KR101436271B1 - 터치 감지형 사용자 인터페이스에서 햅틱 및 오디오 피드백을 제공하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
장치는 장치의 케이스의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 1 부분; 장치에 대한 디스플레이의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 2 부분; 컨택트의 제 1 영역에서 제 1 부분 및 컨택트의 제 2 영역에서 제 2 부분을 커플링하도록 구성된 플렉시블 멤브레인; 및 제 2 부분에 커플링되고 제 2 부분에 힘을 인가하여 제 2 부분의 실질적인 병진 변위를 생성하도록 구성된 액추에이터를 포함한다.
Description
본 발명은 스피커 기능을 제공하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 모바일 디바이스들에서 사용하기 위한 스피커 기능을 제공하는 디스플레이 장치에 관한 것이지만 이제 한정되지 않는다.
다수의 휴대용 디바이스들, 예를 들어, 모바일 전화들에는 사용자에게 정보를 제공하는 유리 또는 플라스틱 디스플레이 윈도우와 같은 디스플레이가 장착된다. 또한, 이러한 디스플레이 윈도우들은 현재 터치 감지형 입력들로서 일반적으로 사용된다. 디스플레이와 터치 감지형 입력의 사용은, 디스플레이가 디바이스의 동작 모드에 의존하여 상이한 입력들의 범위를 나타내도록 구성될 수도 있다는 점에서 기계식 키패드 이상의 이점을 갖는다. 예를 들어, 동작의 제 1 모드에서, 디스플레이는 단순한 숫자 키패드 배열을 디스플레이함으로써 전화 번호를 입력하도록 인에이블될 수도 있고, 제 2 모드에서, 디스플레이는 시뮬레이션된 Qwerty 키보드 디스플레이 배열과 같은 영숫자 디스플레이 구성을 디스플레이함으로써 텍스트 입력을 위해 인에이블될 수도 있다.
그러나, 이러한 터치스크린 입력들은, 입력이 검출되었다는 것을 나타내기 위해 일반적인 예상된 클릭 또는 기계적 스위치 피드백을 사용자가 경험하지 못한다는 점에서 기계적 키들에 관하여 단점을 갖는다.
이를 극복하기 위해, 일부 장비에는 키 누름의 기계적 또는 가청 시뮬레이션이 제공되었다.
이러한 피드백은 느껴질 때 햅틱 피드백으로서 공지되어 있다. 일부 터치 스크린 디바이스들에는 디바이스 햅틱 피드백이 장착되었고, 다시 말해, 디바이스내의 스피커에 의해 발생되는 것과 같은 일반적 진동이 사용자가 스크린을 터치할 때 그리고 그것이 검출될 때 전체 디바이스를 진동시키기 위해(및 또한 키 누름의 오디오 큐우를 제공하기 위해) 사용된다. 다른 디바이스들에서, 편심 질량(eccentric mass)이 사용자가 스크린을 터치하였다는 것을 디바이스가 검출할 때 디바이스들을 진동시키기 위해 사용된다. 그러나, 이들 디바이스-햅틱 디바이스들은 이들이 현저한 피드백 힘을 생성하기 위해 동작하는데 상당한 전류를 요구하기 때문에 자체적으로 문제점을 갖는다. 일반적으로, 이것은 디바이스의 구성이 종종, 전면 윈도우가 액추에이터에 의해 생성된 힘이 인가되기 이전에 이 힘을 상당히 감쇠시키는 방식으로 연결되거나 주위 프레임에 견고하게 위치되거나 고정되는 것을 요구하기 때문이다.
예를 들어, 디스플레이의 전면 윈도우부, 터치 인터페이스 및 폼 캐스킷(foam gasket)이 프레임에 접착제에 의해 고정되는 클립에 의해 프레임에 견고하게 또는 단단하게 연결될 수 있다. 유사하게, 디스플레이의 전면 윈도우부 및 터치 인터페이스는 폼 개스킷 및 클립에 의해 케이스에 대해 위치될 수 있다. 먼지 및 다른 물질이 디바이스의 섬세한 내부 회로 및 기계적 부분들에 들어가는 것을 방지하기 위해, 폼 개스킷은 케이스와 전면 윈도우/터치 센서 사이의 임의의 갭을 밀봉하도록 배열될 수 있다. 이들 폼 개스킷들은 (특히, 압력하에서) 센서 및 전면 윈도우의 견고한 설치를 보조하는 효과를 갖고 사용자가 검출할 수 있는 피드백 힘을 생성하기 위해 상당한 전류가 액추에이터에 인가되도록 요구할 수 있다. 폼 개스킷은 또한 기계적 공차에 매우 민감하고, 압축 동안, 액추에이터 피드백 힘에 대해 작용하는 추가의 힘을 생성한다.
또한, 이러한 디바이스들은 통상적으로 이어피스 및 집적 핸즈프리(IHF) 뿐만 아니라 경고 톤용 오디오를 발생시키기 위해 전기음향 트랜스듀서들을 또한 사용한다. 사용되는 가동 코일 동적 스피커 구성은 통상적으로 디바이스내의 볼륨에 대하여 비교적 크고, 음향 주파수 응답이 수용가능하도록 특정한 신호 프로세싱 고려사항들을 요구한다. 또한, 가동 코일 트랜스듀서들은 디바이스의 내부 볼륨내로부터 및 또한 스피커로부터 외부 환경으로 음향파 송신을 가능하게 하기 위해 제공된 포트들을 통해 작은 철 입자들과 같은 오염물질을 끌어들일 수 있다. 이들 오염물질들은 디바이스의 수명을 현저하게 감소시키는, 스피커들내에서의 왜곡 및 고장들을 초래할 수 있다.
이러한 애플리케이션은, 디스플레이를 디바이스의 커버 또는 본체에 연결하고 액추에이터에 의해 제공된 힘을 수축함으로써 사용자에게 전달할 수 있고 그 힘을 현저하게 감쇠시키지 않을 수 있는 플렉시블 멤브레인의 제공이 촉감 또는 햅틱 피드백 및 오디오 스피커 기능을 발생시키는데 있어서 디스플레이의 액션을 과도하게 제한하지 않고 디스플레이에 대한 물리적 및 기계적 지지 양자를 제공할 수도 있다는 고려에서 비롯한다.
본 발명의 적어도 일부 실시예들의 목적은 이들 문제점들 중 하나 이상을 다루는 것이다.
일 양태에 따르면, 장치의 케이스의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 1 부분; 장치에 대한 디스플레이의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 2 부분; 컨택트의 제 1 영역에서 제 1 부분 및 컨택트의 제 2 영역에서 2 부분을 커플링하도록 구성된 플렉시블 멤브레인; 및 제 2 부분에 커플링되도록 구성되고 제 2 부분의 실질적인 병진 변위를 생성하기 위해 제 2 부분에 힘을 인가하도록 구성되는 액추에이터를 포함하는 장치가 제공된다.
제 1 부분은 바디부 및 프레임부를 포함할 수도 있고, 여기서, 컨택트의 제 1 영역의 플렉시블 멤브레인은 바디부와 프레임부 사이에 부착되도록 구성된다.
제 2 부분은 전면 윈도우층; 적어도 하나의 디스플레이층; 및 적어도 하나의 터치 인터페이스층을 포함할 수도 있다.
컨택트의 제 2 영역의 플렉시블 멤브레인은 전면 윈도우층, 적어도 하나의 디스플레이층, 및 적어도 하나의 터치 인터페이스층 중 2개 사이; 디스플레이층들 중 2개 사이; 및 터치 인터페이스층들 중 2개 사이 중 적어도 하나에 의해 부착되도록 구성될 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 디스플레이층들 중 하나 및 터치 인터페이스층들 중 하나 중 적어도 일부를 포함할 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 제 1 부분의 리세스내에 위치되도록 구성된 서스펜션 링(suspension ring)을 포함할 수도 있고, 여기서, 서스펜션 링 및 리세스는 컨택트의 제 1 영역을 형성한다.
