KR20110072211A - 터치 스크린 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터치 패널과, 상기 터치 패널에 터치 지점 오브젝트의 고유값에 따라 비대칭 신호를 출력하는 제어부 및 상기 신호에 따라 서로 반대 방향 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이한 선형진동소자를 포함하여, 터치 패널 상의 오브젝트의 재질에 따라 사용자가 매끄럽거나 거친 표면의 느낌을 그래도 전달받을 수 있어 더욱 현실적인 접촉 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 터치 스크린 장치에 관한 것이다.

터치 패널. 질감, 선형진동소자. 마찰력, 오브젝트

Description

터치 스크린 장치{TOUCH SCREEN APPARATUS}

본 발명은 터치 스크린 장치에 관한 것으로 더욱 자세하게는 비대칭 가속도를 갖는 선형진동소자를 구비하여 터치 이동시 질감을 표현할 수 있는 터치 스크린 장치에 관한 것이다.

최근 터치 패널이 구비된 단말기에 관한 기술이 개발되면서 단말기의 터치 패널 상에서의 포인터가 이동될 때 진동의 크기 차이에 의하여 사용자가 포인터의 터치 이동이 정확하게 인지할 수 있도록 하는 기술이 연구되고 있다.

그러나 이러한 기술은 단순히 일반 진동자의 진폭의 크기를 다르게 구성하여 사용자가 터치를 인식할 수 있도록 동작하는 것으로 이러한 일반 진동자의 파형은 사인(Sine)파와 같이 일정한 주기를 갖는다.

따라서 이러한 방법으로는 진동의 강도와 길이 정도만을 조절할 수 있을 뿐 대상 오브젝트(Object)의 질감이나 마찰력을 사용자에게 전달할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로서 비대칭 가속도를 갖는 선형진동소자를 구비하여 터치의 질감을 표현할 수 있는 터치 스크린 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 터치 스크린 장치는 터치 패널과, 상기 터치 패널에 터치 지점 오브젝트의 고유값에 따라 비대칭 신호를 출력하는 제어부 및 상기 신호에 따라 서로 반대 방향 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이한 선형진동소자를 포함한다.

또한 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 터치 패널과, 상기 터치 패널에 터치 지점 오브젝트의 고유값에 따라 상이한 신호를 출력하는 제어부와, 상기 신호에 따라 서로 반대 방향의 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이하도록 진동하는 선형진동소자 및 상기 터치 패널의 하부에 형성되는 LCD 모듈을 포함하고, 상기 선형진동소자는 상기 LCD 모듈의 후면에 형성된다.

상기와 같은 구성에 의하여 사용자가 터치 패널을 터치하여 이동할 때 터치 패널 상의 오브젝트의 재질에 따라 사용자가 매끄럽거나 거친 표면 느낌을 받을 수 있어 더욱 현실적인 접촉 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 아래에서 본 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널에 포인터가 터치된 경우 비대칭 가속도를 보여주는 개념도이고, 도 3은 선형진동소자의 시간과 주기 함수의 일 실시예이다.

본 발명의 실시예에 따른 터치 스크린 장치는 터치 패널(100)과, 상기 터치 패널(100)에 터치 지점 오브젝트(Object)의 고유값에 따라 비대칭 신호를 출력하는 제어부(미도시) 및 상기 신호에 따라 서로 반대 방향 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이한 선형진동소자(300)를 포함한다.

상기 터치 패널(100)은 LCD, OLED, PDP 등에 사용되는 터치 패널(100)이 모두 적용 가능하며, 저항막 방식 또는 정전용량 방식에 구애받지 않고 일반적으로 터치 기능을 수행하는 것이면 모두 적용 가능하다.

일반적으로 터치 패널(100)이 LCD 모듈에 비하여 상대적으로 크게 형성되므로 상기 선형진동소자(300)는 도 1과 같이 터치 패널(100)의 하면 가장자리에 배열될 수 있다.

