(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑制し、かつ、凹凸形状の変位量を多段階に調節することが可能な凹凸形成装置および情報入力装置を提供する。【解決手段】この凹凸形成部（凹凸形成装置）４０は、絶縁性を有し、印加電圧に対する伸び量の互いに異なるエラストマ層４２ａおよびエラストマ層４２ｂを含み、エラストマ層４２ａを電極４３ａおよび電極４３ｂにより挟み込み、エラストマ層４２ｂを電極４３ａおよび電極４３ｃにより挟み込む積層構造を有する変形部４１と、変形部４１の側部を固定する側壁４４とを備える。変形部４１は、エラストマ層４２ａおよびエラストマ層４２ｂの全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、凹凸形状に変形されるように構成されている。【選択図】図７
2009176439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性を有し、印加電圧に対する伸び量の互いに異なる第１エラストマ層および第２エラストマ層を含み、前記第１エラストマ層および前記第２エラストマ層の各々を複数の第１電極により挟み込む積層構造を有する変形部と、
前記変形部の側部を固定する側壁とを備え、
前記変形部は、前記複数の第１電極により、前記第１エラストマ層および前記第２エラストマ層の全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、凹凸形状に変形されるように構成されている、凹凸形成装置。
【請求項２】
前記変形部は、前記第１エラストマ層と前記第２エラストマ層とが硬度の異なる材料により構成されている、請求項１に記載の凹凸形成装置。
【請求項３】
前記変形部は、第３エラストマ層と、前記第１電極との間で前記第３エラストマ層を挟み込む第２電極とをさらに含み、
前記第３エラストマ層の硬度は、前記第２エラストマ層の硬度よりも大きく、かつ、前記第１エラストマ層の硬度は前記第３エラストマ層の硬度よりもさらに大きい、請求項１または２に記載の凹凸形成装置。
【請求項４】
絶縁性を有するとともに、印加電圧に対する伸び量の互いに異なる第１エラストマ層および第２エラストマ層を有し、前記第１エラストマ層および前記第２エラストマ層の各々を複数の第１電極により挟み込む積層構造を有する変形部と、前記変形部の側部を固定する側壁とを含む複数の凹凸形成部が配列された凹凸形成パネルと、
前記凹凸形成パネルに重ねて配置される表示装置とを備え、
前記凹凸形成部の前記変形部は、前記複数の第１電極により、前記第１エラストマ層および前記第２エラストマ層の全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、凹凸形状に変形されるように構成されるとともに、
前記凹凸形成パネルは、前記表示装置に表示される入力用画像に応じて前記凹凸形成部の前記変形部を凹凸形状に変形させることによって、所定の形状の入力用凸部を形成するように構成されている、情報入力装置。
【請求項５】
前記凹凸形成パネルは、前記表示装置の上方に配置された場合に、前記表示装置に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する部材により構成されている、請求項４に記載の情報入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、凹凸形成装置および情報入力装置に関し、特に、電圧を印加することにより凹凸形状を形成する凹凸形成装置および情報入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧などを印加することにより凹凸形状を形成する凹凸形成装置が知られている（たとえば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、少なくとも１層の起歪層を少なくとも２層の電極層で挟んだ構造を有する動作部と、動作部の両端を支持するフレーム部（側壁）とを備える電気信号変位変換装置（凹凸形成装置）が開示されている。この電気信号変位変換装置の複数の電極層に電圧を印加すると、圧電効果によって起歪層が伸張する一方、フレーム部によって動作部の両端が固定されているために、動作部全体が座屈変形する。この電気信号変位変換装置は、この座屈変形により動作部が湾曲することによって凹凸形状を形成するように構成されている。また、この特許文献１には、１つの電気信号変位変換装置が複数の動作部を備えることにより凹凸形状の変位量を拡大させる構成が開示されている。この場合、複数の動作部は、平面的に見て横方向（水平方向）に並んで配置されるとともに、共通のフレーム部によって固定される。そして、一部の動作部には起歪層が伸張する方向に電圧を印加し、座屈変形を生じさせる一方、他の動作部には起歪層が収縮する方向に電圧を印加し、引張り応力を発生させてフレーム部を内側へ撓ませる。この結果、フレーム部に支持される動作部の両端の距離が短くなるため、伸張する方向に電圧が印加された一部の動作部の座屈変形が助長され、変位量が拡大される。
【０００４】
また、上記特許文献２には、ヒータが配置された基板上に高分子ゲル膜が積層されている点字表示用ディスプレイ（凹凸形成装置）が開示されている。この点字表示用ディスプレイの高分子ゲル膜は熱により膨張する性質を有する単分子膜である。この単分子膜が積層されるのは必要な厚みを得るためである。また、ヒータは高分子ゲル膜の下に配置され、温度変化の刺激を与えることにより高分子ゲル膜を膨張させて、凹凸形状を形成するように構成されている。この高分子ゲルは一定温度以上で膨潤し、一定温度以下では収縮する性質を有する。
