JP5287998B2

JP5287998B2 - タッチパネル付き電子機器

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Publication number: JP5287998B2
Application number: JP2011541854A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎坂口; 一成田形; 敏雄今西
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2010-10-15
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-10-15
Also published as: CN102597932B; JPWO2011062014A1; US20120235939A1; WO2011062014A1; CN102597932A

Description

本発明は、タッチパネル付き電子機器に関し、詳細には、表示パネルと、表示パネルの上方に配置されているタッチパネルとを備えるタッチパネル付き電子機器に関する。

近年、例えば、携帯情報端末や現金自動預金支払機（ＡＴＭ：ａｕｔｏｍａｔｅｄｔｅｌｌｅｒｍａｃｈｉｎｅ）などのタッチパネル付き電子機器が多用されるようになってきている。タッチパネル付き電子機器では、操作者が、タッチパネルに触れることにより、入力操作をすることができる。しかしながら、例えば、ボタン式の入力装置とは異なり、タッチパネル付き電子機器では、操作の際にタッチパネルが変形しない。このため、タッチパネル付き電子機器では、操作が確実に行われたか否かが分かり難い。よって、従来のタッチパネル付き電子機器では、タッチパネルが操作されたときに、音を発生させたり、画面を変化させたりすることにより、操作が行われたことを操作者に対して報知することが行われている。

また、操作が行われたことを操作者に報知する別の方法として、操作が完了したときに、タッチパネルを振動させる方法がある。この方法によれば、例えば、タッチパネル付き電子機器の周辺環境の光量が不足していたり、騒音が大きかったりした場合であっても、操作の完了を操作者に確実に報知することができる。操作が完了したときに、タッチパネルが振動する電子機器の例としては、下記の特許文献１に記載されているタッチパネルディスプレイ装置が挙げられる。

図１０は、下記の特許文献１に記載されているタッチパネルディスプレイ装置の斜視図である。図１０に示すように、タッチパネルディスプレイ装置１００は、固定壁１０１ａを有する支持構造体１０１を備えている。支持構造体１０１の上には、弾性体１０２を介して可動パネルユニット１０３が配置されている。可動パネルユニット１０３は、映像を表示する表示パネルと、タッチパネルとが一体に結合されたものである。

可動パネルユニット１０３と固定壁１０１ａとの間には、圧電アクチュエータ１１０が配置されている。圧電アクチュエータ１１０は、法線が可動パネルユニット１０３の面方向ｘを向く圧電板を備えている。圧電アクチュエータ１１０は、面方向ｘに振動する。

このタッチパネルディスプレイ装置１００では、操作者が可動パネルユニット１０３に触れ、入力が完了すると、圧電アクチュエータ１１０が駆動され、可動パネルユニット１０３が振動する。これにより、操作者に入力の完了が報知される。

特開２００７−３４９９１号公報

ところで、操作の完了を操作者に確実に報知するためには、可動パネルユニット１０３に十分な大きさの振動を付与する必要がある。可動パネルユニット１０３に十分な大きさの振動を付与するためには、圧電アクチュエータ１１０の出力を高める必要がある。圧電アクチュエータ１１０の出力を高めるためには、圧電アクチュエータ１１０の高さ方向Ｈに沿った幅寸法Ｗを大きくする必要がある。しかしながら、圧電アクチュエータ１１０の幅寸法Ｗを可動パネルユニット１０３の厚み寸法よりも大きくすると、タッチパネルディスプレイ装置１００が大型化してしまう。このため、実際上、圧電アクチュエータ１１０の幅寸法Ｗを十分に大きくすることは困難であった。従って、可動パネルユニット１０３に十分な大きさの振動を付与することが困難であり、操作者への確実な報知が困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力の完了等を操作者に確実に報知することができ、かつ、厚さ寸法の小さなタッチパネル付き電子機器を提供することにある。

本発明に係るタッチパネル付き電子機器は、表示パネルと、タッチパネルと、振動素子と、振動伝搬部材とを備えている。タッチパネルは、表示パネルの上方に配置されている。振動素子は、表示パネルの側方に配置されている。振動伝搬部材は、振動素子の振動をタッチパネルに伝搬する。振動素子は、振動素子の振動方向が表示パネルの法線方向と平行になるように配置されている。

