KR101108717B1 - A haptic actuator based on cellulose - Google Patents

A haptic actuator based on cellulose Download PDF

Info

Publication number
KR101108717B1
KR101108717B1 KR1020110015893A KR20110015893A KR101108717B1 KR 101108717 B1 KR101108717 B1 KR 101108717B1 KR 1020110015893 A KR1020110015893 A KR 1020110015893A KR 20110015893 A KR20110015893 A KR 20110015893A KR 101108717 B1 KR101108717 B1 KR 101108717B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cellulose
upper plate
support member
haptic actuator
operation member
Prior art date
Application number
KR1020110015893A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김상연
김재환
김다혜
신재현
Original Assignee
한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기술교육대학교 산학협력단 filed Critical 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority to KR1020110015893A priority Critical patent/KR101108717B1/en
Priority to PCT/KR2011/008563 priority patent/WO2012091281A2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101108717B1 publication Critical patent/KR101108717B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0055—Supports for driving or driven bodies; Means for pressing driving body against driven body
    • H02N2/006—Elastic elements, e.g. springs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

PURPOSE: A cellulose-based haptic actuator is provided to additionally include a support member and upper plate moved along the deformation of an operation member, thereby effectively providing haptic sensation to a user with low power consumption. CONSTITUTION: A cellulose-based haptic actuator comprises an operation member(100), an upper plate(200), a support member(300a,300b), and an elastic member(400a,400b). The haptic actuator additionally includes a case(500). The operation member is deformed by applied electricity. The upper plate and support member are carried according to the deformation of the operation member. The supporting force of the support member and operation member is delivered to a user. Haptic sensation is provided by the delivered supporting force.

Description

셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터{A HAPTIC ACTUATOR BASED ON CELLULOSE}Cellulose-based Haptic Actuator {A HAPTIC ACTUATOR BASED ON CELLULOSE}

본 발명은 햅틱 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a haptic actuator, and more particularly to a cellulose-based haptic actuator.

햅틱스(Haptics)란, 햅틱 장치를 이용하여 가상 환경이나 원격 환경으로 사용자의 명령을 전달하고 가상의 물체나 원격지에 위치한 물체와의 인터랙션 시 발생하는 감각을 사용자에게 되돌려 주는 기술을 말한다. 그리스어로 ‘만지는’이라는 뜻의 형용사 ‘haptesthai’에서 온 말로서, 컴퓨터 촉각기술이라고도 한다.
Haptics refers to a technology that transmits a user's command to a virtual environment or a remote environment using a haptic device and returns a sense generated when the user interacts with a virtual object or a remotely located object. The word comes from the Greek adjective haptesthai, which means touching.

기존의 컴퓨터 기술은 인간과 컴퓨터가 정보를 주고받는 데에 시청각 정보가 주로 이용되었다. 그러나 사용자는 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되었고, 이를 충족시키기 위해 개발된 것이 촉각과 힘까지 전달하는 햅틱 기술이다. 햅틱 기술은 컴퓨터의 터치스크린 등에도 이용되는 기술이며, 이밖에 햅틱 장치와 햅틱 렌더링은 의료 시뮬레이터와 항공기 및 전투기 시뮬레이터, 차량 시뮬레이터, 게임 시뮬레이터를 비롯한 여러 분야에 폭넓게 응용될 수 있다. 앞으로는 현재 컴퓨터의 출력 장치로 쓰이는 모니터, 스피커와 더불어 햅틱 장치도 기본으로 장착되어 갈 전망이다. 또한 여가 산업과 연계하면 그 경제적 잠재력이 매우 크기 때문에 햅틱 기술에 대한 연구가 매우 활발해질 것으로 보인다.
Conventional computer technology mainly uses audiovisual information to exchange information with humans and computers. However, users have wanted more specific and realistic information through virtual reality, and what was developed to satisfy this is haptic technology that delivers touch and power. Haptic technology is used in touch screens of computers and the like. In addition, haptic devices and haptic renderings can be widely applied to various fields including medical simulators, aircraft and fighter simulators, vehicle simulators, and game simulators. In the future, haptic devices are expected to be installed as well as monitors and speakers used as output devices of computers. In addition, it is expected that research on haptic technology will be very active because of its great economic potential in connection with the leisure industry.

