JP2019504383A - 入力装置及びこれを備える電子機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、 圧電振動部材と、前記圧電振動部材の少なくとも一領域と接触するように設けられたフレームと、前記圧電振動部材の一面の上に設けられた接続部材と、を備え、前記圧電振動部材は、外部から印加される圧力を検出して電圧を生成し、外部装置から印加される信号に基づいて振動する入力装置及びこれを備える電子機器を開示する。【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置に係り、特に、ユーザーの入力を検出して当該機能が行われるようにし、ユーザーの入力によって振動フィードバックして複合機能を行う入力装置及びこれを備える電子機器に関する。

移動端末は、携行可能であり、且つ、音声及び映像通話機能、情報を入出力する機能、データを保存する機能などの機能を一つ以上備えた携帯型電子機器である。また、移動端末は、機能の多様化が進むことに伴い、写真や動画の撮影、音楽や動画ファイルの再生、放送の受信、ゲームなどの複雑な機能を備えたマルチメディア機器（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｐｌａｙｅｒ）の形態として実現されている。このようなマルチメディア機器の複雑な機能を実現するために、ハードウェア又はソフトウェア的に様々な且つ新たな試みが適用されている。例えば、ユーザーが手軽に且つ便利に機能を検索したり選択したりするためのユーザーインターフェース（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）環境が提供されている。

更に、移動端末は、自分の個性を表現するための個人携帯品として扱われ、これに伴い、様々なデザイン的な形状が求められている。デザイン的な形状は、ユーザーが移動端末をより便利に使用するための構造的な変化及び改良を含む。このような構造的な変化及び改良の一つとして、ユーザー入力部が考えられている。

例えば、ユーザー入力部は、前面にタッチスクリーンとして実現されたり、別設されるキーとして実現されたりして、ユーザーの入力を受信する。しかしながら、タッチスクリーンは、操作の対象が指やスタイラスペンによって隠されてしまうという欠点が存在する。このような欠点を無くすために端末ボディの前面や側面に別設されるキーは、端末のスリム化及びシンプルなデザインを阻害する。したがって、このような欠点を解消できる新たな構造のユーザー入力部が考えられている。

大韓民国特許公開第２０１４−０１３７６６７号公報

本発明は、少なくとも二つ以上の機能をする複合機能の入力装置及びこれを備える電子機器を提供する。

本発明は、電子機器に設けられ、入力の検出機能及びフィードバック機能をする入力装置及びこれを備える電子機器を提供する。

本発明は、ユーザーの入力を検出して所定の信号を生成して電子機器に所定の機能を行わせ、ユーザーの入力の検出による振動フィードバックを発生させる入力装置及びこれを備える電子機器を提供する。

本発明の一態様に係る入力装置は、圧電振動部材と、前記圧電振動部材の少なくとも一領域と接触するように設けられたフレームと、前記圧電振動部材の一面の上に設けられた接続部材と、を備え、前記圧電振動部材は、外部から印加される圧力を検出して電圧を生成し、外部装置から印加される信号に基づいて振動する。

前記フレームは、前記圧電振動部材の一面に対面するように設けられた第１のカバーと、前記圧電振動部材の側面から離間し、前記第１のカバーの一領域と接触するように設けられた第２のカバーと、前記圧電振動部材の他面の少なくとも一部と接触し、前記第２のカバーの一領域と接触するように設けられた第３のカバーと、を備える。

前記接続部材は、前記第１のカバーと前記圧電振動部材との間に設けられる。

前記フレームは、前記圧電振動部材の側面から一面の少なくとも一部を覆うように形成される。

前記フレームは、前記圧電振動部材の他面の周縁を支持するように設けられる。

前記圧電振動部材は、所定の間隔だけ離間して少なくとも二つ以上設けられ、前記二つ以上の圧電振動部材の上にそれぞれ設けられ、これらの間を接続するように配線部が設けられる。

本発明の他の態様に係る電子機器は、フロントケース及びリアケースを備える電子機器であって、前記フロントケースと前記リアケースとの間の内部に設けられ、少なくとも一部が前記リアケースの外側に露出する入力装置を備える。

前記入力装置は、圧電振動部材と、前記圧電振動部材の少なくとも一領域と接触するように設けられたフレームと、前記圧電振動部材の一面の上に設けられた接続部材と、を備える。

前記電子機器は、前記リアケースの上に設けられたカバーケースを更に備え、前記カバーケースに開口が形成され、前記フレームが前記開口を介して外部に露出する。

前記カバーケース及び前記フレームの少なくとも一部は、面一である。

前記接続部材は、前記圧電振動部材と前記フレームの少なくとも一部との間に設けられる。

前記接続部材は、前記圧電振動部材と前記カバーケースとの間に設けられる。

前記圧電振動部材は、ユーザーから印加される圧力を検出して所定の電圧を生成して制御部に印加し、前記制御部から印加される信号に基づいて振動する。

本発明の実施形態に係る入力装置は、所定の空間が設けられたフレームの内部に圧電振動部材及び接続部材が設けられ、接続部材が圧電振動部材とフレームの一部とを接続する。したがって、入力装置を用いてユーザーの入力を検出して所定の信号を発生させて電子機器に所定の機能を行わせ、電子機器から印加される信号に基づいて振動フィードバックを発生させる。即ち、フレームの一部及び接続部材を介してユーザーの圧力が伝達されて圧電振動部材から所定の信号が発生され、接続部材に接続されたフレームの一部が圧電振動部材の振動の際に重量体として働いて振動力を大きくできる。

また、本発明の実施形態に係る入力装置は、スマートフォンなど携行型電子機器の背面のカバーケースに形成された開口に嵌入してリアケースに固定されるか、或いは、リアケースに固定されてカバーケースの内側の表面と接触する。したがって、入力装置がカバーケースの表面よりも張り出さず、これにより、電子機器をスリムにでき、しかも、デザインをシンプルにできる。

