 엑츄에이터(310)가 터치 패드(340) 양 측면에 결합된다면, 터치 패드(340) 하부 부품(321, 322, 330)의 높이(h2)는 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h1)보다 작은 높이, 예를 들면 1.3 T일 수 있고, 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h2)는 하면에 결합되는 경우보다 작게, 예를 들면 2 T 이하로 설계될 수 있다. 이 경우 입력 장치(300)의 전체 높이(h1+h2)는 2.5 T이거나, 이보다 더 작게 설계될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예의 입력 장치(300)는 햅틱 엑츄에이터(310)와 진동 부재(320)가 측면 방향으로 기설정된 수치(d1, d2)로 이격된 배치 설계를 통하여, 햅틱 진동의 세기를 유지하면서 햅틱 엑츄에이터(310)의 높이(h1)를 줄일 수 있고, 입력 장치(300) 전체의 높이(h2 + h3)도 줄일 수 있고, 결과적으로 입력 장치(300)의 햅틱 피드백의 세기를 확보하고 입력 장치(300)의 슬림화를 구현할 수 있다.
도 5b는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 단면도이다.
도 5b를 참고하면, 다양한 실시 예의 입력 장치(300)는 다양한 구조의 진동 부재(321a, 322a)를 포함할 수 있다.
일 실시 예의 제1 진동 부재(321a) 및 제2 진동 부재(322a)는 각각 대향되는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)로부터 멀어지는 방향으로 단면적이 감소하는 형태를 가질 수 있다. 제1 진동 부재(321a) 및 제2 진동 부재(322a)는 각각 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)와 마주보는 면의 접촉면의 면적은 늘릴 수 있고, 전체 부피를 감소할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 부재(321a) 및 제2 진동 부재(322a)는 금속 물질 내지 자석과 같은 자성체로 이루어지기에 상대적으로 무게가 무거울 수 있고, 이로 인하여 전자 장치(200)가 무거워지고, 햅틱 기능을 구현하기 위한 햅틱 엑츄에이터(310)의 소모 전력이 커질 수 있다. 본 문서의 다양한 실시 예의 전자 장치(200)는 제1 진동 부재(321a) 및 제2 진동 부재(322a)의 전체 부피를 줄임으로써 입력 장치(300)는 경량화를 구현할 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 진동 부재(321a) 및 제2 진동 부재(322a)의 일 단면(예: X-Z 평면 방향)은 직각 삼각형 형상을 가질 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 햅틱 엑츄에이터(310)로부터 멀어지는 방향으로 Y 축 방향의 점차 단면적이 줄어드는 삼각형 내지 나팔 구조를 가질 수 있고, 이에 한정되지 않고, 다양한 구조로 설계되어, 햅틱 성능을 유지하며 전자 장치(200)의 경량화를 구현할 수 있다.
도 5c는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 저면도이다.
도 5c를 참고하면, 다양한 실시 예의 입력 장치(300)는 제3 진동 부재(323) 및 제3 엑츄에이터(313)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 진동 부재(323)는 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)와 이격되어 터치 패드(340)의 제2 면(340b)에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 진동 부재(321, 322, 323) 중 적어도 일부는 상하 방향(예: +/- Y 방향)으로 이격되고, 적어도 일부는 좌우 방향(예: +/- X 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 엑츄에이터(313)는 제3 진동 부재(323)에 대향되도록 제3 상판(353)에 결합되고, 제3 엑츄에이터는 전자기장을 발생시켜 제3 진동 부재(323)의 진동을 유도할 수 있다.
예를 들면, 제1 내지 제3 엑츄에이터(311, 312, 313) 중 적어도 일부는 제1 내지 제3 진동 부재(321, 322, 323)를 상하 방향(예: +/- Y 방향)으로, 다른 일부는 제1 내지 제3 진동 부재(321, 322, 323)를 좌우 방향(예: +/- X 방향)으로 진동시켜, 터치 패드(340)를 상하좌우 전 방향(예: +/- X-Y 방향)으로 이동시킬 수 있고, 터치 패드(340)가 일 평면(예: X-Y 평면) 내에서 자유롭게 진동하여 입체적으로 햅틱 기능을 구현할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 엑츄에이터(311, 312, 313) 중 적어도 일부는 다른 엑츄에이터와 비교하여 대상 진동 부재(321, 322, 323)를 더 강하게 진동시킬 수 있다. 예를 들면, 제3 엑츄에이터(313)는 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)와 비교할 때 더 강하게 제3 진동 부재(323)를 진동시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 터치 패드(340)에 의한 햅틱과 구분되는 햅틱(예: 도 3의 프로세서(120)에 의한 햅틱)을 구동하기 위하여, 구동 회로(330)는 복수의 엑츄에이터(311, 312, 313) 중 적어도 일부만 구동하거나, 적어도 일부는 진동 세기를 다르게 진동 부재(321, 322, 323)를 진동시켜, 전자 장치(200)는 상황에 따라 다양한 종류의 햅틱을 구현할 수 있다.
