JP2009182246A - 凹凸形成装置および情報入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置本体の消費電力が増加するのを抑制することが可能で、かつ、簡素な構造により凹凸形状を保持することが可能な凹凸形成装置および情報入力装置を提供する。
【解決手段】凹凸形成部（凹凸形成装置）３０は、凹形状または凸形状に変形するとともに、凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層３４と、変形ガイド層３４に接合され、変形ガイド層３４の凹形状または凸形状の一方の形状を他方の形状に切り替える際の力を変形ガイド層３４に与える変形力伝達層３２とを備える。変形ガイド層３４自身によって常に凹形状または凸形状に形状が保持されるので、たとえば電力などを使用して変形部材（変形力付与部材）の形状を保持するための拘束力を発生させ続ける場合と異なり、電力などを必要とせずに変形部材（変形力付与部材）の形状を保持することができる。これにより、装置本体の消費電力が増加するのを抑制することができる。
【選択図】図４

Description

この発明は、凹凸形成装置および情報入力装置に関し、特に、凹形状または凸形状に変形可能な変形部材を備えた凹凸形成装置および情報入力装置に関する。

従来、凹形状または凸形状に変形可能な変形部材を備えた凹凸形成装置などが知られている（たとえば、特許文献１〜５参照）。

上記特許文献１には、弾性体からなる薄膜と、互いに対向して薄膜を挟むように配置された複数の電極とを備えた表示装置が開示されている。この表示装置では、所定の位置の電極間に電圧が印加された場合に薄膜の厚みが変化することによって、薄膜に凹凸形状が形成されるように構成されている。

また、上記特許文献２には、起歪層と、互いに対向して起歪層を挟むように配置された電極層とからなる動作部と、動作部を支持するフレーム部とを備えた電気信号変位変換装置が開示されている。この電気信号変位変換装置では、所定の位置の電極層間に電圧が印加された場合に起歪層の厚みが変化することによって、動作部に凹凸形状が形成されるように構成されている。

また、上記特許文献３には、ＰＺＴ基板からなる板状電気機械変換素子と、板状電気機械変換素子を挟むとともに互いに交差するように配置された電極アレイと、板状電気機械変換素子が固着される補強板とを備えた触覚ディスプレイ装置が開示されている。この触覚ディスプレイ装置では、交差部分の電極間に電圧が印加された場合に板状電気機械変換素子の厚さが変化することによって、板状電気機械変換素子に凹凸形状が形成されるように構成されている。

また、上記特許文献４には、積層型圧電アクチュエータとエラストマなどからなる弾性体とが所定の空間内部に配置された直動機構を備えた触覚ディスプレイが開示されている。この触覚ディスプレイでは、電圧の印加による積層型圧電アクチュエータの駆動力が弾性体の一部を空間外部に押し出すことによって、ディスプレイ表面に凹凸形状が形成されるように構成されている。

また、上記特許文献５には、孔を有する表示面より突出可能に設けられた複数の表示ピンを含む表示部と、個々の表示ピンを移動させる駆動部とを備えた触覚ディスプレイが開示されている。この触覚ディスプレイでは、電圧の印加とともに駆動部が表示ピンを表示面上に突出させることによって、ディスプレイ表面に凹凸形状が形成されるように構成されている。また、この触覚ディスプレイには、駆動部へ電圧が印加されない場合でも表示ピンの突出状態を保持するロック部材や、ロック部材のロックが解除された場合に表示ピンを元の位置に戻すためのコイルバネが設けられている。なお、表示ピンは、上記駆動部とは別に設けられた駆動源などにより駆動されるロック部材が、表示ピンの側面部に形成された凹部に係合することにより表示ピンの移動が規制されるように構成されている。

特開平７−１９９１６１号公報 特許登録第３０４２３３３号公報 特開２０００−５６６７４号公報 特開２００５−５５４８９号公報 特開２００５−２６６３５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の表示装置では、電極間に電圧が印加された場合に薄膜に凹凸形状が形成される一方、電極間に電圧が印加されない場合は、電圧印加時に形成された薄膜の凹凸形状が保持されない。したがって、薄膜の凹凸形状を保持したい場合には、常に電極間に電圧を印加する必要がある。このため、装置本体の消費電力が増加するという問題点がある。

また、上記特許文献２に記載の電気信号変位変換装置では、電極層に電圧が印加された場合に動作部に凹凸形状が形成される一方、電極層に電圧が印加されない場合は、電圧印加時に形成された動作部の凹凸形状が保持されない。したがって、動作部の凹凸形状を保持したい場合には、常に電極層に電圧を印加する必要がある。このため、装置本体の消費電力が増加するという問題点がある。

また、上記特許文献３に記載の触覚ディスプレイ装置では、電極間に電圧が印加された場合に板状電気機械変換素子に凹凸形状が形成される一方、電極間に電圧が印加されない場合は、電圧印加時に形成された板状電気機械変換素子の凹凸形状が保持されない。したがって、板状電気機械変換素子の凹凸形状を保持したい場合には、常に電極間に電圧を印加する必要がある。このため、装置本体の消費電力が増加するという問題点がある。

