KR101430248B1 - Device for tactile display - Google Patents

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KR101430248B1 KR1020130012358A KR20130012358A KR101430248B1 KR 101430248 B1 KR101430248 B1 KR 101430248B1 KR 1020130012358 A KR1020130012358 A KR 1020130012358A KR 20130012358 A KR20130012358 A KR 20130012358A KR 101430248 B1 KR101430248 B1 KR 101430248B1
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구자춘
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 사용자에게 불필요한 촉각을 전달하는 것을 방지하여 필요한 정보만을 제공할 수 있는 촉각 디스플레이 장치에 대한 것으로, 중공부가 형성되는 프레임부; 상기 중공부의 일면을 마감하고, 외면에는 전압을 인가받아 수축 또는 팽창되는 전극부를 구비하며, 상기 전극부와 동시에 수축 또는 팽창되는 액추에이터; 상기 중공부에 마련되고, 일면에 사용자의 피부와 접촉하여 사용자의 피부에 촉각을 제시하는 터치 스폿을 구비하되 타면은 상기 전극부와 접촉하여 상기 전극부의 수축 또는 팽창에 의해 상하운동을 하는 가동부재; 상기 프레임부의 내벽면과 상기 가동부재를 탄성적으로 연결하며, 탄성력을 인가하여 상기 가동부재의 운동 범위를 제한하는 막부재;를 포함하며, 상기 가동부재가 상승한 경우 상기 터치 스폿은 상기 프레임부의 상면과 나란한 평면보다 상측에 배치되어 사용자의 피부에 촉각을 제시하며, 상기 가동부재가 하강한 경우 상기 터치 스폿은 상기 프레임부의 상면과 나란한 평면보다 하측에 배치되어 상기 터치 스폿과 사용자의 피부가 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a tactile display device capable of preventing unnecessary tactile feedback from being transmitted to a user and providing only necessary information, An actuator which is closed at one surface of the hollow portion and has an electrode portion which contracts or expands upon receiving a voltage at an outer surface thereof and contracts or expands simultaneously with the electrode portion; And a touch member which is provided on the hollow portion and contacts the skin of the user to present a tactile sense to the skin of the user, the other surface of the movable member being in contact with the electrode portion and moving up and down by contraction or expansion of the electrode portion, ; And a film member for elastically connecting the inner wall surface of the frame portion and the movable member and restricting the range of motion of the movable member by applying an elastic force, wherein when the movable member is lifted up, And the touch spot is disposed below the plane parallel to the upper surface of the frame portion when the movable member is lowered, so that the touch spot and the skin of the user are in contact with each other .

Description

촉각 디스플레이 장치{DEVICE FOR TACTILE DISPLAY}[0001] DEVICE FOR TACTILE DISPLAY [0002]

본 발명은 촉각 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터치 스폿이 하강시 프레임의 중공부로 수용되도록 마련되어 사람의 손가락에 촉감을 전달하지 않을 수 있는 촉각 디스플레이 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile display device, and more particularly, to a tactile display device that is provided to be received in a hollow portion of a frame when a touch spot is lowered and does not transmit tactile sensation to a human finger.

일반적으로 햅틱(Haptic)이란 단어의 사전적인 의미는 "촉감”으로써 물체를 만질 때 사람이 느낄 수 있는 촉각적 감각을 통칭하는 것으로, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감(tactile feedback)과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근 감각적인 힘(kinesthetic force) 모두를 합쳐서 부르는 말이다.In general, the term "haptic" refers to the tactile sensation that a person can feel when touching an object with "touch", which is the tactile feedback that the skin touches the object surface, It is a combination of all the kinesthetic forces that are felt when the movement of the muscles is disturbed.

이러한 촉감에 관한 연구를 촉감 구현(haptic display feedback) 연구라고 하며, 이는 물리적 장치를 이용하여 사람이 사물과의 직접적인 접촉이 없이도 그 사물에 대한 정보를 전달받을 수 있는 분야를 일컫는 말로, 사람에게 원격지에 있는 물체의 물리적 특성을 전달하는 원격조종(teleoperation)에 관한 연구로부터 시작되었다.This study is called haptic display feedback study. It refers to a field where a person can receive information about the object without direct contact with the object by using a physical device. It began with a study on teleoperation that conveys the physical properties of objects in the space.

