JP5717387B2 - 入力機能付き表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示パネルと、表示パネルに対向して配置されたタッチパネルとを備えた入力機能付き表示装置に関する。

近年、タッチパネルを備えた入力機能付き表示装置において、使用者がこのタッチパネルを押圧した場合に、押圧した使用者に対して、押しボタンスイッチを操作した場合と同様のリアルな押圧感を伝達する触覚伝達技術が知られている。

このような触覚伝達技術を適用した入力機能付き表示装置では、タッチパネルを振動させるために、このタッチパネルは、表示パネルと隙間を介して対向して配置されているとともに、振動体が設けられている（例えば、特許文献１参照）。また、タッチパネルを支持する支持部材がフレームに設けられている。なお、この支持部材は、タッチパネルの振動を抑制しないように、弾性を有している。

特開２００３−１２２５０７号公報

しかしながら、上記従来の入力機能付き表示装置では、例えば、落下等により外部から力が加わった場合、タッチパネルを支持する支持部材がフレームから離脱することにより、タッチパネルがフレームから離脱する可能性があった。このため、上記従来の入力機能付き表示装置では、信頼性が低下する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、信頼性を向上することができる入力機能付き表示装置に関する。

本発明の入力機能付き表示装置における一態様は、表示パネルと、前記表示パネルと隙間を介して対向して配置されたタッチパネルと、前記タッチパネルに設けられた振動体と、前記表示パネルおよび前記タッチパネルを収容するフレームと、前記フレームに設けられており、かつ前記タッチパネルを支持する支持部材と、前記タッチパネルが前記フレームから離脱するのを阻止するストッパと、を備える。

本発明の入力機能付き表示装置は、信頼性を向上することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る入力機能付き表示装置の概略構成を示す平面図である。 図１中に示した切断線Ｉ−Ｉに沿って切断した断面図である。 図１中に示した切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した断面図である。 図２中に示したＡ１の部分を拡大した図である。 溝部の内面に突出部が当接した状態を示す図である。 支持部材の他の例を示す図であって、図４と同じ部分を示す断面図である。 支持部材のさらに他の例を示す図であって、図４と同じ部分を示す断面図である。 入力機能付き表示装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る入力機能付き表示装置の概略構成を示す平面図である。 図９中に示した切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切断した断面図である。 図９中に示した切断線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る入力機能付き表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。

[実施の形態１]
図１に示すように、本実施形態に係る入力機能付き表示装置Ｘ１は、液晶表示パネル２、タッチパネル３、振動体４、フレーム５、および支持部材６を備えている。

液晶表示パネル２は、表示のために液晶組成物を利用するパネルである。具体的には、液晶表示パネル２は、一方の基板と、この一方の基板に対向して配置される他方の基板と、一方の基板と他方の基板との間に介在した液晶層とを備えている。液晶表示パネル２の駆動方式としては、単純マトリクス駆動方式であってもよいし、アクティブマトリクス駆動方式であってもよい。また、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネル２である場合、その方式として、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＩＰＳ（In-Plane Switching）型
、ＡＦＦＳ（Advanced Fringe Field Switching）型、ＶＡ（Vertical Alignment）型、
ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）型のいずれであってもよい。また、モノクロの液晶表示パネル２であってもよいし、カラーの液晶表示パネル２であってもよい。ここで、実際には、液晶表示パネル２の表面あるいは裏面には、位相差板、偏光板等が設けられているが、説明の便宜上、図示およびここでの詳細な説明は省略する。

タッチパネル３は、使用者が指あるいはペン等で操作した箇所を入力位置として検出する入力デバイスである。図２および図３に示すように、タッチパネル３は、液晶表示パネル２と隙間Ｓ１を介して対向して配置されている。本実施形態では、タッチパネル３は、静電容量方式のタッチパネルであるが、これに限らず、抵抗膜方式のタッチパネル、表面弾性波方式のタッチパネル、赤外線方式のタッチパネル、電磁誘導方式のタッチパネルであってもよい。

