(57)【要約】【課題】  タッチパネル用途に適し、小型、軽量で落下耐性が高く、薄型化・生産性を向上した撓み撓み振動型アクチュエータ及びこれを用いた触感フィードバック機能付タッチパネルを提供することにある。【解決手段】  細長い板状体から成るシム５及び当該シム５の表裏両面に各々取付けられたピエゾ素子７からなる振動子と、前記シム５の長手方向の片端または中央部分を根元側端部として保持する振動子保持部３と、少なくとも片面の前記ピエゾ素子７上に取付けられたクッション層１０を備えた撓み振動型アクチュエータ１。また、タッチパネル本体２０の裏面周縁の所定箇所に、前記撓み振動型アクチュエータ１が、前記クッション層１０を少なくとも前記タッチパネル本体２０と対向する面とは反対側に配置し、振動子保持部３にて固定された触感フィードバック機能付タッチパネル。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い板状体から成るシム及び当該シムの表裏両面に各々取付けられたピエゾ素子からなる振動子と、
前記シムの長手方向の片端または中央部分を根元側端部として保持する振動子保持部と、
少なくとも片面の前記ピエゾ素子上に取付けられたクッション層を備えた、  
ことを特徴とする撓み振動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記クッション層が前記ピエゾ素子上の先端部のみに設けられている、請求項１記載の撓み振動型アクチュエータ。
【請求項３】
細長い板状体から成るシム及び当該シムの表裏両面に各々取付けられたピエゾ素子からなる振動子と、
前記シムの長手方向の片端または中央部分を根元側端部として保持する振動子保持部と、
前記シムの少なくとも片面に前記ピエゾ素子よりも先端側に取付けられ、前記ピエゾ素子よりも厚みのあるクッション層を備えた、  
ことを特徴とする撓み振動型アクチュエータ。
【請求項４】
タッチパネル本体の裏面周縁の所定箇所に、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撓み振動型アクチュエータが、前記クッション層を少なくとも前記タッチパネル本体と対向する面とは反対側に配置し、振動子保持部にて固定されたことを特徴とする触感フィードバック機能付タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルに使用する小型、軽量で落下耐性が高く、薄型化・生産性を向上した撓み振動型アクチュエータ及びこれを用いた触感フィードバック機能付タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話器などのスピーカーに使用される小型、軽量である撓み振動型アクチュエータの発明として下記の特許文献１に記載された構成のものがあった。特許文献１に記載の発明は、細長板状体から成るシムおよびこのシムの表裏両面に取付けられた圧電撓み振動素子(ピエゾ素子)から成る細長板状体の振動子と、この振動子の長手方向の片端または中央部分を根元側端部として保持する振動子保持部とを備え、前記振動子に励振された撓み振動を前記振動子保持部を介して電子機器の表示パネル前面の保護板を兼ねる振動板に伝達することによってこの振動板に撓み振動を励振する撓み振動型アクチュエータにおいて、前記振動子保持部を保持しかつ前記振動子の下方に離間して配置され、この振動子の長手方向に延長される細長板状体のベースプレートを備える構成である。
【０００３】
そして、特許文献１には、このアクチュエータが形成された携帯電話器などの電子機器がコンクリートなどの硬い床に落下した場合、その衝撃によって発生する振動子の過大な撓み振動によって圧電撓み振動素子が破損するおそれがあるため、この過大な撓み振動を抑制する対策も開示されている。すなわち、細長くて薄い矩形状の金属板で構成されるベースプレートの先端から直立する折り曲げ部分には振動抑制用の開口が形成されており、当該開口内に前記振動子のシムの先端部が挿入されることで過大な撓み振動を抑制する（以下、この振動抑制機構を「ストッパー」と呼ぶ）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、振動子の過大な撓み振動を抑制する前記ストッパーを設ける方法は、スピーカー用途に用いる場合は問題がないが、タッチパネルの裏面に撓み振動型アクチュエータを取り付け、入力時にパネルを振動させ入力した触感を得る用途に用いると、新たな問題が発生した。すなわち、タッチパネルに入力する際には、その度に大きな荷重がタッチパネル本体に加わる。この入力荷重によりタッチパネル本体が撓むとき、タッチパネル本体に取付けられたアクチュエータの前記振動子の先端部と前記ベースプレートの開口とが干渉し、不快な音が発生する問題があった。
