(57)【要約】【課題】アレイ式触覚フィードバックのタッチパネルの提供。【解決手段】本アレイ式触覚フィードバックのタッチパネルは、タッチコントロールユニット、中央処理装置、発振ユニット及び表示ユニットを包含し、且つ振動ユニットは複数の薄型化された振動器を有し、表示ユニットがタッチコントロール画面を表示する時、且つタッチコントロール手段がタッチコントロールユニット上でタッチコントロールを実行する時、タッチコントロールユニットがタッチコントロール時の動作軌跡を記録し並びに中央処理装置に伝送し、続いて、発振ユニットが該動作軌跡を受信し、動作軌跡の対応位置下の各振動器を駆動して振動を発生させ、これにより、タッチコントロール時に、タッチコントロール手段のタッチコントロール点部分より局部触覚フィードバックを発生し、並びにタッチコントロール手段の動作軌跡に基づき、順に触覚フィードバックの効果を発生する。【選択図】図１
2011008749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、
タッチコントロール手段がタッチコントロールする時の動作軌跡を記録するタッチコントロールユニットと、
該タッチコントロールユニットと電気的に接続され、並びに該動作軌跡を受信する中央処理装置と、
複数の薄型化された振動器を具え、該動作軌跡上のこれら振動器を駆動して振動させる振動ユニットと、
タッチコントロール画面を表示する表示ユニットと、
を包含することを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該タッチコントロールユニットは、該タッチコントロール手段によるタッチコントロールに供されるタッチパネルと、該タッチコントロール手段の該動作軌跡を計算するタッチコントロール駆動素子を具備することを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項３】
請求項２記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該タッチコントロール駆動素子は単点タッチコントロールの該動作軌跡或いは多点タッチコントロールの該動作軌跡を計算することを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項４】
請求項２記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該タッチパネルは抵抗膜式タッチパネル、静電容量式タッチパネル、赤外線式タッチパネル、光学式タッチパネル或いは超音波式タッチパネルのいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項５】
請求項２記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該タッチコントロール駆動素子は該中央処理装置と電気的に接続された集積回路、該中央処理装置内に記録されたファームウエア、該中央処理装置に読み取られ並びに演算されるソフトウエア、或いはアクティブ素子とパッシブ素子で構成された電子回路のいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項６】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該表示ユニットは、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ねじれネマティック型（ＴＮ）液晶ディスプレイ、垂直配向（ＶＡ）液晶ディスプレイ、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）液晶ディスプレイ、パターン化垂直配向（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；ＰＶＡ）液晶ディスプレイ、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）液晶ディスプレイ、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶ディスプレイ、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｅｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、アクティブマトリクス型有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、パッシブマトリクス型有機発光ダイオード（ＰＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、表面伝導型電子放出（ＳＥＤ）ディスプレイ或いは電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）或いは電子ペーパー（Ｅ−Ｐａｐｅｒ）のいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項７】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は該表示ユニットの底面に設置され、該タッチコントロールユニットが該表示ユニットの上面に設置されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項８】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は該表示ユニットと該タッチコントロールユニットの間に設置されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項９】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は該タッチコントロールユニットの上面に設置され、該タッチコントロールユニットが該表示ユニットの上面に設置されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１０】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は透光性のプラスチック材料に導電材料を結合して形成されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１１】
