专利名称：压电振动模块和使用该压电振动模块的触摸屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电振动模块和使用该压电振动模块的触摸屏。
背景技术：
根据移动通信技术的发展，如移动电话、掌上电脑(PDAs)和导航仪的终端能够用 作简单显示字符信息的装置和提供各种各样复杂的如音频、动画、音频互联网网络浏览器等的多媒体的装置。因此，尺寸有限的电子信息终端需要更大的显示屏，因而使用触摸屏的显示设备变得较为重要。同时，在如移动电话、游戏机、电子书等的便携的电子设备中，振动功能已经有很多应用。具体地说，实现振动功能的振动发生设备已经被安装于使用触摸屏的移动设备如移动电话等，因而所述振动发生设备已经用作作为信号传送的接收信号感应功能。随着振动发生设备用于触摸屏，触摸屏设备允许用户即刻感觉他/她的触碰输入的反馈振动的要求已经提高。图I是显示使用根据现有技术的振动发生设备的触摸屏的结构的截面图。根据现有技术的触摸屏10配置为包括触摸屏板20、图像显示部件30和振动发生设备50，所述图像显示部件30连接于所述触摸屏板20的下表面，所述振动发生设备50连接于容纳所述触摸屏板20的外壳40的内部。作为根据现有技术的发生振动的方案，已经使用了在移动电话等的触摸屏10的内部安装如振动马达、振动驱动器等振动发生设备50的方案。此处，振动发生设备50已经安装在触摸屏10的外壳40内部。在触摸屏10中，由于振动发生设备50已经安装在外壳40的内部，当通过手指或触笔操作信号输入部件时，所述振动发生设备50的振动力不完全地传送给触摸屏板20的与输入设备接触的一部分。
同时，作为根据现有技术的振动发生设备50，主要使用振动电机、振动驱动器等。将依据现有技术的振动发生设备50设计成较薄的厚度是困难的，因而将振动发生设备直接连接于图像显示部件30的下表面存在技术问题。
发明内容
本发明致力于提供一种压电振动模块，该压电振动模块具有能够使振动力最大的结构，并且本发明还提供一种触摸屏，通过使用所述压电振动模块，该触摸屏能够将所述压电振动模块中产生的振动力直接传送到输入设备。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振动条；以及一对压电体，该对压电体在所述振动条的一个表面上形成在该振动条的一个表面的中心部分的两侧。所述振动条可具有条形形状，从而通过所述压电体的收缩和扩张，该振动条沿该振动条的厚度方向垂直地往复振动。所述压电振动模块可还包括质量体，该质量体连接于所述振动条的中心部分。所述压电振动模块可还包括槽，该槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，以沿所述振动条的厚度方向穿透所述振动条。所述振动条可由因瓦合金制成。
所述质量体可形成为沿所述振动条的宽度方向朝所述振动条的两侧突出。所述质量体可由不锈钢(SUS)或鹤(W)制成。所述压电振动模块可还包括质量体和槽，该质量体连接于所述振动条的中心部分，所述槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，其中连接于所述振动条的一个表面的所述压电体的位置可在所述质量体和所述槽之间变化。根据本发明的第二优选实施方式，提供了一种使用压电振动模块的触摸屏，该触摸屏包括触摸屏板；图像显示部件，该图像显示部件连接于所述触摸屏板的一个表面；以及压电振动模块，该压电振动模块包括振动条和一对压电体，该对压电体在所述振动条的一个表面上形成在该振动条的一个表面的中心部分的两侧，并且所述压电振动模块直接连接于所述图像显示部件的一个表面。所述压电振动模块可还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的另一个表面上；并且所述压电振动模块可通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的一个表面的中心。所述压电振动模块可还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的另一个表面上；并且所述压电振动模块可通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的一个表面的边缘。所述压电振动模块可还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的侧面上；并且所述压电振动模块可通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的一个表面的中心。所述压电振动模块可还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的侧面上；并且所述压电振动模块可通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的一个表面的边缘。所述压电振动模块可还包括质量体，该质量体连接于所述振动条的中心部分。所述压电振动模块可还包括槽，该槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，以沿所述振动条的厚度方向穿透所述振动条。所述振动条可由因瓦合金制成。所述质量体可形成为沿所述振动条的宽度方向朝所述振动条的两侧突出。所述质量体可由不锈钢(SUS)或鹤(W)制成。所述压电振动模块可还包括质量体和槽，该质量体连接于所述振动条的中心部分，所述槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，连接于所述振动条的一个表面的所述压电体的位置可以在所述质量体和所述槽之间变化。
