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JP5994949B2 - Operation input device - Google Patents
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JP5994949B2 - Operation input device - Google Patents

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Description

本発明は、操作面が押し込まれることを検出する操作入力装置に関する。   The present invention relates to an operation input device that detects that an operation surface is pushed.

タッチパネル等の操作面を有する操作入力装置では、操作面の押圧を検出する場合があり、操作面の押圧を検出することができる圧電フィルムが付設されることがある。(例えば特許文献1参照。)。   An operation input device having an operation surface such as a touch panel may detect pressing of the operation surface and may be provided with a piezoelectric film that can detect pressing of the operation surface. (For example, refer to Patent Document 1).

特許文献1に記載の操作入力装置は、矩形平板状のタッチパネルおよび短冊状の圧電フィルムを備え、タッチパネルの短辺に沿うように、タッチパネルの背面に圧電フィルムが貼付されている。この操作入力装置でタッチパネルが押圧されて歪むと、タッチパネルの背面に貼付されている圧電フィルムも歪む。これにより、圧電フィルムの両主面に歪みの大きさに応じた電位差を発生させ、この電位差を検出することでタッチパネルに対する押圧を検出することができる。   The operation input device described in Patent Literature 1 includes a rectangular flat plate-shaped touch panel and a strip-shaped piezoelectric film, and a piezoelectric film is attached to the back surface of the touch panel along the short side of the touch panel. When the touch panel is pressed and distorted by this operation input device, the piezoelectric film attached to the back surface of the touch panel is also distorted. Thereby, the electric potential difference according to the magnitude | size of distortion is generated in both the main surfaces of a piezoelectric film, and the press with respect to a touch panel can be detected by detecting this electric potential difference.

特開2012−203552号公報JP 2012-203552 A

特許文献1に記載の操作入力装置では、上述のように、圧電フィルムがタッチパネルの裏面に貼付されているが、操作入力装置においては設計上の問題から、圧電フィルムをタッチパネルの裏面に貼付することができない場合がある。この場合、タッチパネルに対して貼り付けないで圧電フィルムを設けると、タッチパネルの押圧を圧電フィルムに上手く伝えることができず、圧電フィルムでタッチパネルの押圧を正確に検出できないことがあった。   In the operation input device described in Patent Document 1, as described above, the piezoelectric film is attached to the back surface of the touch panel. However, in the operation input device, the piezoelectric film is attached to the back surface of the touch panel due to a design problem. May not be possible. In this case, if the piezoelectric film is provided without being attached to the touch panel, the touch of the touch panel cannot be transmitted well to the piezoelectric film, and the touch of the touch panel may not be accurately detected by the piezoelectric film.

そこで本発明の目的は、操作面の裏面側に圧電フィルムが貼付されていなくても、操作面の押圧操作を圧電フィルムで確実に検出することができる操作入力装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an operation input device that can reliably detect the pressing operation of the operation surface with the piezoelectric film even when the piezoelectric film is not attached to the back surface side of the operation surface.

本発明の操作入力装置は、操作板と枠体と検出板と圧電フィルムとを備える。操作板は押圧操作を受ける。枠体は操作板を保持する。検出板は、枠体に組み付けられていない状態では操作板側に凸状に反る形状であり、凸状の反りが操作板に押しつけられるように、枠体に組み付けられている。圧電フィルムは検出板に貼付されている。   The operation input device of the present invention includes an operation plate, a frame, a detection plate, and a piezoelectric film. The operation plate receives a pressing operation. The frame holds the operation plate. When the detection plate is not assembled to the frame, the detection plate has a convex shape that warps toward the operation plate. The detection plate is assembled to the frame so that the convex warp is pressed against the operation plate. The piezoelectric film is attached to the detection plate.

検出板と圧電フィルムとを貼り合わせた構造体(以下、貼付体と称する。)では、検出板と圧電フィルムとの線膨脹係数差によって変形が生じることがある。そして、線膨脹係数差が大きければ、温度によっては貼付体が操作板から離れるように変形することがあり、操作板の押圧が貼付体に上手く伝わらなくなってしまうことがある。しかしながら、上記の構成では、検出板が操作板に凸状の反りを押しつけるように設けられているため、貼付体が線膨脹係数差によって変形しても、貼付体が操作板から離れるように変形し難くなり、操作板の押圧を検出板に対して確実に伝えることができる。   In a structure in which a detection plate and a piezoelectric film are bonded together (hereinafter referred to as a bonded body), deformation may occur due to a difference in linear expansion coefficient between the detection plate and the piezoelectric film. If the linear expansion coefficient difference is large, the patch may be deformed so as to be separated from the operation plate depending on the temperature, and the pressing of the operation plate may not be transmitted well to the patch. However, in the above configuration, since the detection plate is provided so as to press the convex warp against the operation plate, even if the patch is deformed due to a difference in linear expansion coefficient, the patch is deformed so as to be separated from the operation plate. This makes it difficult to transmit the pressure on the operation plate to the detection plate.

