KR20140095394A - 피에조 액츄에이터 - Google Patents

피에조 액츄에이터 Download PDF

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KR20140095394A
KR20140095394A KR1020130008314A KR20130008314A KR20140095394A KR 20140095394 A KR20140095394 A KR 20140095394A KR 1020130008314 A KR1020130008314 A KR 1020130008314A KR 20130008314 A KR20130008314 A KR 20130008314A KR 20140095394 A KR20140095394 A KR 20140095394A
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이인호
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(주)테라다인
이인호
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Abstract

본 발명에 따른 피에조 액츄에이터는, 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창이 이루어지는 피에조, 상기 피에조에 연결된 전원 연결장치, 상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판, 상기 진동판과 연결되어 상기 진동판에 의해 발생되는 진동을 증폭시키기 위한 웨이트, 상기 브라켓과 마주보고 배치되어 상기 피에조, 진동판 및 상기 웨이트를 적어도 일부를 감싸고 있는 케이스 및 상기 진동판과 상기 케이스 사이에 완충 특성을 갖는 댐핑 부재를 포함한다.

Description

피에조 액츄에이터{Piezo Actuator}
본 발명은 진동 기능을 이용해 각종 기기의 사용자 인터페이스의 성능 및 사용성을 향상시키는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이미지만 존재하고 물체를 느낄 수 없는 터치 스크린의 사용자 인터페이스에 소형 정밀한 진동 발생장치를 사용하여 다양한 촉감을 느끼게 하는 방법에 관한 것이다
터치스크린은 공간 절약이 가능하고 조작성과 간편성, 사양변경 간편, 이용자 인식 높음, IT와의 연동성이 용이, 상품 차별화등의 많은 장점을 지니고 있다. 이와 같은 잇점으로 인해 많은 사람들이 누구나 쉽게 정보 접근이 가능한 잇점을 제공하여 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다. 특히 정보화 사회로의 빠른 변화로 인해 언제 어디서나 정보를 이용할 수 있고 편리한 작동을 위한 장치의 중요성이 증가함에 따라 입력 장치의 하나인 터치 패널을 적용한 터치스크린이 등장하게 되었다. 터치 패널의 입력 방법으로는 손가락이나 디스플레이 전용 펜을 사용하여 패널을 접촉함으로서 신호 입력이 발생된다. 이 때 신호 입력의 발생 여부를 인식하는 방법의 하나로 촉각을 이용하는 방법이 사용되고 있는데, 지금까지는 디스플레이 본체에 촉각 장치를 둠으로써 높은 진동력을 발생시키는 액츄에이터가 필요하고 본체 설계에 많은 공간적 제약조건을 갖게한다.
현재 촉각을 이용하는 방법으로 진동모터나 리니어 모터가 사용되고 있다. 이들은 소형 모터의 일종으로 영구자석과 코일을 사용하여 전자기력을 발생시켜 동작하고 있고 있다. 이러한 방식의 진동체는 구조 및 구성물이 복잡하고 전자기 유도 장애 등의 문제로 인해 그 응용분야가 제한적이다.
따라서 이와 같은 문제점을 극복하고 소형 경량화 및 기동과 정지의 응답성이 우수한 진동체에 대한 연구가 활발한 실정이다. 이에 따라 최근에는 피에조 액츄에이터에 대한 연구가 활발하나 아직까지는 낙하시 깨지는 문제 등의 기술적인 제약조건로 인해 사용상에 여러가지 한계를 가지고 있다.
본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 향상된 진동력과 소형 경량화 및 낙하 및 충격 등에 강한 특성을 갖는 액츄에이터가 요구된다. 특히 전자펜 입력 장치의 경우 기존의 전자계를 이용한 무선 통신과 LC 공진 회로를 이용한 위치 감지 방식에서는 영구자석과 코일을 사용한 액츄에이터의 경우에 입력 장치 동작에 많은 잡음을 주어 에러가 발생되고 설계에 많은 제약을 갖는다. 이러한 문제를 해결하며 작은 진동력에도 높은 촉감 효과를 갖도록 하고, 디스플레이 본체에 액츄에이터를 설치한 경우에도 본체의 무게에 따라 높은 진동력을 발생시키는 액츄에이터를 필요로 하게 되어 작은 공간에서도 높은 진동 촉감 효과를 얻는 피에조 액츄에이터를 제공하기 위한 것이다.
