KR20050085316A - 입력 장치, 휴대형 전자 기기, 리모트 컨트롤 장치, 및입력 장치에 있어서의 압전 액추에이터 구동 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조작면에 대한 가압 조작에 의한 입력에 따라 이용자에게 역각(力覺)을 귀환시키는 입력 장치에 관한 것이다. 조작면에 대한 가압 조작의 대기 시에는, 압전 액추에이터로의 구동 전압을 공급하지 않고, 타이밍 T401에서 가압 조작이 행해지면, 구동 전압을 서서히 상승시킨다. 이 때, 압전 액추에이터의 만곡에 따라 조작면이 서서히 상승한다. 소정 시간 T1이 경과한 타이밍 T402에서, 압전 액추에이터를 급격하게 역방향으로 만곡시켜, 타이밍 T403에서 조작면을 가장 낮은 위치로 변위시킨 후, 가압 조작이 종료되는 타이밍 T404까지 이 위치를 유지한다. 시간 T1을 시간 T2보다 충분히 크게 함으로써, 가압 조작 직후의 조작면 변위보다, 그 후의 역방향으로의 변위 시에 이용자에게 강한 역각이 주어진다. 또, 역방향으로의 변위 시에는, 압전 액추에이터의 만곡 방향이 역전되기 때문에 변위량을 크게 할 수 있다. 이에 따라, 저소비 전력으로 장수명이면서, 보다 자연스러운 조작 감각을 주는 것이 가능한 역각 귀환 기능을 구비한 입력 장치를 제공할 수 있다.

Description

입력 장치, 휴대형 전자 기기, 리모트 컨트롤 장치, 및 입력 장치에 있어서의 압전 액추에이터 구동 제어 방법 {INPUT DEVICE, PORTABLE ELECTRONIC APPARATUS, REMOTE CONTROL DEVICE, AND PIEZOELECTRIC ACTUATOR DRIVING/CONTROLLING METHOD IN INPUT DEVICE}
본 발명은 조작면에 대한 가압 조작에 의한 입력에 따라 이용자에게 역각(力覺)을 귀환시키는 입력 장치, 휴대형 전자 기기, 리모트 컨트롤 장치, 및 입력 장치에 있어서의 압전 액추에이터 구동 제어 방법에 관한 것이다.
본 출원은 일본국에서 2002년 12월 12일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2002-360608을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원을 원용함으로써, 본 출원에 포함한다.
최근, 금융 기관 등의 자동 현금 취급기나 철도의 자동 매표기, 또는 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 정보 처리 장치 등에, 터치 패널이라고 하는 입력 장치가 널리 사용되고 있다. 터치 패널은 LCD(Liquid Crystal Display) 등 디스플레이의 표면에 설치되고, 디스플레이 상에 표시된 아이콘 등과 패널 상의 좌표계를 대응시켜, 패널 상에 손가락이나 펜 등의 지시 도구가 접촉된 위치를 검출함으로써, 이용자에 대한 GUI(Graphical User Interface) 기능을 실현하는 것이다.
종래의 터치 패널에서는, 이용자의 조작 입력이 행해지면, 예를 들면 눌려진 아이콘의 표시를 변화시키는, 또는 조작음을 발생시키는 것 등에 의해, 입력 조작이 접수된 것을 이용자에게 알리고 있었다. 이에 대하여, 최근에는, 아이콘 등이 눌려진 타이밍으로 패널 자체의 높이를 변화시켜, 손가락이나 지시 도구에 대하여 역각을 귀환시킴으로써, 마치 스위치 버튼을 누른 것 같은 감촉(클릭감)을 부여하여 이용자의 조작감을 향상시키는 것이 고려되고 있다.
예를 들면, 일본국 특개 2002-259059호(2002년 9월 13일 공개)에는, 투명 전극이 성막된 복수개의 전극 시트를, 전극면을 대향시켜 일정한 간격을 두고 설치한 구조를 가지는 저항막식 터치 패널이 개시되어 있다. 특히, 명세서 중의 단락 번호〔0037〕∼〔0042〕 및 도 6에는, 전극 시트를 3매 이상 사용한 다층 구조의 터치 패널을 고정하는 하우징과 디스플레이 측을 고정하는 하우징 사이에, 보빈코일 등의 액추에이터를 설치하여, 터치 패널에 역각을 귀환시키는 것이 개시되어 있다.
또, 일본국 특개평 11-212725호(1999년 8월 6일 공개)에는, 역각의 귀환과 함께 조작 입력 위치의 검출도 압전 소자를 사용하여 실행하는 정보 표시 장치가 개시되어 있다. 특히, 명세서 중의 단락 번호〔0126〕∼〔0128〕 및 도 3에 개시되어 있는 바와 같이, 예를 들면, 액정 표시 패널 상에 조작 패널이 설치되고, 이 조작 패널이 압전 소자에 의해 지지되어 있다. 그리고, 조작 패널의 조작면으로의 가압에 따라 압전 소자에 발생하는 전압을 기초로, 조작력과 조작 위치를 검지한다. 또, 소정 임계값보다 큰 조작력이 검지되었을 때, 압전 소자에 고주파를 부여하여, 조작면을 진동시키도록 되어 있다.
그런데, 이와 같은 역각 귀환 기능을 사용하여, 이용자에게 최대한의 클릭감을 주기 위해 가장 간단한 방법은 손가락에 의한 가압 시의 터치 패널의 변위량을 크게 하는 것이다. 압전 액추에이터를 사용하여 터치 패널을 변위시키는 경우, 압전 액추에이터를 최대한으로 만곡시킨 상태로부터 반대 방향으로 최대한으로 만곡시킴으로써, 가장 큰 변위량이 얻어진다. 그러나, 이와 같은 사용 방법을 채용한 경우에는, 가압에 대한 대기 시에 압전 액추에이터를 항상 어느 쪽인가의 방향으로 최대한으로 만곡시킨 상태로 해야 한다. 압전 액추에이터는 인가 전압이 높을수록 크게 만곡되기 때문에, 이 방법에서는, 대기 시의 소비 전력이 크고, 또 압전 액추에이터의 수명이 현저하게 짧아지는 것이 문제로 되어 있었다.
도 1은 본 발명에 관한 입력 장치의 주요부를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2 (A) 및 도 2 (B)는 압전 액추에이터의 플렉시블 기판으로의 실장 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 압전 액추에이터의 만곡 상태와, 구동 전압과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 압전 액추에이터의 동작에 따른 터치 패널부의 변위량을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 관한 입력 장치의 기능을 나타낸 블록도이다.
도 6은 기준 전압 제어부에 있어서의 처리의 흐름을 나타낸 플로 차트이다.
