KR101366213B1

KR101366213B1 - 이동단말용 압전소자 진동장치

Info

Publication number: KR101366213B1
Application number: KR1020120085729A
Authority: KR
Inventors: 김정훈
Original assignee: 김정훈
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-02-24
Also published as: KR20130053368A

Abstract

본 발명은 이동단말의 전원전압을 승압하여 요구 승압전압 20~300V범위에서 구동 가능하고 일극이 접속된 압전소자층(6) 2개 사이에 타극이 접속된 중심 전극판(4)을 두고 일체로 형성한 바이모프 압전진동체(2)와, 압전진동체(2)를 구동하는 구동칩(16)과 이동단말 전원전압을 이용하여 구동칩(16)에 승압전압을 인가하는 승압부(18)를 구비하고, 압전진동체(2)의 양단을 이동단말의 케이싱(14) 내면(14a)에 고정하여 상하 굴곡변위에 의한 진동이 생성되게 구성하고, 압전진동체(2)의 일측면 및 양측면 중 어느 하나 이상에는 압전진동체(2)의 진동을 증대시키는 무게편(8)을 부착고정하며, 상기 압전진동체(2)의 각 양단이 케이싱(14) 내면(14a)과 절연이 되도록 절연부재(12)를 구비하여서 압전진동체(2)에 인가된 전기가 케이싱(14)으로 누설되는 것을 방지하도록 구성하여, 진동량 증대를 위한 무게편(8)을 부착하여 케이싱(14)에 전달되는 진동량을 크게 하고 응답속도가 빨라 소리와 영상에 맞춰진 동시감을 갖도록 구현하는 것이 가능함과 아울러 진동의 크기와 속도를 세밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동단말용 압전소자 진동장치{VIBRATION APPARATUS EMPLOYING PIEZO ELECTRIC ELEMENT FOR MOBILE TERMINAL}

본 발명은 진동장치에 관한 것으로, 특히 압전효과에 의해 진동을 발생시키는 이동단말용 압전소자 진동장치의 개량에 관한 것이다.

요즈음 가상현실 구현기술이 발달하면서 사용자는 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되었다. 이를 충족시키기 위해 개발된 것 중의 하나로 촉각과 힘까지 전달하는 햅틱(Haptic) 기술이 있다. 단순한 햅틱 기술은 휴대폰의 진동모터를 이용한 알림 기능을 들 수 있으며, 이 밖에도 의료 시뮬레이터나 게임 기기 등 여러 분야에 폭넓게 응용되고 있다.

특히 앞으로는 컴퓨팅 장치의 출력 장치로서 모니터, 스피커와 더불어 햅틱 디바이스도 기본 장착되어 갈 전망이다. 이는 휴대용 전자기기 내에 햅틱 디바이스를 설치함으로써 사용자의 촉감인식률이 높다는 점 그리고 IT기기와의 연동성이 우수하다는 장점이 있기 때문이다.

스마트폰과 같은 휴대용 전자기기에 햅틱 기술을 적용한 구체적인 사례인 이동단말의 진동모터는 진동을 기존 이동단말에서 출력되는 소리와 영상에 덧입혀 입체적으로 느끼게 해준다.

그런데 이동단말에 채용된 종래의 진동모터는 대게 무게 편심을 이용한 진동발생수단이므로 이동단말 전체를 단순 진동시킨다. 모터의 회전 편심을 이용한 떨림으로 진동하는 ERM(Eccentric Rotating Mass)의 진동방식은 응답속도가 대략 200밀리초(ms)인데, 이는 사용자에게 동시감을 느끼게 해줄 수 있는 응답속도가 되기에는 많이 미흡하다.

이동단말에 채용되는 진동모터의 다른 일 예로서 국내 등록특허 제10-0793682호 "초소형 선형 진동장치"(선행 특허문헌1)가 있다. 선행 특허문헌1은 코일과 자석을 이용한 상하 선형이동에 의한 떨림으로 진동하는 리니어 진동모터로서 응답속도가 50밀리초(ms)로 비록 ERM에 비해 빠르지만 사용자에게 동시감을 느끼게 해주기에는 느린 것이며, 또한 손끝과 같은 한정된 부분에 미세한 진동을 전달하는 것이 불가능하다.

