WO2018062734A1 - 촉각 피드백 장치 - Google Patents

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WO2018062734A1
WO2018062734A1 PCT/KR2017/010133 KR2017010133W WO2018062734A1 WO 2018062734 A1 WO2018062734 A1 WO 2018062734A1 KR 2017010133 W KR2017010133 W KR 2017010133W WO 2018062734 A1 WO2018062734 A1 WO 2018062734A1
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WO
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disposed
frame
housing
electrode
touch pad
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/010133
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English (en)
French (fr)
Inventor
이상영
김갑영
송윤상
최광혜
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Filing date
Publication date
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B60W50/16—Tactile feedback to the driver, e.g. vibration or force feedback to the driver on the steering wheel or the accelerator pedal
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    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
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    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface

Definitions

  • the present invention relates to a tactile feedback device, and more particularly, to a tactile feedback device that senses when a pressure is applied to a touch pad and provides feedback to a user.
  • the vehicle includes a cluster for displaying vehicle information and driving functions such as vehicle speed, engine speed, fuel flow rate, and cooling water.
  • the vehicle further includes additional functions for user convenience, such as audio function, video function, navigation function, air conditioning control, seat control, lighting control, and the like.
  • the vehicle may be equipped with an AVN device incorporating navigation, audio and video functions.
  • the vehicle further includes a user interface device for inputting operation commands of various functions and outputting operation states of various functions, and the user interface device may be provided in a center fascia.
  • a touch screen, a touch pad, a driver information system (DIS), and the like are used for AVN (Audio Video Navigation).
  • the driver's hand is located near the armrest, which may reduce the risk of manipulation compared to the touch screen, but the driver's gaze should be fixed to the display.
  • the touchpad which does not give a feeling similar to when the actual button is pressed even though it is touched, is difficult to grasp the position and operation degree of the button, so that the gaze is fixed on the display screen, which hinders driving.
  • An object of the present invention is to provide a tactile feedback device that provides feedback so that when a touch pad user touches the touch pad, the touch pad detects whether or not the user touches the touch pad.
  • the tactile feedback device may include: a housing having one surface open and an extension formed on the opened one surface to extend the other surface to form the open area; A support disposed inside the housing; A frame disposed on the support, the side being spaced apart from the side of the housing; A touch pad disposed on the frame and disposed in an open area of the housing; An actuator disposed on a lower surface of the frame and vibrating when pressure is applied to the touch pad; And a connection part disposed on the frame to connect the frame to the housing and to be in contact with the extension part.
  • connection portion may be disposed on the touch pad.
  • connection part may include an elastic body.
  • the support may be disposed along the inner wall of the housing to be spaced apart from the inner wall of the housing.
  • the actuator may be disposed between the support parts and spaced apart from the support parts.
  • the tactile feedback device may further include a vibration absorbing portion disposed between the frame and the support, to block the transmission of vibration to the support.
  • the vibration absorbing portion may be a flat shape, a cone shape or a trapezoidal shape.
  • the vibration absorbing part may include an elastic body.
  • a groove formed in the outer region of the frame; And a dome switch disposed in the groove and having a dome shape with a central portion protruding therefrom.
  • one surface of the dome switch may be arranged to form the same plane as the frame.
  • the dome switch may be disposed so that the dome shape faces in the opposite direction of the touch pad.
  • the dome switch includes: a first film; A second film spaced apart from each other at a predetermined interval on the first film; A metal layer having a dome shape disposed between the second film on the first film; And a third film disposed on the second film and the metal layer.
  • the metal layer may include a first metal layer and a second metal layer spaced apart at predetermined intervals.
  • the metal layer may have a flat central portion.
  • the dome switch may have a stepped structure in which a step is formed.
  • a tactile feedback device which blocks vibration from being transmitted to the housing and vibrates only the touch pad.
  • the user may feel a click through the dome switch, and thus may know whether a desired touch is made.
  • the driver can accurately manipulate the user interface while keeping the gaze in front of the driver while driving.
  • various click feelings may be provided by providing different click feelings for each button.
  • different vibration feedback may be transmitted for each button area and touch area of the user interface device.
  • FIG. 1 illustrates a tactile feedback device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a haptic feedback device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 illustrates a tactile feedback device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a tactile feedback device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 5 shows an example of a dome switch according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows another example of a dome switch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows another example of a dome switch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates an example of a touch pad according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 illustrates a user interface device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates an arrangement of a tactile feedback unit applied to a user interface according to an embodiment of the present invention.
  • 11 is a graph illustrating vibration of an actuator for each frequency according to an embodiment of the present invention.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a tactile feedback device according to an embodiment of the present invention.
  • the haptic feedback device may include a housing 10, a support 20, a frame 30, a touch pad 40, an actuator 50, and a connector 60.
  • One side of the housing 10 may be open so that the touch pad 40 may be exposed to the outside, and both sides of the open side may be extended to extend from the other side of the housing 10.
  • the extension degree of the extension is not limited, but may be extended to the extent that the touch pad 40 may be exposed. Therefore, the extension degree of the extension can be adjusted according to the size of the touch pad 40.
  • the housing 10 may include a bottom portion 11, a side portion 12, and an extension portion 13.
  • the housing 10 may have a receiving region C formed by the bottom part 11, the side part 12, and the extension part 13.
  • the bottom part 11, the side part 12, and the extension part 13 may be connected to each other and disposed.
  • the bottom portion 11 and the side portion 12 may be connected to each other.
  • the side portion 12 may include a plurality of sides extending from ends of the bottom portion 11, respectively.
  • the side portion 12 and the extension portion 13 may be connected to each other.
  • the side portion 12 may be disposed extending in a direction bent relative to the direction in which the bottom portion 11 extends.
  • the side portion 12 may be disposed extending in a direction perpendicular to the direction in which the bottom portion 11 extends.
  • the extension part 13 may be disposed extending in a direction bent relative to the direction in which the side portion 12 extends.
  • the extension part 13 may be disposed extending in a direction perpendicular to the direction in which the side part 12 extends.
  • the extension part 13 may be disposed extending in a direction perpendicular to the receiving region C with respect to the direction in which the side part extends.
  • the bottom portion 11, the side portion 12, and the extension portion 13 may be formed integrally with the same material.
  • the bottom part 11, the side part 12, and the extension part 13 may be formed to be separated from each other.
  • the support 20 may be attached to one surface of the housing 10 to support the frame 30.
  • the support part 20 may be disposed to be spaced apart from the inner wall of the housing 10 so as to support the frame 30.
  • the support part 20 may be disposed along the inner wall surface of the predetermined housing 10 to form a space therein. That is, if the housing 10 has a rectangular shape, the support 20 may also have a rectangular shape. If the housing 10 has a circular shape, the support 20 may also have a circular shape.
  • the distance between the support part 20 and the inner wall of the housing is not limited, but if the distance is too much, the support part is formed in the center and it is difficult to support the frame.
  • the support 20 may be spaced apart from the inner wall to the extent that the support 20 may be disposed in the outer region of the frame to support the frame.
  • the support part 20 may be made of a hard material such as plastic or metal so that deformation of the frame does not occur when pressure is applied to the touch pad.
  • the frame 30 is disposed above the support 20 and a hard material such as metal may be used.
  • the touch pad 40 and the connection unit 60 may be disposed above the frame 30, and the actuator 50 may be disposed below the frame 30.
  • the frame 30 is disposed inside the housing 10 and is not in contact with the housing 10. Side surfaces of the frame 30 may be spaced apart from the housing 10 by a predetermined distance. Since the entire housing may vibrate when the frame 30 is in contact with the housing 10, the frame may be spaced apart from the housing 10 as in the present embodiment. Vibration of the frame 30 is transmitted to the housing 10 through the connecting portion 60, but the material of the connecting portion 60 can be minimized by transmitting the vibration to the housing 10 by forming an elastic body. Such a structure prevents the housing from unnecessarily vibrating and allows only the touch pad portion to vibrate, thereby efficiently transmitting haptic vibration to the user.
  • the touch pad 40 may be disposed at an upper center portion of the frame 30, and the connection portion 60 may be disposed at both sides of the upper portion of the frame 30.
  • the touch pad 40 may not only sense the touched position but also sense the strength of the pressure applied to the touch pad.
  • a pressure sensing method of the touch pad 40 will be described later.
  • connection part 60 is in contact with the housing 10 to transmit the vibration of the frame to the housing. Specifically, it may be in contact with the extension 11 of the housing.
  • connection part 60 attaches the frame 30 to the housing 10 so that the frame can be fixed to the housing 10.
  • an elastic body capable of elastic deformation may be used to secure a degree of freedom in which vibration may occur during actuator vibration.
  • the actuator 50 may be disposed to contact the frame on the bottom surface of the frame 30.
