KR101476360B1 - Haptic actuator, method for preparing the same and apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 햅틱 액츄에이터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 단위 면적당 진동 발생을 최대화하고, 우수한 진동 특성, 저주파 대역에서의 작동 가능성, 다양한 waveform의 구현, 저전력 소모 등의 효과가 있고 집적화가 용이한 햅틱 액츄에이터, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a haptic actuator, a method of manufacturing the same, and an apparatus including the haptic actuator. More particularly, the present invention relates to a haptic actuator that maximizes vibration generation per unit area, has excellent vibration characteristics, operability in a low frequency band, implementation of various waveforms, low power consumption, and easy integration, And an apparatus including the same.
최근 전자 장치를 간편하게 사용하려는 사용자의 요구에 따라 전자 제품을 터치하여 입력하는 터치 방식의 디바이스 사용이 보편화되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] In recent years, the use of a touch-type device for touching and inputting an electronic product according to a demand of a user to easily use an electronic device has become commonplace.
햅틱 피드백 디바이스는 터치하여 입력하는 개념 이외에도, 인터페이스에 사용자의 직관적 경험을 반영하고 터치에 대한 피드백을 좀 더 다양화하는 개념이 포함된다. 이때, 햅틱 피드백 디바이스는 공간 절약이 가능하고 조작성 향상과 간편성이 있고, 사양 변경이 간편하고, 이용자 인식이 높다는 점 이외에도 IT 기기와의 연동성이 용이하다는 장점이 있다.In addition to the concept of touch input, the haptic feedback device includes a concept that reflects the user's intuitive experience on the interface and further diversifies feedback on the touch. At this time, the haptic feedback device is advantageous in that space saving is possible, operability improves and simplicity, specification change is simple, user recognition is high, and interworking with IT devices is easy.
현재 햅틱 피드백을 구현하는 재료로서 압전(Piezo) 방식이 상용화되어 있다. 이를 위한 압전 재료로는 Lead Zirconate Titanate와 같은 압전 세라믹과 Polyvinylidene Fluoride(PVDF)와 같은 압전 필름이 있다.Piezo is now commercially available as a material for implementing haptic feedback. Piezoelectric materials such as lead zirconate titanate and piezoelectric films such as polyvinylidene fluoride (PVDF) are available for this purpose.
압전 세라믹은 높은 강성을 이용한 액츄에이터로 사용되고, 압전 필름은 높은 민감도와 유연성을 감지하는 센서로 사용되고 있다. 그러나, 압전 재료는 저주파수 대역에서는 적절한 힘과 변위가 나오지 않으며, 한 단위의 압전 재료는 힘과 변위가 아주 작기 때문에 액츄에이터로 사용하게는 무리가 있다.Piezoelectric ceramics are used as actuators with high rigidity, and piezoelectric films are used as sensors to detect high sensitivity and flexibility. However, the piezoelectric material does not exhibit proper force and displacement at low frequencies, and the piezoelectric material of one unit has a very small force and displacement, which makes it difficult to use the actuator as an actuator.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 제2011-0077637호(2011.07.07. 공개, 발명의 명칭 : 햅틱 디바이스 구동용 액추에이터) 등에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0077637 (published on July 7, 2011, entitled "Haptic Device Driving Actuator").
본 발명의 목적은 단위 면적당 진동 발생을 최대화할 수 있는 햅틱 액츄에이터를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a haptic actuator capable of maximizing vibration occurrence per unit area.
본 발명의 다른 목적은 우수한 진동 특성, 저주파 대역에서의 작동 가능성, 다양한 waveform의 구현, 저전력 소모 등의 효과가 있고 집적화가 용이한 햅틱 액츄에이터를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a haptic actuator that has excellent vibration characteristics, operability in a low frequency band, implementation of various waveforms, low power consumption, and the like, and is easy to integrate.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 햅틱 액츄에이터의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing the haptic actuator.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 햅틱 액츄에이터를 포함하는 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus including the haptic actuator.
본 발명의 일 관점인 햅틱 액츄에이터는 전기활성 고분자로 이루어지고 전압이 인가됨으로써 변위하는 필름, 및 상기 필름 적어도 일 면에 형성되고 전압을 인가하기 위한 전극을 포함하는 변위층과, 상기 변위층 위에 형성된 프레임층을 포함하는 적층체를 복수 개 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a haptic actuator comprising: a film made of an electroactive polymer and displaced by applying a voltage; and a displacement layer formed on at least one surface of the film and including an electrode for applying a voltage; And a plurality of stacked layers including a frame layer.
