KR20120014538A - Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display - Google Patents

Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display Download PDF

Info

Publication number
KR20120014538A
KR20120014538A KR1020110023058A KR20110023058A KR20120014538A KR 20120014538 A KR20120014538 A KR 20120014538A KR 1020110023058 A KR1020110023058 A KR 1020110023058A KR 20110023058 A KR20110023058 A KR 20110023058A KR 20120014538 A KR20120014538 A KR 20120014538A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vibration
graphic
graphic display
piezoelectric actuator
pattern
Prior art date
Application number
KR1020110023058A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101156621B1 (en
Inventor
류제하
강정구
김희원
Original Assignee
광주과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광주과학기술원 filed Critical 광주과학기술원
Publication of KR20120014538A publication Critical patent/KR20120014538A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101156621B1 publication Critical patent/KR101156621B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/14—Digital output to display device ; Cooperation and interconnection of the display device with other functional units

Abstract

PURPOSE: A touch pattern display apparatus and touch pattern creation method on a display unit are provided to offer a vibration pattern by installing a piezoelectric actuator at four borders of the display unit. CONSTITUTION: A graphic display unit(110) is combined with the front side of a frame. A piezoelectric actuator(420) creates a vibration pattern by vibrating the graphic display unit at the rare side of the graphic display unit. A control unit creates an operating signal inputted to a piezoelectric actuator. The vibration pattern changes the size of vibration by modulating the amplitude of the operating signal. The vibration pattern changes a location where the maximum displacement of the vibration is generated by modulating the frequency of the operating signal.

Description

촉감 패턴 디스플레이 장치 및 디스플레이 상에서의 촉감 패턴 생성 방법{Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display}Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display

본 발명은 촉감 패턴 디스플레이 장치 및 디스플레이 상에서의 촉감 패턴 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전 액추에이터를 디스플레이의 네 테두리에 설치하여 진동 패턴을 만들어 내는 촉감 패턴 디스플레이 장치 및 디스플레이 상에서의 촉감 패턴 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tactile pattern display device and a method of generating a tactile pattern on a display. More particularly, the present invention relates to a tactile pattern display device and a tactile pattern generating method on a display in which piezoelectric actuators are installed at four edges of a display to generate a vibration pattern. It is about.

최근에 출시되는 대부분의 모바일 장치는 사용자에게 진동촉각 감각(vibrotactile sensations)을 줄 수 있는 진동모터와 같은 촉감 액추에이터(tactile actuator)를 장착하고 있다. 그러나 종래의 촉감 액추에이터들은 단순한 진동을 발생시켜 사용자에게 전화가 오거나 메시지가 왔음을 알려주는 등의 제한된 용도로만 사용 되고 있다. Most recently released mobile devices are equipped with tactile actuators, such as vibration motors, which can give vibrotactile sensations to the user. However, the conventional tactile actuators are used only for a limited purpose, such as generating a simple vibration and informing a user of a call or a message.

따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 최근 모바일 장치에서 좀 더 다양한 진동 촉각을 제공해주기 위한 연구가 이루어 지고 있다. I. Poupyrev의 연구 그룹은 직접 제작한 압전 액추에이터를 PDA에 장착하여 잔잔한 느낌의 진동을 구현하였다("Ambient Touch: Designing Tactile Interfaces for Handheld Devices," 15th annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology, 2002, pp. 51-60.). 그들은 사용자에게 잔잔한 진동을 제공함으로써 사용자가 주어진 임무를 수행하는데 있어 걸리는 시간이 단축 되는 것을 확인하였다. 그리고 E. Samur의 연구 그룹은 디스크 타입의 압전 액추에이터를 사용하여 초음파 진동을 발생 시켜 유리판 표면의 표면 마찰력을 변화 시키는 연구를 하였다("Psychophysical Evaluation of a Variable Friction Tactile Interface," Proceedings of the SPIE, Vol. 7240, 2009.). 그리고 K. Tashiro의 연구 그룹에 의해 초음파 진동과 힘 피드백을 이용하여 버튼을 누르는 느낌을 구현한 시스템도 연구 되었다("Realization of Button Click Felling by Use of Ultrasonic Vibration and Force Feedback,"3rd joint Eurohaptics Conference and Symposium on Haptic interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 2009.). 그리고 S. Kim의 연구그룹은 압전 액추에이터와 솔레노이드 액추에이터의 반응시간과 발생할 수 있는 변위를 조사하였다.("Interaction with a display panel An evaluation of surface-transmitted haptic feedback," International Conference on Control, Automation and Systems, 2008) Therefore, in order to overcome this problem, researches for providing more various vibration tactile sensations have recently been made in mobile devices. I. Poupyrev's research group mounted a hand-made piezoelectric actuator on a PDA to realize a gentle vibration ("Ambient Touch: Designing Tactile Interfaces for Handheld Devices," 15th annual ACM Symposium on User Interface Software and Technology, 2002, pp. 51-60.). They found that providing the user with a gentle vibration reduces the time it takes for the user to perform a given task. In addition, E. Samur's research group used a disk-type piezoelectric actuator to generate ultrasonic vibration to change the surface frictional force on the surface of a glass plate ("Psychophysical Evaluation of a Variable Friction Tactile Interface," Proceedings of the SPIE, Vol. 7240, 2009.). In addition, K. Tashiro's research group also studied a system that realized the feeling of button press using ultrasonic vibration and force feedback ("Realization of Button Click Felling by Use of Ultrasonic Vibration and Force Feedback," 3rd joint Eurohaptics Conference and Symposium on Haptic interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, 2009.). In addition, S. Kim's research group investigated the reaction times and possible displacements of piezoelectric and solenoid actuators ("Interaction with a display panel An evaluation of surface-transmitted haptic feedback," International Conference on Control, Automation and Systems). , 2008)

그러나 이러한 시스템들은 오직 한가지 햅틱 느낌을 구현하는데 그쳤고, 또한 크기가 크기 때문에 모바일 장치에서는 사용 될 수 없는 문제가 있다.However, these systems have only one haptic feeling, and because of their large size, they cannot be used in mobile devices.

