KR20130045130A - ３ｄ 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치 - Google Patents

３ｄ 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치 Download PDF

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치-유 추앙
웬 충 왕
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치프 랜드 일렉트로닉스 코., 엘티디.
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Abstract

본 발명은 3D 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치를 제공한다.
제1 축방향 액추에이터 그룹, 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹은 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력의 방향은 각각 제1 축방향, 제2 축방향 및 제3 축방향과 평행을 이룬다. 제1 축방향 액추에이터 그룹, 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹은 개별적으로 또는 조합 구동하여 햅틱 피드백을 발생시킨다.

Description

３Ｄ 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치 {METHOD OF GENERATING 3D HAPTIC FEEDBACK AND AN ASSOCIATED HANDHELD ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 액추에이터에 관한 것으로, 특히 3D 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치에 관한 것이다.
액추에이터(actuator)는 에너지 전환 소자로서, 예를 들면 전기 에너지를 기계 에너지로 전환시키고 나아가 음파 또는 햅틱 피드백(haptic feedback)을 발생시킨다. 액추에이터는 스마트 재료(smart material)로 설계하여 구현할 수 있으며, 일반적인 스마트 재료는 압전 재료(piezoelectric material), 전기 활성 중합체(electroactive polymer, EAP), 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA), 자왜 재료(magnetostrictive material), 전왜 재료(electrostrictive material) 등이 있다.
전통적인 햅틱 피드백 전자장치의 액추에이터는 일반적으로 스크린의 하부 표면에 설치된다. 액추에이터가 구동될 경우, 상기 액추에이터는 전기 에너지를 기계 에너지로 전환시키고, 기계 에너지에 의해 상기 터치 스크린을 진동시켜 진동을 발생시키며, 그 진동에 의해 햅틱 피드백을 발생시킨다. 그러나 전통적인 햅틱 피드백 전자장치는 단지 수직되는 단일 방향의 진동만을 발생시키므로 다원화 피드백 제어를 할 수 없어 그 응용범위가 제한적이다.
따라서 새로운 햅틱 피드백 발생 방법 및 그 전자장치를 안출하여 상기 문제점을 개선하는 것이 시급하다.
상기 발명의 배경기술에서 서술한 전통적인 햅틱 피드백 전자장치의 결함과 한계를 감안하여 본 발명의 실시예의 목적은 3개 축방향의 햅틱 피드백을 발생시키고, 전자장치와 사용자 사이에 상호 작용할 수 있으며, 전통적인 전자장치의 단일 방향의 햅틱 피드백과 전혀 다른 3D 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치는, 케이스 본체, 제1 축방향 액추에이터 그룹, 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹을 포함한다. 그 중, 제1 축방향 액추에이터 그룹은 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹이 발생시킨 진동 관성력의 방향은 제1 축방향과 평행을 이룬다. 제2 축방향 액추에이터 그룹은 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹이 발생시킨 진동 관성력의 방향은 제2 축방향과 평행을 이루고, 제1 축방향과 수직을 이룬다. 제3 축방향 액추에이터 그룹은 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹이 발생시킨 진동 관성력의 방향은 제3 축방향과 평행을 이루고, 제1 축방향과 제2 축방향이 형성한 평면과 직교한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹, 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 개별적으로 또는 조합 구동하여 햅틱 피드백을 발생시킨다.
본 발명에 의하면 3개 축방향의 햅틱 피드백을 발생시킬 수 있고, 전자장치와 사용자 사이에 상호 작용할 수 있어 종래의 전자장치의 단일 방향의 햅틱 피드백과 전혀 다른 3D 햅틱 피드백 발생 방법 및 휴대용 전자장치를 제공할 수 있으므로 응용 범위를 확대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치의 구성 분해도이다.
도 2a는 제1 축방향 액추에이터 그룹, 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹의 액추에이터를 나타내는 사시도이다.
