KR100981268B1 - Touch screen apparatus using tactile sensors - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘의 질감, 강약 등이 반영된 반작용힘을 사용자에게 전달하여, 보다 자연스럽고 현실적이며, 다양한 접촉 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 장치로서, 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 위치 또는 동작명령을 입력하기 위한 장치로 상기 포인팅 오브젝트의 작용힘이 인가되고, 그에 따른 반작용힘이 전달되는 매체인 터치스크린; 터치스크린의 하부에 위치하고, 작용힘을 감지하여 소정의 신호를 발생시키는 촉각센서; 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 터치스크린의 하부에 위치하고, 제어신호에 기초하여 상기 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위한 액추에이터;로 구성되어, 촉각센서와 액추에이터는 하나의 단위체로서 복수의 단위체가 터치스크린의 가장자리 둘레에 배열되어 있어, 포인팅 오브젝트로 터치스크린에 작용힘을 인가하면, 해당 위치에서 그에 따른 반작용힘을 사용자가 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 촉각센서를 이용한 터치스크린장치, 그 구동방법 및 기록 매체에 관한 것이다.The present invention is a device that can provide a user with a more natural, realistic and various contact information by transmitting a reaction force reflecting the texture, strength and strength of the applied force applied by the pointing object to the user, the user using the pointing object A touch screen, which is a medium through which an acting force of the pointing object is applied to the device for inputting a position or an operation command, and a reaction force is transmitted accordingly; A tactile sensor positioned below the touch screen and configured to generate a predetermined signal by sensing an acting force; A controller for outputting a control signal for driving the actuator based on the signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen; And an actuator positioned below the touch screen and transmitting the reaction force to the touch screen based on a control signal, wherein the tactile sensor and the actuator are one unit and a plurality of units are arranged around an edge of the touch screen. Therefore, the present invention relates to a touch screen device using a tactile sensor, a driving method thereof, and a recording medium, wherein a user may sense a reaction force according to a corresponding position at a corresponding position when the action force is applied to the touch screen using a pointing object.

촉각센서, 액추에이터, 터치스크린, 촉감 피드백, 기록매체, 작용힘, 반작용힘 Tactile sensor, actuator, touch screen, tactile feedback, recording medium, working force, reaction force

Description

촉각센서를 이용한 터치스크린장치{Touch screen apparatus using tactile sensors}Touch screen apparatus using tactile sensors

본 발명은 촉각센서를 이용한 터치스크린장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정확하게 접촉 정보를 검출할 수 있는 촉각센서를 이용하여 사용자가 포인팅 오브젝트(예를 들어, 사용자의 손가락, PDA단말기에서 주로 사용하는 스타일러스(stylus tip) 팁 등)를 통해 가한 작용힘의 특성이 반영되고 이에 비례하는 반작용 힘을 사용자에게 전달(이하, 촉감 피드백이라 함)하는 터치스크린장치, 그 구동방법 및 그 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a touch screen device using a tactile sensor, and more particularly, by using a tactile sensor capable of accurately detecting contact information, a user uses a pointing object (eg, a user's finger or a PDA terminal). It relates to a touch screen device (hereinafter referred to as tactile feedback) that reflects the characteristics of the action force applied through a stylus tip (for example, tactile feedback), a driving method thereof, and a recording medium thereof. .

인간은 다양한 애플레케이션에서 전자/기계 장치와 인터페이스를 이루고 있다. 따라서, 보다 자연스럽고, 사용이 용이하며, 정보 제공이 가능한 인터페이스에 대해 끊임없는 관심을 보이고 있다. 또한 오늘날 접촉을 통한 주변환경의 정보, 즉 접촉력, 진동, 표면의 거칠기, 열전도도에 의한 온도변화 등을 획득하는 촉각기능은 차세대 정보수집 및 정보전달 매체로 인식되고 있다.Humans interface with electromechanical devices in a variety of applications. Thus, there is a constant interest in interfaces that are more natural, easy to use, and capable of providing information. In addition, the tactile function of acquiring information of the surrounding environment through contact, that is, contact force, vibration, surface roughness, and temperature change due to thermal conductivity, is recognized as a next-generation information collection and information transmission medium.

사용자와 인터페이스를 이루는 장치로, 은행에서의 입출금자동화기기, 개인휴대정보단말기, 휴대폰 등 각종 전자/기계 장치에서 사용되는 터치스크린이 있다. 터치스크린은 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 포인팅 오브젝트가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 특정 처리를 할 수 있도록, 화면에서 직접 입력자료를 받을 수 있게 된다.As a device that interfaces with a user, there are touch screens used in various electronic / mechanical devices such as automated teller machines in banks, personal digital assistants, mobile phones, and the like. The touch screen can receive input data directly from the screen so that when the pointing object touches a character or a specific location on the screen (screen) without using a keyboard, the location can be detected and processed by the stored software. do.

기존의 터치스크린에서의 문제는 사용자에게 제공되는, 접촉 감각을 경험할 수 있는 촉감 피드백이 없다는 점이다. 이러한 점에서 착안된 임머숀 코퍼레이션사의 '터치패드용 촉감 피드백 및 기타 터치제어장치'(출원번호 2001-7011968)에 나타난 촉감 피드백 터치제어장치는 액추에이터(20)만을 이용한 것으로서, 터치스크린에 가해지는 포인팅 오브젝트(1)의 힘의 강약 또는/및 질감 등에 관계없이 일단 포인팅 오브젝트에 의해 신호가 발생하면, 터치제어장치에 미리 설정된 일정한 세기의 힘이 출력될 뿐이다.The problem with conventional touchscreens is that there is no tactile feedback to experience the touch sensation provided to the user. In this regard, the tactile feedback touch control device shown in Immersion Corporation's tactile feedback and other touch control device for touch pads (application number 2001-7011968) uses only the actuator 20, and is applied to the touch screen. Regardless of the strength and / or texture of the force of the object 1, once a signal is generated by the pointing object, a force of a predetermined predetermined intensity is output to the touch control device.

도 1은 종래기술인 터치스크린장치의 측면도이다. 그 구성으로 포인팅 오브젝트가 작용하는 터치입력장치(10)가 있고, 터치입력장치(10)의 하부에는 액추에이터(20)가 존재한다. 액추에이터(20)는 별도로 존재하는 터치제어장치(미도시)에서 미리 설정/정의된 일정한 세기의 힘을 출력한다.1 is a side view of a conventional touch screen device. In such a configuration, there is a touch input device 10 in which a pointing object acts, and an actuator 20 exists below the touch input device 10. The actuator 20 outputs a force of a predetermined intensity that is preset / defined by a touch controller (not shown) that is separately present.

종래의 터치스크린장치는 사용자에게 촉감 피드백을 제공할 수는 있으나, 이는 프로그래밍을 통해 미리 설정/정의된 강도의 피드백이라는 것이다. 예를 들면, 그래픽 환경에서 아이콘 상을 커서가 이동하는 경우에는 0.1(N)의 힘을 전달할 수 있는 펄스를 출력하고, 메뉴의 엘리먼트 상을 커서가 이동하는 경우는 0.001(N)의 힘을 전달할 수 있는 미세한 진동을 출력하도록 정의하여 사용자가 미리 터치제어장치에 프로그래밍한다. 이 후 사용자의 포인팅 오브젝트가 그래픽 환경에서 아이 콘 상에 커서가 이동하도록 움직인다면, 상기 프로그램에 따라 이미 설정/정의된 0.1(N)의 힘을 전달할 수 있는 펄스가 출력된다.Conventional touchscreen devices can provide tactile feedback to the user, but this is feedback of a preset / defined intensity through programming. For example, if the cursor moves over an icon in the graphic environment, it outputs a pulse that can deliver 0.1 (N) force, and if the cursor moves over an element of a menu, it delivers 0.001 (N) force. The user can program the touch control device in advance by defining to output the fine vibration. Thereafter, if the user's pointing object moves to move the cursor on the icon in the graphic environment, a pulse that is capable of transmitting a force of 0.1 (N) already set / defined according to the program is output.

따라서, 종래의 터치스크린장치는 접촉을 통한 주변환경의 정보, 즉 접촉력, 진동, 표면의 거칠기, 열전도도에 의한 온도변화 등을 획득하는 차세대 정보수집 및 정보전달 방법에 있어서 다양성을 저해하는 문제점이 있다.Therefore, the conventional touch screen device has a problem of inhibiting the diversity in the next-generation information collection and information transmission method that acquires information of the surrounding environment through contact, that is, contact force, vibration, surface roughness, temperature change due to thermal conductivity, and the like. have.

또한, 사용자인 인간이 욕구하는, 보다 자연스럽고 현실적인 피드백을 제공할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that can not provide a more natural and realistic feedback that the human human needs.

이에 본 발명은 상기와 같은 터치스크린장치에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서,Accordingly, the present invention was created to solve various problems occurring in the touch screen device as described above.

