(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気活性高分子に強誘電性物質がドーピングされて形成された絶縁フィルムと、
前記絶縁フィルムの前面に形成された上部電極と、
前記絶縁フィルムの背面に前記上部電極に対応して形成された下部電極と、
を含み、
前記上部電極及び前記下部電極は、タッチ認識及び触覚的フィードバックのための電極として動作する、ハプティック一体型タッチスクリーン。
【請求項２】
前記電気活性高分子は、シリコン、アクリル又はウレタンの誘電性エラストマーのいずれかである、請求項１に記載のハプティック一体型タッチスクリーン。
【請求項３】
前記強誘電性物質は、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛又はニオブ酸カリウムのセラミック化合物のいずれかである、請求項１に記載のハプティック一体型タッチスクリーン。
【請求項４】
前記絶縁フィルムの厚さは、５０〜２００μｍである、請求項１に記載のハプティック一体型タッチスクリーン。
【請求項５】
前記上部電極及び前記下部電極は、カーボンナノチューブ、有機導電性ポリマー、グラフェン、銀ナノワイヤ又はメタルメッシュのいずれかである、請求項１に記載のハプティック一体型タッチスクリーン。
【請求項６】
液状ポリマー中に強誘電性物質を含浸させて絶縁フィルムを形成する段階と、
前記絶縁フィルムの前面に上部電極を形成する段階と、
前記絶縁フィルムの背面に前記上部電極に対応する下部電極を形成する段階と、
を含む、ハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項７】
前記強誘電性物質は、セラミック化合物であり、
前記絶縁フィルムを形成する段階は、前記液状ポリマー中に前記セラミック化合物を１．０〜４．０重量％で含浸させる段階を含む、請求項６に記載のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項８】
前記セラミック化合物は、前記液状ポリマー中に粉末の形態で含浸され、
前記セラミック化合物の粒子の大きさは５０〜１５０ｎｍである、請求項７に記載のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項９】
前記セラミック化合物は、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ジルコン酸鉛又はニオブ酸カリウムのいずれかである、請求項７に記載のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項１０】
前記液状ポリマー中に前記強誘電性物質を含浸させた後、
前記含浸された強誘電性物質を分散させる段階と、
前記強誘電性物質が分散した液状ポリマーを常温で放置し、その後乾燥させる段階と、
をさらに含む、請求項６に記載のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項１１】
前記強誘電性物質が分散した液状ポリマーを常温で放置し、その後乾燥させる段階は、前記強誘電性物質が分散した液状ポリマーを、常温で２〜４時間放置し、１００〜２００℃の温度で４時間以上乾燥させる段階を更に含む、請求項１０に記載のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項１２】
前記上部電極及び前記下部電極は、カーボンナノチューブ、有機導電性ポリマー、グラフェン、銀ナノワイヤ又はメタルメッシュのいずれかを用いて形成される、請求項６に記載のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法。
【請求項１３】
画像を表示するディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネル上に配置され、使用者のタッチを認識して使用者に触覚的フィードバックを提供する役割を果たし、電気活性高分子に強誘電性物質がドーピングされて形成された絶縁フィルム、前記絶縁フィルムの前面に形成された上部電極、及び前記絶縁フィルムの背面に前記上部電極に対応して形成された下部電極を含み、前記上部電極及び前記下部電極がタッチ認識及び触覚的フィードバックのための電極として動作するハプティック一体型タッチスクリーンと、
前記ハプティック一体型タッチスクリーン上に配置される保護カバーと、
を含む、表示装置。
【請求項１４】
