(57)【要約】  本発明は、グラフィカルな表現を表示する表示スクリーン（１０１）を有する表示システムに関する。前記表示スクリーンの前記表面は、触覚的な、及び／又は視覚的なガイダンスを、ユーザに提供するための起伏（１０３，１０４）を有する。本発明による前記表示システムは、前記表示スクリーン上に、動的に前記起伏（１０３，１０４）を生成するための起伏生成器を有する。現行のアプリケーションのグラフィカルな出力に従って、前記起伏が動的に変更され得る、ということが、このように達成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフィカルな表現を表示するための表示スクリーンを有する表示システムであって、
前記表示スクリーンは、起伏によって、ユーザに、触感的な及び／又は視覚的なガイダンスを提供する表示システムにおいて、
前記表示システムは、前記表示スクリーン上に動的に前記起伏を生成するための起伏生成器を有する、表示システム。
【請求項２】
請求項１に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は、電気信号に応じて前記起伏を設けるための圧電材料を有する、表示システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の表示システムであって、
更に、前記起伏生成器から受け取られる電気信号からユーザの発動を検出する、表示システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は、前記表示スクリーンの選択された位置に起伏又は凹みを生成する、表示システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は個々にアドレス可能な起伏素子を有し、各起伏素子は前記表示スクリーンに対して実質的に垂直な方向への変位を生じさせる、表示システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は透明な物質を有し、かつ前記表示スクリーンの前面に位置される、表示システム。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は前記表示スクリーンの背面に配置され、前記表示スクリーンは、前記起伏生成器によって設けられる前記起伏を追従し得る、可撓性のあるディスプレイである、表示システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は、ボタンやスライダのような、予め定められたグラフィカルなオブジェクトのための起伏を自動的に決定し得る、表示システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の表示システムであって、
前記起伏生成器は、触覚フィードバックを提供するために、ユーザの発動に応じて前記起伏の変化を動的に生成する、表示システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の表示システムを有する、データ処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイスクリーンにグラフィカルな表現を表示するための表示スクリーンを有する表示システムであって、前記表示スクリーンは、起伏によって、ユーザに、触感的な及び／又は視覚的なガイダンスを提供する表示システムに関する。
【０００２】
本発明は、更に、上記表示システムを有するデータ処理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
斯様な表示システムの例が、米国特許明細書第６０７２４７５号に開示されている。従来のシステムは３次元に広がるタッチスクリーンを有する。ユーザが前記タッチスクリーンのアクティブな表面領域の上で該ユーザの指を滑らすと、触感のフィードバックが、当該ユーザに、該指の位置についての情報を与える。前記タッチスクリーンの使用は、とりわけ前記ユーザが移動しているとき、又は前記タッチスクリーンが視野外のときに促進される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシステムの問題は、スクリーンレイアウトに関して、該システムが全て同一の設計ルールに従っている非常に制限された範囲のアプリケーションにしか適用され得ないということである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