본 발명의 목적은 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 위치 또는 동작명령을 입력하기 위한 장치로서 포인팅 오브젝트의 작용힘이 인가되고, 그에 따른 반작용힘이 전달되는 매체인 터치스크린; 터치스크린의 하부에 위치하고, 작용힘을 감지하여 소정의 신호를 발생시키는 촉각센서; 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 제어부; 및 터치스크린의 하부에 위치하고, 제어신호에 기초하여 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위한 액추에이터;로 구성되고, 촉각센서와 액추에이터는 하나의 단위체로서 복수의 단위체가 터치스크린의 가장자리 둘레에 배열되어 있어, 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 터치스크린에 작용힘을 인가하면, 해당 위치에서 작용힘의 강약 및/또는 질감(예를 들면, 부드러운 느낌 또는 딱딱한 느낌) 등이 반영된 반작용힘을 해당 위치에서 감지할 수 있는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a device for a user to input a position or operation command using a pointing object, the touch screen being a medium to which the acting force of the pointing object is applied and the reaction force is transmitted accordingly; A tactile sensor positioned below the touch screen and configured to generate a predetermined signal by sensing an acting force; A controller for outputting a predetermined control signal for driving the actuator based on the signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen; And an actuator positioned below the touch screen and transmitting a reaction force to the touch screen based on a control signal, wherein the tactile sensor and the actuator are one unit and a plurality of units are arranged around an edge of the touch screen. When a user applies a working force to the touch screen using a pointing object, the user can detect the reaction force reflected at the location by reflecting the strength and / or texture of the working force (for example, a soft feeling or a hard feeling). It's there to be.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로 촉각센서를 이용한 터치스크린장치는, 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 위치 또는 동작명령을 입력하기 위한 장치로서, 포인팅 오브젝트의 작용힘이 인가되고, 그에 따른 반작용힘이 전달되는 매체인 터치스크린; The touch screen device using the tactile sensor as a specific means of the present invention for achieving the above object, as a device for the user to input the position or operation command using the pointing object, the action force of the pointing object is applied, A touch screen that is a medium through which reaction forces are transmitted;

터치스크린의 하부에 위치하고, 작용힘을 감지하여 소정의 신호를 발생시키는 촉각센서;A tactile sensor positioned below the touch screen and configured to generate a predetermined signal by sensing an acting force;

촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 A controller for outputting a control signal for driving the actuator based on the signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen; And

터치스크린의 하부에 위치하고, 제어신호에 기초하여 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위한 액추에이터;로 구성되고, 촉각센서와 액추에이터는 하나의 단위체로서, 복수의 단위체가 터치스크린의 가장자리 둘레에 배열되어 있어, 포인팅 오브젝트로 터치스크린에 작용힘을 인가하면, 해당 위치에서 그에 따른 반작용힘을 사용자가 감지할 수 있는 것을 특징으로 한다.Located in the lower portion of the touch screen, the actuator for transmitting a reaction force to the touch screen based on the control signal; consisting of, the tactile sensor and the actuator is a unit, a plurality of units are arranged around the edge of the touch screen When the action force is applied to the touch screen with the pointing object, the user may sense the reaction force according to the corresponding position.

또한, 터치스크린은 LCD, OLED, PDP 및 전자잉크표시장치 중 어느 하나에 사용되는 터치스크린인 것을 특징으로 한다.In addition, the touch screen is characterized in that the touch screen used in any one of LCD, OLED, PDP and electronic ink display device.

또한, 터치스크린은 가요성 터치스크린인 것을 특징으로 한다.In addition, the touch screen is characterized in that the flexible touch screen.

또한, 액추에이터는 압전 액추에이터, 보이스 코일 액추에이터 및 고분자 액추에이터 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The actuator may be any one of a piezoelectric actuator, a voice coil actuator, and a polymer actuator.

또한, 터치스크린장치는 개인휴대정보단말기(PDA),휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP), 휴대폰, 컴퓨터 및 휴대용 컴퓨터 중 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the touch screen device may be used in any one of a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a mobile phone, a computer, and a portable computer.

또한, 제어신호는 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보 및 촉각센서에서 감지된 작용힘의 신호를 기초로 한 것을 특징으로 한다.In addition, the control signal is characterized in that based on the position information of the action force applied to the touch screen and the signal of the action force detected by the tactile sensor.

또한, 제어신호는 주파수(f)와 진폭(A)이 반비례하는 관계에 기초한 것을 특 징으로 한다.In addition, the control signal is characterized in that it is based on the relationship in which the frequency (f) and the amplitude (A) is inversely proportional.

또한, 제어신호는 주파수(f)가 일정할 때 진폭(A)이 작용힘에 기초하여 가변적인 관계에 기초한 것을 특징으로 한다.Further, the control signal is characterized in that it is based on a relationship in which the amplitude A is variable based on the applied force when the frequency f is constant.

또한, 복수의 촉각센서에서 감지한 작용힘에 대한 신호를 순차적으로 검출하는 릴레이 멀티플렉서가 더 부가되는 것을 특징으로 한다.In addition, the relay multiplexer for sequentially detecting a signal for the action force detected by the plurality of tactile sensors is characterized in that it is further added.

또한, 사용자가 멀티터치 방식으로 복수의 작용힘을 인가하는 경우, 제어부는 각각의 작용힘에 대한 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 각각의 작용힘의 위치정보에 기초하여 복수의 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the user applies a plurality of acting forces in a multi-touch manner, the controller may control the plurality of control signals based on the signal of the tactile sensor for each acting force and the position information of each acting force applied to the touch screen. It is characterized by outputting.

또한, 액추에이터는 포인팅 오브젝트가 터치스크린 상에 접촉하고 있는 상태에서만 구동하는 것을 특징으로 한다.The actuator may be driven only while the pointing object is in contact with the touch screen.

또한, 제어부에 신호가 인가되기 전, 촉각센서의 신호를 소정의 크기로 증폭시키는 증폭기가 더 부가되는 것을 특징으로 한다.In addition, before the signal is applied to the controller, an amplifier for amplifying the signal of the tactile sensor to a predetermined size is further characterized in that it is added.

또한, 증폭기의 증폭률은 [수학식 1]에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the amplification factor of the amplifier is characterized in that determined by [Equation 1].

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 구동방법은, 터치스크린에 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 작용힘을 인가하는 단계(S10);A method of driving a touch screen device using a tactile sensor as a specific means of the present invention for achieving the above object, the step of applying a user force to the touch screen using a pointing object (S10);

터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보를 획득하는 단계(S12);Acquiring position information of the acting force applied to the touch screen (S12);

터치스크린 하부 둘레의 촉각센서에서 작용힘을 감지하여 소정의 신호로 검출하는 단계(S20);Detecting an actuation force by a tactile sensor around a lower portion of the touch screen to detect a predetermined signal (S20);

제어부에서 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 소정의 제어신호를 발생시키는 단계(S30); 및Generating a predetermined control signal for driving the actuator based on the signal of the tactile sensor and the position information of the action force applied to the touch screen (S30); And

제어신호에 기초하여 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위해 작용힘의 신호를 감지한 각각의 촉각센서와 단위체를 이루는 해당 액추에이터를 구동시키는 단계(S40)로 구성된 것을 특징으로 한다.In operation S40, a corresponding actuator constituting the unit with each of the tactile sensors sensing the signal of the acting force is transmitted to transmit the reaction force to the touch screen based on the control signal.

또한, 액추에이터 구동단계(S40)는, 포인팅 오브젝트가 터치스크린 상에 접촉하는지 여부를 판단하는 단계(S41), 판단결과 포인팅 오브젝트가 접촉하는 경우 액추에이터를 구동시키는 단계(S42) 및 판단결과 포인팅 오브젝트가 접촉하지 않은 경우 액추에이터를 비구동시키는 단계(S43)로 구성된 것을 특징으로 한다.The actuator driving step S40 may include determining whether the pointing object is in contact with the touch screen (S41), driving the actuator when the pointing object is in contact with the determination result (S42), and determining the pointing object. If it is not in contact with the actuator, characterized in that it comprises a step (S43) for driving.

또한, 촉각센서의 신호검출단계(S20)와 제어신호 발생단계(S30) 사이에는, 촉각센서에서 검출된 신호의 증폭 또는 잡음 제거단계(S22)가 더 부가되는 것을 특징으로 한다.In addition, between the signal detection step (S20) and the control signal generation step (S30) of the tactile sensor, the amplification or noise removing step (S22) of the signal detected by the tactile sensor is further added.

또한, 각각의 촉각센서의 신호는 각각의 촉각센서에서 검출된 신호의 최대값, 3dB값 및 평균값 중 어느 하나의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the signal of each tactile sensor is characterized in that it has any one of the maximum value, the 3dB value and the average value of the signal detected by each tactile sensor.

또한, 작용힘의 인가단계(S10)에서 사용자가 포인팅 오브젝트를 드래그하는 경우, 변화하는 포인팅 오브젝트의 위치에 따라 위치정보 획득단계(S12) 내지 액추에이터 구동단계(S40)가 반복되는 것을 특징으로 한다.In addition, when the user drags the pointing object in the step of applying the action force (S10), the position information acquisition step (S12) to the actuator driving step (S40) is repeated according to the position of the changing pointing object.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 기록매체는, 컴퓨터에 의해 판독 가능하고,The recording medium of the touch screen device using the tactile sensor as a specific means of the present invention for achieving the above object is readable by a computer,

터치스크린에 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 작용힘을 인가하는지 여부를 감지하는 프로그램 코드;Program code for detecting whether a user applies a working force to the touch screen by using a pointing object;

터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보를 저장하는 프로그램 코드;Program code for storing position information of an acting force applied to the touch screen;

촉각센서에서 작용힘을 감지하여 소정의 신호로 검출하게 하는 프로그램 코드;Program code for detecting the acting force by the tactile sensor to detect the predetermined force;

제어부에서 촉각센서의 검출신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 소정의 제어신호를 발생시키도록 하는 프로그램 코드; 및Program code for causing the controller to generate a predetermined control signal for driving the actuator based on the detection signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen; And

제어신호에 기초한 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위해 액추에이터를 구동시키는 프로그램 코드;를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록하는 것을 특징으로 한다.And a program code for driving the actuator to transmit the reaction force based on the control signal to the touch screen.

