JP2009077502A - Tactile sense reaction force device for touch switch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a tactile sense reaction force device for a touch sensor using a piezoelectric element, which can provide tactile sense reaction force to the piezoelectric element without applying bending stress thereto. <P>SOLUTION: The tactile sense reaction force device for a touch switch comprises a touch switch substrate having a touch switch on the surface, a chevron-shaped portion having its apex touching the rear surface of the touch switch of the touch switch substrate, and a pair of leg portions, continued to the chevron-shaped portion, increasing their separation when the apex is displaced in the direction the apex portion is pressed. The device further comprises a motion transmission member having at least one of the pair of leg potions movable, and a tactile sense reaction force adding circuit for adding a drive pulse voltage to the piezoelectric element when the switch input is detected to a piezoelectric element, held between the movable leg portion and fixing portion of the motion transmission member, exerting stretching force and to the touch switch substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、タッチスイッチに入力があったとき、そのスイッチ入力が検知されたことを操作者に触覚による反力として伝達する触覚反力装置に関し、特に圧電体（圧電セラミック）を用いた触覚反力装置に関する。   The present invention relates to a tactile reaction force device that transmits, when there is an input to a touch switch, the detection of the switch input to an operator as a reaction force by a tactile sense. Concerning force device.

この種のタッチスイッチの触覚反力装置は、各種が提案され実用化されている（特許文献１〜９）。そのうち、圧電振動子を用いたものは、ユニモルフ型またはバイモルフ型の圧電振動子を片持ちまたは両持ちで支持し、その一部を直接または間接にタッチパネルと機械的に接触させ、タッチスイッチの入力を検知したときに、圧電振動子（の圧電体）に駆動パルス電圧を与える構成がとられている。圧電振動子は、周知のように、導電性金属薄板からなるシムの表裏の一方（ユニモルフ型）又は双方（バイモルフ型）に、積層方向に分極処理された圧電体を接着したものであり、圧電体の表裏に駆動パルス電圧を与えると、該圧電体の表裏の一方が伸び、他方が縮むことから、圧電振動子が瞬間的に変形し、この変形により、操作者に触覚反力を与えることができる。特許文献２〜８に示される圧電体では、金属薄板等で構成されるシムと圧電体の伸縮の差を利用して、圧電体に垂直な方向（膜厚方向）に大きな変位が得られるように構成されている。ここでは圧電体の中心部で最も変位量が大きくなるため、圧電体中心部を直接タッチパネルに接続するような構造を有している。例えば特許文献4のバイモルフ型の圧電体では大きな変位量が得られている。
特開2002-149312号公報 特開2004-94389号公報 特開2005-92537号公報 特開2005-303937号公報 特開2006-119849号公報 特開2006-165318号公報 特開2006-195734号公報 特開2007-34954号公報 特開2002-367466号公報 Various types of tactile reaction force devices for touch switches of this type have been proposed and put into practical use (Patent Documents 1 to 9). Among them, those using piezoelectric vibrators support unimorph or bimorph piezoelectric vibrators with one or both sides, and part of them are in direct or indirect mechanical contact with the touch panel to input touch switches. When detecting this, a configuration is adopted in which a drive pulse voltage is applied to the piezoelectric vibrator (piezoelectric body thereof). As is well known, a piezoelectric vibrator is obtained by bonding a piezoelectric body polarized in the stacking direction to one side (unimorph type) or both sides (bimorph type) of a shim made of a conductive thin metal plate. When a driving pulse voltage is applied to the front and back of the body, one of the front and back of the piezoelectric body expands and the other contracts, so the piezoelectric vibrator deforms instantaneously, and this deformation gives a tactile reaction force to the operator. Can do. In the piezoelectric bodies disclosed in Patent Documents 2 to 8, it is possible to obtain a large displacement in the direction perpendicular to the piezoelectric body (film thickness direction) by utilizing the difference in expansion and contraction between the shim formed of a thin metal plate or the like and the piezoelectric body. It is configured. Here, since the amount of displacement is greatest at the central portion of the piezoelectric body, the piezoelectric body central portion is directly connected to the touch panel. For example, in the bimorph type piezoelectric body disclosed in Patent Document 4, a large amount of displacement is obtained.
JP 2002-149312 A JP 2004-94389 A JP 2005-92537 A JP 2005-303937 A JP 2006-119849 JP 2006-165318 A JP 2006-195734 A JP 2007-34954 JP 2002-367466 A