振動体４は、使用者による所定の押圧荷重を検知した場合に、タッチパネル３を振動させる役割を担う部材である。本実施形態では、振動体４は、印加される電圧に基づいて振動する圧電素子である場合について説明するが、これに限らず、電磁式振動体、モータ等であってもよい。圧電素子としては、例えば、圧電体層と金属層とが交互に積層されたバイモルフ型の素子が挙げられる。また、本実施形態では、図３に示すように、振動体４は、タッチパネル３の背面に設けられている。また、図１に示すように、振動体４は、タッチパネル３の短辺に沿って２つ設けられている。なお、タッチパネル３を押圧した使用者に対して押圧感を伝達することができれば、振動体４の数や配置位置等については、任意である。

フレーム５は、液晶表示パネル２およびタッチパネル３を収容する役割を担う部材である。フレーム５は、液晶表示パネル２が設けられた第１フレーム５１と、液晶表示パネル２およびタッチパネル３を取り囲むようにして第１フレーム５１上に設けられた第２フレーム５２とを有している。ここで、第１フレーム５１と第２フレーム５２とは、一体的に形成されていてもよいし、別個独立に形成されていてもよい。フレーム５の構成材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂、あるいはステンレス（ＳＵＳ）やアルミニウム等の金属が挙げられる。

ここで、本実施形態においては、第２フレーム５２の内面５２ａに、溝部（孔部）５３が設けられている。溝部５３は、第２フレーム５２の内面５２ａの全周にわたって設けられている。

支持部材６は、タッチパネル３を支持する役割を担う部材である。また、支持部材６は、液晶表示パネル２を取り囲むようにして第１フレーム５１上に設けられている。具体的には、支持部材６は、両面テープＴ１を介して、タッチパネル３および第１フレーム５１に接続されている。支持部材６は、タッチパネル３の振動を抑制しないように、弾性を有している。このため、支持部材６の構成材料としては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、発泡ウレタン、その他ゴム類等が挙げられる。なお、両面テープＴ１の代わりに、接着剤等の接続手段を用いてもよい。

なお、本実施形態では、支持部材６が液晶表示パネル２を取り囲むようにして第１フレーム５１上に設けられているので、外部からの水あるいは埃が、液晶表示パネル２に付着するのを抑制できる。すなわち、入力機能付き表示装置Ｘ１は、防水性および防塵性を有している。なお、防水性をより実現するためには、両面テープＴ１は、防水性を有していることが好ましい。

本実施形態では、支持部材６は、第２フレーム５２側に突出した突出部（ストッパ）６ａを有している。この突出部６ａは、第２フレーム５２の内面５２ａに設けられた溝部５３内に挿入されている。ここで、入力機能付き表示装置Ｘ１が落下した場合等のように、入力機能付き表示装置Ｘ１に外部から力が加わった場合を考える。この場合、タッチパネル３を支持する支持部材６と第１フレーム５１との間に位置する両面テープＴ１が第１フレーム５１から剥がれる可能性があった。第１フレーム５１から両面テープＴ１が剥がれると、タッチパネル３が第１フレーム５１から離脱する可能性があった。しかしながら、本実施形態では、第１フレーム５１から両面テープＴ１が剥がれ、図５の矢印で示す方向に力が加わった場合であっても、第２フレーム５２の溝部５３の内面５３ａに突出部６ａが当接することになる。溝部５３の内面５３ａに突出部６ａが当接するので、入力機能付き表示装置Ｘ１は、タッチパネル３がフレーム５から離脱するのを阻止することができる。

また、入力機能付き表示装置Ｘ１に外部から力が加わった場合、タッチパネル３がフレーム５から離脱しないまでも、タッチパネル３がフレーム５から瞬間的に飛び出す可能性がある。この場合、タッチパネル３がフレーム５から飛び出し、タッチパネル３が外部との衝撃で破損する恐れがある。しかしながら、本実施形態では、上述のように、溝部５３の内面５３ａに突出部６ａが当接するので、入力機能付き表示装置Ｘ１は、タッチパネル３が破損することを防止することができる。

以上より、入力機能付き表示装置Ｘ１によれば、信頼性を向上することができる。

上記の構成に係る入力機能付き表示装置Ｘ１は、例えば、携帯電話やＰＤＡ（Personal
Digital Assistant）等の携帯用の端末装置、工場等の産業用途で使用されるプログラマ
ブル表示器、電子手帳、パーソナルコンピュータ、複写機、あるいはゲーム用の端末装置等の種々の電子機器に備えられる。

なお、上記では、支持部材６は、液晶表示パネル２を取り囲むようにして第１フレーム５１上に設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、支持部材６は、タッチパネル３の４隅に個別に設けられていてもよい。この場合、第２フレーム５２の内面５２ａに全周にわたって溝部５３を設ける必要はなく、支持部材６（突出部６ａ）が設けられた位置に対応する第２フレーム５２の内面５２ａに孔部５３を設けておけばよい。

また、図６に示すように、支持部材６の突出部６ａには、さらに第１フレーム５１側に突出する突起部６ｂを有していてもよい。この場合、第２フレーム５２の内面５２ａに設けられた溝部５３は、支持部材６の突出部６ａおよび突起部６ｂと所定の隙間を介して噛み合うような形状となっている。このようにすると、タッチパネル３がフレーム５から離脱する可能性をより低減することができる。さらに、図７に示すように、支持部材６の突出部６ａは、外側に向かうに従って断面視における支持部材６の厚みが大きくなるテーパ状であってもよい。この場合、第２フレーム５２の内面５２ａに設けられた溝部５３も、この突出部６ａと所定の隙間を介して噛み合うようなテーパ状となっている。このようにしても、タッチパネル３がフレーム５から離脱する可能性をより低減することができる。

さらに、液晶表示パネル３の代わりに、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、蛍光表示管、電界放出ディスプレイ、表面電界ディスプレイ、電子ペーパ等の表示パネルであってもよい。

次に、上記の構成に係る入力機能付き表示装置Ｘ１の動作について、図８を参照しながら説明する。

図８に示すように、使用者が、タッチパネル３を押圧した場合に、振動体４は、タッチパネル３への押圧荷重を検出する（Ｏｐ１）。ここで、振動体４の荷重検出機能について説明する。すなわち、使用者が、タッチパネル３を押圧すると、タッチパネル３が撓む。タッチパネル３の撓みに従って振動体４も撓む。つまり、タッチパネル３への押圧荷重に応じて、振動体４の撓み量が変移する。本実施形態では、振動体４は、圧電素子であるので、撓み量に応じた電圧に変換することができる。この結果、振動体４によりタッチパネル３の押圧荷重を検出することができる。なお、上記では、荷重検出機能を振動体４で実現している例について説明したが、これに限らず、例えば、歪みセンサ等の荷重センサによって実現してもよい。

そして、図示しない触覚伝達ドライバは、使用者によるタッチパネル３への押圧操作が、表示画面に表示された入力オブジェクトに対する押圧操作である場合に、Ｏｐ１にて検出された押圧荷重が閾値以上であるか否かを判定する（Ｏｐ２）。なお、触覚伝達ドライバは、例えば、タッチパネル３に対して電圧を印加するためのＦＰＣ（Flexible Printed
Circuit）上に、タッチパネル３を制御するタッチパネルドライバとともに設けられている。

そして、触覚伝達ドライバは、Ｏｐ１にて検出された押圧荷重が閾値以上であると判定すれば（Ｏｐ２にてＹＥＳ）、振動体４を振動させる（Ｏｐ３）。そして、Ｏｐ３にて振動された振動体４によりタッチパネル３が振動する。これにより、タッチパネル３を押圧した使用者に対して押圧感が伝達される。一方、触覚伝達ドライバは、Ｏｐ１にて検出された押圧荷重が閾値未満であると判定すれば（Ｏｐ２にてＮＯ）、図８の処理を終了する。

[実施の形態２]
図９は、本実施形態に係る入力機能付き表示装置Ｘ２の概略構成を示す平面図である。図１０は、図９中に示した切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切断した断面図である。図１１は、図９中に示した切断線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した断面図である。なお、図９〜１１において、図１〜３と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図９〜図１１に示すように、入力機能付き表示装置Ｘ２は、支持部材７を備えている。但し、本実施形態に係る支持部材７は、上述の実施の形態１で説明した支持部材６のように、突出部６ａは有していない。支持部材７は、断面視、Ｍ字状である。また、支持部材７は、支持部材６と同様に、弾性を有している。このため、支持部材７は、タッチパネル３の振動に伴って伸縮し、この伸縮する力で、タッチパネル３の振動を付勢することができる。

また、入力機能付き表示装置Ｘ２は、ストッパ８を備えている。このストッパ８は、第２フレーム５２の内面５２ａに設けられた孔部５４内に挿入されている。すなわち、ストッパ８は、支持部材７と別体である。なお、ストッパ８は、両面テープＴ１を介して、タッチパネル３に取り付けられている。また、本実施形態では、ストッパ８は、２つ設けられている。このため、第２フレーム５２の内面５２ａに設けられた孔部５４も２つ設けられている。なお、ストッパ８の数については、特に限定されない。

ここで、例えば、入力機能付き表示装置Ｘ２に外部から力が加わった場合、第２フレーム５２の孔部５４の内面５４ａにストッパ８が当接することになる。孔部５４の内面５４ａにストッパ８が当接するので、入力機能付き表示装置Ｘ２は、入力機能付き表示装置Ｘ１と同様、タッチパネル３がフレーム５から離脱するのを阻止することができる。

以上より、入力機能付き表示装置Ｘ２は、入力機能付き表示装置Ｘ１と同様、信頼性を向上することができる。

Ｘ１，Ｘ２ 入力機能付き表示装置
２ 液晶表示パネル（表示パネル）
３ タッチパネル
４ 振動体
５ フレーム
５１ 第１フレーム
５２ 第２フレーム
５２ａ 第２フレームの内面
５３ 溝部（孔部）
５３ａ 溝部の内面（孔部の内面）
５４ 孔部
５４ａ 孔部の内面
６，７ 支持部材
６ａ 突出部（ストッパ）
８ ストッパ

Claims (6)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルと隙間を介して対向して配置されたタッチパネルと、
   前記タッチパネルの前記表示パネル側の面に設けられた振動体と、
   前記表示パネルおよび前記タッチパネルを収容するフレームと、
   前記フレームに設けられており、かつ前記タッチパネルを支持する支持部材と、
   前記タッチパネルが前記フレームから離脱するのを阻止するストッパと、を備え、
   前記フレームの内面には孔部が設けられており、
   断面視して、前記孔部は、前記フレームの前記表示パネルが設けられた面に沿った仮想線と、前記タッチパネルの前記表示パネル側の面に沿った仮想線との間に位置しており、
   前記ストッパは、前記フレームの前記孔部内に挿入されており、
   前記フレームの前記孔部の内面に前記ストッパが当接することで、前記タッチパネルが前記フレームから離脱するのを阻止する、入力機能付き表示装置。
2. 前記フレームは、前記表示パネルが設けられた第１フレームと、前記表示パネルおよび前記タッチパネルを取り囲むようにして前記第１フレーム上に設けられた第２フレームとを有し、
   前記孔部は前記第２フレームに設けられている、請求項１に記載の入力機能付き表示装置。
3. 前記ストッパは、前記支持部材から前記第２フレーム側に突出した突出部であり、
   前記突出部は、前記第２フレームの孔部内に挿入されている、請求項２に記載の入力機能付き表示装置。
4. 前記ストッパは、前記支持部材と別体である、請求項２に記載の入力機能付き表示装置。
5. 前記タッチパネルは、静電容量方式のタッチパネルである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の入力機能付き表示装置。
6. 前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の入力機能付き表示装置。
   

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