【０００６】
また、ストッパーを設けると、金属板で構成される前記ベースプレートが前記振動子の先端部までの長さでタッチパネルに固定されるため当該タッチパネルの曲げの許容範囲に制限が加わり、さらに前記ベースプレートの厚みやその先端から直立する折り曲げ部分の高さがストッパーの役割を果せる寸法で必要なためアクチュエータの総厚が厚くなってかさばる問題があった。
【０００７】
また、このようなストッパーを一個ずつ設けていくことは大変な手間になり生産性低下の原因になる問題もあった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、タッチパネル用途に適し、小型、軽量で落下耐性が高く、薄型化・生産性を向上した撓み撓み振動型アクチュエータ及びこれを用いた触感フィードバック機能付タッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記技術的課題を解決するために、以下の構成の撓み振動型アクチュエータ及びこれを用いた触感フィードバック機能付タッチパネルを提供する。
【００１０】
本発明の第１態様によれば、細長い板状体から成るシム及び当該シムの表裏両面に各々取付けられたピエゾ素子からなる振動子と、前記シムの長手方向の片端または中央部分を根元側端部として保持する振動子保持部と、少なくとも片面の前記ピエゾ素子上に取付けられたクッション層を備えた、撓み振動型アクチュエータを提供する。
【００１１】
また、本発明の第２態様によれば、前記クッション層が前記ピエゾ素子上の先端部のみに設けられている、第１態様の撓み振動型アクチュエータを提供する。
【００１２】
また、本発明の第３態様によれば、細長い板状体から成るシム及び当該シムの表裏両面に各々取付けられたピエゾ素子からなる振動子と、前記シムの長手方向の片端または中央部分を根元側端部として保持する振動子保持部と、前記シムの少なくとも片面に前記ピエゾ素子よりも先端側に取付けられ、前記ピエゾ素子よりも厚みのあるクッション層を備えた、撓み振動型アクチュエータを提供する。
【００１３】
また、本発明の第４態様によれば、タッチパネル本体の裏面周縁の所定箇所に、第１〜３態様のいずれかの撓み振動型アクチュエータが、前記クッション層を少なくとも前記タッチパネル本体と対向する面とは反対側に配置し、振動子保持部にて固定された触感フィードバック機能付タッチパネルを提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の撓み振動型アクチュエータは、前記クッション層を設けることにより、ストッパー無しで高い落下耐性を得ることを特徴とする。ストッパーを設けないので、タッチパネルに入力する際にタッチパネル本体に撓みが生じても不快な音は発生しない。
【００１５】
また、ストッパーを設けないので、アクチュエータを前記振動子保持部だけでタッチパネル本体に固定することができ、タッチパネルの曲げの許容範囲が大きくなる効果がある。
【００１６】
さらに、前記クッション層を設けるだけなので、ストッパーを設ける従来技術と比べてアクチュエータの総厚を薄くできる効果がある。
【００１７】
また、本発明の撓み振動型アクチュエータは、振動子の先端部のみに前記クッション層を設けた場合、クッション層の重みによって振動子の周波数を所望の低い値にすることができ、低い周波数での動きが良くなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の撓み振動型アクチュエータの一実施例の概略構成を示した断面図である。
【図２】図１の撓み振動型アクチュエータの概略斜視図である。
【図３】本発明の撓み振動型アクチュエータの他の実施例の概略構成を示した断面図である。
【図４】図３の撓み振動型アクチュエータの概略斜視図である。
【図５】本発明の撓み振動型アクチュエータの他の実施例の概略構成を示した断面図である。
【図６】図５の撓み振動型アクチュエータの概略斜視図である。
【図７】本発明の振動型アクチュエータを用いた触感フィードバック機能付タッチパネルの概略図である。
【図８】本発明のクッション層の変化例を示す断面図である。
【図９】本発明のクッション層の変化例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
