KR101054939B1 - 촉감제시 인터페이스 장치 - Google Patents

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Abstract

촉감제시 인터페이스 장치가 개시된다. 터치스크린부, 터치스크린부의 표면의 촉감이 변화되도록 터치스크린부의 일면과 평행한 방향으로 터치스크린부를 진동시키며, 터치스크린부의 일측에 결합되는 구동부, 터치스크린부의 타측을 고정시키는 고정부 및 구동부의 동작 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 촉감제시 인터페이스 장치는, 사용자가 터치하는 부분의 촉감이 변화하는 조작감을 제공 할 수 있다.
압전, 터치, LCD, 초음파, 촉감, 주파수

Description

촉감제시 인터페이스 장치{Tactile Presentation Interface Device}
본 발명은 촉감제시 인터페이스 장치에 관한 것이다.
터치스크린은 stylus pen이나 사용자의 손으로 특정 영역을 가압하면, 그 터치스크린이 장착된 전자기기에 그 가압된 위치에 해당하는 입력신호를 전달할 수 있는 일종의 입력장치이다.
그러나, 터치스크린의 경우 사용자가 터치스크린의 특정 영역을 가압할 때, 사용자에게 전해지는 피드백이 없어 사용자는 터치스크린에 올바르게 입력이 이루어 졌는지에 대해 알 수 없는 어려움이 있었다.
최근에는 이에 대응하기 위해 터치패널이 장착되는 전자기기에 진동모터 등을 구비하여 사용자가 터치패널을 조작하면, 진동모터가 동작하여 전자기기 전체를 진동시키는 장치가 개발되었다. 그러나, 이 또한 사용자는 직접 가압한 영역에 대한 피드백인지는 알 수 없어, 터치스크린의 조작감이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 사용자의 터치스크린부의 조작에 대해 촉감의 형태를 가지는 피드백을 제공할 수 있는 촉감제시 인터페이스 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 터치스크린부, 터치스크린부의 표면의 촉감이 변화되도록 터치스크린부의 일면과 평행한 방향으로 터치스크린부를 진동시키며, 터치스크린부의 일측에 결합되는 구동부, 터치스크린부의 타측을 고정시키는 고정부 및 구동부의 동작 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 촉감제시 인터페이스 장치가 제공된다.
여기서, 구동부의 동작 주파수는 1kHz이상일 수 있으며, 구동부의 동작 주파수는 가청 주파수 이상일 수도 있으며, 구동부는 압전소자를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 제어부는 터치스크린부의 터치 위치에 따라 구동부가 터치스크린부를 상이한 주파수로 진동시키도록 구동부를 제어할 수 있으며, 제어부는 터치스크린부의 일부를 가상의 촉감제시영역으로 구획하며, 터치스크린부의 터치 위치가 촉감제시영역 내인지 여부에 따라 구동부가 상이한 주파수로 터치스크린부를 진동시키도록 구동부를 제어할 수 있다.
여기서, 촉감제시 인터페이스 장치는 터치스크린부의 일면에 결합되는 영상표시패널부를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되 며, 제어부는 아이콘의 위치와 형상에 따라 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있다.
그리고, 영상표시패널부에는 복수의 아이콘이 표시되며, 제어부는 인접한 아이콘 사이의 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있으며, 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며, 제어부는 아이콘의 가장자리를 따라 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수도 있다.
또한, 영상표시패널부에는 스크롤바가 표시되며, 제어부는 스크롤바가 연장되는 방향을 따라 불연속적으로 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있으며, 스크롤바는 환형의 형태를 가지며, 제어부는 스크롤바를 따라 방사상의 형태로 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 터치스크린부, 터치스크린부의 표면의 촉감이 변화되도록 터치스크린부의 일면과 평행한 방향으로 터치스크린부를 진동시키며, 터치스크린부의 양측에 각각 결합되는 제1 및 제2 구동부 및 제1 및 제2 구동부의 동작 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 촉감제시 인터페이스 장치가 제공된다.
여기서, 제어부는 제1 구동부 및 제2 구동부가 터치스크린부의 양측 간의 거리가 변화시키도록, 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어할 수 있다.
