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WO2015092966A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2015092966A1
WO2015092966A1 PCT/JP2014/005451 JP2014005451W WO2015092966A1 WO 2015092966 A1 WO2015092966 A1 WO 2015092966A1 JP 2014005451 W JP2014005451 W JP 2014005451W WO 2015092966 A1 WO2015092966 A1 WO 2015092966A1
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WO
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vibration
electronic device
touch panel
unit
panel
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/005451
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English (en)
French (fr)
Inventor
史雄 村松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Priority to US15/103,405 priority patent/US20160313795A1/en
Priority to EP14872063.4A priority patent/EP3086207B1/en
Publication of WO2015092966A1 publication Critical patent/WO2015092966A1/ja
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Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic device that generates vibration in response to a touch operation by a user.
  • This disclosure provides an electronic device that can stably present vibration to a user in response to a touch operation.
  • An electronic apparatus includes a panel that a user touches, a vibration transmission unit that is spaced from the panel, a vibration unit that vibrates the vibration transmission unit, and an elastic panel and vibration transmission unit. And an elastic member for supporting.
  • an electronic device that can obtain sufficient vibration amplitude at a low frequency (for example, around 100 Hz) even when the rigidity of the panel is high.
  • a low frequency for example, around 100 Hz
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an electronic device according to a first embodiment. It is a figure which shows the touchscreen unit which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. (A) to (d) is a diagram for explaining flexural vibration generated in the diaphragm by the piezoelectric element according to the first embodiment.
  • (A) And (b) is a figure explaining the vibration of the touchscreen unit which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the touchscreen unit which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating attachment positions of a piezoelectric element and a weight according to Embodiment 2 with respect to a diaphragm. It is the figure which showed how to attach the weight which concerns on Embodiment 2 to the diaphragm.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating attachment positions of a piezoelectric element and a weight according to Embodiment 2 with respect to a diaphragm. 6 is a diagram illustrating a diaphragm according to Embodiment 3. FIG. It is a figure which shows a touch panel unit.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the touch panel unit 20.
  • the vibration unit 30 that excites vibration on the touch panel 21 is attached to the touch panel 21.
  • the vibration unit 30 is, for example, a piezoelectric element.
  • the vibration unit 30 is usually attached to a surface of the touch panel 21 that is not touched by the user, but can be attached to a surface that is touched by the user.
  • the touch panel 21 is supported by a fixing unit 22, and the fixing unit 22 is fixed to the base unit 50.
  • the touch panel 21 can be fixed by any method, such as screwing and adhesion.
  • a voltage can be applied to the vibration unit 30 attached to the touch panel 21 to cause the touch panel 21 to vibrate, thereby giving the user a sense of touch. Accordingly, since the user can feel by touch whether or not the electronic apparatus has completed the input in the touch panel operation, stable input is possible.
  • the touch operation surface of the touch panel 21 has a planar shape, but may have a curved surface shape from the viewpoints of usability and design.
  • a shape in which the center portion of the touch panel 21 swells to the touch surface side of the user with respect to the end portion or a recessed shape is exemplified.
  • a decorative member may be attached to the touch panel 21. In such cases, the rigidity of the touch panel 21 is improved, and the resonance frequency of the flexural vibration is higher than that of the flat touch panel 21 having substantially the same dimensions and the same material.
  • the touch panel 21 is a member that is touched by the user. From the viewpoint of safety, the touch panel 21 is required not to be crushed and scattered even if a person collides with the touch panel 21 in the event of an unexpected accident. Has a thickness. When the thickness of the touch panel 21 is large, the rigidity is improved, and the resonance frequency of the flexural vibration is higher than that of the touch panel 21 having substantially the same dimensions and a small thickness of the same material.
  • the vibration of the touch panel 21 When the frequency of the vibration of the touch panel 21 is high, the vibration is felt sharply, which may be unfavorable for the user because it is uncomfortable or feels like a warning. In addition, in the case of vibrations having a frequency higher than a certain level, it becomes difficult for humans to feel vibrations.
  • the vibration of the touch panel 21 used for tactile presentation is preferably around 100 Hz.
  • the curved touch panel 21 such as a bent shape may have a resonance frequency of flexural vibration at a frequency several times that of the flat shape, and the resonance phenomenon cannot be used efficiently.
  • the resonance phenomenon cannot be utilized, it is conceivable to attach a large number of vibration parts 30 to the touch panel 21 to secure strong vibration at around 100 Hz.
  • a thin film for detecting a touch is affixed to the back surface of the touch panel 21, and the vibration part 30 cannot be affixed thereon, and it is difficult to affix a large number of vibration parts 30 to the touch panel 21.
  • the reason why the vibration part 30 cannot be pasted on the touch detection film is that the touch position on the touch panel 21 may be erroneously detected due to a high voltage of several tens of volts applied to the vibration part 30, or a thin and soft film.
  • the vibration of the vibration unit 30 may not be sufficiently transmitted to the panel surface even if a piezoelectric element is pasted on the panel. That is, it is difficult to obtain a sufficient vibration amplitude for the high-rigidity touch panel 21 at a low frequency of about 100 Hz.
  • the piezoelectric element when used, the touch panel 21 in principle performs flexural vibration, and thus there is a problem that there is a difference in vibration strength depending on a location touched by the user of the touch panel 21.
  • an electronic device that can obtain sufficient vibration amplitude at a low frequency (for example, around 100 Hz) even when the rigidity of the touch panel is high.
  • a low frequency for example, around 100 Hz
  • an electronic apparatus in which a difference in tactile sensation due to a difference in touch position on a touch operation surface is reduced is provided.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an electronic device 100 according to the first embodiment.
  • the electronic device 100 is a device that can be operated by a user's touch, and is, for example, a car navigation system, a smartphone, a pad-type computer, or the like.
  • FIG. 1 shows a car navigation system as an example of the electronic device 100.
  • the electronic device 100 illustrated in FIG. 1 includes a display unit 150 and a touch panel unit 200.
  • the touch panel unit 200 is an interface that accepts various commands from the user to the electronic device 100.
  • an operation receiving unit such as various buttons is displayed on the touch panel unit 200, and the user operates the electronic device 100 by touching the displayed display receiving unit.
  • the touch panel unit 200 may not include a display device.
  • the display unit 150 may be a touch display unit including a touch panel that accepts a user's touch operation. In this case, the user can perform a touch operation on both the display unit 150 and the touch panel unit 200. It is.
  • the display unit 150 and the touch panel unit 200 some or all of the physical buttons are omitted in order to widen the image display area 151, improve the degree of freedom of interface, and improve design.
  • the car navigation system may be operated while the automobile is being driven, and there may be a situation where the user is not able to pay close attention to the operating hand and the result of the operation.
  • the electronic device 100 has a tactile feedback function by vibration of the panel in order to provide feedback to the user that the operation has been accepted.
  • the touch panel unit 200 has a tactile feedback function by vibration, but the display unit 150 may also have a tactile feedback function by vibration.
  • the touch operation surface of the touch panel 210 has a curved surface shape.
  • the touch panel 210 has a shape in which the center portion is raised or recessed from the end of the touch operation surface of the user.
  • the touch panel 210 of the touch panel unit 200 may be provided with a decoration 201.
  • the decoration 201 has an uneven shape such as a protrusion shape
  • the user can also use the decoration 201 as a reference position (for example, a home position) when performing a touch operation.
  • FIG. 2 schematically shows the configuration of the touch panel unit 200 according to the first embodiment.
  • the touch panel unit 200 includes a touch panel 210, a support part 220, a vibration transmission part 230, a vibration part 300, an elastic body 400, a base part 500, and a control part 600.
  • the touch panel 210 is a panel that operates the touch panel unit 200 when touched by the user or provides feedback to the user by presenting a tactile sensation according to the operation.
  • the flat touch panel 210 is illustrated for easy understanding, but the touch panel 210 may have a curved surface shape as described above.