しかしながら、従来の構造では、圧電体はセラミックであり、シム上に接着されていても、繰り返し曲げ応力が加わると破損しやすく、寿命の点で問題があった。特に圧電体に対し垂直な方向、すなわちシムを有した圧電体が変位する膜厚方向に対する大きな外力に弱いため、圧電体セラミックスにクラック等の破損が生じやすい。圧電体の伸縮とシムの弾性により、変位の大きな部位に応力が集中するため、長期信頼性の面で不利となりやすい。   However, in the conventional structure, the piezoelectric body is a ceramic, and even if it is bonded on the shim, it is easily broken when subjected to repeated bending stress, and there is a problem in terms of life. In particular, the piezoelectric ceramic is susceptible to breakage such as cracks because it is vulnerable to a large external force in a direction perpendicular to the piezoelectric body, that is, a film thickness direction in which the piezoelectric body having shims is displaced. Due to the expansion and contraction of the piezoelectric body and the elasticity of the shim, stress concentrates on a portion with a large displacement, which is disadvantageous in terms of long-term reliability.

本発明は、以上の問題意識に基づき、圧電体を用いたタッチセンサの触覚反力装置であって、圧電体に曲げ応力を加えることなく、触覚反力を与えることができるタッチセンサの触覚反力装置を得ることを目的とする。   The present invention is a tactile reaction force device for a touch sensor using a piezoelectric body based on the above problem awareness, and the tactile reaction force of a touch sensor that can apply a tactile reaction force without applying bending stress to the piezoelectric body. The purpose is to obtain a force device.

本発明によるタッチセンサの触覚反力装置は、表面にタッチスイッチを有するタッチスイッチ基板；このタッチスイッチ基板のタッチスイッチの裏面に頂点部が接触する山形部と、この山形部に連なり上記頂点部が押される方向に変位したとき距離を開く一対の脚部とを有し、該一対の脚部の少なくとも一方を可動にした運動伝達部材；この運動伝達部材の可動脚部と固定部との間に挟まれ、伸縮力を作用させる圧電体：及びタッチスイッチ基板に対するスイッチ入力を検知したときに、上記圧電体に駆動パルス電圧を与える触覚反力付与回路；を有することを特徴としている。   The tactile reaction force device for a touch sensor according to the present invention includes a touch switch substrate having a touch switch on a surface thereof; a chevron portion whose apex portion is in contact with a back surface of the touch switch of the touch switch substrate; A motion transmission member having a pair of legs that open a distance when displaced in a pushing direction, and at least one of the pair of legs is movable; between the movable leg and the fixed portion of the motion transmission member And a tactile reaction force applying circuit that applies a driving pulse voltage to the piezoelectric body when a switch input to the touch switch substrate is detected.

圧電体は、上記運動伝達部材の可動脚部と固定部との間に、タッチスイッチ基板に水平な方向に伸縮力を作用させ、運動伝達部材によりタッチスイッチ基板を垂直方向に変位させるように配置することが好ましい。   The piezoelectric body is disposed between the movable leg portion and the fixed portion of the motion transmission member so that an elastic force is applied to the touch switch substrate in a horizontal direction, and the touch switch substrate is displaced in the vertical direction by the motion transmission member. It is preferable to do.

運動伝達部材は、例えば全体を一連のばね部材から構成することができる。そして、該ばね部材の一対の脚部の少なくとも一方の可動脚部の先端を圧電体と当接する当接部とする。   The motion transmission member can be composed entirely of a series of spring members, for example. The tip of at least one of the pair of leg portions of the spring member is used as a contact portion that contacts the piezoelectric body.

あるいは、運動伝達部材は、頂点部を開閉軸とした一対の山形リンクから構成することもできる。そして、この一対の山形リンクの少なくとも一方の可動山形リンクの自由端部を圧電体と当接する当接部とする。   Or a motion transmission member can also be comprised from a pair of angle link which made the vertex part the opening-and-closing axis | shaft. The free end portion of at least one movable mountain link of the pair of mountain links is used as a contact portion that contacts the piezoelectric body.

可動山形リンクの先端部には枢軸で枢着した押圧リンクを設け、この押圧リンクの自由端部を圧電体と当接する当接部としてもよい。   A pressing link pivotally attached to the tip of the movable chevron link may be provided, and the free end of the pressing link may be a contact portion that contacts the piezoelectric body.

