JP5232328B2 - ドット表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の突体でドット表示部が形成されているドット表示装置に係り、特に薄型に構成でき、それぞれの突体を動作させるアクチュエータへの配線を容易にしたドット表示装置に関する。

複数の突体が選択的に突出するドットマトリクスを有するドット表示装置は、視覚障害者用の情報伝達手段である点字セルなどとして使用されている。

以下の特許文献１と特許文献２には、点字セルに関する発明が記載されている。これら点字セルは、指が接触する接触部に複数の穴が形成され、それぞれの穴に検知ピンが進退自在に配置されている。アクチュエータとして、バイモルフ型の圧電素子が設けられている。圧電素子は基端部が固定され、先端部が検知ピンの基端に対向している。複数のアクチュエータのうちのいずれかを選択して通電すると、アクチュエータが撓み、その撓み力で検知ピンが突出させられる。

複数の検知ピンで所定のドット数の点字が構成され、指で接触することで文字情報が伝達される。

特開２００１−１４７６３７号公報 特開２００７−７１９７７号公報

特許文献１と特許文献２に記載された点字セルのアクチュエータは、バイモルフ型の圧電素子であり、複数の検知ピンのそれぞれを動作させる圧電素子が板厚方向に重ねられて配置されている。そのため、厚さ寸法が非常に大きくなっている。

また、複数の圧電素子が板厚方向に重ねられているため、それぞれの圧電素子の電極部への配線部材を立体的に引回さなくてはならない。そのため、組立作業が煩雑になるのみならず、配線のためのスペースが必要になるため、装置がさらに大型になる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、板状で撓み方式のアクチュエータを平面的に配置することで薄型に構成でき、しかもそれぞれのアクチュエータへの配線を容易にしたドット表示装置を提供することを目的としている。

本発明は、下ケースと上ケースとが組み合わされた筐体と、筐体の表面から突出可能な複数の突体と、個々の突体を前記筐体の表面から突出させる複数のアクチュエータとが設けられ、複数の前記突体でドット表示部が形成されているドット表示装置において、
前記アクチュエータは、上下の両表面に電極層を有する板形状で板厚方向に歪みを発生するものであり、複数の前記アクチュエータは、板面が前記突体の突出方向と交叉する平面に並べて配置されており、
前記下ケースに下部押圧部が、前記上ケースに上部押圧部が形成され、前記アクチュエータの基端部と前記下部押圧部との間に下部配線基板が挟まれ、前記基端部と前記上部押圧部との間に上部配線基板が挟まれて、前記下部押圧部と前記上部押圧部の間で前記基端部が保持されるとともに、前記下部配線基板に設けられた複数の電極部と前記上部配線基板に設けられた複数の電極部が、複数の前記アクチュエータのそれぞれの前記電極層に導通していることを特徴とするものである。

本発明のドット表示装置は、板状のアクチュエータが、突体の突出方向と交叉する平面に配置されているため、筐体を薄型に構成できる。また、下部配線基板と上部配線基板の最多で２枚の基板を使用して、複数のアクチュエータのそれぞれの電極層へ駆動信号を与えることが可能になる。また、配線を平面的にできるため、筐体内で配線のために必要とするスペースを薄くできるようになる。

上部配線基板と下部配線基板は、下部押圧部と上部押圧部とで挟まれてアクチュエータの基端部に押し付けられているので、上部配線基板の電極部と下部配線基板の電極部を、アクチュエータの電極層に強く密着させることが可能である。また、上部配線基板と上ケースを接着せず、下部配線基板と下ケースを接着しなくても、上部配線基板と下部配線基板の電極部とアクチュエータの基端部との位置ずれが生じにくい。

本発明は、前記下部配線部材と前記上部配線部材は可撓性基板であり、前記下部配線部材と前記上部配線部材にそれぞれ変形可能な接続部が形成されており、この接続部が前記アクチュエータの前記基端部と前記下部押圧部との間、および前記基端部と前記上部押圧部との間に挟まれているものである。

下部配線基板と上部配線基板が可撓性基板であると、上ケースの上部押圧部と下ケースの下部押圧部との挟持力が、配線基板からアクチュエータに伝わりやすくなり、アクチュエータを強固に保持できるようになる。

本発明は、前記下ケースと前記上ケースの少なくとも一方に弾性部が一体に形成されて、この弾性部に前記下部押圧部または前記上部押圧部が形成されているものが好ましい。

上記構造では、アクチュエータの基端部と下部配線基板および上部配線基板が、下部押圧部と上部押圧部の間で、弾性力によっても保持されるようになる。弾性部の変形によって、ケースの各部の寸法やアクチュエータ基端部の寸法などの誤差を吸収できるようになる。また、アクチュエータが駆動されたとき、アクチュエータに外部から力が作用したときにも、アクチュエータを安定して保持できるようになる。

本発明は、前記下ケースと前記上ケースの少なくとも一方に、複数の収納部が形成され、それぞれの前記アクチュエータが、前記収納部の内部に、幅方向への移動が規制されて設置されているものとして構成できる。

上記構造では、比較的小さな寸法の板状のアクチュエータを使用する際に、それぞれのアクチュエータを収納部に入れて位置決めして組み立てを行うことができる。よって、組み立て作業を容易にできる。

本発明は、前記下部押圧部が前記アクチュエータの前記基端部を保持する面積と、前記上部押圧部が前記基端部を保持する面積とが異なることが好ましい。

上記構成では、上部押圧部と下部押圧部の相対位置が、アクチュエータの面方向にずれたとしても、上部押圧部と下部押圧部の対向面積が減少するのを防止しやすくなり、例えば上部押圧部と下部押圧部とがずれてアクチュエータが咬み込まれるなどの問題を抑制できる。