  • the vibration transmission unit 230 is a diaphragm in this example, and is arranged on the opposite side of the touch panel 210 from the side touched by the user, with a space from the touch panel 210.
  • the diaphragm 230 is connected to the touch panel 210 via the support unit 220.
  • the touch panel 210 and the diaphragm 230 are not configured to be completely integrated so as to be bonded on the entire surface. In this example, a space is formed between the touch panel 210 and the diaphragm 230.
  • the material of the diaphragm 230 may be a material such as aluminum, an iron-based metal, or a resin, and a material having a low rigidity enough to bend by an external force is used.
  • the touch panel 210 and the support part 220 may be integrally formed, and the diaphragm 230 and the support part 220 may be integrally formed.
  • the vibration unit 300 is attached to the vibration plate 230.
  • the vibration unit 300 is an actuator that excites flexural vibration in the diaphragm 230.
  • the vibration unit 300 is, for example, a piezoelectric element or a rotary vibration motor.
  • An adhesive, a double-sided tape, a screw stopper, or the like is used to attach the vibration unit 300 and the vibration plate 230.
  • the vibration unit 300 is attached to the surface of the diaphragm 230 on the side opposite to the touch panel 210 side, but may be attached to the surface on the touch panel 210 side.
  • the elastic body 400 is attached between the diaphragm 230 and the base portion 500.
  • the elastic body 400 is connected to the side of the diaphragm 230 opposite to the touch panel 210 side, and elastically supports the touch panel 210, the support part 220, the diaphragm 230, and the vibration part 300.
  • the elastic body 400 is a member that supports the mass of the touch panel 210, the support unit 220, the diaphragm 230, and the vibration unit 300 and generates a so-called spring-mass system vibration.
  • the elastic body 400 is one in which spring vibration is excited by the flexural vibration of the vibration part 300, and therefore the attachment position of the elastic body 400 is not limited to between the vibration plate 203 and the base part 500.
  • the elastic body 400 may be a member having an elastic force, for example, a rubber washer, but may be a spring or the like.
  • the base unit 500 is a housing of the electronic device 100 that stores the components of the touch panel unit 200.
  • the base unit 500 is connected to the elastic body 400 and supports the elastic body 400.
  • An example of the base unit 500 is a housing of a car navigation system.
  • the base unit 500 may not be a component of the electronic device 100 but may be an external member to which the electronic device 100 is attached.
  • the base unit 500 may be a vehicle body member on which the car navigation system is installed.
  • the control unit 600 is a control circuit that controls the operation of the touch panel unit 200, and performs various controls and determinations.
  • the control unit 600 includes, for example, a microcomputer and a memory, and the microcomputer operates based on a computer program read from the memory.
  • the control unit 600 may be included in the touch panel unit 200 or may be provided in a device outside the touch panel unit 200 to control the operation of the touch panel unit 200 from the outside.
  • FIG. 3A to FIG. 3D are views for explaining the vibration state of the diaphragm 230 when a piezoelectric element is used as an example of the vibration unit 300.
  • the piezoelectric element 300 is an electromechanical transducer having a property of expanding in one direction when a voltage is applied between electrodes (not shown) and contracting when a voltage in the positive and negative directions is applied (FIG. 3A).
  • the touch panel maintains the original shape (for example, a flat shape) (FIG. 3C).
  • the piezoelectric element 300 When the piezoelectric element 300 is extended, the diaphragm 230 becomes concave rather than the original shape (FIG. 3B).
  • the piezoelectric element 300 When the piezoelectric element 300 is contracted, the diaphragm 230 becomes a convex shape rather than the original shape (FIG. 3D).
  • a sin wave voltage is applied between both electrodes of the piezoelectric element 300, the piezoelectric element 300 repeats expansion and contraction.
  • the diaphragm 230 causes a flexural vibration (FIGS. 3B to 3D).
  • the voltage applied between the electrodes of the piezoelectric element 300 is proportional to the amount of expansion / contraction of the piezoelectric element 300, and the amount of expansion / contraction of the piezoelectric element 300 and the amplitude of flexural vibration of the diaphragm 230 are also proportional. It is possible to adjust the vibration amplitude of the diaphragm 230 by adjusting the size of.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining how vibration is transmitted to the user in the touch panel unit 200. A configuration for realizing a haptic feedback function for transmitting vibration to the user will be described below.
  • the touch panel 210 detects the presence / absence of a user's touch, the touched position, the number of touched fingers, the action of the touched finger, and the like. Based on the user's touch operation information detected by touch panel 210, control unit 600 generates a drive command for driving vibration unit 300 and outputs the drive command to vibration unit 300.
  • the vibration unit 300 vibrates according to the drive command, and this vibration is transmitted to the touch panel, and a tactile sensation is presented to the user who is touching the touch panel.
  • the piezoelectric element 300 expands and contracts.
  • a flexural vibration is generated as the piezoelectric element 300 expands and contracts (FIG. 4A).
  • the diaphragm 230 is disposed with a gap from the touch panel 210. Therefore, the rigidity of the touch panel 210 does not suppress flexural vibration, and the diaphragm 230 can be deflected with a large vibration amplitude.
  • the resonance frequency of the diaphragm 230 is a desired frequency, for example, around 100 Hz.
  • the resonance frequency of the diaphragm 230 is set between 50 Hz and 200 Hz. More desirably, the resonance frequency is set between 80 Hz and 150 Hz.
  • the reason why the frequency around 100 Hz is exemplified as the desired frequency is that the frequency that humans can easily feel is 300 Hz or less. .
  • vibrations with a frequency significantly lower than 100 Hz, for example vibrations less than 50 Hz, are difficult to be transmitted to humans.
  • the diaphragm 230 By causing resonance in the diaphragm 230, the diaphragm 230 performs flexural vibration with a large amplitude.
  • This flexural vibration is transmitted to the elastic body 400 connected to the diaphragm 230, and the elastic body 400 vibrates (FIG. 4A).
  • the touch panel 210 supported by the elastic body 400 also vibrates together with the elastic body 400, whereby vibration can be transmitted to the user.
  • the elastic body 400 supports the mass of the touch panel 210, the support part 220, the diaphragm 230, and the piezoelectric element 300, and forms a so-called spring-mass system.
  • the resonance frequency of the spring-mass system can be set to a desired frequency (for example, around 100 Hz). That is, the resonance frequency of the diaphragm 230 and the resonance frequency of the spring-mass vibration can be set to about 100 Hz.
  • the diaphragm 230 is disposed with a gap from the touch panel 210. Therefore, even when the rigidity of the touch panel 210 is high, the flexural vibration of the diaphragm 230 is not suppressed thereby, and the diaphragm 230 can be deflected with a large vibration amplitude.
  • the vibration can be efficiently excited on the touch panel 210.
  • the intensity of vibration excited on the touch panel 210 is preferably more than 2.5G in acceleration.
  • 2.5G is a strength at which vibration can be felt even if the touch panel 210 is touched in a running car.
  • the touch panel 210 affects vibration only as a mass, and its shape and rigidity do not affect vibration, and even the touch panel 210 having a high rigidity can present a sufficient tactile sensation.
  • the touch panel 210 receives the vibration of the spring-mass system and vibrates uniformly in the vertical direction as shown in FIGS. 4A and 4B, so that the vibration intensity on the touch operation surface of the touch panel 210 is increased. It can be made substantially uniform, and a difference in tactile sensation due to a difference in touch position on the touch operation surface can be reduced.
  • the touch panel unit 200 may include a display device 700 that displays an image.
  • the display device 700 is provided, for example, on the surface of the touch panel 210 opposite to the touch operation surface.
  • the diaphragm 230 is disposed with a gap from the display device 700. Therefore, even when the display device 700 has high rigidity, the bending vibration of the diaphragm 230 is not suppressed thereby, and the diaphragm 230 can be deflected with a large vibration amplitude. Moreover, it becomes easy to set the resonance frequency of the diaphragm 230 to a desired frequency (for example, around 100 Hz).
