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WO2015093357A1 - 操作入力装置 - Google Patents

操作入力装置 Download PDF

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Publication number
WO2015093357A1
WO2015093357A1 PCT/JP2014/082624 JP2014082624W WO2015093357A1 WO 2015093357 A1 WO2015093357 A1 WO 2015093357A1 JP 2014082624 W JP2014082624 W JP 2014082624W WO 2015093357 A1 WO2015093357 A1 WO 2015093357A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
operation input
piezoelectric film
input device
flat plate
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/082624
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
河村秀樹
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Publication of WO2015093357A1 publication Critical patent/WO2015093357A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0414—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using force sensing means to determine a position
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions

Definitions

  • the present invention relates to an operation input device that detects that an operation surface is pushed.
  • an operation input device having an operation surface such as a touch panel
  • a pressure on the operation surface is detected, and a piezoelectric film capable of detecting the pressure on the operation surface may be attached.
  • a piezoelectric film capable of detecting the pressure on the operation surface may be attached.
  • the operation input device described in Patent Document 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.
  • the piezoelectric film attached to the back surface of the touch panel is also distorted.
  • the piezoelectric film is attached to the back surface of the touch panel.
  • the piezoelectric film or the like is pressed on the back surface of the touch panel. There may be no space for providing a member for detection.
  • an object of the present invention is to provide an operation input device that can detect distortion of an operation surface even if there is no space for providing a member for detecting distortion such as a piezoelectric film on the back side of the operation surface. is there.
  • the operation input device of the present invention includes an operation plate, a rigid frame, and a piezoelectric film.
  • the operation plate is subjected to a deformation operation.
  • the rigid frame holds the operation plate, and distortion due to the deformation operation propagates from the operation plate.
  • the piezoelectric film is affixed to the rigid frame.
  • the distortion of the operation plate is detected by attaching a piezoelectric film to the rigid frame even if there is no space for arranging the member on the back side of the operation plate. be able to.
  • a member such as a chassis that is widely used in electronic devices (operation input devices) may be used. In this case, it is not necessary to provide a new member as the rigid frame, and the structure of the operation input device can be simplified.
  • the piezoelectric film is preferably attached to the surface of the rigid frame facing the operation plate. In this configuration, strain can be efficiently propagated from the operation plate to the piezoelectric film via the rigid frame, and it is easy to obtain high detection sensitivity with the piezoelectric film.
  • the piezoelectric film is preferably made of a chiral polymer.
  • the chiral polymer is preferably L-type polylactic acid.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • a change in operating temperature may affect the piezoelectric characteristics of the piezoelectric film.
  • polylactic acid does not have pyroelectricity, it is possible to accurately detect pressing by the piezoelectric film.
  • the present invention even if there is no space for disposing a member on the back surface of the operation plate, it is possible to detect the distortion of the operation plate by providing a piezoelectric film on the rigid frame.
  • FIG. 1 is a plan view of the operation input device 1.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the operation input device 1.
  • FIG. 2 shows a side cross-section of the operation input device 1 at the position indicated by the alternate long and short dash line AA in FIG.
  • the operation input device 1 includes a back side exterior part 11, a front side exterior part 12, an operation plate 13, a chassis 14, a sensor part 15, and a circuit part (not shown).
  • the back side exterior portion 11 has a thin box shape, is composed of a frame-shaped side surface and a rectangular bottom surface, and has a rectangular opening on the top surface.
  • the front side exterior part 12 is a thin box shape, is comprised from a frame-shaped side surface and a rectangular top surface, and has a rectangular-shaped opening part in a bottom face.
  • the back-side exterior portion 11 and the front-side exterior portion 12 are joined with their openings facing each other.
  • the operation plate 13 has a rectangular flat plate shape and is fitted into the top surface of the front side exterior portion 12.
  • the operation panel 13 is configured as transparent glass with a display panel and a touch panel attached to the back surface.