그러나 종래의 햅틱 장치는 그 크기가 크고 두께가 두꺼워서 모니터나 액정 등 시각 디스플레이에 적용하기에는 어려움이 있다. 또한, 소비 전력이 높아 소형 장치에 적용하기가 힘들고, 햅틱 장치에 사용되는 폴리머(polymer)와 같은 성분은 환경오염의 원인 물질이 되는 문제가 있다.However, the conventional haptic device is difficult to be applied to a visual display such as a monitor or liquid crystal due to its large size and thick thickness. In addition, high power consumption makes it difficult to apply to small devices, and components such as polymers used in haptic devices have a problem of causing environmental pollution.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전기 신호에 의해 변형되는 셀룰로오스 종이 작동기로 구성되는 작동 부재를 포함함으로써 친환경 소재인 셀룰로오스를 사용하여 환경 친화적이고 인체 친화적이며, 작동 부재의 변형에 따라 이동하는 상판 및 지지 부재를 더 포함함으로써, 낮은 소비 전력으로도 사용자에게 효과적으로 햅틱 감각을 제공할 수 있는, 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, including an operation member composed of a cellulose paper actuator that is deformed by an electrical signal, thereby using environmentally friendly and human body It is an object of the present invention to provide a cellulose-based haptic actuator that can further provide a haptic sensation effectively to the user even with a low power consumption by further including a top plate and a support member moving in accordance with the deformation of the operating member.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터는,Cellulose-based haptic actuator according to a feature of the present invention for achieving the above object,

인가되는 전기 신호에 따라 상하 방향으로 변형되는 셀룰로오스 종이 작동기로 구성되는 작동 부재;An operating member composed of a cellulose paper actuator which is deformed in the vertical direction in accordance with an applied electrical signal;

상기 작동 부재의 상면과 접촉되어 구비되며 상기 작동 부재의 변형에 따라 상하 이동하는 상판;An upper plate provided in contact with an upper surface of the operation member and vertically moving according to the deformation of the operation member;

상기 상판의 주변에 구비되며 상기 상판의 상하 이동에 따라 측방향으로 이동하는 지지 부재; 및A support member provided around the top plate and moving laterally according to a vertical movement of the top plate; And

상기 지지 부재의 일단에 구비되며 상기 상판의 상승 이동 시 상기 지지 부재가 상기 상판을 받치도록 상기 지지 부재에 외력을 가하는 탄성 부재를 포함하되,
상기 상판은, 상기 작동 부재와 접촉되는 일면의 면적이 타면의 면적보다 좁고, 그 하부 측면이 비스듬하게 형성되며,
상기 지지 부재는, 상기 비스듬하게 형성된 상판의 하부 측면과 대응되도록 상기 상판을 향하는 일단이 비스듬하게 형성되어,Is provided at one end of the support member and includes an elastic member for applying an external force to the support member so that the support member supports the top plate during the upward movement of the top plate,
The upper plate, the area of one surface in contact with the operation member is narrower than the area of the other surface, the lower side is formed obliquely,
The support member has one end facing the upper plate obliquely formed so as to correspond to the lower side surface of the obliquely formed upper plate,

상기 지지 부재가 상기 상판을 밑에서 받치는 지지력을, 상기 상판을 통해 사용자에게 전달하여 인지하도록 함으로써 햅틱 감각을 제공하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
The support member is characterized in that the configuration to provide a haptic sensation by allowing the support member to support the upper plate from the bottom through the upper plate to recognize the user.

바람직하게는,Preferably,

상부가 개방된 기둥 형태로서 측면에 상기 지지 부재를 구비하기 위한 홀이 형성된 케이스를 더 포함하며,It further comprises a case in which a hole for forming the support member on the side as a column shape of the upper open;

상기 케이스는,The case,

내부에 상기 작동 부재 및 상판을 포함할 수 있다.
The operating member and the top plate may be included therein.

삭제delete

삭제delete

삭제delete

바람직하게는, 상기 지지 부재는,Preferably, the support member,

적어도 둘 이상일 수 있다.
It may be at least two.

바람직하게는, 상기 작동 부재는,Preferably, the operating member,

셀룰로오스 아세테이트로 된 종이 작동기로 구성될 수 있다.It may consist of a paper actuator of cellulose acetate.

