KR101707923B1 - 압전 액츄에이터 및 이의 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압전 액츄에이터 및 이의 구동 방법에서, 압전 액츄에이터는 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 두 쌍의 제1 전극 패턴들, 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는(interdigitated) 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치되며 제1 전극 패턴들에 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 두 쌍의 제2 전극 패턴들, 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제1 압전체 및 제1 압전체와 마주하여 배치되고, 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제2 압전체를 포함하고, 제1 압전체의 압전 활성 영역의 분극 방향은 제2 압전체의 압전 활성 영역의 분극 방향은 서로 반대이고, 두 쌍의 제1 전극 패턴들 및 두 쌍의 제 2 전극 패턴들에 교류 전압이 인가되며, 이 경우 교류 전압은 두 쌍의 제 1 전극 패턴들 모두에 동일 극성의 전압이 인가되고 두 쌍의 제2 전극 패턴들 모두에 서로 동일 극성의 전압이 인가된다.

Description

압전 액츄에이터 및 이의 구동 방법{PIEZO ACTUATOR AND METHOD OF OPERATING THE SAME}

본 발명은 압전 액츄에이터 및 이의 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

압전 효과를 이용한 압전 액츄에이터는 음향기기, 초음파기기, 통신기기, 계측 기기뿐만 아니라 각종 놀이기구의 진동제어, 항공기 날개의 진동제어에 응용되고 있으며, 유체제어 분야에서는 고속 전자 온-오프 밸브, 초고속 서보밸브 및 마이크로 펌프의 구동용 액츄에이터 등으로 응용되는 등, 솔레노이드를 대신하여 에너지 절약화, 소형/경량화, 고성능화, 장수명화, 저가격화 및 고신뢰성 등의 요구조건을 만족시키는 기기로서 알려져 있다.

압전 액츄에이터에 이용되는 압전체는 분자구조의 분극이 일정방향으로 배열되어 있는 강유전체(ferroelectrics)로서 전기적 다이폴(electric dipole)특성을 포함하는 재료를 말한다. 일반적으로 전기적 다이폴은 일정한 방향이 없이 흩어져 있으나 강한 전기장을 가해주면 전기장을 따라 재배열되게 되는데, 이 과정을 분극(poling)이라 한다. 이 분극 과정을 거치고 나면 재료는 압전성을 띄게 된다. 압전 재료에 전기 신호를 인가하면 재료에 수축 또는 팽창의 변형이 발생한다.

본 발명의 일 목적은 휘어짐 특성을 갖는 압전 액츄에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 압전 액츄에이터의 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위한 압전 액츄에이터는 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 두 쌍의 제1 전극 패턴들, 상기 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는(interdigitated) 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치되며 상기 제1 전극 패턴들에 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 두 쌍의 제2 전극 패턴들, 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제1 압전체 및 상기 제1 압전체와 마주하여 배치되고, 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제2 압전체를 포함하고, 상기 제1 압전체의 압전 활성 영역의 분극 방향은 상기 제2 압전체의 압전 활성 영역의 분극 방향은 서로 반대이고, 상기 두 쌍의 제1 전극 패턴들 및 상기 두 쌍의 제 2 전극 패턴들에 교류 전압이 인가되며, 이 경우 상기 교류 전압은 상기 두 쌍의 제 1 전극 패턴들 모두에 동일 극성의 전압이 인가되고 상기 두 쌍의 제2 전극 패턴들 모두에 서로 동일 극성의 전압이 인가된다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 압전체들 중에서, 분극 과정에서 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 제1 및 제2 전극 패턴들이 형성된 압전체를 향해서 휘어질 수 있다.

일 실시예에서, 분극 과정에서 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제1 압전체는 수평 방향으로 수축되고, 분극 과정에서 인가된 전압과 동일 극성의 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제2 압전체는 수평 방향으로 연신될 수 있다.

