KR20120049307A

KR20120049307A - 촉각제시장치 및 촉각제시장치의 제어방법

Info

Publication number: KR20120049307A
Application number: KR1020127005041A
Authority: KR
Inventors: 메구미 구와바라; 겐지 고노; 도모타케 아오노; 준 다케다
Original assignee: 교세라 가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-05-16
Also published as: US20190179415A1; WO2011024434A1; EP2472365B1; US20120194460A1; US10191547B2; US10705617B2; CN102498460A; EP2472365A1; EP2472365A4

Abstract

터치 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각을 제시할 수 있는 촉각제시장치가 제공된다. 본 발명에 따르면, 상기 촉각제시장치는, 터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서(11), 상기 터치센서(11)의 터치면 상의 가압 하중을 검출하도록 구성된 하중검출부(12), 상기 터치면을 진동시키도록 구성된 촉각제시부(13), 및 상기 하중검출부(12)에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록, 상기 촉각제시부(13)의 구동을 상기 푸시된 위치에 기초하여 제어하도록 구성된 제어부(16)를 구비한다.

Description

촉각제시장치 및 촉각제시장치의 제어방법{TACTILE SENSATION PROVIDING APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR TACTILE SENSATION PROVIDING APPARATUS}

본 출원은 일본특허출원 제2009-197444호(2009년 8월 27일 출원) 및 일본특허출원 제2010-149063호(2010년 6월 30일 출원)의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전문이 본 명세서에 인용참조되고 있다.

본 발명은 터치센서를 구비한 촉각제시장치 및 촉각제시장치의 제어방법에 관한 것이다.

최근, 휴대전화, 게임기 등의 휴대단말, 전자계산기, 매표기 등의 정보기기, 전자레인지, TV 세트, 조명기구 등의 가전제품, 산업용 기기(FA 기기)에는, 사용자에 의한 입력 조작을 접수하기 위한 조작부, 스위치 등의 입력장치로서, 터치패널, 터치스위치 등의 터치센서를 구비한 입력장치들이 널리 사용되고 있다.

이러한 터치센서에는, 저항막 방식(resistive film type), 정전 용량 방식(capacitive type), 광학 방식(optical type) 등의 여러 가지 방식들이 알려져 있다. 하지만, 이러한 방식의 터치센서들은 손가락이나 스타일러스 펜에 의한 터치 입력을 접수하는데, 상기 터치센서 자체는, 터치되어도 푸시-버튼 스위치와는 달리 물리적으로 변위되지 않는다.

상기 터치센서들은 터치되어도 상기 터치센서 자체가 물리적으로 변위되지 않으므로, 터치 입력이 접수되는 경우에도, 조작자가 입력에 대한 피드백을 얻을 수 없게 된다. 그 결과, 조작자가 같은 지점(spot)을 몇 번이나 터치하는 등의 잘못된 입력을 하기 쉬워, 상기 조작자에게 스트레스를 줄 수도 있게 된다.

이러한 반복 입력들을 방지하는 방법으로는, 예를 들면 터치 입력을 접수할 때에 입력 위치에 따라, 소리를 울리거나 또는 입력 영역에 따라 표시부에 그래픽으로 표시되어 있는 입력 버튼 등의 입력용 오브젝트(input object)들의 컬러 등과 같은 표시 상태를 변경함으로써, 청각이나 시각에 의해 입력 조작들을 확인하는 방법들이 알려져 있다.

하지만, 이러한 청각적 피드백은, 소음 환경에서는 확인이 곤란하고, 사용 중인 기기가 매너 모드에 있을 때에는 적용할 수 없게 된다. 또한, 이러한 시각적 피드백을 사용함에 있어서, 조작자가 손가락으로 입력하고 있는 경우, 상기 표시부 상에 표시되어 있는 입력용 오브젝트의 사이즈가 작다면, 조작자가 손가락 밑에 입력용 오브젝트가 감추어져 표시 상태의 변화를 확인할 수 없게 되는 경우가 있다.

또한 청각 또는 시각적 감각에 의하지 않고, 터치센서가 입력을 접수하면, 상기 터치센서를 진동시켜 조작자의 손 끝에 촉각을 발생시키도록 하는 피드백 방법도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

또한, 보다 상세한 촉각을 제시하는 방법으로는, 터치센서 상에 대한 사용자의 손가락 등의 접촉 위치부터 슬라이딩 속도를 산출하고, 상기 슬라이딩 속도에 대응하여 사용자마다 상이한 진동 시간들을 가지는 복수 종류의 진동을 발생시키게 하는 피드백 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).

선행 기술문헌

특허문헌

특허문헌 1 : 일본특허공개 제2003-288158호

특허문헌 2 : 일본특허공개 제2008-130055호

특허문헌 3 : 일본특허 제4046095호 명세서

하지만, 상기 특허문헌 1, 2에 개시된 기술들은 단지 터치센서가 입력을 접수할 때 상기 터치센서를 진동시킨다. 그러므로, 푸시-버튼 스위치(푸시형 버튼 스위치)와 같은 버튼 스위치들이 터치센서 상에 그래픽으로 표시되어 있는 입력장치의 사용 시, 상기 터치센서가 입력을 접수하는 임계값이 낮은 경우에는, 상기 터치센서에 손가락 등이 가볍게 접촉(터치)할 때에 촉각이 제시된다. 조작자가 푸시하기 전의 의도하지 않은 동작(터치)에 응답하여 오조작들을 유발할 수도 있고, 조작자에게 푸시하기 전의 의도하지 않은 동작(터치)에 의한 위화감을 줄 수도 있다. 여기서, 터치 입력을 접수하기 위한 터치센서에 대한 임계값은 상기 터치센서가 반응하는 임계값으로서, 이는 저항막 방식의 터치센서에 있어서는, 상부 도전막이 하부 도전막에 접촉되는 가압력의 임계값이며, 정전 용량 방식의 터치센서에 있어서는, 접촉에 의한 전기적 신호의 검출을 위한 임계값이다.

이러한 단점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 터치센서의 터치면 상의 가압 하중을 검출하여, 상기 검출된 가압 하중이 촉각을 제시하는 소정의 임계값에 도달하는 경우, 상기 터치센서의 터치면을 진동시켜 손가락 등의 가압 대상에 대하여 촉각이 제시되도록 하는 촉각제시장치를 개발하였다.

이러한 입력장치에 따르면, 조작자가 터치면을 푸시하고, 상기 가압 하중이 소정의 임계값에 도달하는 경우에 촉각이 제시되므로, 상술된 바와 같은 의도하지 않은 터치에 의한 오조작들을 유발하고, 위화감을 주는 것을 확실하게 방지하면서, 조작자가 입력의 접수를 인식할 수 있게 된다.

