変換器モジュール
【課題】従来のエネルギー変換裝置に比べ良好な音波や触覚振動の効果を有し、又はエネルギー変換裝置の組立工程の改善が可能な変換器モジュールを提供する。
【解決手段】第1変換器と第2変換器を備え、前記第2変換器は第1フラットパネルと前記第1変換器の間に設けられる。
【解決手段】第1変換器と第2変換器を備え、前記第2変換器は第1フラットパネルと前記第1変換器の間に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変換器(transducer)に関し、より詳しくは、変換器で音波又は触覚振動を発生させることができる変換器モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
変換器は、あるエネルギー形態を別のエネルギー形態に変換することができるエネルギー変換裝置であり、最もありふれているのがモータや発電機といった電気機械式の変換器である。モータは、入力された電気エネルギーが電磁誘導によって力学的エネルギーを出力し、ブラシ付きDCモータ、サーボモータ、ステッピングモータ等といった、一般によくあるモータは、回転運動により力学的エネルギーを出力する。他に見かけることが少ないリニアモータは、入力された電気エネルギーを直線運動に直接変換して出力する。これに対して、エネルギー変換の方向を変更して、力学的エネルギーが入力されて電気エネルギーの出力に変換された裝置は発電機と云われ、ありふれた発電機の形式は電力システムに用いられる単相又は三相交流発電機である。また、変換器はスマートマテリアル(smart material)で設計してもよく、圧電材料(piezoelectric material)、電気活性ポリマー(Electro-Active Polymer, EAP)、形状記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)、磁気歪み材料(Magnetostrictive Material)、電歪材料(Electrostrictive Material)等といったありふれたスマートマテリアルである。
【0003】
図1は従来のエネルギー変換裝置であり、変換器10は通常ユニモルフ(unimorph)、バイモルフ(bimorph)、或いはマルチモルフ(multimorph)といった圧電材料とし、逆圧電効果(Reverse Piezoelectric Effect)の特性を利用して入力された電気信号を機械運動に変換して出力する。一般に常用される圧電片の形状は矩形や円形であるが(ブザーの製作に常用される)、その他の形状でもよく、実際の応用状況により決まる。出力パワーの大きさを性能指標とするのであれば、マルチモルフが最良で、バイモルフが次に良く、ユニモルフが最悪である。また、コストで判断するのであれば、圧電結晶の価格は圧電材料の積層数と正比例することから、性能ニーズが高くなければ、コストを考慮して一般にユニモルフが使用される。
【0004】
図1に示される構造は従来の振動伝播装置(Vibration Propagation Device)であり、弾性変換器10を駆動することで、変換器10の振動エネルギーが粘着部材12から上ハウジング14に伝送されて音波(acoustic wave)や触覚フィードバック(haptic feedback)を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
然しながら、一般に常用される変換器10の材料における端点や辺縁の振幅と出力には限りが有り、伝達可能な振動エネルギーが限られることで触覚フィードバックの触感反応がはっきりしなかったり、上ハウジング14から生じる音圧レベル(Sound Pressure Level, SPL)が低過ぎたりする。このため、組立工程を簡素化し、或いは慣性力を高めるための斬新な変換器モジュールが望まれている。
【0006】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、従来のエネルギー変換裝置に比べ良好な音波や触覚振動の効果を有し、又はエネルギー変換裝置の組立工程の改善が可能な変換器モジュールを提供することを主目的とする。本発明に係る実施形態は振動振幅を増幅したり、伝達の慣性力を高めたりするのに用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決して目的を達成するために、本発明に係る変換器モジュールは、第1変換器と、第1フラットパネルと第1変換器の間に設けられた第2変換器とを備えたことを特徴とする。
【0008】
本発明に係る変換器モジュールは、第1変換器と第2フラットパネルの間に設けられたブッロク体を更に含むことを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る変換器モジュールは、第1変換器と第2フラットパネルの間に設けられた第3変換器を更に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、従来のエネルギー変換裝置に比べ良好な音波や触覚振動の効果を有し、又はエネルギー変換裝置の組立工程の改善が可能な変換器モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】従来のエネルギー変換裝置を示す図である。
【図2】本発明に係る実施形態による変換器モジュールの断面図である。
【図3A】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図3B】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図3C】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図3D】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図4A】第1/第2変換器の詳細な断面図である。
