WO2015129964A1 - 촉각 제공 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2015129964A1
WO2015129964A1 PCT/KR2014/005140 KR2014005140W WO2015129964A1 WO 2015129964 A1 WO2015129964 A1 WO 2015129964A1 KR 2014005140 W KR2014005140 W KR 2014005140W WO 2015129964 A1 WO2015129964 A1 WO 2015129964A1
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user
tactile
electrode
providing
dielectric layer
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임수철
박준아
이현정
한승주
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the following embodiments relate to a haptic device and a method for providing a tactile stimulus to a user.
  • Tactile providing technology is a technology for feeding back information to the user through the user's hand.
  • the vibration stimulation transmission method using the conventional electricity must use a high voltage, the user may receive excessive electrical stimulation, and it is difficult to apply to a small mobile terminal.
  • a tactile device may include: a plurality of electrodes disposed on a substrate; And a dielectric substance layer formed over the substrate and the electrodes, wherein the electrodes can generate an electrostatic force that charges the dielectric layer according to a driving voltage to provide a tactile stimulus to a user in contact with the dielectric layer.
  • Electrodes of the haptic apparatus may change the electrostatic force according to the frequency, amplitude, and input duration of the driving voltage to control the magnitude and amplitude of the vibration during the tactile stimulus, and the vibration time.
  • Electrodes of the haptic apparatus may charge electric charges to the dielectric layer according to respective driving voltages corresponding to the positions of the electrodes, thereby providing the user with different tactile stimuli according to the position where the user contacts the dielectric layer. have.
  • Electrodes of the tactile providing device according to an embodiment may be arranged in an array form on the substrate.
  • the dielectric layer of the tactile providing device may include at least one of SrTiO 3 , StTiO 3 compound, BaTiO 3 , BaTiO 3 compound, HfO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 .
  • the apparatus for providing a tactile sense comprising a tactile provision area and a sensing area
  • the tactile provision area may include a dielectric substance layer; And first electrodes configured to generate an electrostatic force that charges a dielectric layer according to a driving voltage to provide a tactile stimulus to a user who contacts the dielectric layer, wherein the sensing region comprises: a second electrode configured to output a current; A third electrode receiving the current output by the second electrode; And a blocking layer that blocks the current from being transferred to the tactile provision area, wherein the first electrodes are positioned at a contact position of the user sensed by a difference between a current output by the second electrode and a current received by the third electrode. An electric charge can be charged to the dielectric layer with a driving voltage determined based on this.
  • the apparatus for providing a tactile sense comprising a tactile provision area and a sensing area
  • the tactile provision area may include a dielectric substance layer; And first electrodes configured to generate an electrostatic force that charges a dielectric layer according to a driving voltage to provide a tactile stimulus to a user who contacts the dielectric layer, wherein the sensing region comprises: a second electrode configured to output a current; A third electrode receiving the current output by the second electrode; An elastic layer positioned between the second electrode and the third electrode and deformed according to an external pressure to change a distance between the second electrode and the third electrode; And a blocking layer for blocking the current from being transferred to the tactile providing area, wherein the first electrodes are based on at least one of a user's contact position and an external pressure magnitude sensed by a distance between a second electrode and a third electrode. The charge may be charged to the dielectric layer with the determined driving voltage.
  • the apparatus for providing tactile sensation further includes a display displaying at least one object, wherein the first electrodes are driven according to at least one of a contact position of the user, a position at which the object is displayed on the display, and information on the object.
  • the voltage can be charged to the dielectric layer to provide a tactile stimulus to the user.
  • the first electrodes of the tactile providing device may provide a tactile stimulus to a user by charging an electric charge to the dielectric layer at a driving voltage determined according to a texture of an object corresponding to a contact location of the user in a display.
  • the first electrodes of the tactile providing device may provide a tactile stimulus to the user by charging an electric charge to the dielectric layer at a driving voltage determined according to the type of the object corresponding to the contact position of the user in the display.
  • the first electrodes of the tactile providing device may provide a tactile stimulus to the user by charging an electric charge to the dielectric layer.
  • a tactile sensor may include sensing a location of a user who contacts a dielectric substance layer using a sensing region; Providing a driving voltage to an electrode closest to a sensed user's location; And generating an electrostatic force by which the electrode charges the dielectric layer according to the driving voltage to provide a tactile stimulus to a user in contact with the dielectric layer.
  • the device for providing a tactile sense may include a dielectric substance layer; Electrodes for generating an electrostatic force that charges the dielectric layer according to the driving voltage to provide a tactile stimulus to a user in contact with the dielectric layer; And ground regions disposed between the electrodes, the ground regions of which the electrodes ground a charge charged to the dielectric layer.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a principle of providing a tactile stimulus by a device for providing a tactile sensation according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a tactile providing device is combined with a display according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the haptic device provides different tactile stimuli according to the position of a finger of a user according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example in which the haptic device provides different tactile stimuli according to the position of a finger of a user according to one embodiment.
  • FIG. 7 illustrates an example in which a tactile stimulation device provides a tactile stimulus only to one finger of a plurality of fingers in contact with the tactile provision device according to an embodiment.
  • FIG 8 is a diagram illustrating an example in which the tactile provision device provides two tactile stimuli to one finger of a user according to one embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the tactile providing device provides a tactile stimulus indicating a boundary of a button to a user.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a principle in which a haptic device provides different tactile stimuli according to a finger position of a user according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a driving voltage controller according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a device for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a tactile providing area according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • 15 is a diagram illustrating another example of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • 16 is a view illustrating an embodiment in which a tactile providing device provides a texture according to a contact location to a user.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example in which a tactile provision device provides a tactile stimulus to a user in contact with a link.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which a tactile provision device provides a tactile stimulus to a user in contact with an icon.
  • 19 is a diagram illustrating an operation of a device for providing tactile sensation according to an embodiment.
  • 20 is a diagram illustrating an operation of an apparatus for providing tactile sensation according to an embodiment.
  • 21 is a diagram illustrating a configuration of a device for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • 22 is a diagram illustrating a principle of providing a tactile stimulus by the apparatus for providing a tactile sensation according to an embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a principle in which a haptic device provides different tactile stimuli according to a finger position of a user according to an embodiment.
  • FIG. 24 illustrates a structure for providing a haptic stimulus different according to a finger position of a user, according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • the tactile providing device 100 includes a substrate 110, an electrode 120, a driving voltage controller 130, a dielectric layer 140, and a ground region 102.
  • the haptic device 100 may be coupled to a display and provide a tactile stimulus to a user who contacts the display based on information displayed on the display.
  • the haptic device 100 may be coupled to an object such as a desk, and may notify the user of a specific position of the coupled object as a tactile stimulus.
  • the tactile providing device 100 may be coupled to the opaque touch input device and notify the user of a button or an input means of the combined opaque touch input device as a tactile stimulus.
  • the substrate 110 may be coupled to the surface of a display or object that will provide a tactile stimulus to the user.
  • the substrate 110 coupled to the display may be formed of a transparent material having a high transmittance, so that the user may not be prevented from recognizing the contents of the display by the substrate 110.
  • the substrate 110 coupled to an object such as a desk or the opaque touch screen and the surface of the device may be formed of a material corresponding to the color and the material of the surface of the object or the device to which the substrate 110 is coupled.
  • the electrodes 120 are disposed on the substrate 110 and may charge electric charges on the dielectric layer 140 according to the input driving voltage.
  • the electrodes 120 may generate an electrostatic force that provides a tactile stimulus to a user who contacts the dielectric layer by charging an electric charge to the dielectric layer 140.
  • the electrodes 120 change the electrostatic force by changing the electric charges charged to the dielectric layer 140 according to the frequency, amplitude, and input duration of the driving voltage, thereby changing the magnitude and amplitude of the vibration during the tactile stimulus, and the vibration. You can control the time.
  • the electrode 120 is formed of a transparent material such as indium tin oxide (ITO), graphene, carbon nanotube (CNT), or silver nano wire, so that the user displays the electrode 120 by the electrode 120. It can prevent you from being disturbed in recognizing the contents of ITO, graphene, carbon nanotube (CNT), or silver nano wire, so that the user displays the electrode 120 by the electrode 120. It can prevent you from being disturbed in recognizing the contents of
  • each electrode 120 is arranged in an array form on the substrate 110, and each electrode 120 may operate independently.
  • the driving voltage controller 130 may independently control a driving voltage for driving the plurality of electrodes.
  • the driving voltage controller 130 may input a modulated voltage to the electrodes 120 as a driving voltage.
  • the driving voltage controller 130 may control driving voltages input to the electrodes 120 differently according to positions of the electrodes 120.
  • the electrodes 120 may charge electric charges to the dielectric layer according to each driving voltage controlled by the driving voltage controller 130 to generate different electrostatic forces according to the position of the electrode 120.
  • the tactile stimulus provided by the user may be determined according to the electrostatic force generated by the electrode 120 closest to the position where the user is in contact with the dielectric layer 140.
  • the user may be provided with different tactile stimuli according to the contact position with the dielectric layer 140.
  • a process of receiving different tactile stimuli according to the position where the user contacts the dielectric layer 140 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 10.
  • the dielectric substance layer 140 is formed on the electrode 120 and may be in contact with the user.
  • the dielectric layer 140 may be formed of one of a compound having a high dielectric constant or an organic material having a high dielectric constant.
  • the high dielectric constant compound may include at least one of SrTiO 3 , SrTiO 3 compound, BaTiO 3 , BaTiO 3 compound, HfO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 .
  • the ground area 102 may be disposed at one end of the display 101 or the object 101 to which the tactile providing device 100 is coupled to ground the charge charged in the dielectric layer 140. For example, when some of the user's skin in contact with the dielectric layer 140 contacts the ground region 102, the charge charged in the dielectric layer 140 is grounded to the ground region 102 through the user's skin. Can be. At this time, the charge charged in the dielectric layer 140 is transferred to the user's skin and the electrostatic force is increased to provide a stronger tactile stimulus to the user.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • a plurality of electrodes 220 may be arranged in an array form on the substrate 210 formed of a transparent material as shown in FIG. 2.
  • a transparent dielectric layer 230 may be formed on the substrate 210 on which the plurality of electrodes 220 are disposed.
  • the tactile providing device 110 inputs different driving voltages to the electrodes 220 arranged in an array so that the tactile stimulation may be different depending on the position of the electrodes 220 to the users who are in contact with the dielectric layer 230. Can be provided.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a principle of providing a tactile stimulus by a device for providing a tactile sensation according to an embodiment.
  • the tactile sensor 100 may input a driving voltage 321 to at least one electrode 320 of the electrodes disposed on the substrate 310.
  • the user 340 may contact the dielectric layer 330 formed on the electrode 320.
  • the electrode 320 may charge the dielectric layer 330 between the skin 341 of the user.
