KR102390545B1 - 촉각 피드백을 가진 터치스크린 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 어떤 시각적 피드백을 제공하지 않고서도 터치 감지형 디스플레이 스크린(101)을 통해 원하는 양을 제어하기 위한 촉각 제어 장치(203)를 제공한다. 이 장치는 터치 감지형 디스플레이 스크린, 압력 측정 장치, 계산 수단, 상기 계산 수단에 의해 제어되는 조정 수단 및 상기 계산 수단에 의해 제어되는 촉각 액추에이터를 포함한다. 압력 측정 장치는 사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가한 압력의 양 및 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 가해진 압력의 변위를 측정하도록 구성된다. 계산 수단은 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는지를 결정하도록 구성된다. 초과한다면, 계산 수단은 조정 수단을 제어하여 압력 측정 장치에 의해 측정된 가해진 압력의 변위에 따라 원하는 양을 변경하고, 또한 촉각 액추에이터를 제어하여 압력 측정 장치에 의해 측정된 가해진 압력의 변위에 따라 터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰을 조정한다. 본 발명은 또한 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하기 위해 촉각 제어 장치를 동작시키는 대응하는 방법과, 적어도 그러한 촉각 제어 장치를 포함하는 전자 장치를 제공한다.

Description

촉각 피드백을 가진 터치스크린 제어 장치
본 발명은 청구항 1에 따른 원하는 양을 제어하기 위한 촉각 제어 장치, 청구항 4에 따른 전자 장치 및 청구항 5에 따른 방법에 관한 것이다.
사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가한 압력에 응답하여 사용자에게 촉각 피드백을 제공하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, WO 2014/201151A는 사용자에 의해 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가해진 상이한 레벨의 압력에 따라 사용자에게 상이한 촉각 효과를 제공하는 것을 기술한다. 또한, 터치 스크린상에 예를 들어 슬라이더(slider)를 디스플레이함으로써 오디오 볼륨 또는 화면 밝기와 같은 원하는 양이 제어될 수 있는 것이 공지되어 있으며, 여기서 사용자는 원하는 양을 조정하기 위해 슬라이더를 움직일 수 있다. 그러나 화면 내용이 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 동시에 디스플레이되고 있는 경우, 디스플레이되는 화면 내용의 적어도 일부분을 중단하거나 슬라이더와 오버레이(overlay) 하지 않고 이 방식으로 스크린을 통해 원하는 양을 제어할 수 없다. 따라서, 현재, 물리적인 버튼과 같은 기계적 제어와 같은 터치 감지형 디스플레이 스크린 이외의 다른 수단에 의해서만 화면 내용의 적어도 일부분을 중단하거나 오버레이 하지 않고서도 원하는 양이 제어될 수 있다. 예를 들어, US 2013/0278552A는 휴대 전화와 같은 전자 장치용 보호 케이스를 제공하는 것을 기술하며, 이 보호 케이스는 복수의 터치 감지형 센서를 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 시각적 피드백 없이 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하기 위한 촉각 제어 장치와, 그러한 촉각 제어 장치를 포함하는 전자 장치와, 원하는 양을 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 촉각 제어 장치에 의해 해결된다. 바람직하게는, 상기 장치는 터치 감지형 디스플레이 스크린, 압력 측정 장치, 계산 수단, 상기 계산 수단에 의해 제어되는 조정 수단, 및 상기 계산 수단에 의해 제어되는 촉각 액추에이터를 적어도 포함한다. 상기 압력 측정 장치는 사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가하는 압력의 양과 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 가해진 압력의 변위를 측정한다. 상기 계산 수단은 상기 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는지를 결정하는 것이다. 초과한다면, 상기 계산 수단은 상기 조정 수단을 제어하여 상기 압력 측정 장치에 의해 측정된 가해진 압력의 변위에 따라 원하는 양을 변경한다. 만일 가해진 압력이 상기 미리 결정된 문턱 값을 초과하면, 상기 계산 수단은 또 상기 촉각 액추에이터를 제어하여 상기 압력 측정 장치에 의해 측정된 가해진 압력의 변위에 따라 터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰을 조정한다.
그에 의해, 제어 장치는 터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰의 변화를 통해 사용자에게 촉각 피드백을 제공하며, 이것은 원하는 양에서도 역시 변화가 발생했다는 것을 사용자에게 나타낸다. 표면 마찰의 변화와 원하는 양의 변화 모두가 사용자에 의해 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가해진 압력의 변위에 의존하기 때문에, 표면 마찰의 변화는 원하는 양의 변화와 상관관계가 있다. 따라서, 이러한 배열은, 사용자에게 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통한 시각적 피드백을 할 필요 없이, 사용자가 표면 마찰의 변화를 통해 감지할 수 있는 양만큼 원하는 양을 변경할 수 있게 한다.
이 솔루션은, 화면 내용의 적어도 일부를 중단하거나 오버레이 할 필요없이 또 원하는 양을 변경하기 위해 물리적 버튼과 같은 기계식 제어의 필요 없이, 컨텐츠가 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 표시되는 동안 원하는 양을 변경하는데 사용될 수 있기 때문에 유리하다. 화면 내용은 예를 들어, 터치 감지형 디스플레이 스크린에 접속되거나 터치 감지형 디스플레이 스크린을 포함하는 전자 장치상에서 실행되는 게임과 같은 애플리케이션에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 이 솔루션에 의해, 사용자는 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하는 것과 동시에 및 독립적으로 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 디스플레이된 애플리케이션의 동작을 유지할 수 있다. 상기 원하는 양은 사용자에 의해 스크린에 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과할 때만 제어되기 때문에, 사용자는, 의도하지 않을 때 우연히 변경하는 위험 없이, 정상적으로 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 디스플레이된 화면 내용과 여전히 상호작용할 수 있다.
