JP5586787B2

JP5586787B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5586787B2
Application number: JP2013529869A
Authority: JP
Inventors: 健治河野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: WO2013027374A1; US20140176318A1; JPWO2013027374A1; US9317122B2

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年８月１９日に日本国に特許出願された特願２０１１−１７９８２１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、電子機器、より詳しくは、タッチパネルに対する操作入力を検出して、操作感をフィードバックす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（以下、これらを総称してタッチパネルと言う）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を操作した際に、タッチパネル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種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載の電子機器を分解した外観斜視図である。図８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。

特許文献１に記載の電子機器において、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、図示しない回路基板に搭載されて、当該回路基板に実装された表示制御回路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、図示しない回路基板に実装されたタッチパネル制御回路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、図示しない回路基板に実装された圧電素子駆動回路から圧電素子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。

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９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８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９に示すホルダ２２０に形成されたフック３４０ａが、図８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は特に施されていない。例えば、図８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。そのため、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、当該隙間から埃が浸入してディスプレイモニタ１００の表示面上に埃が付着することが多分に想定される。

そこで、防塵対策として、例えば、タッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間の隙間に、圧縮可能な防塵用クッションなどの弾性部材を挿入することが考えられる。しかし、圧縮可能な弾性部材を挿入すると、弾性部材が常にタッチパネル４００とパネル固定用フレーム２１０との間に位置して、弾性部材の両端面が抑えられることになる。その結果、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、ディスプレイ装置には、例えば、回路基板に接続されて電源や映像等の外部入出力部が設けられる場合も想定される。この場合、その外部入出力部の例えばコネクタピンの挿入開口等から埃が浸入して、ディスプレイモニタ１００の表示面上に埃が付着することも想定される。しかし、特許文献１に開示の電子機器は、このようなタッチパネル４００の近傍以外からの埃の侵入によるディスプレイモニタ１００に対する防塵対策については何ら考慮されていない。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、タッチパネルの振動減衰を抑制して表示部への防塵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の発明は、
タッチパネルと、
該タッチパネルを筐体の開口部に位置させて振動可能に支持する弾性支持部材と、
前記タッチパネルを振動させる振動部と、
前記タッチパネルの裏面側に、該裏面から離間して配置される表示部と、
該表示部の裏面側に、該裏面から離間して配置される回路基板と、
前記表示部の裏面側周縁部を支持するように前記筐体に形成された支持部と、を有し、
前記タッチパネルの表面および前記筐体の表面には、該タッチパネルの周縁と前記筐体との間隙に跨って可撓性のシート部材が設けられ、
前記表示部は、その裏面側周縁部が全周に亘って前記支持部に対して気密に支持されている、ことを特徴とするものである。

本発明の一実施の形態においては、前記支持部が、前記筐体の内壁から、前記表示部の裏面側周縁部の全周に亘って突出して形成されている、ことを特徴とするものである。

本発明の一実施の形態においては、前記支持部が、前記筐体の底部から、前記表示部の裏面側周縁部の全周に亘って枠状に突出して形成されている、ことを特徴とするものである。

本発明によれば、タッチパネルの振動減衰を抑制して表示部への防塵対策を施した電子機器を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る電子機器の外観斜視図である。図１の電子機器の内部の概略構成を示す図である。図１の電子機器の変形例を示す図である。図１の電子機器の変形例を示す図である。図１の電子機器の変形例を示す図である。図１の電子機器の変形例を示す図である。図１の電子機器の変形例を示す図である。従来の電子機器の構成を示す分解斜視図である。図８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。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電子機器の全体を示す斜視図である。本実施の形態に係る電子機器１は、外観上、筐体１０と、可撓性のシート部材２０とを備えている。筐体１０は、例えば樹脂製のケースなどとして、ある程度の衝撃に耐えうる素材により構成するのが好適である。なお、図示の例では、筐体１０を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、例えばゴム製のパッキンを介した密閉構造にする等して、適当な防塵対策が施される。