上述の操作入力装置は、検出板と操作板との間に設けられ、操作板が押圧操作を受けるときに検出板を押し込む押し子を更に備えていることが好ましい。この構成では、操作板と検出板とを大きく離して配置しても、押し子を介して操作板の押圧を検出板に伝えられる。   It is preferable that the above-described operation input device further includes a pusher that is provided between the detection plate and the operation plate and that pushes the detection plate when the operation plate receives a pressing operation. In this configuration, even if the operation plate and the detection plate are arranged far apart, the pressure on the operation plate can be transmitted to the detection plate via the pusher.

また、上述の操作入力装置において、圧電フィルムは検出板の操作板側に設けられていてもよい。圧電フィルムは、一般に検出板となる金属材料よりも大きな線膨脹係数を有しているため、圧電フィルムと検出板との貼付体は、線膨脹係数差の影響で検出板側(操作板とは反対側)に凸に撓む傾向がある。したがって、圧電フィルムが検出板の操作板側に設けられていれば、貼付体が操作板から離れ易くなってしまう。しかしながら、上記のような、検出板の凸状の反りを操作板に対して押しつける構成では、貼付体が操作板から離れ難くなるため、圧電フィルムが検出板の操作板側に設けられていても、操作板の押圧による歪みを検出板に対して確実に伝えることができる。   In the operation input device described above, the piezoelectric film may be provided on the operation plate side of the detection plate. Since the piezoelectric film generally has a larger linear expansion coefficient than the metal material used as the detection plate, the adhesive body between the piezoelectric film and the detection plate is affected by the difference in linear expansion coefficient. There is a tendency to bend in the opposite direction. Therefore, if the piezoelectric film is provided on the operation plate side of the detection plate, the patch is easily separated from the operation plate. However, in the configuration in which the convex warp of the detection plate is pressed against the operation plate as described above, the adhesive body is difficult to be separated from the operation plate. Therefore, even if the piezoelectric film is provided on the operation plate side of the detection plate. The distortion due to the pressing of the operation plate can be reliably transmitted to the detection plate.

上述の操作入力装置において、圧電フィルムはキラル高分子からなることが好ましい。また、上述の操作入力装置において、キラル高分子はL型ポリ乳酸であることが好ましい。   In the operation input device described above, the piezoelectric film is preferably made of a chiral polymer. In the operation input device described above, the chiral polymer is preferably L-type polylactic acid.

例えば、圧電フィルムにPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を用いた場合、使用温度の変化が圧電フィルムの圧電特性に影響を及ぼすおそれがある。しかし、この構成では、キラル高分子であるL型ポリ乳酸に焦電性がないので、圧電フィルムによる押圧の検出を精度良く行うことができる。   For example, when PVDF (polyvinylidene fluoride) is used for the piezoelectric film, a change in operating temperature may affect the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film. However, in this configuration, since the L-type polylactic acid, which is a chiral polymer, does not have pyroelectricity, it is possible to accurately detect pressing with a piezoelectric film.

本発明によれば、操作板の押圧を、検出板に対して確実に伝達することができ、検出板に貼り付けた圧電フィルムにより、操作板の押圧を確実に検出することができる。   According to the present invention, the pressure on the operation plate can be reliably transmitted to the detection plate, and the pressure on the operation plate can be reliably detected by the piezoelectric film attached to the detection plate.

第1の実施形態に係る操作入力装置の平面図である。It is a top view of the operation input device concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る操作入力装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the operation input apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る操作入力装置における圧電フィルムの周辺を拡大して示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which expands and shows the periphery of the piezoelectric film in the operation input apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る操作入力装置における貼付体の非組み付け状態を説明する側面断面図である。It is side surface sectional drawing explaining the non-assembly | attachment state of the sticking body in the operation input apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る操作入力装置における押圧検知を説明する側面断面図である。It is side surface sectional drawing explaining the press detection in the operation input apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る操作入力装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the operation input apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る操作入力装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the operation input apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る操作入力装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the operation input apparatus which concerns on 4th Embodiment.

《第1の実施形態》
本発明の第1の実施形態に係る操作入力装置10について説明する。操作入力装置10は、例えば、多機能携帯端末として利用される。図1は操作入力装置10の平面図である。図2は操作入力装置10の側面断面図である。図2には、図1中に一点鎖線A−Aで示す位置の側面断面を示している。
<< First Embodiment >>
The operation input device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. The operation input device 10 is used as, for example, a multifunction mobile terminal. FIG. 1 is a plan view of the operation input device 10. FIG. 2 is a side sectional view of the operation input device 10. FIG. 2 shows a side cross-section at the position indicated by the alternate long and short dash line AA in FIG.

