JP2021122822A - 触覚振動発生装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】破損しにくく、圧電振動子／素子の振動が支持ブロックに伝達されない触覚振動発生装置を提供する。
【解決手段】触覚振動発生装置１は、支持ブロック１１、振動板、および圧電素子である振動アクチュエータ１３を備える。振動板は、支持ブロックと接触しない第１の部分１２ａ、および支持ブロックに固定された第２の部分１２ｂを備え、振動アクチュエータは、振動板の第１の部分と支持ブロックとの間に配置され、第１の部分の表面に取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本開示は、触覚振動発生装置に関する。
近年、スマートフォンやタブレットPCなどのモバイル情報機器において、振動することで触感を与えるタッチパネルを備え付けることが一般的になってきている。さらに、上述のようなタッチパネルは、電子レンジ、テレビ、照明機器等の家電製品や、現金自動預け払い機、自動券売機、および自動販売機等の各種産業機器に搭載されることが多くなっている。
代表的な従来技術が、例えば、以下に挙げた特開2007-300426(特許文献1)、特開2017-227971(特許文献2)に記載されている。特許文献1は、タッチパネル等のパネルが備わった触覚振動発生装置を開示している。圧電振動子14は、２点支持により基部3に支持された圧電振動板10の両端に振動錘11,12が取り付けられた構成を有する。さらに、圧電振動板10は、接続部材6を介してタッチパネル27に接続されており、それによりタッチパネル27は錘11,12の共振を用いることによって振動する。
特許文献2には、タッチパネル21を有する触覚提示装置が開示されている。重り28を有する圧電素子26が、支持部材27を介してタッチパネル21の表面に取り付けられる。タッチセンサ22は、タッチパネル21に対する押圧操作を検出し、それによって圧電素子26に電圧が印加され、次いで圧電素子26が伸縮する。
特開２００７−３００４２６号公報 特開２０１７−２２７９７１号公報
上記従来技術では、タッチパネルを支持する支持部材に圧電振動子/素子が直接接触しているため、圧電振動子/素子が破損しやすいという問題がある。さらに、圧電振動子/素子は支持ブロックに接触しているので、圧電振動子/素子の振動が支持ブロックに伝達され得る。したがって、破損しにくく、圧電振動子/素子の振動が支持ブロックに伝達されない触覚振動発生装置を提供することができることが望ましい。
本出願に係る触覚振動発生装置は、支持ブロック11と、振動板12と、振動アクチュエータ13とを備える。振動板12は、支持ブロック12と接触しない第１の部分12aと、支持ブロック11に固定された第２の部分11bとを備える。振動アクチュエータ13は、第１の部分12aの表面に取り付けられている。
本発明によれば、振動アクチュエータ13が、支持ブロック11と接触しない第１部分12aの面にのみ、取り付けられているので、第１の部分12a、振動アクチュエータ13が支持ブロック11に接触するのを防止することができる。従って、触覚振動発生装置1が破損しにくくなる。
さらに、第１の部分12a及び振動アクチュエータ13が支持ブロック11に接触することを防止できるので、振動アクチュエータ13の曲げ振動が支持ブロック11に開放されることを回避することができる。加えて、振動アクチュエータ13が支持ブロック11に接触しない第１の部分12aにのみ取り付けられるので、振動アクチュエータ13が振動板12を効果的に振動させることができる。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13の曲げ振動が発生したときに、第１の部分12aは振動アクチュエータ13の曲げ振動方向に振動する。したがって、振動板12は、振動アクチュエータ13によって効果的に振動される。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13が支持ブロック11に接触していない。したがって、振動アクチュエータ13が破損するおそれが少ない。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、１つだけの振動アクチュエータ13である。したがって、触覚振動発生装置1の製造コストを低減することができる。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、圧電素子13である。したがって、人の指で良好な触覚を得ることができる。
ある実施形態によれば、第１の部分12a及び第２の部分12bの各々は、細長い形状を有し、第１の部分12a及び第２の部分12bは、互いに実質的に直角である。振動アクチュエータ13は、支持ブロック11と接触しない第１の部分11aにのみ取り付けられているので、振動アクチュエータ13によって振動板12を効果的に振動させることができる。
ある実施形態によれば、第１の部分12a及び第２の部分12bは、それぞれ、第１の部分12a及び第２の部分12bのほぼ中間において、互いに実質的に直角である。したがって、触覚振動発生装置1が組み立てられるときに、振動アクチュエータ13は支持ブロック11の中間部に容易に設けることができる。
ある実施形態によれば、第１の部分12aの長手方向における第１の部分12aの長さは、第２の部分12bの長手方向における第２の部分12bの長さよりも長い。従って、第１の部分12aをより効果的に振動させることができる。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は細長い形状を有し、振動アクチュエータ13および第１の部分12aは同じ方向に延びる。したがって、振動アクチュエータ13は、第２の部分12bを効果的に振動させることができる。
ある実施形態によれば、触覚振動発生装置は、２つの重り14をさらに備え、第１の部分12aは、第２の部分11bが固定された支持ブロック11の側方から見たときに、支持ブロック11の両側を越えて延び、２つの重りは、第１の部分12aの両端にそれぞれ取り付けられている。したがって、振動アクチュエータ13は、振動板12を効果的に振動させることができる。
ある実施形態によれば、２つの重り14の各々は、第１の板重り14aと第２の板重り14bとを含み、第１の板重り14aと第２の板重り14bとは、第１の部分12aの端部をそれぞれ挟む。したがって、ウェイト14の質量/重量をより容易に調整することができる。
ある実施形態によれば、第１の板重り14aの厚さは、第２の板重り14bの厚さと異なる。したがって、重り14の厚さを容易に調整することができ、そしてこれにより、組立スペースをより有効に利用することができる。
ある本実施形態によれば、第２の部分12bは、支持ブロック11に２つの固定要素15a,15bによって固定され、２つの固定要素15a,15bは、振動アクチュエータ13の両側に配置される。したがって、振動アクチュエータ13が破損しにくい。
ある実施形態によれば、第２の部分12bは２つの孔を含み、２つの固定要素15a、15bはねじである。したがって、振動板12の支持ブロック11への固定が簡単になる。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は２つの孔を備え、支持ブロック11の２つの孔の各々は、第２の部分12bの２つの孔の各々に対応する。したがって、振動板12の支持ブロック11への固定が簡単になる。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、振動アクチュエータ13および支持ブロック11が第１部分12aの両側に配置されるように、第１部分12aの第１表面に取り付けられる。したがって、簡易な触覚振動発生装置1が得られる。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は、支持ブロック11上に２つの突起11b,11cを有し、支持ブロック11の２つの孔は、２つの突起11b,11c上にそれぞれ形成される。したがって、支持ブロック11が簡略化される。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は、支持ブロック11の表面11aに溝11dを備え、溝11dは、第１の部分12aに沿って延び、振動アクチュエータ13は、振動アクチュエータ13が溝11d内に配置されるように、第１の部分12aの第２の表面に取り付けられる。振動アクチュエータ13は、第１の部分12aのみに取り付けられ、および溝11d内に配置されているため、振動アクチュエータ13は支持ブロック11に接触しておらず、そしてこれにより振動アクチュエータ13が破損するおそれが少ない。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、接着剤によって第１の部分12aに取り付けられる。したがって、振動アクチュエータ13の振動板12への取り付けが簡単になる。
