壓電致動器以及包括該壓電致動器的用于產生振動的裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種壓電致動器，該壓電致動器包括：正電極層和負電極層，反復地交替地豎直層疊；壓電元件層，分別設置在正電極層和負電極層之間；正電極(或陽極)連接柱，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50％的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層，以將正電極層連接；以及負電極(或陰極)連接柱，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50％的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層，以將負電極層連接。
【專利說明】壓電致動器以及包括該壓電致動器的用于產生振動的裝置
[0001]本申請要求于2012年12月12日提交到韓國知識產權局的第10_2012_0144477號韓國專利申請的優先權，該申請的公開通過引用被包含于此。
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種壓電致動器以及一種包括該壓電致動器的用于產生振動的裝置。【背景技術】
[0003]用于產生振動的裝置是利用電磁力的內在原理將電能轉換為機械振動的組件，其安裝在便攜式電話中，以用于靜音地通知用戶接收到來電。
[0004]電話市場的快速擴張促進了對便攜式電話添加各種功能。根據這一趨勢，便攜式電話的組件需要更小并且具有高品質。在用于產生振動的裝置的情況下，需要開發一種具有可以改善現有產品的不足之處的新穎結構并且具有顯著提高的品質的產品。
[0005]隨著近年來具有大的IXD屏幕的便攜式電話已經越來越多地投放到市場，已經采用了觸摸屏方案，并且也已經使用用于產生振動的裝置以在觸摸事件中產生振動。
[0006]采用了觸摸屏的便攜式電話中使用的用于產生振動的裝置在觸摸事件中比在接收到來電的事件中使用得更頻繁，所以需要它具有較長的使用壽命以及與用戶觸摸觸摸屏的速度相符的快的響應速度。
[0007]為了滿足對壽命和響應性的需求，現在，采用觸摸屏的便攜式電話還采用線性振動器(linear vibrator)。
[0008]不是利用電機使不平衡重物旋轉的原理，在線性振動器中，懸掛在安裝于線性振動器中的彈簧上的質量體(mass body)通過由線圈和磁體產生的電磁力進行線性諧振運動，以產生振動。
[0009]選擇性地，壓電元件可以用作致動器，以根據壓電元件的收縮和膨脹而能夠使質量體進行線性諧振運動，從而產生振動。
[0010]在用于產生振動的裝置中應用使用壓電元件的壓電致動器是基于如下原理:壓電致動器的基于其中央部分在長度方向上的兩側的長度改變。
[0011]然而，在現有技術中，將壓電致動器中上面層疊和下面層疊的電極連接的部分設置在長度明顯改變的壓電致動器的端部，這是所認識到的問題。
【發明內容】
[0012]本發明的一方面提供了一種用于容易地連接豎直地層疊在壓電致動器內的電極的結構。
[0013]本發明的另一方面提供了一種壓電致動器，在該壓電致動器中，豎直地層疊的電極在沒有明顯變化的中央部分被連接。
[0014]根據本發明的一方面，提供了一種壓電致動器，所述壓電致動器包括:正電極層和負電極層，反復地交替地豎直層疊；壓電元件層，分別設置在正電極層和負電極層之間；正電極(或陽極)連接柱，設置在與小于驅動事件中(即，當驅動壓電致動器時)的最大位移的50%的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層，以將正電極層連接；以及負電極(或陰極)連接柱，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層，以將負電極層連接。
[0015]正電極層可以具有四邊形的形狀，所述四邊形的形狀具有水平邊和豎直邊，正電極連接柱和負電極連接柱可以設置在水平方向上的、與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。
[0016]正電極層可以具有正電極虛設圖案，正電極虛設圖案形成在水平方向上的、與小于驅動事件中的豎直方向上的最大位移的50 %的位移對應的部分的一側并且與正電極層分開，負電極層可以具有負電極虛設圖案，負電極虛設圖案形成在水平方向上的、與小于驅動事件中的豎直方向上的最大位移的50%的位移對應的部分的另一側并且與負電極層分開，在豎直方向上的設置有負電極虛設圖案的另一側，正電極連接柱可以以貫穿的方式豎直地連接，在豎直方向上的設置有正電極虛設圖案的一側，負電極連接柱可以以貫穿的方式豎直地連接。
[0017]正電極虛設圖案和負電極虛設圖案可以基于壓電致動器的中央對稱地設置，并具有相同的形狀。
[0018]豎直邊可以比水平邊短。
[0019]電極層的最下層可以不具有虛設圖案。
