KR20110080980A - 터치 패널 및 이를 구비한 전자기기 - Google Patents

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Abstract

터치 패널 및 이를 구비하는 전자기기를 제공한다. 터치 패널은 상부 기판과 하부 기판 사이의 간극에 전기 유변 유체(electro-rheological fluid)가 채워져 있다. 상부 기판의 사용자 접촉면(user touch surface)에 사용자로부터의 입력이 있으면 입력 위치(input location)를 계산하여 연속 입력인지를 판단한다. 연속 입력으로 판정되면, 터치 패널은 현재 입력 위치에 인접한 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도(viscosity)가 변화되도록 제어된다. 이 때, 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도는 다양한 유형으로 변경될 수 있다. 전기 유변 유체의 점도의 변화에 따라서 사용자가 촉각을 통해서 감지할 수 있는 반발력도 달라지므로, 터치 패널은 연속 입력을 하는 사용자에게 다양한 햅틱감을 제공할 수 있다.

Description

터치 패널 및 이를 구비한 전자기기{Touch panel and electronic device including the touch panel}
사용자 입력 장치(user's input apparatus)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 터치 패널(touch panel)과 이를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
터치 패널은 사용자로부터의 접촉을 감지함으로써 입력 여부와 함께 입력 위치를 판정하는 사용자 입력 장치(user's input apparatus)의 하나이다. 사용자는 손가락이나 스타일러스 펜 등을 이용하여 터치 패널을 접촉 또는 가압함으로써 데이터나 신호 등을 입력할 수 있다. 특히, 최근에는 플릭(flick), 드래그(drag), 스크롤(scroll), 핀치(pinch), 탭-앤-슬라이드(tap-and-slide) 등과 같이, 사용자가 터치 패널의 표면을 연속적으로 접촉 또는 가압하는 연속 입력(continuous input) 또는 멀티 터치 입력(multi-touch input)이 터치 패널에 널리 적용되고 있다.
터치 패널은 랩탑 컴퓨터나 넷북 등에서 마우스의 대용으로 구비되는 터치 패드(touch pad)로 사용되거나 또는 전자기기의 입력 스위치의 대용으로 사용될 수 있다. 또는, 터치 패널은 디스플레이와 일체로 결합되어 사용될 수 있는데, 이와 같이 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 등과 같은 디스플레이의 화상 표시면에 설치되는 터치 패널을 '터치 스크린(touch screen)'이라고 한다. 터치 스크린은 디스플레이의 화상 표시면을 구성하도록 디스플레이와 일체로 설치되거나 또는 디스플레이의 화상 표시면 상에 추가로 부착될 수도 있다.
터치 패널은 키보드 등과 같은 기계적인 사용자 입력 장치를 대체할 수가 있을 뿐만 아니라 조작이 간단하다. 그리고 터치 패널은 실행되는 어플리케이션의 종류나 어플리케이션의 진행 단계에 따라서 여러 가지 형태의 입력 버튼을 사용자에게 제공할 수가 있다. 따라서 터치 패널은 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine, ATM), 정보 검색기, 무인 티켓 발매기 등은 물론 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 카메라, 휴대용 게임기, MP3 플레이어 등과 같은 전자기기의 입력 장치로 광범위하게 사용되고 있다.
터치 패널은 사용자로부터의 입력 여부를 감지하는 방법에 따라 저항 방식(resistive type), 정전용량 방식(capacitive type), 소오 방식(saw type), 적외선 방식(infrared type) 등으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 정전용량 방식의 터치 패널에서는 접촉 또는 가압에 의한 특정 지점에서의 정전용량의 변화를 감지함으로써, 해당 지점에서의 입력 여부를 판정한다. 그런데, 기존의 터치 패널은 입력 여부에 대한 느낌, 즉 입력감 또는 햅틱감(haptic feeling)을 사용자에게 전달해주지 못한다. 이를 해결하기 위하여, 터치 패널의 하부에 진동 모터를 설치하는 방법이 제안되었는데, 이에 의하면 입력 감지되면 진동 모터를 이용하여 터치 패널 전체를 진동시킴으로써 사용자에게 입력감 또는 햅틱감을 제공한다. 하지만, 이 방법도 연속 입력에 대해서는 아무런 입력감 또는 햅틱감을 제공할 수가 없으며, 사용자는 터치 스크린 또는 디스플레이를 주시(watch)하지 않는 한 연속 입력이 제대로 이루어지고 있는지 알 수가 없다.
연속 입력을 하는 사용자에게 촉각으로 느낄 수 있는 입력감 또는 햅틱감을 제공할 수 있는 터치 패널 및 이를 구비한 전자기기를 제공한다.
연속 입력을 하는 사용자가 촉각을 통하여 연속 입력의 종료 위치나 연속 입력의 경로에 위치하는 다른 오브젝트(object)나 경계면의 존재를 인지할 수 있는 터치 패널 및 이를 구비한 전자기기를 제공한다.
일 실시예에 따른 터치 패널은 연속 입력을 하는 사용자에게 다양한 햅틱감을 사용자에게 제공한다. 이를 위하여, 터치 패널의 상하부 기판 사이의 간극에 전기 유변 유체가 채워져 있으며, 전기 유변 유체에 국부적으로 전기장을 인가할 수 있는 구동전극 쌍들의 어레이가 상하부 기판에 구비되어 있다. 터치 패널은 연속 입력이 감지되면, 현재 입력 위치의 주변 영역에 있는 구동전극 쌍들에 소정의 유형으로 구동전압을 인가할 수 있으며, 이에 따라서 입력이 이동할 위치의 전기 유변 유체의 점도가 변화된다. 이를 통해, 사용자는 터치 패널의 사용자 접촉면을 통해 다양한 햅틱감을 느낄 수가 있다.
다른 실시예에 따른 터치 패널은 터치 패널 몸체(touch panel body), 감지부(sensing unit), 및 제어부(controlling unit)을 포함한다. 터치 패널 몸체는 상부 기판과 하부 기판 사이의 간극에 전기 유변 유체(electro-rheological fluid)가 채워져 있다. 감지부는 상부 기판의 사용자 접촉면(user touch surface)에 사용자로부터의 입력이 있으면, 입력을 감지하여 입력 위치(input location)를 계산한다. 그리고 제어부는 감지부에서 계산된 입력 위치에 인접한 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도(viscosity)가 변화되도록 제어한다. 이 때, 감지부 또는 제어부는 감지부에서 계산된 입력 위치에 기초하여 입력이 연속 입력(continuous input)인지를 판정하며, 만일 입력이 연속 입력으로 판정될 경우에, 제어부는 최근 입력 위치(latest input location)에 인접한 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도가 국부적으로 변화되도록 제어할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 터치 패널은 소정의 간격으로 이격 배치되어 있는 한 쌍의 기판을 포함한다. 이 중에서, 상부 기판은 사용자 접촉면을 갖는다. 그리고 터치 패널은 한 쌍의 기판에 구비되어 있으며 구동전압이 인가되면 한 쌍의 기판 사이에 국부적으로 전기장을 유도하는 구동전극쌍(driving electrodes' pair)의 어레이(array)와 한 쌍의 기판 사이의 간극에 채워져 있으며 구동전극쌍에 의하여 유도된 전기장에 의하여 점도가 변화하는 전기 유변 유체를 포함한다. 또한, 터치 패널은 사용자 접촉면을 통하여 사용자로부터의 연속 입력이 감지되면, 입력이 감지된 위치들 중에서 최근 입력 위치(latest input location) 또는 현재 입력 위치에 인접한 주변 영역에 있는 구동전극쌍에 소정의 유형으로 구동전압이 인가된다.