그리고, 최근엔 인간과 기계의 인터페이스에서 촉각을 발생시키는 것은 소비자의 주요한 경향 중 하나가 된다. 특히, 최근에 들어서는 시각의 촉각화를 이용한 시각장애인용 점자출력기(braille display), 가상현실(virture rearity), 컴퓨터 인터페이스, 의용공학 등 여러 분야에서도 적용되고 있다. 또한, 시각 및 촉각의 정보와 그로 인한 의사소통의 중요성이 나날이 증가함으로써 햅틱 디스플레이의 중요성은 계속적으로 부각되고 있다.And recently, generating tactile feedback at the interface between humans and machines is one of the major trends of consumers. Especially, it has recently been applied to various fields such as braille display, virture rearity, computer interface, and medical engineering for the visually impaired using the tactile visualization. In addition, as the visual and tactile information and the importance of communication are increasing day by day, the importance of haptic display continues to be highlighted.

일반적인 촉각 디스플레이 장치는 사용자의 피부와 접촉하는 부분의 변위 혹은 힘을 능동적으로 제어함으로서, 촉각을 자극하며, 이로부터 촉감을 전달한다. 이러한 촉각 디스플레이 장치의 핵심 기술은 좁은 면적에 다수의 촉각 자극 요소Tactile Stimulating Element)를 배치하는 데에 있으며, 인간의 피부 감각을 모사할 수 있을 만큼 다수의 구동기(Actuator)를 좁은 면적에 집적할 수 있는 기술이 중요하다.Typical tactile display devices actively control the displacement or force of the portion of the user's skin that contacts the skin, thereby stimulating the tactile senses and delivering tactile sensations therefrom. The core technology of such a tactile display device is to arrange a plurality of tactile stimulating elements in a narrow area and it is possible to integrate a plurality of actuators in a small area so as to simulate human skin sensation Technology is important.

따라서, 많은 연구자들이 1Hz에서 100um, 40Hz에서 10um이상의 움직임을 가질 수 있는 촉각 디스플레이(Tactile display)를 개발하기 위해 노력하고 있으며, 소형화와 제작의 용이함, 가벼움, 부드러움, 유연함, 높은 효율을 목표로 개발되고 있다.Therefore, many researchers are trying to develop a tactile display capable of moving at more than 10um at 1Hz and 100um at 1Hz, and are aiming at miniaturization, ease of fabrication, lightness, softness, flexibility and high efficiency. .

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터치 스폿의 하강시 중공부에 수용되도록 프레임의 높이를 조절하여 터치 스폿이 사용자의 피부와 접촉하지 않아 불필요한 촉감을 전달하지 않을 수 있는 촉각 디스플레이 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a touch- And a tactile display device.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 중공부가 형성되는 프레임부; 상기 중공부의 일면을 마감하고, 외면에는 전압을 인가받아 수축 또는 팽창되는 전극부를 구비하며, 상기 전극부와 동시에 수축 또는 팽창되는 액추에이터; 상기 중공부에 마련되고, 일면에 사용자의 피부와 접촉하여 사용자의 피부에 촉각을 제시하는 터치 스폿을 구비하되 타면은 상기 전극부와 접촉하여 상기 전극부의 수축 또는 팽창에 의해 상하운동을 하는 가동부재; 상기 프레임부의 내벽면과 상기 가동부재를 탄성적으로 연결하며, 탄성력을 인가하여 상기 가동부재의 운동 범위를 제한하는 막부재;를 포함하며, 상기 가동부재가 상승한 경우 상기 터치 스폿은 상기 프레임부의 상면과 나란한 평면보다 상측에 배치되어 사용자의 피부에 촉각을 제시하며, 상기 가동부재가 하강한 경우 상기 터치 스폿은 상기 프레임부의 상면과 나란한 평면보다 하측에 배치되어 상기 터치 스폿과 사용자의 피부가 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치에 의해 달성된다.According to the present invention, the above object can be accomplished by providing a frame unit in which a hollow portion is formed; An actuator which is closed at one surface of the hollow portion and has an electrode portion which contracts or expands upon receiving a voltage at an outer surface thereof and contracts or expands simultaneously with the electrode portion; And a touch member which is provided on the hollow portion and contacts the skin of the user to present a tactile sense to the skin of the user, the other surface of the movable member being in contact with the electrode portion and moving up and down by contraction or expansion of the electrode portion, ; And a film member for elastically connecting the inner wall surface of the frame portion and the movable member and restricting the range of motion of the movable member by applying an elastic force, wherein when the movable member is lifted up, And the touch spot is disposed below the plane parallel to the upper surface of the frame portion when the movable member is lowered, so that the touch spot and the skin of the user are in contact with each other And a tactile display device.

