JP2014068327A - 操作パネルおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】視覚的および触覚的に操作性を向上させることができる操作パネルおよびこれを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】シート状で弾性を有する表示部２と、表示部２の背面に設けられ、表示部２が操作対象を表示している箇所を背面側から押して盛り上がらせて、押下操作を受け付ける機構部５とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、映像表示面に対して操作を行う操作パネルおよびこれを備えた電子機器に関する。

特許文献１には、ディスプレイ面上に、電力で膨張収縮が可能な透明ポリマーを敷き、透明ポリマー上にタッチセンサを設けた操作パネルが開示されている。この操作パネルでは、透明ポリマーを膨張収縮させることにより、タッチ操作を行うタッチ面の表面状態が変化する。ユーザは、タッチ面の変形した部分を操作することで操作感が得られる。

また、特許文献２に記載される表示装置は、表示パネルの表示画面上にタッチパネルが設けられ、タッチ操作でタッチ面を押圧するとその押圧方向に表示画面を移動させる機構を有している。ユーザは、タッチにより表示画面が押し込まれるため、操作感を得ることができる。また、タッチ操作した操作ボタンの表示色を変化させることで、どのボタンを操作したのかを視認できるようにしている。

特許文献３には、タッチパッドで操作物による接触が感知されると、表示画面の全体、もしくはその一部が振動して触覚による操作感を与えるタッチ式入力装置が開示されている。なお、振動は、タッチパッドの下面に設けたボビンコイルによる反発を利用する。

特許文献４に記載される入力装置は、タッチパネルが透明な可撓性のある電極シートを用いて構成されており、操作物による押下に応じてタッチパネルが沈み込む。
このように構成することで、操作物をタッチ面に接触させて行う操作と、操作物でさらにタッチ面を沈み込ませる操作との２通りの操作入力が可能となる。
また、ボビンコイルをタッチパネルの下面に配置することにより、タッチ面を押下して沈み込ませた際に、ボビンコイルでタッチ面を押し戻す力（復帰力）を与える構成も開示されている。

特表２０１１−５１９０８２号公報 特開２００４−８６７３３号公報 特表２００８−５１６３４８号公報 特開２００２−２５９０５９号公報

特許文献１〜４に代表される従来の技術では、表示画面上に設けられた透明な構造物が変形して操作感を得ることはできるが、表示画面自体は変形しない。このため、ユーザが表示画面上で操作可能な箇所を容易に認識できないという課題があった。例えば、特許文献１に記載される装置で、表示画面上で操作可能な箇所に対応する透明ポリマーを膨張させたとしても、ユーザが表示画面に正対した場合には、透明ポリマーであるため、どの箇所が変形しているか視認しにくい。また、ユーザが表示画面の法線に対しある程度の角度を持って見ると、表示画面に表示された操作可能な箇所（操作ボタンなど）と表示画面上に設けられた透明ポリマーの変形箇所とがずれて見えることが多い。

また、特許文献２〜４に代表される従来の技術は、表示画面上の構造物が操作を行う前に変形しないため、ユーザは、実際に表示画面を視認しないと、表示画面上のどの箇所に操作可能なボタンなどが表示されているかを判断することができない。例えば、車載用電子機器の操作パネルでは、ユーザは車両の運転に注力する必要があるため、表示画面を見ることができない。この場合、ユーザが触覚で操作可能な箇所を判断できることが望ましい。

さらに、特許文献１〜４に代表される従来の技術は、操作に応じて表示画面上の構造物が変形したり振動したりするが、操作対象以外の箇所を操作しても変形や振動するため、誤操作が発生しやすいという課題があった。このため、ユーザは表示画面を視認しながら操作入力を行うか、操作入力に応じて発せられる音を聞いて入力完了を聴覚的に確認する必要がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、視覚的および触覚的に操作性を向上させることができる操作パネルおよびこれを備えた電子機器を得ることを目的とする。

この発明に係る操作パネルは、シート状で弾性を有する表示部と、表示部の背面に設けられ、表示部が操作対象を表示している箇所を背面側から押して盛り上がらせて、押下操作を受け付ける機構部とを備える。