本発明のタッチセンサの触覚反力装置によれば、圧電体に駆動電圧を与えることにより、運動伝達部材を介してタッチスイッチ基板のタッチスイッチの裏面に触覚反力を与えることができる。圧電体は、運動伝達部材の可動脚部と固定部の間に挟まれていて、伸縮方向にのみ作用する。したがって、シムを有した例えばユニモルフ型あるいはバイモルフ型の圧電振動子のように、圧電体に曲げ応力を受けることがないから、破損のおそれが少なく、長寿命を保証することができる。また運動伝達部材を介して、基板に触覚反力を与えるため、タッチスイッチの裏面に圧電体を直接配置しなくてよい。このため、圧電体を配置する設計自由度が上がり、小型化・薄型化も可能になる。   According to the tactile reaction force device for a touch sensor of the present invention, a tactile reaction force can be applied to the back surface of the touch switch of the touch switch substrate via the motion transmission member by applying a driving voltage to the piezoelectric body. The piezoelectric body is sandwiched between the movable leg portion and the fixed portion of the motion transmitting member, and acts only in the expansion / contraction direction. Therefore, unlike a unimorph-type or bimorph-type piezoelectric vibrator having a shim, the piezoelectric body is not subjected to bending stress, so that there is little risk of breakage and a long life can be guaranteed. Further, in order to apply a tactile reaction force to the substrate via the motion transmission member, it is not necessary to directly arrange the piezoelectric body on the back surface of the touch switch. For this reason, the degree of freedom in designing the piezoelectric body is increased, and the size and thickness can be reduced.

図１、図２は、本発明によるタッチセンサの触覚反力装置の第１の実施形態を示している。タッチセンサ筐体１１は、その上端部に内方フランジ１１ａを有し、この内方フランジ１１ａと、筐体１１内に設けた位置規制部材１２との間に、合成樹脂製またはガラス製のタッチパネル１３が位置している。内方フランジ１１ａとタッチパネル１３との間には、タッチパネル１３を位置規制部材１２に向けて押圧するばね１４が配置されている。タッチパネル１３には、模式的に示すタッチセンサ１３ａが形成されており、このタッチセンサ１３ａに触れることで制御回路１５（図２）にスイッチ入力が与えられる。タッチセンサ１３ａ自体は各種知られており、その構成は問わない。   1 and 2 show a first embodiment of a tactile reaction device for a touch sensor according to the present invention. The touch sensor housing 11 has an inner flange 11a at the upper end thereof, and a touch panel made of synthetic resin or glass is provided between the inner flange 11a and the position regulating member 12 provided in the housing 11. 13 is located. Between the inner flange 11 a and the touch panel 13, a spring 14 that presses the touch panel 13 toward the position regulating member 12 is disposed. A touch sensor 13a schematically shown is formed on the touch panel 13, and a switch input is given to the control circuit 15 (FIG. 2) by touching the touch sensor 13a. Various types of touch sensors 13a are known and their configurations are not limited.

筐体１１の底面１１ｂ上には、運動伝達部材２０を中央にして対称形に、一対の圧電体（圧電セラミック）１６が配置されている。この一対の圧電体１６はそれぞれ、タッチパネル１３（底面１１ｂ）と平行に位置していて、伸縮方向を図の左右方向(タッチパネル１３と平行な方向）としたもので、その外端部（運動伝達部材２０と反対側の端部）は底面１１ｂ上に固定された固定ホルダ１７に不動に支持されている。一方、その内端部は、底面１１ｂに固定されたスライドガイド１８上に移動可能に支持されている。圧電体１６は配線（図示しない）により、触覚反力（駆動電圧）付与回路１９に接続されている。   On the bottom surface 11 b of the housing 11, a pair of piezoelectric bodies (piezoelectric ceramics) 16 are arranged symmetrically with the motion transmission member 20 at the center. Each of the pair of piezoelectric bodies 16 is positioned in parallel with the touch panel 13 (bottom surface 11b), and the expansion / contraction direction is the left-right direction in the figure (direction parallel to the touch panel 13). The end portion on the opposite side of the member 20 is immovably supported by a fixed holder 17 fixed on the bottom surface 11b. On the other hand, the inner end portion is movably supported on a slide guide 18 fixed to the bottom surface 11b. The piezoelectric body 16 is connected to a tactile reaction force (drive voltage) application circuit 19 by wiring (not shown).