본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치는 포인팅 오브젝트의 작용힘의 질감, 강약 등이 반영되고 이에 비례하는 반작용힘을 사용자에게 출력함으로써, 보다 자연스럽고 현실적이며 다양한 접촉 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 상기의 촉감 피드백은 정보 수집 및 통신을 이용한 정보전달산업 등에 새로운 수단 및 매체로 활용가능하다.The touch screen device using the tactile sensor according to the present invention may provide the user with more natural, realistic and various contact information by outputting a reaction force proportional to the texture, strength, and the like of the action force of the pointing object to the user. In addition, the tactile feedback may be utilized as a new means and medium for the information delivery industry using information collection and communication.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치는 같은 출원인의 출원번호 제 2006-83584호의 '촉각센서의 제조 방법 및 그 촉각센서의 신호처리장치'에 나타난 촉각센서를 이용한 것이다. 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치에 대한 구성을 설명하기에 앞서, 우선, 본 발명에 사용되는 주요 구성요소로서 촉각센서(230)의 구성 및 제조공정을 살펴본다.The touch screen device using the tactile sensor of the present invention uses the tactile sensor shown in the 'Applicant's manufacturing method and signal processing device of the tactile sensor' of the same applicant No. 2006-83584. Before describing the configuration of the touch screen device using the tactile sensor of the present invention, first, the configuration and manufacturing process of the tactile sensor 230 as a main component used in the present invention will be described.

<촉각센서의 구성><Configuration of Tactile Sensor>

도 2는 본 발명에 사용되는 촉각센서(230)의 측면도이고, 도 3a 내지 도 3j는 촉각센서(230)의 제조방법을 보인 공정도이다. Figure 2 is a side view of the tactile sensor 230 used in the present invention, Figures 3a to 3j is a process diagram showing a manufacturing method of the tactile sensor 230.

촉각센서(230)의 구성은 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 두께의 고분자 필름(101)상에 코팅층(102)과 금속층(103)이 순서대로 형성되고, 금속층(103) 상에 저항체(104)를 형성하여 제조된 상판;과 소정의 두께의 고분자 필름(111)상에 코팅층(112)과 금속층(113)이 순서대로 형성되고, 금속층(113) 상에 저항체(114)를 형성하여 제조된 하판;으로 이루어져 있으며, 상판의 저항체(104)와 하판의 저항체(114)가 대향되도록 스페이서(115)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the tactile sensor 230 has a coating layer 102 and a metal layer 103 formed on the polymer film 101 having a predetermined thickness in order, and a resistor (on the metal layer 103). A top plate manufactured by forming 104; and a coating layer 112 and a metal layer 113 are sequentially formed on the polymer film 111 having a predetermined thickness, and formed by forming a resistor 114 on the metal layer 113. It consists of a lower plate, and comprises a spacer 115 so that the resistor 104 of the upper plate and the resistor 114 of the lower plate is opposed.

<촉각센서의 제조공정><Manufacturing process of tactile sensor>

이하에서는 도 3a 내지 도 3j를 참고하여 본 발명에 사용되는 촉각센서의 제조공정을 살펴본다. Hereinafter, the manufacturing process of the tactile sensor used in the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3J.

촉각센서는 먼저, 도 3a 내지 도 3d와 같은 공정을 통해서 상판을 제조하고, 도 3e 내지 도 3i와 같은 공정을 통해서 하판을 제조한 후, 도 3j와 같이 상판과 하판을 본딩하여 촉각센서(230)를 제조하게 된다.The tactile sensor first manufactures the upper plate through the process as shown in FIGS. 3A to 3D, and then manufactures the lower plate through the process as shown in FIGS. 3E to 3I, and then bonds the upper plate and the lower plate as shown in FIG. ) Will be manufactured.

이를 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at this in more detail as follows.

우선, 상판의 제조 과정을 살펴보면, 도 3a 와 같은 125㎛ 두께를 갖는 캡톤 폴리이미드 필름(101)상에 도 3b와 같이 고분자 재료인 HD 4000을 코팅하여 코팅층(102)을 형성하게 된다. 여기서 코팅층(102)은 통상의 스핀코팅 장비를 이용하여 코팅하는 것이 바람직하다.First, referring to the manufacturing process of the upper plate, the coating layer 102 is formed by coating HD 4000, which is a polymer material, on the Kapton polyimide film 101 having a thickness of 125 μm as illustrated in FIG. 3A. Here, the coating layer 102 is preferably coated using a conventional spin coating equipment.

다음으로, 도 3c와 같이 코팅층(102) 위에 금속을 증착하여 금속층(103)을 형성한 후 리프트-오프 공정을 이용하여 신호선을 형성하게 된다. 여기서 사용되는 금속은 티타늄, 니켈, 금의 그룹에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 금속층(103)은 이-빔(E-beam) 또는 스퍼터(sputter) 장비를 이용하여 증착하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 3c, the metal is deposited on the coating layer 102 to form the metal layer 103, and then a signal line is formed by using a lift-off process. The metal used herein is preferably one selected from the group consisting of titanium, nickel, and gold, and the metal layer 103 is preferably deposited using an E-beam or sputtering equipment.

다음으로, 도 3d와 같이 금속층(103) 위에 저항체(104)를 형성하게 된다. 여기서 저항체(104)는 감압잉크 또는 니크롬(Ni-Cr)을 사용하는 것이 바람직하며, 감압잉크를 사용하는 경우에는 스크린 인쇄법을 이용하여 감압잉크를 도포한 후 저항체(104)를 형성하고, 니크롬을 이용하는 경우에는 니크롬을 이-빔 또는 스퍼터 장비를 이용하여 증착한 후 에칭을 통해 저항체(104)의 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.Next, the resistor 104 is formed on the metal layer 103 as shown in FIG. 3D. Here, the resistor 104 preferably uses a reduced pressure ink or nichrome (Ni-Cr), and in the case of using a reduced pressure ink, after applying the reduced pressure ink using a screen printing method, the resistor 104 is formed, and the nichrome In this case, it is preferable to form a pattern of the resistor 104 through etching after nichrome is deposited using an e-beam or a sputtering equipment.

상기와 같은 방법으로 상판을 제조한 후에는 상판 제조와 동일한 방법으로 하판을 제조하게 된다.After the upper plate is manufactured by the same method as described above, the lower plate is manufactured by the same method as the upper plate.

하판 제조 과정을 살펴보면, 도 3e와 같이 50㎛ 두께를 갖는 캡톤 폴리이미드 필름(111)상에 도 3f와 같이 고분자 재료인 HD 4000을 코팅하여 코팅층(112)을 형성하게 된다. 하판의 코팅층(112)도 통상의 스핀코팅 장비를 이용하여 코팅하는 것이 바람직하다.Looking at the lower plate manufacturing process, the coating layer 112 is formed by coating the polymer material HD 4000 as shown in Figure 3f on the Kapton polyimide film 111 having a thickness of 50㎛ as shown in Figure 3e. The lower coating layer 112 is also preferably coated using a conventional spin coating equipment.

다음으로, 도 3g와 같이 코팅층(112) 위에 금속을 증착하여 금속층(113)을 형성한 후 리프트-오프 공정을 이용하여 신호선을 형성하게 된다. 여기서 사용되는 금속은 티타늄, 니켈, 금의 그룹에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 금속층(113)은 이-빔(E-beam) 또는 스퍼터(sputter) 장비를 이용하여 증착하는 것이 바람직하다.Next, as illustrated in FIG. 3G, the metal is deposited on the coating layer 112 to form the metal layer 113, and then a signal line is formed by using a lift-off process. It is preferable to use a metal selected from the group of titanium, nickel, and gold, and the metal layer 113 is preferably deposited using an E-beam or a sputtering equipment.

다음으로, 도 3h와 같이 금속층(113) 위에 저항체(114)를 형성하게 된다. 여기서 저항체(114)에는 감압잉크 또는 니크롬(Ni-Cr)을 사용하는 것이 바람직하며, 감압잉크를 사용하는 경우에는 스크린 인쇄법을 이용하여 감압잉크를 도포한 후 저항체(114)를 형성하고, 니크롬을 이용하는 경우에는 니크롬을 이-빔 또는 스퍼터 장비를 이용하여 증착한 후 에칭을 통해 저항체(114)의 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIG. 3H, the resistor 114 is formed on the metal layer 113. In this case, it is preferable to use a reduced pressure ink or nichrome (Ni-Cr) for the resistor 114, and in the case of using a reduced pressure ink, after applying the reduced pressure ink using a screen printing method, a resistor 114 is formed, and the nichrome In this case, it is preferable to form a pattern of the resistor 114 through etching after nichrome is deposited using an e-beam or a sputtering equipment.