상기 선형진동소자(300)는 일반적인 진동소자와 달리 선형으로 진동되어야 하는바 압전(Piezo)액추에이터, 심장박동 액추에이터, 또는 고분자 액추에이터가 사용될 수 있으며, 특히 압전(Piezo)엑추에이터는 멕스웰 압력 이론(Maxwell Pressure Theory)에 의하여 비대칭 전기 신호에 의하여 한 축 진동이 가능하며, 비대칭 전기 신호에 의하여 일방향 진동 가속도가 타방향 진동 가속도 보다 크게 구성될 수 있다.

즉, 진동의 진폭은 동일하나 진폭의 이동시간이 상이하여 가속도의 차이가 발생하게 되는 것이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널(100)의 구동방법을 살펴보면 포인터(P)(사람의 손가락 또는 터치 펜)가 상기 터치 패널(100)에 터치되고 일방향(D1)으로 이동하게 되는 경우 제어부(미도시)가 터치 지점에 해당하는 오브젝트의 가상 재질에 따라 비대칭 신호를 출력하게 되고 이러한 신호에 의하여 선형 진동소자(300)는 포인터(P)가 이동하는 방향과 그 반대 방향으로 진동하게 된다.

이때 도 3과 같이 선형진동소자(300)는 제어부의 비대칭 신호에 의하여 비대칭 파형을 갖게 되므로 진동의 진폭의 크기는 동일하나 도 2의 포인터(P)가 이동하는 방향의 진동 가속도(G2)가 반대 방향의 진동 가속도(G1)보다 크게 되므로 실제 사용자가 느끼는 진동감은 포인터(P)의 이동방향(D1)과 동일하므로 상대적으로 사용자가 이동하려는 방향과 반대 방향으로 힘을 느끼게 된다.

이러한 비대칭 가속도의 차이에 의하여 사용자는 포인터(P) 위치에 해당하는 오브젝트의 질감을 느끼게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 오브젝트가 재질이 상이한 경우 터치의 구동방법에 대한 개략도이다.

도 4를 참고할 때 터치 패널(100)에 2개의 오브젝트(A,B)가 출력되어 있고 최초 포인터(P)의 터치 위치에 해당하는 오브젝트 A의 고유값이 기준값보다 작은 경우에는 포인터(P)의 이동방향(D1)의 진동 가속도(G4)가 반대 방향 진동 가속도(G3)보다 작은 값을 갖게 된다.

따라서 사용자는 포인터(P)의 이동방향(D1)과 반대방향의 가속도를 느끼게 되어 상대적으로 매끄러운 질감을 느낄 수가 있는 것이다.

이후 포인터(P)가 오브젝트 B로 이동하는 경우에는 상기 오브젝트 B의 고유값이 기준값보다 큰 경우 포인터(P)의 이동 방향의 진동 가속도(G6)가 반대 방향의 진동 가속도(G5)보다 큰 값을 갖게 된다.

따라서 사용자는 포인터(P)의 이동방향(D1)과 반대 방향의 힘을 느끼게 되므 로 오브젝트 A에 비하여 거친 질감을 느끼게 된다.

이해들 돕기 위하여 예를 들어 설명하면 오브젝트 A로는 터치 패널(100) 상에 빙판으로 출력될 수 있고 오브젝트 B는 자갈밭으로 출력될 수 있다.

여기서 상기 오브젝트의 고유값이란 터치 패널(100)에 출력되는 화면에 대하여 미리 프로그래밍 된 값을 말하며, 상기 기준값이란 선형진동소자의 진동 가속도가 상대적으로 빠른 방향을 결정하는 기준이 되는 값을 말한다.

이에 더 나아가 오브젝트의 고유값이 상기 기준값과 차이가 클수록 상기 진동가속도의 비대칭 가속도의 차이를 더욱 크도록 구성하여 질감의 차이를 더욱 정교하게 느끼도록 구성할 수도 있다.

예를 들면, 2개의 오브젝트의 고유값이 모두 기준값보다 큰 경우에도 상대적으로 고유값이 큰 오브젝트의 경우에는 포인터(P)의 이동방향의 진동 가속도를 더욱 크게 구성하여 상대적으로 더 큰 마찰력을 느끼도록 구성할 수도 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 오브젝트가 무게가 상이한 경우 터치의 구동 방법에 대한 개략도이다.

