JP2018116702A - Electronic apparatus having vibration generating member - Google Patents

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克行 荻原
Katsuyuki Ogiwara
克行 荻原
清 有沢
Kiyoshi ARISAWA
清 有沢
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic apparatus having a piezoelectric vibration member which makes a thickness in the electronic apparatus thinner than a conventional one.SOLUTION: A vibration generating member 3 mounted onto a rear face of a liquid crystal touch input panel 10 has: a conductive diaphragm 30; a surface electrode layer 42 connected to the conductive diaphragm 30; a piezoelectric element 44 having the surface electrode layer 42 provided thereon and a piezoelectric vibration element 40 having a rear face electrode layer 46 provided on the rear face of the piezoelectric element 44; and a circuit board 20 having a surface side wiring pattern 24 including surface wiring 25 on a surface fixed to the liquid crystal touch input panel 10. The vibration generating member further includes a thorough conductive part 21 connecting the rear face electrode layer 46 of the piezoelectric vibration element 40 with the surface wiring 25 of the circuit board 20. The thorough conductive part 21 penetrates a central part of the circuit board 20 and the piezoelectric vibration element 40 in a state of being electrically insulated from a mounting electrode 27 to which the conductive diaphragm 30 is connected via a conductive bonding layer 32, the conductive diaphragm 30, and the surface electrode layer 42 of the piezoelectric vibration element 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、パネル部材の裏面に対して振動発生部材が取り付けられた電子機器に関するものである。   The present invention relates to an electronic device in which a vibration generating member is attached to the back surface of a panel member.

特許第5421500号公報(特許文献1)には、パネル部材の裏面側に振動部を設け、この振動部を所定のモードで振動させて、この振動をパネル部材に伝達する電子機器が開示されている。   Japanese Patent No. 5421500 (Patent Document 1) discloses an electronic device in which a vibration part is provided on the back side of a panel member, the vibration part is vibrated in a predetermined mode, and the vibration is transmitted to the panel member. Yes.

また特開2005−510815号公報(特許文献2)には、振動部に圧電振動部材を用いてパネル部材を振動させる電子機器が開示されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2005-510815 (Patent Document 2) discloses an electronic device that vibrates a panel member using a piezoelectric vibrating member for a vibrating portion.

さらに特許第4426738号公報(特許文献3)には、圧電振動部材によって振動するパネル部材から可聴音を発生してパネル部材をスピーカとする電子機器(圧電スピーカシステム)が開示されている。   Further, Japanese Patent No. 4426737 (Patent Document 3) discloses an electronic device (piezoelectric speaker system) in which an audible sound is generated from a panel member that is vibrated by a piezoelectric vibrating member and the panel member is used as a speaker.

特許第5421500号公報Japanese Patent No. 5421500 特開2005−510815号公報JP 2005-510815 A 特許第4426738号公報Japanese Patent No. 4426737

パネル部材を振動させる従来の電子機器では、機器全体の厚みを薄くしたいという要望が常にある。しかしながら従来の圧電振動部材を振動源とする電子機器の構造では、この要望に応えることができなかった。   In conventional electronic devices that vibrate panel members, there is always a desire to reduce the thickness of the entire device. However, the structure of an electronic apparatus using a conventional piezoelectric vibration member as a vibration source cannot meet this demand.

本発明の目的は、電子機器の厚みを従来よりも薄くすることができる圧電振動部材を備えた電子機器を提供することにある。   The objective of this invention is providing the electronic device provided with the piezoelectric vibration member which can make thickness of an electronic device thinner than before.

本発明が改良の対象とする電子機器は、パネル部材と、パネル部材の裏面に対して取り付けられて振動する振動発生部材と、振動発生部材の振動を制御する振動制御部とを備えた電子機器である。本発明においては、振動発生部材が、導電性ダイアフラムと、導電性ダイアフラムに電気的に接続された表面電極層と、表面電極層が表面に設けられた圧電素子と、圧電素子の裏面に表面電極層と対向するように設けられた裏面電極層とを有する複数の圧電振動素子と、パネル部材に対して固定される表面に表面側配線パターンを有し且つ裏面に複数の圧電振動素子の導電性ダイアフラムが導電性接合層を介して接続される複数の取付電極を含む裏面側配線パターンを有する回路基板と、圧電振動素子の導電性ダイアフラム及び表面電極層と、回路基板の取付電極と電気的に絶縁された状態で、回路基板及び圧電振動素子の中心部を貫通し、圧電振動素子の裏面電極層と回路基板の表面電極層とを接続する貫通接続構造部とを備えている。   An electronic apparatus to be improved by the present invention is an electronic apparatus including a panel member, a vibration generating member that is attached to the back surface of the panel member and vibrates, and a vibration control unit that controls vibration of the vibration generating member It is. In the present invention, the vibration generating member includes a conductive diaphragm, a surface electrode layer electrically connected to the conductive diaphragm, a piezoelectric element having the surface electrode layer provided on the surface, and a surface electrode on the back surface of the piezoelectric element. A plurality of piezoelectric vibration elements having a back electrode layer provided so as to face the layer, and a surface-side wiring pattern on the surface fixed to the panel member, and the conductivity of the plurality of piezoelectric vibration elements on the back surface A circuit board having a backside wiring pattern including a plurality of mounting electrodes to which a diaphragm is connected via a conductive bonding layer, a conductive diaphragm and a surface electrode layer of a piezoelectric vibration element, and a mounting electrode of the circuit board electrically In a state of being insulated, there is provided a through-connection structure portion that penetrates the center portion of the circuit board and the piezoelectric vibration element and connects the back electrode layer of the piezoelectric vibration element and the front electrode layer of the circuit board.