액추에이터는 고정된 커플링에 의해 제 1 부분에 더 커플링되도록 구성될 수도 있다.
액추에이터는 압전 액추에이터, 동적 편심 질량 액추에이터, 가동 코일 액추에이터, 및 가동 자석 액추에이터 중 적어도 하나일 수도 있다.
플렉시블 멤브레인 및 제 2 부분 중 적어도 하나는 힘에 응답하여 오디오 파들을 생성하도록 구성될 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 엘라스토머, 실리콘 포일, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리에스테르 필름, 및 폴리카보네이트 필름 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 실질적으로 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 가질 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 광학용 투명 접착제의 층에 의해 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나에 커플링될 수도 있다.
장치는 액추에이터 휨 모멘트를 제 2 부분의 실질적인 병진 변위로 변환하기 위해 액추에이터와 제 2 부분 사이에 커플링된 댐퍼를 더 포함할 수도 있다.
제 2 양태에 따르면, 컨택트의 제 1 영역에서 제 1 부분에 및 컨택트의 제 2 영역에서 제 2 부분에 부착된 플렉시블 멤브레인에 의해 제 1 부분을 제 2 부분에 커플링하는 단계 및 힘을 제 2 부분에 인가하여 제 2 부분의 실질적인 병진 변위를 생성하기 위해 액추에이터를 제 2 부분에 커플링하는 단계에 의해, 장치의 케이스의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 1 부분 및 장치에 대한 디스플레이의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 2 부분을 포함하는 장치를 동작시키는 방법이 제공된다.
제 1 부분은 바디부 및 프레임부를 포함할 수도 있고, 여기서, 컨택트의 제 1 영역의 플렉시블 멤브레인을 커플링하는 것은 바디부와 프레임부 사이에 플렉시블 멤브레인을 커플링하는 것을 포함할 수도 있다.
제 2 부분은 전면 윈도우층, 적어도 하나의 디스플레이층 및 적어도 하나의 터치 인터페이스층을 포함할 수도 있고, 컨택트의 제 2 영역의 플렉시블 멤브레인을 커플링하는 것은 전면 윈도우층, 적어도 하나의 디스플레이층, 및 적어도 하나의 터치 인터페이스층 중 2개 사이; 디스플레이층들 중 2개 사이; 및 터치 인터페이스층들 중 2개의 사이 중 적어도 하나에서 플렉시블 멤브레인을 커플링하는 것을 포함할 수도 있다.
이 방법은 힘에 응답하여 오디오 파들을 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이 방법은 광학용 투명 접착제의 층에 의해 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나에 플렉시블 멤브레인을 커플링하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
힘을 제 2 부분에 인가하여 제 2 부분의 실질적인 병진 변위를 생성하기 위해 액추에이터를 제 2 부분에 커플링하는 것은 액추에이터에 의해 생성된 휨 모멘트를 실질적인 병진 변위로 변환하는 것을 포함할 수도 있다.
이 방법은 고정된 커플링에 의해 액추에이터를 제 1 부분에 커플링하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
제 3 양태에 따르면, 케이싱 수단; 디스플레이 수단; 제 1 부분을 제 2 부분에 플렉시블하게 커플링하는 커플링 수단; 및 제 2 부분에 커플링되고 디스플레이 수단에 힘을 인가하여 디스플레이 수단의 실질적인 병진 변위를 생성하도록 구성된 액추에이터 수단을 포함하는 장치가 제공된다.
케이싱 수단은 바디부 및 프레임부를 포함할 수도 있고, 여기서, 컨택트의 제 1 영역의 플렉시블 멤브레인은 바디부와 프레임부 사이에 부착되도록 구성된다.
디스플레이 수단은 전면 윈도우층; 적어도 하나의 디스플레이층; 및 적어도 하나의 터치 인터페이스층을 포함할 수도 있다.
커플링 수단은 전면 윈도우층, 적어도 하나의 디스플레이층, 및 적어도 하나의 터치 인터페이스층 중 2개 사이; 디스플레이층들 중 2개 사이; 및 터치 인터페이스층들 중 2개 사이 중 적어도 하나에 의해 디스플레이 수단에 커플링되도록 구성될 수도 있다.
커플링 수단은 디스플레이층들 중 하나 및 터치 인터페이스층들 중 하나 중 적어도 일부를 포함할 수도 있다.
커플링 수단은 케이싱 수단의 리세스내에 위치되도록 구성된 서스펜션 링을 포함할 수도 있고, 여기서, 서스펜션 링 및 리세스는 고정된 커플링을 형성한다.
액추에이터 수단은 고정된 커플링에 의해 제 1 부분에 더 커플링되도록 구성될 수도 있다.
액추에이터 수단은 압전 액추에이터, 동적 편심 질량 액추에이터, 가동 코일 액추에이터, 및 가동 자석 액추에이터 중 적어도 하나일 수도 있다.
커플링 수단 및 디스플레이 수단 중 적어도 하나는 힘에 응답하여 오디오 파들을 생성하도록 구성될 수도 있다.
커플링 수단은 엘라스토머, 실리콘 포일, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리에스테르 필름, 및 폴리카보네이트 필름 중 적어도 하나의 플렉시블 멤브레인을 포함할 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 실질적으로 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 가질 수도 있다.
플렉시블 멤브레인은 광학용 투명 접착제의 층에 의해 제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나에 커플링될 수도 있다.
장치는 액추에이터 휨 모멘트를 제 2 부분의 실질적인 병진 변위로 변환하기 위해 액추에이터 수단과 디스플레이 수단 사이에 커플링된 댐퍼를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 더 양호한 이해를 위해, 이제 예로서 첨부한 도면들을 참조할 것이다.
도 1은 본 출원의 실시예들을 이용하는데 적합한 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 분해 입면도를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 분해 직각 투영도를 더 상세히 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 직각 투영 단면도를 도시한다.
도 5는 예시적인 토폴로지의 부분들의 개략적 등거리 투영도를 더 상세히 도시한다.
도 6은 예시적인 토폴로지의 부분들의 다른 개략적 등거리 투영도를 더 상세히 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 다른 개략적 단면도를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 예시적인 토폴로지의 다른 개략적 단면도의 상세를 도시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 도 7에 도시된 예시적인 토폴로지의 다른 개략적 단면도의 동작을 도시한다.
도 10은 일부 실시예들의 주파수 응답을 도시한다.
도 1은 본 출원의 실시예들을 이용하는데 적합한 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 분해 입면도를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 분해 직각 투영도를 더 상세히 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 개략적 직각 투영 단면도를 도시한다.
도 5는 예시적인 토폴로지의 부분들의 개략적 등거리 투영도를 더 상세히 도시한다.
도 6은 예시적인 토폴로지의 부분들의 다른 개략적 등거리 투영도를 더 상세히 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 장치에 대한 예시적인 토폴로지의 다른 개략적 단면도를 도시한다.
도 8은 도 7에 도시된 예시적인 토폴로지의 다른 개략적 단면도의 상세를 도시한다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 도 7에 도시된 예시적인 토폴로지의 다른 개략적 단면도의 동작을 도시한다.
도 10은 일부 실시예들의 주파수 응답을 도시한다.
본 출원은 스크린을 통해 더욱 쌍방향적 사용자 경험 및 오디오 생성을 발생시킬 수 있는 터치 스크린 디바이스들을 생성하는데 적합한 장치 및 장치에 대한 구성의 방법들을 설명한다. 따라서, 이하 본 출원의 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 디스플레이를 커버 또는 케이스와 연결하는 플렉시블 멤브레인의 사용은 디스플레이가 실질적으로 선형 방식으로 구동되게 할 수 있다. 휨 방식 보다는 선형으로 디스플레이를 구동하는 것은 사용자 햅틱 경험을 매우 강화시키고 이어피스 또는 스피커 대체에 적합한 음향파들을 생성한다. 이하, 이러한 디스플레이 모듈의 구성 및 장치내에서 그 구현의 일부 예들이 더욱 상세히 설명된다.
