JP7625969B2 - Electronics - Google Patents
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Description
本発明は、圧電センサを備える電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device equipped with a piezoelectric sensor.
従来の電子機器に関する発明としては、例えば、特許文献1に記載の分布センサが知られている。この分布センサは、圧電素子に相当する部分、下地基材及び支持スペーサを備えている。下地基材は、例えば、長方形状を有している。支持スペーサは、下地基材の四隅に配置されている。圧電素子に相当する部分は、下地基材の上に配置されている。圧電素子に相当する部分は、支持スペーサにより支持されている。
As an example of an invention related to conventional electronic devices, the distribution sensor described in
ところで、圧電センサを備える電子機器では、圧電センサの検知感度を向上させたいという要望がある。しかしながら、特許文献1に記載の分布センサでは、支持スペーサが圧電素子の変形を阻害する場合がある。そのため、この分布センサの検知感度を向上させることが難しい場合がある。
In electronic devices equipped with piezoelectric sensors, there is a demand for improving the detection sensitivity of the piezoelectric sensors. However, in the distributed sensor described in
そこで、本発明の目的は、圧電センサの検知感度を向上させることができる電子機器を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to provide an electronic device that can improve the detection sensitivity of a piezoelectric sensor.
本発明の一形態に係る電子機器は、
上主面及び下主面を有する操作板であって、ユーザの身体の一部又は操作部材が前記操作板の前記上主面に接触する、操作板と、
前記操作板の前記下主面に設けられている圧電センサであって、前記操作板の変形を検出する検出信号を出力する圧電センサと、
前記操作板の前記下主面と向かい合う対向面を有する対向部材と、
前記操作板の前記下主面及び前記対向部材の前記対向面に接触している支持部材と、
を備えており、
前記支持部材は、上下方向に見て、前記圧電センサの外縁から10mm以上離れており、
前記支持部材は、2N以下の大きさの上方向の力を前記操作板に加えている。
An electronic device according to one embodiment of the present invention includes:
An operation plate having an upper main surface and a lower main surface, wherein a part of a user's body or an operation member comes into contact with the upper main surface of the operation plate;
a piezoelectric sensor provided on the lower main surface of the operation plate, the piezoelectric sensor detecting deformation of the operation plate and outputting a detection signal;
an opposing member having an opposing surface facing the lower main surface of the operation plate;
a support member in contact with the lower main surface of the operation plate and the opposing surface of the opposing member;
Equipped with
the support member is spaced from an outer edge of the piezoelectric sensor by 10 mm or more when viewed in a vertical direction,
The support member applies an upward force of 2N or less to the operation plate.
本明細書において、前後方向に延びる軸や部材は、必ずしも前後方向と平行である軸や部材だけを示すものではない。前後方向に延びる軸や部材とは、前後方向に対して±45°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。同様に、上下方向に延びる軸や部材とは、上下方向に対して±45°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。左右方向に延びる軸や部材とは、左右方向に対して±45°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。 In this specification, an axis or member extending in the front-rear direction does not necessarily refer only to an axis or member that is parallel to the front-rear direction. An axis or member extending in the front-rear direction refers to an axis or member that is inclined within a range of ±45° with respect to the front-rear direction. Similarly, an axis or member extending in the up-down direction refers to an axis or member that is inclined within a range of ±45° with respect to the up-down direction. An axis or member extending in the left-right direction refers to an axis or member that is inclined within a range of ±45° with respect to the left-right direction.
以下では、第1部材、第2部材及び第3部材とは、電子機器が備えている構造物である。本明細書において、第1部材が第2部材に支持されているとは、第1部材が第2部材に対して移動不可能に第2部材に取り付けられている(すなわち、固定又は保持されている)場合、及び、第1部材が第2部材に対して移動可能に第2部材に取り付けられている場合を含む。また、第1部材が第2部材に支持されているとは、第1部材が第2部材に直接に取り付けられている場合、及び、第1部材が第3部材を介して第2部材に取り付けられている場合の両方を含む。 In the following, the first member, second member, and third member are structures that an electronic device has. In this specification, "the first member is supported by the second member" includes cases where the first member is attached to the second member so as to be immovable relative to the second member (i.e., fixed or held), and cases where the first member is attached to the second member so as to be movable relative to the second member. In addition, "the first member is supported by the second member" includes both cases where the first member is directly attached to the second member, and cases where the first member is attached to the second member via the third member.