여기서, 상기 액추에이터는 상기 전극부에 인가되는 전압에 의해 두께방향으로 수축 하고 방사방향으로 팽창하는 변형이 발생하고, 상기 액추에이터의 변형에 의해 상기 터치 스폿은 하강하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the actuator contracts in the thickness direction due to the voltage applied to the electrode portion and deforms in the radial direction, and the touch spot is lowered by the deformation of the actuator.

또한, 상기 프레임부는 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the frame portion is formed of silicon.

여기서, 상기 액추에이터는 유전 탄성체(Dielectric elastomer)로 마련되는 것이 바람직하다.Here, the actuator is preferably formed of a dielectric elastomer.

또한, 상기 가동부재는 원통형으로 마련되며, 상기 가동부재의 외경은 상기 프레임부의 내경보다 작게 마련되는 것이 바람직하다.Preferably, the movable member is provided in a cylindrical shape, and the outer diameter of the movable member is smaller than the inner diameter of the frame portion.

여기서, 상기 터치 스폿은 상면이 볼록하게 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the upper surface of the touch spot is convex.

본 발명에 따르면, 고체 커플링을 통해 제작 과정을 단순화하고 집적된 모듈의 크기를 소형화시킬 수 있는 촉각 디스플레이 장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a tactile display device capable of simplifying the manufacturing process and downsizing the size of the integrated module through the solid coupling.

또한, 터치 스폿이 하강시 중공부에 수용됨으로써 터치 스폿이 피부에 접촉하지 않아 촉감을 전달하지 않을 수 있다.In addition, since the touch spot is received in the hollow part when the touch spot is lowered, the touch spot may not contact the skin and may not transmit touch.

또한, 터치 스폿이 상승시, 피부와 접촉하는 터치 스폿의 상면이 볼록하게 형성되어 촉감을 향상시킬 수 있다.Further, when the touch spot rises, the upper surface of the touch spot contacting the skin is formed to be convex so that the touch can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고,
도 2는 도 1에 따른 촉각 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 분해사시도이고,
도 3은 도 1에 따른 촉각 디스플레이 장치에서 전극부에 전압이 인가되지 않은 경우의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1에 따른 촉각 디스플레이 장치에서 전극부에 전압이 인가된 경우의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치를 복수개 배열한 촉각 디스플레이 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5의 촉각 디스플레이 모듈을 개략적으로 도시한 절개사시도이다.FIG. 1 is a cutaway perspective view schematically showing a tactile display device according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing the tactile display device according to FIG. 1,
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state in which no voltage is applied to the electrode unit in the tactile display device according to FIG. 1,
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which a voltage is applied to an electrode portion in the tactile display device of FIG. 1,
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a tactile display module in which a plurality of tactile display devices according to an embodiment of the present invention are arranged,
FIG. 6 is an exploded perspective view schematically illustrating the tactile display module of FIG. 5; FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a tactile display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 촉각 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 1에 따른 촉각 디스플레이 장치에서 전극부에 전압이 인가되지 않은 경우의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1에 따른 촉각 디스플레이 장치에서 전극부에 전압이 인가된 경우의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a tactile display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a tactile display device according to FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a voltage is applied to an electrode part in the tactile display device of FIG. 1 .