圧電体１６は、図７に示すように薄い電極層１６ａと圧電セラミックス１６ｂからなる。圧電セラミックス１６ｂは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ-Ｔｉ）Ｏ３）を主成分とし、電極層１６ａは１〜１０μｍ程度のＡｕもしくはＡｇ等の金属膜の積層体となっている。圧電体１６は、セラミックスの焼成後に図７に示すように分極処理を行う。分極処理は例えばチタン酸ジルコン酸鉛では、１ｍｍあたり１．１ｋＶ以上の電界を印加する。分極の極性は、図７の下から上の方向に電界をかけた場合の分極方向を黒の三角形で示し、三角形の頂点のほうへ電界をかけて分極している状態を表している。   The piezoelectric body 16 includes a thin electrode layer 16a and a piezoelectric ceramic 16b as shown in FIG. The piezoelectric ceramic 16b is mainly composed of lead zirconate titanate (Pb (Zr—Ti) O3), for example, and the electrode layer 16a is a laminate of a metal film of Au or Ag having a thickness of about 1 to 10 μm. The piezoelectric body 16 performs a polarization process as shown in FIG. 7 after firing the ceramics. For example, in the case of lead zirconate titanate, the polarization treatment applies an electric field of 1.1 kV or more per 1 mm. The polarity of polarization indicates the polarization direction when an electric field is applied from the bottom to the top of FIG. 7 by a black triangle, and shows a state of polarization by applying an electric field toward the apex of the triangle.

ここで圧電セラミックス１６ｂの厚さをｔとし、長さ方向をＬとする。このような圧電体では、圧電体の電歪は電界１Ｖ／ｍたり数百ピコとなる。セラミックスの長さＬを数ｃｍ〜数十ｃｍとし、駆動電圧を１ｍｍあたり５００Ｖ（厚さｔが０．２ｍｍの圧電セラミックスに１００Ｖを印加することに相当）かけると、長さＬ方向に数μｍ〜数十μｍオーダーの変位が得られる。変位の方向は図９（ａ）、図９（ｂ）に示す。図９（ｃ）、図９（ｄ）のように、圧電体１６は積層構造とすることで、同じ形状で同等な変位を保ったまま駆動電圧を低減することもできる。   Here, the thickness of the piezoelectric ceramic 16b is t, and the length direction is L. In such a piezoelectric body, the electrostriction of the piezoelectric body is an electric field of 1 V / m or several hundred pico. When the length L of the ceramic is several centimeters to several tens of centimeters and the driving voltage is 500 V per mm (equivalent to applying 100 V to a piezoelectric ceramic having a thickness t of 0.2 mm), it is several μm in the length L direction. Displacement on the order of tens of μm is obtained. The direction of displacement is shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). As shown in FIGS. 9C and 9D, the piezoelectric body 16 has a laminated structure, so that the driving voltage can be reduced while maintaining the same shape and the same displacement.

次に従来の圧電体を図８（ａ）〜（ｃ）と比較する。従来の圧電体は金属薄板からなるシム１６ｃを有しており、シム１６ｃと圧電セラミックス１６ｂの伸縮の差を利用して、図８（ｂ）、（ｃ）のように圧電体の膜厚方向に大きな変位が得られるように構成されている。ここでは圧電体の中心部で最も変位量が大きくなる。従来の圧電体は中心付近の変位は大きくなる反面、タッチパネル１３のように圧電体に対して大きな質量を持つものを振動させる場合に、膜厚方向に大きな応力が集中しやすい構造となっている。また、圧電体の膜厚方向は、大きな外力に対して非常に脆い性質があり、大きな衝撃により、圧電セラミックス１６ｂにクラックが生じやすい。それに対し、本発明の実施形態図９（ａ）〜（ｄ）では、圧電体１６の変位方向が圧電体の伸縮方向と一致しており、圧電セラミックスに膜厚方向の応力が集中することがなく、また外部の衝撃も膜厚方向に伝達しにくい構造となっている。   Next, a conventional piezoelectric body is compared with FIGS. The conventional piezoelectric body has a shim 16c made of a thin metal plate, and the difference in expansion and contraction between the shim 16c and the piezoelectric ceramic 16b is used to make the piezoelectric body thickness direction as shown in FIGS. 8B and 8C. The large displacement is obtained. Here, the amount of displacement is greatest at the center of the piezoelectric body. The conventional piezoelectric body has a large displacement near the center, but has a structure in which a large stress tends to concentrate in the film thickness direction when vibrating a piezoelectric body such as the touch panel 13 having a large mass. . In addition, the film thickness direction of the piezoelectric body is very fragile with respect to a large external force, and a crack is easily generated in the piezoelectric ceramic 16b due to a large impact. On the other hand, in FIGS. 9A to 9D of the embodiment of the present invention, the displacement direction of the piezoelectric body 16 coincides with the expansion / contraction direction of the piezoelectric body, and stress in the film thickness direction concentrates on the piezoelectric ceramic. In addition, the structure is such that external impacts are not easily transmitted in the film thickness direction.