터치 패널을 이용하면, 연속 입력을 하는 사용자에게 촉각으로 느낄 수 있는 입력감 또는 햅틱감을 제공할 수 있다. 그리고 터치 패널에 연속 입력을 하는 사용자는 촉각을 통해 연속 입력의 종료 위치나 연속 입력의 경로에 위치하는 다른 오브젝트(object)나 경계면의 존재를 인지할 수 있으므로, 오입력을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 패널의 구성을 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 터치 패널의 터치 패널 몸체의 구성을 보여 주는 분리 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III' 라인을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 구동 전압과 전기 유변 유체의 점도와의 관계를 보여 주는 그래프이다.
도 5a는 최근 입력 위치와 이에 인접한 주변 영역 사이의 관계의 일례를 보여 주는 도면이다.
도 5b는 최근 입력 위치와 이에 인접한 주변 영역 사이의 관계의 다른 예를 보여 주는 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 최근 입력 위치의 주변 영역에 인가되는 구동전압의 유형들을 예시한 그래프들이다.
도 7a는 연속 입력의 일례로서 특정 오브젝트를 드래그 & 드롭(drag & drop)하는 명령을 수행하는 것을 보여 주는 도면이고, 도 7b는 도 7a의 연속 입력에 대하여 인가되는 구동전압의 변화의 일례를 보여 주는 그래프이다.
도 8a는 연속 입력의 다른 예로서 특정 오브젝트를 드래그 & 드롭(drag & drop)하는 명령을 수행하되 윈도우의 경계선을 넘는 것을 보여 주는 도면이고, 도 8b는 도 8a의 연속 입력에 대하여 인가되는 구동전압의 변화의 일례를 보여 주는 그래프이다.
도 9a는 연속 입력의 또 다른 예로서 스크롤 바를 움직이는 명령을 수행하는 것을 보여 주는 도면이고, 도 9b 및 도 9c는 도 9a의 연속 입력에 대하여 인가되는 구동전압의 변화의 예들을 보여 주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
후술하는 터치 패널은 사용자 접촉면(user touch surface)을 통해 사용자로부터의 연속적인 접촉 또는 가압을 감지하여 소정의 명령을 실행하는 전자기기의 사용자 입력 장치(user input device)로 사용될 수 있다. 즉, 사용자는 터치 패널의 사용자 접촉면을 연속적으로 접촉 또는 가압함으로써, 터치 패널을 구비한 전자기기에 소정의 명령을 입력할 수 있다. 이러한 연속 입력(continuous input) 또는 멀티 터치 입력(multi touch input)은 입력이 유지된 상태에서 입력 위치(즉, 사용자가 접촉하는 사용자 접촉면의 위치)가 연속적으로 이동하는 것을 가리킨다. 즉, 연속 입력은 소정의 시간 동안 입력 위치가 소정의 경로를 따라서 이동하는 것을 가리키며, 사용자가 터치 패널의 특정 위치만을 반복적으로 탭핑(tapping)하는 것, 소정의 시간 동안 특정 위치만을 계속 접촉 또는 가압(pressing)하고 있는 것, 또는 입력 위치가 변하지만 불연속적으로 접촉 또는 가압을 하는 것 등과는 구별된다. 연속 입력의 구체적인 이동 경로나 이동 거리, 및 이동 속도뿐만 아니라, 연속 입력이 전자기기에 어떠한 명령으로 기능하는지 등은 본 실시예와 무관하다는 것은 당업자에게 자명하다.
그리고 이러한 터치 패널은 사용자 입력 장치로서 여러 가지 종류의 전자기기에 구비될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널은 노트북이나 넷북 등의 터치 패드로 사용될 수 있음은 물론, 연속 입력 기능이 구현된 여러 가지 종류의 가정용 전자기기나 사무용 전자기기 등에서 입력 장치로 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 터치 패널은 전자기기의 디스플레이의 윗면에 장착되어 사용되는 터치 스크린으로 사용될 수 있는데, 예컨대 휴대폰이나 PDA, PMP, 전자책 단말기(E-book terminal), 휴대용 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자기기나 현금 자동 입출금기(Automated Teller Machine, ATM), 정보 검색기, 무인 티켓 발매기 등과 같은 전자기기의 터치 스크린으로 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 터치 패널은 연속 입력을 하는 사용자에게 접촉면을 통해 촉감을 제공한다. 즉, 터치 패널을 접촉 또는 가압한 상태에서 입력 위치를 이동하는 사용자는, 입력 위치를 이동함에 따라서 접촉면으로부터의 촉감의 변화를 느낄 수 있다. 예를 들어, 사용자는 입력 위치를 이동함에 따라서 접촉면으로부터 받는 힘, 즉 터치 패널의 반발력(reaction force)의 증감을 통해 촉감의 변화를 느낄 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 반발력의 증감이 구현될 수 있도록, 상하부 기판 사이의 간극에 전기 유변 유체 Electro-Rheological fluid, ER 유체)가 채워져 있는 터치 패널이 이용한다. 그리고 이 터치 패널에서는 입력 위치가 이동함에 따라서 현재 입력 위치(또는 감지된 가장 최근의 입력 위치)의 주변 영역에 위치하는 전기 유변 유체의 점도가 변화되는데, 이에 대해서는 후술한다.
도 1은 일 실시예에 따른 터치 패널(100)의 구성을 보여 주는 블록도이고, 도 2는 도 1의 터치 패널(110)의 터치 패널 몸체(110)의 구성을 보여 주는 분리 사시도이며, 도 3은 도 2의 III-III' 라인을 따라 절취한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 터치 패널(100)은 터치 패널 몸체(touch panel body, 110), 감지부(sensing unit, 120), 및 제어부(controlling unit, 130)를 포함한다. 터치 패널 몸체(110)는 터치 패널(100)을 구성하는 물리적 구조체를 가리킨다. 반면, 감지부(120)와 제어부(130)는 터치 패널 몸체(110)로의 입력 여부를 감지하여 터치 패널 몸체(110)에 대한 구동을 제어하는 전기 회로 및/또는 하드웨어/소프트웨어일 수 있다. 따라서 본 명세서에서 단순히 '터치 패널'이라고 칭할 경우에, 좁은 의미로는 터치 패널 몸체(110)만을 가리키지만, 넓은 의미로는 감지부(120)와 제어부(130)도 포함하는 터치 패널(100) 전체를 가리킬 수도 있다.
