KR100900310B1 - 시촉감 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본 발명은 시촉감 디스플레이 장치에 관한 것으로, 시각적 정보와 촉각 정보를 함께 감지할 수 있도록 하는 것으로, 본 시촉감 디스플레이 장치는 복수의 주사선, 복수의 데이터선 및 복수의 화소를 포함하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부 상부에 장착되어 상기 화소에서 발광되는 빛을 투과시키며, 상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 복수의 대응 화소와 상기 인접한 대응 화소를 상호 전기적으로 연결하는 트랜지스터를 포함하여 정전기력 또는 정자기력을 유발하는 촉감 유발부; 및 상기 대응 화소와 접촉하여 상기 촉감 유발부에서 유발된 정전기력 또는 정자기력을 감지하는 감지부를 포함한다. 이에 따라, 디스플레이 상에 나타난 화상의 질감을 정전기력 또는 자기력을 이용하여 촉감 정보로 제공함으로써, 기존 디스플레이의 시각적 정보 이외에 촉감 정보도 동시에 전달할 수 있다.
촉감 유발부, 정전기력, 정자기력, 능동 구동, 시감, 촉감

Description

시촉감 디스플레이 장치{Tactile and Visual Display Device}
도 1은 본 발명에 따른 시촉감 디스플레이 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 시촉감 디스플레이 장치를 이루는 촉감 유발부의 개략적인 내부 구성도이고, 도 2b는 도 2a에 개시된 대응 화소의 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 감지부의 일 실시예 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 감지부의 다른 실시 예 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 디스플레이부 200: 촉감 유발부
201: 대응 화소 211: 투명 전극
214, 215, 216: 트랜지스터 217: 커패시터
220: 트랜지스터 302: 감지부
310: 패드부 311: 감지 픽셀
312: 연결 절연선 320: 패드 연결부
본 발명은 능동 구동형 시촉감 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 촉각을 유발하는 부분과 시각을 유발하는 부분이 일체화된 시촉감 디스플레이 장치에 관한 것이다.
인간의 오감은 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각으로 구성되지만, 현재의 디스플레이 장치는 일반적으로 현상 또는 사물의 소리와 영상을 디지털 신호화하여 가상의 정보를 전달하는 장치로 거의 시각 정보 전달에 주력하고 있다. 이에 최근에는 인간의 오감 중 시각을 제외한 나머지 감각들에 대한 정보 전달 및 교류의 필요성이 제기되고 있다. 특히 최근 정보통신의 발달로 인터넷 쇼핑몰이나 TV 쇼핑몰이 활성화 되고 있고, 그 시장 규모가 날로 증가되고 있는 추세이다. 만약 인터넷 쇼핑몰에서 제품의 시각적 정보 뿐 아니라 거칠기, 마찰 정도 등 촉감 정보를 함께 제공한다면 그 시장 규모 및 상업성은 더욱 커질 것이다.
그럼에도 불구하고 인간의 오감 중 촉각에 대한 정보 전달이나 이를 정량화하는 방법이 가장 낙후되어 있는 실정이다. 현재 인간의 오감을 이용하여 정보 매체와 인간 상호 간의 정보를 주고 받으려는 다양한 방법이 연구되고 있지만, 촉각은 힘, 진동, 및 온도 등에 섬세하게 반응하는 감각으로 사실상 기술화, 집적화가 용이하지 않다.
종래에는 물체의 표면 질감을 구현하는 방법으로 기계적인 자극 제(mechanical stimulator array)를 사용하는 경우가 대부분이었다. 기계적인 자극제를 사용하는 경우에는, 피부 내의 기계적 자극의 수용기(mechanoreceptor)를 자극시키기 위해 직류(DC) 모터, 압전(piezoelectric) 소자, 형상기억합금 작동장치(shape memory alloy actuator), 초음파 진동 장치(ultrasonic vibrator), 공기 제트(air jet) 분사, 공기압으로 움직이는 작동장치(pneumatic actuator), 펠티어(Peltier) 소자, 표면 탄성파(surface acoustic wave) 소자, 방사상의 음향 압력(acoustic radiation pressure)을 이용한 소자, 압력 밸브 소자, 이온 전동성의 고분자 젤 박막(ionic conducting polymer gel film) 등을 사용하였다.
