KR20120072794A - 피에조 액추에이터 및 이를 이용한 터치스크린 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피에조 액추에이터 및 이를 이용한 터치스크린에 관한 것으로서, 압전소자; 압전소자에 직교방향으로 배치되는 매스(Mass); 및 서로 대향하는 2개의 수평부와 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고, 수평부에 매스가 배치되며 수직부에 압전소자가 배치된 바이브 플레이트(Vib-plate)를 포함하여, 터치스크린패널에 압전소자를 직교방향으로 배치하여 터치스크린패널을 수평방향으로 진동시키기 때문에, 터치스크린패널의 전면에 진동이 고르게 발생할 수 있으며, 이로 인해 사용자에게 보다 양질의 터치감을 제공할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

Description

피에조 액추에이터 및 이를 이용한 터치스크린{Piezo Actuator and Touch Screen using the same}

본 발명은 피에조 액추에이터 및 이를 이용한 터치스크린에 관한 것이다.

터치스크린은 공간절약이 가능하고 조작성 향상과 간편성을 이룰 수 있고, 사양변경이 간편하며 이용자 인식이 높다는 점뿐만 아니라 IT 기기와의 연동성이 많다는 장점이 있다. 이와 같은 장점으로 인해, 터치스크린을 이용하여 남녀노소 누구나 전자기기를 쉽고 빠르게 이용할 수 있어 산업, 교통, 서비스, 의료, 모바일 등 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다.

일반적으로 터치스크린은 투명성을 갖는 터치스크린패널이 화상을 표시하는 LCD 등의 화상표시장치에 밀착되게 배치되고, 사용자가 터치스크린패널을 통하여 화상표시장치에서 표시되는 화상을 보면서 터치스크린패널을 압박 조작하는 경우 진동모터 또는 리니어 모터에 의해 터치스크린패널에 진동을 발생하여 사용자에게 전달될 수 있도록 하는 것이다.

여기에서, 진동을 발생시키는 진동체는 터치스크린의 내부에서 터치스크린패널보다는 케이스쪽에 배치되기 때문에 터치스크린을 쥐고 있는 손에는 진동력이 잘 전달되지만, 터치스크린패널에 접촉되는 손가락에는 진동력이 약하다는 문제점이 발생한다.

또한, 터치스크린패널의 진동이 상하 방향으로 발생하기 때문에, 터치스크린 패널 상에서 진동력이 약한 데드존이 생겨 위치별 진동 편차가 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 터치스크린패널을 수평방향으로 진동시켜 터치스크린패널에서 발생하는 위치별 진동편차를 줄일 수 있도록 하는 피에조 액추에이터 및 이를 이용한 터치스크린을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 압전소자에 매스(Mass)를 직교방향으로 배치하여, 피에조 액추에이터의 내부 공간의 여유도를 향상시켜 매스의 설계 자유도를 높이는 것이다.

본 발명의 피에조 액추에이터는, 압전소자; 상기 압전소자에 직교방향으로 배치되는 매스(Mass); 및 서로 대향하는 2개의 수평부와 상기 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고, 상기 수평부에 상기 매스가 배치되며 상기 수직부에 상기 압전소자가 배치된 바이브 플레이트(Vib-plate)를 포함할 수 있다.

또한, 피에조 액추에이터는, 상기 압전소자의 일측면에 연결되어 신호를 전달하는 연성 인쇄회로기판;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

