JP6048188B2 - タッチパネル装置 - Google Patents

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本発明は、タッチパネルの操作面に使用者が指操作する際に、指先に振動フィードバックが付加されるタッチパネル装置に関するものである。
従来のタッチパネル装置として、例えば特許文献1に示されるものが知られている。特許文献1のタッチパネル装置は、四角形の枠状のホルダと、ホルダの内側に配置されるタッチパネルと、ホルダの内側面とタッチパネルの外周面との間に配置されるアクチュエータと、ホルダの内側面とアクチュエータとの間およびアクチュエータとタッチパネルの外周面との間に配置されるスペーサブロックとを備えて形成されている。タッチパネル装置は、例えば、電子機器に装着され、タッチパネルの操作面が縦置きとなる姿勢で使用される。
引用文献1のタッチパネル装置では、アクチュエータは、タッチパネルの操作面に沿う方向(例えば、水平方向、あるいは上下方向、あるいは水平+上下方向)にスペーサブロックを介してタッチパネルへ振動を発生するようになっており、使用者の指操作時に、指先に振動を付加するようになっている。
特開2008−287402号公報
しかしながら、引用文献1のタッチパネル装置では、アクチュエータの組付けに際して、スペーサブロックを圧縮しながら、アクチュエータをスペーサブロックと共にホルダの内側面とタッチパネルの外周面との間に挿入する必要があり、組付けが困難となり生産性の悪いものとなっている。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ケース体への組付けを容易として生産性に優れるタッチパネル装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明では、操作者のタッチパネル(130)への指操作時に、タッチパネル(130)に振動が付加されるタッチパネル装置であって、
壁部(111)、および壁部(111)と対向する側で開口する開口部(113)が形成され、開口部(113)にタッチパネル(130)が配置されるケース体(110)と、
タッチパネル(130)の一辺(131)側に設けられて、タッチパネル(130)に振動を付加する振動付加手段(140)と、
振動付加手段(140)に接続される固定部(150)とを備え、
タッチパネル(130)において、一辺(131)と対向する対向辺(132)側は、対応する位置のケース体(110)に接続され、
固定部(150)は、壁部(111)に組付け部材(170)によって組付けされていることを特徴としている。
この発明によれば、本タッチパネル装置(100)は、以下のように組付けすることが可能となる。即ち、タッチパネル(130)の一辺(131)側に振動付加手段(140)を設け、更に、振動付加手段(140)に固定部(150)を接続する。振動付加手段(140)と固定部(150)とが設けられた状態で、タッチパネル(130)の対向辺(132)側を、ケース体(110)と接続する。そして、固定部(150)を組付け部材(170)によって壁部(111)に固定することで、従来技術で説明したような組付けの困難を伴うことなく、タッチパネル(130)をケース体(110)に容易に組付けすることが可能となり、生産性に優れるタッチパネル装置(100)とすることができる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
タッチパネル装置を示す正面図である。 第1実施形態における、図1中のII−II部を示す断面図である。 第1実施形態における、タッチパネルへの圧電素子および樹脂ブロックの組付け要領を示す説明図である。 第1実施形態における、タッチパネルに圧電素子および樹脂ブロックを組付けた状態を示す説明図である。 第1実施形態における、タッチパネルのケース体への組付け要領を示す説明図である。 第1実施形態における、樹脂ブロックのケース体への組付け要領を示す説明図である。 第2実施形態における、タッチパネルへの圧電素子および樹脂ブロックの組付け要領を示す説明図である。 第2実施形態における、タッチパネルに圧電素子および樹脂ブロックを組付けた状態を示す説明図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
