KR20120074832A - Haptic display apparatus having structur of vibration isolation - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A haptic display device having vibration insulation structure is provided to generate a vibration and to move to a desired location by suppressing the vibration in an outside area of a vibration point. CONSTITUTION: A housing(120) supports the display unit(10) and forms the exterior. A supporting unit(124) is protruded into an inner direction of the housing. A piezoelectric beam vibrator(40) is formed in the shape of a board plank and is supported by the supporter and is connected with the lower part of the display unit. The supporter is arranged in lower part of the corner part of the display unit. The piezoelectric beam vibrator is parallel to the edge part of the display unit.

Description

진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치{HAPTIC DISPLAY APPARATUS HAVING STRUCTUR OF VIBRATION ISOLATION} Haptic display device with vibration isolation structure {HAPTIC DISPLAY APPARATUS HAVING STRUCTUR OF VIBRATION ISOLATION}

본 발명은 햅틱 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 진동기가 그 하부에 배치되는 구성을 개선하여 디스플레이부의 원하는 위치를 진동시키거나 진동 위치를 조절할 수 있도록 하우징에 전달되는 진동을 절연할 수 있는 구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a haptic display device, and more particularly, a structure capable of insulating a vibration transmitted to a housing so as to vibrate a desired position of the display unit or to adjust a vibration position by improving a configuration in which a vibrator is disposed thereunder. It relates to a haptic display device having a.

최근 인터페이스의 감성적인 구현 조작성 향상에 대한 요청에 따라 터치윈도우를 구비하는 디스플레이 장치의 보급이 확대되고 있다. 터치윈도우는 마우스와 유사한 포인터 입력장치로, LED나 LCD와 같은 화상표시장치와 연동되어서 움직인다. Recently, in response to a request for improving the operability of an emotional implementation of an interface, the spread of display devices having a touch window has been expanded. The touch window is a pointer input device similar to a mouse and moves in conjunction with an image display device such as an LED or an LCD.

상기 터치윈도우는 손으로 직접 위치를 지정하거나 스타일러스 펜과 같은 전용 입력도구를 사용하여 터치윈도우에 접촉한 상태로 포인터를 이동하고 특정 동작을 통해 원하는 지시사항을 입력할 수 있는 장치이다. The touch window is a device that can directly position the hand or use a dedicated input tool such as a stylus pen to move the pointer in contact with the touch window and input desired instructions through a specific operation.

이러한 터치윈도우는 주로 시각과 청각을 중심으로 사용자의 감각을 자극하여 직관적인 사용이 가능하도록 하였으나, 최근에는 촉각을 이용한 햅틱(Haptic) 기술을 적용하는 장치가 점점 증가하고 있다.The touch window is mainly used for stimulating the user's senses mainly on the visual and auditory to enable intuitive use, but in recent years, devices that apply haptic (haptic) technology using tactile sense have been increasing.

이러한 햅틱기술은 모바일장치, 모니터나 텔레비전과 같은 디스플레이가 구비된 장치에 광범위하게 적용되고 있다.This haptic technology is widely applied to devices equipped with displays such as mobile devices, monitors or televisions.

도 1은 종래기술에 따른 모바일 장치에 적용된 터치디스플레이부를 나타내는 도면이다. 모바일장치(1)의 전면은 대부분 화상의 구현과 터치입력을 위한 액정표시장치인 터치스크린(2)이 배치되는데, 터치스크린(2)에 나타난 명령을 수행하기 위해 화상에 포인터가 배치되어 사용자의 동작에 따라 움직이게 되고, 원하는 메뉴나 위치에 도달하게 되면 손가락 등으로 두드리는 등의 동작을 통해 명령을 수행하게 된다.1 is a view showing a touch display unit applied to a mobile device according to the prior art. On the front of the mobile device 1, a touch screen 2, which is a liquid crystal display device for implementing an image and a touch input, is disposed on the front surface of the mobile device 1, and a pointer is disposed on the image to perform a command displayed on the touch screen 2. It moves according to an operation, and when a desired menu or position is reached, a command is executed by tapping with a finger or the like.

상기 터치스크린(2)의 감성적인 조작성을 향상하기 위해 진동을 발생하는 장치인 진동기(미도시)를 구비하게 되는데, 일반적으로 모바일장치(1)의 본체 내부에 수용되어 본체나 윈도우에 진동을 전달한다.In order to improve the emotional operability of the touch screen (2) is provided with a vibrator (not shown) which is a device for generating a vibration, it is generally accommodated in the body of the mobile device 1 to transmit the vibration to the body or window do.

사용자가 손가락이나 스타일러스 펜 등을 이용하여 특정 부위를 터치함으로써 명령을 입력하면, 정격전압이 흐르는 진동기에 의해 진동이 발생하여 사용자는 진동을 느끼게 된다.When a user inputs a command by touching a specific region by using a finger or a stylus pen, vibration is generated by a vibrator with a rated voltage, and the user feels the vibration.

진동기는 진동모터나 선형 액추에이터와 같은 장치가 사용될 수 있고, 이러한 진동기는 스크린이 본체로 진동을 전달하게 된다. A vibrator may be a device such as a vibration motor or a linear actuator, and such a vibrator causes the screen to transmit vibrations to the main body.

그런데, 이러한 진동기를 통해서는 단순히 진동을 전달하는 데 그칠 뿐, 햅틱장치의 본래적 의미에 따른 세밀하고 정확한 진동을 제어할 수 있는 기술 개발은 미미한 실정이다.However, through such a vibrator is merely a transmission of the vibration, the development of technology that can control the precise and accurate vibration according to the original meaning of the haptic device is insignificant.

또한, 진동기의 배치 위치에 따라 스크린의 부위마다 서로 다른 크기의 진동이 발생하는 경우가 많고, 설계배치의 문제로 인해 스크린보다는 기기의 본체부위에서 더 큰 진동이 발생하는 문제가 있었다.
In addition, according to the arrangement position of the vibrator, vibrations of different sizes are often generated for each part of the screen, and there is a problem that greater vibration occurs in the main body of the device than the screen due to the problem of design arrangement.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 햅틱 디스플레이 장치나 진동 패널의 원하는 부위에 진동이 가능하도록 진동기를 장치에 배치하고 진동점 이외의 부분에 진동이 전달되는 것을 억제함으로써 디스플레이부의 국부진동과 진동 위치의 이동이 가능한 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치을 제공하는 데 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by placing the vibrator in the device to enable vibration in the desired portion of the haptic display device or the vibration panel and suppressing the transmission of vibration to the portion other than the vibration point An object of the present invention is to provide a haptic display device having a vibration isolation structure capable of moving local vibrations and vibration positions.

본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 디스플레이부, 상기 디스플레이부를 상부에서 지지하고 외관을 이루는 하우징, 상기 하우징의 내주방향으로 돌출되어 형성된 지지부 및 긴 장방형의 판재 형상으로 이루어지고 단부측에서 상기 지지부에 지지되며 , 상면이 상기 디스플레이부의 하면으로부터 이격되도록 배치되고 일부분이 상기 디스플레이부의 하면에 연결되는 압전 빔 진동기를 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 상기 진동기의 바람직하지 않은 디스플레이부로의 전달을 방지할 수 있어, 정확한 진동의 전달이 가능하다.Haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the display portion, the housing supporting the display portion from the top and forming the appearance, the support portion formed to protrude in the inner circumferential direction of the housing and the shape of the long rectangular plate and end side And a piezoelectric beam vibrator supported by the support part, the upper surface of the display unit being spaced apart from the lower surface of the display unit, and partially connected to the lower surface of the display unit. Therefore, the transmission of the vibrator to the undesirable display portion can be prevented, so that accurate vibration transmission is possible.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 디스플레이부는 세로로 긴 장방형상으로 이루어지고, 상기 지지부는 상기 디스플레이부의 모서리부위의 하부에 배치되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동기가 디스플레이부의 모서리부위에서 지지될 수 있어, 진동효율이 높으면서도 공간의 활용 능력이 우수하다.In addition, in the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the display portion is made of a vertical longitudinal elongated shape, the support portion is a haptic display device having a vibration insulating structure disposed below the corner portion of the display portion to provide. Therefore, the vibrator can be supported at the corner portion of the display unit, so that the vibration efficiency is high and the space utilization is excellent.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기는 상기 디스플레이부의 각각의 테두리부에 평행하게 배치되는 4개의 압전 빔 진동기인 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 4개의 진동기를 통해 디스플레이부의 진동의 감각을 다양화할 수 있고, 진동 위치를 제어할 수 있다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the piezoelectric beam vibrator provides a haptic display device having a vibration insulating structure which is four piezoelectric beam vibrators disposed in parallel to each edge portion of the display unit. . Therefore, the four vibrators can diversify the sense of vibration of the display unit and control the vibration position.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기의 일단부는 상기 지지부에 고정지지되고, 타단부는 상기 디스플레이부의 테두리부에 연결되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 압전 빔 진동기의 단부가 디스플레이부에 연결되어 진동 전달의 효율이 극대화된다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the haptic display device having a vibration insulating structure that is fixed to one end of the piezoelectric beam vibrator, the other end is connected to the edge of the display portion. to provide. Thus, the end of the piezoelectric beam vibrator is connected to the display unit to maximize the efficiency of vibration transmission.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기의 양단부는 상기 지지부에 고정지지되고, 상기 빔의 중심부는 상기 디스플레이부의 테두리부에 연결되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 양단 지지방식의 압전 빔 진동기가 적용되어 진동기의 작동 신뢰성 및 지지구조가 견고성이 향상될 수 있다.In addition, in the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, both ends of the piezoelectric beam vibrator is fixed to the support portion, the center of the beam is a haptic display having a vibration insulation structure connected to the edge of the display portion Provide a device. Therefore, the piezoelectric beam vibrator of the support method of both ends can be applied to improve the operational reliability and the support structure of the vibrator.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 디스플레이부의 테두리부의 하면과 상기 압전 빔 진동기의 상면을 연결하고, 상기 압전 빔 진동기의 높이방향의 진동을 상기 디스플레이부에 전달하는 연결부재를 더 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동의 전달을 정확하게 할 수 있고, 특정 부위에 진동점을 형성할 수 있다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, connecting the lower surface of the edge portion of the display unit and the upper surface of the piezoelectric beam vibrator, the connection for transmitting the vibration in the height direction of the piezoelectric beam vibrator to the display unit It provides a haptic display device having a vibration isolation structure further comprising a member. Therefore, it is possible to accurately transmit vibrations, and to form vibration points at specific portions.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 진동기는 측부가 상기 하우징의 내측벽으로부터 이격되어 배치되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동기와 하우징 사이의 바람직하지 않은 진동의 전달을 방지할 수 있다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the vibrator provides a haptic display device having a vibration insulating structure in which the side portion is spaced apart from the inner wall of the housing. Thus, it is possible to prevent the transmission of undesirable vibrations between the vibrator and the housing.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 지지부와 상기 압전 빔 진동기의 단부측의 접촉 부위에 개재되고 상기 압전 빔 진동기의 하우징으로의 진동을 방지하는 절연 물질을 더 포함하는 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동기의 지지부위에서의 바람직하지 않은 진동의 전달을 방지할 수 있다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention further comprises an insulating material interposed in the contact portion of the end portion of the support portion and the piezoelectric beam vibrator and prevents vibration to the housing of the piezoelectric beam vibrator. Provided is a haptic display device having an insulating structure. Therefore, it is possible to prevent the transmission of undesirable vibration in the support portion of the vibrator.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 지지부는 상기 디스플레이부의 각각의 모서리부위의 하부에 배치되고, 상기 지지부의 세로방향으로의 길이는 가로방향으로의 길이보다 길게 형성된 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 동일한 종류의 복수의 진동기를 효율적으로 지지할 수 있는 구조가 제공된다.In addition, in the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the support portion is disposed in the lower portion of each corner portion of the display portion, the length of the support portion in the longitudinal direction of the vibration formed longer than the length in the horizontal direction Provided is a haptic display device having an insulating structure. Thus, a structure is provided which can efficiently support a plurality of vibrators of the same kind.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기는 동일한 길이로 이루어진 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동점에서의 진동이 균일하게 발생할 수 있으므로, 진동의 주파수 및 진동 위치의 제어가 정확해진다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the piezoelectric beam vibrator provides a haptic display device having an insulating structure of the same length. Therefore, since the vibration at the vibration point can occur uniformly, the control of the frequency and the vibration position of the vibration is accurate.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기에 인가되는 전압의 주파수를 상기 디스플레이부의 1차 공진 주파수 이하의 영역에서 조절함으로써, 상기 압전 빔 진동기가 배치된 부위에서 상기 디스플레이부의 중심부까지의 진동위치를 제어할 수 있는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 디스플레이부 상에서 진동의 위치를 제어할 수 있다.In addition, the haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention, by adjusting the frequency of the voltage applied to the piezoelectric beam vibrator in the region below the first resonant frequency of the display unit, in the region where the piezoelectric beam vibrator is disposed Provided is a haptic display device having a vibration isolation structure capable of controlling a vibration position up to the center of the display unit. Therefore, the position of the vibration on the display portion can be controlled.