  • the longitudinal direction of the main surface of the operation plate 13 is referred to as the X direction
  • the short direction of the main surface of the operation plate 13 is referred to as the Y direction
  • the direction perpendicular to the main surface of the operation plate 13 is referred to as the Z direction.
  • the chassis 14 is made of a rigid body such as SUS (stainless steel), and is housed in an internal space surrounded by the backside exterior portion 11 and the frontside exterior portion 12. Each member such as a portion (not shown) is fixed.
  • the operation plate 13 is held by the chassis 14 via a part of the front side exterior portion 12.
  • the chassis 14, the operation plate 13, and a part of the front side exterior portion 12 are connected in a rectangular frame shape when viewed from the side (here, viewed from the X direction).
  • the distortion due to the deformation operation of the operation plate 13 is configured to propagate from the operation plate 13 to the chassis 14 through a part of the front exterior portion 12. Therefore, a part of the front side exterior portion 12 and the chassis 14 constitute a rigid frame of the present invention.
  • the chassis 14 includes a rectangular flat plate portion 14B and ribs 14A provided along the outer periphery of the flat plate portion 14B.
  • the flat plate portion 14 ⁇ / b> B is disposed in an internal space surrounded by the back side exterior portion 11 and the front side exterior portion 12 so that the main surface thereof is parallel to the main surface of the operation plate 13.
  • the rib 14A has a frame shape in plan view and rises from the outer peripheral portion of the flat plate portion 14B to the front side exterior portion 12 side, and the end of the front side exterior portion 12 of the rib 14A is connected to the front side exterior portion 12. .
  • the connection point between the rib 14A and the front exterior portion 12 is rigidly joined by screwing or the like.
  • a front side internal space 21 is formed between the flat plate part 14 ⁇ / b> B and the front side exterior part 12.
  • a back side internal space 22 is formed between the flat plate part 14 ⁇ / b> B and the back side exterior part 11.
  • the flat plate portion 14B and the rib 14A are preferably configured integrally, but the flat plate portion 14B and the rib 14A are configured separately, and the flat plate portion 14B and the rib 14A are rigidly joined by screwing or the like. It may be. Further, the chassis 14 may not be provided with the ribs 14 ⁇ / b> A but may be provided with the ribs on the front side exterior portion 12. Further, the flat plate portion 14B and the front side exterior portion 12 may be coupled via a rib or a columnar protrusion in a plan view, in addition to the frame-shaped rib 14A in a plan view.
  • the sensor unit 15 has a strip shape, and is affixed to the main surface on the back side exterior unit 11 side of both main surfaces of the flat plate portion 14B.
  • the sensor unit 15 is affixed to a substantially central portion in the X direction of the flat plate portion 14B so that the longitudinal direction is the Y direction.
  • the position where the sensor unit 15 is affixed may be the X-direction end of the flat plate portion 14B in addition to the substantially central portion of the flat plate portion 14B in the X direction.
  • the sensor part 15 may be stuck so that a longitudinal direction may turn into an X direction.
  • the circuit part (not shown) is disposed in an internal space surrounded by the back side exterior part 11 and the front side exterior part 12 and is electrically connected to the sensor part 15.
  • FIG. 3 is an enlarged side sectional view showing the periphery of the sensor unit 15.
  • the sensor unit 15 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 15 is affixed to the main surface of the flat plate portion 14B by the adhesive layer 38 so that the base material layer 36 side faces the flat plate portion 14B.
  • 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.
  • 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.
  • PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation processing such as stretching, and there is no need to perform poling processing like other polymers such as PVDF and 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.
  • the PLLA 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.
  • the material of the adhesive layers 32, 33, 38 is an adhesive.
  • the characteristic of the pressure-sensitive adhesive is that, while the adhesive is changed from a liquid to a solid at the time of bonding, the wet state is always kept stable.
  • a pressure-sensitive adhesive as the material of the adhesive layers 32, 33, and 38, the thickness of the pressure-sensitive adhesive can be easily controlled as compared with the adhesive.
  • 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.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view illustrating detection of pressing (pushing) of the operation plate 13 in the operation input device 1.
