JP2023161626A - Vibration generator system and electronic apparatus - Google Patents

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文久 伊藤
Fumihisa Ito
幸弘 松井
Yukihiro Matsui
浩 浜田
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Abstract

To provide a vibration generator system and an electronic apparatus which can present excellent touch feeling while suppressing finger contact sound and finger friction sound.SOLUTION: A vibration generator system comprises: a vibrator; and a piezoelectric actuator. The vibrator includes: a base material; and a particle-containing layer formed on a surface of the base material. The vibrator includes a first principal surface, which is a front face of the particle-containing layer, and a second principal surface, which is the opposite side of the first principal surface. The particle-containing layer includes: a plurality of particles made of inorganic material where the median diameter of the particles is 8 μm or more and 30 μm or less; and resin material which coats the surface of the base material and fixes the plurality of particles on the surface of the base material. The plurality of particles are exposed on the first principal surface where the area ratio of the plurality of particles is 2% or more and 45% or less when viewed from a direction perpendicular to the first principal surface, and the piezoelectric actuator is bonded with the second principal surface.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、振動による触覚提示に係る振動発生装置及び電子機器及に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vibration generator and electronic equipment related to tactile sensation presentation using vibration.

スマートフォンやカーナビゲーション等のタッチパネルでは、入力がなされたことを振動により通知する技術(フォースフィードバック)が用いられている。また、近年では通知だけではなく、パネルの振動にさまざまなバリエーションをもたせることで表示物の感触を表現したり、操作位置を認識させたりするような触覚技術が検討されている。 Touch panels such as smartphones and car navigation systems use a technology (force feedback) that notifies users of input via vibration. In addition to notifications, in recent years haptic technology has been studied that uses various variations in the vibration of the panel to express the feel of displayed objects and to recognize the operating position.

触覚技術として、圧電アクチュエータをパネルへ貼り付け、超音波帯域の振動を生じさせることによりパネル表面に定在波を発生させることができる。その表面を指などで触れるとユーザは触感を感じることができる。そして信号パターンを変えることで、様々なバリエーションの触感を表現することができる。 As a haptic technology, it is possible to generate standing waves on the panel surface by attaching piezoelectric actuators to the panel and generating vibrations in the ultrasonic band. When the user touches the surface with a finger or the like, the user can feel the tactile sensation. By changing the signal pattern, it is possible to express a variety of tactile sensations.

しかしながら、このような触感を発生させているパネル表面に指を触れる際、指とパネルの接触による異音(以下、接触音)が発生する場合がある。これに対し、特許文献1には、パネル表面の表面粗さを粗くすることで指の接触音を低減する技術が開示されている。また、特許文献2には、パネル表面に幅1mm~10mm、深さ0.01mm~0.1mmの凹凸を設けることによって指接触音を抑える方法を提示している。 However, when a finger touches the panel surface that generates such a tactile sensation, an abnormal sound (hereinafter referred to as contact sound) may be generated due to the contact between the finger and the panel. On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for reducing the finger contact sound by increasing the surface roughness of the panel surface. Further, Patent Document 2 proposes a method of suppressing finger contact noise by providing unevenness with a width of 1 mm to 10 mm and a depth of 0.01 mm to 0.1 mm on the panel surface.

特開2019-16111号公報JP2019-16111A 特開2021-137735号公報JP 2021-137735 Publication

上記のように、特許文献1及び2にはパネル表面の性状によって指接触音を抑制する技術について開示されている。一方、パネル表面の性状によっては、触感を発生させていないパネル表面に指を触れる際、指とパネル表面の摩擦による異音(以下、指摩擦音)が発生する。また、パネル表面の性状によってはパネル表面にザラザラとした好ましくない触感が生じる場合がある。 As mentioned above, Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for suppressing finger contact noise by changing the properties of the panel surface. On the other hand, depending on the properties of the panel surface, when a finger touches a panel surface that does not generate a tactile sensation, an abnormal sound (hereinafter referred to as finger friction sound) may be generated due to the friction between the finger and the panel surface. Further, depending on the properties of the panel surface, the panel surface may have an undesirable rough texture.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、指接触音及び指摩擦音を抑制しながら、良好な触感を提示することが可能な振動発生装置及び電子機器を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a vibration generator and an electronic device that can provide a good tactile sensation while suppressing finger contact sounds and finger friction sounds.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る振動発生装置は、振動体と、圧電アクチュエータとを備える。
上記振動体は、基材と、上記基材の表面上に形成された粒子含有層を含み、上記粒子含有層の表面である第1の主面と、上記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する振動体であって、上記粒子含有層は、無機材料からなり、メディアン径が8μm以上30μm以下である複数の粒子と、上記基材の表面を被覆し、上記複数の粒子を上記基材の表面に固定する樹脂材料とを含み、上記第1の主面に上記複数の粒子が露出し、上記第1の主面に垂直な方向から見て上記複数の粒子の面積比率が2%以上45%以下である。
上記圧電アクチュエータは、上記第2の主面に接合されている。
In order to achieve the above object, a vibration generator according to one embodiment of the present invention includes a vibrating body and a piezoelectric actuator.
The vibrating body includes a base material and a particle-containing layer formed on a surface of the base material, and a first main surface that is a surface of the particle-containing layer, and a side opposite to the first main surface. The particle-containing layer is made of an inorganic material and coats the surface of the base material with a plurality of particles having a median diameter of 8 μm or more and 30 μm or less. a resin material for fixing the particles to the surface of the base material, the plurality of particles are exposed on the first main surface, and the plurality of particles are exposed in the direction perpendicular to the first main surface. The area ratio is 2% or more and 45% or less.
The piezoelectric actuator is joined to the second main surface.