도 7은 입력 장치 내에서의 출력 신호 및 드라이버 회로에 있어서의 출력 전압의 파형을 나타낸 타이밍 차트이다.
도 8은 타이머의 타이머 설정값의 변화에 따른 압전 액추에이터 구동 전압의 변화를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 9는 본 발명의 입력 장치를 적용한 비디오 테이프 레코더에 대한 리모트 컨트롤 장치의 외관 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 목적은 전술한 종래의 기술이 가지는 문제점을 해결할 수 있는 신규한 입력 장치, 휴대형 전자 기기, 리모트 컨트롤 장치, 및 입력 장치에 있어서의 압전 액추에이터 구동 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 저소비 전력으로 장수명이면서, 보다 자연스러운 조작 감각을 주는 것이 가능한 역각 귀환 기능을 구비한 입력 장치, 휴대형 전자 기기, 리모트 컨트롤 장치, 및 입력 장치에 있어서의 압전 액추에이터 구동 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 입력 장치는 조작면에 대한 가압 조작에 의한 입력에 따라, 조작면의 가압 위치를 좌표값으로서 출력하는 동시에, 조작면이 변위되어 이용자에게 역각을 귀환시킨다. 입력 장치는 압전 바이모르프 소자로 이루어지는 압전 액추에이터를 사용하여, 조작면을 변위시키는 변위 기구부와, 조작면에 대한 가압 조작의 유무를 검출하는 가압 검출부를 가진다. 또한, 입력 장치는 가압 검출부에 의해 가압 조작이 검출되면, 압전 액추에이터의 구동을 개시시켜, 조작면이 한쪽 방향으로 서서히 변위된 후에 역방향으로 변위하고, 또한 조작면의 한쪽 방향으로의 변위 시간이 역방향으로의 변위 시간보다 충분히 길어지도록 변위 기구부의 동작을 제어하는 제어부를 가진다.
본 발명은 또 전술한 입력 장치를 구비한 휴대형 전자 기기 및 리모트 컨트롤 장치에 관한 것이다.
이와 같은 입력 장치, 휴대형 전자 기기 및 리모트 컨트롤 장치에서는, 변위 기구부에 대한 제어부의 제어에 의해, 가압 조작을 하면, 조작면은 한쪽 방향으로 서서히 변위된 후에 역방향으로 변위한다. 이 때, 한쪽 방향으로의 변위 시간이 역방향으로의 변위 시간보다 충분히 길어지기 때문에, 가압 조작 직후의 조작면 변위보다, 이용자에 대하여, 그 후의 역방향으로의 변위 시에 조작면의 변위에 대한 강한 역각이 주어진다. 또, 조작면을 한쪽 방향으로 변위시킨 후에 역방향으로 변위시킴으로써, 압전 액추에이터에 대하여 전압이 인가되어 있지 않은 상태로부터 조작면에 대한 가압 조작을 받는 경우에도, 조작 표면의 변위량을 가장 크게 할 수 있다. 따라서, 압전 액추에이터 대기 시의 소비 전력을 저감하고, 또한 장수명화하면서도, 이용자에 대하여 보다 자연스럽고 명확한 클릭감을 주는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관한 압전 액추에이터 구동 제어 방법은 조작면에 대한 가압 조작에 의한 입력에 따라, 조작면의 가압 위치를 좌표값으로서 출력하는 동시에, 조작면이 변위되어 이용자에게 역각을 귀환시키는 입력 장치에 대하여 행해진다. 구동 제어 방법은 조작면에 대한 가압 조작이 검출되면, 압전 액추에이터로의 전압 인가를 개시한다. 그리고, 조작면이 한쪽 방향으로 서서히 변위된 후에 역방향으로 변위하고, 또한 조작면의 한쪽 방향으로 변위 시간이 역방향으로의 변위 시간보다 충분히 길어지도록 압전 액추에이터를 구동시킨다.
이와 같은 입력 장치의 압전 액추에이터 구동 제어 방법에서는, 가압 조작이 실행되면, 조작면은 한쪽 방향으로 서서히 변위된 후에 역방향으로 변위한다. 이 때, 한쪽 방향으로의 변위 시간이 역방향으로의 변위 시간보다 충분히 길어지기 때문에, 가압 조작 직후의 조작면 변위보다, 이용자에 대하여, 그 후의 역방향으로의 변위 시에 조작면의 변위에 대한 강한 역각이 주어진다. 또, 조작면을 한쪽 방향으로 변위시킨 후에 역방향으로 변위시킴으로써, 압전 액추에이터에 대하여 전압이 인가되어 있지 않은 상태로부터 조작면에 대한 가압 조작을 받는 경우에도, 조작 표면의 변위량을 가장 크게 할 수 있다. 따라서, 압전 액추에이터 대기 시의 소비 전력을 저감하고, 또한 장수명화하면서도, 이용자에 대하여 보다 자연스럽고 명확한 클릭감을 주는 것이 가능해진다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은 이하에서 도면을 참조하여 설명되는 실시예의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 구체예를 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 이하에 설명하는 본 발명의 바람직한 구체예는 기술적으로 바람직한 여러 가지의 한정이 주어져 있지만, 본 발명의 범위는 이하의 설명에서 특히 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 입력 장치의 주요부를 나타낸 분해 사시도이다. 이하에서는, 예로서, 입력 화상의 전환을 행하는 스위처 장치 등의 방송 기기를 조작하기 위한 컨트롤 패널로서 사용되는 입력 장치(100)에 대하여 설명한다. 이 입력 장치(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 표시부(1)와 터치 패널부(2)를 구비하고 있다. 또, 액정 표시부(1)의 표시면 측에는, 압전 액추에이터(3)가 마운트된 플렉시블 기판(4)이 고정되어 있다.
액정 표시부(1)는 화상이 표시되는 표시 패널(1a)과, 이것을 지지하기 위한 프레임(1b)을 구비하고 있다. 표시 패널(1a)의 내부에는, 액정 기판이나 백라이트(도시하지 않음) 등이 설치되어 있다. 또, 프레임(1b)은, 예를 들면 금속제이며, 표시 패널(1a)의 표시면에서는, 화상의 표시 영역을 차단하지 않도록 설치되어 있다.
터치 패널부(2)는 이용자에 의해 가압되는 가압부(2a)와 이것을 지지하기 위한 프레임(2b)에 의해 구성된다. 가압부(2a)는 투명한 수지 시트에 의해 이루어지며, 액정 표시부(1)의 표시 패널(1a)에 표시된 화상이 투과된다. 또, 프레임(2b)은, 예를 들면 금속제이며, 표시 패널(1a)의 표시 영역을 차단하지 않도록 설치되어 있다.
