KR20120048655A

KR20120048655A - 입력 장치

Info

Publication number: KR20120048655A
Application number: KR1020127005016A
Authority: KR
Inventors: 도모타케 아오노
Original assignee: 쿄세라 코포레이션
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-05-15
Also published as: US8823662B2; US20120154318A1; JP2011048696A; EP2472368B1; EP2472368A1; CN102483663A; CN102483663B; EP2472368A4; WO2011024460A1

Abstract

터치 입력을 검출하는 터치 센서(11), 터치 센서(11)에 장착된 압전 소자(13), 압전 소자(13)의 출력에 의거하여 터치 센서(11)의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하여, 상기 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족하는지의 여부를 판정하는 하중 검출부(18), 및 하중 검출부(18)가 상기 가압 하중이 상기 기준을 충족한다고 판정했을 때, 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대해서 촉감을 제시하도록 상기 압전 소자(13)를 구동하는 압전 소자 구동부(15)를 포함한다. 하중 검출부(18)는, 압전 소자 구동부(15)에 의해 압전 소자(13)가 구동된 후, 소정 시간 경과하고 나서 가압 하중의 검출을 재개한다.

Description

입력 장치{INPUT DEVICE}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2009년 8월 27일에 출원된 일본 특허 출원 2009-197394호의 우선권을 주장하는 것이며, 이 선출원의 개시 전체를, 여기에 참조를 위해서 통합한다.

본 발명은 터치 센서를 갖는 입력 장치에 관한 것이다.

최근, 휴대 전화와 같은 휴대 단말, 계산기 및 매표기와 같은 정보 기기, 전자 레인지, 텔레비전 및 조명 기기와 같은 가전 제품, 산업용 기기(FA 기기) 등에는, 유저에 의한 입력 조작을 받아들이는 조작부, 스위치 등과 같은 입력 장치로서 터치 패널 및 터치 스위치 등과 같은 터치 센서를 갖는 입력 장치가 널리 사용되고 있다.

이러한 터치 센서에는, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광학식 등의 여러 가지의 방식이 알려져 있다. 그렇지만, 이들 방식의 터치 센서는, 손가락이나 스타일러스 펜에 의한 터치 입력을 받아들이는 것이며, 터치 센서 자체는, 터치되어도, 누르는 버튼 스위치와 달리, 물리적으로 변위하지 않는다.

이와 같이, 터치 센서가 터치되어도, 터치 센서 자체가 물리적으로 변위하지 않기 때문에, 조작자는, 터치 입력을 받아들이더라도, 입력에 대한 피드백을 얻을 수 없다. 이 때문에, 조작자는, 같은 위치를 몇 번이나 터치하는 등의 반복 입력이 생기기 쉽고, 조작자에게 스트레스를 주는 경우가 있다.

이러한 오류로 반복 입력을 방지하는 방법으로서 예를 들면, 터치 입력을 받아들여, 음을 생성하거나 해당 입력 위치에 따라 표시부에 화상 표시되고 있는 입력 버튼 등과 같은 입력 오브젝트의 색상과 같은 표시 상태를 변경하거나 하여, 청각이나 시각에 의해 입력 조작을 확인할 수 있도록 한 방법이 알려져 있다.

그러나, 그러한 청각적인 피드백은 소음 환경에서의 확인이 곤란하게 될 수 있고, 사용되고 있는 기기가 무음 모드에 있는 경우는, 적용 불가능하게 된다. 또한, 그러한 시각적인 피드백을 사용하는 경우, 표시부에 표시되고 있는 입력 오브젝트가 작으면 조작자의 손가락 입력의 경우는, 손가락에 의해 입력 오브젝트가 가려져 표시 상태의 변화를 확인할 수 없는 경우가 있다.

또, 청각이나 시각에 의존하지 않고, 터치 센서가 입력을 받아들이면, 터치 센서를 진동시켜, 조작자의 손가락끝에 촉각을 발생시키도록 한 피드백 방법도 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 참조).

일본국 특허 공개 2003-288158호 공보 일본국 특허 공개 2008-130055호 공보

그렇지만, 상기 특허 문헌 1, 2에 개시된 기술은, 단순히, 터치 센서가 입력을 받아들이면, 터치 센서를 진동시키고 있는 것에 불과하다. 이 때문에, 특히, 기계적인 푸시 버튼 스위치(푸시식 버튼 스위치)와 같은 버튼 스위치가 터치 센서 상부에 화상 표시되고 있는 경우, 터치 센서의 입력을 받아들이는 임계값이 낮은 경우는, 터치 센서에 손가락 등이 가볍게 접촉한(터치한) 것만으로 촉감이 제시된다. 이것에 의해 조작자가 푸시하기 전의 의도하지 않는 동작(터치)에 반응하여 오조작을 유발하거나 조작자에게 의도하지 않는 동작(터치)에 의한 위화감을 주거나 하게 된다. 여기서, 터치 센서의 터치에 의한 입력을 받아들이는 임계값이란, 터치 센서가 반응하는 임계값이고, 이 임계값은, 예를 들면 저항막 방식의 터치 센서인 경우, 상부 도전막이 하부 도전막에 접촉하는 가압력의 임계값이며, 정전 용량 방식의 터치 센서인 경우, 접촉에 의한 전기적 신호의 검출의 임계값이다.

이러한 결점을 해결하기 위해, 본 출원인은, 터치 센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하고, 검출된 가압 하중이 촉감을 제시하는 소정의 기준에 도달할 때에, 터치면을 진동시키도록 한 입력 장치를 개발하고 있다. 이 입력 장치에서는, 검출 하중이 촉감을 제시하는 소정의 기준을 충족할 때에, 손가락 등의 가압 대상에, 메탈 돔 스위치와 같은 푸시 버튼 스위치를 누른 경우에, 메탈 돔이 가압될 때 느껴지는 클릭 촉감을 제시하도록 하고 있다.

이 입력 장치에 의하면, 조작자가 터치면을 푸시하고, 푸시의 가압 하중이 소정의 기준에 도달하면 클릭 촉감이 제시된다. 그 결과, 상술한 의도하지 않는 터치에 의한 오조작을 유발하거나 위화감을 주거나 하는 것을 확실히 방지하여, 조작자에 대해서 입력을 받아들여진 것을 촉감으로서 인식시킬 수가 있다.

그러한 입력 장치를 구성하기 위해서는, 터치 센서나 그 제어부의 기본 구성 외에, 터치 센서에 대한 가압 하중을 검출하는 하중 센서와 터치 센서를 진동시키는 액추에이터가 필요하다. 그 결과, 부품 수가 증가하고 비용이 증가함과 더불어, 부품의 설치 스페이스를 확보할 필요가 있으므로, 장치의 대형화를 초래하게 된다.