上記振動体は、パネルと上記パネルの表面に貼付されたフィルムを含み、上記基材と上記粒子含有層は上記フィルムを構成し、上記第1の主面は上記フィルムの表面であってもよい。 The vibrating body may include a panel and a film attached to the surface of the panel, the base material and the particle-containing layer may constitute the film, and the first main surface may be a surface of the film. .

上記フィルムは、30μm以上200μm以下の厚みを有してもよい。 The above film may have a thickness of 30 μm or more and 200 μm or less.

上記振動体は、上記基材であるパネルと、上記パネルの表面上に形成された上記粒子含有層を含んでもよい。 The vibrating body may include the panel as the base material and the particle-containing layer formed on the surface of the panel.

上記パネルは樹脂又はガラスからなるものであってもよい。 The panel may be made of resin or glass.

上記振動体は光透過性を有するものであってもよい。 The vibrating body may have optical transparency.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、振動発生装置を備える。
上記振動発生装置は、基材と、上記基材の表面上に形成された粒子含有層を含み、上記粒子含有層の表面である第1の主面と、上記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する振動体であって、上記粒子含有層は、無機材料からなり、メディアン径が8μm以上30μm以下である複数の粒子と、上記基材の表面を被覆し、上記複数の粒子を上記基材の表面に固定する樹脂材料とを含み、上記第1の主面に上記複数の粒子が露出し、上記第1の主面に垂直な方向から見て上記複数の粒子の面積比率が2%以上45%以下である振動体と、上記第2の主面に接合された圧電アクチュエータとを備える。
In order to achieve the above object, an electronic device according to one embodiment of the present invention includes a vibration generator.
The vibration generator includes a base material and a particle-containing layer formed on a surface of the base material, and has a first main surface that is a surface of the particle-containing layer, and a first main surface opposite to the first main surface. The vibrating body has a second main surface on the side, and the particle-containing layer is made of an inorganic material and coats the surface of the base material with a plurality of particles having a median diameter of 8 μm or more and 30 μm or less, a resin material for fixing a plurality of particles to the surface of the base material, the plurality of particles are exposed on the first main surface, and the plurality of particles are viewed from a direction perpendicular to the first main surface. The vibrating body has an area ratio of 2% or more and 45% or less, and a piezoelectric actuator joined to the second main surface.

以上のように本発明によれば、指接触音及び指摩擦音を抑制しながら、良好な触感を提示することが可能な振動発生装置及び電子機器を提供することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a vibration generator and an electronic device that can provide a good tactile sensation while suppressing finger contact sounds and finger friction sounds.

