WO2013179821A1 - タッチパネルの保持構造 - Google Patents

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WO2013179821A1
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vibration
panel unit
holding plate
housing
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誠 江口
真也 山崎
直人 脇
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シャープ株式会社
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    • G06F1/1633—Constructional details or arrangements of portable computers not specific to the type of enclosures covered by groups G06F1/1615 - G06F1/1626
    • G06F1/1637—Details related to the display arrangement, including those related to the mounting of the display in the housing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user

Definitions

  • the present invention relates to a holding structure for a touch panel.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-120650 filed in Japan on May 28, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a display device equipped with a touch panel can freely configure an input screen by software, and has higher operability and design than those using mechanical switches. Widely used in the field of portable information terminals.
  • the user's fingertip only touches a flat and smooth input screen, and there is no feedback by tactile sensation to the fingertip as in the case of using a mechanical switch. Therefore, for example, as described in Patent Document 1, an actuator is proposed in which an actuator is attached to a touch panel and the touch panel is vibrated in accordance with touch input.
  • the touch panel holding structure of Patent Document 1 is such that an actuator is installed on the back surface of the touch panel, and the periphery of the touch panel and the display panel is held by an elastic support frame.
  • the elastic support frame is installed in the housing, and the gap between the touch panel, the display panel, and the housing case is filled with the elastic support frame, thereby ensuring the dust resistance and moisture resistance.
  • the actuator is installed in the peripheral part of the touch panel, and there is a problem that the frame of the portable information terminal becomes large and portability is impaired.
  • the actuator and the housing case are in contact with each other via the elastic support frame, so that the vibration at the same level as the touch panel is transmitted to the housing case, so that the vibration at the position where the touch input is performed is felt relatively weak. Therefore, the feedback to a fingertip becomes inadequate and there also exists a subject that a favorable operation feeling is not obtained.
  • An object of the present invention is to provide a touch panel holding structure capable of giving a good tactile sensation without impairing the portability of a portable information terminal.
  • the touch panel holding structure of the present invention includes a touch panel unit for performing touch input, a vibration element attached to the back side of the touch panel unit, a holding plate attached to the front side of the touch panel unit, the touch panel unit, and A housing case for housing the vibration element, and a housing case for supporting the peripheral edge of the holding plate and housing the touch panel unit and the vibration element in the housing portion, the housing case and the touch panel unit.
  • a gap is provided between the vibration element and the housing case, the touch panel unit, and the vibration element are arranged so as not to contact each other.
  • the touch panel unit may be attached to the holding plate via an adhesive layer, and the adhesive layer may propagate vibration from the touch panel unit to the holding plate.
  • the housing part may be hermetically sealed by the holding plate and the housing case.
  • An anti-vibration material that suppresses transmission of vibration from the holding plate to the housing case is provided between the holding plate and the housing case, and the holding plate is supported by the housing case via the vibration-proof material. May be.
  • the housing portion may be hermetically sealed by the holding plate, the housing case, and the vibration isolator.
  • the vibration element may give vibration to the touch panel unit by an input operation of the touch panel unit.
  • the touch panel unit may include a display panel for displaying an image and a touch panel attached to the front side of the display panel, and the vibration element may be attached to the back side of the display panel.
  • FIG. 1A is an exploded perspective view of the display device 1.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the touch panel holding structure of the first embodiment.
  • front side the side on which the user views the image
  • back side the side opposite to the side on which the user views the image
  • the display device 1 includes a touch panel unit 2, a vibration element 5, a holding plate 6, and a housing case 7.
  • the touch panel unit 2 is a display unit that performs an input operation (touch input) while viewing an image displayed on the screen, and includes, for example, a display panel 3 and a touch panel 4.
  • the display panel 3 is an image display panel such as a liquid crystal panel or an organic EL panel.
  • the display panel 3 is added with an incidental configuration such as a polarizing plate as necessary.
  • a display area is provided at the center of the display panel 3, and an image (video or text) is displayed in the display area.
  • the user performs an input operation (touch input) on the touch panel 4 through the holding plate 6 while viewing an image visually recognized through the touch panel 4 and the holding plate 6.
  • a touch panel 4 is attached to the front side of the display panel 3.
  • the touch panel 4 is a device for detecting a position (input position) where a touch input is performed.
  • Various methods can be used as a touch panel method. For example, a pressure-sensitive method that detects an input position using a pressure change generated at the input position, or an input position using a change in capacitance generated at the input position.