본 출원인은, 비용 저감 및 장치의 소형화를 도모하기 위해서, 압전 소자의 압전 정효과 및 압전 역효과를 이용하여, 압전 소자를, 터치 센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하는 하중 센서 및 터치면을 진동시켜 가압 대상으로 촉감을 제시하는 액추에이터로서 공용한 장치를 개발하고 있다.

본 출원인에 의한 여러 가지 실험 및 검토에 의하면, 압전 소자를 하중 센서 및 액추에이터로서 공용하는 경우, 이하에 설명하는 바와 같은 개량해야 할 점이 있는 것이 판명되었다. 즉, 이 경우, 압전 소자를 압전 제어 회로에 접속하고, 그 압전 제어 회로에 의해 압전 소자의 출력 전압에 의거하여 가압 하중을 검출하며, 그후, 가압 하중이 촉감을 제시하는 소정의 기준을 충족한 때에, 압전 제어 회로로부터 압전 소자에 구동 신호를 공급하여, 압전 소자를 진동시키는 구성이 상정된다.

예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 압전 소자의 출력 전압 Vs가, 가압 대상에 의한 터치 센서의 가압에 의해 상승하여, 촉감을 제시하는 기준의 가압 하중에 상당하는 기준 전압 Vref에 도달한 시점 P에서, 압전 소자에 필요한 구동 신호 Vd를 인가하여 압전 소자를 구동한다. 이것에 의해, 조작자에 대해서, 메탈 돔 스위치와 같은 푸시 버튼 스위치를 눌렀을 경우에, 메탈 돔이 눌러졌을 때에 느껴지는 클릭 촉감을 제시할 수가 있다. 도 8에서는, 구동 신호 Vd로서 소정 주파수의 사인파 1 주기를 인가한 경우를 나타내고 있다.

그러나, 이 경우, 압전 소자는, 부하가 걸린 상태, 즉, 가압 대상에 의한 터치 센서의 가압하에서 진동시키게 된다. 이 때문에, 압전 소자를 진동시키는 구동 신호 Vd는, 가압 대상에 의한 가압에 의해 생기는 출력 전압 Vs보다 크고, 예를 들면 30 Vp-p가 된다. 더욱이, 이 구동 신호 Vd는, 압전 소자의 출력 전압 Vs가 기준 전압 Vref에 있는 상태로, 그 출력 전압 Vs(기준 전압 Vref)에 중첩하여 인가된다. 그러므로, 압전 소자에 따라서는, 사용 가능한 전압 범위를 초과하게 되어, 사용 가능한 압전 소자가 제한되게 된다.

그 대책으로서 압전 소자의 출력 전압 Vs에 의거하여 가압 하중을 검출하는 하중 검출부와 구동 신호 Vd에 의해 압전 소자를 구동하는 압전 소자 구동부를 분리하여 설치하고, 이들 하중 검출부와 압전 소자 구동부를 압전 소자에 선택적으로 접속하도록 하여, 압전 소자의 구동을 제어하는 구성이 상정된다. 이것에 의해, 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 하중 검출부에 의해 압전 소자의 출력 전압 Vs가 촉감을 제시하는 기준 전압 Vref에 도달하는 것을 검출한 시점 P에서, 압전 소자의 접속을 압전 소자 구동부에 전환한다. 그리고, 압전 소자 구동부에 의해 압전 소자를 구동 신호 Vd로 진동시켜 클릭 촉감을 제시한다.

그러나, 본 발명자에 의한 한층 더 실험 및 검토에 의하면, 상기와 같이 하중 검출부와 압전 소자 구동부를 분리하여 압전 소자의 구동을 제어하는 경우, 압전 소자의 구동 후에 하중 검출부에서 검출되는 압전 소자의 출력 전압 Vs는, 실제로는, 도 9에 나타낸 바와 같이 변화하지 않는다. 즉, 하중 검출을 개시하기 직전에 압전 소자 구동부로부터 인가된 구동 신호 Vd에 의한 영향, 혹은 가압 대상에 의한 가압 중의 부하의 영향을 받는 것을 알았다.

예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 압전 소자의 출력 전압 Vs가 기준 전압 Vref에 도달하는 것을 검출하면, 압전 소자에 구동 신호 Vd를 인가하여 압전 소자를 구동한다. 그 후, 압전 소자의 접속을 하중 검출부로 전환하여, 압전 소자의 출력 전압 Vs를 감시하면, 그 출력 전압 Vs는, 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이 변화한다. 즉, 압전 소자의 출력 전압 Vs가, 터치 센서의 가압 개시에 의해 양극성 측으로 증가하는 경우, 압전 소자의 구동 직후의 출력 전압 Vs는, 0V로부터 음극성 측으로 비교적 험난하게 증가한다. 그 후, 축적되어 있는 전하의 자연 방전에 의해 서서히 0V로 되돌아오는 움직임을 나타낸다.

이러한 현상은, 푸시 버튼 스위치를 작동시킬 때 얻어지는 것과 같은 클릭 촉감을 제시하는 구동 신호를 인가하는 경우에 한정하지 않고, "약동(throbbing)" 감각으로서 인지할 수 있는 촉감을 제시하는 구동 신호를 인가하는 경우에도, 같다고 추정된다.

그러므로, 압전 소자의 구동 직후, 가압 하중의 검출을 개시하면, 예를 들면, 압전 소자의 잔류 전하가 거의 0V로 저감되기 전에, 조작자가 기준 전압 Vref를 초과하는 전압으로 가압 조작을 행하면, 예기치 못한 촉감이 제시되어, 조작자에게 위화감을 주게 된다. 또한, 도 10에 도시된 경우에 대해, 예를 들면, 하중 검출부에, 양의 기준 전압 Vref에 대한 부의 기준 전압 Vref를 설정하여, 압전 소자의 구동 직후, 가압 하중의 검출을 개시하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 출력 전압 Vs가 음의 기준 전압 Vref에 도달한 시점 Q에서 압전 소자가 구동되게 된다. 그 결과, 조작자에게 단시간에 연속하여 클릭 촉감이 제시되어, 푸시 버튼 스위치와 다른 촉감을 제시하여, 조작자에게 위화감을 주게 된다.

