KR20170065054A - 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는, 미리 설정된 햅틱 구동을 하는 햅틱 패널; 상기 햅틱 패널에 햅틱 구동 전압을 공급하도록 제어하는 햅틱 구동부; 및 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 수신한 사용자 정보 및 상기 사용자 주변 환경 정보에 따라 상기 햅틱 구동 전압을 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

표시 장치 및 그 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND DRIVING METHOD OF THE SAME}
본 발명의 일 실시 예는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
오늘날 널리 이용되는 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 휴대폰 등에는 표시 장치가 필요하다. 디지털 데이터를 이용하여 영상을 표시하는 표시 장치에는 음극선관 표시 장치, 액정 표시 장치(LCD: liquid crystal display), 플라즈마 표시 패널(PDP: plasma display panel), 유기 전계 발광 표시 장치(OLED: organic light emitting device) 등이 있다.
이와 같은 표시 장치는 종래에는 시각과 청각에만 의존하여 영상 및 음향만을 전달하는 역할을 하였다. 그러나, 최근에는 터치 스크린을 포함하는 표시 장치에서, 손가락 또는 스타일러스 펜과 같은 포인터로 터치를 하였을 때에 영상에 대응하는 촉감까지 전달해 줄 수 있는 햅틱(Haptic) 기술을 적용하는 표시 장치가 증가하고 있다.
이러한 햅틱 기술은 모바일 장치, 모니터나 텔레비전과 같은 디스플레이가 구비된 표시 장치에 광범위하게 적용되고 있다. 한편, 햅틱에 대한 민감도는 사용자에 따라 및/또는 사용자의 주변 환경에 따라 다를 수 있다. 이에, 사용자 및/또는 사용자의 주변 환경에 따른 햅틱 구동의 필요성이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자 및/또는 사용자의 주변 환경에 따른 햅틱 기술이 적용된 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 햅틱 구동 전압을 최적화하여, 표시 장치의 소비 전력을 감소시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자의 주변 환경에 따라 햅틱 진동 크기를 조절함으로써 사용자의 편의성을 증대하는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는, 미리 설정된 햅틱 구동을 하는 햅틱 패널; 상기 햅틱 패널에 햅틱 구동 전압을 공급하도록 제어하는 햅틱 구동부; 및 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 수신한 사용자 정보 및 상기 사용자 주변 환경 정보에 따라 상기 햅틱 구동 전압을 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 실행되는 어플리케이션에 따라 햅틱 구동 주파수를 결정하고, 상기 햅틱 구동 주파수에 따라 상기 햅틱 패널이 구동하도록 상기 햅틱 구동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 햅틱 구동부는, 2차 압전(piezoelectric)을 이용한 압전 소자를 포함하고, PZT, PVDF, 터폴리머(terpolyemer), ERM, LAR, EAP 중 적어도 하나를 포함하는 햅틱 액츄에이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 사용자의 나이, 성별, 및 손가락 크기에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
또한, 상기 햅틱 패널은, 터치 감지 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 터치 감지 센서의 방전 후 재충전 시간을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정할 수 있다.
또한, 상기 상기 햅틱 패널은, 터치 감지 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 터치 감지 센서의 방전량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 현재 시간, 주변 소음, 주변 조도, 및 주변 온도에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
또한, 상기 현재 시간 측정을 위한 타이머; 상기 주변 소음 측정을 위한 마이크; 상기 주변 조도 측정을 위한 조도 센서; 및 상기 주변 온도 측정을 위한 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법은, 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계; 상기 수신한 사용자 정보 및 상기 사용자 주변 환경 정보에 따라 햅틱 구동 전압을 결정하는 단계; 상기 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널에 공급하는 단계; 및 상기 햅틱 구동 전압에 따라 햅틱 구동을 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 햅틱 구동을 하는 단계는, 실행되는 어플리케이션에 따라 햅틱 구동 주파수를 결정하는 단계; 및 상기 햅틱 구동 주파수에 따라 상기 햅틱 패널을 구동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는, 사용자의 나이, 성별, 및 손가락 크기에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는, 터치 감지 센서의 방전 후 재충전 시간을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는, 터치 감지 센서의 방전량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는, 현재 시간, 주변 소음, 주변 조도, 및 주변 온도에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사용자 및/또는 사용자의 주변 환경에 따른 햅틱 기술이 적용된 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 햅틱 구동 전압을 최적화하여, 표시 장치의 소비 전력을 감소시키는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자의 주변 환경에 따라 햅틱 진동 크기를 조절함으로써 사용자의 편의성을 증대하는 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 포함하는 단말기의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치에서 사용자 손가락 크기 계산 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치에서 온도에 따른 터폴리머의 유전율 변화의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 햅틱 구동 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 햅틱 구동 전압의 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 명세서의 실시 예의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서의 실시 예가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서의 실시 예와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 실시 예의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
본 명세서에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있는 것을 의미할 수도 있고, 중간에 다른 구성 요소가 존재하여 전기적으로 연결되어 있는 것을 의미할 수도 있다. 아울러, 본 명세서에서 특정 구성을 "포함" 한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성들은 상기 용어에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성을 다른 구성으로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성은 제2 구성으로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성도 제1 구성으로 명명될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성 단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 하나의 구성부를 이루거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 각 구성부의 통합된 실시 예 및 분리된 실시 예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
하기에서 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 실시 예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시 예의 실시 예를 설명하기로 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치를 포함하는 단말기의 블록 구성도의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 복수의 화소들(미도시)을 포함하는 표시 패널(110), 표시 패널(110)에 복수의 주사 신호를 전달하는 주사 구동부(140), 표시 패널(110)에 복수의 데이터 신호를 전달하는 데이터 구동부(130), 표시 패널(110)에 구동 전압을 공급하는 전원 공급부(230), 및 상기 주사 구동부(140), 데이터 구동부(130), 및 전원 공급부(230)를 제어하는 복수의 제어 신호를 공급하는 타이밍 제어부(120)를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 터치 감지부(160), 햅틱 구동부(170), 및 햅틱 패널(150)을 포함할 수 있다. 상기 햅틱 패널(150)은 터치 패널을 포함할 수 있으며, 상기 햅틱 패널(150)은 터치 감지 센서들, 송신 전극과 수신 전극을 포함하는 센싱 전극들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 햅틱 패널(150)의 특정 지점에 터치 이벤트가 발생한 경우에, 터치 감지부(160)는 터치 감지 센서의 센싱 신호에 따라서 상기 터치 이벤트가 발생한 위치를 감지할 수 있다.