도 5d는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 분해 사시도이다.
도 5d를 참고하면, 입력 장치(300)는 무선 충전 코일(339) 및 제1 진동 감쇄 부재(338)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 무선 충전 코일(339)은 입력 장치(300)의 상부 방향(예: +Z 방향)의 면에 거치되는 외부 전자 장치를 무선으로 충전시킬 수 있다. 무선 충전 코일(339)은 터치 패드(340)의 하부 방향(예: -Z 방향)에 배치될 수 있으며, 구동 회로(330)의 상부 방향(예: +Z 방향)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 외부 장치(미도시)가 입력 장치(300)의 상부에 거치되면, 무선 충전 코일(339)은 외부 장치(미도시)로 전력을 공급하고, 구동 회로(330)는 햅틱 엑츄에이터(310)가 기설정된 특정 동작의 햅틱 피드백을 구현하도록 명령할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 외부 장치(미도시)는 무선 이어폰, 스마트 워치, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 휴대용 전자 장치 내지 무선 통신 장치일 수 있으며, 이에 한정되지 아니하고 전자 장치(200)와 함께 사용되는 부속품 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 감쇄 부재(338)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에서 발생하는 진동을 감쇄시켜 노이즈를 억제할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 감쇄 부재(338)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)가 진동하여 다른 부품이 흔들리거나, 이탈되거나, 결합 부위에 유격이 발생하지 않도록 방지할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제1 진동 감쇄 부재(338)는 고무, 스펀지, 탄성 부재와 같이 진동을 흡수하거나 완충시킬 수 있는 소재로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 감쇄 부재(338)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)가 지지되는 영역, 예를 들면 상판 하우징(351, 352) 또는 브라켓(350)과의 결합 부위에 마련될 수 있다.
도 5D를 도시함에 있어서는 제1 진동 감쇄 부재(338)가 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312) 각각의 상부 및 하부에 배치되었으나, 실제 구현 시에는 이에 한정되지 아니하고, 이 중 적어도 일부 영역에만 배치되거나, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)가 다른 지지 대상(미도시)과 결합되는 영역에 배치될 수 있다.
도 5e는 일 실시 예에 따른 입력 장치(300)의 단면도이다.
도 5e를 참고하면, 다양한 실시 예의 입력 장치(300)는 제2 진동 감쇄 부재(325), 제3 진동 감쇄 부재(326) 및 차폐 부재(318)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 진동 감쇄 부재(325)는 햅틱 구동에 의하여 상판 하우징(351, 352)으로 전달되는 진동을 감쇄할 수 있고, 진동 노이즈를 억제할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제2 진동 감쇄 부재(325)는 상판 하우징(351, 352)과 커버 글래스(301) 사이에 배치될 수 있고, 또는 제2 진동 감쇄 부재(325)는 상판 하우징(351, 352)과 터치 패드(340) 사이에 배치될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 제2 진동 감쇄 부재(325)는 고무, 스펀지, 탄성 부재와 같이 진동을 흡수하거나 완충시킬 수 있는 소재로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에서, 제3 진동 감쇄 부재(326)는 햅틱 구동에 의하여 상판 하우징(351, 352)으로 전달되는 진동을 감쇄할 수 있고, 진동 노이즈를 억제할 수 있다. 제3 진동 감쇄 부재(326)는 터치 패드(340)의 햅틱 구동에 의하여 전자 장치(200)로 전달되는 진동을 감소시킬 수 있다. 제3 진동 감쇄 부재(326)는 진동 부재(321, 322)를 감싸도록 배치될 수 있고, 예를 들면, 도 5e에 도시된 바와 같이 진동 부재(320)와 햅틱 엑츄에이터(310) 사이에 배치되거나, 진동 부재(320)가 다른 대상물에 의하여 지지되는 결합 영역에 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에서, 제3 진동 감쇄 부재(326)는 고무, 스펀지, 탄성 부재와 같이 진동을 흡수하거나 완충시킬 수 있는 소재로 이루어질 수 있고, 탄성 계수가 낮은 물질로 이루어져 전자 장치(200)로 전달되는 진동을 감쇄함과 동시에 터치 패드(340)의 햅틱의 방해를 최소화할 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 및 제3 진동 감쇄 부재(325, 326)는 터치 패드(340)가 진동하며 전자 장치(200) 내부의 다른 부품이 흔들리거나, 이탈되거나, 결합 부위에 유격이 발생하지 않도록 방지할 수 있다.
