JP2011054673A

JP2011054673A - Piezoelectric actuator unit, method for manufacturing the same, and supporting case

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Publication number: JP2011054673A
Application number: JP2009200599A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujimura; 健藤村
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: JP5829001B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator unit to inexpensively and efficiently perform adhesion with high position accuracy, and also to provide a method for manufacturing the unit, and a supporting case. <P>SOLUTION: The piezoelectric actuator unit includes a rectangular piezoelectric actuator 110 to be bent and displaced by a voltage input, resin-made supporting parts 120, 130 where the longitudinal both ends of the piezoelectric actuator 110 are embedded by integral molding, and a resin-made mobile part 140 which is fixed by integral molding to the longitudinal center part of the piezoelectric actuator 110. The supporting parts 120, 130 and the mobile part 140 are integrally molded with the piezoelectric actuator 110, thereby skipping manual processing work and reducing a cost. Besides, the dispersion of an adhesion position by manual processing is reduced and the position accuracy in the adhesion part is improved. Consequently, the piezoelectric actuator unit 100 with high accuracy is provided at a low cost. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電アクチュエータユニットおよびその製造方法、ならびに支持ケースに関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator unit, a manufacturing method thereof, and a support case.

従来、パネルの振動やレンズの移動などに用いられる圧電アクチュエータが知られており、その支持構造が開発されている（たとえば特許文献１、２参照）。特許文献１記載の圧電バイモルフ素子の支持構造は、圧電バイモルフ素子を低弾性の両面粘着テープで２点支持し、圧電バイモルフ素子の振動が最大となる中央部を剛性の高い連結部材を介して被振動部材に接続している。低弾性の両面粘着テープを用いることで圧電バイモルフ素子の伸縮や曲げの拘束を緩和し、パネルを振動させている。 Conventionally, piezoelectric actuators used for panel vibration, lens movement, and the like are known, and a support structure thereof has been developed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The support structure of the piezoelectric bimorph element described in Patent Document 1 is such that the piezoelectric bimorph element is supported at two points by a low-elastic double-sided adhesive tape, and the central portion where the vibration of the piezoelectric bimorph element is maximum is covered via a highly rigid connecting member. It is connected to the vibration member. By using a low-elastic double-sided adhesive tape, the expansion and contraction of the piezoelectric bimorph element is relaxed and the panel is vibrated.

図１２Ａ〜図１２Ｃは、特許文献１と同様な構成を有する従来の圧電アクチュエータユニット９００を示す斜視図、平面図および断面図である。図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、従来の圧電アクチュエータユニット９００は、圧電アクチュエータ９１０、支持部９２０、９３０、および可動部９４０で構成されている。支持部９２０、９３０および可動部９４０は、圧電アクチュエータに貼り付けられている。なお、図１２Ｃに示す断面図は、図１２Ｂに示す断面１２Ｃによる断面図である（以下の図面においても、図面番号は同様に断面番号に対応する）。 12A to 12C are a perspective view, a plan view, and a cross-sectional view showing a conventional piezoelectric actuator unit 900 having the same configuration as that of Patent Document 1. FIG. As shown in FIGS. 12A to 12C, the conventional piezoelectric actuator unit 900 includes a piezoelectric actuator 910, support portions 920 and 930, and a movable portion 940. The support portions 920 and 930 and the movable portion 940 are attached to the piezoelectric actuator. The cross-sectional view shown in FIG. 12C is a cross-sectional view taken along the cross-section 12C shown in FIG. 12B.

特許文献２記載のレンズ移動装置のアクチュエータ部は、支持板に一対の圧電板が接合されたバイモルフ変位素子を具備し、支持板および素子の中央に対物レンズを保持している。支持板は金属からなり、その両端側はＵ字状に形成されているため、支持板の変位損失が低減されている。 The actuator unit of the lens moving device described in Patent Document 2 includes a bimorph displacement element in which a pair of piezoelectric plates are bonded to a support plate, and holds an objective lens in the center of the support plate and the element. Since the support plate is made of metal and both ends thereof are formed in a U shape, the displacement loss of the support plate is reduced.

また、情報端末機器などの音声拡声の分野では、圧電素子と接続端子とを同時にモールドして形成された圧電アクチュエータが知られている（たとえば、特許文献３参照）。特許文献３記載の圧電型振動子は、金属振動板の両面に圧電素子を固着した圧電アクチュエータを保持する支持部を備えている。そして、支持部は、樹脂成形時に圧電アクチュエータと接続端子の一部とを同時にモールドすることで構成されている。 Also, in the field of voice amplifying such as information terminal equipment, a piezoelectric actuator formed by simultaneously molding a piezoelectric element and a connection terminal is known (for example, see Patent Document 3). The piezoelectric vibrator described in Patent Document 3 includes a support portion that holds a piezoelectric actuator in which a piezoelectric element is fixed to both surfaces of a metal diaphragm. And a support part is comprised by simultaneously molding a piezoelectric actuator and some connection terminals at the time of resin molding.

特開２００５−３０３９３７号公報JP 2005-303937 A 特開平５−２０５３００号公報JP-A-5-205300 特開２００４−１８８２６６号公報JP 2004-188266 A

上記の特許文献１に記載されているように、パネル振動の技術分野では、屈曲型の圧電アクチュエータ素子の両端部を両面テープ等の支持部で支持し、中央部に被駆動体との連結部材を設ける構造が知られている。しかしながら、アクチュエータ素子の両端部と中央部に部材を貼り付ける際には、通常手加工で位置合わせし貼り付けるため、加工のコストが嵩み、貼り付け部分の位置精度が低くなる。また、接着剤を使用する場合には接着層の厚みを一定にしづらく、同様にコストや位置精度の問題が生じやすい。 As described in the above-mentioned Patent Document 1, in the technical field of panel vibration, both ends of a bent piezoelectric actuator element are supported by a support part such as a double-sided tape, and a connecting member to a driven body is provided at the center part. A structure for providing is known. However, when the members are pasted to both ends and the center of the actuator element, since they are usually aligned and pasted by manual processing, the processing cost is increased and the positional accuracy of the pasted portion is lowered. Further, when an adhesive is used, it is difficult to make the thickness of the adhesive layer constant, and similarly, problems of cost and position accuracy are likely to occur.

一方、情報端末機器などの音声拡声の分野では、特許文献３に記載されているように、金属振動板の略全体と接続端子の一部とを同時にモールドする技術が知られている。しかしながら、圧電アクチュエータを樹脂中に一体成型で固着させると、一体成型の際に圧電体のキュリー点以上の温度を有する樹脂を流し込む必要が生じる場合が多く、その場合には圧電体の分極が消極する。圧電体の分極が消えると圧電アクチュエータは屈曲する機能が失われる。 On the other hand, in the field of sound amplifying information terminals and the like, as described in Patent Document 3, a technique is known in which substantially the entire metal diaphragm and a part of the connection terminal are molded at the same time. However, when the piezoelectric actuator is fixed to the resin by integral molding, it is often necessary to pour a resin having a temperature equal to or higher than the Curie point of the piezoelectric body during integral molding, in which case the polarization of the piezoelectric body is depolarized. To do. When the polarization of the piezoelectric body disappears, the piezoelectric actuator loses its function of bending.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低コストで効率よく接着でき、位置精度も高い圧電アクチュエータユニットおよびその製造方法、ならびに支持ケースを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator unit that can be efficiently bonded at low cost, and has high positional accuracy, a manufacturing method thereof, and a support case.

（１）上記の目的を達成するため、本発明の圧電アクチュエータユニットは、矩形板状で、電圧の入力により屈曲変位する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの長手方向両端部が一体成型により埋設された樹脂製の支持部と、前記圧電アクチュエータの長手方向中央部に一体成型により固定された樹脂製の可動部と、を備えることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the piezoelectric actuator unit of the present invention has a rectangular plate shape, and a piezoelectric actuator that is bent and displaced by voltage input, and both longitudinal ends of the piezoelectric actuator are embedded by integral molding. A resin-made support portion and a resin-made movable portion fixed to the longitudinal central portion of the piezoelectric actuator by integral molding are provided.