또한 종래에는 기계적인 자극제를 이용하는 경우 외에도 전자기적인 힘을 이용한 연구들이 진행되고 있는데, 기계적인 압력을 직접 가하지 않고 정전기력(electrostatic force)(“A microfabricaed electrostatic haptic display for persons with visual impairments”H. Tang, D. J. Beebe, IEEE Transactions on rehabilitation engineering, Vol. 6(3) (1998), pp 241-248)을 이용하거나 전자기 마이크로 코일(electromagnetic micro-coil)(“VITAL: A new low-cost VIbro-TActiLe display system”M. B. Khoudja, M. Hafez, J.-M. Alexandre, A. Kheddar, V. Moreau, Proceeding of the 2004 International Conference on Robotics & Automation (2004), pp 721-726), 전기자극(electrostimulation)(“SmartTouch: skin to touch the untouchable”H. Kajimoto, N. Kawakami, S. Tachi, IEEE Computer Graphics and Application, Vol. 24 January/Fabuary (2004), pp 36-43), DC 전류(direct current)(“Pattern identification on a fingertip-scanned electrotactiel display” K. A. Kaczmarek, M. E. Tayler, P. Bach-y-Rita, Proc. of the 11th Symposium on Haptic Interfaces for Visual Environment and Teleoperator Systems, Haptic Symposium 2003 (2003), pp 40-46) 등으로부터 인력과 척력, 마찰력을 유발시켜서 피부의 자극을 유도하였다. 이 중에서 정전기력을 이용하여 인공적인 질감을 만들어내서 감촉을 느끼게 하려는 아이디어는 간단한 구조로 촉감을 유발할 수 있고 전류와 같이 인체에 직접적인 영향을 주는 요소가 없기 때문에, 아주 오래전부터 Mallinckrodt 등(“Perception by the skin of electrically induced vibration” E. Mallinckrodt, A. L. Hughes, J. W. Sleator, Science, Vol. 118 (1953), pp 277-278)과 Strong 등(“An electrotactile display” R. M. Strong, D. E. Troxel, IEEE Trans. Man-Machine Systems, Vol. 11(1) (1970), pp 72-79)에 의해 제안되어 왔다.
상기 전술한 문헌에서 Tang 등은 정전기적 촉감 디스플레이를 4인치 Si웨이퍼에 포토리소그래피를 이용하여 7 X 7 전극 어레이 형태로 제작하여, 간단한 형태로 전압을 인가하고 촉감을 측정하는 점자 디스플레이를 구현하였다. 그러나 상기 구성의 경우 각각의 전극에 대한 배선이 용이하지 않고 분해능에 한계가 있어 물질의 질감을 표현하기에는 충분하지 못하다는 단점이 있다. 게다가, 전술한 구조들을 이용해서는 촉감이 느끼는 다양한 정보를 단순한 한 가지의 물리량으로 표현하는 것이 용이하지 않다는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점들을 개선하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 능동 구동 형태로 촉감을 감지할 수 있는 디스플레이 장치를 제작하여, 디스플레이 이미지를 나타내는 시각적 신호와 질감에 대한 정보를 촉각적으로 나타내는 촉각적 신호를 구현하는 시촉감 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 투명 전극을 이용하여 형성된 촉감 유발부를 기존의 평판형 디스플레이부 상부에 장착함으로써, 시각적 정보를 용이하게 전달함은 물론 촉감 정보를 감지할 수 있도록 하는 시촉감 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 복수의 주사선, 복수의 데이터선 및 복수의 화소를 포함하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부 상부에 장착되어 상기 화소에서 발광되는 빛을 투과시키며, 상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 복수의 대응 화소와 상기 인접한 대응 화소를 상호 전기적으로 연결하는 트랜지스터를 포함하여 정전기력 또는 정자기력을 유발하는 촉감 유발부; 및 상기 대응 화소와 접촉하여 상기 촉감 유발부에서 유발된 정전기력 또는 정자기력을 감지하는 감지부를 포함한다.
