KR20210123625A - Apparatus for generating feel of type film - Google Patents

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KR20210123625A
KR20210123625A KR1020200041007A KR20200041007A KR20210123625A KR 20210123625 A KR20210123625 A KR 20210123625A KR 1020200041007 A KR1020200041007 A KR 1020200041007A KR 20200041007 A KR20200041007 A KR 20200041007A KR 20210123625 A KR20210123625 A KR 20210123625A
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Abstract

Disclosed is a film-type tactile generating device of a novel structure. According to one embodiment of the present disclosure, the film-type tactile generating device comprises: a base layer; a tactile cell array unit provided on the base layer, wherein tactile cells are arranged in a matrix form; a first electrode layer provided on the base layer and electrically connected to each tactile cell; an electroactive layer provided on the tactile cell array unit and the first electrode layer; and a second electrode layer provided on the electroactive layer.

Description

필름형 촉감 발생 장치{APPARATUS FOR GENERATING FEEL OF TYPE FILM}Film-type tactile generating device {APPARATUS FOR GENERATING FEEL OF TYPE FILM}

본 발명의 실시예는 촉감 발생 기술과 관련된다.Embodiments of the present invention relate to tactile generation techniques.

햅틱(Haptic) 기술은 사용자의 입력 장치인 키보드, 마우스, 조이스틱, 터치 스크린 등에서 촉각과 힘, 운동감 등을 느끼게 하는 기술을 말하며, 최근 모바일 폰 등의 터치 스크린에 적용되어 터치 스크린에서 특정 부분을 누르는 경우 촉감 또는 질감을 느낄 수 있도록 구현되어 있다. 한편, 다수의 액추에이터를 사용하여 촉각 장치를 만드는 기술이 활발히 연구되고 있으나, 촉각 장치를 소형화하기 어려울뿐더러 액추에이터 간 동작의 간섭을 효과적으로 제어하기 어려운 문제점이 있다. Haptic technology refers to a technology that allows users to feel the sense of touch, force, and movement in the user's input devices such as keyboard, mouse, joystick, and touch screen. In this case, it is implemented to feel the touch or texture. Meanwhile, although a technology for making a tactile device using a plurality of actuators has been actively studied, it is difficult to miniaturize the tactile device and it is difficult to effectively control interference between the actuators.

한국공개특허공보 제10-2016-0082345호(2016.07.08)Korea Patent Publication No. 10-2016-0082345 (2016.07.08)

개시되는 실시예는 새로운 구조의 필름형 촉감 발생 장치를 제공하기 위한 것이다. The disclosed embodiment is to provide a film-type tactile tactile generating device of a novel structure.

개시되는 일 실시예에 따른 필름형 촉각 발생 장치는, 베이스층; 상기 베이스층 상에 마련되며 촉각 셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 촉각 셀 어레이부; 상기 베이스층 상에 마련되고, 상기 각 촉각 셀과 전기적으로 연결되는 제1 전극층; 상기 촉각 셀 어레이부 및 상기 제1 전극층 상부에 마련되는 전기 활성층; 및 상기 전기 활성층의 상부에 마련되는 제2 전극층을 포함한다.A film-type tactile sensation generating device according to an embodiment of the present disclosure includes: a base layer; a tactile cell array unit provided on the base layer in which tactile cells are arranged in a matrix form; a first electrode layer provided on the base layer and electrically connected to each of the tactile cells; an electroactive layer provided on the tactile cell array unit and the first electrode layer; and a second electrode layer provided on the electroactive layer.

상기 제2 전극층은, 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 전극층은, 상기 촉각 셀의 온 동작에 의해 전압이 인가되며, 상기 전기 활성층은, 상기 제1 전극층에 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 간의 전위차에 의해 진동을 발생시키도록 마련될 수 있다.The second electrode layer is electrically connected to a ground, and a voltage is applied to the first electrode layer by an ON operation of the tactile cell, and the electroactive layer includes the first electrode layer when a voltage is applied to the first electrode layer. It may be provided to generate vibration by a potential difference between the first electrode layer and the second electrode layer.

상기 필름형 촉각 발생 장치는, 제1 구동제어신호에 따라 상기 촉각 셀 어레이부에서 제1축 상의 촉각 셀에 전압을 인가하는 제1 구동부; 및 제2 구동제어신호에 따라 상기 촉각 셀 어레이부에서 상기 제1축과 교차하는 제2축 상의 촉각 셀에 전압을 인가하는 제2 구동부를 더 포함하며, 상기 제1 구동제어신호 및 상기 제2 구동제어신호에 의해 온 동작되는 촉각 셀과 전기적으로 연결된 제1 전극층 영역에 전압이 인가될 수 있다.The film-type tactile sensation generating device includes: a first driving unit for applying a voltage to the tactile cells on a first axis in the tactile cell array unit according to a first driving control signal; and a second driver for applying a voltage to a tactile cell on a second axis intersecting the first axis in the tactile cell array unit according to a second driving control signal, wherein the first driving control signal and the second A voltage may be applied to the region of the first electrode layer electrically connected to the tactile cell turned on by the driving control signal.

상기 촉각 셀은, 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 구동부는, 각 촉각 셀의 제1 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 구동부는, 각 촉각 셀의 제2 단자와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 전극층은, 각 촉각 셀의 제3 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.The tactile cell includes a transistor, the first driving unit is electrically connected to a first terminal of each tactile cell, and the second driving unit is electrically connected to a second terminal of each tactile cell, and the second driving unit is electrically connected to a second terminal of each tactile cell. The first electrode layer may be electrically connected to the third terminal of each tactile cell.

상기 필름형 촉각 발생 장치는, 상기 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부에서 M×N(M, N은 자연수) 영역이 촉감 단위 영역으로 설정되되, 상기 촉감 단위 영역은, 복수 개의 촉각 셀을 포함하도록 설정될 수 있다.In the film-type tactile sensation generating device, an M×N (M, N is a natural number) region in the matrix-type tactile cell array unit is set as a tactile unit region, wherein the tactile unit region includes a plurality of tactile cells can be

상기 필름형 촉각 발생 장치는, 복수 개의 상기 촉감 단위 영역을 포함하고, 상기 촉감 단위 영역은 서로 다른 촉감 및 질감을 구현하도록 제어될 수 있다.The film-type tactile sensation generating device may include a plurality of tactile unit regions, and the tactile unit regions may be controlled to implement different tactile sensations and textures.

상기 촉감 단위 영역에 포함되는 복수 개의 촉각 셀들 중 기 설정된 복수 개의 촉각 셀은 촉감 구동 유닛을 구성하며, 상기 촉감 구동 유닛을 구성하는 기 설정된 복수 개의 촉각 셀은 서로 다른 전압으로 구동될 수 있다.A plurality of preset tactile cells among the plurality of tactile cells included in the tactile unit region may constitute a tactile driving unit, and the plurality of preset tactile cells constituting the tactile driving unit may be driven with different voltages.

