(57)【要約】      （修正有）【課題】マルチタッチの触知タッチパネルのためのアクチュエータ機構の方法および装置を提供する。【解決手段】触知タッチパネル１０２は、電気絶縁層と触知層とを含む。電気絶縁層の上面は、ユーザからの入力を受容することが可能である。触知層は、格子状または列状に配置された触覚セル１２０を含む。触覚層の上面は、電気絶縁層の底面に隣接して位置しており、一方で、触覚層の底面は、ディスプレイ１０４に隣接して位置している。各触覚セルは、少なくとも１つの圧電材料、微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）要素、熱流体ポケット、ＭＥＭＳポンプ、共振装置、可変多孔性膜、層流変調等をさらに含む。各触覚セルは、触知層の他の触覚セルとは独立して、触覚効果を提供するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の表面を有する圧電層を形成する複数の圧電セルを備える触知タッチパネルであって、前記圧電層の前記第１の表面は入力を受容するように構成され、前記複数の圧電セルの各々は、少なくとも１つの圧電材料を含み、前記圧電材料は他の圧電セルとは独立して、触覚効果を提供するように構成される、触知タッチパネル。
【請求項２】
前記複数の圧電セルは前記入力を感知することができる、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項３】
第３および第４の表面を有する電気絶縁層をさらに備え、前記電気絶縁層の前記第４の表面は、前記複数の圧電セルの前記第１の表面に隣接して位置しており、前記電気絶縁層の前記第３の表面は前記入力と整合するように構成される、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項４】
前記電気絶縁層の前記第３の表面は、前記複数の圧電セルの前記第１の表面に前記入力を伝達できる、請求項３に記載の触知タッチパネル。
【請求項５】
前記圧電層の前記第２の表面に結合されたディスプレイをさらに備え、前記ディスプレイは、前記電気絶縁層の前記第３の表面から可視である画像を投影することができる、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項６】
前記ディスプレイは、フラットパネルディスプレイまたはフレキシブルディスプレイである、請求項５に記載の触知タッチパネル。
【請求項７】
前記複数の圧電セルに接続された複数の電線をさらに備える、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項８】
前記圧電材料は、前記電線のうちの少なくとも１つから印加される電位に応じて変形する、請求項７に記載の触知タッチパネル。
【請求項９】
前記複数の圧電セルの各々は、縦５ミリメートル、横５ミリメートル未満の大きさに構成される、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項１０】
前記複数の圧電セルのうちの複数の隣接する圧電セルは、実質的に同時に複数の触覚効果を提供することができる、請求項９に記載の触知タッチパネル。
【請求項１１】
第１および第２の表面を有するＭＥＭＳ層を形成する複数の微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）セルを備える触覚タッチパネルであって、前記第１の表面は入力を受容することができ、前記複数のＭＥＭＳセルの各々は少なくとも１つのＭＥＭＳ要素を含み、前記ＭＥＭＳ要素は他のＭＥＭＳセルとは独立して、触覚効果を提供するように構成される、触覚タッチパネル。
【請求項１２】
第３および第４の表面を有する絶縁層をさらに備え、前記絶縁層の前記第４の表面は前記ＭＥＭＳ層の前記第１の表面に隣接して位置している、請求項１１に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１３】
前記ＭＥＭＳ層の前記第２の表面に結合されたディスプレイをさらに備え、前記ディスプレイは前記絶縁層の前記第３の表面から可視である画像を投影することができる、請求項１１に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１４】
前記ディスプレイは、フラットパネルディスプレイまたはフレキシブルディスプレイである、請求項１３に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１５】
複数の電線をさらに備え、前記複数のＭＥＭＳセルの各々は、前記触覚効果を促進するために前記複数の電線のうちの少なくとも１つに接続される、請求項１１に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１６】
前記ＭＥＭＳ要素は、カンチレバーばねである、請求項１５に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１７】
前記ＭＥＭＳ要素は、形状記憶合金（「ＳＭＡ」）である、請求項１５に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１８】
前記ＭＥＭＳ要素は、圧電材料から作製される、請求項１５に記載の触覚タッチパネル。
【請求項１９】
前記ＭＥＭＳ要素は、機械的に伸縮自在な共振装置であり、前記機械的に伸縮自在な共振装置は固有の周波数に応じて振動する、請求項１５に記載の触覚タッチパネル。
【請求項２０】
前記複数のＭＥＭＳセルのうちの複数の隣接するＭＥＭＳセルは、様々な周波数に応じて複数の触覚効果を提供することができる、請求項１９に記載の触覚タッチパネル。
【請求項２１】
前記ＭＥＭＳ要素は、前記電線によって提供される電位に応じて変形する、請求項１５に記載の触覚タッチパネル。
【請求項２２】
複数の同時に発生する触覚効果を提供するための方法であって、
感知層の第１の変形を検出するステップと、
前記第１の変形と実質的に同時に前記感知層の第２の変形を検出するステップと、
前記第１の変形の位置に応じて第１の入力と、前記第２の変形の位置に応じて第２の入力と、を生成するステップと、
前記第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、前記第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させるステップと、
を含む、複数の同時に発生する触覚効果を提供するための方法。
【請求項２３】
絶縁層を通して、または絶縁層上に可視である画像を表示するステップと、
前記画像に従って前記絶縁層を監視するステップと、
をさらに備える、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、前記絶縁層の前記第１の変形を感知するステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、前記第１の触覚セルの前記第１の変形を感知するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、第１の指による第１の押下に応じて前記第１の変形を検出するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