본 발명에서 제안하고 있는 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터에 따르면, 전기 신호에 의해 변형되는 셀룰로오스 종이 작동기로 구성되는 작동 부재를 포함함으로써 친환경 소재인 셀룰로오스를 사용하여 환경 친화적이고 인체 친화적이며, 작동 부재의 변형에 따라 이동하는 상판 및 지지 부재를 더 포함함으로써, 낮은 소비 전력으로도 사용자에게 효과적으로 햅틱 감각을 제공할 수 있다.According to the cellulose-based haptic actuator proposed in the present invention, by including an operating member consisting of a cellulose paper actuator that is deformed by an electrical signal, it is environmentally friendly, human-friendly and deformable to the deformation of the operating member By further including the upper plate and the support member to move along, it is possible to effectively provide a haptic sense to the user even with low power consumption.

도 1은 기존의 스마트폰을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 작동 전 단면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 작동 후 단면을 도시한 도면.1 is a view showing a conventional smartphone.
2 is a diagram showing the configuration of a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view before operation of a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view after operation of a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, in describing the preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . In addition, the term 'comprising' of an element means that the element may further include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 기존의 스마트폰을 도시한 도면이다. 최근에는 종래의 휴대 전화기가 스마트폰의 형태로 널리 보급되고 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 스마트폰은 터치스크린 패널과 최소한의 개수의 버튼을 포함하여 구성되는 경우가 많다. 터치스크린 패널에서 감촉을 느낄 수 있도록 하는 햅틱 액추에이터에 관한 발명이 있으나, 다양한 감촉을 느끼기 어려운 한계가 있고, 버튼에서 다양한 감촉을 느낄 수 있도록 하는 햅틱 버튼을 구현하기 위한 햅틱 액추에이터는 아직까지 상용화되지 못하고 있는 실정이다.
1 is a diagram illustrating a conventional smartphone. Recently, a conventional mobile phone is widely used in the form of a smart phone. As illustrated in FIG. 1, a conventional smart phone often includes a touch screen panel and a minimum number of buttons. Although there is an invention related to a haptic actuator that allows the user to feel the touch screen panel, there are limitations that it is difficult to feel the various touch, and the haptic actuator for implementing the haptic button that enables the user to feel the various touch on the button has not been commercialized yet. There is a situation.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터는, 작동 부재(100), 상판(200), 지지 부재(300a, 300b), 및 탄성 부재(400a, 400b)를 포함하여 구성될 수 있으며, 케이스(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 작동 부재(100)에 전기를 인가하여 작동 부재(100)가 변형되도록 함으로써, 작동 부재(100)의 변형에 따라 상판(200) 및 지지 부재(300a, 300b)가 이동하여 상판(200)의 지지 강도가 조절됨에 따라, 작동 부재(100) 및 지지 부재(300a, 300b)의 지지력을 사용자에게 전달하여 인지하도록 함으로써 햅틱 감각을 제공할 수 있다. 도 2에서는, 원기둥 형태의 햅틱 액추에이터가 도시되었으나 이에 한정하는 것은 아니고, 셀룰로오스 종이 작동기를 이용하여 직각기둥이나 그밖에 다양한 형태의 햅틱 액추에이터를 제공할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 각 구성에 대해 상세히 설명하도록 한다.
2 is a view showing the configuration of a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 2, the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention, the operating member 100, the top plate 200, the support member (300a, 300b), and the elastic member (400a, 400b) It may be configured to include, and may further comprise a case 500. That is, by applying electricity to the operation member 100 so that the operation member 100 is deformed, the top plate 200 and the support members (300a, 300b) is moved in accordance with the deformation of the operation member 100 to the top plate 200 As the strength of the support is adjusted, the haptic sensation may be provided by transmitting the supporting force of the operating member 100 and the supporting members 300a and 300b to the user so as to be recognized. In FIG. 2, the haptic actuator in the form of a cylinder is illustrated, but is not limited thereto. A haptic actuator or a variety of other types of haptic actuators may be provided using a cellulose paper actuator. Hereinafter, each configuration of the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

작동 부재(100)는, 인가되는 전기 신호에 따라 상하 방향으로 변형되는 셀룰로오스 종이 작동기로 구성될 수 있다. 작동 부재(100)로 사용할 수 있는 셀룰로오스 종이 작동기(Electro-Active Paper)는 압전 특성이 있는 셀룰로오스 기반의 종이 형태의 작동기로서, 투명도가 매우 높고 유연한 기계적 특성을 지닌 자연 고분자 재료이다. 즉, 환경 및 인체 친화적이며, 압전 효과, 이온 전이 효과 등이 있어 다양한 기능성 센서로 응용할 수 있는 재료이다. 특히, 셀룰로오스 종이 작동기는 10V 이하의 낮은 전압 하에서도 큰 변형을 만들어낼 뿐 아니라, 소모 전력이 300㎽ 이하로 낮아서 모바일 장치의 적용에 있어 큰 장점이 있다.
The operation member 100 may be configured with a cellulose paper actuator that is deformed in the up and down direction according to an applied electrical signal. The cellulose paper actuator (Electro-Active Paper) that can be used as the operation member 100 is a cellulose-based paper type actuator having piezoelectric properties, and is a natural polymer material having very high transparency and flexible mechanical properties. That is, it is environmentally and human-friendly, and has a piezoelectric effect and an ion transfer effect, and thus can be applied to various functional sensors. In particular, the cellulose paper actuator not only makes a large deformation even under a low voltage of 10V or less, but also has a great advantage in the application of mobile devices due to low power consumption of less than 300kW.