このように支持部と可動部は、圧電アクチュエータと一体成型されるため、手加工による作業を省くことができ、コストを低減できる。また、手加工による接着位置のばらつきを低減でき、接着部分の位置精度を高めることができる。その結果、低コストで精度の高い圧電アクチュエータユニットを提供できる。 As described above, since the support portion and the movable portion are integrally formed with the piezoelectric actuator, it is possible to omit work by manual processing and reduce costs. Moreover, the dispersion | variation in the adhesion position by manual processing can be reduced, and the positional accuracy of an adhesion part can be improved. As a result, a piezoelectric actuator unit with high accuracy at low cost can be provided.

（２）また、本発明の圧電アクチュエータユニットは、前記圧電アクチュエータは、その長手方向端部の一方の主面上に電極端子を有し、前記支持部の一方は、前記電極端子に接続される端子が埋設されていることを特徴としている。これにより、端子構造が簡略化され、製造工程における端子と電極との接合工程を簡易にすることができる。 (2) In the piezoelectric actuator unit of the present invention, the piezoelectric actuator has an electrode terminal on one main surface at an end portion in the longitudinal direction, and one of the support portions is connected to the electrode terminal. The terminal is buried. Thereby, a terminal structure is simplified and the joining process of the terminal and electrode in a manufacturing process can be simplified.

（３）また、本発明の圧電アクチュエータユニットは、前記圧電アクチュエータが、シムレスであることを特徴としている。これにより、グランド電極と２つの駆動電極の電極端子を圧電アクチュエータの一方の主面に露出させることができ、入力端子と電極端子との接続が容易となる。 (3) Moreover, the piezoelectric actuator unit of the present invention is characterized in that the piezoelectric actuator is shimless. Thereby, the electrode terminal of a ground electrode and two drive electrodes can be exposed to one main surface of a piezoelectric actuator, and the connection of an input terminal and an electrode terminal becomes easy.

（４）また、本発明の圧電アクチュエータユニットは、前記支持部が、前記圧電アクチュエータの長手方向両端部の拘束を緩和するための１または２以上のスリットを有することを特徴としている。これにより、圧電アクチュエータが屈曲したときに、端部の動きに応じて支持部が変形しやすくなり、圧電アクチュエータの動きを被駆動体に効率よく伝えることができる。 (4) Moreover, the piezoelectric actuator unit of this invention is characterized by the said support part having 1 or 2 or more slits for relaxing the restrictions of the longitudinal direction both ends of the said piezoelectric actuator. Accordingly, when the piezoelectric actuator is bent, the support portion is easily deformed according to the movement of the end portion, and the movement of the piezoelectric actuator can be efficiently transmitted to the driven body.

（５）また、本発明の圧電アクチュエータユニットは、前記スリットが、前記圧電アクチュエータの一方の主面側に開口していることを特徴としている。これにより、特に一方の主面側への圧電アクチュエータの動作に対する拘束を緩和することができる。 (5) Moreover, the piezoelectric actuator unit of the present invention is characterized in that the slit is opened on one main surface side of the piezoelectric actuator. Thereby, the restriction | limiting with respect to operation | movement of the piezoelectric actuator especially to one main surface side can be eased.

（６）また、本発明の圧電アクチュエータユニットは、前記支持部が、前記圧電アクチュエータの一方の主面側に開口しているスリットと、前記圧電アクチュエータの他方の主面側に開口しているスリットとを有することを特徴としている。これにより、両方の主面側への圧電アクチュエータの動作に対する拘束を緩和し、柔軟に圧電アクチュエータを支持することができる。 (6) Further, in the piezoelectric actuator unit of the present invention, the support portion has a slit opened on one main surface side of the piezoelectric actuator and a slit opened on the other main surface side of the piezoelectric actuator. It is characterized by having. Thereby, the restriction | limiting with respect to operation | movement of the piezoelectric actuator to both main surface sides can be eased, and a piezoelectric actuator can be supported flexibly.

（７）また、本発明の支持ケースは、圧電アクチュエータを支持するための支持ケースであって、矩形板状の圧電アクチュエータの長手方向端部に嵌合可能な空洞が形成された樹脂製の本体部と、前記矩形板状の圧電アクチュエータ表面の外部電極と導通を取るために、一部が前記空洞内に突出するように前記本体部に埋設された端子と、を備え、前記空洞内に突出する端子の一部は、前記空洞に嵌合された矩形板状の圧電アクチュエータを弾性的に圧迫する形状を有し、前記空洞内には、前記空洞内に突出する端子に対称な内面に凸部が設けられていることを特徴としている。 (7) The support case of the present invention is a support case for supporting the piezoelectric actuator, and is a resin main body in which a cavity that can be fitted to the longitudinal end of the rectangular plate-like piezoelectric actuator is formed. And a terminal embedded in the main body so as to partially protrude into the cavity in order to conduct with the external electrode on the surface of the rectangular plate-shaped piezoelectric actuator, and protrudes into the cavity A part of the terminals to be elastically pressed against the rectangular plate-like piezoelectric actuator fitted in the cavity, and the inside of the cavity protrudes on the inner surface symmetrical to the terminal protruding into the cavity. It is characterized in that a part is provided.

これにより、あらかじめ作られた支持ケースを圧電アクチュエータの両端部に嵌め込むことで容易に圧電アクチュエータユニットを組み立てることができる。また、半田付け等の煩雑な作業を行うことなしに容易に端子と電極との導通を取ることができる。また、空洞内の端子と凸部とに挟まれることで圧電アクチュエータの両端部が支持されるため、圧電アクチュエータの駆動を拘束しない。 Thereby, a piezoelectric actuator unit can be easily assembled by fitting a support case made in advance into both ends of the piezoelectric actuator. Further, it is possible to easily establish conduction between the terminal and the electrode without performing complicated work such as soldering. Further, since the both ends of the piezoelectric actuator are supported by being sandwiched between the terminal and the convex portion in the cavity, the driving of the piezoelectric actuator is not restricted.

（８）また、本発明の支持ケースは、前記空洞内に、前記矩形板状の圧電アクチュエータの凹部に噛み合う凸部を有することを特徴としている。これにより、圧電アクチュエータを嵌め込みやすく、嵌め込んだものは脱落しにくくなる。また、圧電アクチュエータは定位置で駆動するため駆動が安定する。 (8) Moreover, the support case of this invention has the convex part which meshes with the recessed part of the said rectangular plate-shaped piezoelectric actuator in the said cavity. Thereby, it is easy to fit the piezoelectric actuator, and it is difficult to drop the fitted actuator. Further, since the piezoelectric actuator is driven at a fixed position, the driving is stable.

（９）また、本発明の支持ケースは、前記圧電アクチュエータの長手方向両端部の拘束を緩和するための１または２以上のスリットを有することを特徴としている。これにより、圧電アクチュエータが屈曲したときに、端部の動きに応じて支持ケースが変形しやすくなり、圧電アクチュエータの動きを被駆動体に効率よく伝えることができる。 (9) Moreover, the support case of this invention has 1 or 2 or more slits for relieving the restraint of the longitudinal direction both ends of the said piezoelectric actuator. Accordingly, when the piezoelectric actuator is bent, the support case is easily deformed according to the movement of the end portion, and the movement of the piezoelectric actuator can be efficiently transmitted to the driven body.

（１０）また、本発明の圧電アクチュエータユニットは、矩形板状で、電圧の入力により屈曲変位する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの両端部が嵌合された、請求項６から請求項８のいずれかに記載の一対の支持ケースと、を備えることを特徴としている。これにより圧電アクチュエータユニットを容易に組み立てることができる。 (10) Moreover, the piezoelectric actuator unit of the present invention is a rectangular plate, and is fitted with a piezoelectric actuator that is bent and displaced by voltage input and both ends of the piezoelectric actuator. And a pair of support cases as described above. Thereby, the piezoelectric actuator unit can be easily assembled.