도 1에 대하여, 본 출원의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 전자 디바이스(10) 또는 장치의 개략적 블록도가 도시되어 있다. 장치(10)는 개선된 햅틱 피드백 및 오디오 생성을 제공하기 위해 구성된 실시예들이다.
일부 실시예들에서, 장치(10)는 무선 통신 시스템에서 동작을 위한 모바일 단말기, 모바일 전화 또는 사용자 장비이다. 다른 실시예들에서, 전자 디바이스는 예를 들어, 디지털 카메라, 휴대용 오디오 플레이어(mp3 플레이어), 휴대용 비디오 플레이어(mp4 플레이어)와 같은 이미지 디스플레이를 제공하도록 구성된 임의의 적합한 전자 디바이스이다. 다른 실시예들에서, 장치는 터치-스크린 또는 터치-패드가 터치될 때 피드백을 제공하도록 구성된 터치-스크린 또는 터치-패드와 같은 (정보를 디스플레이할 수도 있거나 디스플레이하지 않을 수도 있는) 터치 인터페이스를 갖는 임의의 적합한 전자 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 터치-패드는 일부 실시예들에서는 그 위에 마킹을 갖지 않을 수 있고 다른 실시예들에서는 전면 윈도우상에 물리적 마킹 또는 표시를 가질 수 있는 터치-감지형 키패드일 수 있다. 이러한 터치 센서의 일례가 디스플레이를 투사하는 전면 윈도우 아래에 탑재된 스크린을 요구하지 않는 현금 자동 입출금기(ATM)에서 키패드들을 대체하기 위한 터치 감지형 사용자 인터페이스일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 사용자에게는 상승된 프로파일과 같은 물리적 식별자, 또는 광 가이드에 의해 조명될 수 있는 인쇄층에 의해 터치할 위치가 통지될 수 있다.
장치(10)는 프로세서(15)에 링크되는 터치 입력 모듈 또는 사용자 인터페이스(11)를 포함한다. 프로세서(15)는 디스플레이(12)에 더 링크된다. 프로세서(15)는 트랜시버(TX/RX)(13) 및 메모리(16)에 더 링크된다.
일부 실시예들에서, 터치 입력 모듈(11) 및/또는 디스플레이(12)는 전자 디바이스로부터 분리되거나 분리가능하고, 프로세서는 트랜시버(13) 또는 다른 적합한 인터페이스를 통해 터치 입력 모듈(11)로부터 신호들을 수신하고/하거나 디스플레이(12)에 신호들을 송신한다. 또한, 일부 실시예들에서, 터치 입력 모듈(11) 및 디스플레이(12)는 동일한 컴포넌트의 부품들이다. 이러한 실시예들에서, 터치 인터페이스 모듈(11) 및 디스플레이(12)를 디스플레이부 또는 터치 디스플레이부로서 칭할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세서(15)는 다양한 프로그램 코드들을 실행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 구현된 프로그램 코드들은 터치 입력 모듈 입력들이 검출되고 프로세싱되는 터치 캡처 디지털 프로세싱 또는 구성 코드, 디스플레이 이미지들을 생성하기 위해 패스될 데이터가 예를 들어, 입력의 검출 또는 액추에이터를 구동하는 액추에이터 신호를 생성하는 액추에이터 프로세싱에 기초하여 생성되는 이미지 상호작용 코드와 같은 루틴들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 구현된 프로그램 코드들은 예를 들어, 메모리(16)에 저장될 수 있고, 구체적으로는, 필요할 때마다 프로세서(15)에 의한 검색을 위해 메모리(16)의 프로그램 코드 섹션(17)내에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(16)는 데이터, 예를 들어, 애플리케이션, 예를 들어, 디스플레이 정보 데이터에 따라 프로세싱되는 데이터를 저장하는 섹션(18)을 더 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 터치 입력 모듈(11)은 임의의 적합한 터치 스크린 인터페이스 기술을 구현할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 터치 스크린 인터페이스는 터치 스크린 인터페이스 상부 또는 그 위의 핑거의 존재에 민감하도록 구성된 용량성 센서를 포함할 수 있다. 용량성 센서는 투명 도체(예를 들어, 인듐 주석 산화물 - ITO)로 코팅된 절연체(예를 들어, 유리 또는 플라스틱)를 포함할 수 있다. 신체가 또한 도체이기 때문에, 스크린 표면의 터치는 커패시턴스의 변화로서 측정가능한, 로컬 정전기장의 왜곡을 발생시킨다. 터치의 위치를 결정하기 위해 임의의 적합한 기술이 사용될 수도 있다. 이 위치는 사용자의 터치가 디바이스에 얼마나 관련되는지를 계산할 수도 있는 프로세서에 패스될 수 있다. 절연체는 핑거로부터의 얼룩, 먼지 또는 잔류물로부터 도전층을 보호한다.
일부 실시예들에서, 터치 입력 모듈은 여러 층들을 포함하는 저항성 센서일 수 있으며, 이들 여러 층들 중 2개는 좁은 갭에 의해 분리된 얇은 금속성의 전기적 도전층들이다. 핑거와 같은 물체가 패널의 외표면상의 포인트를 누를 때, 2개의 금속성 층들은 그 포인트에서 접속되게 되고, 그 후, 패널은 접속된 출력들과 분압기들의 쌍으로서 작용한다. 따라서, 이러한 물리적 변화는 터치 이벤트로서 등록되고 프로세싱을 위해 프로세서에 전송되는 전류에서의 변화를 초래한다.
일부 다른 실시예들에서, 터치 입력 모듈은 시각적 검출, 예를 들어, 핑거 또는 터치하는 물체의 위치를 검출하는 표면 아래 또는 표면 위에 위치되는 카메라, 투영된 커패시턴스 검출, 적외선 검출, 표면 음향파 검출, 분산 신호 기술, 및 음향 펄스 인식과 같은 기술들을 사용하여 터치를 더 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(10)는 하드웨어에서 적어도 부분적으로 프로세싱 기법들을 구현할 수 있고, 다시 말해, 프로세서(15)에 의해 수행된 프로세싱은 하드웨어를 동작시키기 위해 소프트웨어 또는 펌웨어를 필요로 하지 않고 하드웨어에서 적어도 부분적으로 구현될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 트랜시버(13)는 예를 들어, 일부 실시예들에서 무선 통신 네트워크를 통해 다른 전자 디바이스들과의 통신을 가능하게 한다.
디스플레이(12)는 임의의 적합한 디스플레이 기술을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 엘리먼트는 터치 입력 모듈 아래에 위치될 수 있고 사용자가 보도록 터치 입력 모듈을 통해 이미지를 투사할 수 있다. 디스플레이(12)는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 플라즈마 디스플레이 셀들, 전계 방출 디스플레이(FED), 표면 전도 전자 이미터 디스플레이(SED), 및 (전자 페이퍼, e-페이퍼 또는 전자 잉크 디스플레이로서 또한 알려진) 전기영동 디스플레이와 같은 임의의 적합한 디스플레이 기술을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이(12)는 광 가이드를 사용하여 디스플레이 윈도우에 투사된 디스플레이 기술들 중 하나를 이용한다. 여기에 설명하는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 디스플레이(12)는 물리적 고정 디스플레이로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 전면 윈도우상의 물리적 전사(decal) 또는 복사(transfer)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 전면 윈도우상의 상승되거나 리세스된 마킹과 같이, 나머지 표면과는 물리적으로 상이한 레벨상에 위치될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 디스플레이는 전면 윈도우 아래에서 광 가이드에 의해 조명된 인쇄층일 수 있다.
