(57)【要約】【課題】反りの発生を抑制することができる触感提示装置の製造方法及び触感提示装置を提供する。【解決手段】圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを短絡し、熱硬化性樹脂を使って圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付け、ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させ、ガラスパネル５の加熱の完了後に、電極１０ａ，１０ｂの短絡を開放する。従って、加熱工程で圧電素子６に発生する電荷を逃がして、圧電素子６の変形を低減することができ、圧電素子６及びガラスパネル５の反りの発生を抑制することができる。また、加熱後に電極１０ａ，１０ｂの短絡が開放されるので、触感提示装置４の使用に影響を与えることがない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子の第１の電極と第２の電極とを短絡し、
熱硬化性樹脂を使って前記圧電素子をパネル上に貼り付け、
前記パネルを加熱し、前記熱硬化性樹脂を硬化させ、
前記パネルの加熱の完了後に、前記第１の電極及び前記第２の電極の短絡を開放する
ことを特徴とする触感提示装置の製造方法。
【請求項２】
導体を前記第１の電極及び前記第２の電極に接続することによって、前記第１の電極と前記第２の電極とが短絡され、
前記導体を切断することによって、前記第１の電極及び前記第２の電極の短絡が開放される
ことを特徴とする請求項１に記載の触感提示装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の電極及び前記第２の電極を短絡する配線を形成し、
前記配線に電流を流して溶断することにより、前記第１の電極と前記第２の出極との短絡を開放する
ことを特徴とする請求項１に記載の触感提示装置の製造方法。
【請求項４】
バイメタルの一端を前記第１の電極に固定し、前記パネルの加熱工程での前記バイメタルの変形によって前記バイメタルの他端が前記第２の電極に接触することによって、前記第１の電極と前記第２の電極とが短絡され、
前記パネルの加熱後に前記バイメタルを冷却し、前記バイメタルの変形を元に戻すことによって、前記第１の電極と前記第２の電極との短絡が開放される
ことを特徴とする請求項１に記載の触感提示装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の電極及び前記第２の電極を半導体により接続した状態で、前記熱硬化性樹脂を硬化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の触感提示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする触感提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触感提示装置の製造方法及び触感提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ユーザに触覚を提示するために、振動部材を接着したタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、圧電素子をガラスパネル上に搭載した触感提示装置が知られている。この触感提示装置は、間隙を介して静電式タッチパネル上に配置されている。例えば、スマートフォンやタブレット端末などに搭載されているタッチパネルを使用する場合には、触感提示装置は表示された画像に応じた触感をユーザに提示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９９２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
触感提示装置では、圧電素子の振動をガラスパネルに効率的に伝えるために、圧電素子とガラスパネルとの接着には高硬度の接着剤が使用される。特に、機械的強度、耐熱性及び接着性に優れた熱硬化性樹脂が使用される。
【０００５】
熱硬化性樹脂で圧電素子をガラスパネルに接着するときには、ガラスパネルが加熱され、熱硬化性樹脂は硬化する。その後、ガラスパネルは冷却中に縮む一方、圧電素子は冷却中に伸びる。このため、触感提示装置に反りが発生する。
【０００６】
本発明の目的は、反りの発生を抑制することができる触感提示装置の製造方法及び触感提示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、明細書に開示された触感提示装置の製造方法は、圧電素子の第１の電極と第２の電極とを短絡し、熱硬化性樹脂を使って前記圧電素子をパネル上に貼り付け、前記パネルを加熱し、前記熱硬化性樹脂を硬化させ、前記パネルの加熱の完了後に、前記第１の電極及び前記第２の電極の短絡を開放することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、反りの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（Ａ）は、本実施の形態に係る触感提示装置を含むシステムの分解斜視図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のシステムのＡ方向の側面図である。
【図２】図２（Ａ）は、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂ間の導通状態を示す図である。図２（Ｂ）は電極１０ａ，１０ｂ間の開放状態を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図３（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４（Ａ）は、ＦＰＣ１２が接続される配線７の端部を示す図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の領域Ｘの拡大図である。図４（Ｃ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）は、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂ間が導電性塗料によって接続された状態を示す図である。