JP2021057297A - 圧電スイッチの駆動方法及び駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電スイッチの新たな駆動方法及び駆動回路を提供する。【解決手段】圧電スイッチの駆動方法は、互いに離間して筐体の内面に取り付けられる第一圧電素子及び第二圧電素子を備え、筐体の外面を操作領域として機能させる圧電スイッチの駆動方法であって、第一圧電素子に駆動電圧を与えて、第一圧電素子を振動させる振動工程Ｓ２４と、第二圧電素子において発生する電圧を測定する第一測定工程Ｓ２５と、第一測定工程Ｓ２５で測定された電圧値に基づき、操作領域に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一方を判別する第一判別工程Ｓ２６と、を含む。【選択図】図９

Description

本発明の一つの態様は、圧電スイッチの駆動方法及び駆動回路に関する。

特許文献１には、機械的な力を加えて撓ませることにより電気信号が発生する圧電素子を用いた圧電スイッチが記載されている。この圧電スイッチは無接点式であるため、接点の接触不良、凍結時の作動不良等の問題がない。

実開昭５８−７９８２３号公報

圧電スイッチには、様々な可能性が期待されている。そこで、本発明者らは、圧電スイッチの新たな駆動方法及び駆動回路について鋭意研究を行った結果、本発明を完成させるに至った。

圧電スイッチの新たな駆動方法及び駆動回路を提供する。

本発明の一つの態様に係る圧電スイッチの駆動方法は、互いに離間して筐体の内面に取り付けられる第一圧電素子及び第二圧電素子を備え、筐体の外面を操作領域として機能させる圧電スイッチの駆動方法であって、第一圧電素子に駆動電圧を与えて、第一圧電素子を振動させる振動工程と、第二圧電素子において発生する電圧を測定する第一測定工程と、第一測定工程で測定された電圧値に基づき、操作領域に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一方を判別する第一判別工程と、を含む。

上記一つの態様では、第一圧電素子及び第二圧電素子はいずれも筐体の内面に取り付けられている。このため、第一圧電素子が振動すると、その振動が筐体を通じて第二圧電素子に伝達される。振動の伝達のされ易さは、筐体の外面の操作領域に対する操作の有無及び操作の種類によって異なる。そこで、上記一つの態様では、振動工程で第一圧電素子を振動させ、第一測定工程で第二圧電素子において発生する電圧を測定する。そして、測定された電圧値に基づき、第一判別工程において、操作領域に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一つを判別する。このように、上記一つの態様によれば、圧電スイッチの新たな駆動方法が提供される。

第一判別工程では、電圧値が予め設定された第一閾値以上の場合、操作が無いと判別し、電圧値が第一閾値未満の場合、操作が有ると判別すると共に、電圧値が予め設定された第二閾値以上であれば、操作の種類がタッチであると判別し、電圧値が第二閾値未満であれば、操作の種類がタッチよりも押圧力の大きいプッシュであると判別してもよい。この場合、第一閾値及び第二閾値を用いるので、操作の有無及び操作の種類を容易に判別することができる。

第一圧電素子及び第二圧電素子において発生する電圧をそれぞれ測定する第二測定工程と、第二測定工程で測定された第一圧電素子の電圧値と第二圧電素子の電圧値とに基づき、操作の有無を判別する第二判別工程と、を更に含み、振動工程、第一測定工程、及び第一判別工程は、第二判別工程において操作が有ると判別されたときに実施され、第一判別工程では、操作の種類が判別されてもよい。この場合、操作が有ると判別されたときだけ第一圧電素子が振動するので、消費電力を抑制することができる。

本発明の一つの態様に係る圧電スイッチの駆動回路は、互いに離間して筐体の内面に取り付けられる第一圧電素子及び第二圧電素子を備え、筐体の外面を操作領域として機能させる圧電スイッチの駆動回路であって、第一圧電素子に駆動信号を与えて、第一圧電素子を振動させる駆動部と、第二圧電素子において発生する電圧を測定する第一測定部と、第一測定部で測定された電圧値に基づき、操作領域に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一方を判別する制御部と、を備える。

上記一つの態様では、第一圧電素子及び第二圧電素子はいずれも筐体の内面に取り付けられている。このため、第一圧電素子が振動すると、その振動が筐体を通じて第二圧電素子に伝達される。振動の伝達のされ易さは、筐体の外面の操作領域に対する操作の有無及び操作の種類によって異なる。そこで、上記一つの態様では、振動部が第一圧電素子を振動させ、第一測定部が第二圧電素子において発生する電圧を測定する。そして、測定された電圧値に基づき、制御部が、操作領域に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一つを判別する。このように、上記一つの態様によれば、圧電スイッチの新たな駆動回路が提供される。

上記圧電スイッチの駆動回路は、第一圧電素子及び第二圧電素子において発生する電圧をそれぞれ測定する第二測定部を更に備え、制御部は、第二測定部で測定された第一圧電素子の電圧値と第二圧電素子の電圧値とに基づき、操作の有無を判別し、駆動部及び第一測定部は、制御部において操作が有ると判別されたときに動作し、制御部は、操作の種類を判別してもよい。この場合、操作が有ると判別されたときだけ第一圧電素子が振動するので、消費電力を抑制することができる。

本発明の一つの態様によれば、圧電スイッチの新たな駆動方法及び駆動回路を提供することができる。

図１は、実施形態に係る圧電スイッチの斜視図である。 図２は、図１のII-II線に沿っての断面図である。 図３は、配線部材の導体層をベース側から見た透視図である。 図４は、図３のIＶ-IＶ線に沿っての断面図である。 図５は、実施形態に係る圧電スイッチ及び駆動回路を備える電子機器の構成を示すブロック図である。 図６は、第一例に係る圧電スイッチの駆動方法を示すフローチャートである。 図７（ａ）は、操作領域Ｒ１が操作された場合の断面図である。図７（ｂ）は、操作領域Ｒ１が操作された場合の圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅を示すグラフである。 図８（ａ）は、操作領域Ｒ２が操作された場合の断面図である。図８（ｂ）は、操作領域Ｒ２が操作された場合の圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅を示すグラフである。 図９は、第二例に係る圧電スイッチの駆動方法を示すフローチャートである。 図１０（ａ）は、操作が無いときの圧電素子Ｐ１，Ｐ２の振動状態を示す断面図である。図１０（ｂ）は、操作が有るときの圧電素子Ｐ１，Ｐ２の振動状態を示す断面図である。図１０（ｃ）は、圧電素子Ｐ２における電圧振幅の違いを示すグラフである。 図１１は、第三例に係る圧電スイッチの駆動方法を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、実施形態に係る圧電スイッチの斜視図である。図２は、図１のII-II線に沿っての断面図である。図１及び図２に示されるように、圧電スイッチ１は、複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２と、複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２が互いに離間して配置された配線部材２と、を備えている。圧電スイッチ１は、例えば、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ等の電子機器５０（図５参照）の筐体３に取り付けられて用いられる。なお、図１では筐体３の図示が省略されている。

複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、筐体３の内面３ａに互いに離間して取り付けられる。複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、筐体３の外面３ｂが押圧されることにより、筐体３と共に変位するように内面３ａに取り付けられている。複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、例えば、接着層（不図示）によって、内面３ａに接合（接着）されている。