도 2 및 도 3에 관하여, 본 출원의 일부 실시예들에 따른 예시적인 장치 또는 디바이스의 분해도가 도시되어 있다. 또한, 도 4에 관하여, 예시적인 장치의 조립도가 도시되어 있다. 장치(10)는 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있고 다른 컴포넌트들이 커플링될 수 있고/있거나 다른 컴포넌트들을 손상으로부터 보호할 수도 있는 구조를 제공하도록 구성되는 바디부(311) 또는 외부 프레임을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 바디부(311)는 내부 컴포넌트들이 위치되는 내부 표면 및 외부 컴포넌트들이 위치되고 엘리먼트들에 노출되는 외부 표면을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 표면과 외부 표면 사이의 접합은 그 접합을 스무스(smooth)하게 하기 위해 필레(filet) 또는 챔퍼(chamfer)를 통해 연결된다. 이러한 실시예들에서, 접합을 스무스하게 함으로써, 다른 컴포넌트들을 손상시키는 가능성이 적다.
일부 실시예들에서, 장치(10)는 배터리(309)를 포함한다. 배터리(309)는 임의의 적합한 발전 수단일 수 있고, 임의의 적합한 전하 저장 또는 발전 기술, 예를 들어, 배타적이지는 않지만, 리튬 폴리머 전지들, 연료 전지, 태양 전지 또는 적합한 기술들의 조합을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리(309)는 재충전가능하거나 리필가능하고, 재충전 또는 리필링 커플링, 예를 들어, 배터리(309)를 재충전하기 위해 전력을 공급하는 재충전 소켓에 커플링하기 위한 재충전기 플러그를 수용할 수 있도록 바디부(311)에서의 포트를 통해 연결된다. 일부 실시예들에서, 배터리(309)는 바디부(311)내에 위치되도록 구성된다. 예를 들어, 바디부(311)는 배터리를 제 위치에 고정하거나 위치시키기 위해 내부 표면상에서 몰딩 탭들 또는 다른 위치지정 수단을 이용할 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(10)는 인쇄 배선 기판(PWB)(307)을 더 이용한다. 인쇄 배선 기판(307)은 전기 컴포넌트들을 위치시키는 적합한 구조를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 프로세서(15), 트랜시버(13) 및 메모리(16)는 인쇄 배선 기판상에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 보다 많은 인쇄 배선 기판(307) 층이 이용될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 인쇄 배선 기판(307)은 표면 장착 전기 컴포넌트들을 그 위에 위치시키는데 적합한 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 표면 장착 기판으로 대체될 수 있다. 일부 실시예들에서, 인쇄 배선 기판(307)은 배터리(309)에 커플링되도록 구성되어서, 배터리(309)는 인쇄 배선 기판(307)상에 위치된 전기 컴포넌트들을 동작시키기 위해 인쇄 배선 기판(307)에 전력을 공급하도록 구성된다. 도 2 내지 도 4에 도시된 예에서, 인쇄 배선 기판은 배터리 상에 및 바디부(311)내에 위치된다. 일부 실시예들에서, 바디부(311)가 인쇄 배선 기판을 제 위치에 고정하거나 위치시키기 위해 내부 표면상에서 몰딩 탭들 또는 다른 위치지정 수단을 이용할 수 있다.
장치(10)는 적어도 하나의 압전 액추에이터(305)를 더 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 장치는 바디부(311)의 일단을 향해 위치된 제 1 압전 액추에이터(305) 및 바디부(311)의 대향단에 위치된 제 2 압전 액추에이터(305)를 이용한다. 일부 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)는 인쇄 배선 기판(307)을 통해 배터리(309)로부터 전력을 수신하고 압전 액추에이터(305)를 통과한 전류에 응답하여 물리적 모멘트 또는 힘을 생성하도록 커플링된다.
각 압전 액추에이터(305)는 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)를 수용하도록 구성되는 내부 리세스(511)에 의해 케이스 바디내에 또한 위치될 수 있다. 내부 리세스(511)는 압전 액추에이터(305)의 단부를 제 위치에 위치시키기 위해 구성되어서, 일부 실시예에서, 압전 액추에이터(305)가 동작될 때, 압전 액추에이터의 단부들은 고정된 노드들이다. 도 4에 또한 도시되어 있는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)는 바디부(311) 리세스(511)에 의해 각 단부에 현수되어서, 전류가 인가될 때, 압전 액추에이터(305)가 플렉스(flex)하고 케이스 바디에 대해 '푸쉬'할 수 있어서, 디스플레이의 방향으로 및 디스플레이의 방향을 벗어나 모션을 생성한다. 다시 말해, 디스플레이가 X-Y 축을 지정한 평면에 있는 것으로 고려되는 경우에, 압전 액추에이터의 작동은 "Z" 차원 또는 방향으로의 힘을 작동시키거나 발생시킨다. 일부 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)의 작동의 '클립핑(clipping)'을 방지하기 위해 압전 액추에이터(305)와 인쇄 배선 기판(307) 사이의 적합한 에어 갭이도록 구성된다.
다음의 예들이 압전 액추에이터(305)의 사용에 관하여 설명되지만, 디스플레이에 대한 병진 힘을 생성할 수 있는 임의의 적합한 액추에이터가 일부 다른 실시예들에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 다른 실시예들에서, 편심 질량이 패스될 수도 있는 힘을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 다른 예들에서, 가동 코일 또는 가동 자석 액추에이터가 힘을 생성할 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 디스플레이는 디스플레이 어셈블리의 평면 모션을 허용하는 방식으로 압전 액추에이터로부터 디스플레이 어셈블리(304)로 송신되는 힘을 직접 경험할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 압전 액추에이터는 힘이 디스플레이로 패스될 수 있는 돌출부(projection)를 제공하기 위해 중심부에 적합한 두꺼운 부분으로 형성된다.
일부 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)는 그 압전 액추에이터(305)와 인쇄 배선 기판(307) 사이의 전기적 커플링을 제공하는 도전성 소프트 표면 탑재 기술(SMT) 패드(219)를 통해 인쇄 배선 기판(PWB)에 더 커플링된다.
일부 실시예들에서, 장치(10)는 고무 힘 컨택트(rubber force contact)(501)를 포함한다. 고무 힘 컨택트는 액추에이터의 길이를 따라 대략 중간에서 압전 액추에이터(305)상에 위치되거나 압전 액추에이터(305)와 접촉하고, 디스플레이 어셈블리의 선형 또는 평면 이동을 발생시키기 위해 압전 액추에이터의 휨 모션을 병진이동시키도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 고무 힘 컨택트(501)는 일 방향으로 힘을 전달할 수 있도록 천연 고무, 합성 고무, 또는 플라스틱과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 고무 힘 컨택트(501)는 압전 액추에이터(305)와 디스플레이 사이의 '댐핑' 또는 힘의 버퍼링의 정도를 제공하여서, 압전 액추에이터(305)가 구동될 때 디스플레이가 충격 및/또는 손상을 경험하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 고무 힘 컨택트(501) 또는 다른 힘 댐핑 수단은 힘을 댐핑함으로써 디스플레이가 경험하는 임의의 휨 모멘트를 더 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 장치(10)는 디스플레이(304) 또는 디스플레이 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 디스플레이(304)는 여기에 설명하는 바와 같은 임의의 적합한 디스플레이 기술을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 디스플레이(304)는 플렉시블 멤브레인 또는 플레이트 서스펜션 멤브레인(507)을 이용하도록 구성된다. 도 4에 도시된 예는 고무 힘 컨택트와 접촉하여 또는 실질적으로 접촉하여 위치되고 프레임부(301)와 바디부(311) 사이의 플렉시블 멤브레인(507)의 주변부에서 적어도 현수된 플렉시블 멤브레인을 도시한다. 도 4에 도시된 일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 바디부(311)와 프레임부(301) 사이에서 멤브레인의 주변부에 샌드위치되고, 플렉시블 멤브레인(507)에 부착되고 바디부(311)의 내부 표면상에 형성된 서스펜션 링 리세스(513)내에 위치된 서스펜션 링(509)에 의해 위치된다. 일부 실시예들에서, 서스펜션 링(509)은 플렉시블 멤브레인(507)의 실질적으로 두꺼운 섹션으로서 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 바디부(311)의 내부 표면은 접착층을 통해 플렉시블 멤브레인(507)에 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착층은 바디부(311)의 내부 표면과 플렉시블 멤브레인(507) 사이의 컨택트의 임의의 동적 영역에서 추가의 보호를 제공하기 위해 바디부(311)의 내부 표면과 플렉시블 멤브레인(507) 사이의 컨택트의 정적 영역을 넘어 연장한다. 일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 엘라스토머로 제조될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 엘라스토머는 임의의 적합한 필름 또는 호일일 수도 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 적합한 필름 또는 호일은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리카보네이트(PC) 호일, 또는 실리콘 호일일 수도 있다.