일 실시 예에서, 차폐 부재(318)는 햅틱 엑츄에이터(310)가 대향되는 진동 부재(320)를 마주보는 영역을 제외한 다른 영역에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 차폐 부재(318)는 햅틱 엑츄에이터(310)에서 발생하는 전자기파가 다른 내부 부품 또는 대향되는 하나의 진동 부재(320) 외에 다른 진동 부재(320)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 차폐 부재(318)는 제1 엑츄에이터(311)가 제1 진동 부재(321)를 마주보는 방향(예: +X 방향)을 제외한 다른 방향(예: -X 방향)에 배치되거나, 일 방향을 제외한 방향(예: +X 방향을 제외한 다른 방향)으로 제1 엑츄에이터(311)를 감싸도록 배치될 수 있다. 차폐 부재(318)는 제2 엑츄에이터(312)가 제2 진동 부재(322)를 마주보는 방향(예: -X 방향)을 제외한 다른 방향(예: +X 방향)으로 배치되거나, 일 방향을 제외한 방향(예: -X 방향을 제외한 다른 방향)으로 제2 엑츄에이터(312)를 감싸도록 배치될 수 있다. 도 6a는 일 실시 예에 따른 햅틱 엑츄에이터(313)의 측면도이고, 도 6b는 일 실시 예에 따른 햅틱 엑츄에이터(314)의 측면도이다.
도 6a 내지 도 6b를 참고하면, 다양한 실시 예의 햅틱 엑츄에이터(313, 314)(예: 도 3의 햅틱 엑츄에이터(310))는 지지대(315), 코어(316) 및 코일(317)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 지지대(315)는 코어(316)를 지지하고, 햅틱 엑츄에이터(313, 314)를 상판 하우징(351, 352) 또는 브라켓(350)에 결합시킬 수 있다. 지지대(315)의 양 측면에는 코일(317)이 들어가는 개구가 형성될 수 있다. 코어(316)는 외측면에 코일(317)이 감겨지고, 코일(317)에 전류가 흐르면 자속을 발생시킬 수 있다. 코일(317)의 전류의 방향 또는 세기가 변화함에 따라 코어(316)는 전자기장을 발생시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 프로세서(120) 내지는 구동 회로(330)는 엑츄에이터의 전자기장을 제어하여 진동 부재(320)와 전자기적으로 상호작용할 수 있다.
도 6a를 참고하면, 일 실시예의 햅틱 엑츄에이터(313)는 일 방향으로 배열되는 복수의 코어(316) 및 복수의 코어(316) 각각에 감겨지는 코일(317)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 복수의 코어(316)는 터치 패드(340)를 둘러싸는 방향으로 배열될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 복수의 코어(316)가 배열되는 방향, 예를 들면 도 6a의 수평 방향에 대한 하나의 코어(316)의 폭(a1) 및 복수의 코어(316)의 각각의 높이(b1)를 다양하게 포함할 수 있다. 예를 들면, 코어(316)의 높이(b1)는 도 5a의 햅틱 엑츄에이터(313)의 높이(h1)에 직접적으로 영향을 줄 수 있고, 슬림화를 구현하기 위하여 코어(316)의 높이(b1)는 장애물이 될 수 있다.
본 문서의 일 실시 예의 엑츄에이터(313)는 복수의 코어(316)를 포함하여 전자기장의 세기를 확보할 수 있다. 일 실시 예의 엑츄에이터의 코어(316)는, 복수의 코어(316)를 통하여 코어(316)의 높이(h1)를 최소화하여 슬림화를 구현하고, 햅틱 엑츄에이터(313)의 전자기장의 세기를 확보할 수 있다.
일 실시 예에서, 프로세서(120)는 복수의 코어(316)에 감겨진 코일(317)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 복수의 코어(316) 각각에 감겨진 코일(317)을 각각 개별적으로 제어할 수 있고, 더욱 정밀하게 터치 패드(340)가 진동하도록 햅틱 피드백을 유도할 수 있다.