상기 특허문헌 3에 개시된 기술은, 사용자에 촉각을 제시할 때, 상기 터치면 상의 위치에 대응하는 터치면의 진동량의 변화를 고려하지 않고 있다. 상기 터치면 상의 위치에 대응하는 터치면의 진동량의 변화에 대한 예의 검토를 진척시킨 결과, 본 발명자는 하기와 같이 설명하는 것을 밝혀냈다. 도 7은 터치센서의 터치면에 있어서 진동 소자들의 배치의 일례를 예시한 도면이고, 도 8은 도 7에 예시된 바와 같이 진동 소자들이 배치될 때에 소정의 구동 전압에 의해 진동량의 분포를 예시한 도면이다. 도 8에 예시된 바와 같이, 도 7에 예시된 각각의 진동 소자들이 소정의 구동 전압(예를 들면, 1 V)으로 진동되는 경우, 상기 터치면 상의 푸시된 위치에 따라 상기 터치면의 진동량은 상이한 값을 취한다. 도 8에 도시된 예시에서는, 위치 A, B 및 C의 진동량(진폭)들이 각각 20 ㎛, 15 ㎛ 및 7 ㎛이다. 상기 터치면 상의 위치에 따른 진동량의 차이 원인들로는, 진동 소자와의 거리에 따른 진동의 감쇠 및 반사파의 영향을 포함하는 다수의 요인들이 고려될 수 있다. 이러한 터치면의 진동의 진폭의 차이는 사용자가 느끼는 촉각에 큰 영향을 준다.

특허문헌 3에 개시된 기술은 상술된 바와 같이 터치면 상의 위치에 따른 상기 터치면의 진동량의 변화를 고려하지 않기 때문에, 사용자에 의한 동일 입력 조작(예를 들면, 슬라이딩 속도가 같은 동작)에 응답하여, 사용자에 의해 터치면 상의 상기 입력의 위치에 관계없이, 같은 구동 신호에 의해 진동 소자가 구동된다. 그러나, 이 경우, 상기 터치면 상의 위치에 따라 상기 터치면의 진동의 진폭이 상이하기 때문에, 각각의 위치에서 사용자가 다른 촉각을 느끼게 된다. 즉, 사용자는 같은 입력 조작에 응답하여 상기 터치면 상의 위치마다 상이한 촉각들을 획득하게 되므로, 조작 시의 위화감이 증대된다. 사용자의 조작감을 향상시키기 위해서는, 상기 입력의 위치에 관계없이, 상기 사용자에 대하여 동일한 촉각을 제시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 이러한 요건을 충족시키기 위하여, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각을 제시하기 위한 촉각제시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1형태에 따른 촉각제시장치는,

터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서;

상기 터치센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하도록 구성된 하중검출부;

상기 터치면을 진동시키도록 구성된 촉각제시부; 및

상기 하중검출부에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함한다.

본 발명의 제2형태는 상기 제1형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 터치면 상의 위치에 대응하는 사이즈의 영역들마다 설정된 조정 정보를 토대로 상기 촉각제시부를 제어함으로써, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각이 제시되도록 하는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제3형태는 상기 제2형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 조정 정보가 설정될 영역들은 상기 촉각제시부의 위치를 토대로 분할되는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제4형태는 상기 제1형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부에 인가될 전압을 조정함으로써, 상기 촉각제시부가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제5형태는 상기 제1형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부의 진동의 위상을 조정함으로써, 상기 촉각제시부가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제6형태는 상기 제1형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 클릭 촉감으로서 상기 촉각을 제시하도록 상기 촉각제시부의 구동을 제어하는 촉각제시장치이다.

본 발명을 실체화하는 방법으로서, 본 발명의 제7형태에 따른 촉각제시장치의 제어방법은,

터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서,

상기 터치센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하도록 구성된 하중검출부, 및

상기 터치면을 진동시키도록 구성된 촉각제시부를 포함하는 촉각제시장치의 제어방법으로서,

상기 하중검출부에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 촉각제시장치의 제어방법이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제8형태에 따른 촉각제시장치는,

터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서;

상기 터치센서 상에 장착된 압전소자; 및

상기 압전소자의 출력 신호에 기초하여 상기 터치센서의 터치면 상의 가압 하중을 검출하고, 검출되는 상기 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진폭에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하여 이루어지는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제9형태는 상기 제8형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 터치면 상의 위치에 대응하는 사이즈의 영역들마다 설정된 조정 정보를 토대로 상기 압전소자를 제어함으로써, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각이 제시되도록 하는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제10형태는 상기 제9형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 조정 정보가 설정될 영역들은 상기 압전소자의 위치를 토대로 분할되는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제11형태는 상기 제8형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자에 인가될 전압을 조정함으로써, 상기 압전소자가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제12형태는 상기 제8형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자의 진동의 위상을 조정함으로써, 상기 압전소자가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치이다.

본 발명의 제13형태는 상기 제8형태에 따른 촉각제시장치로서,

상기 제어부는, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 클릭 촉감으로서 상기 촉각을 제시하도록 상기 압전소자의 구동을 제어하는 촉각제시장치이다.

본 발명을 실체화하는 방법으로서, 본 발명의 제14형태에 따른 촉각제시장치의 제어방법은,

터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서; 및

상기 터치센서 상에 장착된 압전소자를 포함하는 촉각제시장치의 제어방법으로서,

상기 압전소자의 출력 신호에 기초하여 상기 터치센서의 터치면 상의 가압 하중을 검출하고, 검출되는 상기 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 상기 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 촉각제시장치의 제어방법이다.

본 발명에 따른 촉각제시장치는, 사용자의 손가락 등의 가압 대상의 푸시된 위치를 기초로 하여, 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 사용자에 대하여 촉각이 제시되도록 제어한다. 이에 따라, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 촉각제시장치를 예시한 기능블록도;
도 2는 도 1에 예시된 터치센서를 포함하는 부분의 예시적인 하우징 구조를 예시한 도면;
도 3은 제1실시예에 따른 촉각제시장치에 의해 촉각을 제시하는 조작을 예시한 플로우차트;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 촉각제시장치를 예시한 기능블록도;
도 5는 도 4에 예시된 터치센서를 포함하는 부분의 예시적인 하우징 구조를 예시한 도면;
도 6은 제2실시예에 따른 촉각제시장치에 의해 촉각을 제시하는 조작을 예시한 플로우차트;
도 7은 터치센서의 터치면 상에 있어서의 진동 소자들의 배치의 일례를 예시한 도면;
도 8은 도 7에 예시된 바와 같이 진동 소자들이 배치되어 있는 소정의 구동 전압에 의한 진동량들의 분포를 예시한 도면;
도 9는 도 7에 예시된 바와 같이 진동 소자들이 배치되어 있는 각 위치에서의 구동 전압과 진동량 간의 관계를 예시한 도면;
도 10은 터치센서의 터치면 상의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면;
도 11은 터치면 상의 그 위치에 대응하는 사이즈의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면;
도 12는 터치면 상의 그 위치에 대응하는 사이즈의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면;
도 13은 터치면 상의 그 위치에 대응하는 사이즈의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면; 및
도 14는 터치면 상의 그 위치에 대응하는 사이즈의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 설명하기로 한다.

