KR20110075715A - 햅틱 피드백 디바이스 및 개인휴대단말기 - Google Patents

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손연호
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정수영
장지연
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윤대웅
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Abstract

본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스는 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스; 상기 햅틱 디바이스의 접촉 신호에 따라 진동을 발생시키는 엑츄에이터; 및 상기 엑츄에이터 상에 형성되는 제1 외부 전극 및, 상기 제1 외부 전극과 이격되도록 상기 엑츄에이터에 형성되는 제2 외부 전극을 구비하는 연결 전극부;를 포함하고, 상기 제1 외부 전극의 일단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 일단부가 상기 엑츄에이터의 일면에 형성되고, 상기 제1 외부 전극의 타단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 타단부가 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

햅틱 피드백 디바이스 및 개인휴대단말기{Haptic feedback device and personal portable device}
본 발명은 햅틱 피드백 디바이스 및 개인휴대단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑츄에이터의 쇼트 문제를 해결하기 위한 햅틱 피드백 디바이스 및 그 햅틱 피드백 디바이스를 포함하는 개인휴대단말기에 관한 것이다.
최근 전자제품을 간편하게 사용하려는 사용자의 요구에 따라 전자 제품을 터치하여 입력하는 터치 방식의 디바이스 사용이 보편화되고 있다.
현재, 햅틱 피드백 디바이스란, 터치하여 입력하는 개념 이외에도 인터페이스에 사용자의 직관적 경험을 반영하고 피드백을 좀 더 다양화하는 개념이 포함된다.
이때, 햅틱 피드백 디바이스는 공간 절약이 가능하고 조작성 향상과 간편성을 이룰 수 있고, 사양변경이 간편하며 이용자 인식이 높다는 점 이외에도 IT 기기와의 연동성이 용이하다는 많은 장점이 있다.
이와 같은 장점으로 인해 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭 넓게 이용되고 있다.
일반적으로, 햅틱 피드백 디바이스는 사용자에게 피드백 효과를 증가시키기 위해서 디스플레이 패널에 인접하게 엑츄에이터를 장착하게 되는 데, 엑츄에이터가 종종 전기적인 쇼트가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술들이 요구되고 있다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 엑츄에이터의 전기적인 쇼트를 방지하기 위한 햅틱 피드백 디바이스 및 그 햅틱 피드백 디바이스를 포함하는 개인휴대단말기를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스는 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스; 상기 햅틱 디바이스의 접촉 신호에 따라 진동을 발생시키는 엑츄에이터; 및 상기 엑츄에이터 상에 형성되는 제1 외부 전극 및, 상기 제1 외부 전극과 이격되도록 상기 엑츄에이터에 형성되는 제2 외부 전극을 구비하는 연결 전극부;를 포함하고, 상기 제1 외부 전극의 일단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 일단부가 상기 엑츄에이터의 일면에 형성되고, 상기 제1 외부 전극의 타단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 타단부가 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 상기 엑츄에이터는 압전체가 다층으로 적층된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 상기 연결 전극부는 상기 압전체의 사이에 형성되는 내부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스는 상기 엑츄에이터가 일면에 장착되어 상기 햅틱 디바이스에 접촉되는 진동 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으 로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 개인휴대단말기는 일면에 개구부가 형성되는 본체; 상기 본체에 장착되며 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스; 상기 햅틱 디바이스의 접촉 신호에 따라 진동을 발생시키는 엑츄에이터; 상기 엑츄에이터가 일면에 장착되어 상기 햅틱 디바이스에 접촉되는 진동 플레이트; 및 상기 엑츄에이터 상에 형성되는 제1 외부 전극 및, 상기 제1 외부 전극과 이격되도록 상기 엑츄에이터에 형성되는 제2 외부 전극을 구비하는 연결 전극부;를 포함하고, 상기 제1 외부 전극의 일단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 일단부가 상기 엑츄에이터의 일면에 형성되고, 상기 제1 외부 전극의 타단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 타단부가 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 개인휴대단말기의 상기 엑츄에이터는 압전체가 다층으로 적층된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 개인휴대단말기의 상기 연결 전극부는 상기 압전체들의 사이에 형성되는 내부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스 및 개인휴대단말기는 제1 외부 전극의 일단부와 인접하는 제2 외부 전극의 일단부가 상기 엑츄에이터의 일면에 형성되고, 상기 제1 외부 전극의 타단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 타단부가 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되므로 상기 엑츄에이터가 전기가 통전되는 물질에 조립될 경우에 발생되는 상호 전극 간의 쇼트를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명에 따른 햅틱 피드백 디바이스 및 개인휴대단말기에 관하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일 또는 유사한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일 또는 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인휴대단말기를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 개인휴대단말기에서 엑츄에이터를 단면 처리한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전자 장치는 개인휴대단말기(10)를 예로 들어 설명하나 이에 제한되지 않고, 각종 OA 기기, 의료기기, 모바일 통신기기, 교통 발 권기 등의 사용자의 접촉에 따라 진동 변화가 발생하는 햅틱 기기 전반에 응용될 수 있다.
