KR101518490B1

KR101518490B1 - 전자 장치 및 이의 정보 제공 방법

Info

Publication number: KR101518490B1
Application number: KR1020140034192A
Authority: KR
Inventors: 배종성; 박찬영; 이동현; 이주석; 정희순; 조성민; 한은실; 홍정진
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-05-12
Also published as: JP2015153423A; KR20150096624A; EP2908222B1; JP6566650B2; US20150234465A1; US9880624B2; EP2908222A1

Abstract

전자 장치는 압력 제공부, 유체, 및 촉각 제공층을 포함한다. 상기 압력 제공부는 전기 신호에 따라 초기 압력을 발생시킨다. 상기 유체는 구획된 액티브 영역들에 상기 초기 압력에 따라 유체 압력을 발생시킨다. 상기 촉각 제공층은 상기 유체 압력에 의해 돌출된다. 상기 압력 제공부는 전기 신호에 따라 기계적 변형이 발생하는 압전 소자들을 포함할 수 있다. 사용자는 촉각을 통해 표현된 정보를 인식할 수 있다.

Description

전자 장치 및 이의 정보 제공 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR PROVIDING INFORMATION THEREOF}

본 발명은 전자 장치 및 이의 정보 제공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 촉각을 인식할 수 있는 전자 장치 및 이의 정보 제공 방법에 관한 것이다.

사람의 시각을 통해 정보를 인식할 수 있는 장치를 표시 장치라 한다. 표시 장치는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 및 플라스마 표시 장치 등이 있다. 일반적으로 표시 장치는 평면 표시 패널을 포함하고, 평면 표시 패널은 영상을 표시한다.

사용자는 시각을 통해 평면 표시 패널에서 표시되는 영상을 인식할 수 있을 뿐, 촉각을 통해서 평면 표시 패널에서 표시하는 정보를 인식할 수 없다.

본 발명은 촉각 정보를 표현하여 사용자가 촉각을 통해 표현된 정보를 인식할 수 있는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 영상 데이터가 갖는 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들에 대응하는 촉각 정보를 표현하는 전자 장치의 정보 제공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 압력 제공부, 유체, 및 촉각 제공층을 포함한다.

상기 압력 제공부는 전기 신호에 따라 초기 압력을 발생시킬 수 있다. 상기 유체는 구획된 액티브 영역들에 상기 초기 압력에 따라 유체 압력을 발생시킬 수 있다. 상기 촉각 제공층은 상기 유체 압력에 의해 돌출될 수 있다.

상기 압력 제공부는 상기 액티브 영역들 내부에 형성되고, 상기 전기 신호에 따라 기계적 변형이 발생하는 압전 소자들을 포함할 수 있다.

상기 전자 장치는 제1 전극 및 제2 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 압전 소자들 각각의 일단에 연결될 수 있다. 상기 제2 전극은 상기 압전 소자들 각각의 타단에 연결될 수 있다.

상기 전자 장치는 인가된 압력에 따라 수소를 흡수 및 방출하는 수소저장합금을 더 포함할 수 있다.

상기 전자 장치는 기판 상에 형성되고, 내부에 상기 액티브 영역들을 정의하는 격벽을 더 포함할 수 있다. 상기 격벽은 제1 격벽 및 제2 격벽을 포함할 수 있다. 상기 제1 격벽은 상기 기판과 상기 수소저장합금 사이에 배치되어 내부에 밀폐된 제1 공간을 형성할 수 있다. 상기 제2 격벽은 상기 수소저장합금과 상기 촉각 제공층 사이에 배치되어 내부에 밀폐된 제2 공간을 형성할 수 있다.

상기 유체는 비활성 기체 및 수소를 포함할 수 있다. 상기 비활성 기체는 상기 제1 공간에 채워질 수 있다. 상기 수소는 상기 제2 공간에 채워지거나 상기 수소저장합금에 저장될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치에서, 상기 유체는 액체일 수 있다.

상기 격벽은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 영역을 포함할 수 있다. 평면상에서 상기 격벽 상단에 의해 노출된 영역은 상기 격벽 하단에 의해 노출된 영역 보다 작을 수 있다.

상기 전자 장치는 상기 유체의 표면과 상기 촉각 제공층 사이에 배치되고, 상기 유체 압력에 따라 이동하여 상기 촉각 제공층을 돌출시키는 돌기를 더 포함할 수 있다.

상기 전자 장치는 영상 데이터를 수신하고, 상기 영상 데이터를 촉각 데이터로 변환하고, 상기 촉각 데이터를 표현부에 출력하는 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 표현부는 상기 촉각 데이터에 대응하는 촉각 정보를 표현하고, 상기 압력 제공부, 상기 유체, 및 상기 촉각 제공층을 포함할 수 있다.

상기 구동부는 모드 선택부, 높이 산출부, 질감 산출부, 및 촉각 데이터 생성부를 포함할 수 있다.