請求項１０記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料は、不純物ドープ酸化物、二元化合物、三元化合物で構成されたｎ型導電プラスチック薄膜群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１２】
請求項１１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化アンチモン錫（ＡＴＯ）で構成された不純物ドープ酸化物群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１３】
請求項１１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料は二酸化錫と酸化インジウムの混合物（ＳｎＯ2 ＋Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛と二酸化錫の混合物（ＺｎＯ＋ＳｎＯ2 ）、或いは酸化亜鉛と酸化インジウムの混合物（ＺｎＯ＋Ｉｎ2 Ｏ3 ）で構成された二元化合物群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１４】
請求項１１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料は、酸化カドミウム錫（Ｃｄ2 ＳｎＯ4 、ＣｄＳｎＯ3 ）、酸化カドミウムインジウム（ＣｄＩＮ2 Ｏ4 ）、酸化亜鉛インジウムと酸化マグネシウムインジウムの混合物（Ｚｎ2 Ｉｎ2 Ｏ5 ＋ＭｇＩｎ2 Ｏ4 ）、酸化亜鉛インジウムと酸化インジウム錫の混合物（Ｚｎ2 Ｉｎ2Ｏ5 ＋Ｉｎ4 Ｓｎ3 Ｏ12、ＺｎＳｎＯ3 ＋Ｉｎ4 Ｓｎ3 Ｏ12）からなる三元化合物群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１５】
請求項１０記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料は一価と三価の正の金属イオンが構成する結晶構造の酸化物（ＡＭＯ2 ）からなるｐ型導電プラスチック薄膜群から選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１６】
請求項１５記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該一価の正の金属イオンはリチウム、銅、或いは銀で構成された群から選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１７】
請求項１５記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該三価の正の金属イオンはアルミニウム、ガリウム、或いはインジウムで構成された群から選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１８】
請求項１０記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料は３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、或いはポリピロール（Ｐｏｌｙ  Ｐｙｒｒｏｌｅ）で構成された共役導電性高分子群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項１９】
請求項１８記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料はポリアセチレンで構成された脂肪族線形共役導電性高分子群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２０】
請求項１８記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料はポリアニリンで構成された芳香族線形共役導電性高分子群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２１】
請求項１８記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料はポリピロールで構成された芳香族複素環高分子群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２２】
請求項１０記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該導電材料はカーボンナノチューブとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２３】
請求項２２記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該カーボンナノチューブはシングルウォールナノチューブ、マルチウォールナノチューブのいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２４】