일 실시예에서, 서로 마주하는 제1 및 제2 압전체들의 측면들 각각에 형성된 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 더미 필름을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 전극 패턴들 각각은 압전체의 표면에 배치된 표면 전극부와, 상기 표면 전극부와 연결되고 압전체의 내부로 삽입된 내부 전극부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 압전체들 각각은 상기 내부 전극부가 삽입되도록 표면에서부터 내부를 향해 합입된 홀들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 전극 패턴들 각각은 압전체의 표면에 배치된 표면 전극부를 포함하고, 압전체를 중심으로 양측 표면에 서로 마주하도록 배치된 상기 제1 및 제2 전극 패턴들의 표면 전극부들끼리는 압전체의 내부를 관통하는 연결 전극부를 통해서 서로 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 압전체들 각각은 압전 세라믹 또는 세라믹/폴리머 복합체로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 압전체들 각각은 제1 방향으로 연장된 복수개의 압전 세라믹 로드들이 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 서로 연결된 구조의 파이버 컴포지트 구조체일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 압전 세라믹 로드들 각각은 복수개의 압전 세라믹들이 상기 제1 방향으로 나란히 배열되어 압전 세라믹들 사이에 배치된 연결 패턴에 의해 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 전극 패턴들은 상기 제1 및 제2 압전체들 상에 직접 증착/식각, 레이저 플레이팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 스퍼터링에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 일 목적을 해결하기 위한 압전 액츄에이터의 구동 방법이 제공된다. 상기 구동 방법은 제1 압전체의 양측면들에 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 한 쌍의 제1 전극 패턴들에 서로 동일 극성의 제1 전압을 인가하고, 상기 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는(interdigitated) 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 제2 전극 패턴들에 상기 제1 전압과 반대 극성의 제2 전압을 인가하여 상기 제1 압전체를 분극시키는 단계, 상기 제1 압전체와 마주하는 제2 압전체의 양측면들에 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 한 쌍의 제1 전극 패턴들에 상기 제2 전압을 인가하고, 상기 제2 전압이 인가된 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 제2 전극 패턴들에 상기 제1 전압을 인가하여 상기 제2 압전체를 분극시키는 단계 및 상기 제1 및 제2 압전체의 제1 전극 패턴들에 상기 제1 전압과 동일 극성의 제3 전압을 인가하고, 상기 제1 및 제2 압전체의 제2 전극 패턴들에 상기 제2 전압과 동일 극성의 제4 전압을 인가하여 구동시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제1 압전체와 상기 제2 압전체 상에 배치된 전극 패턴들 각각은 압전체의 표면에 배치된 표면 전극부와, 상기 표면 전극부와 연결되고 상기 압전체의 내부로 삽입된 내부 전극부를 포함하고, 상기 분극시키는 단계에서, 상기 내부 전극부에 의해서 압전체의 압전 활성 영역이 확장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 압전체와 상기 제2 압전체 상에 배치된 전극 패턴들 각각은 압전체의 표면에 배치된 표면 전극부를 포함하고, 서로 상하 방향으로 마주하여 배치된 표면 전극부들은 압전체를 관통하는 연결 전극부에 의해서 연결되며, 상기 분극시키는 단계에서, 상기 연결 전극부에 의해서 압전체의 압전 활성 영역이 확장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 압전체를 분극시키는 단계 및 상기 제2 압전체를 분극시키는 단계에서는 직류 전압을 인가하고, 상기 구동시키는 단계에서는 교류 전압을 인가할 수 있다.

본 발명에 따르면, 분극 과정에서 인가하는 전압과 구동 시에 인가하는 전압의 방향을 조절함으로써 제1 및 제2 압전체들이 휘어지도록 구동할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 압전체들 중에서, 분극 과정에서 인가되는 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 전극 패턴들이 형성된 압전체를 향해 휘어지게 된다. 제1 및 제2 압전체들 각각에 형성된 전극 패턴을 부분적으로 삽입된 형태로 구비함으로써, 분극 과정에서 압전 비활성 영역을 최소화시킴으로써 제1 및 제2 압전체들의 압전 활성을 최대화시킬 수 있다. 이러한 압전 액츄에이터는 여러 분야에 다양하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 압전 액츄에이터의 제1 구동예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1의 압전 액츄에이터의 제2 구동예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7a는 전극 구조에 따른 압전 활성 영역의 분포를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7b는 도 6과 다른 전극 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 압전 액츄에이터에 포함되는 압전체를 설명하기 위한 사시도들이다.
도 10은 도 9의 압전체를 포함하는 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.

이하에서는, 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하고, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 압전 액츄에이터는 제1 압전체(PZ1), 제2 압전체(PZ2) 및 전극 패턴들(110, 120, 210, 220, 310, 320, 410, 420)을 포함하고, 더미 필름(BL)을 더 포함한다.

제1 압전체(PZ1)와 제2 압전체(PZ2)는 압전성을 갖는 재료로 형성된 것으로, 특별히 한정되지 않는다. 상기 압전 재료의 예로서는, 압전 세라믹, 세라믹/폴리머 복합체 등을 들 수 있다.

전극 패턴들(110, 120, 210, 220, 310, 320, 410, 420)은 두 쌍의 제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)과 두 쌍의 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)을 포함한다. 즉, 전극 패턴들(110)은 상하 방향으로 서로 투영된 형태로 배열된 4개의 제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)과, 4개의 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)을 포함한다. 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420) 각각은 제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)과 서로 맞물리는(interdigitated) 형태로 배치된다.

동일 평면상에서, 서로 맞물리도록 배치된 제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)과 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420) 사이의 이격 영역이 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)의"압전 활성 영역"이 된다. 압전 활성 영역의 분극 방향에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.

제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)은 제1 방향(D1)으로 연장된 몸체 전극과 그 몸체 전극으로부터 제2 방향(D2)으로 분기되고 서로 이격된 복수의 서브 전극들을 포함한다. 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)도 동일하게 몸체 전극과 서브 전극들을 포함하며, 동일 평면 상에서 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)의 서브 전극들이 제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)의 서브 전극들과 제1 방향(D1)을 따라 번갈아 배열된다.

