KR20020064603A - 인체 반응형 터치 스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치스크린을 통해 입력되는 데이터에 따라 상기 터치스크린을 통해 전기적인 자극을 출력하여 시각자극 효과와 청각자극 효과에 더불어 촉각자극 효과를 더 부가하여 제공함으로써, 터치 스크린 이용의 다양성을 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 인체 반응형 터치 스크린에 관한 것으로, 사용자의 정보선택을 위한 안내화면 및 사용자의 안내화면에 선택에 대응하여 입력되는 영상정보 또는 문자정보를 화상출력하는 터치 스크린과, 상기 터치 스크린에 가해지는 피드백 전류에 의해 사용자의 조작여부를 감지하는 스크린 전극과, 사용자의 안내화면 선택에 의해 상기 스크린 전극 반응이 입력되면 이를 분석하여 좌표를 계산하고, 계산된 좌표값에 맞는 시각정보와 청각정보 및 촉각정보를 출력토록 하는 제어부와, 상기 제어부의 출력에 따라 청각정보를 출력하는 음성 출력장치와, 상기 제어부의 지령에 따라 펄스신호를 발생하는 펄스발생수단과, 전원전압을 승압하는 승압수단과, 승압전압을 저주파 펄스로서 출력하여 촉각정보를 출력하는 전기출력수단과, 상기 제어부의 제어에 따라 전기출력수단으로 부터 출력되는 출력전압을 해당 스크린 좌표로 공급하는 전환수단을 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

인체 반응형 터치 스크린{Touch Screen for Human Body Reaction}

본 발명은 인체 반응형 터치스크린에 관한 것으로, 특히 터치스크린을 통해입력되는 데이터에 따라 상기 터치스크린을 통해 전기적인 자극을 출력하여 시각자극 효과와 청각자극 효과에 더불어 촉각자극 효과를 더 부가하여 제공함으로써, 터치스크린 이용의 다양성을 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 인체 반응형 터치스크린에 관한 것이다.

일반적인 터치스크린은 디스플레이 장치(모니터) 및 컴퓨터(O/A 용 PC 및 산업용 PC) 터치스크린을 구동하고 터치를 좌표로 변환하는 컨트롤러, 컨트롤러와 컴퓨터의 운영체제와 통신하는 소프트웨어 드라이버, 프로그램, 자체 응용 프로그램 또는 기제작된 CD-ROM, 기존의 터치 응용 프로그램을 재구성한 응용 프로그램 개발 소프트웨어로 구성되어 있는바, 메뉴바가 없어 사용자가 프로그램을 마음데로 조작할 수 없도록 고안되었으며, 스크린상에서 사용자가 일정부분에 손가락을 터치하여 일방적으로 지정된 프로그램이 작용하도록 되어 있다.

그리고, 터치 스크린은 정전용량 방식(Capacitive Touchscreen)과 압력식(Resistive Touchscreen) 터치 스크린, 정전용량 방식 터치스크린에 강화유리를 접착하여 센서의 강도를 높인 터치 스크린, 저항막 터치 스크린, 표면 초음파 전도방식, 적외선 주사방식, 압력식 저항막 방식, 피에조 효과방식등 여러가지가 개발되었다.

여기서 도 5는 일반적인 터치 스크린의 실시예도서, 스크린 상에 손가락이나 펜으로 압력에 의한 입력신호를 입력하여 원하는 정보를 취득할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 기존의 터치 스크린 방식은 단순히 스크린 상에서 사용자가 정해진프로그램에 제한된 제어명령을 터치하여 전달하는 수준에 머물러 있는 실정이다.

즉, 기존의 터치 스크린은 사용자의 입력에 따라 지정된 다음 화면을 보여 주거나 필요에 따라 음성 정보가 출력되며, 사용자가 선택한 화면에 따른 명령을 수행하는 일방적인 동작방식이며, 외부 사용자에게 직접적인 제어작용은 없었던 것이다.

따라서, 사용자는 단지 시각 및 청각에 의존한 단방향 통신에 만족해야 했던 것이다.