바람직하게, 상기 촉감 유발부의 상기 대응 화소는 상기 디스플레이부에서 발광되는 빛을 투과시키는 투명 전극과, 상기 투명전극에 전기적으로 접속하는 복수의 어드레스선 및 주사선과, 상기 주사선에 인가되는 주사신호에 따라 상기 어드레스선에 인가되는 신호를 전달하는 복수의 트랜지스터, 및 상기 전달된 신호에 대 응하는 전압을 저장하는 커패시터를 포함한다.
바람직하게, 상기 감지부는 상기 대응화소에 대응하는 감지 픽셀을 포함하는 패드부와, 일단부는 상기 패드부에 연결되고 타단부는 상기 촉감 유발부에 전기적으로 연결된 패드 연결부를 포함한다.
상기 감지 픽셀은 정전기력을 감지하기 위해 금속물질 및 투명성을 갖는 도전 물질 중 하나를 이용한다. 상기 감지 픽셀은 금, 알루미늄, 철, 은, 백금, ITO 및 IZO 중 하나를 이용한다. 상기 감지 픽셀은 정자기력을 감지하기 위해 영구 자석을 이용한다. 상기 감지 픽셀은 전기력 및 자기력을 감지하기 위해 금속성 영구 자석을 이용한다. 상기 패드부는 탄성 및 연성을 갖는 물질을 이용한다. 상기 탄성 및 연성을 갖는 물질은 고무, 폴리머, 종이, 천연 섬유 및 합성 섬유를 포함한다. 본 시촉감 디스플레이 장치는 상기 각 대응 화소를 연결하는 상기 트랜지스터를 구동하여 회전 전류를 형성함으로써 자기장을 유도하여 탄성 및 점성을 나타낸디.
이하, 첨부된 실시 예 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 촉감 디스플레이 장치의 개략적인 사이도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 시촉감 디스플레이 장치를 이루는 촉감 유발부의 개략적인 내부 구성도이며, 도 2b는 도 2a에 개시된 대응 화소의 회로 구성도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 시촉감 디스플레이 장 치(1)는 기판상에 형성된 디스플레이부(100), 디스플레이부(100) 상부에 설치되어 디스플레이부(100)에서 제공된 신호에 따라 정전기력 또는 정자기력을 유발하는 촉감 유발부(200), 및 촉감 유발부(200)에서 제공된 정자기력 또는 정전기력을 감지하여 촉감 정보를 느끼게 하는 감지부(300)를 포함한다. 다시 말해, 촉감 유발부(200)는 디스플레이부(100) 상단에 장착되어 디스플레이에서 발광되는 빛을 투과시켜 사용자에게 시각적 정보를 제공함과 동시에 그 표면에 정전기적 그리고 정자기적 힘을 감지부(300)에 전달하여 사용자가 촉감 정보를 느끼게 하는 부분이다. 감지부(300)는 사용자의 손가락에 장착되어 촉감 유발부(200)에서 발생하는 촉감 정보를 물리적 변위로 바꾸어 인간의 촉각을 이용하여 인자하게 하는 부분이다.
각 구성 요소를 보다 세부 적으로 설명하면 다음과 같다. 우선, 디스플레이부(100)는 복수의 주사선(101), 복수의 데이터선(102) 및 복수의 화소(103)를 포함한다. 촉감 유발부(200)는 각 화소(103)에 대응하는 위치에 형성된 복수의 대응 화소(201)와 상기 인접한 대응 화소(201)를 상호 전기적으로 연결하는 복수의 전계효과 트랜지스터(220, Tr1 ~ Tr20)를 포함한다(도 2a 참조). 상기 촉감 유발부(200)는 대응 화소(201)를 전계 효과 트랜지스터(220)로 연결하며, 사용자가 원하는 전계 효과 트랜지스터에 게이트 전압을 인가하여 원하는 모양의 전류를 흐르게 함으로써 전기장 및 자기장을 발생할 수 있다. 상기 전계 효과 트랜지스터(220)는 대응 화소(201)를 구성하는 트랜지스터와는 별도로 형성되는 구성요소이다. 촉감 유발부(200)의 각 대응 화소(201)는 디스플레이부(100)의 화소(103)와 크기가 동일하게 구성하는 것이 바람직한데, 이는 디스플레이부(100)에서 발생한 빛이 산란 없이 사용자의 눈으로 전달될 수 있도록 하기 위한 것이다.