本明細書において、前後方向に並ぶ第1部材及び第2部材とは、以下の状態を示す。前後方向に垂直な方向に第1部材及び第2部材を見たときに、第1部材及び第2部材の両方が前後方向を示す任意の直線上に配置されている状態である。本明細書において、上下方向に見たときに前後方向に並ぶ第1部材及び第2部材とは、以下の状態を示す。上下方向に第1部材及び第2部材を見たときに、第1部材及び第2部材の両方が前後方向を示す任意の直線上に配置されている。この場合、上下方向とは異なる左右方向から第1部材及び第2部材を見ると、第1部材及び第2部材のいずれか一方が前後方向を示す任意の直線上に配置されていなくてもよい。なお、第1部材と第2部材とが接触していてもよい。第1部材と第2部材とが離れていてもよい。第1部材と第2部材との間に第3部材が存在していてもよい。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。 In this specification, the first and second members aligned in the front-rear direction refer to the following state. When the first and second members are viewed in a direction perpendicular to the front-rear direction, both the first and second members are arranged on an arbitrary straight line indicating the front-rear direction. In this specification, the first and second members aligned in the front-rear direction when viewed in the up-down direction refer to the following state. When the first and second members are viewed in the up-down direction, both the first and second members are arranged on an arbitrary straight line indicating the front-rear direction. In this case, when the first and second members are viewed from a left-right direction different from the up-down direction, either the first or second member does not have to be arranged on an arbitrary straight line indicating the front-rear direction. Note that the first and second members may be in contact with each other. The first and second members may be separated from each other. A third member may be present between the first and second members. This definition also applies to directions other than the front-rear direction.
本明細書において、第1部材が第2部材の前に配置されるとは、以下の状態を指す。第1部材の一部は、第2部材が前方向に平行移動するときに通過する領域内に配置されている。よって、第1部材は、第2部材が前方向に平行移動するときに通過する領域内に収まっていてもよいし、第2部材が前方向に平行移動するときに通過する領域から突出していてもよい。この場合、第1部材及び第2部材は、前後方向に並んでいる。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。 In this specification, a first member being placed in front of a second member refers to the following state: A part of the first member is placed within the area through which the second member passes when it translates forward. Thus, the first member may be contained within the area through which the second member passes when it translates forward, or may protrude from the area through which the second member passes when it translates forward. In this case, the first member and the second member are lined up in the front-to-rear direction. This definition also applies to directions other than the front-to-rear direction.
本明細書において、左右方向に見たときに、第1部材が第2部材の前に配置されるとは、以下の状態を指す。左右方向に見たときに、第1部材と第2部材が前後方向に並んでおり、かつ、左右方向に見たときに、第1部材の第2部材と対向する部分が、第2部材の前に配置される。この定義において、第1部材と第2部材は、3次元では、前後方向に並んでいなくてもよい。この定義は、前後方向以外の方向も適用される。 In this specification, a first member being placed in front of a second member when viewed in the left-right direction refers to the following state: When viewed in the left-right direction, the first member and the second member are lined up in the front-to-back direction, and when viewed in the left-to-right direction, the part of the first member that faces the second member is placed in front of the second member. In this definition, the first member and the second member do not have to be lined up in the front-to-back direction in three dimensions. This definition also applies to directions other than the front-to-back direction.
本明細書において、第1部材が第2部材より前に配置されるとは、以下の状態を指す。第1部材は、第2部材の前端を通り前後方向に直交する平面の前に配置される。この場合、第1部材及び第2部材は、前後方向に並んでいてもよく、並んでいなくてもよい。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。 In this specification, the term "the first member is placed in front of the second member" refers to the following state: The first member is placed in front of a plane that passes through the front end of the second member and is perpendicular to the front-to-rear direction. In this case, the first member and the second member may or may not be aligned in the front-to-rear direction. This definition also applies to directions other than the front-to-rear direction.
本明細書において、特に断りのない場合には、第1部材の各部について以下のように定義する。第1部材の前部とは、第1部材の前半分を意味する。第1部材の後部とは、第1部材の後半分を意味する。第1部材の左部とは、第1部材の左半分を意味する。第1部材の右部とは、第1部材の右半分を意味する。第1部材の上部とは、第1部材の上半分を意味する。第1部材の下部とは、第1部材の下半分を意味する。第1部材の前端とは、第1部材の前方向の端を意味する。第1部材の後端とは、第1部材の後方向の端を意味する。第1部材の左端とは、第1部材の左方向の端を意味する。第1部材の右端とは、第1部材の右方向の端を意味する。第1部材の上端とは、第1部材の上方向の端を意味する。第1部材の下端とは、第1部材の下方向の端を意味する。第1部材の前端部とは、第1部材の前端及びその近傍を意味する。第1部材の後端部とは、第1部材の後端及びその近傍を意味する。第1部材の左端部とは、第1部材の左端及びその近傍を意味する。第1部材の右端部とは、第1部材の右端及びその近傍を意味する。第1部材の上端部とは、第1部材の上端及びその近傍を意味する。第1部材の下端部とは、第1部材の下端及びその近傍を意味する。 In this specification, unless otherwise specified, each part of the first member is defined as follows. The front part of the first member means the front half of the first member. The rear part of the first member means the rear half of the first member. The left part of the first member means the left half of the first member. The right part of the first member means the right half of the first member. The upper part of the first member means the upper half of the first member. The lower part of the first member means the lower half of the first member. The front end of the first member means the front end of the first member. The rear end of the first member means the rear end of the first member. The left end of the first member means the left end of the first member. The right end of the first member means the right end of the first member. The upper end of the first member means the upper end of the first member. The lower end of the first member means the lower end of the first member. The front end of the first member means the front end of the first member and its vicinity. The rear end of the first member means the rear end of the first member and its vicinity. The left end of the first member means the left end of the first member and its vicinity. The right end of the first member means the right end of the first member and its vicinity. The top end of the first member means the top end of the first member and its vicinity. The bottom end of the first member means the bottom end of the first member and its vicinity.