일 구체예에서, 상기 전기활성 고분자는 실리콘 포함 탄성 중합체일 수 있다.In one embodiment, the electroactive polymer can be a silicone-containing elastomer.
일 구체예에서, 상기 실리콘 포함 탄성 중합체는 폴리실록산 또는 불화 실리콘(flurosilicone) 일 수 있다.In one embodiment, the silicone-containing elastomer is a polysiloxane or fluosilicone, Lt; / RTI >
일 구체예에서, 상기 전기활성 고분자 필름은 등축 연신(수직 방향과 수평 방향이 동일한 연신 비율, TD/MD) 비율이 20%-30%가 될 수 있다.In one embodiment, the electroactive polymer film may have a ratio of equiaxed stretching (stretching ratio in the vertical direction and horizontal direction, TD / MD) of 20% -30%.
일 구체예에서, 상기 전기활성 고분자 필름은 두께가 20㎛-30㎛가 될 수 있다.In one embodiment, the electroactive polymer film may have a thickness of 20 占 퐉 to 30 占 퐉.
일 구체예에서, 상기 전극은 상기 전기활성 고분자 필름에 일 방향으로 배열된 제1 전극과, 상기 제1 전극을 연결하는 제2 전극을 포함할 수 있다.In one embodiment, the electrode may include a first electrode arranged in one direction on the electroactive polymer film, and a second electrode connecting the first electrode.
일 구체예에서, 상기 적층체는 접착제에 의해 적층될 수 있다.In one embodiment, the laminate may be laminated with an adhesive.
일 구체예에서, 상기 햅틱 액츄에이터는 하나 이상의 변위층을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the haptic actuator may further include one or more displacement layers.
일 구체예에서, 상기 변위층은 상기 적층체 사이에 위치할 수 있다.In one embodiment, the displacement layer may be located between the stacks.
일 구체예에서, 상기 변위층은 전기활성 고분자로 이루어지고 전압이 인가됨으로써 변위하는 필름, 및 상기 필름 적어도 일 면에 형성되고 전압을 인가하기 위한 전극을 포함할 수 있다.In one embodiment, the displacement layer may include a film made of an electroactive polymer and displaced by applying a voltage, and an electrode formed on at least one surface of the film and for applying a voltage.
본 발명의 다른 관점인 햅틱 액츄에이터의 제조 방법은 전기활성 고분자로 된 필름 적어도 일면에 전극을 인쇄하여 변위층을 제조하고, 상기 전기활성 고분자로 된 필름 일면에 프레임층을 인쇄하여 적층체를 제조하고, 상기 적층체 복수 개를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a haptic actuator, which is another aspect of the present invention, includes the steps of: preparing a displacement layer by printing an electrode on at least one surface of an electroactive polymer film; printing a frame layer on one surface of the electroactive polymer film to produce a laminate; , And laminating a plurality of the stacked layers.
일 구체예에서, 상기 적층하는 단계는 실리콘 엘라스토머 접착제를 사용하여 상기 적층체를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of laminating may comprise laminating the laminate using a silicone elastomer adhesive.
일 구체예에서, 상기 적층하는 단계에서, 적층체 사이에 1개 이상의 변위층을 추가로 적층하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the laminating step, one or more displacement layers may be further laminated between the laminates.
본 발명의 또 다른 관점인 장치는 상기 햅틱 액츄에이터를 포함할 수 있다.A further aspect of the present invention is that the device may comprise the haptic actuator.
본 발명의 실시예에 의하면, 단위 면적당 진동 발생을 최대화할 수 있고, 우수한 진동 특성, 저주파 대역에서의 작동 가능성, 다양한 waveform의 구현, 저전력 소모 등의 효과가 있고, 집적화가 용이한 햅틱 액츄에이터를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.According to the embodiment of the present invention, there is provided a haptic actuator having an effect of maximizing vibration generation per unit area, having excellent vibration characteristics, operability in a low frequency band, implementation of various waveforms, low power consumption, And has the effect of the invention.
