JP2023091156A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが操作パネルを押す力の大きさを精度良く検知できる電子機器を提供する。【解決手段】板状部材は、上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記表示パネルの下主面に固定されている。センサは、板状部材の下主面に固定されており、操作パネルの変形を検知する。操作パネルの上主面及び下主面、表示パネルの上主面及び下主面、並びに、板状部材の上主面及び下主面のそれぞれは、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有している。センサは、左右方向に延びる長手方向を有している。上下方向に見てセンサより前の第１領域又はセンサより後の第２領域において、板状部材に線状の１以上のスリットが設けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、表示パネルを備える電子機器に関する。

従来の電子機器に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の押圧センサが知られている。この押圧センサは、操作面、板状部材及び圧電フィルムを備えている。利用者は、操作面に触れることにより押圧操作を行う。板状部材は、押圧操作により撓む。圧電フィルムは、板状部材に貼り付けられることにより、板状部材と共に撓む。これにより、圧電フィルムの出力により、押圧力を検知することができる。

国際公開第２０１５／０８３６７８号

ところで、特許文献１に記載の押圧センサにおいて、ユーザが操作面を押す力の大きさを精度よく検知したいという要望がある。

そこで、本発明の目的は、ユーザが操作パネルを押す力の大きさを精度良く検知できる電子機器を提供することである。

本発明の一形態に係る電子機器は、
上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有する操作パネルであって、ユーザの身体の一部又は操作部材が前記操作パネルの前記上主面に接触する、操作パネルと、
上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記操作パネルの下主面に固定されている表示パネルと、
上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記表示パネルの下主面に固定されている板状部材と、
前記板状部材の下主面に固定されており、前記操作パネルの変形を検知するセンサと、
を備えており、
前記操作パネルの上主面及び下主面、前記表示パネルの上主面及び下主面、並びに、前記板状部材の上主面及び下主面のそれぞれは、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有しており、
前記センサは、左右方向に延びる長手方向を有しており、
上下方向に見て前記センサより前の第１領域又は前記センサより後の第２領域において、線状の１以上のスリット又は前記１以上のリブが前記板状部材に設けられている。

本発明の一形態に係る電子機器は、
上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有する操作パネルであって、ユーザの身体の一部又は操作部材が前記操作パネルの前記上主面に接触する、操作パネルと、
上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記操作パネルの下主面に固定されている表示パネルと、
上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記表示パネルの下主面に固定されている板状部材と、
前記板状部材の下主面に固定されており、前記操作パネルの変形を検知するセンサと、
を備えており、
前記操作パネルの上主面及び下主面、前記表示パネルの上主面及び下主面、並びに、前記板状部材の上主面及び下主面のそれぞれは、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有しており、
前記板状部材の左右方向の端部が上方向又は下方向に曲がっている。

本明細書において、前後方向に延びる軸や部材は、必ずしも前後方向と平行である軸や部材だけを示すものではない。前後方向に延びる軸や部材とは、前後方向に対して±４５°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。同様に、上下方向に延びる軸や部材とは、上下方向に対して±４５°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。左右方向に延びる軸や部材とは、左右方向に対して±４５°の範囲で傾斜している軸や部材のことである。

以下では、第１部材、第２部材及び第３部材とは、電子機器が備えている構造物である。本明細書において、第１部材が第２部材に支持されているとは、第１部材が第２部材に対して移動不可能に第２部材に取り付けられている（すなわち、固定又は保持されている）場合、及び、第１部材が第２部材に対して移動可能に第２部材に取り付けられている場合を含む。また、第１部材が第２部材に支持されているとは、第１部材が第２部材に直接に取り付けられている場合、及び、第１部材が第３部材を介して第２部材に取り付けられている場合の両方を含む。

本明細書において、前後方向に並ぶ第１部材及び第２部材とは、以下の状態を示す。前後方向に垂直な方向に第１部材及び第２部材を見たときに、第１部材及び第２部材の両方が前後方向を示す任意の直線上に配置されている状態である。本明細書において、上下方向に見たときに前後方向に並ぶ第１部材及び第２部材とは、以下の状態を示す。上下方向に第１部材及び第２部材を見たときに、第１部材及び第２部材の両方が前後方向を示す任意の直線上に配置されている。この場合、上下方向とは異なる左右方向から第１部材及び第２部材を見ると、第１部材及び第２部材のいずれか一方が前後方向を示す任意の直線上に配置されていなくてもよい。なお、第１部材と第２部材とが接触していてもよい。第１部材と第２部材とが離れていてもよい。第１部材と第２部材との間に第３部材が存在していてもよい。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、第１部材が第２部材の前に配置されるとは、以下の状態を指す。第１部材の一部は、第２部材が前方向に平行移動するときに通過する領域内に配置されている。よって、第１部材は、第２部材が前方向に平行移動するときに通過する領域内に収まっていてもよいし、第２部材が前方向に平行移動するときに通過する領域から突出していてもよい。この場合、第１部材及び第２部材は、前後方向に並んでいる。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、左右方向に見たときに、第１部材が第２部材の前に配置されるとは、以下の状態を指す。左右方向に見たときに、第１部材と第２部材が前後方向に並んでおり、かつ、左右方向に見たときに、第１部材の第２部材と対向する部分が、第２部材の前に配置される。この定義において、第１部材と第２部材は、３次元では、前後方向に並んでいなくてもよい。この定義は、前後方向以外の方向も適用される。

