(57)【要約】【課題】圧電素子及び配線が占める占有領域を減らし、占有領域以外の有効領域を増大することができる触感提示装置を提供する。【解決手段】配線パターン２２ｄが、振動パネル２１の上面に形成され、導電性接着剤３２を含む形状保持部材３１又は３１ａが、振動パネル２１の下面に形成された配線パターン２２ｂと配線パターン２２ｄの一端とを接続し、振動パネル２１の下面に形成された配線パターン２２ｃと配線パターン２２ｄの他端とを接続する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の両端部にそれぞれ第１電極及び第２電極を有する振動生成素子と、
前記振動生成素子が装着される第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する基板と、
前記第１電極に対向する第１端部を有し、前記第１面上に形成される第１配線と、
前記第２電極に対向する第２端部を有し、前記第１面上に形成される第２配線と、
前記第１面上に形成される第３配線と、
前記第２面上に形成される第４配線と、
前記第４配線の一端と前記第２配線とを接続し、前記第４配線の他端と前記第３配線とを接続する、導電性接着剤を含む形状保持部材と
を備えることを特徴とする触感提示装置。
【請求項２】
前記形状保持部材は、樹脂フィルム、不織布、紙、織布、編物又は糸のいずれか１つであることを特徴とする請求項１に記載の触感提示装置。
【請求項３】
長手方向の両端部にそれぞれ第１電極及び第２電極を有する振動生成素子と、
前記振動生成素子が装着される第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、曲面で構成される端面とを有する基板と、
前記第１電極に対向する第１端部を有し、前記第１面上に形成される第１配線と、
前記第２電極に対向する第２端部を有し、前記第１面上に形成される第２配線と、
前記第１面上に形成される第３配線と、
前記第２面上に形成される第４配線と、
前記基板の端面を覆うように形成される導電膜と、
を備え、
前記導電膜は前記第２配線と前記第４配線の一端、前記第３配線と前記第４配線の他端を接続する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、触感提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パネルに貼り付けた圧電素子を超音波帯で振動し、パネル上に定在波を発生させ、スクイーズ膜効果により様々な触感を提供する触感提示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。スクイーズ膜効果は振動している面に指を近づけた際に、空気の膜が指と振動面との間に生じそれにより摩擦力が減少する現象である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０４５０５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１（Ａ）は、触感提示装置の左端部の一例を示す図である。図１（Ｂ）は、触感提示装置の左端部の他例を示す図である。触感提示装置１は、圧電素子２、配線３及びパネル４を備え、圧電素子２及び配線３がパネル４の端部に搭載されている。圧電素子２の電極２ａは圧電素子２の長手方向の両端部に配置されているため、配線３を集約する場合、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように圧電素子２の長手方向と平行に配線３ａが形成される。パネル４の共振条件から圧電素子２の適切な位置は限定されており、配線３ａの位置も自由に変更することはできない。また、圧電素子２の表面は導通するため、圧電素子２の下面に配線３ａを配置することは出来ず、配線３ａは圧電素子２から距離ｃだけ離れるように形成する必要がある。
【０００５】
触感提示装置を表示装置上に配置する場合、表示装置からの映像を遮らないように圧電素子及び配線が占める占有領域を減らし、パネル４の全領域から占有領域を除いた有効領域を増大したい要求がある。
【０００６】