図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した電子機器１の内部の概略構成を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。筐体１０は、その表面側に矩形状の開口部１１を有し、この開口部１１に位置してタッチパネル３０が配置され、タッチパネル３０の裏面側に、該裏面から離間して表示部４０が配置され、さらに、表示部４０の裏面側に、該裏面から離間して回路基板５０が配置される。

タッチパネル３０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透明なものを用いることができる。また、タッチパネル３０は、図２に示す例では長方形状となっているが、正方形状であってもよい。本明細書において「長方形状」、「正方形状」とは、各辺が直線である場合に限らず、円弧である場合も含むものである。

タッチパネル３０は、タッチパネル制御回路に接続されて、タッチパネル制御回路により表示部４０に表示されたオブジェクトに対する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）によるタッチパネル３０のタッチ面（表面）３１に対する接触を検出するとともに、タッチ面３１に対する接触物の接触の位置を検出する。なお、タッチパネル３０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３０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３０が光学式である場合は、タッチパネル３０は当該タッチパネル３０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３０に触れることは不要である。

タッチパネル３０のタッチ面３１とは反対側の面（裏面）３２で、図２（ａ）に仮想線で示す表示部４０の表示領域４１から外れた領域には、２個の振動部６０が設けられている。本実施の形態では、２個の振動部６０を、タッチパネル３０の短辺側の近傍において、その短辺に沿う向きにほぼ並行に延在して、例えば両面テープや接着剤等によって固着して設けられている。

振動部６０は、所定の振動パターンによる振動を発生させることにより、タッチパネル３０に接触している接触物に対して触感を呈示する。本実施の形態において、振動部６０は、例えば圧電素子からなり、圧電素子駆動回路から供給される駆動信号に基づいて、長手方向に伸縮変位する。これにより、タッチパネル３０を、駆動信号に応じた振動パターンで長辺側を節として湾曲振動させて、タッチ面３１に接触している接触物に対して触感を呈示する。

表示部４０は、例えば、液晶表示パネル（ＬＣＤ）や有機ＥＬ表示パネル等を用いて構成される。表示部４０は、表示制御回路による制御に従って、例えばキーのような押しボタンスイッチ（プッシュ式ボタンスイッチ）等のオブジェクトを画像で表示する。このオブジェクトは、タッチパネル３０のタッチ面３１上において接触すべき領域を操作者に示唆する画像である。また、押しボタンスイッチとは、操作者が入力の操作に用いるボタンやキー等（以下、単に「キー等」と総称する）である。なお、本明細書においては、表示関連の事項については、詳細な説明を省略する。

回路基板５０は、上述したタッチパネル制御回路、圧電素子駆動回路および表示制御回路を含む電子機器１の動作に必要な回路を実装し、タッチパネル３０、振動部６０および表示部４０とフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）等を介して接続される。また、筐体１０に電源や映像等の外部入出力部が設けられる場合は、回路基板５０に外部入出力部に対応する回路が実装されて、回路基板５０と外部入出力部とがＦＰＣ等を介して接続される。

本実施の形態において、表示部４０は、画像表示面（表面）４２とは反対側の面（裏面）４３が、筐体１０の内壁１２に形成された支持部１３に支持される。支持部１３は、筐体１０の内壁１２から、表示部４０の裏面４３側の周縁部の全周に亘って凸状に突出して形成されている。そして、表示部４０は、その裏面４３側の周縁部が、全周に亘って支持部１３に固着されて支持される。なお、表示部４０の支持部１３への固着は、接着剤、両面テープ、ビス止め等の公知の態様が可能である。表示部４０は、支持部１３へ、例えば接着剤、両面テープ、ビス止め等により気密に支持されることにより、回路基板５０から表示部４０の表面側へ埃が侵入するおそれを低減することができる。なお、ここで、表示部４０と支持部１３との間の気密の度合いは、回路基板５０側から表示部４０の表面側へ埃が侵入するおそれを低減することができる程度の気密の度合いであればよく、気体が全く侵入しないような完全な気密の度合いである必要はない。