이하에서는 전자 장치로 개인휴대단말기(10)를 기준으로 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치인 개인휴대단말기(10)는 케이스(12, 14) 및 햅틱 피드백 디바이스(100)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(12, 14)는 상부 케이스(12)와 하부 케이스(14)로 이루어질 수 있으며, 상기 상부 케이스(12)와 하부 케이스(14)가 결합되어 내부공간이 형성될 수 있다.
상기 내부공간에는 햅틱 피드백 디바이스(100)가 장착될 수 있으며, 엑추에이터(30)를 구동할 수 있는 회로 기판(미도시)등이 실장될 수 있다.
여기서, 햅틱 피드백 디바이스(100)는 햅틱 디바이스(110), 엑츄에이터(120) 및 댐퍼부(130)를 포함할 수 있다.
햅틱 디바이스(110)는 진동이 필요로 하는 기구물로서, 외부의 접촉 압력에 따라 반응이 필요한 전자 장치인 개인휴대단말기(10)의 내부 구성물이다.
상기 햅틱 디바이스(110)는 개인휴대단말기(10)의 디스플레이 패널(112)뿐만 아니라, 실시예에 따라 접촉에 따라 진동이 필요한 입력 장치, OA 기기, 자판기, 침대, 카드, 운전장치, 티켓 등이 될 수도 있다.
여기서, 디스플레이 패널(112)은 터치 스크린 패널(112)과 화상 표시부(114)를 포함할 수 있다. 그리고, 외부 표면에 형성되는 터치 스크린 패널은 외부 필름층, ITO 필름층 및 베이스 필름층을 적층하여 이루어진다.
또한, 화상 표시부(114)는 터치 스크린 패널의 저면에 배치되며, 개인휴대단말기의 전면에 제공하도록 빛을 발광하게 된다. 이때, 화상 표시부(114)는 LCD(liquid Crystal Display), PDP(plasma display panel), EL(Electrolumine scenece) 중에서 하나를 선택적으로 사용할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 전자 장치인 개인휴대단말기(10)는 앞서 설명한 바와 같이, 햅틱 디바이스(20)로써 영상을 제공하는 디스플레이 패널(112)이 이용된다. 즉, 디스플레이 패널(112)에 접촉이 가해져 접촉 압력이 변하게 되면, 디스플레이 패널(112) 자체가 접촉에 대해서 햅틱 반응한다.
상기 디스플레이 패널(112)이 햅틱 반응하기 위해 엑츄에이터(120)가 진동을 발생하여야 한다. 상기 엑츄에이터(120)의 구체적인 진동 발생 원리에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 진동 플레이트(140)는 상기 엑츄에이터(120)에서 발생하는 진동을 디스플레이 패널(112)로 전달할 수 있다. 상기 엑츄에이터(120)가 직접적으로 디스플레이 패널(112)에 부착되어 디스플레이 패널(112)이 진동하게 할 수 있으나, 진동에 대한 충격 완화 또는 진동의 증폭을 위해 필요에 따라 선택되어 사용될 수 있다.