請求項１０記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該プラスチック材料は、フッ素含有高分子ポリマー、フッ化エチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフロライド、シリコン、窒化シリコン、テフロン（登録商標）、ポリイミドホトレジスト(Polyimide Photo Resist)、樹脂、プラスチック、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、或いはその混合物のプラスチックポリマーのいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２５】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は圧電アクチュエータ、圧電モータ、超音波モータ、エレクトレット、或いは薄型化された振動器のいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２６】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器はマトリクス配列或いはアレイ配列されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２７】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は矩形、円形、平行四辺形、菱形、長方形、正方形、六角形、多角形で構成された幾何形状群より選択されることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２８】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットのこれら振動器は同じサイズ或いは異なるサイズとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項２９】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動ユニットにこれら振動器を駆動する振動駆動素子が設けられたことを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項３０】
請求項２９記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該振動駆動素子は、該中央処理装置と電気的に接続された集積回路、該中央処理装置内に記録されたファームウエア、該中央処理装置に読み取られ並びに演算されるソフトウエア、或いはアクティブ素子とパッシブ素子で構成された電子回路のいずれかとされることを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項３１】
請求項１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該タッチパネルは、以下のステップ、すなわち、
該タッチコントロール手段がタッチコントロールユニットにおいてタッチコントロール動作を実行するステップ、
該タッチコントロールユニットが該タッチコントロール手段の動作軌跡を記録し並びに該中央処理装置に伝送するステップ、
該中央処理装置が該動作軌跡の通過するこれら振動器を計算するステップ、
該振動ユニットが該振動器を駆動して該タッチコントロール手段の接触後に振動を発生させるステップ、
以上により触覚フィードバックを実行することを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【請求項３２】
請求項３１記載のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルにおいて、該中央処理装置が該動作軌跡の通過するこれら振動器を計算するステップは、
該中央処理装置が該動作軌跡を計算して該タッチコントロール手段が振動中の振動器から離れたと判断するステップ、
該振動ユニットは該タッチコントロール手段が離れたと判断された振動器の振動を停止するステップ、
を包含することを特徴とする、アレイ式触覚フィードバックのタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のタッチパネル、特に一種のタッチコントロール軌跡に対応して触覚フィードバックを発生するアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルを指す。
【背景技術】
【０００２】
現行のタッチコントロール技術の改良は大きく二種類に分けられ、その一つはタッチパネル自身の検出媒体の変化、例えば抵抗膜式、静電容量式等であり、もう一つは操作上の変化、例えば単一点タッチコントロールから多点タッチコントロールへの変化である。
【０００３】
如何にしてタッチコントロール時の操作をパーソナライズし、使用者がタッチコントロール時に明確に真実性のあるタッチコントロール感覚、すなわち、触覚フィードバックを得られるようにするかは、使用者にとって、最も重要である。
【０００４】
これにより、多くのタッチパネルはタッチコントロール手段、例えば手指、スタイラスペン等が接触する時、対応するサウンドエフェクトを発生し、音声の方式でタッチコントロール過程を使用者にフィードバックする。
【０００５】
別のよく目にするフィードバック技術として、振動の利用があり、多くの電子製品、例えば携帯電話、ＰＤＡ等には、本体にマイクロモータが取り付けられており、タッチコントロール手段がタッチパネルに接触した後、マイクロモータが振動を発生し、このようなタッチコントロール時に振動フィードバックを発生する方式は、触覚フィードバック或いはタッチコントロールフィードバックと称される。
【０００６】
しかし、マイクロモータを通して触覚フィードバックの効果を達成することはできるが、マイクロモータは伝統的なモータの構造に属し、このため、消費電力が高く、起動電流が大きく、長時間の作動で熱を発生しやすく、体積の縮小程度が有限である。
【０００７】
圧電材料の進歩に伴い、圧電材料で製造されたアクチュエータは、体積或いは厚みのいずれにおいても相当な微小化を達成でき、圧電アクチュエータ、圧電モータなどがある。そのうち、圧電効果には二種類があり、それは圧電正効果（ｄｉｒｅｃｔ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）と圧電逆効果（ｃｏｎｖｅｒｓｅｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ）である。圧電体に対して圧力を印加すると、圧電体内の双極子モーメントが材質の圧縮に伴い短くなり、この時、圧電体内はこのような傾向に抵抗して、電圧を発生して原状態を保持する、これが圧電正効果と称される。反対に、圧電体が電場作用を受ける時、双極子モーメントは引き伸ばされ、圧電体が電場方向に伸長し、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、これが圧電逆効果と称される。上述した圧電アクチュエータ、圧電モータ等は、圧電逆効果とされ、振動等の機械エネルギーを発生できる。