導入部で規定されたタイプの改善されたシステムを提供することが本発明の目的である。この目的のために、本表示システムは、前記表示スクリーン上に動的に起伏を生成するための起伏生成器を有する。前記起伏が、現行アプリケーションの前記グラフィカルな出力にしたがって動的に変更され得る、ということが達成される。例えば、一方のアプリケーションがスクリーンの上部で触感ガイダンスを要求しても良く、他のアプリケーションがスクリーンの下部で触感ガイダンスを要求しても良い。更に、単一のアプリケーション内で、触感ガイダンスが要望される位置が、実行の最中に変更されても良い。例えば、前記アプリケーションが複数の処理スクリーンを有する場合、第１のスクリーンは、前記スクリーンの上部に触感ガイダンスを要求しても良く、一方第２のスクリーンは、該スクリーンの下部に触感ガイダンスを要求しても良い。前記表示スクリーン上に、起伏を動的に生成するための起伏生成器を備えることにより、触感ガイダンスを備える非常に柔軟なシステムが得られる。
【０００６】
本発明による表示システムの実施例において、前記起伏生成器は、電気信号に応じて前記起伏を設けるための圧電材料を有する。そのような物質は、一般的には、機械的な変形に応じて電気信号を生成するために使用される。しかしながら、逆もまた、これらの物質で達成される。すなわち、前記物質に電気的な信号を供給することで機械的な変形が生じる。代替的に又は追加的に、機械的な変形を生成するための他の手段、例えば、電気機械的構造、形状記憶合金、液だめ、その他が使用されても良い。
【０００７】
本発明による表示システムの実施例は、更に、前記起伏生成器から受け取られる電気信号からユーザの発動を検出する。表示スクリーン上に起伏を生成することは、前記ユーザが前記スクリーンを触る又は押圧することによって、システムと相互に作用し合い得る場合に、特に有益である。タッチスクリーンを作成する様々な技術は良く知られており、例えばコンピュータ、パーソナル・デジタル・アシスタンツ及び携帯電話に広く適用されている。一般に、グラフィカルなディスプレイ、例えばＬＣＤ、は指又はスタイラスによる接触の位置を感知するための感応層と結合されている。本発明の前記起伏生成器は、感応層のようなものとして非常に良く利用されるだろう。前述したように、電気信号に応じて機械的変形を提供するための手段は、更に、しばしば、逆の動作も示す。例えば、圧電材料は、機械的な変形に応じて電気信号を生成する。専用の触感感応層が省略され得る、ということが、このように達成される。
【０００８】
本発明による表示システムの実施例において、前記起伏生成器は、前記表示スクリーンの選択された位置に起伏又は凹みを生成する。そのような隆起又は凹みは、前記スクリーン上で指を滑らした時に容易に感知され、前記ユーザに、スクリーン上のどの領域が目下関連しているのか、例えば接触入力に感応するのか、についての情報を与える。
【０００９】
本発明による表示システムの好適な実施例において、前記起伏生成器は個々にアドレス可能な起伏素子を有し、各起伏素子は前記表示スクリーンに対して実質的に垂直な方向への変位を生じさせる。触感ガイダンスが、特別な位置及び特別な瞬間に提供される、ということが達成される。例えば、圧電素子のマトリクスが備えられても良く、前記スクリーン上の、いかなる希望された位置にでも起伏を生成することができる。前記素子は種々の寸法を有して良いが、望ましくは、それらは、単一のグラフィカルなピクセル、又はグラフィカルなピクセルの小グループ、と同一の大きさを有する。
【００１０】
本発明による表示システムの実施例において、前記起伏生成器は透明な物質を有し、かつ前記表示スクリーンの前面に位置される。前記起伏生成器が実質的に透明な場合、該起伏生成器は、表示スクリーンの前面に都合よく取り付けられ得る。グラフィカルな表現は、透明な物質を通して可視のままである。
【００１１】
本発明による表示システムの代替的な実施例において、前記起伏生成器は前記表示スクリーンの背面に配置され、前記表示スクリーンは、前記起伏生成器によって設けられる前記起伏を追従し得る、可撓性のあるディスプレイである。不透明な物質が、起伏生成器を生成するためのものとして選ばれた場合、該物質は、表示スクリーンの背面に取り付けられるべきである。例えば有機ＬＥＤ又は電子インクに準拠する可撓性のあるディスプレイの出現により、前面においてなお知覚可能な起伏を、前記スクリーンの背面に生成することが可能となる。例えば磁石及びコイルによる電気機械的手段によって起伏が生成される場合、透明な実施が可能であるとは思えない。そのような場合、前記起伏生成器は、表示スクリーンの背面に配置され得る
【００１２】
