KR20130030704A

KR20130030704A - 트랜스듀서 및 트랜스듀서 모듈

Info

Publication number: KR20130030704A
Application number: KR1020110101604A
Authority: KR
Inventors: 치아-난 칭; 치-유 추앙
Original assignee: 치프 랜드 일렉트로닉스 코., 엘티디.
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-03-27
Also published as: JP2013066137A; US20130069483A1; TW201314979A; CN103000801A; EP2571071A3; EP2571071A2

Abstract

본 발명의 트랜스듀서는 도전층 상에 ∏형 슬릿이 형성되어 있고, ∏형 슬릿의 개구는 스윙단을 향한다. 본 발명은 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시키거나 또는 공진 모드를 조절할 수 있는 트랜스듀서 및 이를 구비한 트랜스듀서 모듈을 제공한다.

Description

트랜스듀서 및 트랜스듀서 모듈 {TRANSDUCER AND TRANSDUCER MODULE}

본 발명은 트랜스듀서 및 이 트랜스듀서를 사용하는 트랜스듀서 모듈에 관한 것이다.

트랜스듀서는 에너지 변환 장치로서 하나의 에너지 형태를 다른 에너지 형태로 변환시키는데 이용된다. 일반적인 트랜스듀서는 모터 또는 발전기가 있으며, 그 중 모터는 입력되는 전기 에너지를 전자기유도를 통해 기계 에너지로 변환하여 출력하며, 발전기는 입력되는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다.

그밖에, 트랜스듀서는 지능재료(smart material)를 사용하여 구현가능하다. 응력, 온도, 전기, 자기장, ph, 습도 등과 같은 외부 자극(stimuli)을 인가할 경우 지능재료의 하나 이상의 성질을 변화시킬 수 있다. 이러한 특성을 이용하여, 트랜스듀서의 목적에 도달할 수 있다. 일반적인 지능재료로는 예를 들면, 압전 재료(piezoelectric material), 전기활성중합체(Electro-Active Polymer, EAP), 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy, SMA), 자왜 재료(magnetostrictive material), 전왜 재료(electrostrictive material) 등이 있다.

지능재료를 이용하여 제작된 트랜스듀서는 많은 제품에 응용될 수 있는데, 예를 들면 위치고정소자, 유도기, 잉크젯 프린터(inkjet printer) 등이다. 압전 재료를 예로 들면, 일반적으로 역압전 효과(converse piezoelectric effect)의 특성을 이용하여 트랜스듀서를 설계한다. 전기장을 인가할 경우, 압전 재료는 전기장 정교 방향에서 팽창하거나 수축하여 전기 에너지를 기계 에너지로 변환한다. 역으로 해도 마찬가지이다.

출력 에너지 또는 반응(response)값을 높이기 위하여, 지능재료를 적층하거나 직렬연결시킬 수 있다. 압전 재료를 예를 들면, 멀티몰프(multimorph)가 가장 큰 출력 에너지를 가지며, 바이몰프(bimorph)가 그 다음이며, 유니몰프(unimorph)가 가장 작다. 그러나, 압전 재료를 많이 사용할수록, 원가가 증가하고, 조립이 또한 복잡해진다.

게다가, 종래 압전소자의 햅틱 피드백 효과 및 음향 송출(acoustic propagation) 효과가 제한적이거나 또는 공진 모드를 임의로 조절할 수가 없어 트랜스듀서의 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시킬 수 있거나 공진 모드를 조절할 수 있는 새로운 혁신적인 기술이 필요하다.

상기 종래 기술에 존재하는 문제점을 감안하여, 본 발명의 실시예의 목적 중 하나는 낮은 원가로 트랜스듀서 변환율을 향상시키는 트랜스듀서 또는 트랜스듀서 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 실시예는 도전층의 일단(一端)이 고정단이고 타단(他端)이 스윙단이며, 상기 도전층 상에 ∏형 슬릿이 형성되어 있고, 상기 ∏형 슬릿의 개구가 스윙단을 향하는 트랜스듀서를 제공한다.

본 발명의 제2 실시예는 도전층의 중앙 섹션을 고정단으로, 양 가장자리 단을 스윙단으로 하고 고정단 양측의 도전층 상에 각각 ∏형 슬릿이 형성되어 있고, 각 개구는 각각 같은 측의 스윙단을 향하는 트랜스듀서를 제공한다.