操作入力装置10は、枠体11と操作板12とスペーサ14A,14Bと検出板15と、センサ部16と、押し子18と、回路部(図示せず)を備えている。   The operation input device 10 includes a frame 11, an operation plate 12, spacers 14A and 14B, a detection plate 15, a sensor unit 16, a pusher 18, and a circuit unit (not shown).

枠体11は、薄手の箱状であり、枠状の側面および矩形状の底面から構成され、天面側に矩形状の開口部を有する。操作板12は、矩形平板状であり、枠体11の開口部を塞ぐように枠体11に接合している。例えば、操作板12は、裏面に表示パネルおよびタッチパネルを付設した透明ガラスとして構成される。以下では、操作板12の主面の長手方向をX方向と称し、操作板12の主面の短手方向をY方向と称し、操作板12の主面に垂直な方向をZ方向と称することがある。   The frame 11 has a thin box shape, and includes a frame-shaped side surface and a rectangular bottom surface, and has a rectangular opening on the top surface side. The operation plate 12 has a rectangular flat plate shape and is joined to the frame body 11 so as to close the opening of the frame body 11. For example, the operation panel 12 is configured as transparent glass with a display panel and a touch panel attached to the back surface. Hereinafter, the longitudinal direction of the main surface of the operation plate 12 is referred to as the X direction, the short direction of the main surface of the operation plate 12 is referred to as the Y direction, and the direction perpendicular to the main surface of the operation plate 12 is referred to as the Z direction. There is.

スペーサ14Aは枠体11の側面のうちX方向と平行な第1の側面付近に配置されている。スペーサ14Bは枠体11の第2の側面(第1の側面に対向する側面)付近に配置されている。スペーサ14A,14Bは、それぞれZ方向に延びる柱状であり、枠体11のX方向の略中央部に配置されている。   The spacer 14 </ b> A is disposed in the vicinity of the first side surface parallel to the X direction among the side surfaces of the frame body 11. The spacer 14 </ b> B is disposed in the vicinity of the second side surface (side surface facing the first side surface) of the frame body 11. The spacers 14 </ b> A and 14 </ b> B each have a columnar shape extending in the Z direction, and are disposed at a substantially central portion in the X direction of the frame body 11.

検出板15は、SUS(ステンレス)からなる短冊状であり、その主面が操作板12の主面と平行になるように、枠体11と操作板12とに囲まれる内部空間に配置されている。検出板15は枠体11のX方向の略中央部に配置されている。検出板15の長手方向はY方向に平行になっている。検出板15の長手方向の両端は、それぞれ、スペーサ14A,14Bで支持されている。検出板15と操作板12との間および検出板15と枠体11の底面との間にはスペースが形成されている。   The detection plate 15 has a strip shape made of SUS (stainless steel) and is arranged in an internal space surrounded by the frame body 11 and the operation plate 12 so that the main surface thereof is parallel to the main surface of the operation plate 12. Yes. The detection plate 15 is disposed at a substantially central portion in the X direction of the frame body 11. The longitudinal direction of the detection plate 15 is parallel to the Y direction. Both ends in the longitudinal direction of the detection plate 15 are supported by spacers 14A and 14B, respectively. Spaces are formed between the detection plate 15 and the operation plate 12 and between the detection plate 15 and the bottom surface of the frame body 11.

センサ部16は、短冊状であり、その長手方向がY方向になるように、検出板15の両主面のうち操作板12側の主面に貼付されている。以下、センサ部16と検出板15とが互いに貼り合わされた構造体を貼付体17と称する。回路部は、枠体11と操作板12との内部空間に配置され、センサ部16に電気的に接続されている。   The sensor unit 16 has a strip shape, and is affixed to the main surface of the detection plate 15 on the operation plate 12 side so that the longitudinal direction thereof is the Y direction. Hereinafter, a structure in which the sensor unit 16 and the detection plate 15 are bonded together is referred to as a patch 17. The circuit unit is disposed in the internal space between the frame body 11 and the operation plate 12 and is electrically connected to the sensor unit 16.

押し子18は、操作板12と貼付体17との間に配置され、操作板12および貼付体17に当接している。押し子18は、Z方向に延びる柱状である。押し子18は、Y方向において貼付体17に比べて短くなっており、Y方向において貼付体17の略中央部に配置されている。押し子18は、操作板12の押圧を貼付体17に伝えるものであり、押し子18を設けることにより、操作板12と貼付体17とを大きく離して配置することができる。このため、操作板12と貼付体17との間に、他の部品等を配置することができ、操作入力装置10の設計自由度が増すことになる。   The pusher 18 is disposed between the operation plate 12 and the sticking body 17 and is in contact with the operation plate 12 and the sticking body 17. The pusher 18 has a columnar shape extending in the Z direction. The pusher 18 is shorter than the patch 17 in the Y direction, and is disposed at a substantially central portion of the patch 17 in the Y direction. The pusher 18 transmits the pressing force of the operation plate 12 to the sticking body 17. By providing the pusher 18, the operation plate 12 and the sticking body 17 can be arranged largely apart from each other. For this reason, other parts etc. can be arranged between operation board 12 and pasting object 17, and the design freedom of operation input device 10 increases.

