JP5530026B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年２月２４日に出願された日本国特許出願２０１１−３８３８６号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、タッチ操作される電子機器に関するものである。

現在、電子機器の入力装置として、タッチパネルやタッチパッドなどが広く採用されている。そのような入力装置において、操作者がタッチパネルやタッチパッドなどを操作した際に、タッチパネルやタッチパッドを振動させることにより、操作者の指先などに操作感をフィードバックするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載の電子機器の分解斜視図である。図７に示すように、特許文献１に記載の電子機器（ディスプレイ装置）は、ディスプレイモニタ１００、パネル固定用フレーム２１０、タッチパネル４００、およびカバー５００を備えている。この電子機器は、タッチパネル４００等の各部品が、ディスプレイモニタ１００に対して組付けられることにより構成されている。

ディスプレイモニタ１００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）からなり、全体が矩形かつ扁平な形状を有している。ディスプレイモニタ１００は、図示しない制御装置による制御に従って、例えばキーやボタン等のオブジェクトまたは各種の情報などを、その表示面に表示する。このディスプレイモニタ１００の表示面上には、当該モニタ１００とほぼ同じ大きさのタッチパネル４００が位置するように組付けられる。

タッチパネル４００は、例えば透明な樹脂板にマトリクス状のスイッチ回路が形成され、パネル表面が操作者の指先などにより接触されると、その接触位置に応じた検出信号を制御装置に出力するように構成されている。つまり、操作者は、タッチパネル４００を通して映し出されるディスプレイモニタ１００の表示に従って当該パネル４００に対して操作を行うことにより、電子機器に対して当該表示に応じた各種情報を入力することができる。

この電子機器においては、タッチパネル４００の裏面側の対向する２辺に沿って、それぞれ圧電素子（ピエゾ素子）４２０が貼り付けられている。電子機器は、タッチパネル４００が操作者による接触を検出すると、制御装置から圧電素子４２０に駆動信号（電圧）を付与する。これにより、圧電素子４２０は伸縮して、タッチパネル４００の操作面に対して振動を発生させることができる。すなわち、上記操作に伴って、タッチパネル４００が振動することにより、操作者は操作感を得ることができるようになっている。

なお、タッチパネル４００は、パネル固定用フレーム２１０を介してディスプレイモニタ１００に組付けられている。パネル固定用フレーム２１０は、ＡＢＳ等の硬質の樹脂材料から形成されることにより全体が剛性を有した構成となっている。

パネル固定用フレーム２１０には、タッチパネル４００をその四隅において保持するホルダ２２０が組付けられる。図８は、４つのホルダ２２０のうち１つが、タッチパネル４００の隅に取り付けられる様子を示す拡大図である。各ホルダ２２０には、タッチパネル４００の角部を差込み可能なスリット状の差込み部３６０がそれぞれ形成されている。また、図７に示すように、パネル固定用フレーム２１０の周囲側面には、各側面それぞれの端部付近に、ホルダ２２０を固定するための固定孔３２０が設けられている。そして、図８に示すホルダ２２０に形成されたフック３４０ａが、図７に示す各固定孔３２０に差し込まれることにより、各ホルダ２２０は、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に固定される。

このように、各ホルダ２２０にタッチパネル４００の四隅がそれぞれ差込まれると、各ホルダ２２０は、タッチパネル４００を四隅で外側から拘束するとともに、厚み方向の両側からも拘束した状態で保持する。したがって、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネル４００が固定されるように配置することができる。

また、ホルダ２２０は、それぞれ、パネル固定用フレーム２１０よりも弾性係数の小さい材料、例えばシリコン系の樹脂またはゴムにより一体成型されている。このように、ホルダ２２０は、タッチパネル４００を安定的に保持する一方で、タッチパネル４００が振動できるように弾性変形可能に構成されている。なお、タッチパネル４００とディスプレイモニタ１００との間には、タッチパネル４００の厚み方向の変位を可能とする隙間が確保される。このため、圧電素子４２０が振動する際に、当該振動に伴うタッチパネル４００の厚み方向の変位が可能となっている。

したがって、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネル４００を振動させる際に、その振動を大きく妨げることがないようになっているため、タッチパネル４００の振動による操作感を良好に確保することができる。