本発明による表示システムの実施例において、前記起伏生成器は、ボタンやスライダのような、予め定められたグラフィカルなオブジェクトのための起伏を自動的に決定し得る。本発明は、特に、触感ガイダンスとともに、グラフィカルな表現の質を向上させるために有益である。例えば、ボタンのグラフィカルな表現は、該グラフィカルな表現の背面又は前面の隆起（又は凹み）によって強調され得るので、前記ユーザは、周囲とは異なるものとして、実際に、前記ボタンを感知することができる。一般的には、前記強調は、前記グラフィカルな表現を生成するソフトウェア・アプリケーションよって生成され得る。しかしながら、本発明による表示システムの本実施例は、ボタン及びスライダのような、予め定められたグラフィカルなユーザインタフェース（ＧＵＩ）オブジェクトを認識できる。そのようなアーキテクチャは、独立したＧＵＩコンポーネント、例えばＸ−Ｗｉｎｄｏｗｓ端末に、容易に統合される。現在では、グラフィカルなオペレーティング・システムは、ほとんど常に、予め規定されたグラフィカル・オブジェクトを有する独立したレイヤを有し、その外観は、アプリケーションによって幾らか拡張されても良いが、その動作は予め規定されている。そのようなＧＵＩオブジェクトの規定は、適切な触感ガイダンスの規定で拡張されても良い。
【００１３】
本発明による表示システムの実施例において、前記起伏生成器は、触覚フィードバックを提供するために、ユーザの発動に応じて前記起伏の変化を動的に生成する。触感ガイダンスと触感フィードバックとの差異に留意されたい。触感ガイダンスは、（本グラフィカルな表現に関しては）静的であり、一方、触感フィードバックは、ユーザの発動に応じて動的である。例えば、物理的な押しボタンは、初期段階では、ユーザが該押しボタンを押圧することに抵抗する。前記用いた力が閾値を超えたとき、前記ボタンは作動し、前記ユーザは、該ボタンが実際に押圧されたことを確認するスナップアクションを感じる。ＧＵＩでは、このスナップアクションは、しばしば、前記グラフィカルな表現を変更することにより、及び、時にはカチッという音又はビープ音により擬態される。本実施例では、前記擬態は、現実の触感フィードバックで更に向上させられ得る。例えば、前記ユーザが、十分な力でグラフィカルなボタンを押圧した場合、初めの隆起は突然取り去られ、又は凹みに変換さえされても良く、該ボタンが押圧されたという明確なしるしを該ユーザに与えるだろう。高度な実施例においては、前記ユーザは、スライダ・コントロールに沿ってスライダ・ボタンを押すことさえも可能である。この目的のために、前記表示システムは、ユーザの指が、スライダ・ボタン及び該スライダボタンの周囲の一部分、の両者を押圧することを検出し、前記隆起を、該指から、該ユーザの指が前記スライダ・ボタンの周囲を触れている場所の反対側へずらすことによって応答する。前記ユーザは、該ユーザの指を、単に引っ込めること、又は前記隆起の移動を追跡することにより、前記ボタンを滑らし続けることができる。
【００１４】
本発明は、特に、システムとのユーザ相互作用のために接触入力を使用するデータ処理装置、例えばＰＤＡ、携帯電話、その他、に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の、これらの及び他の観点は、非制限的な例による、以下に述べられる実施例を参照することで明らかであり、以下に述べられる実施例で説明されるだろう。
【００１６】
理解の一貫と容易とのために、同一の参照符号は、異なる図において、同一の又は類似の機能を提供する部分として使用される。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明によるデータ処理システムの実施例としての、パーソナルデジタルアシスタント１００の概略図を示す。ＰＤＡ１００は、接触感応型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である表示スクリーン１０１を有し、グラフィカルな表現を表示すること、及びユーザによる接触入力を感知することが可能である。ＰＤＡ１００は、更に、例えば予定表、計算機、住所録、及びノードパッドというような定期的に使用されるアプリケーションを起動するためのハードウェア押しボタンを有する。表示スクリーン１０１上に、現在表示されている前記グラフィカルな表現は、メッセージ「継続しますか？」及び、それぞれ、その時の処理を継続する又は取り消すための２つのソフト・ボタン１０３及び１０４を有する。２つのボタン１０３及び１０４は、表示スクリーン１０１から隆起しており、該ボタンのグラフィカルな表現と同一の空間を占める位置における起伏生成器によって生成される起伏によって生じる。この結果、前記ユーザは、該スクリーン上で該ユーザの指を滑らす最中、前記ボタンの存在を感じることができるので、該ユーザは前記スクリーンを操作する間、該スクリーンを注視する必要がない。これは、暗い場所、又はマルチタスク設定において非常に便利である。望ましくは、ユーザが、前記ボタンの１つを偶然に作動することなしに、該ユーザの指で該ボタンを素早く探すことができるように、当該ボタンは当該ユーザによって用いられる力が、ある閾値を超えた場合に作動させられるのみである。