図3は、センサ部16および検出板15からなる貼付体17を拡大して示す側面断面図である。センサ部16は、圧電フィルム31、貼付層32,33、平板電極34,35および基材層36,37を備えている。圧電フィルム31の一方の主面には平板電極34が貼付層32により貼付されている。圧電フィルム31の他方の主面には平板電極35が貼付層33により貼付されている。平板電極34,35は回路部(図示せず)に電気的に接続されている。平板電極34の主面のうち圧電フィルム31側と反対側の主面には、基材層36が配置されている。平板電極35の主面のうち圧電フィルム31側と反対側の主面には、基材層37が配置されている。センサ部16は、基材層36側が検出板15に向くように、貼付層38により検出板15の主面に貼付されている。   FIG. 3 is an enlarged side cross-sectional view of the patch 17 including the sensor unit 16 and the detection plate 15. The sensor unit 16 includes a piezoelectric film 31, adhesive layers 32 and 33, flat plate electrodes 34 and 35, and base material layers 36 and 37. A plate electrode 34 is attached to one main surface of the piezoelectric film 31 with an adhesive layer 32. A flat plate electrode 35 is attached to the other main surface of the piezoelectric film 31 with an adhesive layer 33. The plate electrodes 34 and 35 are electrically connected to a circuit unit (not shown). A base material layer 36 is disposed on the main surface of the plate electrode 34 opposite to the piezoelectric film 31 side. A base material layer 37 is disposed on the main surface of the plate electrode 35 opposite to the piezoelectric film 31 side. The sensor unit 16 is affixed to the main surface of the detection plate 15 with an adhesive layer 38 so that the base material layer 36 side faces the detection plate 15.

圧電フィルム31はPLLA(L型ポリ乳酸)から形成されている。PLLAは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。PLLAは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。一軸延伸されたPLLAの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。また、キラル高分子はポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム31は、変位量が大きくても破損することがなく、確実に変位量を検出することができる。   The piezoelectric film 31 is made of PLLA (L-type polylactic acid). PLLA is a chiral polymer, and the main chain has a helical structure. PLLA is uniaxially stretched and has piezoelectricity when the molecules are oriented. The piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high class among polymers. In addition, since the chiral polymer is a polymer and has flexibility, it is not damaged by a large displacement unlike piezoelectric ceramics. Therefore, the piezoelectric film 31 mainly composed of a chiral polymer is not damaged even if the displacement amount is large, and the displacement amount can be reliably detected.

また、PLLAは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、PVDF等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないPLLAの圧電性は、PVDFやPZT等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。このため、PLLAには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。さらに、PVDF等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、PLLAの圧電定数は経時的に極めて安定している。   In addition, PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation treatment such as stretching, and does not need to be polled like other polymers such as PVDF or piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA that does not belong to ferroelectrics is not expressed by the polarization of ions like ferroelectrics such as PVDF and PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there. For this reason, the pyroelectricity generated in other ferroelectric piezoelectric materials does not occur in PLLA. Further, PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases, the piezoelectric constant may be significantly reduced, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable over time.

PLLAの延伸方向に3軸をとり、3軸方向に垂直な方向に1軸および2軸をとると、PLLAにはd14の圧電定数(ずりの圧電定数)が存在する。1軸方向が厚み方向となり、3軸方向(延伸方向)に対して45°の角度をなす方向が長手方向となるように、ストライプ状の圧電フィルム31が切り出される。これにより、圧電フィルム31が長手方向に伸縮すると、圧電フィルム31は厚み方向に分極する。Stretching direction of PLLA to take three axes, taking uniaxially and biaxially in a direction perpendicular to the three axial directions, the PLLA there is the piezoelectric constant of d 14 (piezoelectric constant shear). The striped piezoelectric film 31 is cut so that the uniaxial direction is the thickness direction and the direction that forms an angle of 45 ° with respect to the triaxial direction (stretching direction) is the longitudinal direction. Thereby, when the piezoelectric film 31 expands and contracts in the longitudinal direction, the piezoelectric film 31 is polarized in the thickness direction.