한편 S. Kim의 연구 그룹은 두 개의 진동 모터를 시간 차를 두고 가진 시켜 진동의 흐름을 만들어 내었다("Traveling Vibrotactile Wave - a New Vibrotactile Rendering Method for Mobile Devices," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 55,No. 3, 2009.). 이 연구에 의하면 비록 좋은 느낌의 진동흐름을 제공할 수는 있으나, 진동모터는 반응속도가 느리고, 진동의 흐름이 모바일 장치 전체를 가진시켜 얻어지는 것이라는 문제점이 있다.S. Kim's research group, meanwhile, created two oscillating motors with time differences to generate the flow of vibration ("Traveling Vibrotactile Wave-a New Vibrotactile Rendering Method for Mobile Devices," IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 55 , No. 3, 2009.). According to this study, although it can provide a good feeling of vibration flow, the vibration motor has a problem that the reaction speed is slow and the flow of vibration is obtained by the whole mobile device.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작은 크기로 구현될 수 있으며 여러 형태의 진동 패턴을 제공할 수 있는 촉감 패턴 디스플레이 장치 및 디스플레이 상에서의 촉감 패턴 생성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a tactile pattern display device and a tactile pattern generating method on the display that can be implemented in a small size and can provide various types of vibration patterns. have.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 그래픽 객체를 사용자에게 표시하는 그래픽 디스플레이; 상기 그래픽 디스플레이가 전면에 결합되는 프레임; 상기 그래픽 디스플레이의 배면에 위치하도록 상기 프레임에 부착되어 상기 그래픽 디스플레이를 가진시켜 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 형성시키는 압전 액추에이터; 및 상기 압전 액추에이터에 입력되는 구동 신호를 생성하는 제어부;를 포함하는 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서, 상기 진동 패턴은, 상기 구동 신호의 진폭을 변조시킴으로써 시간에 따라 상기 그래픽 디스플레이 표면 상의 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 변화시키는 것이거나, 상기 구동 신호의 주파수를 변조시킴으로써 시간에 따라 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키는 것인 촉감 패턴 디스플레이 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention, a graphical display for displaying a graphical object to the user; A frame coupled to the front of the graphic display; A piezoelectric actuator attached to the frame so as to be located at the rear of the graphic display, the piezoelectric actuator having the graphic display to form a vibration pattern on the surface of the graphic display; And a controller configured to generate a driving signal input to the piezoelectric actuator, wherein the vibration pattern is generated at a specific position on the graphic display surface according to time by modulating an amplitude of the driving signal. The present invention provides a tactile pattern display device which changes the magnitude of vibration or changes the position where the maximum displacement occurs on the surface of the graphic display over time by modulating the frequency of the drive signal.

또한 본 발명은, 그래픽 객체를 사용자에게 표시하는 그래픽 디스플레이와, 손가락을 포함한 사용자의 신체가 상기 그래픽 디스플레이에 접촉하면 이를 감지하는 터치 센서를 포함하는 입력부; 진동 발생 이벤트를 감지하는 위치 및 그래픽 정보 처리부와, 상기 위치 및 그래픽 정보 처리부에 의해 감지된 진동 발생 이벤트에 대응하여 요구되는 진동 패턴을 발생시키기 위하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부를 포함하는 제어부; 상기 진동 발생 이벤트에 대응되어 출력되어야 할 진동 패턴들이 저장되는 햅틱 라이브러리를 포함하는 기억부; 및 상기 그래픽 디스플레이의 배면에 위치하고 상기 구동 신호 생성부로부터 전달되는 구동 신호에 의해 구동되어 상기 그래픽 디스플레이를 가진시켜 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 형성시키는 압전 액추에이터를 포함하는 진동출력부;를 포함하는 촉감 패턴 디스플레이 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention, the input unit including a graphic display for displaying a graphic object to the user, and a touch sensor for detecting when the user's body including the finger touches the graphic display; A control unit including a position and graphic information processing unit detecting a vibration occurrence event and a driving signal generation unit generating a driving signal to generate a vibration pattern required in response to the vibration generation event detected by the position and graphic information processing unit; A memory unit including a haptic library in which vibration patterns to be output corresponding to the vibration occurrence event are stored; And a piezoelectric actuator positioned on a rear surface of the graphic display and driven by a driving signal transmitted from the driving signal generation unit to have the graphic display to form a vibration pattern on the surface of the graphic display. It provides a tactile pattern display device comprising.

또한 본 발명은, 그래픽 디스플레이의 하면에 위치하는 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 촉감 패턴 생성 방법에 있어서, 상기 그래픽 디스플레이에 사용자가 손가락을 접촉하는 단계; 위치 및 그래픽 정보 처리부가 진동 발생 이벤트를 감지하는 단계; 구동 신호 생성부가 상기 사용자의 손가락 접촉 위치 및 손가락 모션을 분석하여 구동 신호를 생성하는 단계; 및 상기 구동 신호에 의하여 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 촉감 패턴 생성 방법을 제공한다.The present invention also provides a tactile pattern generating method in which a piezoelectric actuator positioned on a bottom surface of a graphic display is driven to generate a vibration pattern on a surface of the graphic display, the method comprising: contacting a finger of the user with the graphic display; Detecting a vibration occurrence event by the position and graphic information processing unit; Generating, by a driving signal generator, a driving signal by analyzing a finger contact position and a finger motion of the user; And driving a piezoelectric actuator by the driving signal to generate a vibration pattern on the surface of the graphic display.

또한 본 발명은, 그래픽 디스플레이의 하면에 위치하는 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 촉감 패턴 생성 방법에 있어서, 상기 그래픽 디스플레이를 통해 그래픽 객체가 출력되는 단계; 위치 및 그래픽 정보 처리부가 상기 그래픽 객체의 진동 패턴 정보의 유무를 분석하여, 상기 그래픽 객체가 진동 패턴 정보를 가지고 있는 경우 진동 발생 이벤트를 감지하는 단계; 구동 신호 생성부가 상기 그래픽 객체의 진동 패턴 정보를 획득하여 구동 신호를 생성하는 단계; 상기 구동 신호에 의하여 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 촉감 패턴 생성 방법을 제공한다.The present invention also provides a tactile pattern generating method of driving a piezoelectric actuator positioned on a bottom surface of a graphic display to generate a vibration pattern on a surface of the graphic display, the method comprising: outputting a graphic object through the graphic display; Analyzing a presence or absence of vibration pattern information of the graphic object by a position and graphic information processing unit, and detecting a vibration occurrence event when the graphic object has vibration pattern information; Generating, by a driving signal generator, a driving signal by obtaining vibration pattern information of the graphic object; The piezoelectric actuator is driven by the driving signal to generate a vibration pattern on the surface of the graphic display.

본 발명에 의하면, 촉감 패턴 디스플레이 장치에 의해 제공되는 햅틱 패턴들은 그 자체로 또는 여러 종류의 햅틱 패턴들의 조합을 통해 다양한 햅틱 효과를 만들어 낼 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the haptic patterns provided by the tactile pattern display device can produce various haptic effects by themselves or through a combination of haptic patterns.

또한 본 발명에 의하면, 촉감 패턴 디스플레이 장치가 적용된 모바일 장치를 쥐고 있는 사용자의 손에는 촉감 패턴이 전달 되지 않으며 사용자가 손가락으로 누른 디스플레이 장치의 표면에서만 햅틱 패턴을 느낄 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, the haptic pattern is not transmitted to the user's hand holding the mobile device to which the tactile pattern display device is applied, and the user can feel the haptic pattern only on the surface of the display device pressed by the finger.