이런한 목적을 달성하기 위하여, 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창이 이루어지는 피에조, 상기 피에조에 연결된 전원 연결장치, 상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판, 상기 진동판과 연결되어 상기 진동판에 의해 발생되는 진동을 증폭시키기 위한 진동자, 상기 브라켓과 마주보고 배치되어 상기 피에조, 진동판 및 상기 웨이트를 적어도 일부를 감싸고 있는 케이스 및 상기 진동판과 상기 케이스 사이에 완충 특성을 갖는 댐핑 부재를 포함한다.
상기 피에조 대신에 폴리머를 사용하여 진동을 발생시킬 수 도 있다.
또한 상기 피에조는 복수개로 구성되어 각각의 피에조가 상호 독립적으로 동작이 가능하도록 구성할 수 있다.
상기 웨이트의 일부는 상기 진동판과 직접 접촉하여 결합된 것이 바람직하다.
상기 케이스는 전자 펜의 외관 케이스와 일체로 형성된 것이 바람직하다.
또한 상기 진동자는 적어도 일부에 원호 형상을 갖는 것이 바람직하다.
상기 진동자는 텅스텐이나 금속 성분으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 진동자는 상기 진동판을 중앙부에 두고 서로 마주보고 복수개로 배치할 수 있다.
상기 진동자는 상기 진동판을 중앙부에 두고 서로 마주보고 배치하되 상기 진동자가 일체로 형성된 것이 바람직하다.
상기 진동판의 중앙부에 지지 돌기를 두어 상기 케이스와 결합될 수 있다.
그리고 외부로부터 유무선 통신을 통해 진동 출력 정보를 수신하는 입력 단말부,
상기 입력 단말부에서 받은 진동 출력 정보를 실현하기 위해 제어 신호를 생성하는 제어부, 상기 제어부에서 생성하는 제어신호에 따라 수축 및 팽창 운동을 하는 피에조를 사용한 진동발생장치 및 상기 제어부에 전원을 공급하는 전원장치를 포함하는 입력장치를 포함한다.
상기 입력 단말부는 외부와 불루투스나 지그비 무선 통신을 통해 정보를 교환할 수 있다.
또한 상기 전원장치는 배터리(Battery)로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 전원장치는 AC 전원 코드나 DC 어덥터를 통해 유선으로 외부와 연결할 수 있다.
또한 상기 피에조 대신에 폴리머를 사용하여 수축 및 팽창운동을 할 수 있다
그리고 상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 입력장치는 전자기적인 에너지를 이용하여 입력을 발생시키는 전자 펜 기능을 가진 것이 좋다.
상기 진동 발생 장치는 진동력을 키우기 위해 텅스텐 성분이 포함된 진동자를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 진동자는 수지를 원재료로 형성 될 수도 있다.
본 발명의 특징 및 잇점들을 첨부 도면에 의거하여 다음의 상세한 설명으로 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 피에조 액츄에이터는 전압의 세기와 방향에 따라 피에조가 진동판과 함께 벤딩 작용을 하여 웨이트를 벤딩 방향으로 동작하여 진동을 발생시킬 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 피에조 액츄에이터는 기존의 영구자석과 코일 대신에 피에조를 사용함으로써 경박단소화가 가능하고 보다 향상된 진동력과 빠른 응답속도를 얻을 수 있다. 특히 상술한 바와 같이 본 발명은 전자 펜에 액츄에이터를 설치할 경우, 터치 스크린을 사용할 때 발생하는 조작 여부의 모호성을 다양한 진동 촉감을 통해 감소시킴으로써 터치 크린에 대한 정확한 조작이 가능하게 하여 사용성을 높이는 효과가 있다. 또한 본 발명은 터치 스크린 본체 내에 진동 발생 장치를 직접 장착하기 위해 디스플레이 본체 조립 공정에 개입해야 했던 문제를 전자 펜에 진동 기능을 부여함으로써 터치 스크린 단말기의 변형 없이 다양한 촉감 기능이 가능하게 하는 효과가 있다

도1 본 발명에 따른 전자펜 및 액추에이터의 기본 구성을 설명하는 도면
도2 본 발명에 따른 전자펜의 구성 실시 예를 나타내는 블럭도
도3 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도
도4 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면
도5 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 양측면 고정형의 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도
도6 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 양측면 고정형의 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면