本発明の実施形態に係る振動発生装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a vibration generator according to an embodiment of the present invention. 上記振動発生装置の斜視図である。It is a perspective view of the above-mentioned vibration generator. 上記振動発生装置の側面図である。FIG. 3 is a side view of the vibration generator. 上記振動発生装置が備える振動体の断面図である。It is a sectional view of the vibrating body with which the above-mentioned vibration generator is provided. 上記振動発生装置が備える振動体を分解して示す断面図である。FIG. 3 is an exploded cross-sectional view showing a vibrating body included in the vibration generator. 上記振動体が備える粒子含有層の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a particle-containing layer included in the vibrating body. 比較例に係る振動体の音圧特性を示すグラフである。7 is a graph showing sound pressure characteristics of a vibrating body according to a comparative example. 本発明の実施形態に係る振動発生装置が備える振動体の音圧特性を示すグラフである。It is a graph showing sound pressure characteristics of a vibrator included in the vibration generator according to the embodiment of the present invention. 上記振動発生装置が備える粒子含有層の、粒子の面積比率と音圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the area ratio of particles and sound pressure of the particle containing layer with which the said vibration generator is provided. 上記粒子含有層の、粒子の粒径と指接触音の関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the particle size of particles and finger contact sound in the above-mentioned particle-containing layer. 上記粒子含有層の、粒子の粒径と指摩擦音の関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between particle size and finger friction sound in the particle-containing layer. 上記粒子含有層の、粒子の粒径と触感の関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the particle size and the tactile sensation of the particles in the particle-containing layer. 上記振動発生装置が備えるフィルムの厚みと変位量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the thickness of the film with which the said vibration generator is equipped, and displacement amount. 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る振動発生装置について説明する。なお、以下の各図においてX方向、Y方向及びZ方向を相互に直交する3方向とする。 A vibration generator according to an embodiment of the present invention will be described. Note that in each of the following figures, the X direction, Y direction, and Z direction are three directions that are orthogonal to each other.

[振動発生装置の構成]
図1は、本実施形態に係る振動発生装置100の模式図である。同図に示すように、振動発生装置100は、振動体101、圧電アクチュエータ102及び駆動装置103を備える。図2は振動発生装置100の斜視図であり、図3は振動発生装置100の側面図である。なお、図2及び図3では駆動装置103の図示は省略する。
[Configuration of vibration generator]
FIG. 1 is a schematic diagram of a vibration generator 100 according to this embodiment. As shown in the figure, the vibration generator 100 includes a vibrating body 101, a piezoelectric actuator 102, and a drive device 103. FIG. 2 is a perspective view of the vibration generator 100, and FIG. 3 is a side view of the vibration generator 100. Note that illustration of the drive device 103 is omitted in FIGS. 2 and 3.

振動体101は、振動体101に触れるユーザに触覚を提示する。振動体101はパネル状の部材であり、例えば、液晶パネルや電子機器の筐体等である。振動体101の形状やサイズは特に限定されない。図2及び図3に示すように、振動体101の一方の主面を第1の主面101aとし、第1の主面101aの反対側の主面を第2の主面とする。振動体101の詳細な構成については後述する。 The vibrating body 101 presents a tactile sensation to a user who touches the vibrating body 101. The vibrating body 101 is a panel-shaped member, such as a liquid crystal panel or a housing of an electronic device. The shape and size of the vibrating body 101 are not particularly limited. As shown in FIGS. 2 and 3, one main surface of the vibrating body 101 is a first main surface 101a, and the main surface opposite to the first main surface 101a is a second main surface. The detailed configuration of the vibrating body 101 will be described later.

圧電アクチュエータ102は、振動体101の第2の主面101bに接合され、振動を生じる。圧電アクチュエータ102は、正極、負極及び圧電材料層を備え、正極と負極の間に電圧を印加すると、逆圧電効果により圧電材料層に変形が生じ、振動が発生する。図1において、正極に接続された正極端子102aと、負極に接続された負極端子102bを示す。 The piezoelectric actuator 102 is joined to the second main surface 101b of the vibrating body 101 and generates vibration. The piezoelectric actuator 102 includes a positive electrode, a negative electrode, and a piezoelectric material layer, and when a voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode, the piezoelectric material layer is deformed due to an inverse piezoelectric effect, and vibration is generated. In FIG. 1, a positive terminal 102a connected to the positive electrode and a negative terminal 102b connected to the negative electrode are shown.

正極端子102aには正極配線104が接続され、負極端子102bには負極配線105が接続されている。図1に示すように正極配線104及び負極配線105は、駆動装置103に接続され、駆動装置103から駆動信号が供給されると圧電アクチュエータ102に振動が生じる。 A positive electrode wiring 104 is connected to the positive electrode terminal 102a, and a negative electrode wiring 105 is connected to the negative electrode terminal 102b. As shown in FIG. 1, the positive electrode wiring 104 and the negative electrode wiring 105 are connected to a driving device 103, and when a driving signal is supplied from the driving device 103, vibration occurs in the piezoelectric actuator 102.

圧電アクチュエータ102は正極と負極を、圧電材料層を介して交互に積層した積層構造を有するものであってもよく、他の構造を有するものであってもよい。圧電アクチュエータ102はエポキシ樹脂等によって第2の主面101bに接合されたものとすることができる。また、図15乃至図17に示すように、圧電アクチュエータ102は対や並列などの配置で2つ以上が第2の主面101bに接合されてもよい。 The piezoelectric actuator 102 may have a laminated structure in which positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated with piezoelectric material layers interposed therebetween, or may have another structure. The piezoelectric actuator 102 may be bonded to the second main surface 101b using epoxy resin or the like. Further, as shown in FIGS. 15 to 17, two or more piezoelectric actuators 102 may be joined to the second main surface 101b in a pair or parallel arrangement.