도 2b는 제1 축방향 액추에이터 그룹, 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹의 액추에이터를 나타내는 다른 사시도이다.
도 3은 제1, 제2 및 제3 축방향 액추에이터 그룹이 케이스 본체의 내측 표면에 배치된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 각종 구동 신호의 파형이다.
도 5는 제1 축방향 액추에이터 그룹, 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹이 케이스 본체의 내측 표면에 배치된 상태를 나타내는 개략도이다.
도 6a 내지 도 6d는 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 7a 내지 도 7d는 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 8a 내지 도 8f는 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 9a 내지 도 9f는 제1 축방향 액추에이터 그룹 및 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 10a 내지 도 10d는 제1 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 11a 내지 도 11d는 제2 축방향 액추에이터 그룹 및 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 12는 제1, 제2 및 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 햅틱 피드백(haptic feedback) 휴대용 전자장치의 구성 분해도이다. 본 실시예에서, 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치(이하“전자장치”로 약칭함)는 터치 패널(11), 디스플레이 패널(12), 머더 보드(13), 전지(14), 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16), 제3 축방향 액추에이터 그룹(17), 케이스 프레임(18) 및 케이스(19)를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 그 중, 케이스 프레임(18)과 케이스(19)의 표면은 서로 수직되며, 케이스 프레임(18)과 케이스(19)의 조합은 전자장치의 케이스 본체로서 터치 패널(11)과 조합한 후 수용 공간을 형성한다. 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)은 개별적으로 또는 조합하여 케이스 프레임(18), 케이스(19)를 진동시켜 전자장치 전체에 대해 햅틱 피드백을 발생시킨다.
도 2a는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)의 액추에이터를 나타내는 사시도이다. 본 실시예에서, 액추에이터(15/16/17)의 일측 표면에 진동의 관성력을 증가시키는 하나 이상의 질량 블록(101)을 추가할 수 있다. 액추에이터(15/16/17)의 타측에 지지부재(102)가 설치되어 있고, 상기 지지부재(102)의 일단은 일반적으로 액추에이터(15/16/17)의 중앙 위치에 고정 설치되고, 타단은 케이스 프레임(18), 케이스(19)의 내측 표면에 고정 설치되어 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)에 진동 공간을 제공한다. 도 2b는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)의 액추에이터를 나타내는 다른 사시도이다. 본 실시예에서 액추에이터(15/16/17)의 양측 표면에 각각 하나 이상의 질량 블록(101)을 별도로 증가시킨다. 상기 액추에이터의 재질은 압전(piezoelectric) 재료(예를 들면 지르콘 티탄산 납 (lead zirconatetitanate, PZT)), 전기 활성 중합체(electroactive polymer, EAP), 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA), 자왜 재료(magnetostrictive material), 보이스 코일 모터(voice coil motor), 또는 선형 공진 액추에이터(linear resonance actuator, LRA)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 액추에이터는 유니몰프(unimorph), 바이몰프(bimorph) 또는 멀티몰프(multimorph)를 사용할 수 있다.
도 3은 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)이 케이스 프레임(18), 케이스(19)의 내측 표면에 배치된 상태를 나타내는 사시도이다. 본 실시예에서, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)은 각각 4개의 액추에이터를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 각 축방향의 액추에이터의 수는 원하는 진동 강도에 의해 결정되며, 각각의 축방향의 액추에이터의 설치 위치는 또한 전자장치 전체의 구조 특성에 의해 결정된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)은 케이스 프레임(18)의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력(vibration inertial force)의 방향(F15)은 제1 축방향(예를 들면 X축 방향(31))과 평행을 이룬다. 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)은 케이스 프레임(18)의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력의 방향(F16)은 제2 축방향(예를 들면 Y축 방향(32))과 평행을 이루고, 상기 제2 축방향(32)은 제1 축방향(31)과 수직을 이룬다. 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)은 케이스(19)의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력의 방향(F17)은 제3 축방향(예를 들면 Z축 방향(33))과 평행을 이루고, 상기 제3 축방향은 제1 축방향(31)과 제2 축방향(32)이 형성한 평면과 직교한다.