  • the actuator 50 is disposed to be spaced apart from the support 20 so as not to contact the support.
  • the actuator 50 detects this and vibrates by the control of the driver. Since the actuator 50 is in contact with the frame 30, the frame 30 also vibrates together with the vibration of the actuator 50.
  • the vibration of the frame 30 is transmitted to the housing 10 through the connecting portion 60 and causes the housing to vibrate. Therefore, when the user touches the touch pad, the housing vibrates, and the user can recognize that the touch is normal.
  • connection part 60 may be disposed on the upper portion of the frame 30, or may be disposed on the touch pad 40 as shown in FIG. 2.
  • connection part 60 is disposed on the touch pad 40.
  • the touch pad 40 is disposed on the entire upper part of the frame 30, and the connection part 60 is disposed between the frame 30 and the extension part 11 of the housing 10. You can check.
  • FIG 3 shows an example in which the vibration absorbing unit 70 is further disposed as another embodiment of the present invention.
  • the vibration absorbing part 70 is disposed between the support part 20 and the frame 30.
  • the vibration feedback is transmitted only to the touch pad 40, and the shaking of the housing 10 is preferably as small as possible. Therefore, by disposing the vibration absorbing portion 70 between the support and the frame as in this embodiment, it is possible to reduce the vibration transmitted to the housing through the support 20.
  • the vibration absorbing unit 70 may be an elastic body such as rubber packing to absorb the vibration.
  • the elastic body may be used without limitation as long as it has a similar elastic modulus as the rubber packing and can absorb vibration.
  • the shape of the vibration absorbing part 70 is not particularly limited, and various shapes such as a flat shape, a convex cone shape, and a trapezoidal shape may be used.
  • FIG. 4 shows another example of adding a dome switch as another embodiment of the present invention.
  • the dome switch 80 is disposed in the frame 30.
  • a groove 31 may be formed in the frame 30 to accommodate the dome switch, and the dome switch 80 may be inserted into the groove 31 in the frame 30.
  • the depth of the groove 31 and the height of the dome switch 80 may be formed to be the same. Therefore, one surface of the dome switch 80 and the frame 30 may form the same plane.
  • the position at which the groove 31 is formed is not particularly limited, but generally, since the button is disposed at the outer region of the touch pad 40, the groove 31 may be disposed at the outer region of the frame 30. Therefore, the user can feel the click through the dome switch when the user clicks the button arranged in the outer region.
  • the dome switch 80 may be disposed in the vertical upper region of the position where the support 20 is formed.
  • the user may feel a click feeling in addition to the vibration feedback, and may recognize that the touch is normally performed.
  • the dome switch generates a touch feeling with a repulsive force corresponding to an external force, and the dome shape portion has a feeling of click on an external force (pressing pressure by a user's finger) from a change in shape and reaction force due to a load. It may provide a tactile feeling including a feel.
  • the dome switch 80 does not provide an electrical switch function in a configuration for giving a user a feeling of click.
  • the dome switch 80 may be disposed in a forward or reverse direction.
  • the forward direction means that the protruding dome shape of the dome switch 80 is disposed upward
  • the reverse direction means that the dome shape is disposed downward. When placed in the reverse direction, a better click feeling can be provided.
  • FIG 5 shows one embodiment of the dome switch 80.
  • the dome switch 80 may include a first film 81, a second film 82 disposed to be spaced apart at a predetermined interval on the first film, and the second film on the first film.
  • a third film 84 disposed on the second film and the metal layer.
  • FIG. 5A illustrates an example in which the dome switch is disposed in the forward direction
  • FIG. 5B illustrates an example in which the dome switch is disposed in the reverse direction.
  • the height h of the dome of the dome switch may be 0.1 mm or more and 0.2 mm or less.
  • the metal layer 83 may be made of an amorphous alloy material.
  • the amorphous alloy is at least selected from the group consisting of nickel (Ni), hafnium (Hf), copper (Cu), zirconium (Zr), cobalt (Co), iron (Fe), aluminum (Al) and titanium (Ti). It may comprise one metal component. Specifically, the amorphous alloy is at least one metal component selected from the group consisting of nickel (Ni), hafnium (Hf), copper (Cu), zirconium (Zr), cobalt (Co) and iron (Fe) to be a glass transition It may include. In addition, the amorphous alloy may include at least one metal component selected from the group containing iron (Fe) and aluminum (Al) that do not become a glass transition. In addition, materials with a click feeling and resilience can be used without limitation.
  • FIG. 6 shows another example of the dome switch 80, which is composed of two layers of metal layers.
  • FIG. 6A illustrates an example in which the center portion of the metal layer 83 of the dome switch is convex
  • FIG. 6B illustrates an example in which the center portion of the metal layer 83 of the dome switch is flat.
  • the shape of the metal layer may be changed to provide different click feelings.
  • the dome switch 80 is predetermined on the first film 81 and the first film.
  • the first metal layer 831 is disposed in a dome shape on the first film 81, and the second metal layer 832 is spaced apart at predetermined intervals on the first metal layer 831 to be disposed in a dome shape.
  • the central portion of the second metal layer 832 that is, the central portion of the dome shape and the third film 84 may not be in contact with each other and may be spaced apart at predetermined intervals.
  • the position of the button must be located and applied to a predetermined pressure. Even if the pressure of the cover layer is deformed-even if the pressure of the metal layer is not applied to the shape of the metal layer.
  • the cover film may be deformed in shape up to the second silver metal layer 832. Therefore, the user can confirm the position of the button through the tactile sense, and then click the button by applying pressure.
  • FIG 7 shows another embodiment of the dome switch 80.
  • FIG. 7A illustrates an example in which the dome switch 80 has a two-stage structure
  • FIG. 7B illustrates an example in which the dome switch 80 has a three-stage structure.
  • FIG 8 illustrates a cross section of the touch pad 40 according to an embodiment of the present invention.
  • the touch pad 40 may include a first substrate 41, a first electrode 42 disposed on the first substrate, an adhesive layer 43 disposed on the first electrode, and the adhesive layer.
  • the first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may be rigid or flexible.
  • the first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may include glass or plastic.
  • the first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 include chemically strengthened / semi-hardened glass such as soda lime glass or aluminosilicate glass.
  • it may include reinforced or soft plastics such as polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), propylene glycol (PPG) polycarbonate (PC), or may include sapphire.
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPG propylene glycol
  • PC propylene glycol
  • first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may include an optically isotropic film.
  • first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may include a cyclic olefin copolymer (COC), a cyclic olefin polymer (COP), and an isotropic polycarbonate (PC). Or isotropic polymethylmethacrylate (PMMA).
  • Sapphire is a material that can be used as a cover substrate because it has excellent electrical properties such as permittivity and can dramatically increase the touch response speed, and can easily realize spatial touch such as hovering and high surface strength.
  • hovering refers to a technique of recognizing coordinates even at a distance far from the display.
  • first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may be curved while having a partially curved surface. That is, the first base material 41, the second base material 44, and the third base material 47 may be curved while partially having a flat surface and partially having a curved surface. In detail, the ends of the first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may have a curved surface, or may be curved or curved with a surface including a random curvature.
  • first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may be flexible substrates having flexible characteristics.
  • the first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may be a curved or bent substrate. That is, the tactile feedback device including the first substrate 41, the second substrate 44, and the third substrate 47 may also be formed to have a flexible, curved, or bent characteristic. For this reason, the tactile feedback device according to the embodiment may be changed to various designs.
  • the first electrode 42 may be disposed on the first substrate 41 and used as the transmission electrode Tx. Therefore, the first electrode 42 may be disposed to be orthogonal to the second electrode 45 and the third electrode 48.
  • the first electrode 42 may include a plurality of electrode patterns extending in one direction, and the second electrode 45 and the third electrode 48 may extend in a direction different from the one direction. It may include a plurality of electrode patterns.
  • the first electrode 42 may be a conductive material such as metal and may be disposed through a printing process.
  • the first electrode 42 may include any one material selected from the group consisting of copper, aluminum, gold, silver, nickel, tin, zinc, and alloys thereof. It is a material that can replace the existing indium tin oxide (ITO), which is advantageous in terms of cost and can be formed by a simple process. In addition, it is possible to exhibit more excellent electrical conductivity can improve the electrode characteristics.
  • the first electrode 42 may be a metal oxide such as indium zinc oxide, copper oxide, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, or the like. It may include.
  • the first electrode 42 may include a nanowire, a photosensitive nanowire film, carbon nanotubes (CNT), graphene, a conductive polymer, or a mixture thereof.
  • CNT carbon nanotubes
  • the first electrode 42 may include various metals.
  • the first electrode 42 may include chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), and molybdenum (Mo). At least one metal of gold (Au), titanium (Ti), and alloys thereof may be included.