본 발명의 유리한 실시 예는 이하의 설명의 일부 및/또는 임의의 주장에 따라 구성될 수 있다.
상기 터치 감지형 디스플레이 스크린은 예를 들어 투사된 용량성 터치(PCT 또는 PCAP) 스크린일 수 있다.
상기 압력 측정 장치는 터치 감지형 디스플레이 스크린의 압력 센서이거나 또는 터치 감지형 디스플레이 스크린에 부가된 압력 감지 층일 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 압력 측정 장치는 터치 감지형 디스플레이 스크린에 부가된 압력 감지 층을 적어도 포함한다. 이것은 압력 감지 층이 사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가하는 압력의 양과 가해진 압력의 변위를 측정하고 또한 압력 감지 능력이 무엇인든지 터치 감지형 디스플레이 스크린이 이미 소유하고 있는 것을 의미한다.
상기 계산 수단은 적어도 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린에 연결되거나 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린을 포함하는 전자 장치의 중앙 및/또는 보조 처리 유닛을 포함할 수 있다. 상기 계산 수단은 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는지를 결정하도록 구성된다. 예를 들어, US 2014/0267135A는 터치 감지 표면에 대해 압력 문턱 레벨을 설정하는 것을 기술한다.
원하는 양을 변경하기 위한 상기 조정 수단은 적어도 원하는 양의 드라이버 및/또는 제어기를 포함할 수 있다. 상기 원하는 양은 예를 들어, 오디오 볼륨, 오디오 톤, 백라이트 레벨, 화면 밝기, 화상(picture) 콘트라스트, 화상 선명도, 색 또는 색조, 및 화상 크기 중 임의의 하나일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 원하는 양이 오디오 볼륨인 경우, 상기 조정 수단은 적어도 확성기용 드라이버를 포함하는 것이 바람직하다.
터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰을 조정하는 촉각 액추에이터는 임의의 편리한 기술을 사용할 수 있다. 이것은 하나 이상의 초음파, 전기진동 및 기계 기술을 적어도 포함할 수 있다. 촉각 액추에이터가 기계 기술을 사용하는 경우, 예를 들어 하나 이상의 선형 공진 액추에이터(LRA: Linear Resonant Actuators) 또는 하나 이상의 편심 회전 중량체(ERM: Eccentric Rotating Masses)를 적어도 포함할 수 있다. 그러나 바람직한 실시 예에서, 촉각 액추에이터는 적어도 전기진동 장치를 포함한다. 전기진동은, 사용자가 예를 들어 시간에 따라 변하는 전압이 인가되는 절연된 전도성 표면을 가로 질러 손가락을 움직이면 사용자가 표면 마찰을 느끼도록 표면의 겉보기 거칠기가 변경되는 기술이다. 이 표면 마찰은 손가락과 손가락이 가로질러 움직이는 표면 사이에 유도된 정적 전계에 의해 생성될 수 있다. 사용자가 경험하는 표면 마찰의 양은 표면에 인가된 전압을 변경함으로써 변화될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 1 내지 3의 어느 하나에 따른 촉각 제어 장치를 적어도 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 상기 전자 장치는 예를 들어 태블릿 컴퓨터, 전자책 리더, 이동 전화, 랩톱 컴퓨터, 게임 콘솔, 차량 내 컴퓨터 시스템, 의료 기기 또는 홈 오토메이션 시스템일 수 있다. 따라서, 바람직한 실시 예에서, 터치 감지형 디스플레이 스크린은 전자 장치의 터치 감지형 디스플레이 스크린이고 상기 계산 수단은 적어도 전자 장치의 중앙 및/또는 보조 처리 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 방법은, 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 보이지 않게 유지하는 단계, 미리 결정된 압력 문턱 값을 설정하는 단계, 사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가하는 압력을 측정하는 단계, 및 가해진 압력이 상기 미리 결정된 문턱 값을 초과하는지 결정하는 단계를 포함한다. 가해진 입력이 미리 결정된 값을 초과하는 경우, 터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰을 제1 값으로 설정하고, 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 가해진 압력의 후속 변위를 측정하고, 가해진 압력의 방향을 결정한다. 만일 가해진 압력이 제1 방향으로 이동하는 경우, 가해진 압력의 변위에 따라 제1 양만큼 상기 원하는 양을 조정하고 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 표면 마찰을 제2 값으로 조정한다.
바람직한 실시 예에서, 상기 방법은 바람직하게는, 상기 가해진 압력이 제1 방향과 다른 제2 방향으로 움직이는 경우, 가해진 압력의 변위에 따라 제2 양만큼 상기 원하는 양을 조정하는 단계와, 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 표면 마찰을 제3 값으로 조정하는 단계를 또한 포함한다.