덧붙여 압전 소자에 인가하는 구동 신호에 따라서는, 압전 소자의 구동 후의 출력 전압 Vs가, 도 10의 경우와는 반대로, 0V로부터 양극성 측으로 변화하는 경우도 상정된다. 이 경우, 압전 소자의 구동 직후, 가압 하중의 검출을 개시하면, 압전 소자의 구동 직후에, 출력 전압 Vs가 기준 전압 Vref에 도달하여 압전 소자가 구동되게 된다. 그 결과, 조작자에게 단시간에 연속하여 클릭 촉감이 제시되어, 또한 푸시 버튼 스위치와는 다른 촉감을 제시하여, 조작자에게 위화감을 주게 된다.

이와 같이, 압전 소자를 하중 센서 및 촉감 제시용의 액추에이터로서 공용하여, 압전 소자의 접속을 가압 하중의 검출 조작을 위한 하중 검출부와 압전 소자의 구동 조작을 위한 압전 소자 구동부 사이에 전환하는 경우에, 압전 소자의 구동 후의 출력 전압 Vs가 실제로 가압한 가압 하중에 대응하지 않는다. 그에 따라, 압전 소자의 구동 직후, 하중 검출부에 의한 가압 하중의 검출 동작을 재개하여 압전 소자의 구동을 제어하도록 하면, 조작자에 대해서 적절히 촉감을 제시할 수 없는 경우가 생기게 된다.

따라서, 그러한 점을 감안하여 이루어진 본 발명의 목적은, 비용 저감 및 소형화를 도모할 수 있는 것과 동시에, 여러 가지 타입의 압전 소자가 사용 가능할 뿐 아니라, 조작자가 터치 센서를 조작할 때, 조작자에게 위화감을 주는 일 없이 적절히 촉감을 제시할 수 있는 입력 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1의 관점에 따르는 입력 장치는,

터치 입력을 검출하는 터치 센서;

상기 터치 센서에 장착된 압전 소자;

상기 압전 소자의 출력에 의거하여 상기 터치 센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하여, 상기 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족하는지의 여부를 판정하는 하중 검출부; 및

상기 하중 검출부가 상기 가압 하중이 상기 기준을 충족한다고 판정했을 때, 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대해서 촉감을 제시하도록 상기 압전 소자를 구동하는 압전 소자 구동부를 포함하며,

상기 하중 검출부는, 상기 압전 소자 구동부에 의해 상기 압전 소자가 구동되고 나서 소정 시간 경과한 후, 상기 가압 하중의 검출을 재개한다.

본 발명의 제2의 관점은, 제1의 관점에 따르는 입력 장치에 있어서,

상기 압전 소자에 축적된 잔류 전하를 방전하는 방전 회로를 더 포함하며,

상기 방전 회로는, 상기 소정 시간 동안 상기 압전 소자에 축적된 상기 잔류 전하를 방전한다.

본 발명의 제3의 관점은, 제1의 관점에 따르는 입력 장치에 있어서,

상기 소정 시간은 40 ms 이하이다.

본 발명과 관련되는 입력 장치는, 압전 소자의 압전 정효과 및 압전 역효과를 이용하여, 압전 소자를, 터치 센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하는 하중 센서 및 터치면을 진동시키는 액추에이터로서 이용하여, 부품을 공용하고 있다. 이것에 의해, 부품 수를 삭감할 수 있어 비용 저감을 도모할 수 있는 것과 동시에, 부품의 설치 스페이스를 줄일 수 있어 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 압전 소자의 출력에 의거하여 가압 하중을 검출하는 하중 검출부와 압전 소자를 구동하는 압전 소자 구동부를 설치하고 있으므로, 압전 소자 구동부에 의해 압전 소자를 구동할 때에, 압전 소자의 출력에 구동 신호를 중첩하는 일 없이, 구동 신호만으로 압전 소자를 구동할 수 있다. 이것에 의해, 사용 전압 범위를 낮게 할 수 있으므로, 여러 가지 타입의 압전 소자가 사용 가능해진다. 더욱이, 하중 검출부는 압전 소자의 구동 후, 소정 시간 경과하고 나서 가압 하중의 검출을 재개하므로, 조작자에게 위화감을 주는 일 없이 적절히 촉감을 제시하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 접속 전환부의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 입력 장치의 개략 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4는 본 발명에 따르는 입력 장치의 예시적인 실장 구조를 나타내는 주요부 단면도 및 주요부 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 구성을 나타내는 기능 블록도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 입력 장치의 개략 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.
도 8은 본 발명에 따르는 해결하려는 과제를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따르는 해결하려는 과제를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따르는 해결하려는 과제를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시의 형태)

도 1은, 본 발명의 제1 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 이 입력 장치는, 터치 센서(11), 표시부(12), 압전 소자(13), 접속 전환부(14), 압전 소자 구동부(15) 및 각부의 동작을 제어하는 제어부(17)를 갖는다.

터치 센서(11)는, 제어부(17)에 접속되어 제어부(17)에 의한 제어 하에, 당해 터치 센서(11)의 터치면에 대한 손가락 등의 가압 대상에 의한 터치 입력을 검출하여, 그 터치 위치의 위치 정보를 제어부(17)에 공급한다. 이 터치 센서(11)는, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광학식 등과 같은 공지의 방식으로 이루어져, 표시부(12) 상에 배치된다.

표시부(12)는, 제어부(17)에 접속되어, 제어부(17)에 의한 제어 하에, 푸시 버튼 스위치(푸시식 버튼 스위치)와 같은 입력 버튼 등의 입력 오브젝트를 표시한다. 이 표시부(12)는, 예를 들면, 액정 표시 패널이나 유기 EL 표시 패널 등에 의해 구성될 수도 있다. 표시부(12)에 표시된 입력 오브젝트에 대한 터치 입력은, 터치 센서(11)로부터 출력되는 위치 정보에 의거하여 제어부(17)에 의해 검출된다.

압전 소자(13)는, 터치 센서(11)의 터치면의 가압 하에 휘어지도록(변형되도록) 설계되어, 터치 센서(11)에 장착된다. 이 압전 소자(13)는, 접속 전환부(14)에 접속되어, 당해 접속 전환부(14)를 통해 제어부(17) 또는 압전 소자 구동부(15)에 선택적으로 접속된다.

접속 전환부(14)는, 제어부(17)로부터의 접속 전환 신호에 의거하여, 압전 소자(13)를 제어부(17) 또는 압전 소자 구동부(15)에 선택적으로 접속한다. 또한, 압전 소자 구동부(15)는, 전력 증폭기 등을 포함할 수 있어 제어부(17)의 제어 하에, 압전 소자(13)를 진동시키는 소정의 구동 신호를 출력한다.

