JP4279171B2

JP4279171B2 - 平面板振動装置及びこれを用いたスイッチ

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Publication number: JP4279171B2
Application number: JP2004037409A
Authority: JP
Inventors: 昭夫中村; 聡桜井; 茂美倉島; 信夫谷津; 真一郎秋枝
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-02-13
Also published as: US6937124B1; US20050180082A1; JP2005228161A

Description

本発明は、例えばペンや指等で押下することによって座標検出するタッチパネル又は指等により入力検出するスイッチ等の入力装置に関する。

従来、ディスプレイにタッチセンサを重ね合わせたタッチパネルやパーソナルコンピュータに設けられたタッチバットと呼ばれるパネル状の入力装置が提案されている。このようなパネル状の入力装置では、画面上に表示されたボタン等に対応する位置を付属のペンや指先で触れたり、操作領域を所定の間隔でタッチしたりすることにより、装置に対して情報を入力するようにしていた。

しかしながら、上述のパネル状の入力装置を例えば入力スイッチとして用いる場合、タッチパネルのような平面状スイッチは、機械式スイッチのような押下時のクリック感がないため、使用者が押下したと認識しにくいという問題点があった。

このような問題点を解決するために、特許文献１では、例えば図１に示すように、パネル入力装置１の上部可動板３と下部支持基板４との間に圧電基板２を設けて、可動導電体層６と固定導電体層７との接触によるタッチパネルの入力に応じて圧電基板２に通電を行い、圧電基板２の伸縮動作によって可動板３に振動を与えるタッチパネル入力装置の構成が開示されている。また、特許文献２では、例えば図２に示すように、突起面１１を設けた振動板１２を、振動板１２に設けられた可動コイル１３と連結筐体１４に設けられた磁石１５との間の電磁力により振動させて、振動板１２の突起面１１に触れた指等に触覚刺激を与える装置１０の構成が開示されている。

特開２００３−１２２５０７号公報

特開平６−７４０８号公報

しかしながら、特許文献１記載のタッチパネル入力装置では、タッチパネルの上部可動板３と下部支持基板４との間に圧電基板２を設けて上部可動板３を振動させる構造を用いているが、上部可動板３と下部支持基板４とは通常接着構造により一体化されているため、上部可動板３と下部支持基板４とのギャップを大きく取ることができない。すなわち、上部可動板３が機械的に大きな変位量を取ることができないため、押下によりパネルが持ち上がるクリック感を出すことが困難である。また、圧電基板２によって振動を発生させるため、低電圧での駆動が困難であるという問題点もあった。

特許文献２記載の触覚刺激を与える装置では、振動板１２の上面すなわち入力する面に突起面１１が設けられているため、振動板１２の突起面１１の裏側に表示装置又は電飾等を用いても使用者がその画面を認識することが困難であるため、入力装置としては使用できないという問題点があった。

そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、コイル及び磁界発生手段を有する構成を用いて平面板に大きなストロークの振動を与えることが可能な平面板振動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の平面板振動装置は、平面板と、前記平面板の周縁部に前記平面板に対して平行に巻回された第１のコイル及び前記第１のコイルの内側に沿って前記平面板に対して平行に巻回された第２のコイルを含むコイル部と、前記平面板に平行でかつ前記第１のコイル及び前記第２のコイルにそれぞれ流れる電流に直交する磁界を発生する磁界発生手段とを有する平面板振動装置であって、前記第１のコイルに流れる電流の方向と前記第２のコイルに流れる電流の方向が逆向きであり、前記第１のコイルに流れる電流と直交する磁界の向き及び前記第２のコイルに流れる電流と直交する磁界の向きが、ともに前記第１のコイル及び前記第２のコイルに対して同じ方向の力を与える方向に設けられており、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに流れる電流を調整することによって前記平面板が厚さ方向に振動するように構成される。このような構成によれば、平面板に平行に設けられた第１のコイル及び第２のコイルに同じ方向に力が加えられるようにコイル自体を動かすため、平面板に大きなストロークの振動を与えることが可能となる。

請求項１記載の平面板振動装置は、例えば請求項２記載のように、前記第１のコイルの巻回方向と前記第２のコイルの巻回方向とが逆方向であるように構成することもできる。

請求項１記載の平面板振動装置は、例えば請求項３記載のように、前記第１のコイルの巻回方向と前記第２のコイルの巻回方向とが同一方向であり、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを電気的に直列に接続して互いに逆方向の電流の向きを与えるように構成することもできる。

