CN103282865B - 压电振动装置和触摸面板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压电振动装置，其通过双压电晶片型的压电振动元件使支承基板振动，实现了提高操作支承基板时的点击感，并且提高对操作面板的耐冲击性。而且该压电振动装置难以发生配线的断线。

Description

压电振动装置和触摸面板装置
技术领域
本发明涉及例如力反馈触摸面板(用手指触摸时发生振动的面板)等压电振动装置。
背景技术
压电元件具有通过逆压电效应产生体积变形的特征，发挥这种特征的致动器已在多个领域商品化。压电元件也应用于触摸面板或搭载有输入传感器的显示器件等电子设备中。例如，日本特开2005-222326号公报(专利文献1)公开了一种输入板装置，所述输入板装置使单层的压电体粘合在从背面支承操作面板的支承基板，并且在对操作面板进行输入操作时使上述支承基板振动，由此给操作者带来输入操作感。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-222326号公报
发明内容
发明需要解决的课题
然而，在上述专利文献1所记载的技术中，利用压电体为单层的单压电晶片结构的压电元件，该压电元件相对于支承基板平行地振动，因此为了将振动传递给操作者，需要使用弹性模量高的粘合剂。另外，作为压电振动元件，也公知有能够以低的输入电压得到大的位移的双压电晶片型压电元件，希望具有上述的双压电晶片型压电元件并且能够给用户带来可靠的操作感的触摸面板装置。在上述的触摸面板装置中，需要通过双压电晶片型压电元件的振动使操作面板发生大的位移，需要提高对操作面板的耐冲击性，并且需要确保配线的连接的稳定性。
本发明的实施方式，在由双压电晶片型的压电振动元件使支承基板振动的压电振动装置中，实现了提高操作支承基板时的点击感，并 且提高对操作面板的耐冲击性。本发明的实施方式还提供难以产生配线的断线的压电振动装置。
用于解决课题的技术方案
本发明的一个实施方式的压电振动装置具有支承基板和使该支承基板振动的压电振动元件。在一个实施方式中，上述压电振动元件为双压电晶片型，上述压电振动元件的一个主面的整个面通过以JISK7161为基准测定的拉伸弹性模量20～100MPa(在温度25℃、湿度60％下测定。以下，除非预先说明，拉伸弹性模量均是在与此相同的测定条件下测定的。)的弹性体与上述支承基板接合。在一个实施方式中，上述弹性体的厚度为50～160μm。
另一实施方式的压电振动装置，具有：设置在所述支承基板的与接合有所述压电振动元件的面相同的面，并且具有端子电极的端子基板；连接该端子基板的端子电极与上述压电振动元件的电极的配线；和设置于该配线与上述支承基板之间，并且由弹性体形成的配线保护层。并且，另一实施方式的压电振动装置中，设置于上述支承基板与压电振动元件之间的上述弹性体与上述配线保护层由相同材质形成。
本发明的一个实施方式的触摸面板装置包括：支承基板；使该支承基板振动的双压电晶片型的压电振动元件；支承上述支承基板的框架；设置于上述支承基板的背面侧的显示信息的显示部；和根据使用者对上述支承基板的接触动作，驱动上述压电振动元件的驱动单元，上述压电振动元件的一个主面的整个面通过以JIS K7161为基准测定的拉伸弹性模量为20～100MPa的弹性体与上述支承基板接合。本发明的上述以外的目的、特征、优点从以下的详细说明和附图得以明确。
发明效果
根据本发明的实施方式，在通过双压电晶片型的压电振动元件使支承基板振动的压电振动装置中，实现了提高操作支承基板时的点击感，并且提高对操作面板的耐冲击性。另外，根据本发明的实施方式，能够提供难以产生配线的断线的压电振动装置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的触摸面板装置的图，(A)是 从背面侧观察触摸面板装置的整体的外观立体图，(B)是沿着#A-#A线截断在箭头方向观察上述(A)的截面图，(C)是表示压电元件的层叠结构的一个例子的截面图。
图2是说明图1的触摸面板装置的动作的截面图。
图3是表示图1的触摸面板装置的相对位移量的经时变化的图。
具体实施方式
下面，基于实施例，详细说明本发明的实施方式。
首先，参照图1～图3说明本发明的一个实施方式的压电振动发生装置。本发明的一个实施方式的压电振动发生装置例如用于力反馈触摸面板装置。