상기 모드 선택부는 상기 영상 데이터가 갖는 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들 중 표현할 정보를 선택할 수 있다.

상기 높이 산출부는 상기 액티브 영역들 각각에 대응하는 상기 촉각 제공층의 단위 영역들의 높이를 결정할 수 있다.

상기 질감 산출부는 기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 결정하여 상기 촉각 제공층의 질감을 결정할 수 있다.

상기 촉각 데이터 생성부는 상기 촉각 제공층의 높이 및 상기 촉각 제공층의 질감을 근거로 상기 촉각 데이터를 생성할 수 있다.

전자 장치의 정보 제공 방법은, 영상 데이터가 갖는 정보들 중 표현할 정보를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 정보에 대응하는 촉각 정보를 전자 장치의 외표면 돌출을 통해 표현하는 촉각 정보 표현 단계를 포함할 수 있다.

상기 영상 데이터가 갖는 정보들은 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들을 포함할 수 있다.

상기 촉각 정보 표현 단계는 상기 단위 영역들의 높이 및 기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 통해 상기 촉각 정보를 표현할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 전자 장치에 의하면, 전자 장치는 촉각 정보를 표현하고, 사용자는 촉각을 통해 표현된 정보를 인식할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 정보 제공 방법에 의하면, 영상 데이터가 갖는 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들에 대응하는 촉각 정보를 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표현부를 도시한 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 표현부의 일부를 도시한 사시도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 표현부를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 표현부를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 구동부를 도시한 블록도이다.
도 9는 인간의 얼굴 형상이 표현된 전자 장치를 도시한 도면이다.
도 10은 촉각 제공층의 높이를 통한 색상과 계조 표현을 설명하기 위한 표현부의 단면도이다.
도 11a 내지 도 11c는 촉각 제공층의 질감을 통한 색상과 계조 표현을 설명하기 위한 표현부의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 정보 제공 방법을 도시한 플로우 차트이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(1000)의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 상기 전자 장치(1000)는 구동부(100) 및 표현부(200)를 포함한다.

상기 구동부(100)는 상기 표현부(200)를 구동한다. 구체적으로, 상기 구동부(100)는 영상 데이터(M_DATA)를 수신하고, 상기 영상 데이터(M_DATA)를 촉각 데이터(T_DATA)로 변환한다. 상기 구동부(100)에 대한 자세한 내용은 후술된다.

상기 표현부(200)는 상기 촉각 데이터(T_DATA)를 수신하고, 상기 촉각 데이터(T_DATA)에 대응하는 촉각 정보를 표현한다. 사용자는 상기 표현부(200)에서 표현된 촉각 정보를 통해 형상, 색상, 및 계조를 인식할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 표현부(200)를 도시한 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 상기 표현부(200)는 기판(SB), 격벽(WL), 압력 제공부, 유체(FD), 및 촉각 제공층(TS)을 포함할 수 있다.

상기 기판(SB)은 평탄한 절연 기판일 수 있다. 상기 기판(SB)은 유리, 플라스틱, 및 세라믹 등으로 이루어질 수 있다.

상기 격벽(WL)은 상기 기판(SB) 상에 형성된다. 상기 격벽(WL)은 내부에 액티브 영역들(AR)을 정의한다. 상기 액티브 영역들(AR)은 상기 격벽(WL)에 의해 공간적으로 분리될 수 있다. 상기 액티브 영역들(AR)은 매트릭스 형태로 구획될 수 있다.

상기 압력 제공부는 전기 신호에 따라 초기 압력을 발생시킬 수 있다. 상기 압력 제공부는 압전 소자들(PZ)을 포함할 수 있다.

상기 압전 소자들(PZ)은 상기 기판(SB) 상에 형성된다. 상기 압전 소자들(PZ)은 상기 액티브 영역들(AR) 각각의 내부에 배치될 수 있다. 상기 압전 소자들(PZ)은 인가된 전압에 따라 기계적 변형될 수 있다. 구체적으로, 상기 압전 소자들(PZ)은 전압을 수신하여 상기 기판(SB)의 연장면에 대해 수직한 제1 방향(DR1)으로 부피를 팽창할 수 있다. 상기 초기 압력은 상기 압전 소자들(PZ)의 부피 팽창에 의해 상기 제1 방향(DR1)으로 발생할 수 있다.