상기 액추에이터 그룹(15/16/17)은 구동을 거쳐 상응한 축에서 진동 관성력을 발생시킬 수 있다. 도 4a는 구동 신호의 파형이다. 그 파형은 양전압 값, 음전압 값을 가지며 완화된 상승 에지(rising edge)를 구비하고, 액추에이터를 구동하여 쌍방향 교차 왕복하는 진동 관성력을 발생시킬 수 있다. 도 4b는 다른 구동 신호의 파형이다. 도 4a와 다른 점은, 그 파형이 단지 양전압 값만 가지며 가파른 상승 에지를 구비하고, 액추에이터를 구동하여 단일 방향의 진동 관성력을 발생시킬 수 있고, 액추에이터는 케이스 프레임(18), 케이스(19)에 단일 방향의 힘을 지속적으로 인가한다. 도 4c는 또 다른 구동 신호의 파형이다. 그 파형은 단지 음전압 값만 가지며 가파른 하강 에지를 구비하고, 액추에이터를 구동하여 단일 방향의 진동 관성력을 발생시킬 수 있다. 도 4b와 다른 점은, 액추에이터가 케이스 프레임(18), 케이스(19)에 지속적으로 인가하는 진동 관성력의 방향은 도 4b와 서로 반대된다.
도 5는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)이 케이스 프레임(18), 케이스(19) 내측 표면에 배치된 상태를 나타내는 개략도이다. 그 중, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)은 그 배치 위치에 따라 각각 X(1,1), X(1,2), X(2,1) 및 X(2,2)로 표시하고, 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)은 그 배치 위치에 따라 각각 Y(1,1), Y(1,2), Y(2,1) 및 Y(2,2)로 표시하고, 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)은 그 배치 위치에 따라 각각 Z(1,1), Z(1,2), Z(2,1) 및 Z(2,2)로 표시한다.
앞서 서술한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)은 개별적으로 또는 서로 조합하여 구동하여 각종 햅틱 피드백을 발생시킬 수 있다. 이하 도면을 결합하여 상세하게 설명한다. 쉽게 이해하기 위하여, 아래 설명에서는 X축 방향(31)을 제1 축방향으로, Y축 방향(32)을 제2 축방향으로, Z축 방향(33)을 제3 축방향으로 한다.
도 6a 내지 도 6d는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 X축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 그 관성력의 방향은 가는 화살표가 표시한 방향과 같다. 상기 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력은 합력을 형성하고, 그 합력의 방향은 굵은 화살표(또는
Figure pat00001
F)가 표시한 바와 같이 X축의 정방향을 가리킨다. 도 6b는 도 6a와 유사하지만, 방향(예를 들면 X축의 부방향)은 도 6a의 방향(X축의 정방향)과 반대된다.
도 6c에 도시한 바와 같이, Y축 정방향에 설치된 X(1,1) 및 X(1,2)와 같은 일부 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하여 하나 이상의 제1 방향(예를 들면 X축의 정방향)의 단일 방향 제1 진동 관성력(Fx11, Fx12와 같음)을 발생시킨다. 한편, Y축 부방향에 설치된 일부 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)(X(2,1), X(2,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 (제1 방향과 반대되는) 제2 방향(예를 들면 X축의 부방향)의 단일 방향 제2 진동 관성력(Fx21, Fx22와 같음)을 발생시킨다. 상기 제1 진동 관성력과 제2 진동 관성력은 합 모멘트를 형성하고, 상기 합 모멘트는 굵은 화살표(또는
Figure pat00002
Mz)에 표시한 바와 같이, Z축 방향을 중심으로 회전한다(예를 들면 시계 방향으로 회전). 도 6d는 도 6c와 유사하지만, 상기 제1 방향, 제2 방향 및 합 모멘트의 회전 방향은 도 6c와 반대된다. 본 명세서에서 시계 방향 또는 역시계 방향은 상기 축방향의 정방향을 향하는 것을 가리키는데, 예를 들면 X축의 정방향을 향할 경우, 도 6c의 합력은 시계 방향이다.