本明細書において、第１部材が第２部材より前に配置されるとは、以下の状態を指す。第１部材は、第２部材の前端を通り前後方向に直交する平面の前に配置される。この場合、第１部材及び第２部材は、前後方向に並んでいてもよく、並んでいなくてもよい。この定義は、前後方向以外の方向にも適用される。

本明細書において、特に断りのない場合には、第１部材の各部について以下のように定義する。第１部材の前部とは、第１部材の前半分を意味する。第１部材の後部とは、第１部材の後半分を意味する。第１部材の左部とは、第１部材の左半分を意味する。第１部材の右部とは、第１部材の右半分を意味する。第１部材の上部とは、第１部材の上半分を意味する。第１部材の下部とは、第１部材の下半分を意味する。第１部材の前端とは、第１部材の前方向の端を意味する。第１部材の後端とは、第１部材の後方向の端を意味する。第１部材の左端とは、第１部材の左方向の端を意味する。第１部材の右端とは、第１部材の右方向の端を意味する。第１部材の上端とは、第１部材の上方向の端を意味する。第１部材の下端とは、第１部材の下方向の端を意味する。第１部材の前端部とは、第１部材の前端及びその近傍を意味する。第１部材の後端部とは、第１部材の後端及びその近傍を意味する。第１部材の左端部とは、第１部材の左端及びその近傍を意味する。第１部材の右端部とは、第１部材の右端及びその近傍を意味する。第１部材の上端部とは、第１部材の上端及びその近傍を意味する。第１部材の下端部とは、第１部材の下端及びその近傍を意味する。

本明細書において、第１部材と第２部材とが電気的に接続されているとは、以下の２通りの意味を含む。第１の意味は、第１部材と第２部材とが物理的に接触することによって、第１部材と第２部材とに直流電流が流れることができることである。第２の意味は、第１部材と第３部材とが物理的に接触し、かつ、第３部材と第２部材とが物理的に接触することによって、第１部材と第２部材とに直流電流が流れることができることである。第２の意味では、第１部材と第２部材とは物理的に接触していてもよいし、接触していなくてもよい。第２の意味では、第３部材は、単一の部材であってもよいし、複数の部材を含んでいてもよい。

本発明に係る電子機器によれば、ユーザが操作パネルを押す力の大きさを精度良く検知できる。

図１は、電子機器１の分解斜視図である。 図２は、電子機器１のＡ－Ａにおける断面図である。 図３は、センサ６の底面図及び断面図である。 図４は、モデル２のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図５は、電子機器１の上面図である。 図６は、点１３を押したときにおけるモデル１の各部分の変形量を示した図である。 図７は、点１３を押したときにおけるモデル２の各部分の変形量を示した図である。 図８は、点１３，１５を押したときにセンサ６が発生した電荷を示したグラフである。 図９は、モデル５のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１０は、モデル６のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１１は、モデル７のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１２は、モデル８のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１３は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷量を示したグラフである。 図１４は、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷量を示したグラフである。 図１５は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷量を、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷量で割った値を示したグラフである。 図１６は、電子機器１ａのセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１７は、電子機器１ｂのセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１８は、モデル９のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図１９は、モデル１０のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図２０は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷量を示したグラフである。 図２１は、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷量を示したグラフである。 図２２は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷量を、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷量で割った値を示したグラフである。 図２３は、電子機器１ｃのセンサ６及び板状部材７の斜視図である。 図２４は、モデル３のセンサ６及び板状部材７の上面図である。 図２５は、点１３を押したときにおけるモデル３の各部分の変形量を示した図である。

（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態に係る電子機器１の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、電子機器１の分解斜視図である。図２は、電子機器１のＡ－Ａにおける断面図である。図３は、センサ６の底面図及び断面図である。

また、本明細書において、方向を以下の様に定義する。電子機器１において、操作パネル２の上主面及び下主面が並ぶ方向を上下方向と定義する。また、上下方向に見て、電子機器１の操作パネル２の長辺が延びる方向を前後方向と定義する。上下方向に見て、電子機器１の操作パネル２の短辺が延びる方向を左右方向と定義する。上下方向、左右方向及び前後方向は、互いに直交している。なお、本明細書における方向の定義は、一例である。従って、電子機器１の実使用時における方向と本明細書における方向とが一致している必要はない。また、図１において上下方向が反転してもよい。同様に、図１において左右方向が反転してもよい。図１において前後方向が反転してもよい。

電子機器１は、スマートフォンやタブレット型コンピュータ等の携帯型電子端末である。電子機器１は、図１及び図２に示すように、操作パネル２、筐体３、表示パネル４、接着部材５、センサ６及び板状部材７を備えている。

操作パネル２は、上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有している。操作パネル２の上主面及び下主面は、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有している。前後方向に延びる２本の辺は、長辺である。左右方向に延びる２本の辺は、短辺である。ユーザの身体の一部又は操作部材が、操作パネル２の上主面に接触する。操作パネル２は、透明板である。操作パネル２は、例えば、ガラス板である。

表示パネル４は、上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有している。表示パネル４の上主面及び下主面は、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有している。前後方向に延びる２本の辺は、長辺である。左右方向に延びる２本の辺は、短辺である。表示パネル４は、操作パネル２の下主面に固定されている。表示パネル４は、接着剤や両面テープ等により操作パネル２に固定されている。表示パネル４の全体は、上下方向に見て、操作パネル２と重なっている。従って、表示パネル４は、上下方向に見て、操作パネル２の外縁からはみ出していない。表示パネル４は、例えば、有機ＥＬディスプレイや、液晶ディスプレイである。また、表示パネル４は、ユーザが操作パネル２に触れた位置を検知するためのタッチパネルを含んでいてもよい。