한편, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 직사각 형상의 디스플레이부, 상기 진동 디스플레이부의 테두리부 하부에 배치되는 복수의 압전 빔 진동기 및 상기 압전 빔 진동기가 내측벽에 인접하여 상기 내측벽과 평행하게 배치되고 상기 압전 빔 진동기의 단부를 지지하는 하우징을 포함하고, 상기 압전빔 진동기는 상기 하우징의 내측벽으로부터 이격되어 배치되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동기와 하우징 사이에 불필요한 진동의 전달을 방지할 수 있다.On the other hand, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, a rectangular display unit, a plurality of piezoelectric beam vibrator and the piezoelectric beam vibrator disposed under the edge portion of the vibration display portion adjacent to the inner wall And a housing disposed in parallel with a sidewall and supporting an end portion of the piezoelectric beam vibrator, wherein the piezoelectric beam vibrator has a vibration insulating structure spaced apart from an inner wall of the housing. Therefore, it is possible to prevent unnecessary transmission of vibration between the vibrator and the housing.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기의 양단부는 상기 하우징의 내측벽의 모서리부위에 지지되는 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동의 효율 및 배치에 따른 공간적인 이점이 향상된다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, both ends of the piezoelectric beam vibrator provides a haptic display device having an insulating structure supported on the corner of the inner wall of the housing. Therefore, the spatial advantage according to the efficiency and arrangement of the vibration is improved.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기의 상면은 상기 디스플레이부의 하면으로부터 이격되도록 배치되고, 상기 압전 빔 진동기의 중심부와 상기 디스플레이부의 테두리부의 중심부를 연결하는 연결부재를 더 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동의 전달 효율이 높고 진동점이 정확하게 형성된다.In addition, the haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention, the upper surface of the piezoelectric beam vibrator is disposed so as to be spaced apart from the lower surface of the display portion, the connection connecting the center of the piezoelectric beam vibrator and the center of the edge of the display portion It provides a haptic display device having a vibration isolation structure further comprising a member. Therefore, the transmission efficiency of vibration is high and a vibration point is formed correctly.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기의 양단부와 상기 모서리부위에 접촉부위에 배치되고, 상기 압전 빔 진동기의 진동의 상기 하우징으로의 전달을 방지하는 절연 물질을 더 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동기와 하우징의 지지부위 사이에서 바람직하지 않은 진동의 전달을 방지할 수 있다.In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention, the insulating material which is disposed on the contact portion at both ends and the corner portion of the piezoelectric beam vibrator, and prevents the vibration of the piezoelectric beam vibrator to the housing. It provides a haptic display device having a vibration isolation structure further comprising. Thus, it is possible to prevent undesirable transmission of vibration between the vibrator and the support portion of the housing.

또한, 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는, 상기 압전 빔 진동기의 길이는 동일하게 이루어진 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 제공한다. 따라서, 진동 위치의 제어가 정확해질 수 있다.
In addition, the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention provides a haptic display device having a vibration insulating structure made of the same length of the piezoelectric beam vibrator. Thus, the control of the vibration position can be accurate.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치은, 디스플레이부나 패널의 테두리 부위의 특정 위치에 진동위치를 설정할 수 있도록 복수의 진동기를 배치하고, 진동점 외의 부분에 진동의 전달을 억제할 수 있어 디스플레이부의 원하는 위치에 진동을 발생시키거나 이동시킬 수 있게 되므로 사용자의 감각적인 만족감이 극대화될 수 있는 효과가 있다.
The haptic display device having a vibration insulation structure according to the present invention configured as described above is arranged a plurality of vibrators so as to set the vibration position at a specific position of the edge portion of the display unit or panel, and transmits vibration to a portion other than the vibration point. Because it can be suppressed to generate or move the vibration in the desired position of the display unit there is an effect that can maximize the user's sensory satisfaction.

도 1은 종래기술에 따른 터치스크린을 구비한 모바일장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 햅틱 디스플레이 장치의 압전 빔 진동기의 예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 도시한 정단면도.
도 6은 본 발명에 따른 햅틱 디스플레이 장치의 진동 절연구조를 상세하게 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치의 하우징을 나타내는 사시도
도 9는 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치의 주파수에 따른 진동위치를 도식적으로 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치에서 진동위치를 제1테두리에서 제3테두리 측으로 이동시키는 예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치에서 진동위치를 제4테두리에서 제2테두리 측으로 이동시키는 예를 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치에서 진동위치를 제1테두리에서 제2테두리 측으로 이동시키는 예를 도시한 도면.
도 13는 본 발명에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치에서 진동위치를 원형으로 이동시키는 예를 도시한 도면.
도 14는 본 발명에 따른 햅틱 디스플레이 장치의 압전 빔 진동기에 인가되는 삼각 파형의 전압을 시간 영역에서 나타낸 그래프.
도 15는 본 발명에 따른 햅틱 디스플레이 장치의 압전 빔 진동기에 인가되는 삼각 파형의 전압을 주파수 영역에서 나타낸 그래프.1 is a view showing a mobile device having a touch screen according to the prior art.
2 shows an example of a piezoelectric beam vibrator of a haptic display device according to the present invention.
3 is a plan view showing a haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
Figure 4 is a side cross-sectional view showing a haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
5 is a front sectional view showing a haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
6 is a view showing in detail the vibration isolation structure of the haptic display device according to the present invention.
7 is a perspective view showing a haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
8 is a perspective view illustrating a housing of a haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention;
9 is a diagram schematically showing the vibration position according to the frequency of the haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
10 is a view showing an example of moving the vibration position from the first border to the third border side in the haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
11 is a view showing an example of moving the vibration position from the fourth edge to the second edge in the haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
12 illustrates an example of moving a vibration position from a first edge to a second edge in a haptic display device having a vibration isolation structure according to the present invention.
13 is a view showing an example of moving the vibration position in a circular shape in the haptic display device having a vibration insulating structure according to the present invention.
FIG. 14 is a graph showing, in time domain, the voltage of a triangular waveform applied to a piezoelectric beam vibrator of a haptic display device according to the present invention; FIG.
15 is a graph showing a voltage of a triangular waveform applied to a piezoelectric beam vibrator of a haptic display device in a frequency domain according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
A haptic display device having a vibration isolation structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에서 햅틱 디스플레이 장치는 터치에 의해 진동 피드백을 전달하거나 진동을 출력하는 디스플레이부를 포함한다. 이하, 본 발명의 개념에서는 상기 햅틱 디스플레이부는 진동방식의 햅틱기술이 적용된 필름이나 디스플레이부 형태라면 다양한 디스플레이 방식의 터치 피드백 스크린 또는 단순히 디스플레이만 구현하는 디스플레이부에도 적용된다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 스크린 또는 디스플레이부로 설명되지만, 영상이 구현되지 않는 경우라도 햅틱기술에 의해 진동에 의한 촉감이 전달되는 진동 패널을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 상기 디스플레이부 및 패널은 일반적으로 평판 형상으로 이루어지지만, 장치의 전체 형상에 따라 곡면 또는 입체 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다.
In the present invention, the haptic display device includes a display unit for transmitting vibration feedback or outputting vibration by a touch. Hereinafter, in the concept of the present invention, the haptic display unit may be applied to a touch feedback screen of various display methods or a display unit that merely implements a display in the form of a film or a display unit to which a vibration haptic technology is applied. In addition, although described as a screen or display unit in the preferred embodiment of the present invention, even if the image is not to be understood that it includes a vibration panel that is transmitted by the haptic touch by the haptic technology. In addition, although the display unit and the panel are generally formed in a flat plate shape, the display unit and the panel may be formed in various shapes such as curved surfaces or three-dimensional shapes according to the overall shape of the apparatus.

본 발명의 개념에서는 진동기가 디스플레이부의 테두리 부위나 모서리 부위의 하면에 배치되어 디스플레이부와 연결되는데, 디스플레이부의 특정 부위에 진동점을 형성할 수 있다면 진동 모터 또는 선형 진동기 등 다양한 진동기 중에서 선택되어 사용될 수 있지만, 정밀한 진동제어가 가능한 압전소자(Piezoelectric element) 방식의 진동기가 사용되는 것이 바람직하다. In the concept of the present invention, the vibrator is disposed on the bottom surface of the edge portion or the corner portion of the display portion and connected to the display portion. If a vibrating point can be formed on a specific portion of the display portion, the vibrator may be selected and used from various vibrators such as a vibration motor or a linear vibrator. However, it is preferable to use a piezoelectric vibrator capable of precise vibration control.