도 6b를 참고하면, 일 실시예의 햅틱 엑츄에이터(314)는 터치 패드(340)를 둘러싸는 방향으로 연장되는 장축(a2)을 갖는 코어(316) 및 코어(316)에 감겨지는 코일(317)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 코어(316)의 장축(a2)은 터치 패드(340)를 둘러싸는 방향으로 연장될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(200)는 코어(316)의 장축이 연장되는 방향, 예를 들면 도 6b의 수평 방향에 대한 하나의 코어(316)의 장축의 폭(a2) 및 코어(316)의 높이(b2)를 다양하게 포함할 수 있다. 예를 들면, 코어(316)의 높이(b2)는 도 5a의 햅틱 엑츄에이터(314)의 높이(h1)에 직접적으로 영향을 줄 수 있고, 슬림화를 구현하기 위하여 코어(316)의 높이(b2)는 장애물이 될 수 있다.
본 문서의 일 실시 예의 엑츄에이터(314)는 장축(a2)을 갖는 코어(316) 형상을 통하여 전자기장의 세기를 확보할 수 있다. 일 실시 예의 엑츄에이터의 코어(316)는, 일 방향으로 연장되는 형상을 통하여 장축(a2)을 갖도록 설계되어, 코어(316)의 높이(h2)를 최소화하여 슬림화를 구현하고, 햅틱 엑츄에이터(314)의 전자기장의 세기를 확보할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)의 흐름도이다.
이하에서 본 문서의 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)을 설명함에 있어, 전자 장치(200)를 구성하는 구성 요소 및 동작(S10)에 관하여 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 축약하여 설명한다.
도 7을 참고하면, 다양한 실시 예의 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)은 터치 패드(340)가 가압되어 터치를 센싱하는 동작(S110), 센싱 결과로부터 신호를 식별하는 동작(S130), 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150) 및 햅틱 엑츄에이터(310)를 구동하는 동작(S160)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 사용자 또는 외부에 의하여 터치 패드(340)가 가압되면, 터치 센서(341) 내지 압력 센서(342)는 터치 패드(340)의 제1 면(340a)으로 입력되는 터치를 센싱할 수 있다(S110). 터치 패드(340)의 터치 센서(341) 및/또는 압력 센서(342)는 센싱 결과를 구동 회로(330)의 터치 센서 제어부(331) 및/또는 압력 센서 제어부(332)로 전달하여, 입력 신호를 구동 회로(330)로 제공할 수 있다(S120).
일 실시 예에서, 구동 회로(330)는 센싱 결과를 신호 처리부(335)로 전달하고, 신호 처리부(335)는 터치가 인가하는 신호를 식별할 수 있다(S130). 예를 들면, 신호를 식별하는 동작(S130)은 가압된 압력을 측정하여, 기설정된 임계 압력(P0)보다 높거나 같은 지 식별할 수 있다.
일 실시 예에서, 인가된 압력이 임계 압력(P0) 미만이라면, 신호 처리부(335)는 이를 제1 입력 신호, 예를 들면 '터치'로 인식할 수 있다(S135). 제1 입력 신호는, 예를 들면, 단순 터치, 커서의 이동 명령, 예비 전원 인가 명령 또는 프로세서(120)에 의하여 기설정된 특정한 입력 신호일 수 있다. 신호 처리부(335)는 제1 입력 신호로 인식된 신호를 인터페이스부(334)를 거쳐 프로세서(120)로 전달할 수 있다(S145).
일 실시 예에서, 인가된 압력이 임계 압력(P0) 이상이라면, 신호 처리부(335)는 이를 제2 입력 신호, 예를 들면 '클릭'으로 인식할 수 있다(S140). 제2 입력 신호는, 예를 들면, 커서의 선택 명령, 실행 명령, 중단 명령, 또는 프로세서(120)에 의하여 기설정된 제1 입력 신호와 다른 특정한 입력 신호일 수 있다. 신호 처리부(335)는 제2 입력 신호로 인식된 신호를 인터페이스부(334)를 거쳐 프로세서(120)로 전달할 수 있다(S145).
일 실시 예에서, 신호를 식별하는 동작(S130)에서 식별된 신호가 제2 입력 신호인 경우, 신호 처리부(335)는 파형 제어부(336)로 이를 전달하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압 또는 전류의 파형을 결정할 수 있다(S150). 파형 제어부(336)는 결정된 파형을 햅틱 구동부(337)로 전달하고, 햅틱 구동부(337)를 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압 또는 전류를 제어할 수 있다. 햅틱 구동부(337)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 전자기장을 발생시켜 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 진동을 유도하도록 햅틱 엑츄에이터(310)를 구동할 수 있다(S160).
본 문서의 다양한 실시 예의 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)은, 상술한 동작 중 적어도 일부를 포함하여, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)가 전자기장을 발생시키며 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 진동을 유도하여, 터치 패드(340)가 진동하여 햅틱 피드백을 출력하도록 제어할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 시간에 따른 복수의 햅틱 엑츄에이터(310)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이다. 상세하게는, 순차적으로 진행되는 T1, T2, T3, T4 구간에 있어서, A 프로파일은 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이고, B 프로파일은 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일일 수 있다.
도 8을 참고하면, 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)은 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 순차적으로 제어할 수 있다.
도 8 이하에서는, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)을 제어하는 방법을 설명하기 위한 일 실시 예로서 사인파(sine wave)의 전압을 기준으로 설명하나, 실제 구현 시에는 이에 한정되지 아니하고, 구형파(quarewave)의 전압을 갖도록 특정 값의 전압 인가를 온/오프하는 방식으로 제어될 수 있고, 이에 한정되지 아니하고 다양한 파형을 갖도록 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작을 포함할 수 있고, 제1 진동 부재(321)와 제2 진동 부재(322) 각각의 진동을 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 상호 순차적으로 진행할 수 있고, 일 실시 예에서, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 상호 교번적으로 진행할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압은 최대 전압(Va)으로 증가 후 감소하는 파형을 가질 수 있고, 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압은 각각 최대 전압(Vb)으로 증가 후 감소하는 파형을 가질 수 있다. 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는 인가되는 전압 변화에 의하여 전자기장을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, T1, T3 구간에는 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하고, T2, T4 구간에는 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가할 수 있다. 제1 엑츄에이터(311)의 전압 인가 이후 제2 엑츄에이터(312)의 전압 인가 동작, 또는 제2 엑츄에이터(312)의 전압 인가 이후 제1 엑츄에이터(311)의 전압 인가 동작은 순차적인 구동 동작일 수 있다. 제1 엑츄에이터(311)와 제2 엑츄에이터(312)가 상호 번갈아가며 전압이 인가되는 동작은 교번적인 구동 동작일 수 있다.
구체적으로, 도 4b를 참고하면, 터치 패드(340)는 T1 구간에는 제1 엑츄에이터(311)와 제1 진동 부재(321)가 당기는 방향(예: 도 4b의 -X 방향)으로 이동하고, 순차적으로 T2 구간에는 제2 엑츄에이터(312)와 제2 진동 부재(322)가 당기는 방향(예: 도 4b의 +X 방향)으로 이동하여, 터치 패드(340)는 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. T2 구간 이후에도, 터치 패드(340)는 다시 T3, T4 구간에는 양 측 방향(예: 도 4b의 +/-X 방향)으로 교번적으로 이동하여, 터치 패드(340)는 사용자에게 햅틱 피드백을 제공할 수 있다.
도 9a은 일 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 시간에 따른 복수의 햅틱 엑츄에이터(310)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이다. 상세하게는, 순차적으로 진행되는 T1, T2, T3, T4 구간에 있어서, A 프로파일은 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이고, B 프로파일은 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일일 수 있다.
도 9a를 참고하면, 다양한 실시예의 프로세서(120) 내지 구동 회로(330)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압의 파형을 통하여 햅틱 피드백을 다양하게 구현할 수 있다.
일 실시 예에서, 식별된 신호에 기초하여 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은 식별된 신호가 제2 입력 신호 중 제1 햅틱 파형(예: 도 8의 프로파일의 햅틱 파형)을 피드백 할 지 또는 제2 햅틱 파형(예: 도 9b의 프로파일의 햅틱 파형)을 피드백 할지 결정하여, 햅틱 구동부(337)로 이를 전달할 수 있다. 제1 햅틱 파형과 제2 햅틱 파형은 프로세서(120) 내지 구동 회로(330)에 의하여 기 설정된 햅틱 파형일 수 있고, 사용자는 상이한 햅틱 파형을 통하여 다양한 종류의 피드백을 전달받을 수 있다.
일 실시 예에서, 도 9a를 참고하면, 식별된 신호에 기초하여 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 주기를 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(120)가 사용자에게 제1 피드백(예: 긍정 신호)를 전달하고자 하는 경우 도 8에 도시된 바와 같이 T1, T2, T3 및 T4 구간 각각에서 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 교번적으로 전압을 인가할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(120)가 사용자에게 제2 피드백(예: 부정 신호)를 전달하고자 하는 경우에는, 도 9a에 도시된 바와 같이, T1, T2, T3 및 T4 구간 각각에서, 각 구간의 절반 시간 동안에는 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하고, 각 구간의 다른 절반 시간 동안에는 제2 엑츄에이터(312)를 전압을 인가하여, 전압 인가 주기를 상이하게 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 식별된 신호에 기초하여 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 세기를 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다.