【図4B】別の第1/第2変換器の詳細な断面図である。
【図5A】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5B】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5C】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5D】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5E】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【0013】
(第1実施形態)
まず、本発明の変換器モジュールの第1実施形態について説明する。
本発明の実施形態による変換器モジュールについては、図2は本発明の実施形態による変換器モジュール(transducer module)の断面図を示している。本実施形態では、変換器モジュールは電気エネルギーを力学的エネルギーに変換するためのものであるが、これに限られない。本実施形態による変換器モジュールは主に第1変換器(transducer、Pと標示)21と第2変換器(P’と標示)23を含む。第2変換器23は第1フラットパネル25Aと第1変換器21の間に設けられる。第1変換器21と第2変換器23の間はさらに絶縁部材(図示せず)で隔てられる。時間変動(time-varying)電場を第1変換器21に印加すると、第1変換器21自体の電気機械結合の特性により、第1変換器21が時間変動電場を力学的エネルギーに変換して左右両端に振動を発生させる。第1変換器21は第2変換器23によって第1フラットパネル25Aと機械的接続が生じ、第1変換器21の左右両端に上下振動が発生すると、発生した慣性力が第2変換器23により第1フラットパネル25Aに伝送される。第1フラットパネル25Aがタッチパネルである場合、この慣性振動は第1フラットパネル25Aで触覚フィードバック(haptic feedback)を発生するのに用いられ、これによってタッチスクリーンインターフェース上の入力の正確性又はアプリケーション・プログラムが相互に作用するシミュレーション性が向上する。また、音声の本質は振動媒体(例:空気、水又は金属)で伝送されることから、第1フラットパネル25Aもまたフラットパネルスピーカ(flat panel loudspeaker )の振動平面となり、第1変換器21を駆動することで慣性力が発生して第1フラットパネル25Aを打撃して音波(acoustic wave)を発生させる。また、第1変換器21を駆動すると共に、時間変動電場を第2変換器23に印加して、第1変換器21と第2変換器23から発生する振動を一致(in phase、即ち、建設的干渉)させ、若しくは一致(位相差小)に近づけると、第1フラットパネル25Aから発生する振動量が増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。
【0014】
(第2実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第2実施形態について説明する。
図3Aに示されるように、第2変換器23は嵌設するように第1フラットパネル25Aの表面に設けられ、第2変換器23も嵌設するように第1変換器21の表面に設けられる。図3Aで示される第1変換器21は平面状であるが、他の形状でもよい。例えば、図3Bは別の変換器モジュールの断面図であり、この第1変換器21は曲面状である。図3Aの動作原理と図2と同じであり、相違は第2変換器23の固定方法にあるに過ぎない。図3Bの動作原理と図2と同じであり、相違は第1変換器21の幾何形状にあるに過ぎない。
【0015】
(第3実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第3実施形態について説明する。
図3Cは別の変換器モジュールの断面図であり、更にブッロク体27と第2フラットパネル25Bを含み、ブッロク体27は第1変換器21と第2フラットパネル25Bの間に設けられる。第1フラットパネル25Aを固定台座として、第1変換器21に時間変動電場を印加すると、第1変換器21の左右両端が上下に振動し、この上下振動の慣性力がブッロク体27によって第2フラットパネル25Bに伝送される。第2フラットパネル25Bがタッチパッド(touch pad)、タッチパネル(touch panel)、又はその他のタッチスクリーンインターフェースである場合、この振動は触覚フィードバックを発生させることができる。また、第2フラットパネル25Bをフラットパネルスピーカの振動フラットパネルとして音波を発生させることもできる。第1変換器21を駆動すると共に、時間変動電場を第2変換器23に印加して、第1変換器21と第2変換器23から発生する振動を一致(in phase、即ち、建設的干渉)させ、或いは一致(位相差小)に近づけると、第2フラットパネル25Bから発生する振動量も増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。前記ブッロク体27は第3変換器(図示せず)への置換が可能であり、第1変換器21、第2変換器23、及び第3変換器による第2フラットパネル25Bに作用する慣性力が一致或いは一致に近いと、第2フラットパネル25Bから発生する振動量が増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。
【0016】
(第4実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第4実施形態について説明する。