本発明のタッチパネル装置100に係る第1実施形態について図1〜図6を用いて説明する。本実施形態のタッチパネル装置100は、車両用であって、例えば、透明なタッチパネル130に重なるようにディスプレイ120が設けられており、使用者(操作者)は、タッチパネル130を通してディスプレイ120に表示される各種情報を見ることができるようになっている。また、使用者は、タッチパネル130の操作面133に指タッチ、指スライド等して指操作することによって、表示内容変更のための入力を行うことができ、使用者が要求する情報に切替えることができるようになっている。更に、使用者の指操作時には、タッチパネル130が振動されて(振動フィードバックが行われて)、使用者は指先に操作時の触覚を得ることができるようになっている。
タッチパネル装置100は、図1、図2に示すように、前面形状が長方形を成しており、例えば、車両のインストルメントパネルの前面中央に、長辺側が上下方向となるように縦長で立てられた姿勢で配置される。実際には、タッチパネル装置100は、上端部がインストルメントパネルの上部に位置し、下端部がセンターコンソール部のシフトレバー近傍に向かうように、上端部が30度程、前傾した姿勢となっている。タッチパネル130の画面の大きさは、例えば12インチ程度あり、通常の2DINサイズと呼ばれる7〜8インチ程度の画面のものと比べて2倍程度の大きさ(大画面)となっている。
ディスプレイ120に表示される各種情報は、例えば、車両用ナビゲーションシステムにおけるナビ情報(地図、地図上における自車の現在位置、進行方向、更には所望の目的地に対する案内情報等)、および車両用空調装置における空調情報(作動条件切替えスイッチ、温度風量等の作動状況)等である。縦長画面内の上側には、ナビ情報が表示され、また、縦長画面の下側には空調情報が表示される。
以下、タッチパネル装置100の詳細について説明する。タッチパネル装置100は、ケース体110、ディスプレイ120、タッチパネル130、圧電素子140、樹脂ブロック150、クッション材161、162a、162b、163、およびビス170等を備えている。
ケース体110は、ディスプレイ120、タッチパネル130、圧電素子140、および樹脂ブロック150等を内部に収容する樹脂製の筐体である。ケース体110は、タッチパネル130に対応するような長方形を成す壁部111と、この壁部111の4辺の外周部から壁部111に直交する方向に立上る外周壁部112a、112b、112c、112dとを備えている。外周壁部112a、112bは壁部111の長辺に対応し、外周壁部112c、112dは壁部111の短辺に対応している。壁部111と対向する側は開口しており、開口部113を形成している。
壁部111において、外周壁部112aに近接する部位には、壁部111の長辺方向に沿って並ぶ複数のビス孔114が穿設されている。また、壁部111において、複数並ぶ各ビス孔114の間には、図示しない位置決め穴が設けられている。ビス孔114、および位置決め穴は、後述する樹脂ブロック150を組付けるためのものである。
更に、外周壁部112bの先端部には、壁部111の長辺方向に延びるタッチパネル130用の段部115が形成されている。段部115には、例えば両面テープ等の接着手段によって、壁部111の長辺方向に沿うように扁平細長のクッション材161が装着されている。クッション材161において段部115に接着された面とは反対側となる面には、例えば両面テープ等の接着手段が設けられている。クッション材161は、本発明の第1クッション材に対応する弾性部材であり、例えば、ラバー、軟質ポリエチレン、シリコン樹脂等によって形成されている。
ディスプレイ120は、上記で説明した各種情報を表示面121に切替え表示可能とする扁平な長方形を成す表示部である。ディスプレイ120における各種情報の表示状態、あるいは表示の切替えは、図示しない制御部によって制御される。ディスプレイ120は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等を用いて構成することができる。ディスプレイ120は、ケース体110の内側に挿入されて、表示面121とは反対側の面が壁部111に固定されている。
タッチパネル130は、透明で、開口部113に対応する長方形の板状を成す位置検出部であり、表示面121と対向して、開口部113を塞ぐようにケース体110に配置されている。ディスプレイ120とタッチパネル130との間には、ある程度の隙間が形成されている。使用者がタッチパネル130の表面(操作面133)に指で触れると、タッチパネル130は、触れられたタッチパネル130上の位置(左右上下の位置座標)を感知して、この感知した位置を位置信号として図示しない制御部へ出力するようになっている。