[0020]僅有具有相應極性的連接柱可以連接到電極層的最下層。
[0021]暴露到外部以電連接到正電極層和負電極層的外部電極可以設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。
[0022]根據本發明的另一方面，提供了一種用于產生振動的裝置，所述裝置包括:殼體，具有內部空間；方向改變構件，安裝在殼體中，以被設置在內部空間中；壓電致動器，固定到方向改變構件使得壓電致動器的水平形變受到約束，并且通過壓電致動器的水平形變使方向改變構件變形；以及振動器，固定到方向改變構件，并且根據壓電致動器的水平形變沿豎直方向豎直地移動。
[0023]方向改變構件可以包括:固定端，固定到殼體；水平部分，沿水平方向從固定端向兩側延伸；豎直部分，沿豎直方向從水平部分的水平方向上的外部向下延伸；位移擴大部分，沿水平方向從豎直部分的豎直方向上的下部向兩側延伸并且使振動器固定到其水平方向上的兩側。
[0024]壓電致動器可以設置在水平部分和豎直部分形成的空間中。
[0025]壓電致動器的以下表面中的至少任一個表面可以附著到方向改變構件:豎直方向上的上表面、水平方向上的端表面和側表面。
[0026]殼體可以包括支架和殼，方向改變構件安裝在支架上，殼覆蓋支架并且與支架結合以提供內部空間。
[0027]所述裝置還可以包括板，所述板附著到支架并且向壓電致動器提供電能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述和其他方面、特點及其他優點將會被更加清楚地理解，在附圖中:
[0029]圖1是根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的透視圖；
[0030]圖2A到圖2C是沿線(即A-A’部分)截取的圖1的用于產生振動的裝置的截面圖；
[0031]圖3是根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的結合透視圖；
[0032]圖4是根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的分解透視圖；
[0033]圖5A和圖5B是示出了根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的操作的圖；
[0034]圖6是根據本發明的實施例的壓電致動器的分解透視圖；
[0035]圖7是根據本發明的另一實施例的壓電致動器的分解透視圖。
【具體實施方式】
[0036]現在將參照附圖詳細描述本發明的實施例。然而，本發明可以以許多不同的形式實施，并且不應該被解釋為限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發明的范圍充分傳達給本領域技術人員。在附圖中，為了清晰起見，可能會夸大元件的形狀和尺寸，并且將始終使用相同的標號指示相同或相似的元件。
[0037]圖1是根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的透視圖。圖2A到圖2C是沿線(即A-A’部分)截取的圖1的用于產生振動的裝置的截面圖。圖3是根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的結合透視圖。圖4是根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置的分解透視圖。
[0038]參照圖1到圖4，根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置100可以包括:殼體110，形成用于產生振動的裝置100的外部；板120，提供電能；壓電致動器130，根據提供到其的電能在水平方向上收縮和膨脹；方向改變構件140，固定在殼體110中，并具有安裝在其上的壓電致動器130 ;以及振動器(或者重物)150，固定到方向改變構件140，振動器150的豎直位移根據壓電致動器130的水平形變而改變。
[0039]首先，在下面定義方向性術語。在圖2A、圖2B和圖2C中，水平方向可以指左右方向，即，從壓電致動器130或者振動器150的一端朝著壓電致動器130或者振動器150的另一端的方向(即，長度方向)，豎直方向可以指向下或向上的方向，即，從壓電致動器130或者振動器150的底部朝著壓電致動器130或者振動器150的頂部的方向(即，高度方向)。然而，水平方向可以不指具體的方向而是可以包括任何方向，只要它位于水平面上即可，并且豎直方向可以包括任何方向，只要它垂直于所述水平方向即可。
[0040]同時，對于其橫向和縱向中的任何一個較長的構件，寬度方向可以指具有較短的長度的方向。例如，在橫向比縱向長的情況下，豎直方向可以是寬度方向。這里，橫向可以是如上所述的水平方向(即，長度方向)。
[0041]另外，主表面可以是預定的構件(例如，壓電致動器130或者振動器150)的最大的表面。
