(57)【要約】 【課題】  従来方式に比べて筐体の薄型化、部品点数の削減化、組み立て工程の簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図れるようにすると共に、振動伝播機構の設計制約を軽減できるようにする。【解決手段】  フレーム６１で圧電アクチュエータ１００を支持する構造であって、内側両面に凹部６３ａ，６３ｂを有してフレーム６１に設けられた部品収納部６２と、この部品収納部６２に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有した圧電素子４ａの両側に延びた基板３の凸部が弾性を有する圧電アクチュエータ１００とを備え、部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂと圧電アクチュエータ１００の両側の凸部とが係合されることで、部品収納部において、圧電素子４ａの振動作用部８ａが筐体部材６１の内側に向く状態で取り付けられるものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体部材で圧電体を支持する構造であって、
内側両面に凹部を有して前記筐体部材に設けられた部品収納部と、
前記部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用点を有した圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有する圧電体とを備え、
前記部品収納部の内側両面の凹部と前記圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、前記圧電素子の振動作用部が前記筐体の内側に向く状態で取り付けられることを特徴とする圧電体支持構造。
【請求項２】
筐体部材に圧電体を取り付ける方法であって、
内側両面に凹部を有する部品収納部を前記筐体部材に形成する工程と、
前記部品収納部に収納可能な大きさであって、振動作用部を有する圧電素子を基板に接合し、当該圧電素子の両側から延びる基板の凸部に弾性を付与して圧電体を形成する工程と、
前記部品収納部の内側両面の凹部と前記圧電体の両側の凸部とを係合することにより、当該部品収納部において、前記圧電素子の振動作用部を前記筐体の内側に向く状態に取り付ける工程とを有することを特徴とする圧電体取付方法。
【請求項３】
情報入力操作時に操作体に触覚を提示する触覚機能付きの入力装置であって、
入力検出手段と、
前記入力検出手段の入力操作に基づいて前記操作体に触覚を提示する圧電体支持構造とを備え、
前記圧電体支持構造は、
内側両面に凹部を有して筐体部材に設けられた部品収納部と、
前記部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有して圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有する圧電体とを備え、
前記部品収納部の内側両面の凹部と前記圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が前記筐体の内側に向く状態で取り付けられていることを特徴とする触覚機能付きの入力装置。
【請求項４】
前記圧電素子の振動作用部が前記筐体の内側に設けられる入力手段又は及び表示手段の側面に当接されることを特徴とする請求項３に記載の触覚機能付きの入力装置。
【請求項５】
前記入力検出手段によって操作される入力項目選択用の表示画面を表示する表示手段を備え、
前記入力検出手段は、
前記表示画面上で入力操作する前記操作者の接触位置を検出し、
前記圧電体は、
前記入力検出手段から得られる位置情報に基づいて前記表示画面を側面方向から振動することを特徴とする請求項３に記載の触覚機能付きの入力装置。
【請求項６】
情報入力操作時に操作体に触覚を提示する触覚入力機能付きの電子機器であって、
入力検出手段と、
前記入力検出手段の入力操作に基づいて前記操作体に触覚を提示する圧電体支持構造とを有する触覚機能付きの入力装置を備え、
前記圧電体支持構造は、
内側両面に凹部を有して筐体部材に設けられた部品収納部と、
前記部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有した圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有する圧電体とを含み構成され、
前記部品収納部の内側両面の凹部と前記圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、前記圧電素子の振動作用部が前記筐体の内側に向く状態で取り付けられることを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記圧電素子の振動作用部が前記筐体の内側に設けられる入力手段又は及び表示手段の側面に当接されることを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記入力検出手段によって操作される入力項目選択用の表示画面を表示する表示手段を備え、
前記入力検出手段は、
前記表示画面上で入力操作する前記操作者の接触位置を検出し、
前記圧電体は、
前記入力検出手段から得られる位置情報に基づいて前記表示画面を側面方向から振動することを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め準備された入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を入力する情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等に適用して好適な圧電体支持構造、圧電体取付方法、触覚機能付きの入力装置及び電子機器に関する。詳しくは、筐体部材で圧電体を支持する（取り付ける）場合に、その筐体部材の部品収納部の内側両面に凹部を設けると共に、圧電体の両側に凸部を設け、これらの凹凸部を係合し、圧電素子を部品収納部に振動可能な状態に取り付けて、従来方式に比べて筐体の薄型化、部品点数の削減化、組み立ての簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図れるようにすると共に、振動伝播機構の設計制約を軽減できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザ（操作者）は、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯端末装置に様々なコンテンツを取り込み、それを利用するようになってきた。これらの携帯端末装置には入力装置が具備される。入力装置にはキーボードや、ＪＯＧダイヤル等の入力手段、表示部を合わせたタッチパネルなどが使用される場合が多い。
【０００３】
また、アクチュエータを組み合わせた入出力装置も開発されている。アクチュエータは、２層以上のひずみ量の異なる圧電素子、又は、圧電素子と非圧電素子とを貼り合わせ、この貼合体の圧電素子に振動制御電圧を印加したとき、双方のひずみ量の差によって生じる貼合体の曲げ変形を力学的に利用するものである（振動体機能）。反対に、圧電素子に力を加えると電圧を発生することが知られている（力検出センサ機能）。アクチュエータには、いわゆるバイモルフアクチュエータや、ユニモルフアクチュエータ、円盤アクチュエータ（これらを総括して、以下、単に圧電アクチュエータという）等が使用される場合が多い。
【０００４】
この種の圧電アクチュエータを備えた電子機器に関して、特許文献１には、入力出力装置及び電子機器が開示されている。この電子機器によれば、多層圧電バイモルフ型圧電アクチュエータ及びタッチパネルを有する入出力装置を備え、多層圧電バイモルフ型圧電アクチュエータは、情報の種類に応じてタッチパネルを通じて異なる触覚を使用者にフィードバックする。入出力装置は、支持フレーム上に支持部を介して圧電アクチュエータを取り付けた圧電体支持構造を有している。圧電アクチュエータの中央上部には、支持部が貼り付けられ、この支持部がタッチパネルに当接される。圧電アクチュエータ振動制御電圧を供給すると、タッチパネルに振動を伝達するようになされる。
【０００５】
このように電子機器を構成すると、使用者に対して、情報の種類に応じた入力操作に対する触覚フィードバックを確実に提供できるというものである。これらの圧電アクチュエータを用いた触覚フィードバック制御では、タッチパネルが外部からの入力（位置および、加圧力）を検出し、制御系がタッチパネルからの入力情報をトリガーにして、当該タッチパネルまたは筺体を振動させるようになされる。
【０００６】
また、この種の触覚フィードバック制御に関連して、特許文献２には、キースイッチ及びその触覚フィードバック回路が開示されている。このキースイッチによれば、キーパッドの下部に圧電セラミックを電極及び金属円盤で挟み込んだ円形状のバイモルフ圧電素子が設けられる。この金属円盤の縁部は、支持部材の凹部に支持される構造を有している。キーパッドを押下すると圧電素子がたわむが、この電極と金属円盤との間に電圧信号が発生する。この電圧信号は触覚フィードバック回路に出力される。触覚フィードバック回路は、電圧信号に応答して、圧電素子を振動させる。このようなスイッチと回路を組み合わせると、知覚可能な強さとタイミングでオペレータに対して触覚を提示できるというものである。
【０００７】
なお、特許文献３には点字ディスプレイ装置が開示されている。この点字ディスプレイ装置によれば、圧電素子を有する複数のセルがマトリクス状に情報表示器に配置されている。点字情報の１単位ブロックのセルは、圧電素子、連結板及び突起部から構成される。圧電素子の一端は、情報表示器を構成する平板部材の凹部に取り付けられる。圧電素子の他端には、連結板が接合される。連結板の所定の位置には突起部が設けられる。連結板は、筐体部材の凹部内で上下に可動可能な構造となされている。突起部は平板部材全体を覆うカバーフィルムにより保護されている。マトリクス状に配置された複数のセルは、中央処理装置に接続される。中央処理装置は、点字情報に基づいて圧電素子に振動制御信号を供給するようになされる。このように装置を構成すると、より簡単、かつ、安価な構成でプライバシーも保護できる点字ディスプレイ装置を提供できるというものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−９４３８９号公報（第９頁  図４）
【特許文献２】特開平１０−３０７６６１号公報（第３頁  図１）
【特許文献３】実開平０７−０２９５６０号公報（第６頁  図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、従来例に係る触覚入力機能付きの情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等の電子機器によれば、以下のような問題がある。
【００１０】
ｉ．特許文献１に見られるような入出力装置の圧電体支持構造によれば、圧電アクチュエータに対する支点となる２つの支持部が支持フレーム上において、当該圧電アクチュエータに接着部材（粘着材）を使用して貼り付けられる。また、圧電アクチュエータの作用点を成す支持部は、その圧電アクチュエータの中央上部において、当該圧電アクチュエータに接着部材を使用して貼り付けられる。このような接合処理が圧電体取付時の作業性を低下させ、その圧電アクチュエータの取り付けに手間がかかる事態を招いている。
【００１１】
ii．上述の圧電アクチュエータを支持する構造を採用した場合、圧電アクチュエータは、支持フレーム上の２つの突起状の支持部に設置されているのみであり、位置精度が非常に悪く、圧電アクチュエータが支持体から”浮き上がる“という現象が高い確率で発生するおそれがある。従って、圧電アクチュエータが”浮いた“場合、当然に目的とする変位が得られず、振動特性が著しく損なわれる原因となる。
【００１２】