タッチパネル130としては、例えば、静電容量式のもの、あるいは、抵抗膜式のもの等、各種タイプのものを使用することができる。本実施形態では、タッチパネル130は、静電容量式(自己容量方式)のものを採用している。尚、静電容量式のタッチパネル130は、使用者の指先とタッチパネル130に複数設けられた電極との間で、指の位置に応じて生ずる静電容量の変化をもとに、指がタッチパネル130上のどこにあるのかという位置信号を生成するものである。
タッチパネル130は、板材にカバーフィルムが貼付けられて形成されている。板材は、例えば2〜3mm程度の板厚を有する透明なアクリル製の板が採用されている。よって、板材は、上記のような板厚および材質の設定により、板厚方向に容易にはたわみにくく、ある程度の剛性を備える一つの剛体として形成されている。板材としては、アクリル製のものの他、透明なガラス製のものとしてもよい。この場合の板厚は、1.5mm程度とすることができる。板材の外方(使用者側)となる面は、使用者によって指操作される操作面133となっている。
カバーフィルムは、透明で例えば0.5mm程度の薄肉のフィルムであり、板材に対してディスプレイ120と対向する側の面に貼付けされている。上記で説明した指の位置信号を生成する電極は、このカバーフィルムに設けられている。
ここで、長方形を成すタッチパネル130の2つの長辺のうち、一方の長辺を以下、一辺131と呼び、また、この一辺131と対向する他方の長辺を以下、対向辺132と呼ぶことにする。
タッチパネル130の一辺131側で、ディスプレイ120と外周壁部112aとの間となる領域であって、一辺131の位置から、後述する樹脂ブロック150、クッション材162b、圧電素子140、クッション材162aの幅寸法にほぼ相当する分だけ離れた位置には、壁部111側に突出すると共に、一辺131に沿うように延びる突出部134が形成されている。突出部134の突出側となる先端部は、タッチパネル130がケース体110に組付けされた状態で、壁部111には当たらない範囲に位置している。
また、タッチパネル130の対向辺132側で、ディスプレイ120と外周壁部112bとの間となる領域には、突出部134と同様に、壁部111側に突出すると共に、対向辺132に沿うように延びる突出部135が形成されている。突出部135の突出側となる先端部は、タッチパネル130がケース体110に組付けされた状態で、壁部111には当たらない範囲に位置している。
タッチパネル130の対向辺132側は、段部115内に挿入されるようにして、上記で説明したクッション材161の反対側面に接着されている。つまり、対向辺132側は、クッション材161を介してケース体110(外周壁部112b)に接合されている。このクッション材161によって、タッチパネル130の対向辺132側は、ケース体110に対してフローティングされた状態で組付けされている。
圧電素子140は、電圧を付加することで振動(力)を発生する素子であり、タッチパネル130に対して振動を付加する振動付加手段となっている。圧電素子140は、板状を成して、タッチパネル130の一辺131側であって、外周壁部112aと突出部134との間に設けられている。本実施形態では、タッチパネル装置100として大型の画面が採用されていることから、一辺131の長さを基に、圧電素子140は複数設けられている。ここでは、例えば、4つの圧電素子140が一辺131に沿う方向に等間隔に並ぶようにしている(図1)。
圧電素子140は、クッション材162aを介して突出部134に接続されている(図3、図4)。具体的には、クッション材162aの両面には、例えば両面テープ等の接着手段が設けられており、この接着手段によって、クッション材162aは突出部134に接着され、圧電素子140はクッション材162aに接着されている。
複数の圧電素子140は、図示しない制御部によって作動されると、タッチパネル130の操作面133に沿う方向で、且つすべてが同一となる方向に振動を発生するように設定されている。更に具体的には、複数の圧電素子140は、操作面133に沿う方向で、すべてが水平方向に振動を発生するように設定されている。
クッション材162aは、ある程度の剛性を備える弾性部材であり、圧電素子140の振動を、確実に突出部134を介してタッチパネル130に伝える。また、クッション材162aは、タッチパネル130側からの外力等による振動が入力された場合は、この振動を吸収する。クッション材162aは、本発明の第2クッション材に対応する弾性部材であり、例えば、ラバー、軟質ポリエチレン、シリコン樹脂等によって形成されている。