감지부(120)와 제어부(130)는 그 기능에 따른 논리적인 구분으로서, 양자는 통합되어 구현되거나 또는 분리되어 개별적으로 구현될 수 있다. 그리고 감지부(120)와 제어부(130)의 논리적인 기능 구분도 단지 설명의 편의를 위한 것으로서, 통합된 하나의 구성요소가 감지부(120)와 제어부(130)가 수행하는 모든 기능을 수행하거나 또는 그 본질에 반하지 않는 한 어느 하나의 구성요소(예컨대, 감지부(120))에서 수행되는 일부 기능이 다른 구성요소(예컨대, 제어부(130))에서 수행이 될 수도 있다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 터치 패널 몸체(110)의 구성에 관하여 먼저 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 터치 패널 몸체(110)는 한 쌍의 기판, 즉 하부 기판(111) 및 상부 기판(112)과 함께 한 쌍의 기판(111, 112) 사이의 간극에 채워져 밀봉되어 있는 전기 유변 유체(113), 및 어레이 형태로 배열된 구동전극쌍(driving electrodes pair, 114)들을 포함한다.
하부 기판(111)은 터치 패널 몸체(110)의 베이스 기판으로서, 전기 유변 유체(113)를 터치 패널 몸체(110)에 채우기 위한 용기의 일면으로서 기능한다. 터치 패널(100)이 전자기기의 터치 스크린으로서 기능하는 경우에, 하부 기판(111)은 전자기기의 화상 표시면 자체가 되거나 또는 화상 표시면 상에 부가적으로 부착되는 기판일 수 있다. 하부 기판(111)은 상부 기판(112)과의 사이에 소정의 인력이나 척력이 작용하더라도 변형이 되지 않을 수 있다. 이를 위하여, 하부 기판(111)은 딱딱한 재료로 만들어질 수 있는데, 예컨대 투명 유리로 만들어진 유리 기판(glass substrate)일 수 있다. 하지만, 하부 기판(111)이 반드시 딱딱한 재료로 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 터치 패널 몸체(110)이 딱딱한 디스플레이의 상부에 부착되는 경우라면, 하부 기판(111)은 투명한 폴리머 필름(polymer film)으로 만들어질 수도 있다.
상부 기판(112)의 상면은 사용자가 입력을 할 때 접촉하는 사용자 접촉면(S)이다. 상부 기판(112)은 소정의 힘이 가해지면 변형이 생길 수가 있다. 예를 들어, 사용자가 손가락이나 스타일러스 펜 등을 사용하여 사용자 접촉면(S)을 접촉 또는 가압하는 경우에, 상부 기판(112)은 변형될 수 있다. 이를 위하여, 상부 기판(112)은 투명하고 변형이 가능한 폴리머 필름 등으로 만들어질 수 있다. 폴리머의 종류에는 특별한 제한이 없다. 상부 기판(112)은 하부 기판(111)과 소정의 간격으로 이격되어 배치되며, 상부 기판(112)과 하부 기판(111) 사이에는 소정의 크기를 갖는 간극(gap)이 형성된다. 간극의 크기는 구동전압의 크기나 터치 패널 몸체(110)의 넓이, 구동전극 쌍(114)의 단면적의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
하부 기판(111)과 상부 기판(112) 사이의 간극에는 전기 유변 유체(113)가 채워져 있다. 전기 유변 유체(113)는 외부로부터 밀봉될 수 있으며, 이를 위하여 상하부 기판(112, 111) 사이의 테두리에는 밀폐제(sealant, 116)가 배치될 수 있다. 전기 유변 유체(113)는 일반적으로 전기 절연성 유체(113a)에 아주 미세한 입자(113b)가 분산되어 있는 현탁액(suspension)을 가리킨다. 전기 유변 유체(113b)는 전기장이 인가되면 유체의 점도(viscosity)가 최대 100,000배 정도가 증가한다. 그리고 전기 유변 유체(113b)의 이러한 점도의 변화는 가역적이어서 전기장이 해제되면 원래의 상태로 복원된다.
전기 유변 유체(113)는 투명한 액체인데, 이를 구성하는 유체(113a)로는 예를 들어, 실리콘유, 케로신 광유, 폴리염화비페닐 등이 사용될 수 있다. 하지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 그리고 전기 유변 유체(113)에 포함되는 입자(113b)의 크기는 최대 50㎛ 정도로서, 아주 미세하고 투명한 입자이다. 이러한 입자(113b)로는 예컨대, 알루미노규산염(aluminosilicate), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole) 등과 같은 고분자 물질이나 풀러렌(fullerene) 등이 사용될 수 있다.
그리고 상하부 기판(112, 111) 사이의 간극에는 탄성체 스페이서(115)가 분산되어 있을 수 있다. 탄성체 스페이서(115)는 수십 마이크로미터 이하의 작고 투명한 입자로서, 전기 유변 유체(113) 내에 랜덤하게 분산되어 있다(도 2에 도시되어 있는 탄성체 스페이서(115)는 그 크기가 다소 과장되었을 뿐만 아니라 그 배치 또한 전기 유변 유체(113)에 일정한 간격으로 분산되어 있는 것처럼 도시되어 있는데, 이것은 단지 설명 및 도면 작성의 편의를 위한 것이며, 실제로는 수많은 미세한 탄성체 입자가 랜덤하게 배열된다). 탄성체 스페이서(115)를 구성하는 물질에는 특별한 제한이 없으며, 예를 들어 엘라스토머(elastomer)가 사용될 수 있다. 탄성체 스페이서(115)는 상부 기판(112)이 변형된 경우에 복원력을 제공하며, 또한 상부 기판(112)을 구조적으로 지지하는 역할도 수행할 수 있다.
도 4는 전기장의 세기, 즉 구동전극 쌍(114)에 인가되는 구동전압의 크기와 전기 유변 유체(113)의 점도와의 관계를 보여 주는 그래프이다. 터치 패널(100)이 작동할 때 발생하는 전단 속도(shear rate)는 예컨대, 약 5~3000/s 사이(도 4에서는 이 범위가 '유체 유동 영역'으로 표시되어 있다)일 수 있다. 도 4에서는 구동전극 쌍(114)에 1kV/mm(즉, 1mm 간격으로 이격되어 있는 구동전극 쌍에 1kV의 구동전압을 인가)의 구동전압을 인가한 경우와 구동전극 쌍(114)에 인가되는 구동전압을 제거했을 경우(0kV/mm)가, 두 가지 종류의 전기 유변 유체(첫 번째 전기 유변 유체(ER(1))는 현재 상용되고 있는 것이며, 두 번째 전기 유변 유체(ER(2))는 Pani-Clay 15%로 불리는 것인데, 이러한 전기 유변 유체의 종류는 단지 예시적인 것이다)에 대하여 점도(viscosity)의 변화가 비교 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 구동전극 쌍(114)에 구동전압이 인가되면, 구동전압이 인가되지 않은 경우에 비하여 전기 유변 유체(113)의 점도의 증가한다는 것을 알 수 있다. 특히, 전단 속도가 100/s인 경우에 전기 유변 유체(113)의 점도를 비교해보면, 구동전압이 인가된 경우가 구동전압이 인가되지 않은 경우에 비하여, 약 24배(제1 ER인 경우) 또는 24배(제2 ER인 경우)의 점도 차이가 생긴다는 것을 알 수 있다.