前記保護カバーは、ポリメタクリレート又はポリカーボネートの透明なプラスチックで形成される、請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記ハプティック一体型タッチスクリーンと前記ディスプレイパネルとの間に配置される絶縁シートをさらに含む、請求項１３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチスクリーンに関し、特に、タッチ機能とハプティック機能を一体化したハプティック一体型タッチスクリーン、その製造方法及びそれを含む表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンは、キーボードやマウスなどの入力装置を用いるのではなく、特定の位置に人の手又は物体が接触するとその位置を把握して特定の機能を処理するように構成された入力装置である。
【０００３】
このようなタッチスクリーンは、様々な表示装置、例えば携帯電話をはじめとして銀行のＡＴＭ、ＰＤＡ、ＰＭＰ、ノートパソコンのタッチパッド、ナビゲーションなど、様々な画面サイズの電気製品に用いられている。
【０００４】
近年、単に画面をタッチして操作するタッチスクリーンにとどまらず、使用者に触覚を与えるハプティック機能が開発されている。ハプティックスは、使用者に触覚、力、運動感などを感じさせる技術である。
【０００５】
このようなハプティック機能は、入力装置であるタッチスクリーンと共に表示装置に実装され、使用者がタッチスクリーンをタッチすると振動などにより使用者に触覚的フィードバックを与える。
【０００６】
図７は従来のタッチスクリーン及びハプティック装置を含む表示装置の構造を示す図である。
【０００７】
図７に示すように、従来の表示装置１は、カバーガラス３、タッチスクリーン４、ディスプレイパネル２及び触覚的フィードバック部５から構成される。
【０００８】
ディスプレイパネル２は、実質的に画像が表示される部分であって、液晶パネル、有機発光パネル、プラズマパネルなどが用いられる。
【０００９】
タッチスクリーン４は、ディスプレイパネル２の上方に位置し、カバーガラス３を通じて入力された使用者のタッチ入力を感知する。
【００１０】
タッチスクリーン４は、絶縁フィルム４ｂと、絶縁フィルム４ｂの上部及び下部にそれぞれ形成された上部電極４ａ及び下部電極４ｃとから構成される。
【００１１】
このようなタッチスクリーン４は、使用者がカバーガラス３を通じてタッチ入力を行うと、上部電極４ａと下部電極４ｃとの間に発生するキャパシタンスによりタッチ入力を認識し、それに対応する動作を行う。
【００１２】
カバーガラス３は、タッチスクリーン４の上方に位置し、タッチスクリーン４とディスプレイパネル２を保護する。カバーガラス３は、所定厚さの強化ガラスで形成される。
【００１３】
触覚的フィードバック部５は、ディスプレイパネル２の下方に位置し、使用者に振動などの触覚的フィードバックを提供する。
【００１４】
このような触覚的フィードバック部５は、タッチスクリーン４と共に動作し、使用者がタッチスクリーン４をタッチするとそれに対応する触覚的フィードバックを使用者に提供する。触覚的フィードバック部５は、振動モータ又は圧電セラミックスで構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような構成の従来の表示装置１においては、タッチスクリーン４及び触覚的フィードバック部５を含むので、表示装置１全体の厚さが増加する。
【００１６】
また、触覚的フィードバック部５が最下部、すなわちディスプレイパネル２の下方に位置するので、触覚的フィードバック部５により発生した振動などの触覚的フィードバックが使用者に正確に伝達されなくなる。
【００１７】
例えば、触覚的フィードバック部５が振動モータで構成された場合は、振動モータの遅い応答速度により使用者への即時の触覚的フィードバックが困難であるだけでなく、表示装置１の全面に均一な振動を伝達するために多数の振動モータを用いなければならず、これにより表示装置１の厚さ及び大きさが増加する。
【００１８】
触覚的フィードバック部５が圧電セラミックスで構成された場合は、振動モータで構成された場合に比べて応答速度は向上するが、相対的に高価なので表示装置１の製造コストが上昇する。また、圧電セラミックスの不透明な特性により、振動モータと同様に最下部であるディスプレイパネル２の下方に配置しなければならないので、使用者に正確な触覚的フィードバックを伝達することができない。