본 발명의 제3 실시예는 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 상기 트랜스듀서 및 하나 이상의 평판을 결합한 트랜스듀서 모듈을 제공한다. 이를 통해, 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시키거나 또는 공진 모드(resonant mode)를 조절할 수 있다.

본 발명의 트랜스듀서 모듈에 의하면, 슬릿 구조를 가진 트랜스듀서 및 질량블록을 배치하여 트랜스듀서의 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시키거나 또는 공진 모드를 조절할 수 있다.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜스듀서를 나타낸다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이몰프를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4b는 도 1b와 도 3의 실시예에 하나 이상의 질량블록을 증가시킨 트랜스듀서를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이몰프를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6b는 도 2b와 도 5의 실시예에 하나 이상의 질량블록을 증가시킨 트랜스듀서를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7b는 여러 종류의 트랜스듀서를 나타내며, 본 발명의 제2 실시예에 분류된다.
도 8a 내지 도 8c는 여러 종류의 트랜스듀서를 나타내며, 본 발명의 제2 실시예에 분류된다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈을 나타낸다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈을 나타낸다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈을 나타낸다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제6 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈을 나타낸다.

본 발명의 실시예는 트랜스듀서와 이 트랜스듀서를 구비한 트랜스듀서 모듈을 공개하였다. 트랜스듀서는 도전층, 지능재료층 및 전극층을 포함하고 있다. 도전층의 일단이 고정단이며 타단이 스윙단이거나 또는 도전층의 중앙 섹션이 고정단이며 양단이 스윙단이다. 도전층 상에 슬릿이 형성되어 있고, 그 개구는 스윙단을 향하고 있으며, 지능재료층은 슬릿과 고정단 사이, 및 슬릿과 스윙단 사이의 도전층 상에 설치된다. 전극층은 각 지능재료층 상에 형성된다.

본 명세서에서 「중앙 섹션」은 물건의 중앙 위치 또는 그와 인접한 위치를 말한다.

그 중, 지능재료층은 압전(piezoelectric) 재료(예를 들면, 지르콘 티탄산 납(PZT)), 전기활성중합체(electroactive polymer, EAP), 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA), 자왜 재료(magnetostrictive material), ph-민감성 폴리머(ph-sensitive polymers), 온감 폴리머(temperature-responsive polymers) 등이거나, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.

그밖에, 트랜스듀서, 지능재료층과 슬릿의 형상은 규칙적이거나 또는 불규칙적이다. 예를 들면, 직사각형, 원형, 다변형, 또는 이들의 조합이다. 트랜스듀서의 형상이 직사각형과 가깝고, 슬릿의 형상이 Π형 또는 U형에 가까운 것이 바람직하다.

아래 각 실시예의 트랜스듀서는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환한 예이나, 이에 한정하지 않는다.

[제1 실시예]

도 1a와 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 트랜스듀서(10)를 나타내며, 그 중 도 1a는 평면도이며, 도 1b는 단면도이다. 도 1a와 도 1b에 도시한 바와 같이, 트랜스듀서(10)는 도전층(30E)을 포함하고, 상기 도전층(30E)은 A단과 C단의 2개의 단(端)을 가지고 있으며, 그 중 C단은 고정단이며 A단은 스윙단이다. 도전층(30E)은 또한 Π형 슬릿(100)을 구비하고 있으며, 상기 Π형 슬릿(100)의 개구는 스윙단(A)을 향한다. 그밖에, 제1 지능재료층(101)은 Π형 슬릿(100)과 고정단(C) 사이의 도전층(30E) 상에 설치된다. 제2 지능재료층(102)은 Π형 슬릿(100)과 스윙단(A) 사이의 도전층(30E) 상에 설치된다. 제1 전극층(101E)은 제1 지능재료층(101) 상에 위치한다. 제2 전극층(102E)은 제2 지능재료층(102) 상에 위치한다.

전기 에너지가 도전층(30E), 제1 전극층(101E), 제2 전극층(102E)에 공급될 때, 제1 작동구역(B1)이 제1 지능재료층(101)의 작동구역이 되고, 제2 작동구역(B2)이 제2 지능재료층(102)의 작동구역이 되며, Π형 슬릿(100)의 목적은 제2 작동구역(B2)에 스윙단(A) 및 자유단(D)을 형성하는 것이다.