（１１）また、本発明の圧電アクチュエータユニットの製造方法は、矩形板状で、電圧の入力により屈曲変位する圧電アクチュエータの長手方向両端部を樹脂に埋設し、かつ長手方向中央部を樹脂に固着するように、前記圧電アクチュエータに対して樹脂製の支持部および可動部を一体成型する成型工程と、前記成型工程後に、前記圧電アクチュエータに対して分極処理を行う分極工程と、を含むことを特徴としている。これにより、低コストで精度の高い圧電アクチュエータユニットを提供できる。また、分極処理を成型後に行うため、キュリー点以上の温度の樹脂で成型しても消極の問題が生じない。 (11) Further, the piezoelectric actuator unit manufacturing method of the present invention is a rectangular plate, and both longitudinal end portions of the piezoelectric actuator that is bent and displaced by voltage input are embedded in the resin, and the central portion in the longitudinal direction is fixed to the resin. As described above, the method includes a molding step of integrally molding a resin support portion and a movable portion with respect to the piezoelectric actuator, and a polarization step of performing polarization processing on the piezoelectric actuator after the molding step. It is said. Thereby, a highly accurate piezoelectric actuator unit can be provided at low cost. In addition, since the polarization treatment is performed after molding, no problem of depolarization occurs even if molding is performed with a resin having a temperature equal to or higher than the Curie point.

（１２）また、本発明の圧電アクチュエータユニットの製造方法は、前記成型工程において、端子と前記圧電アクチュエータの電極とが重なる位置で前記支持部の一方に電気的接続用の穴を設け、前記成型工程後、前記電気的接続用の穴内で前記端子と記圧電アクチュエータの電極とを導電性接合材で接合することを特徴としている。これにより確実に電極と端子を接続することができる。 (12) In the method of manufacturing a piezoelectric actuator unit according to the present invention, in the molding step, a hole for electrical connection is provided in one of the support portions at a position where a terminal and an electrode of the piezoelectric actuator overlap, and the molding is performed. After the step, the terminal and the electrode of the piezoelectric actuator are joined with a conductive joining material in the electrical connection hole. Thereby, an electrode and a terminal can be connected reliably.

本発明によれば、手加工による作業を省くことができ、コストを低減できる。また、手加工による接着位置のばらつきを低減でき、接着部分の位置精度を高めることができる。 According to the present invention, work by manual processing can be omitted, and the cost can be reduced. Moreover, the dispersion | variation in the adhesion position by manual processing can be reduced, and the positional accuracy of an adhesion part can be improved.

本発明を応用したタッチパネル式入力装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the touchscreen type input device to which this invention is applied. 第１の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 1st Embodiment. 圧電アクチュエータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a piezoelectric actuator. 駆動時における圧電アクチュエータおよび印加電圧を示す概略図である。It is the schematic which shows the piezoelectric actuator and applied voltage at the time of a drive. 駆動時における圧電アクチュエータおよび印加電圧を示す概略図である。It is the schematic which shows the piezoelectric actuator and applied voltage at the time of a drive. 第２の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 2nd Embodiment. 第３の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 3rd Embodiment. 第３の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 3rd Embodiment. 第４の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 4th Embodiment. 第４の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 4th Embodiment. 第４の実施形態に用いられる圧電アクチュエータを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator used for 4th Embodiment. 第４の実施形態に用いられる支持部を示す正面図である。It is a front view which shows the support part used for 4th Embodiment. 第４の実施形態に用いられる支持部を示す側面図である。It is a side view which shows the support part used for 4th Embodiment. 第４の実施形態に用いられる支持部を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing a support part used for a 4th embodiment. 第４の実施形態に用いられる支持部を示す底断面図である。It is bottom sectional drawing which shows the support part used for 4th Embodiment. 第５の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 5th Embodiment. 第５の実施形態に係る圧電アクチュエータユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the piezoelectric actuator unit which concerns on 5th Embodiment. 従来の圧電アクチュエータユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional piezoelectric actuator unit. 従来の圧電アクチュエータユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the conventional piezoelectric actuator unit. 従来の圧電アクチュエータユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional piezoelectric actuator unit.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.

［第１の実施形態］
（タッチパネル式入力装置の構成）
図１は、タッチパネル式入力装置１０の構成を示す概略図である。タッチパネル式入力装置１０は、タッチパネルユニット２０、タッチパネル回路３０、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）４０、Ｄ級アンプ５０から構成されている。 [First Embodiment]
(Configuration of touch panel type input device)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of the touch panel input device 10. The touch panel input device 10 includes a touch panel unit 20, a touch panel circuit 30, a digital signal processor (DSP) 40, and a class D amplifier 50.

タッチパネルユニット２０は、液晶表示パネル２５、タッチパネル２７および圧電アクチュエータユニット１００を有し、タッチパネル式入力装置１０に組み込まれ、タッチパネル２７への接触に対して触覚または音響フィードバックとして振動を接触対象に伝達する。タッチパネル２７は、図示しないディスプレイ装置に表示された画像の表示位置に対応する位置における接触を検出して入力信号を発生する。タッチパネル回路３０は、タッチパネル２７から得られる信号を処理することによって、タッチパネル２７のパネル面でユーザの指先が接触する位置を表す信号を出力する。 The touch panel unit 20 includes a liquid crystal display panel 25, a touch panel 27, and a piezoelectric actuator unit 100. The touch panel unit 20 is incorporated in the touch panel type input device 10, and transmits vibration to a contact target as a tactile sense or acoustic feedback with respect to the touch on the touch panel 27. . The touch panel 27 detects contact at a position corresponding to a display position of an image displayed on a display device (not shown) and generates an input signal. The touch panel circuit 30 processes a signal obtained from the touch panel 27 to output a signal representing a position where the user's fingertip contacts on the panel surface of the touch panel 27.

デジタルシグナルプロセッサ４０は、タッチパネル２７上の接触位置を表す信号を受信し、その位置に応じて所定の音響および触覚振動を発生させるように、音響信号と触覚信号とを混合した混合信号をＤ級アンプ５０に出力する。デジタルシグナルプロセッサ４０では、音響信号と触覚信号との区別をすることは無く、両者を混合させて出力する。 The digital signal processor 40 receives a signal representing a contact position on the touch panel 27, and classifies a mixed signal obtained by mixing the acoustic signal and the tactile signal so as to generate predetermined sound and tactile vibration according to the position. Output to the amplifier 50. The digital signal processor 40 does not distinguish between an acoustic signal and a tactile signal, and mixes and outputs both.

Ｄ級アンプ５０は、デジタルシグナルプロセッサ４０から入力された混合信号に基づいて、圧電アクチュエータユニット１００を駆動する。Ｄ級アンプ５０は、入力されたアナログ信号をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換し、スイッチング回路を通したＰＷＭ信号をＬＣフィルタに通すことにより電力的に増幅されたアナログ信号を出力するアンプである。圧電アクチュエータユニット１００は、タッチパネル２７への接触を検知したときに振動することで、音響または触覚フィードバックが可能となる。 The class D amplifier 50 drives the piezoelectric actuator unit 100 based on the mixed signal input from the digital signal processor 40. The class D amplifier 50 is an amplifier that converts an input analog signal into a PWM (Pulse Wide Modulation) signal and outputs an analog signal amplified in terms of power by passing the PWM signal that has passed through the switching circuit through an LC filter. is there. The piezoelectric actuator unit 100 vibrates when detecting contact with the touch panel 27, thereby enabling acoustic or tactile feedback.

（圧電アクチュエータユニットの構成）
次に、圧電アクチュエータユニット１００の構成を説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ圧電アクチュエータユニット１００を示す斜視図、平面図および断面図である。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、圧電アクチュエータユニット１００は、圧電アクチュエータ１１０、支持部１２０、１３０、可動部１４０を備えている。 (Configuration of piezoelectric actuator unit)
Next, the configuration of the piezoelectric actuator unit 100 will be described. 2A to 2C are a perspective view, a plan view, and a cross-sectional view showing the piezoelectric actuator unit 100, respectively. 2A to 2C, the piezoelectric actuator unit 100 includes a piezoelectric actuator 110, support portions 120 and 130, and a movable portion 140.

