KR20180013802A

KR20180013802A - 3차원 햅틱 디스플레이

Info

Publication number: KR20180013802A
Application number: KR1020170096248A
Authority: KR
Inventors: 김진용
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-02-07

Abstract

3차원 영상을 표시하기 위한 다시점 영상을 표시하는 디스플레이 모듈, 디스플레이 모듈의 위쪽에 배치되는, 사용자의 터치 부분에 대응하는 햅틱 신호가 인가되는 전극층, 전극층의 위쪽에 배치되는, 사용자의 터치 동작을 인식하는 터치스크린 패널, 그리고 터치스크린 패널의 위쪽에 배치되는 3차원 디스플레이 필름을 포함하고, 3차원 디스플레이 필름은 절연체로서의 기능을 수행하여, 사용자가 3차원 영상을 터치할 때 햅틱 신호에 의해 발생된 정전기를 사용자의 신체에 전달하는, 3차원 햅틱 디스플레이가 제공된다.

Description

3차원 햅틱 디스플레이{3D HAPTIC DISPLAY}

본 기재는 3차원 디스플레이 및 햅틱 피드백 모듈이 결합된 3차원 햅틱 디스플레이에 관한 것이다.

무안경 방식 3차원 디스플레이는, 렌티큘러(lenticular) 방식 또는 배리어(barrier) 방식으로 구현될 수 있다. 사용자는 별도의 안경 없이 무안경 방식 3차원 디스플레이에서 표시되는 다시점 콘텐츠를 경험할 수 있다. 3차원 디스플레이가 발전함에 따라, 모바일 환경 등에서 3차원 디스플레이와 함께 사용자에게 다른 감각을 제공할 수 있는 방안이 연구되고 있다.

한 실시예는, 3차원 디스플레이와 함께 사용자에게 촉각적인 만족감을 제공할 수 있는 3차원 햅틱 디스플레이를 제공한다.

한 실시예에 따르면, 3차원 햅틱 디스플레이가 제공된다. 상기 3차원 햅틱 디스플레이는,

3차원 영상을 표시하기 위한 다시점 영상을 표시하는 디스플레이 모듈,

디스플레이 모듈의 위쪽에 배치되는, 사용자의 터치 부분에 대응하는 햅틱 신호가 인가되는 전극층,

전극층의 위쪽에 배치되는, 사용자의 터치 동작을 인식하는 터치스크린 패널, 그리고

터치스크린 패널의 위쪽에 배치되는 3차원 디스플레이 필름을 포함하고,

3차원 디스플레이 필름은 절연체로서의 기능을 수행하여, 사용자가 3차원 영상을 터치할 때 햅틱 신호에 의해 발생된 정전기를 사용자의 신체에 전달한다.

사용자는 무안경 3차원 콘텐츠를 감상하며 동시에 3차원으로 표시되는 객체의 질감을 햅틱 피드백을 통해 감지할 수 있어서, 사용자에게 시각적 및 촉각적 만족감이 제공될 수 있다.

도 1은 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이를 나타낸 개념도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이를 나타낸 개념도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이의 동작을 나타낸 개념도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 기재의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 기재는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이를 나타낸 개념도이고, 도 2는 다른 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이를 나타낸 개념도이다.

도 1을 참조하면, 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이(100)는, 디스플레이 모듈(110), 전극층(120), 터치스크린 패널(130), 및 3차원 디스플레이 필름(140)를 포함한다.

본 기재에서 3차원 햅틱 디스플레이(100)는 모바일 단말 등에 포함될 수 있고, 모바일 단말의 다른 구성요소(예를 들어, 안테나, 배터리, 메인 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB), 카메라 모듈 등)은 설명의 간략함을 위해 도 1에서 표시되지 않는다.

도 1을 참조하면, 사용자가 손가락으로 터치하게 되는 3차원 햅틱 디스플레이(100)의 표면을 기준으로 가장 아래에 디스플레이 모듈(110)이 배치된다. 디스플레이 모듈(110)은 3차원으로 구현된 다시점 영상을 표시할 수 있다.

디스플레이 모듈(110)의 위쪽에는 전극층(120)이 배치된다. 전극층(120)에는 사용자에게 햅틱 피드백을 전달하기 위한 햅틱 신호를 생성하는 햅틱 드라이브 회로(haptic driving circuit)(150)가 연결된다. 햅틱 드라이브 회로(150)는 다양한 주파수의 고전압(예를 들어, 100V 이상)의 햅틱 신호를 생성할 수 있고, 고전압 앰프를 포함한다.

전극층(120)의 위쪽에는 터치스크린 패널(130)이 배치된다. 터치스크린 패널(130)은 사용자의 터치 동작을 인식한다. 터치스크린 패널(130)은 디스플레이 모듈(110)과 통합될 수도 있다.

터치스크린 패널(130)의 위쪽에는 3차원 디스플레이 필름(140)이 배치된다. 3차원 디스플레이 필름(140)은 디스플레이 모듈(110)에 의해 표시되는 다시점 영상이 사용자에게 3차원으로 인식될 수 있도록 구성된 필름으로서, 렌티큘러(lenticular) 렌즈 필름 및 배리어(barrier) 필름을 포함한다.

한 실시예에 따르면, 3차원 디스플레이 필름(140)은 절연체(insulator)의 기능을 수행할 수 있고, 두께는 0.5mm 이하이다. 한 실시예에 따른 3차원 디스플레이 필름(140)이 터치스크린 패널의 위쪽에 배치되는 이유는 무안경 3차원 영상을 표시하기 위해서 디스플레이 모듈(110)과 3차원 디스플레이 필름(140) 사이에 미리 결정된 크기의 간격이 필요하기 때문이다. 이때 디스플레이 모듈(110) 및 3차원 디스플레이 필름(140) 사이의 간격 및 3차원 디스플레이 필름의 두께는, 디스플레이 모듈(110)의 각 픽셀의 크기와 3차원 디스플레이 필름(140)의 각 셀의 폭(피치)를 바탕으로 결정될 수 있다.