【０００８】
圧電アクチュエータは応用上、一般に二つのタイプに分けられる。
【０００９】
第１のタイプは圧電素子の圧電縦効果と圧電横効果を利用した単純線形変位型で、その作動はマイクロ／ナノメータレベルの微動能力を具えた線形モータと見なすことができ、その構造は単層素子、積層素子と管状素子等を包含する。
【００１０】
第２のタイプは比較的大きな変位を発生可能な複合湾曲変位型で、一般には圧電素子とその他の弾性材料で構成され、その種類はユニモルフ（Ｕｎｉｍｏｒｐｈ）、バイモルフ（Ｂｉｍｏｒｐｈ）等がある。
【００１１】
単層型圧電素子の構造は簡単であるが、変位量は非常に小さい。一般に単層型圧電素子の厚さは約０．１〜１ｍｍであり、発生可能な変位量は約１００ｎｍである。
【００１２】
近年、マイクロエレクトロマシンシステム(Micro-Electro-Mechanical System)の微細加工技術の発展に伴い、圧電材料が薄膜化され、その応答周波数は１００ＭＨｚから数ＧＨｚにも及ぶようになった。単層型圧電素子の駆動方式は圧電素子の厚み方向に電圧を印加し、材料内部に電荷分極或いは分極を発生させ、これにより伸縮変形を発生させる。分極の過程で、類似電荷がキャパシタに累積し、これにより圧電素子はまたキャパシタの性質も有する。
【００１３】
積層型圧電素子は基本的には単層型圧電素子を積層して構成され、各層間は薄膜で絶縁され、一般に層数は数十から数百層とされ、これにより単層型圧電素子よりも大きな変位量を得られ、変位量は数μｍから数十μｍとされ、固有周波数は数ＫＨｚから数１０ＫＨｚであり。エネルギー変換効率は、積層形が単層形圧電素子よりも高い。各単層型圧電素子の間は電極で離間され、並びに各単層型圧電素子の分極方向は隣り合う単層型圧電素子の分極方向と反対であり、これにより、機械構造上は直列接続形式に属するが、電気特性上は並列接続形式に属する。その駆動方式は、各単層型圧電素子に同時に電圧を印加し、それに分極方向に変位を発生させる。
【００１４】
特許文献１は一種の触覚フィードバック（Ｔａｃｔｉｌｅ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）の技術を提供し、それは圧電セラミック素子を機械入力設備（例えば機械式スイッチ）と非機械入力設備（例えばタブレット）の底に取り付け、物体が接触し並びにタッチコントロールが実行される時、該圧電セラミック素子が振動を発生する。
【００１５】
特許文献２においては、電気音声トランスデューサがタッチパネルの底に取り付けられ、タッチコントロール手段が該タッチパネルの特定エリアに接触すると、電気音声トランスデューサが振動を発生する。
【００１６】
特許文献３においては、複数の圧電アクチュエータがタッチパネルと液晶パネルの間に取り付けられ、且つ四つの側辺に位置し、タッチコントロール動作が発生した時、いずれかの圧電アクチュエータが振動を発生する。
【００１７】
及び、特許文献４においては、複数の振動応用部が設けられ、且つタッチパネルと液晶パネルの間に取り付けられ、タッチコントロール動作が発生した時、いずれかの振動応用部が振動を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許公告第７３３６２６０号
【特許文献２】米国特許公開第２００７００２４５９３号
【特許文献３】米国特許公開第２００７００８０９５１号
【特許文献４】米国特許公開第２００８０１２２３１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述の各特許文献に記載の発明は、タッチコントロール時に触覚フィードバックを発生するものの、これらの技術において、タッチコントロール動作発生後、全ての振動発生用の振動装置（例えば上記特許文献１の圧電セラミック素子、特許文献２の電気音声トランスデューサ、特許文献３の圧電アクチュエータ）が振動する時、いずれも全体のタッチパネルを振動伝達エリアとなし、言い換えると、現在のタッチコントロール操作は、すでに単一点タッチコントロールから多点タッチコントロールへと進歩しており、これにより、上述のこれらの特許文献は、触覚フィードバック時に、各一つのタッチコントロール点（或いは接触点、又はタッチコントロール手段のタッチパネルにおける接触位置と解釈できる）に対して単独の触覚フィードバックを実行できず、このため、いくつタッチコントロール点があろうと、触覚フィードバックを発生する時には、全体のタッチパネルが振動を発生し、且つ同じ振動源とされるために、触覚フィードバックの真実性を向上できない。
【００２０】
このほか、上述のこれらの特許文献に記載の発明は、不透光の振動装置が液晶パネルを遮蔽してしまうのを防止するため、振動装置をタッチパネル、液晶パネルの周辺に設置するか、或いは液晶パネルの底部に設置する必要があり、このため、振動装置の発生する振動はタッチパネル、液晶パネルを通し、さらに手、スタイラスペン等のタッチコントロール手段より受け取られ、この振動の効果が大幅にダウンし、触覚フィードバックの感受性が低下した。
【００２１】
上述の従来の技術の欠点を鑑み、本発明者は研究を重ね、並びにこの技術の分野における長年の事業経験に基づき、遂に一種の斬新なアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルを設計した。
【００２２】
本発明の一つの目的は、タッチコントロール手段の接触の位置により、局部触覚フィードバックを発生することができるアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルを提供することにある。
【００２３】
本発明の一つの目的は、タッチコントロール手段の動作軌跡により、順に触覚フィードバックを発生できるアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルを提供することにある。
