JP2013149124A - 力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイに関し、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、タッチパネル2に当接する当接部4と、当接部4と外部接続部5に接続された梁部6と、梁部6に設けられた励振手段7を有する力覚提示振動体3において、励振手段7を形成する上部電極8、下部電極10および圧電体層9を厚膜パターンで構成した。
【選択図】図2
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、タッチパネル2に当接する当接部4と、当接部4と外部接続部5に接続された梁部6と、梁部6に設けられた励振手段7を有する力覚提示振動体3において、励振手段7を形成する上部電極8、下部電極10および圧電体層9を厚膜パターンで構成した。
【選択図】図2
Description
本発明は、タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイに関する。
この種のタッチパネルは、使用者がタッチパネルを押したことを認識できるようにするため、この使用者の押圧に応じてタッチパネルを振動させ、この振動を使用者の指先より感じ取れるようにする力覚提示構造が検討されている。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
そして、このようなタッチパネルの活用形態としては、銀行のATMなどの据え置き型機器で活用するほかに、スマートフォンなどの携帯機器における活用が増えてきており、特に、この携帯機器用途では、構成部品の小型化や消費電力の低減が非常に重要な課題となる。
なお小型の圧電アクチュエータとしては、シリコン基板上にチタン酸ジルコン酸鉛(以下、PZTと称す)などの圧電薄膜形成するMEMSデバイスが知られているが、MEMSプロセスで造られる圧電アクチュエータは形状が小さく振動周波数が数十kHzと高くなってしまい、力覚提示に必要な数百Hzといった低い振動周波数での駆動が困難となる。
一方、低い振動周波数で駆動する圧電アクチュエータとしては、圧電ブザーなどに用いられる圧電セラミクスを振動板に貼り合わせた構造が考えられるが、形状が大きくなってしまい携帯機器での使用に適さないという問題が生じる。
そこで、本発明はこのような問題を解決し、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供することを目的とする。
そして、この目的を達成するために本発明は、タッチパネルに当接する当接部と、一端が当接部に接続され他端が外部接続部に接続された梁部と、梁部の表面に設けられた励振手段を有する力覚提示振動体において、励振手段を、圧電体層と、この圧電体層の下面側に設けられた下部電極と、圧電体層の上面側に設けられた上部電極で構成するとともに、上部電極、下部電極および圧電体層を厚膜パターンで形成する構成とした。
この構成により本発明は、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供することができる。
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施の形態における携帯機器に設けられた操作部分を示したものであり、その構成は表示パネル1と、その表面に設けられたタッチパネル2と、表示パネル1の裏面側に設けられた力覚提示振動体3より構成され、使用者がタッチパネル2を押圧することで、タッチパネル2から出力される電気信号に起因した制御電圧を、力覚提示振動体3に印加することにより振動させて、この振動を表示パネル1及びタッチパネル2を介して使用者の指先に伝達させることで、使用者がタッチパネル2を押圧できたことを認識する構成としている。
また、力覚提示振動体3は、図2に示すように表示パネル1を介してタッチパネル2と当接する当接部4と、当接部4を囲う矩形形状の外部接続部5と、この当接部4を中心とし対角方向に放射状に延出して当接部4を外部接続部5に懸架する4つの梁部6と、この梁部6の表面に設けた励振手段7とを基本構造とする。なお、当接部4、梁部6および外部接続部5は、1枚のステンレス板から形成されている。
また、励振手段7は図3に示すように、Ag−Pt合金からなる上部電極8および下部電極10と、これらの間に配置されたPZTからなる圧電体層9からなる積層電極構造であり、制御信号を印加して下部電極10と上部電極8との電圧差を制御することで励振手段7に伸縮作用が働き、梁部6を上下方向に振動させることができる。
そして、この一実施の形態の励振手段7においては、上部電極8、圧電体層9、下部電極10がそれぞれ印刷工法によって形成された厚膜パターンで形成しており、これにより携帯機器での力覚提示に適したものとしている。
すなわち、励振手段7を厚膜パターンとすることで、梁部6を形成するステンレス板に対して印刷工法により形成するので、従来のウエハに対する蒸着やスパッタリングといった薄膜プロセスでの成形に比べ形状制約が少なく、力覚提示に応じる低い振動数に対応しやすく、また、従来の圧電セラミクスによる貼り合わせ構造に比べ小型化できる。
さらに、圧電セラミクスの貼り合わせに要する接着剤を用いないので、この接着剤の弾性に伴う振動の減衰作用を防止でき、つまり励振手段7で励起した振動を効率よくタッチパネル2に伝達できるようになり、力覚提示振動体3による消費電力を抑制することができ、携帯機器のように限られた電力状況において有効となる。
なお、厚膜パターンの励振手段7を形成するには、ガラス層11で絶縁処理されたステンレス板上に下部電極10となるAg−Pt合金ペーストをスクリーン印刷し、その上に圧電体層9となるPZTペーストをメタルマスク印刷し、その上に上部電極8となるAg−Pt合金ペーストをスクリーン印刷し、その後900度程度の温度でこれらを同時焼成することで形成した。
また、外部接続部5には、図4に示すように下方に突出した脚部12が設けられ、これにより当接部4および梁部6を実装面から浮かせて振動空間を形成している。この脚部12を設けるにおいては図2に示すように、外部接続部5の各辺にそれぞれ一対のスリット13を並設し、スリット13に挟まれた部分をプレス加工により下方に撓ませることで図4に示すような脚部12を容易に形成できるとともに、脚部12の撓みによるバネ性によって当接部4の振幅をより大きくできる。
また、当接部4に対する梁部6の配置については、上述した図2に示す外部接続部5の対角方向に放射状に延出したものに限らず、図5に示すように当接部4を外部接続部5の中心に配置し、梁部6を対向する外部接続部5の各辺における中点に接続し「十」の字形の形状としてもよい。ただし、この場合、梁部6の長さが対角方向に設けたものに比べ短くなり振動数や振幅の確保が厳しくなるため、対角方向に設けるほうが好ましい。
また、図6に示すように外部接続部5の対向する辺間に複数の梁部6を並設し、隣り合う梁部6の延出方向を逆向きとし、各梁部6の先端部分を当接部4として、根元部分に励振手段7を設けた構成としてもよい。
また、図7に示すように、外部接続部5を中央部分5aにまで設け、この中央部分5aから対角方向に放射状に延出する梁部6を設け、その先端部を当接部4とする構成としてもよい。
また、図8に示すように外部接続部5を共有することで複数の力覚提示振動体3を一体化した力覚提示振動体アレイ14を構成するにしても、厚膜パターンの採用により簡単に作製することができる。
そして、このような力覚提示振動体アレイ14を用いた場合、個々の力覚提示振動体3を個別に制御することで、タッチパネル2の押圧した位置情報も使用者に伝達することができる。
本発明に係る力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイは、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供できるという効果を有するものであり、特に、携帯電話やスマートフォンなどの小型携帯機器に有用なものである。
2 タッチパネル
3 力覚提示振動体
4 当接部
5 外部接続部
6 梁部
7 励振手段
8 上部電極
9 圧電体層
10 下部電極
12 脚部
13 スリット
14 力覚提示振動体アレイ
3 力覚提示振動体
4 当接部
5 外部接続部
6 梁部
7 励振手段
8 上部電極
9 圧電体層
10 下部電極
12 脚部
13 スリット
14 力覚提示振動体アレイ
Claims (7)
- タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体であって、前記力覚提示振動体は、前記タッチパネルに当接する当接部と、外部接続用の外部接続部と、一端が前記当接部に接続され他端が前記外部接続部に接続された梁部と、前記梁部の表面に設けられた励振手段を備え、前記励振手段は、圧電体層と、この圧電体層の下面側に設けられた下部電極と、前記圧電体層の上面側に設けられた上部電極を有し、前記上部電極、前記下部電極および前記圧電体層を厚膜パターンとしたことを特徴とする力覚提示振動体。
- 外部接続部に下方に突出した脚部を設けたことを特徴とする請求項1記載の力覚提示振動体。
- 外部接続部にスリットを設けて、このスリット部分を部分的に撓ませて脚部を形成したことを特徴とする請求項2記載の力覚提示振動体。
- 当接部を中央に配置するとともに、前記当接部を中心として複数の梁部を放射状に配置したことを特徴とする請求項1記載の力覚提示振動体。
- 複数の梁部を並設するとともに、隣り合う梁部の一端から他端に向かう方向を逆向きに配置したことを特徴とする請求項1記載の力覚提示振動体。
- 外部接続部を中央に配置するとともに、前記外部接続部を中心として複数の梁部を放射状に配置したことを特徴とする請求項1記載の力覚提示振動体。
- タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体を複数組み合わせた力覚提示振動体アレイであって、前記力覚提示振動体は、前記タッチパネルに当接する当接部と、外部接続用の外部接続部と、一端が前記当接部に接続され他端が外部接続部に接続された梁部と、前記梁部の表面に設けられた励振手段を備え、前記励振手段は、圧電体層と、この圧電体層の下面側に設けられた下部電極と、前記圧電体層の上面側に設けられた上部電極を有し、前記上部電極、下部電極および圧電体層を厚膜パターンとしたことを特徴とする力覚提示振動体アレイ。
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JP2012009878A JP2013149124A (ja) | 2012-01-20 | 2012-01-20 | 力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイ |
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- 2012-01-20 JP JP2012009878A patent/JP2013149124A/ja active Pending
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