【０００５】
また、上記特許文献３には、高分子ゲル層と、膨潤液保持層とを、一対の電極により挟み込んで構成される凹凸形成層（凹凸形成装置）が開示されている。この凹凸形成層は、電極から電気的刺激を付与されると、高分子ゲル層が隣接する膨潤液保持層の膨潤液を吸収または排出し、高分子ゲル層の体積が増減することによって、凹凸形状を形成するように構成されている。
【０００６】
また、上記特許文献４には、板状電気機械変換素子と、板状電気機械変換素子の各面に互いに交差するように配置した電極アレイと、板状電気機械変換素子と固着されている補強板とを備える触覚ディスプレイ装置（凹凸形成装置）が開示されている。この触覚ディスプレイ装置では、板状電気機械変換素子としてＰＺＴ基板が用いられており、電極アレイの交差部分以外の部分でＰＺＴ基板が補強板と固着されている。ＰＺＴ基板の各面に配置された電極の交差部分に電圧が印加されると、ＰＺＴ基板の電圧が印加された部分が伸張する一方、電極の交差部分以外の部分が補強板と固着されているために伸びが制限される。この結果、ＰＺＴ基板の電圧が印加された部分が座屈変形を起こすことにより凹凸形状が形成されるように構成されている。また、この特許文献４では、凸形状の変位量を稼ぐためにＰＺＴ基板を２枚以上積層する構成も開示されている。この場合、ＰＺＴ基板の各層の間に挟まれた電極アレイはそれぞれ電気的に接続され、すべての層に同時に電圧が印加されるように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１１４４０８号公報
【特許文献２】特開平６−４０２１号公報
【特許文献３】特開平１１−２０３０２５号公報
【特許文献４】特開２０００−５６６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電気信号変位変換装置では、複数の動作部を横方向に並べることにより凹凸形状の変位量を調節することができる構成が開示されている一方、複数の動作部を横方向に並べて配置する必要があるため、装置が大型化するという問題点がある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載の点字表示用ディスプレイでは、凹凸形状の形成が基板上に配置されたヒータのオンおよびオフのみにより行われるため、凹凸形状の変位量を多段階に調節することが困難であるという問題点がある。
【００１０】
また、上記特許文献３に記載の凹凸形成層では、高分子ゲル層および膨潤液保持層に電極から刺激を与えることにより凹凸形状を形成することが可能である一方、凹凸形状の変位量を多段階に調節することは開示も示唆もされていない。
【００１１】
また、上記特許文献４に記載の触覚ディスプレイ装置では、板状電気機械変換素子を複数積層させることにより最大の変位量を増加させることはできる一方、積層させても各層の板状電気機械変換素子や電極アレイが共通することから、常に全部の電気機械変換素子に電圧が印加される。このため、変位量を多段階に調節することが困難であるという問題点がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の大型化を抑制し、かつ、凹凸形状の変位量を多段階に調節することが可能な凹凸形成装置および情報入力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１３】
この発明の第１の局面による凹凸形成装置は、絶縁性を有し、印加電圧に対する伸び量の互いに異なる第１エラストマ層および第２エラストマ層を含み、第１エラストマ層および第２エラストマ層の各々を複数の第１電極により挟み込む積層構造を有する変形部と、
変形部の側部を固定する側壁とを備え、変形部は、複数の第１電極により、第１エラストマ層および第２エラストマ層の全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、凹凸形状に変形されるように構成されている。
【００１４】
この第１の局面による凹凸形成装置では、上記のように、印加電圧に対する伸び量の互いに異なる第１エラストマ層および第２エラストマ層の全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、変形部が凹凸形状に変形されるように構成することにより、エラストマ層が電極間の静電引力により圧縮され、電圧印加方向に垂直な方向へと伸びる量が、第１エラストマ層に電圧を印加した場合と、第２エラストマ層に電圧を印加した場合とで異なる。これにより、第１エラストマ層もしくは第２エラストマ層の一方のみに電圧を印加するか、または第１および第２エラストマ層の両方に電圧を印加することにより凹凸形状の変位量を多段階に調節することができる。また、変形部を、第１エラストマ層および第２エラストマ層を複数の第１電極により挟み込む積層構造を有するように構成することにより、１つの変形部のみにより多段階の変位量を得ることが可能となる。これにより、単一の凹凸形成装置について複数の変形部を横方向に並べる必要がないため、凹凸形成装置が横方向（水平方向）に大型化するのを抑制することができる。
【００１５】
上記第１の局面による凹凸形成装置において、好ましくは、変形部は、第１エラストマ層と第２エラストマ層とが硬度の異なる材料により構成されている。このように構成すれば、第１エラストマ層に電圧を印加して凸形状を形成した場合と、第２エラストマ層に電圧を印加して凸形状を形成した場合とで、硬さの異なる凸形状を形成することができる。これにより、形成された凸形状を指で押し下げる場合に、押し下げる際のクリック感を２段階に変化させることができる。
