(57)【要約】【課題】アクチュエータによる駆動量を増大させることができるポイント駆動装置及び点字ディスプレイを提供する。【解決手段】本発明の点字ディスプレイ１０に用いる本発明のポイント駆動装置１においては、カンチレバー型のアクチュエータ２が基準電圧に対する正電圧又は負電圧の印加により無通電位置から所望の正方向又は負方向に駆動する。また、ポイント３がアクチュエータ２の駆動部２Ｐに配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧に対する正電圧又は負電圧の印加により無通電位置から所望の正方向又は負方向に駆動するカンチレバー型のアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動部に配置されているポイントと
を備えていることを特徴とするポイント駆動装置。
【請求項２】
前記ポイントの厚みは、前記アクチュエータに基づき駆動する前記ポイントの前記負方向の最大駆動量と同等若しくはそれよりも小さい厚みである
ことを特徴とする請求項１に記載のポイント駆動装置。
【請求項３】
前記ポイントを前記アクチュエータの反対側から被覆するフレキシブル性の被覆シートと、前記被覆シートを一側面として前記ポイントを挟むフレキシブル性の支持シートとを備えており、
前記支持シートの硬さは、前記支持シートの張力に基づき前記ポイントが前記被覆シートをたわませることがない程度の硬さに設定されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のポイント駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１に記載のポイント駆動装置のポイント又はそのポイントを被覆する被覆シートの表面を触覚部として備えることを特徴とする点字ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポイント駆動装置及び点字ディスプレイに係り、特に、画像表示ディスプレイの内容を点字により表示する点字ディスプレイの点字駆動装置に好適に利用できるポイント駆動装置及び点字ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、点字ディスプレイとなる触覚ディスプレイが開示されている（特許文献１を参照）。この触覚ディスプレイは、触覚を刺激する刺激部位がマトリクス状に形成された触覚表示部が設けられた触覚ディスプレイであり、刺激部位を上下駆動させる高分子材料で形成された長尺形状の高分子アクチュエータと、高分子アクチュエータの駆動制御を行う有機材料で形成された有機トランジスタとを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０７９１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来においては有機トランジスタによる駆動電圧のオン・オフ制御に基づき高分子アクチュエータを上下に駆動させていたので、ソレノイド式アクチュエータなどの他のアクチュエータを採用した装置と比較して、アクチュエータによる上下駆動量が小さいという問題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、アクチュエータによる駆動量を増大させることができるポイント駆動装置及び点字ディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明は、上記目的を達成するため、基準電圧に対する正電圧又は負電圧の印加により無通電位置から所望の正方向又は負方向に駆動するカンチレバー型のアクチュエータと、アクチュエータの駆動部に配置されているポイントとを備えていることを特徴とするポイント駆動装置を提供する。
【０００７】
［２］また、ポイントの厚みは、アクチュエータに基づき駆動するポイントの負方向の最大駆動量と同等若しくはそれよりも小さい厚みであることを特徴とする上記［１］に記載のポイント駆動装置であってもよい。
【０００８】
［３］また、ポイントをアクチュエータの反対側から被覆するフレキシブル性の被覆シートと、被覆シートを一側面としてポイントを挟むフレキシブル性の支持シートとを備えており、支持シートの硬さは、支持シートの張力に基づきポイントが被覆シートをたわませることがない程度の硬さに設定されていることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載のポイント駆動装置であってもよい。
【０００９】
［４］また、支持シートは、被覆シート側の表面においてポイントを取り囲むズレ防止部を有していることを特徴とする上記［３］に記載のポイント駆動装置であってもよい。
【００１０】
［５］また、アクチュエータは、電圧印加により駆動する複数のカンチレバー部の自由端を向かい合わせた部分を駆動部として有していることを特徴とする上記［１］から［４］のいずれか１に記載のポイント駆動装置であってもよい。