圧電アクチュエータ１１０は、矩形板状で電極が内装され、シムレスであって厚み方向に積層されて形成されている。圧電アクチュエータ１１０は、各層が分極処理されており、電圧の入力により屈曲変位する。圧電アクチュエータ１１０の詳細については後述する。なお、圧電アクチュエータ１１０は、必ずしもシムレス積層型でなくてもよく、シム有りで単板型のものであってもよい。 The piezoelectric actuator 110 has a rectangular plate shape with electrodes, is shimless, and is laminated in the thickness direction. Each layer of the piezoelectric actuator 110 is polarized, and is bent and displaced by the input of voltage. Details of the piezoelectric actuator 110 will be described later. Note that the piezoelectric actuator 110 does not necessarily have to be a shimless laminated type, and may be a single plate type with a shim.

支持部１２０、１３０は、圧電アクチュエータ１１０の長手方向両端部１１０ａ、１１０ｂを支持している。支持部１２０、１３０は、樹脂製であり、圧電アクチュエータ１１０の長手方向両端部１１０ａ、１１０ｂが一体成型により埋設されている。支持部１２０、１３０は、熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。支持部１２０、１３０を形成する樹脂の例には、液晶ポリマ、ＡＢＳ、ポリカーボネイト、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等が挙げられる。後述の可動部についても同様である。 The support parts 120 and 130 support the longitudinal ends 110a and 110b of the piezoelectric actuator 110. The support portions 120 and 130 are made of resin, and both longitudinal end portions 110a and 110b of the piezoelectric actuator 110 are embedded by integral molding. The support parts 120 and 130 are preferably formed of a thermoplastic resin. Examples of the resin forming the support portions 120 and 130 include liquid crystal polymer, ABS, polycarbonate, PPS, and PEEK. The same applies to the movable part described later.

支持部１２０は、入力端子１２１〜１２３を有する。入力端子１２１〜１２３は、支持部１２０に埋設され一部が表面に露出している。入力端子１２１〜１２３は、圧電アクチュエータ１１０の電極１１１〜１１３に接続されている。これにより、端子構造が簡略化され、製造工程における入力端子１２１〜１２３と電極１１１〜１１３との接合工程を簡易にすることができる。なお、支持部１３０には、ダミー端子１３１が設けられており、支持部１２０と同様にハンダ等で液晶表示パネル２５に接合することが可能になっている。 The support part 120 has input terminals 121 to 123. The input terminals 121 to 123 are embedded in the support portion 120 and a part thereof is exposed on the surface. The input terminals 121 to 123 are connected to the electrodes 111 to 113 of the piezoelectric actuator 110. Thereby, a terminal structure is simplified and the joining process of the input terminals 121-123 and the electrodes 111-113 in a manufacturing process can be simplified. Note that dummy terminals 131 are provided in the support portion 130 and can be joined to the liquid crystal display panel 25 by solder or the like, similarly to the support portion 120.

なお、タッチパネル２７に圧電アクチュエータ１１０へ電気を供給する導体パターンが形成されている場合、支持部１２０に形成されている入力端子１２１〜１２３と導体パターンとをハンダまたは導電性接着剤を使って配線することができる。なお、この場合、支持部１２０がタッチパネル２７に固着され、可動部１４０が液晶表示パネル２５に固着されるため、可動部１４０が動くことで支持部１２０がタッチパネルを振動させる。 When the conductor pattern for supplying electricity to the piezoelectric actuator 110 is formed on the touch panel 27, the input terminals 121 to 123 formed on the support portion 120 and the conductor pattern are wired using solder or a conductive adhesive. can do. In this case, since the support part 120 is fixed to the touch panel 27 and the movable part 140 is fixed to the liquid crystal display panel 25, the support part 120 vibrates the touch panel when the movable part 140 moves.

可動部１４０は、圧電アクチュエータ１１０の屈曲により動作し、たとえばタッチパネル２７のような被駆動体を駆動する。可動部１４０は、樹脂製であり、圧電アクチュエータ１１０の長手方向中央部１１０ｃに一体成型により固定されている。 The movable portion 140 operates by bending the piezoelectric actuator 110 and drives a driven body such as the touch panel 27, for example. The movable portion 140 is made of resin, and is fixed to the longitudinal center portion 110c of the piezoelectric actuator 110 by integral molding.

このように支持部１２０、１３０と可動部１４０は、圧電アクチュエータ１１０と一体成型されている。したがって、製造工程で手加工による作業を省くことができ、コストを低減できる。また、手加工による接着位置のばらつきを低減でき、接着部分の位置精度を高めることができる。その結果、低コストで精度の高い圧電アクチュエータユニットを提供できる。 Thus, the support parts 120 and 130 and the movable part 140 are integrally formed with the piezoelectric actuator 110. Therefore, it is possible to omit manual processing in the manufacturing process and reduce costs. Moreover, the dispersion | variation in the adhesion position by manual processing can be reduced, and the positional accuracy of an adhesion part can be improved. As a result, a piezoelectric actuator unit with high accuracy at low cost can be provided.

図３は、圧電アクチュエータ１１０を示す斜視図である。円内には側面の拡大図が示されている。図３に示すように、圧電アクチュエータ１１０は、グランド電極１１２、駆動電極１１１、１１３、および圧電層１１５を備えている。各圧電層１１５は、分極処理がなされている。圧電アクチュエータ１１０は、その長手方向端部１１０ａの主面上に露出された３つの電極端子１１１ａ〜１１３ａを有している。駆動電極１１１は電極端子１１１ａと、グランド電極１１２は電極端子１１２ａと、駆動電極１１３は電極端子１１３ａと接続されている。これらの電極間に電圧が印加されることにより、積層体１１６、１１７がそれぞれ変形し、圧電アクチュエータ１１０が屈曲する。駆動電圧と屈曲との関係については後述する。 FIG. 3 is a perspective view showing the piezoelectric actuator 110. An enlarged view of the side is shown in the circle. As shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator 110 includes a ground electrode 112, drive electrodes 111 and 113, and a piezoelectric layer 115. Each piezoelectric layer 115 is polarized. The piezoelectric actuator 110 has three electrode terminals 111a to 113a exposed on the main surface of the longitudinal end portion 110a. The drive electrode 111 is connected to the electrode terminal 111a, the ground electrode 112 is connected to the electrode terminal 112a, and the drive electrode 113 is connected to the electrode terminal 113a. When a voltage is applied between these electrodes, the stacked bodies 116 and 117 are deformed, and the piezoelectric actuator 110 is bent. The relationship between drive voltage and bending will be described later.

（圧電アクチュエータユニットの製造方法）
次に、圧電アクチュエータユニット１００の製造方法を説明する。あらかじめ矩形板状で、電圧の入力により屈曲変位するシムレス積層型の圧電アクチュエータ１１０を作製しておく。そして、入力端子１２１〜１２３および未分極の圧電アクチュエータ１１０を所定位置に設置し、金型をセットする。金型には、支持部１２０、１３０および可動部１４０を成型するための空洞が設けられている。入力端子１２１〜１２３は、支持部１２０を形成する樹脂に埋設されるように配置する。入力端子１２１〜１２３は、電気的接続が取れるように電極端子１１１ａ〜１１３ａと接触するように配置する。なお、支持部１２０に電気的接続用の穴を設けるように成型し、後でハンダ等の導電性接合材で接合し配線することとしてもよい。その場合には、確実に電極端子１１１ａ〜１１３ａと入力端子１２１〜１２３を接続することができる。 (Method for manufacturing piezoelectric actuator unit)
Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator unit 100 will be described. A shimless stacked piezoelectric actuator 110 that has a rectangular plate shape and bends and displaces when a voltage is input is prepared in advance. Then, the input terminals 121 to 123 and the unpolarized piezoelectric actuator 110 are installed at predetermined positions, and the mold is set. The mold is provided with a cavity for molding the support portions 120 and 130 and the movable portion 140. The input terminals 121 to 123 are arranged so as to be embedded in the resin forming the support portion 120. The input terminals 121 to 123 are arranged so as to be in contact with the electrode terminals 111a to 113a so as to be electrically connected. In addition, it is good also as shape | molding so that the hole for an electrical connection may be provided in the support part 120, and joining and electrically wiring with conductive bonding materials, such as solder | pewter later. In that case, the electrode terminals 111a to 113a and the input terminals 121 to 123 can be reliably connected.