特開２０１０−４４４９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電子機器は、例えば車載用ナビゲーションシステムのディスプレイ装置などを想定しており、電子機器そのものの防塵対策および防水対策は特に施されていない。例えば、図７に示す電子機器を組み立てると、タッチパネル４００は、弾性材料のホルダ２２０の差込み部３６０に差し込まれた状態で、つまりホルダ２２０を介して、パネル固定用フレーム２１０に取り付けられる。これは、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に強固に固定してしまうと、圧電素子４２０が振動する際に、タッチパネル４００が厚み方向に変位せず、タッチパネル４００を良好に振動させることができなくなるためである。したがって、タッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間には、隙間ができることになり、当該隙間から埃や水分が浸入することが多分に想定される。

特許文献１に記載の電子機器における防塵対策としては、例えば、タッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間に防塵用クッションなどの部材を挿入することが考えられる。しかし、このような防塵用クッションは、ある程度圧縮可能な材質を用いたとしても、圧縮後の厚さのぶんだけタッチパネルが振動する物理的なスペースを奪ってしまうことになる。したがって、このような構造においては、タッチパネルが振動する際の振幅を稼ぐことができないことになる。

また、特許文献１に記載の電子機器における防水対策としては、例えば、タッチパネル４００と当該タッチパネル４００の周囲を覆う部材との間を防水テープで固着するという対策が考えられる。例えば図７に示したように、パネル固定用フレーム２１０を介してタッチパネル４００とディスプレイモニタ１００とを組み合わせたものに、さらにカバー５００を装着する場合は、カバー５００とタッチパネル４００とを防水テープで固着することが想定される。このようにすれば、カバー５００とタッチパネル４００との隙間を埋めることができるため、外部からの水の浸入を防ぐことが可能になる。

しかしながら、このようにカバー５００とタッチパネル４００とを防水テープで固着してしまうと、タッチパネル４００が振動する際の振幅を稼ぐことができなくなるとともに、タッチパネル４００を振動させる際の振幅を抑制してしまうことになる。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、被振動部材の振動の減殺を可能な限り軽減して防塵および防水対策を施した電子機器を提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係る電子機器は、
タッチ操作が作用するタッチ作用面を有する平板状の被振動部材と、
該被振動部材の前記タッチ作用面とは反対側の面に作用して該被振動部材を振動させる振動部と、
前記被振動部材から周囲に離間して延在する支持部材と、
該支持部材と前記被振動部材の前記タッチ作用面との間を水密に保持するフィルム状部材と、を備え、
前記フィルム状部材は、前記被振動部材と前記支持部材との間で、前記被振動部材の周囲の少なくとも一部に形成された絞り部を有する、
ことを特徴とするものである。

本発明の一実施の形態に係る電子機器においては、
前記被振動部材は透明部材からなり、前記タッチ作用面とは反対側の面側に、該反対側の面から離間して静電容量式パネルが配置されている、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、被振動部材の振動の減殺を可能な限り軽減して防塵および防水対策を施した電子機器を提供することが可能となる。

本発明の第１実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。 図１の電子機器を分解して裏面側から見た斜視図である。 図１のベゼルを裏面側から見た斜視図である。 図１の電子機器のIV−IV線に沿った拡大概略断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る電子機器を分解して裏面側から見た斜視図である。 図５の電子機器の拡大概略断面図である。 従来の電子機器の構成を示す分解斜視図である。 図７の部分拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１乃至図４は、本発明の第１実施の形態に係る電子機器を説明するための図である。図１は、電子機器の外観を示す斜視図である。図２は、図１の電子機器を分解して裏面側から見た斜視図である。図３は、図１のベゼルの裏面図である。図４は、図１の電子機器のIV−IV線に沿った拡大概略断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る電子機器１は、外観上、筐体１０と、ベゼル２０と、を備える。筐体１０は、図示の例では一つの筐体として示しているが、上部筐体と下部筐体とが一体に組み合わされて構成される場合もある。この場合、上部筐体と下部筐体との間は、これらが一体に組み合わされた状態において、例えばゴム製のパッキンを介した公知の密閉構造にする等して、適当な防塵および防水の措置がなされているものとする。筐体１０は、ある程度の衝撃に耐えうる例えば樹脂により構成するのが好適である。

ベゼル２０は、筐体１０を支持部材として、筐体１０の上部周囲に水密に装着される。ベゼル２０は、操作者の指やスタイラスペン等（以下、単に「接触物」と総称する）を接触（タッチ）させることにより入力操作が可能な透明窓領域２０ａと、その他の不透明枠領域２０ｂとを有する。

図２に示すように、筐体１０には、表示部３０および接触物検知パネル４０が内蔵されている。表示部３０は、例えば操作者が入力の操作に用いる押しボタンスイッチ等の各種のオブジェクトを画像で表示する。この表示部３０は、例えば、液晶表示パネル（ＬＣＤ）、有機ＥＬ表示パネル、電子ペーパー等を用いて構成される。