이 때, 제1 구동부 및 제2 구동부의 동작 주파수는 1kHz이상일 수 있으며, 제1 구동부 및 제2 구동부의 동작 주파수는 가청 주파수 이상일 수도 있으며, 제1 구동부 및 제2 구동부는 압전소자를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 제어부는 터치스크린부의 터치 위치에 따라 제1 구동부 및 제2 구동부가 터치스크린부를 상이한 주파수로 진동시키도록 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어할 수 있으며, 제어부는 터치스크린부의 일부를 가상의 촉감제시영역으로 구획하며, 터치스크린부의 터치 위치가 촉감제시영역 내인지 여부에 따라 제1 구동부 및 제2 구동부가 상이한 주파수로 터치스크린부를 진동시키도록 제1 구동부 및 제2 구동부를 제어할 수 있다.
여기서, 촉감제시 인터페이스 장치는 터치스크린부의 일면에 결합되는 영상표시패널부를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며, 제어부는 아이콘의 위치와 형상에 따라 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있다.
그리고, 영상표시패널부에는 복수의 아이콘이 표시되며, 제어부는 인접한 아이콘 사이의 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있으며, 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며, 제어부는 아이콘의 가장자리를 따라 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수도 있다.
또한, 영상표시패널부에는 스크롤바가 표시되며, 제어부는 스크롤바가 연장되는 방향을 따라 불연속적으로 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있으며, 스크롤바는 환형의 형태를 가지며, 제어부는 스크롤바를 따라 방사상의 형태로 터치스크린부의 일부를 촉감제시영역으로 구획할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 터치스크린부를 그 일면과 평행한 방향으로 진동시켜, 사용자가 접촉하는 부분의 촉감이 변화하는 조작감을 제공 할 수 있다.
본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치를 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치는, 터치스크린부, 터치스크린부의 표면의 촉감이 변화되도록 터치스크린부의 일면과 평행한 방향으로 터치스크린부를 진동시키며 터치스크린부의 일측에 결합되는 구동부, 터치스크린부의 타측을 고정시키는 고정부 및 구동부의 동작 주파수를 조절하는 제어부를 포함함으로써, 사용자가 터치하는 부분의 촉감이 변화하는 조작감을 제공 할 수 있다.
촉감제시 인터페이스 장치(1000)는 사용자의 터치에 의해 정보를 입력 받을 수 있으며, 그에 대한 피드백으로 사용자가 접촉하는 부분의 촉감이 변화하는 조작감을 제공할 수 있는 정보입력장치일 수 있다.
촉감제시 인터페이스 장치(1000)는 예를 들어 휴대전화(400), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), MP3(MPEG Audio Layer-3) player등과 같은 휴대용 전자기기, 네비게이션, 모니터, ATM(Auto Teller Machine), 게임기, Kiosk 등과 같은 전자기기에 있어서, 사용자가 터치스크린부(110)의 특정 위치를 가압하면, 그 가압위치에 대한 정보를 제어부(140)에 전달할 수 있는 입력부로 적용될 수 있다.
여기서, 촉감제시 인터페이스 장치(1000)에 영상표시패널부(130)를 더 포함하는 경우, 촉감제시 인터페이스 장치(1000)가 적용된 전자기기의 출력부와 입력부의 기능을 동시에 수행할 수 있음은 물론이다.
터치스크린부(110)의 일면에는 영상표시패널부(130)가 결합된다. 영상표시패널부(130)는 예를 들어 LCD패널과 같이 영상을 표시할 수 있는 부분으로, 촉감제시 인터페이스 장치(1000)가 장착되는 전자기기의 출력부로서의 기능을 수행할 수 있다.
영상표시패널부(130)는 후술할 제어부(140)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 제어부(140)에 의해 촉감제시 인터페이스 장치(1000)가 장착된 전자기기의 동작 상태에 따른 다양한 형태의 영상을 표시할 수 있다.
영상표시패널부(130)는, 예를 들어 아이콘(410), 스크롤바(415) 등과 같이 사용자의 메뉴선택의 대상이 되는 대상물을 표시할 수 있다.
