JP2013149124A

JP2013149124A - 力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイ

Info

Publication number: JP2013149124A
Application number: JP2012009878A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Takashima; 武利高島; Yoshinori Takashima; 義典高嶋; Takashi Kawai; 孝士川井; Hideyuki Murakami; 英之村上
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】本発明は、タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイに関し、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、タッチパネル２に当接する当接部４と、当接部４と外部接続部５に接続された梁部６と、梁部６に設けられた励振手段７を有する力覚提示振動体３において、励振手段７を形成する上部電極８、下部電極１０および圧電体層９を厚膜パターンで構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイに関する。

この種のタッチパネルは、使用者がタッチパネルを押したことを認識できるようにするため、この使用者の押圧に応じてタッチパネルを振動させ、この振動を使用者の指先より感じ取れるようにする力覚提示構造が検討されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１１−１３６３２２号公報

そして、このようなタッチパネルの活用形態としては、銀行のＡＴＭなどの据え置き型機器で活用するほかに、スマートフォンなどの携帯機器における活用が増えてきており、特に、この携帯機器用途では、構成部品の小型化や消費電力の低減が非常に重要な課題となる。

なお小型の圧電アクチュエータとしては、シリコン基板上にチタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと称す）などの圧電薄膜形成するＭＥＭＳデバイスが知られているが、ＭＥＭＳプロセスで造られる圧電アクチュエータは形状が小さく振動周波数が数十ｋＨｚと高くなってしまい、力覚提示に必要な数百Ｈｚといった低い振動周波数での駆動が困難となる。

一方、低い振動周波数で駆動する圧電アクチュエータとしては、圧電ブザーなどに用いられる圧電セラミクスを振動板に貼り合わせた構造が考えられるが、形状が大きくなってしまい携帯機器での使用に適さないという問題が生じる。

そこで、本発明はこのような問題を解決し、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、タッチパネルに当接する当接部と、一端が当接部に接続され他端が外部接続部に接続された梁部と、梁部の表面に設けられた励振手段を有する力覚提示振動体において、励振手段を、圧電体層と、この圧電体層の下面側に設けられた下部電極と、圧電体層の上面側に設けられた上部電極で構成するとともに、上部電極、下部電極および圧電体層を厚膜パターンで形成する構成とした。

この構成により本発明は、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供することができる。

本発明の一実施の形態における力覚提示振動体を有する携帯機器の操作部を示す模式図同力覚提示振動体の上面図同力覚提示振動体に設けられる励振手段を示す断面図同力覚提示振動体の側面図他の実施形態における力覚提示振動体の上面図他の実施形態における力覚提示振動体の上面図他の実施形態における力覚提示振動体の上面図本発明の一実施の形態における力覚提示振動体を用いた力覚提示振動体アレイの上面図

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における携帯機器に設けられた操作部分を示したものであり、その構成は表示パネル１と、その表面に設けられたタッチパネル２と、表示パネル１の裏面側に設けられた力覚提示振動体３より構成され、使用者がタッチパネル２を押圧することで、タッチパネル２から出力される電気信号に起因した制御電圧を、力覚提示振動体３に印加することにより振動させて、この振動を表示パネル１及びタッチパネル２を介して使用者の指先に伝達させることで、使用者がタッチパネル２を押圧できたことを認識する構成としている。

また、力覚提示振動体３は、図２に示すように表示パネル１を介してタッチパネル２と当接する当接部４と、当接部４を囲う矩形形状の外部接続部５と、この当接部４を中心とし対角方向に放射状に延出して当接部４を外部接続部５に懸架する４つの梁部６と、この梁部６の表面に設けた励振手段７とを基本構造とする。なお、当接部４、梁部６および外部接続部５は、１枚のステンレス板から形成されている。

また、励振手段７は図３に示すように、Ａｇ−Ｐｔ合金からなる上部電極８および下部電極１０と、これらの間に配置されたＰＺＴからなる圧電体層９からなる積層電極構造であり、制御信号を印加して下部電極１０と上部電極８との電圧差を制御することで励振手段７に伸縮作用が働き、梁部６を上下方向に振動させることができる。

そして、この一実施の形態の励振手段７においては、上部電極８、圧電体層９、下部電極１０がそれぞれ印刷工法によって形成された厚膜パターンで形成しており、これにより携帯機器での力覚提示に適したものとしている。

すなわち、励振手段７を厚膜パターンとすることで、梁部６を形成するステンレス板に対して印刷工法により形成するので、従来のウエハに対する蒸着やスパッタリングといった薄膜プロセスでの成形に比べ形状制約が少なく、力覚提示に応じる低い振動数に対応しやすく、また、従来の圧電セラミクスによる貼り合わせ構造に比べ小型化できる。