뿐만 아니라, 구동전극 쌍(114)에 인가되는 구동전압의 크기를 다르게 하면, 전기 유변 유체(113)의 점도의 차이도 달라지게 된다. 왜냐하면, 전기 유변 유체(113)의 점도의 변화는 구동전압의 크기에 비례하기 때문이다. 그리고 전기 유변 유체(113)의 점도가 증가하면, 전단 응력(shear stress)도 증가한다. 따라서 점도가 증가된 전기 유변 유체(113)를 사용자가 접촉하거나 가압하면, 사용자는 전기 유변 유체(113)로부터 보다 큰 반발력(reaction force)을 감지할 수 있다. 이러한 터치 패널(100)의 특성을 이용하면, 사용자는 터치 패널(100)을 통해 다양한 햅틱감을 인지할 수 있다.
구동전극 쌍(114)은 각각 하부 기판(111)과 상부 기판(112)에 구비되어 있는 한 쌍의 전극이다. 도 3의 영역 I에서와 같이, 구동전극 쌍(114)에 바이어스 전압(즉, 구동전압)이 인가되면, 해당 구동전극 쌍(114)의 위치에 대응하는 상하부 기판(112, 111) 사이에 개재되어 있는 간극에는 국부적으로 전기장이 유도되어서 전기 유변 유체(113)의 점도는 증가한다. 반면, 도 3의 영역 II에서와 같이, 구동전극 쌍(114)에 바이어스 전압이 인가되지 않으면, 해당 구동전극 쌍(114)의 위치에 대응하는 상하부 기판(112, 111) 사이에 개재되어 있는 간극에는 전기장이 유도되지 않아서 전기 유변 유체(113)의 점도는 변화가 없다.
이러한 구동전극 쌍(114)은 터치 패널 몸체(110) 전체에 어레이(array)로 배열되거나 또는 매트릭스 형태(matrix type)로 배열될 수 있다. 어레이로 배열된 구동전극 쌍(114)들에는 소정의 조합으로(즉, 일부의 구동전극 쌍(114)들에만) 구동전압이 공급될 수 있다. 그리고 구동전극 쌍(114)들의 어레이에서 구동전압이 가해지는 구동전극 쌍(114)의 위치나 구동전압의 크기 등을 변화시킴으로써, 연속 입력을 하는 사용자에게 다양한 촉각을 제공할 수 있는데, 이에 관해서는 후술한다.
도 2에는 매트릭스 형태로 배열된 구동전극의 일례가 도시되어 있는데, 하부 기판(111)의 상면과 상부 기판(112)의 하면에는 각각 라인 타입의 하부 전극 패턴(114a) 또는 상부 전극 패턴(114b)이 다수 개가 나란하게 형성되어 있다. 여기서, 하부 전극 패턴(114a)들은 제1 방향으로 신장되며, 상부 전극 패턴(114b)들은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 신장되어 있다. 따라서 다수의 하부 전극 패턴(114a)들과 다수의 상부 전극 패턴(114b)들의 교차점들에서, 터치 패널 몸체(110)의 전면(entire area)에 어레이 형태로 배열된 구동전극쌍(114)들이 정의된다. 이와 달리, 서로 대향하는 하부 전극과 상부 전극이 각각 도트 형상으로 상하부 기판(112, 111)의 전면에 어레이 형태로 배치되어 있을 수도 있다. 이 경우에, 구동전극 쌍(114)은 각각 스위칭이 가능한 액티브 소자(active device)일 수 있다.
구동전압은 터치 패널(100)을 구동하여 전기 유변 유체(113)의 점도를 변화시키기 위한 소스 전원이다. 구동전압은 터치 패널(100)이 설치되는 전자기기의 전원 장치로부터 공급될 수 있다. 구동전압이 가해지는 구동전극 쌍(114)의 위치 및/또는 구동전압의 크기 등은 터치 패널(100)의 제어부(130)에 의하여 제어된다(도 3에서는 영역 I에 위치한 구동전극 쌍(114)에만 구동전압이 인가되고, 영역 II에 위치한 구동전극 쌍(114)에는 구동전압이 인가되지 않는다). 터치 패널(100)에서 특정한 구동전극 쌍(114)에만 구동전압을 인가하고 또한 구동전극 쌍(114)에 인가되는 구동전압의 크기를 조정하는 구체적인 구현 방법은 본 실시예의 기술 사상과는 직접적인 관련이 없으므로, 여기서는 이에 관한 설명은 생략한다.
이러한 터치 패널(100)은 사용자 접촉면의 표면에 소정의 입력 버튼 영역을 한정하고, 또한 연속 입력이 아닌 특정 위치에 대한 입력인 경우에는 기계적인 버튼을 누르는 것과 같은 클릭감을 사용자에게 제공하는데 활용될 수 있다. 예컨대, 구동전압이 인가되는 영역(또는 구동전극 쌍(114)의 조합)을 적절히 선택함으로써, 높은 점도를 갖는 전기 유변 유체(113)의 영역(도 3의 영역 I과 같이, 구동전압이 인가되는 구동전극 쌍(114)이 위치한 영역)과 낮은 점도를 갖는 전기 유변 유체(113)의 영역(도 3의 영역 II와 같이, 구동전압이 인가되지 않는 구동전극 쌍(114)이 위치한 영역)을 구분할 수 있으며, 이를 이용하여 사용자 접촉면에 소정의 형태를 갖는 입력 버튼 영역을 한정할 수 있다. 그리고 한정된 입력 버튼 영역에 사용자로부터의 입력이 감지되는 경우에, 일정 수준 이상이 입력이 이루어지는 시점에서 인가된 구동전압을 해제함으로써, 클릭감을 사용자에게 제공할 수도 있다. 이와 같이, 입력 버튼 영역을 한정하고 또한 기계적인 키 패드와 같은 클릭감을 제공하는 방법은, 본 출원의 출원인이 2009년 6월 19일에 출원한 한국특허출원 제2009-0055034, "터치 패널 및 이를 구비하는 전자기기"에 상세히 기술되어 있으므로, 여기에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 위 한국특허출원은 참조에 의하여 본 명세서에 완전히 결합된다.