図５（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】図６（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図６（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】図７（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図７（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図７（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図８（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】図９（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図９（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（Ａ）は、ガラスパネル５の反りを示す図である。図１０（Ｂ）は電極１０ａ，１０ｂの短絡に利用した部材と、反りの高さと、効果との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１（Ａ）は、本実施の形態に係る触感提示装置を含むシステムの分解斜視図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のシステムのＡ方向の側面図である。
【００１２】
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、システム１は、タッチパネル２と、ベース３（３ａ，３ｂ）と、触感提示装置４とを備えている。触感提示装置４は、ガラスパネル５と、ガラスパネル５の左右の両端に設けられた一対の圧電素子６と、スクリーン印刷によって圧電素子６から引き延ばされるように形成された銀ペーストなどによる配線７とを備えている。各配線７の一端は不図示のＦＰＣ（Flexible printed circuits）に接続され、他端は圧電素子６に接続されている。ＦＰＣから圧電素子６に交流電圧が印加されると、圧電素子６は超音波帯域で振動する。圧電素子６及び配線７上には、不図示のカバー又は加飾フイルムなどが配置され、圧電素子６及び配線７は操作者から見えないように隠される。圧電素子６及び配線７は上面視でタッチパネル２の外側に配置されており、タッチパネル２と重ならないように配置されている。
【００１３】
例えば、圧電素子６の幅は５ｍｍであり、長さは４０ｍｍであり、厚みは０．５ｍｍである。ガラスパネル５の幅は５０ｍｍであり、長さは１００ｍｍであり、厚みは０．５ｍｍである。尚、圧電素子６及びガラスパネル５のサイズはこれらの例に限定されるものではない。
【００１４】
触感提示装置４はベース３ａ上に固定される。圧電素子６は、ベース３ｂと間隙８を介して対向する。タッチパネル２は、静電式タッチパネルであり、間隙８を介してガラスパネル５と対向する。
【００１５】
圧電素子６は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂でガラスパネル５に固定される。例えば、熱硬化性樹脂の硬化温度は１２０度であり、硬化時間は３０分である。熱硬化性樹脂は機械的強度、耐熱性及び接着性に優れているので、圧電素子６の発熱の影響を受けにくい特性を有する。
【００１６】
ガラスパネル５は加熱中に伸びて、冷却中に縮む特性を有する。一方、圧電素子６は加熱中に縮んで、冷却中に伸びる特性を有する。このため、熱硬化性樹脂を硬化させるために圧電素子６が取り付けられたガラスパネル５を加熱して圧電素子６を接着した後に冷却すると、ガラスパネル５は縮もうとし、圧電素子６は伸びようとするため、矢印Ｂ方向の反りが発生する。
【００１７】
特に、圧電素子６の圧電効果及び焦電効果（温度変化によって誘電体の分極が変化する特性）が反りの発生に影響している。通常、圧電素子６を加熱すると、焦電効果によって発生する電荷により圧電素子６の電極間に電圧が生じ、この電圧による圧電効果で圧電素子６にはさらなる変形が生じる。結果として、ガラスパネル５及び圧電素子６の複合体に反りが発生する。
【００１８】
このため、本実施の形態では、ガラスパネル５の加熱中は、図２（Ａ）に示すように圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを短絡させ、圧電素子６に発生する電荷を逃がして、圧電効果による圧電素子６の変形を低減する。一方、加熱以外の工程では、図２（Ｂ）に示すように、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂ間を電気的に開放する。例えば触感提示装置４の使用時に、電極１０ａ，１０ｂ間の圧電素子６を通らない経路を電気的に切断する必要があるためである。電極１０ａ，１０ｂは第１の電極及び第２の電極としてそれぞれ機能する。尚、図２（Ａ）は、ガラスパネル５の加熱工程中の圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂ間の導通状態を示す図であり、図２（Ｂ）は、加熱以外の工程における圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂの開放状態を示す図である。以下、ガラスパネル５の加熱時に電極１０ａ、１０ｂ間を導通させ、それ以外のときに両者を開放させる例を説明する。
【００１９】
図３（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図３（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。尚、図３（Ａ）は、図１の触感提示装置４が裏返された状態を示している。
【００２０】
初期状態では、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂは離間されており、電気的に絶縁されている。まず、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂに金によりボンディングワイヤ１１を取り付ける（Ｓ１）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付ける（Ｓ２）。ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ３）。Ｓ３のときの触感提示装置４の状態が図３である。その後、カッタ、レーザ又は超音波などの物理的手段によって、ボンディングワイヤ１１を切断する（Ｓ４）。
【００２１】