iii．また、圧電アクチュエータの位置精度は、高温試験および振動試験等において、接着部材の接着力に依存するところが大きい。接着力が弱いと、これらの試験に耐えきれず、圧電アクチュエータから支持部が剥がれ落ちてしまうおそれがある。
【００１３】
iv．圧電アクチュエータを接着部材を使用して貼り付ける方法は、圧電アクチュエータの素子変形に対して、その変形を妨げる方向に力が働いてしまい、十分な振動特性を引き出すことの妨げとなる。因みに、特許文献２及び３に記載の圧電体支持構造を採ることもできるが、組み立て時間の短縮化を妨げるおそれがある。
【００１４】
ｖ．近頃、フィルム状の素材がタッチパネル等の入力手段に使用され、また、透明の強化プラスティック部材が表示部に使用され始めている。これらの入力手段や表示手段を使用して触覚提示機構を構成しようとした場合に、振動がうまく伝達せず、操作者の指等に満足な触覚提示ができなくなるおそれがある。
【００１５】
vi．上記の全ての理由により、圧電アクチュエータの支持部に関しては、高い寸法精度が要求されており、電子機器の圧電体支持構造設計の大きな制約となっている。
【００１６】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、従来方式に比べて筐体の薄型化、部品点数の削減化、組み立て工程の簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図れるようにすると共に、振動伝播機構の設計制約を軽減できるようにした圧電体支持構造、圧電体取付方法、触覚機能付きの入力装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題は、筐体部材で圧電体を支持する構造であって、内側両面に凹部を有して筐体部材に設けられた部品収納部と、この部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有した圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有する圧電体とを備え、部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が筐体の内側に向く状態で取り付けられることを特徴とする圧電体支持構造によって解決される。
【００１８】
本発明に係る圧電体支持構造によれば、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体部材に設けられた部品収納部は、その内側の両面に凹部を有している。例えば、内側両面の凹部には受け側電極が設けられる。圧電体は、部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有して圧電素子を接合した基板を有している。更に、圧電体は、当該圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有している。また、両側に延びた基板が当該圧電体の電極を成している。これを前提にして、筐体部材の部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合され、部品収納部において、圧電素子がその振動作用部を筐体の内側に向く状態に取り付けられる。
【００１９】
従って、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、部品点数の削減化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、部品収納部の受け側電極と圧電体の電極とが自己整合的に接続されるので、組み立て工程の簡素化を図ることができる。従来方式に比べて振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。
【００２０】
本発明に係る圧電体取付方法は、筐体部材に圧電体を取り付ける方法であって、内側両面に凹部を有する部品収納部を筐体部材に形成する工程と、部品収納部に収納可能な大きさであって、振動作用部を有する圧電素子を基板に接合し、当該圧電素子の両側から延びる基板の凸部に弾性を付与して圧電体を形成する工程と、部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とを係合することにより、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部を筐体の内側に向く状態に取り付ける工程とを有することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係る圧電体取付方法によれば、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体部材の部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とを係合することにより、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部を筐体の内側に向く状態に取り付けるようになされる。従って、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、組み立て工程の簡素化及び寸法精度の向上を図ることができる。
【００２２】
本発明に係る触覚機能付きの入力装置は、情報入力操作時に操作体に触覚を提示する入力装置であって、入力検出手段と、この入力検出手段の入力操作に基づいて操作体に触覚を提示する圧電体支持構造とを備え、圧電体支持構造は、内側両面に凹部を有して筐体部材に設けられた部品収納部と、部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有して圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有する圧電体とを備え、部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が筐体の内側に向く状態で取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明に係る触覚機能付きの入力装置によれば、本発明に係る圧電体支持構造が応用される。これを前提にして、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体部材に設けられた部品収納部は、その内側両面に凹部を有している。例えば、内側両面の凹部には受け側電極が設けられる。圧電体は、部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有して圧電素子を接合した基板を備えている。
【００２４】
更に、圧電体は、当該圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有している。また、両側に延びた基板が当該圧電体の電極を成している。筐体部材の部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合され、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が筐体の内側に向く状態で取り付けられる。
【００２５】
従って、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、圧電体実装時の部品点数の削減化、その寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、部品収納部の受け側電極と圧電体の電極とが自己整合的に接続されるので、組み立て工程の簡素化を図ることができる。また、従来方式に比べて振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。情報入力操作時には、入力検出手段の操作に基づいて操作体に再現性良く触覚を提示できるようになる。
【００２６】
本発明に係る電子機器は、情報入力操作時に操作体に触覚を提示する触覚入力機能付きの電子機器であって、入力検出手段と、この入力検出手段の入力操作に基づいて操作体に触覚を提示する圧電体支持構造とを有する触覚機能付きの入力装置を備え、圧電体支持構造は、内側両面に凹部を有して筐体部材に設けられた部品収納部と、この部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有した圧電素子の両側に延びた基板の凸部が弾性を有する圧電体とを含み構成され、部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が筐体の内側に向く状態で取り付けられることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明に係る電子機器によれば、本発明に係る触覚機能付きの入力装置が応用される。これを前提にして、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体部材に設けられた部品収納部は、その内側両面に凹部を有している。例えば、内側両面の凹部には受け側電極が設けられる。圧電体は、部品収納部に収納可能な大きさを有し、かつ、振動作用部を有して圧電素子を接合した基板を備えている。
【００２８】
更に、圧電体は、当該圧電素子の両側に延びた基板の凸部が受け側電極を有している。また、両側に延びた基板が当該圧電体の電極を成している。筐体部材の部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合され、圧電素子が当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が筐体の内側に向く状態で取り付けられる。
【００２９】
従って、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、圧電体実装時の部品点数の削減化、その寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、部品収納部の受け側電極と圧電体の電極とが自己整合的に接続されるので、組み立て工程の簡素化を図ることができる。また、従来方式に比べて振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。情報入力操作時には、入力検出手段の操作に基づいて操作体に再現性良く触覚を提示できるようになる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る圧電体支持構造によれば、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、その筐体部材の部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とが係合されることで、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部が筐体の内側に向く状態で取り付けられるものである。
【００３１】
この構造によって、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、部品点数の削減化、組み立て工程の簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。
【００３２】
本発明に係る圧電体取付方法によれば、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体部材の部品収納部の内側両面の凹部と圧電体の両側の凸部とを係合することにより、当該部品収納部において、圧電素子の振動作用部を筐体の内側に向く状態に取り付けるようになされる。
【００３３】
この構成によって、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、組み立て工程の簡素化及び寸法精度の向上を図ることができる。従って、応用機器の小型化及び製造コストを低減できるようになる。