도7 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 양측면 고정 및 고진동의 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도
도8 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 중앙 고정형의 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도
도9 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 중앙 고정형의 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면
도10 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 중앙 고정 및 고진동 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도
도11 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복수개의 진동자를 가진 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도
도12 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복수개의 진동자를 가진 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 전자펜 및 액추에이터의 기본 구성을 설명하는 도면이고
도2 본 발명에 따른 전자펜의 구성 실시 예를 나타내는 블럭도이다. 도시된 바와 같이 다양한 진동이 가능하도록 응답성이 좋고 소형 경량화된 액츄에이터(100), 액츄에이터(100)와 구동장치(400)에 전원을 공급하는 전원장치(500), 액츄에이터를 사용자의 상황에 맞게 다양하게 구동시키는 구동장치(400) 포한한 전자펜의 구성을 나타낸다. 여기에 현재의 디스 플레이 본체의 현재 모드와 동작상황을 바로 전자펜으로 알려주는 전자 펜 내부에 구성된 입출력 장치를 포함할 수 있으며 이런 입출력 방식은 무선으로 테블릿 본체나 또 다른 디스플레이 본체와 블루투스 등의 무선통신 또는 유선으로 연결된 유선 통신 형태로 가능하다. 또한 전자 펜 끝단에 팁(101)을 설치하여 펜을 터치 스크린에 접촉하여 사용시 누르는 압력에 따라 팁(101)이 상하로 구동이 가능하도록 치할 수 있다. 전자 펜에 액츄에이터를 설치할 경우, 적절한 신호처리 및 액츄에이터를 전압, 구동시간, 구동 주파수, 동작 반복횟수 등의 변수를 적절히 조합하여 다양한 진동을 발생시킬 수 있디 예를 들면 단말기 화면에는 파일, 단축키, 폴더 등을 상징하는 아이콘 등의 물체들이 존재하며 이를 선택한 후 움직이는 과정에서 촉각 피드백을 부여 가능하다. 또한 버튼감도 줄 수가 있으며 이에 따라 키보드이 촉각적 피드백 제공이 가능하다. 또한 디스플레이에 글자를 쓸때 마찰력이 너무 작아서 종이에 글자를 쓰는 느낌을 주기 어려운 경우에도 적절한 진동패턴을 통해 자연스럽게 종이에 글자를 쓰는 느낌을 줄 수 있다.
또한 도 2의 (c)에서와 같이 영구자석과 코일을 통해 전자기적인 에너지를 발생시켜 구동하는 리니어 액츄에이터의 경우에 솔레노이드 원리를 이용하여 비교적 간단히 구동 가능하다. 그러나 전자 펜의 입력장치 동작원리가 고주파의 LC 공진회로를 사용하는 경우에는 영구자석과 코일을 통해 전자기적인 에너지를 발생시켜 구동하는 리니어 액츄에이터의 동작시 발생하는 전자기적인 노이즈로 인해 전자 펜의 입력 정보에 에러를 유발한다. 따라서 진동을 발생시키되 전자기적인 노이즈를 발생시키지 않는 액츄에이터가 필요하다 도 1 및 도 2의 (a)와 (b)는 피에조 또는 폴리머 소재를 사용하여 동작하는 액츄에이터 구성 사례를 보여주고 있다.
도3 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 피에조 액추에이터(100)는 외부로부터 공급되는 전원을 연결하여주는 인쇄회로기판(170)과, 상기 인쇄회로기판(170)을 통해 공급되는 전압의 세기나 방향에 따라 상/하측으로 구부러지면서 진동을 발생시키는 피에조(140)와, 상기 피에조(140)의 일면에 고정되어 피에조(140)에 의해 상/하측으로 구부러지는 진동판(130), 상기 진동판(130)의 끝단에 고정 설치되는 진동자(120), 상기 진동판(130)의 진동자(120) 결합부의 반대편 끝단을 고정시켜주는 브라켓(160), 상기 브라켓(160)의 개방된 상부를 덮어주는 케이스(110), 케이스(110) 및 브라켓(160)의 진동자(120)와 마주보는 면에 장착하여 케이스(110) 및 브라켓(160)과 진동자(120)가 서로 부딪히는 충격을 완화시키는 댐핑부재(180)를 포함한다.