제1 전극층(101E)과 도전층(30E)에 구동 신호를 인가할 때, 제1 지능재료층(101)은 제1 작동구역(B1)에서 스윙을 일으키는데 그 스윙은 고정단(C)에서 스윙단(A)까지 연신 확대되어 스윙 운동(M1)을 하게 하며, 스윙 운동(M1)의 상하 스윙은 스윙단(A)에 왕복하는 관성력(F1)을 발생시킨다. 그리고 스윙단(A)의 왕복 관성력(F1)은 고정단(C)에 왕복하는 관성력(F1')이 발생하게 하므로, 트랜스듀서의 구조(도전층(30E), 제1 지능재료층(101), 제2 지능재료층(102), 제1 전극층(101E), 제2 전극층(102E))는 가요성을 가지며, 소량의 힘이 트랜스듀서 구조의 굽힘 모멘트(bending moment)로 전환되므로, F1'의 값은 F1의 값보다 작으며 F1에 근접한 값을 가진다.

동시에, 제2 전극층(102E)과 도전층(30E)에 구동 신호를 인가할 때, 제2 지능재료층(102)은 제2 작동구역(B2)에서 스윙이 발생하게 되고, 제2 지능재료층(102)은 스윙단(A)을 지지점으로 하여, 자유단(D)에서 왕복하는 상하 스윙 운동(M2)을 발생시키고, 스윙 운동(M2)의 상하 스윙은 스윙단(A)에 왕복하는 관성력(F2)을 발생시키고 스윙단(A)의 왕복하는 관성력(F2)은 고정단(C)에 왕복하는 관성력(F2')을 발생시키므로, 트랜스듀서의 구조(도전층(30E), 제1 지능재료층(101), 제2 지능재료층(102), 제1 전극층(101E), 제2 전극층(102E))는 가요성을 가지며, 소량의 힘은 트랜스듀서 구조의 굽힘 모멘트로 전환되므로, F2'의 값은 F2의 값보다 작으며 F2에 근접한 값을 가진다.

이를 통해, 트랜스듀서(10)는 고정단(C)에서의 총 출력 힘은 F1'+F2'이다. 실시함에 있어서, 제1 지능재료층(101)과 제2 지능재료층(102)에 각각 서로 다른 구동 신호를 인가하여 고정단(C)에 서로 다른 관성력 합의 조합을 발생시킬 수 있으므로 트랜스듀서의 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시키거나 또는 공진 모드를 조절할 수 있다.

[제2 실시예]

도 2a와 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 트랜스듀서(10)를 나타내며, 그 중 도 2a는 평면도이며, 도 2b는 단면도이다. 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이, 트랜스듀서(10)는 도전층(30E)을 포함하며, 그 양단을 스윙단(A)으로, 중앙 섹션을 고정단(C)으로 한다. 도전층(30E)은 2개의 Π형 슬릿(100)을 가지며, 상기 Π형 슬릿(100)의 개구는 각각 같은 측의 스윙단(A)을 향한다. 그밖에, 제1 지능재료층(101)은 2개의 Π형 슬릿(100) 사이의 도전층(30E) 상에 설치된다. 2개의 제2 지능재료층(102)은 2개의 Π형 슬릿(100)과 2개의 스윙단(A) 사이의 도전층(30E) 상에 각각 설치된다. 제1 전극층(101E)은 제1 지능재료층(101) 상에 위치한다. 2개의 제2 전극층(102E)은 각각 2개의 제2 지능재료층(102) 상에 위치한다.

전기 에너지를 도전층(30E), 제1 전극층(101E), 제2 전극층(102E)에 공급할 때, 제1 작동구역(B1)이 제1 지능재료층(101)의 작동구역이며, 제2작동구역(B2)이 제2 지능재료층(102)의 작동구역이며, Π형 슬릿(100)의 목적은 제2 작동구역(B2)에 스윙단(A) 및 자유단(D)을 형성하는 것이다.

제1 전극층(101E)과 도전층(30E)에 구동 신호를 인가할 때, 제1 지능재료층(101)은 제1 작동구역(B1)에서 스윙을 발생시키고, 또한 그 스윙은 고정단(C)에서 양쪽으로 2개의 스윙단(A)까지 연신 확대되어, 상하 스윙 운동(M1)을 하게 하며, 스윙 운동(M1)의 상하 스윙은 2개의 스윙단(A)에 왕복하는 관성력(F1)을 발생시키고, 2개의 스윙단(A)의 왕복 관성력(F1)은 고정단(C)에 왕복하는 관성력(F1')을 준다. 트랜스듀서의 구조(도전층(30E), 제1 지능재료층(101), 제2 지능재료층(102), 제1 전극층(101E), 제2 전극층(102E))는 가요성을 가지며, 소량의 힘이 트랜스듀서 구조의 굽힘 모멘트로 전환되므로, F1'의 값은 F1의 값보다 작으며 F1에 근접한 값을 가진다.

