KR20180110475A - Apparatus for transparent haptic interface for generating tactile texture - Google Patents

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Abstract

Texture of an object in a video provided in a display part of a terminal can be expressed through a haptic interface device to which a void substrate having a plurality of void patterns formed therein, a first transparent electrode coupled to an upper part of the void substrate, and a second transparent electrode coupled to a lower part of the void substrate and facing the first transparent electrode are coupled.

Description

질감 표현을 위한 투명 햅틱 인터페이스 장치{Apparatus for transparent haptic interface for generating tactile texture}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a transparent haptic interface device for texture representation,

본 발명은 질감 표현을 위한 햅틱 인터페이스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a haptic interface device for texture representation.

햅틱 기술은 사람의 오감 중에서 촉감이라는 채널을 통해 전자기기와 대화할 수 있는 기술이다. 일반적으로, 햅틱은 본질적으로 촉각 또는 촉감과 관련되어 있으며, 다른 감각과 달리 물체가 물리적으로 피부와 접촉함으로써 느껴지는 감각이다. Haptic technology is a technology that allows people to interact with electronic devices through a channel called touch. In general, haptics are intrinsically related to tactile or tactile senses, unlike other senses, which are felt by an object physically touching the skin.

촉감은 접촉 시에 감지되는 정보의 전달 경로에 따라 질감(tactile)과 역감(kinesthetic)으로 분류되며, 물체 표면의 거칠기 정도, 무늬, 또는 온도 등 물체의 표면 특징에 대한 다양한 정보는 피부를 통해 전달된다. 이때 피부를 통해 전달되는 감각을 햅틱 연구분야에서는 질감(tactile)으로 정의한다.The tactile sensation is classified into tactile and kinesthetic according to the path of information sensed at the time of contact. Various information about the surface characteristics of the object such as the degree of roughness, pattern, or temperature of the object surface is transmitted through the skin do. At this time, the sense transmitted through the skin is defined as a tactile in the field of haptic research.

햅틱 기술의 대부분은 텔레오퍼레이션(teleoperation), 의학 시뮬레이터, 재활 시스템, 가상 현실 등에서 사용되는 기술인 역감 관련 연구들이 주류를 이루었다. 그러나 개인 스마트 폰, 스마트 패드, 태블릿 PC 등 개인 휴대용 모바일 기기와 같은 제품의 등장으로 인해, 햅틱 디바이스 시장이 급격하게 커지면서 손안에서 느낄 수 있는 촉감에 대한 연구들이 새롭게 연구되는 추세이다. Most of the haptic technologies were mainly related to the anti-sensory technology, which is used in teleoperation, medical simulator, rehabilitation system, and virtual reality. However, due to the emergence of products such as personal smartphones, smart pads, and tablet PCs, research into the touch that can be felt in the hand as the haptic device market grows rapidly is being studied.

이런 햅틱 디바이스의 대표적인 예로는 물리적 버튼형 표면 변형 디스플레이, 진동형 액츄에이터를 적용한 햅틱 디바이스 등이 있다. 버튼형 디스플레이는 질감이라는 촉감을 제공하기보다는 누르는 감촉을 부여하기 위한 기능을 가지며, 진동형 햅틱 디바이스의 경우에는 진동을 통한 정보의 간접적인 표현이라는 한계를 지니고 있다.Representative examples of such a haptic device include a physical button type surface deformable display, and a haptic device using a vibrating actuator. The button-type display has a function to give a feeling of touch rather than a touch of texture, and in the case of a vibrating haptic device, it has a limit of indirect representation of information through vibration.

제한적인 기능상의 한계를 극복하고자 최근에는 디스플레이 상에 렌더링 된 정보의 질감을 사용자가 느낄 수 있도록 햅틱 인터페이스에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 기술 구현을 위해서는 모바일 기기 혹은 기타 디스플레이 장치에서의 질감 표시 장치는 인터페이스 표면에서 물리적인 변형(physical deformation)이 발생해야 하며, 디스플레이 상에 표시된 정보에 맞도록 제어가 가능해야 한다. 또한, 디스플레이 정보를 시각적으로 확인할 수 있어야 하므로, 인터페이스 자체의 가시성이 확보되어야 한다.In order to overcome the limitations of limited functionality, researches on haptic interface have recently been conducted so that the user can feel the texture of the information rendered on the display. In order to realize such a technology, a texture display device in a mobile device or other display device must be physically deformed at the interface surface and be controllable according to the information displayed on the display. In addition, since the display information can be visually confirmed, the visibility of the interface itself must be secured.

