KR101154485B1 - 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치 - Google Patents

진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에 관한 것으로, 정보 입출력 장치는 복수개의 화소를 구비하되, 각 화소는 복수개의 전자석이 서로 다른 위치에 구비된 하부 기판, 하부 기판 위에 이동 가능하게 적층되며, 하부 기판의 복수개의 전자석과 쌍을 이루는 복수개의 영구자석을 구비하는 상부 기판, 상부 기판상에 배치되며, 복수개의 전자석이 서로 다른 높이에 구비된 내부 기둥, 내부 기둥을 덮으며, 내부 기둥의 복수개의 전자석과 쌍을 이루는 복수개의 영구자석을 구비하는 외부 덮개를 구비하되, 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 외부 덮개가 수직 이동되고, 하부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상부 기판이 수평 이동된다.

Description

진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치{APPARATUS FOR VIBROTACTILE 3-D INPUT AND OUTPUT}
본 발명은 사용자가 디스플레이 기기로부터 시각적인 방법 대신 촉각을 통해 화면을 인지할 수 있는 정보 입출력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구 자석과 전자석을 구비한 화소를 이용하여 진동 및 3차원 입체로서 정보를 출력하거나 사용자로부터 입력을 받는 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에 관한 것이다.
대부분의 디스플레이 기기는 시각을 이용하여 사용자에게 정보를 전달한다. 그런데 시각적인 방법 이외에 부가적으로 진동을 사용하여 사용자에게 정보를 전달하는 방법도 다양한 입출력장치에서 사용되어 왔다. 예를 들어, 핸드폰의 진동 모드가 그 대표적인 예이다. 이러한 진동은 사용자에게 직관적이고 빠른 정보 전달이 가능하기 때문에, 시뮬레이터나 게임 등에서 많이 활용되고 있다.
이러한 진동을 이용한 정보 전달 방법은 핸드폰의 경우 진동을 통해 수신음을 대신하거나, 버튼의 조작 및 배터리 부족 등, 핸드폰의 현재 상태를 다양한 형태의 진동으로 표현하여 사용자에게 직관적인 정보로 전달하는 것이다. 그리고 게임 조종장치의 경우, 게임 내에서 물체의 충돌 등이 발생하면 게임 조종장치 내부의 편심모터를 동작시켜 사용자에게 물체의 충돌 및 기타 상황을 진동으로서 전달하게 된다.
이러한 종래기술로서 한국공개공보 2007-67448호를 참고하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 촉각모듈(30), 원통 형상의 자석(20), 코일(40), 하우징(10) 및, 코일고정 기판(90)을 구비한 핀형 진동촉각 장치가 개시되어 있다.
구체적으로 촉각모듈(30)은 몸체(33), 몸체로부터 외향 돌출된 핀(31) 및 몸체로부터 핀과는 반대 방향으로 내향 돌출된 핀 가이드 축(35)을 구비하고, 원통 형상의 자석(20)은 몸체(33)와 결합 고정되고 핀 가이드 축(35)을 중앙으로 관통시킨다. 그리고 코일(40)은 자석(20)과 매칭되도록 수직 방향으로 정렬 배치되고, 자석(20)을 관통하여 연장된 핀 가이드 축(35)을 중앙으로 관통시키는 원통 형상으로 구성되며, 도선을 감아 구성되어 외부로부터 제어가능한 교호 신호를 제공받아 그에 따라 도선 내에 자기장을 형성하여 수직 방향으로 배치된 자석(20)에 대해 수직 방향의 척력 또는 인력을 발생시키는 역할을 한다. 아울러 하우징(10)은 상부면에 촉각모듈의 핀(31)과 대응되는 위치에 핀 가이드 홀(11)을 형성하고, 하부면에 코일(40)의 중앙과 체결되어 안정적으로 지지하는 지지대(13)를 구비하며, 지지대(13)의 상부면에는 촉각모듈(30)의 안정적인 수직 이동을 보조하도록 자석(20)과 코일(40)을 관통하여 연장된 핀 가이드 축(35)을 수용하는 구멍이 형성된다. 코일고정 기판(90)은 하우징(10)의 하부면에 배치되고, 회로 배선(A', B')을 구비하여 코일(40)의 도선 양끝을 고정하고 회로 배선을 따라 외부로부터 교호 신호를 전달받도록 제공한다.