【００３４】
本発明に係る触覚機能付きの入力装置によれば、本発明に係る圧電体支持構造が応用されるので、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、部品点数の削減化、組み立て工程の簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、入力装置における振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。
【００３５】
本発明に係る電子機器によれば、本発明に係る触覚機能付きの入力装置が応用されるので、筐体部材に圧電体を取り付ける場合に、筐体内側に設けた被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができる。従って、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、部品点数の削減化、組み立て工程の簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、電子機器における振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
続いて、この発明に係る圧電体支持構造、圧電体取付方法、触覚機能付きの入力装置及び電子機器の一実施例について、図面を参照しながら説明をする。
【実施例１】
【００３７】
図１は、本発明に係る第１の実施例としての圧電体支持構造例（取付前）、図２は、その圧電体支持構造例（取付後）を各々示す斜視図である。図１に示す圧電体支持構造６０は、携帯電話機や情報携帯端末装置等の筐体部材６１に圧電体（以下圧電アクチュエータ１００という）を支持する構造であって、この圧電アクチュエータ１００による振動を利用して触覚を提示できるようにした構造である。
【００３８】
筐体部材６１は、例えば、四角形状の枠体を有しており、その一辺には、長さがｌ［ｍｍ］で、幅がｗ［ｍｍ］で、深さ（高さ）がｈ［ｍｍ］程度の部品収納部６２が設けられる。図中では枠体の一部のＬ型を示している。筐体部材６１は、部品収納部６２の内側両面に凹部（スリット部）６３ａ，６３ｂを有している。筐体部材６１には合成樹脂部材や、アルミニウム、鉄、銅又はこれらの合金等の金属部材が使用される。
【００３９】
この部品収納部６２には圧電アクチュエータ１００が収納される。圧電アクチュエータ１００は、当該部品収納部６２に収納可能な大きさを有している。圧電アクチュエータ１００は、積層型の圧電素子４ａ，４ｂを接合した基板（以下で支持板又はシムともいう）３を有して当該圧電素子４ａ，４ｂの両側に延びた基板３の両側（凸部）が弾性を有している。この基板３の凸部の弾性を利用することで、圧電本体が左右方向（水平方向）に振動できるようになる。凸部は、バネ構造を得るために、基板３の剛性を和らげる構造に加工される。例えば、基板凸部に穴開け処理、切り欠き処理、折り曲げ処理等を施して弾性を保有するようになされる。
【００４０】
この例では、圧電素子４ａ，４ｂの両側に延びた基板３が当該圧電アクチュエータ１００の電極（以下中央電極３ａ，３ｂともいう）を成している。これは、中央電極３ａ，３ｂを介して、圧電素子４ａ，４ｂに振動制御電圧を供給するためである。圧電素子４ａ，４ｂは振動制御電圧に基づいて振動する。この振動は、例えば、筐体部材６１上に取り付けられるタッチパネル等の入力手段に伝播するようになされる。この結果、入力手段に触れている操作者の指等に触覚を提示できるようになる。
【００４１】
また、部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂには、図示しない受け側電極が設けられ、当該受け側電極に圧電アクチュエータ１００の中央電極３ａ，３ｂが接続される。このような構造を採るようにしたのは、受け側電極と中央電極３ａ，３ｂの電気的な接続と、筐体部材６１と圧電アクチュエータ１００との機械的な係合とを同時、かつ、簡単にできるようにしたためである。
【００４２】
この圧電アクチュエータ１００において、圧電素子４ａは、突起状の振動作用部８ａを有している。圧電アクチュエータ１００は、部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂと圧電アクチュエータ１００の両側の凸部とが係合されることで、図２に示す部品収納部６２において、圧電素子４ａの振動作用部８ａが筐体部材６１の内側に向く状態で取り付けられる。もちろん、圧電アクチュエータ１００は、部品収納部６２内において、圧電素子４ａ，４ｂが振動可能な状態で取り付けられる。
【００４３】
振動作用部８ａは、圧電素子４ａの中央部上に突起状を有して構成される。振動作用部８ａは、当該圧電素子４ａの最上層と同一の部材により一体成形されて成る。振動作用部８ａは、筐体部材６１上の図示しないタッチパネルや、液晶表示パネル等の被振動体の側面に当接され、当該被振動体を横方向から押圧するように振動を伝播する。従来方式では、圧電素子４ａの最上層に振動作用部８ａを設ける場合に、スペーサー部材等を接着剤により貼付していた。これに対して、本発明方式では、振動作用部８ａを最上層と同一の部材により一体成形するようにしたので、圧電体組み立て時のスペーサー接合工程を省略することができる。
【００４４】
続いて、本発明に係る圧電体取付方法について説明をする。この実施例では、携帯電話機や情報携帯端末装置等の筐体部材６１に圧電アクチュエータ１００を取り付ける場合を前提とする。圧電体取付方法に関しては、大きく分けて、筐体部材６１の加工工程と、圧電アクチュエータ１００の形成工程と、筐体部材６１への圧電アクチュエータ１００の組み立て工程の３つに分かれる。
【００４５】
［筐体部材の加工工程］
この例では、携帯電話機や情報携帯端末装置等において、入力手段や表示手段等を取り付けるための、部品収納部付きの枠体（窓枠体）を有する筐体部材６１を準備する。筐体部材６１は、例えば、内側両面に凹部６３ａ，６３ｂを有する部品収納部６２を象った所定の金型を作成し、その金型に合成樹脂を射出して成形する。部品収納部６２の大きさは、長さがｌ［ｍｍ］で、幅がｗ［ｍｍ］で、深さがｈ［ｍｍ］程度となるように金型を設計する。この金型の両面には、部品収納部６２の凹部６３ａ，６３ｂを型抜きするための凸部が設けられる。
【００４６】
この例で、部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂには、受け側電極を設けるための加工がなされる。受け側電極は、例えば、凹部６３ａ，６３ｂ内の上面で露出するように、電極挿入穴が開口される。受け側電極は、例えば、一方が中央電極接触面となされ、他方がリード線接続端子となされる。この例で、電極挿入穴に受け側電極が係合され、リード線接続端子が枠外側又は枠下方に引き出される。この受け側電極には、圧電体部品取付時に、その圧電アクチュエータ１００の中央電極３ａ，３ｂが接続される（図１０Ａ，Ｂ参照）。筐体部材６１には、射出成形品の他に、アルミニウム、鉄、銅又はこれらの合金等の金属部材を折り曲げ加工処理又は切削加工処理により作成したものを用いてもよい。
【００４７】
［圧電アクチュエータの形成工程］
次に、部品収納部６２に収納可能な大きさを有した圧電アクチュエータ１００を準備する。図３Ａ〜Ｃは、基板（以下でシム３という）の形成工程例を示す上面図である。この例で、圧電アクチュエータ１００には、所定の長さのシム３の中央部の両面に圧電素子４ａ，４ｂを接合したものを準備する。
【００４８】
図３Ａにおいて、シム３は、予め所定の長さＬ［ｍｍ］、幅Ｗ［ｍｍ］及び厚さｔ［ｍｍ］を有した金属板３’をパターニングして当該圧電素子４ａ，４ｂの中央電極３ａ，３ｂを形成するように処理する。金属板３’には、銅板、燐青銅板や、白銅板、黄銅板等が使用される。この例で、図３Ｂに示すように１枚の金属板３’をけがいて、Ｌ型のプラス側の中央電極３ａ及びＬ型のマイナス側の中央電極３ｂに割り当てる。また、シム３の両側（圧電素子４ａ，４ｂの両側から延びるシム凸部に相当）には、予め弾性を付与するように加工される。シム３の両側は、バネ構造とするために、金属板３’の剛性を和らげる構造に加工することが好ましい。
【００４９】
例えば、金属板３’の両側に穴開け処理を施して開口部５ａ〜５ｄを形成する。バネ構造とするための加工処理は、穴開け処理に限られることはなく、切り欠き処理、折り曲げ処理等を施して弾性を保持するようにしてもよい。このシム３の両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が上下に振動できるようになる。このシム３の開口部５ａ〜５ｄと、その端部との間には振動作用部６ａ，６ｂが設けられ、圧電部品取付時、部品収納部６２の内側凹部６３ａ，６３ｂにおいて、受け側電極と中央電極３ａ，３ｂとの電気的接触状態を良好にするようになされる。
【００５０】
このような開口部５ａ〜５ｄと振動作用部６ａ，６ｂとが金属板３’に形成できたら、図３Ｃに示すように金属板３’を切断処理してＬ型の中央電極３ａとＬ型の中央電極３ｂとに分離する。この電極分離は、プラス側の中央電極３ａとマイナス側の中央電極３ｂとを絶縁して使用するためである。この２つの中央電極３ａ，３ｂはシム３を構成する。中央電極３ａ，３ｂは、圧電素子４ａ，４ｂに振動制御電圧を供給するために設けられる。
【００５１】
なお、シム３をエッチング方法による作成する場合は、厚さｔ＝１ｍｍ程度のステンレス板（ＳＵＳ３０４等）を準備する。まず、ステンレス板上に感光フィルム（レジスト）を載置し、更に、所定形状の中央電極を象ったこの原版（ステッパ）を被せる。その上から所定波長の光源より光を照射する。この光照射によって、感光フィルムは、版の空いているところ、つまり、中央電極を象った部位が除去される。その後、版を取り外した後、中央電極を象った部位上に耐食性皮膜を形成する。そして、耐食性皮膜をマスクにして、余分なステンレス板を金属溶解液（エッチング液）によって除去する。このとき、中央電極を象った部位以外の感光フィルムも一緒に除去される。この除去によって、所定形状の中央電極を形成することができる。もちろん、形状が画定された中央電極上の耐食性皮膜を除去する。
【００５２】
次に、圧電アクチュエータ１００の形成例について説明をする。図４〜図７は、圧電アクチュエータ１００の形成例（その１〜４）を示す工程図である。図４Ａにおいて、まず、粉末状のセラミック等の圧電体材料と溶媒とバインダーと分散材等とを所定の混合機１０１に投入して混合し、混合スラリー１０２を形成する。溶媒には、アセトン、トルエン、エタノール、ＭＥＫ等を使用し、バインダーにはポリビニール、アルコール、ポリエタレン等を使用する。バインダーには１０ｗ％程度のものを使用する。
【００５３】
次に、図４Ｂにおいて、ドクターブレード１０３を使用して、混合スラリー１０２を一様な厚さに流し出す。例えば、膜厚が３０乃至５０μｍ程度になるようにする。その後、溶媒を蒸発乾燥させてグリーンシートを生成する。例えば、乾燥室１０４を常温又は室内温度を５０℃乃至８０℃程度に維持して、一様な厚さに流し出された混合スラリー１０２を数十分間程度放置して乾燥する。溶媒が抜けた混合スラリー１０２は、フィルム状圧電体（グリーンシート）１００’となる。
【００５４】
その後、所定の大きさにフィルム状圧電体１００’をカットし、図４Ｃにおいて、そのフィルム状圧電体１００’を所定のフレーム１０５に装着する。カットする形状は正方形であって、その大きさは２００ｍｍ×２００ｍｍ程度である。もちろん、長方形であってもよい。
【００５５】
次に、図５Ａにおいて、先にフレーム１０５に装着されたフィルム状圧電体１００’の所定の位置を開口して、図示しないスルーホールを形成する。このスルーホールは、各層にある主電極ＩＥを中央部に設けられるＬ型の中央電極（ランド）３ａと、Ｌ型の中央電極３ｂとに、電気的に接合するために開口される。開口径は０．１μｍφ乃至０．２μｍφ程度である。