  • the adhesive layer 43 bonds the first substrate 41 and the second substrate 43 to each other.
  • An adhesive or the like can be used as a means for firmly binding these two substrates so that they are not separated.
  • the adhesive layer 43 may include a UV resin, a thermosetting resin, an optical film, or an optical resin.
  • the second electrode 45 may be disposed on the second substrate 44.
  • the second electrode 45 may operate as the second receiving electrode Rx2, and may detect a position at which a finger or a stylus pen is touched. When touched by a finger or a stylus pen, a change in capacitance occurs at the touched point, thereby detecting the position.
  • the second electrode 45 may be disposed in the same direction as the third electrode 48, and similar to the first electrode, various materials described above may be used.
  • At least one of the first electrode 42, the second electrode 45, and the third electrode 48 may be disposed in a mesh shape.
  • at least one of the first electrode 42, the second electrode 45, and the third electrode 48 may include a plurality of sub-electrodes disposed to cross each other. At least one of the first electrode 42, the second electrode 45, and the third electrode 48 may be disposed in a mesh shape by the electrodes.
  • the resistance of the electrodes can be lowered even when applied to a large size tactile feedback device. have.
  • At least one of the first electrode 42, the second electrode 45, and the third electrode 48 may be interposed between the mesh line and the mesh line formed by a plurality of sub-electrodes that cross each other. It may include a mesh opening of.
  • the line width of the mesh line may be about 0.1 ⁇ m to about 10 ⁇ m.
  • a mesh line having a line width of less than about 0.1 ⁇ m may not be possible in a manufacturing process.
  • the sensing electrode pattern may be visually recognized from the outside to reduce visibility.
  • the line width of the mesh line may be about 1 ⁇ m to about 5 ⁇ m.
  • the line width of the mesh line may be about 1.5 ⁇ m to about 3 ⁇ m.
  • the thickness of the mesh line may be about 100nm to about 500nm. If the thickness of the mesh line is less than about 100 nm, the electrode resistance may be increased to reduce electrical characteristics. If the thickness of the mesh line is greater than about 500 nm, the overall thickness of the touch window may be thick and process efficiency may be reduced.
  • the thickness of the mesh line may be about 150nm to about 200nm. More preferably, the thickness of the mesh line may be about 180 nm to about 200 nm.
  • the elastic layer 46 is laminated between the second substrate 44 and the third substrate 47 at a constant width and height.
  • the elastic layer 46 acts as a kind of dielectric and at the same time, when pressure is applied from the outside, the elastic layer 46 may be deformed and restored again.
  • the elastic layer 46 may include a transparent resin material having elasticity and adhesive properties. That is, the elastic layer 46 may be an adhesive layer having elasticity.
  • the material of the elastic layer 46 is not particularly limited as long as it is a material and a shape that can be resiliently elastically changed.
  • polyolefin-based, PVC-based, polystyrene-based, polyester-based, polyurethane-based, polyamide-based, silicone rubber and the like can be used.
  • the elastic layer 46 has a Young's modulus of about 1 MPa to about 2 MPa, a compressive modulus of about 150 MPa to about 200 MPa, and a shear modulus of about 0.4 MPa To about 0.7 MPa and have a bulk modulus of about 2 GPa to about 3.5 GPa.
  • the elastic layer 46 may have a thickness of about 500 ⁇ m or less. In detail, the elastic layer 46 may have a thickness of about 100 ⁇ m to about 500 ⁇ m. In more detail, the elastic layer 46 may have a thickness of about 300 ⁇ m to about 500 ⁇ m.
  • the accuracy may be degraded when sensing the pressure of the force applied from the input device.
  • the thickness of the elastic layer 46 is less than about 100 ⁇ m, the adhesion of the substrates is reduced, the reliability of the touch window may be lowered.
  • the third substrate 47 may be a cover window, and the thickness may be 0.2 mm to 2 mm.
  • the third electrode 48 may be disposed on the third substrate 47. In the present embodiment, an example in which the third electrode 48 is disposed above the first substrate is illustrated, but may be disposed below the first substrate. In particular, when the third base material 47 is a cover window, the third electrode 48 is disposed below the third base material 47.
  • the third electrode 48 may be a first receiving electrode Rx1, and may sense a pressure applied to the touch pad. For example, when pressure is applied through a finger or a stylus pen, a change in capacitance occurs between the third electrode 48 and the first electrode 42, so that the pressure can be detected by detecting the change.
  • the width of the third electrode 48 may be smaller than that of the third electrode 48, and the width of the third electrode 48 may be the width of the second electrode 45. More than about 1.2 times.
  • the third electrode 48 it is advantageous for the third electrode 48 to widen the line width in order to be more sensitive to capacitance changes with distance.
  • the minimum line width for detecting capacitance changes should be at least 100um.
  • the second electrode 45 may be formed narrower than the third electrode in order to accurately grasp the touched position.
  • the second electrode 45 and the third electrode 48 may be the receiving electrode Rx
  • the first electrode 42 may be the transmitting electrode Tx. Therefore, the pressure applied to the touch pad by the capacitance change between the second electrode 45 and the first electrode 42 is sensed, and the capacitance change between the third electrode 48 and the first electrode 42 is sensed.
  • the touched position can be detected by the touch.
  • a first capacitance is formed between the first electrode and the second electrode.
  • the second capacitance may be formed between the first electrode and the third electrode. It may be a mutual capacitance interacting between two electrodes of the capacitance.
  • the input unit touches the touch pad by applying pressure to the touch pad
  • the first capacitance and the second capacitance change.
  • the pressure and location of the touch can be detected.
  • the touch force may be sensed by detecting a change in the first capacitance
  • the pressure applied by the touch pad may be sensed by detecting a change in the second capacitance.
  • the first capacitance change value may include a capacitance change value due to a charge exiting to the input tool side and a capacitance change value due to a decrease in distance of the elastic body
  • the second capacitance change value is a term that exits to the input tool side. It may include a change value by.
  • the thickness of the third electrode 48, the second electrode 45, and the first electrode 42 may be 5 ⁇ m or less.
  • the second electrode 45 and the third electrode 48 may be time-division driven. That is, instead of simultaneously driving the second and third electrodes, the third electrode is driven at a predetermined time interval after the second electrode 48 is driven.
  • the time division interval may range from 4 ms to 12.7 ms. If the time division interval is 4 ms or less, the capacitance necessary for measuring the capacitance change of the first electrode and the second electrode may not be formed. In addition, if the time division interval exceeds 12.7ms, it may be difficult to synchronize signals with other devices.
  • the touch pad 100 may sense a pressure applied to the touch pad when the third electrode 48 is driven, and sense a touch position when the second electrode 45 is driven.
  • FIG 9 illustrates a tactile feedback device according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle is equipped with a number of electrical equipment.
  • a user interface device is mounted to operate the electronic device, and the user interface device may be electrically connected to various electronic devices such as audio and navigation.
  • the user interface device may be disposed near the armrest.
  • the driver can operate the interface device while looking forward while driving.
  • the present embodiment provides a user interface to which the tactile feedback device is applied to solve this problem.
  • the UI device may include a touch pad unit 100 and a tactile feedback unit 200 disposed under the touch pad unit 100.
  • the touch pad unit 100 may sense a touched position and pressure.
  • a plurality of tactile feedback units 200 may be disposed at a predetermined interval below the touch pad unit 100.
  • the touch pad unit 100 may be divided into a button area 110 and a touch area 120.
  • the tactile feedback unit 200 may include the tactile feedback apparatus described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG 10 illustrates an example of arrangement of the tactile feedback unit 200.
  • the tactile feedback unit 200 may be disposed below the button area 110.
  • the first tactile feedback unit 210 may be disposed and the second tactile feedback unit 220 may be disposed below the touch area.
  • the first tactile feedback unit 210 may include a tactile feedback device as shown in FIG. 4 in which a dome switch is mounted.
  • the button may include a plurality of numeric buttons, a menu button, and a back button.
  • Dome switches that give different click feelings may be disposed below each button. By placing dome switches with different click feelings, the user can know which button was clicked without looking.
  • Different click feelings can be provided by different actuation forces, reciprocating forces, click rates, strokes, and the like.
  • Actuation force means the necessary force to actuate the dome
  • reciprocating force means the force to return to the initial stop position before the dome is operated
  • the click rate is the ratio of the maximum load and the minimum load [(maximum load-minimal load) / Maximal load] means the numerical value
  • the stroke means the working distance of the dome.
  • Compression Peak Point (CP) is the load value when the repulsive force that increases as a load is applied to the dome has a maximum value of the operating force at a specific stroke. By applying, it means the load value when the contact part inside the metal dome touches the surface plate.