  • the touch panel 210 and the display device 700 may be integrally formed.
  • the touch panel 210 may be an in-cell touch panel that integrates a touch panel function inside a liquid crystal panel, an on-cell touch panel that integrates a touch panel function on the surface of the liquid crystal panel, or the like.
  • the touch panel 210 may be a display panel with a touch sensor having a curved shape such as a curved display, or a display panel with a touch sensor that can be deformed such as a flexible display.
  • the diaphragm 230 is disposed with a gap from the touch panel 210, and the flexural vibration of the diaphragm 230 is not suppressed, and the diaphragm 230 may be deflected with a large vibration amplitude. it can. Moreover, it becomes easy to set the resonance frequency of the diaphragm 230 to a desired frequency (for example, around 100 Hz).
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing the diaphragm 230 of the electronic device 100 according to the second embodiment.
  • a support portion 220 that supports the touch panel 210 is formed on the diaphragm 230.
  • a weight 240 and a piezoelectric element 300 are attached to the diaphragm 230.
  • the shape of the diaphragm 230 is, for example, a shape in which the rigidity is lowered so that the resonance of the 0th-order mode of deflection is around 100 Hz.
  • the shape of the diaphragm 230 is a substantially planar shape with as few protrusions as possible, and the plate thickness is thin.
  • the support part 220 is a member that connects the diaphragm 230 and the touch panel 210.
  • the support part 220 of the diaphragm 230 may be, for example, a hole, and the diaphragm 230 and the touch panel 210 may be connected to each other by screwing using a screw hole formed in the support part 220 on the touch panel 210 side. Good.
  • the position of the support unit 220 connected to the touch panel 210 is a vibration node of the diaphragm 230. There are many such vibration modes as 0th order, 1st order, and 2nd order, and the lower the mode, the lower the frequency.
  • the diaphragm 230 having a size assumed for a general car navigation system tends to exceed 100 Hz even in the zero-order mode.
  • the support part 220 is, for example, as much as possible of the vibration plate 230. Provided outside.
  • the weight 240 is a member for adjusting the resonance frequency to around 100 Hz by increasing the mass of the spring-mass system. Since the resonance frequency of the spring-mass system is given by equation (2.1), the resonance frequency can be lowered by increasing the mass by the weight 240.
  • Examples of the material of the weight 240 include iron-based materials and brass, but other metals and resin-based materials may be used.
  • the piezoelectric element 300 is a vibration source that excites flexural vibration in the diaphragm 230.
  • the piezoelectric element 300 is disposed at a position closer to the belly than the vibration node of the diaphragm 230.
  • the piezoelectric element 300 is disposed at a position closer to the center than the end of the diaphragm 230.
  • the piezoelectric element 300 is attached near the center of the diaphragm 230. The reason will be described below.
  • the resonance frequency of the flexural vibration generated in the diaphragm 230 has the lowest frequency because the center in the long side direction becomes antinode, the position of the support part 220 becomes a node, and there is no vibration distribution in the short side direction, so-called 0. This is the next mode of vibration.
  • the piezoelectric element 300 is attached in the vicinity of the center where vibration is not constrained by the support portion 220 and is easier to vibrate than the upper side and the lower side.
  • the piezoelectric element 300 when two piezoelectric elements 300 are attached, they are attached to substantially the center of the diaphragm 230.
  • the weight 240 is a member for lowering the resonance frequency of the spring-mass system to around 100 Hz.
  • a support portion 241 is formed on the weight 240, and the weight 240 and the vibration plate 230 are connected by connecting the support portion 241 to the vibration plate 230.
  • the area where the support portion 241 is in contact with the diaphragm 230 is smaller than the area of the weight 240 on the diaphragm 230 side.
  • the weight 240 is disposed at a position closer to the belly than the vibration node of the diaphragm 230. In this example, the weight 240 is disposed at a position closer to the center than the end of the diaphragm 230. For example, the weight 240 is attached near the center of the long side direction of the diaphragm 230.
  • the contact area between the weight 240 and the diaphragm 230 is reduced in order not to increase the rigidity of the diaphragm 230. The reason is described below.
  • the weight 240 is disposed at the position of the vibration antinode and the contact area with the diaphragm 230 is made as small as possible.
  • the attachment method of the support part 241 and the diaphragm 230 is arbitrary, for example, screwing or adhesion
  • attachment is possible.
  • the weight 240 and the support portion 241 may be separate members, and these may be fixed by an arbitrary method such as screwing or adhesion.
  • strong vibration can be excited by the touch panel 210 by attaching the piezoelectric element 300 near the center of the diaphragm 230 and optimizing the attachment position of the weight 240.
  • FIG. 8 shows another example of the attachment position of the weight 240 on the diaphragm 230.
  • the support part 220 and the piezoelectric element 300 it is the same as that of the example of FIG.
  • the weight 240 is disposed near the location where the vibration amplitude of the touch panel 210 is desired to be improved. The reason is described below.
  • the touch panel 210 vibrates substantially uniformly over the entire surface.
  • the vibration amplitude of the touch panel 210 can be made uniform by adjusting the attachment position of the weight 240 on the diaphragm 230.
  • the inertial force is increased and the amplitude is increased by arranging the weight 240 toward the portion where the vibration amplitude of the touch panel 210 is desired to be increased.
  • a weight 240 may be attached to the lower side of the diaphragm 230 as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing the diaphragm 230 of the electronic device 100 according to the third embodiment.
  • the vibration transmission unit 230 is a diaphragm, but the vibration transmission unit 230 according to the present embodiment includes a weight 251, a support unit 252, and an arm unit 253.
  • the piezoelectric element 300 is attached to the arm portion 253.
  • the material of the vibration transmission unit 230 is, for example, iron-based metal or aluminum, but may be other metal or resin-based material.
  • the weight 251 is a portion where the weight is adjusted so that the resonance frequency of the spring-mass system is around 100 Hz, and is heavier than the arm portion 253.
  • the mass of the weight 251 is adjusted mainly by increasing or decreasing the thickness, and the resonance frequency of the spring-mass system is set to around 100 Hz. Since the weight 251 is thick and has high rigidity, flexural vibration hardly occurs in the weight 251 around 100 Hz.
  • the support unit 252 connects the vibration transmission unit 230 and the touch panel 210 via the support unit 220 of the touch panel 210.
  • a hole is formed in the support portion 252 and screwed using a screw hole formed in the support portion 220 of the touch panel 210, but other connection methods may be used.
  • the arm portion 253 is fixed to the support portion 252 and supports the weight 251.
  • the arm portion 253 connects the weight 251 and the support portion 252 and is a portion that causes the vibration transmission portion 230 to bend and resonate at around 100 Hz.
  • the piezoelectric element 300 is provided on the arm portion 253 so that at least a part thereof overlaps the arm portion 253. By expanding and contracting the piezoelectric element 300, it is possible to cause a flexural vibration having a low frequency of about 100 Hz in the arm portion 252.
  • the resonance frequency of the flexural vibration of the vibration transmission unit 230 and the spring-mass system can be used without using a separate member such as the weight 240 (FIGS. 6 to 8).
  • the resonance frequency of each can be set to around 100 Hz, and strong vibration can be excited by the touch panel 210. Even when the vibration transmission unit 230 of the present embodiment is used, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained.
  • Embodiments 1 to 3 have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to these, and embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately made are possible. In addition, it is possible to combine the components described in the first to third embodiments into a new embodiment.
  • the car navigation system is used as an example of the electronic device, but the electronic device is not limited to this.
  • an electronic device including a touch panel such as a tablet-type information terminal device, a mobile phone, a PDA, a game machine, and an ATM may be used.
  • the electronic device may be a pointing device such as a mouse.
  • the electronic device may be a touch pad.
  • a piezoelectric element is exemplified as the vibration part, but the present invention is not limited to this, and an actuator by electrostatic force, a VCM, a vibration motor, or the like may be used. Further, a thin transparent piezoelectric member may be formed on the vibration transmitting member by a method such as sputtering, and used as the vibrating portion.