이 터치 패널부(2)는, 예를 들면 이른바 저항막식 터치 패널이며, 투명 전극이 성막된 복수개의 전극 시트를, 전극면을 대향시켜 일정한 간격을 두고 설치한 구조를 가지고 있다. 그리고, 도면 중의 가압부(2a)가 이용자의 손가락이나 펜 등의 지시 도구로 가압되면, 전극 시트끼리 접촉하고, 이 때의 각 전극 시트 상에서의 저항 변화를 검출함으로써 지시 위치가 좌표값으로서 특정된다.
압전 액추에이터(3)는 압전 바이모르프 소자에 의해 이루어지며, 플렉시블 기판(4) 상에 설치된 전극을 통해 인가되는 구동 전압에 따라, 만곡 변형된다. 플렉시블 기판(4)은, 예를 들면 폴리이미드 등의 수지 필름 상에 동박(銅箔) 등의 도전성 금속박을 사용하여 전극을 형성한, 가요성(可撓性)의 가요 배선 기판이며, 압전 액추에이터(3)에 대하여 구동 전압을 공급하는 전극이 형성되어 있다. 플렉시블 기판(4)은 또 후술하는 관통공의 쌍이 형성되고, 이 관통공을 사용하여 압전 액추에이터(3)를 지지하고 있다.
이 입력 장치(100)에서는, 액정 표시부(1)의 표시면 측에 플렉시블 기판(4) 및 압전 액추에이터(3)를 끼워 넣도록, 터치 패널부(2)가 형성된다. 터치 패널부(2)의 가압부(2a)에는, 액정 표시부(1)의 표시 패널(1a)에 의해 표시된 아이콘 등 조작 기능 항목의 화상이 투과되고, 가압부(2a) 상의 이들 화상의 표시 위치에 이용자가 손가락이나 펜 등의 지시 도구를 접촉시킴으로써, 표시 화상에 따른 입력 조작이 행해진다.
또, 액정 표시부(1)나 터치 패널부(2)는 실제로는 입력 장치(100)의 외부 하우징(도시하지 않음)에 탑재된다. 이 때, 터치 패널부(2)는 액정 표시부(1)에 대하여 그 표시면에 수직 방향으로 가동(可動) 상태로 형성된다. 이에 따라, 압전 액추에이터(3)의 만곡 변형에 따라, 액정 표시부(1)에 대한 터치 패널부(2)의 거리가 변화된다. 따라서, 이용자가 터치 패널부(2)의 가압부(2a)를 가압한 타이밍으로, 압전 액추에이터(3)를 만곡 변형시킴으로써, 이용자에 대하여 역각이 귀환되어 마치 스위치 버튼을 누른 것 같은 감촉(클릭감)을 주는 것이 가능해진다. 그리고, 터치 패널부(2)에 있어서의 가압 조작의 검출이나, 이 가압 조작에 따른 압전 액추에이터(3)의 구동 제어 등을 행하는 회로는, 예를 들면 외부 하우징의 내부에 수납된다.
도 2 (A) 및 도 2 (B)는 압전 액추에이터(3)의 플렉시블 기판(4)으로의 실장(實裝) 상태를 나타낸 도면이다. 도 2 (A)는 플렉시블 기판(4)의 일부를 나타낸 평면도이며, 도 2 (B)는 도 2 (A) 중의 X-X 화살표에 따른 측단면도이다.
도 2 (A) 및 도 2 (B)에 나타낸 바와 같이, 플렉시블 기판(4)에는, 압전 액추에이터(3)를 실장하기 위한 쌍으로 된 관통공(41a 및 41b)으로 이루어지는 실장부(41)와, 압전 액추에이터(3)에 구동 전압을 공급하기 위한 배선 패턴(42a 및 42b)이 형성되어 있다.
실장부(4l)에서는, 각 관통공(41a 및 41b)이 예를 들면 동일 형상으로 병렬되어 형성된다. 또, 각 관통공(41a 및 41b) 사이는 플렉시블 기판(4)을 구성하는 수지 필름이 브리지형으로 남겨져 중앙 스페이서부(41c)가 형성된다. 본 실시예에서는, 예로서 이와 같은 실장부(41)가 하나의 플렉시블 기판(4) 상에 2개소씩 형성된다.
배선 패턴(42a 및 42b)은 실장부(41)의 일단에 대하여 각각의 배선이 접속되도록 형성되어 있다. 한편, 압전 액추에이터(3)의 일단에는, 배선 단자(31a 및 31b)가 설치되어 있고, 이들 배선 단자(31a 및 31b)와, 플렉시블 기판(4) 상의 배선 패턴(42a 및 42b)이 접촉함으로써, 드라이버 회로(도시하지 않음)로부터 공급되는 구동 전압이 압전 액추에이터(3)에 공급된다.
실장부(41)에서, 압전 액추에이터(3)는 한쪽의 관통공(41a)에 예를 들면 표면으로부터 끼워진 후, 중앙 스페이서부(41c)의 하부를 통해 관통공(41b)에 뒤편으로부터 다시 삽입됨으로써, 길이 방향의 양단부가 플렉시블 기판(4)의 표면에 접촉한 상태로 실장된다. 압전 액추에이터(3)는 비교적 강성이 높고, 한쪽 플렉시블 기판(4)은 용이하게 변형되기 때문에, 도 2 (B)에 나타낸 바와 같이, 중앙 스페이서부(41c)만이 표면 방향으로 팽출된 상태가 되어, 압전 액추에이터(3)가 지지된다. 또, 이 때, 압전 액추에이터(3)의 일단에 설치된 배선 단자(31a 및 31b)와, 플렉시블 기판(4) 상의 배선 패턴(42a 및 42b)이 접촉하여, 전기적으로 접속된다. 그리고, 실제로는, 이들을 접촉시킨 후, 땜납 등을 사용하여 접점을 고정한다. 이에 따라, 압전 액추에이터(3) 자체도 플렉시블 기판(4) 상에 고정된다.
이상과 같이 압전 액추에이터(3)가 실장된 후, 이 플렉시블 기판(4)이 액정 표시부(1)의 프레임(1b)과, 터치 패널부(2)의 프레임(2b) 사이에 끼워진다. 이 때, 예를 들면, 중앙 스페이서부(41c)의 도면 중 상면이 터치 패널부(2)의 프레임(2b)에 접촉하고, 플렉시블 기판(4)의 도면 중 하면과 압전 액추에이터(3)가 접촉한 영역(43a 및 43b)이 액정 표시부(1)의 프레임(1b)과 접촉한다. 이와 같은 실장 구조에 의해, 플렉시블 기판(4)의 중앙 스페이서부(41c)는 터치 패널부(2)의 프레임(2b)과 압전 액추에이터(3) 사이의 스페이서로서 기능하고, 또, 플렉시블 기판(4)의 영역(43a 및 43b)은 액정 표시부(1)의 프레임(1b)과 압전 액추에이터(3) 사이의 스페이서로서 기능한다.