도 7a 내지 도 7d는 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다. 도 7a 내지 도 7d에 도시한 햅틱 피드백은 도 6a 내지 도 6d에 도시한 것과 유사하며, 주로 X축 방향을 Y축 방향으로 바꾸어 설명한 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
도 8a 내지 도 8f는 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 Z축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 그 관성력의 방향은 가는 화살표가 표시한 방향과 같다. 상기 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력은 합력을 형성하고, 그 합력의 방향은 굵은 화살표(또는
Figure pat00003
F)가 표시한 바와 같이 Z축의 정방향을 가리킨다. 도 8b는 도 8a와 유사하지만, 방향(예를 들면 Z축의 부방향)은 도 8a의 방향(Z축의 정방향)과 반대된다.
도 8c에 도시한 바와 같이, X축 정방향에 설치된 일부 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)(Z(1,2), Z(2,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 제1 방향(예를 들면 Z축의 정방향)의 단일 방향 제1 진동 관성력(Fz12, Fz22와 같음)을 발생시킨다. 한편, X축 부방향에 설치된 일부 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)(Z(1,1), Z(2,1)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 (제1 방향과 반대되는) 제2 방향(예를 들면 Z축의 부방향)의 단일 방향 제2 진동 관성력(Fz11, Fz21과 같음)을 발생시킨다. 상기 제1 진동 관성력과 제2 진동 관성력은 합 모멘트를 형성하고, 그 합 모멘트는 굵은 화살표(또는
Figure pat00004
MY)가 표시한 바와 같이, Y축 방향을 중심으로 회전한다(예를 들면 시계 방향으로 회전). 도 8d는 도 8c와 유사하지만, 상기 제1 방향, 제2 방향 및 합 모멘트의 회전 방향은 도 8c와 반대된다.
도 8e 에 도시한 바와 같이, Y축 정방향에 설치된 일부 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)(Z(1,1), Z(1,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 제1 방향(예를 들면 Z축의 정방향)의 단일 방향 제1 진동 관성력(Fz11, Fz12와 같음)을 발생시킨다. 한편, Y축 부방향에 설치된 일부 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)(Z(2,1), Z(2,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 (제1 방향과 반대되는) 제2 방향(예를 들면 Z축의 부방향)의 단일 방향 제2 진동 관성력(Fz21, Fz22와 같음)을 발생시킨다. 상기 제1 진동 관성력과 제2 진동 관성력은 합 모멘트를 형성하고, 상기 합 모멘트는 굵은 화살표(또는
Figure pat00005
Mx)가 표시한 바와 같이, X축 방향을 중심으로 회전한다(예를 들면 역시계 방향으로 회전). 도 8f는 도 8e와 유사하지만, 상기 제1 방향, 제2 방향 및 합 모멘트의 회전 방향은 도 8e와 반대된다.
이상 서술한 것은 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 또는 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 개별적으로 구동하는 경우의 햅틱 피드백이다. 아래에서 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)(일부 또는 전부)을 조합 구동하는 햅틱 피드백에 대해 서술한다.
도 9a 내지 도 9f는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15) 및 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)을 구동한 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 X축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 한편, 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 Y축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 상기 X축 방향의 진동 관성력과 Y축 방향의 진동 관성력은 합력을 형성하고, 그 합력의 방향은 굵은 화살표(또는
Figure pat00006
F)가 표시한 바와 같이 X축의 정방향과 Y축의 정방향 사이를 가리키고, 그 크기 및 X축의 정방향과의 협각은 X축 정방향과 Y축 정방향 합력의 크기에 의해 제어할 수 있다. 도 9b는 도 9a와 유사하지만, 각 방향은 도 9a의 방향과 반대된다.