이러한 압전방식의 진동기는 도 2에서 더욱 구체적으로 설명된다. 도 2는 본 발명의 개념에 따른 디스플레이부 장치에 배치될 수 있는 압전 빔 진동기의 예를 도시한 측단면도이고, 도 3은 이러한 압전 빔 진동기가 배치된 햅틱 디스플레이 장치를 도시한 평면도이다.This piezoelectric vibrator is described in more detail in FIG. FIG. 2 is a side cross-sectional view illustrating an example of a piezoelectric beam vibrator that may be disposed in the display unit device according to the concept of the present invention, and FIG. 3 is a plan view illustrating a haptic display device in which the piezoelectric beam vibrator is disposed.

압전방식의 진동기는 압전 또는 자기 비틀림 효과를 이용하여 진동부의 진동을 얻는 방식으로서, 본 발명의 개념에 따른 진동기의 경우 압전소자에 단부가 지지되어 진동을 전달하는 압전 빔 진동기(PZT beam vibrator)가 사용된다.The piezoelectric vibrator is a method of obtaining vibration of the vibrating unit by using a piezoelectric or magnetic torsion effect. In the case of the vibrator according to the concept of the present invention, a piezoelectric vibrator having an end supported by a piezoelectric element to transmit vibration is provided. Used.

상기 압전 빔 진동기는 탄성력에 의해 진동을 증폭하여 전달할 수 있는 긴 장방형의 판재 형상으로 형성된 빔(12)과 상기 빔에 연결되어 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창하여 진동을 전달하는 압전 액추에이터(13)으로 이루어진다. The piezoelectric beam vibrator transmits vibration by contracting or expanding the beam 12 formed in a long rectangular plate shape capable of amplifying and transmitting vibration by elastic force and a voltage applied to the beam. Is done.

상기 압전 액추에이터(13)는 전계가 가해질 때에 횡방향으로 수축 또는 팽창하고, 빔(12)에 본딩되는 방식으로 결합하며, 상기 빔(12)은 압전 액추에이터(13)에 의해 증폭된 수직 운동을 일으킨다.The piezoelectric actuator 13 contracts or expands laterally when an electric field is applied and engages in a bonded manner to the beam 12, the beam 12 causing a vertical motion amplified by the piezoelectric actuator 13. .

상기 압전 액추에이터(13)는 구형파(square wave)에 의해 구동되는 경우 클릭과 유사한 가속 곡선과 감각을 생성하고, 정현파 구동에 의해 구동되는 경우 액추에이터들이 손에 진동을 전달함에 있어서 컴포트 존(comfort zone)에 드는 변위를 발생시킬 수 있다. 상기와 같이 진동기에 인가되는 주파수의 파형과 관련하여는 후술하기로 한다.The piezoelectric actuator 13 generates an acceleration curve and a sensation similar to a click when driven by a square wave and a comfort zone when the actuator transmits vibration to a hand when driven by a sinusoidal drive. This can generate displacement. The waveform of the frequency applied to the vibrator as described above will be described later.

상기 압전 액추에이터들에 인가되는 전압은 다양한 주파수와 입력 파형의 범위에서 동작할 수 있고, 광대역의 햅틱 응답들을 가능하게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 압전 액추에이터들의 전력 소모는 일반적인 진동기에 비해 작고, 액추에이터의 응답속도가 빠르기 때문에 사용자 입력에 대한 피드백의 햅틱장치에 있어 즉각적인 반응이 가능한 이점이 있다.
The voltage applied to the piezoelectric actuators can operate at a wide range of frequencies and input waveforms, and has the advantage of enabling wideband haptic responses. In addition, since the power consumption of the piezoelectric actuators is smaller than that of a general vibrator, and the response speed of the actuator is fast, there is an advantage that an immediate response can be made in the haptic device of feedback to a user input.

도 2의 (a)는 빔의 일단이 지지되고 타단이 종방향으로 자유진동할 수 있는 압전 빔 진동기를 나타내고, (b)는 양단이 지지되어 그 사이의 영역에서 종방향으로 진동할 수 있는 압전 빔 진동기를 나타낸다.Fig. 2 (a) shows a piezoelectric beam vibrator capable of supporting one end of the beam and free vibration of the other end in the longitudinal direction, and (b) shows a piezoelectric element capable of vibrating in the longitudinal direction in the region therebetween. Represents a beam vibrator.

도 2에 나타난 압전 빔 진동기는 모두 본 발명의 햅틱 디스플레이 장치에 적용 가능하고, 일단 지지방식의 압전 빔 진동기는 타단부에서 종방향의 변위가 최대로 나타나게 되므로, 상기 타단부가 디스플레이부(110)의 테두리부위에 연결되며, 더욱 정확하게는 상기 타단부의 상면이 소정의 연결부재를 통해 디스플레이부의 테두리부위의 하면에 연결되어 종방향의 진동을 전달함으로써 진동점을 형성하게 되는 것이다. Both the piezoelectric beam vibrators shown in FIG. 2 are applicable to the haptic display device of the present invention, and since the one-side support type piezoelectric beam vibrator exhibits maximum displacement in the other direction at the other end, the other end is displayed on the display unit 110. It is connected to the edge of the, more precisely the upper surface of the other end is connected to the lower surface of the edge of the display portion through a predetermined connecting member to transmit the vibration in the longitudinal direction to form a vibration point.

한편, 도 2의 (b)의 양단 지지 방식의 압전 빔 진동기의 경우 그 중심부위에서 변위가 최대가 되므로, 빔(12)의 중심과 디스플레이부(110)가 연결되어 진동점이 형성된다.On the other hand, in the case of the piezoelectric beam vibrator of the support of both ends of Figure 2 (b) is the maximum displacement on the center, the center of the beam 12 and the display 110 is connected to form a vibration point.

빔(12)과 압전 액추에이터(13)가 본딩되어 전계에 의해 최종적으로 종방향 진동을 발생하는 경우, 중심부의 진동 제어가 용이하고, 내구성 및 작동 신뢰성이 보다 우수한 양단 지지방식의 압전 빔 진동기를 사용하는 것이 바람직하다.
When the beam 12 and the piezoelectric actuator 13 are bonded and finally generate longitudinal vibration by an electric field, a piezoelectric beam vibrator having a support for both ends is used, and vibration control at the center is easy, and durability and operation reliability are more excellent. It is desirable to.

또한, 양단 지지방식의 압전 빔 진동기는 양단부가 디스플레이부 장치의 하우징이나 브라켓 등과 같은 고정부위에 지지되어야 하기 때문에, 중심부가 진동점을 형성하는 경우 디스플레이부보다 넓은 공간이 확보되어야 모서리 부위에 배치가 가능하다.In addition, since both ends of the piezoelectric beam vibrator have to be supported at a fixed portion such as a housing or a bracket of the display unit device, when the center forms a vibration point, a space larger than the display unit must be secured so that the arrangement can be made at the corner portion. It is possible.

이러한 공간적인 문제는 소형화 및 경량화가 요구되는 모바일장치에 적용되는 경우 더욱 심화될 수 있다.This spatial problem may be further exacerbated when applied to a mobile device requiring miniaturization and light weight.

따라서, 본 발명의 개념에 따라, 양단 지지방식의 압전 빔 진동기가 적용되는 경우, 디스플레이부(110)의 테두리부위의 중심에서 연결되어 진동점을 형성하는 것이 바람직하다.
Therefore, according to the concept of the present invention, when a piezoelectric beam vibrator having both ends is applied, it is preferable to be connected at the center of the edge of the display unit 110 to form a vibration point.

도 3을 기초로 상기한 양단 지지방식의 압전 빔 진동기가 배치된 햅틱 디스플레이 장치를 더욱 구체적으로 살펴본다.Based on FIG. 3, the haptic display device in which the piezoelectric beam vibrator of the both ends is supported will be described in more detail.

본 발명에 따른 햅틱 디스플레이부장치는 손가락으로 터치 입력을 하거나 진동을 감각할 수 있는 디스플레이부(110)가 구비된다. The haptic display unit device according to the present invention is provided with a display unit 110 that can sense a touch input or vibration with a finger.

이하에서, 상기 디스플레이부(110)는 직사각의 평판 형상을 기준으로 설명되고, 도 2의 평면도에서 정면의 테두리부위를 제1테두리(111)로 정의하고, 반시계방향으로 각각의 테두리부위를 제2테두리(112), 제3테두리(113) 및 제4테두리(114)로 정의하여 사용한다. 상기와 같이 정의된 테두리 부위는 디스플레이부(110)의 가장자리측을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예에서 디스플레이부는 장방형의 평면 형상으로 이루어지는데 이하, 평면상 긴 방향을 세로로 정의하고 짧은 방향을 가로로 정의하여 사용한다. Hereinafter, the display unit 110 will be described with reference to a rectangular flat plate shape, and the front edge portion is defined as the first edge 111 in the plan view of FIG. 2, and each edge portion is formed in the counterclockwise direction. It is defined and used as the second border 112, the third border 113 and the fourth border 114. The edge portion defined as described above means an edge side of the display 110. In addition, in the exemplary embodiment of the present invention, the display unit has a rectangular planar shape, hereinafter, a long direction on the plane is defined vertically and a short direction is defined horizontally.

다만, 상기 디스플레이부(110)는 정사각 형상이나 다각 형상 또는 테두리가 곡선으로 이루어진 형상일 수도 있음은 물론이다.
However, the display unit 110 may have a square shape, a polygonal shape, or a curved shape.

본 발명의 실시예에서는, 디스플레이부의 테두리부위에 배치되는 복수의 진동기에 의한 복수의 진동점들에 의해 디스플레이부 상면에서 진동 위치를 조절할 수 있게 되는 개념이 제시된다. 바람직하게는 상기 진동점들은 디스플레이부의 테두리 부위에서 3개 이상이 배치되고, 디스플레이부가 직사각 형상을 이루는 경우 각각의 테두리 부위의 중심이나 모서리 부위에 4개가 배치되도록 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
In the embodiment of the present invention, the concept of being able to adjust the vibration position on the upper surface of the display by a plurality of vibration points by a plurality of vibrators disposed on the edge portion of the display unit. Preferably, at least three vibration points are disposed at the edge of the display unit, and when the display unit has a rectangular shape, four vibration points may be disposed at the center or corner of each edge unit.

