WO2021024567A1 - 面方向型振動構造 - Google Patents

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WO2021024567A1
WO2021024567A1 PCT/JP2020/018784 JP2020018784W WO2021024567A1 WO 2021024567 A1 WO2021024567 A1 WO 2021024567A1 JP 2020018784 W JP2020018784 W JP 2020018784W WO 2021024567 A1 WO2021024567 A1 WO 2021024567A1
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protective film
vibration structure
film
view
frame
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PCT/JP2020/018784
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Inventor
大寺　昭三
Original Assignee
株式会社村田製作所
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Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Definitions

  • the present invention relates to a surface-direction vibration structure that vibrates in the surface direction.
  • Patent Document 1 proposes a tactile presentation device that gives tactile feedback to a user by using a piezoelectric film.
  • the piezoelectric film is deformed in the plane direction by applying a voltage. Due to the expansion and contraction of the piezoelectric film, the vibrating portion connected to the piezoelectric film vibrates in the plane direction.
  • a protective cover When applying a high voltage to the piezoelectric film, it is preferable to cover the piezoelectric film with a protective cover.
  • the protective cover When the protective cover is fixed so as to cover the piezoelectric film, the fixed protective cover comes into contact with the diaphragm or the piezoelectric film and inhibits the vibration of the diaphragm.
  • a support portion for supporting the protective cover is provided so that the protective cover is separated from the piezoelectric film and the diaphragm in the thickness direction, and the protective cover is touched with the piezoelectric film and the diaphragm. It is conceivable to arrange them so that they do not exist.
  • the thickness of the support portion is increased and the protective cover is largely separated from the piezoelectric film and the diaphragm, the thickness of the entire vibrating structure increases due to the installation structure of the protective cover.
  • an object of the present invention is to provide a surface-direction vibration structure that does not inhibit vibration by a protective cover and minimizes an increase in thickness.
  • the plane-directional vibration structure of the present invention applies a voltage to a frame-shaped member having an opening, a vibrating portion located at the opening, and a plurality of beam portions connecting the frame-shaped member and the vibrating portion.
  • a piezoelectric film that vibrates in the plane direction, a first support portion that is arranged on the frame-shaped member and supports the piezoelectric film, and a second support portion that is arranged on the vibrating portion and supports the piezoelectric film.
  • a protective film that covers the piezoelectric film in a plan view and a third support portion that supports the protective film and restrains the protective film are provided, and the protective film is among the plurality of beam portions in a plan view.
  • a low restraint portion having a lower restraint property than the other portion at least in a part between the position corresponding to the beam portion on the side where the first support portion is provided and the position corresponding to the first support portion. It is characterized by having.
  • the position corresponding to the beam portion on the side where the first support portion is provided and the position corresponding to the first support portion are locations that greatly affect the vibration of the vibrating portion.
  • the protective film has a low restraint portion at least a part of the portion that greatly affects the vibration of the vibrating portion, so that even if the protective film comes into contact with the piezoelectric film, the influence on the vibration of the vibrating portion is minimized. Therefore, the plane-direction vibration structure of the present invention suppresses the thickness of the third support portion in order to minimize the increase in thickness, and even when the protective film comes into contact with the piezoelectric film, the vibrating portion Does not interfere with vibration.
  • the protective cover does not hinder vibration and can minimize the increase in thickness.
  • FIG. 1A is a perspective view showing the configuration of the surface direction type vibration structure 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view of the surface direction type vibration structure 100
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. 1B.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the surface direction type vibration structure 100.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure of the piezoelectric element 11.
  • FIG. 4 (A) is a plan view showing the configuration of the plane-direction vibration structure 200 according to the first modification of the plane-direction vibration structure 100
  • FIG. 4 (B) is a line II-II shown in FIG. 4 (A). It is a cross-sectional view cut by.
  • FIG. 4 (A) is a plan view showing the configuration of the plane-direction vibration structure 200 according to the first modification of the plane-direction vibration structure 100
  • FIG. 4 (B) is a line II-II shown in FIG. 4 (A). It
  • FIG. 5A is a perspective view showing the configuration of the surface direction type vibration structure 300 according to the second embodiment.
  • 5 (B) is a plan view of the plane direction type vibration structure 300
  • FIG. 5 (C) is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 5 (B).
  • FIG. 6A is a plan view showing the configuration of the surface-direction vibration structure 400 according to the second modification of the surface-direction vibration structure 300
  • FIG. 6B is a line IV-IV shown in FIG. 6A. It is a cross-sectional view cut by.
  • FIG. 7A is a plan view showing the configuration of the surface-direction vibration structure 500 according to the third modification of the surface-direction vibration structure 300
  • FIG. 7B is a VV line shown in FIG. 7A. It is a cross-sectional view cut by.
  • FIG. 1A is a perspective view showing the configuration of the surface direction type vibration structure 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view of the surface direction type vibration structure 100
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. 1B.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the surface direction type vibration structure 100.
  • FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B) show that the protective film 14 and the piezoelectric film 30 are transmitted through.
  • the lateral direction of the surface direction type vibration structure 100 is shown as the X-axis direction
  • the longitudinal direction of the surface direction type vibration structure 100 is shown as the Y-axis direction
  • the thickness direction is shown as the Z-axis direction.
  • each drawing other than FIG. 3 is shown by omitting the circuit, wiring, power supply, and the like.
  • each cross-sectional view is shown enlarged in the Z-axis direction, which is the thickness direction.
  • the plane-direction vibration structure 100 of the present embodiment includes a base 10, a piezoelectric element 11, double-sided tape 12, double-sided tape 13, and a protective film 14. And two pressure-sensitive adhesives 15.
  • the base portion 10 includes a frame-shaped member 16, a vibrating portion 17, and four beam portions (beam portion 181, beam portion 182, beam portion 183, beam portion 184).
  • the four beam portions (beam portion 181 and beam portion 182, beam portion 183, and beam portion 184) are collectively referred to as a beam portion 18.
  • the frame-shaped member 16 has a rectangular shape in a plan view.
  • the frame-shaped member 16 has a rectangular opening 20.
  • the frame-shaped member 16 has two first openings 21 and two second openings 22.
  • the first openings 21 are arranged on both ends in the Y-axis direction, which is the longitudinal direction of the frame-shaped member 16.
  • the second openings 22 are arranged on both ends in the X-axis direction, which is the lateral direction of the frame-shaped member 16.
  • the first opening 21 has a substantially rectangular shape and has a long shape along the X-axis direction.
  • the second opening 22 is a substantially rectangular opening that is long along the Y-axis direction.
  • the vibrating portion 17 has a rectangular shape in a plan view and is located inside the opening 20.
  • the area of the vibrating portion 17 is smaller than the area surrounded by the opening 20, that is, the first opening 21 and the second opening 22.
  • the beam portion 18 connects the frame-shaped member 16 and the vibrating portion 17.
  • the beam portion 18 supports the vibrating portion 17 on the frame-shaped member 16.
