WO2013109090A1 - 진동 액츄에이터를 포함하는 디스플레이 패널 - Google Patents

진동 액츄에이터를 포함하는 디스플레이 패널 Download PDF

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WO2013109090A1
WO2013109090A1 PCT/KR2013/000415 KR2013000415W WO2013109090A1 WO 2013109090 A1 WO2013109090 A1 WO 2013109090A1 KR 2013000415 W KR2013000415 W KR 2013000415W WO 2013109090 A1 WO2013109090 A1 WO 2013109090A1
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vibration
module
diaphragm
main piezoelectric
display panel
Prior art date
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PCT/KR2013/000415
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Inventor
이충희
이동수
박인석
Original Assignee
Lee Choong Hee
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    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
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    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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    • G—PHYSICS
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2047—Membrane type

Definitions

  • the present invention relates to a display panel, and more particularly, to a display panel that can also include a vibration actuator function while maintaining a conventional thin thickness.
  • the display panel mainly uses an image module such as a liquid crystal display module or an organic LED module. These modules are available in thicknesses of several millimeters or less and are being developed with excellent performance.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a tablet device including a display panel.
  • a general tablet device 10 includes a glass plate 20 on the front surface, a display panel 30 disposed on a rear surface of the glass plate 20, and a case 40 covering the rear surface while accommodating internal components. do.
  • the inside of the tablet device 10 includes a display panel 20, a battery (not shown), a speaker (not shown), etc., and a PCB or the like is provided in a space therebetween to configure the inside.
  • the tablet device 10 As the use of the tablet device 10 is developed beyond various functions of a mobile phone, various applications are being developed, and the use of the tablet device 10 has been expanded to various uses that are felt while touching directly with a hand such as a musical instrument and a game machine.
  • vibration motors due to problems such as volume and mounting space, vibration motors are currently provided on a substrate, and vibration motors also occupy a relatively large space, which may act as a big obstacle in the layout design of internal components.
  • Piezoelectric elements are not used for conventional vibration motors. Although a speaker is used as a piezoelectric element, it is mainly intended to generate a high range sound, and could not produce vibration of 100Hz or less that can be expected from a portable terminal at all.
  • the edge of the diaphragm is fixed to the frame, and the piezoelectric drive body is bonded to the center of the diaphragm to generate vibration.
  • conventional piezoelectric elements are suitable for mainly generating high frequency sounds, and these piezoelectric elements are mainly used only for a limited sound such as a buzzer.
  • the present invention provides a display panel using a piezoelectric element but including a vibration function of a low frequency band that can be felt by physical vibration.
  • the present invention provides a display panel which can provide a vibration effect while maintaining the conventional thickness of the display panel almost intact, and can save the space occupied by the conventional vibration motor and expect the slimming and mounting space efficiency of the entire device.
  • the present invention provides a display panel that transmits various patterns of vibration through two or more vibration combinations, and directly vibrates in the display panel, thereby providing a haptic function of various patterns on a touched surface in response to a user's touch. to provide.
  • the present invention provides a display panel that includes a vibration function having an improved physical structure to overcome the material limitations of the piezoelectric element.
  • the present invention provides a display panel that can easily complete the electrical connection or assembly using a piezoelectric element.
  • a display panel including an image module, a reflection sheet and a frame includes a vibration module interposed between the reflection sheet and the frame, and the vibration module includes a main piezoelectric driver and a main body.
  • the outer circumference of the main piezoelectric drive body and the diaphragm may vibrate freely around the fixed point.
  • the main piezoelectric drive body and the diaphragm vibrates to the free end of the main piezoelectric drive body and the diaphragm to implement a frequency of 100 Hz or less. That is, the main piezoelectric drive body and the diaphragm may be integrally coupled so that vibration of the piezoelectric drive body may be transmitted through the diaphragm, and the support part supports the piezoelectric drive body or the vibration plate at a fixed point located inside the outer circumference of the piezoelectric drive body.
  • the piezoelectric drive member and the diaphragm can be supported at the center or its periphery rather than at the outer periphery, and the outer periphery can be a free end rather than a fixed end. Therefore, the piezoelectric drive body and the diaphragm of the present invention can further improve ultra-low band performance, and can exhibit a function as a vibration motor that cannot be realized in existing piezoelectric elements.
  • the vibration module may be directly or indirectly attached to the rear surface of the reflective sheet, and when two or more vibration modules are attached, two or more vibration combinations may be used, such as stereo sound, and each vibration module may also be Various patterns of vibration can be expressed. It is also possible to use the reflective sheet as an amplifying means for vibration, and may further use an amplifying sheet having an improved vibration characteristic than the optical reflective sheet.
  • the thickness increased by the vibration module and the support is only about 0.5 to 1mm or less, it is possible to replace the existing vibration motor as well as to save the innovative mounting space.
  • An amplifier may be used to increase the intensity of vibrations that occur.
