JP2008123429A - タッチパネルディスプレイ装置および電子機器並びに遊技機器 - Google Patents

Abstract

【課題】使用感を高める上で有利なタッチパネルディスプレイ装置および電子機器並びに遊技機器を提供する。
【解決手段】駆動信号Ｓがアクチュエータ２２へ供給され、可動パネルユニット１４は、その駆動信号Ｓの波形に従って、可動パネルユニット１４の厚さ方向に沿って振動する。駆動信号Ｓは開始部Ａ、中間部Ｂ、終了部Ｃを含んでいる。開始部Ａは、駆動信号Ｓの大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する部分である。中間部Ｂは、開始部Ａに続いて所定の周波数でその大きさが変化する部分である。終了部Ｃは、中間部Ｂに続いてその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る部分である。実線で示すように、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方は、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈している。
【選択図】図４

Description

本発明は、タッチパネルディスプレイ装置およびこのようなタッチパネルディスプレイ装置を備えた電子機器並びに遊技機器に関する。

入力装置ないし入出力装置として用いられるタッチパネルディスプレイ装置は、ソフトウェアによって入力画面を自由に構成できるため、機械的スイッチを用いて構成した入力装置では得られないフレキシビリティを備えており、また、軽量且つコンパクトに構成でき、機械的故障の発生頻度が低いなどの数々の利点を有することから、現在では、比較的大きな各種機械の操作パネルから、非常に小さな携帯機器の入出力装置に至るまで、広く利用されている。

多くのタッチパネルディスプレイ装置は、それを操作するユーザの指先が、平坦で滑らかなパネル面に触れるだけであるため、機械的スイッチを用いて構成した入力装置を操作するときに指先に感じるクリック感のような、指先の触覚によるユーザへのフィードバックが存在せず、そのことが装置の操作感を頼りないものにしていた。この点を改善するために、操作するユーザの指先に触覚をフィードバックするようにしたタッチパネルディスプレイ装置が開示されている（特許文献１参照）。
このタッチパネルディスプレイ装置は、ユーザの指先が接触するタッチパネルを、アクチュエータを用いて振動させることによって、ユーザの指先に触覚を発生させるようにしたものである。

特開２００３−２８８１５８号公報

ところで、アクチュエータとして正弦波あるいは正弦波に近似した駆動信号が供給されることで振動する圧電アクチュエータなどを用いる場合、図９に示すように、駆動信号Ｓ０は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部Ａと、開始部Ａに続きアクチュエータを振動させる大きさの振幅を有する中間部Ｂと、中間部Ｂに続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部Ｃとを含んでいる。
ここで、開始部Ａおよび終了部Ｃは中間部Ｂと異なり、駆動信号Ｓ０の波形がゼロクロスする部分を含んでいるため、言い換えると、駆動信号Ｓ０の大きさの変化が急峻であることから、開始部Ａおよび終了部Ｃは高周波成分を含んでいる。
多くの場合、このような高周波成分は人間の可聴範囲の周波数を含むため、そのような高周波成分を含む駆動信号Ｓ０によってアクチュエータがタッチパネルを振動させることで、タッチパネルから音響ノイズが発生することになり、使用者にとって違和感や不快感を与えることが懸念される。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、使用者に違和感や不快感を与えることなく、使用感を高める上で有利なタッチパネルディスプレイ装置、およびそのようなタッチパネルディスプレイ装置を備える電子機器並びに遊技機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ディスプレイパネルと、タッチパネルを備えた平板形状の可動パネルユニットと、前記可動パネルユニットを変位可能に支持構造体上に支持する可動支持部と、駆動信号が供給されることで前記可動パネルユニットを駆動して振動させるアクチュエータと、前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに供給することにより前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを備え、前記アクチュエータが前記可動パネルユニットを振動させることによって、前記可動パネルユニットのパネル面である前記タッチパネルに接触しているユーザの指先に触覚を発生させるタッチパネルディスプレイ装置であって、前記駆動信号は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部と、前記開始部に続き所定の周波数でその大きさが変化する中間部と、前記中間部に続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部とを含み、前記開始部および前記終了部の双方または一方は、前記開始部および前記終了部の双方または一方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈していることを特徴とする。
また本発明は、機器側筐体を有する電子機器であって、前記機器側筐体にはタッチパネルディスプレイ装置が組み込まれ、前記タッチパネルディスプレイ装置は、ディスプレイパネルと、タッチパネルを備えた平板形状の可動パネルユニットと、前記可動パネルユニットを変位可能に支持構造体上に支持する可動支持部と、駆動信号が供給されることで前記可動パネルユニットを駆動して振動させるアクチュエータと、前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに供給することにより前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを備え、前記アクチュエータが前記可動パネルユニットを振動させることによって、前記可動パネルユニットのパネル面である前記タッチパネルに接触しているユーザの指先に触覚を発生させ、前記駆動信号は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部と、前記開始部に続き所定の周波数でその大きさが変化する中間部と、前記中間部に続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部とを含み、前記開始部および前記終了部の双方または一方は、前記開始部および前記終了部の双方または一方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈していることを特徴とする。
また本発明は、機器側筐体を有する遊技機器であって、前記機器側筐体にはタッチパネルディスプレイ装置が組み込まれ、前記タッチパネルディスプレイ装置は、ディスプレイパネルと、タッチパネルを備えた平板形状の可動パネルユニットと、前記可動パネルユニットを変位可能に支持構造体上に支持する可動支持部と、駆動信号が供給されることで前記可動パネルユニットを駆動して振動させるアクチュエータと、前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに供給することにより前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを備え、前記アクチュエータが前記可動パネルユニットを振動させることによって、前記可動パネルユニットのパネル面である前記タッチパネルに接触しているユーザの指先に触覚を発生させ、前記駆動信号は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部と、前記開始部に続き所定の周波数でその大きさが変化する中間部と、前記中間部に続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部とを含み、前記開始部および前記終了部の双方または一方は、前記開始部および前記終了部の双方または一方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈していることを特徴とする。