【００２４】
本発明の一つの目的は、触覚フィードバックの振動効果をアップできるアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルを提供することにある。
【００２５】
本発明の一つの目的は、透光振動ユニットを具えたアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上述の目的を達成するため、本発明のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルは、  タッチコントロールユニットであって、タッチコントロール手段によるタッチコントロール操作に供されるタッチパネルと、該タッチパネルに電気的に接続されたタッチコントロール駆動素子を有し、該タッチコントロール駆動素子は該タッチコントロール手段の動作軌跡を計算する、上記タッチコントロールユニットと、
中央処理装置であって、該動作軌跡を受信し、並びに表示ユニットと該タッチコントロールユニットにそれぞれ電気的に接続された、上記中央処理装置と、
振動ユニットであって、複数の薄型の振動器と、これら振動器を駆動して振動を発生させる振動駆動素子とを具えた、上記振動ユニットと、
表示ユニットであって、タッチコントロール画面を表示するのに用いられる、上記表示ユニットと、
を包含する。
【００２７】
また、該タッチパネルは該表示ユニットの上面に重畳するように設けられ、すなわち該振動ユニットのこれら振動器は該タッチパネルの上面、該表示ユニットの底面、或いは該タッチパネルと該表示ユニットの間に設けられ得る。
【００２８】
これにより、該タッチコントロール手段が該タッチコントロールユニットの該タッチパネル上でタッチコントロール動作を実行する時、該タッチコントロール駆動素子が該タッチコントロール手段の該動作軌跡を記録し、並びに該動作軌跡を該中央処理装置に伝送し、また、該中央処理装置が該タッチコントロール手段のタッチコントロール動作時に、該動作軌跡に対応する該振動ユニットのこれら振動器を計算し、すなわち、該振動ユニットのこれら振動器に、該タッチコントロール手段の接触後に振動を発生させる。
【００２９】
言い換えると、該タッチコントロール手段が該タッチパネルに接触する時、そのタッチコントロール表示部に該振動ユニットが設けられ、これにより、タッチコントロール点の位置に対応するこれら振動器が振動を発生し、その他の位置の振動器は振動を発生せず、該タッチコントロール手段が該タッチパネル上を移動する時、これら振動器は該タッチコントロール手段の移動に伴い振動を発生し、触覚フィードバック（或いはタッチコントロールフィードバックと称される）を形成し、また、該タッチコントロール手段が離れる時に振動を停止する。
【００３０】
このほか、本発明のいわゆるタッチコントロール手段は、実際の応用上は、人の手指、タッチコントロール専用のスタイラスペン或いは一般にタッチコントロールに使用可能な物体とされる。及び、本発明の動作軌跡は単点或いは多点タッチコントロールでの動作軌跡に限定されない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルは、タッチコントロールユニット、中央処理装置、発振ユニット及び表示ユニットを包含し、且つ振動ユニットは複数の薄型化された振動器を有し、表示ユニットがタッチコントロール画面を表示する時、且つタッチコントロール手段がタッチコントロールユニット上でタッチコントロールを実行する時、タッチコントロールユニットがタッチコントロール時の動作軌跡を記録し並びに中央処理装置に伝送し、続いて、発振ユニットが該動作軌跡を受信し、動作軌跡の対応位置下の各振動器を駆動して振動を発生させ、これにより、タッチコントロール時に、タッチコントロール手段のタッチコントロール点部分より局部触覚フィードバックを発生し、並びにタッチコントロール手段の動作軌跡に基づき、順に触覚フィードバックの効果を発生する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の好ましい実施例のブロック図一である。
【図２】本発明の好ましい実施例のブロック図二である。
【図３】本発明の好ましい実施例の立体図である。
【図４】本発明の好ましい実施例の立体分解図である。
【図５】本発明の好ましい実施例の部分分解図である。
【図６】本発明の好ましい実施例のフローチャートである。
【図７】本発明の好ましい実施例の動作表示図である。
【図８】本発明の別の好ましい実施例の立体図である。
【図９】本発明のまた別の好ましい実施例の立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１から図５を参照されたい。これらの図は本発明の好ましい実施例のブロック図一、二、立体図、立体分解図、及び部分分解図である。図示されるように、本発明のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルは、タッチコントロールユニット１、振動ユニット２、中央処理装置３、及び表示ユニット４で構成されている。
【００３４】
該タッチコントロールユニット１は、タッチパネル１２を具え、該タッチパネル１２は抵抗膜式タッチパネル、静電容量式タッチパネル、赤外線式タッチパネル、光学式タッチパネル或いは超音波式タッチパネルのいずれかとされる。該タッチコントロールユニット１には更にタッチコントロール駆動素子１１が設けられ、該タッチコントロール駆動素子１１は該タッチパネル１２と電気的に接続され、並びにタッチコントロール手段が該タッチパネル１２においてタッチコントロールする時の動作軌跡を計算或いは記録する。
【００３５】
該振動ユニット２は複数の薄型化された振動器２１と、これら振動器２１を駆動する振動駆動素子２２を具え、これら振動器２１は本実施例では圧電アクチュエータを以て説明される。各振動器２１は二つの圧電片が積層され、上層の圧電片の間は電気的に接続され、下層の圧電片の間も電気的に接続され、該上層の圧電片と下層の圧電片の電気的接続方式は直列接続、並列接続、直列並列接続等の電子回路素子に常用される接続方式とされる。更に該振動駆動素子２２が上層の圧電片と下層の圧電片にそれぞれ電気的に接続される。本実施例中の該振動駆動素子２２はプラス極が上層圧電片に接続され、マイナス極が下層圧電片に接続されているが、実際の実施態様はこれに限定されず、プラス極、マイナス極で該振動駆動素子２２の異なる接続端での定性接続の方式を説明するために例示した。
