KR20190025017A - 플렉서블 디스플레이들 상의 국부화된 햅틱 피드백 - Google Patents

플렉서블 디스플레이들 상의 국부화된 햅틱 피드백 Download PDF

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KR20190025017A
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메수트 이라슬란
에릭 호아로
스벤 쿠진나
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플렉스트로닉스 에이피, 엘엘씨
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Abstract

디스플레이 시스템은 앞면(front side) 및 뒷면(back side)을 갖는 플렉서블 디스플레이 스크린, 및 스크린의 뒷면 상에 어레이로 배열되는 복수의 햅틱 엘리먼트들을 갖는다. 디스플레이 시스템은 복수의 햅틱 엘리먼트들 및 플렉서블 디스플레이 스크린에 연결된 컨트롤러 보드를 더 갖는다. 컨트롤러 보드는 복수의 햅틱 엘리먼트들에 대응하는 위치들에서 플렉서블 디스플레이 스크린의 앞면 상에 복수의 대화형 버튼(interactive button)들을 디스플레이하도록 구성된다. 복수의 햅틱 엘리먼트들은 스크린의 앞면에 제공되는 터치 입력에 기반하여 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된다. 햅틱 피드백은 터치 입력에 의해 선택된 대화형 버튼의 위치에 대응하는 햅틱 엘리먼트의 액추에이팅(actuating)을 포함한다.

Description

플렉서블 디스플레이들 상의 국부화된 햅틱 피드백
이 출원은 2016년 7월 1일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/357,914호의 우선권을 주장하며, 이 가특허 출원은 그 전체가 본 명세서 내에 완전히 기술된 것처럼 본 명세서에서 참조로서 통합된다.
본 출원은 플렉서블 디스플레이들에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 햅틱 엘리먼트들의 어레이를 통해 햅틱 피드백을 제공하는 플렉서블 디스플레이에 관한 것이다.
터치 스크린을 가진 유리 기반의 단단한 디스플레이들은 기계들과 인간의 상호작용의 재창조에 있어 혁신적이었다. 용량성 터치가 정확성 및 해상도를 증가시키고 멀티-터치 및 힘 터치(force touch)는 상당한 추가 기능을 제공하지만, 이러한 모든 기술들은 사용자가 그들이 기계식 버튼을 눌렀을 때 얻는 손가락 끝의 정신적 피드백이 부족하다.
터치 스크린들이 자동차에 점점 더 설계됨에 따라, 햅틱 피드백을 제공하는 것은 보다 중요하고 바람직한 피처가 되었다. 운전 중 운전자가 스크린을 터치할 때 운전자에게 햅틱 피드백을 제공하는 디스플레이는 스크린에 눈을 거의 두지 않으면서 디스플레이와 상호작용할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 운전자는 A/C 또는 오디오 컨트롤들과 같은 터치 스크린 기능들과 상호작용할 때 도로를 더 많이 보고 스크린을 덜 볼 수 있다.
몇몇 현재의 차량 시스템들은 피에조 진동자(piezo vibrator)들 또는 음파들과 같은 다양한 기술들로 스크린을 진동시킴으로써 또는 스크린 상에 전기활성 박막들을 사용하여 사용자의 손가락끝에 따끔거리는 느낌을 제공함으로써, 스크린 상에 광범위한 햅틱 피드백을 제공한다. 그러나, 현재의 기술은 기계적 버튼을 누르는 느낌을 모방하는 정확한 국부화된 피드백을 제공하고 현재의 차량 및 다른 시스템들로의 맞춤화 및 통합에 개방된 디스플레이 구성이 결여되어 있다.
본 개시물은 플렉서블 디스플레이에 개선된 햅틱 피드백 시스템을 제공하는 것을 포함하여, 현재 햅틱 피드백 디스플레이 시스템들의 하나 이상의 문제점들을 극복하는 것에 관한 것이다.
일 양상에서, 본 개시물은 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 디스플레이 시스템은 앞면(front side) 및 뒷면(back side)을 포함하는 플렉서블 디스플레이 스크린, 및 스크린의 뒷면 상에 어레이로 배열되는 복수의 햅틱 엘리먼트들을 포함한다. 디스플레이 시스템은 복수의 햅틱 엘리먼트들 및 플렉서블 디스플레이 스크린에 연결된 컨트롤러 보드를 더 포함한다. 컨트롤러 보드는 복수의 햅틱 엘리먼트들에 대응하는 위치들에서 플렉서블 디스플레이 스크린의 앞면 상에 복수의 대화형 버튼(interactive button)들을 디스플레이하도록 구성된다. 복수의 햅틱 엘리먼트들은 스크린의 앞면에 제공되는 터치 입력에 기반하여 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된다. 햅틱 피드백은 터치 입력에 의해 선택된 대화형 버튼의 위치에 대응하는 햅틱 엘리먼트의 액추에이팅(actuating)을 포함한다.