  • the amplification unit may increase the amount of movement of the support in response to the operation of the main piezoelectric driving body, and may further increase the amplitude of the diaphragm by moving the supporting part in a direction in which free ends of the piezoelectric driving body and the diaphragm move. Therefore, the intensity of vibration can be further increased, and the limitation of deformation of the conventional piezoelectric element can be overcome structurally.
  • the fixed point position of the main piezoelectric drive body supported by the support part may be formed in the center of the diaphragm, it can be formed in the eccentric position otherwise.
  • the distance from the fixing point to the outer circumference of the diaphragm may be provided in various ways. That is, the distance from the fixed point to the outermost point of the outer periphery of the diaphragm and the most recent point can be different to generate vibrations of various effects.
  • the display panel of the present invention can use a vibration motor using a piezoelectric element instead of the conventional vibration motor, while maintaining a conventional flat plate shape and slim thickness.
  • the display panel of the present invention can be expected to reduce the space occupied by the conventional vibration motor, slimming the overall device and the mounting space efficiency.
  • various patterns of vibration can be transmitted through two or more vibration combinations, and the vibration is directly performed on the display panel.
  • the vibration of the pattern can be transmitted through the touched surface, that is, it can provide haptic functions of various patterns.
  • the display panel of the present invention provides an improved physical structure to overcome the material limitations of the piezoelectric element.
  • the display panel of the present invention provides a display panel that can easily complete the electrical connection or assembly using a piezoelectric element.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a tablet device including a display panel.
  • FIG. 2 is a rear perspective view of a display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the display panel of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view for describing a support relationship between the vibration module and the frame of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a vibration generating principle of the vibration module of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a partially enlarged perspective view for explaining an improved structure of the vibration module of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a configuration of a vibration system for controlling the vibration module of FIG. 2.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an improved embodiment of the vibration module of FIG. 4.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for describing a vibration module of a display panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 10 and 11 are cross-sectional views for explaining the operation principle of the vibration module including an amplifier.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an operating mechanism in which the vibration module of FIG. 9 operates according to the principles of FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 2 is a rear perspective view of a display panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the display panel of FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a support relationship between the vibration module and the frame of FIG. 2. .
  • the display panel 100 includes an image module 110, a reflection sheet 120, a vibration module 140, and a frame 130.
  • the display panel 100 may be mounted on a personal mobile terminal, a mobile phone, a tablet device, or the like, and may be applied to a television or a monitor.
  • the vibration module 140 may be provided to include the main piezoelectric driver 142 and the diaphragm 144, and by the electric signals supplied to both sides of the main piezoelectric driver 142, the main piezoelectric driver 142. And the diaphragm 144 may vibrate.
  • the inner surface of the main piezoelectric drive body 142 may be electrically connected through the diaphragm 144.
  • the image module 110 may be provided with a conventional flat panel display module.
  • the organic light emitting diode module may be used as well as the conventional liquid crystal display module.
  • the image module 110 may be provided as an assembly including a liquid crystal, an optical sheet that may be provided on the front and rear surfaces, and a backlighting module that may be provided on the rear or side surfaces.
  • the imaging module 110 may be provided as an assembly including an OLED substrate and an optical sheet.
  • the image module 110 may be replaced with a flat panel display module of the present or future.
  • the rear surface of the image module 110 may be provided with a frame 130 made of stainless steel, etc., a reflective sheet 120 may be provided between the frame 130 and the image module 110.
  • the frame 130 accommodates the image module 110 and the reflective sheet 120 and may be used for protecting and fixing the image module 110 and the like with respect to the display terminal.
  • the vibration module 140 is mounted between the reflective sheet 120 and the frame 130. For this purpose, a space of about 0.5 to 1.0 mm may be spaced between the reflective sheet 120 and the frame 130.
  • the vibration module 140 includes a main piezoelectric drive body 142 and a vibration plate 144, and is supported by a specific fixing point 147 by the support part 148.
  • the vibration module 140 includes a main piezoelectric driver 142 and a diaphragm 144, and is supported by the fixing point 147 at the support 148.
  • the frame 130 has an open rear surface, but includes a bridge portion 132 formed to be inclined, and the vibration module 140 is disposed between the bridge portion 132 and the reflective sheet 120.
  • the support part 148 is formed by protruding a part of the bridge part 132 of the frame 130 inward.
  • the support part 148 supports the main piezoelectric drive body 142 at the fixed point 147, and the main piezoelectric drive body 142 and the diaphragm 144 vibrate around the fixed point 147, so that the main The outer circumferences of the piezoelectric drive body 142 and the diaphragm 144 can vibrate as free ends.
  • the main piezoelectric driver 142 PZT series or PMN-PT (piezoelectric single crystal) containing PbO, ZrO 2 , and TiO 2 may be used. In addition, various materials using a piezoelectric effect may be used.
  • the main piezoelectric driver 142 may be provided in a flat plate shape or other flexible three-dimensional shape.
  • the diaphragm 144 may be formed using a metal plate or synthetic resin, paper, or the like, and in the case of metal, brass, aluminum, stainless steel, or an alloy thereof may be used.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a vibration generating principle of the vibration module of FIG. 4.