【００１６】
上記第１の局面による凹凸形成装置において、好ましくは、変形部は、第３エラストマ層と、第１電極との間で第３エラストマ層を挟み込む第２電極とをさらに含み、第３エラストマ層の硬度は、第２エラストマ層の硬度よりも大きく、かつ、第１エラストマ層の硬度は第３エラストマ層の硬度よりもさらに大きい。このように構成すれば、凸形状を押し下げていく場合、上方の第３エラストマ層の硬度に応じた力で押圧されることにより変形を始める。ここで、中間の第２エラストマ層の硬度は第３エラストマ層の硬度よりも小さいことから、第３エラストマ層を押し下げるのに必要な力に比べ第２エラストマ層を押し下げるのに必要な力が小さいために、凸形状にかけていた負荷が除荷されるような感覚（クリック感）を使用者に与えることができる。そして、下方の第１エラストマ層の硬度は第２エラストマ層および第３エラストマ層の硬度よりもさらに大きいので、第１エラストマ層を押し下げるのに必要な力に達するまで、変形は停止する。その後、第１エラストマ層の硬度に応じた力で押圧されると再び変形が始まる。これにより、凸形状を押し下げる際に、段階的なクリック感を得ることができる。
【００１７】
この発明の第２の局面による情報入力装置は、絶縁性を有するとともに、印加電圧に対する伸び量の互いに異なる第１エラストマ層および第２エラストマ層を有し、第１エラストマ層および第２エラストマ層の各々を複数の第１電極により挟み込む積層構造を有する変形部と、変形部の側部を固定する側壁とを含む複数の凹凸形成部が配列された凹凸形成パネルと、凹凸形成パネルに重ねて配置される表示装置とを備え、凹凸形成部の変形部は、複数の第１電極により、第１エラストマ層および第２エラストマ層の全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、凹凸形状に変形されるように構成されるとともに、凹凸形成パネルは、表示装置に表示される入力用画像に応じて凹凸形成部の変形部を凹凸形状に変形させることによって、所定の形状の入力用凸部を形成するように構成されている。
【００１８】
この第２の局面による情報入力装置では、上記のように、凹凸形成部は、印加電圧に対する伸び量の互いに異なる第１エラストマ層および第２エラストマ層の全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、変形部が凹凸形状に変形されるように構成することにより、第１エラストマ層に電圧を印加した場合と第２エラストマ層に電圧を印加した場合とで、変形部の凹凸形状の変位量が異なる。これにより、第１エラストマ層もしくは第２エラストマ層の一方のみに電圧を印加するか、または第１および第２エラストマ層の両方に電圧を印加することにより凹凸形状の変位量を多段階に調節することができる。また、凹凸形成パネルに複数の凹凸形成部を配列するように構成することによって、凹凸形成パネルの任意の位置の凹凸形成部に電圧を印加させて凹凸形状を形成させることができるので、情報入力装置の任意の位置に入力用凸部を形成することができる。また、凹凸形成パネルに重ねて配置される表示装置に表示される入力用画像に応じて凹凸形成部の変形部を凹凸形状に変形させることにより、所定の形状の入力用凸部を形成するように構成することによって、表示装置が表示する入力用画像（テンキーの画像や再生または停止ボタンなどの画像、チャンネル選択ボタンの画像など）に応じた入力用凸部を形成することができるので、異なる複数の情報入力機能を提供することができる。また、入力操作の際に、凹凸形成パネルに形成された入力用凸部を押し下げることができるので、明確なクリック感を得ることができる。
【００１９】
この場合において、好ましくは、凹凸形成パネルは、表示装置の上方に配置された場合に、表示装置に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する部材により構成されている。このように構成すれば、凹凸形成パネルを表示装置の上方に重ねた状態で入力用画像を視認することができるので、使用者が触れる側に凹凸形成パネルが配置されることが可能になる。これにより、凹凸形成パネルの凹凸形成部により形成された入力用凸部の凹凸形状を使用者がより明確に感じとることができるので、確実な入力操作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による情報入力装置の全体構成を示した斜視図である。また、図２〜図１４は、図１に示した本発明の一実施形態による情報入力装置の詳細な構造を示した図である。まず、図１〜図１４を参照して、本発明の一実施形態によるリモートコントローラ１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、情報入力装置の一例であるリモートコントローラ１００に本発明を適用した場合について説明する。
【００２２】
本発明の一実施形態によるリモートコントローラ１００は、図１および図３に示すように、凹凸形成パネル１０と、表面保護膜２０と、表示装置３０とから構成されている。
【００２３】
リモートコントローラ１００の凹凸形成パネル１０は、図３に示すように、平面的に見て、表示装置３０と同一の長方形形状を有し、表示装置３０の上方に重ねて配置されている。凹凸形成パネル１０には、後述する凹凸形成部４０がマトリクス状に配列されている。
【００２４】