  • This click feeling may be adjusted by varying the strength of the metal layer, or may be adjusted by varying the height or size of the dome.
  • a dome switch having a large dome size may be disposed in the tactile feedback units 213 and 214 below the frequently used buttons such as the menu button or the back button, and the lower portion of the less frequently used buttons such as the number button.
  • the tactile feedback units 211 and 212 may arrange a dome switch having a small dome size. And the size of the dome switch can be arranged differently between the number buttons. For example, the size of the dome switch may be made to increase or decrease in sequence.
  • the tactile feedback unit 200 may be disposed under the touch pad unit 100, and they may have different click feelings.
  • the tactile feedback unit 200 includes actuators that vibrate in response to a touch signal, and may change the resonant frequencies of these actuators.
  • the tactile feedback unit 211 disposed below the button numbers 1 to 4 applies an actuator that resonates at high frequency
  • the tactile feedback unit 212 disposed below the button numbers 5 to 8 resonates at a low frequency.
  • the actuator can be applied. That is, a rich vibration feedback may be generated by applying heterogeneous actuators having different resonance frequencies during feedback.
  • FIG. 11 is a graph showing an example of the degree of vibration versus frequency of the first actuator vibrating at high frequency and the second actuator vibrating at low frequency.
  • the first actuator and the second actuator generate different vibrations according to frequencies.
  • the tactile feedback device in which the dome switch is omitted may be used for the second tactile feedback unit 220.
  • the second tactile feedback unit 220 may adjust the vibration of the actuator in proportion to the pressure applied to the touch pad unit 100.
  • the second tactile feedback unit 200 may adjust the vibration in proportion to the number of touch points touched by the touch pad unit 100. That is, the intensity of vibration may be increased in proportion to the number of multi-touches.
  • the second tactile feedback unit 200 may generate a small vibration to give feedback as if writing.

Abstract

실시예에 따른 촉각 피드백 장치는, 바닥부, 상기 바닥부와 연결되는 측부; 및 상기 측부와 연결되는 연장부를 포함하고, 수용 영역을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 바닥부 상에 배치되는 적어도 하나의 지지부; 상기 지지부 상에 배치되고, 하우징의 측부와 이격하여 배치되는 프레임; 상기 하우징의 수용 영역 내에서 상기 프레임 상에 배치되는 터치패드; 상기 프레임의 하면 상에 배치되고, 상기 터치패드에 인가되는 압력에 대한 진동력을 제공하는 액츄애이터; 및 상기 프레임 상에 배치되어, 상기 프레임을 상기 하우징과 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 연장부는 상기 측부에서 상기 수용 영역 방향으로 연장하고, 상기 프레임은 상기 연장부와 접촉하며 배치된다.

Description

촉각 피드백 장치
본 발명은 촉각 피드백 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치 패드에 압력이 인가될 때 이를 감지하여 사용자에게 피드백을 주는 촉각 피드백 장치에 관한 것이다.
차량은 차량속도, 엔진 회전수, 주유량, 냉각수 등의 주행 기능 및 차량 정보를 표시하는 클러스터를 포함한다.
또한, 차량은 기본적인 주행 기능 외에도 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능, 공조 제어, 시트 제어, 조명 제어 등의 사용자 편의를 위한 부가적인 기능을 더 포함한다.
아울러 차량에는 내비게이션 기능, 오디오 기능 및 비디오 기능이 통합된 AVN 장치가 마련될 수 있다.
이러한 차량은 각종 기능의 동작 명령을 입력하고 각종 기능의 동작 상태를 출력하기 위한 사용자 인터페이스(User Interface)장치를 더 포함하며, 이러한 사용자 인터페이스 장치는 센터페시아에 마련될 수 있다.
차량의 기능이 다양화, 고급화되면서 차량의 각종 기능에 대한 명령을 입력할 수 있는 인터페이스 장치가 개발되고 있다. 최근에는 차량의 클러스터(Cluster)
또는 AVN(Audio Video Navigation)에 터치스크린, 터치패드, 운전정보시스템(DIS; Driver Information System) 등이 사용되고 있다.
이러한 터치인터페이스가 장착된 신기술들이 차량에 적용되면서 운전자의 편의성은 증대되고 있지만, 디스플레이 화면상에서 사용자의 조작이 요구되므로 운전자의주의 분산이 염려된다.
특히, 터치패드나 운전정보시스템의 경우 운전자의 손은 암레스트 부근에 위치하므로 터치스크린에 비해 조작의 위험성을 줄어들 수 있으나 운전자의 시선을 디스플레이에 고정하여야 하는 것은 마찬가지이다.
더욱이 터치를 하여도 실제 버튼을 눌렀을 때와 유사한 느낌을 주지 못하는 터치패드는 버튼의 위치와 조작 정도를 파악하기 힘들어 디스플레이 화면에 시선이 고정될 수밖에 없어 운전에 방해가 된다.
따라서 운전 중 사용자가 버튼을 누르거나 터치 패드를 조작할 때, 사용자가 디스플레이 화면을 보지 않고도 조작 의도대로 조작되었는지를 알 수 있도록 피드백을 줄 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 터치 패드 사용자가 터치 패드를 터치할 경우 터치 여부를 파악하여 사용자가 터치 되었음을 알 수 있도록 피드백을 주는 촉각 피드백 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치는 일면이 개방되고, 상기 개방된 일면에는 다른 일면으로부터 연장되어 상기 개방된 영역을 형성하는 연장부가 형성된 하우징; 상기 하우징의 내부에 배치된 지지부; 상기 지지부 상에 배치되고, 측면이 상기 하우징의 측면과 이격되어 배치된 프레임; 상기 프레임 상에 배치되되, 상기 하우징의 개방된 영역에 배치된 터치패드; 상기 프레임의 하면에 배치되어 상기 터치패드에 압력이 가해질 때 진동하는 액츄에이터; 및 상기 프레임 상에 배치되어 상기 프레임을 하우징에 연결하되, 상기 연장부에 접촉되도록 배치된 연결부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 연결부는 상기 터치패드 상에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 연결부는 탄성체를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 지지부는 상기 하우징의 내벽과 이격되어 하우징의 내벽을 따라 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 액츄에이터는 상기 지지부 사이에 배치되어 지지부와는 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 프레임과 지지부 사이에 배치되어, 상기 지지부로 진동이 전달되는 것을 차단하는 진동 흡수부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 진동 흡수부는 평평한 형상, 콘 형상 또는 사다리꼴 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 진동 흡수부는 탄성체를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 프레임의 외곽 영역에 형성된 홈; 및 상기 홈에 배치되고 중앙 부분이 돌출된 돔 형상을 가지는 돔 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 돔 스위치의 일면은 상기 프레임과 동일한 평면을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 돔 스위치는 상기 돔 형상이 상기 터치패드의 반대 방향으로 향하도록 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 돔 스위치는, 제1 필름; 상기 제1 필름 상에 소정 간격으로 이격되어 배치된 제2 필름; 상기 제1 필름 상의 상기 제2 필름 사이에 배치된 돔 형상을 가지는 금속층; 및 상기 제2 필름 및 상기 금속층 상에 배치되는 제3 필름을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 금속층은 소정 간격으로 이격되어 배치된 제1 금속층 및 제2 금속층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 금속층은 중앙부가 평평한 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치에서, 상기 돔 스위치는 단차가 형성된 계단식 구조일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하우징에 진동이 전달되는 것을 차단하고 터치 패드만 진동하는 촉각 피드백 장치를 제공할 있다.
한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자는 돔 스위치를 통해 클릭감을 느낄 수 있고, 그에 따라 원하는 터치가 이루어졌는지 여부를 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자는 운전 중 전방에 시선을 고정한 채로 사용자 인터페이스를 정확히 조작할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스 장치에 제공되는 촉각 피드백 장치에서 버튼별로 서로 다른 클릭감을 제공함으로써 다양한 클릭감을 제공할 수 잇다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자 인터페이스 장치의 버튼 영역 및 터치 영역별로 서로 다른 진동 피드백을 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치의 일예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치의 다른 일예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 돔 스위치의 또 다른 일예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패드의 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스 장치를 도시한 것이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스에 적용되는 촉각 피드백부의 배치를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수별 액츄에이터의 진동을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는
사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계 없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 촉각 피드백 장치는 하우징(10), 지지부(20), 프레임(30), 터치패드(40), 액츄에이터(50), 및 연결부(60)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(10)은 상기 터치패드(40)가 외부로 노출될 수 있도록 일면이 개방되어 있으며, 개방된 일면의 양쪽 측면은 하우징(10)의 다른 일면으로부터 연장된 연장부가 형성될 수 있다. 상기 연장부의 연장 정도는 제한이 없으나 터치패드(40)가 노출될 수 있을 정도로 연장될 수 있다. 따라서 터치패드(40)의 크기에 따라 연장부의 연장 정도는 조절 가능하다.
