KR101300287B1 - A haptic actuator process with film shape based on cellulose - Google Patents
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Abstract
본 발명은 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 기판 윗면에 박막 형태의 하판을 부착하는 단계; (2) 상기 하판의 윗면에 포토레지스트를 도포하는 단계; (3) 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계; (4) 상기 단계 (2)에서 도포된 포토레지스트를 부분적으로 제거하여 지지대를 형성하는 단계; (5) 상기 단계 (4)에서 형성된 지지대 위에 인가되는 전기 신호에 따라 그 형태가 변형되는 셀룰로오스 박막으로 구성되는 작동부를 부착하는 단계; 및 (6) 상기 단계 (1)의 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 셀룰로오스 박막을 하판 및 작동부로 포함하여 햅틱 액추에이터를 제조함으로써, 얇은 박막 형태로 제조가 가능하고 투명도가 높아 시각 디스플레이 장치 위에 적용이 가능한 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 친환경 소재인 셀룰로오스 박막을 사용함으로써 환경 친화적이고 인체 친화적인 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a cellulose-based haptic actuator, and more specifically, (1) attaching a lower plate in the form of a thin film on the upper surface of the substrate; (2) applying a photoresist on the upper surface of the lower plate; (3) performing an exposure process using a photomask; (4) forming a support by partially removing the photoresist applied in step (2); (5) attaching an operation part composed of a cellulose thin film whose shape is modified in accordance with an electrical signal applied on the support formed in step (4); And (6) removing the substrate of step (1).
According to the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator proposed in the present invention, by manufacturing a haptic actuator including a cellulose thin film as the lower plate and the operating portion, it is possible to manufacture in a thin film form and high transparency applied to the visual display device It is possible to manufacture this possible haptic actuator. In addition, according to the present invention, an environmentally friendly and human-friendly haptic actuator can be manufactured by using a cellulose thin film which is an environmentally friendly material.
Description
본 발명은 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a haptic actuator, and more particularly to a method for manufacturing a cellulose-based haptic actuator.
햅틱스(Haptics)란 컴퓨터의 기능 가운데 사용자의 입력 장치인 키보드와 마우스, 조이스틱, 터치스크린 등을 통해 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말한다. 그리스어로 ‘만지는’이라는 뜻의 형용사 ‘haptesthai’에서 온 말로서, 컴퓨터 촉각기술이라고도 한다.
Haptics is a technology that makes the user feel the sense of touch, power, and movement through the keyboard, mouse, joystick, and touch screen, which are the input devices of the user. The word comes from the Greek adjective haptesthai, which means touching.
기존의 컴퓨터 기술에서는 인간과 컴퓨터가 정보를 주고받는 데 시청각 정보가 주로 이용되었다. 그러나 사용자는 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되고, 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 앞으로 햅틱 기술에 대한 연구가 매우 활발해질 것으로 보인다.
In the existing computer technology, audiovisual information is mainly used to exchange information between humans and computers. However, the user wants more specific and realistic information through virtual reality, and the haptic technology that is developed to satisfy it is a 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, since the economic potential is very high in connection with the leisure industry, research on haptic technology is expected to be very active in the future.
그러나 종래의 햅틱 장치는 그 크기가 크고 두께가 두꺼워서 모니터나 액정 등 시각 디스플레이에 적용하기에는 어려움이 있다. 또한, 투명도가 낮아서 시각 디스플레이 장치 위에 적용할 수 없고, 장치 내부에 내장시켜야 하는 한계가 있다. 또한, 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, the transparency is low, it cannot be applied on the visual display device, and there is a limit to be embedded inside the device. In addition, a component such as a polymer (polymer) used in the haptic device has a problem that becomes a source of environmental pollution.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 셀룰로오스 박막을 하판 및 작동부로 포함하여 햅틱 액추에이터를 제조함으로써, 얇은 박막 형태로 제조가 가능하고 투명도가 높아 시각 디스플레이 장치 위에 적용이 가능한 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by manufacturing a haptic actuator including a cellulose thin film as the lower plate and the operating portion, it is possible to manufacture a thin thin film form and high transparency visual display device It is an object of the present invention to provide a method for producing a cellulose-based haptic actuator, which can produce a haptic actuator applicable to the above.
