JP2012216141A

JP2012216141A - 電子機器

Info

Publication number: JP2012216141A
Application number: JP2011082127A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Hirano; 嘉一平野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-11-08

Abstract

【課題】部品レイアウトや筐体構造の自由度を向上できる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を湾曲変位可能に固定部３０に支持する支持部２５と、タッチパネル２０を湾曲振動させる振動部２３ａと、を備え、支持部２５は、タッチパネル２０の湾曲振動面と平行な面内において、湾曲振動の方向とほぼ平行な第１の方向に延在する部分を含む第１の部分２６と、第１の方向とほぼ直交する方向に延在する部分を含む第２の部分２７とを有し、第１の部分２６側を固定部３０に固定し、第２の部分２７側にタッチパネル２０を保持する。
【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（以下、適宜、タッチパネルと総称する）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を操作した際に、タッチパネル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種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示の電子機器においては、圧電素子を貼り付けた矩形状のタッチパネルを、その四隅においてそれぞれ弾性部材を介して表示部上に支持している。ここで、各弾性部材は、ブロック形状を成し、一端面がタッチパネルに固定され、他端面が表示部の有効表示領域から外れた位置に固定されている。したがって、圧電素子の駆動によってタッチパネルが湾曲変位しようとすると、その変位により弾性部材が圧縮伸張を伴って傾斜し、これによりタッチパネルは湾曲振動が可能となる。

特開２０１０−１８１９３４号公報

特許文献１に開示の電子機器によると、操作者がタッチパネルを操作した際に、タッチパネルを充分振動させることができ、これにより操作者の指先などに操作感を確実にフィードバックすることができる。

しかしながら、かかる電子機器においては、タッチパネルを、ブロック形状の弾性部材を介して表示部上に支持することから、弾性部材の所望のタッチパネル取り付け領域と表示部取り付け領域とが、タッチパネルの振動方向に対向している必要がある。そのため、部品レイアウトや筐体構造の自由度が限定されることになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、部品レイアウトや筐体構造の自由度を向上できる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、
該タッチパネルを湾曲変位可能に固定部に支持する支持部と、
前記タッチパネルを湾曲振動させる振動部と、を備え、
前記支持部は、前記タッチパネルの湾曲振動面と平行な面内において、前記湾曲振動の方向とほぼ平行な第１の方向に延在する部分を含む第１の部分と、前記第１の方向とほぼ直交する方向に延在する部分を含む第２の部分とを有し、前記第１の部分側が前記固定部に固定され、前記第２の部分側に前記タッチパネルが保持されている、
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、
前記支持部は、前記第１の部分または前記第２の部分の少なくとも一部に設けられ、前記タッチパネルの湾曲振動面と平行な面内で変位可能な圧電素子を有する、
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、
前記支持部は、前記第１の部分の少なくとも一部、または前記第２の部分の前記タッチパネルの保持部分を除く少なくとも一部に設けられた弾性部材を有する、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、支持部のタッチパネルの保持部分と固定部への固定部分とを、タッチパネルの振動方向において対向させることなく、タッチパネルを固定部に湾曲変位可能に支持できるので、部品レイアウトや筐体構造の自由度を向上できる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の支持部の変形態様を示す図である。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。本発明に係る電子機器のタッチパネルの支持構造の変形例を示す要部の概略断面図である。本発明に係る電子機器のタッチパネルの支持構造の変形例を示す要部の概略断面図である。

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。また、本実施の形態において、ベゼル３０は、上部筐体としても機能するものである。筐体１０は、ある程度の衝撃に耐え得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、矩形状を成し、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、上部筐体として、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、支持部の変形態様を示す図である。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、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。つまり、タッチパネル２０を、圧電素子２３ａ，２３ｂを設けた二辺２１ａ，２１ｂとは異なる二辺２１ｃ，２１ｄを節として湾曲させる。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、筐体１０に装着される固定部であるベゼル３０に、支持部２５を介して湾曲変位可能に支持される。本実施の形態では、タッチパネル２０の四隅で、辺２１ｃ，２１ｄの各々の両端部において、それぞれ支持部２５を介してタッチパネル２０をベゼル３０に支持している。