본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터를 다양한 분야, 특히 모바일 디바이스에서 사용하기 위해서는 소모 전력이 낮고 소형이면서도, 사용자가 촉각을 느낄 수 있도록 충분한 힘과 변형을 가져야 하는 등의 특성이 요구된다. 본 발명에서는, 작동 부재(100)를 셀룰로오스 종이 작동기로 구성하여 소모 전력이 낮으면서도 사용자에게 충분한 힘을 인가할 수 있는 햅틱 액추에이터를 제공할 수 있어서, 모바일 장치에서의 촉각 제시 장치로 활용할 수 있다.
In order to use the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention in various fields, particularly a mobile device, the characteristics such as low power consumption and small size, and sufficient force and deformation for the user to feel the touch are required. do. In the present invention, it is possible to provide a haptic actuator that can be applied to the user with a low power consumption by configuring the operation member 100 as a cellulose paper actuator, it can be utilized as a tactile display device in a mobile device.

특히, 작동 부재(100)는 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate)로 된 종이 작동기로 구성할 수 있는데, 셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스를 주원료로 한 재료로써 비정질 구조로 이루어져 있다. 셀룰로오스 아세테이트는 원료의 단가가 저렴하고 성형이 쉬울 뿐 아니라 정전 특성에 높은 강점이 있다. 특히, 셀룰로오스 아세테이트는 비정질 구조로 이루어져 있기 때문에 잔류 분극이 존재하는 순수한 재생 셀룰로오스에 비해 정전 효과를 이용할 때 회복 능력이 뛰어나다. 따라서 작동 부재(100)를 셀룰로오스 아세테이트 종이 작동기로 구성함으로써, 보다 효과적인 햅틱 액추에이터를 제공할 수 있다.
In particular, the operation member 100 may be composed of a paper actuator made of cellulose acetate (Cellulose Acetate), the cellulose acetate is a cellulose-based material as an amorphous structure. Cellulose acetate has the advantages of low cost of raw materials, easy molding, and high electrostatic properties. In particular, since the cellulose acetate is composed of an amorphous structure, the recovery ability is excellent when using the electrostatic effect compared to pure regenerated cellulose with residual polarization. Thus, by configuring the actuation member 100 with a cellulose acetate paper actuator, a more effective haptic actuator can be provided.

상판(200)은, 작동 부재(100)의 상면에 구비되며 작동 부재(100)의 변형에 따라 상하 이동할 수 있다. 상판(200)은 작동 부재(100)의 변형에 따라 수동적으로 상하 이동할 수 있도록 가벼운 재질로 할 수 있으며, 작동 부재(100)의 변형에 따라 상판(200)이 휘어지거나 하지 않도록 변형되지 않는 재질로 할 수 있다. 상판(200)을, 상판(200)의 하부에 구비된 작동 부재(100)의 변형에도 불구하고 변형이 일어나지 않는 재질로 하게 되면, 상판(200)의 지지력을 통해 사용자에게 버튼의 강도로 구현되는 햅틱 감각을 제공할 수 있게 된다.
The upper plate 200 is provided on the upper surface of the operation member 100 and may move up and down according to the deformation of the operation member 100. The upper plate 200 may be made of a light material so that it can be moved up and down manually according to the deformation of the operating member 100, and the material of the upper plate 200 is not deformed so as not to bend or bend according to the deformation of the operating member 100. can do. When the top plate 200 is made of a material in which deformation does not occur despite the deformation of the operation member 100 provided at the bottom of the top plate 200, the support plate of the top plate 200 is embodied as the strength of the button to the user. It is possible to provide a haptic sense.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상판(200)은 작동 부재(100)와 접촉되는 일면의 면적이 타면의 면적보다 좁을 수 있다. 특히, 상판(200)의 하부 측면이 비스듬하게 형성될 수 있으며, 상판(200)의 비스듬하게 형성된 부분과 작동 부재(100) 사이는 빈 공간(210)일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상판(200)의 아래쪽을 비스듬하게 형성하게 되면, 추후 상세히 설명할 지지 부재(300a, 300b)가 작동 부재(100)의 변형에 따라 상판(200) 아래쪽 빈 공간(210)으로 삽입되었다가 측면으로 다시 나오는 과정이 부드럽게 수행될 수 있다.
On the other hand, as shown in Figure 2, the top plate 200 may have an area of one surface in contact with the operation member 100 is smaller than the area of the other surface. In particular, the lower side surface of the upper plate 200 may be formed obliquely, and an empty space 210 may be formed between the obliquely formed portion of the upper plate 200 and the operation member 100. As shown in FIG. 2, when the lower side of the upper plate 200 is formed obliquely, the supporting members 300a and 300b which will be described in detail later may have empty spaces below the upper plate 200 according to the deformation of the operating member 100. Insertion into the 210 and then coming back to the side can be performed smoothly.