同じ指によって押下されることによる前記第１の変形および前記第２の変形を検出するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記感知層の第２の変形を検出するステップは、第２の指による第２の押下に応じて前記第２の変形を感知するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、スタイラスによる第１の押下に応じて前記第１の変形を検出するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させるステップは、前記第１の触覚効果と前記第２の触覚効果とを実質的に同時に開始するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させるステップは、
前記第１の触覚効果を生成するように、前記第１の触覚セルの第１の圧電材料を作動させるステップと、
前記第２の触覚効果を生成するように、前記第２の触覚セルの第２の圧電材料を作動させるステップと、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させるステップは、
前記第１の触覚効果を生成するように、前記第１の触覚セルの第１の微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）要素を作動させるステップと、
前記第２の触覚効果を生成するように、前記第２の触覚セルの第２のＭＥＭＳ要素を作動させるステップと、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させるステップは、
前記第１の触覚効果を促進するように、第１の微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）セルを作動させ、層流の第１の乱れを作るステップと、
前記第２の触覚効果を生成するように、第２のＭＥＭＳセルを作動させ、層流の第２の乱れを作るステップと、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させるステップは、
前記第１の触覚効果を生成するように、前記第１の触覚セルの第１の流体充填ポケットを作動させるステップと、
前記第２の触覚効果を生成するように、前記第２の触覚セルの第２の流体充填ポケットを作動させるステップと、
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子インタフェース装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、触覚アクチュエータを有するユーザインタフェース装置に関する。
【０００２】
「関連出願」
本願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時係属出願に関する。
年  月  日に出願された出願第 号、代理人整理番号ＩＭＭ２７２（１０５４．Ｐ００３ＵＳ）の「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉ−Ｔｏｕｃｈ  Ｔａｃｔｉｌｅ  Ｔｏｕｃｈ  ｐａｎｅｌ  Ａｃｔｕａｔｏｒ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ」。
【背景技術】
【０００３】
近年、コンピュータベースのシステム、電化製品、現金自動預け払い機（automated teller machine：ＡＴＭ）、店頭端末等が普及するにつれて、ヒューマンマシンインタフェースの使いやすさがますます重要になっている。このようなインタフェースは、実質的に誰にでも使用され得るように、操作がわかりやすく、訓練をほとんど、または全く必要としないものであるべきである。市場には、キーボード、マウス、ジョイスティックおよびタッチスクリーン等、従来のユーザインタフェース装置が多数出回っている。最もわかりやすい対話型インタフェース装置の１つがタッチパネルであり、タッチスクリーンまたはタッチパッドであり得る。タッチスクリーンは、通常はサンドイッチ構造でタッチセンサ入力パネルとディスプレイ装置を含み、ユーザのタッチに反応するパネルをタッチすることやユーザが「タッチ」するコンテンツを表示することを介して、ユーザにマシンインタフェースを提供する。従来のタッチパッドは、小型の平面矩形パッドで、ディスプレイ近辺、コンピュータ上、自動車、ＡＴＭマシン等に設置可能である。
【０００４】
タッチパネルの従来のタッチセンサコンポーネントは、パネル上で押されている位置を検出するために、当該技術分野では公知の容量センサ、圧力センサ等、多様な形式のタッチセンサ技術を採用している。例えば、ユーザは、通常指先でタッチスクリーンの一領域に触れてボタンを押す動作を模倣、および／またはディスプレイ装置上のパネルの後ろに表示される画像に従ってパネル上で指を動かす。
【０００５】
触覚フィードバックを生成するための従来の手法に関連する問題は、触覚または触知フィードバックを作るために、タッチスクリーンに取り付けられた機械的キャリアの大域的運動に依存していることである。大域的運動を使用する手法は、典型的に、一時に、１つの入力に対して１つの触覚フィードバックに限定する。
【０００６】
したがって、一時に同時に複数のタッチに応じて、複数の触知または触覚フィードバックを提供できる、タッチパネルまたは表面の必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
マルチタッチの触知タッチパネルのためのアクチュエータ機構の方法および装置が開示される。触知タッチパネルは、電気絶縁層と触知層とを含み、電気絶縁層は、上面と底面とを含む。電気絶縁層の上面は、ユーザからの入力を受容することができる。触知層は、触覚層、フィードバック層等としても知られ、格子状または列状に配置された触覚セルを含む。触覚層の上面は、電気絶縁層の底面に隣接して位置しており、一方で、触覚層の底面は、ディスプレイに隣接して位置している。各触覚セルは、さらに、少なくとも１つの圧電材料、微小電気機械システム（Micro-Electro-Mechanical System：「ＭＥＭＳ」）要素、熱流体ポケット(thermal fluid pocket)、ＭＥＭＳポンプ、共振装置、可変多孔性膜(variable porosity membrane)、層流変調等を含む。各触覚セルは、触知層の他の触覚セルとは独立して、触覚効果を提供するように構成される。
【０００８】
本発明の追加の特徴および利点は、以下に記載の詳細な説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【０００９】
本発明は、以下の詳細な説明および本発明の多様な実施形態の添付図面からさらに十分に理解されるが、これらは、説明と理解のためだけであって、本発明を特定の実施形態に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に従い、複数のタッチに応じて複数の触知フィードバックを提供できる電子インタフェース装置またはシステムを図説する。