그리고 상기 햅틱 구동부(170)는 미리 설정된 조건에 따라서 햅틱 패널(150)이 미리 설정된 햅틱 구동을 하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 햅틱 구동은 사용자가 햅틱 패널(150)의 특정 위치를 터치한 경우에 상기 특정 위치에 햅틱 진동을 인가하는 것일 수 있다. 또는 햅틱 구동은 특정 어플리케이션이 실행된 경우에 어플리케이션의 실행 내용에 따라 햅틱 패널(150)의 특정 위치에 햅틱 진동이 인가되는 것일 수 있다. 도면에서는 터치 패널이 햅틱 패널(150)에 포함되는 예가 도시되어 있으나 이에 한정하는 것은 아니고, 터치 패널은 햅틱 패널(150)과 별도의 패널로 존재할 수 있다.
한편, 햅틱 구동은 햅틱 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.
햅틱 구동부(170)는 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 구동부(170)는 표시 장치의 구성에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.
표시 패널(110)은 복수의 화소들(미도시)이 행렬 형태로 배열된 패널이며, 각 화소는 데이터 구동부(130)로부터 전달되는 데이터 신호에 따른 구동 전류의 흐름에 대응하는 빛을 발광할 수 있다. 이때, 상기 화소는 유기 발광 다이오드(OLED: organic light emitting diode) 등의 발광 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 발광 다이오드를 구동하는 방식에 따라서 표시 장치는 패시브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(PMOLED: passive matrix OLED)와 액티브 매트릭스형 유기 발광 표시 장치(AMOLED: active matrix OLED)로 분류될 수 있다. 이때 실시 예에 따라서, 상기 표시 장치는 AMOLED일 수 있다.
표시 패널(110)에 포함된 복수의 화소들 각각에 행 방향으로 형성되고 주사 구동부(140)로부터 주사 신호를 전달하는 복수의 주사선(S1 - Sn)과, 열 방향으로 형성되고 데이터 구동부(130)로부터 데이터 신호를 전달하는 복수의 데이터선(D1 - Dm)이 배열된다.
즉, 복수의 화소들 중 j 번째 화소 행과 k 번째 화소 열에 위치하는 화소는 각각 대응하는 1 개의 주사선(Sj), 1 개의 데이터선(Dk)과 연결된다. 그러나 이것은 하나의 예시일 뿐, 이러한 구성 및 구조에 한정하는 것이 아니다. 예를 들면, 상기 주사 구동부(140)는 복수 개의 구동부로 구현될 수 있다. 또한, 화소는 복수 개의 주사선들과 접속될 수도 있다.
화소들은 대응하는 데이터 신호에 따른 전류를 유기 발광 다이오드에게 공급하는 화소 회로를 포함하고, 유기 발광 다이오드는 공급된 전류에 따라 소정 휘도의 빛을 발광할 수 있다. 이때, 표시 패널(110)의 동작에 필요한 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압은 전원 공급부(230)로부터 전달될 수 있다.
주사 구동부(140)는 표시 패널(110)에 복수의 주사 신호를 인가하는 수단으로써, 복수의 주사선(S1 - Sn)과 연결되어 복수의 주사 신호 각각을 복수의 주사선 중 대응하는 주사선에게 전달할 수 있다. 주사 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 주사 구동 제어신호에 따라서 표시 패널(110)에 포함된 복수의 화소들의 행에 연결된 주사선으로 주사 신호를 각각 생성하여 전달할 수 있다. 주사선들(S1 - Sn)로 주사 신호가 공급되면, 화소들이 선택된다. 여기서, 주사 구동부(140)는 구동 방법에 대응하여 주사선들(S1 - Sn)로 주사 신호를 동시에 공급하거나 순차적으로 공급할 수 있다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 전달된 영상 이미지 데이터(image data)를 포함한 신호로부터 복수의 데이터 신호를 생성하여 표시 패널(110)에 연결된 복수의 데이터선(D1 - Dm)으로 전달할 수 있다. 데이터 구동부(130)의 구동은 타이밍 제어부(120)에서 공급되는 데이터 구동 제어 신호에 의해 동작될 수 있다.
타이밍 제어부(120)는 수평 동기 신호, 수직 동기 신호와 데이터 인에이블 신호, 및 도트 클럭 등의 타이밍 신호를 입력 받을 수 있다. 그리고, 전달받은 신호들을 이용하여 데이터 구동부(130), 및 주사 구동부(140) 각각에게 전송할 제어 신호들을 생성할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(120)는 외부로부터의 입력 이미지 데이터를 수신하고, 이를 변환하여 출력 이미지 데이터를 데이터 구동부(130)에게 공급할 수 있다.
그리고, 실시 예에 따라서, 상기 주사 구동부(140), 데이터 구동부(130), 및 타이밍 제어부(120) 등은 하드웨어적으로 하나의 디스플레이 구동부(display driver IC)에 구현될 수 있다.
표시 패널(110)에 포함된 복수의 화소들은 대응하는 주사 신호를 전달받고 그에 따라 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압으로 유기 발광 다이오드를 발광시켜 화상을 표시할 수 있다.
전원 공급부(230)는 표시 패널(110)의 동작에 필요한 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 공급하는 외에, 햅틱 패널(150)의 동작에 필요한 전압도 공급할 수 있다. 즉, 전원 공급부(230)는 타이밍 제어부(120)의 전원 공급부 제어 신호에 따라서 햅틱 패널(150)에게 터치 전원 전압을 공급할 수 있다. 또한, 전원 공급부(230)는 타이밍 제어부(120)의 전원 공급부 제어 신호에 따라서 햅틱 패널(150)에게 햅틱 구동 전압을 공급할 수 있다. 햅틱 패널(150)은 햅틱 구동부(170)의 제어에 따라 상기 햅틱 구동 전압을 공급받아 햅틱 동작을 수행할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 것과 같이, 실시 예에 따라서 표시 장치는 전원 공급부(230) 외에, 상기 터치 전원 전압을 공급하기 위한 터치 전압 공급부(165) 및 상기 햅틱 구동 전압을 공급하기 위한 햅틱 전압 공급부(175)를 포함할 수 있다.
이때, 실시 예에 따라서 상기 터치 감지부(160)는 상기 터치 전원 전압을 공급하기 위한 터치 전압 공급부(165)를 포함할 수 있다. 터치 전압 공급부(165)는 타이밍 제어부(120)의 제어에 따라서 햅틱 패널(150)에게 터치 전원 전압을 공급할 수 있다.
또한, 실시 예에 따라서 상기 햅틱 구동부(170)는 상기 햅틱 구동 전압을 공급하기 위한 햅틱 전압 공급부(175)를 포함할 수 있다. 한편, 도 2에서는 터치 전압 공급부(165)와 햅틱 전압 공급부(175)가 전원 공급부(230)과 별개의 구성 요소로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 전원 공급부(230)에 터치 전압 공급부(165)와 햅틱 전압 공급부(175)가 포함될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 경우, 상기 타이밍 제어부(120)는 사용자에 따라서 및/또는 사용자의 주변 환경에 따라서 햅틱 구동을 다르게 하도록 제어할 수 있다.