특히 자연관찰용 모니터 스크린을 이용시 사용자는 단지 시각 및 청각에 의한 반응에 의존한 단순한 방식을 체택하므로, 교육방법이 단순하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,

시각과 청각이외에 촉각의 자극을 사용자에게 제공함으로서 보다 다양한 느낌을 사용자에게 전달할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 사용자의 정보선택을 위한 안내화면 및 사용자의 안내화면에 선택에 대응하여 입력되는 영상정보 또는 문자정보를 화상출력하는 터치 스크린과,

상기 터치 스크린 하단에 설치되어 터치 스크린에 가해지는 피드백 전류에 의해 사용자의 조작여부를 감지하는 스크린 전극과,

사용자의 안내화면 선택에 의해 상기 스크린 전극 반응이 입력되면 이를 분석하여 좌표를 계산하고, 계산된 좌표값에 맞는 터치 스크린에 시각정보를 출력하고, 음성 출력장치에 청각정보를 출력하며, 스크린 전극에 촉각정보를 출력토록 하는 제어부와;

상기 제어부의 출력에 따라 청각정보를 출력하는 음성 출력장치와,

상기 제어부의 지령에 따라 펄스신호를 발생하는 펄스발생수단과,

전원전압을 승압하는 승압수단과,

승압전압을 저주파 펄스로서 출력하여 촉각정보를 출력하는 전기출력수단과,

상기 제어부의 제어에 따라 전기출력수단으로 부터 출력되는 출력전압을 해당 스크린 좌표의 스크린 전극으로 공급하여 스크린 전극을 통해 촉각정보를 출력하는 전환수단을 포함하여 구성함이 특징이다.

도 1은 본 발명의 구성도.

도 2a-2c는 본 발명이 전압발생 파형 출력 파형도.

도 3은 터치 스크린과 전환수단의 연결관계도.

도 4는 터치 스크린의 단면도.

도 5는 일반적인 터치 스크린의 실시예도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 플라스틱 투명 필름 2: 투명 전극

3: 간격유지제 패턴 10: 터치 스크린

20: 스크린 전극 30: 제어부

40: 음성 출력장치 50: 펄스 발생수단

60: 승압수단 70: 전기 출력 수단

80: 승압수단

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 구성도로써, 도시한 바와같이,

사용자의 정보선택을 위한 안내화면 및 사용자의 안내화면에 선택에 대응하여 입력되는 영상정보 또는 문자정보를 화상출력하는 터치 스크린(10)과,

상기 터치 스크린(10) 하단에 설치되어 터치 스크린에 가해지는 피드백 전류에 의해 사용자의 조작여부를 감지하는 스크린 전극(20)과,

사용자의 안내화면 선택에 의해 상기 스크린 전극 반응이 입력되면 이를 분석하여 좌표를 계산하고, 계산된 좌표값에 맞는 터치 스크린에 시각정보를 출력하고, 음성 출력장치에 청각정보를 출력하며, 스크린 전극에 촉각정보를 출력토록 하는 제어부(30)와;

상기 제어부(30)의 출력에 따라 청각정보를 출력하는 음성 출력장치(40)와,

상기 제어부(30)의 지령에 따라 펄스신호를 발생하는 펄스발생수단(50)과,

전원전압을 승압하는 승압수단(60)과,

승압전압(60)을 저주파 펄스로서 출력하여 촉각정보를 출력하는 전기출력수단(70)과,

상기 제어부(30)의 제어에 따라 전기출력수단으로 부터 출력되는 출력전압을 해당 스크린 좌표의 스크린 전극으로 공급하여 스크린 전극을 통해 촉각정보를 출력하는 전환수단(80)을 포함하여 구성한다.

상기 제어부(30)는 타이머 기능을 내장하여 일정시간후 일정간격으로 전기자극에 대한 제어신호를 출력할 수 있다.

즉, 출력레벨을 일정한 시간마다 증가토록 할 수 있는바, 도 2a에 나타낸 파형의 높이를 크게 하는 것과, 도 2b에 나타낸 펄스 파형의 폭을 크게 하는 것과, 도 2c에 나타낸 펄스 수를 많게 하는 것중 하나를 선택하면 된다.

도 3은 터치 스크린과 전환수단의 연결관계를 도시하고 있으며, 도 4는 터치 스크린의 단면을 도시한 것으로, 투명 유리 또는 플라스틱 필름(1)에 형성된 해당 투명 전극 패턴(2)이 전기적으로 쇼트가 되며, 이에 대한 정보는 제어부(30) 쪽으로 출력되고, 전기자극은 전환수단을 거쳐 해당 픽셀에 제공되어, 사용자로 하여금 촉각에 의한 자극을 받을 수 있도록 하고 있다.

