传感器集成式触觉设备及其制造方法技术

提供了传感器集成式触觉设备、用于制造传感器集成式触觉设备的方法以及包括传感器集成式触觉设备的电子设备。具体地，传感器集成式触觉设备包括传感器和形成为布置成与传感器在同一平面上的致动器，并且传感器和致动器中的每一个包括通过第一工艺形成的下电极、通过第二工艺形成在下电极上的离子弹性体层以及通过第三工艺形成在离子弹性体层上的上电极。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及基于离子弹性体的传感器集成式触觉设备及其制造方法。
技术介绍
近来，根据用户想要容易地使用电子设备的需要，触摸输入型设备已经普及。在触摸输入型设备中，触觉反馈设备提供触摸的反馈并且因此为用户提供更直观的体验。该触觉反馈设备利于空间节约、方便操纵、易于用户识别以及与IT设备相互配合。已知一种使用压电元件作为用于实现触觉反馈设备的材料的方法。作为构成压电元件的压电材料，已知压电陶瓷和压电薄膜。一般地，压电陶瓷具有高硬度并且因此已经用作致动器，并且压电薄膜具有高灵敏度和柔性并且因此已用作传感器。然而，压电材料不能在低频范围内提供充足的力和位移，并且单个单元中的压电材料提供极小的力和位移。因此，难以使用压电材料作为致动器。在这方面，已经公开了诸如公开的韩国专利公开号2011-0077637(名称为“致动触觉设备的压电致动器”)的技术。常规地，为了实现诸如触摸传感器、压力传感器和温度传感器的各种传感器以及能够提供触感反馈的致动器，已经使用各种设备。因此，由于复杂的工艺导致成本增加，并且触觉反馈设备的耐久性也有局限性。当触摸传感器与显示面板集成或者与盖板玻璃集成从而最小化显示器时，这些缺点影响了加工成本和产量。此外，甚至当传感器和致动器配置为单独的层从而实现各种功能时，加工成本也会增加并且显示面板的厚度也会逐渐增加。专利技术概述本公开的一些示例性实施例提供了一种基于离子弹性体的触觉设备，其中传感器和致动器彼此集成，以及及其制造方法。然而，本公开要解决的问题不限于上述问题。可以存在本公开要解决的其它问题。根据本公开的示例性实施例，提供了一种传感器集成式触觉设备。该设备可包括传感器以及形成为布置成与传感器在同一平面上的致动器。此处，传感器和致动器中的每一个均可包括通过第一工艺形成的下电极、通过第二工艺形成在下电极上的离子弹性体层以及通过第三工艺形成在离子弹性体层上的上电极。此外，根据本公开的另一示例性实施例，提供了制造传感器集成式触觉设备的方法。该方法可包括：分别在基板的预定传感器区域和预定致动器区域中形成传感器的下电极和致动器的下电极；将离子弹性体层叠置在下电极上；以及将上电极形成在离子弹性体层上。此处，传感器区域布置成邻近致动器区域的至少一部分或者围绕致动器的周边。根据本公开的又一示例性实施例，提供一种包括传感器集成式触觉设备的电子设备。该电子设备可包括：多个传感器集成式触觉设备，其中每个均包括：传感器和形成为布置成与传感器在同一平面上的致动器；配置为向每个致动器供电的电源线路；以及传输线路，其配置为将感测电压传输到每个传感器。此处，传感器和致动器中的每一个均可包括通过第一工艺形成的下电极、通过第二工艺形成在下电极上的离子弹性体层，以及通过第三工艺形成在离子弹性体层上的上电极。根据本公开的上述示例性实施例，传感器集成式触觉设备能够感应外部环境并且同时提供机械反馈，并且还能够以阵列的形式容易地制造。因此，传感器集成式触觉设备能够方便地应用于诸如显示器的触摸面板的各种应用领域。前面的概述仅为示例性的，不意在以任何方式限制。除了上述的示例性的方面、实施例和特征之外，通过参考附图和下面专利技术详述另外的方面、实施例和特征将变得显而易见。附图说明在下面的专利技术详述中，实施例仅描述作为示例，因为根据下面的专利技术详述各种改变和修改对于本领域技术人员变得显而易见。在不同的附图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项。图1A是根据本公开的示例性实施例的传感器集成式触觉设备的示意图。图1B是根据本公开的示例性实施例的传感器集成式触觉设备的剖视图。图2是根据本公开的另一示例性实施例的传感器集成式触觉设备的示意图。图3是被提供以说明根据本公开的示例性实施例的传感器集成式触觉设备中的致动器的致动原理的图。图4是被提供以说明根据本公开的示例性实施例的用于制造传感器集成式触觉设备的方法的图。图5是根据本公开的示例性实施例的用于制造传感器集成式触觉设备的方法的流程图。图6示出了根据本公开的示例性实施例的传感器集成式触觉设备的阵列结构。图7示出了根据本公开的另一示例性实施例的传感器集成式触觉设备的阵列结构。专利技术详述下面，将参考附图详细描述本公开的实施例，使得本公开能够易于本领域技术人员实现。然而，应当注意，本公开不限于实施例，但是能够以多种不同的方式来实施。在附图中，与说明无关的部件被省去以简化说明，并且在整篇文档中相似的附图标记表示相似的部件。在整篇文档中，用来指代一个元件与另一元件连接或耦合的术语“连接到”或者“耦合到”包括了元件“直接连接到或者耦合到”另一元件的情况以及元件经由又一元件“电连接或耦合到”另一元件的情况。此外，在文档中使用的术语“包括或包含”和/或“包括有或包含有”意指除了所描述的组件、步骤、操作和/或元件之外不排除一个或多个其它的组件、步骤、操作和/或元件的存在或添加，除非上下文做出规定。下面，将参考附图来描述根据本公开的示例性实施例的传感器集成式触觉设备。下文要描述的触觉致动器被配置为提供振动或物理位移，从而使用户能够通过触感来感觉到振动或撞击。触觉致动器包括具有弹性的离子弹性体层。