ある実施形態によれば、支持ブロック11の剛性が振動アクチュエータ13の剛性よりも低い。したがって、支持ブロック11が振動アクチュエータ13の振動に追従しやすく、振動を効率よく被振動体に伝達することができる。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は等方性弾性部材を含む。したがって、支持ブロック11は、振動アクチュエータ13の振動に追従しやすく、振動をより効率よく被振動体に伝達することができる。
ある実施形態によれば、振動板12の剛性は、振動アクチュエータ13の剛性よりも低い。したがって、振動板12が振動アクチュエータ13の曲げ振動に追従しやすく、振動アクチュエータ13が容易に破損しない。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は、支持ブロック11の第２の部分12bが固定される表面とは異なる表面上に、凹部11eおよび/または溝11fを備える。したがって、支持ブロック11は、振動アクチュエータ13の曲げ振動に容易に追従することができる。
ある実施形態によれば、タッチパネル装置/表示パネルは、長寿命のタッチパネル装置/表示パネルを得ることができるように、触覚振動発生装置1を備えている。
ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態によるねじ無しの触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す底面図である。 ある実施形態によるねじ無しの触覚振動発生装置1を示す側面図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す平面図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1の振動板12を示す斜視図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態によるねじ無しの触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1の支持ブロック11を示す斜視図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態によるねじ無しの触覚振動発生装置1を示す斜視図である。 ある実施形態による触覚振動発生装置1の支持ブロック11を示す斜視図である。 図14(a)は、変形されたある実施形態による、基板3上に配置された、凹部11eを有するブロック要素11の側面図である。図14(b)〜(e)は、変形されたある実施形態による、凹部11eおよび溝11fをそれぞれ有するブロック要素11の平面図である。 図15(a)、(b)は、変形されたある実施形態による、基板3上にそれぞれ配置された凹部11eおよび溝11fを有するブロック要素11の側面図である。 図16(a)は、変形されたある実施形態による、重り14を含む触覚振動発生装置1の平面図である。図16(b)〜(f)は、変形されたある実施形態による、それぞれ曲線的な角を有する重り14を含む接触振動発生装置1の平面図である。 図17(a)、(b)は、変形されたある実施形態による、それぞれ台形と三角形の重り14を含む触覚振動発生装置1の平面図である。 図18(a)は、変形されたある実施形態による、正方形を有する板状体の重り14を含む触覚振動発生装置1の側面図である。図18(b)〜(f)は、変形されたある実施形態による、それぞれ曲線的な角を有する板状体の重り14を含む接触振動発生装置1の側面図である。 図19(a)、(b)は、変形されたある実施形態による、それぞれ台形および三角形の板状体の重り14を含む触覚振動発生装置1の側面図である。 図20(a)〜(f)は、変形されたある実施形態による、それぞれ振動板12の上方に位置する重心を有する重り14を含む、基板3上に配置された触覚振動発生装置1の側面図である。 図21(a)、(b)は、変形されたある実施形態による、それぞれ振動板12の上方に位置する重心を有する重り14を含む触覚振動発生装置1の側面図である。 図22(a)〜(d)は、変形されたある実施形態による、それぞれ孔14c付き重り14を含む触覚振動発生器1の平面図である。 図23(a)〜(d)は、変形されたある実施形態による、それぞれ孔12cを有する第１部分12aを含む触覚振動発生装置1の平面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。しかしながら、特徴の技術的構成がもう１つの特徴の技術的構成と対照的でない限り、説明された特定の実施形態の各々に関連して説明された特定の特徴は、説明された特定の実施形態の各々の別の1つと関連して説明された特定の特徴と自由に組み合わせることができることを理解されたい。上記形態による特徴を組み合わせることによって得られる特徴の全ての組み合わせは、本発明の更なる特定の実施形態を形成する。
図1、2、3は、ある実施形態による触覚振動発生装置1の斜視図である。図1は、斜め上方から見たときの触覚振動発生装置1を示す。図2は、斜め上方から見たときのねじ無しの触覚振動発生装置1を示す。図3は、斜め下方から見たときの触覚振動発生装置1を示す。
図4は、ある実施形態による触覚振動発生装置1の底面を、平面視で示す。図5は、ある実施形態によるねじ無しの触覚振動発生装置1の側面を、平面視で示す。図6は、ある実施形態による触覚振動発生装置1の上面を平面視で示す。さらに、図7は、斜め上方から見たときのある実施形態による触覚振動発生装置1の振動板12の斜視図を示す。
触覚振動発生装置1は、タッチパネルおよび表示パネル等の被振動体に設置されてよい。より具体的には、触覚振動発生装置１は、タッチパネルまたは表示パネルを構成するガラス基板等の基板の主面の側部に設置されてもよい。
ある実施形態による触覚振動発生装置1は、支持ブロック11と、振動板12と、振動アクチュエータ13と、２つの重り14と、を備える。
支持ブロック11は、振動板12を介して振動アクチュエータ13を支持する。支持ブロック11はまた、表示パネルおよびタッチパネル等の被振動体に、振動アクチュエータ13の振動を伝達するための振動伝達部材としても機能する。支持ブロック11は、例えば接着層を介して被振動体(図には示されていない)に接触していてもよい。
支持ブロック11は、多数の微細な空間を含む(すなわち、多孔性を有する)多孔質樹脂で形成されてよい。この場合、支持ブロック11の重量が軽減され、そして支持ブロック11が振動アクチュエータ13の振動に追従しやすくなるので、振動がより効率よく被振動体に伝達され得る。加えて、多数の微小空間がクッションとして機能し、振動アクチュエータ13の振動によるクラック等の損傷が抑制され得る。
支持ブロック11は等方性弾性部材を含んでよく、それにより支持ブロック11が振動アクチュエータ13の振動に追従しやすく、そして振動がより効率的に被振動体に伝達され得る。
支持ブロック11の剛性は、好ましくは振動アクチュエータ13の剛性よりも低い。この場合、支持ブロック11は、振動アクチュエータ13の振動に追従しやすく、振動が効率よく被振動体に伝達され得る。
ある実施形態によれば、支持ブロック11の形状は、立方体であってよいが、これに限定されない。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は、溝11dと、２つの孔(図2、3)と、凹部11eと、を備える。ある実施形態によれば、支持ブロック11は、溝11dを備えない。
ある実施形態によれば、振動板12の第２の部分12bは、支持ブロック11の上面11a(第1面)に、以下に説明するような固定要素によって固定される。
ある実施形態によれば、溝11dは、支持ブロック11の上面11aに形成され、そして支持ブロック11の一方の側から支持ブロック11の他方の側に延び、それにより溝11dは振動板12の第１の部分12aに沿って延びる(図6)。溝11dの幅及び深さは、振動アクチュエータ13が溝11d内に配置されるように設計されている。溝11dの幅及び深さは、さらに、振動アクチュエータ13の曲げ振動が発生したときでさえも、第１部分12a及び振動アクチュエータ13が溝11dの表面に接触しないように設計されている。すなわち、振動アクチュエータ13が振動板12の第１の部分12aと支持ブロック11との間に配置されていても、振動アクチュエータ13は支持ブロック11に接触しない。
ある実施形態によれば、支持ブロック11の上面11aに２つの孔が形成されている。支持ブロック11の２つの孔は溝11dを挟んで互いに対向している。触覚振動発生装置1が組み立てられたときに、振動板12の第２の部分12bの２つの孔が支持ブロック11の２つの孔にそれぞれ整列する(図2)。固定要素(例えばねじ15a、15b)は、第２の部分12bの孔及び支持ブロック11の孔にそれぞれ通され、振動板12を支持ブロック11に固定する(図1)。ある実施形態によれば、２つの孔は、以下に説明するように、支持ブロック11上の突起11b、11c上にそれぞれ形成される。さらに、ある実施形態によれば、振動板12の第２の部分12bは、支持ブロック11の突起部11b,11cに、後述するように固定要素によって固定されている(図8)。
ある実施形態によれば、２つの凹部１１ｅはそれぞれ、支持ブロック11の底部側の表面に形成されている。底部側面は、支持ブロック11の上面11aとは異なる面である。凹部11eにより、支持ブロック11は、振動アクチュエータ13の曲げ振動に容易に追従することができる。ある実施形態によれば、２つの凹部11eが支持ブロック11の底部側の表面に形成されていない。
ある実施形態によれば、振動板12は、支持ブロック11の上面11aに固定されており、そして振動アクチュエータ13の振動の振幅を増幅するための部材として機能する。振動板12は、長板状または帯状であってよい(図6)。この場合、振動アクチュエータ13の曲げ振動が追従され、振動板12によって、振動の振幅が容易に増幅される。振動板12は、長手方向に沿って一定の厚み有してよい。振動板12の剛性は、好ましくは振動アクチュエータ13のそれよりも低く、それにより振動板12は振動アクチュエータ13の曲げ振動に追従しやすく、そして従って振動アクチュエータ13が容易には破壊されない。
ある実施形態によれば、振動板12は、第１の部分12aと、第２の部分12bと、を有する。図6に示すように、第２の部分12bは、第１の部分12aの長手方向に垂直な方向に、第１の部分12aの両側からそれぞれ延びている。振動板12は、第２の部分12bを支持ブロック11に固定することにより、支持ブロック11に固定されている。第１の部分12aは、支持ブロック11と接触しておらず、そして振動アクチュエータ13が取り付けられている部分である。第１の部分12a及び第２の部分12bのそれぞれは、細長い形状を有し、そして第１の部分12a及び第２の部分12bは互いに実質的に直角をなす。振動アクチュエータ13は、第１の部分12aにのみ取り付けられていて、第１の部分１２ａは支持ブロック１１と接触していないので、振動板12が振動アクチュエータ13によって効果的に振動され得る。
さらに、ある実施形態によれば、第１の部分12aおよび第２の部分12bは、好ましくは、それぞれ、第１の部分12aおよび第２の部分12bの実質的に中間において、互いに実質的に直角をなす。したがって、触覚振動発生装置1が組み立てられるときに、支持ブロック11の中間部に振動アクチュエータ13を容易に設けることができる。
ある実施形態によれば、第１の部分12aの長手方向における第１の部分12aの長さは、第２の部分12bの長手方向における第２の部分12bの長さよりも長い。従って、第１の部分12aがより効果的に振動し得る。
ある実施形態によれば、上述したように、振動板12は、振動板12及び支持ブロック11の２つの孔をそれぞれ貫通するねじ15a,15bを用いることによって、支持ブロック11に固定され得る。従って、触覚振動発生装置1の組み立てが簡略化される。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、振動板12の第１の部分12aの下面(第２面)に取り付けられている。すなわち、振動アクチュエータ13は、振動板12の第１の部分12aと支持ブロック11との間に配置されている。ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、第１の部分12aの上面(第1面)に取り付けられており、それにより振動アクチュエータ13および支持ブロック11は、後述するように、第１の部分12aの両側に配置されている(図8、11)。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、圧電素子、偏心モータ、線形振動子、形状記憶合金等であり得る。振動アクチュエータ13は、セラミック圧電体および高分子圧電体等の圧電体から構成され得る。振動アクチュエータ13によって発生する振動の周波数は、30Hz〜300Hz程度であり得、そしてその周波数は、人がタッチパネルまたは表示パネル等の被振動体に指などで触れたときに、良好な触覚を得るための触覚振動として150Hz〜250Hz程度であってよい。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は細長い形状を有していてよく、そして振動アクチュエータ13および第１の部分12aは同じ方向に延びる。この構成において、振動アクチュエータ13は、第２の部分12bを効果的に振動させることができる。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、第１の部分12aの下面に粘着剤等(接着剤等)で取り付けられていてよい。この構成により、振動アクチュエータ13の振動板12への取り付けが簡略化される。ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、粘着剤等（接着剤等）によって第１の部分12aの上面に取り付けられてよい。
ある実施形態によれば、２つのねじ15a,15bは、支持ブロック11の上方から見たときに、振動アクチュエータ13の両側に配置されている。したがって、振動アクチュエータ13が破損しにくい。
ある実施形態によれば、第１の部分12aは、支持ブロック11の上方から見たときに、支持ブロック11の両側を越えて延びている。２つの重り14は第１の部分12aの両端にそれぞれ取り付けられており、それにより振動アクチュエータ13が振動板12を効果的に振動させることができる。詳細には、図7に示すように、第１の部分12aの両端は、それぞれ振動板12の上方から見たときに、より大きな表面を有している。したがって、第１の部分12aの端部は、その両端部で重り14を支持するように確保されている。
ある実施形態によれば、重り14は、上板重り(第１の板重り)14aと下板重り(第２の板重り)14bとを備え、そして上板重り14aと第２の板重り14bとは第１の部分12aの端部を挟んでいる。
ある実施形態によれば、上板重り14aの厚さは、下板重り14bの厚さと異なっていてよい。この構成において、重り14の厚さが容易に調整され得、そしてしたがって、組立スペースがより有効に利用され得る。
ある実施形態によれば、下板重り14bの厚さが上板重り14aの厚さよりも厚くてよい。即ち、下板重り14bの重さが上板重り14aの重さよりも重くてよい。この構成において、重り14を含む振動板12の重心が支持ブロック11の側に移動することから、振動板12が安定的に振動する。下板重り14bの厚さは上板重り14aの厚さの１倍を超え３倍以下程度であってよい。
ある実施形態によれば、下板重り14bの重さが上板重り14aの重さよりも重くてよい。即ち、下板重り14bの比重が上板重り14aの比重よりも大きくてよい。この構成において、重り14を含む振動板12の重心が支持ブロック11の側に移動することから、振動板12が安定的に振動する。例えば、上板重り14aの材料は樹脂であってよく、そして下板重り14bの材料は金属であってよい。例えば、上板重り14aの材料はアルミニウム（Ａｌ），マグネシウム（Ｍｇ）等であってよく、そして下板重り14bの材料は錫（Ｓｎ），銅（Ｃｕ），鉄（Ｆｅ），クロム（Ｃｒ），ニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ）等であってよい。この場合、下板重り14bの厚さが上板重り14aの厚さと同じであってよい。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13の曲げ振動が発生したときでさえも、振動アクチュエータ13が支持ブロック11に接触しないので、振動アクチュエータが破損しにくい。したがって、触覚振動発生装置1の寿命を延ばすことができる。さらに、第１の部分12a及び振動アクチュエータ13が支持ブロック11に接触するのを防止できるので、振動アクチュエータ13の曲げ振動が支持ブロック11に開放されるのを回避することもできる。加えて、振動アクチュエータ13が支持ブロック12に接触しない第１の部分12aにのみ取り付けられるので、振動アクチュエータ13が振動板12を効果的に振動させることができる。
図8及び図9は、ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す斜視図である。図8は触覚振動発生装置1を示し、そして図9はこれらのねじが無い触覚振動発生装置1を示す。図10は、ある実施形態による触覚振動発生装置1の支持ブロック11を示す。
ある実施形態による触覚振動発生装置1は、振動アクチュエータ13が第１の部分12aの上面に取り付けられている。
ある実施形態によれば、振動アクチュエータ13は、振動板12の第１の部分12aの上面(第1の面)に直接取り付けられてよい。この構成においては振動アクチュエータ13および支持ブロック11は、第１の部分12aの両側に配置される。
ある実施形態によれば、触覚振動発生装置1の支持ブロック11は、支持ブロック11の上面11aに２つの突起11b,11cを有する(図10)。支持ブロック11の２つの孔は、２つの突起11b,11cにそれぞれ形成されている。触覚振動発生装置1が組み立てられるときに、振動板の第２の部分12bの２つの孔が支持ブロック11の２つの孔にそれぞれ整列する(図9)。それから、振動板12を支持ブロック11に固定するために、ねじ15a,15bが第２の部分12bの孔及び支持ブロック11の孔にそれぞれ通される(図8)。
ある実施形態によれば、振動板12は、支持ブロック11の表面11aから突起11b、11cによって離間される。すなわち、ある実施形態による溝11dが必要とされず、そして従って、簡易な触覚振動発生装置1が得られる。
ある実施形態によれば、２つの突起11b,11cは、振動アクチュエータ13を伸縮させ、そしてそれにより振動板12の第１の部分12aを支持ブロック11に接触することなく振動させるために、好ましくは支持ブロック11の上面11aから少なくとも1mmの高さを有する。
したがって、簡易な構成で、ある実施形態による触覚振動発生装置1の寿命が延ばされ得る。
図11および図12は、ある実施形態による触覚振動発生装置1を示す斜視図である。図11は触覚振動発生装置1を示し、図12はねじが無い触覚振動発生装置1を示す。図13は、ある実施形態による触覚振動発生器1の支持ブロック11を示す。
ある実施形態によれば、支持ブロック11は、溝11dを備え、支持ブロック11の表面11aに突起を有さない(図13)。さらに、振動アクチュエータ13は、第１の部分12aの上面に取り付けられている。
触覚振動発生装置1が組み立てられるときに、振動板12の第２の部分12bの２つの孔が支持ブロック11の２つの孔にそれぞれ整列される(図12)。固定要素は、第２の部分12bの孔及び支持ブロック11の孔にそれぞれ通され、振動板12を支持ブロック11に固定する(図11)。
ある実施形態によれば、第１の部分12aが支持ブロック11と接触しないように、振動板１２の第１の部分12aは溝11dによって支持ブロック11から離間されている。加えて、振動アクチュエータ13は第１の部分12aの上面に取り付けられているので、振動アクチュエータ13も支持ブロック11に接触しない。したがって、触覚振動発生装置1の寿命がより簡単な構成によって延長される。
変形された実施形態
振動アクチュエータ13
圧電アクチュエータ13は圧電素子であり得る。圧電素子13のセラミック圧電体の材料としては、チタン酸バリウム（BaTiO3）、チタン酸鉛（PbTiO3）、チタン酸ジルコン酸鉛（Pb[ZrxTi1-x]O30<x<1混晶：PZT）、ニオブ酸カリウム（KNbO3）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、タングステン酸ナトリウム（NaxWO3）、酸化亜鉛（ZnO,Zn2O3）、Ba2NaNb5O5、Pb2KNb5O15、リチウムテトラボレート（Li2B4O7）、ニオブ酸ナトリウムカリウム（（K,Na）NbO3）、チタン酸ビスマスナトリウム（Na0.5Bi0.5TiO3）等が用いられてよい。ポリマー圧電体の材料としては、ポリフッ化ビニリデン（1,1-2フッ化エタン重合体：PVDF）等が採用できる。
圧電素子13の振動の振幅は典型的に３０μｍ〜１０００μｍ程度であり、そしてその振幅は、人の指で良好な触感を得るための触覚振動発生装置１としては５０μｍ〜１５０μｍ程度であってよい。
上述したように、触覚振動発生装置１はタッチパネルおよび表示パネル等の被振動体に設置される。具体的には、それはタッチパネルまたは表示パネルを構成するガラス基板等の基板上、または基板の周縁に取り付けられた枠体またはケースに設置される。触覚振動発生装置１が基板上に設置されるとき、もし基板が四角形状等の多角形状の基板であれば、基板に伝達した圧電素子13の振動が基板の対向する辺で反射しおよび干渉して固有振動（共振振動）が生じやすい基板の位置に、触覚振動発生装置１が設置されていてよい。即ち、触覚振動発生装置１は基板の１つの辺の中央に設けられていてよい。
さらに、基板に生じる振動は、基板の面に垂直な方向に振幅を有する横振動と、基板の面に平行な方向に振幅を有する縦振動と、を含む。しかしながら、固有振動を効率的に生じさせる点で横振動を効率的に発生させることが望ましい。この目的ためには、基板の１つの辺の中央における基板の面上に触覚振動発生装置１を設置することが望ましい。触覚振動発生装置１が枠体、ケース等に設けられるとき、基板の１つの辺の中央部に対応するケース等の表面に、触覚振動発生装置１を設けることが望ましい。
さらに、触覚振動発生装置１は基板の面の中央またはその中央に対応するケースの部位に設けられていてよい。この場合、基板の形状が三角形状、四角形状、五角形以上の多角形状、円形状等の種々の形状を有しているとしても、触覚振動発生装置１の振動は、互いに対向する基板のあらゆる部位で振動が反射し干渉し、そして固有振動が生じやすくなる。
具体的には、以下の構成が用いられてよい。基板が四角形であるとき、触覚振動発生装置１が基板の１つの辺（その長さは「Ｌｓ」で表される）に設置されるならば、その辺の端からＬｓ／２，Ｌｓ／３，Ｌｓ／４・・・Ｌｓ／ｎ（ｎは２以上の整数）の位置に設置されることが望ましい。この場合、辺部の端からＬｓ／ｎの部位は固有振動の腹となることから、固有振動が効率的に発生され得る。
四角形の基板の辺における点ｐ１と、基板の辺の点ｐ１に対向する位置にある点ｐ２と、を結ぶ線分であって、基板の面の中心を通る線分がｌｐと称され、そして線分ｌｐの長さがＬｐと称される。触覚振動発生装置１は、線分ｌｐ上における、点ｐ１または点ｐ２からＬｐ／２，Ｌｐ／３，Ｌｐ／４・・・Ｌｐ／ｎの位置に配置されていてよい。この場合、線分ｌｐ上における、点ｐ１または点ｐ２からＬｓ／ｎの部位は、固有振動の腹となることから、固有振動が効率的に発生され得る。より好適には、点ｐ１は１つの辺部の中心点であり、点ｐ２は対向する辺部の中心点である。
圧電素子13の形状は、直方体、立方体、板状体、円柱状等の柱状体等の形状であってよいが、長板状、帯状等の長手方向を有する板状体が好ましい。この場合、圧電素子13の両端部または中央部が長手方向に垂直な方向（すなわち圧電素子13の主面に直交する方向）に大きく振れる振動を発生させる目的に適している。この振動が、所謂曲げ振動と呼ばれる。
振動板12
振動板12は振動板であり、そして従って振動板12の材料は圧電素子13の振動の振幅を大きく増幅する目的に適した材料であってよい。例えば、靱性を有する金属、合金、弾性を有する樹脂等が用いられてよい。金属は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）（特に、化学的に安定しているＭｇ含有質量％が９９．９５％以上の高純度マグネシウム）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）等を含む。特に、剛性が高い軽金属であるとともに圧電素子13の振動に追従しやすいように慣性質量が低減され得ることから、アルミニウム（Ａｌ）、ベリリウム（Ｂｅ）、およびマグネシウム（Ｍｇ）（特に高純度マグネシウム）が望ましい。
合金の例は、アルミニウムを主成分とするジュラルミン（Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金）、マグネシウムを主成分とするマグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ｚｎ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金）、ボロン化チタン、ステンレススチール、およびＣｕ−Ｚｎ合金を含む。特に、圧電素子13の振動に追従しやすいように慣性質量を小さくすることができるとともに剛性の高い合金であることから、ジュラルミンまたはマグネシウム合金が望ましい。