동시에, 제2 전극층(102E)과 도전층(30E)에 구동 신호를 인가할 때, 제2 지능재료층(102)은 제2 작동구역(B2)에 스윙을 발생시키고, 제2 지능재료층(102)은 스윙단(A)을 지지점으로 하여, 자유단(D)에 왕복하는 상하 스윙 운동(M2)을 발생시키고, M2의 상하 스윙 운동은 스윙단(A)에 왕복하는 관성력(F2)을 발생시키며, 스윙단(A)의 왕복하는 관성력(F2)은 고정단(C)에 왕복하는 관성력(F2')을 발생시킨다. 그리고 트랜스듀서의 도전층(30E) 등은 가요성을 가지며, 소량의 힘이 트랜스듀서 구조의 굽힘 모멘트로 전환되므로, F2’의 값은 F2의 값보다 작으며 F2에 근접한 값을 가진다.

이를 통해, 트랜스듀서(10)는 고정단(C)에서의 총 출력 힘이 F1'+2F2'이다. 실시함에 있어서, 제1 지능재료층(101)과 제2 지능재료층(102)에 각각 서로 다른 구동 신호를 인가하여 고정단(C)에 서로 다른 관성력 합의 조합을 발생시켜 트랜스듀서의 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시키거나 또는 공진 모드를 조절할 수 있다.

실시함에 있어서, 제1 실시예의 트랜스듀서(10)는 또한 2층 또는 다층의 지능재료층을 사용할 수 있다. 도 3은 2층의 지능재료층을 구비한 트랜스듀서(10)의 단면도를 나타낸다. 도 1b의 구조에 이어서, 트랜스듀서(10)는 도전층(30E) 하측에 위치하고, 제1 지능재료층(101)에 대응되는 제3 지능재료층(103), 제3 지능재료층(103) 하측에 위치하는 제3 전극층(103E), 도전층(30E) 하측에 위치하고 제2 지능재료층(102)에 대응되는 제4 지능재료층(104) 및 제4 지능재료층(104)의 하측에 위치하는 제4 전극층(104E)을 더 포함한다. 마찬가지로, 서로 동일한 방법으로 다층 지능재료층을 구비한 트랜스듀서(10)를 제조할 수 있다.

그밖에, 관성력, 진동폭을 더 증가시키거나 또는 공진 모드(resonant mode)를 조절하기 위하여, 트랜스듀서(10)의 적당한 위치에 하나 이상의 질량블록을 추가할 수 있다. 도 4a 내지 도 4b는 도 1b와 도 3의 트랜스듀서(10)를 각각 나타낸다. 제2 전극층(102E)과 제4 전극층(104E)의 적당한 위치에 하나 이상의 질량블록(120)을 추가할 수 있다. 질량블록(120)은 각종 형상의 다양한 재질을 사용할 수 있는바, 예를 들면 금속과 같은 고밀도 재료 또는 산화지르코늄과 같은 고영률(Young's modulus) 재료이다. 주의할 점은 질량블록(120)의 위치와 수량은 도면에 도시한 것에 한정하지 않는다.

질량블록(120)을 증가시켜 전체 구조의 질량을 변화시켜, 자연 공진 주파수를 변화시킨다. 또한 질량블록(120)은 제2 지능재료층(102)과 제4 지능재료층(104)의 질량 부하를 증가시킨다. 제2 지능재료층(102)과 제4 지능재료층(104)에 구동 신호를 인가할 때, 제2 지능재료층(102)과 제4 지능재료층(104)은 스윙단(A)을 지지점으로 하여, 자유단(D)에 상하 왕복 스윙 운동을 일으키며, 질량블록(102)의 추가는 자유단(D)에 대해 부담을 증가시키나, 자유단(D)의 왕복 운동을 유지해야 하므로, 질량블록(102)의 부하가 스윙단(A)의 관성력을 증가시키고, 스윙단(A)의 관성력이 고정단(C)에 부가될 수 있다. 그러므로 질량블록(120)은 고정단(C)의 관성력 출력을 증가시킬 수 있다.