  • charges charged in the dielectric layer 330 may be discharged through the skin 341 of the user who is in contact with the ground region 350.
  • the tactile providing device 100 When the tactile providing device 100 changes the driving voltage 321 input to the electrode 320, an electrostatic force may be generated to provide a tactile stimulus to the user 340.
  • the tactile providing device 100 may input the modulation voltage as the driving voltage 321.
  • the type of tactile sensation that the tactile provision device 100 provides to the user 340 may be vibration based on the driving voltage 321.
  • the electrostatic force F E (t) generated in the tactile providing device 100 may be calculated by Equation 1.
  • d 1 is the thickness of the dielectric layer 330 located between the electrode 320 and the user 340, Is the dielectric constant of dielectric layer 330, d 2 is the thickness of stratum corneum of skin 341, May be the permittivity of the skin 341.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a tactile providing device is combined with a display according to an embodiment.
  • the haptic device 400 may be coupled to a display of the mobile device as shown in FIG. 4.
  • the substrate and the dielectric layer of the tactile providing device 400 are formed of a transparent material having a transparency enough to identify the contents of the display as shown in FIG. 4, so that the user may contact the tactile providing device 400. By doing so, the contents of the display may not be disturbed.
  • the tactile providing device 400 may include an electrode 411 having a position and size corresponding to the position and size of an icon or license plate displayed on a display.
  • the tactile providing device 400 uses the electrode 411 to touch the finger or the body with the electrostatic force. Can be generated.
  • the user who is provided with the tactile stimulus according to the electrostatic force may recognize that he or she has selected an icon or a license plate.
  • the tactile providing device 400 may provide a tactile stimulus to the user who selects the icon or the license plate, so that the user may recognize that the user selects the icon or the license plate without looking at his or her finger.
  • the electrodes 411 may operate individually to provide different tactile sensations to the user.
  • the tactile providing device 400 may change the types of tactile sensations provided to the user according to the type of a command input to the display, such as enlargement or reduction of an image displayed on the display.
  • the user may determine whether the input device of the display or the haptic providing device correctly recognizes the command input by the user by comparing the type of tactile feeling felt by the user.
  • the tactile providing device 400 may change the type of tactile sensation provided to the user according to whether the user's finger in contact with the tactile providing device moves.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the haptic device provides different tactile stimuli according to the position of a finger of a user according to an embodiment.
  • the haptic device may input different driving voltages to the electrodes 510 and 520.
  • the electrode 510 may generate an electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 511 to the user's index finger.
  • the electrode 520 may generate an electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 521 to the middle finger of the user.
  • the tactile stimulus 511 and the tactile stimulus 512 may have different frequencies or magnitudes of vibration as shown in FIG. 5.
  • the user may recognize that the vibrations sensed by the index finger and the middle finger are different and recognize that the index finger and the middle finger press different buttons.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another example in which the haptic device provides different tactile stimuli according to the position of a finger of a user according to one embodiment.
  • the haptic device may input different driving voltages to the electrodes 610 and 620.
  • the electrode 610 may generate an electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 611 to the thumb of the user.
  • the electrode 620 may generate the electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 621 to the user's index finger.
  • the tactile stimulus 611 and the tactile stimulus 621 may have different frequencies or magnitudes of vibration as shown in FIG. 6.
  • the user may recognize that the vibration felt by the thumb and the index finger is different and recognize that the thumb and the index finger press different buttons, respectively.
  • FIG. 7 illustrates an example in which a tactile stimulation device provides a tactile stimulus only to one finger of a plurality of fingers in contact with the tactile provision device according to an embodiment.
  • the haptic providing apparatus may input a different driving voltage only to the electrode 720 without inputting a driving voltage to the electrode 710.
  • the electrode 720 may generate an electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 721 to the user's index finger.
  • the tactile stimulation may be provided only to a desired object among the touched fingers or the skin.
  • FIG 8 is a diagram illustrating an example in which the tactile provision device provides two tactile stimuli to one finger of a user according to one embodiment.
  • the user may simultaneously press a plurality of buttons.
  • the haptic device may input different driving voltages to the electrodes 810 and 820.
  • the electrode 810 may generate an electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 811 to the left of the user's finger.
  • the electrode 820 may generate an electrostatic force according to the input driving voltage to provide the tactile stimulus 821 to the right of the user's finger.
  • the tactile stimulus 811 and the tactile stimulus 821 may have different frequencies or magnitudes of vibration, as shown in FIG. 8.
  • the user may recognize two types of vibrations from his or her finger and recognize that he or she pressed two buttons simultaneously.
  • the haptic providing device controls a driving voltage input to the electrode 810 and the electrode 820 so that the magnitude of the vibration is proportional to the area in contact with the user's finger, so that the mobile button is pressed by any button pressed by the user. It can indicate whether it is recognized as an input.
  • the tactile providing device may control the driving voltage input to the electrode 810 and the electrode 820 to provide the tactile stimulus only at the electrode of the button recognized by the mobile among the buttons touched by the user. If the user feels different tactile feeling from the button selected by the user, the user may recognize that the button is wrongly selected and may re-enter the button.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the tactile providing device provides a tactile stimulus indicating a boundary of a button to a user.
  • the haptic device may have a form in which an electrode 910 is disposed between the button and the button.
  • the electrode 910 may provide a tactile stimulus 911 in which a user may feel a boundary of a button according to a driving voltage.
  • the user may recognize that the finger has moved over another adjacent button.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a principle in which a haptic device provides different tactile stimuli according to a finger position of a user according to an embodiment.
  • a first electrode 1021, a second electrode 1022, a third electrode 1023 to a k-th electrode 1024 are disposed on a substrate 1010, and the first electrode.
  • a dielectric layer 1030 may be formed on the 1021 to k th electrodes 1024.
  • the user's finger 1041 contacts the dielectric layer 1030 formed over the first electrode 1021, and the other finger 1042 of the user interacts with the dielectric layer 1030 formed over the k-th electrode 1024. Can be contacted.
  • the haptic providing device inputs different driving voltages to the first electrode 1021 and the k-th electrode 1024, and drives the second electrode 1022 and the third electrode 1023.
  • the voltage may not be input.
  • the user may feel different tactile stimuli from the fingers 1041 and 1042.
  • charges charged by the first electrode 1021 to the dielectric layer 1030 between the first electrode 1021 and the finger 1041 may be discharged to the ground 1050 through the finger 1041.
  • charges charged by the k-th electrode 1024 and the dielectric layer 1030 of the finger 1042 may be discharged to the ground 1050 through the finger 1042.
  • the second electrode 1022 and the third electrode 1023 have a driving voltage. Since it is not input, it may not provide a tactile stimulus to the user.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a driving voltage controller according to an exemplary embodiment.
  • the driving voltage controller 1110 may include a plurality of switches corresponding to the first driving voltage 1111 and a plurality of switches corresponding to the second driving voltage 1112.
  • the switches may be connected to each of the electrodes 1120 of the tactile providing device 1130.
  • the driving voltage controller 1110 closes the switch connected to the electrode among the switches corresponding to the first driving voltage 1111, thereby providing a first electrode to the electrode.
  • the driving voltage 1111 may be input.
  • the electrode may provide the user with vibration tactile sensations of magnitude and frequency corresponding to the first driving voltage 1111.
  • the driving voltage controller 1120 closes the switch connected to the electrode among the switches corresponding to the second driving voltage 1112, thereby providing a second electrode to the electrode.
  • the driving voltage 1112 may be input.
  • the electrode may provide a user with vibration tactile sensations of magnitude and frequency corresponding to the second driving voltage 1112.
  • the driving voltage controller 1110 controls the types and sizes of tactile sensations that the electrode provides to the user by connecting switches corresponding to various driving voltages for each electrode and controlling the switches according to the driving voltage to be input to the electrodes. have.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a device for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • 12 may be a configuration of a tactile providing device that senses a touch of a user and provides a tactile stimulus to the touched user.
  • the tactile providing apparatus 1200 includes a sensing region 1210, a ground region 1220, and a tactile providing region 1230.
  • the sensing area 1210 may sense a user's contact by using an electrode disposed on the display.
  • the sensing area 1210 may be a tactile sensor.
  • the ground area 1220 is coupled to at least one of one end of the display or one end of the object to which the tactile providing device 1200 is coupled, and is charged to the dielectric layer between the user and the electrode by the electrode of the tactile providing area 1230. The charge can be discharged through the user's skin.
  • the tactile provision area 1230 is coupled to the upper surface of the sensing area 1210, and may provide a tactile stimulus to the user by using an electrostatic force between a user who contacts the dielectric layer and an electrode disposed on the upper surface of the sensing area 1210. .
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a tactile providing area according to an exemplary embodiment.
  • the tactile provision area 1230 includes an electrode 1310, a driving voltage controller 1320, and a dielectric layer 1330.
  • the electrodes 1310 are disposed on the sensing region 1210 and may be driven by the input driving voltage. In addition, when the electrodes 1310 are driven, electrostatic force may be generated between the user who contacts the dielectric layer 1330 and the electrodes 1310 to provide a tactile stimulus to the user.
  • the electrodes 1310 are formed of a transparent material such as indium tin oxide (ITO), graphene, carbon nanotube (CNT), silver nano wire (silver nano wire), so that the user can You can avoid interrupting the recognition of the contents of the display.
  • ITO indium tin oxide
  • CNT carbon nanotube
  • silver nano wire silver nano wire
  • the electrodes 1310 may be arranged in an array form on the sensing region 1210, and each of the electrodes 1310 may operate independently.
  • the driving voltage controller 1320 may independently control driving voltages for driving the electrodes 1310. For example, the driving voltage controller 1320 may input the modulation voltage as the driving voltage.
  • the driving voltage controller 1320 may control driving voltages input to the electrodes 1310 differently, so that each of the electrodes 1310 may generate different electrostatic forces. In this case, since the haptic provided by the user corresponds to the electrostatic force, the tactile sensation provided by the user may be determined according to the electrostatic force generated by the electrode closest to the position where the user contacts the dielectric layer 1330 among the electrodes 1310. .
  • the user may provide different tactile stimuli to the user depending on the position where the user contacts the dielectric layer 1330.
  • the dielectric layer 1330 is formed on the electrode 1310 and may be in contact with the user.
  • the dielectric layer 1330 may be formed of one of a compound having a high dielectric constant or an organic material having a high dielectric constant.
  • the compound having a high dielectric constant may include at least one of SrTiO 3 , SrTiO 3 compound, BaTiO 3 , BaTiO 3 compound, HfO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 .
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • the sensing region 1420 of the tactile providing device may include a second electrode 1421, a third electrode 1422, and a blocking layer 1423 as illustrated in FIG. 14.