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)는 전압이 인가되어 터치 스폿(131)이 하강한 경우, 터치 스폿(131)이 사용자의 피부와 접촉하여 촉감을 느끼게 하는 것을 방지하는 것으로서 프레임부(110)와 액추에이터(120)와 가동부재(130)와 막부재(140)를 포함한다.1 to 4, in the tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention, when the touch spot 131 is lowered due to a voltage applied thereto, the touch spot 131 contacts the user's skin And includes a frame 110, an actuator 120, a movable member 130, and a membrane member 140 to prevent the user from feeling the touch.

상기 프레임부(110)는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 메인프레임 역할을 하는 것으로, 중공부(111)가 형성된 원통형상으로 마련된다. 다만, 원통형상으로 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 다각기둥형상을 채택할 수 있다.The frame part 110 serves as a main frame in the tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention and is provided in a cylindrical shape in which a hollow part 111 is formed. However, the present invention is not limited to a cylindrical shape, and a polygonal prism shape can be adopted if necessary.

한편, 프레임부(110)은 상면에 의해 평면(112)을 형성하며, 이는 후술할 터치 스팟(131)의 위치를 결정하는 것으로 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.On the other hand, the frame 110 forms a plane 112 by the upper surface, which determines the position of a touch spot 131, which will be described later.

또한, 상기 중공부(111)는 가동부재(130) 및 막부재(140)가 설치되는 곳으로서 이에 대한 자세한 설명도 후술한다.In addition, the hollow portion 111 is provided with the movable member 130 and the membrane member 140, and a detailed description thereof will also be described later.

본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 프레임부(110)는 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.In the tactile display device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, the frame portion 110 is preferably formed of silicon, but is not limited thereto.

상기 액추에이터(120)는 프레임부(110)의 하측에 배치되어 프레임부(110)의 중공부(111)의 일면을 마감하며, 인가되는 전압에 의해 두께방향으로 수축하고 방사방향으로 팽창되는 전극부(121)가 중공부(111)와 마주보는 면에 형성된다.The actuator 120 is disposed on the lower side of the frame 110 and closes one side of the hollow portion 111 of the frame 110. The actuator 120 contracts in the thickness direction by the applied voltage and expands in the radial direction. (121) is formed on the surface facing the hollow portion (111).

또한, 액추에이터(120)는 전극부(121)의 상측으로 마련되는 가동부재(130)를 지지하여 전극부(121)의 변형과 함께 변형되어 가동부재(130)의 상하운동을 안내한다.The actuator 120 supports the movable member 130 provided on the upper side of the electrode part 121 and is deformed together with the deformation of the electrode part 121 to guide the upward and downward movement of the movable member 130.

즉, 전극부(121)가 전압을 인가받아 수축 및 팽창하여 변형하면 전극부(121)가 마련된 액추에이터(120)도 전극부(121)와 거의 동일한 변형을 일으킨다. 다시 말하면, 전극부(121)가 인가되는 전압에 의해 두께방향으로 수축하고 방사방향으로 팽창되어 하측을 향하여 늘어나면, 전극부(121)가 마련된 액추에이터(120)의 일부도 하측을 향하여 늘어나 후술할 가동부재(130)가 하강한다.That is, when the electrode part 121 deforms due to contraction or expansion due to the voltage applied thereto, the actuator 120 provided with the electrode part 121 also causes deformation substantially similar to that of the electrode part 121. In other words, when the electrode portion 121 contracts in the thickness direction due to the applied voltage, expands in the radial direction, and extends toward the lower side, a part of the actuator 120 provided with the electrode portion 121 also extends downward, The movable member 130 is lowered.

여기서, 전극부(121)에 전압의 인가가 중지되면 전극부(121)에 발생한 변형이 회복되어 액추에이터(120)에 발생한 변형도 처음 상태로 회복하게 되고 이에 따라 가동부재(130)도 상승한다.When the application of the voltage to the electrode unit 121 is stopped, the deformation of the electrode unit 121 is restored and the deformation of the actuator 120 is recovered to the initial state, and the movable member 130 also rises.

즉, 전극부(121)에 전압이 인가되는지 여부에 따라 전극부(121) 및 액추에이터(120)를 변형시켜 가동부재(130)의 상하운동을 유도하는 것이다.That is, depending on whether a voltage is applied to the electrode unit 121, the electrode unit 121 and the actuator 120 are deformed to induce the movable member 130 to move up and down.