本発明によれば、貫通接続構造部を設けたので、圧電振動素子の裏面電極層と回路基板の表面電極層とを接続するために、圧電振動素子の外側に接続用リード配線を設ける必要がなくなる。その結果、従来よりも電子機器の薄型化が可能になる。   According to the present invention, since the through-connection structure portion is provided, it is necessary to provide a lead wire for connection outside the piezoelectric vibration element in order to connect the back electrode layer of the piezoelectric vibration element and the front electrode layer of the circuit board. Disappear. As a result, the electronic device can be made thinner than before.

パネル部材が、ユーザが表面をタッチするタッチ入力パネル部材の場合には、振動制御部が、振動発生部材をタッチ入力パネルから可聴音を発生させない周波数で振動させることにより、タッチに連動してタッチ入力パネル部材を振動させることができるので、タッチをする人にクリック感のみを与えることができる。   When the panel member is a touch input panel member on which the user touches the surface, the vibration control unit vibrates the vibration generating member at a frequency that does not generate an audible sound from the touch input panel, thereby touching in conjunction with the touch. Since the input panel member can be vibrated, only a feeling of clicking can be given to the touching person.

パネル部材が、画像や映像を表示する表示パネル部材である場合には、振動制御部が、振動発生部材を表示パネルから可聴音を発生させる周波数で振動させることにより、表示パネル部材をスピーカとして利用することができる。   When the panel member is a display panel member that displays an image or video, the vibration control unit vibrates the vibration generating member at a frequency that generates audible sound from the display panel, thereby using the display panel member as a speaker. can do.

導電性ダイアフラム、表面電極層、圧電素子及び裏面電極層の外周輪郭形状は、同心の円板形状を呈していてもよい。このような構成を採用すると、既存の圧電ブザー等に使用できる圧電振動素子を利用して安価に圧電振動部材を構成することができる。   The outer peripheral contour shapes of the conductive diaphragm, the front electrode layer, the piezoelectric element, and the back electrode layer may have a concentric disk shape. By adopting such a configuration, a piezoelectric vibration member can be configured at low cost by using a piezoelectric vibration element that can be used for an existing piezoelectric buzzer or the like.

取付電極、導電性ダイアフラム及び表面電極層には、貫通接続構造部の周囲に貫通接続構造部と取付電極の本体部、導電性ダイアフラムの本体部及び表面電極層の本体部とを電気的に分離する環状の分離溝がそれぞれ形成されている。このような構成を採用すると、貫通接続構造部を形成する際に、短絡が発生することを確実に防止できる。   The mounting electrode, the conductive diaphragm, and the surface electrode layer are electrically separated from the through connection structure portion and the main body portion of the mounting electrode, the main body portion of the conductive diaphragm, and the main body portion of the surface electrode layer around the through connection structure portion. Each of the annular separation grooves is formed. By adopting such a configuration, it is possible to reliably prevent a short circuit from occurring when forming the through-connection structure portion.

取付電極の本体部には、導電性接合層を構成する接合剤が入り込む複数の貫通孔または貫通溝が分散した状態で形成されているのが好ましい。この構造によると、分散した貫通孔または貫通溝に接合剤が入り込んで、接合強度を高めることができる。   It is preferable that the main body portion of the attachment electrode is formed in a state where a plurality of through holes or through grooves into which the bonding agent constituting the conductive bonding layer enters are dispersed. According to this structure, the bonding agent can enter the dispersed through holes or through grooves to increase the bonding strength.

回路基板として、内部に内部配線パターンを有する多層回路基板を用いる場合には、多層回路基板の裏面上には、絶縁層を介して接地導電層が更に設けられているのが好ましい。このような接地導電層を設けると、導電層がシールド効果を発揮する。   When a multilayer circuit board having an internal wiring pattern therein is used as the circuit board, it is preferable that a ground conductive layer is further provided on the back surface of the multilayer circuit board via an insulating layer. When such a ground conductive layer is provided, the conductive layer exhibits a shielding effect.

タッチ入力パネル部材は、静電式タッチ入力パネルでもよい。   The touch input panel member may be an electrostatic touch input panel.

回路基板の複数の取付電極が、複数の電極行と2本以上の電極列を形成するように配置されている場合、振動制御部は、タッチ入力パネル部材にユーザが触れると、所定時間、同じ電極行に含まれる複数の圧電振動素子を同じ位相で振動させ、隣り合う他の電極列に含まれる複数の圧電振動素子を同じ位相とは逆の位相で振動させる動作を、一定周期毎に位相を変えて行うことができる。このようにするとタッチ入力パネル部材を全体的に振動させることができる。   When the plurality of mounting electrodes on the circuit board are arranged to form a plurality of electrode rows and two or more electrode columns, the vibration control unit is the same for a predetermined time when the user touches the touch input panel member. The operation of vibrating a plurality of piezoelectric vibration elements included in an electrode row at the same phase and vibrating a plurality of piezoelectric vibration elements included in other adjacent electrode columns at a phase opposite to the same phase is performed at a constant cycle. Can be done. If it does in this way, a touch input panel member can be vibrated entirely.

また回路基板の複数の取付電極が、複数の電極行と2本以上の電極列を形成するように配置されている場合には、振動制御部は、タッチ入力パネル部材にユーザが触れると、所定時間、行方向または列方向に隣り合う2つの圧電振動素子が逆の位相で振動するように複数の圧電振動素子を駆動する動作を、一定周期毎に位相を変えて行うことができる。このようにするとタッチ入力パネル部材を全体的に振動させることができる。   In addition, when the plurality of mounting electrodes on the circuit board are arranged to form a plurality of electrode rows and two or more electrode columns, the vibration control unit is configured to be predetermined when the user touches the touch input panel member. The operation of driving the plurality of piezoelectric vibration elements so that two piezoelectric vibration elements adjacent in the time, row direction, or column direction vibrate in opposite phases can be performed by changing the phase for each fixed period. If it does in this way, a touch input panel member can be vibrated entirely.