사용자의 나이, 성별, 손가락의 크기, 굳은 살, 털 등에 따라 수용기의 민감도가 다르기 때문에 개인 별로 햅틱에 대한 민감도에 차이가 있을 수 있다. 또한, 사용자의 주변 환경, 예를 들면 시간대, 온도, 소음, 조도, 위치(장소) 등에 따라서 사용자가 햅틱에 대한 민감도에 차이가 있을 수 있다. 때문에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 경우, 사용자의 나이, 성별, 개인차 등 사용자의 특성과, 시간대, 온도, 소음, 조도 위치 등의 사용자의 주변 환경을 고려하여 햅틱 구동을 다르게 하도록 함으로써, 사용자 맞춤형 햅틱을 제공할 수 있다.
이를 위하여, 타이밍 제어부(120)는 전원 공급부(230) 및/또는 햅틱 전압 공급부(175)를 제어하여 상기 햅틱 패널(150)에 공급되는 햅틱 구동 전압을 조절할 수 있다. 예를 들면, 타이밍 제어부(120)는 햅틱 구동부(170)를 통해 수집한 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수신하여, 수신된 정보에 따라 햅틱 구동 전압을 결정할 수 있다. 그리고, 타이밍 제어부(120)는 결정된 햅틱 구동 전압에 따라서 전원 공급부(230)가 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널(150)에 공급하도록 하는 제어 신호를 전원 공급부(230)에게 전송할 수 있다. 이에 따라 전원 공급부(230)는 수신한 햅틱 구동 전압 정보에 따른 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널(150)에게 공급할 수 있다.
또는, 실시 예에 따라서 타이밍 제어부(120)는 햅틱 구동부(170)를 통해 수집한 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수신하여, 수신된 정보에 따라 햅틱 구동 전압을 결정할 수 있다. 그리고, 타이밍 제어부(120)는 결정된 햅틱 구동 전압에 따라서 햅틱 구동부(170)가 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널(150)에 공급하도록 하는 제어 신호를 햅틱 구동부(170)에게 전송할 수 있다. 햅틱 구동부(170)는 타이밍 제어부(120)로부터 햅틱 패널(150)에 공급될 햅틱 구동 전압에 대한 정보를 수신하여 수신된 정보에 따라서 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널(150)로 공급할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 상기와 같이 사용자 및/또는 사용자의 주변 환경에 따른 사용자 맞춤 햅틱 구동을 위해서 햅틱 구동부(170)는 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집할 수 있다. 이를 위하여 도 2에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 음향 출력부(240), 마이크(245), 타이머(250), 카메라(255), 입력부(280), 저장부(285), 센서부(290) 등을 포함할 수 있다.
이에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보면, 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 제어부(220), 표시부(210), 전원 공급부(230), 터치부(260), 햅틱부(270), 음향 출력부(240), 마이크(245), 타이머(250), 카메라(255), 입력부(280), 저장부(285), 센서부(290) 등을 포함할 수 있다.
상기 제어부(220)는 표시 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 동작을 수행한다. 상기 제어부(220)는 표시 장치가 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집하도록 하기 위한 동작을 수행하도록 표시 장치의 엔티티(entity)들을 제어하고, 햅틱 구동 동작을 수행하도록 하도록 햅틱부(270)를 제어할 수 있다. 한편, 상기 제어부(220)는 타이밍 제어부(120)를 포함할 수 있다. 상기 타이밍 제어부(120)에 관한 구체적인 설명은 상술하였으므로, 그 구체적인 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이때, 타이밍 제어부(120)는 상술한 바와 같이 표시 장치의 사용자의 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집하는 동작을 수행하도록 표시 장치의 엔티티들을 제어하고, 햅틱 구동 동작을 수행하도록 하도록 햅틱부(270)를 제어할 수 있다. 한편, 실시 예에 따라서 상기 제어부(220)는 표시 장치의 각종 동작의 연산을 수행하기 위한 연산부(225)를 더 포함할 수 있다.
표시부(210)는 표시 패널(110)을 포함하고, 도시되지 않았지만 데이터 구동부(130), 주사 구동부(140)도 포함될 수 있다.
터치부(260)는 터치 패널(261)과 터치 감지부(160)를 포함할 수 있다. 그리고 터치 감지부(160)는 터치 신호 처리부(163) 및 터치 전압 공급부(165)를 포함할 수 있다. 터치 신호 처리부(163)는 터치 패널(261)에 터치 이벤트가 발행한 경우 이를 감지하여 터치 위치를 계산하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 터치 신호 처리부(163)는 터치 패널(261)에게 전송 전극에 구동 신호를 인가하고, 터치 이벤트가 발생한 경우에 상효 용량(mutual capacitance)의 변화에 대한 정보를 수신 전극을 통해 수신함으로써, 터치 위치를 계산할 수 있다. 터치 전압 공급부(165)는 상기 터치 이벤트 감지를 위한 터치 전압을 인가하는 것으로, 터치 전압 공급부(165)는 제어부(220)(또는 타이밍 제어부(120))의 제어에 따라 미리 설정된 터치 전압을 인가할 수 있다.
햅틱부(270)는 햅틱 패널(150) 및 햅틱 구동부(170)를 포함할 수 있다. 그리고 햅틱 구동부(170)는 햅틱 전압 공급부(175)를 포함할 수 있다. 햅틱 패널(150)는 햅틱 구동을 위한 패널로 이에 대한 구체적인 설명은 상술하였으므로, 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 햅틱 전입 공급부(175)는 제어부(220)(또는 타이밍 제어부(120))의 제어에 따른 햅틱 패널(150)에 햅틱 구동 전압을 공급할 수 있다.
한편, 도 2에서는 터치 패널(261)과 햅틱 패널(150)이 별개의 구성 요소로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 햅틱 패널(150)이 터치 패널을 포함할 수 있고, 이때, 햅틱 패널(150)은 터치 감지 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에서는 전원 공급부(230)와 터치 전압 공급부(165), 햅틱 전압 공급부(175)가 별개의 구성 요소로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 전원 공급부(230)는 터치 전압 공급부(165), 햅틱 전압 공급부(175)를 포함할 수 있다. 또한, 도 2에서는 표시 패널(110)이 터치 패널(261) 및 햅틱 패널(150)과 별개의 구성 요소로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 표시 패널(110)은 터치 패널(261) 및 햅틱 패널(150)을 모두 포함할 수 있고, 이때 표시 패널(110)은 햅틱 구동 장치와 터치 감지 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에서 제어부(220)와 햅틱 구동부(170)는 별개의 구성 요소로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 햅틱 구동부(170)는 제어부(220)에 포함될 수 있다.
한편, 음향 출력부(240)는 표시 장치에서 음향이 출력되는 엔티티로, 예를 들면, 저장부(285)에 저장된 알람 신호 등의 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 또는 음향 출력부(240)는 통신부(미도시)로부터 수신되는 음향 신호를 출력할 수도 있다.