本発明の第１の実施形態に係る入力装置の断面図。 本発明の第１の実施形態に係る入力装置の斜視図。 本発明に係る入力装置を備える電子機器の前面斜視図及び背面斜視図。 本発明の第１の実施形態に係る入力装置が係合された電子機器の一部断面図。 本発明の第２の実施形態に係る入力装置の断面図。 本発明の第２の実施形態に係る入力装置の平面図。 本発明の第３の実施形態に係る入力装置の断面図。 本発明の第４の実施形態に係る入力装置の断面図。 本発明の第４の実施形態に係る入力装置の斜視図。 本発明の第５の実施形態に係る入力装置の断面図。 本発明の第６の実施形態に係る入力装置の断面図。 本発明に係る入力装置の特性グラフ。 本発明に係る入力装置の特性グラフ。 本発明に係る入力装置の特性グラフ。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る入力装置の断面図であり、図２は、同斜視図である。

図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る入力装置１０は、内部に所定の空間が設けられ、少なくとも一領域が開放されたフレーム１００と、フレーム１００の内部に設けられた圧電振動部材２００と、圧電振動部材２００とフレーム１００の一部との間に設けられた接続部材３００と、を備えていてもよい。また、フレーム１００の少なくとも一部を介して圧電振動部材２００と接続された配線部４００を更に備えていてもよい。ここで、圧電振動部材２００は、圧電板２１０と、圧電板２１０の一方の面に設けられた振動板２２０と、を備えていてもよい。このような本発明に係る入力装置１０は、スマートフォンなどの電子機器に採用されてユーザーの押下又はタッチなどの圧力を感知して圧電振動部材２００が所定の電圧を発生させて電子機器の制御部（図示せず）に印加し、制御部は、圧電振動部材２００からの信号を入力して、所定の機能を行った後に又は所定の機能を行うと同時に所定の信号を圧電振動部材２００に印加して圧電振動部材２００を振動させてユーザーに振動フィードバックを提供する。即ち、本発明に係る入力装置は、圧力を検出する機能及び振動フィードバックを提供する機能の複合機能を行うことができる。このような本発明の第１の実施形態に係る入力装置の詳細について構成要素別に説明すれば、次の通りである。

１．フレーム
フレーム１００は、内部に所定の空間が設けられるようにする。このようなフレーム１００は、圧電振動部材２００の一面の上に設けられた第１のカバー１１０と、圧電振動部材２００の側部に設けられた第２のカバー１２０と、第１のカバー１１０と対向して圧電振動部材２００の他面の上に設けられた第３のカバー１３０と、を備えていてもよい。ここで、第１のカバー１１０が位置する領域を圧電振動部材２００の上面と称し、第３のカバー１１０が位置する領域を圧電振動部材２００の下面と称する。

第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００の一面、例えば、上側を覆うように設けられる。したがって、第１のカバー１１０によって入力装置の一側、即ち、上側の形状が完成される。このような第１のカバー１１０は、所定の厚さを有する平板状の平面部１１１と、平面部１１１の周縁から圧電振動部材２００に向かって、即ち、下側に向かって延びた垂直部１１２と、垂直部１１２から、圧電振動部材２００から遠ざかる方向、即ち、外側に向かって延びた延在部１１３と、を備えていてもよい。即ち、第１のカバー１１０は、平面部１１１の周縁から下側に向かって所定の段差を有する形状に設けられてもよい。また、第１のカバー１１０は、平面部１１１が圧電振動部材２００と所定の間隔だけ離間して圧電振動部材２００の大きさに等しくか又はそれよりも大きく設けられてもよい。更に、垂直部１１２は、平面部１１０と圧電振動部材２００の一面との間の高さに設けられてもよい。このような第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００と同じ形状に設けられてもよい。即ち、第１のカバー１１０の平面部１１１が圧電振動部材２００と同じ形状に設けられてもよい。例えば、第１のカバー１１０は、図２に示すように、円形に設けられてもよい。しかしながら、第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００の形状又は入力装置の形状に応じて長方形、正方形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。このような第１のカバー１１０は、例えば、１．９７×１０^４〜０．７２×１０^６ｋｇ／ｃｍ^２の弾性係数を有してもよい。更にまた、第１のカバー１１０の材質としては、このような弾性係数を有する様々な材質が使用可能である。例えば、リン青銅、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄及びニッケルの合金（６３．５Ｆｅ，３６Ｎｉ，０．５Ｍｎ）（いわゆるインバー（ＩＮＶＡＲ））、プラスチックなどが使用可能である。加えて、第１のカバー１１０は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの厚さに形成されてもよい。このような第１のカバー１１０は、ユーザーの押下、タッチなどの圧力を圧電振動部材２００に伝達し、圧電振動部材２００から発生した振動をユーザーに伝達する。なお、第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００に接続部材３００を介して重量を提供して圧電振動部材２００の振動力を増大させる役割を果たす。即ち、第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００の振動を増大させる重量体として働く。