【００１１】
［６］また、アクチュエータは、カーボンナノチューブを用いて形成された２つの電極と２つの電極に挟まれているとともに２つの電極から印加された電圧により駆動する電解樹脂層とを有する高分子アクチュエータであることを特徴とする上記［１］から［５］のいずれか１に記載のポイント駆動装置であってもよい。
【００１２】
また、上記［１］から［６］のいずれか１に記載のポイント駆動装置のポイント又はそのポイントを被覆する被覆シートの表面を触覚部として備える点字ディスプレイを提供してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一形態によれば、アクチュエータが正方向だけでなく負方向にも駆動するので、負方向に駆動した分だけ従来よりも駆動量が増大する。また、ポイントを用いることにより、アクチュエータが負方向に駆動したとしてもポイントの位置を例えばゼロ位置や正位置など自由に設定することができる。これにより、従来技術から使用感を変えることなくアクチュエータによる駆動量を増大させることができるポイント駆動装置及び点字ディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るポイント駆動装置を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、本実施の形態のポイント駆動装置においてアクチュエータの無通電状態を示す断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態のポイント駆動装置においてアクチュエータの正電圧の印加状態を示す断面図である。
【図４】図４は、本実施の形態のポイント駆動装置においてアクチュエータの負電圧の印加状態を示す断面図である。
【図５】図５は、本実施の形態の点字ディスプレイに接続された画像表示ディスプレイの表示画像の一例を示す正面図である。
【図６】図６は、図５の表示画像を点字表示する点字ディスプレイを示す概念図である。
【図７】図７は、本実施の形態の点字ディスプレイに接続された画像表示ディスプレイの表示画像の一例を示す正面図である。
【図８】図８は、図７の表示画像を点字表示する点字ディスプレイを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（本発明の本実施の形態）
本実施の形態のポイント駆動装置１は、図１及び図２に示すように、アクチュエータ２及びポイント３を備えている。このポイント駆動装置１は、任意の部材として、被覆シート４及び支持シート５をも備えている。また、本実施の形態の点字ディスプレイ１０は、触覚部１１として格子状に配置された複数のポイント駆動装置１を備えている。
【００１６】
アクチュエータ２は、基準電圧に対する正電圧又は負電圧の印加により、図２に示す無通電位置から図３に示す所望の正方向又は図４に示す所望の負方向に湾曲駆動するカンチレバー型の部材である。アクチュエータ２に印加される正電圧又は負電圧の制御は、図２から図４に示すように、アクチュエータ２に接続された制御部６により電圧制御される。複数のアクチュエータを１個の制御部６により制御する場合、例えば液晶ディスプレイにおいて格子配置された画素電極及び対向電極のように、アクチュエータの一方の電極が格子配置されており、他方の電極が共通電極であって接地されていることが好ましい。また、基準電圧は、任意の電圧でよい。例えば、基準電圧が０Ｖ、正電圧が＋５Ｖ、負電圧が−５Ｖに設定されていてもよい。
【００１７】
ここで、アクチュエータ２は、電圧印加により駆動する複数のカンチレバー部２ａの自由端２ｂを向かい合わせた部分をアクチュエータ２の駆動部２Ｐとして有していることが好ましい。例えば、図１に示す本実施の形態のように、矩形状のアクチュエータ２に対して、その中央に貫通孔２ｃ１を形成するとともに、その貫通孔２ｃ１を交点とする十字状の貫通溝２ｃ２を形成した場合、固定端２ｃから自由端２ｂに向かって細くなる平面視略三角形状の４個のカンチレバー部２ａがアクチュエータ２に形成される。これにより、これら４個のカンチレバー部２ａの自由端２ｂは、互いに向かい合った状態に配置されている。そして、正又は負の駆動電圧が印加されることにより、４個のカンチレバーが図３に示すように上方に湾曲したり、図４に示すように下方に湾曲したりすることにより、カンチレバーが正方向または負方向に駆動するようになっている。
【００１８】
また、アクチュエータ２は、２つの電極７及び２つの電極７に挟まれた電解樹脂層８を有する高分子アクチュエータ２であることが好ましい。電極７としては、カーボンナノチューブを用いて形成されていることが好ましい。また、電解樹脂層８は、２つの電極７から印加された電圧により駆動する部材であり、イオン交換樹脂を用いて形成されていることが好ましい。イオン交換樹脂は、例えば、強酸性陽イオン交換樹脂（カチオン交換樹脂）、弱酸性陽イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂（アニオン交換樹脂）、弱塩基性陰イオン交換樹脂、両性のイオン交換樹脂等が使用できる。本実施の形態では、正又は負の駆動電圧を印加してアクチュエータ２を駆動するので、陰／陽イオン交換樹脂を使用するのが好ましい。