筐体３の外面３ｂには、例えば、操作者が指により操作（押圧）可能な操作領域Ｒ１，Ｒ２が圧電素子Ｐ１，Ｐ２に対応して設定されている。言い換えると、圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、筐体３の外面３ｂにおける対応する部分をそれぞれ操作領域Ｒ１，Ｒ２として機能させている。圧電スイッチ１は、操作を検出するセンシングデバイスである。

操作領域Ｒ１，Ｒ２は、例えば、外面３ｂに直交する方向から見て、圧電素子Ｐ１，Ｐ２と重なるように設定されている。操作領域Ｒ１，Ｒ２には、例えば、着色が施されていてもよい。これにより、操作者が操作領域Ｒ１，Ｒ２を視覚的に認識し易い。操作領域Ｒ１，Ｒ２の外面３ｂは、凸状に突出して形成されてもよい。これにより、操作者が操作領域Ｒ１，Ｒ２を視覚的及び触覚的に認識し易い。例えば、操作領域Ｒ１，Ｒ２は、操作者にとっては仮想スイッチとして機能する。操作領域Ｒ１，Ｒ２は、一例として、音量調整スイッチとして機能する。

圧電スイッチ１は、その駆動方法及び駆動回路によっては、操作領域Ｒ１，Ｒ２を別の操作領域として区別せず、操作領域Ｒ１，Ｒ２、及び、外面３ｂにおいて操作領域Ｒ１と操作領域Ｒ２との間に配置された領域を、一体的な一つの操作領域Ｒ３としても機能させる。操作領域Ｒ３を仮想スイッチとして用いる場合は、操作領域Ｒ３に着色が施されてもよいし、操作領域Ｒ３の外面３ｂが凸状に突出して形成されてもよい。操作領域Ｒ３は、外面３ｂに直交する方向から見て、圧電素子Ｐ１，Ｐ２と完全に重なる操作領域Ｒ１，Ｒ２、及び、外面３ｂにおいて操作領域Ｒ１，Ｒ２との間に位置する部分からなっていてもよい。

圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、互いに同等の構成を有している。圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、例えば、矩形板状を呈している。圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、例えば、互いに同形状を呈している。圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、厚さ方向（Ｚ方向）で互いに対向する主面Ｐａ，Ｐｂをそれぞれ有している。主面Ｐａは、配線部材２と接続されている。主面Ｐａは、後述する第一電極１１の外面、及び、第二電極１２の電極部分１３の外面を含んでいる。主面Ｐｂは、後述する第二電極１２の電極部分１４の外面を含んでいる。主面Ｐｂは、内面３ａに取り付けられている。主面Ｐｂは、例えば、接着層（不図示）によって、全面的に内面３ａに接合（接着）されている。

圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、圧電体１０と、第一電極１１と、第二電極１２と、をそれぞれ有している。圧電体１０は、圧電材料からなる。本実施形態では、圧電体１０は、圧電セラミック材料からなる。この圧電セラミック材料は、例えば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）である。圧電体１０は、例えば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。

圧電体１０は、例えば、矩形板状を呈している。圧電体１０は、互いに対向している一対の主面１０ａ，１０ｂと、互いに対向している一対の端面１０ｃ，１０ｄと、を有している。一対の主面１０ａ，１０ｂは、例えば、互いに同形状を呈している。一対の主面１０ａ，１０ｂは、例えば、矩形状を呈している。一対の端面１０ｃ，１０ｄは、例えば、互いに同形状を呈している。一対の端面１０ｃ，１０ｄは、例えば、矩形状を呈している。一対の端面１０ｃ，１０ｄは、一対の主面１０ａ，１０ｂを互いに接続するように、一対の主面１０ａ，１０ｂの対向方向に延在している。一対の端面１０ｃ，１０ｄは、一対の主面１０ａ，１０ｂの長辺方向で互いに対向している。一対の端面１０ｃ，１０ｄは、一対の主面１０ａ，１０ｂの短辺方向にも延在している。

以下では、一対の主面１０ａ，１０ｂの長辺方向をＸ方向、一対の主面１０ａ，１０ｂの短辺方向をＹ方向、一対の主面１０ａ，１０ｂの対向方向をＺ方向とする。Ｘ方向は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２が互いに離間する方向と一致している。Ｚ方向は、一対の主面１０ａ，１０ｂに直交する方向である。圧電体１０の長さ（Ｘ方向の長さ）は、例えば、５．４ｍｍである。圧電体１０の幅（Ｙ方向の長さ）は、例えば、１．５ｍｍである。圧電体１０の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、例えば、０．３ｍｍである。

第一電極１１及び第二電極１２は、導電性材料（例えば、Ａｇ、Ｐｄ、又はＣｕなど）を含む導体である。これらの導体は、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。第一電極１１及び第二電極１２には、互いに異なる極性の電圧が印加される。

第一電極１１は、主面１０ａと接している。第一電極１１は、Ｚ方向から見て、矩形状を呈している。第一電極１１のＸ方向の長さは、例えば、４．４ｍｍである。第一電極１１の幅（Ｙ方向の長さ）は、主面１０ａの幅（Ｙ方向の長さ）と同等である。第一電極１１は、主面１０ａのＹ方向の全体を覆っている。

第二電極１２は、電極部分１３と、電極部分１４と、電極部分１５とを有している。電極部分１３は、主面１０ａに配置されている。電極部分１３は、主面１０ａと接している。電極部分１３は、Ｚ方向から見て、矩形状を呈している。電極部分１３のＸ方向の長さは、例えば、０．５ｍｍである。電極部分１３の幅（Ｙ方向の長さ）は、主面１０ａの幅（Ｙ方向の長さ）と同等である。電極部分１３は、主面１０ａのＹ方向の全体を覆っている。

電極部分１４は、主面１０ｂに配置されている。電極部分１４は、主面１０ｂと接している。電極部分１４は、Ｚ方向から見て、主面１０ｂと同形状を呈している。電極部分１４は、主面１０ｂの全体を覆っている。電極部分１５は、端面１０ｃに配置されている。電極部分１５は、端面１０ｃと接している。電極部分１５は、Ｘ方向から見て、端面１０ｃと同形状を呈している。電極部分１５は、端面１０ｃの全体を覆っている。

電極部分１３と電極部分１５とは、主面１０ａと端面１０ｃとの間の稜線部において互いに接続されている。電極部分１４と電極部分１５とは、主面１０ｂと端面１０ｃとの間の稜線部において互いに接続されている。電極部分１３と電極部分１４とは、電極部分１５によって互いに接続されている。電極部分１３、電極部分１４、及び電極部分１５は、互いに一体的に形成され、連続している。電極部分１３、電極部分１４、及び電極部分１５は、互いに電気的に接続されている。

第一電極１１及び電極部分１３は、主面１０ａにおいて互いに離間している。第一電極１１は、主面１０ａの端面１０ｄ側に配置され、電極部分１３は、主面１０ａの端面１０ｃ側に配置されている。第一電極１１が主面１０ａと接している面積は、電極部分１３が主面１０ａと接している面積よりも大きい。

第一電極１１及び電極部分１４は、互いに圧電体１０を介して対向している。Ｚ方向から見て、電極部分１４は、第一電極１１と重なる領域を有している。第一電極１１及び第二電極１２に互いに異なる極性の電圧が印加されると、第一電極１１と電極部分１４との間で電界が発生する。これにより、圧電体１０において、第一電極１１と電極部分１４とで挟まれた領域が圧電的に活性な活性領域Ｒａとなり、活性領域Ｒａに変位が発生する。