예를 들면, 프로세서(120)가 사용자에게 제1 피드백(예: 긍정 신호) 또는 제2 피드백(예: 부정 신호)를 전달하고자 하는 경우에는, 햅틱 구동부(337)는 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압의 폭(Va)과 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압의 폭(Vb)을 달리하여, 제1 피드백에 따른 햅틱 동작과 제2 피드백에 따른 햅틱 동작을 상이하게 전달할 수 있다.
도 9b은 일 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 시간에 따른 복수의 햅틱 엑츄에이터(310)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이다. 상세하게는, 순차적으로 진행되는 T1, T2, T3, T4 구간에 있어서, A 프로파일은 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일이고, B 프로파일은 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압을 도시한 프로파일일 수 있다.
도 9b를 참고하면, 다양한 실시예의 프로세서(120) 내지 구동 회로(330)는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가되는 전압의 파형을 통하여 햅틱 피드백을 다양하게 구현할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 자성을 갖는 물질로 이루어질 수 있고, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 동시에 진행될 수 있다.
구체적으로, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 양극 및 음극을 가질 수 있고, 제1 엑츄에이터(311)의 전자기장의 극성에 기초하여 제1 엑츄에이터(311)와 멀어지거나 가까워질 수 있다. 이 경우, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 동시에 진행될 수 있다. 일 실시 예에서는, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은 제1 엑츄에이터(311)에 인가하는 전압의 파형과 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 파형은 상호 반대 파형을 갖도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 제1 엑츄에이터(311)는 제1 진동 부재(321)를 밀어내는 동시에 제2 엑츄에이터(312)는 제2 진동 부재(322)를 당길 수 있고, 또는, 제1 엑츄에이터(311)는 제1 진동 부재(321)를 당기는 동시에 제2 엑츄에이터(312)는 제2 진동 부재(322)를 밀어낼 수 있다.
일 실시 예에서는, 동시에 제1 엑츄에이터(311)와 제2 엑츄에이터(312)가 터치 패드(340)의 진동을 유도하여, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312) 각각에서 발생시키는 전자기장의 크기를 줄이며 터치 패드(340)의 햅틱의 세기를 높일 수 있다. 이 경우, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 소형화할 수 있고, 전자 장치(200)의 슬림화를 구현할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은 제1 엑츄에이터(311)에 인가하는 전압의 파형과 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 파형은 상호 같은 파형을 갖도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 극성을 반대로 배치하고, 제1 엑츄에이터(311)에 인가하는 전압의 파형과 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 파형을 상호 같은 파형을 인가하면, 제1 엑츄에이터(311)는 제1 진동 부재(321)를 밀어내는 동시에 제2 엑츄에이터(312)는 제2 진동 부재(322)를 당길 수 있고, 또는, 제1 엑츄에이터(311)는 제1 진동 부재(321)를 당기는 동시에 제2 엑츄에이터(312)는 제2 진동 부재(322)를 밀어낼 수 있다.
일 실시 예에서는, 식별된 신호에 기초하여 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 위상을 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에서는, 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 위상을 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 위상을 상호 반대 위상을 갖도록 제어할 수 있고, 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압의 위상이 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 위상과 1/4 주기 또는 1/8 주기만큼 뒤처지도록 제어하여, 사용자에게 주는 햅틱 피드백의 세기 또는 방향을 상이하게 설계할 수 있다.
다양한 실시 예에서, 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)은 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150) 및 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)을 통하여 제1 엑츄에이터(311)와 제1 엑츄에이터(311)에 인가되는 전압의 파형, 크기, 주기 또는 위상을 다양하게 제어할 수 있고, 전자 장치(200)는 사용자에게 이를 기초로 다양한 종류의 출력 신호로 햅틱 피드백을 전달할 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(200)는, 제1 면(340a)으로 입력되는 터치를 인식하는 터치 센서(341)를 포함하는 터치 패드(340), 터치 패드(340)의 제1 면(340a)에 반대되는 제2 면(340b)에 배치되고, 상호 이격된 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)를 포함하는 진동 부재(320), 터치 패드(340)의 제1 면(340a)으로부터 제2 면(340b)으로 이어지는 측면 방향을 기준으로 터치 패드(340)로부터 이격되어 배치되고, 제1 진동 부재(321)와 대향되는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 진동 부재(322)와 대향되는 제2 엑츄에이터(312)를 포함하는 햅틱 엑츄에이터(310), 및 햅틱 엑츄에이터(310)가 발생시키는 전자기장을 제어하여 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)의 진동을 유도하는 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 진동 부재(321) 및 상기 제2 진동 부재(322)는 금속 물질로 이루어지고, 프로세서(120)는, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 순차적으로 제어하여, 터치 패드(340)가 측면 방향으로 진동하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 자성을 갖는 물질로 이루어지고, 프로세서(120)는, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)를 동시에 제어하여, 터치 패드(340)가 측면 방향으로 진동하도록 제어할 수 있다.