本発明は、前記下部押圧部が前記アクチュエータの前記基端部を保持する面積よりも、前記上部押圧部が前記基端部を保持する面積の方が小さいことが好ましい。

上記構成では、アクチュエータが突体を押圧する向きに変形するときに、基端部の挟持構造の抵抗を小さくできる。

例えば、本発明は、前記アクチュエータは、内部にイオン液体を含むポリマーで形成された高分子アクチュエータである。

この場合に、前記電極部がカーボンを含む導電層を有することが好ましい。電極部がカーボンを含む導電層を有していると、高分子アクチュエータとの接触抵抗を小さくでき、化学的に安定であるため接触抵抗を維持することもできる。特に、高分子アクチュエータの電極層がカーボン材料で構成されてるときは接触抵抗を小さくできる。また、配線基板の金属配線層が高分子アクチュエータに直接に接触するのを防止でき、イオン液体によって配線層が変質するのを防止しやすくなる。

なお、本発明の板状のアクチュエータは高分子アクチュエータに限られず、他の軟質なアクチュエータや、圧電素子などであってもよい。

本発明のドット表示装置は、薄型に構成でき取り扱いが容易になる。また、複数設けられたアクチュエータのそれぞれへの配線の構造を簡単にでき、筐体内での配線のために必要なスペースをきわめて薄くできる。

本発明の実施の形態のドット表示装置の分解斜視図、 ドット表示装置を構成する下ケースと複数のアクチュエータおよび複数の突体を示す部分斜視図、 ドット表示装置を構成する上ケースとアクチュエータおよび突体ならびに上部配線基板を上下逆向きに示す部分斜視図、 複数の突体とアクチュエータとの配置を示す平面図、 ドット表示装置の部分断面図、 アクチュエータの構造と動作を示す説明図、 本発明の他の実施の形態のドット表示装置での、複数の突体とアクチュエータとの配置を示す平面図、

本発明の実施の形態のドット表示装置１は視覚障害者に情報を与える点字セルとして使用される。

図１に示すように、ドット表示装置１は、下ケース１０と上ケース２０とが重ね合わされて薄型の筐体が構成される。筐体の厚さ方向の中心部に、ドット駆動部３０が配置されている。ドット駆動部３０は下部配線基板４０と上部配線基板５０とで挟まれて筐体の内部に収納されている。下ケース１０と上ケース２０は共に合成樹脂材料で形成されており、複数の固定ねじによって互いに固定されている。

図２にドット駆動部３０と下ケース１０との位置関係が示され、図３にドット駆動部３０と上ケース２０および上部配線基板５０との位置関係が示されている。図４には、ドット駆動部３０の配置構造が平面図で示されている。

図４に示すように、ドット駆動部３０には複数の突体３１が設けられている。突体３１は、合成樹脂材料で形成されている。図５に示すように、突体３１は、突出方向であるＺ１方向に向く先端部が曲面形状の接触部３１ａであり、退行方向であるＺ２方向に向く基端部が突出押圧力を受ける被押圧部３１ｂである。突体３１の胴回りの中間部にはＺ１−Ｚ２方向に所定の幅寸法を有する嵌合溝３１ｃが形成されている。

図１と図３に示すように、上ケース２０には、複数の穴２１が上下に貫通して形成されている。図５に示すように、上ケース２０に形成された穴２１は、突体３１がＺ１−Ｚ２方向へ移動できる直径寸法を有している。穴２１には、Ｚ１−Ｚ２方向の中間部で、内周面から内側に突出するリング状の支持リブ２１ａが一体に形成されている。突体３１が、上ケース２０の内側から穴２１内へＺ１方向へ向けて強く挿入されると、嵌合溝３１ｃと支持リブ２１ａとが凹凸嵌合し、突体３１が穴２１から抜け落ちないようになる。また、突体３１は、嵌合溝３１ｃの幅寸法の範囲内で、穴２１の内部において、Ｚ１−Ｚ２方向へ動けるようになる。

なお、図５とは逆に、突体３１の外周にリブが形成され、穴２１の内周面に、Ｚ１−Ｚ２方向へ所定の幅寸法を有する嵌合溝が形成されていてもよい。

図１に示すように、上ケース２０の表面は、指で接触する接触面２０ａである。前記穴２１は６個が１組となって、接触面２０ａに開口している。６個の穴２１で第１の表示部Ｄ１が構成され、同じく６個の穴２１で第２の表示部Ｄ２が構成され、同様に第３の表示部Ｄ３、第４の表示部Ｄ４、第５の表示部Ｄ５、および第６の表示部Ｄ６が構成されている。

図４に示すように、ドット駆動部３０では、６個の突体３１で第１のドットマトリクスＭ１が構成され、第１のドットマトリクスＭ１を構成するそれぞれの突体３１が、第１の表示部Ｄ１のそれぞれの穴２１に装着されている。同じく第２のドットマトリクスＭ２を構成する６個の突体３１が、第２の表示部Ｄ２の６箇所の穴２１に装着されている。同様に、第３のドットマトリクスＭ３、第４のドッマトリクスＭ４，第５のドットマトリクスＭ５および第６のドットマトリクスＭ６を構成する突体３１が、第３の表示部Ｄ３、第４の表示部Ｄ４、第５の表示部Ｄ５および第６の表示部Ｄ６の６箇所の穴２１に装着されている。