[0042]另外，預定的構件的外側可以指基本上基于振動器150的中央沿水平方向向左向右的方向，相反地，預定的構件的內側可以指在水平方向上沿向左向右方向振動器150的基本上中央的方向。
[0043]殼體110具有內部空間并且形成用于產生振動的裝置100的外部。殼體110可以包括支架112和殼114。方向改變構件140可以安裝在支架112上。另外，板120可以安裝在支架112上。
[0044]另外，殼114可以覆蓋支架112并且可以與支架112結合，以提供內部空間。
[0045]這里，在本發明的實施例中，板120或者方向改變構件140安裝在支架112上，但是本發明不限于此，板120或者方向改變構件140可以安裝在殼114上。
[0046]支架112可以具有板狀形狀，以使構件容易地安裝于其上。另外，殼114可以具有下表面敞開的盒狀的形狀，即，六面體的形狀，以覆蓋支架112的整體。
[0047]當然，支架112或者殼114的形狀不限于此，并且可以具有各種其他形狀。例如，支架112可以設置成圓形板，殼可以具有覆蓋所述圓形板的圓筒形的形狀，以提供內部空間。
[0048]板120可以固定地安裝在支架112上。板120可以安裝在殼體110的內表面上，以位于殼體110的內部空間中，或者可以安裝在殼體Iio的外表面上。板120可以是印刷電路板，特別地，柔性PCB(FPCB)。在下文中，將描述板120安裝在殼體110的內表面上的情況作為實施例。
[0049]另外，在板120安裝在殼體110的內表面上的情況下，板120可以包括暴露到殼體110外部的端子連接部分121。
[0050]殼體110可以具有通孔114a，端子連接部分121穿過通孔114a暴露。具體地說，通孔114a可以設置在殼114的水平方向上的端部。另外，支架112包括端子支撐部分112a，端子支撐部分112a設置在與通孔114a的位置相對應的位置并且向外突出，端子連接部分121可以延伸到端子支撐部分112a的上表面。
[0051]同時，板120可以固定地安裝在支架112的上表面上。在本發明的實施例中，振動器在內部空間中振動，所以板120可以固定到支架112，使得板120不與振動器接觸，并且板120可延伸到壓電致動器130所處的部分，以連接到壓電致動器130。
[0052]另外，支架112可以包括連接部分112b，方向改變構件140固定地安裝到連接部分112b。詳細地說，方向改變構件140的固定端142(將在下文中描述)可以結合到連接部分112b。連接部分112b可以基本上設置在支架112的中央，并且可以具有在支架112的寬度方向上的兩側沿豎直方向向上突出的板狀的形狀。當然，固定端142可以具有對應于連接部分112b形狀的形狀。連接部分112b和固定端142可以通過諸如焊接、經由施用粘合劑等的結合手段而連接。
[0053]方向改變構件140可以安裝成位于殼體110的內部空間中。方向改變構件140的上部上可以安裝有振動器150 (或者重物)(將在下文中描述)。方向改變構件140可以根據安裝在方向改變構件140中的壓電致動器130的水平形變(即，膨脹或收縮)而引起安裝在方向改變構件140上部上的振動器150的豎直位移。
[0054]根據本發明的實施例的方向改變構件140可以包括基于用于產生振動的裝置100的中央在水平方向上向外延伸的彈性構件，在這種情況下，彈性構件根據安裝在彈性構件上的壓電元件的水平形變而在豎直方向上變形。
[0055]詳細地說，根據本發明的一個實施例的方向改變構件140可以包括固定到殼體110的固定端142、沿水平方向從固定端142延伸的至少兩個水平部分144、沿豎直方向從水平部分144的水平方向上的外部向下延伸的豎直部分146以及沿水平方向從豎直部分146的豎直方向上的下部向兩側延伸并且使振動器150固定到其水平方向上的兩側的位移擴大部分148。
[0056]這里，設置在壓電致動器130中的壓電元件可以設置在水平部分144和豎直部分146形成的空間中。
[0057]在本實施例中，可以設置兩個或更多的水平部分144，因此，兩個或更多的豎直部分146和位移擴大部分148可以按照相應的方式從水平部分144延伸。
[0058]在下文中，為了說明的目的，將參照附圖描述設置了兩個水平部分144的情況。
[0059]根據本實施例的方向改變構件140可以包括固定到殼體110的固定端142、沿水平方向從固定端142向兩側延伸的水平部分144、沿豎直方向從水平部分144的水平方向上的外部向下延伸的豎直部分146以及沿水平方向從豎直部分146的豎直方向上的下部向兩側延伸并且使振動器150固定到其水平方向上的兩側的位移擴大部分148。
[0060]固定端142可以固定地安裝在設置于支架112中的連接部分112b中。固定端142可以具有對應于連接部分112b的形狀的形狀。
[0061]水平部分144可以沿水平方向從固定端142向兩側延伸。水平部分144可以是彎曲的。水平部分144可以基本上與水平方向平行。