계속해서 도 1을 참조하면, 감지부(sensing unit, 120)는 터치 패널(100)에 사용자로부터의 입력이 있는지를 판정하며, 입력이 있는 것으로 판정하는 경우에는 입력 위치(input location)도 계산할 수 있다. 감지부(120)에서 입력 여부를 판정하는 방법이나 입력 위치를 계산하는 방법 등에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 감지부(120)는 상부 기판(112)의 사용자 접촉면에 사용자로부터의 입력(접촉 또는 가압)이 있으면, 해당 위치에서의 정전 용량의 변화를 감지하여 입력 여부 및 입력 위치를 감지할 수 있다. 감지부(120)에서 계산된 입력 위치에 관한 정보는 제어부(130)로 출력된다.
제어부(controlling unit, 130)는 감지부(120)에서 계산된 입력 위치 정보를 이용하여, 적어도 현재 입력 위치에 인접한 주변 영역에 있는 전기 유변 유체(113)의 점도(viscosity)가 국부적으로 변화되도록 제어한다. 물론, 현재 입력 위치에 인접한 주변 영역 이외의 다른 영역에서도 전기 유변 유체(113)의 점도가 변화될 수 있는데, 극단적인 경우에는 현재 입력 위치를 제외한 다른 모든 영역에서의 전기 유변 유체(113)의 점도가 변할 수도 있다.
전기 유변 유체(113)의 점도는 가해지는 전기장의 세기에 따라 달라질 수 있으므로(도 4 참조), 제어부(130)는 구동전극 쌍(114)에 인가되는 구동전압을 제어하여 전기 유변 유체(113)의 점도를 변화시킬 수 있다. 이 때, 구동전극 쌍(114)들의 어레이에서 구동전압이 인가되는 구동전극 쌍(114)의 위치(예컨대, 도 3에서 영역 I)를 선택함으로써, 점도가 변화되는 전기 유변 유체(113)의 위치도 제어할 수 있다. 그리고 인가되는 구동전압의 크기를 적절히 조절하면, 점도가 변화하는 정도도 제어할 수가 있다. 인가되는 구동전압의 크기는 절대적인 기준에 따라서 제어될 수 있을 뿐만 아니라, 직전에 인가된 구동전압의 크기 등에 기초하여 상대적으로 제어될 수도 있다.
터치 패널(100)은 사용자 접촉면에 대한 슬라이딩 동작(sliding motion) 또는 트레이싱 동작(tracing motion) 등과 같은 연속 입력(continuous input)을 하는 사용자에게 다양한 접촉감을 사용자에게 제공한다. 이를 위하여, 제어부(130)는 감지부(120)에서 계산된 입력 위치에 기초하여 현재 입력이 연속 입력인지를 판정할 수 있다. 예를 들어, 감지부(120)에서 출력되는 입력 좌표가 소정의 시간 범위 내에서 연속적으로 변하는 경우에, 제어부(130)는 해당 입력을 연속 입력으로 간주될 수 있다. 본 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니며, 감지부(120)에서 사용자로부터의 입력이 연속 입력인지를 판정하고, 연속 입력으로 판정되는 경우에는 입력 위치 정보와 함께 연속 입력 여부에 대한 판정 결과를 제어부(130)로 전달할 수도 있다.
연속 입력이란 소정의 시간 동안에 입력 위치가 연속적으로 변하는 입력으로서, 연속 입력의 경로 또는 연속 입력을 통해 수행되는 명령의 종류 등에는 아무런 제한이 없다. 예를 들어, 연속 입력의 경로는 수평 방향, 수직 방향, 대각 방향, 지그재그 방향, 왕복 방향 등이 될 수 있다. 그리고 핀치(pinch)와 같이 한 번에 두 개의 손가락을 사용하여 입력이 이루어지거나 또는 탭핑 등과 같은 다른 입력 동작과 결합될 경우에도, 입력 위치가 시간에 따라 연속적으로 변화되는 동작이 결합되어 있으면 연속 입력이 될 수 있다. 또한, 연속 입력은 단순히 제스쳐만으로 소정의 명령으로 인식되는 경우뿐만 아니라, 디스플레이되는 화면과 연관되어 소정의 명령으로 인식되는 경우가 될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이되는 소정의 오브젝트(예컨대, 파일)를 드래그 & 드랍(drag & drop)시키거나 또는 스크롤 바(scroll bar)를 상하 및/또는 좌우로 이동하는 경우, 재생시간 조절바(playing time adjusting bar)나 볼륨 조절바(volume adjusting bar) 등을 전후 또는 상하로 이동하는 경우 등도 연속 입력의 예가 될 수 있다.
연속 입력이 있는 것으로 판정되면, 제어부(130)는 전기 유변 유체(113)의 점도를 국부적으로 제어한다. 보다 구체적으로, 제어부(130)는 연속 입력을 구성하는 입력 위치들 중에서, 가장 최근의 입력 위치(latest input location), 즉 현재 입력 위치에 인접한 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도가 국부적으로 변화되도록 제어를 수행한다. 여기서, '최근 입력 위치에 인접한 주변 영역'은 연속 입력의 이동 예측 방향(예를 들어, 최근 입력 위치에 도달하기까지의 이동 방향과 같은 방향)으로 인접한 주변 영역에만 한정될 필요는 없다. 왜냐하면, 연속 입력의 이동 경로는 사용자에 의하여 임의로 변화될 수가 있기 때문이다.
따라서 '최근 입력 위치에 인접한 주변 영역'이란, 도 5a에 도시된 바와 같이, 최근 입력 위치를 둘러싸는 모든 방향으로 인접한 주변 영역이 될 수 있다. 또는, 연속 입력의 경로가 일직선 위로 한정되는 경우(예컨대, 스크롤 바나 재생시간 조절바, 볼륨 조절바 등과 같이 디스플레이 화면과 결부되어 연속 입력의 경로가 일직선 위로 한정되는 경우)에는, 도 5b에 도시된 바와 같이, '최근 입력 위치에 인접한 주변 영역'은 최근 입력 위치의 전후 방향으로만 인접한 주변 영역만이 될 수도 있다. 최근 입력 위치에 인접한 주변 영역에 위치한 전기 유변 유체(113)의 점도를 국부적으로 변화시키기 위하여, 제어부(130)는 구동전극 쌍(114)들의 어레이에서 구동전압이 인가되는 구동전극 쌍(114)의 위치나 인가되는 구동전압의 크기 등을 제어할 수 있다는 것은 전술한 바와 같다.
최근 입력 위치 또는 현재 입력 위치에 가해지고 있는 구동전압과 다른 구동전압이 주변 영역의 구동전극 쌍(114)에 인가되면, 연속 입력을 하는 사용자는 시간에 따라서 다른 촉감(예컨대, 다른 크기의 반발력)을 느낄 수가 있다. 이를 위하여, 최근 입력 위치에 인가되는 구동전압을 기초로 하여, 이와는 비교 가능한 크기의 구동전압을 주변 영역에 인가할 수도 있다. 이 경우에, 구동전압은 연속 입력으로 인식 가능한 시간 범위 동안에만 가해지거나 또는 입력 위치가 바뀌는 것이 감지되는 시간까지만 인가될 수 있다. 물론, 연속 입력이 계속되는 동안에는, 최근 입력 위치에 인가되는 전압과 비교될 수 있는 크기의 전압이 새로운 최근 입력 위치의 주변 영역에 인가된다.