또한, 본 발명은, 친환경 소재인 셀룰로오스 박막을 사용함으로써 환경 친화적이고 인체 친화적인 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a cellulose-based haptic actuator, which can produce an environmentally friendly and human-friendly haptic actuator by using a cellulose thin film that is an environmentally friendly material.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법은,Method for producing a cellulose-based film-type haptic actuator according to a feature of the present invention for achieving the above object,
(1) 기판 윗면에 박막 형태의 하판을 부착하는 단계;(1) attaching a lower plate in the form of a thin film on the upper surface of the substrate;
(2) 상기 하판의 윗면에 포토레지스트를 도포하는 단계;(2) applying a photoresist on the upper surface of the lower plate;
(3) 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계;(3) performing an exposure process using a photomask;
(4) 상기 단계 (2)에서 도포된 포토레지스트를 부분적으로 제거하여 지지대를 형성하는 단계;(4) forming a support by partially removing the photoresist applied in step (2);
(5) 상기 단계 (4)에서 형성된 지지대 위에 인가되는 전기 신호에 따라 그 형태가 변형되는 셀룰로오스 박막으로 구성되는 작동부를 부착하는 단계; 및(5) attaching an operation part composed of a cellulose thin film whose shape is modified in accordance with an electrical signal applied on the support formed in step (4); And
(6) 상기 단계 (1)의 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(6) It is characterized by its structural features including the step of removing the substrate of step (1).
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in the step (1)
상기 하판을 셀룰로오스 박막으로 할 수 있다.
The lower plate can be a cellulose thin film.
더욱 바람직하게는, 상기 하판 및 작동부는,More preferably, the lower plate and the operation unit,
셀룰로오스 아세테이트 박막일 수 있다.
Cellulose acetate thin film.
더더욱 바람직하게는, 상기 하판 및 작동부는,Even more preferably, the lower plate and the operating portion,
상기 회전 도포법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 박막일 수 있다.
It may be a cellulose acetate thin film prepared by the rotary coating method.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,Preferably, in the step (2)
상기 포토레지스트를 90~110㎛로 도포할 수 있다.
The photoresist may be applied to 90 ~ 110㎛.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Preferably, in the step (3)
픽셀 단위의 격자 또는 라인 패턴의 포토마스트를 이용하여 노광 공정을 수행할 수 있다.
An exposure process may be performed using a photomask of a lattice or line pattern in pixels.
바람직하게는,Preferably,
상기 단계 (4)에서 형성된 지지대 위에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하며,Further comprising the step of forming an adhesive layer on the support formed in the step (4),
상기 단계 (5)에서는,In the step (5),
상기 형성된 접착층 위에 상기 작동부를 부착할 수 있다.The operation part may be attached onto the formed adhesive layer.
본 발명에서 제안하고 있는 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 따르면, 셀룰로오스 박막을 하판 및 작동부로 포함하여 햅틱 액추에이터를 제조함으로써, 얇은 박막 형태로 제조가 가능하고 투명도가 높아 시각 디스플레이 장치 위에 적용이 가능한 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있다.
According to the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator proposed in the present invention, by manufacturing a haptic actuator including a cellulose thin film as the lower plate and the operating portion, it is possible to manufacture in a thin film form and high transparency applied to the visual display device It is possible to manufacture this possible haptic actuator.