지지 부재(300a, 300b)는, 상판(200)의 주변에 구비되며 상판(200)의 상하 이동에 따라 수동적으로 측방향으로 이동할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 부재(300a, 300b)는 상판(200)의 양쪽에 구비될 수 있으며, 적어도 둘 이상일 수도 있다. 지지 부재(300a, 300b)는 상판(200)의 무게를 지지할 수 있는 정도의 강도를 갖는 재질일 수 있으며, 구체적으로는 플라스틱이나 철재일 수 있다. 도 2에는 지지 부재(300a, 300b)가 원통형으로 도시되었으나, 지지 부재(300a, 300b)의 형태가 반드시 원통형일 필요는 없고, 직육면체 형 등 다양한 형태일 수 있다.
The support members 300a and 300b are provided around the upper plate 200 and may be manually moved laterally according to the vertical movement of the upper plate 200. That is, as shown in FIG. 2, the support members 300a and 300b may be provided at both sides of the upper plate 200, and may be at least two. The support members 300a and 300b may be materials having strength enough to support the weight of the upper plate 200, and specifically, may be plastic or steel. Although the support members 300a and 300b are illustrated in FIG. 2 in a cylindrical shape, the shape of the support members 300a and 300b may not necessarily be cylindrical, and may be in various forms such as a rectangular parallelepiped type.

탄성 부재(400a, 400b)는, 지지 부재(300a, 300b)의 일단에 구비되며 상판(200)의 상승 이동 시 지지 부재(300a, 300b)에 외력을 가하여 지지 부재(300a, 300b)가 상판(200)을 받치도록 할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 부재(300a, 300b)의 바깥쪽 일단에 스프링과 같은 탄성 부재(400a, 400b)를 구비할 수 있는데, 탄성 부재(400a, 400b)는 상판(200)이 상승 이동하였을 때 탄성력을 가하여 지지 부재(300a, 300b)가 상판(200)과 작동 부재(100) 사이의 빈 공간(210)으로 삽입될 수 있도록 하는 역할을 한다.
The elastic members 400a and 400b are provided at one end of the support members 300a and 300b and apply external force to the support members 300a and 300b during the upward movement of the upper plate 200 so that the support members 300a and 300b are supported by the upper plate ( 200) can be supported. As shown in FIG. 2, the outer ends of the supporting members 300a and 300b may include elastic members 400a and 400b such as springs, and the upper members 200 may be raised. When moved, it serves to allow the support members 300a and 300b to be inserted into the empty space 210 between the upper plate 200 and the operation member 100 by applying an elastic force.

한편, 탄성 부재(400a, 400b)는 탄성력에 의해 뒤로 밀려나지 않고, 탄성력을 지지 부재(300a, 300b)에만 가할 수 있도록 외부 벽면(600a, 600b)에 고정될 수 있다. 외부 벽면(600a, 600b)은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터를 담는 외부 케이스일 수 있고, 단순히 탄성 부재(400a, 400b) 등의 지지를 위해 구비되는 벽면일 수도 있다.
Meanwhile, the elastic members 400a and 400b may be fixed to the outer wall surfaces 600a and 600b so as not to be pushed back by the elastic force but to apply the elastic force only to the support members 300a and 300b. The outer wall surfaces 600a and 600b may be an outer case containing a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention, or may simply be a wall surface provided for supporting the elastic members 400a and 400b.