실시함에 있어서, 제2 실시예의 트랜스듀서(10)는 또한 2층 또는 다층의 지능재료층을 사용할 수 있다. 도 5는 2층의 지능재료층을 구비한 트랜스듀서(10)의 단면도이다. 도 2b의 구조에 이어서, 트랜스듀서(10)는 도전층(30E) 하측에 위치하고 제1 지능재료층(101)에 대응되는 제3 지능재료층(103), 제3 지능재료층(103) 하측에 위치하는 제3 전극층(103E), 도전층(30E) 하측에 위치하고 2개의 제2 지능재료층(102)에 각각 대응되는 2개의 제4 지능재료층(104) 및 2개의 제4 지능재료층(104)의 하측에 위치하는 2개의 제4 전극층(104E)을 더 포함한다. 마찬가지로, 서로 동일한 방법으로 다층 지능재료층을 구비한 트랜스듀서(10)를 제조할 수 있다.

그밖에, 관성력 진동폭을 증가하거나 또는 공진 모드(resonant mode)를 조절하기 위하여, 트랜스듀서(10)의 적당한 위치에 하나 이상의 질량블록을 증가시킬 수 있다. 도 6a 내지 도 6b는 도 2b와 도 5의 트랜스듀서(10)를 각각 나타내며, 제2 전극층(102E)과 제4 전극층(104E)의 적당한 위치에 하나 이상의 질량블록(120)을 증가시킬 수 있다. 질량블록(120)은 각종 형상의 다양한 재질을 사용할 수 있는바, 예를 들면 금속과 같은 고밀도 재료 또는 산화지르코늄과 같은 고영률(Young's modulus) 재료이다. 주의할 점은 질량블록(120)의 위치와 수량은 도면에 도시한 것에 한정하지 않는다.

[제2 실시예의 변형례 1]

도 7a 내지 도 7b는 트랜스듀서(10)의 평면도를 나타내며, 본 발명의 제2 실시예의 변형에 분류되며, 여기서 트랜스듀서(10)는 유니몰프, 바이몰프 또는 멀티몰프를 예로 들고 있으나, 이에 한정하지 않는다. 그밖에, 부호 S는 실제 조작에서 가능한 고정 구역 또는 지지부재를 나타낸다. 본 실시예에서, 트랜스듀서(10)는 십자모양이며, 도전층(30E)의 중앙 섹션은 고정단이며, 4개의 스윙단(A) 및 4개의 Π형 슬릿(100)을 구비하며, 상기 4개의 Π형 슬릿(100)의 개구는 각각 4개의 스윙단(A)을 향한다. 그밖에, 만약 트랜스듀서(10)가 유니몰프라면, 제1 전극층(101E)과 그 하측의 제1 지능재료층(101)은 4개의 Π형 슬릿(100) 사이의 도전층(30E) 상에 설치되고, 각각의 슬릿(100)과 스윙단(A) 사이에는 제2 전극층(102E)과 그 하측의 제2 지능재료층(102)이 설치된다. 그밖에, 도 7b에 도시한 바와 같이, 트랜스듀서(10)는 질량블록(120)을 구비하며, 질량블록(120)의 수량과 위치는 도면에 도시한 것에 한정하지 않는다.

[제2 실시예의 변형례 2]

도 8a 내지 도 8c는 여러 종류의 트랜스듀서(10)의 평면도를 나타내며, 본 발명의 제2 실시예의 변형에 분류되며, 여기서 트랜스듀서(10)는 유니몰프, 바이몰프 또는 멀티몰프를 예로 들고 있으나, 이에 한정하지 않는다. 본 실시예에서, 트랜스듀서(10)의 형상은 원형이며, 그 도전층(30E)의 중앙 섹션을 고정단(C)으로 하고 가장자리를 스윙단(A)으로 한다. 도전층(30E)은 다수개의 Π형 슬릿(100)을 구비하고 있으며, Π형 슬릿(100)의 개구는 각각 스윙단(A)을 향한다. 그밖에, 만일 트랜스듀서(10)가 유니몰프이면, 제1 전극층(101E)과 그 하측의 제1 지능재료층(101)은 다수개의 Π형 슬릿(100)과 고정단(C) 사이의 도전층(30E) 상에 설치되고, 각각의 슬릿(100)과 스윙단(A) 사이에 제2 전극층(102E)과 그 하측의 제2 지능재료층(102)이 설치된다. 그밖에, 트랜스듀서(10)의 적당한 위치에 하나 이상의 질량블록(120, 미도시)을 설치한다. 본 발명의 각 실시예에 따른 트랜스듀서는 트랜스듀서 모듈에 응용하여 에너지 전환 효율을 향상시킬 수 있다.