구동부(120)는 터치스크린부(110)의 표면의 촉감이 변화되도록 터치스크린부(110)를 수평 방향으로 진동시킬 수 있다. 이 때의 수평 방향은 터치스크린 부(110)의 타면과 평행한 방향일 수 있다. 다시 말해, 터치스크린부(110)의 일면이 Z축에 대해 90도 이외의 각도를 가지며, 이 때, 터치스크린부(110)의 운동 방향은 X축 또는 Y축임을 의미할 수 있다.
구동부(120)는 예를 들어 압전소자가 사용될 수 있으며, 바 형태로 형성되어, 터치스크린부(110)의 일측에 결합될 수 있다. 압전소자는 그 분극 방향에 따라 다양한 형태의 고주파 진동을 구현할 수 있으며, 도 1에서는 x방향으로 터치스크린부(110)를 진동시킬 수 있다.
고정부(150)는 터치스크린부(110)의 타측에 결합되어, 터치스크린부(110)의 타측의 운동을 구속함으로써, 터치스크린부(110)의 타측을 고정시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 동작을 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 터치스크린부(110), 구동부(120) 및 영상표시패널부(130)는 촉감제시 인터페이스 장치(1000)가 적용되는 장치의 틀을 이루는 프레임(190)에 결합될 수 있다.
이 때, 고정부(150)는 프레임(190)과 터치스크린부(110)의 타측 사이에 개재되어, 터치스크린부(110)의 타측을 프레임(190)에 고정시킬 수 있다. 고정부(150)는 예를 들어 프레임(190)과 터치스크린부(110)의 타측 사이에 개재되는 접착제 또는 볼트 등일 수 있다.
이 때, 프레임(190)의 일측에는 지지부(192)가 결합될 수 있다. 지지부(192)는 터치스크린부(110)의 일측을 커버하여, 터치스크린부(110)의 Z방향으로의 운동을 구속할 수 있다. 또한, 지지부(192)와 구동부(120) 사이에는 구동부(120)에서 발생한 진동이 프레임(190)에 전달되는 것을 방지할 수 있는 흡진재가 개재될 수 있다.
터치스크린부(110)의 타측이 고정된 상태에서 구동부(120)가 X방향으로 진동하며, 터치스크린부(110) 및 영상표시패널부(130)는 X방향의 왕복 운동뿐만 아니라 Z방향의 왕복운동이 동시에 발생할 수 있다. 따라서, 터치스크린부(110)의 표면의 터치 위치는 사용자의 손가락에 대해, X축과 Z축 방향으로 각각, Vx, Vz의 상대속도를 가지게 된다.
이러한 상대속도(Vz)로 인해, 터치스크린부(110)의 일면과 손가락 사이에 개재되는 공기는 압축될 수 있다. 특히, 터치스크린부(110)의 일면의 Z방향의 진동 주파수가 20kHz 이상인 경우, 터치스크린부(110)의 일면과 손가락 사이에 발생하는 공기의 압축은 터치스크린부(110)의 일면과 손가락 사이의 마찰력을 감소시키게 되어, 사용자는 터치스크린부(110)의 일면의 촉감이 변화되는 것으로 느끼게 된다. 이것을 일명 air squeeze effect라고 한다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 동작원리를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 터치스크린부(110)의 표면에 접촉하여 그 표면 상을 이동하는 경우, 터치스크린부(110)가 사용자의 손가락이 이동하는 속도(Vm) 보다 느린 속도(Vv)로 진동한다면, 사용자는 터치스크린부(110)의 표면의 질감에 따른 촉감과 함께 손가락의 이동 방향과 반대 방향의 마찰력(F)을 느낄 수 있다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 터치스크린부(110)가 사용자의 손가락이 이동하는 속도(Vm') 보다 터치스크린부(110)가 더 빠른 속도(Vv')로 진동하는 경우, 사용자는 손가락이 이동하는 방향과 동일한 방향의 마찰력(F')을 느낄 수 있다. 다시 말해, 터치스크린부(110)의 표면의 마찰력이 감소한 것과 같은 촉감을 느낄 수 있다.
한편, 사람의 피부에는 여러 수용기들이 존재하며, 각각의 수용기들은 주파수 범위에 따라 서로 다른 정보를 뇌로 전달할 수 있다. 그 가운데 진동을 수용하는 파시니 소체(Pacinian corpuscule)는 10 ~ 500 Hz범위에서 진동을 감지할 수 있다.