【００３６】
圧電片が電場作用を受ける時、例えば、該振動駆動素子２２が弦波信号或いは高低振動を具えた電気信号を発生すると、双極子モーメントは引き伸ばされ、圧電片が電場方向に伸長し、すなわち電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、振動を発生し。振動器２１はその他の例えば圧電モータ、超音波モータ、エレクトレット或いは関係する薄型化された振動器のいずれかとされ得る。またこれら振動器２１が該装置に設置される時、それは該表示ユニット４の底面に設置されるか、或いは該表示ユニット４と該タッチコントロールユニット１の間に設置されるか、或いは該タッチコントロールユニット１の上面に設置され、且つこれら振動器２１はマトリクス式配列されるか或いはアレイ式配列され、上述の装置ユニット中に設置される。このほか、これら振動器２１は同じ或いは異なるサイズとされ得るほか、外観形状は、矩形、円形、平行四辺形、菱形、長方形、正方形、六角形、多角形で構成された幾何形状のいずれかとされる。
【００３７】
該表示ユニット４は所定のタッチコントロール画面を表示するのに用いられ、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ねじれネマティック型（ＴＮ）液晶ディスプレイ、垂直配向（ＶＡ）液晶ディスプレイ、マルチドメイン垂直配向（ＭＶＡ）液晶ディスプレイ、パターン化垂直配向（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；ＰＶＡ）液晶ディスプレイ、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）液晶ディスプレイ、ＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶ディスプレイ、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｅｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、アクティブマトリクス型有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、パッシブマトリクス型有機発光ダイオード（ＰＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、表面伝導型電子放出（ＳＥＤ）ディスプレイ或いは電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）或いは電子ペーパー（Ｅ−Ｐａｐｅｒ）のいずれかとされ、所定のタッチコントロール画面を表示するのに用いられる。
【００３８】
該中央処理装置３は該表示ユニット４、該タッチコントロールユニット１に電気的に接続され、並びに該動作軌跡を受信する。また該中央処理装置３は該振動ユニット２の該振動駆動素子２２に電気的に接続されている。
【００３９】
このほか、上述の該タッチコントロール駆動素子１１と該振動駆動素子２２は、その実際の実施の態様が、該中央処理装置３と電気的に接続された集積回路形式とされるか、或いは該中央処理装置３内に記録されたファームウエア形式とされるか、或いは該中央処理装置３により読み取られ並びに演算されるソフトウエア形式とされるか、或いはアクティブ素子とパッシブ素子で構成された電子回路形式とされる。
【００４０】
該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２上でタッチコントロールを実行する時、該タッチコントロール駆動素子１１は該タッチコントロール手段の動作軌跡を計算或いは記録し、該動作軌跡は単点接触（例えばスタイラスペン或いは手指単点接触）、多点接触（例えば複数の手指の同時接触）、単点連続移動或いは多点の各自移動等とされる。
【００４１】
続いて、該中央処理装置３は該動作軌跡を受け取り、並びに該動作軌跡により対応する振動器２１を探し出し、並びに該振動駆動素子２２にこの対応する振動器２１を駆動して振動を発生させる。例えば、該動作軌跡が単点接触の時、該タッチコントロール駆動素子１１はその接触点の位置を探し出し、該動作軌跡（単点未動作）を発生して該中央処理装置３に送り、これを受けて該中央処理装置３が該タッチコントロール点の位置により、該位置に対応する該振動器２１を探し出し、続いて、該振動駆動素子２２に該振動器２１を駆動させ該振動器２１を振動させる。この時、該タッチパネル１２は該タッチコントロール点の位置で局部エリアの触覚フィードバック（或いはタッチコントロールフィードバックと称される）を形成し、単一のタッチコントロール点は単一の該振動器２１の振動に対応し、その他の該振動器２１は振動を発生しない。
【００４２】
さらに、該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２に接触し、並びに上述の局部エリアの触覚フィードバックを発生した後、該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２上で続けて移動した場合、該タッチコントロール駆動素子１１は連続して該動作軌跡を発生し、並びに中央処理装置３が該動作軌跡に対応する該振動器２１を探し出し、振動駆動素子２２が順に該振動器２１を振動させる。
【００４３】
上述の過程中、該タッチコントロール手段がもとの位置を離れる時、該タッチパネル１２上の移動であっても、或いは該タッチパネル１２からの乖離であっても、振動していた振動器２１は振動を停止するか、或いは、タッチコントロール手段の移動の過程中、これら振動器２１はタッチコントロール手段の距離により、振動力の大きさを変化し、該タッチコントロール手段と振動中の該振動器２１からの距離が大きくなるほど、発生する振動力は小さくなり、その反対であれば大きくなる。これにより、これら振動器２１は使用者、製造者の実際の使用要求に応じて、異なる振動効果を発生するものとされる。