  • both ends of the operation plate 13 are firmly joined to the ribs 14 ⁇ / b> A via a part of the front side exterior portion 12, so that the distortion of the operation plate 13 is caused by the distortion on the front side exterior portion 12.
  • the distortion generated in the operation plate 13 and the front side exterior part 12 exerts a torque on the node where the front side exterior part 12, the rib 14A, and the flat plate part 14B are connected, and the distortion is caused to the flat plate part 14B due to the influence.
  • Propagating and the flat plate portion 14B bends so as to be convex in the direction in which the operation plate 13 is pushed, that is, in the direction of the back side exterior portion.
  • the sensor unit 15 since the sensor unit 15 is affixed to the main surface on the back side exterior portion 11 side of both the main surfaces of the flat plate portion 14B, the sensor unit 15 is distorted to extend in the longitudinal direction (Y direction). For this reason, the piezoelectric film 31 (see FIG. 3) constituting the sensor unit 15 also extends in the longitudinal direction, the piezoelectric film 31 is polarized in the thickness direction by 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 detects the pressure on the operation panel 12 as a voltage by converting the flow (current) of this charge into a voltage. Since the distortion of the operation plate 13 propagates to the flat plate portion 14B, even if there is no space for arranging a member for detecting pressure on the back surface of the operation plate 13, a deformation operation such as pressing on the operation plate 13 can be performed. It can detect with the sensor part 15 affixed on.
  • FIG. 5 is a side sectional view of the operation input device 41 according to the second embodiment.
  • the operation input device 41 includes the back side exterior part 11, the front side exterior part 12, the operation plate 13, the chassis 14, the sensor part 15, and a circuit part (not shown), and a plurality of electronic components in the front side internal space 21. 42 is provided.
  • Each of the plurality of electronic components 42 is fixed to the chassis 14, and some of the electronic components 42 have a component height that almost contacts the back surface of the operation plate 13.
  • FIG. 6 is a side sectional view of the operation input device 51 according to the third embodiment.
  • the operation input device 51 includes the back side exterior part 11, the front side exterior part 12, the operation plate 13, the chassis 14, and a circuit part (not shown), and includes a sensor part 55 instead of the sensor part 15.
  • the sensor unit 55 is affixed to the main surface on the operation plate 13 and the front exterior portion 12 side of both main surfaces of the flat plate portion 14B.
  • both ends of the flat plate portion 14B are firmly connected to the front side exterior portion 12 and the operation plate 13 via the ribs 14A. It propagates to the flat plate portion 14B via the front side exterior portion 12 and the rib 14A. Thereby, the flat plate part 14B bends convexly toward the back side exterior part 11 side.
  • the sensor unit 45 Since the sensor unit 45 is affixed to the main surface on the operation plate 13 and the front side exterior portion 12 side of both the main surfaces of the flat plate portion 14B, if the flat plate portion 14B is bent convexly toward the back side exterior portion 11 side, Distortion to shrink in the direction (Y direction). For this reason, the piezoelectric film which comprises the sensor part 55 also shrinks to a longitudinal direction, and an electrical potential difference arises in both main surfaces. For this reason, the circuit unit can detect a deformation operation such as pressing on the operation plate 13 as a voltage.
  • FIG. 7 is a side sectional view of the operation input device 61 according to the fourth embodiment.
  • the operation input device 61 includes the operation plate 13, the chassis 14, the sensor unit 55, and a circuit unit (not shown), and includes an exterior unit 62 instead of the front side exterior unit 12 and the back side exterior unit 11.
  • the exterior portion 62 is provided so as to cover the outer surface of the chassis 14 and almost contact the flat plate portion 14B and the rib 14A.
  • the structure of the exterior part 62 can be changed suitably.
  • the exterior portion may be used as a member that also serves as a rigid frame, instead of being provided as a separate member from the rigid frame.