【００１９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、タッチ認識と触覚的フィードバックを共に行うことのできるハプティック一体型タッチスクリーン、その製造方法及びそれを含む表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンは、電気活性高分子（Electro Active Polymer; EAP）に強誘電性物質がドーピングされて形成された絶縁フィルムと、前記絶縁フィルムの前面に形成された上部電極と、前記絶縁フィルムの背面に前記上部電極に対応して形成された下部電極とを含む。また、前記上部電極及び前記下部電極は、タッチ認識及び触覚的フィードバックのための電極として動作する。
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法は、液状ポリマー中に強誘電性物質を含浸させて絶縁フィルムを形成する段階と、前記絶縁フィルムの前面に上部電極を形成する段階と、前記絶縁フィルムの背面に前記上部電極に対応する下部電極を形成する段階とを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるハプティック一体型タッチスクリーン、その製造方法及びそれを含む表示装置においては、電気活性高分子を用いてタッチ認識と触覚的フィードバックを共に行うことのできるハプティック一体型タッチスクリーンを製造することにより、タッチ機能とハプティック機能を備える当該ハプティック一体型タッチスクリーンを有するように構成された表示装置全体の厚さを薄くすることができ、それによる製造コストを低減することができる。
【００２３】
また、ハプティック一体型タッチスクリーンをディスプレイパネルの上方に配置することにより、使用者に即時かつ正確な触覚的フィードバックを提供することができる。
【００２４】
さらに、タッチスクリーンの全領域ではなく使用者のタッチ地点に限って選択的に触覚的フィードバックを提供することができ、使用者に様々な触覚的フィードバックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置の構造を示す図である。
【図２】図１のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンの電極構造の一例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンの電極構造の他の例を示す図である。
【図５】図１のハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置の駆動部を示す図である。
【図６】ハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置の一例を示す図である。
【図７】従来のタッチスクリーン及びハプティック装置を含む表示装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して、本発明によるハプティック一体型タッチスクリーン、その製造方法及びそれを含む表示装置について詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置の構造を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態による表示装置１００は、保護カバー１３０、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０及びディスプレイパネル１１０を含む。
【００２９】
ディスプレイパネル１１０は、実質的に画像を表示する装置であって、液晶パネル、有機発光パネル、プラズマパネルなどを用いることができるが、これらに限定されるものではない。ディスプレイパネル１１０に表示された画像は、後述するハプティック一体型タッチスクリーン１２０及び保護カバー１３０を介して使用者に提供される。
【００３０】
ディスプレイパネル１１０の上方にはハプティック一体型タッチスクリーン１２０が配置される。ハプティック一体型タッチスクリーン１２０は、透明な絶縁フィルム１２１と、絶縁フィルム１２１の前面及び背面にそれぞれ形成された透明な電極、すなわち上部電極１２５及び下部電極１２３とを含む。
【００３１】
絶縁フィルム１２１は、電気活性高分子物質を用いて形成されてもよい。
【００３２】
電気活性高分子物質は、電極、ポリマー、電極の順に垂直に配列された構造を有し、外部からの信号、例えば電圧により振動を発生するようにしてもよい。
【００３３】
