JP7016876B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明の一実施形態は、折り畳み可能な電子機器に関する。

特許文献１には、折り畳み可能なスマートフォンが開示されている。

米国特許第９３４８３６２号明細書

特許文献１に記載のスマートフォン等の端末においては、端末自体の小型化、薄型化、及びディスプレイの拡大化が求められている。この場合、スマートフォンの筐体にメカニカルスィッチを配置することが困難となる。このため、メカニカルスィッチを配置する代わりに、ディスプレイのタッチパネルで操作する仕様が多くなってきている。

ここで、全てのメカニカルスィッチをディスプレイのタッチパネル上で操作する仕様とすると、操作する度に端末を開いた状態にして、ディスプレイを操作できる状態にする必要がある。このため、片手などで操作し難く、また、端末を開く度にディスプレイの表示が起動するため、消費電力が多くなるといったおそれがある。

そこで、本発明の一実施形態の目的は、折り畳んだ状態で操作でき、かつ消費電力を抑制できる電子機器を提供することにある。

本発明の一実施形態に係る電子機器は、折り畳み可能な筐体と、押圧センサと、状態検知部と、処理部と、を備えることを特徴とする。押圧センサは、圧電フィルムと、前記圧電フィルムの第１主面に配置される第１電極と、前記圧電フィルムの第２主面に、前記第１電極と対向するように配置される第２電極と、を備える。状態検知部は、前記筐体が折り畳まれた状態であるか否かを検知する。処理部は、前記状態検知部が前記筐体の折り畳まれていない状態を検知した場合に、前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記押圧センサで発生する信号を第１の操作として処理し、前記状態検知部が前記筐体の折り畳まれた状態を検知した場合に、前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記押圧センサで発生する信号を第２の操作として処理する。

この構成では、状態検知部は筐体が折り畳まれた状態であるか否かを検知することができる。筐体が折り畳まれていない状態において、圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、処理部は押圧センサで発生する信号を第１の操作として処理する。これにより、筐体を開いた状態で電子機器を操作することができる。これに対して、筐体が折り畳まれた状態において、圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、処理部は押圧センサで発生する信号を第２の操作として処理する。これにより、筐体を折り畳んだまま開くことなく外部から電子機器を操作することができ、筐体を開いた状態において発生する消費電力を抑制することができる。また、電子機器は筐体の開閉状態に応じた信号処理を行うため、それぞれの状態に応じた操作を受け付けることができる。

本発明の一実施形態によれば、折り畳んだ状態で操作でき、かつ消費電力を抑制できる。

図１（Ａ）は第一実施形態に係る電子機器を開いた一状態の斜視図、図１（Ｂ）は第一実施形態に係る電子機器を折り畳んだ一状態の斜視図である。 図２は第一実施形態に係る電子機器を説明するための断面概念図である。 図３（Ａ）は第一実施形態に係る電子機器に用いられる押圧センサの分解斜視図、図３（Ｂ）はその断面図である。 図４は第一実施形態に係る圧電フィルムを説明するための図である。 図５（Ａ）～図５（Ｃ）は第一実施形態に係る電子機器の使用状態を説明するための断面概略図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は第二実施形態に係る電子機器を説明するための断面概略図である。 図７は第三実施形態に係る電子機器を説明するための斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る電子機器について説明する。図１（Ａ）は第一実施形態に係る電子機器を開いた一状態の斜視図、図１（Ｂ）は第一実施形態に係る電子機器を折り畳んだ一状態の斜視図である。図２は、図１（Ａ）に示すＩ－Ｉ線における模式的な断面図である。なお、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す電子機器はあくまで一例であり、これに限るものではなく仕様に応じて適宜変更することができる。また、各図面において、説明の都合上配線などは省略している。

図１（Ａ）に示すように、電子機器１００は、上面が開口した略直方体形状の筐体１０２を備える。図１（Ａ）において、電子機器１００は少し閉じる方向へ曲げられているが、電子機器１００は平らな状態又は逆方向へ曲げられた状態で使用することも可能である。

電子機器１００は、筐体１０２の上面の開口部を封止するように配置された平板状の表面パネル１０３を備える。表面パネル１０３は、利用者が指やペンなどを用いてタッチ操作を行う操作面として機能する。以下では、筐体１０２の幅方向（横方向）をＸ方向とし、長さ方向（縦方向）をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向として説明する。