또한 본 발명에 의하면, 작은 크기로 구현될 수 있어 스마트 폰과 같은 모바일 장치에 자유롭게 적용 가능한 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it can be implemented in a small size there is an advantage that can be freely applied to a mobile device such as a smart phone.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서 프레임을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서 압전 액추에이터의 부착 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 의해 제공될 수 있는 진동 패턴의 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 진폭이 증가 및 감소하도록 변조시킨 구동 신호의 그래프이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 각각 촉감 패턴 디스플레이 장치를 책상에 고정 시킨 상태에서 압전 액추에이터에 도 5의 신호를 입력하여 촉감 패턴 디스플레이 장치의 프레임과 촉감 패턴 디스플레이 장치의 그래픽 디스플레이 표면의 시간에 따른 변위를 레이저 진동계를 사용하여 측정한 결과를 도시하는 그래프이며, 도 6의 (c)는 (b)와 동일한 조건에서 동일 위치에 손가락을 대고 그 위치의 시간에 따른 변위를 측정한 결과를 도시하는 그래프이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 각각 구동 신호에 진폭 변조와 주파수 스윕을 모두 적용한 그래프로서, (a)는 진폭 및 주파수를 점차 증가시킨 것이고, (b)는 진폭 및 주파수를 점차 감소시킨 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 진동 패턴을 구현하기 위한 구동 신호를 도시하는 그래프이다.
도 9는 도 8의 구동 신호를 압전 액추에이터에 인가했을 때, 촉감 패턴 디스플레이 장치의 그래픽 디스플레이의 표면에 손가락을 댄 상태에서 그 위치의 시간에 따른 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치의 사용자의 접촉에 의한 진동 패턴을 생성하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치의 그래픽 객체의 디스플레이에 의한 진동 패턴을 생성하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 13a 내지 도 13e는 두 개의 압전 액추에이터에 인가되는 여기 패턴의 또 다른 예를 도시하는 그래프이다. 1 is a perspective view illustrating a tactile pattern display device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a frame in the tactile pattern display device according to the present invention.
3 is a view showing an attachment state of a piezoelectric actuator in the tactile pattern display device according to the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a vibration pattern that may be provided by the tactile pattern display apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph of drive signals modulated to increase and decrease in amplitude.
6 (a) and 6 (b) illustrate the time of the frame of the tactile pattern display device and the graphic display surface of the tactile pattern display device by inputting the signal of FIG. 5 to the piezoelectric actuator while the tactile pattern display device is fixed to the desk. Is a graph showing the results of measuring the displacement according to the laser vibrometer, and (c) of FIG. 6 shows a result of measuring the displacement according to time at the position of a finger under the same conditions as in (b). It is a graph to show.
(A) and (b) of FIG. 7 are graphs in which both amplitude modulation and frequency sweep are applied to the drive signal, respectively, (a) is an increase in amplitude and frequency, and (b) is a decrease in amplitude and frequency. will be.
FIG. 8 is a graph illustrating a driving signal for implementing a vibration pattern moving from left to right in the tactile pattern display device according to the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the amplitude of the position over time when the driving signal of FIG. 8 is applied to the piezoelectric actuator with the finger on the surface of the graphic display of the tactile pattern display device.
10 is a diagram illustrating a configuration of a tactile pattern display device according to another embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method of generating a vibration pattern by contact of a user of the tactile pattern display apparatus according to the present invention.
12 is a flowchart illustrating a method of generating a vibration pattern by display of a graphic object of the tactile pattern display device according to the present invention.
13A to 13E are graphs showing another example of an excitation pattern applied to two piezoelectric actuators.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서 프레임을 도시하는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서 압전 액추에이터의 부착 상태를 도시하는 도면이다.1 is a perspective view illustrating a tactile pattern display apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating a frame in the tactile pattern display apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a tactile pattern according to the present invention. It is a figure which shows the attachment state of a piezoelectric actuator in a display apparatus.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치는 그래픽 디스플레이(110)와, 그래픽 디스플레이(110)가 결합되는 프레임(500)과, 그래픽 디스플레이(110)의 표면을 가진시키는 압전 액추에이터(420)를 포함한다.1 to 3, a tactile pattern display device according to an embodiment of the present invention includes a graphic display 110, a frame 500 to which the graphic display 110 is coupled, and a surface of the graphic display 110. It includes a piezoelectric actuator 420 to excite.

그래픽 디스플레이(110)는 각종 그래픽 객체를 사용자에게 표시한다. 그래픽 디스플레이(110)에는 터치 센서(120)가 구비되며, 터치 센서(120)는 그래픽 디스플레이(110)의 표면에 대한 사용자의 접촉, 예컨대 손가락에 의한 터치를 감지한다.The graphic display 110 displays various graphic objects to the user. The graphic display 110 includes a touch sensor 120, and the touch sensor 120 senses a user's contact with the surface of the graphic display 110, for example, a touch by a finger.

프레임(500)은 소정의 두께를 가지는 대략 직사각형의 플레이트 형상으로서 그래픽 디스플레이(110)의 평면 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 프레임(500)은 촉감 패턴 디스플레이 장치의 외관을 형성하고, 그래픽 디스플레이(110)를 고정한다. 프레임(500)에는 그래픽 디스플레이(110)가 안착되는 안착홈(530)이 형성될 수 있다. 그래픽 디스플레이(110)는 프레임(500)의 안착홈(530)에 안착되어 프레임(500)의 전면에 고정된다. 프레임(500)의 네 테두리로부터 프레임(500)의 중심부 쪽으로 소정 거리 이격된 위치에는 압전 액추에이터(420)의 일단이 부착되는 부착홈(510)이 구비된다. 부착홈(510)은 필요에 따라 프레임(500)의 모든 테두리에 구비되거나 일부 테두리에만 구비될 수도 있다. 후술할 압전 액추에이터(420)가 부착홈(510)에 부착되어 진동 시 압전 액추에이터(420)의 진동을 원활하게 하기 위하여 압전 액추에이터(420)의 평면 형상과 부합하는 평면 형상의 진동홈(520)이 압전 액추에이터(420)의 하면에 형성되는 것이 바람직하다. 진동홈(520)은 본 실시예와 같이 프레임(500)의 상면과 하면을 관통하여 형성될 수 있으나, 소정의 깊이를 가지는 홈 형상으로 형성될 수도 있다. 부착홈(510)은 압전 액추에이터(420)를 부착시키고자 하는 방향에 따라 진동홈(520)의 둘레의 임의의 위치에 구비될 수 있다. 본 실시예의 경우 진동홈(520)의 평면이 직사각형으로 형성되며, 부착홈(510)은 진동홈(520)의 세 테두리에 각각 구비된다. 압전 액추에이터(420)는 각각의 부착홈(510)에 선택적으로 부착될 수 있는데, 압전 액추에이터(420)는 프레임(500)의 길이 방향을 따라 놓이거나 길이 방향에 수직 방향으로 놓일 수 있다.The frame 500 is a substantially rectangular plate shape having a predetermined thickness and may be formed in the same shape as the planar shape of the graphic display 110. The frame 500 forms an appearance of the tactile pattern display device and fixes the graphic display 110. In the frame 500, a mounting groove 530 on which the graphic display 110 is mounted may be formed. The graphic display 110 is seated in the seating groove 530 of the frame 500 is fixed to the front of the frame 500. An attachment groove 510 to which one end of the piezoelectric actuator 420 is attached is provided at a position spaced a predetermined distance from the four edges of the frame 500 toward the center of the frame 500. The attachment grooves 510 may be provided at all edges of the frame 500 or only at some edges as necessary. A piezoelectric actuator 420, which will be described later, is attached to the attachment groove 510 to smooth the vibration of the piezoelectric actuator 420 when vibrating, and a flat vibration groove 520 corresponding to the planar shape of the piezoelectric actuator 420 is provided. It is preferably formed on the lower surface of the piezoelectric actuator 420. The vibration groove 520 may be formed through the upper and lower surfaces of the frame 500 as in the present embodiment, but may also be formed in a groove shape having a predetermined depth. The attachment groove 510 may be provided at any position around the vibration groove 520 according to the direction in which the piezoelectric actuator 420 is to be attached. In the present embodiment, the plane of the vibration groove 520 is formed in a rectangular shape, the attachment groove 510 is provided on each of the three edges of the vibration groove 520. The piezoelectric actuator 420 may be selectively attached to each attachment groove 510, the piezoelectric actuator 420 may be placed along the longitudinal direction of the frame 500 or perpendicular to the longitudinal direction.