１組のドットマトリクスで１文字の点字が表示される。指を上ケース２０の接触面２０ａに沿ってＸ１方向へ摺動させると、異なる６文字の点字情報を順に得ることができる。

図４に示すように、第１のドットマトリクスＭ１では、Ｙ１−Ｙ２方向に延びる第１の縦列Ｖ１と第２の縦列Ｖ２のそれぞれに、突体３１が３個ずつ配置されている。したがって、Ｘ１−Ｘ２方向である横列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３には、それぞれ突体３１が２個ずつ配列されていることになり、第１のドットマトリクスＭ１は６個の突体３１を有している。縦列Ｖ１，Ｖ２での突体３１の配列は等ピッチで、横列Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３での突体３１の配列も等ピッチであり、縦列の配列ピッチと横列の配列ピッチは同じである。突体３１の配列は、第２のドットマトリクスＭ２、第３のドットマトリクスＭ３などにおいても同じである。

図４に示すように、それぞれのドットマトリクスＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・に、６個の突体３１のそれぞれに一対一で対応するアクチュエータ３２が設けられている。アクチュエータ３２は、その配置場所毎に３２ａ、３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの異なる符合を付して区別しているが、全てのアクチュエータ３２は同じ構造でありまた形状と寸法が全て同じである。

図６に、アクチュエータ３２の構造が断面図で示されている。アクチュエータ３２は、板形状の電解質層３３と、電解質層３３のＺ１側に積層された第１の電極層３４と、電解質層３３のＺ２側に積層された第２の電極層３５を有している。電解質層３３は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリマーにイオン液体が含まれて構成されている。第１の電極層３４と第２の電極層３５は、前記ポリマーにイオン液体が含まれ、さらに導電フィラーが含まれている。導電フィラーは、カーボンナノチューブなどの炭素材料を主成分としている。

アクチュエータ３２は、第１の電極層３４の板表面３４ａがＺ１側の表面に現れ、第２の電極層３５の板表面３５ａがＺ２側の表面に現れている。アクチュエータ３２は、板表面３４ａと板表面３５ａの長さ寸法と幅寸法が、厚さ寸法よりも十分に大きい板形状である。

例えば、電解質層３３に含まれる陽イオンが陰イオンよりも大きい場合に、第１の電極層３４と第２の電極層３５との間に電位差を与え、第１の電極層３４をプラス側にすると、陽イオンが第２の電極層３５側に偏って分布し、第２の電極層３５側がより大きく膨潤する。このとき、図６に示すように、アクチュエータ３２は、Ｚ１側に突側が向くように撓み変形する。それぞれのアクチュエータ３２は、基端部３６が固定され、先端部３７が、突体３１の被押圧部３１ｂに対向している。アクチュエータ３２が図６に破線で示すように撓むと、先端部３７によって突体３１が持ち上げられ、図５において破線で示すように、突体３１の接触部３１ａが上ケース２０の接触面２０ａよりもＺ１方向へ突出する。

図４では、第１のドットマトリクスＭ１内での６個のアクチュエータ３２の分類と配置を示している。これは、他のドットマトリクスＭ２，Ｍ３，・・・においても同じである。

図４に示すように、第１のドットマトリクスＭ１内には、同じ形状で同じ寸法の６個のアクチュエータ３２が配置されている。同じ形状で同じ大きさのアクチュエータ３２を使用することにより、同じドットマトリクス内での突体の突出量が揃うようになる。

第１の縦列Ｖ１の中間に位置する突体３１に対向しているのが第１の中間アクチュエータ３２ａで、第２の縦列Ｖ２の中間に位置する突体３１に対向しているのが第２の中間アクチュエータ３２ｂである。第１の縦列Ｖ１のＹ１側の端部に位置する突体３１に対向しているのが第１の端部アクチュエータ３２ｃであり、第１の縦列Ｖ１のＹ２側の端部に位置する突体３１に対向しているのが第２の端部アクチュエータ３２ｄである。第２の縦列Ｖ２では、Ｙ１側の端部の突体３１に対向しているのが第３の端部アクチュエータ３２ｅであり、Ｙ２側の端部の突体３１に対向しているのが第４の端部アクチュエータ３２ｆである。

図４に示すように、第１の中間アクチュエータ３２ａの基端部３６から先端部３７に延びる中心線Ｏ１は、第１の縦列Ｖ１と０度を越え９０度未満の角度θを介して斜めに延びている。そして、第１の中間アクチュエータ３２ａの基端部３６は、第１の端部アクチュエータ３２ｃおよび第２の端部アクチュエータ３２ｄのＸ１側の側辺よりもさらにＸ１側に突出している。同様に、第２の中間アクチュエータ３２ｂの中心線Ｏ２も、第２の縦列Ｖ２に対して角度θで傾いている。第２の中間アクチュエータ３２ｂの基端部３６は、第３の端部アクチュエータ３２ｅおよび第４の端部アクチュエータ３２ｆのＸ２側の側辺よりもさらにＸ２側に突出している。

第１の中間アクチュエータ３２ａと第２の中間アクチュエータ３２ｂを斜めに配置したことで、第１の縦列Ｖ１の３個の突体３１と第２の縦列Ｖ２の３個の突体３１のＹ１−Ｙ２方向のピッチを必要以上に広げることなく、各中間アクチュエータ３２ａ，３２ｂを配置できる。また、各中間アクチュエータ３２ａ，３２ｂを幅広に形成できる。

図４に示すように、１つのドットマトリクスの内部では、第１の中間アクチュエータ３２ａの中心線Ｏ１と、第２の縦列Ｖ２に位置する第４の端部アクチュエータ３２ｆの中心線Ｏ３との間に、開き角度θが設けられている。したがって、第１の中間アクチュエータ３２ａと第４の端部アクチュエータ３２ｆとの間に位置する第２の端部アクチュエータ３２ｄの配置スペースを広く確保でき、第２の端部アクチュエータ３２ｄの幅寸法を大きくできる。同様に、第２の中間アクチュエータ３２ｂの中心線Ｏ２と第１の端部アクチュエータ３２ｃの中心線との間に開き角度θが形成されている。その結果、第３の端部アクチュエータ３２ｅの配置スペースを広く確保でき、第３の端部アクチュエータ３２ｅの幅寸法を大きくすることが可能となっている。