마이크(245)는 사용자의 음성 인식 또는 표시 장치 주변의 소리 등을 입력 받을 수 있는 엔티티로, 마이크로폰(microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력 받아 전기적 데이터로 처리할 수 있다.
카메라(255)는 촬영 모드 등에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 표시부(210)에 표시될 수 있다. 또한 상기 화상 프레임은 저장부(285)에 저장될 수도 있다.
타이머(250)는 현재 시간을 측정할 수 있는 것으로 시계 등이 이에 포함될 수 있다.
입력부(280)는 사용자가 표시 장치의 동작을 제어하기 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 입력부(280)는 표시 장치의 전, 후면 또는 측면에 위치하는 버튼으로 구성될 수 있다. 또는 실시 예에 따라서 표시 장치의 터치부(260)에 의해서 상기 입력부(280)가 구현될 수도 있다. 도시되지 않았지만, 입력부(280)는 키패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 조그 휠, 조그 스위치 등을 포함하여 구성될 수도 있다.
저장부(285)는 제어부(220)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 외부로부터 수신되는 영상 데이터, 음성 데이터, 사용자 정보 데이터 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 저장부(285)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도가 저장될 수 있다.
저장부(285)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 표시 장치는 인터넷(internet)상에서 상기 저장부(285)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
센서부(290)는 표시 장치의 위치, 사용자 접촉 유무, 표시 장치의 방위, 표시 장치 주변 조도, 온도, 시간 등을 감지할 수 있다. 센서부(290)는 예를 들면, 근접 센서(291), 조도 센서(293), 위치(GPS) 센서(295), 온도 센서(297) 등을 포함할 수 있다.
상기 근접 센서(291)는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서(291)는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다. 상기 근접 센서(291)의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다.
한편, 상기 터치부(260)에 터치 이벤트가 발생하였는지 여부를 감지하는 과정에 있어서, 터치 패널(261) 등 근접 센서(291)가 배치된 영역에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 등에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 호칭하고, 상기 터치 패널(261) 등에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 호칭할 수 있다. 상기 터치 패널(261) 등에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치 패널(261) 등에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미할 수 있다. 이하 터치는 접촉 터치뿐만 아니라 근접 터치도 함께 포함하여 지칭할 수 있다.
조도 센서(293)는 표시 장치의 주변의 밝기를 감지하기 위한 센서로, 표시 장치의 주변 조도를 감지할 수 있다. 그리고 감지된 조도에 관한 정보를 저장부(285)에 전송하여 저장할 수 있다.
위치 센서(295)는 표시 장치의 현재 위치를 획득하기 위한 엔티티로, 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 센서가 있다. 현재 기술에 의하면, GPS 센서는 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 센서는 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.
온도 센서(297)는 표시 장치의 주변 온도를 획득하기 위한 센서이다. 온도 센서(297)는 저항 온도 다이오드(RTD: resistance temperature diode), 부 온도 계수 서미스터(NTC thermistor: negative temperature coefficient thermic resistor), 정 온도 계수 서미스터(PTC thermistor: Positive temperature coefficient thermic resistor), 급변 서미스터(CTR: critical temperature resistor) 등을 이용할 수 있다. 이때 온도 센서는 온도에 따른 저항 변화를 이용하여 표시 장치 주변 온도를 획득할 수 있다.
햅틱 구동부(170)는 제어부(220)의 제어에 따라서 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집할 수 있다. 즉, 제어부(220)는 햅틱 구동부(170)에게 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집하도록 하는 제어 신호를 전송할 수 있다. 햅틱 구동부(170)는 상기 수신한 제어 신호에 따라서 표시 장치의 엔티티들로부터 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집할 수 있다. 그리고 햅틱 구동부(170)는 상기 수집한 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 제어부(220)에게 전송하여 줄 수 있다. 제어부(220)는 수신한 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 이용하여 햅틱 구동 전압을 결정하고, 결정한 햅틱 구동 전압에 대한 정보를 햅틱 전압 공급부(175)에게 전송할 수 있다. 이에 따라서 햅틱 전압 공급부(175)는 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널(150)에 공급할 수 있다. 실시 예에 따라서 햅틱 구동부(170)는 수집한 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 이용하여 햅틱 구동 전압을 직접 결정할 수 있다. 그리고 결정한 햅틱 구동 전압에 따라서 햅틱 전압 공급부(175)는 햅틱 패널(150)에 햅틱 구동 전압을 공급할 수 있다. 이때 햅틱 구동부(170)는 결정한 햅틱 구동 전압에 대한 정보를 제어부(220)에게 전송하여 줄 수 있다.
또는 실시 예에 따라서 제어부(220)는 표시 장치의 엔티티들을 제어하여 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집할 수 있다. 그리고 상기 수집한 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 이용하여 햅틱 구동 전압을 결정할 수 있다. 제어부(220)는 결정된 햅틱 구동 전압에 대한 정보를 햅틱 구동부(170)에게 전송하여 주고, 햅틱 구동부(170)는 햅틱 전압 공급부(175)가 수신한 햅틱 구동 전압에 대한 정보에 따라 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널(150)에 공급하도록 제어할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해 제어부(220)가 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집하는 것을 예시적으로 설명하도록 하겠으나 이에 한정하는 것은 아니고, 이는 햅틱 구동부(170)가 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수집하는 것에도 유사하게 적용될 수 있을 것이다.
제어부(220)는 사용자 정보로, 사용자의 나이, 성별, 손가락 크기 등에 대한 정보를 수집할 수 있다.
이는 입력부(280)를 통해 입력된 사용자의 입력 데이터를 통해 수집될 수 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 표시부(210)에 사용자의 나이, 성별, 손가락 크기 등에 대한 정보를 입력하도록 하는 팝업 창을 디스플레이할 수 있다. 이에 따라서 제어부(220)는 입력부(280)를 통해서 사용자로부터 사용자의 나이, 성별, 손가락 크기 등에 대한 정보를 수신할 수 있다. 그리고 제어부(220)는 입력된 사용자 정보를 저장부(285)에 저장함으로써 사용자 정보를 수집할 수 있다.