[0062]接下來，豎直部分146可以沿豎直方向從水平部分144的水平方向上的外部向下延伸。水平部分144可以以直角結合到豎直部分146。
[0063]壓電致動器130可以設置在水平部分144和豎直部分146形成的空間中。S卩，壓電致動器130可以固定在水平部分144和豎直部分146形成的空間中，使得壓電致動器130的水平形變受到約束，以通過壓電致動器130的水平形變使方向改變構件140變形(S卩，改變方向改變構件140的形狀)。因此，壓電致動器130的豎直方向上的上部可以附著到水平部分144(請參見圖2C)。另外，壓電致動器130的水平方向上的兩端可以附著到豎直部分146 (請參見圖2B)。選擇性地，壓電致動器130的豎直方向上的上部可以附著到水平部分144，并且壓電致動器130的水平方向上的兩端可以附著到豎直部分146 (請參見圖2A)。
[0064]同時，位移擴大部分148可以沿水平方向從豎直部分146的豎直方向上的下部向外側延伸，并且使振動器150固定到位移擴大部分148的水平方向上的外部。即，位移擴大部分148可以沿水平方向從豎直部分146的豎直方向上的下部向外側延伸，以擴大振動器150的豎直位移。即，豎直部分146結合到水平部分144，水平部分144在豎直方向上彎曲。因此，沿水平方向從豎直部分146向外最大延伸的部分可以在豎直方向上最大限度地彎曲。
[0065]這里，為了使根據本實施例的用于產生振動的小的裝置100的空間使用率最大化，位移擴大部分148的結合到豎直部分146的部位在豎直方向上可以比固定到振動器150的部位低。即，位移擴大部分148可以從其結合到豎直部分146的部位沿水平方向朝著外側在豎直方向上向上地傾斜。
[0066]另外，振動器150可以固定到位移擴大部分148的水平方向上的外部。位移擴大部分148可以包括結合部分148a，結合部分148a形成在振動器150所固定到的水平方向上的外部上，使得結合部分148a平行于水平方向。
[0067]在下文中，將基于壓電致動器結合到水平部分144和豎直部分146的結構描述水平部分144的彎曲機制。
[0068]在壓電致動器的豎直方向上的上部附著到水平部分144的情況下(請參見圖2C)，當壓電致動器沿水平方向在長度上變形時，約束壓電致動器130的水平部分144可以彎曲。即，當壓電致動器的長度在水平方向上變形時，長度沒有變形的水平部分144彎曲。在這種情況下，水平部分144可以彎曲，使得兩端基于壓電致動器的中央在豎直方向上向上或者向下彎曲。換言之，當壓電致動器的長度在水平方向上伸長時，水平部分144的兩端可以在豎直方向上向上彎曲。另外，當壓電致動器的長度在水平方向上縮短時，水平部分144的兩端可以在豎直方向上向下彎曲。
[0069]在壓電致動器的水平方向上的兩端附著到豎直部分146的情況下(請參見圖2B)，當壓電致動器的長度在水平方向上改變時，約束壓電致動器的豎直部分146基于壓電致動器的中央沿水平方向向著兩側被推動或者拉動。在這種情況下，由于豎直部分146沿豎直方向從水平部分144的外端向下延伸，因此基于水平部分144和豎直部分146相接的部位產生了扭矩，引起水平部分144彎曲。在這種情況下，水平部分144彎曲，使得其兩端基于壓電致動器的中央在水平方向上向上或向下彎曲。換言之，當壓電致動器的長度在水平方向上伸長時，豎直部分146被向外推動，所以水平部分144的兩端可以沿豎直方向向上彎曲。另外，當壓電致動器的長度在水平方向上縮短時，豎直部分146被向內拉動，所以水平部分144的兩端可以在豎直方向上向下彎曲。
[0070]在壓電致動器的豎直方向上的上部附著到水平部分144并且壓電致動器的水平方向上的兩端附著到豎直部分146的情況下(即，在圖2A中的情況下)，前兩種情況可以以復合的方式發生。即，水平部分144由于水平部分144的水平形變和壓電致動器的水平形變之間的差異導致的彎曲以及水平部分144由于兩側的豎直部分146的位移導致的彎曲可以同時發生。在這種情況下，方向改變構件140的豎直形變可以更加有效。
[0071]詳細地說，圖5A示出了壓電致動器130在水平方向上膨脹的構造，圖5B示出了壓電致動器130在水平方向上收縮的構造。
[0072]參照圖5A，隨著壓電致動器130在水平方向上膨脹，水平部分144的水平方向上的外端在豎直方向上向上彎曲。因此，從水平部分144借助于豎直部分146沿水平方向延伸的位移擴大部分148的水平方向上的外部在豎直方向上被向上提升。因此，結合到位移擴大部分148的水平方向上的外部的振動器150在豎直方向上向上移動。
[0073]參照圖5B，隨著壓電致動器130在水平方向上收縮，水平部分144的水平方向上的外端在豎直方向上向下彎曲。因此，從水平部分144借助于豎直部分146沿水平方向延伸的位移擴大部分148的水平方向上的外部沿豎直方向向下展開。因此，結合到位移擴大部分148的水平方向上的外部的振動器150在豎直方向上向下移動。
[0074]如圖5A和圖5B所示，隨著壓電致動器130在水平方向上反復地膨脹和收縮，安裝在方向改變構件140的上端上的振動器150在豎直方向上向下或向上振動。