また、表面保護膜２０は、図１〜図３に示すように、平面的に見て、凹凸形成パネル１０と同形状の長方形形状を有し、凹凸形成パネル１０の上方に重ねて配置されている。表面保護膜２０は、表示装置３０に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する材料であって、かつ、凹凸形成パネル１０の凹凸形成部４０が凸形状に変形するのに伴って弾性変形可能な材料により構成されている。
【００２５】
また、表示装置３０は、平面的に見て、凹凸形成パネル１０および表面保護膜２０に対応した長方形形状を有し、凹凸形成パネル１０の下方に重ねて配置されている。この表示装置３０は、たとえばテンキーの画像、再生または停止ボタンの画像、チャンネル選択ボタンの画像など、必要とされる入力情報に応じた入力用画像を表示するように構成されている。
【００２６】
ここで、本実施形態では、凹凸形成パネル１０の凹凸形成部４０には、図４に示すように、３層のエラストマ層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃと、４つの電極４３ａ、４３ｂ、４３ｃおよび４３ｄとを含む変形部４１と、側壁４４とが設けられている。なお、エラストマ層とは、絶縁性を有し、電圧印加により必要量の伸びが得られるエラストマーからなる層をいう。また、本実施形態では、これらのエラストマ層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃは、表示装置３０により表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する材料からなる。これらのエラストマ層４２ａ〜４２ｃは、たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂からなる。また、電極４３ａ、４３ｂ、４３ｃおよび４３ｄは、導電性を有し、エラストマ層４２ａ〜４２ｃが凸形状に変形するのに伴って弾性変形可能な材料であって、かつ、表示装置３０により表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する材料で構成されている。電極４３ａ〜４３ｄは、たとえば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明導電膜からなる。また、図３および図４に示すように、凹凸形成部４０の変形部４１は、３層のエラストマ層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃを４つの電極４３ａ、４３ｂ、４３ｃおよび４３ｄにより挟み込む積層構造を有する。具体的には、下方から上方に向かって順番に電極４３ａ、エラストマ層４２ａ、電極４３ｂ、エラストマ層４２ｂ、電極４３ｃ、エラストマ層４２ｃおよび電極４３ｄが積層されている。そして、このような積層構造を有する変形部４１の側部を、側壁４４が取り囲むように固定することにより、変形部４１が固定されるように構成されている。なお、エラストマ層４２ａ、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃは、それぞれ、本発明の「第１エラストマ層」、「第２エラストマ層」および「第３エラストマ層」の一例である。また、電極４３ａ、電極４３ｂおよび電極４３ｃは、本発明の「第１電極」の一例であり、電極４３ｄは、本発明の「第２電極」の一例である。
【００２７】
また、３層のエラストマ層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃは、平面的に見て正方形形状を有している。また、４つの電極４３ａ、４３ｂ、４３ｃおよび４３ｄは、それぞれ対応するエラストマ層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃの上面および下面と全面で接触し、電圧を印加できるように構成されている。このため、電極４３ａ〜４３ｄの接触部分の形状は、平面的に見て、エラストマ層４２ａ〜４２ｃの形状と同一の正方形形状となるよう形成されている。したがって、エラストマ層４２ａ〜４２ｃおよび電極４３ａ〜４３ｄが積層されて形成された変形部４１は平面的に見て正方形形状を有している。そして、この変形部４１と、変形部４１の側部を取り囲むように固定する側壁４４とにより構成される凹凸形成部４０も、平面的に見て実質的に正方形形状を有している。また、電極４３ａ〜４３ｄは、エラストマ層４２ａ〜４２ｃとの接触面に固定され、かつ、それぞれのエラストマ層４２ａ〜４２ｃと接触した状態で一体的に変形することが可能な柔軟性を有するように構成されている。
【００２８】
また、本実施形態では、エラストマ層４２ａ〜４２ｃは、印加電圧に対する延び量が互いに異なるとともに、互いに異なる硬度を有するように構成されている。より詳細には、１層目のエラストマ層４２ａおよび３層目のエラストマ層４２ｃは、２層目のエラストマ層４２ｂよりも硬度が大きく、１層目のエラストマ層４２ａは、３層目のエラストマ層４２ｃよりもさらに硬度が大きくなるように構成されている。これらのエラストマ層４２ａ〜４２ｃは、同じ材料で硬度の異なる材料により形成してもよいし、異なる硬度を有する異なる材料により形成してもよい。
【００２９】