図１（Ａ）の場合には、スクリーン印刷による配線形成の制約から、パネル４の外縁に配線３ａを形成することができず、パネル４の外縁と配線３ａとの間に距離ｅが必要になる。このため、図１（Ａ）の圧電素子２の内側の辺よりも外側の占有領域は図１（Ｂ）の占有領域よりも大きくなる。また、圧電素子２の位置は共振条件で制約を受けるため、圧電素子２は数ミリ単位でしか移動させることはできない。このため、図１（Ｂ）のように圧電素子２の内側に配線３ａを形成するのであれば圧電素子２をパネル４の外縁近くに配置できるが、図１（Ａ）のように圧電素子２の外側に配線を形成しようとしたときは、パネル４の外縁に配線３ａを形成できない場合には圧電素子２の位置を数ミリパネル４の内側に移動しなければならず、図１（Ａ）の占有領域が増大する。
【０００７】
図１（Ｂ）の場合には、配線３ａが圧電素子２から距離ｃだけパネル４の内側に形成されるため、圧電素子２をパネル４の外縁付近に配置することはできるものの、配線３ａの分だけ配線３ａから外側の占有領域の幅が広がってしまい圧電素子２の幅に抑えることはできない。
【０００８】
本発明の目的は、圧電素子及び配線が占める占有領域を減らし、占有領域以外の有効領域を増大することができる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】
【０００９】
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は、長手方向の両端部にそれぞれ第１電極及び第２電極を有する振動生成素子と、前記振動生成素子が装着される第１面及び前記第１面の反対側の第２面を有する基板と、前記第１電極に対向する第１端部を有し、前記第１面上に形成される第１配線と、前記第２電極に対向する第２端部を有し、前記第１面上に形成される第２配線と、前記第１面上に形成される第３配線と、前記第２面上に形成される第４配線と、前記第４配線の一端と前記第２配線とを接続し、前記第４配線の他端と前記第３配線とを接続する、導電性接着剤を含む形状保持部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の触感提示装置によれば、圧電素子及び配線が占める占有領域を減らし、占有領域以外の有効領域を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）は、触感提示装置の左端部の一例を示す図である。（Ｂ）は、触感提示装置の左端部の他例を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る触感提示装置を含む入力装置の構成図である。
【図３】（Ａ）は、触感ＩＦパネルの斜視図である。（Ｂ）は触感ＩＦパネルの左端部の下面の構成図である。（Ｃ）は触感ＩＦパネルの左端部の上面の構成図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、触感ＩＦパネルの左端部の側面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は配線パターン間の接続方法を示すフローチャートである。
【図６】触感ＩＦパネルの左端部の変形例の側面図である。
【図７】（Ａ）は、配線パターン間の接続方法を示すフローチャートであり、（Ｂ）〜（Ｄ）は図７（Ａ）の変形例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図２は、本実施の形態に係る触感提示装置を含む入力装置の構成図である。
【００１４】
図２の入力装置１１は、スマートホン又はタブレット端末のような情報処理装置１２と、情報処理装置１２上に配置される触感提示装置としての触感インターフェース（ＩＦ）パネル１３と、情報処理装置１２及び触感ＩＦパネル１３を収容する筐体１４と、触感ＩＦパネル１３の上面の外周部を覆うカバー１５とを備えている。触感ＩＦパネル１３は、約３０ｋＨｚの超音波帯域の振動を生成する振動生成素子としての圧電素子１６を備えている。情報処理装置１２は、タッチパネル付きのディスプレイ１７と、コントローラ１８と、圧電素子１６を振動させる駆動回路１９とを備えている。コントローラ１８は、タッチパネル付きのディスプレイ１７及び駆動回路１９に接続されている。触感ＩＦパネル１３は透明であり、ユーザはタッチパネル付きのディスプレイ１７に表示されるデータを見ることができる。タッチパネル付きのディスプレイ１７はタッチパネル１７ａ及び表示装置としてのディスプレイ１７ｂを備え、タッチパネル１７ａは静電容量方式のタッチパネルである。