板状部材７は、上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有している。板状部材７の上主面及び下主面は、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有している。前後方向に延びる２本の辺は、長辺である。左右方向に延びる２本の辺は、短辺である。板状部材７は、表示パネル４の下主面に固定されている。板状部材７は、接着剤や両面テープ等により表示パネル４に固定されている。板状部材７の全体は、上下方向に見て、表示パネル４と重なっている。従って、板状部材７は、上下方向に見て、表示パネル４の外縁からはみ出していない。板状部材７の剛性は、後述するセンサ６の剛性よりも高い。このような板状部材７の材料は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｕｓｅｄ Ｓｔｅｅｌ）等の金属である。ただし、板状部材７の材料は、金属以外の材料であってもよい。金属以外の材料は、例えば、樹脂である。

筐体３は、操作パネル２より下に位置している。筐体３は、箱である。筐体３は、上下方向に見て、矩形状を有している。筐体３の長辺は、前後方向に延びている。筐体３の短辺は、左右方向に延びている。上下方向に見た筐体３の外縁は、上下方向に見た操作パネル２の外縁と一致する。ただし、筐体３の上面は、開口している。筐体３の開口Ｏｐは、上下方向に見て、矩形状を有している。

接着部材５は、操作パネル２の下主面の一部分を筐体３に固定している。より詳細には、接着部材５は、筐体３の開口Ｏｐの周囲と操作パネル２の外縁近傍とを固定している。そこで、接着部材５は、上下方向に見て、表示パネル４を囲む矩形状の枠形状を有している。従って、接着部材５は、上下方向に見て、表示パネル４と重なっていない。以上のような接着部材５は、防水性を有している。

センサ６は、操作パネル２の変形を検知する。より詳細には、センサ６は、図１に示すように、板状部材７の下主面に固定されている。より詳細には、センサ６は、上下方向に見て、矩形状を有している。センサ６は、左右方向に延びる長手方向を有している。そして、センサ６は、上下方向に見て、板状部材７の前後方向の中央に位置している。

ユーザが操作パネル２を押すことによって操作パネル２が下方向に撓むと、表示パネル４及び板状部材７も下方向に撓む。そして、センサ６は、板状部材７と共に下方向に撓む。これにより、センサ６は、ユーザが操作パネル２を押すことにより操作パネル２に生じる変形に応じた検知信号を出力する。以下に、図３を参照しながら、センサ６の詳細について説明する。

センサ６は、圧電フィルム１４、上電極１５ａ、下電極１５ｂ、基材１６及び接着層１８，２０を備えている。圧電フィルム１４は、シート形状を有している。従って、圧電フィルム１４は、上主面及び下主面を有している。圧電フィルム１４の左右方向の長さは、圧電フィルム１４の前後方向の長さより長い。本実施形態では、圧電フィルム１４は、上下方向に見て、左右方向に延びる長辺を有する矩形状を有している。圧電フィルム１４は、圧電フィルム１４の変形量に応じた電荷を発生する。本実施形態では、圧電フィルム１４は、ＰＬＡフィルムである。以下に、圧電フィルム１４についてより詳細に説明する。

圧電フィルム１４は、圧電フィルム１４が左右方向に伸張されたときに発生する電荷の極性が、圧電フィルム１４が前後方向に伸張されたときに発生する電荷の極性と逆となる特性を有している。具体的には、圧電フィルム１４は、キラル高分子から形成されるフィルムである。キラル高分子とは、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）である。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸されて分子が配向する圧電性を有する。圧電フィルム１４は、ｄ１４の圧電定数を有している。圧電フィルム１４の一軸延伸方向（配向方向）は、前後方向及び左右方向のそれぞれに対して４５度の角度を形成している。この４５度は、例えば、４５度±１０度程度を含む角度を含む。これにより、圧電フィルム１４は、圧電フィルム１４が前後方向及び左右方向に伸張されること又は前後方向及び左右方向に圧縮されることにより、電荷を発生する。圧電フィルム１４は、例えば、左右方向に伸張されると正の電荷を発生する。圧電フィルム１４は、例えば、左右方向に圧縮されると負の電荷を発生する。圧電フィルム１４は、例えば、前後方向に伸張されると負の電荷を発生する。圧電フィルム１４は、例えば、前後方向に圧縮されると正の電荷を発生する。すなわち、圧電フィルム１４から発生する電荷の極性は、ａ）圧縮か伸長か、ｂ）圧縮又は伸長の方向、により逆の極性となる。電荷の大きさは、伸張又は圧縮による圧電フィルム１４の変形量に依存する。より正確には、電荷の大きさは、伸張又は圧縮による圧電フィルム１４の変形量の微分値に比例する。

上電極１５ａは、信号電極である。上電極１５ａから検知信号が出力される。上電極１５ａは、圧電フィルム１４の上主面に設けられている。下電極１５ｂは、グランド電極である。下電極１５ｂは、グランドに接続される。下電極１５ｂは、圧電フィルム１４の下主面に設けられている。上電極１５ａの材料及び下電極１５ｂの材料は、例えば、ＰＥＤＯＴのような導電性高分子である。