支持部２５は、タッチパネル２０の湾曲振動面と平行な面内、すなわち図２の紙面内において、湾曲振動の方向とほぼ平行なＺ方向（第１の方向）に延在する部分を含む第１の部分２６と、Ｚ方向とほぼ直交するＸ方向に延在する部分を含む第２の部分２７とを有し、第１の部分２６と第２の部分２７とにより、ＸＺ面においてＬ字形状を成している。また、第１の部分２６の端部には、ＸＺ面内で長さ方向に湾曲する圧電素子２８が固着されている。なお、第１の部分２６および第２の部分２７は、剛体であってもよいし、弾性係数の比較的大きい弾性体であってもよい。

この支持部２５は、第１の部分２６の圧電素子２８の遊端が、両面テープや接着剤等によりベゼル３０に固定される。また、タッチパネル２０は、その裏面２０ｂ側が、同様に両面テープや接着剤等により第２の部分２７に保持される。

本実施の形態においては、圧電素子２８を、タッチパネル２０を湾曲振動させる圧電素子２３ａ，２３ｂの駆動に同期して、同様に回路基板４０に搭載されている図示しない駆動回路からの所定の駆動信号により駆動する。これにより、支持部２５を能動的に変位させる。例えば、圧電素子２８を、圧電素子２３ａ，２３ｂによるタッチパネル２０の湾曲を助長するように、圧電素子２３ａ，２３ｂの駆動信号と同相または逆相の駆動信号により駆動して、支持部２５を図４に示すように能動的に変位させる。

このようにすれば、タッチパネル２０を、圧電素子２３ａ，２３ｂによる振動振幅以上の振動振幅で湾曲振動させることが可能となる。したがって、操作者がタッチパネル２０を操作した際に、タッチパネル２０を充分振動させることができるので、操作者の指先などに操作感を確実にフィードバックすることが可能となる。

また、圧電素子２８は、圧電素子２３ａ，２３ｂの駆動信号と異なる位相、振幅の駆動信号により駆動することも可能である。このようにすれば、圧電素子２３ａ，２３ｂの駆動信号と、圧電素子２８の駆動信号との組み合わせによって、タッチパネル２０を、圧電素子２３ａ，２３ｂによる振動パターン以外の種々の振動パターンで振動させることが可能となる。

このように、本実施の形態に係る電子機器においては、タッチパネル２０の支持部２５を、タッチパネル２０の湾曲振動面と平行な面内において、湾曲振動の方向とほぼ平行なＺ方向に延在する部分を含む第１の部分２６と、Ｚ方向とほぼ直交するＸ方向に延在する部分を含む第２の部分２７とを有して構成している。そして、第１の部分２６側を固定部であるベゼル３０に固定し、第２の部分２７側にタッチパネル２０を保持することで、タッチパネル２０をベゼル３０に対して湾曲変位可能に支持している。

したがって、支持部２５のベゼル３０への固定部分と、タッチパネル２０の保持部分とを、Ｚ方向において対向させる必要がないので、部品レイアウトや筐体構造の自由度を向上することができる。しかも、本実施の形態においては、支持部２５の第１の部分２６に圧電素子２８を設けて、支持部２５を能動的に変位させるようにしているので、タッチパネル２０を所望の振動パターンで確実に湾曲振動させることが可能となる。

（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、支持部２５を構成する第１の部分２６の端部に、圧電素子２８に代えて弾性部材２９を固着したものである。弾性部材２９は、第１の部分２６および第２の部分２７が弾性体よりなる場合は、それよりも弾性係数の小さいシリコンゴムやゲル等の弾性体を用いるのが好ましい。この弾性部材２９は、圧電素子２８の場合と同様に、両面テープや接着剤等によりベゼル３０に固定される。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。

本実施の形態によると、支持部２５の第１の部分２６に、弾性係数の比較的小さい弾性部材２９を設けたので、圧電素子２３ａ，２３ｂによりタッチパネル２０が湾曲振動すると、その湾曲振動に追従して支持部２５が変位することになる。したがって、第１実施の形態の場合と比較して、簡単な構成で、操作者がタッチパネル２０を操作した際に、タッチパネル２０を充分振動させて、操作者の指先などに操作感を確実にフィードバックすることができる。その他の作用効果は、第１実施の形態と同様である。

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、上記実施の形態において、支持部２５の第１の部分２６に圧電素子２８や弾性部材２９を設けることなく、Ｌ字形状の支持部２５の全体を弾性体で形成して、タッチパネル２０の湾曲振動に追従して変位させるように構成してもよい。

また、支持部２５は、図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、クランク状に形成して、ベゼル３０との接着面積を稼ぐように構成してもよい。さらに、支持部２５を能動的に変位させる圧電素子２８は、図６（ａ）に示すように、第１の部分２６の外側面に固着したり、図６（ｂ）に示すように、第２の部分２７において、タッチパネル２０の保持面とは反対側の外側面に固着したり、することもできる。また、図６（ｃ）に示すように、第２の部分２７を圧電素子２８により構成して、圧電素子２８にタッチパネル２０を保持することもできる。また、支持部２５は、その一部をベゼル３０と一体に形成することも可能である。なお、図６（ａ）乃至（ｃ）において、圧電素子２８に代えて、支持部２５がタッチパネル２０の湾曲振動に追従して変位するように、第１の部分２６の少なくとも一部、または第２の部分２７のタッチパネル２０の保持部分を除く少なくとも一部に、弾性部材２９を設けてもよい。

また、支持部２５は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、表示部５０を固定部として、表示部５０上に固着してもよい。この場合、タッチパネル２０とベゼル３０との間隔を小さくするには、タッチパネル２０は、図７（ａ）に示すように、第２の部分２７の図において上面に保持するか、あるいは、図７（ｂ）に示すように、第２の部分２７の端面にタッチパネル２０の側面を固着して保持するのが好ましい。なお、図７（ａ），（ｂ）においても、図示しないが上述した実施の形態におけるような圧電素子２８や弾性部材２９の配置が可能であるとともに、図６（ａ）乃至（ｃ）において説明したような、支持部２５のクランク形状、圧電素子２８や弾性部材２９の配置が可能である。

さらに、タッチパネル２０は、例えば図３において、湾曲振動の節となる一辺２１ｄを固定し、対向する辺２１ｃ側を、少なくとも一つの支持部２５により上述したように湾曲変位可能に固定部に支持するようにしてもよい。また、支持部２５の第１の部分２６が固定される固定部は、ベゼル３０や表示部５０に限らず、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、本発明における固定部はこれらの部材を含むものを意味するものである。

さらに、上記実施の形態においては、支持部２５をタッチパネル２０の四隅で、辺２１ｃ，２１ｄの各々の両端部に形成した場合について説明したが、本四隅以外の辺２１ｃ，２１ｄに適宜形成してよく、あるいは辺２１ｃ，２１ｄの全てに形成してもよい。さらには、第１実施の形態、および第２実施の形態において、支持部２５を辺２１ｃ，２１ｄの全てに形成し、かつ辺２１ａ,２１ｂの全てにも形成した場合には、ベゼル３０からの塵の侵入防止を図ることができるようになる。

また、上述した構成において、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、防塵機能を持たせることも可能である。

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２０ａ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
２０タッチパネル
２３ａ，２３ｂ圧電素子
２５支持部
２６第１の部分
２７第２の部分
２８圧電素子
２９弾性部材
３０ベゼル
４０回路基板
５０表示部

Claims

タッチパネルと、
該タッチパネルを湾曲変位可能に固定部に支持する支持部と、
前記タッチパネルを湾曲振動させる振動部と、を備え、
前記支持部は、前記タッチパネルの湾曲振動面と平行な面内において、前記湾曲振動の方向とほぼ平行な第１の方向に延在する部分を含む第１の部分と、前記第１の方向とほぼ直交する方向に延在する部分を含む第２の部分とを有し、前記第１の部分側が前記固定部に固定され、前記第２の部分側に前記タッチパネルが保持されている、
ことを特徴とする電子機器。
前記支持部は、前記第１の部分または前記第２の部分の少なくとも一部に設けられ、前記タッチパネルの湾曲振動面と平行な面内で変位可能な圧電素子を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記支持部は、前記第１の部分の少なくとも一部、または前記第２の部分の前記タッチパネルの保持部分を除く少なくとも一部に設けられた弾性部材を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。