【図２】本発明の一実施形態に従い、列状または格子状に配置された触覚セルを有する触覚タッチパネルを表す、インタフェース装置の平面図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために圧電材料を使用する触覚セルを図説する。
【図３ｂ】本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために圧電材料を使用する触覚セルを図説する。
【図４】図４ａ、図４ｂは本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）デバイスを使用する触覚セルの別の実施形態を図説する模式図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態に従い、熱流体ポケットを備えた列状の触覚セルを有するインタフェース装置の側面図を表す。
【図５ｂ】本発明の一実施形態に従い、熱流体ポケットを備えた列状の触覚セルを有するインタフェース装置の側面図を表す。
【図６ａ】本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために微小電気機械システムのポンプを採用する触覚セルを図説する。
【図６ｂ】本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために微小電気機械システムのポンプを採用する触覚セルを図説する。
【図７】本発明の一実施形態に従い、可変多孔性膜を使用する列状の触覚セルを有するインタフェース装置の側面図を表す。
【図８】本発明の一実施形態に従い、多様な共振装置を使用する列状の触覚セルを有するインタフェース装置の側面図である。
【図９ａ】本発明の一実施形態に従い、流体の層流を有するマルチタッチ触覚ディスプレイ９００の平面図を表す。
【図９ｂ】本発明の一実施形態に従い、流体の層流を有するマルチタッチ触覚ディスプレイ９００の平面図を表す。
【図１０】本発明の一実施形態に従い、複数の触覚効果を提供するプロセスを図説するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態は、本明細書においては、マルチタッチ触知タッチパネルのためのアクチュエータ機構の方法、システムおよび装置の状況において説明される。当業者は、本発明の以下の詳細な説明は、例示のためだけであって、いかなる制限を意図するものではないことを理解するであろう。本発明の他の実施形態は、本発明の利点を理解する当業者には容易に予想されるであろう。
【００１２】
ここで、添付の図面に図説した本発明の実現形態を詳細に参照する。同一の参照表示は、図面および以下の詳細な説明全体で使用され、同一または同様な部分を指す。
【００１３】
明確さのために、本明細書において説明される実現形態の標準的なハードウェアおよび所定の特徴が全て表示および説明されるとは限らない。もちろん、実際にはいかなる実現形態の開発においても、開発者の特定の目標を達成するためには、用途および業務に関する制約事項に準じる等、多数の実現形態に特有の決定を行う必要があること、さらに、これらの特定の目標は、実現形態によっても、開発者によっても異なることが認識されるであろう。さらに、このような開発努力は複雑かつ時間を要する場合があるが、それでも、本開示の利点を理解する当業者にとっては、日常的な技術的な仕事となることが理解されるであろう。
【００１４】
本発明は、タッチパネルのためのマルチタッチアクチュエータ機構を使用する電子インタフェース装置を開示する。一実施形態においては、触知タッチパネルを有するインタフェース装置は、同時に発生する複数の接触に応じて複数の触覚フィードバックを提供できる。触覚フィードバックは、触知効果、触知フィードバック、触覚効果、力フィードバックまたは振動触知フィードバックとも称され得る。触知タッチパネルは、触覚タッチパッド、振動触知タッチパネル、力フィードバックタッチパネル、触覚タッチパネル等とも称され得る。
【００１５】
触知タッチパネルは、一実施形態においては、電気絶縁層と触知層とを含み、電気絶縁層は、上面と底面とを含む。電気絶縁層の上面は、ユーザからの入力を受容することができる。触知層は、触覚層、フィードバック層等としても知られ、格子状または列状に配置された触覚セルを含む。触知層の上面は、電気絶縁層の底面に隣接して位置しており、一方で、触知層の底面は、ディスプレイに隣接して位置している。各触覚セルは、少なくとも１つの圧電材料、微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）要素、熱流体ポケット、ＭＥＭＳポンプ、共振装置、可変多孔性膜、層流変調等をさらに含む。各触覚セルは、触知層の他の触覚セルとは独立して、触覚効果を提供するように構成される。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に従い、実質上同時の複数のタッチに応じて複数の触知フィードバックを提供できる電子インタフェース装置またはシステム１００を図説する。システム１００は、タッチセンサパネルまたはタッチパネル１０２、ディスプレイパネル１０４、および筐体１０６を含む。タッチセンサパネル１０２は、一実施形態において、実質的に透明な材料から作製され、ディスプレイ１０４に表示される対象または画像がタッチセンサパネル１０２を通して可視であるように、光を透過できる。ディスプレイ１０４は、ブラウン管（cathode ray tube：「ＣＲＴ」）、液晶ディスプレイ（liquid crystal display：「ＬＣＤ」）、プラズマディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、フレキシブルディスプレイ等、いかなる型式のディスプレイであってもよい。タッチセンサパネル１０２とディスプレイ１０４双方とも、筐体１０６と共に設置され得る。タッチセンサパネル１０２とディスプレイ１０４は、同じユニットまたは装置に統合可能であることに注意されたい。代替の実施形態においては、ディスプレイ１０４は、画像を表示する必要がない場合には、システム１００から取り外され得る。例えば、ラップトップ上または車両のダッシュボード上で使用されるタッチパッドは、画像を表示する必要がないので、不透明であることが可能である。
【００１７】
タッチパネル１０２は、一実施形態においては、絶縁層と列状または格子状に配置された触覚セル１２０とを含み、触覚セル１２０は境界１２４によって分けられている。触覚セル１２０の各々は、タッチパネル１０２の他の触覚セル１２０とは独立して、入力に応じた触覚効果を提供することができる。例えば、複数の接触が実質的に同時にタッチパネル１０２上で押下されると、タッチセンサパネルまたはタッチパネル１０２は触覚セル１２０を作動させて、複数の接触に応じた複数の触覚効果を生成する。複数の接触は、１本の指または複数の指によって行われ得ることに注意されたい。触覚セル１２０の各々の寸法または大きさは、必要に応じて他のサイズが使用され得るが、５ミリメートル×５ミリメートル未満に構成される。ユーザの指によって、１つ以上のセル１２０が接触、タッチ、または押下されると、タッチパネル１０２がユーザの選択を受理する。一実施形態においては、タッチパネル１０２は、境界１２４がタッチされると、ユーザの選択を拒否する。