【００１８】
図２は、本発明による起伏生成器を有する表示スクリーンの断面を概略的に示す。前記表示スクリーンは、従来型であるＬＣＤディスプレイ２０１を有する。前記表示スクリーンの上部は、前記起伏生成器を構成する透明な圧電素子の層２０２を有する。各素子は、いかなる所望の位置にでも起伏を生成するために、分離して配置され得る。ボタン１０３及び１０４に対応する隆起は、側面視点による図２において描写されている。各ボタンの幅は、４つの隆起素子に対応し、各ボタンの高さは、例えば、２つの隆起している素子に対応しても良い。代替的な実施例では、前記素子は、より大きく又はより小さくすることができ、前記システムの精巧さに依存し得る。理想的な場合では、前記素子は、個々のグラフィカル・ピクセルに一致する。ボタン１０３及び１０４の前記グラフィカルな表現は、透明層２０２を介して視認し得る。層２０２の光学的な反射のために、前記グラフィカルな表現は、わずかに変形されるかもしれないが、これは、該ボタンを、例えば拡大効果を通じて、より目立たせるという具合に、利点に変えられ得る。前記隆起は、該隆起を生じさせるために、対応する位置において、前記起伏素子を活性化することによって、または、全ての対応しない位置において、相補的に凹みを生成すること、例えば、該対応しない素子に逆の信号を供給することにより、完成されるだろう。また、前記２つのアプローチの組合せが使用されても良い。
【００１９】
図３は、本発明による起伏生成器を有する代替的な表示スクリーンの断面を概略的に示す。この代替的な実施例では、起伏生成器３０２は、表示スクリーン３０１の背面に配置される。表示スクリーン３０１は可撓性のあるディスプレイでなければならず、起伏生成器３０２によって生成される起伏の周囲で曲げられ得る。起伏生成器３０２は、この場合、透明である必要はなく、したがって、該起伏生成器は、例えば、不透明の圧電材料、又は前記起伏を生じさせるために表示スクリーン３０１の背面に向かってピンを駆動する電気機械的な部品で造られても良い。
【００２０】
図４は、触感フィードバック能力を有する起伏生成器を有する表示スクリーンを概略的に示す。この図は図２と同様の状況を示すが、ここでは、ボタン１０４’はユーザの指４０１によって凹まされている。初めに、ユーザの指４０１がボタン１０４’に軽く触れた瞬間は、前記隆起は維持される。前記ユーザの指によって用いられる力がある閾値を超えた場合にのみ、前記隆起は取り消され、又は凹みに変換さえされ、前記ボタンが現実に押圧されたということを該ユーザに知らせるスナップ感覚を与える。そのような目的のために、前記起伏生成器及びグラフィカルなボタンを生成するインタラクティブなアプリケーションは、前記ユーザが用いる力が前記閾値を超えることを、通知できるようにされるべきである。ボタン１０４’が実際に駆動される場合、すなわち、前記用いられた力が予め定められた閾値を超えた場合、前記アプリケーションは、現行の処理を取り消すだけだろう。前述したように、前記圧電層は、接触感知層として追加的に使用され得る。ユーザの指４０１の前記初期接触は、ボタン１０４’の凹みを生じさせる、言い換えると、前記圧電材料によって生成される小さな電圧を生じさせる。前記小さな電圧は、前記隆起を生成するために前記ボタンに供給される電圧の反対である。前記ボタンに供給される後者の電圧は、抵抗を生成するために維持され、又は一時的に増大さえされても良く、そして、前記用いられた力が前記予め定められた閾値を超えた時に、突然、低くされ、取り除かれ、又は反転さえされる。以上の動作は、ハードウェア式押しボタンを操作する感覚に似ているスナップアクションを生じさせる。
【００２１】
高度な実施例では、トグル式押しボタン（典型的には、オン／オフボタン）は、前記ユーザの指から解放されたれた後、低い位置（オン状態を表現している）に留まるように、又は高い位置（オフ状態を表現している）に戻るように、グラフィカルボタンを制御することによって、擬態されても良い。前記低い位置は、中立の位置よりも低いか又はそれと等しければよく、前記高い位置は、中立の位置と等しいか又はそれよりも高ければよい。これらの異なる位置は、全て正、又は正及び負の電圧の両者、のいずれかという、種々の電圧レベルを供給することによって達成されるだろう。例えば、中間の正電圧が中立の位置を生成するために使用され、零電圧が凹みを生成するために使用されても良い。代替的に、前記中立の位置が零電圧に対応し、凹みが負の電圧に対応しても良い。
【００２２】