图I是显示使用根据现有技术的振动发生设备的触摸屏的结构的剖视图；图2至6是显示根据本发明的优选实施方式的压电振动模块的结构的剖视图和俯视图；图I是显示连接于图像显示部分的压电振动模块的每一个位置的形变量的仿真图；图8是显示对应于频率的压电振动模块的位移的曲线图；图9是显示使用根据本发明的压电振动模块的触摸屏的结构的剖视图；图10至13是显示连接于图像显示部分的压电振动模块的多种连接形式的示意图。
具体实施例方式通过下列参考附图对实施方式的说明，本发明的各种目的、优点和特征将会变得更显而易见。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为局限于典型含义或词典定义，而应基于发明者能够适当地定义术语的概念来最合适地描述他/她知晓的实施本发明的最好方法的规则来解释为具有与本发明技术领域相关的含义或概念。通过下列结合附图对实施方式的说明，本发明的各种目的、特征和优点将会变得更显而易见。在说明书中，在对所有附图的部件添加参考标记时，需要注意的是，相同的参考标记指代相同的组件，即使各部件显示于不同的附图中。此外，当确定对与本发明相关的公知技术的详细说明会模糊本发明的主旨时，这样的详细说明将被省略。在下文中，将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。压电振动樽块图2至6是显示根据本发明的优选实施方式的压电振动模块的结构的示意图。在下文中，将参考图2至图6描述根据本实施方式的压电振动模块100。如图2所示，根据本发明的优选实施方式的压电振动模块100包括振动条110和一对压电体120,该对压电体120形成在振动条110的一个表面的两侧。振动条110是承受压电体120的收缩/扩张从而在压电振动模块100中产生振动的部件，振动条110具有预定的长度L、宽度W和厚度T。在根据本发明的压电振动模块中，振动条110沿该振动条110的厚度T方向垂直地往复运动，从而传送振动力到接触的部件(例如，滑块、转子或图像显示部件230(参见图9))等。因此，振动条110具有沿该振动条110长度L方向延长的条状形状，以使振幅在沿该振动条110厚度T方向上达到最大限度。同时，振动条110由具有优秀弹性力的金属制成，以避免由于该振动条110的往复变形所产生的疲劳失效。此外，为了减少因该振动条110和压电体120之间的热膨胀系数的不同而产生的热压力，振动条110的材料优选地选用与压电体120具有相近的热膨胀系数的材料。该振动条可以由如不锈钢(SUS)、因瓦合金构成；但是，该振动条的材料没有特别地限定。压电体120是通过施加电压而收缩/扩张，并且上面形成有电极。当预定的设定电压施加于电极时，压电体120在收缩或扩张的同时弯曲地振动，从而振动条110完全地垂直地驱动。
配置有根据本发明的压电振动模块100的压电体120形成在振动条110的一个表面。基本上，一对压电体120中的每一个都沿振动条110的长度L方向设置在振动条110的中心部分A的两侧。压电体120可形成为振动条110的两侧的单层结构。此外，至少一个压电体120可以堆放为多层结构。当压电体120堆放为多层结构时，尽管施加给压电体120低电压，但是仍然能够实现驱动压电振动模块100所需的驱动力。此外，能够在振动条110上形成单层结构的压电体120，并且沿振动条110的宽度W方向并行地设置压电体120。当形成在上述振动条110上的压电体120的数量增多时，压电振动模块100的全部振动力增大。同时，每个压电体120可在振动条110沿长度方向的中心部分A和一个端部E之间设置为可变的；但是，优选地布置为尽可能地靠近中心部分A。这是因为，当压电体120布置在振动条110的中心部分A和一个端部E之间的中心时，在压电体120的收缩/扩张运动过程中，产生在压电体120两端的每一个力矩的大小彼此相当，因此妨碍振动条的整个
垂直往复运动。同时，压电体120可由例如压电陶瓷(PZT)、压电晶体等压电材料制成。同时，振动条110可具有粘着部件130，该粘着部件130形成在压电条110的另一个表面上。压电振动模块100通过该粘着部件130连接于下面将描述的图像显示部件230(参见图9)的下表面。粘着部件130也可根据压电振动模块100连接于图像显示部件230的形式而连接于振动条110的一侧。如图3至图6所示，压电振动模块100还可包括质量体。由于压电振动模块100的质量是以一点为中心，在该点压电振动模块100的驱动位移是最大的，质量体140连接于振动条110的中心部分，以使压电振动模块100的质量偏心达到最大，从而有助于压电振动模块100的最大的振动力。作为质量体140的材料，优选具有高密度的材料。具体的说，可使用不锈钢(SUS)或钨(W)。同时，质量体140形成为具有比振动条110的宽度狭窄的宽度，从而该质量体140可以形成在振动条110内(参见图3至图5)。此外，质量体140也可以形成为沿宽度W方向朝振动条110的两侧突出(参见图4至图6)。