本明細書において、第1部材と第2部材とが電気的に接続されているとは、以下の2通りの意味を含む。第1の意味は、第1部材と第2部材とが物理的に接触することによって、第1部材と第2部材とに直流電流が流れることができることである。第2の意味は、第1部材と第3部材とが物理的に接触し、かつ、第3部材と第2部材とが物理的に接触することによって、第1部材と第2部材とに直流電流が流れることができることである。第2の意味では、第1部材と第2部材とは物理的に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。第2の意味では、第3部材は、単一の部材であってもよいし、複数の部材を含んでいてもよい。 In this specification, the phrase "the first member and the second member are electrically connected" has the following two meanings. The first meaning is that the first member and the second member are in physical contact with each other, allowing a direct current to flow between the first member and the second member. The second meaning is that the first member and the third member are in physical contact with each other, and the third member and the second member are in physical contact with each other, allowing a direct current to flow between the first member and the second member. In the second meaning, the first member and the second member may or may not be in physical contact with each other. In the second meaning, the third member may be a single member, or may include multiple members.
本発明に係る電子機器によれば、圧電センサの検知感度を向上させることができる。 The electronic device according to the present invention can improve the detection sensitivity of the piezoelectric sensor.
(実施形態)
以下に、本発明の一実施形態に係る電子機器1の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、電子機器1の上面図である。図2は、電子機器1のA-Aにおける断面図である。図3は、電子機器1のB-Bにおける断面図である。図4は、圧電センサ13の底面図及びC-Cにおける断面図である。
(Embodiment)
The configuration of an
また、本明細書において、方向を以下の様に定義する。電子機器1において、操作板2の上主面S11の法線ベクトルが延びる方向を上方向と定義する。操作板2の下主面S12の法線ベクトルの方向を下方向と定義する。操作板2の長辺が延びる方向を前後方向と定義する。操作板2の短辺が延びる方向を左右方向と定義する。上下方向、左右方向及び前後方向は、互いに直交している。なお、本明細書における方向の定義は、一例である。従って、電子機器1の実使用時における方向と本明細書における方向とが一致している必要はない。また、図1において上下方向が反転してもよい。同様に、図1において左右方向が反転してもよい。図1において前後方向が反転してもよい。
In addition, in this specification, directions are defined as follows. In the
電子機器1は、スマートフォンやタブレット型コンピュータ等の携帯型電子端末である。電子機器1は、図1ないし図3に示すように、操作板2、筐体3、対向部材4、支持部材5及び圧電センサ13を備えている。筐体3は、箱である。筐体3は、上下方向に見て、長方形状を有している。ただし、筐体3の上面は、開口している。筐体3の開口は、上下方向に見て、長方形状を有している。操作板2は、板形状を有している。操作板2は、上主面S11及び下主面S12を有する。操作板2は、上下方向に見て、前後方向に延びる長辺及び左右方向に延びる短辺を有する長方形状を有している。これにより、操作板2は、筐体3の開口を塞いでいる。なお、操作板2は、タッチパネル、指紋センサ、ディスプレイを含んでいてもよい。ユーザの身体の一部又は操作部材は、操作板2の上主面S11に接触する。
The
操作板2は、第1導電部21を備えている。操作板2の下主面S12には、図3に示すように、第1導電部21が露出している。第1導電部21は、グランドに接続されている。第1導電部21は、例えば、操作板2に設けられている配線層やグランド導体層等である。なお、第1導電部21は、金属板、金属箔、ガラスに設けられた電極、フィルムに設けられた電極、導電性クッションであってもよい。また、操作板2及び筐体3は、内部に空間を形成している。この空間には、バッテリ、回路基板、CPU(Central Processing Unit)、フレーム等(図示せず)が設けられている。
The
対向部材4は、操作板2の下主面S12と向かい合う対向面S21を有している。より詳細には、対向部材4は、操作板2及び筐体3により形成されている空間に配置されている。対向部材4は、上主面(対向面S21)及び下主面S22を有している。また、対向部材4は、第2導電部41を含んでいる。対向部材4の対向面S21には、図3に示すように、第2導電部41が露出している。第2導電部41は、グランドに接続されている。本実施形態では、対向部材4は、フレームである。ただし、対向部材4は、回路基板、バッテリ等であってもよい。第2導電部41は、対向部材4がフレームである場合には、例えば、金属などの導電材により形成された金属製フレームである。第2導電部41は、対向部材4がバッテリである場合には、対向部材4の表面に設けられている接地用のグランドである。第2導電部41は、対向部材4が回路基板である場合には、配線層やグランド導体層等である。
The facing
圧電センサ13は、操作板2の変形を検出する検出信号を出力する。より詳細には、圧電センサ13は、ユーザが操作板2を押圧したことを検出するための検出信号を出力する。すなわち、圧電センサ13は、ユーザが操作板2を押圧することにより操作板2に生じる変形に応じた検出信号を出力する。圧電センサ13は、図2に示すように、操作板2の下主面S12に設けられている。より詳細には、圧電センサ13は、上下方向に見て、左右方向に延びる長辺を有する長方形状を有している。圧電センサ13は、上下方向に見て、操作板2の前後方向の中央において左右方向に延びている。以下に、図4を参照しながら、圧電センサ13の詳細について説明する。
The
圧電センサ13は、圧電フィルム14、上電極15a、下電極15b、基材16、接着層18,20を備えている。圧電フィルム14は、図4に示すように、シート形状を有している。従って、圧電フィルム14は、上主面S1及び下主面S2を有している。圧電フィルム14の左右方向の長さは、圧電フィルム14の前後方向の長さより長い。本実施形態では、圧電フィルム14は、上下方向に見て、左右方向に延びる長辺を有する長方形状を有している。圧電フィルム14は、圧電フィルム14の変形量に応じた電荷を発生する。本実施形態では、圧電フィルム14は、PLAフィルムである。以下に、圧電フィルム14についてより詳細に説明する。
The
圧電フィルム14は、圧電フィルム14が左右方向に伸張されたときに発生する電荷の極性が、圧電フィルム14が前後方向に伸張されたときに発生する電荷の極性と逆となる特性を有している。具体的には、圧電フィルム14は、キラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子とは、例えば、ポリ乳酸(PLA)、特にL型ポリ乳酸(PLLA)である。キラル高分子からなるPLLAは、主鎖が螺旋構造を有する。PLLAは、一軸延伸されて分子が配向する圧電性を有する。圧電フィルム14は、d14の圧電定数を有している。圧電フィルム14の一軸延伸方向(配向方向)は、前後方向及び左右方向のそれぞれに対して45度の角度を形成している。この45度は、例えば、45度±10度程度を含む角度を含む。これにより、圧電フィルム14は、圧電フィルム14が左右方向に伸張されること又は左右方向に圧縮されることにより、電荷を発生する。圧電フィルム14は、例えば、左右方向に伸張されると正の電荷を発生する。圧電フィルム14は、例えば、左右方向に圧縮されると負の電荷を発生する。電荷の大きさは、伸張又は圧縮による圧電フィルム14の変形量に依存する。より正確には、電荷の大きさは、伸張又は圧縮による圧電フィルム14の変形量の微分値に依存する。
The
上電極15aは、信号電極である。上電極15aから検出信号が出力される。上電極15aは、図1に示すように、上主面S1に設けられている。上電極15aの材料は、例えば、PEDOTのような導電性高分子である。上電極15aの下主面が上主面S1と対向するように上電極15aが基材16に配置され、圧電フィルム14と基材16とが接着層18によりで接合されてもよい。この場合、上電極15aは、例えば、基材16に形成されている。
The
下電極15bは、グランド電極である。下電極15bは、グランドに接続される。下電極15bは、図1に示すように、下主面S2に設けられている。下電極15bの材料は、例えば、導電テープ、PEDOTのような導電性高分子である。圧電フィルム14と上電極15aとの間に接着剤、両面テープ等が存在してもよい。
The
基材16は、上電極15aの上に設けられ、圧電フィルム14、上電極15a及び下電極15bを保持することにより、圧電フィルム14と共に変形する。基材16は、シート形状を有している。基材16は、上主面及び下主面を有している。基材16の左右方向の長さは、基材16の前後方向の長さより長い。本実施形態では、基材16は、上下方向に見て、左右方向に延びる長辺を有する長方形状を有している。基材16の長辺は、圧電フィルム14の長辺、上電極15aの長辺及び下電極15bの長辺より長い。基材16の短辺は、圧電フィルム14の短辺、上電極15aの短辺及び下電極15bの短辺より長い。圧電フィルム14、上電極15a及び下電極15bは、上下方向に見て、基材16の外縁に囲まれた領域内に配置されている。
The
基材16の材料は、例えば、ポリウレタン、PETである。フレキシブル基板、プリント配線板で形成してもよい。
The material of the
接着層18は、図3に示すように、圧電フィルム14、上電極15a及び下電極15bを基材16に固定する。より詳細には、接着層18は、基材16の下主面に設けられている。接着層18は、基材16の下主面の一部を覆っている。また、接着層18は、上電極15aの上主面の全体を覆っている。接着層18の外縁は、上下方向に見て、基材16の外縁に囲まれている。接着層18は、上電極15aと基材16とを接着している。その結果、基材16の変形は、圧電フィルム14に伝達される。接着層18の材料は、例えば、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤である。
As shown in FIG. 3, the
接着層20は、基材16の上主面に設けられている。接着層20は、基材16を操作板2に固定している。本実施形態では、接着層20は、基材16を操作板2の下主面S12に固定している。接着層20の材料は、例えば、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤である。
The
支持部材5は、図3に示すように、操作板2の下主面S12及び対向部材4の対向面S21に接触している。より詳細には、支持部材5は、上下方向に延びる柱状を有している。本実施形態では、支持部材5は、円柱形状を有している。支持部材5は、第1導電部21及び第2導電部41に接触している。支持部材5の上端は、第1導電部21に接触している。支持部材5の下端は、第2導電部41に接触している。また、支持部材5は、導電性を有する。これにより、支持部材5は、グランドに接続されている第1導電部21とグランドに接続されている第2導電部41とを電気的に接続している。
