KR101177610B1 - 터치스크린장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 터치스크린 장치는 내부공간을 구획하는 케이스와, 상기 케이스의 상부에 구비되어 사용자에 의해 외부 터치를 받는 터치패널모듈과, 상기 터치패널모듈의 하부에 장착되어 진동을 발생시키는 진동발생수단과, 상기 케이스의 내부 일측면에 장착되어 상기 케이스에 진동을 발생하는 진동모터와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 터치패널모듈에 상기 터치가 발생될 때 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 이외의 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수와 동일한 구동주파수를 생성하고 진동모터와 진동발생수단에 공급하여 진동모터와 진동발생수단을 동시에 진동시키고, 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수 이외의 구동주파수를 생성하고 상기 진동발생수단에 공급하여 진동발생수단을 진동시키는 구동부를 포함한다.

터치스크린패널, 화상표시부, 터치패널모듈, 진동발생수단, 공진주파수

Description

터치스크린장치{Touch screen device}

본 발명은 터치스크린장치에 관한 것이다.

최근 전자제품을 간편하게 사용하려는 사용자의 요구에 따라 전자제품을 터치하여 입력하는 터치스크린의 사용이 보편화되고 있다. 터치스크린장치는 터치하여 입력하는 개념 이외에도 인터페이스에 사용자의 직관적 경험을 반영하고 피드백을 좀더 다양화하는 개념이 포함된다.

터치스크린장치는 공간절약이 가능하고 조작성 향상과 간편성을 이룰 수 있고, 사양변경 간편하며 이용자 인식이 높다는 점 외에도 IT 기기와의 연동성이 용이하다는 많은 장점이 있다. 이와 같은 장점으로 인해, 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 터치스크린장치(10)는 본체(11)의 상부에 장착된 터치스크린패널(12)과, 본체(11)의 내측부에 장착된 모터(13)로 이루어진다.

터치스크린패널(12)은 사용자가 터치압력을 가하는 부분이며, 모터(13)는 본체(11)의 내측부에 장착되어 진동을 발생시키는 장치로, 진동모터 또는 리니어모터가 사용된다.

모터(13)는 본체(11)의 내측부에 장착되므로, 사용자가 터치스크린패널(12)의 상부를 터치할 때 본체(11)에는 진동이 잘 전달되나 터치스크린패널(12)에는 상대적으로 진동이 잘 전달되지 않는다.

따라서, 사용자가 터치스크린패널(12)을 터치시 인가받는 진동량을 최대로 하기 위한 터치스크린장치에 대한 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 터치패널모듈을 터치시 인가받는 진동량을 최대로 할 수 있는 터치스크린장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 터치스크린 장치는 내부공간을 구획하는 케이스와, 상기 케이스의 상부에 구비되어 사용자에 의해 외부 터치를 받는 터치패널모듈과, 상기 터치패널모듈의 하부에 장착되어 진동을 발생시키는 진동발생수단과, 상기 케이스의 내부 일측면에 장착되어 상기 케이스에 진동을 발생하는 진동모터와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 터치패널모듈에 상기 터치가 발생될 때 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 이외의 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수와 동일한 구동주파수를 생성하고 진동모터와 진동발생수단에 공급하여 상기 진동모터와 상기 진동발생수단을 동시에 진동시키고, 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수 이외의 구동주파수를 생성하고 상기 진동발생수단에 공급하여 진동발생수단을 진동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 터치패널모듈은 터치스크린패널과, 상기 터치스크린패널의 하부에 장착된 화상표시부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 터치패널모듈은 상기 터치스크린패널과 상기 화상표시부가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동발생수단은 압전액츄에이터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동모터와 상기 진동발생수단의 진동 의해 상기 케이스와 상기 터치패널모듈로 진동이 동시에 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동발생수단의 진동에 의해 상기 터치패널모듈로 진동이 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동모터는 리니어 진동모터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진동모터는 175Hz의 공진점으로 설계된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방 법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 터치패널모듈에 진동발생수단이 장착되고 케이스의 내부에 스프링 및 진동질량체의 공진을 이용하는 수신용 액츄에이터인 진동모터가 장착되며, 케이스의 내부에는 구동부가 장착된다.

여기서 구동부는 설계자의 의도에 따라 상기 터치 피드백 이외의 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수와 동일한 주파수를 생성하여 진동모터와 진동발생수단에 공급한다.

또한, 설계자의 의도에 따라 터치 피드백만의 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수 이외의 주파수를 생성하여 진동모터와 진동발생수단에 공급한다.

진동모터의 공진주파수와 동일한 주파수를 생성하여 진동모터와 진동발생수단에 공급할 때에 사용자는 케이스와 터치패널모듈에서 동시에 진동감을 최대로 느낄 수 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터치스크린장치(100)를 나타낸 것으로, 케이스(110), 터치패널모듈(120), 진동발생수단(130), 진동모터(140)로 이루어진다.