次に、熱可塑性の樹脂を３００〜５００℃に加熱して、樹脂を金型に注入する。そのまま冷却し、十分に冷却できたら、金型から脱型して取り出す。このとき支持部１２０、１３０は、それぞれ圧電アクチュエータ１１０の長手方向両端部１１０ａ、１１０ｂを埋設する位置に一体成型される。また、可動部１４０は、圧電アクチュエータ１１０の長手方向中央部１１０ｃに固着するように、一体成型される。このようにして、インサート成型により圧電アクチュエータユニット１００を作製する。その結果、低コストで精度の高いアクチュエータユニットを提供できる。 Next, the thermoplastic resin is heated to 300 to 500 ° C., and the resin is injected into the mold. Cool as it is, and when it is sufficiently cooled, remove it from the mold and take it out. At this time, the support portions 120 and 130 are integrally formed at positions where the longitudinal end portions 110a and 110b of the piezoelectric actuator 110 are embedded. The movable part 140 is integrally molded so as to be fixed to the longitudinal center part 110c of the piezoelectric actuator 110. Thus, the piezoelectric actuator unit 100 is produced by insert molding. As a result, a highly accurate actuator unit can be provided at low cost.

次に、取り出した圧電アクチュエータユニット１００の圧電アクチュエータ１１０について、分極処理をする。分極処理は、圧電アクチュエータ１１０を圧電層１１５のキュリー温度以上の温度で加熱し、直流電圧を印加する。これにより、圧電層１１５に圧電性を発現させる。分極処理を終えたら、圧電アクチュエータユニット１００が完成する。上記のように、成型後に分極処理を行うため、加熱による圧電層１１５の消極を防止することができる。 Next, the piezoelectric actuator 110 of the extracted piezoelectric actuator unit 100 is subjected to polarization processing. In the polarization process, the piezoelectric actuator 110 is heated at a temperature equal to or higher than the Curie temperature of the piezoelectric layer 115 and a DC voltage is applied. This causes the piezoelectric layer 115 to exhibit piezoelectricity. When the polarization process is finished, the piezoelectric actuator unit 100 is completed. As described above, since the polarization process is performed after molding, depolarization of the piezoelectric layer 115 due to heating can be prevented.

分極処理時には、グランド電極１１２と駆動電極１１１との間の圧電層１１５に印加される電圧向きと、グランド電極１１２と駆動電極１１３との間の圧電層１１５に印加される電圧向きとが逆向きになるように直流電圧を印加する。なお、上記の例では、一体成型した未分極の圧電アクチュエータ１１０を分極しているが、分極した圧電アクチュエータ１１０を用いて、消極しない温度で支持部１２０、１３０および可動部１４０を一体成型してもよい。 During the polarization process, the voltage direction applied to the piezoelectric layer 115 between the ground electrode 112 and the drive electrode 111 is opposite to the voltage direction applied to the piezoelectric layer 115 between the ground electrode 112 and the drive electrode 113. A DC voltage is applied so that In the above example, the integrally molded unpolarized piezoelectric actuator 110 is polarized. However, using the polarized piezoelectric actuator 110, the support portions 120 and 130 and the movable portion 140 are integrally molded at a temperature that does not depolarize. Also good.

さらに、液晶表示パネル２５の所定位置に支持部１２０、１３０を固着し、タッチパネル２７を各圧電アクチュエータユニット１００の可動部１４０に固着することでタッチパネルユニット２０を製造することができる。 Furthermore, the touch panel unit 20 can be manufactured by fixing the support parts 120 and 130 to predetermined positions of the liquid crystal display panel 25 and fixing the touch panel 27 to the movable part 140 of each piezoelectric actuator unit 100.

（駆動時の電圧印加）
次に、駆動時における電圧の印加方向について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、駆動時における圧電アクチュエータ１１０および印加電圧を示す概略図である。図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、簡略化のため圧電アクチュエータ１１０が２層で形成されているものとする。圧電アクチュエータ１１０を駆動する際には、図４Ａに示すように、積層体１１６に分極方向に電圧を印加するときには、積層体１１７に分極方向の逆方向に電圧を印加する。また、図４Ｂに示すように、積層体１１６に分極方向の逆方向に電圧を印加するときには、積層体１１７に分極方向に電圧を印加する。 (Voltage applied during driving)
Next, the direction of voltage application during driving will be described. 4A and 4B are schematic views showing the piezoelectric actuator 110 and the applied voltage during driving. In the example shown in FIGS. 4A and 4B, it is assumed that the piezoelectric actuator 110 is formed of two layers for simplification. When driving the piezoelectric actuator 110, as shown in FIG. 4A, when a voltage is applied to the stacked body 116 in the polarization direction, a voltage is applied to the stacked body 117 in the direction opposite to the polarization direction. Further, as shown in FIG. 4B, when a voltage is applied to the stacked body 116 in the direction opposite to the polarization direction, a voltage is applied to the stacked body 117 in the polarization direction.

このような電圧の印加方向は、所定の電源に接続された端子と電極とを配線する際に調整してもよいし、電源側でそのように電圧が印加されるように配線を調整してもよい。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、圧電アクチュエータ１１０の駆動時に長手方向両端部１１０ａ、１１０ｂの傾きがもっとも大きくなり、長手方向両端部１１０ａ、１１０ｂの動きが拘束されると圧電アクチュエータ１１０の動作は抑制される。 The voltage application direction may be adjusted when wiring the terminals and electrodes connected to a predetermined power source, or the wiring may be adjusted so that the voltage is applied on the power source side. Also good. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the piezoelectric actuator 110 is driven, the inclination of the longitudinal end portions 110a and 110b becomes the largest, and when the movement of the longitudinal end portions 110a and 110b is restricted, the operation of the piezoelectric actuator 110 is as follows. It is suppressed.

［第２の実施形態］
上記の実施形態では、支持部１２０、１３０の剛性により圧電アクチュエータ１１０の動きが拘束され、屈曲が制限されているが、この拘束を緩和するため支持部１２０にスリットがもうけられていてもよい。図５Ａおよび図５Ｂは、それぞれ圧電アクチュエータユニット２００を示す平面図および断面図である。 [Second Embodiment]
In the above embodiment, the movement of the piezoelectric actuator 110 is restricted and the bending is restricted by the rigidity of the support parts 120 and 130, but a slit may be provided in the support part 120 in order to relax this restriction. 5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view showing the piezoelectric actuator unit 200, respectively.

図５Ａおよび図５Ｂに示すように、支持部２２０、２３０には、スリット２２６、２３６が設けられている。スリット２２６、２３６は、それぞれ圧電アクチュエータ１１０のタッチパネル２７側の主面側のみに開口している。入力端子２２１〜２２３は、支持部２２０、２３０に埋設され、圧電アクチュエータ１１０の電極端子１１１ａ〜１１３ａに接続されている。入力端子２２１〜２２３は、スリット２２６を避けるように埋設されている。なお、支持部２３０には、ダミー端子２３１が設けられている。 As shown in FIGS. 5A and 5B, slits 226 and 236 are provided in the support portions 220 and 230. The slits 226 and 236 are opened only on the main surface side of the piezoelectric actuator 110 on the touch panel 27 side. The input terminals 221 to 223 are embedded in the support portions 220 and 230 and are connected to the electrode terminals 111 a to 113 a of the piezoelectric actuator 110. The input terminals 221 to 223 are embedded so as to avoid the slit 226. Note that a dummy terminal 231 is provided on the support portion 230.