樹脂ブロック150は、断面が四角形を成してタッチパネル130の一辺131に沿って延びる棒状樹脂製の固定部となっている。樹脂ブロック150は、圧電素子140に接続されると共に、一辺131に沿って壁部111に組付けされている。樹脂ブロック150の壁部111と対向する面は、一方の面151となっており、一方の面151とは反対側となる面は、他方の面152となっている。他方の面152は、本発明の反対側の面に対応する。
一方の面151には、壁部111に形成されビス孔114に対応するネジ穴(雌ねじ)153と、壁部111に形成された位置決め穴に対応する位置決めピン154とが形成されている。
樹脂ブロック150は、外周壁部112aと圧電素子140との間、およびタッチパネル130の一辺131側と壁部111との間に配置されており、クッション材162bを介して圧電素子140に接続されている(図3、図4)。具体的には、クッション材162bの両面には、例えば両面テープ等の接着手段が設けられており、この接着手段によって、クッション材162bは圧電素子140に接着され、樹脂ブロック150はクッション材162bに接着されている。
クッション材162bは、振動吸収用の弾性部材であり、圧電素子140の振動、およびケース体110側からの外力等による振動を吸収する。クッション材162bは、1つの圧電素子140に対して複数(ここでは2つ)設けられている。クッション材162bは、本発明の第2クッション材に対応する弾性部材であり、例えば、ラバー、軟質ポリエチレン、シリコン樹脂等によって形成されている。
また、樹脂ブロック150は、位置決めピン154が壁部111の位置決め穴に挿入されることで、ケース体110(壁部111)に対する位置決めが成されると共に、ビス孔114に挿通されるビス170によって、壁部111に組付けされている。
タッチパネル130の一辺131側と、樹脂ブロック150の他方の面152とは、クッション材163を介して接合されている。クッション材162bは、本発明の第3クッション材に対応する弾性部材であり、例えば、ラバー、軟質ポリエチレン、シリコン樹脂等によって形成されている。
クッション材163のタッチパネル130側、および樹脂ブロック150側の面には、例えば両面テープ等の接着手段が設けられており、この接着手段によって、タッチパネル130の一辺131側とクッション材163とが接着され、更に、クッション材163と樹脂ブロック150とが接着されている。このクッション材163によって、タッチパネル130の一辺131側は、樹脂ブロック150に対してフローティングされた状態で組付けされている。
次に、上記のように形成されるタッチパネル装置100の組付け要領を図3〜図6を加えて簡単に説明する。
まず、図3に示すように、樹脂ブロック150の側面にクッション材162b、圧電素子140、およびクッション材162aを接着し、また、樹脂ブロック150の他方の面152にクッション材163を接着し、樹脂ブロック150の組立て体を形成しておく。
次に、図4に示すように、樹脂ブロック150の組立て体を、タッチパネル130の一辺131側に接合する。つまり、クッション材162aを突出部134に接着し、また、クッション材163を一辺131側に接着する。これにより、タッチパネル130の組立て体が形成される。
次に、図5に示すように、タッチパネル130の組立て体を、ディスプレイ120およびクッション材161が組付けされたケース体110の開口部113側から被せるようにして挿入する。このとき、樹脂ブロック150が外周壁部112aの内周面に沿うように、また突出部135が外周壁部112bの内周面に沿うように、ケース体110挿入していく。
そして、図6に示すように、樹脂ブロック150の位置決めピン154を壁部111の位置決め穴に挿入する。また、タッチパネル130の対向辺132側をクッション材161に接着する。最後に、ビス170をビス孔114に挿通させて、ビス170を樹脂ブロック150のネジ穴153に締結して、樹脂ブロック150を壁部111に固定することでタッチパネル装置100が完成する。
本実施形態のタッチパネル装置100においては、使用者が指操作すると、タッチパネル130において検出される位置信号に応じて、圧電素子140が図示しない制御部によって作動され、圧電素子140によって発生される振動が、クッション材162aを介してタッチパネル130に伝えられ、使用者の指先に振動が付加される。これにより、使用者は、指操作時における触覚を得ることで、指操作の確かな実感を得ることができる。