자세하게, 상기 하우징(10)은 바닥부(11), 측부(12) 및 연장부(13)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(10)은 상기 바닥부(11), 상기 측부(12) 및 상기 연장부(13)에 의해 수용 영역(C)이 형성될 수 있다.
상기 바닥부(11), 상기 측부(12) 및 상기 연장부(13)는 서로 연결되며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 바닥부(11)와 상기 측부(12)는 서로 연결될 수 있다. 상기 측부(12)는 상기 바닥부(11)의 끝단에서 각각 연장되는 복수 개의 측부들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 측부(12)와 상기 연장부(13)는 서로 연결될 수 있다.
상기 측부(12)는 상기 바닥부(11)가 연장하는 방향에 대해 절곡되는 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 측부(12)는 상기 바닥부(11)가 연장하는 방향에 대해 수직한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다.
또한, 상기 연장부(13)는 상기 측부(12)가 연장하는 방향에 대해 절곡되는 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 연장부(13)는 상기 측부(12)가 연장하는 방향에 대해 수직한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 연장부(13)는 상기 측부가 연장하는 방향에 대해 상기 수용 영역(C) 방향의 수직한 방향으로 연장하며 배치될 수 있다.
상기 바닥부(11), 상기 측부(12) 및 상기 연장부(13)는 동일한 물질을 포함하며 일체로 형성될 수 있다. 또는, 상기 바닥부(11), 상기 측부(12) 및 상기 연장부(13)는 서로 분리가능하게 형성될 수 있다.
상기 지지부(20)는 하우징(10)의 일면에 부착되어 상기 프레임(30)을 지지할 수 있다. 상기 지지부(20)는 프레임(30)을 지지할 수 있도록 하우징(10)의 내벽과 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이때 지지부(20)는 소정의 하우징(10)의 내측 벽면을 따라 배치되어 내부에 공간을 형성할 수 있다. 즉, 하우징(10)이 사각형 형상이면 지지부(20)도 사각형 형상일 수 있고 하우징(10)이 원형이면 지지부(20)도 원형일 수 있다. 지지부(20)와 하우징 내벽과의 거리는 제한이 없으나 너무 많이 이격되면 지지부가 중앙에 형성되어 프레임을 지지하기 힘들다.
따라서 지지부(20)는 상기 프레임을 지지할 수 있도록 프레임의 외각 영역에 배치될 수 있을 정도로 내벽과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 지지부(20)는 터치패드에 압력이 인가될 때 프레임의 변형이 발생하지 않도록 플라스틱이나 금속 소재와 같은 단단한 재질의 물질이 사용될 수 있다.
상기 프레임(30)은 지지부(20)의 상부에 배치되며 금속과 같은 단단한 소재가 사용될 수 있다. 상기 프레임(30)의 상부에는 터치패드(40)와 연결부(60)가 배치될 수 있고, 프레임(30)의 하부에는 액츄에이터(50)가 배치될 수 있다. 이때 프레임(30)은 하우징(10)의 내부에 배치되고, 하우징(10)과 접촉되지는 않는다. 프레임(30)의 측면은 하우징(10)과 소정 거리로 이격되어 배치될 수 있다. 프레임(30)이 하우징(10)과 접촉되면 하우징 전체가 진동할 수 있기 때문에 본 실시예에서와 같이 프레임을 하우징(10)과 이격되도록 배치할 수 있다. 프레임(30)의 진동은 연결부(60)를 통해 하우징(10)으로 전달되지만 연결부(60)의 소재를 탄성체로 형성하여 하우징(10)으로 진동이 전달되는 것으로 최소화할 수 있다. 이러한 구조에 의해 하우징이 불필요하게 진동하는 것을 방지하고 터치패드 부분만 진동이 발생하도록하여 사용자에게 햅틱 진동을 효율적으로 전달할 수 있다.
상기 터치패드(40)는 상기 프레임(30)의 상부 중앙 부분에 배치될 수 있고, 상기 연결부(60)는 프레임(30)의 상부 양쪽 측면에 배치될 수 있다. 터치패드(40)는 터치되는 위치를 감지할 뿐 아니라 터치패드에 가해지는 압력의 세기를 감지할 수 있다.
터치패드(40)가 압력을 감지하는 방법으로는 이미 공지된 다양한 방법이 사용될 수 있다. 터치패드(40)의 압력 감지 방법에 대해서는 후술 하기로 한다.
상기 연결부(60)의 일면은 하우징(10)에 접촉되어 있어 프레임의 진동을 하우징으로 전달할 수 있다. 구체적으로는 하우징의 연장부(11)에 접촉될 수 있다.
상기 연결부(60)는 프레임(30)을 하우징(10)에 부착하여 프레임이 하우징(10)에 고정될 수 있도록 한다. 그리고 액츄에이터 진동시 진동이 발생할 수 있는 자유도를 확보하기 이해 탄성 변형이 가능한 탄성체가 사용될 수 있다.
상기 액츄에이터(50)는 프레임(30)의 하면에 프레임과 접촉하도록 배치될 수 있다. 그리고 액츄에이터(50)는 상기 지지부(20)와는 이격되어 배치되어 지지부와는 접촉하지 않는다. 상기 액츄에이터(50)는 터치패드(40)가 터치되면 구동부(미도시)가 이를 감지하고 구동부의 제어에 의해 진동한다. 액츄에이터(50)는 프레임(30)과 접촉되어 있기 때문에 액츄에이터(50)의 진동과 함께 프레임(30)도 함께 진동한다.
상기 프레임(30)의 진동은 연결부(60)를 통해 하우징(10)으로 전달되고 하우징이 진동하게 하게 된다. 따라서 사용자가 터치패드를 터치하면 하우징이 진동하게 되어 사용자는 정상적으로 터치되었음을 인식할 수 있다.
상기 연결부(60)는 프레임(30)의 상부에 배치될 수도 있고, 도 2에 도시된 것과 같이 터치패드(40)의 상부에 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예로써, 연결부(60)가 터치패드(40) 상에 배치된 예를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 터치패드(40)는 프레임(30)의 상부 전체에 배치되어 있고, 연결부(60)는 상기 프레임(30)과 하우징(10)의 연장부(11) 사이에 배치되어 있는 것을 확인 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예로써, 진동 흡수부(70)가 더 배치된 예를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 지지부(20) 및 프레임(30) 사이에 진동 흡수부(70)가 배치된 것을 확인할 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 터치패드에 터치가 인가될 때 진동 피드백은 터치패드(40)로만 전달되고 하우징(10)의 떨림은 최대한 적은 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에서와 같이 지지부와 프레임 사이에 진동 흡수부(70)를 배치하면 지지부(20)를 통해 하우징으로 전달되는 진동을 줄일 수 있다.
상기 진동 흡수부(70)는 진동을 흡수할 수 있도록 고무패킹과 같은 탄성체가 사용될 수 있다. 탄성체로는 고무 패킹 이외에도 고무 패킹과 유사한 정도의 탄성 계수를 가지고 진동을 흡수 할 수 있는 재질이면 제한없이 사용될 수 있다. 진동 흡수부(70)의 형상에는 특별한 제한이 없으며 평평한 형상, 윗면이 볼록한 콘 형상, 사다리꼴 형상 등 다양한 형상이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예로써, 돔 스위치를 추가한 예를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 프레임(30)에 돔 스위치(80)가 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이때 상기 프레임(30)에는 돔 스위치를 수용할 수 있는 홈(31)이 형성될 수 있으며, 상기 돔 스위치(80)는 프레임(30)에 홈(31)에 삽입될 수 있다. 상기 홈(31)의 깊이와 돔 스위치(80)의 높이가 동일하도록 형성될 수 있다. 따라서 돔 스위치(80)와 프레임(30)의 일면은 동일한 평면을 이룰 수 있다.
상기 홈(31)이 형성되는 위치는 특별히 제한되지 않으나, 일반적으로 터치패드(40)의 외각 영역에 버튼이 배치되므로 상기 홈(31)은 프레임(30)의 외각 영역에 배치될 수 있다. 따라서 사용자는 외각 영역에 배치된 버튼을 클릭하면 돔 스위치를 통해 클릭감을 느낄 수 있다. 또한, 상기 돔 스위치(80)는 지지부(20)가 형성된 위치의 수직 상부 영역에 배치 될 수 있다.
본 실시예에서와 같이 돔 스위치(80)를 배치하게 되면 사용자는 진동 피드백 이외에도 클릭감을 느낄 수 있고 이를 통해 정상적으로 터치되었음을 인식할 수 있다.