圧電体１０では、端面１０ｄ側の領域が活性領域Ｒａとなり、端面１０ｃ側の領域が不活性領域となる。圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、圧電素子Ｐ１の端面１０ｃと、圧電素子Ｐ２の端面１０ｄとが互いに対向するように配置されている。すなわち、圧電素子Ｐ１の不活性領域は、圧電素子Ｐ２寄り（圧電素子Ｐ２側）に配置されている。圧電素子Ｐ２の活性領域Ｒａは、圧電素子Ｐ１寄り（圧電素子Ｐ１側）に配置されている。

配線部材２は、例えば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）又はフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）である。配線部材２は、可撓性を有する帯状部材である。配線部材２は、平面視で（撓ませずに平面に載置した状態で、厚さ方向から見て）、例えば、Ｔ字状を呈している。

配線部材２は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２が配置された第一配線部２１と、第一配線部２１と接続された第二配線部２２と、を有している。第一配線部２１は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２が互いに離間する方向（Ｘ方向）に延在している帯状部材である。第一配線部２１の長さ（Ｘ方向の長さ）は、例えば、２５ｍｍである。第一配線部２１の幅（Ｙ方向の長さ）は、例えば、２ｍｍである。第一配線部２１の厚さ（Ｚ方向の長さ）は、例えば、１２５μｍである。

第一配線部２１のＸ方向の一端２１ａ側には、圧電素子Ｐ１が配置され、他端２１ｂ側には、圧電素子Ｐ２が配置されている。一端２１ａと圧電素子Ｐ１とのＸ方向における離間距離は、例えば、他端２１ｂと圧電素子Ｐ２とのＸ方向における離間距離と同等であり、例えば、１．５ｍｍである。圧電素子Ｐ１，Ｐ２の配置間隔Ｌ２は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２が互いに離間する方向（Ｘ方向）における圧電素子Ｐ１，Ｐ２の長さＬ１よりも長い。

第二配線部２２は、第一配線部２１と交差する方向に延在している帯状部材である。第二配線部２２は、Ｙ方向に延在している。第二配線部２２の一端２２ａは、圧電素子Ｐ１と圧電素子Ｐ２との間において、第一配線部２１と接続されている。一端２２ａは、圧電素子Ｐ１と圧電素子Ｐ２との間の中間位置において、第一配線部２１と接続されている。第二配線部２２の長さ（Ｙ方向の長さ）は、例えば、３９ｍｍである。第二配線部２２の幅（Ｘ方向の長さ）は、例えば、４．６ｍｍである。

図３は、配線部材の導体層をベース側から見た透視図である。図４は、図３のIＶ-IＶ線に沿っての断面図である。図２〜図４に示されるように、配線部材２は、ベース３０と、複数の導体層３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８（以下、導体層３１〜３８）と、接着層３９と、カバー４０と、複数の接続導体４１と、補強部材４と、複数の接続電極５，６，７，８と、を有している。図３では、補強部材４の図示が省略されている。複数の接続電極５，６，７，８が破線で示されている。各導体層３１〜３８がベース３０を透過して実線で示されている。

ベース３０は、帯状を呈し、互いに対向している一対の主面３０ａ，３０ｂを有している。ベース３０は、電気絶縁性を有している。ベース３０は、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。ベース３０の厚さは、例えば２５μｍである。

各導体層３１〜３８は、接着層（不図示）によって、ベース３０の主面３０ａに接合（接着）されている。各導体層３１〜３８は、互いに離間して主面３０ａ上に配置されている。各導体層３１〜３８は、第二配線部２２の他端２２ｂからＹ方向に延在し、第一配線部２１のＸ方向の中央部に至っている。各導体層３１，３２，３３，３４は、第一配線部２１のＸ方向の中央部において９０度屈曲してＸ方向に延在し、一端２１ａに至っている。各導体層３５，３６，３７，３８は、第一配線部２１のＸ方向の中央部において９０度屈曲してＸ方向に延在し、他端２１ｂに至っている。

すなわち、各導体層３１，３２，３３，３４は、第二配線部２２においてＹ方向に延在している部分と、第一配線部２１のＸ方向の中央部において９０度屈曲している部分と、第一配線部２１の一端２１ａ側においてＸ方向に延在している部分とが互いに接続されて構成されている。各導体層３５，３６，３７，３８は、第二配線部２２においてＹ方向に延在している部分と、第一配線部２１のＸ方向の中央部において９０度屈曲している部分と、第一配線部２１の他端２１ｂ側においてＸ方向に延在している部分とが互いに接続されて構成されている。

各導体層３１〜３８は、例えば、Ｃｕを含む。各導体層３１〜３８は、例えば、電解メッキにより形成された電解Ｃｕ箔と、電解Ｃｕ箔上に無電解メッキにより形成されたＣｕメッキ層と、を有している。各導体層３１〜３８は、第二配線部２２のＹ方向の他端２２ｂ側において接着層３９及びカバー４０から露出している。各導体層３１〜３８の露出部には、例えば、無電解メッキにより、Ｎｉメッキ層及びＡｕメッキ層がこの順に更に設けられている。各導体層３１〜３８の幅は、例えば２００μｍである。電解Ｃｕ箔の厚さは、例えば９μｍである。Ｃｕメッキ層の厚さは、例えば、９μｍ以上１４μｍ以下である。Ｎｉメッキ層の厚さは、例えば３μｍ以上８μｍ以下である。Ａｕメッキ層の厚さは、例えば０．０３μｍ以上である。

接着層３９は、各導体層３１〜３８を覆うと共に、各導体層３１〜３８の間を埋めるように、主面３０ａ上に配置されている。接着層３９は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。接着層３９の厚さは、例えば、２５μｍである。

カバー４０は、主面３０ａ上に配置されている。カバー４０は、各導体層３１〜３８と、主面３０ａのうち、各導体層３１〜３８から露出している領域とに接着層３９によって接合（接着）されている。カバー４０は、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂層である。カバー４０の厚さは、例えば１２．５μｍである。

接着層３９及びカバー４０は、第二配線部２２のＹ方向の他端２２ｂ側における主面３０ａ上には配置されていない。接着層３９及びカバー４０と他端２２ｂとは、Ｙ方向において離間している。接着層３９及びカバー４０と他端２２ｂとのＹ方向における離間距離は、例えば５ｍｍである。第二配線部２２のＹ方向の他端２２ｂ側では、上述のように、各導体層３１〜３８の一端部が露出している。各導体層３１〜３８の一端部には、例えば、コネクタが接続されてもよい。

複数の接続導体４１は、ベース３０に設けられた各貫通孔内に配置されている。複数の接続導体４１は、各導体層３１〜３８の他端部上に配置されている。複数の接続導体４１は、例えば、Ｃｕを含む。