도 6a 내지 도 6d는 최근 입력 위치의 주변 영역에 인가되는 구동전압의 유형들을 예시한 그래프들이다. 도 6a 내지 도 6d에서, 세로축은 연속 입력의 이동 거리에 따라서 최근 입력 위치의 주변 영역에 가해지는 구동전압의 크기를 나타낸다. 전기 유변 유체의 점도는 구동전압에 비례하므로, 구동전압이 증가 또는 감소함에 따라서, 전기 유변 유체의 점도도 증가 또는 감소한다. 그리고 전기 유변 유체의 점도가 증가 또는 감소함에 따라서 사용자가 감지할 수 있는 반발력도 증가 또는 감소한다. 연속 입력은 시간이 지남에 따라서 입력 위치가 바뀌는 것을 의미므로, 예시된 그래프에서 주변 영역의 위치도 시간에 따라 변한다. 즉, 현재 입력 위치가 변함에 따라서, 주변 영역의 위치도 연속 입력의 경로를 따라서 이동한다.
도 6a에 도시된 유형에 의하면, 이동 거리가 증가함에 따라서 구동전압도 이에 비례하여 증가한다. 이 때, 구동전압은 연속적으로 증가(실선)하거나 또는 계단형으로 증가(점선)할 수 있다. 초기에 인가되는 구동전압의 크기뿐만 아니라 증가하는 기울기도 특별한 제한이 없다. 그리고 증가하는 기울기가 항상 일정할 필요는 없으며, 이동 거리나 디스플레이 화면의 내용(예컨대, 오브젝트의 존재나 윈도우 경계 등)에 따라서 바뀔 수도 있다. 이러한 구동전압의 증가에 따라서 주변 영역에 위치하는 전기 유변 유체의 점도도 증가하므로, 사용자가 감지하는 반발력도 지속적으로 증가한다.
그리고 도 6b에 도시된 유형에 의하면, 이동 거리가 증가함에 따라서 구동전압은 이에 반비례하여 감소한다. 이 때, 구동전압은 연속적으로 감소(실선)하거나 또는 계단형으로 감소(점선)할 수 있다. 초기에 인가되는 구동전압의 크기는 물론, 감소하는 기울기는 특별한 제한이 없다. 그리고 증가 또는 감소하는 기울기가 항상 일정할 필요는 없으며, 이동 거리나 디스플레이 화면의 내용(예컨대, 오브젝트의 존재나 윈도우 경계 등)에 따라서 바뀔 수도 있다. 이러한 구동전압의 증가 또는 감소에 따라서 주변 영역에 위치하는 전기 유변 유체의 점도도 증가 또는 감소하므로, 사용자가 감지하는 반발력도 지속적으로 증가하거나 감소한다.
반면, 도 6c에 도시된 유형에 의하면, 이동 거리가 증가함에 따라서 구동전압은 증감을 반복한다. 이 때, 구동전압은 사인파(sine wave)와 같이 연속적으로 증감을 반복하거나 또는 펄스파(pulse wave)와 같이 불연속적으로 증감을 반복할 수 있다. 사인파나 펄스파의 진폭이나 주기는 일정할 수도 있고, 이동 거리에 따라서 바뀔 수도 있다. 이러한 구동전압의 증감이 반복됨에 따라서 주변 영역에 위치하는 전기 유변 유체의 점도도 증감을 반복하므로, 사용자가 감지하는 반발력도 증감을 반복한다.
한편, 도 6d에 도시된 유형에 의하면, 이동 거리가 증가하더라도 구동전압은 일정한 값을 유지한다. 구동전압은 터치 패널의 정상적인 동작을 위하여 허용되는 최소 구동전압(MIN)이 되거나 또는 최대 구동전압(MAX)이 되거나, 또는 최소 구동전압(MIN)과 최대 구동전압(MAX) 사이의 임의의 값이 될 수도 있다. 이와 같이, 구동전압이 일정한 유형에서는, 주변 영역에 위치하는 전기 유변 유체의 점도도 일정하게 유지되며, 이동시에 사용자가 느낄 수 있는 반발력도 일정하게 유지된다.
주변 영역에 인가되는 구동전압에 대한 도 6a 내지 도 6d에 도시된 유형은, 연속 입력에 대하여 개별적으로 적용될 수도 있고, 둘 이상의 유형이 결합되어 적용될 수도 있다. 그리고 하나의 유형이 그 크기, 기울기, 주기, 및/또는 진폭을 달리하여 적용될 수도 있다. 또한, 인가되는 구동전압의 유형은 터치 패널을 구비한 전자기기에 미리 설정되어 있을 수도 있고, 사용자가 특정 연속 입력에 대하여 적용되는 구동전압의 유형을 임의로 선택할 수도 있다. 후자의 경우에, 사용자는 연속 입력의 유형 및/또는 같은 연속 입력이라고 하더라도 연속 입력을 통하여 수행하고자 하는 명령의 종류에 따라서 다른 유형을 선택할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
이상에서 상세히 설명한 터치 패널(100)을 이용하면, 연속 입력의 종류에 따라서 다양한 햅틱감 또는 반발력의 변화를 사용자에게 전달할 수 있다. 특히, 터치 패널(100)이 터치 스크린으로서 기능하는 경우에, 터치 스크린의 화상 표시면에 디스플레이되는 오브젝트(object)의 종류나 윈도우의 경계 여부, 연속 입력을 통해 실행하고자 하는 명령의 종류 등을 고려하여, 다양한 햅틱감을 사용자에게 전달할 수 있다. 그리고 이러한 다양한 햅틱감을 이용하면, 사용자는 디스플레이되는 화면을 보지 않고서도 촉감만을 통하여, 연속 입력이 정확하게 이루어지고 있는지를 알 수 있다. 이하, 연속 입력의 종류를 고려하여 다양한 햅틱감을 제공하는 구체적인 예에 관하여 상세히 설명한다.
도 7a는 연속 입력의 일례로서 특정 오브젝트를 드래그 & 드롭(drag & drop)하는 명령을 수행하는 것을 보여 주는 도면이고, 도 7b는 도 7a의 연속 입력에 대하여 인가되는 구동전압의 변화의 일례를 보여 주는 그래프이다. 도 7a를 참조하면, 사용자는 화상 표시면에 디스플레이되어 있는 아이콘(예컨대, 파일)을 처음 위치(210)에서 목표 위치(220)까지 드래그 & 드롭하는 명령을 입력한다. 도 7b를 참조하면, 아이콘을 드래그하는 동안(230)에는 현재 입력 위치(최근 입력 위치)의 주변 영역에 인가되는 구동전압은 펄스 형태로 변화한다. 구동전압이 펄스 형태로 인가되면, 현재 입력 위치의 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도도 입력 위치의 이동에 따라서 커졌다가 작아졌다가 증감을 반복한다. 그 결과, 사용자 접촉면을 슬라이드하는 사용자의 손가락에 작용하는 반발력도 증감을 반복한다.