도 1은 본 발명 일 구체예에 따른 햅틱 액츄에이터의 전면부 평면도,
도 2는 본 발명 일 구체예에 따른 햅틱 액츄에이터의 후면부 평면도,
도 3은 본 발명 일 구체예에 따른 햅틱 액츄에이터의 전면부의 분해 사시도,
도 4는 본 발명 일 구체예에 따른 햅틱 액츄에이터의 후면부의 분해 사시도,
도 5는 본 발명 일 구체예에 따른 햅틱 액츄에이터의 분해 사시도,
도 6은 본 발명 다른 구체예에 따른 햅틱 액츄에이터의 분해 사시도이다.1 is a front plan view of a haptic actuator according to an embodiment of the present invention,
2 is a rear plan view of a haptic actuator according to one embodiment of the present invention,
3 is an exploded perspective view of a front portion of a haptic actuator according to one embodiment of the present invention,
4 is an exploded perspective view of a rear portion of a haptic actuator according to one embodiment of the present invention,
5 is an exploded perspective view of a haptic actuator according to one embodiment of the present invention,
6 is an exploded perspective view of a haptic actuator according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 일 관점인 햅틱 액츄에이터는 진동(vibration)을 촉감으로 느낄 수 있도록 하는 햅틱 액츄에이터로서, 단위 면적당 진동 발생을 최대화하기 위한 햅틱 액츄에이터를 제공하기 위한 것이다.The haptic actuator, which is one aspect of the present invention, is a haptic actuator that allows vibration to be felt as a touch, and is intended to provide a haptic actuator for maximizing vibration generation per unit area.
이를 위하여, 본 발명의 햅틱 액츄에이터는 탄성을 갖는 전기활성 고분자로 된 필름, 및 상기 필름 적어도 일 면에 형성된 전극을 포함하는 변위층을 포함하는 것을 특징으로 한다.To this end, the haptic actuator of the present invention is characterized by comprising a film made of an electroactive polymer having elasticity, and a displacement layer including an electrode formed on at least one surface of the film.
본 발명의 햅틱 액츄에이터는 전기활성 고분자로 이루어지고 전압이 인가됨으로써 변위하는 필름, 및 상기 필름 적어도 일 면에 형성되고 전압을 인가하기 위한 전극을 포함하는 변위층과, 상기 변위층 위에 형성된 프레임층을 포함하는 적층체를 복수 개 포함할 수 있다.A haptic actuator according to the present invention comprises a film made of an electroactive polymer and displaced by applying a voltage, a displacement layer formed on at least one surface of the film and including an electrode for applying a voltage, and a frame layer formed on the displacement layer And the like.
본 발명을 하기 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 도 1 내지 도 6에 제한되는 것은 아니다.The present invention will be described with reference to Figs. 1 to 6. Fig. However, the present invention is not limited to the following Fig. 1 to Fig. 6.
본 발명의 햅틱 액츄에이터는 상술한 바와 같이, 변위층과 프레임층을 포함하는 적층체를 복수 개 포함할 수 있다.As described above, the haptic actuator of the present invention may include a plurality of stacked layers including a displacement layer and a frame layer.
햅틱 액츄에이터의 구조상 상부에 있는 적층체를 전면부, 하부에 있는 적층체를 후면부로 명하였다. 그러나, 전면부와 후면부는 관점에 따라 서로 변경가능하다.In the structure of the haptic actuator, the laminate on the upper part is referred to as the front part, and the laminate on the lower part is referred to as the rear part. However, the front portion and the rear portion can be mutually changed depending on the viewpoint.
도 1은 햅틱 액츄에이터의 전면부, 도 2는 햅틱 액츄에이터의 후면부를 나타낸 것이다.1 is a front view of the haptic actuator, and Fig. 2 is a rear view of the haptic actuator.
도 1에서 도시된 바와 같이, 햅틱 액츄에이터의 전면부를 구성하는 적층체(100)는 전기활성 고분자 필름(1)과 상기 필름 적어도 일면에 형성되고 전압을 인가하기 위한 전극(2a, 2b, 2c)을 포함하는 전극(2)으로 구성되는 변위층(10)과, 프레임층(20)을 포함할 수 있다. 프레임층은 변위층 구체적으로는 상기 전기활성 고분자 필름 위에 형성되어 있다.1, a
프레임층과 전극은 두께가 동일하거나 또는 다를 수 있다.The thickness of the frame layer and the electrodes may be the same or different.
도 1에서 도시되지 않았으나, 상기 전기활성 고분자 필름의 이면에는 상기 전극과 동일한 패턴의 전극이 추가로 형성되어 있다.Although not shown in FIG. 1, an electrode having the same pattern as that of the electrode is further formed on the back surface of the electroactive polymer film.