이 상태에서, 압전 액추에이터(3)에 구동 전압이 공급되면, 압전 액추에이터(3)가 만곡 변형된다. 이 때, 압전 액추에이터(3)의 중앙부 변위에 따라, 중앙 스페이서부(41c)가 액정 표시부(1)에 대하여 그 표시부에 수직 방향으로 이동한다. 따라서, 중앙 스페이서부(41c)의 변위에 따라 터치 패널부(2)가 이동하여, 이용자에 대한 역각 귀환 기능이 실현된다.
그리고, 중앙 스페이서부(41c)의 표면, 또는 플렉시블 기판(4)에서 압전 액추에이터(3)의 양단부가 접촉한 부분의 배면에, 예를 들면 셀룰로이드 등의 고강성 재료로 이루어지는 보강판을 붙여 두어도 된다.
또, 상기와 같은 압전 액추에이터(3)의 실장 방법은 어디까지나 예이며, 압전 액추에이터(3)의 한쪽 면 중앙부 부근에 스페이서를 설치하고, 또 다른 쪽 면에서, 그 길이 방향의 양단부에도 또한 스페이서를 설치한 구조를 가지고 있으면, 다른 방법에 의해 압전 액추에이터(3)가 실장되어도 된다.
그런데, 압전 액추에이터(3)는 인가하는 구동 전압을 증가시킬수록, 그 만곡량이 커진다. 전술한 바와 같이, 압전 액추에이터(3)에는, 2개의 배선 단자(31a 및 31b)가 설치되어 있고, 이들 전위차를 높임으로써 만곡량이 커지고, 또, 구동 전압의 극성을 반전시킴으로서 만곡 방향을 역전시킬 수 있다.
도 3은 압전 액추에이터(3)의 만곡 상태와, 구동 전압과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3에서는, 배선 단자(31a 및 31b)에 대하여 인가되는 구동 전압을 각각 Vh, Vl로 나타내고 있다. 또, 압전 액추에이터(3)의 만곡 상태를 단면으로 나타내고, 이 압전 액추에이터(3)와 터치 패널부(2), 및 액정 표시부(1) 사이에서 스페이서로서 기능하는 플렉시블 기판(4)의 영역과 함께 모식적으로 나타내고 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 구동 전압 Vh 및 Vl이 함께 L 레벨(예를 들면 그라운드 레벨)일 때, 압전 액추에이터(3)는 만곡되지 않는다. 또, 구동 전압 Vh가 H 레벨이며 구동 전압 Vl이 L 레벨일 때, 압전 액추에이터(3)는 예를 들면 상방향으로 만곡되고, 역으로 구동 전압 Vh가 L 레벨이며 구동 전압 Vl이 H 레벨일 때, 하방향으로 만곡된다. 또, 압전 액추에이터(3)가 상방향으로 만곡되었을 때, 터치 패널부(2)의 상방향으로의 변위량이 최대로 되고, 하방향으로 만곡되었을 때, 변위량이 최소가 된다.
여기에서, 터치 패널부(2)에서의 역각 귀환 시에는, 터치 패널부(2)의 순간적인 변위량이 클수록, 보다 명확한 클릭감이 이용자에게 주어진다. 따라서, 압전 액추에이터(3)를 한쪽에 대하여 최대한 만곡시킨 상태로부터, 역방향으로 최대한 만곡시킨 상태로 이행시키는 것이 바람직하다. 이것은 클릭감을 주는 동작 전후에, 압전 액추에이터(3)에 대하여 인가하는 구동 전압을 최대로 할 필요가 있는 것을 의미한다. 이와 같은 동작에서는, 조작 입력 전의 대기 전력이 커져 버린다. 또, 대기 시에 압전 액추에이터(3)에 대하여 항상 통전시킴으로써, 압전 액추에이터(3)의 수명이 단축되어 버린다.
그래서, 본 발명에서는, 이하의 도 4에 나타낸 바와 같이, 대기 시에는, 압전 액추에이터(3)에 구동 전압을 인가하지 않고, 조작 입력이 행해지면, 이용자에게 역각을 가능한 한 주지 않도록 압전 액추에이터(3)를 서서히 만곡시킨 후, 역방향으로 급격하게 만곡시켜 강한 역각을 부여함으로써, 저소비 전력·장수명이며 또한 조작 감각이 뛰어난 역각 귀환 기능을 실현한다.
도 4는 압전 액추에이터(3)의 동작에 따른 터치 패널부(2)의 변위량 천이(遷移)를 나타낸 도면이다. 도 4에서는, 터치 패널부(2)에 대한 이용자의 가압 조작이 행해질 때의 터치 패널부(2)의 변위량을 시간 경과에 따라 나타내고 있다. 여기에서는, 터치 패널부(2)가 위쪽으로부터 아래쪽으로 가압 조작되는 것으로 하고, 압전 액추에이터(3)에 구동 전압이 인가되어 있지 않은 상태의 터치 패널부(2) 위치를 변위량 "0", 압전 액추에이터(3) 만곡량이 최대일 때의 터치 패널부(2)의 최고 위치 및 최저 위치를 각각 변위량 "Max", "Min"으로 하고 있다.
이용자에 의한 가압 조작이 행해지는 타이밍 T401 이전에서는, 압전 액추에이터(3)를 만곡되어 있지 않은 상태로 하고 있다. 그리고, 타이밍 T401에서 가압 조작이 행해지면, 압전 액추에이터(3)가 구동되어, 터치 패널부(2)가 서서히 상방향으로 변위된다. 또한, 소정 시간 후의 타이밍 T402에서, 터치 패널부(2)가 상방향으로 최대한 상승하면, 이번에는 터치 패널부(2)를 역방향으로 변위시킨다. 타이밍 T403에서, 터치 패널부(2)는 역방향으로 최대한 하강되고, 이후, 패널면의 가압 조작이 종료될 때까지, 이 상태가 유지된다.
타이밍 T404에서, 가압 조작이 종료되어, 패널면으로부터 이용자의 손가락이나 지시 도구가 이반(離反)되면, 터치 패널부(2)를 또한 역방향(상방향)으로 변위시킨다. 그리고, 타이밍 T405에서, 터치 패널부(2)를 상방향으로 최대한 상승시킨 후, 변위량"0"의 위치로 완만하게 변위시킨다.
