KR20110071521A - 압전 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 터치 스크린 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전 액추에이터 모듈과 이를 장착하여 촉각 구현이 이루어지도록 한 터치 스크린 장치에 관한 것으로서, 전기적으로 +측과 -측으로 분리되어 있는 좌우 전극판이 복층의 압전체 사이와 상기 압전체의 좌우면 및 상하면을 커버하고 있는 진동발생부; 상기 진동발생부의 하부에 위치하고, 금속 재질로 형성된 플레이트; 및 상기 진동발생부의 좌우 전극판을 플레이트에 부착하고 전기의 흐름을 차단하는 절연층;을 포함하여 구성됨에 따라, 내구성과 전기적 안전성이 향상된 압전 액추에이터 모듈과 이를 이용한 터치 스크린 장치를 제공하게 된다.

압전 액추에이터, 피에조(Piezo) 액추에이터, 압전체, 전극판, 플레이트, 절연층, 터치 패널, 화상표시부, 터치 스크린

Description

압전 액추에이터 모듈 및 이를 이용한 터치 스크린 장치{Piezoelectric actuator module and touch screen device using the same}

본 발명은 압전 액추에이터 모듈과 이를 장착하여 촉각 구현이 이루어지도록 한 터치 스크린 장치에 관한 것이다.

최근에 각종 전자제품을 살펴보면 사용자가 편리하게 사용할 수 있도록 하기 위해서 터치스크린 장치의 장착이 보편화 되어 있다. 터치스크린 장치는 정보를 입력한다는 개념 외에도 인터페이스에 사용자의 직관적 경험을 반영하고 피드백을 좀 더 다양화하는 개념이 포함되어 있다.

이와 같은 터치스크린 장치는 인터페이스를 위한 공간을 줄이고 조작이 편리하며 누구든 정보의 접근이 쉽고 사양의 변경이 간편하며 IT 기기와의 연동성이 용이한 것 외에도 사용자 인식이 높고 상품의 차별화 등 많은 장점이 있어 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있는 것이다.

일반적으로 종래 터치스크린 장치는 사용자가 터치스크린 패널을 통해 투시되는 화상을 보면서 터치스크린 패널을 누르면 진동발생수단에 의한 진동이 상기 터치스크린 패널에 전달되어 사용자가 진동을 느낄 수 있도록 형성되어 있다.

이와 같은 진동을 터치스크린 장치의 촉각 구현이라 할 수 있는데, 종래 촉각 구현 기능을 갖는 터치스크린 장치의 구성을 살펴보면 투명한 터치 패널 하부에 화상을 표시하는 LCD 등의 화상표시부가 부착되고, 상기 화상표시부의 하부에는 압전 액추에이터 모듈이 부착된다.

종래 압전 액추에이터 모듈은 전원을 인가하면 압축이나 팽창 또는 굴곡과 같은 변형에 의해 진동을 발생시키는 진동발생부와 상기 진동발생부의 진동을 화상표시부에 전달하는 플레이트로 구성된다.

상기 진동발생부는 압전체 및 상기 압전체를 감싸면서 전기적으로 분리되어 있어 전원의 +측과 -측이 각각 인가되는 한 쌍의 좌우 전극판으로 이루어진다. 즉, 상기 좌우 전극판은 각각 압전체의 좌우로부터 상하면을 감싸도록 절곡되면서 서로 일정간격 떨어져 있어 전기적으로 분리된다. 이때, 상기 압전체는 복수 층으로 구성되고, 좌우 전극판은 상기 압전체의 각 층 사이로 끼워지도록 중간이 연장되어 있다.

여기서, 상기 압전체는 세라믹 재질로 형성되기 때문에 쉽게 부러질 수 있으므로 이를 보완하기 위해서 상기 플레이트는 연성과 강성을 모두 가지는 재질로 형성되어야 한다. 이와 같이 연성과 강성을 모두 가지기 위한 플레이트는 금속 재질로 형성되어야 한다.