導体層３１，３３の他端部上に配置された各接続導体４１は、Ｚ方向から見て、接続電極５と重なる位置に配置され、導体層３１，３３と接続電極５とを電気的に接続している。導体層３２，３４の他端部上に配置された各接続導体４１は、Ｚ方向から見て、接続電極６と重なる位置に配置され、導体層３２，３４と接続電極６とを電気的に接続している。導体層３５，３７の他端部上に配置された各接続導体４１は、Ｚ方向から見て、接続電極７と重なる位置に配置され、導体層３５，３７と接続電極７とを電気的に接続している。導体層３６，３８の他端部上に配置された各接続導体４１は、Ｚ方向から見て、接続電極８と重なる位置に配置され、導体層３５，３７と接続電極８とを電気的に接続している。

補強部材４は、ベース３０の主面３０ｂ上に配置された板状部材である。補強部材４は、接着層３９及びカバー４０から露出した各導体層３１〜３８の一端部と、Ｚ方向から見て、重なるように設けられている。補強部材４は、例えば、熱硬性接着剤（不図示）によって、主面３０ｂに接合（接着）されている。熱硬性接着剤の厚さは、例えば４０μｍである。補強部材４は、第二配線部２２のＹ方向の他端２２ｂ側に設けられ、第二配線部２２のＸ方向の全体を覆っている。補強部材４は、例えば、矩形板状を呈し、補強部材４の幅（Ｘ方向の長さ）は、第二配線部２２の幅（Ｘ方向の長さ）と同等である。補強部材４のＹ方向の長さは、例えば８ｍｍである。補強部材４の厚さは、例えば２２５μｍである。補強部材４は、例えば、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる。

接続電極５，６，７，８は、ベース３０の主面３０ｂ上に配置されている。接続電極５，６，７，８とベース３０とは、互いに直接接合されている。接続電極５，６，７，８は、第一配線部２１に配置されている。

接続電極５は、Ｚ方向から見て、圧電素子Ｐ１の第一電極１１と重なる位置に配置され、当該第一電極１１と接続されている。接続電極６は、Ｚ方向から見て、圧電素子Ｐ１の第二電極１２の電極部分１３と重なる位置に配置され、当該電極部分１３と接続されている。接続電極７は、Ｚ方向から見て、圧電素子Ｐ２の第一電極１１と重なる位置に配置され、当該第一電極１１と接続されている。接続電極８は、Ｚ方向から見て、圧電素子Ｐ２の第二電極１２の電極部分１３と重なる位置に配置され、当該電極部分１３と接続されている。接続電極５，６，７，８は、例えば、導電性接着剤により第一電極１１及び第二電極１２の電極部分１３と接続されている。導電性接着剤は、例えば、はんだなどの熱溶融性金属により形成されてもよいし、導電性材料としてＡｕ、Ｃｕ等を含む導電性ペーストにより形成されてもよい。

接続電極５，７は、例えば、Ｚ方向から見て、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の第一電極１１と同形状を呈している。接続電極６，８は、例えば、Ｚ方向から見て、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の第二電極１２の電極部分１３と同形状を呈している。

続いて、圧電スイッチ１の駆動回路１００について説明する。図５は、実施形態に係る圧電スイッチ及び駆動回路を備える電子機器の構成を示すブロック図である。図５に示されるように、電子機器５０は、電子機器本体５１と、圧電スイッチ１と、駆動回路１００と、を備えている。駆動回路１００は、圧電スイッチ１及び電子機器本体５１のそれぞれと電気的に接続されている。駆動回路１００は、測定部１０１と、測定部１０２と、駆動部１０３と、制御部１０４と、を備えている。

測定部１０１は、圧電素子Ｐ１及び圧電素子Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定する電圧計である。測定部１０１は、測定した圧電素子Ｐ１及び圧電素子Ｐ２の電圧値をそれぞれ制御部１０４に送信する。測定部１０１は、例えば、ＡＤコンバータである。

測定部１０１は、例えば、配線部材２の導体層３１，３２，３５，３６（図３参照）に接続されている。導体層３１は、接続導体４１及び接続電極５（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ１の第一電極１１（図２参照）と電気的に接続されている。導体層３２は、接続導体４１及び接続電極６（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ１の第二電極１２（図２参照）と電気的に接続されている。導体層３５は、接続導体４１及び接続電極７（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ２の第一電極１１と電気的に接続されている。導体層３６は、接続導体４１及び接続電極８（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ２の第二電極１２と電気的に接続されている。

測定部１０１は、導体層３１，３２間の電圧を測定することにより、圧電素子Ｐ１において発生する電圧を測定し、導体層３５，３６間の電圧を測定することにより、圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定する。測定部１０１は、導体層３１の代わりに導体層３３、導体層３２の代わりに導体層３４、導体層３５の代わりに導体層３７、又は、導体層３６の代わりに導体層３８と接続されていてもよい。この場合であっても、測定部１０１は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２において発生する電圧を測定可能である。

測定部１０２は、圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定する電圧計である。測定部１０２は、測定した圧電素子Ｐ２の電圧値を制御部１０４に送信する。測定部１０２は、例えば、ＡＤコンバータである。測定部１０２は、例えば、配線部材２の導体層３７，３８（図３参照）に接続されている。導体層３７は、接続導体４１及び接続電極７（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ２の第一電極１１（図２参照）と電気的に接続されている。導体層３８は、接続導体４１及び接続電極８（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ２の第二電極１２（図２参照）と電気的に接続されている。

測定部１０２は、導体層３７，３８間の電圧を測定することにより、圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定する。測定部１０２は、導体層３７の代わりに導体層３５、又は、導体層３８の代わりに導体層３６と接続されていてもよい。この場合であっても、測定部１０２は、圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定可能である。

駆動部１０３は、圧電素子Ｐ１に駆動信号（駆動電圧）を与えて、圧電素子Ｐ１を振動させる。駆動部１０３は、例えば、制御部１０４から信号を受信すると、圧電素子Ｐ１に所定時間にわたって駆動信号を与えるように構成されている。駆動信号は、例えば、正弦波信号である。駆動部１０３は、例えば、ファンクションジェネレータである。

駆動部１０３は、例えば、圧電素子Ｐ１の導体層３３，３４（図３参照）に接続されている。導体層３３は、接続導体４１及び接続電極５（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ１の第一電極１１（図２参照）と電気的に接続されている。導体層３４は、接続導体４１及び接続電極６（図３参照）を介して、圧電素子Ｐ１の第二電極１２（図２参照）と電気的に接続されている。駆動部１０３は、導体層３３，３４間に駆動信号を入力することにより、圧電素子Ｐ１を振動させる。駆動部１０３は、導体層３３の代わりに導体層３１、又は、導体層３４の代わりに導体層３２と接続されていてもよい。この場合であっても、駆動部１０３は、圧電素子Ｐ１を振動させることができる。

制御部１０４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、駆動回路１００を統括的に制御する。制御部１０４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を更に備えていてもよい。制御部１０４は、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって各種の処理を行う。制御部１０４の動作については、後述する。制御部１０４は、電子機器本体５１の制御部を兼ねていてもよい。

続いて、圧電スイッチ１の駆動方法について説明する。

［第一例］
図６は、第一例に係る圧電スイッチの駆動方法を示すフローチャートである。図６に示されるように、第一例に係る圧電スイッチ１の駆動方法は、工程Ｓ１１〜Ｓ１３を含んでいる。この例では、操作領域Ｒ１，Ｒ２に対する操作の有無が判別される。工程Ｓ１１では、測定部１０１が複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定する。測定部１０１は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値を制御部１０４に送信する。