이와 같은 터치 패널부(2)의 위치 천이에서, 타이밍 T401∼T402까지의 시간 T1에서는, 패널면을 비교적 완만하게 상방향으로 변위시킨다. 한편, 타이밍 T402∼T403의 시간 T2에서는, 패널면을 하방향으로 급격하게 이동시킨다. 여기에서, 시간 T1을 시간 T2보다 충분히 크게 함으로써, 시간 T1에서는 터치 패널부(2)의 변위에 따른 역각을 이용자에게 거의 느끼게 하지 않고, 시간 T2에서 보다 큰 역각에 의한 명확한 클릭감을 이용자에게 줄 수 있다.
또, 시간 T2에서는, 터치 패널부(2)의 변위량을 최대 위치로부터 최소 위치로 이동시킨다. 즉, 터치 패널부(2)의 변위량을 압전 액추에이터(3)의 성능 상에서 최대로 함으로써, 이용자가 감지하는 클릭감을 최대한으로 할 수 있다. 따라서, 이와 같은 변위를 행함으로써, 대기 시에 압전 액추에이터(3)로의 구동 전압을 인가하지 않은 상태로 한 경우에도, 이용자에 의해 명확한 클릭감을 주고, 또한 자연스러운 조작 감각을 주는 것이 가능해진다.
그리고, 타이밍 T402∼T403의 시간 T2는 매우 짧은 것이 바람직하다. 그러나, 단시간에 크게 변위하면, 형상이 변화되는 압전 액추에이터(3)와, 플렉시블 기판(4)의 수지재(樹脂材)를 통해 접촉하는 프레임(1b 및 2b) 사이에서 소음이 발생하는 것이 문제가 된다.
예를 들면, 길이 30mm 정도의 압전 액추에이터(3)를 사용하여, 20V 정도의 구동 전압을 인가한 경우, 그 중앙부의 쌍방향으로의 변위량은 최대 200㎛가 된다. 이 경우, 압전 액추에이터(3)를 한쪽으로부터 역방향으로 최대한 변위시켰을 때의 변위 시간을 2msec∼3msec으로 함으로써, 이용자의 조작 감각을 손상시키지 않을 정도로 소음 레벨을 저감할 수 있다. 또, 이 때, 이용자에게 자연스러운 조작 감각을 주기 위해서는, 시간 T1을 시간 T2의 약 33배 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 가압 조작이 개시되는 타이밍 T401로부터 타이밍 T402까지의 시간 T1은 이용자가 가압 조작을 행하고 나서 클릭감을 검지할 때까지의 지연 시간이 된다. 이 지연에 의해 이용자의 조작 감각을 손상시키지 않기 위해서는, 시간 T1을 200msec 이하로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기와 같은 압전 액추에이터(3)의 동작을 실현하기 위한 구성예를 이하에 나타낸다. 도 5는 입력 장치(100)의 기능을 나타낸 블록도이다.
입력 장치(100)는 터치 패널부(2)에서 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(5)와, 변환된 디지털 신호에 따라 좌표값이나 가압 조작의 유무를 검출하는 터치 패널 검출부(6)와, 역각 귀환 시의 터치 패널부(2)의 변위량을 설정하는 감압 설정부(7) 및 감압 설정 스위치(SW)(71)와, 압전 액추에이터(3)의 동작을 제어하는 액추에이터 제어부(8)와, 압전 액추에이터(3)를 구동하는 드라이버 회로(9)를 구비한다.
A/D 컨버터(5)는 터치 패널부(2)에서의 검출 신호를 디지털 신호로 변환하여, 터치 패널 검출부(6)에 공급한다.
터치 패널 검출부(6)는 터치 패널부(2)에 대하여 패널 상의 X-Y 좌표를 스캔하기 위한 제어 신호를 출력한다. 또, 가압 검출부(61) 및 좌표 검출부(62)를 구비하고, A/D 컨버터(5)로부터의 신호가 이들에 입력된다.
가압 검출부(61)는 A/D 컨버터(5)로부터의 신호에 따라, 터치 패널부(2)에서 이용자의 손가락이나 지시 도구 등에 의한 가압 조작이 개시된 타이밍(이하, "PUSH 타이밍"이라고 함)과, 손가락이나 지시 도구 등이 터치 패널부(2)로부터 이반된 타이밍(이하, "PULL 타이밍"이라고 함)을 검출한다. 그리고, PUSH 타이밍을 감압 설정부(7)에 공급하고, PULL 타이밍을 액추에이터 제어부(8)의 기준 전압 제어부(82)에 공급한다. 좌표 검출부(62)는 A/D 컨버터(5)로부터의 신호에 따라, 터치 패널부(2)에서 가압 조작이 행해진 위치를 X-Y 좌표값으로서 외부에 출력한다.
감압 설정부(7)에는, 감압 설정 스위치(71)가 접속되어 있다. 감압 설정 스위치(71)에서는, 터치 패널부(2)에서의 역각 귀환 기능에 의해 이용자가 역각을 느끼는 감도를 복수개 단계에서 설정하는 것이 가능하게 되어 있다. 예를 들면, 감도가 강한 쪽으로부터 "Hard" "Mid" "Soft"의 3단계 설정이 가능하게 되어 있다. 감압 설정부(7)는 감압 설정 스위치(71)에서의 설정에 따라, 액추에이터 제어부(8)의 타이머(81)에서의 타이머 설정값을 주는 것과 동시에, 가압 검출부(61)로부터 공급된 PUSH 타이밍으로, 동작을 개시시키는 신호를 타이머(81)에 공급한다. 타이머(81)에서의 타이머 설정값을 변화시킴으로써, 후술하는 바와 같이, 터치 패널부(2)에서의 변위량이 변화되어, 이용자가 느끼는 역각의 감도가 변화된다.
액추에이터 제어부(8)는 타이머(81), 기준 전압 제어부(82) 및 제어 신호 출력부(83)를 구비하고 있다. 타이머(81)는 감압 설정부(7)에 의해 설정된 타이머 설정값에 따라, 기준 전압 제어부(82)에 대하여 출력 전압 상승 시의 타이밍을 주는 신호를 공급한다. 구체적으로는, 감압 설정부(7)로부터의 동작 개시 신호 수신 시로부터 시간의 카운트를 개시하여, 타이머 설정값에 이르는 동안까지, 타이밍 신호 St를 출력한다.
기준 전압 제어부(82)는 타이머(81)로부터의 타이밍 신호 St와, 가압 검출부(61)로부터 주어지는 PULL 타이밍에 따라, 드라이버 회로(9)에 대하여 기준 전압 Vref를 공급한다. 이 기준 전압 제어부(82)는 내부에 필터를 구비하여, 기준 전압 Vref의 인가 개시 시에는, 최대가 되는 소정 전압값까지 거의 일정한 비율로 서서히 증가시키고, 인가 종료 시에는, 거의 일정한 비율로 완만하게 감소시킨다. 또, 기준 전압 제어부(82)는 제어 신호 출력부(83)에 대하여, 타이머(81)에 있어서의 카운트 종료 타이밍과, PULL 타이밍을 공급한다.