전술한 요약 및 이하의 상세한 설명은 발명의 적어도 하나의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면들과 함께 판독될 때 더 잘 이해될 것이다. 도면들에서,
도 1a는 대화형 버튼들의 단일 어레이를 갖는 예시적인 플렉서블 디스플레이의 앞면의 개략도이다.
도 1b는 햅틴 엘리먼트들의 단일 어레이를 갖는 예시적인 플렉서블 디스플레이 시스템의 후면(rear side)의 개략도이다.
도 2a는 대화형 버튼들의 다중 어레이들을 갖는 또 다른 예시적인 디스플레이의 앞면의 개략도이다.
도 2b는 햅틱 엘리먼트들의 다중 어레이들을 갖는 또 다른 예시적인 디스플레이의 후면의 개략도이다.
도 3은 예시적인 디스플레이 시스템의 분해도이다.
도 4는 도 3의 디스플레이 시스템의 다양한 층들을 도시하는 단면도이다.
도 5는 어셈블리 디스플레이 시스템의 사시도이다.
개시된 실시예들은 다양한 상이한 환경들에서 사용자 인터페이스로서 구현될 수 있는 디스플레이 시스템에 관련된다. 예를 들어, 디스플레이 시스템은 대시보드 사용자 인터페이스의 일부로서 차량에 구현될 수 있다. 디스플레이 시스템은 터치 입력을 지원하고, 터치 위치에 기초하여 햅틱 피드백을 사용자에게 제공한다. 이 상호작용은 기존 버튼 또는 스위치를 누르는 효과를 시뮬레이팅한다. 디스플레이 시스템에 존재하는 햅틱 엘리먼트들의 어레이는 사용자에게 디스플레이된 엘리먼트들을 매칭하기 위해 디스플레이 상의 다양한 위치들에서 햅틱 피드백을 제공한다. 복수의 이격된 햅틱 엘리먼트들과 조합된 플렉서블 디스플레이의 사용은 시스템이 햅틱 피드백을 터치 입력이 제공되는 특정 위치들로 국부화시키는 것을 또한 가능하게 한다. 개시된 구성을 통해 추가적인 이점들이 또한 실현되며, 보다 상세히 논의될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 디스플레이 시스템(10)의 예시적인 실시예를 예시한다. 도 1a는 디스플레이 시스템(10)의 정면도를 포함한다. 도 1b는 디스플레이 시스템(10)의 배면도를 포함한다. 디스플레이 시스템(10)은 디스플레이(12) 및 복수의 햅틱 엘리먼트들(14)을 포함한다. 디스플레이(12)는 디스플레이 스크린(16) 상에 시각적으로 제공되는 하나 이상의 대화형 버튼(18)을 생성하도록 구성된 디스플레이 스크린(16)을 포함한다. 대화형 버튼들(18)은 사용자가 출력 결과를 생성하기 위하여 입력으로서 터치를 제공할 수 있는 디스플레이 스크린(16) 상의 위치들을 나타낸다.
햅틱 엘리먼트들(14) 및 디스플레이 스크린(16)은 바람직하게는 전자 커넥터(22)에 의해 컨트롤러 보드(20)에 연결된다. 컨트롤러 보드(20)는 적어도 프로세서 컴포넌트 및 메모리 컴포넌트를 포함하는 컴퓨팅 엘리먼트인 것이 바람직하다. 프로세싱 컴포넌트는 메모리 컴포넌트 또는 다른 곳에 저장된 소프트웨어 명령어들을 실행하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러 보드(20)는 차량용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 모바일 디바이스 등과 같은 전체 컴퓨팅 시스템의 컴포넌트일 수 있다. 전자 커넥터(22)는 바람직하게는 케이블, 커넥터, 와이어 및/또는 전자 신호들이 햅틱 엘리먼트들(14) 및 디스플레이 스크린(16)으로/으로부터 송신될 수 있게 하는 컴포넌트들의 시스템이다. 컨트롤러 보드(20)는 전자 커넥터(22)를 통해 햅틱 엘리먼트들(14) 및/또는 디스플레이 스크린(16)으로부터 신호들을 수신하고 그리고/또는 햅틱 엘리먼트들(14) 및/또는 디스플레이 스크린(16)에 신호들을 송신한다. 이러한 방식으로, 컨트롤러 보드(20)는 디스플레이 시스템(10)이 디스플레이 스크린(16) 상에 대화식 버튼들(18)을 제공하는 대화형 디바이스이도록 디스플레이 시스템(10)을 관리한다.