図４に示すように、全てのアクチュエータ３２は、先端部３７の２つの角部が切り落とされて切り欠き部３７ａが形成されている。第２の端部アクチュエータ３２ｄの切り欠き部３７ａが、第１の中間アクチュエータ３２ａの側辺に対向しているために、第１の中間アクチュエータ３２ａと第２の端部アクチュエータ３２ｄの双方の幅寸法を大きくしても、第１の縦列Ｖ１上で突体３１どうしを接近させることができる。同様に、第３の端部アクチュエータ３２ｅの先端部３７の切り欠き部３７ａが、第２の中間アクチュエータ３２ｂの側辺が対向している。よって、第２の中間アクチュエータ３２ｂと第３の端部アクチュエータ３２ｅの双方の幅寸法を大きくしても、第２の縦列Ｖ２上で突体３１どうしを接近して配置することができる。

図４に示した切り欠き部３７ａは、アクチュエータの先端部３７の角部を斜めに直線的に切り落としたものであるが、切り欠き部３７ａは他の形状であってもよい。すなわち、他のアクチュエータの基端部３６と接近させることができる形状であれば、凹状で斜めに切り欠かれたり、円やその他の曲線状であって斜めに切り欠かれていてもよい。または、多角形状に切り欠かれていてもよい。

以上から、１つのドットマトリクスの内部に配置される突体３１の間隔を必要以上に広げる必要がなく、表示されるドットを点字の規格に合うピッチに配置できる。しかも、全てのアクチュエータ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの幅寸法を大きくでき、それぞれのアクチュエータの駆動力を大きくできる。

隣り合うドットマトリクスどうしでは、第１のドットマトリクスＭ１の第１の中間アクチュエータ３２ａと、これと隣り合う第２のドットマトリクスＭ２の第２の中間アクチュエータ３２ｂが共に縦列と横列に対して斜めに延びている。第１の中間アクチュエータ３２ａの中心線Ｏ１と第２の中間アクチュエータ３２ｂの中心線Ｏ２が互いに平行であり、第１の中間アクチュエータ３２ａと第２の中間アクチュエータ３２ｂとが、縦列方向であるＹ１−Ｙ２方向に並べられている。その結果、隣り合うドットマトリクスＭ１，Ｍ２どうしをＸ方向に離す必要がなくなり、ドットマトリクスどうしの距離を点字の規格に合うように最適に設定できる。

また、第１の中間アクチュエータ３２ａの基端部３６が、隣のドットマトリクス内の第４の端部アクチュエータ３２ｆの切り欠き部３７ａに対向し、第２の中間アクチュエータ３２ｂの基端部３６が、隣のドットマトリクスの第１の端部アクチュエータ３２ｃの切り欠き部３７ａに対向している。これにより、隣り合うドットマトリクスどうしのＸ方向の距離を最適に設定した状態で、中間アクチュエータ３２ａ，３２ｂを長くでき、その結果、全てのアクチュエータ３２を長くして、突体３１の突出ストロークを長く確保することが可能になる。

図５に示すように、それぞれのアクチュエータ３２は、基端部３６において、第１の電極層３４と第２の電極層３５が、上部配線基板５０と下部配線基板４０とで挟まれ、さらに、アクチュエータ３２と上部配線基板５０および下部配線基板４０が、上ケース２０と下ケース１０とで挟まれている。

図３には、上ケース２０が上下逆向きで示されている。上ケース２０の下側（Ｚ２側）に、平坦面である天井面２０ｂが形成されており、上ケース２０の外周部に、天井面２０ｂを囲む側壁２０ｃが、下向き（Ｚ２方向）に一体に形成されている。上ケース２０の四隅には、天井面２０ｂから下方に突出する位置決め突起２２が一体に形成されており、それぞれの位置決め突起２２に雌ねじ穴２２ａが形成されている。

上ケース２０には、幅方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の中央部で、天井面２０ｂから下向き（Ｚ２方向）に突出する中央凸部２３が一体に形成されている。

中央凸部２３には、Ｘ方向とＹ方向に対して傾斜している傾斜ガイド部２３ａと、これに対向する対向ガイド部２３ｂが形成されている。傾斜ガイド部２３ａと対向ガイド部２３ｂとで挟まれている領域が、第１の中間収納部２４ａである。第１の中間収納部２４ａの一端に前記穴２１が開口しており、穴２１と逆側には、上部押圧部２５ａが隆起形成されている。同様に、中央凸部２３には、Ｘ方向とＹ方向に対して傾斜している傾斜ガイド部２３ｃと対向ガイド部２３ｄが一体に形成されており、傾斜ガイド部２３ｃと対向ガイド部２３ｄとで挟まされている領域に第２の中間収納部２４ｂが形成されている。第２の中間収納部２４ｂの一端には穴２１が貫通し、他方に上部押圧部２５ｂが一体に形成されている。

中央凸部２３には、第１の中間収納部２４ａと第２の中間収納部２４ｂに挟まれている部分に２つの雌ねじ穴２３ｅ，２３ｅが形成されている。

上ケース２０には、中央凸部２３を挟んでＹ１側の３箇所に、端部ガイド凸部２６ａ，２６ｂ，２６ｃがＸ方向に間隔を空けて下向きに形成され、Ｙ２側の３箇所に、端部ガイド凸部２７ａ，２７ｂ，２７ｃがＸ方向へ間隔を空けて形成されている。