这是为了增大连接于振动条110的中心部 分的质量体140的质量，从而增大振动力。如图5和图6所示，压电振动模块100还可包括槽150。该槽150形成在振动条110沿长度L方向的两端，并且沿厚度T方向穿过振动条110。当形成槽150时，压电振动模块100的弹性模量K减小，从而能够提高振动条110相对于同样的输入电压的振幅。同时，当配置有振动条110和压电体120的压电振动模块100形成为还包括质量体140和槽150时，质量体140连接于振动条110的中心部分，槽150形成在振动条110沿长度方向的两端，连接于振动条110的一个表面的压电体120的排列位置可以在质量体140和槽150之间变化。压电振动模块100的结构是质量体140连接于振动条110的中心部分，而压电体120设置于以质量体140为基准的两侧，该结构使振动力达到最大。图7是显示当压电振动模块100连接于图像显示部件230(参见图9)时，压电振动模块100的每一个局部位置的形变量的仿真图。压电振动模块100具有沿长度L方向形成在振动条110两端的粘着部件130 (参见图2)，并且压电振动模块100通过粘着部件130连接于图像显示部件230。显示于图7底部的条上显示有根据该条的形变量的分隔阴影。形变量(振幅)朝左变小，朝右变大。如图7所示，振动条110具有朝中心部分增大的形变量，在连接有质量体140的区域具有最大形变量。也就是说，根据本发明的压电振动模块100具有设置在振动条110的形变量最大的部分(即振动条110的中心部分)的质量体140，因此能够使施加于图像显示部件230的振动力达到最大。以下的振动力计算公式可以对此说明G= (m X co2) /M其中，G表示振动力的强度，M表示压电振动模块100和图像显示部件230的总质量，m表示在压电振动模块100中的实际振动的部件的质量的总和，X表示驱动位移(振幅)，而《表示频率。也就是说，具有预定质量的质量体140设置在振动条110的中心部分，在该振动条110的中心部分，压电振动模块100的驱动位移(X)达到最大，因此能够使振动力(G)达到最大。同时，图8是显示关于设计有明确规格的压电振动模块100的相对于频率的驱动 位移的图。此处，压电振动模块100的频率可通过以下公式加以控制co = V (k/m)其中，k表示压电振动模块100的弹性模量(k)，m表示压电振动模块100的质量。可以控制k和m的值，因此能够设计压电振动模块100，以具有驱动压电振动模块100至最大位移的频率。使用压电振动模块的触摸屏图9是显示使用根据本发明的压电振动模块的触摸屏的结构的剖视图。如图9所示，使用根据本发明的优选实施方式的压电振动模块100的触摸屏200包括触摸屏板220、图像显示部件230和压电振动模块100，图像显示部件230连接于触摸屏板220的下表面，压电振动模块100具有振动条110和一对压电体120，并且直接连接于图像显示部件230的下表面。触摸屏板220安装在外壳240内。根据本发明的触摸屏200使用在权利要求I至9中公开的压电振动模块100，并且对于压电振动模块100、触摸屏板220和图像显示部件230的公开内容的详细描述包括现有技术所知的全部形式。同时，尽管图10至图13示例显示具有长方形的图像显示部件，但图像显示部件230的形状不限于此。
具有多边形或圆形的图像显示部件230的触摸屏200也可使用。本发明的一个目的是提供一种触摸屏200，在该触摸屏200中，当用输入设备触碰触摸屏200时,压电振动模块100中产生的振动力直接传送至输入设备。在本发明中，为实现该目的，压电振动模块100直接连接于图像显示部件230的下表面。图10至图13显示连接于图像显示部件230的压电振动模块100的多种连接形式。在第一优选实施方式中,压电振动模块100还包括形成在振动条110的另一个表面的粘着部件(未显示)，并且通过该粘着部件(未显示)连接于图像显示部件230的下表面的中心(参见图10)。在第二优选实施方式中，压电振动模块100还包括形成在振动条110的另一个表面的粘着部件(未显示)，并且通过该粘着部件(未显示)连接于图像显示部件230的下表面的边缘(参见图11)。也就是说，当使用具有多边形状的图像显示部件230时，多个压电振动模块100可以连接于图像显示部件230的下表面的至少一个边缘的内侧，并且当使用具有圆形形状的图像显示部件230时，多个压电振动模块100可以连接于图像显示部件230的下表面，以使这些压电振动模块100彼此相距预定间隔。在第三优选实施方式中，压电振动模块100还包括形成在振动条110的侧面的粘着部件(未显示)，并且通过该粘着部件130连接于图像显示部件230的下表面的中心(参见图12)或边缘(参见图13)。在这种情况下，压电振动模块100沿厚度T方向的垂直驱动引起图像显示部件230沿水平方向的振动。压电振动模块100以上述优选实施方式中所描述的各种形式连接于图像显示部件230，从而能够实现图像显示部件230沿该图像显示部件230的水平方向或垂直方向的振动。根据本发明，质量体连接于振动条的中心部分，因此能够使压电振动模块的振幅达到最大，并且在振动条上设置有槽，以为压电振动模块提供弹性和挠性，从而能够使压电振动模块的振动力达到最大。 此外，根据本发明，压电振动模块连接于配置有触摸屏的图像显示部件的下表面，因此能够将压电振动模块中产生的振动力直接传送至输入设备。尽管出于说明目的公开了本发明的优选实施方式，但这些实施方式用于详细解释本发明，并且,根据本发明的压电振动模块和使用该压电振动模块的触摸屏并不限于此,本领域技术人员应当理解，在不背离如所附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、增加以及替代。因此，这种修改、增加以及替代也应被理解为落入本发明的范围内。
