JP5797692B2 - 圧電センサおよび圧力検出装置 - Google Patents
圧電センサおよび圧力検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5797692B2 JP5797692B2 JP2013118296A JP2013118296A JP5797692B2 JP 5797692 B2 JP5797692 B2 JP 5797692B2 JP 2013118296 A JP2013118296 A JP 2013118296A JP 2013118296 A JP2013118296 A JP 2013118296A JP 5797692 B2 JP5797692 B2 JP 5797692B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- piezoelectric
- pattern
- piezoelectric layer
- piezoelectric sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
上記構成によると、第1パターン電極と第2パターン電極が圧電層を介して交差する。すなわち、圧力センサは、圧電層を介して第1電極パターンと第2電極パターンが重なる箇所を複数有する。そうすると、圧電層で発生した電荷について、複数ある重なり箇所のうち、どの重なり箇所で発生したものであるかを検出することにより、荷重のかかった位置を特定できるようになる。
(1)圧力検出装置の全体構造
図1、図2を用いて、本発明の第1実施形態に係る圧力検出装置の全体構造を説明する。図1は圧力検出装置の概略図である。図2は圧電センサの断面図である。
図1に示すように、圧力検出装置1は、圧電センサ10と、検出部20と、制御部30を有している。圧電センサ10は、与えられた荷重に応じて電荷を発生させる装置である。検出部20は、圧電センサ10で発生した電荷を検出する装置である。制御部30は、圧電センサ10に設置されたスイッチSを制御する装置である。以下で、圧力検出装置1の構成を詳細に説明する。
図2に示すように、圧電センサ10は、圧電層11が上部電極12と下部電極13に挟まれた構成からなる。上部電極12は圧電層11の上面に積層され、下部電極13は圧電層11の下面に積層されている。
圧電層11を構成する材料としては、無機圧電材料や有機圧電材料が挙げられる。
無機圧電材料としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが挙げられる。
有機圧電材料としては、フッ化物重合体又はその共重合体、キラリティーを有する高分子材料などが挙げられる。フッ化物重合体又はその共重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。キラリティーを有する高分子材料としては、L型ポリ乳酸や、R型ポリ乳酸などが挙げられる。
上部電極12、下部電極13は、導電性を有する材料により構成できる。導電性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物(Indium−Tin−Oxide、ITO)、スズ−亜鉛酸化物(Tin−Zinc−Oxide、TZO)などのような透明導電酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(Polyethylenedioxythiophene、PEDOT)などの導電性高分子、などを用いることができる。この場合、上記の電極は、蒸着やスクリーン印刷などを用いて形成できる。
図1に示すように、検出部20は2つの入力を有している。1つの入力は、上部電極12に接続されている。もう1つの入力は、下部電極13に接続されている。
以上の構成により、検出部20は、圧電層11が押圧されたときに、上部電極12と下部電極13との間(すなわち、圧電層11の両主面間)に発生する電荷を検出できる。なお、検出部20は、ADコンバータとアンプを組み合わせた検出機器を用いることができる。
制御部30は、上部電極12と検出部20を接続するスイッチS、および下部電極13と検出部20を接続するスイッチSに接続されている。制御部30は、上記スイッチSについて、ON-OFFの切替信号を出力できる機能を備えている。
第1実施形態では、第1パターン電極14や第2パターン電極15の幅方向の長さは一定であったが、上記長さは圧電層11の周縁部に近づくにつれて、長くなるように構成されていてもよい。
第2実施形態では、固定部材Wが設けられた箇所に近づくにつれて、電極幅の広い電極を配置し、物理的な検出感度を向上させることで、荷重の検出が難しい固定部材W付近の検出を可能にしている。
第1パターン電極14と第2パターン電極15は、圧電層11を介して重なり部分があればよいので、第1パターン電極14と第2パターン電極15の形状は、帯状には特に限定されない。以下、電極の形状について説明する。
第1パターン電極14と第2パターン電極15の他のパターン形状について、以下で説明する。
第2パターン電極15は、Y軸方向に複数配置される第2電極部18(図5:ひし形点線部分)と、第2電極部18どうしを電気的に接続する第2接続部19(図5:点線部分)を備えている。なお、第1電極部16と第1電極部18の形状は、図5ではひし形形状で示したが、三角形や四角形などの多角形状や、円や楕円形状であってもよい。
第1パターン電極14と第2パターン電極15の積層方法は、第1電極部16が第2電極部18の形状に沿うように圧電層11の上に積層する場合に限定されない。以下で、他の配列方法について説明する。
上部電極12や下部電極13だけでなく、圧電層11は活性な部分と不活性な部分を有するようにパターニングされていてもよい。
活性圧電部110は、圧電センサ10に荷重が与えられたときに電荷が発生する部分である。反対に不活性圧電部111は、荷重が与えられても電荷が発生しない部分である。
上記では、上部電極12と下部電極13に圧電層11が挟まれた構成について説明してきたが、上部電極12と下部電極13の間に基準電極40が設けられていてもよい。
このように、上部電極12と下部電極13との間に基準電極40が設けられると、第1圧電層11aや第2圧電層11bで発生した電荷を上部電極12と下部電極13とで独立して検出できる。その結果、検出回路の設計が簡易になる。
上記では、与えられた荷重の位置と量を圧電センサ10で検出する例を示した。しかし、図12に示すように、圧電センサ10の上にタッチパネル50を積層することで、与えられた荷重の位置と量を検出してもよい。
圧電センサ10の上にタッチパネル50を積層することにより、与えられた荷重が圧電センサ10で検出できないほど小さい場合(フェザータッチの場合)でも、圧電センサ10の上にタッチパネル50を積層することで、与えられた荷重の位置を検出できる。なお、タッチパネルの中でも、静電容量型タッチパネルを用いることが特に好ましい。
10:圧電センサ
11:圧電層
11a :第1圧電層
11b:第2圧電層
12:上部電極
13:下部電極
14:第1パターン電極
15:第2パターン電極
16:第1電極部
17:第1接続部
18:第1電極部
19:第2接続部
20:検出部
30:制御部
40:基準電極
50:静電容量型タッチパネル