  • the second electrode 1421 may be a positive electrode for outputting a current
  • the third electrode 1422 may be a negative electrode for receiving a current output from the second electrode 1421.
  • the second electrode 1421 and the third electrode 1422 may be disposed on the display 1410, and the blocking layer 1423 may be formed on the second electrode 1421 and the third electrode 1422. .
  • the sensing region 1420 may measure a change in current flowing from the second electrode 1421 to the third electrode 1422.
  • the sensing area 1420 may sense the contact position of the user based on the position 1422 of the third electrode which has received the changed current. For example, the sensing region 1420 may detect that the user's finger is in contact with the dielectric layer 1432 located between the second electrode 1421 for outputting current and the third electrode 1422 for receiving the changed current. Can be.
  • the blocking layer 1423 may block a current output from the second electrode 1421 from being transferred to the tactile providing region 1430.
  • the blocking layer 1423 may be formed of a polymer or glass.
  • the tactile providing region 1430 of the tactile providing device may include a first electrode 1431 and a dielectric layer 1432 as illustrated in FIG. 14.
  • the first electrode 1431 may be disposed on the blocking layer 1423 of the sensing region 1420, and the dielectric layer 1432 may be formed on the first electrode 1431.
  • the tactile providing area 1430 may input a driving voltage to the third electrode 1431.
  • an electrostatic force may be generated between the first electrode 1431 and the user in contact with the dielectric layer 1432 to provide a tactile stimulus to the user.
  • 15 is a diagram illustrating another example of an apparatus for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • FIG. 15 is an example of a tactile providing device including a sensing area 1520 capable of measuring contact and pressure of a user.
  • the sensing region 1520 of the tactile providing device may include a second electrode 1521, an elastic layer 1522, a third electrode 1523, and a blocking layer 1524.
  • the second electrode 1521 may be disposed on the display 1410, and the elastic layer 1522 may be formed between the second electrode 1521 and the third electrode 1523.
  • the blocking layer 1524 may be formed on the third electrode 1523.
  • the elastic layer 1522 may be positioned between the second electrode 1521 and the third electrode 1523 and may be deformed according to an external pressure to change the distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523.
  • the elastic layer 1522 may be formed of a transparent elastic material such as polydimethylsiloxane (PDMS) or EcoFlex (EcoFlex).
  • the sensing area 1520 may detect a distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523.
  • the sensing area 1520 may detect a distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523 based on a change in the current flowing from the second electrode 1521 to the third electrode 1523. have.
  • the decrease in the distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523 may mean that the elastic layer 1522 is compressed under pressure from a user in contact with the dielectric layer 1532.
  • the sensing area 1520 may be a position where the distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523 is reduced. Can be sensed by contact position.
  • the distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523 may be inversely proportional to the pressure input by the user to the haptic device. Therefore, the sensing region 1520 may measure the magnitude of the pressure applied by the user to the dielectric layer 1532 based on the difference in the thickness of the elastic layer 1522 and the changed distance between the second electrode 1521 and the third electrode 1523. You can sense it.
  • the blocking layer 1523 may block a current output from the second electrode 1521 from being transferred to the tactile providing region 1530.
  • the blocking layer 1523 may be formed of a polymer or glass.
  • the tactile providing region 1530 of the tactile providing device may include a first electrode 1531 and a dielectric layer 1532 as illustrated in FIG. 14.
  • the first electrode 1531 may be disposed on the blocking layer 1524 of the sensing region 1520, and the dielectric layer 1532 may be formed on the first electrode 1531.
  • the tactile providing area 1530 may input a driving voltage to the first electrode 1531.
  • an electrostatic force may be generated between the first electrode 1531 and the user in contact with the dielectric layer 1532 to provide a tactile stimulus to the user.
  • 16 is a view illustrating an embodiment in which a tactile providing device provides a texture according to a contact location to a user.
  • the apparatus for providing tactile sensation may determine the tactile sensation provided to the user based on the texture of an object displayed at a position touched by the user among images displayed by the display.
  • the tactile providing device may provide different tactile sensations to the user according to regions of the image.
  • the haptic providing apparatus controls the frequency, amplitude, and input duration of the driving voltage input to the electrode corresponding to the region of the image, thereby providing the user with the magnitude and amplitude of the vibration during the tactile stimulus, and the vibration time. Can be controlled.
  • the tactile providing device may provide the user with a tactile stimulus that is in contact with the rock by controlling the frequency, amplitude, and input period of the driving voltage input to the electrode 1610 in the rock display area.
  • the tactile provision device may provide a tactile stimulus as if the user is in contact with the bush by controlling the frequency, amplitude, and input period of the driving voltage input to the electrode 1620 in the region displaying the bush.
  • the tactile providing device may provide the user with a tactile stimulus that seems to be in contact with sand by controlling the frequency, amplitude, and input period of the driving voltage input to the electrode 1630 in the sand display area.
  • the tactile providing device may provide different tactile stimuli to the user according to the area of the image, so that the user who touches the area of the image may feel the texture of the object displayed on the area of the image.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an example in which a tactile provision device provides a tactile stimulus to a user in contact with a link.
  • the tactile sensation providing apparatus may provide a tactile stimulus in a region where specific information is displayed among information displayed on a display.
  • the haptic device may provide the tactile stimulus only to a link 1710 that connects to another document.
  • the link 1710 may be a predetermined specific link or may be all links included in the display.
  • the other document may be a document different from a document including information provided by the display.
  • the user may slide the plurality of fingers on the tactile providing device and identify a position for providing the tactile stimulus.
  • the user can then press the identified location or select using other means, such that other documents linked to the link 1710 can be displayed on the display.
  • the tactile provision device may allow the user to select desired information according to the tactile stimulus by determining whether to provide the tactile stimulus or the type of the tactile stimulus to be provided according to the type of information displayed on the image.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example in which a tactile provision device provides a tactile stimulus to a user in contact with a specific icon.
  • the tactile providing device may map a tactile stimulus to a specific icon among icons displayed on the display.
  • the specific icon may be an icon selected by the user or an icon selected by the user more than a predetermined number of times.
  • the tactile stimulus mapped to the specific icon may be determined according to the number of times selected by the user.
  • the haptic device may map different tactile stimuli to icons displayed on the display or to each of the keypads.
  • the tactile providing device may detect whether the user has contacted the icon, and may provide the user with a tactile stimulus mapped to the icon when the user touches the icon.
  • the user can identify and select the desired icon through the tactile stimulus provided to the finger without looking at the display.
  • the haptic device may map the tactile stimulus to a keypad corresponding to f and j having protrusions formed on the keyboard.
  • the user may input the keyboard without looking at the keypad as in the case of using the keyboard by placing the index finger of both hands at the position of the keypad provided with the tactile stimulus.
  • 19 is a diagram illustrating an operation of a device for providing tactile sensation according to an embodiment.
  • the driving voltage controller 130 may receive a position for providing a tactile stimulus to the user and a type of tactile sensation for the user.
  • the driving voltage controller 130 may identify the electrode 120 corresponding to the position received in operation 1910.
  • the driving voltage controller 130 may provide a driving voltage corresponding to the type of tactile input received in operation 1910 to the electrode 120 identified in operation 1920.
  • the electrode 120 may charge the dielectric layer 140 adjacent to the electrode 120 using the driving voltage provided in operation 1930.
  • the driving voltage controller 130 changes the driving voltage input to the electrode 120, an electrostatic force may be generated between the electrode 120 and the user to provide a tactile stimulus to the user.
  • 20 is a diagram illustrating an operation of an apparatus for providing tactile sensation according to an embodiment.
  • the sensing region 1210 may detect that the user contacts the dielectric layer 1330.
  • the tactile provision area 1230 may select a tactile stimulus to be provided to the user based on the touch position of the user detected in operation 2010. For example, in FIG. 18, when the touch position of the user is an icon, the tactile stimulus area 1230 may select a tactile stimulus representing the icon as a tactile stimulus to provide the user.
  • the tactile providing area 1230 may provide a driving voltage to the electrode 1310 corresponding to the touch position of the user detected in operation 2010.
  • the driving voltage provided by the tactile providing region 1230 to the electrode 1310 may be a driving voltage corresponding to the tactile sense selected in step 1210.
  • the electrode 1310 may charge the dielectric layer 1230 adjacent to the electrode 1210 by using the driving voltage provided in operation 2030.
  • the driving voltage controller 1220 changes the driving voltage of the driving voltage input to the electrode 1210, an electrostatic force may be generated between the electrode 1310 and the user to provide a tactile stimulus to the user.
  • 21 is a diagram illustrating a configuration of a device for providing tactile sensations according to an embodiment.
  • FIG. 21 is an example of a tactile providing device in which a ground region for discharging charged charge in a dielectric layer is disposed between electrodes.
  • the tactile providing device 2100 includes a substrate 2110, an electrode 2120, a driving voltage controller 2130, a dielectric layer 2140, and a ground region 2150.
  • the substrate 2110, the electrode 2120, the drive voltage controller 2130, and the dielectric layer 2140 are formed of the substrate 110, the electrode 120, the drive voltage controller 130, and the dielectric layer 140 of FIG. 1. Since it is the same as the detailed description thereof will be omitted.
  • the ground area 2150 may be disposed between the electrodes 2120 and may discharge and discharge the electric charges charged by the electrodes 2120 to the dielectric layer 2130.
  • the tactile providing device 2100 may discharge the electric charges charged in the dielectric layer 2130 without a separate ground area in contact with the skin of the user by disposing the ground area 2150 between the electrodes 2120.
  • the discharged dielectric layer 2130 may be charged again by the electrodes 2120 to generate an electrostatic force that provides a tactile stimulus to the user.
  • 22 is a diagram illustrating a principle of providing a tactile stimulus by the apparatus for providing a tactile sensation according to an embodiment.
  • the tactile sensor 2100 may input a driving voltage 2221 to at least one electrode 2220 of the electrodes disposed on the substrate 2210.
  • the user 2250 may contact the dielectric layer 2240 formed on the electrode 2220.
  • the electrode 2220 may charge an electric charge to the dielectric layer 2240 in contact with the user 2250.
  • an electrostatic force may be generated to provide a tactile stimulus to the user 2250.
  • the charge when the charge is charged to the dielectric layer 2240, even if the electrode 2220 charges the charge again to provide a tactile stimulus to the user, the change of the charge may be small.
  • the charge of the dielectric layer 2240 when the charge of the dielectric layer 2240 is small, the magnitude of the generated electrostatic force may be small. Thus, the charge charged by the electrode 2220 to the dielectric layer 2240 must be discharged before providing the tactile stimulus back to the user.
  • the distance between the ground area 2260 and the electrode 2220 may be shorter than the distance between the electrode 2220 and the finger of the user 2250 and the distance between the finger of the user 2250 and the ground area 2260.