촉감 유발부(200)의 각 대응 화소(201)는 능동 구동 소자(LCD)에서 사용하는 구동 회로처럼 능동 소자를 이용하여 연결된다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 촉감 유발부(200)의 대응화소(201)는 디스플레이부(100) 상부에 장착되어 화소(102)에서 발광되는 빛을 투과시키는 투명 전극(211), 투명 전극(211)에 전기적으로 접속하는 복수의 어드레스선(212) 및 주사선(213), 주사선(213)에 인가되는 주사신호에 따라 상기 어드레스선에 인가되는 신호를 전달하는 트랜지스터(214, 215), 상기 전달된 신호에 대응하는 전압을 저장하는 커패시터(217), 및 커패시터(217)에 저장된 전압에 대응하는 전류를 상기 투명 전극(211)에 공급하는 트랜지스터(216)를 포함한다. 상기와 같이 촉감 유발부(200)의 대응 화소(201)를 구동하는 구동회로를 구성하면, 각 대응 화소(201)에 포함된 능동 구동 회로에 의해 각 대응 화소(201)에 전하를 공급할 수 있어 감지부(300)와의 전위차에 의해 힘을 발생시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 감지부의 일 실시예 도면으로 패드부(310)를 확대한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 감지부의 다른 실시 예 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 감지부(300)는 촉감 유발부(200)의 대응 화소(201)에 대응하는 복수의 감지 픽셀(311)을 포함하는 패드부(310)와, 일단부는 패드부(310)에 타단부는 촉감 유발부(200)에 전기적으로 연결된 패드 연결부(320)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 패드부(310)는 복수의 감지 픽셀(311)과 인접한 감지 픽셀(311)을 상호 연결하는 절연 연결선(312)을 포함한다. 절연 연결선(312)은 전류는 흐르게 하지 않게 하고 각 감지 픽셀(311) 사이를 연결하는 구성 요소로, 무명, 비단, 고무, 합성섬유 등을 포함하며, 선 형태가 아니라 다른 다양한 연결 형태를 이용해도 된다. 특히, 절연 연결선(312)은 각 감지 픽셀(311)이 자유롭게 움직이면서 서로 상대적 위치가 크게 벗어나지 않게(2 mm 이내 - 사람의 감지 능력이 약 1 mm임) 유지하는데 목적이 있습니다.
패드부(310)의 감지 픽셀(311)은 전기력을 감지 위해 도전 물질로 이루어지거나 자기력을 감지하기 위해 자석 물질(영구 자석 포함)로 이루어진다. 절연 연결선(312)으로 감지 픽셀(311)을 연결하는 것은 상호 인접한 감지 픽셀(311)의 절연을 위한 것이다. 한편, 도 4를 참조하면, 도 4에 개시된 복수의 감지 픽셀(311)은 상호 연성이 있으며 절연성이 있는 절연부(313) 상에 마련되어 있다. 절연부(313)는 고무, 폴리머, 종이, 천연 및 합성 섬유를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 라텍스 고무에 복수의 감지 픽셀(311)을 부착하여 사용할 수 있다. 감지 픽셀(311)은 하부의 전기력이나 자기력에 서로 독립적으로 움직이므로 사용자에게 보다 정밀한 감각을 제공할 수 있다. 감지 픽셀(311)은 정전기력을 제공하기 위해 금, 알루미늄, 철, 은 및 백금 등을 포함한 금속과 ITO, IZO 등을 포함한 투명 전극 물질을 사용하거나 자기력을 제공하기 위해 영구 자석을 사용할 수 있다. 더욱이, 감지 픽셀(311)은 전기력과 자기력을 모두 제공하기 위해 금속성 영구 자석을 이용하거나 정전기력을 제공하는 물질과 자기력을 제공하는 물질을 2중으로 적층하여 사용할 수 있다.