本発明に係るタッチパネル付き電子機器のある特定の局面では、振動伝搬部材には、開口部が形成されており、振動素子は、振動伝搬部材の開口部に直接取り付けられている。この構成によれば、タッチパネル付き電子機器の厚み寸法をより小さくできる。

本発明に係るタッチパネル付き電子機器の他の特定の局面では、タッチパネル付き電子機器は、表示パネルとタッチパネルとを収納する筐体をさらに備え、振動伝搬部材が振動素子を介して筐体に支持されることにより、タッチパネルが筐体に支持されている。

本発明に係るタッチパネル付き電子機器の別の特定の局面では、筐体には、開口部が形成されており、振動素子は、筐体の開口部に直接取り付けられている。この構成によれば、タッチパネル付き電子機器の厚み寸法をより小さくできる。

本発明に係るタッチパネル付き電子機器のさらに他の特定の局面では、振動素子は、圧電体からなる圧電板と、圧電板に電圧を印加する一対の電極とを有する。

本発明では、振動素子は、振動素子の振動方向が表示パネルの法線方向と平行になるように配置されている。このため、振動素子の出力を大きくするために、振動素子の幅寸法を大きくした場合であっても、表示パネルの法線方向に沿った振動素子の厚み寸法が増大しない。よって、タッチパネル付き電子機器の厚み寸法の増大を抑制しながら、入力の完了等を操作者に確実に報知することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器の略図的斜視図である。図２は、振動伝搬部材の略図的斜視図である。図３は、図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩ部分の略図的断面図である。図４は、圧電素子の略図的断面図である。図５は、第１の変形例に係る電子機器の略図的断面図である。図６は、第２の変形例における振動伝搬部材の略図的斜視図である。図７は、第３の変形例に係る電子機器の略図的断面図である。図８は、第４の変形例に係る電子機器の略図的断面図である。図９は、第５の変形例に係る電子機器の略図的断面図である。図１０は、特許文献１に記載されている、振動により操作の完了を報知する電子機器の斜視図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示すタッチパネル付き電子機器１を例に挙げて説明する。但し、タッチパネル付き電子機器１は、単なる例示である。本発明は、タッチパネル付き電子機器１に限定されない。

図１に示すように、タッチパネル付き電子機器１は、表示パネル１１と、タッチパネル１２とを備えている。

表示パネル１１は、文字や画像を表示させる機構である。表示パネル１１の表示物は、特に限定されない。表示パネル１１は、例えば、数字、文字、矢印、再生ボタン、停止ボタン等を表示するものであってもよい。表示パネル１１は、定められたパターンの表示物を表示するものであってもよいし、状況に応じて適宜の表示物を表示するものであってもよい。

表示パネル１１は、例えば、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示パネルや無機ＥＬ表示パネルなどのＥＬ表示パネル、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）表示パネルなどにより構成することができる。表示パネル１１は、複数の表示素子の複合体であってもよい。

タッチパネル１２は、表示パネル１１の上方に配置されている。本実施形態では、タッチパネル１２は、表示パネル１１に接触していない。タッチパネル１２は、表示パネル１１からの光を透過すると共に、操作者が情報を入力するための機構である。具体的には、タッチパネル１２の特定の部分を操作者が触れることにより、操作者が触れた部分に応じた情報が入力される。

タッチパネル１２の種類は特に限定されない。タッチパネル１２は、例えば、抵抗膜方式のタッチパネルであってもよいし、静電容量方式のタッチパネルであってもよい。また、タッチパネル１２は、例えば、弾性波方式、赤外線方式または電磁誘電方式のタッチパネルであってもよい。

タッチパネル１２と表示パネル１１とは、筐体１０内に収納されている。筐体１０は、タッチパネル１２と表示パネル１１とを保持できるものである限りにおいて特に限定されない。筐体１０は、例えば、樹脂製または金属製であってもよい。具体的には、筐体１０は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂などからなるものであってもよい。また、筐体１０は、アルミニウム、鉄、アルミニウム合金、ステンレスなどの鉄合金などからなるものであってもよい。なお、本明細書において、「金属製」には、合金製が含まれることとする。

筐体１０には、表示パネル１１が固定されている。一方、タッチパネル１２は、筐体１０に直接固定されていない。タッチパネル１２は、タッチパネル１２を支持する支持部材としての機能と、後述する圧電振動素子２０の振動をタッチパネル１２に伝搬する機能とを有する振動伝搬部材１５，１６を介して筐体１０に取り付けられている。なお、タッチパネルは、弾性体を介して筐体に間接的に固定されていてもよい。

詳細には、筐体１０には、保持プレート１３，１４が設けられている。保持プレート１３，１４は、表示パネル１１の短辺側の側方の両側に配置されている。保持プレート１３，１４には、後述する圧電振動素子２０を介して、振動伝搬部材１５，１６の一方側端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂが取り付けられている。端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂは、接続部１５ｃ、１６ｃを介して、他方側端部１５ｄ、１６ｄに接続されている。この他方側端部１５ｄ、１６ｄによりタッチパネル１２の短辺側の両端部が支持されている。より詳細には、端部１５ａ、１５ｂは、タッチパネル１２の主面と平行に配置されている。端部１５ａ、１５ｂは、表示パネル１１の短辺側の側方に配置されている。端部１５ａ、１５ｂには、接続部１５ｃの一方側端部が接続されている。接続部１５ｃは、表示パネル１１の短辺側の側方に配置されている。接続部１５ｃは、板状に形成されており、タッチパネル１２の側面と対向している。接続部１５ｃの他方側端部には、端部１５ｄが接続されている。端部１５ｄは、タッチパネル１２の端部に接続されている。接続部１５ｃと端部１５ａ、１５ｂとは、Ｌ字状に形成されていることが好ましい。この場合、圧電振動素子２０が大型である場合であっても、圧電振動素子２０が大型化した分だけ、タッチパネル１２の主面に平行な方向に端部１５ａを延ばすことで、圧電振動素子２０を好適に保持することができる。従って、筐体１０の厚み寸法の増大を抑制しながら、操作者に大きな振動を与えることができる。

なお、保持プレートの配置は、特に限定されない。保持プレートは、表示パネルの両長辺側の側方に配置されていてもよい。また、保持プレートは、表示パネルの１辺または３辺の側方に配置されていてもよい。

なお、保持プレート１３，１４は、筐体１０と一体に形成されていてもよいし、別体に形成されていてもよい。保持プレート１３，１４は、高剛性を有するものであることが好ましい。このため、保持プレート１３，１４は、金属製であることが好ましい。よって、例えば、筐体１０が樹脂製である場合は、保持プレート１３，１４は、筐体１０とは別体に形成されていることが好ましい。

次に、図１〜図４を参照しながら、圧電振動素子２０の取り付け態様及び構成について説明する。

圧電振動素子２０は、振動伝搬部材１５，１６を介してタッチパネル１２に振動を付与するための素子である。なお、本実施形態では、タッチパネル１２に振動を付与するものとして、圧電振動素子２０を用いる例について説明する。但し、本発明において、振動素子は、圧電振動素子に限定されない。振動素子は、例えば、磁石やコイルなどを用いた電磁式のアクチュエータであってもよいし、バネなどを用いたアクチュエータであってもよい。

図３に示すように、圧電振動素子２０は、弾性板２１と、圧電素子２２ａとを備えている。本実施形態では、圧電振動素子２０は、ユニモルフ型の圧電振動素子であり、弾性板２１の一方の表面上に圧電素子２２ａが設けられている。但し、本発明において、圧電振動素子は、ユニモルフ型に限定されない。圧電振動素子は、例えば、弾性板の両方の表面に圧電素子が設けられたバイモルフ型の圧電振動素子であってもよい。また、圧電振動素子は、エキサイタ型の圧電振動素子であってもよいし、圧電素子が複数積層された積層型の圧電振動素子であってもよい。さらに、圧電振動素子は、弾性板を有さず、圧電素子のみからなるものであってもよい。

本実施形態では、弾性板２１は、略円形に形成されている。また、圧電素子２２ａも、同様に、略円形に形成されている。但し、本発明において、弾性板、圧電素子の形状は特に限定されない。弾性板及び圧電素子のそれぞれは、例えば、矩形状や多角形状に形成されていてもよい。なお、本明細書において、「略円形」には、真円が含まれるものとする。

弾性板２１は、弾性を有する板である限りにおいて特に限定されない。弾性板２１は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの樹脂製または金属製であってもよい。なかでも、弾性板２１は、金属製であることが好ましく、黄銅製、ニッケル合金製またはステンレス製であることがより好ましい。