  • the charges charged by the electrodes 2220 to the dielectric layer 2240 are charged to the fingers of the user 2250 to form an electrostatic force, and the charges charged to the fingers of the user 2250 and the charges to the dielectric layer 2250 are charged. May be discharged through the ground region 2260. That is, the ground region 2260 may ground and discharge the electric charges charged in the dielectric layer 2240, so that the dielectric layer 2240 may be charged again by the electrode 2220.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a principle in which a haptic device provides different tactile stimuli according to a finger position of a user according to an embodiment.
  • a plurality of electrodes are disposed on the substrate 2310, ground regions 2330 are disposed between the electrodes, and a dielectric layer 2340 is disposed on the electrodes and the ground regions 2330. ) May be formed.
  • the user's finger 2351 is in contact with the dielectric layer 2340 formed on the electrode 2321 among the plurality of electrodes, and the other fingers 2252 and the fingers 2353 of the user are respectively connected with the electrode 2323 and the electrode. It may be in contact with the dielectric layer 2340 formed over the electrode 2324.
  • the tactile providing device may input a driving voltage 2325 that is different from the driving voltage 2322 input to the electrode 2321 to the electrode 2324. Also, the haptic device may not input a driving voltage to the electrode 2323.
  • the user may feel different tactile stimuli at the fingers 2351 and 2353.
  • charges charged by the dielectric layer 1030 by the electrodes 2321 and 2324 may be discharged to the ground region 2330.
  • the driving voltage since the driving voltage is not input to the electrode 2323, the user may not feel the tactile stimulus on the finger 23520 among the fingers in contact with the dielectric layer 2340.
  • FIG. 24 illustrates a structure for providing a haptic stimulus different according to a finger position of a user, according to an embodiment.
  • the driving voltage controller 2410 of the tactile providing device may generate a plurality of driving voltages according to the type of tactile stimulus to be provided to the user and transmit the plurality of driving voltages to the demultiplexer (DEMUX) 2420.
  • DEMUX demultiplexer
  • the driving voltage controller 2410 may select an electrode at a position to provide a tactile stimulus to the user, and transmit information about the selected electrode to the demultiplexer 2420. In this case, the driving voltage controller 2410 may select an electrode according to a contact position of the user sensed in the sensing area or a preset position.
  • the demultiplexer 2420 may provide the received driving voltage to the electrode corresponding to the received information.
  • the internal configuration of the demultiplexer 2420 may be the same as the driving voltage controller 1110 of FIG. 11.
  • the demultiplexer 2420 may provide a driving voltage to the electrode 2332 without transmitting a driving voltage to the electrode 2431.
  • the user may be provided with a tactile stimulus.
  • the finger moves to the position of the electrode 2431 or touches the finger to the position of the electrode 2431, the user may not be provided with the tactile stimulus.
  • the user may determine that his or her finger is at the position of the electrode 2332 without visually looking at the position of the finger.
  • the demultiplexer 2420 can provide a driving voltage different from that of the electrode 2332 to the electrode 2333.
  • the user may be provided with a tactile stimulus different from that of the electrode 2332.
  • the dielectric layer is charged even if there is no separate ground region in contact with the skin of the user. Discharged charges.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

전극과 사용자 간의 정전기력을 이용한 촉각 제공 장치 및 방법이 개시된다. 촉각 제공 장치는 기판 위에 배치되는 복수의 전극들; 및 기판 및 전극들 위에 형성되는 유전체(dielectric substance) 층을 포함하고, 상기 전극들은, 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시킬 수 있다.

Description

촉각 제공 장치 및 방법
이하의 일실시예들은 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 장치 및 방법에 관한 것이다.
촉각 제공 기술은 사용자의 손을 통하여 사용자에게 정보를 피드백 하기 위한 기술이다.
종래의 모바일 단말기는 단말기 전체를 진동함으로써, 사용자에게 알람을 피드백 하였다.
그러나, 단말기 전체가 진동하여 촉각을 피드백 하는 경우, 단말기를 잡고 있는 전체 손에 진동이 되기 때문에 국부적인 진동 전달이 어렵다는 한계가 있었다.
따라서, 전기를 이용하여 사용자에게 진동 자극을 전달함으로써, 촉각을 피드백 하는 기술이 개발되었다.
그러나, 종래의 전기를 이용한 진동 자극 전달 방법은 고전압을 이용해야 하므로, 사용자가 지나친 전기 자극을 받을 수도 있고, 크기가 작은 모바일 단말기에 적용하기 어려운 실정이다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치는 기판 위에 배치되는 복수의 전극들; 및 기판 및 전극들 위에 형성되는 유전체(dielectric substance) 층을 포함하고, 상기 전극들은, 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시킬 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 전극들은 구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간(duration)에 따라 정전기력을 변화하여 촉각 자극 중 진동의 크기와 진폭, 및 진동 시간을 제어할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 전극들은 전극들의 위치에 대응하는 각각의 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자가 유전체 층과 접촉한 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 사용자에게 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 전극들은, 상기 기판 위에 어레이(array) 형태로 배치될 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 유전체 층은 SrTiO3, StTiO3 화합물, BaTiO3, BaTiO3화합물, HfO2, Al2O3, TiO2중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 영역과 센싱 영역으로 구성되는 촉각 제공 장치에 있어서, 상기 촉각 제공 영역은, 유전체(dielectric substance) 층; 및 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 제1 전극들을 포함하고, 상기 센싱 영역은, 전류를 출력하는 제2 전극; 제2 전극이 출력한 전류를 수신하는 제3 전극; 및 상기 전류가 촉각 제공 영역으로 전달되는 것을 차단하는 차단 층을 포함하며, 상기 제1 전극들은, 제2 전극이 출력한 전류와 제3 전극이 수신한 전류 간의 차이로 센싱된 사용자의 접촉 위치에 기초하여 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 영역과 센싱 영역으로 구성되는 촉각 제공 장치에 있어서, 상기 촉각 제공 영역은, 유전체(dielectric substance) 층; 및 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 제1 전극들을 포함하고, 상기 센싱 영역은, 전류를 출력하는 제2 전극; 제2 전극이 출력한 전류를 수신하는 제3 전극; 제2 전극과 제3 전극의 사이에 위치하며 외부 압력에 따라 변형하여 제2 전극과 제3 전극 간의 거리를 변경시키는 탄성 층; 및 상기 전류가 촉각 제공 영역으로 전달되는 것을 차단하는 차단 층을 포함하며, 상기 제1 전극들은, 제2 전극과 제3 전극 간의 거리로 센싱된 사용자의 접촉 위치 및 외부 압력 크기 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치는 적어도 하나의 오브젝트를 표시하는 디스플레이를 더 포함하고, 상기 제1 전극들은, 사용자의 접촉 위치와 디스플레이에서 오브젝트가 표시된 위치 및 오브젝트의 정보 중 적어도 하나에 따라 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 제1 전극들은, 디스플레이에서 사용자의 접촉 위치에 대응하는 오브젝트의 질감에 따라 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 제1 전극들은 디스플레이에서 사용자의 접촉 위치에 대응하는 오브젝트의 타입에 따라 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 제1 전극들은 사용자의 접촉 위치가 기 설정된 적어도 하나의 촉각 제공 위치 중 하나인 경우, 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 방법은 센싱 영역을 이용하여 유전체(dielectric substance) 층에 접촉한 사용자의 위치를 센싱하는 단계; 센싱된 사용자의 위치에 가장 근접한 전극에게 구동 전압을 제공하는 단계; 및 전극이 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치는 유전체(dielectric substance) 층; 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 전극들; 및 상기 전극들 사이에 배치되며, 전극들이 유전체 층에 대전한 전하를 접지하는 접지 영역들을 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 디스플레이와 결합하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 접촉한 복수의 손가락 중 하나의 손가락에만 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 한 손가락에 두 가지 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 버튼의 경계를 나타내는 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
도 11은 일실시예에 따른 구동 전압 제어기의 일례를 도시한 도면이다.
도 12는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 일실시예에 따른 촉각 제공 영역의 구성을 도시한 도면이다.
도 14는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 15는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 16은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 접촉 위치에 따른 질감을 제공하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 17은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 링크와 접촉하였다는 촉각 자극을 제공하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 18은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 아이콘과 접촉하였다는 촉각 자극을 제공하는 실시예를 도시한 도면이다.
도 19는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 20은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 21은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 22는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
도 23은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
도 24는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하기 위한 구조를 도시한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 촉각 제공 장치(100)는 기판(110), 전극(120), 구동 전압 제어기(130), 유전체 층(140), 및 접지 영역(102)를 포함한다.
촉각 제공 장치(100)는 디스플레이에 결합되며, 디스플레이에 표시되는 정보에 기초하여 디스플레이에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다. 또한, 촉각 제공 장치(100)는 책상 같은 물체에 결합되고, 결합된 물체의 특정 위치를 촉각 자극으로 사용자에게 알릴 수 있다. 그리고, 촉각 제공 장치(100)는 불투명 터치 입력 장치에 결합되고, 결합된 불투명 터치 입력 장치의 버튼이나 입력 수단을 촉각 자극으로 사용자에게 알릴 수 있다.
기판(110)은 사용자에게 촉각 자극을 제공할 디스플레이나 물체의 표면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이에 결합되는 기판(110)은 투과율이 높은 투명 물질로 형성됨으로써, 사용자가 기판(110)에 의하여 디스플레이의 내용을 인식하는 것에 방해 받지 않도록 할 수 있다.
또한, 책상 같은 물체나 불투명 터치 스크린 및 디바이스의 표면에 결합되는 기판(110)은 기판(110)이 결합되는 물체나 디바이스의 표면의 색상 및 재질에 대응되는 물질로 형성될 수도 있다.
전극(120)들은 기판(110) 위에 배치되며, 입력 받은 구동 전압에 따라 유전체 층(140)에 전하를 대전할 수 있다. 이때, 전극(120)들은 유전체 층(140)에 전하를 대전함으로써, 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시킬 수 있다. 이때, 전극(120)들은 구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간(duration)에 따라 유전체 층(140)에 대전하는 전하를 변경함으로써, 정전기력을 변화하여 촉각 자극 중 진동의 크기와 진폭, 및 진동 시간을 제어할 수 있다.
정전기력이 발생하는 과정은 이하 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
예를 들어, 전극(120)은 ITO(Indium Tin Oxide), 그래핀, CNT(Carbon Nanotube), 실버 나노 와이어(silver nano wire)와 같은 투명 물질로 형성됨으로써, 사용자가 전극(120)에 의하여 디스플레이의 내용을 인식하는 것에 방해 받지 않도록 할 수 있다.
그리고, 전극(120)는 기판(110) 위에 어레이(array) 형태로 배치되며, 각각의 전극(120)은 독립적으로 동작할 수 있다.