상기 압전 소자들(PZ)은 알루미늄오르토포스페이트(AlPO4), 석영, 로쉘염, 토파즈, 갈륨오르토포스페이트(GaPO4), 란타늄갈륨실리케이트(La3Ga5SiO14), 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산비스무스(Bi4Ti3O12), 티탄산납(PbTiO3), 산화아연(ZnO), 티탄산지르코늄납(PZT)(Pb[ZrXTi1-X]O3, 0<x<1), 티탄산란탄늄비스무스(BLT)([Bi4-XLaX]Ti3O12, 0<x<1), 산화주석(SnO2), 칼륨니오베이트(KNbO3), 리튬니오베이트(LiNbO3), 리튬탄탈레이트(LiTaO3), 나트륨 텅스테이트(Na2WO3), 나트륨바륨니오베이트(Ba2NaNb5O5), 칼륨납니오베이트(Pb2KNb5O15), 나트륨칼륨니오베이트(KNaNb5O5), 및 비스무스페라이트(BiFeO3) 등으로 이루어질 수 있다.

상기 유체(FD)는 상기 압전 소자들(PZ) 상에 배치되고, 상기 유체(FD)는 상기 액티브 영역들(AR) 각각의 내부에 배치될 수 있다. 상기 유체(FD)는 상기 초기 압력에 따라 유체 압력을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 유체(FD)는 상기 압전 소자들(PZ)의 기계적 변형에 따라 제1 방향(DR1)으로 상기 촉각 제공층(TS)에 유체 압력을 발생시킬 수 있다.

상기 촉각 제공층(TS)은 상기 격벽(WL) 상에 배치될 수 있다. 상기 촉각 제공층(TS)은 상기 유체(FD)의 유체 압력에 의해 돌출될 수 있다. 상기 촉각 제공층(TS)은 상기 액티브 영역들(AR)에 대응하는 복수의 단위 영역들(UR)을 포함할 수 있다. 상기 단위 영역들(UR)의 돌출 여부는 상기 액티브 영역들(AR) 각각에 배치된 유체(FD)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.

상기 촉각 제공층(TS)은 플렉시블한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 촉각 제공층(TS)은 플라스틱 수지나 고분자 필름일 수 있다.

사용자는 상기 촉각 제공층(TS)을 통해 촉각 정보를 인식할 수 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 표현부(200)의 일부를 도시한 사시도들이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 표현부(200)는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)은 상기 기판(SB) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)은 상기 액티브 영역들(AR) 각각의 내부에 배치될 수 있다.

상기 제1 전극(EL1)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각의 일단에 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각의 타단에 연결될 수 있다.

상기 제1 전극(EL1)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각의 상부에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각을 사이에 두고 상기 제1 전극(EL1)과 마주하게 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각의 하부에 배치될 수 있다.

상기 제1 전극(EL1)에는 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 전극(EL2)에는 제2 전압이 인가될 수 있다. 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 전압차에 의해 상기 압전 소자들(PZ)은 상기 제1 방향(DR1)으로 부피를 팽창하거나 수축할 수 있다.

도 2 및 도 4을 참조하면, 상기 표현부(200)는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(EL1)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각의 일측에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각을 사이에 두고 상기 제1 전극(EL1)과 마주하게 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(EL2)은 상기 압전 소자들(PZ) 각각의 타측에 배치될 수 있다.

도 2 및 도 5을 참조하면, 상기 표현부(200)는 제1 전극(EL1) 및 제2 전극(EL2)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)은 상기 기판(SB) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)은 상기 기판(SB)에 평행한 평면에 대해 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다.

상기 제1 전극(EL1)은 열 방향으로 인접한 압전 소자들에 연결되고, 상기 제2 전극(EL2)은 행 방향으로 인접한 압전 소자들에 연결될 수 있다. 상기 격벽(WL)은 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2) 상에 형성될 수 있다.

한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)은 상기 압전 소자들(PZ)의 일단과 타단에 각각 연결된다면 도 3 내지 도 5에 도시된 형태외에 다양한 형태로 제공될 수 있다. 이하, 상기 제1 전극(EL1) 및 상기 제2 전극(EL2)은 도 3의 구조를 갖는 것을 일 예로 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 표현부(200)를 도시한 단면도이다.

도 6에는 제1 액티브 영역(AR1)과 제2 액티브 영역(AR2)을 포함하는 2 개의 액티브 영역들을 일 예로 도시하였다. 상기 제1 액티브 영역(AR1)은 상기 촉각 제공층(TS)에 압력을 가하는 영역이고, 상기 제2 액티브 영역(AR2)은 상기 촉각 제공층(TS)에 압력을 가하지 않는 영역이다.

도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 표현부(200)는 수소저장합금(HT)을 더 포함할 수 있다. 상기 수소저장합금(HT)은 인가된 압력에 따라 수소를 흡수 및 방출할 수 있다. 구체적으로, 상기 수소저장합금(HT)은 압력이 인가되면 수소를 방출하고, 압력이 인가되지 않으면 수소를 다시 저장할 수 있다. 상기 수소저장합금(HT)의 수소 방출 및 흡수는 가역 반응이다.

상기 수소저장합금(HT)에서 방출된 수소는 상기 촉각 제공층(TS)에 압력을 가해 상기 촉각 제공층(TS)을 돌출시키는 역할을 한다.