따라서, 구동부(120)는 500 Hz이상으로 터치스크린부(110)를 진동시킴으로써, 사용자에게 진동이 아닌 터치스크린부(110)의 표면의 마찰력의 감소로 인한 촉감이 변화된 것으로 인식될 수 있는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
사용자에 따라 진동으로 인식할 수 있는 범위의 주파수는 조금씩 상이할 수 있고, 예를 들어 1kHz이상의 주파수로 터치스크린부(110)가 진동하는 경우 대부분의 사용자가 터치스크린부(110)의 표면의 촉감이 변화된 것으로 인식할 수 있다.
또한, 가청주파수인 20kHz이상에서 구동부(120)의 한계 진동수, 예를 들어 압전소자를 이용하는 경우 600kHz이하의 범위에서는 터치스크린부(110)의 진동으로 인한 소음을 사용자가 인식할 수 없어, 사용자는 터치스크린부(110)의 표면의 촉감이 변화된 정보만을 인식할 수 있다.
결국, 터치스크린부(110)의 타측을 고정함으로 인해, 터치스크린부(110)의 일면과 손가락 사이에 Z방향과 X방향의 상대운동을 구현할 수 있게 되고, 상술한 수평방향의 상대운동으로 인한 마찰력 감소의 효과와, air squeeze effect로 인한 마찰력 감소의 효과를 동시에 얻을 수 있게 된다. 따라서, 사용자는 이로 인한 터치스크린부(110)의 일면의 촉감의 변화를 보다 확실하게 느낄 수 있게 된다.
더욱이, 터치스크린부(110)의 타측을 고정함으로 인해, 구동부(120)에 의해 터치스크린부(110)의 일측에서 발생한 진동이 터치스크린부(110)의 타측까지 전달되는 과정에서 발생할 수 있는 진동의 손실을 최소화하여 터치스크린부(110)의 표면 전체에 걸쳐 고른 촉감의 변화를 구현할 수 있게 된다.
제어부(140)는 구동부(120)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 구동부(120)의 동작 주파수를 조절할 수 있다. 제어부(140)는 구동부(120)뿐만 아니라 터치스크린부(110) 및 영상표시패널부(130)와도 전기적으로 연결될 수 있으며, 그들의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(140)는 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 동작을 제어하기 위해 별도의 회로물로 구현될 수 있으며, 촉감제시 인터페이스 장치(1000)가 장착되는 전자기기의 동작을 제어하는 장치의 일부로 구현될 수도 있다.
후술할 실시예에서 제어부(140)는 휴대전화(400)의 제어 장치의 일부로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제1 동작을 나타낸 평면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 동작을, 촉감제시 인터페이스 장치(1000)가 휴대전화(400)에 적용된 경우를 예로 들어 설명한다.
촉감제시 인터페이스 장치(1000)는, 휴대전화(400)에 적용되어, 사용자의 조작에 의해 정보를 입력받고, 영상표시패널을 통해 휴대전화(400)의 동작 상태를 출력하며, 터치스크린부(110)의 진동에 의해 촉감이 변화하는 조작감을 사용자에게 제공할 수 있다.
최초, 대기 상태(S100)에서, 터치스크린부(110)는 사용자에 의해 터치스크린부(110)에 터치가 있는지 여부를 감지한다. (S200) 이 때, 터치스크린부(110)는 사용자의 터치 위치에 대한 정보를 제어부(140)에 전달한다. 만약, 사용자의 터치가 감지되지 않는 경우, 제어부(140)는 대기 상태(S100)을 유지한다.
다음으로, 제어부(140)는 영상표시패널부(130)에 아이콘(410)과 같은 입력마크가 표시되어 있는지를 판단한다. (S300) 여기서, 입력마크는 사용자의 조작에 의해 정보를 입력 받기 위해 영상표시패널부(130)에 표시되는 대상물로, 예를 들어 아이콘(410) 또는 스크롤바(415)와 같은 것일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제1 동작을 나타낸 분해사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 아이콘(410)이 영상표시패널부(130)에 표시되어 있는 경우, 제어부(140)는 아이콘(410)의 위치와 형상에 따라 터치스크린부(110)의 일부를 구획하여 촉감제시영역(420)을 설정한다. (S400)
촉감제시영역(420)은 터치스크린부(110)의 일부를 구획하여 형성되는 영역으로, 촉감제시영역(420) 내에 사용자의 터치가 있는 경우, 구동부(120)의 구동에 의해 터치스크린부(110)의 표면의 촉감이 변화되어, 사용자는 촉감제시영역(420) 내에서 그 외의 영역과 상이한 촉감을 느끼게 되는 터치스크린부(110)의 일부를 말할 수 있다.