다음으로, 저항체(114)를 제외한 금속층(113) 위에 소정의 두께로 스페이서(115)를 형성하게 된다. 여기서 스페이서(115)는 절연물질을 이용하는 것이 바람직하며, 두께는 저항체(114)의 두께보다 2.1배 이상 높게 하여 상판과 하판 접착시 에어 갭(Air Gap)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 에어 갭이 너무 높게 형성되면 측정하고자 하는 최소 힘 크기가 크게 되어 측정 감도가 저하되어 검출에 정 확성이 떨어질 우려가 있으므로, 이러한 점을 고려하여 에어 갭을 설정하는 것이 바람직하다.Next, the spacer 115 is formed on the metal layer 113 except for the resistor 114 to have a predetermined thickness. In this case, it is preferable to use an insulating material for the spacer 115, and the thickness is 2.1 times higher than the thickness of the resistor 114 so that an air gap is formed when the upper plate and the lower plate are bonded to each other. If the air gap is formed too high, the minimum force magnitude to be measured becomes large, which may lower the measurement sensitivity and reduce the accuracy of detection. Therefore, it is preferable to set the air gap in consideration of this point.

상기와 같은 과정을 통해 상판과 하판이 제조되면, 도 3j와 같이 상판의 저항체와 하판의 저항체가 대향되도록 본딩 공정을 통해 접촉하게 한다. 본딩된 촉각센서는 외부의 힘에 의해서 니크롬 저항체의 접촉 면적에 따른 저항률의 변화를 측정함으로써, 촉각센서의 감도를 나타낼 수 있다. 여기서 사용된 본딩 방법은 양면테이프를 이용하거나 필름 접착용 열접착 테이프를 이용하여 접착하는 것이 바람직하며, 이로써 별도의 반도체 공정을 이용하지 않아도 되므로 비용의 면에서 경제적이다. When the upper plate and the lower plate is manufactured through the above process, the upper plate and the lower plate are brought into contact with each other by a bonding process such that the resistor of the upper plate and the resistor of the lower plate face each other. The bonded tactile sensor may indicate the sensitivity of the tactile sensor by measuring a change in resistivity according to the contact area of the nichrome resistor by an external force. The bonding method used herein is preferably bonded using a double-sided tape or using a heat-adhesive tape for film adhesion, and thus it is economical in terms of cost since it does not require a separate semiconductor process.

<터치스크린장치의 구성><Configuration of Touch Screen Device>

이하에서는, 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치에 대한 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the touch screen device using the tactile sensor of the present invention will be described.

도 4는 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 측면도로서, 제어부(440)를 생략하여 도시한 것이다. 도 5는 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 사시도이다. 도 6은 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 PDA단말기 상에 설치된 상태를 나타낸다.4 is a side view of the touch screen device using the tactile sensor of the present invention, and the controller 440 is omitted. 5 is a perspective view of a touch screen device using the present inventors tactile sensor. 6 shows a state in which a touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed on a PDA terminal.

본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 구성으로는 포인팅 오브젝 트(1)에 의하여 작용힘(Fin)이 인가되고 그 위치정보를 인식하는 터치스크린(210)과, 터치스크린의 하부에 위치하고, 작용힘(Fin)을 감지하여 소정의 신호를 발생하는 촉각센서(230)와, 촉각센서의 신호와 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 제어부(440)와, 터치스크린의 하부에 위치하고, 제어신호에 기초한 반작용힘(Fout)을 터치스크린에 전달하기 위해 구동되는 액추에이터(220)가 있다.In the configuration of the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is a touch screen 210 is applied to the operating force (F in ) by the pointing object (1) and the position information is located below the touch screen , A tactile sensor 230 that detects the acting force F in and generates a predetermined signal, and a predetermined control signal for driving the actuator based on the signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen. There is a control unit 440 for outputting the actuator, and the actuator 220 is located in the lower portion of the touch screen, and driven to transmit the reaction force (F out ) based on the control signal to the touch screen.

도 4 및 도 5에서는 액추에이터(220)가 촉각센서(230)의 상위에 놓인 것을 도시한 것으로, 액추에이터(220)와 촉각센서(230)의 위치는 서로 바뀌어도 무방하다. 또한, 액추에이터와 촉각센서의 구체적인 배선은 당업자의 범위에서 용이한 사항으로 여기에서 자세한 설명은 생략한다.4 and 5 show that the actuator 220 is placed on top of the tactile sensor 230, the positions of the actuator 220 and the tactile sensor 230 may be interchanged. In addition, specific wiring of the actuator and the tactile sensor is an easy matter within the scope of those skilled in the art, and detailed description thereof will be omitted herein.

촉각센서(230) 및 액추에이터(220)는 하나의 단위체로서, 복수의 단위체가 도 5에 도시된 바와 같이, 터치스크린의 가장자리 둘레에 배열되어 있음이 바람직하다. 터치스크린의 디스플레이부(212)의 기능을 훼손하지 않기 위함이다.The tactile sensor 230 and the actuator 220 are one unit, and the plurality of units are preferably arranged around the edge of the touch screen as shown in FIG. 5. This is to avoid damaging the function of the display unit 212 of the touch screen.

터치스크린(210)은 이에 접촉하고 있는 포인팅 오브젝트(1)의 위치를 근거로 디스플레이에 커서등의 위치 및 동작 명령을 위한 입력 매체이다. The touch screen 210 is an input medium for position and operation command of a cursor or the like on the display based on the position of the pointing object 1 in contact with the touch screen 210.

터치스크린(210)은 LCD, OLED, PDP, 전자잉크표시장치 등에 사용되는 터치스 크린이 될 수 있으며, 또한 가요성(flexible) 터치스크린이 될 수 있다. 터치스크린에 인가된 포인팅 오브젝트(1)의 위치정보 인식과, 상기 LCD, OLED, PDP, 전자잉크표시장치 등은 당업자의 범위에서 널리 알려진 사항으로 여기에서 자세한 설명은 생략한다.The touch screen 210 may be a touch screen used in LCDs, OLEDs, PDPs, electronic ink displays, and the like, and may also be a flexible touch screen. Recognition of the location information of the pointing object 1 applied to the touch screen, and the LCD, OLED, PDP, electronic ink display device, etc. are well known to those skilled in the art, and detailed descriptions thereof will be omitted.

촉각센서(230)는 터치스크린(210)의 하부에 위치하며, 터치스크린(210)에 가해진 포인팅 오브젝트(1)의 작용힘(Fin)에 대한 신호를 발생시킨다. 촉각센서(230)의 구성은 앞서 설명한 바와 같다.The tactile sensor 230 is positioned below the touch screen 210 and generates a signal for the action force F in of the pointing object 1 applied to the touch screen 210. The configuration of the tactile sensor 230 is as described above.

촉각센서(230)는 터치스크린(210)의 디스플레이부(212) 기능을 훼손하지 않기 위해서 터치스크린(210)의 가장자리 둘레에 배치되고, 따라서 액추에이터(220)도 터치스크린(210)의 가장자리 둘레에 배치되게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 하나의 촉각센서(230)와 하나의 액추에이터(220)가 하나의 단위체를 이루어 복수의 단위체가 배열되는 형상이다. 이때, 촉각센서(230) 및 액추에이터(220)는 도 5에 도시된 바와 같이, 터치스크린(210)의 둘레에 1번 둘러지는 형상으로 배열될 수 있다.The tactile sensor 230 is disposed around the edge of the touch screen 210 in order not to impair the function of the display unit 212 of the touch screen 210, and thus the actuator 220 is also arranged around the edge of the touch screen 210. Will be deployed. That is, as shown in FIG. 5, one tactile sensor 230 and one actuator 220 form one unit to form a plurality of units. In this case, as shown in FIG. 5, the tactile sensor 230 and the actuator 220 may be arranged in a shape that is enclosed once around the touch screen 210.

복수의 단위체, 즉 복수의 촉각센서(230) 및 액추에이터(220)가 배열된바, 터치스크린(210) 상에 임의의 복수 지점에 작용힘(Fin)이 인가되어도 구동가능하다. 즉, 포인팅 오브젝트(1,1')가 인가하는 작용힘(Fin)의 특성을 감지할 수 있는 촉각센서(230) 및 해당위치에서 반작용힘(Fout)을 구현하는 액추에이터(220)가 복수 존 재하므로 멀티터치(multi-touch)시에도 반작용힘의 구현이 가능하다.A plurality of units, that is, a plurality of tactile sensors 230 and the actuator 220 is arranged, even if the action force (F in ) is applied to any of a plurality of points on the touch screen 210 can be driven. That is, the tactile sensor 230 capable of detecting the characteristic of the acting force F in applied by the pointing objects 1, 1 'and the actuator 220 implementing the reaction force F out at the corresponding position are provided in plurality. Because of this, the reaction force can be realized even in multi-touch.

제어부(440)는 촉각센서(230)에서 감지한 작용힘(Fin)에 대한 신호와 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 제어신호를 발생시키고, 이러한 제어신호를 액추에이터(220)로 출력한다. 제어부(440)는 극소형으로 컴퓨터 또는 휴대용 전자통신기기(PDA 단말기, 휴대폰 등) 등에 쉽게 내장이 가능한 마이컴(MICOM) 또는 전용 칩셋을 사용함이 바람직하다.The controller 440 generates a control signal based on the signal of the action force (F in ) detected by the tactile sensor 230 and the position information of the action force applied to the touch screen, and generates the control signal to the actuator 220. Will output The control unit 440 is very small, it is preferable to use a MICOM or a dedicated chipset that can be easily embedded in a computer or a portable electronic communication device (PDA terminal, mobile phone, etc.).

