(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、
図1〜
図5に基づいて本発明の実施形態を例えば建設機械等の車両に搭載された表示ユニット(表示装置)に適用した場合を例に挙げて説明する。
【0010】
図1、
図2において、本実施形態による表示ユニットは、例えば建設機械のキャビン内に設置されており、車両情報やカメラ画像等の所定情報を表示する表示素子10と、この表示素子10の背後側に配置される回路基板20と、表示素子10の前方側に配置されるタッチパネル30と、表示素子10及びタッチパネル30の配設位置を避けるように回路基板20上に実装(配設)されるスイッチ素子40と、タッチパネル30及びスイッチ素子40を覆う被覆部材である保護シート50と、スイッチ素子40と保護シート50との間に位置する中継部材である弾性部材60と、表示素子10及び弾性部材60を支持する支持体70と、前記表示ユニットの外装ケースを構成するケース体80とから主に構成されている。
【0011】
表示素子10は、一対のガラス基板間に液晶を封入した液晶セルの表裏面に偏光板をそれぞれ設けた略矩形状のTFT型液晶表示パネルからなる。かかる表示素子10は、この場合、油タンク内の作動油温を表示する作動油温表示部11や油圧ポンプの駆動源であるエンジンを冷却するためのラジエータの冷却水温を表示する冷却水温表示部12、燃料タンク内の燃料の残量を表示する燃料残量表示部13等の前記車両情報が通常表示モード(通常表示画面)として表示される。なお、表示素子10は、フレキシブル配線板等の接続部材(図示せず)を介して回路基板20と電気的に接続されている。
【0012】
回路基板20は、例えばガラスエポキシ系基材に配線パターンを施した硬質回路基板からなり、スイッチ素子40と、表示素子10の表示制御を行うための後述する制御手段と、抵抗、コンデンサ等の各種回路部品(図示せず)とが前記配線パターンに導通接続されている。
【0013】
タッチパネル30は、例えば透明な合成樹脂シートにオペレータ(利用者)のタッチ(操作)に応じて操作信号を出力する電極を形成する透明体であり、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等のタッチパネルを適用することができる。
【0014】
かかるタッチパネル30は、表示素子10と離間するように表示素子10の前方側に配置され、その外形形状は表示素子10の外形形状と略同一形状となっている。従って、オペレータ側から表示素子10を正視した際に、タッチパネル30は表示素子10と重なるように表示素子10の前方側に配置される構成となる。
【0015】
なお、
図1中、オペレータが前記表示ユニット(表示素子10)の右上に表示されている「表示切替」なる第1の表示意匠部14に対応するタッチパネル30箇所をタッチ操作した際に、この操作に伴う前記操作信号が前記制御手段に出力される。
【0016】
スイッチ素子40は、例えば角形のタクトスイッチからなり、第1のスイッチ素子41と第2のスイッチ素子42とからなり、
図1中、前記表示ユニットの中央下方に位置する回路基板20上に並設されている。
【0017】
この場合、第1のスイッチ素子41と
図1中、スイッチ素子41の右方に位置する第2のスイッチ素子42は、ともに表示素子10(タッチパネル30)の配設位置を避けるように表示素子10(タッチパネル30)の下方側となる回路基板20上の前記配線パターンに半田付け等の手段により導通接続されている。つまり、各スイッチ素子41、42は、タッチパネル30を正視した際にタッチパネル30及びタッチパネル30の真下に位置する表示素子10の両方と重ならないように回路基板20上に実装(配設)される構成となっている。
【0018】
また、第1のスイッチ素子41には、
図2に示すように保護シート52に設けられた後述する第1の操作部からの押圧操作力を受けてオン・オフ動作する第1の作動部41aが設けられており、同様に第2のスイッチ素子42には、
図3に示すように保護シート52に設けられた後述する第2の操作部からの押圧操作力を受けてオン・オフ動作する第2の作動部42aが設けられている。
【0019】