휴대용 전자기기에 부응하는 햅틱 기능을 제대로 구현하기 위해서는 큰 진동과 미세진동 등 다양한 진동 패턴을 극히 빠른 응답속도로 제어할 수 있어야 하는데 회전 편심을 이용한 ERM과 상하 선형이동에 의한 리니어 모터의 진동방식은 단순 진동에만 머물러 있다.

그러므로, 진동장치의 기능이 점점 다양해지고 복잡해지는 것에 순응할 수 있는 빠른 응답속도와 정밀제어가 구현될 수 있으며 손끝에 닿는 국부촉감까지 구현가능한 이동단말용 진동장치의 개발이 요망된다.

따라서 본 발명의 목적은 빠른 응답속도를 가지고 진동의 크기와 속도를 세밀하게 독립 제어하며 이동단말 내부공간을 최소화할 수 있는 두께를 갖는 이동단말용 압전소자 진동장치를 제공하는데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동단말의 진동수단을 내장함에 있어 기존 진동모터 대비 두 배 이상의 진동량 향상과 다원(Multi position)진동이 가능한 이동단말용 압전소자 진동장치를 제공하는데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동단말의 전원전압을 승압하여 요구 승압전압 20~300V범위에서 구동 가능하고 일극이 접속된 압전소자층(6) 2개 사이에 타극이 접속된 중심 전극판(4)을 두고 일체로 형성한 바이모프 압전진동체(2)와, 압전진동체(2)를 구동하는 구동칩(16)과 이동단말 전원전압을 이용하여 구동칩(16)에 승압전압을 인가하는 승압부(18)를 구비하고, 압전진동체(2)의 양단을 이동단말의 케이싱(14) 내면(14a)에 고정하여 상하 굴곡변위에 의한 진동이 생성되게 구성하고, 압전진동체(2)의 일측면 및 양측면 중 어느 하나 이상에는 압전진동체(2)의 진동을 증대시키는 무게편(8)을 부착고정하며, 상기 압전진동체(2)의 각 양단이 케이싱(14) 내면(14a)과 절연이 되도록 절연부재(12)를 구비하여서 압전진동체(2)에 인가된 전기가 케이싱(14)으로 누설되는 것을 방지하도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 바이모프 압전소자를 이용한 진동장치를 이동단말의 제한된 공간 내에 내설하고 역압전 방식으로 진동을 발생시킴으로써 응답속도가 빨라 소리와 영상에 맞춰진 동시감을 갖도록 구현하는 것이 가능함과 아울러 진동의 크기와 속도를 세밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

또 본 발명의 진동체는 종래의 진동모터에 비해 두께가 얇아 공간을 적게 차지하여 이동단말의 슬림화에 도움을 줄 수 있으며, 다수의 진동체를 이동단말 내에 설치할 수 있으므로 동시에 다양한 진동 모드를 구현할 수 있음을 물론 진동량 증가에 의해 이용자의 진동신호 식별을 쉽게 해주고 다원 진동구현도 가능한 것이다.

도 1은 본 발명에 적용된 이동단말용 압전소자 진동장치의 바이모프 병렬형 작동원리 개념도.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 진동형태도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동단말용 압전소자 진동장치의 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 압전진동체를 이동단말 케이스에 설치한 사시 구성도.
도 5a 내지 도 5b는 도 4의 압전진동체의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사용상태도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사용 상태도.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 단면도.
도 11a 내지 도 11c는 이동단말 케이스에 다수의 압전진동체를 설치한 사시 구성도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 들을 상세하게 설명한다.

본 발명의 이동단말용 압전소자 진동장치는 압전효과(Piezo electric effect)를 이용하여 진동을 발생시키는 진동수단이다.

압전효과는 압전물질에 힘을 가해 신축되는 순간에 전압이 발생되는 것이며, 이와 반대로 압전물질에 높은 전압을 가했을 때 신축하는 성질을 역압전효과라고 한다. 압전효과의 일 예로는 착화용 압전소자(전기 라이터, 점화식 가스레인지), 압력센서, 가속도센서 등이 있으며, 역압전효과의 일 예로는 액츄에이터, 피에조 모터 등이 있다.

본 발명의 진동장치는 정확히 말하면 역압전효과를 이용해 진동수단을 구현하는 것으로, 압전물질로 압전소자층을 형성하고 전압을 인가하여 신축되는 성질로 진동을 발생시키게 된다. 이러한 압전물질의 대표적 예로서 강유전체인 PZT((Pb(Ti,Zr)O₃), 티탄산 바륨(BaTiO₃) 등이 있으며, 이를 사용하여 압전 세라믹을 형성한다.