제어부(440)에서는 반작용힘(Fout)이 터치스크린을 통해 충분히 전달될 정도로 액추에이터를 구동시키기 위한 제어신호가 발생하여야 하므로, 이러한 제어신호의 발생에 필요한 정보가 함수나 룩업테이블로 미리 프로그래밍되어 있음이 바람직하다. 그 프로그래밍 내용은 이하, 도 12a 및 도 12b에 나타난 진동수(f)와 진폭(A) 사이의 관계를 기초로 한 것일 수 있으며, 이러한 내용은 이하 동작예에서 설명하기로 한다.In the controller 440, a control signal for driving the actuator should be generated so that the reaction force F out is sufficiently transmitted through the touch screen. Thus, information necessary for generating the control signal is preprogrammed into a function or a lookup table. This is preferred. The programming content may be based on the relationship between the frequency f and the amplitude A shown in FIGS. 12A and 12B, which will be described in the following operation example.

액추에이터(230)는 터치스크린(210)의 하부에 위치하고, 다양한 반작용힘(Fout)이 사용자에게 출력되도록 구동된다. 액추에이터(220)는 회전, 병진, 선형운동 등을 할 수 있다. 특히 액추에이터(220)의 회전운동은 상기 터치스크린(210) 의 강도, 진동가능한 변위 등을 고려하여 선형운동으로 변환됨이 바람직하다.The actuator 230 is positioned below the touch screen 210 and is driven to output various reaction forces F out to the user. The actuator 220 may rotate, translate, linearly move, and the like. In particular, the rotational movement of the actuator 220 is preferably converted into a linear movement in consideration of the strength of the touch screen 210, vibrable displacement, and the like.

액추에이터(220)로는 압전 액추에이터, 보이스 코일(voice coil) 액추에이터, 고분자 액추에이터 등이 있다.The actuator 220 includes a piezoelectric actuator, a voice coil actuator, a polymer actuator, and the like.

압전 액추에이터는 전계에 의해 유기되는 압전체의 변형 특성을 이용하므로 기계 동작방식에 비하여 동작시간이 0.1㎳정도로 매우 짧고, 변위 정밀도가 0.01㎛ 정도로서 미세영역에서의 위치 제어능력이 매우 뛰어난 특성을 갖는다. 그리고 얇고, 작게 구성할 수 있기 때문에, 휴대용 컴퓨터 또는 전자/통신기기(예를 들어, PDA, 휴대폰 등) 등의 콤팩트한 하우징에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 압전 액추에이터는 매우 낮은 전력을 요구하므로 제한된 전력(예를 들어, 휴대용 배터리 등)을 공급받는 휴대용 컴퓨터 또는 전자/통신기기에 유용하다. Since the piezoelectric actuator uses the deformation characteristics of the piezoelectric body induced by the electric field, the operation time is very short, about 0.1 ms, and the displacement precision is about 0.01 µm, which is excellent in the position control capability in the fine region, compared to the mechanical operation method. And since it can be thin and small, it can be used suitably for compact housings, such as a portable computer or an electronic / communication device (for example, PDA, mobile phone, etc.). Piezoelectric actuators also require very low power and are therefore useful for portable computers or electronic / communication devices that receive limited power (eg, portable batteries, etc.).

보이스 코일 액추에이터는 코일과 자석을 포함하는 것이 바람직하며, 전류가 코일을 통해 흐르고, 자석의 자계와 상호작용하여 액추에이터의 가변부위에 힘을 발생시킨다. The voice coil actuator preferably comprises a coil and a magnet, in which current flows through the coil and interacts with the magnetic field of the magnet to generate a force on the variable portion of the actuator.

고분자 액추에이터는 경량이고, 유연성이 풍부한 특성을 지닌 고분자 재료로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 고분자 액추에이터는, 폴리불화 비닐리렌을 이용한 고분자 압전소자, 전자 도전성 고분자 등을 이용한 도전성 고분자 액추에이터, 고분자 겔(gel)을 이용한 겔 액추에이터 등이 있다. 상기 고분자의 재료적 특성으로 인하여 고분자 액추에이터는 가요성(flexible)인 터치스크린에 효과적으로 사용될 수 있다.The polymer actuator is characterized in that it is composed of a polymer material having a lightweight, flexible and rich properties. The polymer actuator includes a polymer piezoelectric element using polyvinylidene fluoride, a conductive polymer actuator using an electronic conductive polymer, a gel actuator using a polymer gel, and the like. Due to the material properties of the polymer, the polymer actuator can be effectively used for a flexible touch screen.

도 7은 촉감 피드백을 제공하기 위한 구동장치의 블록도이다. 신호선이 형성된 촉각센서(230)에서 발생된 신호가 제어부(440)로 인가되기 전에, 촉각센서(230)에서 발생된 작용힘의 신호를 순차적으로 검출하는 릴레이 멀티플렉서(420: Relay multiplexer) 및 멀티플렉서(420)의 신호를 소정의 레벨로 증폭시키는 증폭기(430)가 더 부가됨이 바람직하다.7 is a block diagram of a drive for providing tactile feedback. Before the signal generated from the tactile sensor 230 having the signal line is applied to the controller 440, a relay multiplexer 420 and a multiplexer 420 sequentially detect signals of the acting force generated by the tactile sensor 230. Preferably, an amplifier 430 is further added to amplify the signal of 420 to a predetermined level.

여기서, 증폭기(430)는 아날로그 증폭기, 디지털 증폭기, 전압 증폭기 등 다양한 종류의 증폭기가 사용될 수 있다.Here, the amplifier 430 may be used a variety of amplifiers, such as analog amplifier, digital amplifier, voltage amplifier.

또한, 촉각센서에서 발생된 신호 중에 포함된 잡음을 제거하기 위한 잡음제거부(미도시: 예를 들어, 필터)를 더 부가함이 바람직하다. 잡음을 제거함으로써, 반작용힘(Fout)의 구현시 효율을 도모할 수 있다. 잡음은 반작용힘(Fout)의 구현에 기여 하지 못하는 신호(예를 들어 일정한 레벨에 미치지 못하는 크기의 신호 등)가 될 것이다.In addition, it is preferable to further add a noise removing unit (not shown, for example, a filter) for removing the noise contained in the signal generated by the tactile sensor. By eliminating the noise, efficiency in implementing the reaction force F out can be achieved. The noise will be a signal that does not contribute to the realization of the reaction force (F out ) (for example, a signal of a magnitude less than a certain level).

디지털 증폭기는 전력의 소모가 작고, 크기가 작으므로 컴퓨터, 휴대용 전자제품 등에 쉽게 내장할 수 있으며, 하나의 주문형 반도체로 제작이 가능해 저렴한 비용으로 대량생산이 가능하다는 장점이 있다. 디지털 증폭기를 사용하는 경우에는 아날로그 신호와 디지털 신호간에 신호를 변환하기 위한 컨버터(미도시: ADC (analog-to-digital convert) 또는 DAC(digital-to-analog convert))를 더 부가함이 바람직하다.Digital amplifiers have low power consumption and small size, so they can be easily embedded in computers, portable electronics, etc., and can be manufactured as a single custom semiconductor. When using a digital amplifier, it is preferable to further add a converter (not shown: analog-to-digital convert (ADC) or digital-to-analog convert (DAC)) to convert the signal between the analog signal and the digital signal. .

<기록매체의 구성><Organization of Recording Media>

이하에서는, 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 기록매체에 대하여 살펴본다. 기록매체는 터치스크린에 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 작용힘을 인가하는지 여부를 감지하는 프로그램 코드와, 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보를 저장하는 프로그램 코드와, 촉각센서에서 작용힘을 감지하여 소정의 신호로 검출하게 하는 프로그램 코드와, 제어부에서 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 소정의 제어신호를 발생시키도록 하는 프로그램 코드와, 제어신호에 기초한 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위해 액추에이터를 구동시키는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록된 것이다.Hereinafter, the recording medium of the touch screen device using the tactile sensor will be described. The recording medium includes a program code for detecting whether a user applies an operating force to the touch screen by using a pointing object, a program code for storing position information of the applied force applied to the touch screen, and a sensing force for the tactile sensor. Program code for detecting the signal as a predetermined signal, program code for causing the controller to generate a predetermined control signal for driving the actuator based on the signal of the tactile sensor and the position information of the applied force applied to the touch screen; A computer program is recorded that includes program code for driving an actuator to transmit a reaction force based on a control signal to a touch screen.

기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램은 이하에서 살펴볼 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 구동방법을 구현하는 방향을 설정하는 역할을 하게 된다. The computer program recorded on the recording medium plays a role of setting the direction of implementing the driving method of the touch screen device using the tactile sensor to be described below.

기록매체는 컴퓨터에 의해 판독되고 실행되는 일련의 명령어로 구현될 수 있는 하드디스크, RAM장치, ROM장치, 컴팩트 디스크, DVD, CD-ROM, 광자기 디스크, 플로피 디스크, 디지털 테이프, 메모리 스틱 등의 장치에 의해서 달성될 수 있으며 이는 당업자의 범위에서 널리 알려진 것으로서 자세한 설명은 생략한다.The recording medium may be a hard disk, a RAM device, a ROM device, a compact disk, a DVD, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a floppy disk, a digital tape, a memory stick, etc., which may be embodied by a series of instructions that are read and executed by a computer. It can be achieved by the device and this is well known in the range of those skilled in the art and a detailed description thereof will be omitted.

