KR101080361B1 - 진동 엑츄에이터 모듈 - Google Patents

진동 엑츄에이터 모듈 Download PDF

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Abstract

진동 엑츄에이터 모듈이 개시된다. 피 진동체; 피 진동체와 결합되며, 피 진동체 보다 탄성계수가 작은 진동판; 및 진동판과 결합되는 구동부를 포함하는 진동 엑츄에이터 모듈은, 그 진동 효율을 개선시킬 수 있다.
진동, PZT, 탄성계수

Description

진동 엑츄에이터 모듈{Vibration Actuator Module}
본 발명은 진동 엑츄에이터 모듈에 관한 것이다.
터치스크린패널은 stylus pen이나 사용자의 손으로 특정 영역을 가압하면, 그 터치스크린패널이 장착된 전자기기에 그 가압된 위치에 해당하는 입력신호를 전달할 수 있는 일종의 입력장치이다.
최근 들어, 핸드폰 등과 같은 전자기기에 있어서, 사용자에게 보다 향상된 조작감을 제공하기 위해, 사용자가 터치스크린패널을 터치하면, 전자기기가 진동되는 피드백을 사용자에게 제공하는 장치가 등장하고 있다.
이러한 전자기기의 경우, 사용자가 터치스크린패널을 터치하면, 전자기기 전체가 진동되어, 사용자에게 보다 큰 피드백을 제공하기 위해서는 보다 큰 용량의 구동기가 필요하였다.
그러나, 휴대용 전자기기의 경우, 그 크기의 증가에는 한계가 있을 수 밖에 없으며, 배터리의 용량에도 한계가 있어, 사용자에게 보다 향상된 조작감을 제공하는데 한계가 있었다.
본 발명은 진동 효율이 개선된 진동 엑츄에이터 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 피 진동체; 피 진동체와 결합되며, 피 진동체 보다 탄성계수가 작은 진동판; 및 진동판과 결합되는 구동부를 포함하는 진동 엑츄에이터 모듈이 제공된다.
여기서, 피 진동체는 디스플레이패널일 수 있으며, 피 진동체는 디스플레이패널과, 디스플레이패널을 지지하는 프레임을 포함할 수도 있다. 이 때, 프레임은 스테인레스(stainless)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 진동판은 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 진동판은 프레임과 구동부 사이에 개재될 수 있으며, 구동부는 길이 방향으로 신축하는 압전소자를 포함할 수 있다. 이 때, 진동판의 중앙부에는 개구부가 형성되며, 압전소자는 진동판의 개구부의 양측에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 진동 엑츄에이터 모듈의 진동 효율을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 진동 엑츄에이터 모듈의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
진동 엑츄에이터 모듈은 진동에 의한 피드백을 제공하기 위한 장치로, 진동을 발생시키는 부분, 그 진동을 전달하는 부분 및 피 진동체를 지지하는 부분을 포함할 수 있다.
진동 엑츄에이터 모듈은 예를 들어 휴대 전화기의 디스플레이패널의 배면에 결합되어, 디스플레이패널의 전면에 결합되는 터치스크린패널을 통해 사용자에게 진동을 제공할 수 있는 부품모듈일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 엑츄에이터 모듈(100)을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체는 터치스크리패널(102), 케이스(104), 디스플레이패널(112), 진동 엑 츄에이터 모듈(100)을 포함할 수 있다.
터치 인터페이스 조립체는 예를 들어 휴대 전화기와 같이 정보를 입출력 할 수 있는 전자기기에 장착되어, 터치스크린패널(102)을 통해 사용자로부터 정보를 입력받고, 디스플레이패널(112)을 통해 사용자에게 정보를 제공하고, 진동 엑츄에이터 모듈(100)을 통해 사용자에게 진동 형태의 피드백 또는 조작감을 제공할 수 있는 장치를 말할 수 있다.
터치스크린패널(102)은 케이스(104)의 상면에 결합될 수 있으며, 사용자의 터치에 의해 정보를 입력받을 수 있다. 케이스(104)는 전자기기의 상부면을 이룰 수 있는 부분으로, 터치 인터페이스 조립체의 구성들을 지지할 수 있다.
디스플레이패널(112)은 터치스크린패널(102)의 배면에 결합될 수 있다. 디스플레이패널(112)은 영상의 형태로 사용자에게 정보를 제공할 수 있다. 디스플레이패널(112)의 배면에 진동 엑츄에이터 모듈(100)이 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 엑츄에이터 모듈(100)은 디스플레이패널(112), 프레임(110), 진동판(120), 구동부(130)를 포함할 수 있다.
프레임(110)은 디스플레이패널(112)을 지지할 수 있다. 프레임(110)은 판형의 형상을 가지며, 그 중앙 부분에 디스플레이패널(112)이 장착되어, 디스플레이패널(112)을 지지할 수 있다.
프레임(110)은 디스플레이패널(112)의 둘레의 측면을 지지함으로써, 보다 안정적으로 디스플레이패널(112)을 지지할 있다. 프레임(110)은 외부의 충격으로부터 디스플레이패널(112)을 지지할 수 있어야 하므로, 강성이 높은 재질이 이용될 수 있으며, 예를 들어, 스테인레스를 포함하여 이루어지는 재질일 수 있다.
피진동체는 구동부(130)의 동작에 의해 진동되는 부분을 말할 수 있으며, 예를 들어, 프레임(110)과, 프레임(110)에 의해 지지되는 디스플레이패널(112)을 포함할 수 있다.
진동판(120)은 프레임(110)의 배면에 결합될 수 있다. 진동판(120)은 전체적으로 판형의 형상을 가지며, 그 중앙에 개구부(124)가 형성될 수 있다. 개구부(124)의 양측에는 길이 방향으로 연장되는 진동바(122)가 형성될 수 있다.
진동바(122)는 복수 일 수 있으며, 프레임(110)의 양측에 각각 2개씩 결합될 수 있다. 진동판(120)은 후술할 압전소자를 지지할 수 있는 부분으로, 각각의 진동바(122) 상에는 압전소자가 결합될 수 있다.
진동판(120)은 압전소자에 의해 발생된 진동을 프레임(110)에 전달할 수 있는 부분으로, 그 중앙에 개구부(124)를 형성함으로써, 압전소자와 프레임(110) 사이에 개재되는 부분(진동바(122))을 제외한 나머지 부분을 최소화하여, 압전소자가 진동할 때, 압전소사에 가해질 수 있는 불필요한 하중을 최소화 할 수 있다.
이 때, 하중은 압전소자의 변형 시에, 압전소자에 가해질 수 있는 변형저항 즉, 압전소자에 가해질 수 있는 불필요한 강성을 말할 수 있다.
도 4는 도 1의 X-Y선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 진동판(120)은 구동부(130)와 프레임(110) 사이에 개재될 수 있다. 따라서, 진동판(120)은 변형에 의한 진동을 유발시키는 구동부(130)와 피진동체인 디스플레이패널(112) 사이를 그 두께만큼을 이격시킬 수 있다.
따라서, 진동판(120)은 구동부(130), 진동판(120) 및 디스플레이패널(112)이 결합된 구조체의 중립축(neutral axis)으로부터 구동부(130)를 보다 이격시켜, 구동부(130)가 디스플레이패널(112)을 용이하게 변형시키게 할 수 있다.
결국, 진동판(120)은, 구동부(130)가 디스플레이패널(112)을 보다 용이하게 변형시키게 함으로써, 구동부(130)에 의해 발생된 진동을 보다 효율적으로 디스플레이패널(112)에 전달할 수 있다.
진동판(120)은 프레임(110) 보다 탄성계수가 작은 재질로 이루어질 수 있다. 진동판(120)은 구동부(130)의 변형을 프레임(110)에 전달할 수 있는 부분으로, 탄성계수가 작은 재질을 이용하여, 압전소자에 가해지는 변형에 대한 저항력을 최소화 할 수 있다.
이 때, 프레임(110)은 디스플레이패널(112)을 지지할 수 있는 부분으로, 디스플레이패널(112)을 보호하기 위해 일정한 강성을 요구될 수 있다. 따라서, 진동판(120)은 프레임(110) 보다 작은 탄성계수를 가지는 재질을 이용하여 구동부(130)에 의해 발생된 변형을 보다 효율적으로 프레임(110)에 전달할 수 있다.
진동판(120)의 재질은 예를 들어, 상술한 스테인레스 보다 탄성계수가 작은 황동, 알루미늄 또는 폴리머 계열의 플리카보네이트 등이 적용될 수 있다. 여기서, 후술할 구동부(130)는 압전소자를 포함할 수 있으며, 압전소자의 전극 배치를 고려하여 진동판(120)은 폴리카보네이트와 같은 절연 재질이 사용될 수 있다.
구동부(130)는 진동을 발생시킬 수 있는 부분으로, 진동판(120)에 결합될 수 있다. 구동부(130)는 길이 방향으로 연장되는 형태를 가지는 압전소자를 포함할 수 있다. 구동부(130)는 상술한 진동판(120)의 진동바(122)에 각각 결합될 수 있다.
도 5, 6는 본 발명의 일 실시예에 다른 진동 엑츄에이터 모듈(100)의 동작을 나타낸 사시도이다. 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 압전소자는 전압에 인가되면, 길이 방향으로 신장 또는 수축될 수 있으며, 이에 의해 디스플레이패널(112)은 그 양단이 상하로 이동하는 변형을 일으킬 수 있다.
표 1 진동판 재질에 따른 변위량의 시뮬레이션 결과
재질 스테인레스 황동 알루미늄 폴리카보네이트
영률 193Gpa 102Gpa 70Gpa 2.4Gpa
변위 2.12 2.21 2.28 2.33
표 1은 진동판(120) 재질에 따른 변위량의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 변위는 상술한 진동 엑츄에이터 모듈(100)의 중심의 변위를 나타내고 있으며, 그 단위는 마이크로미터이다.
또한, 영률은 각각의 재질의 길이 방향의 탄성계수를 나타내는 것으로, 각각의 탄성계수와 대응되는 값이다.
표 1에서와 같이, 스테인레스로 이루어지는 프레임(110) 보다 영률이 작은 폴리카보네이트 재질의 진동판(120)을 사용한 경우, 약10%의 변위량의 증가를 얻을 수 있다. 이는 사용자가 체감할 수 있는 범위의 변화이다.
따라서, 진동판(120)의 사용으로 인해 구동부(130)의 진동 전달효율을 향상시킴으로써, 보다 소형의 구동부(130)를 사용할 수 있어, 결국, 보다 박형의 진동 엑츄에이터 모듈(100)을 구현할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 터치 인터페이스 조립체는 터치스크린패널, 케이스, 진동 엑츄에이터 모듈을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 진동 엑츄에이터 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 단면도이다.
도 8, 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 진동 엑츄에이터 모듈(200)은 디스플레이패널(112), 진동판(120) 및 구동부(130)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 피진동체는 상술한 본 발명의 일 실시예의 피진동체의 프레임(110)이 생략된 형태일 수 있으며, 예를 들어 디스플레이패널(112)일 수 있다. 이 때, 진동판(120)은 디스플레이패널(112) 보다 탄성계수가 작은 재질이 이용될 수 있다.
디스플레이패널(112)은 예를 들어 강화유리 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 디스플레이패널(112)은 자체적으로 어느 정도의 강성을 가질 수 있다. 이러한 경우, 디스플레이패널을(112) 지지 및 보호하는 프레임(110)은 생략될 수 있다.
또한, 이러한 디스플레이패널(112)의 배면에 결합되는 진동판(120)은 예를 들어 폴리카보네이트 재질로 이루어질 수 있다. 결국, 진동판(120)은 피진동체인 디스플레이패널(112) 보다 탄성계수가 작은 재질이 될 수 있어, 상술한 본 발명의 일 실시예와 같은 작용과 효과를 기대할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 분해 사시도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 엑츄에이터 모듈을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 X-Y선을 따라 절단한 단면도.
도 5, 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체의 동작을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 진동 엑츄에이터 모듈을 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 터치 인터페이스 조립체를 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 진동 엑츄에이터 모듈 110: 프레임
112: 디스플레이 패널 120: 진동판
130: 구동부

Claims (8)

  1. 피 진동체;
    상기 피 진동체와 결합되며, 상기 피 진동체 보다 탄성계수가 작은 진동판; 및
    상기 진동판과 결합되는 구동부를 포함하며
    상기 진동판의 중앙에는 개구부가 형성되며,
    상기 개구부의 양측에는 진동바가 각각 결합되며,
    상기 구동부는 상기 진동바 상에 결합되는, 진동 엑츄에이터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피 진동체는 디스플레이패널인 것을 특징으로 하는 진동 엑츄에이터 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피 진동체는
    디스플레이패널과, 상기 디스플레이패널을 지지하는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 엑츄에이터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임은 스테인레스(stainless)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 엑츄에이터 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진동판은 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동 엑츄에이터 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 진동판은 상기 프레임과 상기 구동부 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 진동 엑츄에이터 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동부는 길이 방향으로 신축하는 압전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 엑츄에이터 모듈.
  8. 삭제
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