図７及び図８を参照して、圧電素子において発生する電圧について説明する。図７（ａ）は、操作領域Ｒ１が操作された場合の断面図である。図７（ｂ）は、操作領域Ｒ１が操作された場合の圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅を示すグラフである。図８（ａ）は、操作領域Ｒ２が操作された場合の断面図である。図８（ｂ）は、操作領域Ｒ２が操作された場合の圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅を示すグラフである。図７（ａ）及び図８（ａ）に示されるように、この例では、操作領域Ｒ１，Ｒ２の外面３ｂが圧電素子Ｐ１，Ｐ２のそれぞれに対応し、凸状に突出して形成されている。図７（ｂ）及び図８（ｂ）の縦軸は電圧振幅を示し、横軸は時間を示している。

図７（ａ）及び図８（ａ）に示されるように、筐体３の外面３ｂが操作者の指により操作（押圧）されると、筐体３は押圧された位置を中止として、内側に撓むように変位する。これにより、内面３ａに取り付けられた圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、筐体３と共に変位する。筐体３の変位量は、押圧された位置で最も大きくなる。したがって、図７（ａ）に示されるように、操作領域Ｒ１が操作された場合は、圧電素子Ｐ１の変位量が圧電素子Ｐ２の変位量よりも大きくなる。この結果、図７（ｂ）に示されるように、圧電素子Ｐ１において発生する電圧の電圧値（電圧振幅値）が圧電素子Ｐ２において発生する電圧の電圧値（電圧振幅値）よりも大きくなる。これに対し、図８（ａ）に示されるように、操作領域Ｒ２が操作された場合は、圧電素子Ｐ２の変位量が圧電素子Ｐ１の変位量よりも大きくなる。この結果、図８（ｂ）に示されるように、圧電素子Ｐ２において発生する電圧の電圧値が圧電素子Ｐ１において発生する電圧の電圧値よりも大きくなる。

図６に示される工程Ｓ１２では、工程Ｓ１１で測定された電圧値に基づき、制御部１０４が、複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２の中から、電圧値が最も高い第一圧電素子と、電圧値が第一圧電素子の次に高い第二圧電素子と、を特定する。上述のように、対応する操作領域が操作された圧電素子の電圧値は、他の圧電素子の電圧値よりも大きくなるので、第一圧電素子を特定することは、操作された操作領域を特定することと同義である。

工程Ｓ１２では、制御部１０４は、例えば、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値を比較することにより、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定する。制御部１０４は、例えば、圧電素子Ｐ１の電圧値と圧電素子Ｐ２の電圧値との差が正の値か負の値かを判別することにより、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定してもよい。例えば、圧電素子Ｐ１の電圧値が圧電素子Ｐ２の電圧値よりも高い場合、制御部１０４は、圧電素子Ｐ１が第一圧電素子であり、圧電素子Ｐ２が第二圧電素子であると特定する。

図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示されるように、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅は時間によって変化する。例えば、制御部１０４は、所定時間ごとに、その所定時間範囲における圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅のピーク値（最大値）を圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値として扱い、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定する。すなわち、制御部１０４は、所定周期で、直近の一周期における圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅のピーク値（最大値）を圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値として扱い、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定する処理を繰り返す。

工程Ｓ１２では、制御部１０４は、例えば、工程Ｓ１１で測定された電圧値のいずれかが予め設定された閾値以上であれば、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定するように構成されてもよい。工程Ｓ１２で用いられる閾値は、例えば、測定部１０１で測定される電圧のノイズレベルよりも高く設定される。この構成では、操作有りの可能性が高いときだけ、第一圧電素子及び第二圧電素子が特定されるので、圧電スイッチ１を効率よく駆動することができる。具体的には、制御部１０４は、工程Ｓ１１で測定された電圧値のいずれかが予め設定された閾値以上となった時点から、所定時間における圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅のピーク値を圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値として扱い、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定する。

工程Ｓ１３では、制御部１０４が、工程Ｓ１２で特定された第一圧電素子の電圧値と第二圧電素子の電圧値との差、又は、工程Ｓ１２で特定された第一圧電素子の電圧値に対する第二圧電素子の電圧値の比を算出し、算出した差又は比に基づき、第一圧電素子に対応する操作領域に対する操作の有無を判別する。例えば、圧電素子Ｐ１が第一圧電素子である場合、制御部１０４は、操作領域Ｒ１に対する操作の有無を判別する。差を用いる場合、制御部１０４は、具体的には、算出した差の絶対値が、差の絶対値に対して予め設定された閾値以上であれば、操作領域Ｒ１に対する操作が有ると判別し、差の絶対値が閾値未満であれば、操作領域Ｒ１に対する操作が無いと判別する。比を用いる場合、制御部１０４は、具体的には、算出した比の絶対値が、比の絶対値に対して予め設定された閾値以下であれば、操作領域Ｒ１に対する操作が有ると判別し、比の絶対値が閾値を超えていれば、操作領域Ｒ１に対する操作が無いと判別する。

ここでの「操作領域Ｒ１に対する操作が有る」は、操作領域Ｒ１のみに対する操作が有ることを示している。操作領域Ｒ１，Ｒ２が同時に操作された場合は、第一圧電素子の電圧値と第二圧電素子の電圧値が共に高くなる。よって、差の絶対値が閾値未満となる共に、比の絶対値が閾値を超えるので、「操作領域Ｒ１に対する操作が無い」と判別される。つまり、この例では、操作領域Ｒ１，Ｒ２を同時に操作する場合は、誤操作として扱われる。

制御部１０４は、第一圧電素子に対応して設定された操作領域に対する操作が有ると判別した場合、例えば、操作された操作領域を示す情報を電子機器本体５１に送信する。制御部１０４は、操作が無いと判別した場合は、例えば、電子機器本体５１に何も情報を送信しない。例えば、操作領域Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ音量アップスイッチ、音量ダウンスイッチとして設定されている場合、電子機器本体５１は、制御部１０４から操作領域を示す情報を受信すると、その情報に基づき音量調整を行う。具体的には、電子機器本体５１は、操作領域Ｒ１を示す情報を受信すると、音量アップを行い、操作領域Ｒ２を示す情報を受信すると、音量ダウンを行う。

［第二例］
図９は、第二例に係る圧電スイッチの駆動方法を示すフローチャートである。図９に示されるように、第二例に係る圧電スイッチ１の駆動方法は、工程Ｓ２１〜Ｓ２６を含んでいる。この例では、操作領域Ｒ１，Ｒ２に対する操作の有無に加えて、操作領域Ｒ１，Ｒ２に対する操作の種類が判別される。操作の種類として、例えば、筐体３の外面３ｂを押圧する押圧力の大きさにより分類されるタッチ及びプッシュがある。タッチは、押圧力が所定値未満の操作として定義され、プッシュは、押圧力が所定値以上の操作として定義される。タッチの押圧力は、プッシュの押圧力よりも小さい。