그러나 상기 플레이트가 금속 재질로 형성된 경우 그 위에 접착된 진동발생부의 좌우 전극판으로부터 플레이트로 전기가 흘러나오면서 쇼트가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진동발생부가 쉽게 부러지지 않도록 하면서 동시에 진동발생부에 쇼트가 발생하지 않도록 한 압전 액추에이터 모듈을 제공하려는 것이다.

본 발명은 쉽게 부러지지 않고 쇼트가 없는 진동발생부가 장착되어 제품의 신뢰성이 향상되도록 한 터치 스크린 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 압전 액추에이터 모듈은 전기적으로 +측과 -측으로 분리되어 있는 좌우 전극판이 복층의 압전체 사이와 상기 압전체의 좌우면 및 상하면을 커버하고 있는 진동발생부; 상기 진동발생부의 하부에 위치하고, 금속 재질로 형성된 플레이트; 및 상기 진동발생부의 좌우 전극판을 플레이트에 부착하고 전기의 흐름을 차단하는 절연층;을 포함하여 이루어진다.

상기 절연층은 진동발생부 또는 플레이트의 외면을 코팅할 수 있고, 상기 절연층에 불소 코팅할 수 있으며, 상기 절연층은 합성수지 재질로 형성할 수 있다.

본 발명의 터치 스크린 장치는 터치 패널; 상기 터치 패널 하부에 부착되는 화상표시부; 및 압전 액추에이터 모듈;을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 압전 액추에이터 모듈에 의하면 금속 재질의 플레이트를 사용하고, 진동발생부와 플레이트 사이에 절연층을 형성함으로써, 내구성과 전기적 안전 성이 동시에 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 압전 액추에이터 모듈을 이용한 터치 스크린 장치에 의하면 내구성과 전기적 안전성이 향상된 압전 액추에이터 모듈의 장착을 통해 촉각 구현을 위한 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용된 압전 액추에이터 모듈의 제1 실시 예를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 분해 단면도이다.

본 발명의 제1 실시 예로서 압전 액추에이터 모듈(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 진동발생부(110), 플레이트(120) 및 절연층(130)으로 구성된다.

상기 진동발생부(110)는 전원을 인가하면 수축 팽창 또는 굴곡과 같은 변형을 통해 진동이 발생하는 것으로서, 이와 같은 압전 특성을 갖는 압전체(111)와 압전체로 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 좌우 전극판(112a, 112b)으로 구성된다.

상기 압전체(111)는 예를 들어 세라믹 재질로서 상하 복층으로 구성되며, 도면에서는 상하 3층으로 도시되어 있다.

상기 전극판(112a, 112b)은 전기적으로 +측과 -측으로 분리되어 있고, 복층의 압전체(111) 사이와 상기 압전체(111)의 좌우면 및 상하면을 커버하도록 형성되어 있다. 여기서 전극판(112a, 112b)은 복층의 압전체(111)에 패턴 인쇄될 수 있다. 전극판(112a, 112b)을 통해 인가되는 전원으로 상기 압전체(111)가 변형되는 것이다.

상기 좌우 전극판(112a, 112b)은 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복층의 압전체(111) 사이로 삽입되는 내부 전극과 상기 압전체(111)의 좌우면 및 상하면을 감싸는 외부 전극으로 구분할 수 있다.

상기 내부 전극은 좌우 전극판(112a, 112b)에 각각 하나씩 또는 다수 개를 연결하되, 복층의 압전체(111) 사이에 층층이 좌우로 교차하여 삽입되도록 한다. 좌측 전극판(112a)의 내부 전극은 우측 전극판(112b)과 전기적으로 분리되도록 일정간격 떨어져 있고, 우측 전극판(112b)의 내부전극 또한 좌측 전극판(112a)과 전기적으로 분리되도록 일정간격 떨어져 있다.