As shown in FIG. 3, the
更に、支持部材5は、弾性体である。従って、支持部材5は、外力を受けると弾性変形する。ここで、支持部材5の自然長は、下主面S12と対向面S21との上下方向における距離より僅かに長い。支持部材5の自然長は、支持部材5が下主面S12及び対向面S21に接触していないときの支持部材5の長さである。従って、支持部材5が下主面S12及び対向面S21に接触しているときには、支持部材5は上下方向に僅かに圧縮されている。そのため、支持部材5は、2N以下の大きさの上方向の力を操作板2に加えている。このような支持部材5の材料は、例えば、金属、導電性樹脂等である。
Furthermore, the
次に、支持部材5の配置について図1を参照しながら説明する。支持部材5は、上下方向に見て、圧電センサ13の外縁から10mm以上離れている。更に、支持部材5は、上下方向に見て、操作板2の外縁から10mm以上離れている。従って、支持部材5は、図1のハッチングが施された配置領域A1,A2に配置されている。配置領域A1は、圧電センサ13の前に位置している。配置領域A2は、圧電センサ13の後に位置している。本実施形態では、支持部材5は、圧電センサ13の左右方向の中央の後に配置されている。従って、支持部材5は、配置領域A2に配置されている。
Next, the arrangement of the
(実験)
本願発明者は、電子機器1の効果を明確にするために、以下に説明する実験を行った。図5は、実験装置100の断面図である。まず、実験装置100について説明する。
(experiment)
The inventors of the present application conducted the following experiment to clarify the effects of the
実験装置100は、防水両面テープ201L,201R及び筐体202L,202Rを備えている。操作板2の左端は、防水両面テープ201Lにより筐体202Lに固定されている。操作板2の右端は、防水両面テープ201Rにより筐体202Rに固定されている。筐体202L,202Rの材料は、アルミニウムである。筐体202L,202Rは、電子機器1の筐体3に相当する。
The
操作板2は、ガラス板101、紫外線硬化接着剤102、PETフィルム103、ガラス板104、粘着剤105及びステンレス板106を含んでいる。ガラス板101、紫外線硬化接着剤102、PETフィルム103、ガラス板104、粘着剤105及びステンレス板106は、上から下へこの順に並ぶように積層されている。操作板2は、ディスプレイ及びカバーガラスに相当する。操作板2及び筐体202L,202Rは、直方体形状の箱を形成している。
The
圧電センサ13の全面は、粘着剤によりステンレス板106の下主面に固定されている。粘着剤の厚みは、75μmである。粘着剤の弾性率は、2MPaである。圧電センサ13の左右方向の中央は、操作板2の左右方向の中央と一致する。圧電センサ13の長辺は、操作板2の短辺と平行である。
The entire surface of the
以下に、実験装置100の条件を記載する。
The conditions for the
ガラス板101の寸法:143.5mm×66.6mm
ガラス板101の厚み:0.7mm
紫外線硬化接着剤102の寸法:133.9mm×64.1mm
紫外線硬化接着剤102の厚み:0.1mm
PETフィルム103の寸法:133.9mm×64.1mm
PETフィルム103の厚み:0.15mm
ガラス板104の寸法:133.9mm×64.1mm
ガラス板104の厚み:0.5mm
粘着剤105の寸法:133.9mm×64.1mm
粘着剤105の厚み:0.2mm
ステンレス板106の寸法:133.9mm×64.1mm
ステンレス板106の厚み:0.15mm
圧電センサ13の寸法:48mm×10mm
防水両面テープ201L,201Rの厚み:0.35mm
防水両面テープ201L,201Rの弾性率:2MPa
筐体202L,202Rの寸法:145.5mm×68.6mm×10mm
筐体202L,202Rの厚み:2mm
筐体202L,202Rの形状:上面が開口した中空の直方体
支持部材5の材料:シリコーンスポンジ
支持部材5の品名:ZSR2101
メーカー:八光電機
支持部材5の形状:各辺の長さが10mmである直方体
[実験1]
本願発明者は、支持部材5が、上下方向に見て、圧電センサ13の外縁から10mm以上離れていることが好ましいことを明らかにするために実験1を行った。図6は、実験装置100の上面図である。
Dimensions of glass plate 101: 143.5 mm x 66.6 mm
Thickness of glass plate 101: 0.7 mm
Dimensions of UV-curable adhesive 102: 133.9 mm x 64.1 mm
Thickness of ultraviolet curing adhesive 102: 0.1 mm
Dimensions of PET film 103: 133.9 mm x 64.1 mm
Thickness of PET film 103: 0.15 mm
Dimensions of glass plate 104: 133.9 mm x 64.1 mm
Thickness of glass plate 104: 0.5 mm
Dimensions of adhesive 105: 133.9 mm x 64.1 mm
Thickness of adhesive 105: 0.2 mm
Dimensions of stainless steel plate 106: 133.9 mm x 64.1 mm
Thickness of stainless steel plate 106: 0.15 mm
Dimensions of the piezoelectric sensor 13: 48 mm x 10 mm
Thickness of waterproof double-
Elastic modulus of waterproof double-
Dimensions of
Thickness of the
Shape of the
Material of the support member 5: Silicone sponge