즉, 상기 진동 플레이트(140)는 충격 완화용 재질을 사출하여 얻을 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 엑츄에이터(120)와의 상호 작용을 고려하여 두께 를 변경할 수 있다. 다만, 실험적인 결과에 의하면, 진동 플레이트(140)의 두께가 0.2mm이하에서 진동이 급격히 증가하므로, 진동의 요구범위에 따라 적절하게 선택할 수 있다.
이때, 고무 링(130)은 내부 케이스(14)의 내측면에 위치하도록 형성되며, 내부 공간을 밀폐할 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 설계자의 의도에 따라 생략되는 것도 가능하다.
그리고, 엑츄에이터(120)는 압전체를 사용한 진동 수단일 수 있으며, 진동 플레이트(140)를 따라서 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다. 따라서, 전압 인가에 따른 분극 방향에 의해서 좌우로 신축 진동을 하게 된다.
또한, 연결 전극부(122)는 제1 외부 전극(122a) 및 제2 외부 전극(122b)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 외부 전극(122a) 및 제2 외부 전극(122b)은 서로 다른 극이 연결되는 전극부를 의미할 수 있다.
제1 외부 전극(122a)은 엑츄에이터(120)의 하부면으로부터 측면과 상부면까지 연장되도록 형성될 수 있으며, 제2 외부 전극(122b)은 엑츄에이터(120)의 측면으로부터 상부면까지 연장되도록 형성되는 것이다.
따라서, 제2 외부 전극(122b)의 일단부는 제1 외부 전극(122a)의 일단부에 이격되도록 상기 엑츄에이터(120)의 상면에 형성되며(ⓑ), 제2 외부 전극(122b)의 타단부는 제1 외부 전극(122a)의 타단부와 이격되도록 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되는 것이다(ⓐ).
그러므로, 제2 외부 전극(122b)의 일단부가 엑츄에이터(120)의 상면에 형성되고, 제2 외부 전극(122b)의 타단부가 엑츄에이터(120)의 측면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 엑츄에이터(120)를 전기가 통하는 물질에 조립되었을 경우, 예를 들어 진동 플레이트(140)의 재질이 금속 재질로 형성되는 경우에는 제1 외부 전극(122a)과 제2 외부 전극(122b)에 모두 통전되어 상호 전극 간의 쇼트가 발생되는 경우가 종종 발생된다.
그러나, 본 실시예에서는 엑츄에이터(120)의 접착 면에 하나의 외부 전극이 형성되고, 엑츄에이터(120)의 측면에 제1 외부 전극(122a)과 제2 외부 전극(122b)이 서로 이격되도록 형성되며, 이에 따라 아무리 엑츄에이터(120)와 접촉되는 물질이 통전되는 물질이더라도 제1 외부 전극이 형성되는 상기 접촉면에 제2 외부 전극이 이격되어 형성되므로 서로 쇼트가 발생되는 경우를 방지할 수 있다.
또한, 엑츄에이터(120) 상에 형성되는 제1 외부 전극(122a)과 제2 외부 전극(122b)은 전극 물질에 압전체를 담그는 공정을 통해서 용이하게 제조할 수 있으므로 그 제조가 보다 간단하는 효과가 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 일부분을 확대하여 도시한 확대 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 엑츄에이터(120)는 길이 방향으로 신축이 발생되는 데 진동 플레이트(140)는 길이 변화가 발생되지 않는 재질이기 때문에, 상기의 신축 방향으로 진동되는 것이 아니라 엑츄에이터(120)의 상하 방향으로 진 동하게 될 수 있다(화살표).
따라서, 엑츄에이터(120)가 이러한 상하 방향으로 진동함에 따라 길이 방향으로 진동하는 것보다 큰 진동력을 햅틱 디바이스에 전달할 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스는 엑츄에이터(120)가 진동 플레이트(140)에 접착되어 전압 인가 시에 엑츄에이터(120)의 진동 방향을 길이 방향으로 전환시키므로 그 진동을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 엑츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 연결 전극부(222)는 제1 외부 전극(222a), 제2 외부 전극(222b) 및 내부 전극(222c)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 외부 전극(222a) 및 제2 외부 전극(222b)은 서로 다른 극이 연결되는 전극부를 의미할 수 있다.