또한, 본 발명에 따르면, 친환경 소재인 셀룰로오스 박막을 사용함으로써 환경 친화적이고 인체 친화적인 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있다.In addition, according to the present invention, an environmentally friendly and human-friendly haptic actuator can be manufactured by using a cellulose thin film which is an environmentally friendly material.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 의해 제조된 햅틱 액추에이터를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에서 회전 도포법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 박막의 측면을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법의 흐름에 따른 공정을 도시한 도면.1 is a view showing a flow of a manufacturing method of a cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a haptic actuator manufactured by a method for manufacturing a cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing the side of the cellulose acetate thin film prepared by the rotation coating method in the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a process according to the flow of the manufacturing method of the cellulose-based film-type 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, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
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 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법은, 기판 윗면에 하판을 부착하는 단계(S100), 하판의 윗면에 포토레지스트를 도포하는 단계(S200), 포토마스크(Photo Mask)를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계(S300), 도포된 포토레지스트를 부분적으로 제거하여 지지대를 형성하는 단계(S400), 지지대 위에 작동부를 부착하는 단계(S600), 및 기판을 제거하는 단계(S700)를 포함하여 구현될 수 있으며, 지지대 위에 접착층을 형성하는 단계(S500)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
1 is a view showing a flow of a manufacturing method of a cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention, the step of attaching a lower plate on the upper surface (S100), the step of applying a photoresist on the upper surface of the lower plate (S200), performing an exposure process using a photo mask (S300), partially removing the applied photoresist to form a support (S400), attaching an operation part on the support (S600) ), And removing the substrate (S700), and further including forming an adhesive layer on the support (S500).
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법은, 기판 위에서 수행될 수 있는데, 먼저 기판 윗면에 박막 형태의 하판을 부착할 수 있다. 이때, 하판은 셀룰로오스 박막일 수 있다. 하판의 윗면에 지지대 역할을 할 포토레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행한 다음, 포토레지스트를 부분적으로 제거함으로써, 지지대를 형성하게 된다. 인가되는 전기 신호에 따라 그 형태가 변형되는 셀룰로오스 박막으로 구성되는 작동부를 지지대 위에 부착하게 되면, 하판과 작동부 사이를 지지대가 연결 및 지지하면서, 하판과 작동부 사이에 공동을 형성할 수 있다. 작동부 부착 후 기판을 제거함으로써, 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 필름형 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있다.
That is, the method for manufacturing a cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention may be performed on a substrate, and first, a lower plate in the form of a thin film may be attached to the upper surface of the substrate. In this case, the lower plate may be a cellulose thin film. A photoresist is formed on the upper surface of the lower plate, an exposure process is performed using a photomask, and then the photoresist is partially removed to form a support. By attaching an operating part made of a cellulose thin film whose shape is deformed according to an applied electrical signal on the support, a cavity can be formed between the lower plate and the operating part while the support is connected and supported between the lower plate and the operating part. By removing the substrate after attaching the operation portion, it is possible to manufacture a film-type haptic actuator manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 의해 제조된 햅틱 액추에이터를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 따라 제조된 햅틱 액추에이터는, 하판(10), 작동부(20), 및 지지대(30)를 포함하여 구성될 수 있으며, 전극(50)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
2 is a diagram illustrating a haptic actuator manufactured by a method for manufacturing a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the haptic actuator manufactured according to the method for manufacturing a cellulose-based haptic actuator according to an embodiment of the present invention includes a
즉, 본 발명에 의해 제조된 햅틱 액추에이터는 도 2에 도시된 바와 같이, 하판(10), 작동부(20) 및 지지대(30)를 포함함으로써, 하판(10)과 작동부(20) 사이에 공동(40)을 형성할 수 있다. 외부에서 전기가 인가되면 공동(40)에 정전기력이 유도되며, 유도된 정전기력의 종류 및 크기에 따라 공동(40)의 두께가 변화되고, 공동(40)의 두께 변화에 따라 작동부(20)가 변형되는 것을 특징으로 한다. 이때, 공동(40)에 척력이 유도되면 공동(40)이 팽창하여 작동부(20)가 볼록하게 변형되고, 인력이 유도되면 공동(40)이 압축되어 작동부(20)가 오목하게 변형됨으로써, 공동(40)의 두께 변화에 따라 사용자가 촉각을 느끼도록 할 수 있는 것이다. 특히, 작동부(20)는 팽창 또는 압축되는 공동(40)에 따라 그 형태를 변형시킬 수 있는 셀룰로오스를 기반으로 하는 박막으로 구성함으로써 사용자가 공동(40)의 변형 상태를 느낄 수 있다.