이러한 펄스 형태의 구동전압을 인가하는 것은 목표 위치(220)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. 또는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 목표 위치(220)에 어느 정도 가까워진 제1 위치(240)에 도달할 때까지만 구동전압의 증감이 반복되고, 제1 위치(240) 이후(240a)부터는 인가되는 구동전압을 서서히 높일 수도 있다. 인가되는 구동전압이 계속 증가하면, 사용자는 제1 위치(240) 이후에는 반발력이 계속 커진다는 것을 감지할 수 있으며, 사용자는 이를 통하여 입력 위치가 목표 지점(220)에 가까워진다는 것은 촉감을 통해 알 수 있다. 그리고 드래그 동작이 수행되고 나서 현재 입력 지점이 목표 위치(220)에 도달하면, 드롭 동작을 실행할 때 가장 높은 구동전압을 인가하여, 사용자가 수행하고자 하는 모든 입력(드래그 & 드롭)이 실행되었음을 사용자에게 알릴 수도 있다.
도 8a는 연속 입력의 다른 예로서 특정 오브젝트를 드래그 & 드롭(drag & drop)하는 명령을 수행하되 윈도우의 경계선을 넘는 것을 보여 주는 도면이고, 도 8b는 도 8a의 연속 입력에 대하여 인가되는 구동전압의 변화의 일례를 보여 주는 그래프이다. 도 8a를 참조하면, 사용자는 화상 표시면에 디스플레이되어 있는 아이콘(예컨대, 파일)을 처음 위치(310)에서 드래그하여 목표 위치(320)인 윈도우 내에서 드롭하는 명령을 입력하는데, 화상 표시면에 디스플레이되어 있는 다른 윈도우의 경계(350)을 넘어서서 아이콘을 드롭한다. 도 8b를 참조하면, 윈도우의 경계(350)를 넘기 이전에 아이콘을 드래그하는 동안(330)에는 현재 입력 위치(최근 입력 위치)의 주변 영역에는 구동전압이 인가되지 않거나 낮은 수준의 구동전압이 인가된다. 그리고 현재 입력 위치가 윈도우의 경계(350)를 넘는 순간과 그 이후(340)에는 현재 입력 위치의 주변 영역에 상대적으로 큰 크기의 구동전압을 인가한다. 이 경우에, 사용자는 연속 입력을 하는 초기(윈도우의 경계를 지나기 이전)에 반발력을 거의 느끼지 못하거나 아주 작은 크기의 반발력을 느끼다가, 윈도우의 경계를 넘는 순간부터는 아주 큰 크기의 반발력을 느낀다. 그 결과, 윈도우의 경계를 넘기 이전과 이후에 사용자가 느끼는 반발력은 큰 차이가 생기며, 사용자는 이를 통하여 촉감을 통하여 현재 입력 위치가 윈도우의 경계 이전인지 이후인지를 알 수 있다. 도 8b에 도시된 계단형의 구동전압의 변화는 예시적인 것이며, 다른 유형의 구동전압(예컨대, 펄스 함수나 사인 함수 등)이 인가될 수 있다는 것은 자명하다.
도 9a는 연속 입력의 또 다른 예로서 스크롤 바를 움직이는 명령을 수행하는 것을 보여 주는 도면이다. 스크롤 바는 도시된 바와 같이 상하(410, 420)로 이동하거나 또는 좌우로도 이동될 수 있다. 그리고 스크롤 바를 이동시켜서 실행되는 명령의 종류에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 스크롤 바를 이동시켜서 동영상 등이 재생되는 시각을 변경하거나 또는 볼륨 등의 크기를 변경하거나 또는 파일 리스트 등에서 선택하고자 하는 파일을 탐색할 수도 있다.
도 9b와 도 9c는 각각 도 9a의 연속 입력에 대하여 인가되는 구동전압의 변화의 예들을 보여 주는 그래프이다. 도 9b를 참조하면, 스크롤 바를 이동시키는 동안에는 현재 입력 위치(최근 입력 위치)의 주변 영역에 인가되는 구동전압은 펄스 형태로 변화하는데, 인가되는 구동전압의 크기는 스크롤 바의 위치를 기준으로 미리 결정되어 있을 수 있다. 구동전압이 펄스 형태로 인가되면, 현재 입력 위치의 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도도 입력 위치의 이동에 따라서 커졌다가 작아졌다가 증감을 반복한다. 그 결과, 스크롤 바를 슬라이드하는 사용자의 손가락에 작용하는 반발력도 증감을 반복하며, 사용자는 마우스의 스크롤 휠과 유사한 촉감을 느낄 수 있다. 이 경우에, 사용자는 인지되는 펄스의 개수에 따라서 이동 거리를 파악할 수가 있기 때문에, 촉감만으로도 스크롤되는 양을 정밀하게 조정할 수도 있다.
도 9c를 참조하면, 스크롤 바를 이동시키는 동안에는 현재 입력 위치(최근 입력 위치)의 주변 영역에 인가되는 구동전압은 연속적으로 증가하는데, 인가되는 구동전압의 크기는 스크롤 바의 시작 위치를 기준으로 미리 결정되어 있을 수 있다. 예를 들어, 도 9c에 도시된 바와 같이, 스크롤 바의 시작위치에서 가까우면 낮은 구동전압을 인가하고, 멀어지면 높은 구동전압을 인가할 수 있다. 이 경우에, 사용자가 스크롤 바를 시작 위치에서 가까운 지점으로 스크롤하면 낮은 반발력이 가해지면서 느린 속도로 스크롤되고, 또한 시작 위치에서 먼 지점으로 스크롤하면 높은 반발력이 가해지면서 빠른 속도로 스크롤되도록 하면, 사용자는 촉감만으로도 스크롤의 속도를 조절할 수 있다.