工程Ｓ２１〜工程Ｓ２３は、図６に示される工程Ｓ１１〜Ｓ１３と同様に行われる。すなわち、工程Ｓ２１では、測定部１０１が複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定する。測定部１０１は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値を制御部１０４に送信する。工程Ｓ２２では、制御部１０４が、工程Ｓ２１で測定された電圧値に基づき、複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２の中から、電圧値が最も高い第一圧電素子と、電圧値が第一圧電素子の次に高い第二圧電素子と、を特定する。工程Ｓ２３では、制御部１０４が、工程Ｓ２２で特定された第一圧電素子の電圧値と第二圧電素子の電圧値との差、又は、第一圧電素子の電圧値に対する第二圧電素子の電圧値の比を算出し、算出した差又は比に基づき、第一圧電素子に対応して筐体３の外面３ｂに設定された操作領域に対する操作の有無を判別する。

制御部１０４は、工程Ｓ２３において操作が有ると判別した場合、駆動部１０３に信号を送信する。駆動部１０３は、制御部１０４から信号を受信すると、工程Ｓ２４において、圧電素子Ｐ１に所定時間にわたって駆動電圧を与えて、圧電素子Ｐ１を振動させる。圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、いずれも同じ筐体３の内面３ａに取り付けられている。したがって、圧電素子Ｐ１が振動することにより、筐体３が振動し、その結果、圧電素子Ｐ２も振動する。つまり、圧電素子Ｐ１の振動が、筐体３を通じて圧電素子Ｐ２に伝達される。

工程Ｓ２５では、測定部１０２が圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定する。測定部１０２は、例えば、常に圧電素子Ｐ２の電圧を測定し、圧電素子Ｐ２の電圧値を制御部１０４に送信している。測定部１０２は、例えば、駆動部１０３が圧電素子Ｐ１を振動させるときだけ、圧電素子Ｐ２の電圧を測定し、圧電素子Ｐ２の電圧値を制御部１０４に送信する構成であってもよい。この場合、制御部１０４は、駆動部１０３に信号を送信すると同時に、測定部１０２に信号を送信する。測定部１０２は、制御部１０４から信号を受信すると、圧電素子Ｐ２の電圧を所定時間にわたって測定する。

図１０を参照して、圧電素子Ｐ２において発生する電圧について説明する。図１０（ａ）は、操作が無いときの圧電素子Ｐ１，Ｐ２の振動状態を示す断面図である。図１０（ｂ）は、操作が有るときの圧電素子Ｐ１，Ｐ２の振動状態を示す断面図である。図１０（ｃ）は、圧電素子Ｐ２における電圧振幅の違いを示すグラフである。図１０（ｃ）の縦軸は電圧振幅を示し、横軸は時間を示している。図１０（ｃ）では、連続パルスのうちの１パルスのみが示されている。

図１０（ａ）に示されるように、操作領域Ｒ１，Ｒ２に操作が無いとき、圧電素子Ｐ１の振動は、ほとんど阻害されることなく筐体３を通じて圧電素子Ｐ２に伝達される。これに対し、図１０（ｂ）に示されるように、操作領域Ｒ１，Ｒ２に操作が有るとき、圧電素子Ｐ１の振動は、筐体３を押圧する操作者の指によって阻害され、圧電素子Ｐ２に十分に伝達されない。操作者の指によって筐体３の振動が抑制されるので、圧電素子Ｐ２の振動が抑制される。よって、操作が有るときは、操作が無いときに比べて、圧電素子Ｐ２の振動が小さくなる結果、図１０（ｃ）に示されるように、圧電素子Ｐ２における電圧振幅が小さくなる。

操作の種類がプッシュである場合、操作の種類がタッチである場合よりも、筐体３の押圧力が高い。よって、プッシュの場合は、タッチの場合に比べて、圧電素子Ｐ１の振動が更に阻害され、圧電素子Ｐ２に伝達され難くなる。よって、プッシュの場合は、タッチの場合に比べて、圧電素子Ｐ２の振動が小さくなる結果、図１０（ｃ）に示されるように、圧電素子Ｐ２における電圧振幅が小さくなる。

したがって、圧電素子Ｐ２の電圧値の大きさに基づき、操作の有無、及び押圧力の異なる操作の種類を判別することができる。操作の有無の判別に用いる電圧値の閾値Ｔａは、例えば、操作が有る場合及び操作が無い場合の圧電素子Ｐ２の電圧をそれぞれ測定し、その電圧値に基づき、予め設定され得る。閾値Ｔａは、例えば、操作が有る場合の電圧値と操作が無い場合の電圧値との中間値に設定され得る。操作の種類の判別に用いる電圧値の閾値Ｔｂは、例えば、タッチの場合及びプッシュの場合の圧電素子Ｐ２の電圧をそれぞれ測定し、その電圧値に基づき、予め設定され得る。閾値Ｔｂは、例えば、タッチの場合の電圧値とプッシュの場合の電圧値との中間値に設定され得る。

工程Ｓ２６では、制御部１０４は、工程Ｓ２５で測定された電圧値に基づき、筐体３の外面３ｂに設定された操作領域Ｒ１，Ｒ２に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一方を判別する。ここでは、制御部１０４は、工程Ｓ２３において、操作領域Ｒ１，Ｒ２に対する操作の有無を既に判別している。したがって、制御部１０４は、工程Ｓ２６において、操作の種類のみを判別する。具体的には、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が予め設定された閾値Ｔｂ以上であれば、操作の種類がタッチであると判別し、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔｂ未満であれば、操作の種類がプッシュであると判別する。制御部１０４が工程Ｓ２６において操作の有無を判別する場合については、後述する。

制御部１０４は、工程Ｓ２６において操作の種類を判別すると、工程Ｓ２２で特定した第一圧電素子に対応する操作領域を示す情報と、工程Ｓ２６において判別した操作の種類を示す情報とを電子機器本体５１に送信する。この例では、例えば、操作領域Ｒ１を異なる２つのスイッチとして機能させることができる。例えば、操作領域Ｒ１は、タッチにより音量アップスイッチとして機能し、プッシュによりＡＩ（artificial intelligence）アシスタント起動スイッチとして機能する。同様に、操作領域Ｒ２についても、異なる２つのスイッチとして機能させることができる。例えば、操作領域Ｒ２は、タッチにより音量ダウンスイッチとして機能し、プッシュにより電源スイッチとして機能する。

第二例では、押圧力の大きさにより分類される操作の種類について説明したが、押圧力の大きさの代わりに、押圧時間の長さにより分類される操作の種類を制御部１０４が判別してもよい。操作者の指が筐体３の外面３ｂを押圧する押圧時間が長いと、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満である時間が長くなる。したがって、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満である時間が所定時間以上であれば、操作がロングタッチであると判別し、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満である時間が所定時間未満であれば、操作が単なるタッチ（タップ）であると判別してもよい。この場合であっても、例えば、操作領域Ｒ１，Ｒ２のそれぞれを異なる２つのスイッチとして機能させることができる。

また、制御部１０４は、押圧力の大きさで分類された操作の種類、及び、押圧時間の長さで分類された操作の種類の両方を判別してもよい。この場合、制御部１０４は、単なるタッチ、ロングタッチ、単なるプッシュ、及びロングプッシュを判別する。これにより、操作領域Ｒ１，Ｒ２のそれぞれを異なる４つのスイッチとして機能させることができる。