【００１９】
ポイント３は、アクチュエータ２の駆動部２Ｐに配置されている部材である。本実施の形態においては、ポイント３が支持シート５を介してアクチュエータ２の駆動部２Ｐに配置されている。このポイント３の重さは、アクチュエータ２が駆動可能な重さ以下に設定されている。また、ポイント３の材質としては、シリコーンなどの適度に軟らかさをもった樹脂が好ましい。ポイント３の形状としては、ある程度の厚みを有する形状、例えば、楕円球や円柱などが好ましく、図１及び図２に示すように、厚さ方向を短径とする楕円球がより好ましい。
【００２０】
ここで、ポイント３の厚みは、図４に示すように、アクチュエータ２に基づき駆動するポイント３の負方向の最大駆動量と同等であることが好ましい。つまり、ポイント３の厚みは、アクチュエータ２が負の方向に駆動したときのその最大駆動量と同じ値が好ましい。他の実施の形態においては、ポイント３の厚みが、アクチュエータ２に基づき駆動するポイント３の負方向の最大駆動量よりも小さく設定されていてもよい。
【００２１】
被覆シート４は、図１に示すように、ポイント３をアクチュエータ２の反対側から被覆するフレキシブル性の部材である。この被覆シート４がポイント３の接触感の向上やポイント駆動装置１への埃の進入防止のために使用される場合、被覆シート４はその要求に見合った表面質感や強度を有するプラスティック・シートを用いて形成されることが好ましい。
【００２２】
また、アクチュエータ２の正方向の駆動力により図２や図３のように上昇したポイント３に対して被覆シート４からの反発力を与えることにより、アクチュエータ２からの駆動力が取り除かれたり負方向に転じたりした際に図２または図４に示した位置までポイント３を下降させるためにこの被覆シート４が使用される場合、被覆シート４はその要求に見合った弾性力を有するプラスティック・シートを用いて形成されることが好ましい。
【００２３】
支持シート５は、図１および図２に示すように、被覆シート４を一側面としてポイント３を挟むフレキシブル性の部材である。ここで、支持シート５の硬さは、図４に示すように、支持シート５の張力のみに基づきポイント３が被覆シート４をたわませることがない程度の硬さに設定されていることが好ましい。言い換えると、アクチュエータ２が負方向に駆動した際、図４に示すように、ポイント３は被覆シート４からの負方向の張力及び支持シート５からの正方向の張力を同時に受ける。その際、支持シート５のみがたわみ、被覆シート４はたわまずに平滑状態になる状態を満たすように支持シート５の硬さが設定されていることが好ましい。
【００２４】
また、支持シート５は、図１及び図２に示すように、被覆シート４側の表面においてポイント３を取り囲むズレ防止部５ａを有していることが好ましい。このズレ防止部５ａは、図１に示すように、ポイント３を中心に平面４方向の位置から上方に起立する三角柱状のピンであってもよいし、図示はしないがポイント３を中心として上方に起立する円環壁であってもよい。
【００２５】
（本実施の形態に係るポイント駆動装置１の作用）
本実施の形態のポイント駆動装置１によれば、カンチレバー型のアクチュエータ２が基準電圧に対する正電圧又は負電圧の印加により図２に示す無通電位置から図３に示す所望の正方向又は図４に示す所望の負方向に駆動するので、アクチュエータ２の総合駆動量は正方向の駆動量に負方向の駆動量を足して得た駆動量になる。そのため、アクチュエータ２の正方向の駆動量のみを総合駆動量とするアクチュエータ２を用いた従来例と比較し、アクチュエータ２の駆動量が大幅に増大する。また、本実施の形態のポイント駆動装置１によれば、図２から図４に示すように、ポイント３がアクチュエータ２の駆動部２Ｐに配置されているため、ポイント駆動装置１の操作者の接触面となるポイント３の上面をポイント３の厚み分だけアクチュエータ２の駆動部２Ｐよりも上昇させることができる。
【００２６】
また、ポイント３の厚みは、図４に示すように、アクチュエータ２に基づき駆動するポイント３の負方向の最大駆動量と同等の厚みであることが好ましい。これにより、アクチュエータ２を負方向に最大駆動させた場合に、ポイント駆動装置１の操作者の接触面となるポイント３の上面がゼロ位置、つまり、ポイント駆動装置１の駆動量がゼロの状態になる。これにより、図３に示すように、ポイント駆動装置１の駆動量は、図４に示したゼロ位置から図３に示したアクチュエータ２の正方向の最大駆動量にポイント３の厚み分を足して得た値までの範囲で自由に設定することができる。その結果、ポイント駆動装置１を点字ディスプレイ１０などの触覚装置として用いた場合、接触部の突出量が格段に増大するので、従来よりもわかりやすい接触感を得ることができる。