図５は、触感フィードバック能力を有する起伏生成器を有する他の表示スクリーンを概略的に示す。図は、スライダ・コントロール５０２に沿って、スライダ・ボタン５０１を進ませるユーザの指４０１を示す。スライダ・コントロール５０２は、長方形の凹み領域によって表現されており、スライダ・ボタン５０１は、前記スライダ・コントロールに沿う適当な位置に、隆起によって表現されている。スライダ・ボタン５０１を、表示スクリーン２０１に対し垂直の方向へ押圧すること自体は、何の効果、少なくとも、スライダ・コントロールにより調節されるべき変化対象の何の変更も有しない。それは、例えば、調節の確認として解釈され得る。実際の調節は、スライダ・ボタン５０１上及びスライダ・コントロール５０２上の両者において、ユーザの指４０１の接触を検出することによって達成される。前記ユーザの指４０１の接触は、前記システムによって、反対方向、すなわち図５の左方向、へのスライダ・ボタン５０１を押すことの要望として解釈される。起伏生成器２０２は、スライダ・ボタン５０１に対応する隆起を、予め定められた距離分左へ再配置することによって反応し、当該距離は、更に、用いられる力に依存させ得る。したがって、前記ユーザは、スライダ・ボタンを調節することを止めるために該ユーザの指を離しても良く、又は、該ユーザの指を左に滑らすことによって、前記隆起の移動を追従しても良い。結局、前記スライダ・ボタンがスライダ・コントロールの端に到達した場合、起伏生成器２０２は、前記隆起を、それ以上全く動かさないこと、したがって現行の位置に該隆起を維持すること、によって、前記ユーザに、前記スライダ・ボタンがスライダ・コントロールの端に到達した事を通知しても良い。前記ユーザは、該ユーザの指４０１を、ボタン５０１の他端、及び同時にスライダ・コントロール５０２の端又は該端の向こう側の「中立」の領域に置くことにより、スライダ・ボタン５０１を再び元の方に移動することができる。高度な実施例では、起伏生成器２０２は、表示スクリーン２０１に対して垂直でない方向の、前記ユーザによって用いられた力の成分を検出することが可能である。そのような場合には、ユーザにとって、スライダ・ボタン５０１及びスライダ・コントロール５０２の一部に、同時に触れる必要はなく、したがって、前記ユーザは、表示スクリーン２０１に対して垂直でない方向に、スライダ・ボタン５０１に対抗して単に押圧することにより、スライダ・ボタン５０１を押すことができる。
【００２３】
要約すれば、本発明は、グラフィカルな表現を表示するための表示スクリーンを有する表示システムに関する。前記表示スクリーンの前記表面は、触感的な、及び／又は視覚的なガイダンスを前記ユーザに提供するための起伏を有する。本発明による前記表示システムは、前記表示スクリーン上に、動的に前記起伏を生成するための起伏生成器を有する。前記現行のアプリケーションのグラフィカルな出力に従って、前記起伏が動的に変更され得る、ということが、このように達成される。
【００２４】
本発明は、特定の実例となる実施例に関して説明されたが、変形及び変更は、本発明の概念の範囲において可能である。例えば、前記起伏生成器は、いなかる接触制御のためのサポートもなく、したがって、単に視覚的、及び／又は触感的なガイダンスのために、装置に供給されても良い。代替的に、個別の接触感応層が接触検出機能専用とされて供給され、一方、前記起伏生成器は起伏の生成専用とされても良い。
【００２５】
「有する」なる語は、請求項に列記された要素及びステップ以外の、要素及びステップの存在を排除しない。請求項において、括弧で括られたいかなる参照符号も、該請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェアによって、及び適当なプログラミングされたコンピュータによって実現され得る。幾つかの手段を列挙している「物」の請求項では、該手段の幾つかは、ハードウェアの全く同一の部材によって実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明によるデータ処理システムの実施例としてのパーソナルデジタルアシスタントの概略図である。
【図２】図２は、本発明による起伏生成器を有する表示スクリーンの断面を概略的に示す図である。
【図３】図３は、本発明による起伏生成器を有する代替的な表示スクリーンの断面を概略的に示す図である。
【図４】図４は、触感フィードバック能力を有する起伏生成器を有する表示スクリーンを概略的に示す図である。
【図５】図５は、触感フィードバック能力を有する起伏生成器を有する他の表示スクリーンを概略的に示す図である。
【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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【国際調査報告】
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