상기 외부 전극은 압전체(111)의 좌우면과 상하면을 감싸는 구조로서, 상면 에는 우측 전극판(112b)이 넓게 감싸도록 하고 하면에는 좌측 전극판(112a)이 넓게 감싸도록 한다. 이때, 상기 압전체(111)의 상하면을 감싸는 좌우 전극판(112a, 112b) 사이에는 전기적으로 분리되도록 일정간격 떨어져 있다.

상기 플레이트(120)는 상기 진동발생부(110)의 하부에 위치하고, 금속 재질로 형성된다. 상기 플레이트(120)는 금속재질로서, 금속의 특성상 진동발생부(110)가 쉽게 부러지지 않도록 견고하게 지지하고, 진동발생부(110)의 변형에 의해 유연하게 휘어질 수 있도록 강성과 연성을 갖는다. 상기 플레이트(120)는 진동발생부(110)에서 발생하는 진동을 터치 스크린 장치(200)의 터치 패널(210)로 전달하는 역할을 한다.

상기 절연층(130)은 상기 진동발생부(110)를 플레이트(120)에 접착하는 것으로서, 좌우 전극판(112a, 112b)으로 인가되는 전원이 금속 재질의 플레이트(120)를 통해 흘러 쇼트가 발생하지 않도록 한다. 즉, 상기 절연층(130)은 접착의 기능과 절연의 기능을 갖는다. 이때, 상기 절연층(130)은 진동발생부(110)와 플레이트(120) 사이에 형성하되, 진동발생부(110)의 넓이로만 형성하거나 플레이트(120) 전면에 형성할 수 있다.

도 3는 본 발명이 적용된 압전 액추에이터 모듈의 제2 실시 예를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 분해 단면도이다.

본 발명의 제2 실시 예로서 압전 액추에이터 모듈(100)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 진동발생부(110) 또는 플레이트(120)의 외면이 절연층으로 코팅된 것이다.

즉, 진동발생부(110)와 플레이트(120) 사이에 절연층(130)을 형성하기 위해서 진동발생부(110)나 플레이트(120)를 절연 재질의 용융액에 완전히 담갔다가 빼내서 외면 전체에 절연층(130)이 형성되도록 하는 것이다.

한편, 상기 제1 실시 예와 제2 실시 예에서 절연층(130)은 합성수지 재질로 형성할 수 있고, 절연층(130) 외면에 불소 코팅을 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명이 적용된 터치 스크린 장치의 적용 상태를 도시한 부분 절개 사시도이고, 도 6은 본 발명이 적용된 터치 스크린 장치를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명이 적용된 터치 스크린 장치를 도시한 단면도이다.

본 발명의 터치 스크린 장치(200)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 터치 패널(210), 화상표시부(220) 및 압전 액추에이터 모듈(100)로 구성된다.

상기 터치 패널(210)은 화상표시부(220)에 표시되는 화상을 보면서 표면을 눌러 신호 입력의 기능을 수행하도록 투명성 및 가요성을 갖는다. 이와 같은 터치 패널(210)의 예로서 외부 필름층, ITO 필름층 및 베이스 필름층을 적층하여 이루어진 것이 있다. 이 경우 상기 외부 필름층은 예를 들어 이동통신단말기의 전면부에 탑재되어 터치를 통한 입력 가능한 표시 영역(viewing area)과 상기 표시 영역 주변에 형성되는 데드 스페이스 영역(dead space area)으로 구분된다. 상기 외부 필름층은 화상표시부의 화면을 투시할 수 있도록 예를 들어 PET(Poly Ethylene Terephtalate)와 같은 투명 필름 소재로 이루어진다. 또한, 상기 ITO 필름층(Indium Tin Oxide film)은 상하 필름층으로 적층되고 그 사이에는 간격을 일정하게 유지하기 위한 도트 스페이스가 마련된다. 상하 필름층에는 가장자리를 따라 전도성 X축 패턴과 Y축 패턴이 형성되어 있는 전극막이 마련되며, X축 패턴과 Y축 패턴은 절연체에 의해 전기적으로 분리된다. 전극막은 FPC 케이블을 통해 ITO 필름층 외부로 노출되어 휴대용 단말기와 전기적으로 연결된다. 또한, 베이스 필름층은 터치 패널(210) 전체를 지지하는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어 투과율의 높고 응답속도가 우수한 글라스 기판이 사용된다.

상기 화상표시부(220)는 상기 터치 패널(210) 하부에 부착되는 것으로서, 예를 들어 LCD, PDP, OLED 등이 된다.

여기서 상기 터치 패널(210)과 상기 화상표시부(220)는 기구 세트의 케이스에 고정된다.

상기 압전 액추에이터 모듈(100)에 대한 구체적인 설명은 앞서 기재되었으므로 생략한다.

다만, 상기 플레이트(plate: 120)는 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 화상표시부(220)의 하부에 길이 방향 또는 폭 방향으로 나란하게 위치되는 한 쌍 또는 그 이상으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 한 쌍 이상의 플레이트(120)는 양끝을 연결하면서 화상표시부(220)의 테두리를 따라 위치하는 프레임을 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우 상기 프레임은 나란하게 위치하는 플레이트(120) 사이의 간격을 유지하고 화상표시부(220)에 대한 접착력의 향상을 도모할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 액추에이터 모듈(100)에 의하면 금속 재질의 플레이트(120)를 사용하고, 진동발생부(110)와 플레이트(120) 사이에 절연층(130)을 형성함으로써, 예를 들어 강성인 세라믹 재질로 형성된 진동발생부가 쉽게 부러지는 것을 방지하여 내구성을 향상시키고, 동시에 진동발생부(110)의 좌우 전극판(112a, 112b)이 금속 재질의 플레이트(120)를 통해 쇼트되는 것을 방지할 수 있어 전기적 안전성이 향상된다.

또한, 본 발명의 압전 액추에이터 모듈(100)을 이용한 터치 스크린 장치(200)에 의하면 내구성과 전기적 안전성이 향상된 압전 액추에이터 모듈(100)의 장착을 통해 촉각 구현을 위한 제품의 신뢰성이 향상될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 구체적인 실시 예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이 는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 터치스크린 장치는 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 압전 액추에이터 모듈의 제1 실시 예를 도시한 단면도.

도 2는 도 1의 분해 단면도.

도 3은 본 발명이 적용된 압전 액추에이터 모듈의 제2 실시 예를 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 분해 단면도.

도 5는 본 발명이 적용된 터치 스크린 장치의 적용 상태를 도시한 부분 절개 사시도.

도 6은 본 발명이 적용된 터치 스크린 장치를 도시한 사시도.

도 7은 본 발명이 적용된 터치 스크린 장치를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100; 압전 액추에이터 모듈

110: 진동발생부 111: 압전체

112a, 112b:전극판

120: 플레이트

130: 절연층

200: 터치 스크린 장치

210: 터치 패널

220: 화상표시부

Claims (5)

1. 전기적으로 +측과 -측으로 분리되어 있는 좌우 전극판이 복층의 압전체 사이와 상기 압전체의 좌우면 및 상하면을 커버하고 있는 진동발생부;

   상기 진동발생부의 하부에 위치하고, 금속 재질로 형성된 플레이트; 및

   상기 진동발생부의 좌우 전극판을 플레이트에 부착하고 전기의 흐름을 차단하는 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터 모듈.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 절연층은 진동발생부 또는 플레이트의 외면을 코팅하고 있는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터 모듈.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 절연층은 불소 코팅된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터 모듈.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 절연층은 합성수지 재질인 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터 모듈.
5. 터치 패널;

   상기 터치 패널 하부에 부착되는 화상표시부; 및

   상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항으로 구성된 압전 액추에이 터 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터치 스크린 장치.

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