제1 압전체(PZ1)가 한 쌍의 제1 전극 패턴들(110, 210) 사이에 개재되어 배치된다. 또한, 제1 압전체(PZ1)는 한 쌍의 제2 전극 패턴들(120, 220) 사이에 개재되어 배치된다. 즉, 제1 압전체(PZ1)의 제1 측면에 1개의 제1 전극 패턴(110) 및 1개의 제2 전극 패턴(120)이 형성되어 제1 전극 패턴(110)과 제2 전극 패턴(120)이 한 쌍을 이룰 수 있다.

제2 압전체(PZ2)는 다른 한 쌍의 제1 전극 패턴들(310, 410) 사이에 개재되어 배치되고, 다른 한 쌍의 제2 전극 패턴들(320, 420) 사이에 개재되어 배치된다. 제1 압전체(PZ1)의 제2 측면과 마주하는 제2 압전체(PZ2)의 제1 측면에 제1 및 제2 전극 패턴들(310, 320)이 한 쌍으로 형성되고, 제2 압전체(PZ2)의 제2 측면에 다른 제1 및 제2 전극 패턴들(410, 420)이 한 쌍으로 형성될 수 있다.

제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)과 제2 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)은 금속 증착(deposition) 후 식각(etching) 공정이나, 직접 레이저 플레이팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 스퍼터링에 의해서 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2) 상에 형성될 수 있다.

이하에서는, 설명의 편의상 4개의 제1 전극 패턴들(110, 210, 310, 410) 중 제1 압전체(PZ1)의 양측면들에 배치된 제1 전극 패턴들(110, 210)을 "제1 하부 전극 패턴"로 지칭하고 제2 전극 패턴들(120, 220)을 "제2 하부 전극 패턴"으로 지칭하며, 제2 압전체(PZ2)의 양측면들에 배치된 제1 전극 패턴들(310, 410)을 "제1 상부 전극 패턴"으로, 제2 전극 패턴들(320, 420)을 "제2 상부 전극 패턴"으로 지칭하여 설명하기로 한다. 이때, "상부" 및 "하부"는 구분하기 위해서 사용한 것뿐이며, 상부 및 하부는 서로 바뀔 수 있다.

더미 필름(BL)은 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2) 사이에 배치되되, 제1 압전체(PZ1)의 제2 측면 상에 배치된 한 쌍의 제1 및 제2 하부 전극 패턴들(210, 220)과 제2 압전체(PZ2)의 제1 측면 상에 배치된 한 쌍의 제1 및 제2 상부 전극 패턴들(310, 320) 사이에 배치된다. 더미 필름(BL)의 면적은 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)의 면적과 동일하거나 그보다 클 수 있다.

한편, 압전 액츄에이터는 제1 압전체(PZ1)의 양측면들에 배치된 제1 베이스 필름(P11) 및 제2 베이스 필름(P12)과, 제2 압전체(PZ2)의 양측면들에 배치된 제3 베이스 필름(P21) 및 제4 베이스 필름(P22)을 더 포함할 수 있다. 제1 베이스 필름(P11) 및 제2 베이스 필름(P12)은, 표면에 제1 하부 전극 패턴들(110, 210)과 제2 하부 전극 패턴들(120, 220)이 형성된 제1 압전체(PZ1)의 최외곽층으로 배치될 수 있다. 제3 베이스 필름(P21) 및 제4 베이스 필름(P22)은, 표면에 제1 상부 전극 패턴들(310, 410)과 제2 상부 전극 패턴들(320, 420)이 형성된 제2 압전체(PZ2)의 최외곽층으로 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 베이스 필름들(P11, P12, P22, P21)은 폴리이미드계 수지(polyimide-based resin), 폴리우레탄계 수지(polyurethane-based resin) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지(polyethylene terephthalate resin) 등으로 형성될 수 있다. 도 1에서는 제1 내지 제4 베이스 필름들(P11, P12, P22, P21)을 도시하였으나, 이들은 생략될 수 있다.

도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 제1 압전체(PZ1)의 압전 활성 영역의 분극 방향은 제2 압전체(PZ2)의 압전 활성 영역의 분극 방향과 서로 반대이다.

구체적으로, 제1 압전체(PZ1)에서, 제1 측면에서의 분극 방향과 제2 측면에서의 분극 방향은 서로 동일하다. 제2 압전체(PZ2)에서, 제1 측면에서의 분극 방향과 제2 측면에서의 분극 방향은 서로 동일하다. 이때, 제1 압전체(PZ1)의 제1 및 제2 측면에서의 분극 방향은, 제2 압전체(PZ2)의 제1 및 제2 측면에서의 분극 방향과 반대이다. 도 2에서, "분극 방향"은 점선 화살표로 나타낸다.

일 실시예에서, 압전 액츄에이터의 일 영역"A"에서, 제1 압전체(PZ1)의 제1 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 하부 전극 패턴(110)의 일 서브 전극과 제2 하부 전극 패턴(120)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역은 제1 분극 방향을 갖는다. 해당 영역 "A"에서, 제1 압전체(PZ1)의 제2 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 하부 전극 패턴(210)의 일 서브 전극과 제2 하부 전극 패턴(220)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역도 제1 분극 방향을 갖는다.

