(57)【要約】【課題】タッチした時に押し込み感が感じられる表示装置を提供すること。【解決手段】表示装置１０１は、情報を表示する液晶パネル４０と、液晶パネル４０に対向配置されるガラス基板１０と、液晶パネル４０とガラス基板１０との間に設けられ、ガラス基板１０上の接触位置を検出するＩＴＯ層３０と、液晶パネル４０とガラス基板１０との間に設けられ、ガラス基板１０への押圧によりガラス基板１０がその表面方向へ変位するのに伴って表面方向へ弾性変形可能な透明ゲル層２０と、を備える。【選択図】図１
2015191263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を表示する表示パネルと、
前記表示パネルに対向配置される透明基板と、
前記表示パネルと前記透明基板との間に設けられ、前記透明基板上の接触位置を検出する接触検出層と、
前記表示パネルと前記透明基板との間に設けられ、前記透明基板への押圧により前記透明基板の少なくとも一部がその表面方向へ変位するのに伴って前記表面方向へ弾性変形可能な弾性層と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記弾性層は、一方の表面が前記透明基板に固着され、他方の表面が前記表示パネルに固着され、側面が開放されていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表示装置において、
前記透明基板の側面から所定距離だけ離間して設けられ、前記透明基板への押圧による前記透明基板の前記表面方向の変位量を制限する制限部材を更に備えることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示装置において、
前記制限部材は、前記透明基板が前記制限部材に当接する時の衝撃を緩和する緩衝部材を有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の表示装置において、
前記制限部材は、前記所定距離を可変として設けられていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の表示装置において、
前記所定距離を前記表示パネルに表示する情報に応じて変更する距離変更部を更に備えることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記透明基板は、硬質材料または柔軟性を有する樹脂で構成されることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の表示装置において、
前記柔軟性を有する樹脂で構成される前記透明基板は、前記弾性層よりも硬度が高いことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記接触検出層は、前記弾性層より前記表示パネル側に配置されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置において、
前記接触検出層は、前記弾性層より前記透明基板側に配置されていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触位置を検出可能な表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上電極層が形成された上基材と下電極層が形成された下基材との間に、導電粉とこの導電粉よりも大きな絶縁粉とが分散された光透過性ゲル層を形成し、上基材の上面を押圧操作すると上基材及び光透過性ゲル層が厚さ方向に弾性変形して上電極層と下電極層とが導通することにより押圧位置を検出でき、押圧力を除去すると上基材及び光透過性ゲル層が元の状態に復帰するタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１２１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１のタッチパネルでは、押圧操作により上基材及び光透過性ゲル層が厚さ方向に弾性変形するだけであり、タッチパネルを押圧したときの表面方向への押し込み感や、ジョイスティックのようなスライド感に乏しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による表示装置は、情報を表示する表示パネルと、前記表示パネルに対向配置される透明基板と、前記表示パネルと前記透明基板との間に設けられ、前記透明基板上の接触位置を検出する接触検出層と、前記表示パネルと前記透明基板との間に設けられ、前記透明基板への押圧により前記透明基板の少なくとも一部がその表面方向へ変位するのに伴って前記表面方向へ弾性変形可能な弾性層と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明による表示装置によれば、透明基板への押圧により透明基板の少なくとも一部がその表面方向へ変位するので、押し込み感を実感することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の積層構造を模式的に示す断面図であり、図１（ａ）は押圧力を加えていない状態を示し、図１（ｂ）は押圧力を加えた状態を示す。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の積層構造を模式的に示す断面図であり、図２（ａ）は押圧力を加えていない状態を示し、図２（ｂ）は押圧力を加えた状態を示す。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る表示装置の積層構造を拡大して模式的に示す部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る表示装置において緩衝部材を付加した積層構造を模式的に示す断面図であり、押圧力を加えた状態を示す。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る表示装置の外観を模式的に示す平面図であり、図５（ａ）はピンと楔の全体配置を示し、図５（ｂ）は楔を左方に移動させた状態を示し、図５（ｃ）は楔を右方に移動させた状態を示す。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る表示装置の表示画面に表示した情報（ゲーム）の一例である。
【図７】本実施の形態に係る表示装置の変形例であり、表示装置に押圧力を加えたときの変形状態を模式的に示す断面図である。
【図８】本実施の形態に係る表示装置の積層構造に関する変形例であり、積層構造を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態による表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。
−第１の実施の形態−
図１（ａ）を参照すると、第１の実施の形態による表示装置１０１は、ガラス基板１０と液晶パネル４０との間に、透明弾性層（透明ゲル層）２０と透明導電層（ＩＴＯ層）３０とを挟んだ積層構造を成し、いわゆるタッチパネルとして機能するものである。
【０００９】
ガラス基板１０は、透明の硬質材料で作製され、平板状を呈し、表示装置１０１の最も外側に配置され、その表面はユーザーが指やタッチペンなどで触れる面である。Ｆ１は、ガラス基板１０に軽く接触した指を表す。
透明弾性層（透明ゲル層）２０は、押圧力を加えると変形し、押圧力を除去すると元に戻る弾性を有する。このような弾性変形可能な透明樹脂として、例えば、ウレタンやポリエチレンなどが用いられる。
【００１０】
透明導電層（ＩＴＯ層）３０は、液晶パネル４０の上面に設けられた格子状電極であり、例えばＸ方向の位置を検出する層とＹ方向の位置を検出する層との２層構造を呈する。例えば、静電容量方式の位置検出では、ガラス基板１０上でユーザーの指Ｆ１が触れた位置で電界或いは静電容量が変化する。ＩＴＯ層３０は、この変化を利用して接触位置を検出する。
液晶パネル４０は、電極がそれぞれ設けられた２枚の透明基板の間に液晶材料を封入し、電極間の電圧の有無または電圧の高低により液晶分子の配向状態を制御して情報を表示する。
【００１１】
従って、表示装置１０１では、指Ｆ１でタッチすることによって表示画面上の位置、すなわち情報の位置を指定し、情報を選択したり入力することができる。ガラス基板１０、透明ゲル層２０、ＩＴＯ層３０及び液晶パネル４０の各部材同士は、それぞれ密着しており、通常の使用では分離しない。
【００１２】
図１（ｂ）を参照して、ユーザーが表示装置１０１を操作するために、ガラス基板１０の表面に触れて押圧したときの表示装置１０１の状態を説明する。Ｆ１は、上述したように、ガラス基板１０に軽く接触した指であり、Ｆ２は、ガラス基板１０に触れて押圧力Ｐを加えた指を表している。なお、図１（ｂ）では、図示の便宜上、ガラス基板１０上の指Ｆ１の位置と指Ｆ２の位置とを離して示しているが、実際はほぼ同じ位置である。以下の図面についても同様である。
【００１３】
ユーザーがガラス基板１０の表面に指を触れて押圧した場合、一般に、ガラス基板１０と垂直にはならず、指先の前方に向かって押圧力がかかる。つまり、押圧力Ｐは、ガラス基板１０の表面に対して斜め方向に作用する。このため、各部材のうち最も柔軟性がある透明ゲル層２０は、厚さ方向にも表面方向ｘにも変形するが、特に表面方向ｘの変形量が大きい。
【００１４】
第１の実施の形態の表示装置１０１では、透明ゲル層２０が表面方向ｘに大きく変形することによって押し込んだ感触（押し込み感）を実感することができる。
【００１５】
−第２の実施の形態−
第２の実施の形態の表示装置１０２が第１の実施の形態の表示装置１０１と異なる点は、ガラス基板１０、透明ゲル層２０、ＩＴＯ層３０及び液晶パネル４０の側面を取り囲む制限部材５０を新たに設けると共に、ガラス基板１０と透明ゲル層２０との両部材の側面と、制限部材５０の内側面との間に空間、すなわちギャップＧを設けた点である。
表示装置１０２のガラス基板１０、透明ゲル層２０、ＩＴＯ層３０及び液晶パネル４０は、表示装置１０１の各部材と共通であるので、説明を省略し、上述の相違点について説明する。
【００１６】
図２（ａ）は、図１（ａ）に対応する図であり、指Ｆ１でガラス基板１０の表面に軽くタッチしている状態を示し、透明ゲル層２０の変形は生じていない。図２（ｂ）は、図１（ｂ）に対応する図であり、ガラス基板１０に対して指Ｆ２で押圧力Ｐを加えた状態を示し、この押圧力Ｐにより、透明ゲル層２０は、その上面が表面方向ｘ（図中、左方向）に動く変形が生じる。
【００１７】
図３は、図２（ｂ）の断面図の左方を拡大して示す部分断面図である。押圧力Ｐが加わった場合、透明ゲル層２０の下面、すなわちＩＴＯ層３０との密着面２０Ｂはそのまま動かないが、透明ゲル層２０の下面から上面に向かうに従って透明ゲル層２０の表面方向ｘの変形量は大きくなり、ガラス基板１０との密着面２０Ａで左方向に最も大きく動く変形が生じる。この変形は、ガラス基板１０の側面１０Ａが制限部材５０の内側面に当接するとストップする。つまり、透明ゲル層２０の表面方向ｘの変形量は、ギャップＧの長さで規制されることになる。
表示装置１０２では、ガラス基板１０の側面１０Ａが制限部材５０の内側面に当接した瞬間に、軽い衝撃（クリック感）を実感することができる。
【００１８】
図４の表示装置１０３は、図２（ｂ）の表示装置１０２に対応する図であり、制限部材５０の内側面の全周に、ゴム弾性を有する薄いウレタンシート５１を新たに配設したものである。ウレタンシート５１の厚さは、ギャップＧの長さ未満であり、ウレタンシート５１と、ガラス基板１０及び透明ゲル層２０の両部材の側面との間は空間である。
【００１９】
図４に示すように、ユーザーが指Ｆ２で押圧力Ｐを加えると、透明ゲル層２０の上面、すなわちガラス基板１０との密着面が左方向に最も移動し、ガラス基板１０の側面がウレタンシート５１に当接した瞬間に、軽い衝撃（クリック感）を実感することができる。この時のクリック感は、ウレタンシート５１のもつゴム弾性のため、ウレタンシート５１を使用しない場合に比べて柔らかな感触となる。このように、ウレタンシート５１のような緩衝材を用いて、その厚さや硬さを選ぶことにより、クリック感の調整ができる。このような緩衝材として、板バネ等の機械部品を用いることもできる。
【００２０】
第２の実施の形態の表示装置１０２では、上述した押し込み感だけではなくクリック感も実感することができる。更に、表示装置１０３では、ウレタンシート５１のような緩衝材を用いることにより、クリック感の調整ができる。
【００２１】
−第３の実施の形態−
第３の実施の形態の表示装置１０４は、第２の実施の形態の表示装置１０２において、制限部材５０が規制するギャップＧの長さを可変とするものである。すなわち、第２の実施の形態の表示装置１０２では、ガラス基板１０の可動範囲は一定であったが、第３の実施の形態の表示装置１０４では、ガラス基板１０の可動範囲を任意に変更することができる。
【００２２】
図５は、第３の実施の形態の表示装置１０４の構造と作用を説明するための図である。図５（ａ）はピンと楔の全体配置を示す平面図であり、図５（ｂ）は楔を左方に移動させた状態を示し、図５（ｃ）は楔を右方に移動させた状態を示す。
図５（ａ）に示す表示装置１０４では、ガラス基板１０とこれを取り囲む制限部材５０との間の４ケ所（４辺）に、ピン５２と楔５３と駆動部５４とが設けられている。
【００２３】
ピン５２は、表示装置１０４の筐体に固定され、楔５３は、その直角三角形の斜辺をピン５２に接触させながら移動可能である。駆動部５４は、ソレノイド５４ａと連結部材５４ｂとから成り、連結部材５４ｂは楔５３に結合されている。ソレノイド５４ａが発生する動力によって連結部材５４ｂが駆動されると、楔５３がスライドする。なお、駆動部５４は、ユーザーの眼につかない、例えば、液晶パネル４０の下方に配設してもよい。
【００２４】
図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す表示装置１０４において、図中、上辺に配置されたピン５２と楔５３とを代表として示す図である。図５（ｂ）は、楔５３がｘ１方向に移動し、楔５３とガラス基板１０との間に長さＧ１のギャップＧが生じた状態を示す。また、図５（ｃ）は、楔５３がｘ２方向に移動し、楔５３とガラス基板１０との間に長さＧ２のギャップＧが生じた状態を示す。ギャップ長さＧ２はギャップ長さＧ１よりも短い。このように、楔５３の斜面をピン５２に沿って摺動させることによって、ギャップＧの長さを連続的に変えることができる。
【００２５】
ギャップＧの長さを連続的に変えることができるので、上述したクリック感も多様となる。ギャップＧの長さを狭めて固い感触のクリック感を出したり、反対に、ギャップＧの長さを拡げて軟らかい感触のクリック感を出すことができる。例えば、ゲームに応用した場合に、ゲームの楽しみを倍加することもできる。
【００２６】
図６は、表示装置１０４の表示画面１０４Ａに表示されたゲームの一場面を示す。表示装置１０４には、ガラス基板１０の周囲にギャップＧが設けられ、ガラス基板１０は、ギャップＧの長さを限度に上下左右、斜めの全方向に移動させることができる。
【００２７】
図６（ａ）は、パチンコ４１で玉４２を飛ばして標的４３に当てるというゲームの一場面である。図６（ａ）は、ユーザーが指Ｆ３で玉４２の位置に触れ、ガラス基板１０を押圧しながら矢印方向Ｓ１にスライドさせた場面である。ガラス基板１０は、ギャップＧの長さを限度に矢印方向Ｓ１に移動する。
【００２８】
図６（ｂ）は、標的４３を狙って玉４２を飛ばした瞬間を表し、ユーザーがガラス基板１０を押圧しながら指Ｆ３を矢印方向Ｓ２にスライドさせた場面である。ガラス基板１０は、ギャップＧの長さを限度に矢印方向Ｓ２に移動し、玉４２が飛び出す。
【００２９】
このようなゲームでは、図６（ａ）の場面のように、矢印方向Ｓ１に大きくスライドさせたい場合にはギャップＧの長さを長くし、図６（ｂ）の場面のように、矢印方向Ｓ２には小さくスライドさせたい場合にはギャップＧの長さを短くすると、より一層ゲームを楽しむことができる。図５に示す表示装置１０４は、ギャップＧの長さを調節することができるので、上記のゲーム等に適している。また、上記のゲームソフトにギャップＧの長さを設定するプログラムを入れておくと、ゲームの進行中に自動的に駆動部５４を駆動してギャップＧの長さを随時変更することができる。
【００３０】
第３の実施の形態による表示装置１０４も、第２の実施の形態の表示装置１０２、１０３のように、押し込み感だけではなくクリック感も実感することができる。また、表示装置１０４では、ギャップＧの長さを可変とするので、多様なクリック感も実感することができる。更に、ウレタンシート５１のような緩衝材を併用することで更に多様なクリック感を実現できる。
【００３１】
以下、上記の実施形態の変形例について説明する。
（１）第１〜第３の実施形態における表示装置１０１〜１０４では、透明で硬質のガラス基板１０を用いたが、ガラス基板１０の代わりに、透明で硬質の樹脂基板を用いてもよいし、透明で柔軟性のある樹脂基板を用いてもよい。
【００３２】
図７は、図１（ｂ）に示す表示装置１０１の変形例を示す図である。図７に示す表示装置１０５では、ガラス基板１０の代わりに、透明で柔軟性のある樹脂基板を用いており、ユーザーが表示装置１０５を操作するために、樹脂基板１１の表面に触れて押圧したときの状態を示す。Ｆ１は、樹脂基板１１に軽く接触した指であり、Ｆ２は、樹脂基板１１に触れて押圧力Ｐを加えた指を表している。樹脂基板１１は、シリコーンゴム製であり、柔軟性があるため、指Ｆ２の前方（図中、左方）に押圧力Ｐの作用で生じた部分的変形１１ａが見られる。この部分的変形１１ａは、弾性変形であるので、押圧力Ｐを除去すれば元の形状に復帰する。
押圧力Ｐを加えることにより、樹脂基板１１も透明ゲル層２０も表面方向ｘへ変形するが、樹脂基板１１は透明ゲル層２０より硬く、樹脂基板１１の変形量は透明ゲル層２０の変形量に比べて小さい。
【００３３】
（２）第１〜第３の実施形態における表示装置１０１〜１０４及び変形例の表示装置１０５では、ＩＴＯ層３０は、透明ゲル層２０より液晶パネル４０側に配置されていたが、図８に示すように、透明ゲル層２０よりガラス基板１０側、或いは樹脂基板１１側に配置されていてもよい。
【００３４】
図８は、図２（ｂ）に示す表示装置１０２に対応する図である。図８の表示装置１０６では、ガラス基板１０或いは樹脂基板１１、ＩＴＯ層３０、透明ゲル層２０、液晶パネル４０の順に配置された積層構造を成し、表示装置１０１〜１０５に比べると、ＩＴＯ層３０が透明ゲル層２０の厚さ分だけガラス基板１０、或いは樹脂基板１１に接近して設けられている。
このため、指Ｆ１、Ｆ２の接触位置をより一層正確に検出することができる。
【００３５】
第１〜第３の実施形態における表示装置１０１〜１０４及び変形例の表示装置１０５、１０６は、特に、スマートフォンのような比較的小型の電子機器に適用すると効果が大きい。
また、上記の実施形態及び変形例では、表示パネルとして液晶パネル４０を用いたが、その他にも、有機ＥＬパネルや電子ペーパー（ｅ-Ｐａｐｅｒ）などを用いることができる。
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１０：ガラス基板                    １１：樹脂基板
２０：透明弾性層（透明ゲル層）      ３０：透明導電層（ＩＴＯ層）
４０：液晶パネル                    ５０：制限部材
５１：ウレタンシート                ５２：ピン
５３：楔                            ５４：駆動部
１０１〜１０６：表示装置            Ｆ１〜Ｆ３：指
Ｇ：ギャップ                        Ｐ：押圧力
【図１】
2015191263.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015191263.tif 000005
【図４】
2015191263.tif 000006
【図５】
2015191263.tif 000007
【図６】
2015191263.tif 000008
【図７】
2015191263.tif 000009
【図８】
2015191263.tif 000010