また、上記特許文献４に記載の触覚ディスプレイでは、積層型圧電アクチュエータに電圧が印加された場合にディスプレイ表面に凹凸形状が形成される一方、積層型圧電アクチュエータに電圧が印加されない場合は、ディスプレイ表面の凹凸形状が保持されない。したがって、ディスプレイ表面の凹凸形状を保持したい場合には、常に積層型圧電アクチュエータに電圧を印加する必要がある。このため、装置本体の消費電力が増加するという問題点がある。

また、上記特許文献５に記載の触覚ディスプレイでは、駆動部へ電圧が印加されない場合でも表示ピンの突出状態を保持するためのロック部材や、ロック部材を駆動させるための駆動源や、ロック部材のロックが解除された場合に表示ピンを元の位置に戻すためのコイルバネなどが設けられているために、装置本体の構造が複雑化するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置本体の消費電力が増加するのを抑制することが可能で、かつ、簡素な構造により凹凸形状を保持することが可能な凹凸形成装置および情報入力装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の第１の局面による凹凸形成装置は、凹形状または凸形状に変形するとともに、凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層と、変形ガイド層に接合され、変形ガイド層の凹形状または凸形状の一方の形状を他方の形状に切り替える際の力を変形ガイド層に与える変形力付与部材とを備える。

この第１の局面による凹凸形成装置では、上記のように、凹形状または凸形状に変形するとともに、凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層を備えることによって、別途凹凸形状を保持するための部材を設けることなく変形ガイド層自身によって常に凹形状または凸形状に形状が保持される。これにより、装置本体に機械的な動作を伴って変形部材（変形力付与部材）の形状を保持するための規制部材や規制部材を駆動する駆動源などを別途設ける場合と異なり、簡素な構造により変形部材（変形力付与部材）の凹凸形状を保持することができる。また、変形ガイド層自身によって常に凹形状または凸形状に形状が保持されるので、たとえば電力などを使用して変形部材（変形力付与部材）の形状を保持するための拘束力を発生させ続ける場合と異なり、電力などを必要とせずに変形部材（変形力付与部材）の形状を保持することができる。これにより、装置本体の消費電力が増加するのを抑制することができる。

上記第１の局面による凹凸形成装置において、好ましくは、所定の距離を隔てて対向する複数の電極をさらに備え、変形力付与部材は、凹形状または凸形状を形成する第１領域と第１領域に隣接する第２領域とを有する変形力伝達層を含み、複数の電極は、変形力伝達層の第１領域に配置される第１電極と第２領域に配置される第２電極とを含み、変形力伝達層は、対向する第１電極間に電圧が印加された場合に第１領域が凹形状に変形するとともに、対向する第２電極間に電圧が印加された場合に第１領域が凸形状に変形することによって、変形ガイド層に凹形状または凸形状を切り替える際の力を付与するように構成されている。このように構成すれば、第１電極間および第２電極間にそれぞれ選択的に電圧を印加することによって、変形力伝達層を介して容易に変形ガイド層を凹形状または凸形状に変形させることができる。

上記複数の電極をさらに備える構成において、好ましくは、変形ガイド層は、第１電極間に電圧が印加された場合に、変形力伝達層の第１領域が凹形状に変形する際の引張応力により凸形状から凹形状に変形可能であるとともに、第１電極間に電圧が印加されない場合に、変形ガイド層の凹形状および変形力伝達層の第１領域の凹形状を保持するように構成されている。このように構成すれば、変形ガイド層は、電圧の印加に伴う変形力伝達層の凹形状への変形に追随可能である一方、電圧が印加されない場合は凹形状を保持することができる。

上記複数の電極をさらに備える構成において、好ましくは、変形ガイド層は、第２電極間に電圧が印加された場合に、変形力伝達層の第１領域が凸形状に変形する際の押圧力により凹形状から凸形状に変形可能であるとともに、第２電極間に電圧が印加されない場合に、変形ガイド層の凸形状および変形力伝達層の第１領域の凸形状を保持するように構成されている。このように構成すれば、変形ガイド層は、電圧の印加に伴う変形力伝達層の凸形状への変形に追随可能である一方、電圧が印加されない場合は凸形状を保持することができる。

上記複数の電極をさらに備える構成において、好ましくは、変形力付与部材は、複数の電極間に電圧を印加することにより形状を伸縮変形させる圧電体を含む。このように構成すれば、圧電体の伸縮によって、変形ガイド層の凹形状と凸形状とを容易に切り替えることができる。

この発明の第２の局面による情報入力装置は、凹形状または凸形状に変形するとともに、凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層と、変形ガイド層に接合され、変形ガイド層の凹形状または凸形状の一方の形状を他方の形状に切り替える際の力を変形ガイド層に与える変形力付与部材とを有する凹凸形成部を含むとともに、複数の凹凸形成部が配置された凹凸形成パネルと、凹凸形成パネルに重ねて配置される表示装置とを備え、凹凸形成パネルは、表示装置に表示される入力用画像に応じて複数の凹凸形成部の変形力付与部材を凹形状または凸形状に変形させることによって、所定の形状の入力用凸部を形成するように構成されている。

この第２の局面による情報入力装置では、上記のように、凹形状または凸形状に変形するとともに、凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層を有する凹凸形成部を含むことによって、別途凹凸形状を保持するための部材を設けることなく変形ガイド層自身によって常に凹凸形成部の凹形状または凸形状が保持される。これにより、凹凸形成パネルに機械的な動作を伴って凹凸形成部の形状を保持するための規制部材や規制部材を駆動する駆動源などを別途設ける場合と異なり、簡素な構造により凹凸形成部（変形部材）の凹凸形状を保持することができる。また、変形ガイド層自身によって常に凹凸形成部の凹形状または凸形状が保持されるので、たとえば電力などを使用して凹凸形成部の凹凸形状を保持するための拘束力を発生させ続ける場合と異なり、電力などを必要とせずに凹凸形成部の凹凸形状を保持することができる。これにより、装置本体の消費電力が増加するのを抑制することができる。

上記第２の局面による情報入力装置において、好ましくは、凹凸形成パネルは、表示装置の上方に配置された場合に、表示装置に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する部材により構成されている。このように構成すれば、凹凸形成パネルを表示装置の上方に重ねた状態で入力用画像を視認することができるので、使用者が触れる側に凹凸形成パネルが配置されることが可能になる。これにより、凹凸形成部により形成された入力用凸部の凹凸形状を使用者がより明確に感じとることができるので、確実な入力操作を行うことができる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリモートコントローラの全体構成を示した斜視図である。図２〜図１０は、図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した図である。まず、図１〜図１０を参照して、第１実施形態によるリモートコントローラ１００の構成について説明する。なお、第１実施形態では、情報入力装置の一例として映像再生装置のリモートコントローラ１００に本発明を適用した場合について説明する。

本発明の第１実施形態によるリモートコントローラ１００は、図１および図２に示すように、表示装置１０（図２参照）上に、凹凸形成パネル２０と、表面保護膜４０とが積層されて形成された本体部が、樹脂製のフレーム９０ａおよび９０ｂによって上下方向から挟み込まれるように構成されている。

また、凹凸形成パネル２０は、図３に示すように、平面的に見て表示装置１０と同一の長方形形状を有し、表示装置１０の上方に重ねて配置される。また、凹凸形成パネル２０には、後述する複数の凹凸形成部３０がＸ方向およびＹ方向にマトリクス状（碁盤目配列）に配置されている。

また、表面保護膜４０（図３参照）は、平面的に見て凹凸形成パネル２０と同一の長方形形状を有し、凹凸形成パネル２０の上方に重ねて配置される。また、表面保護膜４０は、表示装置１０に表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有する材料で、かつ、図２に示すように、凹凸形成パネル２０の複数の凹凸形成部３０（図３参照）がそれぞれ凹形状または凸形状に変形するのに伴って弾性変形可能である材料により構成されている。

また、表示装置１０（図３参照）は、平面的に見て凹凸形成パネル２０および表面保護膜４０に対応した長方形形状を有し、凹凸形成パネル２０の下方に配置されている。この表示装置１０は、映像再生装置などを操作する再生または停止ボタンの画像以外にも、たとえばテンキーの画像や、テレビジョン機器のチャンネル選択ボタンの画像など、機器を操作するために必要となる入力情報に応じた画像パターン１１が表示可能に構成されている。

また、リモートコントローラ１００は、図１および図２に示すように、画像パターン１１（図３参照）が表示された部分に対応する凹凸形成パネル２０（図２参照）の領域が、画像パターン１１の表示されていない部分に対応する凹凸形成パネル２０の領域よりも突出することによって、表面保護膜４０に凹凸形状を形成することが可能に構成されている。これにより、リモートコントローラ１００には、所望の位置に複数の操作ボタン５０（図１参照）が形成されるように構成されている。

また、凹凸形成パネル２０を構成する凹凸形成部３０は、図４に示すように、数ｍｍの厚みを有する基板３１上に、約１ｍｍ〜約２ｍｍの厚みを有する変形力伝達層３２と、絶縁性を有し変形力伝達層３２と一体的に変形する数十μｍの厚みを有する接着層３３を介して変形力伝達層３２に接合され、約２００μｍ〜約３００μｍの厚みを有する変形ガイド層３４とがこの順に積層された構造を有している。また、一対の電極３５ａおよび３５ｂは、基板３１の変形力伝達層３２との界面近傍および変形ガイド層３４の接着層３３との界面近傍において、互いに変形力伝達層３２を挟み込むように対向して設けられている。また、一対の電極３６ａおよび３６ｂについても、基板３１の変形力伝達層３２との界面近傍および変形ガイド層３４の接着層３３との界面近傍において、互いに変形力伝達層３２を挟み込むように対向して設けられている。なお、変形力伝達層３２は、本発明の「変形力付与部材」の一例である。また、電極３５ａおよび３５ｂは、それぞれ、本発明の「第１電極」の一例であり、電極３６ａおよび３６ｂは、それぞれ、本発明の「第２電極」の一例である。

基板３１として、絶縁性を有するとともに、表示装置１０により表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有する材料が用いられる。

ここで、第１実施形態では、変形力伝達層３２として、表示装置１０により表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有する材料で、かつ、絶縁性を有するとともに、外力が加えられた場合に弾性変形可能な材料が用いられる。第１実施形態では、変形力伝達層３２として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂および電気活性型ポリマー（ＥＡＰ）などが用いられる。また、変形力伝達層３２として電気活性型ポリマー（ＥＡＰ）を用いた場合、ＥＡＰを挟む電極間に電圧を印加することによって、ＥＡＰの形状を変化させることが可能である。

また、第１実施形態では、変形ガイド層３４として、外力が加えられない状態で自己の凹凸形状が保持可能で、外力が加えられた場合に自己の凹凸形状が反転する（たとえは凹形状から凸形状に反転する）ように弾性変形可能な材料が用いられる。第１実施形態では、変形ガイド層３４として、高分子材料からなる所定の硬度を有するゴム状の弾性体（エラストマ）や、シリコン系樹脂などが用いられる。

また、電極３５ａ、３５ｂ、３６ａおよび３６ｂは、それぞれ導電性を有し、特に、電極３５ｂおよび３６ｂには、変形ガイド層３４の変形に伴って弾性変形可能な材料が用いられるのが好ましい。また、これらの電極３５ａ、３５ｂ、３６ａおよび３６ｂは、表示装置１０により表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有する材料により構成される。第１実施形態では、たとえば、電極３５ａ、３５ｂ、３６ａおよび３６ｂとして、ＩＴＯ（酸化スズインジウム）やＺｎＯ（酸化亜鉛）などからなる透明導電膜が用いられる。また、変形ガイド層３４側の電極３５ｂおよび３６ｂは、変形ガイド層３４の裏面上に塗布されることにより設けられている。

また、図５に示すように、凹凸形成部３０に設けられた電極３５ａおよび３５ｂ、および電極３６ａおよび３６ｂは、それぞれ、平面的に見て円形のリング状に形成されている。また、隣接する凹凸形成部３０の電極３５ａ（下側）同志および電極３５ｂ（上側）同志は、それぞれ、制御回路６０（図６参照）の配線６０ａにより接続されている。なお、図５では、電極３５ａ〜３６ｂの形状を示すために、凹凸形成部３０を構成する他の部材（変形力伝達層３２や変形ガイド層３４など）を一部省略している。そして、図６に示すように、リモートコントローラ１００の内部に設けられた制御回路６０によって、電極３５ａおよび３５ｂ間、および、電極３６ａおよび３６ｂ間にそれぞれ電圧が印加されるように構成されている。なお、図６では、制御回路６０のうち、電極３５ａおよび３５ｂ間の電圧印加を制御する回路を示しており、電極３６ａおよび３６ｂ間の電圧印加を制御する制御回路６０についても図６と同様に構成されている。また、図６では、区別のために紙面手前側（図４における上側）の電極３５ｂを実線で示すとともに、紙面奥側（図４における下側）の電極３５ａを破線で示している。

また、図６に示すように、制御回路６０は、電極３５ａ側への回路を開閉するスイッチ部６１と、電極３５ｂ側への回路を開閉するスイッチ部６２とを制御することによって、凹凸形成部３０に設けられた電極への電圧の印加状態を個別に制御することが可能に構成されている。たとえば、図６に示すように、スイッチ部６１のスイッチ６１ａと、スイッチ部６２のスイッチ６２ａとを閉じた場合には、スイッチ６１ａに接続される配線６０ａと、スイッチ６２ａに接続される配線６０ａとが交差する凹凸形成部３０ａに設けられた電極にのみ電圧が印加される。これにより、凹凸形成パネル２０内の所望の位置（座標）における電極への電圧の印加状態を個別に制御することが可能に構成されている。

ここで、第１実施形態では、凹凸形成部３０において、電極３６ａおよび３６ｂ間に電圧が印加された場合、図７に示すように、電極間に発生する静電引力により電極３６ａと電極３６ｂとが引き合うので、電極３６ａおよび３６ｂ間に挟まれた領域３２ａの変形力伝達層３２は厚みが小さくなる方向（Ｐ方向）に変形する。また、厚みが小さくなった部分の変形力伝達層３２の一部が、領域３２ａよりも内側の領域３２ｂに押し出されることにより、領域３２ｂの変形力伝達層３２は厚みが大きくなる方向（Ｑ方向）に変形する。また、変形力伝達層３２の領域３２ｂのＱ方向への変形に伴って、接着層３３を介して変形ガイド層３４がＱ方向へ変形される。これにより、凹凸形成部３０は、領域３２ｂが隣接する両側の領域３２ａよりもＱ方向に凸状に盛り上がるような形状を形成することが可能に構成されている。なお、図７では、区別のために領域３２ａと領域３２ｂとの間に破線を付して示している。なお、領域３２ａおよび３２ｂは、それぞれ、本発明の「第２領域」および「第１領域」の一例である。

また、第１実施形態では、図８に示すように、凹凸形成部３０が凸状（ドーム状）に盛り上がるように変形した状態で、電極３６ａおよび３６ｂ間に電圧が印加されなくなった場合、変形ガイド層３４は、変形ガイド層３４自身の凸形状および変形力伝達層３２の凸形状を保持することが可能に構成されている。すなわち、変形ガイド層３４に、変形力伝達層３２（領域３２ｂ）がＰ方向に形状を復元する力に加えて、変形ガイド層３４の形状をＰ方向に反転させるために充分な外力が加えられない限り、変形ガイド層３４および変形力伝達層３２はＰ方向に変形できないように構成されている。これにより、凹凸形成部３０は、一度Ｑ方向に凸形状が形成されれば、電極間への電圧の印加を継続しなくても凸形状を保持することが可能である。

また、第１実施形態では、凹凸形成部３０において、電極３５ａおよび３５ｂ間に電圧が印加された場合、図９に示すように、電極間に発生する静電引力により電極３５ａと電極３５ｂとが引き合うので、電極３５ａおよび３５ｂ間に挟まれた領域３２ｂの変形力伝達層３２は厚みが小さくなる方向（Ｐ方向）に変形する。また、厚みが小さくなった部分の変形力伝達層３２の一部が、領域３２ｂよりも外側の領域３２ａに押し出されることにより、領域３２ａの変形力伝達層３２は厚みが大きくなる方向（Ｑ方向）に変形する。また、変形力伝達層３２の領域３２ａのＱ方向への変形に伴って、接着層３３を介して変形ガイド層３４がＱ方向へ変形される。これにより、凹凸形成部３０は、領域３２ｂが隣接する両側の領域３２ａよりもＰ方向に凹状に窪むような形状を形成することが可能に構成されている。

また、第１実施形態では、図１０に示すように、凹凸形成部３０が凹状に窪むように変形した状態で、電極３５ａおよび３５ｂ間に電圧が印加されなくなった場合、変形ガイド層３４は、変形ガイド層３４自身の凹形状および変形力伝達層３２の凹形状を保持することが可能に構成されている。すなわち、変形ガイド層３４に、変形力伝達層３２（領域３２ｂ）がＱ方向に形状を復元する力に加えて、変形ガイド層３４の形状をＱ方向に反転させるために充分な外力が加えられない限り、変形ガイド層３４および変形力伝達層３２はＱ方向に変形できないように構成されている。これにより、凹凸形成部３０は、一度Ｐ方向に凹形状が形成されれば、電極間への電圧の印加を継続しなくても凹形状を保持することが可能である。

また、第１実施形態では、基板３１と、アクリル樹脂などからなる変形力伝達層３２と、ＩＴＯなどからなる電極３５ａ、３５ｂ、３６ａおよび３６ｂと、柔軟性を有する接着層３３と、光透過率を有するとともに所定の硬さを有するゴム状の弾性体からなる変形ガイド層３４とによって構成される凹凸形成部３０は、全体が表示装置１０に表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有する透明な材料により構成されている。これにより、凹凸形成部３０がマトリクス状に配置された凹凸形成パネル２０も、全体が表示装置１０に表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有するように構成されている。

次に、図１〜図３および図６〜図１０を参照して、第１実施形態によるリモートコントローラ１００を構成する凹凸形成パネル２０の動作を説明する。

図３に示すように、リモートコントローラ１００（図１参照）用の画像パターン１１が表示された表示装置１０上に凹凸形成パネル２０が配置された場合、制御回路６０（図６参照）よって、凹凸形成パネル２０にマトリクス状に配置された凹凸形成部３０に、画像パターン１１に対応するように電圧が印加される。具体的には、図２に示すように、凹凸形成パネル２０のうち、操作ボタン５０を示す画像パターン１１（図２では「再生」ボタン）に対応する領域の凹凸形成部３０には、個々の凹凸形成部３０の電極３６ａおよび３６ｂ間に順次電圧が印加される。また、操作ボタン５０などの画像パターン１１が表示されていない領域の凹凸形成部３０には、個々の凹凸形成部３０の電極３５ａおよび３５ｂ間に順次電圧が印加される。これにより、各凹凸形成部３０には、図７に示した凸形状、または、図９に示した凹形状が形成される。この結果、図２に示すように、「再生」ボタンに対応する領域の表面保護膜４０が盛り上がるように変形するので、「再生」ボタンに相当する凸形状が形成される。

また、凹凸形成パネル２０に一度凹凸形状が形成された後、制御回路６０は、全ての電極への電圧の印加を停止する。

ここで、第１実施形態では、図８および図１０に示すように、凹凸形成部３０の変形ガイド層３４は、変形力伝達層３２の形状を保持することが可能に構成されているので、電極間への電圧の印加が継続されなくても各凹凸形成部３０の凹形状または凸形状をそれぞれ保持することが可能である。