第２のカバー１２０は、圧電振動部材２００の側面から離間して設けられる。また、第２のカバー１２０は、入力装置の上面及び下面の少なくとも一部を覆うように設けられてもよい。即ち、第２のカバー１２０は、圧電振動部材２００の側面から離間して設けられ、そこから上側及び下側に向かってそれぞれ延設されてもよい。更に、第２のカバー１２０は、第１のカバー１１０の周縁に沿って、例えば、中央部に開口が形成された円形に設けられてもよい。即ち、中央部に開口が形成されたリング状の第２のカバー１２０の内側に第１のカバー１１０が設けられてもよい。しかしながら、第２のカバー１２０は、圧電振動部材２００の形状又は入力装置の形状に応じて、中央部に開口が形成された長方形、正方形など様々な形状の枠状に設けられてもよい。更にまた、第２のカバー１２０は、第１のカバー１１０の平面部１１１と面一となる第１の平面部１２１と、圧電振動部材２００の側面から離間して第１の平面部１２１の周縁から下側に向かって延びた垂直部１２２と、垂直部１２２の周縁から圧電振動部材２００に向かって延設された第２の平面部１２３と、を備えていてもよい。即ち、第２のカバー１２０は、相対向する第１及び第２の平面部１２１、１２３と、これらの間に設けられた垂直部１２２と、を備えていてもよい。したがって、第２のカバー１２０は、略「コ」字状に設けられてもよい。一方、第１の平面部１２１の側面は、第１のカバー１１０の垂直部１１２と接触され、下面は、第１のカバー１１０の延在部１１３と接触してもよい。したがって、略「コ」字状の第２のカバー１２０の内側に第１のカバー１１０の延在部１１３が収容可能である。このとき、第１及び第２の平面部１２１、１２３と第１のカバー１１０の垂直部１１２及び延在部１１３との間に接着部材５００が設けられて第１及び第２のカバー１１０、１２０が貼り合わせられてもよい。いうまでもなく、第１及び第２のカバー１１０、１１２は、螺合されてもよく、一体に製作されてもよい。このような第２のカバー１２０の材質としては、弾性係数に応じて様々な材質が使用可能である。例えば、１．９７×１０^４〜０．７２×１０^６ｋｇ／ｃｍ^２の弾性係数を有してもよく、このような弾性係数を有するリン青銅、ステンレス鋼、インバー（ＩＮＶＡＲ）などによって製作されてもよい。即ち、第２のカバー１２０は、第１のカバー１１０と同じ材質によって製作されてもよい。また、第２のカバー１２０は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの厚さに形成してもよい。このとき、第２のカバー１２０は、第１の平面部１２１の厚さが垂直部１２２の厚さよりも大きくてもよく、第２の平面部１２３の厚さに等しいか又はそれよりも大きくてもよい。したがって、第２のカバー１２０は、入力装置の外観を形成し、衝撃によって圧電振動部材２００が離脱したり破損したりすることを防ぐことができる。一方、第２のカバー１２０は、少なくとも一領域が切欠又は開放され、当該領域に配線部４００が引き込まれてもよい。例えば、第２のカバー１２０は、垂直部１２２の所定の領域に所定の大きさの開口が形成され、開口を介して配線部４００が接続されてもよい。

第３のカバー１３０は、第２のカバー１２０の下側に設けられる。即ち、第３のカバー１３０は、第２のカバー１２０の第２の平面部１２３の下側に設けられる。このような第３のカバー１３０は、第２のカバー１２０の第２の平面部１２３の下側に設けられた第１の平面部１３１と、第２のカバー１２０の第２の平面部１２３の内側面に沿って上側に向かって延びた垂直部１３２と、垂直部１３２の周縁から圧電振動部材２００に向かって延びた第２の平面部１３３と、を備えていてもよい。ここで、第３のカバー１３０の第１の平面部１３１の上面は、第２のカバー１２０の第２の平面部１２３の下面と接触してもよく、例えば、接着部材を用いて貼着してもよい。このような第３のカバー１３０は、例えば、１．９７×１０^４〜０．７２×１０^６ｋｇ／ｃｍ^２の弾性係数を有してもよく、リン青銅、ステンレス鋼、インバー（ＩＮＶＡＲ）などによって製作されてもよい。即ち、第３のカバー１３０は、第１及び第２のカバー１１０、１２０と同じ材質によって製作されてもよい。また、第３のカバー１３０は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの厚さに形成されてもよい。ここで、第３のカバー１３０は、第１及び第２のカバー１１０、１２０よりも薄く形成されてもよく、第１及び第２のカバー１１０、１２０と同じ厚さに形成されてもよい。このような第３のカバー１３０は、圧電振動部材２００の振動板２２０の周縁を支持し、振動板２２０の変位を容易にするために溶接又は接着方式によって第２のカバー１２０に取り付けられ、第１のカバー１１０と同じ屈曲によって駆動の際に素子の変位空間を確保する。

上述したように、フレーム１００は、第１のカバー１１０によって上側が閉鎖され、第２のカバー１２０によって側面が閉鎖され、第３のカバー１３０によって下側の一部が閉鎖されて内部に所定の空間が設けられる。なお、第３のカバー１３０が下側の一部のみを閉鎖するため、フレーム１００は、下側に、例えば、円形の開口が形成される。

２．圧電振動部材
圧電振動部材２００は、フレーム１００の内部の空間内に設けられた圧電板２１０と、圧電板２１０の一方の面の上に貼着された振動板２２０と、を備えていてもよい。

圧電板２１０は、所定の厚さを有する、例えば、円形の板状に設けられてもよい。いうまでもなく、圧電板２１０は、円形だけではなく、正方形、長方形、長円形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。即ち、圧電板２１０は、入力装置の形状に応じて様々な形状を有してもよい。このような圧電板２１０は、基板と、基板の少なくとも一方の面に形成された圧電層と、を備えていてもよい。例えば、圧電板２１０は、基板の両面に圧電層が形成されたバイモルフタイプに形成されてもよく、基板の一方の面に圧電層が形成されたユニモルフタイプに形成されてもよい。圧電層は、少なくとも一層が積層されて形成されてもよいが、好ましくは、複数の圧電層が積層されて形成される。また、圧電層の上部及び下部にはそれぞれ電極が形成されてもよい。即ち、複数の圧電層及び複数の電極が交互に積層されて圧電板２１０が実現されてもよい。ここで、圧電層は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）、ＮＫＮ（Ｎａ，Ｋ，Ｎｂ）、ＢＮＴ（Ｂｉ，Ｎａ，Ｔｉ）、ポリマー系の圧電物質を用いて形成してもよい。更に、圧電層は、異なる方向又は同じ方向に分極されて積層されて形成されてもよい。即ち、基板の一方の面の上に複数の圧電層が形成される場合、各圧電層は、互いに反対の方向又は同じ方向の分極が交互に形成されてもよい。一方、基板は、圧電層が積層された構造を保ちながら振動を発生させる特性を有する物質を用いて製作してもよいが、例えば、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよい。ところが、圧電板２１０は、圧電層及び基板を用いずに形成されてもよいが、例えば、中心部に未分極の圧電層が設けられ、その上部及び下部に異なる方向に分極された複数の圧電層が積層されて圧電板２１０が形成されてもよい。