다른 본 발명의 터치스크린은, 터치스크린패널; 및 상기 터치스크린패널에 직교방향으로 배치된 압전소자를 포함하고, 상기 터치스크린패널의 하단부에 결합되어 상기 터치스크린패널을 수평방향으로 진동시키는 피에조 액추에이터;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 피에조 액추에이터는, 상기 압전소자에 직교방향으로 배치되는 매스(Mass); 및 서로 대향하는 2개의 수평부와 상기 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고, 상기 수평부에 상기 매스가 배치되며 상기 수직부에 상기 압전소자가 배치된 바이브 플레이트(Vib-plate)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피에조 액추에이터는, 상기 압전소자의 일측면에 연결되어 신호를 전달하는 연성 인쇄회로기판;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 피에조 액추에이터 및 이를 이용한 터치스크린은, 터치스크린패널에 압전소자를 직교방향으로 배치하여 터치스크린패널을 수평방향으로 진동시키기 때문에, 터치스크린패널의 전면에 진동이 고르게 발생할 수 있으며, 이로 인해 사용자에게 보다 양질의 터치감을 제공할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 압전소자에 매스(Mass)를 직교방향으로 배치하여, 피에조 액추에이터의 내부 공간의 여유도를 향상시키기 때문에, 진동력에 영향을 미치는 매스의 설계 자유도를 높일 수 있으며, 이로 인해 터치스크린의 진동력을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 피에조 액추에이터의 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 피에조 액추에이터가 펼쳐진 상태를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 피에조 액추에이터에 케이스가 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

피에조 액추에이터

도 1은 본 발명에 의한 피에조 액추에이터의 분해 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 피에조 액추에이터가 펼쳐진 상태를 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 의한 피에조 액추에이터에 케이스가 장착된 상태를 나타내는 도면이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 피에죠 액추에이터(200)는 압전소자(210), 매스(Mass)(230), 바이브 플레이트(Vib-plate)(250) 및 연성 인쇄회로기판(270)을 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 압전소자(210)는 터치스크린패널(100)에 직교방향으로 배치되어 터치스크린패널(100)을 수평방향으로 진동시킨다.

예를 들어, 압전소자(210)의 진동이 수평 방향으로 발생함에 따라, 터치스크린패널(100)도 a<->b 수평방향으로 진동하게 되는 것이다.

만약, 압전소자(210)가 터치스크린패널(100)의 하부면 중 길이 방향인 세로 방향(도 1)이 아닌 가로 방향에 배치되면, 터치스크린패널(100)은 수평방향으로 진동하되, 압전소자의 진동 방향에 따라 동일한 방향으로 진동할 것이다.

상술한 바와 같이, 터치스크린패널(100)이 수평방향으로 진동하면, 종래에 터치스크린패널(100)이 수직방향으로 진동함에 따라 발생하게 되는 위치별 진동 편차를 해소할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 압전소자(210)는 전압이 인가되면, 인장-압축이 발생하여 벤딩(Bending)에 따라 상하로 움직이며, 이로 인해 진동이 발생하는 것이다.

이때, 질량체의 구동변위에 의하여 진동이 발생되고, 수학식 1과 같이 구동체의 질량을 증가하거나, 구동변위 증가 시 진동력이 증가하게 된다.

여기에서, m은 피에조 액추에이터의 질량, x는 피에조 액추에이터 변위, w는 구동주파수, M은 전체 질량을 의미한다.

피에조 액추에이터의 질량 m을 증가시키기 위해 Max 변위에서 m효과를 극대화할 수 있는 방안으로 매스(Mass)(230)의 형상 변화로 진동력을 극대화하는 것이다.

즉, 매스(230)는 피에조 액추에이터(200)의 진동력에 영향을 주는 구성으로, 매스의 질량이 클수록 진동력이 크다.

본 발명에서 매스(230)는 압전소자(210)에 직교방향으로 배치된다.

이로 인해, 피에조 액추에이터(200)의 내부 공간을 확보할 수 있으며, 매스(230)의 설계 자유도가 향상되어 종래에 비해 매스의 질량을 늘리는 것이 용이하게 되는 것이다. 이러한 매스의 질량 증가로 피에조 액추에이터(200)의 진동력을 향상시킬 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이, 바이브 플레이트(Vib-plate)(250)는 서로 대향하는 2개의 수평부와 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고, 수평부에 매스(230)가 배치되며 수직부에 압전소자(210)가 배치될 수 있다.

예를 들어, 바이브 플레이트(250)는 압전소자(210)와 매스(230)의 외부면을 감싸고 매스(230)가 압전소자(210)에 직교방향으로 배치될 수 있도록 양측면이 꺽인 형태로 형성될 수 있는 것이다.