例えば、電気活性高分子物質で形成された絶縁フィルム１２１は、印加される電圧によって連続して収縮及び膨張することで安定して振動を発することができ、応答速度が速いので様々な周波数帯域の振動を発生することができる。
【００３４】
電気活性高分子としては、シリコン、アクリル、ウレタンなどの誘電性エラストマー（dielectric elastomer）を用いることができる。誘電性エラストマーは、高い透明性及び弾性を有する。
【００３５】
しかし、誘電性エラストマーは、相対的に高い電圧が要求され、低い弾性係数により過度な変形が生じると耐久性が低下する。よって、本実施形態の絶縁フィルム１２１は、電気活性高分子に弾性係数の高い強誘電性物質をドーピングして形成される。
【００３６】
このように、電気活性高分子に弾性係数の高い強誘電性物質をドーピングして絶縁フィルム１２１を形成することにより、絶縁フィルム１２１は、誘電性エラストマーなどの電気活性高分子で形成された従来の場合に比べて相対的に駆動電圧が低くなるため、耐久性が向上する。
【００３７】
ここで、絶縁フィルム１２１は、約５０〜２００μｍの厚さを有するように形成されてもよく、絶縁フィルム１２１に印加される電圧は、絶縁フィルム１２１の厚さに反比例するようにしてもよい。
【００３８】
また、絶縁フィルム１２１は、８５％以上の高透過率を有するようにしてもよく、約３００〜７００の弾性係数（ヤング率）と５％以下の変形率を有するようにしてもよい。
【００３９】
絶縁フィルム１２１の前面には上部電極１２５が配置され、絶縁フィルム１２１の背面には下部電極１２３が配置される。
【００４０】
上部電極１２５及び下部電極１２３は、使用者のタッチ入力を感知するタッチセンサの電極として、及び使用者に触覚的フィードバックを提供するハプティックアクチュエータの電極として共に動作することができる。
【００４１】
例えば、使用者が保護カバー１３０の上面でタッチ動作を行うと、使用者のタッチ動作が行われた部分において、絶縁フィルム１２１を挟んで配置された上部電極１２５及び下部電極１２３のキャパシタンスが変化する。また、表示装置１００は、上部電極１２５及び下部電極１２３のキャパシタンスの変化を感知して使用者のタッチを認識する。
【００４２】
また、使用者に触覚的フィードバック、例えば振動を提供する際には、上部電極１２５及び下部電極１２３に所定の電圧を印加する。すると、絶縁フィルム１２１は、上部電極１２５及び下部電極１２３に印加された電圧により振動を発し、その振動は保護カバー１３０を介して使用者に提供される。
【００４３】
ハプティック一体型タッチスクリーン１２０がディスプレイパネル１１０の上方に配置されているので、上部電極１２５及び下部電極１２３は、透明な物質、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）で形成されてもよい。
【００４４】
しかし、上部電極１２５及び下部電極１２３は、触覚的フィードバックのための電極としても動作するので、振動に強い透明な電極物質、例えばカーボンナノチューブ、有機導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、グラフェン、銀ナノワイヤ、メタルメッシュなどを用いて形成されてもよい。
【００４５】
保護カバー１３０は、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０の上方に配置される。保護カバー１３０は、タッチスクリーン１２０とディスプレイパネル１１０を保護する。
【００４６】
また、保護カバー１３０は、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０から発生した振動を使用者に伝達する媒体としても動作する。すなわち、保護カバー１３０は、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０から発生した振動を使用者に向けて増幅させる。
【００４７】
一方、保護カバー１３０は、強化ガラスなどで形成されてもよい。しかし、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０が使用者に局部的な振動を提供することを考慮して、保護カバー１３０を透明なプラスチックで形成してもよい。例えば、保護カバー１３０は、ポリメタクリレートやポリカーボネートなどの透明なプラスチックで形成されてもよい。
【００４８】
一方、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０とディスプレイパネル１１０との間には、絶縁物質で形成された絶縁シート（図示せず）が配置されてもよい。