[0075]同時，安裝在水平部分144和豎直部分146形成的空間中的壓電致動器130在水平方向上反復地膨脹和收縮。在這種情況下，壓電致動器130的水平方向上的中央維持在相同的位置，而不是在水平方向上運動。即，僅壓電致動器130的各部分的水平方向上的中央維持在固定的狀態而不沿任何方向移動。因此，在壓電致動器130安裝在根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置100中的情況下，將設置在壓電致動器130中的電極連接的結構可以設置在水平方向上的、與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。如示出的，在與壓電致動器130的基本上中央的部分對應的方向改變構件140固定到支架112的情況下，電極連接結構可以設置在從基本上的水平方向上的中央部分沿著水平方向向兩側的、與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。然而，本發明不限于此，例如，在與壓電致動器130的水平方向上的兩端部相對應的方向改變構件140固定到支架112的情況下，電極連接結構可以設置在從水平方向上的兩端部沿著水平方向向內側的、與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。
[0076]以此方式，當電極連接結構設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的部分中時，設置電極連接結構的部分中的壓電致動器130對應于變形相對較小的部分。因此，電極連接結構的可靠性可以被增強。將參照圖6和圖7對此進行詳細描述。
[0077]壓電致動器130可以安裝在方向改變構件140中。詳細地說，壓電致動器130可以設置在水平部分144和豎直部分146形成的空間中。在本發明的實施例中，壓電致動器130可以具有電極和壓電元件反復地層疊的結構。當將電能施加到電極時，壓電元件可以在水平方向上反復地膨脹和收縮。電能可以由連接到外部電源線的板120提供。壓電致動器130可以在水平方向上延伸地安裝。
[0078]另外，壓電致動器130可以固定在水平部分144和豎直部分146形成的空間中，使得壓電致動器130的水平形變受到約束，以通過壓電致動器130的水平形變使方向改變構件140變形(即，改變方向改變構件140的形狀)。因此，壓電致動器130的豎直方向上的上部可以附著到水平部分144(請參見圖2C)。另外，壓電致動器130的水平方向上的兩端可以附著到豎直部分146(請參見圖2B)，選擇性地，壓電致動器130的豎直方向上的上部可以附著到水平部分144，并且壓電致動器130的水平方向上的兩端可以附著到豎直部分146 (請參見圖2A)。
[0079]振動器150可以設置在方向改變構件140的上部上，特別地，可以設置在作為位移擴大部分148的外端的結合部分148a的上部上。振動器150可以是由高比重的材料制成的重物。振動器150可以由諸如黃銅等的銅基材料或者鎢材料制成。
[0080]振動器150可以沿水平方向延伸地設置。即，振動器150可以相對于壓電致動器130延伸地設置，并且可具有突出到壓電致動器130的外端的外側的部分。
[0081]振動器150可以具有在壓電致動器130的外端的外側處沿豎直方向向下延伸的加重部分152。加重部分152可以與振動器150—體地設置，或者可以單獨地設置并附著。
[0082]可以設置位移擴大部分148，使得位移擴大部分148的結合部分148a (位移擴大部分148在水平方向上的外部)距離壓電致動器130的中央盡可能地遠，以使用于產生振動的裝置100的豎直位移最大化。沿水平方向從振動器150最大限度地突出的突出部分可以結合到結合部分148a。詳細地說，設置有加重部分152的部分可以結合到結合部分148a。
[0083]同時，支持器155可以設置在振動器150和方向改變構件140(特別地，作為位移擴大部分148的外端的結合部分148a)之間。支持器155可以具有覆蓋振動器150的形狀。
[0084]圖6是根據本發明的實施例的壓電致動器的分解透視圖。圖7是根據本發明的另一實施例的壓電致動器的分解透視圖。
[0085]參照圖6，公開了根據本發明的實施例的壓電致動器130。
[0086]根據本發明的實施例的壓電致動器130可以包括:正電極層131和負電極層133，反復地交替地豎直層疊；壓電元件層132，分別設置在正電極層131和負電極層133之間；正電極(或者陽極)連接柱134，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層132，以將正電極層131連接；以及負電極(或者陰極)連接柱135，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層132，以將負電極層133連接。在圖6中，示出的是，正電極連接柱134和負電極連接柱135設置在壓電致動器130的基本上中央的部分中，但是本發明不限于此，正電極連接柱134和負電極連接柱135可以設置在壓電致動器130的端部、從壓電致動器130的中央向一側傾斜的部分等中，只要這樣的部分對應于小于驅動事件中的最大位移的50%的位移即可。