【００１５】
操作者の指が触感ＩＦパネル１３に触れると、コントローラ１８は、タッチパネル１７ａを介してタッチ位置を検出する。また、コントローラ１８は、指が触感ＩＦパネル１３から離れたことを検出する。さらに、コントローラ１８は、操作者の指がスライドした場合に、指の移動距離及び移動方向などを算出する。
【００１６】
触感ＩＦパネル１３の表面で指を滑らかにスライドさせる場合には、コントローラ１８が指を滑らかにスライドさせるための第１指示信号を駆動回路１９に出力する。一定の振幅の波形を有する電圧が第１指示信号を受信した駆動回路１９から連続的に圧電素子１６に供給され、圧電素子１６が連続的に超音波帯域の振動を発生する。これにより、操作者は触感ＩＦパネル１３の表面上で指を滑らかにスライドさせることができる。
【００１７】
触感ＩＦパネル１３の表面で指に凹凸感あるいはザラザラ感を与える場合、コントローラ１８が指に凹凸感を提示するための第２指示信号を駆動回路１９に出力する。これに応じて、例えば矩形波状の電圧が駆動回路１９から周期的に圧電素子１６に供給され、圧電素子１６が周期的に超音波帯域の振動を発生する。これにより、触感ＩＦパネル１３の表面上で指に凹凸感が提示される。
【００１８】
指に摩擦感を提示する場合には、コントローラ１８が振動を停止する第３指示信号を駆動回路１９に出力する。これに応じて、駆動回路１９から圧電素子１６への電圧供給が停止され、圧電素子１６が超音波帯域の振動を停止する。これにより、触感ＩＦパネル１３の表面上で指が滑らなくなる摩擦感が指に提示される。
【００１９】
図３（Ａ）は、触感ＩＦパネル１３の斜視図である。図３（Ｂ）は触感ＩＦパネル１３の左端部の下面の構成図であり、図３（Ｃ）は触感ＩＦパネル１３の左端部の上面の構成図である。以下では、触感ＩＦパネル１３の左端部の構成について説明するが、触感ＩＦパネル１３の右端部の構成も同様であるので、その説明は省略する。
【００２０】
図３（Ａ）の触感ＩＦパネル１３は、透明な矩形のガラスで構成される基板としての振動パネル２１と、振動パネル２１のＸ方向の両端に設けられた圧電素子１６と、各圧電素子１６のＹ方向の両端を挟み込むように振動パネル２１上に形成された配線パターン２２と、配線パターン２２の一端に接続されるＦＰＣ（Flexible printed circuits）２３と、振動パネル２１を筐体１４に固定するためのベース２４とを備えている。圧電素子１６の電極１６ａは圧電素子１６の長手方向の両端部に配置されている。ＦＰＣ２３は図２の駆動回路１９に接続されている。配線パターン２２は銀ペーストの印刷焼成によって形成されている。これにより、タッチパネルの製造で既に使用されている配線パターンの製造技術を流用できる。配線パターン２２ａ−２２ｄは配線パターン２２の一部であり、それぞれ第１配線〜第４配線として機能する。
【００２１】
図３（Ｂ）に示すように、振動パネル２１の下面では、配線パターン２２ａ及び２２ｂのそれぞれは端部が圧電素子１６の電極１６ａと対向するように形成されている。また、配線パターン２２ｃは、配線パターン２２ａから所定距離だけ離れて平行に配置されている。
【００２２】
図３（Ｃ）に示すように、振動パネル２１の上面では、配線パターン２２ｂと配線パターン２２ｃを接続する配線パターン２２ｄが形成されている。配線パターン２２ｄは、上面視で圧電素子１６と重なっているが、圧電素子１６よりも図示左側、つまり振動パネル２１の外縁側に配置されていてもよい。
【００２３】
配線パターン２２ｂ及び配線パターン２２ｃは振動パネル２１の下面に形成され、配線パターン２２ｄは振動パネル２１の上面に形成されているため、配線パターン２２ｂ及び配線パターン２２ｃは振動パネル２１の端面において配線パターン２２ｄと電気的に接続されていない。
【００２４】
以下、配線パターン２２ｂ及び配線パターン２２ｃを配線パターン２２ｄと電気的に接続する方法を説明する。