그런데 이렇게 진동을 이용하여 촉감 정보를 사용자에게 전달하는 종래의 장치는 진동을 일으키는 장치가 대부분 편심모터 및 모터로 이루어져 있어 소형화에 많은 어려움이 있고, 복잡한 구조의 촉각모듈이나 코일을 구비하여 제조하기가 어려웠다. 아울러, 진동 자체가 전체 시스템에 영향을 끼치게 되어 전달할 수 있는 정보가 제한될 뿐만 아니라 고차원적인 정보의 표현이 불가능하다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 진동 및 3차원 입체를 표시하여 고차원적인 정보의 전달이 가능하고, 소형 자석과 전자석을 활용함으로써 소형화가 가능하며, 동시에 다른 부가장비 없이 사용자의 입력을 받아들일 수 있는 정보 입출력 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면은, 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에 있어서, 복수개의 화소를 구비하되, 각 화소는, 복수개의 전자석이 서로 다른 위치에 구비된 하부 기판, 하부 기판 위에 이동 가능하게 적층되며, 하부 기판의 복수개의 전자석과 쌍을 이루는 복수개의 영구자석을 구비하는 상부 기판, 상부 기판상에 배치되며, 복수개의 전자석이 서로 다른 높이에 구비된 내부 기둥, 내부 기둥을 덮으며, 내부 기둥의 복수개의 전자석과 쌍을 이루는 복수개의 영구자석을 구비하는 외부 덮개를 구비하되, 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 외부 덮개가 수직 이동되고, 하부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상부 기판이 수평 이동된다.
사용자가 화소를 누르는 경우 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 흐르는 미세전류의 크기 변화를 측정하여 사용자의 입력을 받아들일 수 있다.
외부 덮개에 구비된 복수개의 영구자석은 내부 기둥에 구비된 쌍을 이루는 복수개의 전자석과 서로 다른 높이에 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 순차적으로 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 외부 덮개가 단계적으로 수직 이동된다.
상부 기판 및 하부 기판은 사각판 형상이되 상부 기판이 상기 하부 기판보다 크기가 작고, 사각판의 네 측면에 각각 네 개의 영구자석 및 전자석이 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 하부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되는 순서에 따라, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상부 기판이 좌우 진동, 전후 진동, 또는 회전 진동을 표현하게 된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2측면은, 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에 있어서, 복수개의 화소를 구비하되, 각 화소는, 복수개의 영구자석이 서로 다른 위치에 구비된 하부 기판, 하부 기판 위에 이동 가능하게 적층되며, 하부 기판의 복수개의 영구자석과 쌍을 이루는 복수개의 전자석을 구비하는 상부 기판, 상부 기판상에 배치되며, 복수개의 영구자석이 서로 다른 높이에 구비된 내부 기둥, 내부 기둥을 덮으며, 내부 기둥의 복수개의 영구자석과 쌍을 이루는 복수개의 전자석을 구비하는 외부 덮개를 구비하되, 외부 덮개의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 외부 덮개가 수직 이동되고, 상부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상부 기판이 수평 이동된다.
사용자가 화소를 누르는 경우 외부 덮개의 적어도 하나의 전자석에 흐르는 미세전류의 크기 변화를 측정하여 사용자의 입력을 받아들일 수 있다.
내부 기둥에 구비된 복수개의 영구자석은 외부 덮개에 구비된 쌍을 이루는 복수개의 전자석과 서로 다른 높이에 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 외부 덮개의 적어도 하나의 전자석에 순차적으로 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 외부 덮개가 단계적으로 수직 이동된다.
상부 기판 및 하부 기판은 사각판 형상이되 상부 기판이 하부 기판보다 크기가 작고, 사각판의 네 측면에 각각 네 개의 전자석 및 영구자석이 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 상부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되는 순서에 따라, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상부 기판이 좌우 진동, 전후 진동, 또는 회전 진동을 표현하게 된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단순한 진동 대신에 다양한 방향의 진동 및 3차원 입체를 표시하여 사용자에게 고차원적인 정보의 전달이 가능하고, 소형 자석과 전자석을 활용함으로써 소형화가 가능하며 제조가 간단한 장점이 있다. 아울러, 다른 부가장비 없이도 사용자가 화소를 누름으로써 사용자의 입력을 받아들일 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치를 이용하면 시각적인 정보를 받을 수 없는 사용자에게 점자용 디스플레이로 응용될 수 있고, 화소의 높낮이가 여러 단계이므로 단위 화소당 표현할 수 있는 정보가 더 많아지는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 진동을 이용한 정보 전달 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 외형을 개략적으로 도시한 도면,
도 3a~3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 일부 화소가 수직으로 상승하여 정보를 표시하는 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소의 측면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소에서 높낮이가 변동되는 예를 나타낸 측면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소에서 좌우 위치가 변동되는 예를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에서 한 화소의 외부 덮개와 내부 기둥의 구성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 8의 (a)~(c)는 도 7에서 화소의 상하 이동을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에서 한 화소의 상부 기판과 하부 기판의 구성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 도면,
도 10의 (a)~(c)는 도 9에서 화소의 좌우 이동을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치를 사용하는 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 외형을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 통상적으로 LCD 등의 디스플레이가 위치하는 영역에 본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치가 배치되어 있고, 이러한 정보 입출력 장치는 다수개의 화소(100)로 이루어져 있다. 화소의 개수는 본 발명에 의한 정보 입출력 장치의 크기에 따라 변동 가능하고, 한 화소의 크기는 제조 방법에 따라 수 mm 또는 그 이하도 가능하다.