  • a capacitance method for detection is suitable.
  • the vibration element 5 is attached to the back side of the display panel 3 (the back side of the touch panel unit 2).
  • the vibration element 5 vibrates the touch panel unit 2 (the display panel 3 and the touch panel 4) by an input operation of the touch panel unit 2, and gives tactile feedback to the user's finger that has been touch-input.
  • a known vibration element such as a piezoelectric vibrator using a piezoelectric element can be used.
  • the vibration element 5 is arranged on the back side of the display panel 3 so as not to interfere with the display.
  • the front side That is, the vibration element 5 may be disposed between the display panel 3 and the touch panel 4.
  • a transparent holding plate 6 made of glass or plastic is attached to the front side of the touch panel 4 (front side of the touch panel unit 2) via an elastically deformable adhesive layer 8 such as silicone resin.
  • the adhesive layer 8 propagates vibration from the touch panel unit 2 to the holding plate 6.
  • the holding plate 6 is formed larger than the touch panel 4 and the display panel 3, and the touch panel 4 and the display panel 3 are disposed at the center of the holding plate 6.
  • the housing case 7 includes a housing portion 7a that houses the touch panel 4, the display panel 3, and the vibration element 5.
  • the housing case 7 supports the peripheral portion of the holding plate 6 and houses the touch panel 4, the display panel 3, and the vibration element 5 in the housing portion 7 a.
  • the upper part of the accommodating part 7a is covered with the holding plate 6, and the accommodating part 7a is sealed by the holding plate 6 and the accommodating case 7 so that moisture and dust do not enter the accommodating part 7a.
  • a gap is provided between the inner wall 7b of the housing portion 7a and the touch panel 4, the display panel 3, and the vibration element 5, and the housing case 7, the touch panel 4, the display panel 3, and the vibration element 5 are arranged so as not to contact each other. Has been.
  • the touch panel unit 2 is configured by the display panel 3 and the touch panel 4, but the configuration of the touch panel unit 2 is not limited thereto.
  • a touch sensor that detects a touch input may be built in the display panel 3 and the display panel 3 that is also used as a touch panel may be used as the touch panel unit 2.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining the operation of the touch panel holding structure of the present embodiment.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating an operation when the vibration element 5 is attached to the housing case 7 as a comparative example.
  • the vibration of the vibration element 5 is transmitted to the holding plate 6 via the housing case 7. Therefore, the vibration transmitted to the fingertip that performs touch input is relatively weaker than the vibration transmitted to the hand holding the storage case 7, and feedback to the fingertip is not sufficiently performed. Since the balance of vibration transmitted to the hand and fingertip is poor, a sense of incongruity is felt and a good operational feeling cannot be obtained.
  • the vibration of the vibration element 5 is transmitted to the holding plate 6 via the touch panel unit 2 and the adhesive layer 8, and further via the holding plate 6. Vibration is transmitted to the housing case 7. Since the vibration of the vibration element 5 is not directly transmitted to the housing case 7, the strongest vibration can be applied to a place (touched finger) where the vibration is most desired to be transmitted. Since the vibration is transmitted most to the fingertip that is touch-input than the hand holding the storage case 7, the human brain does not feel a sense of incongruity, and a feeling as if a hard key is touched is realized.
  • the touch panel unit 2 since the touch panel unit 2 is attached to the holding plate 6 by the flexible adhesive layer 8, the touch panel unit 2 vibrates even when the holding plate 6 is fixed to the housing case 7 and does not vibrate very much. Is unimpeded.
  • the holding plate 6 and the touch panel unit 2 are bonded by a hard adhesive layer, a large driving force is required for the vibration element 5 to vibrate the holding plate 6 and the touch panel unit 2.
  • 2 is bonded by the flexible adhesive layer 8, only the touch panel unit 2 needs to be vibrated, so that the driving force of the vibration element 5 does not need to be increased so much.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a touch panel holding structure according to the second embodiment.
  • symbol 10 has shown the display apparatus 10 to which the holding structure of the touch panel of this embodiment is applied.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that a vibration isolator 9 that suppresses transmission of vibration from the holding plate 6 to the housing case 7 is provided between the holding plate 6 and the housing case 7.
  • the holding plate 6 is supported by the housing case 7 via the material 9.
  • the upper part of the accommodating part 7a is covered with the holding plate 6, and the accommodating part 7a is hermetically sealed by the holding plate 6, the accommodating case 7 and the vibration isolator 9 so that moisture and dust do not enter the accommodating part 7a.
  • the vibration isolator 9 is formed of an elastic body such as rubber.
  • FIG. 4A is a view for explaining the operation of the touch panel holding structure of the present embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an operation when the vibration isolator 9 is not provided as a comparative example.
  • the vibration of the touch panel unit 2 is slightly transmitted to the housing case 7 via the holding plate 6.
  • the vibration transmitted to the holding plate 6 is absorbed by the vibration isolator 9, so that the housing case 7 hardly vibrates. Therefore, the contrast of vibration between the hand holding the storage case 7 and the fingertip that performs touch input is increased, and a better operational feeling can be obtained.
  • the present invention can be used for a touch panel holding structure.