本実施形態では、タッチパネル130の対向辺132側は、対応する位置のケース体110(外周壁部112b)にクッション材161を介して接続され、更に、樹脂ブロック150は、壁部111にビス170によって組付けされる構造としている。
これにより、上記で説明したように、タッチパネル130の一辺131側に圧電素子140を設け、更に、圧電素子140に樹脂ブロック150を接続し、圧電素子140と樹脂ブロック150とが設けられた状態で、タッチパネル130の対向辺132側を、クッション材161を介してケース体110と接続すると共に、樹脂ブロック150をビス170によって壁部111に固定するという要領でタッチパネル装置100を組付けすることが可能となる。よって、従来技術で説明したような組付けの困難を伴うことなく、タッチパネル130をケース体110に容易に組付けすることが可能となり、生産性に優れるタッチパネル装置100とすることができる。
また、突出部134と圧電素子140との間、および圧電素子140と樹脂ブロック150との間には、それぞれクッション材162a、162bが介在されるようにしている。これにより、圧電素子140は、ケース体110、および樹脂ブロック150に対してクッション材162a、162bによってフローティングされた状態となるので、ケース体110、あるいはタッチパネル130に対して外部からの衝撃力等が発生しても、クッション材162a、162bによって衝撃力を吸収して、圧電素子140に対するダメージを軽減することができる。
また、樹脂ブロック150は、タッチパネル130の一辺131側と壁部111との間に配置され、一辺131に沿う方向に延設されるようにして、一辺131側は、樹脂ブロック150の他方の面152にクッション材163を介して接続されるようにしている。これにより、タッチパネル130の一辺131側は、圧電素子140との接続に加えて、樹脂ブロック150の他方の面152とも接続される形となるので、トータルの接合面積を増加させることができ、タッチパネル130の接合強度を高めることができる。
また、圧電素子140は、タッチパネル130の一辺131側に等間隔となるように複数設けられて、複数の圧電素子140は、タッチパネル130の操作面133に沿う方向で、且つすべてが同一となる方向に振動を発生するようにしている。これにより、複数の圧電素子140からタッチパネル130に付加される振動は、互いに干渉することなくスムースに伝わるので、振動レベルが低下することなく、また、操作面133上の異なる複数の部位における振動の大きさのバラツキを抑えることができる。
更に、タッチパネル130が縦置き姿勢となっており、圧電素子140は、タッチパネル130の上下方向を向く辺のうちの一方(一辺131)側に設けられており、圧電素子140による振動は水平方向としている。これにより、タッチパネル装置100が車両に搭載されるものにおいて、圧電素子140による水平方向の振動は、走行時に主に発生する上下方向の振動の影響を受け難く、圧電素子140からタッチパネル130に付加される振動レベルの低下を抑制できる。
(第2実施形態)
第2実施形態のタッチパネル装置100Aを図7、図8に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、タッチパネル130に樹脂ブロック150の位置を規制する位置決めリブ136を追加したものである。位置決めリブ136は、本発明の位置規制部に対応する。
位置決めリブ136は、タッチパネル130の一辺131側において、樹脂ブロック150の所定の端部に対応する位置に設けられており、壁部111側に突出すると共に、一辺131に沿うように延びて形成されている。樹脂ブロック150の所定の端部は、例えば、樹脂ブロック150の圧電素子140と対向する側の面である。
本実施形態では、タッチパネル130の組立て体を形成する際に、図7に示すように、樹脂ブロック150の組立て体を、タッチパネル130の操作面133に沿う方向に持っていき、位置決めリブ136に樹脂ブロック150を当接させることで位置規制して、クッション材162aと突出部134とを接着し、また、クッション材163とタッチパネル130の一辺131側とを接着する。
これにより、樹脂ブロック150を組付ける際に、位置決めリブ136によって樹脂ブロック150をタッチパネル130に対して容易に位置規制できるので、組付けが容易となる。
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、圧電素子140には、クッション材162a、162bを設けるものとしたが、圧電素子140に対する外部からの振動の影響が少なければ、廃止したものとしても良い。