제어 신호 출력부(83)는 기준 전압 제어부(82)로부터의 각 타이밍 신호에 따라, 드라이버 회로(9)에 있어서의 출력 전압의 극성을 변화시키기 위한 제어 신호를 출력한다. 구체적으로는, 타이머(81)에 있어서의 카운트 종료 시부터, PULL 타이밍까지의 사이 드라이버 회로(9)에서의 출력 전압의 극성을 반전시키기 위한 제어 신호를 출력한다.
드라이버 회로(9)는 기준 전압 제어부(82) 및 제어 신호 출력부(83)로부터의 신호에 따라, 압전 액추에이터(3)에 대하여 구동 전압 Vh 및 Vl를 인가한다. 구체적으로는, 드라이버 회로(9)는 압전 액추에이터(3)가 구비하는 2개의 배선 단자(31a 및 31b)에 접속하고, 기준 전압 제어부(82)로부터 공급되는 기준 전압에 따라, 각 배선 단자(31a 및 31b)에 각각 출력하는 구동 전압 Vh 및 Vl를 변화시킨다. 이 때, 드라이버 회로(9)는 제어 신호 출력부(83)로부터의 제어 신호 수신 시에는, 구동 전압 Vl를 출력하고, 수신하고 있지 않을 때는 구동 전압 Vh를 출력하여, 압전 액추에이터(3)로의 인가 전압의 극성을 반전시킨다.
그리고, 이와 같은 입력 장치(100)에는, 액정 표시부(1)에 대하여 화상 신호를 출력하고, 터치 패널부(2)에 대한 이용자에 의한 조작 입력에 따라 좌표 검출부(62)로부터 X-Y 좌표값을 받아, 소정 처리를 행하는 정보 처리 장치(도시하지 않음)가 접속된다. 이 정보 처리 장치는, 예를 들면, 액정 표시부(1)에 대하여 아이콘 등 조작 기능 항목의 화상을 표시시킨다. 그리고, 터치 패널부(2)에서의 가압 위치를 X-Y 좌표값으로서 받고, 이 X-Y 좌표값으로부터 선택된 조작 기능 항목을 인식하여, 그 선택에 따른 처리를 행한다.
다음에, 도 6은 기준 전압 제어부(82)에서의 처리 흐름을 나타낸 플로 차트이다. 도 6의 플로 차트 개시 전에서는, 드라이버 회로(9)에 대한 기준 전압 Vref의 출력 전압값이 "0"이며, 제어 신호 출력부(83)로의 타이밍 신호는 L 레벨로 되어 있다.
스텝 S601에서, 타이머(81)로부터의 타이밍 신호 St를 감시하고, 이 타이밍 신호 St가 H 레벨이 되어, 타이머(81)에서의 카운트 동작이 개시된 것을 판단하면, 스텝 S602로 진행한다. 스텝 S602에서, 기준 전압 Vref의 출력 전압값을 소정 파형에 따라 서서히 상승시킨다.
스텝 S603에서, 타이머(81)로부터의 타이밍 신호 St를 감시하여, 이 타이밍 신호 St가 L 레벨이 될 때까지, 기준 전압 Vref의 출력 전압값을 계속 상승시킨다. 그리고, 타이밍 신호 St가 L 레벨이 되어, 타이머(81)에서의 카운트 동작이 종료된 것을 판단하면, 스텝 S604로 진행한다.
스텝 S604에서, 기준 전압 Vref의 출력 전압값을 타이밍 신호 St가 L 레벨이 된 시점에서의 값으로 고정한다. 이와 동시에, 스텝 S605에서, 제어 신호 출력부(83)로의 타이밍 신호를 H 레벨로 한다.
스텝 S606에서, 가압 검출부(61)로부터의 타이밍 신호를 감시하여, PULL 타이밍이 통지될 때까지, 일정한 기준 전압 Vref를 계속 출력한다. 그리고, PULL 타이밍이 통지되면 스텝 S607로 진행한다. 스텝 S607에서, 제어 신호 출력부(83)로의 타이밍 신호를 L 레벨로 한다.
도 7은 입력 장치(100) 내에서의 출력 신호 및 드라이버 회로(9)에 있어서의 출력 전압의 파형을 나타낸 타이밍 차트이다. 도 7에서는, 타이밍 T701∼T705는 각각 도 4에서 나타낸 타이밍 T401∼T405에 대응하고 있다. 이 도 7에 있어서, 타이밍 T701에서, 터치 패널부(2)에 대하여 이용자에 의한 가압 조작이 행해지면, 가압 검출부(61)가 가압 개시의 타이밍(PUSH 타이밍)을 검출한다. 이 타이밍은 감압 설정부(7)를 통해 타이머(81)에 통지되고 타이머(81)의 카운트 동작을 개시시켜, 타이밍 신호 St가 H 레벨로 된다. 기준 전압 제어부(82)는 이 타이밍 신호 St에 따라, 드라이버 회로(9)로의 기준 전압 Vref의 출력 전압값을 서서히 상승시킨다.
드라이버 회로(9)는 입력되는 기준 전압 Vref의 값에 따라, 출력하는 구동 전압 Vh 또는 Vl를 결정한다. 또, 이 때, 제어 신호 출력부(83)로부터 드라이버 회로(9)로의 제어 신호 Sc가 L 레벨이기 때문에, 드라이버 회로(9)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 압전 액추에이터(3)의 배선 단자(31a)에 대한 구동 전압 Vh를 서서히 상승시킨다.
다음에, 타이밍 T702에서, 타이머(81)에 의한 카운트값이 감압 설정부(7)에 의해 설정된 타이머 설정값에 달하면, 타이머(81)로부터의 타이밍 신호 St가 L 레벨이 된다. 이 레벨 변화를 검지한 기준 전압 제어부(82)는 기준 전압 Vref의 출력 전압값을 이 시점에서의 값으로 고정하는 동시에 타이밍 신호 St의 레벨 변화 검지 타이밍을 제어 신호 출력부(83)에 부여한다. 제어 신호 출력부(83)는 기준 전압 제어부(82)로부터의 타이밍 신호에 따라, 드라이버 회로(9)로의 제어 신호 Sc를 H 레벨로 한다.
드라이버 회로(9)는 제어 신호(83)의 레벨 변화에 따라, 구동 전압 Vh의 출력을 정지하고, 구동 전압 Vl의 출력을 개시한다. 또, 이 때의 출력 전압은 기준 전압 Vref에 따라, 타이밍 T702 시점에서의 값으로 고정한다. 이에 따라, 타이밍 T703에서, 압전 액추에이터(3)의 배선 단자(31b)에 대하여, 일정한 구동 전압 Vl이 인가된다.