본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 액추에이터(120)는 유전 탄성체(Dielectric elastomer)로 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. In the tactile display device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, the actuator 120 is preferably formed of a dielectric elastomer, but is not limited thereto.

상기 가동부재(130)는 전극부(121)에 변형에 의해 상하운동을 하는 것으로서, 하면은 전극부(121)와 접촉하고 상면 상에 사용자의 피부와 접촉하는 터치 스폿(131)이 형성된다.The movable member 130 is vertically moved by the deformation of the electrode unit 121. The lower surface of the movable member 130 is in contact with the electrode unit 121 and a touch spot 131 is formed on the upper surface to contact the user's skin.

본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(110)에서 가동부재(130)는 원통형상으로 마련되며, 외경이 프레임부(110)의 내경보다 작게 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.In the tactile display device 110 according to an exemplary embodiment of the present invention, the movable member 130 is provided in a cylindrical shape and has an outer diameter smaller than the inner diameter of the frame 110, but is not limited thereto.

상기 터치 스폿(131)은 사용자가 피부가 접촉하도록 마련된 것으로서, 가동부재(130)의 상하운동에 의해 터치 스폿(131)도 상하로 운동하여 상측으로 이동시 사용자의 피부와 접촉하여 촉감을 느끼게 하고, 하측으로 이동시 사용자의 피부와 접촉하지 않아 촉감을 느끼는 것이 방지된다.The touchspot 131 is moved up and down by the upward and downward movement of the movable member 130 so that the touchspot 131 touches the skin of the user when moving upward, It is prevented that the user does not make contact with the user's skin when he / she moves downward to feel the touch.

본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 터치 스폿(131)은 하측으로 이동시 프레임부(110)의 상면이 형성하는 평면(112)의 하측에 배치된다.In the tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention, the touch spot 131 is disposed below the plane 112 formed by the upper surface of the frame 110 when the touch spot 131 is moved downward.

또한, 터치 스폿(131)은 가동부재(130)의 상면에 형성될 수도 있고, 후술할 막부재(140)가 가동부재(130)의 상면을 감쌀시 막부재(140)의 상측에 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 사용자의 의도에 따라 달라질 수 있다.The touch spot 131 may be formed on the upper surface of the movable member 130 or may be provided on the upper side of the film member 140 when the film member 140 described later covers the upper surface of the movable member 130 But are not limited to, and may vary depending on the user's intentions.

즉, 종래의 촉각 디스플레이 장치는 터치 스폿이 프레임부 상측으로 돌출되게 형성되어, 전압이 인가되는 여부에 상관없이 사용자의 피부에 접촉함으로써 사용자가 터치 스폿에 의해 촉감을 느끼는 것을 방해하였으나, 도 3 또는 도 4에 나타난 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 터치 스폿(131)은 프레임부(110)의 상면이 형성하는 평면(112)의 하측에 배치되어 사용자의 피부와의 접촉가능성을 최소화하여 사용자와 터치 스폿(131)과의 촉감을 명확하게 향상시킨다.That is, in the conventional tactile display device, the touch spot is formed so as to protrude upward from the frame portion, thereby preventing the user from feeling touch by the touch spot by touching the user's skin regardless of whether or not the voltage is applied. In the tactile display apparatus 100 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 4, the touch spot 131 is disposed below the plane 112 formed by the upper surface of the frame unit 110, Thereby minimizing the likelihood that the user and the touch spot 131 feel touch.

또한, 프레임부(110)의 높이를 조절하는 방법뿐만 아니라 홀이 형성된 플레이트(미도시)를 프레임부(110)의 상측에 배치함으로써 촉각 디스플레이 장치(100)의 전체적인 높이를 증가시킬 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The overall height of the tactile display device 100 may be increased by arranging a plate (not shown) having a hole on the upper side of the frame 110 as well as a method of adjusting the height of the frame 110. However, It is not.

본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 터치 스폿(131)은 사용자의 피부와의 접촉시 촉감을 향상시키기 위하여 상면이 볼록하게 형성되나 이에 제한되는 것은 아니다.In the tactile display device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, the top surface of the touch spot 131 is convex to improve touch when the user touches the skin, but the present invention is not limited thereto.