이러한 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 또한, 추가의 접착층을 통해 프레임부(301)의 표면에 부착될 수 있다. 따라서, 이들 실시예들에서, 바디부(311) 및 프레임부(301)는 플렉시블 멤브레인(211)의 적어도 일부를 위치시킨다. 일부 실시예들에서, 바디부(311)와 프레임부(301)의 표면들 사이의 접합은 멤브레인이 동적인 동안 멤브레인을 보호하기 위해 상기와 유사한 이유로 접합을 스무스하게 하기 위해 필레 또는 챔퍼로 구성된다. 유사하게는, 일부 실시예들에서, 추가 접착층이 컨택트의 임의의 동적 영역에서 추가의 보호를 제공하기 위해 컨택트의 정적 영역을 넘어 연장할 수도 있다.
플렉시블 멤브레인(507)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리에스테르 필름으로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 필름은 높은 인장 강도, 화학적 및 치수적 안정성, 투명도 및 전기적 절연 특성들로 인해 사용될 수도 있는 이축 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수 있다. 일부 실시예들에서, PET 플렉시블 멤브레인층은 대략 0.01 내지 대략 1mm 두께일 수 있는데, 그 이유는, 이러한 두께가 사용자 및 액추에이터로부터의 힘들에 응답하여 플렉시빌리티를 제공하는 것으로 나타내고 또한 이러한 힘들 하에서 부서지지 않도록 충분한 인장 강도를 갖기 때문이다. PET 플렉시블 멤브레인(211)은 임의의 적합한 수단에 의해 구성될 수 있다. 예를 들어, PET 층은 이 층을 비정질 상태로 급냉(quench)시키는 냉각 롤(chill roll)상에서 압출에 의해 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, PET 플렉시블 멤브레인 층은 또한, 결정들이 급속하게 성장하지만 이웃하는 결정들의 경계에 도달하고 가시광의 파장 보다 작게 유지되어서 뛰어난 선명도를 갖는 필름을 생성하는 방식으로 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 디스플레이 어셈블리는 디스플레이 엘리먼트(505)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 엘리먼트(505)는 전면 윈도우(303) 아래에 위치되고 전면 윈도우(303)를 통해 사용자에게까지 투사되는 정적 디스플레이 어레이를 포함할 수 있다.
그래픽 층이 투사된 광을 차단하는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 그래픽 층은 대략 0.05 내지 대략 0.07mm 두께일 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 그래픽 층은 전면 윈도우(303)의 아랫면에 직접 인쇄될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 예를 들어, 디스플레이 엘리먼트(505)가 동적 디스플레이인 경우에, 그래픽 층은 광의 제어가능하고 선택가능한 투사를 허용하는 임의의 적합한 재료, 예를 들어, 액정 디스플레이 엘리먼트 및 컬러 필터층, E-잉크 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 그래픽 층은 광학용 투명 접착제(OCA) 층을 통해 플렉시블 멤브레인(507)에 커플링될 수 있다. 광학용 투명 접착제 층은 대략 0.025 내지 대략 0.05mm 두께일 수 있고 다른 OCA 층들과 동일한 재료일 수 있다.
일부 실시예들에서, 정적 디스플레이 어레이는 또한, 제 1 광학용 투명 접착제(OCA) 층에 의해 전면 윈도우(303)에 연결될 수도 있는 그래픽 층을 포함할 수 있다. 제 1 광학용 투명 접착제 층은 대략 0.025 내지 대략 0.05mm 두께일 수도 있고, 임의의 적합한 OCA 재료일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 디스플레이 어셈블리(304)는 터치 센서(503), 예를 들어, 디스플레이 엘리먼트(503)상에 위치된 용량성 터치 센서를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 용량성 터치 센서는 일련의 층들을 포함할 수 있다. 용량성 터치 센서에서의 층들은 적어도 하나의 인듐 주석 산화물 온 PET, 및 보호 하드 코팅된 PET 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각 층은 층들의 샌드위치를 형성하기 위해 광학용 투명 접착제를 사용함으로써 이웃하는 층들에 고정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 예를 들어, 디스플레이 엘리먼트(505)는 광학용 투명 접착제(OCA)의 제 2 층을 통해 인듐 주석 산화물(ITO) 온 PET의 제 1 층에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, OCA의 제 2 층은 대략 0.025 내지 대략 0.05mm 두께일 수 있다.
일부 실시예들에서, 인듐 주석 산화물(ITO) 온 PET의 제 1 층은 용량성 터치 인터페이스(203) 층들 중 제 1 층이다. 다시 말해, 제 1 ITO 온 PET 층은 전면 윈도우(303)를 터치할 때 사용자의 핑거에 의해 발생된 용량성 커플링을 검출할 수 있는 제 1 층을 제공한다. 일부 실시예들에서, ITO 온 PET의 제 1 층은 대략 0.05 내지 0.2mm 두께일 수 있다.
ITO 온 PET의 제 1 층은 광학용 투명 접착제(OCA)의 제 3 층을 통해 제 2 ITO 온 PET 층에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, OCA의 제 3 층은 대략 0.025 내지 대략 0.05mm 두께일 수 있다.
일부 실시예들에서, ITO 온 PET의 제 2 층은 전면 윈도우(303)를 터치할 때 사용자의 핑거에 의해 발생된 용량성 커플링을 검출할 수 있는 다른 층일 수 있다. 일부 실시예들에서, ITO 온 PET의 제 2 층은 대략 0.05 내지 대략 0.2mm 두께일 수 있다.
용량성 터치 인터페이스 층들이 ITO 온 PET 층들인 것으로서 설명되었지만, 용량성 터치 인터페이스 층들이 임의의 적합한 재료, 예를 들어, ITO 온 유리를 포함할 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
일부 실시예들에서, 디스플레이는 보호 또는 전면 윈도우(303)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전면 윈도우(303)는 유리로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유리는 (글레어를 감소시키기 위한) 광학 또는 (핑거프린트에 견디기 위한) 친유성 필름들로 코팅되어 전면 윈도우의 특징을 강화시킬 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전면 윈도우(303)는 다른 디스플레이 컴포넌트에 오버레이할 수 있고 다른 디스플레이 컴포넌트를 보호하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 유리로 이루어진 전면 윈도우(303)는 대략 0.5 내지 대략 1.2mm 두께일 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 전면 윈도우(303)는 다른 컴포넌트들이 그들의 작업들을 수행하는 것을 가능하게 하고 다른 컴포넌트들을 물리적 또는 다른 손상으로부터 보호하는데 적합한 플라스틱 또는 다른 보호 스크린 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전면 윈도우(303)는 용량성 터치 인터페이스 터치 센서(503)와 사용자의 핑거 사이에 유전체 재료를 제공할 수 있고, 전면 윈도우(303)는 또한 윈도우 아래의 임의의 디스플레이 엘리먼트들을 사용자가 보게 하도록 충분히 투명하다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같은 전면 윈도우(303)는 터치 센서(503)를 커버하고, 일부 실시예들에서, 광학용 투명 접착제의 다른 층에 의해 연결될 수 있다.