만일 그렇다면, 제2 방향은 제1 방향과 반대인 것이 바람직하다. 이 경우, 대안의 바람직한 일 실시 예에서, 제1 및 제2 방향은 실질적인 직선을 따라 위치할 수 있다. 이렇게 하여, 그것에 의해 가상 슬라이더가 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 생성된다. 대안적인 제2 실시 예에서, 제1 방향은 반 시계 방향일 수 있고 제2 방향은 시계 방향일 수 있으며, 이에 따라 가상 노브(knob)가 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 대신 생성된다. 두 경우 모두에서, 가상 슬라이더 또는 가상 노브는 "빨리 감기", "되감기", "슬로우 모션", "일시 중지", "중지" 및 "재생" 기능의 임의의 조합을 사용하여 조그 셔틀(jog shuttle)로 구성 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 원하는 양이 감소하면 상기 표면 마찰이 감소되는 반면, 원하는 양이 증가하면 표면 마찰이 증가된다. 따라서 예를 들어 원하는 양이 오디오 볼륨일 경우 사용자는 볼륨이 커질수록 증가된 표면 마찰을 경험하고 볼륨이 작아짐에 따라 감소된 표면 마찰을 경험할 것이다. 그러나 원하는 양의 변화와 표면 마찰의 변화 사이의 관계는 대신 반대일 수 있으므로, 예를 들어 원하는 양이 화면 밝기라면, 화면이 밝아질수록 표면 마찰이 감소하고 화면이 어두워질수록 표면 마찰이 증가한다.
다른 바람직한 실시 예에서, 표면 마찰은 가해진 압력의 변위에 비례하여 선형적으로 조정된다. 이는 예를 들어, 오디오 볼륨과 같이 매끄럽고 연속적으로 변화하는 원하는 양에 대한 촉각 피드백을 제공하는 데 사용될 수 있는 표면 마찰의 매끄러운 안정된 변화를 제공하는 이점을 갖는다.
그러나 제2 대안의 바람직한 실시 예에서, 가해진 압력의 변위가 전이점에 도달할 때까지 표면 마찰은 제1 값으로 유지되며, 상기 전이점에서 표면 마찰은 제2 값으로 조정된다. 이것은 예를 들어, "온" 및 "오프"와 같이 둘 이상의 불연속 값을 갖는 원하는 양에 대한 촉각 피드백을 제공하는데 사용될 수 있는 표면 마찰에서의 계단식 변화를 주는 이점을 갖는다.
바람직하게는, 상기 방법은 가해진 압력의 변위에 따라 사운드를 생성하는 단계를 더 포함한다. 이것은 사용자가 느끼는 표면 마찰의 변화에 의해 제공되는 촉각피드백을 향상시키기 위해 오디오 피드백을 제공하는 이점을 갖는다.
바람직하게는, 상기 방법은 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 상기 원하는 양을 제어함으로써 방해받지 않고 애플리케이션에 의해 생성된 화면 내용을 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 디스플레이하는 단계를 더 포함한다. 이는 사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하는 것과 독립적으로 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 디스플레이된 애플리케이션의 동작을 유지할 수 있게 하는 이점을 갖는다. 예를 들어, 만일 애플리케이션이 게임인 경우, 사용자는 원하는 양을 조정하기 위해 게임을 일시 중지하거나 디스플레이된 화면 내용 중 일부를 오버레이 할 필요가 없으며, 애플리케이션으로부터의 화면 내용을 중단하지 않고 원하는 양을 조정하는 것이 예를 들어 버튼과 같은 임의의 부가적인 기계적 제어를 필요로 하지 않고도 달성 가능하다.
바람직하게는, 상기 원하는 양은 오디오 볼륨, 오디오 톤, 백라이트 레벨, 스크린 밝기, 화상 콘트라스트, 화상 선명도, 색 또는 색조, 및 화상 크기 중 임의의 하나이다.
본 발명은 또한 본 명세서에 기술된 방법들 중 하나 이상을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 또는 프로그램 코드 또는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징, 목표 및 이점은 이제 본 발명의 예시적인 구성 요소가 도시된 첨부 도면과 관련하여 설명될 것이다. 그 기능과 관련하여 적어도 본질적으로 서로 동등한 본 발명에 따른 장치 및 방법의 구성 요소들은 동일한 참조 번호로 표시될 수 있으며, 이러한 구성 요소들은 모든 도면에 표시되거나 기술될 필요는 없다.
이하의 설명에서, 본 발명은 첨부된 도면들에 대해서 단지 예로써 설명된다.
도 1은 전자 장치의 터치 스크린과 상호 작용하는 사용자의 개략적인 평면도이고;
도 2는 전자 장치의 터치 스크린상의 가상 슬라이더인 촉각 제어 장치의 제1 실시 예의 개략적인 평면도이고;
도 3은 전자 장치의 터치 스크린상의 가상 노브인 촉각 제어 장치의 제2 실시 예의 개략적인 평면도이고;
도 4는 애플리케이션이 전자 장치의 터치스크린 상에서 디스플레이되는 동안 동작중인 도 2의 가상 슬라이더의 개략적인 평면도이고;
도 5는 애플리케이션이 전자 장치의 터치스크린 상에 디스플레이되는 동안 동작중인 도 3의 가상 노브의 개략적인 평면도이고;
도 6(a)는 전자 장치의 터치스크린과 상호작용하는 사용자의 손가락의 개략적인 측면도이고;
도 6(b)는 터치스크린의 마찰 계수가 터치스크린 상의 사용자 손가락의 변위에 따라 어떻게 변할 수 있는지에 대한 일례를 나타내는 그래프이고;
도 7은 터치스크린 상의 사용자의 손가락으로부터의 압력이 시간에 따라 어떻게 변하는지에 대한 일례를 나타내는 그래프이고;
도 8은 원하는 양을 제어하기 위해 촉각 제어 장치를 동작시키는 방법의 일 실시 예를 나타내는 흐름도이다.