촉감제시영역(420)은 입력마크의 종류와 형태에 따라 다양한 형태로 설정될 수 있으며, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 아이콘(410)의 위치 및 형상과 일치하게 터치스크린부(110) 상에 형성될 수 있다.
한편, 영상표시패널부(130)에 아이콘(410)과 같은 입력마크가 표시되지 않는 경우, 제어부(140)는 다시 대기 상태(S100)로 돌아가서, 사용자의 터치를 기다리게 된다.
한편, 촉감제시영역(420)은 사용자의 조작에 의해 또는 설계자의 설계에 의해 미리 설정되어 있을 수 있으며, 이 때, 영상표시패널부(130)에 입력마크가 표시되었는지 여부를 판단하는 단계(S300)과 입력마크에 따라 촉감제시영역(420)을 설정하는 단계(S400)은 생략될 수 있다.
이 경우, 터치스크린부(110)의 터치 위치에 대한 정보를 입력 받은 제어부(140)는, 미리 설정된 촉감제시영역(420)에 따라 후술할 터치 위치가 촉감제시영역(420) 이내인지 여부를 판단하는 단계(S500)를 수행할 수 있다.
다음으로, 터치스크린부(110)로부터 터치 위치에 대한 정보를 수신한 제어부(140)는, 그 위치가 상술한 단계에서 설정된 촉감제시영역(420) 이내 인지를 판단하고, (S500) 터치 위치가 촉감제시영역(420) 이내인 경우, 터치스크린부(110)의 일면에 촉감이 변화되도록 동작신호를 구동부(120)에 인가한다. (S600)
동작신호는 사용자의 조작 또는 설계자의 설계에 의해 미리 설정될 수 있으며, 입력마크의 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 영상표시패널 부(130)에 상이한 종류의 아이콘(410)이 표시되고 있는 경우, 각각의 아이콘(410) 마다 상이한 동작신호가 인가되도록 설정될 수 있다.
이 때, 제어부(140)는 각각의 아이콘(410) 마다 형성되는 촉감제시영역(420)에 터치가 이루어지는 경우, 미리 설정된 서로 상이한 동작신호를 인가할 수 있다.
아이콘(410)과 스크롤바(415)는 서로 상이한 동작신호가 설정될 수 있으며, 이 때, 서로 상이한 동작신호가 인가될 수 있음은 물론이다. 제어부(140)는 구동부(120)에 미리 설정된 다양한 형태의 동작신호를 인가함으로써, 사용자에게 다양한 형태의 촉감을 제공할 수 있다.
한편, 사용자의 터치 위치가 촉감제시영역(420)이 아닌 경우, 제어부(140)는 대기 상태(S100)로 돌아가게 된다. 즉, 사용자가 촉감제시영역(420) 이외의 영역의 터치스크린부(110)를 터치한 경우, 터치스크린부(110)의 표면의 촉감의 변화를 느낄 수 없게 된다.
다음으로, 제어부(140)는 구동부(120)에 동작신호를 인가한 이후에, 동작신호가 인가되고 경과된 경과시간을 측정 한다. (S700) 제어부(140)는 측정된 경고시간이 미리 설정된 지속시간 보다 크거나 같은지 여부를 판단하고, (S800) 미리 설정된 동작신호의 지속시간이 경과하지 않은 경우, 계속적으로 동작신호의 경과시간을 측정하고, 측정된 동작신호의 지속시간이 미리 설정된 지속시간 보다 크거나 같아지는 경우, 상술한 터치 여부를 감지하는 단계(S200)를 수행할 수 있다.