돔 스위치는 외력에 대응하는 반발력으로 터치감을 발생시키는 것으로, 상기 돔 형상부는 하중에 의해 형상과 반력(reaction force)의 변화 관계로부터 외력(사용자의 손가락에 의한 누름 압력)에 대한 클릭감(click-feel)을 포함하는 촉감(tactile feeling)을 제공할 수 있다.
한편, 상기 돔 스위치(80)는 사용자에게 클릭감을 주기 위한 구성으로 전기적 스위치 기능을 제공하지 않는다.
상기 돔 스위치(80)는 정방향 또는 역방향으로 배치될 수 있다. 정방향은 돔 스위치(80)의 돌출된 돔 형상이 상부로 배치된 것이고, 역방향은 돔 형상이 하부로 배치된 것을 의미한다. 역방향으로 배치시, 보다 나은 클릭감을 제공할 수 있다.
도 5는 상기 돔 스위치(80)의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 돔 스위치(80)는 제1 필름(81), 상기 제1 필름 상에 소정 간격으로 이격되어 배치된 제2 필름(82), 상기 제1 필름 상의 상기 제2 필름 사이에 배치된 돔 형상을 가지는 금속층(83); 및 상기 제2 필름 및 상기 금속층 상에 배치되는 제3 필름(84)를 포함할 수 있다.
도 5의 (a)는 돔 스위치가 정방향으로 배치된 예를 나타낸 것이고, 도 5의 (b)는 돔 스위치가 역방향으로 배치된 예를 나타낸 것이다.
상기 돔 스위치의 돔의 높이(h)는 0.1mm 이상이고, 0.2mm 이하일 수 있다.
상기 돔 스위치의 제1 필름 내지 제3 필름은 폴리머, 합성 수지 등 다양한 재질이 사용될 수 있으며, 상기 금속층(83)은 비정질 합금 재질이 사용될 수 있다.
상기 비정질 합금은 니켈(Ni), 하프늄(Hf), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 철(Fe), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 성분을 포함할 수 있다. 구체적으로, 비정질 합금은 유리 전이가 되는 니켈(Ni), 하프늄(Hf), 구리(Cu), 지르코늄(Zr), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 성분을 포함할 수 있다. 또한, 비정질 합금은 유리 전이가 되지 않는 철(Fe) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속 성분을 포함할 수 있다. 이외에도 클릭감을 제공하고 복원력을 가진 재질은 제한 없이 사용될 수 있다.
도 6은 상기 돔 스위치(80)의 다른 일 실시예로써, 금속층의 2개층으로 이루어진 예를 나타낸 것이다.
도 6의 (a)는 돔 스위치의 금속층(83)의 가운데 부분이 볼록하게 형성된 예를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 돔 스위치의 금속층(83)의 가운데 부분이 평평하게 형성된 예를 나타낸 것이다. 금속층의 모양을 달리하여 서로 다른 클릭감을 제공할 수 있다.
도 6을 참조하면, 돔 스위치(80)는 제1 필름(81), 상기 제1 필름 상에 소정
간격으로 이격되어 배치된 제2 필름(82), 상기 제1 필름 상의 상기 제2 필름 사이에 배치된 돔 형상을 가지는 금속층(83); 및 상기 제2 필름 및 상기 금속층 상에 배치되는 제3 필름(84)을 포함하고, 상기 금속층(83)은 제1 금속층(831)과 제2 금속층(832)을 포함할 수 있다. 상기 제3 필름(84)은 돔 스위치의 최상부에 배치되어 커버를 형성하므로 이하에서는 커버 필름이라는 용어를 함께 사용하기로 한다.
상기 제1 금속층(831)은 제1 필름(81) 상에 돔 형상으로 배치되어 있고, 상기 제2 금속층(832)는 상기 제1 금속층(831) 상에 소정 간격으로 이격되어 돔 형상으로 배치될 수 있다. 상기 제2 금속층(832)의 중앙부, 즉 돔 형상의 중앙 부분과 제3 필름(84)은 접촉되어 있지 않고 소정 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 2개의 금속층을 이격 배치함으로써 2단 클릭감을 제공할 수 있고, 커버 필름과 제2 금속층 사이에 빈 공간을 형성함으로 제2 금속층이 클릭되기 전 사용자에게 약한 클릭감을 제공하여 버튼의 존재 여부를 파악하는데 도움을 줄 수 잇다. 즉, 사용자는 버튼 클릭시, 사용자가 터치패드를 보지 않고도 버튼의 위치를 파악할 수 있다. 예를 들어 사용자가 버튼을 클릭하고자 하는 경우 버튼의 위치를 찾아서 소정의 압력을 가해야 하는데, 금속층의 모양이 변형될 정도의 압력을 가하지 않고 약간의 압력-커버 필름이 변형될 정도-만 가하더라도 커버필름은 은 제2 금속층(832)까지 모양이 변형될 수 있다. 따라서 사용자는 촉각을 통해 버튼의 위치를 확인할 수 있고, 이후 압력을 가하여 버튼을 클릭할 수 있다.
도 7은 상기 돔 스위치(80)의 다른 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 7의 (a)는 돔 스위치(80)가 2단 구조로 된 예를 나타낸 것이고, 도 7의(b)는 돔 스위치(80)가 3단 구조로 된 예를 나타낸 것이다.
상기와 같이 돔 스위치의 구조를 다양하게 형성함으로써 클릭감을 다양하게 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치패드(40)의 단면을 나타낸 것이다.
도 8을 참조하면, 상기 터치패드(40)는 제1 기재(41), 상기 제1 기재 상에 배치된 제1 전극(42), 상기 제1 전극 상에 배치된 접착층(43), 상기 접착층 상에 배치된 제2 기재(44), 상기 제2 기재상에 배치된 제2 전극(45), 상기 제2 기재상에 배치된 탄성층(46), 상기 탄성층 상에 배치된 제3 기재(47), 및 상기 제3 기재상에 배치된 제3 전극(48)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 또는 사파이어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.
사파이어는 유전율 등 전기 특성이 매우 뛰어나 터치 반응 속도를 획기적으로 올릴수 있을 뿐 아니라 호버링(Hovering) 등 공간 터치를 쉽게 구현 할 수 있고 표면 강도가 높아 커버 기재로도 적용 가능한 물질이다. 여기서, 호버링이란 디스플레이에서 약간 떨어진 거리에서도 좌표를 인식하는 기술을 의미한다.
또한, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또한, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기재일 수 있다.
또한, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)는 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기재일 수 있다. 즉, 상기 제 1 기재(41), 상기 제 2 기재(44) 및 상기 제 3 기재(47)를 포함하는 촉각 피드백 장치도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 실시예에 따른 촉각 피드백 장치는 다양한 디자인으로 변경이 가능할 수 있다.상기 제1 전극(42)은 상기 제1 기재(41) 상에 배치되며 송신전극(Tx)으로 사용될 수 있다. 따라서 상기 제1 전극(42)은 상기 제2 전극(45) 및 제3 전극(48)과 직교하도록 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제1 전극(42)은 일 방향으로 연장하는 복수 개의 전극 패턴을 포함할 수 있고, 상기 제2 전극(45) 및 상기 제3 전극(48)은 상기 일 방향과 다른 방향으로 연장하는 복수 개의 전극 패턴을 포함할 수 있다.
제1 전극(42)은 금속과 같은 전도성 물질일 수 있으며 인쇄 공정을 통해 배치될 수 있다. 제1 전극(42)을 구체적으로 살펴보면, 구리, 알루미늄, 금, 은, 니켈, 주석, 아연 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 어느 하나 포함할 수 있다. 이는 기존의 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)을 대체할 수 있는 물질로써 가격 면에서 유리하고, 간단한 공정으로 형성할 수 있다. 또한, 더욱 우수한 전기 전도도를 나타낼 수 있어 전극 특성을 향상할 수 있다. 또한, 상기 제1 전극(42)은 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide), 구리 산화물(copper oxide), 주석 산화물(tin oxide), 아연 산화물(zinc oxide), 티타늄 산화물(titanium oxide) 등의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(42)은 나노와이어, 감광성 나노와이어 필름, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 전도성 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 나노 와이어 또는 탄소나노튜브(CNT)와 같은 나노 합성체를 사용하는 경우 흑색으로 구성할 수도 있으며, 나노 파우더의 함량제어를 통해 전기전도도를 확보하면서 색과 반사율 제어가 가능한 장점이 있다. 또는 상기 제1 전극(42)은 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(42)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo). 금(Au), 티타튬(Ti) 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속을 포함 할 수 있다.상기 접착층(43)은 제1 기재(41)와 제2 기재(43)를 접착한다. 이들 두 기재가 분리되지 않도록 견고하게 결속시키기 위한 수단으로서 접착제 등이 사용될 수 있다. 상기 접착층(43)은 UV 수지, 열경화 수지, 광학 필름 또는 광학 수지를 포함 할 수 있다.