本発明によれば、触覚フィードバック発生時における音響ノイズの発生を低減することができ、使用感を高める上で有利となる。

（第１の実施の形態）
以下に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るタッチパネルディスプレイ装置１０の構成を示す断面図である。
タッチパネルディスプレイ装置１０は、筐体１２（支持構造体）、可動パネルユニット１４、可動支持部材１６、第１のスペーサーブロック１８、第２のスペーサーブロック２０、アクチュエータ２２、アクチュエータ駆動制御部３６（図２参照）などを含んで構成されている。

図１に示すように、筐体１２は、矩形板状の底壁１２Ａを含んで構成されている。
可動パネルユニット１４は、画像を表示するための制御信号が供給されることにより画像を表示するディスプレイパネル２４と、ディスプレイパネル２４の表示面２４０２に重ね合わされて一体的に設けられたタッチパネル２６とを備え、矩形板状（平板形状）を呈している。
本実施の形態では、ディスプレイパネル２４は透過型の液晶ディスプレイ装置で構成されており、液晶層と該液晶層を挟む２枚のガラス基板からなるディスプレイ本体２４Ａと、ディスプレイ本体２４Ａの表示面２４０２と反対側に位置する背面２４０４に取着されディスプレイ本体２４Ａを背面２４０４から表示面２４０２に向けて照明するバックライト２４Ｂとを含んで構成され、バックライト２４Ｂはディスプレイ本体２４Ａに一体的に取着されている。
ディスプレイパネル２４は、バックライトが不要な反射型の液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬディスプレイ装置であってもよい。
タッチパネル２６は、例えば２枚の透明なＰＥＴフィルムと、その２枚のフィルム間に透明電極フィルムを形成した、いわゆるフィルム−フィルムタイプのタッチパネルで構成されており、可動パネルユニット１４の薄型化が図られている。
タッチパネル２６は、表示面２４０２の全域を覆う大きさを有し、表示面２４０２に重ね合わされて接着剤などによって接着されてディスプレイパネル２４と一体的に設けられている。
したがって、本実施の形態では、可動パネルユニット１４の表面１４０２はタッチパネル２６の表面で構成され、可動パネルユニット１４の背面１４０４はバックライト２４Ｂの背面で構成されている。

可動支持部材１６は、可動パネルユニット１４を底壁１２Ａの底面１２０２と平行させ、表面１４０２を底壁１２Ａと反対側に臨ませた状態で、可動パネルユニット１４の厚さ方向に変位可能に底壁１２Ａ上に支持するものであり、弾性材料で構成されている。
本実施の形態では、可動支持部材１６は、可動パネルユニット１４の背面１４０４の四隅において、この可動パネルユニット１４と底面１２０２との間に設けられている。
このような弾性材料は、可動パネルユニット１４をできるだけ容易に変位させることができるようなものとすることが望ましく、それには、弾性材料として超低硬度の高分子ゲル材料から成るものとするとよい。
例えば、北川工業株式会社が「ＫＧゲル（商標）」という製品名で市場に提供している、シート状の超低硬度の高分子ゲル材料は、可動支持部材１６の材料として特に適したものである。その具体例について述べると、例えば、厚さが１ｍｍの「ＫＧゲル（商標）」のシートを２ｍｍ角に切断することによって、高さが１ｍｍの弾性体ブロックを形成し、その弾性体ブロックの上下両面を、両面接着シートなどを用いて底壁１２Ａと可動パネルユニット１４の背面１４０４の四隅とに接着することにより、可動パネルユニット１４の可動支持部材１６を好適に構成することができる。
弾性材料として高分子ゲル材料以外の適当な材料としては、例えば、種々のラバー材料、軟質ポリエチレン、それにシリコーン樹脂などがある。

