JP2011180403A - 点字表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化が可能な点字表示装置を提供する。
【解決手段】点字表示装置は、点字表示部３１およびパネル枠部３２を備えた点字表示層３０と、点字表示層３０の下層に設けられ、点字表示部３１を駆動させる点字駆動層２０と、点字駆動層２０の駆動を制御するＣＰＵと、を具備し、点字駆動層２０は、平面視において点字表示部３１に重なる位置に形成される開口部２１１を備えた基板２１と、開口部２１１を閉塞する支持膜２２と、平面視において開口部２１１の内側領域で、支持膜２２上に設けられるとともに、下部電極２３１、圧電膜２３２、および上部電極２３３を順に積層して形成される圧電体２３と、を備え、点字表示部３１は、パネル枠部３２よりも大きい弾性を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧電膜を利用して点字を表示する点字表示装置に関する。

従来、点字を表現する点字表示装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

この特許文献１の点字表示装置では、点字表示領域中に、パネル面に直交する６つの孔部を設け、これらの孔部にそれぞれ、スライダーと一体化された突起が設けられている。そして、孔部の内周側面には、単板圧電素子の両面に複数の電極を配置し、圧電素子の一方の面に、電極間に跨って形成される逆Ｖ字状の三角突起状構造体を複数配置した圧電アクチュエーターが設けられている。そして、圧電リニアアクチュエーターに電圧を印加することで、三角突起状構造体を駆動させ、スライダーを進退させて突起を出没さて、点字を表示する。

また、特許文献２の点字表示装置では、点字を表示する各領域の下層に管孔を形成し、この管孔の一端面に天面を配置している。そして、管孔にエアー供給源からエアーを供給し、圧力により天板を膨出させることで突起を形成し、点字を表示する構成が採られている。

特開２００４−２８７３５９号公報 特開平６−２５９００６号公報

ことろで、上記特許文献１に記載の点字表示装置は、パネル面に孔部を設け、この孔部の内周面に沿って配置される複数の三角突起構造物を圧電リニアアクチュエーターで移動させる構成である。このため、パネルの厚み方向に対して、三角突起構造体を複数配置するだけの寸法が要求され、装置の厚みが増大してしまうという問題がある。

特許文献２においても、点字表示表のパネルの下層に管孔を形成するスペースが必要であり、エアーを送る装置スペースも必要となるため、装置の厚み寸法が増大してしまうという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、薄型化が可能な点字表示装置を提供することを目的する。

本発明の点字表示装置は、横２列、縦３行に配置される６個の点字表示部、およびこれらの点字表示部を保持する保持部を備えた点字表示層と、前記点字表示層の下層に設けられ、前記点字表示部をそれぞれ独立して駆動させる点字駆動層と、前記点字駆動層の駆動を制御する駆動制御部と、を具備し、前記点字駆動層は、前記点字表示層を層厚み方向から見る平面視において、前記点字表示部に重なる位置に形成される開口部を備えた支持体と、前記開口部を閉塞する支持膜と、前記平面視において前記開口部の内側領域で、前記支持膜上に設けられるとともに、下部電極、圧電膜、および上部電極を順に積層して形成される圧電体と、を備え、前記点字表示部は、前記保持部よりも大きい弾性を有することを特徴とする。
なお、本発明の開口部とは、例えば、平板状の支持体を貫通した貫通孔であってもよく、支持体の一部を掘り下げて形成される凹溝であってもよい。また、支持膜としては、例えば、支持体上に支持膜が別体として形成される構成であってもよく、例えば支持体に凹溝を形成し、この凹溝の底部を支持膜とする構成など、支持体と支持膜とが一体形成される構成であってもよい。

この発明では、点字駆動層で、支持体の開口部を閉塞する支持膜上に膜状の圧電体を積層形成することで形成され、駆動制御部により下部電極と、上部電極間に電圧が印加されることで、圧電体が収縮し、開口部上の支持膜が振動する。また、点字表示層のうち、点字表示部は、その外部領域に形成される保持部よりも大きい弾性に形成され、支持膜の振動が伝搬されると、点字表示部を変形駆動する。ここで、点字表示層としては、例えば、弾性を有する１つの層により形成され、点字表示部に対応する一部の厚み寸法を小さくするなどして、他部に比べて大きい弾性を持たせる構成としたものであってもよく、例えば点字表示部の外周に、点字表示部を変位可能に保持する保持枠やパネル部材を配置するなどして、異なる弾性を有する複数部材により形成されていてもよい。
このような構成では、点字駆動層としては、膜状の圧電体により支持膜を振動させる構成である。このため、例えば、ピン状の突起構造物を出没させるために複数の圧電アクチュエーターを厚み方向に複数配置する構成や、点字表示部の下層に、点字表示部を突出させるためのエアーを導入する管孔を設ける構成に比べて、点字駆動層の層圧寸法を薄くすることができ、これにより装置全体の薄型化をも促進できる。
また、本発明の点字表示装置は、支持膜の振動を点字表示部に伝達させ、利用者はこの点字表示部の振動を感知することで点字を読み取るものであり、点字表示部として、例えば装置厚み方向に対して長手となるピン状の構造物ではなく、弾性膜など膜状に形成されるものを用いることができる。すなわち、本発明の点字表示装置では、点字表示層および点字駆動層の双方が膜状に形成されるものであり、点字表示装置の薄型化をより効果的に図ることができる。