압전효과를 이용하는 진동장치는 형태에 따라 크게 유니모프형(unimorph), 바이모프형(bimorph), 멀티모프형(multimorph) 등으로 구분되고, 바이모프형은 분극되는 방향에 따라 직렬형(serial), 병렬형(parallel)으로 구분된다.

유니모프형은 부져, 알람, 스피커 등 음파 발생용으로 주로 사용되며, 멀티모프형은 큰 힘을 얻을 때 사용되는 것으로 압전소자의 굴곡 변위가 작다. 이러한 유니모프형, 바이모프형, 멀티모프형 압전소자는 진동을 발생시키기 위해 휴대용 전자기기에 사용되는 전압보다 높은 고전압을 필요로 한다. 더욱이 멀티모프형은 4단 이상의 다층형으로 구성하여 압전소자의 두께가 두꺼워지므로 설치 공간이 제약된 스마트폰과 같은 이동단말에 장착하기에는 부적합하다.

바이모프형은 비교적 낮은 구동전압으로 작동가능하고 공진 주파수 대역이 비교적 낮으며, 전압을 인가하여 발생하는 굴곡 변위가 커서 진동을 발생시키기에 유리하다.

본 발명에서는 스마트폰과 같이 슬림화 추세에 있는 이동단말에 역압전효과를 이용하는 진동장치를 구현하려고 하는데, 그에 따른 많은 애로점과 제약을 해결해야 한다.

이동단말용 진동장치 구현을 위한 애로점과 제약으로는 먼저 휴대용 전자기기의 배터리 전압과 압전소자의 구동에 필요한 요구전압을 고려하여야 하며, 휴대용 전자기기와 같이 공간이 제약된 곳에 설치되는 압전소자의 크기와 두께의 제한문제와 압전소자의 내구성 및 내충격성을 고려하여야 한다. 또한 압전소자에 흐르는 전류가 누설되는 것을 방지하기 위한 절연성도 갖추어야 한다. 또한 압전소자 자체의 떨림을 증폭시켜 이동단말의 케이싱에 전달하는 진동 증가 방법과 구성도 필요하다.

본원 발명자는 다양한 실험과 연구를 반복한 결과, 압전소자를 바이모프형으로 선정하여 역압전효과를 이용한 진동장치 구현의 애로점과 제약을 해결할 수 있었다.

도 1은 본 발명에 따라 채택된 바이모프 병렬형 압전소자층(6)이 적용된 압전소자 진동장치의 작동원리를 개략적으로 나타낸 것이다.

압전성질을 가진 압전소자층(6)을 병렬로 배열하여 일극을 인가하고, 압전소자층(6)의 양면 사이에 끼워진 중심 전극판(4)에 타극을 인가하는 압전진동체(2)를 구비한다.

압전진동체(2)를 구동하기 위한 구동전압을 압전소자층(6)과 중심 전극판(4)에 걸어주면, 압전소자층(6) 내의 양전하와 음전하가 임의배열에서 편극 방향으로 정렬된다. 도 1에서와 같이 병렬 접속된 압전소자층(6)과 중심 전극판(4)에 (+,-) 전압을 교대로 걸어주면 팽창 및 수축현상이 발생하게 된다.

도 1의 압전진동체(2)는 일단 또는 양단이 고정될 수 있으며, 일단이 고정된 상태에서는 도 2a와 같이 타단이 자유단이 되어 상하 굴절운동을 한다. 양단이 고정된 상태에서는 도 2b와 같이 압전진동체(2)의 가운데를 기준하여 상하 굴절운동이 반복하는 굴곡변위에 의해 진동이 생성된다.

본 발명의 진동장치는 피에조 방식의 고유 특성상 기존의 리니어 진동모터 방식인 고정 주파수(예 : 175㎐)를 이용해 모터 구조물과 공진하여서 진동을 확보하는 것과 달리 0~300㎐의 폭넓은 주파수 대역 범위 내의 주파수 가변에 의한 진동이 가능하다.

또한 피에조 방식의 압전진동체(2)는 응답속도가 0.002초 이하로 작동하고 0~300㎐의 범위 내에서 주파수를 조절하여 진동의 크기와 속도를 세밀하게 조절하는 것이 가능하여 이동단말의 소리와 영상에 맞춰진 섬세하고 동시적인 진동효과를 느낄 수 있다.