ここで、図３および図５に示すように、凹凸形成パネル１０に配列された複数の凹凸形成部４０のそれぞれの電極４３ａ〜４３ｄは、一般的に知られた、いわゆるアクティブマトリクス方式により電気的に接続されている。マトリクス状に配列された複数の凹凸形成部４０のそれぞれの電極４３ｄは、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）４５を有し、Ｘ方向に延びるゲート線４６およびＹ方向に延びるデータ線４７とＴＦＴ４５を介して接続されている。ゲート線４６にアドレス信号が印加されると、ゲート線４６と接続されたＸ方向の全ての電極４３ｄのＴＦＴ４５はＯＮ状態になる。このとき、それぞれのデータ線４７に印加された電圧は、アドレス信号の印加されたゲート線４６と接続された電極４３ｄのそれぞれに、ＴＦＴ４５を介して印加される。一方、データ線４７と接続されたＹ方向の他の電極４３ｄには、それぞれ接続されているゲート線４６からアドレス信号が印加されていないため、ＴＦＴ４５がＯＦＦ状態になっていることにより、電圧は印加されない。したがって、任意のゲート線４６にアドレス信号を印加し、かつ、任意のデータ線４７に所定の電圧を印加することにより、マトリクス状に配列された複数の電極４３ｄのうちの、任意の電極４３ｄに電圧を印加することが出来るように構成されている。ここで、積層されているそれぞれの電極４３ａ〜４３ｃも同様の構造を有している。これにより、マトリクス状に配列された複数の電極４３ａ〜４３ｄのそれぞれに対して、選択的に電圧を印加することが出来るように構成されている。
【００３０】
したがって、凹凸形成パネル１０は、積層されたそれぞれの電極４３ａ〜４３ｄにおいて、アドレス信号を印加するゲート線４６と、所定の電圧を印加するデータ線４７とを選択することにより、凹凸形成パネル１０の任意の凹凸形成部４０の任意の電極４３ａ〜４３ｄの一部または全部に選択的に電圧を印加することができるように構成されている。これにより、凹凸形成パネル１０にマトリクス状に配列された任意の凹凸形成部４０の、任意のエラストマ層４２ａ〜４２ｃに選択的に電圧を印加することが可能となる。これにより、図１〜図３に示すように、表示装置３０の入力用画像に応じた位置で、リモートコントローラ１００の表面に入力用凸部１１ａ〜１１ｆを形成することが可能となる。
【００３１】
ここで、図６に示すように、リモートコントローラ１００には、１つの凹凸形成部４０により正方形形状に形成された入力用凸部（操作ボタン）１１ａおよび入力用凸部（一時停止ボタン）１１ｆが形成されている。また、２つの凹凸形成部４０により長方形形状に形成された入力用凸部（操作ボタン）１１ｂおよび入力用凸部１１ｃ（早送り／巻戻しボタン）が形成されている。また、４つの凹凸形成部４０により正方形形状に形成された大型の入力用凸部（再生ボタン）１１ｄおよび入力用凸部（停止ボタン）１１ｅが形成されている。このように、リモートコントローラ１００の凹凸形成パネル１０は、凸形状を形成させる凹凸形成部４０の組み合わせにより、様々な大きさおよび形状を有する入力用凸部１１ａ〜１１ｆを形成することが可能となる。これにより、たとえば、リモートコントローラ１００がＣＤやＤＶＤなど再生装置の操作に用いられる場合、使用頻度の高い再生ボタン１１ｄおよび停止ボタン１１ｅは大型に形成し、使用頻度の低いボタンや誤操作を防止したいボタンを小型のボタン１１ａとして形成するなど、目的に応じた入力用凸部１１ａ〜１１ｆを形成することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、側壁４４はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）樹脂で形成され、変形部４１を固定して横方向の変形を押さえることが可能な強度を有するように構成されている。また、本実施形態では、アクリル樹脂などからなるエラストマ層４２ａ〜４２ｃと、ＩＴＯなどからなる電極４３ａ〜４３ｄと、ＰＥＴ樹脂からなる側壁４４とにより構成される凹凸形成部４０は、全体が表示装置３０に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する透明な材料により構成されている。このため、凹凸形成部４０をマトリクス状に配列した凹凸形成パネル１０も、全体が表示装置３０に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有するように構成されている。
【００３３】
次に、図１、図２、図４および図７〜図１１を参照して、本発明の一実施形態によるリモートコントローラ１００および凹凸形成部４０の変形動作を説明する。
【００３４】
図４に示すように、凹凸形成部４０の変形部４１は、電圧無印加時では平板形状を有している。たとえば、電極４３ａと電極４３ｂとによりエラストマ層４２ａに電圧を印加すると、エラストマ層４２ａは、電極４３ａおよび電極４３ｂの間の静電引力により電圧印加方向に押しつぶされ電圧印加方向に対して垂直方向（面方向）に伸張する。この場合、エラストマ層４２ａは側壁４４により固定されているため伸張を制限されるので、エラストマ層４２ａが座屈変形することにより凸形状に変形する。変形部４１を構成する４つの電極４３ａ〜４３ｄと３層のエラストマ層４２ａ〜４２ｃとは、それぞれ接触面で固定されているので、図７に示すように、このエラストマ層４２ａの変形により変形部４１の全体が凸形状に変形する。この場合、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃには電圧は印加されていないため、変形部４１の変形量は小さい。また、図８に示すように、３層のエラストマ層４２ａ、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃの全てに電圧を印加した場合には、全てのエラストマ層４２ａ〜４２ｃが伸張し、座屈変形により凸形状に変形しようとすることから、大きな変形量が得られる。また、エラストマ層４２ａ〜４２ｃは印加電圧に対する延び量が異なることから、エラストマ層４２ａに電圧を印加した場合と、エラストマ層４２ｂまたはエラストマ層４２ｃに電圧を印加した場合とでは凸形状への変形量が異なり、それぞれ異なった変形量の凸形状が形成される。