투명 햅틱 인터페이스의 기능을 구현하기 위해서는 유연하고 신축성이 있으며, 광 투과도가 높은 기판(substrate) 및 전극(electrode) 재료를 적용해야 할 필요가 있다. 대표적으로 사용되는 신축/유연 기판으로는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Eco-flex), 폴리우레탄(Polyurethan) 등과 같은 탄성체(elastomer)가 많이 사용되고 있다. In order to realize the function of the transparent haptic interface, it is necessary to apply a substrate and an electrode material which are flexible, stretchable, and have high light transmittance. Elastomers such as PDMS (Polydimethylsiloxane), Eco-flex, and Polyurethane are widely used as stretchable / flexible substrates that are typically used.

하지만, 각 필름의 기계적/광학적/전기적 물성이 서로 다르기 때문에, 모폴러지의 변형에 알맞은 탄성체를 합성해야 할 필요성이 존재한다. 가령, PDMS는 광 투과도가 매우 높으며 제조 과정에서 PDMS 탄성체의 핸들링이 매우 편하다는 장점이 있지만, 필름의 높은 강성으로 인하여 변형이 발생하지 않는다는 단점이 존재한다. 이와는 반대로, Ecoflex 탄성체는 매우 유연하고 700% 정도의 높은 신축성을 가지고 있으며 작은 힘에도 쉽게 변형이 발생하지만, 필름의 투과도가 약 60% 정도로 낮다는 단점이 존재한다.However, since the mechanical / optical / electrical properties of each film are different, there is a need to synthesize elastomers suitable for the deformation of the morphology. For example, PDMS has a very high light transmittance and has an advantage of handling PDMS elastomer in manufacturing process, but there is a disadvantage that deformation does not occur due to high rigidity of the film. On the contrary, Ecoflex elastomers are very flexible, have a stretchability as high as 700% and are easily deformed even with small force, but there is a disadvantage that the film transmittance is as low as about 60%.

햅틱 인터페이스에 적용이 가능한 전극은 전극 자체의 전기적 특성은 유지하면서 탄성체(elastomer)의 변형에 순응하는, 즉 유연/신축성을 갖는 재료를 사용해야하며, 높은 광 투과도를 가져야 한다. 투명전극으로 사용되고 있는 ITO(Indium Tin Oxide)를 비롯한 금속(예를 들어, Pt, Au, Ag) 코팅 막은 광 투과도가 높지만, 낮은 인장에도 전극의 크랙(crack)이 발생한다. Electrodes that can be applied to a haptic interface must use materials that are flexible / stretchable, that conform to the deformation of the elastomer while maintaining the electrical properties of the electrode itself, and should have high light transmittance. Metal (for example, Pt, Au, Ag) coating films including indium tin oxide (ITO) which are used as transparent electrodes have high light transmittance, but cracks occur even at low tension.

이와 같은 전극 재료들을 높은 변형이 필요한 디바이스의 전극에 적용하면, 낮은 신축성 때문에 성능에 대한 문제가 존재해왔다. 대표적인 예로 금속 막의 경우 5%의 장력이 전극에 가해졌을 때 신축성이 없기 때문에, 전극 자체에 쉽게 크랙이 발생하며 그 결과 디바이스의 성능이 크게 저하된다는 단점이 있다.When such electrode materials are applied to electrodes of devices requiring high strain, there is a performance problem due to the low elasticity. As a representative example, in the case of a metal film, there is a disadvantage that the electrode itself is easily cracked due to the lack of elasticity when a tension of 5% is applied to the electrode, and as a result, the performance of the device is greatly deteriorated.

따라서, 본 발명은 보이드의 높이를 조절함으로써 필름 표면의 거칠기 제어를 통해 질감을 표현할 수 있는 투명한 햅틱 인터페이스 장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a transparent haptic interface device capable of expressing texture through controlling the roughness of the film surface by adjusting the height of the void.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 단말에 장착되며 질감을 표현하는 햅틱 인터페이스 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a haptic interface device mounted on a terminal and representing a texture,

복수의 보이드 패턴이 형성된 보이드 기판; 상기 보이드 기판의 상부에 결합된 제1 투명 전극; 및 상기 보이드 기판의 하부에 결합되며, 상기 제1 투명 전극에 대향된 제2 투명 전극을 포함한다.A void substrate on which a plurality of void patterns are formed; A first transparent electrode coupled to an upper portion of the void substrate; And a second transparent electrode coupled to the lower portion of the void substrate and facing the first transparent electrode.

상기 보이드 패턴은, 상기 보이드 기판의 일측에 제1 방향 또는 제2 방향 중 어느 하나의 방향으로 미리 설정한 간격으로 형성될 수 있다.The void pattern may be formed on one side of the void substrate at predetermined intervals in either the first direction or the second direction.

상기 제1 투명 전극과 제2 투명 전극은 그래핀(graphene) 또는 나노 와이어 또는 그래핀과 나노 와이어가 결합된 재질 중 어느 하나의 재질로 구현될 수 있다.The first transparent electrode and the second transparent electrode may be formed of any one material selected from the group consisting of graphene, nanowire, or a material in which graphene and nanowire are combined.