スピーカとして使用するのは、最も音圧が大きくなる同相駆動モードである。振動がある程度あり、音が小さいのが二列の位相を交互に代える二列駆動モードである。用途に応じて駆動モードを選択すればよい。   What is used as a speaker is the common-mode drive mode in which the sound pressure is maximized. The two-row drive mode in which the two rows of phases are alternately changed has some vibration and low sound. What is necessary is just to select a drive mode according to a use.

以上のように本発明に係る振動発生部材を備えた電子機器によると、貫通接続構造部を設けたので、従来よりも電子機器の厚みを薄くすることができる。   As described above, according to the electronic device provided with the vibration generating member according to the present invention, since the through connection structure portion is provided, the thickness of the electronic device can be made thinner than the conventional one.

本発明に係る振動発生部材を備えた電子機器の一つの実施の形態の層状の構成を示す横断面図であり、各層の厚さ等の寸法は説明のために適宜変更されている(図2以下も同様)。It is a cross-sectional view showing a layered configuration of an embodiment of an electronic device provided with a vibration generating member according to the present invention, and the thickness and other dimensions of each layer are appropriately changed for explanation (FIG. 2). The same applies to the following). 図1の電子機器の拡大横断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the electronic device of FIG. 1. 本発明の振動発生部材を備えた電子機器の実施の形態の回路基板部分をさらに拡大した横断面図である。It is the cross-sectional view which expanded further the circuit board part of embodiment of the electronic device provided with the vibration generation member of this invention. (A),(B)及び(C)はそれぞれ、図3の圧電振動素子を含む振動発生部材の一部を切断した状態を裏面側から見た斜視図及び分解斜視図と、表面側から視た分解斜視図である。(A), (B), and (C) are respectively a perspective view and an exploded perspective view of a state in which a part of the vibration generating member including the piezoelectric vibration element of FIG. FIG. (A)は本発明の他の実施の形態における回路基板部分の図3と同様の横断面図であり、(B)は図5(A)の変形例の横断面図である。(A) is the cross-sectional view similar to FIG. 3 of the circuit board part in other embodiment of this invention, (B) is a cross-sectional view of the modification of FIG. 5 (A). (A),(B),(C)及び(D)はそれぞれ、別の圧電振動素子を含む振動発生部材の一部を切断した状態を裏面側から見た斜視図及び分解斜視図と、表面側から視た分解斜視図と表面側から見た斜視図である。(A), (B), (C), and (D) are respectively a perspective view and an exploded perspective view of a state where a part of a vibration generating member including another piezoelectric vibration element is cut from the back side, It is the disassembled perspective view seen from the side, and the perspective view seen from the surface side. 回路基板に複数の圧電振動素子を配置した例を示す図である。It is a figure which shows the example which has arrange | positioned the several piezoelectric vibration element on the circuit board. (A)及び(B)は、図7の回路基板を用いた図1の実施の形態を波形駆動モードで駆動した場合のタッチ入力パネル部材の振動分布図である。FIGS. 8A and 8B are vibration distribution diagrams of the touch input panel member when the embodiment of FIG. 1 using the circuit board of FIG. 7 is driven in a waveform driving mode. (A)及び(B)は、図7の回路基板を用いた図1の実施の形態を千鳥駆動モードで駆動した場合のタッチ入力パネル部材の振動分布図である。FIGS. 8A and 8B are vibration distribution diagrams of the touch input panel member when the embodiment of FIG. 1 using the circuit board of FIG. 7 is driven in the staggered drive mode.

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る振動発生部材を備えた電子機器の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明に係る、振動発生部材を備えた電子機器1の構成を示すための横断面図であり、具体的にはこの電子機器はノートパソコン等の携帯端末であり、図1はそのディスプレイ部分の横断面である。図2は、圧電振動部材3の要部の断面図を示している。なお図1及び図2には、断面であることを示すハッチングは省略してある。   Hereinafter, embodiments of an electronic device including a vibration generating member according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view for illustrating a configuration of an electronic device 1 including a vibration generating member according to the present invention. Specifically, the electronic device is a portable terminal such as a notebook computer, and FIG. It is a cross section of a display part. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of the piezoelectric vibrating member 3. In FIG. 1 and FIG. 2, hatching indicating a cross section is omitted.

図1において、電子機器の表面には液晶タッチ入力パネル10が露出しており、その裏面側の下層には回路基板20と導電性ダイアフラム30と圧電振動素子40とが表面側から順に積層されて構成された振動発生部材3が構成されている。液晶タッチ入力パネル10は静電容量式のタッチスイッチ機能を有している。振動発生部材3は液晶タッチ入力パネル10の裏面に対して、液晶タッチ入力パネル10に振動を伝達可能に取り付けられている。   In FIG. 1, a liquid crystal touch input panel 10 is exposed on the surface of an electronic device, and a circuit board 20, a conductive diaphragm 30, and a piezoelectric vibration element 40 are laminated in that order from the front side on the lower layer on the back side. The configured vibration generating member 3 is configured. The liquid crystal touch input panel 10 has a capacitive touch switch function. The vibration generating member 3 is attached to the back surface of the liquid crystal touch input panel 10 so that vibration can be transmitted to the liquid crystal touch input panel 10.