도 4는 도 3에 나타난 햅틱 디스플레이 장치의 제2진동기가 배치되는 모습을 나타내는 측단면도이고, 도 5는 제1진동기가 배치되는 모습을 나타내는 정단면도이다.4 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a second vibrator of the haptic display device illustrated in FIG. 3 is disposed, and FIG. 5 is a front cross-sectional view illustrating a state in which a first vibrator is disposed.

햅틱 디스플레이 장치(100)는 외관을 이루면서 내부에 진동기를 결합하는 하우징(120)과 상기 하우징의 상측의 개구부에 배치하고 상면을 통해 진동을 전달하는 디스플레이부(110)으로 구성된다. The haptic display apparatus 100 includes a housing 120 that combines a vibrator therein with an appearance, and a display unit 110 disposed in an opening at an upper side of the housing and transmitting vibration through an upper surface thereof.

상기 디스플레이부(110)는 가장자리측에서 하우징(120)의 상면과 결합하고, 그 하면에는 진동기(10, 20, 30, 40)가 연결된다.The display unit 110 is coupled to the upper surface of the housing 120 at the edge side, the vibrator (10, 20, 30, 40) is connected to the lower surface.

상기 진동기들은 압전 빔 진동기이고, 상기 디스플레이부(110)의 테두리부의 하면에 테두리부위와 평행하게 배치된다. 상기 압전 빔 진동기들은 하우징(120)에 양단이나 일단이 고정되는 방식으로 배치되는데, 본 발명의 개념에서는 양단 지지방식의 압전 빔 진동기로 이루어지는 것이 더욱 바람직함은 상기한 바와 같다. The vibrators are piezoelectric beam vibrators, and are disposed in parallel with an edge portion on a lower surface of the edge portion of the display 110. The piezoelectric beam vibrators are arranged in a manner that both ends or one end is fixed to the housing 120, it is more preferable in the concept of the present invention made of a piezoelectric beam vibrator of both ends support method as described above.

따라서, 디스플레이부(110) 테두리부위의 하면측으로는 각각 압전 빔 진동기가 평행하게 배치되고, 상기 압전 빔 진동기들은 하우징(120)에 형성된 지지부에 의해 양단이 지지되는 방식으로 결합된다.Accordingly, piezoelectric beam vibrators are arranged in parallel to the lower surface side of the edge of the display unit 110, and the piezoelectric beam vibrators are coupled in such a manner that both ends thereof are supported by a support part formed in the housing 120.

상기 지지부(121, 122, 123, 124)들은 디스플레이부(110)의 하면에서 높이방향으로 이격되고 내주방향으로 돌출된 단차부위를 의미하는데, 4개의 진동기의 양단을 각각 지지하면서 진동기의 빔이 높이방향으로 진동할 수 있는 공간을 형성하여야 하므로, 디스플레이부(110)의 모서리 부위의 하면의 부위에만 지지부들이 배치되는 것이 바람직하다. The support parts 121, 122, 123, and 124 are stepped portions spaced apart from the lower surface of the display 110 in the height direction and protruded in the inner circumferential direction. The beams of the vibrator are raised while supporting both ends of the four vibrators Since a space capable of vibrating in the direction should be formed, it is preferable that support portions are disposed only at a portion of the bottom surface of the corner portion of the display 110.

더욱 구체적으로 살펴보면, 상기 지지부들은 디스플레이부의 제1테두리(111)와 제4테두리(114)가 만나는 모서리 부위의 하면에 하우징(120)으로부터 연장되어 형성되는 제1지지부(121), 제1테두리(111)와 제2테두리(112)의 모서리 부위의 제2지지부(122), 제2테두리(112)와 제3테두리(113)의 모서리 부위의 제3지지부(123) 및 제3테두리(113)와 제4테두리(114)의 모서리 부위의 제4지지부(124)로 이루어진다. More specifically, the support parts may include a first support part 121 and a first border part which are formed to extend from the housing 120 on a lower surface of a corner portion where the first border 111 and the fourth border 114 meet each other. 111 and the second support portion 122 of the corner portion of the second border 112, the second support portion 123 and the third edge 113 of the corner portion of the second border 112 and the third border 113 And a fourth support part 124 at the corner of the fourth edge 114.

따라서, 제1진동기(10)는 양단의 하면이 제1지지부(121)와 제2지지부(122)의 상면에서 지지되고, 나머지의 진동기들도 마찬가지의 방식으로 지지되어 고정될 수 있다.Accordingly, the first vibrator 10 may be supported at the upper surfaces of the first support part 121 and the second support part 122 at both ends thereof, and the remaining vibrators may be supported and fixed in the same manner.

상기 지지부들의 면적이나 각각의 테두리와 평행한 방향으로의 길이는 압전 빔 진동기의 지지부위를 고려하여 선택적으로 이루어질 수 있다.
The area of the support portions or the length in the direction parallel to each edge may be selectively made in consideration of the support portion of the piezoelectric beam vibrator.

한편, 상기 진동기의 빔들은 종방향 즉, 하우징(120)의 높이방향으로 진동하여 진동력을 디스플레이부(110)으로 전달하여야 하기 때문에, 변위가 가장 큰 빔의 중심이 진동점을 이루게 된다.On the other hand, since the beams of the vibrator are to be vibrated in the longitudinal direction, that is, the height direction of the housing 120 to transmit the vibration force to the display unit 110, the center of the beam having the largest displacement forms the vibration point.

따라서, 디스플레이부(110)의 하면에서 하방으로 진동기의 빔과 소정 거리가 이격된 상면 이격부(102)가 형성된다. 상기 이격 거리는 상기 빔의 변위를 고려하여 이루어질 수 있고, 진동점 이외의 영역에서 진동기의 진동이 직접 디스플레이부로 전달되지 않을 수 있을 정도의 거리면 족하다.Accordingly, an upper surface spacer 102 spaced apart from the beam of the vibrator by a predetermined distance from the lower surface of the display unit 110 is formed. The separation distance may be made in consideration of the displacement of the beam, and the distance may be such that the vibration of the vibrator may not be directly transmitted to the display unit in a region other than the vibration point.

상기된 바와 같이, 각각의 진동점(11, 21, 31, 41)들을 형성하기 위해, 압전 빔 진동기의 중심부와 테두리부위의 중심부는 진동력을 전달할 수 있도록 연결부재에 의해 연결된다.As described above, in order to form the respective vibration points 11, 21, 31, and 41, the center portion of the piezoelectric beam vibrator and the center portion of the edge portion are connected by a connecting member to transmit the vibration force.

도 4에서 제2진동기(20)를 예로 설명하면, 디스플레이부(110)의 제2테두리(112)의 하면과 제2진동기(20)의 상면 사이에는 제2연결부재(24)가 개재된다. 상기 제2연결부재(24)는 압전 액추에이터(23)에 의한 빔(22)의 종방향 진동을 디스플레이부(110)의 제2테두리(112)부위로 전달하게 된다. 제1진동기(10), 제3진동기(30) 및 제4테두리(114)의 배치 및 연결부재와의 배치관계는 제2진동기(20)에서 설명한 바와 같다.
Referring to the second vibrator 20 in FIG. 4 as an example, a second connecting member 24 is interposed between the lower surface of the second edge 112 of the display 110 and the upper surface of the second vibrator 20. The second connecting member 24 transmits the longitudinal vibration of the beam 22 by the piezoelectric actuator 23 to the second edge 112 of the display unit 110. The arrangement of the first vibrator 10, the third vibrator 30, and the fourth border 114 and the arrangement relationship with the connecting member are as described in the second vibrator 20.

본 발명에서는 압전 빔 진동기가 디스플레이부의 테두리 부위에 배치되고 진동점에서만 디스플레이부에 진동을 전달하는 개념이 제시된다. 즉, 진동기 빔에 의한 진동은 상면 이격부(102)에 배치된 연결부재에 의해서만 전달되기 때문에 진동 전달의 효율 및 정밀한 제어에 있어서 이점을 갖게 된다. In the present invention, a piezoelectric beam vibrator is disposed at the edge of the display unit and a concept of transmitting vibration to the display unit only at the vibration point is proposed. That is, since the vibration by the vibrator beam is transmitted only by the connecting member disposed on the upper surface separation unit 102, there is an advantage in the efficiency and precise control of the vibration transmission.

햅틱 디스플레이 장치에 있어서, 진동이 하우징으로 전달되는 경우 정밀한 진동감각을 제공하는 데 문제가 발생할 수 있으므로, 하우징으로의 진동의 전달은 최대한 억제되는 것이 바람직하다.In the haptic display device, when vibration is transmitted to the housing, problems may occur in providing a precise vibration sense, and therefore, transmission of vibration to the housing is preferably suppressed as much as possible.

따라서, 상기 진동기의 측부와 하우징의 내측벽 사이에 이격된 측면 이격부(101)가 형성된다. 따라서, 진동기들은 단차부에 형성된 지지부(121, 122, 123, 124)에 지지되되 하우징의 내측면에서 소정 간격 이격되고, 디스플레이부(110)의 하면으로부터 하방으로 이격되도록 배치된다. Thus, a side spacing 101 is formed between the side of the vibrator and the inner wall of the housing. Accordingly, the vibrators are supported by the support parts 121, 122, 123, and 124 formed in the stepped portion, but are spaced apart from the inner surface of the housing by a predetermined distance, and spaced downward from the bottom surface of the display 110.

즉, 진동기들은 디스플레이부(110)의 각각의 테두리 하측에 배치되고, 하우징(120)의 내측벽에 인접하되 소정 간격 이격되도록 배치되는 것이다. That is, the vibrators are disposed below each edge of the display unit 110 and are disposed adjacent to the inner wall of the housing 120 but spaced apart by a predetermined interval.

상기와 같이 상면 이격부(102) 및 측면 이격부(101)를 통해 디스플레이부(110) 및 하우징(120)으로 진동기로부터의 바람직하지 않은 진동의 전달이 억제되어 진동제어의 효율이 극대화될 수 있는 이점이 있음에 유의하여야 한다.
As described above, the transfer of undesirable vibration from the vibrator to the display 110 and the housing 120 through the upper spaced portion 102 and the side spaced portion 101 may be suppressed to maximize the efficiency of vibration control. Note that there is an advantage.

도 6은 상기한 햅틱 디스플레이 장치의 진동절연구조를 더욱 상세하게 나타내는 도면이다. 좌측의 도면은 햅틱 디스플레이 장치의 평면도를 나타내고, 우측의 상부 도면은 A-A' 선을 따라 절개한 정단면도를 나타내며, 하부 도면은 B-B' 선을 따라 절개한 우측단면도를 나타낸다.6 is a view showing in detail the vibration isolation structure of the haptic display device. The figure on the left shows a plan view of the haptic display device, the upper figure on the right shows a front sectional view cut along the line A-A ', and the lower figure shows the right sectional view cut along the line B-B'.