도 2에서 나타난 바와 같이, 햅틱 액츄에이터의 후면부를 구성하는 적층체(200)는 상기 전면부와 동일한 구성을 가질 수 있다. As shown in FIG. 2, the
즉, 적층체는 전기활성 고분자 필름(4)과 상기 필름 적어도 일면에 형성되고 전압을 인가하기 위한 전극(3a, 3b, 3c)을 포함하는 전극(3)으로 구성되는 변위층(30)을 포함하고, 프레임층(40)을 포함할 수 있다. 프레임층은 변위층 구체적으로는 상기 전기활성 고분자 필름 위에 형성되어 있다.That is, the laminate includes a
프레임층과 전극은 두께가 동일하거나 또는 다를 수 있다.The thickness of the frame layer and the electrodes may be the same or different.
도 2에서 도시되지 않았으나, 상기 전기활성 고분자 필름의 이면에는 상기 전극과 동일한 패턴의 전극이 추가로 형성되어 있다.Although not shown in FIG. 2, on the back surface of the electroactive polymer film, an electrode having the same pattern as that of the electrode is additionally formed.
도 3은 햅틱 액츄에이터의 전면부를 구성하는 적층체의 분해 사시도이고, 도 4는 햅틱 액츄에이터의 후면부를 구성하는 적층체의 분해 사시도이다.Fig. 3 is an exploded perspective view of the laminate constituting the front portion of the haptic actuator, and Fig. 4 is an exploded perspective view of the laminate constituting the rear portion of the haptic actuator.
도 3에서 나타난 바와 같이, 적층체(100)는 전기활성 고분자 필름(1), 및 전기활성 고분자 필름의 적어도 일면 바람직하게는 양면에 전극(2, 2')이 형성되어 있는 변위층(10), 및 프레임층(20)을 포함한다.3, the
프레임층은 전기활성 고분자 필름 위에 형성되어 있다.The frame layer is formed on the electroactive polymer film.
프레임층과 전극은 두께가 동일하거나 또는 다를 수 있다.The thickness of the frame layer and the electrodes may be the same or different.
전기활성 고분자 필름의 일 면에는 제1전극(2a, 2b, 2c)을 포함하는 전극(2)이 형성되어 있고, 제1전극은 제2전극(5)에 의해 연결되어 있을 수 있다.The
고분자 필름의 다른 일면에는 제1전극(2a', 2b', 2c')을 포함하는 전극(2')이 형성되어 있고, 제1전극은 제2전극(5')에 의해 연결되어 있을 수 있다. The electrode 2 'including the
도 4에서 나타난 바와 같이, 적층체(200)는 전기활성 고분자 필름(4), 및 전기활성 고분자 필름의 적어도 일면 바람직하게는 양면에 전극(3, 3')이 형성되어 있는 변위층(30), 프레임층(40)을 포함한다.4, the
프레임층은 전기활성 고분자 필름 위에 형성되어 있다.The frame layer is formed on the electroactive polymer film.
프레임층과 전극은 두께가 동일하거나 또는 다를 수 있다.The thickness of the frame layer and the electrodes may be the same or different.
전기활성 고분자 필름의 일 면에는 제1전극(3a, 3b, 3c)을 포함하는 전극(3)이 형성되어 있고, 제1전극은 제2전극(6)에 의해 연결되어 있을 수 있다.The
전기활성 고분자 필름의 다른 일면에는 제1전극(3a', 3b', 3c')을 포함하는 전극(3')이 형성되어 있고, 제1전극은 제2전극(6')에 의해 연결되어 있을 수 있다. The electrode 3 'including the
이하, 변위층을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the displacement layer will be described in more detail.
변위층은 지면의 깊이 방향으로 주면이 형성된 판상의 시트 형상을 이룬다. 전압이 인가되지 않을 때에는 수평 상태이지만, 전극에 전압이 인가될 경우 변위층이 일방으로 휘거나 진동하도록 고안된다.The displacement layer has a plate-like sheet shape having a main surface in the depth direction of the paper surface. When the voltage is not applied, it is in a horizontal state, but when the voltage is applied to the electrode, the displacement layer is designed to bend or oscillate in one direction.
변위층은 전극이 인쇄된 활성층과 인쇄되지 않은 비활성층으로 구분되며, 일반적으로 적절한 진동 특성을 위해 1:1의 비율을 사용한다. 해당 활성층의 진동 특성을 결정하기 위해서는 간단한 스프링 모델을 사용하고, 다음의 공식으로 액츄에이터의 진동 특성을 결정한다. The displacement layer is divided into a printed active layer and an unprinted inactive layer. Generally, a ratio of 1: 1 is used for proper vibration characteristics. A simple spring model is used to determine the vibration characteristics of the active layer, and the vibration characteristics of the actuator are determined by the following formula.