오브젝트의 무게가 상이한 경우에도 도 4와 같이 질감이 상이한 경우와 동일한 방법에 의하여 무게를 느끼도록 구성될 수 있다.

도 5를 참고할 때 오브젝트 C의 고유값과 오브젝트 D의 고유값은 모두 기준값보다 크도록 설정되나 오브젝트 D의 고유값이 오브젝트 C의 고유값보다 더 크게 프로그래밍된 경우로 설명한다.

포인터(P)가 오브젝트 C를 터치하여 드래그할 때 이동방향의 진동 가속 도(G8)이 반대방향의 진동 가속도(G7)보다 더 크게 되어 사용자는 비대칭 가속도의 차이만큼 무게를 느끼게 된다.

이와 동일하게 포인터(P)가 오브젝트 D를 터치하여 드래그할 때 이동방향의 진동 가속도(G10)이 반대방향의 진동 가속도(G9)보다 더 크게 되어 사용자는 비대칭 가속도의 차이만큼 무게를 느끼게 된다.

그러나 오브젝트 C를 드래그할 때의 진동 가속도(G8) 보다 오브젝트 D를 드래그할 때의 진동 가속도(G10)이 더 크므로 사용자는 상대적으로 오브젝트 D가 더 무겁다고 느끼게 된다.

즉, 오브젝트 C와 오브젝트 D를 드래그할 때의 비대칭 진동가속도의 차이가 발생하게 되고 사용자는 그 차이만큼의 무게감을 느끼게 되는 것이다.

이때 오브젝트 C를 드래그할 때보다 오브젝트 D를 드래그할 때 진동의 진폭을 크게 구성하면 더욱 큰 무게 차이를 느끼게 될 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 포인터(P)를 사선으로 이동한 경우 진동 방향을 설명하기 위한 개략도이다.

도 6과 같이 포인터(P)가 사선 방향으로 이동하는 경우를 예를 들어 설명하면 진동 방향은 제1방향(T1과 T2 방향)과 상기 제1방향과 수직인 제2방향(T3과 T4 방향)으로 진동할 수 있다.

제1방향 진동은 포인터(P)의 이동방향의 y축에 해당하는 진동 가속도(G12)가 반대방향의 진동 가속도(G11)보다 크도록 구성되고, 제2방향 진동의 경우에는 포인터(P)의 이동방향의 x축에 해당하는 방향의 진동가속도(G13)가 반대방향의 진동 가 속도(G14)보다 크도록 구성된다.

따라서 이러한 진동 가속도의 합성에 의하여 실제 사용자는 포인터(P)의 이동방향과 동일한 방향의 진동을 느끼게 되며 또한 포인터(P)의 이동방향에 대한 힘을 느끼게 된다.

이때 진동가속도의 비대칭은 포인터(P)의 터치 지점의 오브젝트의 고유값이 기준값보다 큰 경우를 일 예로 설명한 것이며, 오브젝트의 고유값이 기준값보다 작은 경우에는 각각의 진동 가속도의 비대칭은 반대가 되어야 하는 것은 자명하다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 상기 오브젝트의 재질 또는 무게에 따라 진동 가속도의 비대칭의 크기도 달라지도록 구성될 수도 있다.

그리고, 제1방향 진동의 진폭과 제2방향 진폭의 벡터 합이 상기 포인터(P)의 이동 방향과 동일하도록 상기 제1방향 진폭과 제2방향 진폭이 결정될 수도 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린의 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 터치스크린 장치는 터치 패널(100)과, 상기 터치 패널(100)에 터치 지점 오브젝트의 고유값에 따라 상이한 신호를 출력하는 제어부(미도시)와, 상기 신호에 따라 서로 반대 방향의 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이하도록 진동하는 선형진동소자(400) 및 상기 터치 패널(100)의 하부에 형성되는 LCD 모듈을 포함한다.