제1 외부 전극(222a)은 엑츄에이터(220)의 하부면으로부터 측면과 상부면까지 연장되도록 형성될 수 있으며, 제2 외부 전극(222b)은 엑츄에이터(220)의 측면으로부터 상부면까지 연장되도록 형성되는 것이다.
그리고, 내부 전극(222c)은 제1 외부 전극(222a)과 전기적으로 연결되도록 형성되는 부분과 제2 외부 전극(222b)과 전기적으로 연결되는 부분이 서로 분리되어 형성될 수 있다.
이때, 엑츄에이터(220)는 압전체 다수개가 적층 형성될 수 있으며, 각 압전체 별로 내부 전극(222c)이 형성되는 것이다. 따라서, 엑츄에이터(220)는 그 두께 를 얇게 제조하면서도 각 압전체마다 전기 신호가 전달되어 그 진동 효율을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에서는 엑츄에이터(220)의 접착 면에 하나의 외부 전극이 형성되고, 엑츄에이터(220)의 측면에 제1 외부 전극(222a)과 제2 외부 전극(222b)이 서로 이격되도록 형성된다. 따라서, 아무리 엑츄에이터(220)와 접촉되는 물질이 통전되는 물질이더라도 제1 외부 전극이 형성되는 상기 접촉면에 제2 외부 전극이 이격되어 형성되므로 서로 쇼트가 발생되는 경우를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인휴대단말기를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 개인휴대단말기에서 엑츄에이터를 단면 처리한 단면도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 일부분을 확대하여 도시한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 햅틱 피드백 디바이스의 엑츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
12, 14.... 케이스 10.... 이동통신 단말기
100.... 햅틱 피드백 디바이스 110.... 햅틱 디바이스
120.... 엑츄에이터 130.... 고무 링
140.... 진동 플레이트 112.... 디스플레이 패널
114.... 화상 표시부 122.... 연결 전극부
122a.... 제1 외부 전극 122b.... 제2 외부 전극
122c.... 내부 전극

Claims (7)

  1. 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스;
    상기 햅틱 디바이스의 접촉 신호에 따라 진동을 발생시키는 엑츄에이터; 및
    상기 엑츄에이터 상에 형성되는 제1 외부 전극 및, 상기 제1 외부 전극과 이격되도록 상기 엑츄에이터에 형성되는 제2 외부 전극을 구비하는 연결 전극부;를 포함하고,
    상기 제1 외부 전극의 일단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 일단부가 상기 엑츄에이터의 일면에 형성되고, 상기 제1 외부 전극의 타단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 타단부가 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는,
    압전체가 다층으로 적층된 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결 전극부는,
    상기 압전체들의 사이에 형성되는 내부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 엑츄에이터가 일면에 장착되어 상기 햅틱 디바이스에 접촉되는 진동 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 피드백 디바이스.
  5. 일면에 개구부가 형성되는 본체;
    상기 본체에 장착되며 접촉 압력이 가해지는 햅틱 디바이스;
    상기 햅틱 디바이스의 접촉 신호에 따라 진동을 발생시키는 엑츄에이터;
    상기 엑츄에이터가 일면에 장착되어 상기 햅틱 디바이스에 접촉되는 진동 플레이트; 및
    상기 엑츄에이터 상에 형성되는 제1 외부 전극 및, 상기 제1 외부 전극과 이격되도록 상기 엑츄에이터에 형성되는 제2 외부 전극을 구비하는 연결 전극부;를 포함하고,
    상기 제1 외부 전극의 일단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 일단부가 상기 엑츄에이터의 일면에 형성되고, 상기 제1 외부 전극의 타단부와 인접하는 상기 제2 외부 전극의 타단부가 상기 엑츄에이터의 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 개인휴대단말기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 엑츄에이터는,
    압전체가 다층으로 적층된 것을 특징으로 하는 개인휴대단말기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결 전극부는,
    상기 압전체들의 사이에 형성되는 내부 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인휴대단말기.
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