  • the main piezoelectric driver 142 and the diaphragm 144 may form various waveforms around the fixed point 147.
  • waveforms of various wavelengths ⁇ may be specified and may be variously formed to a long wavelength such as 2.
  • the overall band of vibration conversion can be extended.
  • 1 shows the length of the wavelength when compared with the conventional piezoelectric speaker of the same dimensions.
  • the vibration of the main piezoelectric driver 142 and the diaphragm 144 may be connected to the reflective sheet 120, and may generate a richer low-mid range sound using the vibration of the reflective sheet 120.
  • the diaphragm 144 and the reflective sheet 120 may be directly bonded to each other by a ring-shaped adhesive sheet, but in some cases, separately providing an amplifying sheet to which the diaphragm 144 is coupled, An amplifying sheet to which the vibration module 140 is attached may be assembled between the reflective sheet 120 and the frame 130.
  • Reflective sheet 120 may already be optimized by the finished product assembly manufacturer with excellent reflection properties, which may have properties that are not optimized for vibration amplification. Therefore, the amplification sheet optimized for vibration and the reflective sheet optimized for light reflection may be separately used.
  • FIG. 6 is a partially enlarged perspective view for explaining an improved structure of the vibration module of FIG. 4.
  • the bridge part 132 is formed of a conductor such as stainless steel, an insulating film 150 may be interposed between the vibration module 140 and the bridge part 132.
  • a hole or a groove-shaped through part may be formed in the insulating film 150 for the electrical connection, and the wire 146 may be formed on the main piezoelectric driver 142 and the diaphragm 144 through the through part 152, respectively. Can be electrically connected.
  • FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a configuration of a vibration system for controlling the vibration module of FIG. 2.
  • the controlled signal for music or vibration from the terminal may be transmitted to the vibration module 140 through the voltage amplifier 160.
  • the conventional speaker may use the voltage amplifier 160 to operate the main piezoelectric driver 142 as opposed to using the current amplifier.
  • the vibration module 140 may also be capable of generating vibrations of 80 to 100 Hz or less.
  • the voltage amplification amplifier 160 supplies not only a vibration control signal but also a vibration control signal to provide a separate vibration. Without the vibration actuator, the vibration module 140 can be used to generate both vibration and vibration.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an improved embodiment of the vibration module of FIG. 4.
  • the vibration module includes a main piezoelectric driver 142 and a diaphragm 144, and is supported by the fixing point 147 at the support 148 ′.
  • the support 148 ′ is not integrally formed with the bridge portion 132, and may be provided as an insulation protrusion interposed between the vibration module and the bridge portion 132 in correspondence with the fixing point 147.
  • it may be provided in the form attached to the main piezoelectric drive body 142 or attached to the bridge portion 132.
  • the support portion 148 ′ supports the main piezoelectric drive body 142 at the fixed point 147, and the main piezoelectric drive body 142 and the diaphragm 144 vibrate around the fixed point 147 to form a main piezoelectric body.
  • the outer periphery of the drive body 142 and the diaphragm 144 can vibrate as a free end.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a vibration module of a display panel according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are cross-sectional views illustrating an operation principle of a vibration module including an amplifying unit
  • FIG. 11 is a cross-sectional view for describing an operating mechanism for operating the vibration module of FIG. 9 according to the principle of FIG. 11.
  • the vibration module 240 is supported by the bridge portion 232.
  • the vibration module 240 includes a main piezoelectric driver 242 and a vibration plate 244, and is supported by the fixing point 247 at the support part 248.
  • the vibration module 240 may further include an amplifier 270.
  • the amplifier 270 may be supported by a frame, and a support 248 may be provided.
  • the support part 248 may move together according to the height change of the amplification part 270, and the main piezoelectric driver 242 and the diaphragm 244 may be sequentially coupled and bonded to the support part 248.
  • the support part 248 is connected to the main piezoelectric driver 242 and the diaphragm 244 based on the fixing point 247. Accordingly, the main piezoelectric driver 242 and the diaphragm 244 are fixed by the support part 248, and may vibrate around the fixed point 247 in response to the vibration electric signal.
  • the fixing point 247 may be defined at a central portion of the main piezoelectric driving body 242, that is, at a point inside of the main piezoelectric driver 242. As the vibration electric signal is applied, the fixing point 247 is stopped with respect to the support part 248, and the outer circumferential portions of the main piezoelectric driving body 242 and the diaphragm 244 may vibrate up and down as free ends. The vibration of the main piezoelectric driver 242 is transmitted to the diaphragm 244 to transmit sound energy to air.
  • the amplifier 270 may change in response to the operation of the main piezoelectric driver 242.
  • the amplifier 270 may also include other piezoelectric elements, and other piezoelectric elements may also react to the vibration electric signal, such that the main piezoelectric driver 242 responds to the vibration electric signal.
  • the material, structure, and device that can change the height at the same time corresponding to the vibration electric signal will be available as an amplifier.
  • a vibration electric signal is also applied to the amplifier 270, and the height h may change according to the signal.