즉, 사용자는 미리 설정된 지속시간 동안 터치스크린부(110)의 촉감제시영역(420) 내에서 촉감의 변화를 느끼게 된다. 그리고, 촉감제시 인터페이스 장 치(1000)는, 지속시간 이후에, 사용자의 터치가 유지되지 않는 경우 대기 상태로 돌아가게 되고, 사용자의 터치가 유지되고 있거나, 다른 위치에 터치가 이루어지고 있는 경우, 계속적으로 터치스크린부(110) 표면의 촉감의 변화를 제공함으로써, 사용자의 터치 위치를 추적하며 계속적인 촉감의 변화를 제공할 수 있게 된다.
이후, 촉감제시영역(420)의 설정 형태에 따라 사용자가 느끼게 되는 촉감의 차이를 중심으로 설명한다. 후술하는 부분에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 동작은 상술한 과정에 의해 이루어 질 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제2 동작을 나타낸 평면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 영상표시패널부(110)에 복수의 아이콘(410)이 표시되면, 촉감제시영역(420)은 아이콘(410)이 표시되는 영역과 그 외의 영역을 구분하기 위해, 인접하는 아이콘(410) 사이에 형성될 수 있다.
이 때, 제어부(140)는, 터치 위치가 촉감제시영역(420) 외에 있는 경우, 구동부(120)에 동작신호를 인가하지 않아, 사용자가 터치스크린부(110)의 표면의 원래의 촉감을 느끼게 할 수 있다.
따라서, 사용자의 손가락이 복수의 아이콘(410)을 드래그하면, 사용자는 복수의 아이콘(410) 사이에서는 아이콘(410)이 형성된 부분과 상이한 촉감을 느끼게 되어, 터치스크린부(110)의 표면이 촉감이 상이한 가상의 영역으로 구획된 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제3 동작을 나타낸 평면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 영상표시패널부(130)는 휴대전화(400)에 저장된 사진을 표시할 수 있으며, 그 일측에 사진을 선택할 수 있는 복수의 아이콘(410)을 길이 방향으로 표시할 수 있다.
복수의 아이콘(410) 사이에는 촉감제시영역(420)으로 구획될 수 있으며, 터치스크린부(110)의 터치 위치가 촉감제시영역(420) 내에 있는 경우, 제어부(140)는 구동부(120)에 동작신호를 인가하여, 사용자가 터치스크린부(110)의 표면의 촉감이 변화된 것과 같은 조작감을 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제4 동작을 나타낸 평면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 영상표시패널부(130)에는 복수의 아이콘(410)이 표시될 수 있으며, 촉감제시영역(420)은 아이콘(410)의 가장자리를 따라 환형의 형태로 터치스크린부(110)의 일부를 구획할 수 있다.
터치스크린부(110)의 터치 위치가 촉감제시영역(420) 내에 있는 경우, 터치스크린부(110)가 진동되어, 사용자는 아이콘(410)의 가장자리의 경계 부분의 촉감을 상이하게 인식할 수 있으며, 이로 인해 사용자는 시각적으로 아이콘(410)을 인식할 수 있을 뿐만 아니라 촉감으로 아이콘(410)을 인식할 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제5 동작을 나타낸 평면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 영상표시패널부(130)에는 가로로 연장된 형태의 복수의 아이콘(410)이 세로 방향으로 표시될 수 있다. 이 때, 촉감제시영역(420)은 복수의 아이콘(410)이 인접하고 있는 부분에, 아이콘(410)이 가로로 연장된 방향으로 형성될 수 있다.
따라서, 사용자는 터치스크린부(110)의 표면을 상하로 드래그하면, 아이콘(410)이 표시되는 영역과, 아이콘(410) 사이의 영역에서 상이한 촉감을 느낄 수 있어, 영상표시패널부(130)에 표시되는 영상과 일체감을 가지는 조작감을 제공받을 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제6 동작을 나타낸 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 휴대전화(400)에 저장된 음원 파일을 재생하는 경우, 영상표시패널부(130)에는 볼륨을 조절할 수 있는 스크롤바(415)가 가로로 표시될 수 있다.
이 때, 촉감제시영역(420)은 스크롤바(415)가 연장되는 길이 방향으로 나란히 이격되어 불연속적으로 형성될 수 있다. 각각의 촉감제시영역(420)은 스크롤바(415)를 따라 서로 이격되며 배치되어, 터치스크린부(110)의 일부를 구획할 수 있다.