【００３５】
したがって、図１および図２示すように、リモートコントローラ１００は、それぞれの入力用凸部１１ａ〜１１ｆに対応する凹凸形成部４０の変形量によって、高さの異なる入力用凸部１１ａ〜１１ｆが形成される。この場合、入力用凸部１１ａは変形量が小さく、他の入力用凸部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび１１ｆは変形量が大きい。たとえば、エラストマ層４２ａのみに電圧を印加することにより形成された低い入力用凸部１１ａが形成されているとともに、３層のエラストマ層４２ａ、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃの全てに電圧を印加することにより形成された高い入力用凸部１１ｂ〜１１ｆが形成されている。また、凹凸形成パネル１０にマトリクス状に配列される凹凸形成部４０により任意の位置に入力用凸部１１ａ〜１１ｆが形成されるので、状況や、入力情報に応じて入力用凸部１１ａ〜１１ｆの配置や変形量が変更される。たとえば、図９に示すように、リモートコントローラ１００がＣＤやＤＶＤなど再生装置の操作に用いられる場合、ＣＤやＤＶＤなどの再生中には、入力済みの再生ボタン１１ｄが平坦な状態となり、停止ボタン１１ｅなど他の操作用ボタンが突出して形成され入力待ちの状態となる。一方、図１０に示すように、ＣＤやＤＶＤなどが停止中には、停止ボタン１１ｅおよび一時停止ボタン１１ｆが平坦な状態となり、再生ボタン１１ｄなど他のボタンが突出して形成され入力待ちの状態となる。
【００３６】
さらに、リモートコントローラ１００が別の機能を果たす場合には、表示装置３０の表示に対応して入力用凸部１１ａ〜１１ｆの全体の配置が変更される。たとえば、図１１に示すように、リモートコントローラ１００がテレビのチャンネル選択用の情報入力装置としての機能を果たす場合、入力用凸部（チャンネル選択ボタン）１１ｇや入力用凸部（音量調節ボタン）１１ｈ、入力用凸部（入力切り替えボタン）１１ｉ、入力用凸部（メニュー画面表示ボタン）１１ｊ、入力用凸部（メニュー項目切り替えボタン）１１ｋ、および入力用凸部（ＣＤ、ＤＶＤなど他の機能への切り替えボタン）１１ｌなどを表示する画像が表示装置３０に表示され、それぞれのボタンを表示する画像に対応した入力用凸部１１ｇ〜１１ｌが新たに形成される。このように、リモートコントローラ１００は、入力用凸部１１ａ〜１１ｌの変形量を変更することにより、再生時や停止時など、状況に応じた入力操作を使用者に案内できるように構成されている。また、リモートコントローラ１００は、入力用凸部１１ａ〜１１ｌの全体の配置を変更することにより、ＣＤ、ＤＶＤ、テレビなど、複数の情報入力装置としての機能を果たすように構成されている。
【００３７】
次に、図１２〜図１４を参照して、本発明の一実施形態によるリモートコントローラ１００に形成された入力用凸部１１ｆを押し下げる場合の変形状態について説明する。
【００３８】
図１２に示すように、使用者が入力用凸部１１ｆを押下げる際には、使用者はまず表面保護膜２０を介して、凹凸形成部４０の上層のエラストマ層４２ｃと接触することになる。このエラストマ層４２ｃは、エラストマ層４２ｃの硬度に応じた力で押圧されることにより変形を始める。そして、図１３に示すように、中間層のエラストマ層４２ｂは上層のエラストマ層４２ｃと比較して硬度が小さいために、上層のエラストマ層４２ｃが変形を始めると同時に、中間層のエラストマ層４２ｂには変形するのに必要な力を超える押圧力が加えられることとなり、加えていた負荷が除荷されるように変形する。そして、図１４に示すように、中間層のエラストマ層４２ｂが変形されていくと、下層のエラストマ層４２ａは中間層のエラストマ層４２ｂおよび上層のエラストマ層４２ｃよりも大きな硬度を有するため、再び押圧力を増加させ、下層のエラストマ層４２ａの変形に必要な力に達するまで、変形は停止する。そして、押圧力を増加させ、下層のエラストマ層４２ａの変形に必要な力に達した状態で、再び変形が開始される。
【００３９】
したがって、リモートコントローラ１００に形成された入力用凸部１１ｆが使用者によって押し下げられる場合には、３層のエラストマ層４２ａ〜４２ｃにより入力用凸部１１ｆの硬さが段階的に変化し、これにより段階的なクリック感を生じさせる。
【００４０】
本実施形態では、上記のように、絶縁性を有し、印加電圧に対する伸び量の互いに異なるエラストマ層４２ａ、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃの全部または一部に選択的に電圧が印加されることによって、変形部４１が、凹凸形状に変形されるように構成されているので、３層のエラストマ層４２ａ〜４２ｃが４つの電極４３ａ〜４３ｄの間の静電引力により圧縮され、電圧印加方向に垂直な方向へと伸びる量が、エラストマ層４２ａに電圧を印加した場合と、エラストマ層４２ｂに電圧を印加した場合と、エラストマ層４２ｃに電圧を印加した場合とで異なる。これにより、エラストマ層４２ａ、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃのいずれかの層に電圧を印加するか、または全てのエラストマ層４２ａ〜４２ｃに電圧を印加することにより、凹凸形状の変位量を多段階に調節することができる。また、変形部４１は、３層のエラストマ層４２ａ〜４２ｃを４つの電極４３ａ〜４３ｄにより挟み込む積層構造を有するように構成されていることによって、１つの変形部４１のみにより多段階の変位量を得ることが可能となる。これにより、単一の凹凸形成部４０について複数の変形部４１を横方向に並べる必要がないため、凹凸形成部４０が横方向（水平方向）に大型化するのを抑制することができる。
