WO2016052801A1 - 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치 - Google Patents

공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 곡면디스플레이의 일측에 공간 위치입력 수단을 구비하여 공간 터치를 통한 제어 입력이 수행되도록 하는 곡면디스플레이에 관한 것으로, 전방에 오목한 곡면표시부를 형성하여 3차원 영상을 표시하는 곡면디스플레이; 상기 곡면표시부와 동일한 곡률 반경을 가지며, 곡면표시부의 전방에 구비된 입체필터부; 상기 입체필터부의 전방에 구비되며, 미리 설정된 감지영역에서 사용자의 비접촉 동작에 따른 3차원 위치를 검출하는 위치입력부; 및 상기 위치입력부를 통해 감지된 위치 정보를 곡면디스플레이에 적용하여 상기 곡면표시부로 표시되는 3차원 영상이 제어되도록 하는 영상제어부가 포함되어 구성된다. 본 발명의 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치에 따르면, 곡면디스플레이의 일측에 공간 위치입력 수단을 구비하여 공간 터치를 통한 제어 입력이 수행되도록 하고, 오목한 곡면 부분에 3차원 입체 필터를 구비하여 오목한 공간으로 사용자의 손이 들어가 깊이 있는 공간 터치를 제공함으로써 공간감이 더욱 증가하는 공간 터치 입력이 수행되는 효과가 있다.

Description

공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치
본 발명은 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 곡면디스플레이의 일측에 공간 위치입력 수단을 구비하여 공간 터치를 통한 제어 입력이 수행되도록 하는 곡면디스플레이에 관한 것이다.
최근, 키보드를 사용하지 않고 화면(스크린)에 나타난 문자나 특정 위치에 사람의 손 또는 물체가 닿으면, 그 위치를 파악하여 저장된 소프트웨어에 의해 파악한 위치에 대응하는 기능을 처리하도록 하는 터치스크린이 널리 사용되고 있다.
터치 스크린은 기능에 해당하는 문자나 그림 정보를 다양하게 표시할 수 있어 사용자의 기능 인지를 용이하게 한다.
때문에, 지하철, 백화점, 은행 등의 장소에서 안내용 기기, 점포의 판매용 단말기 및 일반 업무용 기기 등에 적용되어 다양하게 활용되고 있다.
종래의 터치스크린은 모니터의 화면에 터치 패널(Touch Panel)을 덧붙여서 손끝이나 기타 물체가 소정영역에 접촉할 때 해당 영역의 특성이 변화하는 것을 인지하여 사용자 입력의 발생을 감지하였다.
즉, 종래의 터치스크린은 전체 화면을 2차원 격자 형태로 구분하여 접촉된 위치를 해석하였다.
이때, 터치스크린은 접촉 감지를 위해 물체의 접촉에 의해 정전용량, 초음파, 적외선, 저항막, 음파인식 등을 적용한 터치 패널의 특성이 변화하는 원리를 이용하였다.
즉, 종래의 터치스크린은 디스플레이 화면과 터치 패널을 동일한 면에 배치하는 2차원 평면에서 동작하는 방식이기 때문에 사용자 인터페이스의 다양한 표현을 제공하는데 있어서 한계점이 있었다.
[선행기술 특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0079890호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 곡면디스플레이의 일측에 공간 위치입력 수단을 구비하여 공간 터치를 통한 제어 입력이 수행되도록 하고, 오목한 곡면 부분에 3차원 입체 필터를 구비하여 오목한 공간으로 사용자의 손이 들어가 깊이 있는 공간 터치를 제공함으로써 공간감이 더욱 증가하는 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치는 오목한 곡면표시부를 형성하여 3차원 영상을 표시하는 곡면디스플레이; 상기 곡면표시부와 동일한 곡률 반경을 가지며, 곡면표시부의 전방에 구비된 입체필터부; 상기 입체필터부의 전방에 구비되며, 미리 설정된 감지영역에서 사용자의 비접촉 동작에 따른 3차원 위치를 검출하는 위치입력부; 및 상기 위치입력부를 통해 감지된 위치 정보를 곡면디스플레이에 적용하여 상기 곡면표시부로 표시되는 3차원 영상이 제어되도록 하는 영상제어부를 포함하고, 상기 곡면디스플레이의 오목한 영역에서 사용자의 비접촉 동작에 따른 공간 터치 입력이 수행된다.
