JP2015210589A - 触覚提示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ある程度強い振動を伝えることができる触覚提示装置を提供する。【解決手段】触覚提示装置１０は、圧電性樹脂からなる圧電フィルム２０と、曲げ応力が発生する状態で、一方の主面側に位置する圧電フィルム２０に取り付けている平板状の振動板４０と、振動板４０の一方の主面側に位置し、この振動板４０の主面上で定めた第１の方向における振動板４０の両端間において、第１の方向に延ばした圧電フィルム２０を複数の折り返し点で折り返すフィルムガイド部材３０と、を備えている。また、圧電フィルム２０は、第１の方向における両端に振動板４０が取り付けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、利用者に振動を伝えることで触覚フィードバックを与える触覚提示装置に関する。

近年、タッチパネル式のキーボード等において、利用者がキーをタッチした時に振動を伝えることで触覚フィードバックを与え、キーを「押した」と感じさせる触覚提示装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、圧電セラミックス等からなる圧電バイモルフ素子の両端を低弾性体で保持し、当該圧電バイモルフの中央に被振動材を接続した構造が記載されている。特許文献１の構造では、圧電バイモルフ素子に交流信号を入力して振動させることにより、接続された被振動材を介して利用者に振動を伝える。

特開２００５−３０３９３７号公報

しかし、圧電セラミックスは割れやすいという課題がある。一方で、圧電フィルムのような割れにくいものは、振動を伝える力が弱く、触覚提示装置に用いることが難しい。

そこで、本発明の目的は、圧電フィルムを用いた場合であってもある程度強い振動を伝えることができる触覚提示装置を提供することにある。

この発明の触覚提示装置は、圧電性樹脂からなる圧電フィルムと、曲げ応力が発生する状態で、一方の主面側に位置する前記圧電フィルムに取り付けている平板状の振動板と、前記振動板の前記一方の主面側に位置し、前記振動板の主面上で定めた第１の方向における前記振動板の両端間において、前記第１の方向に延ばした前記圧電フィルムを複数の折り返し点で折り返すフィルムガイド部材と、を備えている。

そして、前記圧電フィルムは、前記第１の方向における両端に前記振動板が取り付けられている。

この構成では、第１の方向における圧電フィルムの長さを、第１の方向における振動板の長さよりも長くできる。したがって、振動板の伸縮量を大きくすることができ、強い振動が伝えられる。

また、前記圧電フィルムは、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数並べてもよい。この場合には、前記第２の方向におけるねじれを抑えるために、前記第２の方向に隣り合う前記圧電フィルムは、前記フィルムガイド部材による折り返しが前記振動板の主面に直交する方向において反転させるのが好ましい。

また、圧電性樹脂からなる圧電フィルムと、曲げ応力が発生する状態で、一方の主面側に位置する前記圧電フィルムに取り付けている平板状の振動板と、前記振動板の前記一方の主面側に位置し、前記振動板の主面上で定めた第１の方向に延ばした前記圧電フィルムの一端を、前記振動板の前記一方の主面に対向する主面に取り付けるフィルム取付部材と、を備え、前記圧電フィルムは、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数並べ、一端を取り付ける前記フィルム取付部材の端部を前記第１の方向において交互にし、
前記振動板は、前記第２の方向の平面視において、前記第２の方向に隣り合う前記圧電フィルムが交差するように、前記圧電フィルムの前記フィルム取付部材に取り付けていない側の他端に取り付けている、構成としてもよい。

この構成でも、第１の方向における圧電フィルムの長さを、実質的に第１の方向における振動板の長さよりも長くできる。したがって、振動板の伸縮量を大きくすることができ、強い振動が伝えられる。

また、前記フィルム取付部材は、平板状の底板、および前記振動板と前記底板との間に位置し、前記底板に対して前記第１の方向にスライド自在に取り付けられたスライド板と、を有し、一端を前記第１の方向における前記底板の一方の端部に取り付けた前記圧電フィルムは、他端が前記スライド板に取り付けられ、一端を前記第１の方向における前記底板の他方の端部に取り付けた前記圧電フィルムは、他端が前記振動板に取り付けられ、さらに、一端を前記第１の方向における前記スライド板の一方の端部に取り付けた前記圧電フィルムは、他端が前記振動板に取り付けられている、構成としてもよい。

このようにすれば、振動板の伸縮に寄与する圧電フィルムの長さを、一層長くできる。したがって、一層強い振動が伝えられる。

また、圧電性樹脂は、ポリフッ化ビニリデンを材料とすることもできるし、キラル高分子を材料とすることもできる。特に、キラル高分子がポリ乳酸である場合、他の構成とともに透光性を有する材質とすることで、正面視した略全面が高い透光性を有する触覚提示装置を実現することができる。

この発明によれば、ある程度強い振動を伝えることができる。

触覚提示装置１０の外観斜視図である。 触覚提示装置１０の断面図である。 触覚提示装置１０の背面図である。 フィルムガイド部材３０の外観斜視図である。 圧電フィルム２０をフィルムガイド部材３０に巻きつけた状態を示す図である。 触覚提示装置１０の構成を示すブロック図である。 触覚提示装置１０の動作説明図である。 触覚提示装置１０Ａの背面図である。 圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂをフィルムガイド部材３０に巻きつけた状態を示す図である。 触覚提示装置１０Ｂの外観斜視図である。 触覚提示装置１０Ｂの断面図である。 フィルム取付部材３１の外観斜視図である。 圧電フィルム２１Ａ〜２１Ｄをフィルム取付部材３１に取り付けた状態を示す図である。 触覚提示装置１０Ｂの側面図である。 触覚提示装置１０Ｃの外観斜視図である。 触覚提示装置１０Ｃの断面図である。 フィルム取付部材３１の外観斜視図である。 圧電フィルム２２Ａ〜２２Ｆをフィルム取付部材３１に取り付けた状態を示す図である。

図１は、第１の実施形態にかかる触覚提示装置１０の外観斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線部における触覚提示装置１０の断面図である。図３は、触覚提示装置１０の背面図である。

触覚提示装置１０は、圧電フィルム２０、フィルムガイド部材３０、振動板４０、およびタッチパネル５０を備えている。触覚提示装置１０は、いわゆるキーボードである。

平板状のタッチパネル５０は、キー配列に対応する各位置に設けた複数のタッチセンサ（不図示）を有する。タッチパネル５０が、この発明で言うタッチ検出部に相当する。タッチセンサは、ユーザのタッチ操作を検出する機能であればどの様な方式であってもよく、メンブレン式、静電容量式、圧電フィルム式、等の様々な方式を用いることができる。

タッチパネル５０は、平板状の振動板４０の一方の主面（以下、正面と言う。）に装着されている。振動板４０は、平面視して矩形状である。振動板４０は、他方の主面の（以下、背面と言う。）において短手方向の両端が圧電フィルム２０に固定されている。この短手方向が、この発明で言う第１の方向に相当する。振動板４０は、例えばアクリル樹脂ＰＭＭＡで構成されている。なお、振動板４０は、金属板、ＰＥＴ、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ＰＬＬＡ、ガラス等の他の材料を用いてもよい。

なお、タッチパネル５０は、必須ではない。例えば、振動板４０の正面において、キー配列に対応する各位置に複数のタッチセンサを設ける態様とすることも可能である。

フィルムガイド部材３０は、圧電フィルム２０と同じ振動板４０の背面側に位置する。図４は、フィルムガイド部材３０の外観斜視図である。フィルムガイド部材３０は、矩形状の枠体である。フィルムガイド部材３０は、長手方向に延びる横棒３０Ａ、３０Ｂと、短手方向に延びる縦枠３０Ｃ、３０Ｄを有する。この長手方向が、この発明で言う第２の方向に相当する。フィルムガイド部材３０は、長手方向の両側に位置する縦枠３０Ｃ、３０Ｄに突起部３０Ｒ、３０Ｌが形成されている。フィルムガイド部材３０は、突起部３０Ｒ、３０Ｌにおいて振動板４０の背面に固定する。このとき、フィルムガイド部材３０の短手方向の中心と、振動板４０の短手方向の中心とを略一致させている。振動板４０と、フィルムガイド部材３０の横棒３０Ａ、３０Ｂとの間には、突起部３０Ｒ、３０Ｌの高さに応じた隙間が生じている。

圧電フィルム２０は、平面視して矩形状のベースフィルムの両主面に形成された電極（不図示）を有する。圧電フィルム２０のベースフィルム２００は、圧電性樹脂であり、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、キラル高分子、等の材料を用いる。より好ましくは、透光性の高いポリ乳酸（ＰＬＡ）を用いる。特にＰＬＬＡで構成されていることが望ましい。ＰＬＡを用いる場合、他の構成も透光性の高い材料を用いることにより、正面視した略全面が高い透光性を有する触覚提示装置１０を実現することができる。圧電フィルム２０は、ベースフィルムをＰＬＬＡで構成する場合、延伸方向に対して各外周辺が略４５°となるように裁断することによって矩形状に形成し、圧電性を持たせる。

圧電フィルム２０は、ベースフィルムの両主面の略全面に電極が形成されている。この電極は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ポリチオフェンを主成分とすることが好ましい。なお、電極には、銀ナノワイヤ電極を用いることも可能であるし、透光性が低くてよい使用態様であれば、アルミ蒸着電極を用いることが好ましい。電極には、図示しない引き出し用の配線導体が接続されており、駆動信号が当該配線導体を介して電極へ印加されるようになっている。

圧電フィルム２０は、フィルムガイド部材３０の長手方向に伸びる２本の横棒３０Ａ、３０Ｂを利用し、振動板４０の短手方向の中間において、つづら折りになるように折り返している。図５は、圧電フィルム２０がつづら折りになるようにフィルムガイド部材３０に巻き付けた状態を示す図である。図５では、振動板４０、およびタッチパネル５０を図示していない。フィルムガイド部材３０の２本の横棒３０Ａ、３０Ｂが、振動板４０の短手方向における圧電フィルム２０の折り返し点になる。フィルムガイド部材３０の２本の横棒３０Ａ、３０Ｂの外周面（特に、圧電フィルム２０と接触する面）は、圧電フィルム２０が伸縮時に滑りやすいように摺動性をよくしておくのが好ましい。

振動板４０は、平板面が湾曲した状態で圧電フィルム２０に固定されるため、図２に示す白抜き矢印Ｆ９０１の曲げ応力がかかっている。また、圧電フィルム２０は、振動板４０の取り付け位置において、図２に示す白抜き矢印Ｓ９０１の引張力がかかっている。

図６は、触覚提示装置１０の構成を示すブロック図である。図６に示すように、タッチパネル５０に設けられたタッチセンサをユーザがタッチすると、駆動部６１が圧電フィルム２０の両主面に形成された電極に駆動信号を印加する。これにより圧電フィルム２０が伸縮する。圧電フィルム２０は、同じ材質であれば、単位長さ当たりの伸縮量が同じであるので、その長さが長いほど、駆動信号の印加時における伸縮量が長くなる。

図１および図２に示すように、振動板４０は、圧電フィルム２０が位置する背面側に対して反対側（振動板４０の正面側）に湾曲して突出する形状となるように、短手方向の両側を圧電フィルム２０に固定している。この構成により、振動板４０と圧電フィルム２０との間には、中空領域が形成されている。そして、この振動板４０のある側が触覚提示装置１０の正面側となり、圧電フィルム２０がある側が触覚提示装置１０の背面側となる。

ただし、本実施形態において、振動板４０の湾曲状態は、説明のために誇張して記載している。振動板４０と圧電フィルム２０との間は、できるだけ小さいほうが望ましい。

図７は、触覚提示装置１０の動作説明図であり、図７（Ａ）は、駆動信号により圧電フィルム２０が縮んだタイミングでの状態を示す断面図である。図７（Ｂ）は、駆動信号が印加されていない、または駆動信号の振幅が０の状態を示す断面図である。図７（Ｃ）は、駆動信号により圧電フィルム２０が伸びたタイミングでの状態を示す断面図である。

駆動部６１が、圧電フィルム２０に第一方向の電界を駆動信号として印加すると、図７（Ａ）の矢印Ｓ９１１に示すように、圧電フィルム２０は、振動板４０の短手方向に収縮する。この圧電フィルム２０の収縮にともなって、振動板４０が圧電フィルム２０に固定されている箇所（短手方向の端部）から中央方向に引っ張られる。これにより、振動板４０は、図７（Ａ）の矢印Ｆ９１１に示すように、正面側へより突出するように湾曲する。

一方、駆動部６１が、圧電フィルム２０に駆動信号を印加し、圧電フィルム２０に上記第一方向とは逆の第二方向の電界を駆動信号として印加すると、図７（Ｃ）の矢印Ｓ９１２に示すように、圧電フィルム２０は、振動板４０の短手方向に伸張する。この圧電フィルム２０の伸張にともなって、振動板４０が中央方向から圧電フィルム２０に固定されている箇所（短手方向の端部）に引っ張られる。これにより、振動板４０は、図７（Ｃ）の矢印Ｆ９１２に示すように、正面側への突出量が低下した湾曲状態となる。

したがって、振動板４０は、駆動部６１が第一方向の電界、および第二方向の電界を周期的に切り替えながら圧電フィルム２０に印加することにより、この駆動信号の周期に応じて、図７（Ｂ）の状態を基準に、図７（Ａ）の状態や図７（Ｃ）の状態に遷移して、正面方向および背面方向（振動板４０主面に直交する方向）に沿って振動する。

これにより、駆動信号に応じた振動が振動板４０を介してタッチパネル５０に伝達され、タッチパネル５０をタッチしたユーザに伝達される。したがって、ユーザは、タッチパネル５０のタッチセンサをタッチすると、振動がフィードバックされるため、キーを「押した」と感じることができる。

また、振動板４０には、非動作状態で定常的な曲げ応力が与えられているため、圧電フィルム２０の伸張時に振動板４０に与えられる力は、当該曲げ応力と同じ方向となる。したがって、触覚提示装置１０は、振動板４０を効率的に振動させることができる。

さらに、圧電フィルム２０は、フィルムガイド部材３０の横棒３０Ａ、３０Ｂを利用し、振動板４０の短手方向において、つづら折りにしているので、振動板４０の短手方向における長さを、この振動板４０の短手方向の長さよりも長くできる。したがって、触覚提示装置１０は、駆動部６１が第一方向の電界、および第二方向の電界を周期的に切り替えながら圧電フィルム２０に印加したときにおける、この圧電フィルム２０の全体の伸縮量を大きくすることができ、振動板４０を大きく振動させられる。

なお、圧電フィルム２０は、フィルムガイド部材３０の２本の横棒３０Ａ、３０Ｂの間隔を長くするほど、振動板４０の短手方向における長さを長くできる。

また、フィルムガイド部材３０は、突起部３０Ｒ、３０Ｌを振動板４０の背面に固定しているので、圧電フィルム２０の伸縮時に、振動板４０との相対的な位置関係が変化しない。したがって、圧電フィルム２０の伸縮時に、フィルムガイド部材３０が振動板４０に対して回転することがなく、圧電フィルム２０の伸縮を効率的に振動板４０の振動量に変換できる。

なお、圧電フィルム２０と、振動板４０との間に形成された中空領域には、シリコーンゲル等の柔らかい樹脂を充填し、振動板４０が振動することにより生じる音を抑制するのが望ましい。

次に、第２の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ａについて説明する。この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ａは、図８に示すように、振動板４０の長手方向に２つの圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂを重ならないように並べている点で、上述の実施形態と異なる。図８は、第２の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ａの背面図である。

この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ａが備えるフィルムガイド部材３０、振動板４０、およびタッチパネル５０は、上述の実施形態と同じである。フィルムガイド部材３０、振動板４０、およびタッチパネル５０については、ここでは詳細な説明を省略する。

振動板４０は、短手方向の両端が、圧電フィルム２０Ａに固定されているとともに、圧電フィルム２０Ｂに固定されている。

圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂは、上述の実施形態と同様に、フィルムガイド部材３０の横棒３０Ａ、３０Ｂを利用して、振動板４０の短手方向において折り返して、つづら折りにしている。図９に示すように、圧電フィルム２０Ａの折り返しと、圧電フィルム２０Ｂの折り返しとは、振動板４０の主面に直交する方向において反転させている。図９（Ａ）は、図８に示すＢ−Ｂ線部の断面図であり、圧電フィルム２０Ａの折り返しを示す図である。図９（Ｂ）は、図８に示すＣ−Ｃ線部の断面図であり、圧電フィルム２０Ｂの折り返しを示す図である。

また、この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ａは、図６に示した駆動部６１を備えている。触覚提示装置１０Ａの駆動部６１は、圧電フィルム２０Ａ、および圧電フィルム２０Ｂに対して、同じタイミングで同じ方向の電界を印加し、圧電フィルム２０Ａ、および圧電フィルム２０Ｂがともに収縮、または伸張するように制御する。

この実施形態の触覚提示装置１０Ａも、フィルムガイド部材３０の横棒３０Ａ、３０Ｂを利用し、振動板４０の短手方向において、圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂをつづら折りにしている。したがって、圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂは、振動板４０の短手方向における長さが、この振動板４０の短手方向の長さよりも長い。このため、上述した実施形態にかかる触覚提示装置１０と同様に、駆動部６１が第一方向の電界、および第二方向の電界を周期的に切り替えながら圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂに印加したときにおける、この圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂの全体の伸縮量を大きくすることができ、振動板４０を大きく振動させられる。

また、圧電フィルム２０Ａの折り返しと、圧電フィルム２０Ｂの折り返しとを、振動板４０の主面に直交する方向において反転させているので、振動板４０の長手方向において、圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂの伸縮時におけるフィルムガイド部材３０および振動板４０にかかる引っ張り力のバランスを取ることができる。したがって、フィルムガイド部材３０および振動板４０において、ねじれが生じるのを抑えられる。

また、上述の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ａでは、振動板４０の長手方向に２つの圧電フィルム２０Ａ、２０Ｂを重ならないように並べるとしたが、振動板４０の長手方向に重ならないように並べる圧電フィルム２０については、３つ以上であってもよい。この場合も、振動板４０の長手方向において隣り合う圧電フィルム２０の折り返しは、振動板４０の主面に直交する方向において反転させるのが好ましい。

また、上述の実施形態にかかる２つの触覚提示装置１０、１０Ａでは、圧電フィルム２０、２０Ａ、２０Ｂを２つの折り返し点で折り返す構成としたが、この折り返し点を４つや、６つ等に増加させ、圧電フィルム２０、２０Ａ、２０Ｂにおける振動板４０の短手方向における長さをより長くしてもよい。

また、フィルムガイド部材３０は、枠体であるとしたが、圧電フィルム２０、２０Ａ、２０Ｂを折り返し点で折り返し、つづら折りにすることができる形状であれば、どのような形状であってもよい。例えば、フィルムガイド部材３０は、振動板４０の主面に直交する方向において、複数の板状部材を適当な間隔で配置し、圧電フィルム２０を板状部材間に通してつづら折りにする構成であってもよい。この場合、板状部材における振動板４０の短手方向の辺が、圧電フィルム２０、２０Ａ、２０Ｂを折り返す折り返し点になる。

次に、この発明の第３の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｂについて説明する。図１０は、この第３の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｂの外観斜視図である。図１１は、図１０に示すＡ−Ａ線部における触覚提示装置１０Ｂの断面図である。

触覚提示装置１０Ｂは、圧電フィルム２１（２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）、フィルム取付部材３１、振動板４１、およびタッチパネル５１を備えている。タッチパネル５１、および振動板４１は、上述の実施形態で説明したタッチパネル５０、および振動板４０と同じであるので、ここでは説明を省略する。また、この触覚提示装置１０Ｂも、図６に示した駆動部６１を備える。ただし、この触覚提示装置１０Ｂでは、駆動部６１は、タッチパネル５１に設けられたタッチセンサをユーザがタッチすると、駆動部６１が圧電フィルム２１（２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）の両主面に形成された電極に駆動信号を印加する。

フィルム取付部材３１は、振動板４１の背面側に位置する。図１２は、フィルム取付部材３１の外観斜視図である。フィルム取付部材３１は、平面視して矩形状であるベース板３１Ａの長手方向の両端に突起部３１Ｒ、３１を形成したものである。この長手方向が、この発明でいう第２の方向に相当する。フィルム取付部材３１は、突起部３１Ｒ、３１Ｌにおいて振動板４１の背面に固定する。このとき、フィルム取付部材３１の短手方向の中心と、振動板４１の短手方向の中心とを略一致させている。振動板４１と、フィルム取付部材３１のベース板３１Ａとの間には、突起部３０Ｒ、３０Ｌの高さに応じた隙間が生じている。

フィルム取付部材３１には、図１３に示すように、４つの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが、長手方向に重ならないようにベース板３１に並べて取り付けられている。圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの材質は、上述した実施形態における圧電フィルム２０、２０Ａ、２０Ｂと同じであるので、ここでは説明を省略する。圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、一端をベース板３１Ａの短手方向の端部に取り付けている。また、フィルム取付部材３１の長手方向に隣り合う圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ間において、取り付けているフィルム取付部材３１の短手方向の端部を反転させている。

さらに、圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、フィルム取付部材３１の短手方向におけるフィルム取付部材３１に取り付けていない側の他端を振動板４１の端部に取り付けている。このとき、圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、ベース板３１Ａの短手方向において、突起部３１Ｒ、３１Ｌを挟んで両側に延びるように、一方の端部をベース板３１Ａに取り付け、他方の端部をスライド板３２Ｂに取り付けている。これにより、圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、振動板４１の短手方向において、フィルム取付部材３１の短手方向に隣り合う圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが交差する（たすき掛けになる。）（図１４参照）。

この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｂは、駆動部６１が圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに対して、同じタイミングで同じ方向の電界を印加し、これらの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが同じタイミングで収縮、または伸張するように制御する。