さらに、点字表示部を出没させて、点字を表示する場合、外圧により点字表示部が装置内部側に押された際に、点字が表示できなくなる場合があり、大きな駆動力により点字表示部を突出させる必要がある。この場合、例えば突起を圧電アクチュエーターで駆動させる場合では、大きな駆動電圧が必要となり、エアーにより点字表示部を膨出させる場合では、大きな圧力で点字表示部を膨出させる必要があり、駆動電圧も大きくなる。特に携帯可能な点字表示装置では、長時間使用を可能にするために消費電力を抑える必要があり、大きな駆動電圧を要する装置では、長期使用が困難となる。
これに対して、本発明では、上述したように、点字表示部は、点字駆動層の支持膜を振動させ、点字表示部に触れた利用者の指にその振動を伝達させることで、点字を読み取らせるものである。したがって、支持膜を振動させるだけの駆動力があればよく、点字表示部を突出させる必要がない。よって、上記のような大きな駆動力を必要とせず、省エネルギー化を促進することができる。

本発明の点字表示装置では、前記点字表示部は、前記点字駆動層との間に超音波媒体が封入される媒体層を介して、前記点字駆動層に対向するとともに、前記点字駆動層から出力される超音波が前記媒体層を介して伝達されることで振動することが好ましい。

この発明では、圧電体への電圧印加により支持膜を振動させて超音波を出力させ、その超音波により変位層を振動させることで、点字を表示させる。このような構成では、点字表示部が支持膜に直接接触していない。このため、利用者の指が点字表示部に接触して、点字表示部が点字表示層の厚み方向に押された場合でも、支持膜の振動が阻害されにくく、点字表示層を超音波により良好に振動させることができる。したがって、利用者による点字の認識が容易になる。

このとき、本発明の点字表示装置では、前記開口部は、前記平面視で前記点字表示部と重なる位置に、複数に設けられるとともに、これらの開口部がアレイ状に配置され、前記圧電体は、各開口部を閉塞する支持膜上に、それぞれ設けられることが好ましい。
ここで、これらの開口部は、１つの支持体に複数の開口部が形成される構成であってもよく、開口部を有する支持体が複数アレイ状に接合される構成などとしてもよい。

この発明では、複数の圧電体を駆動させることで、各圧電体が設けられる支持膜が振動し、これらの支持膜の振動により発信される各超音波により、１つの点字表示部が振動させる。このような構成では、複数の超音波を合成することで、変位層をより大きい振幅で振動させることができる。したがって、利用者による点字の認識がより容易になり、例えば点字のご認識などの不都合を防止することができる。

さらに、本発明の点字表示装置では、前記駆動制御部は、前記平面視において、１つの前記点字表示部に重なる位置に設けられる複数の前記圧電体に対して、電圧の印加タイミングを制御し、各圧電体から出力される超音波を前記点字表示部の所定位置に収束させることが好ましい。

この発明では、駆動制御部は、各圧電体への電圧印加のタイミングを変化させることで、変位層の所定位置に超音波を収束させる。ここで、所定位置としては、例えば平面視における、点字表示部の中心点、点字表示部の外周縁などを例示でき、また、超音波の収束点を時間とともに移動させてもよい。
このように、超音波を所定位置に収束させることで、超音波の収束点における変位層の振動の振幅をより大きくすることができる。したがって、利用者により確実に点字表示位置に認識させることができる。

本発明の点字表示装置では、前記点字表示層に前記点字表示部の配置位置を示す位置表示部が設けられることが好ましい。

ここで、位置表示部としては、例えば点字表示層上において、各点字表示部の近傍に凸状突起部を設ける構成としてもよく、凹状溝を設ける構成としてもよく、その他、手触りにより位置を認識できる構成であればいかなる形状に形成されていてもよい。また、点字は、通常縦３×横２の６つの点により１つの文字が表現されるが、これらのうち例えば左上の点を表示する点字表示部の近傍に位置表示部が形成されるものであってもよく、６つの点字表示部により構成される一時表示領域の４隅に位置表示部が形成されるものであってもよい。
このように、位置表示部を設けることで、点字表示層上の点字表示部が設けられる位置を容易に認識することができる。特に、縦３×横２の６つの点字表示部を備えた文字表示領域が隣接して複数形成される場合、位置表示部がない場合では、各文字表示領域がどの範囲であるか不明となり、点字を誤って読んでしまうおそれがあるが、上記のような位置表示部を設けることで、文字表示領域を容易に認識することが可能となる。