압전 소자(13)는, 접속 전환부(14)를 통해 제어부(17)에 접속되는 경우, 터치 센서(11)의 터치면의 가압에 의해 생성되는 전하에 의한 전압(출력 신호)을 제어부(17)에 공급한다. 또한, 압전 소자(13)는, 접속 전환부(14)를 통해 압전 소자 구동부(15)에 접속되는 경우, 압전 소자 구동부(15)로부터 공급되는 구동 신호에 의해 구동된다. 이것에 의해, 터치 센서(11)가 진동되어, 터치면을 가압하고 있는 가압 대상에 촉감을 제시한다.

제어부(17)는, 예를 들면 CPU등으로부터 이루어져, 압전 소자(13)의 출력 신호에 의거하여 가압 하중을 검출하도록 구성되어, 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족하는지의 여부를 판정하는 하중 검출부(18)를 포함한다. 또한, 제어부(17)는, 터치 센서(11)로부터의 위치 정보, 표시부(12)에 대한 표시 정보, 하중 검출부(18)에 의한 판정 결과 등에 의거하여 각부의 동작을 제어한다.

도 2는, 도 1에 나타낸 접속 전환부(14)의 구성의 일례를 나타내는 회로도이다. 접속 전환부(14)는, 반도체 릴레이 등으로 이루어지는 2개의 스위치 회로(21, 22)와 인버터(23)를 포함한다. 스위치 회로(21, 22)는, 각각 온/오프 접점을 갖는다. 스위치 회로(21)의 온/오프 접점은, 압전 소자(13)의 양극측 단자와 압전 소자 구동부(15)의 출력 단자(도시하지 않음)의 사이에 접속되어 있다. 스위치 회로(22)의 온/오프 접점은, 압전 소자(13)의 양극측 단자와 제어부(17)의 아날로그/디지털 변환 입력 단자(도시하지 않음)의 사이에 접속되어 있다.

스위치 회로(21)의 온/오프 접점은, 제어부(17)로부터 출력되는 접속 전환 신호 a에 의해 인버터(23)를 거쳐 온/오프 제어된다. 또한, 스위치 회로(22)의 온/오프 접점은, 상기에서 나타낸 접속 전환 신호 a에 의해, 온/오프 제어된다. 따라서, 스위치 회로(21, 22)의 온/오프 접점 중 하나가 온 상태에 있을 때, 나머지는 오프 상태에 있다.

도 3은, 본 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 도 3에는, 압전 소자(13)의 출력 신호(전압) Vs 및 구동 신호 Vd, 접속 전환 신호 a, 및 압전 소자(13)에 대한 하중 검출부(18) 및 압전 소자 구동부(15)의 동작 상태를 나타낸다. 제어부(17)는, 상시, 접속 전환 신호 a를 하이(H) 레벨로 설정한다. 이것에 의해, 전환 제어부(14)의 스위치 회로(21)를 턴 오프, 스위치 회로(22)를 턴 온하여 압전 소자(13)를 제어부(17)에 접속한다.

이 상태에서, 제어부(17)는, 터치 센서(11)의 출력을 감시한다. 또한, 제어부(17)의 하중 검출부(18)는, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs에 의거하여, 터치 센서(11)에 대한 가압 하중을 검출하여, 그 검출한 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족하는지의 여부를 판정한다. 터치 센서(11)로부터의 위치 정보가 표시부(12)에 표시되어 있는 입력 오브젝트에 대한 입력으로 수행되는 것을 나타내는 경우, 그리고, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs가 촉감을 제시하는 기준 하중(예를 들면, 1.5 N)에 상당하는 기준 전압 Vref에 도달했다고 하중 검출부(18)가 판정하는 경우, 제어부(17)는, 접속 전환 신호 a를 소정 시간 T₁동안만 로우(L) 레벨로 설정한다. 이것에 의해, 전환 제어부(14)의 스위치 회로(21)를 턴 온, 스위치 회로(22)를 턴 오프하여, 압전 소자(13)를 압전 소자 구동부(15)에 접속한다.

그 후, 제어부(17)는, 압전 소자 구동부(15)에 압전 소자(13)가 접속되는 동안, 압전 소자 구동부(15)가 소정의 구동 신호 Vd를 출력시키도록 제어하여 압전 소자(13)를 구동한다. 이것에 의해, 터치 패널(11)을 진동시켜, 터치면을 가압하고 있는 가압 대상에 촉감을 제시한다. 또한, 제어부(17)는, 표시부(12) 내의 해당 입력 오브젝트에 대한 소정의 처리, 예를 들면, 표시 상태의 변경 처리, 입력 오브젝트에 대응하는 캐릭터의 소정의 표시 영역에의 표시 처리, 오브젝트에 대응하는 애플리케이션의 실행 및 처리 등을 행한다.

그 후, 제어부(17)는, 압전 소자 구동부(15)가 압전 소자(13)의 구동을 종료하면, 접속 전환 신호 a를 H 레벨로 설정하고, 스위치 회로(21)를 오프, 스위치 회로(22)를 온으로 복귀시킨다. 이것에 의해, 압전 소자(13)가 압전 소자 구동부(15)로부터 분리되어, 제어부(17)에 접속된다.

하중 검출부(18)는, 압전 소자(13)가 구동된 후, 소정 시간이 경과할 때까지, 구체적으로는, 예를 들면 접속 전환 신호 a가 L 레벨로부터 H 레벨로 완전히 전환된 시점으로부터 소정 시간 T₂가 경과할 때까지, 압전 소자(13)로부터의 출력 전압 Vs를 무효화(캔슬) 한다. 그 후, 하중 검출부(18)는, 소정 시간 T₂가 경과한 시점으로부터, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs를 유효로서 출력 전압 Vs에 의거하는 가압 하중의 검출 처리를 재개한다.

여기서, 접속 전환 신호 a를 L 레벨로 하는 소정 시간 T₁는, 압전 소자(13)의 구동 시간을 포함한 시간으로, 고정적(예를 들면, 10 ms 정도)으로 설정하거나, 혹은 제시하는 촉감에 대응하는 구동 신호에 의한 구동 시간에 따라 자동적으로 설정한다. 또한, 압전 소자(13)의 구동과 하중 검출부(18)에 의해 가압 하중의 검출 처리의 재개 사이의 기간인 소정 시간 T₂는, 압전 소자(13)에 잔류하는 전하가 거의 완전하게 방전되도록 하기에 그리고 또한 연속적인 입력 조작 등에 있어서의 각 입력 조작의 하중 검출에 지장을 초래하지 않도록 하기에 충분한 시간으로 설정한다. 이 소정 시간 T₂는 예를 들면, 40 ms 이하이다.