【００１８】
タッチパネル１０２は、縁部に取り付けられる、またはケーブルまたはフレキシブル回路を通してパネルに取り付けられる回路１１０をさらに含む。回路１１０は、触覚セル１２０にデジタル制御信号および／または電源を提供するために使用される。一実施形態においては、筐体１０６は、データ処理のためのデジタル処理ユニットをさらに含む。別の実施形態においては、タッチパネル１０２は、格子状に配置された触覚セル１２０を含む触知オーバーレイを提供でき、触覚セル１２０の各々は、およそ指先の半分の大きさである。各触覚セル１２０は、局所的な歪みによって、振動触知または運動感覚のフィードバックを提供できる。一実施形態においては、格子状に配置されたセルは、六角形または他のいかなるタイプの二次元的構成でも可能である。代替として、格子状に配置された触覚セル１２０は、タッチパネル表面全体を必ずしも覆う必要がないことに注意されたい。触覚セル１２０のレイアウトは、用途の要件を満たすように選択的に構成することが可能である。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に従い、列状または格子状に配置された触覚セル２１０を有する触覚タッチパネル２０６を示す、インタフェース装置２００の平面図を示す。図２を再び参照すると、装置２００は、電源供給の維持、制御信号の送信、および／または液流の制御等、多様な機能を実施するように構成される、回路ブロック２０２、２０４を更に含む。一実施形態において、装置２００は、タッチパネル２０６の後方に配置されるディスプレイも含む。一実施形態においては、タッチパネル２０６は、実質的に透明であり、ディスプレイによって表示される画像は、タッチパネル２０６を通して可視である。画像を表示することを必要としない用途の場合、タッチパネル２０６の表面は不透明で、光の大部分がタッチパネル２０６を通過することを阻止する。
【００２０】
タッチパネル２０６の列状の触覚セル２１０は、制御信号に応じて触覚効果を生成できる。制御信号は、一態様において、受信した入力に従って生成される。複数のタッチに応じて複数の触覚効果を提供するために、各触覚セル２１０は、タッチパネル２０６の他の触覚セル２１０とは独立して、触覚効果を開始できる。別の実施形態においては、タッチパネル２０６の触覚セル２１０の各々は、特定の入力に応じて固有の触覚効果を生成できる。固有の触覚効果は、ユーザの入力に対して特定の触覚感覚を開始する。各セル２１０は、複数のサブセルにさらに分割可能で、各サブセルは独自の触覚効果を生成可能であることに注意されたい。
【００２１】
図３（ａ）は、本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために圧電材料を使用する触覚セル２１０を図説する。セル２１０は、電気絶縁層３０２、圧電材料３０４、および導線３０６を含む。電気絶縁層３０２は、上面と底面とを有し、上面は入力を受容するように構成される。格子状または列状に配置された圧電材料３０４は、一実施形態において、圧電または触覚層を形成するように構成され、同様に上面と底面を有する。圧電層の上面は、電気絶縁層３０２の底面に隣接して位置している。各セル２１０は、少なくとも１つの圧電材料３０４を含み、圧電材料３０４は、圧電層の他の圧電セル２１０とは独立して、触覚効果を生成するために使用される。一実施形態においては、複数の隣接または近接セル２１０は、実質的に同時の複数のタッチに応じて複数の触覚効果を生成できる。別の実施形態において、セル２１０の各々は固有の圧電材料を有するので、固有の触覚感覚を開始できる。
【００２２】
触知タッチパネルは、電気絶縁層３０２と圧電層を含むが、一部の実施形態においては、ディスプレイをさらに含むことに注意されたい。このディスプレイは、圧電層の底面に結合されてもよく、電気絶縁層３０２の上面から可視である画像を投影できる。ディスプレイはフラットパネルディスプレイまたはフレキシブルディスプレイが可能であることに注意されたい。圧電材料３０４は、一実施形態において、実質的に透明且つ小さい。圧電材料を有するセル２１０の寸法は、縦５ミリメートル、横５ミリメートル未満に構成することが可能である。圧電材料３０４の形状は、例えば、導線３０６から印加される電位に応じて変形する。
【００２３】
製造過程中、列状または格子状に配置された圧電セル２１０を含む圧電フィルムが印刷される。一実施形態において、圧電材料を含有するセル２１０のフィルムが、格子状の配置でシート上に印刷される。フィルムは、装置の、各セル２１０全てに直接電子制御信号を使用して働きかけるための配線をさらに含む。セル２１０は、例えば、縁部または背面に取り付けられた電子回路を使用して活性化(stimulate)可能である。圧電材料は、水晶（ＳｉＯ２）等の結晶および／またはセラミックスを含み得る。
【００２４】
図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成する触覚セル２１０を図説する。作動中、導線３０６から圧電材料３０５に電位が印加されると、圧電材料３０５は、図３（ａ）に示したように、本来の形状の圧電材料３０４から、膨張した形状の圧電材料３０５に変形する。圧電材料３０５の変形によって、電気絶縁層３０３は、図３（ａ）に示したような層３０２の本来の状態から変形または歪む。代替の実施形態においては、圧電材料３０５は、電位が取り除かれると直ぐに本来の状態に戻る。追加のブロック（回路または機械装置）が図３（ａ〜ｂ）に図示した装置に加えられる場合も、本発明の基底概念は変わらないことに注意されたい。圧電材料が形状記憶合金（shape memory alloy：「ＳＭＡ」）等他の材料に置き換えられる場合、そのような材料は、電位が取り除かれた後一定時間、変形した形状を維持でき得る。圧電アクチュエータ以外の様々な材料が採用される場合も、本発明の実施形態の基底概念は変わらないことに注意されたい。
【００２５】
図４（ａ）は、本発明の一実施形態に従い、触覚効果を生成するために、微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）デバイス４０２を使用する触覚セル２１０の別の実施形態を図説する模式図４００である。模式図４００は、セル２１０の平面図を示す、ブロック４１０を表す。セル２１０は、ＭＥＭＳデバイス４０２を含む。一実施形態において、ＭＥＭＳデバイス４０２は実質的に透明であり、図４（ａ）には図示していないが、ディスプレイからの画像投影は、ブロック４１０を通して見ることができる。触覚セル２１０の各々は、触覚効果を促進および生成するために少なくとも１本の配線に結合されることに注意されたい。
【００２６】