圧電体１６は、その両端部間に正または負の駆動パルス電圧を与えると、圧電効果により、圧電体１６が微小距離（数μｍ〜数十μｍオーダー）伸びる（または縮む）。本実施形態で「移動可能」とは、圧電体１６のこの伸縮を妨げないことを意味し、数十μｍオーダーの距離をいう。圧電体は交流電圧により、伸縮による振動を発生させてもよい。   When a positive or negative driving pulse voltage is applied between both ends of the piezoelectric body 16, the piezoelectric body 16 extends (or contracts) by a minute distance (several μm to several tens μm order) due to the piezoelectric effect. In the present embodiment, “movable” means that the expansion and contraction of the piezoelectric body 16 is not hindered, and means a distance on the order of several tens of μm. The piezoelectric body may generate vibration due to expansion and contraction by an AC voltage.

運動伝達部材２０は、単一の（一連の）ばね部材からなっており、頂点部２１を有する山形部２２と、この山形部２２から対称に延びる一対の脚部２３とを備えている。頂点部２１は、山形部２２及び脚部２３のばね性とばね１４のばね性により、常時タッチパネル１３のタッチセンサ１３ａの裏面に接触（弾接）しており、また一対の脚部２３の端部（当接部）は、常時圧電体１６の可動端に当接している。運動伝達部材２０は、頂点部２１に押圧力を加えると一対の脚部２３の距離が開き、押圧力を開放すると一対の脚部２３が原位置に復帰する弾性を有している。この運動伝達部材２０は、金属材料または合成樹脂材料から構成することができる。圧電体１６には、運動伝達部材２０の脚部２３により、圧縮力のみが作用し、曲げ力は作用しない。   The motion transmission member 20 is formed of a single (series) spring member, and includes a mountain-shaped portion 22 having a vertex portion 21 and a pair of leg portions 23 extending symmetrically from the mountain-shaped portion 22. The apex portion 21 is always in contact (elastic contact) with the back surface of the touch sensor 13 a of the touch panel 13 due to the spring properties of the mountain-shaped portion 22 and the leg portion 23 and the spring property of the spring 14. The portion (contact portion) is always in contact with the movable end of the piezoelectric body 16. The motion transmitting member 20 has elasticity that opens the distance between the pair of leg portions 23 when a pressing force is applied to the apex portion 21 and returns the pair of leg portions 23 to the original position when the pressing force is released. The motion transmission member 20 can be made of a metal material or a synthetic resin material. Only the compression force acts on the piezoelectric body 16 by the legs 23 of the motion transmitting member 20, and no bending force acts on the piezoelectric body 16.

上記構成の本タッチセンサの触覚反力装置は、次のように作動する。タッチパネル１３のタッチセンサ１３ａが押されると、対応するスイッチ入力が制御回路１５に与えられ、制御回路１５は、スイッチ入力に応じた動作を実行すると共に、触覚反力（駆動パルス電圧）付与回路１９を動作させて、圧電体１６に駆動パルス電圧を与える。この駆動パルス電圧は、圧電体１６の分極方向を考慮して、圧電体１６を伸張させる正または負電圧とする。すると、圧電体１６が衝撃的に伸び、その伸びが脚部２３を介して運動伝達部材２０に伝達される。その結果、運動伝達部材２０は、その頂点部２１がタッチパネル１３を押し上げる方向に弾性変形し、タッチパネル１３のタッチセンサ１３ａを押した操作者に、その操作が行われたことを、触覚として伝達することができる。   The tactile reaction force device of the present touch sensor configured as described above operates as follows. When the touch sensor 13 a of the touch panel 13 is pressed, a corresponding switch input is given to the control circuit 15, and the control circuit 15 performs an operation according to the switch input and also provides a tactile reaction force (drive pulse voltage) application circuit 19. To drive the piezoelectric body 16 with a drive pulse voltage. The drive pulse voltage is a positive or negative voltage that expands the piezoelectric body 16 in consideration of the polarization direction of the piezoelectric body 16. Then, the piezoelectric body 16 is shockedly extended, and the extension is transmitted to the motion transmitting member 20 via the leg portion 23. As a result, the motion transmitting member 20 is elastically deformed in a direction in which the apex portion 21 pushes up the touch panel 13, and transmits to the operator who has pressed the touch sensor 13a of the touch panel 13 that the operation has been performed as a tactile sensation. be able to.