【００５６】
更に、図５Ｂにおいて、先にスルーホールが開口されたフィルム状圧電体１００’の所定の位置に電極材料を印刷する。電極印刷はスクリーン印刷によって施される。電極材料には、Ａｇ−Ｐｄ合金ペーストが使用される。各層の電極印刷に関しては、複数種類の電極パターンが得られるようなスクリーンが準備される。
【００５７】
各スクリーンには、基本的に１枚の主電極と、例えば、プラス側の中央電極用のランド及びマイナス側の中央電極用のランドとが配置される。ランドは、層間の接続用の開口部（スルーホール）に位置合わせするようになされる。主電極は、各層でそれぞれ異なる位置にあるマイナス側の中央電極用のランドとプラス側の中央電極用のランドとを接続するようになスクリーンが形成されている。なお、電極の印刷の際には、このスルーホール内部にも、十分な量の電極材料を供給するため、複数回印刷を繰り返すとよい。
【００５８】
その後、図５Ｃにおいて、先に電極材料が印刷されたフィルム状圧電体１００’を所定の枚数だけ貼合面と平行に層状に積層する。この例では、電極材料が印刷された９枚のフィルム状圧電体１００’によって積層圧電体群（以下で単に圧電素子という）４ａを形成し、同様にして、９枚のフィルム状圧電体１００’によって圧電素子４ｂを形成する。
【００５９】
次に、図６Ａにおいて、先に電極材料が印刷された９枚のフィルム状圧電体１００’を熱圧着して積層状のグリーンシート（積層素材）１００”を形成する。なお、圧電素子４ａの中央部上に突起部を形成する。この突起部は振動作用部８ａを構成するものである。振動作用部８ａを形成する際に、圧電素子４ａの最上層と同一の絶縁部材により一体成形する。例えば、圧電素子４ａの最上層に絶縁性の膜を形成した後に、レジストを塗布し、その後、振動作用部形成領域のレジストを感光して除去する。ここに残留したレジスト膜をマスクにして振動作用部形成領域に絶縁性の部材を堆積する。その後、熱処理する。
【００６０】
振動作用部８ａは、絶縁性部材の堆積又はレジスト自体を堆積する方法に限られることはなく、何らかの硬度を有する物質を印刷により高く形成して振動作用部８ａとしてもよい。振動作用部８ａは、筐体部材６１上の図示しないタッチパネル（入力手段）や液晶表示素子等の被振動体の側面に当接され、当該被振動体への振動伝達時の振動作用部となされる。このときの熱加圧条件は、温度が６０℃乃至１００℃程度であって、加圧力は１００ｋｇ／ｃｍ2程度であって、熱圧着時間は数十分程度である。
【００６１】
その後、図６Ｂにおいて、先に熱圧着された積層状のグリーンシート１００”を所定の大きさに切断する。例えば、図示しない切断装置を使用してグリーンシート１００”を短冊状に切断する。これは圧電素子４ａ及び圧電素子４ｂ等を得るためである。そして、図６Ｃにおいて、積層状のグリーンシート１００”を乾燥室１０４に搬入し、その乾燥室１０４でグリーンシート１００”の中からバインダーを除去するようになされる。このときの乾燥条件は、常温又は室内温度を４００℃乃至５００℃程度に維持して、グリーンシート１００”を数十分間程度放置して脱脂する。実際には、炉内で昇温レートをコントロールして数日を要して温度を４００℃乃至５００℃程度にまで温度を上げる。
【００６２】
また、図７Ａにおいて、先にバインダーが除去された振動作用部付きの積層状のグリーンシート１００”を焼成装置１０６に搬入して焼成する。このときの焼成条件は、焼成温度が１０００℃乃至１２００℃程度で、焼成時間は６０分程度である。このときも脱脂処理を同様にして、焼成炉内で昇温レートをコントロールして数日を要して温度を１０００℃乃至１２００℃程度にまで温度を上げる。
【００６３】
その後、図７Ｂにおいて、先に焼成された振動作用部付きの積層状のグリーンシート１００”を砥石１０７で切断して個々の圧電素子４ａ、４ｂを形成する。４０は砥石１０７の軌跡である。砥石１０７はグリーンシート１００”の表裏を一周りするようにして切断される。これにより、図７Ｃに示すような圧電素子４ａが得られる。圧電素子４ｂには、振動作用部が設けられていない圧電素子が使用される。各層のランドは、スルーホール内に充填される電極材料によって接続される。このようにすると、各層の主電極ＩＥへの給電点を中央部のＬ型のプラス側の中央電極３ａとマイナス側の中央電極３ｂとに引き出すことができる。
【００６４】
［圧電素子とシムの接合］
図８は、圧電アクチュエータ１００の形成例を補足するフィルム状圧電体の積層例を示す拡大断面図である。図９Ａ及びＢは、圧電アクチュエータ１００の構成例を示す平面図及びＸ１−Ｘ２矢視断面図である。
【００６５】
図８に示すフィルム状圧電体の積層例において、部品収納部６２に収納可能な大きさであって、振動作用部を有する圧電素子４ａとシム３とを接合する。この例では、振動作用部付きの積層状の圧電素子４ａと、振動作用部無しの積層状の圧電素子４ｂとが図３Ｃに示した平面Ｌ型の中央電極３ａ，３ｂを挟んで接合するように処理される。この接合処理では、中央電極３ａ，３ｂの表裏面側に圧電素子４ａ，４ｂを接着剤７を介して接着する。このとき、中央電極３ａ，３ｂの一方の面に圧電素子４ａを接着し、中央電極３ａ，３ｂの他方の面に圧電素子４ｂを接着する。接着剤７には、エポキシ樹脂やＵＶ接着剤が使用される。
【００６６】
図８に示す圧電アクチュエータ（積層体）１００は、電極と電極との間に圧電素子を積層する形態で、合計１６層の圧電素子＃１〜＃１６と、上部電極１と、下部電極２と、プラス側及びマイナス側の中央電極３ａ，３ｂと、１６層の電極ＩＥ１〜ＩＥ１６とを有して形成される。積層圧電素子４ａにおいて、上部電極１は、図示しないスルーホールを介して主電極ＩＥ２、ＩＥ４、ＩＥ６及びＩＥ８に接続されて中央電極３ｂに接続される。各層の電極は、スルーホール内に充填された電極材料によって接続される。積層圧電素子４ｂにおいて、下部電極２は、図示しないスルーホールを介して同様にして、主電極ＩＥ９、ＩＥ１１、ＩＥ１３及びＩＥ１５に接続されて中央電極３ｂに接続される。
【００６７】
また、圧電素子４ａにおいて、主電極ＩＥ１は、図示しないスルーホールを介して主電極ＩＥ３、ＩＥ５及びＩＥ７に接続されて中央電極３ａに接続される。圧電素子４ｂにおいて、主電極ＩＥ１０は、図示しないスルーホールを介して主電極ＩＥ１２、ＩＥ１４及びＩＥ１６に接続されて中央電極３ａに接続される。これにより、１６層の圧電素子＃１〜＃１６が並列に駆動するようになる。
【００６８】
なお、上部電極１を覆うように上部絶縁膜８が設けられる。上部電極１の中央部には振動作用部８ａが上部絶縁膜８と同じ絶縁性の部材により一体化形成されている。この振動作用部８ａは、図６Ａで説明した圧電素子４ａの最上層に形成された絶縁部材が硬化して上部絶縁膜８と一体化したものである。これにより、図９Ａ及びＢに示すような弾性機能付きの圧電アクチュエータ１００が完成する。その後、必要に応じて圧電素子４ａ，４ｂの分極処理を行う。
【００６９】
［組み立て工程］
図１０Ａは、部品収納部付きの筐体部材６１への圧電アクチュエータ１００の組立例を示す一部破砕の上面図である。図１０Ｂは、筐体部材６１の部品収納部付近の構成例を示す正面図である。
【００７０】
図１０Ａに示す筐体部材６１によれば、部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂには、受け側電極６４ａ，６４ｂが設けられる。受け側電極６４ａ，６４ｂは、筐体部材６１に開口された電極挿入穴にセットされ、図１０Ｂに示す凹部６３ａ，６３ｂ内の上面で露出するように取り付けられる。受け側電極６４ａ，６４ｂは、一方が中央電極接触面となされ、他方がリード線接続端子となされている。
【００７１】
図１０Ａに示したような部品収納部付きの筐体部材６１と、弾性を有する圧電アクチュエータ１００が形成できたら、この部品収納部６２に圧電アクチュエータ１００を取り付ける。図１０Ｃは、図１０Ａに示した筐体部材６１のＹ１−Ｙ２矢視断面図である。この例では、部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂと圧電アクチュエータ１００の両側の凸部とを係合するように位置合わせする。その後、図１０Ｃに示すように枠体上面側から下面側方向へ圧電アクチュエータ１００をスライドするように圧入する。
【００７２】
これにより、部品収納部６２において、圧電素子４ａの振動作用部８ａを筐体部材６１の内側に向く状態で当該圧電アクチュエータ１００を取り付けることができる。しかも、部品収納部６２内で、圧電素子４ａ，４ｂを振動可能な状態で取り付けることができる（図２参照）。圧電アクチュエータ１００の中央電極３ａ，３ｂは、その振動作用部６ａ及び６ｂによって導電性良く受け側電極６４ａ，６４ｂに接続できるようになる。
【００７３】
このように、第１の実施例としての圧電体支持構造及び圧電体取付方法によれば、筐体部材６１に圧電アクチュエータ１００を取り付ける場合に、受け側電極６４ａ，６４ｂ付きの筐体部材６１の部品収納部６２の内側両面の凹部６３ａ，６３ｂと、中央電極付きの圧電アクチュエータ１００の両側の凸部とが係合され、当該部品収納部６２において、圧電素子４ａの振動作用部を筐体部材６１の内側に向く状態に取り付けられる。
【００７４】
従って、受け側電極６４ａ，６４ｂと中央電極３ａ，３ｂの電気的な接続と、筐体部材６１と圧電アクチュエータ１００との機械的な係合とを同時に、かつ、簡単にできるようになる。つまり、筐体部材６１に圧電アクチュエータ１００を取り付けることで、部品収納部６２の受け側電極６４ａ，６４ｂと圧電アクチュエータ１００の中央電極３ａ，３ｂとが自己整合的に接続される。
【００７５】
これにより、筐体部材６１の内側に設けられる被振動体に対して外側から内側に向かって振動を伝播することができるので、従来方式に比べて筐体の薄型化が図れる他に、部品点数の削減化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、組み立て工程の簡素化が図られ、従来方式に比べて振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。
【００７６】
図１１Ａ〜Ｄは、弾性機能付きのシム３等の構造例を示す拡大上面図である。図１１Ａ〜Ｄにおいて、波線で区切って示した領域Ｉは、筐体部材６１の凹部６３ａに挿入される部分である。この領域Ｉ内であって、受け側電極６４ａに当接する部分には、突起部６ａが設けられ、圧電部品取付時、部品収納部６２の内側凹部６３ａにおいて、受け側電極６４ａと中央電極３ａとの電気的接触状態を良好にするようになされる。図示せずも、反対側の中央電極３ｂにも、突起部６ｂが設けられ、圧電部品取付時、部品収納部６２の内側凹部６３ｂにおいて、受け側電極６４ｂと中央電極３ｂとの電気的接触状態を良好にするようになされる。
【００７７】
図１１Ａに示すシム３の構造例は、第１の実施例で説明した中央電極３ａ等の凸部に相当している。シム３の圧電素子４ａ等から延びる凸部には、開口部５ａ，５ｂが設けられる。この開口部５ａ，５ｂは、シム３の凸部をバネ構造とするためである。図示せずも、反対側の中央電極３ｂの凸部にも、開口部５ａ，５ｂが設けられている。このシム３の両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が上下に振動できるようになる。
【００７８】
図１１Ｂは、弾性機能付きのシム３０１の構造例を示す拡大上面図である。図１１Ｂに示すシム３０１は、楕円状の２つの開口部５１ａ，５１ｂを有している。開口部５１ａ，５１ｂは、シム３０１の長手方向に沿うように設けられている。この開口部５１ａ，５１ｂは、シム３０１の凸部をバネ構造とするためである。図示せずも、反対側の中央電極３ｂの凸部にも、開口部５１ｃ，５１ｄが設けられている。このシム３０１の両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が上下に振動できるようになる。シム３０１は、開口部５１ａ，５１ｂを楕円状にしたことで、シム３に比べて基板の剛性を和らげる構造となされている。