또는, 실시 예에 따라서 카메라(255)를 이용하여 사용자 정보를 수집할 수 있다. 즉, 제어부(220)는 카메라(255)를 제어하여 사용자의 얼굴을 촬영하고, 촬영된 얼굴 사진 정보를 이용하여 사용자의 나이, 성별 등에 대한 정보를 추출할 수 있다. 예를 들면, 카메라(255)의 촬영에 의해 촬영된 얼굴 사진을 토대로, 사용자의 얼굴 길이, 눈 사이 거리, 이마 넓이, 이목구비의 비율 등을 계산한 후, 이를 평균적인 남/녀 얼굴 정보, 또는 평균적인 나이대의 얼굴 정보와 비교함으로써 사용자의 나이, 성별 등의 정보를 추출할 수 있다. 이때, 제어부(220)는 표시부(210)에 사용자 정보 수집을 위한 카메라 촬영이 있을 것임을 알리고, 진행을 할 것인지 여부를 알리는 팝업 창을 디스플레이할 수 있다. 그리고 제어부(220)는 입력부(280) 등을 통하여 사용자의 승낙의 의사가 있는 입력 신호가 수신된 경우에 한하여 상기 카메라(255)를 이용한 사용자 정보를 수집하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 터치 감지 센서의 커패시턴스(capacitance) 변화량 등을 이용하여 사용자의 손가락 크기에 대한 정보를 추출할 수 있다. 이때, 실시 예에 따라서, 제어부(220)는 사용자로부터 사용자 손가락 크기에 대한 정보 수집을 지시하는 명령이 수신된 경우에, 터치 패널(261)에 포함되는 터치 감지 센서의 커패시턴스 변화량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 계산할 수 있다. 터치 감지 센서의 커패시턴스 변화량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 계산하는 구체적인 방법에 대한 설명은 후술하도록 한다.
제어부(220)는 사용자 주변 환경 정보로, 현재 시간, 주변 소음, 주변 조도, 온도 등에 대한 정보를 수집할 수 있다.
제어부(220)는 타이머(250)를 이용하여 현재 시간에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서 제어부(220)는 입력부(280) 등을 통하여 사용자로부터 현재 시간에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 그리고 제어부(220)는 이 정보를 사용자 주변 환경 정보로 저장부(285)에 저장할 수 있다.
또한, 제어부(220)는 마이크(245)를 이용하여 주변 소음에 대한 정보를 결정할 수 있다. 예를 들면, 마이크(245)를 통해서 표시 장치의 주변 소리 등을 입력 받을 수 있다. 그리고 제어부(220)는 상기 마이크(245)를 통해서 입력 받은 주변 소리의 크기에 대한 정보를 이용하여 표시 장치 주변 소음에 대한 정보를 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 주변 소리의 크기가 미리 설정된 크기 이상인 경우에 주변 소음이 크다고 결정할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서 제어부(220)는 입력부(280) 등을 통하여 사용자로부터 주변 소음에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 또한 실시 예에 따라, 제어부(220)는 소리의 크기를 여러 단계로 나누고, 측정된 주변 소리의 크기가 어느 단계에 해당하는지 여부를 결정하고, 해당하는 단계에 대한 정보를 주변 소음에 대한 정보로 저장할 수 있다.
그리고, 제어부(220)는 조도 센서(293)를 이용하여 표시 장치 주변 조도에 대한 정보를 측정할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서, 제어부(220)는 현재 시간에 대한 정보를 이용하여 주변 조도를 결정할 수도 있다. 예를 들면, 현재 시간이 오후 12시인 경우에 제어부(220)는 주변 조도가 최상인 단계로 결정하고, 현재 시간이 새벽 3시인 경우에는 제어부(220)는 주변 조도가 최하인 단계로 결정할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서, 제어부(220)는 입력부(280) 등을 통하여 사용자로부터 주변 조도에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 또한 실시 예에 따라, 제어부(220)는 조도의 크기를 여러 단계로 나누고, 측정된 주변 조도의 크기가 어느 단계에 해당하는지 여부를 결정하고, 해당하는 단계에 대한 정보를 주변 조도에 대한 정보로 저장할 수 있다.
제어부(220)는 온도 센서(297)를 이용하여 표시 장치 주변 온도에 대한 정보를 측정할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서, 제어부(220)는 현재 시간 및 날짜에 대한 정보를 이용하여 주변 온도를 결정할 수도 있다. 예를 들면, 1월이고, 현재 시간이 오후 12시인 경우에 제어부(220)는 주변 온도는 대략 영상 10도로 결정할 수 있다. 그리고, 7월이고, 현재 시간이 오후 12시인 경우에는 제어부(220)는 주변 온도를 대략 영상 30도로 결정할 수 있다. 또는 실시 예에 따라서, 제어부(220)는 입력부(280) 등을 통하여 사용자로부터 주변 온도에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 또한 실시 예에 따라, 제어부(220)는 온도의 크기를 여러 단계로 나누고, 측정된 주변 온도의 크기가 어느 단계에 해당하는지 여부를 결정하고, 해당하는 단계에 대한 정보를 주변 온도에 대한 정보로 저장할 수 있다.
그리고, 제어부(220)는 상기 수집된 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 이용하여 햅틱 구동 방법을 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 상기 수집된 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 이용하여 햅틱 구동 전압을 결정할 수 있다.
이때, 제어부(220)는 상기 수집된 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 테이블 형태로 저장부(285)에 저장할 수 있다. 그리고, 상기 테이블에는 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보에 따라 대응하는 햅틱 구동 전압이 함께 저장되어 있을 수 있다.
한편, 실시 예에 따라서 제어부(220)는 실행되는 어플리케이션에 따라 햅틱 구동 주파수를 변경할 수 있다. 즉, 제어부(220)는 실행 어플리케이션에 따라서 고주파 구동이 필요한지 저주파 구동이 필요한지 여부를 결정할 수 있다. 그리고, 고주파 구동이 필요한 경우에 햅틱 구동 주파수를 고주파(예를 들면 100 Hz 이상)로 설정할 수 있다.
실시 예에 따라서 햅틱 구동부(170)는 2차 압전(piezoelectric)을 이용한 압전 소자를 포함할 수 있다. 이때, 햅틱 구동부(170)의 햅틱 액츄에이터(actuator)는 PZT, PVDF, 터폴리머(terpolyemer), ERM, LAR, EAP 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 구동 방법의 일 예를 도시한 도면이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치에서 사용자 손가락 크기 계산 방법의 일 예를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치에서 온도에 따른 터폴리머의 유전율 변화의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 310 단계에서 제어부(220)는 사용자 별로 다른 햅틱 구동을 할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
그리고, 사용자 별 햅틱 적용을 하지 않는 것으로 판단되는 경우에는 320 단계에서 제어부(220)는 미리 설정된 햅틱 구동을 하도록 결정할 수 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 미리 설정된 전압으로 햅틱 구동 전압을 설정할 수 있다. 이때, 상기 미리 설정된 전압을 기본 햅틱 구동 전압(Vdefault)이라고 할 수 있다.
반면, 사용자 별 햅틱 적용을 하지 않는 것으로 판단되는 경우, 제어부(220)는 330 단계 내지 355 단계를 통해 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 이때, 330 단계 내지 355 단계는 모두 수행되어야 할 것은 아니며 그들 중 일부 단계만 수행될 수도 있다. 예를 들면, 330 단계, 350 단계만이 수행될 수 있으며, 또는 330 단계 내지 355 단계가 모두 수행될 수도 있다. 또한, 330 단계 내지 355 단계의 순서는 서로 바뀔 수 있음은 당연하다. 예를 들면, 340 단계가 수행된 후 330 단계가 수행될 수도 있다.