여기서, l은 액츄에이터의 길이, Y는 부하 조건에서의 유효 탄성 계수, ρ는 고분자 탄성 중합체의 질량 밀도, q는 액츄에이터의 질량과 실제 부하로서 작용하는 질량의 비율이다. 만약 실제 부하가 없다면, 전체 액츄에이터 질량의 1/2을 q 값으로 사용한다. 위의 식에서 액츄에이터의 길이가 줄어들수록 고유 진동수를 증가시킬 수 있으나, 최대 진동수는 압력파가 액츄에이터 길이를 통과하는 속도로 제한되며 이는 다음 식으로 표현할 수 있다.Where l is the length of the actuator, Y is the effective elastic modulus at the load condition, p is the mass density of the polymeric elastomer, and q is the ratio of the mass of the actuator to the mass acting as the actual load. If there is no actual load,
여기서, νs는 고분자 재료를 통과하는 음파의 속도이다. 실제로는 상기에 주어진 값보다 약간 작은 고유 진동수를 보이게 되는데 이는 재료, 진동 전달, 부하에서 발생하는 감쇄효과 때문이다. 이를 기계적 손실률 (tan δm)이라고 하며, 변위층에 사용되는 전기활성 고분자 필름은 손실률이 작은 것을 사용해야 한다.Where v s is the velocity of the sound wave passing through the polymer material. In fact, it exhibits a natural frequency slightly less than the value given above, due to the material, vibration transmission, and damping effects that occur in the load. This is called mechanical loss ratio (tan δ m ), and the electroactive polymer film used in the displacement layer should have a small loss rate.
변위층은 전기활성 고분자 필름을 포함한다.The displacement layer comprises an electroactive polymer film.
전기활성 고분자 필름은 변위층에 형성된 전극에 전압이 인가되었을 때 발생하는 정전기력에 의해 수축하게 된다. 그 결과, 두께 방향으로 수축한 만큼 평면 방향으로 팽창하게 되어 진동을 제공하게 된다.The electroactive polymer film shrinks due to an electrostatic force generated when a voltage is applied to an electrode formed on a displacement layer. As a result, it contracts in the thickness direction and expands in the planar direction to provide vibration.
또한, 전기활성 고분자는 탄성(또는 신축성)을 가질 수 있다. 그 결과 필름에 탄성을 가해줌으로써 고전압의 입력 신호가 전극에 인가된 후 다른 전극으로 바뀔 때 필름이 원래 위치로 되돌아가려는 복원력을 가짐으로써 진동을 배가시키게 된다.In addition, the electroactive polymer may have elasticity (or elasticity). As a result, by applying elasticity to the film, when a high voltage input signal is applied to the electrode and then switched to another electrode, the film has a restoring force to return to its original position, thereby doubling the vibration.
전기활성 고분자는 상술한 탄성과 함께 전기적으로 절연이 되는 유전성 소재라면 특별히 제한되지 않는다.The electroactive polymer is not particularly limited as long as it is a dielectric material that is electrically insulated with the aforementioned elasticity.
예를 들면, 전기활성 고분자는 실리콘을 포함하는 탄성 중합체(elastomer)가 될 수 있다. 실리콘 포함 탄성 중합체는 구체적으로, 폴리실록산 또는 불화 실리콘을 이용할 수 있다.For example, the electroactive polymer can be an elastomer comprising silicon. The silicone-containing elastomer may specifically use polysiloxane or silicon fluoride.
실리콘 탄성 중합체의 유효 계수는 0.1-1.0MPa, 상대 유전 상수는 1kHz에서 2.0-3.0, 유전 손실율 tan δe는 1kHz에서 0.001-0.010, 기계적 손실율 tan δm은 80Hz에서 0.01-0.10, 최대 효율 ηt는 80Hz에서 70-85%가 될 수 있다. The effective coefficient of the silicone elastomer is 0.1-1.0MPa, the relative dielectric constant of 2.0-3.0 at 1kHz, the dielectric loss factor tan δ e is from 0.001 to 0.010, the mechanical loss factor tan δ at 1kHz m is from 0.01-0.10 80Hz, maximum efficiency η t Can be 70-85% at 80 Hz.
예를 들면, 실리콘 탄성 중합체는 하기 표 1의 물성을 갖는 것을 사용할 수 있다.For example, a silicone elastomer having physical properties shown in Table 1 can be used.
