(57)【要約】【課題】外部衝撃、特に、落下衝撃時に発生する衝突に対して振動プレートに装着された圧電素子を保護することができる圧電振動モジュールを提供する。【解決手段】本発明の圧電振動モジュール１００は、外部電源の印加によって膨張及び収縮変形を繰り返して振動力を生成する圧電素子１３０と、下部面を開放して内部空間を形成する上部ケース１１０と、上部ケース１１０の下部面に結合されて上部ケース１１０の下部面を被せる下部ケース１４０と、下部ケース１４０上で所定の間隔に位置し、圧電素子１３０を装着する振動プレート１２０と、からなり、上部ケース１１０の内側の横方向長さが振動プレート１２０の横方向長さより長く形成され、振動プレート１２０の縁部が上部ケース１１０の内側面と接触しないように配列するものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源の印加によって膨張及び収縮変形を繰り返して振動力を生成する圧電素子と、
下部面を開放して内部空間を形成する上部ケースと、
前記上部ケースの下部面に結合されて前記上部ケースの下部面を被せる下部ケースと、
前記下部ケース上で所定の間隔に位置し、前記圧電素子を装着する振動プレートと、からなり、
前記上部ケースの内側の横方向長さが前記振動プレートの横方向長さより長く形成され、前記振動プレートの縁部が前記上部ケースの内側面と接触されないように配列される圧電振動モジュール。
【請求項２】
前記圧電素子の振動力を増大させるために重量体をさらに具備する請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項３】
前記振動プレートの両側面の中心から垂直上方に立設された一対の支持プレートを具備し、前記支持プレート間に前記重量体を配置する請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項４】
前記上部ケースの内側の横方向長さが、前記下部ケースの横方向長さより長く形成されている請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項５】
前記下部ケースは、その両端部から上方に突出された安着部を具備し、前記振動プレートは、扁平なプレート状からなっている請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項６】
前記振動プレートは、その両端部に下方に段差のある段差部を具備し、前記下部ケースは、扁平なプレート状からなっている請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項７】
前記上部ケースの内側の縦方向長さが、前記振動プレートの縦方向長さより長く形成されている請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項８】
前記振動プレートの段差部間の隔離距離が、前記圧電素子の長さより長くなっている請求項６に記載の圧電振動モジュール。
【請求項９】
前記下部ケースの安着部間の隔離距離が、前記圧電素子の長さより長くなっている請求項５に記載の圧電振動モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、携帯電話、電子ブック（Ｅ−ｂｏｏｋ）端末機、ゲーム機、ＰＭＰなど、携帯用電子機器において、振動機能は、多様な用途で活用されている。
【０００３】
特に、このような振動を発生させるための振動発生装置は、携帯用電子機器に主に搭載され、無音の着信信号である警報機能に利用されている。
【０００４】
現在、このような携帯用電子機器の多機能化に応じて、振動発生装置は、小型化だけでなく、集積化、多様な高機能化を要求されているのが実情である。
【０００５】
さらに、最近、携帯用電子機器を簡便に使用しようとするユーザの要求に応じて、携帯用電子機器をタッチして入力するタッチ方式のデバイスを一般的に採択している。
【０００６】
現在、通用するハプティックデバイスは、タッチして入力する概念以外に、インターフェースユーザの直観的経験を反映し、タッチに対するフィードバックをさらに多様化する概念までも広範囲に含む。
【０００７】
このようなハプティックデバイスは、通常、圧電素子の外部電源の印加によって膨張及び／または収縮変形を繰り返して振動を提供するようになり、このような圧電素子は、特許文献１の超音波リニアモータ（ｌｉｎｅａｒ  ｍｏｔｏｒ）に記載されたように、耐湿性だけでなく、耐久性を改善させることができる。
【０００８】
特許文献１による超音波リニアモータは、湿度が高い環境や塵埃の発生が多い環境で、圧電素子の性能と共に寿命を向上することができるように、圧電素子の周囲に保護材、例えば、シリコンゴムで覆われて超音波リニアモータを構成する複数の構成部材との衝突を未然に防止することができる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１による超音波リニアモータは、並進運動を介して振動力を発生させる圧電素子の一部を除いた残りを覆っているため、膨張または収縮変形率が顕著に減らざるをえない。
【００１０】
即ち、従来技術の保護材が却って圧電素子の振動力を低下させる要因として作用するため、圧電素子を外部要因から保護するための他の方案が研究されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実公平２−９４４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述した短所を解決するために導き出されたものであり、外部衝撃、特に、落下衝撃時に発生する衝突に対して振動プレートに装着された圧電素子を保護することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記のような目的を達成するために、本発明の圧電振動モジュールは、上部ケースの内側面と振動プレートの縁部が接触されないように相互離隔して、衝撃時に振動プレートと圧電素子を保護することができるように、外部電源の印加によって膨張及び収縮変形を繰り返して振動力を生成する圧電素子と、下部面を開放して内部空間を形成する上部ケースと、この上部ケースの下部面に結合されて前記上部ケースの下部面を被せて内部空間を仕上ることができる下部ケースと、この下部ケース上で所定の間隔に位置し、圧電素子を装着する振動プレートと、からなり、上部ケースの内側の横方向長さが振動プレートの横方向長さより長く形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の圧電振動モジュールは、重量体をさらに具備することで、圧電素子の振動力を増大させるようにする。
【００１５】
選択可能に、本発明の圧電振動モジュールは、振動プレートの両側面の中心から垂直上方に立設された一対の支持プレートを具備し、この支持プレート間に重量体を配置する。
【００１６】
上部ケースの内側の横方向長さが、下部ケースの横方向長さより長く形成され、振動プレートと類似するように上部ケースの横方向の両端部と下部ケースの横方向の両端部が接触されないように配列することができる。
【００１７】
一例に、本発明の圧電振動モジュールは、その両端部から上方に突出した安着部を具備した下部ケースと共に扁平なプレート状の振動プレートを手段とし、下部ケースと振動プレートとの間に所定の間隔を提供することができる。さらに、下部ケースの安着部間の隔離距離が、圧電素子の長さより長く形成されることができる。
【００１８】
他の一例に、本発明の圧電振動モジュールは、その両端部に下方に段差のある段差部を具備した振動プレートと共に扁平なプレート状の下部ケースを手段とし、下部ケースと振動プレートとの間に所定の間隔を提供することもできる。さらに、振動プレートの段差部間の隔離距離が、圧電素子の長さより長く形成されることができる。
【００１９】
さらに、上部ケースの内側の縦方向長さを、前記振動プレートの縦方向長さより長く形成し、上部ケースの内側面と振動プレートの縁部が互いに接触されないようにする。
【発明の効果】
【００２０】
以上、本発明の説明によると、本発明は、振動力を提供することができる圧電素子とこの圧電素子を具備した振動プレートを外部衝撃に対して確実に保護することができる圧電振動モジュールを提供する。
【００２１】
特に、本発明は、圧電振動モジュールの長さ方向、即ち、横方向衝突、そして圧電振動モジュールの高さ方向衝突に対比し、落下衝撃時に振動プレート及び／または圧電素子を他の構成部品にぶつからないようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による圧電振動モジュールの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動モジュールの分解斜視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った圧電振動モジュールを概略的に示す断面図である。
【図４Ａ】図３に示す圧電振動モジュールの駆動過程を示す図面である。
【図４Ｂ】図３に示す圧電振動モジュールの駆動過程を示す図面である。
【図４Ｃ】図３に示す圧電振動モジュールの駆動過程を示す図面である。
【図５】本発明による圧電振動モジュールの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の好ましい一例による圧電振動モジュールの斜視図であり、図２は、図１に示す圧電振動モジュールの分解斜視図である。
【００２６】
図１に示すように、本発明の好ましい一例による圧電振動モジュール１００は、タッチスクリーンパネル（ｔｏｕｃｈ  ｓｃｒｅｅｎ  ｐａｎｅｌ；図示せず）に振動力を伝達するための手段として使われ、これは上部ケース１１０と、振動プレート１２０、圧電素子１３０、及び下部ケース１４０からなる。本発明の圧電振動モジュール１００は、重量体２００をさらに具備することができる。
【００２７】
上部ケース１１０は、一側面（例えば、下部面）を開放したボックス（ｂｏｘ）状からなっており、その内部空間に駆動体、即ち、圧電素子１３０と振動プレート１２０を収容することができる。このために、上部ケース１１０の内側の縦方向長さは、振動プレート１２０の縦方向長さ（Ｗ１２０）より長く形成することが好ましい。
【００２８】
振動プレート１２０は、圧電素子１３０と一体に膨張及び収縮変形を繰り返して圧電素子１３０の振動力を外部部品に伝達するものであり、全般的に扁平なプレート状からなっている。振動プレート１２０の扁平な下部面は、圧電素子１３０を装着し、振動プレート１２０の上部面には、重量体２００をさらに装着又は配置することができる。この振動プレート１２０は、圧電素子１３０を駆動するための電源を印加するＰＣＢ（図示せず）に連結され、本発明の明瞭な理解のために、振動プレート１２０とＰＣＢとの間の配線に対する説明は省略する。
【００２９】
選択可能に、振動プレート１２０は、前述した重量体２００をさらに装着することができるように、振動プレート１２０の両側面から垂直方向に立設されている一対の支持プレート２２０を具備することができる。支持プレート２２０は、振動プレート１２０の中心部に結合される。振動プレート１２０と支持プレート２２０は、一体型単一部品からなってもよく、多様な接合方式により固定結合されてもよい。
【００３０】
振動プレート１２０は、ＰＣＢによる外部電源の印加によって、膨張及び収縮変形を繰り返す圧電素子１３０と一体に変形することができるように、弾性力を有する金属材質、例えば、サス（ＳＵＳ）で製作することができる。また、振動プレート１２０と圧電素子１３０は、ボンーディング結合方式により互いに結合される場合、接着部材の硬化により発生することができるベンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）現象を未然に防止するように、圧電素子の熱膨張係数と類似の材質であるインバー（ｉｎｖａｒ）で製作してもよい。
【００３１】
前述したように、振動プレート１２０が圧電素子１３０と類似の熱膨張係数を有するインバー材質で形成され、圧電素子１３０は、高温の外部環境下でも作動又は熱衝撃時に発生する熱応力（ｔｈｅｒｍａｌ  ｓｔｒｅｓｓ）が減少するため、電気的特性が低下する圧電劣化現象を防止する効果を提供する。
【００３２】
圧電素子１３０に電源が印加される場合、圧電素子１３０は、振動プレート１２０に完全に付着されるため、膨張または収縮変形を介して振動プレート１２０の中心部にモーメントが発生するようになる。振動プレート１２０が下部ケース１４０の両端部に固定された状態でモーメントが発生するため、振動プレート１２０の中心部が上下方向に変形が発生するようになる。振動プレート１２０の上下方向への変位による圧電素子１３０と下部ケース１４０の衝突を未然に防止するために、振動プレート１２０は、下部ケース１４０上に所定の間隔に（振動プレートの変位を考慮して）離隔されるように配列されることが好ましい。
【００３３】
さらに、圧電素子１３０は、断層型または多層型で積層して構成することができる。多層型で積層された圧電素子の場合、低い外部電圧でも圧電素子の駆動に必要な電界を確保することができる。したがって、本発明による圧電振動モジュール１００の駆動電圧を低くすることができる効果があるため、本発明では、多層型で積層された圧電素子１３０を採用することが好ましい。
【００３４】
当該分野の熟練者に広く知られているように、圧電素子１３０は、多様な材質で製作することができ、特に、ポリマーで製作する。
【００３５】
一対の支持プレート２２０は、例えば、振動プレート１２０の縦方向幅ほど相互平行に配列され、一対の支持プレート２２０間に重量体２００を配置することができる。重量体２００は、振動力を最大に増加させる媒介物であり、振動プレート１２０と直接的な接触を防止するために、振動プレート１２０と所定の間隔に支持プレート２２０間に位置固定される。選択可能に、重量体２００は、図示したように、その中心部から両端部に向かって上方に傾斜して形成され、圧電素子１３０の長さ膨張時にも振動プレート１２０と接触しないようにする。記述したように、振動プレート１２０の上部面に垂直に支持プレート２２０を具備している構造では、重量体２００が振動プレート１２０と接触していないため、圧電素子１３０を振動プレート１２０の扁平な上部面上に配列することもできる。
【００３６】
参考までに、重量体２００は、金属材質で製作することができ、同一体積で相対的に密度が高い材質、例えば、タングステン材質で製作することが好ましい。
【００３７】
下部ケース１４０は、図示したように、全般的に細くて長い扁平な形状のプレートで形成され、上部ケース１１０の開放下部面を閉鎖することができる大きさと形状で形成されている。
【００３８】
上部ケース１１０と下部ケース１４０は、当該分野の熟練者に既に広く知られているコーキング（ｃａｕｌｋｉｎｇ）、溶接又はボンーディング等、多様な方式により結合することができる。
【００３９】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った圧電振動モジュールを概略的に示す断面図である。
【００４０】
振動プレート１２０は、図示したように、下部ケース１４０と所定の間隔に平行に離隔される。好ましくは、振動プレート１２０は、その両端部から下方に段差のある段差部１２１を介して、扁平な下部ケース１４０の両端部上に安着させて位置固定することができる。即ち、圧電振動モジュール１００は、振動プレート１２０の段差部１２１を手段とし、振動プレート１２０と下部ケース１４０との間を離隔して空間を形成することができるようになっている。
【００４１】
図示したように、本発明の好ましい一例による圧電振動モジュール１００は、上部ケース１１０と振動プレート１２０が接しないように設計し、具体的に、上部ケース１１０の内側面と振動プレート１２０の縁部が相互離隔するように配列することを特徴とする。
【００４２】
このため、振動プレート１２０の横方向長さ（Ｌ１２０）は、上部ケース１１０の内側の横方向長さ（Ｌ１１０）より短く、長さ延長されている。また、上部ケース１１０の内側の縦方向長さが、振動プレートの縦方向長さ（Ｗ１２０；図２参照）より長く形成されているため、上部ケース１１０の内部空間内に振動プレート１２０を収容することができる。
【００４３】
ここで、長さという用語は、振動プレート１２０の両端部間を連結する直線の距離を意味する。
【００４４】
本発明の圧電振動モジュール１００が外部衝撃、特に、落下時に上部ケース１１０に伝達される衝撃力を振動プレート１２０に直接伝達することができないように設計されているため、圧電素子１３０の破損を最大限防止することができる。例えば、外部衝撃が本発明による圧電振動モジュール１００に加えられると、衝撃力は、本発明の圧電振動モジュール１００を覆っている上部ケース１１０に優先的に伝達される。上部ケース１１０は、大部分の外部衝撃を自体吸収するバンパー（ｂｕｍｐｅｒ）役割を遂行するようになり、相当な揺動と共に予想していないつぶれも伴うようになる。
【００４５】
しかし、振動プレート１２０は、上部ケース１１０の内部に配置されたにもかかわらず、上部ケース１１０と直接接していないため、上部ケース１１０に加えられた外部衝撃が直接的に伝達されない、又は相当少ない衝撃のみを受けるようになる。上部ケース１１０が外力（例えば、衝突）を受けるようになると、予想外に内側につぶれても、本発明の圧電振動モジュール１００は、上部ケース１１０の内側の横方向長さ（Ｌ１１０）と振動プレート１２０の横方向長さ（Ｌ１２０）との間の距離差により、上部ケース１１０の内側面が振動プレート１２０の両端部と容易に接触しない。また、内側につぶれた上部ケース１１０の側面部は、振動プレート１２０の段差部１２１上に置かれるため、上部ケース１１０に加えられた衝撃力をそのまま振動プレート１２０に伝達することができない。これは、振動プレート１２０に付着された圧電素子１３０にも相当弱い衝撃のみを加えるようになるため、圧電素子１３０の振動特性の変化及びクラックなどを最小化させて、落下信頼性を向上させることができるからである。
【００４６】
さらに、下部ケース１４０の横方向長さも上部ケース１１０の内側長さ（Ｌ１１０）より短く、長さ延長することができる。
【００４７】
図４Ａ乃至図４Ｃは、図３に示す圧電振動モジュールの駆動過程を示す図面であり、本発明の好ましい一例による圧電振動モジュール１００は、タッチスクリーンパネル又はＬＣＤのような画像表示部に結合されて振動力を外部に伝達するようになる。
【００４８】
図４Ａは、外部電源が印加される前の状態で上部ケースを排除した圧電振動モジュールの正面図である。図４Ｂは、電源印加時に圧電素子１３０の長さが膨張する圧電振動モジュール１００の正面図である。
【００４９】
ここで、圧電素子１３０の長さが長くなると、振動プレート１２０は相対的に変形率が少なく、振動プレート１２０は、下部ケース１４０に固定されているため、振動プレート１２０は、下方に撓んで駆動するようになる。一方、図４Ｃは、電源印加時に圧電素子１３０の長さが短くなると、振動プレート１２０は、上方に撓んで駆動するようになる。
【００５０】
図示したように、上下方向の振動により、圧電素子１３０を具備したハプティックデバイスのユーザは、振動フィードバックを検知することができるようになる。
【００５１】
図５は、本発明による圧電振動モジュールの他の一例を示す断面図である。
【００５２】
本発明の他の一例による圧電振動モジュール１００′は、図１乃至図３に示す本発明の一例による圧電振動モジュール１００における振動プレート１２０と下部ケース１４０の形状を除いては同様である。したがって、本発明の明瞭な理解のために、類似又は同一構成部材に対する説明は省略する。
【００５３】
振動プレート１２０′は、下部ケース１４０′と所定の間隔に平行に離隔しており、好ましくは、下部ケース１４０′は、その両端部から上方に突出した安着部１４１′を具備し、振動プレート１２０′が２個の安着部１４１′上に安着させて位置固定することができる。
【００５４】
また、本発明の圧電振動モジュール１００′も上部ケース１１０の内側の横方向長さ（Ｌ１１０）より振動プレート１２０′の横方向長さ（Ｌ１２０′）を短くすることで、上部ケース１１０の内側面と振動プレート１２０′の長さ方向による両端部、そして上部ケース１１０の内側面と振動プレート１２０′の幅方向による両端部に接しないように設計する。
【００５５】
さらに、本発明の圧電振動モジュール１００′は、上部ケース１１０の内側の長さ（Ｌ１１０）より、下部ケース１４０′の長さを短く形成することができる。
【００５６】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００５７】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、圧電振動モジュールに適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１００、１００′  圧電振動モジュール
１１０  上部ケース
１２０、１２０′  振動プレート
１２１  段差部
１３０  圧電素子
１４０、１４０′  下部ケース
１４１′  安着部
２００  重量体
２２０  支持プレート
【図１】
2014121697.tif 000003
【図２】
2014121697.tif 000004
【図３】
2014121697.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2014121697.tif 000007
【図４Ｃ】
2014121697.tif 000008
【図５】
2014121697.tif 000009