[0087]在圖6中，在分解透視圖中示出的是，正電極連接柱134和負電極連接柱135將最上層和最下層二者連接，但是這僅僅是為了說明層間連接結構的目的，正電極連接柱134和負電極連接柱135的實際長度與這些示出的長度基本上不相同。正電極連接柱134和負電極連接柱135的實際長度可以等于包括最上層和最下層的所有層附著的狀態下的厚度，即，豎直長度。
[0088]S卩，壓電致動器130可以通過在豎直方向上(B卩，上下)反復地層疊正電極層131、壓電元件層132和負電極層133而形成。因此，正電極層131、壓電元件層132和負電極層133可以設置為具有相同的尺寸。
[0089]這里，正電極層131、負電極層133和壓電元件層132可以具有四邊形的形狀，所述四邊形的形狀具有水平邊和豎直邊，正電極連接柱134和負電極連接柱135可以設置在水平方向上的、與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。當然，正電極層131、負電極層133和壓電元件層132的形狀不限于所述的四邊形的形狀，正電極層131、負電極層133和壓電元件層132可以具有圓形的形狀、或者不同于四邊形的形狀的任何其他多邊形形狀。同時，應用于根據本發明的實施例的用于產生振動的裝置100的壓電致動器130的豎直邊可以比其水平邊短。即，壓電致動器130可以具有沿一個方向伸長的四邊形的形狀。
[0090]正電極層131、負電極層133、正電極連接柱134和負電極連接柱135可以由導電金屬制成。當然，正電極層131、負電極層133、正電極連接柱134和負電極連接柱135的材料不限于此，并且可以容易地使用任何材料，只要它是導電的即可。壓電元件層132可以由壓電材料制成，優選地，可以由鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷材料制成。
[0091]正電極層131可以包括正電極虛設圖案136，正電極虛設圖案136形成在水平方向上的、與小于驅動事件中的豎直方向上的最大位移的50%的位移對應的部分的一側并且與正電極層131分開。負電極層133可以具有負電極虛設圖案137，負電極虛設圖案137形成在水平方向上的、與小于驅動事件中的豎直方向上的最大位移的50%的位移對應的部分的另一側并且與負電極層133分開。S卩，正電極層131和負電極層133可以分別具有在每層中電分離的正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137。
[0092]負電極連接柱135可以沿豎直方向設置，以將負電極層133連接。即，負電極連接柱135可以連接負電極層133和正電極虛設圖案136，其中，正電極虛設圖案136與正電極層131設置在同一層,但是正電極虛設圖案136與正電極層131電分離。由于正電極虛設圖案136的存在，所以雖然負電極連接柱135穿過與正電極層131處于同一層的層，但是負電極連接柱135不會電連接到正電極層131。因此，在豎直方向上的設置有正電極虛設圖案136的一側，負電極連接柱135可以以貫穿的方式豎直地連接。[0093]同時，雖然未示出，但是正電極虛設圖案136可以設置在反復層疊的各正電極層131的不同的位置。即，設置在不同層上的正電極虛設圖案136可設置在水平方向上不同的位置，只要這些部分在水平方向上與小于驅動事件中的正電極層131中的最大位移的50%的位移對應即可。在這種情況下，負電極連接柱135可以不設置為沿豎直方向以直線整體貫穿壓電致動器130，并且根據正電極虛設圖案136的位置，兩個或更多的負電極連接柱135可以設置在水平方向上不同的位置。當然，兩個或更多的負電極連接柱135可以在壓電致動器130內的預定的負電極層133中電連接。
[0094]正電極連接柱134可以沿豎直方向設置，以將正電極層131連接。即，正電極連接柱134可以連接正電極層131和負電極虛設圖案137，其中，負電極虛設圖案137與負電極層133設置在同一層,但是負電極虛設圖案137與負電極層133電分離。由于負電極虛設圖案137的存在，所以雖然正電極連接柱134穿過與負電極層133處于同一層的層，但是正電極連接柱134不會電連接到負電極層133。因此，在豎直方向上的設置有負電極虛設圖案137的另一側，正電極連接柱134可以以貫穿的方式上下連接。
[0095]同時，雖然未示出，但是負電極虛設圖案137可以設置在反復層疊的各負電極層133的不同的位置。即，設置在不同層上的負電極虛設圖案137可設置在水平方向上不同的位置，只要這些部分在水平方向上與小于驅動事件中的負電極層133中的最大位移的50%的位移對應即可。在這種情況下，正電極連接柱134可以不設置為沿豎直方向以直線整體貫穿壓電致動器130，并且根據負電極虛設圖案137的位置，兩個或更多的正電極連接柱134可以設置在水平方向上不同的位置。當然，兩個或更多的正電極連接柱134可以在壓電致動器130內的預定的正電極層131中電連接。