압전 액추에이터(420)는 일단이 프레임(500)의 부착홈(510)에 부착되고 타단은 자유단이 됨으로써 캔틸레버(cantilever) 방식으로 프레임(500)에 부착된다. 압전 액추에이터(420)에 부착홈(510)에 부착되면 압전 액추에이터(420)는 그래픽 디스플레이(110)의 배면에 위치하게 된다. 압전 액추에이터(420)는 프레임(500)의 부착홈(510)에 부착된 상태에서 구동 신호에 의해 구동되어 그래픽 디스플레이(110)를 가진시킨다. 압전 액추에이터(420)가 캔틸레버 방식으로 프레임(500)에 부착됨으로써 압전 액추에이터(420)의 구동 시 부착홈(510)에 부착되는 압전 액추에이터(420)의 일단에는 변위가 발생하지 않고 자유단이 되는 압전 액추에이터(420)의 타단에는 최대 변위가 발생한다. 즉, 압전 액추에이터(420)의 구동 시 프레임(500)은 가진되지 않으며 오직 그래픽 디스플레이(110)만이 압전 액추에이터(420)의 자유단에 의해 가진된다. 따라서 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치가 적용된 모바일 장치를 쥐고 있는 사용자의 손에는 촉감 패턴이 전달 되지 않으며, 사용자는 손가락으로 누른 그래픽 디스플레이(110)의 표면에서만 진동 패턴을 느낄 수 있다.One end of the piezoelectric actuator 420 is attached to the attachment groove 510 of the frame 500 and the other end of the piezoelectric actuator 420 is attached to the frame 500 in a cantilever manner. When the piezoelectric actuator 420 is attached to the attachment groove 510, the piezoelectric actuator 420 is positioned on the rear surface of the graphic display 110. The piezoelectric actuator 420 is driven by a drive signal in a state of being attached to the attachment groove 510 of the frame 500 to excite the graphic display 110. The piezoelectric actuator 420 is attached to the frame 500 in a cantilever manner so that one end of the piezoelectric actuator 420 attached to the attachment groove 510 when the piezoelectric actuator 420 is driven does not have a displacement, and the piezoelectric body becomes a free end. At the other end of the actuator 420, the maximum displacement occurs. That is, the frame 500 is not excited when the piezoelectric actuator 420 is driven, and only the graphic display 110 is excited by the free end of the piezoelectric actuator 420. Therefore, the haptic pattern is not transmitted to the user's hand holding the mobile device to which the tactile pattern display device is applied, and the user can feel the vibration pattern only on the surface of the graphic display 110 pressed by a finger.

본 발명에서 사용되는 압전 액추에이터(420)는 빠른 응답시간을 갖고, 위상과 진폭 주파수의 독립적인 제어가 가능하며, 저전압 하에서도 사용자의 감각 수용기를 자극 할 수 있는 충분한 변위를 발생 시킬 수 있고, 소형의 모바일 장치에 적용할 수 있을 만큼 크기가 작은 특성을 가지는 것이 바람직하다. 압전 액추에이터(420)는, 예컨대 바이몰프(bimorph) 타입의 압전 벤딩 액추에이터가 사용될 수 있다. 그러나, 압전 액추에이터(420)는 바이몰프 타입에 한정되는 것이 아니며, 캔틸레버 방식으로 프레임(500)에 부착되어 그래픽 디스플레이(110)의 표면의 가진시킬 수 있는 액추에이터라면 다양한 방식의 액추에이터가 적용될 수 있다.The piezoelectric actuator 420 used in the present invention has fast response time, independent control of phase and amplitude frequencies, and can generate sufficient displacement to stimulate the user's sensory receptor even under low voltage, and is compact. It is desirable to have characteristics that are small enough to be applicable to mobile devices. As the piezoelectric actuator 420, for example, a bimorph type piezoelectric bending actuator may be used. However, the piezoelectric actuator 420 is not limited to the bimorph type, and various actuators may be applied as long as the piezoelectric actuator 420 is attached to the frame 500 in a cantilever manner to excite the surface of the graphic display 110.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치에 의해 제공될 수 있는 진동 패턴의 예가 도시된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 그래픽 디스플레이(110)의 표면을 통해 특정한 진동 패턴을 느끼도록 하기 위해서는 그래픽 디스플레이(110) 상의 특정 위치에서 발생되는 진동의 크기를 시간에 따라 변화시키거나, 그래픽 디스플레이(110)의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시킨다. 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치는 하나 또는 둘 이상의 압전 액추에이터(420)를 동시에 또는 순차적으로 구동시켜 사용자가 구분 가능한 진동 패턴을 생성할 수 있다. 이 진동 패턴은 각 압전 액추에이터(420)의 구동 신호의 주파수, 진폭 또는 위상을 변화시켜 발생시킬 수 있다. 이 진동 패턴들은 그 자체로 또는 여러 종류의 진동 패턴들의 조합에 의해 다양한 햅틱 효과로 구현될 수 있다. 예를 들어 요즘 많이 사용 되는 스마트 폰에서, 수평 방향으로 최대 변위 발생 위치가 이동하는 진동 패턴은 사용자가 메뉴를 바꿀 때의 햅틱 효과로 이용될 수 있고, 수직 방향으로 최대 변위 발생 위치가 이동하는 진동 패턴은 사용자가 스크롤 업 및 다운 할 때의 햅틱 효과로 이용될 수 있으며, 대각선 방향으로 최대 변위 발생 위치가 이동하는 진동 패턴은 화면을 확대 및 축소할 때의 햅틱 효과로 이용될 수 있다.4 illustrates an example of a vibration pattern that may be provided by the tactile pattern display apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in order for the user to feel a specific vibration pattern through the surface of the graphic display 110, the magnitude of vibration generated at a specific position on the graphic display 110 may be changed over time or the graphic may be changed. The position at which the maximum displacement occurs on the surface of the display 110 is changed. According to the present invention, the tactile pattern display device may simultaneously or sequentially drive one or more piezoelectric actuators 420 to generate a vibration pattern distinguishable by a user. This vibration pattern can be generated by changing the frequency, amplitude, or phase of the drive signal of each piezoelectric actuator 420. These vibration patterns can be implemented in various haptic effects by themselves or by a combination of several types of vibration patterns. For example, in a smart phone, which is widely used these days, the vibration pattern in which the maximum displacement occurs in the horizontal direction can be used as a haptic effect when the user changes the menu, and the vibration in which the maximum displacement occurs in the vertical direction moves. The pattern may be used as a haptic effect when the user scrolls up and down, and the vibration pattern in which the maximum displacement occurs in a diagonal direction may be used as a haptic effect when the screen is enlarged or reduced.

먼저, 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 시간에 따라 변화시키기 위해서는, 도 5에 도시된 그래프와 같이 특정한 주파수를 가지는 구동 신호의 진폭이 증가 또는 감소하도록 구동 신호를 변조(modulation)시킬 수 있다. 특정 위치에서의 진동의 크기가 변화하면 사용자는 진동을 통해 리듬감을 느낄 수 있다. First, in order to change the magnitude of vibration generated at a specific position with time, the driving signal may be modulated such that the amplitude of the driving signal having a specific frequency increases or decreases as shown in the graph of FIG. 5. When the magnitude of vibration at a specific position changes, the user may feel a rhythm through the vibration.