압전진동체(2)를 구동하기 위한 구동전압은 20~300V 범위가 바람직하며, 이동단말의 전원전압을 승압부(18)에서 구동전압으로 승압하고, 승압된 구동전압에 의해 압전진동체(2)를 구동하는 구동칩(16)으로 구성되는 구동부(15)에 의해 압전진동체(2)에 요구 승압전압을 인가한다.

승압부(18)를 통해 승압되어 압전진동체(2)에 인가되는 전압이 20V이하가 되면 진동장치의 구동이 힘들며, 300V 이상이 되면 승압에 따른 전기적 부하가 증가하여 이동단말과 같은 전자기기에 적용하기에는 부적합하다.

본 발명에서는 압전진동체(2)에 인가되는 전압의 공급과 차단을 주기적으로 반복하거나, (+,-)전압을 교대로 인가하여 진동을 발생시키며, 본 발명에 사용하는 압전진동체(2)의 중심 전극판(4)은 전기전도성이 좋고 신축가능한 재질을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 압전진동체(2)는 스마트폰 등과 같은 전자기기에 부착되어 사용되므로 두께가 얇은 것이 좋으며, 압전소자층(6)을 PZT 계열의 압전 세라믹이 사용되는 것이 바람직하지만, 압전소자층(6)의 재료를 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 다결정 세라믹(Hard PZT)만으로 압전소자층(6)을 형성할 경우는 휘어짐에 따른 진동 발생시 또는 제품의 낙하 및 충격으로 균열이 발생하기 쉬우므로, 복합재료인 PZT-PVDF(Polyvinylidene fluoride), PZT-실리콘 러버, PZT-에폭시, PZT-발포 폴리머와 고분자재료인 PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TeFE), TGS 등의 재료 중 하나를 선택사용하여 압전소자층(6)을 형성함으로써 두께를 얇게 하면서도 내구성을 향상시켜 균열이 발생하는 것을 방지한다.

보다 구체적인 압전진동체(2)의 두께는 0.3~1mm로 형성하는 것이 바람직하며, 경량화 및 슬림화되는 전자기기의 특성에 맞게 설치되는 것이 가능하다.

도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동단말용 압전소자 진동장치를 상세하게 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 압전진동체(2)는 전기전도도가 높은 중심 전극판(4)이 구비되고, 중심 전극판(4)의 양면에 세라믹 소재의 압전소자층(6)이 각각 부착된다. 중심 전극판(4)과 압전소자층(6)을 일체로 형성한 압전진동체(2)를 형성한 후, 중심 전극판(4)과 압전소자층(6)에 전원의 공급과 차단을 주기적으로 반복한다.

본 발명에서는 압전진동체(2)의 전체 두께를 얇게 하기 위해 FPCB(Flexible PCB) 형태로 중심 전극판(4)과 압전소자층(6)에 각각 전압을 인가한다.

도 5a를 참조하여 본 발명의 진동장치를 설명하면, 압전소자층(6)의 일면에는 전압을 인가하여 발생하는 진동을 증대시키기 위한 무게편(8)이 소정의 위치에 다수개 부착된다. 압전진동체(2)의 상하 굴곡변위에 의해 자체 진동이 발생되지만 이동단말에 전달되는 진동량은 미약하므로 압전소자층(6)에 일정한 무게를 갖는 무게편(8)을 부착하여 발생하는 진동을 증대시킬 수 있다.

압전진동체(2)에 부착되는 무게편(8)의 전체 무게는 0.5~5g이 바람직하다. 무게편(8)의 무게가 하한치 0.5g에 미치지 못하면 무게편(8)이 가벼워 진동 증대효과가 작으며, 상한치 5g을 초과할 경우에는 비록 진동 증대효과는 있으나 내부에 설치된 압전진동체(2)의 전체 무게가 무거워지고 응답속도 또한 느려진다는 점에 그 임계적 의의가 있다.