請求項１記載の平面板振動装置は、例えば請求項４記載のように、前記第１のコイルの巻回方向と前記第２のコイルの巻回方向とが同一方向であり、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを電気的に並列に接続して互いに逆方向の電流の向きを与えるように構成することもできる。

請求項１記載の平面板振動装置は、例えば請求項５記載のように、前記平面板の周縁部に前記平面板に対して平行に巻回された少なくとも２つのコイルを含むコイル部を有するように構成することもできる。

請求項５記載の平面板振動装置は、例えば請求項６記載のように、前記少なくとも２つのコイルの巻回方向が交互に逆向きに配置されており、それぞれのコイルに流れる電流の向きが交互に逆向きになっているように構成することもできる。

請求項５記載の平面板振動装置は、例えば請求項７記載のように、前記少なくとも２つのコイルの巻回方向が同一であり、前記少なくとも２つのコイルを電気的に直列に接続してそれぞれのコイルに流れる電流の向きを交互に逆にするように構成することもできる。

請求項５記載の平面板振動装置は、例えば請求項８記載のように、前記少なくとも２つのコイルの巻回方向が同一であり、前記少なくとも２つのコイルを電気的に並列に接続してそれぞれのコイルに流れる電流の向きを交互に逆にするように構成することもできる。

請求項１から８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項９記載のように、前記コイル部に含まれるコイルがそれぞれ所定の間隔を設けられて配置されているように構成することもできる。

請求項１から８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項１０記載のように、前記コイル部に含まれるコイルがそれぞれ密着するように隣接して配置されているように構成することもできる。

請求項１から４のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項１１記載のように、前記磁界発生手段は、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の３つの磁石とヨークとを有し、前記３つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が交互に異なるように密着して前記ヨークに固定されているように構成することもできる。

請求項５から８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項１２記載のように、前記磁界発生手段は、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の少なくとも３つの磁石とヨークとを有し、前記少なくとも３つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が交互に異なるように密着して前記ヨークに固定されているように構成することもできる。

請求項１１又は１２記載の平面板振動装置は、例えば請求項１３記載のように、前記ヨークが、磁性体で形成されているように構成することもできる。

請求項１から１３のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項１４記載のように、前記磁界発生手段を含む枠型基部と前記平面板を固定する固定部材とをさらに有するように構成することができる。

請求項１４記載の平面板振動装置は、例えば請求項１５記載のように、前記固定部材は、弾性体で形成されており、前記平面板の全周にわたって設けられ、前記固定部材の下面が、前記平面板の上面及び前記枠型基部の上面と各々固定されているように構成することもできる。

請求項１４記載の平面板振動装置は、例えば請求項１６記載のように、前記固定部材は、弾性体で形成されており、前記平面板の周縁部に部分的に設けられ、前記固定部材の下面が、前記平面板の上面及び前記枠型基部の上面と各々固定されているように構成することもできる。

請求項１４記載の平面板振動装置は、例えば請求項１７記載のように、前記固定部材は、耐水性弾性体で形成されており、前記平面板の全周にわたって設けられ、前記固定部材の下面が、前記平面板の上面及び前記枠型基部の上面と耐水性接着剤を用いて各々固定されているように構成することもできる。

請求項１５から１７のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項１８記載のように、前記固定部材は、前記平面板振動装置全体を囲繞する筐体の一部と防水部材を介して結合されるように構成することもできる。

請求項１から１８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項１９記載のように、前記コイル部は前記平面板に固定されており、前記磁界発生手段は前記平面板との間に所定の間隔を設けて配置されているように構成することもできる。

請求項１９記載の平面板振動装置は、例えば請求項２０記載のように、前記所定の間隔は、前記コイル部又は前記平面板と前記磁界発生手段との間以外の領域に複数のスペーサ部材を設けることによって設定されるように構成することもできる。

請求項２０記載の平面板振動装置は、例えば請求項２１記載のように、前記スペーサ部材は弾性体で形成されており、前記枠型部材は前記スペーサ部材を保持する凹部を有するように構成することもできる。

請求項１から２１のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置は、例えば請求項２２記載のように、前記枠型基部は、前記平面板及び前記コイル部を内側に収容し、前記コイル部の電極線を外側と接続するための通し孔を少なくとも１つ有するように構成することもできる。

請求項１４記載の平面板振動装置は、例えば請求項２３記載のように、前記枠型基部と前記磁界発生手段とは、各々別々の部品として形成され、前記枠型基部には、前記磁界発生手段の前記ヨーク部の大きさに対応する取付凹部が設けられており、前記磁界発生手段は、前記取付凹部と前記ヨーク部とを接着して固定するように構成することもできる。