도 6의 (a) 및 (b)는 각각 촉감 패턴 디스플레이 장치를 책상에 고정 시킨 상태에서 압전 액추에이터에 도 5의 구동 신호를 입력하여 촉감 패턴 디스플레이 장치의 프레임의 특정 위치(B)와 촉감 패턴 디스플레이 장치의 그래픽 디스플레이 표면의 특정 위치(A)의 시간에 따른 변위를 레이저 진동계를 사용하여 측정한 결과를 도시하는 그래프이며, 도 6의 (c)는 도 6의 (b)와 동일한 조건에서 동일 위치(A)에 손가락을 대고 그 위치(A)의 시간에 따른 변위를 측정한 결과를 도시하는 그래프이다. 6 (a) and 6 (b) show a specific position B and a tactile pattern display of a frame of the tactile pattern display device by inputting the driving signal of FIG. 5 to the piezoelectric actuator while the tactile pattern display device is fixed to a desk, respectively. It is a graph which shows the result of measuring the displacement with time of the specific position A of the graphic display surface of a device using a laser vibrometer, FIG. 6 (c) shows the same position under the same conditions as FIG. It is a graph which shows the result of having measured the displacement with respect to time to the position A, with a finger | toe in (A).

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 압전 액추에이터(420)에 의해 발생되는 진동은 그래픽 디스플레이(110)의 표면에는 잘 전달 되는 반면에 프레임(500)에는 거의 전달 되지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 그래픽 디스플레이(110)의 표면에 손가락을 댔을 경우 25% 정도의 변위 감소가 발생 하지만 진동 패턴을 느끼기에는 충분히 큰 크기의 진폭을 가지는 진동인 것을 알 수 있다. 도 6의 (c)에 따르면 약간의 잡음이 섞인 신호가 보이는데 이는 측정하는 과정에서 손가락이 떨리기 때문에 레이저가 반사되는 각도가 흔들리게 되어 나타나는 결과이다.5 and 6, it can be seen that the vibration generated by the piezoelectric actuator 420 is well transmitted to the surface of the graphic display 110, but is hardly transmitted to the frame 500. In addition, as shown in FIG. 6C, when a finger is put on the surface of the graphic display 110, a displacement of about 25% occurs, but the vibration having an amplitude large enough to feel a vibration pattern. It can be seen that. According to (c) of FIG. 6, a signal with some noise is seen, which is the result of shaking the reflection of the laser due to the shaking of the finger during the measurement.

다음으로, 그래픽 디스플레이(110)의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키기 위해서는 압전 액추에이터(420)에 입력되는 구동 신호의 주파수를 변조시킨다. 평판에서의 압전 액추에이터(420)에 의한 가진 위치와 구동 신호의 주파수에 따른 그래픽 디스플레이(110) 상에서의 최대 변위 발생 위치는 다음의 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.Next, in order to change the position where the maximum displacement occurs on the surface of the graphic display 110, the frequency of the drive signal input to the piezoelectric actuator 420 is modulated. The maximum displacement generation position on the graphic display 110 according to the excitation position by the piezoelectric actuator 420 on the flat plate and the frequency of the driving signal can be obtained by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

이때, 수학식 1의 Wmn, km, Wmn은 다음의 수학식 2 내지 4와 같다.At this time, W mn , k m , and W mn of Equation 1 are the same as Equations 2 to 4 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 2에 f(x,z)=Fδ(x-xi)δ(z-zi)를 대입하면 수학식 5와 같이 정리된다.Substituting f (x, z) = Fδ (xx i ) δ (zz i ) into Equation 2 results in Equation 5.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, y : 시간에 따른 x-z 평면상에서의 그래픽 디스플레이의 변위, m : x축 방향의 모드 넘버(mode number), n : z축 방향의 모드 넘버(mode number), Lx : x축 방향의 거리, Lz는 z축 방향의 거리, M : 그래픽 디스플레이의 중량, F : 하중 진폭(force amplitude), B : 굽힘 강성(bending stiffness), E : 영률(young's modulus), ρ : 밀도, ω : 각 주파수(angular frequency), h : 그래픽 디스플레이의 높이이다.Where y is the displacement of the graphic display on the xz plane over time, m is the mode number in the x-axis direction, n is the mode number in the z-axis direction, and L x is the distance in the x-axis direction. , L z is the distance in the z-axis, M is the weight of the graphic display, F is the force amplitude, B is the bending stiffness, E is the Young's modulus, ρ is the density, and ω is the angle. Angular frequency, h: height of the graphic display.

도 7에 도시된 그래프와 같이 구동 신호의 주파수를 연속적으로 변화시켜 주면 그래픽 디스플레이(110) 상에서의 최대 변위 발생 위치가 연속적으로 이동되어 진동의 패턴이 생성된다. 상기의 수학식 1에 따라 그래픽 디스플레이(110) 상의 특정 위치에서 최대 변위가 발생되도록 압전 액추에이터(420)의 구동 신호의 주파수를 조절함으로써 다양한 진동 이동 경로를 가지는 진동 패턴을 구현할 수 있다. When the frequency of the driving signal is continuously changed as shown in the graph of FIG. 7, the maximum displacement generating position on the graphic display 110 is continuously moved to generate a pattern of vibration. According to Equation 1 above, by adjusting the frequency of the driving signal of the piezoelectric actuator 420 so that the maximum displacement occurs at a specific position on the graphic display 110, it is possible to implement a vibration pattern having various vibration movement paths.

한편, 진동 패턴은 서로 다른 위치에 배치된 둘 이상의 압전 액추에이터(420)를 동시에 또는 순차적으로 가진시킴으로써 발생될 수도 있다. 이는 정신 물리학적 착각(Psychophysical illusion) 현상인 가현운동(apparent movement) 현상을 이용하는 것이다. 가현운동 현상은 공간적으로 분리된 서로 다른 액추에이터를 일정 시간차를 두고 가진시켜 주었을 때 사용자가 진동의 흐름을 느낄수 있는 현상이다. 일례로, 도 8은 왼쪽에서 오른쪽으로 최대 변위 발생 위치가 이동하는 진동 패턴을 구현하기 위한 구동 신호를 도시하는 그래프인데, 이 신호는 먼저 1초 동안 촉감 패턴 디스플레이 장치의 왼쪽 압전 액추에이터에 입력되는 구동 신호의 주파수와 진폭을 점점 증가 시키고, 그 다음 1초 동안 오른쪽 액추에이터에 입력되는 구동 신호의 주파수와 진폭을 점점 감소 시킨 구동 신호다(sine파, 주파수: 50Hz~250Hz, 진폭: 0Vpp~100Vpp). 도 9는 도 8의 구동 신호를 압전 액추에이터에 인가했을 때, 촉감 패턴 디스플레이 장치의 그래픽 디스플레이의 표면에 손가락을 댄 상태에서 그 위치의 시간에 따른 진폭을 측정한 것이다. 도 13a 내지 도 13e는 두 개의 압전 액추에이터에 인가되는 구동 신호의 여기 패턴(excitation pattern)의 또 다른 예를 도시하는 그래프이다. 서로 다른 복수의 압전 액추에이터에 도 13a 내지 도 13e에 도시된 바와 같은 다양한 구동 신호를 입력함으로써 그래픽 디스플레이(110) 상에서 진동 패턴을 생성할 수 있다. Meanwhile, the vibration pattern may be generated by simultaneously or sequentially exciting two or more piezoelectric actuators 420 disposed at different positions. This uses the phenomenon of apparent movement, a phenomenon of psychophysical illusion. The pseudo-movement phenomenon is a phenomenon in which the user can feel the flow of vibration when the different actuators are spatially separated by a certain time. For example, FIG. 8 is a graph showing a driving signal for implementing a vibration pattern in which the maximum displacement occurrence position moves from left to right, which is first driven for 1 second to the left piezoelectric actuator of the tactile pattern display device. It is a drive signal that gradually increases the frequency and amplitude of the signal, and then gradually decreases the frequency and amplitude of the drive signal input to the right actuator for one second (sine wave, frequency: 50 Hz to 250 Hz, amplitude: 0 Vpp to 100 Vpp). FIG. 9 is a measurement of amplitude according to time at the position when the driving signal of FIG. 8 is applied to the piezoelectric actuator while a finger is placed on the surface of the graphic display of the tactile pattern display device. 13A to 13E are graphs showing another example of an excitation pattern of a drive signal applied to two piezoelectric actuators. Vibration patterns may be generated on the graphic display 110 by inputting various driving signals as illustrated in FIGS. 13A to 13E to a plurality of different piezoelectric actuators.