【００４９】
前記絶縁シートは、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０がタッチ及びハプティック動作を行うときに発生する高電圧によるディスプレイパネル１１０の誤動作を防止する。また、場合によっては、前記絶縁シートの代わりに導電シートを配置し、前記導電シートが接地電位（ＧＮＤ）に接続されるようにしてもよい。
【００５０】
以下、このような本発明によるハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法について詳細に説明する。
【００５１】
図２は図１のハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法を示すフローチャートである。
【００５２】
図１及び図２に示すように、本実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンの製造方法は、絶縁フィルム製造ステップ（Ｓ１０）、上部電極形成ステップ（Ｓ２０）、及び下部電極形成ステップ（Ｓ３０）を含む。
【００５３】
また、絶縁フィルム製造ステップ（Ｓ１０）は、含浸ステップ（Ｓ１１）、分散ステップ（Ｓ１３）及び乾燥ステップ（Ｓ１５）のサブステップを含む。
【００５４】
まず、液状の電気活性高分子、すなわち液状ポリマー基材に強誘電性物質を含浸させる（Ｓ１１）。
【００５５】
前記強誘電性物質は、高誘電率特性を有する物質であって、セラミック化合物を用いることができる。例えば、前記強誘電性物質は、高誘電率特性を有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）などのペロブスカイト構造のセラミック化合物であってもよい。
【００５６】
前記強誘電性物質は、液状ポリマー中に約１．０〜４．０重量％で含浸される。これは、前記強誘電性物質が１．０重量％未満で含浸された場合は、高誘電率により駆動電圧を低くする効果を得ることが困難であり、４．０重量％を超えて含浸された場合は、透過率が減少するからである。
【００５７】
また、前記強誘電性物質は、液状ポリマー中に粉末の形態で含浸させてもよいが、このとき、前記強誘電性物質の粒子の大きさは約５０〜１５０ｎｍにする。これは、強誘電性粉末の粒子が５０ｎｍ未満の場合は、顕著な粒子の凝集が発生して液状ポリマーに完全に混合されず、強誘電性粉末の粒子が１５０ｎｍを超える場合は、粒子の不透明性により透過率が減少するからである。
【００５８】
次に、前記液状ポリマー中に含浸された強誘電性物質を分散させる（Ｓ１３）。例えば、前記強誘電性物質を含浸させた後、高速回転機又は脱泡機を用いて前記強誘電性物質を前記ポリマー基材中に分散させてもよい。
【００５９】
次に、前記強誘電性物質が分散した液状ポリマーを常温で所定時間放置した後に乾燥させる（Ｓ１５）。こうすることにより絶縁フィルム１２１が形成される。
【００６０】
ここで、前記液状ポリマーを、常温で約２〜４時間放置してもよい。また、前記液状ポリマーを、１００〜２００℃の温度で４時間以上乾燥させてもよい。
【００６１】
このようにして絶縁フィルム１２１が形成されると、絶縁フィルム１２１の前面に上部電極１２５を形成する（Ｓ２０）。また、絶縁フィルム１２１の背面に下部電極１２３を形成する（Ｓ３０）。こうすることによりハプティック一体型タッチスクリーン１２０が製造される。
【００６２】
一方、上部電極１２５及び下部電極１２３は、絶縁フィルム１２１の前面及び背面に様々な形状で形成することができる。
【００６３】
例えば、上部電極１２５及び下部電極１２３は、絶縁フィルム１２１の前面及び背面にそれぞれ板状、棒状、又は複数のサブ電極で構成された碁盤状に形成されてもよい。
【００６４】
図３は本発明の一実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンの電極構造の一例を示す図であり、図４は本発明の他の実施形態によるハプティック一体型タッチスクリーンの電極構造の他の例を示す図である。
【００６５】
図３に示すように、上部電極１２５は、絶縁フィルム１２１の前面に一方向に多数配列された棒状に形成されてもよい。
【００６６】
また、下部電極１２３は、絶縁フィルム１２１の背面に上部電極１２５に対応して他方向に多数配列された棒状に形成されてもよい。ここで、上部電極１２５と下部電極１２３とは、その配列方向が交差するようにしてもよい。
【００６７】