(제1실시예)

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 촉각제시장치를 예시한 기능블록도이다. 이 촉각제시장치는, 터치센서(11), 하중검출부(12), 촉각제시부(13), 표시부(14), 메모리부(15), 및 전체의 동작들을 제어하기 위한 제어부(16)를 구비한다.

상기 표시부(14) 상에 배치된 상기 터치센서(11)는, 터치면에 대한 손가락 등의 터치 대상에 의한 터치 입력을 검출하고, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광학 방식 등의 터치 위치(손가락 등의 가압 대상의 푸시된 위치)의 2차원 위치 정보를 출력하기 위한 공지된 것일 수도 있다. 상기 하중검출부(12)는, 상기 터치센서(11)의 터치면 상의 가압 하중을 손가락 등의 가압 대상에 의해 검출하고, 예를 들면 스트레인 게이지 센서(strain gauge sensor), 압전소자(piezoelectric element) 등의 하중에 대하여 선형으로 반응하는 소자일 수도 있다. 상기 촉각제시부(13)는 상기 터치센서(11)를 진동시키고, 예를 들면 압전소자일 수도 있다.

상기 표시부(14)는 푸시-버튼 스위치(푸시형 버튼 스위치)와 같은 입력 버튼 등의 입력용 오브젝트를 표시하는 것으로, 예를 들면 액정 표시 패널, 유기 EL 표시 패널 등을 사용하여 구성된다. 상기 표시부(14) 상에 표시된 입력용 오브젝트에 대한 터치 입력은, 상기 터치센서(11)로부터 출력되는 위치 정보에 기초하여 상기 제어부(16)에 의해 검출된다. 상기 메모리부(15)는, 상기 촉각제시부(13)의 구동 신호 정보 및 상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 구동 신호를 조정하기 위한 구동 조정 정보 등의 각종 정보를 저장하는 것으로, 예를 들면 휘발성 또는 비휘발성 메모리를 사용하여 구성될 수도 있다. 상기 제어부(16)는, 예를 들면 CPU 등을 포함할 수도 있고, 상기 터치센서(11)로부터의 가압 대상의 푸시된 위치에 대한 정보, 상기 하중검출부(12)로부터의 가압 하중 정보 및 상기 메모리부(15)에 저장된 구동 신호 정보와 구동 조정 정보에 기초하여 상기 촉각제시부(13)의 구동을 제어한다.

상기 메모리부(15)에 저장된 상기 촉각제시부(13)의 구동 신호 정보는, 사용자에 제시될 촉각마다 상기 터치면을 진동시키는 주파수 및 진동 주기들의 개수 등의 각종 정보를 포함한다. 상기 제어부(16)는, 상기 메모리부(15)에 저장된 구동 신호 정보에 기초하여 상기 촉각제시부(13)의 구동을 제어하고, 예를 들면 손가락 등의 가압 대상에 대하여, "고동치는(throbbing)" 촉각, "진동" 촉각 및 "플록(plock)" 촉각 등의 여러가지 촉각을 제시한다. 여기서, 상기 촉각제시부(13)가 압전소자인 경우에는, 예컨대 "고동치는" 촉각 및 "진동" 촉각 등의 연질 촉각을 제시하기 위하여, 상기 제어부(16)는 대략 200 Hz 내지 500 Hz 정도의 주파수를 갖는 삼각파나 정현파를 2 또는 3 주기 동안 구동 신호를 상기 압전소자에 인가한다. "플록" 촉각 등의 경질 촉각을 제시하기 위하여, 상기 제어부(16)는 대략 200 Hz 내지 500 Hz 정도의 주파수를 갖는 구형파를 2 또는 3 주기 동안 구동 신호를 상기 압전소자에 인가한다.

또한, 사용자의 조작감을 증대시키기 위하여, 상기 제어부(16)는 상기 촉각제시부(13)의 구동을 제어할 수 있어, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 "똑딱(ticking)" 등의 클릭 촉감이 제시되도록 한다. 경질형 푸시-버튼 스위치를 누르는 경우에 얻어지는 "똑딱" 촉각 등의 클릭 촉감을 제시하기 위하여, 상기 제어부(16)는 구동 신호를, 즉 대략 100 Hz 내지 200 Hz 정도의 주파수를 갖는 정현파 또는 구형파를 1 주기 동안 인가한다. "틱킹" 촉각 등의 클릭 촉감에 의하면, 상기 표시부(14) 상에 그래픽으로 표시된 입력용 오브젝트에 대한 입력에서도, 사용자가 실제 푸시-버튼 스위치를 누를 때 얻어지는 것과 유사한 촉각을 얻을 수 있다. 그러므로, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 구동 신호의 조정을 위하여 상기 메모리부(15)에 저장된 구동 조정 정보는, 상기 촉각제시부(13)에 인가하는 전압을 조정하기 위한 전압 조정 정보와 진동 소자들 간의 진동의 위상을 조정하기 위한 위상 조정 정보 등의 다양한 정보를 포함한다.

(전압 조정 정보)

도 9는 도 7에 예시된 바와 같이 진동 소자들이 배치된 각 위치에서의 구동 전압과 진동량 간의 관계를 예시한 도면이다. 도 9에 예시된 경우에 있어서, 위치 A, B 및 C에서 일정한 진폭 X(㎛)를 갖는 진동을 발생시키기 위해서는, 각각 0.5 V, 1.0 V 및 2.0 V의 구동 전압이 필요하다. 이와 같이, 상기 터치센서(11)의 터치면 상의 위치들과, 상술된 소정 진폭을 갖는 진동을 발생시키기 위해서 필요한 구동 전압들 간의 관계가 미리 측정되고, 제품의 출하 시에 테이블이나 리스트로서 상기 메모리부(15)에 저장되는 것이 고려된다. 예를 들어, 상기 터치센서(11)의 터치면은 세로 m 분할, 가로 n 분할의 ｍ'n 개의 영역들로 분할되고, 상기 영역들마다 진폭과 구동 전압 간의 관계가 상기 메모리부(15)에 저장된다. 이러한 전압 조정 정보에 의하면, 상기 제어부(16)는, 소정 진폭을 갖는 진동을 발생시키기 위해서, 상기 구동 신호의 표준 구동 전압(예를 들면, 1.0 V)을, 예컨대 2배의 구동 전압(예를 들면, 2.0 V)으로 증가시키거나 또는 상기 표준 전압의 절반(예를 들면, 0.5 V)으로 저감시킴으로써, 가압 대상(가압 수단)의 푸싱 위치에 기초하여 상기 구동 전압을 조정한다.