도 6에서는 제4진동기(40)를 기준으로 설명한다. 제4진동기(40)의 측부와 하우징(120)의 내측면 사이에는 상기한 바와 같이 소정 간격 이격된 측면 이격부(101)가 형성되고, 상면과 디스플레이부(110)의 하면 사이에도 종방향의 정확한 진동력 전달을 위해 소정 간격 이격된 상면 이격부(102)가 형성된다.In FIG. 6, the fourth vibrator 40 will be described. Between the side of the fourth vibrator 40 and the inner surface of the housing 120 is formed a side separation portion 101 spaced apart by a predetermined interval as described above, and also in the longitudinal direction between the upper surface and the lower surface of the display unit 110 In order to transmit the accurate vibration force, a spaced apart upper surface 102 is formed.

상기와 같이 이격되는 구조를 가짐에 따라, 진동기와 디스플레이부 사이에서의 진동의 전달은 진동기의 중심부에 연결된 연결부재에 의해서만 이루어질 수 있으므로, 바람직하지 않은 진동의 전달은 상당히 억제될 수 있는 이점이 있다.
As the structure is spaced as described above, the transmission of the vibration between the vibrator and the display unit can be made only by a connecting member connected to the center of the vibrator, there is an advantage that the transmission of undesirable vibration can be significantly suppressed. .

그런데, 하우징의 내측에 형성된 지지부와 진동기의 접촉부위 사이에서도 진동이 전달될 수 있고, 이러한 진동은 하우징 및 디스플레이부로 전달되어, 정확인 진동의 제어에 문제점을 발생할 수 있다.However, vibration may also be transmitted between the support portion formed inside the housing and the contact portion of the vibrator, and the vibration may be transmitted to the housing and the display portion, thereby causing a problem in the control of accurate vibration.

따라서, 제4진동기(40)를 기준으로 볼 때, 제4진동기(40)의 일단부의 하면과 제4지지부(124)의 대향하는 부위 사이에는 절연 물질(103)이 더 배치되는 것이 바람직하다.Therefore, in view of the fourth vibrator 40, the insulating material 103 may be further disposed between the lower surface of one end of the fourth vibrator 40 and the opposing portion of the fourth support part 124.

상기 절연 물질(103)은 러버와 같은 탄성재질의 부재로 이루어질 수도 있고, 실리콘이나 접착제와 같이 직접 본딩을 하면서 자체의 탄성력으로 완충 역할을 하도록 도포되는 물질로 이루어질 수도 있다. 또한, 바람직하게는 상기 절연 물질(103)은 양면이 접착 방식으로 결합될 수 있는 필름 형상으로 이루어진다.
The insulating material 103 may be made of an elastic member such as a rubber, or may be made of a material that is applied to act as a buffer by its elastic force while directly bonding, such as silicone or an adhesive. In addition, the insulating material 103 is preferably made of a film shape that both sides can be bonded in an adhesive manner.

도 7은 상기한 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치를 나타내는 사시도이다.7 is a perspective view illustrating a haptic display device having the vibration isolation structure as described above.

상기한 대로, 각각의 진동기(10, 20, 30, 40)의 측부와 하우징(120)의 내벽 사이에는 측면 이격부(101)가 형성되고, 진동기의 상면과 디스플레이부(110)의 하면 사이에는 상면 이격부(102)가 형성되어 상기 진동기들로부터 하우징 및 디스플레이부로 바람직하지 않은 진동의 직접 전달을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 진동의 디스플레이부로의 전달은 연결부재(41, 42, 43, 44)를 통해서만 이루어질 수 있다.As described above, a side separation part 101 is formed between the side of each vibrator 10, 20, 30, 40 and the inner wall of the housing 120, and between the top of the vibrator and the bottom of the display 110. An upper spacer 102 is formed to prevent direct transmission of undesirable vibrations from the vibrators to the housing and display. Therefore, the transmission of the vibration to the display portion can be made only through the connecting members 41, 42, 43, 44.

또한, 상기 진동기의 양단부는 하면에서 상기 지지부(121, 122, 123, 124)의 상면에 지지되는데, 상기 진동기의 양단부의 하면과 지지부의 상면의 사이에는 절연 물질(103)이 개재되어 진동 절연의 역할을 하게 된다.In addition, both ends of the vibrator are supported on the upper surface of the support parts 121, 122, 123, and 124 at the lower surface thereof, and an insulating material 103 is interposed between the lower surface of the both ends of the vibrator and the upper surface of the support part. It will play a role.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 압전 빔 진동기를 예로 하여 양단부가 지지부에 의해 지지되는 경우를 설명하였지만, 일단 지지 방식의 진동기가 배치될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 진동기의 일단이 하우징의 지지부에 지지되고, 타단은 연결부재를 통해 디스플레이부의 하면에 연결될 수 있다. However, in the preferred embodiment of the present invention has been described a case in which both ends are supported by the support portion by using a piezoelectric beam vibrator as an example, it is a matter of course that the support vibrator can be disposed once. In this case, one end of the vibrator may be supported by the support of the housing, and the other end may be connected to the lower surface of the display unit through a connecting member.

또한, 진동기의 양단부 하면과 지지부의 상면이 접촉하거나 본딩되는 방식으로 결합되는 예가 설명되었지만, 지지부에 소정 홈이 형성되어 진동기의 상하면을 지지할 수도 있고, 이 경우 절연 물질은 접촉면에 고르게 배치될 수 있다.
In addition, although the example is described in which the lower surface of both ends of the vibrator and the upper surface of the support are coupled in a manner of contact or bonding, a predetermined groove may be formed in the support to support the upper and lower surfaces of the vibrator, in which case the insulating material may be evenly disposed on the contact surface. have.

한편, 상기한 바와 같이 진동 절연 구조를 가지면서 복수의 진동점을 통해 디스플레이부의 진동 위치를 조절할 수 있는 개념에 따라, 상기 진동기들은 동일한 주파수와 진폭의 출력을 가지도록 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 진동기들은 동일한 기계적 성능을 진동 빔으로 이루어지고 동일한 길이로 형성된다. On the other hand, according to the concept of adjusting the vibration position of the display unit through a plurality of vibration points while having a vibration isolation structure as described above, it is preferable that the vibrators are made to have the output of the same frequency and amplitude. Thus, the vibrators are made of vibrating beams of the same mechanical performance and formed of the same length.

이때, 디스플레이부(110)가 장방형상을 가진다면, 가로의 길이보다 세로의 길이가 더 길게 되고, 제1진동기(10) 및 제3진동기(30)와 제2진동기(20) 및 제4진동기(40)의 지지부에 의한 배치 조건은 아래와 같이 차이를 가진다.At this time, if the display unit 110 has a rectangular shape, the vertical length is longer than the horizontal length, and the first vibrator 10, the third vibrator 30, the second vibrator 20, and the fourth vibrator The arrangement condition by the support part of 40 has a difference as follows.

도 8은 본 발명에 따른 햅틱 디스플레이 장치의 하우징을 도시한 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a housing of the haptic display device according to the present invention.

하우징(120)은 상기된 바와 같이 상측에서 디스플레이부(110)를 지지하고, 내부에서 진동기(10, 20, 30, 40)을 지지하는데, 진동기의 지지구조로서 지지부를 구비한다.The housing 120 supports the display unit 110 from above and supports the vibrators 10, 20, 30, and 40 therein, and includes a support unit as a support structure of the vibrator.

하우징(120)의 내벽의 모서리 부위에 소정 폭과 길이를 가지고 형성되는데, 상면이 디스플레이부의 하면으로부터 소정 간격 이격되어 이루어진다. The inner wall of the housing 120 is formed with a predetermined width and length at the corners, and the upper surface is spaced apart from the lower surface of the display by a predetermined interval.

도 8에서와 같이 디스플레이부 및 하우징이 세로로 긴 장방형으로 이루어지고, 진동기들이 동일한 형상으로 이루어질 때, 상기 지지부들의 가로방향 및 세로방향으로 다른 길이로 이루어진다. 즉, 각각의 지지부들은 세로방향으로는 길고 가로방향으로는 짧은 형상으로 형성되는 것이다.As shown in FIG. 8, when the display unit and the housing have a vertically long rectangular shape and the vibrators have the same shape, the display units and the housing have different lengths in the transverse and longitudinal directions. That is, each support portion is formed in a shape that is long in the longitudinal direction and short in the transverse direction.

상기 지지부들의 세로방향 및 가로방향의 길이는 진동기의 빔의 길이에 의해 결정된다. 따라서, 제1지지부(121)와 제2지지부(122) 사이의 이격된 거리와 제1지지부(121)와 제4지지부(124) 사이의 이격된 거리는 동일하다. 또한, 제2지지부(122)와 제3지지부(123) 사이의 거리 및 제3지지부(123)와 제4지지부(124) 사이의 거리도 마찬가지로 진동기의 빔의 길이, 더욱 정확하게는 지지부들 사이의 이격 공간에서 종방향으로 진동하는 빔의 부위의 길이에 의해 정해진다.The longitudinal and transverse lengths of the supports are determined by the length of the beam of the vibrator. Therefore, the spaced distance between the first support 121 and the second support 122 and the spaced distance between the first support 121 and the fourth support 124 are the same. Also, the distance between the second support 122 and the third support 123 and the distance between the third support 123 and the fourth support 124 are likewise equal to the length of the beam of the vibrator, more precisely between the supports. It is determined by the length of the part of the beam which vibrates longitudinally in the spaced apart space.

한편, 공간적인 배치 관계를 고려하여 제1진동기(10)와 제3진동기(30) 즉, 가로방향으로 배치되는 진동기를 지지하는 지지부의 부위는 하우징의 내벽 쪽으로 함몰된 형상으로 단차지게 이루어질 수 있다.
On the other hand, in consideration of the spatial arrangement relationship, the first vibrator 10 and the third vibrator 30, that is, the portion of the support for supporting the vibrator disposed in the horizontal direction may be stepped in a shape recessed toward the inner wall of the housing. .

한편, 디스플레이부는 외관에서 평판 형상으로 이루어지지만, 다양한 소재와 부품이 결합되어 이루어져 있으므로, 복수의 공진 주파수(Resonant frequency)를 가지는 것이 일반적이다. On the other hand, the display portion is made in the shape of a flat plate, but because a variety of materials and components are combined, it is common to have a plurality of resonant frequencies (Resonant frequency).

도 9는 본 발명의 햅틱 디스플레이 장치에서 주파수의 변화에 따른 진동 영역의 이동을 도식적으로 나타내는 도면이다.9 is a diagram schematically illustrating a movement of a vibration region according to a change of frequency in a haptic display device of the present invention.