電子機器１００は、全体が可撓性を有する材料で形成されている。図１（Ｂ）に示すように、第一実施形態において、電子機器１００はＸ方向を折れ曲がり線として折り畳むことができる。すなわち、電子機器１００は、開閉又は巻回することができる。電子機器１００は折り畳まれた状態において、裏面１０５が表に露出している。

図２に示すように、電子機器１００は、筐体１０２の内側に表示部１０４、押圧センサ１、状態検知部２１、及び処理部２２を備える。押圧センサ１及び表示部１０４は、この順に筐体１０２の内側から外側に向かって積層されている。表示部１０４は、表面パネル１０３の筐体１０２内側の面に形成されている。なお、押圧センサ１及び表示部１０４は、逆の配置であってもよい。この場合、押圧センサ１は透光性を有するもので形成される。

表面パネル１０３に利用者が指やペンなどを用いてタッチ操作を行うと、表面パネル１０３及び表示部１０４を介して押圧センサ１に押圧力が伝わる。後で詳述するが、押圧センサ１は、表面パネル１０３で受け付けた操作による押圧力に応じた電位を出力する。

状態検知部２１は、筐体１０２が折り畳まれた状態であるか否かを検知する。処理部２２は、押圧センサ１で発生する信号を状態検知部２１において検知される状態に応じて処理する。

図３（Ａ）は第一実施形態に係る電子機器に用いられる押圧センサの分解斜視図、図３（Ｂ）はその断面図である。図４は第一実施形態に係る圧電フィルムを説明するための図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、押圧センサ１は、圧電フィルム１０、第１電極１１、及び第２電極１２を備える。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、圧電フィルム１０、第１電極１１、及び第２電極１２以外の図示は省略している。

圧電フィルム１０は、第１主面１４及び第２主面１５を有する。第１電極１１は平膜状であり、平面視で圧電フィルム１０と同様に矩形状に形成されている。第１電極１１は、圧電フィルム１０の第１主面１４に設けられている。第２電極１２は平膜状であり、圧電フィルム１０の第２主面１５に設けられている。なお、圧電フィルム１０、第１電極１１、及び第２電極１２の数や形状は、仕様に応じて適宜変更可能である。

図３（Ｂ）に示すように、押圧センサ１において、第１電極１１又は第２電極１２の少なくとも一方は、上面視で圧電フィルム１０と完全に重なるか、圧電フィルム１０より面方向内側に位置していると良い。これにより、第１電極１１及び第２電極１２の端部における短絡を抑制できる。

図４は、圧電フィルム１０を平面視した図である。圧電フィルム１０はキラル高分子から形成されるフィルムであってもよい。キラル高分子として、第一実施形態では、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、特にＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を用いている。キラル高分子からなるＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸されて分子が配向すると圧電性を有する。そして、一軸延伸されたＰＬＬＡは、圧電フィルム１０の平板面が押圧されることにより、電圧を発生する。この際、発生する電圧量は、押圧量により平板面が当該平板面に直交する方向へ変位する変位量に依存する。

第一実施形態では、圧電フィルム１０（ＰＬＬＡ）の一軸延伸方向は、図４の矢印９０１に示すように、Ｙ方向及びＺ方向に対して４５度の角度を成す方向としている。この４５度には、例えば４５度±１０度程度を含む角度を含む。これにより、圧電フィルム１０が押圧されることにより電圧が発生する。

ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じるため、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦ又はＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。このため、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。焦電性がないため、ユーザの指の温度や摩擦熱による影響が生じないため、押圧センサ３を薄く形成することができる。さらに、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。従って、周囲環境に影響されることなく、押圧による変位を高感度に検出することができる。

なお、圧電フィルム１０は、ＰＬＬＡに代えて、ポーリング処理を行ったＰＶＤＦ又はＰＺＴ等のようなイオンが分極した強誘電体から形成されるフィルムからなるものであってもよい。

圧電フィルム１０の両主面に形成されている第１電極１１及び第２電極１２は、アルミニウムや銅等の金属系の電極を用いることができる。また電極に透明性が求められる場合、第１電極１１及び第２電極１２は、ＩＴＯやＰＥＤＯＴなどの透明性の高い材料を用いることができる。このような第１電極１１及び第２電極１２を設けることで、圧電フィルム１０が発生する電荷を電圧として取得でき、押圧量に応じた電圧値の押圧量検出信号を外部へ出力することができる。

状態検知部２１は、筐体１０２が折り畳まれた状態であるか否かを検知する。すなわち、状態検知部２１は、押圧センサ１に備えられている圧電フィルム１０が折り畳まれた状態であるか否かを検知する。

状態検知部２１が筐体１０２の折り畳まれていない状態を検知した場合に、圧電フィルム１０が押圧操作を受け付けたとき、処理部２２は押圧センサ１で発生する信号を第１の操作として処理する。一方、状態検知部２１が筐体１０２の折り畳まれた状態を検知した場合に、圧電フィルム１０が押圧操作を受け付けたとき、処理部２２は押圧センサ１で発生する信号を第２の操作として処理する。筐体１０２の折り畳まれた状態と処理部２２が行う処理について以下詳細に説明する。

図５（Ａ）～図５（Ｃ）は電子機器１００の使用状態を説明するための断面概略図である。図５（Ａ）は、電子機器１００が折り畳まれていない状態における押圧センサ１の断面概略図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の線ＩＩで電子機器１００が半分に折り畳まれた状態における電子機器１００の断面概略図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の線ＩＩＩで電子機器１００の一部が折り畳まれた状態における電子機器１００の断面概略図である。なお、図５（Ａ）～図５（Ｃ）においては、説明の便宜上、筐体１０２の一部及び押圧センサ１のみを示しその他の構成は省略されている。

図５（Ａ）に示すように、電子機器１００は折り畳まれていない状態、すなわち電子機器１００が開かれている状態であり、例えば図１（Ａ）に示すように表面パネル１０３が表に露出している状態である。電子機器１００が開かれている状態において、押圧センサ１の圧電フィルム１０には殆ど力が加わっていないため、大きく伸縮されている箇所はない。この状態において、押圧センサ１のいずれの位置が押圧操作を受けても、押圧センサ１は通常の出力をする。これにより状態検知部２１は、筐体１０２が開かれている状態であることを検知する。

電子機器１００が折り畳まれていない状態において、図５（Ａ）の矢印５０１に示すように、ユーザが電子機器１００の表面パネル１０３側から電子機器１００にタッチ操作を行うと、表面パネル１０３及び表示部１０４を介して押圧センサ１に押圧力が伝わる。押圧センサ１にはＺ軸の負方向に押圧力が加えられる。押圧センサ１は、受け付けた押圧力に応じた電荷を出力する。処理部２２は押圧センサ１で発生する信号を第１の操作として処理する。第１の操作とは、例えば、表面パネル１０３側から入力された信号として扱うことを示す。この場合、処理部２２は押圧センサ１で発生する信号を、そのまま変更することなく出力する。これにより、筐体１０２を開いた状態で電子機器１００を操作することができる。

次に、図５（Ｂ）に示すように電子機器１００が線ＩＩで電子機器１００が半分に折り畳まれた状態について説明する。電子機器１００が半分に折り畳まれた状態において、筐体１０２を外側に、押圧センサ１を内側にして折り畳まれる。押圧センサ１の圧電フィルム１０は、線ＩＩ付近で大きく湾曲される。また、この状態において、表面パネル１０３及び表示部１０４は表から視認できない。

電子機器１００が半分に折り畳まれた状態において、図５（Ｂ）の矢印５０２に示すように、圧電フィルム１０の湾曲部が押圧操作を受け付けたとき、押圧センサ１は、圧電フィルム１０が平らな場合とは異なった出力をする。これにより、状態検知部２１は、筐体１０２が折り畳まれた状態であることを検知する。なお、筐体１０２の湾曲部周辺をある程度の硬さの素材で形成することも可能である。この場合、電子機器１００が折り畳まれた状態において、筐体１０２が曲がると同時に内側へ歪む力がかかる。従って筐体１０２の湾曲部が圧電フィルム１０を押すため、圧電フィルム１０の湾曲部が外部から押圧操作を受け付けることなく、状態検知部２１は筐体１０２が折り畳まれた状態であることを検知することができる。

状態検知部２１は電子機器１００が半分に折り畳まれた状態を検知すると、処理部２２は、押圧センサ１で発生する信号を第２の操作として処理する。電子機器１００が半分に折り畳まれた状態で、例えば図５（Ｂ）の矢印５０３に示すように、筐体１０２が押圧操作を受け付けた場合、押圧センサ１には筐体１０２を介してＺ軸の負方向に押圧力が加えられる。このとき処理部２２は、押圧センサ１が筐体１０２側から受ける押圧力のみ検知する。すなわち、第２の操作とは、例えば、押圧センサ１で発生する信号を筐体１０２側から入力された信号として扱うことを示す。この場合、処理部２２は押圧センサ１で発生する信号を、例えば発生する電荷を正負逆に反転して出力する。また、外側からの押圧操作によって、押圧センサ１側から筐体１０２側へ押圧力がかかった場合に発生する信号をゼロとして扱うことも可能である。これにより、筐体１０２を折り畳まれた状態で開くことなく外部から電子機器１００を操作することができる。このように、筐体１０２の開閉状態に応じて、押圧センサ１で発生する信号の処理を変更することにより、電子機器１００は、それぞれの状態に応じた操作を受け付けることができる。また、筐体１０２が開かれた状態において発生する表示部１０４の表示に使用される消費電力を抑制することができる。

次に、図５（Ｃ）に示すように線ＩＩＩで電子機器１００の一部が折り畳まれた状態について説明する。この状態において、電子機器１００を半分に折り畳んだ状態と同様の説明については省略する。押圧センサ１の圧電フィルム１０は、線ＩＩＩ付近で大きく湾曲される。また、この状態において、表面パネル１０３及び表示部１０４は表から一部視認できる状態である。

図５（Ｃ）に示すように、線ＩＩＩで電子機器１００の一部が折り畳まれた状態において、図５（Ｃ）の矢印５０４に示すように、圧電フィルム１０の湾曲部が押圧操作を受け付けたとき、押圧センサ１は、圧電フィルム１０が平らな場合とは異なった出力をする。これにより、状態検知部２１は、筐体１０２が折り畳まれた状態であることを検知する。なお、押圧センサ１において、圧電フィルム１０、第１電極１１又は第２電極１２をＹ軸方向へ沿って複数分断した状態で配置することも可能である。この場合、折り畳まれた箇所の圧電フィルム１０毎に出力が検出されるため、折り畳まれた箇所を検知することができる。

状態検知部２１は電子機器１００が折り畳まれた状態を検知すると、処理部２２は、押圧センサ１で発生する信号を第２の操作として処理する。電子機器１００の一部が折り畳まれた状態で、例えば図５（Ｃ）の矢印５０５に示すように、筐体１０２が押圧操作を受け付けた場合、押圧センサ１には筐体１０２を介してＺ軸の負方向に押圧力が加えられる。このとき処理部２２は、押圧センサ１が筐体１０２側から受ける押圧力のみ検知する。これにより、筐体１０２の一部を折り畳んだ状態で電子機器１００を操作することができる。また、この場合、筐体１０２の表示部１０４の一部を視認しながら筐体１０２に押圧操作を加えることにより電子機器１００を操作することができる。なお、電子機器１００の一部が折り畳まれた状態はこれに限定されず、表から視認できる表示部１０４の割合が、比較的広い場合や狭い場合等、使用状態に応じて変更することが可能である。これにより、操作が複雑で広い操作範囲が必要な場合と、単純な操作で比較的狭い操作範囲で十分な場合などに対応することができる。

図６（Ａ）、及び図６（Ｂ）は第二実施形態に係る電子機器を説明するための断面概略図である。なお、第二実施形態において、第一実施形態に係る電子機器１００と同様の構成については説明を省略する。

図６（Ａ）、及び図６（Ｂ）に示すように、第二実施形態に係る電子機器２００は、線ＩＩで湾曲する構成である。電子機器２００は、筐体１０２の少なくとも湾曲部分に押圧センサ１が配置されている。電子機器２００は、表示部１０４として、押圧検知機能を備えた有機ＥＬディスプレイを備える。

図６（Ａ）に示すように、筐体１０２が開かれている状態において、状態検知部２１は、筐体１０２が開かれている状態であることを検知する。この場合、処理部２２は、図６（Ａ）の矢印６０１に示すような有機ＥＬディスプレイに与えられた押圧力をそのまま出力する。すなわち、処理部２２は、表示部１０４で発生する信号を第１の操作として処理する。

これに対して、図６（Ｂ）に示すように、筐体１０２が折り畳まれた状態において、図６（Ｂ）の矢印６０２に示すように、筐体１０２が押圧操作を受け付けた場合、状態検知部２１は筐体１０２が折り畳まれた状態であることを検知する。この場合、処理部２２は有機ＥＬディスプレイに与えられた押圧力をそのまま出力することなく第２の操作として処理する。例えば、図６（Ｂ）の矢印６０３に示すように、筐体１０２が押圧操作を受け付けた場合、処理部２２は有機ＥＬディスプレイに与えられた押圧力を筐体１０２に操作された押圧力として処理し出力する。このように、筐体１０２の開閉状態に応じて、有機ＥＬディスプレイに与えられた押圧力の処理を変更することにより、電子機器２００はそれぞれの状態に応じた操作を受け付けることができる。

図７は第三実施形態に係る電子機器を説明するための斜視図である。第三実施形態に係る電子機器３００は、サブディスプレイ７１を備えること以外は第一実施形態と概ね同様の構成となっている。従って、第三実施形態においては、第一実施形態と異なるところについてのみ説明を行い、後は省略する。

図７に示すように、電子機器３００は、さらに裏面１０５にサブディスプレイ７１を備える。電子機器３００が折り畳まれた状態において、筐体１０２が押圧操作を受け付けた場合、状態検知部２１は筐体１０２が折り畳まれた状態であることを検知する。この場合、電子機器３００は、サブディスプレイ７１を表示する。サブディスプレイ７１に表示された操作キーなどの選択肢を操作することが可能となる。また、このとき、筐体１０２の内側の表示部１０４側は表示を消すことにより消費電力を抑制することができる。このように、筐体１０２の開閉状態に応じて、各ディスプレイに与えられた押圧力を検出するように信号が処理されることにより、電子機器３００はそれぞれの状態に応じた操作を受け付けることができる。

なお、本実施形態に係る電子機器において、折り畳まれた状態で押圧センサは複数の押圧パターンを検出することも可能である。例えば、押圧センサが二回の押圧操作を連続して検知すると音の再生を、三回の押圧操作を連続して検知すると音の停止を、一回の押圧操作に続き長押しを検知すると音の再生ボリュームの増加など、操作のバリエーションに応じて、電子機器を操作することが可能となる。また、押圧パターンで操作する場合、電子機器上に特定のボタン等を設ける又は表示する必要がなくなる。

なお、本実施形態に係る電子機器において、押圧センサが必要以上の力で押圧操作を受け付けた場合に警告を発することも可能である。例えば、アラーム音を鳴らす、又は電子機器を振動させる場合が挙げられる。これにより、電子機器が必要以上の力を受けて故障することを防止することができる。

なお、本実施形態に係る電子機器において、押圧センサは一枚であったが複数設けることも可能である。この場合、電子機器の操作面に対してマトリックス状や平行に並べて押圧センサを配置することにより、押圧操作を受け付けた場所に応じた信号の処理を行うことができる。例えば、方向により音の再生ボリュームを変化させたり、音の再生速度を変化させたりすることができる。

最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲を含む。

１…押圧センサ
１０…圧電フィルム
１１…第１電極
１２…第２電極
１４…第１主面
１５…第２主面
２１…状態検知部
２２…処理部
１００，２００，３００…電子機器
１０２…筐体

Claims (5)

1. 折り畳み可能な筐体と、
   圧電フィルムと、前記圧電フィルムの第１主面に配置される第１電極と、前記圧電フィルムの第２主面に、前記第１電極と対向するように配置される第２電極と、を備える押圧センサと、
   前記筐体が折り畳まれた状態であるか否かを検知する状態検知部と、
   前記状態検知部が前記筐体の折り畳まれていない状態を検知した場合に、前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記押圧センサで発生する信号を第１の操作として処理し、前記状態検知部が前記筐体の折り畳まれた状態を検知した場合に、前記圧電フィルムが押圧操作を受け付けたとき、前記押圧センサで発生する信号を第２の操作として処理する処理部と、
   を備え、
   前記筐体は、前記筐体が折り畳まれた状態で湾曲する湾曲部分を備え、前記筐体が折り畳まれた状態で当該湾曲部分以外で前記筐体の主面同士が対向し、
   前記押圧センサは、前記筐体の少なくとも前記湾曲部分に配置されており、
   前記湾曲部分が押圧操作を受け付けたときに、前記押圧センサが信号を出力する電子機器。
2. 前記押圧センサは、前記筐体が折り畳まれた状態において前記筐体より内側に配置されている請求項１に記載の電子機器。
3. 前記筐体が折り畳まれた状態において前記筐体より内側に配置されている表示部をさらに備え、
   前記押圧センサは、前記表示部と重ねて配置されている請求項２に記載の電子機器。
4. 前記押圧センサは透明である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電子機器。
5. 前記押圧センサは複数の押圧パターンを検出する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子機器。

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