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따르는 입력 장치에 의하면, 압전 소자(13)의 압전 정효과 및 압전 역효과를 이용하여, 압전 소자(13)를, 터치 센서(11)의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하는 하중 센서 및 터치면을 진동시켜 가압 대상으로 촉감을 제시하는 액추에이터로서의 역할을 하도록 사용한다. 그것에 의해 동일한 부품을 복수의 기능에 대해 공용하고 있다. 따라서, 부품 수를 삭감, 비용 저감뿐만 아니라, 부품의 설치 스페이스를 절감할 수 있는 것으로부터, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

하중 검출부(18) 및 압전 소자 구동부(15)를 압전 소자(13)에 선택적으로 접속하도록 제공하고 있으므로, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs와는 독립적으로, 압전 소자 구동부(15)로부터 압전 소자(13)에 구동 신호 Vd를 공급할 수 있다. 따라서, 출력 전압 Vs와 구동 신호 Vd를 가산한 전압을 인가할 필요가 없다. 그러므로, 사용 전압 범위를 낮게 할 수 있어 여러 가지 타입의 압전 소자가 사용 가능해진다. 더욱이, 압전 소자(13)의 구동 후, 즉, 터치 입력의 가압 하중의 증가에 따라서 최초로 촉감을 제시한 후, 소정 시간 T₂가 경과하고 나서, 하중 검출부(18)가 가압 하중의 검출을 재개하도록 하고 있다. 따라서, 소정 시간 T₂의 동안에, 출력 전압 Vs가 가압 대상에 의한 가압력의 증가에 따라 기준 전압 Vref를 초과하여도 촉감은 제시되지 않는다. 그러므로, 조작자에게 예기치 못한 촉감을 제시하는 것으로 인한 위화감을 주는 일 없이, 조작자에게 적절히 촉감을 제시할 수 있게 된다.

다음에, 본 실시의 형태의 입력 장치에 따르는 (1) 실장 구조, (2) 촉감을 제시하는 가압 하중의 기준, 및 (3) 압전 소자(13)을 구동하는 구동 신호에 대해 설명한다.

(1) 실장 구조

도 4는, 도 1에 나타낸 터치 센서(11), 표시부(12) 및 압전 소자(13)의 실장 구조의 일례의 개략 구성을 나타내며, 도 4(a)는 주요부 단면도, 도 4(b)는 주요부 평면도이다. 표시부(12)는, 하우징(31) 내에 수납된다. 표시부(12) 상에는, 탄성 부재로 이루어지는 인슐레이터(32)를 개재하여, 터치 센서(11)가 배치된다. 본 실시의 형태에 따라, 터치 센서(11)는, 도 4(b)에 가상선으로 나타내는 표시부(12)의 표시 영역 A 외부의 4 코너에 배치된 인슐레이터(32)를 개재하여 표시부(12)상에 배치된다.

하우징(31)에는, 표시부(12)의 표시 영역 외부의 터치 센서(11)의 표면 영역을 덮는 상부 커버(33)가 설치된다. 방진 용도를 위해, 상부 커버(33)와 터치 센서(11)의 사이에는, 탄성 부재로 이루어지는 인슐레이터(34)가 배치된다.

도 4에 나타내는 터치 센서(11)는 예를 들면, 터치면(11a)을 가지는 표면 부재를 가질 수 있으며, 그 표면 부재는 투명 필름이나 유리로 구성되고 이면 부재가 유리나 아크릴로 구성된다. 인슐레이터(34)를 개재하여 터치면(11a)이 가압되면, 가압된 부분이 가압에 따라 미세하게 휘는(변형되는) 것과 더불어, 이면 부재를 포함한 터치 센서(11)의 전체가 미세하게 휘도록 터치 센서(11)가 설계되어 있다.

터치 센서(11)에는, 그 이면 상에, 상부 커버(33)로 덮이는 한 변 또는 복수 변의 근방, 예를 들면, 3 변의 근방에, 압전 소자(13)가 각각 장착된다. 이들 3개의 압전 소자(13)는, 터치 센서(11)의 터치면(11a)에 대한 가압 하중을 검출함과 함께, 터치 센서(11)를 진동시켜, 터치면(11a)을 가압하고 있는 가압 대상으로 촉감을 제시한다. 주목할 것은, 도 4(b)에 대해서는, 도 4(a)에 나타낸 하우징(31), 상부 커버(33) 및 인슐레이터(34)의 도시를 생략하고 있다는 것이다.

여기서, 3개의 압전 소자(13)는, 접속 전환부(14)를 통해 압전 소자 구동부(15)에 접속되어, 공통의 구동 신호에 의해 또는, 독립한 구동 신호에 의해 구동된다. 대해서, 3개의 압전 소자(13)는 접속 전환부(14)를 개재하여 하중 검출부(18)에 병렬로 출력을 공급한다.

그 후, 하중 검출부(18)는, 3개의 압전 소자(13)의 출력 신호에 의거하여 가압 하중을 연산한다. 이 가압 하중은, 바람직하게는, 터치면(11a)의 각 위치에서, 조작자가 느끼는 감각(딱딱한 느낌이나 부드러운 느낌 등)이 거의 같은 경우에, 대략 같은 연산 결과를 얻어지게 한다. 그 때문에, 하중 검출부(18)는, 예를 들면, 3개의 압전 소자(13)의 출력 신호의 평균치나, 가중 가산치 등에 의거하여 가압 하중을 연산한다. 또한, 3개의 압전 소자(13)는, 터치면(11a)의 각 위치에서, 조작자가 거의 같은 압각으로 거의 같은 촉감(물건의 감촉 등)을 얻을 수 있도록, 바람직하게는 독립한 구동 신호를 인가한다. 그에 따라, 압전 소자 구동부(15)는, 압각과 촉감이 복합된 거의 같은 촉감을 얻을 수 있도록, 각 구동 신호의 진폭, 위상 등을, 터치면(11a) 상의 위치나 장소에 따라 적절히 변경한다.

(2) 가압 하중의 기준

촉감을 제시하는 가압 하중의 기준은, 의도된 푸시 버튼 스위치의 가압시의 하중 특성에 따라 적절히 설정할 수가 있다. 예를 들면, 이 기준은, 터치 센서(11)가 터치 입력에 응답하는 하중과 같게 설정(터치 센서(11)에 의한 터치 입력의 반응과 촉감을 제시하는 타이밍을 동기화하여 설정)하거나, 터치 센서(11)가 터치 입력에 반응하는 하중보다 높은 하중으로 설정(터치 센서(11)에 의한 터치 입력에 응답하는 타이밍보다 촉감을 제시하는 타이밍을 늦게 하여 설정)한다. 예를 들면, 본 실시의 형태에 따르는 입력 장치를 휴대 단말에 적용하는 경우에는, 터치 센서(11)가 터치 입력에 응답하는 하중 이상(터치 센서(11)에 의한 터치 입력에 응답하는 타이밍보다 촉감을 제시하는 타이밍을 늦게 하여 설정)으로 설정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이 하중 설정의 기준은, 연배의 유저는 보다 무겁게(보다 늦게) 설정할 수 있는 한편, 빈번하게 메시지를 기입하는 유저는 보다 가볍게(보다 빠르게) 설정할 수 있도록, 유저에 의해 원하는 대로 설정할 수 있다.