貼付層32,33,38の材料は粘着剤または接着剤で構成される。粘着剤と接着剤との違いは、接着剤が接着時に液体から固体になるのに対して、粘着剤は常に濡れた状態を安定して保つことである。貼付層32,33,38の材料に粘着剤を用いれば、接着剤に比べて粘着剤の厚みを容易に制御することができる。一方、貼付層32,33,38の材料に接着剤を用いれば、粘着剤に比べて硬いので押圧による変形を緩和しにくく、より良好な検出感度を得やすくなる。平板電極34,35は銅箔等の金属膜からなる。基材層36,37の材料はポリイミド等の樹脂である。   The material of the adhesive layers 32, 33, 38 is composed of an adhesive or an adhesive. The difference between a pressure-sensitive adhesive and an adhesive is that the pressure-sensitive adhesive always keeps a wet state stably, whereas the pressure-sensitive adhesive changes from a liquid to a solid when bonded. If an adhesive is used for the material of the adhesive layers 32, 33, and 38, the thickness of the adhesive can be easily controlled compared to the adhesive. On the other hand, if an adhesive is used for the material of the adhesive layers 32, 33, 38, it is harder than an adhesive, so that deformation due to pressing is difficult to alleviate, and better detection sensitivity is easily obtained. The plate electrodes 34 and 35 are made of a metal film such as a copper foil. The material of the base material layers 36 and 37 is a resin such as polyimide.

図4は、貼付体17を操作入力装置10に組み付けていない状態(非組み付け状態)での貼付体17の側面断面図である。   FIG. 4 is a side sectional view of the patch 17 in a state where the patch 17 is not assembled to the operation input device 10 (non-assembled state).

貼付体17は、操作入力装置10に組み付けていない状態での形状が、センサ部16側、即ち、押し子18および操作板12側に凸に湾曲して反るように、成形または塑性加工されたものである。   The patch 17 is molded or plastically processed so that the shape when not attached to the operation input device 10 is curved and warped convexly toward the sensor unit 16 side, that is, the pusher 18 and the operation plate 12 side. It is a thing.

この貼付体17は、図2に示したように、Y方向の両端をスペーサ14A,14Bで固定して、中央付近の凸に反る部分を前述の押し子18に押し当てて、枠体11と操作板12との内部空間に組み付けられる。組み付け状態の貼付体17は、凸に反っていた部分が平坦となるように弾性変形し、押し子18に対して操作板12に押しつけるような弾性力を作用させる。具体的には、Z方向での貼付体17の両端の固定位置と、Z方向での貼付体17と押し子との接触位置とが略一致するように設定されている。   As shown in FIG. 2, the sticker 17 has both ends in the Y direction fixed by spacers 14A and 14B, and a portion warped in the vicinity of the center is pressed against the above-described pusher 18, so that the frame 11 And the operation space of the operation plate 12. The assembled patch 17 is elastically deformed so that the portion warped in a convex shape becomes flat, and an elastic force is applied to the pusher 18 against the operation plate 12. Specifically, the fixed positions of both ends of the sticking body 17 in the Z direction and the contact positions of the sticking body 17 and the pusher in the Z direction are set so as to substantially match.

このため、貼付体17を組み付けた状態では、操作板12が押圧操作されても、また、操作板12が押圧操作されていなくても、常に、貼付体17が押し子18に押し当たり、貼付体17と押し子18とが確実に接触することになる。したがって、操作板12にかかる押圧が押し子18を介して検出板15に確実に伝わることになり、センサ部16で検出板15の歪みを検出することで、操作板12の押圧操作を検出することができる。   For this reason, in the state where the patch 17 is assembled, even if the operation plate 12 is pressed or the operation plate 12 is not pressed, the patch 17 always hits the pusher 18 and sticks. The body 17 and the pusher 18 come into reliable contact. Therefore, the pressure applied to the operation plate 12 is reliably transmitted to the detection plate 15 via the pusher 18, and the pressure operation of the operation plate 12 is detected by detecting the distortion of the detection plate 15 by the sensor unit 16. be able to.

なお、センサ部16の圧電フィルム31を構成するキラル高分子(ポリマー)や基材層36,37を構成するポリイミド等の樹脂は、検出板15を構成するSUSよりも、一般に線膨脹係数が大きく、低温環境下ではセンサ部16が検出板15よりも大きく縮んで、貼付体17が操作板12側に凹となる方向に撓むような熱変形が生じる。この熱変形は、非組み付け状態での反りとは逆向きの反りを貼付体17に生じさせるため、非組み付け状態での検出板15の反り量は、操作入力装置10の使用温度範囲の全域において熱変形があっても、貼付体17がセンサ部16側に凸となる反りが確保されるように、設定することが好ましい。   Note that a resin such as a chiral polymer (polymer) that constitutes the piezoelectric film 31 of the sensor unit 16 or a polyimide that constitutes the base material layers 36 and 37 generally has a larger linear expansion coefficient than SUS that constitutes the detection plate 15. In a low temperature environment, the sensor unit 16 contracts more than the detection plate 15, and thermal deformation occurs such that the patch 17 is bent in a concave direction on the operation plate 12 side. This thermal deformation causes the patch 17 to warp in a direction opposite to the warp in the non-assembled state. Therefore, the warp amount of the detection plate 15 in the non-assembled state is in the entire operating temperature range of the operation input device 10. Even if there is thermal deformation, it is preferable to set the patch 17 so as to ensure a warp that protrudes toward the sensor unit 16 side.