That is, the haptic actuator manufactured by the present invention, as shown in Figure 2, by including a
전극(50)은 외부로부터 전기를 인가하는 역할을 하며, 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극(50)으로 구성될 수 있다. 전극(50)은 금과 같이 전기가 잘 통하는 금속으로 구성될 수 있으나, 단가를 고려하여 금속 성분을 조절할 수 있다. 도 2에서는, 하판(10)과 작동부(20)의 윗면에 각각 전극(50)을 배치하였으나, 하판(10)의 아랫면, 작동부(20)의 윗면에 각각 전극(50)을 배치할 수도 있고, 용도 등에 따라 전극(50)의 배치는 얼마든지 변경될 수 있다.
The
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터를 다양한 분야, 특히 시-촉각 입출력 소자인 TAXEL 모듈에서 촉각 제시 장치로 활용하기 위해서는, 소모 전력이 낮고 소형이면서도, 사용자가 촉각을 느낄 수 있도록 충분한 힘과 변형을 가져야 하는 등의 특성이 요구된다.
On the other hand, in order to utilize the cellulose-based film-type haptic actuator manufactured according to an embodiment of the present invention as a tactile presentation device in various fields, in particular, the TAXEL module, which is a tactile input / output device, the power consumption is low and small, It is necessary to have enough strength and deformation to feel the touch.
하판(10)과 작동부(20)로 사용될 수 있는 셀룰로오스는, 다른 물질보다 홀(hole)이 많아 전하를 쉽게 보유할 수 있기 때문에, 내부에 전하를 쌓아 정전기력을 이용하여 진동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 셀룰로오스는 투명도가 매우 높고 유연한 기계적 특성을 지닌 자연 고분자 재료로서, 환경 및 인체 친화적이며, 압전 효과, 이온 전이 효과 등이 있어 다양한 기능성 센서로 응용할 수 있는 재료이다. 특히, 셀룰로오스는 10V 이하의 낮은 전압 하에서도 큰 변형을 만들어낼 뿐 아니라, 소모 전력이 300㎽ 이하로 낮아서 모바일 장치의 적용에 있어 큰 장점이 있다.
Since the cellulose that can be used as the
특히, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate)는 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.
In particular, cellulose acetate (Cellulose Acetate) is a cellulose-based material consisting of 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.
셀룰로오스 아세테이트 박막은 회전 도포법에 의해 투명 박막 형태로 제조될 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트는 일반적으로 방사법을 통해 섬유 형태로 제조되므로, 일정한 강도를 지닌 투명 박막 형태로 제조하기 위해서 회전 도포법이 적용될 수 있다. 즉, 셀룰로오스 아세테이트 분말을 순도가 높은 아세톤에 녹여 셀룰로오스 아세테이트 용액을 만들고, 이 용액을 회전 도포기에서 수회에 걸쳐 도포와 고형화 작업을 반복하면 투명도가 뛰어나고 표면의 편평도가 높은 셀룰로오스 아세테이트 박막을 얻을 수 있다. 이때, 셀룰로오스 아세테이트 분말을 아세톤에 15wt% 정도로 녹인 셀룰로오스 아세테이트 용액을 사용할 수 있다.