【００４１】
本実施形態では、上記のように、変形部４１は、エラストマ層４２ａと、エラストマ層４２ｂと、エラストマ層４２ｃとが硬度の異なる材料により構成されていることによって、硬さの異なる凸形状を形成することができる。このため、形成された凸形状を指で押し下げる場合に、エラストマ層４２ａに電圧を印加して凸形状を形成した場合と、エラストマ層４２ｂに電圧を印加して凸形状を形成した場合と、エラストマ層４２ｃに電圧を印加した場合とで、押し下げ時のクリック感を異ならせることができる。これにより、凹凸形状の変位量だけでなく、凹凸形状を押し下げる際のクリック感を多段階に変化させることができる。
【００４２】
本実施形態では、上記のように、変形部４１のエラストマ層４２ｃの硬度は、エラストマ層４２ｂの硬度よりも大きく、かつ、エラストマ層４２ａの硬度はエラストマ層４２ｃの硬度よりもさらに大きくなるように構成されている。このように構成されることによって、凸形状を押し下げていく場合、上層のエラストマ層４２ｃの硬度に応じた力で押圧されることにより、エラストマ層４２ｃは変形を始める。ここで、中間層のエラストマ層４２ｂの硬度は上層のエラストマ層４２ｃの硬度よりも小さいことから、上層のエラストマ層４２ｃを押し下げるのに必要な力に比べ、中間層のエラストマ層４２ｂを押し下げるのに必要な力が小さいために、凸形状に加えていた負荷が除荷されるような感覚（クリック感）を使用者に与えることができる。そして、下層のエラストマ層４２ａの硬度は中間層のエラストマ層４２ｂおよび上層のエラストマ層４２ｃの硬度よりもさらに大きいので、下層のエラストマ層４２ａを押し下げるのに必要な力に達するまで、変形は停止する。その後、下層のエラストマ層４２ａの硬度に応じた力で押圧されると再び変形が始まる。これにより、凸形状を押し下げる際に、段階的なクリック感を得ることができる。
【００４３】
本実施形態では、上記のように、凹凸形成パネル１０に凹凸形成部４０をマトリクス状に配列するように構成されていることによって、凹凸形成パネル１０の任意の位置の凹凸形成部４０に電圧を印加させて凹凸形状を形成させることが可能となるので、リモートコントローラ１００の任意の位置に入力用凸部１１ａ〜１１ｌを形成することができる。また、凹凸形成パネル１０に重ねて配置される表示装置３０に表示される入力用画像に応じて凹凸形成部４０の変形部４１を凹凸形状に変形させることにより、所定の形状の入力用凸部１１ａ〜１１ｌを形成するように構成することによって、表示装置３０が表示する入力用画像（テンキーの画像や再生または停止ボタンなどの画像、チャンネル選択ボタンの画像など）に応じた入力用凸部１１ａ〜１１ｌを形成することができるので、異なる複数の情報入力機能を提供することができる。また、入力操作の際に、形成された入力用凸部１１ａ〜１１ｌを押し下げることができるので、明確なクリック感を得ることができる。
【００４４】
本実施形態では、上記のように、凹凸形成パネル１０は、表示装置３０の上方に配置された場合に、表示装置３０に表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有する部材により構成されていることによって、凹凸形成パネル１０を表示装置３０の上方に重ねた状態で入力用画像を視認することができるので、使用者が触れる側に凹凸形成パネル１０が配置されることが可能になる。これにより、凹凸形成部４０により形成された入力用凸部１１ａ〜１１ｌの凹凸形状を使用者がより明確に感じとることができるので、確実な入力操作を行うことができる。
【００４５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４６】
たとえば、上記実施形態では、本発明の情報入力装置の一例としてリモートコントローラを示したが、本発明はこれに限らず、リモートコントローラ以外の情報入力装置にも適用可能である。
【００４７】
また、上記実施形態では、図３に示すように、凹凸形成パネル１０が表示装置３０の上方に重ねて配置されている例を示したが、本発明はこれに限らず、凹凸形成パネルが表示装置の下方に配置されていてもよい。この場合には、表示装置に、たとえば電子ペーパーのような柔軟で薄い表示装置を用いる必要がある。
【００４８】
また、上記実施形態では、凹凸形成パネル１０を構成する複数の凹凸形成部４０が、平面的に見て、マトリクス状に配列されている例を示したが、本発明はこれに限らず、各凹凸形成部は、たとえば、千鳥配列をなすように配列されていてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、図４に示すように、凹凸形成部４０の変形部４１はエラストマ層４２ａ、エラストマ層４２ｂおよびエラストマ層４２ｃの３層のエラストマーが積層されて構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、図１５に示す第１変形例のように、変形部４１１のエラストマ層４２１が２層積層されるように構成してもよい。また、図１６に示す第２変形例のように、変形部４１２が、エラストマ層４２２を１０層積層するように構成されていてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、図３に示すように、それぞれの凹凸形成部４０は、平面的に見て実質的に正方形形状を有するように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、凹凸形成部を平面的に見た場合に、円形など、他の形状を有するように構成してもよい。この場合、形成される入力用凸部の形状も凹凸形成部の形状により決定されるので、必要とされる入力用凸部の形状に合わせて凹凸形成部を構成すればよい。