따라서, 사용자가 볼륨을 조절하기 위해 스크롤바(415)를 드래그 하면, 사용자의 손가락이 스크롤바(415)를 따라 가는 동안 상이한 촉감을 계속적으로 느낄 수 있어, 촉감이 변화하는 조작감을 느낄 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 제6 동작을 나타낸 평면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 휴대전화(400)에 저장된 음원 파일을 재생할 때, 볼륨을 조절할 수 있는 환형의 형태를 가지는 스크롤바(415)가 영상표시패널부(130)에 표시될 수 있다.
이 때, 상술한 바와 같이, 촉감제시영역(420)은 스크롤바(415)가 표시되는 터치스크린부(110) 상에 스크롤바(415)가 연장되는 원형의 방향을 따라 방사상으로 배치되며, 불연속적으로 서로 이격되며 형성되며, 사용자의 손가락이 환형의 스크롤바(415)를 따라 이동하는 동안 상이한 촉감을 느끼게 되어, 사용자는 촉감이 변화하는 조작감을 느낄 수 있게 된다.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(2000)를 나타낸 구성도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(2000)는, 터치스크린부(110), 터치스크린부(110)의 표면의 촉감이 변화되도록 터치스크린부(110)의 일면과 평행한 방향으로 터치스크린부(110)를 진동시키며, 터치스크린부(110)의 양측에 각각 결합되는 제1 및 제2 구동부(120, 122) 및 제1 및 제2 구동부(120, 122)의 동작 주파수를 조절하는 제어부(140)를 포함함으로써, 사용자가 터치하는 부분의 촉감이 변화하는 조작감을 제공할 수 있다.
본 실시예의 촉감제시 인터페이스 장치(2000)의 동작 과정은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 동작 과정은 동일할 수 있으며, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(1000)의 구동부(120)의 동작은 본 실시예의 촉감제시 인터페이스 장치(2000)의 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)의 동작과 대응될 수 있다. 이하에서는 본 실시예의 촉감제시 인터페이스 장치(2000)의 구조의 차이를 중심으로 설명한다.
터치스크린부(110)의 양측에는 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)가 각각 결합될 수 있다. 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)는 제어부(140)와 전기적으로 연결되며, 제어부(140)에 의해 그들의 동작에 제어될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치(2000)의 동작을 나타낸 단면도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 터치스크린부(110), 제1 구동부(120), 제2 구동부(122) 및 영상표시패널부(130)는 촉감제시 인터페이스 장치(2000)가 적용되는 장치의 틀을 이루는 프레임(190)에 결합될 수 있다.
이 때, 프레임(190)에는 터치스크린부(110)의 양측의 Z방향의 운동을 구속할 수 있는 지지부(192)가 형성될 수 있다. 지지부(192)는 터치스크린부(110)의 양측의 가장자리를 커버하도록 프레임(190)에 결합될 수 있다.
여기서, 지지부(192)와 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122) 사이에는 예를 들어 흡진재가 개재되어, 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)의 진동이 프레임(190)에 전달되는 것을 방지하고, 터치스크린부(110)가 X방향으로 이동되는 것을 방지할 수 있다.
제1 구동부(120)와 제2 구동부(122)는 압전소자를 포함하여 이루어질 수 있으며, 압전소자의 분극 방향에 따라 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)의 진동 방향이 결정될 수 있다. 본 실시예에서 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)는 X방향으로 진동할 수 있으며, 제어부(140)는, 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)가 터치스크린부(110)의 양측 간의 거리가 변화되도록, 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)를 제어할 수 있다.
즉, 제1 구동부(120)와 제2 구동부(122)는 서로 간에 인접하는 방향으로 이동하였다가, 다시 멀어지는 방향으로 이동하는 운동을 반복적으로 수행할 수 있다. 결국, 터치스크린부(110)의 양측은 그들 간의 거리가 멀어졌다가 다시 가까워지는 운동을 반복하게 된다.