도 9c에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 X축의 부방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 한편, 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)을 구동하여 복수 개의 크기 및 방향(예를 들면 Y축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 상기 X축 방향의 진동 관성력과 Y축 방향의 진동 관성력은 합력을 형성하고, 그 합력의 방향은 굵은 화살표(또는
Figure pat00007
F)가 표시한 바와 같이 X축의 부방향과 Y축의 정방향 사이를 가리키고, 그 크기 및 X축 정방향과의 협각은 X축의 부방향과 Y축의 정방향의 합력의 크기에 의해 제어할 수 있다. 도 9d는 도 9c와 유사하지만, 각 방향은 도 9c의 방향과 반대된다.
도 9e에 도시한 바와 같이, Y축 정방향에 설치된 일부 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)(X(1,1), X(1,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 제1 방향(예를 들면 X축의 정방향)의 단일 방향 제1 진동 관성력(Fx11, Fx12와 같음)을 발생시키고, Y축 부방향에 설치된 일부 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)(X(2,1), X(2,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 (제1 방향과 반대되는) 제2 방향(예를 들면 X축의 부방향)의 단일 방향 제2 진동 관성력(Fx21, Fx22와 같음)을 발생시킨다. 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)의 제1 진동 관성력과 제2 진동 관성력은 합 모멘트를 형성하고, 그 합 모멘트는 Z축 방향을 중심으로 회전한다(예를 들면 시계 방향으로 회전). 한편, X축 정방향에 설치된 일부 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)(Y(1,2), Y(2,2)와 같음)을 구동하여 하나 이상의 제3 방향(예를 들면 Y축의 부방향)의 단일 방향 제3 진동 관성력(Fy12, Fy22와 같음)을 발생시키며, X축의 부방향에 설치된 일부 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)(Y(1,1), Y(2,1)과 같음)을 구동하여 하나 이상의 (제3 방향과 반대되는) 제4 방향(예를 들면 Y축의 정방향)의 단일 방향 제4 진동 관성력(Fy11, Fy21과 같음)을 발생시킨다. 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹(16)의 제3 진동 관성력과 제4 진동 관성력은 합 모멘트를 형성하고, 상기 합 모멘트는 Z축 방향을 중심으로 회전한다(예를 들면 시계 방향으로 회전). 상기 두 합 모멘트가 형성한 총합 모멘트는 굵은 화살표(또는
Figure pat00008
Mz)에 도시한 바와 같이, Z축 방향을 중심으로 회전한다(예를 들면 시계 방향으로 회전한다). 도 9f는 도 9e와 유사하지만, 각 방향은 도 9e의 방향과 반대된다.
도 10a 내지 도 10d는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 구동한 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다. 도 10a에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 X축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 한편, 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 Z축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 상기 X축 방향의 진동 관성력과 Z축 방향의 진동 관성력은 합력을 형성하고, 그 합력의 방향은 굵은 화살표(또는
Figure pat00009
F)가 표시한 바와 같이 X축의 정방향과 Z축의 정방향 사이를 가리키고, 그 크기 및 X축 정방향과의 협각은 X축 정방향과 Y축 정방향의 합력의 크기에 의해 제어할 수 있다. 도 10b는 도 10a와 유사하지만, 각 방향은 도 10a의 방향과 반대된다.
도 10c에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 X축의 부방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 한편, 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 구동하여 크기 및 방향(예를 들면 Z축의 정방향)이 같은 복수 개의 단일 방향 진동 관성력을 발생시킨다. 상기 X축 방향의 진동 관성력과 Z축 방향의 진동 관성력은 합력을 형성하고, 그 합력의 방향은 굵은 화살표(또는
Figure pat00010
F)가 표시한 바와 같이 X축의 부방향과 Z축의 정방향 사이를 가리키고, 그 크기 및 X축 정방향과의 협각은 X축 부방향과 Z축 정방향의 합력의 크기에 의해 제어할 수 있다. 도 10d는 도 10c와 유사하지만, 각 방향은 도 10c의 방향과 반대된다.