케이스(110)는 내부공간을 구획하며, 터치스크린장치(100)를 감싸 지지하여 외부충격으로부터 보호한다.

터치패널모듈(120)은 터치스크린패널(121)와 그 하부에 장착된 화상표시부(122)를 나타낸 것으로, 터치스크린패널(121)는 투명성 및 가요성을 가지며 하부에 장착된 화상표시부(122)에 표시되는 화상을 보면서 압박 조작하는 입력신호면의 기능을 수행한다.

터치스크린패널(121)은, 예를 들어, 외부 필름층, ITO 필름층, 및 베이스 필 름층을 적층하여 이루어진다.

여기서, 외부 필름층은 이동통신단말기의 전면부에 탑재되되, 터치입력이 가능한 표시 영역(viewing area)과, 표시 영역 주변부에 형성되는 데드 스페이스 영역(dead space area)으로 구분될 수 있다. 한편 외부 필름층은 화상표시부(122)의 화면을 투시할 수 있도록, 예를 들어 PET(Poly Ethylene Terephtalate)와 같은 투명 필름 소재로 이루어진다.

ITO 필름층(Indium Tin Oxide film)은 자세히 도시하지는 않았지만 상하부 두 개의 필름층으로 적층 마련되며, 그 사이에는 간격을 일정하게 유지하기 위한 도트 스페이서가 마련되어 있다. 각 필름층에는 가장자리를 따라 전도성 X축패턴과 Y축패턴이 형성되어 있는 전극막이 마련되며, X축패턴과 Y축패턴은 절연체(미도시)에 의해 전기적으로 분리되어 있다. 전극막은 FPC 케이블을 통해 ITO필름층 외부로 노출되어 휴대용 단말기와 전기적으로 연결된다.

베이스 필름층은 터치 패널 전체를 지지하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 투과율 및 터치 응답속도가 우수한 글래스기판이 사용될 수 있다.

터치스크린패널(121)의 하부에 장착된 화상표시부(122)는 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 장치로, 하나 이상의 층들로 이루어져 있다.

터치스크린패널(121)과 화상표시부(122)는 일체로 구비될 수도 있다.

터치스크린패널(121)과 화상표시부(122)가 일체된 구조는 분리된 구조에 비 하여 생산성이 높이 충격에 대한 강도가 높은 장점을 갖는다.

진동발생수단(130)은 터치패널모듈(120)의 하부에 장착되며, 외부 전원에 의해 길이방향으로 수축 또는 팽창함으로써 진동감을 인가하는 동시에 두께를 얇게 만들 수 있는 압전(또는 폴리머) 액츄에이터가 사용될 수 있다.

진동발생수단(130)은 형상과 크기의 제한은 없으나 일반적으로 얇은 막대형상으로 구비되며, 장착위치도 제한은 없으나 일반적으로 사용자에게 진동감을 최대로 인가하기 위하여 터치패널모듈(120)의 하부에 장착된다.

진동모터(140)는 케이스(110)의 내측 일부면에 장착되어 진동을 발생시키는 장치로써, 리니어 진동모터가 사용될 수도 있다.

도 2는 진동모터(140)가 리니어 진동모터인 경우, 리니어모터의 내부구조를 자세히 나타낸 것으로, 중량체(141)의 무게와 스프링(142)의 탄성계수를 조절하여 공진주파수를 설계하고 이에 맞는 주파수를 인가하여 진동크기를 극대화한다.

이와 같이, 진동모터(140)는 스프링(142) 및 중량체(141)의 공진을 이용하는 수신용 액츄에이터로써, 일반적으로 구동주파수를 150 ~ 200Hz 사이로 설계하여 사용된다.

도 3은 터치에 의한 진동발생수단(130)과 진동모터(140)의 구동방법을 나타내는 것으로, 사용자에 의해 터치패널모듈(120)이 터치되면(S110), 구동부(111)는 설계자의 의도에 따라 문자와 같은 터치 피드백만의 진동효과를 줄 것인지가 결정된다(S120).

여기서, 구동부(111)는 케이스(110)의 내부에 설치되어 터치패널모듈(120)에 터치가 발생될 때 상기 터치에 부합되는 구동 주파수를 생성한 후 생성된 구동주파수로 진동모터(140)와 진동발생수단(130)을 구동시킨다.

이때, 구동부(111)는 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 이외의 진동효과를 강조하고자 할 때는, 진동모터(140)의 공진주파수와 동일한 구동주파수를 생성하여 진동모터(140)와 진동발생수단(130)에 공급한다(S130).

이로 인해, 진동모터(140)와 진동발생수단(130)은 동일한 구동 주파수(즉, 공진주파수)에 의해 구동되어 진동을 발생시킨다(S140).