(%, 80 Hz)Maximum Efficiency η t
(%, 80 Hz)
폴리실록산은 -R1R2SiO1 /2- 단위(상기에서 R1, R2는 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1-3의 알킬기, 탄소수 6-10의 아릴기이다)를 포함하는 중합체를 의미할 수 있다. Polysiloxanes -R 1 R 2 SiO 1/2 - mean a polymer comprising units (wherein R 1, R 2 are independently an aryl group of hydrogen, an alkyl group, having a carbon number of 6 to 10 carbon atoms, 1 to 3 from each other) .
불화실리콘은 폴리실록산 구조에서 하나 이상의 수소가 불소로 치환된 실록산을 의미한다. 불화실리콘 중 실리콘에 결합된 불소의 함량은 0.001-20mol%, 바람직하게는 5-10mol%가 될 수 있다.Silicon fluoride means a siloxane in which at least one hydrogen in the polysiloxane structure is substituted with fluorine. The content of fluorine bonded to silicon in silicon fluoride may be 0.001-20 mol%, preferably 5-10 mol%.
전기활성 고분자 필름은 필름의 두께에 따라 발생되는 진동의 세기가 달라질 수 있다. 따라서, 전기활성 고분자 필름은 적절한 비율로 종축 방향으로 연신 및 횡축 방향으로 연신시켜 사용할 수 있다. 연신전 고분자 필름의 두께는 31-40㎛가 될 수 있다. The electro-active polymer film may have different intensity of vibration depending on the thickness of the film. Therefore, the electroactive polymer film can be stretched in the longitudinal direction in an appropriate ratio and stretched in the transverse direction. The thickness of the polymer film before stretching may be 31-40 占 퐉.
전기활성 고분자 필름은 등축 연신(수직 방향과 수평 방향이 동일한 연신 비율, TD/MD) 비율이 20-30%가 될 수 있고, 이때 전기활성 고분자 필름의 두께는 20-30㎛, 바람직하게는 25-28㎛가 될 수 있다. 상기 두께는 비접촉(non-contact) 방식의 광학적 특성을 이용한 간섭 측정법(interferometry) 방법으로 측정할 수 있다.The electroactive polymer film may have a ratio of equiaxed stretching (stretching ratio in the vertical direction and horizontal direction, TD / MD) of 20-30%, wherein the thickness of the electroactive polymer film is 20-30 탆, preferably 25 Lt; / RTI > The thickness can be measured by an interferometry method using non-contact optical characteristics.
상기 범위에서, 액츄에이터에 고전압이 인가되었을 때 정전기력 발생이 최대가 될 수 있고, 그 결과 단위 면적당 진동의 세기를 극대화할 수 있다. In this range, when a high voltage is applied to the actuator, the generation of the electrostatic force can be maximized, and as a result, the intensity of the vibration per unit area can be maximized.
전극은 전기활성 고분자 필름의 적어도 일 면, 바람직하게는 양면에 형성될 수 있다. 전극은 외부 기판에 의해 전원을 인가받아 이를 전기활성 고분자 필름 내부에 전달한다.The electrode may be formed on at least one surface, preferably both surfaces, of the electroactive polymer film. The electrode is powered by an external substrate and transfers it to the inside of the electroactive polymer film.
전극은 제1 전극과 제2 전극으로 구성된다.The electrode is composed of a first electrode and a second electrode.
제1 전극은 전기활성 고분자 필름에 일 방향으로 배열된 복수 개의 전극을 의미한다.The first electrode means a plurality of electrodes arranged in one direction on the electroactive polymer film.
제1 전극은 전기활성 고분자 필름에 전압을 인가하여, 전기활성 고분자 필름이 진동하도록 한다.The first electrode applies a voltage to the electroactive polymer film so that the electroactive polymer film vibrates.
제1 전극은 전도성 페이스트(예를 들면, 은(Ag)을 포함하는 페이스트) 등을 이용하여 사출, 스프레이, 인쇄 또는 실크스크린 방법으로 형성할 수 있다. The first electrode may be formed by an injection, spray, printing or silk screen method using a conductive paste (for example, a paste containing silver (Ag)).
제1 전극은 형태에 제한은 없으나, 일반적으로 직사각형 바(bar) 형태로 형성할 수 있다. 도 1 내지 도 6은 3개의 제1 전극을 형성하였으나, 이에 제한되지 않으며, 통상적으로 3-6개의 전극을 형성할 수 있다.The first electrode may be formed in a rectangular bar shape, though it is not limited in shape. 1 to 6, three first electrodes are formed. However, the present invention is not limited thereto, and typically 3-6 electrodes can be formed.
제2 전극은 제1 전극을 연결하고, 외부 전원과 연결된 전극을 의미한다. The second electrode refers to an electrode connected to the first electrode and connected to an external power source.