상기 진동판(130)은 상기 피에조(140)가 인가되는 전원에 따라 수축/팽창을 하며 상/하측으로 구부러질 때 상기 피에조(140)와 일면이 고정되어 함께 구부러질 수 있도록 탄성이 있는 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 케이스(110) 및 브라켓(160)의 내부에 피에조 액추에이터(100)의 구성 부품을 포함할 수 있도록 공간이 형성되어 있다. 상기 브라켓(160)의 일측면에 상기 진동판(130)의 끝단을 고정할 수 있도록 결합돌기(190)가 형성되어 있다. 상기 결합돌기(190)와 진동판(130)의 고정으로 레이저용접, 저항용접, 본드접착 등의 방법을 사용할 수 있다.
상기 결합돌기(190)는 상기 브라켓(160)과 일체로 형성할 수도 있고, 별도의 기구물로 구성하여 상기 브라켓(160) 레이저용접, 저항용접, 본드접착 등으로 결합할 수도 있다.
상기 진동자(120)는 상기 진동판(130)의 상기 결합돌기(190)와 고정되는 측면의 반대측면에 결합되어 상기 피에조(140) 및 진동판(130)이 상/하측으로 구부러지며 구동할 때 상승/하강하며 진동력을 높이게 된다. 상기 진동자(120)는 텅스텐 등의 비중이 큰 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 진동자(120)의 마주보는 상기 케이스(110) 및 브라켓(160) 면에 댐핑부재(180)가 설치되어, 상기 진동자(120)가 상승/하강할 때 상기 케이스(110) 및 브라켓(160)에 직접 충돌하여 발생하는 충격을 감소시켜 피에조 액추에이터(100)가 구동할 때 발생하는 소음을 방지하여 주고, 진동자(120)의 구동 변위를 제한한다.
도3의 (b)는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 또 다른 실시예로, 상기 피에조 액추에이터(100)가 적용되는 기구물에 따라 외형을 육면체로 구성하여 평편한 상대물에 대해 장착성을 좋게 할 수 있다.
도3의 (c)는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 또 다른 실시예로, 피에조 액추에이터(100)의 진동자(120)를 진동판(130)과 일체형으로 구성하여 결합 부품을 줄여, 피에조 액추에이터(100)의 제조 공정을 간소화 시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면이다
상기 인쇄 회로기판(170)을 통해 상기 피에조(140)에 교류 전원이 공급되면, 상기 피에조(140)는 전압에 의해 상/하측으로 구부러져 변형이 발생한다. 이 때 상기 유연성을 가진 진동판(130)은 상기 피에조(140)을 따라 동일한 방향으로 구부러지며, 상기 진동판(130)의 일측면은 고정된 상태에서 진동판(130)의 고정부 반대측에 결합된 상기 진동자(120)가 상/하 방향으로 움직여 진동을 한다.
도5은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 양측면 고정형의 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 상기 피에조 액추에이터(100)는 진동자(120)가 진동판(130)의 중앙에 결합되고, 상기 진동판(130)의 양측면 끝단을 브라켓(160)에 고정하는 것을 특징으로 한다.
상기 피에조 액추에이터(100)는 상기 진동판(130)의 양 측면을 상기 브라켓(160)의 결합돌기(190)에 고정시켜 진동판(130)의 일측면만 고정되는 구조보다 결합 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 케이스(110) 및 브라켓(160)의 내부에 피에조 액추에이터(100)의 구성 부품을 포함할 수 있도록 공간이 형성되어 있다. 상기 브라켓(160)의 양측면에 상기 진동판(130)의 끝단을 고정할 수 있도록 결합돌기(190)가 형성되어 있다. 도 5의 (c)는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 또 다른 실시예로, 상기 실시예의 진동자(120)를 진동판(130)과 일체형으로 구성하여 결합 부품을 줄여, 피에조 액추에이터(100)의 제조 공정을 간소화 시킬 수 있다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 양측면 고정형의 피에조 액추에이터의 동작을 도시한 것이다. 상기 인쇄 회로기판(170)을 통해 상기 피에조(140)에 교류 전원이 공급되면, 상기 피에조(140)는 전압에 의해 상/하측으로 구부러져 변형이 발생한다. 이 때 상기 유연성을 가진 진동판(130)은 상기 피에조(140)을 따라 동일한 방향으로 구부러지며, 상기 진동판(130)의 양측면이 고정된 상태에서 진동판(130)의 중앙부가 볼록하게 또는 오목하게 되어 진동판(130)의 중앙부에 결합된 상기 진동자(120)가 상/하 방향으로 움직여 진동을 한다.