디스플레이 시스템(10)은 도 1a 및 도 1b에 단일 컨트롤러 보드(20) 및 전자 커넥터(22)와 함께 예시되어 있지만, 몇몇 실시예들에서 햅틱 엘리먼트들(14) 및 디스플레이 스크린(16)은 동일한 별도의 전자 커넥터들(22)에 의해 동일한 컨트롤러 보드(20)에 연결되거나 또는 별도의 컨트롤러 보드(20)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 엘리먼트들(14)은 햅틱 효과를 제공하기 위해 햅틱 엘리먼트들 중 선택된 하나 이상의 햅틱 엘리먼트를 액추에이팅하기 위한 신호들을 제공하고 그리고/또는 터치 등록을 나타내는 하나 이상의 햅틱 엘리먼트(14)로부터 신호를 수신하는 전용 컨트롤러를 포함할 수 있다. 유사하게, 디스플레이 스크린(16)은 디스플레이 스크린(16) 상에 디스플레이된 이미지들(예를 들어, 대화형 버튼들(18)의 외관 및 구성)을 제어하고 그리고/또는 디스플레이 스크린(16)의 터치를 나타내는 신호들을 수신하는 전용 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 개별 컨트롤러들은 입력 및 출력 프로세싱을 조정하기 위해 서로 통신할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 햅틱 엘리먼트들(14)은 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된 압전 디스크(piezoelectric disc)들이다. 압전 디스크들은 인가되는 입력 신호(예를 들어, 구동 신호)에 응답하여 진동, 셰이크, 또는 달리 움직이도록 구성된다. 압전 디스크들은 비교적 얇은 부품들로 형성될 수 있다는 점에서 유리하다. 이것은 디스플레이 시스템(10)의 전체 두께가 얇아지게 한다. 본 명세서에 압전 디스크들이 설명되었지만, 햅틱 엘리먼트들(14)로서 다른 햅틱 디바이스들이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
몇몇 실시예들에서, 햅틱 엘리먼트들(14)은 터치 등록을 기록하도록 구성된다. 다시 말해, 햅틱 엘리먼트들(14)은 햅틱 피드백을 출력으로서 제공하는 것 이외에, 사용자로부터 터치 입력을 수신하고 식별하도록 구성된다. 터치를 식별하는 햅틱 엘리먼트(들)(14)는 컨트롤러 보드(20)에 신호를 제공함으로써 터치 이벤트를 기록하도록 구성된다. 압전 디스크들은 디스크에서 (예를 들어, 압력, 캐패시턴스, 전도도 등의 변화를 통해) 터치를 식별하는 전자기계적 엘리먼트들로 구성될 수 있다. 이 구성에서, 디스플레이 스크린(16)은 터치 등록을 식별하도록 구성되지 않는 패시브 스크린(passive screen)으로서 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 햅틱 엘리먼트들(14)은 단지 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되고, 디스플레이 시스템(10)은 터치 등록을 수행하기 위해 디스플레이 스크린(16)에 의존한다.
디스플레이 스크린(16)은 가시 영역(24)을 포함하는 전자 디스플레이이다. 디스플레이 스크린(16)은 가시 영역(24) 내에 이미지를 생성하도록 구성된다. 디스플레이 스크린(16)은 가시적 이미지를 생성하기 위해 공지된 디지털 기법들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 보드(20)는 디스플레이 스크린(16)이 가시적인 이미지를 생성하고 디스플레이하는데 사용할 수 있는 디지털 신호를 전자 커넥터(22)를 통해 송신할 수 있다. 이러한 방식으로, 컨트롤러 보드(20)는 가시적인 이미지를 생성하고 변경하도록 구성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 가시적인 이미지는 복수의 대화형 버튼들(18)을 포함한다.
디스플레이 스크린(16)은 플렉서블하다. 디스플레이 스크린(16)의 적어도 하나의 층의 구조는 탄성 굴곡 및/또는 굽힘을 허용한다. 디스플레이 스크린(16)의 플렉서빌리티는 다수의 기능들을 제공할 수 있다. 첫째, 스크린의 플렉서빌리티는 햅틱 엘리먼트들(14) 중 하나 이상으로부터의 국부화된 피드백을 허용한다. 강성 스크린의 후면 표면에 햅틱 효과(예를 들어, 진동)의 적용은 주로 전체 스크린에 걸쳐 효과가 변환되도록 한다(예를 들어, 사용자는 햅틱 효과를 스크린 상의 어디에서나 느낄 수 있다). 그러나, 햅틱 엘리먼트가 디스플레이 스크린(16)의 후면 상의 특정 위치에 햅틱 효과를 적용할 때, 스크린의 플렉서빌리티는 햅틱 효과가 디스플레이 스크린의 다른 면 상의 대응 위치에서 주로 변환되게 한다. 다시 말해, 사용자는 단지 햅틱 엘리먼트(14)의 위치에서 햅틱 효과를 느낄 것이다. 이 위치는 디스플레이 스크린(16) 상에서 볼 수 있는 대화형 버튼(18)의 위치에 대응하도록 만들어질 수 있다. 효과는 단지 누르는 위치에서만 느껴지기 때문에, 이 효과는 스크린 상에서 버튼을 "누르는" 느낌을 보다 현실감 있게 만들도록 돕는다.