この発明によれば、視覚的および触覚的に操作性を向上させることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る操作パネルを示す図である。 実施の形態１に係る操作パネルの構成を示す図である。 実施の形態１に係る操作パネルを備えた電子機器の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る操作パネルの内部構成を示す図である。 実施の形態１に係る操作パネルの押下操作の態様を示す図である。 実施の形態１に係る電子機器の動作を示すフローチャートである。 操作開始前における操作パネルの内部構成の態様を示す図である。 操作対象箇所を盛り上がらせたときの操作パネルの内部構成の態様を示す図である。 操作対象箇所を盛り上がらせたときの操作パネルの一例を示す図である。 操作対象箇所を押下操作したときの操作パネルの内部構成の態様を示す図である。 表示画面を遷移させたときの操作パネルの内部構成の態様を示す図である。 表示画面の変形を伴わない操作部の一例を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る操作パネルを示す図である。図１において、操作パネル１は、例えば車両のダッシュボードなどに取り付けられる車載用情報処理機器に一体または別個に設けられた操作パネル、または、携帯電話、スマートフォン、ＰＮＤ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）などといった携帯用情報機器を構成する操作パネルとして用いられる。また、操作パネル１は、表示部２、この表示部２を保持する筐体３および表示部２の表示面側に設けたハードウェアボタン４を備える。

表示部２は、シート状で弾性を有する表示部であり、例えば、弾性を有する２枚の透明電極基板で有機ＥＬ素子を挟持して構成された表示パネルである。なお、表示部２が弾性を有しているので、表示面とは反対側の背面から押し上げることにより、押し上げた箇所の表示面側が変形する（盛り上がる）。筐体３は表示部２を保持する枠状の筐体である。図１の例では、筐体３の表示面側の一部にハードウェアボタン４が設けられている。

また、図２は、実施の形態１に係る操作パネルの構成を示す図であり、図１のＡ−Ａ線で切った断面矢示図である。ここで、図２（ａ）は、機構部５が表示部２の背面側を押し上げる前の状態を示しており、図２（ｂ）は、機構部５が表示部２の背面側を押し上げた後の状態を示している。機構部５は、図２（ａ）に示すように、表示部２の背面の一面に設けられ、突没自在な複数の押し上げ部を有している。
表示部２が操作対象（操作ボタンなど）を表示すると、機構部５は、図２（ｂ）に示すように押し上げ部を突出させて、表示部２が操作対象を表示している箇所を背面から押し上げる。これにより、操作対象の表示箇所は、表示部２の表示面から盛り上がった状態となる。

また、機構部５は、操作対象を表示した箇所が押下操作されて没入すると、この操作を受け付ける。このように構成することで、操作者は、表示部２の表示面から盛り上がった箇所が操作対象であることを容易に視認できる。また、表示面から盛り上がった表示箇所が押下操作により没入するので、操作者は、押下操作に応じて沈み込む触覚による操作感を得ることができる。

図３は、実施の形態１に係る操作パネルを備えた電子機器の機能構成を示すブロック図である。図３に示す電子機器は、操作パネル１を一体に備える電子機器または別個に設けた操作パネル１を外部接続する電子機器であり、表示制御部６、駆動制御部７、操作入力部８および制御部９を備える。
表示制御部６は、表示部２の画像表示を制御する機能を有しており、例えば、制御部９から操作対象およびその表示箇所が指定されると、これに応じて操作対象を表示するよう制御する。駆動制御部７は、機構部５の駆動を制御する機能を有し、例えば制御部９から操作対象の表示箇所が指定されると、この表示箇所を表示部２の背面側から押して盛り上がらせる。

操作入力部８は、機構部５が受け付けた操作を入力してその操作内容を制御部９に通知する。また、制御部９は、図３に示す電子機器の内部構成の動作を制御する制御部であり、操作入力部８から入力された操作内容に応じた情報処理を実行するとともに、操作対象およびその表示箇所を表示制御部６と駆動制御部７に指定する。