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Abstract

　タッチパネル等の裏面に圧電フィルム等の歪みを検出するための部材を設けるスペースが無くても、タッチパネル等の歪みを検出することができる操作入力装置を提供する。変形操作を受ける操作板（１３）と、前記操作板（１３）を保持しており前記操作板（１３）から前記変形操作による歪みが伝搬する表側外装部（１２）およびシャーシ（１４）と、前記シャーシ（１４）に貼付されている圧電フィルム（３１）と、を備える操作入力装置（１）。

Description

操作入力装置
　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。
　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。）。
　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、圧電フィルムの両面に歪みの大きさに応じた電位差が発生するので、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。
特開２０１２－２０３５５２号公報
　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、タッチパネルの裏面に圧電フィルム等の押圧を検出するための部材を設けるスペースが無い場合がある。
　そこで本発明の目的は、操作面の裏面側に圧電フィルム等の歪みを検出するための部材を設けるスペースが無くても、操作面の歪みを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。
　本発明の操作入力装置は、操作板と剛体枠と圧電フィルムとを備える。操作板は、変形操作を受ける。剛体枠は、操作板を保持しており操作板から変形操作による歪みが伝搬する。圧電フィルムは、剛体枠に貼付されている。
　この構成では、操作板から剛体枠に歪みが伝搬するので、剛体枠に圧電フィルムを張り付けることにより、操作板の裏面側に部材を配置するスペースが無くても、操作板の歪みを検出することができる。この剛体枠としては、電子機器（操作入力装置）で汎用されるシャーシ等の部材を利用してもよい。この場合、剛体枠として新規の部材を設ける必要が無く、操作入力装置の構造を簡素化できる。
　上述の操作入力装置において、圧電フィルムは、操作板に対向する剛体枠の面に貼付されていることが好ましい。この構成では、操作板から剛体枠を介して圧電フィルムに効率良く歪みを伝搬させることができ、圧電フィルムで高い検出感度を得ることが容易である。
　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、キラル高分子はＬ型ポリ乳酸であることが好ましい。
　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、ポリ乳酸には焦電性がないので、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。
　本発明によれば、操作板の裏面に部材を配置するスペースが無くても、剛体枠に圧電フィルムを設けて、操作板の歪みを検出することができる。
第１の実施形態に係る操作入力装置の平面図である。 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。 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。 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。 第２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。 第３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。 第４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。
《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１について説明する。操作入力装置１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１の平面図である。図２は操作入力装置１の側面断面図である。図２では、図１中に一点鎖線Ａ－Ａで示す位置での操作入力装置１の側面断面を示している。
　操作入力装置１は、裏側外装部１１と表側外装部１２と操作板１３とシャーシ１４とセンサ部１５と回路部（図示せず）とを備えている。