디스플레이 스크린(16)의 플렉서빌리티는 또한 디스플레이 스크린(16)를 통한 그리고 특정 햅틱 엘리먼트(14)로의 터치 이벤트의 송신을 허용한다. 디스플레이 스크린(16)이 완전히 강성인 경우, 터치 효과는 터치가 적용된 위치에 관계 없이 하나보다 많은 햅틱 엘리먼트(14)에서 느껴질 수 있다. 플렉서블 스크린으로, 대화형 버튼(18)의 터치는 그 대화형 버튼(18)에 대응하는 특정 햅틱 엘리먼트(14)(예를 들어, 대화형 버튼(18)의 바로 뒤에 있는 햅틱 엘리먼트(14))에만 적용되는 압력으로 변환될 수 있다. 이 기능은 터치 등록이 가능한 햅틱 엘리먼트들(14)의 사용을 허용한다. 그러한 구성들에서, 디스플레이 스크린(16)은 터치 등록 층을 생략할 수 있으며, 이는 디스플레이 스크린(16)을 전체적으로 얇은 컴포넌트로 유지하는 것을 돕는다.
디스플레이 스크린(16)은 예를 들어, LED 또는 LCD를 포함하는 임의의 다양한 디스플레이 기술들을 사용할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 디스플레이 스크린(16)은 플렉서블 OLED 스크린이다. OLED 스크린의 자기 방출 성질은 디스플레이 스크린(16) 및 전체 디스플레이 시스템(10)이 비교적 얇게 유지되도록 돕는다. 디스플레이 스크린(16)은 컨트롤러 보드(20)에 연결되는 터치 등록 피처를 포함할 수 있다. 터치 등록 피처(예를 들어, 디스플레이 스크린(16)의 터치 등록 층)는 터치 이벤트들을 식별하고 컨트롤러 보드(20)에 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 신호는 컨트롤러 보드(20)가 대응 대화형 버튼(18)과 매칭될 수 있는 터치 이벤트의 위치를 식별할 수 있다. 다른 실시예들에서, 디스플레이 스크린(16)은 패시브 디스플레이 매트릭스이고, 햅틱 엘리먼트들(14)은 터치 이벤트들을 컨트롤러 보드(20)에 등록하도록 구성된다.
도 1a 및 도 1b는 햅틱 엘리먼트들(14) 및 대화형 버튼들(18)이 1차원 어레이로 형성되는 디스플레이 시스템(10)의 예시적인 실시예를 예시한다. 다시 말해, 햅틱 엘리먼트들(14)의 단일 라인은 디스플레이 스크린(16)의 후면 상에 위치되고, 대화형 버튼들(18)의 단일 라인은 디스플레이 스크린(16)의 앞면 상의 가시 영역(24)에 대응하여 디스플레이된다. 이 기본 예에서, 햅틱 엘리먼트들(14) 및 대화형 버튼들(18)은 1:1 비율로 제공된다.
도 2a 및 도 2b는 햅틱 엘리먼트들(14) 및 대화형 버튼들(18)의 2차원 어레이가 제공되는 디스플레이 시스템(10A)의 또 다른 실시예를 예시한다. 도 2a는 디스플레이 시스템(10A)의 앞면을 예시하고, 도 2b는 디스플레이 시스템(10A)의 후면을 예시한다. 이 실시예에서, 햅틱 엘리먼트들(14) 및 대화형 버튼들(18)은 열들 내의 행들을 포함하는 보다 복잡한 배열로 배열된다. 그러나, 햅틱 엘리먼트들(14) 및 대화형 버튼들(18)은 원하는 임의의 구성으로 배열될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
대화형 버튼들(18)은 가시 영역(24) 주위의 임의의 공간적 구성으로 배치될 수 있다. 컨트롤러 보드(20)는 디스플레이 스크린(16)으로 송신되고 대화형 버튼들(18)으로서 가시 영역에 디스플레이되는 이미지 신호들을 생성하도록 구성된다. 햅틱 엘리먼트들(14)은 디스플레이 스크린(16)의 후면 상에 배열된다. 예시적인 실시예에서, 디스플레이 스크린(16)의 후면 상의 햅틱 엘리먼트들(14)의 위치들은 디스플레이 스크린의 앞면 상에 디스플레이된 대화형 버튼들(18)의 위치들에 대응한다.
대화형 버튼들(18) 및 디스플레이 스크린(16)의 맞춤가능 구성은 디스플레이 시스템들(10, 10A)에 대해 다양한 상이한 용도를 가능하게 한다. 예를 들어, 개시된 디스플레이 시스템들은 대시보드 제어 메커니즘으로서 차량에 구현될 수 있다. 또 다른 예에서, 개시된 피처들은 키보드 실시예에서 구현될 수 있다.