<터치스크린장치의 동작><Operation of Touch Screen Device>

이하에서는, 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 구동방법에 대하여 바람직한 실시예로 설명한다.Hereinafter, a method of driving a touch screen device using the tactile sensor according to the present invention will be described as a preferred embodiment.

도 8은 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 구동방법의 흐름도이다. 구동방법으로는 촉각센서 및 액추에이터가 가장자리 둘레에 배열된 터치스크린장치의 터치스크린에 사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 작용힘을 인가하는 단계(S10)와 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보를 획득하는 단계(S12)와 터치스크린 하부의 촉각센서에서 작용힘을 감지하여 소정의 신호를 발생검출하는 단계(S20)와 제어부에서 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 액추에이터를 구동시키기 위한 소정의 제어신호를 발생시키는 단계(S30)와 제어신호에 기초하여 반작용힘을 터치스크린에 전달하기 위해 액추에이터를 구동시키는 단계(S40)로 나누어 볼 수 있다.8 is a flowchart illustrating a method of driving a touch screen device using a tactile sensor. As a driving method, a user applies a working force using a pointing object to a touch screen of a touch screen device in which a tactile sensor and an actuator are arranged around an edge (S10) and acquires position information of the applied force applied to the touch screen. (S12) and detecting the acting force in the tactile sensor under the touch screen to generate and detect a predetermined signal (S20) and based on the signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen in the controller. It may be divided into a step (S30) of generating a predetermined control signal for driving the actuator and a step (S40) of driving the actuator to transfer the reaction force to the touch screen based on the control signal.

이때, 터치스크린이 포인팅 오브젝트의 위치정보를 획득하는 단계(S12)와 촉각센서에서 작용힘을 감지하여 소정의 신호로 검출하는 단계(S20)는 시계열적인 흐름에 따라 구성된 것이 아니므로, 상기 두 단계의 구성은 바뀌어도 무방하다. 그리고 터치스크린이 포인팅 오브젝트의 위치정보를 획득하는 방법은 통상의 터치스크린에서 포인팅 오브젝트의 위치정보를 획득하는 방법과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. At this time, the step of obtaining the position information of the pointing object by the touch screen (S12) and the step of detecting the action force by the tactile sensor (S20) is not configured according to the time series flow, because the two steps The configuration may be changed. Since the touch screen obtains the position information of the pointing object in the same manner as the method for obtaining the position information of the pointing object on a normal touch screen, a description thereof will be omitted.

이하에서는, 터치스크린의 하부의 촉각센서가 작용힘을 감지하여 소정의 신 호를 발생하는 단계(S20)에 대하여 살펴본다. 바람직하게는 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(440)로 신호가 전달되기 전에 릴레이 멀티플렉서(420), 증폭기(430)와 잡음제거부(미도시: 필터 등)가 부가되어 신호의 증폭 또는 잡음 제어단계(S22)가 더 부가될 수 있다.Hereinafter, a description will be given of the step (S20) of generating a predetermined signal by detecting the action force by the tactile sensor on the bottom of the touch screen. Preferably, as shown in FIG. 7, a relay multiplexer 420, an amplifier 430, and a noise canceller (not shown in the filter) are added before the signal is transmitted to the controller 440 to amplify or noise the signal. The control step S22 may be further added.

도 9, 도 10a 내지 도 10d는 터치스크린상에 포인팅 오브젝트(1)에 의해 작용힘(Fin)이 가해진 경우 촉각센서에서의 신호의 발생예를 도시한 것이다. 9 and 10A to 10D illustrate an example of generation of a signal in the tactile sensor when an acting force F in is applied by the pointing object 1 on the touch screen.

터치스크린(210)상의 C지점에 포인팅 오브젝트(1)에 의한 작용힘(Fin)이 인가되면, 터치스크린의 둘레에 배열된 촉각센서(230)에서 작용힘(Fin)에 대한 신호가 발생한다. 작용힘(Fin)이 인가된 지점의 수평축 및 수직축 상에 위치하는 촉각센서((ㄱ),(ㄴ),(ㄷ),(ㄹ))를 중심으로 별개의 크기를 갖는 신호가 발생된다. When the acting force F in by the pointing object 1 is applied to the point C on the touch screen 210, a signal for the acting force F in is generated from the tactile sensor 230 arranged around the touch screen. do. Signals having different magnitudes are generated around the tactile sensors (a), (b), (c), and (d) located on the horizontal axis and the vertical axis of the point where the action force F in is applied.

도 10a 내지 도 10d는 각 위치별 촉각센서에서 검출되는 신호의 상대적 크기를 나타낸 것이다. x축은 촉각센서의 상대적 위치를 나타내고, y축은 신호의 크기를 나타낸다. 작용힘(Fin)이 인가된 지점(C)과 가까운 위치에 놓인 촉각센서((ㄱ),(ㄴ))에서는 다른 지점의 촉각센서((ㄷ),(ㄹ))보다 상대적으로 큰 신호가 발생하게 된다. 즉, 작용힘(Fin)이 한번 인가되면, 인가된 지점의 수평축 및 수직축에 위치한 촉각센서를 중심으로, 주변에 위치한 촉각센서들에서도 관련 신호가 검출된다. 10A to 10D show the relative magnitudes of the signals detected by the tactile sensors for each position. The x-axis represents the relative position of the tactile sensor and the y-axis represents the magnitude of the signal. At the tactile sensor ((a), (b), which is located close to the point (C) where the working force (F in ) is applied, a signal that is relatively larger than the tactile sensor ((c), (d)) at other points Will occur. That is, once the action force F in is applied, the relevant signal is also detected in the tactile sensors located around the tactile sensors positioned on the horizontal axis and the vertical axis of the applied point.

각 위치별 촉각센서에서 검출되는 각각의 촉각센서의 신호는 그 신호의 최대값, 3dB값, 평균값, 최소값 등 일정한 크기의 값을 갖도록 한다. 특히 반작용힘을 유효하게 전달하기 위해서 그 기초가 되는 촉각센서의 신호는 최대값, 또는 3dB값의 크기를 갖는 것이 바람직할 것이다. 이때, 만약 (ㄱ)위치의 촉각센서의 신호값을 검출된 신호의 3dB값으로 설정하였다면, 다른 위치의 촉각센서((ㄴ),(ㄷ),(ㄹ) 등)의 신호도 역시 각각의 위치에서 감지된 신호의 3dB값에 해당하는 크기를 갖도록 함이 바람직하다. 그리하여야 액추에이터를 구동시키기 위한 제어신호가 동일한 조건을 유지하여 작용힘의 특성이 반영되고 이에 비례하는 반작용힘을 전달할 수 있기 때문이다. The signal of each tactile sensor detected by the tactile sensor for each position is to have a constant value such as the maximum value, 3 dB value, average value, minimum value of the signal. In particular, in order to effectively transmit the reaction force, it is desirable that the signal of the tactile sensor on which it is based has a maximum value or a magnitude of 3 dB value. At this time, if the signal value of the tactile sensor at position (a) is set to 3 dB of the detected signal, the signals of the tactile sensor ((b), (c), (d), etc.) at other positions are also at the respective positions. It is desirable to have a size corresponding to the 3dB value of the signal detected at. This is because the control signal for driving the actuator can maintain the same conditions so that the characteristics of the acting force can be reflected and transmit a reaction force proportional thereto.

상기 검출된 신호들은 증폭기에 의하여 소정의 레벨로 증폭된다. 이하에서는, 도 11을 참고하여, 터치스크린의 가장자리 둘레에 배열된 촉각센서 중 임의의 촉각센서의 저항(Rnm: 측정대상인 Rnm 저항 이외의 저항은 미도시)에 발생한 신호의 증폭에 대하여 설명한다. The detected signals are amplified to a predetermined level by an amplifier. In the following, with reference to Figure 11, the resistance of any of the touch sensor arranged on the peripheral edge of the touch screen, the touch sensor (R nm: measuring the subject R nm The resistance other than the resistance will be described with respect to the amplification of the signal generated in the diagram.

측정대상인 저항(Rnm)의 입력라인에 인가되는 전압(Vin)은 아날로그 증폭기의 부(-) 입력단자로 인가되고, 정(+) 입력단자(V+)에는 측정대상이 아닌 저항의 입력전압이 인가된다. 측정대상이 아닌 촉각센서의 저항의 입력라인에는 VGND 가 인가되는데, 이때 VGND 와 V+는 같은 값이 된다.The voltage (V in ) applied to the input line of the resistance (R nm ) to be measured is applied to the negative (-) input terminal of the analog amplifier, and the input of the resistor not to be measured to the positive (+) input terminal (V + ). Voltage is applied. V GND on the input line of the resistance of the tactile sensor that is not measured Is applied, where V GND And V + are the same value.

