JP2019139296A - 操作表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触覚フィードバックの機能を備えるタッチパネル式の操作表示装置にあって、振動発生装置ひいては全体の大型化を抑え、ユーザに対し十分な操作感を付与する。【解決手段】操作表示装置（６）は、液晶ディスプレイ（１２）の表面側にタッチパネル（１３）を設けて構成されるタッチ操作部（１１）と、前記液晶ディスプレイ（１２）の裏面側に配置されたバックライト部（１８）と、前記タッチパネル（１３）がタッチ操作された際に前記タッチ操作部（１１）に振動を付与する振動発生装置（２４）とを備え、前記タッチ操作部（１１）と前記バックライト部（１８）とは分離されており、前記振動発生装置（２４）による振動が前記バックライト部（１８）を除いた前記タッチ操作部（１１）に伝達されるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される操作表示装置に関する。

例えばスマートフォン等の電子機器においては、液晶ディスプレイの表面にタッチパネルを備えたタッチパネル式の操作表示装置が採用されている。この種のタッチパネル式の操作表示装置にあっては、タッチ操作時に、押ボタンを押したような操作感をユーザに付与するために、いわゆる触覚フィードバックの機能を設けたものが考えられている（例えば、特許文献１参照）。この触覚フィードバック機能は、パネルの裏面側に、例えば圧電素子を用いた圧電アクチュエータを設け、その圧電アクチュエータによりタッチパネルに振動を与える構成となっている。

特開２０１５−１３３０１９号公報

ところで、近年では、自動車等の車両に搭載される操作表示装置においては、機能の拡大や統合、表示する情報量の増加等の事情により、高機能化・大型化が図られてきており、表示画面のサイズも大きくなってきている。この場合、表示画面が大型化すると、太陽光下での視認性が低下する事情があり、それを防止するために、オプティカルボンディングと呼ばれる方法を用いて、液晶ディスプレイとタッチパネルとを一体的に接合することが行われてきている。

上記のように、表示画面自体が大型化すると共に、液晶ディスプレイとタッチパネルとを一体化した操作表示装置にあっては、触覚フィードバックによりユーザに操作感を付与するために振動させる部分が、液晶ディスプレイの裏面側に設けられるバックライト部も含めて、大型になる。そのため、振動させる部分の重量も大きくなってしまう。そこで、ユーザに十分な操作感を付与するためには、振動発生装置により大きな振動の力を発生させることが必要となる。小型の或いは１個の圧電アクチュエータを用いたものでは力が不足するため、振動発生装置を大型のものにする或いは複数個設ける必要が生ずる。ところが、振動発生装置が大型になる或いは数が増えると、操作表示装置全体が大型化し、車両への搭載性が悪化してしまう不具合が生ずる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、触覚フィードバックの機能を備えるタッチパネル式の操作表示装置にあって、振動発生装置ひいては全体の大型化を抑えながら、ユーザに対し十分な操作感を付与することが可能な操作表示装置を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の操作表示装置（６）は、液晶ディスプレイ（１２）の表面側にタッチパネル（１３）を設けて構成されるタッチ操作部（１１）と、前記液晶ディスプレイ（１２）の裏面側に配置されたバックライト部（１８）と、前記タッチパネル（１３）がタッチ操作された際に前記タッチ操作部（１１）に振動を付与する振動発生装置（２４）とを備え、前記タッチ操作部（１１）と前記バックライト部（１８）とは分離されており、前記振動発生装置（２４）による振動が前記バックライト部（１８）を除いた前記タッチ操作部（１１）に伝達されるように構成されている。

これによれば、タッチパネル（１３）がタッチ操作された際に、振動発生装置（２４）による振動が、液晶ディスプレイ（１２）の表面側にタッチパネル（１３）を有するタッチ操作部（１１）に伝達され、触覚フィードバックの機能が実現される。このとき、タッチ操作部（１１）とバックライト部（１８）とが分離されていて、振動発生装置（２４）による振動は、タッチ操作部（１１）にのみ伝達される。振動発生装置（２４）は、バックライト部（１８）が除かれている分だけ、軽い部分を振動させれば済む。

従って、液晶ディスプレイ（１２）の大型化が図られる場合でも、振動発生装置（２４）は、さほど大きい力で振動を発生させなくても良くなり、大型化や数を増やすことをせずに済む。この結果、触覚フィードバックの機能を備えるタッチパネル式の操作表示装置（６）にあって、振動発生装置（２４）ひいては全体の大型化を抑えながら、ユーザに対し十分な操作感を付与することが可能になるという優れた効果を得ることができる。