상기 촉감 단위 영역에 포함되는 복수 개의 촉각 셀들 중 상기 촉감 구동 유닛을 구성하지 않는 촉각 셀은 상기 촉감 구동 유닛을 구성하는 촉각 셀들의 구동 시 오프 상태를 유지할 수 있다.Among the plurality of tactile cells included in the tactile unit region, a tactile cell not constituting the tactile driving unit may maintain an off state when the tactile cells constituting the tactile driving unit are driven.

상기 전기 활성층은, 전기 활성 고분자층; 상기 제1 전극층 및 상기 전기 활성 고분자층의 사이에 마련되고, 정공을 상기 전기 활성 고분자층으로 전달하는 정공 운송층; 및 상기 제2 전극층 및 상기 전기 활성 고분자층의 사이에 마련되고, 전자를 상기 전기 활성 고분자층으로 전달하는 전자 운송층을 포함할 수 있다.The electroactive layer may include an electroactive polymer layer; a hole transport layer provided between the first electrode layer and the electroactive polymer layer and transferring holes to the electroactive polymer layer; and an electron transport layer provided between the second electrode layer and the electroactive polymer layer and transferring electrons to the electroactive polymer layer.

상기 전기 활성층은, 상기 제1 전극층 및 상기 정공 운송층 사이에 마련되고 정공을 공급하는 제1 메탈층; 및 상기 제2 전극층 및 상기 전자 운송층 사이에 마련되고 전자를 공급하는 제2 메탈층을 더 포함할 수 있다.The electroactive layer may include: a first metal layer provided between the first electrode layer and the hole transport layer and supplying holes; and a second metal layer provided between the second electrode layer and the electron transport layer and supplying electrons.

개시되는 실시예에 의하면, 필름형 촉각 발생 장치는 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부를 구비함으로써, 특정 좌표의 위치에 있는 전자 활성층을 구동시킬 수 있으며, 그로 인해 제1 구동부 및 제2 구동부에 좌표 값을 구동제어신호로 전달하여 원하는 위치의 전자 활성층을 구동시킬 수 있게 된다.According to the disclosed embodiment, the film-type tactile sense generating device includes a matrix-type tactile cell array unit, so that the electronic active layer at a specific coordinate position can be driven. It is possible to drive the electronically active layer at a desired position by transmitting the driving control signal.

또한, 촉감 단위 영역에서 기 설정된 복수 개의 촉각 셀을 촉감 구동 유닛으로 설정하고, 촉감 구동 유닛 내의 각 촉각 셀을 서로 다른 전압으로 구동함으로써, 사용자가 느낄 수 있는 정도의 촉감 및 질감을 발생시킬 수 있게 된다.In addition, by setting a plurality of preset tactile cells as a tactile driving unit in the tactile unit area and driving each tactile cell in the tactile driving unit with different voltages, a tactile sense and texture that can be felt by the user can be generated. do.

또한, 전기 활성층이 제1 메탈층, 정공 운송층, 전기 활성 고분자층, 전자 운송층, 및 제2 메탈층을 포함하는 적층 구조로 이루어짐에 따라, 전기 활성층의 구동 전압 크기를 줄일 수 있게 된다.In addition, as the electroactive layer has a stacked structure including the first metal layer, the hole transport layer, the electroactive polymer layer, the electron transport layer, and the second metal layer, it is possible to reduce the driving voltage of the electroactive layer.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 촉감 단위 영역을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 촉감 단위 영역의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 촉감 단위 영역의 배열을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 전기 활성층이 형성되는 상태를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 활성층의 단면도1 is a view schematically showing a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view schematically illustrating a laminated structure of a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view schematically illustrating a laminated structure of a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing a tactile unit area in the film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
5 is a view showing another embodiment of a tactile unit region in the film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing an arrangement of tactile unit regions in a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
7 is a view showing a state in which an electroactive layer is formed in a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention;
8 is a cross-sectional view of an electroactive layer according to an embodiment of the present invention;

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following detailed description is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, apparatus, and/or systems described herein. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the content throughout this specification. The terminology used in the detailed description is for the purpose of describing embodiments of the present invention only, and should in no way be limiting. Unless explicitly used otherwise, expressions in the singular include the meaning of the plural. In this description, expressions such as “comprising” or “comprising” are intended to indicate certain features, numbers, steps, acts, elements, some or a combination thereof, and one or more other than those described. It should not be construed to exclude the presence or possibility of other features, numbers, steps, acts, elements, or any part or combination thereof.

한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.On the other hand, directional terms such as upper side, lower side, one side, the other side, etc. are used in connection with the orientation of the disclosed drawings. Since components of embodiments of the present invention may be positioned in various orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and not limitation.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Also, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 설명의 편의상, 도 2 및 도 3에서는 촉각 셀 어레이부가 액티브 매트릭스 형태로 배열된 상태를 나타내었다. 또한, 도 3에서는 설명의 편의상 적층 구조에서 하나의 촉각 셀을 포함하는 영역을 나타내었다.1 is a diagram schematically showing a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a laminated structure of the film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention, 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a laminated structure of a film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, FIGS. 2 and 3 show a state in which the tactile cell array unit is arranged in an active matrix form. Also, in FIG. 3 , a region including one tactile cell is shown in the stacked structure for convenience of explanation.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 필름형 촉감 발생 장치(100)는 베이스층(102), 촉각 셀 어레이부(104), 제1 전극층(106), 전기 활성층(108), 제2 전극층(110), 제1 구동부(112), 및 제2 구동부(114)를 포함할 수 있다. 여기서, 베이스층(102), 촉각 셀 어레이부(104), 제1 전극층(106), 전기 활성층(108), 및 제2 전극층(110)은 적층 구조(A)를 이룰 수 있다. 1 to 3 , the film-type tactile tactile generating device 100 includes a base layer 102 , a tactile cell array unit 104 , a first electrode layer 106 , an electroactive layer 108 , and a second electrode layer 110 . ), a first driving unit 112 , and a second driving unit 114 may be included. Here, the base layer 102 , the tactile cell array unit 104 , the first electrode layer 106 , the electroactive layer 108 , and the second electrode layer 110 may form a stacked structure (A).

예시적인 실시예에서, 필름형 촉감 발생 장치(100)는 사람의 신체에 부착되고, 사람의 신체에 촉감을 발생시키기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 필름형 촉감 발생 장치(100)는 의료용 등으로 제작되어 사람의 신체에 부착되고 원하는 위치에 촉감 및 질감을 발생시키도록 마련될 수 있다. 또한, 필름형 촉감 발생 장치(100)는 사람이 착용하는 의류 및 의류의 일부 형태로 제작될 수도 있다. 또한, 필름형 촉감 발생 장치(100)는 가상 현실 체험 및 4D 영화 체험 등에 적용될 수도 있다. 그러나, 필름형 촉감 발생 장치(100)의 용도 및 기능이 이에 한정되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment, the film-type tactile tactile generating device 100 may be attached to a person's body and may be for generating a tactile sense to the human body. For example, the film-type tactile tactile generating device 100 may be manufactured for medical use, etc., attached to a human body, and may be provided to generate tactile and texture at a desired location. In addition, the film-type tactile tactile generating device 100 may be manufactured in the form of clothing worn by a person or a part of clothing. Also, the film-type tactile tactile generating apparatus 100 may be applied to a virtual reality experience, a 4D movie experience, and the like. However, the use and function of the film-type tactile sensation generating device 100 is not limited thereto.