상기 막부재(140)는 프레임부(110)의 내벽면과 가동부재(130)를 탄성적으로 연결하며, 상기 가동부재(130)의 이동경로를 제한하는 것이다.The membrane member 140 resiliently connects the inner wall surface of the frame unit 110 to the movable member 130 and limits the movement path of the movable member 130.

여기서, 막부재(140)는 막부재(140)와 연결된 가동부재(130)가 상하운동을 할시에 신축할 수 있도록 신축성이 있는 탄성 소재로 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.Here, the membrane member 140 is preferably formed of an elastic material having elasticity so that the movable member 130 connected to the membrane member 140 can be stretched or shrunk when moving up and down, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)에서 막부재(140)는 프레임부(110)의 상측 내벽면과 가동부재(130)의 상면 외주면을 연결하도록 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 가동부재(130)의 상면을 감싸도록 마련될 수 있다.In the tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention, the film member 140 may be provided to connect the upper inner wall surface of the frame portion 110 and the upper surface outer peripheral surface of the movable member 130, And may be provided to cover the upper surface of the movable member 130.

한편, 막부재(140)는 가동부재(130)의 운동시 가동부재(130)에 탄성력을 인가하여 가동부재(130)의 이동경로를 제한하며, 특히, 가동부재(130)가 상측을 향하여 이동하는 경우에 가동부재(130)의 이동경로를 제한하게 된다.
The membrane member 140 restricts the movement path of the movable member 130 by applying an elastic force to the movable member 130 during movement of the movable member 130. Particularly when the movable member 130 moves upward The movement path of the movable member 130 is limited.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치(100)의 활용례로 촉각 디스플레이 장치(100)를 복수개 배열한 촉각 디스플레이 모듈(200)에 대하여 설명한다.A tactile display module 200 in which a plurality of tactile display devices 100 are arranged will be described as an example of using the tactile display device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 촉각 디스플레이 장치를 복수개 배열한 촉각 디스플레이 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 촉각 디스플레이 모듈을 개략적으로 도시한 절개사시도이다.FIG. 5 is a perspective view schematically showing a tactile display module in which a plurality of tactile display devices according to an embodiment of the present invention are arranged, and FIG. 6 is a cutaway perspective view schematically illustrating the tactile display module of FIG.

도 5 또는 도 6을 참조하면, 촉각 디스플레이 모듈(200)은 하나 이상의 상기 촉각 디스플레이 장치(100)가 배열된 것으로, 복수 개의 터치 스폿(131)을 형성한다. 그리고, 터치 스폿(131)은 외부의 신호에 따라 상승 또는 하강함으로써 도 5에 도시된 바와 같이 문자를 표현하거나, 그림 등과 같은 다양한 표현을 사용자에게 전달할 수 있다.Referring to FIG. 5 or 6, the tactile display module 200 is formed by arranging at least one tactile display device 100, and forms a plurality of touch spots 131. The touchspot 131 may be raised or lowered according to an external signal to represent a character as shown in FIG. 5, or may transmit various expressions such as pictures to a user.

다시 말하면, 전극부(121)에 전압이 인가되지 않아 터치 스폿(131)이 상승된 상태를 유지하고 있는 촉각 디스플레이 장치(100)는 터치 스폿(131)이 프레임부(110)의 외측으로 돌출되어 사용자의 피부와 접촉하여 촉감을 전달한다. 그러나, 전극부(121)에 전압이 인가되어 터치 스폿(131)이 프레임부(110)의 평면(112) 하측으로 하강한 상태에서는 터치 스폿(131)이 사용자의 피부와 접촉할 수 없어 사용자에게 촉감을 전달하지 못한다.In other words, in the tactile display device 100 in which the touch spots 131 are kept in an elevated state due to no voltage applied to the electrode unit 121, the touch spots 131 protrude outward from the frame unit 110 It transmits touch by touching the user's skin. However, when a voltage is applied to the electrode unit 121 to lower the touch spot 131 to the lower side of the flat surface 112 of the frame unit 110, the touch spot 131 can not contact the user's skin, It does not convey touch.