여기서 3은 간격유지제 패턴으로 투명 전극 패턴(2)이 전기적으로 구분될 수 있도록 하기 위해 설치된다.

본 발명은 상기와 같이 투명 전극 패턴(2)을 이용하여 전기충격을 가하는 것으로, 일반적인 터치 스크린에도 상기와 같이 투명전극 시스템을 설치하면 모두 이용가능하도록 하였다.

즉, 데이터 입력은 다양한 방식에 의해 가능하더라도 촉각 자극을 주기 위한 출력회로에서는 전기자극에 필요한 전압을 제공할 투명전극이 필수적으로 필요한 것이다.

따라서, 일반적인 터치스크린에 투명 전극 패턴(2)을 설치하여 상기 투명 전극 패턴(2)을 통해 데이터를 입력 받을 수도 있고, 또한 미리 프로그래밍된 전기 충격을 상기 사용자에게 가할 수 있다.

참고로 본 발명에서 사용하는 전기자극은 저주파를 사용하는바, 저주파는 주파수가 100Hz 이하의 낮은 전압과 낮은 강도의 전류로 인체의 운동신경과 감각신경에 전기적 반응을 일으키는데, 현재는 운동신경로의 병리적 병변을 알기 위한 전기진단, 질병과 손상을 치료하기 위한 근육운동, 마비근에 대한 전기 자극 치료등 인체의 치료목적으로 많이 이용되고 있다.

저주파 전류의 종류로는 정현파 전류가 있는데 정현파 전류는 극이 서로 바뀌면서 평탄하게 흐르는 대칭성 교류전류로서 1회 자극지속시간 10msec의 50Hz 주파수를 발생하는데 인체의 신경자극에 가장 적합한 전류의 형태를 띤다.

즉, 저주파는 100Hz 이하의 주파수대로 피부저항이 강해서 인체에 미치는 전기자극의 효과가 강해 안정적이면서 전격소크가 강하게 이루어지고 중주파 3000-6000Hz는 피부 저항을 크게 받지 않고 통과하여 체내에 저주파를 발생시키기 때문에 전격쇼크는 거의 느끼지 않으면서도 심부에 작용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 인체에 피해를 주지 않고 최소의 전기자극으로 사용자의 인위적인 통제를 목적을 달성하기 위하여 중주파 부다는 저주파를 이용한 피부자극을 선택한 것이다.

또한, 저주파의 강도를 통해 중등의 강도-약간 느끼는 정도, 높은 강도-사용자가 강하게 느끼나 편안한 감정, 아주 강한 강도 -보다 강하고 사용자가 불편을 느끼는 강도등을 조절하고 시간 즉, 용량을 조절해 프로그램과 연결하여 사용자의 통제를 등급별로 조절할 수 있게 하였다.

결국, 기존의 터치 스크린은 사용자가 일방적으로 프로그램을 이용했는데, 본원발명에서는 사용자의 일방적인 프로그램 이용 차원의 수준을 넘어서 제공자가 인체 반응 반발형 터치 스크린을 통해 프로그램에 저주파 전류를 통한 전기자극을 적용해서 사용자를 일정정도 제어가 가능케 하여 프로그램상의 특정 목적을 위해 인위적인 작용을 가해 사용자를 통제 조절하게 할 수 있는 특징으로 갖추고 있다.

한편, 본 발명의 제어부는 전극패턴의 전기적 쇼트에 의해 손가락의 위치를 파악하고 멀티미디어, 프로그램등의 목적와 유도에 따라 저주파에 의한 유효한 전기적 자극으로 사용자에 대한 통제와 반응이 이루어진다.

본 발명을 통해 대형 와이드 스크린과 멀티미디어, 프로그램, 센서, 저주파 증폭기, 터치 스크린등이 결합하면 스크린상에서 접촉하는 손가락의 위치에 따라디지털 상에서 각기 다른 명령들이 수행되어지고 사용자의 손가락에 전기 자극을 주어 프로그램이 사용자에 대한 반발을 일으킬 수 있다.