また、本発明の点字表示装置では、前記駆動制御部は、各前記点字表示部に対応する各圧電体に対して、それぞれ異なる周波数で駆動させる構成としてもよい。

上述のように、点字で文字を表示するためには、縦３×横２の６つの点字表示部を用いるが、これらの６つの点字表示部を、それぞれ異なる周波数で駆動させることで、各点字表示部がどの位置に位置するものであるかを認識することができる。また、縦３×横２の６つの点字表示部を備えた文字表示領域が隣接して複数形成される場合では、各文字表示領域に対してそれぞれ異なる周波数で点字表示部を振動させる構成としてもよく、この場合でも、１つの文字表示領域がどの範囲にあるかを容易に認識することが可能となる。

本発明に係る第一実施形態の点字表示装置の概略構成を示す全体図である。 第一実施形態の点字表示装置の概略を示すブロック図である。 第一実施形態の点字表示装置において、一字表示領域を示す平面図である。 第一実施形態の点字表示領域の断面図である。 本発明に係る第二実施形態の点字表示装置において、点字表示パネルの点字表示領域を断面した断面図である。 を示す断面図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明に係る第一実施形態の点字表示装置について、図面に基づいて説明する。

［１．点字表示装置の構成］
図１は、第一実施形態の点字表示装置を示す概略図である。
図２は、第一実施形態の点字表示装置の概略を示すブロック図である。
図１および図２において、点字表示装置１は、筐体２と、点字表示パネル１０と、入力部３と、メモリー４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５と、などを備えて構成されている。この点字表示装置１は、例えば入力部３に入力されるデータや、メモリー４に記憶されるデータなどに基づいて、点字表示パネル１０に点字を表示させる装置である。なお、点字表示装置１としては、例えば、携帯電話や音楽再生装置、電子ブックなど、各種機器に組み込まれる構成としてもよく、特に、限られた表示領域で点字を表示する携帯型機器に搭載されることが好ましい。

次に、上記のような点字表示装置１の各構成について詳細に説明する。
筐体２は、点字表示装置１の外装を形成する箱状部材であり、一部に点字表示パネル１０を配置するためのパネル窓６が形成されている。また、点字表示装置１を携帯電話や音楽再生装置などの電子機器に組み込む場合、データを入力する操作ボタンなど、入力操作手段が設けられる構成としてもよい。

図３は、１つの一字表示領域を拡大した拡大平面図である。
点字表示パネル１０は、パネル窓６内の領域に、図１に示すように、６つの一字表示領域１０１が形成されている。また、各一字表示領域１０１は、図１および図３に示すように、それぞれ、縦方向に３つ、横方向に２つの点字表示領域１０２を組み合わせることで構成されており、各点字表示領域１０２には、後述する点字駆動層２０により駆動される平面視円形状の点字表示部３１が設けられている。
また、各一字表示領域１０１の左上隅部には、本発明の位置表示部である突起部１１が設けられている。この突起部１１は、例えば平面視矩形状など、平面視円形の点字表示部３１とは異なる形状に形成されている。この突起部１１は、各一字表示領域１０１の位置を示す目印であり、利用者は、この突起部１１の位置を確認することで、一字表示領域の範囲を認識することが可能となる。

図４は、一字表示領域を構成する点字表示領域１０２の断面図である。
上記のような点字表示パネル１０は、図４に示すように、点字駆動層２０上に点字表示層３０を積層することで構成されている。
点字駆動層２０は、本発明の支持体である基板２１と、基板２１上に形成される支持膜２２と、支持膜２２上に形成される圧電体２３とにより構成されている。

基板２１は、例えばエッチングなどにより加工が容易なシリコン（Ｓｉ）などの半導体形成素材により形成される。また、基板２１は、平面視で点字表示部３１と重なる位置に開口部２１１が形成されている。この開口部２１１は、平面視で円形状に形成されることが好ましい。これにより、開口部２１１の内側の支持膜２２であるメンブレン２２１において、メンブレン２２１の撓みに対する応力を均一にすることができる。
すなわち、例えば、開口部２１１が例えば矩形状に形成され、矩形中心部に圧電体２３が形成される場合、メンブレン２２１の中心点からの距離が同一となる位置であっても、支持膜２２の撓み易い領域と撓み難い領域とが発生する。これに対して、本実施形態のように、円形の開口部２１１が形成される場合、メンブレンの中心点から開口部２１１の縁までの距離が同一となるため、メンブレン２２１の中心点からの距離が同一となる点では、支持膜２２の撓み易さも同等となり、メンブレン２２１を均等に撓ませることができる。
なお、本実施形態では、開口部２１１として基板２１を貫通形成した貫通孔を例示するが、これに限定されず、例えば基板２１の表面に凹状に形成された溝を開口部とする構成であってもよい。

また、本実施形態では、各点字表示領域１０２および各一字表示領域１０１において、共通の基板２１が用いられている。すなわち、この基板２１には、点字表示パネル１０内の各点字表示部３１に対応して、複数の開口部２１１が形成されている。
なお、基板２１としては、例えば、１つの一字表示領域１０１に対して、１つの基板２１が設けられる構成としてもよく、例えば１つの点字表示領域１０２に対して、１つの基板２１が設けられ、各基板２１に開口部２１１が１つ設けられる構成としてもよい。

支持膜２２は、基板２１上で、開口部２１１を閉塞する状態に成膜されている。この支持膜２２は、例えばＳｉＯ_２膜とＺｒＯ_２層との２層構造により構成されている。ここで、ＳｉＯ_２層は、基板２１がＳｉ基板である場合、基板表面を熱酸化処理することで成膜することができる。また、ＺｒＯ_２層は、ＳｉＯ_２層上に例えばスパッタリングなどの手法によりＺｒ層を形成した後、熱酸化することで成膜される。ここで、ＺｒＯ_２層は、圧電膜２３２として例えばＰＺＴを用いる場合に、ＰＺＴを構成するＰｂがＳｉＯ_２層に拡散することを防止するための層である。また、ＺｒＯ_２層は、圧電膜２３２の歪みに対する撓み効率が向上させるなどの効果もある。

圧電体２３は、支持膜２２上に、下部電極２３１、圧電膜２３２、上部電極２３３を順に積層することで形成される。この圧電体２３は、平面視（支持膜２２の面方向から当該支持膜２２を見る平面視）において、メンブレン２２１の中心位置に配置されている。
ここで、下部電極２３１および上部電極２３３としては、導電性を有する導電膜であれば、その素材は限定されない。なお、本実施形態では、例えば、下部電極２３１としてTi/Ir/Pt/Tiの積層構造膜が用いられ、上部電極２３３として、Ｉｒ膜が用いられている。
また、圧電膜２３２は、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛：lead zirconate titanate）を膜状に成膜することで形成される。なお、圧電膜としては、下部電極２３１および上部電極２３３に挟まれて配置され、これらの電極から電圧を印加された際に伸縮するものであれば、特に限定されず、例えば、水晶（SiO₂)、ニオブ酸リチウム（LiNbO₃)、チタン酸バリウム（BaTiO₃)、チタン酸鉛（PbTiO₃)、メタニオブ酸鉛（PbNb₂O₆)、酸化亜鉛(ZnO)の他、ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）などの高分子圧電膜を用いてもよい。
また、下部電極２３１および上部電極２３３には、電圧印加用の配線パターンが接続されている。これらの配線パターンは、図示は省略するが、例えば基板２１上に、下部電極２３１や上部電極２３３の形成時に同時にパターニング形成される。これらの配線パターンは、例えば基板２１の外周部に形成される図示略の端子部に接続され、この端子部を介してＣＰＵ５やメモリー４が組み込まれた制御回路部に接続されている。

このような点字駆動層２０では、圧電体２３の下部電極２３１および上部電極２３３間に電圧を印加することで、圧電膜２３２が面方向に沿って収縮する。このとき、圧電体２３の一面側はメンブレン２２１に固定されているため、圧電体２３のメンブレン２２１側の伸縮率が、圧電体２３の点字表示層３０側の伸縮率よりも小さくなる。このため、圧電体が電圧印加により収縮する際、下に凸となる状態に撓み、圧電体２３が形成されるメンブレン２２１も開口部２１１内に入り込むように撓む。したがって、圧電体２３に交流電圧を印加することで、メンブレン２２１は膜厚み方向に沿って振動する。
ここで、圧電体２３の下部電極２３１側の伸縮率と、上部電極２３３側の伸縮率との差が大きいほど、メンブレン２２１の振動の振幅も大きくなる。したがって、圧電体２３の上部電極２３３は、点字表示層３０の点字表示部３１に接合されず、フリーな状態で接していることが好ましい。なお、上部電極２３３が点字表示部３１に接合されている場合であっても、メンブレン２２１の伸縮率、および点字表示部３１の伸縮率が異なるものであれば、支持膜２２を振動させることが可能となる。これに対して、上記のように、圧電体２３と点字表示部３１とが接合されず、接しているのみである場合、圧電体２３の面内方向への伸縮が阻害されず、振動の振幅値が大きくすることができる。

点字表示層３０は、点字表示部３１と、点字表示部３１を保持する本発明の保持部であるパネル枠部３２とを備えている。
パネル枠部３２は、例えばプラスチックなどの硬質部材により形成されている。このパネル枠部３２は、点字表示パネル１０をパネル面の面方向に対して直交する方向から見る平面視（パネル平面視）において、点字駆動層２０の開口部２１１が形成されていない領域を覆って形成されている。一方、パネル平面視において、点字表示層３０のうち開口部２１１（メンブレン２２１）が形成される領域には、パネル枠部３２に点字表示部３１を保持するための挿通孔が形成され、点字表示部３１が挿入されている。
この点字表示部３１は、上述したように、点字表示領域１０２の中心部に設けられる部材であり、点字表示パネル１０の面方向に直交するパネル厚み方向に沿った軸方向を有する円柱状に形成されている。また、点字表示部３１は、例えばシリコーンゴムや合成樹脂など、パネル枠部３２よりも大きい弾性を有する部材により形成されており、例えば点字表示層３０の点字駆動層２０とは隣接しない面である露出面３３側において、パネル枠部３２に接続されている。また、点字表示部３１の側面は、パネル枠部３２の設置孔３２１に摺接している。すなわち、点字表示部３１は、パネル枠部３２により、パネル厚み方向に沿って振動可能に保持されている。
このため、上述のように、点字駆動層２０のメンブレン２２１が振動すると、その振動が点字表示部３１に伝達され、点字表示部３１は、メンブレン２２１と連動して、パネル厚み方向に振動する。