전술한 구성으로 이루어진 시촉감 디스플레이 장치의 능동 구동 형식을 살펴보면 다음과 같다. 상기 구성을 이용하여 질감을 유발하고 촉감을 측정하는 과정은 크게 세 가지로 나눌 수 있는데, 첫째, 트랜지스터(214, 215, 216)들을 이용하여 커패시터(217)의 양단에 전압을 인가하여 전위차를 발생하는 과정인 쓰기 과정(writing process), 둘째, 다음 쓰기 과정까지 축전기(215)의 축전된 상태를 유지하는 과정(sustaining process), 셋째, 감지부(300)를 투명전극(211) 상에 접근시켜서 양쪽 전극 간에 정전기력을 유발하는 과정(detecting process)을 포함한다.
우선, 스캔 펄스 전압 V3을 트랜지스터(215)와 트랜지스터(216)에 V만큼 인가하여 on 상태를 만들고, 동시에 1차 어드레스 전압 V1과 2차 어드레스 전압 V2을 각각 트랜지스터(215, 216)에 인가하면 커패시터(217)의 양단에 |V1 - V2|의 전위차가 발생한다. 커패시터(217)에 발생한 전위차는 촉감 유발부(200)를 동작시키는 구동 전압으로 사용될 것이다. 상기와 같은 쓰기 과정이 끝난 다음, 스캔 펄스 전압 V3은 전위차가 0인 접지 상태가 되고 트랜지스터(215, 216)은 off 상태가 된다.
역 스캔 펄스 전압 V4는 스캔 펄스 전압 V3의 반대 신호를 나타낸다, 즉, V3가 V만큼 전압이 인가된 경우에 V4는 접지 상태가 되고, V3가 접지상태가 된 경우에 V4는 V 만큼 전압이 인가하게 된다.
그 다음, 쓰기 과정(writing process)에서 트랜지스터(215, 216)는 on 상태 가 되는 반면에 트랜지스터(214)는 off 상태가 되고, 축전된 상태를 유지하는 과정(sustaining process)에서 트랜지스터(215, 216)는 off 상태로 되고, 트랜지스터(214)는 on 상태로 된다. 이 과정에서 트랜지스터(214)가 on 상태가 되고, V3가 접지 상태가 되므로, 만약, 감지부(300)를 투명전극(211) 상에 접근시키면, 커패시터(217), 투명전극(211), 및 감지부(300) 사이에 폐회로가 형성되어 투명전극(211)과 감지부(300) 사이에 정전기력을 유발하게 된다. 이것이 양쪽 전극 간에 정전기력을 유발하는 과정(detecting process)이고, 투명전극(211)과 감지부(300) 사이의 전위차는 커패시터(217)에 발생한 전위차 |V1 - V2|와 같다. 그리고, 촉감 유발부(200)에서 감지부(300)가 움직일 때, 정전기력과 표면 마찰계수를 곱한 만큼의 전단력이 발생하고 전압의 크기와 극성(polarity)을 각 대응 화소(201) 마다 시간에 따라 조절함에 따라 다양한 전단력의 변화와 질감을 만들 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 구성으로 이루어진 시촉감 디스플레이 장치의 촉감 유발부(200)에서는 코일 형태의 전류를 유발시켜 정자기력을 유발시킬 수 있고, 감지부(300)에서의 자화를 이용하여 힘을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 촉감 유발부(200)의 인접한 대응 화소(201)를 연결하는 전계 효과 트랜지스터(5, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 21, 22, 23, 24)의 게이트 전극에 전압을 인가하는 경우에는 각 번호에 해당되는 트랜지스터가 ON 되어 2회 회전하는 전류가 형성된다. 도 2a를 참조하면, 전압이 인가된 트랜지스터는 전류가 흐르는 도체가 되고 인가되지 않은 트랜지스터는 전류가 흐르지 않은 절연체가 되어 그림의 한 복판을 기준으 로 하여 살펴보면 전류가 2회 회전하여 흘러가게 되는 형태로, (+)에서 (-)를 따라 전류가 소용돌이 형태로 흘러가는 것을 확인할 수 있다. 상기와 같은 시촉감 디스플레이 장치의 구동 방법으로 회전수를 조절할 수 있는 코일 형태의 전류를 발생시킬 수 있다.