제2 전극은 실버 페이스트(실버 트레이스) 또는 카본 잉크로, 사출, 스프레이, 인쇄 또는 실크스크린 방법으로 형성할 수 있다. 제2 전극은 형태에 제한은 없다.The second electrode may be formed by a silver paste (silver trace) or carbon ink, by injection, spray, printing or silk screen method. The shape of the second electrode is not limited.
제2 전극은 외부에서 전원을 공급하기 위한 기판(미도시)과 연결되어 있을 뿐만 아니라, 제1 전극의 양 말단에 서로 연결되어 있다.The second electrode is connected not only to a substrate (not shown) for supplying power from the outside but also to both ends of the first electrode.
이하, 프레임층을 상세히 설명한다. Hereinafter, the frame layer will be described in detail.
프레임층은 상술한 변위층 위 구체적으로는 전기활성 고분자 필름 위에 형성되어, 변위층을 외부로부터 보호하고 구조를 형성한다.The frame layer is formed on the above-described displacement layer, specifically, on the electroactive polymer film to protect the displacement layer from the outside and form a structure.
프레임층은 제한되지 않지만, 실리콘 소재 등이 될 수 있다.The frame layer is not limited, but may be a silicon material or the like.
프레임층의 두께는 10-50㎛, 바람직하게는 15-25㎛가 될 수 있다. The thickness of the frame layer may be 10-50 mu m, preferably 15-25 mu m.
프레임층은 변위층 위에 인쇄 방식으로 형성할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The frame layer can be formed on the displacement layer by a printing method, but is not limited thereto.
본 발명의 햅틱 액츄에이터의 일 구체예를 도 5에 나타내었다.One embodiment of the haptic actuator of the present invention is shown in Fig.
도 5에서 나타난 바와 같이, 상술한 적층체(100, 200) 복수 개가 적층될 수 있다. 도 5는 2개의 적층체를 적층하는 것을 도시하였으나, 적층체는 2-6개 적층될 수 있다.As shown in FIG. 5, a plurality of the above-described
적층 방법은 제한되지 않지만, 실리콘 엘라스토머 접착제를 사용하여 각 적층체를 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 적층체에 실리콘 엘라스토머 접착제를 도포한 후 진공 열처리 합지 과정을 통해 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The lamination method may include, but is not limited to, laminating each laminate using a silicone elastomer adhesive. Specifically, it can be performed through a vacuum heat treatment lapping process after applying a silicone elastomer adhesive to the laminate, but is not limited thereto.
본 발명의 햅틱 액츄에이터의 다른 구체예를 도 6에 나타내었다.Another embodiment of the haptic actuator of the present invention is shown in Fig.
도 6에서 나타난 바와 같이, 상술한 적층체 이외에, 적층체(100, 200) 사이에 1개 이상의 변위층(50, 60)이 더 적층될 수 있다. As shown in Fig. 6, in addition to the above-described laminate, at least one
변위층은 상기에서 상술한 바와 같다.The displacement layer is as described above.
변위층은 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상, 더 바람직하게는 2-5개 포함될 수 있다.The displacement layer may include one or more, preferably two or more, more preferably two to five, displacement layers.
적층 방법은 제한되지 않지만, 실리콘 엘라스토머 접착제를 사용하여 각 적층체, 변위층 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 적층체에 실리콘 엘라스토머 접착제를 도포한 후 진공 열처리 합지 과정을 통해 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The lamination method is not limited, but may include laminating each laminate and displacement layer using a silicone elastomer adhesive. Specifically, it can be performed through a vacuum heat treatment lapping process after applying a silicone elastomer adhesive to the laminate, but is not limited thereto.
본 발명의 햅틱 액츄에이터는 두께가 350-370㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 우수한 진동 특성과 효율을 가지며 동시에 입력 신호에 대한 빠른 진동 response 효과가 있을 수 있다. The haptic actuator of the present invention can have a thickness of 350-370 탆. In the above range, it is possible to have a good vibration characteristic and efficiency, and at the same time to have a quick vibration response effect on an input signal.
본 발명의 다른 관점인 햅틱 액츄에이터의 제조 방법은 A method of manufacturing a haptic actuator, which is another aspect of the present invention,
전기활성 고분자로 된 필름 적어도 일면에 전극을 인쇄하여 변위층을 제조하고,An electrode is printed on at least one surface of a film made of an electroactive polymer to produce a displacement layer,
상기 전기활성 고분자로 된 필름 일면에 프레임층을 인쇄하여 적층체를 제조하고,Printing a frame layer on one surface of the electro-active polymer film to produce a laminate,
상기 적층체 복수 개를 적층하는 단계를 포함한다. And laminating a plurality of the stacked layers.