基材１６は、上電極１５ａの上に設けられている。基材１６は、圧電フィルム１４、上電極１５ａ及び下電極１５ｂを保持することにより、圧電フィルム１４と共に変形する。基材１６は、シート形状を有している。基材１６は、上主面及び下主面を有している。基材１６の左右方向の長さは、基材１６の前後方向の長さより長い。本実施形態では、基材１６は、上下方向に見て、左右方向に延びる長辺を有する矩形状を有している。基材１６の長辺は、圧電フィルム１４の長辺、上電極１５ａの長辺及び下電極１５ｂの長辺より長い。基材１６の短辺は、圧電フィルム１４の短辺、上電極１５ａの短辺及び下電極１５ｂの短辺より長い。圧電フィルム１４、上電極１５ａ及び下電極１５ｂは、上下方向に見て、基材１６の外縁に囲まれた領域内に配置されている。基材１６の材料は、例えば、ポリウレタン、ＰＥＴである。フレキシブル基板、プリント配線板で形成してもよい。

接着層１８は、圧電フィルム１４、上電極１５ａ及び下電極１５ｂを基材１６に固定する。より詳細には、接着層１８は、基材１６の下主面に設けられている。接着層１８は、基材１６の下主面の一部分を覆っている。また、接着層１８は、上電極１５ａの上主面の全体を覆っている。接着層１８の外縁は、上下方向に見て、基材１６の外縁に囲まれている。接着層１８は、上電極１５ａと基材１６とを接着している。その結果、基材１６の変形は、圧電フィルム１４に伝達される。接着層１８の材料は、例えば、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤である。

接着層２０は、基材１６の上主面に設けられている。接着層２０は、基材１６を板状部材７の下主面に固定している。接着層２０の材料は、例えば、両面テープ、熱硬化接着剤、熱可塑性接着剤である。

ところで、電子機器１は、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる構造を有している。以下にこの構造について説明する。図１に示すように、上下方向に見てセンサ６より前の領域を第１領域Ａ１と定義する。上下方向に見てセンサ６より後の領域を第２領域Ａ２と定義する。

第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２において、線状の複数のスリットＳＬが板状部材７に設けられている。複数のスリットＳＬは、前後方向に延びている。複数のスリットＳＬは、直線状を有している。複数のスリットＳＬは、板状部材７を上下方向に貫通する空間である。従って、複数のスリットＳＬ内には板状部材７の材料が存在しない。前記の通り、スリットＳＬは、線状を有している。従って、スリットＳＬの線幅は、スリットＳＬの長さより十分に短い。

複数のスリットＳＬは、第１領域Ａ１において左右方向に並ぶように配列されている複数の第１スリットＳＬ１、及び、第２領域Ａ２において左右方向に並ぶように配列されている複数の第２スリットＳＬ２を、含んでいる。複数の第１スリットＳＬ１の左右方向のピッチは、均一である。ピッチは、隣り合う２本の第１スリットＳＬ１の線幅方向の中央間の距離である。

また、複数の第１スリットＳＬ１の内の左端に位置する第１スリットＳＬ１を第１スリットＳＬ１Ｌと定義する。複数の第１スリットＳＬ１の内の右端に位置する第１スリットＳＬ１を第１スリットＳＬ１Ｒと定義する。第１スリットＳＬ１Ｌは、センサ６の左端近傍に位置している。ただし、第１スリットＳＬ１Ｌと板状部材７の左辺との左右方向の距離Ｄ１は、センサ６の左端と板状部材７の左辺との左右方向の距離Ｄ１１より長い。第１スリットＳＬ１Ｒは、センサ６の右端近傍に位置している。ただし、第１スリットＳＬ１Ｒと板状部材７の右辺との左右方向の距離Ｄ２は、センサ６の右端と板状部材７の右辺との左右方向の距離Ｄ１２より短い。

また、複数の第１スリットＳＬ１の長さは、互いに等しい。複数の第１スリットＳＬ１の前端は、左右方向に一列に並んでいる。複数の第１スリットＳＬ１の後端は、左右方向に一列に並んでいる。複数の第１スリットＳＬ１の前端と板状部材７の前辺との前後方向の距離Ｄ３は、複数の第１スリットＳＬ１の前端と第１領域Ａ１の前後方向の中央Ｃ１との前後方向の距離Ｄ１３より短い。複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４は、複数の第１スリットＳＬ１の後端と第１領域Ａ１の前後方向の中央Ｃ１との前後方向の距離Ｄ１４より短い。複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

なお、複数の第２スリットＳＬ２の構造は、複数の第１スリットＳＬ１と前後対称である。従って、複数の第２スリットＳＬ２の説明を省略する。

［効果］
電子機器１によれば、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。より詳細には、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２において、線状の複数のスリットＳＬが板状部材７に設けられている。これにより、板状部材７の剛性が低下する。そのため、ユーザが操作パネル２を押したときに、操作パネル２、表示パネル４及び板状部材７が下方向に大きく撓みやすくなる。このとき、板状部材７が左右方向に大きく延びるので、センサ６の左右方向の変形量が大きくなる。その結果、センサ６が発生する電荷量が大きくなる。以上より、電子機器１によれば、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。

電子機器１によれば、以下の理由によっても、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。ユーザが操作パネル２を押すことにより、操作パネル２、表示パネル４及び板状部材７が下方向に撓む。このとき、板状部材７は、左右方向に延びるように変形する。電子機器１では、複数のスリットＳＬは、前後方向に延びている。そのため、複数のスリットＳＬの線幅が広がることによって、板状部材７が左右方向に大きく延びる。その結果、センサ６の左右方向の変形量が大きくなるので、センサ６が発生する電荷量が大きくなる。以上より、電子機器１によれば、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。