図3に示すように、振動発生装置100では、ユーザの指Fが第1の主面101aに接触して用いられる。この際、第2の主面101bに接合された圧電アクチュエータ102が超音波振動を発生させることにより、振動体101に定在波が生じ、ユーザは指Fに触感を感知することができる。また、圧電アクチュエータ102に印加する駆動信号の信号パターンを変えることで、振動体101に様々なバリエーションの触感を発生させることができる。 As shown in FIG. 3, the vibration generator 100 is used with the user's finger F in contact with the first main surface 101a. At this time, the piezoelectric actuator 102 bonded to the second main surface 101b generates ultrasonic vibrations, thereby generating standing waves in the vibrating body 101, allowing the user to sense a tactile sensation on the finger F. Further, by changing the signal pattern of the drive signal applied to the piezoelectric actuator 102, various variations of tactile sensations can be generated in the vibrating body 101.

駆動装置103は、例えばアンプであり、正極配線104及び負極配線105を介して圧電アクチュエータ102と接続され、圧電アクチュエータ102に駆動信号を供給する。駆動信号の周波数は特に限定されないが、60kHz以上が好適である。 The drive device 103 is, for example, an amplifier, is connected to the piezoelectric actuator 102 via a positive electrode wiring 104 and a negative electrode wiring 105, and supplies a driving signal to the piezoelectric actuator 102. The frequency of the drive signal is not particularly limited, but is preferably 60 kHz or higher.

[振動体について]
振動体101の詳細な構成について説明する。図4は振動体101の断面図であり、図5は、振動体101を分解して示す断面図である。これらの図に示すように振動体101は、パネル111、フィルム112及び接着層113を備える。
[About the vibrating body]
The detailed configuration of the vibrating body 101 will be explained. FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibrating body 101, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vibrating body 101 in an exploded manner. As shown in these figures, the vibrating body 101 includes a panel 111, a film 112, and an adhesive layer 113.

パネル111はガラス又は樹脂材料からなる板状部材である。パネル111が樹脂材料からなる場合、曲げ弾性率が3.0GPa以上の樹脂材料が好適である。図5に示すようにパネル111は表面111a及び裏面111bを有する。裏面111bは振動体101の第2の主面101bを構成し、圧電アクチュエータ102が接合される面である。
パネル111の厚みは0.3mm~数mm程度とすることができる。
The panel 111 is a plate-like member made of glass or resin material. When the panel 111 is made of a resin material, a resin material having a bending elastic modulus of 3.0 GPa or more is suitable. As shown in FIG. 5, the panel 111 has a front surface 111a and a back surface 111b. The back surface 111b constitutes the second main surface 101b of the vibrating body 101, and is a surface to which the piezoelectric actuator 102 is bonded.
The thickness of the panel 111 can be approximately 0.3 mm to several mm.

フィルム112は、接着層113によってパネル111の表面111aに貼付される。フィルム112は図5に示すように基材114及び粒子含有層115を含む。フィルム112の厚みは30μm以上200μm以下が好適である。 Film 112 is attached to surface 111a of panel 111 by adhesive layer 113. Film 112 includes a base material 114 and a particle-containing layer 115, as shown in FIG. The thickness of the film 112 is preferably 30 μm or more and 200 μm or less.

基材114はPET(Polyethylene Terephthalate)等の樹脂材からなるフィルム状の部材である。図5に示すように基材114は表面114a及び裏面114bを有する。裏面114bは接着層113側の面であり、表面114aはその反対側の面である。 The base material 114 is a film-like member made of a resin material such as PET (Polyethylene Terephthalate). As shown in FIG. 5, the base material 114 has a front surface 114a and a back surface 114b. The back surface 114b is the surface on the adhesive layer 113 side, and the front surface 114a is the surface on the opposite side.