进一步，传感器包括在电极间的离子弹性体层，并且配置为响应于外部压力而检测形成在电极之间的电容的变化。进而，传感器与致动器的集成可以是指结构或功能的集成，但是可不限于这些。根据本公开的示例性实施例的触觉设备是通过布置用作电极的两个上下金属层以及在两个金属层之间的离子弹性体层而利用在单个感测器(cell)中的传感器和致动器来实现的。此处，离子弹性体层是当施加了外部电压时由于离子的迁移和扩散而收缩和膨胀的电活性聚合物。此外，离子弹性体层重量轻且有柔性，并且甚至在低电压下也具有高的响应速度且大幅地变形。因此，如果电压施加到触觉设备的两个电极，则发生弯曲变形。相反，如果触觉设备在外部电压以mV范围施加的情况下机械地变形，则两个电极之间产生电容差，并且因此其能够用作传感器。图1A是根据本公开的示例性实施例的传感器集成式触觉设备的配置图，并且图1B是示出沿着图1A的线I-I截取的传感器集成式触觉设备的剖面的图。参考图1A，传感器集成式触觉设备包括传感器100和致动器200。此处，传感器100可配置为围绕致动器200从而保护致动器免于诸如用户触摸的外部压力且确保可靠性。进一步，传感器集成式触觉设备进一步包括连接到致动器200的上电极的第一线路201和连接到致动器200的下电极的第二线路202。此处，传感器100可包括使第一线路和第二线路能够被抽出到传感器100外部的出口A。此处，传感器100的层和致动器200的层可一起形成以便布置在同一平面上。因此，如图1B所示，传感器100和致动器200可形成在相同的基板110上。基板110可由玻璃、陶瓷、硅和塑料中的任一种形成，但是可以不限于这些。期望地，基板100可由不受在传感器100和致动器200形成在基板110的上表面上的同时所执行的薄膜沉积工艺或蚀刻工艺影响的材料形成。传感器集成式触觉设备可进一步包括在传感器100的上表面和致动器200的上表面上的防污染膜160。此处，防污染膜160可以包括薄且有柔性的聚合物薄膜。将参考图1B更详细描述传感器集成式触觉设备的结构。如图1B所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器集成式触觉设备，包括：传感器；以及致动器，其形成为布置在与所述传感器同一平面上，其中所述传感器和所述致动器中的每一个包括通过第一工艺形成的下电极、通过第二工艺形成在所述下电极上的离子弹性体层以及通过第三工艺形成在所述离子弹性体层上的上电极。

【技术特征摘要】
2015.09.23 KR 10-2015-01345681.一种传感器集成式触觉设备，包括：传感器；以及致动器，其形成为布置在与所述传感器同一平面上，其中所述传感器和所述致动器中的每一个包括通过第一工艺形成的下电极、通过第二工艺形成在所述下电极上的离子弹性体层以及通过第三工艺形成在所述离子弹性体层上的上电极。2.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，进一步包括：与所述传感器和所述致动器相接触的基板。3.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，其中所述传感器形成为围绕所述致动器的周边。4.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，其中所述传感器形成为被布置成靠近所述致动器的一侧表面。5.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，其中所述致动器具有由锚定在所述基板上的一个自支撑柱支撑的悬臂形或由锚定在所述基板上的两个自支撑柱支撑的桥形中的一种。6.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，进一步包括：第一线路，其连接到所述致动器的上电极；以及第二线路，其连接到所述致动器的下电极，其中所述传感器配置为围绕所述致动器的周边且包括使得所述第一线路和所述第二线路能够被抽出到所述传感器外部的出口。7.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，进一步包括：在所述传感器的上表面和所述致动器的上表面上的防污染膜。8.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，其中所述传感器还包括：牺牲层，其通过在所述第一工艺之前执行的工艺而形成，以及所述下电极围绕所述牺牲层，所述离子弹性体层布置在所述下电极的上表面上，并且所述上电极布置在所述离子弹性体层的上表面上。9.如权利要求8所述的传感器集成式触觉设备，进一步包括：控制单元，其配置为检测形成在所述传感器的下电极与上电极之间的电容并且基于所述电容来感测外部压力。10.如权利要求1所述的传感器集成式触觉设备，其中所述致动器进一步包括与所述下电极的预定区域相接触的绝缘层，所述离子弹性体层与所述绝缘层相接触且形成在所述下电极的上表面上，所述上电极形成在所述离子弹性体层的上表面上和所述绝缘层的上表面上，所述下电极的预定区域布置成通过所述牺牲层与所述平面分隔开牺牲层的厚度，以及所述牺牲层是通过在所述第一工艺之前执行的工艺来形成的并且在所述上电极形成之后通过选择性蚀刻从所述致动器的区域去除。11.如权利要求1所述的传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镐瑨，金渡桓，许银娥，朴常植，
申请(专利权)人：崇实大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR