CN103391066B - 压电振动模块 - Google Patents
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Abstract
此处公开了一种压电振动模块，该压电振动模块包括由上壳体和下壳体包围的振动板，并且该振动板包括第一止挡件，该第一止挡件能够防止线性振动时压电元件与例如上板的内部组成构件之间的直接碰撞。特别地，压电振动模块还可以包括在下壳体中的第二止挡件。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年5月8日提交的名称为“压电振动模块（PiezoelectricVibration Module）”的韩国专利申请No.10-2012-0048709的优先权，该申请的全部内容在此通过引用结合于本申请。
技术领域
本发明涉及压电振动模块。
背景技术
在诸如便携电话、电子书（E-book）终端、游戏机、PMP等便携式电子设备中，出于各种目的普遍使用了振动功能。
特别是在便携式电子设备上基本都安装了用于产生振动的振动发生器，以用作无声接收信号的提醒功能。
由于便携式电子设备的多功能的实施，振动发生器实际上需要小型化、集成化以及目前的多种高级功能。
此外，根据用户要求需要方便地使用便携式电子设备，普遍采用了通过触摸便携式电子设备进行输入操作的触摸型装置。
当前普遍地广泛使用的触觉装置除了包括通过触摸进行输入操作的理念之外，甚至包括反映界面用户的直觉体验以及进一步使得用于触摸的反馈多样化的理念。专利文献1中公开了这种触觉装置。
专利文献1中公开的触摸屏装置如已经广为人知的那样包括压电致动器和第一阻尼构件。
压电致动器用作振动发生部件并且安装在板的底部以产生振动，而第一阻尼构件被设置为使得由形成触摸屏装置的下部的设置机构单元与振动发生部件之间的碰撞引起的损坏最小化。
当振动被传输至设置机构单元时，第一阻尼构件能够防止传输到触摸显示模块的振动减小，并且防止了由于振动发生部件与设置机构单元之间的接触撞击而引起的损坏。
专利文献1中公开的具有上述结构的压电振动模块必然具有限制，这是因为没有考虑到压电致动器在垂直方向上独立地平行运动这一特征。
[现有技术文献]
[专利文献]
（专利文献1）专利文献1：韩国专利公开公报No.10-2011-0060558。
发明内容
本发明致力于提供一种能够防止由于压电元件的外部冲击和/或压电元件被启动时压电元件的不期望的大的驱动变化而引起的与外部组成构件之间的直接碰撞的压电振动模块。
根据本发明的第一优选实施方式，提供了一种压电振动模块，该压电振动模块包括：压电元件，该压电元件通过由施加外部电力引起的反复的伸展和收缩变形而产生振动力；上壳体，该上壳体的底面是开放的并且在该上壳体中形成有内部空间，使得所述压电元件线性振动；下壳体，该下壳体连接至所述上壳体的所述底面，并且所述下壳体遮蔽所述上壳体的所述内部空间；以及振动板，该振动板包括安装有所述压电元件的平坦的下板、在所述下板的两侧的中间处垂直地向上竖立的一对上板以及位于所述上板和所述下板之间的第一止挡件，所述振动板设置在所述上壳体和所述下壳体内并且被垂直地驱动。
所述振动板还可以包括设置在所述一对上板之间的重量体，以增加所述压电元件的振动力。
所述第一止挡件的长度可以延伸成比所述上板和所述下板之间的间隔距离短。
所述第一止挡件可以在所述上板的两端的底面上垂直地向下突出。
所述第一止挡件可以在所述下板的两端的顶面上垂直地向上突出。
所述第一止挡件可以在所述一对上板中的一个上板上突出。
所述第一止挡件可以通过横跨在彼此平行地设置的所述一对上板之间的方式设置。
所述第一止挡件可以由与所述振动板相同的材料制成。
所述第一止挡件可以由刚性材料制成。
根据本发明的第二优选实施方式，提供了一种压电振动模块，该压电振动模块包括：压电元件，该压电元件通过由施加外部电力引起的反复的伸展和收缩变形而产生振动力；上壳体，该上壳体的底面是开放的并且在该上壳体中形成有内部空间，使得所述压电元件线性振动；下壳体，该下壳体包括垂直地向上延伸的第二止挡件，且所述下壳体连接至所述上壳体的所述底面，并且所述下壳体遮蔽所述上壳体的所述内部空间；以及振动板，该振动板包括安装有所述压电元件的平坦的下板和在所述下板的两侧的中间处垂直地向上竖立的一对上板，所述振动板设置在所述上壳体和所述下壳体内并且被垂直地驱动。
所述下壳体还可以包括在该下壳体的两端垂直地向上突出的突出部。
所述振动板还可以包括设置在所述上板和所述下板之间的第一止挡件。
所述第二止挡件可以设置在所述下壳体的两端。
所述第二止挡件可以设置在所述下壳体的长度方向的边缘的中间。
所述第二止挡件可以延伸成比所述下板和所述下壳体之间的间隔距离短，而优选地，所述第二止挡件可以延伸成大于所述压电元件的厚度。
所述第二止挡件可以由与所述振动板相同的材料制成。
所述第二止挡件可以由刚性材料制成。
附图说明
将从下面结合附图进行的详细描述更加清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特征和优点，其中：