さらに、圧電セラミクスの貼り合わせに要する接着剤を用いないので、この接着剤の弾性に伴う振動の減衰作用を防止でき、つまり励振手段７で励起した振動を効率よくタッチパネル２に伝達できるようになり、力覚提示振動体３による消費電力を抑制することができ、携帯機器のように限られた電力状況において有効となる。

なお、厚膜パターンの励振手段７を形成するには、ガラス層１１で絶縁処理されたステンレス板上に下部電極１０となるＡｇ−Ｐｔ合金ペーストをスクリーン印刷し、その上に圧電体層９となるＰＺＴペーストをメタルマスク印刷し、その上に上部電極８となるＡｇ−Ｐｔ合金ペーストをスクリーン印刷し、その後９００度程度の温度でこれらを同時焼成することで形成した。

また、外部接続部５には、図４に示すように下方に突出した脚部１２が設けられ、これにより当接部４および梁部６を実装面から浮かせて振動空間を形成している。この脚部１２を設けるにおいては図２に示すように、外部接続部５の各辺にそれぞれ一対のスリット１３を並設し、スリット１３に挟まれた部分をプレス加工により下方に撓ませることで図４に示すような脚部１２を容易に形成できるとともに、脚部１２の撓みによるバネ性によって当接部４の振幅をより大きくできる。

また、当接部４に対する梁部６の配置については、上述した図２に示す外部接続部５の対角方向に放射状に延出したものに限らず、図５に示すように当接部４を外部接続部５の中心に配置し、梁部６を対向する外部接続部５の各辺における中点に接続し「十」の字形の形状としてもよい。ただし、この場合、梁部６の長さが対角方向に設けたものに比べ短くなり振動数や振幅の確保が厳しくなるため、対角方向に設けるほうが好ましい。

また、図６に示すように外部接続部５の対向する辺間に複数の梁部６を並設し、隣り合う梁部６の延出方向を逆向きとし、各梁部６の先端部分を当接部４として、根元部分に励振手段７を設けた構成としてもよい。

また、図７に示すように、外部接続部５を中央部分５ａにまで設け、この中央部分５ａから対角方向に放射状に延出する梁部６を設け、その先端部を当接部４とする構成としてもよい。

また、図８に示すように外部接続部５を共有することで複数の力覚提示振動体３を一体化した力覚提示振動体アレイ１４を構成するにしても、厚膜パターンの採用により簡単に作製することができる。

そして、このような力覚提示振動体アレイ１４を用いた場合、個々の力覚提示振動体３を個別に制御することで、タッチパネル２の押圧した位置情報も使用者に伝達することができる。

本発明に係る力覚提示振動体および力覚提示振動体アレイは、携帯機器での力覚提示に適した力覚提示振動体を提供できるという効果を有するものであり、特に、携帯電話やスマートフォンなどの小型携帯機器に有用なものである。

２タッチパネル
３力覚提示振動体
４当接部
５外部接続部
６梁部
７励振手段
８上部電極
９圧電体層
１０下部電極
１２脚部
１３スリット
１４力覚提示振動体アレイ

Claims

タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体であって、前記力覚提示振動体は、前記タッチパネルに当接する当接部と、外部接続用の外部接続部と、一端が前記当接部に接続され他端が前記外部接続部に接続された梁部と、前記梁部の表面に設けられた励振手段を備え、前記励振手段は、圧電体層と、この圧電体層の下面側に設けられた下部電極と、前記圧電体層の上面側に設けられた上部電極を有し、前記上部電極、前記下部電極および前記圧電体層を厚膜パターンとしたことを特徴とする力覚提示振動体。
外部接続部に下方に突出した脚部を設けたことを特徴とする請求項１記載の力覚提示振動体。
外部接続部にスリットを設けて、このスリット部分を部分的に撓ませて脚部を形成したことを特徴とする請求項２記載の力覚提示振動体。
当接部を中央に配置するとともに、前記当接部を中心として複数の梁部を放射状に配置したことを特徴とする請求項１記載の力覚提示振動体。
複数の梁部を並設するとともに、隣り合う梁部の一端から他端に向かう方向を逆向きに配置したことを特徴とする請求項１記載の力覚提示振動体。
外部接続部を中央に配置するとともに、前記外部接続部を中心として複数の梁部を放射状に配置したことを特徴とする請求項１記載の力覚提示振動体。
タッチパネルの押圧に応じて前記タッチパネルを振動させる力覚提示振動体を複数組み合わせた力覚提示振動体アレイであって、前記力覚提示振動体は、前記タッチパネルに当接する当接部と、外部接続用の外部接続部と、一端が前記当接部に接続され他端が外部接続部に接続された梁部と、前記梁部の表面に設けられた励振手段を備え、前記励振手段は、圧電体層と、この圧電体層の下面側に設けられた下部電極と、前記圧電体層の上面側に設けられた上部電極を有し、前記上部電極、下部電極および圧電体層を厚膜パターンとしたことを特徴とする力覚提示振動体アレイ。