CN110869894A

CN110869894A - 输入装置

Info

Publication number: CN110869894A
Application number: CN201880043495.2A
Authority: CN
Inventors: 中村五郎; 武田正; 北原裕士
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2020-03-06
Also published as: US20200142489A1; JP2019012408A; WO2019003871A1; DE112018003370T5

Abstract

本发明的输入装置100具有具备触摸面板13的输入单元1、包围输入单元1的外周侧的框部2以及使输入单元1沿X方向振动的致动器3。输入单元1和框部2的构成为：即使在触摸面板13的面内方向上对置的框部2和外周部5的相对位置由于输入单元1的振动而变化，用户也难以感觉到视觉上的变化，难以获得运动感。具体而言，优选外周部5及框部2都是素色，且是同色或同色系。另外，如果外周部5及框部2为素色，则颜色也可以不同。在框部2形成图案的情况下，优选在作为振动方向的X方向没有变化且在振动方向上不间断的图案。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及可以使触摸面板的输入面振动的输入装置。

背景技术

使用触摸面板的输入装置与使用机械开关的机械式输入装置不同，一方面具有可以由软件自由地构成输入画面这一优点，另一方面，无法给操作者带来进行输入操作的感受。于是，提出了一种使输入面伴随输入操作而振动的技术。专利文献1记载的触摸面板装置从致动器向具备显示装置和触摸面板的可动面板传递振动。可动面板配置在形成于框体的窗部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－34991号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1所记载的触摸面板装置中，可动面板(触摸面板及显示装置)一体地振动，但框体不会振动。因此，当可动面板振动时，可能在视觉上被认为振动。例如，若在框体和可动面板的边界形成有花纹等图案，则图案成为标记可能在视觉上被认为振动。

在通过触觉来感觉振动的输入装置中，当不是通过触觉而是在视觉上被认为振动时，视觉可能形成干扰而难以感受到预期的触觉。例如，当通过视觉识别振动时，会感到是输入装置及其周围的设备本体整体摇晃，可能难以从触摸到触摸面板的手指尖感受到预期的触觉。

鉴于以上的问题，本发明的技术问题在于，在通过触觉认知振动的输入装置中，使用户恰当地认知振动。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种输入装置，其具备：输入单元，所述输入单元具备显示部及与所述显示部重叠的触摸面板；框部，所述框部包围所述输入单元；以及致动器，所述致动器使所述输入单元相对于所述框部在所述触摸面板的面内方向上振动，所述输入单元具备在所述面内方向上与所述框部对置的外周部，当所述输入单元通过所述致动器在振动方向上振动时，从基于所述框部和所述外周部的相对位置的变化的视觉变化获得的运动感比通过触摸所述触摸面板的触觉获得的运动感小。

在本发明中，在使具备显示装置及触摸面板的输入单元振动以使触摸到触摸面板的手指感受到振动时，通过触摸到触摸面板的触觉获得的运动感比从基于振动的部位(输入单元的外周部)和不振动的部位(框部)的相对位置的变化的视觉上的变化获得的运动感大。因此，对于用户来说，主要通过触觉认知振动，很难在视觉上认知振动。因此，可以减少视觉形成干扰使得用户难以感受到预期的触觉的可能性，所以可以使用户恰当地认知振动。

例如，理想的是，所述框部具备沿所述振动方向延伸的第一框部，在所述第一框部设置有第一图案，所述第一图案在所述振动方向上没有变化，且在所述振动方向上不间断。在不振动的部位(框部)，若在沿振动方向延伸的部分(第一框部)形成有在振动方向上有变化的图案、在振动方向上有间断的图案，图案就会成为运动的标记，因此，很容易在视觉上感受到运动。但是，如果是在振动方向上没有变化且不间断的图案，则即使输入单元振动也不会成为识别运动的标记，所以难以在视觉上识别输入单元的运动。因此，可以减少视觉形成干扰而使用户难以感受到预期的触觉的可能性。

另外，理想的是，所述框部具备沿所述振动方向延伸的第一框部，在所述第一框部设置有第一图案，所述外周部具备连接沿所述振动方向延伸的部分和沿与所述振动方向交叉的方向延伸的部分的角部，所述第一图案至少在所述第一框部和所述角部在所述面内方向对置的位置，在所述振动方向上没有变化，且在所述振动方向不间断。这样，在第一框部，在与振动的输入单元的角部对置的位置，第一图案以不会成为动作的标记的形式形成。因此，很难在视觉上识别输入单元的运动，所以视觉形成干扰而使用户难以感受到预期的触觉的可能性少。

在本发明中，理想的是，所述框部的至少内周部分是素色。另外，理想的是，所述外周部是素色。这样，如果振动的部位和不振动的部位的边界附近(框部的内周部和外周部)是素色，则没有运动的标记，因此，难以在视觉上感收到运动。所以即使输入单元振动，振动也也难以被识别到，因此，视觉形成干扰而使用户难以感受到预期的触觉的可能性少。

在这种情况下，理想的是，所述框部的至少内周部分及所述外周部都是素色且为同色系。另外，更理想的是，所述框部的至少内周部分及所述外周部都是素色且为同色。这样，只要振动的部位和不振动的部位是素色且为同色或同色系，就可以认为一体的区域。因此，即使输入单元振动，动作也难以在视觉上被识别到，因此，视觉形成干扰而使用户难以感受到预期的触觉的可能性少。

在本发明中，理想的是，所述内周部分的与所述外周部对置的方向的宽度为1厘米以上。本发明人确认，通过在振动的部位和不振动的部位的边界附近以1厘米以上的宽度设置没有运动的标记的部分，变得难以识别运动，直至采用这样的构成。由此，能够减少视觉形成干扰而使用户感受到预期的触觉的可能性。

在本发明中，理想的是，所述显示部具备供所述触摸面板重叠的显示面，所述显示面具备显示区域和设置于所述显示区域的外周侧的非显示区域，所述外周部包括所述非显示区域。这样，显示区域的显示内容成为标记使得在视觉上识别到运动的可能性少。

在本发明中，理想的是，所述框部和所述触摸面板位于同一面上。这样，能够将输入单元的输入面(触摸面板的表面)形成平坦面，使其与周围的框部无台阶。因此，可以构成为在振动的部位和不振动的部位之间没有台阶，振动的部位和不振动的部位看作一体。

在本发明中，可以采用如下方式：所述致动器具备可动体及支承体、使所述可动体相对于所述支承体沿所述振动方向振动的驱动电路以及连接所述可动体和所述支承体的连接体，所述输入单元固定于所述支承体。

发明效果

根据本发明，在使具备显示部及触摸面板的输入单元振动而感受到触觉时，通过触摸到触摸面板的触觉获得的运动感比根据振动的部位(与输入单元的框部的外周部)和不振动的部位(框部)的视觉上的变化获得的运动感大。因此，对于用户来说，主要通过触觉来认知振动，在视觉上难以认知振动。因此，可以减少视觉形成干扰而使用户难以感受到预期的触觉的可能性，因此，能够使用户恰当地认知振动。

附图说明

图1是表示应用了本发明的输入装置的截面结构的说明图。

图2是表示图1所示的输入装置的俯视结构的说明图。

图3是表示实施方式1、2的外周部和框部的平面结构的局部放大图。

图4是表示实施方式3的外周部和框部的平面结构的局部放大图。

图5是表示实施方式4的外周部和框部的平面结构的局部放大图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中，将相互交叉的三个方向设为X方向、Y方向以及Z方向，在X方向的一侧标注X1，在X方向的另一侧标注X2，在Y方向的一侧标注Y1，在Y方向的另一侧标注Y2，在Z方向的一侧标注Z1，在Z方向的另一侧标注Z2进行说明。输入单元1具备触摸面板13，X方向及Y方向是触摸面板13的输入面13a的面内方向，X方向是输入单元1振动的方向。另外，Z方向是相对于输入面13a的法线方向。

(整体构成)

图1是表示应用了本发明的输入装置100的截面结构的说明图，图2是表示图1的输入装置100的平面结构的说明图。输入装置100具备触摸面板式的输入单元1、包围输入单元1的外周侧的框部2、使输入单元1相对框部2振动的致动器3、以及支承输入单元1的框架4。框部2相对于框架4固定或与之一体地形成。或者，框部2也可以从框架4分离并各自单独被支承。输入装置100被用作用于操作各种设备的操作面板。例如，输入装置100被安装于车辆的内部作为用于操作搭载于车辆的设备的操作面板。在这种情况下，框架4被固定在车辆的构成零件上。另外，也可以使用形成于车辆的内装面板的开口的边缘部分作为框部2。

输入单元1具备液晶显示面板或有机电致发光显示面板等直视式显示面板即显示部10和相对于显示部10在Z方向的另一侧Z2重叠设置的透光性的触摸面板13。显示部10及触摸面板13由未图示的保持架部件保持。触摸面板13例如是静电容量方式的触摸面板，配置于输入单元1的表面。

在显示部10中，在朝向Z方向的另一侧Z2的显示面10a设置有显示各种信息及开关等的长方形显示区域11和包围显示区域11的外周侧的长方形框状的非显示区域12(参照图2)。触摸面板13的输入面13a至少设置于与显示区域11重叠的范围。用户可以通过将指尖触摸输入面13a中由显示部10显示开关的部分进行信息的输入。输入装置100将输入结果输出到上位控制单元(未图示)。

如图1所示，框架4具备配置于输入单元1的背面侧(Z方向的一侧Z1)的底板部41和从底板部41向Z方向的另一侧Z2立起的侧板部42。输入单元1经由弹性部件43被底板部41支承。弹性部件43例如是板簧。或者，也可以使用橡胶块作为弹性部件43。在本实施方式中，侧板部42包围输入单元1的外周侧，在侧板部42的Z方向的另一侧Z2的前端设置有框部2。此外，如上所述，框部2可以与侧板部42一体形成，也可以是与侧板部42分体的部件。另外，也可以不设置侧板部42而由与框架4不同的支承部件支承框部2。

(致动器)

在本实施例中，输入单元1的平面形状是长方形。致动器3被配置于输入单元1和底板部41之间，且固定于输入单元1的背面侧(Z方向的一侧Z1)。在本实施方式中，致动器3被固定于输入单元1的中央的一个部位，但也可以将致动器3固定在多个部位并同步驱动。致动器3产生X方向的振动。通过驱动致动器3，致动器3的振动被输入到输入单元1。其结果是，输入单元1相对于框架4和框部2在X方向上振动。

如图1所示，致动器3具有支承体31及可动体32、连接可动体32和支承体31的连接体33以及使可动体32相对于支承体31相对移动的驱动电路(未图示)。可动体32被收容于支承体31的内侧，支承体31固定于输入单元1的背面侧。连接体33具有弹性或粘弹性。驱动电路沿X方向驱动可动体32，使可动体32沿X方向振动。连接体33在可动体32沿X方向振动时，追随可动体32的移动而沿剪切方向变形，同时，适当地抑制驱动可动体32时的共振。

在本实施方式的致动器3中，驱动电路(省略图示)是具备保持于支承体31及可动体32的一方的线圈和保持于支承体31及可动体32的另一方的磁铁的磁驱动电路。线圈和磁铁在Z方向上对置。当向线圈施加交流电时，磁铁和线圈在X方向上相对移动，其结果是，可动体32相对于支承体31沿X方向振动。当可动体32沿X方向振动时，致动器3的重心沿X方向变化，因此，致动器3输出X方向的振动。致动器3经由固定于输入单元1的支承体31将X方向的振动输出到输入单元1。

(框部)

如图2所示，框部2是比输入单元1大一圈的长方形框，具备在输入单元1的Y方向的两侧沿X方向(振动方向)延伸的第一框部21、22和在输入单元1的X方向的两侧沿Y方向(与振动方向交叉的方向)延伸的第二框部23、24。另外，框部2具备连接沿X方向延伸的第一框部21、22和沿Y方向延伸的第二框部23、24的角部25。此外，第一框部21、22及第二框部23、24可以不是一体，也可以相互分离。另外，框部2也可以与设置输入装置100的设备主体一体地构成。例如，在车辆的内装面板上形成开口，将输入单元1配置在开口内来构成输入装置100的情况下，内装面板的开口边缘部分构成框部2。

如图1所示，框部2和输入单元1整体构成平坦的面。即，框部2具有与触摸面板13的输入面13a朝向相同的方向(即，Z方向的另一侧Z2)的表面2a，表面2a与输入面13a位于同一面上。在输入单元1的外周缘和框部2的内周缘之间设置有恒定宽度的间隙S。在本实施方式中，间隙S相对于输入单元1在X方向的两侧及Y方向的两侧的所有方向上具有相同的宽度。致动器3使输入单元1在该间隙S的范围内沿X方向振动。

(外周部)

输入单元1具备在输入面13a的面内方向(X方向及Y方向)与框部2对置的外周部5。外周部5是输入单元1的外周部。在本实施方式中，不显示信息及开关等的非显示区域12成为外周部5。外周部5也可以包括保持显示部10及触摸面板13的保持架(未图示)的端面。

外周部5具备在输入单元1的Y方向的两侧的端部沿X方向(振动方向)延伸的第一外周部51、52和在输入单元1的X方向的两侧的端部沿Y方向(与振动方向交叉的方向)延伸的第二外周部53、54。第一外周部51、52沿着第一框部21、22延伸，与第一框部21、22在Y方向上对置。另外，第二外周部53、54沿着第二框部23、24延伸，与第二框部23、24在X方向上对置。另外，外周部5具备连接沿X方向延伸的第一外周部51、52和沿Y方向延伸的第二外周部53、54的角部55。

(外周部和框部的平面结构)

图3～图5是表示外周部5和框部2的平面结构的局部放大图，图3(a)表示实施方式1的平面结构，图3(b)表示实施方式2的平面结构。图4表示实施方式3的平面结构，图5表示实施方式4的平面结构。在实施方式1～4中，输入单元1和框部2构成为：即使作为在触摸面板13的面内方向对置的部位的框部2及外周部5的相对位置由于输入单元1的振动而变化，用户也难以将该相对位置的变化感受为视觉上的变化，难以从视觉上的变化获得运动感。另外，即使从由于框部2和外周部5的相对位置的变化引起的视觉的变化获得运动(振动)感，与通过触摸输入单元1的输入面13a获得的运动感相比，从视觉上的变化获得的运动感也减小。因此，构成为：当使输入单元1振动时，视觉上不能认知到运动(振动)，或者即使在视觉上认知到了运动(振动)，在视觉上认知的运动(振动)无法干扰触觉上认知的运动(振动)感。因此，可以使用户通过触觉从触摸输入面13a的用户的手指感受到预期的振动。

如图3(a)所示，在实施方式1中，外周部5及框部2均为素色，且为同色。在本说明书中，素色意味着由凹凸形成的图案及由线或颜色形成的图案都没有形成。另外，图案包含花纹、图形、文字等的任意形状。这样，如果在外周部5及框部2完全没有形成图案，则即使框部2相对于外周部5相对运动，也没有用于将该相对位置的变化识别为视觉上的变化的标记。因此，在输入单元1振动的情况下难以感觉到视觉上的变化，所以难以从视觉变化获得运动感。因此，可以使得通过触觉认知的运动感不会被视觉所干扰。

如图3(b)所示，实施方式2的外周部5及框部2都是素色，但颜色不同。这样，即使颜色不同，只要外周部5和框部2都是素色，则即使框部2相对于外周部5在X方向上相对运动，也没有用于识别其相对位置的变化的标记。因此，在输入单元1振动的情况下难以感觉到视觉上的变化，难以从视觉变化获得运动感。因此，通过这样的构成，可以使通过触觉认知的运动感不被视觉所干扰。此外，在外周部5和框部2的颜色不同的情况下，与完全不同的颜色相比，优选为同色系。

如图4所示，在实施方式3中，外周部5为素色，且框部2的内周部分29为素色。框部2的内周部分29优选与外周部5同色，但也可以是不同的颜色。在不同的颜色的情况下，优选为同色系。框部2的内周部分29的宽度D为1厘米以上。本发明人确认：只要在框部2中将与外周部5相邻的部分以至少1厘米的宽度形成素色，则即使框部2相对于外周部5在X方向上相对运动，也难以识别其相对位置的变化，难以在视觉上识别输入单元1的运动，直至提出了这样的构成。特别是确认：只要内周部分29的颜色与外周部5相同，则即使内周部分29的宽度为1厘米左右，在输入单元1振动的情况下也难以感觉到视觉上的变化，难以从视觉变化获得运动感。因此，通过这样的构成，可以使通过触觉所认知的运动感不被视觉所干扰。

如图5所示，在实施方式4中，外周部5为素色，但在框部2上形成有图案。例如，在沿X方向(振动方向)延伸的第一框部21形成有沿X方向(振动方向)延伸的直线状的第一图案P1。第一图案P1只要是在X方向(振动方向)没有变化，且在X方向(振动方向)没有间断的图案即可。例如，第一图案P1也可以是将颜色涂分成沿X方向延伸的带状的配色图案。或者，也可以将由凹凸构成的图案形成为沿X方向延伸的带状。另外，也可以是将这些图案组合而形成的图案。

这样，在将振动方向没有变化且在振动方向没有间断的第一图案P1设置于框部2沿振动方向延伸的部分的情况下，即使外周部5相对于框部2在振动方向上相对地运动，第一图案P1也难以成为用于在视觉上识别输入单元1相对于框部2的运动的标记。因此，即使输入单元1沿X方向振动，也难以从第一图案P1感到视觉上的变化，难以从视觉的变化获得运动感。因此，通过这样的构成，可以使通过触觉认知的运动感不被视觉所干扰。

形成第一图案P1的部位是在框部2中沿X方向延伸的部位。例如，不仅第一框部21而且也可以在第一框部22形成第一图案P1。另外，理想的是，第一图案P1延伸到连接沿X方向延伸的第一框部21、22和沿Y方向延伸的第二框部23、24的角部25。例如，在图5所示的实施方式4中，第一图案P1形成于框部2的第一框部21及角部25，且不间断地延伸到框部2的X方向的一侧X1的端缘。这样，在第一图形P1从第一框部21到角部25不间断且不变化地延伸的情况下，在框部2中第一图案P1延伸的范围包含与连接输入单元1的第一外周部51和第二外周部53的角部55在Y方向上对置的位置。Y方向是触摸面板13的面内方向，是与作为振动方向的X方向交叉的方向。

在图5中，用符号X0表示的范围表示在输入单元1振动时，输入单元1的角部55沿X方向位移的移动范围。在实施方式4中，第一图案P1延伸的范围是包括输入单元1的角部55的移动范围X0的范围。例如，优选第一图案P1向移动范围X0的X方向的两侧分别延伸至少4厘米左右。

这样，在实施方式4中，第一图案P1在X方向不变化且在X方向不间断地设置在包含在框部2中与输入单元1的角部55在Y方向(即，与振动方向交叉的方向)上对置的位置的范围。由于设置于这样的范围的第一图案P1难以成为用于在视觉上识别输入单元1的角部55沿X方向移动的标记，所以即使输入单元1沿X方向振动，也难以从第一图案P1将振动感觉为视觉上的变化，难以从视觉变化获得运动感。

此外，不符合本发明的第一图案P1的图案是在振动方向上有变化的图案、或者在振动方向上有间断的图案。振动方向上有变化的图案是根据振动方向的位置而变化的图案，例如在振动方向是X方向的情况下，有Y方向的位置根据X方向的位置而变化的波状的图案、根据X方向的位置颜色、花纹而变化的图案等。另外，作为在振动方向上有间断的图案，有图案在X方向的一部分被切断的图案、图案在X方向以恒定节距间断的图案。这种图案容易成为识别框部2和外周部5的振动方向的相对位置变化的标记，因此，容易在视觉上识别输入单元1的振动。因此，通过触觉认知的运动感可能被视觉干扰，难以感受到预期的振动。

(本实施例的主要的效果)

如上所述，在本实施方式的输入装置100中，在使输入单元1振动而使接触到触摸面板13的手指感到振动时，与根据基于与振动部位(输入单元1的外周部5)和不振动的部位(框部2)相对位置的变化的视觉上的变化获得的运动感相比，通过触碰触摸面板13的触觉获得的运动感变得更大。因此，用户主要通过触觉来认知振动，在视觉上难以认知到振动。因此，可以减少视觉形成干扰而使用户难以感受到预期的触觉的可能性，所以可以使用户适当地认知振动。而且，作为获得这种感觉的结构，可以采用图3～图5所示的实施方式1～5的平面结构。

此外，虽然上述方式是输入单元1在X方向上振动的方式，但本发明可以适用于输入单元1沿Y方向振动的方式及输入单元1沿X方向及Y方向这两个方向振动的方式。

另外，上述实施方式是输入单元1的表面(输入面13a)和框部2的表面2a位于同一面上的平坦的结构，但也可以是输入面13a和表面2a存在台阶。例如，也可以构成为框部2位于比输入单元1靠前方(Z方向的另一侧Z2)。在这种情况下，也可以构成为：从Z方向观察，输入单元1的外周缘与框部2重叠，输入单元1的外周缘被框部2隐藏。

附图标记说明

1…输入单元；2...框部；2a…表面；3…致动器；4…框架；5…外周部；10…显示部；10a…显示面；11显示区域；12...非显示区域；13...触摸面板；13a…输入面；21、22…第一框部；23、24…第二框部；25…角部；29…内周部分；31…支承体；32…可动体；33…连接体；41…底板部；42…侧板部；43…弹性部件51、52…第一外周部；53、54…第二外周部；55…角部；100…输入装置；P1…第一图案；X0…输入单元的角部的移动范围

Claims

1.一种输入装置，其特征在于，具备：

输入单元，所述输入单元具备显示部及与所述显示部重叠的触摸面板；

框部，所述框部包围所述输入单元；以及

致动器，所述致动器使所述输入单元相对于所述框部在所述触摸面板的面内方向上振动，

所述输入单元具备在所述面内方向上与所述框部对置的外周部，

当所述输入单元通过所述致动器在振动方向上振动时，与通过触摸所述触摸面板的触觉而获得的运动感相比，从基于所述框部和所述外周部的相对位置的变化的视觉变化获得的运动感小。

2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述框部具备沿所述振动方向延伸的第一框部，

在所述第一框部设置有第一图案，

所述第一图案在所述振动方向上没有变化，且在所述振动方向上不间断。

3.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述框部具备沿所述振动方向延伸的第一框部，

在所述第一框部设置有第一图案，

所述外周部具备连接沿所述振动方向延伸的部分和沿与所述振动方向交叉的方向延伸的部分的角部，

所述第一图案至少在所述第一框部和所述角部在所述面内方向对置的位置，在所述振动方向上没有变化，且在所述振动方向不间断。

4.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述框部的至少内周部分是素色。

5.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述框部的至少内周部分及所述外周部都是素色且是同色系。

6.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于，

所述框部的至少内周部分及所述外周部都是素色且是同色。

7.根据权利要求4～6中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述内周部分的与所述外周部对置的方向的宽度为1厘米以上。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述外周部是素色。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述显示部具备供所述触摸面板重叠的显示面，所述显示面具备显示区域和设置于所述显示区域的外周侧的非显示区域，

所述外周部包括所述非显示区域。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述框部和所述触摸面板位于同一面上。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的输入装置，其特征在于，

所述致动器具备可动体及支承体、使所述可动体相对于所述支承体沿所述振动方向振动的驱动电路以及连接所述可动体和所述支承体的连接体，经由所述支承体向所述输入单元输出振动。