粒子含有層115は複数の粒子116と樹脂材料117とを含む。粒子116は無機材料からなる粒子であり、具体的にはシリカ、ガラスビーズ、ガラスフレーク、炭酸カルシウム、タルク又は酸化マグネシウム等からなる。粒子116はメディアン径が8μm以上30μm以下であり、粒径の範囲はメディアン径±20%である。メディアン径は「D50」とも呼ばれ、粒子を特定の粒径で分けたときに、同粒径より大きい粒子と小さい粒子が等量となる粒径を意味する。樹脂材料117は基材114の表面114aを被覆し、粒子116を表面114aに固定する。樹脂材料117はシリコン系樹脂やアクリル系樹脂等の樹脂材料である。 Particle-containing layer 115 includes a plurality of particles 116 and resin material 117. The particles 116 are particles made of an inorganic material, specifically silica, glass beads, glass flakes, calcium carbonate, talc, magnesium oxide, or the like. The particles 116 have a median diameter of 8 μm or more and 30 μm or less, and the particle size range is ±20% of the median diameter. The median diameter is also called "D50" and means a particle size at which when particles are divided by a specific particle size, the amount of particles larger and smaller than the same particle size is equal. The resin material 117 covers the surface 114a of the base material 114 and fixes the particles 116 to the surface 114a. The resin material 117 is a resin material such as silicon resin or acrylic resin.

図5に示すように、粒子含有層115は表面115aを有する。表面115aは基材114とは反対側の反対側の面である。粒子含有層115は振動体の最表面に位置し、第1の主面101aを構成する。 As shown in FIG. 5, particle-containing layer 115 has a surface 115a. Surface 115a is the opposite surface opposite to base material 114. The particle-containing layer 115 is located on the outermost surface of the vibrating body and constitutes the first main surface 101a.

図4に示すように、粒子含有層115では粒子116が樹脂材料117から突出し、第1の主面101aに露出する。図6は粒子含有層115を第1の主面101aに垂直な方向(Z方向)から見た平面図である。同図に示すように、同方向から見ると第1の主面101aは樹脂材料117中に粒子116が分散して露出している。粒子含有層115の表面115aにおいて一辺227μmの正方形範囲を測定範囲とすると、測定範囲において表面115aに占める粒子116の面積比率は2%以上45%以下である。 As shown in FIG. 4, in the particle-containing layer 115, the particles 116 protrude from the resin material 117 and are exposed on the first main surface 101a. FIG. 6 is a plan view of the particle-containing layer 115 viewed from a direction (Z direction) perpendicular to the first main surface 101a. As shown in the figure, when viewed from the same direction, the first main surface 101a has particles 116 dispersed in the resin material 117 and exposed. When a square range of 227 μm on a side is defined as a measurement range on the surface 115a of the particle-containing layer 115, the area ratio of the particles 116 occupying the surface 115a in the measurement range is 2% or more and 45% or less.

粒子含有層115の形成方法は特に限定されないが、基材114の表面114aに流動性を有する状態の樹脂材料117を塗布し、その上に粒子116を散布し、樹脂材料117を硬化させることにより粒子含有層115を形成可能である。 Although the method of forming the particle-containing layer 115 is not particularly limited, it can be formed by applying a fluid resin material 117 to the surface 114a of the base material 114, scattering particles 116 thereon, and curing the resin material 117. A particle-containing layer 115 can be formed.

接着層113はパネル111とフィルム112の間に配置され、これらを接着する。接着層113の材料はパネル111とフィルム112を接着できるものであればよい。接着層113の厚みは10μm以上50μm以下が好適である。 Adhesive layer 113 is placed between panel 111 and film 112 to bond them together. The adhesive layer 113 may be made of any material as long as it can bond the panel 111 and the film 112 together. The thickness of the adhesive layer 113 is preferably 10 μm or more and 50 μm or less.

振動体101は以上のような構成を有する。振動体101は液晶パネル等の表示装置に装着され、または表示装置の一部を構成する場合、光透過性を有するものが好適である。 The vibrating body 101 has the above configuration. When the vibrating body 101 is attached to a display device such as a liquid crystal panel or constitutes a part of the display device, it is preferable that the vibrating body 101 has light transmittance.

[粒子含有層について]
振動発生装置100ではユーザの指Fが触れる第1の主面101aに粒子含有層115を形成することにより、指接触音と指摩擦音を共に低減することができる。指接触音は圧電アクチュエータ102に超音波振動を発生させ、振動体101に定在波が生じているときに指Fを第1の主面101a上で動かすと発生する音である。指摩擦音は圧電アクチュエータ102を駆動していないときに指Fを第1の主面101a上で動かすと発生する音
である。
[About particle-containing layer]
In the vibration generator 100, by forming the particle-containing layer 115 on the first main surface 101a that is touched by the user's finger F, both finger contact sound and finger friction sound can be reduced. The finger contact sound is a sound generated when the piezoelectric actuator 102 generates ultrasonic vibration and the finger F is moved on the first main surface 101a while a standing wave is generated in the vibrating body 101. The finger friction sound is a sound generated when the finger F is moved on the first main surface 101a while the piezoelectric actuator 102 is not being driven.