또한, 복수의 햅틱 엘리먼트들(14)의 사용은 디스플레이 스크린(16) 상의 특정 위치에서 햅틱 피드백을 제공하는 능력을 유지하면서 상이한 시간에 동일한 디바이스에서 대화형 버튼들(18)의 상이한 구성들을 허용한다. 예를 들어, 디스플레이 스크린(16)은 제1 레이아웃에서 대화형 버튼들(18)을 포함하는 제1 가시 이미지를 디스플레이할 수 있고, 대화형 버튼들(18)이 선택된 후에, 디스플레이 스크린(16)은 대화형 버튼들(18)의 상이한 레이아웃을 포함하는 상이한 매체를 포함하는 제2 가시 이미지를 디스플레이할 수 있다. 두 레이아웃들 모두에서, 대화형 버튼들(18)은 디스플레이 스크린(16)의 반대면 상의 하나 이상의 햅틱 엘리먼트(14)의 위치들에 대응하도록 위치될 수 있다.
일 예에서, 디스플레이 시스템(10)은 대시보드 환경에서 제어 엘리먼트로서 사용된다. 컨트롤러(20)는 복수의 대화형 버튼들(18)을 포함하는 제1 이미지를 디스플레이하기 위해 디스플레이 스크린(16)에 신호들을 송신할 수 있다. 제1 이미지의 대화형 버튼들(18)은 멀티미디어, HVAC, 내비게이션 등과 같은 차량의 상이한 보조 시스템들을 나타낼 수 있다. 사용자는 적절한 위치에서 디스플레이 스크린(16)을 터치함으로써 이들 대화형 버튼들(18) 중 하나를 선택할 수 있다. 이 동작은 선택된 대화형 버튼(18)의 위치에 대응하는 햅틱 엘리먼트(14)가 햅틱 효과를 생성하게 할 수 있다. 햅틱 효과는 예를 들어, 기계적 버튼을 클릭하는 느낌을 모방하는 파형을 가진 진동일 수 있어, 사용자는 대화형 버튼(18)이 눌려진 것을 느낀다.
햅틱 효과를 제공하는 햅틱 엘리먼트(14)는 햅틱 엘리먼트(14) 자체에 의해 그리고/또는 컨트롤러 보드(20)를 통해 액추에이팅될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 엘리먼트들(14)이 터치 등록을 할 수 있는 실시예에서, 햅틱 엘리먼트(14)는 플렉서블 디스플레이 스크린(16)을 통해서 터치를 감지하고 결과적으로 햅틱 효과를 생성할 수 있다. 디스플레이 스크린(16)이 터치 검출 엘리먼트를 포함하는 실시예에서, 디스플레이 스크린은 터치 이벤트의 위치를 식별하는 정보를 컨트롤러 보드(20)에 제공할 수 있으며, 컨트롤러 보드(20)는 후속하여 햅틱 효과를 생성하기 위해 적절한 햅틱 엘리먼트(14)에 신호를 송신한다. 또 다른 실시예들에서, 디스플레이 스크린(16)은 적절한 햅틱 엘리먼트(14)에 송신되는 신호를 생성한다.
터치 이벤트의 결과로서, 사용자는 기계적 버튼을 터치하는 느낌을 느끼고, 컨트롤러 보드(20)는 터치된 대화형 버튼(18)을 식별한다. 컨트롤러 보드(20)는 또한 터치 이벤트에 기초한 효과를 생성하기 위해(예를 들어, 소프트웨어 명령어들에 기초하여) 동작을 한다. 예를 들어, 선택된 대화형 버튼(18)은 HVAC 시스템 모듈의 선택에 대응할 수 있다. 결과적으로, 컨트롤러 보드(20)는 추가적인 대화형 버튼들(18)을 포함할 수 있는 새로운 이미지를 생성하기 위해 디스플레이 스크린(16)으로 이미지 신호들을 전송할 수 있다. 이들 대화형 버튼들(18)은 선택된 HVAC 모듈에 대응할 수 있고, 공기 조절 또는 가열 시스템을 제어하기 위한 옵션들을 제공할 수 있다. 새로운 대화형 버튼들(18)은 햅틱 엘리먼트들(18)에 대응하는 위치들에 배치되어, 이들 버튼들 중 하나의 버튼의 새로운 터치 이벤트가 사용자에게 햅틱 효과를 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이 시스템(10)은 사용자에 의해 눌려질 때 햅틱 피드백을 제공하는 커스터마이징 가능한 버튼들을 갖는 제어 유닛으로서 기능할 수 있다.