【００７９】
図１１Ｃは、弾性機能付きのシム３０２の構造例を示す拡大上面図である。図１１Ｃに示すシム３０２は、楕円状の７つの開口部５２ａ〜５２ｇを有している。開口部５２ａ〜５２ｇは、シム３０２の長手方向に沿うように設けられている。この開口部５２ａ〜５２ｇは、シム３０２の凸部をバネ構造とするためである。図示せずも、反対側の中央電極３ｂの凸部にも、開口部５２ｈ〜５２ｎが設けられている。このシム３０２の両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が上下に振動できるようになる。シム３０２は、楕円状の開口部５２ａ〜５２ｇを小さくしその設置数を増やしたことで、シム３０１に比べて基板の剛性を更に和らげる構造となされている。
【００８０】
図１１Ｄは、弾性機能付きのシム３０３の構造例を示す拡大上面図である。図１１Ｄに示すシム３０３は、シム３０３の長手方向と直交する方向に、２つの切り欠き部５３ａ，５３ｂを設けたものである。
【００８１】
このシム３３をエッチング方法による作成する場合は、厚さｔ＝１ｍｍ程度のステンレス板（ＳＵＳ３０４等）を準備する。まず、ステンレス板上に感光フィルム（レジスト）を載置し、更に、２つの切り欠き部５３ａ，５３ｂをその左右に有した所定形状の中央電極を象ったこの原版（ステッパ）を被せる。その上から所定波長の光源より光を照射する。この光照射によって、感光フィルムは、版の空いているところ、つまり、中央電極本体と、その弾性を付与する切り欠き部５３ａ，５３ｂを象った部位が除去される。
【００８２】
その後、版を取り外した後、中央電極本体及び切り欠き部５３ａ，５３ｂを象った部位上に耐食性皮膜を形成する。そして、耐食性皮膜をマスクにして、余分なステンレス板を金属溶解液（エッチング液）によって除去する。このとき、中央電極本体及び切り欠き部５３ａ，５３ｂを象った部位以外の感光フィルムも一緒に除去される。この除去によって、図１１Ｄに示すような弾性機能付きのシム３０３を形成することができる。もちろん、形状が画定されたシム３０３上の耐食性皮膜を除去する。
【００８３】
上述の切り欠き部５３ａ，５３ｂは、シム３０３の凸部をバネ構造とするためである。図示せずも、反対側の中央電極３ｂの凸部にも、切り欠き部５３ｃ，５３ｄが設けられている。このシム３０３の両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が上下に振動できるようになる。シム３０３は、基板を楕円状に切り欠いたことで、シム３に比べて基板の剛性を和らげる構造となされている。
【実施例２】
【００８４】
図１２は、第２の実施例としての圧電体支持構造例を示す正面図である。図１２に示す圧電体支持構造６０２によれば、筐体部材６１の部品収納部６２に弾性機能付きの圧電アクチュエータ１１０が取り付けられる。圧電アクチュエータ１１０は、弾性機能付きの中央電極３ａ’及び３ｂ’を有している。中央電極３ａ’及び３ｂ’は、振動作用部８ａを有する圧電素子４ａ、圧電素子４ｂの両側で、その長手方向に基板をＵ字（凸）形状に曲げ加工を１回施して構成されたものである。このＵ字形状付きの中央電極３ａ’及び３ｂ’は、シム凸部をバネ構造とするためである。このシム両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が左右方向（水平方向）に振動できるようになる。第２の実施例では、基板を折り曲げ加工したことで、第１の実施例に比べて基板の剛性を和らげる構造とすることができる。
【実施例３】
【００８５】
図１３は、第３の実施例としての圧電体支持構造例を示す正面図である。図１３に示す圧電体支持構造６０３によれば、筐体部材６１の部品収納部６２に弾性機能付きの圧電アクチュエータ１２０が取り付けられる。圧電アクチュエータ１２０は、弾性機能付きの中央電極３ａ”及び３ｂ”を有している。中央電極３ａ”及び３ｂ”は、圧電素子４ａ、４ｂの両側で、その長手方向の表裏面で基板をＵ字（凸）形状に曲げ加工を１回ずつ施して構成されたものである。このＵ字形状付きの中央電極３ａ”及び３ｂ”は、シム凸部をバネ構造とするためである。このシム両側の弾性構造を利用することで、圧電本体が左右方向（水平方向）に振動できるようになる。第３の実施例では、基板を表裏面において折り曲げ加工したことで、第２の実施例に比べて基板の剛性を和らげる構造とすることができる。
【実施例４】
【００８６】
図１４は、第４の実施例としての触覚入力機能付き携帯電話機２００の構成例を示す斜視図である。  
この実施例では、第１〜３の実施例に係る圧電体支持構造６０、６０２又は６０３を備えると共に、表示手段上の入力検出面において、操作体が押下した位置の加圧力に対応した振動パターンに基づいて当該入力検出面を振動する振動手段を備え、その入力検出面における操作体の押下操作に対して触覚を付与できるようにすると共に、表示手段に表示されたボタンアイコン等の入力を確定できるようにしたものである。
【００８７】
図１４に示す携帯電話機２００は電子機器の一例であり、表示画面上の入力検出面を摺動接触操作される触覚機能付きの入力装置９０を有している。携帯電話機２００は下部筐体１０及び上部筐体２０を備え、これらの筐体１０及び２０間は、回転レンジ機構１１によって可動自在に係合されている。この回転レンジ機構によれば、下部筐体１０の操作面の一端に設けられた図示しない軸部と、下部筐体１０の裏面の一端に設けられた図示しない軸受け部とが回転自在に係合され、上部筐体２０は下部筐体１０に対して角度±１８０°の回転自由度を有して面結合されている。
【００８８】
下部筐体１０には、複数の押しボタンスイッチ１２から成る操作パネル１８が設けられる。押しボタンスイッチ１２は、「０」〜「９」数字キー、「＊」や「＃」等の記号キー、「オン」や「オフ」等のフックボタン、メニューキー等から構成される。下部筐体１０において、操作パネル面の下方には、通話用のマイクロフォン１３が取り付けられ、送話器として機能するようになされる。
【００８９】
また、下部筐体１０の下端部には、モジュール型のアンテナ１６が取り付けられ、その上端内部側面には、大音響用のスピーカー３６ａが設けられ、着信メロディ等を放音するようになされる。下部筐体１０には、バッテリー１６や回路基板１７等が設けられ、下部筐体１０の裏面にはカメラ３４が取り付けられている。
【００９０】
上述の下部筐体１０に対して、回転レンジ機構１１によって可動自在に係合された上部筐体２０には、その表面の上方に通話用のスピーカー３６ｂが取り付けられ、受話器として機能するようになされる。上部筐体２０のスピーカー取付け面の下方には、触覚機能付きの入力装置９０が設けられる。入力装置９０は、入力検出手段４５及び表示手段２９を有しており、表示画面上の入力検出面における操作体の押下操作に対して触覚を与えるものである。表示手段２９には、複数のボタンアイコン等の入力情報が表示される。
【００９１】
図１５は、触覚機能付きの入力装置９０の構造例を示す斜視図である。図１５に示す入力装置９０は、入力項目選択用の表示画面に表示された複数のアイコンの１つに接触して当該表示画面上で入力操作される装置であって、このような情報入力操作時に操作者の指（操作体）に触覚を提示するものである。
【００９２】
入力装置９０は、入力検出手段４５と、この入力検出手段４５の入力操作に基づいて操作者の指に触覚を提示する圧電体支持構造６０とを備えている。入力検出手段４５は入力手段２４及び力検出手段５５ａ〜５５ｄを有して構成される。この例では、入力検出手段４５の入力検出面の一方をＸ方向とし、当該Ｘ方向と直交する他方をＹ方向とし、Ｘ及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とする。
【００９３】
入力手段２４はボタンアイコンの選択位置を検出するようになされる。入力手段２４から得られる入力情報には位置検出情報が含まれる。位置検出情報はボタンアイコン押下時の位置検出信号Ｓ１により得られ、制御系に出力される。入力手段２４は、長さがＬ’ｃｍ程度で、幅がＷ’ｃｍ程度の大きさを有している。入力手段２４には入力操作面の大きさがＷ’＝６４ｍｍ×Ｌ’＝８８ｍｍで厚みが１．０ｍｍ程度で、蓄積電極となる透明電極をマトリクス状に配置したタッチパネルが使用される。タッチパネルは、静電容量シートとしての静電容量方式の入力デバイスである。
【００９４】
入力手段２４の下方には同程度の大きさの表示手段２９が配置される。表示手段２９には液晶表示装置が使用される。液晶表示装置には図示しないバックライトが備えられる。入力手段２４や表示手段２９は被振動体を構成する。表示手段２９は、入力手段２４から得られる位置検出情報Ｄ１及び制御系から供給される表示信号Ｓｖに基づいてアイコンを表示するように動作する。
【００９５】
入力手段２４の周囲にはフレーム（筐体部材）６１’が配設されている。フレーム６１’は、厚さ５ｍｍ□程度の樹脂製の枠体から構成され、圧電体支持構造６０を有している。フレーム６１’の両側二辺には、長さがｌ’［ｍｍ］で、幅がｗ’［ｍｍ］で、深さ（高さ）がｈ’［ｍｍ］程度の圧電体取付用の部品収納部６２ａ，６２ｂが設けられる。フレーム６１’は、部品収納部６２ａ，６２ｂの各々の内側両面に凹部６３ａ，６３ｂを有している。
【００９６】
一方の部品収納部６２ａには圧電アクチュエータ１００ａが収納される。例えば、圧電アクチュエータ１００ａは、部品収納部６２ａの凹部６３ａ、６３ｂに上方向から下方向に圧入して取り付けられる。同様にして、他方の部品収納部６２ｂには圧電アクチュエータ１００ｂが収納される。圧電アクチュエータ１００ｂも部品収納部６２ｂの凹部６３ｃ、６３ｄに、上方向から下方向に圧入して取り付けられる。圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂには、第１〜第３の実施例で説明した圧電アクチュエータ１００、１１０及び１２０が使用される。圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂには、図１１に示したシム３０１〜３０３を有する圧電アクチュエータも含まれる。
【００９７】
圧電アクチュエータ１００ａは、当該部品収納部６２ａに収納可能な大きさを有している。圧電アクチュエータ１００ａは、図９Ｂに示したように、積層型の圧電素子４ａ，４ｂを接合したシム３を有し、かつ、振動作用部８ａを有した当該圧電素子４ａの両側に延びたシム３の両側（凸部）が弾性を有している。このシム３の凸部の弾性を利用することで、圧電本体が左右方向（水平方向）に振動できるようになる。換言すると、液晶表示装置のバックライトからの透過光方向に対して直交する方向に圧電本体を振動することができる。
【００９８】
この例で、シム凸部は、バネ構造を得るために、穴開け処理が施され、弾性を保有するようになされている。圧電素子４ａ，４ｂの両側に延びたシム３が当該圧電アクチュエータ１００ａの中央電極３ａ，３ｂを成している。これは、中央電極３ａ，３ｂを介して、圧電素子４ａ，４ｂに振動制御信号Ｓａ（電圧）を供給するためである。圧電素子４ａ，４ｂは振動制御信号Ｓａに基づいて表示画面（入力操作面）をその側面方向から振動するようになされる。この振動は、例えば、フレーム６１’に囲まれた入力手段２４及び表示手段２９に伝播するようになされる。この結果、入力手段２４に触れている操作者の指等に触覚を提示できるようになる。
【００９９】
他方の部品収納部６２ｂに収納された圧電アクチュエータ１００ｂにおいても、振動制御信号Ｓｂが供給されて同様に機能するようになされる。振動制御信号Ｓａ及びＳｂは、制御系から圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂに供給される。振動制御信号Ｓａ及びＳｂは、複数の振動パターンを発生するための信号であって、例えば、表示手段２９に表示されたアイコンの１つに操作者が接触（タッチ）すると、圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂに供給される。
【０１００】
また、部品収納部６２ａの内側両面の凹部６３ａ，６３ｂには、図１０Ａに示したような受け側電極６４ａ，６４ｂが設けられ、当該受け側電極６４ａ，６４ｂに圧電アクチュエータ１００ａの中央電極３ａ，３ｂが接続される。このような構造を採るようにしたのは、受け側電極６４ａ，６４ｂと中央電極３ａ，３ｂの電気的な接続と、フレーム６１’と圧電アクチュエータ１００ａとの機械的な係合とを同時、かつ、簡単にできるようにしたためである。
【０１０１】
フレーム６１’の外周には、配線パターン６６ａ、６６ｂ、６７ａ及び６７ｂが形成されている。上述の圧電アクチュエータ１００ａ用の受け側電極６４ａは配線パターン６６ａに接続され、その受け側電極６４ｂは配線パターン６６ｂに各々接続される。配線パターン６７ａ及び６７ｂは、図示しない圧電アクチュエータ１００ｂ用の受け側電極に接続される。振動制御信号Ｓａ及びＳｂは、配線パターン６６ａ、６６ｂ、６７ａ及び６７ｂを通じて圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂに供給される。
【０１０２】
圧電アクチュエータ１００ａにおいて、圧電素子４ａは、振動作用部８ａを有している。振動作用部８ａは、圧電素子４ａの中央部上に突起部が設けられて構成される。振動作用部８ａは、当該圧電素子４ａの最上層と同一の部材により一体成形されて成る。振動作用部８ａは、フレーム６１’上の図示しないタッチパネル等の入力手段２４及び表示手段２９の側面に当接され、入力検出手段４５から得られる位置検出信号（位置情報）Ｓ１等に基づいて当該入力手段２４又は及び表示手段２９を側面方向（横方向）から押圧するように振動を伝播する。
【０１０３】
従来方式では、圧電素子４ａの最上層に振動作用部８ａ等の突起部を設ける場合に、スペーサー部材等を接着剤により貼付していた。これに対して、本発明方式では、振動作用部８ａを最上層と同一の部材により一体成形するようにしたので、圧電体組み立て時のスペーサー接合工程を省略することができる。他方の部品収納部６２ｂに収納された圧電アクチュエータ１００ｂにおいても同様に機能するように取り付けられる。振動作用部付きの圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂは、モジュール型の振動伝達機構を構成する。
【０１０４】
また、フレーム６１’の内側の四隅底部には、例えば、正方形状の力検出手段５５ａ〜５５ｄが設けられ、入力手段２４に対する操作者の指の押圧力（加圧力）を検出して力検出情報を出力すると共に、当該押下位置に表示された入力情報を確定する。力検出手段５５ａは、右下隅の入力量（Ｚ方向の押圧力）として、例えば、当該アイコン選択時の力検出信号Ｓｆａを検出する。同様にして、力検出手段５５ｂは、右上隅の入力量（力）として、当該アイコン選択時の力検出信号Ｓｆｂを検出し、力検出手段５５ｃは、左上隅の入力量（力）として、当該アイコン選択時の力検出信号Ｓｆｃを検出し、力検出手段５５ｄは、左下隅の入力量（力）として、当該アイコン選択時の力検出信号Ｓｆｄを各々検出する。これら４個の力検出手段５５ａ〜５５ｄは、並列に接続され、これら４つの力検出信号Ｓｆａ＋Ｓｆｂ＋Ｓｆｃ＋Ｓｆｄを制御系に出力する。以下、この合算した信号を入力検出信号Ｓ２とする。入力検出信号Ｓ２は制御系に出力される。
【０１０５】
上述の入力手段２４、表示手段２９及びフレーム６１’は、筐体６５に収納されて保護される。フレーム６１’は表示手段抜け止め加工がなされており、フレーム６１’及び筐体６５は筐体部材を構成する。筐体６５は、厚さ０．３ｍｍ程度のステンレスの枠体から構成され、入力手段２４を露出する窓部を有しており、フレーム６１’内に設けられた入力検出手段４５及び表示手段２９を覆うようになされる。筐体６５は、表示手段２９、入力検出手段４５及びフレーム６１’と組み合わされて使用される。
【０１０６】
図１６Ａは、触覚機能付きの入力装置９０の構成例を示す一部破砕の上面図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示した入力装置９０のＺ１−Ｚ２矢視断面図である。
【０１０７】
図１６Ａに示す入力装置９０によれば、表示手段２９を収納したフレーム６１’の両側には、２個の圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂが取り付けられ、表示手段２９に表示されるボタンアイコンの選択操作に基づいて表示画面を振動するようになされる。
【０１０８】
この例で、圧電アクチュエータ１００ａは、部品収納部６２ａの内側両面の凹部６３ａ，６３ｂと圧電アクチュエータ１００ａの両側の凸部とが係合されることで、圧電素子４ａの振動作用部８ａが当該部品収納部６２ａにおいて、フレーム６１’の内側に向く状態に取り付けられる。もちろん、圧電アクチュエータ１００ａは、部品収納部６２ａ内において、圧電素子４ａ，４ｂが振動可能な状態で取り付けられる。
【０１０９】
圧電アクチュエータ１００ｂは、部品収納部６２ｂの内側両面の凹部６３ｃ，６３ｄと圧電アクチュエータ１００ｂの両側の凸部とが係合されることで、圧電素子４ａの振動作用部８ａが当該部品収納部６２ｂにおいて、フレーム６１’の内側に向く状態に取り付けられる。もちろん、圧電アクチュエータ１００ｂは、部品収納部６２ｂ内において、圧電素子４ａ，４ｂが振動可能な状態で取り付けられる。
【０１１０】
また、圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂは、図１５に示した力検出手段５５ａ〜５５ｄによって検出された操作者の指の加圧力Ｆに対応する振動パターンに基づいて入力検出面を振動する。この例で、圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂは、予め準備された加圧力Ｆに対応する振動パターンにより異なった触覚を与えるようになされる。
【０１１１】
図１６Ｂに示す表示手段２９には、液晶表示装置が使用される。この場合、表示手段２９は、表示ジュール用の上部ガラス２９ａ及び下部ガラス２９ｂと、光学シート及び半導体集積回路基板２９ｃを有して構成される。上部ガラス２９ａ及び下部ガラス２９ｂの間には液晶が封入される。上部ガラス２９ａ及び下部ガラス２９ｂには、厚み０．３３ｍｍ程度の無アルカリ性のガラス板が使用される。表示手段２９が平面表示装置の場合には、上部ガラス２９ａ及び下部ガラス２９ｂの間にＥＬ層が設けられる。
【０１１２】
上述した振動作用部８ａは、図１７に示すようにフレーム６１’の内側面と面位置程度の長さを有していればよく、その長さは、入力手段２４及び表示手段２９を側面に当接する長さを有していればよい。このように入力装置９０を構成すると、フレーム６１’の内側に設けた入力手段２４及び表示手段２９に対して外側から内側（両脇から内側）に向かって振動を伝播することができる。しかも、入力手段２４及び表示手段２９との間に圧電アクチュエータを挟む構造や、入力手段２４及び表示手段２９の下方に圧電アクチュエータを配置する構造に比べてこれらの積層体の高さを低くできるので、従来方式に比べて筐体６５の薄型化が図れる他に、部品点数の削減化、組み立て工程の簡素化、寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。
【０１１３】
次に、触覚入力機能付きの携帯電話機２００の内部構成例及び感触フィードバック入力方法について説明をする。図１７は、触覚入力機能付き携帯電話機２００の内部構成例を示すブロック図である。
【０１１４】
図１７に示す携帯電話機２００は、下部筐体１０の回路基板１７に各機能のブロックを実装して構成される。なお、図１４〜図１６に示した各部及び手段と対応する部分は、同一符号で示している。携帯電話機２００は、制御手段１５、操作パネル１８、受信部２１、送信部２２、アンテナ共用器２３、入力検出手段４５、表示手段２９、電源ユニット３３、カメラ３４、記憶手段３５、圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂを有している。
【０１１５】
図１７に示す入力検出手段４５は、図１６では静電容量方式の入力デバイスを説明したが、カーソリングと選択の機能を区別できるものであれば何でも良く、例えば、抵抗膜方式、表面波弾性方式（ＳＡＷ）、光方式、複数段方式タクトスイッチ等の入力デバイスであっても良く、好ましくは位置検出情報と力検出情報を制御手段１５に与えられる構成の入力デバイスであれば良い。上述の入力検出手段４５は操作者３０の指３０ａを介して少なくとも位置検出信号Ｓ１および入力量（押圧力；加圧力Ｆ）となる入力検出信号Ｓ２が入力される。
【０１１６】
制御手段１５は制御系を構成し、画像処理部２６、Ａ／Ｄドライバ３１、ＣＰＵ３２及びアクチュエータ駆動回路３７を有している。Ａ／Ｄドライバ３１には、入力検出手段４５からの位置検出信号Ｓ１および入力検出信号Ｓ２が供給される。Ａ／Ｄドライバ３１ではカーソリングとアイコン選択の機能を区別するために位置検出信号Ｓ１および入力検出信号Ｓ２よりなるアナログ信号をデジタルデータに変換する。この他にＡ／Ｄドライバ３１は、このデジタルデータを演算処理して、カーソリング入力かアイコン選択情報かを検出し、カーソリング入力かアイコン選択かを区別するフラグデータＤ３あるいは位置検出情報Ｄ１または入力検出情報Ｄ２をＣＰＵ３２に供給するようになされる。これらの演算はＣＰＵ３２内で実行してもよい。
【０１１７】
Ａ／Ｄドライバ３１にはＣＰＵ３２が接続される。ＣＰＵ３２はシステムプログラムに基づいて当該電話機全体を制御するようになされる。記憶手段３５には当該電話器全体を制御するためのシステムプログラムデータが格納される。図示しないＲＡＭはワークメモリとして使用される。ＣＰＵ３２は電源オンと共に、記憶手段３５からシステムプログラムデータを読み出してＲＡＭに展開し、当該システムを立ち上げて携帯電話機全体を制御するようになされる。例えば、ＣＰＵ３２は、Ａ／Ｄドライバ３１からの位置検出情報Ｄ１、入力検出情報Ｄ２及びフラグデータＤ３（以下単に入力データともいう）を受けて所定の指令データＤを電源ユニット３３や、カメラ３４、記憶手段３５、アクチュエータ駆動部３７、映像＆音声処理部４４等のデバイスに供給したり、受信部２１からの受信データを取り込んだり、送信部２へ送信データを転送するように制御する。
【０１１８】
この例で、ＣＰＵ３２は、入力検出手段４５から得られる入力検出情報Ｄ２と予め設定された押下判定閾値Ｆthとを比較し、当該比較結果に基づいて圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂ等を振動制御するようにアクチュエータ駆動部３７を制御する。例えば、入力検出手段４５の押下位置における入力検出面から伝播される触覚をＡ及びＢとすると、触覚Ａは、その押下位置における操作者の指３０ａの加圧力Ｆに応じた入力検出面を低周波数かつ小振幅の振動パターンから、高周波数かつ大振幅の振動パターンに変化させることによって得られる。また、触覚Ｂは、その押下位置における操作者の指３０ａの加圧力Ｆに応じた入力検出面を高周波数かつ大振幅の振動パターンから、低周波数かつ小振幅の振動パターンに変化させることよって得られる。
【０１１９】
上述のＣＰＵ３２には記憶手段３５が接続され、入力項目選択用の表示画面を、例えば、３次元的に表示するための表示情報Ｄ４や、当該表示情報Ｄ４に対応したアイコンの選択位置及び振動モードに関する制御情報Ｄｃ等が表示画面毎に記憶される。制御情報Ｄｃには、表示手段２９におけるアプリケーション（３次元的な表示や、各種表示内容）に同期した複数の異なった触覚を発生でき、その触覚を発生せしめる複数の具体的な振動波形、及び、アプリケーション毎の具体的な触覚発生モードを設定するアルゴリズムが含まれる。記憶手段３５には、ＥＥＰＲＯＭや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が使用される。
【０１２０】
この例でＣＰＵ３２は、Ａ／Ｄドライバ３１から出力される位置検出情報Ｄ１、入力検出情報Ｄ２及びフラグデータＤ３に基づいて表示手段２９の表示制御及び圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂの出力制御をする。例えば、制御手段１５は、入力手段２４から得られる位置検出信号Ｓ１及び力検出手段５５ａ〜５５ｄから得られる入力検出信号Ｓ２に基づいて記憶手段３５から制御情報Ｄｃを読み出して圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂに振動制御信号Ｓａ，Ｓｂを供給する。
【０１２１】
ＣＰＵ３２は、例えば、入力検出手段４５が押下判定閾値Ｆthを越える入力検出情報Ｄ２を検出したとき、触覚Ａを起動し、その後、押下判定閾値Ｆthを下回る入力検出情報Ｄ２を検出したとき、触覚Ｂを起動するようにアクチュエータ駆動回路３７を制御する。このようにすると、操作者の指３０ａ等の”加圧力”に合わせた異なる振動パターンを発生させることができる。
【０１２２】
ＣＰＵ３２には、アクチュエータ駆動部３７が接続され、ＣＰＵ３２からの制御情報Ｄｃに基づいて振動制御信号Ｓａ，Ｓｂを発生する。振動制御信号Ｓａ，Ｓｂは、正弦波形からなる出力波形を有している。アクチュエータ駆動部３７には２個の圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂが接続され、各々の振動制御信号Ｓａ，Ｓｂに基づいて振動するようになされる。
【０１２３】
この例で、アクチュエータ駆動部３７は、各アプリケーションに対応する押下判定閾値Ｆthを記憶する。例えば、押下判定閾値Ｆthはトリガーパラメータとしてアクチュエータ駆動回路３７に設けられたＲＯＭ等に予め格納される。アクチュエータ駆動回路３７は、ＣＰＵ３２の制御を受けて、入力検出情報Ｄ２を入力し、予め設定された押下判定閾値Ｆthと、入力検出情報Ｄ２から得られる加圧力Ｆとを比較し、Ｆth＞Ｆの判定処理や、Ｆth≦Ｆ等の判定処理を実行する。
【０１２４】
この例で、押下判定閾値Ｆth＝１００［ｇｆ］を設定すると、クラシックスイッチの触覚を得るための振動パターンに基づいて入力検出面を振動するようになされる。また、押下判定閾値Ｆth＝２０［ｇｆ］を設定すると、サイバースイッチの触覚を得るための振動パターンに基づいて入力検出面を振動するようになされる。
【０１２５】
ＣＰＵ３２にはアクチュエータ駆動部３７の他に画像処理部２６が接続され、ボタンアイコン２９ａ等を３次元的に表示するための表示情報Ｄ４を画像処理するようになされる。画像処理後の表示情報Ｄ４を表示手段２９に供給するようになされる。この例で、ＣＰＵ３２は、表示画面中のボタンアイコンを奥行方向に遠近感を有して３次元的に表示するように表示手段２９を表示制御する。
【０１２６】
このように構成された入力装置９０は、例えば、入力項目選択用の表示画面に表示された複数のボタンアイコンの１つを押下（接触）して当該表示画面上で入力手段２４をＺ方向に押下すると触覚を伴って画面入力操作されるものである。操作者３０は、指３０ａに振動を受けて触感として、ボタンアイコン毎の振動を感じる。
【０１２７】
表示手段２９の表示内容は操作者の目による視覚により、スピーカー３６ａ、３６ｂ等からの放音は、操作者の耳による聴覚により各機能を判断するようになされる。上述のＣＰＵ３２には操作パネル１８が接続され、例えば、相手方の電話番号を手動入力する際に使用される。表示手段２９には上述のアイコン選択画面の他に映像信号Ｓｖに基づいて着信映像を表示するようにしてもよい。
【０１２８】
また、図１７に示すアンテナ１６は、アンテナ共用器２３に接続され、着呼時、相手方からの無線電波を基地局等から受信する。アンテナ共用器２３には受信部２１が接続され、アンテナ１６から導かれる受信データを受信して映像や音声等を復調処理し、復調後の映像及び音声データＤinをＣＰＵ３２等に出力するようになされる。受信部２１には、ＣＰＵ３２を通じて映像＆音声処理部４４が接続され、デジタルの音声データをデジタル／アナログ変換して音声信号Ｓoutを出力したり、デジタルの映像データをデジタル／アナログ変換して映像信号Ｓｖを出力するようになされる。
【０１２９】
映像＆音声処理部４４には大音響用及び受話器を構成するスピーカー３６ａ、３６ｂが接続される。スピーカー３６ａは、着呼時、着信音や着信メロディ等を鳴動するようになされる。スピーカー３６ｂは、音声信号Ｓinを入力して相手方の話声３０ｄ等を拡大するようになされる。この映像＆音声処理部４４にはスピーカー３６ａ、３６ｂの他に、送話器を構成するマイクロフォン１３が接続され、操作者の声を集音して音声信号Ｓoutを出力するようになされる。映像＆音声処理部４４は、発呼時、相手方へ送るためのアナログの音声信号Ｓinをアナログ／デジタル変換してデジタルの音声データを出力したり、アナログの映像信号Ｓｖをアナログ／デジタル変換してデジタルの映像データを出力するようになされる。
【０１３０】
ＣＰＵ３２には受信部２１の他に、送信部２２が接続され、相手方へ送るための映像及び音声データＤout等を変調処理し、変調後の送信データをアンテナ共用器２３を通じアンテナ１６に供給するようになされる。アンテナ１６は、アンテナ共用器２３から供給される無線電波を基地局等に向けて輻射するようになされる。
【０１３１】
上述のＣＰＵ３２には送信部２２の他に、カメラ３４が接続され、被写体を撮影して、例えば、静止画情報や動作情報を送信部２２を通じて相手方に送信するようになされる。電源ユニット３３は、バッテリー１４を有しており、ＣＰＵ３２１５、操作パネル１８、受信部２１、送信部２２、入力検出手段４５、圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂ、表示手段２９、カメラ３４及び記憶手段３５にＤＣ電源を供給するようになされる。
【０１３２】
図１８Ａ及びＢは、触覚Ａ及びＢに係る振動パターン例を示す波形図である。図１８Ａ及びＢにおいて、いずれも横軸は、時間ｔである。縦軸は振動制御信号Ｓａ，Ｓｂ等の電圧（振幅Ａｘ）［Ｖ］である。この例では、ボタンアイコン２９ａ等において、それを押し込む時は触覚Ａを与え、それを離す時は触覚Ｂを与える場合を前提とする。
【０１３３】
図１８Ａに示す第１の振動パターンＰａは触覚Ａを与える波形である。その触覚Ａの駆動条件ａは、ボタンアイコン２９ａ等が押し込まれたとき、押下判定閾値Ｆthと加圧力Ｆとの関係がＦth＜Ｆとなる場合であって、第１段階ｉで約０．１秒間、周波数ｆｘ＝５０Ｈｚ、振幅Ａｘ＝５μｍ、回数Ｎｘ＝２回の振動パターンで振動する。以下［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［５０  ５  ２］と表記する。同様にして、第２段階iiでは、約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［１００  １０  ２］の振動パターンで振動するようになされる。
【０１３４】
図１８Ｂに示す第２の振動パターンＰｂは触覚Ｂを与える波形である。その触覚Ｂの駆動条件ｂは、ボタンアイコン２９ａ等が押し込まれた後に、そのボタンアイコン２９ａが放されたとき、押下判定閾値Ｆthと加圧力Ｆとの関係がＦth＞Ｆとなる場合であって、第１段階ｉで約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［８０  ８  ２］で振動し、同様にして、第２段階iiでは、約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［４０  ８  ２］の振動パターンで振動する。このような振動パターンに基づいて入力検出面を振動すると、サイバースイッチ等の触覚を得ることができる。
【０１３５】
図１９Ａ及びＢは、加圧力Ｆと振動パターンとの関係例（その１）を示す図である。図１９Ａにおいて、縦軸は加圧力Ｆであり、入力検出信号Ｓ２（二値化後は入力検出情報Ｄ２）から得られる。図１９Ｂにおいて、縦軸は振動制御信号Ｓａ等の電圧（振幅）である。図１９Ａ及びＢにおいて、横軸はいずれも時間ｔである。
【０１３６】
一般に、ボタンスイッチ操作等において、入力モーションピークが存在する。設計通りの押下速度（操作入力速度）である場合、その加圧力Ｆは３０［ｇｆ］乃至２４０［ｇｆ］程度であることが知られている。図１９Ａに示す加圧力分布波形Ｉは、入力装置設計時に基準とした、Ｚ方向への押下速度による加圧力Ｆを反映したものである。
【０１３７】
この例で入力検出手段４５から得られる入力検出信号Ｓ２に対して予め押下判定閾値Ｆthが設定され、ＣＰＵ３２は、入力検出信号Ｓ２の立ち上がり波形が押下判定閾値Ｆthを横切る時刻ｔ１１に第１の振動パターンＰａを発生し、入力検出信号Ｓ２の立ち下がり波形が押下判定閾値Ｆthを横切る時刻ｔ２１に第２の振動パターンＰｂを発生するようにアクチュエータ振動回路３７を制御する。
【０１３８】
このようにすると、入力検出手段４５が入力装置設計時に基準とした加圧力Ｆを検出し、ＣＰＵ３２等が押下判定閾値Ｆth＜加圧力Ｆを検出したとき、触覚Ａを起動することができ、押下判定閾値Ｆth＞加圧力Ｆを検出したとき、触覚Ｂを起動することができる。なお、振動パターンＰａと振動パターンＰｂとの間には、無振動の空白期間Ｔｘ＝Ｔ１が設けられる。この空白期間Ｔｘは、Ｚ方向への押圧速度に応じて可変するようになされる。
【０１３９】
図２０Ａ及びＢは、加圧力Ｆと振動パターンとの関係例（その２）を示す図である。図２０Ａにおいて、縦軸は加圧力Ｆであり、入力検出信号Ｓ２（二値化後は入力検出情報Ｄ２）から得られる。図２０Ｂにおいて、縦軸は振動制御信号Ｓａ等の電圧（振幅）である。図２０Ａ及びＢにおいて、横軸はいずれも時間ｔである。
【０１４０】
図２０Ａに示す加圧力分布波形IIは、図１９Ａに示した基準押下速度よりも早くボタンアイコン等を押下した場合の加圧力Ｆを反映したものである。この例でも、図１９Ａと同様にして、入力検出手段４５から得られる入力検出信号Ｓ２に対して予め押下判定閾値Ｆthが設定され、ＣＰＵ３２は、入力検出信号Ｓ２の立ち上がり波形が押下判定閾値Ｆthを横切る時刻ｔ１２に振動パターンＰａを発生し、入力検出信号Ｓ２の立ち下がり波形が押下判定閾値Ｆthを横切る時刻ｔ２２に振動パターンＰｂを発生するようにアクチュエータ振動回路３７を制御する。
【０１４１】
このようにすると、入力検出手段４５が基準押下速度よりも早くボタンアイコン等が押下された場合の加圧力Ｆを検出し、ＣＰＵ３２等が押下判定閾値Ｆth＜加圧力Ｆを検出したとき、触覚Ａを起動することができる。また、ＣＰＵ３２等が押下判定閾値Ｆth＞加圧力Ｆを検出したとき、触覚Ｂを起動することができる。なお、振動パターンＰａと振動パターンＰｂとの間には、無振動の空白期間Ｔｘ＝Ｔ２（Ｔ２＜Ｔ１）が設けられる。
【０１４２】
このように、設計時の押下速度よりも早い押下速度である場合であっても、前半で触覚Ａが伝わり、クリック感のある荷重に到達させることができ、その後半で、触覚Ｂが伝わり、クリック感のあるストロークに到達させることができる。この例で押下判定閾値Ｆth＝１００［ｇｆ］を設定すると、クラシックスイッチの触覚を得ることができる。
【０１４３】
続いて、携帯電話機２００における情報処理例について説明をする。図２１は、第４の実施例に係る携帯電話機２００における情報処理例を示すフローチャートである。
【０１４４】
この例では、携帯電話機２００において、第１〜３の実施例に係る圧電体支持構造のいずれかを備えると共に、操作者の指３０ａで当該携帯電話機２００の表示画面上の入力検出面を押下操作して情報を入力する場合を前提とする。携帯電話機２００には、例えば、同一振動モード内において、操作者の指３０ａ等による加圧力Ｆをパラメータにして波形を加工する機能（アルゴリズム）が備えられる。ＣＰＵ３２は、入力検出情報Ｄ２から加圧力Ｆを算出し、図１９Ａに示したような駆動条件ａ，ｂに対応して判別を行い、その判別結果で、同一の振動モード内において、いかなる種類の入力に対しても、入力動作中の動きに対応した触覚を発生できるようにした。
【０１４５】
これらを情報処理条件にして、ＣＰＵ３２は、図２１に示すフローチャートのステップＧ１で電源オンを待機する。例えば、ＣＰＵ３２は電源オン情報を検出してシステムを起動する。電源オン情報は通常、時計機能等が稼働し、スリーピング状態にある携帯電話機等の電源スイッチをオンされたときに発生する。
【０１４６】
そして、ステップＧ２に移行してＣＰＵ３２は、アイコン画面を表示するように表示手段２９を制御する。例えば、ＣＰＵ３２は、表示手段２９に表示データＤ４を供給して表示画面に入力情報を表示する。表示画面に表示された入力情報は、入力検出面を有した入力検出手段４５を通じて目視可能になされる。そして、ステップＧ３に移行してＣＰＵ３２は、ボタンアイコン入力モード又はその他の処理モードに基づいて制御を分岐する。ボタンアイコン入力モードとは、ボタンアイコン選択時に入力検出面上のアイコンボタン２９ａ等を押下する入力操作をいう。
【０１４７】
ボタンアイコン入力モードが設定された場合、ボタンアイコン２９ａ等が押し込まれるので、ステップＧ４に移行してＣＰＵ３２は入力検出情報Ｄ２に基づいて加圧力Ｆを算出する。このとき、力検出手段５５ａ〜５５ｄは、入力検出面における操作者の指３０ａの押下位置の加圧力Ｆを検出し、入力検出信号Ｓ２をＡ／Ｄドライバ３１に出力する。Ａ／Ｄドライバ３１は入力検出信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換後の入力検出情報Ｄ２をＣＰＵ３２に転送する。
【０１４８】
そして、ステップＧ５に移行して、ＣＰＵ３２は加圧力Ｆと押下判定閾値Ｆthとを比較し、これらの関係がＦ＞Ｆthとなるか否かを判別する。これらの関係がＦ＞Ｆthとなる場合は、ステップＧ６に移行して触覚Ａを起動する。触覚Ａは、圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂによって、操作者の指３０ａの加圧力Ｆに対応した振動パターンＰａに基づいて入力検出面を振動することで得られる。
【０１４９】
例えば、触覚Ａは、図１８Ａに示した周波数ｆｘ、振幅Ａｘ及び回数Ｎｘに関して、第１段階ｉで約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［５０  ５  ２］の振動パターンで振動し、第２段階iiでは、約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［１００  １０  ２］の振動パターンで振動する。このようにすると、操作者の”加圧力”に合わせた異なる振動パターンを発生させることができる（駆動条件ａ）。
【０１５０】
その後、ステップＧ７に移行してＣＰＵ３２は更に加圧力Ｆを検出する。加圧力Ｆは、力検出手段５５ａ〜５５ｄによってボタンアイコン２９ａの押し込みに続いてボタンアイコン２９ａから離れる状態が検出される。このとき、力検出手段５５ａ〜５５ｄは、入力検出面における操作者の指３０ａの押下位置から離れるときの加圧力Ｆを検出し、入力検出信号Ｓ２をＡ／Ｄドライバ３１に出力する。Ａ／Ｄドライバ３１は入力検出信号Ｓ２をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換後の入力検出情報Ｄ２をＣＰＵ３２に転送する。
【０１５１】
そして、ステップＧ８に移行してＣＰＵ３２は、加圧力Ｆと押下判定閾値Ｆthとを比較し、これらの関係がＦ＜Ｆthか否かを判別する。これらの関係がＦ＜Ｆthとなる場合は、触覚Ｂを起動する。触覚Ｂは、圧電アクチュエータ１００ａ及び１００ｂによって、操作者の指３０ａの加圧力Ｆに対応した振動パターンＰｂに基づいて入力検出面を振動することで得られる。そのボタンアイコン２９ａが放された触覚Ｂは、例えば、図１８Ｂに示した第１段階ｉで約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［８０  ８  ２］の振動パターンで振動し、第２段階iiでは、約０．１秒間、［ｆｘ  Ａｘ  Ｎｘ］＝［４０  ８  ２］の振動パターンで振動する。このようにすると、操作者の”加圧力”に合わせた異なる振動パターンを発生させることができる（駆動条件ｂ）。
【０１５２】
その後、ステップＧ１０に移行して入力を確定する。このとき、ＣＰＵ３２は、入力操作面で当該押下位置に表示された入力情報を確定する。そして、ステップＧ１２に移行する。なお、ステップＧ３で他の処理モードが選択された場合は、ステップＧ１１に移行して他の処理モードを実行する。他の処理モードには、電話モードやメール作成、送信表示モード等が含まれる。電話モードには、相手方に電話を発信する操作が含まれる。ボタンアイコン２９ａ等は、電話モード選択時の文字入力項目が含まれる。他の処理モードを実行した後は、ステップＧ１２に移行する。
【０１５３】
ステップＧ１２でＣＰＵ３２は終了判断をする。例えば、電源オフ情報を検出して情報処理を終了する。電源オフ情報が検出されない場合は、ステップＧ２に戻って、メニュー等のアイコン画面を表示し、上述した処理を繰り返すようになされる。
【０１５４】
このように、第４の実施例としての触覚機能付きの入力装置を応用した携帯電話機によれば、本発明に係る圧電体支持構造６０、６０２又は６０３が応用される。これを前提にして、フレーム６１’に圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂを取り付ける場合に、フレーム６１’に設けられた部品収納部６２ａ，６２ｂは、その内側両面に凹部６３ａ，６３ｂ、６３ｃ，６３ｄ（図示せず）を有している。しかも、各々の部品収納部６２ａ，６２ｂの内側両面の凹部６３ａ〜６３ｄには受け側電極６４ａ，６４ｂ等が設けられる。
【０１５５】
また、フレーム６１’の部品収納部６２ａの内側両面の凹部６３ａ，６３ｂと、振動作用部８ａを有した圧電アクチュエータ１００ａの両側の凸部とが係合され、その部品収納部６２ａにおいて、圧電素子４ａ，４ｂがフレーム６１’の内側に向く状態でセットされる。同様にして、部品収納部６２ｂの内側両面の凹部６３ｃ，６３ｄと、振動作用部８ａを有した圧電アクチュエータ１００ｂの両側の凸部とが係合され、部品収納部６２ｂにおいて、圧電素子４ａの振動作用部８ａがフレーム６１’の内側に向く状態でセットされる。
【０１５６】
従って、フレーム６１’の内側に設けられた、タッチパネル等の入力手段２４にフィルム状の素材を使用し、また、透明の強化プラスティック部材を表示手段２９に使用しても、これらの入力手段２４や表示手段２９に対して、外側から内側（両脇から内側）に向かって振動（横揺れ）を伝播することができるので、従来方式に比べて振動を再現性良く伝達することができる。
【０１５７】
また、これら入力手段２４及び表示手段２９と並べて圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂを配置したので、従来方式に比べて入力装置９０の高さが低減され、その薄型化が図れる他に、圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂの実装時の部品点数の削減化、その寸法精度の向上及び信頼性の向上を図ることができる。しかも、部品収納部６２ａの受け側電極６４ａ，６４ｂと圧電アクチュエータ１００ａの中央電極３ａ，３ｂとが自己整合的に接続されるので、組み立て工程の簡素化を図ることができる。
【０１５８】
また、従来方式に比べて振動伝播機構の設計制約を軽減できるようになる。情報入力操作時には、入力検出手段４５の操作に基づいて操作者の指３０ａに再現性良く触覚を提示できるようになる。例えば、操作者の指３０ａ等による押下操作に対応した振動パターン（振幅と周波数と振動回数）により複数種類の振動を発生させることができる。操作者の指３０ａ等に精度良い触覚を提示することができる。
【０１５９】
これにより、表示手段２９上の入力検出面における操作者の指３０ａの押下操作に対応した、アナログスイッチや、サイバースイッチ等の触覚を取得できるようになる。触覚入力機能付きの電子機器のコストダウンに寄与するところが大きい。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
この発明は予め準備された入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を入力する情報処理装置や、携帯電話機、情報携帯端末装置等に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１６１】
【図１】本発明に係る第１の実施例としての圧電体支持構造例（取付前）を示す斜視図である。
【図２】圧電体支持構造例（取付後）を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、シムの形成工程例を示す上面図である。
【図４】圧電アクチュエータ１００の形成例（その１）を示す工程図である。
【図５】圧電アクチュエータ１００の形成例（その２）を示す工程図である。
【図６】圧電アクチュエータ１００の形成例（その３）を示す工程図である。
【図７】圧電アクチュエータ１００の形成例（その４）を示す工程図である。
【図８】圧電アクチュエータ１００の形成例を補足するフィルム状圧電体の積層例を示す拡大断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、圧電アクチュエータ１００の構成例を示す平面図及びＹ１−Ｙ２矢視断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は、部品収納部付きの筐体部材６１への圧電アクチュエータ１００の組立例及びその部品収納部付近の構成例を示す図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｄ）は、弾性機能付きのシム３等の構造例を示す拡大上面図である。
【図１２】第２の実施例としての圧電体支持構造例を示す正面図である。
【図１３】第３の実施例としての圧電体支持構造例を示す正面図である。
【図１４】第４の実施例としての触覚入力機能付きの携帯電話機２００の構成例を示す斜視図である。
【図１５】触覚機能付きの入力装置９０の構造例を示す斜視図である。
【図１６】（Ａ）は、入力装置９０の構成例を示す一部破砕の上面図及び（Ｂ）は、そのＺ１−Ｚ２矢視断面図である。
【図１７】携帯電話機２００の内部構成例を示すブロック図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は、触覚Ａ及びＢに係る振動パターン例を示す波形図である。
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、加圧力Ｆと振動パターンとの関係例（その１）を示す図である。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）は、加圧力Ｆと振動パターンとの関係例（その２）を示す図である。
【図２１】携帯電話機２００における情報処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６２】
３，３ａ，３ｂ・・・中央電極（基板，シム）、８ａ・・・振動作用部、１０・・・下部筐体、１１・・・回転レンジ機構、１５・・・制御手段、２０・・・上部筐体、２１・・・受信部、２２・・・送信部、２４・・・入力手段、２９・・・表示手段、３２・・・ＣＰＵ（制御手段）、３５・・・記憶手段、６０，６０２，６０３・・・圧電体支持構造、６１・・・筐体部材、６１’・・・フレーム’（筐体部材）、６２，６２ａ，６２ｂ・・・部品収納部、９０・・・触覚機能付きの入力装置、１００，１００ａ，１００ｂ・・・圧電アクチュエータ（圧電体）、２００・・・携帯電話機（電子機器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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