Figure 112008011383985-pat00001
Figure 112008011383985-pat00001

(Vin:Rnm에 연결된 메인 입력라인의 전압, Vout: OPAMP의 출력 전압, Rf:귀환 저항, Rnm:촉각센서 내의 측정대상 저항)(V in : voltage of main input line connected to R nm , V out : output voltage of OPAMP, R f : feedback resistance, R nm : resistance to be measured in tactile sensor)

여기서 아날로그 증폭기(430)의 출력단자와 부(-) 입력단자 사이에 접속된 귀환 저항(Rf)의 저항치는 액추에이터의 구동에 의해 발생한 진동이 전달되는 매체인 터치스크린의 능력을 고려하여 설정함이 바람직하다.Here, the resistance value of the feedback resistor Rf connected between the output terminal of the analog amplifier 430 and the negative input terminal is set in consideration of the capability of the touch screen, which is a medium through which vibration generated by driving of the actuator is transmitted. desirable.

상기와 같은 방법으로, 복수의 촉각센서에서 검출된 신호가 증폭된다.In the same manner as described above, signals detected by the plurality of tactile sensors are amplified.

이하에서는, 액추에이터를 구동시키기 위한 제어신호의 발생 단계(S30)에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a description will be given of the generation step (S30) of the control signal for driving the actuator.

제어신호는 액추에이터를 구동시키기 위한 신호로서, 촉각센서의 검출신호 및 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초한다. 또한, 작용힘의 특성이 반영되고 작용힘에 비례하는 반작용힘을 사용자에게 전달하여야 하므로, 작용힘에 대한 정보를 갖게 된다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 한번의 작용힘(Fin)의 인가에 대하여, 각각의 촉각센서에서 검출신호가 발생하는바, 제어신호도 복수가 될 것이다.The control signal is a signal for driving the actuator and is based on the detection signal of the tactile sensor and the position information of the acting force applied to the touch screen. In addition, since the characteristics of the acting force is reflected and the reaction force proportional to the acting force should be transmitted to the user, the information on the acting force is obtained. In addition, as described above, a detection signal is generated at each tactile sensor with respect to the application of one action force F in , and thus a plurality of control signals will be provided.

제어신호의 정보를 구성하는 파라미터로는 진폭(A)과 주파수(f)가 있다.Parameters constituting the information of the control signal include amplitude (A) and frequency (f).

도 12a 및 도 12b는 작용힘에 대한 제어신호의 정보로서 진폭(A) 및 주파수(f)의 상대적 크기를 나타낸 그래프이다.12A and 12B are graphs showing relative magnitudes of amplitude A and frequency f as information of a control signal for an applied force.

도 12a의 그래프 상에서, x축은 작용힘을 나타내고, y축은 제어신호의 정보파라미터로서 진폭(A) 및 주파수(f)를 나타낸다. In the graph of Fig. 12A, the x-axis shows the working force, and the y-axis shows the amplitude A and the frequency f as information parameters of the control signal.

일실시예로, 질감, 즉 부드럽거나 딱딱한 느낌을 전달하기 위해서는 진폭(A)과 주파수(f)는 반비례 관계에 놓이게 된다. 제어신호가 전달된 액추에이터를 구동시켜 터치스크린 상에 부드러운 느낌((가)영역)을 전달하려면 상대적으로 주파수(f)는 작은 값을 갖게 되고, 진폭(A)은 큰 값을 갖게 된다. 반대로 터치스크린 상에 딱딱한 느낌((나)영역)을 전달하려면 상대적으로 주파수(f)는 큰 값을 갖고, 진폭(A)은 작은 값을 갖게 된다.In one embodiment, the amplitude (A) and the frequency (f) are in inverse relationship in order to convey the texture, i.e. soft or hard feeling. In order to drive the actuator to which the control signal is transmitted to transmit a soft feeling (a) on the touch screen, the frequency f has a relatively small value and the amplitude A has a large value. On the contrary, to transmit a hard feeling ((b) area) on the touch screen, the frequency f has a relatively large value and the amplitude A has a small value.

상기의 도 12a와 마찬가지로, 도 12b의 그래프에서, x축은 작용힘을 나타내고, y축은 제어신호의 정보파라미터로서 진폭(A) 및 주파수(f)를 나타낸다. 도 12b는 주파수(f)가 일정할 때, 진폭(A)이 가변적인 관계에 기초하여 제어신호의 정보를 결정하는 방식이다.As in Fig. 12A, in the graph of Fig. 12B, the x-axis shows the working force, and the y-axis shows the amplitude A and the frequency f as information parameters of the control signal. 12B illustrates a method of determining information of a control signal based on a relationship in which the amplitude A is variable when the frequency f is constant.

따라서, 진폭(A)과 주파수(f)의 관계는 제어부(440)에 미리 프로그래밍 되어 있음이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the relationship between the amplitude A and the frequency f is preprogrammed in the controller 440.

또한, 도 12a 및 도 12b에 나타난 진폭(A)과 주파수(f)의 관계 이외에도 다양한 경우의 수로 제어신호의 정보를 다양화할 수 있다.In addition to the relationship between the amplitude A and the frequency f shown in FIGS. 12A and 12B, the information of the control signal can be diversified in various cases.

이하에서는, 제어신호에 기초하여 액추에이터를 구동시키는 단계(S40)에 대 하여 살펴본다. 상기와 같이 작용힘(Fin)에 대한 정보를 갖는 제어신호는, 제어신호의 기초가 된 촉각센서의 검출신호가 발생한 지점의 액추에이터로 각각 인가된다. Hereinafter, the operation of driving the actuator on the basis of the control signal (S40) will be described. As described above, the control signals having information on the operating force F in are applied to the actuators at the points where the detection signals of the tactile sensors, which are the basis of the control signals, are generated.

이후, 제어신호를 인가받은 액추에이터들은 소정의 주파수(f) 및 진폭(A)으로 구동(병진, 회전, 선형운동 등)된다. 이때, 한번의 작용힘의 인가에 의하여 발생된 복수의 제어신호에 기초한 복수의 액추에이터의 구동은 동시에 이루어짐이 바람직하다. 복수의 액추에이터가 동시에 구동되면서 발생하는 진동의 중첩에 의하여 포인팅 오브젝트가 인가한 작용힘과 비례하는 반작용힘이 사용자에게 전달된다.Subsequently, the actuators to which the control signal is applied are driven (translation, rotation, linear motion, etc.) at a predetermined frequency f and amplitude A. At this time, it is preferable to simultaneously drive the plurality of actuators based on the plurality of control signals generated by the application of a single acting force. The reaction force proportional to the action force applied by the pointing object is transmitted to the user by the superposition of vibrations generated when the plurality of actuators are simultaneously driven.

또한, 액추에이터 구동단계(S40)는 터치스크린상에 포인팅 오브젝트가 접촉하는지 여부를 판단하는 단계(S41), 판단결과 포인팅 오브젝트가 접촉하는 경우 액추에이터를 구동시키는 단계(S42) 및 판단결과 포인팅 오브젝트가 접촉하지 않는 경우 액추에이터를 비구동시키는 단계(S43)로 구성됨이 바람직하다. In addition, the actuator driving step (S40) is a step (S41) of determining whether the pointing object is in contact with the touch screen, driving the actuator when the pointing object is in contact with the determination result (S42) and the determination result pointing object is in contact If not, it is preferable that it consists of a step (S43) for deactivating the actuator.

포인팅 오브젝트의 접촉여부 판단결과, 터치스크린상에 반작용힘(Fout)이 전달될 수 있는 포인팅 오브젝트(1)가 접촉되지 않는 경우에는 반작용힘(Fout)이 0[N]이 되도록 하여 전원을 절약할 수 있다. 이는 휴대용 배터리 등으로 운영되는 휴대용 컴퓨터 또는 휴대폰의 사용에 있어서 전력 절감에 기여를 할 수 있다. As a result of determining whether the pointing object is in contact, when the pointing object 1, which can transmit the reaction force (F out ), is not in contact with the pointing object, the reaction force (F out ) becomes 0 [N] so that the power is turned on. You can save. This can contribute to power savings in the use of portable computers or mobile phones operated with portable batteries.

이러한 동작은 액추에이터로 제어신호를 출력하지 않는 방법 등으로 제어부(440)에서 담당할 수 있다.Such an operation may be performed by the controller 440 by a method of not outputting a control signal to the actuator.

본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치는 상기의 구동방법으로 멀티터치시 그에 따른 반작용힘을 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 애플사의 아이폰과 같이 포인팅 오브젝트가 터치스크린상에 접촉한 상태로 이동하면서 작용힘을 인가하는 경우에도 반작용힘을 전달할 수 있다.The touch screen device using the tactile sensor of the present invention not only can transmit the reaction force according to the multi-touch by the above driving method, but also act as the pointing object moves in contact with the touch screen like the Apple iPhone. Reaction forces can also be transmitted when applied.

일예로, 멀티터치 방식으로 복수의 작용힘을 인가하는 경우, 제어부는 각각의 작용힘에 대한 촉각센서의 신호 및 터치스크린에 인가된 각각의 작용힘의 위치정보에 기초하여 복수의 제어신호를 출력하고, 복수의 제어신호가 인가된 액추에이터는 제어신호에 기초하여 구동하게 된다.For example, when applying a plurality of acting forces in a multi-touch manner, the controller outputs a plurality of control signals based on the signal of the tactile sensor for each acting force and the position information of each acting force applied to the touch screen. The actuator to which the plurality of control signals are applied is driven based on the control signal.