상기 수소저장합금(HT)은 동종(同種) 또는 이종(異種)일 수 있고, Mg2Cu, Mg2Ni 등의 Mg계 수소저장합금, LaNi5, MmNi5로 대표되는 희토류 금속계 수소저장합금, TiFe, TiCo, TiMn, TiCr2의 Ti계 수소저장합금, 및 ZrMn2의 Zr계 수소저장합금 등에서 적절히 선택될 수 있다.

상기 수소저장합금(HT)은 100X100X10 ㎛3 의 단위 부피를 가질 때 1.4 X 106 ㎛3 의 최대수소방출량을 가질 수 있다. 인간의 촉각 분해능이 약 40㎛ 임을 감안할 때, 상기 단위 부피를 갖는 수소저장합금(HT)으로도 인간에게 인식가능한 범위의 촉각 정보를 제공할 수 있다.

상기 수소저장합금(HT)은 상기 액티브 영역들(AR) 각각에 대응하고 서로 이격된 복수개로 제공될 수 있다. 상기 수소저장합금(HT)은 상기 제1 액티브 영역(AR1)에 대응하는 제1 수소저장합금(HT1) 및 상기 제2 액티브 영역(AR2)에 대응하는 제2 수소저장합금(HT2)을 포함할 수 있다.

상기 격벽(WL)은 제1 격벽(WL1) 및 제2 격벽(WL2)을 포함할 수 있다.

상기 제1 격벽(WL1)은 상기 기판(SB)과 상기 수소저장합금(HT) 사이에 배치되어 내부에 밀폐된 제1 공간(SP1)을 형성할 수 있다.

상기 제2 격벽(WL2)은 상기 수소저장합금(HT)과 상기 촉각 제공층(TS) 사이에 배치되어 내부에 밀폐된 제2 공간(SP2)을 형성할 수 있다.

상기 유체(FD)는 기체일 수 있다. 상기 유체(FD)는 비활성 기체 및 수소를 포함할 수 있다. 상기 비활성 기체는 상기 제1 공간(SP1)에 채워질 수 있다. 상기 비활성 기체는 18족 원소들로, 반응성이 매우 낮아 쉽게 화합물을 만들지 않는다. 상기 수소는 상기 제2 공간(SP2)에 채워지거나 상기 수소저장합금(HT)에 저장될 수 있다.

이하, 상기 제1 액티브 영역(AR1)과 상기 제2 액티브 영역(AR2)의 구동 메커니즘에 대해 설명한다.

상기 제1 액티브 영역(AR1)의 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에는 서로 다른 전압들이 인가되고, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)에 인가된 전압들의 전압차에 의해 상기 압전 소자(PZ1)는 상기 제1 방향(DR1)으로 부피가 팽창될 수 있다. 상기 압전 소자(PZ1)의 부피가 팽창되면 상기 제1 공간(SP1)을 채우는 비활성 기체는 상기 제1 수소저장합금(HT1)에 압력을 가하게 된다. 상기 제1 수소저장합금(HT1)은 상기 비활성 기체가 가하는 압력에 따라 수소를 상기 제2 공간(SP2)으로 방출하고, 상기 수소는 상기 촉각 제공층(TS)의 대응되는 단위 영역(UR1)에 압력을 가하게 된다. 상기 단위 영역(UR1)은 상기 수소가 가하는 압력에 따라 상기 제1 방향(DR1)으로 돌출된다. 사용자는 돌출된 단위 영역(UR1)이 표현하는 정보를 촉각을 통해 인식할 수 있다.

상기 제2 액티브 영역(AR2)의 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에는 서로 동일한 전압들이 인가될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)에 인가된 전압들 사이에 전압차가 발생하지 않으므로, 상기 압전 소자(PZ2)는 부피가 팽창되지 않을 수 있다. 상기 제1 공간(SP1)을 채우는 비활성 기체는 상기 제2 수소저장합금(HT2)에 압력을 가하지 않고, 상기 제2 수소저장합금(HT2)은 상기 제2 공간(SP2)을 채우는 수소를 다시 저장한다. 상기 촉각 제공층(TS)의 단위 영역(UR2)은 압력을 받지 않고, 상기 단위 영역(UR2)은 돌출되지 않는다. 사용자는 돌출되지 않은 단위 영역(UR2)이 표현하는 정보를 촉각을 통해 인식할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 표현부(200)를 도시한 단면도이다.

도 7에는 제1 액티브 영역(AR1)과 제2 액티브 영역(AR2)을 포함하는 2 개의 액티브 영역들을 일 예로 도시하였다. 상기 제1 액티브 영역(AR1)은 상기 촉각 제공층(TS)에 압력을 가하는 영역이고, 상기 제2 액티브 영역(AR2)은 상기 촉각 제공층(TS)에 압력을 가하지 않는 영역이다.