  • flexural vibration is exemplified as the type of vibration, but other vibrations may be used.
  • the tactile sensation is presented by generating vibration, but the technology of the present disclosure is not limited to this.
  • tactile sensations may be presented by other methods such as, for example, changes in friction due to static electricity, skin irritation due to electric current, and changes in screen shape due to liquid.
  • screen display, sound, light, heat, and the like may be combined as appropriate.
  • the control of the vibration operation of the electronic device described above may be realized by hardware or software.
  • a program for executing such a control operation is stored, for example, in a built-in memory or ROM of a microcomputer.
  • such a computer program may be installed in an electronic device from a recording medium (such as an optical disk or a semiconductor memory) on which the computer program is recorded, or may be downloaded via an electric communication line such as the Internet.
  • the electronic device 100 vibrates the panel 210 touched by the user, the vibration transmission unit 230 that is spaced from the panel 210, and the vibration transmission unit 230. And the elastic member 400 that elastically supports the panel 210 and the vibration transmitting unit 230.
  • the electronic device 100 may further include a base portion 500 that supports the elastic member 400.
  • the vibration of the vibration transmission unit 230 may be transmitted to the elastic member 400, the elastic member 400 may vibrate, and the panel 210 supported by the elastic member 400 may vibrate.
  • the resonance frequency of the vibration transmitting unit 230 and the resonance frequency of the spring-mass system vibration may be the same.
  • the resonance frequency of the vibration transmitting unit 230 may be 50 Hz to 200 Hz.
  • the vibration transmission unit 230 is disposed on the opposite side of the panel 210 from the side touched by the user, and is spaced from the panel 210.
  • the elastic member 400 is different from the panel 210 side of the vibration transmission unit 230.
  • the panel 210 and the vibration transmission unit 230 may be supported from the opposite side.
  • the vibration unit 300 may be a piezoelectric element.
  • the vibration unit 300 may be disposed at a position closer to the center than the end of the vibration transmission unit 230.
  • the vibration unit 300 may be disposed at a position closer to the belly than the vibration node of the vibration transmission unit 230.
  • the weight 240 may be disposed at a position closer to the center than the end of the vibration transmitting unit 230.
  • the weight 240 may be disposed at a position closer to the belly than the vibration node of the vibration transmission unit 230.
  • the weight 240 may be in contact with the vibration transmission unit 230 with an area smaller than the area of the weight 240 on the vibration transmission unit 230 side.
  • the resonance frequency of the spring-mass system vibration may be adjusted by the mass of the weight 240.
  • the vibration transmission unit 230 may include a weight 251, a support unit 252 that connects the panel 210 and the vibration transmission unit 230, and an arm unit 253 that is fixed to the support unit 252 and supports the weight 251. .
  • the vibration part 300 may be disposed on the arm part 253.
  • the panel 210 may have a curved surface shape.
  • the electronic device 100 may be a touch panel unit of a car navigation system.
  • the electronic device 100 may further include a display unit 700 that displays an image.
  • the panel 210 may be an in-cell touch panel.
  • the panel 210 may be an on-cell touch panel.
  • the electronic device 100 may be a car navigation system.
  • the technology according to the present disclosure is particularly useful in the technical field of electronic devices that generate vibration in response to a user's touch operation.

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Abstract