  • the height of the amplifier 270 in response to the outer circumferences of the main piezoelectric drive body 242 and the diaphragm 244 facing upwards, the height of the amplifier 270 may also be increased by a predetermined amount ⁇ h.
  • the outer circumference of the diaphragm 244 may be changed by the change amount ⁇ w + ⁇ h increased by the predetermined amount with respect to the original change amount ⁇ w with respect to the support part 248.
  • FIG. 11A in response to the outer circumferences of the main piezoelectric drive body 242 and the diaphragm 244 facing upwards, the height of the amplifier 270 may also be increased by a predetermined amount ⁇ h.
  • the outer circumference of the diaphragm 244 may be changed by the change amount ⁇ w + ⁇ h increased by the predetermined amount with respect to the original change amount ⁇ w with respect to the support part 248.
  • the height of the amplifying unit 270 may also be reduced by a predetermined amount ⁇ h.
  • the outer periphery of the diaphragm 244 may be changed by the amount of change (- ⁇ w- ⁇ h) reduced by the predetermined amount with respect to the original amount of change (- ⁇ w) with respect to the support part 248.
  • the amount of change (- ⁇ w to + ⁇ w) of the outer circumference of the diaphragm 244 by the amplifier 270 can vibrate with the amount of change (- ⁇ w- ⁇ h to + ⁇ w + ⁇ h) with further increased amplitude.
  • This may eventually be associated with the output of the vibration changer, and even with the same piezoelectric ceramic as in the prior art, it is possible to generate sound with an increased output.
  • the amplifier 270 includes an auxiliary piezoelectric driver 272 and an amplifier plate 274, and the outer circumference of the vibration plate 244 is formed while the piezoelectric driver and the amplifier plate forming the two layers interact with each other. The amount of change can be further increased.

Abstract

영상모듈, 반사시트 및 프레임을 포함하는 디스플레이 패널은 상기 반사시트 및 상기 프레임 사이에 개재되는 진동모듈을 포함하며, 상기 진동모듈은 메인 압전 구동체, 메인 압전 구동체와 물리적으로 결합되는 진동판, 및 메인 압전 구동체의 외주보다 내측에 위치한 일 고정점에서 메인 압전 구동체 및 진동판 중 적어도 하나를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 지지부는 프레임에 의해서 지지되어 고정점을 중심으로 메인 압전 구동체 및 진동판의 외주가 자유단으로 진동할 수 있다.

Description

진동 액츄에이터를 포함하는 디스플레이 패널
본 발명은 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 종래의 얇은 두께를 유지하면서 진동 액츄에이터 기능도 포함할 수 있는 디스플레이 패널에 관한 것이다.
디스플레이 패널은 액정디스플레이 모듈 또는 유기LED 모듈과 같은 영상 모듈을 주로 이용하고 있다. 이들 모듈은 수mm 이하의 두께로 제공되며, 우수한 성능으로 개발되고 있다.
도 1은 디스플레이 패널을 포함하는 태블릿 기기의 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 태블릿 기기(10)는 전면의 유리판(20), 유리판(20)의 배면에 배치되는 디스플레이 패널(30), 그리고 내부 부품을 수용하면서 배면을 덮는 케이스(40)를 포함한다. 실질적으로 태블릿 기기(10)의 내부는 디스플레이 패널(20), 배터리(미도시), 스피커(미도시) 등이 주요 부피를 차지하며, 그 사이 공간에 PCB 등이 제공되어 내부를 구성하고 있다.
태블릿 기기(10)의 용도가 휴대폰의 기능에서부터 벗어나 다양한 어플리케이션 개발되면서 악기, 게임기 등 손으로 직접 터치하면서 느끼는 다양한 용도로 확장되고 있으며, 진동 기능에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만, 부피나 실장 공간 등의 문제로 현재 진동 모터는 기판 상에 제공되며, 진동 모터 역시 상대적으로 큰 공간을 차지하여 내부 부품의 배치 설계에 큰 장애로 작용할 수 있다.
기존의 진동 모터를 위해 압전 소자가 사용되지 않았다. 압전 소자를 이용하는 것으로서 스피커가 있기는 하지만, 이는 주로 높은 음역대의 소리를 발생하기 위한 것으로서, 전혀 휴대단말기에서 기대할 수 있는 100Hz 또는 그 이하의 진동을 생산할 수가 없었다. 참고로, 종래의 압전 스피커는 진동판의 테두리가 프레임에 고정되고, 진동판의 중심에서 압전 구동체가 접착되어 진동을 발생시킨다. 하지만, 종래의 압전 소자는 고역대의 소리를 주로 발생시키는 데에 적합하며, 이러한 압전 소자는 주로 부저 등 한정된 소리를 내는 용도로만 사용되고 있다.