케이스(500)는, 상부가 개방된 기둥 형태로서 측면에 지지 부재(300a, 300b)를 구비하기 위한 홀(510a, 510b)이 형성될 수 있으며, 홀(510a, 510b)의 개수는 지지 부재(300a, 300b)의 개수와 일치할 수 있다. 케이스(500)는 내부에 작동 부재(100) 및 상판(200)을 포함할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(500)에는 작동 부재(100)가 담기고 그 위에 상판(200)이 얹어질 수 있다. 작동 부재(100)는 셀룰로오스 종이 작동기로 구성되기 때문에 종이 정도의 두께에 불과하고, 상판(200) 역시 얇게 구성할 수 있기 때문에, 케이스(500)도 얇은 기둥 형태로 형성함으로써, 모바일 장치 등 다양한 장치에 적용이 가능하도록 얇으면서도 사용자에게 햅틱 감각을 제공할 수 있을 정도로 충분한 변형이 가능한, 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터를 제공할 수 있다.
The case 500 has a pillar shape with an open upper portion, and holes 510a and 510b for supporting the support members 300a and 300b may be formed on the side surfaces, and the number of the holes 510a and 510b may be determined by the support member ( And the number of 300a and 300b). The case 500 may include an operation member 100 and an upper plate 200 therein. That is, as shown in FIG. 2, the case 500 may include the operation member 100 and the upper plate 200 thereon. Since the operation member 100 is composed of a cellulose paper actuator, it is only about the thickness of a paper, and because the upper plate 200 can also be configured to be thin, the case 500 is also formed in a thin columnar shape, such as various devices such as mobile devices. It is possible to provide a cellulose-based haptic actuator that is thin enough to be applied to and yet sufficiently deformable to provide a haptic sensation to the user.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 작동 전 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터의 작동 후 단면을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전기가 인가되지 않은 상태에서 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터는 케이스(500) 내부에 작동 부재(100)를 포함하고, 상판(200)은 양쪽에 빈 공간(210)을 두고 작동 부재(100)와 접촉해 있다. 이때, 지지 부재(300a, 300b)는 상판(200)의 측면과 케이스(500)의 홀(510a, 510b)을 통해 접해 있으며, 지지 부재(300a, 300b)가 상판(200)에 의해 바깥쪽으로 밀려 있는 상태이므로 탄성 부재(400a, 400b)는 압축되어 있다.
3 is a view showing a cross-section before the operation of the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing a cross-section after the operation of the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention to be. As shown in FIG. 3, the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention in a state in which no electricity is applied, includes an operation member 100 inside the case 500, and the top plate 200 may have both sides. It is in contact with the operating member 100 with an empty space 210. At this time, the supporting members 300a and 300b are in contact with the side surfaces of the upper plate 200 and the holes 510a and 510b of the case 500, and the supporting members 300a and 300b are pushed outward by the upper plate 200. In this state, the elastic members 400a and 400b are compressed.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터에 전기가 인가되면, 그에 따라 작동 부재(100)에도 전기 신호가 인가되며, 이로 인해 압전 특성이 있는 작동 부재(100)에 상하 방향으로 변형이 일어날 수 있다. 즉, 작동 부재(100)에 발생한 상하 방향의 변형으로 인해 작동 부재(100)의 두께가 두꺼워지면서, 작동 부재(100)가 받치고 있는 상판(200)은 수동적으로 상승 이동을 하게 된다. 상판(200)이 상승 이동을 하면서 상판(200) 양쪽의 빈 공간(210)도 함께 상승하게 되는데, 지지 부재(300a, 300b)가 위치한 부근까지 빈 공간(210)이 상승하게 되면, 압축되어 있는 탄성 부재(400a, 400b)의 탄성력이 지지 부재(300a, 300b)에 외력으로 작용하여 지지 부재(300a, 300b)가 이 빈 공간(210)으로 삽입될 수 있다. 이때, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상판(200)을 향하고 있는 지지부재의 일단을 비스듬하게 형성함으로써 지지 부재(300a, 300b)가 상판(200)의 비스듬하게 형성된 아래쪽을 따라서 상판(200)의 아래쪽으로 부드럽게 삽입될 수 있도록 할 수 있다.
As shown in Figure 4, when electricity is applied to the cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention, an electrical signal is also applied to the operation member 100 accordingly, thereby operating member having a piezoelectric characteristic ( 100 may be deformed in the vertical direction. That is, while the thickness of the operation member 100 is increased due to the deformation in the vertical direction generated in the operation member 100, the upper plate 200 supported by the operation member 100 is moved up manually. As the upper plate 200 moves upward, the empty spaces 210 on both sides of the upper plate 200 are also raised. When the empty spaces 210 are raised to the vicinity of the support members 300a and 300b, the upper plates 200 are compressed. The elastic force of the elastic members 400a and 400b acts as an external force on the support members 300a and 300b so that the support members 300a and 300b can be inserted into the empty space 210. At this time, as shown in Figures 3 and 4, by forming one end of the support member facing toward the top plate 200 obliquely, the support members (300a, 300b) along the lower side formed obliquely of the top plate 200 ( It can be inserted into the lower part of the 200).