保護シート50は、厚さの薄い透明な合成樹脂シート(例えば透明なポリエステルフィルム)からなり、ケース体80に設けられた後述する開口窓部を塞ぐようにケース体80の後述する受部に適宜接着手段を用いて固着され、保護シート50の下方側に位置する表示素子10やスイッチ素子40が実装された回路基板20、タッチパネル30、弾性部材60等の内機部品を保護する(覆う)被覆部材としての機能、前記内機部品に水分等が侵入するのを防止する防水部材としての機能を有している。
【0020】
そして、表示素子10に表示される作動油温表示部11や冷却水温表示部12、燃料残量表示部13等の前記車両情報は、表示素子10の真上に位置する透明なタッチパネル30及び透明な保護シート50を通じて、オペレータ側から視認可能となっている。
【0021】
また、この場合、各スイッチ素子41、42に対応する保護シート50箇所には、オペレータの押圧操作による弾性変形可能なエンボス加工の施された操作部51が設けられている。かかる操作部51は、第1のスイッチ素子41に対応する凸部(隆起形状)からなる第1の操作部52と、第2のスイッチ素子42に対応する凸部(隆起形状)からなる第2の操作部53とでなる。
【0022】
第1の操作部52は、タッチパネル30が故障した場合に、第2の操作部53の操作を有効とするような機能切替用の操作部からなる。また、第2の操作部53は、タッチパネル30が故障した際に、前記通常表示モードを後述する後方画像表示モードへと切り替え表示させる際に、オペレータが操作する操作部からなる。
【0023】
弾性部材60は、シリコンゴム等からなり、操作部51とスイッチ素子40との間に配置され、オペレータの押圧操作(つまりオペレータによる操作部51の押圧操作)によってスイッチ素子40を作動させるものである。この場合、弾性部材60は、第1の操作部52と第1のスイッチ素子41との間に介在する第1の弾性体61と、第2の操作部53と第2のスイッチ素子42との間に介在する第2の弾性体62とでなる(
図2、
図3参照)。
【0024】
第1の弾性体61は、第1のスイッチ素子41を作動させるための第1の操作軸部61aと、この第1の操作軸部61aと第1の操作部52との間に配置され、第1の操作軸部61aの第1の軸線R1と直交する方向に板状に延びる第1の基部61bと、この第1の基部61bの外周に形成され第1の操作軸部61aを取り巻くように外側(支持体70側)に傾斜して延びる第1の薄肉部61cと、この第1の薄肉部61cの下端から支持体70とケース体80との間を外側に延びケース体80の後述する第1の溝部に組み込まれることにより支持体70とケース体80との間に装着される第1のフランジ部61dとを備えている。
【0025】
そして、この場合、第1の基部61bの前面は第1の操作部52の背面と当接しているとともに、オペレータによる第1の操作部52の押圧操作が行われていないとき、第1の作動部41aはオン動作していない状態となっており、第1の操作軸部61aの底面と第1の作動部41aとの間には微小なクリアランスが設けられる。
【0026】
同様に、第2の弾性体62は、第2のスイッチ素子42を作動させるための第2の操作軸部62aと、この第2の操作軸部62aと第2の操作部53との間に配置され、第2の操作軸部62aの第2の軸線R2と直交する方向に板状に延びる第2の基部62bと、この第2の基部62bの外周に形成され第2の操作軸部62aを取り巻くように外側(支持体70側)に傾斜して延びる第2の薄肉部62cと、この第2の薄肉部62cの下端から支持体70とケース体80との間を外側に延びケース体80の後述する第2の溝部に組み込まれることにより支持体70とケース体80との間に装着される第2のフランジ部62dとを備えている。
【0027】
そして、この場合、第2の基部62bの前面は第2の操作部53の背面と当接しているとともに、オペレータによる第2の操作部53の押圧操作が行われていないとき、第2の作動部42aはオン動作していない状態となっており、第2の操作軸部62aの底面と第2の作動部42aとの間には微小なクリアランスが設けられる。
【0028】
支持体70は、合成樹脂からなり、回路基板20とケース体80の後述する上ケースとの間に配置され、表示素子10や弾性部材60、前記上ケースを支持する支持部材としての機能を有している。
【0029】
かかる支持体70は、表示素子10の背面側周縁部を支持する略枠状の第1の支持部71と、第1の弾性体61の第1のフランジ部61dを支持する略枠状の第2の支持部72と、第1の弾性体61の第1の操作軸部61aを取り囲むように第2の支持部72から回路基板20側へと垂下形成される第1の垂下部73と、第2の弾性体62の第2のフランジ部62dを支持する略枠状の第3の支持部74と、第2の弾性体62の第2の操作軸部62aを取り囲むように第3の支持部74から回路基板20側へと垂下形成される第2の垂下部75とを備え、適宜固定手段を用いてケース体80の前記上ケースに固定されている。
【0030】
ケース体80は、合成樹脂からなり、この場合、上ケース81と下ケース82とに分割形成された構成となっている。上ケース81は、前面壁部83と前面壁部83の周縁から垂下形成される枠状の第1の側壁部84とが一体形成された構成となっており、支持体70によって保持されている。
【0031】
前面壁部83には、タッチパネル30の配設位置に対応するように開口形成される第1の開口窓部83aと、第1の弾性体61の第1の基部61bに対応するように開口形成される第2の開口窓部83bと、第2の弾性体62の第2の基部62bに対応するように開口形成される第3の開口窓部83cと、第1の開口窓部83aの周縁に位置する前面壁部83箇所であって、タッチパネル30周縁を保持する保持部83dと、保護シート50の周縁を受ける段部形状からなる受部83eと、第1の弾性体61の第1のフランジ部61dを受け入れ可能に形成された第1の溝部83fと、第2の弾性体62の第2のフランジ部62dを受け入れ可能に形成された第2の溝部83gとが形成されている。
【0032】
そして、前面壁部83に設けられた受部83eと保護シート50の周縁部とが適宜接着手段を用いて固着されることで、外部からの水分等が前記内機部品に侵入するのを効率よく防止することができる。一方、下ケース82は、回路基板20の背後を覆う断面略凹部形状のカバー部材からなり、その底壁部には回路基板20を保持する複数個のボス部82aが突出形成されている。
【0033】
なお、
図2中(あるいは
図3中)、C1は、パッキンやクッション材等からなる第1の緩衝部材であり、C2はパッキンやクッション材等からなる第2の緩衝部材であり、第1の緩衝部材C1は、略枠形状にて形成され、タッチパネル30外周面とこれに対応するケース体80箇所と保持部83dと保護シート50箇所との間に形成される間隙を埋めるように配設され、振動等によって表示素子10が破損するのを防止するものである。
【0034】
また、第2の緩衝部材C2は、略枠形状にて形成され、表示素子10と上ケース81との間に形成される間隙及び表示素子10と支持体70との間に形成される間隙を埋めるように配設され、振動等によってタッチパネル30が破損するのを防止するものである。
【0035】
以上の各部により、前記表示ユニットが構成されている。次に、本実施形態における前記表示ユニットの電気的構成を
図4を用いて説明する。
図4中、91は車両状態検出部、92は撮像手段、93は制御手段、10は表示素子、30はタッチパネル、41は第1のスイッチ素子、42は第2のスイッチ素子である。
【0036】
車両状態検出部91は、油タンク内の作動油温を検出する作動油温検出部や油圧ポンプの駆動源であるエンジンを冷却するためのラジエータの冷却水温を検出する冷却水温検出部、燃料タンク内の燃料の残量を検出する燃料残量検出部等からなり、これら各検出部からの各検出信号を制御手段93に出力する。
【0037】
撮像手段92は、例えば旋回体の後方に設置されたCCDカメラ等の監視カメラからなり、旋回体後方の画像信号を制御手段93に出力する。
【0038】
制御手段93は、処理動作のプログラムが記憶されたROMや演算値を一時的に記憶するRAM、前記プログラムを実行するためのCPU等を有するマイクロコンピュータからなり、回路基板20上の前記配線パターンに実装されている。
【0039】
かかる制御手段93は、車両状態検出部91からの前記各検出信号や、第1の表示意匠部14に対応するタッチパネル30箇所をオペレータがタッチ操作した際に発生する前記操作信号、第2のスイッチ素子42が作動した際に生じる予備用操作信号に基づいて、表示素子10の動作を制御する制御信号(指令信号)を出力する。制御手段93の出力する指令信号は、表示素子10に対応するドライバ(駆動回路)に入力され、この駆動回路は、その信号入力に応じて表示素子10を表示動作させる。