如图1所示，本发明的一个实施方式的触摸面板装置10具有触摸面板(支承基板)16，该触摸面板16的周围被设置于框架12的中空部14的支承部15支承。在触摸面板16的背面，沿其宽度方向接合有压电振动元件20。压电振动元件20的一个主面通过弹性体18与触摸面板16的背面接合。也可以通过使压电振动元件20的主面整个面与触摸面板16直接接合，提高触摸面板16的耐冲击性。压电振动元件20的形成位置不限于图1所示的位置，能够适当变更。框架12例如由铝合金形成。触摸面板16例如通过在聚碳酸酯树脂、石英玻璃等叠加未图示的透明导电膜(ITO)等透明电极而构成。弹性体18例如由聚氨酯、EPDM(乙烯丙烯橡胶)等弹性材料形成，但不限于此。弹性体18的以JIS K7161为基准测量的拉伸弹性模量(以下简称为“弹性体”时，除了在前后文的逻辑性上另需解释的情况以外，均指以JIS K7161为基准测量的拉伸弹性模量。)小于20MPa时，压电振动元件20的振动难以传递至触摸面板16，相反，若弹性模量超过100MPa，则对弹性体18施加压缩力的情况的刚性与施加拉伸力的情况的刚性之差减小，无法如后述那样将压电振动元件20的振动非对称地传递至触摸面板16侧。于是，在本发明的一个实施方式中，弹性体18的弹性模量采用20～100MPa的范围。在一个实施方式中，弹性体18的厚度构成为50～160μm。弹性体18的厚度若比50μm薄，操作者就难以感知弹性体18的弹性位移，结果是无法得到后述的充分的点击感。另一方面， 若厚度比160μm厚，压电振动元件20的振动就难以传递至触摸面板16。触摸面板16与弹性体18之间和弹性体18与压电振动元件20之间，例如以20～50μm左右的厚度涂敷有环氧类、丙烯酸类、硅类的粘合剂。
在一个实施方式中，压电振动元件20是双压电晶片型的压电振动元件。如图1(C)所示，压电振动元件20包括压电元件22和压电元件24，压电元件22和压电元件24分别层叠压电层28和电极层30而构成。压电元件22和压电元件24在各自的其间夹着电极层26而层叠。压电层28例如含有PZT类压电陶瓷而形成，电极层30例如含有银而形成。构成压电振动元件20的压电层28和电极层30的层叠数以及厚度是任意的，不限于本说明书中所示意性说明的内容。在一个例子中，压电层28构成为单层的厚度为18～66μm左右，压电元件22和压电元件24是通过将该压电层28层叠6～20层左右而构成的。电极层30如图1(B)所示，由相互离开的电极层30A和电极层30B构成。电极层30也可以由单一的部件构成。在双压电晶片型压电振动元件20的内部，形成有未图示的通孔(through hole)，通过该通孔，压电层28彼此连接。
在触摸面板16的背面设置有端子基板34。该端子基板34具有分别与电极层30A、30B连接的端子电极36A、36B。该端子基板34通过由弹性体构成的配线保护层32与触摸面板16接合。端子电极36A、36B通过配线38A、38B与上述电极层30A、30B连接。配线38A、38B例如由导电膏(paste)形成。配线38A、38B由于形成在由弹性体构成的配线保护层32上，因此能够跟随压电振动元件20的振动而运动，因此难以断线。配线保护层32例如与上述弹性体18同样由聚氨酯树脂等构成。配线保护层32由于由与弹性体18相同的材质形成，所以能够提高两者的接合强度。
在触摸面板16的背面设置有用于显示各种信息等的背面面板40。背面面板40以密封框架12的中空部14的方式设置于触摸面板16。在触摸面板装置10的被密闭的中空部14，也可以设置有扬声器元件。触摸面板装置10具有在压力被施加在触摸面板16上时，检测出该压力被施加的位置的公知的操作位置检测机构。另外，触摸面板装置10具有在用户按压触摸面板16时施加用于使上述压电振动元件20振动的驱动电压的驱动电路(未图示)。在该驱动电路，通过端子基板34的端子电极36A和36B、配线38A和38B，连接有上述压电驱动元件20的电极层30A和30B。