【００２５】
（実施例１）
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、触感ＩＦパネル１３の左端部の側面図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は配線パターン間の接続方法を示すフローチャートである。
【００２６】
まず、図５（Ａ）では、形状保持部材３１に熱硬化性の導電性接着剤３２を含浸させる（Ｓ１１Ａ）。そして、図４（Ａ）のように、熱硬化性の導電性接着剤３２を含浸した形状保持部材３１の一端を配線パターン２２ｂ又は配線パターン２２ｃ上に配置し、形状保持部材３１の他端を配線パターン２２ｄ上に配置する（Ｓ１２Ａ）。その後、導電性接着剤３２を含浸した形状保持部材３１を１５０℃で３０分間加熱して、硬化する（Ｓ１３Ａ）。これにより、配線パターン２２ｂ及び配線パターン２２ｃと配線パターン２２ｄとが電気的に接続される。
【００２７】
形状保持部材３１としては、導電性接着剤３２を吸収する不織布、紙、ガーゼなどの織布、編物又はタコ糸などの糸などを利用することができる。本発明者による実験の際には、１ｍｍ×４ｍｍの不織布、１ｍｍ×４ｍｍの紙、１ｍｍ×４ｍｍの織布、１ｍｍ×４ｍｍの編物及びφ１ｍｍ×４ｍｍのタコ糸を利用した。形状保持部材３１の材料としては、綿や麻などの植物繊維、絹やウールなどの動物繊維、レーヨンやナイロンなどの化学繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維又は金属繊維などが利用される。導電性接着剤３２は熱硬化性でなくてもよく、乾燥で硬化する接着剤、空気中の水分と反応して硬化する湿気硬化性の接着剤又は紫外線の照射で硬化する紫外線硬化性の接着剤などでもよい。
【００２８】
図５（Ｂ）では、形状保持部材３１ａの片面に熱硬化性の導電性接着剤３２を塗布する（Ｓ１１Ｂ）。そして、図４（Ｂ）のように、導電性接着剤３２を塗布した面側の形状保持部材３１ａの一端を配線パターン２２ｂ又は配線パターン２２ｃ上に配置し、形状保持部材３１ａの他端を配線パターン２２ｄ上に配置する（Ｓ１２Ｂ）。その後、導電性接着剤３２を塗布した形状保持部材３１ａを１５０℃で３０分間加熱して、硬化する（Ｓ１３Ｂ）。これにより、配線パターン２２ｂ及び配線パターン２２ｃと配線パターン２２ｄとが電気的に接続される。形状保持部材３１ａとしては、樹脂フィルムを利用することができる。本発明者が実験したときには、１ｍｍ×４ｍｍの樹脂フィルムを利用した。
【００２９】
このように、振動パネル２１の対向する２面に配置された、配線パターン２２ｂ及び配線パターン２２ｃと配線パターン２２ｄとを、導電性接着剤３２を含む形状保持部材３１又は３１ａで接続することで、振動パネル２１の両面にそれぞれ形成された配線パターンを電気的に接続することができる。
【００３０】
尚、振動パネル２１に、内部に金属膜が形成されたスルーホールを形成することで配線パターン間を接続する方法も考えられる。しかし、振動パネル２１の穴の加工時にマイクロクラックが発生するおそれがある。また、振動パネル２１が超音波帯域で振動しており、且つ振動パネル２１が指で押されるため、振動パネル２１が破損するおそれもある。そのため、本実施例では振動パネル２１に形成したスルーホールにより配線パターン間を接続する方法を採用しない。
【００３１】
また、クリップ状の導電性部品を使って配線パターン同士を接続する方法も考えられるが、導電性部品という専用部品が必要となるため製造コストが上昇する。また、導電性部品と配線パターンとの接触抵抗が大きくなり、触感ＩＦパネル１３の性能が低下する可能性もある。このため、本実施例ではクリップ状の導電性部品を使って配線パターン間を接続する方法を採用しない。
【００３２】
以上説明したように、本実施例では、導電性接着剤３２を含む形状保持部材３１又は３１ａにより、上面視で圧電素子１６と重なるように又は圧電素子１６よりも振動パネル２１の外縁側に配置されるように振動パネル２１の上面に形成された配線パターン２２ｄの一端と振動パネル２１の下面に形成された配線パターン２２ｂとを接続するとともに、配線パターン２２ｄの他端と振動パネル２１の下面に形成された配線パターン２２ｃを接続する。従って、圧電素子１６の長手方向と平行な配線パターンを振動パネル２１の下面に形成する必要がなく、占有領域の幅を圧電素子の幅に抑えることができる。結果として、圧電素子及び配線が占める占有領域を減らし、振動パネル２１の全領域から占有領域を除いた有効領域を増大することができる。
【００３３】
（実施例２）
図６は、触感ＩＦパネル１３の左端部の変形例の側面図である。図６では、振動パネル２１の端面Ｒが曲面になるように形成されている。曲面を形成することで、振動パネル２１端面の不連続面をなくすことができる。また、振動パネル２１の端面Ｒを覆うように導電膜３３が形成されている。導電膜３３は、例えば熱硬化性の導電性接着剤である。導電膜３３は、配線パターン２２ｂと配線パターン２２ｄの一端、配線パターン２２ｃと配線パターン２２ｄの他端をそれぞれ電気的に接続する。
【００３４】
図７（Ａ）は、配線パターンの接続方法を示すフローチャートであり、図７（Ｂ）〜（Ｄ）は、図７（Ａ）の変形例を示すフローチャートである。ここでは、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、予め配線パターン２２ａ〜２２ｃが振動パネル２１の下面に形成され、配線パターン２２ｄが振動パネル２１の上面に形成されているものとする。
【００３５】
まず、振動パネル２１の端面Ｒを曲面に形成する（Ｓ１１）。これは、振動パネル２１の端面Ｒを連続面にすることで、導電膜３３を形成しやすくするためである。次に、配線を形成したい配線パターン２２ｂ〜２２ｄの一部を除いて振動パネル２１をマスキングする（Ｓ１２）。マスキングされた振動パネル２１を熱硬化性の導電性接着剤に浸漬し、ディップコートを行う（Ｓ１３）。最後に、振動パネル２１からマスキングを除去し、導電膜３３を１５０℃で３０分間加熱して硬化する（Ｓ１４）。Ｓ１１〜Ｓ１４の処理により、配線を形成したい部分に導電膜３３が形成される。
【００３６】
図７（Ｂ）に示すように、Ｓ１３のディップコートに代えて、マスキングされた振動パネル２１の配線を形成したい部分に熱硬化性の導電性接着剤をスプレー噴射で塗布してもよい（Ｓ１３Ａ）。図７（Ｃ）に示すように、Ｓ１３のディップコートに代えて、マスキングされた振動パネル２１の配線を形成したい部分に熱硬化性の導電性接着剤をパッド印刷により塗布してもよい（Ｓ１３Ｂ）。図７（Ｄ）に示すように、Ｓ１３のディップコートに代えて、マスキングされた振動パネル２１の配線を形成したい部分に対してＡｕなどの真空蒸着を行い、導電膜３３を形成してもよい（Ｓ１３Ｃ）。Ｓ１４に代えてマスキングを除去する（Ｓ１４Ａ）。この場合導電膜３３の加熱硬化処理は不要である。
【００３７】
以上説明したように、本実施例では、導電膜３３が、曲面に形成された振動パネル２１の端面Ｒを覆うように形成される。また、導電膜３３は、振動パネル２１の下面に配置された配線パターン２２ｂと振動パネル２１の上面に配置された配線パターン２２ｄの一端とを接続するとともに、振動パネル２１の下面に配置された配線パターン２２ｃと配線パターン２２ｄの他端とを接続する。従って、実施例１と同様に、圧電素子１６の長手方向と平行な配線パターンを振動パネル２１の下面に形成する必要がなく、占有領域の幅を圧電素子の幅に抑えることができる。結果として、圧電素子及び配線が占める占有領域を減らし、振動パネル２１の全領域から占有領域を除いた有効領域を増大することができる。      
【００３８】
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】
【００３９】
１１  入力装置
１３  触感インターフェース（ＩＦ）パネル
１６  圧電素子
１６ａ  電極
２１  振動パネル
２２、２２ａ−２２ｄ  配線パターン
２３  ＦＰＣ（Flexible printed circuits）
３１、３１ａ  形状保持部材
３２  導電性接着剤
３３  導電膜
【図１】
2019185313.tif 000003
【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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