이러한 여러 가지 유형의 실시예를 그대로 적용하거나 또는 적절히 응용하면, 터치 패널(100)을 이용하여 여러 가지 효과를 얻을 수가 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 터치 패널(100)은 연속 입력 시에 다양한 햅틱감을 사용자에게 제공함으로써, 사용자는 촉각으로도 연속 입력의 종료 시점을 인지할 수가 있으며, 또한 정확한 위치에 입력이 되도록 하여 오입력을 방지할 수 있다. 그리고 스크롤 시에는 현재 사용되고 있는 마우스의 스크롤 휠과 같은 펄스감을 사용자에게 제공하여, 사용자는 촉각을 통하여 스크롤되는 위치를 인지할 수 있을 뿐만 아니라 스크롤 양을 정밀하게 조절할 수도 있다. 뿐만 아니라, 전자책 단말기 등에서 디스플레이되는 책의 페이지를 넘기기 위하여 연속 입력(예컨대, 사용자 접촉면 상을 슬라이딩하는 것)을 할 경우에, 반발력을 조절함으로써 사용자에게 실제로 책장을 넘기는 듯한 저항감을 전달할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예에 불과할 뿐, 이 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 기술 사상은 특허청구범위에 기재된 발명에 의해서만 특정되어야 한다. 따라서 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예는 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
100 : 터치 패널 110 : 터치 패널 몸체
111 : 하부 기판 112 : 상부 기판
113 : 전기 유변 유체 114 : 구동전극 쌍

Claims (20)

  1. 상부 기판과 하부 기판 사이의 간극에 전기 유변 유체(electro-rheological fluid)가 채워져 있는 터치 패널 몸체(touch panel body);
    상기 상부 기판의 사용자 접촉면(user touch surface)에 사용자로부터의 입력이 있으면, 상기 입력을 감지하여 입력 위치(input location)를 계산하는 감지부(sensing unit); 및
    상기 감지부에서 계산된 입력 위치에 인접한 주변 영역에 있는 상기 전기 유변 유체의 점도(viscosity)가 변화되도록 제어하는 제어부(controlling unit)를 포함하는 터치 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지부에서 계산된 입력 위치에 기초하여 상기 입력이 연속 입력(continuous input)인지를 판정하고, 상기 입력이 연속 입력으로 판정될 경우에 상기 감지부에서 계산된 입력 위치들 중에서 최근 입력 위치(latest input location)에 인접한 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도가 국부적으로 변화되도록 제어하는 터치 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도가, 상기 연속 입력의 경로를 따라서 증가하도록 제어하는 제1 방법, 상기 연속 입력의 경로를 따라서 감소하도록 제어하는 제2 방법, 상기 연속 입력의 경로를 따라서 일정하게 유지되도록 제어하는 제3 방법, 및 상기 연속 입력의 경로를 따라서 증감이 반복되도록 제어하는 제4 방법 중에서 선택된 한 가지 방법 또는 두 가지 이상의 방법의 조합을 사용하여 제어를 수행하는 터치 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 최근 입력 위치에 있는 전기 유변 유체의 점도를 기준으로 상기 주변 영역에 있는 전기 유변 유체의 점도를 변화시켜서 제어를 수행하는 터치 패널.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부가 제어를 수행할 때 사용하는 방법은 상기 사용자에 의하여 선택이 가능한 터치 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 기판과 하부 기판에 구비되어 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 국부적으로 전기장을 유도하는 구동전극쌍(driving electrodes' pair)의 어레이(array)를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 구동전극쌍의 어레이에서 구동전압이 인가되는 구동전극쌍의 위치 및 인가되는 상기 구동전압의 크기를 제어하는 터치 패널.
  7. 제1 기판;
    상기 제1 기판과 소정의 간격으로 이격되어 배치되어 있고, 사용자 접촉면(user touch surface)을 갖는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판에 구비되어 있으며, 구동전압이 인가되면 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 국부적으로 전기장을 유도하는 구동전극쌍(driving electrodes' pair)의 어레이(array); 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 간극에 채워져 있으며 상기 구동전극쌍에 의하여 유도된 전기장에 의하여 점도가 변화하는 전기 유변 유체를 포함하고,
    상기 사용자 접촉면을 통하여 사용자로부터의 연속 입력이 감지되면, 상기 입력이 감지된 위치들 중에서 최근 입력 위치(latest input location)에 인접한 주변 영역에 있는 상기 구동전극쌍에 소정의 유형으로 구동전압이 인가되는 터치 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소정의 유형은 인가되는 상기 구동전압이, 상기 연속 입력의 경로를 따라서 증가하는 제1 유형, 상기 연속 입력의 경로를 따라서 감소하는 제2 유형, 상기 연속 입력의 경로를 따라서 일정하게 유지되는 제3 유형, 및 상기 연속 입력의 경로를 따라서 증감이 반복되는 제4 유형 중에서 선택된 한 가지 유형 또는 두 가지 이상의 유형의 조합인 터치 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 최근 입력 위치에 있는 구동전극쌍에 가해진 구동전압의 크기를 기준으로 상기 주변 영역에 있는 구동전극쌍에 가해지는 구동전압의 크기를 변화시켜서 상기 구동전압의 증감이 이루어지는 터치 패널.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 유형은 상기 사용자에 의하여 선택이 가능한 터치 패널.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제4 유형은 상기 구동전압이 상기 연속 입력의 경로를 따라 사인파 형태로 변화하거나 또는 펄스파 형태로 변화하는 것을 포함하는 터치 패널.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사인파 또는 상기 펄스파의 진폭과 주파수 중에서 적어도 하나는 가변될 수 있는 터치 패널.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 터치 패널은 전자기기의 화상 표시면 상에 위치하는 터치 스크린으로 기능하고,
    상기 주변 영역에 있는 구동전극쌍에 인가되는 상기 구동전압의 크기는 상기 최근 입력 위치에 대하여 소정의 거리 내의 상기 화상 표시면에 표시되어 있는 오브젝트와의 거리를 고려하여 결정되는 터치 패널.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구동전압의 크기는 상기 최근 입력 위치가 상기 오브젝트에 가까워질수록 커지다가 상기 오브젝트에 도달하기 직전에 최대 또는 최소가 되는 터치 패널.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 터치 패널은 전자기기의 화상 표시면 상에 위치하는 터치 스크린으로 기능하고,
    상기 주변 영역에 있는 구동전극쌍에 인가되는 상기 구동전압의 크기는 상기 최근 입력 위치에 대하여 소정의 거리 내의 상기 화상 표시면에 표시되어 있는 윈도우 경계와의 거리를 고려하여 결정되는 터치 패널.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구동전압의 크기는 상기 최근 입력 위치가 상기 윈도우 경계에 가까워질수록 커지다가 상기 윈도우 경계에 도달하기 직전에 최대 또는 최소가 되는 터치 패널.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 터치 패널은 전자기기의 화상 표시면 상에 위치하는 터치 스크린으로 기능하고,
    상기 화상 표시면에는 스크롤 바가 표시되며, 상기 연속 입력은 상기 스크롤 바를 이동시키는 입력인 터치 패널.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 주변 영역에 있는 구동전극쌍에 인가되는 상기 구동전압은 펄스파 형태로 인가되거나 또는 상기 스크롤 바가 이동할 수 있는 윈도우 내에서의 위치를 고려하여 크기가 결정되는 터치 패널.
  19. 제1항의 터치 패널을 사용자 입력 장치로 구비하는 전자기기.
  20. 제7항의 터치 패널을 사용자 입력 장치로 구비하는 전자기기.
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