도7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 양측면 고정 및 고진동의 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도이다.
상기 피에조 액추에이터(100)는 진동자(120)를 장방향으로 길게 일체형으로 형성함으로써 상기 진동자(120)의 무게를 크게 하여, 상기 피에조(140) 및 진동판(130)에 의해 발생되는 진동력을 최대로 하는 특징을 가지고 있다. 상기 피에조 액추에이터 (100)의 구성 및 동작은 상기 실시예의 피에조 액추에이터(100)와 유사하므로 구성 및 동작 과정의 기술은 생략한다.
도7의 (c)는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 또 다른 실시예로, 상기 진동자(120)의 외측에 부착하는 고정편(150)을 구비하여, 상기 진동자(120)와 상기 진동판(130)의 결합 내구성을 향상시킬 수 있음을 도시하였다.
상기 고정편(150)은 상기 진동자(120) 및 진동판(130)과 레이저용접, 저항용접, 본드접착 등의 방법을 사용하여 고정할 수 있다.
도8 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 중앙 고정형의 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 상기 피에조 액추에이터(100)는 진동판(130)의 양 측면 끝단에 진동자(120)가 결합되고, 상기 진동판(130)의 중앙부를 케이스(110)에 고정시켜 주는 것을 특징으로 한다. 상기 피에조 액추에이터(100)는 상기 진동판(130)의 양 측면 끝단에 상기 진동자(120)을 결합하여, 진동판(130)의 일측면 끝단에만 진동자(120)을 결합하는 구조보다 큰 진동력을 발생한다. 상기 진동자(120)는 상기 진동판(130)의 양 측면 끝단에 결합되어 상기 피에조(140) 및 진동판(130)이 상/하측으로 구부러지며 구동할 때 상승/하강하며 진동력을 높이게 된다. 도8의 (c)는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 또 다른 실시예로, 상기 실시예의 진동자(120)를 진동판(130)과 일체형으로 구성하여 결합 부품을 줄여, 피에조 액추에이터(100)의 제조 공정을 간소화 시킬 수 있다.
도9 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 중앙 고정형의 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면이다. 상기 인쇄 회로기판(170)을 통해 상기 피에조(140)에 교류 전원이 공급되면, 상기 피에조(140)는 전압에 의해 상/하측으로 구부러져 변형이 발생한다. 이 때 상기 유연성을 가진 진동판(130)은 상기 피에조(140)을 따라 동일한 방향으로 구부러지며, 상기 진동판(130)의 중앙부는 고정된 상태에서 진동판(130)의 양 측면 끝단에 결합된 상기 진동자(120)가 상/하 방향으로 움직여 진동을 한다.
도10 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 중앙 고정 및 고진동 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 상기 피에조 액추에이터(100)는 진동자(120)를 장방향으로 길게 일체형으로 형성함으로써 진동자(120)의 무게를 크게 하여, 상기 피에조(140) 및 진동판(130)에 의해 발생되는 진동력을 최대로 하는 특징을 가지고 있다.