端部ガイド凸部２６ａと端部ガイド凸部２６ｂとの間に第１の端部収納部２４ｃが形成されている。第１の端部収納部２４ｃのＹ２側の端部に穴２１が貫通し、Ｙ１側の端部に上部押圧部２５ｃが形成されている。端部ガイド凸部２７ａと端部ガイド凸部２７ｂとの間に第２の端部収納部２４ｄが形成されている。第２の端部収納部２４ｄのＹ１側の端部に穴２１が形成され、Ｙ２側の端部に上部押圧部２５ｄが形成されている。端部ガイド凸部２６ａと端部ガイド凸部２６ｃとの間に第３の端部収納部２４ｅが形成され、第３の端部収納部２４ｅに穴２１と上部押圧部２５ｅが設けられている。端部ガイド凸部２７ａと端部ガイド凸部２７ｃとの間に第４の端部収納部２４ｆが形成され、第４の端部収納部２４ｆに、穴２１と上部押圧部２５ｆが形成されている。

上部配線基板５０は、合成樹脂フィルムをベースとする可撓性基板である。図３に示すように、上部配線基板５０の中央部にＸ方向に長い切欠き部５２が形成されている。上部配線基板５０が、上ケース２０の天井面２０ｂに密着して設置されると、前記中央凸部２３と、それぞれの端部ガイド凸部２６ａ，２６ｂ，２６ｃおよび端部ガイド凸部２７ａ，２７ｂ，２７ｃが、前記切欠き部５２内に位置する。

図３に示すように、上部配線基板５０には、前記切欠き部５２の内部に向けて一体に延びる第１の中間接続部５３ａと第２の中間接続部５３ｂが形成されている。第１の中間接続部５３ａと第２の中間接続部５３ｂは、Ｘ方向に間隔を空けて形成されている。第１の中間接続部５３ａのＺ２側に向く下面にリード配線５４ａが形成されており、その先部に電極部５５ａが形成されている。同様に第２の中間接続部５３ｂの下面にリード配線５４ｂが形成されており、その先部に電極部５５ｂが形成されている。

図３に示すように、上部配線基板５０には、切欠き部５２のＹ１側の縁部から切欠き部５２に向けて突出する第１の端部接続部５３ｃと第３の端部接続部５３ｅが形成されている。第１の端部接続部５３ｃのＺ２側に向く下面にリード配線５４ｃが形成され、その先部に電極部５５ｃが形成されている。第３の端部接続部５３ｅの下面にリード配線５４ｅが形成され、その先部に電極部５５ｅが形成されている。切欠き部５２のＹ２側の縁部に、第２の端部接続部５３ｄと第４の端部接続部５３ｆが形成されている。第２の端部接続部５３ｄの下面にリード配線５４ｄが形成され、その先部に電極部５５ｄが形成されている。第４の端部接続部５３ｆの下面にリード配線５４ｆが形成され、その先部に電極部５５ｆが形成されている。

リード配線５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，・・・は、銅パターンや銀パターンである。電極部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，・・・は、バインダー樹脂にカーボンナノチューブやカーボングラファイトなどのカーボンが含まれた導電層で形成され、それぞれの電極部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，・・・は、リード配線５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，・・・と一体のランド部に重ねられている。

図１と図３に示すように、上部配線基板５０の４隅に、位置決め穴５１が形成されている。この位置決め穴５１が、上ケース２０に形成された位置決め突起２２と嵌合し、上側配線基板５０が、上ケース２０に位置決めされて天井面２０ｂに密着するように設置される。

上部配線基板５０が、上ケース２０の天井面２０ｂに設置されると、上部配線基板５０に形成された複数の第１の中間接続部５３ａのそれぞれが、上ケース２０の端部ガイド凸部２７ｂとこれに隣接する端部ガイド凸部２７ｃとの間に入り込み、電極部５５ａを有する先部が、上ケース２０の上部押圧部２５ａに重ねられる。また、第２の中間接続部５３ｂは、端部ガイド凸部２６ｂと端部ガイド凸部２６ｃとの間に入り込み、電極部５５ｂを有する先部が、上部押圧部２５ｂに重ねられる。なお、Ｘ２側の端に位置する第２の中間接続部５３ｂは、端部ガイド凸部に挟まれることなく、電極部５５ｂを有する先部が、上部押圧部２５ｂに重ねられる。

上部配線基板５０に設けられた第１の端部接続部５３ｃに設けられた電極部５５ｃは、上ケース２０の上部押圧部２５ｃに重ねられる。同様に、第２の端部接続部５３ｄの電極部５５ｄが、上部押圧部２５ｄに重ねられ、第３の端部接続部５３ｅの電極部５５ｅが、上部押圧部２５ｅに重ねられ、第４の端部接続部５３ｆの電極部５５ｆが、上部押圧部２５ｆに重ねられる。

全ての突体３１が穴２１にそれぞれ装着され、さらに上部配線基板５０が上ケース２０の天井面２０ｂに設置された後に、それぞれのアクチュエータ３２が上ケース２０に取り付けられる。第１の中間アクチュエータ３２ａは、上ケース２０の第１の中間収納部２４ａに収納される。このとき、第１の中間アクチュエータ３２ａの基端部３６の板表面３４ａ（図６参照）が第１の中間接続部５３ａの電極部５５ａに接触する。また、第１の中間アクチュエータ３２ａの先端部３７が、突体３１の被押圧部３１ｂに接触する。

第１の中間アクチュエータ３２ａは、傾斜ガイド部２３ａと対向ガイド部２３ｂとの間で大まかに位置決めされることで上ケース２０へ組み込みやすくなる。また、第１の中間アクチュエータ３２ａの基端部３６と先端部３７以外の部分は、なるべく傾斜ガイド部２３ａと対向ガイド部２３ｂおよび他の部材に接触せず、駆動の際に摺動抵抗が発生しないように配置される。