振動発生部材3の下方には板状ダンパー11、その下層に金属製のボトムプレート12、さらにその下方に、フレーム15とともに電子機器の筐体を構成する合成樹脂製の基材13が設けられている。板状ダンパー11には、上方に向かって突状ダンパー14が突設されており、各ダンパー11,14は外力により液晶タッチ入力パネル10が過度に変形したり振動発生部材が急激に振動したりすることによる破損や事故の発生を防止している。フレーム15の厚さは各ダンパー11,14の積層方向の間隙が適当な大きさになるように調整されている。   A plate-like damper 11 is provided below the vibration generating member 3, a metal bottom plate 12 is provided below the plate-like damper 11, and a synthetic resin base material 13 that constitutes a casing of the electronic device together with the frame 15 is provided below the plate-like damper 11. Yes. The plate-shaped damper 11 is provided with a projecting damper 14 projecting upward, and each of the dampers 11 and 14 may be excessively deformed by the external force of the liquid crystal touch input panel 10 or the vibration generating member may vibrate rapidly. This prevents damage and accidents from occurring. The thickness of the frame 15 is adjusted so that the gap between the dampers 11 and 14 in the stacking direction becomes an appropriate size.

振動発生部材3の導電性ダイアフラム30は真鍮製の薄板であって、図視しない振動制御部が出力信号を発生して圧電振動素子40が振動すると、その振動を液晶タッチ入力パネル10に伝達する。   The conductive diaphragm 30 of the vibration generating member 3 is a brass thin plate. When a vibration control unit (not shown) generates an output signal and the piezoelectric vibration element 40 vibrates, the vibration is transmitted to the liquid crystal touch input panel 10. .

本実施の形態において、液晶タッチ入力パネル10は表示パネル兼タッチ入力パネルであり、図示しない振動制御部が、振動発生部材3を液晶タッチ入力パネル10から可聴音を発生させない周波数で振動させることにより、タッチに連動して液晶タッチ入力パネル10を振動させてタッチをする人にクリック感を与える。なお振動制御部が、振動発生部材3を液晶タッチ入力パネル10から可聴音を発生させる周波数で振動させることにより、液晶タッチ入力パネル10をスピーカとして利用することができる。   In the present embodiment, the liquid crystal touch input panel 10 is a display panel / touch input panel, and a vibration control unit (not shown) vibrates the vibration generating member 3 from the liquid crystal touch input panel 10 at a frequency that does not generate an audible sound. In response to the touch, the liquid crystal touch input panel 10 is vibrated to give a click feeling to the person making the touch. The vibration control unit vibrates the vibration generating member 3 at a frequency at which audible sound is generated from the liquid crystal touch input panel 10, whereby the liquid crystal touch input panel 10 can be used as a speaker.

図2に示すように、圧電振動素子40は、圧電素子44と、圧電素子44の表側に設けられた表面電極層42と、圧電素子44の裏面に表面電極層42と対向するように設けられた裏面電極層46とからなる。表面電極層42は導電性ダイアフラム30に電気的に接続されている。圧電素子44はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)製であり、表面電極層42及び裏面電極層46は圧電素子44の両面に銀ペーストをスクリーン印刷するかまたは銀を蒸着することにより形成されている。   As shown in FIG. 2, the piezoelectric vibration element 40 is provided so as to face the surface electrode layer 42 on the back surface of the piezoelectric element 44, and the surface electrode layer 42 provided on the front side of the piezoelectric element 44. And the back electrode layer 46. The surface electrode layer 42 is electrically connected to the conductive diaphragm 30. The piezoelectric element 44 is made of lead zirconate titanate (PZT), and the front electrode layer 42 and the back electrode layer 46 are formed by screen-printing silver paste on both surfaces of the piezoelectric element 44 or vapor-depositing silver. .

回路基板20は、本実施の形態においては板状の絶縁層22の両面に銅箔製の配線パターンを形成されて構成されている。すなわち両面の配線パターンは、液晶タッチ入力パネル10に対して固定される表面に印刷されている表面側配線パターン24と、複数の振動発生部3の導電性ダイアフラム30が接続される裏面側配線パターン26である。裏面側配線パターン26と導電性ダイアフラム30とは、導電性の接合材よりなる導電性接合層32を介して接続されている。   In the present embodiment, the circuit board 20 is configured by forming a copper foil wiring pattern on both surfaces of a plate-like insulating layer 22. That is, the double-sided wiring patterns are the surface-side wiring pattern 24 printed on the surface fixed to the liquid crystal touch input panel 10 and the back-side wiring pattern to which the conductive diaphragms 30 of the plurality of vibration generating units 3 are connected. 26. The backside wiring pattern 26 and the conductive diaphragm 30 are connected via a conductive bonding layer 32 made of a conductive bonding material.

図3に示す拡大した断面図を参照すると、裏面側配線パターン26には複数の取付電極27が形成されている。取付電極27は、導電性接合層32を介して導電性ダイアフラム30に接続され、さらには圧電振動素子40の表面電極層42に電気的に接続されている。図2及び図4(B)に示すように、取付電極27には複数の貫通孔hが分散した状態で形成されている。これら複数の貫通孔hは、銅箔のエッチングにより形成されている。このような取付電極27の構造によると、分散した貫通孔hに導電性の接合材が入り込んで、取付電極27と導電性ダイアフラム30との接合強度を高めることができる。   Referring to the enlarged sectional view shown in FIG. 3, a plurality of attachment electrodes 27 are formed on the back side wiring pattern 26. The attachment electrode 27 is connected to the conductive diaphragm 30 through the conductive bonding layer 32, and is further electrically connected to the surface electrode layer 42 of the piezoelectric vibration element 40. As shown in FIGS. 2 and 4B, the attachment electrode 27 is formed with a plurality of through holes h dispersed therein. The plurality of through holes h are formed by etching copper foil. According to such a structure of the mounting electrode 27, the conductive bonding material enters the dispersed through holes h, and the bonding strength between the mounting electrode 27 and the conductive diaphragm 30 can be increased.