상기 제2 투명 전극의 하부에 결합되고, 상기 단말의 디스플레이부 상부에 애드 온 형태로 장착되며, 투명 재질로 형성되는 하부 기판을 포함할 수 있다. And a lower substrate coupled to a lower portion of the second transparent electrode and mounted on the upper portion of the display unit of the terminal in an add-on manner and formed of a transparent material.

본 발명에 따르면, 모바일 디바이스에서도 시각, 청각과 함께 촉각 또한 사용자 피드백으로 사용자에게 제공됨으로써, 더욱 실감 있는 사용자 제공(user experience)를 제공할 수 있다.According to the present invention, the tactile sense as well as the visual and auditory sense are also provided to the user by the user feedback in the mobile device, thereby providing a more realistic user experience.

또한, 본 발명에 따르면 투명한 질감 제시 디스플레이를 기존의 모바일 디스플레이 상단에 올려 사용하거나 휴대 가능한 독립적인 모듈로써 응용할 수 있으므로, 다양한 형태로 디스플레이가 제공될 수 있다.In addition, according to the present invention, since a transparent textured display can be used as an independent module that can be used on the upper side of a conventional mobile display, the display can be provided in various forms.

또한, 두 방향을 갖는 격자 모양의 보이드 패턴을 통해 원하는 부분만 변형이 가능하게 된다. 변형이 발생되는 보이드 부분의 간격을 조절하여 다양한 질감을 표현할 수 있게 된다.In addition, it is possible to deform only a desired portion through a grid pattern of voids having two directions. It is possible to express a variety of textures by adjusting the intervals of the void portions where deformation occurs.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질감 제시형 햅틱 인터페이스 장치에 대한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 인터페이스 장치의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면 구조 변형에 대한 동작 원리를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 인터페이스 장치가 적용된 단말의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보이드를 갖는 햅틱 인터페이스 장치의 동작에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 거친 정도를 표현하기 위하여 보이드를 제어한 예시도이다.1 is an exemplary view of a texture presentation type haptic interface device according to an embodiment of the present invention.
2 is a structural view of a haptic interface device according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view illustrating an operation principle of a surface structure modification according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram illustrating a terminal to which a haptic interface device according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
5 is a structural diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of the operation of a haptic interface device having a void according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary view illustrating control of voids to express roughness according to an embodiment of the present invention. FIG.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 질감 표현을 위한 햅틱 인터페이스 장치 및 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a haptic interface device and method for texture representation according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 질감 제시형 햅틱 인터페이스 장치에 대한 예시도이다.1 is an exemplary view of a texture presentation type haptic interface device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 질감을 제시할 수 있는 햅틱 패널 즉, 햅틱 인터페이스 장치(100)는 햅틱 인터페이스 장치 내의 전압에 의해 발생한 맥스웰 힘에 의해 표면에 단차(200)를 발생시킨다. 발생된 단차(200)에 의해 표면이 변형되면, 사용자가 변형된 표면위를 손가락을 이용하여 스캔 할 때, 단차에 의해 달라진 표면 거칠기에 따라 질감을 느낄 수 있다.1, a haptic panel, that is, a haptic interface device 100 capable of presenting a texture according to an embodiment of the present invention includes a step 200 on a surface by a Maxwell force generated by a voltage in a haptic interface device, . When the surface is deformed by the generated step 200, when the user scans the deformed surface using the finger, the texture can be felt according to the surface roughness changed by the step difference.

도 1에서는 햅틱 인터페이스 장치(100)의 보이드 패턴이 하나의 방향(세로 방향, 또는 제1 방향)으로 형성된 것을 나타내었다. 그러나, 도 1에 나타낸 제1 방향과 함께 제2 방향(가로 방향)으로도 보이드 패턴을 제작할 수 있으므로, 다양한 질감을 표현하여 줄 수 있다.1, the void pattern of the haptic interface device 100 is formed in one direction (longitudinal direction or first direction). However, since the void pattern can be formed in the second direction (horizontal direction) together with the first direction shown in Fig. 1, various textures can be expressed.

이를 토대로 다양한 텍스쳐가 표현될 수 있으며, 패턴 된 전극에 의해 부분적으로 표면 모폴러지를 제어할 수 있다. 이와 같이 표면에 단차를 발생시켜 질감을 제시할 수 있는 햅틱 인터페이스 장치에 대해 도 2를 참조로 상세히 설명한다.Based on this, various textures can be represented, and the surface morphology can be partially controlled by the patterned electrodes. A haptic interface device capable of providing a texture by generating a step on the surface will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 인터페이스 장치의 구조도이다.2 is a structural view of a haptic interface device according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 햅틱 인터페이스 장치(100)는 제1 투명 전극(110), 보이드 기판(120), 제2 투명 전극(130) 및 하부 기판(140)을 포함한다.2, the haptic interface device 100 includes a first transparent electrode 110, a void substrate 120, a second transparent electrode 130, and a lower substrate 140.