터치 센서(503)가 플렉시블 멤브레인 층(507)상에 놓인 디스플레이 엘리먼트(505)를 커버하는 경우를 상기 예가 나타내지만, 층들이 임의의 적합한 배열로 재순서화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 일부 실시예들에서, 디스플레이 엘리먼트는 광을 사용자에게 투사하는 도광층과 같은 다른 층들을 이용할 수 있다. 도광층은 광원(미도시)으로부터 광을 전달하고 광을 사용자에게 투사하는 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도광층은 더욱 바람직한 디스플레이 이미지를 생성하기 위해 광을 확산시킬 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 디스플레이 엘리먼트는 디스플레이 및/또는 플렉시블 멤브레인의 지지 및 물리적 손상으로부터의 보호를 제공할 수 있는 하드 코팅된 PET 층을 이용할 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 디스플레이 엘리먼트(505)는, 균일한(또는 일반적으로 균일한) 광원이 이미지를 생성하기 위해 필터링되는 필터링 디스플레이가 아니라, 발광 다이오드(LED) 또는 활성 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이와 같은 생성된 디스플레이일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인 층(507)은 다른 상술한 PET 필름들 중 하나로서 제조될 수 있다. 예를 들어, 플렉시블 PET 멤브레인은 케이스에 고정되게 할 수 있기 위해 터치 센서의 형상을 넘어 연장된 ITO 온 PET 층들 중 하나의 확대일 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 따라서, ITO 온 PET 층은 플렉시블 멤브레인일 수도 있고 용량 변화에 민감할 수도 있다.
상기 예들이 PET 층으로서 플렉시블 멤브레인을 특징으로 하지만, 임의의 적합한 재료가 이용될 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인은 폴리카보네이트 층에 의해 형성될 수도 있다. 이러한 실시예들에서, 대략 0.1mm 두께의 폴리카보네이트가 충분한 인장 강도 및 플렉시빌리티를 제공할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 윈도우, 터치 센서 및 디스플레이 엘리먼트 중 적어도 하나를 포함하는 내부 부분에 대해 적어도 일부 접촉 영역 및 프레임 또는 바디부 중 적어도 하나를 포함하는 외부 부분에 대해 적어도 일부 다른 접촉 영역에 위치되는 판상(laminar) 필름 또는 층인 것으로 고려될 수 있다. 이들 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 또한 내부 부분과 외부 부분 사이의 플렉시블 연결을 유지한다. 다시 말해, 플렉시블 멤브레인(507)은 이들 실시예들에서, 사실상 탄성적이라는 점에서 플렉시블하도록 구성되어서, 압력이 전면 윈도우(303)에 인가될 때, 플렉시블 멤브레인(507)은 프레임 또는 바디부에 대해 이동하거나 플렉스할 수 있어서, 내부 부분이 외부 부분에 대해 이동할 수 있다.
또한, 이러한 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인 층(507)은 과도한 댐핑없이, 사용자에 의해 감지될 수 있는 1 내지 2N의 힘과 같은 압전 액추에이터(305)에 의해 생성된 힘의 디스플레이 어셈블리(304)로의 전달을 허용할 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 고무 힘 컨택트(501)와 함께 플렉시블 멤브레인(507)은 외부 또는 주변부에 대한 내부 부분의 모션을 더 제한할 수 있다. 따라서, 플렉시블 멤브레인(507) 및 고무 힘 컨택트(501)는 내부 부분(251)의 '호버링(hovering)'을 방지할 수도 있다. 호버링은 내부 및 외부 부분들이 서로에 대하여 종으로 뿐만 아니라 횡으로 이동할 수 있을 때 사용자가 경험하는 효과이다. 예를 들어, 이것은 개스킷들이 마모되거나 느슨하여서 주변부에 대하여 내부 부분의 슬립핑(slipping), 티핑(tipping) 또는 롤링(rolling) 모션을 발생시키는 시스템에서 발견된다. 이러한 효과는 특히, 대형 터치 인터페이스들 및 터치 스크린 디스플레이들에서 현저하다. 이러한 호버링은 버튼 누름을 고장으로 느끼기 때문에 상호작용하는데 불편할 수도 있을 뿐만 아니라 제품이 고장 또는 불량이라고 사용자가 생각하게 하는 버징(buzzing) 또는 잡음을 진동시키거나 생성할 수도 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 내부 부분상에서 댐핑력을 생성하지 않을 수도 있거나 단지 무시가능한 댐핑력만을 생성할 수도 있고, 멤브레인을 통해 케이스에 어떠한 힘도 전달하지 않거나 단지 무시가능한 힘만을 전달하여 임의의 케이스 진동을 제한할 수도 있다.
바람직하게는, 플렉시블 멤브레인(507)은 경량이고, 따라서, 압전 액추에이터(305)에 의해 이동될 현수된 디스플레이 어셈블리의 질량 이외에 더욱 현저하게 댐핑되지 않은 무게를 발생시키지 않는다. 일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)의 탄성 또는 플렉시빌리티는 바디부(311)/프레임부(301)에 대한 디스플레이 어셈블리의 수직 또는 측면 변위를 가능하게 하여, 사용자는 물리적 키 또는 버튼을 누르는 것과 유사한 응답을 경험한다.
일부 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)는 플렉시블 멤브레인 판상을 통해 디스플레이(304)에 전달된 변조가 디스플레이(304)로 하여금 가청 오실레이션을 생성하게 하는 방식으로 변조될 수 있다. 다시 말해, 일부 실시예들에서, 디스플레이는 평평한 패널 스피커 구조로서 사용될 수 있고, 여기서, 플렉시블 멤브레인(305)은 디스플레이(304)로의 압전 작동 진동의 전달에서 충분한 댐핑(부족-댐핑(under-damping) 또는 과댐핑(over-damping)이 아님)을 제공한다.
일부 다른 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인(507)은 섬세한 전자 회로 및 기계적 컴포넌트들을 물, 먼지, 또는 다른 물질들로부터 보호하는 방진 및 방습 실(seal)을 제공하기 위해 연장하는 장치를 가로질러 적용된다.
또한, 장치(10)는 여기에 설명한 바와 같이 바디부(311)에 대하여 디스플레이 어셈블리(304)를 위치시키기 위해 구성된 프레임부(301)를 포함한다.
도 5 및 도 6에 관하여, 일련의 예시적인 치수들을 갖는 디스플레이 어셈블리들(304)의 예들이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 예에서, 전면 윈도우(303)는 (이러한 예에서, 플렉시블 멤브레인 및 서스펜션 링을 포함하는) 디스플레이 어셈블리(304) 보다 작아서, 디스플레이 어셈블리 플렉시블 멤브레인은 프레임부(301)와 바디부(311) 사이에 위치될 수 있다. 도 5에 도시된 예는 대략 110mm의 길이, 54mm의 폭 및 대략 0.565mm의 두께 또는 깊이를 갖는 전면 윈도우(303)를 갖는다. 이러한 실시예에서의 전면 윈도우(303)는 각 방향에서 2mm 더 길게 및 각 방향에서 0.6mm 더 넓게 보일 수 있는 디스플레이 어셈블리(304)상에 놓이거나 이와 접촉한다. 이러한 실시예들에서, 압전 액추에이터(305)는 예를 들어, 고무 힘 컨택트들(501)을 통해 디스플레이 어셈블리와 접촉하도록 구성된다.