図5は、操作入力装置10における操作板12の押圧(押し込み)検知を説明する側面断面図である。操作板12が押圧操作により押し込まれると、押し子18を介して、貼付体17が押し込まれる。貼付体17は端部がスペーサ14A,14Bで固定されて略平坦な形状で保持されていたため、貼付体17は押し子18に押し込まれる方向に凸となるように撓む。これにより、貼付体17の両主面のうち操作板12側の主面が長手方向(Y方向)に縮むように貼付体17は歪む。このため、貼付体17の操作板12側の主面に貼付されているセンサ部16も長手方向に縮む。すると、センサ部16を構成する圧電フィルム31(図3参照)も長手方向に縮むため、圧電効果によって圧電フィルム31は厚み方向に分極し、圧電フィルム31の両主面に電位差が発生する。この電位差により、圧電フィルム31の両主面に対向する平板電極34,35に電荷が誘起される。回路部はこの電荷の流れ(電流)を電圧に変換して、操作板12の押圧を電圧として検出する。操作板12にかかる押圧は、押し子18を介して貼付体17に確実に伝わるため、センサ部16が操作板12に貼付されていなくても、操作板12にかかる押圧をセンサ部16で確実に検出することができる。   FIG. 5 is a side cross-sectional view for explaining detection of pressing (pushing) of the operation plate 12 in the operation input device 10. When the operation plate 12 is pushed by a pressing operation, the patch 17 is pushed through the pusher 18. Since the patch 17 has its ends fixed by the spacers 14A and 14B and held in a substantially flat shape, the patch 17 is bent so as to be convex in the direction of being pushed into the pusher 18. Thereby, the patch 17 is distorted so that the main surface on the operation plate 12 side of both the principal surfaces of the patch 17 contracts in the longitudinal direction (Y direction). For this reason, the sensor part 16 affixed to the main surface by the side of the operation board 12 of the sticking body 17 also shrinks in a longitudinal direction. Then, since the piezoelectric film 31 (see FIG. 3) constituting the sensor unit 16 is also contracted in the longitudinal direction, the piezoelectric film 31 is polarized in the thickness direction due to the piezoelectric effect, and a potential difference is generated between both main surfaces of the piezoelectric film 31. Due to this potential difference, electric charges are induced in the plate electrodes 34 and 35 facing both main surfaces of the piezoelectric film 31. The circuit unit converts the flow (current) of this charge into a voltage, and detects the pressing of the operation plate 12 as a voltage. Since the pressure applied to the operation plate 12 is reliably transmitted to the sticking body 17 via the pusher 18, even if the sensor unit 16 is not attached to the operation plate 12, the pressure applied to the operation plate 12 is ensured by the sensor unit 16. Can be detected.

《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態に係る操作入力装置40について説明する。第2の実施形態に係る操作入力装置40の構成は、第1の実施形態と殆ど同様であるが、クッション(弾性体)を更に備えている点で、第1の実施形態と相違している。
<< Second Embodiment >>
Next, the operation input device 40 according to the second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the operation input device 40 according to the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment, but is different from the first embodiment in that it further includes a cushion (elastic body). .

図6は、第2の実施形態に係る操作入力装置40の側面断面図である。操作入力装置40は、前述の枠体11と操作板12とスペーサ14A,14Bと貼付体17と押し子18と回路部(図示せず)とに加えて、クッション(弾性体)42を更に備えている。クッション42は、枠体11と貼付体17との間に、押し子18と対向するように配置され、枠体11および検出板15に当接している。クッション42は、Y方向において検出板15の略中央部に配置され、平面視して(Z方向から見て)、押し子18とほぼ同一の形状および大きさを有している。   FIG. 6 is a side sectional view of the operation input device 40 according to the second embodiment. The operation input device 40 further includes a cushion (elastic body) 42 in addition to the frame body 11, the operation plate 12, the spacers 14 </ b> A and 14 </ b> B, the pasting body 17, the pusher 18, and a circuit unit (not shown). ing. The cushion 42 is disposed between the frame body 11 and the patch body 17 so as to face the pusher 18, and is in contact with the frame body 11 and the detection plate 15. The cushion 42 is disposed substantially at the center of the detection plate 15 in the Y direction, and has substantially the same shape and size as the pusher 18 in plan view (as viewed from the Z direction).