도 10은 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면이다. 이러한 예시에서는, 상기 터치센서(11)는 네 구석에서 탄성부재로 이루어지는 지지부재에 의해 지지되고, 2개의 진동 소자(예를 들면, 압전소자)들이 상기 터치센서(11)의 대향하는 2개의 주변부들의 중앙에 배치된다. 또한, 상기 터치면(11a)의 영역들마다 전압 조정 정보로서, 표준 구동 전압에 대한 전압 조정 계수(1-8)들이 설정되어 있다. 전압 조정 계수들의 숫자는 전압 조정 계수들 간의 상대적인 크기를 나타내는 것이지, 절대적인 크기를 나타내는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다.

도 10의 예시에서는, 상기 지지부재들 근방의 영역들에 대해서는 비교적 높은 전압 조정 계수들이 설정되는 반면, 상기 지지부재들로부터 멀어진 상기 터치면(11a)의 중앙 영역들에 대해서는 비교적 낮은 전압 조정 계수들이 설정되어 있다. 이는 통상적인 구동 전압에 의해 진동 소자들이 진동되는 경우, 상기 지지부재들 근방의 상기 터치면(11a)의 영역들이 적은 진동량들을 가지는 반면, 상기 터치면(11a)의 중앙이 큰 진동량을 가지기 때문이다. 또한, 도 10에 예시된 예시에서는, 상기 지지부재들 근방 영역들의 전압 조정 계수들은 미세하게 변경되는 반면, 상기 지지부재들로부터 멀어진 상기 터치면(11a)의 중앙 영역들의 전압 조정 계수들은 덜 변경된다. 이는 통상적인 구동 전압으로 진동 소자들이 진동되는 경우, 상기 지지부재들 근방 영역들의 위치들 가운데 상기 터치면(11a)의 진동량들이 현저하게 상이하는 반면, 상기 지지부재들로부터 멀어진 상기 터치면(11a)의 중앙 부근 영역들의 위치들 가운데 적은 양들로 상기 터치면(11a)의 진동량들이 상이하기 때문이다.

또한, 도 10의 예시에서는, 예를 들면 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들을 비교하면, 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에서는 비교적 작은 전압 조정 계수들이 설정되는 반면, 상기 진동 소자들이 없는 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에서는 비교적 큰 전압 조정 계수들이 설정되어 있다. 이는 통상적인 구동 전압에 의해 진동 소자들이 진동되는 경우, 상기 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들은 상기 터치면(11a)의 큰 진동량들을 가지는 한편, 상기 진동 소자들이 없는 상기 주변부들은 상기 터치면(11a)의 적은 진동량들을 가지기 때문이다. 또한, 도 10의 예시에서는, 상기 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에서는 전압 조정 계수들이 적은 양들로 변화되는 한편, 상기 진동 소자들이 없는 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역에서는 상기 전압 조정 계수들이 미세하게 변화된다. 이는 통상적인 구동 전압으로 상기 진동 소자들이 진동되는 경우, 상기 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에서는 적은 양들로 상기 터치면(11a)의 진동량들이 차이가 나는 반면, 상기 진동 소자들이 없는 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에서는 상기 터치면(11a)의 진동량들이 현저하게 차이가 나기 때문이다.

여기서, 전압 조정 계수들이 설정될 영역들의 사이즈는 반드시 같은 사이즈일 필요는 없다. 도 11은 상기 터치면(11a) 상의 그 위치들에 따른 사이즈들의 영역마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면이다. 도 11에서는, 상기 지지부재들의 근방 영역들은 비교적 작은 사이즈들로 설정되는 반면, 상기 지지부재들로부터 멀어진 상기 터치면(11a)의 중앙 부근의 영역들은 비교적 큰 사이즈들로 설정된다. 이는 도 10을 참조하여 설명하는 바와 같이, 상기 지지부재들 근방의 영역들에서는 전압 조정 계수들이 미세하게 변화되어야 하는 한편, 상기 지지부재들로부터 멀어진 상기 터치면(11a)의 중앙 부근의 영역들에서는 상기 전압 조정 계수들이 미세하게 변화되지 않기 때문이다. 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들을 비교하면, 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에 대해서는 비교적 작은 전압 조정 계수들이 설정되는 반면, 상기 진동 소자가 없는 상기 주변부들의 중앙 부근의 영역들에 대해서는 비교적 큰 전압 조정 계수들이 설정되어 있다. 이는 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 통상적인 구동 전압으로 진동 소자들이 진동되는 경우, 진동 소자들이 배치된 상기 터치면(11a)의 주변부들은 큰 진동량들을 가지는 한편, 진동 소자들이 없는 상기 터치면(11a)의 주변부들이 적은 진동량들을 가지기 때문이다. 도 11에 예시된 바와 같이, 상기 터치면(11a) 상의 그 위치들에 따른 사이즈들의 영역들마다 전압 조정 정보를 설정함으로써, 적은 수의 영역들이 있는 경우에도, 적절한 전압 조정이 가능하게 된다.

도 12는 상기 터치면(11a) 상의 그 위치들에 따른 사이즈들의 영역들마다 설정된 전압 조정 정보의 또다른 예시를 예시한 도면이다. 도 12에서는, 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 방향(세로 방향)으로의 영역들로 상기 터치면(11a)이 분할되고, 상기 영역들은 상기 지지부재들에 더욱 접근할수록 사이즈가 작아진다. 또한, 도 12에서는, 진동 소자들이 없는 상기 주변부들의 방향(가로 방향)으로 상기 터치면(11a)이 분할되지 않는다. 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 통상적인 구동 전압으로 진동 소자들이 진동되는 경우, 상기 진동 소자들 근방의 상기 터치면(11a)의 영역들이 비교적 큰 진동량들을 가진다. 그러므로, 상기 터치면(11a)의 중앙에서 떨어진 영역들이 상기 진동량들의 비교적 작은 감쇠를 가지게 된다. 진동 소자들의 위치들을 고려하면, 상기 진동 소자들이 없는 상기 주변부들의 방향(가로 방향)으로의 영역들로 상기 터치면(11a)을 분할하지 않으면서, 상기 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 방향(세로 방향)으로의 영역들로 상기 터치면(11a)이 분할될 수도 있다. 도 12에 예시된 바와 같이, 진동 소자들의 위치들을 기초로 하여, 상기 터치면(11a) 상의 그 위치들에 대응하는 사이즈들의 영역들마다 전압 조정 정보를 설정함으로써, 단지 적은 수의 영역들만이 있는 경우에도, 적절하게 상기 전압을 조정할 수 있게 된다.