图1是根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块的立体图；
图2是图1中示出的压电振动模块的分解立体图；
图3是示意性地示出根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块的除了上壳体之外的前视图；
图4A是示出了图3中示出的振动板的一个示例的立体图；
图4B是示出了图3中示出的振动板的另一个示例的立体图；
图5A至图5C是示出了图3中示出的压电振动模块的驱动过程的图；以及
图6是示出了根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块的示意图。
具体实施方式
将从结合附图对优选实施方式进行的以下详细描述中更加清楚地理解本发明的目的、特征和优点。在所有附图中，使用相同的附图标记来标明相同或相似的部件，并且省略其冗余描述。此外，在以下描述中，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等用于将某一部件与其他部件区分开，而这样的部件的构造不应该解释为受术语所限。此外，在本发明的描述中，当确定相关技术的详细描述会掩盖本发明的主旨时，将省略其描述。
在下文中将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
图1是根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块的立体图。图2是图1中示出的压电振动模块的分解立体图。
如图所示，根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100包括上壳体110、振动板120、重量体130和下壳体140。压电振动模块100作为用于将振动力传输至触摸屏面板（未示出）的部件使用。
上壳体110具有其中一个表面为开放并且容纳驱动体的箱体形状，即容纳安装有压电元件123的振动板120。
如上所述，振动板120通过与压电元件123一体地反复的伸展和收缩变形而进行的弯曲操作将压电元件123的振动力传输至外部部件，并且振动板120包括平坦的下板121。压电元件123安装在下板121的一个平坦表面上，并且重量体130被设置在下板121的另一个表面上。振动板120可以包括用于驱动压电元件123而施加电力的印刷电路板（PCB）（未示出）。
如上所述，可选择地，振动板120可以包括与平坦的下板121一起垂直地向上竖立在下板121的两侧的一对上板122。上板122连接至下板121的中间。下板121和上板122中的每一个可以形成为单件完整的部件并且可以通过除上面提到的方法之外的多种粘合方法固定连接。
振动板120由具有弹力的金属材料制成，例如不锈钢（SUS），以便不锈钢与根据外部电力的施加而反复地伸展或收缩的压电元件123一体地变形。当振动板120和压电元件123通过粘合连接的方法彼此连接时，振动板120可以由具有与压电元件相同的热膨胀系数的殷钢制成，以便防止可能由粘合构件的硬化而产生的弯曲现象。
如上所述，振动板120由具有与压电元件123相同的热膨胀系数的殷钢制成，从而减小了压电元件123被操作时或者甚至在高温外部环境下遭受热冲击时产生的热应力，从而防止电特性劣化的压电劣化现象。
所述一对上板122以与例如下板121的宽度相等的距离彼此平行地设置，结果，重量体130可以被设置在该对上板122之间。作为最大限度地增加振动力的媒介的重量体130从重量体130的中间朝向两端向上倾斜，以便防止与振动板120的下板121接触。因此，上板122与重量体130的形状相同地也从上板122的中间朝向两端向上倾斜。
如上所述，在包括上板122的振动板120的结构中，由于重量体130不与下板121接触，压电元件123可以设置在下板121的一个平坦表面上。
仅供参考，重量体130可以由金属材料制成，并且重量体130优选地由同体积中密度相对高的钨材料制成。
下壳体140由大体细长的平板形成。在这种情况下，下壳体140具有将上壳体110的开放的底面关闭的尺寸和形状。
上壳体110和下壳体140可以采用诸如嵌缝（caulking）、焊接和粘合等已广为本领域技术人员所知的多种方法彼此连接。
图3是示意性地示出根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块的除了上壳体之外的前视图。
特别地，振动板120以振动板120和上板122之间具有预定间隙的方式与上板122分隔开，以便如图中所示防止重量体（未示出）和下板121彼此接触。
振动板120以振动板120和下壳体140之间具有预定间隙的方式与下壳体140分隔开。优选地，下壳体140通过在其两端垂直地形成的突出部（没有附图标记）将振动板120固定。