また、タッチパネル３０は、筐体１０の開口部１１に位置して、振動部６０により振動可能に、弾性支持部材７０を介して表示部４０の表面４２に支持される。本実施の形態では、振動部６０による振動の節となるタッチパネル３０の各長辺部の裏面３２において、表示部４０の表示領域４１から外れた両端部および中央部の３箇所、したがって両辺で合計６箇所を、それぞれ弾性支持部材７０を介して、表示部４０の表示領域４１から外れた表面４２に支持する。なお、筐体１０の開口部１１は、タッチパネル３０の側面と筐体１０との間に、タッチパネル３０の振動に支障をきたさない程度の間隙１４が、タッチパネル３０の周縁に亘って形成される大きさとする。

また、シート部材２０は、タッチパネル３０の周縁の間隙１４からの埃が侵入するおそれを低減するもので、間隙１４を跨ってタッチパネル３０の表面３１および筐体１０の表面１５に、接着剤や両面テープ等を用いて接着して設けられる。なお、シート部材２０は、間隙１４を跨れば、必ずしもタッチパネル３０の表面全体を覆う必要はないが、本実施の形態においては、タッチパネル３０を傷等から保護するために、タッチパネル３０の表面全体を覆うように設けている。したがって、本実施の形態において、シート部材２０は、少なくとも、表示部４０の表示領域４１に対応する領域は、透明となっている。なお、シート部材２０の厚さは、耐久性等に応じて適宜設定される。また、シート部材２０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の可撓性材料により構成される。

回路基板５０は、筐体１０の底部１６と表示部４０との間、図示の例では、底部１６と支持部１３との間に配置される。なお、タッチパネル３０や振動部６０のＦＰＣは、表示部４０と支持部１３との間を、両面テープ等を用いて気密に通して回路基板５０に接続する。あるいは、支持部１３の一部にＦＰＣが貫通する開口を形成し、ＦＰＣを貫通させて回路基板５０に接続した後、樹脂等により開口を閉塞する。あるいは、表示部４０に中継コネクタを設けて、中継コネクタを介して回路基板５０に接続する。

上記のように構成される本実施の形態における電子機器１は、表示部４０にキー等を表示させることで、タッチパネル３０を通してそのキー等が視認される。ここで、操作者が、接触物によって、キー等が視認される部位のタッチパネル３０に触れると、振動部６０が駆動されて、タッチパネル３０が湾曲振動する。これにより、タッチパネル３０に触れている接触物に対して、例えば押しボタンスイッチを押したような触感を呈示することができる。

しかも、タッチパネル３０の周縁と筐体１０との間隙１４は、可撓性を有するシート部材２０で覆われており、表示部４０は、その裏面４３の周縁部が全周に亘って、筐体１０の内壁１２から突出して形成された支持部１３に固着されている。したがって、タッチパネル３０とその支持部材との間、本実施の形態では表示部４０との間に、全周に亘って弾性部材を介在させる防塵構造と比較して、タッチパネル３０の振動の減衰を抑制して、表示部４０の画像表示面である表面４２への防塵機能を十分に発揮させることができる。

次に、上述した電子機器１の各種の変形例について、図３〜図７を参照して説明する。なお、図３〜図７は、図２（ｃ）の断面図に相当するものであり、上述した構成要素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。

図３に示す変形例は、表示部４０の支持部１３を、筐体１０の内壁１２から底部１６に亘って段差状に突出して形成したものである。図４に示す変形例は、筐体１０にタッチパネル３０を支持する段差部１７を形成し、この段差部１７に弾性支持部材７０を介してタッチパネル３０を振動可能に支持したものである。図５に示す変形例は、図３に示した表示部４０の支持構造と、図４に示したタッチパネル３０の支持構造とを組み合わせたものである。

図６に示す変形例は、表示部４０の支持部１３を、筐体１０の底部１６から表示部４０の裏面側周縁部の全周に亘って枠状に突出して、つまり底部１６から立ち上げて形成し、その上面に表示部４０を固着したものである。図７に示す変形例は、図６において、タッチパネル３０の支持構造を図４および図５と同様の支持構造としたものである。なお、図６および図７において、回路基板５０に接続される外部入出力部がある場合は、表示部４０の表面４２が位置する空間に、外部入出力部が連通しないように、外部入出力部のみを独立して防塵構造としたり、外部入出力部が回路基板５０の位置する空間に存在するように支持部１３を適宜変形したりすればよい。