본 발명은 압전 소자를 이용하되 물리적 진동으로 느낄 수 있는 낮은 주파수대의 진동 기능을 포함하는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명은 디스플레이 패널의 종래 두께를 거의 그대로 유지하면서 진동 효과를 제공할 수 있고, 종래의 진동 모터가 차지하는 공간을 절약하여 전체 기기의 슬림화 및 실장 공간 효율성을 기대할 수 있는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명은 2개 이상의 진동 조합을 통해서 다양한 패턴의 진동을 전달하는 한편, 디스플레이 패널에서 직접 진동을 하기 때문에 사용자의 터치에 대응하여 다양한 패턴의 햅틱 기능을 터치되는 표면에서 제공할 수 있는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명은 압전 소자가 갖는 재료적 한계를 극복할 수 있도록 개선된 물리적 구조를 갖는 진동 기능을 포함하는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명은 압전 소자를 이용하되 전기적 연결이나 조립을 간단하게 완료할 수 있는 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 영상모듈, 반사시트 및 프레임을 포함하는 디스플레이 패널은 상기 반사시트 및 상기 프레임 사이에 개재되는 진동모듈을 포함하며, 상기 진동모듈은 메인 압전 구동체, 메인 압전 구동체와 물리적으로 결합되는 진동판, 및 메인 압전 구동체의 외주보다 내측에 위치한 일 고정점에서 메인 압전 구동체 및 진동판 중 적어도 하나를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 지지부는 프레임에 의해서 지지되어 고정점을 중심으로 메인 압전 구동체 및 진동판의 외주가 자유단으로 진동할 수 있다.
종래의 진동 모터는 브러쉬리스 모터 등을 이용하며, 압전 소자를 진동 액츄에이터로 사용한 예가 없다. 하지만, 본 발명에서 메인 압전 구동체 및 진동판은 외주가 자유단으로 진동하여 100Hz 이하의 주파수도 구현할 수가 있다. 즉, 메인 압전 구동체 및 진동판은 일체로 결합되어 압전 구동체의 진동이 진동판을 통해 전달될 수 있으며, 압전 구동체의 외주보다 내측에 위치한 고정점에서 지지부가 압전 구동체 또는 진동판을 지지한다. 본 발명에서는 압전 구동체 및 진동판을 지지부가 외주가 아닌 중앙부 또는 그 주변에서 지지하고, 오히려 외주가 고정단이 아닌 자유단이 되도록 할 수가 있다. 따라서, 본 발명의 압전 구동체 및 진동판은 초저역대 성능을 더 개선할 수 있으며, 기존의 압전 소자에서 구현할 수 없는 진동 모터로서의 기능을 발현할 수가 있다.
또한, 반사시트의 배면에서 진동모듈이 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있으며, 진동모듈을 2개 이상 부착되는 경우, 마치 스테레오 사운드와 같이, 2개 이상의 진동 조합을 이용할 수 있고, 각각의 진동모듈 역시 다양한 패턴의 진동을 발현할 수가 있다. 반사시트를 진동의 증폭수단으로 사용하는 것도 가능하며, 광학용 반사시트보다 더 개선된 진동특성을 갖는 증폭시트를 더 이용할 수도 있다.
이렇게 진동모듈 및 지지부에 의해서 증가되는 두께는 약 0.5~1mm 또는 그 이하에 불과하므로, 기존의 진동모터를 대신할 수 있는 것은 물론 혁신적인 실장 공간의 절약이 가능하다.
발생하는 진동의 강도를 증가시키기 위해 증폭부가 사용될 수 있다. 증폭부는 메인 압전 구동체의 작동에 대응하여 지지부의 이동량을 증가시킬 수 있는데, 압전 구동체 및 진동판의 자유단이 이동하는 방향으로 지지부를 이동시켜 진동판의 진폭을 더욱 증가시킬 수 있다. 따라서 진동의 세기를 더욱 증가시킬 수 있으며, 종래의 압전 소자가 갖는 변형의 한계를 구조적으로 극복할 수가 있다.
지지부에 의해서 지지되는 메인 압전 구동체의 고정점 위치를 진동판의 중심에 형성할 수도 있지만, 다르게는 편심된 위치에 형성할 수가 있다. 고정점을 중심으로 진동판의 외주까지의 거리는 다양하게 제공될 수 있다. 즉, 고정점으로부터 진동판의 외주 중 최원점(最遠點) 및 최근점(最近點)까지의 거리가 다름을 이용하여 다양한 효과의 진동을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 디스플레이 패널은 종래의 평판 형상 및 슬림한 두께를 유지하면서도, 기존의 진동모터 대신 압전소자를 이용한 진동모터를 사용할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 패널은 종래의 진동모터가 차지하는 공간을 절약하여 전체 기기의 슬림화 및 실장 공간 효율성을 기대할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 패널에서는 2개 이상의 진동 모듈 사용이 가능하기 때문에, 2개 이상의 진동 조합을 통해서 다양한 패턴의 진동을 전달하는 한편, 디스플레이 패널에서 직접 진동을 하기 때문에 사용자의 터치에 대응하여 손가락으로 다양한 패턴의 진동이 터치되는 표면을 통해서 전달될 수 있는, 즉 다양한 패턴의 햅틱 기능을 제공할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 패널은 압전 소자가 갖는 재료적 한계를 극복할 수 있도록 개선된 물리적 구조를 제공한다.