제1 투명 전극(110)은 절연 기판(도면 미도시)의 하부, 그리고 보이드 기판(120)의 상면에 위치한다. 제2 투명 전극(130)은 하부 기판(140)의 상면, 그리고 보이드 기판(120)의 하면에 위치한다. 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)은 표면 모폴로지 제어를 위해 각각 서로 다른 전극이 인가된다.The first transparent electrode 110 is located under the insulating substrate (not shown) and on the upper surface of the void substrate 120. The second transparent electrode 130 is located on the upper surface of the lower substrate 140 and on the lower surface of the void substrate 120. The first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 are respectively applied with different electrodes for surface morphology control.

제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)은 투명한 질감의 디스플레이 장치를 제작하기 위하여, 그래핀(graphene)을 이용한 투명 유연 전극 또는 나노 와이어(nanowire)를 이용한 투명 유연 전극 중 어느 하나의 형태로 구현된다. 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)을 투명한 질감을 사용하는 것은, 햅틱 인터페이스 장치(100)가 단말의 터치 패널상에 적용되기 때문에, 사용자가 터치 패널을 통해 제공되는 영상을 시청함에 있어 방해가 되지 않도록 하기 위함이다.The first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 may be formed of a transparent flexible electrode using graphene or a transparent flexible electrode using a nanowire . The transparent texture of the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 is used because the haptic interface device 100 is applied on the touch panel of the terminal, So as not to interfere with watching.

또한 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)은 각각 그래핀 및 이 결합된 하이브리드 형태의 투명 유연 전극으로 구현될 수 있다. 이를 통해, 단말의 디스플레이에 표시된 영상 정보가 갖는 거칠기에 맞도록 보이드 간격 및 높이를 조절하여, 원하는 질감을 나타낼 수 있도록 한다.In addition, the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 may be embodied as a transparent flexible electrode in the form of a graphene and a hybrid, respectively. Accordingly, the void interval and the height are adjusted to match the roughness of the image information displayed on the display of the terminal, so that a desired texture can be displayed.

제1 투명 전극(110)의 상부에는 감전의 위험을 줄이기 위하여 전기 절연층(insulation layer)이 추가된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 제1 투명 전극(110)이 보이드 기판(120) 상면에 전체적으로 패터닝되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 부분적인 표면 단차를 발생시키기 위하여 보이드 기판(120)에 형성된 보이드(void)의 위치에 따라 패터닝될 수도 있다. An electrical insulation layer is added to the upper portion of the first transparent electrode 110 to reduce the risk of electric shock. In the embodiment of the present invention, the first transparent electrode 110 is entirely patterned on the upper surface of the void substrate 120 for convenience of explanation. However, in order to generate a partial surface step, the void substrate 120 May be patterned according to the position of a void formed in the substrate.

보이드 기판(120)은 주기적인 간격의 보이드 패턴을 갖는 고분자 필름으로, 본 발명의 실시예에서는 보이드 패턴된 엘라스토머를 보이드 기판(120)을 사용하는 것을 예로 하여 설명한다. 그러나, 반드시 엘라스토머를 보이드 기판(120)의 재질로 한정하지 않으며, 탄성이 있는 어떠한 재질로도 구현할 수 있다.The void substrate 120 is a polymer film having a periodic interval void pattern. In the embodiment of the present invention, a void-patterned elastomer is used as an example of using the void substrate 120. [ However, the elastomer is not necessarily limited to the material of the void substrate 120, and may be formed of any material having elasticity.

보이드 기판(120)은 일정 간격을 갖는 보이드 패턴이 형성되어 있으며, 형성된 보이드의 높이는 전기적인 입력을 통해 제어된다. 즉, 질감을 나타내기 위해 보이드 기판(120)의 표면 모폴로지(surface morphology)를 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 인가되는 전압의 세기로 제어하며, 이에 대해서는 이후 설명한다. The void substrate 120 has a void pattern formed at regular intervals, and the height of the formed void is controlled through an electrical input. That is, the surface morphology of the void substrate 120 is controlled by the intensity of the voltage applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 to describe the texture, which will be described later .

제2 투명 전극(130)의 하부에 위치한 하부 기판(140)은 엘라스토머 기판, 유리 기판 또는 PET(PolyEthylene Terephthalate) 기판 중 어느 하나의 형태로 구현된다. 하부 기판(140)에는 제2 투명 전극(130)에 형성된 전극이 패터닝된다. The lower substrate 140 positioned below the second transparent electrode 130 may be formed of any one of an elastomer substrate, a glass substrate, and a PET (PolyEthylene Terephthalate) substrate. An electrode formed on the second transparent electrode 130 is patterned on the lower substrate 140.