【0040】
すなわち、制御手段93は、前記通常表示モードにおいては、前記各検出信号に基づいて、表示素子10を駆動させるための指令信号を前記駆動回路に出力し、この指令信号を受けて前記駆動回路が表示素子10を駆動し、これにより表示素子10には例えば作動油温表示部11と冷却水温表示部12と燃料残量表示部13とが表示される。
【0041】
ここで、前記通常表示モード時において、オペレータが「表示切替」なる第1の表示意匠部14に対応するタッチパネル30箇所をタッチ操作すると、かかるタッチ操作に伴う前記操作信号が制御手段93に出力される。
【0042】
制御手段93は、前記操作信号を受信すると、表示素子10に表示されている作動油温表示部11、冷却水温表示部12、燃料残量表示部13を旋回体後方のカメラ画像に切り替え表示させるべく、前記駆動回路に画面切替指令信号を出力し、この画面切替指令信号を受けて前記駆動回路が表示素子10を駆動し、これにより表示素子10には旋回体後方のカメラ画像(図示省略)が前記通常表示モードとは異なる後方画像表示モードとして表示される。これにより建設機械を作業するオペレータは、作業時において、旋回体後方画像を確認しながら安全に作業を行うことができる。
【0043】
ところで、場合によっては、上記のような前記通常表示モードから前記後方画像表示モードへの表示切り替え動作がオペレータによって頻繁に行われることがある。この際、「表示切替」なる第1の表示意匠部14に対応するタッチパネル30箇所が頻繁にタッチ操作されることで、この第1の表示意匠部14に対応するタッチパネル30箇所が感度不良になって操作性が悪化(低下)し、タッチ操作入力(表示切り替え操作)を行えなくなる(つまりタッチパネル30が故障する)という問題がある。
【0044】
次に、このようにタッチパネル30が故障した場合における前記表示ユニットの動作の一例について説明する。まず、タッチパネル30が故障した場合、詳細説明は省略するが、制御手段93による制御のもと、表示素子10において、第1の操作部52の真上(第1の操作部52の配設位置に対応する領域)には「機能切替」なる第2の表示意匠部15が表示されるとともに、第2の操作部53の真上(第2の操作部53の配設位置に対応する領域)には「表示切替」なる第3の表示意匠部16が表示される(
図5参照)。なお、それまれ表示素子10に表示されていた「表示切替」なる第1の表示意匠部14は非表示状態となる。
【0045】
そして、オペレータは、「機能切替」なる第2の表示意匠部15の真下に位置する第1の操作部52を押圧操作する。このオペレータによる第1の操作部52の押圧操作に伴い、第1の操作部52と当接するように第1の操作部52の背後に位置している第1の弾性体61が下側(回路基板20側)に押圧され、これにより第1のスイッチ素子41が、第1の弾性体61を介して押圧作動されることになる。
【0046】
そして、この押圧作動によって第1のスイッチ素子41に設けられた第1の作動部41aがオン動作し、制御手段93に切替信号を出力する。すると、制御手段93は、前記切替信号に基づいて機能の切り替えを判断し、以降、第2のスイッチ素子42がオン動作された際に出力される前記予備用操作信号を受信すると、前記駆動回路に前記画面切替指令信号を出力する制御を行う。
【0047】
その後、タッチパネル30の故障時において、オペレータが、作動油温表示部11、冷却水温表示部12、燃料残量表示部13等の前記車両情報ではなく旋回体後方のカメラ画像を表示素子10に表示させたい場合には、「表示切替」なる第3の表示意匠部16の真下に位置する第2の操作部53を押圧操作すればよい。
【0048】
このオペレータによる第2の操作部53の押圧操作に伴い、第2の操作部53と当接するように第2の操作部53の背後に位置している第2の弾性体62が下側(回路基板20側)に押圧され、これにより第2のスイッチ素子42が、第2の弾性体62を介して押圧作動されることになる。そして、この押圧作動によって第2のスイッチ素子42に設けられた第2の作動部42aがオン動作し、制御手段93に前記予備用操作信号を出力する。
【0049】
制御手段93は、この予備用操作信号を受信すると、表示素子10に表示されている作動油温表示部11、冷却水温表示部12、燃料残量表示部13を旋回体後方のカメラ画像に切り替え表示させるべく、前記駆動回路に前記画面切替指令信号を出力し、この画面切替指令信号を受けて前記駆動回路が表示素子10を駆動し、これにより表示素子10には旋回体後方のカメラ画像が前記通常表示モードとは異なる前記後方画像表示モードとして表示される。
【0050】
これにより建設機械を作業するオペレータは、作業時において、タッチパネル30が故障した場合であっても、予備として設けられた第2の操作部53を押圧操作することで表示素子10には旋回体後方画像が切り替え表示されるので、オペレータは表示素子10に表示された旋回体後方画像を確認しながら作業を行うことができる。これによりタッチパネルが故障するか否かに関係なく、オペレータは常時、表示切り替え操作を行うことができ、従来のようにタッチパネル故障時に表示切り替え操作を行えなくなるという問題は解消される。
【0051】
以上のように本実施形態では、前記所定情報を表示する表示素子10と、この表示素子10の背後側に配置される回路基板20と、表示素子10を正視した際に表示素子10と重なるように表示素子10の前方側に配置されるタッチパネル30と、タッチパネル30を正視した際にタッチパネル30及び表示素子10と重ならないように回路基板20に実装(配設)されるスイッチ素子40と、タッチパネル30及びスイッチ素子40を覆う被覆部材である保護シート50とを備え、第2のスイッチ素子42(スイッチ素子40)に対応する保護シート50箇所にはオペレータの前記押圧操作による弾性変形可能な第2の操作部53(操作部51)が設けられるとともに、第2の操作部53(操作部51)と第2のスイッチ素子42(スイッチ素子40)との間には前記押圧操作によって第2のスイッチ素子42(スイッチ素子40)を作動させる中継部材である第2の弾性体62(弾性部材60)が配置されているものである。
【0052】
従って、タッチパネル30の故障に伴い、オペレータが、「表示切替」なる第1の表示意匠部14に対応するタッチパネル30箇所をタッチ操作し前記通常表示モードを前記後方画像表示モードに表示切り替えできない場合において、第2の操作部53と第2の弾性体62と第2のスイッチ素子42とでなる予備用の操作機構(予備用の機械式スイッチ構造体)が前記表示ユニット内に搭載されていることで、タッチパネル30の故障時にあっては、オペレータが第2の操作部53を押圧操作すれば、この第2の操作部53の押圧操作に伴い弾性体62を介して第2のスイッチ素子42がオン動作し、前記通常表示モードを前記後方画像表示モードへと容易に表示切り替えすることができることから、タッチパネルが故障した場合であっても操作性の低下する虞のない表示装置を提供することができる。
【0053】
また本実施形態では、前記通常表示モードから前記後方画像表示モードへの表示切り替え時に、作動油温表示部11、冷却水温表示部12、燃料残量表示部13等からなる前記車両情報が非表示状態となり旋回体後方のカメラ画像に切り替わる例について説明したが、例えば表示切り替え時において、前記車両情報が非表示状態とせずに、旋回体後方のカメラ画像の一部に前記車両情報を縮小表示させる構成としてもよい。なお、カメラ画像は、旋回体後方に限らず、例えば旋回体側方の画像であってもよい。
【0054】
また本実施形態では、第2の操作部53の押圧操作時に前記通常表示モードが前記後方画像表示モードへと切り替わる例について説明したが、例えば第2の操作部53の押圧操作によって前記後方画像表示モードへと切り替え表示された後、再度、第2の操作部53を押圧操作することにより、前記通常表示モードが表示されるような構成としてもよい。
【0055】
なお本実施形態の場合、弾性部材60がシリコンゴム等によって形成された第1の弾性体61と第2の弾性体62とでなり、第1の弾性体61は、その第1のフランジ部61dが支持体70と上ケース81との間に装着され、且つ、第2の弾性体62は、その第2のフランジ部62dが支持体70と上ケース81との間に装着されているものであったが、例えば弾性部材60(各弾性体61、62)をシリコンゴムではなく軟質樹脂材料によって形成してもよいし、あるいは弾性部材60(各弾性体61、62)と上ケース81とを軟質樹脂材料を用いて一体成形してもよい。