상기의 진동 패턴들은 진동 패턴의 집합인 햅틱 라이브러리에 저장되어 모바일 장치의 그래픽 객체 또는 손가락의 모션에 의한 사용자의 입력에 대응되어 자동으로 렌더링될 수 있다. The vibration patterns may be stored in a haptic library, which is a set of vibration patterns, to be automatically rendered in response to a user's input by a motion of a graphic object or a finger of a mobile device.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치의 구성을 도시하는 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치의 사용자의 접촉에 의한 진동 패턴을 생성하는 방법을 도시하는 흐름도이며, 도 12는 본 발명에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치의 그래픽 객체의 디스플레이에 의한 진동 패턴을 생성하는 방법을 도시하는 흐름도이다.FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a tactile pattern display apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of generating a vibration pattern by contact of a user of the tactile pattern display apparatus according to the present invention. 12 is a flowchart illustrating a method of generating a vibration pattern by display of a graphic object of the tactile pattern display device according to the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 촉감 패턴 디스플레이 장치는 입력부(100), 제어부(200), 기억부(300) 및 진동출력부(400)로 구성될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the tactile pattern display apparatus may include an input unit 100, a control unit 200, a memory unit 300, and a vibration output unit 400.

입력부(100)는 그래픽 디스플레이(110)와 터치 센서(120)를 포함한다.The input unit 100 includes a graphic display 110 and a touch sensor 120.

그래픽 디스플레이(110)는 각종 그래픽 객체를 사용자에게 표시한다. The graphic display 110 displays various graphic objects to the user.

터치 센서(120)는 손가락을 포함한 사용자의 신체가 그래픽 디스플레이(110)에 접촉하면 이를 감지한다.The touch sensor 120 detects when the user's body including the finger touches the graphic display 110.

제어부(200)는 위치 및 그래픽 정보 처리부(210) 및 구동 신호 생성부(200)를 포함한다.The controller 200 includes a position and graphic information processor 210 and a driving signal generator 200.

위치 및 그래픽 정보 처리부(210)는 진동 발생 이벤트를 감지한다. 이때, 진동 발생 이벤트는, 그래픽 디스플레이(110)에 대한 사용자의 신체의 접촉에 의한 이벤트 및 디스플레이 장치의 내부 명령에 의한 이벤트를 포함할 수 있다. 예컨대, 진동 발생 이벤트에는, 그래픽 디스플레이(110)에 대한 사용자 손가락의 터치 입력, 또는 특정 그래픽 객체의 그래픽 디스플레이(110)를 통한 출력 등이 포함될 수 있다. 위치 및 그래픽 정보 처리부(210)는 터치 센서(120)에 의해 감지되는 사용자 손가락의 접촉 위치 및 손가락의 이동 방향, 이동 속도 등의 손가락 모션을 분석하거나, 그래픽 디스플레이(110)에 의해 출력되는 그래픽 객체의 진동 패턴 정보를 분석하여 진동 발생 이벤트를 감지한다.The position and graphic information processor 210 detects a vibration occurrence event. In this case, the vibration occurrence event may include an event by a user's body contact with the graphic display 110 and an event by an internal command of the display device. For example, the vibration occurrence event may include a touch input of a user's finger to the graphic display 110 or an output through the graphic display 110 of a specific graphic object. The position and graphic information processor 210 analyzes a finger motion such as a touch position of a user's finger and a moving direction and a moving speed of the finger detected by the touch sensor 120, or a graphic object output by the graphic display 110. Detect vibration occurrence event by analyzing vibration pattern information.

구동 신호 생성부(200)는 위치 및 그래픽 정보 처리부(210)에 의해 감지된 진동 발생 이벤트에 대응하여 요구되는 진동 패턴을 발생시키기 위하여, 구동 대상이 되는 압전 액추에이터(420)를 선정하고, 해당 압전 액추에이터(420)에 대한 구동 신호를 생성한다. 구동 대상이 되는 압전 액추에이터(420)는 단일의 압전 액추에이터(420)이거나 둘 이상의 압전 액추에이터(420)일 수 있다. 진동 발생 이벤트가 그래픽 디스플레이(110)에 대한 사용자의 터치에 의한 것일 경우 이에 대응되는 진동 패턴은 사용자 손가락의 접촉 위치 및 손가락 모션에 의해 결정될 수 있으며, 진동 발생 이벤트가 특정 그래픽 객체의 출력에 의한 이벤트일 경우 진동 발생 이벤트에 대응되는 진동 패턴은 디스플레이 장치에 미리 저장될 수 있다. 압전 액추에이터(420) 각각에 대한 구동 신호는, 특정 진동 발생 이벤트에 대응되는 진동 패턴과 구동 대상 압전 액추에이터(420)의 위치 관계를 고려하여 구동 전압의 형태를 변화시키거나, 구동 신호 각각에 대한 주파수, 진폭 및 위상을 조절함으로써 압전 액추에이터(420)가 생성하는 진동 패턴을 다양하게 만들 수 있다. The driving signal generator 200 selects the piezoelectric actuator 420 to be driven to generate a vibration pattern required in response to the vibration generating event detected by the position and graphic information processing unit 210, and selects the corresponding piezoelectric element. Generate a drive signal for the actuator 420. The piezoelectric actuator 420 to be driven may be a single piezoelectric actuator 420 or two or more piezoelectric actuators 420. When the vibration occurrence event is due to the user's touch on the graphic display 110, the vibration pattern corresponding thereto may be determined by the contact position and the finger motion of the user's finger, and the vibration occurrence event may be an event caused by the output of a specific graphic object. In one case, the vibration pattern corresponding to the vibration occurrence event may be stored in advance in the display device. The driving signal for each of the piezoelectric actuators 420 may change the shape of the driving voltage in consideration of the positional relationship between the vibration pattern corresponding to the specific vibration generating event and the driving target piezoelectric actuator 420 or the frequency of each of the driving signals. By controlling the amplitude and the phase, the vibration pattern generated by the piezoelectric actuator 420 may be varied.

