JP2012216137A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルの振動を可能な限り減殺させずに防塵対策を施した電子機器を提供する。
【解決手段】タッチパネル２０と、タッチパネル２０を筐体１０に防塵可能に支持する枠状の弾性支持部材２５と、タッチパネル２０を振動させる振動部２３ａ，２３ｂと、を備え、弾性支持部材２５は、タッチパネル２０の振動によりせん断変形するように、タッチパネル２０を筐体１０に支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネルを備える電子機器に関するものである。

現在、電子機器の入力装置として、タッチパネルやタッチパッドなどが広く採用されている。そのような入力装置において、操作者がタッチパネルやタッチパッドなどを操作した際に、タッチパネルやタッチパッドを振動させることにより、操作者の指先などに操作感をフィードバックするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載の電子機器の分解斜視図である。図６に示すように、特許文献１に記載の電子機器（ディスプレイ装置）は、ディスプレイモニタ１００、パネル固定用フレーム２１０、タッチパネル４００、およびカバー５００を備えている。この電子機器は、タッチパネル４００等の各部品が、上記ディスプレイモニタ１００に対して組付けられることにより構成されている。

特許文献１に記載の電子機器において、ディスプレイモニタ１００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）からなり、全体が矩形かつ扁平な形状を有している。ディスプレイモニタ１００は、図示しない制御装置による制御に従って、例えばキーやボタン等のオブジェクトまたは各種の情報などを、その表示面に表示する。このディスプレイモニタ１００の表示面上には、当該モニタ１００とほぼ同じ大きさのタッチパネル４００が位置するように組付けられる。

タッチパネル４００は、例えば透明な樹脂板にマトリクス状のスイッチ回路が形成され、パネル表面が操作者の指先などにより接触されると、その接触位置に応じた検出信号を制御装置に出力するように構成されている。つまり、操作者は、タッチパネル４００を通して映し出されるディスプレイモニタ１００の表示に従って当該パネル４００に対して操作を行うことにより、電子機器に対して当該表示に応じた各種情報を入力することができる。

この電子機器においては、図６に示すように、タッチパネル４００の裏面側の対向する２辺に沿って、それぞれ圧電素子（ピエゾ素子）４２０が貼り付けられている。タッチパネル４００が操作者による接触を検出すると、この電子機器は、制御装置から圧電素子４２０に駆動信号（電圧）を付与する。この駆動信号を受信すると、圧電素子４２０は伸縮するため、この電子機器は、タッチパネル４００の操作面に対して振動を発生させることができる。すなわち、上記操作に伴って、タッチパネル４００が振動することにより、操作者は操作感を得ることができるようになっている。

なお、この電子機器において、タッチパネル４００は、パネル固定用フレーム２１０を介してディスプレイモニタ１００に組付けられている。パネル固定用フレーム２１０は、ＡＢＳ等の硬質の樹脂材料から形成されることにより全体が剛性を有した構成となっている。

図６に示すように、パネル固定用フレーム２１０には、タッチパネル４００をその四隅において保持するホルダ２２０が組付けられる。図７は、４つのホルダ２２０のうち１つが、タッチパネル４００の隅に取り付けられる様子を示す拡大図である。各ホルダ２２０には、タッチパネル４００の角部を差込み可能なスリット状の差込み部３６０がそれぞれ形成されている。また、図６に示すように、パネル固定用フレーム２１０の周囲側面には、各側面それぞれの端部付近に、ホルダ２２０を固定するための固定孔３２０が設けられている。そして、図７に示すホルダ２２０に形成されたフック３４０ａが、図６に示す各固定孔３２０に差し込まれることにより、各ホルダ２２０は、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に固定される。

このように、各ホルダ２２０にタッチパネル４００の四隅がそれぞれ差込まれると、各ホルダ２２０は、タッチパネル４００を四隅で外側から拘束するとともに、厚み方向の両側からも拘束した状態で保持する。したがって、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネル４００が固定されるように配置することができる。

また、ホルダ２２０は、それぞれ、パネル固定用フレーム２１０よりも弾性係数の小さい材料から形成されており、例えばシリコン系の樹脂またはゴムにより一体成型されている。このように、ホルダ２２０は、タッチパネル４００を安定的に保持する一方で、タッチパネル４００が振動できるように弾性変形可能に構成されている。なお、タッチパネル４００とディスプレイモニタ１００との間には、タッチパネル４００の厚み方向の変位を可能とする隙間が確保される。このため、圧電素子４２０が振動する際に、当該振動に伴うタッチパネル４００の厚み方向の変位が可能となっている。

したがって、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネル４００を振動させる際に、その振動を大きく妨げることがないようになっているため、タッチパネル４００の振動による操作感を良好に確保することができる。

特開２０１０−４４４９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電子機器は、例えば車載用ナビゲーションシステムのディスプレイ装置などを想定しており、電子機器そのものの防塵対策および防水対策は特に施されていない。例えば、図６に示す電子機器を組み立てると、タッチパネル４００は、弾性材料のホルダ２２０の差込み部３６０に差し込まれた状態で、つまりホルダ２２０を介して、パネル固定用フレーム２１０に取り付けられる。これは、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に強固に固定してしまうと、圧電素子４２０が振動する際に、タッチパネル４００が厚み方向に変位せず、タッチパネル４００を良好に振動させることができなくなるためである。したがって、タッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間には、隙間ができることになり、当該隙間から埃や水分が浸入することが多分に想定される。

そこで、特許文献１に記載の電子機器において、防塵対策として、例えば、タッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間に、圧縮可能に防塵用クッションなどの弾性部材を挿入することが考えられる。しかし、弾性部材を圧縮可能に挿入すると、弾性部材が常にタッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間に位置して、弾性部材の両端面が抑えられることになるため、圧縮後の厚さのぶんだけタッチパネルが振動する物理的なスペースを奪ってしまうことになる。したがって、このような構造においては、タッチパネルが振動する際の振幅を稼ぐことができないことになる。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、タッチパネルの振動を可能な限り減殺させずに防塵対策を施した電子機器を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る電子機器の発明は、
タッチパネルと、
該タッチパネルを筐体に防塵可能に支持する枠状の弾性支持部材と、
前記タッチパネルを振動させる振動部と、を備え、
前記弾性支持部材は、前記タッチパネルの振動によりせん断変形するように、前記タッチパネルを前記筐体に支持する、
ことを特徴とするものである。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る電子機器において、
前記弾性支持部材は、一端面が前記タッチパネルに固定され、他端面側の内側面または外側面が前記筐体に固定されている、
ことを特徴とするものである。

第３の観点に係る発明は、第１の観点に係る電子機器において、
前記弾性支持部材は、一端面側の内側面が前記タッチパネルに固定され、他端面が前記筐体に固定されている、
ことを特徴とするものである。

第４の観点に係る発明は、第１の観点に係る電子機器において、
前記タッチパネルは前記弾性支持部材の内側面に固定され、
前記弾性支持部材は、その外側面が前記筐体に固定されている、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、タッチパネルの振動を可能な限り減殺させずに防塵対策を施した電子機器を提供することが可能となる。

本発明の第１実施の形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。 図１のII-II線に沿った概略断面図である。 図２の部分分解斜視図である。 図２の弾性支持部材のせん断変形を説明するための図である。 本発明の第２実施の形態に係る電子機器の概略断面図である。 従来の電子機器の構成を示す分解斜視図である。 図６の部分拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る電子機器の外観を示す斜視図である。図１に示す電子機器１は、外観上、筐体１０と、タッチパネル２０と、ベゼル３０と、を備える。筐体１０は、図示の例では一つの筐体として示しているが、上部筐体と下部筐体とが一体に組み合わされて構成される場合もある。この場合、上部筐体と下部筐体との間は、これらが一体に組み合わされた状態において、例えばゴム製のパッキンを介した公知の密閉構造にする等して、適当な防塵および防水の措置がなされているものとする。筐体１０は、ある程度の衝撃に耐えうる例えば樹脂により構成するのが好適である。

タッチパネル２０は、後述するように表示部の表示面側に配置されて、表示部に表示されたオブジェクトに対する操作者の指やスタイラスペン等（以下、単に「接触物」と総称する）による接触を、対応するタッチパネル２０のタッチ面において検出する。したがって、本実施の形態において、「タッチパネル」とは、表示部の前面に配置される、すなわち当該表示部とは別に設けられる部材を想定して説明する。また、タッチパネル２０は、タッチ面に対する接触物の接触の位置を検出し、当該検出した接触の位置を制御部（図示せず）に通知する。

このタッチパネル２０は、例えば抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の公知の方式のものを用いることができる。なお、タッチパネル２０が接触物による接触を検出する上で、接触物がタッチパネル２０に物理的に触れることは必須ではない。例えば、タッチパネル２０が光学式である場合は、タッチパネル２０は当該タッチパネル２０上の赤外線が接触物で遮られた位置を検出するため、接触物がタッチパネル２０に触れることは不要である。

ベゼル３０は、タッチパネル２０の上面の周縁部を覆うように、筐体１０の上部に装着される。つまり、本実施の形態において、ベゼル３０は、筐体１０を支持部材として、筐体１０とタッチパネル２０との間に跨るように筐体１０に装着されている。ベゼル３０は、例えば金属製、プラスチック製、樹脂製などとすることができ、薄型ながらもある程度の強度を有する素材で構成するのが好適である。