第２の中間アクチュエータ３２ｂは、上ケース２０に形成された第２の中間収納部２４ｂに収納される。このとき、基端部３６の板表面３４ａが上部配線基板５０の第２の中間接続部５３ｂに設けられた電極部５５ｂに接触し、先端部３７が、突体３１の被押圧部３１ｂに接触する。

第１の端部アクチュエータ３２ｃは、上ケース２０に形成された第１の端部収納部２４ｃに設置され、基端部３６の板表面３４ａが、上部配線基板５０に形成された第１の端部接続部５３ｃの電極部５５ｃに接触する。第１の端部アクチュエータ３２ｃの先端部３７は、突体３１の被押圧部３１ｂに接触する。同様に、第２の端部アクチュエータ３２ｄが、第２の端部収納部２４ｄに設置され、第３の端部アクチュエータ３２ｅが、第３の端部収納部２４ｅに設置され、第４の端部アクチュエータ３２ｆが、第４の端部収納部２４ｆに設置される。そして、それぞれの端部アクチュエータ３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの基端部３６の板表面３４ａが、電極部５５ｄ，５５ｅ，５５ｆにそれぞれ接触する。また先端部３７が突体３１の被押圧部３１ｂに接触する。

それぞれの端部アクチュエータ３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆは、端部ガイド凸部２６ａ、２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃのいずれかの間に挿入されるため、上ケース２０に対する組み込みが容易である。ただし、端部アクチュエータ３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆの基端部３６と先端部３７以外の部分は、端部ガイド凸部２６ａ、２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃやその他の部材になるべく当たらないように取り付けられる。

図５には、第２の端部アクチュエータ３２ｄが取り付けられている状態が断面図で示されている。

図１に示すように、ドット駆動部３０には、Ｙ１側に基端部側位置決め部材３８が設けられＹ２側に基端部側位置決め部材３９が設けられている。基端部側位置決め部材３８は、図３に示す端部ガイド凸部２６ａ，２６ｂ，２６ｃよりもＹ１側に設置され、基端部側位置決め部材３９は、端部ガイド凸部２７ａ，２７ｂ，２７ｃよりもＹ２側に設置される。図５に示すように、基端部側位置決め部材３９によって、第２の端部アクチュエータ３２ｄの基端部側の位置が定まり、第２の端部収納部２４ｄからＹ２方向へ抜け出ないように規制される。また、基端部側位置決め部材３９によって、第４の端部アクチュエータ３２ｆが第４の端部収納部２４ｆ内で動かないように規制される。一方、基端部側位置決め部材３８によって、第１の端部アクチュエータ３２ｃの基端部側の位置が定まり、第１の端部収納部２４ｃから抜け出ないように規制され、第３の端部アクチュエータ３２ｅが、第３の端部収納部２４ｅから抜け出ないように規定される。

図２に拡大して示すように、下ケース１０は４隅に位置決め部１１が形成されている、位置決め部１１はリング形状であり、図３に示す上ケース２０に形成された位置決め突起２２と位置決め部１１とが嵌合する。下ケース１０の位置決め部１１のそれぞれには、固定ねじを挿入するための固定穴１１ａが上下に貫通して形成されている。

図２に示すように、下ケース１０の上側（Ｚ１側）に向く底面１０ａは平坦面である。下ケース１０には、第１の中間弾性部１２ａが形成されている。第１の中間弾性部１２ａは、基部が下ケース１０と一体に形成され、自由端が上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に弾性変形可能である。自由端には下部押圧部１３ａが一体に形成されている。下ケース１０には、第２の中間弾性部１２ｂが形成され自由端に下部押圧部１３ｂが一体に形成されている。第１の中間弾性部１２ａと第２の中間弾性部１２ｂは、Ｘ方向およびＹ方向に対して斜めに配置されている。

下ケース１０には、Ｙ１側に第１の端部弾性部１２ｃと第３の端部弾性部１２ｅが設けられている。第１の端部弾性部１２ｃの自由端に下部押圧部１３ｃが形成され、第３の端部弾性部１２ｅに下部押圧部１３ｅが形成されている。Ｙ２側に第２の端部弾性部１２ｄと第４の端部弾性部１２ｆが設けられ、自由端には、下部押圧部１３ｄと下部押圧部１３ｆが形成されている。

図２に示すように、下ケース１０には、それぞれの弾性部で囲まれた部分に対を成す固定穴１４が複数箇所に形成されている。

下部配線基板４０は、樹脂フィルムで形成された可撓性基板である。図１に示すように、下部配線基板４０の四隅に位置決め穴４１が開口している。それぞれの位置決め穴４１が、下ケース１０の前記位置決め部１１に嵌合して、下部配線基板４０が底面１０ａに位置決めされて設置される。

図１に示すように、下部配線基板４０は上部配線基板５０と上下方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に対称な構造である。下部配線基板４０には中央部に切欠き部４２が形成されている。下部配線基板４０から切欠き部４２内に第１の中間接続部４３ａと第２の中間接続部４３ｂが一体に延びている。第１の中間接続部４３ａと第２の中間接続部４３ｂの上側（Ｚ１側）に向く表面にはリード配線が設けられている。第１の中間接続部４３ａの先部に電極部４５ａが形成され、第２の中間接続部４３ｂの先部に電極部４５ｂが形成されている。

切欠き部４２のＹ１側には、第１の端部接続部４３ｃと第３の端部接続部４３ｅが形成されている。Ｙ２側には、第２の端部接続部４３ｄと第４の端部接続部４３ｆが設けられている。それぞれの端部接続部４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，４３ｆのＺ１側の表面にはリード配線が設けられている。また先部には、電極部４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆが形成されている。

リード配線は上部配線基板５０と同様に銅パターンや銀パターンで形成されている。電極部４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆは、上部配線基板５０の電極部５５ａ、５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆと同様に、バインダー樹脂とカーボンとで形成されている。

図１に示すように、ドット駆動部３０の下に下部配線基板４０が設置され、その下に下ケース１０が設置されて、下ケース１０に形成された４箇所の固定穴１１ａと、１２箇所の固定穴１４に固定ねじが挿入され、それぞれの固定ねじが、上ケース２０の雌ねじ穴２２ａおよび雌ねじ穴２３ｅに螺着されて、下ケース１０と上ケース２０とが固定される。

このとき、下ケース１０に形成された第１の中間弾性部１２ａの下部押圧部１３ａによって、下部配線基板４０の第１の中間接続部４３ａの先部が第１の中間アクチュエータ３２ａの基端部３６に押し付けられる。これにより、第１の中間接続部４３ａの先部の電極部４５ａが、第１の中間アクチュエータ３２ａの第２の電極層３５の板表面３５ａに押し付けられる。また、第２の中間弾性部１２ｂの下部押圧部１３ｂによって、下部配線基板４０の第２の中間接続部４３ｂの先部が第２の中間アクチュエータ３２ｂの基端部３６に押し付けられる。

これと同時に、下ケース１０に形成された第１の端部弾性部１２ｃの下部押圧部１３ｃによって、下部配線基板４０の第１の端部接続部４３ｃが、第１の端部アクチュエータ３２ｃの基端部３６に押し付けられる。また、第２の端部弾性部１２ｄの下部押圧部１３ｄ、第３の端部弾性部１２ｅの下部押圧部１３ｅ、第４の端部弾性部１２ｆの下部押圧部１３ｆによって、第２の端部接続部４３ｄの電極部４５ｄ、第３の端部接続部４３ｅの電極部４５ｅ、第４の端部接続部４３ｆの電極部４５ｆが、第２の端部アクチュエータ３２ｄ、第３の端部アクチュエータ３２ｅ、第４の端部アクチュエータ３２ｆのそれぞれの基端部３６に押し付けられる。

図５には、第２の端部弾性部１２ｄの下部押圧部１３ｄによって、第２の端部接続部４３ｄの電極部４５ｄが、第２の端部アクチュエータ３２ｄの基端部３６の板表面３５ａに押し付けられている状態が示されている。

図５に示すように、第２の端部アクチュエータ３２ｄは、基端部３６において上側（Ｚ１側）の板表面３４ａに、上部配線基板５０の第２の端部接続部５３ｄの先部に設けられた電極部５５ｄが密着している。基端部３６の下側（Ｚ２側）の板表面３５ａに、下部配線基板４０の第２の端部接続部４３ｄの先部に設けられた電極部４５ｄが密着している。下ケース１０に設けられた第２の端部弾性部１２ｄの撓み弾性力によって、第２の端部アクチュエータ３２ｄの基部が、下ケース１０と上ケース２０との間でしっかりと保持されている。

図６に示すように、アクチュエータ３２は、ポリマーにイオン液体が含浸したものである。第１の電極層３４と第２の電極層３５はポリマーにカーボンナノチューブが混入されているが、この電極層３４，３５にもイオン液体が含まれている。図５に示すように、第２の端部アクチュエータ３２ｄの基端部３６では、第１の電極層３４に上部配線基板５０のリード配線が直接に接触せず、カーボンを含んだ電極部５５ｄを介して接触している。したがって、アクチュエータに含まれるイオン液体によって、上部配線基板５０のリード配線が変質するのを防止できる。アクチュエータの下面も、下部配線基板４０に形成された電極部４５ｄが接触しているので、同様にして、下部配線基板４０のリード配線が変質するのを防止できる。

図５に示すように、第２の端部アクチュエータ３２ｄは、基端部３６が下ケース１０と上ケース２０とで保持されているが、それ以外の部分は自由状態であり、第２の端部アクチュエータ３２ｄと下ケース１０との間に撓み余裕の空間が存在し、第２の端部アクチュエータ３２ｄと上ケース２０との間にも撓み余裕の空間が存在している。したがって、第２の端部アクチュエータ３２ｄは上下に大きく撓むことができる。また、第２の端部アクチュエータ３２ｄに、突体３１を押圧する方向とは逆向きのたわみを必要に応じて発生させることもできるため、一方向へのたわみが蓄積されてしまうことを防ぐこともできる。

図５に示すように、下ケース１０に形成された下部押圧部１３ｄが第２の端部アクチュエータ３２ｄを押圧する面積Ａ１に対し、上ケース２０に形成された上部押圧部２５ｄが第２の端部アクチュエータ３２ｄを保持する面積Ａ２の方が小さく設定されている。そのため、第２の端部アクチュエータ３２ｄが、先端部３７が上側（Ｚ１側）に向くように撓み変形するときの基端部３６の支持部での抵抗を小さくできる。よって、上側に向けて撓みやすくなり、突体３１を上ケース２０から外部に向けて押し出しやすくなる。

図５に示しているアクチュエータの支持構造の特徴は、第１の中間アクチュエータ３２ａ、第２の中間アクチュエータ３２ｂ、第１の端部アクチュエータ３２ｃ、第３の端部アクチュエータ３２ｅ、第４の端部アクチュエータ３２ｆに関しても同じである。

前記ドット表示装置１の動作は、最初に図１に示す表示部Ｄ１の穴２１に位置する第１のドットマトリクスＭ１を構成する突体３１を選択して突出させる。その制御は、第１のドットマトリクスＭ１に位置する６個のアクチュエータ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆのいずれかを選択し、通電することで行われる。図６に示すように、選択されたアクチュエータ３２の第１の電極層３４と第２の電極層３５とに電圧を与え、第１の電極層３４側をプラス側の電位とすることで、陽イオンが第２の電極層３５側へ移動し、第２の電極層３５側がより大きく膨潤して、アクチュエータ３２が破線で示す向きに撓む。この撓み力で、突体３１が上ケース２０の接触面２０ａから突出する。１つの表示部Ｄ１の６個のドットのいずれかを突出させることで、点字の１文字が表現される。