【００２７】
なお、アクチュエータ２を負方向の最大駆動量まで駆動させない場合はアクチュエータ２に基づき駆動するポイント３の負方向の最大駆動量よりも小さい厚み、つまりポイント３の負方向の予定駆動量と同等の厚みに設定されていれば、上記と同様の作用を得ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態のポイント駆動装置１に対して、図１及び図４に示すように、被覆シート４及び支持シート５を備えており、かつ、支持シート５の張力に基づきポイント３が被覆シート４をたわませることがない程度の硬さに支持シート５の硬さが設定されている場合、接触面の接触感の向上や反発張力によるポイント３の下方の容易移動を容易に実現することができる。
【００２９】
また、支持シート５は、図１に示すように、被覆シート４側の表面においてポイント３を取り囲むズレ防止部５ａを有していることが好ましい。これにより、図３や図４に示すように、ポイント３をアクチュエータ２の正方向又は負方向に移動させた場合に被覆シート４と支持シート５との間においてポイント３が横滑りすることを防止することができる。
【００３０】
また、アクチュエータ２は、電圧印加により駆動する複数のカンチレバー部２ａの自由端２ｂを向かい合わせた部分を駆動部２Ｐとして有していることが好ましい。１つのカンチレバー部２ａの自由端２ｂを駆動部２Ｐとするアクチュエータ２の場合、その１つのカンチレバー部２ａの固定端２ｃを中心としてポイント３が弧を描くように移動するため、ポイント３の上面が平面視において横方向に移動してしまう。それに対し、本実施の形態においては、アクチュエータ２が複数のカンチレバー部２ａを有しているため、ポイント３が上下方向にのみ移動する。そのため、ポイント３の上面が平面視において横方向に移動してしまうことを防止することができる。また、アクチュエータ２が複数のカンチレバー部２ａの各駆動力を駆動減としているため、１つのカンチレバー部２ａの駆動力と比較して、アクチュエータ２の駆動力を増大させることができる。
【００３１】
また、アクチュエータ２は、カーボンナノチューブを用いて形成された２つの電極７と２つの電極７に挟まれているとともに２つの電極７から印加された電圧により駆動する電解樹脂層８とを有する高分子アクチュエータ２であることが好ましい。これにより、アクチュエータ２のレスポンス性及び狭小化を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の点字ディスプレイ１０は、本実施の形態のポイント駆動装置１のポイント３又はそのポイント３を被覆する被覆シート４の表面を触覚部１１として備えていることが好ましい。この使用状況としては、例えば、図５及び図７に示す画像表示ディスプレイ１２に図示された図形１２ａが表示された場合を考える。この場合、図６及び図８に示すように、複数のポイント駆動装置１を格子状に配列してなる点字ディスプレイ１０は、図５及び図７に示した図形１２ａに対応する部分のポイント駆動装置１のポイント３を図３に示すように正方向に移動させることにより、図５及び図７に示した図形１２ａと同様の点字図形（触覚部１１による図形）を点字ディスプレイ１０の表面に描く。
【００３３】
ここで、ポイント駆動装置１は本実施の形態のポイント駆動装置１を触覚部１１として用いているため、点字ディスプレイ１０における触覚部１１の触覚感を向上させることができる。
【００３４】
（本発明の実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、アクチュエータが正方向だけでなく負方向にも駆動するので、負方向に駆動した分だけ従来よりも駆動量が増大する。また、ポイントを用いることにより、アクチュエータが負方向に駆動したとしてもポイントの位置を例えばゼロ位置や正位置など自由に設定することができる。これにより、従来技術から使用感を変えることなくアクチュエータによる駆動量を増大させることができるポイント駆動装置及び点字ディスプレイを提供することができる。
【００３５】
尚、本発明の実施の形態は、上記した形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・ポイント駆動装置、２・・・アクチュエータ、２ａ・・・カンチレバー部、２ｂ・・・自由端、２ｃ・・・固定端、２ｃ１・・・貫通孔、２ｃ２・・・貫通溝、２Ｐ・・・駆動部、３・・・ポイント、４・・・被覆シート、５・・・支持シート、５ａ・・・ズレ防止部、６・・・制御部、７・・・電極、８・・・電解樹脂層、１０・・・点字ディスプレイ、１１・・・触覚部、１２・・・画像表示ディスプレイ、１２ａ・・・図形
【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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