[0096]同時，正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137可以基于壓電致動器130的中央在豎直方向上位置對稱并且可以具有相同的形狀。例如，如圖6所示，正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137可以具有四邊形的形狀。當然，本發明不限于此，正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137可以具有不同于矩形形狀的多邊形形狀或者圓形形狀(具體地，半圓形形狀)。正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137可以在水平方向上以交錯的方式設置。即，正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137可以在水平方向上以交錯的方式設置在某部分中，只要該部分與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應即可。另夕卜，正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137可以不必具有相同的形狀。
[0097]在如圖6所示正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137具有四邊形的形狀的情況下，正電極層131可以具有正電極虛設圖案形成部分131a，負電極層133可以具有負電極虛設圖案形成部分133a，正電極虛設圖案形成部分131a和負電極虛設圖案形成部分133a的尺寸大于矩形的正電極虛設圖案136和負電極虛設圖案137的尺寸。即，去除了正電極層131和負電極層133的部分在水平方向上可以基本上形成在與正電極層131和負電極層133相同的層的中央。
[0098]當壓電致動器130如上所述地構造時，正電極層131可以包括正電極虛設圖案136，負電極層133可以包括負電極虛設圖案137。因此，設置在壓電致動器130的最上表面或者最下表面上的電極層可以包括虛設圖案136和137。當然，在這種情況下，正電極連接柱134和負電極連接柱135可以連接從壓電致動器130的最上層到壓電致動器130的最下層的所有的層。[0099]在根據本實施例的具有這樣的結構的壓電致動器130中，壓電致動器130的豎直方向上的上表面和下表面可以不區分。即，在根據本實施例的壓電致動器130的情況下，由于正電極和負電極同時暴露到豎直方向上的上表面和下表面，因此外部電極可以設置在壓電致動器130的豎直方向上的上表面和下表面中的任意一個上，所以外部電極可以容易地連接到外部電源。換而言之，設置在壓電致動器130的豎直方向上的上表面和下表面中的任意一個上的外部電極可以連接到板的電極連接部分，以驅動壓電致動器130。在這種情況下，外部電極可以設置在與小于驅動壓電致動器130時的最大位移的50%的位移對應的位置。當然，壓電致動器130還可以在沒有任何外部電極的情況下連接到板的電極連接部分。
[0100]在下文中，將描述根據本發明的另一實施例的壓電致動器130’。
[0101]根據本發明的另一實施例的壓電致動器130’與根據前一實施例的壓電致動器130的不同可以在于:電極層的最下層不具有虛設圖案。即，根據本發明的另一實施例的壓電致動器130’的豎直方向上的上表面和下表面有區別。
[0102]在下文中，將描述與根據本發明前一實施例的壓電致動器130的部分不同的部分，并且相同部分的描述將由針對根據本發明前一實施例的壓電致動器130的描述來替代。
[0103]同時，在圖7中，在分解透視圖中示出的是，正電極連接柱134和負電極連接柱135將最上層和最下層二者連接，但是這僅僅是為了說明層間連接結構的目的，正電極連接柱134和負電極連接柱135的實際長度與這些示出的長度基本上不相同。正電極連接柱134和負電極連接柱135的實際長度可以等于包括最上層和最下層的所有層附著的狀態下的厚度，即，豎直長度。
[0104]根據本發明的另一實施例的壓電致動器130’的最下層可以不具有虛設圖案。最下層可以是正電極層131或者負電極層133。
[0105]在最下層設置成正電極層131的情況下，僅正電極連接柱134可以從最上層連接到最下層。負電極連接柱135可以不連接到設置為最下層的正電極層131，而是僅連接到某負電極層133，該負電極層133設置在作為最下層的正電極層131上方且壓電元件層132設置在作為最下層的正電極層131與該負電極層133之間。