베이스층(102)은 필름형 촉감 발생 장치(100)의 적층 구조(A)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 적층 구조(A)의 두께는 1um ~15um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스층(102)은 절연 재질로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 베이스층(102)의 두께는 10nm ~1um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The base layer 102 may serve to support the laminate structure A of the film-type tactile tactile generating device 100 . In an exemplary embodiment, the thickness of the stacked structure (A) may be 1um ~ 15um, but is not limited thereto. The base layer 102 may be made of an insulating material. In an exemplary embodiment, the thickness of the base layer 102 may be 10nm ~ 1um, but is not limited thereto.

촉각 셀 어레이부(104)는 베이스층(102) 상에 마련될 수 있다. 촉각 셀 어레이부(104)는 베이스층(102) 상에 매트릭스(Matrix) 형태로 배열되어 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 촉각 셀 어레이부(104)는 각 촉각 셀(104a)들이 패시브 매트릭스(Passive Matrix) 또는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열될 수 있다. 이 경우, 각 촉각 셀(104a)은 그 위치에 따라 제1 축(예를 들어, X축) 및 제1 축과 교차하는 제2 축(예를 들어, Y축) 상에서 2차원 좌표 값을 가지게 된다. 예를 들어, 촉각 셀 어레이부(104)에서 각 촉각 셀(104a)은 100㎛ ~ 1.5㎝의 주기로 배열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The tactile cell array unit 104 may be provided on the base layer 102 . The tactile cell array unit 104 may be arranged in a matrix form on the base layer 102 . In an exemplary embodiment, in the tactile cell array unit 104 , each of the tactile cells 104a may be arranged in a passive matrix or an active matrix form. In this case, each tactile cell 104a has a two-dimensional coordinate value on a first axis (eg, X-axis) and a second axis (eg, Y-axis) intersecting the first axis according to its position. do. For example, each of the tactile cells 104a in the tactile cell array unit 104 may be arranged in a period of 100 μm to 1.5 cm, but is not limited thereto.

예시적인 실시예에서, 촉각 셀 어레이부(104)가 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열되는 경우, 촉각 셀(104a)은 박막 필름 트랜지스터(Thin Film Transitor : TFT)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우, 촉각 셀(104a)은 제1 단자(게이트), 제2 단자(소스), 및 제3 단자(드레인)을 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, when the tactile cell array unit 104 is arranged in the form of an active matrix, the tactile cell 104a may include a thin film transistor (TFT), but is limited thereto. it's not going to be In this case, the tactile cell 104a may include a first terminal (gate), a second terminal (source), and a third terminal (drain).

또한, 촉각 셀 어레이부(104)가 패시브 매트릭스(Passive Matrix) 형태로 배열되는 경우, 촉각 셀(104a)은 가로 전극 라인과 세로 전극 라인이 교차되는 영역을 의미할 수 있으며, 별도의 스위치 소자는 포함하지 않을 수 있다. 이하에서는, 촉각 셀 어레이부(104)가 액티브 매트릭스 형태로 배열된 경우를 일 예로 설명하기로 한다.In addition, when the tactile cell array unit 104 is arranged in a passive matrix form, the tactile cell 104a may mean a region where a horizontal electrode line and a vertical electrode line intersect, and a separate switch element is may not be included. Hereinafter, a case in which the tactile cell array unit 104 is arranged in the form of an active matrix will be described as an example.

제1 전극층(106)은 베이스층(102) 상에 마련될 수 있다. 제1 전극층(106)은 베이스층(102) 상에서 각 촉각 셀(104a)을 둘러싸며 마련될 수 있다. 제1 전극층(106)은 도전성 재질(예를 들어, 금속 등)로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전극층(106)의 두께는 10nm ~1um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first electrode layer 106 may be provided on the base layer 102 . The first electrode layer 106 may be provided on the base layer 102 to surround each tactile cell 104a. The first electrode layer 106 may be made of a conductive material (eg, metal, etc.). In an exemplary embodiment, the thickness of the first electrode layer 106 may be 10 nm to 1 um, but is not limited thereto.

제1 전극층(106)은 베이스층(102) 상에서 각 촉각 셀(104a)을 제외한 영역에 마련될 수 있다. 즉, 제1 전극층(106)과 촉각 셀 어레이부(104)의 동일한 층에 마련될 수 있다. 제1 전극층(106)은 베이스층(102) 상에서 각 촉각 셀(104a)과 전기적으로 연결되어 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(106)은 각 촉각 셀(104a)의 제3 단자(예를 들어, 드레인 단자)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극층(106)은 촉각 셀(104a)의 온 동작을 통해 전압이 인가될 수 있다. The first electrode layer 106 may be provided in a region on the base layer 102 except for each tactile cell 104a. That is, the first electrode layer 106 and the tactile cell array unit 104 may be provided on the same layer. The first electrode layer 106 may be provided in electrical connection with each tactile cell 104a on the base layer 102 . For example, the first electrode layer 106 may be electrically connected to a third terminal (eg, a drain terminal) of each tactile cell 104a. A voltage may be applied to the first electrode layer 106 through an ON operation of the tactile cell 104a.

촉각 셀 어레이부(104)가 액티브 매트릭스 형태인 경우, 촉각 셀(104a)의 온 동작은 TFT(Thin Film Transitor)와 같은 스위치 소자의 온 동작을 의미할 수 있다. 촉각 셀 어레이부(104)가 패시브 매트릭스 형태인 경우, 촉각 셀(104a)의 온 동작은 해당 촉각 셀(104a)에 연결된 가로 전극 라인과 세로 전극 라인에 모두 전압이 인가된 경우를 의미할 수 있다.When the tactile cell array unit 104 is in the form of an active matrix, an on operation of the tactile cell 104a may mean an on operation of a switch element such as a thin film transistor (TFT). When the tactile cell array unit 104 is in the form of a passive matrix, the ON operation of the tactile cell 104a may mean that voltage is applied to both the horizontal electrode line and the vertical electrode line connected to the corresponding tactile cell 104a. .