도11 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복수개의 진동자를 가진 피에조 액추에이터의 단면도 및 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 상기 피에조 액추에이터(100)는 외부로부터 공급되는 전원을 연결하여주는 인쇄회로기판(170)과, 상기 인쇄회로기판(170)을 통해 공급되는 전압의 세기나 방향에 따라 상/하측으로 구부러지면서 진동을 발생시키는 피에조(140)와, 상기 피에조(140)의 일면에 고정되어 피에조(140)에 의해 상/하측으로 구부러지는 진동판(130), 상기 진동판(130)의 양 측면 끝단에 고정 설치되는 진동자(120), 상기 진동판(130)의 중앙부를 고정시켜주는 케이스(110), 상기 케이스(110)의 개방된 하부를 덮어주며 상기 인쇄회로기판(170)을 고정시켜주는 브라켓(160), 케이스(110) 및 브라켓(160)의 진동자(120)와 마주보는 면에 장착하여 케이스(110) 및 브라켓(160)과 진동자(120)가 서로 부딪히는 충격을 완화시키는 댐핑부재(180)를 포함한다. 상기 피에조 액추에이터(100)는 상기 진동판(130)에 복수개의 피에조(140)를 부착하고, 상기 피에조(140)에 개별적으로 전원을 공급하여 피에조 액추에이터(100)의 복수개의 피에조가 독립적으로 구동할 수 있어, 한 개의 피에조 액추에이터(100)를 사용하여 다양한 진동 효과를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 진동판(130)은 상기 피에조(140)가 인가되는 전원에 따라 수축/팽창을 하며 상/하측으로 구부러질 때 상기 피에조(140)와 일면이 고정되어 함께 구부러질 수 있도록 유연성이 있는 재질로 구성하는 것이 바람직하다.상기 진동자(120)는 상기 진동판(130)의 양 측면 끝단에 결합되어 상기 피에조(140) 및 진동판(130)이 상/하측으로 구부러지며 구동할 때 상승/하강하며 진동력을 높이게 된다. 상기 진동자(120)는 텅스텐 등의 비중이 큰 재질로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 진동자(120)의 마주보는 상기 케이스(110) 및 브라켓(160) 면에 댐핑부재(180)가 설치되어, 상기 진동자(120)가 상승/하강할 때 상기 케이스(110) 및 브라켓(160)에 직접 충돌하여 발생하는 충격을 감소시켜 피에조 액추에이터(100)가 구동할 때 발생하는 소음을 방지하여 주고, 진동자(120)의 구동 변위를 제한한다.
도 11의 (c)는 본 발명에 따른 피에조 액추에이터(100)의 또 다른 실시예로, 상기 실시예에서 진동자(120)를 진동판(130)과 일체형으로 구성하여 결합 부품을 줄여, 피에조 액추에이터(100)의 제조 공정을 간소화 시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 복수개의 진동자를 가진 피에조 액추에이터의 동작을 설명하는 도면이다. 상기 인쇄 회로기판(170)을 통해 상기 피에조(140)에 교류 전원이 공급되면, 상기 피에조(140)는 전압에 의해 상/하측으로 구부러져 변형이 발생한다. 이 때 상기 유연성을 가진 진동판(130)은 상기 피에조(140)을 따라 동일한 방향으로 구부러지며, 상기 진동판(130)에 결합된 상기 진동자(120)가 상/하 방향으로 움직여 진동한다. 상기 피에조 액추에이터(100)의 중앙 고정부 양측에 구성되어진 각각의 피에조(140)은 독립적으로 구동할 수 있다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에서 도시한 것과 같이, 한쪽의 진동자(120)는 정지하여 있고, 반대편의 진동자(120)만 진동시킬 수도 있고, 도12-c와 같이 양측의 진동자(120)를 동시에 진동하도록 할 수도 있다.
이와 같이 복수개의 진동자로 구성된 액츄에이터의 경우에는 액츄에이터를 독립적으로 별개로 구동 가능함으로써 다양한 진동 패턴 및 실감나는 촉감을 갖도록 액츄에이터의 구동을 다양하게 할 수 있다. 예를 들면 진동의 세기를 조절할 경우 하나만 동작하는 경우와 복수개를 동작하는 경우, 또는 액츄에이터의 위치에 따라 진동 동작 지점도 달라져서 사용자가 촉감을 다양하게 느낄 수 있으며, 여기에 액츄에이터의 동작시간, 동작 주파수, 동작 횟수, 동작 전압, 동작 위치 등의 변수를 적절히 조합하여 동작시키면 입체감이 있고 실감나는 촉감을 느낄 수 있는 전자 펜을 구현 가능하다.
상기 도면 3 내지 도면 12에서 도시한 액츄에이터는 상기 발명의 사상을 가지고 액츄에이터 앗세이 형태로 전자펜에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 휴대폰이나 테블릿 본체 그리고 전자 칠판 등에서도 사용이 가능하다.
그리고 피에조(140) 소자 대신에 폴리머 소자를 사용하여 액츄에이터 구성이 가능하다.