이 경우, 프로세서(120)는, 제1 엑츄에이터(311)에 인가하는 전압의 파형은 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 파형과 반대 파형을 갖도록 제어할 수 있다.
이 경우, 전자 장치(200)는, 제1 엑츄에이터(311), 제1 진동 부재(321), 제2 진동 부재(322) 및 제2 엑츄에이터(312)가 일 직선 상에 배열될 수 있다.
이 경우, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는, 각각 대향되는 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)로부터 멀어지는 방향으로 단면적이 감소하는 형태를 가질 수 있다.
이 경우, 제1 면(340a)이 외부로 노출되도록 터치 패드(340)를 수용하는 안착부(357)를 포함하는 하우징(351, 352), 터치 패드(340)를 지지하고, 하우징(351, 352)에 결합되는 브라켓(350), 및 터치 패드(340)의 제2 면(340b)과 하우징(351, 352)을 연결하고, 탄성을 갖는 재질로 이루어진 연결 부재(355)를 포함할 수 있다.
이 경우, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는, 안착부(357)에서, 터치 패드(340)를 중심으로 상호 이격되어 하우징(351, 352)에 결합될 수 있다.
이 경우, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는, 안착부(357)에서, 터치 패드(340)를 중심으로 상호 이격되어 브라켓(350)에 결합될 수 있다.
이 경우, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는, 터치 패드(340)를 둘러싸는 방향으로 배열되는 복수의 코어(316) 및 복수의 코어(316) 각각에 감겨지는 코일(317)을 포함할 수 있다.
이 경우, 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)는, 터치 패드(340)를 둘러싸는 방향으로 연장되는 장축을 갖는 코어(316) 및 코어(316)에 감겨지는 코일(317)을 포함할 수 있다.
이 경우, 진동 부재(320)는, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)와 이격되어 터치 패드(340)의 제2 면(340b)에 배치되는 제3 진동 부재(323)를 포함하고, 햅틱 엑츄에이터(310)는, 제3 진동 부재(323)에 대향되는 제3 엑츄에이터(313)를 포함할 수 있다.
본 문서의 또 다른 실시 예에 따른 전자 장치(200)의 제어 방법(S100)은, 터치 패드(340)의 제1 면(340a)으로 입력되는 터치를 센싱하는 동작(S110, S120), 센싱 결과에 기초하여 터치가 인가하는 신호를 식별하는 동작(S130), 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150), 및 터치 패드(340)의 제1 면(340a)에 반대되는 제2 면(340b)에 배치되는 제1 및 제2 진동 부재(321, 322)의 진동을 유도하도록, 터치 패드(340)의 측면 방향으로 터치 패드(340)와 이격 배치된 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)을 포함하고, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작은, 제1 진동 부재(321)에 대향되도록 배치된 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작, 및 제2 진동 부재(322)에 대향되도록 배치된 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작을 포함할 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 상호 순차적으로 진행될 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 상호 교번적으로 진행될 수 있다.
이 경우, 제1 진동 부재(321) 및 제2 진동 부재(322)는 자성을 갖는 물질로 이루어지고, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 전압을 인가하는 동작 및 제2 엑츄에이터(312)에 전압을 인가하는 동작이 동시에 진행될 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2 엑츄에이터(311, 312)의 구동을 제어하는 동작(S160)은, 제1 엑츄에이터(311)에 인가하는 전압의 파형과 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 파형은 상호 반대 파형을 갖도록 제어할 수 있다.
이 경우, 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은, 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 주기를 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다.
이 경우, 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은, 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 세기를 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다.
이 경우, 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작(S150)은, 식별된 신호에 기초하여 제1 엑츄에이터(311) 및 제2 엑츄에이터(312)에 인가하는 전압의 위상을 결정하여 햅틱 파형을 제어할 수 있다.