電子機器１では、複数のスリットＳＬが板状部材７に設けられている。これにより、板状部材７の剛性が更に低下する。そのため、ユーザが操作パネル２を押したときに、操作パネル２、表示パネル４及び板状部材７が下方向に大きく撓みやすくなる。その結果、電子機器１によれば、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。

電子機器１では、板状部材７は、表示パネル４の下主面に固定されている。これにより、表示パネル４が発生した熱が板状部材７により発散される。その結果、電子機器１の放熱性が向上する。また、表示パネル４が板状部材７により保護される。

［シミュレーション１］
本願発明者は、電子機器１が奏する効果を確認するために、以下に説明するシミュレーション１を行った。図４は、モデル２のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図５は、電子機器１の上面図である。図５の点１～点２５は、操作パネル２の上主面の位置を示している。図６は、点１３を押したときにおけるモデル１の各部分の変形量を示した図である。図７は、点１３を押したときにおけるモデル２の各部分の変形量を示した図である。図６及び図７のカラーバーは、上に行くにしたがって変形量が大きくなっていることを意味する。図８は、点１３，１５を押したときにセンサ６が発生した電荷を示したグラフである。

モデル１（図示せず）では、スリットＳＬが板状部材７に設けられていない。モデル２では、スリットＳＬのピッチが４ｍｍであり、スリットＳＬの線幅が０．５ｍｍである。モデル１及びモデル２において用いた板状部材７の材料は、ＳＵＳである。板状部材７の厚みは、０．１５ｍｍである。板状部材７の前後方向の長さは、１１０ｍｍである。板状部材７の左右方向の長さは、６０ｍｍである。なお、モデル３については、後述するので、ここでは説明を省略する。

シミュレーション１において、本願発明者は、モデル１及びモデル２の点１３を１Ｎの力で押したときの板状部材７の左右方向の変形量と、モデル１及びモデル２の点１３，１５を１Ｎの力で押したときにセンサ６が発生する電荷量をコンピュータにより演算した。

図６及び図７を参照すると、モデル２の左右方向の変形量がモデル１の左右方向の変形量より大きいことが分かる。モデル１の変形量は、１３０ｎｍであった。モデル２の変形量は、２８０ｎｍであった。このように、板状部材７に複数のスリットＳＬが設けられることにより、板状部材７が左右方向に変形しやすくなることが分かる。

また、図８のグラフによれば、モデル２においてセンサ６が発生する電荷量が、モデル１においてセンサ６が発生する電荷量より大きくなっていることが分かる。これにより、操作パネル２の中央（点１３）を押した場合、及び、操作パネル２の端（点１５）を押した場合の両方において、センサ６の感度が向上していることが分かる。すなわち、線状の複数のスリットＳＬが板状部材７に設けられることにより、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できることが分かる。

［シミュレーション２］
本願発明者は、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましいことを確認するために、以下に説明するシミュレーション２を行った。図９は、モデル５のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図１０は、モデル６のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図１１は、モデル７のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図１２は、モデル８のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図１３は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷を示したグラフである。図１４は、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷を示したグラフである。図１３及び図１４の縦軸の単位はｐＣである。図１５は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷を、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷で割った値（割合）を示したグラフである。

モデル４（図示せず）では、スリットＳＬが板状部材７に設けられていない。モデル５では、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４が１ｍｍである。モデル６では、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４が５ｍｍである。モデル７では、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４が１０ｍｍである。

モデル８は、以下に説明する構造を有している。複数のスリットＳＬの後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４は、板状部材７の左右方向の中央から左又は右に行くにしたがって小さくなっている。より詳細には、複数の第１スリットＳＬ１の内の板状部材７の左右方向の中央から最も近くに位置する第１スリットＳＬ１を中央第１スリットＳＬ１Ｃと定義する。複数の第１スリットＳＬ１の内の板状部材７の左右方向の中央から最も遠くに位置する第１スリットＳＬ１を外側第１スリット（第１スリットＳＬ１Ｌ，ＳＬ１Ｒ）と定義する。外側第１スリット（第１スリットＳＬ１Ｌ，ＳＬ１Ｒ）の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ２２は、中央第１スリットＳＬ１Ｃの後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ２１より短い。なお、複数の第２スリットＳＬ２は、複数の第１スリットＳＬ１と上下対称な構造を有している。

モデル４ないしモデル８において、スリットＳＬのピッチが４ｍｍであり、スリットＳＬの線幅が０．５ｍｍである。板状部材７の材料は、ＳＵＳである。板状部材７の厚みは、０．１５ｍｍである。板状部材７の前後方向の長さは、１１０ｍｍである。板状部材７の左右方向の長さは、６０ｍｍである。

本願発明者は、シミュレーション２において、モデル４ないしモデル８の点５，１３を１Ｎの力で押したときのセンサ６が発生する電荷量をコンピュータにより演算した。

図１３及び図１４に示すように、モデル５ないしモデル８におけるセンサ６が発生する電荷量は、モデル４におけるセンサ６が発生する電荷量より大きいことが分かる。これにより、板状部材７に線状のスリットＳＬが設けられることにより、センサ６の感度が向上していることが分かる。