請求項１４記載の平面板振動装置は、例えば請求項２４記載のように、前記枠型基部と前記磁界発生手段とは、各々別々の部品として形成され、前記枠型基部には、前記磁界発生手段の前記ヨーク部の大きさに対応する取付凹部が設けられており、前記磁界発生手段は、前記取付凹部と前記ヨーク部と嵌合して固定するように構成することもできる。

請求項２３又は２４記載の平面板振動装置は、例えば請求項２５記載のように、前記枠型基部は、前記磁界発生手段を含む磁気組立部材と、枠型の角部を形成する角部組立部材と、前記磁気組立部材及び前記角部組立部材と結合する調整組立部材とによって形成され、前記調整組立部材の長さを調整することによって前記枠型基部の四辺の長さを調整し、前記枠型基部を所望の大きさとするように構成することもできる。

また、本発明は、例えば請求項２６記載のように、請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触による入力に応じて入力信号を出力し、かつ接触面を振動させることを特徴とするタッチパネルとして構成される。

請求項２６記載の平面板振動装置は、例えば請求項２７記載のように、前記入力信号は、前記指等の接触位置に応じて変化し、前記入力信号に基づいて所定の振動動作が実行されるように構成することもできる。

請求項２６記載の平面板振動装置は、例えば請求項２８記載のように、前記入力信号は、前記指等の接触位置に応じて変化し、前記入力信号に基づいて所定の振動動作及び入力確認音の出力が実行されるように構成することもできる。

また、本発明は、例えば請求項２９記載のように、請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触を光センサによって感知しその入力に応じて入力信号を出力して、接触面を振動させることを特徴とする光学スイッチとして構成される。

また、本発明は、例えば請求項３０記載のように、請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触による静電容量変化に応じて入力信号を出力し、かつ接触面を振動させることを特徴とする静電容量式スイッチとして構成される。

また、本発明は、例えば請求項３１記載のように、請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触による圧力を電気信号に変換し、かつ接触面を振動させることを特徴とする圧電スイッチとして構成される。

本発明によれば、コイル及び磁界発生手段の構成を用いてパネル全体を振動させるため、数ミリ程度の大きなストロークでの振動動作が可能な平面板振動装置を提供することができる。

また、本発明による平面板振動装置は、コイルに流れる電流を制御することが容易であり、低電圧での動作が可能である。さらに、本発明による平面板振動装置は、通常の機械式スイッチのようなスイッチ機構等を必要としないため、全体の構成を小型化することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。

図３は、本実施例１による平面板振動装置１００の構成を示しており、図３（ａ）は積層状態を示す斜視図、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＡ−Ａ線の位置における断面図である。平面板振動装置１００は、略矩形枠型の固定部材１０１と、タッチパネル１０２と、略矩形環状に巻回された第１のコイル１０３ａ及び第１のコイル１０３ａの内側に設けられた略矩形環状に巻回された第２のコイル１０３ｂからなるコイル部１０３と、複数の磁界発生手段１０５を有する枠型基部１０４とが積層されて構成されている。固定部材１０１は、例えばゴム等の弾性体で形成されており、中央部に開口部を有してタッチパネル１０２の入力面を除く外周部を固定する。また、固定部材１０１は、タッチパネル１０２の周囲に部分的に分割して設けられても良い。コイル部１０３は、タッチパネル１０２の外周部に沿って配置されており、図３（ｂ）に示すように、タッチパネル１０２と接着等の方法で固定されている。タッチパネル１０２は、図３（ｂ）に示すように、上面外周部で固定部材１０１の底面と例えば接着剤や両面テープ等の方法で接着されている。磁界発生手段１０５は、枠型基部１０４の内側のコイル部１０３の直下に位置するように配置されている。また、図３（ｂ）に示すように、枠型基部１０４の底面側には、例えば液晶パネルやプラズマディスプレイ等の表示装置１０６が設けられており、表示画面１０６に表示された画像や文字は、タッチパネル１０２を介して使用者に状面から見えるようになっている。さらに、固定部材１０１の上面には、本装置を取り付ける製品に応じたカバー（図示せず）が積層される。

固定部材１０１は、図４（ａ）に示すように、略矩形外周部中央に突起状の凸部１０１ｂが形成されていても良い。このように形成することによって、平坦なものに比べて、タッチパネル１０２の上下動による小さな力または応力で大きな変位量を与えることが可能となる。また、固定部材１０１は、図４（ｂ）に示すように、タッチパネル１０２及び枠型基部１０４とそれぞれ例えばシリコン系接着剤等の耐水性接着剤１０７ａで接合され、かつ装置全体を保護するカバー１０８と例えばシリコンゴム等の防水用弾性部材１０７ｂを介して固定されても良い。このような構成にすることによって、平面板振動装置１００の外部又はタッチパネル１０２の入力面側から水やチリ等の不純物が付与された場合でも、コイル部１０３や磁界発生手段１０５が設けられたタッチパネル１０２の裏面側には入り込まないようにすることができる。

