JP2022164198A - タッチパネル付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルの押圧操作したときの圧力を効率良く且つ適切に検出することを可能としたタッチパネル付き表示装置を提供する。【解決手段】表示パネル２とタッチパネル３とを互いに重ね合わせた状態で収容する正面側ケース４と、正面側ケース４の表示面とは反対側に固定された支持板１２と、支持板１２の表示パネル２とは反対側に配置される背面側ケース５と、タッチパネル３を押圧操作したときの圧力を検出する感圧素子２０とを備え、背面側ケース５は、感圧素子２０が取り付けられる取付面部２１と、取付面部２１の感圧素子２０が取り付けられた面とは反対側の面から突出されると共に、その先端が支持板１２に当接される突起部２３とを有し、タッチパネル３を押圧操作したときに、突起部２３を介して取付面部２１を撓み変形させることによって、感圧素子２０が圧力を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、タッチパネル付き表示装置に関する。

従来より、表示パネルとタッチパネルとを備え、表示パネルに表示された画像に合わせて、タッチパネルを操作することにより、各種の入力を可能としたタッチパネル付き表示装置がある（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。

国際公開第２０１５／０４１１６３号 特開２０２０－１０２１１３号公報

ところで、上述したタッチパネル付き表示装置の中には、タッチパネルの押圧操作したときの圧力を検出する感圧素子を備えたものである。例えば、上記特許文献１には、液晶パネル（表示パネル）の四隅に４つの圧電素子（感圧素子）が配置された構成が開示されている。しかしながら、このような構成の場合、たくさんの感圧素子が必要となるため、コストが嵩むことになる。

一方、上記特許文献２には、タッチパネルの操作に応じて振動（触感）を発生させる振動素子を備えた構成が開示されている。このような構成の場合、タッチパネルを操作したときに、振動素子の振動が感圧素子に伝わると、タッチパネルを押圧操作したときの圧力を適切に検出できなくなる虞れがある。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、タッチパネルの押圧操作したときの圧力を効率良く且つ適切に検出することを可能としたタッチパネル付き表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 表示パネルとタッチパネルとを互いに重ね合わせた状態で収容する正面側ケースと、
前記正面側ケースの表示面とは反対側に固定された支持板と、
前記支持板の前記表示パネルとは反対側に配置される背面側ケースと、
前記背面側ケースと前記支持板との間に固定され、前記タッチパネルの操作に応じて前記正面側ケース及び前記支持板を前記背面側ケースに対して相対的に前記表示パネルの面内方向に振動させる振動素子と、
前記タッチパネルを押圧操作したときの圧力を検出する感圧素子とを備え、
前記背面側ケースは、前記感圧素子が取り付けられる取付面部と、前記取付面部の前記感圧素子が取り付けられた面とは反対側の面から突出されると共に、その先端が前記支持板に当接される突起部とを有し、
前記タッチパネルを押圧操作したときに、前記突起部を介して前記取付面部を撓み変形させることによって、前記感圧素子が圧力を検出することを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
〔２〕 前記取付面部は、当該取付面部の周囲よりも薄肉に形成されていることを特徴とする前記〔１〕に記載のタッチパネル付き表示装置。
〔３〕 前記背面側ケースは、前記取付面部を挟んだ両側を切り欠く一対のスリットを少なくとも有することを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載のタッチパネル付き表示装置。
〔４〕 前記感圧素子は、前記表示パネルの中央付近と平面視で重なる位置に設けられていることを特徴とする前記〔１〕～〔３〕の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
〔５〕 前記正面側ケース又は前記支持板を、前記背面側ケースに対して前記タッチパネルの面内方向に振動自在に支持するダンパー機構を備えることを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
〔６〕 前記支持板と前記背面側ケースとの間に介在される緩衝材を備える前記〔１〕～〔５〕の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
〔７〕 前記背面側ケースに取り付けられて、前記振動素子とケーブルを介して電気的に接続される回路基板を備える前記〔１〕～〔６〕の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。

