(57)【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、
下部が開放されており、前記圧電素子が線形に振動するように内部空間を形成し、内側面から中心に向かって突出されたダンパを備えた上部ケースと、
前記上部ケースの下部面に結合され、前記上部ケースの内部空間を遮蔽する下部ケースと、
平坦な下部プレートに前記圧電素子が備えられており、前記上部ケースと前記下部ケースの内部に配置されて上下方向に駆動する振動プレートと、からなり、
前記振動プレートは、
前記下部プレートと、
前記下部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上部プレートと、
前記圧電素子の振動力を増大させるために前記一対の上部プレートの間に配置された重量体と、からなることを特徴とする圧電振動モジュール。
【請求項２】
前記ダンパは、前記振動プレートと同一高さに設けられることを特徴とする請求項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長さは、前記二つのダンパの間の隔離距離より短く延びていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項４】
前記ダンパは、前記上部ケースと同一材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項５】
前記ダンパは、堅質の剛性材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項６】
前記ダンパと振動プレートの両端部との間の離隔距離は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動モジュール。
【請求項７】
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、
下部が開放されており、前記圧電素子が線形に振動するように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、前記上部ケースの内部空間を遮蔽する下部ケースと、
前記圧電素子が取り付けられ、両端部にダンパを備えており、前記上部ケースと前記下部ケースの内部に配置されて上下方向に駆動する振動プレートと、からなり、
前記振動プレートは、
前記圧電素子が取り付けられた前記下部プレートと、
前記下部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上部プレートと、
前記圧電素子の振動力を増大させるために前記一対の上部プレートの間に配置された重量体と、からなることを特徴とする圧電振動モジュール。
【請求項８】
前記上部ケースの内部の長さは、振動プレートの長さより長く形成されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電振動モジュール。
【請求項９】
前記ダンパは、振動プレートと同一材料で形成されることを特徴とする請求項７に記載の圧電振動モジュール。
【請求項１０】
前記ダンパは、堅質の剛性材料で形成されることを特徴とする請求項７に記載の圧電振動モジュール。
【請求項１１】
前記ダンパは、前記上部プレートの両端部から外部に向かって突出されていることを特徴とする請求項７に記載の圧電振動モジュール。
【請求項１２】
前記ダンパと上部ケースの内側面との間の離隔距離は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の圧電振動モジュール。
【請求項１３】
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、
下部が開放されており、前記圧電素子が線形に振動するように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、前記上部ケースの内部空間を遮蔽する下部ケースと、
前記下部ケース上に位置固定され、前記圧電素子が取り付けられた下部プレート、及び前記下部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上部プレートを備えた振動プレートと、からなり、
前記上部プレートの両端部が前記上部ケースの内側面と接触されないように延びていることを特徴とする圧電振動モジュール。
【請求項１４】
前記上部プレートの両端部と上部ケースの内側面との間の離隔距離は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の圧電振動モジュール。
【請求項１５】
前記振動プレートは、前記圧電素子の振動力を増大させるために前記一対の上部プレートの間に重量体をさらに備えることを特徴とする請求項１３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】
通常、携帯電話、電子ブック（Ｅ―ｂｏｏｋ）端末、ゲーム機、ＰＭＰなどの携帯用電子機器において、振動機能が様々な用途に活用されている。
【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として利用されている。
【０００４】
このような携帯用電子機器の多機能化に伴い、現在、振動発生装置においても小型化だけでなく集積化、及び様々な高機能化が求められている状況である。
【０００５】
さらに、近年、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より、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が一般的に採択されている。
【０００６】
現在、一般に通用されているハプティックデバイスは、タッチして入力する概念の他にも、インターフェースユーザの直観的な経験を反映して、タッチに対するフィードバックをより多様化する概念まで広範囲に含む。
【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が、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）に開示されているように、耐湿性及び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、高湿度環境や塵埃の発生が多い環境下で、圧電素子の性能及び寿命を向上させるために、圧電素子が保護材、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多数の構成部材との衝突を予め防止できるようにする。
【０００９】
しかし、特許文献１による超音波リニアモータは、並進運動によっ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著しく減少するしかない。
【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恐れがあるため、圧電素子を外部要因から保護するための他の方案が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実開平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、上述の問題点を解決するために導き出されたものであって、外部衝撃、特に、横方向衝突から振動プレートの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ことをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を果たすために、本発明の第１実施例による圧電振動モジュールは、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と、下部が開放されており、振動プレートが線形に振動するように内部空間を形成し、内側面から中心に向かって突出されたダンパを備えた上部ケースと、上部ケースの下部面に結合され、上部ケースの内部空間を遮蔽する下部ケースと、圧電素子が取り付けられた平坦な下部プレートと、下部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上部プレートと、圧電素子の振動力を増大させるために一対の上部プレートの間に配置された重量体と、を備え、上部ケースと下部ケースの内部に配置されて上下方向に駆動する振動プレートと、からなることを特徴とする。
【００１５】
本実施例において、ダンパは、振動プレートと同一高さに設けられ、好ましくは上部プレートと同一高さに設けられる。
【００１６】
本実施例において、振動プレートの長さは、二つのダンパの間の隔離距離より短く延びて、振動プレートとダンパとが直接的に接触されないようにする。好ましくは、ダンパと振動プレートの両端部との間の離隔距離は、１ｍｍ以下である。
【００１７】
本実施例において、ダンパは、上部ケースと同一材料で形成される。
【００１８】
本実施例において、ダンパは、堅質の剛性材料で形成される。
【００１９】
本発明の第２実施例による圧電振動モジュールは、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と、下部が開放されており、振動プレートが線形に振動するように内部空間を形成する上部ケースと、上部ケースの下部面に結合され、上部ケースの内部空間を遮蔽する下部ケースと、圧電素子が取り付けられた下部プレートと、下部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上部プレートと、圧電素子の振動力を増大させるために一対の上部プレートの間に配置された重量体と、を備え、上部ケースと下部ケースの内部に配置されて上下方向に駆動する振動プレートと、からなり、振動プレートの上部プレートはこの両端部にダンパを備えることを特徴とする。
【００２１】
本実施例において、上部ケースの内部の長さは、振動プレートの長さより長く形成されて、両端部にダンパを備えた振動プレートが上部ケースの内側面と直接的に接触されない。好ましくは、ダンパと上部ケースの内側面との間の離隔距離は、１ｍｍ以下である。
【００２２】
本実施例において、ダンパは、振動プレートと同一材料で形成される。
【００２３】
本実施例において、ダンパは、堅質の剛性材料で形成される。
【００２４】
本発明の第３実施例による圧電振動モジュールは、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と、下部が開放されており、圧電素子が線形に振動するように内部空間を形成する上部ケースと、上部ケースの下部面に結合され、上部ケースの内部空間を遮蔽する下部ケースと、下部ケース上に位置固定され、圧電素子が取り付けられた下部プレート、及び下部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上部プレートを備えた振動プレートと、からなり、上部プレートの両端部が上部ケースの内側面と接触されないように延びていることを特徴とする。
【００２５】
本実施例において、上部プレートの両端部と上部ケースの内側面との間の離隔距離は、１ｍｍ以下である。
【００２６】
本実施例において、振動プレートは、一対の上部プレートの間に重量体をさらに備える。
【発明の効果】
【００２７】
上記の本発明によると、振動力を提供する圧電素子で構成された駆動体を外部衝撃から確実に保護することができる圧電振動モジュールが提供される。
【００２８】
特に、本発明によると、圧電振動モジュールの長さ方向、即ち、横方向衝突から保護するために、振動プレートの両端部にダンパのような衝突緩衝部材を備える。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例による圧電振動モジュールの斜視図である。
【図２】図１に図示された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線に沿って切断した圧電振動モジュールを概略的に図示した断面図である。
【図４Ａ】図３に図示された圧電振動モジュールの駆動過程を図示した図面である。
【図４Ｂ】図３に図示された圧電振動モジュールの駆動過程を図示した図面である。
【図４Ｃ】図３に図示された圧電振動モジュールの駆動過程を図示した図面である。
【図５】本発明の第２実施例による圧電振動モジュールを概略的に図示した断面図である。
【図６】本発明の第３実施例による圧電振動モジュールを概略的に図示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明の第１実施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に図示された圧電振動モジュールの分解斜視図である。
【００３３】
図示されたように、本発明の第１実施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と、重量体１３０と、下部ケース１４０と、からなる。
【００３４】
このような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、不図示）に振動力を伝達するための手段として用いられる。
【００３５】
上部ケース１１０は、一側面が開放された箱状からなっており、その内部空間に、駆動体、換言すれば、圧電素子１２３が取り付けられた振動プレート１２０を収容する。
【００３６】
振動プレート１２０は、圧電素子１２３と一体に膨張及び収縮変形を繰り返して圧電素子１２３の振動力を外部部品に伝達するものであって、平坦な下部プレート１２１を備えている。下部プレート１２１の平坦な一面には、圧電素子１２３が取り付けられ、下部プレート１２１の他面には、重量体１３０が配置または取り付けられる。この振動プレート１２０は、圧電素子１２３を駆動するための電源を印加するＰＣＢ（不図示）を備えることができる。
【００３７】
選択的に、振動プレート１２０は、上述の平坦な下部プレート１２１とともに、この下部プレート１２１の両側面から垂直上方に立設されている一対の上部プレート１２２を備えることができる。上部プレート１２２は、下部プレート１２１の中心部に結合される。
【００３８】
下部プレート１２１と上部プレート１２２は、一体型の単一部品からなってもよく、これと異なって様々な接合方式により固定結合されてもよい。
【００３９】
振動プレート１２０は、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１２３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料、例えば、ＳＵＳからなる。また、振動プレート１２０と圧電素子１２３は、互いにボンディング結合方式により結合される場合に接着部材の硬化によって発生しえるバンディング（ｂｅｎｄｉｎｇ）現象を予め防止するために、圧電素子の熱膨張係数と類似の熱膨張係数を有する材料であるインバー（ｉｎｖａｒ）からなることもできる。
【００４０】
上述したように、振動プレート１２０が圧電素子１２３と類似の熱膨張係数を有するィンバー材料で形成することにより、圧電素子１２３は、高温の外部環境下で作動時または熱衝撃時に発生する熱的ストレス（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ことができる。
【００４１】
一対の上部プレート１２２は、例えば、下部プレート１２１の幅だけ互いに平行に配列されており、一対の上部プレート１２２の間に重量体１３０を配置することができる。重量体１３０は、振動力を最大に増加させるための媒介物であり、振動プレート１２０の下部プレート１２１との接触を防止するために、重量体１３０の中心部から両端部に向かって上向きに傾斜して形成される。上述したように、振動プレート１２０に上部プレート１２２が備えられている構造では、重量体１３０が下部プレート１２１と接触していないため、圧電素子１２３を下部プレート１２１の平坦な一面上に配置することができる。
【００４２】
参照に、重量体１３０は、金属材料で製作することができ、同一体積で相対的に高い密度を有するタングステンで製作することが好ましい。
【００４３】
下部ケース１４０は、図示されたように、全体的に細長い平坦な形状のプレートに形成され、上部ケース１１０の開放された下部面を閉鎖することができるサイズ及び形状を有するように形成される。
【００４４】
上部ケース１１０と下部ケース１４０は、当該分野の熟練者において公知されているかしめ（ｃａｕｌｋｉｎｇ）、熔接またはボンディングなどの様々な方式により結合させることができる。
【００４５】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した圧電振動モジュールを概略的に図示した断面図である。
【００４６】
振動プレート１２０は、下部ケース１４０と所定間隔を置いて平行に離隔されており、好ましくは、下部プレート１２１は、その両端部に形成された段差部によって、下部ケース１４０の両端部に結合されて固定される。
【００４７】
これと異なって、下部ケース１４０の両端部に結合段（不図示）が備えられ、平坦な下部プレート１２１の両端部が下部ケース１４０の結合段上に載置されてもよい。
【００４８】
図示されたように、本発明の第１実施例による圧電振動モジュール１００は、上部ケース１１０の内側面、具体的には、振動プレート１２０の両端部と対向する内側面にダンパ１１１を備える。好ましくは、ダンパ１１１は、上部ケース１１０と一体に形成されるが、これに限定されず、様々な結合方式により固定されることができる。
【００４９】
ダンパ１１１は、上部ケース１１０と同一材料からなっており、弾性係数が高くて弾性変形が殆ど生じない堅質の剛性材料で製作することが好ましい。本発明のダンパ１１１は、これに限定されず、延性材料で製作してもよい。
【００５０】
特に、ダンパ１１１は、本発明の圧電振動モジュール１００の外部衝撃、特に、圧電振動モジュール１００の長さ方向（横方向）衝撃が発生する時に、振動プレート１２０の両端部と上部ケース１１０との接触による圧電素子１２３の損傷を防止することができる。そのため、ダンパ１１１は、上部ケース１１０と下部ケース１４０とにより形成された内部空間に配置される振動プレート１２０と同一高さに、上部ケース１１０の内側面から中心部に向かって突出させている。
【００５１】
振動プレート１２０の長さは、二つのダンパ１１１の間の隔離距離より短くなければならない。即ち、ダンパ１１１は、振動プレート１２０と直接的に接触せずに振動プレート１２０の両端部から所定間隔を置いて離隔されている。好ましくは、ダンパ１１１と振動プレート１２０の両端部との間の離隔距離は、１ｍｍ以下に形成される。
【００５２】
横方向衝撃が発生する時に、ダンパ１１１によって振動プレート１２０の長さ方向への移動が減少されるため、圧電素子１２３を保護して、落下信頼性を向上させることができる。
【００５３】
圧電素子１２３に電源が印加される場合、圧電素子１２３が下部プレート１２１に完全に付着されているため、膨張または収縮変形によって、下部プレート１２１の中心部にモーメントが発生する。下部プレート１２１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することになる。
【００５４】
さらに、圧電素子１２３は、単層型または多層型に積層させて構成することができる。多層型に積層された圧電素子は、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。従って、本発明による圧電振動モジュール１００の駆動電圧を低めるという効果を奏することができるため、本発明では、多層型に積層された圧電素子１２３を採用することが好ましい。
【００５５】
当該分野の熟練者において公知されているように、圧電素子１２３は、様々な材料で製作することができ、特に、ポリマーで製作する。
【００５６】
図４Ａから図４Ｃは、図３に図示された圧電振動モジュール１００の駆動過程を図示した図面であり、本発明の第１実施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またはＬＣＤなどの画像表示部に結合されて振動力を外部に伝達する。
【００５７】
図４Ａは、外部電源が印加される前の状態を図示した圧電振動モジュール１００の断面図である。図４Ｂは、電源が印加された時に圧電素子１２３の長さが膨張される圧電振動モジュール１００の断面図であり、圧電素子１２３の長さが長くなると、下部プレート１２１の変形率が相対的に小さく、下部プレート１２１が下部ケース１４０に固定されているため、振動プレート１２０は、下側方向に撓み変形して駆動することになる。反対に、図４Ｃは、電源が印加された時に圧電素子１２３の長さが収縮される圧電振動モジュール１００の断面図であり、圧電素子１２３の長さが短くなると、下部プレート１２１は、上側に撓み変形して駆動することになる。
【００５８】
図示されたように、上／下方向の振動により、圧電素子１２３を備え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。
【００５９】
図５は、本発明の第２実施例による圧電振動モジュール１００´の断面図である。
【００６０】
図５に図示された本発明の第２実施例による圧電振動モジュール１００´は、図３に図示された本発明の第１実施例による圧電振動モジュール１００のダンパ１１１の配列状態を除いて同様である。従って、本発明の明瞭な理解のために、類似または同一の構成部材についての説明は省略する。
【００６１】
図５に図示されたように、本発明の第２実施例による圧電振動モジュール１００´は、振動プレート１２０の両端部にダンパ１２４を備えることを特徴とする。
【００６２】
このダンパ１２４は、振動プレート１２０と一体に形成されるが、これに限定されず、様々な結合方式により固定させることができる。
【００６３】
ダンパ１２４は、振動プレート１２０、特に、上部プレート１２２の両端部から長さ方向に延びており、振動プレート１２０と同一材料で製作される。ダンパ１２４は、剛性材料で製作され、弾性係数が高くて弾性変形が殆ど生じない堅質の材料で製作される。必要に応じて、本発明のダンパ１２４は、延性材料で製作されてもよい。
【００６４】
両端部にダンパ１２４を備えた振動プレート１２０の長さは、上部ケース１１０の長さ方向の内部長さより短く形成されて、上部ケース１１０とダンパ１２４とが直接的に接触されないようにすることが好ましい。特に、ダンパ１２４と上部ケース１１０の内側面との間の離隔距離は、１ｍｍ以下に形成される。
【００６５】
このような構造により、ダンパ１２４は、本発明の圧電振動モジュール１００´の外部衝撃、特に圧電振動モジュール１００´の長さ方向（横方向）衝撃が発生する時に、振動プレート１２０と上部ケース１１０の離隔距離を減少させて、圧電素子１２３に加えられる衝撃力だけでなく、衝突を防止することができる。
【００６６】
横方向衝撃が発生する時に、振動プレート１２０の長さ方向への移動が減少されて、圧電素子１２３を保護して、落下信頼性を向上させることができる。
【００６７】
図６は、本発明の第３実施例による圧電振動モジュール１００´´を概略的に図示した断面図であり、上述した本発明の第１実施例による圧電振動モジュール１００及び本発明の第２実施例による圧電振動モジュール１００´と類似または同一の構成部材についての説明は省略する。
【００６８】
本発明の第３実施例による圧電振動モジュール１００´´は、上述の第１実施例で備えたダンパ１１１（図３参照）及び第２実施例で備えたダンパ１２４（図５参照）を備えていない。本発明の第３実施例による圧電振動モジュール１００´´は、振動プレート１２０の両端部と上部ケース１１０の内側面との間が、直接的に接触せずに所定距離を置いて離隔されるように配列されている。
【００６９】
換言すれば、本発明の圧電振動モジュール１００´´は、振動プレート１２０、特に、上部プレート１２２の両端部と上部ケース１１０の内側面との間の離隔距離Ｌを有するが、隔離距離Ｌを１ｍｍ以下にする。
【００７０】
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。
【００７１】
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】
【００７２】
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】
【００７３】
１００、１００´、１００´´  圧電振動モジュール
１１０  上部ケース
１１１  ダンパ
１２０  振動プレート
１２１  下部プレート
１２２  上部プレート
１２３  圧電素子
１２４  ダンパ
１３０  重量体
１４０  下部ケース
【図１】
0005763122.tif 000002
【図２】
0005763122.tif 000003
【図３】
0005763122.tif 000004
【図４Ａ】
0005763122.tif 000005
【図４Ｂ】
0005763122.tif 000006
【図４Ｃ】
0005763122.tif 000007
【図５】
0005763122.tif 000008
【図６】
0005763122.tif 000009