[제3 실시예]

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈(1)을 나타낸다. 본 실시예에서, 트랜스듀서 모듈(1)은 주로 트랜스듀서(10)와 제1 평판(11)을 포함한다. 그 중, 트랜스듀서(10)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 각종 트랜스듀서를 포함할 수 있으며, 예를 들면 도 1a 내지 도 1b, 도 3, 도 4a 내지 도 4b에 도시한 트랜스듀서(10)이다. 트랜스듀서(10)는 고정단(C)을 통해 제1 평판(11)에 고정되고, 양자는 협각(θ)을 가진다. 본 명세서에서, 「고정」 방식은 접착 고정, 삽입, 압착, 잠금 고정, 나사 고정, 용접 또는 본 분야에서 잘 알려진 다른 방법을 포함하나, 이에 한정하지 않는다. 실시함에 있어서, 트랜스듀서(10)는 도 9a와 도 9b에 도시한 바와 같이 평면 형상일 수 있으며, 또한 도 9c와 도 9d에 도시한 바와 같이 만곡 형상일 수도 있다. 본 실시예에서, 트랜스듀서(10)는 하나 이상의 슬릿(100)(관련 실시예, 예를 들면 도 1a를 참조)을 가지고 있으며, 그 개구는 스윙단(A)을 향한다. 제1 평판(11)은 스크린, 터치 패널, 프레임(frame), 기판 또는 하우징(housing)일 수 있다. 본 실시예에서, 트랜스듀서(10)가 전기 에너지에 의해 구동되면, 고정단(C)이 고정되어 있으므로, 스윙단(A)의 진동이 고정단(C)에 관성력을 발생하게 함으로써, 제1 평판(11)을 진동하여 공기를 밀어 음파(acoustic wave)를 발생시키거나 또는 햅틱 피드백(haptic feedback)을 발생시킨다.

[제4 실시예]

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제4 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈(1)을 나타낸다. 본 실시예는 제3 실시예를 변화시킨 것으로, 지지부재(12A) 또는 지지부재(12A/12B)를 이용하며, 트랜스듀서(10)의 고정단(C)을 제1 평판(11) 또는 제1 평판(11)과 제2 평판(13) 사이에 고정시킨다는 점에서 제3 실시예와 다르다. 그 중, 지지부재(12A)의 제1 단은 제1 평판(11)에 고정되며, 제2 단은 트랜스듀서(10)의 고정단(C)에 고정된다. 지지부재(12B)의 제1 단은 트랜스듀서(10)의 고정단(C)에 고정되며, 제2 단은 제2 평판(13)에 고정된다. 본 발명에서, 지지부재(12A/12B)는 금속, 폴리머와 같은 임의의 재질이 될 수 있고, 구조는 중공체 또는 고형체가 될 수 있으며, 형상은 통(筒) 모양, 기둥 모양 또는 기타 모양일 수 있으며, 수량은 하나 또는 다수개가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 지지부재(12A/12B) 중 적어도 하나는 댐퍼(damper)일 수 있으며, 이는 스프링, 탄성고무와 같은 탄성체일 수 있다. 다른 일 실시예에서, 지지부재(12A/12B) 중 적어도 하나는 지능재료일 수 있다. 그밖에, 도 10a와 도 10b에 도시한 바와 같이, 제1 평판(11)과 지지부재(12A) 및 제2 평판(13)과 지지부재(12B)는 분리하여 제작할 수 있다. 도 10c와 도 10d에 도시한 바와 같이, 제1 평판(11)과 지지부재(12A) 및 제2 평판(13)과 지지부재(12B)는 일체 성형될 수 있다.

