(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を備えるハウジングと、
前記内部空間に配置されるように前記ハウジングに装着される方向転換部材と、
前記方向転換部材に電極層の積層方向に垂直な水平方向変形が拘束されるように固定され、前記水平方向変形によって前記方向転換部材の形状を変形させる圧電アクチュエータと、
前記方向転換部材に固定され、前記圧電アクチュエータの前記水平方向変形によって前記積層方向変位が発生する振動子と、を含み、
前記圧電アクチュエータは、
正の電極層と負の電極層が交互するように前記積層方向に繰り返して積層される前記電極層と、
前記正の電極層と前記負の電極層との間に介在される圧電素子層と、
駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられ、前記電極層及び前記圧電素子層を貫通して前記正の電極層を互いに連結する正極接続柱と、
駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられ、前記電極層及び前記圧電素子層を貫通して前記負の電極層を互いに連結する負極接続柱と、を含む振動発生装置。
【請求項２】
前記方向転換部材は、
前記ハウジングに固定される固定端と、
前記固定端から前記水平方向両側に延びる水平部と、
前記水平部の前記水平方向外側から前記積層方向の一方側に延びる垂直部と、
前記垂直部の前記積層方向の一方側から前記水平方向両側に延びて、前記水平方向両側に前記振動子が固定される変位拡張部と、を含む、請求項１に記載の振動発生装置。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータは、前記水平部と前記垂直部が形成する空間に備えられる、請求項２に記載の振動発生装置。
【請求項４】
前記圧電アクチュエータは、前記水平部及び前記垂直部に、前記積層方向の他方側の面及び前記水平方向の両面のうち少なくとも何れか一面が付着される、請求項２または３に記載の振動発生装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記方向転換部材が装着されるブラケットと、前記ブラケットを覆いながら前記ブラケットと合体して内部空間を提供するケースと、を含む、請求項１から４の何れか１項に記載の振動発生装置。
【請求項６】
前記内部空間に位置するように前記ブラケットに付着され、前記圧電アクチュエータに電源を供給する基板をさらに含む、請求項５に記載の振動発生装置。
【請求項７】
前記電極層及び前記圧電素子層は、前記積層方向に垂直な横方向に平行な横辺、並びに前記積層方向及び前記横方向に垂直な縦方向に平行な縦辺を有する四角形状であり、前記正極接続柱及び前記負極接続柱は、前記横方向において、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の振動発生装置。
【請求項８】
前記正の電極層は、前記横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分の前記縦方向の一側に前記正の電極層と分離された正極ダミーパターンを備え、
前記負の電極層は、前記横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分の前記縦方向の他側に前記負の電極層と分離された負極ダミーパターンを備えており、
前記正極接続柱は、前記積層方向に前記負極ダミーパターンが備えられる前記縦方向の他側で前記積層方向に貫通連結され、
前記負極接続柱は、前記積層方向に前記正極ダミーパターンが備えられる前記縦方向の一側で前記積層方向に貫通連結される、請求項７に記載の振動発生装置。
【請求項９】
前記正極ダミーパターンと前記負極ダミーパターンは、前記縦方向の中心を基準として互いに対称される位置に、同一の形状に備えられる、請求項８に記載の振動発生装置。
【請求項１０】
前記縦辺は前記横辺より短い、請求項７から９の何れか１項に記載の振動発生装置。
【請求項１１】
前記電極層のうち前記積層方向の一方側の最端部に備えられる電極層にはダミーパターンが備えられない、請求項８に記載の振動発生装置。
【請求項１２】
前記電極層のうち前記積層方向の一方側の最端部に備えられる電極層には、当該電極層の極性に対応する極性の接続柱のみが連結される、請求項１１に記載の振動発生装置。
【請求項１３】
前記正の電極層及び前記負の電極層と電気的に連結されるように外部に露出される外部電極は、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータ及びそれを含む振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動発生装置は、電磁気的力の発生原理を利用して電気的エネルギーを機械的振動に変換する部品であって、携帯電話に搭載されて無音着信報知用として用いられている。
【０００３】
また、携帯電話市場の急速な膨脹により、様々な機能が携帯電話に付加されている傾向にある。このような傾向に応えるべく、携帯電話部品の小型化、高品質化が求められている状況で、振動発生装置においても、既存製品の欠点を改善し、品質を画期的に改善させることができる新しい構造の製品開発が要求されている。
【０００４】
近年、大きなＬＣＤ画面を備える携帯電話の発売の急増に伴い、タッチスクリーン方式が採択されており、タッチ時に振動を発生させる用途としても振動発生装置が採用されている。
【０００５】
また、タッチスクリーンが採用された携帯電話に用いられる振動発生装置は、第一に、着信時の振動発生に比べ使用回数が多いため動作寿命時間の増加を要し、第二に、タッチスクリーンをタッチする速度に応じた速い応答速度を要する。
【０００６】
このような寿命及び応答性の要求に応じて、現在、タッチスクリーンを採用する携帯電話にはリニア振動子が用いられている。
【０００７】