도 13은 영역들마다 설정된 전압 조정 정보의 일례를 예시한 도면이다. 도 13에서는, 상기 터치센서(11)가 4구석, 좌측 주변부의 중앙 및 우측 주변부의 중앙의 합계 6개의 탄성부재들로 이루어진 지지부재들에 의해 지지되어 있다. 진동소자들로서의 역할을 하는 2개의 압전소자들은 상기 터치센서(11)의 대향하는 주변부들의 중앙에 배치되어 있다. 도 13에서는, 도 12와 유사한 방식으로, 진동 소자들이 배치된 상기 주변부들의 방향(가로 방향)으로의 영역들로 상기 터치면(11a)이 분할되고, 상기 영역들은 상기 지지부재에 보다 접근할수록 사이즈가 작아진다. 또한, 도 14는 영역들마다 설정된 전압 조정 정보의 또다른 예시를 예시한 도면이다. 도 14에서는, 6개의 지지부재들 근방의 비교적 작은 영역들로 상기 터치면(11a)이 분할되는 한편, 상기 지지부재들로부터 멀어진 상기 터치면(11a)의 중앙 부근의 비교적 큰 영역들로 상기 터치면(11a)이 분할된다. 상기 전압 조정 계수들을 설정하기 위한 영역들이 반드시 매트릭스 형태로 분할될 필요는 없다. 전압 조정 계수 "1"이 설정된 상기 터치면(11a) 중앙에 있는 영역에서와 같이, 상기 전압 조정 계수들을 설정하기 위한 영역들의 분할을 다양화할 수 있게 된다. 이에 따라, 보다 적절한 전압의 조정을 행하는 것이 가능하게 된다.

(위상 조정 정보)

또한, 도 7에 예시된 바와 같이 배치된 진동 소자들에 의하면, 상기 진동 소자들의 진동들을 합성하여, 즉, 복수의 진동들로 이루어져 있는 합성파를 형성함으로써, 각 위치의 진폭을 제어하는 것도 가능하다. 예를 들면, 위치 A, B 및 C에 있는 일정한 진폭 x(㎛)을 갖는 진동을 구비한 합성파를 발생시키기 위해서는, 각각 도 7에 예시된 2개의 진동 소자들 간의 진동들의 위상차를 π/4, 0 및 3π/4로 설정할 필요가 있다. 이 경우, 상기 터치센서(11)의 터치면 상에서의 위치들과 소정 진폭을 갖는 진동을 발생시키기 위해서 필요한 위상차 간의 관계가 미리 측정되고, 제품의 출하 시에 테이블이나 리스트로서 상기 메모리부(15)에 저장되어 있다. 예를 들면, 상기 터치센서(11)의 터치면은 세로 m 분할, 가로 n 분할의 ｍ'n 개의 영역들로 분할될 수도 있고, 영역들마다 진폭과 위상차 간의 관계가 상기 메모리부(15)에 저장된다. 소정 진폭을 갖는 진동을 발생시키기 위해서, 상기 제어부(16)는, 상기 촉각제시부(13)들 각각에 인가되는 구동 신호의 위상차를, 상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초한 표준 위상차(예를 들면, 0)의 예컨대 π/4 또는 3π/4로 설정하는 등, 이러한 위상 조정 정보에 기초하여 상기 구동 신호의 위상을 조정할 수 있게 된다.

도 11 내지 도 14에 예시된 전압 조정 계수들과 유사한 방식으로, 상기 위상 조정 정보를 설정하기 위한 영역들이 반드시 같은 사이즈일 필요는 없다. 예를 들면, 상기 위상 조정 정보를 설정하는 영역들의 사이즈들은 상기 터치면 상의 그 위치들에 기초하여 결정될 수도 있다. 또한, 위상 조정 정보를 설정하는 영역들로 상기 진동 소자의 위치에 기초하여 상기 터치면이 분할될 수도 있다.

상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 구동 신호를 조정하기 위하여 상기 메모리부(15)에 저장된 구동 조정 정보는 상기 촉각제시부(13)에 인가하는 전압을 조정하기 위한 전압 조정 정보 및 진동 소자들 간의 진동의 위상을 조정하기 위한 위상 조정 정보로 한정되는 것은 아니며, 상기 구동 신호의 주파수, 주기 및 진폭 및 상기 구동 신호를 인가할 때의 전류 및 인가 시간 등과 같은 상기 구동 신호의 조정과 연관된 여하한의 파라미터들을 취할 수도 있다는 점에 유의해야 한다.

도 2는 도 1에 예시된 터치센서(11)를 포함하는 부분의 예시적인 하우징 구조를 도시하고; 도 2(a)는 주요부의 단면도이며, 도 2(b)는 주요부의 평면도이다. 상기 표시부(14)는 하우징(21) 안에 수납되어 유지된다. 상기 터치센서(11)는 탄성부재들로 이루어진 인슐레이터(11)들을 통해 상기 표시부(14) 상에 배치된다. 본 실시예에 따르면, 상기 터치센서(11) 및 상기 표시부(14)는 평면도로 볼 때 형상이 직사각형이고, 상기 터치센서(11)는 도 2(b)의 이점쇄선으로 예시된 상기 표시부(14)의 표시 영역 A로부터 제외된 4구석에 배치되는 인슐레이터(22)들을 통해 상기 표시부(14) 상에 배치된다.

또한, 상기 하우징(21)에는, 상기 표시부(14)의 표시 영역 외곽의 상기 터치센서(11)의 표면 영역을 덮는 상부 커버(23)가 제공된다. 상기 상부 커버(23)와 상기 터치센서(11) 사이에는, 탄성부재들로 이루어진 인슐레이터(24)들이 배치된다.

도 2에 예시된 터치센서(11)는, 예컨대 터치면(11a)을 가지면서 투명 필름이나 유리로 구성된 표면 부재, 및 유리나 아크릴로 구성된 이면 부재를 구비할 수도 있다. 상기 터치센서(11)는, 상기 터치면(11a)이 가압되는 경우, 푸시된 위치 또는 전체 구조가 가압력에 따라 약간 휘도록(잡아당겨지도록) 설계된다.

상기 상부 커버(23)로 덮히는 각 변의 근방 위치에서의 상기 터치센서(11)의 표면 상에는, 상기 터치센서(11) 상에 인가되는 하중(가압력)을 검출하는 스트레인 게이지 센서나 압전소자를 구비한 하중 센서(31)가 접착 등에 의해 제공된다. 또한, 대향하는 각각의 2개의 변에 근접한 상기 터치센서(11)의 이면 상에는, 상기 터치센서(11)를 진동시키기 위한 압전소자(32)가 접착 등에 의해 제공된다. 즉, 도 2에 예시된 촉각제시장치는, 4개의 스트레인 게이지 센서(31)들을 이용하여 구성된 도 1에 예시된 하중검출부(12) 및 2개의 압전소자(32)를 이용하여 구성된 촉각제시부(13)를 구비한다. 상기 촉각제시부(13)는 상기 터치센서(11)를 진동시켜 상기 터치면(11a)을 진동시킴으로써, 상기 터치면(11a) 상의 터치 대상에 대하여 촉각이 제시되도록 한다. 도 2(b)에서는, 도 2(a)에 예시된 하우징(21), 상부 커버(23) 및 인슐레이터(24)가 생략되어 있다는 점을 유의해야 한다.