接触物検知パネル４０は、表示部３０や筐体１０、あるいは筐体１０に固定された支持部材（図示せず）に支持されて、表示部３０の表示面側に配置される。本実施の形態において、接触物検知パネル４０は、静電容量式パネルからなる。

次に、ベゼル２０について、更に詳細に説明する。

ベゼル２０は、図３および図４に示すように、フィルム状部材２１と、平板状の被振動部材２２と、を備える。フィルム状部材２１は、例えば透明な樹脂からなる。フィルム状部材２１には、図１に示したように、入力操作が可能な透明窓領域２０ａと、この透明窓領域２０ａを除く領域の裏面側に不透明な印刷処理が施された不透明枠領域２０ｂとが形成されている。これにより、フィルム状部材２１は、ベゼルとして機能している。フィルム状部材２１には、透明窓領域２０ａの外周側で、例えば表示部３０の矩形の表示エリアに相当する領域の輪郭に沿って、絞り加工により裏面側に突出したＵ字状の絞り部２１ａが枠状に形成されている。さらに、フィルム状部材２１には、絞り部２１ａの外側の裏面に筐体１０に対する接着部２１ｂが設けられている。なお、図２および図３において、フィルム状部材２１の接着部２１ｂは、斜線を施して示されている。

被振動部材２２は、例えば成形プレートや切削板材等の矩形の透明部材からなる。被振動部材２２は、フィルム状部材２１の裏面側で、絞り部２１ａによって囲まれた領域の内側に、透明な両面接着テープや接着剤等により接着される。そして、被振動部材２２は、フィルム状部材２１に接着される面２２ａが、タッチ操作が作用するタッチ作用面として機能する。この被振動部材２２には、タッチ作用面２２ａと反対面２２ｂに、圧電素子２３と、高さ保持用弾性部材２４と、が装着される。

圧電素子２３は、例えば長さ方向に伸縮するもので、両面接着テープや接着剤等により被振動部材２２に接着される。本実施の形態では、４本の圧電素子２３が、被振動部材２２の各辺の近傍に当該辺に沿って接着されている。なお、４本の圧電素子２３は、フィルム状部材２１の不透明枠領域２０ｂにより、外部から見えないようになっている。

４本の圧電素子２３は、例えば、対向する一方の２本の圧電素子が駆動部を構成し、対向する他方の２本の圧電素子が荷重検出部を構成する。そして、図示しない制御部により、荷重検出部を構成する圧電素子から押圧荷重に基づいて出力される電圧が、触感を呈示する所定の基準を満たした際に、被振動部材２２に対するタッチ操作がなされたものと判定されて、振動部を構成する圧電素子が駆動される。これにより、振動部を構成する圧電素子が、その長手方向に伸縮して被振動部材２２を湾曲振動させ、透明窓領域２０ａにタッチしている接触物に対して触感を呈示する。

ここで、荷重検出部からの押圧荷重に基づく出力電圧が触感を呈示する所定の基準を満たした際とは、上記出力電圧が触感を呈示する基準値に達した際であってもよいし、上記出力電圧が触感を呈示する基準値を超えた際でもよいし、上記出力電圧から触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。

高さ保持用弾性部材２４は、接触物検知パネル４０に当接または接着されて、接触物検知パネル４０に対する被振動部材２２の位置だしを行うもので、被振動部材２２の裏面の四隅にそれぞれ接着保持される。この高さ保持用弾性部材２４により、被振動部材２２は、振動時において接触物検知パネル４０への当接が防止される。

被振動部材２２は、例えば、圧電素子２３および高さ保持用弾性部材２４が接着された状態で、絞り部２１ａを有するフィルム状部材２１が被振動部材２２に接着される。そして、フィルム状部材２１は、被振動部材２２が接触物検知パネル４０上に位置決めされた状態で、周囲の接着部２１ｂが筐体１０に接着される。これにより、ベゼル２０は、筐体１０の周囲に水密に装着される。なお、図４は、筐体１０とフィルム状部材２１の接着部２１ｂとを、防水用の両面接着テープ２５により水密に接着する場合を例示している。

このように、本実施の形態に係る電子機器１においては、平板状の透明な被振動部材２２と、被振動部材２２から周囲に離間して延在する筐体１０との間を、フィルム状部材２１により水密に保持している。また、フィルム状部材２１には、被振動部材２２と筐体１０との間で、被振動部材２２の周囲に亘って絞り加工によるＵ字状の絞り部２１ａを枠状に形成することにより、被振動部材２２をフィルム状部材２１に対して容易に変位可能に保持している。