リニア振動子は、モータの回転原理を用いず、振動子の内部に設けられる弾性部材に連結された重量体を用いて、コイルとマグネットの電磁気力でバネに吊り下げられた可動子を直線共振運動させることにより振動を発生させることができる。
【０００８】
または、圧電素子をアクチュエータとして、圧電素子の収縮及び膨張によって可動子を直線共振運動させることにより振動を発生させることができる。
【０００９】
このように圧電素子を用いた圧電アクチュエータを振動発生装置に用いる場合、通常、上記圧電アクチュエータの中心部分を基準として長さ方向の両側に長さが変形される原理が利用される。
【００１０】
ところが、従来は、上記圧電アクチュエータにおいて上下に積層されて備えられる電極を互いに連結する部分が、実質的に長さが変化する圧電アクチュエータの端部に備えられているため、問題点として指摘されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解消するためのものであって、圧電アクチュエータにおいて上下に積層されて備えられる電極を互いに容易に連結することができる構造を提供することをその目的とする。
【００１２】
また、本発明は、圧電アクチュエータにおいて上下に積層されて備えられる電極の連結が、実質的に変化が少ない圧電アクチュエータの中心部分でなされるようにすることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータは、正の電極層と負の電極層が交互するように上下に繰り返して積層される電極層と、上記正の電極層と上記負の電極層との間に介在される圧電素子層と、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられ、上記電極層及び上記圧電素子層を貫通して上記正の電極層を互いに連結する正極接続柱と、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられ、上記電極層及び上記圧電素子層を貫通して上記負の電極層を互いに連結する負極接続柱と、を含むことができる。
【００１４】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記電極層及び上記圧電素子層は横辺及び縦辺を有する四角形状であり、上記正極接続柱及び上記負極接続柱は、横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられることができる。
【００１５】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記正の電極層は、横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分の縦方向の一側に上記正の電極層と分離された正極ダミーパターンを備え、上記負の電極層は、横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分の縦方向の他側に上記負の電極層と分離された負極ダミーパターンを備えており、上記正極接続柱は、垂直方向に上記負極ダミーパターンが備えられる縦方向の他側で上下に貫通連結され、上記負極接続柱は、垂直方向に上記正極ダミーパターンが備えられる縦方向の一側で上下に貫通連結されることができる。
【００１６】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記正極ダミーパターンと上記負極ダミーパターンは、縦方向の中心を基準として互いに対称される位置に、同一の形状に備えられることができる。
【００１７】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記縦辺は上記横辺より短いことができる。
【００１８】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記電極層のうち最下部に備えられる層にはダミーパターンが備えられないことができる。
【００１９】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記電極層のうち最下部に備えられる層には、該当電極層に該当する極性の接続柱のみが連結されることができる。
【００２０】
本発明の一実施例による圧電アクチュエータにおいて、上記正の電極層及び上記負の電極層と電気的に連結されるように外部に露出される外部電極は、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられることができる。
【００２１】
本発明の一実施例による振動発生装置は、内部空間を備えるハウジングと、上記内部空間に配置されるように上記ハウジングに装着される方向転換部材と、上記方向転換部材に水平方向変形が拘束されるように固定され、水平方向変形によって上記方向転換部材の形状を変形させる圧電アクチュエータと、上記方向転換部材に固定され、上記圧電アクチュエータの水平方向変形によって垂直方向変位が発生する振動子と、を含むことができる。
【００２２】
本発明の一実施例による振動発生装置において、上記方向転換部材は、上記ハウジングに固定される固定端と、上記固定端から水平方向両側に延びる水平部と、上記水平部の水平方向外側から垂直方向下側に延びる垂直部と、上記垂直部の垂直方向下側から水平方向両側に延びて、水平方向両側に上記振動子が固定される変位拡張部と、を含むことができる。
【００２３】
本発明の一実施例による振動発生装置において、上記圧電アクチュエータは、上記水平部と上記垂直部が形成する空間に備えられることができる。
【００２４】
本発明の一実施例による振動発生装置において、上記圧電アクチュエータは、上記水平部及び上記垂直部に、垂直方向上面及び水平方向両面のうち少なくとも何れか一面が付着されることができる。
【００２５】
本発明の一実施例による振動発生装置において、上記ハウジングは、上記方向転換部材が装着されるブラケットと、上記ブラケットを覆いながら上記ブラケットと合体して内部空間を提供するケースと、を含むことができる。