도 1은 전자 장치에서 실행되는 예를 들어 게임과 같은 애플리케이션으로부터의 내용을 디스플레이하는 전자 장치의 터치 스크린(101)을 개략적으로 도시한다. 전자 장치는 예를 들어 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화일 수 있다. 터치 스크린(101) 상에 디스플레이된 내용은 예를 들어 터치 스크린(101)의 제1 부분에 디스플레이된 제1 화면 내용(102) 및 터치 스크린(101)의 제2 부분에 디스플레이된 제2 화면 내용(103)을 포함한다. 또한, 하나 이상의 가시적인 버튼(104)이 스크린(101)의 제3 부분에 디스플레이되고 있으며, 이것은 본 실시 예에서 게임을 제어하기 위한 것일 수 있다. 따라서, 사용자는 자신의 손가락(105)으로 버튼(104)을 조작함으로써 게임을 제어할 수 있다. 제1 및 제2 화면 내용(102, 103) 및 제어 버튼(104)은 그것들 사이에 전체 터치스크린(101)을 차지할 수 있다. 터치 스크린(101)은, 예를 들어, 사용자가 터치 스크린(101)에 가한 압력을 감지하기 위해 투사된 용량성 터치(PCT 또는 PCAP)에 의해 하나 이상의 제어 버튼(104)에 대한 사용자의 손가락(105)으로부터의 입력을 검출할 수 있다. 도 1은 촉각 제어 장치가 터치 스크린(101) 통해 동작하지 않는 경우, 즉 사용자가 터치 스크린(101)에 가한 압력이 미리 결정된 문턱 값 미만인 경우의 상태를 보여준다.
도 2는 사용자가 터치 스크린(101)에 가하는 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과할 때 동작하는 촉각 제어 장치의 제1 실시 예를 개략적으로 도시한다. 이 실시 예에서, 상기 촉각 제어 장치는 전자 장치의 터치 스크린(101)상의 가상 슬라이더(203)이다. 상기 전자 장치는 예를 들어 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화일 수 있다. 실제로, 가상 슬라이더(203)는 실제로 터치 스크린(101) 상에 디스플레이되지 않으며, 단지 예시를 목적으로 본 발명의 배후 원리를 더 잘 이해시키기 위해서 도 2에 도시되어 있다. 도 2에서, 사용자의 손가락은 참조 번호 '105'로 다시 표시된다. 참조 번호 '201'는 사용자에 의해 스크린(101)을 통해 도 2의 페이지 평면 내로 가해진 압력을 나타낸다. 실제로, 가상 슬라이더(203) 예를 들어, 오디오 볼륨 또는 화면 밝기와 같은 원하는 양의 레벨을 다음과 같은 방식으로 제어하기 위해 사용자에 의해 조작될 수 있는 촉각 슬라이더이다.
터치 스크린(101)을 통해 사용자의 손가락(105)에 의해 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과할 때, 가상 슬라이더(203)는 압력이 이 문턱 값을 통과하는 터치 스크린(101)상의 위치(203a)에서 작동하기 시작한다. 따라서 '203a'는 가상 슬라이더(203)의 중간점 또는 중립 상태(neutral condition)를 나타낸다. 그 후, 사용자가, 도 2에서 희미한 윤곽선으로 도시된 위치(105a)까지 화살표(202a) 방향으로, 문턱 값을 초과하는 가해진 압력을 유지하면서 손가락을 스크린 위로 미끄러지게 하면, 이것은 슬라이더가 제어하는 원하는 양을 증가시키는 효과가 있다. 반면, 사용자가, 도 2에서 희미한 윤곽선으로 도시된 위치(105b)까지 화살표(202b)의 방향으로, 문턱 값을 초과하여 가해진 압력을 유지하면서 스크린 아래로 손가락을 미끄러지게 하면, 이것은 대신에 슬라이더가 제어하는 원하는 양을 감소시키는 효과가 있다. 이 예에서, '203b'는 가상 슬라이더(203)의 업 상태(up condition)를 갖는 터치 스크린(101)의 영역을 나타내고, '203c'는 가상 슬라이더(203)의 다운 상태(down condition)를 갖는 터치 스크린(101)의 영역을 나타낸다. 따라서 가상 슬라이더(203)는 터치 스크린(101)을 통해 사용자에 의해 가해진 압력이 문턱 값 아래로 다시 내려갈 때까지 계속해서 동작한다. 이 실시 예에 따르면, 사용자의 손가락(105)에 의해 감지된 표면 마찰은 사용자가 가상 슬라이더(203)를 사용하여 원하는 양(예를 들어, 오디오 볼륨 또는 화면 밝기)을 증가시킴에 따라 증가하는 반면, 사용자가 대신에 가상 슬라이더(203)를 사용하여 원하는 양을 감소시키면 사용자의 손가락(105)이 느끼는 표면 마찰은 감소한다. 따라서, 사용자는 가상 슬라이더(203)의 조작으로 촉각 피드백을 경험하고, 이것에 의해, 사용자가 터치 스크린(101) 상에 가상 슬라이더(203)를 볼 수 없더라도, 사용자는 원하는 양의 레벨의 느낌을 가질 수 있다.