다음에, 타이밍 T704에서, 이용자의 손가락이나 지시 도구가 터치 패널부(2)로부터 이반되고, 가압 검출부(61)에 의해 PULL 타이밍이 검출된다. 기준 전압 제어부(82)는 이 PULL 타이밍의 통지를 받아, 드라이버 회로(9)에 대한 기준 전압 Vref의 출력 전압값을 서서히 저하시킨다. 이 때의 전압 저하의 비율은 타이밍 T701∼T702에서의 전압 상승 비율보다 완만하면 된다. 또, 이 PULL 타이밍은 기준 전압 제어부(82)를 통해 제어 신호 출력부(83)에 주어지며, 제어 신호 출력부(83)는 드라이버 회로(9)로의 제어 신호 Sc를 L 레벨로 한다.
드라이버 회로(9)는 제어 신호 Sc의 레벨 변화에 따라, 구동 전압 Vl의 출력을 정지하고, 구동 전압 Vh의 출력을 개시한다. 또, 이 후의 출력 전압은 기준 전압 Vref에 따라, 서서히 저하시킨다. 이에 따라, 타이밍 T705에서, 압전 액추에이터(3)의 배선 단자(31a)에 대하여 다시 구동 전압 Vh가 인가되고, 이 전압값이 서서히 감소한다.
이상의 동작에 의해, 터치 패널부(2)는 도 4에 나타낸 바와 같이 변위한다. 즉, 가압 조작이 행해지면, 터치 패널부(2)는 최초에 가압 방향과 역의 방향으로 변위된 후, 가압 방향으로 크게 변위된다. 여기에서, 가압 조작 개시 직후의 변위는 완만하게 행해지기 때문에, 이용자는 이 변위를 거의 느끼지 않고, 그 후에 가압 방향으로 급격하게 변위된 시점에서, 명확한 클릭감을 감지한다. 따라서, 이용자에 대하여 보다 자연스럽고 또한 명확한 클릭감이 부여되어, 조작 감각이 높아진다. 또, 터치 패널부(2)의 변위에 따라 발생하는 소음 레벨이 저감된다.
또한, 가압 조작에 대한 대기 시에는, 압전 액추에이터(3)에 대한 구동 전압 Vh 및 Vl은 0V로 되어, 전력이 소비되지 않는다. 이와 함께, 가압 조작이 행해졌을 때만 압전 액추에이터(3)가 만곡되므로, 압전 액추에이터(3)의 수명이 길어진다.
그런데, 상기 입력 장치(100)는 터치 패널부(2)의 변위에 의해 이용자가 클릭감을 감지하는 감도를 복수개 단계에서 설정하는 것이 가능하게 되어 있다. 이것은 상기 도 4에서의 타이밍 T402∼T403 사이에 터치 패널부(2)가 변위되는 변위량을 이용자의 취향에 맞추어 변화시키는 것이다. 이 감압 설정은 감압 설정부(7)에 의해 타이머(81)의 타이머 설정값을 변화시킴으로써 실현된다. 또, 이용자는 감압 설정 스위치(71)을 조작함으로써, 감압 설정부(7)에서의 타이머 설정값을 임의로 변화시킬 수 있다.
도 8은 타이머(81)의 타이머 설정값 변화에 따른 압전 액추에이터(3)의 구동 전압 변화를 나타낸 타이밍 차트이다.
여기에서는, 예로서, 감도가 강한 쪽으로부터 "Hard" "Mid" "Soft"의 3단계 설정이 가능한 것으로 한다. 구체적으로는, "Hard"일 때 타이머(81)의 타이머 설정값을 80msec, "Soft"일 때 40msec, "Mid"일 때 그 중간인 60msec로 한다. 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 타이밍 T801에서 PUSH 타이밍을 검지하면, 타이머(81)는 타이밍 신호 St를 기준 전압 제어부(82)에 출력하고, 이 타이밍 신호 St는 타이머 설정값에 따른 시간 분만큼 H 레벨로 유지된다. 여기에서, 타이밍 신호 St가 L 레벨로 변화되는 타이밍 T802∼T804는 각각 "Soft" "Mid" "Hard"의 감압 설정에 대응한다.
기준 전압 제어부(82)는 타이머(81)로부터의 타이밍 신호 St가 H 레벨로 변화되면, 감압 설정에 관계없이 항상 동일 파형에 따라 기준 전압 Vref를 출력한다. 따라서, 타이머(81)로 카운트되는 시간, 즉 타이밍 신호 St가 출력되는 시간을 짧게 함으로써, 출력되는 기준 전압 Vref의 최종적인 출력 전압값이 저하되고, 그 결과, 터치 패널부(2)의 변위량이 감소된다.
여기에서, 상기 구성에 의하면, 터치 패널부(2)의 변위량 감소에 따라, 가압 조작으로부터 이용자에게 클릭감을 줄 때까지의 지연 시간도 단축된다. 이 때문에, 예를 들면, 강한 클릭감을 원하는 이용자는 감압 설정을 "Hard"에 설정하고, 클릭감의 강도보다 조작 입력에 대한 반응의 속도를 중시하는 이용자는 감압 설정을 "Soft"에 설정한다고 하는 구분 사용을 행할 수 있다. 역각 귀환 반응의 속도를 중시하는 이용자는 빠른 버튼 조작을 연속적으로 행하는 빈도가 높고, 이 경우에는, 터치 패널부(2)의 변위량을 작게 함으로써, 가압 조작 시의 손가락에의 부담이 경감되어, 조작 감각이 향상된다.
이와 같이, 드라이버 회로(9)에 대한 기준 전압 Vref의 인가 전압값을 타이머(81)를 사용하여 제어함으로써, 터치 패널부(2)의 변위량 및 응답 시간을 변화시키는 구성으로 함에 따라, 다단계의 감압 설정을 용이하게 실현하고, 또한 각 단계에서 자연스러운 조작 감각을 주는 것이 가능해진다.
그리고, 상기 실시예에서는, 가압 조작 시에 터치 패널부(2)를 가압 방향으로 급격하게 변위시킴으로써, 이용자에게 클릭감을 부여하도록 하고 있었다. 그러나, 가압 조작 후의 터치 패널부(2)의 변위를 상기와 전혀 역방향으로 해도 된다. 이 경우, 이용자의 손가락이나 지시 도구에 대하여 큰 반발력을 부여함으로써, 입력이 행해진 것을 이용자에게 지각시킨다.