図４に示すように、圧電素子２２ａは、圧電基板２４を備えている。圧電基板２４の両表面には、電極２５ａ、２５ｂが形成されている。これら電極２５ａ、２５ｂにより圧電基板２４に電圧が印加される。その結果、圧電素子２２ａと共に、弾性板２１が振動する。

圧電基板２４は、圧電体からなる。圧電体の具体例としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などが挙げられる。電極２５ａ、２５ｂは、例えば、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉやこれらの金属を一種以上含む合金により形成することができる。

次に、主として、図２，３を参照しながら、圧電振動素子２０の取り付け態様について説明する。なお、図２，３には、振動伝搬部材１５を代表的に示しているが、振動伝搬部材１６も、振動伝搬部材１５と実質的に同様の構成を有するものであるため、振動伝搬部材１５，１６について、図２，３を参照して同時に説明する。

図３に示すように、端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂのそれぞれには、略円形の開口部が形成されている。この開口部に圧電振動素子２０の弾性板２１の周縁部が取り付けられている。具体的には、端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂのそれぞれに形成されている開口部は、径方向外側に突出する複数の凸部と、径方向内側に突出する複数の凹部とが周方向に沿って交互に配列されている歯車状に形成されている。そして、複数の凹部に弾性板２１が取り付けられている。このため、開口部と弾性板２１との間には、隙間が形成されている。よって、弾性板２１の上下間を空気が流動可能となっている。従って、圧電振動素子２０の振動が阻害されにくい。その結果、圧電振動素子２０を高効率に振動させることができる。

なお、端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂのそれぞれに形成されている開口部の形状は、歯車状でなくてもよい。開口部の形状は、弾性板が取り付け可能な形状である限りにおいて特に限定されない。開口部は、例えば、開口部と弾性板との間に隙間が形成されないような形状であってもよい。

また、開口部に圧電振動素子２０を取り付けることにより、振動伝搬部材１５，１６と圧電振動素子２０とが接触することを抑制することができる。従って、タッチパネル１２の駆動音を効果的に低減することができる。

また、本実施形態のように、コンタクトパッドを利用せず、開口部に圧電振動素子２０を直接取り付けることにより、保持プレート１３，１４と端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂとの間の距離が増大することをより効果的に抑制することができる。

図３に示すように、圧電素子２２ａの弾性板２１側とは反対側の表面の略中央部は、コンタクトパッド２３を介して保持プレート１３，１４に接触している。このため、圧電振動素子２０が駆動されると、振動伝搬部材１５，１６が振動し、その結果、タッチパネル１２も振動する。

なお、コンタクトパッド２３の材質は、特に限定されない。コンタクトパッド２３は、例えば、ＡＢＳ樹脂や、ガラス布基材エポキシ樹脂などの樹脂、ステンレスなどの金属などの硬質の材料により形成することができる。コンタクトパッド２３を硬質の材料により形成することにより、圧電振動素子２０の振動の損失を低減することができる。なお、コンタクトパッド２３は、保持プレート１３，１４と一体に形成されていてもよい。

図３及び図１に示すように、圧電振動素子２０は、表示パネル１１の側方において、圧電振動素子２０の振動方向Ｄ１が、表示パネル１１の法線方向Ｄ２と平行になるように配置されている。ここで、圧電振動素子２０の出力は、圧電振動素子２０の圧電素子２２ａの面積に相関する。具体的には、圧電素子２２ａの面積を大きくすることによって圧電振動素子２０の出力を高めることができる。従って、表示パネル１１の側方において、圧電振動素子２０の振動方向Ｄ１が、表示パネル１１の法線方向Ｄ２と平行になるように圧電振動素子２０が配置されている本実施形態では、圧電振動素子２０の振動方向Ｄ１に沿った厚みを厚くすることなく、圧電振動素子２０の出力を高めることができる。従って、圧電振動素子２０の厚みを表示パネル１１の厚み以下にしつつ、出力を高めることができる。その結果、タッチパネル付き電子機器１の厚み寸法の増大を抑制しつつ、入力の完了等を操作者に確実に報知することができる。