次に、本実施例１によるコイル部１０３と磁界発生手段１０５との位置関係及び動作を説明する。図５は、本実施例１による平面板振動装置１００のコイル部１０３の一部と磁界発生手段１０５の一部との配置を示している。上述のように、コイル部１０３は、タッチパネル１０２の裏面外周部の近傍に外周部に沿って接着されている。コイル部１０３は、第１のコイル１０３ａと第２のコイル１０３ｂとからなり、図５（ａ）に示すように、それぞれのコイルには向きの異なる電流Ｉ１及びＩ２が印加される。磁界発生手段１０５は、第１の磁石１１１ａ、第２の磁石１１１ｂ及び第３の磁石１１１ｃとこれらの磁石を固定するヨーク１１２とで構成されており、３つの磁石１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃは、上面に位置する磁極面が交互に異なるように、ヨーク１１２上に例えば接着等の方法で固定されている。図５においては、第１の磁石１１１ａのＳ極、第２の磁石１１１ｂのＮ極及び第３の磁石１１１ｃのＳ極がそれぞれ上面になるように配置されている。また、ヨーク１１２は、好ましくは磁性材料で形成されている。このように構成することによって、矢印Ｂ１及びＢ２の方向に磁界が発生する。また、発生した磁界はヨーク１１２を通る閉ループを形成し、磁界の拡散が抑制される。

図５（ｂ）に示すように、コイル部１０３と磁界発生手段１０５との間には、タッチパネル１０２を振動させた際に直接接触しないように空隙が設けられている。また、第１の磁石１１１ａと第２の磁石１１１ｂとの境界部及び第２の磁石１１１ｂと第３の磁石１１１ｃとの境界部は、それぞれ第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂの略中央部の直下に位置するように配置される。このように配置することによって、第１のコイル１０３ａを流れる電流Ｉ１及び第２のコイル１０３ｂを流れる電流Ｉ２には、それぞれ向きが逆でかつ電流の流れる方向に直交する磁界Ｂ１及びＢ２が印加される。このとき、フレミングの法則により、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂには、それぞれ矢印Ｆ１及びＦ２の方向に力が加わり、その結果、タッチパネル１０２は図示上の上方向に力を受けて持ち上げられる。また、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに流れる電流Ｉ１、Ｉ２の方向が逆になった場合は、フレミングの法則によって図示上の下向きの力がコイルに発生するため、タッチパネル１０２は降下する。このようにして、コイル部１０３に流れる電流を制御することによって、コイルの上下方向の力を発生させてタッチパネル１０２に所望の上下振動を与えることが可能となる。

また、図５（ｂ）に示すように、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂを密着させてタッチパネル１０２に固定して設けても良い。この場合、上述した第１の磁石１１１ａと第２の磁石１１１ｂとの境界部及び第２の磁石１１１ｂと第３の磁石１１１ｃとの境界部の間隔が、第１のコイル１０３ａと第２のコイル１０３ｂとの距離に応じて狭くなるため、磁界発生手段１０５に用いる磁石の幅を小さくし、磁界発生手段１０５の面積を小型化することが可能となる。

次に図６に、本実施例１によるコイル部１０３への電流印加方法を示す。本実施例１では、第１のコイル１０３ａと第２のコイル１０３ｂとには、それぞれ向きの異なる電流が流れるように構成されているが、電流の印加方法は、それぞれのコイルの巻回方向によって以下に示す方法が考えられる。まず、図６（ａ）に示すように、第１のコイル１０３ａと第２のコイル１０３ｂとの巻回方向が異なる場合、第１のコイル１０３ａの巻き始め接点１１５ａと第２のコイル１０３ｂの巻き終わり接点１１６ｂとを直列に結合し、第１のコイル１０３ａの巻き終わり接点１１６ａ及び第２のコイル１０３ｂの巻き始め接点１１５ｂに電流を供給する制御回路１５０を接続する。制御回路１５０の構成については後述する。このような構成にすることによって、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂには、それぞれ向きの異なる電流Ｉ１及びＩ２が印加される。これに対して、図６（ｂ）に示すように、第１のコイル１０３ａと第２のコイル１０３ｂとの巻回方向が同一の場合は、第１のコイル１０３ａの巻き始め接点１１５ａと第２のコイル１０３ｂの巻き始め接点１１５ｂとを直列に結合し、第１のコイル１０３ａの巻き終わり接点１１６ａ及び第２のコイル１０３ｂの巻き終わり接点１１６ｂに電流を供給する制御回路１５０を接続する。このような構成にすることによって、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂには、それぞれ向きの異なる電流Ｉ１及びＩ２が印加される。また、第１のコイル１０３ａと第２のコイル１０３ｂとの巻回方向が同一の場合の変形例として、図６（ｃ）に示すように、第１のコイル１０３ａの巻き始め接点１１５ａと第２のコイル１０３ｂの巻き終わり接点１１６ｂとを直列に結合しかつ第１のコイル１０３ａの巻き終わり接点１１６ａと第２のコイル１０３ｂの巻き始め接点１１５ｂとを直列に結合して、それぞれの結合した銅線に並列に制御回路１５０を接続しても良い。このように接続することによって、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂには、それぞれ向きの異なる電流Ｉ１及びＩ２が印加される。