다른 예에서, 디스플레이 시스템(10A)은 키보드로서 구현된다. 키보드는 다양한 위치들에 배열되고 다양한 상대적 사이즈를 포함하는 다양한 대화형 버튼들(18)(이들 각각은 문자 또는 기능을 포함함)을 포함하는 기계적 키보드와 같은 버튼 레이아웃을 포함할 수 있다. 컨트롤러 보드(20)는 디스플레이 스크린(16)의 가시 영역(24)에 디스플레이되는 키보드의 이미지를 생성한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 대화형 버튼(18)은 디스플레이 스크린(16)의 후면 상의 적어도 하나의 햅틱 엘리먼트(14)의 위치에 대응한다. 몇몇 예들에서, 대화형 버튼(18)은 복수의 햅틱 엘리먼트들(14)의 위치에 대응하도록 크기 설정 및 위치 설정될 수 있다.
이 예에서, 사용자는 기계적 또는 기타 가상 키보드의 동작과 유사하게, 문자들 및/또는 커맨드들의 스트링을 생성하기 위해 선택된 대화형 버튼들(18)의 위치에서 디스플레이 스크린(16)을 순차적으로 누름으로써 키보드를 동작시킬 수 있다. 각각의 누름 동작으로, 대응 햅틱 엘리먼트(14)는 햅틱 효과를 생성하여 사용자에게 기계적 버튼을 누르는의 느낌을 제공한다. 하나보다 많은 햅틱 엘리먼트(14)에 대응하는 대화형 버튼(18)의 경우, 이들 햅틱 엘리먼트들 중 하나 이상이 햅틱 효과를 생성하도록 액추에이팅될 수 있다. 이들 모두가 액추에이팅되면, 더 큰 버튼(예를 들어, 스페이스 바)을 누르는 느낌이 제공될 수 있다.
키보드는 다양한 시스템들 및 디바이스들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 시스템(10A)은 기계적 키보드가 통상적으로 위치되는 위치에서 랩탑 장치에 통합될 수 있다. 이것은 랩탑과 연관된 키보드가 상이한 레이아웃들, 언어들, 버튼 사이즈들, 폰트 사이즈들 등으로 커스터마이즈될 수 있게 허용한다. 또한, 키보드가 사용되지 않을 때, 디스플레이 스크린(16)은 디바이스의 프로세싱 유닛으로부터 정보를 디스플레이하기 위하여 랩탑에 대한 추가 스크린으로서 사용될 수 있다.
다른 예에서, 키보드는 태블릿 디바이스에 통합될 수 있다. 태블릿 디바이스는 플렉서블 디스플레이 스크린(16) 및 햅틱 엘리먼트(14)를 포함한다. 태블릿 디바이스는 종래의 방식으로 사용자에 의해 작동되는 키보드의 이미지를 생성할 수 있다. 햅틱 엘리먼트들(14)은 터치 이벤트의 위치에서 햅틱 피드백을 제공하기 위해 디스플레이 스크린과 협력한다. 키보드 피처는 상이한 레이아웃들, 언어들, 버튼 사이즈들, 폰트 사이즈들 등에 커스터마이즈될 수 있고, 닫히고 최소화되어 다른 태블릿 디바이스 기능들을 허용할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 이 개시물과 일치하는 디바이스에서 구현될 수 있는 다양한 구조적 컴포넌트들 및 배열들을 포함하는, 디스플레이 시스템(100)의 예시적인 구현예를 예시한다. 도 3은 디스플레이 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 분해도이다. 도 4는 디스플레이 시스템(100)의 단면도이다. 도 5는 조립된 디스플레이 시스템(100)의 사시도이다.
예시적인 실시예에서, 디스플레이 시스템(100)은 플렉서블 디스플레이(102), 복수의 햅틱 엘리먼트들(104), 보호 커버(106), 도전성 호일(108), 전기 커넥터들(110, 112), 스페이서(114), 및 인쇄 회로 보드(PCB)(116)를 포함한다. PCB(116)는 그 상부에 스페이서(114), 도전성 호일(108), 플렉서블 디스플레이(102), 및 보호 커버(106)가 적층되는 강성 백킹(rigid backing)을 생성한다. 스페이서(114)는 내부에 햅틱 엘리먼트들(104)을 수용하기 위한 컷아웃(cutout)들(118)을 포함한다.
플렉서블 디스플레이(102)는 디스플레이 스크린(120) 및 전기 커넥터(122)를 포함하는, 디스플레이가 작동하도록 허용하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 디스플레이 스크린(120)은 손상 없이 일정량의 탄성 구부림 및 휨이 가능하다는 점에서 바람직하게는플렉서블하다. 디스플레이 스크린(120)은플렉서블 유기 발광 다이오드 디스플레이인 것이 바람직하며, 이는 폼 팩터에서 디스플레이 기능을 허용한다. 예시적인 실시예에서, 플렉서블 디스플레이(102)는 전자 커넥터(122)에 부착된 컨트롤러 보드(예를 들어, PCB(116) 또는 다른 컨트롤러)에 의한 프로세싱을 위해 터치 입력을 입력 신호로 변환시키는 터치 등록 층을 포함한다. 다른 실시예들에서, 터치 등록은 햅틱 엘리먼트들(104)에 의해 수행된다.