支持部２２０、２３０には、圧電アクチュエータ１１０の長手方向両端部１１０ａ、１１０ｂが埋設されている。支持部２２０、２３０は、スリット２２６、２３６により、剛性が和らぎ、圧電アクチュエータ１１０の屈曲に合わせて変形する。これにより、圧電アクチュエータ１１０が屈曲したときに、端部の動きに応じて支持部２２０、２３０が変形しやすくなり、圧電アクチュエータ１１０の動きをタッチパネル２７に効率よく伝えることができる。スリット２２６、２３６はタッチパネル２７側に開口しており、支持部２２０、２３０の長手方向断面形状はＵ字型となる。この場合に可動部１４０は、タッチパネル２７側に変位しやすくなる。 The longitudinal ends 110a and 110b of the piezoelectric actuator 110 are embedded in the support portions 220 and 230. The support portions 220 and 230 are reduced in rigidity by the slits 226 and 236 and are deformed in accordance with the bending of the piezoelectric actuator 110. Thereby, when the piezoelectric actuator 110 is bent, the support portions 220 and 230 are easily deformed according to the movement of the end portion, and the movement of the piezoelectric actuator 110 can be efficiently transmitted to the touch panel 27. The slits 226 and 236 are opened on the touch panel 27 side, and the longitudinal sectional shapes of the support portions 220 and 230 are U-shaped. In this case, the movable part 140 is easily displaced toward the touch panel 27 side.

なお、支持部２２０、２３０は、長手方向断面形状が逆Ｕ字型になるように形成されていてもよい。この場合には可動部１４０は、液晶表示パネル２５側に変位しやすくなる。また、支持部２２０のスリット２２６はタッチパネル２７側に開口し、支持部２３０のスリット２３６は液晶表示パネル２５側に開口していてもよい。その場合には、支持部２２０の長手方向断面形状はＵ字型であり、支持部２３０の長手方向断面形状は逆Ｕ字型である。そして、圧電アクチュエータ１１０はタッチパネル２７側および液晶表示パネル２５側の両方側に屈曲しやすくなる。 In addition, the support parts 220 and 230 may be formed so that the cross-sectional shape in the longitudinal direction is an inverted U shape. In this case, the movable part 140 is easily displaced toward the liquid crystal display panel 25 side. Moreover, the slit 226 of the support part 220 may open to the touch panel 27 side, and the slit 236 of the support part 230 may open to the liquid crystal display panel 25 side. In that case, the longitudinal sectional shape of the support portion 220 is U-shaped, and the longitudinal sectional shape of the support portion 230 is an inverted U-shape. The piezoelectric actuator 110 is easily bent to both the touch panel 27 side and the liquid crystal display panel 25 side.

［第３の実施形態］
上記の実施形態では、スリットがタッチパネル２７側にのみ開口しているが、スリットは両方の主面側に開口していてもよい。図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ圧電アクチュエータユニット３００を示す平面図および断面図である。入力端子３２１〜３２３は、支持部３２０に埋設され、圧電アクチュエータ１１０の電極端子１１１ａ〜１１３ａに接続されている。なお、支持部３３０には、ダミー端子３３１が設けられている。 [Third Embodiment]
In the above embodiment, the slit opens only on the touch panel 27 side, but the slit may open on both main surfaces. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing the piezoelectric actuator unit 300, respectively. The input terminals 321 to 323 are embedded in the support portion 320 and connected to the electrode terminals 111a to 113a of the piezoelectric actuator 110. Note that dummy terminals 331 are provided on the support portion 330.

図６Ａおよび図６Ｂに示すように支持部３２０は、スリット３２６と、スリット３２７とを有している。スリット３２６は、タッチパネル２７側の主面側に開口している。また、スリット３２７は、液晶表示パネル２５側に開口している。また、支持部３３０は、スリット３３６とスリット３３７とを有している。スリット３３６は、タッチパネル２７側の主面側に開口している。また、スリット３３７は、液晶表示パネル２５側に開口している。これにより、両方の主面側への圧電アクチュエータ１１０の動作に対する拘束を緩和するように圧電アクチュエータ１１０を支持することができる。支持部３２０、３３０の長手方向断面形状はＳ字型となる。Ｕ字型は一方の屈曲に対してのみ動作しやすくするが、Ｓ字型は圧電アクチュエータ１１０のいずれの屈曲に対しても動作しやすくする効果を生じさせる。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the support portion 320 has a slit 326 and a slit 327. The slit 326 is opened on the main surface side on the touch panel 27 side. In addition, the slit 327 opens to the liquid crystal display panel 25 side. In addition, the support part 330 has a slit 336 and a slit 337. The slit 336 opens on the main surface side on the touch panel 27 side. Further, the slit 337 is open to the liquid crystal display panel 25 side. Thereby, the piezoelectric actuator 110 can be supported so as to relax the constraint on the operation of the piezoelectric actuator 110 toward both main surfaces. The longitudinal cross-sectional shape of the support portions 320 and 330 is S-shaped. The U-shape makes it easy to operate only for one bend, whereas the S-shape produces an effect that makes it easy to operate for any bend of the piezoelectric actuator 110.

［第４の実施形態］
上記の実施形態では、支持部１２０、１３０は、圧電アクチュエータ１１０と一体に成型されているが、あらかじめ成型した支持ケースを圧電アクチュエータに嵌合させてもよい。図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ支持ケース４２０を用いた圧電アクチュエータユニット４００を示す平面図および断面図である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、圧電アクチュエータユニット４００は、圧電アクチュエータ４１０、２個の支持ケース４２０および可動部１４０を備えている。支持ケース４２０は、同じ構造のものを逆向きにして圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂを嵌めこんでいる。 [Fourth Embodiment]
In the above embodiment, the support portions 120 and 130 are molded integrally with the piezoelectric actuator 110, but a pre-molded support case may be fitted to the piezoelectric actuator. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing the piezoelectric actuator unit 400 using the support case 420, respectively. As shown in FIGS. 7A and 7B, the piezoelectric actuator unit 400 includes a piezoelectric actuator 410, two support cases 420, and a movable portion 140. The support case 420 has the same structure in the opposite direction and is fitted with the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410.

図８は、圧電アクチュエータ４１０を示す平面図である。圧電アクチュエータ４１０は、矩形板状に形成され、電極４１１、電極端子４１１ａ〜４１３ａを有している。圧電アクチュエータ４１０の構造は、圧電アクチュエータ１１０と同様であるが、側面に凹部４１８、４１９を有している点が異なっている。図８に示すように、凹部４１８、４１９は、側面が中心面Ｘ側向きに窪んだ形状を有しており、中心面Ｘについて対称な位置に設けられている。また、凹部４１８、４１９は、いずれも圧電アクチュエータ１１０の両端から所定の距離の位置に形成されている。なお、中心面Ｘは、側面に平行で幅方向の中心を通る面である。 FIG. 8 is a plan view showing the piezoelectric actuator 410. The piezoelectric actuator 410 is formed in a rectangular plate shape, and includes an electrode 411 and electrode terminals 411a to 413a. The structure of the piezoelectric actuator 410 is the same as that of the piezoelectric actuator 110, except that the side surface has concave portions 418 and 419. As shown in FIG. 8, the concave portions 418 and 419 have side surfaces that are recessed toward the center plane X side, and are provided at symmetrical positions with respect to the center plane X. The recesses 418 and 419 are all formed at a predetermined distance from both ends of the piezoelectric actuator 110. The center plane X is a plane parallel to the side surface and passing through the center in the width direction.

次に、支持ケース４２０の構成を説明する。図９Ａ〜図９Ｄは、それぞれ支持ケース４２０を示す正面図、側面図、平断面図および底断面図である。図９Ｃおよび図９Ｄは、それぞれ、図９Ａおよび図９Ｂに示す断面９ＣＤを矢印Ｃ方向から見た断面図、矢印Ｄ方向から見た断面図を示している。支持ケース４２０は、圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂを支持するためにあらかじめ作製されたものである。支持ケース４２０は、本体部４２４および入力端子４２１〜４２３を備えている。 Next, the configuration of the support case 420 will be described. 9A to 9D are a front view, a side view, a plan sectional view, and a bottom sectional view showing the support case 420, respectively. 9C and 9D respectively show a cross-sectional view of the cross-section 9CD shown in FIGS. 9A and 9B viewed from the direction of the arrow C, and a cross-sectional view viewed from the direction of the arrow D. The support case 420 is prepared in advance to support the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410. The support case 420 includes a main body 424 and input terminals 421 to 423.