변위층, 프레임층, 적층체에 대한 상세 내용은 상기에서 상술한 바와 같다.Details of the displacement layer, the frame layer and the laminate are as described above.
적층 단계는 특별히 제한되지 않지만, 실리콘 엘라스토머 접착제를 사용하여 각 층을 라미네이팅하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 적층체에 실리콘 엘라스토머 접착제를 도포한 후 진공 열처리 합지 과정을 통해 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Although the lamination step is not particularly limited, it may include laminating each layer using a silicone elastomer adhesive. Specifically, it can be performed through a vacuum heat treatment lapping process after applying a silicone elastomer adhesive to the laminate, but is not limited thereto.
본 발명의 제조 방법은 적층체를 적층하는 단계에서, 적층체 사이에 1개 이상의 변위층을 추가로 적층하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may include the step of further laminating at least one displacement layer between the layers in the step of laminating the layers.
변위층은 전기활성 고분자로 된 필름 적어도 일면에 전극 패턴을 인쇄하는 방법으로 제조될 수 있다.The displacement layer can be manufactured by a method of printing an electrode pattern on at least one surface of a film made of an electroactive polymer.
본 발명의 또 다른 관점인 장치는 상기 햅틱 액츄에이터를 포함할 수 있다. 상기 장치는 통상의 햅틱 액츄에이터가 사용되는 장치라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 장치는 IT 기기, 핸드폰, 게임기, 헤드폰, 시각-촉각 표시 장치 등을 포함할 수 있다. 햅틱 액츄에이터를 상기 장치에 장착시키는 방법은 통상의 방법을 따른다.A further aspect of the present invention is that the device may comprise the haptic actuator. The apparatus is not particularly limited as long as it is an apparatus in which a conventional haptic actuator is used. For example, the device may include an IT device, a cell phone, a game machine, a headphone, a visual-tactile display, and the like. The method of mounting the haptic actuator to the device follows a conventional method.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (18)
상기 변위층 위에 형성된 프레임층을 포함하는 적층체를 복수 개 포함하며,
상기 전기활성 고분자는 실리콘 포함 탄성 중합체이고,
상기 실리콘 포함 탄성 중합체는 폴리실록산 또는 불화 실리콘인 햅틱 액츄에이터.A displacement layer formed of an electroactive polymer and displaced by application of a voltage; and a displacement layer formed on at least one surface of the film and including an electrode for applying a voltage,
A plurality of stacked layers including a frame layer formed on the displacement layer,
Wherein the electroactive polymer is a silicon-containing elastomer,
Wherein the silicone-containing elastomer is a polysiloxane or silicon fluoride.
상기 전기활성 고분자로 된 필름 일면에 프레임층을 인쇄하여 적층체를 제조하고,
상기 적층체 복수 개를 적층하는 단계를 포함하며,
상기 전기활성 고분자는 실리콘 포함 탄성 중합체이고,
상기 실리콘 포함 탄성 중합체는 폴리실록산 또는 불화 실리콘인 햅틱 액츄에이터의 제조 방법.An electrode is printed on at least one surface of a film made of an electroactive polymer to produce a displacement layer,
Printing a frame layer on one surface of the electro-active polymer film to produce a laminate,
And stacking a plurality of said stacked layers,
Wherein the electroactive polymer is a silicon-containing elastomer,
Wherein the silicone-containing elastomer is a polysiloxane or silicon fluoride.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034810A (en) * | 2006-06-27 | 2008-02-14 | Konica Minolta Opto Inc | Actuator element and manufacturing method therefor |
| KR20110066428A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 한국전자통신연구원 | The polymer actuator and fabrication method thereof |
| KR20110077637A (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | 삼성전기주식회사 | Piezoelectric actuator actuating haptic device |
| JP5098232B2 (en) | 2006-06-27 | 2012-12-12 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | Actuator element and method of manufacturing actuator element |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034810A (en) * | 2006-06-27 | 2008-02-14 | Konica Minolta Opto Inc | Actuator element and manufacturing method therefor |
| JP5098232B2 (en) | 2006-06-27 | 2012-12-12 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | Actuator element and method of manufacturing actuator element |
| KR20110066428A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-17 | 한국전자통신연구원 | The polymer actuator and fabrication method thereof |
| KR20110077637A (en) * | 2009-12-30 | 2011-07-07 | 삼성전기주식회사 | Piezoelectric actuator actuating haptic device |
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