(3) 구동 신호

압전 소자 구동부(15)에 의해 압전 소자(13)를 구동하는 구동 신호는, 제시하는 촉감에 의거하여 적절히 결정될 수 있다. 예를 들면, 휴대 단말에 사용되고 있는 푸시 버튼 스위치를 가압했을 때에 얻어지는 클릭 촉감 "Cli"를 제시하기 위해, 압전 소자 구동부(15)는, 압전 소자(13)를 이하와 같이 구동한다. 상기에 나타내는 기준을 충족시키는 가압 하중의 인가 시점에, 예를 들면, 100 Hz∼200 Hz, 바람직하게는 170 Hz의 일정 주파수를 갖는 사인파 1 주기분을, 구동 신호로서 압전 소자(13)에 인가하여, 터치 센서(11)의 터치면을, 기준을 충족하는 가압 하중이 인가되는 상태로 대략 15 ㎛ 진동시킨다. 이것에 의해, 터치 센서(11)의 터치면을 가압하고 있는 가압 대상(가압물)을 개재하여, 조작자에게 리얼한 클릭 촉감을 제시하여, 입력 조작이 완료한 것을 인식시킬 수 있다. 유사하게, "Cli"보다 강한 감각인 다른 클릭 촉감 "Click"을 제시하기 위해, 압전 소자 구동부(15)는, 압전 소자(13)에 대해서, 구동 신호로서 예를 들면, 대략 200 Hz∼500 Hz의 주파수를 갖는 사인파 신호 또는 직사각형파 신호를 1 주기분 인가한다.

클릭 촉감 이외의 촉감, 예를 들면, "약동" 감각이나 "젤리형(jelly-like)" 감각과 같은 부드러운 촉감을 제시하기 위해서, 구동 신호로서 예를 들면, 대략 200 Hz∼500 Hz의 주파수를 갖는 사인파 신호를 2 또는 3 주기분 인가한다. 이와 달리, "진동" 감각을 제시하기 위해서, 구동 신호로서 예를 들면, 대략 200 Hz∼500 Hz의 주파수를 갖는 사인파 신호를 4 주기분 이상 인가한다.

이러한 여러 가지의 촉감을 제시하는 구동 신호에 대한 정보는, (도시하지 않은) 기억부에 저장하여, 유저에 의해 소망한 촉감을 제시하는 구동 신호를 적절히 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 설정된 구동 신호에 의거하여, 접속 전환 신호 a가 L 레벨로 설정되는 시간 T₁를 자동으로 설정하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 제어부(17)는, 압전 소자(13)의 출력에 의거하여 연산되는 터치 센서(11)에 인가되는 하중이, 촉감을 제시하는 기준(예를 들면, 1.5 N)을 충족할 때까지는 압전 소자(13)를 구동하지 않는다. 이것에 의해, 조작자의 촉감을 자극한다. 그 후, 하중이 기준을 충족하면, 제어부(17)는, 압전 소자 구동부(15)에 의해 압전 소자(13)를 소정의 구동 신호로 구동하여 터치면(11a)을 진동시켜 촉감을 자극한다. 이것에 의해, 조작자에게 촉감을 제시하여, 해당 입력 조작이 완료한 것을 인식시킨다. 따라서, 조작자는, 푸시 버튼 스위치(푸시식 버튼 스위치)와 같은 버튼 스위치가 터치 센서 상에 화상 입력되고 있다고 하더라도, 터치 센서(11)로, 푸시 버튼 스위치를 조작했을 경우와 유사한 리얼한 클릭 촉감을 얻으면서, 입력 조작을 실행할 수 있다. 그러므로, 조작자는 위화감을 느끼지 않을 수 있다. 더욱이, 조작자는, 터치 센서(11)를 "가압했다"라고 하는 의식과의 연동으로 입력 조작을 실행할 수 있으므로, 단순한 가압에 의한 입력 미스도 방지할 수 있다.

또한, 촉감을 제시하는 가압 하중의 기준을, 터치 센서(11)가 터치 입력에 응답하는 하중보다 높게(터치 센서(11)에 의한 터치 입력의 반응보다 촉감을 제시하는 타이밍을 늦게) 설정하는 경우, 제어부(17)는, 터치면(11a)으로의 터치 조작에 따라서 입력 위치를 결정하고, 표시부(12)의 대응하는 부분의 입력 오브젝트의 표시 상태를 변경한다. 그 후, 제어부(17)는, 압전 소자(13)의 출력에 의거하여 검출되는 터치면(11a)으로의 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족할 때, 압전 소자(13)를 구동해 클릭 촉감을 제시함과 함께, 그 입력 위치를 확인하여 소정의 조작(예를 들면, 오브젝트에 대응하는 프로그램의 실행 및 처리)을 또한 실행시킨다. 이 경우, 조작자는, 표시부(12)에 표시된 입력 오브젝트의 표시 상태의 변경을 봄으로써 입력 오브젝트의 선택을 확인할 수 있다. 더욱이, 조작자는, 터치면(11a)을 가압할 때 클릭 촉감이 제시되므로, 선택한 입력 오브젝트가 결정(실행)된 것을 인식할 수 있다. 이것에 의해, 소위 방랑하는 손가락(wandering finger)에 의한 오입력을 방지할 수 있다.

(제2 실시의 형태)

도 5는, 본 발명의 제2 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 이 입력 장치는, 도 1에 나타낸 구성에 덧붙여, 압전 소자(13)에 접속된 방전 회로(16)를 갖고, 이 방전 회로(16)에 의해 압전 소자(13)의 구동 후에, 당해 압전 소자(13)에 잔류하는 전하를 강제적으로 접지에 방전하는 것이다.

방전 회로(16)는, 예를 들면, 저항(41) 및 방전용의 전환 트랜지스터(42)를 갖는다. 전환 트랜지스터(42)는, 컬렉터가 압전 소자(13)의 양극측 단자에 접속되고 이미터가 접지에 접속된다. 또한, 전환 트랜지스터(42)의 베이스는, 저항(41)을 통해 제어부(17)에 접속되어, 제어부(17)로부터의 방전 제어 신호 b가 공급된다. 그 외의 구성은, 도 1과 동일하므로, 동일 기능을 위한 구성요소에는, 동일 참조 부호를 붙여 설명을 생략한다.