上部電極１２５及び下部電極１２３は、使用者のタッチによりその交差地点のキャパシタンスが変化することにより、使用者のタッチ入力を認識することができる。
【００６８】
また、上部電極１２５及び下部電極１２３は、そのタッチ入力の認識地点で絶縁フィルム１２１が振動するように、外部から所定の電圧が印加される。
【００６９】
このような上部電極１２５及び下部電極１２３を、絶縁フィルム１２１の前面及び背面にそれぞれ電極物質を蒸着してパターニングすることにより形成してもよい。
【００７０】
一方、より精密なタッチ認識及び触覚的フィードバックのために、上部電極１２５及び下部電極１２３は、複数のサブ電極を含む碁盤構造に形成されてもよい。
【００７１】
図４に示すように、上部電極１２５は、絶縁フィルム１２１の前面に複数のサブ電極で構成された碁盤構造で形成されてもよい。ここで、上部電極１２５の複数のサブ電極は、外部回路、例えばタッチ制御回路及びハプティック制御回路に個別に接続されてもよい。
【００７２】
また、下部電極１２３は、絶縁フィルム１２１の背面に板状に形成されてもよい。しかし、これに限定されるものではなく、下部電極１２３も、上部電極１２５と同様に碁盤状に形成されてもよい。
【００７３】
上部電極１２５及び下部電極１２３は、使用者のタッチによりその交差地点のキャパシタンスが変化することにより、使用者のタッチ入力を認識することができる。
【００７４】
また、上部電極１２５及び下部電極１２３は、そのタッチ入力の認識地点で絶縁フィルム１２１が振動するように、外部から所定の電圧が印加される。
【００７５】
図４に示す上部電極１２５は、複数のサブ電極で構成されているので、図３に示す上部電極１２５に比べて、使用者のタッチ入力をより精密に認識し、それによる触覚的フィードバックを提供することができる。
【００７６】
このような上部電極１２５及び下部電極１２３を、絶縁フィルム１２１の前面及び背面にそれぞれ電極物質を蒸着してパターニングすることにより形成してもよい。
【００７７】
図５は図１のハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置の駆動部を示す図である。
【００７８】
図１及び図５に示すように、本実施形態による表示装置１００の駆動部２００は、タッチ制御部２１０、ハプティック制御部２２０及びメイン制御部２３０を含む。
【００７９】
ここで、タッチ制御部２１０は、タッチ入力部２１１及びタッチコントローラ２１３を含む。また、ハプティック制御部２２０は、ハプティックコントローラ２２１、増幅器２２３及びハプティック動作部２２５を含む。
【００８０】
タッチ制御部２１０は、使用者のタッチ入力を感知し、表示装置１００のディスプレイパネル１１０がそれによる動作を行うように制御する。
【００８１】
すなわち、タッチ入力部２１１は、使用者のタッチ入力を感知し、タッチコントローラ２１３は、タッチ入力部２１１の感知結果に基づいて使用者のタッチ座標及びそれに対応する命令信号を生成する。
【００８２】
例えば、使用者は表示装置１００の保護カバー１３０を介して視認される画面、すなわちディスプレイパネル１１０に表示された画面で所定のアイコンをタッチすることができる。
【００８３】
タッチ入力部２１１は、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０のキャパシタンスの変化により使用者のタッチ入力を感知する。また、タッチ入力部２１１は、使用者のタッチ入力の感知結果をタッチコントローラ２１３に出力する。
【００８４】
タッチコントローラ２１３は、タッチ入力部２１１から出力された感知結果に基づいて、使用者のタッチ座標、すなわちディスプレイパネル１１０の画面でのアイコンの位置及びそのアイコンの動作のための命令信号を生成する。また、タッチコントローラ２１３は、タッチ座標及び命令信号をタッチ信号としてメイン制御部２３０に出力する。
【００８５】
メイン制御部２３０は、タッチコントローラ２１３から出力されたタッチ信号に基づいて対応する命令を処理し、その結果がディスプレイパネル１１０により使用者に視認されるように制御する。
【００８６】
それと同時に、メイン制御部２３０は、使用者にタッチ入力による触覚的フィードバックを提供するために、所定のハプティック信号を生成してハプティック制御部２２０に出力する。前記ハプティック信号は、タッチ制御部２１０から出力されたタッチ信号に既に含まれている使用者のタッチ座標を含んでもよい。
【００８７】
ハプティック制御部２２０は、前記ハプティック信号に基づいて、使用者に触覚的フィードバックを提供するための信号、すなわち振動信号を生成する。前記振動信号は、使用者のタッチ座標及び所定の電圧、例えばハプティック一体型タッチスクリーン１２０をハプティックアクチュエータとして用いるための電圧を含んでもよい。
【００８８】
ハプティック制御部２２０から出力された振動信号の電圧信号は、増幅器２２３により増幅される。これは、触覚的フィードバック動作のために、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０の上部電極１２５及び下部電極１２３に高電圧、例えば５００〜７００Ｖの電圧が印加されなければならないからである。
【００８９】
次いで、ハプティック動作部２２５は、前記振動信号のタッチ座標に基づいて増幅器２２３により増幅された電圧信号をハプティック一体型タッチスクリーン１２０の上部電極１２５及び下部電極１２３に出力する。
【００９０】
これにより、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０の絶縁フィルム１２１は、前記電圧信号が印加された上部電極１２５及び下部電極１２３に対応する部分で振動が発生し、その振動は保護カバー１３０を介して使用者に触覚的フィードバックとして提供される。
【００９１】
ここで、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０の触覚的フィードバック動作は、タッチ感知動作が終了するや否や、すなわちタッチ感知動作とほぼ同時に行われる。
【００９２】
ハプティック一体型タッチスクリーン１２０は、約０．５〜１．０Ｇの強度で振動するようにしてもよく、振動時の周波数が約１０〜４００Ｈｚとなるようにしてもよい。
【００９３】
一方、ハプティック一体型タッチスクリーン１２０の上部電極１２５が図４に示すように複数のサブ電極を含む碁盤構造に形成された場合は、より精密なタッチ入
力の感知及び触覚的フィードバックを提供することができる。
【００９４】
例えば、上部電極１２５が個別に動作する複数のサブ電極で構成された場合、タッチ制御部２１０は、複数のサブ電極により使用者のタッチ座標を精密に感知することができる。そして、ハプティック制御部２２０は、タッチ制御部２１０により感知されたタッチ座標で振動させ、使用者に選択的振動を提供することができる。
【００９５】
図６はハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置の一例を示す図である。
【００９６】
図６に示すように、本発明による表示装置は、ハプティック一体型タッチスクリーンを含むので、その厚さが薄い。また、従来のように振動モータなどの別途のハプティック装置を備えなくてもよいので、その重量が軽く、透明度が高いという特性がある。
【００９７】
これにより、本発明によるハプティック一体型タッチスクリーンを含む表示装置は、携帯機器、例えばスマートフォン、ＰＤＡ、ナビゲーション、タブレットなどの携帯機器のディスプレイとして用いることができる。
【００９８】
前述したように、本発明によるハプティック一体型タッチスクリーンは、使用者のタッチ入力時にはタッチセンサとして動作し、使用者に触覚的フィードバック、すなわち振動を提供するときにはハプティックアクチュエータとして動作する。
【００９９】
また、本発明によるハプティック一体型タッチスクリーンは、透明度が高いのでディスプレイパネルの上方に配置することができ、使用者に即時かつ正確な触覚的フィードバックを提供することができる。
【０１００】
さらに、本発明によるハプティック一体型タッチスクリーンは、全領域で使用者に振動を提供することもでき、使用者のタッチ部分でのみ選択的に振動を提供することもできる。
【０１０１】
前述した説明には多くの事項が具体的に記載されているが、これらは発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。よって、本発明の範囲は、前述した実施形態ではなく、特許請求の範囲とその均等物により定められるべきである。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  表示装置
１１０  ディスプレイパネル
１２０  ハプティック一体型タッチスクリーン
１２１  絶縁フィルム
１２３  下部電極
１２５  上部電極
１３０  保護カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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