반면, 해당 영역 "A"에서, 제2 압전체(PZ2)의 제1 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 상부 전극 패턴(310)의 일 서브 전극과 제2 상부 전극 패턴(320)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역은 상기 제1 분극 방향과 반대인 제2 분극 방향을 갖는다. 또한, 해당 영역 "A"에서, 제2 압전체(PZ2)의 제2 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 상부 전극(410)의 일 서브 전극과 제2 상부 전극 패턴(420)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역은 제2 분극 방향을 갖는다. 이에 따라, 영역 "A"에서는, 제1 압전체(PZ1)의 압전 활성 영역은 제1 분극 방향을 가지고, 제2 압전체(PZ2)의 압전 활성 영역은 제2 분극 방향을 가진다.

영역 "A"와 인접한 영역 "B"에서, 제1 압전체(PZ1)의 제1 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 하부 전극 패턴(110)의 일 서브 전극과 제2 하부 전극 패턴(120)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역은 제2 분극 방향을 갖는다. 해당 영역 "A"에서, 제1 압전체(PZ1)의 제2 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 하부 전극 패턴(210)의 일 서브 전극과 제2 하부 전극 패턴(220)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역도 제2 분극 방향을 갖는다.

반면, 해당 영역 "B"에서, 제2 압전체(PZ2)의 제1 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 상부 전극 패턴(310)의 일 서브 전극과 제2 상부 전극 패턴(320)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역은 제1 분극 방향을 갖는다. 또한, 해당 영역 "B"에서, 제2 압전체(PZ2)의 제2 측면에 서로 마주하여 배치된 제1 상부 전극(410)의 일 서브 전극과 제2 상부 전극 패턴(420)의 일 서브 전극 사이의 압전 활성 영역은 제1 분극 방향을 갖는다. 이에 따라, 영역 "B"에서는, 제1 압전체(PZ1)의 압전 활성 영역은 제2 분극 방향을 가지고, 제2 압전체(PZ2)의 압전 활성 영역은 제1 분극 방향을 가진다.

영역 "A" 및 영역 "B"에서 각각 설명한 것과 같이, 본 발명에서는 압전 액츄에이터의 압전 활성을 갖는 일 영역에서, 제1 압전체(PZ1)의 압전 활성 영역의 분극 방향과 제2 압전체(PZ2)의 압전 활성 영역의 분극 방향은 제1 방향(D1)과 동일 축 상에서 서로 반대 방향이다. 이러한 분극 방향은 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)의 분극 과정에서 결정된다.

일 실시예에서, 압전 성질이 나타나지 않은 압전체에 대해서, 한 쌍의 제1 하부 전극 패턴들(110, 210)에는 (-) 전압을 인가하고 한 쌍의 제2 하부 전극 패턴들(120, 220)에는 (+) 전압을 인가한다. 동시에, 한 쌍의 제1 상부 전극 패턴들(310, 410)에는 (+) 전압을 인가하고, 한 쌍의 제2 상부 전극 패턴들(320, 420)에는 (-) 전압을 인가함으로써 분극 과정을 수행할 수 있다. 이때, (+) 전압 및 (-) 전압은 각각 직류 전압으로 인가된다. 이에 따라, 도 2에서와 같이 나타내는 분극 방향과 같이 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)의 압전 활성 영역을 분극시킬 수 있다. 이러한 분극 과정에 의해서, 압전 성질이 나타나지 않은 압전체가 압전 활성을 갖게 되어, 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)이 실질적으로 압전 특성을 갖게 된다.

상기와 같이 분극 과정을 거친 압전 액츄에이터에 대해서, 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)에 동일 극성의 전압을 인가하고, 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)에 동일 극성의 전압을 인가하되, 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)에 인가되는 전압은 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)에 인가되는 전압의 극성과 반대이다. 도 1 및 도 2에서 설명한 압전 액츄에이터의 구동에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 도 1의 압전 액츄에이터의 제1 구동예를 설명하기 위한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)에 (+) 전압을 인가하고, 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)에 (-) 전압을 인가한다.

이와 같이 전압을 인가함에 따라, 제1 압전체(PZ1)는 제2 압전체(PZ2)에 비해서 상대적으로 수축되고, 제2 압전체(PZ2)는 제1 압전체(PZ1)에 비해서 상대적으로 연신된다. 이때, 연신 또는 수축은 압전 액츄에이터를 기준으로 수평 방향으로 일어난다. 더미 필름(BL)은 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)에 의해서 제1 압전체(PZ1)가 배치된 측을 향해서 휘어지는 형태가 된다.

이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 압전 액츄에이터는 제1 압전체(PZ1)가 배치된 측을 향해서 휘어지는 형태가 된다.

도 4는 도 1의 압전 액츄에이터의 제2 구동예를 설명하기 위한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)에 (-) 전압을 인가하고, 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)에 (+) 전압을 인가한다.

이와 같이 전압을 인가함에 따라, 제1 압전체(PZ1)는 제2 압전체(PZ2)에 비해 상대적으로 연신되고, 제2 압전체(PZ2)는 제1 압전체(PZ1)에 비해서 상대적으로 수축된다. 더미 필름(BL)은 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)에 의해서 제2 압전체(PZ2)가 배치된 측을 향해서 휘어지는 형태가 된다.