図４（Ａ）は、ＦＰＣ１２が接続される配線７の端部を示す図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の領域Ｘの拡大図である。図４（Ｃ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【００２２】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＦＰＣ１２が接続される配線７の端部は、電流を流すことにより溶断する最細部１３を有する。最細部１３の幅は、例えば０．０５ｍｍである。ガラスパネル５の加熱中は最細部１３は切断されないが、圧電素子６が熱硬化性樹脂でガラスパネル５上に固定された後に、ＦＰＣ１２から最細部１３を溶断するレベルの電流（例えば１Ａ）を流すことで最細部１３は溶断される。
【００２３】
図４（Ｃ）に示すように、まず、ガラスパネル５上に最細部１３を有する配線７を形成する（Ｓ１１）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付け（Ｓ１２）、ガラスパネル５を加熱し熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ１３）。次いで、配線７を圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂに半田付けし、結線する（Ｓ１４）。最後に、ＦＰＣ１２から最細部１３を溶断するレベルの電流（例えば１Ａ）を流す電気的手段によって最細部１３を溶断する（Ｓ１５）。
【００２４】
図５（Ａ）は、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂ間が導電性塗料によって形成される導電体７ａで接続された状態を示す図である。図５（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。
【００２５】
図５（Ａ）に示すように、導電性塗料により圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂ間を接続する導電体７ａを形成する。なお、導電体７ａは、図４（Ｂ）と同様に電流を流すことなどにより溶断する最細部１３を有してもよく、この場合最細部１３の幅は、０．０５ｍｍであることが好ましい。ガラスパネル５の加熱中は導電体７ａ又は最細部１３は切断されないが、圧電素子６が熱硬化性樹脂でガラスパネル５上に固定された後に、導電体７ａ又は最細部１３を溶断するレベルの電流（例えば１Ａ）やレーザなどで導電体７ａ又は最細部１３は溶断又は切断される。
【００２６】
図５（Ｂ）に示すように、まず、電極１０ａ，１０ｂ間を接続する導電体７ａを形成する（Ｓ１１ａ）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付ける（Ｓ１２ａ）。ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ１３ａ）。最後に、電極１０ａおよび電極１０ｂ間に形成された導電体７ａを溶断するレベルの電流（例えば１Ａ）を流す（Ｓ１５ａ）、あるいはレーザの照射などの物理的手段で切断する、またはケミカルエッチングなどの化学的手段で除去しても良い。なお、切断する方法はこれらの手段に限定されるものではない。
【００２７】
図６（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図６（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。尚、図６（Ａ）は、図１の触感提示装置４が裏返された状態を示している。
【００２８】
初期状態では、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂは離間されており、電気的に絶縁されている。まず、電極１０ａ，１０ｂ間を銅箔テープのような導電性テープ３０で結線する（Ｓ２１）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付ける（Ｓ２２）。ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ２３）。最後に、導電性テープ３０を剥がす（Ｓ２４）。
【００２９】
図７（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図７（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。尚、図７（Ａ）は、図１の触感提示装置４が裏返された状態を示している。
【００３０】
図７（Ａ）に示すように、圧電素子６の一方の電極１０ａに銅合金系のバイメタル１５を半田により固定する。バイメタル１５は、例えば、幅が３ｍｍ、長さが５ｍｍ及び厚みが２ｍｍである。バイメタル１５は、例えば８０度以上で変形し、熱膨張率が大きい第１層１５ａと、第１層１５ａよりも熱膨張率が小さい第２層１５ｂとを備えている。常温では、図７（Ａ）の上図に示すようにバイメタル１５の一端が電極１０ａに固定された状態を維持する。加熱工程では、第１層１５ａが第２層１５ｂよりも膨張するため、図７（Ａ）の下図に示すようにバイメタル１５は第２層１５ｂ側に湾曲し電極１０ｂに接触する。これにより、電極１０ａ，１０ｂを短絡させ、圧電素子６に発生する電荷を逃がして圧電素子６の変形を低減する。
【００３１】
図７（Ｂ）では、まず、電極１０ａにバイメタル１５を半田により固定する（Ｓ３１）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付ける（Ｓ３２）。このとき、バイメタル１５は図７（Ａ）の上図の状態である。次に、ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ３３）。このとき、バイメタル１５は図７（Ａ）の下図の状態になる。加熱完了後、バイメタル１５が自然放熱又は冷却装置により冷却されると、図７（Ａ）の上図の状態に戻る。
【００３２】
図８（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図８（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。尚、図８（Ａ）は、図１の触感提示装置４が裏返された状態を示している。
【００３３】
図８（Ａ）に示すように、半導体１６は、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを結線するようにシリコン系の接着剤で電極１０ａ，１０ｂ上に接着されている。半導体１６は、例えば、シリコン、ニッケル、マンガン、コバルト又は鉄などを材料とする酸化物半導体である。半導体１６は温度が上がると抵抗値が下がる特性であるため、常温では絶縁状態であるが加熱工程では低抵抗状態になる。従って、半導体１６は、加熱工程で電極１０ａ，１０ｂを短絡させ、圧電素子６に発生する電荷を逃がして圧電素子６の変形を低減し、常温では各電極１０ａ，１０ｂを絶縁する。
【００３４】
尚、半導体１６に代えて、温度が上がると抵抗値が下がる特性を有するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタが電極１０ａ，１０ｂ上に接着されてもよい。
【００３５】
図８（Ｂ）では、まず、半導体１６をシリコン系の接着剤で電極１０ａ，１０ｂ上に接着する（Ｓ４１）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付ける（Ｓ４２）。このとき、半導体１６は、絶縁状態である。次に、ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ４３）。このとき、半導体１６は低抵抗状態になる。加熱工程の完了後、半導体１６が自然放熱又は冷却装置により冷却されると、絶縁状態に戻る。
【００３６】
図９（Ａ）は、触感提示装置４の側面図である。図９（Ｂ）は、触感提示装置４の製造方法を示すフローチャートである。尚、図９（Ａ）は、図１の触感提示装置４が裏返された状態を示している。
【００３７】
図９（Ａ）に示すように、光半導体１７は、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを結線するように、即ち、電極１０ａ，１０ｂの間をまたぐようにシリコン系の接着剤で電極１０ａ，１０ｂ上に接着されている。光半導体１７は、例えば、フォトトランジスタ、フォトダイオード又はＣｄＳなどである。光半導体１７は光が当たると抵抗値が下がる特性であるため、外部光を遮断した場所で触感提示装置４は製造される。加熱工程では、外部光を遮断した状態で光源２０が点灯し、光半導体１７に光源２０からの光を照射する。これにより、光半導体１７は加熱工程では低抵抗状態になる。
【００３８】
光半導体１７を高抵抗状態又は絶縁状態で維持する場合には、光半導体１７を不図示の保護カバーなどで覆う。例えば、触感提示装置４がベース３上に取り付けられた状態では、不図示のカバー又は加飾フイルムなどを圧電素子６上に配置して外部光を遮断する。これにより、光半導体１７は加熱以外の工程では高抵抗状態になる。尚、光半導体１７を高抵抗状態又は絶縁状態で維持する必要がなければ、光半導体１７を保護カバーなどで覆う必要はない。
【００３９】
図９（Ｂ）では、光半導体１７を圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを結線するようにシリコン系の接着剤で電極１０ａ，１０ｂ上に接着する（Ｓ５１）。次に、ガラスパネル５上に熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子６をガラスパネル５上に貼り付ける（Ｓ５２）。次いで、外部光を遮断した状態で光半導体１７に光源２０からの光を照射したまま（Ｓ５３）、ガラスパネル５を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（Ｓ５４）。このように、光半導体１７を低抵抗状態にして加熱工程で圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを短絡させ、圧電素子６に発生する電荷を逃がして、圧電素子６の変形を低減する。
【００４０】
図１０（Ａ）は、ガラスパネル５の反りを示す図である。図１０（Ｂ）は、電極１０ａ，１０ｂの短絡に利用した部材と、反りの高さと、効果との関係を示す図である。図１０（Ｂ）の効果の欄は、反りの高さが２０μｍ未満であるときに「○」が記載されており、反りの高さが２０μｍ以上であるときに「×」が記載されている。
【００４１】
本発明者は、実際に、ボンディングワイヤ１１、最細部１３を有する配線７、導電体７ａ、導電性テープ３０、バイメタル１５、半導体１６、及び光半導体１７を使って、触感提示装置４をそれぞれ製造し、反りの高さを計測した。
【００４２】
ボンディングワイヤ１１を利用した場合には、反りの高さは１５μｍであった。最細部１３を有する配線７を利用した場合には、反りの高さは１７μｍであった。導電体７ａを利用した場合には、反りの高さは１７μｍであった。導電性テープ３０を利用した場合には、反りの高さは１７μｍであった。バイメタル１５を利用した場合には、反りの高さは１８μｍであった。半導体１６を利用した場合には、反りの高さは１７μｍであった。光半導体１７を利用した場合には、反りの高さは１７μｍであった。また、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを短絡しない場合には、反りの高さは１００μｍであった。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、圧電素子６の電極１０ａ，１０ｂを短絡し、熱硬化性樹脂を硬化させた後に電極１０ａ，１０ｂの短絡を開放する。従って、加熱工程で圧電素子６に発生する電荷を逃がして、圧電素子６の変形を低減することができ、圧電素子６及びガラスパネル５の反りの発生を抑制することができる。また、加熱後に電極１０ａ，１０ｂの短絡が開放されるので、触感提示装置４の使用に影響を与えることがない。
【００４４】
尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２  タッチパネル
３  ベース
４  触感提示装置
５  ガラスパネル
６  圧電素子
７  配線
１０ａ，１０ｂ  電極
１１  ボンディングワイヤ
１３  最細部
１５  バイメタル
１６  半導体
１７  光半導体
【図１】
2018170449.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018170449.tif 000007
【図６】
2018170449.tif 000008
【図７】
2018170449.tif 000009
【図８】
2018170449.tif 000010
【図９】
2018170449.tif 000011
【図１０】
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