このクッション42は、貼付体17のY方向の中央部を、センサ部16側、即ち、押し子18および操作板12側に付勢するために設けられている。このようにクッション42を設ける構成では、貼付体17を非組み付け状態で操作板12側に凸に反らせている構成と同様に、貼付体17を操作板12や押し子18から離れ難くすることができる。したがって、貼付体17を非組み付け状態で操作板12側に凸に反らせている構成と、クッション42を設ける構成とを併用することにより、更に確実に操作板12の押圧を検出板15に伝えることができる。   The cushion 42 is provided to urge the central portion of the sticking body 17 in the Y direction toward the sensor unit 16, that is, the pusher 18 and the operation plate 12. In the configuration in which the cushion 42 is provided in this manner, it is possible to make it difficult for the patch 17 to be separated from the operation plate 12 and the pusher 18 in the same manner as the configuration in which the patch 17 is convexly bent toward the operation plate 12 in a non-assembled state. it can. Therefore, the combination of the configuration in which the patch 17 is convexly warped toward the operation plate 12 in a non-assembled state and the configuration in which the cushion 42 is provided can further reliably transmit the pressure on the operation plate 12 to the detection plate 15. Can do.

《第3の実施形態》
次に、本発明の第3の実施形態に係る操作入力装置50について説明する。第3の実施形態に係る操作入力装置50の構成は、第1の実施形態と殆ど同様であるが、押し子を省いている点で、第1の実施形態と相違している。
<< Third Embodiment >>
Next, an operation input device 50 according to a third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the operation input device 50 according to the third embodiment is almost the same as that of the first embodiment, but is different from the first embodiment in that the pusher is omitted.

図7は、第3の実施形態に係る操作入力装置50の側面断面図である。操作入力装置50は、前述の枠体11と操作板12とスペーサ14A,14Bと貼付体17と回路部(図示せず)とを備え、押し子を省いている。   FIG. 7 is a side sectional view of the operation input device 50 according to the third embodiment. The operation input device 50 includes the frame body 11, the operation plate 12, the spacers 14 </ b> A and 14 </ b> B, the pasting body 17, and a circuit unit (not shown), and a pusher is omitted.

貼付体17は、操作入力装置10に組み付けていない状態での元の形状だけでなく、操作入力装置10に組み付けている状態での形状も、センサ部16側、即ち、押し子18および操作板12側に凸に湾曲して反っている。   The patch 17 has not only the original shape when not attached to the operation input device 10 but also the shape when attached to the operation input device 10, that is, the pusher 18 and the operation plate. Curved convexly on the 12 side and warped.

ここでは、操作入力装置10に組み付けている状態での貼付体17は、Y方向の両端をスペーサ14A,14Bで固定して、中央付近の凸に反る部分を操作板12に直接押し当てて、枠体11と操作板12との内部空間に組み付けられている。貼付体17は、組み付け状態では凸に反っていた部分が非組み付け状態よりも扁平となるように(押し戻されるように)弾性変形し、操作板12に押すような弾性力を作用させる。   Here, the sticking body 17 in the state where it is assembled to the operation input device 10 is fixed with the spacers 14A and 14B at both ends in the Y direction, and directly pressed against the convex portion near the center against the operation plate 12. The inner space of the frame 11 and the operation plate 12 is assembled. The patch 17 is elastically deformed so that a portion warped in a convex state in the assembled state becomes flatter than the non-assembled state (so as to be pushed back), and an elastic force that pushes the operation plate 12 is applied.

このため、やはり貼付体17を組み付けた状態では、操作板12が押圧操作されていても、また、操作板12が押圧操作されていなくても、常に、貼付体17が操作板12に押し当たり、貼付体17と操作板12とが確実に接触することになる。したがって、操作板12にかかる押圧が検出板15に確実に伝わることになり、センサ部16で検出板15の歪みを検出することで、操作板12の押圧を検出することができる。   For this reason, in the state where the patch 17 is assembled, the patch 17 always touches the operation plate 12 even if the operation plate 12 is pressed or the operation plate 12 is not pressed. Thus, the patch 17 and the operation plate 12 come into reliable contact. Therefore, the pressure applied to the operation plate 12 is reliably transmitted to the detection plate 15, and the pressure on the operation plate 12 can be detected by detecting the distortion of the detection plate 15 with the sensor unit 16.

《第4の実施形態》
次に、本発明の第4の実施形態に係る操作入力装置60について説明する。第4の実施形態に係る操作入力装置60の構成は、第3の実施形態と殆ど同様であるが、貼付体の形状が第3の実施形態と相違している。
<< Fourth Embodiment >>
Next, an operation input device 60 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The configuration of the operation input device 60 according to the fourth embodiment is almost the same as that of the third embodiment, but the shape of the patch is different from that of the third embodiment.

図8は、第4の実施形態に係る操作入力装置60の側面断面図である。操作入力装置60は、前述の枠体11と操作板12とスペーサ14A,14Bと回路部(図示せず)とを備え、貼付体17に替えて貼付体67を備えている。   FIG. 8 is a side sectional view of the operation input device 60 according to the fourth embodiment. The operation input device 60 includes the frame body 11, the operation plate 12, the spacers 14 </ b> A and 14 </ b> B, and a circuit unit (not shown), and includes an adhesive body 67 instead of the adhesive body 17.