햅틱 엘리먼트들(104)은 바람직하게는 기계적 버튼의 누름을 시뮬레이팅하는 햅틱 효과를 생성할 수 있는 압전 디스크들이다. 예를 들어, 햅틱 엘리먼트들(104)은 각각 기계적 버튼을 수반하는 클릭 또는 압력 방출을 시뮬레이팅하도록 튜닝된 파형으로 진동하도록 구성된다. 각각의 햅틱 엘리먼트들(104)은 스페이서(114) 내의 각각의 컷아웃(118) 내에 위치된다. 햅틱 엘리먼트들은 도전성 호일(108)을 통해 또는 회로 내의 도전성 엘리먼트 상의 직접 배치를 통해 PCB(116)에 전기적으로 연결된다.
햅틱 엘리먼트들(104)은 터치 및 햅틱 간섭이 회피되도록 충분한 거리만큼 서로 이격되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 디스크들로서 형성된 햅틱 엘리먼트들(104)은 바람직하게는 디스크의 반경 치수의 절반 이상의 거리만큼 인접 햅틱 엘리먼트(104)(엣지 대 엣지)로부터 이격된다. 예를 들어, 햅틱 엘리먼트들(104)은 대략 15.3mm의 피치로 서로 이격된 12mm 직경의 디스크로서 형성될 수 있으며, 3.3mm의 에지 대 에지 간격을 생성한다.
햅틱 엘리먼트들(104)은 햅틱 엘리먼트들(104)과 도전성 호일(108) 사이에 샌드위칭되는 전기 커넥터들(110)에 의해 도전성 호일(108)에 전기적으로 연결된다. 도전성 호일(108)은 스페이서(114) 내의 컷아웃(124)을 통해 연장되는 전기 커넥터(112)에 의해 PCB(116)에 전기적으로 연결된다. 이러한 방식으로, 햅틱 엘리먼트들(104) 및 PCB(116)는 서로 전기적으로 연결된다. 플렉서블 디스플레이(102)는 (예를 들어, 접착제(126)를 통해) 도전성 호일(108) 상에 배치되고, 이는 플렉서블 디스플레이(102)가 적용가능한 실시예들에서 PCB(116)에 연결될 수 있게 허용한다. 양면 접착제(128) 및 투명 접착 테이프(130)는 플렉서블 디스플레이(102) 위에 보호 커버(106)를 위치시킨다.
보호 커버(106)는 플렉서블 디스플레이(102)를 보호하기 위해 포함될 수 있는 선택적 피처이다. 보호 커버 106)는 플렉서블 디스플레이(102)를 터치하는 효과를 방해하지 않도록 매우 얇다. 예를 들어, 보호 커버는 대략 400 μm 두께이다.
디스플레이 시스템(100)의 전체 두께는 햅틱 엘리먼트들(104)로부터 사용자에게 진동을 전달하는 효율을 증진시키도록 얇은 것이 바람직하다. 또한, PCB(116)의 강성 및 두께는 햅틱 피드백을 사용자에게 향하게 하는 것을 돕는다. 예시적인 실시 예에서, PCB(116)의 상단으로부터 보호 커버의 상단까지 스택의 두께는 PCB(116)의 두께 미만이다. 예를 들어, 햅틱 엘리먼트들(104)로부터 보호 커버(106)까지의 스택의 두께는 1.2mm일 수 있는 반면, PCB의 두께는 1.6mm이다.
도 5는 조립된 디스플레이 시스템(110)을 포함한다. 사용시, 플렉서블 디스플레이(102)는 대화형 버튼들(132)을 포함하는 이미지를 생성한다. 대화형 버튼들(132)의 위치들은 플렉서블 디스플레이의 후면 상의 햅틱 엘리먼트들(104)의 위치들에 대응한다. 디스플레이 시스템(110)은 터치를 균일하게 인식하고 선택된 대화형 버튼(132) 위치에 대응하는 햅틱 엘리먼트(104)를 통해 터치 위치에서 햅틱 피드백을 제공하도록 구성된다. 디스플레이 시스템(110)은 차량과 같은 환경에서 구현되어 국부화된 햅틱 피드백을 갖는 제어 메커니즘을 제공할 수 있다. 디스플레이 시스템(110)은 본 명세서에 설명된 피처들의 기본적 구현의 일 예이다. 이 피처들은 다른 구성들로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
개시된 실시예들은 사용자 맞춤형 디바이스에서 국부화된 햅틱 효과들을 생성하기 위해 햅틱 엘리먼트들 및 플렉서블 디스플레이를 결합한다. 디스플레이의 플렉서블 특성 및 이격된 햅틱 엘리먼트들의 사용은 햅틱 효과의 국부화를 용이하게 하며, 이전의 디바이스들은 전체 스크린을 진동시킬 것이다. 이것은 기계식 버튼의 보다 현실적인 느낌 또는 누름을 만든다. 또한, 플렉서블 디스플레이들은 손가락 압력 또는 터치력이 디스플레이의 뒷면으로 전달되도록 허용하기 때문에, 이것은 뒷면에 위치된 햅틱 엘리먼트에 도달할 수 있다. 터치 등록을 위해 구성되는 햅틱 엘리먼트들은 따라서 플렉서블 디스플레이에 통합된 별도의 터치 층을 제거하는데 사용될 수 있다. 이것은 터치 등록 기능을 유지하면서 디스플레이 비용을 줄인다.