도 3a~3c는 본 발명의 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 일부 화소가 수직으로 상승하여 정보를 표시하는 일예를 도시한 것이다. 개별 화소가 수직으로 상승하는 높이는 표시하고자 하는 정보의 내용에 따라 변화 가능하고, 여러 화소의 조합으로 3차원 입체를 표시할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 도 2~3c에 도시된 화소의 구체적인 구성 및 동작 원리에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소(100)의 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 화소는 외부 덮개(200), 내부 기둥(210), 상부 기판(220) 및, 하부 기판(230)으로 이루어진다. 이 중, 외부 덮개(200) 및 내부 기둥(210) 부분(110)이 화소의 높낮이를 표현하는 부분이고, 상부 기판(220) 및 하부 기판(230) 부분(120)이 전후좌우, 혹은 원형으로 진동을 표현하는 부분이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소에서 높낮이가 변동되는 예를 나타내는 것으로서, 도 5의 (b)를 참고하면 외부 덮개(200) 및 내부 기둥(210)이 동작하여 화소의 높이가 도 5의 (a)에 비해 높아진 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소에서 좌우 위치가 변동되는 예를 나타내는 것으로서, 도 6의 (a)와 (b)를 참고하면 상부 기판(220) 및 하부 기판(230)이 서로 동작하여 좌우 위치가 변동된 것을 알 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참고하여 화소의 상하 수직 이동 동작에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 7은 화소의 외부 덮개(200)와 내부 기둥(210)의 구성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 외부 덮개(200)에는 4개의 영구자석(310, 311, 312, 313)이 배치되어 있고, 내부 기둥(210)에는 영구자석(310, 311, 312, 313)과 쌍을 이루는 4개의 전자석(300, 301, 302, 303)이 배치되어 있다. 실시예에 따라 외부 덮개(200)에 전자석이 배치되고 내부 기둥(210)에 영구자석이 배치되어도 됨은 물론이고, 쌍을 이루는 전자석 및 영구자석의 개수가 4개 이하이거나 그 이상일 수도 있다.
구체적으로 내부 기둥(210)에는 높이에 따라 4개의 전자석(300, 301, 302, 303)이 배치되는데, 외부 덮개(200)에 배치되는 4개의 영구자석(310, 311, 312, 313)은 전자석과 쌍을 이루지만 전자석과 동일한 높이에 배치되지는 않는다. 전자석은 전류가 공급될 때에만 자성을 띠게 되므로, 각 전자석에 개별적으로 전류를 공급함으로써 화소의 높이를 변동시킬 수 있게 된다. 즉, 한 전자석에 전류가 공급되면 그와 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용, 즉 인력이 발생하여 끌어당기게 되므로 외부 덮개(200)가 상하로 수직 이동하게 되는 것이다.
도 8의 (a)~(c)는 화소의 상하 이동을 보여주는 도면인데, 도 8의 (a)는 도 7에서 전자석(302)만이 전류가 공급되어 활성화된 상태이다. 따라서, 전자석(302)과 가장 근접한 쌍을 이루는 영구자석(312)이 전자석(302)에 근접하여 고정이 된다. 도 8의 (b)와 (c)는 전자석(302)이 비활성화 되면서 동시에 전자석(303)이 활성화가 되는 경우를 나타내고 있다. 이렇게 전자석(303)이 활성화가 되면서 근처에 있던 쌍을 이루는 영구자석(313)을 끌어당기게 되고, 화소는 한 단계 아래로 이동하게 된다. 도 8의 (c)는 전자석(303)이 활성화가 되어 영구자석(313)을 완전히 끌어당겨 화소가 일정한 높이를 유지하는 것을 보여주고 있다.