도 11a 내지 도 11d는 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 구동하는 햅틱 피드백을 나타내는 개략도이다. 도 11a 내지 도 11d에 도시한 햅틱 피드백은 도 10a 내지 도 10d에 도시한 것과 유사하며, 주로 X축 방향을 Y축 방향으로 바꾸어 설명한 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
이상 실시예는 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 또는 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 개별적으로 구동하는 경우의 햅틱 피드백, 그리고 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 일부 조합하여 구동하는 햅틱 피드백을 예시하였다. 한편, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 모두 조합하여 각종 햅틱 피드백을 형성할 수도 있다. 일반적으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 축방향 액추에이터 그룹(15), 제2 축방향 액추에이터 그룹(16) 및 제3 축방향 액추에이터 그룹(17)을 조합하여 구동하는 것에 의해 휴대용 전자장치는 임의의 방향의 직선 또는 회전식 진동 피드백을 발생시킬 수 있다.
상기 각종 햅틱 피드백에 따라, 본 발명의 실시예는 3개 축방향의 햅틱 피드백을 발생시킬 수 있고, 전자장치와 사용자 사이에 상호 작용할 수 있어 전통적인 전자장치의 단일 방향 햅틱 피드백과 다르다.
이상의 서술은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일뿐, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 제시한 정신을 벗어나지 않는 전제하에서 진행한 균등한 변형 또는 개량 형태는 모두 본 발명의 특허청구범위에 포함되어야 한다.
11 : 터치 패널
12 : 디스플레이 패널
13 : 머더 보드(mother board)
14 : 전지
15 : 제1 축방향 액추에이터 그룹
16 : 제2 축방향 액추에이터 그룹
17 : 제3 축방향 액추에이터 그룹
18 : 케이스 프레임
19 : 케이스
31 : X축 방향
32 : Y축 방향
33 : Z축 방향
101 : 질량 블록
102 : 지지부재

Claims (19)

  1. 케이스 본체,
    상기 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력의 방향이 제1 축방향과 평행을 이루는 제1 축방향 액추에이터 그룹,
    상기 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력의 방향이 제2 축방향과 평행을 이루고, 또한 상기 제1 축방향과 수직을 이루는 제2 축방향 액추에이터 그룹, 및
    상기 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되고, 발생시킨 진동 관성력의 방향이 제3 축방향과 평행을 이루고, 또한 상기 제1 축방향과 상기 제2 축방향이 형성한 평면과 직교하는 제3 축방향 액추에이터 그룹
    을 포함하는 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스 본체는 케이스 프레임 및 케이스를 포함하고, 그 중 상기 케이스 프레임의 표면은 상기 케이스의 표면과 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 축방향 액추에이터 그룹, 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹, 또는 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹은 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액추에이터의 재질은, 압전(piezoelectric) 재료, 전기 활성 중합체(electroactive polymer, EAP), 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA), 자왜 재료(magnetostrictive material), 보이스 코일 모터(voice coil motor), 또는 선형 공진 액추에이터(linear resonance actuator, LRA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치.
  5. 제3항에 있어서,
    일단이 상기 액추에이터에 고정 설치되고, 타단이 상기 케이스 본체의 내측 표면에 고정 설치되는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 액추에이터의 표면에 설치되는 질량 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 휴대용 전자장치.