以上のように、本発明によれば、タッチパネルの押圧操作したときの圧力を効率良く且つ適切に検出することを可能としたタッチパネル付き表示装置を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係るタッチパネル付き表示装置の外観を示す斜視図である。 図１に示すタッチパネル付き表示装置の構成を示す透視平面図である。 図２中に示す線分Ａ－Ａによるタッチパネル付き表示装置の断面図である。 図１に示すタッチパネル付き表示装置が備える弾性変位部の構成を示す斜視図である。 図１に示すタッチパネル付き表示装置のタッチパネルを押圧操作した状態を示す断面図である。 図１に示すタッチパネル付き表示装置の変形例を示す透視平面図である。 図１に示すタッチパネル付き表示装置における弾性変位部の配置を例示した透視平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

本発明の一実施形態として、例えば図１～図５に示すタッチパネル付き表示装置１について説明する。
なお、図１は、タッチパネル付き表示装置１の外観を示す斜視図である。図２は、タッチパネル付き表示装置１の構成を示す透視平面図である。図３は、図２中に示す線分Ａ－Ａによるタッチパネル付き表示装置１の断面図である。図４は、タッチパネル付き表示装置１が備える弾性変位部１４の構成を示す斜視図である。図５は、タッチパネル付き表示装置１のタッチパネル３を押圧操作した状態を示す断面図である。

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向をタッチパネル付き表示装置１の水平面内における長手方向（長さ方向）、Ｙ軸方向をタッチパネル付き表示装置１の水平面内における短手方向（幅方向）、Ｚ軸方向をタッチパネル付き表示装置１の水平面内と直交する鉛直方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。

本実施形態のタッチパネル付き表示装置１は、図１、図２及び図３に示すように、表示パネル２と、タッチパネル３と、正面側ケース４と、背面側ケース５と、振動素子６と、制御基板７と、ダンパー機構８とを備えている。

表示パネル２は、画像を表示するものである。本実施形態では、表示パネル２として、例えば液晶表示パネル（ＬＣＤ）を用いている。なお、表示パネル２には、上述した液晶表示パネル以外にも、例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示パネル（ＯＬＥＤ）などを用いることができる。表示パネル２は、全体として略矩形平板状を為して、正面側ケース４の正面側にフック構造やネジ止め等により取り付けられている。

なお、図１に示すタッチパネル付き表示装置１において、表示パネル２に表示される画像は、Ｚ軸の正方向側から視認することができる。すなわち、このタッチパネル付き表示装置１は、Ｚ軸の正方向側に表示面を備えている。

タッチパネル３は、表示パネル２に表示された画像に合わせて、画面を操作することによって各種の入力を行うものである。本実施形態では、タッチパネル３として、例えば静電容量式のタッチパネル（ＣＴＰ）を用いている。なお、タッチパネル３には、上述した静電容量式以外にも、例えば抵抗膜方式などの別の方式のものを用いることができる。

タッチパネル３は、全体として略矩形平板状を為すと共に、表示パネル２よりも大きい外形を有している。タッチパネル３は、表示パネル２とクッション材９を介して表示面側に重ね合わされた状態で、正面側ケース４の正面側に両面テープなどの接着材１０を介して取り付けられている。

正面側ケース４は、背面側ケース５と共に本体ケース１１を構成するものであり、例えばプラスチックなどの樹脂成形体からなる。正面側ケース４は、互いに重ね合わせた表示パネル２とタッチパネル３とを収容するように、全体として略矩形枠状に形成されている。

背面側ケース５は、正面側ケース４と共に本体ケース１１を構成するものであり、例えばプラスチックなどの樹脂成形体からなる。背面側ケース５は、正面側ケース４と一体に組み合わされるように、全体として略矩形箱状に形成されている。また、背面側ケース５は、正面側ケース４よりも小さい外形を有して、正面側ケース４の背面側から正面側ケース４の内側へと嵌め込むことが可能となっている。

なお、本実施形態では、正面側ケース４及び背面側ケース５に、例えばＡＢＳ樹脂又はＡＢＳ樹脂とＰＣ樹脂との混合樹脂材料を用いているが、これらの材料に必ずしも限定されるものではない。

振動素子６は、タッチパネル３の操作に応じて正面側ケース４を振動させるものであり、例えば、リニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）や、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）、ピエゾ（圧電）素子、偏心モーター（ＥＲＭ）などからなる。