이로 인해, 사용자는 촉각 디스플레이 모듈(200)에서 각각의 촉각 디스플레이 장치(100)의 전극부(121)에 인가되는 전압을 조절하여 전달하고자 하는 정보를 터치 스폿(131)의 배열로 표현하여 사용자에게 정보를 전달한다.Accordingly, the user adjusts the voltage applied to the electrode unit 121 of each tactile display device 100 in the tactile display module 200 to express the information to be transmitted in an array of the touch spots 131, Information.

도 6을 참조하면, 촉각 디스플레이 모듈(200)에는 복수 개의 촉각 디스플레이 장치(100)가 배열되어 있으며, 각각의 촉각 디스플레이 장치가 터치 스폿(131)을 형성한다. 그리고, 각각의 터치 스폿(131)이 상승 또는 하강하여 사용자에게 촉감을 전달하게 됨을 보여준다.
Referring to FIG. 6, a plurality of tactile display devices 100 are arranged in a tactile display module 200, and each tactile display device forms a touch spot 131. Then, each of the touch spots 131 ascends or descends to transmit tactile sensation to the user.

지금부터는 상술한 촉각 디스플레이 장치의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of one embodiment of the tactile display device described above will be described.

먼저 전극부(121)에 전압이 인가되지 않은 초기상태에는 액추에이터(120)는 대체적으로 평면상태를 유지하고 있으며, 터치 스폿(131)은 프레임부(110)의 중공부(112)로부터 외측으로 돌출되어 있는 상태를 유지한다. 이때, 가동부재(130)는 막부재(140)와 액추에이터(120)에 의해 위치가 고정된다.The actuator 120 is generally in a planar state in an initial state in which no voltage is applied to the electrode unit 121 and the touch spot 131 protrudes outward from the hollow portion 112 of the frame unit 110 It is maintained. At this time, the movable member 130 is fixed in position by the film member 140 and the actuator 120.

이 상태에서 전극부(121)에 전압이 인가되면 맥스웰 스트레스(Maxwell stress)를 받아 전극부(121)는 두께방향으로 축소하고 방사방향으로 연장되는 변형을 일으키며, 전극부(121)가 구비된 액추에이터(120)도 전극부(121)와 대체적으로 동일한 변형을 일으켜 두께방향으로 축소하고 방사방향으로 연장되어 하측으로 늘어나는 변형을 일으킨다.When a voltage is applied to the electrode part 121 in this state, the electrode part 121 is subjected to Maxwell stress so that the electrode part 121 contracts in the thickness direction and deforms in the radial direction, The electrode 120 also has substantially the same deformation as that of the electrode part 121 and is reduced in the thickness direction and extends in the radial direction to cause the deformation to extend downward.

여기서, 하면이 전극부(121)와 접촉한 상태를 유지하고 있는 가동부재(130)도 하강을 하며, 가동부재(130) 상측에 마련된 터치 스폿(131)도 하강한다.Here, the movable member 130, which keeps the lower surface in contact with the electrode portion 121, also descends, and the touch spot 131 provided on the upper side of the movable member 130 also descends.

터치 스폿(131)의 최하단점은 적어도 프레임부(110)의 상면이 형성하는 평면(112)과 동일평면상에 위치하며, 바람직하게는 더 하측에 위치한다.The lowest point of the touch spot 131 is located on the same plane as the plane 112 formed by the upper surface of the frame portion 110, and is preferably located further downward.

프레임부(110)보다 하측에 터치 스폿(131)이 배치됨으로써 사용자의 피부와의 접촉을 차단시켜 사용자에게 전달되지 않아야 할 정보가 사용자에게 전달되는 것을 방지할 수 있다.Since the touch spot 131 is disposed below the frame unit 110, contact with the user's skin is blocked and information that should not be transmitted to the user is prevented from being transmitted to the user.

이 후에 전극부(121)에 인가되는 전압이 해제되면 전극부(121) 및 액추에이터(120)는 원상태로 회복하게 되고, 가동부재(130)의 위치도 상승하며 터치 스폿(131)의 위치도 프레임부(110)의 외측으로 돌출된다.When the voltage applied to the electrode unit 121 is released, the electrode unit 121 and the actuator 120 are returned to their original positions, the position of the movable member 130 is also elevated, (110).