무게편(8)은 부피에 비해 상대적으로 비중이 높은 텅스텐 소재를 박편 형태로 제작하여 사용하는 것이 좋다. 무게편(8)을 압전소자층(6)에 위치시킨 후 접착제로 부착고정하며, 무게편(8) 접착을 위한 접착제는 에폭시, 아크릴계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

무게편(8)은 도 5a에 도시된 일 예와 같이 압전진동체(2)의 일측면에 부착될 수 있으며, 필요에 따라 압전진동체(2)의 양측면에도 부착가능하다. 일측면에만 부착될 경우에는 무게편(8)이 부착되지 않은 타측면에는 보호테이프(20)가 부착된다. 상기 보호테이프(20)는 압축진동체(2)의 진동에 의한 또는 이동단말의 낙하 및 충격 등에 의한 압전 세라믹의 균열을 방지하기 위함이며, 이와 더불어 절연효과도 있다.

압전진동체(2)를 이동단말의 LCD 후면에 직접 부착할 경우에는 무게편(20)을 부착하지 않을 수 있다. 무게편(8)을 압전진동체(2)에 부착하지 않을 경우에는 압전 세라믹의 균열 방지와 함께 절연효과를 높이기 위해 압전진동체(2)의 양면에 보호테이프(20)를 부착한다.

본 발명에서는 무게편(8)의 모양 및 개수를 도면에 도시한 형태로 한정하는 것은 아니며, 다양한 모양이나 개수로 설치될 수 있음을 이해하여야 한다.

압전진동체(2)의 진동을 이동단말의 케이싱(14)에 그대로 전달하면 주파수 상승에 따른 음파가 자연발생하게 된다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 압전진동체(2)의 양단에 압전소자층(6)의 진동과 함께 발생하는 잡음성 음향을 억제하기 위해 압전소자층(6)과 절연부재(12) 사이에 방음시트(10)를 부착한다.

보다 구체적으로 설명하면, 압전진동체(2)의 진동을 위해 주파수를 상승시키면 그에 따른 음파가 발생하여 잡음성 음향으로 전달된다. 발생하는 음파는 진동의 크기와 속도를 높일수록 커지며, 이러한 음파의 전달을 억제하기 위해 압전진동체(2)의 양단에 방음시트(10)를 부착함으로써 주파수 상승으로 발생하는 음파를 흡음하여 잡음성 음향을 억제할 수 있다.

방음시트(10)는 실리콘 시트와 같은 연질의 고무소재 시트로 구성하는 것이 바람직하며, 직물테이프, 탄성 고무, 수지테이프, 실리콘 재질의 탄성 튜브 등 탄성력이 좋은 소재를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 압전소자층(6)의 표면에도 연질 에폭시, 연질 우레탄 등을 코팅하여 진동시 발생하는 잡음성 음향을 감쇄시킬 수 있으며 절연효과도 도모할 수 있다.

한편 압전진동체(2)에서 발생하는 진동과 함께 음향도 함께 활용코자 할 경우에는 압전진동체(2)의 양단에 부착된 방음시트(10)를 제거하거나 경질소재로 대체함으로써 이동단말이 진동과 진동음향을 함께 낼 수 있게 한다.

본 발명에서는 승압부(18)에서 이동단말의 전원전압을 승압시켜 구동칩(16)을 통해 압전진동체(2)에 인가하여 진동을 발생시키는 것으로, 진동 동작시 압전진동체(2)의 표면에 DC전압 20~300V에 따른 전류가 흐르므로 케이싱(14)으로 전류가 누설되는 것을 예방하는 방지책이 강구되어야 한다.

방음시트(10)가 부착된 압전진동체(2)의 양단에는 압전진동체(2)의 전기가 케이싱(14)으로 누설되는 것을 방지하기 위한 절연부재(12)를 부착된다.

본 발명에서는 압전진동체(2) 양단에 절연부재(12)를 부착하고, 압전소자(6)의 표면에 보호테이프(20)를 부착하여 승압전압 전류가 케이싱(14)으로 누설되는 것을 방지한다. 절연부재(12)는 절연성을 갖는 열수축성테이프가 바람직하며, 절연테이프, 실리콘 튜브 및 별도의 절연 성형물도 사용될 수 있다.

압전진동체(2)의 양단에 절연부재(12)를 부착한 후, 압전진동체(2)를 고정하기 위한 브래킷(13)이 압전진동체(2)의 양단에 위치한다. 브래킷(13)은 케이싱(14)의 내면(14a)에 압전진동체(2)를 고정하기 위해 절연부재(12)가 부착된 크기에 맞게 형성되는 것이 바람직하며, 얇으면서 강도가 높은 소재를 사용한다. 본 발명에서는 스테인리스 소재의 SUS410을 사용하며, 강도가 높은 철판 또는 플라스틱 소재의 성형물을 제작하여 사용할 수 있다.