  7. 발생시킨 진동 관성력의 방향이 제1 축방향과 평행을 이루는 제1 축방향 액추에이터 그룹; 발생시킨 진동 관성력의 방향이 제2 축방향과 평행을 이루고, 또한 상기 제1 축방향과 수직을 이루는 제2 축방향 액추에이터 그룹; 및 발생시킨 진동 관성력의 방향이 제3 축방향과 평행을 이루고, 또한 상기 제1 축방향과 상기 제2 축방향이 형성한 평면과 직교하는 제3 축방향 액추에이터 그룹을 제공하는 단계, 및
    일부 또는 전부의 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹, 일부 또는 전부의 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹, 일부 또는 전부의 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 개별적으로 또는 조합 구동하여 햅틱 피드백을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 축방향 액추에이터 그룹, 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹, 또는 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹은 하나 이상의 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액추에이터의 재질은, 압전(piezoelectric) 재료, 전기 활성 중합체(electroactive polymer, EAP), 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA), 자왜 재료(magnetostrictive material), 보이스 코일 모터(voice coil motor), 또는 선형 공진 액추에이터(LRA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    상기 제1 축방향 액추에이터 그룹, 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹, 또는 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여, 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키고, 상기 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력의 합력을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    일부의 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 하나 이상의 제1 방향의 단일 방향 제1 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    다른 일부의 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 상기 제1 방향과 반대되는 하나 이상의 제2 방향의 단일 방향 제2 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고,
    그 중, 상기 제1 진동 관성력과 상기 제2 진동 관성력이 형성한 합력은 상기 제3 축방향을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    일부의 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 하나 이상의 제1 방향의 단일 방향 제1 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    다른 일부의 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 상기 제1 방향과 반대되는 하나 이상의 제2 방향의 단일 방향 제2 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고,
    그 중, 상기 제1 진동 관성력과 상기 제2 진동 관성력이 형성한 합력은 상기 제3 축방향을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    일부의 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 하나 이상의 제1 방향의 단일 방향 제1 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    다른 일부의 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 상기 제1 방향과 반대되는 하나 이상의 제2 방향의 단일 방향 제2 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고,
    그 중, 상기 제1 진동 관성력과 상기 제2 진동 관성력이 형성한 합력은 상기 제1 축방향 또는 상기 제2 축방향을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    상기 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    상기 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고
    그 중 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹의 진동 관성력과 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹의 진동 관성력이 형성한 합력의 방향은 상기 제1 축방향과 상기 제2 축방향 사이를 가리키는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    일부의 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 하나 이상의 제1 방향의 단일 방향 제1 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    다른 일부의 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 상기 제1 방향과 반대되는 하나 이상의 제2 방향의 단일 방향 제2 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    일부의 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 하나 이상의 제3 방향의 단일 방향 제3 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    다른 일부의 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 하나 이상의 제4 방향의 단일 방향 제4 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고,
    그 중 상기 제1 진동 관성력과 상기 제2 진동 관성력이 형성한 합력은 상기 제3 축방향을 중심으로 회전하며, 상기 제3 진동 관성력과 상기 제4 진동 관성력이 형성한 합력은 상기 제3 축방향을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    상기 제1 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고,
    그 중, 상기 제1 축방향 액추에이터 그룹의 진동 관성력과 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹의 진동 관성력이 형성한 합력의 방향은 상기 제1 축방향과 상기 제3 축방향 사이를 가리키는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    상기 제2 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키는 단계,
    상기 제3 축방향 액추에이터 그룹을 구동하여 복수 개의 동일 방향의 단일 방향 진동 관성력을 발생시키는 단계를 포함하고,
    그 중, 상기 제2 축방향 액추에이터 그룹의 진동 관성력과 상기 제3 축방향 액추에이터 그룹의 진동 관성력이 형성한 합력의 방향은 상기 제2 축방향과 상기 제3 축방향 사이를 가리키는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    파형이 양전압 값과 음전압 값을 가지며, 완화된 상승 에지(rising edge)를 구비하고 상기 액추에이터를 구동하여 쌍방향 교차 왕복하는 진동 관성력을 발생시키는 구동 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 구동 단계는,
    파형이 단지 양전압 값 또는 음전압 값만 가지며 가파른 상승 에지를 구비하고, 상기 액추에이터를 구동하여 단일 방향의 진동 관성력을 발생시키는 구동 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 햅틱 피드백 발생 방법.
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