구동 전압 제어기(130)는 복수의 전극을 구동하는 구동 전압을 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들어 구동 전압 제어기(130)는 전극(120)들에게 구동 전압으로 변조(modulated) 전압을 입력할 수 있다.
구동 전압 제어기(130)는 전극(120)들의 위치에 따라 전극(120)들에 입력하는 구동 전압을 각각 다르게 제어시킬 수 있다. 이때, 전극(120)들은 구동 전압 제어기(130)가 제어한 각각의 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 전극(120)의 위치에 따라 각각 다른 정전기력을 발생시킬 수 있다.
이때, 사용자가 제공 받는 촉각은 정전기력에 대응하므로, 사용자가 유전체 층(140)과 접촉한 위치에 가장 근접한 전극(120)이 발생하는 정전기력에 따라 사용자가 제공 받는 촉각 자극이 결정될 수 있다.
즉, 구동 전압 제어기(130)가 전극(120)들 각각에 입력하는 구동 전압을 제어함으로써, 사용자는 유전체 층(140)과 접촉한 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공받을 수 있다.
사용자가 유전체 층(140)과 접촉한 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공받는 과정은 도 5 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
유전체(dielectric substance) 층(140)은 전극(120) 위에 형성되며, 사용자가 접촉하는 구성일 수 있다.
이때, 유전체 층(140)은 유전율이 높은 화합물, 또는 유전율이 높은 유기물질 중 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 유전율이 높은 화합물은 SrTiO3, SrTiO3 화합물, BaTiO3, BaTiO3화합물, HfO2, Al2O3, TiO2, ZrO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
접지 영역(102)는 촉각 제공 장치(100)가 결합되는 디스플레이 또는, 물체(101)의 일단에 배치되어 유전체 층(140)에 대전된 전하를 접지할 수 있다. 예를 들어, 유전체 층(140)에 접촉한 사용자의 피부 중 일부가 접지 영역(102)에 접촉하는 경우, 유전체 층(140)에 대전된 전하가 사용자의 피부를 통하여 접지 영역(102)에 접지될 수 있다. 이때, 유전체 층(140)에 대전된 전하가 사용자의 피부로 이동하며 정전기력이 증가하여 사용자에게 더 강한 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 일례를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 투명한 물질로 형성된 기판(210) 위에 복수의 전극(220)들이 어레이 형태로 배치될 수 있다. 그리고, 복수의 전극(220)들이 배치된 기판(210)에 투명한 유전체 층(230)이 형성될 수 있다.
사용자(240)가 구동 전압이 입력되는 전극(220)에 근접한 유전체 층(230)에 접촉하는 경우, 전극(220)과 사용자(240) 간의 정전기력이 발생하여 사용자(240)에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
이때, 촉각 제공 장치(110)는 어레이 형태로 배치된 전극(220)들에게 각각 다른 구동 전압을 입력함으로써, 유전체 층(230)에 접촉한 사용자들에게 전극(220)들의 위치에 따라 다른 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치(100)는 기판(310)에 배치된 전극들 중 적어도 하나의 전극(320)에 구동 전압(321)를 입력할 수 있다. 그리고, 사용자(340)는 전극(320)위에 형성된 유전체 층(330)에 접촉할 수 있다.
이때, 전극(320)은 사용자의 피부(341) 사이에 있는 유전체 층(330)에 전하를 대전할 수 있다. 그리고, 유전체 층(330)에 대전된 전하는 접지 영역(350)과 접촉된 사용자의 피부(341)를 통하여 배출될 수 있다.
촉각 제공 장치(100)가 전극(320)에 입력되는 구동 전압(321)을 변화시키는 경우, 정전기력이 발생하여 사용자(340)에게 촉각 자극을 제공할 수 있다. 이때, 촉각 제공 장치(100)는 변조 전압을 구동 전압(321)으로 입력할 수 있다. 또한, 촉각 제공 장치(100)가 사용자(340)에게 제공하는 촉각의 종류는 구동 전압(321)에 기초한 진동일 수 있다.
예를 들어, 촉각 제공 장치(100)에서 발생하는 정전기력 FE(t)는 수학식 1로 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2014005140-appb-I000001
이때, d1은 전극(320)과 사용자(340) 사이에 위치한 유전체 층(330)의 두께,
Figure PCTKR2014005140-appb-I000002
은 유전체 층(330)의 유전율, d2은 피부(341) 각질층의 두께,
Figure PCTKR2014005140-appb-I000003
는 피부(341)의 유전율일 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 디스플레이와 결합하는 일례를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치(400)는 도 4에 도시된 바와 같이 모바일 디바이스의 디스플레이에 결합될 수 있다.
이때, 촉각 제공 장치(400)의 기판과 유전체 층은 도 4에 도시된 바와 디스플레이의 내용을 사용자가 식별할 수 있을 정도의 투명도를 가진 투명 물질로 형성됨으로써, 사용자가 촉각 제공 장치(400)에 의하여 디스플레이의 내용을 인식하는 것에 방해 받지 않도록 할 수 있다.
또한, 촉각 제공 장치(400)는 디스플레이에서 표시하는 아이콘이나 번호판의 위치 및 크기에 대응되는 위치 및 크기의 전극(411)을 포함할 수 있다.
사용자가 아이콘이나 번호판을 선택하기 위하여 촉각 제공 장치(400)에 손가락이나 다른 신체 부위를 접촉시키는 경우, 촉각 제공 장치(400)는 전극(411)을 이용하여 접촉한 사용자의 손가락이나 신체 부위에 정전기력을 발생시킬 수 있다.
이때, 정전기력에 따른 촉각 자극을 제공받은 사용자는 자신이 아이콘이나 번호판을 선택한 것을 인식할 수 있다.
즉, 촉각 제공 장치(400)는 아이콘이나 번호판을 선택한 사용자에게 촉각 자극을 제공함으로써, 사용자가 자신의 손가락을 보지 않고도 자신이 아이콘이나 번호판을 선택하였다는 것을 인식하도록 할 수 있다.
그리고, 전극(411)은 개별적으로 동작하여 각각 다른 촉각을 사용자에게 제공할 수도 있다.
전극(411)의 위치에 따라 각각 다른 촉각을 사용자에게 제공하는 동작은 이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 촉각 제공 장치(400)는 디스플레이에 표시되는 영상의 확대나 축소와 같이 디스플레이에 입력하는 명령의 종류에 따라 사용자에게 제공하는 촉각의 종류를 다르게 할 수 있다. 이때, 사용자는 자신이 느끼는 촉각의 종류와 사용자가 입력한 명령을 비교하여 디스플레이의 입력 장치, 또는 촉각 제공 장치가 사용자가 입력한 명령을 정확하게 인식하였는지 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 촉각 제공 장치(400)는 촉각 제공 장치에 접촉한 사용자의 손가락의 이동 여부에 따라 사용자에게 제공하는 촉각의 종류를 변경할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5에서 촉각 제공 장치는 전극(510)과 전극(520)에 각각 다른 구동 전압을 입력할 수 있다.
이때, 전극(510)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 검지 손가락에 촉각 자극(511)을 제공할 수 있다. 또한, 전극(520)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 중지 손가락에 촉각 자극(521)을 제공할 수 있다.
이때, 촉각 자극(511)과 촉각 자극(512)은 도 5에 도시된 바와 같이 진동의 주파수, 또는 진도의 크기가 상이할 수 있다.
즉, 사용자는 검지 손가락과 중지 손가락으로 느낀 진동이 상이한 것을 인식하고 검지 손가락과 중지 손가락이 각각 다른 버튼을 누른 것으로 인식할 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 6에서 촉각 제공 장치는 전극(610)과 전극(620)에 각각 다른 구동 전압을 입력할 수 있다.
이때, 전극(610)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 엄지 손가락에 촉각 자극(611)을 제공할 수 있다. 또한, 전극(620)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 검지 손가락에 촉각 자극(621)을 제공할 수 있다.
이때, 촉각 자극(611)과 촉각 자극(621)은 도 6에 도시된 바와 같이 진동의 주파수, 또는 진도의 크기가 상이할 수 있다.
즉, 사용자는 엄지 손가락과 검지 손가락으로 느낀 진동이 상이한 것을 인식하고 엄지 손가락과 검지 손가락이 각각 다른 버튼을 누른 것으로 인식할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 접촉한 복수의 손가락 중 하나의 손가락에만 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
도 7에서 촉각 제공 장치는 전극(710)에는 구동 전압을 입력하지 않고, 전극(720)에만 다른 구동 전압을 입력할 수 있다.
이때, 전극(720)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 검지 손가락에 촉각 자극(721)을 제공할 수 있다.
즉, 두 개 이상의 손가락이 촉각 제공 장치에 접촉되거나, 사용자의 피부 중 두 군데 이상이 촉각 제공 장치에 접촉된 경우, 접촉된 손가락이나 피부 중에서 원하는 대상에게만 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 한 손가락에 두 가지 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
사용자는 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 버튼을 동시에 누를 수 있다. 이때, 촉각 제공 장치는 전극(810)과 전극(820)에 각각 다른 구동 전압을 입력할 수 있다.
이때, 전극(810)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 손가락의 왼쪽에 촉각 자극(811)을 제공할 수 있다. 또한, 전극(820)은 입력 받은 구동 전압에 따라 정전기력을 발생시켜 사용자의 손가락의 오른쪽에 촉각 자극(821)을 제공할 수 있다.
이때, 촉각 자극(811)과 촉각 자극(821)은 도 8에 도시된 바와 같이 진동의 주파수, 또는 진도의 크기가 상이할 수 있다.
즉, 사용자는 손가락에서 두 종류의 진동을 인식하고, 자신이 두 개의 버튼을 동시에 누른 것으로 인식할 수 있다.
이때, 촉각 제공 장치는 진동의 크기가 사용자의 손가락과 접촉한 면적에 비례하도록 전극(810)과 전극(820)에 입력하는 구동 전압을 제어함으로써, 모바일이 사용자가 누른 두 개의 버튼 중 어떤 버튼을 입력으로 인식하였는지를 나타낼 수 있다.
또한, 촉각 제공 장치는 사용자가 접촉한 버튼 중에서 모바일이 인식한 버튼의 전극에서만 촉각 자극을 제공하도록 전극(810)과 전극(820)에 입력하는 구동 전압을 제어할 수 있다. 사용자는 자신이 선택한 버튼과 다른 촉각을 느끼는 경우, 자신이 버튼을 잘못 선택한 것으로 인식하고, 버튼을 재입력할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 버튼의 경계를 나타내는 촉각 자극을 제공하는 일례를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치는 도 9에 도시된 바와 같이 버튼과 버튼의 사이에 전극(910)이 배치된 형태일 수도 있다.