부착되는 브래킷(13)은 이동단말의 재질에 따라 용접이나 접착에 의해 케이싱(14)의 내면(14a)에 부착되어 압전진동체(2)를 고정하며, 진동장치의 두께를 최소화하기 위해 별도의 브래킷(13) 없이 절연부재(12)가 부착된 압전진동체(2)를 직접 케이싱(14)에 부착하는 것도 가능하다. 이때에는 에폭시, 아크릴계 접착제를 사용하여 부착할 수 있다.

또한, 도 5b에 도시한 바와 같이 브래킷(13a)이 압전진동체(2) 상부에 위치하여 고정하는 것이 아닌, 측면에서 끼워 양단을 감싼 후 접착제를 이용해 브래킷(13a)의 저면을 케이싱(14)의 내면(14a)에 부착고정하는 것도 가능하다.

도 6은 본 발명의 사용상태도로 이를 참조하면, 이동단말 케이싱(14)의 내면(14a)에 압전진동체(2)의 양단을 브래킷(13)으로 고정하여 진동에 의한 압전진동체(2)의 이탈을 방지하게 된다.

본 발명의 진동장치는 도 8 내지 도 9에 도시한 바와 같이 진동모듈케이스(22)를 구비하고, 내부에 압전진동체(2)를 끼워 넣어 고정한 후 케이싱(14)의 내면(14a)에 진동모듈케이스(22)를 부착고정한다.

이를 좀더 상세하게 설명하면, 내부공간이 형성되어 있는 진동모듈케이스(22)의 일측에서 압전진동체(2)를 끼워 넣게 된다. 진동모듈케이스(22)의 내부공간은 압전진동체(2)를 수용할 수 있으며, 길이는 압전진동체(2)보다 길게 형성하는 것이 바람직하다. 진동모듈케이스(22)는 알루미늄, 스테인리스, 철판 및 별도의 합성수지 성형물 등의 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

압전진동체(2)를 진동모듈케이스(22)에 끼운 후 양단을 밀봉 접착제(24)로 마감 처리한다. 밀봉 접착제(24)는 실리콘, UV 접착제, 에폭시 등을 사용하며, 밀봉 접착제(24)로 진동모듈케이스(22)의 양단을 마감 처리함으로써 압전진동체(2)의 진동에 의해 발생하는 음파가 외부로 새어나오지 않게 방음 역할을 한다. 또한 진동모듈케이스(22) 내에 압전진동체(2)를 끼워 넣음으로써 자체 보호기능을 갖게 된다.

한편 진동모듈케이스(22) 내에 삽입된 압전진동체(2)에서 발생하는 진동과 함께 음향도 활용코자 할 경우에는 도 10에 도시한 바와 같이 진동모듈케이스(22)의 상부면에 다수의 통공(26)을 형성하여 압전진동체(2)의 진동과 함께 발생하는 음파가 외부로 전달되어 이동단말이 진동과 진동음향을 함께 낼 수 있게 한다.

진동모듈케이스(22) 내부에 압전진동체(2)를 끼운 상태에서 진동모듈케이스(22)의 하면을 케이싱(14) 내면(14a)에 접착제로 부착고정한다. 진동모듈케이스(22)를 고정하기 위한 접착제로는 양면 테이프가 바람직하며, 에폭시, 아크릴계 접착제 등을 사용하는 것도 가능하다.

압전진동체(2)가 내부에 삽입된 진동모듈케이스(22)의 하면 전체를 케이싱(14)에 고정함으로써 접착면적이 넓어져 안정적으로 고정될 수 있으며, 그에 따라 압전진동체(2)의 발생진동을 케이싱(14)을 통해 이동단말에 전달하는 효과도 높아진다. 또한, 상기와 같이 진동모듈케이스(22) 내에 압전진동체(2)를 내설하여 일체화함으로써 이동단말에 진동장치를 부착하는 작업공정시에 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 압전진동체(2)는 설치되는 기기의 특성에 맞도록 도 11a 내지 11c에 도시한 바와 같이 직렬, 병렬, 원형 등의 다양한 형태로 이동단말의 제한된 공간 내에 다수 개를 설치하여 다양한 진동효과를 줄 수 있다.