이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 압전 액츄에이터는 제2 압전체(PZ2)가 배치된 측을 향해서 휘어지는 형태가 된다.

일 실시예에서, 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)과 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420)에 교류 전압을 인가하는 경우, 압전 액츄에이터는 제1 압전체(PZ1)를 향해서 휘어짐과 제2 압전체(PZ2)를 향해서 휘어짐이 반복될 수 있다.

상기에서 설명한 바에 따르면, 제1 압전체(PZ1)와 제2 압전체(PZ2)에서의 분극 방향을 서로 반대로 하고, 구동 시에 인가하는 전압에 따라서 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)이 휘어짐 특성을 가지도록 구동할 수 있다. 전압의 극성을 조절함으로서 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)의 휘어지는 방향을 용이하게 제어할 수 있다.

도 1 내지 도 4에서 설명한 압전 액츄에이터는 고음 영역대의 진동을 구현하는 압전 스피커로 이용할 수 있는데, 더미 필름(BL)이 존재함으로써 저음 영역대의 진동을 구현할 수 있어 압전 스피커의 음향 품질을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 압전 액츄에이터는 제1 압전체(PZ1), 제2 압전체(PZ2) 및 전극 패턴들(110, 120, 210, 220, 310, 320, 410, 420)을 포함한다. 도 5의 압전 액츄에이터는 더미 필름(BL)이 생략된 것을 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명한 압전 액츄에이터와 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

더미 필름(BL)이 생략된 상태이므로, 제1 압전체(PZ1)의 제2 측면에 형성된 제1 및 제2 하부 전극 패턴들(210, 220)이, 제2 압전체(PZ1)의 제1 측면에 형성된 제1 및 제2 상부 전극 패턴들(310, 320)과 직접적으로 접촉된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터는 전극 패턴들(110, 120, 210, 220, 310, 320, 410, 420) 각각이 각각이 표면 전극부(SE)와 내부 전극부(IE)를 포함하는 구조를 가지는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 4에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

도 6을 도 1과 함께 참조하면, 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410) 각각에서, 표면 전극부(SE)는 제1 압전체(PZ1)의 표면에 배치되고, 내부 전극부(IE)는 표면 전극부(SE)와 연결되어 제1 압전체(PZ1)의 내부로 삽입된다. 이때, 제1 압전체(PZ1)는 내부 전극부(IN)가 삽입되도록 표면에서부터 내부를 향해 합입된 홀(HL)을 포함한다. 예를 들어, 홀(HL)이 형성된 제1 압전체(PZ1)가 준비되고, 홀(HL) 내부와 그에 대응하는 표면에 도전성 재료를 도포함으로써 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1 압전체(PZ1)에서 제1 측면에서의 압전 활성 영역이 깊어지고 제2 측면에서의 압전 활성 영역이 깊어짐으로써 제1 압전체(PZ1)의 압전 활성을 최대화시킬 수 있다.

동일한 구조로서, 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420) 각각은 표면 전극부(SE) 및 내부 전극부(IE)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 압전체(PZ2)에서 제1 측면에서의 전 활성 영역이 깊어지고 제2 측면에서의 압전 활성 영역이 깊어짐으로써 제2 압전체(PZ2)의 압전 활성을 최대화시킬 수 있다.

도 6에서는 더미 필름(BL)을 포함하는 구조를 일례로 도시하여 설명하였으나, 더미 필름(BL)이 생략되어 압전 액츄에이터를 구성할 수도 있다.

전극 구조에 따른 압전 활성 영역의 분포는 도 7a를 참조하여 하기에서 설명한다.

도 7a는 전극 구조에 따른 압전 활성 영역의 분포를 설명하기 위한 단면도이다.

도 7a에서, (a)는 표면 전극부(SE) 및 내부 전극부(IE)로 이루어진 전극 구조의 경우이고, (b)는 표면 전극부(SE)로만 이루어진 전극 구조의 경우에 압전 활성 영역의 분포 도식화한 것으로, 도 2에서 설명한 것과 같은 분극 과정에서 압전 활성 영역(ACA)이 형성된다.

도 7a를 참조하면, (a)에서와 같이 내부 전극부(IE)가 압전체(PZ1)의 내부로 삽입되어 있으므로 분극 과정에서 내부 전극부들(IE)에 의해서 내부 전극부들(IE) 사이의 영역 또한 압전 활성 영역(ACA)이 된다. 이는, 압전체의 제1 측면과 제2 측면 각각에서 일어나므로 압전 활성 영역(ACA)이 최대화되고, 반대로 압전 비활성 영역(NAA)은 최소화할 수 있다. 표면 전극부(SE)로만 이루어진 (b) 경우의 압전 활성 영역(ACA)과 비교할 때, (a)에서와 같이 내부 전극부(IE)가 있는 경우에 압전 활성 영역(ACA)이 더 깊고 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 압전체의 압전 비활성 영역(NAA)을 최소화시켜 압전 액츄에이터의 휘어짐 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 7b는 도 6과 다른 전극 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 7b의 압전 액츄에이터는 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2) 각각에 다수의 관통홀들(TH)이 형성되고, 관통홀들(TH)을 통해서 서로 마주하는 한 쌍의 전극 패턴에서 표면 전극부(SE)를 연결시키는 연결 전극부(CE)를 포함하는 것을 제외하고는 도 6에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다.