따라서, 제1 구동부(120) 및 제2 구동부(122)가 터치스크린부(110)의 양측에서 진동을 발생시킴으로써, 터치스크린부(110) 전체에 걸쳐 고르게 진동을 전달할 수 있게 되어, 사용자는 터치스크린부(110)의 전체에 걸쳐 고른 촉감의 변화를 감지할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 동작을 나타낸 단면도.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 동작원리를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제1 동작을 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제1 동작을 나타낸 분해사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제2 동작을 나타낸 평면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제3 동작을 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제4 동작을 나타낸 평면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제5 동작을 나타낸 평면도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제6 동작 을 나타낸 평면도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 제6 동작을 나타낸 평면도.
도 13은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치를 나타낸 구성도.
도 14는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 촉감제시 인터페이스 장치의 동작을 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 터치스크린부 120, 122: 구동부
130: 영상표시패널부 140: 제어부
1000: 촉감제시 인터페이스 장치

Claims (25)

  1. 터치스크린부;
    상기 터치스크린부의 일측을 고정시키는 고정부;
    상기 터치스크린부의 표면이 수평 및 수직 방향으로 진동하여 상기 터치스크린부의 표면의 촉감이 변화되도록 일측이 고정된 상기 터치스크린부의 타측에 결합되어 상기 터치스크린부의 일면과 평행한 방향으로 상기 터치스크린부를 진동시키는 구동부; 및
    상기 구동부의 동작 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부의 동작 주파수는 1kHz이상인 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동부의 동작 주파수는 가청 주파수 이상인 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 압전소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 터치스크린부의 터치 위치에 따라 상기 구동부가 상기 터치스크린부를 상이한 주파수로 진동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 터치스크린부의 일부를 가상의 촉감제시영역으로 구획하며,
    상기 터치스크린부의 터치 위치가 상기 촉감제시영역 내인지 여부에 따라 상기 구동부가 상이한 주파수로 상기 터치스크린부를 진동시키도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터치스크린부의 일면에 결합되는 영상표시패널부를 더 포함하는 촉감제시 인터페이스장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며,
    상기 제어부는
    상기 아이콘의 위치와 형상에 따라 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 복수의 아이콘이 표시되며,
    상기 제어부는
    인접한 상기 아이콘 사이의 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며,
    상기 제어부는
    상기 아이콘의 가장자리를 따라 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 스크롤바가 표시되며,
    상기 제어부는
    상기 스크롤바가 연장되는 방향을 따라 불연속적으로 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스크롤바는 환형의 형태를 가지며,
    상기 제어부는
    상기 스크롤바를 따라 방사상의 형태로 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  13. 터치스크린부;
    상기 터치스크린부의 표면이 수평 및 수직 방향으로 진동하여 상기 터치스크린부의 표면의 촉감이 변화되도록 상기 터치스크린부의 일면과 평행한 방향으로 상기 터치스크린부를 진동시키며, 상기 터치스크린부의 양측에 각각 결합되는 제1 및 제2 구동부; 및
    상기 터치스크린부의 양측 간의 거리가 변화되도록 상기 제1 및 제2 구동부의 동작 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부의 동작 주파수는 1kHz이상인 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부의 동작 주파수는 가청 주파수 이상인 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부는 압전소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 터치스크린부의 터치 위치에 따라 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부가 상기 터치스크린부를 상이한 주파수로 진동시키도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 터치스크린부의 일부를 가상의 촉감제시영역으로 구획하며,
    상기 터치스크린부의 터치 위치가 상기 촉감제시영역 내인지 여부에 따라 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부가 상이한 주파수로 상기 터치스크린부를 진동시키도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 터치스크린부의 일면에 결합되는 영상표시패널부를 더 포함하는 촉감제시 인터페이스장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며,
    상기 제어부는
    상기 아이콘의 위치와 형상에 따라 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 복수의 아이콘이 표시되며,
    상기 제어부는
    인접한 상기 아이콘 사이의 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 아이콘이 표시되며,
    상기 제어부는
    상기 아이콘의 가장자리를 따라 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 영상표시패널부에는 스크롤바가 표시되며,
    상기 제어부는
    상기 스크롤바가 연장되는 방향을 따라 불연속적으로 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 스크롤바는 환형의 형태를 가지며,
    상기 제어부는
    상기 스크롤바를 따라 방사상의 형태로 상기 터치스크린부의 일부를 상기 촉감제시영역으로 구획하는 것을 특징으로 하는 촉감제시 인터페이스 장치.
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