즉, 바이브 플레이트(250) 상에 압전소자(210)를 중심으로 양측에 매스(230)가 배치되고, 매스(230)가 배치된 바이브 플레이트(250)의 양측면이 꺽인 형태일 수 있는 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 운용자의 필요에 따라, 바이브 플레이트(250)의 한측면에만 매스를 배치하는 등의 설계 변경이 가능하다.

연성 인쇄회로기판(270)는 압전소자(210)의 일측면에 연결되어 신호를 전달한다.

한편, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 피에죠 액추에이터(200)는 바이브 플레이트(250)의 외면에 형성된 케이스(290)를 더 포함할 수 있다.

터치스크린

상술한 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 터치스크린은 터치스크린패널(100) 및 터치스크린패널(100)의 하단부에 장착되는 피에조 액추에이터(200)를 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 터치스크린패널(100)은 투명성 및 가요성을 가짐으로써 화상을 표시하는 LCD 등의 디스플레이 장치에 밀착되게 배치되어 사용자가 이를 통하여 디스플레이(도시하지 않음)에 표시되는 화상을 보면서 해당 전자기기의 조작을 수행할 수 있도록 하는 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면, 터치스크린패널(100)은 전자기기의 압력을 받는 부분으로, 일반적으로 사용자의 손가락 또는 전용 펜을 통해 외부로부터 입력되는 신호를 수신하는 외부면이다.

피에조 액추에이터(200)는 터치스크린패널(100)에 직교방향으로 배치된 압전소자(210)를 포함하고, 터치스크린패널(100)의 하단부에 결합되어 터치스크린패널(100)을 수평방향으로 진동시킨다.

보다 상세히 설명하면, 피에조 액추에이터(200)는 상술한 압전소자(210), 압전소자(210)에 직교방향으로 배치되는 매스(Mass)(230), 서로 대향하는 2개의 수평부와 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고 수평부에 매스(230)가 배치되며 수직부에 압전소자(210)가 배치된 바이브 플레이트(Vib-plate)(250), 및 압전소자(210)의 일측면에 연결되어 신호를 전달하는 연성 인쇄회로기판(270)을 포함한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100 : 터치스크린패널 200 : 피에조 액추에이터
210 : 압전소자 230 : 매스(Mass)
250 : 바이브 플레이트(Vib-plate) 270 : 연성 인쇄회로기판
290 : 케이스

Claims (5)

1. 압전소자;
   상기 압전소자에 직교방향으로 배치되는 매스(Mass); 및
   서로 대향하는 2개의 수평부와 상기 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고, 상기 수평부에 상기 매스가 배치되며 상기 수직부에 상기 압전소자가 배치된 바이브 플레이트(Vib-plate);
   를 포함하는 피에조 액추에이터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피에조 액추에이터는,
   상기 압전소자의 일측면에 연결되어 신호를 전달하는 연성 인쇄회로기판;
   을 더 포함하는 피에조 액추에이터.
3. 터치스크린패널; 및
   상기 터치스크린패널에 직교방향으로 배치된 압전소자를 포함하고, 상기 터치스크린패널의 하단부에 결합되어 상기 터치스크린패널을 수평방향으로 진동시키는 피에조 액추에이터;
   를 포함하는 터치스크린.
4. 제3항에 있어서,
   상기 피에조 액추에이터는,
   상기 압전소자에 직교방향으로 배치되는 매스(Mass); 및
   서로 대향하는 2개의 수평부와 상기 수평부의 단부에 직교 방향으로 연결된 수직부가 형성되고, 상기 수평부에 상기 매스가 배치되며 상기 수직부에 상기 압전소자가 배치된 바이브 플레이트(Vib-plate);
   를 포함하는 터치스크린.
5. 제4항에 있어서,
   상기 피에조 액추에이터는,
   상기 압전소자의 일측면에 연결되어 신호를 전달하는 연성 인쇄회로기판;
   을 더 포함하는 터치스크린.

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