110:活性圧電部
111:不活性圧電部
S:スイッチ
L:第1パターン電極のピッチ間隔
l:第2パターン電極のピッチ間隔
W:固定部材
Claims (6)
- 圧電層が上部電極と下部電極に挟まれた圧電センサであって、
前記上部電極が、
一の方向に延在する第1パターン電極を複数備え、
前記下部電極が、
前記一の方向と交差する他の方向に延在する第2パターン電極を複数備え、
前記第1パターン電極が、
間隔をあけて積層される複数の第1電極部と、
複数の前記第1電極部の間に形成され、前記第1電極部どうしを電気的に接続する第1接続部とを備え、
前記第2パターン電極が、
前記第1電極部と重なるよう前記圧電層の下に積層される複数の第2電極部と、
前記第2電極部どうしを電気的に接続する第2接続部とを備え、
前記第1電極部が、前記圧電層を介して複数の前記第2電極部と重なるように配置された圧電センサ。 - 前記圧電層が、
前記上部電極と接する第1圧電層と、
前記下部電極と接する第2圧電層とを備え、
前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に基準電極を備える請求項1の圧電センサ。 - 前記圧電層が活性圧電部と不活性圧電部とからなり、前記第1パターン電極は前記活性圧電部の上に積層された請求項1又は請求項2のいずれかの圧電センサ。
- 前記圧電層が活性圧電部と不活性圧電部とからなり、前記第2パターン電極は前記活性圧電部の上に積層された請求項1又は請求項2のいずれかの圧電センサ。
- 請求項1〜4のいずれかの圧電センサとタッチパネルを備える圧力検出装置。
- 前記タッチパネルが静電容量型タッチパネルである請求項5の圧力検出装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013118296A JP5797692B2 (ja) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | 圧電センサおよび圧力検出装置 |
CN201480031750.3A CN105264350B (zh) | 2013-06-04 | 2014-05-21 | 压电传感器和压力检测装置 |
PCT/JP2014/063444 WO2014196359A1 (ja) | 2013-06-04 | 2014-05-21 | 圧電センサおよび圧力検出装置 |
US14/895,872 US9864450B2 (en) | 2013-06-04 | 2014-05-21 | Piezoelectric sensor and pressure detection apparatus |
KR1020157035555A KR101789905B1 (ko) | 2013-06-04 | 2014-05-21 | 압전 센서 및 압력 검출 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013118296A JP5797692B2 (ja) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | 圧電センサおよび圧力検出装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015140200A Division JP5797865B1 (ja) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | 圧電センサおよび圧力検出装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014235133A JP2014235133A (ja) | 2014-12-15 |
JP2014235133A5 JP2014235133A5 (ja) | 2015-09-03 |
JP5797692B2 true JP5797692B2 (ja) | 2015-10-21 |
Family
ID=52137940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013118296A Expired - Fee Related JP5797692B2 (ja) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | 圧電センサおよび圧力検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5797692B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8487759B2 (en) | 2009-09-30 | 2013-07-16 | Apple Inc. | Self adapting haptic device |
CN105683865B (zh) | 2013-09-30 | 2018-11-09 | 苹果公司 | 用于触觉响应的磁性致动器 |
US9317118B2 (en) | 2013-10-22 | 2016-04-19 | Apple Inc. | Touch surface for simulating materials |
CN105814510B (zh) | 2013-12-10 | 2019-06-07 | 苹果公司 | 具有触觉响应的带体附接机构 |
DE112014006608B4 (de) | 2014-04-21 | 2024-01-25 | Apple Inc. | Verfahren, Systeme und elektronische Vorrichtungen zum Bestimmen der Kräfteaufteilung für Multi-Touch-Eingabevorrichtungen elektronischer Vorrichtungen |
KR102019505B1 (ko) | 2014-09-02 | 2019-09-06 | 애플 인크. | 햅틱 통지 |
US10353467B2 (en) | 2015-03-06 | 2019-07-16 | Apple Inc. | Calibration of haptic devices |
AU2016100399B4 (en) | 2015-04-17 | 2017-02-02 | Apple Inc. | Contracting and elongating materials for providing input and output for an electronic device |
KR101726066B1 (ko) * | 2015-08-13 | 2017-04-12 | 성균관대학교산학협력단 | 힘측정이 가능한 디지털 타입 센서 |
WO2017044618A1 (en) | 2015-09-08 | 2017-03-16 | Apple Inc. | Linear actuators for use in electronic devices |
EP3394906B1 (en) * | 2015-12-21 | 2019-10-23 | Koninklijke Philips N.V. | Actuator device based on an electroactive polymer |