촉감 유발부(200)는 전기장을 유발하는 부분과 자기장을 유발하는 부분을 2층 구조로 만들어 전기장과 자기장을 동시에 사용할 수 있다. 패드부(310)의 감지 픽셀(311)이 전기력을 감지하기 위해 도전 물질로 이루진 경우, 촉감 유발부(200)에서 전기장을 유발하는 부분은 높이 정보를 제공할 수 있다. 감지부(300)가 '+' 전압을 유지하고, 디스플레이부(100)에 표시되는 화상의 돌출 부위 및 들어간 부위를 표시하기 위해 촉감 유발부(200)에 표시된 화상의 돌출 부위에는 '+'전압을 화상의 들어간 부위에는 '-' 전압을 인가할 경우, 감지부(300)는 화상의 돌출 부위에서는 디스플레이 바깥쪽으로 힘을 받게 되고 들어간 부위에는 디스플레이 안쪽으로 힘을 받게 되어 사용자가 시각적인 영상과 함께 촉각으로 요철을 느끼게 된다.
패드부(310)의 감지 픽셀(311)이 자기력을 감지하기 위해 자석 물질로 이루어진 경우에는 촉감 유발부(200) 역시 자기장을 사용할 수 있다. 촉감 유발부(200)는 회로에 생성된 자기장 중 정자기장과 유도 자기장을 동시에 사용할 수 있는데, 정자기장의 경우에는 정전기장과 마찬가지로 높이를 표현할 수 있어 요철을 느낄 수 있지만, 유도 자기장의 경우에는 마찰력이나 탄성, 점성 등을 표현할 수 있다. 즉, 촉감 유발부(200)는 자기장에 의해 배경 굴곡을 표현하고, 전기장에 의해 작은 굴곡을 표현함으로써 표현의 폭을 넓게 할 수 있다.
촉감 유발부(200)에 전류가 흘러 자기장이 형성된 경우에는 자석이 멀어지면 렌쯔의 법칙에 의하여 전류가 증가되어 감지부(300)가 멀어지는 것을 방해하게 된다. 이러한 현상을 이용하여 자석 물질로 이루어진 감지부(300)를 촉감 유발부(200)에 수평으로 움직이게 되면 유도 자기장에 의해 그 움직임이 방해를 받게 되는데 전류의 크기를 조절하여 움직임을 방해하는 힘을 조절하게 되면 마찰력을 조절할 수 있다. 또한 자석 물질로 이루어진 감지부(300)를 촉감 유발부(200)에 수직으로 움직이게 되면 수평으로 움직일 때와 마찬가지로 접근할 때 접근을 방해하는 힘이 생기는데 이 힘으로부터 탄성을 조절할 수 있고, 멀어질 때 멀어지는 것을 조절할 수 있는데, 이로부터 점성을 표현할 수 있다. 감지부(200)와 촉감 유발부(300)와의 거리는 이들 둘 사이의 정전용량으로부터 환산하여 계산할 수 있다.
상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시 예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상 전술한 바에 따르면, 기존의 디스플레이의 시각적 정보 이외에 촉각 정 보를 더함으로써, 시각 정보는 물론 촉각 정보를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 촉감 발생부에 정전기력 뿐 아니라 코일 형태의 회로가 구성되도록 함으로써, 단순한 구조를 통해 자기력을 동시에 구현할 수 있다.