図６では、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂを結合して制御回路１５０から電流を流す方法を示したが、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂにそれぞれ独立して電流を印加する手段（図示せず）を接続して、各々の電流を印加する手段を制御回路１５０にて制御してコイルに流れる電流を調整しても良い。

次に、図３で示した枠型基部１０４の詳細について説明する。図７は、枠型基部１０４の構成を示しており、図７（ａ）は全体の斜視図、図７（ｂ）はＣ−Ｃ線の位置における断面図である。枠型基部１０４は、周囲を囲繞する側壁部１０４ａと、側壁部１０４ａに沿って枠状に形成された底面部１０４ｂとで構成されている。底面部１０４ｂの中央部には、表示装置（図示せず）の画面を通すための開口部が設けられている。また、底面部１０４ｂには、磁界発生手段１０５と後述するスペーサ部材が嵌合する複数の凹部１０４ｃが設けられている。図７（ｂ）に示すように、複数の凹部１０４ｃは底面部１０４ｂの側壁部１０４ａ側に設けられており、所定の寸法のスペーサ部材１２０が隙間なく嵌合するように形成されている。スペーサ部材１２０は、例えばゴムや発泡体等で形成され、タッチパネル１２０が繰り返し上下運動する際にコイル部１０３と底面部１０４ｂとが接触するのを防ぎ、かつ不必要な動作音の発生を抑制するために用いられる。また、スペーサ部材１２０は、底面部１０４ｂの上面よりもやや突出しかつタッチパネル１０２の下面と接触する高さで形成される。

続いて図８に、磁界発生手段１０５の枠型基部１０４への形成方法の一例を示す。本実施例１の磁界発生手段１０５は、図５で示したヨーク１１２を３つの磁石１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃが占める領域よりやや大きく形成されており、その上面に取付面１０５ｄを有する。一方、枠型基部１０４の底面部１０４ｂ側にも上述のヨークの形状に対応する取付凹部１０４ｄが形成されている。磁界発生手段１０５は、取付面１０５ｄに例えばエポキシ系樹脂接着剤等を積層されて取付凹部１０４ｄと接着接合される。また、接着の代わりに、取付凹部１０４ｄ及びヨーク１１２の大きさを精度良く調整して磁界発生手段１０５を圧入し、嵌合により固定しても良い。このような方法で取り付けることによって、枠型基部１０４に磁界発生手段１０５を高精度に形成することが可能となる。また、図８では、枠型基部１０４と磁界発生手段１０５を別部品として組み立てる方法を示したが、枠型基部１０４の底面部１０４ｂに３つの磁石１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃを精度良く例えば接着等の方法で取り付けて形成しても良い。

次に、図９に本実施例１の電気的接続方法の一例を示す。枠型基部１０４の側壁部１０４ａは、図９（ａ）に示すように、電極線ガイド凹部１０４ｅを有している。タッチパネル１０２には電極線１０２ｄが設けられており、電極線１０２ｄは電極線ガイド凹部１０４ｅの形状に沿うように配線される。このとき、電極線１０２ｂは、電極線ガイド凹部１０４ｅから外れないように添え具（図示せず）で保持されるか、又はタッチパネル１０２の上下動作中に過剰な張力が発生しない程度にたるみを持たせて例えば両面テープもしくは接着剤等を用いて電極線ガイド凹部１０４ｅに接着される。また、図９（ｂ）に示すように、側壁部１０４ａに電極部ガイド通し孔１０４ｆを形成しても良い。このとき、タッチパネル１０２の電極線１０２ｄは、電極部ガイド通し孔１０４ｆ内部を通って枠型基部の外部と接続されるため、電極線１０２ｄを固定する必要がない。同様に、側壁部１０４ａには、コイル電極線通し孔（図示せず）が形成されており、枠型基部内部に配置されたコイルと外部電源装置との接続を確保している。