アクチュエータ２２は、可動パネルユニット１４の背面１４０４と底壁１２Ａとの間に配設されている。
アクチュエータ２２として、細長い板状の屈曲変位型圧電アクチュエータを使用することができる。この種の圧電アクチュエータとしては、バイモルフ型圧電アクチュエータや、モノモルフ型圧電アクチュエータが知られており、それらのうちではバイモルフ型の方が、より強力な駆動力を発揮できることから好ましく、また、単層バイモルフ型圧電アクチュエータと積層バイモルフ型圧電アクチュエータとでは、前者の方が低い電圧で駆動できることから、モバイル電子機器に用いるのにより適しているといえる。
そのため、本実施の形態では、アクチュエータ２２として積層バイモルフ型圧電アクチュエータを使用している。

図１に示したように、細長い板状の積層バイモルフ型圧電アクチュエータ２２は、その長手方向両端部が２つの第１のスペーサーブロック１８を介して底壁１２Ａに連結されており、各第１のスペーサーブロック１８とアクチュエータ２２の各端部との間、並びに、第１のスペーサーブロック１８と底壁１２Ａとの間は、両面接着テープを用いて接着されている。
また、アクチュエータ２２は、その長手方向中央部が第２のスペーサーブロック２０を介して可動パネルユニット１４の背面１４０４の中央に連結されており、第２のスペーサーブロック２０とアクチュエータ２２との間、並びに、第２のスペーサーブロック２０と可動パネルユニット１４の背面１４０４との間は、両面接着テープを用いて接着されている。
このようにして底壁１２Ａ（筐体１２）と可動パネルユニット１４との間に取付けた積層バイモルフ型圧電アクチュエータ２２に電圧（駆動信号）を印加すると、このアクチュエータ２２が屈曲変位を発生するため、その長手方向中央部が図１に矢印Ａで示した方向に変位して、可動パネルユニット１４を矢印Ｂで示した方向に変位させる。
この変位の向き及び大きさは、印加する電圧の極性及び大きさに対応したものとなる。また、こうして発生する可動パネルユニット１４の変位の方向は、この可動パネルユニット１４の厚さ方向に沿った方向である。したがって、アクチュエータ２２は、可動パネルユニット１４を、その厚さ方向に沿った方向に駆動するものである。
なお、アクチュエータ２２の底壁１２Ａへの取り付け構造は、本実施の形態のようにアクチュエータ２２の長手方向の両端を底壁１２Ａに取り付ける、いわゆる両持ち構造に限定されるものではなく、長手方向の一端のみを底壁１２Ａに取り付ける、いわゆる片持ち構造であってもよいが、本実施の形態のように両持ち構造にすると、片持ち構造に比較してアクチュエータ２２で生じる振動を効率よく発生させることができ、アクチュエータ２２の省電力化を図る上で有利となる。

なお、可動パネルユニット１４の構成は、以上に説明したものに限られない。
例えば、タッチパネル２６とディスプレイパネル２４とを一体化せずに、ディスプレイパネル２４を筐体１２（支持構造体）上に固定し、タッチパネル２６だけで可動パネルユニット１４を構成するようにしてもよい。
そうした場合には、その可動パネルユニット１４を構成しているタッチパネル２６がディスプレイパネル２４に重なる位置にくるように、その可動パネルユニット１４を配置するようにする。
この構成によれば、タッチパネル２６だけが、可動パネルユニット１４の厚さ方向（タッチパネル２６の表面と直交する方向）に変位可能に支持されることになる。

図２はタッチパネルディスプレイ装置１０の構成要素である制御部及び電子回路を示すブロック図である。
符号３０は、タッチパネルディスプレイ装置１０を装備した電子機器の制御システムであり、タッチパネルディスプレイ装置１０の制御部及び電子回路は、この制御システム３０の制御下にある。
タッチパネルディスプレイ装置１０の制御部及び電子回路には、可動パネルユニット１４の一方の構成要素であるタッチパネル２６に接続したタッチパネル回路３２と、可動パネルユニット１４の他方の構成要素であるディスプレイパネル２４に接続したＬＣＤ駆動回路３４と、アクチュエータ２２を駆動制御するアクチュエータ駆動制御部３６とが含まれている。

タッチパネル回路３２は、一般的なタッチパネルに付随している回路であり、タッチパネルから得られる信号を処理することによって、タッチパネルのパネル面（可動パネルユニット１４の表面１４０２）のユーザの指先が接触している位置を表す信号を発生させる。
また、このタッチパネル回路３２は、タッチパネル２６が接触圧を検出できるものである場合には、その接触圧を表す信号も発生するものであり、また、必要とあらば、パネル面の接触位置を表す信号に更に処理を施して、パネル面に接触している指先の移動速度や加速度を表す信号を発生させるものである。
タッチパネル回路３２が発生する信号は、タッチパネル入力信号として、制御システム３０へ供給されている。
ＬＣＤ駆動回路３４は、一般的な液晶ディスプレイパネルに付随している回路であり、制御システム３０から受取る制御信号に従って、ディスプレイパネル２４を駆動して視覚表示を行う。