도 3은 사용자가 터치 스크린(101)에 가하는 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과할 때 동작하는 촉각 제어 장치의 제2 실시 예를 개략적으로 도시한다. 이 실시 예에서, 촉각 제어 장치는 전자 장치의 터치 스크린(101)상의 가상 노브(302)이다. 전자 장치는 다시 예를 들어 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화일 수 있다. 실제로, 가상 노브(302)는 터치 스크린(101) 상에 디스플레이되지 않으며, 단지 예시를 목적으로 본 발명의 배후 원리를 더 잘 설명하기 위해서 도 3에 도시되어 있다. 도 3에서, 사용자의 손가락은 참조 부호 '105'로 다시 표시된다. 참조 부호 '301'는 사용자에 의해 도 3의 페이지 평면 내로 스크린(101)을 통해 가해진 압력을 나타낸다. 실제로, 가상 손잡이(302)는 촉각 노브이며, 이것은 예를 들어 오디오 볼륨 또는 화면 밝기와 같은 원하는 양의 레벨을 제어하기 위해 다음의 방식으로 사용자에 의해 조작될 수 있다.
사용자의 손가락(105)에 의해 터치 스크린(101)을 통해 가해지는 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하면, 압력이 이 문턱 값을 통과할 때마다 가상 노브(302)는 터치 스크린(101)상의 위치(302a)에서 작동하기 시작한다. '302a'는 가상 노브(302)의 작동을 위한 중립 조건 및 시작점을 나타낸다. 사용자가 가해진 압력을 문턱 값을 넘어 유지하면서 도 3의 희미한 윤곽선으로 도시된 위치(105c)까지 손가락을 시계 방향으로 미끄러지게 하면, 이것은 노브가 제어하는 원하는 양을 증가시키는 효과를 갖는다. 반면에, 사용자가 가해지는 압력을 문턱 값을 넘어 유지하면서 그의 손가락을 다시 위치(105)까지 반 시계 방향으로 미끄러지게 하면, 이것은 대신에 손잡이가 제어하는 원하는 양을 줄이는 효과가 있다. 따라서, 이 실시 예에서 '302b'는 가상 노브(302)가 업 상태인 터치 스크린(101)의 영역을 나타내고, '302c'는 가상 노브(302)가 다운 상태인 터치 스크린(101)의 영역을 나타낸다. 가상 노브(302)가 터치 스크린(101)을 통해 사용자에 의해 가해진 압력이 다시 문턱 값 아래로 내려갈 때까지 방금 설명한 대로 계속 작동한다. 이 실시 예에 따르면, 사용자의 손가락(105)에 의해 감지되는 표면 마찰은 사용자가 가상 노브(302)를 사용하여 원하는 양(예를 들어, 오디오 볼륨 또는 화면 밝기)을 증가시킴에 따라 역시 증가하는 반면, 사용자가 대신에 가상 노브(302)를 사용하여 원하는 양을 감소시킨다면, 사용자의 손가락(105)에 의해 감지되는 표면 마찰은 감소한다. 따라서 사용자는 가상 노브(302)의 조작으로 촉각 피드백을 경험하고, 이것에 의해, 사용자가 터치 스크린(101) 상에 가상 노브(302)를 볼 수 없더라도 사용자는 원하는 양의 레벨의 느낌을 얻는다.
도 4는 도 1과 관련하여 도시되고 기술된 것과 같은 애플리케이션이 전자 장치의 터치 스크린(101) 상에 디스플레이되는 동안 동작중인 도 2의 가상 슬라이더(203)를 개략적으로 도시한다. 전자 장치는 다시 예를 들어 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화일 수 있고, 전자 장치상에서 실행되는 애플리케이션은 다시 예를 들어 제1 화면 내용(102), 제2 화면 내용(103) 및 그것의 제어를 위한 버튼(104)을 갖는 게임일 수 있다. 가상 슬라이더(203)는 도 4에서 희미한 윤곽선으로 도시되어 있는데, 이는 실제로는 가상 슬라이더(203)가 터치 스크린(101) 상에 실제로 표시되지 않고, 대신에 가상 슬라이더(203)의 동작이 사용자의 손가락(105)에 의해 감지된 가변 표면 마찰의 촉각 피드백을 통해 사용자에 의해 감지되는 동안 사용자의 손가락(105)에 의해 터치 스크린(101)에 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는 경우에만 작동되기 때문이다. 따라서, 사용자는, 터치 스크린(101) 상에 표시되는 애플리케이션의 동작을 중단할 필요없이, 또 디스플레이되고 있는 애플리케이션의 제어 버튼(104) 및 화면 내용(102, 103)의 디스플레이를 오버레이, 방해 또는 간섭할 필요없이, 도 2와 관련하여 전술한 방식으로, 오디오 볼륨 또는 화면 밝기와 같은 원하는 양을 조정할 수 있다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 가상 슬라이더(203)는, 이 예에서는, 제1 화면 내용(102)과 적어도 부분적으로 일치하는 터치 스크린(101) 상의 위치에 위치되더라도, 제1 화면 내용(102)을 모호하게 하지 않는다.