次に、本実施例１による枠型基部の変形例について説明する。図１０は、変形例である枠型基部２０４を示す斜視図である。本実施例１の変形例では、枠型基部２０４は、磁界発生手段を含む磁気組立部材２０４ａと、枠型基部２０４の長辺及び短辺の全体の長さを調整する調整組立部材２０４ｂと、枠型基部２０４の四隅を構成する角部組立部材２０４ｃとによって構成されている。磁気組立部材２０４ａ、調整組立部材２０４ｂ及び角部組立部材２０４ｃは、それぞれ嵌合によって結合されるか、もしくは例えば両面テープ又は接着剤等を用いて接着結合される。このような構成の枠型基部２０４によれば、調整組立部材２０４ｂの長さを任意に調整することによって、所望のタッチパネルの大きさに対応可能となる。また、磁気組立部材２０４ａは複数個用いた場合でも全て大きさや形状を共通にできるため、枠型基部２０４の製造コストの低減を図ることも可能となる。

次に、本実施例１における平面板振動装置の制御回路を説明する。図１１は、本実施例１による平面板振動装置１００の制御回路１５０を示すブロック図である。制御回路１５０は、タッチパネル検出手段１５１と、制御手段１５２と、電流出力手段１５３とによって構成される。タッチパネル検出手段１５１は、平面板振動装置１００に設けられたタッチパネル１０２の上面１０２ａ及び下面１０２ｂとそれぞれパネル電極線１３１ａ及び１３１ｂを介して電気的に接合されており、制御手段１５２とも電気的に接続されている。また、タッチパネル検出手段１５１は、タッチパネル１０２の上方からの例えば指又はペン等による入力（矢印Ｐ）によって検出された位置等の情報を表す電気信号を入力し、制御手段１５２に検出した位置等に応じたＯＮ信号を出力する。制御手段１５２は、タッチパネル検出手段１５１及び電流出力手段１５３と電気的に接続されており、タッチパネル検出手段１５１からのＯＮ信号に応じて、例えばパルス波形又は三角波形等の所定の電流をコイル１０３に流すための電流駆動信号を電流出力手段１５３に出力する。また、制御手段１５２は、タッチパネル検出手段１５１からのＯＮ信号に対応する所定の電流波形パターン等を記憶するメモリ（図示せず）を含んでいる。電流出力手段１５３は、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂとそれぞれコイル電極線１３２ａ及び１３２ｂを介して電気的に結合されており、制御手段１５２からの電流駆動信号に対応する波形及び強さの電流を所定の時間だけコイル１０３ａ及び１０３ｂに流す。このような構成の制御回路を用いることによって、タッチパネル１０２の入力情報に応じた電流をコイル１０３ａ及び１０３ｂに流すことが可能となり、タッチパネル１０２の上下動作を所望のパターンに多様に変更することが可能となる。また、制御回路１５０の変形例として、図１１（ｂ）に示すように、電流出力手段１５３とコイルの一端をコイル電極線１３２ａで接続し、コイルの他端及び電流出力手段１５３をそれぞれアース１５４ａ及び１５４ｂと接続する構成を用いても良い。

以上のような構成及び動作とすることによって、本実施例１による平面板振動装置１００は、図５及び図６に示すように、それぞれ向きの異なる磁界内部に設けられた第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂに逆向きの電流を流すことによって、フレミングの法則によるコイルに働く力を２つのコイルに対して同じ方向に生じさせ、コイルを固定されたタッチパネル１０２に所望の上下運動を与えることが可能である。

また、本実施例１による平面板振動装置１００は、第１のコイル１０３ａ及び第２のコイル１０３ｂと、それぞれ異なる方向の磁界を発生する３つの磁石１１１ａ、１１１ｂ及び１１１ｃを含む磁界発生手段とを有する構成を用いているが、コイルの数を３つ以上用いる構成としても良い。このとき、３つ以上のコイルの電流の向きとこれらのコイルが配置される領域の磁界の向きとは、上述のフレミングの法則によってそれぞれのコイルに同一方向の力が加えられるような方向に調整される。この場合好ましくは、隣り合うコイルの電流の向きは逆となり、隣り合う磁石の上面に位置する磁極面の極性もまた逆となる。

以上の実施例から、本発明による平面板振動装置の構成を用いれば、コイル及び磁界発生手段の構成を用いてタッチパネル全体を振動させるため、数ミリ程度の大きなストロークでの振動動作が可能となる。