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Abstract

タッチパネルの保持構造は、タッチ入力が行われるタッチパネルユニットと、タッチパネルユニットの裏面側に取り付けられた振動素子と、タッチパネルユニットの前面側に取り付けられた保持板と、タッチパネルユニットおよび振動素子を収容する収容部を有し、保持板の周縁部を支持してタッチパネルユニットおよび振動素子を収容部に収容する収容ケースと、を備える。収容ケースとタッチパネルユニットおよび振動素子との間に隙間が設けられ、収容ケースとタッチパネルユニットおよび振動素子とが互いに接触しないように配置されている。

Description

タッチパネルの保持構造
　本発明は、タッチパネルの保持構造に関する。
　本願は、２０１２年５月２８日に、日本に出願された特願２０１２－１２０６５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　タッチパネルを備えた表示装置は、ソフトウェアによって入力画面を自由に構成でき、機械式スイッチを用いたものに比べて高い操作性およびデザイン性を備えていることから、近年、特にスマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末の分野で広く利用されている。従来のタッチパネルは、ユーザーの指先が平坦で滑らかな入力画面に触れるだけであり、機械式スイッチを用いる場合のような指先への触覚によるフィードバックが存在しない。そのため、例えば特許文献１に記載のように、タッチパネルにアクチュエーターを取り付け、タッチ入力に合わせてタッチパネルを振動させるものが提案されている。
特開２００９－２５２０５９号公報
　特許文献１のタッチパネルの保持構造は、タッチパネルの裏面にアクチュエーターを設置し、タッチパネルと表示パネルの周囲を弾性支持枠体で保持したものである。弾性支持枠体を筐体内に設置し、タッチパネルと表示パネルと収容ケースの隙間を弾性支持枠体で埋めることで、防塵性と防湿性を確保している。しかしながら、この構成では、アクチュエーターがタッチパネルの周縁部に設置されており、携帯情報端末の額縁が大きくなり、携帯性を損ねてしまうという課題がある。
　また、弾性支持枠体を介してアクチュエーターと収容ケースが接触しており、タッチパネルと同程度の振動が収容ケースにも伝わるため、タッチ入力が行われた位置の振動が相対的に弱く感じられる。よって、指先へのフィードバックが不十分になり、良好な操作感が得られないという課題もある。
　本発明の目的は、携帯情報端末の携帯性を損ねず、良好な触覚感を与えることが可能なタッチパネルの保持構造を提供することにある。
　本発明のタッチパネルの保持構造は、タッチ入力が行われるタッチパネルユニットと、前記タッチパネルユニットの裏面側に取り付けられた振動素子と、前記タッチパネルユニットの前面側に取り付けられた保持板と、前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子を収容する収容部を有し、前記保持板の周縁部を支持して前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子を前記収容部に収容する収容ケースと、を備え、前記収容ケースと前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子との間に隙間が設けられ、前記収容ケースと前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子とが互いに接触しないように配置されている。
　前記タッチパネルユニットは、接着層を介して前記保持板に取り付けられており、前記接着層は前記タッチパネルユニットから前記保持板への振動を伝搬してもよい。
　前記保持板と前記収容ケースにより前記収容部が密閉されていてもよい。
　前記保持板と前記収容ケースとの間に、前記保持板から前記収容ケースへの振動の伝達を抑制する防振材が設けられ、前記防振材を介して前記保持板が前記収容ケースに支持されていてもよい。
　前記保持板と前記収容ケースと前記防振材とにより前記収容部が密閉されていてもよい。
　前記振動素子は、前記タッチパネルユニットの入力操作により、前記タッチパネルユニットに振動を与えてもよい。
　前記タッチパネルユニットは、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの前面側に取り付けられたタッチパネルと、を備えており、前記振動素子は、前記表示パネルの裏面側に取り付けられていてもよい。
　本発明によれば、携帯情報端末の携帯性を損ねず、良好な触覚感を与えることが可能なタッチパネルの保持構造を提供することができる。
表示装置の分解斜視図である。 第１実施形態のタッチパネルの保持構造を示す断面図である。 第１実施形態のタッチパネルの保持構造の作用を説明する図である。 比較例として、振動素子を収容ケースに取り付けた場合の作用を説明する図である。 第２実施形態のタッチパネルの保持構造を示す断面図である。 第２実施形態のタッチパネルの保持構造の作用を説明する図である。 比較例として、防振材を設けない場合の作用を説明する図である。
［第１実施形態］
　図１Ａは、表示装置１の分解斜視図である。図１Ｂは、第１実施形態のタッチパネルの保持構造を示す断面図である。なお、以下の説明では、ユーザーが画像を視認する側を「前面側」といい、ユーザーが画像を視認する側とは反対側を「裏面側」という。
　表示装置１は、タッチパネルユニット２と、振動素子５と、保持板６と、収容ケース７と、を備えている。
　タッチパネルユニット２は、画面に表示された画像を見ながら入力操作（タッチ入力）を行う表示ユニットであり、例えば、表示パネル３とタッチパネル４によって構成されている。
　表示パネル３は、液晶パネルや有機ＥＬパネル等などの画像表示用のパネルである。表示パネル３には、必要に応じて偏光板などの付帯的な構成が付加される。表示パネル３の中央部には表示領域が設けられており、表示領域に画像（映像や文字など）が表示される。ユーザーはタッチパネル４および保持板６を介して視認される画像を見ながら、保持板６を介してタッチパネル４に入力操作（タッチ入力）を行う。
　表示パネル３の前面側には、タッチパネル４が取り付けられている。タッチパネル４は、タッチ入力が行われた位置（入力位置）を検出するための装置である。タッチパネルの方式としては種々の方式が利用でき、例えば、入力位置に生じる圧力変化を利用して入力位置を検出する感圧方式や、入力位置に生じる静電容量の変化を利用して入力位置を検出する静電容量方式などが好適である。
　表示パネル３の裏面側（タッチパネルユニット２の裏面側）には、振動素子５が取り付けられている。振動素子５は、タッチパネルユニット２の入力操作により、タッチパネルユニット２（表示パネル３およびタッチパネル４）を振動させ、タッチ入力したユーザーの指に触覚によるフィードバックを与える。振動素子５としては、圧電素子を用いた圧電振動子などの公知の振動素子を用いることができる。
　図１Ｂでは、振動素子５を表示の妨げにならないように表示パネル３の裏面側に配置したが、振動素子５が小さく、表示に大きな影響を与えない場合には、表示パネル３の前面側（すなわち、表示パネル３とタッチパネル４との間）に振動素子５を配置してもよい。
　タッチパネル４の前面側（タッチパネルユニット２の前面側）には、ガラスやプラスチックなどからなる透明な保持板６がシリコーン樹脂などの弾性変形可能な接着層８を介して取り付けられている。接着層８は、タッチパネルユニット２から保持板６への振動を伝搬する。保持板６は、タッチパネル４や表示パネル３よりも大きく形成されており、タッチパネル４および表示パネル３は、保持板６の中央部に配置されている。
　収容ケース７は、タッチパネル４、表示パネル３および振動素子５を収容する収容部７ａを備えている。収容ケース７は、保持板６の周縁部を支持してタッチパネル４、表示パネル３および振動素子５を収容部７ａに収容する。収容部７ａの上部は保持板６によって蓋がされ、収容部７ａに水分や埃が入らないように、保持板６と収容ケース７とにより収容部７ａが密閉されている。収容部７ａの内壁７ｂと、タッチパネル４、表示パネル３および振動素子５との間には隙間が設けられ、収容ケース７とタッチパネル４、表示パネル３および振動素子５とは互いに接触しないように配置されている。
　なお、図１Ｂでは、タッチパネルユニット２を表示パネル３とタッチパネル４によって構成したが、タッチパネルユニット２の構成はこれに限らない。例えば、表示パネル３にタッチ入力を検出するタッチセンサーを内蔵し、表示パネル３をタッチパネルとして兼用したものをタッチパネルユニット２として用いてもよい。
　図２Ａは、本実施形態のタッチパネルの保持構造の作用を説明する図である。図２Ｂは、比較例として、振動素子５を収容ケース７に取り付けた場合の作用を説明する図である。
　図２Ｂに示すように、振動素子５を収容ケース７に取り付けた構成では、振動素子５の振動は収容ケース７を経由して保持板６に伝達される。そのため、収容ケース７を持つ手に伝わる振動に比べてタッチ入力を行う指先に伝わる振動が相対的に弱くなり、指先へのフィードバックが十分に行われなくなる。手と指先に伝わる振動のバランスが悪いため、違和感が感じられ、良好な操作感が得られない。
　一方、図２Ａに示すように、本実施形態のタッチパネルの保持構造では、振動素子５の振動はタッチパネルユニット２および接着層８を介して保持板６に伝達され、さらに保持板６を経由して収容ケース７に振動が伝達される。振動素子５の振動は直接的には収容ケース７に伝達されないので、最も振動を伝えたい場所（タッチした指）に最も強い振動を与えることができる。収容ケース７を持っている手よりもタッチ入力している指先に一番振動が伝わるため、人の脳では違和感をあまり感じなくなり、まるでハードキーを触ったかのような感覚が実現される。
　また、この構成では、タッチパネルユニット２が柔軟な接着層８によって保持板６に取り付けられているので、保持板６が収容ケース７に固定されてあまり振動しない場合でも、タッチパネルユニット２が振動することは妨げられない。保持板６とタッチパネルユニット２を硬い接着層によって接着した場合には、保持板６とタッチパネルユニット２を振動させるために振動素子５には大きな駆動力が必要となるが、保持板６とタッチパネルユニット２を柔軟な接着層８によって接着した場合には、タッチパネルユニット２のみを振動させるだけでよいので、振動素子５の駆動力はそれほど大きくする必要はない。
［第２実施形態］
　図３は、第２実施形態のタッチパネルの保持構造を示す断面図である。なお、符号１０は、本実施形態のタッチパネルの保持構造が適用される表示装置１０を示している。
　本実施形態において第１実施形態と異なる点は、保持板６と収容ケース７との間に、保持板６から収容ケース７への振動の伝達を抑制する防振材９が設けられ、防振材９を介して保持板６が収容ケース７に支持されている点である。収容部７ａの上部は保持板６によって蓋がされ、収容部７ａに水分や埃が入らないように、保持板６と収容ケース７と防振材９とにより収容部７ａが密閉されている。防振材９は、ゴムなどの弾性体によって形成されている。
　図４Ａは、本実施形態のタッチパネルの保持構造の作用を説明する図である。図４Ｂは、比較例として、防振材９を設けない場合の作用を説明する図である。
　図４Ｂに示すように、防振材９を設けない構成では、タッチパネルユニット２の振動が保持板６を経由して僅かながら収容ケース７に伝達される。それに対して、図４Ａに示すように、本実施形態のタッチパネルの保持構造では、保持板６に伝達された振動は防振材９によって吸収されるため、収容ケース７は殆ど振動しない。そのため、収容ケース７を持つ手とタッチ入力を行う指先への振動のコントラストが大きくなり、より良好な操作感が得られるようになる。
　本発明は、タッチパネルの保持構造に利用することができる。
２…タッチパネルユニット、３…表示パネル、４…タッチパネル、５…振動素子、６…保持板、７…収容ケース、７ａ…収容部、８…接着層、９…防振材

Claims (7)

  1. 　タッチ入力が行われるタッチパネルユニットと、
    　前記タッチパネルユニットの裏面側に取り付けられた振動素子と、
    　前記タッチパネルユニットの前面側に取り付けられた保持板と、
    　前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子を収容する収容部を有し、前記保持板の周縁部を支持して前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子を前記収容部に収容する収容ケースと、を備え、
    　前記収容ケースと前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子との間に隙間が設けられ、前記収容ケースと前記タッチパネルユニットおよび前記振動素子とが互いに接触しないように配置されている、タッチパネルの保持構造。
  2. 　前記タッチパネルユニットは、接着層を介して前記保持板に取り付けられており、前記接着層は前記タッチパネルユニットから前記保持板への振動を伝搬する、請求項１に記載のタッチパネルの保持構造。
  3. 　前記保持板と前記収容ケースにより前記収容部が密閉されている、請求項１または２に記載のタッチパネルの保持構造。
  4. 　前記保持板と前記収容ケースとの間に、前記保持板から前記収容ケースへの振動の伝達を抑制する防振材が設けられ、前記防振材を介して前記保持板が前記収容ケースに支持されている、請求項１または２に記載のタッチパネルの保持構造。
  5. 　前記保持板と前記収容ケースと前記防振材とにより前記収容部が密閉されている、請求項４に記載のタッチパネルの保持構造。
  6. 　前記振動素子は、前記タッチパネルユニットの入力操作により、前記タッチパネルユニットに振動を与える、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタッチパネルの保持構造。
  7. 　前記タッチパネルユニットは、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの前面側に取り付けられたタッチパネルと、を備えており、前記振動素子は、前記表示パネルの裏面側に取り付けられている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタッチパネルの保持構造。
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