図２に戻り、点字表示装置１の入力部３は、例えばキーボードなどの入力操作装置や、ＤＶＤなどの記録媒体からデータを取得可能なドライブ、インターネットなどの情報網などに接続可能な端子を備えている。そして、入力部３は、この端子に接続された入力装置やドライブなどの機器、インターネット回線から、例えば点字表示パネル１０上に点字をして表示させるためのデータを取得する。

メモリー４は、点字表示装置１を制御するための各種プログラムや各種データを記録している。ここでメモリー４に記録されるプログラムとしては、データ取得プログラム４１、およびＣＰＵ５を本発明の駆動制御部として機能させる点字表示プログラム４２などが挙げられる。
また、メモリー４に記録されるプログラムとしては、例えば文字データを点字変換データ４３に変換するためのデータである点字変換データ４３などが記録されている。この点字変換データ４３は、各文字データのＡＳＣＩＩコードに対して、それぞれ設定される点字コードを記録したデータであり、点字コードにより、入力された文字コードに対して、その文字を表現するために振動させるべき点字表示部３１の位置が示される。

ＣＰＵ５は、点字表示装置１の全体の動作を制御する。
具体的には、ＣＰＵ５は、メモリー４に記録されるデータ取得プログラム４１を読み込むことで、点字表示パネル１０上に点字として表示させるデータを取得する。すなわち、ＣＰＵ５は、データ取得プログラム４１により、入力部３に入力される、例えばキーボードなどの入力操作装置から入力される文字データや、ＤＶＤドライブやハードディスクドライブなどの記録媒体や外部装置から入力されるテキストデータ、インターネット回線などの通信網から入力されるテキストデータを取得する。

また、ＣＰＵ５は、メモリー４に記録される点字表示プログラム４２を読み込んで、実行することで、本発明の駆動制御部として機能する。具体的には、ＣＰＵ５は、点字表示プログラム４２により、メモリー４に記録される点字変換データ４３を読み込み、データ取得プログラム４１により取得されたテキストデータに記録される各文字データコード（例えばＡＳＣＩＩコード）を、点字コードに変換する。つまり、ＣＰＵ５は、点字変換データ４３に基づいて、一字表示領域１０１中の６個の点字表示部３１のうち、どの点字表示部３１を振動させるかを読み取り、認識する。そして、ＣＰＵ５は、認識した点字コードに基づいて、点字表示パネル１０の点字駆動層２０に配置される所定の圧電体２３に駆動電圧を印加する。
これにより、点字表示パネル１０の文字データに対応した点字表示部３１のみが振動され、利用者に点字を伝達可能な状態となる。

［２．点字表示パネルの製造］
上記のような点字表示装置１における点字表示パネル１０は、点字駆動層２０を形成した後、点字表示層３０を積層することで形成される。
点字駆動層２０の製造では、基板２１（Ｓｉ）を熱酸化処理し、基板２１の表面にＳｉＯ_２層を形成する。さらに、このＳｉＯ_２層上にＺｒ層をスパッタリングにより成膜し、このＺｒ層を酸化することでＺｒＯ_２層を形成する。
この後、基板２１の一面側に下部電極２３１を、例えばスパッタリングなどにより形成して、フォトリソグラフィ法により、パターニングする。また、この下部電極２３１の上層に、圧電膜２３２を、ＭＯＤ(Metal Organic Decomposition)法を用い、１２層の膜により形成し、フォトリソグラフィ法により、パターニングする。さらに、圧電膜２３２の上層に、上部電極２３３をスパッタリングなどにより形成して、フォトリソグラフィ法により、パターニングする。
この後、基板２１のうち圧電体２３が形成されてない裏面側をエッチングすることで開口部２１１を形成する。この開口部２１１の形成では、例えば、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）エッチング装置を用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を利用できる。

一方、点字表示層３０は、設置孔３２１が開口形成された合成樹脂製の板状のパネル枠部３２を、例えば射出成形などにより形成し、その設置孔３２１に点字表示部３１を挿入する。また、点字表示部３１は、露出面３３側の一端部に径方向に突出する径大部分（図示略）を形成し、この径大部分をパネル枠部３２に溶着接合する。なお、点字表示部３１とパネル枠部３２との接合には、上記のような溶着などに限られず、例えば接着剤により接着接合されていてもよく、別途、係合部材などにより係合される構成などとしてもよい。
この後、点字駆動層２０上に、点字表示層３０を接着接合させることで、点字表示パネル１０が形成される。

なお、ここでは、点字駆動層２０および点字表示層３０をそれぞれ別体として製造した後、これらを接合する製造方法を例示したが、例えば、点字駆動層２０の支持膜２２上に、パネル枠部３２を形成する樹脂材を成膜し、この樹脂材にエッチングなどにより設置孔３２１を形成した後、設置孔３２１に点字表示部３１を充填する製造方法であってもよい。

［第一実施形態の作用効果］
上述したように、第一実施形態の点字表示装置１では、点字表示部３１が設けられる点字表示層３０と、点字表示部３１を駆動させるための点字駆動層２０とを備えている。そして、点字駆動層２０では、平面視において点字表示部３１と重なる位置に開口部２１１を有する基板２１と、基板の開口部２１１を閉塞し、メンブレン２２１を形成する支持膜２２と、メンブレン２２１上に形成される圧電体２３とを備えている。
そして、この点字表示装置１では、圧電体２３に電圧を印加することでメンブレン２２１を振動させ、その振動により、メンブレン２２１上の点字表示部３１を振動させることができる。このような構成では、点字表示部３１を駆動させるための点字駆動層２０は、支持体である基板２１上に膜部材を積層することで構成されるため、例えば、パネル厚み方向に沿って複数の圧電アクチュエーターを配置して点字表示部を駆動させる構成や、点字表示部３１の下層に空孔を設けて内圧を上昇させて駆動させる構成などに比べ、厚み寸法を小さくすることができ、点字表示パネル１０の薄型化を図ることができる。したがって、このような点字表示パネル１０を備える点字表示装置１においても、装置の薄型化を図ることができる。
また、点字表示部を振動させて点字を表示させる駆動方法では、例えば、点字表示部３１を出没させる構成に比べて、小さく駆動力で駆動させることができる。また、点字表示部を出没させる構成では、利用者により点字表示部が押し戻される場合があり、正しい点字を表示することができなくなる。これに対して、点字表示部３１を振動させることで点字を表示する構成では、外力により点字表示部３１が設置孔３２１の内部に押された場合でも、支持膜２２の振動を点字表示部３１に伝達させることができ、点字を表現することができる。

また、点字表示パネル１０上には、一字表示領域１０１の左上部分に、突起部１１が形成されている。このため、この突起部１１を認識することで、パネル上の一字表示領域１０１の範囲を容易に認識することができ、点字表示部３１により表示される点字の読み取りミスなどを防ぐことができる。

〔第二実施形態〕
次に、本発明に係る第二実施形態の点字表示装置について、図面に基づいて説明する。
図５は、本発明に係る第二実施形態の点字表示装置における点字表示領域の断面図である。なお、第二実施形態に説明に当たり、第一実施形態と同一の構成については同符号を付し、その説明を省略、または簡略する。
第二実施形態の点字表示装置は、点字表示パネル１０Ａの構成が、上述した第一実施形態と異なる。

具体的には、第二実施形態の点字表示パネル１０Ａでは、点字駆動層２０Ａの基板２１Ａは、平面視において、点字表示部３１Ａと重なる位置に、複数の開口部２１１Ａを備えている。この開口部２１１Ａは、例えば格子状に配置され、アレイ構造に形成されている。また、基板２１Ａ上に支持膜２２が形成されることで、各開口部２１１Ａに対して、それぞれメンブレン２２１が形成されており、これらのメンブレン２２１のそれぞれに圧電体２３が積層形成されている。つまり、第二実施形態の点字表示装置では、１つの点字表示部３１Ａを複数の超音波トランスデューサーにより駆動させる。

また、上記第一実施形態の点字表示層３０では、パネル枠部３２の設置孔３２１内にメンブレン２２１に当接し、メンブレン２２１の振動を直接受ける点字表示部３１が設けられる構成を例示したが、第二実施形態では、設置孔３２１内の点字表示部３１Ａとメンブレン２２１との間には、空間３４が形成される。つまり、この空間３４は、本発明の媒体層を形成し、超音波伝達媒体である空気が封入されている。なお、点字表示部３１Ａとしては、上記第一実施形態と同様、パネル枠部３２よりも弾性の大きい合成樹脂材を用いることができ、例えばシリコーンゴムを用いることができる。
このような点字表示装置では、支持膜２２の振動により超音波が出力され、空間３４の空気を超音波伝達媒体として、点字表示部３１Ａに超音波が伝達されて振動し、点字が表現される。

この点字表示装置では、ＣＰＵ５は、データ取得プログラム４１および点字表示プログラム４２を読み込み、実行することで、上記第一実施形態と略同様の処理にて、点字表示部３１Ａを駆動させる。
具体的には、ＣＰＵ５は、データ取得プログラム４１を読み込み、実行することで、点字表示パネル１０上に点字として表示させるデータを取得する。また、ＣＰＵ５は、点字表示プログラム４２を読み込んで、実行することで、点字変換データ４３に基づいて、文字データを、点字コードに変換し、一字表示領域１０１中の６個の点字表示部３１Ａのうち、どの点字表示部３１Ａを振動させるかを認識する。そして、ＣＰＵ５は、認識した点字変換データ４３コードに基づいて、点字表示パネル１０Ａの点字駆動層２０Ａに配置される所定の圧電体２３に駆動電圧を印加する。

このとき、第二実施形態の点字表示装置では、ＣＰＵ５は、１つの点字表示部３１Ａを振動駆動させる際、アレイ状に配列される圧電体２３に対して、電圧の印加タイミングをずらすことで、各メンブレン２２１から出力される超音波を、点字表示部３１Ａの支持膜２２に対向する下面の中心点Ａに収束させる。これにより、点字表示部３１Ａの下面の中心点Ａに強い音圧の超音波が伝達され、点字表示部３１Ａの振幅を増大させることが可能となる。

上記のような点字表示装置の点字表示パネル１０Ａは、以下の製造方法により製造することができる。
すなわち、点字駆動層２０の形成では、上述した第一実施形態と同様に、基板２１上に支持膜２２を形成し、スパッタリング、フォトリソグラフィ法などにより、圧電体２３を形成する。

この後、点字駆動層２０Ａ上に点字表示層３０Ａを形成する。これには、まず、各メンブレン２２１上に、例えば弾性変形可能な合成樹脂製の袋部材を配置する。これらの袋部材は、互いに管部材により連結され、かつ外部から各メンブレン上の袋部材の内部空間にエアーを導入可能な導入口が連結されている。
そして、支持膜２２上に、パネル枠部３２である合成樹脂を成膜し、点字表示部３１Ａの設置位置に対して設置孔３２１を例えばエッチングなどの処理により形成する。
次に、この設置孔３２１の内部に点字表示部３１Ａを形成するとともに、パネル枠部３２よりも弾性の大きい合成樹脂材を溶融状態で充填する。そして、この点字表示部３１Ａを形成するための合成樹脂材が固化する前に、前記袋部材にエアーを導入する。これにより、メンブレン２２１との間に空間３４を介して配置される点字表示部３１Ａが形成される。

なお、ここでは、製造方法の一例として、袋部材にエアーを導入することで、点字表示部３１Ａとメンブレン２２１との間に空間３４を形成したが、例えば、点字駆動層２０Ａ上に、パネル枠部３２を成膜形成して、エッチングにより設置孔３２１を形成した後、点字表示部３１Ａを形成するための合成樹脂材をラミネート加工によりパネル枠部３２の上層を覆うように成膜する構成としてもよい。

さらには、点字表示層３０Ａを別体として形成した後、点字表示層３０Ａ上に接合させる構成としてもよい。この場合では、点字表示層３０Ａの形成時に、パネル枠部３２の設置孔３２１内に、点字表示部３１Ａを形成するための合成樹脂材を充填した後、この合成樹脂材を所定深さ寸法までエッチングなどすることで空間３４を容易に形成することが可能となる。

〔第二実施形態の作用効果〕
上述したような第二実施形態の点字表示装置では、上記第一実施形態と同様に、点字表示部３１Ａを振動駆動させるための点字駆動層２０Ａが、基板２１Ａと、膜部材である支持膜２２、圧電体２３とにより構成され、厚み寸法を小さくすることができる。したがって、点字表示パネル１０Ａや点字表示装置の厚み寸法も小さくすることができ、装置の薄型化を図ることができる。
また、点字表示部３１Ａを振動させることで点字を表現する構成であるため、上述した第一実施形態と同様に、外力により点字表示部３１が設置孔３２１内部側に押下げられたとしても、利用者が点字を認識することができる。

また、点字駆動層２０Ａは、平面視において、点字表示部３１Ａと重なる位置に、複数の開口部２１１Ａ、これらの開口部２１１Ａを閉塞する複数のメンブレン２２１、および各メンブレン２２１上に設けられる複数の圧電体２３を備えており、複数の超音波トランスデューサーにより点字表示部３１Ａを振動させている。
このため、１つの超音波トランスデューサーにより点字表示部３１Ａを駆動させる場合に比べて、点字表示部３１Ａを大きく振動させることができる。このため、利用者は、点字表示部３１Ａの振動をより認識しやくすくなり、点字の読み誤りなどの不都合をも防止できる。

また、１つの点字表示部３１Ａを駆動させるために、ＣＰＵ５は、点字表示プログラムを読み込むことで、各圧電体２３への電圧印加タイミングをずらし、点字表示部３１Ａの下面の中心点Ａに超音波を収束させる。このため、この点字表示部３１Ａの中心点Ａに伝達される超音波の出力値が大きくなり、より大きい振動で点字表示部３１Ａを振動させることができる。

〔その他の実施形態〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

例えば、第一実施形態では、点字表示部３１は、露出面３３側のみにおいて、パネル枠部３２に接続され、点字表示部３１の周面は、設置孔３２１に摺接する構成を例示したが、例えば、点字表示部３１の外周面全体が設置孔３２１の内周面に接合されている構成や、点字表示部３１の下面が、圧電体２３の上部電極２３３やメンブレン２２１に接合される構成などとしてもよい。この場合、メンブレン２２１の振動が点字表示部３１により阻害されるが、圧電体２３に印加する電圧を強めることで、大きな振動を得ることができる。また、点字表示層３０の製造方法として、支持膜２２上にパネル枠部３２を成膜して設置孔３２１をエッチングなどにより形成した後、この設置孔３２１に例えば溶融状態の点字表示部３１を流し入れ固化させるだけで容易に形成することが可能であり、製造工程のさらなる簡略化を図ることができる。

また、点字表示部３１の周面が設置孔３２１の内周面に摺接する構成を例示したが、例えば点字表示部３１の周面と、設置孔３２１の内周面との間に隙間が形成される構成などとしてもよい。

さらに、点字表示部３１の露出面３３側の端部がパネル枠部３２に接合される構成を例示したが、点字表示部３１とパネル枠部３２との接続位置として、点字表示部３１の露出面３３側の端部に限らず、例えば、点字表示部３１の点字駆動層２０側の端部においてパネル枠部３２の接続される構成としてもよく、点字表示部３１の軸方向の中間位置にパネル枠部３２との接続部が設けられる構成などとしてもよい。

第二実施形態において、点字表示部３１Ａの下面の中心点Ａに超音波を収束させる例を示したが、これに限定されない。例えば、各圧電体への電圧印加タイミングを変更せず、点字表示部３１Ａの下面に一様な音圧の超音波を出力する構成としてもよい。また、点字表示部３１Ａの下面における外周縁に沿って超音波を出力する構成としてもよい。さらには、超音波を収束させる位置を、時間とともに変化させる構成としてもよい。

上記実施形態において、位置表示部としての突起部１１を設けることで、一字表示領域１０１の範囲を容易に認識できる構成としたが、例えば、点字表示部３１の振動周波数を変更することで、一字表示領域１０１の範囲を認識できる構成としてもよい。例えば、ＣＰＵ５は、左上の一字表示領域に属する点字表示部３１に対して、高周波数で振動させる制御をし、隣接する中央上部の一字表示領域１０１や、左下の一字表示領域１０１に属する点字表示部３１に対して、低周波数で振動させる制御を実施する。これらの構成でも、利用者は、容易に一字表示領域１０１の範囲を認識することができる。
さらには、一字表示領域１０１内における点字表示部３１に位置によって、それぞれ異なる周波数で振動させる構成としてもよい。例えば、各一字表示領域１０１の左上に位置する点字表示部３１のみを高周波数で振動させることで、この高速振動する点字表示部３１を認識することで、容易に一字表示領域１０１の範囲を確認することが可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の構成について具体的に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、当業者が様々な変形および改良を加えることができるものである。

１…点字表示装置、５…駆動制御部として機能するＣＰＵ、１１…位置表示部である突起部、２０，２０Ａ…点字駆動層、２１，２１Ａ…支持体である基板、２２…支持膜、２３…圧電体、３０，３０Ａ…点字表示層、３１，３１Ａ…点字表示部、３２…保持部であるパネル枠部、３４…媒体層である空間、４２…ＣＰＵ５を駆動制御部として機能させる点字表示プログラム、２１１，２１１Ａ…開口部、２３１…下部電極、２３２…圧電膜、２３３…上部電極。

Claims (6)

1. 横２列、縦３行に配置される６個の点字表示部、およびこれらの点字表示部を保持する保持部を備えた点字表示層と、
   前記点字表示層の下層に設けられ、前記点字表示部をそれぞれ独立して駆動させる点字駆動層と、
   前記点字駆動層の駆動を制御する駆動制御部と、を具備し、
   前記点字駆動層は、
   前記点字表示層を層厚み方向から見る平面視において、前記点字表示部に重なる位置に形成される開口部を備えた支持体と、
   前記開口部を閉塞する支持膜と、
   前記平面視において前記開口部の内側領域で、前記支持膜上に設けられるとともに、下部電極、圧電膜、および上部電極を順に積層して形成される圧電体と、
   を備え、
   前記点字表示部は、前記保持部よりも大きい弾性を有する
   ことを特徴とする点字表示装置。
2. 請求項１に記載の点字表示装置において、
   前記点字表示部は、前記点字駆動層との間に超音波媒体が封入される媒体層を介して、前記点字駆動層に対向するとともに、前記点字駆動層から出力される超音波が前記媒体層を介して伝達されることで振動する
   ことを特徴とする点字表示装置。
3. 請求項２に記載の点字表示装置において、
   前記開口部は、前記平面視で前記点字表示部と重なる位置に、複数に設けられるとともに、これらの開口部がアレイ状に配置され、
   前記圧電体は、各開口部を閉塞する支持膜上に、それぞれ設けられる
   ことを特徴とする点字表示装置。
4. 請求項３に記載の点字表示装置において、
   前記駆動制御部は、前記平面視において、１つの前記点字表示部に重なる位置に設けられる複数の前記圧電体に対して、電圧の印加タイミングを制御し、各圧電体から出力される超音波を前記点字表示部の所定位置に収束させる
   ことを特徴とする点字表示装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の点字表示装置において、
   前記点字表示層に、前記点字表示部の配置位置を示す位置表示部が設けられる
   ことを特徴とする点字表示装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の点字表示装置において、
   前記駆動制御部は、各前記点字表示部に対応する各圧電体に対して、それぞれ異なる周波数で駆動させる
   ことを特徴とする点字表示装置。

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