330 단계에서 제어부(220)는 사용자의 나이 및/또는 성별을 결정할 수 있다. 즉, 상기 도 1 및 도 2와 관련된 부분에서 설명한 것과 같이, 제어부(220)는 사용자의 입력에 따라 사용자의 나이 및/또는 성별을 수신하거나, 또는 제어부(220)는 카메라(255)를 이용하여 사용자의 나이 및/또는 성별을 결정할 수 있다.
335 단계에서 제어부(220)는 현재 시간에 대한 정보를 결정할 수 있다. 즉, 상기 도 1 및 도 2와 관련된 부분에서 설명한 것과 같이, 제어부(220)는 사용자의 입력에 따라 현재 시간에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 제어부(220)는 타이머(250)를 이용하여 현재 시간에 대한 정보를 수신할 수 있다.
340 단계에서 제어부(220)는 주변 소음을 결정할 수 있다. 즉, 상기 도 1 및 도 2와 관련된 부분에서 설명한 것과 같이, 제어부(220)는 사용자의 입력에 따라 주변 소음에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 제어부(220)는 마이크(245)를 이용하여 주변 소음에 대한 정보를 결정할 수 있다.
345 단계에서 제어부(220)는 사용자의 손가락 크기를 결정할 수 있다. 즉, 상기 도 1 및 도 2와 관련된 부분에서 설명한 것과 같이, 제어부(220)는 사용자의 입력에 따라 사용자의 손가락 크기에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 제어부(220)는 터치 패널(261)에 포함되는 터치 감지 센서의 커패시턴스 변화량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 계산할 수 있다.
이에 대해서 구체적으로 살펴보면, 도 4를 참고하면, 도 4의 (a)에 도시된 것과 같이 사용자의 손가락(410)이 큰 경우, 손가락(410)과 터치 감지 센서(430)의 접촉 면적이 상대적으로 넓음을 확인할 수 있다. 그리고 도 4의 (b)에 도시된 것과 같이 사용자의 손가락(420)이 작은 경우, 손가락(420)과 터치 감지 센서(430)의 접촉 면적이 상대적으로 좁음을 확인할 수 있다.
이때, 도 5는 사용자의 손가락 크기에 따른 터치에 따른 방전 후 재충전 시간의 관계를 도시한 도면이다. 도 5의 (a)를 참고하면, 기본적인 충전 시간은 510과 같이 나타날 수 있다. 이때, 충전 시간은 to와 같을 수 있다. 그런데, 큰 손가락(410)을 이용하여 터치 감지 센서(430)를 접촉한 경우에, 많은 양의 손가락 커패시턴스가 형성되므로, 손가락(410)에 의한 방전량이 많을 수 있다. 때문에, 재충전 시간은 520으로 도시된 것과 같이 t1과 같을 수 있다. 이와 같이 손가락(410)이 큰 경우에는 터치 감지 센서의 재충전에 많은 시간이 걸릴 수 있다.
반면, 도 5의 (b)에 도시된 것과 같이 작은 손가락(420)을 이용하여 터치 감지 센서(430)를 접촉한 경우에는 적은 양의 손가락 커패시턴스가 형성된다. 때문에 손가락(420)에 의한 방전량은 적을 수 있다. 그러므로 재충전 시간은 530으로 도시된 것과 같이 t2와 같을 수 있다. 이와 같이 손가락(420)이 작은 경우에는 터치 감지 센서의 재충전에 적은 시간이 걸릴 수 있다.
이때, 작은 크기의 손가락(420)에 의한 방전 후 재충전 시간(t2)는 큰 크기의 손가락(410)에 의한 방전 후 재충전 시간(t1)보다 작을 수 있다.
때문에, 제어부(220)는 터치 감지 센서(430)의 재충전 시간에 따라서 사용자의 손가락 크기를 결정할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어부(220)는 터치 감지 센서(430)의 재충전 시간의 길이를 여러 단계로 나누고, 측정된 재충전 시간의 길이가 어느 단계에 해당하는지 여부를 결정하고, 해당하는 단계에 대한 정보를 사용자의 손가락 크기에 대한 정보로 저장할 수 있다.
한편, 도 6은 사용자의 손가락 크기에 따른 터치에 따른 터치 감지 센서의 방전량의 크기에 대한 관계를 도시한 도면이다. 도 6의 (a)를 참고하면, 큰 손가락(410)을 이용하여 터치 감지 센서(430)를 접촉한 경우에, 많은 양의 손가락 커패시턴스가 형성되므로, 손가락(410)에 의한 방전량이 많을 수 있다. 때문에, 터치 감지 센서(430)의 터치로 인한 방전으로 터치 감지 센서(430)의 전압 크기는 V1과 같이 나타날 수 있다. 이와 같이 손가락(410)이 큰 경우에는 터치 감지 센서의 방전량(V0 - V1)은 클 수 있다.
반면, 도 6의 (b)에 도시된 것과 같이 작은 손가락(420)을 이용하여 터치 감지 센서(430)를 접촉한 경우에는 적은 양의 손가락 커패시턴스가 형성된다. 때문에 손가락(420)에 의한 방전량은 적을 수 있다. 그러므로 터치 감지 센서(430)의 터치로 인한 방전으로 터치 감지 센서(430)의 전압 크기는 V2와 같이 나타날 수 있다. 이와 같이 손가락(420)이 작은 경우에는 터치 감지 센서의 방전량(V0 - V2)은 작을 수 있다.
이때, 작은 크기의 손가락(420)에 의한 터치 감지 센서의 방전량(V0 - V2)은 큰 크기의 손가락(410)에 의한 터치 감지 센서의 방전량(V0 - V1)보다 작을 수 있다.
때문에, 제어부(220)는 터치 감지 센서(430)의 방전량(또는 방전된 경우의 전압 크기)에 따라서 사용자의 손가락 크기를 결정할 수 있다. 실시 예에 따라, 제어부(220)는 터치 감지 센서(430)의 방전량(또는 방전된 경우의 전압 크기)을 여러 단계로 나누고, 측정된 방전량(또는 방전된 경우의 전압 크기)이 어느 단계에 해당하는지 여부를 결정하고, 해당하는 단계에 대한 정보를 사용자의 손가락 크기에 대한 정보로 저장할 수 있다.
다시 도 3을 참고하면, 350 단계에서 제어부(220)는 주변 조도에 대한 정보를 결정할 수 있다. 즉, 상기 도 1 및 도 2와 관련된 부분에서 설명한 것과 같이, 제어부(220)는 사용자의 입력에 따라 주변 조도에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 제어부(220)는 조도 센서(293)를 이용하여 주변 조도에 대한 정보를 수신할 수 있다.