図３〜図７の電子機器においても、図２に示した電子機器１と同様に、タッチパネル３０の振動の減衰を抑制して、表示部４０の画像表示面である表面４２への防塵機能を十分に発揮させることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態や変形例に限定されるものではなく、更なる変形または変更が可能である。例えば、表示部４０の支持部１３は、必ずしも表示部４０の裏面周縁部の全周に亘って設ける必要はなく、一部に例えばタッチパネル３０や振動部６０のＦＰＣを通すための切り欠きがあってもよい。この場合は、例えば、表示部４０の裏面４３から閉塞用のシート状部材を延在させて、該シート状部材により当該切り欠きを閉塞するようにして、表示部４０の裏面側周縁部が全周に亘って支持部１３に対して気密に支持されるようにすればよい。

また、タッチパネル３０を振動させる振動部６０は、２個に限らず、所要の振動振幅に応じて任意の個数とすることができる。また、振動部６０は、タッチパネル３０の全面に透明圧電素子を設けて構成したり、振動モータ（偏心モータ）を用いて構成したり、することもできる。また、タッチパネル３０を振動可能に支持する弾性支持部材７０は、６個に限らず、タッチパネル３０の大きさに応じて、４点支持や８点支持等、適宜変更可能である。また、タッチパネル３０は、筐体１０の開口部１１の側面に振動可能に支持してもよい。

さらに、タッチパネル３０は、接触の位置を検出する構成に限らず、単に接触の有無を検出する構成であってもよい。また、タッチパネル３０に、例えば、押圧を検出する押圧検出部をさらに設け、押圧検出部により検出される押圧に基づくデータが所定の基準を満たした際に、タッチパネル３０に対する接触がなされたものと判定したり、振動部６０を駆動して触感を提示したりすることができる。ここで、押圧に基づくデータが所定の基準を満たした際とは、押圧に基づくデータが基準値に達した際であってもよいし、押圧に基づくデータが基準値を超えた際でもよいし、基準値が検出された際でもよい。

このような押圧検出部は、例えば、タッチパネル３０に任意の個数の歪みゲージセンサ等を設けて構成したり、振動部６０を圧電素子で構成する場合は、当該圧電素子を共用して構成したりすることができる。あるいは、押圧検出部は、タッチパネル３０による接触検出方式に応じて構成したりすることもできる。例えば、抵抗膜方式の場合は、接触面積による抵抗変化に基づく出力信号の変化から押圧に基づくデータを取得するように押圧検出部を構成したり、また、静電容量方式の場合は、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から押圧に基づくデータを取得するように押圧検出部を構成したりすることができる。

１電子機器
１０筐体
１１筐体の開口部
１２筐体の内壁
１３支持部
１４間隙
１５筐体の表面
１６筐体の底部
１７段差部
２０シート部材
３０タッチパネル
３１タッチパネルのタッチ面（表面）
３２タッチパネルの裏面
４０表示部
４１表示領域
４２表示部の画像表示面（表面）
４３表示部の裏面
５０回路基板
６０振動部
７０弾性支持部材

Claims

タッチパネルと、
該タッチパネルを筐体の開口部に位置させて振動可能に支持する弾性支持部材と、
前記タッチパネルを振動させる振動部と、
前記タッチパネルの裏面側に、該裏面から離間して配置される表示部と、
該表示部の裏面側に、該裏面から離間して配置される回路基板と、
前記表示部の裏面側周縁部を支持するように前記筐体に形成された支持部と、を有し、
前記タッチパネルの表面および前記筐体の表面には、該タッチパネルの周縁と前記筐体との間隙に跨って可撓性のシート部材が設けられ、
前記表示部は、その裏面側周縁部が全周に亘って前記支持部に対して気密に支持されている、ことを特徴とする電子機器。
前記支持部は、前記筐体の内壁から、前記表示部の裏面側周縁部の全周に亘って突出して形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記支持部は、前記筐体の底部から、前記表示部の裏面側周縁部の全周に亘って枠状に突出して形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。