본 발명의 개념에 따라 진동기로부터 출력되는 가진 주파수는 디스플레이부의 1차 공진 주파수 이하의 영역에서 조절된다. According to the concept of the present invention, the excitation frequency output from the vibrator is adjusted in the region below the first resonance frequency of the display unit.

1차 공진 주파수가 의미를 가지는 이유는, 1차 공진 주파수보다 높은 영역에서의 공진 주파수가 설정되는 경우, 진동기로부터 출력되는 가진 주파수가 설정된 공진 주파수 이하의 영역에서 조절되므로, 설정된 공진 주파수 이하의 범위에서 공진 주파수가 나타나는 되면 설정된 공진 주파수 이하에서 디스플레이부의 중심부에 진동 위치가 도달하게 되고, 결국 진동 위치의 제어에 적절하지 않게 됨을 의미하기 때문이다.The reason why the primary resonant frequency is meaningful is that, when the resonant frequency in the region higher than the primary resonant frequency is set, the excitation frequency output from the vibrator is adjusted in the region below the set resonance frequency, and thus the range below the set resonance frequency. This is because when the resonance frequency appears at, the vibration position reaches the center of the display unit below the set resonance frequency, which means that the vibration position is not appropriate for the control of the vibration position.

도 9의 실시예에서는 제1진동기(10)에 의한 디스플레이부(110) 상에서 진동위치의 변화를 나타낸다.In the embodiment of Figure 9 shows the change in the vibration position on the display unit 110 by the first vibrator (10).

도 9의 (a)와 같이, 가진 주파수가 1차 공진 주파수에 대해 상대적으로 낮을 때는 디스플레이부(110)의 상면에서 진동이 가장 크게 일어나는 진동 중심(131)은 제1진동점(11)에 인접한 부위에서 나타난다. As shown in FIG. 9A, when the excitation frequency is relatively low with respect to the primary resonant frequency, the vibration center 131 that generates the most vibration on the upper surface of the display 110 is adjacent to the first vibration point 11. Appears at the site.

도 9의 (b)는 (a)의 경우보다 가진 주파수를 높였을 때의 진동 중심(131)과 진동 영역(130)을 나타내는데, 상대적으로 진동 중심(131)이 제1테두리(10)에서 햅틱 디스플레이 장치의 디스플레이부(110)의 중심부 방향으로 이동하였음을 이해할 수 있다.9 (b) shows the vibration center 131 and the vibration region 130 when the excitation frequency is increased than in the case of (a), wherein the vibration center 131 is relatively haptic in the first edge 10. It may be understood that the display device has moved toward the center of the display unit 110 of the display device.

도 9의 (c)는 가진 주파수가 1차 공진 주파수와 같을 때의 진동을 나타내는데, 진동 중심(131)이 디스플레이부(110)의 중심부와 일치하게 된다.FIG. 9C illustrates the vibration when the excitation frequency is equal to the primary resonance frequency, and the vibration center 131 coincides with the center of the display unit 110.

즉, 디스플레이부(110) 상에서 진동 중심(131)은 주파수가 낮을 때는 제1진동점(11)에 인접하여 형성되고, 주파수가 높아질수록 디스플레이부(110)의 중심 방향으로 이동하며, 주파수가 1차 공진 주파수와 일치하는 경우에는 디스플레이부(110)의 중심부에 진동 중심(131)이 형성된다.That is, the vibration center 131 is formed adjacent to the first vibration point 11 when the frequency is low on the display 110, and moves toward the center of the display 110 as the frequency increases, and the frequency is 1. In the case of coinciding with the difference resonant frequency, the vibration center 131 is formed at the center of the display 110.

따라서, 진동기(10, 20, 30, 40)의 가진 주파수를 디스플레이부(110)의 1차 공진 주파수 이하의 영역에서 조절함으로써, 디스플레이부의 테두리부에서 중심부까지 진동 영역을 이동시켜 진동위치를 제어할 수 있는 개념이 제시된다.Therefore, by adjusting the excitation frequency of the vibrators 10, 20, 30, 40 in the region below the first resonant frequency of the display 110, the vibration position can be controlled by moving the vibration region from the edge portion of the display portion to the center portion. A concept that can be presented is presented.

다만, 기술된 1차 공진 주파수는 햅틱 디스플레이 장치의 재질, 배치관계 및 질량에 따라 다양하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 디스플레이부(110)가 상기한 하우징이나, 브라켓 또는 주변장치와 결합되는 경우, 상기 주파수는 디스플레이부 자체의 공진 주파수를 의미할 수 있고, 결합된 부재들과의 계(System) 전체의 공진 주파수를 의미할 수도 있음에 유의하여야 한다.
However, the described first resonant frequency may be variously made according to the material, the arrangement relationship, and the mass of the haptic display device. In addition, when the display unit 110 is coupled to the housing, the bracket, or the peripheral device, the frequency may refer to the resonance frequency of the display unit itself, and the frequency of the entire system with the coupled members may be reduced. Note that this may mean a resonance frequency.

도 10 내지 도 13는 본 발명의 개념에 따라 햅틱 디스플레이 장치의 진동 위치 제어를 하는 다양한 예를 나타내는 평면도이다.10 to 13 are plan views illustrating various examples of vibrating position control of a haptic display device according to the inventive concept.

도 10은 진동 중심이 제1테두리에서 제3테두리방향으로 이동하는 것을 나타내는 평면도이다.10 is a plan view showing that the vibration center moves from the first border to the third border.

상술한 바와 같이, 디스플레이부(110)는 평면도상에서 정면측에서부터 반시계 방향으로 제1테두리(111), 제2테두리(112), 제3테두리(113) 및 제4테두리(114)를 구비하고 압전 빔 진동기(10, 20, 30, 40)가 각각의 테두리부 하면측에 평행하게 배치된다. 또한, 상기 진동기는 중심부에서 상기 테두리부들과 연결부재에 의해 연결되어 진동점(11, 31, 31, 41)들을 형성한다. As described above, the display unit 110 includes a first border 111, a second border 112, a third border 113, and a fourth border 114 in a counterclockwise direction from the front side on a plan view. Piezoelectric beam vibrators 10, 20, 30, and 40 are disposed parallel to the lower surface side of each edge portion. In addition, the vibrator is connected to the edge portion and the connecting member at the center to form the vibration point (11, 31, 31, 41).

여기서, 'X'로 표시된 부위는 진동 중심(131) 즉, 원하는 진동위치를 나타내며, 화살표는 진동 중심(131)의 이동 경로를 나타낸다.Here, the portion marked with 'X' indicates the vibration center 131, that is, the desired vibration position, and the arrow indicates the movement path of the vibration center 131.

진동 중심을 제1테두리(111)에서 제3테두리(113) 측으로 이동하는 과정을 설명하면, 제1진동기(10)를 디스플레이부 또는 디스플레이부 장치의 1차 공진 주파수보다 작은 영역에서 점점 주파수를 높여가며 진동하면 제1테두리(111)에 인접하여 형성된 진동 중심(131)이 점차적으로 디스플레이부의 중심부로 이동하게 된다. Referring to the process of moving the vibration center from the first border 111 to the third border 113, the frequency of the first vibrator 10 is gradually increased in an area smaller than the primary resonant frequency of the display unit or the display unit. When the vibration vibrates gradually, the vibration center 131 formed adjacent to the first edge 111 gradually moves to the center of the display unit.

제1진동기(10)의 가진 주파수가 1차 공진 주파수와 같아지면 진동 중심(131)은 디스플레이부의 중심부에 위치하게 되고, 이때 제1진동기(10)에 인가되는 전압을 차단하고 제2진동기(20)에 인가되는 전압의 주파수를 1차 공진 주파수로부터 점점 낮춰가면, 중심부에 형성된 진동 중심(131)은 점차적으로 제2테두리(112) 측으로 이동하게 된다.When the excitation frequency of the first vibrator 10 is equal to the first resonant frequency, the vibration center 131 is positioned at the center of the display unit. At this time, the voltage applied to the first vibrator 10 is blocked and the second vibrator 20 When the frequency of the voltage applied to the) is gradually lowered from the primary resonant frequency, the vibration center 131 formed in the center gradually moves toward the second edge 112.

진동 중심(131)을 제3테두리(113)로부터 제1테두리(111) 측으로 이동시키는 방법은 상기한 바와 역순이므로 이하 생략한다.
Since the vibration center 131 is moved from the third edge 113 to the first edge 111 in the reverse order as described above, it will be omitted below.

또한, 도 11은 제2테두리와 제4테두리 사이에서 진동 중심이 이동하는 모습을 나타내는 평면도이다.FIG. 11 is a plan view illustrating a state in which a vibration center moves between the second border and the fourth border.

도 10의 예에서 설명한 바와 마찬가지로 제2진동기(20)와 제4진동기(40)의 가진 주파수를 1차 공진 주파수 이하의 영역에서 조절하면, 진동 중심은 제2테두리(112)와 제4테두리(114) 사이 즉, 디스플레이부의 평면상 가로 방향으로 이동할 수 있게 된다.
As described in the example of FIG. 10, when the excitation frequencies of the second vibrator 20 and the fourth vibrator 40 are adjusted in the region below the first resonance frequency, the vibration center is the second edge 112 and the fourth edge ( 114, that is, the display unit can move in the horizontal direction on the plane.

또한, 도 12는 제1테두리와 제2테두리 사이에서 진동 중심이 이동하는 모습을 나타내는 평면도이다.12 is a plan view illustrating a state in which a vibration center moves between the first border and the second border.

제1테두리(111) 측에서 진동 중심(131)이 디스플레이부(110)의 중심부까지 이동하는 과정은 도 7의 예와 같지만, 진동 중심(131)이 디스플레이부의 중심부에 도달한 경우, 제2진동기(20)의 가진 주파수를 1차 공진 주파수로부터 점점 낮춰가는 과정을 통해 제2테두리(112) 방향으로 진동 위치를 이동시킬 수 있게 되는 것이다.The process of moving the vibration center 131 to the center of the display unit 110 from the side of the first border 111 is the same as the example of FIG. 7, but when the vibration center 131 reaches the center of the display unit, the second vibrator It is possible to move the vibration position in the direction of the second border 112 through the process of lowering the excitation frequency of (20) from the first resonance frequency.

이러한 과정에 따라 이동하는 진동의 경로는 대략 'ㄱ'자 내지는 반전된 'ㄱ'자 형상을 하게 된다.
The path of the vibration moving according to this process is approximately 'a' or inverted 'a' shape.

또한, 도 12는 진동 중심이 원형으로 이동하는 모습을 나타내는 평면도이다.12 is a plan view showing how the vibration center moves in a circular shape.