상기 제2 기재(44) 상에는 제2 전극(45)이 배치될 수 있다.
상기 제2 전극(45)은 제2 수신전극(Rx2)으로 동작할 수 있으며, 손가락 또는 스타일러스 펜이 터치되는 위치를 감지할 수 있다. 손가락이나 스타일러스 펜에 의해 터치되면 터치된 지점에 정전용량의 변화가 생기므로 위치를 감지할 수 있다.
제2 전극(45)은 제3 전극(48)과 동일한 방향으로 배치될 수 있으며, 제1 전극과 마찬가지로 앞서 살펴본 다양한 소재가 사용될 수 있다.
또는, 상기 제 1 전극(42), 상기 제 2 전극(45) 및 상기 제 3 전극(48) 중 적어도 하나의 전극은 메쉬 형상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(42), 상기 제 2 전극(45) 및 상기 제 3 전극(48) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하며 배치되는 복수 개의 서브 전극들을 포함할 수 있고, 이러한 서브 전극들에 의해 상기 제 1 전극(42), 상기 제 2 전극(45) 및 상기 제 3 전극(48) 중 적어도 하나의 전극은 전체적으로 메쉬 형상으로 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(42), 상기 제 2 전극(45) 및 상기 제 3 전극(48) 중 적어도 하나의 전극이 메쉬 형상을 가짐으로써, 대형 크기의 촉각 피드백 장치에 적용되어도 전극들의 저항을 낮출 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 전극(42), 상기 제 2 전극(45) 및 상기 제 3 전극(48) 중 적어도 하나의 전극은 서로 교차하는 복수 개의 서브 전극들에 의해 형성되는 메쉬선 및 상기 메쉬선 사이의 메쉬 개구부를 포함할 수 있다.
상기 메쉬선의 선폭은 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 메쉬선의 선폭이 약 0.1㎛ 미만인 메쉬 선은 제조 공정 상 불가능할 수 있고, 약 10㎛를 초과하는 경우, 감지 전극 패턴이 외부에서 시인되어 시인성이 저하될 수 있다. 또는, 메쉬선의 선폭은 약 1㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 또는, 상기 메쉬선의 선폭은 약 1.5㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다.
또한, 상기 메쉬선의 두께는 약 100㎚ 내지 약 500㎚ 일 수 있다. 상기 메쉬선의 두께가 약 100㎚ 미만인 경우, 전극 저항이 높아져서 전기적 특성이 저하될 수 있고, 약 500㎚을 초과하는 경우, 터치 윈도우의 전체적인 두께가 두꺼워지고, 공정 효율이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 메쉬선의 두께는 약 150㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 메쉬선의 두깨는 약 180㎚ 내지 약 200㎚일 수 있다.
상기 탄성층(46)은 제2 기재(44)와 제3 기재(47) 사이에 일정한 폭과 높이로 적층된다. 탄성층(46)은 일종의 유전체로 작용하면서 동시에 외부로부터 압력이 가해지면 모양에 변형된 후 다시 복원될 수 있다.
상기 탄성층(46)은 탄성 및 접착 특성을 가지는 투명한 수지 물질을 포함할 수 있다. 즉, 상기 탄성층(46)은 탄성을 가지는 접착층일 수 있다.
탄성층(46)의 소재로는 복원성 있게 탄성적으로 가변시킬 수 있는 소재와 형상이라면 특히 제한되지 아니한다. 예를들어 폴리올레핀계, PVC계, 폴리스틸렌계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계, 실리콘 고무 등이 사용될 수 있다.
상기 탄성층(46)은 영률(Youngs modules)의 크기가 약 1㎫ 내지 약 2㎫이고, 압축계수(Compressive modulus)가 약 150㎫ 내지 약 200㎫이고, 전단 계수(Shear modulus)가 약 0.4㎫ 내지 약 0.7㎫이고, 체적 탄성률(Bulk modulus)이 약 2㎬ 내지 약 3.5㎬의 물성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 탄성층(46)의 두께는 약 500㎛ 이하일 수 있다. 자세하게, 상기 탄성층(46)의 두께는 약 100㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 탄성층(46)의 두께는 약 300㎛ 내지 약 500㎛일 수 있다.
상기 탄성층(46)의 두께가 약 500㎛을 초과하는 경우, 입력 장치로부터 가해지는 힘의 압력을 감지할 때 정확성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 탄성층(46)의 두께가 약 100㎛ 미만인 경우, 기재들의 접착력이 감소되어, 터치 윈도우의 신뢰성이 저하될 수 있다.
상기 제3 기재(47)는 커버 윈도우 일 수 있으며, 이때 두께는 0.2mm 내지 2mm 일 수 있다. 상기 제3 기재(47)의 상부에는 제3 전극(48)이 배치될 수 있다. 본 실시예에는 제3 전극(48)의 제1 기재의 상부에 배치된 예를 도시하였지만, 제1 기재의 하부에 배치될 수도 있다. 특히, 제3 기재(47)가 커버 윈도우인 경우에 제3 전극(48)은 제3 기재(47)의 하부에 배치된다.
상기 제3 전극(48)은 제1 수신 전극(Rx1)일 수 있으며, 터치패드에 가해지는 압력을 감지할 수 있다. 예를 들어, 손가락이나 스타일러스 펜을 통해 압력이 가해지면 제3 전극(48)과 제1 전극(42) 사이의 정전용량의 변화가 발생하므로 이를 감지하여 압력을 감지할 수 있다.
상기 제3 전극(48)은 이때, 상기 제2 전극(45)의 폭은 제3 전극(48)의 폭보다 좁을 수 있으며, 제3 전극(48)의 폭은 제2 전극(45)의 폭보다 대략 1.2배 이상 일 수 있다.
제3 전극(48)은 거리에 따른 정전용량 변화에 더욱 민감하게 반응하도록 하기 위해 선폭을 넓게 하는 것이 유리하다. 정전용량 변화를 감지하기 위한 최소한의 선폭은 100um 이상이어야 한다. 제2 전극(45)은 터치되는 위치를 정확하게 파악하기 위해 제3 전극보다는 좁게 형성할 수 있다.
즉, 제2 전극(45)과 제3 전극(48)은 수신전극(Rx)일 수 있으며, 제1 전극(42)은 송신전극일(Tx) 수 있다. 따라서, 제2 전극(45)과 제1 전극(42) 사이의 정전용량 변화에 의해 터치 패드에 가해지는 압력을 감지하고, 제3 전극(48)과 제1 전극(42) 사이의 정전용량 변화에 의해 터치에서 터치되는 위치를 감지할 수 있다.
제2 전극(45)은 제1 수신전극, 제3 전극(48)이 제2 수신전극, 제1 전극(42)은 송신전극인 경우, 제1 전극과 제2 전극 사이에는 제1 정전용량이 형성될 수 있고, 제1 전극과 제3 전극 사이에는 제2 정전용량이 형성될 수 있다. 상기 정전용량의 두 전극 사이에 상호 작용하는 상호 정전용량일 수 있다.
터치패드에 입력수단이 근접하여 압력을 인가하여 터치하는 경우 제1 정전용량 및 제2 정전용량이 변화하게 된다. 이들 정전용량의 변화를 감지하여 터치되는 압력 및 위치를 감지할 수 있다. 제1 정전용량의 변화를 감지하여 터치패드에 가해지는 압력을 감지하고 있고, 제2 정전용량의 변화를 감지하여 터치패드의 가해지는 압력을 감지할 수 있다.
이때 제1 정전용량 변화값은 입력 도구 측으로 빠져나가는 전하에 의한 정전용량 변화값 및 탄성체의 거리 감소로 인한 정전용량 변화값을 포함할 수 있고, 제2 정전용량 변화값은 입력도구 측으로 빠져나가는 전항에 의한 변화값을 포함할 수 있다.
상기 제3 전극(48), 제2 전극(45), 및 제1 전극(42)의 두께는 5um 이하일 수 있다.
이때 제2 전극(45)과 제3 전극(48)은 시분할 구동될 수 있다. 즉, 제 2, 3전극이 동시에 구동되는 것이 아니라 제2 전극(48)이 구동된 후 소정 시간 간격을 두고 제3 전극이 구동된다. 시분할 간격은 4ms 내지 12.7ms 범위일 수 있다. 시분할 간격이 4ms 이하이면 제1 전극 및 제2 전극의 정전용량 변화 측정에 필요한 정도의 정전용량이 형성되지 않을 수 있다. 또한 시분할 간격이 12.7ms를 초과하면 다른 기기와 신호의 동기화가 어려울 수 있다. 터치패드(100)는 제3 전극(48)이 구동될 때에는 터치패드에 가해지는 압력을 감지하고, 제2 전극(45)이 구동될 때에는 터치 위치를 감지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉각 피드백 장치를 나타낸 것이다.