触覚提示装置１０Ｂの駆動部６１が圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに対して、これらの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが振動板４１の短手方向に収縮する方向の電界を印加すると、振動板４１は圧電フィルム２１Ａ、２１Ｃの収縮にともなって、これらの圧電フィルム２１Ａ、２１Ｃを取り付けている側（図１４における左側）の端部が中央方向に引っ張られる。また、同時に、振動板４１は圧電フィルム２１Ｂ、２１Ｄの収縮にともなって、これらの圧電フィルム２１Ｂ、２１Ｄを取り付けている側（図１４における右側）の端部が中央方向に引っ張られる。これにより、振動板４１は、前方へより突出するように湾曲する。

一方、触覚提示装置１０Ｂの駆動部６１が圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに対して、これらの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが振動板４１の短手方向に伸張する方向の電界を印加すると、振動板４１は圧電フィルム２１Ａ、２１Ｃの伸張にともなって、これらの圧電フィルム２１Ａ、２１Ｃを取り付けている側（図１４における左側）の端部が中央方向と反対側に引っ張られる。また、同時に、振動板４１は圧電フィルム２１Ｂ、２１Ｄの伸張にともなって、これらの圧電フィルム２１Ｂ、２１Ｄを取り付けている側（図１４における右側）の端部が中央方向と反対側に引っ張られる。これにより、振動板４１は、前方への突出量が低下した湾曲状態となる。

触覚提示装置１０Ｂの駆動部６１が圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに対して、これらの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが振動板４１の短手方向に収縮する方向の電界を印加したときに、振動板４１の前方への突出量を増加させるのに寄与する圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ収縮量は、圧電フィルム２１Ａ（または２１Ｃ）の収縮量と、圧電フィルム２１Ｂ（または２１Ｄ）の収縮量と、の和である。また、触覚提示装置１０Ｂの駆動部６１が圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに対して、これらの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄが振動板４１の短手方向に伸張する方向の電界を印加したときに、振動板４１の前方の突出力を低下させるのに寄与する圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ伸張量は、圧電フィルム２１Ａ（または２１Ｃ）の伸張量と、圧電フィルム２１Ｂ（または２１Ｄ）の伸張量と、の和である。

したがって、この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｂは、振動板４１を大きく振動させることができる。

なお、上記の実施形態では、振動板４１の長手方向に、４つの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを重ならないように並べる構成としたが、振動板４１の長手方向に並べる圧電フィルムは、複数であればいくつであってもよい。

次に、この発明の第４の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｃについて説明する。図１５は、この第４の実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｃの外観斜視図である。図１６（Ａ）は、図１５に示すＡ−Ａ線部における触覚提示装置１０Ｃの断面図であり、図１６（Ｂ）は、図１５に示すＢ−Ｂ線部における触覚提示装置１０Ｃの断面図である。

この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｃは、圧電フィルム２２（２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ）、フィルム取付部材３２、振動板４２、およびタッチパネル５２を備えている。タッチパネル５２、および振動板４２は、上述の実施形態で説明したタッチパネル５０、および振動板４０と同じであるので、ここでは説明を省略する。

フィルム取付部材３２は、振動板４２の背面側に位置する。図１７は、フィルム取付部材３２の外観斜視図である。フィルム取付部材３２は、平面視して矩形状である板部材のベース板３２Ａと、このベース板３２Ａに対してスライド自在に取り付けたスライド板３２Ｂと、を有する。ベース板３２Ａに対するスライド板３２Ｂのスライド方向は、振動板４２の短手方向（図１７に示すＸ−-Ｘ方向）である。ベース板３２Ａには、長手方向の両端に突起部３２Ｒ、３２Ｌが設けられている。スライド板３２Ｂは、突起部３２Ｒ、３２Ｌによって、スライド自在に保持されている。フィルム取付部材３２（ベース板３２Ａ）は、突起部３２Ｒ、３２Ｌにおいて振動板４２の背面に固定する。このとき、フィルム取付部材３２の短手方向の中心と、振動板４２の短手方向の中心とを略一致させている。振動板４２と、フィルム取付部材３２のベース板３２Ａとの間には、突起部３０Ｒ、３０Ｌの高さに応じた隙間が生じている。

スライド板３２Ｂは、平面視して櫛葉形状である板部材である。すなわち、スライド板３２Ｂは、平面視して矩形状である板部材に対して、２つの切り欠き部を形成したものである。

図１８は、圧電フィルム２２を、フィルム取付部材３２に取り付けた状態を示す図である。ベース板３２Ａには、上述した触覚提示装置１０Ｂのフィルム取付部材３１と同様に、４つの圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄが、長手方向に重ならないように並べて取り付けられる。また、圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの材質は、上述した実施形態における圧電フィルム２０と同じであるので、ここでは説明を省略する。

また、圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄは、一端をベース板３２Ａの短手方向の端部に取り付けている。また、フィルム取付部材３２の長手方向に隣り合う圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ間において、取り付けているフィルム取付部材３２の短手方向の端部を反転させている。

また、スライド板３２Ｂに形成されている切り欠き部は、ベース板３２Ａの短手方向の一方の端部に取り付けた圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄが対応するベース板３２Ａの長手方向の位置に形成されている。言い換えれば、スライド板３２Ｂに形成されている櫛葉は、ベース板３２Ａの短手方向の一方の端部に取り付けた圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃが対応するベース板３２Ａの長手方向の位置に形成されている。また、スライド板３２Ｂの長手方向における切り欠き部の幅は、圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄの幅よりも少し大きい。

圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃは、フィルム取付部材３１の短手方向におけるフィルム取付部材３１に取り付けていない側の端部を、スライド板３２Ｂの端部に取り付けている。圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃは、ベース板３２Ａの短手方向において、突起部３２Ｒ、３２Ｌを挟んで両側に延びるように、一方の端部をベース板３２Ａに取り付け、他方の端部をスライド板３２Ｂに取り付けている。

また、スライド板３２Ｂには、２つの圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆの一方の端部が取り付けられている。圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆは、ベース板３２Ａの短手方向における、圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃがベース板３２Ａに取り付けられている側で、スライド板３２Ｂに取り付けている。また、圧電フィルム２２Ｅは、振動板４２の主面に直交する方向において、圧電フィルム２２Ａと略重なる位置に取り付け、圧電フィルム２２Ｆは、振動板４２の主面に直交する方向において、圧電フィルム２２Ｃと略重なる位置に取り付けている。

さらに、圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆは、スライド板３２Ｂに取り付けていない側を、ベース板３２Ａの短手方向において、突起部３１Ｒ、３１Ｌを挟んで両側に延びるように、振動板４２の端部に取り付けている。圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄは、ベース板３２Ａに取り付けていない側を、ベース板３２Ａの短手方向において、突起部３１Ｒ、３１Ｌを挟んで両側に延びるように、振動板４２の端部に取り付けている。圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄは、スライド板３２Ｂに形成している切り欠き部を通して、振動板４２の端部に取り付けることができる。このように、圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄは、他の圧電フィルム２２Ａ，２２Ｃ、２２Ｅ、２２Ｆと、振動板４２の短手方向において交差するように（たすき掛けになるように）、振動板４２の端部に取り付けている。

この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｃは、駆動部６１が圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆに対して、同じタイミングで同じ方向の電界を印加し、これらの圧電フィルム２１Ａ，２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆが同じタイミングで収縮、または伸張するように制御する。

触覚提示装置１０Ｃの駆動部６１が圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆに対して、これらの圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆが振動板４２の短手方向に収縮する方向の電界を印加すると、圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃの収縮にともなって、スライド板３２Ｂは、圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃに取り付けた側（図１６（Ｂ）における左側）の端部が中央方向に引っ張られるので、図１７に示した−Ｘ方向にスライドする。また、振動板４２は、圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆの収縮、およびスライド板３２Ｂのスライドにともなって、圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆに取り付けた側（図１６における左側）の端部が中央方向に引っ張られる。また、振動板４２は圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄの収縮にともなって、圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄの端部に取り付けられた側（図１６における右側）の端部が中央方向に引っ張られる。これにより、振動板４２は、前方へより突出するように湾曲する。

一方、触覚提示装置１０Ｃの駆動部６１が圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆに対して、これらの圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆが振動板４２の短手方向に伸張する方向の電界を印加すると、圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃの伸張にともなって、スライド板３２Ｂは、圧電フィルム２２Ａ、２２Ｃに取り付けた側（図１６（Ｂ）における左側）の端部が中央方向と反対側に引っ張られるので、図１７に示したＸ方向にスライドする。また、振動板４２は、圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆの伸張、およびスライド板３２Ｂのスライドにともなって、圧電フィルム２２Ｅ、２２Ｆに取り付けた側（図１６における左側）の端部が中央方向と反対側に引っ張られる。また、振動板４２は圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄの伸張にともなって、圧電フィルム２２Ｂ、２２Ｄの端部に取り付けられた側（図１６における右側）の端部が中央方向と反対側に引っ張られる。これにより、振動板４１は、前方への突出量が低下した湾曲状態となる。

このように、この実施形態にかかる触覚提示装置１０Ｃは、上述した触覚提示装置１０Ｂに比べて、スライド板３２Ｂがスライドする分だけ、振動板４２を大きく振動させることができる。

具体的には、触覚提示装置１０Ｂの駆動部６１が圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆに対して、これらの圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆが振動板４２の短手方向に収縮する方向の電界を印加したときに、振動板４１の前方への突出量を増加させるのに寄与する圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ収縮量は、圧電フィルム２２Ａ（または２２Ｃ）の収縮量と、圧電フィルム２２Ｂ（または２２Ｄ）の収縮量と、圧電フィルム２２Ｅ（または２２Ｆ）の収縮量と、の和である。また、触覚提示装置１０Ｂの駆動部６１が圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆに対して、これらの圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆが振動板４２の短手方向に伸張する方向の電界を印加したときに、振動板４１の前方の突出力を低下させるのに寄与する圧電フィルム２２Ａ，２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ伸張量は、圧電フィルム２２Ａ（または２２Ｃ）の伸張量と、圧電フィルム２２Ｂ（または２２Ｄ）の伸張量と、圧電フィルム２２Ｅ（または２２Ｆ）の伸張量と、の和である。

また、上述の実施形態では、フィルム取付部材３２が有するスライド板３２Ｂを１枚としたが、振動板４２の主面に直交する方向に複数枚のスライド板３２Ｂを設けてもよい。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…触覚提示装置
２０、２１、２２…圧電フィルム
３０…フィルムガイド部材
３１、３２…フィルム取付部材
４０、４１、４２…振動板
５０、５１、５２…タッチパネル
６１…駆動部

Claims (10)

1. 圧電性樹脂からなる圧電フィルムと、
   曲げ応力が発生する状態で、一方の主面側に位置する前記圧電フィルムに取り付けている平板状の振動板と、
   前記振動板の前記一方の主面側に位置し、前記振動板の主面上で定めた第１の方向における前記振動板の両端間において、前記第１の方向に延ばした前記圧電フィルムを複数の折り返し点で折り返すフィルムガイド部材と、を備え、
   前記圧電フィルムは、前記第１の方向における両端に前記振動板が取り付けられている、触覚提示装置。
2. 前記圧電フィルムは、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数並べている、請求項１に記載の触覚提示装置。
3. 前記第２の方向に隣り合う前記圧電フィルムは、前記フィルムガイド部材による折り返しが前記振動板の主面に直交する方向において反転している、請求項２に記載の触覚提示装置。
4. 圧電性樹脂からなる圧電フィルムと、
   曲げ応力が発生する状態で、一方の主面側に位置する前記圧電フィルムに取り付けている平板状の振動板と、
   前記振動板の前記一方の主面側に位置し、前記振動板の主面上で定めた第１の方向に延ばした前記圧電フィルムの一端を、前記振動板の前記一方の主面に対向する主面に取り付けるフィルム取付部材と、を備え、
   前記圧電フィルムは、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数並べ、一端を取り付ける前記フィルム取付部材の端部を前記第１の方向において交互にし、
   前記振動板は、前記第２の方向の平面視において、前記第２の方向に隣り合う前記圧電フィルムが交差するように、前記圧電フィルムの前記フィルム取付部材に取り付けていない側の他端に取り付けている、触覚提示装置。
5. 前記フィルム取付部材は、平板状の底板、および前記振動板と前記底板との間に位置し、前記底板に対して前記第１の方向にスライド自在に取り付けられたスライド板と、を有し、
   一端を前記第１の方向における前記底板の一方の端部に取り付けた前記圧電フィルムは、他端が前記スライド板に取り付けられ、
   一端を前記第１の方向における前記底板の他方の端部に取り付けた前記圧電フィルムは、他端が前記振動板に取り付けられ、
   さらに、一端を前記第１の方向における前記スライド板の一方の端部に取り付けた前記圧電フィルムは、他端が前記振動板に取り付けられている、請求項４に記載の触覚提示装置。
6. タッチ操作を検出するタッチ検出部と、
   前記タッチ検出部がタッチ操作を検出したときに、前記圧電フィルムに駆動信号を印加する駆動部と、を備えている、請求項１〜５のいずれかに記載の触覚提示装置。
7. 前記圧電フィルムは、前記圧電性樹脂が複数積層されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の触覚提示装置。
8. 前記圧電性樹脂は、ポリフッ化ビニリデンを材料とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の触覚提示装置。
9. 前記圧電性樹脂は、キラル高分子を材料とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の触覚提示装置。
10. 前記キラル高分子は、ポリ乳酸からなることを特徴とする請求項９に記載の触覚提示装置。

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