햅틱 디스플레이 장치의 디스플레이부(110)의 중심부에서 제3테두리(113) 측으로 소정 거리 이격된 부위에 진동 중심(131)이 형성되도록 제3진동기(30)에 소정 주파수의 전압을 인가하고, 시간 간격을 두고 제2진동기(20)에 동일한 전압을 인가하고, 순차적으로 제1진동기(10) 및 제4진동기(40)로 진동을 전달하는 방식으로 진동 위치를 이동시키면, 시간 차이를 두고 진동 중심(131)이 시계방향으로 이동하게 된다.A voltage having a predetermined frequency is applied to the third vibrator 30 such that the vibration center 131 is formed at a portion of the haptic display device which is spaced a predetermined distance from the center of the display unit 110 to the third border 113 and is spaced apart at a time interval. When the same voltage is applied to the second vibrator 20 and the vibration positions are sequentially transferred to the first vibrator 10 and the fourth vibrator 40, the vibration centers may be spaced at a time difference. 131 moves clockwise.

상기와 같은 진동 위치를 연결하면 사각 형상을 이루게 되지만, 상기와 같이 진동 중심(131)이 이동하는 경우 촉감적으로는 진동위치가 회전하는 것으로 인지될 수 있음에 유의하여야 한다.
If the vibration position as described above is connected to form a rectangular shape, it should be noted that when the vibration center 131 is moved as described above, the vibration position can be perceived to rotate.

한편, 상기에서는 1개의 진동기에 의해 원하는 위치를 진동하거나 순차적으로 진동 위치를 이동시키는 경우가 설명되었지만, 2개 이상의 진동기에 의한 진동의 간섭을 이용하여 진동을 보강 또는 상쇄하는 방법이 제안된다.On the other hand, in the above, the case where the desired position is vibrated or the vibration position is sequentially moved by one vibrator has been described, but a method of reinforcing or canceling the vibration by using the interference of the vibration by two or more vibrators is proposed.

도 9를 참고하면, 진동기에 의해 소정의 진동 중심(131)이 형성되지만, 그 중심을 기준으로 주변에는 진동 영역(130)이 발생한다. 상기 진동 영역(130)은 진동 중심(131)에 비해 변위가 작지만, 진동 위치의 정확한 제어를 위해 상기 진동 중심(131) 외의 영역에서는 진동이 제거될 필요성이 제기된다.Referring to FIG. 9, a predetermined vibration center 131 is formed by the vibrator, but a vibration region 130 is generated around the center. The vibration region 130 has a smaller displacement than the vibration center 131, but the vibration needs to be removed in an area other than the vibration center 131 for accurate control of the vibration position.

따라서, 상기 복수의 진동기 중 선택된 어느 하나의 진동기는 상기 디스플레이부를 진동하고, 나머지의 진동기 중 적어도 어느 하나의 진동기는 상기 디스플레이부의 특정 위치를 제외한 부위의 진동을 상쇄하여 제거할 수 있다. 이와 같이 상쇄하는 개념은 위상이 반대이고 동일한 크기의 주파수를 대향하는 부위에서 발진함으로써 이루어질 수 있다.Accordingly, any one vibrator selected from the plurality of vibrators vibrates the display unit, and at least one vibrator of the remaining vibrators cancels and removes vibration of a portion except for a specific position of the display unit. This canceling concept can be achieved by oscillating at sites where the phases are opposite and opposite frequencies of the same magnitude.

또한, 2개 이상의 진동기를 동시에 발진하여 간섭에 의한 파장의 보강을 통해 진동을 더욱 극대화할 수도 있다. 이러한 개념에 따르는 경우, 2개의 진동기에 의해 발생한 진동 영역(130)의 교차되는 부위에서는 진동이 보강되어 진동이 더욱 커지도록 할 수도 있고, 특정 점이 아닌 특정 라인 또는 영역을 따라 감지할 수 있는 진동이 발생하도록 제어할 수도 있음은 물론이다.
In addition, by simultaneously oscillating two or more vibrators may further maximize the vibration through the reinforcement of the wavelength due to interference. According to this concept, the vibration may be reinforced at the intersection of the vibration region 130 generated by the two vibrators so that the vibration becomes larger, and the vibration that can be detected along a specific line or region rather than a specific point is Of course, it can be controlled to occur.

한편, 햅틱 디스플레이 장치의 1차 공진 주파수를 이용한 정확한 진동 부위의 제어를 위해서는 진동기에 의해 전달되는 주파수의 파형을 고려할 필요가 있다. 이하, 압전 빔 진동기에 인가되는 전압의 주파수를 기준으로 출력 주파수를 살펴본다.On the other hand, in order to accurately control the vibration region using the primary resonant frequency of the haptic display device, it is necessary to consider the waveform of the frequency transmitted by the vibrator. Hereinafter, the output frequency will be described based on the frequency of the voltage applied to the piezoelectric beam vibrator.

도 14 및 도 15에서는 대칭비가 삼각 파형을 나타낸다.In Fig. 14 and Fig. 15, the symmetry ratio represents a triangular waveform.

도 14에서 가로축은 초(Second) 스케일의 시간(Time)축을 나타내고, 세로축은 인가되는 입력의 전압(Volatage) 스케일의 크기(Amplitute)축을 나타낸다.In FIG. 14, the horizontal axis represents the time axis of the second scale, and the vertical axis represents the amplitude axis of the voltage scale of the input applied.

또한, 도 15에서는 y=f(t) 즉, 시간에 대한 전압의 함수를 주파수에 대한 크기의 함수 |Y(f)|로 변환한, 스펙트럼 분석의 그래프이다. 또한, 우측 도면은 오실로스코프에 의한 스펙트럼 결과를 나타낸다.15 is a graph of spectral analysis in which y = f (t), that is, a function of voltage over time is converted into a function | Y (f) | of magnitude with frequency. Also, the figure on the right shows the spectral results by the oscilloscope.

도 14의 시간 영역에서의 삼각파형을 스펙트럼 분석한 도 15를 살펴보면, 우측 도면의 점선영역에서 확인할 수 있듯이 1차 공진 주파수 영역의 크기가 나타나지 않으므로, 원하는 국부진동의 목적을 달성할 수 있게 된다.Referring to FIG. 15, which shows a spectral analysis of a triangular waveform in the time domain of FIG. 14, since the magnitude of the first resonant frequency region does not appear as shown in the dotted line region of the right figure, the desired local vibration can be achieved.

특히, 도면의 실시예에서는 삼각파형의 대칭비가 9:1인 경우를 나타내는데, 이 경우 스펙트럼 분석 결과를 살펴보면 1차 공진 주파수로 설정된 257Hz의 주파수 성분이 나타나지 않게 된다.In particular, the embodiment of the figure shows a case where the symmetry ratio of the triangular waveform is 9: 1. In this case, looking at the spectrum analysis result, the frequency component of 257 Hz set as the first resonant frequency does not appear.

한편, 인가되는 전압 파형은 정현파(Sine wave)나 사각파(sqaure wave)와 같은 다양한 형상을 고려할 수 있다. 그러나, 정현파나 사각파의 경우는 주파수 영역에서 살펴보면 대부분의 주파수 영역대에서 크기를 가지게 되어 가전점과 진동 영역의 진동 구분이 어렵게 되므로 정확한 진동 위치 제어에 적합하지 않게 된다.
On the other hand, the applied voltage waveform may take into account various shapes such as sine wave or square wave. However, in the case of the sine wave or the square wave, it is not suitable for accurate vibration position control because it is difficult to distinguish the vibration between the home appliance store and the vibration region because it has a size in most frequency domains.

따라서, 본 발명의 개념에 따라 햅틱 디스플레이 장치의 진동 제어를 위한 입력 파형은 삼각파형이 바람직하다.Therefore, according to the concept of the present invention, the input waveform for vibration control of the haptic display device is preferably a triangular waveform.

다만, 상기한 바와 같이 상기 1차 공진 주파수는 선택된 햅틱 디스플레이 장치에 대한 예시이며, 햅틱 디스플레이 장치의 디스플레이부의 재질, 배치관계 및 질량에 따라 다른 범위의 1차 공진 주파수가 나타날 수 있고, 이 경우 상기한 삼각파형의 대칭비는 수정되어야 한다. However, as described above, the first resonant frequency is an example of the selected haptic display device, and the first resonant frequency of a different range may appear according to the material, arrangement, and mass of the display unit of the haptic display device. The symmetry ratio of one triangle wave must be corrected.

즉, 상기 진동기에 인가되는 입력 전압의 주파수의 파형의 대칭비는, 스펙트럼 분석시 디스플레이부 또는 디스플레이부 장치 계(System)의 1차 공진 주파수 영역의 성분이 나타나지 않는 모양에서 선택될 수 있는 것이다. That is, the symmetry ratio of the waveform of the frequency of the input voltage applied to the vibrator may be selected in a form in which the component of the primary resonance frequency region of the display unit or the display unit system does not appear during spectrum analysis.

다만, 특정 파형을 가진 주파수에서 스펙트럼 분석시 1차 공진 주파수 영역보다 낮은 주파수에서 큰 크기를 가지고, 1차 공진 주파수 영역의 성분이 상대적으로 작은 크기를 나타낸다면 이러한 파형의 주파수는 입력 파형으로서 사용될 수 있다.However, if the spectrum analysis at a frequency having a specific waveform has a large magnitude at a frequency lower than the first resonant frequency region, and the components of the first resonant frequency region have a relatively small size, the frequency of such a waveform can be used as an input waveform. have.

또한, 1차 공진 주파수 영역의 성분이 나타나지 않는 경우라면 삼각파형과 다른 형상의 주파수를 입력파형으로 선택할 수 있음은 물론이다.
In addition, if a component of the first resonant frequency region does not appear, of course, a frequency having a shape different from the triangular waveform may be selected as the input waveform.

상기한 바와 같이, 디스플레이부의 테두리부에 진동점을 형성하여, 이를 압전 빔 진동기를 통해 진동시키고, 각각 1차 공진 주파수 이하의 범위에서 가진 주파수를 조정하게 되면, 디스플레이부의 원하는 위치에 진동을 발생시킬 수 있고, 진동 위치를 조절할 수 있으며 또한 2개의 부위 이상의 부위에서 멀티진동도 발생시킬 수 있다.As described above, when a vibration point is formed at the edge of the display unit, the vibration point is vibrated through the piezoelectric beam vibrator, and the excitation frequency is adjusted within a range below the primary resonance frequency, respectively, to generate vibration at a desired position of the display unit. It is possible to adjust the position of vibration, and also to generate multi-vibration at two or more sites.