도 7을 참조하면, 상기 격벽(WL)은 상부 격벽(WLU)과 하부 격벽(WLL)을 포함할 수 있다. 상기 하부 격벽(WLL)은 상기 기판(SB) 상에 배치될 수 있다. 상기 상부 격벽(WLU)은 상기 하부 격벽(WLL)과 상기 촉각 제공층(TS) 사이에 배치될 수 있다. 상기 상부 격벽(WLU) 및 상기 하부 격벽(WLL)은 일체로 형성될 수 있다. 한편, 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 격벽(WL)은 상기 상부 격벽(WLU)만으로 이루어질 수 있다.

상기 상부 격벽(WLU)은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아질 수 있다. 따라서, 평면상에서 상기 상부 격벽(WLU) 상단에 의해 노출된 영역은 상기 하부 격벽(WLL) 하단에 의해 노출된 영역 보다 작을 수 있다.

상기 유체(FD)는 액체일 수 있다. 구체적으로, 상기 유체(FD)는 오일일 수 있다. 상기 유체(FD)의 표면 높이는 상기 압전 소자들(PZ)의 부피 팽창에 따라 조절될 수 있다. 상기 유체(FD)의 최대 표면 높이는 상기 상부 격벽(WLU)의 상단을 넘지 않을 수 있다.

상기 표현부(200)는 돌기(PD)를 더 포함할 수 있다. 상기 돌기(PD)는 상기 유체(FD)의 표면과 상기 촉각 제공층(TS) 사이에 배치될 수 있다. 상기 돌기(PD)는 상기 유체(FD)의 유체 압력(상기 유체(FD)의 표면 높이 이동)에 따라 이동하여 상기 촉각 제공층(TS)을 돌출시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 돌기(PD)는 상대적으로 부력이 큰 물질로 이루어질 수 있다.

이하, 상기 제2 액티브 영역(AR1)과 상기 제2 액티브 영역(AR2)의 구동 메커니즘에 대해 설명한다.

상기 제1 액티브 영역(AR1)의 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에는 서로 다른 전압들이 인가되고, 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)에 인가된 전압들의 전압차에 의해 상기 압전 소자(PZ1)는 상기 제1 방향(DR1)으로 부피가 팽창될 수 있다. 상기 압전 소자(PZ1)의 부피가 팽창되면 상기 유체(FD)의 표면 높이는 상승하게 되고, 상기 돌기(PD)는 상기 촉각 제공층(TS)의 대응되는 단위 영역(UR1)에 압력을 가하게 된다. 상기 단위 영역(UR1)은 상기 유체(FD) 및 상기 돌기(PD)가 가하는 압력에 따라 상기 제1 방향 (DR1)으로 돌출된다. 사용자는 돌출된 단위 영역(UR1)이 표현하는 정보를 촉각을 통해 인식할 수 있다.

상기 제2 액티브 영역(AR2)의 제1 전극(EL1)과 제2 전극(EL2)에는 서로 동일한 전압들이 인가될 수 있다. 상기 제1 전극(EL1)과 상기 제2 전극(EL2)에 인가된 전압들 사이에 전압차가 발생하지 않으므로, 상기 압전 소자(PZ2)는 부피가 팽창되지 않을 수 있다. 상기 유체(FD)의 표면 높이는 유지되거나, 하강(상기 압전 소자(PZ2)의 부피가 팽창된 상태에서 수축된 경우)하게 되고, 상기 돌기(PD)는 상기 상부 격벽(WLU)의 상단 이하에 위치한다. 상기 촉각 제공층(TS)의 단위 영역(UR2)은 압력을 받지 않고, 상기 단위 영역(UR2)은 돌출되지 않는다. 사용자는 돌출되지 않은 단위 영역(UR2)이 표현하는 정보를 촉각을 통해 인식할 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 구동부(100)를 도시한 블록도이다.

도 8을 참조하면, 상기 구동부(100)는 모드 선택부(110), 높이 산출부(120), 질감 산출부(130), 및 촉각 데이터 생성부(140)를 포함할 수 있다.

상기 모드 선택부(110)는 외부에서 상기 영상 데이터(M_DATA)를 수신한다. 상기 모드 선택부(110)는 상기 영상 데이터(M_DATA)가 갖는 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들 중 표현할 정보를 선택한다.

상기 표현부(200)는 사용자에게 촉각 정보를 제공하므로, 상기 영상 데이터(M_DATA)가 갖는 정보들과 동일한 정보를 사용자에게 제공하지 않는다. 만일, 상기 모드 선택부(110)에서 상기 영상 데이터(M_DATA)의 형상 정보를 선택한 경우, 상기 촉각 데이터 생성부(140)는 상기 형상 정보에 관한 촉각 데이터(T_DATA)를 생성하여 상기 표현부(200)에 출력하고, 사용자는 상기 촉각 데이터(T_DATA)에 대응하는 촉각 정보를 인식할 수 있다. 이때, 상기 표현부(200)는 촉각 제공층(TS)의 높이 또는 질감으로 촉각 정보를 표현할 수 있다.