また、第二例に係る圧電スイッチ１の駆動方法は、工程Ｓ２１〜Ｓ２３を含まず、工程Ｓ２４において、駆動部１０３は操作の有無にかかわらず、圧電素子Ｐ１に駆動電圧を与えて圧電素子Ｐ１を振動させる構成であってもよい。この場合、駆動回路１００は、測定部１０１を備えなくてもよい。駆動部１０３は、例えば、常に圧電素子Ｐ１に駆動電圧を与えて圧電素子Ｐ１を振動させる。工程Ｓ２６において、制御部１０４は、まず操作の有無を判別する。具体的には、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が予め設定された閾値Ｔａ以上の場合、操作が無いと判別し、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満の場合、操作が有ると判別する。制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満で操作が有ると判別した場合は、更に、操作の種類についても判別する。具体的には、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が予め設定された閾値Ｔｂ以上であれば、操作の種類がタッチであると判別し、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔｂ未満であれば、操作の種類がプッシュであると判別する。

［第三例］
図１１は、第三例に係る圧電スイッチの駆動方法を示すフローチャートである。図１０に示されるように、第三例に係る圧電スイッチ１の駆動方法は、工程Ｓ３１〜Ｓ３５を含んでいる。この例では、操作領域Ｒ３（図２参照）が使用される。

工程Ｓ３１では、工程Ｓ１１，Ｓ２１（図６及び図９参照）と同様に、測定部１０１が複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定する。測定部１０１は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧を制御部１０４に送信する。工程Ｓ３２では、制御部１０４は、工程Ｓ３１で測定された電圧値に基づき、筐体３の外面３ｂに設定された操作領域Ｒ３に対する操作の有無を判別する。制御部１０４は、例えば、工程Ｓ３１で測定された電圧値のいずれかが予め設定された閾値以上であるときに操作が有ると判別し、閾値未満のときは操作が無いと判別する。この閾値は、例えば、電圧のノイズレベルよりも高く設定される。

工程Ｓ３３〜Ｓ３５は、図９に示される工程Ｓ２４〜Ｓ２６と同様に行われる。すなわち、制御部１０４は、工程Ｓ３２において操作が有ると判別した場合、工程Ｓ３３において圧電素子Ｐ１に駆動電圧を与えて、圧電素子Ｐ１を振動させる。工程Ｓ３４では、測定部１０２は、圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定する。工程Ｓ３５では、制御部１０４は、工程Ｓ３４で測定された電圧値に基づき、操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一方を判別する。ここでは、制御部１０４は、工程Ｓ３２において、操作領域Ｒ３に対する操作の有無を既に判別している。したがって、制御部１０４は、工程Ｓ３５において、操作の種類のみを判別する。制御部１０４が工程Ｓ３５において操作の有無を判別する場合については、後述する。制御部１０４は、工程Ｓ３５において操作の種類を判別すると、操作の種類を示す情報を電子機器本体５１に送信する。

第三例では、押圧力の大きさにより分類される操作の種類について説明したが、押圧力の大きさの代わりに、押圧時間の長さにより分類される操作の種類を制御部１０４が判別してもよい。また、制御部１０４は、押圧力の大きさで分類された操作の種類、及び、押圧時間の長さで分類された操作の種類の両方を判別してもよい。

また、第三例に係る圧電スイッチ１の駆動方法は、工程Ｓ３１，Ｓ３２を含まず、工程Ｓ３３において、駆動部１０３は操作の有無にかかわらず、圧電素子Ｐ１に駆動電圧を与えて圧電素子Ｐ１を振動させる構成であってもよい。この場合、駆動回路１００は、測定部１０１を備えなくてもよい。駆動部１０３は、例えば、常に圧電素子Ｐ１に駆動電圧を与えて圧電素子Ｐ１を振動させる。工程Ｓ３５において、制御部１０４は、まず操作の有無を判別する。具体的には、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が予め設定された閾値Ｔａ以上の場合、操作が無いと判別し、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満の場合、操作が有ると判別する。制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔａ未満で操作が有ると判別した場合は、更に、操作の種類についても判別する。具体的には、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の電圧値が予め設定された閾値Ｔｂ以上であれば、操作の種類がタッチであると判別し、圧電素子Ｐ２の電圧値が閾値Ｔｂ未満であれば、操作の種類がプッシュであると判別する。

以上説明したように、第一例に係る圧電スイッチ１の駆動方法及び駆動回路１００では、複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、互いに離間して筐体３の内面３ａに取り付けられ、筐体３の外面３ｂにおける対応する部分をそれぞれ操作領域Ｒ１，Ｒ２として機能させる。操作領域Ｒ１，Ｒ２が操作されると、操作された操作領域Ｒ１，Ｒ２に対応する圧電素子Ｐ１，Ｐ２の変位量が最も大きくなる。そこで、操作された操作領域を特定するために、複数の圧電素子Ｐ１，Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定し、測定された電圧値に基づき、電圧値が最も高い第一圧電素子を特定する。これにより、操作された操作領域を特定できる。更に、第一圧電素子の次に電圧値が高い第二圧電素子を特定し、第一圧電素子の電圧値と第二圧電素子の電圧値との差、又は、第一圧電素子の電圧値に対する第二圧電素子の電圧値の比に基づき、特定された操作領域に対する操作の有無を判別する。これにより、電圧値に対するノイズ、及び、誤操作の影響を抑制できる。この結果、操作された操作領域を正確に特定することができる。

差を用いる場合、工程Ｓ１３では、制御部１０４は、差の絶対値が予め設定された閾値以上であれば、操作が有ると判別する。比を用いる場合、工程Ｓ１３では、制御部１０４は、比の絶対値が予め設定された閾値以下であれば、操作が有ると判別する。これにより、操作領域に対する操作の有無を容易に判別することができる。

工程Ｓ１２では、制御部１０４は、所定時間範囲における圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧振幅のピーク値を圧電素子Ｐ１，Ｐ２の電圧値として扱い、第一圧電素子及び第二圧電素子を特定する。これにより、第一圧電素子及び第二圧電素子を正確に特定することができる。

第二例及び第三例に係る圧電スイッチ１の駆動方法及び駆動回路１００では、圧電素子Ｐ１，Ｐ２はいずれも筐体３の内面３ａに取り付けられている。このため、圧電素子Ｐ１が振動すると、その振動が筐体３を通じて圧電素子Ｐ２に伝達される。振動の伝達され易さは、筐体３の外面３ｂの操作領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対する操作の有無及び操作の種類によって異なる。そこで、工程Ｓ２４，Ｓ３３で駆動部１０３が圧電素子Ｐ１を振動させ、工程Ｓ２５，Ｓ３４で測定部１０２が圧電素子Ｐ２において発生する電圧を測定する。そして、測定された電圧値に基づき、工程Ｓ２６，Ｓ３５において、制御部１０４が操作領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対する操作の有無及び操作の種類のうち少なくとも一つを判別する。

工程Ｓ２６，Ｓ３５では、制御部１０４は、圧電素子Ｐ２の圧電値に基づき、閾値Ｔａ及び閾値Ｔｂを用いて操作の有無及び操作の種類を判別する。よって、操作の有無及び操作の種類を容易に判別することができる。

工程Ｓ３１では、測定部１０１が圧電素子Ｐ１及び圧電素子Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定し、工程Ｓ３３２では、制御部１０４が工程Ｓ３１で測定された圧電素子Ｐ１の電圧値と圧電素子Ｐ２の電圧値とに基づき、操作の有無を判別する。工程Ｓ３３〜Ｓ３５は、工程Ｓ３２において操作が有ると判別されたときに実施される。このため、操作が有ると判別されたときだけ、圧電素子Ｐ１が振動する。よって、消費電力を抑制することができる。また、圧電素子Ｐ１の振動に起因したノイズの発生を抑制できる。