The cellulose acetate thin film may be prepared in the form of a transparent thin film by a rotary coating method. Since cellulose acetate is generally manufactured in a fiber form by spinning, a rotary coating method may be applied to produce a transparent thin film having a certain strength. In other words, by dissolving cellulose acetate powder in acetone with high purity to form a cellulose acetate solution, the solution is repeatedly applied and solidified several times in a rotary applicator to obtain a cellulose acetate thin film having excellent transparency and high surface flatness. . In this case, a cellulose acetate solution in which cellulose acetate powder is dissolved in acetone by about 15 wt% may be used.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에서 회전 도포법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 박막의 측면을 도시한 도면이다. 도 3은 주사현미경으로 촬영한 사진으로서, 셀룰로오스 아세테이트 입자가 매우 고르고 밀도 있게 분포되어 있으며, 미세한 공기층을 고루 포함하는 다공성 해면 구조로 되어 있어, 회전 도포법에 의해 대전 되기 쉬운 형태의 셀룰로오스 아세테이트 박막을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
Figure 3 is a view showing the side of the cellulose acetate thin film prepared by the rotation coating method in the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention. 3 is a photograph taken with a scanning microscope, in which cellulose acetate particles are very evenly and densely distributed, and have a porous sponge structure including a fine air layer. It can be confirmed that it can be produced.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법의 흐름에 따른 공정을 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
4 is a view showing a process according to the flow of the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to Figures 1, 2 and 4, it will be described in detail for the manufacturing method of the cellulose-based film-type haptic actuator according to an embodiment of the present invention.
단계 S100에서는, 기판(80) 윗면에 하판(10)을 부착할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터는, 매우 얇은 박막 형태의 판을 붙여서 얇고 투명한 필름 형태로 제조되므로, 제조를 원활하게 하기 위해 기판(80) 위에서 제조할 수 있다. 기판(80)은 집적 회로 등을 만드는 기판(80)으로 많이 사용되는 실리콘 웨이퍼(Silicon wafer)일 수 있다. 이때, 기판(80) 위에 부착하는 하판(10)은 셀룰로오스 박막일 수 있다.
In step S100, the
하판(10)은, 박막 형태일 수 있는데, 투명도가 뛰어난 유연 고분자 재료로 하는 것이 바람직하다. 특히, 하판(10)은 작동부(20)와 동일하게 정전 특성이 우수한 셀룰로오스 박막으로 할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 회전 도포법에 의해 투명 박막 형태로 제조된 셀룰로오스 아세테이트 박막으로 할 수 있다.
Although the
단계 S200에서는, 하판(10)의 윗면에 포토레지스트(35)를 도포할 수 있다. 포토레지스트(35)를 도포하는 것은 도 2에 도시된 바와 같은, 지지대(30)를 형성하기 위한 것이다. 포토레지스트(35)는 고분자와 감광제가 섞인 혼합물로서 빛에 의해 그 화학적인 성질이 변화하여, 빛에 노출을 시키면 특정 용매에 대한 용해도가 크게 바뀌는 재료를 뜻한다.
In step S200, the
단계 S200에서는, 포토레지스트(35)를 90~110㎛로 도포할 수 있다. 단계 S200에서 도포하는 포토레지스트(35)는 지지대(30)의 역할을 하기 때문에, 공동(40)에 인력이 유도된 상태의 작동을 충분히 뒷받침할 수 있는 높이를 유지해야 하므로 90~110㎛ 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
In step S200, the
단계 S300에서는, 포토마스크(60)를 이용하여 노광 공정을 수행할 수 있다. 이때, 포토마스크(60)는 픽셀 단위의 격자 또는 라인 패턴일 수 있다. 즉, 포토마스크(60)의 패턴을 원하는 지지대(30)의 형태대로 하고, 단계 S200에서 도포한 포토레지스트(35) 위에 놓고 빛에 노출시켜 포토마스크(60)의 패턴이 그대로 포토레지스트(35)에 옮겨지도록 하는 것이다. 본 발명에서는, 사용자에게 햅틱 감각을 제공하고자 하는 픽셀 단위의 격자 또는 라인 패턴을 가진 포토마스크(60)를 사용하여, 사용자가 미세한 촉각을 느낄 수 있도록 할 수 있다. 픽셀의 크기는 사용자가 인지할 수 있는 크기로 함이 바람직하며, 용도에 따라 0.1~20㎜ 등 다양하게 할 수 있다.