ＭＥＭＳは、シリコンまたは有機半導体基板上の機械デバイス、センサおよび電子回路の集積として見なすことが可能で、従来の微細加工過程を経て製造可能である。例えば、電子デバイスは、半導体加工過程を使用して製造することが出来、微小機械デバイスは、適合する微細加工過程を使用して加工することが出来る。一実施形態においては、格子状または列状に配置されたＭＥＭＳデバイス４０２は、複数のカンチレバーばねから作製される。格子状に配置されたカンチレバーばねは、ＭＥＭＳ製造技術を使用してエッチング可能である。また、カンチレバーばねを活性化または駆動するための電気配線もＭＥＭＳデバイス４０２の表面に直接エッチング可能であり、それにより、単一のＭＥＭＳデバイスに、それぞれ正しく働きかけることができる。ＭＥＭＳカンチレバーは、共振駆動（振動触知）または直接作動（運動）を使用して活性化可能である。別の実施形態においては、ＭＥＭＳは、ディスプレイによって生成されるエネルギーに応じて活性化される。例えば、プラズマディスプレイのピクセルによって生成される無線周波数エネルギー、光または熱は、ＭＥＭＳ触覚セルのための励起源または起動信号を提供し得る。
【００２７】
図４（ｂ）は、ＭＥＭＳデバイス４０２の側面図を示しており、ＭＥＭＳデバイス４０２は、ＭＥＭＳデバイス全体に電位が印加されると、本来の状態のＭＥＭＳデバイス４０２から変形状態のＭＥＭＳデバイス４１４に、活性化または変形され得る。本来の状態と変形状態との間の変位４０４は、使用される材料の成分およびＭＥＭＳデバイス４０２の大きさに依存する。ＭＥＭＳデバイス４０２が小さくなればなるほど加工が容易になるが、変位４０４は小さくなる。一実施形態においては、カンチレバーばねは、圧電材料から作製可能である。圧電材料の作動は、一般的に振動触知感覚であることに注意されたい。さらに、圧電材料は、指先の位置や押下を感知するためのセンサとして使用可能であることに注意されたい。
【００２８】
ＭＥＭＳデバイス４０２は、別の実施形態において、上記のカンチレバーばねの代わりに形状記憶合金（「ＳＭＡ」）を使用する。ＳＭＡを使用するＭＥＭＳデバイス４０２によって生成される作動は、運動作動を提供する。ＳＭＡは記憶合金としても知られるが、銅‐亜鉛‐アルミニウム、銅‐アルミニウム−ニッケル、ニッケル−チタン合金、または銅‐亜鉛−アルミニウム、銅−アルミニウム−ニッケルおよび／またはニッケル−チタン合金の組み合わせから作製され得る。ＳＭＡの本来の形状から変形すると、ＳＭＡは、大気温度および／または周囲環境に従って本来の形状に戻る。本発明は、特定の触覚感覚を実現するために、圧電素子、カンチレバーばね、および／またはＳＭＡを組み合わせ得ることに注意されたい。
【００２９】
図５（ａ）は、本発明の一実施形態に従い、熱流体ポケット５０４を備えた列状の触覚セル５０２を表すインタフェース装置５００の側面図である。装置５００は、絶縁層５０６、触覚層５１２およびディスプレイ５０８を含む。絶縁層５０６の上面は、ユーザからの入力を受容することができる一方で、絶縁層５０６の底面は触覚層５１２の上面に隣接して配置される。触覚層５１２の底面はディスプレイ５０８に隣接して配置され、触覚層５１２と絶縁層５０６は実質的に透明であってもよく、それによりディスプレイ５０８に表示される対象または画像は、触覚層５１２及び絶縁層５０６を通して可視である。ディスプレイ５０８は、インタフェース装置が機能するために必要な構成要素ではないことに注意されたい。
【００３０】
触覚層５１２は、一実施形態において、格子状に配置された流体充填セル５０２を含み、セル５０２は、少なくとも１つの熱流体ポケット５０４とそれに関連する作動セル５１０とをさらに含む。流体充填セル５０２の各々は、複数の熱流体ポケット５０４とそれに関連する複数の作動セル５１０とを含むことが可能であることに注意されたい。別の実施形態においては、流体充填セル５０２は、複数の関連する、または共有する作動セル５１０を含み、それによって、異なる作動セルを起動することによって、異なる触覚感覚を生成する。
【００３１】
作動セル５１０は、一実施形態においては、ヒーターであり、それに関連する熱流体ポケット５０４を加熱できる。作動セル５１０の加工には、加熱技術に関連する多様な電気、光および機械技術が使用可能である。例えば、作動セル５１０には、多様な電気制御レジスタが使用可能であり、レジスタは加工中に触覚層５１２に組み込み可能である。代替として、熱流体ポケット５０４を加熱する作動セル５１０として、赤外線レーザ等の光学式活性化装置が使用可能である。光学式活性化装置は、例えば、インタフェース装置の縁部に取り付け可能である。作動セル５１０は、加熱装置の機能を実行可能である限り、いかなる型式の光学式または放射線活性化装置でもよいことに注意されたい。作動セル５１０は、フラットパネル型プラズマテレビに一般的に見られるようなホットプラズマディスプレイと同様の技術である、背面取り付け型熱活性化装置も使用し得る。
【００３２】
装置５００は、図５（ａ）に図示していないが、一連の制御配線をさらに含み、作動セル５１０の各々は、少なくとも１組の配線に結合される。配線は、作動セル５１０を駆動するために使用される、作動／非作動制御信号を伝達するように構成される。流体充填セル５０２の各々は、有線または無線ネットワークからの信号を使用して働きかけが可能であることに注意されたい。ディスプレイ５０８は、一態様においては、フラットパネルディスプレイまたはフレキシブルディスプレイが可能である。代替の実施形態においては、ディスプレイ５０８の物理的配置は触覚層５１２と交換可能である。また、熱流体ポケット５０４は、一実施形態においては、圧電格子によって作動可能である。
【００３３】
熱流体ポケット５０４は、一実施形態において、低比熱および高熱膨張の物理的特性を備えた流体を含む。この流体の例には、グリセリン、エチルアルコール等が含まれる。熱流体ポケット５０４は、絶縁層５０６によって受けた複数のタッチに応じて、複数の局所的歪みを作ることができる。各局所的歪みは、加熱された熱流体ポケット５０４によって作られるが、熱は関連する作動セル５１０によって生成される。一実施形態において、熱流体ポケット５０４は、ポケット内の流体の温度に従って物理的形状を変える。別の実施形態において、流体充填セル５０２は、アクティブ冷却システムを有し、これを使用して、非作動状態になった後、熱流体ポケット５０４の膨張形状を本来の形状に復元する。流体温度の制御は、触覚の帯域幅に影響を与える。流体温度の急速な上昇と流体の短時間の放熱によって、熱流体ポケットの触覚の帯域幅が向上する。
【００３４】
各流体セル５０２の物理的な大きさも触覚感覚を生成するセルの性能に影響を与え得る。例えば、流体セル５０４の大きさが指先の半分より小さい場合、小さいセルほどセルの流体の急速な放熱ならびに迅速な温度の上昇を可能にするため、セル５０４の性能は向上する。別の実施形態において、プラスチック流体を充填した熱プラスチックポケットが、温度に敏感な流体を充填した熱流体ポケット５０４の代わりに使用され、触覚効果を向上させる。プラスチックの様な流体を充填した熱プラスチックポケットを使用することによって、高い熱プラスチック歪みを作ることが可能である。例えば、プラスチック流体の１つの種類はポリエチレンである。熱プラスチックポケットも様々かつ固有の触覚感覚をユーザに提供できる。別の実施形態においては、熱流体ポケット５０４の熱流体の代わりに、電気粘性流体および／または磁気粘性流体等のいくつかの特殊な流体を使用可能である。電気粘性流体を充填した熱流体ポケット５０４は、局所または遠隔の電場によって活性化可能であるが、一方で、磁気粘性流体を充填した熱流体ポケット５０４は、局所または遠隔の磁場によって活性化可能である。
【００３５】