또한, 상기 터치 지점을 판단하는 센싱부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

이때 상기 선형진동소자는 제1방향으로 진동하는 제1선형진동소자(400)와 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 진동하는 제2선형진동소자(500)로 구성될 수도 있다.

상기 제1선형진동소자(400)는 상기 LCD 모듈의 후면에 형성되고, 상기 제2선형진동소자(500)는 상기 LCD 모듈(200)의 측면에 형성될 수 있다.

여기서 터치 패널(100)의 구동방법은 앞서 설명한 것과 동일하며, LCD 모듈은 일반적인 LCD 모듈을 모두 포함하는 개념이므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.

또한 추가적으로 상기 제1방향과 제2방향에 모두 수직인 제3방향으로 진동하는 선형진동소자(미도시)를 추가하여 3차원적인 입체진동을 느끼도록 구성할 수도 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널을 아래에서 본 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터치 패널에 포인터가 터치된 경우 비대칭 가속도를 나타내는 개념도,

도 3은 선형진동소자의 일 실시예에 따른 진동 소자의 시간과 주기 함수,

도 4는 본 발명의 오브젝트가 재질이 상이한 경우 터치의 구동방법에 대한 개략도,

도 5는 본 발명의 오브젝트가 무게가 상이한 경우 터치의 구동 방법에 대한 개략도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 포인터를 사선으로 이동한 경우 진동 방향을 설명하기 위한 개략도,

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터치 스크린의 사시도.

Claims (14)

1. 터치 패널;

   상기 터치 패널에 터치 지점 오브젝트의 고유값에 따라 비대칭 신호를 출력하는 제어부; 및

   상기 신호에 따라 서로 반대 방향 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이한 선형진동소자;를 포함하는 터치 스크린 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 오브젝트의 고유값이 기준값보다 작은 경우에는 상기 터치 지점의 이동방향과 반대 방향의 진동 가속도가 동일한 방향의 진동 가속도보다 큰 터치 스크린 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 오브젝트의 고유값과 기준값의 차에 따라 상기 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이한 터치 스크린 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 오브젝트의 고유값이 기준값보다 큰 경우에는 상기 터치 지점의 이동방향과 동일한 방향의 진동의 가속도가 반대방향의 진동 가속도보다 작은 터치 스크 린 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 오브젝트의 고유값과 기준값의 차에 따라 상기 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이한 터치 스크린 장치.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오브젝트의 고유값은 상기 오브젝트의 가상 재질 또는 무게인 터치 스크린 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 오브젝트의 고유값은 미리 프로그래밍된 터치 스크린 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 선형진동소자는 압전 액추에이터, 심장박동 액추에이터, 또는 고분자 액추에이터 중 어느 하나 이상인 터치 스크린 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 선형진동소자는 상기 터치 패널의 하면에 위치하는 터치 스크린 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 선형진동소자는 제1방향으로 진동하는 제1선형진동소자와 상기 제1방향과 수직인 제2방향으로 진동하는 제2선형진동소자로 구성되는 터치 스크린 장치.
11. 터치 패널;

    상기 터치 패널에 터치 지점 오브젝트의 고유값에 따라 상이한 신호를 출력하는 제어부;

    상기 신호에 따라 서로 반대 방향의 진동 가속도의 비대칭 정도가 상이하도록 진동하는 선형진동소자; 및

    상기 터치 패널의 하부에 형성되는 LCD 모듈을 포함하는 터치 스크린 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 선형진동소자는 상기 LCD 모듈의 후면에 형성되는 터치 스크린 장치.
13. 제11항에 있어서,

    상기 선형진동소자는 제1방향으로 진동하는 제1선형진동소자와 상기 제1방향과 수직한 제2방향으로 진동하는 제2선형진동소자로 구성되는 터치 스크린 장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 제1선형진동자는 상기 LCD 모듈의 후면에 형성되고, 상기 제2선형진동 소자는 상기 LCD 모듈의 측면에 형성되는 터치 스크린 장치.

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