도 9는 인간의 얼굴 형상이 표현된 전자 장치(1000)를 도시한 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 영상 데이터(M_DATA)가 인간의 얼굴에 대한 영상 정보를 갖고, 상기 모드 선택부(110)에서 상기 영상 데이터(M_DATA)의 형상 정보를 선택한 경우, 상기 표현부(200)는 입체감있는 인간의 얼굴 형상을 표현할 수 있다. 사용자는 표현부(200)에서 표현된 눈, 코, 입 등의 형상과 피부의 거칠기를 촉각으로 인지하여 표현부(200)에서 인간의 얼굴이 표현된 것을 인지할 수 있다.

한편, 다시 도 8을 참조하면, 상기 모드 선택부(110)에서 상기 영상 데이터(M_DATA)의 색상 정보 또는 계조 정보를 표현할 정보로 선택한 경우, 상기 표현부(200)는 색상 정보 또는 계조 정보를 표현하고, 사용자는 이를 인지할 수 있다. 이때, 상기 표현부(200)는 촉각 제공층(TS)의 높이 또는 질감을 통해 색상 정보 또는 계조 정보를 표현할 수 있다.

도 10은 촉각 제공층의 높이를 통한 색상과 계조 표현을 설명하기 위한 표현부의 단면도이다.

도 10에는 표현부(200)의 구성들 중 촉각 제공층(TS)을 제외한 나머지 구성들을 표현 기판(500)으로 단순화하여 도시하였다.

도 8 및 도 10을 참조하면, 촉각 제공층(TS)의 최대 높이를 갖는 단위 영역(UR-A)이 레드 색상을 표현하는 것으로 정의하고, 촉각 제공층(TS)의 최소 높이를 갖는 단위 영역(UR-G, 돌출되지 않은 단위 영역)이 블루 색상을 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 또한, 최소 높이와 최대 높이 사이의 높이들을 갖는 단위 영역들(UR-B~UR-F)은 색좌표 상에서 레드와 블루 사이의 색상을 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 사용자는 상기 촉각 제공층(TS)의 높이를 촉각으로 인지하여 색상을 인지할 수 있다. 도 10의 경우, 사용자는 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 레드에서 블루로 색상이 변해가는 것을 인지할 수 있다.

마찬가지로, 촉각 제공층(TS)의 최대 높이를 갖는 단위 영역(UR-A)이 화이트 계조를 표현하는 것으로 정의하고, 촉각 제공층(TS)의 최소 높이를 갖는 단위 영역(UR-G, 돌출되지 않은 단위 영역)이 블랙 계조를 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 또한, 최소 높이와 최대 높이 사이의 높이들을 갖는 단위 영역들(UR-B~UR-F)은 화이트와 블랙 사이의 계조를 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 사용자는 상기 촉각 제공층(TS)의 높이를 촉각으로 인지하여 계조를 인지할 수 있다. 도 10의 경우, 사용자는 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록 화이트에서 블랙로 계조가 변해가는 것을 인지할 수 있다.

도 11a 내지 도 11c는 촉각 제공층의 질감을 통한 색상과 계조 표현을 설명하기 위한 표현부의 단면도이다.

도 11c 내지 도 11c에는 3X3 형태로 배열된 촉각 제공층(TS)의 단위 영역들(UR-A~UR-I)을 일 예로 도시하였고, O 표시된 단위 영역들은 돌출되고, O 표시되지 않은 단위 영역들은 돌출되지 않은 것으로 정의한다. O 표시된 단위 영역들은 모두 동일한 높이로 돌출된 것을 가정한다.

도 11a의 경우, 돌출된 단위 영역의 밀도가 높아 사용자는 촉각적으로 거친 질감을 인지하고, 도 11c의 경우, 돌출된 단위 영역의 밀도가 낮아 사용자는 촉각적으로 매끈한 질감을 인지하고, 도 11b의 경우, 사용자는 도 11a와 도 11c의 사이의 거칠기를 갖는 질감을 인지할 수 있다.

도 8 및 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 돌출된 단위 영역들의 밀도가 최대로 높은 경우를 레드 색상을 표현하는 것으로 정의하고, 돌출된 단위 영역들의 밀도가 최소로 낮은 경우를 블루 색상을 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 또한, 돌출된 단위 영역들의 밀도가 최소와 최대 사이인 경우 레드와 블루 사이의 색상을 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 사용자는 촉각 제공층(TS)의 거칠기를 촉각으로 인지하여 색상을 인지할 수 있다. 도 11a에서 도 11c로 갈수록 사용자는 레드에서 블루로 색상이 변해가는 것을 인지할 수 있다.