전기 활성층(108)은 촉각 셀 어레이부(104) 및 제1 전극층(106)의 상부에 마련될 수 있다. 전기 활성층(108)은 촉각 셀 어레이부(104) 및 제1 전극층(106)의 상부에서 촉각 셀 어레이부(104) 및 제1 전극층(106)을 커버하며 마련될 수 있다. 전기 활성층(108)은 전기 활성 고분자(Electro Active Polymer : EAP) 필름을 포함할 수 있다. 전기 활성층(108)은 제1 전극층(106) 및 제2 전극층(110)을 통해 인가되는 전압에 의해 활성화 될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 활성층(108)의 두께는 100nm ~10um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The electroactive layer 108 may be provided on the tactile cell array unit 104 and the first electrode layer 106 . The electroactive layer 108 may be provided on the tactile cell array unit 104 and the first electrode layer 106 to cover the tactile cell array unit 104 and the first electrode layer 106 . The electroactive layer 108 may include an electroactive polymer (EAP) film. The electroactive layer 108 may be activated by a voltage applied through the first electrode layer 106 and the second electrode layer 110 . In an exemplary embodiment, the thickness of the electroactive layer 108 may be 100 nm to 10 μm, but is not limited thereto.

전기 활성 고분자 필름은 제1 전극층(106) 및 제2 전극층(110)을 통해 전압이 인가되었을 때 발생하는 정전기력에 의해 수축할 수 있다. 전기 활성 고분자 필름이 두께 방향으로 수축하게 되면, 그 만큼 평면 방향으로 팽창하게 되어 진동을 발생시키게 된다. The electroactive polymer film may be contracted by electrostatic force generated when a voltage is applied through the first electrode layer 106 and the second electrode layer 110 . When the electroactive polymer film contracts in the thickness direction, it expands in the planar direction by that much, thereby generating vibration.

여기서, 전기 활성 고분자는 절연이 되는 유전성 재질(강유전성 폴리머 또는 유전성 폴리머 등)로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 활성 고분자는 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride), PVDF-TrFE(Poly VinyliDene Fluoride-TriFlurorEtylene) 등의 강유전성 폴리머나 실리콘계 중합체, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체 등의 유전성 폴리머를 포함할 수 있다. Here, the electroactive polymer may be made of a dielectric material (ferroelectric polymer or dielectric polymer, etc.) for insulation. In an exemplary embodiment, the electroactive polymer may include a ferroelectric polymer such as PVDF (Poly VinyliDene Fluoride) or PVDF-TrFE (Poly VinyliDene Fluoride-TriFlurorEtylene) or a dielectric polymer such as a silicone-based polymer, a urethane-based polymer, or an acrylic polymer.

제2 전극층(110)은 전기 활성층(108)의 상부에 마련될 수 있다. 제2 전극층(110)은 전기 활성층(108)의 상부에서 전기 활성층(108)을 커버하며 마련될 수 있다. 제2 전극층(110)은 도전성 재질(예를 들어, 금속 등)로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 전극층(110)은 접지(그라운드)와 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 전극층(110)은 제1전극층(106)과 전위 차를 발생시키는 별도의 전압이 인가될 수도 있다. 제2 전극층(110)의 상부에는 절연 재질의 보호층(미도시)이 마련될 수 있다. The second electrode layer 110 may be provided on the electroactive layer 108 . The second electrode layer 110 may be provided on the electroactive layer 108 to cover the electroactive layer 108 . The second electrode layer 110 may be made of a conductive material (eg, metal, etc.). In an exemplary embodiment, the second electrode layer 110 may be electrically connected to the ground (ground), but the present invention is not limited thereto. A voltage may be applied. A protective layer (not shown) made of an insulating material may be provided on the second electrode layer 110 .

제1 구동부(112)는 적층 구조(A)의 일측 테두리를 따라 마련될 수 있다. 제1 구동부(112)는 촉각 셀 어레이부(104)의 각 촉각 셀(104a)의 제1 단자(예를 들어, 게이트 단자)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 구동부(112)는 제1 구동제어신호에 따라 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)에서 제1축(X축) 상의 촉각 셀(104a)에 전압을 인가할 수 있다.The first driving unit 112 may be provided along one edge of the stacked structure (A). The first driver 112 may be electrically connected to a first terminal (eg, a gate terminal) of each tactile cell 104a of the tactile cell array unit 104 . The first driver 112 may apply a voltage to the tactile cells 104a on the first axis (X-axis) in the matrix-type tactile cell array unit 104 according to the first driving control signal.

예시적인 실시예에서, 제1 구동부(112)는 베이스층(102)에 각 촉각 셀(104a)에 전압을 인가하기 위한 드라이브 집적 회로가 직접 형성되는 방식으로 마련될 수 있다. 즉, 베이스층(102)의 적층 구조(A)의 영역에서 일측으로 연장되고, 연장된 베이스층(102)의 영역에 상기 드라이브 집적 회로가 직접 형성되는 방식으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In an exemplary embodiment, the first driver 112 may be provided in such a way that a drive integrated circuit for applying a voltage to each tactile cell 104a is directly formed in the base layer 102 . That is, the base layer 102 may extend to one side in the region of the stacked structure A, and the drive integrated circuit may be formed directly in the extended region of the base layer 102, but is limited thereto. no.

제2 구동부(114)는 적층 구조(B)의 타측 테두리를 따라 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 구동부(114)는 제1 구동부(112)와 인접하고 수직한 적층 구조(B)의 테두리를 따라 마련될 수 있다. 제2 구동부(114)는 촉각 셀 어레이부(104)의 각 촉각 셀(104a)의 제2 단자(예를 들어, 소스 단자)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 구동부(114)는 드라이브 집적 회로가 실장된 인쇄회로보드(PCB 또는 FPCB)를 적층 구조(B)의 테두리에 부착하는 방식으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The second driving unit 114 may be provided along the other edge of the stacked structure (B). For example, the second driving unit 114 may be provided along the edge of the stacked structure B adjacent to and perpendicular to the first driving unit 112 . The second driving unit 114 may be electrically connected to a second terminal (eg, a source terminal) of each tactile cell 104a of the tactile cell array unit 104 . In an exemplary embodiment, the second driving unit 114 may be formed by attaching a printed circuit board (PCB or FPCB) on which the drive integrated circuit is mounted to the edge of the stacked structure B, but is not limited thereto. .

제2 구동부(114)는 제2 구동제어신호에 따라 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)에서 제2축(Y축) 상의 촉각 셀(104a)에 전압을 인가할 수 있다. 이때, 해당 촉각 셀(104a)와 전기적으로 연결된 제1 전극층(106)에 전압이 인가될 수 있다. The second driver 114 may apply a voltage to the tactile cells 104a on the second axis (Y-axis) in the matrix-type tactile cell array unit 104 according to the second driving control signal. In this case, a voltage may be applied to the first electrode layer 106 electrically connected to the corresponding tactile cell 104a.

여기서, 제1 구동부(112)에 의해 전압이 인가되는 X축 상의 촉각 셀(104a)들 중 제2 구동부(114)에 의해 전압이 인가되는 Y축 상의 촉각 셀(104a)(즉, 해당 X축과 해당 Y축의 교차 지점에 위치하는 촉각 셀)이 온(On) 동작될 수 있다. 그리고, 해당 촉각 셀(104a)이 온 동작되면서 해당 촉각 셀(104a)과 전기적으로 연결된 제1 전극층(106)에 전압이 인가되고, 그로 인해 해당 촉각 셀(104a) 영역 내의 전기 활성층(108)이 구동될 수 있게 된다.Here, among the tactile cells 104a on the X-axis to which the voltage is applied by the first driver 112, the tactile cells 104a on the Y-axis to which the voltage is applied by the second driver 114 (that is, the corresponding X-axis) and a tactile cell located at the intersection of the Y-axis) may be turned on. Then, as the tactile cell 104a is turned on, a voltage is applied to the first electrode layer 106 electrically connected to the tactile cell 104a, whereby the electroactive layer 108 in the region of the tactile cell 104a is activated. can be driven.