【００４４】
図２、６、７は本発明の好ましい実施例のブロック図二、フローチャート及び動作表示図である。図示されるように、本発明のアレイ式触覚フィードバックのタッチパネルは以下のステップにより触覚フィードバックを実行する。
（１００）該タッチコントロール手段がタッチコントロールユニットにおいてタッチコントロール動作を実行する。
（１０１）該タッチコントロールユニットが該タッチコントロール手段の動作軌跡を記録し並びに該中央処理装置に伝送する。
上述のステップを実行する時、該タッチコントロール手段が該タッチコントロールユニット１の該タッチパネル１２上でタッチコントロールを実行し、該タッチコントロール駆動素子１１が該タッチコントロール手段の動作軌跡を計算或いは記録し、すなわち、該タッチコントロール手段が単（多）点タッチコントロールを実行する時、該タッチコントロール駆動素子１１は単（多）点接触の動作軌跡を発生するか、或いはタッチコントロール手段が単（多）点接触し並びに続けて移動する時、該タッチコントロール駆動素子１１は単（多）点連続移動の動作軌跡を発生する。
（１０２）該中央処理装置が該動作軌跡に対応するこれら振動器を計算する。
（１０３）該振動ユニットが該振動器を駆動して該タッチコントロール手段の接触後に振動を発生させる。
上述のステップを実行する時、該中央処理装置３は該動作軌跡を受信し、並びに該動作軌跡により対応するこれら振動器２１を探し出し、並びに該振動駆動素子２２にこれら振動器２１を駆動して振動を発生させる。
【００４５】
このほか、上述のステップ（１０１）のステップにおいて、さらに、
（１０４）該中央処理装置が該動作軌跡を計算して該タッチコントロール手段が振動中の振動器から離れたと判断する。
（１０５）該振動ユニットは該タッチコントロール手段が離れたと判断された振動器の振動を停止する。
上述のステップを実行する時、該タッチコントロール手段がもとの位置を離れる時、該タッチパネル１２上の移動であっても、或いは該タッチパネル１２からの乖離であっても、該タッチコントロール駆動素子１１は上述の位置変化の該動作軌跡を該中央処理装置３に伝送し、該中央処理装置３は該振動駆動素子２２を動作させ、それまで振動していたこれら振動器２１の振動を停止させる。
【００４６】
上述のステップの結果をまとめると、明らかであるように、これら振動器２１はアレイ式或いはマトリクス式に、該装置に設置され、該タッチコントロール駆動素子１１、該中央処理装置３及び該振動駆動素子２２のこれらのステップを通し、該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２に接触した時、タッチコントロールの位置部分（或いは該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２に接触した位置と解釈可能である）に振動を発し、その他の位置の該振動器２１は動作を発生しない。
【００４７】
さらに、上述の説明から、本発明のこれら該タッチコントロール手段の接触と振動器２１の振動発生の過程は、タッチコントロールによる振動発生の変化性をアップするため、実際の使用時に、さらに以下のような振動効果を有するものとされ得る。
軌跡式振動：該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２に接触する時、第１の接触位置の該振動器２１が振動を発生し、同時に、該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２において移動を開始し、すなわち、該タッチコントロール手段が続けて該タッチパネル１２に接触し、並びに該タッチパネル１２の表面において連続移動する。このとき、該タッチコントロール手段の移動経路に対応するこれら振動器２１が振動を発生する。例えば、該タッチコントロール手段の移動経路が英文字Ｌ形であるとこのＬ形の経路下に対応するこれら振動器２１が振動を発生する。
変化式振動：該タッチコントロール手段が該タッチパネル１２に接触する時、該振動器２１が振動発生を開始するほか、該タッチパネル１２のタッチコントロール駆動素子１１がタッチコントロール手段の接触する時間と圧力の大きさを検出し、対応する振動変化を発生する。たとえば、接触後の圧力が大きくなるにつれ、振動の回数或いは力が漸増し、使用者に接触力が過大であることを通知し、過大な圧力が毀損を発生するのを防止する。或いは接触時間が長くなるほど、振動の回数或いは力が増加、減少する。或いは、タッチコントロール手段のタッチコントロール信号値の変化により、たとえばタッチコントロール検出素子の検出、計算或いは保存する容量値（或いは電流値）の信号の大きさにより、振動の回数或いは力を増加或いは減少させ、すなわち異なるアプリケーションプログラム或いはタッチコントロールプログラムに対応して、多様な触覚フィードバックの効果を発生する。
【００４８】
図２、８は本発明の好ましい実施例のブロック図二、さらに別の好ましい実施例の立体図である。図示されるように、触覚フィードバックの振動を更に明確にするため、該振動ユニット２のこれら振動器２１は該タッチコントロールユニット１と該表示ユニット４の間に設置され、肉眼で該表示ユニット４が表示する画面を見えるようにするなら、積層の順序は、該タッチパネル１２の下がこれら振動器２１、これら振動器２１の下が該表示ユニット４とされる。
【００４９】
これにより、該表示ユニット４が表示する画面がこれら振動器２１を通るようにするため、これら振動器２１は透光の材料で製造され、たとえば、透光プラスチック材料を導電材料に結合して製造され、それはプラスチック材料（プラスチック板或いはプラスチックシート）の表面に該導電材料を設置するか、或いは直接プラスチック材料内にプラスチック導電材料を形成する。本実施例では、該プラスチック材料はフッ素含有高分子ポリマー、フッ化エチレンプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフロライド、シリコン、窒化シリコン、テフロン（登録商標）、ポリイミドホトレジスト、樹脂、プラスチック、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、或いはその混合物のプラスチックポリマーのいずれかとされる。