上記構成において、ベゼル２０の透明窓領域２０ａに接触物がタッチされると、フィルム状部材２１、被振動部材２２、および、被振動部材２２と接触物検知パネル４０との空気層を介して、静電容量方式の接触物検知パネル４０により、当該接触物検知パネル４０に対する接触位置が検知される。これにより、図示しない制御部において、表示部３０に表示された画像（オブジェクト）に対する接触位置が検知される。また、透明窓領域２０ａに接触物がタッチされると、そのタッチ操作が被振動部材２２のタッチ作用面２２ａに作用して被振動部材２２が変位し、その変位により荷重検出部を構成する圧電素子２３からタッチ操作による押圧荷重に基づく電圧が出力される。

そして、荷重検出部からの押圧荷重に基づく出力電圧が、触感を呈示する所定の基準を満たした際に、被振動部材２２に対するタッチ操作がなされたものと判定されて、振動部を構成する圧電素子２３が、タッチ操作されたオブジェクトに対応する駆動信号（振動パターン）で駆動される。これにより、振動部を構成する圧電素子２３が、被振動部材２２を湾曲振動させて、透明窓領域２０ａにタッチしている接触物に対して触感を呈示する。

ここで、被振動部材２２が貼付されたフィルム状部材２１は、被振動部材２２の周囲に亘って、フィルム状部材２１の裏面側にＵ字状に突出して絞り加工された絞り部２１ａを有している。したがって、被振動部材２２が湾曲振動すると、被振動部材２２の振動変位に追従して、絞り部２１ａの形状が容易に変形する。これにより、被振動部材２２は、振幅が抑制されることなく振動することができる。

このように、本実施の形態に係る電子機器１によれば、圧電素子２３により被振動部材２２を湾曲振動させる構成において、被振動部材２２をフィルム状部材２１により確実に防塵および防水して、かつ絞り部２１ａにより被振動部材２２の振動の減殺を可能な限り軽減して、被振動部材２２を筐体１０に保持することができる。しかも、静電容量方式の接触物検知パネル４０は振動させずに、ベゼル２０側の被振動部材２２を振動させるので、表示部３０と接触物検知パネル４０との位置関係を常に一定にできる。これにより、接触物検知パネル４０による接触位置の検出誤差の発生を防止できる。また、絞り部２１ａが、ベゼル２０を構成するフィルム状部材２１の透明窓領域２０ａを囲むように枠状に形成されているので、意匠的な効果も得られる。

（第２実施の形態）
図５および図６は、本発明の第２実施の形態に係る電子機器を説明するための図である。図５は、電子機器を分解して裏面側から見た斜視図である。図６は、図４と同様な拡大概略断面図である。なお、本実施の形態において、第１実施の形態と同様の作用をなす構成要素には、同一参照符号を付して、説明を省略する。

本実施の形態に係る電子機器２では、第１実施の形態に係る電子機器１において、接触物検知パネル４０に対して被振動部材２２の位置だしを行う４個の高さ保持用弾性部材２４が省略されている。また、フィルム状部材２１の枠状の絞り部２１ａは、接触物検知パネル４０側に突出して、平坦な底部を有する凹状に絞り加工されている。そして、この絞り部２１ａの平坦な底部が、両面接着テープや接着剤等を介して、接触物検知パネル４０の表面の周縁に亘って接着されている。なお、図６は、絞り部２１ａを両面接着テープ２６により接触物検知パネル４０に接着する場合を例示している。これにより、被振動部材２２は、接触物検知パネル４０に対して位置だしされて、振動時において接触物検知パネル４０に当接しないように構成されている。その他の構成は、第１実施の形態と同様である。

本実施の形態において、被振動部材２２が振動すると、フィルム状部材２１は、凹状の絞り部２１ａの内周壁が、被振動部材２２の振動に追従して変形する。これにより、被振動部材２２は、振幅が抑制されることなく振動することができる。したがって、本実施の形態においても、第１実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態においては、フィルム状部材２１に形成した絞り部２１ａを、接触物検知パネル４０に対する被振動部材２２の位置だしに兼用しているので、第１実施の形態の場合と比較して部品点数を削減でき、コストダウンが図れる。さらに、絞り部２１ａは、接触物検知パネル４０の表面の周縁に亘って接着されているので、筐体１０の内部で発生したゴミが、被振動部材２２と接触物検知パネル４０との間隙へ侵入するのを防止することができる。これにより、長期間に亘って、表示部３０に表示される画像を、画質を低下させることなく操作者に提供することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、ベゼル２０の透明窓領域２０ａは、フィルム状部材２１の対応する部分を開口として切り欠いて形成してもよい。この場合、接触物は、被振動部材２２のタッチ作用面２２ａに直接接触することになる。また、フィルム状部材２１の支持部材は、筐体１０に限らず、筐体１０に直接あるいは間接的に固定される他の部材であってもよい。さらに、フィルム状部材２１に形成する絞り部２１ａは、被振動部材２２の周囲の一部に延在して形成してもよく、その絞り形状も被振動部材２２の振動に追従して変形して、被振動部材２２の振動を減殺させないような形状であれば、任意の形状とすることができる。