[제5 실시예]

도 11a와 도 11b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈(1)을 나타낸다. 본 실시예에서, 트랜스듀서 모듈(1)은 주로 트랜스듀서(10)와 제1 평판(11)을 포함한다. 그 중, 트랜스듀서(10)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 각종 트랜스듀서를 포함할 수 있는바, 예를 들면, 도 2a 내지 도 2b, 도5, 도 6a 내지 도 6b, 도 7a 내지 도 7b, 도 8a 내지 도 8c에 도시한 트랜스듀서(10)이다. 트랜스듀서(10)의 중앙 섹션을 고정단(C)으로 하고 트랜스듀서(10)를 제1 평판(11)에 고정한다. 실제 작업에서, 트랜스듀서(10)는 도 11a에 도시한 바와 같이 만곡 형상일 수 있으나, 또한 도 11b에 도시한 바와 같이, 평판의 굴곡 형상일 수도 있다. 본 실시예에서, 트랜스듀서(10)는 적어도 2개의 슬릿(101)(관련 실시예, 예를 들면 도 2a를 참조)을 구비하고, 그 개구는 각각 트랜스듀서(10)의 스윙단(A)을 향한다. 제1 평판(11)은 스크린, 터치 패널, 프레임, 기판 또는 하우징일 수 있다. 본 실시예에서, 트랜스듀서(10)가 전기 에너지를 인가받아 구동될 때, 중앙 섹션(C)이 고정되어 있고 트랜스듀서(10)에서 양 가장자리 구간의 진동이 중앙 섹션(C)에 관성력을 발생시킴으로써, 제1 평판(11)을 진동시켜 공기를 밀어 음파 또는 햅틱 피드백을 발생시킨다.

[제6 실시예]

도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 제6 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈(1)을 나타낸다. 본 실시예는 제5 실시예를 변화시킨 것으로, 지지부재(12A) 또는 지지부재(12A/12B)를 사용하여, 트랜스듀서(10)의 중앙 섹션을 제1 평판(11), 또는 제1 평판(11)과 제2 평판(13) 사이에 고정한다는 점에서 제5 실시예와 다르다. 그 중, 지지부재(12A)의 제1 단은 제1 평판(11)에 고정되고, 제2 단은 트랜스듀서(10)의 중앙 섹션에 고정되고 지지부재(12B)의 제1 단은 트랜스듀서(10)의 중앙 섹션에 고정되고, 제2 단은 제2 평판(13)에 고정된다. 지지부재(12A/12B)에 대한 자세한 내용은 앞서 설명한 내용을 참고하기 바란다. 그밖에, 도 12a와 도 12b에 도시한 바와 같이, 제1 평판(11)과 지지부재(12A), 및 제2 평판(13)과 지지부재(12B)는 분리 제작될 수 있다. 도 12c와 도 12d에 도시한 바와 같이, 제1 평판(11)과 지지부재(12A), 및 제2 평판(13)과 지지부재(12B)는 일체 성형될 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 트랜스듀서 모듈은, 슬릿 구조를 가진 트랜스듀서 및 질량블록을 배치하여 트랜스듀서의 햅틱 피드백 효과, 음향 송출 효과를 향상시키거나 또는 공진 모드를 조절할 수 있다.

이상은 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명했으나 본 발명의 권리범위는 여기에 한정되지 않는다. 본 발명에 개시된 정신에 따라 진행한 균등한 변경 또는 수정은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.

1: 트랜스듀서 모듈
10: 트랜스듀서
11: 제1 평판
12A/12B: 지지부재
13: 제2 평판
30E: 도전층
100: Π형 슬릿
101: 제1 지능재료층
101E: 제1 전극층
102: 제2 지능재료층
102E: 제2 전극층
103: 제3 지능재료층
103E: 제3 전극층
104: 제4 지능재료층
104E: 제4 전극층
A: 스윙단
B1: 제1 작동구역
B2: 제2 작동구역
C: 고정구역
D: 자유단
F1/F2/F1'/F2': 관성력
M1/M2: 진동
S: 고정구역/지지부재
θ: 협각