본 실시예의 촉각제시장치에 따르면, 상기 터치센서(11)는 상기 터치면(11a)에 대한 터치 조작을 검출한다. 그리고, 상기 제어부(16)는, 상기 하중검출부(12)에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준 하중(예를 들면, 1.0 N)을 충족시키는지의 여부를 판정한다. 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시킨 것으로 판정하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 터치면(11a)을 가압하고 있는 가압 대상에 대하여 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록, 상기 촉각제시부(13)의 구동을 상기 푸시된 위치에 따라 제어한다.

이하, 본 실시예에 따른 촉각제시장치에 의한 통지 정보로서 촉각을 제공하는 동작에 대해서, 도 3에 예시된 플로우차트를 참조하여 설명한다.

우선, 상기 제어부(16)는 상기 터치센서(11)로부터 위치 정보(가압 대상의 푸시된 위치)의 입력을 검출하고(단계 S101), 상기 터치면(11a)에 손가락 등이 접촉한 것을 검출한다(단계 S102). 다음으로, 상기 제어부(16)는, 상기 하중검출부(12)로부터 입력되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준 하중(1.0 N)을 충족시키는지의 여부를 판정한다(단계 S103). 그 결과, 가압 하중이 기준 하중을 충족시킨 것으로 판정한 경우(Yes), 상기 제어부(16)는, 상기 메모리부(15)로부터, 촉각을 제시하는 구동 신호 정보 및 상기 터치센서(11)로부터의 위치 정보에 대응하는 구동 조정 정보를 검색한다(단계 S104). 상기 제어부(16)는 구동 신호 정보를 구동 조정 정보에 근거하여 조정하고, 조정 후의 구동 신호에 의해 상기 촉각제시부(13)를 구동하여, 가압 대상의 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 사용자에게 촉각이 제시되도록 한다(단계 S105). 단계 S104에서 취득한 구동 조정 정보가 구동 전압에 대한 조정 정보인 경우, 상기 제어부(16)는 구동 신호의 구동 전압을 조정하고, 사용자에 대하여 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 상기 촉각제시부(13)를 구동한다. 단계 S104에서 취득한 구동 조정 정보가 위상에 대한 조정 정보인 경우, 상기 제어부(16)는 구동 신호의 위상을 조정하고, 사용자에 대하여 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 상기 촉각제시부(13)를 구동한다. 또한, 상기 제어부(16)는, 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각으로서 클릭 촉감이 제공되도록, 상기 촉각제시부(13)의 구동을 제어할 수도 있다.

본 실시예의 촉각제시장치에 따르면, 사용자가 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 가압 하중으로 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)을 가압하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 촉각제시부(13)의 구동을 푸시된 위치에 기초하여 제어함으로써, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 상기 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 한다. 이에 따라, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시되므로, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

또한, 상기 제어부(16)는, 상기 촉각제시부(13)에 인가될 전압을 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 조정함으로써, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각을 제시한다. 즉, 전압을 조정함으로써, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시되므로, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

더욱이, 상기 제어부(16)는, 상기 촉각제시부(13)의 진동의 위상을 상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 조정함으로써, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 상기 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각을 제시한다. 즉, 위상을 조정함으로써, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시되므로, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

또한, 상기 제어부(16)는, 일정 진폭을 갖는 촉각으로서 클릭 촉감이 제시되도록 상기 촉각제시부(13)의 구동을 제어한다. 이에 따라, 상기 표시부(14)에 그래픽으로 표시된 입력용 오브젝트에 대한 입력에서도, 사용자가 실제 버튼 스위치를 누를 때에 얻어지는 것과 유사한 촉각을 얻을 수 있게 된다. 이에 따라, 사용자의 조작감을 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.

(제2실시예)

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 촉각제시장치의 개략적인 구성을 예시한 기능블록도이다. 이러한 촉각제시장치는, 하중검출부(12) 및 촉각제시부(13) 대신에 압전소자(17)를 구비한 것을 제외하고는, 도 1에 예시된 제1실시예에 따른 것의 구성을 가진다. 상기 터치센서(11), 표시부(14), 메모리부(15) 및 제어부(16)는 제1실시예의 것과 동일한 기능들을 가지므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에 따르면, 상기 제1실시예의 터치센서(11), 표시부(14), 메모리부(15) 및 제어부(16)에 관한 설명들 가운데, "하중검출부(12)" 및 "촉각제시부(13)"는 "압전소자(17)"로 치환된다.

상기 압전소자(17)는 상기 터치센서(11) 상에 장착된다. 상기 제어부(16)는, 압전 정효과(direct piezoelectric effect)를 이용하여 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)에 대한 가압 하중을 검출하기 위한 하중 검출 모드와 압전 역효과(converse piezoelectric effect)를 이용하여 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)을 진동시키는 촉각 제시 모드 중 하나로 동작시키도록 상기 압전소자(17)를 제어시킨다. 상기 하중 검출 모드에서는, 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)에 대한 가압 하중에 대응하는 출력 신호가 상기 제어부(16)에 제공된다. 상기 촉각 제시 모드에서는, 상기 제어부(16)로부터 공급되는 구동 신호에 기초하여 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)이 진동되어, 상기 터치면을 가압하고 있는 가압 대상에 대하여 구동 신호에 대응하는 소정의 촉각이 제시되도록 한다.

도 5는 도 4에 예시된 터치센서(11), 압전소자(17) 및 표시부(14)의 예시적인 하우징 구조를 예시하는 있는데, 도 5(a)는 주요부의 단면도이고, 도 5(b)는 주요부의 평면도이다. 상기 상부 커버(23)에 의해 덮히는 위치에서 그리고 하나 또는 복수의 주변부들 근방(여기에서는, 예컨대 3개의 주변부)에서 상기 터치센서(11)의 이면 상에는, 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)에 대한 가압 하중을 검출함과 함께, 상기 터치센서(11)를 진동시켜, 상기 터치면(11a)을 가압하고 있는 가압 대상에 대하여 촉각이 제시되도록 하기 위하여, 압전소자(17)가 제공된다. 3개의 압전소자(17)들은 상기 출력들을 상기 제어부(16)에 병렬로 공급한다. 도 5(b)에서는, 도 5(a)에 예시된 하우징(21), 상부 커버(23) 및 인슐레이터(24)가 생략되어 있다는 것을 유의해야 한다.