도 7b를 도 1 및 도 6과 함께 참조하면, 제1 하부 및 상부 전극 패턴들(110, 210, 310, 410) 각각에서, 표면 전극부(SE)는 제1 압전체(PZ1)의 표면에 배치되고, 연결 전극부(CE)는 표면 전극부(SE)와 연결되어 제1 압전체(PZ1)를 관통하여 서로 마주하는 2개의 표면 전극부들(SE)을 서로 연결한다. 이때, 제1 압전체(PZ1)는, 제1 압전체(PZ1)를 관통하도록 형성된 관통홀(TH)을 포함한다. 연결 전극부(CE)를 형성함으로써, 도 6과 같은 삽입 전극부(IE)를 형성하는 경우에 비해서 제1 압전체(PZ1)의 압전 활성 영역을 더욱 증가시킬 수 있다.

동일한 구조로서, 제2 하부 및 상부 전극 패턴들(120, 220, 320, 420) 각각도 표면 전극부(SE) 및 연결 전극부(CE)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제2 압전체(PZ2)의 압전 활성을 최대화시킬 수 있다.

도 7b에서는 더미 필름(BL)을 포함하는 구조를 도시하였으나, 더미 필름(BL)이 생략되어 압전 액츄에이터를 구성할 수도 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 압전 액츄에이터에 포함되는 압전체를 설명하기 위한 사시도들이다.

도 8을 참조하면, 압전체(PZ3)는 복수개의 압전 세라믹들을 포함할 수 있다. 상기 압전 세라믹들 각각은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 압전 세라믹들은 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 서로 연결되어 단일한 압전체(PZ3)를 형성할 수 있다.

도 8을 도 1 및 도 5와 함께 참조하면, 도 1 및 도 5의 제1 압전체(PZ1) 및 제2 압전체(PZ2) 중 적어도 어느 하나가 도 8의 압전체(PZ3)로 대체될 수 있다.

도 8을 도 6과 함께 참조하면, 도 8에 도시된 압전체(PZ3)에 홀(HL)을 형성하고, 그에 맞추어 표면 전극(SE) 및 내부 전극(IE)을 갖는 전극 구조를 적용할 수 있다.

도 9를 참조하면, 압전체(PZ4)는 파이버 컴포지트 구조체일 수 있다. 압전체(PZ4)는 복수개의 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)을 포함한다. 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)은 제2 방향(D2)으로 일렬로 연결되고, 접착제(90)를 통해서 서로 연결되어 하나의 구조체가 될 수 있다. 도 8에서는 3개의 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)이 배열된 것을 일례로 도시하였으나, 압전 세라믹 로드의 개수에는 제한이 없다.

압전 세라믹 로드들(10, 20, 30) 각각은 복수의 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)과 복수의 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)을 포함한다. 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)은 제1 방향(D1)을 따라 일렬로 배치되고, 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75) 사이에 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)이 각각 배치될 수 있다. 즉, 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)과 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)은 제1 방향(D1)을 따라 번갈아 배치될 수 있다. 즉, 제1 방향(D1)을 따라 절단한 단면을 볼 때, 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)이 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)을 사이에 두고 연결되어 있는 구조를 가질 수 있다. 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)은 접착제로서, 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)을 서로 연결시킬 수 있다. 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)이 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)로 연결된 구조를 가짐으로써 유연성이 향상될 수 있다. 일례로, 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)은 절연 물질로 형성되어 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)을 연결시키고, 예를 들어, 에폭시 수지일 수 있다.

제1 압전 세라믹 로드(10)의 연결 패턴들(81, 82, 83, 84) 각각은 제2 압전 세라믹 로드(20)의 연결 패턴들(81, 82, 83, 84) 각각과 접촉하여 접착제(90)에 의해서 연결되고, 제2 압전 세라믹 로드(20)의 연결 패턴들(81, 82, 83, 84) 각각은 제3 압전 세라믹 로드(30)의 연결 패턴들(81, 82, 83, 84) 각각과 접촉하여 접착제(90)에 의해서 연결될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)의 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)이 서로 상기 제2 방향(D2)으로 나란히 배치되고, 제1, 제2 및 제3 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)의 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)이 서로 나란히 배치될 수 있다.

도 9의 압전체(PZ4)는 제1 내지 제3 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30) 각각을 제1 방향(D1)으로 일렬로 배치된 압전 세라믹들(71, 72, 73, 74, 75)과 이들을 연결하는 연결 패턴들(81, 82, 83, 84)로 구성함으로써, 취성을 최소화시킬 수 있다.

이하에서는, 도 9의 압전체(PZ4)로 도 1의 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2)가 대체된 압전 액츄에이터에서 압전체(PZ4)와 전극 패턴들 사이의 배치 관계에 대해서 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.