図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に従い、熱流体ポケット５５４を使用する列状に配置された触覚セル５０２を表すインタフェース装置５５０の側面図である。装置５５０は、作動状態の熱流体ポケット５５４と作動状態の作動セル５６０も示す。作動中、熱流体ポケット５５４は、作動セル５６０が作動すると、本来の状態５５６から膨張状態の熱流体ポケット５５４へと物理的容量（または大きさ）を増加させる。作動セル５６０が作動すると、熱流体ポケット５５４または５５６に熱５６２を提供して、熱流体ポケット５５４または５５６の大きさが膨張する。熱流体ポケット５５４の膨張により、絶縁層５０６の局所部分５５２が作られる。熱流体ポケット５５４内の流体の温度が冷却すると直ちに、熱流体ポケット５５４の大きさは本来の状態５５６に戻る。本来の大きさの熱流体ポケット５５６と膨張状態の大きさの熱流体ポケット５５４との間の大きさの変化が、触覚効果を生成する。作動セル５６０は、電気ヒーターまたは赤外線活性化装置等の光学式ヒーターであり得ることに注意されたい。
【００３６】
図６（ａ）は、本発明の一実施形態に従い、列状に配置されたＭＥＭＳポンプ６０２を表すインタフェース装置６００の側面図である。図６００は、絶縁層６０６と触覚層６１２とを含む。絶縁層６０６の上面は、ユーザからのタッチを受容するように構成されており、絶縁層６０６の底面は触覚層６１２の上面に隣接して配置される。触覚層６１２の底面は、一実施形態において、ディスプレイに隣接して配置され（図６（ａ）には図示せず）、触覚層６１２と絶縁層６０６は実質的に透明であってもよく、それによりディスプレイに表示される対象または画像は、触覚層６１２と絶縁層６０６を通して可視である。ディスプレイは、インタフェース装置が機能するために必要な構成要素ではないことに注意されたい。
【００３７】
触覚層６１２は、一実施形態において、格子状に配置されたＭＥＭＳポンプ６０２を含み、少なくとも１つのポケット６０４をさらに含む。各ＭＥＭＳポンプ６０２は、加圧弁６０８と減圧弁６１０とを含む。加圧弁６０８は注入管６１４に結合されており、一方で、減圧弁６１０は排出管６１６に結合されている。一実施形態において、注入管６１４は、液体が高圧下にあり、加圧弁６０８を通して液体を注入してポケット６０４を膨張させるために使用される。同様に、排出管６１６は、低圧下にあり、減圧弁６１０を通して液体を放出してポケット６０４から圧力を解放するために使用される。ＭＥＭＳポンプ６０２は同一の加圧液体容器に結合可能であることに注意されたい。さらに、加圧弁６０８および減圧弁６１０は、注入管６１４と排出管６１６の両方で、単一の弁として結合可能であることに注意されたい。さらに、注入管６１４と排出管６１６も１本の管として結合可能であることにも注意されたい。
【００３８】
格子状に配置されたＭＥＭＳポンプ６０２は、列状に配置された加圧弁６０８と減圧弁６１０とを含み、加圧弁６０８は背面または側面に取り付けられた加圧下の液体容器に結合され、一方で、減圧弁６１０は背面または側面に取り付けられた低圧の減圧液体容器に結合される。弁６０８、６１０は、ＭＥＭＳポンプ６０２内の液体ポケット６０４の充填および排出を制御して、局所的歪みを作る。加圧液体容器を使用する利点は、絶縁層６０６の表面を迅速に変形することと、最小のエネルギー消費で、またはエネルギーを全く消費せずに変形を維持することである。ＭＥＭＳポンプ６０２は、加圧空気または他の気体を使用しても、液体と同様の結果を実現することができることに注意されたい。
【００３９】
装置６００は、一連の制御配線６１７、６１８をさらに含み、加圧弁６０８および減圧弁６１０をそれぞれ制御するために使用できる。触覚層６１２の各弁は、有線または無線ネットワークから伝達される電気信号を使用して働きかけることができることに注意されたい。
【００４０】
図６（ｂ）は、本発明の一実施形態に従い、列状に配置されたＭＥＭＳポンプ６０４を有するインタフェース装置６２０および６５０の２つの図を表す。装置６２０は、作動状態のポケット６２３を表し、作動状態の注入弁６３０および非作動状態の排出弁６３２を含む。動作中、ポケット６２３の物理的容量（または大きさ）は、注入弁６３０が作動すると、本来の状態６２４から膨張状態のポケット６２３に増加する。注入弁６３０が配線６２８からの電気的信号に応じて作動する（または開く）と、注入管６２５は液体６２６を加圧容器からポケット６２３に注入する。ポケット６２３の膨張により、絶縁層６０６の局所的歪み６２２が作られる。
【００４１】
装置６５０は、膨張状態のポケット６２３から本来の状態のポケット６５３に戻る作動状態のＭＥＭＳポンプを表す。減圧弁６６０が作動すると、減圧弁６６０は液体６５６をポケット６５３から低圧排出口６５４に放出する。減圧弁６６０は、配線６５８を経由して少なくとも１つの制御信号によって制御されることに注意されたい。本来の大きさのポケット６０４と膨張状態の大きさのポケット６２３との間の容量の変化が触覚効果を生成する。
【００４２】
図７は、本発明の一実施形態に従い、可変多孔性膜７１０を使用する列状に配置された触覚セル７０２を有するインタフェース装置７００の側面図を表す。装置７００は、絶縁層７０６と触覚層７１２とを含む。絶縁層７０６の上面は、ユーザからの入力を受容するように構成されており、絶縁層７０６の底面は触覚層７１２の上面に隣接して配置される。触覚層７１２の底面は、一実施形態において、ディスプレイに隣接して配置され（図７には図示せず）、触覚層７１２と絶縁層７０６は実質的に透明であってもよく、それによりディスプレイに表示される対象または画像は、触覚層７１２と絶縁層７０６を通して可視である。ディスプレイは、インタフェース装置が機能するために必要な構成要素ではないことに注意されたい。
【００４３】
触覚層７１２は、一実施形態においては、格子状に配置された触覚セル７０２、注入弁７０３、および排出弁７０４を含む。触覚セル７０２は、一実施形態において、流体を収容できるポケットである。触覚層７１２が多孔膜を採用することを除くと、触覚層７１２は、図６（ａ）に図示した触覚層６１２に類似する。各注入弁７０３は、配線７１３により伝達される制御信号により制御される一方で、各排出弁７０４は、配線７１４から伝達される電気的信号により制御される。注入弁７０３または排出弁７０４の各々全ては、少なくとも１つの多孔膜７１０を採用する。多孔膜７１０は、液体容器に結合され（または対向し）、各膜７１０は、膜７１０を通って注入および／または通過する流体量を制御するように構成される。多孔膜を使用する利点は、最小のエネルギー消費または全くエネルギーを消費せずに絶縁層７０６の変形を維持することである。
【００４４】
図８は、本発明の一実施形態に従い、多様な共振装置を使用する列状に配置された触覚セル８０２を有するインタフェース装置８００の側面図である。装置８００は、絶縁層８０６と触覚層８１２とを含む。絶縁層８０６の上面は、ユーザからの入力を受容するように構成される一方で、絶縁層８０６の底面は触覚層８１２の上面に隣接して配置される。触覚層８１２の底面は、一実施形態において、ディスプレイに隣接して配置され（図８には図示せず）、触覚層８１２と絶縁層８０６は実質的に透明であってもよく、それによりディスプレイに表示される対象または画像は、触覚層８１２と絶縁層８０６を通して可視である。ディスプレイは、インタフェース装置が機能するために必要な構成要素ではないことに注意されたい。
【００４５】
触覚層８１２は、一実施形態において、格子状に配置された触覚セル８０２を含み、各セル８０２は、永久磁石８０４、電磁石８１０および２本のばね８０８をさらに含む。触覚層６１２がＭＥＭＳポンプを使用するのに対して、触覚層８１２は共振装置を採用していることを除くと、触覚層８１２は図６（ａ）に図示した触覚層６１２に類似する。触覚セル８０２は、一実施形態において、機械的に伸縮自在な共振装置を使用して、触覚効果を生成する。機械的に伸縮自在な共振装置は、側面に取り付けられた共振活性化装置８１６または背面に取り付けられた共振活性化装置８１４により生成され得る、固有の周波数に応じて振動する。共振格子が、一実施形態において、触覚層８１２を形成するために使用される。各セル８１２は、リニア共振アクチュエータ（Linear Resonant Actuator：「ＬＲＡ」）またはＭＥＭＳばね等、機械的共振要素を使用して作製される。各セル８０２は、しかしながら、わずかに異なる共振周波数と高いＱ値（共振時の高い増幅率および狭い共振周波数帯）を有するように構成される。このように、各セル８０２は、シートの縁部で発生する機械的圧力波を使用して活性化可能である。触覚効果は、圧電アクチュエータまたは音波を誘起する他の高帯域幅のアクチュエータによっても生成可能である。
【００４６】
セル８０２は、別の実施形態において、１本のばね８０８を含む。また別の実施形態において、セル８０２は３本以上のばね８０８を含む。各ばね８０８は、特定の範囲の周波数に反応するように構成され、それによって各ばね８０８は固有の触覚感覚を生み出すことができる。
【００４７】
図９（ａ）は、本発明の一実施形態に従い、流体の層流を有するマルチタッチ触覚ディスプレイ９００の平面図を示す。ディスプレイ９００は、流体注入容器９０２、列状に配置されたＭＥＭＳセル９０４、流体排出容器９０６およびディスプレイ９０８を含む。流体注入容器９０２と流体排出容器９０６は、大きい矢印で示されているように、流体注入容器９０２から流体排出容器９０６への層流９１０を促進して導く。層流９１０は、乱流のない、流線型または滑らかな粘性流体の層間流である。層流９１０とＭＥＭＳセル９０４は実質的に透明であり得るので、ディスプレイ９０８に表示される対象または画像は、層流９１０とＭＥＭＳセル９０４を通して可視であることに注意されたい。しかしながら、ディスプレイ９０８は、装置が機能するために必要な構成要素ではないことに注意されたい。
【００４８】
ディスプレイ９００は、格子状に配置された個別に働きかけ可能なＭＥＭＳセルまたは触覚要素９０４を含む。ＭＥＭＳセル９０４は、ＭＥＭＳ乱流誘起セルとしても知られるが、ディスプレイの表面全体に複数の非同期な局所的触覚効果９１２を作るために使用される。非同期な局所的触覚効果９１２は、各々、局所的な乱流が、関連するＭＥＭＳセル９１４によって誘起されると発生する。ＭＥＭＳセル９１４が作動すると、局所的な乱流を発生させて、セル９０４の表面フィルムテクスチャに振動または変化を誘起する。ＭＥＭＳセル９０４が非作動状態になると、層流は、乱流を全く発生させず、関連するＭＥＭＳセルを通過して滑らかに流れることができる。各ＭＥＭＳセル９０４は、ディスプレイ９００の他のＭＥＭＳセル９０４とは独立して、作動可能である。
【００４９】
図９（ｂ）は、本発明の一実施形態に従い、流体の層流を有するマルチタッチ触覚ディスプレイ９５０の断面図を示す。ディスプレイ９５０は、流体注入容器９０２、列状に配置されたＭＥＭＳセル９０４、流体排出容器９０６、ディスプレイ９０８、および薄い可撓性透明膜９５２を含む。図９（ｂ）に図示したように、流体注入容器９０２から流体排出容器９０６まで、多数の小さい矢印によって示されるように流体の滑らかな層流９５４が流れる。
【００５０】
ＭＥＭＳセル９０４は、複数の重複する変形可能な構造を含み、変形可能な構造は、作動すると、ＭＥＭＳセル９０４の平面から外側へ作動する。ＭＥＭＳセル９６２が作動すると、ヘアとしても知られる、変形可能な構造を作動させ、流れている流体の局所的区画を層流から乱流９６０に変化させる。流体の乱流９６０は膜の局所的振動を発生させ、局所的な触覚感覚を生む。各ＭＥＭＳセル９０４は、ディスプレイ９５０の他のＭＥＭＳセル９０４とは独立して、働きかけ可能であり、作動可能である。
【００５１】
本発明は、以下に説明する、多様な処理ステップを含む。本発明のステップは、機械またはコンピュータが実行可能な命令において具現化され得る。命令は、命令によってプログラムされる、汎用目的または特殊目的のシステムに本発明のステップを実行させるために使用できる。代替として、本発明のステップは、ステップを実施するためのハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェアコンポーネントによって、あるいは、プログラムされたコンピュータコンポーネントとカスタムハードウェアコンポーネントのいかなる組み合わせによっても、実行され得る。本発明の実施形態はインターネットを参照しながら説明されるが、本明細書に説明される方法および装置は、他のネットワーク設備(infrastructure)または他のデータ通信環境にも等しく適用可能である。
【００５２】
図１０は、本発明の一実施形態に従い、複数の触覚効果を提供するプロセスを図説するフローチャートである。ブロック１００２で、該プロセスは、絶縁層を通して可視である、画像を表示する。一実施形態において、ディスプレイは、フラットパネルスクリーンまたはフレキシブルディスプレイが可能である。代替として、該プロセスは、全く画像がない不透明な背景を表示する。また、画像は、上方または下方から絶縁層に投影され得る。画像の表示を必要としない用途の場合、ディスプレイは必要ではなく、取り除かれ得ることに注意されたい。代替の実施形態においては、絶縁層はユーザのインタフェースになり得、且つ入力を受容することができる。ブロック１００２の後、該プロセスは次のブロックに移動する。
【００５３】
ブロック１００４で、該プロセスは絶縁層を監視する。一実施形態において、該プロセスは画像を特定して、画像に従って可能な入力を検出できる。該プロセスは、実質的に同時に複数の接触を監視できる。該プロセスはブロック１００６に進む。
【００５４】
ブロック１００６で、該プロセスは、第１の指による第１の押下に応じた絶縁層の第１の変形を検出する。指は、スタイラスまたは指のような先のとがったいかなる物体であってもよいことに注意されたい。該プロセスは、同じ指によって押下されることによる第１および第２の変形も検出できる。ブロック１００６の後、該プロセスは次のブロックに移動する。
【００５５】
ブロック１００８で、該プロセスは、第１の変形と実質的に同時に絶縁層の第２の変形を検出する。該プロセスは、第２の指による第２の押下に応じた第２の変形の感知もできる。第２の指は、スタイラスまたはいかなる種類の先のとがった物体であってもよいことに注意されたい。該プロセスは、さらなる押下または接触が行われると、絶縁層のさらなる変形を検出できる。ブロック１００８の後、該プロセスは次のブロックに移動する。
【００５６】
ブロック１０１０で、該プロセスは、第１の変形の位置に従って第１の入力と、第２の変形の位置に従って第２の入力と、を生成する。該プロセスは、さらなる接触または押下が検出されると、さらなる入力を生成できる。