따라서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하였기 때문에, 발명의 상세한 설명에서 예시된 많은 물리적 변화들이 본 명세서에 구체화된 발명의 개념들 및 원리들을 변경하지 않고 이루어질 수 있다는 것을 당업자들이 이해할 것이며 이는 당업자들에게 명백할 것이다. 또한, 여기서 구체화된 발명의 개념들 및 원리들을 변경하지 않는 바람직한 실시예들의 일부만을 포함하는 수많은 실시예들이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 실시예들 및 선택적 구성들은 모든 면에서 예시적인 것으로 그리고/또는 제한적이지 않은 것으로 간주될 것이며, 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부된 청구 범위에 의해 명시되, 모든 대안적인 실시예들 및 이 실시예에 대한 변경들은 그러므로, 상기 청구 범위의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 대안적인 실시예들 및 이 실시예에 대한 변경들이 그 안에 포함되어야 한다.

Claims (16)

  1. 디스플레이 시스템에 있어서,
    앞면(front side) 및 뒷면(back side)을 포함하는 플렉서블 디스플레이 스크린;
    상기 플렉서블 디스플레이 스크린의 뒷면 상에 어레이로 배열되는 복수의 햅틱 엘리먼트들; 및
    상기 복수의 햅틱 엘리먼트들 및 상기 플렉서블 디스플레이 스크린에 연결되고, 상기 복수의 햅틱 엘리먼트들에 대응하는 위치들에서 상기 플렉서블 디스플레이 스크린의 앞면 상에 복수의 대화형 버튼(interactive button)들을 디스플레이하도록 구성되는 컨트롤러 보드
    를 포함하고,
    상기 복수의 햅틱 엘리먼트들은 상기 플렉서블 디스플레이 스크린의 앞면에 제공되는 터치 입력에 기반하여 햅틱 피드백을 제공하도록 구성되고,
    상기 햅틱 피드백은 상기 터치 입력에 의해 선택된 대화형 버튼의 위치에 대응하는 햅틱 엘리먼트의 액추에이팅(actuating)을 포함하는 것인, 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 햅틱 엘리먼트들은 상기 플렉서블 디스플레이 스크린의 앞면에 제공되는 입력에 기반하여 상기 컨트롤러 보드에 터치 이벤트를 등록하도록 구성되는 것인, 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이 스크린은 터치 감지 층을 포함하지 않는 패시브 스크린(passive screen)인 것인, 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 햅틱 엘리먼트들은 압전 디스크(piezoelectric disc)들인 것인, 디스플레이 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압전 디스크들은 터치 등록이 가능한 것인, 디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 햅틱 엘리먼트들은 PCB 상에 장착되는 것인, 디스플레이 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 햅틱 엘리먼트들로부터 터치 표면까지의 상기 플렉서블 디스플레이 스크린의 두께는 상기 PCB의 두께 미만인 것인, 디스플레이 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 햅틱 엘리먼트들로부터 상기 터치 표면까지의 상기 플렉서블 디스플레이 스크린의 두께는 1.3 mm 미만인 것인, 디스플레이 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 햅틱 엘리먼트들을 수용하는 컷아웃(cutout)들을 포함하는 스페이서를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    500 μm 미만의 두께를 포함하는 터치 표면을 형성하는 보호 커버를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이 스크린은 OLED 디스플레이인 것인, 디스플레이 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이 스크린은 키보드로서 구현되는 것인, 디스플레이 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이 스크린은 랩탑 컴퓨터 내의 제2 스크린인 것인, 디스플레이 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 디스플레이 스크린은 차량 내에 구현되는 것인, 디스플레이 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 대화형 버튼들 및 상기 복수의 햅틱 엘리먼트들은 1:1 비율로 제공되는 것인, 디스플레이 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 대화형 버튼들은 하나보다 많은 햅틱 엘리먼트의 위치에 대응하는 대화형 버튼을 포함하는 것인, 디스플레이 시스템.
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