도 10은 도 9의 압전체를 포함하는 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.

도 10에서 "PZ4"로 나타낸 압전체는 도 9와 실질적으로 동일한 구조를 갖는 파이버 컴포지트 구조체이고, 도 1의 제1 및 제2 압전체들(PZ1, PZ2) 중 적어도 어느 하나가 될 수 있다. 도 10의 제3 전극 패턴(510) 및 제4 전극 패턴(610)은 제1 하부 전극 패턴들(110, 210)이거나, 제1 상부 전극 패턴들(310, 410)일 수 있다. 또한, 도 10의 제5 전극 패턴(520) 및 제6 전극 패턴(620)은 제2 하부 전극 패턴들(120, 220)이거나, 제2 상부 전극 패턴들(320, 420)일 수 있다.

도 10을 도 1 및 도 9와 함께 참조하면, 제1, 제2 및 제3 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)의 첫 번째 압전 세라믹(71)의 제1 측면에 제3 전극 패턴(510) 및 제5 전극 패턴(520)이 서로 이격되어 배치되고, 첫 번째 압전 세라믹(71)의 제2 측면에 제4 전극 패턴(610) 및 제6 전극 패턴(620)이 서로 이격되어 배치된다.

또한, 제1, 제2 및 제3 압전 세라믹 로드들(10, 20, 30)의 두 번째 압전 세라믹(72) 및 세 번째 압전 세라믹(73) 등의 제1 측면 및 제2 측면에도 동일하게 전극 패턴들이 배치된다.

이때, 첫 번째 압전 세라믹(71)과 두 번째 압전 세라믹(72)을 연결하는 연결 패턴(81)을 기준으로, 서로 마주하는 제3 전극 패턴(510) 및 제5 전극 패턴(520) 사이의 간격은 최소로 설정되는 것이 바람직하다. 동시에, 두 번째 압전 세라믹(72)과 세 번째 압전 세라믹(73)을 연결하는 연결 패턴(72)을 기준으로 서로 마주하는 서로 마주하는 제3 전극 패턴(510) 및 제5 전극 패턴(520) 사이의 간격 또한 최소로 설정되는 것이 바람직하다. 압전체(PZ4)의 제2 측면에서도 제4 전극 패턴(610) 및 제6 전극 패턴(620)이 제3 전극 패턴(510) 및 제5 전극 패턴(520)과 투영된 구조로 제3 전극 패턴(510) 및 제5 전극 패턴(520) 의 배치 관계와 실질적으로 동일하게 배치된다.

다시 말하면, 첫 번째 압전 세라믹(71) 상에서, 제3 전극 패턴(510) 및 제5 전극 패턴(520) 사이의 이격 거리는 최대로 설정하여 압전 활성 영역을 최대화시킬 수 있다. 또한, 두 번째 압전 세라믹(72)의 제2 측면에 제4 전극 패턴(610) 및 제6 전극 패턴(620)의 이격 거리도 최대로 설정하여 배치함으로써, 압전 활성 영역을 최대화시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 액츄에이터를 설명하기 위한 단면도이다.

도 11에 도시된 압전 액츄에이터는 제3 내지 제6 전극 패턴들(510, 610, 520, 620) 각각이 표면 전극부(SE)와 내부 전극부(IE)를 포함하는 구조를 가지는 것을 제외하고는 도 10에서 설명한 것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

또한, 제3 내지 제6 전극 패턴들(510, 610, 520, 620) 각각이 표면 전극부(SE)와 내부 전극부(IE)를 포함하는 구조를 가지는 것에 대해서는 도 6 및 도 7에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

도 11에서와 같이 제3 내지 제6 전극 패턴들(510, 610, 520, 620) 각각을 표면 전극부(SE)와 내부 전극부(IE)를 포함하도록 구성함으로써, 압전체(PZ4)에서의 압전 활성 영역을 최대화시킬 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

PZ1, PZ2: 제1, 제2 압전체 110, 210: 제1 하부 전극 패턴
310, 410: 제1 상부 전극 패턴 120, 220: 제2 하부 전극 패턴
320, 420: 제2 상부 전극 패턴 PZ3, PZ4: 압전체
10, 20, 30: 제1, 제2, 제3 압전 세라믹 로드
71, 72, 73, 74, 75: 압전 세라믹 81, 82, 83, 84: 연결 패턴
SE: 표면 전극부 IE: 내부 전극부
HL: 홀 ACA: 압전 활성 영역
NAA: 압전 비활성 영역

Claims (15)