図４は、実施の形態１に係る操作パネルの内部構成を示す図であって、機構部５の具体的な構成例を示している。図４において、機構部５は、板状部材１０に突没自在に設けられた複数の突起部から構成される。板状部材１０には、表示部２に垂直な方向に複数の孔部１０Ａが形成されており、各孔部１０Ａの途中には、図４に示すように雌ねじ部１１が形成されている。この雌ねじ部１１には、ロッド１２に形成した雄ねじ部１３が螺合される。ロッド１２は、その軸方向に貫通穴１６が形成されており、貫通穴１６にピン１４Ａが挿入されている。

ピン１４Ａの表示部２側の端部には球部１５が取り付けられており、もう一方の端部には抜け止め部１４Ｂが取り付けられている。このピン１４Ａと球部１５が、図２、図３で示した押し上げ部に相当する。
抜け止め部１４Ｂは、ピン１４Ａの径よりも大きな部材である。貫通穴１６は小径部分と大径部分を有する２段穴であり、小径部分にはピン１４Ａが通り、大径部分にはピン１４Ａおよび抜け止め部１４Ａが穴内を通ることができる。
すなわち、貫通穴１６の小径部分と大径部分との段差部に抜け止め部１４Ｂが当接してピン１４Ａの表示部２側への移動が規制され、表示部２側からピン１４Ａが抜け出ることが防止される。

また、ロッド１２の表示部２とは反対側の端部は、モータ軸１７ａに接続されており、モータ１７の回転力が伝達されるようになっている。ロッド１２は、モータ１７の回転力が伝達されて回転すると、雌ねじ部１１と雄ねじ部１３のねじピッチに対応した分だけ、モータ１７とともに孔部１０Ａの軸方向に進退する。
なお、孔部１０Ａは、モータ１７が進退する部分の穴形状が多角形であり、モータ１７も軸方向に直交する断面の形状が同じ多角形となっている。このように構成することで、モータ１７が孔部１０Ａの内壁に引っ掛かって自身の回転力で回転することはない。
さらに、モータ１７の回転方向と球部１５が移動する方向が直交するので、モータ１７に大きなトルクを必要とせず、モータ１７を小型化することが可能である。

一方、ロッド１２の表示部２側の端面と球部１５との間には、ピン１４Ａを介してばね１８が取り付けられおり、球部１５は、ばね１８の長さ分だけロッド１２の表示部２側の端面から突出している。
板状部材１０における孔部１０Ａの開口周縁には、接点端子１９ａ，１９ｂを実装した基板２０が設けられている。接点端子１９ａ，１９ｂは、導電部材を折り曲げて構成されている。接点端子１９ａ，１９ｂの屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１の間隔は、球部１５の直径よりも小さく、球部１５が表示部２の背面に接している位置で、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１は、球部１５の外周に接している。
また、図４に示すように、球部１５の中心を含み表示部２に平行な平面上の外周には、接点凹部１５ａ，１５ｂおよびこれらを電気的に接続する導通ライン１５ｃが形成されている。

図５（ａ）に示すように、表示部２を介して球部１５を押下すると、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１は球部１５の外周上を摺動し、球部１５は、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１の間隔を広げながら押下方向に移動する。
この状態からさらに押下していくと表示部２が没入し、球部１５の接点凹部１５ａ，１５ｂが屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１に達して嵌合する。このとき、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１の間隔が広げられて発生した応力の一部が解放されて勢いよく嵌合するので、操作者の指Ｂにクリック感が与えられる。

また、図５（ｂ）は、ロッド１２を表示部２側へ移動させ、球部１５で表示部２を背面側から押して盛り上がらせた状態を示している。盛り上がらせた箇所を押下操作して没入させると、図５（ｃ）に示すように、球部１５の接点凹部１５ａ，１５ｂが屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１に達して嵌合する。この嵌合により、操作者の指Ｂにクリック感が与えられる。