第１実施形態では、上記のように、凹形状または凸形状に変形するとともに、凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層３４を備えることによって、別途凹凸形状を保持するための部材を設けることなく変形ガイド層３４自身によって常に凹形状または凸形状に形状が保持される。これにより、リモートコントローラ１００に機械的な動作を伴って変形力伝達層３２の形状を保持するための規制部材や規制部材を駆動する駆動源などを別途設ける場合と異なり、簡素な構造により変形力伝達層３２の凹凸形状を保持することができる。

また、変形ガイド層３４自身によって常に凹形状または凸形状に形状が保持されるので、たとえば電力などを使用して変形力伝達層３２の形状を保持するための拘束力を発生させ続ける場合と異なり、電力などを必要とせずに変形力伝達層３２の形状を保持することができる。これにより、リモートコントローラ１００の消費電力が増加するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、変形力伝達層３２を、対向する電極３５ａおよび３５ｂ間に電圧が印加された場合に領域３２ｂがＰ方向（下方向）に凹形状に変形するとともに、対向する電極３６ａおよび３６ｂ間に電圧が印加された場合に領域３２ｂがＱ方向（上方向）に凸形状に変形することにより変形ガイド層３４に凹形状または凸形状を切り替える際の力を付与するように構成することによって、電極３５ａおよび３５ｂ間、および、電極３６ａおよび３６ｂ間にそれぞれ選択的に電圧を印加することにより、変形力伝達層３２を介して容易に変形ガイド層３４を凹形状または凸形状に変形させることができる。

また、第１実施形態では、変形ガイド層３４を、電極３６ａおよび３６ｂ間に電圧が印加された場合に、変形力伝達層３２の領域３２ｂが凸形状に変形する際の押圧力により凹形状から凸形状にＱ方向（上方向）へ変形可能であるとともに、電極３６ａおよび３６ｂ間に電圧が印加されない場合に、変形ガイド層３４自身の凸形状および変形力伝達層３２の領域３２ｂの凸形状を保持するように構成することによって、変形ガイド層３４は、電圧の印加に伴う変形力伝達層３２の凸形状への変形に追随可能である一方、電圧が印加されない場合は変形ガイド層３４自身および変形力伝達層３２の凸形状を保持することができる。

また、第１実施形態では、変形ガイド層３４を、電極３５ａおよび３５ｂ間に電圧が印加された場合に、変形力伝達層３２の領域３２ｂが凹形状に変形する際の引張応力により凸形状から凹形状にＰ方向（下方向）へ変形可能であるとともに、電極３５ａおよび３５ｂ間に電圧が印加されない場合に、変形ガイド層３４自身の凹形状および変形力伝達層３２の領域３２ｂの凹形状を保持するように構成することによって、変形ガイド層３４は、電圧の印加に伴う変形力伝達層３２の凹形状への変形に追随可能である一方、電圧が印加されない場合は変形ガイド層３４自身および変形力伝達層３２の凹形状を保持することができる。

また、第１実施形態では、凹凸形成パネル２０を、表示装置１０の上方に配置された場合に、表示装置１０に表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有する部材により構成することによって、凹凸形成パネル２０を表示装置１０の上方に重ねた状態で画像パターン１１を視認することができるので、使用者が触れる側に凹凸形成パネル２０が配置されることが可能になる。これにより、凹凸形成部３０により形成された入力用凸部の凹凸形状を使用者がより明確に感じとることができるので、確実な入力操作を行うことができる。

（第１実施形態の変形例）
図１１および図１２は、本発明の第１実施形態の変形例によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。図６、図１１および図１２を参照して、この第１実施形態の変形例による凹凸形成パネル７０では、上記第１実施形態と異なり、円板形状の一対の電極３７ａおよび３７ｂを、凹凸形成部７１を構成する変形力伝達層３２の領域３２ｂの中央部近傍に対応する位置に設けた場合について説明する。

ここで、第１実施形態の変形例では、図１１に示すように、変形力伝達層３２の領域３２ｂの中央部近傍に、互いに変形力伝達層３２（領域３２ｂ）を挟み込むように円板形状の電極３７ａおよび３７ｂが設けられている。なお、電極３７ａおよび３７ｂは、それぞれ、本発明の「第１電極」の一例である。したがって、制御回路６０（図６参照）により、電極３７ａおよび３７ｂ間に電圧を印加した場合、図１２に示すように、凹凸形成部３０は、領域３２ｂが隣接する両側の領域３２ａよりもＰ方向に凹状に窪むような形状を形成することが可能に構成されている。

なお、第１実施形態の変形例によるリモートコントローラ１００のその他の構造および動作は、上記第１実施形態と同様である。また、第１実施形態の変形例の効果についても、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
図１３〜図１６は、本発明の第２実施形態によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。図６および図１３〜図１６を参照して、この第２実施形態による凹凸形成パネル８０では、上記第１実施形態と異なり、電圧の印加に伴って伸縮可能な圧電体８１用いて凹凸形成部８２が凹凸形状を形成する場合について説明する。なお、圧電体８１は、本発明の「変形力付与部材」の一例である。