一実施形態を示すもので、車室内からインストルメントパネル部分を見た斜視図 操作表示装置の要部の断面図 光反射部材の作用を説明するための拡大断面図 比較のための参考例の構成を示す拡大断面図

以下、本発明を自動車のセンターディスプレイパネルに適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、自動車の車室１内から前部のインストルメントパネル２部分を見た様子を示し、図で右側が運転席側、左側が助手席側となる。図１に示すように、前記インストルメントパネル２は、車室１内の前部に左右に延びて設けられ、その上部にはフロントガラス３が設けられている。インストルメントパネル２には、右側（運転席）の前部に位置して、ステアリングホイール４が設けられている。

そして、インストルメントパネル２の中央部には、メータ部５が設けられていると共に、本実施形態に係る操作表示装置（センターディスプレイ）６等が設けられている。運転席と助手席との間のセンターコンソール部分には、シフトレバー７が設けられている。尚、詳しい説明は省略するが、前記操作表示装置６は、大型の表示画面を有し、その画面には、カーナビ用の地図画面、カーエアコン、カーオーディオ等の車載機器の操作画面、各種の設定画面やメッセージ画面などが表示されるようになっている。

ここで、本実施形態に係る操作表示装置６の構成について、図２、図３を参照して詳述する。図２、図３は、操作表示装置６の要部の断面構成を示している。操作表示装置６は、全体として薄型の矩形枠状をなすホルダ８内に、各機構を組込んでユニットとして構成されている。ホルダ８は、段付き形状をなす矩形状の開口部８ａを有しており、その表面（図で上側）には、加飾部品としての固定側オーバレイ９が設けられている。また、ホルダ８の裏面側には、開口部８ａを塞ぐようにリアフレーム１０が取付けられている。リアフレーム１０は、操作表示装置６の背面を保護するもので、車両への搭載を可能な形状を有している。

前記ホルダ８の開口部８ａの内側には、表面側に位置して、タッチ操作部１１が配設される。このタッチ操作部１１は、例えばＴＦＴパネルからなる液晶ディスプレイ１２の表面に、タッチパネル１３を設けて構成されている。タッチパネル１３は、例えば透明フィルムに静電容量検出用の電極を設けて構成され、タッチ位置を静電容量の変化により検出する。タッチパネル１３の表面側には、加飾用のオーバレイ１４が設けられている。また、本実施形態では、液晶ディスプレイ１２とタッチパネル１３とは、オプティカルボンディングと呼ばれる方法により、ＯＣＲ（光学透明樹脂：Optical Clear Resin）１５の層を介して接合されている。

このタッチ操作部１１は、合成樹脂製のフレーム部１６に支持されている。フレーム部１６は、矩形枠状をなし、その外縁部が、開口部８ａの内側に僅かな隙間を介して配置されている。また、フレーム部１６の外縁部の裏面側に、可動フレーム１７の上端部が接続されている。この可動フレーム１７は、上下方向に延び、後述する振動発生装置が発生する振動をタッチ操作部１１に伝達する役割を果たす。

前記タッチ操作部１１（液晶ディスプレイ１２）の裏面側には、液晶ディスプレイ１２を背面側から照明するバックライト部１８が設けられている。このバックライト１８は、矩形枠状をなす金属フレーム１９に支持されており、金属フレーム１９は、その内縁部が、前記フレーム部１６の内縁部よりも外側にくる、つまり、フレーム部１６の開口よりもやや大きい開口を有する形態に設けられている。この金属フレーム１９は、その端部が、前記ホルダ８にねじ２０により固定されている。

このとき、基板フレーム２１の端部も、前記ねじ２０により前記金属フレーム１９と共締めされてホルダ８に固定されている。基板フレーム２１は、前記バックライト部１８の裏面側に位置して、図で左右方向に延びて配置されており、その裏面側に回路基板２２がねじ２３により取付けられている。図３に示すように、前記バックライト部１８の金属フレーム１９と、前記タッチ操作部１１（液晶ディスプレイ１２）の裏面との間には、所定のクリアランスＣ（例えば約１．５ｍｍ）が設けられる。

尚、詳しく図示はしないが、前記回路基板２２には、前記タッチパネル１３からの信号を処理するタッチ操作検出部、前記液晶ディスプレイ１２の表示を行う表示制御部、前記バックライト部１８を制御するバックライト制御部、後述する振動発生装置を制御する振動制御部、それら全体を制御する制御回路部が設けられる。また、前記金属フレーム１９及び基板フレーム２１の図で左端部寄り部分には、夫々穴部１９ａ、２１ａが重なるように形成されており、前記可動フレーム１７は、それら穴部１９ａ、２１ａ内を上下に貫通するように配置されている。