図3に示すように、裏面側配線パターン26の取付電極27以外の部分は、裏面電極リード28を構成する。裏面電極リード28は、貫通導電部29、表面配線25及び貫通接続構造部を構成する貫通導電部21を介して、圧電振動素子40の裏面電極層46に接続されている。   As shown in FIG. 3, the portion other than the attachment electrode 27 of the back surface side wiring pattern 26 constitutes a back surface electrode lead 28. The back electrode lead 28 is connected to the back electrode layer 46 of the piezoelectric vibration element 40 through the through conductive part 29, the surface wiring 25, and the through conductive part 21 constituting the through connection structure part.

図2及び図3に示す貫通導電部21は、貫通孔50に導電性ペースト等を充填して形成されており、回路基板20の表面配線25から圧電振動素子40の裏面電極層46に達して、裏面電極層46と回路基板20の表面配線25とを接続する。貫通孔50は、回路基板20、導電性ダイアフラム30及び圧電振動素子40の中心部を貫通しており、その中を貫通導電部21が通っている。   2 and 3 is formed by filling the through hole 50 with a conductive paste or the like, and reaches the back electrode layer 46 of the piezoelectric vibration element 40 from the surface wiring 25 of the circuit board 20. The back electrode layer 46 and the surface wiring 25 of the circuit board 20 are connected. The through-hole 50 passes through the central portion of the circuit board 20, the conductive diaphragm 30 and the piezoelectric vibration element 40, and the through-conductive portion 21 passes therethrough.

なお表面側配線パターン24の表面配線25以外の部分には、接地導電層23が構成されている。このような接地導電層23を設けると、接地導電層23がシールド効果を発揮する。   A ground conductive layer 23 is formed in a portion other than the surface wiring 25 of the surface side wiring pattern 24. When such a ground conductive layer 23 is provided, the ground conductive layer 23 exhibits a shielding effect.

振動制御部は裏面電極リード28と取付電極27とに接続されており、表面電極層42と裏面電極層46との間に所定周波数の駆動電圧を印加することにより、圧電振動素子40を振動させる。これにより導電性ダイアフラム30及び回路基板20を介して液晶タッチ入力パネル10を振動させる。操作者の液晶タッチ入力パネル10のタッチは、静電容量の変化により検出され、振動制御部に入力される。   The vibration control unit is connected to the back electrode lead 28 and the attachment electrode 27, and vibrates the piezoelectric vibration element 40 by applying a drive voltage of a predetermined frequency between the front electrode layer 42 and the back electrode layer 46. . Thereby, the liquid crystal touch input panel 10 is vibrated through the conductive diaphragm 30 and the circuit board 20. An operator's touch on the liquid crystal touch input panel 10 is detected by a change in capacitance and input to the vibration control unit.

図4に示すように、導電性ダイアフラム30、表面電極層42、圧電振動素子40及び裏面電極層46の外周輪郭形状は、同心の円板形状を呈している。このような構成を採用すると、既存の圧電ブザー等に使用できる圧電振動素子を利用して安価に圧電振動部材3を構成することができる。   As shown in FIG. 4, the outer peripheral contour shapes of the conductive diaphragm 30, the surface electrode layer 42, the piezoelectric vibration element 40, and the back electrode layer 46 are concentric disk shapes. When such a configuration is employed, the piezoelectric vibrating member 3 can be configured at low cost by using a piezoelectric vibrating element that can be used for an existing piezoelectric buzzer or the like.

また図4(A)乃至(C)に示すように取付電極27、導電性ダイアフラム30及び表面電極層42には、貫通孔50の周囲に貫通導電部21(図2及び図3には示してあるが、図4には示していない)と取付電極27の本体部、導電性ダイアフラム30の本体部及び表面電極層42の本体部とを電気的に分離する環状の分離溝52,54及び56がそれぞれ形成されている。このような構成を採用すると、貫通導電部21を形成しても、短絡が発生することを防止できる。   Further, as shown in FIGS. 4A to 4C, the mounting electrode 27, the conductive diaphragm 30, and the surface electrode layer 42 have a through conductive portion 21 (shown in FIGS. 2 and 3) around the through hole 50. (Not shown in FIG. 4) and annular separation grooves 52, 54 and 56 for electrically separating the main body portion of the mounting electrode 27, the main body portion of the conductive diaphragm 30 and the main body portion of the surface electrode layer 42. Are formed respectively. By adopting such a configuration, it is possible to prevent a short circuit from occurring even if the through conductive portion 21 is formed.