마찬가지로, 돌출된 단위 영역들의 밀도가 최대로 높은 경우를 화이트 계조를 표현하는 것으로 정의하고, 돌출된 단위 영역들의 밀도가 최소로 낮은 경우를 블랙 계조를 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 또한, 돌출된 단위 영역들의 밀도가 최소와 최대 사이인 경우 화이트와 블랙 사이의 계조를 표현하는 것으로 정의할 수 있다. 사용자는 촉각 제공층(TS)의 거칠기를 촉각으로 인지하여 계조를 인지할 수 있다. 도 11a에서 도 11c로 갈수록 사용자는 화이트에서 블랙으로 계조가 변해가는 것을 인지할 수 있다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 상기 높이 산출부(120)는 상기 모드 선택부(110)로부터 선택된 표현할 정보(M1)를 수신한다. 상기 높이 산출부(120)는 상기 표현할 정보(M1)를 기초로 상기 액티브 영역들(UR) 각각에 대응하는 상기 촉각 제공층(TS)의 단위 영역들(UR)의 높이를 결정한다. 상기 높이 산출부(120)는 결정된 단위 영역들(UR)의 높이를 제1 신호(H1)로서 출력한다.

상기 질감 산출부(130)는 상기 모드 선택부(110)로부터 선택된 표현할 정보(M1)를 수신한다. 상기 질감 산출부(130)는 상기 표현할 정보(M1)를 기초로 상기 촉각 제공층의 질감을 결정한다. 상기 질감 산출부(130)는 기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 결정한다. 상기 질감 산출부(130)는 기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 제2 신호(R1)로서 출력한다.

상기 촉각 데이터 생성부(140)는 상기 제1 신호(H1) 및 상기 제2 신호(R1)를 수신한다. 상기 촉각 데이터 생성부(140)는 상기 촉각 제공층의 높이 및 상기 촉각 제공층의 질감을 근거로 상기 촉각 데이터(T_DATA)를 생성한다. 상기 촉각 데이터 생성부(140)는 상기 촉각 데이터(T_DATA)를 도 1의 표현부(200)에 출력한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 정보 제공 방법을 도시한 플로우 차트이다.

도 2 및 도 12를 참조하면, 전자 장치의 정보 제공 방법은, 영상 데이터가 갖는 정보들 중 표현할 정보를 선택하는 단계(S1) 및 상기 선택된 정보에 대응하는 촉각 정보를 전자 장치의 외표면 돌출을 통해 표현하는 촉각 정보 표현 단계(S2)를 포함한다.

도 2에 도시된 전자 장치(200)의 촉각 제공층(TS)은 복수의 단위 영역들(UR)을 포함하고, 상기 단위 영역들(UR)은 압전 소자들(PZ)과 유체(FD)에 의해 돌출될 수 있다.

상기 촉각 정보 표현 단계(S2)는 상기 단위 영역들(UR)의 높이 및 기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 통해 상기 촉각 정보를 표현할 수 있다.

상기 전자 장치(200)가 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보를 표현하고, 사용자가 이를 인식하는 메커니즘에 대해서는 도 8 내지 도 11c를 참조하여 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다.

한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1000: 전자 장치 100: 구동부
200: 표현부 SB: 절연 기판
WL: 격벽 PZ: 압전 소자들
FD: 유체 TS: 촉각 제공층
EL1: 제1 전극 EL2: 제2 전극

Claims

전기 신호에 따라 초기 압력을 발생시키는 압력 제공부;
구획된 액티브 영역들에 상기 초기 압력에 의해 유체 압력을 발생시키는 유체;
상기 유체 압력에 의해 돌출되는 촉각 제공층; 및
인가된 압력에 따라 수소를 흡수 및 방출하는 수소저장합금을 포함하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
상기 압력 제공부는 상기 액티브 영역들 내부에 형성되고, 상기 전기 신호에 따라 기계적 변형이 발생하는 압전 소자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제2항에 있어서,
상기 압전 소자들 각각의 일단에 연결된 제1 전극; 및
상기 압전 소자들 각각의 타단에 연결된 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 전극은 상기 압전 소자들 각각의 상부에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 압전 소자들 각각을 사이에 두고 상기 제1 전극과 마주하게 배치된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 전극은 상기 압전 소자들 각각의 일측에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 압전 소자들 각각을 사이에 두고 상기 압전 소자들 각각의 타측에 배치된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제2항에 있어서,
상기 압전 소자들은 알루미늄오르토포스페이트(AlPO4), 석영, 로쉘염, 토파즈, 갈륨오르토포스페이트(GaPO4), 란타늄갈륨실리케이트(La3Ga5SiO14), 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산비스무스(Bi4Ti3O12), 티탄산납(PbTiO3), 산화아연(ZnO), 티탄산지르코늄납(PZT)(Pb[ZrXTi1-X]O3, 0<x<1), 티탄산란탄늄비스무스(BLT)([Bi4-XLaX]Ti3O12, 0<x<1), 산화주석(SnO2), 칼륨니오베이트(KNbO3), 리튬니오베이트(LiNbO3), 리튬탄탈레이트(LiTaO3), 나트륨 텅스테이트(Na2WO3), 나트륨바륨니오베이트(Ba2NaNb5O5), 칼륨납니오베이트(Pb2KNb5O15), 나트륨칼륨니오베이트(KNaNb5O5), 및 비스무스페라이트(BiFeO3) 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 수소저장합금은 Mg2Cu, Mg2Ni 등의 Mg계 수소저장합금, LaNi5, MmNi5로 대표되는 희토류 금속계 수소저장합금, TiFe, TiCo, TiMn, TiCr2의 Ti계 수소저장합금, 및 ZrMn2의 Zr계 수소저장합금 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,
기판 상에 형성되고, 내부에 상기 액티브 영역들을 정의하는 격벽을 더 포함하고,
상기 격벽은,
상기 기판과 상기 수소저장합금 사이에 배치되어 내부에 밀폐된 제1 공간을 형성하는 제1 격벽; 및
상기 수소저장합금과 상기 촉각 제공층 사이에 배치되어 내부에 밀폐된 제2 공간을 형성하는 제2 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제9항에 있어서,
상기 유체는,
상기 제1 공간에 채워진 비활성 기체; 및
상기 제2 공간에 채워지거나 상기 수소저장합금에 저장된 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제10항에 있어서,
상기 비활성 기체는 상기 압전 소자들의 부피 변화에 따라 상기 수소저장합금에 압력을 가하고, 상기 수소저장합금은 상기 비활성 기체가 가하는 압력에 따라 상기 수소를 방출하고, 상기 수소는 상기 촉각 제공층에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
전기 신호에 따라 초기 압력을 발생시키는 압력 제공부;
구획된 액티브 영역들에 상기 초기 압력에 의해 유체 압력을 발생시키는 유체;
상기 유체 압력에 의해 돌출되는 촉각 제공층; 및
기판 상에 형성되고, 내부에 상기 액티브 영역들을 정의하는 격벽을 포함하고,
상기 유체는 액체이고, 상기 격벽은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 작아지는 영역을 포함하고,
평면상에서 상기 격벽 상단에 의해 노출된 영역은 상기 격벽 하단에 의해 노출된 영역 보다 작은 전자 장치.
삭제
삭제
제12항에 있어서,
상기 유체의 표면과 상기 촉각 제공층 사이에 배치되고, 상기 유체 압력에 따라 이동하여 상기 촉각 제공층을 돌출시키는 돌기를 더 포함하는 전자 장치.
표현부; 및
영상 데이터를 수신하고, 상기 영상 데이터를 촉각 데이터로 변환하고, 상기 촉각 데이터를 상기 표현부에 출력하는 구동부를 포함하고,
상기 표현부는,
전기 신호에 따라 초기 압력을 발생시키는 압력 제공부;
구획된 액티브 영역들에 상기 초기 압력에 의해 유체 압력을 발생시키는 유체; 및
상기 유체 압력에 의해 돌출되는 촉각 제공층을 포함하고,
상기 구동부는,
상기 영상 데이터가 갖는 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들 중 표현할 정보를 선택하는 모드 선택부;
상기 액티브 영역들 각각에 대응하는 상기 촉각 제공층의 단위 영역들의 높이를 결정하는 높이 산출부;
기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 결정하여 상기 촉각 제공층의 질감을 결정하는 질감 산출부; 및
상기 촉각 제공층의 높이 및 상기 촉각 제공층의 질감을 근거로 상기 촉각 데이터를 생성하는 촉각 데이터 생성부를 포함하는 전자 장치.
삭제
삭제
영상 데이터가 갖는 정보들 중 표현할 정보를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 정보에 대응하는 촉각 정보를 전자 장치의 외표면 돌출을 통해 표현하는 촉각 정보 표현 단계를 포함하고,
상기 전자 장치는 돌출되는 복수의 단위 영역들을 포함하고,
상기 촉각 정보 표현 단계는, 기 설정된 개수로 이루어진 단위 영역들 그룹 중 돌출된 단위 영역들의 개수를 결정하는 단계를 포함하는 전자 장치의 정보 제공 방법.
제19항에 있어서,
상기 영상 데이터가 갖는 정보들은 형상 정보, 색상 정보, 및 계조 정보들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 정보 제공 방법.
제19항에 있어서,
상기 촉각 정보 표현 단계는,
상기 단위 영역들의 높이를 결정하는 단계; 및
상기 단위 영역들의 높이 및 상기 돌출된 단위 영역들의 개수를 통해 상기 촉각 정보를 표현하는 단계를 더 포함하는 전자 장치의 정보 제공 방법.
삭제
삭제
삭제