　裏側外装部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、天面に矩形状の開口部を有する。表側外装部１２は、薄手の箱状であり、枠状の側面および矩形状の天面から構成され、底面に矩形状の開口部を有する。裏側外装部１１と表側外装部１２とは、互いの開口部同士を対向させて接合している。操作板１３は、矩形平板状であり、表側外装部１２の天面に嵌め込まれている。例えば、操作板１３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１３の主面の長手方向をＸ方向と称し、操作板１３の主面の短手方向をＹ方向と称し、操作板１３の主面に垂直な方向をＺ方向と称することがある。
　シャーシ１４は、ＳＵＳ（ステンレス）等の剛体からなり、裏側外装部１１および表側外装部１２に囲まれる内部空間に納められており、裏側外装部１１、表側外装部１２、センサ部１５、および回路部（図示せず）等の各部材を固定している。このシャーシ１４に対して、操作板１３は表側外装部１２の一部を介して保持されている。シャーシ１４と操作板１３と表側外装部１２の一部とは、側面視して（ここではＸ方向から視て）矩形の枠状に連結されている。そして、操作板１３の変形操作による歪みが、操作板１３から表側外装部１２の一部を介してシャーシ１４まで伝搬するように構成されている。したがって、表側外装部１２の一部とシャーシ１４とは、本発明の剛体枠を構成している。
　また、シャーシ１４は、矩形平板状の平板部１４Ｂと、平板部１４Ｂの外周に沿って設けられたリブ１４Ａとを備えている。平板部１４Ｂは、その主面が操作板１３の主面と平行になるように、裏側外装部１１および表側外装部１２に囲まれる内部空間に配置されている。リブ１４Ａは、平面視して枠状であって平板部１４Ｂの外周部から表側外装部１２側に立ち上がっており、リブ１４Ａの表側外装部１２の端は、表側外装部１２に連結されている。リブ１４Ａと表側外装部１２との連結点は、ねじ止め等により剛接合されている。平板部１４Ｂと表側外装部１２との間には、表側内部空間２１が形成されている。平板部１４Ｂと裏側外装部１１との間には、裏側内部空間２２が形成されている。
　なお、平板部１４Ｂとリブ１４Ａとは一体に構成することが好ましいが、平板部１４Ｂとリブ１４Ａとが別体に構成されて、平板部１４Ｂとリブ１４Ａとが、ねじ止め等により剛接合されていてもよい。また、シャーシ１４にはリブ１４Ａを設けず、表側外装部１２にリブを設けるようにしてもよい。また、平板部１４Ｂと表側外装部１２とは、平面視して枠状のリブ１４Ａの他、平面視して直線状のリブや、柱状の突起などを介して連結されていてもよい。
　センサ部１５は、短冊状であり、平板部１４Ｂの両主面のうち裏側外装部１１側の主面に貼付されている。センサ部１５は、平板部１４ＢのＸ方向の略中央部に、長手方向がＹ方向になるように、貼付されている。なお、センサ部１５が貼付される位置は、平板部１４ＢのＸ方向の略中央部の他、平板部１４ＢのＸ方向の端部などであってもよい。また、センサ部１５は、長手方向がＸ方向になるように、貼付されていてもよい。回路部（図示せず）は、裏側外装部１１および表側外装部１２に囲まれる内部空間に配置され、センサ部１５に電気的に接続されている。
　図３は、センサ部１５の周囲を拡大して示す側面断面図である。センサ部１５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１５は、基材層３６側が平板部１４Ｂに向くように、貼付層３８により平板部１４Ｂの主面に貼付されている。
　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。
　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。
　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。
　貼付層３２，３３，３８の材料は粘着剤である。粘着剤の特徴は、接着剤が接着時に液体から固体になるのに対して、常に濡れた状態を安定して保っていることである。貼付層３２，３３，３８の材料に粘着剤を用いることにより、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。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。
　図４は、操作入力装置１における操作板１３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１３が押圧操作を受けて押し込まれると、操作板１３の両端が表側外装部１２の一部を介してリブ１４Ａに強固に接合されているため、操作板１３の歪みが表側外装部１２およびリブ１４Ａを介して、平板部１４Ｂに伝搬する。具体的には、操作板１３および表側外装部１２に生じる歪みが、表側外装部１２、リブ１４Ａ、平板部１４Ｂそれぞれが連結されている節点にトルクを及ぼし、その影響で平板部１４Ｂまで歪みが伝搬し、平板部１４Ｂは、操作板１３が押し込まれた方向、即ち裏側外装部側の方向に凸となるように撓む。