In operation S300, an exposure process may be performed using the
단계 S400에서는, 단계 S200에서 도포된 포토레지스트(35)를 부분적으로 제거하여 지지대(30)를 형성할 수 있다. 포토레지스트(35)를 빛에 노출시키면 화학적 성질이 변화하게 되므로, 포토레지스트(35)를 이용한 식각(Lithography) 기술을 이용하여 지지대(30)를 형성할 수 있다. 지지대(30)는 단계 S300의 포토마스크(60)의 형태에 따라 형성되게 된다. 단계 S400에서 부분적으로 제거된 부분이 추후 공동(40)이 되며, 이 부분에 유도된 정전기력에 의해 사용자가 촉각을 느낄 수 있게 된다.
In step S400, the
단계 S500에서는, 지지대(30) 위에 접착층(70)을 형성할 수 있다. 접착층(70)은 지지대(30)와 작동부(20)를 부착하기 위한 것으로서, 지지대(30)나 작동부(20)를 훼손하지 않아야 한다. 접착층(70)은 폴리비닐 아세테이트(Polyvinyl Acetate)로 형성될 수 있다.
In step S500, the
단계 S600에서는, 단계 S400에서 형성된 지지대(30) 위에 작동부(20)를 부착할 수 있으며, 단계 S500에서 형성된 접착층(70)에 의해 서로 부착될 수 있다. 작동부(20)는 전기 신호에 따라 형태를 변형시킬 수 있기 때문에, 사용자가 작동부(20)의 변형에 따라 촉각을 느낄 수 있게 된다. 작동부(20)를 부착함으로써, 하판(10)과 작동부(20) 사이에는 공동(40)이 형성되게 된다. 작동부(20)는 전기 신호에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 셀룰로오스 박막일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 투명도가 높고 대전되기 쉬운 셀룰로오스 아세테이트 박막일 수 있다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전 도포법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 박막은 투명도가 높고 대전되기 쉽기 때문에 작동부로 사용하면 효과적인 햅틱을 제공할 수 있다.
In step S600, the
단계 S700에서는, 단계 S100의 기판(80)을 제거할 수 있다. 기판(80)은 공정을 원활하게 하기 위해 필요한 것으로서, 기판(80)을 제거함으로써 투명도가 매우 높고 얇은 필름 형태를 가진 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터를 제조할 수 있다.
In step S700, the
전술한 바와 같은 제조 방법에 따라 제조된 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터는, 셀룰로오스가 가지고 있는 홀에 의해 발생할 수 있는 진동력 뿐 아니라, 더 큰 홀을 만들어서 전하를 많이 쌓았다가 없앴다가 할 수 있으므로 정전기력에 의한 진동력을 극대화할 수 있다. 또한, 이와 같이 큰 홀에 의한 정전기력에 의해 작동부인 셀룰로오스 박막이 상하로 휠 수 있으므로, 진동력 뿐 아니라 힘을 발생시켜 효과적인 햅틱 액추에이터로 활용될 수 있다.
The cellulose-based haptic actuator manufactured according to the manufacturing method as described above, as well as the vibration force that can be generated by the holes of the cellulose, as well as the electrostatic force can be accumulated and eliminated a lot of charges by making a larger hole The vibration force by can be maximized. In addition, since the cellulose thin film as the operating portion can be bent up and down by the electrostatic force by the large hole in this way, it can be utilized as an effective haptic actuator by generating force as well as vibration force.
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 may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.