이에 따라 케이스(110)와 터치패널모듈(120)에서 동시에 진동이 발생되고, 진동이 공진되므로 사용자는 케이스(110)와 터치패널모듈(120)에서 발생된 진동을 최대로 느낄 수 있게 된다(S150).

한편, 구동부(111)는 설계자의 의도에 따라 상기 터치 피드백의 진동효과만를 강조하고자 할 때는, 진동모터(140)의 공진주파수 이외의 구동주파수를 생성하여 진동모터(140)와 진동발생수단(130)에 공급한다(S160).

이로 인해, 진동발생수단(130)에서만 진동이 발생된다(S170).

이에 따라 터치패널모듈(120)에서만 진동이 발생되고, 진동이 공진되므로 사용자는 터치패널모듈(120)에서 발생된 진동만을 느낄 수 있게 된다(S180).

도 4은 약 175Hz의 공진점으로 설계된 진동모터(140)가 장착된 터치스크린장치(100)와, 진동모터(140)가 장착되지 않은 터치스크린장치(100)의 주파수에 따른 진동량을 비교하여 나타낸 그래프이다

그래프에 나타난 바와 같이, 약 175Hz의 공진점으로 설계된 진동모터(140)가 장착된 터치스크린장치(100)는, 공진주파수가 약 175Hz 근처로 주어질 때 진동모터(140)로부터 케이스(110)에 인가되는 진동량과 진동발생수단(130)의 진동량이 최대가 된다.

이때의 진동력은 일반적으로 햅틱 액츄에이터의 구동 주파수 영역인 150~300Hz 까지의 영역 중에서 최대치로써 터치시 진동감을 가장 강하게 줄 수 있다.

또한, 진동모터(140)는 케이스(110)에 장착되어 있고, 진동발생수단(130)은 터치스크린패널(120)의 하부에 장착되어 있으므로 터치스크린장치(100)의 케이스(110) 뿐 아니라 터치패널모듈(120)에서의 진동감도 최대로 느낄 수 있다.

여기서, 터치모듈패널(120)에서만 진동력을 느끼게 하기 위해서는 진동모터(140)의 공진주파수가 아닌 영역의 주파수를 인가하면 된다.

상기와 같은 특징을 가지는 터치스크린장치(100)는 터치패널모듈(120)에 진동발생수단(130)이 장착되고 케이스(110)의 내부에 스프링 및 진동질량체의 공진을 이용하는 수신용 액츄에이터인 진동모터(140)가 장착됨으로써 사용자가 진동감을 최대로 느낄 수 있게 한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 터치스크린장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 터치스크린장치의 개략적인 측면도;

도 2는 본 발명에 따른 진동모터의 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 터치스크린장치의 순서도;

도 4는 본 발명에 따른 터치스크린장치의 그래프;

도 5는 종래 기술에 따른 터치스크린장치의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 케이스 111: 구동부

120 : 터치패널모듈 121 : 터치스크린패널

122 : 화상표시부 130 : 진동발생수단

140 : 진동모터

Claims (12)

1. 내부공간을 구획하는 케이스;

   상기 케이스의 상부에 구비되어 사용자에 의해 외부 터치를 받는 터치패널모듈;

   상기 터치패널모듈의 하부에 장착되어 진동을 발생시키는 진동발생수단;

   상기 케이스의 내부 일측면에 장착되어 상기 케이스에 진동을 발생하는 진동모터; 및

   상기 케이스의 내부에 설치되어 상기 터치패널모듈에 상기 터치가 발생될 때 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 이외의 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수와 동일한 구동주파수를 생성하고 진동모터와 진동발생수단에 공급하여 상기 진동모터와 상기 진동발생수단을 동시에 진동시키고, 설계자의 의도에 따라 터치 피드백 진동효과를 강조하고자 할 때는, 상기 진동모터의 공진주파수 이외의 구동주파수를 생성하고 상기 진동발생수단에 공급하여 상기 진동발생수단을 진동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 터치패널모듈은 터치스크린패널과, 상기 터치스크린패널의 하부에 장착된 화상표시부로 이루어진 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 터치패널모듈은 상기 터치스크린패널과 상기 화상표시부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 진동발생수단은 압전액츄에이터인 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 진동모터와 상기 진동발생수단의 동시 진동에 의해 상기 케이스와 상기 터치패널모듈로 진동이 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,

    상기 진동발생수단의 진동에 의해 상기 터치패널모듈로 진동이 인가되는 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
11. 청구항 1에 있어서,

    상기 진동모터는 리니어 진동모터인 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.
12. 청구항 1에 있어서,

    상기 진동모터는 175Hz의 공진점으로 설계된 것을 특징으로 하는 터치스크린장치.

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