振動素子６は、正面側ケース４の表示面とは反対側、すなわち正面側ケース４の背面側に支持板１２を介して取り付けられている。支持板１２は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム、ニッケル合金等の金属、又は樹脂などからなり、正面側ケース４の背面側を覆うように、全体として略矩形平板状に形成されている。

支持板１２は、正面側ケース４の背面側にネジ止め等により取り付けられている。背面側ケース５は、この支持板１２の表示パネル２とは反対側に配置されている。振動素子６は、この支持板１２の背面側の中央付近（表示パネル２の中央付近と平面視で重なる位置）に取り付けられている。また、背面側ケース５の略中央部には、支持板１２に取り付けられた振動素子６の周囲を囲む開口部５ａが設けられている。本実施形態では、振動素子６がタッチパネル付き表示装置１の長手方向に振動する。

制御基板７は、振動素子６の駆動を制御する駆動回路等が設けられた回路基板からなる。制御基板７は、背面側ケース５にネジ止め等により取り付けられている。また、制御基板７は、ケーブル１３ａを介して振動素子６と電気的に接続されている。

ダンパー機構８は、正面側ケース４と背面側ケース５との間に介在されると共に、背面側ケース５に対して正面側ケース４をタッチパネル３の面内方向に振動自在に支持するものである。本実施形態では、タッチパネル付き表示装置１の水平面内において、振動素子６を挟んだタッチパネル付き表示装置１の長手方向の両側に、２つのダンパー機構８が設けられている。

具体的に、このダンパー機構８は、図２、図３及び図４に示すように、背面側ケース５に設けられた弾性変位部１４と、支持板１２に固定される第１の固定部１５と、弾性変位部１４に固定される第２の固定部１６とを有している。

弾性変位部１４は、第２の固定部１６が設けられた固定片１４ａと、固定片１４ａを挟んだ両側から互いに反対方向（本実施形態ではタッチパネル付き表示装置１の短手方向）に延長された一対の弾性片１４ｂ，１４ｃとを有している。

固定片１４ａは、背面側ケース５の面内方向に対して平行な平板形状を有している。本実施形態の固定片１４ａは、円板形状又はタッチパネル付き表示装置１の長手方向に沿った長円板形状を有している。

一対の弾性片１４ｂ，１４ｃは、背面側ケース５の面内方向に対して垂直な平板形状を有している。本実施形態の弾性片１４ｂ，１４ｃは、タッチパネル付き表示装置１の短手方向に沿って延長された長板形状を有している。すなわち、これら一対の弾性片１４ｂ、１４ｃは、振動素子６の振動方向であるタッチパネル付き表示装置１の長手方向に対して垂直な平板形状を有している。

弾性変位部１４は、背面側ケース５に設けられた開口部５ｂの内側に懸架された状態で設けられている。すなわち、この弾性変位部１４は、背面側ケース５と一体に形成されたものからなる。開口部５ｂは、弾性変位部１４の周囲を囲むように矩形状に開口している。弾性変位部１４は、弾性片１４ｂ，１４ｃの一端側が固定片１４ａと連結され、弾性片１４ｂ，１４ｃの他端側が開口部５ｂを形成する背面側ケース５と連結されることによって、開口部５ｂの内側に懸架された状態で設けられている。

これにより、弾性変位部１４では、一対の弾性片１４ｂ，１４ｃの撓み変形を利用して、これら一対の弾性片１４ｂ，１４ｃと連結された固定片１４ａを背面側ケース５の面内方向（本実施形態ではタッチパネル付き表示装置１の長手方向）に弾性変位させることが可能となっている。

また、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、上述した弾性変位部１４を背面側ケース５と一体に形成することで、このタッチパネル付き表示装置１の製造コストを下げることが可能である。

なお、弾性変位部１４については、上述した背面側ケース５と一体に形成されたものに必ずしも限定されるものではなく、背面側ケース５と別体に形成したものを、背面側ケース５の開口部５ｂの内側に懸架した状態で設けることも可能である。この場合、弾性変位部１４には、上述した背面側ケース５とは異なる材質のものを用いることが可能である。

第１の固定部１５は、支持板１２の固定片１４ａと対向する位置から背面側ケース５側に向かって突出された台座部１５ａと、この台座部１５ａに形成されたネジ孔１５ｂとを有している。一方、第２の固定部１６は、固定片１４ａを貫通する貫通孔１６ａを有している。ダンパー機構８では、この貫通孔１６ａを通して固定具であるネジ１７をネジ孔１５ｂに螺合することによって、第１の固定部１５と第２の固定部１６とを一体に固定している。

また、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１は、支持板１２と背面側ケース５との間に介在される少なくとも１つ又は複数（本実施形態では６つ）の緩衝材１８を備えている。緩衝材１８は、上述したクッション材９などのように、振動を吸収可能な材料の中から適宜選択して用いることができる。緩衝材１８は、支持板１２と背面側ケース５との間に挟み込まれた状態で、支持板１２と背面側ケース５とが重なり合う範囲に適宜配置されている。これにより、支持板１２から背面側ケース５へと伝わる振動を抑制したり、共振を防いだりすることが可能である。

以上のような構成を有する本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、上述した支持板１２と背面側ケース５との間に介在されるダンパー機構８によって、背面側ケース５に対して正面側ケース４をタッチパネル３の面内方向（本実施形態ではタッチパネル付き表示装置１の長手方向）に振動自在に支持している。

これにより、振動素子６が取り付けられた可動側となる正面側ケース４から、制御基板７が取り付けられた固定側となる背面側ケース５へと伝わる振動を抑制することが可能である。また、振動素子６から伝わる振動により制御基板７等が悪影響を受けることを防ぐことが可能である。

また、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、上述した背面側ケース５に対して正面側ケース４をタッチパネル３の面内方向に振動させることによって、振動素子６からの振動を効率良く且つ均一に正面側ケース４へと伝えることが可能である。これにより、従来よりも小型の振動素子６を用いることも可能である。

以上のように、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、タッチパネル３の操作に応じて振動素子６からの振動を効率良く伝えることができ、なお且つ、正面側ケース４から背面側ケース５へと伝わる振動を抑制することが可能である。

ところで、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１は、図２及び図３に示すように、タッチパネル３を押圧操作したときの圧力を検出する感圧素子２０を備えている。

感圧素子２０は、例えば圧電素子からなり、背面側ケース５の背面側の中央付近（表示パネル２の中央付近と平面視で重なる位置）に取り付けられている。感圧素子２０は、ケーブル１３ｂを介して制御基板７と電気的に接続されている。

背面側ケース５は、この感圧素子２０が取り付けられる取付面部２１と、取付面部２１を挟んだ両側を切り欠く一対のスリット２２と、取付面部２１の感圧素子２０が取り付けられた面（背面）とは反対側の面（正面）から突出されると共に、その先端が支持板１２に当接される突起部２３とを有している。

取付面部２１は、この取付面部２１の周囲よりも薄肉に形成されている。一対のスリット２２は、この取付面部２１を挟んだ両側を長手方向に切り欠くことによって形成されている。突起部２３は、感圧素子２０の略中央部と平面視で重なる位置から支持板１２側に向かって円柱状に突出されると共に、その先端が丸みを帯びた球面形状を有している。

以上のような構成を有する本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、図５に示すように、タッチパネル３を押圧操作したときに、突起部２３を介して取付面部２１を撓み変形させることが可能である。

すなわち、このタッチパネル付き表示装置１では、タッチパネル３を押圧操作したときの押圧量（押込量）に応じて、支持板１２が背面側ケース５側へと変位し、この支持板１２に当接された突起部２３を介して取付面部２１を撓み変形させることが可能である。

取付面部２１は、この取付面部２１の周囲よりも薄肉に形成されることによって撓み易くなっている。また、取付面部２１は、この取付面部２１を挟んだ両側に一対のスリット２２を設けることによって、更に撓み易くすることが可能である。

これにより、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、取付面部２１の撓み変形に応じた起電力を感圧素子２０が発生させることで、タッチパネル３を押圧操作したときの圧力（押込量）を検出することが可能である。

したがって、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、上述した表示パネル２に表示された画像に合わせて、タッチパネル３を押圧操作したときに、その圧力（押込量）に応じた各種の入力を行うことが可能である。

以上のように、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、上述したタッチパネル３の押圧操作したときの圧力を１つの感圧素子２０により効率良く検出することが可能である。