도 6은, 본 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 동작을 나타내는 타이밍 차트이다. 본 실시의 형태의 입력 장치에 따르면, 압전 소자 구동부(15)에 의해 압전 소자(13)를 구동한 후, 즉, 접속 전환 신호 a가 L 레벨로 설정되는 소정 시간 T₁가 경과한 시점으로부터, 소정 시간 T₃의 동안, 방전 제어 신호 b를 H 레벨로 설정한다. 이것에 의해, 전환 트랜지스터(42)를 도통시켜, 압전 소자(13)에 축적되어 있는 잔류 전하를, 컬렉터-이미터 통로를 통해 강제적으로 접지에 방전시킨다.

또한, 하중 검출부(18)는, 방전 제어 신호 b가 H 레벨에 있는 소정 시간 T₃가 경과할 때까지는, 압전 소자(13)로부터의 출력 전압 Vs를 무효화(캔슬) 한다. 그 후, 하중 검출부(18)는, 소정 시간 T₃가 경과한 시점으로부터, 압전 소자(13)로부터의 출력 전압 Vs를 유효로서 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs에 의거하는 가압 하중의 검출 처리를 재개한다. 그 외의 동작은, 제1 실시의 형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이, 본 실시의 형태의 입력 장치에 따르면, 압전 소자 구동부(15)에 의해 압전 소자(13)를 구동한 후, 압전 소자(13)의 잔류 전하를 방전 회로(16)에 의해 강제적으로 접지에 방전한다. 이것에 의해, 압전 소자(13)의 구동 후, 하중 검출부(18)에 의해 가압 하중의 검출 처리를 재개할 때까지의 소정 시간(방전 시간) T₃를, 제1 실시의 형태에 따르는 소정 시간 T₂보다 짧은, 예를 들면, 30 ms로 설정할 수 있다. 따라서, 제1 실시의 형태에 있어서의 효과에 덧붙여, 표시부(12)에 표시되고 있는 동일한 입력 오브젝트를 연속적으로 입력 조작을 실행하는 소위 반복 입력에 있어서도, 각 입력 조작 시에 적절히 촉감을 제시할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

(제3 실시의 형태)

도 7은, 본 발명의 제3 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 동작을 설명하는 타이밍 차트이다. 본 실시의 형태에 따르는 입력 장치는 도 5에 나타낸 구성을 갖고, 터치 센서(11)의 터치면으로부터 가압 대상이 릴리스할 때에도 촉감을 제시한다. 이 때문에, 하중 검출부(18)에는, 가압시에 촉감을 제시하기 위한 하중의 기준에 상당하는 제1 기준 전압 Vref1(제1 및 제2 실시의 형태에 따르는 기준 전압 Vref에 상당)와, 릴리스시에 촉감을 제시하기 위한 하중의 기준에 상당하는 제2 기준 전압 Vref2가 설정된다. 제2 기준 전압 Vref2는, 제1 기준 전압 Vref1과 극성이 다르다. 이하, 도 5를 참조하면서, 본 실시의 형태에 따르는 입력 장치의 개략 동작을 설명한다.

먼저, 제어부(17)는, 상기 실시의 형태의 경우와 유사하게, 터치 센서(11)로부터의 위치 정보가, 표시부(12)에 표시되고 있는 입력 오브젝트에 대한 입력으로 실행되고 있음을 나타내고, 하중 검출부(18)에 대해, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs가, 촉감을 제시하는 하중의 기준(예를 들면, 1.5 N)에 상당하는 제1 기준 전압 Vref1에 도달하였다고 판정하는 경우, 제어부(17)는, 접속 전환 신호 a를 소정 시간 T₁동안에만 L 레벨로 설정한다. 이것에 의해, 전환 제어부(14)를 개재하여 압전 소자(13)를 압전 소자 구동부(15)에 접속한다.

제어부(17)는, 압전 소자 구동부(15)에 압전 소자(13)가 접속된 상태로, 압전 소자 구동부(15)로부터 소정의 구동 신호 Vd를 출력시켜 압전 소자(13)를 구동한다. 이것에 의해, 터치 패널(11)을 진동시켜, 터치면을 가압하고 있는 가압 대상에 대해서 촉감을 제시한다.

그 후, 제어부(17)는, 압전 소자 구동부(15)에 의한 압전 소자(13)의 구동 기간 T₁가 종료하면, 접속 전환 신호 a를 H 레벨로 설정하고, 압전 소자(13)의 접속을 압전 소자 구동부(15)로부터 제어부(17)로 전환한다. 이와 동시에, 제어부(17)는 방전 제어 신호 b를 소정 시간(방전 시간) T₄ 동안 H 레벨로 설정하고, 압전 소자(13)에 축적되어 있는 잔류 전하를, 전환 트랜지스터(42)의 컬렉터-이미터 통로를 통해 접지에 방전시킨다.

하중 검출부(18)는, 방전 제어 신호 b가 H 레벨에 있는 소정 시간 T₄가 경과할 때까지는, 가압 하중을 검출하지 않는다. 그 후, 소정 시간 T₄가 경과하면, 하중 검출부(18)는, 그 경과 시점으로부터 압전 소자(14)의 출력 전압 Vs에 의거하는 가압 하중의 검출을 재개한다. 소정 시간(방전 시간) T₄는, 가압 대상에 의한 터치 센서(11)의 가압 상태를 유지하기 위해, 제2 실시의 형태에 따르는 소정 시간 T₃보다 짧게, 예를 들면, 대략 20 ms와 같이 설정된다.

여기서, 압전 소자(13)는, 소정 시간 T₄ 동안 접지에 접속되어 잔류 전하가 방전되므로, 소정 시간 T₄의 종료 시점에서는, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs가 0V가 되고 있다. 따라서, 이 시점에서, 터치 센서(11)가 가압 대상에 의해 가압되고 있으면, 그 가압 상태에서의 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs가 0V가 된다. 그 결과, 그 후, 가압 대상의 릴리스 동작에 따라서, 압전 소자(13)가 원래의 상태에 되돌아오도록 변위하면, 그 변위에 따라서, 압전 소자(13)의 출력 전압은, 음극성 측으로 증가한다.