図7は、比較として、フィルム112が貼付されず、表面が平坦な振動体を超音波帯域で振動させたときの音圧特性を示すグラフである。図中「指なし」は振動体へ指を触れていないときの音圧特性を示し、「指接触」は振動体へ指を触れているときの音圧特性を示す。同図に示すように、振動体への指の接触時に、圧電アクチュエータへの入力周波数とその1/4の周波数にピークがあり、1/4周波数のピークが可聴域であるため、指接触音として聞こえる。 For comparison, FIG. 7 is a graph showing the sound pressure characteristics when a vibrating body with a flat surface without the film 112 attached is vibrated in an ultrasonic band. In the figure, "no finger" indicates the sound pressure characteristics when no finger is touching the vibrating body, and "finger contact" indicates the sound pressure characteristic when the finger is touching the vibrating body. As shown in the figure, when a finger touches the vibrating body, there is a peak at the input frequency to the piezoelectric actuator and a frequency that is 1/4 of that frequency, and the peak at the 1/4 frequency is in the audible range, so the finger contact noise is generated. It sounds like.

一方、図8は、本実施形態に係る、フィルム112を備える振動体101を超音波帯域で振動させたときの音圧特性を示すグラフである。図中「指なし」は振動体へ指を触れていないときの音圧特性を示し、「指接触」は振動体へ指を触れているときの音圧特性を示す。同図に示すように、振動体への指の接触時に、圧電アクチュエータへの入力周波数の1/4の周波数にはピークがほとんど生じず、指接触音が抑制されている。 On the other hand, FIG. 8 is a graph showing sound pressure characteristics when the vibrating body 101 including the film 112 according to the present embodiment is vibrated in an ultrasonic band. In the figure, "no finger" indicates the sound pressure characteristics when no finger is touching the vibrating body, and "finger contact" indicates the sound pressure characteristic when the finger is touching the vibrating body. As shown in the figure, when a finger touches the vibrating body, almost no peak occurs at a frequency that is 1/4 of the input frequency to the piezoelectric actuator, and the finger contact sound is suppressed.

図9は粒子含有層115を第1の主面101aに垂直な方向(Z方向)から見たとき(図6参照)の、表面115aの測定範囲に占める粒子116の面積比率と音圧の関係を示すグラフである。同図に示すように面積比率0%(粒子なし)では指接触音が大きく、2%以上で指接触音が小さくなり、45%以上になると0%と同等レベルになる。よって上記の面積比率は2%以上45%以下が好適である。 FIG. 9 shows the relationship between the area ratio of the particles 116 occupying the measurement range of the surface 115a and the sound pressure when the particle-containing layer 115 is viewed from the direction (Z direction) perpendicular to the first main surface 101a (see FIG. 6). This is a graph showing. As shown in the figure, when the area ratio is 0% (no particles), the finger contact sound is loud, when it is 2% or more, the finger contact sound is small, and when it is 45% or more, it becomes the same level as 0%. Therefore, the above area ratio is preferably 2% or more and 45% or less.

図10は粒子116の粒径(D50)と指接触音の関係を示すグラフであり、図11は粒子116の粒径(D50)と指摩擦音の関係を示すグラフである。図10に示すように、粒子116の粒径(D50)が大きいほど指接触音が低減し、8μm以上から指接触音が閾値未満となり、15μm以上だと指接触音が発生しない。一方、図11に示すように粒子116の粒径(D50)が大きいほど指摩擦音が増大し、30μm以上から指摩擦音が閾値を超える。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the particle size (D50) of the particles 116 and the finger contact sound, and FIG. 11 is a graph showing the relationship between the particle size (D50) of the particles 116 and the finger friction sound. As shown in FIG. 10, the larger the particle size (D50) of the particles 116 is, the more the finger contact sound is reduced, and when the particle size is 8 μm or more, the finger contact sound becomes less than the threshold value, and when the particle size is 15 μm or more, no finger contact sound is generated. On the other hand, as shown in FIG. 11, the larger the particle size (D50) of the particles 116 is, the more the finger friction sound increases, and the finger friction sound exceeds the threshold value from 30 μm or more.

図12は、粒子116の粒径(D50)と第1の主面101aの触感の関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、第1の主面101aがツルツルとした状態を「良」とし、ザラザラとした状態を「悪」としている。同図に示すように、粒子116の粒径(D50)が30μm以上だと第1の主面101aの触感が低下する。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the particle size (D50) of the particles 116 and the tactile sensation of the first principal surface 101a. On the vertical axis of the graph, a state in which the first principal surface 101a is smooth is defined as "good", and a state in which the first principal surface 101a is rough is defined as "bad". As shown in the figure, when the particle size (D50) of the particles 116 is 30 μm or more, the tactile sensation of the first main surface 101a is reduced.

以上から、表面115aの測定範囲に占める粒子116の面積比率を2%以上45%以下、かつ粒子116の粒径(D50)を8μm以上30μm以下とすることにより、指接触音及び指摩擦音を抑制し、第1の主面101aの触感を良好とすることができる。 From the above, by setting the area ratio of the particles 116 in the measurement range of the surface 115a to 2% or more and 45% or less, and the particle diameter (D50) of the particles 116 to 8 μm or more and 30 μm or less, finger contact sounds and finger friction sounds are suppressed. However, the first principal surface 101a can have a good tactile feel.

[フィルムの厚みについて]
フィルム112の厚みについて説明する。図13は、フィルム112の厚みと第1の主面101aの変位量の関係を示すグラフである。同図に示すようにフィルム112が薄いほど第1の主面101aの変位量は大きいが、フィルム112の厚みが30μm以下では第1の主面101aを所望の粗面にするのが難しく、フィルム112の厚みが200μm以上では超音波振動による第1の主面101aの変位量が小さくなってしまう。したがってフィルム112の厚みは30μm以上200μm以下が好適である。
[About film thickness]
The thickness of the film 112 will be explained. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the thickness of the film 112 and the amount of displacement of the first principal surface 101a. As shown in the figure, the thinner the film 112 is, the larger the amount of displacement of the first main surface 101a is. However, if the thickness of the film 112 is 30 μm or less, it is difficult to make the first main surface 101a a desired rough surface, and the film 112 becomes thinner. If the thickness of the first main surface 101a is 200 μm or more, the amount of displacement of the first main surface 101a due to ultrasonic vibration becomes small. Therefore, the thickness of the film 112 is preferably 30 μm or more and 200 μm or less.

[振動体の他の構成について]
上述のように振動体101は、パネル111上に粒子含有層115を含むフィルム112が接着されたものとして説明したが、粒子含有層115はパネル111上に直接、積層されたものであってもよい。図14はこの構成を有する振動体101の断面図である。同図に示すように振動体101はパネル111及びパネル111上に積層された粒子含有層115を備える。
[About other configurations of the vibrating body]
As described above, the vibrating body 101 has been described as having the film 112 including the particle-containing layer 115 adhered to the panel 111, but the particle-containing layer 115 may be laminated directly on the panel 111. good. FIG. 14 is a cross-sectional view of the vibrating body 101 having this configuration. As shown in the figure, the vibrating body 101 includes a panel 111 and a particle-containing layer 115 laminated on the panel 111.

パネル111は上記のようにガラス又は樹脂材料からなる板状部材であり、表面111a及び裏面111bを有する。裏面111bは振動体101の第2の主面101bを構成し、圧電アクチュエータ102が接合される面である。この構成においてはパネル111が粒子含有層115の基材である。 The panel 111 is a plate-like member made of glass or resin material as described above, and has a front surface 111a and a back surface 111b. The back surface 111b constitutes the second main surface 101b of the vibrating body 101, and is a surface to which the piezoelectric actuator 102 is bonded. In this configuration, panel 111 is the substrate for particle-containing layer 115.

粒子含有層115は上述した構成を有し、複数の粒子116と樹脂材料117とを含む。樹脂材料117は基材であるパネル111の表面111aを被覆し、粒子116を表面111aに固定する。粒子116の粒径及び面積比率はフィルム112における粒子含有層115と同様である。この構成においても、表面115aの測定範囲に占める粒子116の面積比率を2%以上45%以下、かつ粒子116の粒径(D50)を8μm以上30μm以下とすることにより、指接触音及び指摩擦音を抑制し、第1の主面101aの触感を良好とすることができる。 Particle-containing layer 115 has the above-described configuration and includes a plurality of particles 116 and resin material 117. The resin material 117 covers the surface 111a of the panel 111, which is a base material, and fixes the particles 116 to the surface 111a. The particle size and area ratio of the particles 116 are the same as those of the particle-containing layer 115 in the film 112. Also in this configuration, by setting the area ratio of the particles 116 in the measurement range of the surface 115a to 2% or more and 45% or less and the particle diameter (D50) of the particles 116 to 8 μm or more and 30 μm or less, finger contact sounds and finger friction sounds can be generated. can be suppressed, and the tactile sensation of the first main surface 101a can be made good.

振動発生装置100は以上のような構成を有する。振動発生装置100は、スマートフォンや触覚機能デバイス等の各種電子機器に搭載することが可能である。 The vibration generator 100 has the above configuration. The vibration generator 100 can be installed in various electronic devices such as smartphones and tactile function devices.