撓み振動型アクチュエータ１は、触感フィードバック機能付タッチパネルにおいて図７のようにタッチパネル本体２０の裏面に載置されるものであり、当該撓み振動型アクチュエータ１の下には図示しない筐体や液晶ディスプレイなどの他の部品が設置される。なお、図７中の（ａ）は触感フィードバック機能付タッチパネルの表面側から見た分解斜視図であり、（ｂ）は触感フィードバック機能付タッチパネルの裏面側からみた斜視図である。撓み振動型アクチュエータの構成は、一般に、細長い板状体から成るシム５及び当該シム５の表裏両面に各々取付けられたピエゾ素子７からなる振動子と、前記シム５の長手方向の片端を根元側端部として保持する振動子保持部３とを備えるものである。そして、本発明の撓み振動型アクチュエータ１では、図１および図２に示すように一方の前記ピエゾ素子７上に取付けられたクッション層１０を備え、当該クッション層１０を前記タッチパネル本体２０と対向する面とは反対側に配置して振動子保持部３にて固定されている。したがって、このアクチュエータが形成された携帯電話器などの電子機器がコンクリートなどの硬い床に落下した場合に、その衝撃によって振動子が過大に振動して筐体や液晶ディスプレイなどの他の部品に当たっても、振動子が筐体や部品と当るときの衝撃をクッション層１０が吸収して和らげるため振動子のピエゾ素子７が破損されることはない。
【００２１】
クッション層１０の材質としては、各種熱可塑性エラストマー、ブタジエン、シリコン、ウレタンなどのゴム系の樹脂が挙げられる。クッション層１０の厚みは５〜３０００μｍの範囲で適宜設定可能である。５μｍ未満では衝撃を吸収する機能が発揮できなくなり、３０００μｍを越える厚みではかさばって加工が困難となる。形成方法としては、薄膜の場合は印刷・塗装・コーティングなどの方法が適しており、厚膜の場合はポッティングや注型したものを貼付する方法が適している
【００２２】
なお、クッション層１０は、図１及び図２に示すようにピエゾ素子７を全面覆うように形成してもよいし、図３及び図４に示すようにピエゾ素子７の一部分を覆うようにしてもよい。一部分を覆うようにする場合には、振動子保持部３から離れた先端部にするほうが好ましい。先端部に設置されたクッション層１０の重みによって振動子の振動する周波数が低くなり、所望とする低い周波数に変換しやすくなるためである。
【００２３】
また、クッション層１０は、シム５の片面に、図５及び図６に示すようにピエゾ素子７を覆わないで前記ピエゾ素子７よりも先端側に取付けられていてもよい。ただし、ピエゾ素子７よりも先にクッション層１０に筐体や液晶ディスプレイなどの他の部品が当たるよう、クッション層１０の厚みはピエゾ素子７よりも厚くする必要がある。
【００２４】
また、クッション層１０は、均一な厚みで設けなくてもよい。例えば、図８（ａ）に示すように表面の一部が突出していてもよいし、図８（ｂ）に示すように凹凸表面を形成してもよい。接触の瞬間が全面接触でなく点又は部分で接触するので、衝撃を緩やかに吸収することができる。
【００２５】
また、クッション層１０は、複数個に分割して設けてもよい。例えば、図９（ａ）に示すように並べたり、図９（ｂ）に示すように同心円状に配置してもよい。これらの場合も、接触の瞬間が全面接触でなく部分接触するので、衝撃を緩やかに吸収することができる。
【００２６】
また、クッション層１０は、図１〜６においてタッチパネル本体２０と対向する面とは反対側のみに配置しているが、加えてタッチパネル本体２０と対向する面にも配置してもよい。この場合、タッチパネル本体２０との干渉を防止することができるという効果が得られる。
【００２７】
なお、振動子のシムの先端部に衝撃を吸収しシムの破損を回避する衝撃吸収片を設けることは特許文献１にも若干記載はされているが、本発明とは異なる。特許文献１の衝撃吸収片はシムの先端がベースプレートの開口内周部に衝突することにより発生する衝撃を吸収するのであって、本発明のような筐体や液晶ディスプレイなどの他の部品に衝突することにより発生する衝撃を吸収してピエゾ素子７の破損を防ぐものとは異なる。したがって、特許文献１の衝撃吸収片では厚みの限定はされていない。
【００２８】
振動子保持部３はアクリル、スチレン、ポリプロピレンなどの成形樹脂を材質とする柱状体から成り、シム５の根元側端部がこの振動子保持部３の内部に形成された矩形断面の細いスリットの内部に圧入される。
【００２９】
シム５は、幅が２〜６ｍｍ程度、長さが１〜５ｃｍ程度、厚みが０．１〜１．０ｍｍ程度のステンレス鋼やアルミ合金、ニッケル合金などを材質とする金属板からなる。
【００３０】
ピエゾ素子７は、チタン酸バリウムなどの圧電セラミックの薄板を電極層で挟みながら複数枚積層したものが挙げられる。シム５の表裏両面にピエゾ素子７，７を各々取付ける方法としては、エポキシ系接着剤などにより接着する方法が挙げられる。両ピエゾ素子７，７に交流の動作電力を供給することにより反りを生じ、振動子が振動する。
【００３１】
振動子に励振された撓み振動は、振動子保持部３からタッチパネル本体２０に伝達される。入力時にタッチパネル本体２０を振動させることにより触感がフィードバックされるので、入力感を得ることができる。また、撓み振動型アクチュエータ１の取付け位置を精緻に計算して設計することによって、タッチパネル本体２０で分布振動モード（ＤＭ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｍｏｄｅ）方式のスピーカーを形成することもできる。
【００３２】
タッチパネル本体２０の裏面に撓み振動型アクチュエータ１を取付ける方法としては、粘着剤層や両面テープ層などを介在させて貼り付ける方法が挙げられる。タッチパネル本体２０の基材がポリエステルやアクリル、ポリカーボネートなどの樹脂フィルムの場合、従来の特許文献１のような撓み振動型アクチュエータではベースプレートにて強固に接着すると剛性が強くなり過ぎ、タッチパネルを曲げることができなくなる。これに対して、本発明の撓み振動型アクチュエータ１では、振動子保持部３にて固定されるため、接着性を保持したままタッチパネル本体２０に追随することができる。
【００３３】
以上、振動子の一端を保持する片持ち梁の形式の振動子を使用する構造について例示した。しかしながら、片持ち梁の形式の振動子を、振動子保持部の長手方向の両側に形成する構成の撓み振動型アクチュエータや、振動子の長手方向への中央部分を振動子保持部によって固定する形式の撓み振動型アクチュエータにも本発明を適用することができる。
【実施例１】
【００３４】
幅が３ｍｍ、長さが３ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼からなるシムの両面に、チタン酸バリウム薄板を電極層で挟みながら複数枚積層した総厚み０．３ｍｍ程度のピエゾ素子を接着して設けた後、該ピエゾの片面に前記したクッション層として厚さが０．２ｍｍになるようシリコンゴム系樹脂液を塗布し硬化させた後、該シムを振動子保持部に取り付けて撓み振動型アクチュエータを得た。
【００３５】
得られた撓み振動型アクチュエータは、ストッパーを設けずとも落下耐性に優れたものであった。そして、タッチパネルに貼り付けた後、タッチパネルに撓みが生じても不快な音は発生しなかった。
【実施例２】
【００３６】
幅が２．５ｍｍ、長さが２．５ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのニッケル合金からなるシムの両面に、チタン酸バリウム薄板を電極層で挟みながら複数枚積層した総厚み０．３ｍｍ程度のピエゾ素子を実施例１と同様に設けた後、該ピエゾの片面の先端部に前記したクッション層として厚さ０．２ｍｍのウレタンゴム液をポッティングした後、該シムを振動子保持部に取り付けて撓み振動型アクチュエータを得た。
【００３７】
得られた撓み振動型アクチュエータは、ストッパーを設けずとも落下耐性に優れたものであった。そして、タッチパネルに貼り付けた後、タッチパネルに撓みが生じても不快な音は発生しなかった。
【実施例３】
【００３８】
幅が２．５ｍｍ、長さが３ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのステンレス鋼からなるシムの両面に、チタン酸バリウム薄板を電極層で挟みながら複数枚積層した総厚み０．３ｍｍ程度のピエゾ素子を実施例１と同様に設けた後、前記シムの先端の少なくとも片方の側に前記したクッション層として厚さ０．４ｍｍで２ｍｍ角の熱可塑性ウレタンエラストマーシートの切片を貼り付けした後、該シムを振動子保持部に取り付けて撓み振動型アクチュエータを得た。
【００３９】
得られた撓み振動型アクチュエータは、ストッパーを設けずとも落下耐性に優れたものであった。そして、タッチパネルに貼り付けた後、タッチパネルに撓みが生じても不快な音は発生しなかった。又、この撓み振動型アクチュエータは、クッション層の重みによって振動子の周波数を所望の低い値にすることができ、低い周波数での動きが良くなった。
【符号の説明】
【００４０】
１  撓み振動型アクチュエータ
３  振動子保持部
５  シム
７  ピエゾ素子
１０  クッション層
２０  タッチパネル本体
【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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