【００５７】
ブロック１０１２で、該プロセスは、第１の入力に応じて第１の触覚効果を備える第１の触覚セルと、第２の入力に応じて第２の触覚効果を備える第２の触覚セルと、を作動させる。一実施形態において、該プロセスは実質的に同時に第１の触覚効果と第２の触覚効果を開始する。別の実施形態において、該プロセスは、第１の触覚セルの第１の圧電材料を作動させて第１の触覚効果を生成し、第２の触覚セルの第２の圧電材料を作動させて第２の触覚効果を生成する。別の実施形態において、該プロセスは、第１の触覚セルの第１のＭＥＭＳ要素を作動させて第１の触覚効果を生成し、第２の触覚セルの第２のＭＥＭＳ要素を作動させて第２の触覚効果を生成する。また別の実施形態において、該プロセスは、第１の触覚セルの第１の流体充填ポケットを作動させて第１の触覚効果を生成し、第２の触覚セルの第２の流体充填ポケットを作動させて第２の触覚効果を生成する。
【００５８】
本発明の特定の実施形態を図示および説明してきたが、当業者には、本明細書における教示に基づいて、本発明およびその広義の態様から逸脱することなく、変更および変形を行い得ることが明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内であるそのような変更および変形すべてを、その範囲内に包含することを意図するものである。
【図１】
2014112413.tif 000003
【図２】
2014112413.tif 000004
【図３ａ】
2014112413.tif 000005
【図３ｂ】
2014112413.tif 000006
【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
2014112413.tif 000009
【図６ａ】
2014112413.tif 000010
【図６ｂ】
2014112413.tif 000011
【図７】
2014112413.tif 000012
【図８】
2014112413.tif 000013
【図９ａ】
2014112413.tif 000014
【図９ｂ】
2014112413.tif 000015
【図１０】
2014112413.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月17日(2014.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の表面を有する圧電層を形成する複数の圧電セルを備える触知タッチパネルであって、前記圧電層の前記第１の表面は複数の同時の独立した入力を受容するように構成され、前記複数の圧電セルの各々は、少なくとも１つの圧電材料を含み、前記圧電材料は他の圧電セルとは独立して、触覚効果を提供するように構成され、前記触知タッチパネルは、前記複数の同時の独立した入力に応答して、同時に複数の独立した触覚効果を生成するように構成され、前記複数の圧電セルの各々は、隣接する圧電セルから離間し、且つ孤立している、触知タッチパネル。
【請求項２】
前記複数の圧電セルは前記入力を感知することができる、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項３】
第３および第４の表面を有する電気絶縁層をさらに備え、前記電気絶縁層の前記第４の表面は、前記複数の圧電セルの前記第１の表面に隣接して位置しており、前記電気絶縁層の前記第３の表面は前記入力と整合するように構成される、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項４】
前記電気絶縁層の前記第３の表面は、前記複数の圧電セルの前記第１の表面に前記入力を伝達できる、請求項３に記載の触知タッチパネル。
【請求項５】
前記圧電層の前記第２の表面に結合されたディスプレイをさらに備え、前記ディスプレイは、前記電気絶縁層の前記第３の表面から可視である画像を投影することができる、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項６】
前記ディスプレイは、フラットパネルディスプレイまたはフレキシブルディスプレイである、請求項５に記載の触知タッチパネル。
【請求項７】
前記複数の圧電セルに接続された複数の電線をさらに備える、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項８】
前記圧電材料は、前記電線のうちの少なくとも１つから印加される電位に応じて変形する、請求項７に記載の触知タッチパネル。
【請求項９】
前記複数の圧電セルの各々は、縦５ミリメートル、横５ミリメートル未満の大きさに構成される、請求項１に記載の触知タッチパネル。
【請求項１０】
前記複数の圧電セルのうちの複数の隣接する圧電セルは、同時に複数の触覚効果を提供することができる、請求項９に記載の触知タッチパネル。
【請求項１１】
複数の同時に発生する触覚効果を提供するための方法であって、
感知層の第１の変形を検出するステップと、
前記第１の変形と同時に前記感知層の第２の変形を検出するステップと、
前記第１の変形の位置に応じて第１の入力と、前記第２の変形の位置に応じて第２の入力と、を生成するステップと、
前記第１の入力に応じて、複数の触覚セルのうちの第１の触覚セルの第１の圧電材料を作動させて、第１の触覚効果を生成するステップと、
前記第１の触覚セルの前記第１の圧電材料の前記作動と同時に、前記第２の入力に応じて、前記第１の触覚効果とは独立して、前記複数の触覚セルのうちの第２の触覚セルの第２の圧電材料を作動させて、第２の触覚効果を生成するステップと、
を含み、
前記第１の触覚セル及び前記第２の触覚セルは、隣接する触覚セルから離間し、且つ孤立している、複数の同時に発生する触覚効果を提供するための方法。
【請求項１２】
絶縁層を通して、または絶縁層上に可視である画像を表示するステップと、
前記画像に従って前記絶縁層を監視するステップと、
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、前記絶縁層の前記第１の変形を感知するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、前記第１の触覚セルの前記第１の変形を感知するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、第１の指による第１の押下に応じた前記第１の変形を検出するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
同じ指によって押下されることによる前記第１の変形および前記第２の変形を検出するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記感知層の第２の変形を検出するステップは、第２の指による第２の押下に応じた前記第２の変形を感知するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記感知層の第１の変形を検出するステップは、スタイラスによる第１の押下に応じた前記第１の変形を検出するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。