原创叠层压电振动片：看上去很平，摸起来凹凸不平？

 2023-10-22 22:22  308 1 1 分类: 工业电子

这次将特别介绍压电（Piezo）器件。将介绍其应用装置之一“叠层压电振动片”。究竟什么是压电器件？叠层压电振动片发挥作用的构造是什么？介绍非常有趣的神奇物质世界。

01 具有两种性质的神奇物质“压电器件” 也许很多人第一次听说“叠层压电振动片”这个词语。名称似乎晦涩难懂，简而言之就是“引起振动的元器件”。引起振动的元器件，常见的有智能手机上使用的振动器，这是以偏心电机（装有偏离重心的摆锤的电机）为振动源的振动装置。即便是同样的振动装置，这次提到的 “叠层压电振动片”，一大特点在于以“压电器件”为振动源。

振动源的“压电器件”是一种具备非常有趣的特性的物质。英文名称是“Piezoelectric devices”，根据施加的力产生“压电效应”和“逆压电效应”两种完全相反的作用。 ①＜施加的力＝压力＞给压电器件施加“压力”，会产生电荷。将这种现象称为“压电效应”。 ②＜施加的力＝电压＞给压电器件施加“电压”，会引起振动。将这种现象称为“逆压电效应”。叠层压电振动片是一种利用了施加电压引起振动的“逆压电效应”的振动装置。

02 通过振动来产生触感？叠层压电振动片的技术就产生振动这一点而言，前面也提到的振动器等中使用的偏心电机与叠层压电振动片并无区别，同样都是振动装置。但是，叠层压电振动片隐含着让“单纯的振动” 发展为“高级技术”的魅力。以叠层压电振动片的特点之一，即被称为“力反馈”的（通过反作用力（回弹力）产生的）局部触觉功能为例。只要轻触智能手机界面上显示的按钮，就会通过叠层压电振动片的反作用力得到按过的感觉。偏心电机虽然只能让整个智能手机振动，但是叠层压电振动片采用压电器件精密排列的构造，因此只将触觉传递到所按的部分。

利用反作用力的力反馈功能，预计将在各种领域得到应用。不仅配置到智能手机等的显示器上，而且被认为可实现将具备力反馈功能的手套与VR组合起来，真实感受到抓住影像中物体的感觉的构造。并且，以实现力反馈的前沿技术（觉得显示器表面粗糙或光滑之类的手感，即“触感”）为目标的研发也在进行。＜因摩擦力而产生触感的构造＞・以超声波频率驱动叠层压电振动片・利用超声波频率驱动时，会在面板表面激起驻波・通过改变驻波的振幅、频率、相位来再现感触利用面板中嵌入的叠层压电振动片引起超精细振动，正是能够再现“粗糙”或“光滑”之类触感的构造。而且，还能通过改变振动的间隔或幅度，再现广泛的触感。

也有用手指描仿路线时，能够无缝感觉到阶梯的高低不平感或积水的光滑感的演示装置。将来也许能够通过融合叠层压电振动片与通信技术，用智能手机和平板电脑模拟体验触感。

03 也许可以具备这种功能！叠层压电振动片的未来若将上面提到的叠层压电振动片的两种触觉功能“力反馈”与“触感”组合起来，未来的发展前景如何呢？＜提高汽车驾驶的安全性＞目前，汽车仪表盘的操作开关，大都处于物理开关被触控面板取代的趋势。向触控面板转变，不仅汽车导航仪，音响和空调等操作功能也能集中到一处，优点是可以提高可操作性和可设计性。不过也有缺点，就是与物理开关不同，无法瞬间辨别按钮的位置和操作感。叠层压电振动片既可消除这一缺点，还能进一步发挥触控面板的优点。在触控面板中装入叠层压电振动片，可以通过力反馈识别按钮的操作感。而且只要给每个按钮赋予不同的触感，即便手摸也能识别按钮操作感。

＜家电产品的扁平化设计趋势＞而且家电产品也跟汽车一样，只要使用装有叠层压电振动片的触控面板，就能提高可设计性和功能性。微波炉和洗衣机主要采用物理开关。一方面需要增加按钮满足各种菜单功能，另一方面需要追求主体的小型化和可设计性，找元器件现货上唯样商城无法增加按钮数量，面临两难困境。于是，像汽车的仪表盘一样，配置再现触觉功能的触控面板，即可实现扁平化设计也能提高功能，有望诞生更加时尚的产品。并且，提高触感技术之后，也许还会诞生能够再现点字的“触觉点字触控面板”之类的通用设计产品。