Product name of support member 5: ZSR2101
Manufacturer: Hakko Electric
Shape of the support member 5: Rectangular parallelepiped with each side having a length of 10 mm [Experiment 1]
The inventors of the present application conducted
本願発明者は、操作板2の上主面S11に下方向に力を加えた。具体的には、本願発明者は、圧電センサ13の左右方向の中央(位置P1)に下方向の力を加えた。本願発明者は、操作板2の上主面S11から0.3mmだけ上に離れた位置から100gの錘を2mm/sの速度で下降させることにより、力を加えた。なお、本願発明者は、支持部材5が操作板2に加える力の大きさを2Nに設定した。
The inventor applied a downward force to the upper main surface S11 of the
また、実験1では、本願発明者は、支持部材5を位置P1の後に配置した。本願発明者は、支持部材5と圧電センサ13との距離D1を10mm、20mm、30mmの3種類に変化させた。そして、本願発明者は、圧電センサ13の検出信号の強度を測定した。図7は、実験1の実験結果を示したグラフである。横軸は、距離D1を示す。縦軸は、圧電センサ13の検出信号の強度である。
In addition, in
図7に示すように、距離D1が10mmより小さくなると、検出信号の強度が低下していることが分かる。これは、圧電センサ13が変形することを支持部材5が阻害していることを意味する。そこで、実験1より、支持部材5は、上下方向に見て、圧電センサ13の外縁から10mm以上離れていることが好ましい。これにより、電子機器1は、圧電センサ13の検知感度を向上させることができる。
As shown in FIG. 7, when the distance D1 is smaller than 10 mm, the strength of the detection signal decreases. This means that the
[実験2]
本願発明者は、支持部材5が、上下方向に見て、操作板2の外縁から10mm以上離れていることが好ましいことを明らかにするために、実験2を行った。図8は、実験装置100の上面図である。
[Experiment 2]
The inventors of the present application conducted
本願発明者は、操作板2の上主面S11に下方向に力を加えた。具体的には、本願発明者は、圧電センサ13の左右方向の中央から後に30mmかつ右に30mm離れた位置P2に下方向の力を加えた。位置P2は、操作板2の右端(右の長辺)付近に位置する。本願発明者は、操作板2の上主面S11の0.3mmだけ上に離れた位置から100gの錘を2mm/sの速度で下降させることにより、力を加えた。なお、本願発明者は、支持部材5が操作板2に加える力の大きさを2Nに設定した。
The inventor applied a downward force to the upper main surface S11 of the
また、本願発明者は、実験2では、支持部材5を位置P2の左に配置した。本願発明者は、支持部材5と操作板2の右端(右の長辺)との距離D2を10mm、20mm、30mmと変化させた。そして、本願発明者は、圧電センサ13の検出信号の強度を測定した。図9は、実験2の実験結果を示したグラフである。横軸は、距離D2を示す。縦軸は、圧電センサ13の検出信号の強度である。
In addition, in
図9に示すように、距離D2が10mmより小さくなると、検出信号の強度が低下していることが分かる。これは、ユーザが操作板2の端部を押したときに、圧電センサ13が変形することを支持部材5が阻害していることを意味する。よって、実験2より、支持部材5は、上下方向に見て、操作板2の外縁から10mm以上離れていることが好ましい。これにより、電子機器1は、圧電センサ13の検知感度を向上させることができる。
As shown in FIG. 9, when the distance D2 becomes smaller than 10 mm, the strength of the detection signal decreases. This means that the
[実験3]
本願発明者は、支持部材5が2N以下の大きさの上方向の力を操作板2に加えていることが好ましいこと、及び、支持部材5が操作板2の下主面S12に加える圧力が0.02MPa以下であることが好ましいことを明らかにするために、実験3を行った。図10は、実験装置100の上面図である。図11は、実験3の実験結果を示したグラフである。
[Experiment 3]
The inventors of the present application conducted
本願発明者は、操作板2の上主面S11に下方向に力を加えた。具体的には、本願発明者は、圧電センサ13の左右方向の中央(位置P1)に下方向の力を加えた。本願発明者は、操作板2の上主面S11の0.3mmだけ上に離れた位置から100gの錘を2mm/sの速度で下降させることにより、力を加えた。
The inventor applied a downward force to the upper main surface S11 of the
また、本願発明者は、実験3では、支持部材5を位置P1の後に配置した。本願発明者は、支持部材5と圧電センサ13との距離D1を30mmとした。このとき、本願発明者は、支持部材5が操作板2に加える力の大きさFを0.5N~2.5Nに変化させた。そして、本願発明者は、圧電センサ13の検出信号の強度を測定した。図11は、実験3の実験結果を示したグラフである。横軸は、力の大きさFを示す。縦軸は、圧電センサ13の検出信号の強度である。なお、力の大きさFの測定は、以下の手順により測定した。本願発明者は、操作板2を筐体202L,202Rに対して下方向に押した。そして、本願発明者は、操作板2の上主面S11と筐体202L,202Rの上端とが上下方向において同じ高さに位置したときの力の大きさFをフォースゲージにより測定した。
In addition, in