図3Dは別の変換器モジュールの断面図であり、図3Cの構造と比較すると、更に第3変換器(P’’と標示)29を含み、同様に第1変換器21と第2フラットパネル25Bの間に設けられる。第1変換器21と第3変換器29の間はさらに絶縁部材(図示せず)で隔てられる。本実施形態では、ブッロク体27と第2変換器23の設置位置は第1変換器21の一端に近接し、第3変換器29の設置位置は第1変換器21の他端に近接する。図3Dの動作原理と図3Cは類似しており、相違は図3Dの第2変換器23とブッロク体27が第1変換器21の一端にあり、第1変換器21の他端の上方に第3変換器29を増設することにある。第1変換器21、第2変換器23、及び第3変換器29はブッロク体27によって第2フラットパネル25Bに作用する慣性力が一致或いは一致に近づくと、第2フラットパネル25Bから発生する振動量も増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。以下に図2と図3A−Dに示される各種変換器モジュールの各々の構成要件を詳述する。
【0017】
本実施形態では、一部又は全部の構成要件は迅速な組み立てに便利な様にモジュール形態に製造することができる。即ち、第1変換器21、第2変換器23、第1フラットパネル25A、ブッロク体27、第2フラットパネル25B、及び第3変換器29等の構成要件の一部をモジュールに製造することができる。本実施形態における各構成要件間の設置方式は一体成型、接着固定、ロッキング、螺合、又は他の技術によることが可能である。第1フラットパネル25Aや第2フラットパネル25Bはスクリーン、タッチパネル、フレーム(frame)、基板、或いはハウジング(housing)でよい。ブッロク体27は空洞又は中身の詰まったものでよく、形状は筒状、柱状、又は他の形状でよく、数量は単数乃至複数でよい。
【0018】
本実施形態では、第1変換器21、第2変換器23、又は第3変換器29に使用されるスマートマテリアルは圧電(piezoelectric)材料(例:ジルコン酸チタン酸鉛(lead zirconate titanate、PZT))、電気活性ポリマー(electroactive polymer、EAP)、形状記憶合金(shape memory alloy, SMA)、磁気歪み材料(magnetostrictive material)、ボイスコイルモータ(voice coil motor)、偏心回転質量モータ(eccentric rotating mass (ERM) motor)、或いはリニア共振アクチュエータ(linear resonant actuator, LRA)でよいが、これらに限定されない。
【0019】
(第5実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第5実施形態について説明する。
図4Aは第1変換器21、第2変換器23、又は第3変換器29の詳細な断面図である。第1変換器21を例に取ると、導電層210、第1スマートマテリアル層211A、及び第1電極層212Aを含む。第1スマートマテリアル層211Aは導電層210の上表面に形成した上で、第1スマートマテリアル層211Aの上表面に第1電極層212Aを塗布する。導電層210と第1電極層212Aはそれぞれ第1スマートマテリアル層211Aを駆動するのに必要な2つの電極とし、前記導電層210は実施する際は導電可能な薄層材料(例:電極層)、或いは板状材料(例:金属板)とする。導電層210が金属板である場合、第1変換器21の強靱性、耐用性を高めることができると共に、慣性力を増すこともでき、音波や触覚フィードバックを発生させる。図4Aの第1変換器21は単層の第1スマートマテリアル層211Aを使用していることから、一般に圧電材料を採用した場合、ユニモルフ(unimorph)という。また、実施する際、第1変換器21は2層、又は複数層の第1スマートマテリアル層211Aを採用して、公知の積層(multi-layers)モルフを形成することができる。
【0020】
(第6実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第6実施形態について説明する。
図4Bは別の第1変換器21又は第2変換器23の詳細な断面図である。第1変換器21を例に取ると、導電層210、第1スマートマテリアル層211A、第1電極層212A、第2スマートマテリアル層211B、及び第2電極層212Bを含む。第1スマートマテリアル層211Aは導電層210の上表面に形成した上で、第1スマートマテリアル層211Aの上表面に第1電極層212Aを塗布する。第2スマートマテリアル層211Bは導電層210の下表面に形成した上で、第2スマートマテリアル層211Bの下表面に第2電極層212Bを塗布する。導電層210は第1/第2スマートマテリアル層211A/Bの共通電極とし、第1/第2電極層212A/Bはそれぞれ第1/第2スマートマテリアル層211A/Bを駆動するのに必要な電極とする。図4Bの第1変換器21は2層の第1/第2スマートマテリアル層211A/Bを使用することから、一般に圧電材料を採用した場合、バイモルフ(bimorph)という。また、実施する際、第1変換器21の少なくとも一側は2層又は複数層の第1スマートマテリアル層211A、或いは2層又は複数層の第2スマートマテリアル層211Bを採用して、公知の積層(multi-layers)モルフを形成することができる。
【0021】
(第7実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第7実施形態について説明する。
図5Aから図5Eは各種形状の第1変換器21の上面図を例示している。図5Aは矩形の第1変換器21の上面図であり、少なくとも矩形の導電層210と矩形の第1スマートマテリアル層211A(第1電極層212Aは図示せず)を含む。図5Bは円形の第1変換器21の上面図であり、少なくとも円形の導電層210と円形の第1スマートマテリアル層211A(第1電極層2312Aは図示せず)を含む。図5Cはスリーポインテッドスター(tri-forked star)形の第1変換器21の上面図であり、少なくともスリーポインテッドスター形の導電層210とスリーポインテッドスター形の第1スマートマテリアル層211A(第1電極層212Aは図示せず)を含む。図5Dは十字形の第1変換器21の上面図であり、少なくとも導電層210と第1スマートマテリアル層211A(第1電極層212Aは図示せず)を含む。
【0022】
上記各種形状の第1変換器23はユニモルフ(unimorph)を例に取っている。実施する際は、同様に第2スマートマテリアル層211Bを増やして導電層210の下表面に形成した上で、第2スマートマテリアル層211Bの表面に第2電極層212Bを塗布して、前記バイモルフ(bimorph)を形成することができる。
【0023】
図5Eは別の十字形の第1変換器21の上面図であり、前記十字形の導電層210上には、十字形に垂直に交わった2つの第1スマートマテリアル層211Aを有し、絶縁部材213で両者を絶縁分離するが、前記絶縁部材213は絶縁層や絶縁体でよい。
【0024】
上述した実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当前記技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【0025】
10・・・・・・変換器
12・・・・・・粘着部材
14・・・・・・上ハウジング
21・・・・・・第1変換器
210・・・・・導電層
211A・・・・第1スマートマテリアル層
211B・・・・第2スマートマテリアル層
212A・・・・第1電極層
212B・・・・第2電極層
213・・・・・絶縁部材
23・・・・・・第2変換器
25A・・・・・第1フラットパネル
25B・・・・・第2フラットパネル
27・・・・・・ブロック体
29・・・・・・第3変換器
P・・・・・・・第1変換器
P’・・・・・・第2変換器
P’’・・・・・第3変換器
【技術分野】
【0001】
本発明は、変換器(transducer)に関し、より詳しくは、変換器で音波又は触覚振動を発生させることができる変換器モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
変換器は、あるエネルギー形態を別のエネルギー形態に変換することができるエネルギー変換裝置であり、最もありふれているのがモータや発電機といった電気機械式の変換器である。モータは、入力された電気エネルギーが電磁誘導によって力学的エネルギーを出力し、ブラシ付きDCモータ、サーボモータ、ステッピングモータ等といった、一般によくあるモータは、回転運動により力学的エネルギーを出力する。他に見かけることが少ないリニアモータは、入力された電気エネルギーを直線運動に直接変換して出力する。これに対して、エネルギー変換の方向を変更して、力学的エネルギーが入力されて電気エネルギーの出力に変換された裝置は発電機と云われ、ありふれた発電機の形式は電力システムに用いられる単相又は三相交流発電機である。また、変換器はスマートマテリアル(smart material)で設計してもよく、圧電材料(piezoelectric material)、電気活性ポリマー(Electro-Active Polymer, EAP)、形状記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)、磁気歪み材料(Magnetostrictive Material)、電歪材料(Electrostrictive Material)等といったありふれたスマートマテリアルである。
【0003】
図1は従来のエネルギー変換裝置であり、変換器10は通常ユニモルフ(unimorph)、バイモルフ(bimorph)、或いはマルチモルフ(multimorph)といった圧電材料とし、逆圧電効果(Reverse Piezoelectric Effect)の特性を利用して入力された電気信号を機械運動に変換して出力する。一般に常用される圧電片の形状は矩形や円形であるが(ブザーの製作に常用される)、その他の形状でもよく、実際の応用状況により決まる。出力パワーの大きさを性能指標とするのであれば、マルチモルフが最良で、バイモルフが次に良く、ユニモルフが最悪である。また、コストで判断するのであれば、圧電結晶の価格は圧電材料の積層数と正比例することから、性能ニーズが高くなければ、コストを考慮して一般にユニモルフが使用される。
【0004】
図1に示される構造は従来の振動伝播装置(Vibration Propagation Device)であり、弾性変換器10を駆動することで、変換器10の振動エネルギーが粘着部材12から上ハウジング14に伝送されて音波(acoustic wave)や触覚フィードバック(haptic feedback)を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
然しながら、一般に常用される変換器10の材料における端点や辺縁の振幅と出力には限りが有り、伝達可能な振動エネルギーが限られることで触覚フィードバックの触感反応がはっきりしなかったり、上ハウジング14から生じる音圧レベル(Sound Pressure Level, SPL)が低過ぎたりする。このため、組立工程を簡素化し、或いは慣性力を高めるための斬新な変換器モジュールが望まれている。
【0006】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、従来のエネルギー変換裝置に比べ良好な音波や触覚振動の効果を有し、又はエネルギー変換裝置の組立工程の改善が可能な変換器モジュールを提供することを主目的とする。本発明に係る実施形態は振動振幅を増幅したり、伝達の慣性力を高めたりするのに用いることができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決して目的を達成するために、本発明に係る変換器モジュールは、第1変換器と、第1フラットパネルと第1変換器の間に設けられた第2変換器とを備えたことを特徴とする。
【0008】
本発明に係る変換器モジュールは、第1変換器と第2フラットパネルの間に設けられたブッロク体を更に含むことを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る変換器モジュールは、第1変換器と第2フラットパネルの間に設けられた第3変換器を更に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、従来のエネルギー変換裝置に比べ良好な音波や触覚振動の効果を有し、又はエネルギー変換裝置の組立工程の改善が可能な変換器モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】従来のエネルギー変換裝置を示す図である。
【図2】本発明に係る実施形態による変換器モジュールの断面図である。
【図3A】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図3B】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図3C】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図3D】本発明に係る実施形態による各種変換器モジュールの断面図である。
【図4A】第1/第2変換器の詳細な断面図である。
【図4B】別の第1/第2変換器の詳細な断面図である。
【図5A】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5B】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5C】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5D】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【図5E】各種形状の第1変換器を例示した上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【0013】
(第1実施形態)
まず、本発明の変換器モジュールの第1実施形態について説明する。
本発明の実施形態による変換器モジュールについては、図2は本発明の実施形態による変換器モジュール(transducer module)の断面図を示している。本実施形態では、変換器モジュールは電気エネルギーを力学的エネルギーに変換するためのものであるが、これに限られない。本実施形態による変換器モジュールは主に第1変換器(transducer、Pと標示)21と第2変換器(P’と標示)23を含む。第2変換器23は第1フラットパネル25Aと第1変換器21の間に設けられる。第1変換器21と第2変換器23の間はさらに絶縁部材(図示せず)で隔てられる。時間変動(time-varying)電場を第1変換器21に印加すると、第1変換器21自体の電気機械結合の特性により、第1変換器21が時間変動電場を力学的エネルギーに変換して左右両端に振動を発生させる。第1変換器21は第2変換器23によって第1フラットパネル25Aと機械的接続が生じ、第1変換器21の左右両端に上下振動が発生すると、発生した慣性力が第2変換器23により第1フラットパネル25Aに伝送される。第1フラットパネル25Aがタッチパネルである場合、この慣性振動は第1フラットパネル25Aで触覚フィードバック(haptic feedback)を発生するのに用いられ、これによってタッチスクリーンインターフェース上の入力の正確性又はアプリケーション・プログラムが相互に作用するシミュレーション性が向上する。また、音声の本質は振動媒体(例:空気、水又は金属)で伝送されることから、第1フラットパネル25Aもまたフラットパネルスピーカ(flat panel loudspeaker )の振動平面となり、第1変換器21を駆動することで慣性力が発生して第1フラットパネル25Aを打撃して音波(acoustic wave)を発生させる。また、第1変換器21を駆動すると共に、時間変動電場を第2変換器23に印加して、第1変換器21と第2変換器23から発生する振動を一致(in phase、即ち、建設的干渉)させ、若しくは一致(位相差小)に近づけると、第1フラットパネル25Aから発生する振動量が増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。
【0014】
(第2実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第2実施形態について説明する。
図3Aに示されるように、第2変換器23は嵌設するように第1フラットパネル25Aの表面に設けられ、第2変換器23も嵌設するように第1変換器21の表面に設けられる。図3Aで示される第1変換器21は平面状であるが、他の形状でもよい。例えば、図3Bは別の変換器モジュールの断面図であり、この第1変換器21は曲面状である。図3Aの動作原理と図2と同じであり、相違は第2変換器23の固定方法にあるに過ぎない。図3Bの動作原理と図2と同じであり、相違は第1変換器21の幾何形状にあるに過ぎない。
【0015】
(第3実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第3実施形態について説明する。
図3Cは別の変換器モジュールの断面図であり、更にブッロク体27と第2フラットパネル25Bを含み、ブッロク体27は第1変換器21と第2フラットパネル25Bの間に設けられる。第1フラットパネル25Aを固定台座として、第1変換器21に時間変動電場を印加すると、第1変換器21の左右両端が上下に振動し、この上下振動の慣性力がブッロク体27によって第2フラットパネル25Bに伝送される。第2フラットパネル25Bがタッチパッド(touch pad)、タッチパネル(touch panel)、又はその他のタッチスクリーンインターフェースである場合、この振動は触覚フィードバックを発生させることができる。また、第2フラットパネル25Bをフラットパネルスピーカの振動フラットパネルとして音波を発生させることもできる。第1変換器21を駆動すると共に、時間変動電場を第2変換器23に印加して、第1変換器21と第2変換器23から発生する振動を一致(in phase、即ち、建設的干渉)させ、或いは一致(位相差小)に近づけると、第2フラットパネル25Bから発生する振動量も増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。前記ブッロク体27は第3変換器(図示せず)への置換が可能であり、第1変換器21、第2変換器23、及び第3変換器による第2フラットパネル25Bに作用する慣性力が一致或いは一致に近いと、第2フラットパネル25Bから発生する振動量が増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。
【0016】
(第4実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第4実施形態について説明する。
図3Dは別の変換器モジュールの断面図であり、図3Cの構造と比較すると、更に第3変換器(P’’と標示)29を含み、同様に第1変換器21と第2フラットパネル25Bの間に設けられる。第1変換器21と第3変換器29の間はさらに絶縁部材(図示せず)で隔てられる。本実施形態では、ブッロク体27と第2変換器23の設置位置は第1変換器21の一端に近接し、第3変換器29の設置位置は第1変換器21の他端に近接する。図3Dの動作原理と図3Cは類似しており、相違は図3Dの第2変換器23とブッロク体27が第1変換器21の一端にあり、第1変換器21の他端の上方に第3変換器29を増設することにある。第1変換器21、第2変換器23、及び第3変換器29はブッロク体27によって第2フラットパネル25Bに作用する慣性力が一致或いは一致に近づくと、第2フラットパネル25Bから発生する振動量も増大して、触覚フィードバックや音波の伝送効果を高める。以下に図2と図3A−Dに示される各種変換器モジュールの各々の構成要件を詳述する。
【0017】
本実施形態では、一部又は全部の構成要件は迅速な組み立てに便利な様にモジュール形態に製造することができる。即ち、第1変換器21、第2変換器23、第1フラットパネル25A、ブッロク体27、第2フラットパネル25B、及び第3変換器29等の構成要件の一部をモジュールに製造することができる。本実施形態における各構成要件間の設置方式は一体成型、接着固定、ロッキング、螺合、又は他の技術によることが可能である。第1フラットパネル25Aや第2フラットパネル25Bはスクリーン、タッチパネル、フレーム(frame)、基板、或いはハウジング(housing)でよい。ブッロク体27は空洞又は中身の詰まったものでよく、形状は筒状、柱状、又は他の形状でよく、数量は単数乃至複数でよい。
【0018】
本実施形態では、第1変換器21、第2変換器23、又は第3変換器29に使用されるスマートマテリアルは圧電(piezoelectric)材料(例:ジルコン酸チタン酸鉛(lead zirconate titanate、PZT))、電気活性ポリマー(electroactive polymer、EAP)、形状記憶合金(shape memory alloy, SMA)、磁気歪み材料(magnetostrictive material)、ボイスコイルモータ(voice coil motor)、偏心回転質量モータ(eccentric rotating mass (ERM) motor)、或いはリニア共振アクチュエータ(linear resonant actuator, LRA)でよいが、これらに限定されない。
【0019】
(第5実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第5実施形態について説明する。
図4Aは第1変換器21、第2変換器23、又は第3変換器29の詳細な断面図である。第1変換器21を例に取ると、導電層210、第1スマートマテリアル層211A、及び第1電極層212Aを含む。第1スマートマテリアル層211Aは導電層210の上表面に形成した上で、第1スマートマテリアル層211Aの上表面に第1電極層212Aを塗布する。導電層210と第1電極層212Aはそれぞれ第1スマートマテリアル層211Aを駆動するのに必要な2つの電極とし、前記導電層210は実施する際は導電可能な薄層材料(例:電極層)、或いは板状材料(例:金属板)とする。導電層210が金属板である場合、第1変換器21の強靱性、耐用性を高めることができると共に、慣性力を増すこともでき、音波や触覚フィードバックを発生させる。図4Aの第1変換器21は単層の第1スマートマテリアル層211Aを使用していることから、一般に圧電材料を採用した場合、ユニモルフ(unimorph)という。また、実施する際、第1変換器21は2層、又は複数層の第1スマートマテリアル層211Aを採用して、公知の積層(multi-layers)モルフを形成することができる。
【0020】
(第6実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第6実施形態について説明する。
図4Bは別の第1変換器21又は第2変換器23の詳細な断面図である。第1変換器21を例に取ると、導電層210、第1スマートマテリアル層211A、第1電極層212A、第2スマートマテリアル層211B、及び第2電極層212Bを含む。第1スマートマテリアル層211Aは導電層210の上表面に形成した上で、第1スマートマテリアル層211Aの上表面に第1電極層212Aを塗布する。第2スマートマテリアル層211Bは導電層210の下表面に形成した上で、第2スマートマテリアル層211Bの下表面に第2電極層212Bを塗布する。導電層210は第1/第2スマートマテリアル層211A/Bの共通電極とし、第1/第2電極層212A/Bはそれぞれ第1/第2スマートマテリアル層211A/Bを駆動するのに必要な電極とする。図4Bの第1変換器21は2層の第1/第2スマートマテリアル層211A/Bを使用することから、一般に圧電材料を採用した場合、バイモルフ(bimorph)という。また、実施する際、第1変換器21の少なくとも一側は2層又は複数層の第1スマートマテリアル層211A、或いは2層又は複数層の第2スマートマテリアル層211Bを採用して、公知の積層(multi-layers)モルフを形成することができる。
【0021】
(第7実施形態)
次に本発明の変換器モジュールの第7実施形態について説明する。
図5Aから図5Eは各種形状の第1変換器21の上面図を例示している。図5Aは矩形の第1変換器21の上面図であり、少なくとも矩形の導電層210と矩形の第1スマートマテリアル層211A(第1電極層212Aは図示せず)を含む。図5Bは円形の第1変換器21の上面図であり、少なくとも円形の導電層210と円形の第1スマートマテリアル層211A(第1電極層2312Aは図示せず)を含む。図5Cはスリーポインテッドスター(tri-forked star)形の第1変換器21の上面図であり、少なくともスリーポインテッドスター形の導電層210とスリーポインテッドスター形の第1スマートマテリアル層211A(第1電極層212Aは図示せず)を含む。図5Dは十字形の第1変換器21の上面図であり、少なくとも導電層210と第1スマートマテリアル層211A(第1電極層212Aは図示せず)を含む。
【0022】
上記各種形状の第1変換器23はユニモルフ(unimorph)を例に取っている。実施する際は、同様に第2スマートマテリアル層211Bを増やして導電層210の下表面に形成した上で、第2スマートマテリアル層211Bの表面に第2電極層212Bを塗布して、前記バイモルフ(bimorph)を形成することができる。
【0023】
図5Eは別の十字形の第1変換器21の上面図であり、前記十字形の導電層210上には、十字形に垂直に交わった2つの第1スマートマテリアル層211Aを有し、絶縁部材213で両者を絶縁分離するが、前記絶縁部材213は絶縁層や絶縁体でよい。
【0024】
上述した実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当前記技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【0025】
10・・・・・・変換器
12・・・・・・粘着部材
14・・・・・・上ハウジング
21・・・・・・第1変換器
210・・・・・導電層
211A・・・・第1スマートマテリアル層
211B・・・・第2スマートマテリアル層
212A・・・・第1電極層
212B・・・・第2電極層
213・・・・・絶縁部材
23・・・・・・第2変換器
25A・・・・・第1フラットパネル
25B・・・・・第2フラットパネル
27・・・・・・ブロック体
29・・・・・・第3変換器
P・・・・・・・第1変換器
P’・・・・・・第2変換器
P’’・・・・・第3変換器
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1変換器と、
第1フラットパネルと前記第1変換器の間に設けられた第2変換器と、
を備えたことを特徴とする変換器モジュール。
【請求項2】
前記第2変換器は嵌設するように前記第1フラットパネルの表面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項3】
前記第2変換器は嵌設するように前記第1変換器の表面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項4】
前記第1変換器は平面状であることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項5】
前記第1変換器は曲面状であることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項6】
前記第1変換器と第2フラットパネルの間に設けられたブッロク体を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項7】
前記第1変換器と前記第2フラットパネルの間に設けられた第3変換器を更に含むことを特徴とする請求項6に記載の変換器モジュール。
【請求項8】
前記第1フラットパネル或いは前記第2フラットパネルは、スクリーン、タッチパネル、フレーム(frame)、基板、又はハウジング(housing)であることを特徴とする請求項6に記載の変換器モジュール。
【請求項9】
前記第1変換器、前記第2変換器、或いは前記第3変換器に使用されるスマートマテリアルは、圧電材料、電気活性ポリマー(EAP)、形状記憶合金(SMA)、磁気歪み材料、ボイスコイルモータ(voice coil motor)、偏心回転質量モータ(ERM motor)、又はリニア共振アクチュエータ(LRA)であることを特徴とする請求項7に記載の変換器モジュール。
【請求項10】
前記圧電材料はジルコン酸チタン酸鉛(PZT)であることを特徴とする請求項9に記載の変換器モジュール。
【請求項11】
前記第1変換器、前記第2変換器、或いは前記第3変換器は、
導電層と、
前記導電層の上表面に形成された少なくとも1つの第1スマートマテリアル層と、
前記第1スマートマテリアル層の上表面に形成された少なくとも1つの第1電極層と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の変換器モジュール。
【請求項12】
前記導電層は金属板であることを特徴とする請求項11に記載の変換器モジュール。
【請求項13】
前記第1変換器は矩形、円形、十字形、又はスリーポインテッドスター形であることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項14】
前記十字形の第2変換器は十字形の導電層を備え、2つの第1スマートマテリアル層は前記十字形の導電層に垂直に交わり、絶縁部材で両者を分離することを特徴とする請求項13に記載の変換器モジュール。
【請求項15】
前記第1変換器、前記第2変換器、或いは前記第3変換器は更に、
前記導電層の下表面に形成された少なくとも1つの第2スマートマテリアル層と、
前記第2スマートマテリアル層の下表面に形成された少なくとも1つの第2電極層と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載の変換器モジュール。
【請求項1】
第1変換器と、
第1フラットパネルと前記第1変換器の間に設けられた第2変換器と、
を備えたことを特徴とする変換器モジュール。
【請求項2】
前記第2変換器は嵌設するように前記第1フラットパネルの表面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項3】
前記第2変換器は嵌設するように前記第1変換器の表面に設けられることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項4】
前記第1変換器は平面状であることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項5】
前記第1変換器は曲面状であることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項6】
前記第1変換器と第2フラットパネルの間に設けられたブッロク体を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項7】
前記第1変換器と前記第2フラットパネルの間に設けられた第3変換器を更に含むことを特徴とする請求項6に記載の変換器モジュール。
【請求項8】
前記第1フラットパネル或いは前記第2フラットパネルは、スクリーン、タッチパネル、フレーム(frame)、基板、又はハウジング(housing)であることを特徴とする請求項6に記載の変換器モジュール。
【請求項9】
前記第1変換器、前記第2変換器、或いは前記第3変換器に使用されるスマートマテリアルは、圧電材料、電気活性ポリマー(EAP)、形状記憶合金(SMA)、磁気歪み材料、ボイスコイルモータ(voice coil motor)、偏心回転質量モータ(ERM motor)、又はリニア共振アクチュエータ(LRA)であることを特徴とする請求項7に記載の変換器モジュール。
【請求項10】
前記圧電材料はジルコン酸チタン酸鉛(PZT)であることを特徴とする請求項9に記載の変換器モジュール。
【請求項11】
前記第1変換器、前記第2変換器、或いは前記第3変換器は、
導電層と、
前記導電層の上表面に形成された少なくとも1つの第1スマートマテリアル層と、
前記第1スマートマテリアル層の上表面に形成された少なくとも1つの第1電極層と、
を含むことを特徴とする請求項7に記載の変換器モジュール。
【請求項12】
前記導電層は金属板であることを特徴とする請求項11に記載の変換器モジュール。
【請求項13】
前記第1変換器は矩形、円形、十字形、又はスリーポインテッドスター形であることを特徴とする請求項1に記載の変換器モジュール。
【請求項14】
前記十字形の第2変換器は十字形の導電層を備え、2つの第1スマートマテリアル層は前記十字形の導電層に垂直に交わり、絶縁部材で両者を分離することを特徴とする請求項13に記載の変換器モジュール。
【請求項15】
前記第1変換器、前記第2変換器、或いは前記第3変換器は更に、
前記導電層の下表面に形成された少なくとも1つの第2スマートマテリアル層と、
前記第2スマートマテリアル層の下表面に形成された少なくとも1つの第2電極層と、
を含むことを特徴とする請求項11に記載の変換器モジュール。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【公開番号】特開2013−38755(P2013−38755A)
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−206689(P2011−206689)
【出願日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【出願人】(510147710)慶良電子股▲分▼有限公司 (9)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月21日(2013.2.21)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【出願人】(510147710)慶良電子股▲分▼有限公司 (9)
【Fターム(参考)】
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