본 실시예의 촉각제시장치에 따르면, 상기 터치센서(11)는 상기 터치면(11a)에 대한 터치 조작을 검출한다. 그리고, 상기 제어부(16)는, 상기 압전소자(17)에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준 하중(예를 들면, 1.0 N)을 충족시키는지의 여부를 판정한다. 상기 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준 하중을 충족시킨 것으로 판정하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 터치면(11a)을 가압하고 있는 가압 대상에 대하여 상기 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록, 상기 압전소자(17)의 구동을 상기 푸시된 위치를 기초로 하여 제어한다.

이하, 본 실시예에 따른 촉각제시장치에 의한 통지 정보로서 촉각을 제시하기 위한 동작에 대해서, 도 6에 예시된 플로우차트를 참조하여 설명한다.

우선, 상기 제어부(16)는 3개의 압전소자(17)를 하중 검출 모드로 설정하고, 그들로부터의 출력들을 감시한다(단계 S201). 다음으로, 상기 제어부(16)는, 상기 터치센서(11)로부터 위치 정보(가압 대상의 푸시된 위치)의 입력을 검출하고(단계 S202), 상기 터치면(11a)에 손가락 등이 접촉한 것을 검출한다(단계 S203). 그리고, 상기 제어부(16)는 3개의 압전소자(17)의 출력들에 기초하여 상기 터치센서(11) 상의 가압 하중을 연산하고, 상기 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준(1.0 N)을 충족시키는지의 여부를 판정한다(단계 S204). 그 결과, 상기 가압 하중이 기준 하중을 충족시킨 것으로 판정되는 경우(Yes), 상기 제어부(16)는, 상기 메모리부(15)를 참조하여, 촉각을 제시하는 구동 신호 정보와 상기 터치센서(11)로부터의 위치 정보에 대응하는 구동 조정 정보를 취득한다(단계 S205). 또한, 상기 제어부(16)는, 3개의 압전소자(17)들의 모드를 하중 검출 모드로부터 촉각 제시 모드로 변경한다(단계 S206). 상기 제어부(16)는, 구동 신호 정보를 구동 조정 정보에 기초하여 조정하고, 상기 조정된 구동 신호에 기초하여 상기 압전소자(17)를 구동함으로써, 사용자에 대하여 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 한다(단계 S207). 단계 S205에서 취득한 구동 조정 정보가 구동 전압에 대한 조정 정보인 경우, 상기 제어부(16)는 상기 구동 신호의 구동 전압을 조정하고, 사용자에 대하여 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 상기 압전소자(17)를 구동한다. 단계 S205에서 취득한 구동 조정 정보가 위상에 대한 조정 정보인 경우, 상기 제어부(16)는 상기 구동 신호의 위상을 조정하고, 사용자에 대하여 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 상기 압전소자(17)를 구동한다. 또한, 상기 제어부(16)는, 일정 진폭을 갖는 진동에 의한 촉각으로서 클릭 촉감이 제시되도록, 상기 압전소자(17)의 구동을 제어할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(16)는, 3개의 압전소자(17)들을 하중 검출 모드로 다시 설정하여(단계 S208), 상기 터치센서(11)에 대한 가압 하중을 연산한다.

본 실시예의 촉각제시장치에 따르면, 상기 압전소자(17)는 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)에 대한 가압 하중을 검출하는 하중 센서로서 그리고 상기 터치면(11a)을 진동시키는 액추에이터로서의 역할을 하므로, 부품수와 비용이 저감된다. 또한, 부품수들이 저감될 수 있으므로, 부품들에 대한 공간이 절감되고, 장치의 소형화가 가능하게 된다.

또한, 본 실시예의 촉각제시장치에 따르면, 사용자가 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 가압 하중으로 상기 터치센서(11)의 터치면(11a)을 가압하는 경우, 상기 제어부(16)는 상기 압전소자(17)의 구동을 상기 푸시된 위치에 기초하여 제어함으로써, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 상기 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 한다. 이에 따라, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시되고, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

또한, 상기 제어부(16)는, 상기 압전소자(17)에 인가될 전압을 상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 조정함으로써, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 상기 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 한다. 즉, 전압을 조정함으로써, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시되고, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

더욱이, 상기 제어부(16)는 상기 압전소자(17)의 진동의 위상을 상기 가압 대상의 푸시된 위치에 기초하여 조정함으로써, 손가락 등의 가압 대상에 대하여 상기 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 촉각이 제시되도록 한다. 즉, 위상을 조정함으로써, 사용자에 의한 입력의 위치에 관계없이, 사용자에 대하여 일정한 촉각이 제시되고, 사용자의 조작감이 향상되게 된다.

또한, 상기 제어부(16)는, 일정 진폭을 갖는 촉각으로서 클릭 촉감을 제시하도록 상기 압전소자(17)의 구동을 제어한다. 이에 따라, 상기 표시부(14)에 그래픽으로 표시된 입력용 오브젝트에 대한 입력에서도, 사용자가 실제 버튼 스위치를 누를 때에 얻는 것과 유사한 촉각을 얻게 된다. 이에 따라, 사용자의 조작감이 한층 더 향상된다.

지금까지 본 발명을 도면들과 실시예들에 근거하여 설명하였지만, 당업계의 당업자라면 다양한 변형예들과 수정예들이 구현될 수도 있다는 점을 이해하여야 한다. 따라서, 이러한 변형예들과 수정예들이 본 발명의 범위에 포함되게 된다. 예를 들면, 각각의 요소에 포함되는 기능 등은 논리적으로 모순되지 않도록 재배치가 가능하여, 복수의 요소들을 조합하거나 또는 상기 요소를 분할하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 하중검출부(12) 또는 상기 압전소자(17)의 출력에 기초하여 연산되는 상기 터치센서(11) 상의 하중이 촉각을 제시하는 기준(예를 들면, 1 N)을 충족시킬 때까지 촉각이 자극되고, 상기 하중이 기준을 충족시키면, 상기 촉각제시부(13) 또는 상기 압전소자(17)가 소정의 구동 신호로 구동되어 상기 터치면(11a)을 진동시킴으로써, 상기 촉각이 자극되도록 구성된다. 이에 따라, 조작자에 대하여 클릭 촉감이 제시되어, 조작자가 입력 조작이 완료한 것을 인식하도록 한다. 따라서, 상기 터치센서(11) 상에 그래픽으로 표시되는 푸시-버튼 스위치(푸시형 버튼 스위치)와 같은 버튼 스위치에 의해서도, 조작자가 푸시-버튼 스위치를 조작할 때에 얻어지는 것과 유사한 리얼한 클릭 촉감을 느끼는 상기 터치센서(11)에 대한 입력 조작을 실시한다. 따라서, 조작자가 위화감을 느끼지 않을 수가 있게 된다. 더욱이, 상기 조작자는 상기 터치센서(11)를 "눌렀다"라고 하는 의식과 연계하여 입력 조작을 실시하므로, 단순한 가압에 의한 잘못된 입력들이 방지된다.