図11に示すように、力の大きさFが2Nより大きくなると、検出信号の強度が低下していることが分かる。これは、圧電センサ13が変形することを支持部材5が阻害していることを意味する。そこで、実験3より、支持部材5は、2N以下の大きさの上方向の力を操作板2に加えていることが好ましい。これにより、電子機器1は、圧電センサ13の検知感度を向上させることができる。
As shown in FIG. 11, when the magnitude of the force F becomes greater than 2N, it can be seen that the strength of the detection signal decreases. This means that the
また、支持部材5の形状は、各辺の長さが10mmである直方体である。従って、支持部材5が2Nの力を加える場合、支持部材5が0.02MPa以下の大きさの圧力を加える。従って、支持部材5が操作板2の下主面S12に加える圧力は、0.02MPa以下であることが好ましい。
The shape of the
[実験4]
本願発明者は、電子機器1が支持部材5を備えることにより、操作板2を押す位置による圧電センサ13の感度のばらつきが抑制されることを明らかにするために、実験4を行った。図12は、実験装置100の上面図である。図12の点1~点25は、操作板2の上主面S11の位置を示している。
[Experiment 4]
The inventors of the present application conducted
本願発明者は、操作板2の上主面S11に下方向に力を加えた。具体的には、本願発明者は、図12の点1~点25のそれぞれに下方向の力を加えた。本願発明者は、操作板2の上主面S11の0.3mmだけ上に離れた位置から100gの錘を2mm/sの速度で下降させることにより、力を加えた。
The inventor applied a downward force to the upper main surface S11 of the
また、本願発明者は、実験4では、支持部材5を備える実験装置100及び支持部材5を備えない実験装置100を用いて実験を行った。支持部材5を備える実験装置100では、本願発明者は、支持部材5を位置P1の後に配置した。本願発明者は、支持部材5と圧電センサ13との距離D1を30mmとした。なお、本願発明者は、支持部材5が操作板2に加える力の大きさを2Nに設定した。そして、本願発明者は、支持部材5を備える実験装置100及び支持部材5を備えない実験装置100のそれぞれの圧電センサ13の検出信号の強度を測定した。図13は、実験3の実験結果を示したグラフである。横軸は、点1~25を示す。縦軸は、圧電センサ13の検出信号の強度である。
In
図13に示すように、支持部材5を備えていない電子機器1では、操作板2の左右方向の中央(特に、点8,13,18)をユーザが押したときの検出信号の強度と、操作板2の左右方向の中央以外をユーザが押したときの検出信号の強度との差が大きいことが分かる。一方、図13に示すように、支持部材5を備えている電子機器1では、操作板2の左右方向の中央(特に、点8,13,18)をユーザが押したときの検出信号の強度と、操作板2の左右方向の中央以外をユーザが押したときの検出信号の強度との差が小さいことが分かる。このように、電子機器1が支持部材5を備えることにより、操作板2を押す位置による圧電センサ13の感度のばらつきが抑制される。
As shown in FIG. 13, in the
図13より、操作板2の後方の点17,18,19の出力も低下している。これは、支持部材5が圧電センサ13の後に配置されたためである。実験装置100は、前後対称な構造を有する。そのため、支持部材5が圧電センサ13の前に配置された場合には、操作板2の前に位置する点7,8,9の出力が低下することは明らかである。そこで、支持部材5は、圧電センサ13の前及び後の2か所に配置されていることが好ましい。これにより、操作板2の前に位置する点7,8,9の出力と、操作板2の後に位置する点17,18,19の出力を同程度にすることができる。
As can be seen from FIG. 13, the outputs of
(その他の実施形態)
本発明に係る電子機器1は、電子機器1に限らず、その要旨の範囲において変更可能である。
Other Embodiments
The
なお、電子機器1において、支持部材5は、上下方向に見て、操作板2の外縁から10mm以上離れていなくてもよい。
In addition, in the
なお、電子機器1において、操作板2は、上下方向に見て、長方形状を有していなくてもよい。
In addition, in the
なお、電子機器1において、圧電センサ13は、上下方向に見て、操作板2の前後方向の中央において左右方向に延びていなくてもよい。圧電センサ13は、操作板2の前後方向の中央より前又は後に配置されていてもよい。また、圧電センサ13は、前後方向に延びていてもよい。
In addition, in the
なお、電子機器1において、第1導電部21及び第2導電部41のいずれか一方又は両方が存在しなくてもよい。
In addition, in the
なお、実験装置100において、支持部材5としてばねが用いられてもよい。ばね定数が調整されることにより、力Fの大きさが調整される。この場合、ばね定数は、例えば、0.4以上1以下である。
In the
なお、電子機器1において、圧電フィルム14は、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムであってもよい。
In addition, in the
なお、電子機器1において、第1導電部21及び/又は第2導電部41が、グランドに接続されていればよい。従って、第1導電部21又は第2導電部41がグランドに接続されていなくてもよい。
In the
1:電子機器
2:操作板
3:筐体
4:対向部材
5:支持部材
13:圧電センサ
14:圧電フィルム
15a:上電極
15b:下電極
16:基材
18,20:接着層
21:第1導電部
41:第2導電部
A1,A2:配置領域
1: Electronic device 2: Operation plate 3: Housing 4: Opposing member 5: Support member 13: Piezoelectric sensor 14:
Claims (6)
前記操作板の前記下主面に設けられている圧電センサであって、前記操作板の変形を検出する検出信号を出力する圧電センサと、
前記操作板の前記下主面と向かい合う対向面を有する対向部材と、
前記操作板の前記下主面及び前記対向部材の前記対向面に接触している支持部材と、
を備えており、
前記支持部材は、上下方向に見て、前記圧電センサの外縁から10mm以上離れており、
前記支持部材は、2N以下の大きさの上方向の力を前記操作板に加えている、
電子機器。 An operation plate having an upper main surface and a lower main surface, wherein a part of a user's body or an operation member comes into contact with the upper main surface of the operation plate;
a piezoelectric sensor provided on the lower main surface of the operation plate, the piezoelectric sensor detecting deformation of the operation plate and outputting a detection signal;
an opposing member having an opposing surface facing the lower main surface of the operation plate;
a support member in contact with the lower main surface of the operation plate and the opposing surface of the opposing member;
Equipped with
the support member is spaced from an outer edge of the piezoelectric sensor by 10 mm or more when viewed in a vertical direction,
The support member applies an upward force of 2 N or less to the operation plate.
Electronic devices.
請求項1に記載の電子機器。 The support member is spaced 10 mm or more from the outer edge of the operation plate when viewed in the vertical direction.
2. The electronic device according to claim 1.
前記圧電センサは、上下方向に見て、前記操作板の前後方向の中央において左右方向に延びている、
請求項1又は請求項2のいずれかに記載の電子機器。 The operation plate has a rectangular shape having a long side extending in a front-rear direction and a short side extending in a left-right direction when viewed in a vertical direction,
The piezoelectric sensor extends in the left-right direction at the center of the front-rear direction of the operation plate when viewed in the up-down direction.
3. The electronic device according to claim 1 or 2.
前記対向部材の前記対向面には第2導電部が露出しており、
前記第1導電部及び/又は前記第2導電部は、グランドに接続されており、
前記支持部材は、前記第1導電部及び前記第2導電部に接触している、
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電子機器。 A first conductive portion is exposed on the lower main surface of the operation plate,
a second conductive portion is exposed on the opposing surface of the opposing member,
the first conductive portion and/or the second conductive portion are connected to ground,
The support member is in contact with the first conductive portion and the second conductive portion.
4. The electronic device according to claim 1.
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電子機器。 The support member is disposed in two locations, in front of and behind the piezoelectric sensor.
5. The electronic device according to claim 1.
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の電子機器。 The pressure applied by the support member to the lower main surface of the operation plate is 0.02 MPa or less.
6. The electronic device according to claim 1.
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