355 단계에서 제어부(220)는 주변 온도에 대한 정보를 결정할 수 있다. 즉, 상기 도 1 및 도 2와 관련된 부분에서 설명한 것과 같이, 제어부(220)는 사용자의 입력에 따라 주변 온도에 대한 정보를 수신할 수 있다. 또는 제어부(220)는 온도 센서(297)를 이용하여 주변 온도에 대한 정보를 수신할 수 있다.
이후, 제어부(220)는 상기 330 단계 내지 355 단계를 통해 결정된 사용자 정보 및/또는 사용자 주변 환경 정보를 이용하여 햅틱 구동 전압을 결정할 수 있다.
이때, 햅틱 구동 전압(V)은 다음 [수학식 1]에 따라 결정할 수 있다.
Figure pat00001
이때, V는 햅틱 구동 전압을 의미하고, Vdefault 는 기본 햅틱 구동 전압을 의미하고, Y는 사용자의 연령에 따른 인자 값이고, S는 사용자의 성별에 따른 인자 값이고, T는 현재 시간에 따른 인자 값이고, N은 주변 소음에 따른 인자 값이고, A는 사용자의 손가락 크기에 따른 인자 값이고, L은 주변 조도에 대한 인자 값이고, Te는 주변 온도에 따른 인자 값이다. 이때, 실시 예에 따라서 상기 Y, S, T, N, 1/A, L, Te는 모두 필요한 것이 아니라 상기 330 단계 내지 355 단계의 수행 여부에 따라서 존재하지 않을 수 있다. 또한, 실시 예에 따라서 상기 Y, S, T, N, 1/A, L, Te 인자들 각각에는 사용자에 따른 가중치 값이 설정될 수 있다. 예를 들면, 실행되는 어플리케이션이 사용자의 나이(Y)에 민감한 것인 경우에 사용자 나이(Y)에 대하여 다른 어플리케이션에 비하여 미리 설정된 a의 가중치가 추가될 수 있다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 사용자의 나이(Y)가 많은 경우에는 햅틱 구동 크기가 큰 것을 선호할 수 있다. 이는 사용자의 나이가 많아지면 굳은 살이 많아지거나 피부가 두꺼워 지는 등의 이유로 젊은 연령층에 비하여 촉감이 둔감해지기 때문이다. 반면에, 사용자의 나이(Y)가 적은 경우에는 햅틱 구동 크기가 작은 것을 선호할 수 있다. 이에, 사용자의 나이(Y)에 비례하여 햅틱 구동 전압의 크기를 설정할 수 있다. 또는, 실시 예에 따라서, 사용자의 나이(Y)에 반비례하게 햅틱 구동 전압을 설정할 수도 있음은 물론이다.
그리고, 사용자의 성별(S)이 여성인 경우에는 햅틱 구동 크기가 작은 것을 선호할 수 있다. 이 경우에 사용자의 성별에 따른 인자 값 S를 1보다 작은 값으로 설정하여 햅틱 구동 전압의 크기를 감소시킬 수 있다. 그리고 남성인 경우에는 햅틱 구동 크기가 큰 것을 선호할 수 있어, 이때, S 값을 1보다 큰 값으로 설정하여 햅틱 구동 전압의 크기를 크게 할 수 있다. 물론, 실시 예에 따라서 여성인 경우에 햅틱 구동 크기가 큰 것을 선호하고, 남성인 경우에 햅틱 구동 크기가 작은 것을 선호하도록 하고, 이에 따라서 남성인 경우에 S 값을 1보다 작게 하고, 여성인 경우에 S 값을 1보다 크게 설정할 수도 있다.
한편, 현재 시간(T)의 경우, 사용자가 시간대에 따라 햅틱 구동 크기의 선호도가 다를 수 있다. 예를 들면, 새벽 시간대의 경우에 사용자는 햅틱 구동 크기가 작은 것을 선호할 수 있고, 활동량이 많은 점심 시간대에 사용자는 햅틱 구동 크기가 작은 것을 선호할 수 있다. 또는 사용자가 직장인 등인 경우에는 점심 시간대에 햅틱 구동 크기가 작은 것을 선호하고, 퇴근 시간 이후인 저녁 시간대에 햅틱 구동 크기가 큰 것을 선호할 수 있다. 때문에, 제어부(220)는 사용자 분석을 통해서 개인별(예를 들면, 아침형 또는 저녁형)으로 구별하여 사용자에 따라 현재 시간에 따른 인자 값 T를 설정할 수 있다.
그리고 주변 소음(N)이 큰 경우에 사용자는 햅틱 구동 크기가 큰 것을 선호할 수 있다. 이에, 주변 소음(N)에 비례하여 햅틱 구동 전압의 크기를 설정할 수 있다. 또는, 실시 예에 따라서, 주변 소음(N)에 반비례하게 햅틱 구동 전압을 설정할 수도 있음은 물론이다.
한편, 사용자의 손가락 크기(A)가 큰 경우에는 손가락 면적이 넓기 때문에 햅틱 구동에 대한 민감도가 클 수 있다. 이에, 사용자의 손가락 크기(A)에 반비례하여 햅틱 구동 전압의 크기를 설정할 수 있다. 또는, 실시 예에 따라서, 사용자의 손가락 크기(A)에 비례하게 햅틱 구동 전압을 설정할 수도 있음은 물론이다.
그리고 주변 조도(L)이 큰 경우에 사용자는 햅틱 구동 크기가 큰 것을 선호할 수 있다. 이에, 주변 조도(L)에 비례하여 햅틱 구동 전압의 크기를 설정할 수 있다. 또는, 실시 예에 따라서, 주변 조도(L)에 반비례하게 햅틱 구동 전압을 설정할 수도 있음은 물론이다.
한편, 실시 예에 따라서, 햅틱 구동부(170)의 햅틱 구동 액츄에이터(actuator)는 터폴리머(terpolymer)일 수 있고, 상기 터폴리머는 터폴리머는 PVDF-TrFE-CFE일 수 있다. 상기 터폴리머의 구동률(performance)은 유전율에 반비례한다. 이때, 터폴리머의 유전율은 도 7에 예시된 것과 같을 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 표시 장치의 주변 온도가 낮은 경우에 유전율은 내려갈 수 있고, 그에 따라서 터폴리머의 구동률은 올라갈 수 있다. 때문에, 표시 장치의 주변 온도가 낮은 경우에 제어부(220)는 햅틱 구동 전압의 크기를 낮게 설정할 수 있다. 예를 들면, 여름철 대비하여 겨울철에 햅틱 구동 전압을 상대적으로 낮게 설정할 수 있다.
도시되지 않았지만, 제어부(220)는 사용자의 신체 리듬에 따라서 햅틱 구동 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 사용자의 생년월일로부터 사용자의 바이오 리듬을 계산하여, 구동 전압을 조절할 수 있다. 즉, 사용자의 바이오 리듬이 높은 날인 경우 제어부(220)는 햅틱 구동 전압을 낮게 설정할 수 있다.
이후, 370 단계에서 제어부(220)는 고주파 구동이 필요한지 여부를 결정할 수 있다. 이는 표시 장치의 사용 어플리케이션에 따라서 햅틱 구동 주파수를 변경하여 사용자에게 제공하여 주기 위한 것이다. 즉, 제어부(220)는 표시 장치에서 현재 실행 될(또는 실행 중인) 어플리케이션이 고주파 햅틱 구동이 필요한지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들면, 사용자는 햅틱 구동 주파수가 고주파인 경우에 비하여 저주파인 경우에 선호도가 높거나 또는 긍정적인 느낌의 햅틱 구동으로 인식할 수 있다. 즉, 햅틱 구동 주파수가 약 100 Hz 이하의 저주파인 경우에 사용자는 부드러운 느낌, 말랑한 느낌, 간지러운 느낌 등을 느끼고, 햅틱 구동 주파수가 약 150 Hz 이상의 고주파인 경우에 사용자는 불안한 느낌, 놀란 느낌, 밀리는 느낌, 긴장되는 느낌 등을 느낄 수 있다.
때문에, 제어부(220)는 표시 장치의 실행 어플리케이션이 알람 등의 경보(alert) 기능인 어플리케이션인 경우에 385 단계에서 햅틱 구동 주파수를 고주파(예를 들면 약 250 Hz)로 설정할 수 있다. 그러나, 표시 장치의 실행 어플리케이션이 문자 입력 등 입력부(280)를 통한 단순 입력, 터치 피드백(feedback)인 경우 등과 같은 비경보 기능인 어플리케이션인 경우에 제어부(220)는 380 단계에서 햅틱 구동 주파수를 저주파(예를 들면 약 50 Hz)로 설정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 햅틱 구동 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 햅틱 구동은, 정전(electrostatic) 방식을 이용하여 구동될 수 있다.
도 8을 참고하면, 절연체(예를 들면 유리 기판)의 아래 ITO 등의 투명 전극이 위치할 수 있다. 그리고 그 투명 전극에 약 100 V의 고전압의 AC를 가해줄 수 있다.
이때, 도 8의 도면에 도시된 것과 같이 제1 시점(t0 - t1)(810)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 그리고 제2 시점(t1 - t2)(820)에 전극에 플러스(+) 전압이 인가될 수 있다. 이 경우 손가락은 마이너스(-)로 대전된다. 그 후, 제3 시점(t2 - t3)(830)에 전극에 0 V의 전입이 걸리면, 손가락도 대전되지 않는다. 이후 제4 시점(t3 - t4)(840)에 전극에 마이너스(-) 전입이 인가되면, 손가락은 플러스(+)로 대전된다. 그리고 제5 시점(t4 - t5)(850)에 전극에 0 V의 전압이 걸리면 손가락은 대전되지 않게 된다.
이와 같이 전극에 인가되는 전압의 극성에 따라서 손가락에서 느끼는 마찰력이 달라져, 사용자는 햅틱 촉감을 느낄 수 있다.
그러므로, 이와 같은 정전 방식 햅틱 구동에 있어서도, 사용자의 촉감의 민감도에 따라서 전극에 인가되는 전압의 크기를 다르게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 햅틱 구동 전압의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 경우 920으로 도시된 것과 같이 사용자 및/또는 사용자 주변 환경에 따라서 햅틱 구동 전압을 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 사용자의 손가락 크기가 크거나, 여성인 경우, 낮은 연령대의 사용자, 조용한 장소, 낮은 온도 등의 환경에서는 햅틱 구동 전압을 하강할 수 있다. 반면, 사용자 및/또는 사용자 주변 환경에 따라서 햅틱 구동 전압을 조절하지 않는 경우 910으로 도시된 것과 같이 그 구동 전압이 일정함을 확인할 수 있다. 때문에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 경우 930으로 도시된 것과 같이 햅틱 구동 전압의 소비를 줄임으로써 표시 장치에서의 에너지 소비를 줄일 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 실시 예는 기술 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
110: 표시 패널 120: 타이밍 제어부
130: 데이터 구동부 140: 주사 구동부
150: 햅틱 패널 160: 터치 감지부
170: 햅틱 구동부

Claims (14)

  1. 미리 설정된 햅틱 구동을 하는 햅틱 패널;
    상기 햅틱 패널에 햅틱 구동 전압을 공급하도록 제어하는 햅틱 구동부; 및
    사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하여, 상기 수신한 사용자 정보 및 상기 사용자 주변 환경 정보에 따라 상기 햅틱 구동 전압을 결정하는 제어부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    실행되는 어플리케이션에 따라 햅틱 구동 주파수를 결정하고, 상기 햅틱 구동 주파수에 따라 상기 햅틱 패널이 구동하도록 상기 햅틱 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 햅틱 구동부는,
    2차 압전(piezoelectric)을 이용한 압전 소자를 포함하고, PZT, PVDF, 터폴리머(terpolyemer), ERM, LAR, EAP 중 적어도 하나를 포함하는 햅틱 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    사용자의 나이, 성별, 및 손가락 크기에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 햅틱 패널은, 터치 감지 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 터치 감지 센서의 방전 후 재충전 시간을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 햅틱 패널은, 터치 감지 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 터치 감지 센서의 방전량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    현재 시간, 주변 소음, 주변 조도, 및 주변 온도에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 현재 시간 측정을 위한 타이머;
    상기 주변 소음 측정을 위한 마이크;
    상기 주변 조도 측정을 위한 조도 센서; 및
    상기 주변 온도 측정을 위한 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
    상기 수신한 사용자 정보 및 상기 사용자 주변 환경 정보에 따라 햅틱 구동 전압을 결정하는 단계;
    상기 햅틱 구동 전압을 햅틱 패널에 공급하는 단계; 및
    상기 햅틱 구동 전압에 따라 햅틱 구동을 하는 단계를 포함하는 표시 장치의 구동 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 햅틱 구동을 하는 단계는,
    실행되는 어플리케이션에 따라 햅틱 구동 주파수를 결정하는 단계; 및
    상기 햅틱 구동 주파수에 따라 상기 햅틱 패널을 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는,
    사용자의 나이, 성별, 및 손가락 크기에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  12. 제9 항에 있어서, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는,
    터치 감지 센서의 방전 후 재충전 시간을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는,
    터치 감지 센서의 방전량을 이용하여 사용자의 손가락 크기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
  14. 제9 항에 있어서, 상기 사용자 정보 및 사용자 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계는,
    현재 시간, 주변 소음, 주변 조도, 및 주변 온도에 관한 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 구동 방법.
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