상기 촉각을 제시하는 가압 하중의 기준은, 의도된 푸시-버튼 스위치의 압하 시의 하중 특성에 따라 적절히 설정될 수도 있다. 예를 들면, 상기 기준은, 상기 터치센서(11)가 터치 입력에 응답하는 하중과 같도록(터치센서(11)의 터치 입력에 대한 반응의 타이밍과 상기 촉각을 제시하는 타이밍을 동기화) 또는 상기 터치센서(11)가 터치 입력에 응답하는 하중보다도 높게(터치센서(11)에 의한 터치 입력에 대한 반응의 타이밍보다 상기 촉각을 제시하는 타이밍을 느리게 설정) 설정될 수도 있다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 촉각제시장치가 휴대 단말에 적용되는 경우에는, 상기 터치센서(11)가 터치 입력에 응답하는 하중 이상으로(터치센서(11)에 의한 터치 입력에 대한 응답의 타이밍보다도 상기 촉각을 제시하는 타이밍을 느리게 설정) 상기 기준을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 사용자들이 필요에 따라 기준을 설정하여, 연배의 사용자가 그것을 보다 무겁게(보다 느리게) 설정할 수 있도록 하고, 젊은 사용자가 그것을 보다 가볍게(보다 신속하게) 설정할 수 있도록 한다.

또한, 예를 들면, 촉각제시부(13), 하중검출부(12) 및 압전소자(17)의 개수는 상기 실시예들에 기술된 개수들로 제한되지 않고, 임의의 개수를 취할 수도 있다. 예를 들면, 상기 압전소자(17)들의 개수는 3개로 제한되지 않고, 임의의 개수를 취할 수도 있다. 또한, 상기 압전소자(17)는 상기 터치센서(11)의 사이즈, 진동 진폭 등을 기초로 하여, 모노모르프(monomorph), 유니모르프(unimorph), 바이모르프(bimorph) 및 적층형(laminated type) 등의 공지된 구조를 가질 수도 있다.

본 발명은 상기 터치센서(11)가 온/오프 동작들을 위한 터치 스위치로서의 역할을 하는 촉각제시장치에도 유효하게 적용가능하다. 또한, 본 발명에 따른 촉각제시장치는, 상기 터치센서(11)가 가압되고 있는 동안, 상이한 기준(하중)들로 순차적으로 촉각을 제시함으로써, 2단 스위치(가압 이후 추가 가압) 등의 다단 스위치의 느낌들을 제시할 수도 있다. 이에 따라, 예를 들면 카메라의 릴리즈 버튼에 입력장치가 적용되는 경우에는, 록 포커스(lock focus)의 느낌(제1스텝)과 릴리즈의 느낌(제2스텝)이 제시되게 된다. 또한, 상기 표시부(14)와 조합하여, 상기 입력장치는 가압의 스텝들에 따라 메뉴 레벨 화면 등의 표시를 여러가지 방식으로 변경한다. 더욱이, 다단 스위치의 느낌들을 상술된 바와 같이 제시하는 경우에는, 상기 터치면을 진동시키는 구동 신호가 각 단계에서 변경되어, 각 단계에 있어서 상이한 촉각을 제시하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 하중검출부(12) 또는 상기 압전소자(17)의 출력에 기초하여 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 상기 촉각제시장치가 상기 촉각제시부(13) 또는 상기 압전소자(17)를 구동한다. 여기서, "상기 하중검출부(12) 또는 상기 압전소자(17)의 출력에 기초하여 검출되는 가압 하중이 상기 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우"는, "상기 검출되는 가압 하중이 상기 촉각을 제시하는 기준 하중에 도달하는 경우", "상기 검출되는 가압 하중이 상기 촉각을 제시하는 기준 하중을 초과하는 경우", 또는 "상기 촉각을 제시하는 기준값이 상기 하중검출부 또는 상기 압전소자의 출력에 기초하여 검출되는 경우"를 나타낼 수도 있다.

부호의 설명

11 터치센서

11a 터치면

12 하중검출부

13 촉각제시부

14 표시부

15 메모리부

16 제어부

17 압전소자

21 하우징

22 인슐레이터

23 상부 커버

24 인슐레이터

31 하중 센서

32 압전소자

Claims

터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서;
상기 터치센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하도록 구성된 하중검출부;
상기 터치면을 진동시키도록 구성된 촉각제시부; 및
상기 하중검출부에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하는 촉각제시장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 터치면 상의 위치에 대응하는 사이즈의 영역들마다 설정된 조정 정보를 토대로 상기 촉각제시부를 제어함으로써, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각이 제시되도록 하는 촉각제시장치.
제2항에 있어서,
상기 조정 정보가 설정될 영역들은 상기 촉각제시부의 위치를 토대로 분할되는 촉각제시장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부에 인가될 전압을 조정함으로써, 상기 촉각제시부가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부의 진동의 위상을 조정함으로써, 상기 촉각제시부가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 클릭 촉감으로서 상기 촉각을 제시하도록 상기 촉각제시부의 구동을 제어하는 촉각제시장치.
터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서,
상기 터치센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하도록 구성된 하중검출부, 및
상기 터치면을 진동시키도록 구성된 촉각제시부를 포함하는 촉각제시장치의 제어방법으로서,
상기 하중검출부에 의해 검출되는 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 촉각제시부의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 촉각제시장치의 제어방법.
터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서;
상기 터치센서에 장착된 압전소자; 및
상기 압전소자의 출력 신호에 기초하여 상기 터치센서의 터치면 상의 가압 하중을 검출하고, 검출되는 상기 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진폭에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자의 구동을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하여 이루어지는 촉각제시장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 터치면 상의 위치에 대응하는 사이즈의 영역들마다 설정된 조정 정보를 토대로 상기 압전소자를 제어함으로써, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각이 제시되도록 하는 촉각제시장치.
제9항에 있어서,
상기 조정 정보가 설정될 영역들은 상기 압전소자의 위치를 토대로 분할되는 촉각제시장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자에 인가될 전압을 조정함으로써, 상기 압전소자가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자의 진동의 위상을 조정함으로써, 상기 압전소자가 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 촉각을 제시하도록 하는 촉각제시장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 클릭 촉감으로서 상기 촉각을 제시하도록 상기 압전소자의 구동을 제어하는 촉각제시장치.
터치 입력을 검출하도록 구성된 터치센서, 및
상기 터치센서에 장착된 압전소자를 포함하는 촉각제시장치의 제어방법으로서,
상기 압전소자의 출력 신호에 기초하여 상기 터치센서의 터치면 상의 가압 하중을 검출하고, 검출되는 상기 가압 하중이 촉각을 제시하는 기준을 충족시키는 경우, 푸시된 위치에 독립적인 일정 진폭을 갖는 진동에 의해 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대하여 상기 촉각이 제시되도록, 상기 푸시된 위치를 토대로 상기 압전소자의 구동을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 촉각제시장치의 제어방법.