振動板２２０は、少なくとも一部がフレーム１００に固定されてもよい。即ち、振動板２２０は、周縁の所定の幅がフレーム１００の第３のカバー１３０、具体的に、第３のカバー１３０の第２の平面部１３３の上に固定されてもよい。したがって、振動板２２０は、周縁が第２の平面部１３３の上に固定されて、ねじを用いて螺着してもよく、接着剤を用いて貼着してもよい。ところが、振動板２２０は、ねじを用いて螺着することにより、大きな振動や衝突による衝撃又は高温による熱衝撃にも拘わらず緊結することができる。このように、振動板２２０がフレーム１００に固定され、圧電板２１０は、フレーム１００の第１のカバー１１０に対面していない振動板２２０の一方の面に設けられてもよい。いうまでもなく、圧電板２１０は、フレーム１００の第１のカバー１１０に対面する振動板２２０の他方の面に接着剤を用いて貼着してもよい。このような振動板２２０は、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよく、異なる異種の素材を積層して少なくとも２重構造に形成してもよい。例えば、振動板２２０は、リン青銅、ステンレス鋼、インバー（ＩＮＶＡＲ）などによって形成されてもよい。また、振動板２２０は、１．９７×１０^４〜０．７２×１０^６ｋｇ／ｃｍ^２の弾性係数を有してもよい。このとき、圧電板２１０は、振動板２２０よりも小さく設けられてもよい。更に、振動板２２０は、圧電板２１０と貼り合わせられた領域を除く所定の領域が折れ曲がった形状に形成されてもよい。即ち、圧電板２１０と貼り合わせられた領域の外側の振動板２２０は、所定の折れ曲がった形状、例えば、下側に折れ曲がった後に再び上側に折れ曲がった形状を呈してもよい。なお、折れ曲がった領域の外側に再び平らに形成され、この領域がフレーム１００に接触されてもよい。換言すれば、振動板２２０は、圧電板２１０と接触される第１の領域及びフレーム１００と接触される第２の領域は平板状に設けられ、第１及び第２の領域の間には折れ曲がった第３の領域が設けられて製作されてもよい。

一方、圧電振動部材２００は、少なくとも一部に防水層（図示せず）が更に形成されてもよい。防水層は、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）などの防水材料を用いてコーティングしてもよい。パリレンは、圧電板２１０が振動板２２０の上に貼り付けられた状態で圧電板２１０の上面及び側面と、圧電板２１０によって露出された振動板２２０の上面及び側面と、に形成されてもよい。即ち、パリレンは、圧電板２１０及び振動板２２０の上面及び側面に形成されてもよい。また、パリレンは、圧電板２１０が振動板２２０の上に貼り付けられた状態で圧電板２１０の上面及び側面と、振動板２２０の上面、側面及び下面と、に形成されてもよい。即ち、パリレンは、圧電板２１０及び振動板２２０の上面、側面及び下面に形成されてもよい。このように、パリレンが圧電板２１０及び振動板２２０の少なくとも一方の面に形成されることにより、圧電振動部材２００への湿気の浸透を防ぐことができ、酸化を防ぐことができる。更に、振動板２２０の硬さの増加による応答速度を向上させることもできる。加えて、パリレンのコーティング厚さによって共振周波数を調節することもできる。いうまでもなく、パリレンは、圧電板２１０にのみコーティングされてもよいが、圧電板２１０の上面、側面及び下面にコーティングされてもよく、圧電板２１０と接続されて圧電板２１０に電源を供給するためのフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）などの電源線にコーティングされてもよい。パリレンが圧電板２１０に形成されることにより、圧電板２１０への水分の浸透を防ぐことができ、酸化を防ぐことができる。また、形成厚さを調節することにより、共振周波数を調節することもできる。このようなパリレンは、圧電板２１０又は振動板２２０の材質及び特性に応じて厚さを異ならせてコーティングしてもよいが、圧電板２１０又は振動板２２０の厚さよりも薄く形成されてもよく、例えば、０．１μｍ〜１０μｍの厚さに形成されてもよい。このように、パリレンをコーティングするために、例えば、パリレンを気化器（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）において１次的に加熱して気化させてダイマー（ｄｉｍｅｒ）状態にした後、２次的に加熱してモノマー（Ｍｏｎｏｍｅｒ）状態に熱分解させ、パリレンを冷却させると、パリレンはモノマー状態からポリマー状態に変換されて圧電振動部材２００の少なくとも一面の上にコーティングされる。一方、パリレンなどの防水層は、圧電振動部材２００上の接続部材３００の上にも形成されてもよく、フレーム１００の少なくとも一部の上にも形成されてもよい。

上述したように、圧電振動部材２００は、ユーザーの押下又はタッチなどの圧力を検出して所定の電圧を生成して電子機器の制御部に伝達し、制御部から印加される所定の信号に基づいて振動を発生させる。即ち、ユーザーの圧力を圧電板２１０が検出して所定の電圧を生成して制御部に伝達し、制御部から印加される所定の信号に基づいて圧電板２１０が振動し、振動板２２０が振動を増幅させてユーザーに伝達する。したがって、圧電振動部材２００は、ハプティックフィードバック機能を有する圧力センサーとして機能することもできる。