  • the beam portion 18 has a long rectangular shape along the X-axis direction, and holds the vibrating portion 17 at both ends of the vibrating portion 17 in the Y-axis direction.
  • the length of the beam portion 18 in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis direction in which the piezoelectric element 11 expands and contracts is longer than the length along the Y-axis direction.
  • the frame-shaped member 16, the vibrating portion 17, and the beam portion 18 are made of the same member (for example, acrylic resin, PET, polycarbonate, glass epoxy, FRP, metal, glass, etc.).
  • the metal include SUS (stainless steel), and if necessary, the metal may be insulated by coating with a resin such as polyimide.
  • the frame-shaped member 16, the vibrating portion 17, and the beam portion 18 are formed by punching one rectangular plate member along the shapes of the first opening 21 and the second opening 22.
  • the frame-shaped member 16, the vibrating portion 17, and the beam portion 18 may be separate members, but can be easily manufactured by being formed of the same member. Alternatively, by being formed of the same member, it is not necessary to use another member such as rubber (a member having creep deterioration) to support the vibrating portion 17, and the vibrating portion 17 can be stably held for a long period of time. ..
  • the thickness of the base 10 is preferably 0.1 mm or more and 3 mm or less.
  • the base portion 10 When the thickness of the base portion 10 is 0.1 mm or more and 3 mm or less, the base portion 10 has appropriate rigidity, the entire base portion 10 can be prevented from being plastically deformed by the vibration of the vibrating portion 17, and the plane-direction vibration structure 100 The thickness of the can be reduced.
  • the piezoelectric element 11 is connected to one main surface of the base 10. More specifically, the piezoelectric element 11 is connected to the frame-shaped member 16 via the double-sided tape 12 and to the vibrating portion 17 via the double-sided tape 13.
  • the first end 111 in the Y-axis direction which is the longitudinal direction of the piezoelectric element 11, is connected to the first end 161 in the Y-axis direction of the frame-shaped member 16.
  • the double-sided tape 12 and the double-sided tape 13 have a long rectangular shape along the X-axis direction in a plan view.
  • the second end 112 of the piezoelectric element 11 is connected to the second end 172 of the vibrating portion 17 in the Y-axis direction.
  • the double-sided tape 12 is an example of the "first support portion" according to the present invention
  • the double-sided tape 13 is an example of the "second support portion” according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the structure of the piezoelectric element 11.
  • the piezoelectric element 11 includes a piezoelectric film 30, a first electrode 31, and a second electrode 32.
  • the piezoelectric film 30 has a first electrode 31 and a second electrode 32 formed on both main surfaces.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are formed on the piezoelectric film 30 by, for example, a vapor deposition method.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 are each connected to the power supply 33.
  • the double-sided tape 12 and the double-sided tape 13 have a certain thickness, and the piezoelectric element 11 and the vibrating portion 17 are connected at a certain distance so that the piezoelectric element 11 does not come into contact with the vibrating portion 17.
  • the first electrode 31 and the second electrode 32 provided on both main surfaces of the piezoelectric film 30 do not come into contact with the vibrating portion 17, so that even if the piezoelectric film 30 expands and contracts and the vibrating portion 17 vibrates, the first electrode The electrode 31 and the second electrode 32 are not scraped.
  • the thickness of the double-sided tape 12 and the double-sided tape 13 is preferably 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the thickness of the double-sided tape 12 and the double-sided tape 13 is 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, even if the piezoelectric element 11 is deformed, it becomes difficult to come into contact with the vibrating portion 17, and the thickness of the surface direction type vibration structure 100 can be reduced.
  • the piezoelectric film 30 is an example of a film that vibrates by being deformed in the plane direction when a voltage is applied.
  • the piezoelectric film 30 has a long rectangular shape along the Y-axis direction, which is the longitudinal direction of the frame-shaped member 16 in a plan view.
  • the piezoelectric film 30 is made of, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the piezoelectric film 30 may be made of a chiral polymer.
  • the chiral polymer for example, L-type polylactic acid (PLLA) or D-type polylactic acid (PDLA) is used.
  • the electronic device provided with the plane-direction vibration structure 100 in this example can be vibrated in the same manner under any humidity environment. ..
  • PLLA is used for the piezoelectric film 30
  • the electrode and the vibrating portion 17 added to the PLLA are made of a transparent material, the internal state of the device can be visually recognized. It becomes easier to do.
  • PLLA is not pyroelectric, it can vibrate in the same manner under any temperature environment. For example, even when a human hand touches the surface direction type vibration structure 100 and the body temperature is transmitted to the piezoelectric film 30, the characteristics of the piezoelectric film 30 do not change. Therefore, it is preferable to use PLLA as the piezoelectric film 30 of an electronic device that is touched by human hands. If the piezoelectric element 11 is made of PLLA, the piezoelectric element 11 is cut so that each outer periphery is approximately 45 ° with respect to the stretching direction, thereby imparting piezoelectricity.
  • the surface direction type vibration structure 100 of this embodiment can be used as a tactile presentation device.
  • the tactile presentation device includes a touch panel (not shown) for detecting a touch operation, and a surface direction type vibration structure 100.
  • the drive circuit applies a voltage from the power source 33 to the piezoelectric film 30 via the first electrode 31 and the second electrode 32.
  • the piezoelectric film 30 is deformed in the plane direction when a voltage is applied. Specifically, the piezoelectric film 30 expands and contracts in the Y-axis direction when a voltage is applied. As the piezoelectric film 30 expands and contracts in the longitudinal direction, the vibrating portion 17 vibrates in the Y-axis direction. As a result, the vibration generated by the piezoelectric film 30 is transmitted to the user via the vibration unit 17.
  • the protective film 14 is connected to one main surface of the base 10. One main surface is the same main surface as the main surface to which the piezoelectric element 11 is connected.
  • the protective film 14 is connected to the vibrating portion 17 via two adhesive materials 15.
  • the adhesive material 15 is arranged at the end of the first end 171 and the end of the second end 172 in the X-axis direction, which is the lateral direction of the vibrating portion 17.
  • the adhesive material 15 has a rectangular shape having a long plan view along the Y-axis direction.
  • the adhesive material 15 has a certain thickness. Therefore, the protective film 14 is located at a position separated from the base portion 10 (vibrating portion 17) by the thickness of the adhesive material 15.
  • the piezoelectric element 11 is located in a space sandwiched between the protective film 14 and the base 10.
  • the adhesive material 15 is made of a material having an insulating property.
  • the adhesive material 15 is made of, for example, urethane resin.
  • the protective film 14 is connected to the vibrating portion 17 via the adhesive material 15.
  • the thickness of the adhesive material 15 is preferably 5 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, for example. When the thickness of the adhesive material 15 is 5 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, even if the protective film 14 is deformed, it becomes difficult to come into contact with the vibrating portion 17, and the thickness of the surface direction type vibrating structure 100 can be reduced.