Claims

도전층을 포함하는 트랜스듀서로서,
상기 도전층의 일단(一端)이 고정단이고, 타단(他端)이 스윙단이며,
상기 도전층에는 슬릿이 형성되어 있고, 상기 슬릿의 개구가 상기 스윙단을 향하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제1항에 있어서,
상기 고정단과 상기 슬릿 사이의 상기 도전층 상에 설치된 제1 지능재료층;
상기 슬릿과 상기 스윙단 사이의 상기 도전층 상에 설치된 제2 지능재료층;
상기 제1 지능재료층 상에 위치한 제1 전극층; 및
상기 제2 지능재료층 상에 위치한 제2 전극층
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제2항에 있어서,
상기 제1 지능재료층과 상기 제2 지능재료층이 위치한 구역에 각각 제1 작동구역과 제2 작동구역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제2항에 있어서,
상기 제1 지능재료층과 상기 제2 지능재료층의 재질은 압전 재료(piezoelectric material) 또는 전기활성중합체(Electro-Active Polymer, EAP)인 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제2항에 있어서,
상기 도전층 하측에 위치하고, 상기 제1 지능재료층에 대응되는 제3 지능재료층;
상기 제3 지능재료층의 하측에 위치하는 제3전극층;
상기 도전층 하측에 위치하고, 상기 제4 지능재료층에 대응되는 제4 지능재료층; 및
상기 제4 지능재료층 하측에 위치하는 제4 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
도전층을 포함하는 트랜스듀서로서,
상기 도전층의 중앙 섹션은 고정단이며, 양단(兩端)은 2개의 스윙단이며,
상기 도전층은 2개의 슬릿을 가지며, 상기 2개의 슬릿의 개구는 각각 상기 2개의 스윙단을 향하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제6항에 있어서,
상기 고정단과 상기 2개의 슬릿 사이의 상기 도전층 상에 설치되는 제1 지능재료층;
상기 2개의 슬릿과 상기 2개의 스윙단 사이의 상기 도전층 상에 각각 설치되는 2개의 제2 지능재료층;
상기 제1 지능재료층 상에 위치하는 제1 전극층; 및
상기 2개의 제2 지능재료층 상에 각각 위치하는 2개의 제2 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제7항에 있어서,
상기 제1 지능재료층과 상기 제2 지능재료층이 위치한 구역에 각각 2개의 제1 작동구역과 2개의 제2 작동구역이 형성된 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제7항에 있어서,
상기 제1 지능재료층과 상기 제2 지능재료층의 재질은 압전 재료 또는 전기활성중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제7항에 있어서,
상기 도전층 하측에 위치하고 상기 제1 지능재료층에 대응되는 제3 지능재료층;
상기 제3 지능재료층 하측에 위치하는 제3 전극층;
상기 도전층 하측에 위치하고 2개의 상기 제2 지능재료층에 각각 대응되는 2개의 제4 지능재료층; 및
2개의 상기 제4 지능재료층의 하측에 각각 위치하는 2개의 제4 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서.
제1 평판; 및
도전층을 포함하는 트랜스듀서
를 포함하고,
상기 도전층의 중앙 섹션은 고정단이며, 상기 도전층의 양단(兩端)은 2개의 스윙단이거나 또는 상기 도전층의 일단(一端)이 고정단이며 타단(他端)이 스윙단이고,
상기 도전층은 하나 이상의 슬릿을 포함하며, 상기 슬릿의 개구는 상기 스윙단을 향하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제11항에 있어서
상기 고정단과 상기 슬릿 사이의 상기 도전층 상에 설치되는 제1 지능재료층;
상기 슬릿과 상기 스윙단 사이의 상기 도전층 상에 설치되는 하나 이상의 제2 지능재료층;
상기 제1 지능재료층 상에 위치하는 제1 전극층; 및
상기 하나 이상의 제2 지능재료층 상에 각각 위치하는 하나 이상의 제2 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제12항에 있어서,
상기 제1 지능재료층과 상기 제2 재능재료층은 압전 재료 또는 전기활성중합체인 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제12항에 있어서,
상기 트랜스듀서는,
상기 도전층 하측에 위치하고 상기 제1 지능재료층에 대응되는 제3 지능재료층;
상기 제3 지능재료층 하측에 위치하는 제3 전극층;
상기 도전층 하측에 위치하고, 상기 하나 이상의 제2 지능재료층에 각각 대응되는 하나 이상의 제4 지능재료층; 및
상기 하나 이상의 제4 지능재료층 하측에 각각 위치하는 하나 이상의 제4 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제11항에 있어서,
상기 제1 평판은 스크린, 터치 패널, 프레임(frame), 기판, 또는 하우징(housing)인 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제15항에 있어서,
상기 트랜스듀서는 제1 지지부재를 이용하여 상기 제1 평판에 고정되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제16항에 있어서,
상기 트랜스듀서는 제2 지지부재를 이용하여 제2 평판에 고정되며, 상기 제2 평판은 스크린, 터치 패널, 프레임, 기판, 또는 하우징인 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.
제17항에 있어서,
상기 제1 지지부재와 상기 제2 지지부재 중의 적어도 하나가 지능재료 또는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 모듈.