工程Ｓ２１では、測定部１０１が圧電素子Ｐ１及び圧電素子Ｐ２において発生する電圧をそれぞれ測定し、工程Ｓ２３では、制御部１０４が工程Ｓ２１で測定された圧電素子Ｐ１の電圧値と圧電素子Ｐ２の電圧値とに基づき、操作の有無を判別する。しかも、制御部１０４は、工程Ｓ２２において第一圧電素子及び第二圧電素子を特定することにより、操作された操作領域を特定する。このように、第二例では、操作の有無が判別されるだけでなく、操作領域も特定される。工程Ｓ２４〜Ｓ２６は、工程Ｓ２３において操作が有ると判別されたときに実施される。このため、操作が有ると判別されたときだけ、圧電素子Ｐ１が振動する。よって、消費電力を抑制することができる。また、圧電素子Ｐ１の振動に起因したノイズの発生を抑制できる。

圧電スイッチ１では、圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、互いに離間して配線部材２に配置されている。このため、圧電スイッチ１を第二例又は第三例の駆動方法及び駆動回路１００で駆動した場合、圧電素子Ｐ１の振動は、筐体３だけでなく配線部材２を通じても圧電素子Ｐ２に伝達される。配線部材２は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の主面Ｐａに接続されているので、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の主面Ｐｂが取り付けられた筐体３からは離間している。このため、配線部材２を通じて伝達される振動は、筐体３を通じて伝達される振動と異なり、操作領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対する操作の有無によって変化し難い。よって、配線部材２を通じて伝達される振動は、操作の有無を判別する際のノイズとなる。そこで、圧電スイッチ１では、配線部材２における圧電素子Ｐ１，Ｐ２の配置間隔Ｌ２は、圧電素子Ｐ１，Ｐ２の長さＬ１よりも長くなっている。これにより、圧電素子Ｐ１の振動は、配線部材２を通じて圧電素子Ｐ２に伝達される途中で減衰される。この結果、圧電スイッチ１を第二例及び第三例の駆動方法及び駆動回路１００で駆動した場合でも、操作の有無を正確に判別することができる。

配線部材２では、第二配線部２２は、圧電素子Ｐ１と圧電素子Ｐ２との間において、第一配線部２１と接続されている。このため、圧電素子Ｐ１の振動は、配線部材２を通じて圧電素子Ｐ２に伝達される途中で更に減衰される。これにより、圧電スイッチ１を第二例及び第三例の駆動方法及び駆動回路１００で駆動した場合でも、操作の有無を更に正確に判別することができる。

圧電素子Ｐ２の活性領域Ｒａは、圧電素子Ｐ１寄りに配置されているので、圧電素子Ｐ１の反対寄りに配置されている場合に比べて、筐体３を通じて伝達される圧電素子Ｐ１の振動が減衰され難い。この結果、圧電スイッチ１を第二例及び第三例の駆動方法及び駆動回路１００で駆動した場合でも、操作を更に正確に判別することができる。

圧電素子Ｐ１及び圧電素子Ｐ２は、操作領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が押圧されることにより、筐体３と共に変位するように筐体３の内面３ａに取り付けられている。このため、圧電スイッチ１を第二例及び第三例の駆動方法及び駆動回路１００で駆動した場合でも、操作領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に対する操作の有無を、圧電素子Ｐ１及び圧電素子Ｐ２の少なくとも一方において発生する電圧によっても判別することができる。

本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

圧電素子Ｐ１，Ｐ２は、内部電極を介して複数の圧電体層が積層されてなる積層型圧電素子であってもよい。配線部材２は、少なくとも導体層３１，３３のいずれか一方、導体層３２，３４のいずれか一方、導体層３５，３７のいずれか一方、導体層３６，３８のいずれか一方をそれぞれ有していればよい。この場合、測定部１０１及び駆動部１０３を互いに同じ導体層に接続すると共に、測定部１０１及び測定部１０２を互いに同じ導体層に接続することができる。圧電スイッチ１は、３つ以上の圧電素子を備えていてもよい。

１…圧電スイッチ、２…配線部材、３…筐体、３ａ…内面、３ｂ…外面、２１…第一配線部、２２…第二配線部、１００…駆動回路、１０１…測定部、１０２…測定部、１０３…駆動部、１０４…制御部、Ｐ１…圧電素子、Ｐ２…圧電素子、Ｐａ…主面、Ｐｂ…主面、Ｒａ…活性領域、Ｒ１…操作領域、Ｒ２…操作領域。

Claims (5)

1. 互いに離間して筐体の内面に取り付けられる第一圧電素子及び第二圧電素子を備え、前記筐体の外面を操作領域として機能させる圧電スイッチの駆動方法であって、
   前記第一圧電素子に駆動電圧を与えて、前記第一圧電素子を振動させる振動工程と、
   前記第二圧電素子において発生する電圧を測定する第一測定工程と、
   前記第一測定工程で測定された電圧値に基づき、前記操作領域に対する操作の有無及び前記操作の種類のうち少なくとも一方を判別する第一判別工程と、を含む、圧電スイッチの駆動方法。
2. 前記第一判別工程では、前記電圧値が予め設定された第一閾値以上の場合、前記操作が無いと判別し、前記電圧値が前記第一閾値未満の場合、前記操作が有ると判別すると共に、前記電圧値が予め設定された第二閾値以上であれば、前記操作の種類がタッチであると判別し、前記電圧値が前記第二閾値未満であれば、前記操作の種類が前記タッチよりも押圧力の大きいプッシュであると判別する、請求項１に記載の圧電スイッチの駆動方法。
3. 前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子において発生する電圧をそれぞれ測定する第二測定工程と、
   前記第二測定工程で測定された前記第一圧電素子の電圧値と前記第二圧電素子の電圧値とに基づき、前記操作の有無を判別する第二判別工程と、を更に含み、
   前記振動工程、前記第一測定工程、及び前記第一判別工程は、前記第二判別工程において前記操作が有ると判別されたときに実施され、
   前記第一判別工程では、前記操作の種類が判別される、請求項１又は２に記載の圧電スイッチの駆動方法。
4. 互いに離間して筐体の内面に取り付けられる第一圧電素子及び第二圧電素子を備え、前記筐体の外面を操作領域として機能させる圧電スイッチの駆動回路であって、
   前記第一圧電素子に駆動信号を与えて、前記第一圧電素子を振動させる駆動部と、
   前記第二圧電素子において発生する電圧を測定する第一測定部と、
   前記第一測定部で測定された電圧値に基づき、前記操作領域に対する操作の有無及び前記操作の種類のうち少なくとも一方を判別する制御部と、を備える、圧電スイッチの駆動回路。
5. 前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子において発生する電圧をそれぞれ測定する第二測定部を更に備え、
   前記制御部は、前記第二測定部で測定された前記第一圧電素子の電圧値と前記第二圧電素子の電圧値とに基づき、前記操作の有無を判別し、
   前記駆動部及び前記第一測定部は、前記制御部において前記操作が有ると判別されたときに動作し、
   前記制御部は、前記操作の種類を判別する、請求項４に記載の圧電スイッチの駆動回路。

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