以上の説明では、タッチセンサ１３ａにタッチ入力があったときに、圧電体１６を伸張させる制御例を中心に説明したが、逆に圧電体１６を縮小もしくは伸縮させる制御を行っても、タッチパネル１３と運動伝達部材２０の頂点部２１の接触を保持している限りは、タッチパネル１３に振動を与えることが可能である。伸縮方向の変位を伝達する場合は、ばね１４による支持だけでなく、運動伝達部材２０の頂点部２１とタッチパネル１３を接着剤もしくは支持部材等により固定してもよい。   In the above description, the control example for expanding the piezoelectric body 16 when a touch input is made to the touch sensor 13a has been mainly described. However, the touch panel 13 can be controlled even if the piezoelectric body 16 is contracted or expanded or contracted. As long as the contact of the apex portion 21 of the motion transmission member 20 is maintained, the touch panel 13 can be vibrated. When transmitting the displacement in the expansion / contraction direction, not only the support by the spring 14 but also the apex portion 21 of the motion transmission member 20 and the touch panel 13 may be fixed by an adhesive or a support member.

以上の実施形態では、運動伝達部材２０の一対の脚部２３をそれぞれ圧電体１６に当接する可動脚部としたが、図３に示すように、一対の脚部２３の一方を位置規制部材１２（筐体１１の一部、固定部）に固定し、他方のみを圧電体１６に当接する可動脚部とすることもできる（圧電体１６を一つのみとしてもよい）。   In the above embodiment, the pair of leg portions 23 of the motion transmitting member 20 are movable leg portions that respectively contact the piezoelectric body 16. However, as shown in FIG. 3, one of the pair of leg portions 23 is the position regulating member 12. It is also possible to fix to the (a part of the casing 11, a fixed part) and to make only the other a movable leg part that contacts the piezoelectric body 16 (only one piezoelectric body 16 may be provided).

図４は、本発明によるタッチセンサの触覚反力装置の別の実施形態を示している。この実施形態は、運動伝達部材２０として、頂点部２４に開閉軸２４ａを有する一対の山形リンク２５を用いたもので、該一対の山形リンク２５の下端部が、圧電体１６の可動端に当接する一対の脚部を構成している。この他の構成は、図１の構成と同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付している。   FIG. 4 shows another embodiment of a tactile reaction device for a touch sensor according to the present invention. In this embodiment, a pair of angle links 25 having an opening / closing shaft 24 a at the apex portion 24 is used as the motion transmission member 20, and the lower end portions of the pair of angle links 25 abut against the movable end of the piezoelectric body 16. A pair of leg portions in contact with each other is formed. Other configurations are the same as those in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.

この実施形態においても、操作者によりタッチパネル１３のタッチセンサ１３ａが押されると、対応するスイッチ入力が制御回路１５に与えられ、制御回路１５は、スイッチ入力に応じた動作を実行すると共に、触覚反力（駆動パルス電圧）付与回路１９を動作させて、圧電体１６に駆動パルス電圧を与える。すると、圧電体１６が衝撃的に伸び、その伸びが一対の山形リンク２５に伝達され、一対の山形リンク２５が開閉軸２４ａを中心に閉じる。その結果、運動伝達部材２０の頂点部２４は、タッチパネル１３を押し上げ、タッチパネル１３のタッチセンサ１３ａを押した操作者に、その操作が行われたことを、触覚として伝達する。   Also in this embodiment, when the touch sensor 13a of the touch panel 13 is pressed by the operator, a corresponding switch input is given to the control circuit 15, and the control circuit 15 performs an operation according to the switch input and also performs a tactile reaction. The force (drive pulse voltage) applying circuit 19 is operated to apply a drive pulse voltage to the piezoelectric body 16. Then, the piezoelectric body 16 is shockedly extended, and the extension is transmitted to the pair of mountain links 25, and the pair of mountain links 25 closes around the opening / closing shaft 24a. As a result, the apex 24 of the motion transmitting member 20 pushes up the touch panel 13 and transmits to the operator who has pushed the touch sensor 13a of the touch panel 13 that the operation has been performed as a tactile sensation.