３．接続部材
接続部材３００は、圧電振動部材２００とフレーム１００との間に設けられる。即ち、接続部材３００は、圧電振動部材２００の振動板２２０とフレーム１００の第１のカバー１１０との間に設けられる。このとき、接続部材３００は、圧電振動部材２００の中央部と第１のカバー１１０の中央部との間に設けられてもよい。一方、接続部材３００は、振動板２２０及び第１のカバー１１０の形状に倣って略円形に設けられてもよい。しかしながら、接続部材３００は、長方形、正方形、多角形などの様々な形状に形成されてもよく、形状に特に制限がない。このような接続部材３００は、振動板２２０の中央部に設けられてもよく、振動板２２０の面積の５％〜５０％の面積を有するように形成されてもよい。接続部材３００の面積が振動板２２０の面積の５０％を超えると、振動板２２０の振動を抑えてしまい、接続部材３００の面積が振動板２２０の面積の５％未満であれば、ユーザーの圧力を圧電振動部材２００に正常に伝達できないか、或いは、圧電振動部材２００の振動を第１のカバー１１０に正常に伝達できず、その結果、第１のカバー１１０の重量を振動板２２０に正常に載せることができない。一方、接続部材３００は、圧電振動部材２００及びフレーム１００の少なくとも一方に接着又はその他の方式によって固定されてもよい。例えば、接続部材３００は、圧電振動部材２００に固定され、フレーム１００に固定されずに接触されてもよく、フレーム１００に固定され、圧電振動部材２００に固定されずに接触されてもよい。しかしながら、接続部材３００は、圧電振動部材２００及びフレーム１００の両方ともに固定されて安定的な固定を図ることが好ましい。ここで、接続部材３００を圧電振動部材２００及びフレーム１００に固定するために両面テープなどの接着剤を用いてもよく、このとき、両面テープなどの接着剤は、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さに設けられてもよい。いうまでもなく、接続部材３００をゴム、シリコンなどの接着物質から形成することにより、それ自体が圧電振動部材２００及びフレーム１００と貼り合わせられてもよい。このような接続部材３００は、ＰＥＴ、ポリウレタン、ポリカーボネート、ゴム、シリコン、ポロン（ＰＯＲＯＮ）などから形成されてもよい。更に、接続部材３００は、２０〜９０の硬さを有してもよい。例えば、接続部材３００がポリカーボネート又はＰＥＴから製作された場合、硬さが５０〜９０であってもよく、接続部材３００がシリコンから製作された場合、硬さが４５〜７０であってもよく、接続部材３００がポロンから製作された場合、硬さが２０〜７０であってもよい。このように、接続部材３００を設けることにより、製品の落下又は衝撃の際の製品の損傷を防ぐことができる。なお、圧電振動部材３００の振動を集中させて損失なしに振動力を伝達することができ、圧力の印加に際して素子側に力を集中させて電圧を更に出力し易くする。そして、重量体として働く第１のカバー１１０の重量を圧電振動部材２００に伝達して圧電振動部材２００の振動力を増大させる媒体の役割を果たす。

４．配線部
配線部４００は、圧電振動部材２００から発生した電圧を電子機器の制御部（図示せず）などに伝達し、制御部からの信号を圧電振動部材２００に印加するために設けられてもよい。即ち、配線部４００は、圧電振動部材２００と電子機器の制御部との間に設けられて圧電振動部材２００から発生した電圧を制御部に伝達し、制御部からの信号を圧電振動部材２００に供給して圧電振動部材２００にハプティックデバイスとして機能せしめる。また、配線部４００は、フレーム１００の一部を介して圧電振動部材２００と接続されてもよい。例えば、フレーム１００の第２のカバー１２０の少なくとも一部に形成された開口を介して圧電振動部材２００と接続されてもよい。このような配線部４００は、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）からなることが好ましい。即ち、可撓性のフィルムの上に少なくとも一本の導電線が形成されて配線部４００が形成されてもよい。なお、配線部４００は、入力装置が装着される電子機器、例えば、移動端末と接続されて移動端末と入力装置との間の電源及び／又は信号を伝達する。

一方、本発明の入力装置を構成する各構成要素は、接着部材などによって貼着されてもよい。例えば、第１のカバー１１０及び第２のカバー１２０が接着部材５００によって貼り合わせられてもよく、第２のカバー１２０及び第３のカバー１３０が接着部材５００によって貼り合わせられてもよい。また、振動板２２０が第３のカバー１３０と接着部材によって貼り合わせられてもよく、接続部材３００が第１のカバー１１０及び振動板２２０の少なくともどちらか一方と接着部材によって貼り合わせられてもよい。なお、入力装置を電子機器に固定するために第３のカバー１３０の下面に接着部材５００が設けられてもよい。いうまでもなく、接着部材に加えて、他の方法によって貼り合わせられてもよく、例えば、溶接方式によってカバー同士が接合されてもよい。

上述したように、本発明の第１の実施形態に係る入力装置は、所定の空間が設けられたフレーム１００の内部に圧電振動部材２００及び接続部材３００が設けられてもよい。また、接続部材３００は、圧電振動部材２００及びフレーム１００の一部を接続する。したがって、接続部材３００によってユーザーの圧力が圧電振動部材２００に伝達可能であり、接続部材３００と接続されたフレーム１００の一部が重量体として働くようにして圧電振動部材２００の振動力を大きくでき、接続部材３００を介して圧電振動部材２００の振動がフレーム１００に伝達可能になる。このような入力装置は、圧電振動部材２００がユーザーの押下又はタッチなどの圧力を検出して所定の電圧を生成し、このような電圧が配線部４００を介して制御部に供給された後、制御部から配線部４００を介して圧電振動部材２００に信号が供給されて圧電振動部材２００にハプティックフィードバック機能を行わせる。即ち、本発明の入力装置は、圧力センサー及びハプティックデバイスの機能を併せ持つ。