자동차 내부에는 조향장치나 기어와 같은 자동차의 구동에 관련된 구성 이외에 다수의 전장기기가 장착되어 있다. 이러한 전장기기의 조작을 위해 사용자 인터페이스 장치가 장착되어 있으며, 사용자 인터페이스 장치는 오디오, 네이게이션 등 다양한 전자기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 사용자 인터페이스 장치는 암레스트 부근에 배치될 수 있다. 사용자 인터페이스 장치를 암레스트 부근에 배치함으로써 운전자는 운전 중 전방을 주시하면서도 인터페이스 장치를 조작할 수 있다. 이때 운전자는 전방을 주시해야 하므로 조작 결과를 알기 어려우므로 본 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위해 촉각 피드백 장치가 적용된 사용자 인터페이스를 제공한다.
도 9를 참조하면, 사용자 인터페이스 장치는 터치패드부(100) 및 상기 터치패드부(100) 하부에 배치된 촉각 피드백부(200)를 포함할 수 있다.
상기 터치패드부(100)는 앞서 도 8에서 살펴본 것과 같이 터치되는 위치 및 압력을 동시에 감지할 수 있다.
상기 터치패드부(100)의 하부에는 다수의 촉각 피드백부(200)가 일정한 간격으로 다수 배치될 수 있다.
상기 터치패드부(100)는 버튼 영역(110)과 터치 영역(120)으로 구분될 수 있다.
상기 촉각 피드백부(200)는 도 1 내지 4에서 살펴본 촉각 피드백 장치를 포함할 수 있다.
도 10은 상기 촉각 피드백부(200)의 배치 예를 나타낸 것이다.
도 10을 참조하면, 상기 촉각 피드백부(200)는 상기 버튼 영역(110) 하부에
배치되는 제1 촉각 피드백부(210)와 터치 영역 하부에 배치되는 제2 촉각 피드백부(220)를 포함할 수 있다.
상기 제1 촉각 피드백부(210)는 돔 스위치가 장착된 도 4와 같은 촉각 피드백 장치가 배치될 수 있다.
상기 버튼은 다수의 숫자 버튼, 메뉴 버튼, 백(back) 버튼을 포함할 수 있다.
상기 각각의 버튼 하부에는 서로 다른 클릭감을 주는 돔 스위치를 배치할 수 있다. 클릭감이 서로 다른 돔 스위치를 배치함으로써 사용자는 보지 않고도 어떤 버튼을 클릭하였는지 알 수 있다.
작동력, 왕복력, 클릭률(click rate), 스트로크(stroke) 등을 다르게 함으로써 서로 다른 클릭감을 제공할 수 있다.
작동력은 돔을 작동시키는 필요한 힘을 의미하고, 왕복력은 돔을 작동하기 이전의 초기 정지 위치로 복귀하는 힘의 의미하고, 클릭률은 극대하중과 극소하중의 비율[(극대하중-극소하중)/극대하중]을 수치화한 것을 의미하고, 스트로크는 돔의 작동거리를 의미한다. 극대하중(Compression Peak Point, CP)은 돔에 하중을 가함에 따라 증가하는 반발력이 특정 스트로크에서 작동력의 극대치를 갖게 될때의 하중값을 의미하고, 극소하중(Compression Low Point, CL)은 돔에 작동력을 가하여 메탈 돔 내부의 접점부분이 정반과 닿을 때의 하중 값을 의미한다.
이러한 클릭감은 금속층의 강도를 달리하여 조절할 수도 있으며, 돔의 높이나 크기를 달리하여 조절할 수 도 있다. 예를 들어 메뉴 버튼이나 백 버튼과 같이 자주 사용하는 버튼의 하부의 촉각 피드백부(213, 214)에는 돔의 크기가 큰 돔 스위치를 배치할 수 있고, 숫자 버튼과 같이 자주 사용하지 않는 버튼의 하부의 촉각 피드백부(211, 212)는 돔의 크기가 작은 돔 스위치를 배치할 수 있다. 그리고 숫자 버튼 상호간에도 돔 스위치의 크기를 다르게 배치할 수 있다. 예를 들어, 돔 스위치의 크기를 순차적으로 커지거나 작아지도록 할 수 할 수 있다.
즉, 촉각 피드백부(200)는 터치패드부(100) 하부에 다수 배치될 수 있으며, 이들은 서로 다른 클릭감을 가질 수 있다.
또한, 앞서 살펴본 바와 같이 촉각 피드백부(200)는 터치신호에 응답하여 진동하는 액츄에이터를 포함하는데, 이들 액츄에이터의 공진주파수를 다르게 할 수 있다.
예를 들어, 버튼 번호 1 내지 4의 하부에 배치된 촉각 피드백부(211)는 고주파에서 공진하는 액츄에이터를 적용하고, 버튼 번호 5 내지 8의 하부에 배치된 촉각 피드백부(212)는 저주파에서 공진하는 액츄에이터를 적용할 수 있다. 즉, 피드백시 공진 주파수가 상이한 이종의 액츄에이터를 적용하여 풍부한 진동 피드백을 생성할 수 있다.
도 11은 고주파에서 진동하는 제1 액츄에이터와 저주파에서 진동하는 제2 액츄에이터의 주파수 대비 진동 정도의 예를 나타낸 그래프이다.
도 11을 참조하면 제1 액츄에이터와 제2 액츄에이터가 주파수에 따라 서로 다른 진동을 생성하는 것을 확인할 수 있다.
상기 제2 촉각 피드백부(220)는 터치 영역의 하부에 배치되므로 진동 피드백만 제공하고 클릭감을 줄 필요가 없다. 따라서 제2 촉각 피드백부(220)는 돔 스위치가 생략된 촉각 피드백 장치가 사용될 수 있다.
제2 촉각 피드백부(220)는 터치패드부(100)에 가해지는 압력에 비례하여 액츄에이터의 진동을 조절할 수 있다. 또한, 제2 촉각 피드백부(200)는 터치패드부(100)에 터치되는 터치점의 수에 비례하여 진동을 조절할 수 있다. 즉, 멀티 터치 개수에 비례하여 진동의 세기가 커지도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2 촉각 피드백부(200)는 제스쳐 필기시와 같이 작은 압력이 가해지는 경우에는 작은 진동을 생성하여 필기를 하는 듯한 피드백을 줄 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 바닥부, 상기 바닥부와 연결되는 측부; 및 상기 측부와 연결되는 연장부를 포함하고, 수용 영역을 형성하는 하우징;
    상기 하우징의 바닥부 상에 배치되는 적어도 하나의 지지부;
    상기 지지부 상에 배치되고, 하우징의 측부와 이격하여 배치되는 프레임;
    상기 하우징의 수용 영역 내에서 상기 프레임 상에 배치되는 터치패드;
    상기 프레임의 하면 상에 배치되고, 상기 터치패드에 인가되는 압력에 대한 진동력을 제공하는 액츄애이터; 및
    상기 프레임 상에 배치되어, 상기 프레임을 상기 하우징과 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 연장부는 상기 측부에서 상기 수용 영역 방향으로 연장하고,
    상기 프레임은 상기 연장부와 접촉하며 배치되는 촉각 피드백 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 터치패드 상에 배치되는 촉각 피드백 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 탄성체를 포함하는 촉각 피드백 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 하우징의 측면과 이격되어 하우징의 측면 방향으로 연장하며 배치되는 촉각 피드백 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 지지부들 사이에 배치되어 상기 지지부와 이격하여 배치되는 촉각 피드백 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프레임과 지지부 사이에 배치되어, 상기 지지부로 진동이 전달되는 것을 차단하는 진동 흡수부를 더 포함하는 촉각 피드백 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 진동 흡수부는 탄성체를 포함하는 촉각 피드백 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 외곽 영역에 형성된 홈; 및
    상기 홈의 내부에 배치되고 중앙 부분이 돌출된 돔 형상을 포함하는 돔 스위치를 더 포함하는 촉각 피드백 장치.
  9. 제9항에 있어서,
    상기 홈은 상기 터치패드와 중첩되는 영역 상에 형성되는 촉각 피드백 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 돔 스위치는,
    제1 필름;
    상기 제1 필름 상에 배치되고, 상기 제1 필름과 이격하여 배치되는 제2 필름;
    상기 제1 필름 상에서 상기 제2 필름의 사이에 배치되는 돔 형상을 가지는 금속층; 및
    상기 제2 필름 및 상기 금속층 상에 배치되는 제3 필름을 포함하는 촉각 피드백 장치.
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