本体部４２４は、樹脂製であり、圧電アクチュエータ４１０の長手方向端部４１０ａ、４１０ｂに嵌合可能な断面コ字状の空洞４２６が形成されている。これにより、あらかじめ作られた支持ケース４２０を圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂに嵌め込むことで容易に圧電アクチュエータユニット４００を組み立てることができる。 The main body 424 is made of resin, and is formed with a cavity 426 having a U-shaped cross section that can be fitted to the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410. Thus, the piezoelectric actuator unit 400 can be easily assembled by fitting the support case 420 made in advance into the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410.

入力端子４２１〜４２３は、圧電アクチュエータ４１０の外部電極４１１ａと導通を取るために本体部４２４に埋設されている。入力端子４２１〜４２３は、一部が空洞４２６内に突出するように設けられている。 The input terminals 421 to 423 are embedded in the main body 424 in order to establish conduction with the external electrode 411a of the piezoelectric actuator 410. The input terminals 421 to 423 are provided so that a part thereof protrudes into the cavity 426.

また、空洞４２６内に突出する入力端子４２１〜４２３の一部は、空洞４２６に嵌合された矩形板状の圧電アクチュエータ４１０を弾性的に圧迫する形状を有している。したがって、ハンダ付け等の煩雑な作業を行うことなしに容易に端子と電極との導通を取ることができる。そして、空洞４２６内には、空洞４２６内の端子が突出する内面４２６ａに対称な内面４２６ｂに支持用凸部４２７が設けられている。これにより、空洞４２６内の端子と支持用凸部４２７とに挟まれることで圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂが支持されるため、圧電アクチュエータ４１０の駆動が拘束されず、効率的な駆動が可能となる。 A part of the input terminals 421 to 423 protruding into the cavity 426 has a shape that elastically presses the rectangular plate-shaped piezoelectric actuator 410 fitted in the cavity 426. Therefore, it is possible to easily establish conduction between the terminal and the electrode without performing complicated work such as soldering. In the cavity 426, a support convex portion 427 is provided on an inner surface 426b that is symmetrical to the inner surface 426a from which the terminal in the cavity 426 protrudes. As a result, since the both ends 410a and 410b in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 410 are supported by being sandwiched between the terminal in the cavity 426 and the supporting convex portion 427, the driving of the piezoelectric actuator 410 is not restricted and efficient. Drive becomes possible.

空洞４２６内の内側面には、圧電アクチュエータ４１０の凹部４１８、４１９に噛み合う嵌合用凸部４２８を有する。これにより、圧電アクチュエータ４１０を嵌め込みやすく、嵌め込んだものは脱落しにくくなる。また、圧電アクチュエータ４１０の駆動が安定する。なお、空洞４２６内の凸部は、分割された金型を用いて形成することができる。 On the inner side surface of the cavity 426, there are fitting convex portions 428 that mesh with the concave portions 418 and 419 of the piezoelectric actuator 410. As a result, the piezoelectric actuator 410 is easily fitted, and the fitted actuator is difficult to drop off. Further, the driving of the piezoelectric actuator 410 is stabilized. Note that the convex portion in the cavity 426 can be formed using a divided mold.

［第５の実施形態］
上記の実施形態では、特に支持ケース４２０自体は変形しやすい形状に形成されていないが、支持ケースを変形しやすい形状に形成し、圧電アクチュエータ４１０の駆動の拘束を緩和できる。 [Fifth Embodiment]
In the above-described embodiment, the support case 420 itself is not particularly formed in a shape that is easily deformed, but the support case is formed in a shape that is easily deformed, so that driving restraint of the piezoelectric actuator 410 can be relaxed.

図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれスリットを形成した支持ケース４２０を有する圧電アクチュエータユニット５００を示す平面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、圧電アクチュエータユニット５００は、圧電アクチュエータ４１０、２個の支持ケース５２０および可動部１４０を備えている。支持ケース５２０は、圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂを支持するためにあらかじめ作製されたものである。支持ケース５２０は、本体部５２４および入力端子５２１〜５２３を備えている。 10A and 10B are plan views showing a piezoelectric actuator unit 500 having a support case 420 in which slits are formed. As shown in FIGS. 10A and 10B, the piezoelectric actuator unit 500 includes a piezoelectric actuator 410, two support cases 520, and a movable portion 140. The support case 520 is manufactured in advance to support the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410. The support case 520 includes a main body 524 and input terminals 521 to 523.

本体部５２４は、樹脂製であり、圧電アクチュエータ４１０の長手方向端部４１０ａ、４１０ｂに嵌合可能な断面コ字状の空洞５２６が形成されている。圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂを空洞５２６に嵌め込むことで容易に圧電アクチュエータユニット５００を組み立てることができる。入力端子５２１〜５２３は、圧電アクチュエータ４１０の外部電極４１１ａと導通を取るために本体部５２４に埋設されている。入力端子５２１〜５２３は、一部が空洞５２６内に突出するように設けられている。 The main body 524 is made of resin, and a cavity 526 having a U-shaped cross section that can be fitted to the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410 is formed. The piezoelectric actuator unit 500 can be easily assembled by fitting the longitudinal ends 410 a and 410 b of the piezoelectric actuator 410 into the cavity 526. The input terminals 521 to 523 are embedded in the main body 524 in order to establish electrical connection with the external electrode 411a of the piezoelectric actuator 410. The input terminals 521 to 523 are provided so that a part thereof protrudes into the cavity 526.

また、空洞５２６内に突出する入力端子５２１〜５２３の一部５２２ａは、空洞５２６に嵌合された矩形板状の圧電アクチュエータ４１０を弾性的に圧迫する形状を有している。そして、空洞５２６内には、空洞５２６内の端子が突出する内面５２６ａに対称な内面５２６ｂに支持用凸部５２７が設けられている。空洞５２６内の端子と支持用凸部５２７とに挟まれることで圧電アクチュエータ４１０の長手方向両端部４１０ａ、４１０ｂが支持されるため、圧電アクチュエータ４１０の駆動が拘束されず、効率的な駆動が可能となる。入力端子５２１〜５２３と支持ケース５２０の突起により、圧電アクチュエータ４１０の保持の剛性を弱めている。 A part 522 a of the input terminals 521 to 523 protruding into the cavity 526 has a shape that elastically presses the rectangular plate-shaped piezoelectric actuator 410 fitted in the cavity 526. In the cavity 526, a supporting convex portion 527 is provided on an inner surface 526b that is symmetrical to the inner surface 526a from which the terminal in the cavity 526 protrudes. Since the both ends 410a and 410b in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 410 are supported by being sandwiched between the terminal in the cavity 526 and the supporting convex portion 527, the driving of the piezoelectric actuator 410 is not restricted and efficient driving is possible. It becomes. The protrusions of the input terminals 521 to 523 and the support case 520 weaken the holding rigidity of the piezoelectric actuator 410.

空洞５２６内の内側面には、圧電アクチュエータ４１０の凹部４１８、４１９に噛み合う嵌合用凸部５２８を有する。これにより、圧電アクチュエータ４１０を嵌め込みやすく、嵌め込んだものは脱落しにくくなる。また、圧電アクチュエータ４１０の駆動が安定する。 On the inner side surface of the cavity 526, there are fitting convex portions 528 that mesh with the concave portions 418 and 419 of the piezoelectric actuator 410. As a result, the piezoelectric actuator 410 is easily fitted, and the fitted actuator is difficult to drop off. Further, the driving of the piezoelectric actuator 410 is stabilized.

支持ケース５２０は、圧電アクチュエータ４１０の両主面側に開口するスリット５２９を有している。これにより、圧電アクチュエータ４１０が屈曲したときに、長手方向端部４１０ａ、４１０ｂの動きに応じて支持ケース５２０が変形しやすくなり、圧電アクチュエータ４１０の動きを被駆動体に効率よく伝えることができる。なお、スリット５２９は圧電アクチュエータ４１０のいずれか一方の主面側のみに設けられていてもよい。 The support case 520 has slits 529 that open on both main surface sides of the piezoelectric actuator 410. Thereby, when the piezoelectric actuator 410 is bent, the support case 520 is easily deformed according to the movement of the longitudinal ends 410a and 410b, and the movement of the piezoelectric actuator 410 can be efficiently transmitted to the driven body. Note that the slit 529 may be provided only on one main surface side of the piezoelectric actuator 410.