본 발명의 디스플레이 패널은 압전 소자를 이용하되 전기적 연결이나 조립을 간단하게 완료할 수 있는 디스플레이 패널을 제공한다.
도 1은 디스플레이 패널을 포함하는 태블릿 기기의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 배면 사시도이다.
도 3은 도 2의 디스플레이 패널의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 진동모듈과 프레임 간의 지지 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 진동모듈의 진동 발생 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 4의 진동모듈의 개선된 구조를 설명하기 위한 부분 확대사시도이다.
도 7은 도 2의 진동모듈을 제어하기 위한 진동시스템 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 8은 도 4의 진동모듈의 개선된 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 진동모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10 및 도 11은 증폭부를 포함하는 진동모듈의 작동원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 도 10 및 도 11의 원리에 따라 도 9의 진동모듈이 작동하는 작동 메커니즘을 설명하기 위한 단면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널의 배면 사시도이고, 도 3은 도 2의 디스플레이 패널의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 진동모듈과 프레임 간의 지지 관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 디스플레이 패널(100)은 영상모듈(110), 반사시트(120), 진동모듈(140) 및 프레임(130)을 포함한다. 디스플레이 패널(100)은 작게는 개인휴대단말기, 휴대폰, 태블릿 기기 등에 장착될 수 있으며, 크게는 텔레비전이나 모니터 등에도 적용될 수가 있다.
진동모듈(140)은 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)을 포함하여 제공될 수 있으며, 메인 압전 구동체(142)의 양면으로 공급되는 전기 신호에 의해서, 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)이 진동을 할 수가 있다. 본 실시예에서는 진동판(144)을 통해서 메인 압전 구동체(142)의 내면이 전기적으로 연결될 수 있다.
영상모듈(110)은 종래의 평판형 디스플레이 모듈이 제공될 수 있다. 일 예로, 종래의 액정디스플레이 모듈은 물론, 유기발광다이오드 모듈도 사용이 가능하다. 액정디스플레이 모듈인 경우, 영상모듈(110)은 액정은 물론, 전후면에 제공될 수 있는 광학시트, 그리고 배면 또는 측면에 제공될 수 있는 백라이팅모듈 등을 포함하는 조립체로 제공될 수 있다. 또한, 유기발광다이오드 모듈인 경우, 영상모듈(110)은 OLED 기판 및 광학시트 등을 포함하는 조립체로 제공될 수 있다. 이외에도 영상모듈(110)은 현재 또는 미래의 평판형 디스플레이 모듈로 대체가 가능하다.
영상모듈(110)의 배면에는 스테인리스 스틸 등으로 구성된 프레임(130)이 제공될 수 있으며, 프레임(130)과 영상모듈(110) 사이에는 반사시트(120)가 제공될 수 있다. 프레임(130)은 영상모듈(110) 및 반사시트(120)를 수용하며, 디스플레이 단말기에 대해 영상모듈(110) 등을 보호하고 고정하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
반사시트(120)와 프레임(130) 사이에는 진동모듈(140)이 장착되며, 이를 위해서 반사시트(120) 및 프레임(130) 사이에는 약 0.5~1.0mm 정도의 공간이 이격되도록 설계될 수 있다. 이에 대응하여 진동모듈(140)은 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)을 포함하며, 지지부(148)에 의해서 특정 고정점(147)을 중심으로 지지된다.
도 4를 참조하면, 진동모듈(140)는 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)을 포함하며, 지지부(148)에 고정점(147)을 중심으로 의해서 지지된다. 본 실시예에서 프레임(130)은 후면이 개방되지만, 경사지게 형성된 브릿지부(132)를 포함하고, 브릿지부(132)와 반사시트(120) 사이에서 진동모듈(140)이 위치하도록 배치된다. 또한, 지지부(148)는 프레임(130)의 브릿지부(132) 중 일부를 내측으로 돌출시켜 형성된다. 따라서, 지지부(148)가 고정점(147)에서 메인 압전 구동체(142)를 지지하고, 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)은 고정점(147)을 중심으로 진동을 하여, 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)의 외주가 자유단으로서 진동을 할 수 있다.
메인 압전 구동체(142)로는 PbO, ZrO2, TiO2를 배합한 PZT계열 또는 PMN-PT(압전단결정)을 사용할 수 있으며, 그 외에도 압전 효과를 이용한 다양한 재질이 사용될 수도 있다. 메인 압전 구동체(142)는 평판 형상 또는 기타 플렉시블한 입체 형상으로 제공될 수가 있다. 진동판(144)은 금속판 또는 합성수지, 종이 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 금속인 경우 황동, 알루미늄, 스테인리스스틸 또는 이들의 합금 등을 이용할 수도 있다.