도 6에 관하여, 다른 예시적인 디스플레이 모듈의 이면이 도시되어 있고, 이에 의해, (이러한 예에서, 플렉시블 멤브레인 및 서스펜션 링이 아니라 단지 디스플레이 층만을 포함하는) 디스플레이 모듈 또는 어셈블리(304)는 전면 윈도우(303) 보다 작고, 전면 윈도우(303)는 압전 액추에이터(305)와 접촉하여서, 디스플레이 어셈블리(304)상의 직접적인 스트레스를 감소시킨다. 도 4에 도시된 예는 디스플레이 어셈블리(304)를 대략 58mm 폭 및 114mm 길이인 것으로서 디스플레이한다. 또한, 압전 액추에이터(305)가 도시되어 있고 디스플레이 모듈의 대향 단부들에 위치된 각각 55mm 길이 및 6mm 폭이어서, 각 액추에이터의 장축의 중심은 디스플레이 어셈블리(304)에 대한 단축의 중심에 대략 위치된다. 또한, 전면 윈도우(303)는 디스플레이 어셈블리상에 중심적으로 위치된 대략 91.2mm 길이 및 50.4mm 폭인 것으로 보일 수 있다.
도 7에 관하여, 디스플레이 어셈블리(304)가 전면 윈도우(303) 보다 물리적으로 크고 압전 액추에이터(305)가 고무 힘 컨택트(501)를 통해 디스플레이 어셈블리에 커플링되는 일부 실시예들에 따른 장치(10)의 단부의 단면도가 더욱 상세히 도시되어 있다. 도 8에 관하여, 서스펜션 링(509) 컴포넌트를 사용함으로써 바디부(311) 및 프레임부(301)에 관하여 디스플레이 어셈블리(304)를 위치시키는 가능한 방식을 도시하기 위해 도 7에 도시된 단면도의 상세가 도시되어 있다. 이 상세는 플렉시블 멤브레인(507)을 통해 서스펜션 링(509)과 디스플레이 어셈블리 사이의 커플링을 허용하는 서스펜션 링(509)의 단면 보다 일 포인트에서 좁은 프레임부(301)와 바디부(311) 사이에 형성된 리세스에 홀딩되거나 위치된 서스펜션 링(509)을 도시한다.
도 9에 관하여, 압전 액추에이터(305)의 동작의 일례가 도시되어 있다. 도 9에서, 압전 액추에이터(305)는 압전 액추에이터(305)의 휨 모멘트가 고무 힘 컨택트(501)를 통해 힘을 전달하는 방식으로 진동(1001)하도록 구성되어, 디스플레이로 하여금 실질적으로 병진 모드의 변위로 이동하게 한다(1003). 여기에 설명된 바와 같은 디스플레이 어셈블리(304)는 일부 실시예에서, 디스플레이 어셈블리 강성(rigidity)에 비교하여 멤브레인 조인트(1005)에서 이용가능한 비교적 큰 정도의 플렉시빌리티로 인해 멤브레인 층에 수직인 장치(10) 내부로 및 외부로 (디스플레이 평면을 정의하는 x 및 y 방향들에 비교하여 'z' 방향) 수직으로 치수에서 실질적으로 선형 병진인 방식으로 이동하도록 구성될 수 있다.
플렉시블 멤브레인(507)은 일부 실시예들에서, 디스플레이 어셈블리(304)의 평면에 실질적으로 수직인 20 내지 50㎛의 영역에서 디스플레이 어셈블리(304)/전면 윈도우(303)의 변위를 가능하게 하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 어셈블리는 유익한 오디오 응답을 제공하도록 동조될 수 있다.
따라서, 디스플레이 어셈블리(304)는 이어피스 동작들을 구현할 뿐만 아니라 예를 들어, 집적된 핸즈프리 스피커 동작들과 같은 스피커 동작들을 제공하기 위해 충분한 진폭을 갖는 오디오 신호들을 생성하도록 충분한 배기량(air displacement)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 모든 기존의 집적된 이어피스 기술에 대한 기준 요건은 대략 11㎛3의 영역이거나 집적된 핸즈프리 스피커에 대해서는 55㎛3인 반면, 본 출원의 실시예들에 도시된 디스플레이는 280㎛3의 배기 용적을 발생시키기 위해 50㎛ 피크-투-피크 배기량에 의해 승산된 5600㎛2 플레이트 면적을 갖는다. 또한, 이것은 NXT 기술 이상의 더 양호한 햅틱 성능을 발생시키는 능력을 제공한다.
또한, 자기 부품들이 요구되지 않는 일부 실시예들에서와 같이, 금속 먼지 또는 다른 오염물들에 관련된 문제점들이 없다. 또한, 일부 실시예들에서, 플렉시블 멤브레인, 프레임부 및 바디부가 실을 형성할 수 있기 때문에, 전체 시스템은 사운드 홀(sound hole)들이 요구되지 않아 습기 및 먼지를 밀봉하는 것이 쉽고 장치는 용이하게 내후성일 수 있다. 또한, 디스플레이 및 공기량 드라이버(air mass driver) 양자로서 디스플레이 어셈블리를 사용함으로써 실시예들에서, 내부 오디오 트랜스듀서들이 요구되지 않아서, 필요한 체적 및 공간을 감소시키고 더 얇고 더욱 미적으로 만족스러운 제품들이 설계되게 한다.
피드백이 전체 디스플레이 표면상에서 수행될 때 피드백에서 더 큰 균등성이 존재하기 때문에 햅틱에 관하여 추가의 개선들이 존재하고, 또한, 경험된 피드백은 X 또는 Y 방향 병진 이동에 비교할 때 사용자에 대한 상기 방향성 이동으로 인해 정상 보다 크다.
또한, 발전된 햅틱, 이어피스 오디오 및 집적된 스피커에 대한 요건을 2개의 압전 액추에이터들 및 디스플레이 모듈로 대체하는 것에 관하여 이점들이 존재한다. 도 10에 관하여, 2개의 예시적인 실시예들의 주파수 응답 성능을 도시하는 그래프가 도시되어 있다. 도 10에서, 예시적인 실시예는 양호한 저주파수 성능 및 현재 동작중인 다수의 집적된 스피커 솔루션들에 등가로 발생된 음량을 도시한다. 또한, 이러한 디바이스는 작은 체적들에서 사용된 종래의 집적된 핸즈프리 디바이스들에서 요구되는 바와 같은 추가의 신호 프로세싱 동조를 요구하지 않는다.
용어 사용자 장비는 모바일 전화들, 휴대용 데이터 프로세싱 디바이스들 또는 휴대용 웹 브라우저들과 같은 임의의 적합한 타입의 무선 사용자 장비를 커버하는 것으로 의도된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 용어 음향 사운드 채널들이 사운드 아웃렛들, 채널들 및 캐비티들을 커버하도록 의도되고, 이러한 사운드 채널들이 디바이스와 트랜스듀서의 기계적 통합의 일부로서 또는 트랜스듀서와 일체로 형성될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.
일반적으로, 본 발명의 다양한 실시예들의 설계는 하드웨어 또는 특수용 회로들, 소프트웨어, 로직 또는 이들의 임의의 조합에서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 몇몇 양태들은 하드웨어에서 구현될 수도 있지만, 다른 양태들은 제어기, 마이크로제어기 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 수도 있는 펌웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수도 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 다양한 양태들을 블록도들, 흐름도들로서, 또는 몇몇 다른 회화적 표현(pictorial representation)을 사용하여 예시하고 설명하였지만, 여기에 설명한 이들 블록들, 장치, 시스템들, 기법들 또는 방법들이 제한하지 않는 예들로서, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수용 회로들 또는 로직, 범용 하드웨어 또는 제어기 또는 다른 컴퓨팅 디바이스들, 또는 이들의 몇몇 조합에서 구현될 수도 있다는 것이 잘 이해될 것이다.