기억부(300)는 햅틱 라이브러리(310)를 포함한다. 햅틱 라이브러리(310)에는 그래픽 디스플레이(110)를 통해 출력되는 그래픽 객체 또는 손가락의 모션에 의한 사용자의 입력에 대응되어 그래픽 디스플레이(110)를 통해 출력되어야 할 진동 패턴들이 데이터베이스화되어 저장된다.The storage unit 300 includes a haptic library 310. The haptic library 310 stores a database of vibration patterns to be output through the graphic display 110 in response to a user's input by the motion of a graphic object or a finger output through the graphic display 110.

진동출력부(400)는 압전 액추에이터 구동부(410) 및 압전 액추에이터(420)를 포함한다.The vibration output unit 400 includes a piezoelectric actuator driver 410 and a piezoelectric actuator 420.

압전 액추에이터 구동부(410)는 구동 신호 생성부(200)로부터 전달되는 구동 신호에 의해 구동 대상 압전 액추에이터(420)를 구동한다.The piezoelectric actuator driver 410 drives the piezoelectric actuator 420 to be driven by the driving signal transmitted from the driving signal generator 200.

압전 액추에이터(420)는 압전 액추에이터 구동부(410)에 의해 구동되어 그래픽 디스플레이(110)의 표면을 가진시킨다.The piezoelectric actuator 420 is driven by the piezoelectric actuator driver 410 to excite the surface of the graphic display 110.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100:입력부 110:그래픽 디스플레이
120:터치 센서 200:제어부
210:위치 및 그래픽 정보 처리부 220:구동 신호 생성부
300:기억부 310:햅틱 라이브러리
400:출력부 410:압전 액추에이터 구동부
420:압전 액추에이터100: input unit 110: graphic display
120: touch sensor 200: control unit
210: position and graphic information processing unit 220: drive signal generation unit
300: memory 310: haptic library
400: output unit 410: piezoelectric actuator drive unit
420: piezo actuator

Claims (16)

그래픽 객체를 사용자에게 표시하는 그래픽 디스플레이;
상기 그래픽 디스플레이가 전면에 결합되는 프레임;
상기 그래픽 디스플레이의 배면에 위치하도록 상기 프레임에 부착되어 상기 그래픽 디스플레이를 가진시켜 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 형성시키는 압전 액추에이터; 및
상기 압전 액추에이터에 입력되는 구동 신호를 생성하는 제어부;를 포함하는 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서,
상기 진동 패턴은,
상기 구동 신호의 진폭을 변조시킴으로써 시간에 따라 상기 그래픽 디스플레이 표면 상의 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 변화시키는 것이거나, 상기 구동 신호의 주파수를 변조시킴으로써 시간에 따라 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키는 것인 촉감 패턴 디스플레이 장치.A graphical display for displaying graphical objects to a user;
A frame coupled to the front of the graphic display;
A piezoelectric actuator attached to the frame so as to be located at the rear of the graphic display, the piezoelectric actuator having the graphic display to form a vibration pattern on the surface of the graphic display; And
In the tactile pattern display device comprising a; control unit for generating a drive signal input to the piezoelectric actuator,
The vibration pattern is,
Modulating the amplitude of the drive signal to change the magnitude of the vibration occurring at a particular location on the graphic display surface in time, or by modulating the frequency of the drive signal to maximize the displacement on the surface of the graphic display in time. The tactile pattern display device which changes the position which arises. 제1항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 상기 프레임의 내측 테두리에 구비되는 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 1,
And the piezoelectric actuator is provided at an inner edge of the frame. 제2항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 상기 프레임의 적어도 둘 이상의 테두리에 구비되는 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 2,
And the piezoelectric actuator is provided at at least two edges of the frame. 제1항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 상기 프레임에 캔틸레버 방식으로 지지되는 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 1,
And the piezoelectric actuator is supported by the frame in a cantilever manner. 제1항에 있어서,
상기 프레임에는, 상기 압전 액추에이터의 하면에 상기 압전 액추에이터의 평면 형상과 부합하는 평면 형상의 진동홈이 형성되는 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 1,
The frame, the tactile pattern display device is formed on the lower surface of the piezoelectric actuator is formed with a planar vibrating groove matching the planar shape of the piezoelectric actuator. 제1항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 적어도 두개 구비되고,
상기 진동 패턴은 상기 서로 다른 압전 액추에이터를 시간차를 두고 가진시킴으로써 발생되는 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 1,
At least two piezoelectric actuators are provided,
And the vibration pattern is generated by exciting the different piezoelectric actuators at a time difference. 그래픽 객체를 사용자에게 표시하는 그래픽 디스플레이와, 손가락을 포함한 사용자의 신체가 상기 그래픽 디스플레이에 접촉하면 이를 감지하는 터치 센서를 포함하는 입력부;
진동 발생 이벤트를 감지하는 위치 및 그래픽 정보 처리부와, 상기 위치 및 그래픽 정보 처리부에 의해 감지된 진동 발생 이벤트에 대응하여 요구되는 진동 패턴을 발생시키기 위하여 구동 신호를 생성하는 구동 신호 생성부를 포함하는 제어부;
상기 진동 발생 이벤트에 대응되어 출력되어야 할 진동 패턴들이 저장되는 햅틱 라이브러리를 포함하는 기억부; 및
상기 그래픽 디스플레이의 배면에 위치하고 상기 구동 신호 생성부로부터 전달되는 구동 신호에 의해 구동되어 상기 그래픽 디스플레이를 가진시켜 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 형성시키는 압전 액추에이터를 포함하는 진동출력부;를 포함하는 촉감 패턴 디스플레이 장치에 있어서,
상기 진동 패턴은,
상기 구동 신호의 진폭을 변조시킴으로써 시간에 따라 상기 그래픽 디스플레이 표면 상의 특정 위치에서 발생하는 진동의 크기를 변화시키는 것이거나, 상기 구동 신호의 주파수를 변조시킴으로써 시간에 따라 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에서 최대 변위가 발생하는 위치를 변화시키는 것인 촉감 패턴 디스플레이 장치.An input unit including a graphic display for displaying a graphic object to a user, and a touch sensor configured to detect when a user's body including a finger touches the graphic display;
A control unit including a position and graphic information processing unit detecting a vibration occurrence event and a driving signal generation unit generating a driving signal to generate a vibration pattern required in response to the vibration generation event detected by the position and graphic information processing unit;
A memory unit including a haptic library in which vibration patterns to be output corresponding to the vibration occurrence event are stored; And
A vibration output unit disposed on a rear surface of the graphic display and driven by a driving signal transmitted from the driving signal generation unit, the vibration output unit including a piezoelectric actuator configured to excite the graphic display to form a vibration pattern on the surface of the graphic display; In the tactile pattern display device,
The vibration pattern is,
Modulating the amplitude of the drive signal to change the magnitude of the vibration occurring at a particular location on the graphic display surface in time, or by modulating the frequency of the drive signal to maximize the displacement on the surface of the graphic display in time. The tactile pattern display device which changes the position which arises. 제7항에 있어서,
상기 진동 발생 이벤트는, 상기 그래픽 디스플레이에 대한 사용자의 신체의 접촉에 의한 이벤트인 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 7, wherein
The vibration generating event is a tactile pattern display device that is an event caused by the user's body contact with the graphic display. 제7항에 있어서,
상기 진동 발생 이벤트는, 상기 그래픽 디스플레이를 통한 특정 그래픽 객체의 출력에 의한 이벤트인 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 7, wherein
The vibration generating event is a tactile pattern display device that is an event by the output of a specific graphic object through the graphic display. 제7항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 서로 다른 위치에 적어도 둘 이상 구비되고, 상기 진동 패턴은 상기 서로 다른 압전 액추에이터를 시간차를 두고 가진시킴으로써 발생되는 촉감 패턴 디스플레이 장치.The method of claim 7, wherein
At least two piezoelectric actuators are provided at different positions, and the vibration pattern is generated by exciting the different piezoelectric actuators at different times. 그래픽 디스플레이의 하면에 위치하는 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 촉감 패턴 생성 방법에 있어서,
상기 그래픽 디스플레이에 사용자가 손가락을 접촉하는 단계;
위치 및 그래픽 정보 처리부가 진동 발생 이벤트를 감지하는 단계;
구동 신호 생성부가 상기 사용자의 손가락 접촉 위치 및 손가락 모션을 분석하여 구동 신호를 생성하는 단계; 및
상기 구동 신호에 의하여 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 촉감 패턴 생성 방법.In the tactile pattern generation method of driving a piezoelectric actuator located on the lower surface of the graphic display to generate a vibration pattern on the surface of the graphic display,
A user's finger contact with the graphical display;
Detecting a vibration occurrence event by the position and graphic information processing unit;
Generating, by a driving signal generator, a driving signal by analyzing a finger contact position and a finger motion of the user; And
And driving a piezoelectric actuator by the driving signal to generate a vibration pattern on the surface of the graphic display. 그래픽 디스플레이의 하면에 위치하는 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 촉감 패턴 생성 방법에 있어서,
상기 그래픽 디스플레이를 통해 그래픽 객체가 출력되는 단계;
위치 및 그래픽 정보 처리부가 상기 그래픽 객체의 진동 패턴 정보의 유무를 분석하여, 상기 그래픽 객체가 진동 패턴 정보를 가지고 있는 경우 진동 발생 이벤트를 감지하는 단계;
구동 신호 생성부가 상기 그래픽 객체의 진동 패턴 정보를 획득하여 구동 신호를 생성하는 단계;
상기 구동 신호에 의하여 압전 액추에이터가 구동되어 상기 그래픽 디스플레이의 표면 상에 진동 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 촉감 패턴 생성 방법.In the tactile pattern generation method of driving a piezoelectric actuator located on the lower surface of the graphic display to generate a vibration pattern on the surface of the graphic display,
Outputting a graphic object through the graphic display;
Analyzing a presence or absence of vibration pattern information of the graphic object by a position and graphic information processing unit, and detecting a vibration occurrence event when the graphic object has vibration pattern information;
Generating, by a driving signal generator, a driving signal by obtaining vibration pattern information of the graphic object;
And driving a piezoelectric actuator by the driving signal to generate a vibration pattern on the surface of the graphic display. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 서로 다른 위치에 적어도 둘 이상 구비되는 촉감 패턴 생성 방법.The method according to claim 11 or 12, wherein
At least two piezoelectric actuators are provided at different positions. 제13항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는 캔틸레버 방식으로 지지되는 촉감 패턴 생성 방법.The method of claim 13,
And the piezoelectric actuator is supported in a cantilever manner. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 구동 신호는 시간에 따라 진폭이 변화되는 진폭 변조 신호인 촉감 패턴 생성 방법.The method according to claim 11 or 12, wherein
And the drive signal is an amplitude modulated signal whose amplitude changes with time. 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 구동 신호는 시간에 따라 주파수가 변화되는 주파수 변조 신호인 촉감 패턴 생성 방법.The method according to claim 11 or 12, wherein
And the driving signal is a frequency modulated signal whose frequency changes with time.
KR1020110023058A 2010-08-09 2011-03-15 Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display KR101156621B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100076258 2010-08-09
KR1020100076258 2010-08-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120014538A true KR20120014538A (en) 2012-02-17
KR101156621B1 KR101156621B1 (en) 2012-06-14