도 5는 도 4의 진동모듈의 진동 발생 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 고정점(147)을 중심으로 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)은 다양한 파형을 형성할 수가 있다. 이 경우, 고정점(147)이 고정되어 있기 때문에, 다양한 파장(λ)의 파형이 특정될 수 있으며, ②와 같은 장파장(長波長)까지 다양하게 형성될 수 있다. 따라서, 진동변환의 전반적인 대역이 확장될 수가 있다. 참고로 ①은 동일 치수의 종래 압전 스피커와 비교할 때, 파장을 길이를 도시한 것이다.
본 실시예에서 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)의 진동은 반사시트(120)까지 연결될 수 있으며, 반사시트(120)의 진동을 이용하여 더욱 풍부한 중저역대 소리를 발생할 수 있다. 물론, 본 실시예에서와 같이 진동판(144)과 반사시트(120)가 링 형상의 접착시트로 상호 직접 결속될 수 있지만, 경우에 따라서는 진동판(144)이 결합되는 증폭시트를 별도로 제공하고, 진동모듈(140)이 부착된 증폭시트를 반사시트(120)와 프레임(130) 사이에 개재하여 조립할 수도 있다. 반사시트(120)는 이미 완성품 조립업체에 의해서 반사에 우수한 특성으로 최적화될 수 있으며, 이는 진동 증폭에서 최적화되지 않은 특성을 가질 수도 있다. 그러므로, 진동에 최적화된 증폭시트와 빛 반사에 최적화된 반사시트를 별도로 사용할 수도 있다.
도 6은 도 4의 진동모듈의 개선된 구조를 설명하기 위한 부분 확대사시도이다.
도 6을 참조하면, 브릿지부(132)가 스테인리스 스틸과 같이 전도체로 형성되어 있기 때문에, 진동모듈(140)과 브릿지부(132) 사이에는 절연필름(150)이 개재될 수가 있다. 다만, 전기적 연결을 위해 절연필름(150)에는 홀 또는 홈 형상의 관통부가 형성될 수 있고, 와이어(146)는 관통부(152)를 통해서 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7은 도 2의 진동모듈을 제어하기 위한 진동시스템 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 단말기로부터 음악 또는 진동에 대한 제어된 신호는 전압증폭앰프(160)를 통해 진동모듈(140)로 전달될 수 있다. 종래의 스피커는 전류증폭앰프를 사용하는 것과 대비하여, 메인 압전 구동체(142)를 작동시키기 위해 전압증폭앰프(160)를 사용할 수 있다.
물론, 이 경우 진동모듈(140)이 80~100Hz 또는 그 이하의 진동을 발생시키는 것도 가능하게 할 수 있으며, 이때 전압증폭앰프(160)로 진동제어신호뿐만 아니라 진동제어신호도 함께 공급하여 별도의 진동 액츄에이터 없이 진동모듈(140)로 진동 발생 및 진동 발생을 겸용하도록 할 수가 있다.
종래에는 진동용 앰프와 진동용 앰프를 별도로 장착하여 사용한 것과 대비하여, 본 실시예에서는 진동모듈(140)의 진동영역을 증가시켜 하나의 전압증폭앰프(160)를 사용하여 진동 및 진동을 모두 또는 동시에 발생시키도록 할 수가 있다. 이는 부품 비용 및 실장 공간에 대한 문제를 동시에 해결할 수 있다는 장점이 있다.
도 8은 도 4의 진동모듈의 개선된 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 진동모듈은 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)을 포함하며, 지지부(148')에 고정점(147)을 중심으로 의해서 지지된다. 본 실시예에서 지지부(148')는 브릿지부(132)에 일체로 형성되지 않고, 고정점(147)에 대응하여 진동모듈 및 브릿지부(132) 사이에 개재되는 절연 돌기로 제공될 수가 있다. 물론, 메인 압전 구동체(142)에 부착되거나 브릿지부(132)에 부착된 형태로 제공될 수가 있다. 지지부(148')가 고정점(147)에서 메인 압전 구동체(142)를 지지하고, 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)은 고정점(147)을 중심으로 진동을 하여, 메인 압전 구동체(142) 및 진동판(144)의 외주가 자유단으로서 진동을 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 진동모듈을 설명하기 위한 단면도이며, 도 10 및 도 11은 증폭부를 포함하는 진동모듈의 작동원리를 설명하기 위한 단면도이고, 도 12는 도 10 및 도 11의 원리에 따라 도 9의 진동모듈이 작동하는 작동 메커니즘을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 진동모듈(240)는 브릿지부(232)에 의해서 지지된다. 기본적으로 진동모듈(240)은 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)을 포함하며, 지지부(248)에 고정점(247)을 중심으로 의해서 지지된다.
추가로 진동모듈(240)은 증폭부(270)를 더 포함할 수 있다. 증폭부(270)는 프레임에 의해서 지지될 수 있으며, 지지부(248)가 제공될 수 있다. 지지부(248)는 증폭부(270)의 높이 변화에 따라 함께 이동할 수 있으며, 지지부(248)에 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)이 차례로 결합 및 접착될 수 있다.