이러한 촉각 디스플레이 장치(100)의 작동은 터치스크린 모듈(200)에도 적용된다.The operation of the tactile display device 100 is also applied to the touch screen module 200.

다만, 사용자에게 전달하고 하는 전체적인 정보를 고려하여 각각의 촉각 디스플레이 장치(100)의 전극부(121)에 전압을 인가할지 결정한다.
However, it is determined whether or not to apply the voltage to the electrode unit 121 of each tactile display device 100 in consideration of the overall information transmitted to the user.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100: 촉각 디스플레이 장치 110: 프레임부
120; 액추에이터 130: 가동부재
140: 막부재 200: 촉각 디스플레이 모듈100: tactile display device 110: frame part
120; Actuator 130:
140: membrane member 200: tactile display module

Claims (6)

중공부가 형성되는 프레임부;
상기 중공부의 일면을 마감하고, 외면에는 전압을 인가받아 수축 또는 팽창되는 전극부를 구비하며, 상기 전극부와 동시에 수축 또는 팽창되는 액추에이터;
상기 중공부에 마련되고, 일면에 사용자의 피부와 접촉하여 사용자의 피부에 촉각을 제시하는 터치 스폿을 구비하되 타면은 상기 전극부와 접촉하여 상기 전극부의 수축 또는 팽창에 의해 상하운동을 하는 가동부재;
상기 프레임부의 내벽면과 상기 가동부재를 탄성적으로 연결하며, 탄성력을 인가하여 상기 가동부재의 운동 범위를 제한하는 막부재;를 포함하며,
상기 가동부재가 상승한 경우 상기 터치 스폿은 상기 프레임부의 상면과 나란한 평면보다 상측에 배치되어 사용자의 피부에 촉각을 제시하며, 상기 가동부재가 하강한 경우 상기 터치 스폿은 상기 프레임부의 상면과 나란한 평면보다 하측에 배치되어 상기 터치 스폿과 사용자의 피부가 접촉하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치.A frame portion in which a hollow portion is formed;
An actuator which is closed at one surface of the hollow portion and has an electrode portion which contracts or expands upon receiving a voltage at an outer surface thereof and contracts or expands simultaneously with the electrode portion;
And a touch member which is provided on the hollow portion and contacts the skin of the user to present a tactile sense to the skin of the user, the other surface of the movable member being in contact with the electrode portion and moving up and down by contraction or expansion of the electrode portion, ;
And a film member that elastically connects the inner wall surface of the frame portion and the movable member and restricts a range of motion of the movable member by applying an elastic force,
Wherein when the movable member is raised, the touch spot is disposed at a position higher than a plane parallel to the upper surface of the frame portion to present a tactile sense to the user's skin, and when the movable member is lowered, And is disposed on the lower side to prevent contact between the touch spot and the user's skin. 제 1항에 있어서,
상기 액추에이터는 상기 전극부에 인가되는 전압에 의해 두께방향으로 수축 하고 방사방향으로 팽창하는 변형이 발생하고,
상기 액추에이터의 변형에 의해 상기 터치 스폿은 하강하는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
The actuator contracts in the thickness direction due to the voltage applied to the electrode portion and deforms in the radial direction,
And the touch spot is lowered by deformation of the actuator. 제 1항에 있어서,
상기 프레임부는 실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the frame portion is formed of silicon. 제 1항에 있어서,
상기 액추에이터는 유전 탄성체(Dielectric elastomer)로 마련되는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the actuator is formed of a dielectric elastomer. 제 1항에 있어서,
상기 가동부재는 원통형으로 마련되며,
상기 가동부재의 외경은 상기 프레임부의 내경보다 작게 마련되는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치.The method according to claim 1,
Wherein the movable member is provided in a cylindrical shape,
Wherein an outer diameter of the movable member is smaller than an inner diameter of the frame portion. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 터치 스폿은 상면이 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 촉각 디스플레이 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the touch spots are formed to be convex on an upper surface.
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