このような本発明の第１の実施形態に係る入力装置は、スマートフォンなどの携行型電子機器の背面に設けられてもよい。このように、入力装置が背面に設けられる電子機器を図３及び図４に基づいて説明すれば、下記の通りである。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明に係る入力装置が適用される電子機器の前面斜視図及び背面斜視図である。また、図４は、本発明の入力装置が係合された電子機器の一部断面図である。

図３を参照すると、電子機器１０００は、外観をなすケース１１００を備える。ケース１１００は、フロントケース１１１０、リアケース１１２０及びカバーケース１１３０を備えていてもよい。ケース１１００は、合成樹脂を射出して形成してもよく、金属材質、例えば、ステンレス鋼（ＳＴＳ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などから形成してもよい。フロントケース１１１０とリアケース１１２０との間に形成された空間には、回路基板など各種の部品が組み込まれてもよい。また、フロントケース１１１０とリアケース１１２０との間又はフロントケース１１１０とディスプレイ部１３１０との間の外側領域に振動装置が設けられてもよい。振動装置は、ユーザーのタッチ入力などによる振動フィードバックを提供するものであり、該振動装置としては、振動モーター、圧電振動装置などが使用可能であり、好ましくは、圧電振動装置を使用する。ここで、フロントケース１１１０側に設けられる圧電振動装置としては、図１及び図２に基づいて説明した本発明の入力装置が使用可能である。

一方、フロントケース１１１０には、ディスプレイ部１３１０、音響出力モジュール１３２０、カメラモジュール１３３０ａなどが配置されてもよい。また、フロントケース１１１０及びリアケース１１２０の側面には、マイク１３４０、側面入力部１３５０、インターフェース１３６０などが配置されてもよい。ディスプレイ部１３１０は、フロントケース１１１０の前面のほとんどを占める。即ち、ディスプレイ部１３１０は、電子機器ボディの前面に配置されて視覚情報を出力するように形成される。ディスプレイ部１３１０の上側には音響出力モジュール１３２０及びカメラモジュール１３３０ａが配置され、下側には前面入力部１３７０が配置される。更に、ディスプレイ部１３１０は、タッチセンサーとともにタッチスクリーンを形成してもよい。このとき、ユーザーの入力又はタッチに反応してディスプレイ部１３１０に接触されて設けられた圧電振動装置がフィードバックを提供してもよい。一方、タッチセンサーが組み付けられる場合、端末の前面に前面入力部１３７０がないように構成することも可能である。この場合、移動端末１０００は、端末ボディに対する入力操作をディスプレイ部１３１０及び本発明の入力装置を用いて行い得るように構成されてもよい。一方、前面入力部１３７０は、タッチキー、プッシュキーなどによって構成されてもよく、ユーザーが触覚的な感じをもって操作する方式が採用されてもよい。なお、側面入力部１３５０は、音響出力モジュール１３２０から出力される音響の音量の調節又はディスプレイ部１３１０のタッチ認識モードへの切り換えなどの指令を入力されてもよい。

端末ボディの背面、即ち、リアケース１１２０にはカメラモジュール１３３０ｂが更に装着されてもよい。カメラモジュール１３３０ｂは、カメラモジュール１３３０ａと実質的に反対となる撮影方向を有し、カメラモジュール１３３０ａとは異なる画素を有するカメラであってもよい。カメラモジュール１３３０ｂの隣にはフラッシュ（図示せず）が更に配置されてもよい。

端末ボディには、移動端末１０００に電源を供給するためのバッテリー１２００が装着される。バッテリー１２００は、端末ボディに内蔵されてもよく、端末ボディの外部から自ら着脱可能なように構成されてもよい。また、端末ボディの背面には本発明の入力装置を用いる背面入力部１４００が配置される。背面入力部１４００は、例えば、カメラモジュール１３３０ｂの隣に位置してもよい。即ち、リアケース１１２０とカバーケース１１３０との間には、バッテリー１２００及び本発明の入力装置を用いた背面入力部１４００が設けられてもよい。本発明の入力装置は、リアケース１１２０の所定の領域に少なくとも一部が嵌入し、カバーケース１１３０に接触されてもよい。例えば、図４に示すように、カバーケース１１３０の所定の領域に開口が形成され、開口を介して入力装置１０の第１のカバー１１０が露出されてもよい。このとき、カバーケース１１３０の外側の表面及び入力装置の上側の表面は面一であってもよい。即ち、入力装置がカバーケース１１３０の外側には張り出さない。

背面入力部１４００は、移動端末１０００の動作を制御するための指令を入力されるために操作されるものであって、入力される内容は多種多様に設定可能である。例えば、電源のオン／オフ、開始、終了、スクロールなどの指令、音響出力モジュール１３２０から出力される音響の音量の調節、又はディスプレイモジュール１３１０のタッチ認識モードへの切り換えなどの指令を入力することができる。また、本発明の入力装置は、背面入力部１４００の一部を構成してユーザーの指令の入力に反応して振動を提供してもよい。即ち、カバーケース１１３０の所定の領域に入力装置が設けられることにより、ユーザーの入力、即ち、タッチ又は加圧力によって圧電振動部材２００の圧電板２１０及び振動板２２０から所定の振動が発生してユーザーにフィードバックされてもよい。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る入力装置の断面図であり、携行型電子機器のリアケースに装着された入力装置の断面図である。

図５を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る入力装置は、圧電板２１０及び振動板２２０を備える圧電振動部材２００と、圧電振動部材２００の上に設けられた接続部材３００と、圧電振動部材２００の周縁を支持する支持部６００と、を備えていてもよい。圧電振動部材２００及び接続部材３００の構成は、本発明の一実施形態の欄において説明された内容と重複するため、その詳細な説明は省略し、本発明の一実施形態とは異なる内容に重点をおいて説明すれば、次の通りである。

リアケース１１２０の上側に圧電振動部材２００及び接続部材３００が設けられ、接続部材３００がカバーケース１１３０と接触してもよい。また、このとき、圧電振動部材２００は、振動板２２０がリアケース１１２０に対面し、その上側に圧電板２１０が設けられてもよい。更に、圧電振動部材２００の周縁、即ち、振動板２２０の周縁には圧電振動部材２００を支持する支持部６００が設けられてもよい。支持部６００は、圧電振動部材２００を支持し、圧電振動部材２００を外側から覆ってもよい。このような支持部６００は、振動板２２０の形状に倣って略円形に形成され、振動板２２０の周縁を所定の幅で支持してもよい。更にまた、支持部６００は、所定の厚さに形成されて支持部６００によって振動板２２０及びリアケース１１２０は所定の間隔を保ってもよい。支持部６００は、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さに形成され、これにより、リアケース１１２０及び振動板２２０は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの間隔を保つことができる。このように、本発明の第２の実施形態に係る入力装置は、上側を覆うフレームの一部を備えることなく、側部の一部を支持する。即ち、接続部材３００がカバーケース１１３０と接続されることにより、カバーケース１１３０の一部が入力装置の上側を覆うカバー部材として働くことができ、重量体として働くことができる。

また、本発明の第２の実施形態に係る入力装置は、所定の間隔だけ離間して少なくとも二つ以上設けられてもよい。例えば、図６に示すように、所定の間隔だけ離間して第１及び第２の入力装置１０ａ、１０ｂが設けられてもよい。更に、互いに離間している第１及び第２の入力装置１０ａ、１０ｂのそれぞれの圧電板２１０と接続されるように配線部４００、即ち、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）が形成されてもよい。配線部４００は、第１及び第２の入力装置１０ａ、１０ｂのそれぞれの圧電板２１０と接続されるように設けられた第１及び第２の配線部４１０ａ、４１０ｂと、第１及び第２の配線部４１０ａ、４１０ｂを接続する接続部４２０と、第１及び第２の配線部４１０ａ、４１０ｂの少なくともどちらか一方から延びてパッド部６１０と接続される延在部４３０と、を備えていてもよい。ここで、パッド部６１０は、電子機器と接続され、パッド部６１０を介して電子機器の電源又は信号が配線部４００を経て第１及び第２の入力装置１０ａ、１０ｂに印加されてもよい。

前記本発明の実施形態においては、スマートフォンなどの携行型電子機器のカバーケース１１３０又はリアケース１１２０に入力装置が設けられた場合を例にとって説明しているが、本発明の入力装置は、ノート型パソコンのマウスパッド、タッチスクリーンなどに取り付けられてもよく、オン／オフの機能を有するボタンとして機能することもできる。即ち、本発明の入力装置は、これを採用する電子機器のいかなる領域にも設けられてもよく、ユーザーの押下又はタッチを感知して所定の電圧を生成する圧力センサーとしての機能と、ユーザーにフィードバックを提供するハプティックデバイスとしての機能と、を併せ持つ。

一方、本発明の第２の実施形態に係る入力装置は、圧電振動部材２００を保護するためのカバー部材７００が少なくとも一部形成されてもよい。即ち、図７に示すように、接続部材３００から離間して圧電振動部材２００の少なくとも一部を覆うようにカバー部材７００が設けられてもよい。このようなカバー部材７００は、本発明の一実施形態に係るフレーム１００の第１のカバー１１０の形状の一部を変形して形成してもよい。即ち、カバー部材７００は、フレーム１００の形状を変形したフレーム１００の一種であってもよい。このとき、カバー部材７００の上側の表面及び接続部材３００の上側の表面は、面一であってもよい。このようなカバー部材７００は、リン青銅、ステンレス鋼、インバーなどによって製作されてもよい。このように、カバー部材７００が設けられることにより、アセンブリー工程に当たっての圧電振動部材２００の破損を低減させることができ、組み立てに当たってカバー部材７００の貼合面が溶接又は接着剤によって取り付け可能になる。一方、カバー部材７００は、本発明の第１の実施形態の欄において説明されたフレーム１００の第１のカバー１１０を変形して形成してもよい。即ち、カバー部材７００は、フレーム１００の少なくとも一部を変形して形成してもよい。

図８は、本発明の第４の実施形態に係る圧電振動装置の断面図であり、図９は、同斜視図である。

図８及び図９を参照すると、本発明の第４の実施形態に係る圧電振動装置は、圧電板２１０及び振動板２２０を備える圧電振動部材２００と、圧電振動部材２００の一面の上に設けられた接続部材３００と、振動板２２０の周縁に沿って設けられたモジュールフレーム８００と、を備えていてもよい。

圧電板２１０、振動板２２０及び接続部材３００は、所定の厚さを有する略円形に設けられ、モジュールフレーム８００は、振動板２２０の周縁に沿って設けられる。即ち、モジュールフレーム８００は、中央部が開口された円形のリング状を呈してもよい。このようなモジュールフレーム８００は、フレーム１００の形状を変形して形成してもよい。即ち、圧電振動部材２００の下側に設けられた第２のカバー１２０の一部又は第３のカバー１３０の一部を用いてモジュールフレーム８００を形成してもよい。したがって、モジュールフレーム８００は、フレーム１００の形状を変形したフレーム１００の一種であるといえる。このようなモジュールフレーム８００には振動板２２０が取り付けられ、モジュールフレーム８００間の振動板２２０の上側には圧電板２１０が設けられてもよい。また、圧電板２１０の上側の中央部には接続部材３００が設けられてもよい。このとき、接続部材３００は、モジュールフレーム８００の表面から突設されてもよい。しかしながら、モジュールフレーム８００に接着部材が設けられてカバーケース１１３０に貼り付けられるとき、接続部材３００の表面がカバーケース１１３０に接触してもよい。即ち、接続部材３００は、接着部材がモジュールフレーム８００の上に設けられたとき、接着部材と面一であってもよい。一方、モジュールフレーム８００は、本発明の第１の実施形態の欄において説明されたフレーム１００の第２のカバー１２０を変形して形成してもよい。即ち、モジュールフレーム８００は、フレーム１００の少なくとも一部を変形して形成してもよい。