도 4에 도시된 바와 같이, 작동 부재(100) 및 지지 부재(300a, 300b)가 상판(200)을 받치고 있는 상태가 되면, 사용자는 상판(200)을 눌렀을 때 강한 힘을 느낄 수 있게 된다. 이때, 액추에이터에 대한 전기 공급을 중지시켜, 그에 따라 작동 부재(100)에 인가되는 전기 신호가 차단되더라도 상판(200)은 지지 부재(300a, 300b)에 의해 지지되고 있기 때문에, 사용자는 상판(200)을 통해 전달되는 지지 부재(300a, 300b)의 지지력을 인지할 수 있다. 또한, 지지 부재(300a, 300b)의 길이 및 연성을 조절함으로써 사용자에게 전달되는 지지력을 조절할 수 있으며, 빈 공간(210)이 지지 부재(300a, 300b)의 위치까지만 상승하면 액추에이터 및 작동 부재(100)에 전기가 인가되지 않더라도 햅틱 감각을 제공할 수 있기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터를 이용하면 소비 전력이 낮고 효과적인 햅틱 감각을 사용자에게 제공할 수 있다.
As shown in FIG. 4, when the operating member 100 and the support members 300a and 300b support the upper plate 200, the user may feel a strong force when the upper plate 200 is pressed. At this time, since the top plate 200 is supported by the support members 300a and 300b even though the electric supply to the actuator is stopped and the electric signal applied to the operation member 100 is blocked accordingly, the user can use the top plate 200. The support force of the support members 300a and 300b transmitted through the C-D may be recognized. In addition, by adjusting the length and ductility of the support members (300a, 300b) it is possible to adjust the support force transmitted to the user, the actuator and the operation member 100 if the empty space 210 is raised only to the position of the support members (300a, 300b) Since the haptic sensation can be provided even when no electricity is applied to the haptic, the cellulose-based haptic actuator according to the embodiment of the present invention can provide the user with low power consumption and effective haptic sensation.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

100: 작동 부재 200: 상판
210: 빈 공간 300a, 300b: 지지 부재
400a, 400b: 탄성 부재 500: 케이스
510a, 510b: 홀 600a, 600b: 외부 벽면100: operating member 200: top plate
210: empty space 300a, 300b: support member
400a, 400b: elastic member 500: case
510a, 510b: hole 600a, 600b: exterior wall

Claims (5)