圧電アクチュエータユニット１００、２００、３００についての実験、すなわち、支持部のスリットの数が０、１、２のそれぞれの場合の実験を行った。 Experiments on the piezoelectric actuator units 100, 200, and 300, that is, experiments in which the number of slits of the support portion was 0, 1, and 2, were performed.

実験では、圧電アクチュエータユニット１００の全長を３３．４ｍｍとした。圧電アクチュエータ１１０の長さは３０．０ｍｍとし、幅を３．０ｍｍとした。支持部１２０、１３０の長さは２．２ｍｍとし、幅を４．０ｍｍとした。また、圧電アクチュエータユニット１００の端部から圧電アクチュエータ１１０の端部までの長さを１．７ｍｍとした。スリットの幅およびスリットの間隔は０．３ｍｍとした。印加電圧は直流の１０Ｖとした。 In the experiment, the total length of the piezoelectric actuator unit 100 was 33.4 mm. The length of the piezoelectric actuator 110 was 30.0 mm, and the width was 3.0 mm. The length of the support parts 120 and 130 was 2.2 mm, and the width was 4.0 mm. The length from the end of the piezoelectric actuator unit 100 to the end of the piezoelectric actuator 110 was 1.7 mm. The width of the slit and the interval between the slits were 0.3 mm. The applied voltage was DC 10V.

以上のような条件でそれぞれの圧電アクチュエータユニット１００、２００、３００について圧電アクチュエータ１１０の長手方向中央部１１０ｃの変位量を算出したところ、圧電アクチュエータユニット１００、２００、３００に対して、それぞれ５５μｍ、８５μｍ、１０７μｍであった。このように支持部にスリットを設けた方が、動作が大きくなることが認められた。また、支持部の圧電アクチュエータ１１０の両主面側にスリットを設けた方がさらに動作が大きくなることが認められた。 When the displacement amount of the central portion 110c in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 110 was calculated for each of the piezoelectric actuator units 100, 200, and 300 under the above conditions, the piezoelectric actuator units 100, 200, and 300 were 55 μm and 85 μm, respectively. 107 μm. Thus, it was recognized that operation | movement became larger when the slit was provided in the support part. Further, it was recognized that the operation was further increased by providing slits on both main surface sides of the piezoelectric actuator 110 of the support portion.

１０タッチパネル式入力装置
２０タッチパネルユニット
２５液晶表示パネル
２７タッチパネル
３０タッチパネル回路
４０デジタルシグナルプロセッサ
５０Ｄ級アンプ
１００圧電アクチュエータユニット
１１０圧電アクチュエータ
１１０ａ、１１０ｂ長手方向両端部
１１０ｃ長手方向中央部
１１１、１１３駆動電極
１１１ａ〜１１３ａ電極端子
１１５圧電層
１１６、１１７積層体
１１２グランド電極
１２０支持部
１２１〜１２３入力端子
２２１〜２２３入力端子
３２１〜３２３入力端子
４１１ａ〜４１３ａ電極端子
４２１〜４２３入力端子
１３０支持部
１３１ダミー端子
１４０可動部
２００圧電アクチュエータユニット
２２０支持部
２２６スリット
２３０支持部
２３１ダミー端子
３００圧電アクチュエータユニット
３２０支持部
３２６、３２７スリット
３３０支持部
３３１ダミー端子
３３６、３３７スリット
４００圧電アクチュエータユニット
４１０電アクチュエータ
４１０ａ、４１０ｂ長手方向両端部
４１１電極
４１１ａ外部電極
４１８、４１９凹部
４２０支持ケース
４２４本体部
４２６空洞
４２６ａ、４２６ｂ内面
４２７支持用凸部
４２８嵌合用凸部
５００圧電アクチュエータユニット
５００圧電アクチュエータ
５２０支持ケース
５２４本体部
５２６空洞
５２６ａ、５２６ｂ内面
５２７支持用凸部
５２８嵌合用凸部
５２９スリット DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Touch panel type input device 20 Touch panel unit 25 Liquid crystal display panel 27 Touch panel 30 Touch panel circuit 40 Digital signal processor 50 Class D amplifier 100 Piezoelectric actuator unit 110 Piezoelectric actuators 110a and 110b Longitudinal ends 110c Longitudinal central portions 111 and 113 Drive electrodes 111a ˜113a Electrode terminal 115 Piezoelectric layer 116, 117 Laminated body 112 Ground electrode 120 Support portion 121-123 Input terminal 221-223 Input terminal 321-323 Input terminal 411a-413a Electrode terminal 421-423 Input terminal 130 Support portion 131 Dummy terminal 140 Movable part 200 Piezoelectric actuator unit 220 Support part 226 Slit 230 Support part 231 Dummy terminal 300 Piezoelectric actuator unit 320 Support portion 326, 327 Slit 330 Support portion 331 Dummy terminal 336, 337 Slit 400 Piezoelectric actuator unit 410 Electric actuators 410a, 410b Longitudinal ends 411 Electrode 411a External electrode 418, 419 Recess 420 Support case 424 Body portion 426 Cavity 426a, 426b Inner surface 427 Supporting convex portion 428 Fitting convex portion 500 Piezoelectric actuator unit 500 Piezoelectric actuator 520 Support case 524 Main body portion 526 Cavity 526a, 526b Inner surface 527 Supporting convex portion 528 Fitting convex portion 529 Slit

Claims

A piezoelectric actuator that is a rectangular plate and bends and displaces when voltage is input.
Resin support portions in which both longitudinal ends of the piezoelectric actuator are embedded by integral molding;
A piezoelectric actuator unit comprising: a resin movable portion fixed to the central portion in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator by integral molding.

The piezoelectric actuator has an electrode terminal on one main surface at its longitudinal end,
The piezoelectric actuator unit according to claim 1, wherein one of the support portions is embedded with a terminal connected to the electrode terminal.

The piezoelectric actuator unit according to claim 1, wherein the piezoelectric actuator is shimless.

The piezoelectric actuator unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the support portion has one or more slits for relaxing the constraint at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator.

The piezoelectric actuator unit according to claim 4, wherein the slit opens on one main surface side of the piezoelectric actuator.

The said support part has a slit opened on one main surface side of the piezoelectric actuator, and a slit opened on the other main surface side of the piezoelectric actuator. Piezoelectric actuator unit.

A support case for supporting the piezoelectric actuator,
A resin-made main body formed with a cavity that can be fitted to the longitudinal end of the rectangular plate-shaped piezoelectric actuator;
A terminal embedded in the main body so that a part protrudes into the cavity in order to conduct with an external electrode on the surface of the rectangular piezoelectric actuator.
A part of the terminal protruding into the cavity has a shape that elastically presses a rectangular plate-shaped piezoelectric actuator fitted into the cavity, and the terminal protruding into the cavity is included in the cavity. A support case characterized in that convex portions are provided on symmetrical inner surfaces.

The support case according to claim 7, wherein the cavity has a convex portion that meshes with a concave portion of the rectangular plate-shaped piezoelectric actuator.

The support case according to claim 7 or 8, further comprising one or more slits for relaxing constraints at both longitudinal ends of the piezoelectric actuator.

A piezoelectric actuator that is a rectangular plate and bends and displaces when voltage is input.
A piezoelectric actuator unit comprising: a pair of support cases according to any one of claims 7 to 9, wherein both ends of the piezoelectric actuator are fitted.

The piezoelectric actuator has a rectangular plate shape, and both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator that is bent and displaced by voltage input are embedded in the resin, and the longitudinal center is fixed to the resin. A molding process for integrally molding the movable part;
A method of manufacturing a piezoelectric actuator unit, comprising: a polarization step of performing polarization processing on the piezoelectric actuator after the molding step.

In the molding step, a hole for electrical connection is provided in one of the support portions at a position where the terminal and the electrode of the piezoelectric actuator overlap.
12. The method of manufacturing a piezoelectric actuator unit according to claim 11, wherein after the molding step, the terminal and the electrode of the piezoelectric actuator are joined with a conductive joining material in the hole for electrical connection.