また、本発明による平面板振動装置は、枠型基部及びコイルの大きさを任意に変更可能であり、かつタッチパネルの上下運動を生じさせるための追加の機械的機構等を必要としないため、全体の小型化が可能となる。

さらに、本発明による平面板振動装置は、タッチパネルからの入力情報に応じて所望の波形及び強さの電流をコイルに与えることによって、タッチパネルに任意の振動を与えることが可能であるため、タッチパネルの振動によって所望の音を発生させることが可能である。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施例では、入力装置にタッチパネルを用いたものを例にとって説明したが、本発明ではこれに限定されることなく、例えば光センサ等を用いて指等を感知しその入力信号を出力する光学スイッチ、上面を押圧した際の静電容量変化に基づいてオンオフ信号を出力する静電容量式スイッチ、又は上面を押圧した際の圧力を電気信号に変換する圧電スイッチ等を用いたものは本発明に含まれる。

従来技術におけるタッチパネル入力装置の構成を示す斜視図である。従来技術における触覚刺激を与える装置の構成を示す断面図である。本発明の実施例１における平面板振動装置の構成を概略的に示す斜視図及び断面図である。図３に示す平面板振動装置の一部の変形例を示す断面図である。本発明の実施例１におけるタッチパネル及びコイルの動作原理を説明するための図である。本発明の実施例１における第１のコイル及び第２のコイルに対する電流の印加方法を示す斜視図である。本発明の実施例１における枠型基部の詳細を示す斜視図及びその変形例を示す断面図である。本発明の実施例１において磁界発生手段を枠型基部に取り付ける方法の一例を示す図である。本発明の実施例１におけるタッチパネルの電極線の電気的接続方法を示す図である。本発明の実施例１における枠型基部の変形例の構成を示す斜視図である。本発明の実施例１における制御回路を示すブロック図である。

符号の説明

１００平面板振動装置
１０１固定部材
１０２タッチパネル
１０３コイル部
１０３ａ、１０３ｂコイル
１０４、２０４枠型基部
１０５磁界発生手段
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ磁石
１１２ヨーク
１２０スペーサ部材
１５０制御回路
１５１タッチパネル検出手段
１５２制御手段
１５３電流出力手段
Ｉ１、Ｉ２電流
Ｂ１、Ｂ２磁界
Ｆ１、Ｆ２コイルに加えられる力

Claims

平面板と、前記平面板の周縁部に前記平面板に対して平行に巻回された第１のコイル及び前記第１のコイルの内側に沿って前記平面板に対して平行に巻回された第２のコイルを含むコイル部と、前記平面板に平行でかつ前記第１のコイル及び前記第２のコイルにそれぞれ流れる電流に直交する磁界を発生する磁界発生手段とを有する平面板振動装置であって、
前記第１のコイルに流れる電流の方向と前記第２のコイルに流れる電流の方向が逆向きであり、
前記第１のコイルに流れる電流と直交する磁界の向き及び前記第２のコイルに流れる電流と直交する磁界の向きが、ともに前記第１のコイル及び前記第２のコイルに対して同じ方向の力を与える方向に設けられており、
前記第１のコイル及び前記第２のコイルに流れる電流を調整することによって前記平面板が厚さ方向に振動することを特徴とする平面板振動装置。
前記第１のコイルの巻回方向と前記第２のコイルの巻回方向とが逆方向であることを特徴とする請求項１記載の平面板振動装置。
前記第１のコイルの巻回方向と前記第２のコイルの巻回方向とが同一方向であり、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを電気的に直列に接続して互いに逆方向の電流の向きを与えることを特徴とする請求項１記載の平面板振動装置。
前記第１のコイルの巻回方向と前記第２のコイルの巻回方向とが同一方向であり、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを電気的に並列に接続して互いに逆方向の電流の向きを与えることを特徴とする請求項１記載の平面板振動装置。
前記平面板の周縁部に前記平面板に対して平行に巻回された少なくとも２つのコイルを含むコイル部を有することを特徴とする請求項１記載の平面板振動装置。
前記少なくとも２つのコイルの巻回方向が交互に逆向きに配置されており、それぞれのコイルに流れる電流の向きが交互に逆向きになっていることを特徴とする請求項５記載の平面板振動装置。
前記少なくとも２つのコイルの巻回方向が同一であり、前記少なくとも２つのコイルを電気的に直列に接続してそれぞれのコイルに流れる電流の向きを交互に逆にすることを特徴とする請求項５記載の平面板振動装置。
前記少なくとも２つのコイルの巻回方向が同一であり、前記少なくとも２つのコイルを電気的に並列に接続してそれぞれのコイルに流れる電流の向きを交互に逆にすることを特徴とする請求項５記載の平面板振動装置。
前記コイル部に含まれるコイルがそれぞれ所定の間隔を設けられて配置されていることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記コイル部に含まれるコイルがそれぞれ密着するように隣接して配置されていることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記磁界発生手段は、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の３つの磁石とヨークとを有し、前記３つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が交互に異なるように密着して前記ヨークに固定されていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記磁界発生手段は、２つの磁極面が上面及び下面に位置する平板状の少なくとも３つの磁石とヨークとを有し、前記少なくとも３つの磁石は、上面側に配置される磁極面の極性が交互に異なるように密着して前記ヨークに固定されていることを特徴とする請求項５から８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記ヨークが、磁性体で形成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の平面板振動装置。
前記磁界発生手段を含む枠型基部と前記平面板を固定する固定部材とをさらに有することを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記固定部材は、弾性体で形成されており、前記平面板の全周にわたって設けられ、前記固定部材の下面が、前記平面板の上面及び前記枠型基部の上面と各々固定されていることを特徴とする請求項１４記載の平面板振動装置。
前記固定部材は、弾性体で形成されており、前記平面板の周縁部に部分的に設けられ、前記固定部材の下面が、前記平面板の上面及び前記枠型基部の上面と各々固定されていることを特徴とする請求項１４記載の平面板振動装置。
前記固定部材は、耐水性弾性体で形成されており、前記平面板の全周にわたって設けられ、前記固定部材の下面が、前記平面板の上面及び前記枠型基部の上面と耐水性接着剤を用いて各々固定されていることを特徴とする請求項１４記載の平面板振動装置。
前記固定部材は、前記平面板振動装置全体を囲繞する筐体の一部と防水部材を介して結合されることを特徴とする請求項１５から１７のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記コイル部は前記平面板に固定されており、前記磁界発生手段は前記平面板との間に所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする請求項１から１８のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記所定の間隔は、前記コイル部又は前記平面板と前記磁界発生手段との間以外の領域に複数のスペーサ部材を設けることによって設定されることを特徴とする請求項１９記載の平面板振動装置。
前記スペーサ部材は弾性体で形成されており、前記枠型部材は前記スペーサ部材を保持する凹部を有することを特徴とする請求項２０記載の平面板振動装置。
前記枠型基部は、前記平面板及び前記コイル部を内側に収容し、前記コイル部の電極線を外側と接続するための通し孔を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１から２１のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置。
前記枠型基部と前記磁界発生手段とは、各々別々の部品として形成され、前記枠型基部には、前記磁界発生手段の前記ヨーク部の大きさに対応する取付凹部が設けられており、前記磁界発生手段は、前記取付凹部と前記ヨーク部とを接着して固定することを特徴とする請求項１４記載の平面板振動装置。
前記枠型基部と前記磁界発生手段とは、各々別々の部品として形成され、前記枠型基部には、前記磁界発生手段の前記ヨーク部の大きさに対応する取付凹部が設けられており、前記磁界発生手段は、前記取付凹部と前記ヨーク部と嵌合して固定することを特徴とする請求項１４記載の平面板振動装置。
前記枠型基部は、前記磁界発生手段を含む磁気組立部材と、枠型の角部を形成する角部組立部材と、前記磁気組立部材及び前記角部組立部材と結合する調整組立部材とによって形成され、前記調整組立部材の長さを調整することによって前記枠型基部の四辺の長さを調整し、前記枠型基部を所望の大きさとすることを特徴とする請求項２３又は２４記載の平面板振動装置。
請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触による入力に応じて入力信号を出力し、かつ接触面を振動させることを特徴とするタッチパネル。
前記入力信号は、前記指等の接触位置に応じて変化し、前記入力信号に基づいて所定の振動動作が実行されることを特徴とする請求項２６記載のタッチパネル。
前記入力信号は、前記指等の接触位置に応じて変化し、前記入力信号に基づいて所定の振動動作及び入力確認音の出力が実行されることを特徴とする請求項２６記載のタッチパネル。
請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触を光センサによって感知しその入力に応じて入力信号を出力して、接触面を振動させることを特徴とする光学スイッチ。
請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触による静電容量変化に応じて入力信号を出力し、かつ接触面を振動させることを特徴とする静電容量式スイッチ。
請求項１から２５のうちいずれか１つに記載の平面板振動装置の構成を含み、指等の接触による圧力を電気信号に変換し、かつ接触面を振動させることを特徴とする圧電スイッチ。