また、圧電素子140は、タッチパネル130一辺131の長さに応じて、複数設けられるものとしたが、一辺131の長さが短ければ、1つのみ設けられるものとしても良い。
また、タッチパネル130の一辺131側と、樹脂ブロック150の他方の面152との間にクッション材163を介在させて、一辺131側が他方の面152に接着される構造としたが、タッチパネル130に必要とされる接着強度によっては、クッション材163を廃止して、一辺131側と、他方の面152との間が非接触の状態となるようにしても良い。
また、タッチパネル130に振動を付加する振動付加手段として、圧電素子140を用いるものとしたが、これに限らず、モータ(ERMモータ、電磁モータ)等のアクチュエータとしても良い。
また、タッチパネル130は、縦長となる配置としたが、横長となる配置としても構わない。
また、本タッチパネル装置100、100Aは、車両に搭載されるものとして説明したが、これに限らず定置用、携帯用等、広く活用することができる。
100、100A タッチパネル装置
110 ケース体
111 壁部
113 開口部
130 タッチパネル
131 一辺
132 対向辺
136 位置決めリブ(位置規制部)
140 圧電素子(振動付加手段)
150 樹脂ブロック(固定部)
152 他方の面(反対側の面)
161 クッション材(第1クッション材)
162a、162b クッション材(第2クッション材)
163 クッション材(第3クッション材)
170 ビス(組付け部材)

Claims (6)

  1. 操作者のタッチパネル(130)への指操作時に、前記タッチパネル(130)に振動が付加されるタッチパネル装置であって、
    壁部(111)、および前記壁部(111)と対向する側で開口する開口部(113)が形成され、前記開口部(113)に前記タッチパネル(130)が配置されるケース体(110)と、
    前記タッチパネル(130)の一辺(131)側に設けられて、前記タッチパネル(130)に前記振動を付加する振動付加手段(140)と、
    前記振動付加手段(140)に接続される固定部(150)とを備え、
    前記タッチパネル(130)において、前記一辺(131)と対向する対向辺(132)側は、対応する位置の前記ケース体(110)に接続され、
    前記固定部(150)は、前記壁部(111)に組付け部材(170)によって組付けされていることを特徴とするタッチパネル装置。
  2. 前記対向辺(132)側は、第1クッション材(161)を介して前記ケース体(110)に接続されており、
    前記一辺(131)側と前記振動付加手段(140)との間、および前記振動付加手段(140)と前記固定部(150)との間には、それぞれ第2クッション材(162a、162b)が介在されていることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル装置。
  3. 前記固定部(150)は、前記一辺(131)側と前記壁部(111)との間に配置され、前記一辺(131)に沿う方向に延設されており、
    前記一辺(131)側は、前記固定部(150)の前記壁部(111)とは反対側の面(152)に第3クッション材(163)を介して接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタッチパネル装置。
  4. 前記タッチパネル(130)には、前記固定部(150)の位置を規制する位置規制部(136)が形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のタッチパネル装置。
  5. 前記振動付加手段(140)は、前記一辺(131)側に等間隔となるように複数設けられており、
    複数の前記振動付加手段(140)は、前記タッチパネル(130)の面に沿う方向で、且つすべてが同一となる方向に前記振動を付加することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のタッチパネル装置。
  6. 前記タッチパネル(130)は、縦置き姿勢となっており、
    前記一辺(131)は、上下方向を向く辺(131、132)のうちの一方であり、
    前記振動付加手段(140)は、前記タッチパネル(130)の面に沿う方向で水平方向に前記振動を付加することを特徴とする請求項5に記載のタッチパネル装置。
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