햅틱 액추에이터로서,
인가되는 전기 신호에 따라 상하 방향으로 변형되는 셀룰로오스 종이 작동기로 구성되는 작동 부재;
상기 작동 부재의 상면과 접촉되어 구비되며 상기 작동 부재의 변형에 따라 상하 이동하는 상판;
상기 상판의 주변에 구비되며 상기 상판의 상하 이동에 따라 측방향으로 이동하는 지지 부재; 및
상기 지지 부재의 일단에 구비되며 상기 상판의 상승 이동 시 상기 지지 부재가 상기 상판을 받치도록 상기 지지 부재에 외력을 가하는 탄성 부재를 포함하되,
상기 상판은, 상기 작동 부재와 접촉되는 일면의 면적이 타면의 면적보다 좁고, 그 하부 측면이 비스듬하게 형성되며,
상기 지지 부재는, 상기 비스듬하게 형성된 상판의 하부 측면과 대응되도록 상기 상판을 향하는 일단이 비스듬하게 형성되어,
상기 지지 부재가 상기 상판을 밑에서 받치는 지지력을, 상기 상판을 통해 사용자에게 전달하여 인지하도록 함으로써 햅틱 감각을 제공하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터.
As a haptic actuator,
An operating member composed of a cellulose paper actuator which is deformed in the vertical direction in accordance with an applied electrical signal;
An upper plate provided in contact with an upper surface of the operation member and vertically moving according to the deformation of the operation member;
A support member provided around the top plate and moving laterally according to a vertical movement of the top plate; And
Is provided at one end of the support member and includes an elastic member for applying an external force to the support member so that the support member supports the top plate during the upward movement of the top plate,
The upper plate, the area of one surface in contact with the operation member is narrower than the area of the other surface, the lower side is formed obliquely,
The support member has one end facing the upper plate obliquely formed so as to correspond to the lower side surface of the obliquely formed upper plate,
A cellulose-based haptic actuator, characterized in that to provide a haptic sensation by allowing the support member to convey the support force supporting the upper plate to the user through the upper plate to recognize.
제1항에 있어서,
상부가 개방된 기둥 형태로서 측면에 상기 지지 부재를 구비하기 위한 홀이 형성된 케이스를 더 포함하며,
상기 케이스는,
내부에 상기 작동 부재 및 상판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터.
The method of claim 1,
It further comprises a case in which a hole for forming the support member on the side as a column shape of the upper open;
The case,
A cellulose-based haptic actuator, characterized in that it comprises the operating member and the top plate therein.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 지지 부재는,
적어도 둘 이상인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터.
The method of claim 1, wherein the support member,
A cellulose-based haptic actuator, characterized in that at least two or more.
제1항에 있어서, 상기 작동 부재는,
셀룰로오스 아세테이트로 된 종이 작동기로 구성되는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 햅틱 액추에이터.The method of claim 1, wherein the operation member,
A cellulose-based haptic actuator, characterized in that it consists of a paper actuator of cellulose acetate.
KR1020110015893A 2010-12-28 2011-02-23 A haptic actuator based on cellulose KR101108717B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110015893A KR101108717B1 (en) 2011-02-23 2011-02-23 A haptic actuator based on cellulose
PCT/KR2011/008563 WO2012091281A2 (en) 2010-12-28 2011-11-10 Haptic actuator using cellulose paper actuator film and cellulose-based haptic actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110015893A KR101108717B1 (en) 2011-02-23 2011-02-23 A haptic actuator based on cellulose

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101108717B1 true KR101108717B1 (en) 2012-01-30

Family

ID=45614659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110015893A KR101108717B1 (en) 2010-12-28 2011-02-23 A haptic actuator based on cellulose

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101108717B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100112265A (en) * 2009-04-09 2010-10-19 엘지이노텍 주식회사 Driving film and editing method for driving film

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100112265A (en) * 2009-04-09 2010-10-19 엘지이노텍 주식회사 Driving film and editing method for driving film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9377908B2 (en) Haptic actuating touch screen
US8345013B2 (en) Method and apparatus for generating haptic feedback from plasma actuation
JP4298759B2 (en) Image shape information tactile transmission device and method using rheological fluid
Sahoo et al. Tablehop: An actuated fabric display using transparent electrodes
KR102067641B1 (en) Touch Display Device Including cover windows integrated Haptic Actuator
CN102681284B (en) Touch electronic paper display
KR20100121801A (en) Structure and fabrication method of haptic touch panel via electroactive polymer
EP3026528B1 (en) Apparatus for providing tactile sensation
US20150102947A1 (en) Film-type haptic device, haptic feedback electronic device and haptic keyboard
CN109036148A (en) Flexible display panels and flexible display apparatus
KR20130002126A (en) Support structure for a touch panel
CN103883847A (en) Sucker module and electronic device using same
JP2017091457A (en) Electronic apparatus
CN102214041A (en) Haptic interaction device
KR20120063344A (en) Haptic driving assembly and electronic device using the same
KR20130109027A (en) Haptic actuating touch screen
KR20100118055A (en) Tactile sensation type touch panel using polymer
KR101303329B1 (en) Apparatus for providing texture with highly integrated, highly integrated-performance actuator, actuator array, and apparatus for providing tactile feedback
CN105892762A (en) Infrared touch display screen and touch method thereof
KR101108717B1 (en) A haptic actuator based on cellulose
CN205318349U (en) Tactile feedback device, Touch display panel and touch display device
CN207099505U (en) Large-scale touch-screen protective frame
KR102235905B1 (en) Shape deformation control panel using electroactive polymer
CN113703187A (en) Display device and display method
CN207780535U (en) A kind of energy conservation and environmental protection electronic instrument touch screen

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141226

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee