電子機器
【課題】タッチパネルの振動を極力減衰させることなく、電子機器内への水や埃の入り込みを確実に抑制することができる電子機器を提供する。
【解決手段】タッチパネル２１と、タッチパネル２１を湾曲振動させる振動部２２と、支持部材３０とを備え、支持部材３０は、タッチパネル２１の表面と隙間をおく天壁３１ａと、天壁３１ａより垂下する周壁３０ａと、タッチパネル２１の裏面と隙間をおく底壁３２ｂとを有し、周壁のうち湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁３０ａ１が、タッチパネル２１に対して隙間を有し、タッチパネル２１に対し、天壁３１ａとの隙間を埋める上部弾性体４１及び底壁３２ｂとの隙間を埋める枠状の下部弾性体４２が配設され、下部弾性体の枠辺のうち、湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺４２ｃに、タッチパネル２１を支持する支持部４２ｂが配設されている。
【解決手段】タッチパネル２１と、タッチパネル２１を湾曲振動させる振動部２２と、支持部材３０とを備え、支持部材３０は、タッチパネル２１の表面と隙間をおく天壁３１ａと、天壁３１ａより垂下する周壁３０ａと、タッチパネル２１の裏面と隙間をおく底壁３２ｂとを有し、周壁のうち湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁３０ａ１が、タッチパネル２１に対して隙間を有し、タッチパネル２１に対し、天壁３１ａとの隙間を埋める上部弾性体４１及び底壁３２ｂとの隙間を埋める枠状の下部弾性体４２が配設され、下部弾性体の枠辺のうち、湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺４２ｃに、タッチパネル２１を支持する支持部４２ｂが配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関するものである。より詳細には、本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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湾曲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）。
【０００３】
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、上記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。
【０００４】
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。
【０００５】
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前記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、前記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。
【０００６】
この電子機器においては、図８に示すように、タッチパネル４００の裏面側の上辺（図の奥側）および下辺（図の手前側）に沿って、一対の圧電素子（ピエゾ素子）４２０が貼り付けられている。タッチパネル４００が操作者による接触を検出すると、この電子機器は、前記制御装置から圧電素子４２０に駆動信号（電圧）を付与する。この駆動信号を受信すると、圧電素子４２０は伸縮してタッチパネル４００を変形（湾曲）させるため、この電子機器は、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。
【０００７】
なお、この電子機器において、タッチパネル４００は、パネル固定用フレーム２１０を介して前記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。
【０００８】
図８に示すように、パネル固定用フレーム２１０には、前記タッチパネル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に固定する。
【０００９】
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。
【００１０】
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から形成されており、例えばシリコー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。
【００１１】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−４４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネルの振動による操作感を良好に確保することができるとともに、タッチパネルが固定されるように配置することができる。
【００１４】
ところで、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。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。
【００１５】
そこで、特許文献１に記載の電子機器において、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との間に防塵用クッションなどの部材を挿入することも考えられる。しかしながら、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、圧縮後の厚さの分だけタッチパネルが湾曲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という問題が生じる。
【００１６】
また、特許文献１に示されている電子機器に対して防水を施す場合、外部からの埃や水の浸入を防ぐために、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８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、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できる。このようにしてカバー５００とタッチパネル４００とを防水テープで固着すれば、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できる。
【００１７】
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ってしまう。このように、タッチパネル装置に防水対策を施すと、同時にタッチパネルを振動させる際の振幅を減殺してしまうという問題がある。
【００１８】
さらに、特許文献１に記載の電子機器において、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に固定しているのは、四隅のホルダ２２０のみである。また、このホルダ２２０は、上述したように、シリコーン系の樹脂またはゴムなどの弾性材料製である。このため、この電子機器は、例えば床に落下するなどして外から強い衝撃が加わると、ホルダ２２０によって固定された部分（例えば差込み部３６０）が衝撃に耐えきれず、タッチパネル４００がホルダ２２０から外れて剥離してしまうなどの不都合が想定される。
【００１９】
図８に示したように、タッチパネル４００を組付けた後さらにカバー５００を装着する場合は、タッチパネル４００がホルダ２２０から外れたとしても、タッチパネル４００がカバー５００を経て脱落することはないようにも思われる。しかしながら、このような構成においても、タッチパネル４００がホルダ２２０から外れると、すなわちタッチパネル４００が剥離すると、カバー５００内部においてタッチパネル４００がずれたり、ぐらついたりするなどの不都合は避けられない。また、上述したように、タッチパネル４００の剥離を防止するために、例えばタッチパネル４００とカバー５００とを頑丈に固定してしまうと、タッチパネル４００が湾曲しにくくなるため、タッチパネル４００を振動させる際の振幅を減殺してしまうという問題がある。
【００２０】
そこで本発明は、圧電素子等によりタッチパネルを湾曲振動させる電子機器において、防水、防塵対策を施しつつ、振動の減衰をできるだけ抑えることができる電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成する第１の観点に係る電子機器の発明は、
タッチパネルと、
前記タッチパネルを湾曲振動させる振動部と、
前記タッチパネルの操作領域が露出されている開口部を備える支持部材と、を備えた電子機器であって、
前記支持部材は、前記タッチパネルの表面と隙間をおいて延在するとともに前記開口部を備える天壁と、前記タッチパネルの裏面と隙間をおいて延在する底壁と、当該天壁と底壁とを前記タッチパネルを取り囲んで連結する周壁とを有し、
前記周壁のうち、少なくとも、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁が、前記タッチパネルに対して隙間をおいて配設され、
前記タッチパネルの表面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記天壁との隙間を埋める枠状の上部弾性体が配設されるとともに、当該タッチパネルの裏面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記底壁との隙間を埋める枠状の下部弾性体が配設され、
前記下部弾性体の枠辺のうち、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺に、前記タッチパネルを支持する支持部が配設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明よれば、圧電素子等によりタッチパネルを湾曲振動させる電子機器において、タッチパネルの振動を極力減衰させることなく、電子機器内への水や埃の入り込みを確実に抑制することができる電子機器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】図１に示すＡ−Ａに沿う断面図である。
【図３】図１に示す電子機器の筐体内に配設される支持部材等を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂに沿う断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の分解断面図である。
【図４】図３に示す支持部材内に配設されるタッチパネル等を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃに沿う断面図である。
【図５】図４に示すタッチパネル等を裏面から示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄに沿う断面図である。
【図６】タッチパネルの湾曲振動における振動面を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る電子機器に関し、図１に示すＡ−Ａに準じた位置での断面図である。
【図８】従来の電子機器の構造を説明する図である。
【図９】従来の電子機器の構造を説明する他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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、上部筐体１１と、下部筐体１２と、タッチパネル２１とを備えている。なお、タッチパネル２１については後述する。
【００２６】
上部筐体１１及び下部筐体１２は、両者が一体に組み合わさることにより、筐体１０を構成する。これら上部筐体１１と下部筐体１２との間は、これらが一体に組み合わされた状態においては、図示は省略するが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、適当な防水および防塵の措置がなされている。上部筐体１１及び下部筐体１２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、以下の説明においては、上部筐体１１と下部筐体１２との組み合わせ構造については、詳細な説明を省略する。
【００２７】
図２は、図１に示す電子機器１につき、図１に示すＡ−Ａに沿う断面図である。図２に示すように電子機器１は、筐体１０の内部にタッチパネル２１を備えていて、操作領域２１ａが筐体１０から露出している。また図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すようにタッチパネル２１は、その表面及び裏面に対して隙間をもたせた支持部材３０に取り囲まれるとともに、上部弾性体４１と下部弾性体４２によって、それらの隙間が封止されている。
【００２８】
本実施の形態においてタッチパネル２１は、例えば透明の樹脂材によって形成されている。図４（ａ）に示す例で、タッチパネル２１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。
【００２９】
また本実施の形態においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、２個の振動部２２が、タッチパネル２１の短辺側の近傍において、その短辺側の端縁２１ｂに沿う向きにほぼ並行に延在していて、例えば両面テープや接着剤等によってタッチパネル２１に固着されている。
【００３０】
この振動部２２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２１の操作領域２１ａ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２２は、例えば圧電素子であって、例えば図２に例示する回路基板５０上の制御部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２１を、図１に矢印で示す向き、すなわち、長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動させることができる。
【００３１】
タッチパネル２１は、例えば図２に例示する表示部６０の前面に配置して、表示部６０に表示し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）による接触を、対応するタッチパネル２１の操作領域において検出する。したがって、本実施の形態において、「タッチパネル」とは、例えばＬＣＤ等とすることができる表示部６０の前面に配置する、すなわち当該表示部６０とは別に設けられる部材を想定して説明する。また、タッチパネル２１は、操作領域２１ａに対する接触物の接触の位置を検出し、当該検出した接触の位置を、例えば上述した回路基板５０上の制御部に通知する。
【００３２】
このタッチパネル２１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で構成されたタッチパネルを用いることができる。なお、タッチパネル２１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２１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２１が光学式である場合は、タッチパネル２１は当該タッチパネル２１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２１に触れることは不要である。
【００３３】
上述した表示部６０は、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２１の操作領域２１ａ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。この表示部６０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。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。
【００３４】
本実施の形態において支持部材３０は、図３（ｂ）に示すように、上部支持部材３１、及び下部支持部材３２が、一体に組み合わさったものである。これら上部支持部材３１と下部支持部材３２との間は、これらが一体に組み合わされた状態においては、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、適当な防水および防塵の措置がなされている。図３（ｂ）、（ｃ）に示すように上部支持部材３１は、タッチパネル２１の表面に対して隙間をおいて延在する天壁３１ａを備えている。また天壁３１ａの中央部分には、天壁３１ａの表裏を貫通させた開口部３１ｂが形成されていて、この開口部３１ｂから操作領域２１ａを露出させている。そして上部支持部材３１は、天壁３１ａの外縁部を取り囲んで垂下する上部周壁３１ｃ（図３（ｃ）参照）を備えていて、下部支持部材３２は、上部周壁３１ｃから連続して垂下する下部周壁３２ａ（図３（ｃ）参照）を備えている。これら上部周壁３１ｃ及び下部周壁３２ａによって、支持部材３０は、タッチパネル２１を取り囲む周壁３０ａ（図３（ｂ）参照）を構成する。さらに下部支持部材３２は、タッチパネル２１の裏面に対して隙間をおいて延在する底壁３２ｂを備えている。
【００３５】
また、タッチパネル２１を取り囲む支持部材３０の周壁３０ａのうち、少なくとも、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁３０ａ１は、タッチパネル２１に対して隙間をおいて配設されている。ここで湾曲振動の「振動面」とは、図６に示すように、タッチパネルが湾曲振動する際に、振幅の変動する向きに沿う面を示す。すなわち、図１に示すように、タッチパネル２１が長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動する場合には、湾曲振動の振動面に対して直交する向きとは、図４（ａ）に示すタッチパネル２１の長辺側の端縁２１ｃに沿う向きとなる。また、振動部２２に圧電素子を用いる場合においては、当該圧電素子の延在する向きと直交する向きが、湾曲振動の振動面に対して直交する向きとなる。本実施の形態においてタッチパネル２１は、長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動するので、図３（ａ）、（ｂ）に示すタッチパネル２１の長辺側の端縁２１ｃは、第１の側壁３０ａ１に対して接近、離隔を繰り返すことになるが、少なくとも長辺側の端縁２１ｃは、第１の側壁３０ａ１の間には隙間が設けられているので、湾曲振動の妨げとはならない。なお可能であれば、図３（ａ）に示す、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に沿う向きに延在する第２の側壁３０ａ２側にもタッチパネル２１に対する隙間を設けることが好ましい。
【００３６】
タッチパネル２１の表面には、その縁部において、タッチパネル２１の外周、すなわち図４（ａ）に示す、短辺側の端縁２１ｂ及び長辺側の端縁２１ｃのそれぞれに沿って延在する、枠状の上部弾性体４１が設けられている。ここで「枠状」とは、一体に形成されたものに限られず、例えば辺毎に分離したものを組み合わせて形成されるものも含む。上部弾性体４１は、ゲル状の材料、例えば（株）タイカ製のαＧＥＬ（登録商標）で形成されるものであり、タッチパネル２１と天壁３１ａとの隙間寸法よりも若干厚くなっている。なお、ゲル状材料の硬度としては、ＪＩＳＫ２２０７で示す針入度（１／１０ｍｍ）にて、５５〜１００程度であることが好ましい。またタッチパネル２１の裏面には、図５に示すように、その縁部において、同じく短辺側の端縁２１ｂ及び長辺側の端縁２１ｃのそれぞれに沿って延在する、枠状の下部弾性体４２が設けられている。上部弾性体４１及び下部弾性体４２は、タッチパネル２１の湾曲振動の減衰をできるだけ抑えるために、振動部２２よりもタッチパネル２１の外周側に配設されている。ここで、下部弾性体４２は、上部弾性体４１と同様にゲル状の材料で構成される弾性部４２ａと、この弾性部４２ａよりも硬度が高い硬質の支持部４２ｂとからなる。支持部４２ｂは、例えば金属や樹脂等で形成されている。弾性部４２ａは、タッチパネル２１と底壁３２ｂとの隙間寸法よりも若干厚くなっていて、支持部４２ｂは、タッチパネル２１と底壁３２ｂとの隙間寸法と略同じ厚さとなっている。
【００３７】
そして支持部４２ｂは、下部弾性体４２の枠辺のうち、図５（ａ）、（ｂ）に示す、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺４２ｃに、その枠辺４２ｃに沿って設けられている。本実施の形態において弾性部４２ａは、支持部４２ｂの内側が枠状であり、両外側が矩形状であって、これらを接着剤やインサート成型によって固着させて一体化したものであるが、内側の枠状のみで弾性部４２ａを形成してもよい。なお、図５（ａ）に示す、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に沿う向きに延在する第２の枠辺４２ｄは、弾性部４２ａのみで構成されている。
【００３８】
上記のように構成される上部弾性体４１及び下部弾性体４２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、タッチパネル２１を表面、裏面から挟み込んで支持部材３０内に配設されている。この時、上部弾性体４１、及び下部弾性体４２の弾性部４２ａは変形して、タッチパネル２１と支持部材３０との隙間を、タッチパネル２１の全周に亘って埋めることができるので、これらの間からの水の浸入や埃の入り込みを阻止することができる。また、本実施の形態においてタッチパネル２１は、長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動するところ、タッチパネル２１は長辺側に配設される支持部４２ｂによって裏面から支持されるので、所期する高さのまま保持することができる。一方、タッチパネル２１の短辺側は、表側、裏側とも弾性体のみが密着しているので、湾曲振動の減衰を極力抑えることができる。
【００３９】
さらに本実施の形態においては、タッチパネル２１を収容した支持部材３０が筐体１０内に収められる。ここで図２に示すように支持部材３０は、枠状の防水テープ７０によって固着されるので、操作領域２１ａからの水の浸入や埃の入り込みを阻止することができる。
【００４０】
また本実施の形態においては、図２に示すように、操作領域２１ａを露出させる上部筐体１０の開口壁１１ａが、上部支持部材３１の開口部３１ｂ及び上部弾性体４１に、全周に亘って当接している。これにより、支持部材３０及び上部弾性体４１が操作領域２１ａ側にずれることがなくなるので、例えば電子機器１に落下等によって外から強い衝撃が加わる場合にも、タッチパネル２１は大きく位置ずれすることがなく、剥離のおそれを十分に排除することができる。なお、開口壁１１ａの先端部とタッチパネル２１の表面との間には隙間が設けられているので、タッチパネル２１が湾曲振動する際にも、開口壁１１ａの先端部がタッチパネル２１の表面に接触することはなく、湾曲振動が阻害されることはない。
【００４１】
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、振動部２２は２個に限られず、所要の湾曲振動の振幅に応じて任意の個数とすることができる。
【００４２】
また上述した、開口壁１１ａの先端部とタッチパネル２１の表面との隙間は、湾曲振動の振幅によっては広げる必要がある。この場合、上部弾性体４１が操作者によって直接触れられて、破損につながるおそれがある。ここで図７に示す、上部支持部材３１の開口部３１ｂに、上部弾性体４１の操作領域２１ａ側への飛び出しを抑える内壁３１ｄを設ける場合には、上記隙間から上部弾性体４１に触ることが困難になるので、意図しない破損を防止することができる。
【００４３】
そして本実施の形態においては、上述した上部支持部材３１及び下部支持部材３２が「支持部材３０」を構成するものであって、当該支持部材は、ディスプレイなどの表示部や制御部等を構成する基板などを含まないものとして説明した。しかしながら、本発明において、「支持部材」は上部支持部材３１及び下部支持部材３２に限定されず、例えば、筐体１０に上部支持部材３１及び下部支持部材３２を直接取り付けてタッチパネル２１を支持するようにすれば、上部筐体１１及び下部筐体１２を支持部材とすることもできる。同様に、表示部６０、回路基板５０など、種々の部材を支持部材とすることもできる。
【００４４】
また、本実施の形態においては、タッチパネル２１を支持する支持部４２ｂが、下部支持部材３２に組み込まれているものとして説明した。しかしながら、本発明の変形例として、支持部４２ｂに代えて支持部材３０の底壁と一体となる支持部を設けても、上述した効果と同様の効果が期待できる。
【００４５】
さらに、本発明は、タッチパネル２１に配設される上部弾性体４１、下部弾性体４２、及び支持部材３０を中心に特徴を有するものであり、その他の構成要素については、本明細書において説明した以外にも、種々の構成を採用することができる。例えば、上述した各実施の形態においては、タッチパネル２１の裏側に配置した表示部６０にオブジェクトを表示してタッチパネル２１が操作者の接触を検出する態様について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば表示部６０を有さずに、タッチパネルの操作領域２１ａ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態様を想定することもできる。
【００４６】
そして、上記実施の形態では、タッチパネル２１を用いて、当該タッチパネル２１の操作領域２１ａに対する接触を検出した。すなわち、上記実施の形態において、「タッチパネル２１」は、いわゆるタッチセンサのような部材を想定して説明した。しかしながら、本発明による電子機器に用いるタッチパネルは、操作者の指やスタイラスペンなどの接触物により接触されるものであれば任意のものとすることができる。
【００４７】
例えば、本発明による電子機器に用いるタッチパネル２１は、操作領域２１ａに対する接触物の接触の位置を検出しない（つまりセンシング機能を有さない）、単なる「パネル」のような部材とすることもできる。このような構成の電子機器においては、例えば、押圧の荷重を検出する荷重検出部をさらに設けることにより、所定の押圧荷重の基準を満たした場合に、タッチパネルに対する接触がなされたものと判定することができる。このような荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサ等をタッチパネルに設けたものとして構成することができる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、タッチパネル２１を用いて、当該タッチパネルの操作領域２１ａに対する接触を検出した。しかしながら、タッチパネルに対する押圧の荷重を検出して、所定の押圧荷重の基準が満たされた場合に、タッチパネルに対する接触がなされたものと判定することもできる。このような荷重の検出を行う場合、任意の個数の歪みゲージセンサ等をタッチパネルに設けて、押圧によるタッチパネルの歪みを検出することにより、当該歪みからタッチパネル対する押圧の荷重を算出するなどの構成を想定することができる。
【００４９】
このような荷重の検出は、タッチパネルにおける接触検出方式に応じて各種の構成を想定することができる。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が検出できれば、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。あるいは、静電容量方式の場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重が検出できる場合も、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。
【００５０】
また、振動部２２は、タッチパネル２１の全面に透明圧電素子を設けて構成したり、偏心モータを駆動信号の１周期で１回転させるようにして構成したり、することもできる。さらに、荷重検出部および振動部は、圧電素子を用いて構成する場合に、圧電素子を共用して荷重検出部兼振動部を構成することもできる。圧電素子は、圧力が加わると電力を発生し、電力が加えられると変形するためである。
【００５１】
また、上述したように、振動部２２は、荷重検出部も兼ねる圧電素子の出力に基づいて検出される押圧荷重が所定の基準を満たした際に、当該圧電素子等を駆動させて振動を発生するようにもできる。ここで、圧電素子の出力に基づいて検出される押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際とは、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値に達した際であってもよいし、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値を超えた際でもよいし、圧電素子の出力に基づいて触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。
【００５２】
上述した実施の形態においては、タッチパネル２１を表示部の上面に重ねて配置した構成を想定して説明した。本発明による電子機器は、このような構成にすることは必須ではなく、タッチパネルと表示部とを離間した構成にすることもできる。しかしながら、タッチパネルを表示部の上面に重ねて配置した構成とする方が、表示される画像と発生する振動との対応関係を、操作者に容易に認識させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の説明における表示部およびタッチパネルは、表示部と接触検出部との両機能を共通の基板に持たせる等により、一体化した装置によって構成されるようにしてもよい。このように表示部と接触検出部との両機能を一体化した装置の構成の一例としては、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し、この反射光を周辺の光電変換素子が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。
【００５４】
なお、振動部２２は、振動モータ（偏心モータ）などに基づいて電子機器を振動させることにより、タッチパネルを間接的に振動させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子機器
１０ 筐体
１１ 上部筐体
１１ａ 開口壁
１２ 下部筐体
２１ タッチパネル
２１ａ 操作領域
２１ｂ タッチパネルの短辺側の端縁
２１ｃ タッチパネルの長辺側の端縁
２２ 振動部
３０ 支持部材
３０ａ 周壁
３０ａ１ 第１の側壁
３１ 上部支持部材
３１ａ 天壁
３１ｂ 開口部
３１ｃ 上部周壁
３１ｄ 内壁
３２ 下部支持部材
３２ａ 下部周壁
３２ｂ 底壁
４１ 上部弾性体
４２ 下部弾性体
４２ａ 弾性部
４２ｂ 支持部
４２ｃ 第１の枠辺
５０ 回路基板
６０ 表示部
７０ 防水テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関するものである。より詳細には、本発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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湾曲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）。
【０００３】
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、上記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。
【０００４】
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。
【０００５】
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前記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、前記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。
【０００６】
この電子機器においては、図８に示すように、タッチパネル４００の裏面側の上辺（図の奥側）および下辺（図の手前側）に沿って、一対の圧電素子（ピエゾ素子）４２０が貼り付けられている。タッチパネル４００が操作者による接触を検出すると、この電子機器は、前記制御装置から圧電素子４２０に駆動信号（電圧）を付与する。この駆動信号を受信すると、圧電素子４２０は伸縮してタッチパネル４００を変形（湾曲）させるため、この電子機器は、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。
【０００７】
なお、この電子機器において、タッチパネル４００は、パネル固定用フレーム２１０を介して前記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。
【０００８】
図８に示すように、パネル固定用フレーム２１０には、前記タッチパネル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に固定する。
【０００９】
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。
【００１０】
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から形成されており、例えばシリコー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。
【００１１】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−４４４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述したように、特許文献１に記載の電子機器は、タッチパネルの振動による操作感を良好に確保することができるとともに、タッチパネルが固定されるように配置することができる。
【００１４】
ところで、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。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。
【００１５】
そこで、特許文献１に記載の電子機器において、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との間に防塵用クッションなどの部材を挿入することも考えられる。しかしながら、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、圧縮後の厚さの分だけタッチパネルが湾曲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という問題が生じる。
【００１６】
また、特許文献１に示されている電子機器に対して防水を施す場合、外部からの埃や水の浸入を防ぐために、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８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、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できる。このようにしてカバー５００とタッチパネル４００とを防水テープで固着すれば、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できる。
【００１７】
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ってしまう。このように、タッチパネル装置に防水対策を施すと、同時にタッチパネルを振動させる際の振幅を減殺してしまうという問題がある。
【００１８】
さらに、特許文献１に記載の電子機器において、タッチパネル４００をパネル固定用フレーム２１０に固定しているのは、四隅のホルダ２２０のみである。また、このホルダ２２０は、上述したように、シリコーン系の樹脂またはゴムなどの弾性材料製である。このため、この電子機器は、例えば床に落下するなどして外から強い衝撃が加わると、ホルダ２２０によって固定された部分（例えば差込み部３６０）が衝撃に耐えきれず、タッチパネル４００がホルダ２２０から外れて剥離してしまうなどの不都合が想定される。
【００１９】
図８に示したように、タッチパネル４００を組付けた後さらにカバー５００を装着する場合は、タッチパネル４００がホルダ２２０から外れたとしても、タッチパネル４００がカバー５００を経て脱落することはないようにも思われる。しかしながら、このような構成においても、タッチパネル４００がホルダ２２０から外れると、すなわちタッチパネル４００が剥離すると、カバー５００内部においてタッチパネル４００がずれたり、ぐらついたりするなどの不都合は避けられない。また、上述したように、タッチパネル４００の剥離を防止するために、例えばタッチパネル４００とカバー５００とを頑丈に固定してしまうと、タッチパネル４００が湾曲しにくくなるため、タッチパネル４００を振動させる際の振幅を減殺してしまうという問題がある。
【００２０】
そこで本発明は、圧電素子等によりタッチパネルを湾曲振動させる電子機器において、防水、防塵対策を施しつつ、振動の減衰をできるだけ抑えることができる電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成する第１の観点に係る電子機器の発明は、
タッチパネルと、
前記タッチパネルを湾曲振動させる振動部と、
前記タッチパネルの操作領域が露出されている開口部を備える支持部材と、を備えた電子機器であって、
前記支持部材は、前記タッチパネルの表面と隙間をおいて延在するとともに前記開口部を備える天壁と、前記タッチパネルの裏面と隙間をおいて延在する底壁と、当該天壁と底壁とを前記タッチパネルを取り囲んで連結する周壁とを有し、
前記周壁のうち、少なくとも、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁が、前記タッチパネルに対して隙間をおいて配設され、
前記タッチパネルの表面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記天壁との隙間を埋める枠状の上部弾性体が配設されるとともに、当該タッチパネルの裏面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記底壁との隙間を埋める枠状の下部弾性体が配設され、
前記下部弾性体の枠辺のうち、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺に、前記タッチパネルを支持する支持部が配設されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明よれば、圧電素子等によりタッチパネルを湾曲振動させる電子機器において、タッチパネルの振動を極力減衰させることなく、電子機器内への水や埃の入り込みを確実に抑制することができる電子機器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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。
【図２】図１に示すＡ−Ａに沿う断面図である。
【図３】図１に示す電子機器の筐体内に配設される支持部材等を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂに沿う断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の分解断面図である。
【図４】図３に示す支持部材内に配設されるタッチパネル等を示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃに沿う断面図である。
【図５】図４に示すタッチパネル等を裏面から示す、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＤ−Ｄに沿う断面図である。
【図６】タッチパネルの湾曲振動における振動面を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る電子機器に関し、図１に示すＡ−Ａに準じた位置での断面図である。
【図８】従来の電子機器の構造を説明する図である。
【図９】従来の電子機器の構造を説明する他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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、上部筐体１１と、下部筐体１２と、タッチパネル２１とを備えている。なお、タッチパネル２１については後述する。
【００２６】
上部筐体１１及び下部筐体１２は、両者が一体に組み合わさることにより、筐体１０を構成する。これら上部筐体１１と下部筐体１２との間は、これらが一体に組み合わされた状態においては、図示は省略するが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、適当な防水および防塵の措置がなされている。上部筐体１１及び下部筐体１２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、以下の説明においては、上部筐体１１と下部筐体１２との組み合わせ構造については、詳細な説明を省略する。
【００２７】
図２は、図１に示す電子機器１につき、図１に示すＡ−Ａに沿う断面図である。図２に示すように電子機器１は、筐体１０の内部にタッチパネル２１を備えていて、操作領域２１ａが筐体１０から露出している。また図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すようにタッチパネル２１は、その表面及び裏面に対して隙間をもたせた支持部材３０に取り囲まれるとともに、上部弾性体４１と下部弾性体４２によって、それらの隙間が封止されている。
【００２８】
本実施の形態においてタッチパネル２１は、例えば透明の樹脂材によって形成されている。図４（ａ）に示す例で、タッチパネル２１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。
【００２９】
また本実施の形態においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、２個の振動部２２が、タッチパネル２１の短辺側の近傍において、その短辺側の端縁２１ｂに沿う向きにほぼ並行に延在していて、例えば両面テープや接着剤等によってタッチパネル２１に固着されている。
【００３０】
この振動部２２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２１の操作領域２１ａ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２２は、例えば圧電素子であって、例えば図２に例示する回路基板５０上の制御部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２１を、図１に矢印で示す向き、すなわち、長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動させることができる。
【００３１】
タッチパネル２１は、例えば図２に例示する表示部６０の前面に配置して、表示部６０に表示し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）による接触を、対応するタッチパネル２１の操作領域において検出する。したがって、本実施の形態において、「タッチパネル」とは、例えばＬＣＤ等とすることができる表示部６０の前面に配置する、すなわち当該表示部６０とは別に設けられる部材を想定して説明する。また、タッチパネル２１は、操作領域２１ａに対する接触物の接触の位置を検出し、当該検出した接触の位置を、例えば上述した回路基板５０上の制御部に通知する。
【００３２】
このタッチパネル２１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で構成されたタッチパネルを用いることができる。なお、タッチパネル２１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２１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２１が光学式である場合は、タッチパネル２１は当該タッチパネル２１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２１に触れることは不要である。
【００３３】
上述した表示部６０は、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２１の操作領域２１ａ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。この表示部６０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。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。
【００３４】
本実施の形態において支持部材３０は、図３（ｂ）に示すように、上部支持部材３１、及び下部支持部材３２が、一体に組み合わさったものである。これら上部支持部材３１と下部支持部材３２との間は、これらが一体に組み合わされた状態においては、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、適当な防水および防塵の措置がなされている。図３（ｂ）、（ｃ）に示すように上部支持部材３１は、タッチパネル２１の表面に対して隙間をおいて延在する天壁３１ａを備えている。また天壁３１ａの中央部分には、天壁３１ａの表裏を貫通させた開口部３１ｂが形成されていて、この開口部３１ｂから操作領域２１ａを露出させている。そして上部支持部材３１は、天壁３１ａの外縁部を取り囲んで垂下する上部周壁３１ｃ（図３（ｃ）参照）を備えていて、下部支持部材３２は、上部周壁３１ｃから連続して垂下する下部周壁３２ａ（図３（ｃ）参照）を備えている。これら上部周壁３１ｃ及び下部周壁３２ａによって、支持部材３０は、タッチパネル２１を取り囲む周壁３０ａ（図３（ｂ）参照）を構成する。さらに下部支持部材３２は、タッチパネル２１の裏面に対して隙間をおいて延在する底壁３２ｂを備えている。
【００３５】
また、タッチパネル２１を取り囲む支持部材３０の周壁３０ａのうち、少なくとも、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁３０ａ１は、タッチパネル２１に対して隙間をおいて配設されている。ここで湾曲振動の「振動面」とは、図６に示すように、タッチパネルが湾曲振動する際に、振幅の変動する向きに沿う面を示す。すなわち、図１に示すように、タッチパネル２１が長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動する場合には、湾曲振動の振動面に対して直交する向きとは、図４（ａ）に示すタッチパネル２１の長辺側の端縁２１ｃに沿う向きとなる。また、振動部２２に圧電素子を用いる場合においては、当該圧電素子の延在する向きと直交する向きが、湾曲振動の振動面に対して直交する向きとなる。本実施の形態においてタッチパネル２１は、長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動するので、図３（ａ）、（ｂ）に示すタッチパネル２１の長辺側の端縁２１ｃは、第１の側壁３０ａ１に対して接近、離隔を繰り返すことになるが、少なくとも長辺側の端縁２１ｃは、第１の側壁３０ａ１の間には隙間が設けられているので、湾曲振動の妨げとはならない。なお可能であれば、図３（ａ）に示す、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に沿う向きに延在する第２の側壁３０ａ２側にもタッチパネル２１に対する隙間を設けることが好ましい。
【００３６】
タッチパネル２１の表面には、その縁部において、タッチパネル２１の外周、すなわち図４（ａ）に示す、短辺側の端縁２１ｂ及び長辺側の端縁２１ｃのそれぞれに沿って延在する、枠状の上部弾性体４１が設けられている。ここで「枠状」とは、一体に形成されたものに限られず、例えば辺毎に分離したものを組み合わせて形成されるものも含む。上部弾性体４１は、ゲル状の材料、例えば（株）タイカ製のαＧＥＬ（登録商標）で形成されるものであり、タッチパネル２１と天壁３１ａとの隙間寸法よりも若干厚くなっている。なお、ゲル状材料の硬度としては、ＪＩＳＫ２２０７で示す針入度（１／１０ｍｍ）にて、５５〜１００程度であることが好ましい。またタッチパネル２１の裏面には、図５に示すように、その縁部において、同じく短辺側の端縁２１ｂ及び長辺側の端縁２１ｃのそれぞれに沿って延在する、枠状の下部弾性体４２が設けられている。上部弾性体４１及び下部弾性体４２は、タッチパネル２１の湾曲振動の減衰をできるだけ抑えるために、振動部２２よりもタッチパネル２１の外周側に配設されている。ここで、下部弾性体４２は、上部弾性体４１と同様にゲル状の材料で構成される弾性部４２ａと、この弾性部４２ａよりも硬度が高い硬質の支持部４２ｂとからなる。支持部４２ｂは、例えば金属や樹脂等で形成されている。弾性部４２ａは、タッチパネル２１と底壁３２ｂとの隙間寸法よりも若干厚くなっていて、支持部４２ｂは、タッチパネル２１と底壁３２ｂとの隙間寸法と略同じ厚さとなっている。
【００３７】
そして支持部４２ｂは、下部弾性体４２の枠辺のうち、図５（ａ）、（ｂ）に示す、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺４２ｃに、その枠辺４２ｃに沿って設けられている。本実施の形態において弾性部４２ａは、支持部４２ｂの内側が枠状であり、両外側が矩形状であって、これらを接着剤やインサート成型によって固着させて一体化したものであるが、内側の枠状のみで弾性部４２ａを形成してもよい。なお、図５（ａ）に示す、タッチパネル２１の湾曲振動の振動面に沿う向きに延在する第２の枠辺４２ｄは、弾性部４２ａのみで構成されている。
【００３８】
上記のように構成される上部弾性体４１及び下部弾性体４２は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、タッチパネル２１を表面、裏面から挟み込んで支持部材３０内に配設されている。この時、上部弾性体４１、及び下部弾性体４２の弾性部４２ａは変形して、タッチパネル２１と支持部材３０との隙間を、タッチパネル２１の全周に亘って埋めることができるので、これらの間からの水の浸入や埃の入り込みを阻止することができる。また、本実施の形態においてタッチパネル２１は、長辺側よりも短辺側が大きく撓む向きに湾曲振動するところ、タッチパネル２１は長辺側に配設される支持部４２ｂによって裏面から支持されるので、所期する高さのまま保持することができる。一方、タッチパネル２１の短辺側は、表側、裏側とも弾性体のみが密着しているので、湾曲振動の減衰を極力抑えることができる。
【００３９】
さらに本実施の形態においては、タッチパネル２１を収容した支持部材３０が筐体１０内に収められる。ここで図２に示すように支持部材３０は、枠状の防水テープ７０によって固着されるので、操作領域２１ａからの水の浸入や埃の入り込みを阻止することができる。
【００４０】
また本実施の形態においては、図２に示すように、操作領域２１ａを露出させる上部筐体１０の開口壁１１ａが、上部支持部材３１の開口部３１ｂ及び上部弾性体４１に、全周に亘って当接している。これにより、支持部材３０及び上部弾性体４１が操作領域２１ａ側にずれることがなくなるので、例えば電子機器１に落下等によって外から強い衝撃が加わる場合にも、タッチパネル２１は大きく位置ずれすることがなく、剥離のおそれを十分に排除することができる。なお、開口壁１１ａの先端部とタッチパネル２１の表面との間には隙間が設けられているので、タッチパネル２１が湾曲振動する際にも、開口壁１１ａの先端部がタッチパネル２１の表面に接触することはなく、湾曲振動が阻害されることはない。
【００４１】
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、振動部２２は２個に限られず、所要の湾曲振動の振幅に応じて任意の個数とすることができる。
【００４２】
また上述した、開口壁１１ａの先端部とタッチパネル２１の表面との隙間は、湾曲振動の振幅によっては広げる必要がある。この場合、上部弾性体４１が操作者によって直接触れられて、破損につながるおそれがある。ここで図７に示す、上部支持部材３１の開口部３１ｂに、上部弾性体４１の操作領域２１ａ側への飛び出しを抑える内壁３１ｄを設ける場合には、上記隙間から上部弾性体４１に触ることが困難になるので、意図しない破損を防止することができる。
【００４３】
そして本実施の形態においては、上述した上部支持部材３１及び下部支持部材３２が「支持部材３０」を構成するものであって、当該支持部材は、ディスプレイなどの表示部や制御部等を構成する基板などを含まないものとして説明した。しかしながら、本発明において、「支持部材」は上部支持部材３１及び下部支持部材３２に限定されず、例えば、筐体１０に上部支持部材３１及び下部支持部材３２を直接取り付けてタッチパネル２１を支持するようにすれば、上部筐体１１及び下部筐体１２を支持部材とすることもできる。同様に、表示部６０、回路基板５０など、種々の部材を支持部材とすることもできる。
【００４４】
また、本実施の形態においては、タッチパネル２１を支持する支持部４２ｂが、下部支持部材３２に組み込まれているものとして説明した。しかしながら、本発明の変形例として、支持部４２ｂに代えて支持部材３０の底壁と一体となる支持部を設けても、上述した効果と同様の効果が期待できる。
【００４５】
さらに、本発明は、タッチパネル２１に配設される上部弾性体４１、下部弾性体４２、及び支持部材３０を中心に特徴を有するものであり、その他の構成要素については、本明細書において説明した以外にも、種々の構成を採用することができる。例えば、上述した各実施の形態においては、タッチパネル２１の裏側に配置した表示部６０にオブジェクトを表示してタッチパネル２１が操作者の接触を検出する態様について説明した。しかしながら、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、例えば表示部６０を有さずに、タッチパネルの操作領域２１ａ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態様を想定することもできる。
【００４６】
そして、上記実施の形態では、タッチパネル２１を用いて、当該タッチパネル２１の操作領域２１ａに対する接触を検出した。すなわち、上記実施の形態において、「タッチパネル２１」は、いわゆるタッチセンサのような部材を想定して説明した。しかしながら、本発明による電子機器に用いるタッチパネルは、操作者の指やスタイラスペンなどの接触物により接触されるものであれば任意のものとすることができる。
【００４７】
例えば、本発明による電子機器に用いるタッチパネル２１は、操作領域２１ａに対する接触物の接触の位置を検出しない（つまりセンシング機能を有さない）、単なる「パネル」のような部材とすることもできる。このような構成の電子機器においては、例えば、押圧の荷重を検出する荷重検出部をさらに設けることにより、所定の押圧荷重の基準を満たした場合に、タッチパネルに対する接触がなされたものと判定することができる。このような荷重検出部は、任意の個数の歪みゲージセンサ等をタッチパネルに設けたものとして構成することができる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、タッチパネル２１を用いて、当該タッチパネルの操作領域２１ａに対する接触を検出した。しかしながら、タッチパネルに対する押圧の荷重を検出して、所定の押圧荷重の基準が満たされた場合に、タッチパネルに対する接触がなされたものと判定することもできる。このような荷重の検出を行う場合、任意の個数の歪みゲージセンサ等をタッチパネルに設けて、押圧によるタッチパネルの歪みを検出することにより、当該歪みからタッチパネル対する押圧の荷重を算出するなどの構成を想定することができる。
【００４９】
このような荷重の検出は、タッチパネルにおける接触検出方式に応じて各種の構成を想定することができる。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が検出できれば、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。あるいは、静電容量方式の場合には、静電容量の変化に基づく出力信号の変化から荷重が検出できる場合も、歪みゲージセンサを用いることなく構成することができる。
【００５０】
また、振動部２２は、タッチパネル２１の全面に透明圧電素子を設けて構成したり、偏心モータを駆動信号の１周期で１回転させるようにして構成したり、することもできる。さらに、荷重検出部および振動部は、圧電素子を用いて構成する場合に、圧電素子を共用して荷重検出部兼振動部を構成することもできる。圧電素子は、圧力が加わると電力を発生し、電力が加えられると変形するためである。
【００５１】
また、上述したように、振動部２２は、荷重検出部も兼ねる圧電素子の出力に基づいて検出される押圧荷重が所定の基準を満たした際に、当該圧電素子等を駆動させて振動を発生するようにもできる。ここで、圧電素子の出力に基づいて検出される押圧荷重が触感を呈示する基準を満たした際とは、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値に達した際であってもよいし、検出される押圧荷重が触感を呈示する基準値を超えた際でもよいし、圧電素子の出力に基づいて触感を呈示する基準値が検出された際でもよい。
【００５２】
上述した実施の形態においては、タッチパネル２１を表示部の上面に重ねて配置した構成を想定して説明した。本発明による電子機器は、このような構成にすることは必須ではなく、タッチパネルと表示部とを離間した構成にすることもできる。しかしながら、タッチパネルを表示部の上面に重ねて配置した構成とする方が、表示される画像と発生する振動との対応関係を、操作者に容易に認識させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の説明における表示部およびタッチパネルは、表示部と接触検出部との両機能を共通の基板に持たせる等により、一体化した装置によって構成されるようにしてもよい。このように表示部と接触検出部との両機能を一体化した装置の構成の一例としては、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し、この反射光を周辺の光電変換素子が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。
【００５４】
なお、振動部２２は、振動モータ（偏心モータ）などに基づいて電子機器を振動させることにより、タッチパネルを間接的に振動させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１ 電子機器
１０ 筐体
１１ 上部筐体
１１ａ 開口壁
１２ 下部筐体
２１ タッチパネル
２１ａ 操作領域
２１ｂ タッチパネルの短辺側の端縁
２１ｃ タッチパネルの長辺側の端縁
２２ 振動部
３０ 支持部材
３０ａ 周壁
３０ａ１ 第１の側壁
３１ 上部支持部材
３１ａ 天壁
３１ｂ 開口部
３１ｃ 上部周壁
３１ｄ 内壁
３２ 下部支持部材
３２ａ 下部周壁
３２ｂ 底壁
４１ 上部弾性体
４２ 下部弾性体
４２ａ 弾性部
４２ｂ 支持部
４２ｃ 第１の枠辺
５０ 回路基板
６０ 表示部
７０ 防水テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルと、
前記タッチパネルを湾曲振動させる振動部と、
前記タッチパネルの操作領域が露出されている開口部を備える支持部材と、を備えた電子機器であって、
前記支持部材は、前記タッチパネルの表面と隙間をおいて延在するとともに前記開口部を備える天壁と、前記タッチパネルの裏面と隙間をおいて延在する底壁と、当該天壁と底壁とを前記タッチパネルを取り囲んで連結する周壁とを有し、
前記周壁のうち、少なくとも、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁が、前記タッチパネルに対して隙間をおいて配設され、
前記タッチパネルの表面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記天壁との隙間を埋める枠状の上部弾性体が配設されるとともに、当該タッチパネルの裏面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記底壁との隙間を埋める枠状の下部弾性体が配設され、
前記下部弾性体の枠辺のうち、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺に、前記タッチパネルを支持する支持部が配設されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
タッチパネルと、
前記タッチパネルを湾曲振動させる振動部と、
前記タッチパネルの操作領域が露出されている開口部を備える支持部材と、を備えた電子機器であって、
前記支持部材は、前記タッチパネルの表面と隙間をおいて延在するとともに前記開口部を備える天壁と、前記タッチパネルの裏面と隙間をおいて延在する底壁と、当該天壁と底壁とを前記タッチパネルを取り囲んで連結する周壁とを有し、
前記周壁のうち、少なくとも、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の側壁が、前記タッチパネルに対して隙間をおいて配設され、
前記タッチパネルの表面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記天壁との隙間を埋める枠状の上部弾性体が配設されるとともに、当該タッチパネルの裏面に、当該タッチパネルの外周に沿って設けられて前記底壁との隙間を埋める枠状の下部弾性体が配設され、
前記下部弾性体の枠辺のうち、前記湾曲振動の振動面に対して直交する向きに延在する第１の枠辺に、前記タッチパネルを支持する支持部が配設されていることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７３８９７（Ｐ２０１２−１７３８９７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４０１０（Ｐ２０１１−３４０１０）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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