이때, 전극(910)는 구동 전압에 따라 사용자가 버튼의 경계감을 느낄 수 있는 촉각 자극(911)을 제공할 수 있다.
즉, 사용자는 손가락을 이동 중 경계감을 느끼면, 손가락이 인접한 다른 버튼 위로 이동한 것으로 인식할 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치는 도 10에 도시된 바와 같이 기판(1010)위에 제1 전극(1021), 제2 전극(1022), 제3 전극(1023) 내지 제k 전극(1024)가 배치되고, 제1 전극(1021) 내지 제k 전극(1024)위에 유전체 층(1030)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 사용자의 손가락(1041)이 제1 전극(1021)위에 형성된 유전체 층(1030)과 접촉하고, 사용자의 다른 손가락(1042)가 제k 전극(1024)위에 형성된 유전체 층(1030)과 접촉할 수 있다.
이때, 촉각 제공 장치는 도 10에 도시된 바와 같이 제1 전극(1021)과 제k 전극(1024)에 각각 다른 구동 전압을 입력하고, 제2 전극(1022)과 제3 전극(1023)에 구동 전압을 입력하지 않을 수 있다.
이때, 사용자는 손가락(1041)과 손가락(1042)에서 각각 다른 촉각 자극을 느낄 수 있다. 그리고, 제1 전극(1021)에 의하여 제1 전극(1021)과 손가락(1041) 사이의 유전체 층(1030)에 대전된 전하는 손가락(1041)를 통하여 접지(1050)로 배출될 수 있다. 또한, 제k 전극(1024)에 의하여 제k 전극(1024)과 손가락(1042)의 유전체 층(1030)에 대전된 전하는 손가락(1042)를 통하여 접지(1050)로 배출될 수 있다.
그리고, 손가락(1041)이나 손가락(1042)가 제2 전극(1022), 또는 제3 전극(1023)의 위치로 이동하는 경우, 제2 전극(1022)와 제3 전극(1023)는 구동 전압이 입력되지 않으므로, 사용자에게 촉각 자극을 제공하지 않을 수 있다.
도 11은 일실시예에 따른 구동 전압 제어기의 일례를 도시한 도면이다.
구동 전압 제어기(1110)는 도 11에 도시된 바와 같이 제1 구동 전압(1111)에 대응하는 복수의 스위치와 제2 구동 전압(1112)에 대응하는 복수의 스위치를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위치들은 촉각 제공 장치(1130)의 전극(1120)들 각각과 연결될 수 있다.
그리고, 제1 구동 전압(1111)를 입력할 전극이 있는 경우, 구동 전압 제어기(1110)는 제1 구동 전압(1111)에 대응하는 스위치 중 상기 전극에 연결된 스위치를 닫음으로써, 상기 전극에 제1 구동 전압(1111)를 입력할 수 있다. 이때, 상기 전극은 제1 구동 전압(1111)에 대응하는 크기와 주파수의 진동 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 제2 구동 전압(1112)를 입력할 전극이 있는 경우, 구동 전압 제어기(1120)는 제2 구동 전압(1112)에 대응하는 스위치 중 상기 전극에 연결된 스위치를 닫음으로써, 상기 전극에 제2 구동 전압(1112)를 입력할 수 있다. 이때, 상기 전극은 제2 구동 전압(1112)에 대응하는 크기와 주파수의 진동 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다.
즉, 구동 전압 제어기(1110)는 다양한 구동 전압에 대응하는 스위치들을 전극 별로 연결시키고, 전극에 입력할 구동 전압에 따라 스위치를 제어함으로써, 전극이 사용자에게 제공하는 촉각의 종류와 크기를 제어할 수 있다.
도 12는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 사용자의 접촉을 감지하고, 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 장치의 구성일 수 있다.
도 12를 참조하면, 촉각 제공 장치(1200)는 센싱 영역(1210), 접지 영역(1220), 및 촉각 제공 영역(1230)을 포함한다.
센싱 영역(1210)은 디스플레이에 배치된 전극을 이용하여 사용자의 접촉을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 영역(1210)는 촉각 센서일 수 있다.
접지 영역(1220)은 촉각 제공 장치(1200)가 결합되는 디스플레이의 일단 또는, 물체의 일단 중 적어도 하나에 결합되며, 촉각 제공 영역(1230)의 전극에 의하여 사용자와 전극 사이의 유전체 층에 대전된 전하를 사용자의 피부를 통하여 배출할 수 있다.
촉각 제공 영역(1230)은 센싱 영역(1210)의 상면에 결합되며, 유전체 층에 접촉한 사용자와 센싱 영역(1210)의 상면에 배치된 전극 간의 정전기력을 이용하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
촉각 제공 영역(1230)의 구체적인 구성은 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 센싱 영역(1210)와 촉각 제공 영역(1230)간의 결합 관계 및 센싱 영역(1210)의 구성은 도 14와 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.
도 13은 일실시예에 따른 촉각 제공 영역의 구성을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 촉각 제공 영역(1230)는 전극(1310), 구동 전압 제어기(1320), 및 유전체 층(1330)를 포함한다.
전극(1310)들은 센싱 영역(1210) 위에 배치되며, 입력 받은 구동 전압에 의하여 구동될 수 있다. 그리고, 전극(1310)들이 구동되는 경우, 유전체 층(1330)에 접촉한 사용자와 전극(1310)들 간에 정전기력이 발생하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
예를 들어, 전극(1310)들은 ITO(Indium Tin Oxide), 그래핀, CNT(Carbon Nanotube), 실버 나노 와이어(silver nano wire)와 같은 투명 물질로 형성됨으로써, 사용자가 전극(1310)들에 의하여 디스플레이의 내용을 인식하는 것에 방해 받지 않도록 할 수 있다.
그리고, 전극(1310)들은 센싱 영역(1210) 위에 어레이(array) 형태로 배치되며, 각각의 전극(1310)들은 독립적으로 동작할 수 있다.
구동 전압 제어기(1320)는 전극(1310)들을 구동하는 구동 전압을 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들어 구동 전압 제어기(1320)는 변조 전압을 구동 전압으로 입력할 수 있다.
구동 전압 제어기(1320)는 전극(1310)들에 입력하는 구동 전압을 각각 다르게 제어시킴으로써, 전극(1310)들 각각이 서로 다른 정전기력을 발생하도록 할 수 있다. 이때, 사용자가 제공 받는 촉각은 정전기력에 대응하므로, 전극들(1310)들 중 사용자가 유전체 층(1330)과 접촉한 위치에 가장 근접한 전극이 발생하는 정전기력에 따라 사용자가 제공 받는 촉각이 결정될 수 있다.
즉, 구동 전압 제어기(1320)가 전극(1310)들 각각에 입력하는 구동 전압의 전압을 제어함으로써, 사용자가 유전체 층(1330)과 접촉한 위치에 따라 사용자에게 각각 다른 촉각 자극을 제공할 수 있다.
유전체 층(1330)은 전극(1310)위에 형성되며, 사용자가 접촉하는 구성일 수 있다.
이때, 유전체 층(1330)은 높은 유전율을 가지는 화합물, 또는 높은 유전율을 가지는 유기물질 중 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 높은 유전율을 가지는 화합물은 SrTiO3, SrTiO3 화합물, BaTiO3, BaTiO3화합물, HfO2, Al2O3, TiO2, ZrO2 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 14는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 일례를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치의 센싱 영역(1420)은 도 14에 도시된 바와 같이 제2 전극(1421)과 제3 전극(1422) 및 차단 층(1423)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 전극(1421)은 전류를 출력하는 양 전극이고, 제3 전극(1422)은 제2 전극(1421)가 출력한 전류를 수신하는 음 전극일 수 있다.
그리고, 제2 전극(1421)과 제3 전극(1422)은 디스플레이(1410)의 위에 배치되며, 차단 층(1423)는 제2 전극(1421)과 제3 전극(1422)의 위에 형성될 수 있다.
이때, 센싱 영역(1420)은 제2 전극(1421)에서 제3 전극(1422)으로 흐르는 전류의 변화를 측정할 수 있다. 제3 전극(1422)가 수신한 전류가 변화하는 경우, 센싱 영역(1420)은 변화된 전류를 수신한 제3 전극의 위치(1422)에 기초하여 사용자의 접촉 위치를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 센싱 영역(1420)은 전류를 출력한 제2 전극(1421)과 변화된 전류를 수신한 제3 전극(1422) 사이에 위치한 유전체 층(1432)에 사용자의 손가락이 접촉한 것으로 감지할 수 있다.
차단 층(1423)은 제2 전극(1421)가 출력한 전류가 촉각 제공 영역(1430)으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 차단 층(1423)는 폴리머, 또는 유리로 형성될 수 있다.
그리고, 촉각 제공 장치의 촉각 제공 영역(1430)은 도 14에 도시된 바와 같이 제1 전극(1431)과, 유전체 층(1432)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 전극(1431)은 센싱 영역(1420)의 차단 층(1423)의 위에 배치되며, 유전체 층(1432)는 제1 전극(1431)의 위에 형성될 수 있다.
센싱 영역(1420)가 사용자의 접촉을 감지한 경우, 촉각 제공 영역(1430)은 제3 전극(1431)에 구동 전압을 입력할 수 있다. 이때, 제1 전극(1431)과 유전체 층(1432)위에 접촉한 사용자 간에 정전기력이 발생하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 15는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 15는 사용자의 접촉 및 압력을 측정할 수 있는 센싱 영역(1520)을 포함하는 촉각 제공 장치의 일례이다.
촉각 제공 장치의 센싱 영역(1520)은 도 15에 도시된 바와 같이 제2 전극(1521)과 탄성 층(1522), 제3 전극(1523) 및 차단 층(1524)을 포함할 수 있다.
그리고, 제2 전극(1521)은 디스플레이(1410)의 위에 배치되고, 탄성 층(1522)은 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523)의 사이에 형성될 수 있다. 또한, 차단 층(1524)은 제3 전극(1523)의 위에 형성될 수 있다.
탄성 층(1522)은 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523)의 사이에 위치하며 외부 압력에 따라 변형하여 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 탄성 층(1522)은 PDMS(Polydimethylsiloxane)나 에코플렉스(EcoFlex)와 같은 투명 탄성 물질로 형성될 수 있다.
이때, 센싱 영역(1520)는 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센싱 영역(1520)은 제2 전극(1521)에서 제3 전극(1523)으로 흐르는 전류의 변화에 기초하여 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리를 감지할 수 있다.
제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리가 감소한다는 것은 탄성 층(1522)이 유전체 층(1532)에 접촉한 사용자로부터 압력을 받아 압축된다는 것을 의미할 수 있다.
즉, 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리가 감소되는 경우, 센싱 영역(1520)은 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리가 감소된 위치를 사용자의 접촉 위치로 센싱할 수 있다.
또한, 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리는 사용자가 촉각 제공 장치에 입력하는 압력에 반비례할 수 있다. 그러므로, 센싱 영역(1520)은 탄성 층(1522)의 두께와 변경된 제2 전극(1521)과 제3 전극(1523) 간의 거리의 차이에 기초하여 사용자가 유전체 층(1532)에 가한 압력의 크기를 센싱할 수 있다.
차단 층(1523)은 제2 전극(1521)가 출력한 전류가 촉각 제공 영역(1530)으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 차단 층(1523)는 폴리머, 또는 유리로 형성될 수 있다.
그리고, 촉각 제공 장치의 촉각 제공 영역(1530)은 도 14에 도시된 바와 같이 제1 전극(1531)과, 유전체 층(1532)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 전극(1531)은 센싱 영역(1520)의 차단 층(1524)의 위에 배치되며, 유전체 층(1532)는 제1 전극(1531)의 위에 형성될 수 있다.
센싱 영역(1520)가 사용자의 접촉을 감지한 경우, 촉각 제공 영역(1530)는 제1 전극(1531)에 구동 전압을 입력할 수 있다. 이때, 제1 전극(1531)과 유전체 층(1532)위에 접촉한 사용자 간에 정전기력이 발생하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 16은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 접촉 위치에 따른 질감을 제공하는 실시예를 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치는 디스플레이가 표시하는 영상 중에서 사용자가 접촉한 위치에 표시되는 물체의 질감에 기초하여 상기 사용자에게 제공하는 촉각을 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이 디스플레이에 각각 다른 질감을 가진 영상이 표시된 경우, 촉각 제공 장치는 영상의 영역에 따라 각각 다른 촉각을 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 촉각 제공 장치는 영상의 영역에 대응하는 전극에 입력하는 구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간(duration)을 제어함으로써, 사용자에게 제공하는 촉각 자극 중 진동의 크기와 진폭, 및 진동 시간을 제어할 수 있다.
예를 들어, 촉각 제공 장치는 바위를 표시하는 영역의 전극(1610)에 입력하는 구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간을 제어함으로써, 사용자에게 바위와 접촉한 듯한 촉각 자극을 제공할 수 있다. 또한, 촉각 제공 장치는 수풀을 표시하는 영역의 전극(1620)에 입력하는 구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간을 제어함으로써, 사용자에게 수풀과 접촉한 듯한 촉각 자극을 제공할 수 있다.
그리고, 촉각 제공 장치는 모래를 표시하는 영역의 전극(1630)에 입력하는 구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간을 제어함으로써, 사용자에게 모래와 접촉한 듯한 촉각 자극을 제공할 수 있다.
즉, 촉각 제공 장치는 영상의 영역에 따라 각각 다른 촉각 자극을 사용자에게 제공함으로써, 영상의 영역을 만진 사용자가 영상의 영역에 표시되는 물체를 실제로 만진듯한 질감을 느끼도록 할 수 있다.
도 17은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 링크와 접촉하였다는 촉각 자극을 제공하는 실시예를 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치는 디스플레이가 표시하는 정보 중 특정 정보가 표시되는 영역에서 촉각 자극을 제공할 수 있다.
예를 들어, 촉각 제공 장치는 다른 문서와 연결되는 링크(1710)에만 촉각 자극을 제공할 수 있다. 이때, 링크(1710)는 기 설정된 특정 링크일 수도 있고, 디스플레이에 포함되는 모든 링크일 수도 있다. 또한, 상기 다른 문서는 디스플레이가 제공하는 정보가 포함된 문서와 다른 문서일 수 있다.
이때, 사용자는 복수의 손가락을 촉각 제공 장치 위에서 슬라이드 하며 촉각 자극을 제공하는 위치를 식별할 수 있다. 그리고 사용자는 식별한 위치를 누르거나, 다른 수단을 이용하여 선택함으로써, 링크(1710)에 연결된 다른 문서가 디스플레이에 표시되도록 할 수 있다.
즉, 촉각 제공 장치는 영상에 표시되는 정보의 종류에 따라 촉각 자극의 제공 여부와 제공하는 촉각 자극의 종류를 결정함으로써, 사용자가 촉각 자극에 따라 원하는 정보를 선택하도록 할 수 있다.
도 18은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자에게 특정 아이콘과 접촉하였다는 촉각 자극을 제공하는 실시예를 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 촉각 제공 장치는 디스플레이가 표시하는 아이콘 중 특정 아이콘에 촉각 자극을 매핑할 수 있다. 이때, 특정 아이콘은 사용자가 선택한 아이콘, 또는 사용자가 일정 회수 이상 선택한 아이콘일 수 있다. 특정 아이콘이 사용자가 일정 회수 이상 선택한 아이콘인 경우, 사용자가 선택한 회수에 따라 특정 아이콘에 매핑된 촉각 자극이 결정될 수도 있다.
또한, 촉각 제공 장치는 디스플레이가 표시하는 아이콘들, 또는 키패드 각각에 다른 촉각 자극을 매핑할 수 있다.
다음으로, 촉각 제공 장치는 사용자가 아이콘과 접촉하였는지 여부를 감지하고, 사용자가 아이콘에 접촉한 경우, 아이콘에 매핑된 촉각 자극을 사용자에게 제공할 수 있다.
따라서, 사용자는 디스플레이를 보지 않고도 손가락에 제공되는 촉각 자극을 통하여 자신이 원하는 아이콘을 식별하고 선택할 수 있다.
예를 들어, 촉각 제공 장치는 키보드에서 돌기가 형성된 f와 j에 대응하는 키 패드에 촉각 자극을 매핑할 수 있다. 이때, 사용자는 촉각 자극을 제공받는 키 패드의 위치에 양손의 검지 손가락을 위치시킴으로써, 키보드를 이용할 때와 같이 키 패드를 보지 않고도 자판을 입력할 수 있다.
도 19는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 동작을 도시한 도면이다.
단계(1910)에서 구동 전압 제어기(130)는 사용자에게 촉각 자극을 제공할 위치 및 사용자에게 제공할 촉각의 종류를 입력 받을 수 있다.
단계(1920)에서 구동 전압 제어기(130)는 단계(1910)에서 입력 받은 위치에 대응하는 전극(120)을 식별할 수 있다.
단계(1930)에서 구동 전압 제어기(130)는 단계(1920)에서 식별한 전극(120)에게 단계(1910)에서 입력 받은 촉각의 종류에 대응하는 구동 전압을 제공할 수 있다.
단계(1940)에서 전극(120)은 단계(1930)에서 제공 받은 구동 전압을 이용하여 전극(120)에 근접한 유전체 층(140)에 전하를 대전할 수 있다. 그리고, 구동 전압 제어기(130)가 전극(120)에 입력되는 구동 전압을 변화시키는 경우, 전극(120)과 사용자 간에 정전기력이 발생하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 20은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 동작을 도시한 도면이다.
단계(2010)에서 센싱 영역(1210)은 사용자가 유전체 층(1330)에 접촉하는 것을 감지할 수 있다.
단계(2020)에서 촉각 제공 영역(1230)는 단계(2010)에서 감지한 사용자의 접촉 위치에 기초하여 사용자에게 제공할 촉각 자극을 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 18에서 촉각 제공 영역(1230)은 사용자의 접촉 위치가 아이콘인 경우, 아이콘을 나타내는 촉각 자극을 사용자에게 제공할 촉각 자극으로 선택할 수 있다.
단계(2030)에서 촉각 제공 영역(1230)은 단계(2010)에서 감지한 사용자의 접촉 위치에 대응하는 전극(1310)에 구동 전압을 제공할 수 있다. 이때, 촉각 제공 영역(1230)가 전극(1310)에 제공하는 구동 전압은 단계(1210)에서 선택한 촉각에 대응하는 구동 전압일 수 있다.
단계(2040)에서 전극(1310)는 단계(2030)에서 제공 받은 구동 전압을 이용하여 전극(1210)에 근접한 유전체 층(1230)에 전하를 대전할 수 있다. 그리고, 구동 전압 제어기(1220)가 전극(1210)에 입력되는 구동 전압의 구동 전압을 변화시키는 경우, 전극(1310)과 사용자 간에 정전기력이 발생하여 사용자에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
도 21은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 21은 전극들 사이에 유전체 층에 대전된 전하를 배출하기 위한 접지 영역을 배치한 촉각 제공 장치의 일례이다.
도 21을 참조하면, 촉각 제공 장치(2100)는 기판(2110), 전극(2120), 구동 전압 제어기(2130), 유전체 층(2140), 및 접지 영역(2150)를 포함한다.
기판(2110), 전극(2120), 구동 전압 제어기(2130), 및 유전체 층(2140)은 도 1의 기판(110), 전극(120), 구동 전압 제어기(130), 및 유전체 층(140)과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
접지 영역(2150)은 전극(2120)들 사이에 배치되며, 전극(2120)들이 유전체 층(2130)에 대전한 전하를 접지하여 배출할 수 있다.
이때, 촉각 제공 장치(2100)는 전극(2120)들 사이에 접지 영역(2150)을 배치함으로써, 사용자의 피부와 접촉하는 별도의 접지 영역 없이도 유전체 층(2130)에 대전된 전하를 배출할 수 있다. 그리고, 전하가 배출된 유전체 층(2130)은 전극(2120)들에 의하여 다시 전하가 대전되어 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력이 발생할 수 있다.
도 22는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치(2100)는 기판(2210)에 배치된 전극들 중 적어도 하나의 전극(2220)에 구동 전압(2221)를 입력할 수 있다. 그리고, 사용자(2250)는 전극(2220)위에 형성된 유전체 층(2240)에 접촉할 수 있다.
이때, 전극(2220)은 사용자(2250)가 접촉한 유전체 층(2240)에 전하를 대전할 수 있다. 그리고, 전극(2220)이 구동 전압(2221)에 따라 대전하는 전하를 변화시키는 경우, 정전기력이 발생하여 사용자(2250)에게 촉각 자극을 제공할 수 있다.
또한, 유전체 층(2240)에 전하가 대전된 상태이면, 사용자에게 다시 촉각 자극을 제공하기 위하여 전극(2220)이 다시 전하를 대전 시키더라고, 전하의 변화가 적을 수 있다. 그리고, 유전체 층(2240)의 전하의 변화가 적은 경우, 발생하는 정전기력의 크기가 적을 수 있다. 따라서, 전극(2220)이 유전체 층(2240)에 대전 시킨 전하는 사용자에게 다시 촉각 자극을 제공하기 전에 배출되어야 한다.
이때, 접지 영역(2260)과 전극(2220) 간의 간격은 전극(2220)과 사용자(2250)의 손가락 간의 간격 및 사용자(2250)의 손가락과 접지 영역(2260) 간의 간격보다 짧을 수 있다. 그리고, 전극(2220)들이 유전체 층(2240)에 대전한 전하는 사용자(2250)의 손가락에 대전되어 정전기력을 형성하고, 사용자(2250)의 손가락에 대전된 전하와 유전체 층(2250)에 대전된 전하는 접지 영역(2260)을 통하여 배출될 수 있다. 즉, 접지 영역(2260)은 유전체 층(2240)에 대전된 전하를 접지하여 배출함으로써, 유전체 층(2240)이 전극(2220)에 의하여 전하가 다시 대전되도록 할 수 있다.
도 23은 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하는 원리를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치는 도 23에 도시된 바와 같이 기판(2310) 위에 복수의 전극들이 배치되고, 전극들 사이에 접지 영역(2330)들이 배치되며, 전극들과 접지 영역(2330)들 위에 유전체 층(2340)이 형성될 수 있다.
예를 들어, 사용자의 손가락(2351)이 복수의 전극들 중 전극(2321) 위에 형성된 유전체 층(2340)과 접촉하고, 사용자의 다른 손가락(2352)와 손가락(2353)이 각각 전극(2323)과 전극(2324) 위에 형성된 유전체 층(2340)과 접촉할 수 있다.
이때, 촉각 제공 장치는 도 23에 도시된 바와 같이 전극(2321)에 입력하는 구동 전압(2322)와 다른 구동 전압(2325)를 전극(2324)에 입력할 수 있다. 또한, 촉각 제공 장치는 전극(2323)에 구동 전압을 입력하지 않을 수 있다.
이때, 사용자는 손가락(2351)과 손가락(2353)에서 각각 다른 촉각 자극을 느낄 수 있다. 그리고, 전극(2321)과 전극(2324)에 의하여 유전체 층(1030)에 대전된 전하는 접지 영역(2330)로 배출될 수 있다. 또한, 전극(2323)는 구동 전압이 입력되지 않으므로, 사용자는 유전체 층(2340)과 접촉한 손가락들 중 손가락(23520)에서는 촉각 자극을 느끼지 못할 수 있다.
도 24는 일실시예에 따른 촉각 제공 장치가 사용자의 손가락 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 제공하기 위한 구조를 도시한 도면이다.
촉각 제공 장치의 구동 전압 제어기(2410)는 사용자에게 제공할 촉각 자극의 종류에 따라 복수의 구동 전압을 생성하여 역 다중화기(DEMUX: demultiplexer)(2420)로 전송할 수 있다.
또한, 구동 전압 제어기(2410)는 사용자에게 촉각 자극을 제공할 위치의 전극을 선택하고, 선택한 전극에 대한 정보를 역 다중화기(2420)로 전송할 수 있다. 이때, 구동 전압 제어기(2410)는 센싱 영역에 센싱한 사용자의 접촉 위치, 또는 미리 설정된 위치에 따라 전극을 선택할 수 있다.
그리고, 역 다중화기(2420)는 수신한 정보에 대응하는 전극에 수신한 구동 전압을 제공할 수 있다. 이때, 역 다중화기(2420)의 내부 구성은 도 11의 구동 전압 제어기(1110)과 동일할 수 있다.
예를 들어, 역 다중화기(2420)는 전극(2431)에는 구동 전압을 전송하지 않고, 전극(2332)에 구동 전압을 제공할 수 있다. 이때, 손가락이 전극(2432)의 위치로 이동하거나, 전극(2432)의 위치에 손가락을 접촉한 경우, 사용자는 촉각 자극을 제공받을 수 있다. 반면, 손가락이 전극(2431)의 위치로 이동하거나, 전극(2431)의 위치에 손가락을 접촉한 경우, 사용자는 촉각 자극을 제공받지 못할 수 있다.
따라서, 사용자는 촉각 자극을 제공받는 경우, 손가락의 위치를 눈으로 보지 않고도 자신의 손가락이 전극(2332)의 위치에 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 역 다중화기(2420)는 전극(2333)에 전극(2332)와 다른 구동 전압을 제공할 수 있다. 이때, 손가락이 전극(2333)의 위치로 이동하거나, 전극(2333)의 위치에 손가락을 접촉한 경우, 사용자는 전극(2332)와 다른 촉각 자극을 제공받을 수 있다. 그리고, 구동 전압에 따라 전극(2331), 전극(2333)이 유전체 층에 대전시킨 전하는 전극들 사이에 위치한 접지 영역으로 배출되므로, 사용자의 피부와 접촉하는 별도의 접지 영역이 없더라도, 유전체 층에 대전된 전하들을 배출할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
　이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
　그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (25)

  1. 기판 위에 배치되는 복수의 전극들; 및
    기판 및 전극들 위에 형성되는 유전체(dielectric substance) 층
    을 포함하고,
    상기 전극들은,
    구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 촉각 제공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극들은,
    구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간(duration)에 따라 정전기력을 변화하여 촉각 자극 중 진동의 크기와 진폭, 및 진동 시간을 제어하는 촉각 제공 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극들은.
    전극들의 위치에 대응하는 각각의 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자가 유전체 층과 접촉한 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 사용자에게 제공하는 촉각 제공 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극들은,
    상기 기판 위에 어레이(array) 형태로 배치되는 촉각 제공 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 층은,
    SrTiO3, StTiO3 화합물, BaTiO3, BaTiO3화합물, HfO2, Al2O3, TiO2중 적어도 하나를 포함하는 촉각 제공 장치.
  6. 촉각 제공 영역과 센싱 영역으로 구성되는 촉각 제공 장치에 있어서,
    상기 촉각 제공 영역은,
    유전체(dielectric substance) 층; 및
    구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 제1 전극들
    을 포함하고,
    상기 센싱 영역은,
    전류를 출력하는 제2 전극;
    제2 전극이 출력한 전류를 수신하는 제3 전극; 및
    상기 전류가 촉각 제공 영역으로 전달되는 것을 차단하는 차단 층
    을 포함하며,
    상기 제1 전극들은,
    제2 전극이 출력한 전류와 제3 전극이 수신한 전류 간의 차이로 센싱된 사용자의 접촉 위치에 기초하여 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하는 촉각 제공 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용자의 접촉 위치는,
    제3 전극이 수신한 전류가 변화하는 경우, 변화된 전류를 수신한 제3 전극의 위치에 따라 센싱되는 촉각 제공 장치.
  8. 촉각 제공 영역과 센싱 영역으로 구성되는 촉각 제공 장치에 있어서,
    상기 촉각 제공 영역은,
    유전체(dielectric substance) 층; 및
    구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 제1 전극들
    을 포함하고,
    상기 센싱 영역은,
    전류를 출력하는 제2 전극;
    제2 전극이 출력한 전류를 수신하는 제3 전극;
    제2 전극과 제3 전극의 사이에 위치하며 외부 압력에 따라 변형하여 제2 전극과 제3 전극 간의 거리를 변경시키는 탄성 층; 및
    상기 전류가 촉각 제공 영역으로 전달되는 것을 차단하는 차단 층
    을 포함하며,
    상기 제1 전극들은,
    제2 전극과 제3 전극 간의 거리로 센싱된 사용자의 접촉 위치 및 외부 압력 크기 중 적어도 하나에 기초하여 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하는 촉각 제공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 사용자의 접촉 위치는,
    제2 전극과 제3 전극 간의 거리가 변경된 위치에 따라 센싱되는 촉각 제공 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 외부 압력의 크기는,
    탄성 층의 두께와 변경된 제2 전극과 제3 전극 간의 거리의 차이에 따라 센싱되는 촉각 제공 장치.
  11. 제6항, 또는 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 오브젝트를 표시하는 디스플레이
    를 더 포함하고,
    상기 제1 전극들은,
    사용자의 접촉 위치와 디스플레이에서 오브젝트가 표시된 위치 및 오브젝트의 정보 중 적어도 하나에 따라 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극들은,
    디스플레이에서 사용자의 접촉 위치에 대응하는 오브젝트의 질감에 따라 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극들은,
    디스플레이에서 사용자의 접촉 위치에 대응하는 오브젝트의 타입에 따라 결정된 구동 전압으로 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극들은
    사용자의 접촉 위치가 기 설정된 적어도 하나의 촉각 제공 위치 중 하나인 경우, 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 장치.
  15. 센싱 영역을 이용하여 유전체(dielectric substance) 층에 접촉한 사용자의 위치를 센싱하는 단계;
    센싱된 사용자의 위치에 가장 근접한 전극에게 구동 전압을 제공하는 단계; 및
    전극이 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 단계
    를 포함하는 촉각 제공 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    센싱된 사용자의 위치에 따라 사용자에게 제공할 촉각을 결정하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제공하는 단계는,
    결정된 촉각에 대응하는 구동 전압을 제공하는 촉각 제공 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    사용자의 접촉 위치와 센싱 영역에 결합된 디스플레이에서 오브젝트가 표시된 위치 및 오브젝트의 정보 중 적어도 하나에 따라 결정된 구동 전압을 제공하는 촉각 제공 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    디스플레이에서 사용자의 접촉 위치에 대응하는 오브젝트의 질감에 따라 결정된 구동 전압을 제공하는 촉각 제공 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제공하는 단계는,
    디스플레이에서 사용자의 접촉 위치에 대응하는 오브젝트의 타입에 따라 결정된 구동 전압을 제공하는 촉각 제공 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 발생시키는 단계는,
    사용자의 접촉 위치가 기 설정된 적어도 하나의 촉각 제공 위치 중 하나인 경우, 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 촉각 제공 방법.
  21. 유전체(dielectric substance) 층;
    구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 유전체 층에 접촉한 사용자에게 촉각 자극을 제공하는 정전기력을 발생시키는 전극들; 및
    상기 전극들 사이에 배치되며, 전극들이 유전체 층에 대전한 전하를 접지하는 접지 영역들
    을 포함하는 촉각 제공 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전극들은,
    구동 전압의 주파수, 진폭, 및 입력 기간(duration)에 따라 정전기력을 변화하여 촉각 자극 중 진동의 크기와 진폭, 및 진동 시간을 제어하는 촉각 제공 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 전극들은.
    전극들의 위치에 대응하는 각각의 구동 전압에 따라 유전체 층에 전하를 대전하여 사용자가 유전체 층과 접촉한 위치에 따라 각각 다른 촉각 자극을 사용자에게 제공하는 촉각 제공 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 전극들은,
    기판 위에 어레이(array) 형태로 배치되고,
    상기 유전체 층은,
    상기 기판, 전극들, 및 접지 영역들 위에 형성되는 촉각 제공 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 유전체 층은,
    SrTiO3, StTiO3 화합물, BaTiO3, BaTiO3화합물, HfO2, Al2O3, TiO2중 적어도 하나를 포함하는 촉각 제공 장치.
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