또, 상기와 같은 입력 장치는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 정보 처리 장치, 휴대형 전화기나 PDA 등 휴대형 정보 단말기, DSC(디지털 스틸 카메라)나 DVC(디지털 비디오 캠코더) 등 전자 기기에 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 전술한 스위치 장치 등의 방송 기기를 비롯하여, 금융 기관에 설정되는 현금 자동 지급기(CD)나 현금 자동 입출금기(ATM), 게임 기기라고 하는 모든 기기에 대하여, 이들을 조작하기 위한 표시 입력 장치로서 사용되어도 된다. 또한, 이들 기기를 원격 조작하기 위한 리모트 컨트롤 장치의 표시 입력 장치로서 사용되어도 된다.
도 9는, 예로서, 본 발명을 적용한 비디오 테이프 레코더(VTR)에 대한 리모트 컨트롤 장치의 외관 예를 나타낸 도면이다.
도 9에 나타낸 리모트 컨트롤 장치(200)는 VTR을 조작하기 위한 항목을 표시하고, 이들 항목에 대한 선택 입력을 받는 표시 입력부(210)와, 선택 입력에 따른 커맨드 코드 등의 정보를 VTR에 송신하기 위한 적외선 송출부(220)를 구비하고 있다. 여기에서, 표시 입력부(210)로서 본 발명의 입력 장치를 적용하고, 표시 입력부(210)에 대한 조작 입력 시에 역각을 귀환시킴으로써, 저소비 전력, 장수명, 저소음이면서, 리모트 컨트롤 장치(200)의 조작 감각을 향상시키는 것이 가능해진다. 또, 표시 입력부(210)에서의 역각의 귀환량을 임의로 설정하는 것이 가능한 감압 설정 스위치(230)를 추가로 설치하여, 이용자의 취향에 따른 적절한 역각 귀환 기능이 제공되도록 해도 된다.
또한, 상기 실시예에서는, 화상의 표시면에 설치한 터치 패널부를 변위시키는 입력 장치에 대하여 설명하였으나, 화상의 표시부를 갖지 않은 입력 장치에 본 발명을 적용해도 된다. 이 경우, 압전 액추에이터는 터치 패널부의 패널면 뒤쪽에서, 동일한 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같이 표시부를 갖지 않는 입력 장치로서는, 예를 들면, 노트형 PC의 입력 조작부에서 포인팅 디바이스로서 설치되는 입력 패드나, 도형 묘화 소프트웨어용 태블릿 장치 등에 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 압전 액추에이터 대기 시의 소비 전력을 저감하고, 또한 장수명화하면서도, 이용자에 대하여 보다 자연스러운 조작 감각을 주는 것이 가능한 역각 귀환 기능을 가지는 입력 장치를 실현할 수 있다.

Claims (12)

  1. 조작면에 대한 가압 조작에 의한 입력에 따라 상기 조작면의 가압 위치를 좌표값으로서 출력하고, 상기 조작면이 변위되어 이용자에게 역각(力覺)을 귀환시키는 입력 장치에 있어서,
    압전(壓電) 바이모르프 소자로 이루어지는 압전 액추에이터를 사용하여 상기 조작면을 변위시키는 변위 기구부와,
    상기 조작면에 대한 상기 가압 조작의 유무를 검출하는 가압 검출부와,
    상기 가압 검출부에 의해 상기 가압 조작이 검출되면, 상기 압전 액추에이터의 구동이 개시되게 하여, 상기 조작면이 한쪽 방향으로 서서히 변위된 후에 역방향으로 변위하고, 또한 상기 조작면의 상기 한쪽 방향으로의 변위 시간이 상기 역방향으로의 변위 시간보다 충분히 길어지도록 상기 변위 기구부를 제어하는 제어부
    를 구비한 입력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변위 기구부의 동작에 의한 상기 조작면의 최대 변위량이 200㎛ 이하인 경우, 상기 한쪽 방향으로의 변위 시간은 상기 역방향으로의 변위 시간의 33배 이상인 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한쪽 방향으로의 변위 시간은 200msec 이하인 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    이용자에 의한 설정 조작에 따라 상기 패널면의 변위량을 설정하는 변위량 설정부를 추가로 가지며,
    상기 제어부는 상기 변위량의 설정에 따라 상기 조작면을 변위시키는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 조작면을 상기 한쪽 방향으로 변위시킬 때, 상기 압전 액추에이터에 대한 구동 전압을 항상 동일한 파형에 따라 서서히 상승 또는 저하시키고, 상기 구동 전압을 상기 파형에 따라 상승 또는 저하시키는 시간을 변화시킴으로써 상기 조작면의 변위량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 가압 검출부에 의해 상기 가압 조작의 종료가 검출될 때까지, 상기 조작면이 상기 역방향으로 변위된 상태를 유지하도록 상기 변위 기구부를 제어하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가압 검출부에 의해 상기 가압 조작의 종료가 검출되면, 상기 제어부는 상기 조작면이 다시 역방향으로 변위된 후, 이 변위 시간보다 충분히 긴 시간에 상기 압전 액추에이터로의 인가 전압이 OV가 되는 상태로 변위되도록 상기 변위 기구부를 제어하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변위 기구부는, 상기 압전 액추에이터의 중앙부 부근의 표면에 설치된 제1 스페이서와, 상기 제1 스페이서의 설치면 반대면에 있어서의 길이 방향의 양단부 부근에 각각 설치된 제2 및 제3 스페이서를 구비하고, 상기 각 스페이서의 설치면에 대하여 수직 방향으로 상기 압전 액추에이터를 만곡시켜, 상기 제1 스페이서의 표면과 상기 제2 및 상기 제3 스페이서의 표면 사이의 거리를 변화시킴으로써, 상기 조작면이 변위되게 하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조작면을 투과시켜 화면을 표시하는 표시부를 구비하고, 상기 표시부에 표시된 조작 기능 항목을 상기 조작면을 통해 가압 조작함으로써 선택 입력이 행해지는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  10. 제1항에 기재된 입력 장치를 구비한 휴대형 전자 기기.
  11. 제1항에 기재된 입력 장치를 구비한 리모트 컨트롤 장치.
  12. 조작면에 대한 가압 조작에 의한 입력에 따라 상기 조작면의 가압 위치를 좌표값으로서 출력하고, 압전 바이모르프 소자로 이루어지는 압전 액추에이터를 사용하여 상기 조작면을 변위시켜 이용자에게 역각을 귀환시키는 입력 장치에 있어서의 압전 액추에이터 구동 제어 방법에 있어서,
    상기 조작면에 대한 상기 가압 조작이 검출되면, 상기 압전 액추에이터로의 전압 인가를 개시하여 상기 조작면이 한쪽 방향으로 서서히 변위된 후에 역방향으로 변위하고, 또한 상기 조작면의 상기 한쪽 방향으로의 변위 시간이 상기 역방향으로의 변위 시간보다 충분히 길어지도록 상기 압전 액추에이터를 구동시키는 압전 액추에이터 구동 제어 방법.
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