如上所述，根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100包括位于下板121的两端和上板122的两端之间的第一止挡件125。根据本发明的压电振动模块100包括在上板122的两端附近垂直地向下延伸的第一止挡件125，但是也可以包括在下板121的两端附近垂直地向上延伸的第一止挡件（未示出）。
此外，第一止挡件与上板122或下板121一体地形成。在这种情况下，第一止挡件不限于此，并且可以通过多种连接方法固定。
第一止挡件125由与上板122或下板121相同的材料制成，并且优选地由归因于其高弹性系数而几乎不弹性变形的刚性材料制成。本发明的第一止挡件125不限于此，并且可以由柔性材料制成。
特别地，当本发明的压电振动模块100受到外部冲击、特别是当压电振动模块100跌落或当压电元件123由于压电元件123的驱动变化的增加而与内部组成构件（例如上板）碰撞时，第一止挡件125由于与具有压电元件123的下板121直接接触而可以防止压电元件123破损。为此，第一止挡件125在上板122的两端垂直地向下突出，并且第一止挡件125延伸成比上板122与下板121之间的间隔距离短，以便不影响振动板120的驱动。也就是说，第一止挡件125以两者间具有预定间隙而不直接接触下板121的方式与下板121的上表面分隔开。
第一止挡件125形成为临近上板122的两端，其中，第一止挡件125设置成关于上板122的中心对称。
结果，最大程度地防止了振动板120向上运动时重量体和下板121的整体碰撞，从而提高用于保护压电元件123的跌落可靠性（drop reliability）。
当向压电元件123施加电力时，压电元件123完全附着于下板121，通过伸展或收缩变形使得在下板121的中间处发生运动。由于在下板121固定于下壳体140的两端时发生运动，所以振动板120的中间沿垂直方向变形。
此外，压电元件123可以构造成以单层的形式或多层的形式堆叠。以多层的形式堆叠的压电元件即使在低外部电压的情况下也可以确保驱动压电元件所需的电场。因此，可以降低根据本发明的压电振动模块100的驱动电压，结果，在本发明中，优选地采用以多层的形式堆叠的压电元件123。
如广为本领域技术人员所知的那样，压电元件123可以由多种材料制成，特别地由聚合物制成。
图4A是示出了具有第一止挡件的一个示例的振动板的示意图。
如图所示，第一止挡件125在彼此平行设置的各个上板122的下表面上垂直地向下突出。第一止挡件125可以仅形成在两个上板122中的一个上板122上，或者形成在两个上板122上。在后一种情况中，彼此平行设置的两个第一止挡件125以与下板121的宽度相同的宽度或者小于下板121的宽度的宽度彼此分隔开。
图4B是示出了具有第一止挡件的另一个示例的振动板的示意图。
如图所示，第一止挡件125设置成横跨在彼此平行设置的两个上板122之间，其中，第一止挡件125形成在上板122的两端。
该结构可以更加确实地对位于彼此平行设置的两个上板122之间的重量体130进行支撑。
图5A至图5C是示出了图3中示出的压电振动模块100的驱动过程的图。根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100连接至诸如触摸屏面板或LCD等图像显示单元，以将振动力传输至外部。
图5A是示出了施加外部电力之前的状态的压电振动模块100的前视图。图5B是施加电力时压电元件123的长度增加的状态下压电振动模块100的前视图。当压电元件123的长度增加时，下板121的变形率相对较小并且下板121固定于下壳体140，结果，振动板120弯曲且向下驱动。图5C是施加电力时压电元件123a和123b的长度减小时压电振动模块100的前视图。当压电元件123a和123b的长度减小时，下板121弯曲且向上驱动。
如图所示，具有压电元件123的触觉装置的用户可以通过垂直振动感觉到振动反馈。
如图6所示，根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块100’包括在下壳体140中的第二止挡件145。第二止挡件145与下壳体140一体地形成。在这种情况中，第二止挡件145不限于此，而是第二止挡件145可以通过多种连接方法固定。
参见图6，第二止挡件145可以形成在下壳体140的两端，也就是，在所述突出部附近。因此，优选地，第二止挡件145应该延伸成比下壳体140与下板121之间的间隔距离短，从而不影响下板121的驱动。
此外，第二止挡件145延伸成大于附着在下板121上的压电元件123的厚度，使得附着在下板121上的压电元件123在下板121的不期望的驱动变化中不与下壳体140接触。此外，第二止挡件145应该设置成使得不影响下壳体140和上壳体110之间（见图2）的连接并且不与压电元件123接触或者碰撞。
虽然未示出，但是第二止挡件145可以在下壳体140的中间垂直地向上突出，并且如上所述，第二止挡件145应该突出成比下壳体140和下板121之间的间隔距离短，并且更优选地，第二止挡件145应该以不影响下板121的正常的驱动变化的方式垂直地向上延伸。
根据本发明的第二优选实施方式的压电振动模块100’包括第二止挡件145以及与图3中示出的根据本发明的第一优选实施方式的压电振动模块100相同地设置在上板122和下板121之间的第一止挡件125。因此，减小振动板120的垂直运动距离，以提高用于保护压电元件123的跌落可靠性。
根据本发明的优选实施方式，提供了一种能够防止由能够提供振动力的压电元件构成的驱动体与内部组成构件直接碰撞的压电振动模块。
压电振动模块包括能够保护压电元件而不会影响由压电元件的启动产生的振动力的碰撞吸收构件。
特别地，压电元件和/或振动板在垂直运动上的变化受到限制，以实现结构稳定性。
虽然为了说明的目的已经公开了本发明的实施方式，但是应该理解为本发明不限于此，本领域技术人员应该理解为可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下进行多种变型、添加和替换。
因此，任何以及所有的变型、变化或等同配置应该被认为在发明的范围内，并且将通过随附的权利要求书来公开发明的详细范围。
Claims (17)
1.一种压电振动模块，该压电振动模块包括：
压电元件，该压电元件通过由施加外部电力引起的反复的伸展和收缩变形而产生振动力；
上壳体，该上壳体的底面是开放的并且在该上壳体中形成有内部空间；
下壳体，该下壳体连接至所述上壳体的所述底面，并且所述下壳体遮蔽所述上壳体的所述内部空间；以及
振动板，该振动板包括安装有所述压电元件的平坦的下板、在所述下板的两侧的中间处垂直地向上竖立的一对上板以及位于所述上板和所述下板之间的第一止挡件，所述振动板设置在所述上壳体和所述下壳体内并且被垂直地驱动。
2.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述振动板还包括设置在所述一对上板之间的重量体，以增加所述压电元件的振动力。
3.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件的长度延伸成比所述上板和所述下板之间的间隔距离短。
4.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件在所述上板的两端的底面上垂直地向下突出。
5.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件在所述下板的两端的顶面上垂直地向上突出。
6.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件在所述一对上板中的一个上板上突出。
7.根据权利要求4所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件通过横跨在彼此平行地设置的所述一对上板之间的方式设置。
8.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件由与所述振动板相同的材料制成。
9.根据权利要求1所述的压电振动模块，其中，所述第一止挡件由刚性材料制成。
10.一种压电振动模块，该压电振动模块包括：
压电元件，该压电元件通过由施加外部电力引起的反复的伸展和收缩变形而产生振动力；
上壳体，该上壳体的底面是开放的并且在该上壳体中形成有内部空间；
下壳体，该下壳体包括垂直地向上延伸的第二止挡件，且所述下壳体连接至所述上壳体的所述底面，并且所述下壳体遮蔽所述上壳体的所述内部空间；以及
振动板，该振动板包括安装有所述压电元件的平坦的下板、在所述下板的两侧的中间处垂直地向上竖立的一对上板以及位于所述上板和所述下板之间的第一止挡件，所述振动板设置在所述上壳体和所述下壳体内并且被垂直地驱动。
11.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述下壳体还包括在该下壳体的两端垂直地向上突出的突出部。
12.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第二止挡件设置在所述下壳体的两端。
13.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第二止挡件设置在所述下壳体的长度方向的边缘的中间。
14.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第二止挡件延伸成比所述下板和所述下壳体之间的间隔距离短。
15.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第二止挡件由与所述振动板相同的材料制成。
16.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第二止挡件由刚性材料制成。
17.根据权利要求10所述的压电振动模块，其中，所述第二止挡件延伸成大于所述压电元件的厚度。
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