즉, 제2 투명 전극(130)에 하나의 전압이 인가되거나, 복수의 전압이 인가될 수 있다. 이는, 하나의 전압이 인가되는 경우에는 보이드 패턴이 인가되는 전압의 세기에 따라 동일한 높이로 제어된다. 반면, 복수의 전압이 패터닝된 전극에 인가되는 경우 보이드 패턴마다 상이한 높이로 제어할 수 있게 된다.That is, one voltage may be applied to the second transparent electrode 130, or a plurality of voltages may be applied to the second transparent electrode 130. When one voltage is applied, the void pattern is controlled to have the same height according to the intensity of the applied voltage. On the other hand, when a plurality of voltages are applied to the patterned electrode, it is possible to control the height to be different for each void pattern.

이상에서 설명한 햅틱 인터페이스 장치(100)의 표면이 전극 인가에 따라 변형되는 예에 대해 도 3을 참조로 설명한다.An example in which the surface of the haptic interface device 100 described above is deformed according to electrode application will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표면 구조 변형에 대한 동작 원리를 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary view illustrating an operation principle of a surface structure modification according to an embodiment of the present invention.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)의 일측에는 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 각각 전압이 인가된다. 본 발명의 실시예에서는 제1 투명 전극(110)에는 + 전극이, 제2 투명 전극(130)에는 - 전극이 패터닝되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.A voltage is applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 at one side of the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 as shown in FIG. do. In the embodiment of the present invention, the + electrode is applied to the first transparent electrode 110 and the - electrode is patterned to the second transparent electrode 130. However, the present invention is not limited thereto.

그리고, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 인가되는 전압의 세기는 단말 내부에 설치되어 있는 제어부에 제어를 받는다. 즉, 제어부의 제어를 토대로 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 인가되는 전압 세기가 디스플레이 되는 영상에 따라 상이하게 인가되거나, 전압이 인가되지 않는다. The intensity of the voltage applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 is controlled by a control unit provided inside the terminal. That is, the voltage applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 is differently applied or not applied depending on the displayed image based on the control of the controller.

제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 전압이 인가되면, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130) 사이에 맥스웰 스트레스(maxwell stress)가 발생한다. 맥스웰 스트레스는 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 보이드의 높이 방향으로 발생하게 되고, 이를 토대로 보이드의 높이가 제어된다. 두 전극 사이에 발생하는 맥스웰 스트레스는 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.When a voltage is applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130, a maxwell stress occurs between the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130. Maxwell stress occurs in the height direction of the void as shown in FIG. 3 (b), and the height of the void is controlled based on the stress. The Maxwell stress occurring between the two electrodes is already known, and a detailed description thereof will be omitted in the embodiment of the present invention.

즉, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 전압이 인가되어, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130) 사이에 전기적 인력이 발생하면, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)이 가까워 지게 된다. 이와 같이 전극간 누르는 힘에 의해 보이드 기판(120)의 표면 모폴러지가 변하게 된다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)이 모폴러지 변화에 따라 전극의 형태도 변할 수 있도록, 투명 유연 전극을 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 투명 유연 전극의 소재 종류나 특성은 어느 하나로 한정하지 않는다.That is, when a voltage is applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 and electrical attraction is generated between the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130, The first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 are brought close to each other. The surface morphology of the void substrate 120 is changed by the pressing force between the electrodes. For this, a transparent flexible electrode is used in the embodiment of the present invention so that the shapes of the electrodes of the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 can be changed according to changes in the morphology. In the embodiment of the present invention, the kind and the characteristic of the transparent flexible electrode are not limited to any one.

제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 인가되는 전압의 세기는, 디스플레이에 표시되는 영상 정보를 토대로 전압의 세기가 달리 인가된다. 영상 정보에 따라 전압 세기를 다르게 인가하는 방법은 다양한 형태로 구현 가능하며, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.The intensity of the voltage applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 is different from that of the voltage based on the image information displayed on the display. The method of applying the voltage intensity differently according to the image information can be implemented in various forms, and the method of the present invention is not limited to any one method.

이상에서 설명한 햅틱 인터페이스 장치(100)가 적용된 단말의 예에 대해 도 4를 참조로 설명한다.An example of a terminal to which the haptic interface device 100 described above is applied will be described with reference to FIG.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 인터페이스 장치가 적용된 단말의 예시도이다.4 is an exemplary diagram illustrating a terminal to which a haptic interface device according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 햅틱 인터페이스 장치(100)는 개인 휴대 기기의 터치 패널 즉, 디스플레이(300) 상에 애드 온(add on) 방식으로 적용될 수 있다. 또는, 개인 휴대 기기와 같이 독립적인 모듈로서 사용될 수도 있다. 4, the haptic interface device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may be applied in an add-on manner on a touch panel of a personal portable device, that is, a display 300. [ Or may be used as an independent module, such as a personal portable device.