【００５０】
このようなプラスチックに良好な導電性を具備させた導電材料は、ｐ型導電材料とｎ型導電材料に分けられる。ｎ型導電材料もまた、不純物ドープ酸化物、二元化合物、或いは三元化合物で構成された群より選択される。
【００５１】
そのうち、該不純物ドープ酸化物は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化アンチモン錫（ＡＴＯ）で構成された群より選択される。
【００５２】
該二元化合物は二酸化錫と酸化インジウムの混合物（ＳｎＯ2 ＋Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化亜鉛と二酸化錫の混合物（ＺｎＯ＋ＳｎＯ2 ）、或いは酸化亜鉛と酸化インジウムの混合物（ＺｎＯ＋Ｉｎ2 Ｏ3 ）で構成された群より選択される。
【００５３】
該三元化合物は酸化カドミウム錫（Ｃｄ2 ＳｎＯ4 、ＣｄＳｎＯ3 ）、酸化カドミウムインジウム（ＣｄＩＮ2 Ｏ4 ）、酸化亜鉛インジウムと酸化マグネシウムインジウムの混合物（Ｚｎ2 Ｉｎ2 Ｏ5 ＋ＭｇＩｎ2 Ｏ4 ）、酸化亜鉛インジウムと酸化インジウム錫の混合物（Ｚｎ2 Ｉｎ2Ｏ5 ＋Ｉｎ4 Ｓｎ3 Ｏ12、ＺｎＳｎＯ3 ＋Ｉｎ4 Ｓｎ3 Ｏ12）からなる群より選択される。
【００５４】
このほか、ｐ型導電材料は一価と三価の正の金属イオンが構成する結晶構造の酸化物（ＡＭＯ2 ）からなる群から選択され、すなわち、一価の正の金属イオンはリチウム、銅、或いは銀で構成された群から選択され、三価の正の金属イオンはアルミニウム、ガリウム、或いはインジウムで構成された群から選択される。
【００５５】
以上のｐ型（ｎ型）導電材料の一般的な材料のほか、該導電材料は、共役導電性高分子（Ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）とされ得て、これは、３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリアセチレン、ポリアニリン、或いはポリピロール（Ｐｏｌｙ  Ｐｙｒｏｌｅ）で構成された共役導電性高分子群より選択される。このほか、上述のポリアセチレンは脂肪族線形共役導電性高分子で構成された群を包含し、上述のポリアニリンは芳香族線形共役導電性高分子で構成された群を包含し、上述のポリピロールは芳香族複素環高分子で構成された群を包含する。共役導電性高分子は電子導電性高分子に属する。その特徴は、高分子の分子構造内部に大きなπ電子共役体系が存在し、π価電子は比較的大きな離域性質を有し、体系内部において相対遷移可能で、このため外部電場が存在するとき、材料内部のπ価電子が定方向に流動する電流を発生し、電子導電現象を現出する。その電気伝導率の大きさと共役体系の大きさ、ドープ状態、ドープ剤種類とドープ程度は密接に関係する。金属導体と反対に、共役導電性高分子の温度係数は正であり、温度が高くなるほど、導電能力は強くなる。
【００５６】
上述のｐ型或いはｎ型導電材料のほか、該導電材料はカーボンナノチューブとされ得て、カーボンナノチューブはシングルウォールナノチューブ、マルチウォールナノチューブに分けられ、そのうち、シングルウォールナノチューブはその構造形態により、アームチェアナノチューブ(Armchair nanotube)、ジグザグナノチューブ(Zigzag nanotube)、カイラルナノチューブ(Chiral nanotube)の三種類に分けられる。本発明のカーボンナノチューブ透明導電膜の実施方式は、カーボンナノチューブ分散液を均一にプラスチック基材表面に塗布し、その後、充填方式でカーボンナノチューブ分散ネットワークの空隙中に補てんするか、或いは、接着層を利用し、カーボンナノチューブを基材表面にスプレー或いは浸漬方式でコーティングする。
【００５７】
これにより、本発明に記載の導電材料は、上述これらの導電材料の種類に限定されるわけではなく、プラスチック材料に導電特性を具備させた材料であればこの範疇に属する。
【００５８】
図９は本発明のまた別の実施例の立体図であり、図示されるように、本実施例の前述の図３、４記載の実施例との違いは、本実施例では、これら振動器２１が前述実施例の設置形態のほか、六角形或いは多角形に設置され、異なる形状のこれら振動器２１の設置により、異なる振動エリアを発生可能である。たとえば、前述の該タッチパネル１２の表示するタッチコントロールエリアが多角形とされるとき、多角形に配置された該振動器２１により、該タッチコントロールエリアが完全にこれら振動器２１によりカバーされ、すなわちタッチコントロール時に発生する振動が該タッチコントロールエリアの範囲を超過しない。
【００５９】
その他の形状のこれら振動器２１を設置することにより、本発明は異なる形状の電子製品に結合可能であり、たとえば異なる形状の電子装置として、円形ディスプレイ、多角形ディスプレイ、円弧形ディスプレイ等に応用可能であり、さらに実際の例で述べると、振動可能な面積をタッチパネルの各角部に延伸でき、振動エリアを効果的に増加できる。
【００６０】
以上述べたことは本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明の精神と範囲の下で成し得る均等の変化と修飾はいずれも本発明の権利請求範囲に属するものとする。
【符号の説明】
【００６１】
１  タッチコントロールユニット        １１  タッチコントロール駆動素子
１２  タッチパネル            ２  振動ユニット        ２１  振動器
２２  振動駆動素子            ３  中央処理装置        ４  表示ユニット
【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】
2011008749.tif 000009
【図８】
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【図９】
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