예를 들어 꽃들판에 나비등 각종 곤충과 식물이 자라고 활동하는 가은데 사용자가 손가락으로 스크린에 접촉했을 때 멀티미디어 프로그램상 나비들이 손가락 주위로 모여드는 프로그램이 가능하고 본 발명에 의해 사용자의 장시간 접촉을 인위적으로 방해 해 날아온 나비들이 제위치에서 다시 날아다닐 수 있게 하는 등 사용자와 멀티미디어가 상호 작용하여 원할한 멀티미디어 동영상이 될 수 있도록 가능케 한다.

또한, 스크린 상에서 센서를 통해 특정부분에 사용자의 손가락이 접촉되면 프로그램상에서 각기 다른 명령과 전기 자극이 이루어질 수 있다.

즉, 전기자극의 강도를 조절해서 터치 부위에 따라 프로그램과 전기자극을 등급별로 달리 조절해서 사용자에게 인식을 공유시킬 수 있다.

예를 들어 스크린상의 특정부위에 사용자가 손가락을 접촉하면 멀티미디어상의 벌이 갑자기 접촉부위로 날아와 사용자의 손가락을 쏘는듯한 시각적 효과를 주고 이때, 동시에 저주파 증폭기에 의해 전기 자극의 강도를 높여 전류를 통전시키면 사용자가 마치 벌에 쏘이듯이 따끔거리는 직접적인 자극을 줄 수 있어 사용자는 프로그램상 즉, 제공자의 특정 목적에 의한 반발과 반응으로 프로그램과 인식의 공유를 할 수 있다.

또, 멀티미디어상 주의를 요하는 위치에 손가락을 접촉하면 중간단계의 전기자극을 줄 수 있고, 이것은 사용자에게 접근 불가의 인식을 심어주는 효과를 줄 수있다.

예를 들어 멀티미디어상에서 독버섯이나 깨진 유리잔등의 경우이다.

또한, 은행이나 관공서 등에 설치된 기존의 터치스크린에 본 발명을 적용하면 사용자에게 보다 높은 교감을 일으킬 수 있다.

예를 들어 은행현금 출납기로 사용하는 터치 스크린에서 기존에는 사용자가 비밀번호를 3회이상 틀리면 프로그램 상으로만 더이상 사용할 수 없게 했는데 이것을 한단계 발번시켜 2회 틀리면 주의를 요망하는 전기자극을 줄 수도 있고 3회 이상 틀리면 경고 상태의 전기자극을 줘 더 이상의 사용자 접촉을 제한하게 하는 통제가 가능해진다.

본 발명은 스크린상에서 저주파 전류로 사용자에게 등급별 전기자극을 조절할 수 있게 고안하여 제공자가 프로그램상에서 교감하고 통제, 유도할 수 있도록 하였다.

상술한 바와같이 본 발명을 이용하면 터치 스크린을 통해 시각과 청각 및 촉각에 의한 자극을 유도할 수 있어, 사용자에게 보다 다양한 교육정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 사용자의 정보선택을 위한 안내화면 및 사용자의 안내화면에 선택에 대응하여 입력되는 영상정보 또는 문자정보를 화상출력하는 터치 스크린과;

   상기 터치 스크린 하단에 설치되어 터치 스크린에 가해지는 피드백 전류에 의해 사용자의 조작여부를 감지하는 스크린 전극과;

   사용자의 안내화면 선택에 의해 상기 스크린 전극 반응이 입력되면 이를 분석하여 좌표를 계산하고, 계산된 좌표값에 맞는 터치 스크린에 시각정보를 출력하고, 음성 출력장치에 청각정보를 출력하며, 스크린 전극에 촉각정보를 출력토록 하는 제어부와;

   상기 제어부의 출력에 따라 청각정보를 출력하는 음성 출력장치와;

   상기 제어부의 지령에 따라 펄스신호를 발생하는 펄스발생수단과;

   전원전압을 승압하는 승압수단과;

   승압전압을 저주파 펄스로서 출력하여 촉각정보를 출력하는 전기출력수단과;

   상기 제어부의 제어에 따라 전기출력수단으로 부터 출력되는 출력전압을 해당 스크린 좌표의 스크린 전극으로 공급하여 스크린 전극을 통해 촉각정보를 출력하는 전환수단을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 인체 반응형 터치스크린.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 일정시간마다 일정 단위로 전기자극을 높이는 타이머 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 반응형 터치 스크린.