지지부(248)는 고정점(247)을 기준으로 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)과 연결된다. 따라서 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)은 지지부(248)에 의해서 고정되며, 진동 전기신호에 대응하여 고정점(247)을 중심으로 진동할 수 있다. 여기서 고정점(247)은 메인 압전 구동체(242)의 중앙부, 즉 외주가 아닌 그 내측의 일 지점에 정의될 수 있다. 진동 전기신호가 인가됨에 따라 지지부(248)에 대해서 고정점(247)은 정지하며, 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)의 외주 부분은 자유단으로서 위아래로 진동할 수 있다. 메인 압전 구동체(242)의 진동은 진동판(244)으로 전달되어 소리 에너지를 공기로 전달한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 증폭부(270)는 메인 압전 구동체(242)의 작동에 대응하여 변화할 수 있다. 일 예로, 증폭부(270) 역시 다른 압전 소자를 포함할 수 있으며, 메인 압전 구동체(242)가 진동 전기신호에 반응하는 것과 같이, 다른 압전 소자도 진동 전기신호에 반응하도록 할 수가 있다. 이 외에도 진동 전기신호에 대응하여 동시에 높이를 변화시킬 수 있는 소재 및 구조, 장치라면 증폭부로서 사용이 가능하다고 할 것이다.
증폭부(270)에도 진동 전기신호가 인가되며, 그 신호에 따라 높이(h)가 변화하게 할 수 있다. 도 11의 (a)를 보면, 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)의 외주가 위로 향하는 것에 대응하여, 증폭부(270)의 높이도 일정량(Δh)만큼 증가하게 할 수 있으며, 이 경우 지지부(248)에 대한 원래 변화량(Δw)에 대해서 상기 일정량만큼 증가한 변화량(Δw+Δh)만큼 진동판(244)의 외주가 변화하도록 할 수 있다. 또한, 도 11의 (b)를 보면, 메인 압전 구동체(242) 및 진동판(244)의 외주가 아래로 향하는 것에 대응하여, 증폭부(270)의 높이도 일정량(Δh)만큼 감소하게 할 수 있으며, 이 경우 지지부(248)에 대한 원래 변화량(-Δw)에 대해서 상기 일정량만큼 감소한 변화량(-Δw-Δh)만큼 진동판(244)의 외주가 변화하도록 할 수 있다.
결국, 증폭부(270)에 의해서 진동판(244) 외주의 변화량(-Δw~ +Δw)은 더 진폭이 증가한 변화량(-Δw-Δh ~ +Δw+Δh)으로 진동을 할 수가 있다. 이는 결국 진동변화장치의 출력과 연관될 수 있으며, 종래와 동일한 압전 세라믹을 사용하더라도 더욱 증가된 출력으로 소리를 발생시킬 수가 있다.
도 12를 참조하면, 증폭부(270)는 보조 압전 구동체(272) 및 증폭판(274)를 포함하며, 2개 층을 형성하는 압전 구동체 및 증폭판이 상호 작용하면서 진동판(244)의 외주 변화량을 더욱 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 영상모듈, 반사시트 및 상기 영상 모듈과 상기 반사시트의 배면을 수용하는 프레임을 포함하는 디스플레이 패널에 있어서,
    메인 압전 구동체, 상기 메인 압전 구동체와 물리적으로 결합되는 진동판, 및 상기 메인 압전 구동체의 외주보다 내측에 위치한 일 고정점에서 상기 메인 압전 구동체 및 상기 진동판 중 적어도 하나를 지지하는 지지부를 포함하는 진동모듈을 포함하며,
    상기 진동모듈은 상기 반사시트 및 상기 프레임 사이에 개재되고, 상기 지지부는 상기 프레임에 의해서 지지되어 상기 고정점을 중심으로 상기 메인 압전 구동체 및 상기 진동판의 외주가 자유단으로 진동하는 것을 특징으로 하는 메인 압전 구동체를 이용한 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상모듈은 액정디스플레이 모듈 또는 유기발광다이오드 모듈인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진동판은 상기 반사시트의 배면에 직접 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동모듈 및 상기 반사시트 사이에 증폭시트가 더 개재되며, 상기 진동판은 상기 증폭시트의 배면에 직접 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 고정점에 대응하여 상기 프레임의 일부를 부분적으로 내측으로 돌출시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 고정점에 대응하여 상기 진동모듈 및 상기 프레임 사이에 개재되는 절연 돌기인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정점에서 상기 지지부를 지지하기 위해 상기 프레임은 브릿지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 진동모듈은 상기 메인 압전 구동체의 작동에 대응하여 상기 지지부의 이동량을 증가시키는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 증폭부는 보조 압전 구동체 및 상기 보조 압전 구동체가 부착되는 증폭판을 포함하며, 상기 증폭부는 상기 메인 압전 구동체의 작동에 동기화되어 상기 진동판의 운동을 증가시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 증폭부는 상기 증폭판 및 상기 보조 압전 구동체를 적어도 하나의 층 구조로 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 진동모듈은 상기 진동판으로 공급되는 신호를 증폭하기 위한 전압증폭앰프를 이용하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
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