　これにより、センサ部１５は、平板部１４Ｂの両主面のうち裏側外装部１１側の主面に貼付されているため、長手方向（Ｙ方向）に伸びるように歪む。このため、センサ部１５を構成する圧電フィルム３１（図３参照）も長手方向に伸び、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）を電圧に変換することにより、操作板１２の押圧を電圧として検出する。操作板１３の歪みが平板部１４Ｂまで伝搬するため、操作板１３の裏面に押圧検知のための部材を配置するスペースが無くても、操作板１３にかかる押圧等の変形操作を、平板部１４Ｂに貼付されたセンサ部１５で検出することができる。
《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４１について説明する。第２の実施形態に係る操作入力装置４１の構成は、第１の実施形態と殆ど同様であるが、電子部品４２を更に備える点で、第１の実施形態と相違している。
　図５は、第２の実施形態に係る操作入力装置４１の側面断面図である。操作入力装置４１は、前述の裏側外装部１１と表側外装部１２と操作板１３とシャーシ１４とセンサ部１５と回路部（図示せず）とを備えるとともに、表側内部空間２１に複数の電子部品４２が設けられている。複数の電子部品４２は、それぞれ、シャーシ１４に固定されるものであるが、そのうちの一部は、操作板１３の裏面に殆ど接触するような部品高さを有している。
　この操作入力装置４１で操作板１３が押し込まれると、操作板１３の歪みが表側外装部１２およびリブ１４Ａを介して平板部１４Ｂに伝搬するだけでなく、操作板１３にかかる押圧が電子部品４２を介して平板部１４Ｂに伝わる。このため、平板部１４Ｂは、電子部品４２を介した押込みによって、裏側外装部１１側への凸状の撓みが大きくなる。
《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５１について説明する。第３の実施形態に係る操作入力装置５１の構成は、第１の実施形態と殆ど同様であるが、圧電フィルムを貼り付ける位置が、第１の実施形態と相違している。
　図６は、第３の実施形態に係る操作入力装置５１の側面断面図である。操作入力装置５１は、前述の裏側外装部１１と表側外装部１２と操作板１３とシャーシ１４と回路部（図示せず）とを備え、センサ部１５に替えてセンサ部５５を備えている。センサ部５５は、平板部１４Ｂの両主面のうち操作板１３および表側外装部１２側の主面に貼付されている。
　この操作入力装置５１でも、操作板１３が押し込まれると、平板部１４Ｂの両端がリブ１４Ａを介して表側外装部１２および操作板１３と強固に連結されているために、操作板１３の歪みが表側外装部１２およびリブ１４Ａを介して平板部１４Ｂに伝搬する。これにより、平板部１４Ｂが裏側外装部１１側に凸に撓む。
　センサ部４５は、平板部１４Ｂの両主面のうち操作板１３および表側外装部１２側の主面に貼付されているために、平板部１４Ｂが裏側外装部１１側に凸に撓むと、長手方向（Ｙ方向）に縮むように歪む。このため、センサ部５５を構成する圧電フィルムも長手方向に縮み、両主面に電位差が生じる。このため、やはり、回路部は、操作板１３にかかる押圧等の変形操作を電圧として検出することができる。
《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６１について説明する。第４の実施形態に係る操作入力装置６１の構成は、第３の実施形態と殆ど同様であるが、外装部の形状が、第３の実施形態と相違している。
　図７は、第４の実施形態に係る操作入力装置６１の側面断面図である。操作入力装置６１は、前述の操作板１３とシャーシ１４とセンサ部５５と回路部（図示せず）とを備え、表側外装部１２および裏側外装部１１に替えて外装部６２を備えている。外装部６２は、シャーシ１４の外面を覆って、平板部１４Ｂおよびリブ１４Ａに殆ど接触するように設けられている。このように、外装部６２の構成は適宜変更することができる。また、外装部は、剛体枠と別体の部材として設けるのではなく、剛体枠を兼ねる部材として用いるようにしてもよい。
１，４１，５１，６１…操作入力装置
１１，１２，６２…外装部
１３…操作板
１４…シャーシ
１４Ａ…リブ
１４Ｂ…平板部
１５，５５…センサ部
２１，２２…裏側内部空間
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…電子部品

Claims (4)

  1. 　変形操作を受ける操作板と、
    　前記操作板を保持しており前記操作板から前記変形操作による歪みが伝搬する剛体枠と、
    　前記剛体枠に貼付されている圧電フィルムと、
    　を備える操作入力装置。
  2. 　前記圧電フィルムは、前記操作板に対向する前記剛体枠の面に貼付されている、請求項１に記載の操作入力装置。
  3. 　前記圧電フィルムはキラル高分子からなる、請求項１または請求項２に記載の操作入力装置。
  4. 　前記キラル高分子はＬ型ポリ乳酸である、請求項３に記載の操作入力装置。
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