ところで、電子機器１では、操作パネル２の点１～２５においてセンサ６の感度の差が小さいことが好ましい。すなわち、操作パネル２の点１～２５が押されたときにセンサ６が発生する電荷量の差が小さいことが好ましい。そこで、本願発明者は、図１５に示すように、センサ６の感度が高い点１３が押されたときにセンサ６が発生する電荷量を、センサ６の感度が低い点５が押されたときにセンサ６が発生する電荷量で割った値を計算した。

図１５によれば、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下（すなわち、モデル６，７）であれば、点１３が押されたときにセンサ６が発生する電荷量を、点５が押されたときに発生する電荷量で割った値が小さくなることが分かる。すなわち、点５が押されたときのセンサ６の感度と点１３が押されたときのセンサ６の感度との差が小さいことが分かる。以上より、本願発明者は、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましいことを確認した。

また、モデル８においても、モデル６，７と同様に、点１３が押されたときにセンサ６が発生する電荷量を、点５が押されたときに発生する電荷量で割った値が小さくなることが分かる。よって、外側第１スリット（第１スリットＳＬ１Ｌ，ＳＬ１Ｒ）の後端とセンサ６との距離Ｄ２２が中央第１スリットＳＬ１Ｃの後端とセンサ６との距離Ｄ２１より短くなることにより、操作パネル２の点１～２５においてセンサ６の感度の差が小さくなる。

（第１変形例）
以下に、第１変形例に係る電子機器１ａについて図面を参照しながら説明する。図１６は、電子機器１ａのセンサ６及び板状部材７の上面図である。

電子機器１ａは、スリットＳＬが延びている方向において電子機器１と相違する。より詳細には、複数のスリットＳＬは、左右方向に延びている。複数のスリットＳＬが左右方向に延びている場合も、板状部材７の剛性が低下する。そのため、電子機器１ａでは、電子機器１と同様に、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。

（第２変形例）
以下に、第２変形例に係る電子機器１ｂについて図面を参照しながら説明する。図１７は、電子機器１ｂのセンサ６及び板状部材７の上面図である。

電子機器１ｂは、複数のスリットＳＬが延びている方向において電子機器１と相違する。より詳細には、複数のスリットＳＬは、前後方向及び左右方向に交差する方向に延びている。すなわち、複数のスリットＳＬは、前後方向に対して斜め方向に直線的に延びている。複数のスリットＳＬが前後方向及び左右方向に交差する方向に延びている場合も、板状部材７の剛性が低下する。そのため、電子機器１ｂでは、電子機器１と同様に、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。

（その他の変形例）
以下に、その他の変形例に係る電子機器について図面を参照しながら説明する。図１８は、モデル９のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図１９は、モデル１０のセンサ６及び板状部材７の上面図である。図２０は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷量を示したグラフである。図２１は、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷量を示したグラフである。図２２は、点１３を押したときにセンサ６が発生した電荷量を、点５を押したときにセンサ６が発生した電荷量で割った値を示したグラフである。

複数のスリットＳＬは、同じ方向に延びていなくてもよい。図１８に示すモデル９では、複数の第１スリットＳＬ１は、複数の第１スリットＳＬ１ｌ及び複数の第１スリットＳＬ１ｒを含んでいる。複数の第１スリットＳＬ１ｌは、第１領域Ａ１の左部において板状部材７に設けられている。複数の第１スリットＳＬ１ｌは、右前方向に延びている。複数の第１スリットＳＬ１ｒは、第１領域Ａ１の右部において板状部材７に設けられている。複数の第１スリットＳＬ１ｒは、左前方向に延びている。複数の第２スリットＳＬ２は、複数の第１スリットＳＬ１と前後対称な構造を有しているので、説明を省略する。

また、図１９に示すモデル１０では、複数の第１スリットＳＬ１は、複数の第１スリットＳＬ１ｌ及び複数の第１スリットＳＬ１ｒを含んでいる。複数の第１スリットＳＬ１ｌは、第２領域Ａ２の左部において板状部材７に設けられている。複数の第１スリットＳＬ１ｌは、左前方向に延びている。複数の第１スリットＳＬ１ｒは、第２領域Ａ２の右部において板状部材７に設けられている。複数の第１スリットＳＬ１ｒは、右前方向に延びている。複数の第２スリットＳＬ２は、複数の第１スリットＳＬ１と前後対称な構造を有しているので、説明を省略する。

本願発明者は、モデル９及びモデル１０についても、第２シミュレーションを行った。具体的には、本願発明者は、モデル９及びモデル１０の点５，１３を１Ｎの力で押したときのセンサ６が発生する電荷量をコンピュータにより演算した。

図２０及び図２１に示すように、モデル９及びモデル１０におけるセンサ６が発生する電荷量は、モデル４におけるセンサ６が発生する電荷量より大きいことが分かる。これにより、板状部材７に線状のスリットＳＬが設けられることにより、センサ６の感度が向上していることが分かる。

ところで、電子機器１では、操作パネル２の点１～２５においてセンサ６の感度の差が小さいことが好ましい。すなわち、操作パネル２の点１～２５が押されたときにセンサ６が発生する電荷量の差が小さいことが好ましい。そこで、本願発明者は、図２２に示すように、センサ６の感度が高い点１３が押されたときにセンサ６が発生する電荷量を、センサ６の感度が低い点５が押されたときにセンサ６が発生する電荷量で割った値を計算した。

図２２によれば、モデル９では、モデル４よりも、点１３が押されたときにセンサ６が発生する電荷量を、点５が押されたときに発生する電荷量で割った値が小さくなることが分かる。すなわち、モデル９では、モデル４よりも、点５が押されたときのセンサ６の感度と点１３が押されたときのセンサ６の感度との差が小さいことが分かる。以上より、モデル９では、操作パネル２の点１～２５においてセンサ６の感度の差が小さくなる。

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る電子機器１ｃについて図面を参照しながら説明する。図２３は、電子機器１ｃのセンサ６及び板状部材７の斜視図である。

電子機器１ｃは、板状部材７の左右方向の端部が下方向に折れ曲がっている点において電子機器１と相違する。ユーザが操作パネルを押すと、操作パネルは、ユーザが操作パネルを押した位置を中心に下方向に突出するように変形する。これにともない、板状部材も、操作パネルと同様に下方向に突出するように変形する。このとき、板状部材は、前後方向及び左右方向に伸長される。センサ及び圧電フィルムも、板状部材と同様に前後方向及び左右方向に伸長される。センサが前後方向及び左右方向に伸長されることによりセンサが発生する電荷の極性が異なるため、センサが発生する電荷が相殺される。この場合、ユーザが操作パネルを押す力の大きさの検出精度が低下する。

そこで、電子機器１ｃでは、板状部材７の左右方向の端部が上方向又は下方向に曲がっている。これにより、ユーザが操作パネル２を押したときの板状部材７の前後方向の変形を低減できる。すなわち、板状部材７の前後方向の伸長量が低減する。これにより、センサ６及び圧電フィルム１４の前後方向の伸長量も同様に低減される。そして、センサ６が発生する電荷の相殺量が減少する。以上より、電子機器１ｂでは、電子機器１と同様に、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できる。

（第３実施形態）
以下に、第３実施形態に係る電子機器１ｄについて図面を参照しながら説明する。図２４は、電子機器１ｄのセンサ６及び板状部材７の上面図及び断面図である。図２５は、点１３を押したときにおけるモデル３の各部分の変形量を示した図である。図２５のカラーバーは、上に行くにしたがって変形量が大きくなっていることを意味する。

電子機器１ｄは、複数のスリットＳＬの代わりに複数のリブＬＢが板状部材７に設けられている点において、電子機器１と相違する。リブＬＢは、板状部材７が上方向又は下方向に溝が設けられることにより形成される筋状の突起である。電子機器１ｄのその他の構造は、電子機器１と同じであるので説明を省略する。電子機器１ｄは、電子機器１と同じ作用効果を奏することができる。

本願発明者は、電子機器１ｄが奏する効果を確認するために、シミュレーション１を行った。図２４のモデル３を作成した。モデル３では、スリットＳＬの代わりにリブＬＢが設けられている。リブＬＢの深さが０．２ｍｍであり、リブＬＢの幅が０．５ｍｍである。

シミュレーション１において、本願発明者は、モデル３の点１３を１Ｎの力で押したときの板状部材７の左右方向の変形量と、モデル３の点１３，１５を１Ｎの力で押したときにセンサ６が発生する電荷量をコンピュータにより演算した。

図２５に示すように、モデル３の左右方向の変形量がモデル１の左右方向の変形量より大きいことが分かる。モデル１の変形量は、１３０ｎｍであった。モデル３の変形量は、２２０ｎｍであった。このように、板状部材７に複数のリブＬＢが設けられることにより、板状部材７が左右方向に変形しやすくなることが分かる。

また、図８のグラフによれば、モデル３においてセンサ６が発生する電荷量が、モデル１においてセンサ６が発生する電荷量より大きくなっていることが分かる。これにより、操作パネル２の中央（点１３）を押した場合、及び、操作パネル２の端（点１５）を押した場合の両方において、センサ６の感度が向上していることが分かる。すなわち、線状のリブＬＢが板状部材７に設けられることにより、ユーザが操作パネル２を押す力の大きさを精度良く検知できることが分かる。

（その他の実施形態）
本発明に係る電子機器１，１ａ～１ｄは、電子機器１，１ａ～１ｄに限らず、その要旨の範囲において変更可能である。

また、電子機器１，１ａ～１ｄの構造を任意に組わせてもよい。

なお、電子機器１において、圧電フィルム１４は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルムであってもよい。

なお、電子機器１において、筐体３及び接着部材５は、必須の構成要件ではない。

なお、接着部材５は、防水性を有していなくてもよい。

なお、１以上のスリットＳＬが設けられていればよい。すなわち、１以上のスリットＳＬの数は、１であってもよいし、複数であってもよい。

なお、１以上のスリットＳＬは、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のいずれか一方に設けられていてもよい。

なお、１以上のスリットＳＬは、直線でなくてもよい。従って、１以上のスリットＳＬは、曲がっていてもよい。

なお、１以上のスリットＳＬは、上下方向に見て、板状部材７の外縁に接していてもよいし、板状部材７の外縁に接していなくてもよい。

なお、複数の第１スリットＳＬ１の後端とセンサ６との前後方向の距離Ｄ４は、５ｍｍより短くてもよいし、１０ｍｍより長くてもよい。

なお、前後方向に延びる２本の辺が短辺であり、左右方向に延びる２本の辺が長辺であってもよい。

なお、センサ６は、上下方向に見て、板状部材７の前後方向の中央以外の位置に設けられていてもよい。

なお、操作パネル２は、樹脂板であってもよい。

なお、センサ６は、左右方向に延びる長手方向を有していなくてもよい。センサ６は、前後方向に延びる長手方向を有していてもよい。

なお、電子機器１ｃの板状部材７にモデル２，５～１０、電子機器１ａ，１ｂのスリットＳＬが設けられてもよい。このような電子機器１ｃも、電子機器１と同様の効果が得られる。なお、電子機器１ｃの板状部材７にリブＬＢが設けられてもよい。

なお、電子機器１ｄの板状部材７のリブＬＢの配置を、モデル２，５～１０、電子機器１ａ，１ｂのスリットＳＬの配置と同じにしてもよい。

１，１ａ～１ｄ：電子機器
２：操作パネル
３：筐体
４：表示パネル
５：接着部材
６：センサ
７：板状部材
１４：圧電フィルム
１５ａ：上電極
１５ｂ：下電極
１６：基材
１８，２０：接着層
Ａ１：第１領域
Ａ２：第２領域
Ｃ１：中央
ＬＢ：リブ
Ｏｐ：開口
ＳＬ：スリット
ＳＬ１，ＳＬ１Ｒ，ＳＬ１ｌ，ＳＬ１ｒ：第１スリット
ＳＬ１Ｃ：中央第１スリット
ＳＬ２：第２スリット

Claims (15)

1. 上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有する操作パネルであって、ユーザの身体の一部又は操作部材が前記操作パネルの前記上主面に接触する、操作パネルと、
   上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記操作パネルの下主面に固定されている表示パネルと、
   上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記表示パネルの下主面に固定されている板状部材と、
   前記板状部材の下主面に固定されており、前記操作パネルの変形を検知するセンサと、
   を備えており、
   前記操作パネルの上主面及び下主面、前記表示パネルの上主面及び下主面、並びに、前記板状部材の上主面及び下主面のそれぞれは、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有しており、
   上下方向に見て前記センサより前の第１領域又は前記センサより後の第２領域において、線状の１以上のスリット又は線状の１以上のリブが前記板状部材に設けられている、
   電子機器。
2. 前記１以上のスリット又は前記１以上のリブは、前後方向に延びている、
   請求項１に記載の電子機器。
3. 前記１以上のスリット又は前記１以上のリブの数は、複数であり、
   複数の前記スリット又は前記１以上のリブは、前記第１領域において左右方向に並ぶように配列されている複数の第１スリット又は複数の第１リブを、含んでいる、
   請求項２に記載の電子機器。
4. 前記複数の第１スリットの後端と前記センサとの前後方向の距離は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、
   請求項３に記載の電子機器。
5. 前記複数の第１スリットの内の前記板状部材の左右方向の中央から最も近くに位置する前記第１スリットを中央第１スリットと呼び、
   前記複数の第１スリットの内の前記板状部材の左右方向の中央から最も遠くに位置する前記第１スリットを外側第１スリットと呼び、
   前記外側第１スリットの後端と前記センサとの前後方向の距離は、前記中央第１スリットの後端と前記センサとの前後方向の距離より短い、
   請求項３に記載の電子機器。
6. 前記複数の第１リブの内の前記板状部材の左右方向の中央から最も近くに位置する前記第１リブを中央第１リブと呼び、
   前記複数の第１リブの内の前記板状部材の左右方向の中央から最も遠くに位置する前記第１リブを外側第１リブと呼び、
   前記外側第１リブの後端と前記センサとの前後方向の距離は、前記中央第１リブの後端と前記センサとの前後方向の距離より短い、
   請求項３に記載の電子機器。
7. 複数の前記スリット又は複数の前記リブは、前記第２領域において左右方向に並ぶように配列されている複数の第２スリット又は複数の第２リブを、含んでいる、
   請求項２又は請求項３に記載の電子機器。
8. 前記１以上のスリット又は前記１以上のリブは、前後方向及び左右方向に交差する方向に延びている、
   請求項１に記載の電子機器。
9. 前記１以上のスリット又は前記１以上のリブは、左右方向に延びている、
   請求項１に記載の電子機器。
10. 前記前後方向に延びる２本の辺は、長辺であり、
    前記左右方向に延びる２本の辺は、短辺である、
    請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電子機器。
11. 前記板状部材の左右方向の端部が曲げられている、
    請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の電子機器。
12. 前記センサは、上下方向に見て、前記板状部材の前後方向の中央に位置している、
    請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の電子機器。
13. 前記センサは、左右方向に延びる長手方向を有している、
    請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の電子機器。
14. 前記板状部材の前後方向の端部が上方向又は下方向に曲がっている、
    請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の電子機器。
15. 上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有する操作パネルであって、ユーザの身体の一部又は操作部材が前記操作パネルの前記上主面に接触する、操作パネルと、
    上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記操作パネルの下主面に固定されている表示パネルと、
    上下方向に並ぶ上主面及び下主面を有し、かつ、前記表示パネルの下主面に固定されている板状部材と、
    前記板状部材の下主面に固定されており、前記操作パネルの変形を検知するセンサと、
    を備えており、
    前記操作パネルの上主面及び下主面、前記表示パネルの上主面及び下主面、並びに、前記板状部材の上主面及び下主面のそれぞれは、前後方向に延びる２本の辺及び左右方向に延びる２本の辺を有する矩形状を有しており、
    前記板状部材の左右方向の端部が上方向又は下方向に曲がっている、
    電子機器。

Images