개시되는 실시예에 의하면, 필름형 촉각 발생 장치(100)는 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)를 구비함으로써, 특정 좌표의 위치에 있는 전자 활성층(108)을 구동시킬 수 있으며, 그로 인해 제1 구동부(112) 및 제2 구동부(114)에 좌표 값을 구동제어신호로 전달하여 원하는 위치의 전자 활성층(108)을 구동시킬 수 있게 된다.According to the disclosed embodiment, the film-type tactile sensation generating device 100 includes the tactile cell array unit 104 in the form of a matrix, so that the electronic active layer 108 at a specific coordinate position can be driven, and thereby By transmitting the coordinate values to the first driver 112 and the second driver 114 as a driving control signal, it is possible to drive the electronically active layer 108 at a desired position.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 촉감 단위 영역을 나타낸 도면이다. 여기서는 설명의 편의상 촉각 셀 어레이부를 중심으로 설명하기로 한다.4 is a view showing a tactile unit area in the film-type tactile sense generating device according to an embodiment of the present invention. Herein, for convenience of description, the tactile cell array unit will be mainly described.

도 4를 참조하면, 적층 구조(A)에서 촉감을 발생시키기 위한 기본 단위 영역인 촉감 단위 영역(S)이 설정될 수 있다. 촉감 단위 영역(S)은 복수 개의 촉각 셀(104a)을 포함하는 영역으로 설정될 수 있다. 촉감 단위 영역(S)은 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)에서 M×N(M, N은 자연수) 영역으로 설정될 수 있다.Referring to FIG. 4 , a tactile unit region S, which is a basic unit region for generating tactile sense, in the stacked structure A may be set. The tactile unit area S may be set as an area including a plurality of tactile cells 104a. The tactile unit area S may be set as an M×N area (M, N being a natural number) in the matrix-type tactile cell array unit 104 .

예시적인 실시예에서, 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)에서 2×2 영역이 촉감 단위 영역(S)으로 설정될 수 있다(도 4의 (a)). 예를 들어, 촉감 단위 영역(S)은 4개 이상의 촉각 셀(104a)을 포함하는 영역으로 설정될 수 있다. 촉감 단위 영역(S)에서 기 설정된 복수 개의 촉각 셀(104a)은 촉감 구동 유닛으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 촉감 단위 영역(S)에서 3개의 촉각 셀(C1, C2, C3)이 촉감 구동 유닛(C)으로 설정될 수 있다. 촉감 구동 유닛(C)에서 복수 개의 촉각 셀(104a)은 도형(예를 들어, 삼각형 또는 사각형 등)의 형태를 이루도록 배치될 수 있다.In an exemplary embodiment, a 2×2 area in the tactile cell array unit 104 in the form of a matrix may be set as the tactile unit area S (FIG. 4(a)). For example, the tactile unit area S may be set as an area including four or more tactile cells 104a. A plurality of preset tactile cells 104a in the tactile unit region S may be set as tactile driving units. For example, in the tactile unit region S, three tactile cells C1 , C2 , and C3 may be set as the tactile driving unit C . In the tactile driving unit C, the plurality of tactile cells 104a may be arranged to form a shape (eg, a triangle or a square).

여기서, 촉감 구동 유닛(C) 내의 각 촉각 셀(C1, C2, C3)은 서로 다른 전압으로 구동될 수 있다. 이와 같이, 촉감 단위 영역(S)이라고 하는 일정 영역 내에서 여러 개의 촉각 셀(C1, C2, C3)들이 서로 다른 전압으로 구동됨에 따라, 필름형 촉감 발생 장치(100)를 사람의 신체에 부착하였을 때, 특정 부위에서 사용자가 촉감 및 질감을 느낄 수 있게 된다. 이때, 촉감 구동 유닛(C) 내의 각 촉각 셀(C1, C2, C3)에 인가되는 전압 간의 차이 및 전압의 크기 등에 따라 다양한 형태의 촉감 및 질감을 발생시킬 수 있게 된다. Here, each of the tactile cells C1, C2, and C3 in the tactile driving unit C may be driven with different voltages. As described above, as the plurality of tactile cells C1, C2, and C3 are driven with different voltages within a predetermined region called the tactile unit region S, the film-type tactile tactile generating device 100 must be attached to the human body. In this case, the user can feel the touch and texture in a specific part. In this case, various types of tactile sensations and textures can be generated according to a difference between voltages applied to each of the tactile cells C1 , C2 , and C3 in the tactile driving unit C and the magnitude of the voltage.

그리고, 촉감 단위 영역(S)에서 촉감 구동 유닛(C)에 해당하지 않는 촉각 셀(C4)은 구동되지 않고 오프(Off) 된 상태로 유지할 수 있다. 즉, 촉감 단위 영역(S)에서 촉감 구동 유닛(C) 내 각 촉각 셀(C1, C2, C3)이 서로 다른 전압으로 구동될 때, 촉감 구동 유닛(C)에 해당하지 않는 촉각 셀(C4)은 촉감 구동 유닛(C)에 의해 발생되는 촉감에 방해를 주지 않기 위해 구동되지 않고 오프(Off) 된 상태로 유지할 수 있다. In addition, the tactile cell C4 that does not correspond to the tactile driving unit C in the tactile unit region S may be maintained in an off state without being driven. That is, when the tactile cells C1, C2, and C3 in the tactile driving unit C are driven with different voltages in the tactile unit region S, the tactile cells C4 that do not correspond to the tactile driving unit C In order not to interfere with the tactile sensation generated by the tactile driving unit C, it may be maintained in an off state without being driven.

개시되는 실시예에 의하면, 촉감 단위 영역(S)에서 기 설정된 복수 개의 촉각 셀(104a)을 촉감 구동 유닛(C)으로 설정하고, 촉감 구동 유닛(C) 내의 각 촉각 셀을 서로 다른 전압으로 구동함으로써, 사용자가 느낄 수 있는 정도의 촉감 및 질감을 발생시킬 수 있게 된다.According to the disclosed embodiment, a plurality of preset tactile cells 104a in the tactile unit region S are set as the tactile driving unit C, and each tactile cell in the tactile driving unit C is driven with different voltages. By doing so, it is possible to generate a sense of touch and texture that can be felt by the user.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 촉감 단위 영역의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.5 is a view showing another embodiment of a tactile unit area in the film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention.