  • the adhesive material 15 is an example of the "third support portion" according to the present invention.
  • the protective film 14 has a rectangular shape in a plan view.
  • the protective film 14 covers the piezoelectric element 11, that is, the piezoelectric film 30 in a plan view. More specifically, the protective film 14 covers from the end of the vibrating portion 17 on the second end 172 side in the Y-axis direction to the end of the frame-shaped member 16 at the first end 161 in the Y-axis direction. Further, the width of the protective film 14 in the X-axis direction is the same as the width in the X-axis direction in the axial direction. As a result, the entire piezoelectric film 30 is covered with the protective film 14.
  • the protective film 14 is a film having an insulating property.
  • the protective film 14 is preferably polyethylene terephthalate (PET), for example. Since the film made of PET has a certain degree of rigidity, the protective film 14 can suppress unnecessary deformation. Therefore, even if a large voltage is applied to the piezoelectric film 30, the protective film 14 can prevent the influence of the piezoelectric film 30 on the outside. For example, the protective film 14 can prevent an electric shock caused by a person directly touching the piezoelectric element 11.
  • the thickness of the protective film 14 is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, for example.
  • the protective film 14 has an appropriate rigidity, so that even if the protective film 14 is deformed, it becomes difficult to come into contact with the piezoelectric element 11 or the base 10. Therefore, even if the piezoelectric element 11 or the base 10 comes into contact with the protective film 14, the influence of the vibrating portion 17 on the vibration can be reduced by releasing the force applied to the protective film 14 from the piezoelectric element 11 or the base 10.
  • the first end 161 side of the frame-shaped member 16 in the Y-axis direction from the vibrating portion 17 of the protective film 14 is less restrictive than the portion overlapping the vibrating portion 17 in a plan view. More specifically, the first end 161 side of the frame-shaped member 16 in the Y-axis direction from the vibrating portion 17 of the protective film 14 is not connected to any part of the base portion 10.
  • the position of the piezoelectric element 11 corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182 on the side where the double-sided tape 12 is provided and the position corresponding to the double-sided tape 12 are locations that greatly affect the vibration of the vibrating portion 17. ..
  • the vibrating portion 17 side of the piezoelectric element 11 or the base portion 10 from the position corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182 is a portion that is unlikely to affect the vibration of the vibrating portion 17 even if it comes into contact with the protective film 14.
  • the protective film 14 of the present embodiment has a low restraint portion 19 at a position that greatly affects the vibration of the vibrating portion 17. Even if the piezoelectric element 11 comes into contact with the low restraint portion 19, the low restraint portion 19 is deformed toward the side opposite to the piezoelectric element 11 due to the force applied from the piezoelectric element 11. The low restraint portion 19 does not push back the piezoelectric element 11 or the base portion 10. That is, the piezoelectric element 11 or the base 10 does not receive a repulsive force from the protective film 14.
  • the protective film 14 can have a structure that does not easily come into contact with the piezoelectric element 11 or the base 10.
  • the thinner the plane-oriented vibration structure 100 the easier it is for the protective film 14 to come into contact with the piezoelectric element 11 or the base 10.
  • the protective film 14 is the piezoelectric element 11 or the base portion 10. Even if it comes into contact with, the influence of the vibrating portion 17 on the vibration is minimized. Therefore, the thickness of the surface direction type vibration structure 100 can be reduced.
  • FIG. 4A is a plan view showing the configuration of the surface-direction vibration structure 200 according to the first modification of the surface-direction vibration structure 100.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. 4A.
  • the first modification only the parts different from the first embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • the plane-direction vibration structure 200 includes a first protective film 24 and a second protective film 34 instead of the protective film 14.
  • the first protective film 24 and the second protective film 34 are also films made of the same material as the protective film 14.
  • the surface direction type vibration structure 200 further includes an adhesive material 25 in addition to the adhesive material 15.
  • Two adhesive materials 25 are arranged on the frame-shaped member 16 on the side where the double-sided tape 12 exists.
  • the adhesive material 25 has a rectangular shape having a long plan view along the Y-axis direction.
  • the adhesive material 25 is arranged in the frame-shaped member 16 so as to sandwich the double-sided tape 12 and the piezoelectric element 11 in the X-axis direction.
  • the adhesive material 25 has a certain thickness like the adhesive material 15.
  • the first protective film 24 is connected to the vibrating portion 17 via two adhesive materials 15.
  • the first protective film 24 is located at a position separated from the base portion 10 (vibrating portion 17) by the thickness of the adhesive material 15.
  • the first protective film 24 has a rectangular shape whose plan-view shape extends from the end of the vibrating portion 17 on the second end 172 side in the Y-axis direction toward the double-sided tape 12 side to a position corresponding to the first opening 21. ..
  • the first protective film 24 is restrained by the adhesive material 15 at the position corresponding to the vibrating portion 17, but is not restrained at the positions corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182, and the first opening 21.
  • the second protective film 34 is connected to the frame-shaped member 16 via the two adhesive materials 25.
  • the second protective film 34 is located at a position separated from the base portion 10 (frame-shaped member 16) by the thickness of the adhesive material 25.
  • the second protective film 34 has a rectangular shape whose plan view extends from the end of the frame-shaped member 16 on the first end 161 side in the Y-axis direction to a position corresponding to the first opening 21 in front of the vibrating portion 17. Therefore, the second protective film 34 partially overlaps with the first protective film 24 in a plan view.
  • the second protective film 34 is restrained by the adhesive material 25 at the position corresponding to the frame-shaped member 16, but is not restrained at the position corresponding to the first opening 21.
  • the first protective film 24 and the second protective film 34 are not restrained at the positions corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182, and the first opening 21. That is, the first protective film 24 and the second protective film 34 have a low restraint portion 29 such as the region surrounded by the broken line in FIG. 4 (B).
  • the low restraint portion 29 of the first protective film 24 and the second protective film 34 is deformed toward the side opposite to the side where the piezoelectric element 11 is located. Therefore, even if the first protective film 24 and the second protective film 34 come into contact with the piezoelectric element 11 without pushing back the piezoelectric element 11, the low restraint portion 29 minimizes the influence of the vibrating portion 17 on the vibration. Be done.
  • first protective film 24 and the second protective film 34 partially overlap in a plan view. Therefore, even when the first protective film 24 and the second protective film 34 are displaced, the piezoelectric element 11 can be prevented from being exposed to the outside. Therefore, the influence of the voltage applied to the piezoelectric element 11 on the outside is suppressed.
  • FIG. 5A is a perspective view showing the configuration of the surface direction type vibration structure 300 according to the second embodiment.
  • 5 (B) is a plan view of the plane direction type vibration structure 300
  • FIG. 5 (C) is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG. 5 (B).
  • the second embodiment only the parts different from those of the first embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • the plane-direction vibration structure 300 includes an adhesive material 35 instead of the adhesive material 15.
  • the adhesive material 35 is arranged at the end of the first end 161 and the end of the second end 162 in the Y-axis direction, which is the longitudinal direction of the base 10 (frame-shaped member 16).
  • the adhesive material 35 has a rectangular shape having a long plan view along the X-axis direction.
  • the adhesive material 35 has a certain thickness like the adhesive material 15.
  • the protective film 14 is connected to the end of the first end 161 and the end of the second end 162 of the frame-shaped member 16 via two adhesives 35. Therefore, the protective film 14 is located at a position separated from the base portion 10 (frame-shaped member 16) by the thickness of the adhesive material 35.
  • the piezoelectric element 11 is located in a space sandwiched between the protective film 14 and the base 10. Further, both ends of the protective film 14 are connected to both ends of the frame-shaped member 16. Therefore, for example, it is possible to prevent the protective film 14 from being unnecessarily rolled up and deformed during the work of mounting the surface direction type vibration structure 300 on another device or the like.
  • the protective film 14 has a low restraint portion 39 such as the region surrounded by the broken line in FIG. 5 (A).
  • the low restraint portion 39 is composed of a plurality of slits 50. That is, a plurality of slits 50 are formed in the protective film 14.
  • a plurality of slits 50 are formed parallel to the expansion / contraction direction (Y-axis direction) of the protective film 14.
  • the plurality of slits 50 are formed at positions corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182, and the first opening 21 of the protective film 14.
  • the plurality of slits 50 may be formed up to a part of the vibrating portion 17 and the frame-shaped member 16 in the protective film 14.
  • the low restraint portion 39 of the protective film 14 is formed with a plurality of slits 50, so that the low restraint portion 39 of the protective film 14 is easily compared with other portions. Deform.
  • the low restraint portion 39 of the protective film 14 can release the force applied from the piezoelectric element 11 by being locally deformed. Therefore, even if the protective film 14 comes into contact with the piezoelectric element 11 without pushing back the piezoelectric element 11, the low restraint portion 39 can minimize the influence of the vibrating portion 17 on the vibration.
  • FIG. 6A is a plan view showing the configuration of the surface-direction vibration structure 400 according to the second modification of the surface-direction vibration structure 300
  • FIG. 6B is a line IV-IV shown in FIG. 6A. It is a cross-sectional view cut by.
  • the modified example 2 only the parts different from those of the second embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • a plurality of slits 51 are formed in the protective film 14.
  • the protective film 14 has a low restraint portion 49 such as the region surrounded by the broken line in FIG. 6 (A). That is, the low restraint portion 49 is composed of a plurality of slits 51.
  • a plurality of slits 51 are formed so as to be orthogonal to the expansion / contraction direction (Y-axis direction) of the protective film 14.
  • the plurality of slits 51 are formed at positions corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182, and the first opening 21 of the protective film 14.
  • the plurality of slits 51 may be formed up to a part of the vibrating portion 17 and the frame-shaped member 16 in the protective film 14.
  • the plurality of slits 51 are formed up to positions that do not overlap the double-sided tape 12 in a plan view.
  • the low restraint portion 49 of the protective film 14 is formed with a plurality of slits 51, so that the low restraint portion 49 of the protective film 14 is easily compared with other portions. Deform. Therefore, even if the protective film 14 comes into contact with the piezoelectric element 11 without pushing back the piezoelectric element 11, the low restraint portion 49 can minimize the influence of the vibrating portion 17 on the vibration.
  • FIG. 7A is a plan view showing the configuration of the surface-direction vibration structure 500 according to the third modification of the surface-direction vibration structure 300
  • FIG. 7B is a VV line shown in FIG. 7A. It is a cross-sectional view cut by.
  • the modified example 3 only the parts different from the second embodiment will be described, and the rest will be omitted.
  • a slit 52 is formed in the protective film 14.
  • the slit 52 includes an end slit 53 and two side surface slits 54.
  • the end slit 53 is a slit parallel to the first end 111 of the piezoelectric element 11.
  • the two side surface slits 54 are slits extending from both ends of the end slit 53 toward the vibrating portion 17 side to the vicinity of the first end 171 of the vibrating portion 17. That is, the slit 52 is formed in the protective film 14 so as to surround a part of the first end 111 side in the Y-axis direction, which is the longitudinal direction of the piezoelectric element 11 in a plan view.
  • the protective film 14 has a low restraint portion 59 such as the region surrounded by the broken line in FIG. 7 (A).
  • the low restraint portion 59 has a non-restraint portion 69 sandwiched between the slits 52 in a plan view. That is, the non-restraint portion 69 is composed of the slit 52.
  • the non-constraining portion 69 of the protective film 14 is formed with a plurality of slits 52, so that the non-constraining portion 69 of the protective film 14 is easily compared with other portions. Deform. Therefore, even if the protective film 14 comes into contact with the piezoelectric element 11 without pushing back the piezoelectric element 11, the influence of the vibrating portion 17 on the vibration can be minimized.
  • the slit may be formed at least at least a part between the position corresponding to the beam portion 181 and the beam portion 182 and the position corresponding to the double-sided tape 12 in a plan view.
  • the slit may be formed along a direction inclined by 45 degrees with respect to the X-axis direction.
  • the number of slits or the width between the slits can be changed according to the specifications such as the rigidity or the thickness of the protective film 14.

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Abstract

開口を有する枠状部材（１６）と、前記開口に位置する振動部（１７）と、前記枠状部材（１６）と前記振動部（１７）とを接続する複数の梁部（１８）と、電圧を加えることで面方向に振動する圧電フィルム（３０）と、前記枠状部材（１６）に配置され、前記圧電フィルム（３０）を支持する第１の支持部（１２）と、前記振動部（１７）に配置され、前記圧電フィルム（３０）を支持する第２の支持部（１３）と、平面視で前記圧電フィルム（３０）を覆う保護フィルム（１４）と、前記保護フィルム（１４）を支持し、前記保護フィルム（１４）を拘束する第３の支持部（１５）と、を備え、前記保護フィルム（１４）は、平面視で前記複数の梁部（１８）のうち前記第１の支持部（１２）が設けられた側の梁部に対応する位置と前記第１の支持部（１２）に対応する位置との間の少なくとも一部において、他の部分よりも拘束性の低い低拘束部（１９）を有する。

Description

面方向型振動構造
　本発明は、面方向に振動する面方向型振動構造に関する。
　近年、タッチパネル等の入力機器において、利用者が押し込み操作を行った際に振動を伝えることで、利用者に押したことを実感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、圧電フィルムを用いて触覚フィードバックを利用者に与える触覚提示装置が提案されている。特許文献１において、圧電フィルムは、電圧を加えることにより面方向に変形する。圧電フィルムの伸縮により、圧電フィルムに接続された振動部が面方向に振動する。
国際公開２０１９／０１３１６４号
　圧電フィルムに高電圧を印加する場合、保護カバーで圧電フィルムを覆うのが好ましい。圧電フィルムを覆うように保護カバーを固定すると、固定された保護カバーは、振動板又は圧電フィルムに接触して、振動板の振動を阻害する。振動板の振動を阻害しないためには、例えば保護カバーを支持する支持部を設けて、保護カバーが圧電フィルム及び振動板から厚み方向に離れる様にして、保護カバーを圧電フィルム及び振動板に触れないように配置することが考えられる。しかし、支持部の厚みを厚くして保護カバーを圧電フィルム及び振動板から大きく離す場合、保護カバーの設置構造に起因して振動構造全体の厚みが増加する。
　そこで、本発明の目的は、保護カバーにより振動を阻害せず、かつ厚みの増加を最小限に抑える面方向型振動構造を提供することにある。
　この発明の面方向型振動構造は、開口を有する枠状部材と、前記開口に位置する振動部と、前記枠状部材と前記振動部とを接続する複数の梁部と、電圧を加えることで面方向に振動する圧電フィルムと、前記枠状部材に配置され、前記圧電フィルムを支持する第１の支持部と、前記振動部に配置され、前記圧電フィルムを支持する第２の支持部と、平面視で前記圧電フィルムを覆う保護フィルムと、前記保護フィルムを支持し、前記保護フィルムを拘束する第３の支持部と、を備え、前記保護フィルムは、平面視で前記複数の梁部のうち前記第１の支持部が設けられた側の梁部に対応する位置と前記第１の支持部に対応する位置との間の少なくとも一部において、他の部分よりも拘束性の低い低拘束部を有することを特徴とする。
　平面視で第１の支持部が設けられた側の梁部に対応する位置と第１の支持部に対応する位置との間は、振動部の振動に大きく影響する箇所である。保護フィルムは、振動部の振動に大きく影響する箇所の少なくとも一部を低拘束部とすることで、仮に保護フィルムが圧電フィルムと接触した場合でも振動部の振動への影響を最小限に抑える。従って、本発明の面方向型振動構造は、厚みの増加を最小限に抑えるために第３の支持部の厚みを抑えて、保護フィルムが圧電フィルムに接触する場合であっても、振動部の振動を阻害しない。
　この発明によれば、保護カバーにより振動を阻害せず、かつ厚みの増加を最小限に抑えることができる。
図１（Ａ）は、第１実施形態に係る面方向型振動構造１００の構成を示す斜視図である。図１（Ｂ）は、面方向型振動構造１００の平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示すＩ－Ｉ線で切断した断面図である。 図２は、面方向型振動構造１００の分解斜視図である。 図３は、圧電素子１１の構造の断面図である。 図４（Ａ）は面方向型振動構造１００の変形例１に係る面方向型振動構造２００の構成を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示すＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図である。 図５（Ａ）は、第２実施形態に係る面方向型振動構造３００の構成を示す斜視図である。図５（Ｂ）は、面方向型振動構造３００の平面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図である。 図６（Ａ）は面方向型振動構造３００の変形例２に係る面方向型振動構造４００の構成を示す平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示すＩＶ－ＩＶ線で切断した断面図である。 図７（Ａ）は面方向型振動構造３００の変形例３に係る面方向型振動構造５００の構成を示す平面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示すＶ－Ｖ線で切断した断面図である。
　図１（Ａ）は、第１実施形態に係る面方向型振動構造１００の構成を示す斜視図である。図１（Ｂ）は、面方向型振動構造１００の平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示すＩ－Ｉ線で切断した断面図である。図２は、面方向型振動構造１００の分解斜視図である。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、保護フィルム１４及び圧電フィルム３０を透過させて示す。以下、各図では、面方向型振動構造１００の短手方向をＸ軸方向、面方向型振動構造１００の長手方向をＹ軸方向、厚み方向をＺ軸方向として示す。また、図３以外の各図は、回路、配線及び電源等を省略して示す。さらに、各断面図は、厚み方向であるＺ軸方向に拡大して示す。
　図１（Ａ）～（Ｃ）及び図２は、に示すように、本実施形態の面方向型振動構造１００は、基部１０、圧電素子１１、両面テープ１２、両面テープ１３、保護フィルム１４、及び２つの粘着材１５を備える。基部１０は、枠状部材１６、振動部１７、及び４つの梁部（梁部１８１、梁部１８２、梁部１８３、梁部１８４）を備える。以下、４つの梁部（梁部１８１、梁部１８２、梁部１８３、梁部１８４）をまとめて梁部１８ともいう。
　枠状部材１６は、平面視した形状が長方形状である。枠状部材１６は、長方形状の開口２０を有する。枠状部材１６は、２つの第１開口２１と、２つの第２開口２２を有する。第１開口２１は、枠状部材１６の長手方向であるＹ軸方向の両端側に配置されている。第２開口２２は、枠状部材１６の短手方向であるＸ軸方向の両端側に配置されている。第１開口２１は、略長方形状であり、Ｘ軸方向に沿って長い形状となっている。第２開口２２は、Ｙ軸方向に沿って長い略長方形状の開口である。
　振動部１７は、平面視して長方形状であり、開口２０の内側に位置する。振動部１７の面積は、開口２０すなわち第１開口２１及び第２開口２２によって囲まれる面積より小さくなっている。
　梁部１８は、枠状部材１６と振動部１７とを接続する。梁部１８は、振動部１７を枠状部材１６に支持する。この例では、梁部１８は、Ｘ軸方向に沿って長い長方形状であり、振動部１７のＹ軸方向の両端部で、振動部１７を保持する。梁部１８は、圧電素子１１が伸縮するＹ軸方向に直交するＸ軸方向の長さが、Ｙ軸方向に沿った長さよりも長い。
　枠状部材１６、振動部１７、及び梁部１８は、同一部材（例えば、アクリル樹脂、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ガラスエポキシ、ＦＲＰ、金属、又はガラス等）で形成されている。金属としては、例えばＳＵＳ（ステインレス鋼材）が挙げられ、必要に応じてポリイミド等の樹脂でコーティングすることにより、絶縁を施したものであってもよい。
　枠状部材１６、振動部１７、及び梁部１８は、１枚の長方形状の板部材を、第１開口２１及び第２開口２２の形状に沿って打抜き加工することで形成される。枠状部材１６、振動部１７、及び梁部１８は、それぞれ別の部材であってもよいが、同一部材で形成されることで、容易に製造することができる。又は、同一部材で形成されることで、振動部１７の支持にゴム等の別の部材（クリープ劣化のある部材）を用いる必要がなく、長期間安定して振動部１７を保持することができる。また、基部１０の厚みは、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。基部１０の厚みが０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であると、基部１０は適度な剛性を有し、振動部１７の振動により基部１０全体が塑性変形することを防止でき、かつ面方向型振動構造１００の厚みを低減できる。
　圧電素子１１は、基部１０の片方の主面に接続される。詳細に説明すると、圧電素子１１は、両面テープ１２を介して枠状部材１６に、両面テープ１３を介して振動部１７に接続される。圧電素子１１の長手方向であるＹ軸方向の第１端１１１は、枠状部材１６のＹ軸方向の第１端１６１に接続される。両面テープ１２及び両面テープ１３は、平面視してＸ軸方向に沿って長い長方形状である。圧電素子１１の第２端１１２は、振動部１７のＹ軸方向の第２端１７２に接続される。両面テープ１２及び両面テープ１３は、絶縁性で粘着性のある素材が使用される。なお、両面テープ１２は本発明に係る「第１の支持部」の一例であり、両面テープ１３は本発明に係る「第２の支持部」の一例である。
　図３は、圧電素子１１の構造の断面図である。図３に示すように、圧電素子１１は、圧電フィルム３０、第１電極３１、及び第２電極３２を備える。圧電フィルム３０は、両主面に第１電極３１及び第２電極３２が形成されている。第１電極３１及び第２電極３２は、圧電フィルム３０に例えば蒸着法で形成される。第１電極３１及び第２電極３２は、それぞれ電源３３に接続されている。
　両面テープ１２及び両面テープ１３は、ある程度の厚みがあり、圧電素子１１を振動部１７に接触させないように、ある程度離れた位置で、圧電素子１１と振動部１７とを接続する。これにより、圧電フィルム３０の両主面に設けられた第１電極３１及び第２電極３２が振動部１７に接触しないため、圧電フィルム３０が伸縮して振動部１７が振動したとしても、第１電極３１及び第２電極３２が削られることがない。例えば、両面テープ１２及び両面テープ１３の厚みは、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。両面テープ１２及び両面テープ１３の厚みが１０μｍ以上５００μｍ以下であると、圧電素子１１が変形した場合でも振動部１７に接触し難くなり、かつ面方向型振動構造１００の厚みを低減できる。
　圧電フィルム３０は、電圧を加えると面方向に変形することにより振動するフィルムの一例である。圧電フィルム３０は、平面視して枠状部材１６の長手方向であるＹ軸方向に沿って長い長方形状である。圧電フィルム３０は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる。他にも、圧電フィルム３０は、キラル高分子からなる態様であってもよい。キラル高分子は、例えば、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）又はＤ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）等を用いる。
　圧電フィルム３０にＰＶＤＦを用いた場合、ＰＶＤＦは耐水性があるため、この例における面方向型振動構造１００を備えた電子機器をどのような湿度環境下においても同じような振動をさせることができる。
　また、圧電フィルム３０にＰＬＬＡを用いた場合、ＰＬＬＡは透過性の高い材料であるため、ＰＬＬＡに付加する電極及び振動部１７が透明な材料であれば、機器の内部状況を視認できるため、製造し易くなる。また、ＰＬＬＡは、焦電性が無いため、どのような温度環境下においても同じような振動をさせることができる。例えば、面方向型振動構造１００に人の手が触れて、圧電フィルム３０に体温が伝わった場合であっても、圧電フィルム３０の特性は変化しない。このため、人の手が触れる電子機器の圧電フィルム３０としてＰＬＬＡを用いることは好ましい。圧電素子１１は、仮にＰＬＬＡで構成される場合、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で、圧電性を持たせる。
　本実施形態の面方向型振動構造１００は、触覚提示装置に用いることができる。触覚提示装置は、タッチ操作を検出するタッチパネル（不図示）と、面方向型振動構造１００と、を備える。タッチパネル（不図示）がユーザのタッチ操作を検出すると、不図示の駆動回路は、圧電フィルム３０に電源３３から電圧を第１電極３１及び第２電極３２を介して印加する。圧電フィルム３０は、電圧を印加すると面方向に変形する。具体的には、圧電フィルム３０は、電圧を印加するとＹ軸方向に伸縮する。圧電フィルム３０が長手方向に伸縮することにより、振動部１７は、Ｙ軸方向に振動する。これにより、圧電フィルム３０で生じた振動が振動部１７を介してユーザに伝達される。
　保護フィルム１４は、基部１０の片方の主面に接続される。片方の主面とは、圧電素子１１が接続されている主面と同一の主面である。保護フィルム１４は、２つの粘着材１５を介して振動部１７に接続される。粘着材１５は、振動部１７の短手方向であるＸ軸方向の第１端１７１の端部及び第２端１７２の端部に配置されている。粘着材１５は、平面視した形状がＹ軸方向に沿って長い長方形状である。粘着材１５は、ある程度の厚みを有する。このため、保護フィルム１４は、粘着材１５の厚み分、基部１０（振動部１７）から離れた位置に位置する。圧電素子１１は、保護フィルム１４と基部１０とに挟まれた空間に位置する。
　粘着材１５は、絶縁性を有する素材からなる。粘着材１５は、例えば、ウレタン樹脂からなる。保護フィルム１４は、粘着材１５を介して振動部１７に接続される。
　粘着材１５の厚みは、例えば、５μｍ以上４０μｍ以下が好ましい。粘着材１５の厚みが５μｍ以上４０μｍ以下であると、保護フィルム１４が変形した場合でも振動部１７に接触し難くなり、かつ面方向型振動構造１００の厚みを低減できる。なお、粘着材１５は本発明に係る「第３の支持部」の一例である。
　保護フィルム１４は、平面視した形状が長方形状である。保護フィルム１４は、平面視で圧電素子１１、すなわち圧電フィルム３０を覆う。詳細に説明すると、保護フィルム１４は、振動部１７のＹ軸方向の第２端１７２側の端部から枠状部材１６のＹ軸方向の第１端１６１の端部までを覆う。また、保護フィルム１４のＸ軸方向の幅は、軸方向のＸ軸方向の幅と同じである。これにより、圧電フィルム３０の全体が保護フィルム１４によって覆われる。
　保護フィルム１４は、絶縁性を有するフィルムである。保護フィルム１４は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。ＰＥＴからなるフィルムはある程度の剛性を有するため、保護フィルム１４は不必要な変形を抑止できる。このため、仮に圧電フィルム３０に大きな電圧が印加された場合であっても、保護フィルム１４は、圧電フィルム３０の外部へ与える影響を防止できる。例えば、保護フィルム１４は、圧電素子１１に人が直接触れることによる感電を防止できる。
　保護フィルム１４の厚みは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。保護フィルム１４の厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下であると、保護フィルム１４は適度な剛性を有するため、保護フィルム１４が変形した場合でも圧電素子１１又は基部１０に接触し難くなる。このため、圧電素子１１又は基部１０が保護フィルム１４に接触しても、圧電素子１１又は基部１０から保護フィルム１４へ加えられた力を逃がすことで振動部１７の振動に対する影響を低減できる。
　保護フィルム１４の振動部１７より枠状部材１６のＹ軸方向の第１端１６１側は、振動部１７と平面視で重なる箇所よりも拘束性が低い。より具体的には保護フィルム１４の振動部１７より枠状部材１６のＹ軸方向の第１端１６１側は、基部１０のどこにも接続されていない。
　圧電素子１１のうち両面テープ１２が設けられた側の梁部１８１及び梁部１８２に対応する位置と両面テープ１２に対応する位置との間は、振動部１７の振動に大きく影響する箇所である。圧電素子１１又は基部１０のうち梁部１８１及び梁部１８２に対応する位置から振動部１７側は、保護フィルム１４に接触しても振動部１７の振動に影響し難い部分である。
　本実施形態の保護フィルム１４は、振動部１７の振動に大きく影響する箇所に低拘束部１９を有する。圧電素子１１が低拘束部１９に接触しても、低拘束部１９は、圧電素子１１から与えられた力により、圧電素子１１と反対側に向かって変形する。低拘束部１９は、圧電素子１１又は基部１０を押し返すことがない。すなわち、圧電素子１１又は基部１０は保護フィルム１４から反発力を受けない。
　従って、保護フィルム１４が圧電素子１１又は基部１０に接触したとしても、振動部１７の振動への影響は最小限に抑えられる。
　また、粘着材１５のＺ軸方向の厚みを厚くすれば保護フィルム１４は、圧電素子１１又は基部１０と接触し難い構造とすることができる。面方向型振動構造１００を薄くすればするほど、保護フィルム１４は、圧電素子１１又は基部１０と接触し易くなる。ここで、本発明に係る面方向型振動構造１００において、保護フィルム１４は振動部１７の振動への影響が出やすい箇所に低拘束部１９を有するため、保護フィルム１４が圧電素子１１又は基部１０と接触したとしても、振動部１７の振動に対する影響を最小限に抑える。このため、面方向型振動構造１００は、厚みを低減することができる。
　図４（Ａ）は、面方向型振動構造１００の変形例１に係る面方向型振動構造２００の構成を示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図である。変形例１の説明においては、第１実施形態と異なる個所についてのみ説明し、後は省略する。
　図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、変形例１に係る面方向型振動構造２００は、保護フィルム１４の代わりに第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４を備える。第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４も保護フィルム１４と同様の素材からなるフィルムである。面方向型振動構造２００は、粘着材１５に加えて、さらに粘着材２５を備える。
　粘着材２５は、両面テープ１２が存在する側の枠状部材１６に二つ配置されている。粘着材２５は、平面視した形状がＹ軸方向に沿って長い長方形状である。粘着材２５は、枠状部材１６において両面テープ１２及び圧電素子１１を挟むようにＸ軸方向に隔てられて配置される。粘着材２５は、粘着材１５と同様にある程度の厚みを有する。
　第１保護フィルム２４は、２つの粘着材１５を介して振動部１７に接続される。第１保護フィルム２４は、粘着材１５の厚み分、基部１０（振動部１７）から離れた位置に位置する。第１保護フィルム２４は、平面視した形状が振動部１７のＹ軸方向の第２端１７２側の端部から両面テープ１２側へ向かって第１開口２１に対応する位置まで伸びる長方形状である。第１保護フィルム２４は、振動部１７に対応する位置では粘着材１５によって拘束されているが、梁部１８１、梁部１８２、及び第１開口２１に対応する位置では拘束されていない。
　第２保護フィルム３４は、２つの粘着材２５を介して枠状部材１６に接続される。第２保護フィルム３４は、粘着材２５の厚み分、基部１０（枠状部材１６）から離れた位置に位置する。第２保護フィルム３４は、平面視した形状が枠状部材１６のＹ軸方向の第１端１６１側の端部から振動部１７手前の第１開口２１に対応する位置まで伸びる長方形状である。このため、第２保護フィルム３４は、平面視で第１保護フィルム２４と一部重なる。第２保護フィルム３４は、枠状部材１６に対応する位置では粘着材２５によって拘束されているが、第１開口２１に対応する位置では拘束されていない。
　変形例１においては、第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４は、梁部１８１、梁部１８２、及び第１開口２１に対応する位置では拘束されていない。すなわち、第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４は、図４（Ｂ）の破線で囲まれた領域のような低拘束部２９を有する。圧電素子１１が低拘束部２９に接触すると、第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４の低拘束部２９は、圧電素子１１のある側と反対側に向かってそれぞれ変形する。このため、低拘束部２９は圧電素子１１を押し返すことなく、第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４が圧電素子１１に接触したとしても、振動部１７の振動への影響は最小限に抑えられる。
　また、第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４は、平面視で一部重なっている。このため、第１保護フィルム２４及び第２保護フィルム３４が変位した場合であっても、圧電素子１１の外部への露出が防止できる。従って、圧電素子１１にかかる電圧の外部への影響が抑止される。
　図５（Ａ）は、第２実施形態に係る面方向型振動構造３００の構成を示す斜視図である。図５（Ｂ）は、面方向型振動構造３００の平面図であり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した断面図である。第２実施形態の説明においては、第１実施形態と異なる個所についてのみ説明し、後は省略する。
　図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように、第２実施形態に係る面方向型振動構造３００は、粘着材１５の代わりに粘着材３５を備える。粘着材３５は、基部１０（枠状部材１６）の長手方向であるＹ軸方向の第１端１６１の端部及び第２端１６２の端部に配置されている。粘着材３５は、平面視した形状がＸ軸方向に沿って長い長方形状である。粘着材３５は、粘着材１５と同様にある程度の厚みを有する。
　保護フィルム１４は、２つの粘着材３５を介して枠状部材１６の第１端１６１の端部及び第２端１６２の端部に接続される。このため、保護フィルム１４は、粘着材３５の厚み分、基部１０（枠状部材１６）から離れた位置に位置する。圧電素子１１は、保護フィルム１４と基部１０とに挟まれた空間に位置する。また、保護フィルム１４の両端は、枠状部材１６の両端にそれぞれ接続されている。このため、例えば面方向型振動構造３００を他の装置等に搭載する作業中に、保護フィルム１４が不要に捲れ上がって変形することが防止できる。
　保護フィルム１４は、図５（Ａ）の破線で囲まれた領域のような低拘束部３９を有する。低拘束部３９は複数のスリット５０により構成されている。すなわち、保護フィルム１４には、複数のスリット５０が形成されている。スリット５０は、保護フィルム１４の伸縮する方向（Ｙ軸方向）に対して平行に複数形成されている。面方向型振動構造３００において、複数のスリット５０は、保護フィルム１４のうち梁部１８１、梁部１８２、及び第１開口２１に対応する位置に形成されている。なお、複数のスリット５０は、保護フィルム１４のうち、さらに振動部１７の一部と枠状部材１６まで形成されていてもよい。
　圧電素子１１が低拘束部３９に接触すると、保護フィルム１４の低拘束部３９は、複数のスリット５０が形成されているため、保護フィルム１４の低拘束部３９は他の部分と比べて容易に変形する。保護フィルム１４の低拘束部３９は、局部的に変形することにより圧電素子１１から加えられた力を逃がすことができる。このため、低拘束部３９は圧電素子１１を押し返すことなく、保護フィルム１４が圧電素子１１に接触したとしても、振動部１７の振動への影響は最小限に抑えられる。
　図６（Ａ）は面方向型振動構造３００の変形例２に係る面方向型振動構造４００の構成を示す平面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示すＩＶ－ＩＶ線で切断した断面図である。変形例２の説明においては、第２実施形態と異なる個所についてのみ説明し、後は省略する。
　図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、面方向型振動構造４００において、保護フィルム１４には、複数のスリット５１が形成されている。保護フィルム１４は、図６（Ａ）の破線で囲まれた領域のような低拘束部４９を有する。すなわち、低拘束部４９は複数のスリット５１により構成されている。スリット５１は、保護フィルム１４の伸縮する方向（Ｙ軸方向）に対して直行するように複数形成されている。
　面方向型振動構造４００において、複数のスリット５１は、保護フィルム１４のうち梁部１８１、梁部１８２、及び第１開口２１に対応する位置に形成されている。なお、複数のスリット５１は、保護フィルム１４のうち、さらに振動部１７の一部と枠状部材１６まで形成されていてもよい。例えば、複数のスリット５１は、平面視で両面テープ１２に重ならない位置まで形成されている。
　圧電素子１１が低拘束部４９に接触すると、保護フィルム１４の低拘束部４９は、複数のスリット５１が形成されているため、保護フィルム１４の低拘束部４９は他の部分と比べて容易に変形する。このため、低拘束部４９は圧電素子１１を押し返すことなく、保護フィルム１４が圧電素子１１に接触したとしても、振動部１７の振動への影響は最小限に抑えられる。
　図７（Ａ）は面方向型振動構造３００の変形例３に係る面方向型振動構造５００の構成を示す平面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示すＶ－Ｖ線で切断した断面図である。変形例３の説明においては、第２実施形態と異なる個所についてのみ説明し、後は省略する。
　図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、面方向型振動構造５００において、保護フィルム１４には、スリット５２が形成されている。スリット５２は、端部スリット５３及び２つの側面部スリット５４からなる。端部スリット５３は、圧電素子１１の第１端１１１に沿って平行なスリットである。２つの側面部スリット５４は、端部スリット５３の両端から振動部１７側へ向かって振動部１７の第１端１７１付近まで伸びるスリットである。すなわち、スリット５２は、平面視で圧電素子１１の長手方向であるＹ軸方向の第１端１１１側の一部を囲むように保護フィルム１４に形成されている。
　保護フィルム１４は、図７（Ａ）の破線で囲まれた領域のような低拘束部５９を有する。低拘束部５９は、平面視でスリット５２に挟まれた非拘束部６９を有する。すなわち、非拘束部６９はスリット５２により構成されている。
　圧電素子１１が非拘束部６９に接触すると、保護フィルム１４の非拘束部６９は、複数のスリット５２が形成されているため、保護フィルム１４の非拘束部６９は他の部分と比べて容易に変形する。このため、非拘束部６９は圧電素子１１を押し返すことなく、保護フィルム１４が圧電素子１１に接触したとしても、振動部１７の振動への影響は最小限に抑えられる。
　なお、変形例２、変形例３、及び変形例４において、スリットは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対して平行に形成されている例を挙げたが、これには限定されない。スリットは、平面視で梁部１８１及び梁部１８２に対応する位置と両面テープ１２に対応する位置との間の少なくとも一部において形成されていればよい。例えば、スリットは、Ｘ軸方向に対して４５度傾いた方向に沿うように形成されていてもよい。
　また、変形例２及び変形例３において、スリットの本数又はスリット間の幅は、保護フィルム１４の剛性又は厚み等の仕様に対応して変更することができる。
　最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１０…基部
１１…圧電素子
１２…両面テープ
１３…両面テープ
１４…保護フィルム
１５，２５，３５…粘着材
１６…枠状部材
１７…振動部
１８，１８１，１８２，１８３，１８４…梁部
１９，２９，３９，４９，５９…低拘束部
２１…第１開口
２２…第２開口
２４…第１保護フィルム
３０…圧電フィルム
３１…第１電極
３２…第２電極
３３…電源
３４…第２保護フィルム
５０…スリット
５１…スリット
５２…スリット
５３…端部スリット
５４…側面部スリット
６９…非拘束部
１００，２００，３００，４００，５００…面方向型振動構造
１１１…第１端
１１２…第２端
１６１…第１端
１６２…第２端
１７１…第１端
１７２…第２端

Claims (8)

  1. 　開口を有する枠状部材と、
    　前記開口に位置する振動部と、
    　前記枠状部材と前記振動部とを接続する複数の梁部と、
    　電圧を加えることで面方向に振動する圧電フィルムと、
    　前記枠状部材に配置され、前記圧電フィルムを支持する第１の支持部と、
    　前記振動部に配置され、前記圧電フィルムを支持する第２の支持部と、
    　平面視で前記圧電フィルムを覆う保護フィルムと、
    　前記保護フィルムを支持し、前記保護フィルムを拘束する第３の支持部と、
    　を備え、
    　前記保護フィルムは、平面視で前記複数の梁部のうち前記第１の支持部が設けられた側の梁部に対応する位置と前記第１の支持部に対応する位置との間の少なくとも一部において、他の部分よりも拘束性の低い低拘束部を有する、
    　面方向型振動構造。
  2. 　前記第３の支持部は、前記振動部で前記保護フィルムを支持し、
    　前記低拘束部は、前記第３の支持部で拘束されない部分を有する、
    　請求項１に記載の面方向型振動構造。
  3. 　前記第３の支持部は、前記枠状部材で前記保護フィルムを支持し、
    　前記低拘束部は、スリットにより構成される、
    　請求項１に記載の面方向型振動構造。
  4. 　前記スリットは、前記保護フィルムの伸縮する方向に対して平行に複数形成されている、
    　請求項３に記載の面方向型振動構造。
  5. 　前記スリットは、前記保護フィルムの伸縮する方向に対して直交するように複数形成されている、
    　請求項３に記載の面方向型振動構造。
  6. 　前記低拘束部は、平面視で前記スリットに挟まれた非拘束部を有する、
    　請求項３に記載の面方向型振動構造。
  7. 　前記保護フィルムは、第１保護フィルム及び第２保護フィルムを含み、
    　前記第３の支持部は、前記振動部で第１保護フィルムを支持し、前記枠状部材で前記第２保護フィルムを支持し、
    　前記第１保護フィルムの一端及び前記第２保護フィルムの一端は、平面視で重なり、
    　前記第１保護フィルムの一端及び前記第２保護フィルムの一端は、前記平面視で重なる領域において前記低拘束部を構成する、
    　請求項１に記載の面方向型振動構造。
  8. 　前記圧電フィルムは、ＰＶＤＦ又はＰＬＬＡを含む、
    　請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の面方向型振動構造。
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