도 5는 도 1과 관련하여 도시되고 기술된 바와 같은 애플리케이션이 전자 장치의 터치 스크린(101) 상에 디스플레이되는 동안 동작중인 도 3의 가상 노브(302)를 개략적으로 도시한다. 전자 장치는 예를 들어 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화일 수 있고, 전자 장치상에서 실행되는 애플리케이션은 다시 예를 들어 제1 화면 내용(102), 제2 화면 내용(103) 및 제어 버튼(104)을 갖는 게임일 수 있다. 가상 노브(302)는 도 5에서 희미한 윤곽선으로 도시되어 있는데, 이는 가상 노브(302)가 사실상 터치 스크린(101) 상에 디스플레이되지 않고 사용자의 손가락(105)에 의해 터치 스크린(101)에 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는 경우에만 동작되기 때문이지만, 가상 노브(302)의 동작은 사용자의 손가락(105)에 의해 감지된 가변 표면 마찰의 촉각 피드백을 통해 사용자에 의해 감지된다. 따라서, 사용자는, 터치 스크린(101) 상에 디스플레이되는 애플리케이션의 동작을 중단시키지 않고서 또 디스플레이되는 애플리케이션의 화면 내용(102, 103) 및 제어 버튼(104)의 디스플레이를 오버레이, 방해 또는 간섭하지 않고서, 도 3과 관련하여 전술한 방식으로, 예를 들어 오디오 볼륨 또는 화면 밝기와 같은 원하는 양을 조정할 수 있다. 특히, 도 5에 도시한 바와 같이, 가상 노브(302)는, 이 예에서 제2 화면 내용(103)과 적어도 부분적으로 일치하는 위치에 터치 스크린(101) 상에 위치되더라도 제2 화면 내용(103)을 모호하게 하지 않는다.
도 2 내지 5와 관련하여 위에서 설명된 특정 실시 예들은 가상 슬라이더(203) 및 가상 노브(302)의 예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명에 따른 촉각 제어 장치는 임의의 형태를 가질 수 있으며, 하나 이상의 가상 스위치 및/또는 버튼, 가상 조이스틱, 가상 키패드 및/또는 키보드, 또는 선호하는 임의의 다른 형태를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
도 6(a)는 전자 장치의 터치 스크린(101)과 상호 작용하는 사용자의 손가락(105)을 개략적으로 도시한다. 도 2와 마찬가지로, 화살표(201)는 사용자에 의해 터치 스크린(101)을 통해 가해진 압력을 나타낸다. '601'은, 사용자가 미리 결정된 문턱 값을 초과하여 가해진 압력을 유지하면, 원하는 양이 사용자에 의해 증가될 수 있고 또 사용자가 경험하는 표면 마찰이 또한 증가할 수 있는 터치 스크린(101)의 영역을 나타낸다. 대조적으로,'602'는, 사용자가 미리 결정된 문턱 값을 초과하여 가해진 압력을 유지한다면, 원하는 양이 사용자에 의해 감소될 수 있고 또 사용자에 의해 경험되는 표면 마찰이 또한 감소하는 터치 스크린(101)의 영역을 나타낸다.
도 6(b)는 터치 스크린(101)의 마찰 계수가 터치 스크린상의 사용자의 손가락(105)의 변위에 따라 어떻게 변할 수 있는지의 일례를 보여주는 도 6(a)에 대응하는 그래프이다. X-축(604)은 스크린(101)을 따른 사용자의 손가락(105)의 변위를 나타내고, Y-축(603)은 표면의 마찰 계수(μs)를 나타낸다. 이 예에서, 마찰 계수(μs)는 사용자의 손가락(105)의 변위에 따라 선형적으로 변화하기 때문에, 사용자가 먼저 촉각 제어 장치의 작동을 시작하기 위해 미리 결정된 문턱 값보다 높은 압력을 중간점 또는 중립 상태에서 가하면, 사용자는 마찰 계수(μs)에 대한 중간 값(608)을 경험한다. 반면에, 사용자의 손가락(105)이, 사용자가 미리 결정된 문턱 값을 초과하는 가해진 압력을 유지한다면, 원하는 양이 감소되는 영역(602) 내로 이동함에 따라, 사용자는 또한 마찰 계수(μs)의 감소(606)를 경험하는 반면, 사용자의 손가락(105)이, 미리 결정된 문턱 값을 초과하는 압력을 유지하면, 원하는 양이 증가하는 영역(601) 내로 이동함에 따라, 사용자는 또한 터치 스크린(101)의 마찰 계수(μs)의 증가(607)을 경험한다. 도 6(b)에 도시된 예시적인 실시 예에서, 마찰 계수(μs)는 방금 설명한 바와 같이 사용자의 손가락(105)의 변위에 따라 선형적으로 변화하지만, 다른 대안적인 실시 예에서는, 마찰 계수(μs)가 사용자의 손가락(105)의 변위에 따라 어떤 다른 방식으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 마찰 계수(μs)는 사용자의 손가락(105)의 변위에 따라 2차적으로(quadratically) 또는 지수적으로 변화되거나, 심지어 그에 반비례하여 변할 수도 있다. 마찰 계수(μs)는, 사용자의 손가락(105)이 초기에 그리고 사용자의 손가락이 전이점(마찰 계수(μs)가 또 하나의 상이하지만 실질적으로 일정한 값으로 갑자기 증가되거나 감소될 수 있는 지점)에 도달할 때까지 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 상기 마찰 계수는 또한 사용자의 손가락(105)의 변위에 따라 변화되어 하나 이상의 그러한 갑작스러운 전이를 갖는다. 실제로, 마찰 계수(μs)와 사용자의 손가락(105)의 변위 간의 관계는 원하는 대로 선택될 수 있다.
도 7은 X축(706)상에서 측정된 시간 경과에 따른 Y축(705)상의 사용자의 손가락(105)에 의해 적용된 압력의 일례를 도시하는 그래프이다. 그래프의 제1 영역(701)에서, 사용자의 손가락(105)에 의해 가해진 압력은 촉각 제어 장치가 작동하기 시작하는 미리 결정된 값(704) 아래에 있고, 터치 스크린(101)은 사용자의 손가락(105)에 의해 그것에 가해지는 압력의 정상 측정을 계속한다. 시간(702)에서, 사용자의 손가락(105)에 의해 가해진 압력은 미리 결정된 문턱 값(704)에 도달하고 촉각 제어 장치는 동작을 시작한다. 그래프의 제2 영역(703)에서, 터치 스크린(101)은 사용자의 손가락(105)에 의해 그것에 가해지는 압력의 정상적인 측정을 계속하지만, 사용자가 미리 결정된 문턱 값(704)을 초과하여 가해진 압력을 유지하기 때문에, 촉각 제어 장치는 도 2 및 도 3과 관련하여 예를 들어 전술한 원리에 따라 작동을 계속한다. 촉각 제어 장치는 사용자의 손가락에 의해 가해지는 압력이 미리 결정된 문턱 값(704) 아래로 다시 떨어지는 경우에만 나중에 작동을 멈출 것이다.
도 8은 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하기 위해 촉각 제어 장치를 동작시키는 방법의 일 실시 예를 나타내는 흐름도이다. 이 방법은 단계 801에서 시작하며, 여기서 사용자에 의해 터치 스크린(101)에 가해진 압력이 측정된다. 단계 802에서, 상기 방법은 미리 결정된 문턱 압력이 초과되었는지 여부를 결정한다. 그렇지 않다면, 상기 방법은 경로 802N를 통해 단계 801로 재순환하여 사용자에 의해 가해진 압력을 다시 재측정한다. 그러나 만일 그렇다면 상기 방법은 경로 802Y를 경유하여 단계 803으로 진행하며, 여기서 사용자가 터치 스크린(101)에 가한 압력의 양뿐만 아니라 가해진 압력의 변위, 즉 사용자의 손가락(105)이 어떻게 터치 스크린(101)을 가로 질러 이동하는지를 결정하기 위해, 사용자에 의해 가해진 압력이 측정된다. 이 시점에서, 사용자에 의한 조정을 위한 원하는 양은 단계 804에서 액세스된다. 단계 805에서, 상기 방법은 사용자의 손가락이 어느 방향으로 이동하는 것으로 검출되었는지 결정한다. 사용자의 손가락이 촉각 제어 장치의 감소하는 방향으로 이동하는 것이 검출된 경우, 상기 방법은 경로 805c를 경유하여 단계 806로 진행하고 여기서 사용자에 의해 감지된 표면 마찰이 감소되며, 단계 807로 진행하고 여기서 사용자에 의한 조정을 위한 원하는 양이 역시 감소되며, 양자는 사용자의 손가락의 검출된 변위에 의해 결정되는 양만큼 감소된다. 다른 한편으로, 사용자의 손가락이 촉각 제어 장치의 증가하는 방향으로 이동하는 것이 검출된 경우, 상기 방법은 경로 805b를 경유하여 단계 808로 진행하고 여기서 사용자에 의해 감지된 표면 마찰이 증가되며, 단계 809로 진행하고 여기서 사용자에 의한 조정을 위한 원하는 양이 역시 증가되며, 양자는 사용자의 손가락의 검출된 변위에 의해 결정되는 양만큼 증가된다. 일단 표면 마찰과 원하는 양이, 증가하거나 또는 감소하거나 관계 없이, 둘 다 이런 식으로 조정되었다면, 상기 방법은 그 다음에 단계 801로 다시 재순환하여 전술한 바와 같이 동작을 다시 시작한다.
따라서, 요약하면, 본 발명은 어떤 시각적 피드백을 제공하지 않고도 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하기 위한 촉각 제어 장치를 제공한다. 상기 장치는 터치 감지형 디스플레이 스크린, 압력 측정 장치, 계산 수단, 상기 계산 수단에 의해 제어되는 조정 수단 및 상기 계산 수단에 의해 제어되는 촉각 액추에이터를 포함한다. 상기 압력 측정 장치는 사용자가 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가하는 압력의 양 및 터치 감지형 디스플레이 스크린 상에 가해진 압력의 변위를 측정하도록 구성된다. 상기 계산 수단은 상기 가해진 압력이 미리 결정된 문턱 값을 초과하는지를 결정하도록 구성된다. 초과한다면, 상기 계산 수단은 상기 조정 수단을 제어하여 상기 압력 측정 장치에 의해 측정된 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 원하는 양을 변경하고, 또한 촉각 액추에이터를 제어하여 상기 압력 측정 장치에 의해 측정된 상기 가해진 압력의 변위에 따라 터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰을 조정한다. 본 발명은 또한 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 원하는 양을 제어하기 위해 촉각 제어 장치를 동작시키는 대응하는 방법과, 적어도 그러한 촉각 제어 장치를 포함하는 전자 장치를 제공한다.
101 터치 스크린
102 제1 화면 내용
103 제2 화면 내용
104 터치 스크린에 표시된 제어 버튼
105 사용자의 손가락
105a 문턱 값 초과의 압력으로 위로 미끄러지는 사용자의 손가락
105b 문턱 값 초과의 압력으로 아래로 미끄러지는 사용자의 손가락
105c 노브를 회전시키는 동안 사용자 손가락의 위치
201 사용자가 스크린을 통해 가한 압력
202a 원하는 양을 증가시키 위한 슬라이딩 업
202b 원하는 양을 감소시키기 위한 슬라이딩 다운
203 가상 슬라이더
203a 슬라이더의 중립 상태
203b 가상 슬라이더 업 상태
203c 가상 슬라이더 다운 상태
301 사용자가 가한 압력
302 가상 노브
302a 노브의 중립 및 시작 상태
302b 표면 마찰이 변화하는 노브의 증가 상태
302c 표면 마찰이 변화하는 노브의 감소 상태
601 마찰이 증가하는 증가 영역
602 마찰이 감소하는 감소 영역
603 표면의 마찰 계수
604 사용자 손가락의 변위
605 중립 상태
606 표면 마찰 계수의 감소
607 표면 마찰 계수 증가
608 중립 상태에서의 표면 마찰
701 정상 압력 측정(시스템이 작동하지 않음)
702 압력 한계에 도달한 시간
703 압력 측정은 계속되지만 시스템은 작동 시작
704 압력 문턱
705 압력
706 시간
801 압력 측정
802 압력이 문턱에 도달했는가 ?