이어서, 소정 시간(방전 시간) T₄의 경과 후에, 하중 검출부(18)에 의해, 압전 소자(13)의 출력 전압 Vs가, 릴리스시에 촉감을 제시하는 하중의 기준에 상당하는 제2 기준 전압 Vref2에 도달하였다고 판정하면, 제어부(17)는, 상술한 가압시의 동작과 동일한 방식으로, 접속 전환 신호 a를 소정 시간 T₁ 동안 L 레벨로 설정하고 압전 소자(13)의 접속을 제어부(17)로부터 압전 소자 구동부(15)로 전환한다.

그 후, 제어부(17)는, 상술한 가압시의 동작과 동일한 방식으로, 압전 소자 구동부(15)에 압전 소자(13)가 접속된 상태로, 압전 소자 구동부(15)로부터 소정의 구동 신호 Vd를 출력시켜 압전 소자(13)를 구동하도록 제어한다. 이것에 의해, 터치 패널(11)을 진동시켜, 터치면을 가압하고 있는 가압 대상에 대해서 촉감을 제시한다.

그 후, 제어부(17)는, 상술한 가압시의 동작과 동일한 방식으로, 접속 전환 신호 a를 H 레벨로 설정하고, 압전 소자(13)의 접속을 압전 소자 구동부(15)로부터 제어부(17)로 전환하며, 방전 제어 신호 b를 소정 시간(방전 시간) T₄ 동안, H 레벨로 유지한다. 이것에 의해, 압전 소자(13)에 축적되어 있는 잔류 전하를 방전시킨다. 그 후, 하중 검출부(18)는, 방전 회로(16)에 의해 방전 시간 T₄가 경과한 시점으로부터, 압전 소자(14)의 출력 전압 Vs에 의거하는 가압 하중의 검출을 재개하고, 다음의 터치 입력의 검출에 대비한다.

본 실시의 형태에 따르는 입력 장치에 의하면, 상기 실시의 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에 따르면, 가압 대상이 터치 센서(11)로부터 릴리스할 때에도 촉감을 제시하도록 했으므로, 메탈 돔 스위치와 같은 푸시 버튼 스위치의 조작감을 리얼하게 제시할 수 있다. 즉, 가압시에는, 메탈 돔이 눌러졌을 때에 느껴지는 리얼한 클릭 촉감 "Cli"를 제시할 수 있고, 릴리스시에는 메탈 돔이 눌러진 상태로부터 복귀했을 때에 느껴지는 리얼한 클릭 촉감(이 경우, 릴리스 촉감) "Ck"를 제시할 수 있다. 릴리스 촉감을 위한 구동 신호는 반드시 클릭 촉감과 동일한 구동 신호가 아니어도 된다. 본 명세서에 기재되어 있는 촉감 "Cli", "Ck", "Click", "약동" 감각, "젤리형" 감각 및 "진동" 감각은, 조작자의 사고 방식을 일본어로 표현한 감각이다. 실제로 촉감을 제시하기 위한 구동 신호는 상기에 나타낸 대로이다.

여기서, 릴리스 촉감을 제시하는 하중의 기준은, 가압시에 클릭 촉감을 제시하는 상기에 나타내는 하중의 기준(예를 들면, 1.5 N)과 동일하게 설정할 수도 있지만, 바람직하게는, 가압시에 클릭 촉감을 제시하는 하중 기준보다 50%∼80% 낮은 릴리스 촉감(예를 들면, 1 N)으로 설정한다. 이에 의해, 동일 위치(입력 오브젝트)를 반복적으로 입력(연타)하는 경우에, 순차적인 입력과 촉감 제시 타이밍이 동기화되어, 위화감이 없는 리얼한 클릭 촉감을 제시할 수 있다. 즉, 릴리스시에 촉감을 제시하는 하중의 기준을, 가압시에 촉감을 제시하는 하중의 기준보다 작게 함으로써, 위화감을 주지 않게 할 수 있다. 또한, 릴리스시에 촉감을 제시하는 하중의 기준을, 가압시에 촉감을 제시하는 하중의 기준의 대략 50% 이상으로 설정함으로써, 반복 입력시의 조작성을 현격히 향상할 수 있다. 더욱이, 릴리스시에 촉감을 제시하는 하중의 기준을, 가압시에 촉감을 제시하는 하중의 기준의 대략 80% 이하로 설정함으로써, 반복 입력시의 홀딩 상태에서의 미소한 하중 변화에도 대응할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시의 형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 방전 회로(16)의 전환 트랜지스터(42)는, 반도체 릴레이 등을 포함할 수도 있다. 또한, 압전 소자(13)는, 터치 센서(11)의 크기, 진동 진폭 등에 의거하여, 모노모르프(monomorph), 유니모르프(unimorph), 바이모르프(bimorph), 적층형과 같은 공지의 구조를 가질 수 있다.

본 발명은, 터치 센서가 온/오프 조작을 위한 터치 스위치로서 기능을 하는 입력 장치에도 유효하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르는 입력 장치는, 압전 소자의 출력에 의거하여 검출되는 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족할 때에, 해당 압전 소자를 구동한다. 여기서, "압전 소자의 출력에 의거하여 검출되는 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족할 때"는, "검출되는 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준치에 도달할 때", "검출되는 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준치를 초과할 때", 또는 "압전 소자의 출력에 의거하여 촉감을 제시하는 기준치가 검출될 때" 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

11 : 터치 센서
11a : 터치면
12 : 표시부
13 : 압전 소자
14 : 접속 전환부
15 : 압전 소자 구동부
16 : 방전 회로
17 : 제어부
18 : 하중 검출부
31 : 하우징
32 : 인슐레이터
33 : 상부 커버
34 : 인슐레이터
42 : 전환 트랜지스터

Claims

터치 입력을 검출하는 터치 센서;
상기 터치 센서에 장착된 압전 소자;
상기 압전 소자의 출력에 의거하여 상기 터치 센서의 터치면에 대한 가압 하중을 검출하여, 상기 가압 하중이 촉감을 제시하는 기준을 충족하는지의 여부를 판정하는 하중 검출부; 및
상기 하중 검출부가 상기 가압 하중이 상기 기준을 충족한다고 판정했을 때, 상기 터치면을 가압하고 있는 대상에 대해서 촉감을 제시하도록 상기 압전 소자를 구동하는 압전 소자 구동부를 포함하며,
상기 하중 검출부는, 상기 압전 소자 구동부에 의해 상기 압전 소자가 구동되고 나서 소정 시간 경과한 후 상기 가압 하중의 검출을 재개하는, 입력 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 압전 소자에 축적된 잔류 전하를 방전하는 방전 회로를 더 포함하며,
상기 방전 회로는, 상기 소정 시간 동안 상기 압전 소자에 축적된 상기 잔류 전하를 방전하는, 입력 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 소정 시간은 40 ms이하인, 입력 장치.