さて、前記回路基板２２の更に裏面側には、振動発生装置２４が設けられる。この振動発生装置２４は、前記タッチパネル１３がタッチ操作された際に、タッチ操作部１３を振動させて押ボタンを押したような操作感をユーザに付与する、いわゆる触覚フィードバックの機能を実現するためのものである。周知のように、振動発生装置２４は、圧電素子を用いた圧電アクチュエータを備え、通電により振動プレート２４ａを振動させるように構成されている。振動プレート２４ａの上端部が、前記可動フレーム１７の下端部にねじ２５にて連結されている。この振動発生装置２４は、取付板２６を介してねじ２７によりホルダ８に固定されている。

更に、本実施形態では、前記タッチ操作部１３（液晶ディスプレイ１２）の裏面と、前記バックライト部１８（金属フレーム１９）の表面との間には、クッション機能を有し表面が光を反射する光反射部材２８が設けられている。この光反射部材２８は、断面が四角形をなし、バックライト部１８の発光部分の外側全周に渡る矩形ループ状をなすように設けられている。この場合、光反射部材２８は、正面から見て前記フレーム部１６により隠れる位置、つまりフレーム部１６の内縁部よりも外側の位置に設けられている。

具体的には、光反射部材２８は、エラストマー等の軟質な弾性材をベースとして構成され、例えばその表面全体にクロム等の金属メッキを施す、あるいは、シルバー系の塗装が施されることにより、反射板（リフレクタ）としての機能を有するように構成されている。そして、バックライト部１８の金属フレーム１９の表面の内縁部に沿って、例えば金属フレーム１９の表面と液晶ディスプレイ１２の裏面との双方に接着されることにより設けられている。このとき、光反射部材２８は、金属フレーム１９と液晶ディスプレイ１２との間に必要となるクリアランスＣを確保できる程度の厚み寸法とされている。

以上の構成により、前記回路基板２２に設けられる制御回路部は、コンピュータ（ＣＰＵ）を含んで構成され、タッチパネル１３のタッチ操作を監視する。そして、タッチパネル１３のタッチ操作を認識したときに、前記振動発生装置２４を短時間駆動して、振動を発生させる。これにて、振動発生装置２４により発生した振動が、振動プレート２４ａ、可動フレーム１７、フレーム部１６を介してタッチ操作部１１に伝達され、タッチパネル１１部分を振動させる。これにて、ユーザの指に操作感を付与する触覚フィードバックの機能が実現される。このとき、振動発生装置２４からの振動は、バックライト部１８を除いたタッチ操作部１１に伝達される。

次に、上記のように構成された操作表示装置６の作用・効果について、図４の参考例の構成も参照しながら述べる。操作表示装置６のタッチ操作部１１においては、液晶ディスプレイ１２に各種の設定入力画面などが表示され、ユーザは、タッチパネル１１をタッチ操作することにより、各種設定等の入力指示を行うことができる。ここで、上記したように、タッチパネル１１に対するタッチ操作がなされると、制御回路部は、振動発生装置２４に通電させて振動を発生させる。

すると、振動発生装置２４により発生された振動は、振動プレート２４ａ、可動フレーム１７、フレーム部１６を介してタッチ操作部１１に伝達される。その振動によって、タッチパネル１３をタッチ操作したユーザの指に操作感が与えられ、触覚フィードバックの機能が実現される。このとき、タッチ操作部１１とバックライト部１８とが分離されていて、振動発生装置２４による振動は、タッチ操作部１１にのみ伝達される。振動発生装置２４は、バックライト部１８が除かれている分だけ、軽い部分を振動させれば済む。

従って、液晶ディスプレイ１２の大型化が図られる場合でも、振動発生装置２４は、さほど大きい力で振動を発生させなくても良くなり、振動発生装置２４の大型化や数を増やすことをせずに済む。この結果、本実施形態によれば、触覚フィードバックの機能を備えるタッチパネル式の操作表示装置６にあって、振動発生装置２４ひいては全体の大型化を抑えながら、ユーザに対し十分な操作感を付与することが可能になるという優れた効果を得ることができる。

尚、上記のような操作表示装置６においては、液晶ディスプレイ１２とタッチパネル１３との間に空隙（空気層）が生じていると、特に表示画面のサイズが大型になる場合に、太陽光下で、画面が白くぼやける現象が生じ、視認性が低下する事情がある。ところが本実施形態では、オプティカルボンディングと呼ばれる方法を用いて、液晶ディスプレイ１２とタッチパネル１３とをＯＣＲ１５によって一体的に接合されている。これにより、上記した太陽光下での視認性低下の不具合を解消することができる