상기 위치입력부는 하부에서 상부를 향하여 또는 상부에서 하부를 향하여 감지 신호를 출력하는 적외선 센서 또는 초음파 센서를 포함할 수 있다.
상기 감지영역은 곡면표시부의 오목한 표면에서부터 일정 곡률의 반경 길이만큼 전방으로 이격된 범위와 곡면표시부의 길이 방향만큼 연장된 범위와 곡면표시부의 높이 방향만큼 연장된 범위를 포함할 수 있다.
상기 곡면디스플레이는 위치입력부를 통해 감지된 위치 정보에 따라 동기화되어 물리적 상호 동작이 이루어지는 상호동작부를 더 구비할 수 있다.
상기 상호동작부는 폴리머 기반의 햅틱 소자 또는 피에조 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 입체필터부는 렌티큘러 렌즈일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치에 따르면, 곡면디스플레이의 일측에 공간 위치입력 수단을 구비하여 공간 터치를 통한 제어 입력이 수행되도록 하고, 오목한 곡면 부분에 3차원 입체 필터를 구비하여 오목한 공간으로 사용자의 손이 들어가 깊이 있는 공간 터치를 제공함으로써 공간감이 더욱 증가하는 공간 터치 입력이 수행되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치를 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치의 위치입력부를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치의 감지영역을 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치의 동작 예시를 설명하기 위하여 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치의 햅틱 효과를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
[부호의 설명]
100: 곡면디스플레이 110: 곡면표시부
130: 백라이트부 150: 입체필터부
170: 디스플레이구동부 300: 위치입력부
500: 영상제어부 P: 감지영역
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 곡면디스플레이(100), 위치입력부(300) 및 영상제어부(500)가 포함되어 구성된다.
상기 곡면디스플레이(100)는 2차원 및 3차원 영상을 제공할 수 있고, 터치 동작을 인터페이스로 가지는 것으로, 곡면표시부(110), 백라이트부(130), 입체필터부(150) 및 곡면표시부(110)를 구동시키는 디스플레이구동부(170)가 포함되어 구성된다.
상기 곡면표시부(110)는 전방에 구비되어 전방에서 후방으로 오목한 형태이며, LCD, FED, PDP 및 OLED 등의 표시장치로 구현된다.
상기 곡면표시부(110)를 통해 x축, y축, z축으로 표현되는 3차원의 가상 공간이 출력된다.
상기 백라이트부(130)는 상기 곡면표시부(110)의 후방에 배치되어 상기 곡면표시부(110)로 빛을 방출한다.
상기 입체필터부(150)는 상기 곡면표시부(110)와 동일한 곡률 반경을 가지며, 곡면표시부(110)의 전방에 구비된다.
상기 입체필터부(150)는 곡면표시부(110)의 전면에 밀착 구비되거나 또는 곡면표시부(110)로부터 전방으로 이격되어 구비될 수도 있다.
상기 입체필터부(150)는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens sheet)가 사용될 수 있다.
상기 렌티큘러 렌즈는 반원통형의 렌즈들을 복수로 배열하여 형성한 것으로, 한쪽 면은 작은 물결무늬의 엠보싱으로 형성하고, 다른 쪽면은 매끄럽게 표면을 처리하여 형성하는 것이며, 렌티큘러 렌즈에 구조는 본 분야에서 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
렌티큘러 렌즈의 왼쪽 부분에 비친 곡면표시부(110)의 좌안 영상을 왼쪽 눈에, 오른쪽 부분에 비친 곡면표시부(110)의 우안 영상을 오른쪽 눈에 보이도록 하여 3차원 입체 영상으로 표시되며, 상기 렌티큘러 렌즈는 곡면표시부(110)와 동일한 곡률로 오목하게 형성되므로, 오목한 공간인 허공에서 영상이 존재하는 것 같은 착시 현상이 발생한다.