【００２６】
本発明の一実施例による振動発生装置は、上記内部空間に位置するように上記ブラケットに付着され、上記圧電アクチュエータに電源を供給する基板をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、圧電アクチュエータにおいて上下に積層されて備えられる電極を互いに容易に連結することができる。
【００２８】
また、本発明によると、圧電アクチュエータにおいて上下に積層されて備えられる電極の連結が、実質的に変化が少ない圧電アクチュエータの中心部分でなされるため、圧電アクチュエータの性能が向上し、寿命が延長されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による振動発生装置の斜視図である。
【図２ａ】図１のＡ‐Ａ´部の断面図である。
【図２ｂ】図１のＡ‐Ａ´部の断面図である。
【図２ｃ】図１のＡ‐Ａ´部の断面図である。
【図３】本発明の一実施例による振動発生装置の結合斜視図である。
【図４】本発明の一実施例による振動発生装置の分解斜視図である。
【図５ａ】本発明の一実施例による振動発生装置の作動を示す説明図である。
【図５ｂ】本発明の一実施例による振動発生装置の作動を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施例による圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例による圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内で他の構成要素の追加、変更、削除等によって、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができ、これも本発明の思想の範囲内に含まれる。
【００３１】
また、各実施例の図面に示す同一の思想の範囲内における機能が同一の構成要素は、同一の参照符号を用いて説明する。
【００３２】
図１は本発明の一実施例による振動発生装置の斜視図であり、図２ａから図２ｃは図１のＡ‐Ａ´部の断面図であり、図３は本発明の一実施例による振動発生装置の結合斜視図であり、図４は本発明の一実施例による振動発生装置の分解斜視図である。
【００３３】
図１から図４を参照すると、本発明の一実施例による振動発生装置１００は、上記振動発生装置１００の外観を形成するハウジング１１０と、電源を供給するための基板１２０と、電源の供給によって水平方向に収縮及び膨張する圧電アクチュエータ１３０と、上記ハウジング１１０に固定され、上記圧電アクチュエータ１３０が装着される方向転換部材１４０と、上記方向転換部材１４０に固定され、上記圧電アクチュエータ１３０の水平方向変形によって垂直方向変位が発生する振動子１５０（ウェイト）と、を含むことができる。
【００３４】
まず、方向に関する用語を定義すると、水平方向は、図２ａから図２ｃを参照して、左、右方向、即ち圧電アクチュエータ１３０または振動子１５０の一端から他端に向かう方向（即ち、長さ方向）を意味し、垂直方向は、図２ａから図２ｃを参照して、上、下方向、即ち、圧電アクチュエータ１３０または振動子１５０の底面から上面に向かう方向（即ち、高さ方向）を意味することができる。但し、上記水平方向は、特定方向を意味するものではなく、水平に向かう方向であれば何れの方向であってもよく、上記垂直方向は、上記水平方向に対して垂直な方向であれば何れの方向であってもよい。垂直方向、及び上下方向は、積層方向の一例であってよい。
【００３５】
一方、幅方向は、横と縦のうち何れか一つが、より長い部材に比べ短い長さを有する方向を意味することができる。例えば、横が縦より長い場合、縦方向が幅方向であることができる。ここで、上記横方向は上述した水平方向（即ち、長さ方向）であることができる。
【００３６】
また、主面は、所定部材、例えば圧電アクチュエータ１３０または振動子１５０において最も広い面を意味することができる。
【００３７】
また、所定部材の外側は、上記振動子１５０の略中心を基準として水平方向の左、右方向を意味し、逆に、所定部材の内側は、水平方向の左、右を基準として上記振動子１５０の略中心方向を意味することができる。
【００３８】
ハウジング１１０は内部空間を有しており、振動発生装置１００の外形を形成する。上記ハウジング１１０は、ブラケット１１２と、ケース１１４と、を備えることができる。上記ブラケット１１２には方向転換部材１４０が装着されることができる。また、上記ブラケット１１２には基板１２０が装着されることができる。
【００３９】
また、上記ケース１１４は、上記ブラケット１１２を覆いながら上記ブラケット１１２と合体して、内部空間を提供することができる。
【００４０】
ここで、本発明の一実施例では、上記ブラケット１１２に基板１２０または方向転換部材１４０が装着される形状を図示しているが、上記基板１２０または方向転換部材１４０は上記ケース１１４に装着されていてもよい。
【００４１】
上記ブラケット１１２は、その内部に部材が容易に装着されるように、板状に備えられることができる。また、上記ケース１１４は、上記ブラケット１１２を全体的に覆うことができるように、下面が開口された箱状、即ち、六面体状を有するように備えられることができる。
【００４２】
しかしながら、上記ブラケット１１２または上記ケース１１４の形状はこれに限定されず、様々な形状に備えられることができる。例えば、上記ブラケットは円形の板に備えられ、上記ケースは、上記円形の板を覆って内部空間を提供する円柱状に備えられることができる。
【００４３】
上記ブラケット１１２には基板１２０が固定装着されることができる。上記基板１２０は、上記ハウジング１１０の内部空間に位置するように上記ハウジング１１０の内部面に装着されるか、または上記ハウジング１１０の外部面に装着されることができる。上記基板１２０は、印刷回路基板、より詳細には、フレキシブル印刷回路基板であることができる。以下では、上記基板１２０が上記ハウジング１１０の内部面に装着される場合を実施例として説明する。
【００４４】
また、上記基板１２０が上記ハウジング１１０の内部面に装着される場合、上記ハウジング１１０の外部に露出される端子連結部１２１を備えることができる。
【００４５】
そのため、上記ハウジング１１０には、上記端子連結部１２１が外部に露出されるように貫通孔１１４ａが備えられることができる。特に、上記貫通孔１１４ａは、上記ケース１１４の水平方向の端部に備えられることができる。尚、上記ブラケット１１２には、上記貫通孔１１４ａが備えられる位置と対応する位置に、外部に突出して備えられる端子受部１１２ａが備えられており、上記端子受部１１２ａの上面に上記端子連結部１２１が延びることができる。
【００４６】
一方、上記基板１２０は上記ブラケット１１２の上面に固定装着されることができる。本発明において、振動子が内部空間で振動するため、上記基板１２０は、上記振動子と接触しないように上記ブラケット１１２に固定された状態で、圧電アクチュエータ１３０が位置する部分まで延びて上記圧電アクチュエータ１３０に連結されることができる。
【００４７】
また、上記ブラケット１１２は、上記方向転換部材１４０が固定装着される連結部１１２ｂを備えることができる。より詳細には、上記方向転換部材１４０の構成のうち、後述する固定端１４２が上記連結部１１２ｂに結合されることができる。上記連結部１１２ｂは、上記ブラケット１１２の略中心に備えられることができ、水平方向に上記ブラケット１１２の幅方向両側に、垂直方向上側に突出された板状を有するように備えられることができる。また、上記固定端１４２は上記連結部１１２ｂに対応する形状に備えられることができる。上記連結部１１２ｂと上記固定端１４２は、溶接、接着剤などの結合手段により連結されることができる。
【００４８】
上記ハウジング１１０には、方向転換部材１４０が内部空間に位置するように装着されることができる。上記方向転換部材１４０の上部には、後述する振動子１５０（ウェイト）が装着される。上記方向転換部材１４０は、内部に装着された圧電アクチュエータ１３０の水平方向変形（膨張または収縮）によって、上部に装着される振動子１５０の垂直方向変位を発生させることができる。
【００４９】
本発明の一実施例による方向転換部材１４０は、上記振動発生装置１００の略中心を基準として水平方向外側に延びる弾性部材を備えており、上記弾性部材に装着される圧電素子の水平方向変形によって上記弾性部材が垂直方向に変形するように備えられることができる。
【００５０】
より詳細に説明すると、上記方向転換部材１４０は、一実施例として、上記ハウジング１１０に固定される固定端１４２と、上記固定端１４２から水平方向に延びる少なくとも二つの水平部１４４と、上記水平部１４４の水平方向外側から垂直方向下側に延びる垂直部１４６と、上記垂直部１４６の垂直方向下側から水平方向両側に延びて、水平方向両側に上記振動子１５０が固定される変位拡張部１４８と、を含むことができる。
【００５１】
ここで、上記圧電アクチュエータ１３０に備えられる圧電素子は、上記水平部１４４と上記垂直部１４６が形成する空間に備えられることができる。
【００５２】
本実施例によると、上記水平部１４４は二つ以上備えられることができる。これにより、上記水平部１４４から延びて備えられる垂直部１４６及び変位拡張部１４８も同様に、二つ以上備えられることができる。
【００５３】
以下では、説明の便宜上、上記水平部１４４が二つ備えられた場合を例として図面を参照して説明する。
【００５４】
本実施例による上記方向転換部材１４０は、上記ハウジング１１０に固定される固定端１４２と、上記固定端１４２から水平方向両側に延びる水平部１４４と、上記水平部１４４の水平方向外側から垂直方向下側に延びる垂直部１４６と、上記垂直部１４６の垂直方向下側から水平方向両側に延びて、水平方向両側に上記振動子１５０が固定される変位拡張部１４８と、を含むことができる。
【００５５】
上記固定端１４２は、上記ブラケット１１２に備えられる連結部１１２ｂに固定装着されることができる。上記固定端１４２は、上記連結部１１２ｂに対応する形状に備えられることができる。
【００５６】
上記水平部１４４は、上記固定端１４２から水平方向両側に延びるように備えられることができる。上記水平部１４４は反り変形されることができる。上記水平部１４４は、水平方向に略平行に備えられることができる。
【００５７】
次に、上記垂直部１４６は、上記水平部１４４の水平方向外側から垂直方向下側に延びるように備えられることができる。上記水平部１４４は上記垂直部１４６と直角を成すように結合されることができる。
【００５８】
上記水平部１４４と上記垂直部１４６が形成する空間には上記圧電アクチュエータ１３０が備えられることができる。即ち、上記圧電アクチュエータ１３０は、上記水平部１４４と上記垂直部１４６が形成する空間に水平方向変形が拘束されるように固定されて、水平方向変形によって上記方向転換部材１４０の形状を変形させることができる。そのため、上記圧電アクチュエータ１３０は、上記水平部１４４に垂直方向の上部が付着されることができる（図２ｃ参照）。また、上記圧電アクチュエータ１３０は、上記垂直部１４６に水平方向両端が付着されることができる（図２ｂ参照）。または、上記圧電アクチュエータ１３０は、上記水平部１４４及び上記垂直部１４６に垂直方向上部及び水平方向両端が付着されることもできる（図２ａ参照）。
【００５９】
一方、上記変位拡張部１４８は、上記垂直部１４６の垂直方向下側から水平方向外側に延びて、水平方向外側に上記振動子１５０が固定されることができる。即ち、上記変位拡張部１４８は、上記垂直部１４６の垂直方向下部から水平方向外側に延びるように備えられて、上記振動子１５０の垂直方向変位が拡大されるようにすることができる。即ち、上記垂直部１４６は上記水平部１４４と結合されており、上記水平部１４４は垂直方向に反り変形するため、上記垂直部１４６において最大に水平方向外側に延びる部分が垂直方向に最大に反り変形されることができる。
【００６０】
ここで、上記変位拡張部１４８は、小型に備えられる本実施例による振動発生装置１００の空間活用を極大化するために、上記垂直部１４６と結合される部分が上記振動子１５０に固定される部分より垂直方向に低く備えられるようにすることができる。即ち、上記変位拡張部１４８は上記垂直部１４６と結合される部分から水平方向外側に向かって垂直方向上側に傾斜するように備えることができる。
【００６１】
また、上記変位拡張部１４８の水平方向外側には上記振動子１５０が固定されることができる。そのため、上記変位拡張部１４８は、上記振動子１５０が固定される水平方向外側が水平方向に平行に備えられる結合部１４８ａを備えることができる。
【００６２】
以下、上記圧電アクチュエータが上記水平部１４４と垂直部１４６に結合される構造による水平部１４４の反り変形のメカニズムを説明する。
【００６３】
上記水平部１４４に上記圧電アクチュエータの垂直方向上部が付着される場合（図２ｂの場合）、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に変形されると、上記圧電アクチュエータ１３０が拘束された上記水平部１４４に反り変形が発生することができる。即ち、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に変形される場合、長さが変形されない上記水平部１４４に反り変形を発生させるのである。この場合、上記水平部１４４の反り変形は、上記圧電アクチュエータの中心を基準として両端が垂直方向上部または下部に反るように発生することができる。換言すれば、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に増加すると、上記水平部１４４の両端が垂直方向上部に反ることができる。また、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に減少すると、上記水平部１４４の両端が垂直方向下部に反ることができる。
【００６４】
上記垂直部１４６に上記圧電アクチュエータの水平方向両端が付着される場合（図２ｂの場合）、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に変形されると、上記圧電アクチュエータが拘束された上記垂直部１４６は、上記圧電アクチュエータの中心を基準として水平方向両側に押されたり引っ張られたりする。この場合、上記垂直部１４６は上記水平部１４４の外側端から垂直方向下側に延びるように備えられるため、上記水平部１４４には、上記水平部１４４と上記垂直部１４６が接する部分を中心にトルクが発生して、上記水平部１４４に反り変形が発生することができる。この場合、上記水平部１４４の反り変形は、上記圧電アクチュエータの中心を基準として両端が垂直方向上部または下部に反るように発生することができる。換言すれば、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に増加すると、上記垂直部１４６が外側に押されるようになるため、上記水平部１４４の両端が垂直方向上部に反ることができる。また、上記圧電アクチュエータの長さが水平方向に減少すると、上記垂直部１４６が内側に引っ張れるため、上記水平部１４４の両端が垂直方向下部に反ることができる。
【００６５】
上記水平部１４４及び上記垂直部１４６に上記圧電アクチュエータの垂直方向上部及び水平方向両端が付着される場合（図２ａの場合）は、上述の二つの場合が複合的に発生することができる。即ち、上記水平部１４４と上記圧電アクチュエータの水平方向変形の差による上記水平部１４４の反り変形と、垂直部１４６の両側への変位による上記水平部１４４の反り変形が同時に発生することができる。この場合、上記方向転換部材１４０の垂直方向変形がより効率的である。
【００６６】
図面を参照してさらに詳細に説明すると、図５ａは圧電アクチュエータ１３０が水平方向に膨張した形状を示しており、図５ｂは圧電アクチュエータ１３０が水平方向に収縮した形状を示している。
【００６７】
図５ａを参照すると、上記圧電アクチュエータ１３０が水平方向に膨張することにより、上記水平部１４４の水平方向外側端が垂直方向上部に反り変形する。これにより、上記水平部１４４に垂直部１４６を介して水平方向に延びるように備えられる変位拡張部１４８の水平方向外側が垂直方向上側に上がる。これにより、上記変位拡張部１４８の水平方向外側に結合される振動子１５０が垂直方向上側に変位される。
【００６８】
図５ｂを参照すると、上記圧電アクチュエータ１３０が水平方向に収縮することにより、上記水平部１４４の水平方向外側端が垂直方向下部に反り変形する。これにより、上記水平部１４４に垂直部１４６を介して水平方向に延びるように備えられる変位拡張部１４８の水平方向外側が垂直方向下側に下がる。これにより、上記変位拡張部１４８の水平方向外側に結合される振動子１５０が垂直方向下側に変位される。
【００６９】
図５ａ及び図５ｂに図示されたように、上記圧電アクチュエータ１３０が水平方向に膨張または収縮を繰り返すことにより、上記方向転換部材１４０の上端に装着される振動子１５０が垂直方向下側または上側に振動する。
【００７０】
一方、上記圧電アクチュエータ１３０は、上記水平部１４４と上記垂直部１４６が形成する空間に装着され、水平方向に膨張または収縮を繰り返す。この場合、上記圧電アクチュエータ１３０の水平方向の中心は、水平方向に移動せず同一の位置を維持する。即ち、上記圧電アクチュエータ１３０の各部分のうち水平方向の中心のみが何れの方向にも変位されず、固定された状態を維持する。従って、本発明の実施例による振動発生装置１００に装着される圧電アクチュエータ１３０は、水平方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に、上記圧電アクチュエータ１３０に備えられる電極を互いに連結する構造が備えられることができる。図面に示すように、圧電アクチュエータ１３０の略中心部分に該当する方向転換部材１４０がブラケット１１２に固定される場合には、略水平方向の中心部分から水平方向両側に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に電極連結構造が備えられることができる。しかし、これに限定されず、例えば、圧電アクチュエータ１３０の水平方向両端部に該当する方向転換部材がブラケットに固定される場合には、略水平方向両端部から水平方向内側に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に電極連結構造が備えられることもできる。
【００７１】
上記のように駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に電極連結構造が備えられると、電極連結構造が備えられる部分の圧電アクチュエータは、相対的に変形が小さい部分に該当することになる。従って、上記電極連結構造の信頼性が向上することができる。これについては、図６及び図７を参照して詳細に後述する。
【００７２】
上記方向転換部材１４０には圧電アクチュエータ１３０が装着されることができる。より詳細に説明すると、上記圧電アクチュエータ１３０は、上記水平部１４４と垂直部１４６が形成する空間に配置されることができる。本発明における上記圧電アクチュエータ１３０は、電極と圧電素子が垂直方向に繰り返して積層された構造を有することができる。上記電極に電源を印加することにより、上記圧電素子が水平方向に膨張及び収縮を繰り返すことができる。電源は、外部の電源線と連結された上記基板１２０から供給されることができる。上記圧電アクチュエータ１３０は水平方向に長く装着されることができる。
【００７３】
また、上記圧電アクチュエータは、上記水平部１４４と上記垂直部１４６が形成する空間に水平方向変形が拘束されるように固定され、水平方向変形によって上記方向転換部材１４０の形状を変形させることができる。そのため、上記圧電アクチュエータは上記水平部１４４に垂直方向上部が付着されることができる（図２ｃ参照）。また、上記圧電アクチュエータは上記垂直部１４６に水平方向両端が付着されることができる（図２ｂ参照）。または、上記圧電アクチュエータは、上記水平部１４４及び上記垂直部１４６に垂直方向上部及び水平方向両端が付着されることもできる（図２ａ参照）。
【００７４】
上記方向転換部材１４０（より詳細には、上記変位拡張部１４８の外側端である結合部１４８ａ）の上部には振動子１５０が配置されることができる。上記振動子１５０は、高比重材質のウェイトであることができる。上記振動子１５０は黄銅などの銅系またはタングステン材質であることができる。
【００７５】
上記振動子１５０は水平方向に長く配置されることができる。即ち、上記振動子１５０は、水平方向に上記圧電アクチュエータ１３０より長く配置され、上記圧電アクチュエータ１３０の外側端の外方に突出される部分を備えることができる。
【００７６】
上記振動子１５０は、上記圧電アクチュエータ１３０の外側端の外方から垂直方向に下向きに延びる重量追加部１５２を備えることができる。上記重量追加部１５２は、上記振動子１５０と一体に備えられてもよく、別に備えられて付着されてもよい。
【００７７】
上記変位拡張部１４８は、水平方向外側の結合部１４８ａが上記圧電アクチュエータ１３０の略中心から最大限遠く備えられることができる。これは、本実施例による振動発生装置１００の垂直方向変位を最大化するためである。そのため、上記振動子１５０の水平方向の両端が上記結合部１４８ａに結合されることができる。より詳細には、上記重量追加部１５２が備えられる部分が上記結合部１４８ａに結合されることができる。
【００７８】
一方、上記振動子１５０と上記方向転換部材１４０（より詳細には、上記変位拡張部１４８の外側端である結合部１４８ａ）との間にはホルダ１５５が介在されることができる。上記ホルダ１５５は、上記振動子１５０を取り囲む形状に備えられることができる。
【００７９】
図６は本発明の一実施例による圧電アクチュエータの分解斜視図であり、図７は本発明の他の実施例による圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【００８０】
図６を参照すると、本発明の一実施例による圧電アクチュエータ１３０が開示される。
【００８１】
本実施例による圧電アクチュエータ１３０は、正の電極層１３１と負の電極層１３３が交互するように上下に繰り返して積層される電極層と、上記正の電極層１３１と上記負の電極層１３３との間に介在される圧電素子層１３２と、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられ、上記電極層及び上記圧電素子層１３２を貫通して上記正の電極層１３１を互いに連結する正極接続柱１３４と、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられ、上記電極層及び上記圧電素子層１３２を貫通して上記負の電極層１３３を互いに連結する負極接続柱１３５と、を含むことができる。図面では、圧電アクチュエータ１３０の略中心部分に正極接続柱１３４及び負極接続柱１３５が備えられることを図示したが、これに限定されず、上記圧電アクチュエータ１３０の端部、中心から一側に偏った部分などが上記圧電アクチュエータ１３０の駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分であれば、このような部分に正極接続柱１３４及び負極接続柱１３５が備えられることもできる。
【００８２】
図６の図示では、上記正極接続柱１３４及び上記負極接続柱１３５が分解斜視図で表現された状態で、最上部層と最下部層を全て連結していると図示されたが、これは層間の連結構造を表示するためのものであって、その長さが実質的にこれと同一であるものではない。実際の長さは、最上部層と最下部層までを全て付着した状態の厚さ（即ち、垂直方向の長さ）と同一である。
【００８３】
即ち、上記圧電アクチュエータ１３０は、垂直方向（即ち、上下）に正の電極層１３１、圧電素子層１３２及び負の電極層１３３が繰り返して積層されて形成されることができる。そのため、上記正の電極層１３１、圧電素子層１３２及び負の電極層１３３は同一のサイズに備えられることができる。
【００８４】
ここで、上記電極層及び上記圧電素子層１３２は横辺と縦辺を有する四角形状であり、上記正極接続柱１３４及び上記負極接続柱１３５は、横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられることができる。しかしながら、このような四角形状に限定されず、上記電極層及び上記圧電素子層１３２は、円形、または四角形状以外の多角形状に備えられることもできる。一方、本発明の一実施例による振動発生装置１００に適用される圧電アクチュエータ１３０は、縦辺が横辺より短いことができる。即ち、一方向の長さがより長い四角形状に備えられることができる。
【００８５】
正の電極層１３１、負の電極層１３３、正極接続柱１３４及び負極接続柱１３５は、導電性金属物質からなることができる。しかしながら、金属に限定されず、導電性物質であれば如何なる材質でも良い。圧電素子層１３２は、圧電物質、好ましくはＰＺＴ（Ｌｅａｄ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）セラミック材料からなることができる。
【００８６】
正の電極層１３１は、横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分の縦方向の一側に上記正の電極層１３１と分離された正極ダミーパターン１３６を備えることができる。また、負の電極層１３３は横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分の縦方向の他側に上記負の電極層１３３と分離された負極ダミーパターン１３７を備えることができる。即ち、正の電極層１３１及び負の電極層１３３はそれぞれ、各層で電気的に分離された正極ダミーパターン１３６と負極ダミーパターン１３７を備えることができる。
【００８７】
負極接続柱１３５は垂直方向に備えられ、負の電極層１３３を互いに連結することができる。即ち、上記負極接続柱１３５は、負の電極層１３３及び正の電極層１３１と同一の層に備えられ、上記正の電極層１３１と電気的に分離された正極ダミーパターン１３６を垂直方向に互いに連結することができる。上記正極ダミーパターン１３６が備えられることにより、上記負極接続柱１３５が上記正の電極層１３１と同一の層を貫通して通過しても、上記正の電極層１３１とは電気的に連結されないことができる。そのため、上記負極接続柱１３５は、正極ダミーパターン１３６が備えられる縦方向の一側で上下に貫通連結されることができる。
【００８８】
一方、図示は省略するが、上記正極ダミーパターン１３６は、繰り返して積層されるそれぞれの上記正の電極層１３１において互いに異なる位置に備えられることもできる。即ち、正の電極層１３１において横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分であれば、異なる層に備えられる正極ダミーパターン１３６は横方向に異なる位置に備えられることができる。この場合、上記負極接続柱１３５は、垂直方向に上記圧電アクチュエータ１３０を全体的に貫通して一直線に備えられず、二つ以上の上記負極接続柱１３５が、上記正極ダミーパターン１３６の位置に応じて横方向に異なる位置に備えられることができる。勿論、二つ以上に備えられる上記負極接続柱１３５は、上記圧電アクチュエータ１３０の内部の所定の負の電極層１３３で電気的に連結されることができる。
【００８９】
正極接続柱１３４は垂直方向に備えられ、正の電極層１３１を互いに連結することができる。即ち、上記正極接続柱１３４は、正の電極層１３１及び負の電極層１３３と同一の層に備えられ、上記負の電極層１３３と電気的に分離された負極ダミーパターン１３７を垂直方向に互いに連結することができる。上記負極ダミーパターン１３７が備えられることにより、上記正極接続柱１３４が上記負の電極層１３３と同一の層を貫通して通過しても、上記負の電極層１３３とは電気的に連結されないことができる。そのため、上記正極接続柱１３４は、負極ダミーパターン１３７が備えられる縦方向の他側で上下に貫通連結されることができる。
【００９０】
一方、図示は省略するが、上記負極ダミーパターン１３７は、繰り返して積層されるそれぞれの上記負の電極層１３３において互いに異なる位置に備えられることもできる。即ち、負の電極層１３３において横方向に駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分であれば、異なる層に備えられる負極ダミーパターン１３７は横方向に異なる位置に備えられることができる。この場合、上記正極接続柱１３４は、垂直方向に上記圧電アクチュエータ１３０を全体的に貫通して一直線に備えられず、二つ以上の上記正極接続柱１３４が、上記負極ダミーパターン１３７の位置に応じて横方向に異なる位置に備えられることができる。勿論、二つ以上に備えられる上記正極接続柱１３４は、上記圧電アクチュエータ１３０の内部の所定の正の電極層１３１で電気的に連結されることができる。
【００９１】
一方、正極ダミーパターン１３６と負極ダミーパターン１３７は、縦方向中心を基準として互いに対称される位置に、同一の形状に備えられることができる。例えば、図６に図示されたように四角形状に備えられることができる。しかしながら、これに限定されず、四角形状以外の多角形状、または円（特に、半円）形状に備えられることができる。但し、上記正極ダミーパターン１３６と上記負極ダミーパターン１３７は、横方向にずれて配置されることもできる。即ち、上記正極ダミーパターン１３６と上記負極ダミーパターン１３７は、駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分であれば、横方向に互いにずれて配置されることができる。また、上記正極ダミーパターン１３６と上記負極ダミーパターン１３７は、必ずしも同一の形状である必要はない。
【００９２】
図６に示すように四角形状に備えられる場合を例として、正の電極層１３１及び負の電極層１３３に、四角形状の正極ダミーパターン１３６及び負極ダミーパターン１３７より大きいサイズを有する正極ダミーパターン形成部１３３ａ及び負極ダミーパターン形成部１３１ａが備えられることができる。即ち、正の電極層１３１及び負の電極層１３３と同一の層で水平方向に略中心部分に、正の電極層１３１及び負の電極層１３３が省略された部分を形成することができる。
【００９３】
上記のように圧電アクチュエータ１３０を構成すると、正の電極層１３１には正極ダミーパターン１３６が、負の電極層１３３には負極ダミーパターン１３７が備えられることができる。従って、圧電アクチュエータ１３０の最上面または最下面に備えられる電極層にも、ダミーパターン１３６、１３７が備えられることができる。勿論、この場合、正極接続柱１３４と負極接続柱１３５は上記圧電アクチュエータ１３０の最上部層から最下部層までの全ての層を連結することができる。
【００９４】
上記のような構造を有する本実施例による圧電アクチュエータ１３０は、垂直方向の上面と下面の区分がない。即ち、本実施例による圧電アクチュエータ１３０は、垂直方向の上面と下面の両方に正の電極及び負の電極が同時に露出されて、垂直方向の上面と下面のうち何れの面にも外部電極を備えることができるため、外部電源との連結が容易になる。換言すれば、垂直方向の上面及び下面のうち何れか一つに備えられる外部電極を基板の電極接続部と連結しても、上記圧電アクチュエータ１３０の駆動が可能になる。この場合、上記外部電極も、上記圧電アクチュエータ１３０の駆動時の変位が最大変位の５０％以内に該当する部分に備えられることができる。勿論、上記圧電アクチュエータ１３０は、別の外部電極なしに基板の電極接続部と連結されることもできる。
【００９５】
次に、図７を参照すると、本発明の他の実施例による圧電アクチュエータ１３０´が開示される。
【００９６】
本発明の他の実施例による圧電アクチュエータ１３０´は、電極層のうち最下部に備えられる層にはダミーパターンが備えられないという点で、本発明の一実施例による圧電アクチュエータ１３０と異なる。即ち、本発明の他の実施例による圧電アクチュエータ１３０´は、垂直方向の上面と下面が区分される。
【００９７】
以下では、本発明の一実施例による圧電アクチュエータ１３０と異なる部分についてのみ説明し、同一の部分については、一実施例による圧電アクチュエータ１３０についての説明に代替する。
【００９８】
一方、図７では、上記正極接続柱１３４と上記負極接続柱１３５が分解斜視図で表現された状態で、最上部層とその下部に位置する所定層を連結していると図示しているが、これは層間の連結構造を表示するためのものであって、その長さが実質的にこれと同一であるものではない。実際の長さは、最上部層とその下部に位置する所定層までを全て付着した状態の厚さ（即ち、垂直方向長さ）と同一である。
【００９９】
本発明の他の実施例による圧電アクチュエータ１３０´の最下部層にはダミーパターンが備えられないことができる。最下部層は、正の電極層１３１または負の電極層１３３であることができる。
【０１００】
最下部層が正の電極層１３１で備えられる場合には、正極接続柱１３４のみが最上部層から最下部層まで連結されることができる。負極接続柱１３５は、最下部層に備えられる正の電極層１３１まで連結されず、圧電素子層１３２を挟んで上部に備えられる負の電極層１３３まで連結されることができる。
【０１０１】
最下部層が負の電極層１３３で備えられる場合には、負極接続柱１３５のみが最上部層から最下部層まで連結されることができる。正極接続柱１３４は、最下部層に備えられる負の電極層１３３まで連結されず、圧電素子層１３２を挟んで上部に備えられる正の電極層１３１まで連結されることができる。
【０１０２】
上記のような構造を有する本発明の他の実施例による圧電アクチュエータ１３０´は、垂直方向の上面と下面が区分されることができる。即ち、本発明の他の実施例による圧電アクチュエータ１３０´は、垂直方向の上面に正の電極及び負の電極が同時に露出されて、垂直方向の上面に外部電極を備えることができるため、外部電源との連結が容易になる。しかし、垂直方向の下面には正の電極または負の電極のうち何れか一つのみが露出されることができる。この場合には、垂直方向の上面に備えられる外部電極を基板の電極接続部と連結して、上記圧電アクチュエータ１３０´を駆動することができる。勿論、垂直方向の下面に露出される何れか一つの電極に連結される外部電極に電源を供給し、垂直方向の上面に備えられる垂直方向の下面に露出される電極と異なる電極に連結される外部電極に電源を供給して、上記圧電アクチュエータ１３０´を駆動することも可能である。勿論、上記圧電アクチュエータ１３０は、別の外部電極なしに基板の電極接続部と連結されることもできる。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  振動発生装置
１１０  ハウジング
１２０  基板
１３０  圧電アクチュエータ
１４０  方向転換部材
１５０  振動子
【図１】
0005555962.tif 000002
【図２ａ】
0005555962.tif 000003
【図２ｂ】
0005555962.tif 000004
【図２ｃ】
0005555962.tif 000005
【図３】
0005555962.tif 000006
【図４】
0005555962.tif 000007
【図５ａ】
0005555962.tif 000008
【図５ｂ】
0005555962.tif 000009
【図６】
0005555962.tif 000010
【図７】
0005555962.tif 000011