また、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、上述した突起部２３の先端のみが支持板１２に接触する構成のため、支持板１２との接触面積を少なくして、タッチパネル３を操作したときに、振動素子６の振動が感圧素子２０側へと伝わりにくい構造となっている。なお、突起部２３は、支持板１２に常時接触している構成に限らず、タッチパネル３を操作した直後に支持板１２と接触する構成とすることも可能である。

これにより、本実施形態のタッチパネル付き表示装置１では、振動素子６の振動による影響を受けることなく、タッチパネル３の押圧操作したときの圧力を感圧素子２０により適切に検出することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、上記タッチパネル付き表示装置１では、上述した一対のスリット２２が設けられた構成となっているが、例えば図６に示すように、一対のスリット２２の一端側における間を切り欠くスリット２２を更に追加した構成としてもよい。すなわち、感圧素子２０の周囲を囲む四角形の３辺に位置するように、３つのスリット２２を設けた構成としてもよい。

また、上記タッチパネル付き表示装置１では、上述した２つのダンパー機構８が配置された構成を例示しているが、少なくとも１つ又は複数のダンパー機構８を配置することが可能である。

例えば、上記タッチパネル付き表示装置１において、４つのダンパー機構８を配置した構成を図７に示す。この図７に示す構成では、タッチパネル付き表示装置１の水平面内において、その中央付近に配置された振動素子６及び感圧素子２０の周囲を囲む四角形の各辺の中央部に位置するように、４つのダンパー機構８が配置されている。

なお、上記タッチパネル付き表示装置１の用途については、特に限定されるものではなく、例えば、複写機（複合機）、プリンタなどのＯＡ機器のタッチ操作パネルや、車載のタッチ操作パネルなどの適用可能な用途に対して、このタッチパネル付き表示装置１を幅広く使用することが可能である。

１…タッチパネル付き表示装置 ２…表示パネル ３…タッチパネル ４…正面側ケース ５…背面側ケース ５ｂ…開口部 ６…振動素子 ７…制御基板 ８…ダンパー機構 ９…クッション材 １０…接着材 １１…本体ケース １２…支持板 １３ａ，１３ｂ…ケーブル １４…弾性変位部 １４ａ…固定片 １４ｂ，１４ｃ…弾性片 １５…第１の固定部 １６…第２の固定部 １７…ネジ（固定具） １８…緩衝材 ２０…感圧素子 ２１…取付面部 ２２…スリット ２３…突起部

Claims (7)

1. 表示パネルとタッチパネルとを互いに重ね合わせた状態で収容する正面側ケースと、
   前記正面側ケースの表示面とは反対側に固定された支持板と、
   前記支持板の前記表示パネルとは反対側に配置される背面側ケースと、
   前記背面側ケースと前記支持板との間に固定され、前記タッチパネルの操作に応じて前記正面側ケース及び前記支持板を前記背面側ケースに対して相対的に前記表示パネルの面内方向に振動させる振動素子と、
   前記タッチパネルを押圧操作したときの圧力を検出する感圧素子とを備え、
   前記背面側ケースは、前記感圧素子が取り付けられる取付面部と、前記取付面部の前記感圧素子が取り付けられた面とは反対側の面から突出されると共に、その先端が前記支持板に当接される突起部とを有し、
   前記タッチパネルを押圧操作したときに、前記突起部を介して前記取付面部を撓み変形させることによって、前記感圧素子が圧力を検出することを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
2. 前記取付面部は、当該取付面部の周囲よりも薄肉に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
3. 前記背面側ケースは、前記取付面部を挟んだ両側を切り欠く一対のスリットを少なくとも有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル付き表示装置。
4. 前記感圧素子は、前記表示パネルの中央付近と平面視で重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
5. 前記正面側ケース又は前記支持板を、前記背面側ケースに対して前記タッチパネルの面内方向に振動自在に支持するダンパー機構を備えることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
6. 前記支持板と前記背面側ケースとの間に介在される緩衝材を備える請求項１～５の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。
7. 前記背面側ケースに取り付けられて、前記振動素子とケーブルを介して電気的に接続される回路基板を備える請求項１～６の何れか一項に記載のタッチパネル付き表示装置。

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