이러한 정확한 진동을 위해 각각의 진동기와 하우징 사이에 이격부가 형성되고, 진동기와 디스플레이부 사이에 이격부가 형성되며, 진동기와 하우징의 지지부가 접하는 부위에 절연 물질이 배치되므로, 바람직하지 않은 진동의 전달을 억제할 수 있는 진동 절연구조를 가지게 된다.A space is formed between each vibrator and the housing, a space is formed between the vibrator and the display, and an insulating material is disposed at a portion where the vibrator and the support of the housing are in contact. It has a vibration isolation structure that can be suppressed.

따라서, 본 발명의 개념에 따른 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치는 종래기술과 달리 디스플레이부의 대부분의 영역에 걸쳐서 원하는 위치에 진동을 발생시키거나 이동시킬 수 있어 사용자의 편의가 극대화되고 다양한 출력을 효과적으로 발생시킬 수 있는 이점을 가지게 된다.
Therefore, the haptic display device having a vibration isolation structure according to the concept of the present invention can generate or move a vibration at a desired position over most areas of the display unit unlike the prior art, thereby maximizing user convenience and effectively outputting various outputs. It has an advantage that can be generated.

다만, 본 발명의 실시예에서는 각각의 테두리의 중심에 가진 위치가 설정되도록 진동기가 배치되지만, 더욱 정밀한 진동위치 제어를 위해 각각의 테두리에 진동기가 2개 이상이 배치될 수도 있고, 테두리부보다 중심부에 인접한 부위에도 진동점이 형성될 수도 있음은 물론이다.
However, in the embodiment of the present invention, but the vibrator is arranged so that the position is set at the center of each border, two or more vibrators may be disposed on each edge for more precise vibration position control, the center portion than the edge portion Of course, the vibration point may be formed in the area adjacent to the.

본 발명에서는 직사각 형상의 디스플레이부를 예로 설명하였지만, 상기한 바와 같이 상기 햅틱 디스플레이 장치나 디스플레이부는 필요에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있고, 적절한 위치에 진동기가 배치되고 개별 진동기의 주파수의 변화 및 상호간의 작용에 의하여 진동 위치를 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 개념에 따른 햅틱 디스플레이 장치는 다양한 종류의 영상이 표시되는 디스플레이부는 물론, 영상이 표시되지 않더라도 촉감을 제공하는 진동 패널도 본 발명의 권리범위에 포함되어야 하는 것으로 이해되어야 한다.
In the present invention, the rectangular display unit has been described as an example, but as described above, the haptic display device or the display unit may be formed in various shapes as necessary. By vibrating position can be controlled. In addition, the haptic display device according to the concept of the present invention should be understood that the display unit for displaying various kinds of images, as well as the vibration panel that provides a touch even if the image is not displayed in the scope of the present invention.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
In the above, the present invention has been described in detail based on the embodiment and the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited by the above embodiments and drawings, and the scope of the present invention will be limited only by the contents described in the claims below.

10...제1진동기 11...제1진동점
12...빔 13...압전 액추에이터
14...제1연결부재 20...제2진동기
21...제2진동점 22...빔
33...압전 액추에이터 24...제2연결부재
30...제3진동기 31...제3진동점
34...제3연결부재 40...제4진동기
41...제4진동점 44...제4연결부재
41...제1진동점 42...제2진동점
43...제3진동점 44...제4진동점
100...햅틱 디스플레이 장치 101...측면 이격부
102...상면 이격부 103...절연물질
110...디스플레이부 111...제1테두리
112...제2테두리 113...제3테두리
114...제4테두리 120...하우징
121...제1지지부 122...제2지지부
123...제3지지부 124...제4지지부
130...진동 영역 131...진동 중심10 ... 1 vibrator 11 ... 1 vibration point
12.Beam 13 Piezoelectric Actuator
14 ... 1st connection member 20 ... 2nd vibrator
21 ... second vibration point 22 ... beam
33 Piezoelectric actuator 24 ... Second connection member
30 ... 3 Vibrators 31 ... 3 Vibrators
34 ... 3rd connection member 40 ... 4th vibrator
41 4th vibration point 44 ... 4th connection member
41 ... 1st vibration point 42 ... 2nd vibration point
43 ... 3rd vibration point 44 ... 4th vibration point
100 ... haptic display device 101 ... side spacers
102.Top separation 103 ... Insulation material
110 Display unit 111 First border
112 ... 2nd Border 113 ... 3rd Border
114 ... 4 Borders 120 ... Housing
121 The first support 122 The second support
123 ... third support 124 ... fourth support
130 ... vibration zone 131 ... vibration center

Claims (16)

디스플레이부;
상기 디스플레이부를 상부에서 지지하고 외관을 이루는 하우징;
상기 하우징의 내주방향으로 돌출되어 형성된 지지부; 및
긴 장방형의 판재 형상으로 이루어지고 단부측에서 상기 지지부에 지지되며 , 상면이 상기 디스플레이부의 하면으로부터 이격되도록 배치되고 일부분이 상기 디스플레이부의 하면에 연결되는 압전 빔 진동기;를 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
A display unit;
A housing supporting the display unit from the top and forming an appearance;
A support part protruding in the inner circumferential direction of the housing; And
A haptic having a vibration insulation structure including a piezoelectric beam vibrator formed in a long rectangular plate shape and supported at the end by the support part, and having an upper surface spaced apart from the lower surface of the display portion and a portion thereof connected to the lower surface of the display portion. Display device.
제1항에 있어서,
상기 디스플레이부는 세로로 긴 장방형상으로 이루어지고,
상기 지지부는 상기 디스플레이부의 모서리부위의 하부에 배치되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 1,
The display unit is made of a vertically long rectangular shape,
The support part has a haptic display device having a vibration insulating structure disposed under the corner portion of the display unit.
제2항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기는 상기 디스플레이부의 각각의 테두리부에 평행하게 배치되는 4개의 압전 빔 진동기인 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 2,
The piezoelectric beam vibrator is a haptic display device having a vibration insulating structure is four piezoelectric beam vibrators disposed in parallel to each of the edge portion of the display unit.
제1항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기의 일단부는 상기 지지부에 고정지지되고, 타단부는 상기 디스플레이부의 테두리부에 연결되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 1,
One end of the piezoelectric beam vibrator is fixed to the support portion, the other end is a haptic display device having a vibration insulating structure connected to the edge of the display portion.
제1항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기의 양단부는 상기 지지부에 고정지지되고, 상기 빔의 중심부는 상기 디스플레이부의 테두리부에 연결되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 1,
Both ends of the piezoelectric beam vibrator is fixed to the support portion, the haptic display device having a vibration insulating structure connected to the edge portion of the display portion.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 디스플레이부의 테두리부의 하면과 상기 압전 빔 진동기의 상면을 연결하고, 상기 압전 빔 진동기의 종방향의 진동을 상기 디스플레이부에 전달하는 연결부재;를 더 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method according to claim 4 or 5,
And a connecting member connecting a lower surface of the edge of the display unit to an upper surface of the piezoelectric beam vibrator and transmitting vibrations in the longitudinal direction of the piezoelectric beam vibrator to the display unit.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동기는 측부가 상기 하우징의 내측벽으로부터 이격되어 배치되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The vibrator has a vibration insulating structure having a side portion spaced apart from the inner wall of the housing.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부와 상기 압전 빔 진동기의 단부측의 접촉 부위에 개재되고 상기 압전 빔 진동기의 하우징으로의 진동을 방지하는 절연 물질;을 더 포함하는 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method according to any one of claims 1 to 5,
And an insulating material interposed between the support portion and the end portion of the piezoelectric beam vibrator and preventing vibration of the piezoelectric beam vibrator to the housing.
제3항에 있어서,
상기 지지부는 상기 디스플레이부의 각각의 모서리부위의 하부에 배치되고,
상기 지지부의 세로방향으로의 길이는 가로방향으로의 길이보다 길게 형성된 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 3,
The support portion is disposed below each corner portion of the display portion,
The haptic display device having a vibration isolation structure formed in the longitudinal direction of the support portion longer than the length in the horizontal direction.
제9항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기는 동일한 길이로 이루어진 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
10. The method of claim 9,
The piezoelectric beam vibrator has a vibration insulating structure of the same length.
제4항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기에 인가되는 전압의 주파수를 상기 디스플레이부의 1차 공진 주파수 이하의 영역에서 조절함으로써, 상기 압전 빔 진동기가 배치된 부위에서 상기 디스플레이부의 중심부까지의 진동위치를 제어할 수 있는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 4, wherein
By adjusting the frequency of the voltage applied to the piezoelectric beam vibrator in the region below the primary resonant frequency of the display unit, a vibration isolation structure that can control the vibration position from the portion where the piezoelectric beam vibrator is disposed to the center of the display unit Haptic display device having a.
디스플레이부;
상기 진동 디스플레이부의 테두리부 하부에 배치되는 복수의 압전 빔 진동기; 및
상기 압전 빔 진동기가 내측벽에 인접하여 상기 내측벽과 평행하게 배치되고 상기 압전 빔 진동기의 단부를 지지하는 하우징;을 포함하고,
상기 압전빔 진동기는 상기 하우징의 내측벽으로부터 이격되어 배치되는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
A display unit;
A plurality of piezoelectric beam vibrators disposed under an edge of the vibrating display unit; And
And a housing disposed in parallel with the inner wall adjacent to the inner wall and supporting the end of the piezoelectric beam vibrator.
The piezoelectric beam vibrator has a vibration insulating structure spaced apart from the inner wall of the housing.
제12항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기의 양단부는 상기 하우징의 내측벽의 모서리부위에 지지되는 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 12,
Both ends of the piezoelectric beam vibrator has an insulating structure that is supported on the corner of the inner wall of the housing.
제13항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기의 상면은 상기 디스플레이부의 하면으로부터 이격되도록 배치되고,
상기 압전 빔 진동기의 중심부와 상기 디스플레이부의 테두리부의 중심부를 연결하는 연결부재;를 더 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 13,
An upper surface of the piezoelectric beam vibrator is disposed to be spaced apart from the lower surface of the display unit,
And a connecting member connecting the center portion of the piezoelectric beam vibrator and the center portion of the edge portion of the display unit.
제13항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기의 양단부와 상기 모서리부위에 접촉부위에 배치되고, 상기 압전 빔 진동기의 진동의 상기 하우징으로의 전달을 방지하는 절연 물질;을 더 포함하는 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.
The method of claim 13,
And an insulating material disposed at a contact portion at both ends of the piezoelectric beam vibrator and at the corners thereof, the insulating material preventing transmission of vibration of the piezoelectric beam vibrator to the housing.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전 빔 진동기의 길이는 동일하게 이루어진 진동 절연구조를 갖는 햅틱 디스플레이 장치.









The method according to any one of claims 12 to 15,
The haptic display device having a vibration isolation structure made of the same length of the piezoelectric beam vibrator.









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