貼付体67は、操作入力装置60に組み付けていない状態での元の形状が、センサ部66側、即ち、操作板12側に凸に中央部が屈曲して反るように、成形または塑性加工されたものである。このように貼付体67は、湾曲して反る形状に限られず、屈曲して反るような形状であってもよい。   The patch 67 is molded or plastically processed so that the original shape in a state where it is not assembled to the operation input device 60 is warped with the central portion bent toward the sensor portion 66 side, that is, the operation plate 12 side. It has been done. Thus, the patch 67 is not limited to a curved and warped shape, and may be a shape that bends and warps.

以上の各実施形態で説明したように本発明は実施することができるが、各実施形態で示したクッションの有無や、押し子の有無、は適宜組み合わせて実施してもよい。   Although the present invention can be implemented as described in the above embodiments, the presence or absence of a cushion and the presence or absence of a pusher shown in each embodiment may be combined appropriately.

また、貼付体は、枠体内部に内蔵される他の内蔵部品との実装位置の兼ね合いによって、適宜の配置や形状にすることができる。例えば、上述の実施形態では、貼付体を平面視した枠体の短辺に対して平行に配置する例を示したが、貼付体を平面視した枠体の長辺に対して平行に配置してもよく、枠体の長辺および短辺に対してななめに配置してもよい。また、上述の実施形態では、貼付体を枠体内部でX軸方向の中央部に1個配置する例を示したが、例えばX軸方向に並べて複数個の貼付体を配置するようにしてもよく、また、貼付体をX軸方向により幅広な構成にしてもよい。これらのようにすれば、押圧の検出感度が押圧位置に応じてばらつくことを抑制できる。   Moreover, a sticking body can be made into an appropriate arrangement | positioning and shape by the balance of the mounting position with the other internal components incorporated in the inside of a frame. For example, in the above-described embodiment, the example in which the patch is arranged in parallel to the short side of the frame body in plan view is shown, but the patch body is arranged in parallel to the long side of the frame body in plan view. It may be arranged so as to be slanted with respect to the long side and the short side of the frame. In the above-described embodiment, an example in which one patch is arranged in the center in the X-axis direction inside the frame has been shown. However, for example, a plurality of patches may be arranged in the X-axis direction. In addition, the patch may be configured to be wider in the X-axis direction. If it does in this way, it can control that the detection sensitivity of press varies according to a press position.

10,40,50,60…操作入力装置
11…枠体
12…操作板
14A,14B…スペーサ
15,65…検出板
16,66…センサ部
17,67…貼付体
18…押し子
31…圧電フィルム
32,33,38…貼付層
34,35…平板電極
36,37…基材層
42…クッション
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 40, 50, 60 ... Operation input device 11 ... Frame body 12 ... Operation board 14A, 14B ... Spacer 15, 65 ... Detection board 16, 66 ... Sensor part 17, 67 ... Paste 18 ... Pusher 31 ... Piezoelectric film 32, 33, 38 ... adhesive layers 34, 35 ... flat plate electrodes 36, 37 ... base material layer 42 ... cushion

Claims (5)

押圧操作を受ける操作板と、
前記操作板を保持する枠体と、
前記枠体に組み付けられていない状態では前記操作板側に凸状に反る形状であり、前記凸状の反りが前記操作板に押しつけられるように、前記枠体に組み付けられている検出板と、
前記検出板の前記操作板側に貼付され、前記検出板よりも線膨張係数が大きい圧電フィルムと、
を備える操作入力装置。
An operation panel for receiving a pressing operation;
A frame for holding the operation plate;
A detection plate that is assembled to the frame so that the convex is warped toward the operation plate when not assembled to the frame, and the convex warpage is pressed against the operation plate; ,
A piezoelectric film that is affixed to the operation plate side of the detection plate and has a larger linear expansion coefficient than the detection plate ,
An operation input device comprising:
前記検出板と前記操作板との間に設けられ、前記操作板が押圧操作を受けるときに前記検出板を押し込む押し子を更に備える請求項1に記載の操作入力装置。   The operation input device according to claim 1, further comprising a pusher that is provided between the detection plate and the operation plate and pushes the detection plate when the operation plate receives a pressing operation. 前記圧電フィルムは前記検出板の前記操作板側に設けられている、請求項1または請求項2に記載の操作入力装置。   The operation input device according to claim 1, wherein the piezoelectric film is provided on the operation plate side of the detection plate. 前記圧電フィルムはキラル高分子からなる、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の操作入力装置。   The operation input device according to claim 1, wherein the piezoelectric film is made of a chiral polymer. 前記キラル高分子はL型ポリ乳酸である、請求項4に記載の操作入力装置。   The operation input device according to claim 4, wherein the chiral polymer is L-type polylactic acid.
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