10: 하판 20: 작동부
30: 지지대 35: 포토레지스트
40: 공동 50: 전극
60: 포토마스크 70: 접착층
80: 기판
S100: 기판 윗면에 하판을 부착하는 단계
S200: 하판의 윗면에 포토레지스트를 도포하는 단계
S300: 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계
S400: 도포된 포토레지스트를 부분적으로 제거하여 지지대를 형성하는 단계
S500: 지지대 위에 접착층을 형성하는 단계
S600: 지지대 위에 작동부을 부착하는 단계
S700: 기판을 제거하는 단계10: lower plate 20: operating part
30: support 35: photoresist
40: cavity 50: electrode
60: photomask 70: adhesive layer
80: substrate
S100: attaching the lower plate to the upper surface of the substrate
S200: applying photoresist on the upper surface of the lower plate
S300: performing an exposure process using a photomask
S400: forming a support by partially removing the applied photoresist
S500: forming an adhesive layer on the support
S600: Attaching the Actuator on a Support
S700: removing the substrate
Claims (7)
(1) 기판 윗면에 박막 형태의 하판을 부착하는 단계;
(2) 상기 하판의 윗면에 포토레지스트를 도포하는 단계;
(3) 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하는 단계;
(4) 식각(Lithography) 기술을 이용해 상기 단계 (2)에서 도포된 포토레지스트를 부분적으로 제거하여 상기 포토마스크 형태에 따라 지지대를 형성하는 단계;
(5) 상기 단계 (4)에서 형성된 지지대 위에 인가되는 전기 신호에 따라 그 형태가 변형되는 셀룰로오스 박막으로 구성되는 작동부를 부착하는 단계; 및
(6) 상기 단계 (1)의 기판을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.
As a manufacturing method of a haptic actuator,
(1) attaching a lower plate in the form of a thin film on the upper surface of the substrate;
(2) applying a photoresist on the upper surface of the lower plate;
(3) performing an exposure process using a photomask;
(4) partially removing the photoresist applied in the step (2) using lithography to form a support according to the photomask shape;
(5) attaching an operation part composed of a cellulose thin film whose shape is modified in accordance with an electrical signal applied on the support formed in step (4); And
(6) The method of manufacturing a cellulose-based haptic actuator, characterized in that it comprises the step of removing the substrate of step (1).
상기 하판을 셀룰로오스 박막으로 하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.
2. The method according to claim 1, wherein in the step (1)
Method for producing a cellulose-based haptic actuator, characterized in that the lower plate is a cellulose thin film.
셀룰로오스 아세테이트 박막인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.
The method of claim 2, wherein the lower plate and the operating unit,
Method for producing a cellulose-based film-type haptic actuator, characterized in that the cellulose acetate thin film.
회전 도포법에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 박막인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.
The method of claim 3, wherein the lower plate and the operating unit,
A method for producing a cellulose-based film-type haptic actuator, which is a cellulose acetate thin film produced by a rotation coating method.
상기 포토레지스트를 90~110㎛로 도포하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.
2. The method according to claim 1, wherein in the step (2)
Method for producing a cellulose-based film-type haptic actuator, characterized in that for applying the photoresist 90 ~ 110㎛.
픽셀 단위의 격자 또는 라인 패턴의 포토마스트를 이용하여 노광 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.
2. The method according to claim 1, wherein in the step (3)
Method of manufacturing a cellulose-based film-type haptic actuator, characterized in that to perform the exposure process using a pixel or grating or line pattern photomask.
상기 단계 (4)에서 형성된 지지대 위에 접착층을 형성하는 단계
를 더 포함하며,
상기 단계 (5)에서는,
상기 형성된 접착층 위에 상기 작동부를 부착하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 기반의 필름형 햅틱 액추에이터의 제조 방법.The method of claim 1,
Forming an adhesive layer on the support formed in step (4)
More,
In the step (5),
Method for producing a cellulose-based film-type haptic actuator, characterized in that for attaching the operating portion on the formed adhesive layer.
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