도 2를 참조하면, 다른 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이(200)는, 디스플레이 모듈(210), 터치스크린 패널(220), 3차원 디스플레이 필름(230), 및 절연체 필름(240)을 포함한다.

도 1과 유사하게, 디스플레이 모듈(210)은 사용자가 손가락으로 터치하는 3차원 햅틱 디스플레이(200)의 표면을 기준으로 가장 아래에 배치된다. 디스플레이 모듈(210)의 위쪽에는 터치스크린 패널(220)이 배치되고, 터치스크린 패널(220)의 위쪽에는 3차원 디스플레이 필름(230)이 배치되며, 3차원 디스플레이 필름(230)의 위쪽에는 절연체 필름(240)이 배치된다. 그리고 터치스크린 패널(220)에는 사용자에게 햅틱 피드백을 전달하기 위한 햅틱 신호를 생성하는 햅틱 드라이브 회로(250)가 연결된다. 햅틱 드라이브 회로(250)는 다양한 주파수의 고전압의 햅틱 신호를 생성할 수 있고, 고전압 앰프를 포함한다.

다른 실시예에서 3차원 디스플레이 필름(230)이 터치스크린 패널(220)의 위쪽에 배치되는 것은 다음 2가지 이유 때문이다. 먼저, 무안경 3차원 입체 영상을 표현하기 위해서, 디스플레이 모듈(210) 및 3차원 디스플레이 필름(230) 사이에는 미리 결정된 크기가 간격이 필요하기 때문이다. 또한, 디스플레이 모듈(210)과 터치스크린 패널(220)이 하나의 모듈로서 일체화될 수 있기 때문이다.

도 3은 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이의 동작 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이의 동작을 나타낸 개념도이다.

도 3의 흐름도는 사용자의 손가락이 도 4에 도시된 3차원 영상의 흉상(즉, 3차원 햅틱 디스플레이에 표시되는 객체)의 목걸이 부분 또는 모자 장식 부분을 터치할 때, 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이가 동작하는 방법을 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 사용자는 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이를 통해 3차원 영상을 인식하고 3차원 영상의 질감을 느끼기 위해서 신체 부위(손가락 등)를 3차원 햅틱 디스플레이에 접촉한다. 사용자의 손가락이 한 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이에 닿으면, 터치스크린 패널(130)이 사용자의 터치를 인식한다(S110). 도 4와 같은 3차원 영상을 제공하는 3차원 햅틱 디스플레이의 애플리케이션은, 터치의 디스플레이 상의 위치를 계산하고, 터치 부분에 대응하는 햅틱 신호를 생성한다(S120). 예를 들어, 손가락이 흉상의 목걸이 부분을 터치하게 되면, 애플리케이션은 사용자가 목걸이를 만지는 느낌을 받을 수 있는 햅틱 신호를 생성한다. 또는 손가락이 흉상의 모자 장식 부분을 터치하게 되면, 애플리케이션은 사용자가 모자 장식을 만지는 느낌을 받을 수 있도록 햅틱 신호(도 4의 오른쪽 아래 파형)를 생성한다. 이때 햅틱 신호는 3차원 햅틱 디스플레이에 표시되는 객체의 각 부분의 질감을 모사할 수 있는 신호로서, 미리 정의될 수 있다. 또는 햅틱 신호는 3차원 햅틱 디스플레이에 표시되는 객체의 각 부분의 패턴, 모양 등의 실시간 데이터 모델링을 통해서 결정될 수 있다.

이후, 객체의 각 부분에 대응하는 햅틱 신호 중 사용자의 터치 부분에 대응하는 햅틱 신호가 전극층(120)에 인가된다(S130). 그리고 절연체로서 기능하는 3차원 디스플레이 필름(140)과 사용자의 손가락 사이에 햅틱 신호에 의한 정전기가 발생되고, 사용자는 3차원 햅틱 디스플레이의 표면 위에서 손가락을 이동시킴으로써 햅틱 신호에 의해 발생된 정전기에 의해 3차원으로 표시된 객체의 질감을 느낄 수 있게 된다(S140). 즉, 한 실시예에 따른 3차원 디스플레이 필름(140)은 절연체로서의 기능을 수행하여, 햅틱 신호에 의한 정전기를 사용자의 손가락 등 신체에 전달함으로써, 사용자가 3차원을 표시된 객체의 질감을 느낄 수 있게 한다.

위에서 설명한 대로, 사용자는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 햅틱 디스플레이를 사용하여, 무안경 3차원 콘텐츠를 감상하며 동시에 3차원으로 표시되는 객체의 질감을 햅틱 피드백을 통해 감지할 수 있어서, 사용자에게 시각적 및 촉각적 만족감을 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

3차원 영상을 표시하기 위한 다시점 영상을 표시하는 디스플레이 모듈,
상기 디스플레이 모듈의 위쪽에 배치되는, 사용자의 터치 부분에 대응하는 햅틱 신호가 인가되는 전극층,
상기 전극층의 위쪽에 배치되는, 사용자의 터치 동작을 인식하는 터치스크린 패널, 그리고
상기 터치스크린 패널의 위쪽에 배치되는 3차원 디스플레이 필름
을 포함하고,
상기 3차원 디스플레이 필름은 절연체로서의 기능을 수행하여, 상기 사용자가 상기 3차원 영상을 터치할 때 상기 햅틱 신호에 의해 발생된 정전기를 상기 사용자의 신체에 전달하는, 3차원 햅틱 디스플레이.