接着，参照图2说明本发明的一个实施方式的触摸面板装置10的动作。图2是表示触摸面板装置10的局部的截面图。与图1(B)相比，触摸面板装置10的上下被翻转。图2(A)表示未对触摸面板装置10的电极层30A和30B供给驱动电压的状态。当从未图示的驱动电路通过端子电极36A、36B和配线38A、38B对电极层30A和30B施加交流的驱动电压时，压电振动元件20向与触摸面板16相反侧(图2(B)中箭头FA表示的方向)的方向和与触摸面板16相同侧(图2(D)中箭头FB表示的方向)的方向交替地发生位移。亦即，压电振动元件20在被施加交流的驱动电压时，在图2(B)所示的位置与图2(D)所示的位置之间在与触摸面板16的主面垂直的上下方向上振动。图2(C)表示压电振动元件20位于图2(B)所示的位置与图2(D)所示的位置的中间位置的状态。当压电振动元件20向与触摸面板16相反侧发生位移时，拉伸方向的外力作用于弹性体18，从而弹性体18的刚性降低，相反，当压电振动元件20向与触摸面板16相同侧发生位移时，由于弹性体18被压缩，于是弹性体18的刚性提高。从而，当压电振动元件20向与触摸面板16相同侧发生位移时，与向相反侧发生位移的情况相比，压电振动元件20的位移更容易传递至触摸面板16，并且能够通过压电振动元件20的位移使触摸面板16更大地发生位移。结果是，能够可靠地给操作触摸面板16的用户的指尖带来点击感。这样，尽管压电振动元件20在上下方向对称地振动，但对用户来说，能够更强烈地感知压电振动元件20向触摸面板16侧的位移。
刚性表示构造部件的变形难度，一般表示为部件的截面形状截面惯性矩与材料的弹性模量之积(例如参照：《塑料大辞典》工业调查会(日本：「プラスチツク大辞典」)。弹性体的刚性一般在受到拉伸力时(在拉伸方向上发生变形时)降低，在受到压缩力时(在压缩方向上发生变形时)升高。根据该弹性体的性质，在压电振动元件20向触摸面板16的相反方向发生位移时，弹性体18的刚性降低，相反，当压缩振动元件20向触摸面板16的方向发生位移时，弹性体18的刚性升高。结果是，压电振动元件20的朝向触摸面板16的方向的位移与远离的方向的位移相比更容易被传递，压电振动元件20的位移非对称地被传递至触摸面板16。
图3表示在作为压电振动元件20使用PZT类压电陶瓷(厚度0.2mm，使用银电极)，作为弹性体18和配线保护层32使用聚氨酯类树脂(厚度0.16mm)，作为触摸面板16使用聚碳酸酯(厚度0.8mm)的触摸面板装置10中，以电压18Vpp、频率200Hz的正弦波驱动压电振动元件20时的触摸面板16的相对位移量的经时变化。在图3的曲线图中，纵轴的正方向表示向上述图2的上方向的位移。如图所示，通过压电振动元件20的驱动，触摸面板16向上方向的位移变大。由此，能够对操作者给予可靠的点击感。
本发明并不限于上述的实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够做出各种变更。例如本说明书中示出的形状、尺寸、材质为一个例子，能够根据需要适当变更。
产业上的可利用性
本发明例如能够应用于力反馈触摸面板等压电振动装置。
附图符号的说明
10：触摸面板装置
12：框架
12A：表面
12B：背面
14：中空部
15：支承部
16：触摸面板(支承基板)
18：弹性体
20：压电振动元件
22、24：压电元件
26、30、30A、30B：电极层
28：压电层
32：配线保护层
34：端子基板
36A、36B：端子电极
38A、38B：配线
40：背面面板

Claims (5)

1.一种压电振动装置，其特征在于：
所述压电振动装置具有支承基板和使该支承基板振动的压电振动元件，
所述压电振动元件为双压电晶片型，
所述压电振动元件的一个主面的整个面仅通过以JIS K7161为基准测定的拉伸弹性模量20～100MPa的弹性体与所述支承基板接合。
2.如权利要求1所述的压电振动装置，其特征在于：
所述弹性体的厚度为50～160μm。
3.如权利要求1或2所述的压电振动装置，其特征在于，包括：
设置在所述支承基板的与接合有所述压电振动元件的面相同的面，并且具有端子电极的端子基板；
连接所述端子基板的端子电极与所述压电振动元件的电极的配线；和
设置于所述配线与所述支承基板之间，并且由弹性体形成的配线保护层。
4.如权利要求3所述的压电振动装置，其特征在于：
设置于所述支承基板与压电振动元件之间的所述弹性体和所述配线保护层由相同材质形成。
5.一种触摸面板装置，其特征在于，包括：
支承基板；
使所述支承基板振动的双压电晶片型的压电振动元件；
支承所述支承基板的框架；
设置于所述支承基板的背面侧的显示信息的显示部；和
根据使用者对所述支承基板的接触动作，驱动所述压电振动元件的驱动单元，
所述压电振动元件的一个主面的整个面仅通过以JIS K7161为基准测定的拉伸弹性模量为20～100MPa的弹性体与所述支承基板接合。
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