본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 개인 휴대 기기 즉, 단말을 예로 하여 도시하였으나, 디스플레이부의 기능이 구비되어 있고 사용자가 디스플레이부를 터치하는 등의 방식을 통해 제공되는 화면을 변경하거나 장치 기능을 변경할 수 있는 형태라면 어느 하나의 형태로 한정하지 않는다.In the embodiment of the present invention, the personal portable device, that is, the terminal is shown as an example for the sake of convenience of explanation. However, the function of the display unit is provided and the user can change the screen provided through the method of touching the display unit, It is not limited to any one form as long as it can be changed.

이상에서 설명한 햅틱 인터페이스 장치(100)를 제어하기 위한 단말(400)의 구조에 대해 도 5를 참조로 설명한다.The structure of the terminal 400 for controlling the haptic interface device 100 described above will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구조도이다.5 is a structural diagram of a terminal according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 단말(400)은 인터페이스부(410), 메모리(420), 제어부(430) 및 디스플레이부(440)를 포함한다.5, the terminal 400 includes an interface unit 410, a memory 420, a control unit 430, and a display unit 440.

인터페이스부(410)는 햅틱 인터페이스 장치(100)와 연동하며, 제어부(430)에서 생성한 전압 인가 요청 신호를 햅틱 인터페이스 장치(100)의 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 전압을 인가하는 전원 장치로 전송한다. 이때, 전압 인가 요청 신호에는 인가될 전압의 세기 정보가 포함되어 있다.The interface unit 410 interlocks with the haptic interface device 100 and transmits the voltage application request signal generated by the controller 430 to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 of the haptic interface device 100. [ To a power source device that applies a voltage to the power source. At this time, the voltage application request signal includes the intensity information of the voltage to be applied.

메모리(420)는 인터페이스부(410)와 연동하며, 단말(400) 구동을 위한 다양한 프로그램들이 저장되어 있다. 또한, 메모리(420)는 질감을 제시할 수 있는 햅틱 인터페이스 장치(100)를 동작하기 위한 프로그램도 저장되어 있다. The memory 420 is interlocked with the interface 410, and various programs for driving the terminal 400 are stored. The memory 420 also stores a program for operating the haptic interface device 100 capable of presenting texture.

즉, 본 발명의 실시예에서는 사용자가 터치스크린을 통해 미리 메모리(420)에 저장된 질감을 제시할 수 있는 햅틱 인터페이스 장치(100)의 실행을 요청하면, 메모리(420)에 저장된 프로그램이 동작하며 질감 표현을 위한 동작이 수행되는 것을 예로 하여 설명한다. 그러나, 사용자의 입력 없이도 질감을 제시할 수 있는 햅틱 인터페이스 장치(100)가 실행될 수도 있다.That is, in the embodiment of the present invention, when the user requests execution of the haptic interface device 100 capable of presenting the texture stored in the memory 420 in advance through the touch screen, the program stored in the memory 420 operates, A description will be given by way of example in which an operation for representing is performed. However, the haptic interface device 100 capable of presenting the texture without the user's input may be executed.

제어부(430)는 디스플레이부(440)를 통해 사용자에게 제공되는 동영상 속 객체(예를 들어, 사물 등)의 표면 질감을 추출한다. 이때, 제어부(430)가 객체의 표면 질감을 추출하는 방법은 여러 방법이 있을 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.The control unit 430 extracts the surface texture of a moving image object (for example, an object, etc.) provided to the user through the display unit 440. At this time, the method of extracting the surface texture of the object by the control unit 430 may be various methods, so that the detailed description will be omitted in the embodiment of the present invention.

그리고, 제어부(430)는 추출한 객체의 표면에 대한 질감이 햅틱 인터페이스 장치(100)를 통해 사용자에게 제공될 수 있도록, 추출한 표면 질감에 대응하는 전압 정보를 추출한다. 표면 질감에 대응하는 전압 정보를 추출하는 방법은 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다. 그러나, 객체의 표면 질감이 매끄러운 경우에는 전압이 인가되지 않도록 제어 신호를 생성하고, 객체의 표면 질감이 거칠면 거칠수록 센 전압이 인가되도록 제어 신호를 생성한다.The control unit 430 extracts voltage information corresponding to the extracted surface texture so that the texture of the extracted object can be provided to the user through the haptic interface device 100. [ The method of extracting the voltage information corresponding to the surface texture is not limited to any one method. However, when the surface texture of the object is smooth, a control signal is generated so that the voltage is not applied, and a control signal is generated so that the roughness of the surface of the object becomes rough.