1. 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 두 쌍의 제1 전극 패턴들;
   상기 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는(interdigitated) 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치되며 상기 제1 전극 패턴들에 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 두 쌍의 제2 전극 패턴들;
   한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제1 압전체; 및
   상기 제1 압전체와 마주하여 배치되고, 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제2 압전체를 포함하고,
   상기 제1 압전체의 압전 활성 영역의 분극 방향은 상기 제2 압전체의 압전 활성 영역의 분극 방향은 서로 반대이고,
   상기 두 쌍의 제1 전극 패턴들 및 상기 두 쌍의 제 2 전극 패턴들에 교류 전압이 인가되며, 이 경우 상기 교류 전압은 상기 두 쌍의 제 1 전극 패턴들 모두에 동일 극성의 전압이 인가되고 상기 두 쌍의 제2 전극 패턴들 모두에 서로 동일 극성의 전압이 인가되며,
   분극 과정에서 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제1 압전체는 수평 방향으로 수축되고, 분극 과정에서 인가된 전압과 동일 극성의 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제2 압전체는 수평 방향으로 연신되며,
   분극 과정에서 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 제1 및 제2 전극 패턴들이 형성된 압전체를 향해서 휘어지는 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   서로 마주하는 제1 및 제2 압전체들의 측면들 각각에 형성된 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 더미 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 전극 패턴들 각각은
   압전체의 표면에 배치된 표면 전극부와, 상기 표면 전극부와 연결되고 압전체의 내부로 삽입된 내부 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 압전체들 각각은
   상기 내부 전극부가 삽입되도록 표면에서부터 내부를 향해 합입된 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 전극 패턴들 각각은 압전체의 표면에 배치된 표면 전극부를 포함하고,
   압전체를 중심으로 양측 표면에 서로 마주하도록 배치된 상기 제1 및 제2 전극 패턴들의 표면 전극부들끼리는 압전체의 내부를 관통하는 연결 전극부를 통해서 서로 연결된 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 압전체들 각각은
   압전 세라믹 또는 세라믹/폴리머 복합체로 형성된 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 압전체들 각각은
   제1 방향으로 연장된 복수개의 압전 세라믹 로드들이 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 서로 연결된 구조의 파이버 컴포지트 구조체인 것을 특징으로 하는,
   휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 압전 세라믹 로드들 각각은
    복수개의 압전 세라믹들이 상기 제1 방향으로 나란히 배열되어 압전 세라믹들 사이에 배치된 연결 패턴에 의해 연결된 것을 특징으로 하는,
    휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 패턴들은
    상기 제1 및 제2 압전체들 상에 직접 증착/식각, 레이저 플레이팅, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 스퍼터링에 의해 형성된 것을 특징으로 하는,
    휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터.
    
12. 제1 압전체의 양측면들에 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 한 쌍의 제1 전극 패턴들에 서로 동일 극성의 제1 전압을 인가하고, 상기 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는(interdigitated) 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 제2 전극 패턴들에 상기 제1 전압과 반대 극성의 제2 전압을 인가하여 상기 제1 압전체를 분극시키는 단계;
    상기 제1 압전체와 마주하는 제2 압전체의 양측면들에 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 한 쌍의 제1 전극 패턴들에 상기 제2 전압을 인가하고, 상기 제2 전압이 인가된 제1 전극 패턴들 각각과 서로 맞물리는 형태로 배치되고 서로 동일한 형태로 투영되도록 상하 방향으로 중첩되어 배치된 제2 전극 패턴들에 상기 제1 전압을 인가하여 상기 제2 압전체를 분극시키는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 압전체의 제1 전극 패턴들에 상기 제1 전압과 동일 극성의 제3 전압을 인가하고, 상기 제1 및 제2 압전체의 제2 전극 패턴들에 상기 제2 전압과 동일 극성의 제4 전압을 인가하여 구동시키는 단계를 포함하고,
    상기 구동시키는 단계를 통해, 분극 과정에서 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제1 압전체는 수평 방향으로 수축되고, 분극 과정에서 인가된 전압과 동일 극성의 전압이 인가되는 한 쌍의 제1 전극 패턴들 사이에 배치된 제2 압전체는 수평 방향으로 연신되며,
    분극 과정에서 인가된 전압과 반대 극성의 전압이 인가되는 제1 및 제2 전극 패턴들이 형성된 압전체를 향해서 휘어지는 것을 특징으로 하는,
    휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터의 구동 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압전체와 상기 제2 압전체 상에 배치된 전극 패턴들 각각은
    압전체의 표면에 배치된 표면 전극부와, 상기 표면 전극부와 연결되고 상기 압전체의 내부로 삽입된 내부 전극부를 포함하고,
    상기 분극시키는 단계에서, 상기 내부 전극부에 의해서 압전체의 압전 활성 영역이 확장되는 것을 특징으로 하는,
    휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터의 구동 방법.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압전체와 상기 제2 압전체 상에 배치된 전극 패턴들 각각은 압전체의 표면에 배치된 표면 전극부를 포함하고,
    서로 상하 방향으로 마주하여 배치된 표면 전극부들은 압전체를 관통하는 연결 전극부에 의해서 연결되며,
    상기 분극시키는 단계에서, 상기 연결 전극부에 의해서 압전체의 압전 활성 영역이 확장되는 것을 특징으로 하는,
    휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터의 구동 방법.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압전체를 분극시키는 단계 및 상기 제2 압전체를 분극시키는 단계에서는 직류 전압을 인가하고,
    상기 구동시키는 단계에서는 교류 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
    휘어짐 특성이 우수한 압전 액츄에이터의 구동 방법.

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