‘11년도 선도제품기술개발사업 신규과제 RFP

과제명 : 모바일기기용 감성인터페이스 멀티레벨 입력 햅틱-펜 개발

가. 개요

□ 개념 및 정의

o 본 과제는 터치디스플레이를 적용한 모바일기기(휴대폰, 스마트폰, 스마트패드 등)에 사용되는 멀티레벨 헵틱-펜을 개발하는 내용으로, 손바닥 등 노이즈 입력 신호는 제거 되고, 사용자의 다양한 감각으로 입력되는 펜 입력신호(강도, Drag Speed, 위치 등)를 인식하는 멀티레벨 입력기술이 구현되어야 함

그림 . 멀티레벨 입력을 구현할 수 있는 햅틱-펜

o 또한, 모바일기기에 쓰이는 필름위에 회로패턴을 설계한 후 투명전극을 구현하여 멀티터치 및 멀티레벨 입력을 위한 투명 터치스크린을 개발하여 손가락에 의한 멀티터치기능과 함께 햅틱-펜을 이용한 멀티모달 및 감성인터페이스를 제공하도록 함

그림 . 멀티터치 및 멀티레벨 입력이 가능한 패턴형태 예시

나. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표 및 내용

o 최종 목표

- 모바일기기용 멀티레벨 입력을 가능하게 하는 감성인터페이스 헵틱-펜 및 관련 기술개발

※ 멀티레벨 입력 기술 : 손바닥 등 노이즈 입력 신호는 제거되고, 펜 입력신호(강도, drag Speed, 위치 등) 만 인식하는 기술

o 주요 기능

- 햅틱-펜용 액츄에이터 및 구동회로 개발

- 펜 압력감지 센서 및 압력레벨 인식 회로 개발

- 펜 압력레벨 및 마우스, 모드전환 데이터의 전송 회로 개발

- 멀티레벨 및 멀티터치 기능을 위한 투명 전극판 개발

- 액츄에이터 구동용 초소형 배터리 또는 충전회로 개발

- 모바일기기용 햅틱-펜 SW플랫폼 및 어플리케이션 개발

- 제품 활용 시, 헵틱-펜으로 응용 가능한 killer UI 기술 개발 (손가락 멀티터치, 펜 기능 및 마우스 기능을 아우르는 UI 사용 방식, 예: click, double click, drag, copy & paste 등)

o 확보기술 내용

- 자체개발 기술

∙햅틱-펜용 액츄에이터 및 구동회로 설계기술

∙펜 압력감지 센서 및 압력레벨 인식 회로 설계기술

∙펜 압력레벨 및 마우스, 모드전환 데이터의 전송 회로 설계기술

∙멀티레벨 및 멀티터치 기능을 위한 패턴형성 및 투명 전극판 개발

∙액츄에이터 구동용 초소형 배터리 및 충전회로 기술

∙햅택 액츄에이터 모듈 구동을 위한 S/W 플랫폼 기술

∙Haptic Pattern Library 기술

∙햅틱 모델을 통한 실시간 햅틱 랜더링 기술과 이차원 그래픽 라이브러리 기술

∙Haptic Effect 변환 및 Generation Tool 저작 기술

∙Auto Haptic Effect(AHE) 생성 엔진 기술

∙햅틱-펜을 이용한 감성인터페이스 킬러 어플리케이션 구현 기술

∙User interface 응용 기술 개발 (다양한 UI 사용 방식 개발)

- 기존기술 활용

∙투명전극 제조 및 센서 기술

∙정전용량 및 자기유도 터치패턴 디자인 및 구동 드라이브 설계 및 구현 기술

∙터치패널을 통한 펜 압력레벨 데이터검출‧센싱(압력분포감지 촉각센서 및 투명기판)

∙펜 압력레벨에 따라 검출된 데이터를 표현하는 그래픽 드로잉 S/W 프로그래밍 기술

□ 연도별 목표 및 내용

< 추진 마일스톤 >

구분	2011년	2012년
연도별 연구목표	햅틱-펜 감성 UX 기반요소기술 개발	감성 UX 요소기술 고도화 및 상용화 제품 개발
연도별 연구내용	⋅투명 전극판 개발 ⋅햅틱-펜용 엑츄에이터 및 구동회로 개발 ⋅펜 압력감지 센서 및 압력레벨 인식 회로 개발 ⋅햅틱 액츄에이터 모듈 구동을 위한 S/W 플랫폼 개발 ⋅Haptic Pattern Library 개발 ⋅햅틱 렌더링을 위한 2차원 그래픽 라이브러리 기술 ⋅Haptic Effect 변환 및 Generation Tool 개발	⋅전원공급 회로 개발 ⋅엑츄에이터 구동용 초소형 배터리 및 충전회로 개발 ⋅햅틱 모델을 통한 실시간 햅틱 렌더링 기술 개발 ⋅Auto Haptic Effect(AHE) 생성 엔진 개발 ⋅햅틱-펜을 이용한 감성인터페이스 킬러 어플리케이션 구현 기술 ⋅UI interface 응용 기술
연도별 주요결과물	⋅투명 전극판 패턴 ⋅햅틱-펜용 엑츄에이터 및 구동회로 ⋅국내/국제특허 출원 2건	⋅전원공급 회로 ⋅엑츄에이터 구동용 초소형 배터리 및 충전회로 ⋅글자입력 인식 알고리즘 ⋅감성 터치 및 안티알리싱 그래픽 효과 표현 프로그램 ⋅UI 사용방식 killer application ⋅국내/국제특허 출원 2건
TRL	4~6단계	7~8단계

□ 기술개발평가항목

제안기술에 대한 평가	평가항목 (주요성능)	단위	세계최고수준	연구개발전 국내수준	개발목표치
	펜 압력감지 레벨	level	512	512	1,024
	입력 해상도	lpi(Line per Inch)	508	508	508
	터치 반응	sec	0.01	0.05	0.01
	멀티 터치	Fingers/points	2 Fingers	2 Fingers	2 Fingers/All points
	바이브레이션 범위	-	전체 바이브레이션	전체 바이브레이션	셀 바이브레이션
	초당 필름(폰) 진동 횟수	회 / sec	10	10	20
	햅틱 펜 진동 증가	mm 당	없음	없음	20% 증가
	구동 매커니즘 프로토타입	%	100	80	100
	필름 두께	mm	0.1	0.2	0.1
	필름 변형온도	℃	120	100	130

o 1차년도(2011년)

연구 목표	햅틱-펜 감성 UX 기반요소기술 개발
연구 내용	투명 전극판 개발 햅틱-펜용 엑츄에이터 및 구동회로 개발 펜 압력감지 센서 및 압력레벨 인식 회로 개발 햅틱 액츄에이터 모듈 구동을 위한 S/W 플랫폼 개발 Haptic Pattern Library 개발 햅틱 렌더링을 위한 2차원 그래픽 라이브러리 기술 Haptic Effect 변환 및 Generation Tool 개발 투명 전극판 패턴 고압전 상수를 갖는 고분자 압전 재료를 이용한 햅틱-펜용 엑츄에이터 및 구동회로
결과물	결과물명	목표수준	목표달성여부 측정방법	비 고 (시험평가 환경/주체 등)
	햅틱-펜용 엑츄에이터 및 구동회로	프로토타입 및 구동회로	설계사양서 및 기술개발평가항목 기준	외부시험평가
	펜 압력감지 센서 및 압력레벨 인식 회로	프로토타입 및 구동회로	설계사양서 및 기술개발평가항목 기준	외부시험평가
	터치반응	0.01sec	규격측정	외부시험평가
	센서 반응시간	5us 이하	규격측정	외부시험평가
	투명 전극판 패턴	패턴특허평가	새로운 패턴개발 인정	특허평가
	Haptic Pattern Library	햅틱 패턴 라이브러리	설계 사양서 및 구동 데모	외부시험평가
	햅틱 렌더링을 위한 2차원 그래픽 라이브러리	2차원 그래픽 라이브러리	시뮬레이션 시제품	시제품 결과
	Haptic Effect 변환 및 Generation Tool	툴 개발	설계 사양서 및 구동 데모	외부시험평가
	필름두께	0.07mm	마이크로 미터	외부시험평가
	필름변형온도	130℃	온도에 따른 유전율 측정	외부시험평가
	평탄도	±2um	4 point 측정후 평균	외부시험평가
연구비 (억원)	정부출연금 7억원, 민간 부감금 1.75억원

o 2차년도(2012년)

연구 목표	감성 UX 요소기술 고도화 및 상용화 제품 개발
연구 내용	전원공급 회로 개발 엑츄에이터 구동용 초소형 배터리 및 충전회로 개발 햅틱 모델을 통한 실시간 햅틱 렌더링 기술 개발 Auto Haptic Effect(AHE) 생성 엔진 개발 햅틱-펜을 이용한 감성인터페이스 킬러 어플리케이션 구현 기술 글자입력 인식 알고리즘 감성 터치 및 안티알리싱 그래픽 효과 표현 프로그램 UI 사용방식 killer application
결과물	결과물명	목표수준	목표달성여부 측정방법	비 고 (시험평가 환경/주체 등)
	바이브레이션 범위	셀 바이브레이션	셀 측정	외부시험기관
	초당 필름(폰) 진동 횟수	20회 / sec	진동수 측정	외부시험기관
	햅틱 펜 진동 증가	20%/mm 증가	진동율 측정	외부시험기관
	멀티 터치	2 Fingers/All points	2 Fingers /All point 측정	외부시험기관
	구동 매커니즘	20 % 증가	기존 방식 대비 측정	외부시험기관
	펜 압력감지 레벨	1,024 level	level 측정	외부시험기관
	태블릿 해상도	508 lpi (Line per Inch)	해상도 측정	외부시험기관
	배터리 또는 충전방식 및 전원공급 회로	설계/개발	규격인증(KC, CE 등)	외부시험기관
	실시간 햅틱 렌더링	설계/개발	기능적용 시제품	시제품 결과
	Auto Haptic Effect(AHE) 생성 엔진	설계/개발
	감성인터페이스 킬러 어플리케이션	설계/개발
	글자입력 인식 알고리즘	설계/개발
	감성 터치 및 안티-알리어싱 그래픽 효과 표현 프로그램	설계/개발
	UI 사용방식 killer application	설계/개발
	최종 적용제품	멀티레벨 입력기능이 있는 모바일기기 및 헵틱펜 상용적용 제품		제품
연구비 (억원)	정부출연금 7억원, 민간 부담금 1.75억원

다. 추진체계 및 사유

□ 주관기관 : 산업체

□ 참여기관 : 제한없음(산업체 1개 업체 이상 참여 필수)

라. 연구기간 및 연구비

□ 연구기간 : 2011년～2012년(2년간)

□ 연구비

(단위: 억원)

구분	2011년	2012년	총액
정부*	7	7	14
민간	1.75	1.75	3.5
계	8.75	8.75	17.5

* 정부 연구비는 정부출연금(국비)과 지방비를 포함한 금액으로 상기 금액 내에서 지원

* 민간 연구비는 공고 내용의 정부 연구비 지원 비율에 따라 달리할 수 있음