合金のさらなる例は、チタンを主成分とするチタン合金（Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｎ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ−Ｓｎ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｚｒ合金、Ｔｉ−Ａｌ−Ｍｏ−Ｖ合金、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ａｌ合金、Ｔｉ−Ｐｄ合金）を含む。これらのチタン合金は、軽量であり、高い強度を有し、および優れた耐腐食性を有する。これらのチタン合金は、圧電素子13の振動に追従しやすいように慣性質量を小さくすることができるとともに高い剛性を有する。そして振動板12の耐久性が改善され、その結果、触覚振動発生装置１の寿命が長くなる。
樹脂の例は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンテレフタルアミドを含む。さらに、これらの樹脂にカーボンファイバーが混入された高い耐久性を有する複合樹脂が、用いられてよい。
振動板12（第１の部分12aおよび／または第２の部分12b）は、短手方向（長手方向に垂直な方向）において一定の長さを有する長方形状を有していてよいが、振動板12の両端部の短手方向の各長さが振動板12の中央の短手方向の長さよりも短い形状を有していてよい。さらに、振動板12は、振動板12の短手方向の長さが中央部から両端部に向かって漸次短くなる形状を有していてよい。これらの場合、振動板12の両端部の慣性質量が低減されることから、振動が圧電アクチュエータ13の曲げ振動に追従し、そして振動の振幅がより増幅されやすくなる。さらに、振動板12の両端部の慣性質量を低減する目的に適した形状として、振動板12の両端部の各厚みが振動板12の中央部の厚みよりも薄くてよい。
支持ブロック11
支持ブロック11の材料は、アルミニウム、マグネシウム（Ｍｇ）（特に高純度マグネシウム）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、ジュラルミン（Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ合金）、マグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ｚｎ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金）、ステンレススチール、Ｃｕ−Ｚｎ合金等の合金、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）、シリコーン樹脂等の樹脂を含む。
支持ブロック11のさらなる材料は、上述のチタン合金を含む。従って、支持ブロック11の耐久性が改善され、その結果、触覚振動発生装置１の寿命が長くなる。
支持ブロック11が振動アクチュエータ13の振動に追従するため、および振動をより効率良く被振動体に伝達するためには、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、テフロン（登録商標）樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）、シリコーン樹脂等の樹脂が、支持ブロック11にとって好ましい。
支持ブロック11中の微細な空間部の割合は、１体積％程度〜５０体積％程度であってよい。同じ目的のために、多数の微細な空間に代えて、シリコーン樹脂等の柔軟な樹脂から成る多数の微粒子が支持ブロック11中に混入されてあってよい。支持ブロック11の微粒子の割合は、１体積％程度〜５０体積％程度であってもよい。
上述したように、支持ブロック11は、被振動体に接していてよいが、接着層を介して接着されていてもよい。接着層は、好ましくは支持ブロック11よりも高い剛性を有している。この場合、振動が、接着層を介してガラス基板等の剛体から成る被振動体に効率よく伝達され得る。支持ブロック11は、タッチパネルまたは表示パネル等の被振動体の周縁に配置された枠体にねじ等の固定部材によって固定されていてもよい。
支持ブロック11の大きさは、触覚振動発生装置１の上から見た（平面視した）ときに、振動アクチュエータ13の全体を含んでいてよい。この場合、支持ブロック11は、振動アクチュエータ13の振動を効率よく受け取ることができ、そして圧電素子13の破損を抑えるために振動アクチュエータ13の激しい振動を抑えることができる。
支持ブロック11の基本的な形状は、直方体状、円柱状、部分四角錐体状、部分円錐体状等であってよい。
図14(a)〜図14(e)に示すように、支持ブロック11は、被振動体３の側の面に凹部11eまたは溝11fを有していてよい。この場合、支持ブロック11は圧電素子13の曲げ振動に追従しやすくなり、そして曲げ振動が被振動体３に効率よく伝達され得る。
図14(b)は、１つの凹部11eが被振動体３の側の支持ブロック２の底面に位置している構成を示す。さらに、凹部11eは、支持ブロック11の上から見たときに、圧電素子13の長手方向（ｘ方向）に直交する横断方向（ｙ方向）に延びた形状を有する。この場合、支持ブロック11がｘ方向において振動アクチュエータ13の曲げ振動に追従しやすくなり、そして曲げ振動が被振動体３に効率よく伝達され得る。
図14(c)は、複数の凹部11eがｙ方向に並んでいる構成を示す。この場合にも、支持ブロック11が曲げ振動に追従しやすくなり、そして曲げ振動が被振動体３に効率よく伝達され得る。
図14(d)は、ｙ方向に延びた１つの溝11hが配列されている構成を示す。この場合、支持ブロック11が振動アクチュエータ13の曲げ振動に容易に追従することができ、そして曲げ振動が被振動体３により効率よく伝達され得る。
図14(e)は、ｙ方向に延びた複数の溝11fが配列されている構成を示す。この場合、支持ブロック11が振動アクチュエータ13の曲げ振動に容易に追従することができ、そして曲げ振動が被振動体３により効率よく伝達され得る。
図15(a)および図15(b)に示すように、凹部11eまたは溝11fは、振動アクチュエータ13に近づくように湾曲した底面を有していてよい（これらの図には示していない）。この場合、支持ブロック11が振動アクチュエータ13の曲げ振動に容易に追従することができ、そして曲げ振動が被振動体３により効率よく伝達され得る。
重り14
図16〜図22は、それぞれ、重りを有する触覚振動発生装置１の様々な実施形態を示す。
図16(a)〜図16(f)は、触覚振動発生装置１の平面図である。図16(a)は、重り（慣性質量増大部）14が振動板12の第１の部分12aの両端部にそれぞれ設けられている構成を示す。振動板12の長手方向に直交する方向に延びる２つの固定部（ねじ）15a,15bが、振動板12の中央部に設けられている。ねじ15a,15bの頭は好ましくは平坦面であり、そしてねじ15a,15bの頭はより好ましくは、ねじ込まれたときに振動板12の第２の部分12bの上面から飛び出さない低頭ねじ（沈頭ねじともいう）である。高頭ねじの場合、ねじ込まれたときに頭部が振動板12５の上面から飛び出している状態となり、そして頭部が振動アクチュエータ13の振動を反射および散乱し、振動の波形を乱す傾向がある。
さらに、ねじ15a,15bの中心（中心軸）がｙ方向における第２の部分12bの１／２の位置よりも外側の端に近くに位置していることが望ましい。この場合、ねじ15a,15bによる固定部が振動アクチュエータ13から遠ざかることから、振動アクチュエータ13の振動が第２の部分12bによって減衰されることを抑えることができる。
重り14は、振動板12と一体化されていてもよく、または振動板12から分離していてもよい。重り14の材料は、振動板12と同じであってもよく、または異なっていてもよい。
重り14は、ｙ方向において、第１の部分12aのそれよりも大きな幅を有しており、重り14の単位長さ（例えば、１ｍｍ）当たりの質量が増大している。図16(a)に示す構成において、重り14は、触覚振動発生装置１を上から見た（平面視した）ときに、正方形または長方形等の板状体である。重り14は、第１の部分12aと一体的になっていてもよく、またはある実施形態による上述したような別体であってもよい。重り14が第１の部分12aと一体的になっているとき、振動板12の全体が切削加工法、プレス成形法、インジェクション成型法等の加工方法によって作製され得る。重り14が第１の部分12aと別体になっているとき、重り14は第１の部分12aに接着またはねじ止め等の固定方法によって固定され得る。