また、本実施形態では、圧電振動素子２０が、表示パネル１１の側方において、圧電振動素子２０の振動方向Ｄ１が、表示パネル１１の法線方向Ｄ２と平行になるように配置されているため、圧電振動素子２０を複数配置することもできる。また、圧電振動素子２０の形状及び寸法の自由度が高い。さらに、振動伝搬部材１５，１６の形状を変更することにより、圧電振動素子２０の配置位置を自由に変更することができる。

以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例の説明において、第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第１の変形例）
上記第１の実施形態では、圧電振動素子２０がユニモルフ型である例について説明した。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。図５に示すように、圧電振動素子２０は、例えば、バイモルフ型であってもよい。すなわち、圧電振動素子２０は、弾性板２１の圧電素子２２ａが設けられている側とは反対側に圧電素子２２ｂが設けられたものであってもよい。

（第２の変形例）
上記第１の実施形態では、振動伝搬部材１５，１６が別個の部材として設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図６に示すように、振動伝搬部材１５と振動伝搬部材１６とが架橋部１７により連結されて一体化されていてもよい。

（第３及び第４の変形例）
上記第１の実施形態では、振動伝搬部材１５，１６に形成された開口部に圧電振動素子２０を取り付ける例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図７に代表的に示すように、振動伝搬部材１５，１６の端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂに開口部を形成せず、振動伝搬部材１５，１６の端部１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂと圧電振動素子２０とをコンタクトパッド２６を介して接続してもよい。また、図８に示すように、保持プレート１３，１４に開口部を形成し、保持プレート１３，１４の開口部に圧電振動素子２０を直接取り付けてもよい。

（第５の変形例）
上記第１の実施形態では、圧電振動素子２０の圧電素子２２ａ側が保持プレート１３，１４側を向くように圧電振動素子２０が配置されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。図９に示すように、圧電振動素子２０の圧電素子２２ａ側が振動伝搬部材１５，１６側を向くように圧電振動素子２０が配置されていてもよい。

１…タッチパネル付き電子機器
１０…筐体
１１…表示パネル
１２…タッチパネル
１３，１４…保持プレート
１５，１６…振動伝搬部材
１５ａ、１６ａ、１５ｂ、１６ｂ…振動伝搬部材の一方側端部
１５ｃ、１６ｃ…接続部
１５ｄ、１６ｄ…振動伝搬部材の他方側端部
１７…架橋部
２０…圧電振動素子
２１…弾性板
２２ａ、２２ｂ…圧電素子
２３、２６…コンタクトパッド
２４…圧電基板
２５ａ、２５ｂ…電極

Claims

表示パネルと、
前記表示パネルの上方に配置されているタッチパネルと、
前記表示パネルの側方に配置されている振動素子と、
前記振動素子の振動を前記タッチパネルに伝搬する振動伝搬部材とを備え、
前記振動素子は、前記振動素子の振動方向が前記表示パネルの法線方向と平行になるように配置されており、
前記振動伝搬部材には、開口部が形成されており、前記振動素子は、前記振動伝搬部材の開口部に直接取り付けられている、タッチパネル付き電子機器。
前記表示パネルと前記タッチパネルとを収納する筐体をさらに備え、
前記振動伝搬部材が前記振動素子を介して前記筐体に支持されることにより、前記タッチパネルが前記筐体に支持されている、請求項１に記載のタッチパネル付き電子機器。
前記筐体には、開口部が形成されており、前記振動素子は、前記筐体の開口部に直接取り付けられている、請求項２に記載のタッチパネル付き電子機器。
表示パネルと、
前記表示パネルの上方に配置されているタッチパネルと、
前記表示パネルの側方に配置されている振動素子と、
前記振動素子の振動を前記タッチパネルに伝搬する振動伝搬部材とを備え、
前記振動素子は、前記振動素子の振動方向が前記表示パネルの法線方向と平行になるように配置されており、
前記表示パネルと前記タッチパネルとを収納する筐体をさらに備え、
前記振動伝搬部材が前記振動素子を介して前記筐体に支持されることにより、前記タッチパネルが前記筐体に支持されており、
前記筐体には、開口部が形成されており、前記振動素子は、前記筐体の開口部に直接取り付けられている、タッチパネル付き電子機器。
前記振動素子は、圧電体からなる圧電板と、前記圧電板に電圧を印加する一対の電極とを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチパネル付き電子機器。