図５は、図４の実施形態の変形例である。この実施形態では、一対の山形リンク２５の先端部に、枢軸２６で押圧リンク２７を枢着し、この押圧リンク２７の自由端部と固定ホルダ１７との間に圧電体１６を挟着している（押圧リンク２７の自由端部が圧電体１６との当接部である）。   FIG. 5 is a modification of the embodiment of FIG. In this embodiment, a pressing link 27 is pivotally attached to the distal ends of a pair of angle links 25 by a pivot 26, and the piezoelectric body 16 is sandwiched between the free end of the pressing link 27 and the fixed holder 17. (The free end portion of the pressing link 27 is a contact portion with the piezoelectric body 16).

また、図６は、図５の実施形態と図３の実施形態を混合したもので、運動伝達部材２０の一対の山形リンク２５の一方を固定ホルダ１７上に固定し、他方のみを圧電体１６に当接する可動脚部とした実施形態である（圧電体１６は一つのみである）。   FIG. 6 is a mixture of the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG. 3, in which one of the pair of angle links 25 of the motion transmission member 20 is fixed on the fixed holder 17 and only the other is the piezoelectric body 16. In this embodiment, there is only one movable leg portion that abuts on the piezoelectric body 16 (there is only one piezoelectric body 16).

またタッチセンサ１３ａの下に運動伝達部材２０が配置されていればよいため、圧電体１３をタッチセンサ１３ａの外側に退避させることが可能である。したがって、圧電体の配置位置によるパネル下の基板配線等における設計の自由度を確保でき、かつタッチパネルに想定以上の大きな衝撃が印加された場合でも、圧電体への衝撃を低減することも可能である。したがって、本実施例の図面のように圧電体１６がタッチパネルの直下にあることに限定されず、支持部材１２の外側で筐体１１ａの下側の配置することもできる。   Moreover, since the motion transmission member 20 should just be arrange | positioned under the touch sensor 13a, it is possible to retract the piezoelectric body 13 to the outer side of the touch sensor 13a. Therefore, it is possible to secure the degree of freedom in designing the substrate wiring under the panel depending on the position of the piezoelectric body, and to reduce the impact on the piezoelectric body even when a larger impact than expected is applied to the touch panel. is there. Therefore, the piezoelectric body 16 is not limited to being directly under the touch panel as in the drawing of the present embodiment, and can be disposed on the outer side of the support member 12 and below the housing 11a.

本発明によるタッチセンサの触覚反力装置の一実施形態を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment of a tactile reaction force device for a touch sensor according to the present invention. 図１の装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the apparatus of FIG. 図１の実施形態の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the modification of embodiment of FIG. 本発明によるタッチセンサの触覚反力装置の別の実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another embodiment of the tactile reaction force apparatus of the touch sensor by this invention. 図４の実施形態の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the modification of embodiment of FIG. 図４の実施形態の別の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows another modification of embodiment of FIG. 圧電体の構造を示す模式図であり、分極処理の極性を示す図である。It is a schematic diagram which shows the structure of a piezoelectric material, and is a figure which shows the polarity of a polarization process. （ａ）は従来の圧電体を示す模式断面図、（ｂ）、（ｃ）は従来の圧電体に電圧を印加した場合の変位方向を示す図である。(A) is a schematic cross-sectional view showing a conventional piezoelectric body, and (b) and (c) are diagrams showing displacement directions when a voltage is applied to the conventional piezoelectric body. （ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態の圧電体の変位方向を示す図、（ｃ）、（ｄ）は圧電体を積層構造とした場合の変位方向を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the displacement direction of the piezoelectric material of embodiment of this invention, (c), (d) is a figure which shows the displacement direction at the time of making a piezoelectric material into a laminated structure.