ここで、第２実施形態では、図１３に示すように、凹凸形成パネル８０を構成する凹凸形成部３０は、基板３１上に、リング状に形成され、約１ｍｍ〜約２ｍｍの厚みを有する圧電体８１と、絶縁性を有し圧電体８１と一体的に変形する接着層３３を介して変形力伝達層３２に接合される変形ガイド層３４がこの順に積層された構造を有している。また、一対の電極８３ａおよび８３ｂは、基板３１の圧電体８１との界面近傍および変形ガイド層３４の接着層３３との界面近傍において、互いに圧電体８１を挟み込むように対向して設けられている。また、基板３１と変形ガイド層３４（接着層３３）との間の領域のうち、圧電体８１が設けられていない領域には、空隙（空間）８４が設けられている。したがって、変形ガイド層３４は、圧電体８１によるＰ方向およびＱ方向の変形力よりも小さな外力が加わった場合には、形状が変形しないような硬さを有する材料から構成されている。これにより、変形ガイド層３４は、圧電体８１を介して基板３１上に一定の距離を隔てて静置されるように構成されている。

また、図１４に示すように、一対の電極８３ａおよび８３ｂは、それぞれ、円形のリング状に形成されている。したがって、圧電体８１は、電極８３ａおよび８３ｂによって挟み込まれるようにリング状に形成されている。なお、図１４では、電極８２ａ（８２ｂ）および圧電体８１の形状を示すために、凹凸形成部３０を構成する他の部材（変形力伝達層３２や変形ガイド層３４など）を一部省略している。そして、電極８３ａおよび８３ｂは、図６に示した第１実施形態と同様の制御回路６０により電極間に電圧が印加されるように構成されている。

また、第２実施形態では、凹凸形成部８２において、電極８３ａおよび８３ｂ間に所定の極性を有する電圧が印加された場合、図１５に示すように、圧電体８１がＱ方向に伸びるように変形する。これにより、凹凸形成部８２は、圧電体８１の内側の領域（空隙８４ｂ）が圧電体８１の外側の領域（空隙８４ａ）よりもＱ方向に凸状（ドーム状）に盛り上がるような形状を形成することが可能に構成されている。

また、凹凸形成部８２が凸状（ドーム状）に盛り上がるように変形した状態で、上記電極間に電圧が印加されなくなった場合、変形ガイド層３４は、変形ガイド層３４自身の凸形状および圧電体８１の伸びた形状を保持することが可能に構成されている。これにより、凹凸形成部８２は、一度Ｑ方向に凸形状が形成されれば、電極間への電圧の印加を継続しなくても凸形状を保持することが可能である。

また、第２実施形態では、凹凸形成部８２において、電極８３ａおよび８３ｂ間に上述とは反対の極性を有する電圧が印加された場合、図１６に示すように、圧電体８１がＰ方向に縮むように変形する。これにより、凹凸形成部８２は、圧電体８１の内側の領域（空隙８４ｂ）が圧電体８１の外側の領域（空隙８４ａ）よりもＰ方向に凹状に窪むような形状を形成することが可能に構成されている。

また、凹凸形成部８２が凹状に窪むように変形した状態で、上記電極間に電圧が印加されなくなった場合、変形ガイド層３４は、変形ガイド層３４自身の凹形状および圧電体８１の縮んだ形状を保持することが可能に構成されている。これにより、凹凸形成部８２は、一度Ｐ方向に凹形状が形成されれば、電極間への電圧の印加を継続しなくても凸形状を保持することが可能である。

なお、第２実施形態によるリモートコントローラ１００のその他の構造および動作は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、凹凸形成部８２を、電極８３ａおよび８３ｂ間に電圧を印加することにより形状を伸縮変形させる圧電体８１を含むように構成することによって、圧電体８１のＰ方向およびＱ方向への伸縮によって、凹凸形成部８２（変形ガイド層３４）の凹形状と凸形状とを容易に切り替えることができる。なお、第２実施形態のその他の効果については、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、情報入力装置の一例として映像再生装置のリモートコントローラに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、映像再生装置などのリモートコントローラ以外の情報入力装置（たとえば表示画面部を備えた携帯情報機器など）にも適用可能である。

また、上記第１実施形態およびその変形例では、リング状または円板形状に形成された電極３５ａおよび３５ｂなどを用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、矩形形状などの円形状などとは異なる形状を有するように形成された電極を用いてもよい。

また、上記第２実施形態では、リング状の電極８３ａおよび８３ｂに対応するようにリング状に形成された圧電体８１を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、円形状や矩形形状などの電極に対応するような形状を有する圧電体を用いてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、凹凸形成パネル２０（７０、８０）を構成する各凹凸形成部３０（７１、８２）が、平面的に見て、碁盤目配列をなすようにマトリクス状に配置された例について示したが、本発明はこれに限らず、各凹凸形成部３０（７１、８２）をたとえば千鳥配列をなすように配置してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、変形ガイド層３４として、高分子材料からなる所定の硬度を有するゴム状の弾性体（エラストマ）や、シリコン系樹脂などを用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、外力が加えられない状態で自己の凹凸形状が保持可能で、外力が加えられた場合に自己の凹凸形状が反転するように弾性変形可能な材料であれば、ゴム状の弾性体やシリコン系樹脂以外の弾性体などを用いてもよい。