図16(b)は、重り14の外側の角部が曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の空気抵抗が減少し、振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。立ち上がり状態は、振動板12が慣性質量を有することが原因で、低周波数の振動からより高い周波数の触覚振動に移行する状態である。定常状態は、振動が、被振動体の固有周波数と同じ一定の周波数（共振周波数）を有する状態である。
図16(c)は、重り14の外側の角部および側部が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の空気抵抗がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行される。
図16(d)は、重り14の外側の角部と、重り14の内側の角部と、が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したときに最も大きい振幅を有する重り14の外側の部位と、内側の部位と、の空気抵抗が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に移行する。
図16(e)は、重り14の外側の角部および側部と、重り14の内側の角部および側部と、が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したときに最も大きい振幅を有する重り14の外側の部位および内側の部位の空気抵抗が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図16(f)は、重り14が全体として円形状または楕円形状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、重り14の全体の空気抵抗が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図17(a)および図17(b)は、触覚振動発生装置1の他の実施形態の平面図である。これらの図に示すように、重り14は、外側の端の幅（ｙ方向）が内側の端の幅よりも小さい形状であってよい。この場合、振動板12が振動したとき、最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の慣性および空気抵抗が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図18(a)〜図18(f)は、触覚振動発生装置1の他の実施形態の側面図である。これらの図に示すように、重り14の主面（重り14の最も大きい面）が振動方向を含む振動面に平行であってよい。この場合、振動板12が振動したとき、重り14の全体の空気抵抗がより減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図18(a)は、重り14が正面視で正方形または長方形等の四角形の形状を有する板状体である構成を示す。
図18(b)は、重り14の外側の角部が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の空気抵抗がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図18(c)は、重り14の外側の部分の角部および側部が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の空気抵抗がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図18(d)は、重り14の外側の角部と、重り14の内側の角部と、が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したときに最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分と、内側の部分と、の空気抵抗が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図18(e)は、重り14の外側の角部および側部と、重り14の内側の角部および側部と、が円弧状等の曲線状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したときに最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分および内側の部分の空気抵抗がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図18(f)は、重り14が全体として円形状または楕円形状に丸められている構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、重り14の全体の空気抵抗が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図19(a)および図19(b)は、触覚振動発生装置1の他の実施形態の側面図である。これらの図に示すように、重り14は、その主面の外側の端の幅（ｘ，ｙ方向に垂直な方向における幅）が内側の端の幅よりも小さい形状であってよい。この場合、振動板12が振動したとき、最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の慣性が減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図19(a)に示すように、重り14は台形の形状を有していてもよく、そして図19(b)に示すように、重り14はｙ方向から見たときに三角形の形状を有していてもよい。これらの場合、振動板12が振動したときに最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の慣性がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図20(a)〜図20(f)は、触覚振動発生装置1の他の実施形態の側面図である。これらの図に示すように、重り14は振動板12の上に位置する重心を有していてもよい。この場合、重り14が振動したとき、重り14が基板３に接触したり衝突することから防がれる。触覚振動発生装置1が小型化され得る。図20(a)〜図20(f)は、それぞれ図18 (a)〜図18 (f)に対応しており、そして詳細な説明は省く。
図21(a)および図21(b)は、触覚振動発生装置1の他の実施形態の側面図である。これらの図に示すように、重り14は、その重心の位置が振動板12の上に位置しており、そして重り14の主面の外側の端の幅が内側の端の幅（ｘ，ｙ方向に垂直な方向の幅）よりも小さい形状であってもよい。この場合、重り14が振動したとき、重り14が基板３に接触したり衝突することから防がれ、触覚振動発生装置1が小型化され得、振動板12が振動したときに最も大きい振動を有する重り14の外側の部分の慣性がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図21(a)に示すように、重り14は台形の形状を有していてもよく、図21(b)に示すように、重り14はｙ方向から見て三角形の形状を有していてもよい。これらの場合、振動板12が振動したときに最も大きい振幅を有する重り14の外側の部分の慣性がさらに減少し、そして振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。
図16〜図21は重り14が板状体である場合を示したが、重り14は四角柱等の多角柱状または円柱状等の柱状体であってもよい。この場合、重り14の外側の部分の少なくとも一部が曲線状に丸められていてもよい。
図22(a)〜図22(d)は、触覚振動発生装置の他の実施形態の平面図である。これらの図に示すように、重り14は、少なくとも１つの貫通孔14cを有していてよい。この場合、重り14の重量が軽量化されることにより慣性が減少し、そして重り14の空気抵抗が減少する。その結果、振動板12が振動したとき、振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。また、貫通孔14cの大きさおよび／または数を調整することによって、立ち上がり状態の期間が調整され得る。さらに、貫通孔14cの大きさおよび／または数を調整することによって、被振動体の質量および大きさに伴って変化する固有振動の周波数に振動板12の振動を整合させることが容易になる。
図22(a)は、重り14が１つの貫通孔14cを有している構成を示す。
図22(b)は、重り14が複数の貫通孔14cを有している構成を示す。この場合、重り14がより軽量化されることから、慣性がさらに減少し、そして重り14の空気抵抗がさらに減少する。
図22(c)は、貫通孔14cの中心が重り14のｘ方向における中心線14Lの外側にある構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、振幅が大きい重り14の外側の部分の慣性が大きく減少する。
図22(d)は、複数の貫通孔14cの中心が、それぞれ、重り14のｘ方向において、中心線14Lの外側にある構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、大きい振幅を有する重り14の外側の部分の慣性がさらに減少する。
貫通孔14cは、三角形状、四角形状、五角形以上の多角形状、円形状、および楕円形状等の様々な形状を有していてよい。重り14の剛性が殆ど低下しないという事実の観点で、貫通孔14cの形状は円形状または楕円形状が好ましい。
振動板12の短手方向における重り14の最大長さ（その長さはＬｗｓで表される）が、振動板12の短手方向における、第一の部分12aおよび２つの第二の部分12bの合計の長さ（その長さはＬｖｓで表される）よりも短くてよい。この場合、重り14の空気抵抗がさらに減少し、そして重り14の慣性がさらに減少する。ＬｗｓはＬｖｓの１／２以上１未満であってよい。
振幅板12
図23(a)〜図23(d)は、触覚振動発生装置1の他の実施形態の平面図である。これらの図に示すように、振動板12の第１の部分12aは、少なくとも１つの貫通孔12cを有していてよい。この場合、第１の部分12aの重量が軽量化されることによって慣性が減少し、そして第１の部分12aの空気抵抗が減少する。その結果、振動板12が振動したとき、振動板12の振動が立ち上がり状態から定常状態に容易に移行する。貫通孔12cの大きさおよび／または数を調整することによって、立ち上がり状態の期間が調整され得る。さらに、貫通孔12cの大きさおよび／または数を調整することによって、被振動体の質量および大きさに伴って変化する固有振動の周波数に振動板12の振動を整合させることが容易になる。
図23(a)は、第１の部分12aが２つの貫通孔12cを有しており、それらの貫通孔12cが、それぞれ、触覚振動発生装置１の上から見たときに、振動アクチュエータ13の両側に配置されている構成を示す。
図23(b)は、第１の部分12aが複数の貫通孔12cを有しており、それらの貫通孔12cが、それぞれ、触覚振動発生装置１の上から見たときに、振動アクチュエータ13の両側に配置されている構成を示す。この場合、第１の部分12aがより軽量化されることから、慣性がさらに減少し、そして第１の部分12aの空気抵抗がさらに減少する。
図23(c)は、触覚振動発生装置1の上から見たときに、貫通孔12cの中心が第１の部分12aのｘ方向において中心線12dの外側にある構成を示す。中心線12dは、触覚振動発生装置1がその上から見られたときに、第２の部分12bとｘ方向に沿って重り14の内側との間に配置されている。この場合、振動板12が振動したとき、大きい振幅を有する第１の部分12aの外側の部分の慣性が減少する。
図23(d)は、触覚振動発生装置1の上から見たときに、複数の貫通孔12cのそれぞれの中心が、第１の部分12aのｘ方向における中心線12dよりも外側にある構成を示す。この場合、振動板12が振動したとき、大きい振幅を有する第１の部分12aの外側の部分の慣性がさらに減少する。
貫通孔12cは、三角形状、四角形状、五角形以上の多角形状、円形状、および楕円形状等の様々な形状を有していてよい。第１の部分12aの剛性が殆ど低下しないという事実の観点で、貫通孔12cの形状は円形または楕円形である。
振動板12は、振動の初期には立ち上がり状態にあり、そしてその後に定常状態となるが、立ち上がり状態はできるだけ短いことが好ましい。人に対する感覚刺激の提示から行動の反応が生じるまでに経過する時間、所謂反応時間は、０．１４秒〜０．２秒である。従って、人に対する感覚刺激が神経経路を伝って脳に達する時間は０．０５秒〜０．１秒程度であることから、立ち上がり状態の期間は０．１秒以下が好ましく、より好ましくは０．０５秒以下である。この場合、立ち上がり状態の不自然な触覚振動が人の脳に達する前に定常状態に移行され得、そして人はより自然な触覚振動を感じされ得る。定常状態の期間は０．５秒〜５秒程度あることから、｛（立ち上がり状態の期間）／（定常状態の期間）｝×１００（％）は、２０％｛（０．１秒／０．５秒）×１００％｝以下が好ましい。より好適には、１０％｛（０．０５秒／０．５秒）×１００％｝以下がよい。
触覚振動発生装置1による被振動体
振動板12の振動における立ち上がり状態の期間および定常状態の期間を制御するための振動期間制御部を設けることが望ましい。振動期間制御部は、被振動体に設けられたＩＣ，ＬＳＩ等の駆動素子のＲＯＭ（Read Only Memory）部、ＲＡＭ（Random Access Memory）部に格納された制御プログラム、または駆動素子と別個の駆動素子のＲＯＭ部またはＲＡＭ部、またはＲＡＭ部に格納された制御プログラムであってよい。
振動アクチュエータ13を有していないダミーの触覚振動発生装置が、触覚振動発生装置１の設置部分と対向する基板の部分に設けられていてよい。ダミーの触覚振動発生装置は、ダミーの触覚振動発生装置が振動アクチュエータ13が設けられていないことを除いて、触覚振動発生装置1と同じ構成を有していることから、振動板12の振動に共振する共振補助装置として機能する。従って、固有振動が被振動体に効率的に発生され得る。さらに、被振動体が２つの触覚振動発生装置の共振によって振動されることから、触覚振動発生装置が小型化され得る。ダミーの触覚振動発生装置は、基板の中心点に関して触覚振動発生装置1と点対称のところに配置されてよい。この場合、ダミーの触覚振動発生装置1が振動板12の振動に容易に共振する。２つ以上のダミーの触覚振動発生装置が取り付けられてよい。
触覚振動発生装置1は、タッチパネルおよび表示装置に適用され得る。タッチパネルは、マトリクススイッチ型、抵抗膜型、表面弾性波型（超音波方式）、赤外線型、電磁誘導型、表面型静電容量型、および投影型静電容量型等の様々な型のものであってよい。これらのうち、表面型静電容量型は、１０インチ型以上のタッチパネルに好適に使用される。表面型静電容量型のタッチパネルの静電容量検出部は、例えば、透明被覆層、透明導電膜、およびガラス基板の３層を備え、そして透明導電膜はガラス基板の４つの部分に設けられた電極に接続される。均一な電界が、透明導電膜によってガラス基板上の透明被覆層の表面に形成される。人の指等の静電的な導電体が静電容量検出部の表面に触れたとき、駆動回路からの微弱な電流が４つの隅部の電極、透明導電膜、透明被覆層及び指を経由して、大地等の周辺環境と駆動回路との間で等価回路的に閉回路を形成する。指等の位置が、駆動回路によって４つの隅部の電極における電流の比率を算出することにより、判別され得る。表面型静電容量型のタッチパネルは、構成が簡易なため低コストに製作でき、大型のタッチパネルに適して用いられる。
投影型静電容量型では、指等による接触部の多点検出が可能である。例えば、投影型静電容量型のタッチパネルの静電容量検出部は、透明絶縁体層、およびその透明絶縁体層の下の透明電極層を有し、そして制御ＩＣおよび制御ＬＳＩ等の駆動回路を搭載したガラス基板等の基板を含む。透明電極層は、ＩＴＯ等から作製され、および所定の方向に延びるように形成された、モザイク状の第１の検出電極パターンを有する第１の層と、ＩＴＯ等から作製され、および第１の層の下方に所定の方向と直交する方向に延びるように形成された、モザイク状の第２の検出電極パターンを有する第２の層と、を含む。人の指等の静電的な導電体が静電容量検出部の表面に触れたとき、その付近の第１及び第２の検出電極パターンにおける１ｐＦ程度の静電容量の変化を検出することによって、接触部の位置が高精度でもって２次元的に検出され得る。加えて、第１及び第２の検出電極パターンの長さが長くなると、第１及び第２の検出電極パターンの電気抵抗が増加することから、第１及び第２の検出電極パターンの電気抵抗は、第１及び第２の検出電極パターンを金属配線に接続することによって低減され得、大型化に対応することができる。この投影型静電容量型のタッチパネルは、接触部の位置検出を行うための制御ＩＣ、制御ＬＳＩ等によって多点検出が可能であり、かつ実用性が高いので、タブレット型携帯端末等に適して用いられ得る。