일예로, 포인팅 오브젝트가 터치스크린에 접촉한 채 궤적을 그리면서 작용힘을 인가하는 경우(드래그하는 경우), 작용힘의 인가지점이 변화되고, 이에 따라 상기한 터치스크린장치의 구동방법이 반복적으로 일어난다. 따라서 드래그에 의해 작용힘이 연속적으로 인가되면 위치정보 획득단계(S12) 내지 액추에이터 구동단계(S40)반복적인으로 일어나 반작용힘도 연속적으로 전달될 수 있게 된다. For example, when the pointing object applies an acting force while drawing a trajectory while touching the touch screen (drags), the point of application of the acting force is changed, and thus the driving method of the touch screen device is repeatedly Happens. Therefore, when the acting force is continuously applied by dragging, the reaction force may be continuously transmitted to the position information acquiring step S12 to the actuator driving step S40 repeatedly.

상기의 기술은 멀티터치 또는 포인팅 오브젝트의 이동(드래그)에 따른 신호처리의 일예일 뿐, 이외에도 다양한 방식으로 신호처리가 가능함은 물론이다.The above technique is merely an example of signal processing according to a movement (drag) of a multi-touch or pointing object, and of course, signal processing is possible in various ways.

<변형예><Variation example>

다른 실시예로, 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치는 상기 실시예에서 기재된 개인휴대정보단말기(PDA) 뿐만 아니라, 휴대형 멀티미디어 플레이 어(PMP), 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 컴퓨터(예를 들어, 타블렛 모니터, 은행의 입출금 자동화기기) 등에 사용될 수 있다. 도 13은 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 휴대폰에 설치된 상태를 나타내고, 도 14는 타블렛 모니터에 설치된 상태를 나타내며, 도 15는 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP)에 설치된 상태를 나타낸다. 이는 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 휴대폰, 타블렛 모니터 및 휴대형 멀티미디어 플레이어에 설치된 일예를 나타낼 뿐, 위치, 활용 상태 등이 이에 한정되는 것은 아니다.In another embodiment, the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is not only a personal digital assistant (PDA) described in the above embodiment, but also a portable multimedia player (PMP), a mobile phone, a portable computer, a computer (for example, a tablet). Monitors, automated teller machines in banks). FIG. 13 shows a state where the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed in a mobile phone, FIG. 14 shows a state installed in a tablet monitor, and FIG. 15 shows a state installed in a portable multimedia player (PMP). This shows only an example in which the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed in a mobile phone, a tablet monitor, and a portable multimedia player, but the position, utilization state, and the like are not limited thereto.

다른 실시예로, 상기 액추에이터(220)는 상기 압전 액추에이터, 보이스 코일 액추에이터, 고분자 액추에이터뿐만 아니라 표준 스피커, E-코어형 액추에이터, 솔레노이드, 무선 호출기 모터, DC 모터, 스테핑모터 등의 다른 유형의 액추에이터들이 사용될 수 있다.In another embodiment, the actuator 220 is a piezoelectric actuator, a voice coil actuator, a polymer actuator, as well as other types of actuators such as standard speakers, E-core actuators, solenoids, pagers, DC motors, stepping motors, and the like. Can be used.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 명세서의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present specification, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be interpreted.

도 1은 기존의 터치스크린장치의 측면도,1 is a side view of a conventional touch screen device;

도 2는 본 발명에 사용되는 촉각센서의 측면도,Figure 2 is a side view of the tactile sensor used in the present invention,

도 3a 내지 도 3j는 본 발명에 사용된 촉각센서의 제조방법을 보인 공정도,3a to 3j is a process chart showing a manufacturing method of the tactile sensor used in the present invention,

도 4는 보 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 측면도,4 is a side view of a touch screen device using the haptic sensor of the present invention;

도 5는 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 사시도,5 is a perspective view of a touch screen device using the present inventors tactile sensor,

도 6은 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 PDA단말기에 설치된 상태도,6 is a state in which the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed in the PDA terminal,

도 7은 촉감 피드백을 제공하기 위한 구동장치의 블록도,7 is a block diagram of a drive for providing tactile feedback;

도 8은 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치의 구동방법의 흐름도,8 is a flowchart of a method of driving a touch screen device using the tactile sensor according to the present invention;

도 9는 터치스크린상에 작용힘(Fin)이 가해진 경우 촉각센서에서의 신호의 발생예,9 illustrates an example of signal generation in a tactile sensor when an action force F in is applied on a touch screen;

도 10a 내지 도 10d는 촉각센서의 위치별 신호의 크기를 나타낸 그래프,10a to 10d is a graph showing the magnitude of the signal for each position of the tactile sensor;

도 11은 증폭기에 의하여 촉각센서의 신호가 증폭되는 회로도,11 is a circuit diagram in which the signal of the tactile sensor is amplified by an amplifier;

도 12a 및 도 12b는 터치스크린상에 인가된 작용힘에 따른 액추에이터의 진 동 파라미터 간의 관계를 나타낸 그래프,12A and 12B are graphs showing a relationship between vibration parameters of an actuator according to an action force applied on a touch screen;

도 13은 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 휴대폰에 설치된 상태도,13 is a state in which the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed in the mobile phone,

도 14는 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 타블렛 PC에 설치된 상태도,14 is a state in which the touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed in the tablet PC,

도 15는 본 발명인 촉각센서를 이용한 터치스크린장치가 PMP에 설치된 상태도이다.15 is a state diagram in which a touch screen device using the tactile sensor of the present invention is installed in a PMP.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1,1': 포인팅 오브젝트1,1 ': pointing object

210: 터치스크린210: touch screen

212: 디스플레이부212: display unit

220: 액추에이터220: actuator

230: 촉각센서230: tactile sensor

40,240: 기준면40,240: reference plane

300: PDA 단말기300: PDA terminal

301: 아이콘301: icon

420: 릴레이 멀티플렉서420: relay multiplexer

430: 증폭기430 amplifier

440: 제어부440: control unit

500: 휴대폰500: mobile phone

600: 타블렛 모니터600: tablet monitor

700: PMP700: PMP

Claims (19)

사용자가 포인팅 오브젝트를 사용하여 위치 또는 동작명령을 입력하기 위한 장치로서, 상기 포인팅 오브젝트의 작용힘이 인가되고, 그에 따른 반작용힘이 전달되는 매체인 가요성의 터치스크린; An apparatus for a user to input a position or an operation command using a pointing object, the apparatus comprising: a flexible touch screen that is a medium on which an acting force of the pointing object is applied and a reaction force is transmitted accordingly; 상기 터치스크린의 하부에 위치하고, 상기 작용힘을 감지하여 소정의 신호를 발생시키는 촉각센서;A tactile sensor positioned below the touch screen and configured to generate a predetermined signal by detecting the action force; 상기 촉각센서의 신호 및 상기 터치스크린에 인가된 작용힘의 위치정보에 기초하여 하기 액추에이터를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및A control unit for outputting a control signal for driving the following actuators based on the signal of the tactile sensor and the position information of the action force applied to the touch screen; And 상기 터치스크린의 하부에 위치하고, 상기 제어신호에 기초하여 상기 반작용힘을 상기 터치스크린에 전달하기 위한 액추에이터;로 구성되고,An actuator positioned below the touch screen and configured to transmit the reaction force to the touch screen based on the control signal; 상기 액추에이터는 압전 액추에이터, 보이스 코일 액추에이터 및 고분자 액추에이터 중 어느 하나이며,The actuator is any one of a piezoelectric actuator, a voice coil actuator, and a polymer actuator, 상기 촉각센서와 상기 액추에이터는 하나의 단위체로서 복수의 단위체가 상기 터치스크린의 가장자리 둘레에 배열되어 있어, 상기 포인팅 오브젝트로 상기 터치스크린에 작용힘을 인가하면, 해당 위치에서 그에 따른 반작용힘을 사용자가 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 촉각센서를 이용한 터치스크린장치.The tactile sensor and the actuator are one unit, and a plurality of units are arranged around the edge of the touch screen. When the acting force is applied to the touch screen with the pointing object, the user applies the corresponding reaction force at the corresponding position. Touch screen device using a tactile sensor characterized in that it can detect. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어신호는 주파수(f)와 진폭(A)이 반비례하는 반비례 신호이며,The control signal is an inversely proportional signal in which frequency f and amplitude A are inversely proportional. 상기 반작용힘은 상기 반비례 신호에 기초하여 부드러운 촉각과 딱딱한 촉각으로 구분하여 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 촉각센서를 이용한 터치스크린장치.The reaction force is a touch screen device using a tactile sensor, characterized in that can be transmitted to the soft tactile and hard tactile sense based on the inverse signal. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부에 신호가 인가되기 전, 상기 촉각센서의 신호를 소정의 크기로 증폭시키는 증폭기가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 촉각센서를 이용한 터치스크린장치.Before the signal is applied to the control unit, the touch screen device using a tactile sensor, characterized in that an amplifier for amplifying the signal of the tactile sensor to a predetermined size is further added. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 증폭기의 증폭률은 아래 [수학식 1]에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 촉각센서를 이용한 터치스크린장치.Amplification rate of the amplifier is a touch screen device using a tactile sensor, characterized in that determined by the following [Equation 1]. [수학식 1][Equation 1]
Figure 112008011383985-pat00002
Figure 112008011383985-pat00002
(Vin:R01에 연결된 메인 입력라인의 전압, Vout:출력 전압, Rf:귀환 저항, Rnm:촉각센서 내의 측정대상 저항)(V in : Voltage of main input line connected to R 01 , V out : Output voltage, R f : Feedback resistance, R nm : Measurement target resistance in tactile sensor)
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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