CN109032399A

CN109032399A - 输入装置

Info

Publication number: CN109032399A
Application number: CN201810490368.9A
Authority: CN
Inventors: 粟生仁志
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2018-12-18
Also published as: EP3413160A1; US10579178B2; US20180356928A1; JP2018206275A

Abstract

本发明提供一种输入装置，在不设置对操作面板的振动方向之外的方向上的位移进行限制而容许操作面板在振动方向上的位移的结构的情况下，能减少操作面板的振动方向上的偏差并有效地使操作面板振动。该输入装置的特征在于，具有：配置有触控传感器(3)且具有由操作者接触操作的触摸面(4a)的平板状的操作面板(4)；以沿着触摸面(4a)的一轴方向上可位移的方式支撑在印刷电路基板(5)上的支撑单元；以及使操作面板(4)沿着一轴方向振动的致动器(7)，其中，支撑单元由金属板簧(6)构成，该金属板簧(6)设置于印刷电路基板(5)和固定在操作面板(4)的固定金属件(8)之间的四个角部，板簧(6)仅在一轴方向上具有弹簧特性。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及输入装置。

背景技术

专利文献1中记载了关于输入装置的发明。该输入装置具有：平板状的操作面板，配置有触控传感器且具有由操作者接触操作的触摸面；支撑单元，以能够在沿着触摸面的一轴方向上位移的方式将操作面板支撑于固定部；以及致动器，使操作面板在一轴方向上振动。其中支撑单元由设置在操作面板和固定部之间的多个位置上的弹性体块构成。

当该输入装置的操作面板的触摸面由操作者接触操作时，通过使操作面板在沿着该触摸面的一轴方向上振动，使得在与该触摸面接触的操作者的指尖上产生触觉。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-34991号公报

但是，在专利文献1所记载的输入装置中，将操作面板支撑于固定部的支撑单元是设置在操作面板与固定部之间的多个位置的弹性体块。因此，操作面板可以在沿着该触摸面的一轴方向，即振动方向上位移，当然也可以在其他方向上位移。由此，只要不设置对操作面板的振动方向以外的方向上的位移进行限制而容许操作面板的振动方向上的位移的结构，则操作面板的振动方向就会发生偏差，存在很难有效地使操作面板振动的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种不设置对操作面板的振动方向以外的方向上的位移进行限制而容许操作面板的振动方向上位移的结构，也能够减少操作面板的振动方向的偏差并有效地使操作面板振动的输入装置。

1.一种输入装置，其特征在于，所述输入装置具有：平板状的操作面板，配置有触控传感器，且具有由操作者进行接触操作的触摸面；支撑单元，以能够在沿着所述触摸面的一轴方向上位移的方式将所述操作面板支撑于固定部；以及致动器，使所述操作面板在所述一轴方向上振动；所述支撑单元由金属制成的板簧构成，所述板簧仅在所述一轴方向上具有弹簧特性，述板簧被设置在所述固定部与所述操作面板之间的多个位置，或者所述板簧被设置在所述固定部与被固定在所述操作面板上的固定金属件之间的多个位置。

2.如1所述的输入装置，其特征在于，所述板簧具有：中间部，被配置在垂直于所述一轴方向的一个平面内，且仅能够在所述一轴方向上弯曲变形；一端部，以从所述中间部的一端呈直角地折弯的状态连接设置；以及另一端部，以从所述中间部的另一端呈直角地折弯的状态连接设置；所述一端部被固定于所述固定部，所述另一端部被固定于所述操作面板或者所述固定金属件。

3.如2所述的输入装置，其特征在于，所述板簧在侧视时为Z形，所述一端部和所述另一端部以相对于所述中间部彼此向相反方向折弯的状态连接设置。

4.如1～3中任一项所述的输入装置，其特征在于，所述操作面板在俯视时为矩形，并以所述矩形的一组对边沿着所述一轴方向的状态配置；所述板簧至少设置有四个，将所述操作面板的四个角部或者所述固定金属件的四个角部连接于所述固定部。

5.如1～4中任一项所述的输入装置，其特征在于，所述操作面板振动的振幅为0.1mm～0.5mm。

根据本发明，将操作面板支撑于固定部的支撑单元，是在固定部与操作面板之间或者固定部与固定在所述操作面板上的固定金属件之间的多个位置上设置的板簧，该板簧仅在沿着操作面板的触摸面的一轴方向、即振动方向上具有弹簧特性，由此，该板簧本身成为限制操作面板的振动方向以外的方向上的位移而容许操作面板的振动方向上的位移的结构。由此，能够提供在不设置限制操作面板的振动方向以外的方向上的位移而容许操作面板的振动方向上的位移的结构的情况下，也可以减少操作面板的振动方向的偏差并使操作面板有效地振动的输入装置。

附图说明

图1A是表示本发明的实施方式的触摸面板的俯视图。

图1B是表示本发明的实施方式的触摸面板的侧视图。

图2是板簧的立体图。

图3A是表示本发明的其他实施方式的触摸面板的俯视图。

图3B是表示本发明的其他实施方式的触摸面板的侧视图。

附图标记的说明

1 触摸面板(电容式触摸面板)(输入装置)

3 触控传感器(电容式触控传感器)

4 操作面板(树脂成形面板)

4a 触摸面

5 印刷电路基板(固定部)

6 板簧(支撑单元)

7 致动器(螺线管)

8 固定金属件

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的输入装置的实施方式。

图1A是表示本发明的实施方式的触摸面板1的俯视图，图1B是表示本发明的实施方式的触摸面板1的侧视图。图2是板簧6的立体图。在图中示出了三维直角坐标系。在该三维直角坐标系中，Z(轴)方向是垂直于操作面板4的触摸面4a的方向。另外，+Z方向是接受触摸输入的表面侧。X(轴)方向和Y(轴)方向是沿着矩形的平板状的操作面板4的边缘的方向。更具体而言，X方向是沿着操作面板4的作为一组对边的长边的方向，Y方向是沿着操作面板4的作为另一组对边的短边的方向。图1A是触摸面板1的XY俯视图。图2是图1A的右下方的板簧6的立体图。

另外，图1A及图1B所示的触摸面板1构成为：其设置于车辆的中央操控台，在以车宽方向作为长度方向的矩形显示器，例如9.7英寸液晶显示器(LCD)上集成有车载导航或音频、空调的操作功能。该触摸面板1具有：显示面板2，其是9.7英寸液晶显示器；平板状的操作面板4，配置有触控传感器3，且具有由作为车辆乘员的操作者进行接触操作的触摸面4a；支撑单元，以能够在作为沿着其触摸面4a的一轴方向的X方向上位移的方式将操作面板4支撑于固定部；致动器7，使操作面板4沿X方向振动；以及固定金属件8，固定于操作面板4。

操作面板4是例如由丙烯酸类或聚碳酸酯类的透明树脂材料形成的、例如板厚为2～3mm的矩形的平板状，并具有彼此相向设置的表面(正面)和里面(背面)，并且上述表面和里面形成为相互平行的平面。表面是+Z侧的XY平面，里面是-Z侧的XY平面。另外，操作面板4具有沿着X方向的一组对边(两个端部边缘)和沿着Y方向的另一组对边(两个端部边缘)，其中，沿着X方向的一组对边为长边，沿着Y方向的另一组对边为短边。

在操作面板4的边缘部实施了例如黑色等的装饰印刷。该被印刷的部分是框架形状的装饰层4b。通过该装饰层4b在操作面板4的中央区域划出矩形的透明窗口部4c。与该透明窗口部4c对应的操作面板4的表面的中央区域成为触摸面4a。

触控传感器3是矩形的透明的片状电容式触控传感器，该触控传感器3经由透明粘合剂被贴合在与透明窗口部4c对应的操作面板4的里面的中央区域，并与触摸面4a相向地配置，能够检测与触摸面4a接触的操作者的手指的坐标位置(X坐标和Y坐标)。

显示面板2经由透明粘合剂被贴合在触控传感器3的里面，在显示面板2的屏幕上显示的图像，透过配置于该显示面板2的正面侧的触控传感器3、和操作面板4的透明窗口部4c及触摸面4a而被操作者观察到。

在图1B中，标记5是印刷电路基板。该印刷电路基板5被固定于车辆的中控台内，以与作为覆盖面板(装饰面板)的操作面板4的里面侧(背面侧)相向的状态平行地配置，所述操作面板4覆盖中央操控台的开口部并且在所述操作面板4与中央操控台的开口部之间设置有用于所述操作面板4振动的间隙。

致动器7与如下部件一起设置在印刷电路基板5上：作为触摸面板1的控制部的微型计算机，与待操作的车载装置如车载导航或音频、空调等连接的车载LAN接口，致动器7的驱动电路等。

另外，将印刷电路基板5作为固定部，操作面板4经由支撑单元以可在X方向上位移的方式被支撑于作为固定部的印刷电路基板5，该X方向作为沿着触摸面4a的一轴方向。

通过将金属板冲孔加工或弯曲加工成规定形状而形成固定金属件8。固定金属件8的平面形状形成为与操作面板4相同的矩形。另外，沿垂直于Y方向的一个面剖开的固定金属件8的剖面形状形成为礼帽形状。固定金属件8具有：矩形的底板部8a，形成在沿着X方向的宽度方向的中央区域；一对侧板部8b，从底板部8a的宽度方向的两端边缘呈直角地竖起；以及一对凸缘部8c，从各侧板部8b的上端边缘向宽度方向的外侧呈直角地伸出。

通过将一对凸缘部8c的多个位置以热铆接等方式固定于操作面板4的里面的沿着X方向的宽度方向上的两端部，从而在底板部8a相对于操作面板4的里面平行地分开的状态下，固定金属件8被固定在操作面板4的里面。在操作面板4的里面与固定金属件8的底板部8a的间隙(空间)内收容配置有触控传感器3和显示面板2。

支撑单元由金属板簧6构成，该金属板簧设置于作为固定部的印刷电路基板5与操作面板4之间的多个位置，板簧6仅在作为沿着操作面板4的触摸面4a的一轴方向的X方向上具有弹簧特性。

其中，由于在操作面板4的里面固定有固定金属件8，因此作为支撑单元的板簧6被设置于作为固定部的印刷电路基板5与固定金属件8之间的多个位置。更具体而言，在与操作面板4的四个角部对应的固定金属件8的四个角部的里面，通过将板簧6设置在所述固定金属件8与印刷电路基板5之间，从而将固定金属件8的四个角部连接于印刷电路基板5，从而将操作面板4以可在X方向上位移的方式支撑于印刷电路基板5。即，支撑单元由相同结构的四个板簧6构成，该四个板簧6在与操作面板4的四个角部对应的固定金属件8的四个角部的里面，被设置于所述固定金属件8与印刷电路基板5之间，且仅在X方向上具有弹簧特性。

例如通过将弹簧用的磷青铜板或者不锈钢带冲孔加工或者弯曲加工成规定形状而形成板簧6。仅在X方向上具有弹簧特性的板簧6具有：矩形的平板状的中间部6a，配置在垂直于X方向的一个平面内，并且仅在X方向上可弯曲变形；矩形的平板状的一端部6b，从中间部6a的一端以折弯呈直角的状态连接设置；以及矩形平板状的另一端部6c，从中间部6a的另一端以折弯呈直角的状态连接设置。另外，在沿着Y方向的侧视图中，板簧6呈Z形，并且一端部6b和另一端部6c相对于中间部6a以相相反方向折弯的状态连接设置。

四个板簧6的一端部6b通过铆钉等分别与固定金属件8的底板部8a的四个角部接合固定，四个板簧6的另一端部6c通过铆钉等分别与印刷电路基板5接合固定。

在四个板簧6中，图1A的左上和右上的两个板簧6将穿过操作面板4的中心的沿着Y方向的一条直线作为对称轴而左右对称地设置，与此相同地，图1A的左下和右下的两个板簧6将穿过操作面板4的中心的沿着Y方向的一条直线作为对称轴而左右对称地设置。

图1A的左上和左下的两个板簧6将穿过操作面板4的中心的沿着X方向的一条直线作为对称轴而上下对称地设置，与此相同地，图1A的右上和右下的两个板簧6将穿过操作面板4的中心的沿着X方向的一条直线作为目标轴而上下对称地设置。

图1A的左上和左下的两个板簧6的朝向被设置成一端部6b分别向右侧(内侧)突出而另一端部6c分别向左侧(外侧)突出，与此相反，图1A的右上和右下的两个板簧6的朝向被设置成一端部6b分别向左侧(内侧)突出而另一端部6c分别向右侧(外侧)突出这样的朝向。对于四个板簧6的朝向，也可以被设置成图1A的左上和左下的两个板簧6与图1A的右上和右下的两个板簧6的朝向相同。

致动器7由螺线管构成。螺线管构成为具有固定电极、可动电极、基座构件以及弹性构件。固定电极形成为具有长脚和短脚的L字型的板状磁芯的叠层体。在固定电极的长脚上缠绕有线圈。可动电极是在向线圈供电时被固定电极磁吸引并向-X方向(图1的纸面左侧)移动的电极。该可动电极是形成为与固定电极相同形状的具有长脚和短脚的L字形的板状磁芯的叠层体，并在基座构件上可移动地配置。固定电极和可动电极作为整体被配置为矩形形状，具体地，一者的长脚与另一者的短脚以隔着间隙的方式在X方向上彼此相向地配置。基座构件由树脂制的平板构成，其上表面配置有固定电极和可动电极。在未对线圈供电时，弹性构件对可动电极向远离固定电极的方向施力。另外，在向线圈供电时，可动电极被固定电极磁吸引并向-X方向移动，在未向线圈供电时，可动电极向在比在线圈供电时所产生的电磁吸引力小的弹性构件的弹簧特性的作用下，向+X方向(图1中的纸面右侧)移动并返回到初始状态的位置。

致动器7通过将可动电极的X方向的振动传递到操作面板4，使操作面板4向X方向振动，因此，还具备与可动电极一体地移动的两根连接销7a。这些连接销7a被固定于可动电极的长脚上部的两端部并向上突出。

其中，由于在操作面板4的里面固定有固定金属件8，因此致动器7能够配置在操作面板4的中央区域的里面侧。因此，通过单一的致动器7能够呈现均匀的触觉。致动器7设置在与操作面板4的中央区域对应的印刷电路基板5的上表面的一个位置，致动器7的基座构件通过止动螺钉等固定在印刷电路基板5上，致动器7的连接销7a分别与在固定金属件8的底板部8a设置的孔卡合连接。

为了提高触感或操作面板4的大型化，可以设置多个致动器7。

对致动器7驱动控制使得操作面板4的振动振幅成为0.1mm～0.5mm。

如上构成的触摸面板1在操作面板4的触摸面4a被操作者接触操作时，致动器7在X方向振动。由此，操作面板4在X方向振动。如上所述，通过操作面板4在X方向振动，能够对与该触摸面4a接触的操作者的指尖赋予触觉反馈。

根据如上所述的本实施方式的触摸面板1，在作为固定部的印刷电路基板5上支撑操作面板4的支撑单元，是被设置在印刷电路基板5与被固定在操作面板4上的固定金属件8之间的多个位置(四个位置)的板簧6，该板簧6仅在作为沿着操作面板4的触摸面4a的一轴方向的X方向上，即，仅在振动方向上具有弹簧特性，由此，该板簧6本身成为限制操作面板4的振动方向(X方向)以外的方向(Y方向或Z方向)的位移而容许操作面板4的振动方向位移的结构。由此，在不设置容许操作面板4的振动方向上的位移的结构的情况下，也可以减少操作面板4的振动方向的偏差并能够使操作面板4有效地振动。

另外，将操作面板4的振动振幅设定为0.1mm～0.5mm，在振幅过小时，不能通过板簧6的弹簧特性(弹性)获得向-X方向的回复力，而当振幅过大时能够观察到操作面板4在振动，从而成为低品质的产品。另外，如果振幅为0.1mm～0.5mm，则即使是例如50Hz以下的低频振动也能够获得明显的触觉反馈。

图3A是表示根据本发明的实施方式的触摸面板10的俯视图，图3B是表示根据本发明的实施方式的触摸面板10的侧视图。

图3A、图3B所示的触摸面板10与图1A、图1B所示的触摸面板1的不同之处在于，前者不具备固定在操作面板4上的固定金属件8以及与此相关的以下两点，除此之外，图3A、图3B所示的触摸面板10具有与图1A、图1B所示的触摸面板1相同的结构，并起到与该触摸面板1相同的效果。

在触摸面板10中，由于在操作面板4的里面未固定有固定金属件8，因此板簧6的一端部6b利用铆钉等分别被接合固定在操作面板4的里面的四个角部。另外，致动器7设置在与操作面板4的边缘部分对应的印刷电路基板5上表面，致动器7的基座构件通过止动螺钉等固定于印刷电路基板5，致动器7的连接销7a分别与设置在操作面板4的孔卡合连接。在与操作面板4的边缘部分对应的印刷电路基板5的上表面，具体而言，致动器7被分别设置于图3A的左上和右下的两个板簧6之间的一个位置、以及图3A的左下和右下的两个板簧6之间的一个位置共计两个位置出，但也可以仅被设置在其中一个位置。

以上，说明了本发明的实施方式，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内能够进行各种变形。例如，在车辆的中控台或仪表板内设置了兼具显示功能和输入功能的触摸面板以外，还设置了无显示功能的仅具有输入功能的接触式开关或触控板，但本发明也可以适应于接触式开关或触控板等的输入装置。另外，也可以将各种车载装置的框体乃至机架作为固定部，并通过多个板簧，以可在沿着触摸面的一轴方向上位移的方式将操作面板支撑于固定部。另外，触控传感器也可以配置在操作面板的表面。作为触控传感器也可以提供电容式以外的例如阻抗膜式触控传感器。

Claims

1.一种输入装置，其特征在于，

所述输入装置具有：

平板状的操作面板，配置有触控传感器，且具有由操作者进行接触操作的触摸面；

支撑单元，以能够在沿着所述触摸面的一轴方向上位移的方式将所述操作面板支撑于固定部；以及

致动器，使所述操作面板在所述一轴方向上振动，

所述支撑单元由金属制成的板簧构成，所述板簧仅在所述一轴方向上具有弹簧特性，所述板簧被设置在所述固定部与所述操作面板之间的多个位置，或者所述板簧被设置在所述固定部与被固定在所述操作面板上的固定金属件之间的多个位置。

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述板簧具有：

中间部，被配置在垂直于所述一轴方向的一个平面内，且仅能够在所述一轴方向上弯曲变形；

一端部，以从所述中间部的一端呈直角地折弯的状态连接设置；以及

另一端部，以从所述中间部的另一端呈直角地折弯的状态连接设置，

所述一端部被固定于所述固定部，所述另一端部被固定于所述操作面板或者所述固定金属件。

3.如权利要求2所述的输入装置，其特征在于，

所述板簧在侧视时为Z形，所述一端部和所述另一端部以相对于所述中间部彼此向相反方向折弯的状态连接设置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述操作面板在俯视时为矩形，并以所述矩形的一组对边沿着所述一轴方向的状态配置，

所述板簧至少设置有四个，将所述操作面板的四个角部或者所述固定金属件的四个角部连接于所述固定部。

5.如权利要求1～3中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述操作面板振动的振幅为0.1mm～0.5mm。

6.如权利要求1～3中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述板簧至少设置有四个，将所述操作面板的四个角部或者所述固定金属件的四个角部连接于所述固定部，

所述操作面板振动的振幅为0.1mm～0.5mm。