본 발명의 실시예들의 설계는 프로세서 엔터티에서와 같이 모바일 디바이스의 데이터 프로세서에 의해 실행가능한 컴퓨터 소프트웨어에 의해, 또는 하드웨어에 의해, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수도 있다. 또한, 이와 관련하여, 도면들에서와 같은 로직 흐름의 임의의 블록들이 프로그램 단계들, 또는 상호접속된 로직 회로들, 블록들 및 기능들, 또는 프로그램 단계들과 로직 회로들, 블록들 및 기능들의 조합을 나타낼 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 소프트웨어는 프로세서내에서 구현된 메모리 칩들 또는 메모리 블록들과 같은 물리적 매체, 하드 디스크 또는 플로피 디스크와 같은 자기 매체, 및 예를 들어, DVD 및 이들의 데이터 변경물들, CD와 같은 광학 매체상에 저장될 수도 있다.
본 출원의 실시예들에서 사용된 메모리는 로컬 기술 환경에 적합한 임의의 타입일 수도 있고, 반도체 기반 메모리 디바이스들, 자기 메모리 디바이스들 및 시스템들, 광 메모리 디바이스들 및 시스템들, 고정 메모리 및 착탈식 메모리와 같은 임의의 적합한 데이터 저장 기술을 사용하여 구현될 수도 있다. 데이터 프로세서들은 로컬 기술 환경에 적합한 임의의 타입일 수도 있고, 제한하지 않는 예들로서, 범용 컴퓨터들, 특수용 컴퓨터들, 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 응용 주문형 집적 회로(ASIC)들, 게이트 회로들 및 멀티코어 프로세서 아키텍처에 기초한 프로세서들 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 집적 회로 모듈들과 같은 다양한 컴포넌트들에 의해 설계될 수도 있다.
본 출원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '회로'는 아래의 모두를 지칭한다.
(a) (오직 아날로그 및/또는 디지털 회로에서의 구현물들과 같은) 하드웨어-전용 회로 구현물들
(b) (ⅰ) 프로세서(들)의 조합 또는 (ⅱ) 모바일 폰과 같은 장치로 하여금 다양한 기능들을 수행하게 하도록 함께 작동하는 (디지털 신호 프로세서(들)를 포함하는) 프로세서(들)/소프트웨어의 일부, 소프트웨어, 및 메모리(들)와 같은 회로들과 소프트웨어(및/또는 펌웨어)의 조합들, 및
(c) 소프트웨어 또는 펌웨어가 물리적으로 존재하지 않아도, 동작을 위해 소프트웨어 또는 펌웨어를 요구하는 마이크로프로세서(들) 또는 마이크로프로세서(들)의 일부와 같은 회로들.
'회로'의 정의는 임의의 청구항들을 포함하는 본 출원에서의 이러한 용어의 모든 사용에 적용된다. 다른 예로서, 본 출원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '회로'는 또한 단지 프로세서(또는 다중의 프로세서들) 또는 프로세서의 일부 또는 프로세서의 (또는 프로세서들의) 수반하는 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 구현을 커버한다. 용어 '회로'는 예를 들어, 특정한 청구항 엘리먼트에 적용가능하면, 모바일 폰용의 기저대역 집적 회로 또는 응용 프로세서 집적 회로 또는 서버, 셀룰러 네트워크 디바이스, 또는 다른 네트워크 디바이스에서의 유사한 집적 회로를 또한 커버한다.
상술한 설명은 예시적이고 비제한적인 예들로서, 본 발명의 예시적인 실시예의 전체적이고 유익한 설명을 제공하였다. 그러나, 다양한 변형물들 및 적응물들이 첨부한 도면들 및 첨부한 청구항들과 함께 읽을 때 상술한 설명의 관점에서 당업자에게 명백해질 수도 있다. 그러나, 본 발명의 교시의 모든 이러한 및 유사한 변형물들은 첨부한 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 범위내에 여전히 있다.
Claims (20)
- 장치로서,
상기 장치의 케이스의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 1 부분과,
상기 장치에 대한 디스플레이의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 제 2 부분과,
제 1 컨택트 영역(a first area of contact)에서 상기 제 1 부분 및 제 2 컨택트 영역(a second area of contact)에서 상기 제 2 부분을 커플링하도록 구성된 플렉시블 멤브레인(a flexible membrane)과,
상기 제 2 부분에 커플링되고, 상기 제 2 부분을 구동시켜(actuate) 상기 제 2 부분의 변위를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 액추에이터를 포함하고,
상기 플렉시블 멤브레인은 상기 제 2 부분이 상기 적어도 하나의 액추에이터에 의해 구동되었을 때 상기 제 2 부분의 변위가 음향파(sound wave)를 생성하도록 하는
장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분은,
바디부 및 프레임부 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제 1 컨택트 영역의 플렉시블 멤브레인은,
상기 바디부,
상기 프레임부, 또는
상기 바디부와 상기 프레임부 사이 중 적어도 하나에 부착되도록 구성되는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 부분은,
전면 윈도우 층과,
적어도 하나의 디스플레이 층과,
적어도 하나의 터치 인터페이스 층 중 적어도 하나를 포함하는
장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 컨택트 영역의 플렉시블 멤브레인은 상기 제 2 부분에 포함된 층들 중 적어도 하나에 커플링되는
장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 플렉시블 멤브레인은, 상기 디스플레이 층들 중 하나 및 상기 터치 인터페이스 층들 중 하나 중의 적어도 일부를 포함하는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플렉시블 멤브레인은 상기 제 1 부분의 리세스내에 위치되도록 구성된 서스펜션 링(a suspension ring)을 포함하고, 상기 서스펜션 링 및 리세스(a recess)는 상기 제 1 컨택트 영역을 형성하는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 액추에이터는 고정된 커플링에 의해 상기 제 1 부분에 더 커플링되도록 구성되는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 액추에이터는,
압전 액추에이터(a piezoelectric actuator)와,
동적 편심 질량 액추에이터(a dynamic eccentric mass actuator)와,
가동 코일 액추에이터(a moving coil actuator)와,
가동 자석 액추에이터(a moving magnet actuator) 중 적어도 하나인
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분에 대해 상대적으로 변위되는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플렉시블 멤브레인은,
엘라스토머(an elastomer)와,
실리콘 호일(a silicon foil)과,
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 폴리에스테르 필름과,
폴리카보네이트 필름 중 적어도 하나를 포함하는
장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 플렉시블 멤브레인은 실질적으로 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 갖는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플렉시블 멤브레인은 광학용 투명 접착제(optically clear adhesive)의 층에 의해 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 하나에 커플링되는
장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
액추에이터 휨 모멘트(actuator bending moment)를 실질적인 병진 변위(translation displacement)로 변환하기 위해 상기 액추에이터와 상기 제 2 부분 사이에 커플링된 댐퍼(a damper)를 더 포함하는
장치.
- 제 1 컨택트 영역에서 제 1 부분에 부착되고 제 2 컨택트 영역에서 제 2 부분에 부착된 플렉시블 멤브레인에 의해 상기 제 1 부분을 상기 제 2 부분에 커플링하는 단계와,
상기 제 2 부분을 구동시켜 변위를 생성하도록 상기 제 2 부분에 적어도 하나의 액추에이터를 커플링하는 단계
를 포함하는 방법으로서,
상기 방법에 의해, 장치의 케이스의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 상기 제 1 부분 및 상기 장치에 대한 디스플레이의 적어도 일부를 형성하도록 구성된 상기 제 2 부분을 포함하는 장치를 구동시키며,
상기 플렉시블 멤브레인은 상기 제 2 부분이 상기 적어도 하나의 액추에이터에 의해 구동되었을 때 상기 제 2 부분의 변위가 음향파(sound wave)를 생성하도록 하는
방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 제 2 부분을 구동시켜 변위를 생성하도록 상기 제 2 부분에 적어도 하나의 액추에이터를 커플링하는 단계는 상기 적어도 하나의 액추에이터에 의해 생성된 휨 모멘트를 실질적인 병진 변위로 변환하는 단계를 포함하는
방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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