이상 본 발명은 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 피에조 액츄에이터에 한정되지않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 피에조 액츄에이터 101. 팁
110. 케이스 120. 진동자
130. 진동판 140. 피에조
150. 고정편 160. 브라켓
170. 인쇄회로기판 180. 댐핑부재
190. 결합돌기 300. 리니어 액추에이터
400. 구동장치 500. 전원장치

Claims (19)

  1. 인가되는 전압에 의해 수축 또는 팽창이 이루어지는 피에조;
    상기 피에조에 연결된 전원 연결장치;
    상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판;
    상기 진동판과 연결되어 상기 진동판에 의해 발생되는 진동을 증폭시키기 위한 진동자;
    상기 브라켓과 마주보고 배치되어 상기 피에조, 진동판 및 상기 웨이트를 적어도 일부를 감싸고 있는 케이스; 및
    상기 진동판과 상기 케이스 사이에 완충 특성을 갖는 댐핑 부재를 포함하는 피에조 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피에조 대신에 폴리머를 사용하여 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피에조는 복수개로 구성되어 각각의 피에조가 상호 독립적으로 동작이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 웨이트의 일부는 상기 진동판과 직접 접촉하여 결합된 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 케이스는 전자 펜의 외관 케이스와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 진동자는 적어도 일부에 원호 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 진동자는 텅스텐이나 금속 성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 진동자는 상기 진동판을 중앙부에 두고 서로 마주보고 복수개로 배치하는 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 진동자는 상기 진동판을 중앙부에 두고 서로 마주보고 배치하되 상기 진동자가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 진동판의 중앙부에 지지 돌기를 두어 상기 케이스와 결합된 것을 특징으로 하는 피에조 액츄에이터.
  11. 외부로부터 유무선 통신을 통해 진동 출력 정보를 수신하는 입력 단말부;
    상기 입력 단말부에서 받은 진동 출력 정보를 실현하기 위해 제어 신호를 생성하는 제어부;
    상기 제어부에서 생성하는 제어신호에 따라 수축 및 팽창 운동을 하는 피에조를 사용한 진동발생장치: 및
    상기 제어부에 전원을 공급하는 전원장치를 포함하는 입력장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 입력 단말부는 외부와 불루투스나 지그비 무선 통신을 통해 정보를 교환하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 전원장치는 배터리(Battery)로 이루어진 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 전원장치는 AC 전원 코드나 DC 어덥터를 통해 유선으로 외부와 연결할수 있도록 고안된 것을 특징으로 하는 입력장치.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 피에조 대신에 폴리머를 사용하여 수축 및 팽창운동을 하는 것을 특징으로 하는 입력장치.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 피에조가 부착되고 상기 피에조의 수축 또는 팽창에 따른 벤딩 운동에 의해 진동을 발생시키는 진동판을 구비하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 입력장치는 전자기적인 에너지를 이용하여 입력을 발생시키는 전자 펜 기능을 가진 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 진동 발생 장치는 진동력을 키우기 위해 텅스텐 성분이 포함된 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
  19. 제 1항 및 제 18항에 있어서, 상기 진동자는 수지로 원재료로 형성 된 것을 특징으로 하는 입력 장치.






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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160056048A (ko) * 2014-11-11 2016-05-19 주식회사 엠플러스 진동발생장치
CN108319364A (zh) * 2018-01-12 2018-07-24 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种电子装置
CN108319364B (zh) * 2018-01-12 2021-05-14 瑞声科技(新加坡)有限公司 一种具有触觉反馈振动器的电子装置
WO2021025500A1 (ko) * 2019-08-06 2021-02-11 삼성전자 주식회사 배터리를 포함하는 펜 입력 장치 및 그 동작 방법
US11526218B2 (en) 2019-08-06 2022-12-13 Samsung Electronics Co., Ltd Pen input device with battery and operating method thereof
CN113258823A (zh) * 2021-05-17 2021-08-13 维沃移动通信有限公司 振动马达及电子设备
CN113258821A (zh) * 2021-05-17 2021-08-13 维沃移动通信有限公司 振动马达及电子设备
CN113258821B (zh) * 2021-05-17 2024-05-03 维沃移动通信有限公司 振动马达及电子设备

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