符号の説明Explanation of symbols

１１ 筐体
１２ 位置規制部材
１３ タッチパネル
１３ａ タッチセンサ
１４ ばね
１５ 制御回路
１６ 圧電体
１６ａ 圧電体電極層
１６ｂ 圧電体セラミックス層
１６ｃ シム（金属薄板）
１７ 固定ホルダ
１８ スライドガイド
１９ 触覚反力付与回路
２０ 運動伝達部材
２１ ２４ 頂点部
２２ 山形部
２３ 脚部
２４ａ 開閉軸
２５ 山形リンク
２６ 枢軸
２７ 押圧リンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Case 12 Position control member 13 Touch panel 13a Touch sensor 14 Spring 15 Control circuit 16 Piezoelectric body 16a Piezoelectric electrode layer 16b Piezoelectric ceramic layer 16c Shim (thin metal plate)
17 fixed holder 18 slide guide 19 tactile reaction force applying circuit 20 motion transmitting member 21 24 apex portion 22 mountain portion 23 leg portion 24a opening / closing shaft 25 mountain link 26 pivot 27 pressing link

Claims (5)

表面にタッチスイッチを有するタッチスイッチ基板；
このタッチスイッチ基板のタッチスイッチの裏面に頂点部が接触する山形部と、この山形部に連なり上記頂点部が押される方向に変位したとき距離を開く一対の脚部とを有し、該一対の脚部の少なくとも一方を可動にした運動伝達部材；
この運動伝達部材の可動脚部と固定部との間に挟まれ、伸縮力を作用させる圧電体：及び
上記タッチスイッチ基板に対するスイッチ入力を検知したときに、上記圧電体に駆動パルス電圧を与える触覚反力付与回路；
を有することを特徴とするタッチセンサの触覚反力装置。 A touch switch substrate having a touch switch on a surface;
A pair of leg portions that contact the back surface of the touch switch of the touch switch substrate with the apex portion and a pair of leg portions that are connected to the chevron portion and open a distance when displaced in the direction in which the apex portion is pushed; A motion transmission member in which at least one of the legs is movable;
A piezoelectric body that is sandwiched between the movable leg portion and the fixed portion of the motion transmitting member and applies a stretching force; and a tactile sensation that applies a drive pulse voltage to the piezoelectric body when detecting a switch input to the touch switch substrate. Reaction force application circuit;
A tactile reaction force device for a touch sensor, comprising: 請求項１記載のタッチセンサの触覚反力装置において、上記圧電体は、上記運動伝達部材の可動脚部と固定部との間に、タッチスイッチ基板に水平な方向に伸縮力を作用させ、運動伝達部材によりタッチスイッチ基板を垂直方向に変位させるように配置されているタッチセンサの触覚反力装置。 The touch sensor tactile reaction force device according to claim 1, wherein the piezoelectric body exerts an expansion / contraction force in a horizontal direction on the touch switch substrate between the movable leg portion and the fixed portion of the motion transmission member, thereby moving the piezoelectric body. A tactile reaction force device for a touch sensor arranged to displace a touch switch substrate in a vertical direction by a transmission member. 請求項１または２記載のタッチセンサの触覚反力装置において、上記運動伝達部材は、全体が一連のばね部材からなっており、該ばね部材の一対の脚部の少なくとも一方の可動脚部の先端が圧電体と当接する当接部であるタッチセンサの反力回路。 3. The touch sensor tactile reaction force device according to claim 1 or 2, wherein the motion transmission member comprises a series of spring members as a whole, and tips of at least one movable leg portion of the pair of leg portions of the spring member. Is a reaction circuit of a touch sensor, which is a contact portion that contacts the piezoelectric body. 請求項１または２記載のタッチセンサの触覚反力装置において、上記運動伝達部材は、頂点部を開閉軸とした一対の山形リンクを有し、この一対の山形リンクの少なくとも一方の可動山形リンクの自由端部が圧電体と当接する当接部であるタッチセンサの触覚反力装置。 The tactile reaction force device for a touch sensor according to claim 1 or 2, wherein the motion transmission member has a pair of angle links whose apex portions are open / close axes, and at least one of the pair of angle links is a movable angle link. A tactile reaction force device for a touch sensor, the free end of which is a contact portion that contacts a piezoelectric body. 請求項４記載のタッチセンサの触覚反力装置において、上記山形可動リンクの先端部には枢軸で枢着した押圧リンクが備えられ、この押圧リンクの自由端部が圧電体と当接する当接部であるタッチセンサの触覚反力装置。 5. The tactile reaction force device for a touch sensor according to claim 4, wherein a pressing link pivotally attached to a tip of the angled movable link is provided, and a contact portion where a free end of the pressing link contacts a piezoelectric body. Touch sensor tactile reaction force device.
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