도 11a, 11b와 같이 압전진동체(2)를 직렬 또는 병렬로 배치할 경우 진동의 흐름이 일 방향, 예를 들면 좌측에서 우측, 위에서 아래 또는 그 반대 방향으로 진동이 흘러가는 효과를 느낄 수 있으며, 도 11c와 같이 원형으로 배치할 경우에는 진동이 원을 그리며 회전하는 효과를 느낄 수 있다.

이동단말 내에 설치된 다수 개의 압전진동체(2)는 독립제어되며, 이동단말 전체를 단순 진동시키는 것뿐만 아니라 압전진동체(2) 각각의 진동 크기, 속도 및 위치를 제어하여 진동신호 식별이 용이하며 다원진동 구현도 가능하다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

본 발명은 각종 OA기기, 의료기기, 모바일 통신기기 등 사용자의 접촉이 이루어지는 햅틱 디바이스 전반에 이용될 수 있다.

2 : 압전진동체 4 : 중심 전극판
6 : 압전소자층 8 : 무게편
10 : 방음시트 12 : 절연부재
13 : 브래킷 14 : 케이싱
15 : 구동부 16 : 구동칩
18 : 승압부 20 : 보호테이프
22 : 진동모듈케이스 24 : 밀봉 접착제
26 : 통공

Claims

이동단말의 전원전압을 승압하여 요구 승압전압 20~300V범위에서 구동 가능하고 일극이 접속된 압전소자층(6) 2개 사이에 타극이 접속된 중심 전극판(4)을 두고 일체로 형성한 바이모프 압전진동체(2)와, 압전진동체(2)를 구동하는 구동칩(16)과 이동단말 전원전압을 이용하여 구동칩(16)에 승압전압을 인가하는 승압부(18)를 구비하고, 압전진동체(2)의 양단을 이동단말의 케이싱(14) 내면(14a)에 고정하여 상하 굴곡변위에 의한 진동이 생성되게 구성하고, 압전진동체(2)의 일측면 및 양측면 중 어느 하나 이상에는 압전진동체(2)의 진동을 증대시키는 무게편(8)을 부착고정하며, 상기 압전진동체(2)의 각 양단이 케이싱(14) 내면(14a)과 절연이 되도록 절연부재(12)를 구비하여서 압전진동체(2)에 인가된 전기가 케이싱(14)으로 누설되는 것을 방지하도록 구성함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
압전진동체(2)의 각 양 측단면과 케이싱(14) 간의 접촉면에는 압전소자층(6)의 진동음향을 억제하는 방음시트(10)가 부착되게 구성함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
삭제
제1항에 있어서,
무게편(8)은 고비중의 텅스텐 소재로서 무게편(8) 전체 중량이 0.5~5g임을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
일측면에 부착된 무게편(8)을 갖는 압전진동체(2)의 타측면에는 압전소자층(6)의 균열을 방지하는 보호테이프(20)가 접착되게 구성함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제5항에 있어서,
보호테이프(20)는 무게편(8)이 부착되지 않는 압전진동체(2)의 양면에 접착되게 구성함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
압전소자층(6)의 재료는 PZT-PVDF, PZT-실리콘 러버, PZT-에폭시, PZT-발포 폴리머, PVDF, P(VDF-TrFE), P(VDF-TeFE), TGS 중 어느 하나임을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
압전진동체(2)의 양단을 케이싱(14) 내면(14a)에 고정하기 위한 브래킷(13)을 구비함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
절연부재(12)는 열수축성테이프, 절연테이프, 실리콘 튜브, 절연 성형물 중 하나로 형성됨을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
압전소자층(6) 표면에는 연질 에폭시, 연질 우레탄 중 어느 하나를 이용한 코팅층을 형성하여 절연과 진동에 의해 발생하는 음향이 감쇄되게 구성함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
압전진동체(2) 양단의 절연부재(12)를 직접 케이싱(14)에 고정하기 위해 에폭시 및 아크릴계 접착제 중 어느 하나로 부착고정함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제1항에 있어서,
압전진동체(2)를 내부에 내설하고 양단을 밀봉 접착제(24)로 고정하여 진동과 함께 발생하는 진동음향을 억제하는 진동모듈케이스(22)를 구비함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.
제12항에 있어서,
진동모듈케이스(22)에는 내설된 압전진동체(2)의 진동과 함께 발생하는 음파를 외부로 전달하기 위한 다수의 통공(26)을 형성함을 특징으로 하는 이동단말용 압전소자 진동장치.