JP2017151038A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | 積水化学工業株式会社 | 圧電センサ |
US10039080B2 (en) | 2016-03-04 | 2018-07-31 | Apple Inc. | Situationally-aware alerts |
US10268272B2 (en) | 2016-03-31 | 2019-04-23 | Apple Inc. | Dampening mechanical modes of a haptic actuator using a delay |
US10622538B2 (en) | 2017-07-18 | 2020-04-14 | Apple Inc. | Techniques for providing a haptic output and sensing a haptic input using a piezoelectric body |
CN107706301B (zh) * | 2017-10-31 | 2023-10-31 | 深圳市柔纬联科技有限公司 | 可降解纳米序列关节弯曲能量收集器件 |
JP7162858B2 (ja) * | 2018-02-09 | 2022-10-31 | ロボセンサー技研株式会社 | 面状センサおよび面状センサの使用方法 |
US10599223B1 (en) | 2018-09-28 | 2020-03-24 | Apple Inc. | Button providing force sensing and/or haptic output |
US10691211B2 (en) | 2018-09-28 | 2020-06-23 | Apple Inc. | Button providing force sensing and/or haptic output |
KR102128371B1 (ko) * | 2018-12-14 | 2020-06-30 | 한국과학기술연구원 | 유연 압전 어레이 센서 시스템 |
US11380470B2 (en) | 2019-09-24 | 2022-07-05 | Apple Inc. | Methods to control force in reluctance actuators based on flux related parameters |
US11977683B2 (en) | 2021-03-12 | 2024-05-07 | Apple Inc. | Modular systems configured to provide localized haptic feedback using inertial actuators |
US11809631B2 (en) | 2021-09-21 | 2023-11-07 | Apple Inc. | Reluctance haptic engine for an electronic device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4189709B2 (ja) * | 1999-05-13 | 2008-12-03 | ソニー株式会社 | モーションキャプチャー装置 |
JPWO2010095581A1 (ja) * | 2009-02-18 | 2012-08-23 | 株式会社クラレ | マルチ積層変形センサ |
-
2013
- 2013-06-04 JP JP2013118296A patent/JP5797692B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014235133A (ja) | 2014-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5797692B2 (ja) | 圧電センサおよび圧力検出装置 | |
US9864450B2 (en) | Piezoelectric sensor and pressure detection apparatus | |
JP5722954B2 (ja) | 押圧検出機能付タッチパネル | |
KR102267357B1 (ko) | 터치 센서 장치 | |
JP5783346B1 (ja) | タッチセンサ | |
US9519378B2 (en) | Pressure detector and touch panel provided with pressure detector | |
JP5761465B2 (ja) | タッチパネル | |
JP6119518B2 (ja) | センサ装置、入力装置及び電子機器 | |
KR102477813B1 (ko) | 터치 패널 및 그것을 포함하는 표시 장치 | |
JP5679366B2 (ja) | 圧力検出表示装置および電子機器 | |
WO2014196360A1 (ja) | 圧電センサおよび電子機器 | |
KR20140044118A (ko) | 터치 패널 | |
JP5797866B1 (ja) | 圧電センサおよび圧力検出装置 | |
JP6104721B2 (ja) | 圧電センサおよび圧力検出装置 | |
JP5797693B2 (ja) | 圧電センサおよび圧力検出装置 | |
JP5797865B1 (ja) | 圧電センサおよび圧力検出装置 | |
JP6806183B2 (ja) | センサ装置及び入力装置 | |
JP5797694B2 (ja) | 圧力検出装置および電子機器 | |
US20210342036A1 (en) | Pressure sensing touch screen and input device having the same | |
JP5797867B1 (ja) | 圧力検出装置および電子機器 | |
JP6180174B2 (ja) | タッチパネル、表示装置及び電子機器 | |
JP2014238268A (ja) | 圧力検出装置および入力装置 | |
JP2020129343A (ja) | タッチパネル装置 | |
JP2014238269A (ja) | 圧電センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150715 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150724 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20150724 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20150810 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150818 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150819 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5797692 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |