WO2023210141A1 - 振動発生装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2023210141A1
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base material
particles
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Inventor
伊藤文久
松井幸弘
浜田浩
Original Assignee
太陽誘電株式会社
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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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a vibration generator and electronic equipment related to tactile presentation using vibration.
  • Touch panels such as smartphones and car navigation systems use a technology (force feedback) that notifies users of input through vibration.
  • force feedback 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.
  • 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.
  • the user touches the surface with a finger or the like the user can feel the tactile sensation.
  • the signal pattern it is possible to express a variety of tactile sensations.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing the finger contact sound by increasing the surface roughness of the panel surface.
  • 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.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for suppressing finger contact noise by changing the properties of the panel surface.
  • an abnormal sound hereinafter referred to as finger friction sound
  • the panel surface may have an undesirable rough texture.
  • an object of the present invention is to provide a vibration generator and an electronic device that can present a good tactile sensation while suppressing finger contact sounds and finger friction sounds.
  • a vibration generator 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 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the area ratio is 2% or more and 45% or less.
  • the piezoelectric actuator is joined to the second main surface.
  • 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. .
  • the above film may have a thickness of 30 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the vibrating body may include the panel as the base material and the particle-containing layer formed on the surface of the panel.
  • the above panel may be made of resin or glass.
  • the above-mentioned vibrating body may have optical transparency.
  • an electronic device 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 ⁇ m or more and 30 ⁇ m 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.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vibration generator according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view of the above-mentioned vibration generator.
  • FIG. 3 is a side view of the vibration generator. It is a sectional view of the vibrating body with which the above-mentioned vibration generator is provided.
  • FIG. 3 is an exploded cross-sectional view showing a vibrating body included in the vibration generator.
  • FIG. 3 is a plan view of a particle-containing layer included in the vibrating body.
  • 7 is a graph showing sound pressure characteristics of a vibrating body according to a comparative example. It is a graph showing sound pressure characteristics of a vibrator included in the vibration generator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a vibrating body having another configuration according to an embodiment of the present invention.
  • the X direction, Y direction, and Z direction are three directions that are orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a vibration generator 100 according to this embodiment.
  • 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
  • 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.
  • 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 101b. The detailed configuration of the vibrating body 101 will be described later.
  • 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.
  • a positive terminal 102a connected to the positive electrode and a negative terminal 102b connected to the negative electrode are shown.
  • 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.
  • 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.
  • the vibration generator 100 is used with the user's finger F in contact with the first main surface 101a.
  • 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.
  • various variations of tactile sensations can be generated in the vibrating body 101.
  • 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.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the vibrating body 101
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vibrating body 101 in an exploded manner.
  • the vibrating body 101 includes a panel 111, a film 112, and an adhesive layer 113.
  • the panel 111 is a plate-like member made of glass or resin material.
  • 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.
  • 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.
  • the film 112 is attached to the surface 111a of the panel 111 with an 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 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • 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.
  • PET Polyethylene Terephthalate
  • the particle-containing layer 115 includes a plurality of particles 116 and a 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 ⁇ m or more and 30 ⁇ m 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.
  • the 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 the surface 115a constitutes the first main surface 101a of the vibrating body 101.
  • 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.
  • the first main surface 101a has particles 116 dispersed in the resin material 117 and is exposed.
  • a square range of 227 ⁇ m 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.
  • 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.
  • An adhesive layer 113 is placed between the panel 111 and the 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 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the vibrating body 101 has the above configuration.
  • 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.
  • 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 when the piezoelectric actuator 102 is not being driven.
  • 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.
  • “no finger” indicates the sound pressure characteristics when no finger is touching the vibrating body
  • “finger contact” indicates the sound pressure characteristic when the finger is touching the vibrating body.
  • FIG. 7 when a finger touches the vibrating body, there is a peak at the input frequency to the piezoelectric actuator and a 1/4 frequency thereof, and the peak at the 1/4 frequency is in the audible range, so the finger contact noise is generated. It sounds like.
  • FIG. 8 is a graph showing the sound pressure characteristics when the vibrating body 101 including the film 112 is vibrated in the ultrasonic band according to the present embodiment.
  • “no finger” indicates the sound pressure characteristics when no finger is touching the vibrating body
  • “finger contact” indicates the sound pressure characteristic when the finger is touching the vibrating body.
  • FIG. 8 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.
  • 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.
  • the above area ratio is preferably 2% or more and 45% or less. It is more preferably 2% or more and 40% or less, and even more preferably 2% or more and 30% or less.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the particle size (D50) of the particles 116 and the finger contact sound
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the particle size (D50) of the particles 116 and the finger friction sound.
  • 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 ⁇ m or more, the finger contact sound becomes less than the threshold value, and when the particle size is 15 ⁇ m or more, no finger contact sound is generated.
  • the larger the particle size (D50) of the particles 116 the more the finger friction sound increases, and the finger friction sound exceeds the threshold value from 30 ⁇ m or more.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the particle size (D50) of the particles 116 and the tactile sensation of the first main surface 101a.
  • a state in which the first principal surface 101a is smooth is defined as "good”
  • a state in which the first principal surface 101a is rough is defined as "bad”.
  • the particle size (D50) of the particles 116 is 30 ⁇ m or more, the tactile sensation of the first main surface 101a is degraded.
  • the particle size (D50) of the particles 116 may be 10 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, or 15 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • 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 FIG. 13, the thinner the film 112 is, the larger the displacement amount of the first main surface 101a is. However, if the thickness of the film 112 is 30 ⁇ m or less, it is difficult to make the first main surface 101a a desired rough surface, and the film If the thickness of the first main surface 101a is 200 ⁇ m 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 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less. The thickness of the film 112 may be 50 ⁇ m or more and 180 ⁇ m or less, or 80 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the vibrating body 101 having this configuration. As shown in FIG. 14, the vibrating body 101 includes a panel 111 and a particle-containing layer 115 laminated on the panel 111.
  • the panel 111 is a plate-like member made of glass or resin material, 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.
  • panel 111 is the substrate for particle-containing layer 115.
  • the particle-containing layer 115 has the above-described configuration and includes a plurality of particles 116 and a 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 ⁇ m or more and 30 ⁇ m 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.
  • 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.

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Abstract

振動発生装置は、振動体と、圧電アクチュエータとを具備する。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。　

Description

振動発生装置及び電子機器
　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。
　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。
　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。
　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。
特開２０１９－１６１１１号公報 特開２０２１－１３７７３５号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　上記フィルムは、３０μｍ以上２００μｍ以下の厚みを有してもよい。
　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。
　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。
　上記振動体は光透過性を有するものであってもよい。
　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。
　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。
本発明の実施形態に係る振動発生装置の模式図である。 上記振動発生装置の斜視図である。 上記振動発生装置の側面図である。 上記振動発生装置が備える振動体の断面図である。 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。 上記振動体が備える粒子含有層の平面図である。 比較例に係る振動体の音圧特性を示すグラフである。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の平面図である。 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の平面図である。 本発明の実施形態に係る、他の構成を有する振動体の平面図である。
　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。
［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。図１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。
　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１０１ｂとする。振動体１０１の詳細な構成については後述する。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
［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。図４及び図５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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、表面１１５ａは振動体１０１の第１の主面１０１ａを構成する。
　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。図６に示すように、同方向（Ｚ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。
　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。
　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。
　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。
［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。
　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７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。図７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。
　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８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。図８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。
　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。図９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。２％以上４０％以下がより好適であり、２％以上３０％以下が更に好適である。
　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。
　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。図１２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。
　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。粒子１１６の粒径（Ｄ５０）は、１０μｍ以上２５μｍ以下でもよく、１５μｍ以上２０μｍ以下でもよい。
［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。図１３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。フィルム１１２の厚みは５０μｍ以上１８０μｍ以下でもよく、８０μｍ以上１５０μｍ以下でもよい。
［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。図１４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。
　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。
　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。
　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。
　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
　

Claims (7)

  1. 　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。
  2. 　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、請求項１に記載の振動発生装置。
  3. 　前記フィルムは、３０μｍ以上２００μｍ以下の厚みを有する、請求項２に記載の振動発生装置。
  4. 　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、請求項１に記載の振動発生装置。
  5. 　前記パネルは樹脂又はガラスからなる、請求項２または４に記載の振動発生装置。
  6. 　前記振動体は光透過性を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の振動発生装置。
  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備える振動発生装置を具備する電子機器。
    　
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Citations (3)

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JP2019016111A (ja) * 2017-07-05 2019-01-31 株式会社デンソーテン 入力装置およびタッチパネルディスプレイ
JP2019185164A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 富士通コンポーネント株式会社 触感提示装置
JP2021137735A (ja) * 2020-03-05 2021-09-16 太陽誘電株式会社 振動発生装置及び電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019016111A (ja) * 2017-07-05 2019-01-31 株式会社デンソーテン 入力装置およびタッチパネルディスプレイ
JP2019185164A (ja) * 2018-04-03 2019-10-24 富士通コンポーネント株式会社 触感提示装置
JP2021137735A (ja) * 2020-03-05 2021-09-16 太陽誘電株式会社 振動発生装置及び電子機器

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