アクチュエータ駆動制御部３６は、中央処理装置及びメモリを備えたワンチップコンピュータと電子回路とで構成されており、制御システム３０から制御信号を受取るためのインターフェース３８を含んでいる。制御システム３０から受取る制御信号は、出力タイミング信号と波形選択信号とを含むものである。アクチュエータ駆動制御部３６はメモリ４０を備えており、このメモリ４０には、複数の波形の夫々に対応した、波形生成に必要なデータ（波形データ）が格納されている。アクチュエータ駆動制御部３６は更に、波形生成機構４２と、出力信号送出回路４４と、パワーアンプ４６とを備えている。

波形生成機構４２は、ソフトウェアにより構成された機構であって、波形選択信号により指定された波形に対応したデータをメモリ４０から読出し、その読出した波形データに従って波形を生成する。出力信号送出回路４４は、波形生成機構４２が生成した波形を有する出力信号を、出力タイミング信号により指定された期間に亘って送出するものである。
また、パワーアンプ４６は、出力信号送出回路４４の出力信号を増幅して、圧電アクチュエータ２２へ駆動信号Ｓとして供給するものである。

図３の（Ａ）〜（Ｄ）に、波形生成機構４２で生成される波形の具体例を示した。図から明らかなように、それらは振動波形であり、その振幅、周期、及び波形は、一定のものもあれば変化するものもある。メモリ４０に格納されている波形データには、振幅及び周期に関するデータも含まれている。そして、メモリ４０に格納されている複数の波形に対応した波形データのうちから、波形選択信号により指定された波形の波形データが読出され、その波形を有する駆動信号Ｓがアクチュエータ２２へ供給されるため、可動パネルユニット１４は、その駆動信号Ｓの波形に従って、可動パネルユニット１４の厚さ方向に沿って振動することになる。
駆動信号Ｓの周波数は例えば１００Ｈｚから３００Ｈｚであり、触覚フィードバックを与えるためには、１周期以上の駆動信号Ｓを与えればよい。
そして、この可動パネルユニット１４の振動が、可動パネルユニット１４の表面１４０２（パネル面）に触れているユーザの指先に、その駆動信号Ｓの波形に応じた触覚を発生させる。従って、換言するならば、アクチュエータ駆動制御部３６は、可動パネルユニット１４を駆動して複数の所定の振動パターンのうちから選択した振動パターンで振動させるものであり、また、それら複数の所定の振動パターンは、可動パネルユニット１４のパネル面に接触しているユーザの指先に互いに異なった触覚を発生させるものである。

可動パネルユニット１４の振動振幅が２０μｍ〜５０μｍ程度になるようにして、指先にどのような触覚が発生するかを実際に試してみたところ、可動パネルユニット１４のパネル面に触れている指先は、可動パネルユニット１４が振動していることは鋭敏に知覚するが、可動パネルユニット１４の振動方向を識別することはできなかった。一方、出力信号の波形の違いによって、明瞭に異なる触覚が発生することが判明した。また、可動パネルユニット１４の振動パターン次第で、指先に擬似的な凹凸感や素材感を知覚させることが可能であることも判明した。

次に、本発明の要旨である可動パネルユニット１４から異音が発生することを防止する構成について説明する。
図４は駆動信号Ｓの波形の一例を示す図である。
図４において、実線部分が本実施の形態に係るタッチパネルディスプレイ装置１０においてアクチュエータ２２に供給される駆動信号Ｓを示し、破線部分が従来のタッチパネルディスプレイ装置においてアクチュエータ２２に供給される駆動信号Ｓ´を示している。
駆動信号Ｓは正弦波あるいは正弦波に近似した波形を呈している。
本例では、駆動信号Ｓは１周期分発生されており、開始部Ａ、中間部Ｂ、終了部Ｃを含んでいる。
開始部Ａは、駆動信号Ｓの大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する部分である。
中間部Ｂは、開始部Ａに続いて所定の周波数でその大きさが変化する部分であり、アクチュエータ２２を振動させるに足りる大きさの振幅を有している。
終了部Ｃは、中間部Ｂに続いてその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る部分である。
本実施の形態の駆動信号Ｓは、実線で示すように、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方は、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈している。
そして、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方に含まれる高周波成分は、人間の可聴範囲における音響の周波数成分を含んでいる。
言い換えると、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方は、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるような緩やかな傾きの波形を呈している。
また、中間部Ｂの波形は従来の駆動信号Ｓ´と同一である。

次に、開始部Ａおよび終了部Ｃにおける駆動信号の波形データを生成する方法の一例について説明する。
図５は駆動信号の波形図、図６は駆動信号の開始部近傍を拡大して示した波形図である。
図５、図６において横軸は時間ｔ、縦軸は駆動信号Ｓの値である電圧Ｅを示す。
また、図６において横軸に付した値は任意単位で示した時間ｔ（＝０、１、２、３……）を示す。
図５、図６において、実線は本実施の形態の駆動信号Ｓを示し、破線は従来の駆動信号Ｓ´を示す。
本例では、駆動信号Ｓである出力電圧Ｅ（ｔ）のうち、中間部Ｂは（１）式で示される正弦波である。
Ｅ（ｔ）＝ｓｉｎ（ｔ） （１）
そして、開始部Ａの出力電圧Ｅは、（２）式で示される。
Ｅ（ｔ）＝ＡＶＥ（ｓｉｎ（ｔ−ｎ）、ｓｉｎ（ｔ−ｎ−１），ｓｉｎ（ｔ−ｎ−２），ｓｉｎ（ｔ−ｎ−３），……ｓｉｎ（ｔ），ｓｉｎ（ｔ＋１）、ｓｉｎ（ｔ＋２），……ｓｉｎ（ｔ＋ｎ）） （２）
ただし、ｎは自然数である。また、ＡＶＥは（ ）内の数値の平均値を示すものであり、例えば、ｎ個の数値ｘ１乃至ｘｎの平均値は、ＡＶＥ（ｘ１、ｘ２、ｘ３、……、ｘｎ）＝（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋……＋ｘｎ）／ｎとして示される。
すなわち、開始部Ａにおいて、時間ｔにおける電圧Ｅは、中間部Ｂと同じ振幅と周波数を有する正弦波信号の波形がゼロから立ち上がる立ち上がり部分の所定期間にわたる出力値（電圧値）の平均値に基づいて生成され、具体的には、前記正弦波信号の時間ｔを中心とした前後ｎ個分の電圧の平均値で示されている。
本例では、ｎ＝２０としているので、時間ｔの電圧Ｅは、時間ｔに対応する１個の電圧Ｅと、時間ｔを中心とした前後２０個分の電圧Ｅとの合計４１個分の電圧Ｅの平均値となり、（３）式で示される。
Ｅ（ｔ）＝ＡＶＥ（ｓｉｎ（ｔ−２０）、ｓｉｎ（ｔ−１９），ｓｉｎ（ｔ−１８），ｓｉｎ（ｔ−１７），……ｓｉｎ（ｔ），ｓｉｎ（ｔ＋１）、ｓｉｎ（ｔ＋２），……ｓｉｎ（ｔ＋２０）） （３）
すなわち、駆動信号Ｓの中間部Ｂは正弦波を呈し、開始部Ａの波形は、中間部Ｂと同じ振幅と周波数を有する正弦波信号の波形の立ち上がり部分の所定期間にわたる出力値（電圧値）の平均値（本例では、時間（ｔ−２０）から時間（ｔ＋２０）の間の期間）にわたる前記正弦波信号の出力値の平均値に基づいて生成されている。
このようにして生成された開始部Ａの波形は、図５、図６に示すように、開始部Ａに含まれる高周波成分の発生量が抑制されるような緩やかな傾きの波形を呈している。
なお、終了部Ｃの波形における時間ｔにおける電圧Ｅは、中間部Ｂと同じ振幅と周波数を有する正弦波信号の波形がゼロに立ち下がる立ち下がり部分の所定期間にわたる出力値（電圧値）の平均値に基づいて生成される。
そして、このような駆動信号Ｓを生成するためには、上記の式で求められた駆動信号Ｓの波形データをメモリ４０に格納しておき、前述したように、波形生成機構４２によってその波形データをメモリ４０から読出し、その読出した波形データを出力信号送出回路４４に与え、これにより、出力信号送出回路４４で生成された駆動信号Ｓをパワーアンプ４６を介してアクチュエータ２２に供給すればよい。
また、このような開始部Ａ、終了部Ｃの波形の生成方法は、本例に限定されるものではなく、従来公知の直線補間による波形の生成などを含むさまざまな波形の生成方法を用いることが可能である。

本実施の形態によれば、駆動信号Ｓは、その開始部Ａおよび終了部Ｃにおいて前記高周波成分の発生量が抑制されているため、駆動信号Ｓが供給されたアクチュエータ２２によって振動される可動パネルユニット１４からは人間の可聴範囲内の音響、すなわち音響ノイズがほとんど発生しない。
これにより、タッチパネルディスプレイ装置１０を操作する使用者に対して、異音の発生による違和感や不快感を与えることが防止され使用感を高める上で有利となる。
なお、開始部Ａおよび終了部Ｃの何れか一方のみを緩やか大きさが変化する波形としても音響ノイズの低減を図ることができるが、本実施の形態のように、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方をそれらの大きさが緩やかに変化する波形とすれば、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方において音響ノイズの発生を防止でき、使用感を高める上でより有利となる。

（比較例）
次に、本実施の形態の比較例として従来のタッチパネルディスプレイ装置における駆動信号について説明する。
従来の駆動信号Ｓ´の開始部Ａおよび終了部Ｃは、図４、図５、図６に破線で示すように、本実施の形態の駆動信号Ｓの開始部Ａおよび終了部Ｃと異なり、波形がゼロクロスする部分を含んでおり、駆動信号Ｓ´の大きさがゼロから急激に立ち上がり、あるいは、急激にゼロに立ち下がるため、すなわち、駆動信号Ｓ´の大きさの変化（傾きの変化）が急峻であることから、開始部Ａおよび終了部Ｃは高周波成分を含んでいる。
このような高周波成分は多くの場合、人間の可聴範囲の周波数を含んでいる。
したがって、駆動信号Ｓ´が供給されたアクチュエータ２２によって振動される可動パネルユニット１４から音響ノイズが発生し、使用者にとって違和感や不快感を与えるおそれがある。
これに対して、本実施の形態のように、開始部Ａおよび終了部Ｃが緩やかに大きさが変化する波形となる駆動信号Ｓを用いると音響ノイズの発生を効果的に防止することができる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、本発明に係るタッチパネルディスプレイ装置１０を電子機器としての遊技機器に適用したものである。
図７（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態の遊技機器２の説明図である。なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様または同一の部分、部材については同一の符号を付して説明する。
遊技機器２は、ゲームセンターなどの店舗に設置されるアーケードゲーム機と称されるものであり、（Ａ）に示す遊技機器２はユーザが立った状態でゲームを行うものであり、（Ｂ）に示す遊技機器２はユーザが椅子２０６に座った状態でゲームを行うものである。
図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、遊技機器２は機器側筐体２０２を有し、タッチパネルディスプレイ装置１０の筐体１２は機器側筐体２０２に取り付けられ、機器側筐体２０２の正面の開口２０２Ａから可動パネルユニット１４の表面１４０２が外方に露出するように配置されている。開口２０２Ａの下方の機器側筐体２０２の箇所には操作ボタンや操作レバーなどの操作部材が配置された操作卓２０４が設けられている。
ユーザは、タッチパネルディスプレイ装置１０のディスプレイパネル２４に表示される画面を視認しつつタッチパネル２６を指で押圧操作することによりゲームを行う。
このような遊技機器２においても第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論である。
特に、このような遊技機器２では、タッチパネルディスプレイ装置１０の面積が大きく、したがって、可動パネルユニット１４の面積が大きいことから、異音が発生した場合、その異音の音量が大きなものとなることが懸念されるが、本実施の形態によればそのような異音の発生を効果的に防止でき、ユーザに対して違和感や不快感を与えることがなく使用感を向上させる上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は可動パネルユニット１４をパネル面と平行な面に沿って振動させる点が第１の実施の形態と異なっており、それ以外の点については第１の実施の形態と同様である。
図８は第３の実施の形態のタッチパネルディスプレイ装置５０の構成を示す斜視図である。
第３の実施の形態のタッチパネルディスプレイ装置５０は、第１の実施の形態と同様に、筐体１２（支持構造体）、可動パネルユニット１４、可動支持部材１６、第１のスペーサーブロック１８、第２のスペーサーブロック２０、アクチュエータ２２、アクチュエータ駆動制御部３６（図２参照）などを含んで構成されている。

筐体１２の底壁１２Ａには、平面視長方形の平板形状の可動パネルユニット１４の１つの側辺に対向するようにして、固定壁１２Ｂが設けられている。この固定壁１２Ｂは、電子機器の筐体ないしフレームによって画成されており、従って、支持構造体１２の一部を成すものである。

可動パネルユニット１４は第１の実施の形態と同様に、ディスプレイパネル２４と、ディスプレイパネル２４の表示面２４０２に重ね合わされて一体的に設けられたタッチパネル２６とを備え、矩形板状（平板形状）を呈しており、可動パネルユニット１４の表面１４０２はタッチパネル２６の表面で構成され、可動パネルユニット１４の背面１４０４はバックライト２４Ｂの背面で構成されている。

可動支持部材１６は、可動パネルユニット１４を底壁１２Ａの底面１２０２と平行させ、表面１４０２を底壁１２Ａと反対側に臨ませた状態で、可動パネルユニット１４をそのパネル面と平行な面に沿って変位可能に底壁１２Ａ上に支持するものであり、第１の実施の形態と同様の弾性材料で構成されている。

互いに対向した可動パネルユニット１４の側辺と固定壁１２Ｂとの間に、アクチュエータ２２が配設されている。
アクチュエータ２２は、その長手方向両端部がスペーサーブロック１８を介して固定壁１２Ｂに連結されており、各スペーサーブロック１８とアクチュエータ２２の各端部との間、並びに、各スペーサーブロック１８と固定壁１２Ｂとの間は、両面接着テープを用いて接着されている。
また、アクチュエータ２２は、その長手方向中央部がスペーサーブロック２０を介して可動パネルユニット１４の側辺（固定壁１２Ｂに対向している側辺）に連結されており、スペーサーブロック２０とアクチュエータ２２との間、並びに、スペーサーブロック２４と可動パネルユニット１４の側辺との間は、両面接着テープを用いて接着されている。
このようにして支持構造体１２の固定壁１２Ｂと可動パネルユニット１４との間に取付けたアクチュエータ２２に電圧を印加すると、このアクチュエータ２２が屈曲変位を発生するため、その長手方向中央部が図８に矢印Ａで示した方向に変位して、可動パネルユニット１４を矢印Ｂで示した方向に変位させる。
この変位の向き及び大きさは、印加する電圧の極性及び大きさに対応したものとなる。また、こうして発生する可動パネルユニット１４の変位の方向は、この可動パネルユニット１４のパネル面に平行な平面に沿った方向である。従って、アクチュエータ２２は、可動パネルユニット１４を、そのパネル面に平行な平面に沿った方向に駆動するものである。

このような構成においても、第１の実施の形態と同様に、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方は、開始部Ａおよび終了部Ｃの双方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈した駆動信号Ｓを、アクチュエータ２２に供給することによって、可動パネルユニット１４からの音響ノイズの発生を抑制し、タッチパネルディスプレイ装置５０を操作する使用者に対して、異音の発生による違和感や不快感を与えることが防止され使用感を高めることができる。
また、第３の実施の形態のタッチパネルディスプレイ装置５０においても、タッチパネル２６とディスプレイパネル２４とを一体化せずに、ディスプレイパネル２４を筐体１２（支持構造体）上に固定し、タッチパネル２６だけで可動パネルユニット１４を構成するようにしてもよいことは第１の実施の形態と同様である。
また、第３の実施の形態のタッチパネルディスプレイ装置５０を、第２の実施の形態と同様に、電子機器としての遊技機器２に適用することができ、その場合、第２の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論である。
なお、上述した実施の形態では、タッチパネルディスプレイ装置が適用される電子機器として遊技機器を例にとって説明したが、本発明のタッチパネルディスプレイ装置は、カーナビゲーションシステム、携帯情報端末装置、携帯電話機、ＡＴＭ（現金自動預け払い機）、ＰＯＳ（販売時点情報管理システム）におけるレジ、家庭用ゲーム機器、携帯ゲーム機器、その他種々のゲーム機器などさまざまな電子機器に適用可能である。

本発明の実施の形態に係るタッチパネルディスプレイ装置１０の構成を示す断面図である。 タッチパネルディスプレイ装置１０の構成要素である制御部及び電子回路を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は波形生成機構４２で生成される波形の具体例を示す図である。 駆動信号Ｓの波形の一例を示す図である。 駆動信号の波形図である。 駆動信号の開始部近傍を拡大して示した波形図である。 （Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態の遊技機器２の説明図である。 第３の実施の形態のタッチパネルディスプレイ装置５０の構成を示す斜視図である。 従来のタッチパネルディスプレイ装置における駆動信号の波形を示す図である。

符号の説明

２……遊技機器、１０、５０……タッチパネルディスプレイ装置、１２……筐体、１４……可動パネルユニット、１６……可動支持部材、２２……アクチュエータ、２４……ディスプレイパネル、２６……タッチパネル、３６……アクチュエータ駆動制御部、Ｓ……駆動信号、Ａ……開始部、Ｂ……中間部、Ｃ……終了部。

Claims (16)

1. ディスプレイパネルと、
   タッチパネルを備えた平板形状の可動パネルユニットと、
   前記可動パネルユニットを変位可能に支持構造体上に支持する可動支持部と、
   駆動信号が供給されることで前記可動パネルユニットを駆動して振動させるアクチュエータと、
   前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに供給することにより前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを備え、
   前記アクチュエータが前記可動パネルユニットを振動させることによって、前記可動パネルユニットのパネル面である前記タッチパネルに接触しているユーザの指先に触覚を発生させるタッチパネルディスプレイ装置であって、
   前記駆動信号は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部と、前記開始部に続き所定の周波数でその大きさが変化する中間部と、前記中間部に続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部とを含み、
   前記開始部および前記終了部の双方または一方は、前記開始部および前記終了部の双方または一方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈している、
   ことを特徴とするタッチパネルディスプレイ装置。
2. 前記高周波成分は人間の可聴範囲における音響の周波数成分を含むこと、
   を特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
3. 前記中間部は正弦波を呈し、
   前記駆動信号の開始部および前記終了部の双方または一方の波形は、前記中間部と同じ振幅と周波数を有する正弦波信号の波形がゼロから立ち上がる立ち上がり部分および前記正弦波信号の波形がゼロに立ち下がる立下り部分の所定期間にわたる出力値の平均値に基づいて生成される、
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
4. 前記可動支持部は前記可動パネルユニットを該可動パネルユニットの厚さ方向に沿って変位可能に支持し、
   前記アクチュエータは前記可動パネルユニットを前記厚さ方向に沿って振動させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
5. 前記可動支持部は前記可動パネルユニットを該可動パネルユニットのパネル面に平行な平面に沿って変位可能に支持し、
   前記アクチュエータは前記可動パネルユニットを前記パネル面に平行な平面に沿って振動させる、
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
6. 前記ディスプレイパネルと前記タッチパネルとが一体に結合されて前記可動パネルユニットが構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
7. 前記ディスプレイパネルが前記支持構造体上に固定されており、前記タッチパネルが前記ディスプレイパネルに重なる位置にくるように前記可動パネルユニットが配置されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
8. 前記アクチュエータ駆動制御部は、
   波形に対応した波形データを格納したメモリと、
   該メモリから読出した波形データに従って波形を生成する波形生成機構と、
   該波形生成機構が生成した波形を有する駆動信号を前記アクチュエータへ供給する手段とを備えている、
   ことを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
9. 前記可動支持部は、前記可動パネルユニットと前記支持構造体との間の複数箇所に設けられた、弾性体ブロックから成ることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
10. 前記弾性体ブロックは高分子ゲル材料から成ることを特徴とする請求項９記載のタッチパネルディスプレイ装置。
11. 前記アクチュエータは、細長い板状の屈曲変位型圧電アクチュエータであり、
    該圧電アクチュエータは、前記可動パネルユニットのパネル面の反対側に位置する背面と、その背面に対向して設けられた前記支持構造体の一部である固定部との間に配設され、
    該圧電アクチュエータは、その長手方向両端部が前記可動パネルユニットの前記背面と前記固定部との一方に連結され、その長手方向中央部が前記可動パネルユニットの前記背面と前記固定部との他方に連結されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
12. 前記圧電アクチュエータは、積層バイモルフ型圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
13. 前記アクチュエータは、細長い板状の屈曲変位型圧電アクチュエータであり、該圧電アクチュエータは、前記可動パネルユニットの１つの側辺とその側辺に対向して設けられた前記支持構造体の一部である固定部との間に配設され、該圧電アクチュエータは、その長手方向両端部が前記可動パネルユニットの前記側辺と前記固定部との一方に連結され、その長手方向中央部が前記可動パネルユニットの前記側辺と前記固定部との他方に連結されていることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルディスプレイ装置。
14. 前記圧電アクチュエータは、積層バイモルフ型圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１３記載のタッチパネルディスプレイ装置。
15. 機器側筐体を有する電子機器であって、
    前記機器側筐体にはタッチパネルディスプレイ装置が組み込まれ、
    前記タッチパネルディスプレイ装置は、
    ディスプレイパネルと、
    タッチパネルを備えた平板形状の可動パネルユニットと、
    前記可動パネルユニットを変位可能に支持構造体上に支持する可動支持部と、
    駆動信号が供給されることで前記可動パネルユニットを駆動して振動させるアクチュエータと、
    前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに供給することにより前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを備え、
    前記アクチュエータが前記可動パネルユニットを振動させることによって、前記可動パネルユニットのパネル面である前記タッチパネルに接触しているユーザの指先に触覚を発生させ、
    前記駆動信号は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部と、前記開始部に続き所定の周波数でその大きさが変化する中間部と、前記中間部に続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部とを含み、
    前記開始部および前記終了部の双方または一方は、前記開始部および前記終了部の双方または一方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈している、
    ことを特徴とする電子機器。
16. 機器側筐体を有する遊技機器であって、
    前記機器側筐体にはタッチパネルディスプレイ装置が組み込まれ、
    前記タッチパネルディスプレイ装置は、
    ディスプレイパネルと、
    タッチパネルを備えた平板形状の可動パネルユニットと、
    前記可動パネルユニットを変位可能に支持構造体上に支持する可動支持部と、
    駆動信号が供給されることで前記可動パネルユニットを駆動して振動させるアクチュエータと、
    前記駆動信号を生成して前記アクチュエータに供給することにより前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御部とを備え、
    前記アクチュエータが前記可動パネルユニットを振動させることによって、前記可動パネルユニットのパネル面である前記タッチパネルに接触しているユーザの指先に触覚を発生させ、
    前記駆動信号は、その大きさが時間経過とともにゼロから次第に増大する開始部と、前記開始部に続き所定の周波数でその大きさが変化する中間部と、前記中間部に続きその大きさが時間経過と共に減少しゼロに至る終了部とを含み、
    前記開始部および前記終了部の双方または一方は、前記開始部および前記終了部の双方または一方に含まれる高周波成分の発生量が抑制されるようにその大きさが緩やかに変化する波形を呈している、
    ことを特徴とする遊技機器。

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