따라서, 착시 현상으로 인한 공간상에 영상이 표시되는 것처럼 보여서 사용자는 상기 오목한 공간의 일정 깊이로 손을 넣어 영상을 터치함으로써 공간감을 극대화할 수 있다.
위치입력부(300)는 도 2에 도시한 바와 같이, 곡면디스플레이(100)의 전방에 위치하는 것으로, 곡면표시부(110)의 상단 또는 하단에 고정된 형태로 구비되며, 미리 설정된 감지영역에서 사용자의 비접촉 동작에 따른 3차원 위치를 검출한다.
상기 위치입력부(300)는 하부에서 상부를 향하여 감지 신호를 출력하는 적외선 센서 또는 초음파 센서 등의 동작센서부(350)를 구비한다.
상기 동작센서부(350)는 1개 이상의 신호발생기와 2개 이상의 수신기로 구성될 수 있다.
상기 신호발생기에서 센싱 신호를 생성하여 감지영역에 제공하게 되고, 수신기에서는 감지영역에서 사용자의 손에 의한 동작에 따라 반사된 센싱 신호를 수신받아 증폭 및 복조하여 영상제어부(500)로 전달한다.
상기 감지영역(S)은 사용자의 공간 터치(air touch)를 통한 입력 신호를 입력하는 영역으로써, 사용자가 감지영역(S)에서 손을 움직이면, 위치입력부(300)를 통하여 3차원 위치가 검출된다.
본 발명에서는 감지영역(S)에서 공간 터치에 의한 입력 신호를 입력하기 위한 3차원 물체로 사용자의 손(100)을 이용하고 있지만, 손 이외에 사용자에 의한 공간 터치가 가능한 물체라면 본 발명에 적용 가능하다.
이러한 감지영역(S)은 도 3에 도시한 바와 같이, 곡면표시부(110)의 표면에서부터 일정 곡률(r)의 반경만큼 전방으로 이격된 범위, 모니터의 길이 방향(l)으로 연장된 범위, 모니터의 높이 방향(h)으로 연장된 범위를 포함하는 영역이다.
아울러, 상기 감지영역(S)은 각각 알파(α)만큼 연장되어, r+α, l+α 및 h+a의 범위가 포함되는 감지 범위를 가질 수도 있다.
영상제어부(500)는 위치입력부(300)로부터 전달된 센싱 신호를 연산 및 처리하여 사용자가 공간 터치한 입력 신호의 위치를 찾아내고, 상기 입력 신호에 대한 3차원 위치 정보를 출력 신호에 포함하여 곡면표시부(110)에 전달함으로써, 곡면표시부(110)에 표시되는 3차원 영상이 공간 터치를 통한 입력 신호에 따라 제어가 될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이 이루어진 곡면디스플레이 장치는 다음과 같이 작동한다.
곡면표시부(110)를 통하여 3차원 영상이 표시되고, 도 4에 도시한 바와 같이 곡면에 의한 오목한 공간으로 입체필터부(150)를 통한 가상영상(P)이 표시되는 상태에서, 사용자는 감지영역(S)에서 손을 움직여 공간 터치를 진행할 수 있다.
입체필터부(150)를 통하여 오목한 공간으로 표시되는 가상영상(P)에 대한 공간 터치를 위해 사용자가 상기 감지영역(S)에서 손을 움직이면, 상기 위치입력부(300)를 통하여 사용자의 손의 위치, 좌, 우, 전, 후의 방향을 인식하고, 이에 따른 3차원 위치 정보를 영상제어부(500)로 전송한다.
이어서, 상기 영상제어부(500)는 곡면표시부(110)로 표시되는 영상에 제어 정보가 적용되어 출력되도록 한다.