また、上記第１実施形態およびその変形例では、変形力伝達層３２がアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂およびＥＡＰなどの透明な樹脂材料から形成されるとともに、電極３５ａ〜３７ｂがＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜から形成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、互いに異なる材料で形成されていてもよい。変形力伝達層３２は絶縁性を有し、電圧印加により必要量の伸びが得られるもので、表示装置１０により表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有するものであればよく、たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂以外の樹脂材料や樹脂材料以外の材料により形成してもよい。また、電極は、導電性を有し、変形力伝達層３２が凸形状または凹形状に変形するのに伴って弾性変形可能な材料であり、かつ、表示装置１０により表示された画像パターン１１を視認することが可能な光透過率を有するものであればよい。たとえば、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜以外にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／（ポリスチレン・スルフォン酸）などの導電性有機材料を用いてもよい。

本発明の第１実施形態によるリモートコントローラの全体構成を示した斜視図である。 図１の２００−２００線に沿った断面図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの全体構成を示す分解斜視図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した断面図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した斜視図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した平面図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した断面図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した断面図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した断面図である。 図１に示した第１実施形態によるリモートコントローラの詳細な構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態の変形例によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。 図１２に示した第１実施形態の変形例によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。 図１２に示した第１実施形態の変形例によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。 図１４に示した第２実施形態によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した斜視図である。 図１４に示した第２実施形態によるリモートコントローラの凹凸形成パネルの構造を示した断面図である。

符号の説明

１０ 表示装置
２０、７０、８０ 凹凸形成パネル
３０、７１、８２ 凹凸形成部
３２ 変形力伝達層（変形力付与部材）
３２ａ 領域（第２領域）
３２ｂ 領域（第１領域）
３４ 変形ガイド層
３５ａ、３５ｂ 電極（第１電極）
３６ａ、３６ｂ 電極（第２電極）
３７ａ、３７ｂ 電極（第１電極）
８１ 圧電体（変形力付与部材）

Claims (7)

1. 凹形状または凸形状に変形するとともに、前記凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層と、
   前記変形ガイド層に接合され、前記変形ガイド層の凹形状または凸形状の一方の形状を他方の形状に切り替える際の力を前記変形ガイド層に与える変形力付与部材とを備える、凹凸形成装置。
2. 所定の距離を隔てて対向する複数の電極をさらに備え、
   前記変形力付与部材は、凹形状または凸形状を形成する第１領域と前記第１領域に隣接する第２領域とを有する変形力伝達層を含み、
   前記複数の電極は、前記変形力伝達層の前記第１領域に配置される第１電極と前記第２領域に配置される第２電極とを含み、
   前記変形力伝達層は、対向する前記第１電極間に電圧が印加された場合に前記第１領域が凹形状に変形するとともに、対向する前記第２電極間に電圧が印加された場合に前記第１領域が凸形状に変形することによって、前記変形ガイド層に凹形状または凸形状を切り替える際の力を付与するように構成されている、請求項１に記載の凹凸形成装置。
3. 前記変形ガイド層は、前記第１電極間に電圧が印加された場合に、前記変形力伝達層の前記第１領域が凹形状に変形する際の引張応力により凸形状から凹形状に変形可能であるとともに、前記第１電極間に前記電圧が印加されない場合に、前記変形ガイド層の凹形状および前記変形力伝達層の前記第１領域の凹形状を保持するように構成されている、請求項２に記載の凹凸形成装置。
4. 前記変形ガイド層は、前記第２電極間に電圧が印加された場合に、前記変形力伝達層の前記第１領域が凸形状に変形する際の押圧力により凹形状から凸形状に変形可能であるとともに、前記第２電極間に前記電圧が印加されない場合に、前記変形ガイド層の凸形状および前記変形力伝達層の前記第１領域の凸形状を保持するように構成されている、請求項２または３に記載の凹凸形成装置。
5. 前記変形力付与部材は、前記複数の電極間に電圧を印加することにより形状を伸縮変形させる圧電体を含む、請求項２に記載の凹凸形成装置。
6. 凹形状または凸形状に変形するとともに、前記凹形状または凸形状を保持することが可能な変形ガイド層と、前記変形ガイド層に接合され、前記変形ガイド層の凹形状または凸形状の一方の形状を他方の形状に切り替える際の力を前記変形ガイド層に与える変形力付与部材とを有する凹凸形成部を含むとともに、複数の前記凹凸形成部が配置された凹凸形成パネルと、
   前記凹凸形成パネルに重ねて配置される表示装置とを備え、
   前記凹凸形成パネルは、前記表示装置に表示される入力用画像に応じて複数の前記凹凸形成部の前記変形力付与部材を凹形状または凸形状に変形させることによって、所定の形状の入力用凸部を形成するように構成されている、情報入力装置。
7. 前記凹凸形成パネルは、前記表示装置の上方に配置された場合に、前記表示装置に表示された前記入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する部材により構成されている、請求項６に記載の情報入力装置。

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