Family

ID=45837574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110023058A KR101156621B1 (en) 2010-08-09 2011-03-15 Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101156621B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101383012B1 (en) * 2012-05-31 2014-04-07 한국과학기술연구원 Electronic device having a tactile display using squeeze film effect
WO2018088774A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-17 Lg Electronics Inc. Display apparatus
US10003872B2 (en) 2016-10-06 2018-06-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Speaker arrangement
JP2019185811A (en) * 2013-11-14 2019-10-24 イマージョン コーポレーションＩｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Haptic spatialization system
US10845877B2 (en) 2015-04-27 2020-11-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method of forming localized vibration field, and method of disposing exciters
US11641781B2 (en) 2016-11-08 2023-05-02 Lg Electronics Inc. Display apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101456001B1 (en) * 2008-05-23 2014-11-03 엘지전자 주식회사 Terminal and method for controlling the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101383012B1 (en) * 2012-05-31 2014-04-07 한국과학기술연구원 Electronic device having a tactile display using squeeze film effect
JP2019185811A (en) * 2013-11-14 2019-10-24 イマージョン コーポレーションＩｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Haptic spatialization system
US10845877B2 (en) 2015-04-27 2020-11-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method of forming localized vibration field, and method of disposing exciters
US10003872B2 (en) 2016-10-06 2018-06-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Speaker arrangement
WO2018088774A1 (en) * 2016-11-08 2018-05-17 Lg Electronics Inc. Display apparatus
US11641781B2 (en) 2016-11-08 2023-05-02 Lg Electronics Inc. Display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101156621B1 (en) 2012-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6078935B2 (en) Electronics
KR101156621B1 (en) Device of tactile pattern display and method of realization of tactile pattern on display
JP6447719B2 (en) Electronics
US8780053B2 (en) Vibrating substrate for haptic interface
JP5877409B2 (en) Tactile interactive device and tactile and acoustic effect generation method
US8884908B2 (en) Electronic apparatus
CN104428733B (en) Time-reversal tactile stimulation interface
KR101383012B1 (en) Electronic device having a tactile display using squeeze film effect
CN104662495A (en) Drive control apparatus, electronic device, and drive control method
JP2008287402A (en) Touch panel display device, touch pad, and electronic apparatus
JP6406025B2 (en) Electronics
WO2016157491A1 (en) Electronic apparatus, coordinate detection unit, and adherance member
JP6123850B2 (en) Drive control apparatus, electronic device, and drive control method
KR101801389B1 (en) Haptic display apparatus and vibrating panel having plurality of vibrating point
US11934580B2 (en) Touch interface offering improved localised vibrotactile feedback
US11003250B2 (en) Electronic device
EP3835927B1 (en) Electronic apparatus
JP2019012408A (en) Input device
Takasaki et al. Pen tablet type surface acoustic wave tactile display integrated with visual information
WO2019130504A1 (en) Electronic device
JP2021146238A (en) Operation device
CN113448436A (en) Display device and tactile feedback method
Takasaki et al. Pen tablet type surface acoustic wave tactile display combined with Phantom
Takasaki et al. Pen type surface acoustic wave tactile display with movable tablet

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160610

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 8