权利要求
1.一种压电振动模块，该压电振动模块包括 振动条；以及 一对压电体,该对压电体在所述振动条的ー个表面上形成在该振动条的ー个表面的中心部分的两侧。
2.根据权利要求I所述的压电振动模块，其中所述振动条具有条形形状，从而通过所述压电体的收缩和扩张，该振动条沿该振动条的厚度方向垂直地往复振动。
3.根据权利要求I所述的压电振动模块,该压电振动模块还包括质量体,该质量体连接于所述振动条的中心部分。
4.根据权利要求I所述的压电振动模块，该压电振动模块还包括槽，该槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，以沿所述振动条的厚度方向穿透所述振动条。
5.根据权利要求I所述的压电振动模块，其中所述振动条由因瓦合金制成。
6.根据权利要求3所述的压电振动模块，其中所述质量体形成为沿所述振动条的宽度方向朝所述振动条两侧突出。
7.根据权利要求3所述的压电振动模块，其中所述质量体由不锈钢或钨制成。
8.根据权利要求I所述的压电振动模块,该压电振动模块还包括质量体和槽,该质量体连接于所述振动条的中心部分，所述槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，其中连接于所述振动条的ー个表面的所述压电体的位置在所述质量体和所述槽之间是可变化的。
9.ー种使用压电振动模块的触摸屏，该触摸屏包括 触摸屏板； 图像显示部件，该图像显示部件连接于所述触摸屏板的ー个表面；以及 压电振动模块，该压电振动模块包括振动条和一对压电体，该对压电体在所述振动条的ー个表面上形成在该振动条的ー个表面的中心部分的两侧，并且所述压电振动模块直接连接于所述图像显示部件的ー个表面。
10.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的另ー个表面上；并且 所述压电振动模块通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的ー个表面的中心。
11.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的另ー个表面上；并且 所述压电振动模块通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的ー个表面的边缘。
12.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的侧面上；并且 所述压电振动模块通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的ー个表面的中心。
13.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括粘着部件，该粘着部件形成在所述振动条的侧面上；并且 所述压电振动模块通过所述粘着部件连接于所述图像显示部件的ー个表面的边缘。
14.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括质量体，该质量体连接于所述振动条的中心部分。
15.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括槽，该槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，以沿所述振动条的厚度方向穿透所述振动条。
16.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述振动条由因瓦合金制成。
17.根据权利要求14所述的触摸屏，其中所述质量体形成为沿所述振动条的宽度方向朝所述振动条两侧突出。
18.根据权利要求14所述的触摸屏，其中所述质量体由不锈钢或钨制成。
19.根据权利要求9所述的触摸屏，其中所述压电振动模块还包括质量体和槽，该质量体连接于所述振动条的中心部分，所述槽形成在所述振动条沿长度方向的两端，连接于所述振动条的ー个表面的所述压电体的位置在所述质量体和所述槽之间是可变化的。
全文摘要
本发明公开了一种压电振动模块和使用该压电振动模块的触摸屏。在所述压电振动模块中，质量体连接于振动条的中心部分，因此能够使所述压电振动模块的振幅达到最大，并且在所述振动条上形成有槽，以为所述压电振动模块提供弹性和挠性，因此能够使所述压电振动模块的振动力达到最大。在所述触摸屏中，所述压电振动模块连接于所述触摸屏的图像显示部件的下表面，因此能够将所述压电振动模块中产生的振动力直接传送到输入设备。
文档编号G06F3/01GK102693032SQ20111025217
公开日2012年9月26日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年3月23日
发明者孙延昊, 朴东先, 金在京 申请人:三星电机株式会社