次に、第２の表示部Ｄ２に位置する第２のドットマトリクスＭ２を駆動して、１文字の点字表示を行う。これを表示部Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６の順で移動させて行く。接触面２０ａを指でＸ１方向へなぞることで、情報を得ることができる。指が表示部Ｄ６に至った後に、さらに表示部Ｄ１からＸ１方向へ指をスライドさせ、これを繰り返すことで、視覚障害者などに長い点字情報を与えることが可能になる。

また、図７に示すように、ドットマトリクスＭ１，Ｍ２をＸ方向に並べるとともにＹ方向に並べて配置することも可能である。それぞれのドットマトリクスでは、アクチュエータ３２の配置を高密度にできるため、アクチュエータを平面状に配置しても、各ドットマトリクスを縦方向と横方向に接近して配置することができるようになる。ドットマトリクスを縦方向と横方向に並べることで、ドット表示の情報量を増やすことができる。

１ ドット表示装置
１０ 下ケース
１２ａ 第１の中間弾性部
１２ｂ 第２の中間弾性部
１２ｃ 第１の端部弾性部
１２ｄ 第２の端部弾性部
１２ｅ 第３の端部弾性部
１２ｆ 第４の端部弾性部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ 下部押圧部
２０ 上ケース
２１ 穴
２３ 中央凸部
２４ａ 第１の中間収納部
２４ｂ 第２の中間収納部
２４ｃ 第１の端部収納部
２４ｄ 第２の端部収納部
２４ｅ 第３の端部収納部
２４ｆ 第４の端部収納部
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ 上部押圧部
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 端部ガイド凸部
３０ ドット駆動部
３１ 突体
３２ アクチュエータ
３２ａ 第１の中間アクチュエータ
３２ｂ 第２の中間アクチュエータ
３２ｃ 第１の端部アクチュエータ
３２ｄ 第２の端部アクチュエータ
３２ｅ 第３の端部アクチュエータ
３２ｆ 第４の端部アクチュエータ
３３ 電解質層
３４ 第１の電極層
３５ 第２の電極層
３６ 基端部
３７ 先端部
３７ａ 切り欠き部
４０ 下部配線基板
４３ａ 第１の中間接続部
４３ｂ 第２の中間接続部
４３ｃ 第１の端部接続部
４３ｄ 第２の端部接続部
４３ｅ 第３の端部接続部
４３ｆ 第４の端部接続部
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，４５ｆ 電極部
５０ 上部配線基板
５３ａ 第１の中間接続部
５３ｂ 第２の中間接続部
５３ｃ 第１の端部接続部
５３ｄ 第２の端部接続部
５３ｅ 第３の端部接続部
５３ｆ 第４の端部接続部
５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ 電極部
Ｄ 表示部
Ｍ ドットマトリクス
Ｖ１，Ｖ２ 縦列
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３ 横列

Claims (8)

1. 下ケースと上ケースとが組み合わされた筐体と、筐体の表面から突出可能な複数の突体と、個々の突体を前記筐体の表面から突出させる複数のアクチュエータとが設けられ、複数の前記突体でドット表示部が形成されているドット表示装置において、
   前記アクチュエータは、上下の両表面に電極層を有する板形状で板厚方向に歪みを発生するものであり、複数の前記アクチュエータは、板面が前記突体の突出方向と交叉する平面に並べて配置されており、
   前記下ケースに下部押圧部が、前記上ケースに上部押圧部が形成され、前記アクチュエータの基端部と前記下部押圧部との間に下部配線基板が挟まれ、前記基端部と前記上部押圧部との間に上部配線基板が挟まれて、前記下部押圧部と前記上部押圧部の間で前記基端部が保持されるとともに、前記下部配線基板に設けられた複数の電極部と前記上部配線基板に設けられた複数の電極部が、複数の前記アクチュエータのそれぞれの前記電極層に導通していることを特徴とするドット表示装置。
2. 前記下部配線基板と前記上部配線基板は可撓性基板であり、前記下部配線基板と前記上部配線基板にそれぞれ変形可能な接続部が形成されており、この接続部が前記アクチュエータの前記基端部と前記下部押圧部との間、および前記基端部と前記上部押圧部との間に挟まれている請求項１記載のドット表示装置。
3. 前記下ケースと前記上ケースの少なくとも一方に弾性部が一体に形成されて、この弾性部に前記下部押圧部または前記上部押圧部が形成されている請求項１または２記載のドット表示装置。
4. 前記下ケースと前記上ケースの少なくとも一方に、複数の収納部が形成され、それぞれの前記アクチュエータが、前記収納部の内部に、幅方向への移動が規制されて設置されている請求項１ないし３のいずれかに記載のドット表示装置。
5. 前記下部押圧部が前記アクチュエータの前記基端部を保持する面積と、前記上部押圧部が前記基端部を保持する面積が異なる請求項１ないし４のいずれかに記載のドット表示装置。
6. 前記下部押圧部が前記アクチュエータの前記基端部を保持する面積よりも、前記上部押圧部が前記基端部を保持する面積の方が小さい請求項５記載のドット表示装置。
7. 前記アクチュエータは、内部にイオン液体を含むポリマーで形成された高分子アクチュエータである請求項１ないし６のいずれかに記載のドット表示装置。
8. 前記電極部がカーボンを含む導電層を有する請求項７記載のドット表示装置。

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