　ある実施形態に係る電子機器１００は、ユーザがタッチするパネル２１０と、パネル２１０と間隔を空けて配置された振動伝達部２３０と、振動伝達部２３０を振動させる振動部３００と、パネル２１０と振動伝達部２３０を弾性的に支持する弾性部材４００とを備える。

Description

電子機器
　本開示は、ユーザによるタッチ操作に応じて振動を発生させる電子機器に関する。
　タッチパネルを備えた電子機器が実用化されているが、タッチパネル操作ではユーザが入力操作感を感じることが困難であり、意図しないタッチ入力をしてしまう場合がある。タッチ入力の操作性向上のために、タッチパネルを振動させることによってユーザに触覚を与える技術が知られている。タッチパネルに設けた振動部に電圧を印加して、タッチパネルに振動を発生させることによってユーザに触覚を与えることができる（例えば特許文献１参照）。これにより、タッチパネル操作において電子機器が入力を完了したかどうか、ユーザは触覚により感じることができるため、安定した入力が可能となる。
特開平４－１９９４１６号公報
　本開示は、タッチ操作に応じてユーザに振動を安定して提示することができる電子機器を提供する。
　本開示のある実施形態に係る電子機器は、ユーザがタッチするパネルと、パネルと間隔を空けて配置された振動伝達部と、振動伝達部を振動させる振動部と、パネルと振動伝達部を弾性的に支持する弾性部材とを備える。
　本開示のある実施形態によれば、パネルの剛性が高い場合でも、低い周波数（例えば１００Ｈｚ前後）で十分な振動振幅が得られる電子機器を提供することができる。また、本開示のある実施形態によれば、タッチ操作面上のタッチ位置の違いによる触覚の違いを低減した電子機器を提供することができる。
実施形態１に係る電子機器を示す図である。 実施形態１に係るタッチパネルユニットを示す図である。 （ａ）から（ｄ）は、実施形態１に係る圧電素子によって振動板に生じるたわみ振動を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施形態１に係るタッチパネルユニットの振動を説明する図である。 実施形態１に係るタッチパネルユニットを示す図である。 実施形態２に係る圧電素子および錘の振動板に対する取り付け位置を示した図である。 実施形態２に係る錘の振動板への取り付け方を示した図である。 実施形態２に係る圧電素子および錘の振動板に対する取り付け位置を示した図である。 実施形態３に係る振動板を示す図である。 タッチパネルユニットを示す図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　まず、タッチパネルを振動させることによってユーザに触覚を与える電子機器の課題を説明する。
　図１０は、タッチパネルユニット２０を模式的に示した図である。図１０に示すように、タッチパネル２１に振動を励起する振動部３０は、タッチパネル２１に貼り付けてられている。振動部３０は例えば圧電素子である。振動部３０は、タッチパネル２１のうちのユーザが触れない面に取り付けるのが通常であるが、ユーザが触れる面に取り付けることも可能である。タッチパネル２１は、固定部２２によって支持されており、固定部２２はベース部５０に固定されている。タッチパネル２１の固定方法は任意であり、ビス止めおよび接着などがある。
　タッチパネルユニット２０では、タッチパネル２１に張り付けた振動部３０に電圧を印加して、タッチパネル２１に振動を発生させることによってユーザに触覚を与えることができる。これにより、タッチパネル操作において電子機器が入力を完了したかどうか、ユーザは触覚により感じることができるため、安定した入力が可能となる。
　しかし、図１０に示すタッチパネルユニット２０の構成では、ユーザに十分な強度の触覚が提示できない場合がある。その理由を以下に述べる。
　振動部３０の振動によってタッチパネル２１に大きな振動を励起するためには、共振現象を利用することが効率的である。一般にタッチパネル２１のタッチ操作面は平面形状を有しているが、使い勝手やデザイン性などの観点から曲面形状を有していたりする場合もある。例えば、タッチパネル２１の中央部が端部よりもユーザのタッチ面側に盛り上がった形状または凹んだ形状などが挙げられる。また、タッチパネル２１に装飾部材が取り付けられていたりする場合もある。これらのような場合では、タッチパネル２１の剛性が向上し、略同寸法で同素材の平面形状のタッチパネル２１と比較して、たわみ振動の共振周波数が高くなる。
　また、タッチパネル２１はユーザが触れる部材であり、安全性の観点から、不慮の事故等の際に人がタッチパネル２１に衝突しても粉砕して飛散しないことが求められ、タッチパネル２１は一定以上の厚さを有する。タッチパネル２１の厚さが大きいと剛性が向上し、略同寸法で同素材の厚さが小さいタッチパネル２１と比較して、たわみ振動の共振周波数が高くなる。
　タッチパネル２１の振動の周波数が高いと、その振動は鋭く感じられ、ユーザにとって不快であったり警告のような感触であったりして好まれない場合がある。また、一定以上の周波数の振動の場合、人は振動を感じにくくなる。触覚の提示に用いるタッチパネル２１の振動は１００Ｈｚ前後が好まれる場合がある。たわんだ形状のような曲面形状のタッチパネル２１では平面形状と異なりその数倍の周波数にたわみ振動の共振周波数がある場合があり、共振現象を効率的に活用できない。
　共振現象が活用できないならば、多数の振動部３０をタッチパネル２１に貼り付けて１００Ｈｚ前後で強い振動を確保しようとすることも考えられる。しかし、タッチパネル２１の裏面にはタッチを検出するための薄いフィルムが貼られており、その上には振動部３０を貼れず、多数の振動部３０をタッチパネル２１に貼り付けることは困難である。タッチ検出用フィルムの上に振動部３０を貼れないのは、振動部３０にかける数十ボルトの高い電圧が原因で、タッチパネル２１上のタッチ位置を誤検出する場合があったり、薄くて柔らかいフィルムの上に圧電素子を貼っても振動部３０の振動は十分にパネル表面に伝わらない場合があったりするためである。すなわち、剛性が高いタッチパネル２１を、１００Ｈｚ前後の低い周波数で、十分な振動振幅が得られるようにすることは困難である。また、圧電素子を用いた場合、原理的にタッチパネル２１はたわみ振動を行うので、タッチパネル２１のユーザが触れる箇所によって振動の強弱の差があるという課題もある。
　本開示のある実施形態によれば、タッチパネルの剛性が高い場合でも、低い周波数（例えば１００Ｈｚ前後）で十分な振動振幅が得られる電子機器を提供する。また、本開示のある実施形態によれば、タッチ操作面上のタッチ位置の違いによる触覚の違いを低減した電子機器を提供する。
　（実施形態１）
　以下、図１～４を用いて、実施形態１を説明する。
　［１－１．構成］
　図１は、実施形態１に係る電子機器１００の外観斜視図である。電子機器１００は、ユーザのタッチによる操作が可能な機器であり、例えば、カーナビゲーションシステムやスマートフォン、パッド型のコンピュータ等である。
　図１は、電子機器１００の一例としてカーナビゲーションシステムを示している。図１に示す電子機器１００は、ディスプレイユニット１５０と、タッチパネルユニット２００とを備える。
　ディスプレイユニット１５０の画像表示領域１５１には例えば地図などの画像情報が主に表示される。タッチパネルユニット２００は、電子機器１００に対するユーザからの各種命令を受け付けるインターフェースである。タッチパネルユニット２００が表示装置を備える場合は、タッチパネルユニット２００に各種ボタンなどの操作受付部が表示され、ユーザは表示された表示受付部をタッチして電子機器１００を操作する。なお、タッチパネルユニット２００は表示装置を備えていなくてもよい。また、ディスプレイユニット１５０は、ユーザのタッチ操作を受け付けるタッチパネルを備えたタッチディスプレイユニットであってもよく、その場合は、ユーザは、ディスプレイユニット１５０およびタッチパネルユニット２００の両方に対して、タッチ操作が可能である。
　ディスプレイユニット１５０およびタッチパネルユニット２００では、画像表示領域１５１を広げたり、インターフェースの自由度を向上させたり、デザイン性を向上させたりするために、物理的なボタンの一部または全部が省略されることがある。一方、カーナビゲーションシステムは、自動車の運転中に操作することもあり、操作する手元や操作の結果を注視できない状況があり得る。そのような場合でもユーザに対して操作を受け付けたことをフィードバックするために、電子機器１００はパネルの振動による触覚フィードバック機能を有する。振動による触覚フィードバック機能は、タッチパネルユニット２００が有しているが、ディスプレイユニット１５０も振動による触覚フィードバック機能を有していてもよい。
　図１の例では、タッチパネル２１０のタッチ操作面は曲面形状を有している。例えば、タッチパネル２１０は、中央部が端部よりもユーザのタッチ操作面側に盛り上がった形状または凹んだ形状などを有する。
　また、デザイン性を向上させるために、タッチパネルユニット２００のタッチパネル２１０には装飾２０１が施されていてもよい。なお、装飾２０１が突起形状等の凹凸形状を有する場合は、ユーザはタッチ操作を行う上での基準位置（例えばホームポジション）として装飾２０１を用いることも可能である。
　図２に、実施形態１に係るタッチパネルユニット２００の構成を模式的に示す。
　タッチパネルユニット２００は、タッチパネル２１０と、支持部２２０と、振動伝達部２３０と、振動部３００と、弾性体４００と、ベース部５００と、制御部６００とを備える。
　タッチパネル２１０は、ユーザが触れることでタッチパネルユニット２００を操作したり、該操作に応じた触覚を提示してユーザにフィードバックを行ったりするパネルである。図２の例では、分かりやすく説明するために、フラットな形状のタッチパネル２１０を例示しているが、上述したようにタッチパネル２１０は曲面形状を有していてもよい。
　振動伝達部２３０は、この例では振動板であり、タッチパネル２１０のユーザがタッチする側とは反対の側において、タッチパネル２１０と間隔を空けて配置されている。振動板２３０は、支持部２２０を介してタッチパネル２１０と連結される。タッチパネル２１０と振動板２３０とは、全面で接着する様な完全に一体となる構成にはなっていない。この例では、タッチパネル２１０と振動板２３０との間には空間が形成されている。振動板２３０の材料はアルミや鉄系の金属や樹脂系などの材料であってもよく、外力によって湾曲する程度の低い剛性の材料が用いられる。支持部２２０と振動板２３０とタッチパネル２１０との連結方法としては、ビス止めや接着が用いられるが、その他の方法であってもよい。また、タッチパネル２１０と支持部２２０とが一体に形成されていてもよいし、振動板２３０と支持部２２０とが一体に形成されていてもよい。
　振動部３００は振動板２３０に取り付けられる。振動部３００は振動板２３０にたわみ振動を励起するアクチュエータである。振動部３００は、例えば圧電素子や回転振動モータである。振動部３００と振動板２３０の取付けには接着剤や両面テープ、ビス止めなどが用いられる。振動部３００は、図２のように、振動板２３０のうちのタッチパネル２１０側とは逆側の面に取り付けられるが、タッチパネル２１０側の面に取り付けられていてもよい。
　弾性体４００は、振動板２３０とベース部５００の間に取り付けられる。弾性体４００は、振動板２３０のタッチパネル２１０側とは反対の側に接続され、タッチパネル２１０、支持部２２０、振動板２３０および振動部３００を弾性的に支持している。弾性体４００は、タッチパネル２１０、支持部２２０、振動板２３０および振動部３００の質量を支え、いわゆるバネ－質量系の振動を生じさせる部材である。なお、弾性体４００は振動部３００によるたわみ振動によりバネ振動が励起されるものであるため、弾性体４００の取り付け位置は振動板２０３とベース部５００の間に限定されるものではない。弾性体４００は弾性力を有する部材であればよく、例えばゴムワッシャであるが、バネなどであってもよい。
　ベース部５００は、タッチパネルユニット２００の構成要素を格納する電子機器１００の筐体である。ベース部５００は、弾性体４００と連結し、弾性体４００を支持している。ベース部５００の一例としてはカーナビゲーションシステムの筐体が挙げられる。なお、ベース部５００は、電子機器１００の構成要素でなくてもよく、電子機器１００が取り付けられる外部の部材であってもよい。例えば、ベース部５００は、カーナビゲーションシステムが設置される車体の部材であってもよい。
　制御部６００は、タッチパネルユニット２００の動作を制御する制御回路であり、各種の制御および判断を行う。制御部６００は、例えばマイクロコンピュータとメモリとを備え、マイクロコンピュータはメモリから読み出したコンピュータプログラムに基づいて動作する。制御部６００は、タッチパネルユニット２００に含まれていてもよいし、タッチパネルユニット２００外部の装置に設けられて、外部からタッチパネルユニット２００の動作を制御してもよい。
　［１－２．動作］
　以上のようなタッチパネルユニット２００の動作の詳細を以下に説明する。
　図３（ａ）から図３（ｄ）は、振動部３００の一例として圧電素子を用いたときの振動板２３０の振動の様子を説明する図である。以下、振動の様子を図示する際は、理解を容易にするために、実際の振動振幅よりも大きな振動を図示する場合がある。圧電素子３００は電極（図示せず）間に電圧をかけると一方向に伸び、正負逆方向の電圧をかけると縮む性質を有する電気機械変換素子である（図３（ａ））。
　振動板２３０に圧電素子３００を貼り付けた構成において、圧電素子３００が伸縮していないときにはタッチパネルは元の形状（例えばフラットな形状）を維持する（図３（ｃ））。圧電素子３００が伸びたときには振動板２３０は元の形状よりも凹形状になる（図３（ｂ））。圧電素子３００が縮んだときには振動板２３０は元の形状よりも凸形状になる（図３（ｄ））。圧電素子３００の両電極間に例えばｓｉｎ波状の電圧を印加すると、圧電素子３００は伸縮を繰り返す。圧電素子３００が伸縮を繰り返すことで、振動板２３０はたわみ振動を起こす（図３（ｂ）～図３（ｄ））。
　圧電素子３００の電極間に印加する電圧の大きさと圧電素子３００の伸縮量は比例し、圧電素子３００の伸縮量と振動板２３０のたわみ振動の振幅も比例するため、圧電素子３００に印加する電圧の大きさを調整することで、振動板２３０の振動振幅の調整が可能である。
　図４は、タッチパネルユニット２００においてどのようにユーザに振動が伝わるかを説明する図である。ユーザに振動を伝える触覚フィードバック機能を実現する構成を以下に述べる。
　タッチパネル２１０は、ユーザのタッチの有無、タッチした位置、タッチした指の本数、タッチした指の動作などを検出する。タッチパネル２１０が検出したユーザのタッチ操作の情報をもとに、制御部６００は振動部３００を駆動させる駆動指令を生成し、振動部３００へ出力する。振動部３００は駆動指令に従って振動し、この振動がタッチパネルに伝わり、タッチパネルに触れているユーザに触覚が提示される。
　図３を用いて説明したように、圧電素子３００の両電極間にｓｉｎ波状の電圧を印加すると、圧電素子３００は伸縮する。振動板２３０には、圧電素子３００の伸縮に伴ってたわみ振動が生じる（図４（ａ））。振動板２３０は、タッチパネル２１０と隙間を空けて配置されており、そのため、タッチパネル２１０の剛性がたわみ振動を抑制することはなく、また、振動板２３０を大きな振動振幅でたわませることができる。また、振動板２３０は電子機器１００の内部にあるので、平面形状にしたり、厚さを薄くしたり、設計の自由度がタッチパネル２１０に比べて高い。そのため、振動板２３０の共振周波数は所望の周波数、例えば１００Ｈｚ前後になるように設計が容易である。例えば、振動板２３０の共振周波数は５０Ｈｚから２００Ｈｚの間で設定される。より望ましくは、共振周波数は８０Ｈｚから１５０Ｈｚの間で設定される。所望の周波数として１００Ｈｚ前後を例示したのは、人間が感じやすい周波数が３００Ｈｚ以下であるが、２００Ｈｚを超える周波数では触感が痛かったり、警告のような印象を抱かれたりする場合があるためである。また、１００Ｈｚを大きく下回る周波数の振動、例えば５０Ｈｚ未満の振動は、人間には伝わりにくいためである。振動板２３０に共振を生じさせることで、振動板２３０は大きな振幅でたわみ振動を行う。このたわみ振動が、振動板２３０と連結している弾性体４００に伝わり、弾性体４００が振動する（図４（ａ））。このとき、弾性体４００に支持されたタッチパネル２１０も弾性体４００とともに振動することにより、振動をユーザに伝えることができる。
　弾性体４００は、タッチパネル２１０、支持部２２０、振動板２３０、圧電素子３００の質量を支え、いわゆるバネ－質量系を形成する。弾性体４００に支持される構成要素の質量および弾性体４００のバネ定数を適切に設計することで、このバネ－質量系の共振周波数も所望の周波数（例えば１００Ｈｚ前後）にすることができる。すなわち、振動板２３０の共振周波数とバネ－質量系振動の共振周波数とを同じ１００Ｈｚ前後にすることができる。
　上述したように、本実施形態に係るタッチパネルユニット２００においては、振動板２３０は、タッチパネル２１０と隙間を空けて配置されている。そのため、タッチパネル２１０の剛性が高い場合でも、それにより振動板２３０のたわみ振動が抑制されることはなく、また、振動板２３０を大きな振動振幅でたわませることができる。
　また、たわみ振動の共振とバネ－質量系の共振を活用し、また、それらの周波数を一致させることで、効率的にタッチパネル２１０に振動を励起することができる。タッチパネル２１０に励起する振動の強度としては、加速度で２．５Ｇを超えていることが望ましい。２．５Ｇとは、走行中の自動車の中でタッチパネルに２１０に触れても振動を感じることができる強度である。
　また、タッチパネル２１０は質量としてのみ振動に影響し、その形状および剛性は振動に影響せず、剛性が高い形状のタッチパネル２１０であっても十分な触覚を提示することができる。
　さらに、タッチパネル２１０はバネ－質量系の振動を受け、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように上下方向に一様に振動するため、タッチパネル２１０のタッチ操作面上の振動強度をほぼ均一にすることができ、タッチ操作面上のタッチ位置の違いによる触覚の違いを低減させることができる。
　なお、図５に示すように、タッチパネルユニット２００は、画像を表示する表示装置７００を備えていてもよい。表示装置７００は、例えば、タッチパネル２１０のタッチ操作面とは反対側の面に設けられる。この場合も、振動板２３０は、表示装置７００と隙間を空けて配置されている。そのため、表示装置７００の剛性が高い場合でも、それにより振動板２３０のたわみ振動が抑制されることはなく、また、振動板２３０を大きな振動振幅でたわませることができる。また、振動板２３０の共振周波数を所望の周波数（例えば１００Ｈｚ前後）に設定することが容易になる。
　また、タッチパネル２１０と表示装置７００とは一体に形成されていてもよい。例えば、タッチパネル２１０は、タッチパネル機能を液晶パネルの内部に一体化するインセル型タッチパネルや、タッチパネル機能を液晶パネルの表面に一体化するオンセル型タッチパネル等であってもよい。また、タッチパネル２１０は、曲面ディスプレイ等の曲面形状を有するタッチセンサ付き表示パネルや、フレキシブルディスプレイ等の変形可能なタッチセンサ付き表示パネルであってもよい。これらの場合においても、振動板２３０は、タッチパネル２１０と隙間を空けて配置され、振動板２３０のたわみ振動が抑制されることはなく、また、振動板２３０を大きな振動振幅でたわませることができる。また、振動板２３０の共振周波数を所望の周波数（例えば１００Ｈｚ前後）に設定することが容易になる。
　（実施形態２）
　次に、図６から図８を用いて、実施形態２に係る電子機器１００を説明する。図６は、実施形態２に係る電子機器１００の振動板２３０を模式的に示す平面図である。振動板２３０には、タッチパネル２１０を支持する支持部２２０が形成されている。また、振動板２３０には錘２４０と圧電素子３００が取り付けられている。振動板２３０の形状は、例えば、たわみの０次モードの共振が１００Ｈｚ前後になるように、剛性が低くなる形状である。例えば、振動板２３０の形状は、突起等が極力ない略平面形状であり、板厚は薄くなっている。
　支持部２２０は振動板２３０とタッチパネル２１０とを接続する部材である。振動板２３０の支持部２２０は例えば孔であってもよく、タッチパネル２１０側の支持部２２０に形成されたネジ穴を活用して、振動板２３０とタッチパネル２１０とを互いにネジ止めで接続してもよい。タッチパネル２１０と接続される支持部２２０の位置は、振動板２３０の振動の節になる。そのような振動モードは、０次、１次、２次と多数存在し、低次のモードほど周波数が低い。一般的なカーナビゲーションシステムを想定した大きさの振動板２３０では、０次モードでも１００Ｈｚを超える傾向にある。支持部２２０の位置を節とし、振動板２３０の長辺方向の中央近傍を腹とするたわみ振動の０次モードの共振周波数を１００Ｈｚ前後に下げるために、支持部２２０は例えば振動板２３０のできるだけ外側に設けられる。
　錘２４０は、バネ－質量系の質量を増加させて共振周波数を１００Ｈｚ前後に調整するための部材である。バネ－質量系の共振周波数は式（２．１）で与えられるため、錘２４０により質量を増加させることにより、共振周波数を下げることができる。錘２４０の材料としては、例えば鉄系の材料や真鍮があるが、その他の金属や樹脂系材料であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　圧電素子３００は、振動板２３０にたわみ振動を励起する振動源である。圧電素子３００は、振動板２３０の振動の節よりも腹に近い位置に配置する。この例では、圧電素子３００は、振動板２３０の端部よりも中央に近い位置に配置する。例えば、振動板２３０の中央近傍に圧電素子３００を張り付ける。以下、その理由を述べる。
　振動板２３０に生じるたわみ振動の共振で最も周波数が低くなるのは、長辺方向の中央が腹になり、支持部２２０の位置が節になり、短辺方向には振動分布がない、いわゆる０次モードの振動である。０次モードの振幅をより大きく確保するためには、圧電素子３００を振動板２３０の長辺方向の中央、すなわち０次モードの振動の腹の位置に取り付けることが望ましい。短辺方向においても、支持部２２０で振動が拘束されておらず、上辺や下辺よりは振動しやすい中央近傍に圧電素子３００を取り付ける。例えば図６のように、圧電素子３００を２枚取り付けるならば、振動板２３０のほぼ中央に取り付ける。
　次に、図７を用いて、錘２４０の形状の例を説明する。錘２４０は、バネ－質量系の共振周波数を１００Ｈｚ前後に下げるための部材である。錘２４０には支持部２４１が形成されており、支持部２４１が振動板２３０に接続されることにより、錘２４０と振動板２３０とが連結される。支持部２４１が振動板２３０と接触している面積は、錘２４０の振動板２３０側の面積よりも小さい。
　また、錘２４０は、振動板２３０の振動の節よりも腹に近い位置に配置する。この例では、錘２４０は、振動板２３０の端部よりも中央に近い位置に配置する。例えば、振動板２３０の長辺方向の中央近傍に錘２４０を取り付ける。
　この例では、振動板２３０の剛性を増加させないために、錘２４０と振動板２３０との接触面積を小さくしている。その理由を以下に述べる。
　支持部２４１を介さずに錘２４０の全面を振動板２３０に直接取り付けると、振動板２３０の剛性が増加し、たわみ振動の共振周波数が１００Ｈｚよりも大きく上昇し、効率的に共振を活用することができなくなる。そこで、錘２４０がバネ－質量系の質量を増加させつつも、振動板２３０の剛性を増加させないようにするために、錘２４０が振動板２３０のたわみ振動を阻害しない箇所に取り付ける必要がある。振動板２３０の振動が阻害されないようにするために、振動の腹の位置に錘２４０を配置し、かつ、振動板２３０への接触面積は可能な限り小さくする。なお、支持部２４１と振動板２３０の取付け方法は任意であり、例えばビス止めや接着が可能である。また、錘２４０と支持部２４１が別部材であってもよく、これらがビス止めや接着など任意の方法で固定されていてもよい。
　図６、図７のように、圧電素子３００を振動板２３０の中央近傍に貼り付け、錘２４０の取り付け位置を最適化することで、タッチパネル２１０により強い振動を励起することができる。
　図８に、振動板２３０上の錘２４０の貼り付け位置の別の例を示す。支持部２２０と圧電素子３００については、図６の例と同様である。
　図８の例では、タッチパネル２１０の振動振幅を向上させたい箇所の近くに錘２４０が配置されている。その理由を以下に述べる。
　図４を用いて説明したとおり、タッチパネル２１０はその全体に亘ってほぼ均一に振動する。しかし、例えば、デザイン性などの理由で、タッチパネル２１０の重量分布に極端な偏りがある場合、タッチパネル２１０の振動は位置によって不均一になる。そのような場合でも、振動板２３０上の錘２４０の取り付け位置を調整することで、タッチパネル２１０の振動振幅が均一になるようにすることができる。具体的には、タッチパネル２１０の振動振幅を大きくしたい箇所の方に、錘２４０を配置することで、慣性力が増加し、振幅が増加する。例えば、タッチパネル２１０の下側の振動振幅を向上させたい場合は、図８に示すように、振動板２３０の下辺の方に錘２４０を取り付ければよい。
　図８のように、錘２４０の取り付け位置を中心からずらすことで、タッチパネル２１０の、錘２４０を動かした方に近い箇所の振動を強くすることができる。
　（実施形態３）
　次に、図９を用いて、実施形態３に係る電子機器１００を説明する。図９は、実施形態３に係る電子機器１００の振動板２３０を模式的に示す斜視図である。
　実施形態１および２では振動伝達部２３０は振動板であったが、本実施形態の振動伝達部２３０は、錘２５１、支持部２５２、腕部２５３を備える。本実施形態では、圧電素子３００は腕部２５３に貼り付けられている。振動伝達部２３０の材料は、例えば鉄系の金属またはアルミであるが、その他の金属や樹脂系の材料であってもよい。
　錘２５１は、バネ－質量系の共振周波数を１００Ｈｚ前後にするために重量を調整する箇所であり、腕部２５３よりも重い。主に厚さを増減させることで錘２５１の質量を調整し、バネ－質量系の共振周波数を１００Ｈｚ前後にする。錘２５１は厚く、剛性が高いため、１００Ｈｚ前後において錘２５１にはたわみ振動はほぼ生じない。
　支持部２５２は、タッチパネル２１０の支持部２２０を介して、振動伝達部２３０とタッチパネル２１０を連結させる。支持部２５２には孔が形成されており、タッチパネル２１０の支持部２２０に形成されたネジ穴を活用してビス止めされるが、他の連結方法でもよい。
　腕部２５３は、支持部２５２に固定され、錘２５１を支持している。腕部２５３は、錘２５１と支持部２５２を連結しており、振動伝達部２３０に１００Ｈｚ前後でたわみ共振を生じさせる箇所である。腕部２５２を薄く細くすることで１００Ｈｚ前後の低い周波数でたわみ振動を生じさせることができる。圧電素子３００はその少なくとも一部が腕部２５３と重なるようにして腕部２５３に設けられている。この圧電素子３００が伸縮することにより、腕部２５２に１００Ｈｚ前後の低い周波数のたわみ振動を生じさせることができる。
　図９に示すように振動伝達部２３０を構成することで、錘２４０（図６から図８）のような別部材を用いることなく、振動伝達部２３０のたわみ振動の共振周波数とバネ－質量系の共振周波数をそれぞれ１００Ｈｚ前後にすることができ、タッチパネル２１０により強い振動を励起することができる。本実施形態の振動伝達部２３０を用いた場合でも、上述した実施形態１および２と同様の作用効果を得ることができる。
　（その他の実施形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態１～３を説明した。しかしながら、本開示における技術はこれらに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態も可能である。また、上記実施形態１～３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
　以下、他の実施形態を例示する。
　上記実施形態では、電子機器の一例としてカーナビゲーションシステムを用いて説明したが、電子機器はこれには限らない。例えば、タブレット型の情報端末機器、携帯電話、ＰＤＡ、ゲーム機、ＡＴＭなどのタッチパネルを備える電子機器であってもよい。また、電子機器は、例えばマウスのようなポインティングデバイスであってもよい。また、電子機器はタッチパッドであってもよい。
　上記実施形態では、振動伝達部のたわみ振動およびバネ－質量系の共振周波数として１００Ｈｚ前後を例示したが、他の周波数でもよい。
　上記実施形態では、振動部として圧電素子を例示したがこれに限られず、静電力によるアクチュエータや、ＶＣＭ、振動モータなどであってもよい。また、スパッタリング等の方法により振動伝達部材に薄膜の透明圧電部材を形成して振動部として用いてもよい。
　上記実施形態では、振動の種類としてたわみ振動を例示したが、他の振動であってもよい。
　上記実施形態では、振動を発生することで触覚を提示したが、本開示の技術はこれに限られない。振動に加えて、例えば、静電気による摩擦の変化や、電流による皮膚の刺激、液体による画面形状の変化など、他の方法でも触覚を提示してもよい。触覚の提示だけでなく、画面表示、音、光、熱などを適宜組み合わせてもよい。
　なお、上述した電子機器の振動動作の制御は、ハードウエアによって実現されてもよいしソフトウエアによって実現されてもよい。そのような制御動作を実行させるプログラムは、例えばマイクロコンピュータの内蔵メモリやＲＯＭに記憶される。また、そのようなコンピュータプログラムは、それが記録された記録媒体（光ディスク、半導体メモリー等）から電子機器へインストールしてもよいし、インターネット等の電気通信回線を介してダウンロードしてもよい。
　（まとめ）
　以上、説明したように、本開示のある実施形態に係る電子機器１００は、ユーザがタッチするパネル２１０と、パネル２１０と間隔を空けて配置された振動伝達部２３０と、振動伝達部２３０を振動させる振動部３００と、パネル２１０と振動伝達部２３０を弾性的に支持する弾性部材４００とを備える。
　例えば、電子機器１００は、弾性部材４００を支持するベース部５００をさらに備えていてもよい。
　例えば、振動伝達部２３０の振動が弾性部材４００に伝わって弾性部材４００は振動し、弾性部材４００に支持されたパネル２１０が振動してもよい。
　例えば、振動伝達部２３０の共振周波数とバネ－質量系振動の共振周波数とが同じであってもよい。
　例えば、振動伝達部２３０の共振周波数は５０Ｈｚから２００Ｈｚであってもよい。
　例えば、振動伝達部２３０は、パネル２１０のユーザがタッチする側とは反対の側に、パネル２１０と間隔を空けて配置されており、弾性部材４００は、振動伝達部２３０のパネル２１０側とは反対の側からパネル２１０と振動伝達部２３０を支持していてもよい。
　例えば、振動部３００は圧電素子であってもよい。
　例えば、振動部３００は、振動伝達部２３０の端部よりも中央部に近い位置に配置されていてもよい。
　例えば、振動部３００は、振動伝達部２３０の振動の節よりも腹に近い位置に配置されていてもよい。
　例えば、振動伝達部２３０の端部よりも中央部に近い位置に錘２４０が配置されていてもよい。
　例えば、振動伝達部２３０の振動の節よりも腹に近い位置に錘２４０が配置されていてもよい。
　例えば、錘２４０は、錘２４０の振動伝達部２３０側の面積よりも小さい面積で振動伝達部２３０と接していてもよい。
　例えば、錘２４０の質量によりバネ－質量系振動の共振周波数を調整してもよい。
　例えば、振動伝達部２３０は、錘２５１と、パネル２１０と振動伝達部２３０とを連結する支持部２５２と、支持部２５２に固定され、錘２５１を支持する腕部２５３とを備えていてもよい。
　例えば、腕部２５３に振動部３００が配置されていてもよい。
　例えば、パネル２１０は曲面形状を有していてもよい。
　例えば、電子機器１００は、カーナビゲーションシステムのタッチパネルユニットであってもよい。
　例えば、電子機器１００は、画像を表示する表示部７００をさらに備えていてもよい。
　例えば、パネル２１０は、インセル型タッチパネルであってもよい。
　例えば、パネル２１０は、オンセル型タッチパネルであってもよい。
　例えば、電子機器１００は、カーナビゲーションシステムであってもよい。
　以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示に係る技術は、ユーザによるタッチ操作に応じて振動を発生させる電子機器の技術分野において特に有用である。
　１００　電子機器
　１５０　ディスプレイユニット
　１５１　画像表示領域
　２００　タッチパネルユニット
　２０１　装飾
　２１０　タッチパネル
　２２０、２４１、２５２　支持部
　２３０　振動伝達部
　２４０、２５１　錘
　２５３　腕部
　３００　振動部
　４００　弾性体
　５００　ベース部
　６００　制御部
　７００　表示装置

Claims (21)

  1. 　ユーザがタッチするパネルと、
    　前記パネルと間隔を空けて配置された振動伝達部と、
    　前記振動伝達部を振動させる振動部と、
    　前記パネルと前記振動伝達部を弾性的に支持する弾性部材と
    　を備えた、電子機器。
  2. 　前記弾性部材を支持するベース部をさらに備えた、請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記振動伝達部の振動が前記弾性部材に伝わって前記弾性部材は振動し、前記弾性部材に支持された前記パネルが振動する、請求項１または２に記載の電子機器。
  4. 　前記振動伝達部の共振周波数とバネ－質量系振動の共振周波数とが同じである、請求項１から３のいずれかに記載の電子機器。
  5. 　前記振動伝達部の共振周波数は５０Ｈｚから２００Ｈｚである、請求項１から４のいずれかに記載の電子機器。
  6. 　前記振動伝達部は、前記パネルの前記ユーザがタッチする側とは反対の側に、前記パネルと間隔を空けて配置されており、
    　前記弾性部材は、前記振動伝達部の前記パネル側とは反対の側から前記パネルと前記振動伝達部を支持している、請求項１から５のいずれかに記載の電子機器。
  7. 　前記振動部は圧電素子である、請求項１から６のいずれかに記載の電子機器。
  8. 　前記振動部は、前記振動伝達部の端部よりも中央部に近い位置に配置されている、請求項１から７のいずれかに記載の電子機器。
  9. 　前記振動部は、前記振動伝達部の振動の節よりも腹に近い位置に配置されている、請求項１から８のいずれかに記載の電子機器。
  10. 　前記振動伝達部の端部よりも中央部に近い位置に錘が配置されている、請求項１から９のいずれかに記載の電子機器。
  11. 　前記振動伝達部の振動の節よりも腹に近い位置に錘が配置されている、請求項１から１０のいずれかに記載の電子機器。
  12. 　前記錘は、前記錘の前記振動伝達部側の面積よりも小さい面積で前記振動伝達部と接している、請求項１０または１１に記載の電子機器。
  13. 　前記錘の質量によりバネ－質量系振動の共振周波数を調整する、請求項１０から１２のいずれかに記載の電子機器。
  14. 　前記振動伝達部は、
    　錘と、
    　前記パネルと前記振動伝達部とを連結する支持部と、
    　前記支持部に固定され、前記錘を支持する腕部と
    　を備える、請求項１から７のいずれかに記載の電子機器。
  15. 　前記腕部に前記振動部が配置されている、請求項１４に記載の電子機器。
  16. 　前記パネルは曲面形状を有する、請求項１から１５のいずれかに記載の電子機器。
  17. 　前記電子機器は、カーナビゲーションシステムのタッチパネルユニットである、請求項１から１６のいずれかに記載の電子機器。
  18. 　画像を表示する表示部をさらに備えた、請求項１から１７のいずれかに記載の電子機器。
  19. 　前記パネルは、インセル型タッチパネルである、請求項１から１８のいずれかに記載の電子機器。
  20. 　前記パネルは、オンセル型タッチパネルである、請求項１から１８のいずれかに記載の電子機器。
  21. 　前記電子機器はカーナビゲーションシステムである、請求項１８から２０のいずれかに記載の電子機器。
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