また、モジュールフレーム８００は、少なくとも一領域が開口された構造に形成されてもよい。即ち、図９に示すように、リング状に設けられれば、一部の領域が除去された形状にモジュールフレーム８００が形成されてもよい。このように、除去された領域を介してフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）などからなる配線部４００が引き込まれ、モジュールフレーム８００の内側にフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）が設けられてもよい。即ち、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）はリング状に設けられてモジュールフレームの内側に設けられ、ここからモジュールフレームの開口を介して外部に延びてもよい。

図１０は、本発明の第５の実施形態に係る圧電振動装置の断面図である。

図１０を参照すると、本発明の第５の実施形態に係る圧電振動装置は、圧電板２１０及び振動板２２０を備える圧電振動部材２００と、振動板２２０の周縁に沿って設けられたモジュールフレーム８００と、を備えていてもよい。

圧電板２１０、振動板２２０は、所定の厚さを有する略円形に設けられ、モジュールフレーム８００は、振動板２２０の周縁を支持するように設けられる。即ち、モジュールフレーム８００は、中央部が開口された円形のリング状を呈してもよい。このようなモジュールフレーム８００には振動板２２０が取り付けられ、モジュールフレーム８００間の振動板２２０の上側には圧電板２１０が設けられてもよい。即ち、モジュールフレーム８００の上側に振動板２２０が取り付けられ、振動板２２０の下側に圧電板２１０が取り付けられてもよい。なお、振動板２２０の上側の中央部及びモジュールフレーム８００の上側に接着剤５００が設けられてもよい。振動板２２０の上側の中央部に設けられた接着剤は、電子機器のカバーケース１１３０に取り付けられ、圧電振動部材２００の振動を伝達する接続部材の機能をする。

一方、図１１に示すように、接着剤５００が振動板２２０の上面の全体及びモジュールフレーム８００の上面の全体に亘って形成されてもよい。

図１２から図１４は、本発明に係る圧電振動装置の特性グラフであり、図１２は、カバーケースの厚さによる振動加速度を示すグラフであり、図１３は、１００ｇの治具を載せた状態の振動加速度を示すグラフであり、図１４は、電圧出力特性グラフである。図１２の（ａ）に示すように、カバーケースが０．２ｍｍであるとき、振動加速度は０．５９１Ｇであり、図１２の（ｂ）に示すように、カバーケースが０．２５ｍｍであるとき、振動加速度は０．４７８Ｇであり、図１２の（ｃ）に示すように、カバーケースが０．３ｍｍであるとき、振動加速度は０．５０７Ｇである。なお、図１４に示すように、１００ｇｆを加えたとき、３Ｖｐｐ以上の電圧が出力される。

一方、本発明の技術的思想は、前記実施形態に基づいて具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものに過ぎず、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において様々な実施形態が採用可能であるということが理解できる筈である。

Claims (13)

1. 圧電振動部材と、
   前記圧電振動部材の少なくとも一領域と接触するように設けられたフレームと、
   前記圧電振動部材の一面の上に設けられた接続部材と、
   を備え、
   前記圧電振動部材は、外部から印加される圧力を検出して電圧を生成し、外部装置から印加される信号に基づいて振動する入力装置。
2. 前記フレームは、前記圧電振動部材の一面に対面するように設けられた第１のカバーと、前記圧電振動部材の側面から離間し、前記第１のカバーの一領域と接触するように設けられた第２のカバーと、前記圧電振動部材の他面の少なくとも一部と接触し、前記第２のカバーの一領域と接触するように設けられた第３のカバーと、を備える請求項１に記載の入力装置。
3. 前記接続部材は、前記第１のカバーと前記圧電振動部材との間に設けられた請求項２に記載の入力装置。
4. 前記フレームは、前記圧電振動部材の側面から一面の少なくとも一部を覆うように形成された請求項１に記載の入力装置。
5. 前記フレームは、前記圧電振動部材の他面の周縁を支持するように設けられた請求項１に記載の入力装置。
6. 前記圧電振動部材は、所定の間隔だけ離間して少なくとも二つ以上設けられ、前記二つ以上の圧電振動部材の上にそれぞれ設けられ、これらの間を接続するように配線部が設けられた請求項１に記載の入力装置。
7. フロントケース及びリアケースを備える電子機器であって、
   前記フロントケースと前記リアケースとの間の内部に設けられ、少なくとも一部が前記リアケースの外側に露出する入力装置を備える電子機器。
8. 前記入力装置は、
   圧電振動部材と、
   前記圧電振動部材の少なくとも一領域と接触するように設けられたフレームと、
   前記圧電振動部材の一面の上に設けられた接続部材と、
   を備える請求項７に記載の電子機器。
9. 前記リアケースの上に設けられたカバーケースを更に備え、前記カバーケースに開口が形成され、前記フレームが前記開口を介して外部に露出した請求項８に記載の電子機器。
10. 前記カバーケース及び前記フレームの少なくとも一部は、面一である請求項９に記載の電子機器。
11. 前記接続部材は、前記圧電振動部材と前記フレームの少なくとも一部との間に設けられた請求項８に記載の電子機器。
12. 前記接続部材は、前記圧電振動部材と前記カバーケースとの間に設けられた請求項９に記載の電子機器。
13. 前記圧電振動部材は、ユーザーから印加される圧力を検出して所定の電圧を生成して制御部に印加し、前記制御部から印加される信号に基づいて振動する請求項８乃至請求項１２のうちのいずれか一項に記載の電子機器。