도 5의 (a)를 참조하면, 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)에서 2×3 영역이 촉감 단위 영역(S)으로 설정될 수 있다. 그리고, 촉감 단위 영역(S)에서 3개의 촉각 셀(C1, C2, C3)이 촉감 구동 유닛(C)으로 설정될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 촉감 구동 유닛(C)을 구성하는 3개의 촉각 셀(C1, C2, C3)은 삼각형 형태로 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5A , in the matrix type tactile cell array unit 104 , a 2×3 area may be set as the tactile unit area S. In addition, in the tactile unit region S, three tactile cells C1 , C2 , and C3 may be set as the tactile driving unit C . In an exemplary embodiment, the three tactile cells C1 , C2 , and C3 constituting the tactile driving unit C may be arranged in a triangular shape.

도 5의 (b)를 참조하면, 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부(104)에서 3×3 영역이 촉감 단위 영역(S)으로 설정될 수 있다. 그리고, 촉감 단위 영역(S)에서 3개의 촉각 셀(C1, C2, C3, C4)이 촉감 구동 유닛(C)으로 설정될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 촉감 구동 유닛(C)을 구성하는 4개의 촉각 셀(C1, C2, C3, C4)은 사각형 형태로 배치될 수 있다. Referring to FIG. 5B , in the tactile cell array unit 104 in the form of a matrix, a 3×3 area may be set as the tactile unit area S. In addition, in the tactile unit region S, three tactile cells C1 , C2 , C3 , and C4 may be set as the tactile driving unit C . In an exemplary embodiment, the four tactile cells C1 , C2 , C3 , and C4 constituting the tactile driving unit C may be arranged in a rectangular shape.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 촉감 단위 영역의 배열을 나타낸 도면이다. 6 is a view showing the arrangement of tactile unit regions in the film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 필름형 촉감 발생 장치(100)는 복수 개의 촉감 단위 영역(S)을 포함할 수 있다. 필름형 촉감 발생 장치(100)는 복수 개의 촉감 단위 영역(S)이 M×N(M, N은 자연수) 형태로 배열될 수 있다. Referring to FIG. 6 , the film-type tactile sense generating device 100 may include a plurality of tactile unit regions S. In the film-type tactile sense generating device 100 , a plurality of tactile unit regions S may be arranged in the form of M×N (M and N are natural numbers).

여기서, 복수 개의 촉감 단위 영역(S)은 서로 다른 촉감 및 질감을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 촉감 단위 영역(S1)은 꼬집는 느낌이 들도록 해당 촉감 구동 유닛 내 촉각 셀들의 전압을 서로 다르게 인가할 수 있다. 제2 촉감 단위 영역(S2)은 어루만지는 느낌이 들도록 해당 촉감 구동 유닛 내 촉각 셀들의 전압을 서로 다르게 인가할 수 있다.Here, the plurality of tactile unit regions S may generate different tactile sensations and textures. For example, the first tactile unit region S1 may apply different voltages to the tactile cells in the corresponding tactile driving unit to feel pinched. The second tactile unit region S2 may apply different voltages to the tactile cells in the corresponding tactile driving unit to feel a touch.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름형 촉감 발생 장치에서 전기 활성층이 형성되는 상태를 나타낸 도면이다. 여기서는, 촉각 셀 영역과 전기 활성층의 관계에 대해 살펴보기로 한다.7 is a view showing a state in which an electroactive layer is formed in the film-type tactile tactile generating device according to an embodiment of the present invention. Here, the relationship between the tactile cell region and the electroactive layer will be described.

도 7의 (a)를 참조하면, 전기 활성층(108)은 촉각 셀 어레이부(104) 전체를 커버하며 마련될 수 있다. 즉, 전기 활성층(108)을 촉각 셀 어레이부(104) 전체를 커버하는 공통 층으로 형성할 수 있다. 이 경우, 제조 공정이 단순화 되고 생산 수율을 향상시킬 수 있게 된다. Referring to FIG. 7A , the electroactive layer 108 may be provided to cover the entire tactile cell array unit 104 . That is, the electroactive layer 108 may be formed as a common layer covering the entire tactile cell array unit 104 . In this case, the manufacturing process can be simplified and the production yield can be improved.

도 7의 (b)를 참조하면, 전기 활성층(108)은 각 촉각 셀(104a)과 대응하여 별개로 마련될 수 있다. 이때, 전기 활성층(108)은 해당 촉각 셀(104a)의 면적과 동일한 면적으로 형성할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 전기 활성층(108)은 해당 촉각 셀(104a)의 면적보다 작거나 크게 형성할 수도 있다. 이 경우, 원하는 촉감 및 질감을 보다 용이하게 구현할 수 있게 된다.Referring to FIG. 7B , the electroactive layer 108 may be provided separately to correspond to each tactile cell 104a. In this case, the electroactive layer 108 may be formed to have the same area as that of the corresponding tactile cell 104a. However, the present invention is not limited thereto, and the electroactive layer 108 may be formed to be smaller or larger than the area of the corresponding tactile cell 104a. In this case, it is possible to more easily implement a desired touch and texture.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 활성층의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of an electroactive layer according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 전기 활성층(108)은 제1 메탈층(121), 정공 운송층(123), 전기 활성 고분자층(125), 전자 운송층(127), 및 제2 메탈층(129)을 포함할 수 있다. 제1 메탈층(121), 정공 운송층(123), 전기 활성 고분자층(125), 전자 운송층(127), 및 제2 메탈층(129)은 적층되어 마련될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the electroactive layer 108 includes a first metal layer 121 , a hole transport layer 123 , an electroactive polymer layer 125 , an electron transport layer 127 , and a second metal layer 129 . may include. The first metal layer 121 , the hole transport layer 123 , the electroactive polymer layer 125 , the electron transport layer 127 , and the second metal layer 129 may be stacked.

제1 메탈층(121)은 촉각 셀 어레이부(104) 및 제1 전극층(106) 상에 마련될 수 있다. 제1 메탈층(121)은 정공을 전기 활성 고분자층(125)에 공급하는 역할을 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 메탈층(121)은 Cu, Al, Ag 중 하나 이상이 혼합된 합금으로 이루어질 있다. 또한, 제1 메탈층(121)은 전도성 금속 산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 제1 메탈층(121)의 두께는 10nm ~1um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first metal layer 121 may be provided on the tactile cell array unit 104 and the first electrode layer 106 . The first metal layer 121 may serve to supply holes to the electroactive polymer layer 125 . In an exemplary embodiment, the first metal layer 121 may be formed of an alloy in which at least one of Cu, Al, and Ag is mixed. In addition, the first metal layer 121 may be formed of a conductive metal oxide, but is not limited thereto. In an exemplary embodiment, the thickness of the first metal layer 121 may be 10 nm to 1 um, but is not limited thereto.

정공 운송층(123)은 제1 메탈층(121)의 상부에 마련될 수 있다. 정공 운송층(123)은 제1 메탈층(121)과 전기 활성 고분자층(125) 사이에 마련될 수 있다. 정공 운송층(123)은 제1 메탈층(121)에서 공급되는 정공을 전기 활성 고분자층(125)으로 전달할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 정공 운송층(123)은 정공 이동도가 우수한 방향족 아민 계열의 소재를 이용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 정공 운송층(123)의 두께는 10nm ~1um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The hole transport layer 123 may be provided on the first metal layer 121 . The hole transport layer 123 may be provided between the first metal layer 121 and the electroactive polymer layer 125 . The hole transport layer 123 may transfer holes supplied from the first metal layer 121 to the electroactive polymer layer 125 . In an exemplary embodiment, the hole transport layer 123 may use an aromatic amine-based material having excellent hole mobility. In an exemplary embodiment, the thickness of the hole transport layer 123 may be 10nm ~ 1um, but is not limited thereto.

전기 활성 고분자층(125)은 정공 운송층(123)의 상부에 마련될 수 있다. 전기 활성 고분자층(125)은 절연이 되는 유전성 재질(강유전성 폴리머 또는 유전성 폴리머 등)로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 활성 고분자 층(125)은 PVDF(Poly VinyliDene Fluoride), PVDF-TrFE(Poly VinyliDene Fluoride-TriFlurorEtylene) 등의 강유전성 폴리머나 실리콘계 중합체, 우레탄계 중합체, 아크릴계 중합체 등의 유전성 폴리머를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 활성 고분자층(125)의 두께는 100nm ~10um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The electroactive polymer layer 125 may be provided on the hole transport layer 123 . The electroactive polymer layer 125 may be made of an insulating dielectric material (such as a ferroelectric polymer or a dielectric polymer). In an exemplary embodiment, the electroactive polymer layer 125 includes a ferroelectric polymer such as Poly VinyliDene Fluoride (PVDF) and Poly VinyliDene Fluoride-TriFlurorEtylene (PVDF-TrFE), or a dielectric polymer such as a silicone-based polymer, a urethane-based polymer, or an acrylic polymer. can do. In an exemplary embodiment, the thickness of the electroactive polymer layer 125 may be 100 nm to 10 μm, but is not limited thereto.

전자 운송층(127)은 전기 활성 고분자층(125)의 상부에 마련될 수 있다. 전자 운송층(127)은 제2 메탈층(129)과 전기 활성 고분자층(125) 사이에 마련될 수 있다. 전자 운송층(127)은 제2 메탈층(129)에서 공급되는 전자를 전기 활성 고분자층(125)으로 전달할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전자 운송층(125)은 전자 이동도가 우수한 옥사디오졸 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 및 벤젠 유도체 중에서 선택된 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 전자 운송층(125)은 Al, In 중 하나 이상을 포함하는 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 전자 운송층(127)의 두께는 10nm ~1um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The electron transport layer 127 may be provided on the electroactive polymer layer 125 . The electron transport layer 127 may be provided between the second metal layer 129 and the electroactive polymer layer 125 . The electron transport layer 127 may transfer electrons supplied from the second metal layer 129 to the electroactive polymer layer 125 . In an exemplary embodiment, the electron transport layer 125 may be made of one or more materials selected from oxadiazole derivatives, triazole derivatives, triazine derivatives, and benzene derivatives having excellent electron mobility. In addition, the electron transport layer 125 may be made of a material including at least one of Al and In, but is not limited thereto. In an exemplary embodiment, the thickness of the electron transport layer 127 may be 10 nm to 1 um, but is not limited thereto.

제2 메탈층(129)은 전자 운송층(127)의 상부에 마련될 수 있다. 제2 메탈층(129)은 제2 전극층(110)의 하부에 마련될 수 있다. 제2 메탈층(129)은 전자를 전기 활성 고분자층(125)에 공급할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 메탈층(129)은 Cu, Al, Ag 중 하나 이상이 혼합된 합금으로 이루어질 있다. 또한, 제2 메탈층(129)은 전도성 금속 산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 제2 메탈층(129)의 두께는 10nm ~1um일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second metal layer 129 may be provided on the electron transport layer 127 . The second metal layer 129 may be provided under the second electrode layer 110 . The second metal layer 129 may supply electrons to the electroactive polymer layer 125 . In an exemplary embodiment, the second metal layer 129 may be formed of an alloy in which at least one of Cu, Al, and Ag is mixed. In addition, the second metal layer 129 may be formed of a conductive metal oxide, but is not limited thereto. In an exemplary embodiment, the thickness of the second metal layer 129 may be 10 nm to 1 um, but is not limited thereto.

여기서, 전기 활성층(108)이 제1 메탈층(121), 정공 운송층(123), 전기 활성 고분자층(125), 전자 운송층(127), 및 제2 메탈층(129)을 포함하는 적층 구조로 이루어짐에 따라, 전기 활성층(108)의 구동 전압 크기를 줄일 수 있게 된다. 즉, 일반적인 전기 활성층의 경우 0 ~ 50V의 구동 전압 범위를 가지게 되나, 개시되는 실시예에 따른 전기 활성층(108)은 0 ~ 10V의 구동 전압 범위를 가져 저 전압으로도 구동시킬 수 있게 된다.Here, the electroactive layer 108 is a laminate including a first metal layer 121 , a hole transport layer 123 , an electroactive polymer layer 125 , an electron transport layer 127 , and a second metal layer 129 . According to the structure, the driving voltage level of the electroactive layer 108 can be reduced. That is, the general electroactive layer has a driving voltage range of 0 to 50V, but the electroactive layer 108 according to the disclosed embodiment has a driving voltage range of 0 to 10V so that it can be driven even at a low voltage.

한편, 여기서는 전기 활성층(108)이 제1 메탈층(121) 및 제2 메탈층(129)은 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 메탈층(121) 없이 제1 전극층(106)을 제1 메탈층으로 사용할 수도 있다. 그리고, 제2 메탈층(129) 없이 제2 전극층(110)을 제2 메탈층으로 사용할 수도 있다.Meanwhile, although it has been described herein that the electroactive layer 108 includes the first metal layer 121 and the second metal layer 129 , the present invention is not limited thereto and the first electrode layer 106 without the first metal layer 121 . may be used as the first metal layer. Also, the second electrode layer 110 may be used as the second metal layer without the second metal layer 129 .

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although representative embodiments of the present invention have been described in detail above, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by the claims described below as well as the claims and equivalents.

