(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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１１０と、圧電アクチュエータ１１０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１２０、１３０と、圧電アクチュエータ１１０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１４０とを備える。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１００を提供できる。【選択図】図２Ａ
2011054673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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する圧電アクチュエータユニット。
【請求項２】
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する請求項１記載の圧電アクチュエータユニット。
【請求項３】
前記圧電アクチュエータは、シムレスであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電アクチュエータユニット。
【請求項４】
前記支持部は、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する請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電アクチュエータユニット。
【請求項５】
前記スリットは、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する請求項４記載の圧電アクチュエータユニット。
【請求項６】
前記支持部は、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する請求項５記載の圧電アクチュエータユニット。
【請求項７】
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する支持ケース。
【請求項８】
前記空洞内には、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する請求項７記載の支持ケース。
【請求項９】
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する請求項７または請求項８記載の支持ケース。
【請求項１０】
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７から請求項９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する圧電アクチュエータユニット。
【請求項１１】
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する圧電アクチュエータユニットの製造方法。
【請求項１２】
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する請求項１１記載の圧電アクチュエータユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０３９３７号公報
【特許文献２】特開平５−２０５３００号公報
【特許文献３】特開２００４−１８８２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（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。
【００１１】
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。
【００１２】
（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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【００１５】
（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。
【００１６】
（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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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。
【発明の効果】
【００２４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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。
【図２Ａ】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。
【図２Ｂ】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。
【図２Ｃ】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。
【図３】圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図４Ａ】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。
【図４Ｂ】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。
【図５Ａ】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。
【図５Ｂ】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。
【図６Ａ】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。
【図６Ｂ】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。
【図７Ａ】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。
【図７Ｂ】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。
【図８】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。
【図９Ａ】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。
【図９Ｂ】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。
【図９Ｃ】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。
【図９Ｄ】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。
【図１０Ａ】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。
【図１０Ｂ】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。
【図１１Ａ】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。
【図１１Ｂ】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。
【図１１Ｃ】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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
［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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
［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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
［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。
【００５１】
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。
【００５２】
［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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
［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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【実施例】
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
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
５０  Ｄ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
【図１】
2011054673.tif 000003
【図２Ａ】
2011054673.tif 000004
【図２Ｂ】
2011054673.tif 000005
【図２Ｃ】
2011054673.tif 000006
【図３】
2011054673.tif 000007
【図４Ａ】
2011054673.tif 000008
【図４Ｂ】
2011054673.tif 000009
【図５Ａ】
2011054673.tif 000010
【図５Ｂ】
2011054673.tif 000011
【図６Ａ】
2011054673.tif 000012
【図６Ｂ】
2011054673.tif 000013
【図７Ａ】
2011054673.tif 000014
【図７Ｂ】
2011054673.tif 000015
【図８】
2011054673.tif 000016
【図９Ａ】
2011054673.tif 000017
【図９Ｂ】
2011054673.tif 000018
【図９Ｃ】
2011054673.tif 000019
【図９Ｄ】
2011054673.tif 000020
【図１０Ａ】
2011054673.tif 000021
【図１０Ｂ】
2011054673.tif 000022
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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