図5(A)は本発明の他の実施の形態における回路基板部分の横断面図を示す。図5(A)の回路基板部分は、図3に示した回路基板部分と同様の機能を果たすものであり、振動発生部材の構成部材として互換性がある。回路基板60は3つの絶縁層、すなわち表面側から順に表面絶縁層62、中間絶縁層64、裏面絶縁層66を含む。各絶縁層の両面と層間に配線パターンが設けられており、表面絶縁層62の表面は接地導電層70、表面絶縁層62と中間絶縁層64との間は表面側配線パターン71、中間絶縁層64と裏面絶縁層66との間は中間配線パターン72、裏面絶縁層66の裏面は裏面側配線パターン73である。裏面側配線パターン73には取付電極74と裏面電極リード75が形成されている。裏面電極リード75は貫通導電部76、表面側配線パターン71の表面配線77、貫通導電部78を介して、圧電振動素子40の裏面電極層46に接続されている。なお図(B)に示すように、図5(A)の回路基板部分の接地導電層70は取り除いてもよい。   FIG. 5A shows a cross-sectional view of a circuit board portion in another embodiment of the present invention. The circuit board portion of FIG. 5A performs the same function as the circuit board portion shown in FIG. 3, and is compatible as a constituent member of the vibration generating member. The circuit board 60 includes three insulating layers, that is, a surface insulating layer 62, an intermediate insulating layer 64, and a back surface insulating layer 66 in order from the front surface side. A wiring pattern is provided between both surfaces and between layers of each insulating layer. The surface of the surface insulating layer 62 is the ground conductive layer 70, and the surface insulating layer 62 and the intermediate insulating layer 64 are between the surface side wiring pattern 71 and the intermediate insulating layer. An intermediate wiring pattern 72 is provided between 64 and the back insulating layer 66, and a back wiring pattern 73 is provided on the back of the back insulating layer 66. A mounting electrode 74 and a back electrode lead 75 are formed on the back wiring pattern 73. The back electrode lead 75 is connected to the back electrode layer 46 of the piezoelectric vibration element 40 through the through conductive portion 76, the surface wiring 77 of the front side wiring pattern 71, and the through conductive portion 78. As shown in FIG. 5B, the ground conductive layer 70 on the circuit board portion in FIG. 5A may be removed.

図6(A)乃至(D)に示すように、取付電極74は導電性ダイアフラム30や圧電振動素子40の外周輪郭形状と同心でやや大きい円板形状であり、貫通導電部78の周囲に貫通導電部78と取付電極74の本体部とを電気的に分離する環状の分離溝79が形成されている。   As shown in FIGS. 6A to 6D, the mounting electrode 74 has a disk shape that is concentric with the outer peripheral contour of the conductive diaphragm 30 and the piezoelectric vibration element 40 and is slightly larger, and penetrates around the through-conductive portion 78. An annular separation groove 79 that electrically separates the conductive portion 78 and the main body portion of the attachment electrode 74 is formed.

次に本実施の形態に係る電子機器であるノートパソコン等の携帯端末への適用について説明する。ノートパソコンのディスプレイである液晶タッチ入力パネル10の表面には、ユーザがタッチして入力を行うためのボタン、キー、画像等が表示されている。この表示を行うパソコンの中央制御部(図示していない)と連動する振動制御部は、静電容量式の液晶タッチ入力パネル10上のユーザがタッチした箇所を静電容量の変化から検知する。そして中央制御部にタッチした箇所の情報を知らせ、振動制御部は中央制御部からの指令を受け取って、各圧電振動素子40を振動させ、導電性ダイアフラム30、回路基板20を介して液晶タッチ入力パネル10を振動させる。   Next, application to a portable terminal such as a notebook computer which is an electronic apparatus according to the present embodiment will be described. On the surface of the liquid crystal touch input panel 10 that is a display of the notebook computer, buttons, keys, images, and the like for the user to touch and input are displayed. A vibration control unit interlocked with a central control unit (not shown) of the personal computer that performs this display detects a location touched by the user on the capacitive liquid crystal touch input panel 10 from a change in capacitance. Then, the central control unit is informed of the touched location, and the vibration control unit receives a command from the central control unit, vibrates each piezoelectric vibration element 40, and inputs the liquid crystal touch through the conductive diaphragm 30 and the circuit board 20. The panel 10 is vibrated.

液晶タッチ入力パネル10を振動させる周波数が、可聴音を発生させない程度に低い場合、タッチする人にクリック感を与え、可聴音を発生させる高さである場合、タッチする人にクリック音を供給する。仮にタッチされた箇所が誤りだったり、操作できない箇所である場合には、本実施の形態においては、正しいタッチの場合とは異なるクリック感や警告音を発してユーザに誤りや無効の操作があったことを報知するように設定することができる。その他、ユーザの操作に基づいて、振動の発生を停止してクリック音を消音したり、クリック感の強弱を選択したりすることもできる。   When the frequency for vibrating the liquid crystal touch input panel 10 is low enough not to generate an audible sound, a click feeling is given to the touching person, and when the frequency is high enough to generate an audible sound, the clicking sound is supplied to the touching person. . If the touched part is incorrect or cannot be operated, in this embodiment, a click feeling or a warning sound different from the case of correct touch is generated and the user has an error or invalid operation. It can be set to notify that. In addition, based on the user's operation, it is possible to stop the generation of vibration and mute the click sound, or select the strength of the click feeling.

クリック感やクリック音は、本実施の形態のように複数の取付電極27を備えている場合に、各取付電極27に印加される交流電圧の位相を調整することにより、同じ周波数の交流電圧でも振動及び音圧の大きさを変化させることができる。   When a plurality of mounting electrodes 27 are provided as in the present embodiment, the click feeling and the clicking sound can be obtained even by using the AC voltage of the same frequency by adjusting the phase of the AC voltage applied to each mounting electrode 27. The magnitude of vibration and sound pressure can be changed.

仮に図7のように複数の取付電極を5行×2列のマトリクス状を形成するように配置して10個の圧電振動素子40を取り付けた場合、振動制御部は、タッチ入力パネル10にユーザが触れると、所定時間、同じ電極行に含まれる複数の圧電振動素子を同じ位相で振動させ、隣り合う他の電極列に含まれる複数の圧電振動素子を同じ位相とは逆の位相で振動させる動作を、一定周期毎に位相を変えて行うことができる。このような波形駆動モードで駆動すると、図8に示すように、タッチ入力パネル10を全体的に振動させることができ、振動も音圧も最も大きくなる。波形駆動モードは、タッチ入力パネルの振動(クリック感発生)に向いている。   As shown in FIG. 7, when a plurality of attachment electrodes are arranged so as to form a matrix of 5 rows × 2 columns and 10 piezoelectric vibration elements 40 are attached, the vibration control unit is attached to the touch input panel 10 by the user. Touches, a plurality of piezoelectric vibration elements included in the same electrode row are vibrated at the same phase for a predetermined time, and a plurality of piezoelectric vibration elements included in other adjacent electrode rows are vibrated at a phase opposite to the same phase. The operation can be performed by changing the phase every certain period. When driven in such a waveform drive mode, as shown in FIG. 8, the touch input panel 10 can be vibrated as a whole, and vibration and sound pressure are maximized. The waveform driving mode is suitable for the vibration of the touch input panel (generation of click feeling).

また振動制御部は、タッチ入力パネルにユーザが触れると、所定時間、行方向または列方向に隣り合う2つの圧電振動素子が逆の位相で振動するように複数の圧電振動素子を駆動する動作を、一定周期毎に位相を変えて行う千鳥駆動モードで8個の圧電振動素子40を駆動することができる。このような千鳥駆動モードで8個の圧電振動素子40を駆動すると、図9(A)及び(B)に示すようにタッチ入力パネル10を全体的に振動させることができる。この千鳥駆動モードでは、振動が小さく、音圧も小さくなるので、静かな状態でクリック感を生じさせる用途に向いている。   In addition, when the user touches the touch input panel, the vibration control unit operates to drive a plurality of piezoelectric vibration elements so that two piezoelectric vibration elements adjacent in the row direction or the column direction vibrate in opposite phases for a predetermined time. The eight piezoelectric vibration elements 40 can be driven in the staggered drive mode in which the phase is changed at regular intervals. When the eight piezoelectric vibration elements 40 are driven in such a staggered drive mode, the touch input panel 10 can be vibrated as a whole as shown in FIGS. In this staggered drive mode, the vibration is small and the sound pressure is also small, which is suitable for a purpose of generating a click feeling in a quiet state.

全ての圧電振動素子40を同相で駆動する同相駆動モードでは、最も音圧が大きくなるのでスピーカとして使用するのに適している。二列の圧電振動素子の位相を交互に変える二列駆動モードでは、振動がある程度あり、音が小さい。このように、複数の取付電極をマトリクス状に配置した場合には、用途に応じて各駆動モードを選択することができる。   In the in-phase drive mode in which all the piezoelectric vibrating elements 40 are driven in the same phase, the sound pressure is the highest, so that it is suitable for use as a speaker. In the two-row drive mode in which the phases of the two rows of piezoelectric vibration elements are alternately changed, there is some vibration and sound is low. Thus, when a plurality of attachment electrodes are arranged in a matrix, each drive mode can be selected according to the application.

以上のように本実施の形態の電子機器によれば、貫通接続構造部(貫通孔50及び貫通導電部21,貫通導電部78)を設けたので、圧電振動素子40の裏面電極層46と回路基板20の表面配線25とを電気的に接続するために、圧電振動素子40の外側に接続用リード配線を設ける必要がなくなる。その結果、従来よりも電子機器の薄型化が可能になる。   As described above, according to the electronic apparatus of the present embodiment, since the through connection structure portion (the through hole 50, the through conductive portion 21, and the through conductive portion 78) is provided, the back electrode layer 46 and the circuit of the piezoelectric vibration element 40 are provided. In order to electrically connect the surface wiring 25 of the substrate 20, it is not necessary to provide a connection lead wiring outside the piezoelectric vibration element 40. As a result, the electronic device can be made thinner than before.

10 液晶タッチ入力パネル
20 回路基板
22 絶縁層
21 貫通導電部(貫通接続構造部)
24 表面側配線パターン
25 表面配線
26 裏面側配線パターン
27 取付電極
28 裏面電極リード
30 導電性ダイアフラム
32 導電性接合層
40 圧電振動素子
42 表面電極層
44 圧電素子
46 裏面電極層
50 貫通孔
52,54,56 分離溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid crystal touch input panel 20 Circuit board 22 Insulating layer 21 Through-conductive part (through-connection structure part)
24 Front-side wiring pattern 25 Front-side wiring 26 Back-side wiring pattern 27 Mounting electrode 28 Back-side electrode lead 30 Conductive diaphragm 32 Conductive bonding layer 40 Piezoelectric vibration element 42 Front-surface electrode layer 44 Piezo-electric element 46 Back-side electrode layer 50 Through-holes 52 and 54 56 Separation groove

Claims (10)

パネル部材と、
前記パネル部材の裏面に対して取り付けられて振動する振動発生部材と、
前記振動発生部材の振動を制御する振動制御部とを備えた電子機器であって、
前記振動発生部材が、
導電性ダイアフラムと、前記導電性ダイアフラムに電気的に接続された表面電極層と、前記表面電極層が表面に設けられた圧電素子と、前記圧電素子の裏面に前記表面電極層と対向するように設けられた裏面電極層とを有する複数の圧電振動素子と、
前記パネル部材に対して固定される表面に表面側配線パターンを有し且つ裏面に前記複数の圧電振動素子の前記導電性ダイアフラムが導電性接合層を介して接続される複数の取付電極を含む裏面側配線パターンを有する回路基板と、
前記圧電振動素子の前記導電性ダイアフラム及び前記表面電極層と、前記回路基板の前記取付電極と電気的に絶縁された状態で、前記回路基板及び前記圧電振動素子の中心部を貫通し、前記圧電振動素子の前記裏面電極層と前記回路基板の前記表面電極層とを接続する貫通接続構造部とを備えていることを特徴とする電子機器。
A panel member;
A vibration generating member that is attached to the back surface of the panel member and vibrates;
An electronic device including a vibration control unit that controls vibration of the vibration generating member,
The vibration generating member is
A conductive diaphragm; a surface electrode layer electrically connected to the conductive diaphragm; a piezoelectric element provided with the surface electrode layer on a surface; and a back surface of the piezoelectric element so as to face the surface electrode layer A plurality of piezoelectric vibration elements having a back electrode layer provided;
A back surface including a plurality of mounting electrodes having a front-side wiring pattern on the surface fixed to the panel member and connected to the back surface of the plurality of piezoelectric vibration elements through the conductive bonding layer. A circuit board having a side wiring pattern;
The conductive diaphragm and the surface electrode layer of the piezoelectric vibration element, and the center of the circuit board and the piezoelectric vibration element are penetrated through the piezoelectric substrate while being electrically insulated from the mounting electrode of the circuit board. An electronic apparatus comprising: a through-connection structure that connects the back electrode layer of the vibration element and the surface electrode layer of the circuit board.
前記パネル部材はユーザが表面をタッチするタッチ入力パネル部材であり、
前記振動制御部は、前記振動発生部材から可聴音を発生させない周波数で振動させることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
The panel member is a touch input panel member that a user touches the surface,
The electronic apparatus according to claim 1, wherein the vibration control unit vibrates at a frequency that does not generate an audible sound from the vibration generating member.
前記パネル部材は、画像や映像を表示する表示パネル部材であり、
前記振動制御部は、前記振動発生部材を前記表示パネル部材から可聴音を発生させる周波数で振動させることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
The panel member is a display panel member that displays images and videos.
The electronic apparatus according to claim 1, wherein the vibration control unit vibrates the vibration generating member at a frequency that generates an audible sound from the display panel member.
前記導電性ダイアフラム、前記表面電極層、前記圧電素子及び前記裏面電極層の外周輪郭形状は、同心の円板形状を呈している請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子機器。   4. The electronic device according to claim 1, wherein outer peripheral contour shapes of the conductive diaphragm, the surface electrode layer, the piezoelectric element, and the back electrode layer are concentric discs. 5. 前記取付電極、前記導電性ダイアフラム及び前記表面電極層には、前記貫通接続構造部の周囲に前記貫通接続構造部と前記取付電極の本体部、前記導電性ダイアフラムの本体部及び前記表面電極層の本体部とを電気的に分離する環状の分離溝がそれぞれ形成されている請求項4に記載の電子機器。   The mounting electrode, the conductive diaphragm, and the surface electrode layer include a through connection structure portion, a body portion of the mounting electrode, a body portion of the conductive diaphragm, and a surface electrode layer around the through connection structure portion. The electronic device according to claim 4, wherein an annular separation groove for electrically separating the main body from each other is formed. 前記取付電極の前記本体部には、前記導電性接合層を構成する接合剤が入り込む複数の貫通孔または貫通溝が分散した状態で形成されている請求項1に記載の電子機器。   2. The electronic device according to claim 1, wherein a plurality of through holes or through grooves into which a bonding agent constituting the conductive bonding layer enters are dispersed in the main body portion of the attachment electrode. 前記回路基板は、内部に内部配線パターンを有する多層回路基板からなり、
前記多層回路基板の前記裏面上には、絶縁層を介して接地導電層が更に設けられている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子機器。
The circuit board is composed of a multilayer circuit board having an internal wiring pattern therein,
4. The electronic device according to claim 1, wherein a ground conductive layer is further provided on the back surface of the multilayer circuit board via an insulating layer. 5.
前記タッチ入力パネル部材は、静電式タッチ入力パネルである請求項2に記載の電子機器。   The electronic device according to claim 2, wherein the touch input panel member is an electrostatic touch input panel. 前記回路基板の前記複数の取付電極は、複数の電極行と2本以上の電極列を形成するように配置されており、
前記振動制御部は、前記タッチ入力パネル部材に前記ユーザが触れると、所定時間、同じ電極行に含まれる前記複数の圧電振動素子を同じ位相で振動させ、隣り合う他の電極列に含まれる前記複数の圧電振動素子を前記同じ位相とは逆の位相で振動させる動作を、一定周期毎に位相を変えて行うことを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
The plurality of mounting electrodes of the circuit board are arranged to form a plurality of electrode rows and two or more electrode columns,
When the user touches the touch input panel member, the vibration control unit vibrates the plurality of piezoelectric vibration elements included in the same electrode row at the same phase for a predetermined time, and is included in another adjacent electrode row. The electronic apparatus according to claim 2, wherein an operation of vibrating a plurality of piezoelectric vibration elements at a phase opposite to the same phase is performed by changing a phase at a constant period.
前記回路基板の前記複数の取付電極は、複数の電極行と2本以上の電極列を形成するように配置されており、前記振動制御部は、前記前記タッチ入力パネル部材に前記ユーザが触れると、所定時間、行方向または列方向に隣り合う2つの前記圧電振動素子が逆の位相で振動するように前記複数の圧電振動素子を駆動する動作を、一定周期毎に位相を変えて行う請求項2に記載の電子機器。   The plurality of attachment electrodes of the circuit board are arranged so as to form a plurality of electrode rows and two or more electrode columns, and the vibration control unit touches the touch input panel member when the user touches the touch input panel member. The operation of driving the plurality of piezoelectric vibration elements so that the two piezoelectric vibration elements adjacent in the row direction or the column direction vibrate in opposite phases for a predetermined time is performed by changing the phase at regular intervals. 2. The electronic device according to 2.
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