이상에서는 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위 상에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 면으로 입력되는 터치를 인식하는 터치 센서를 포함하는 터치 패드;
    상기 터치 패드의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치되고, 상호 이격된 제1 진동 부재 및 제2 진동 부재를 포함하는 진동 부재;
    상기 터치 패드의 제1 면으로부터 제2 면으로 이어지는 측면 방향을 기준으로 상기 터치 패드로부터 이격되어 배치되고, 상기 제1 진동 부재와 대향되는 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 진동 부재와 대향되는 제2 엑츄에이터를 포함하는 햅틱 엑츄에이터; 및
    상기 햅틱 엑츄에이터가 발생시키는 전자기장을 제어하여 상기 제1 진동 부재 및 상기 제2 진동 부재의 진동을 유도하는 프로세서를 포함하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 진동 부재 및 상기 제2 진동 부재는 금속 물질로 이루어지고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터를 순차적으로 제어하여, 상기 터치 패드가 상기 측면 방향으로 진동하도록 제어하는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 진동 부재 및 상기 제2 진동 부재는 자성을 갖는 물질로 이루어지고,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터를 동시에 제어하여, 상기 터치 패드가 상기 측면 방향으로 진동하도록 제어하는, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 엑츄에이터에 인가하는 전압의 파형은 상기 제2 엑츄에이터에 인가하는 전압의 파형과 반대 파형을 갖도록 제어하는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는,
    상기 제1 엑츄에이터, 상기 제1 진동 부재, 상기 제2 진동 부재 및 상기 제2 엑츄에이터가 일 직선 상에 배열되는, 전자 장치.
    , 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 진동 부재 및 제2 진동 부재는,
    각각 대향되는 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터로부터 멀어지는 방향으로 단면적이 감소하는 형태를 갖는, 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 면이 외부로 노출되도록 상기 터치 패드를 수용하는 안착부를 포함하는 하우징;
    상기 터치 패드를 지지하고, 상기 하우징에 결합되는 브라켓; 및
    상기 터치 패드의 제2 면과 상기 하우징을 연결하고, 탄성을 갖는 재질로 이루어진 연결 부재를 포함하는, 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터는,
    상기 안착부에서, 상기 터치 패드를 중심으로 상호 이격되어 상기 하우징에 결합되는, 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터는,
    상기 안착부에서, 상기 터치 패드를 중심으로 상호 이격되어 상기 브라켓에 결합되는, 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터는,
    상기 터치 패드를 둘러싸는 방향으로 배열되는 복수의 코어 및 상기 복수의 코어 각각에 감겨지는 코일을 포함하는, 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터는,
    상기 터치 패드를 둘러싸는 방향으로 연장되는 장축을 갖는 코어 및 상기 코어에 감겨지는 코일을 포함하는, 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 진동 부재는,
    상기 제1 진동 부재 및 상기 제2 진동 부재와 이격되어 상기 터치 패드의 제2 면에 배치되는 제3 진동 부재를 포함하고,
    상기 햅틱 엑츄에이터는,
    상기 제3 진동 부재에 대향되는 제3 엑츄에이터를 포함하는, 전자 장치.
  13. 터치 패드의 제1 면으로 입력되는 터치를 센싱하는 동작;
    상기 센싱 결과에 기초하여 상기 터치가 인가하는 신호를 식별하는 동작;
    상기 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작; 및
    상기 터치 패드의 제1 면에 반대되는 제2 면에 배치되는 제1 진동 부재 및 제2 진동 부재의 진동을 유도하도록, 상기 터치 패드의 측면 방향으로 상기 터치 패드와 이격 배치된 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작을 포함하고,
    상기 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작은,
    제1 진동 부재에 대향되도록 배치된 상기 제1 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작; 및
    상기 제2 진동 부재에 대향되도록 배치된 상기 제2 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작은,
    상기 제1 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작 및 상기 제2 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작이 상호 순차적으로 진행되는, 전자 장치의 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작은,
    상기 제1 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작 및 상기 제2 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작이 상호 교번적으로 진행되는, 전자 장치의 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 진동 부재 및 상기 제2 진동 부재는 자성을 갖는 물질로 이루어지고,
    상기 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작은,
    상기 제1 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작 및 상기 제2 엑츄에이터에 전압을 인가하는 동작이 동시에 진행되는, 전자 장치의 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 구동을 제어하는 동작은,
    상기 제1 엑츄에이터에 인가하는 전압의 파형과 상기 제2 엑츄에이터에 인가하는 전압의 파형은 상호 반대 파형을 갖도록 제어하는, 전자 장치의 제어 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작은,
    상기 식별된 신호에 기초하여 상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터에 인가하는 전압의 주기를 결정하여 햅틱 파형을 제어하는, 전자 장치의 제어 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작은,
    상기 식별된 신호에 기초하여 상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터에 인가하는 전압의 세기를 결정하여 햅틱 파형을 제어하는, 전자 장치의 제어 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 식별된 신호에 기초하여, 햅틱 파형을 결정하는 동작은,
    상기 식별된 신호에 기초하여 상기 제1 엑츄에이터 및 상기 제2 엑츄에이터에 인가하는 전압의 위상을 결정하여 햅틱 파형을 제어하는, 전자 장치의 제어 방법.
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