次に動作について説明する。
図６は、実施の形態１に係る電子機器の動作を示すフローチャートであって、本発明に係る操作パネルを用いた操作入力時における動作を示している。
表示制御部６は、制御部９から指定されたコマンドボタンを表示部２に表示する（ステップＳＴ１）。コマンドボタンなどの操作対象が表示部２に表示されていない状態では、操作パネル１は、図７に示すように球部１５を突出させておらず、表示部２は平面のままである。

表示部２にコマンドボタンが表示されると、駆動制御部７は、制御部９から指定されたコマンドボタンの表示箇所に対応する位置にある機構部５を判別する。
次に、駆動制御部７は、判別した位置にある機構部５のモータ１７を駆動させて、表示部２側に球部１５を移動（突出）させる。これにより、図８に示すように、球部１５が表示箇所を背面側から押して表示面から盛り上がらせる（ステップＳＴ２）。
なお、１つのモータ１７で対応する球部１５を上下に移動させる機構部５を複数備えることで、コマンドボタンなどの操作対象が複数ある場合に、各操作対象が表示された箇所を同時にそれぞれ盛り上がらせることができる。
このようにすることで、操作者からは、表示面から盛り上がった箇所を数えることで、操作対象がいくつあるかを視覚的および触覚的に容易に認識することができる。

図９は、操作対象箇所を盛り上がらせたときの操作パネルの一例を示す図であり、音量調整における音量減（マイナス）と音量増（プラス）とをコマンドボタンとして表示した場合を示している。表示部２において、音量減の表示箇所２ａと音量増の表示箇所２ｂがそれぞれ背面側から押されて盛り上がっている。操作者は、音量減の表示箇所２ａまたは音量増の表示箇所２ｂを押下操作することで、音量調整することができる。

この発明では、上述したように、従来と異なって表示部２自体を変形させるので、操作対象が表示された箇所と変形させた箇所とがずれて見えることがない。
また、車載用電子機器の操作パネルの場合に、操作者が運転に注力して表示部２を見ることができなくても、表示面から盛り上がった箇所（図９中の破線で囲った箇所が盛り上がっている）を触るだけで、操作対象の箇所を容易に認識することが可能である。

コマンドボタンを表示部２に表示した後、電子機器は、コマンドボタンの押下操作待ちの状態に移行する（ステップＳＴ３）。ここで、図１０に示すように、コマンドボタンの表示箇所（表示面から盛り上がらせた箇所）を押下操作すると、ピン１４Ａがロッド１２の貫通穴１６を押下方向に移動してロッド１２の端面と球部１５でばね１８が押圧されるので、操作者の指Ｂには、ばね１８の弾性力による反力が与えられる。
さらに押下すると、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１が球部１５の外周上を摺動し、球部１５は、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１の間隔を広げながら押下方向に移動する。
さらに押下していくと表示部２が没入して、図１０に示すように、球部１５の接点凹部１５ａ，１５ｂが屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１に達して嵌合する。このとき、屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１の間隔が広げられて発生した応力の一部が解放されて勢いよく嵌合するので、操作者の指Ｂにクリック感が与えられる。

球部１５の接点凹部１５ａ，１５ｂと屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１が嵌合して、接点端子１９ａ，１９ｂが電気的に接続されると、操作入力部８は、対応するコマンドボタンが押下操作されたことを受け付け、コマンド内容を制御部９に通知する。
制御部９は、操作入力部８から上記通知を受けると、駆動制御部７に指示して、図１１に示すように、ステップＳＴ２で表示面から盛り上がらせた全ての箇所を、元の表示面に戻させる（ステップＳＴ４）。

制御部９は、表示面を全て元に戻すと、操作入力部８から入力したコマンド内容を実行し、その処理の画面に移行する（ステップＳＴ５）。このように、操作対象が表示された箇所を盛り上がった状態から元の表示面に戻してから、押下操作の結果を示す画面に遷移することで、操作者は、押下に応じたクリック感の他に表示面の状態から適切に押下操作を行えたかどうかを認識できる。

なお、上記実施の形態１は、機構部５が図４に示した構造である場合を例に挙げたが、この構造に限定されるものではない。すなわち、表示部２が操作対象を表示している箇所を背面側から押して盛り上がらせ、押下操作により盛り上がり箇所を没入させて当該操作を受け付ける構造であればよい。例えば、ロッド１２の駆動源としてモータ１７の代わりに、通電または温度変化で膨張する素子を使用してもよい。

また、図１２に示すようなスライダ２ｃを表示部２に表示した場合に、スライダ２ｃの表示箇所を盛り上がらせると、かえって視認しにくくなる。
この場合は、スライダ２ｃの表示箇所を盛り上がらせないが、図７、図１１に示すように、接点凹部１５ａ，１５ｂと屈曲部１９ａ−１，１９ｂ−１とが嵌合しておらず、押下操作を受け付け可能な状態で表示部２にスライダ２ｃを表示する。
操作者が、表示部２を押下して没入させながらスライダ２ｃをスライドさせることで、スライダ２ｃの表示箇所に対応する機構部５により操作が受け付けられる。

以上のように、この実施の形態１によれば、シート状で弾性を有する表示部２と、表示部２の背面に設けられ、表示部２が操作対象を表示している箇所を背面側から押して盛り上がらせて、押下操作を受け付ける機構部５とを備えるので、表示部２で操作対象が表示された箇所が盛り上がった状態に変形されるため、操作対象と盛り上がりがずれることがなく、視覚的に視認しやすくなる。また、表示面から盛り上がった箇所が操作対象であることを触覚的に認識しやすい。これらにより、操作性を格段に向上させることができる。

また、この実施の形態１によれば、機構部５が、押下操作に応じてクリック感を発生するので、操作が適切に行えたことをクリック感により触覚で認識することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、機構部５が、表示部２が複数の操作対象を表示している場合、複数の操作対象が表示されている各箇所を背面側から押してそれぞれ盛り上がらせるので、表示面から盛り上がった箇所を数えることで、操作対象がいくつあるかを視覚的および触覚的に容易に認識することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、機構部５が、複数の操作対象が表示されている箇所のいずれかに対する押下操作に応じて当該操作を受け付けると、盛り上がらせた全ての箇所を元の表示面に戻すので、押下に応じたクリック感の他に、表示面の状態から適切に押下操作を行えたかどうかを認識することができる。

さらに、この実施の形態１によれば、電子機器１が、上述の操作パネルを備えるので、上述した効果を奏する電子機器を提供することができる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 操作パネル、２ 表示部、２ａ，２ｂ 表示箇所、２ｃ スライダ、３ 筐体、４ ハードウェアボタン、５ 機構部、６ 表示制御部、７ 駆動制御部、８ 操作入力部、９ 制御部、１０ 板状部材、１０Ａ 孔部、１１ 雌ねじ部、１２ ロッド、１３ 雄ねじ部、１４Ａ ピン、１４Ｂ 抜け止め部、１５ 球部、１５ａ，１５ｂ 接点凹部、１６ 貫通穴、１７ モータ、１７ａ モータ軸、１８ ばね、１９ａ，１９ｂ 接点端子、１９ａ−１，１９ｂ−１ 屈曲部、２０ 基板。

Claims (5)

1. シート状で弾性を有する表示部と、
   前記表示部の背面に設けられ、前記表示部が操作対象を表示している箇所を背面側から押して盛り上がらせて、押下操作を受け付ける機構部とを備える操作パネル。
2. 前記機構部は、押下操作に応じてクリック感を発生することを特徴とする請求項１記載の操作パネル。
3. 前記機構部は、前記表示部が複数の操作対象を表示している場合、前記複数の操作対象が表示されている各箇所を背面側から押してそれぞれ盛り上がらせることを特徴とする請求項１記載の操作パネル。
4. 前記機構部は、前記複数の操作対象が表示されている箇所のいずれかに対する押下操作に応じて当該操作を受け付けると、盛り上がらせた全ての箇所を元の表示面に戻すことを特徴とする請求項３記載の操作パネル。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の操作パネルを備える電子機器。

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