図２は、図１のII-II線に沿った概略断面図である。図３は、図２の部分分解斜視図である。図４は、せん断変形を説明するための図である。図２に示すように、筐体１０には、回路基板４０および表示部５０が内蔵され、表示部５０の表示面側にタッチパネル２０が配置されている。表示部５０は、例えば操作者が入力の操作に用いる押しボタンスイッチ等の各種のオブジェクトを画像で表示する。このオブジェクトは、タッチパネル２０のタッチ面上において接触すべき領域を操作者に示唆する画像である。表示部５０は、例えば、液晶表示パネル（ＬＣＤ）や有機ＥＬ表示パネル等を用いて構成され、回路基板４０に搭載される。

回路基板４０には、表示部５０が搭載される他、タッチパネル２０の制御回路やタッチパネル２０に装着された後述する圧電素子の駆動回路等の電子機器１の動作に必要な回路が適宜実装される。

タッチパネル２０には、図３に示すように、タッチ面２０ａとは反対側の裏面２０ｂ上で、対向する二辺２１ａ，２１ｂの近傍に振動部を構成する圧電素子２３ａ，２３ｂが装着されている。圧電素子２３ａ，２３ｂは、例えば長さ方向に伸縮するもので、辺２１ａ，２１ｂに沿って、例えば両面テープや接着剤等により接着される。そして、圧電素子２３ａ，２３ｂは、回路基板４０に搭載されている図示しない駆動回路からの駆動信号を受けると、その長手方向に伸縮してタッチパネル２０を圧電素子２３ａ，２３ｂの長手方向に平行な方向に湾曲させる。これにより、圧電素子２３ａ，２３ｂは、駆動信号に応じた振動パターンでタッチパネル２０を振動させて、タッチパネル２０のタッチ面に接触している接触物に対して触感を呈示する。

このタッチパネル２０は、弾性支持部材２５を介して振動可能に筐体１０に支持される。弾性支持部材２５は、タッチパネル２０の裏面２０ｂとほぼ直交する平坦な外側面および内側面を有する矩形の枠状に形成されている。そして、弾性支持部材２５は、その一端面が、タッチパネル２０の裏面２０ｂにおいて、圧電素子２３ａ，２３ｂの間に両面テープや接着剤等により固着され、他端面側の外側面が、全周に亘って筐体１０の壁面１０ａに、同様に両面テープや接着剤等により固着される。つまり、弾性支持部材２５は、少なくとも筐体１０側の他端面が開放されてせん断変形可能に筐体１０に装着されている。なお、弾性支持部材２５の他端面側には、タッチパネル２０の振動により、弾性支持部材２５がせん断変形する充分なスペースが確保されている。

本実施の形態に係る電子機器１によると、タッチパネル２０は、枠状の弾性支持部材２５により筐体１０に支持されているので、表示部５０等が実装されている筐体１０の内部への塵埃の侵入を有効に防止でき、充分な防塵効果が得られる。また、弾性支持部材２５は、タッチパネル２０が圧電素子２３ａ，２３ｂにより厚み方向（図２の上下方向）に振動すると、その振動に応じて、少なくとも筐体１０側の開放されている端面が、図４に示すようにせん断変形する。したがって、弾性部材の両端面が抑えられる圧縮変形によってタッチパネル２０を振動可能に支持する場合と比較して、タッチパネル２０の振動の減殺を軽減することができる。

（第２実施の形態）
図５は、本発明の第２実施の形態に係る電子機器の概略断面図で、図２に対応するものである。本実施の形態に係る電子機器２は、第１実施の形態に係る電子機器１において、弾性支持部材２５の内側面にタッチパネル２０を固着し、弾性支持部材２５の外側面を筐体１０の壁面１０ｂに固着したものである。なお、タッチパネル２０は、その側面全周を両面テープや接着剤等により弾性支持部材２５の内側面に固着する。同様に、弾性支持部材２５の外側面は、その全周を両面テープや接着剤等により筐体１０の壁面１０ｂに固着する。なお、弾性支持部材２５の両端面側には、タッチパネル２０の振動により、弾性支持部材２５がせん断変形する充分なスペースが確保されている。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、第１実施の形態に示した構成要素と同一作用を成す構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。

本実施の形態に係る電子機器２によると、第１実施の形態と同様に充分な防塵効果が得られる。しかも、本実施の形態においては、弾性支持部材２５の両端面が開放されているので、タッチパネル２０が振動すると、弾性支持部材２５の両端面が、図４に示したようにせん断変形する。したがって、第１実施の形態におけるよりも、タッチパネル２０の振動の減殺をより軽減することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第１実施の形態においては、弾性支持部材２５の一端面をタッチパネル２０の裏面２０ｂに固着したが、該一端面側の内側面に第２実施の形態と同様にタッチパネル２０を固着し、弾性支持部材２５の他端面を筐体１０に固着してもよい。また、上記実施の形態において、タッチパネル２０とベゼル３０との間に、タッチパネル２０の振動を妨げない弾性部材を挿入して、防塵効果をさらに高めることも可能である。さらに、上記実施の形態では、タッチパネル２０およびベゼル３０の支持部材が筐体１０である場合について説明したが、表示部５０の図示しないホルダ等、筐体１０に直接あるいは間接的に固定される部材であってもよく、本発明における筐体はこれらの部材を含むものを意味するものである。

また、上述した実施の形態においては、タッチパネル２０の裏側に配置した表示部５０にオブジェクトを表示してタッチパネル２０が操作者の接触を検出する態様について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば表示部５０を有さずに、タッチパネル２０のタッチ面上にオブジェクトがインクなどにより直接印刷されているような態様を想定することもできる。

また、上記実施の形態では、タッチパネル２０を用いて、当該タッチパネル２０のタッチ面に対する接触を検出した。すなわち、上記実施の形態において、「タッチパネル２０」は、いわゆるタッチセンサのような部材を想定して説明した。しかしながら、本発明による電子機器に用いるタッチパネルは、操作者の指やスタイラスペンなどの接触物により接触されるものであれば任意のものとすることができる。

例えば、本発明による電子機器に用いるタッチパネルは、タッチ面に対する接触物の接触の位置を検出しない（つまりセンシング機能を有さない）、単なる「パネル」のような部材とすることもできる。また、接触位置のセンシング機能の有無に関わらず、例えば、押圧の荷重を検出する荷重検出部をさらに設け、該荷重検出部により検出される押圧荷重が触感を呈示する所定の基準を満たした際に、タッチパネルに対する接触がなされたものと判定して、振動部を駆動してタッチパネルを振動させることができる。

このような荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサや圧電素子等をタッチパネルに設けたものとして構成することができる。また、歪みゲージセンサや圧電素子等を用いることなく、タッチパネルにおける接触検出方式に応じて構成することができる。例えば、抵抗膜方式の場合には、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から荷重を検出するように構成することができる。また、静電容量方式の場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重が検出するように構成することができる。

ここで、荷重検出部により検出される押圧荷重が触感を呈示する所定の基準を満たした際とは、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値に達した際であってもよいし、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値を超えた際でもよいし、触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。

また、振動部は、２個の圧電素子２３ａ，２３ｂを用いて構成する場合に限らず、任意の個数の圧電素子を用いて構成することができる。例えば、タッチパネル２０の全面に透明圧電素子を設けて振動部を構成することもできる。また、圧電素子を用いる場合は、その逆効果および正効果を利用することにより、圧電素子を共用して振動部および荷重検出部を構成することもできる。また、振動部は、圧電素子に限らず、偏心モータを用いて構成することもできる。

また、上記実施の形態において、表示部５０およびタッチパネル２０は、表示部と接触検出部との両機能を共通の基板に持たせる等により、一体化した装置によって構成されるようにしてもよい。このように表示部と接触検出部との両機能を一体化した装置の一例としては、液晶パネルが有するマトリクス状配列の画素電極群に、フォトダイオード等の複数の光電変換素子を規則的に混在させたものを挙げることができる。この装置は、液晶パネル構造によって画像を表示する一方で、パネル表面の所望位置をタッチ入力するペンの先端で液晶表示用のバックライトの光を反射させ、その反射光を周辺の光電変換素子で受光することによって、タッチ位置を検出することができる。

１，２ 電子機器
１０ 筐体
１０ａ，１０ｂ 壁面
２０ タッチパネル
２０ａ タッチ面
２０ｂ 裏面
２１ａ，２１ｂ 辺
２３ａ，２３ｂ 圧電素子
２５ 弾性支持部材
３０ ベゼル
４０ 回路基板
５０ 表示部

Claims (4)

1. タッチパネルと、
   該タッチパネルを筐体に防塵可能に支持する枠状の弾性支持部材と、
   前記タッチパネルを振動させる振動部と、を備え、
   前記弾性支持部材は、前記タッチパネルの振動によりせん断変形するように、前記タッチパネルを前記筐体に支持する、
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記弾性支持部材は、一端面が前記タッチパネルに固定され、他端面側の内側面または外側面が前記筐体に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記弾性支持部材は、一端面側の内側面が前記タッチパネルに固定され、他端面が前記筐体に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
4. 前記タッチパネルは前記弾性支持部材の内側面に固定され、
   前記弾性支持部材は、その外側面が前記筐体に固定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
   

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