802Y 예
802N 아니오
803 가해진 압력 측정
804 원하는 양
805 손가락의 이동 방향은?
805b 증가 방향
805c 감소 방향
806 표면 마찰 감소시킴
807 원하는 양 감소시킴
808 표면 마찰 증가시킴
809 원하는 양 증가시킴

Claims (15)

  1. 원하는 양을 제어하기 위한 촉각 제어 장치(203, 302)로서,
    터치 감지형 디스플레이 스크린(101);
    사용자에 의해 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가해진 압력의 양 및 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린상의 상기 가해진 압력의 변위를 측정하는 압력 측정 장치;
    상기 가해진 압력이 미리 결정된 압력 문턱 값을 초과하는지를 결정하는 계산 수단;
    상기 계산 수단에 의해 제어되어, 상기 압력 측정 장치에 의해 측정된 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 원하는 양을 변경하는 조정 수단; 및
    상기 계산 수단에 의해 제어되어, 상기 압력 측정 장치에 의해 측정된 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린(101)의 표면 마찰을 조정하는 촉각 액추에이터;
    를 적어도 포함하고,
    상기 터치 감지형 디스플레이 스크린 위에 보이지 않는 가상 컨트롤러가 제공되어 상기 가해진 압력이 상기 미리 결정된 압력 문턱 값을 초과하는 경우에 상기 보이지 않는 가상 컨트롤러의 시각적 피드백 없이 상기 원하는 양을 제어하는, 촉각 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 측정 장치는 적어도 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린에 부가하여 압력 감지 층을 포함하는, 촉각 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 촉각 액추에이터는 적어도 전기진동 장치를 포함하는, 촉각 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 촉각 제어 장치를 적어도 포함하는, 전자 장치.
  5. 터치 감지형 디스플레이 스크린(101)을 통해 원하는 양을 제어하는 방법으로서,
    상기 터치 감지형 디스플레이 스크린 위에 보이지 않는 가상 컨트롤러를 유지하는 단계-상기 보이지 않는 가상 컨트롤러는 시각적 피드백 없이 상기 원하는 양을 제어할 수 있음-;
    미리 결정된 압력 문턱 값(704)을 설정하는 단계;
    사용자에 의해 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린에 가해진 압력을 측정하는 단계(801);
    상기 가해진 압력이 상기 미리 결정된 압력 문턱 값을 초과하는지를 결정하는 단계(802);
    상기 가해진 압력이 상기 미리 결정된 압력 문턱 값을 초과하는 경우(802Y), 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린의 표면 마찰(603)을 제1 값(608)으로 설정하고 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린상의 상기 가해진 압력의 후속 변위(604)를 측정하는 단계(803);
    상기 가해진 압력이 이동하는 방향을 결정하는 단계(805); 및
    상기 가해진 압력이 제1방향(602)으로 이동하는 경우(805c), 상기 가해진 압력의 변위에 따라 제1 양만큼 상기 원하는 양을 조정하고(806), 및 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 표면 마찰을 제2 값(606)으로 조정하는 단계(807);
    를 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가해진 압력이 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 이동하는 경우(805b), 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 원하는 양을 제2 양만큼 조정하는 단계(808), 및 상기 가해진 압력의 변위에 따라 상기 표면 마찰을 제3 값(607)으로 조정하는 단계(809)를 더 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 방향(601)은 상기 제1 방향(602)과 반대인, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1방향 및 제2방향은 실질적으로 직선을 따르고, 그에 의해 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 보이지 않는 가상 슬라이더(203)를 생성하는, 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1방향은 반 시계 방향이고, 상기 제2방향은 시계 방향이며, 그에 의해 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린상에 보이지 않는 가상 노브(302)를 생성하는, 방법.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원하는 양이 감소되면 상기 표면 마찰이 감소되는 반면, 상기 원하는 양이 증가되면 상기 표면 마찰이 증가되는, 방법.
  11. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 마찰은 상기 가해진 압력의 변위에 비례하여 선형적으로 조정되는, 방법.
  12. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 마찰은 상기 가해진 압력의 변위가 전이점에 도달할 때까지 상기 제1 값으로 유지되며, 상기 전이점에서 상기 표면 마찰은 상기 제2 값으로 조정되는, 방법.
  13. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가해진 압력의 변위에 따라 사운드를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 터치 감지형 디스플레이 스크린을 통해 상기 원하는 양을 제어함으로써 중단되지 않고 상기 터치 감지형 디스플레이 스크린(101) 상의 애플리케이션에 의해 발생된 화면 내용(102, 103, 104)을 디스플레이하는 단계를 추가로 포함하는. 방법.
  15. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원하는 양은 오디오 볼륨, 오디오 톤, 백라이트 레벨, 화면 밝기, 화상(picture) 콘트라스트, 화상 선명도, 색 또는 색조, 및 화상 크기 중 하나 이상인, 방법.
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