ところで、上述のように、タッチ操作部１１とバックライト部１８とを分離した場合、バックライト部１８が固定側、タッチ操作部１１が振動側となるので、それらの間に、所要のクリアランスＣが設けられる。但し、そのクリアランスＣを通して、バックライト部１８の光が外部に漏れたり、外側からの異物が侵入したりすることを防止する必要が生ずる。そこで、一般的には、図４に例示するように、バックライト部１８（金属フレーム１９）と、タッチ操作部１１（液晶ディスプレイ１２）との間に、液晶ディスプレイ１２の表示画面の周囲に沿うようにして、例えばゴム製のパッキン３１を設けることが考えられる。

図４は、単純にパッキン３１を配置した構成を参考例として示している。これによれば、タッチ操作部１１の振動をパッキン３１のクッション性によって吸収し、また、光漏れや異物侵入を防止することができる。ところが、そのような単純にパッキン３１を設けた構成では、図４に示すように、ユーザが斜め方向から液晶ディスプレイ１２を見た場合に、奥行き分の視差によって、表示画面の端部、つまりフレーム部１６の内側縁部部分にバックライト部１８の影となる暗い部分（範囲Ａ）が生ずる不具合がある。

これに対し、本実施形態では、図３に示すように、バックライト部１８の金属フレーム１９と、液晶ディスプレイ１２の裏面との間に、ゴム製のパッキン３１といった単純なクッション材に代えて、クッション機能を有し表面が光を反射する光反射部材２８を設けるようにした。これにより、バックライト部１８の光が光反射部材２８の表面で反射されることにより、ユーザが斜め方向から見た場合でも、その反射光（破線矢印で示す）により範囲Ａ部分でも明るさを確保することができ、液晶ディスプレイ１２の表示画面の端部つまりフレーム部１６の内側縁部部分に暗い部分が生ずることを防止することができる。

このとき、光反射部材２８を設けたことにより、バックライト部１８の光が外部に漏れたり、外側から異物が侵入したりすることを防止することができる。これと共に、光反射部材２８のクッション機能により、触覚フィードバック機能における、タッチ操作部１１の振動を吸収して、バックライト部２８に伝えることなく済ませることができる。また、本実施形態では、光反射部材２８は正面から見てフレーム部１６により隠れる位置に設けられているので、正面から見た場合の液晶ディスプレイ１２の表示画面の視認性を妨げることがないことは勿論である。

尚、上記実施形態では、振動発生装置２４としては、圧電素子を用いた圧電アクチュエータを有するものを採用したが、それに限らず、例えばモータを用いたアクチュエータ等であっても良い。また、上記実施形態では、光反射部材２８を設けるようにしたが、光反射部材２８は必要に応じて設ければ良く、例えば、バックライト部１８の発光部分の範囲を拡げて表示影をなくす構成としても良い。更に、上記実施形態では、操作表示装置として、車載用のセンターディスプレイに適用したが、様々な用途、種類の操作表示装置に適用することが可能である。

その他、タッチパネルとしては抵抗膜方式のものを採用しても良い等、タッチ操作部の構成や操作表示装置の全体的な構成としても、様々な変更が可能である。本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

図面中、１は車室、２はインストルメントパネル、６は操作表示装置、８はホルダ、１１はタッチ操作部、１２は液晶ディスプレイ、１３はタッチパネル、１４はオーバレイ、１５はＯＣＲ、１６はフレーム部、１７は可動フレーム、１８はバックライト、１９は金属フレーム、２２は回路基板、２４は振動発生装置、２４ａは振動プレート、２８は光反射部材を示す。

Claims (3)

1. 液晶ディスプレイ（１２）の表面側にタッチパネル（１３）を設けて構成されるタッチ操作部（１１）と、
   前記液晶ディスプレイ（１２）の裏面側に配置されたバックライト部（１８）と、
   前記タッチパネル（１３）がタッチ操作された際に前記タッチ操作部（１１）に振動を付与する振動発生装置（２４）とを備え、
   前記タッチ操作部（１１）と前記バックライト部（１８）とは分離されており、
   前記振動発生装置（２４）による振動が前記バックライト部（１８）を除いた前記タッチ操作部（１１）に伝達されるように構成されている操作表示装置。
2. 前記タッチ操作部（１１）と前記バックライト部（１８）との間には、クッション機能を有し表面が光を反射する光反射部材（２８）が設けられている請求項１に記載の操作表示装置。
3. 前記タッチ操作部（１１）は、フレーム部（１６）に支持されており、前記光反射部材（２８）は、正面から見て前記フレーム部（１６）により隠れる位置に設けられている請求項２に記載の操作表示装置。

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