이렇게 높이가 이동되면서 각 전자석은 쌍을 이루는 각 영구자석을 쉽게 끌어 당길 수 있도록 전자석과 영구자석의 위치가 설정되어 있다. 예를 들어, 전자석(302)과 영구자석(312)이 붙어 있을 경우, 영구자석(313)은 전자석(303)의 약간 위에, 영구자석(311)은 전자석(301)의 약간 아래에 있도록 미리 간격을 조절하여 설계할 수 있다. 또는 쌍을 이루는 전자석과 영구자석의 간격 및 그 수를 조절함으로써 좀더 세밀하고 다양하게 화소의 높낮이를 조절할 수 있게 된다. 즉, 내부 기둥의 전자석에 순차적으로 전류를 공급함으로써, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 외부 덮개를 단계적으로 수직 이동시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소(100)는 사용자의 입력을 감지할 수 있는데, 사용자가 화소를 누르는 경우 화소의 높이가 달라지므로 내부 전자석에 흐르는 미세전류의 크기가 변화하게 된다. 이를 측정하여 현재 화소의 눌림 정도를 측정할 수 있고, 이를 사용자의 입력으로 받아들일 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참고하여 화소의 좌우 수평 이동에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 9는 화소의 상부 기판과 하부 기판의 구성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 상부 기판(220)에는 4개의 영구자석(314, 315, 316, 317)이 배치되어 있고, 하부 기판(230)에는 영구자석(314, 315, 316, 317)과 쌍을 이루는 4개의 전자석(304, 305, 306, 307)이 배치되어 있다. 실시예에 따라 상부 기판(220)에 전자석이 배치되고 하부 기판(230)에 영구자석이 배치되어도 됨은 물론이고, 쌍을 이루는 전자석 및 영구자석의 개수가 상부 기판 및 하부 기판의 모양에 따라 4개 이하이거나 그 이상일 수도 있다.
구체적으로 하부 기판(230)과 상부 기판(220)은 사각판 형상이고, 네 면에 쌍을 이루는 4개의 전자석(304, 305, 306, 307)과 영구 자석(314, 315, 316, 317)이 배치되는데, 하부 기판(230)과 상부 기판(220)은 크기가 서로 다르기 때문에 영구자석과 전자석의 위치가 어긋나게 된다. 그런데, 전자석은 전류가 공급될 때에만 자성을 띠게 되므로, 각 전자석에 개별적으로 전류를 공급함으로써 상부 기판(220)을 이동시켜 화소의 좌우 위치를 변동시킬 수 있게 된다. 즉, 하부 기판(230)이 고정된 상태에서 하부 기판의 한 전자석에 전류가 공급되면, 그와 쌍을 이루는 영구자석과 인력이 발생하여 끌어당기게 되므로 상부 기판(220)이 함께 이동하게 되는 것이다. 따라서 상부 기판과 하부 기판은 서로 이동 가능하게 적층되어 있는 것이 바람직하다.
도 10의 (a)~(c)는 화소의 좌우 이동을 보여주는 도면인데, 도 10의 (a)는 도 9에서 전자석(307)만이 전류가 공급되어 활성화된 상태이다. 따라서, 전자석(307)과 가장 가까운 위치의 영구자석(317)이 끌려와 전자석(307)에 붙어 고정된 상태이다.
도 10의 (b)와 (c)는 전자석(307)이 비활성화 되면서 전자석(305)이 활성화되는 모습을 보여준다. 전자석(307)이 비활성화 되면서 전자석(305)이 활성화 되면, 전자석(305)과 영구자석(315) 사이에 인력이 발생하므로 상부 기판(220) 및 그 위에 설치된 외부 덮개(200)와 내부 기둥(210)이 통째로 우측으로 이동하게 된다. 도 10의 (c)는 이렇게 이동한 상부 기판(220)이 완전히 우측으로 이동하여 고정된 것을 보여준다.
이와 같이 도 9의 전자석(304, 305, 306, 307)을 활성화하는 순서 및 조합에 따라 다양한 형태의 이동을 만들어 낼 수 있으므로, 사용자는 이를 진동으로 느끼게 된다. 예를 들어, 도 9의 전자석(307)과 전자석(305)이 번갈아 활성화된다면 좌우로 진동하는 화소를 표현할 수 있고, 도 9의 전자석(304)과 전자석(306)이 번갈아 활성화된다면 전후로 진동하는 화소를 표현할 수 있다. 또는 전자석(304, 305, 306, 307)이 순차적으로 활성화된다면 반시계 방향으로 회전하는 진동을 나타낼 수도 있다.
도 11은 본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치를 사용하는 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치의 한 화소는 상하로 돌출이 가능하고 전후좌우 4 방향으로 이동이 가능하다. 이 이동은 모두 자석과 전자석의 조합으로 이루어지며, 전자석을 활성화하는 순서 및 시간의 조합에 따라 다양한 높이로 화소가 돌출되게 할 수 있으며, 다양한 형태의 진동을 표현할 수 있다. 따라서 시각으로 정보를 인지하지 않더라도 도 11에서 처럼 촉각으로 정보를 인지할 수 있으며 입력 또한 가능하다.
본 발명에 의한 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치는 화소의 크기에 따라 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)나 반도체 소자의 제조방법을 활용하거나, 또는 종래의 기계장치의 다양한 제조방법을 활용할 수 있다.
100 : 화소,
200 : 외부 덮개, 210 : 내부 기둥,
220 : 상부 기판, 230 : 하부 기판,
300, 301, 302, 303 : 내부 기둥에 배치된 전자석,
310, 311, 312, 313 : 외부 덮개에 배치된 영구자석,
304, 305, 306, 307 : 하부 기판에 배치된 전자석,
314, 315, 316, 317 : 상부 기판에 배치된 영구자석

Claims (12)

  1. 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에 있어서,
    복수개의 화소를 구비하되, 상기 각 화소는,
    복수개의 전자석이 서로 다른 위치에 구비된 하부 기판;
    상기 하부 기판 위에 이동 가능하게 적층되며, 상기 하부 기판의 복수개의 전자석과 쌍을 이루는 복수개의 영구자석을 구비하는 상부 기판;
    상기 상부 기판상에 배치되며, 복수개의 전자석이 서로 다른 높이에 구비된 내부 기둥;
    상기 내부 기둥을 덮으며, 상기 내부 기둥의 복수개의 전자석과 쌍을 이루는 복수개의 영구자석을 구비하는 외부 덮개를 구비하되,
    상기 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 외부 덮개가 수직 이동되고, 상기 하부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 상부 기판이 수평 이동되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  2. 제1항에 있어서, 사용자가 화소를 누르는 경우 상기 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 흐르는 미세전류의 크기 변화를 측정하여 사용자의 입력을 받아들이는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부 덮개에 구비된 복수개의 영구자석은 상기 내부 기둥에 구비된 쌍을 이루는 복수개의 전자석과 서로 다른 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 내부 기둥의 적어도 하나의 전자석에 순차적으로 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 외부 덮개가 단계적으로 수직 이동되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판은 사각판 형상이되 상기 상부 기판이 상기 하부 기판보다 크기가 작고, 사각판의 네 측면에 각각 네 개의 영구자석 및 전자석이 구비되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되는 순서에 따라, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 상부 기판이 좌우 진동, 전후 진동, 또는 회전 진동을 표현하는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  7. 진동 및 3차원 입체를 표시하는 정보 입출력 장치에 있어서,
    복수개의 화소를 구비하되, 상기 각 화소는,
    복수개의 영구자석이 서로 다른 위치에 구비된 하부 기판;
    상기 하부 기판 위에 이동 가능하게 적층되며, 상기 하부 기판의 복수개의 영구자석과 쌍을 이루는 복수개의 전자석을 구비하는 상부 기판;
    상기 상부 기판상에 배치되며, 복수개의 영구자석이 서로 다른 높이에 구비된 내부 기둥;
    상기 내부 기둥을 덮으며, 상기 내부 기둥의 복수개의 영구자석과 쌍을 이루는 복수개의 전자석을 구비하는 외부 덮개를 구비하되,
    상기 외부 덮개의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 외부 덮개가 수직 이동되고, 상기 상부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 상부 기판이 수평 이동되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  8. 제7항에 있어서, 사용자가 화소를 누르는 경우 상기 외부 덮개의 적어도 하나의 전자석에 흐르는 미세전류의 크기 변화를 측정하여 사용자의 입력을 받아들이는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 내부 기둥에 구비된 복수개의 영구자석은 상기 외부 덮개에 구비된 쌍을 이루는 복수개의 전자석과 서로 다른 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 외부 덮개의 적어도 하나의 전자석에 순차적으로 전류가 공급되면, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 외부 덮개가 단계적으로 수직 이동되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판은 사각판 형상이되 상기 상부 기판이 상기 하부 기판보다 크기가 작고, 사각판의 네 측면에 각각 네 개의 전자석 및 영구자석이 구비되는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 상부 기판의 적어도 하나의 전자석에 전류가 공급되는 순서에 따라, 전류가 공급된 전자석과 쌍을 이루는 영구자석과의 상호작용에 의해 상기 상부 기판이 좌우 진동, 전후 진동, 또는 회전 진동을 표현하는 것을 특징으로 하는 정보 입출력 장치.
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