100 : 필름형 촉감 발생 장치
102 : 베이스층
104 : 촉각 셀 어레이부
104a : 촉각 셀
106 : 제1 전극층
108 : 전기 활성층
110 : 제2 전극층
112 : 제1 구동부
114 : 제2 구동부
121 : 제1 메탈층
123 : 정공 운송층
125 : 전기 활성 고분자층
127 : 전자 운송층
129 : 제2 메탈층100: film-type tactile generating device
102: base layer
104: tactile cell array unit
104a: tactile cell
106: first electrode layer
108: electroactive layer
110: second electrode layer
112: first driving unit
114: second driving unit
121: first metal layer
123: hole transport layer
125: electroactive polymer layer
127: electron transport layer
129: second metal layer

Claims (10)

베이스층;
상기 베이스층 상에 마련되며 촉각 셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 촉각 셀 어레이부;
상기 베이스층 상에 마련되고, 상기 각 촉각 셀과 전기적으로 연결되는 제1 전극층;
상기 촉각 셀 어레이부 및 상기 제1 전극층 상부에 마련되는 전기 활성층; 및
상기 전기 활성층의 상부에 마련되는 제2 전극층을 포함하는, 필름형 촉각 발생 장치.
base layer;
a tactile cell array unit provided on the base layer in which tactile cells are arranged in a matrix form;
a first electrode layer provided on the base layer and electrically connected to each of the tactile cells;
an electroactive layer provided on the tactile cell array unit and the first electrode layer; and
A film-type tactile sensation generating device comprising a second electrode layer provided on the electroactive layer.
 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극층은, 접지와 전기적으로 연결되고,
상기 제1 전극층은, 상기 촉각 셀의 온 동작에 의해 전압이 인가되며,
상기 전기 활성층은, 상기 제1 전극층에 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 간의 전위차에 의해 진동을 발생시키도록 마련되는, 필름형 촉각 발생 장치.
The method according to claim 1,
The second electrode layer is electrically connected to the ground,
A voltage is applied to the first electrode layer by an ON operation of the tactile cell,
wherein the electroactive layer is provided to generate vibration due to a potential difference between the first electrode layer and the second electrode layer when a voltage is applied to the first electrode layer.
 청구항 1에 있어서,
상기 필름형 촉각 발생 장치는,
제1 구동제어신호에 따라 상기 촉각 셀 어레이부에서 제1축 상의 촉각 셀에 전압을 인가하는 제1 구동부; 및
제2 구동제어신호에 따라 상기 촉각 셀 어레이부에서 상기 제1축과 교차하는 제2축 상의 촉각 셀에 전압을 인가하는 제2 구동부를 더 포함하며,
상기 제1 구동제어신호 및 상기 제2 구동제어신호에 의해 온 동작되는 촉각 셀과 전기적으로 연결된 제1 전극층 영역에 전압이 인가되는, 필름형 촉각 발생 장치.
The method according to claim 1,
The film-type tactile generating device,
a first driving unit for applying a voltage to the tactile cells on a first axis in the tactile cell array unit according to a first driving control signal; and
A second driving unit for applying a voltage to the tactile cells on a second axis intersecting the first axis in the tactile cell array unit according to a second driving control signal;
and a voltage is applied to a region of the first electrode layer electrically connected to a tactile cell that is turned on by the first driving control signal and the second driving control signal.
 청구항 3에 있어서,
상기 촉각 셀은, 트랜지스터를 포함하고,
상기 제1 구동부는, 각 촉각 셀의 제1 단자와 전기적으로 연결되고,
상기 제2 구동부는, 각 촉각 셀의 제2 단자와 전기적으로 연결되며,
상기 제1 전극층은, 각 촉각 셀의 제3 단자와 전기적으로 연결되는, 필름형 촉각 발생 장치.
4. The method according to claim 3,
The tactile cell includes a transistor,
The first driving unit is electrically connected to a first terminal of each tactile cell,
The second driving unit is electrically connected to a second terminal of each tactile cell,
wherein the first electrode layer is electrically connected to a third terminal of each tactile cell.
 청구항 1에 있어서,
상기 필름형 촉각 발생 장치는,
상기 매트릭스 형태의 촉각 셀 어레이부에서 M×N(M, N은 자연수) 영역이 촉감 단위 영역으로 설정되되,
상기 촉감 단위 영역은, 복수 개의 촉각 셀을 포함하도록 설정되는, 필름형 촉각 발생 장치.
The method according to claim 1,
The film-type tactile generating device,
In the matrix-type tactile cell array unit, an M×N area (M, N is a natural number) is set as a tactile unit area,
The tactile unit region is set to include a plurality of tactile cells.
 청구항 5에 있어서,
상기 필름형 촉각 발생 장치는,
복수 개의 상기 촉감 단위 영역을 포함하고,
상기 촉감 단위 영역은 서로 다른 촉감 및 질감을 구현하도록 제어되는, 필름형 촉각 발생 장치.
6. The method of claim 5,
The film-type tactile generating device,
including a plurality of tactile unit regions,
The tactile unit region is controlled to implement different tactile sensations and textures.
 청구항 5에 있어서,
상기 촉감 단위 영역에 포함되는 복수 개의 촉각 셀들 중 기 설정된 복수 개의 촉각 셀은 촉감 구동 유닛을 구성하며,
상기 촉감 구동 유닛을 구성하는 기 설정된 복수 개의 촉각 셀은 서로 다른 전압으로 구동되는, 필름형 촉각 발생 장치.
6. The method of claim 5,
A plurality of preset tactile cells among the plurality of tactile cells included in the tactile unit region constitute a tactile driving unit,
and a plurality of preset tactile cells constituting the tactile driving unit are driven by different voltages.
 청구항 7에 있어서,
상기 촉감 단위 영역에 포함되는 복수 개의 촉각 셀들 중 상기 촉감 구동 유닛을 구성하지 않는 촉각 셀은 상기 촉감 구동 유닛을 구성하는 촉각 셀들의 구동 시 오프 상태를 유지하는, 필름형 촉감 발생 장치.
8. The method of claim 7,
and a tactile cell not constituting the tactile driving unit among the plurality of tactile cells included in the tactile unit region maintains an off state when the tactile cells constituting the tactile driving unit are driven.
 청구항 1에 있어서,
상기 전기 활성층은,
전기 활성 고분자층;
상기 제1 전극층 및 상기 전기 활성 고분자층의 사이에 마련되고, 정공을 상기 전기 활성 고분자층으로 전달하는 정공 운송층; 및
상기 제2 전극층 및 상기 전기 활성 고분자층의 사이에 마련되고, 전자를 상기 전기 활성 고분자층으로 전달하는 전자 운송층을 포함하는, 필름형 촉감 발생 장치.
The method according to claim 1,
The electroactive layer is
electroactive polymer layer;
a hole transporting layer provided between the first electrode layer and the electroactive polymer layer and transferring holes to the electroactive polymer layer; and
and an electron transporting layer provided between the second electrode layer and the electroactive polymer layer and transferring electrons to the electroactive polymer layer.
 청구항 9에 있어서,
상기 전기 활성층은,
상기 제1 전극층 및 상기 정공 운송층 사이에 마련되고 정공을 공급하는 제1 메탈층; 및
상기 제2 전극층 및 상기 전자 운송층 사이에 마련되고 전자를 공급하는 제2 메탈층을 더 포함하는, 필름형 촉감 발생 장치.
10. The method of claim 9,
The electroactive layer is
a first metal layer provided between the first electrode layer and the hole transport layer and supplying holes; and
A film-type tactile tactile generating device, which is provided between the second electrode layer and the electron transport layer and further comprises a second metal layer for supplying electrons.
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