【００５１】
また、上記実施形態では、エラストマ層４２ａ〜４２ｃがアクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などの透明な樹脂材料から形成され、電極４３ａ〜４３ｄがＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜から形成され、側壁４４が透明なＰＥＴ樹脂から形成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、異なる材料で形成されていてもよい。エラストマ層は絶縁性を有し、電圧印加により、必要量の伸びが得られるもので、表示装置により表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有するものであればよく、たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂以外の樹脂材料や樹脂材料以外の材料により形成してもよい。また、電極は、導電性を有し、エラストマ層が凸形状に変形するのに伴って弾性変形可能な材料であり、かつ、表示装置により表示された入力用画像を視認することが可能な光透過率を有するものであればよい。たとえば、ＩＴＯやＺｎＯなどの透明導電膜以外にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／（ポリスチレン・スルフォン酸）などの導電性有機材料を用いてもよい。また、側壁は絶縁体で、かつ、エラストマーの面方向の伸張を制限し得る硬度を有するものであればＰＥＴ樹脂以外でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの全体構成示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの全体構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による凹凸形成部を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による凹凸変形パネルを示す拡大斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの全体構成を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による凹凸形成部の変形する様子を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による凹凸形成部の変形する様子を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの入力用凸部の配置の変化を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの入力用凸部の配置の変化を示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの入力用凸部の全体の配置の変化を示す斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの入力用凸部の押し下げられる際の様子を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの入力用凸部の押し下げられる際の様子を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるリモートコントローラの入力用凸部の押し下げられる際の様子を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態による凹凸形成部の変形例を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態による凹凸形成部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０                    凹凸形成パネル
１１ａ〜１１ｌ          入力用凸部
３０                    表示装置
４０                    凹凸形成部（凹凸形成装置）
４１、４１１、４１２    変形部
４２ａ、４２１、４２２  エラストマ層（第１エラストマ層）
４２ｂ、４２１、４２２  エラストマ層（第２エラストマ層）
４２ｃ、４２２          エラストマ層（第３エラストマ層）
４３ａ                  電極（第１電極）
４３ｂ                  電極（第１電極）
４３ｃ                  電極（第１電極）
４３ｄ                  電極（第２電極）
４４                    側壁
１００                  リモートコントローラ（情報入力装置）
【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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