100…振動発生装置
101…振動体
102…圧電アクチュエータ
103…駆動装置
111…パネル
112…フィルム
113…接着層
114…基材
115…粒子含有層
116…粒子
117…樹脂材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Vibration generator 101... Vibrating body 102... Piezoelectric actuator 103... Drive device 111... Panel 112... Film 113... Adhesive layer 114... Base material 115... Particle-containing layer 116... Particle 117... Resin material

Claims (7)

基材と、前記基材の表面上に形成された粒子含有層を含み、前記粒子含有層の表面である第1の主面と、前記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する振動体であって、前記粒子含有層は、無機材料からなり、メディアン径が8μm以上30μm以下である複数の粒子と、前記基材の表面を被覆し、前記複数の粒子を前記基材の表面に固定する樹脂材料とを含み、前記第1の主面に前記複数の粒子が露出し、前記第1の主面に垂直な方向から見て前記複数の粒子の面積比率が2%以上45%以下である振動体と、
前記第2の主面に接合された圧電アクチュエータと
を具備する振動発生装置。
a base material, a particle-containing layer formed on the surface of the base material, a first main surface that is the surface of the particle-containing layer, and a second main surface opposite to the first main surface. The particle-containing layer is made of an inorganic material and coats the surface of the base material with a plurality of particles having a median diameter of 8 μm or more and 30 μm or less, and the particle-containing layer is made of an inorganic material and covers the surface of the base material, and the particle-containing layer is made of an inorganic material and coats the surface of the base material. a resin material fixed to the surface of the material, the plurality of particles are exposed on the first main surface, and the area ratio of the plurality of particles is 2% when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. a vibrating body with a vibration rate of at least 45%;
and a piezoelectric actuator joined to the second main surface.
請求項1に記載の振動発生装置であって、
前記振動体は、パネルと前記パネルの表面に貼付されたフィルムを含み、前記基材と前記粒子含有層は前記フィルムを構成し、前記第1の主面は前記フィルムの表面である
振動発生装置。
The vibration generator according to claim 1,
The vibrating body includes a panel and a film attached to the surface of the panel, the base material and the particle-containing layer constitute the film, and the first main surface is the surface of the film. Vibration generator .
請求項2に記載の振動発生装置であって、
前記フィルムは、30μm以上200μm以下の厚みを有する
振動発生装置。
The vibration generator according to claim 2,
The film has a thickness of 30 μm or more and 200 μm or less. Vibration generator.
請求項1に記載の振動発生装置であって、
前記振動体は、前記基材であるパネルと、前記パネルの表面上に形成された前記粒子含有層を含む
振動発生装置。
The vibration generator according to claim 1,
The vibrating body includes a panel as the base material and the particle-containing layer formed on the surface of the panel. The vibration generator.
請求項2又は4に記載の振動発生装置であって、
前記パネルは樹脂又はガラスからなる
振動発生装置。
The vibration generator according to claim 2 or 4,
The panel is made of resin or glass. The vibration generator.
請求項1から4のうちいずれか1項に記載の振動発生装置であって、
前記振動体は光透過性を有する
振動発生装置。
The vibration generator according to any one of claims 1 to 4,
The vibration generating device wherein the vibrating body has optical transparency.
基材と、前記基材の表面上に形成された粒子含有層を含み、前記粒子含有層の表面である第1の主面と、前記第1の主面とは反対側の第2の主面を有する振動体であって、前記粒子含有層は、無機材料からなり、メディアン径が8μm以上30μm以下である複数の粒子と、前記基材の表面を被覆し、前記複数の粒子を前記基材の表面に固定する樹脂材料とを含み、前記第1の主面に前記複数の粒子が露出し、前記第1の主面に垂直な方向から見て前記複数の粒子の面積比率が2%以上45%以下である振動体と、前記第2の主面に接合された圧電アクチュエータとを備える振動発生装置
を具備する電子機器。
a base material, a particle-containing layer formed on the surface of the base material, a first main surface that is the surface of the particle-containing layer, and a second main surface opposite to the first main surface. The particle-containing layer is made of an inorganic material and coats the surface of the base material with a plurality of particles having a median diameter of 8 μm or more and 30 μm or less, and the particle-containing layer is made of an inorganic material and covers the surface of the base material, and the particle-containing layer is made of an inorganic material and coats the surface of the base material. a resin material fixed to the surface of the material, the plurality of particles are exposed on the first main surface, and the area ratio of the plurality of particles is 2% when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. An electronic device comprising: a vibration generating device comprising a vibrating body having a vibration rate of 45% or less, and a piezoelectric actuator joined to the second main surface.
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