表示装置の例は、液晶表示装置、有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）表示装置、無機ＥＬ表示装置、ＰＤＰ（Plasma Display）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示装置等を含む。
さらに、本発明の触覚振動発生装置1は、タッチパネルおよび表示装置を含む様々な電子機器に適用され得る。そのような電子機器は、スマートウォッチ等のデジタル表示式腕時計、自動車経路誘導システム（カーナビゲーションシステム）、船舶経路誘導システム、航空機経路誘導システム、スマートフォン端末、携帯電話、タブレット端末、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子手帳、電子書籍、電子辞書、パーソナルコンピュータ、複写機、ゲーム機器の端末装置、テレビジョン、商品表示タグ、価格表示タグ、産業用のプログラマブル表示装置、カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー、ファクシミリ、プリンター、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、自動販売機、列車等の車両内の広告表示装置、駅および空港等に設置される案内表示装置等を含む。
本開示の実施形態が上記に詳細に説明されたが、本開示はそれに限定されず、本開示の実質から乖離しない様々な態様で変更または修正されてよい。
1 触覚振動発生装置
11 支持ブロック
11a 支持ブロックの表面
11b 突起
11c 突起
11d 溝
11e 凹部11f 溝
12 振動板
12a 第１の部分
12b 第２の部分
13 振動アクチュエータ
14 重り
14a 第１の板重り
14b 第２の板重り
15a, 15b 固定要素

Claims (25)

  1. 支持ブロック(11)と、
    振動板(12)と、
    振動アクチュエータ(13)と、を備え、
    前記振動板(12)は、支持ブロック(12)と接触しない第１の部分(11a)と、支持ブロック(12)に固定される第２の部分(11b)とを備え、振動アクチュエータ(13)は、第１の部分(12a)の表面に取り付けられる、触覚振動発生装置(1)。
  2. 前記振動アクチュエータ(12)の曲げ振動が発生したときに、前記第１の部分(12a)は、前記振動アクチュエータ(13)の曲げ振動の方向に振動する、請求項１に記載の触覚振動発生装置(1)。
  3. 前記振動アクチュエータ(13)は、前記支持ブロック(11)に接触していない、請求項２に記載の触覚振動発生装置(1)。
  4. 前記振動アクチュエータ(13)は、１つだけの振動アクチュエータ(13)である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  5. 前記振動アクチュエータ(13)は、圧電素子である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  6. 前記第１の部分(12a)及び前記第２の部分(12b)は、それぞれ細長い形状を有し、前記第１の部分(12a)および前記第２の部分(12b)は、互いに実質的に直角である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  7. 前記第１の部分(12a)及び前記第２の部分(12b)は、それぞれ、前記第１の部分(12a)および前記第２の部分(12b)のほぼ中間において、互いに実質的に直角である、請求項６に記載の触覚振動発生装置(1)。
  8. 前記第１の部分(12a)の長手方向の長さは、前記第２の部分(12b)の長手方向の長さよりも長い、請求項６または７に記載の触覚振動発生装置(1)。
  9. 前記振動アクチュエータ(13)は長尺状であり、前記振動アクチュエータ(13)と前記第１部分(12a)とは同一方向に延びている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  10. ２つのおもり(14)を備え、
    前記第１の部分(12a)は、前記第２の部分(11b)が固定された前記支持ブロック(11)の側方から見て前記支持ブロック(12)の両側を越えて延び、前記２つの重りは、前記第１の部分(12a)の両端にそれぞれ取り付けられている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  11. 前記２つの重り(14)のそれぞれは、第１の板重り(14a)と第２の板重り(14b)とからなり、前記第１の板重り(14a)と前記第２の板重り(14b)とは、前記第１の部分(12a)の端部をそれぞれ挟んでいる、請求項１０に記載の触覚振動発生装置(1)。
  12. 前記第１の板重り(14a)の厚さと前記第２の板重り(14b)の厚さとが異なる、請求項１１に記載の触覚振動発生装置(1)。
  13. 前記第２の部分(12b)は、２つの固定要素(15a,15b)によって前記支持ブロック(11)に固定され、前記２つの固定要素(15a,15b)は、前記振動アクチュエータ(13)の両側に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  14. 前記第２の部分(12b)は２つの孔を備え、前記２つの固定要素(15a，15b)はねじである、請求項１３に記載の触覚振動発生装置(1)。
  15. 前記支持ブロック(11)は２つの孔を備え、前記支持ブロック(11)の前記２つの孔のそれぞれは、前記第２の部分(12b)の前記２つの孔のそれぞれに対応する、請求項１４に記載の触覚振動発生装置(1)。
  16. 前記振動アクチュエータ(13)は、前記第１の部分(12a)の前記第１の面に、前記振動アクチュエータ(13)と前記支持ブロック(11)とが前記第１の部分(12a)の両側に配置されるように取り付けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  17. 前記支持ブロック(11)は、前記支持ブロック(11)に２つの突起(11b,11c)を有し、前記支持ブロック(11)の２つの孔は、前記２つの突起(11b,11c)にそれぞれ形成されている、請求項１５に記載の触覚振動発生装置(1)。
  18. 前記支持ブロック(11)は、前記支持ブロック(11)の表面(11a)に溝(11d)を備え、前記溝(11d)は、前記第１の部分(12a)に沿って延び、前記振動アクチュエータ(13)は、前記第１の部分(12a)の第２の表面に、前記振動アクチュエータ(13)が溝(11d)内に配置されるように取り付けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  19. 前記振動アクチュエータ(13)は、前記第１の部分(12a)に接着剤によって取り付けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  20. 前記支持ブロック(11)の剛性は、前記振動アクチュエータ(13)の剛性よりも低い、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  21. 前記支持ブロック(11)は、等方性弾性部材からなる、請求項２０に記載の触覚振動発生装置(1)。
  22. 前記振動板(12)の剛性が前記振動アクチュエータ(13)の剛性よりも低い、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  23. 前記支持ブロック(11)は、前記支持ブロック(11)の第２の部分(12b)が固定される面とは異なる面に凹部(11e)および／または溝(12f)を備える、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)。
  24. 請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)を備えたタッチパネル装置。
  25. 請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の触覚振動発生装置(1)を備えた表示パネル。
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