이상에서 설명한 단말(400)과, 단말(400)에 애드 온 방식으로 적용되는 햅틱 인터페이스 장치(100)의 동작에 대해 도 6을 참조로 설명한다.The operation of the terminal 400 described above and the haptic interface device 100 applied to the terminal 400 in an add-on manner will be described with reference to FIG.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 보이드를 갖는 햅틱 인터페이스 장치의 동작에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart of the operation of a haptic interface device having a void according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 자신의 단말(400)의 터치 스크린과 같은 입력 수단을 통해 햅틱 인터페이스 장치(100)에 대한 질감 표현 프로그램의 구동을 요청하면(S100), 단말(400)의 메모리에 저장되어 있는 프로그램이 구동한다. 단말(400)은 디스플레이부를 통해 사용자에게 제공되는 영상으로부터 영상 속 객체의 표면 질감을 추출한다(S110). 여기서, 객체 표면 질감을 추출하는 방법은 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.6, when a user requests driving of a textural representation program for the haptic interface device 100 through an input means such as a touch screen of the terminal 400 of the terminal 400 (S100) The program stored in the memory is started. The terminal 400 extracts the surface texture of the object in the image from the image provided to the user through the display unit (S110). Here, the method of extracting the object surface texture is not limited to any one method.

객체 표면 질감이 추출되면, 단말(400)은 햅틱 인터페이스 장치(100)로 전송할 전압 세기를 결정한다(S120). 여기서 전압 세기는 객체 표면 질감에 따라 전압이 전혀 인가되지 않거나 전압의 세기가 각각 다르게 결정된다. 그리고 결정된 전압 세기를 포함하는 전압 인가 요청 제어 신호를 햅틱 인터페이스 장치(100)로 전달한다.When the object surface texture is extracted, the terminal 400 determines the intensity of the voltage to be transmitted to the haptic interface device 100 (S120). Here, the voltage intensity is determined depending on the surface texture of the object, i.e., the voltage is not applied at all or the intensity of the voltage is different. And transmits a voltage application request control signal including the determined voltage intensity to the haptic interface device 100.

햅틱 인터페이스 장치(100)는 S120 단계에서 단말(400)로부터 수신한 전압 인가 요청 제어 신호를 토대로, 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 전압을 인가한다. 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에 각기 다른 전압이 인가되면, 전하에 의해 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130) 사이에 인력이 발생하고, 보이드 기판(120)의 보이드 높이가 변화된다. 보이드의 높이가 변화됨에 따라 질감이 생성되고, 사용자는 생성된 질감을 인지할 수 있게 된다(S130).The haptic interface device 100 applies a voltage to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 based on the voltage application request control signal received from the terminal 400 in operation S120. When different voltages are applied to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130, attraction is generated between the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 by electric charges, The void height of the substrate 120 is changed. As the height of the void changes, a texture is generated, and the user can recognize the generated texture (S130).

여기서, 햅틱 인터페이스 장치(100)는 보이드 패턴을 보이드 기판(120)에 형성하고, 보이드 기판(120) 상단인 표면에 투명한 제1 투명 전극(110)이 형성된다. 그리고 제1 투명 전극(110)도 보이드 기판(120)에 형성한 보이드 패턴과 동일한 형태로 패터닝한다. 또한, 하부 기판(140) 상부에 투명한 제2 투명 전극(130)이 형성되고, 하부 기판(140)에 형성된 전극을 제2 투명 전극(130)에 패터닝한다. 제1 투명 전극(110)과 제2 투명 전극(130)에는 외부로부터의 제어 신호에 따라 전압이 인가되도록 와이어가 연결되고, 제1 투명 전극(110)과 보이드 기판(120)으로 이루어진 제1 층, 하부 기판(140)과 제2 투명 전극(130)으로 이루어진 제2 층을 결합하여 햅틱 인터페이스 장치(100)로 형성된다.Here, the haptic interface device 100 forms a void pattern on the void substrate 120, and a transparent first transparent electrode 110 is formed on the upper surface of the void substrate 120. The first transparent electrode 110 is patterned in the same manner as the void pattern formed on the void substrate 120. A transparent second transparent electrode 130 is formed on the lower substrate 140 and an electrode formed on the lower substrate 140 is patterned on the second transparent electrode 130. A wire is connected to the first transparent electrode 110 and the second transparent electrode 130 to apply a voltage according to an external control signal and a first layer made of a first transparent electrode 110 and a void substrate 120 And a second layer formed of the lower substrate 140 and the second transparent electrode 130 to form a haptic interface device 100.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 거친 정도를 표현하기 위하여 보이드를 제어한 예시도이다.FIG. 7 is an exemplary view illustrating control of voids to express roughness according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 디스플레이 상에 표시된 영상의 상태에 따라 질감을 다르게 나타낼 수 있다. As shown in FIG. 7, textures may be displayed differently depending on the state of the image displayed on the display.