또한, 촉감 유발부를 전기력과 자기력을 제공할 수 있는 2층 구조로 형성함으로써, 정전기력과 정자기력을 동시에 표현할 수 있다. 또한 감지부는 금속성 물질로 이루어진 복수의 감지 픽셀을 절연선으로 연결함으로써, 감지 효율이 높아져서 보다 정밀도 높은 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 주사선, 복수의 데이터선 및 복수의 화소를 포함하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부 상부에 정전기력을 제공하는 물질과 정자기력을 제공하는 물질이 2층 구조로 장착되거나 또는 상기 정전기력과 상기 정자기력을 모두 제공하는 물질이 장착되어 상기 화소에서 발광되는 빛을 투과시키며, 상기 화소에 대응하는 위치에 형성된 복수의 대응 화소와 상기 인접한 대응 화소를 상호 전기적으로 연결하는 트랜지스터를 포함하여 상기 정전기력과 상기 정자기력을 유발하는 촉감 유발부; 및
    상기 대응 화소와 접촉하여 상기 촉감 유발부에서 유발된 상기 정전기력을 통해 요철의 촉감정보를 감지하고, 상기 정자기력을 통해 마찰력, 탄성 및 점성의 촉감정보를 감지하는 감지부
    를 포함하는 시촉감 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉감 유발부의 상기 대응 화소는 상기 디스플레이부에서 발광되는 빛을 투과시키는 투명 전극과, 상기 투명전극에 전기적으로 접속하는 복수의 어드레스선 및 주사선과, 상기 주사선에 인가되는 주사신호에 따라 상기 어드레스선에 인가되는 신호를 전달하는 복수의 트랜지스터, 및 상기 전달된 신호에 대응하는 전압을 저장하는 커패시터를 포함하는 시촉감 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 대응화소에 대응하는 감지 픽셀을 포함하는 패드부와, 일단부는 상기 패드부에 연결되고 타단부는 상기 촉감 유발부에 전기적으로 연결된 패드 연결부를 포함하는 시촉감 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감지 픽셀은 정전기력을 감지하기 위해 금속물질 및 투명성을 갖는 도전 물질 중 하나를 이용하는 시 촉감 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 감지 픽셀은 금, 알루미늄, 철, 은, 백금, ITO 및 IZO 중 하나를 이용하는 시촉감 디스플레이 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 감지 픽셀은 정자기력을 감지하기 위해 영구 자석을 이용하는 시촉감 디스플레이 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 감지 픽셀은 전기력 및 자기력을 감지하기 위해 금속성 영구 자석을 이용하는 시촉감 디스플레이 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 패드부는 탄성 및 연성을 갖는 물질을 이용하는 시촉감 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄성 및 연성을 갖는 물질은 고무, 폴리머, 종이, 천연 섬유 및 합성 섬유를 포함하는 시 촉감 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 각 대응 화소를 연결하는 상기 트랜지스터를 구동하여 회전 전류를 형성함으로써 자기장을 유도하여 탄성 및 점성을 나타내는 시촉감 디스플레이 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100947033B1 (ko) * 2008-11-19 2010-03-11 한국과학기술원 파라핀을 이용한 패시브 햅틱모듈, 그 제어방법 및 햅틱제공장치
KR101439127B1 (ko) * 2013-02-08 2014-09-12 건국대학교 산학협력단 자기 자극을 이용하여 체성감각을 제공하는 햅틱 장치 및 이를 이용한 방법
JP2019526974A (ja) * 2016-08-16 2019-09-19 コーニング インコーポレイテッド 基板上に改善された視覚特徴および必要に応じて触覚特徴を与えるための方法および装置
KR102468585B1 (ko) * 2020-10-23 2022-11-22 주식회사 비트센싱 가상 촉각 서비스를 제공하는 서버, 사용자 단말 및 방법
CN114779930A (zh) * 2021-04-14 2022-07-22 三峡大学 基于一对多支持向量机的vr用户触觉体验的情绪识别方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050084190A (ko) * 2002-12-09 2005-08-26 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 전자기 액츄에이터를 기반으로 하는 다층 접촉-감응성디스플레이 장치
KR100590576B1 (ko) * 2004-12-28 2006-11-23 삼성전자주식회사 영상의 촉각 제공 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050084190A (ko) * 2002-12-09 2005-08-26 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 전자기 액츄에이터를 기반으로 하는 다층 접촉-감응성디스플레이 장치
KR100590576B1 (ko) * 2004-12-28 2006-11-23 삼성전자주식회사 영상의 촉각 제공 장치 및 방법

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