また、上記実施の形態において、接触物検知パネル４０を省略し、被振動部材２２をタッチパネルとすることもできる。この場合、タッチパネルは、例えば抵抗膜方式、静電容量方式、光学式等の公知の方式のものを用いることができる。なお、タッチパネルが接触物による接触を検出する上で、接触物がタッチパネルに物理的に触れることは必須ではない。例えば、タッチパネルが光学式である場合は、タッチパネルは当該タッチパネル上の赤外線が接触物で遮られた位置を検出するため、接触物がタッチパネルに触れることは不要である。

また、被振動部材２２をタッチパネルとする場合は、さらに、タッチパネルと表示部とを一体化することもできる。このようにタッチパネルと表示部との両機能を一体化した装置の一例としては、液晶パネルが有するマトリクス状配列の画素電極群に、フォトダイオード等の複数の光電変換素子を規則的に混在させたものを挙げることができる。この装置は、液晶パネル構造によって画像を表示する一方で、パネル表面の所望位置をタッチ入力するペンの先端で液晶表示用のバックライトの光を反射させ、その反射光を周辺の光電変換素子で受光することによって、タッチ位置を検出することができる。

また、本発明は、表示部３０を設けずに、接触物検知パネル４０のタッチ面上にオブジェクトがインクなどにより直接印刷されているような構成も可能である。さらに、表示部３０および接触物検知パネル４０を設けずに、被振動部材２２への押圧荷重に基づく信号を取得し、その信号が触感を呈示する所定の基準を満たした際に、被振動部材２２を振動させるように構成することもできる。

また、荷重検出部は、圧電素子に限らず、歪みゲージセンサを用いて構成することもできる。また、歪みゲージセンサや圧電素子等を用いることなく、荷重検出部を構成することもできる。例えば、上記実施の形態の場合には、静電容量方式の接触物検知パネル４０から得られる静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重に基づく信号を取得するように構成することができる。また、被振動部材２２をタッチパネルとする場合は、タッチパネルにおける接触検出方式に応じて荷重検出部を構成することができる。例えば、抵抗膜方式の場合には、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から荷重に基づく信号を取得するように構成することができる。また、静電容量方式の場合には、上述と同様に、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重に基づく信号を取得するように構成することができる。

また、振動部は、任意の個数の圧電素子を用いて構成することができる。例えば、被振動部材２２の全面に透明圧電素子を設けて振動部を構成することもできる。また、圧電素子を用いる場合は、その逆効果および正効果を利用することにより、圧電素子を共用して振動部および荷重検出部を構成することもできる。また、振動部は、圧電素子に限らず、偏心モータを用いて構成することもできる。

１，２ 電子機器
１０ 筐体
２０ ベゼル
２０ａ 透明窓領域
２０ｂ 不透明枠領域
２１ フィルム状部材
２１ａ 絞り部
２１ｂ 接着部
２２ 被振動部材
２２ａ タッチ作用面
２２ｂ 反対面
２３ 圧電素子
２４ 高さ保持用弾性部材
２５，２６ 両面接着テープ
３０ 表示部
４０ 接触物検知パネル

Claims (2)

1. タッチ操作が作用するタッチ作用面を有する平板状の被振動部材と、
   該被振動部材の前記タッチ作用面とは反対側の面に作用して該被振動部材を振動させる振動部と、
   前記被振動部材から周囲に離間して延在する支持部材と、
   該支持部材と前記被振動部材の前記タッチ作用面との間を水密に保持するフィルム状部材と、を備え、
   前記フィルム状部材は、前記被振動部材と前記支持部材との間で、前記被振動部材の周囲の少なくとも一部に形成された絞り部を有する、
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記被振動部材は透明部材からなり、前記タッチ作用面とは反対側の面側に、該反対側の面から離間して静電容量式パネルが配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

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