디스플레이 상에 나타나는 영상이 매끄러운 표면을 가지는 물체가 디스플레이 되는 경우, 햅틱 인터페이스 장치(100)는 보이드의 높이가 변경되지 않도록 인가하는 전압을 오프(off)시킨다. 그러면 보이드의 높이는 기본 상태를 유지하게 되며, 이에 따른 제1 투명 전극(110) 또한 표면 단차가 발생하지 않아 매끄러운 표면을 유지하게 된다.When an object appearing on the display is displayed with an object having a smooth surface, the haptic interface device 100 turns off the voltage applied so that the height of the void is not changed. Then, the height of the voids is maintained to be a basic state, and the first transparent electrode 110 corresponding to the first transparent electrode 110 also does not generate a surface step, thereby maintaining a smooth surface.

한편, 디스플레이 상에 나타나는 영상이 거친 표면을 가지는 물체가 디스플레이 되는 경우, 햅틱 인터페이스 장치(100)는 보이드의 높이를 제어하기 위하여 전압을 인가한다. 그러면 보이드의 높이는 기본 상태에서 인가되는 전압에 따라 변경되며, 이에 따른 제1 투명 전극(110) 또한 표면 단차가 발생하여 거친 표면을 표현할 수 있게 된다.On the other hand, when an object having a rough surface is displayed on the display, the haptic interface device 100 applies a voltage to control the height of the void. Then, the height of the void is changed according to the voltage applied in the basic state, and the first transparent electrode 110 corresponding to the first transparent electrode 110 also has a surface step difference, so that the rough surface can be expressed.

본 발명의 실시예에서는 보이드의 높이를 제어하여 질감을 표현하는 것을 예로 하여 설명하였으나, 보이드 패턴의 간격을 조절하여 질감을 표현할 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the texture is expressed by controlling the height of the void. However, the texture may be expressed by adjusting the interval of the void pattern.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (9)

단말에 장착되며 질감을 표현하는 햅틱 인터페이스 장치에 있어서,
복수의 보이드 패턴이 형성된 보이드 기판;
상기 보이드 기판의 상부에 결합된 제1 투명 전극; 및
상기 보이드 기판의 하부에 결합되며, 상기 제1 투명 전극에 대향된 제2 투명 전극
을 포함하는 햅틱 인터페이스 장치.1. A haptic interface device mounted on a terminal for expressing a texture,
A void substrate on which a plurality of void patterns are formed;
A first transparent electrode coupled to an upper portion of the void substrate; And
A second transparent electrode that is coupled to a lower portion of the void substrate and is opposed to the first transparent electrode,
And the haptic interface device. 제1항에 있어서,
상기 보이드 패턴은, 상기 보이드 기판의 일측에 제1 방향 또는 제2 방향 중 어느 하나의 방향으로 미리 설정한 간격으로 형성되는 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Wherein the void pattern is formed on one side of the void substrate at a predetermined interval in any one of a first direction and a second direction. 제2항에 있어서,
상기 제1 투명 전극과 제2 투명 전극은 그래핀(graphene) 또는 나노 와이어 또는 그래핀과 나노 와이어가 결합된 재질 중 어느 하나의 재질로 구현되는 햅틱 인터페이스 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first transparent electrode and the second transparent electrode are formed of one material selected from the group consisting of graphene, nanowire, or a material in which graphene and nanowire are combined. 제2항에 있어서,
상기 보이드 패턴은 격자 모양으로 형성되는 햅틱 인터페이스 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the void pattern is formed in a lattice shape. 제2항에 있어서,
상기 보이드 기판의 재질은 엘라스토머인 햅틱 인터페이스 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the material of the void substrate is an elastomer. 제1항에 있어서,
상기 제2 투명 전극의 하부에 결합되고, 상기 단말의 디스플레이부 상부에 애드 온 형태로 장착되며, 투명 재질로 형성되는 하부 기판
을 포함하는 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
A second transparent electrode coupled to the second transparent electrode and being mounted in an add-on manner above the display unit of the terminal,
And the haptic interface device. 제6항에 있어서,
상기 하부 기판은 상기 제2 투명 전극이 패터닝되는 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 6,
Wherein the lower substrate is patterned with the second transparent electrode. 제1항에 있어서,
상기 제1 투명 전극 상면에 형성되는 전기 절연층
을 더 포함하는 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
An electric insulation layer formed on the upper surface of the first transparent electrode,
The haptic interface device further comprising: 제1항에 있어서,
상기 제1 투명 전극 및 제2 투명 전극에 인가되는 전압의 세기는 상기 단말을 통해 디스플레이되는 영상 속 객체 표면의 질감에 따라 상이하게 인가되는 햅틱 인터페이스 장치.The method according to claim 1,
Wherein the intensity of a voltage applied to the first transparent electrode and the second transparent electrode is different according to a texture of a surface of an object in an image displayed through the terminal.
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