[0106]在根據本實施例的具有這樣的結構的壓電致動器130’中，壓電致動器130’的豎直方向上的上表面和下表面可以彼此區分。即，在根據發明的另一實施例的壓電致動器130’的情況下，由于正電極和負電極同時暴露到其豎直方向上的上表面，因此外部電極可以設置在豎直方向上的上表面上，所以外部電極可以容易地連接到外部電源。然而，僅有正電極和負電極中的任何一個可暴露到其豎直方向上的下表面。在這種情況下，設置在豎直方向上的上表面上的外部電極可以連接到板的電極連接部分，以驅動壓電致動器130’。當然，電能可以提供到外部電極，該外部電極連接到暴露于豎直方向上的下表面的任何一個電極，且電能可以提供到外部電極，該外部電極設置在豎直方向上的上表面上并且連接到與暴露于豎直方向上的下表面的電極不同的電極，以驅動壓電致動器130’。當然，壓電致動器130’還可以在沒有外部電極的情況下連接到板的電極連接部分。
[0107]如上所闡述的，根據本發明的實施例，在壓電致動器中豎直地層疊的電極可以容易地彼此連接。
[0108]另外，由于在壓電致動器中豎直地層疊的電極在壓電致動器的沒有很大變化的中央部分被連接，因此可以增強壓電致動器的性能并且可以延長壓電致動器的壽命。
[0109]雖然已經結合實施例示出并描述了本發明，但是本領域技術人員將清楚的是，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下，可進行修改和變型。
【權利要求】
1.一種壓電致動器，所述壓電致動器包括: 正電極層和負電極層，反復地交替地豎直層疊； 壓電元件層，分別設置在正電極層和負電極層之間； 正電極連接柱，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層，以將正電極層連接；以及 負電極連接柱，設置在與小于驅動事件中的最大位移的50 %的位移對應的位置，并且貫穿電極層和壓電元件層，以將負電極層連接。
2.如權利要求1所述的壓電致動器，其中，正電極層具有四邊形的形狀，所述四邊形的形狀具有水平邊和豎直邊，正電極連接柱和負電極連接柱設置在水平方向上的、與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。
3.如權利要求2所述的壓電致動器，其中，正電極層具有正電極虛設圖案，正電極虛設圖案形成在水平方向上的、與小于驅動事件中的豎直方向上的最大位移的50 %的位移對應的部分的一側并且與正電極層分開， 負電極層具有負電極虛設圖案，負電極虛設圖案形成在水平方向上的、與小于驅動事件中的豎直方向上的最大位移的50%的位移對應的部分的另一側并且與負電極層分開，在豎直方向上的設置有負電極虛設圖案的另一側，正電極連接柱以貫穿的方式豎直地連接， 在豎直方向上的設置有正電極虛設圖案的一側，負電極連接柱以貫穿的方式豎直地連接。
4.如權利要求3所述的壓`電致動器，其中，正電極虛設圖案和負電極虛設圖案基于壓電致動器的中央對稱地設置，并具有相同的形狀。
5.如權利要求2所述的壓電致動器，其中，豎直邊比水平邊短。
6.如權利要求3所述的壓電致動器，其中，電極層的最下層不具有虛設圖案。
7.如權利要求6所述的壓電致動器，其中，僅有具有相應極性的連接柱連接到電極層的最下層。
8.如權利要求1所述的壓電致動器，其中，暴露到外部以電連接到正電極層和負電極層的外部電極設置在與小于驅動事件中的最大位移的50%的位移對應的位置。
9.一種用于產生振動的裝置，所述裝置包括: 殼體，具有內部空間； 方向改變構件，安裝在殼體中，以被設置在內部空間中； 根據權利要求1至權利要求8中的任意一項權利要求所述的壓電致動器，固定到方向改變構件使得壓電致動器的水平形變受到約束，并且通過壓電致動器的水平形變使方向改變構件變形；以及 振動器，固定到方向改變構件，并且根據壓電致動器的水平形變沿豎直方向豎直地移動。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，方向改變構件包括: 固定端，固定到殼體； 水平部分，沿水平方向從固定端向兩側延伸； 豎直部分，沿豎直方向從水平部分的水平方向上的外部向下延伸；位移擴大部分，沿水平方向從豎直部分的豎直方向上的下部向兩側延伸并且使振動器固定到其水平方向上的兩側。
11.如權利要求10所述的裝置，其中，壓電致動器設置在水平部分和豎直部分形成的空間中。
12.如權利要求10所述的裝置，其中，壓電致動器的以下表面中的至少任一個表面附著到方向改變構件:豎直方向上的上表面、水平方向上的端表面和側表面。
13.如權利要求9所述的裝置，其中，殼體包括支架和殼，方向改變構件安裝在支架上，殼覆蓋支架并且與支架結合以提供內部空間。
14.如權利要求13所述的裝置，所述裝置還包括板，所述板附著到支架并且向壓電致動器提供 電能。
【文檔編號】H01L41/083GK103872240SQ201310081581
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年3月14日 優先權日:2012年12月12日
【發明者】金在京, 崔準, 孫延昊 申請人:三星電機株式會社