특히, 곡면표시부(110)의 전방에서 r 방향인 곡면 부분의 오목한 영역으로 사용자의 손이 위치할 수 있어 공간감이 증가한다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 가상영상(P)으로 지구본이 표시되고, 지구본을 공간 터치 입력으로 회전시키고자 한다면, 사용자의 손이 오목한 영역인 지구본의 반대쪽까지 집어넣어 돌릴 수 있어 공간감이 증가할 수 있다.
아울러, 상기 곡면디스플레이(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 위치입력부(300)를 통해 감지된 위치 정보에 따라 동기화되어 물리적 상호 동작이 이루어지는 상호동작부(H)를 더 구비하여, 사용자가 영상을 움직이는 동작을 할 때 실체감을 증가시킬 수 있다.
상기 상호동작부(H)는 곡면디스플레이(100)의 두께를 고려하여 박형 소자를 이용할 수 있으며, 폴리머(polymer) 기반의 햅틱(haptic) 소자 또는 피에조(piezo) 소자를 포함하여 구성된다.
예를 들어, 상호동작부(H)로 바람이 불어나오는 햅틱 소자를 구비하고, 곡면표시부(110)와 입체필터부(150)를 통해 표시되는 가상영상(P)인 지구본을 사용자가 회전, 줌인, 줌아웃 동작을 위한 공간 터치 입력을 입력할 때, 회전 방향, 줌인 및 줌아웃 방향으로 바람을 불어 사용자에게 실체감을 배가시켜 주는 4D 효과를 이룰 수 있다.
상기 상호동작부(H)는 바람이 불어나오는 햅틱 소자 외에 다양한 질감 감각들, 압력 감각들, 습윤 감각들, 부착 감각들, 열적 감각들, 진동 감각들 등의 다른 햅틱 효과들을 제공하는 장치를 추가할 수도 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치에서 오목한 곡면 부분에 3차원 입체필터를 구비하여 오목한 공간으로 사용자의 손이 들어가 깊이 있는 공간 터치를 제공함으로써 공간감이 더욱 증가하는 영상을 제공할 수 있어, 3차원 게임, 3차원 공간 시뮬레이션 등에서 영상에 대한 3차원 효과를 증가시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 오목한 곡면표시부를 형성하여 3차원 영상을 표시하는 곡면디스플레이;
    상기 곡면표시부와 동일한 곡률 반경을 가지며, 곡면표시부의 전방에 구비된 입체필터부;
    상기 입체필터부의 전방에 구비되며, 미리 설정된 감지영역에서 사용자의 비접촉 동작에 따른 3차원 위치를 검출하는 위치입력부; 및
    상기 위치입력부를 통해 감지된 위치 정보를 곡면디스플레이에 적용하여 상기 곡면표시부로 표시되는 3차원 영상이 제어되도록 하는 영상제어부를 포함하고,
    상기 곡면디스플레이의 오목한 영역에서 사용자의 비접촉 동작에 따른 공간 터치 입력이 수행되는 것을 특징으로 한 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 위치입력부는 하부에서 상부를 향하여 또는 상부에서 하부를 향하여 감지 신호를 출력하는 적외선 센서 또는 초음파 센서를 포함하는 것을 특징으로 한 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 감지영역은 곡면표시부의 오목한 표면에서부터 일정 곡률의 반경만큼 전방으로 이격된 범위와 곡면표시부의 길이 방향만큼 연장된 범위와 곡면표시부의 높이 방향만큼 연장된 범위를 포함하는 것을 특징으로 한 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 곡면디스플레이는 위치입력부를 통해 감지된 위치 정보에 따라 동기화되어 물리적 상호 동작이 이루어지는 상호동작부를 더 구비한 것을 특징으로 한 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 상호동작부는 폴리머 기반의 햅틱 소자 또는 피에조 소자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 입체필터부는 렌티큘러 렌즈인 것을 특징으로 한 공간 터치 입력이 수행되는 곡면디스플레이 장치.
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