(57)【要約】触覚フィードバック付タッチセンシティブディスプレイに、第１の層Ｓ１と、第２の層Ｓ２と、第３の層Ｓ３と、制御装置μＰとが設けられており、第１の層Ｓ１は、機械的にフレキシブルなディスプレイ媒体を有しており、第２の層Ｓ２は、少なくとも１つのレセプタを有しており、第３の層Ｓ３は、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータを有しており、第２の層Ｓ２は、レセプタが、少なくとも１つの第１の信号を形成して、第１の層Ｓ１の少なくとも１つの部分領域内での接触を検出するように設けられており、第３の層Ｓ３は、制御可能なアクチュエータが、第１の層Ｓ１を少なくとも部分領域内で点状に機械的に操作するように設けられており、制御装置μＰは、第２の層Ｓ２と第３の層Ｓ３とが、初期状態で少なくとも１つの第２の信号がアクチュエータの制御のために形成されるように構成且つ接続されており、第１の信号に基づいて、少なくとも１つの、変化された第２の信号が形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚フィードバック付タッチセンシティブディスプレイにおいて、
第１の層Ｓ１と、第２の層Ｓ２と、第３の層Ｓ３と、制御装置μＰとを有しており、
ａ）前記第１の層Ｓ１は、機械的にフレキシブルなディスプレイ媒体を有しており、
ｂ）前記第２の層Ｓ２は、少なくとも１つのレセプタを有しており、
ｃ）前記第３の層Ｓ３は、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータを有しており、
ｄ）前記第２の層Ｓ２は、前記レセプタが、少なくとも１つの第１の信号を形成して、前記第１の層Ｓ１の少なくとも１つの部分領域内での接触を検出するように設けられており、
ｅ）前記第３の層Ｓ３は、前記制御可能なアクチュエータが、前記第１の層Ｓ１を少なくとも前記部分領域内で点状に機械的に操作するように設けられており、
ｆ）前記制御装置μＰは、前記第２の層Ｓ２と第３の層Ｓ３とが、初期状態で少なくとも１つの第２の信号が前記アクチュエータの制御のために形成されるように構成且つ接続されており、前記第１の信号に基づいて、少なくとも１つの、変化された第２の信号が形成される
ことを特徴とするディスプレイ。
【請求項２】
ディスプレイ媒体は、「エレクトロニックペーパー」、「マイクロカプセルされた電気泳動式ディスプレイ」又は「有機エレクトロルミネッセンス」の技術により構成された薄膜である請求項１記載のディスプレイ。
【請求項３】
レセプタは「光格子（Ｌｉｃｈｔｇｉｔｔｅｒ）」として構成されている請求項１又は２記載のディスプレイ。
【請求項４】
請求項１から３迄の何れか１記載のディスプレイであって、ａ）アクチュエータは、可動支承された電気的及び／又は磁気的に駆動されるピンＮ１．．Ｎｍの第１のマトリックス装置であり、
ｂ）前記ピンＮ１．．Ｎｍは、第１の層Ｓ１の面に対して垂直方向に可動であるディスプレイ。
【請求項５】
請求項２から４迄の何れか１記載のディスプレイであって、ａ）レセプタは、可動支承されたピンＮ１．．Ｎｍの第２のマトリックス装置であり、
ｂ）前記ピンＮ１．．Ｎｍは、第１の層Ｓ１の面に対して垂直方向に可動であるディスプレイ。
【請求項６】
第２の層Ｓ２及び第３の層Ｓ３は、共通の層を形成し、第１のマトリックス装置のピンＮ１．．Ｎｍ及び第２のマトリックス装置のピンＮ１．．Ｎｍは互いに並べて設けられている請求項５記載のディスプレイ。
【請求項７】
ピンＮ１．．Ｎｍは、アクチュエータ及びそれと同時にレセプタとして構成されている請求項６記載のディスプレイ。
【請求項８】
ピンＮ１．．Ｎｍは、圧電素子である請求項４から６迄の何れか１記載のディスプレイ。
【請求項９】
ピンＮ１．．Ｎｍは、電磁素子である請求項４から６迄の何れか１記載のディスプレイ。
【請求項１０】
第２の層Ｓ２は、センサマットである請求項１から９迄の何れか１記載のディスプレイ。
【請求項１１】
請求項１０記載のディスプレイであって、
ａ）第１の層Ｓ１は、第２の層Ｓ２の下側に設けられており、
ｂ）前記第２の層Ｓ２は、透明且つフレキシブルである
ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、タッチセンシティブディスプレイに関する。
【０００２】
タッチセンシティブディスプレイ「タッチスクリーン（”Ｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎｓ”）」は、主に所謂タッチスクリーンターミナルで使用されており、スクリーンの指接触を用いてユーザによって使われ、その際、パソコンでよく使われているキーボード及びマウスを用いずに済む。
【０００３】
ユーザが操作して入力したことは、一般的にオーディオビジュアルによるフィードバックによって確認され、例えば、ディスプレイに接触した際にビープを発生したり、又は、ディスプレイ領域のカラーが変わるようにして確認される。
【０００４】
タッチスクリーンターミナルは、メッセ、プレゼンテーション又は顧客との対話用の企業の受付／窓口の領域内に設置されている。同様に、タッチスクリーンターミナルは、空港でも用いられており、町の中心部でツーリスト用のインフォメーションターミナルとして用いられており、製造工場で、製造工程の検出及び制御用に用いられている。
【０００５】
このような用途での欠点は、空港、街路乃至製造工場で生じるような騒々しくて不規則に生じる周囲環境ノイズであり、その結果、聴覚的なフィードバックが周囲環境ノイズによって重畳されて、ユーザによって気づかれない恐れがある。
【０００６】
ビジュアルなフィードバックは、同様に周囲環境からの影響に依存している。例えば、直接又は反射した太陽光線が刺激して、ビジュアルなフィードバックが作用しないようになる。しかも、その場合、ユーザは、ビジュアルなフィードバックのために設けられたディスプレイの領域を手で隠すようにもなる。
【０００７】
米国特許第４８８５５６５号明細書からは、そのために、接触によって行われるユーザ入力時に、触覚のフィードバックを開始することが公知であり、その際、そのために、振動コイルがマイクロプロセッサによって、モニタのケーシングを振動させる機械的なパルスを発生し始めるように制御され、その結果、オーディオビジュアルなフィードバックに付加的に、ユーザに、ユーザの入力が検出されたことも感知させることができる。
【０００８】
この手段での欠点は、タッチによってどのような入力が行われても、常に同じ触覚のフィードバックが行われ、相変わらず既存のオーディオビジュアルなフィードバックと結合することにより初めて、区別することができる。
【０００９】
従って、本発明が基づく課題は、従来技術の欠点を解消した触覚フィードバック付タッチセンシティブディスプレイを提供することである。
【００１０】
本発明によると、この課題は、請求項１記載各要件により解決される。
【００１１】
本発明によると、触覚フィードバック付タッチセンシティブディスプレイは、第１の機械的にフレキシブルな層を有しており、この層は、ディスプレイとして機能する、例えば、エレクトロニックペーパーとして公知な薄膜を有しており、第２の層は、少なくとも１つのレセプタを有しており、第３の層は、少なくとも１つの制御可能なアクチュエータを有しており、その際、第２の層は、レセプタが、少なくとも１つの第１の信号を形成して、第１の層の少なくとも１つの部分領域内での接触を検出するように設けられており、その際、第３の層は、制御可能なアクチュエータが、第１の層を少なくとも部分領域内で点状に機械的に操作するように設けられており、並びに、制御装置は、第２の層と第３の層とが、初期状態で少なくとも１つの第２の信号がアクチュエータの制御のために形成されるように構成且つ接続されており、第１の信号に基づいて、少なくとも１つの、変化された第２の信号が形成される。
【００１２】
本発明によるディスプレイによると、レセプタによってディスプレイのタッチが検出され、その際、タッチした個所に直ぐに触覚的にフィードバックされ、例えば、ディスプレイ上に表示されるバーチャルキーブロック（ディスプレイの相応の個所を押すことによって操作することができる）で、キーブロックの表示キーの各々に対して、アクチュエータにより、感知可能な境界及び／又はキーボードの文字記号の銘記（特に、視覚障害者乃至盲人にとって助けとなる）を構成することができる。例えば、キー及び文字記号の銘記を視覚健常者用に表示すると同時に、アクチュエータによって、表示キーボードの下半部に点字であるブライユ点字での表記を形成するようにしてもよい。
【００１３】
実際のキーボードの印象に近付けるための適切な制御（ソフトウェア）によって、バーチャルキーを押しっぱなしにしたり、ロックしたり、カーソルコントローラをシミュレートしたりすることができ、その際、このコントローラを示すバーチャルキーにより、キーに接触したり、キーを引き戻したりされ、その際、そのために、場合によっては、そのようなコントローラの表面が特にざらざら又はホールディングし易いように形成されている。本発明のディスプレイによると、ユーザは直観的にフィードバックすることができ、それにより、ユーザにとって、タッチセンシティブディスプレイを扱う際に安全度を高めることができ、障害となるノイズと光の条件の影響を最小化乃至中性化することができる。
【００１４】
第１の層として特に適しているのは、「エレクトロニックペーパー」、「マイクロカプセルされた電気泳動式ディスプレイ」又は「有機エレクトロルミネッセンス」の技術により構成されたディスプレイ媒体である。つまり、これらは、非常に薄くて、フレキシブル薄膜として構成されていて、アクチュエータが生じるような、薄膜面上に特に点状に作用する機械的な力に撓うからである。その際、薄膜は弾性状に構成されていて、力の作用が終わると直ぐに、機械的な力が作用する前の初期状態に戻る。
【００１５】
レセプタを光格子として構成すると、タッチを間接的に検出することができる。つまり、そのように第１の層の上にぎっしりと取り付けられた光格子によると、例えば、ユーザがバーチャルキーにタッチするために格子の光を指で遮った位置を検出することができる。更に、この構成の利点は、第２の層を空気から形成して、光格子を構成する装置によってのみ限定され、その結果、アクチュエータが点状の機械的な操作にとって付加的な抵抗を被らず、駆動エネルギを僅かしか必要としない。
【００１６】
アクチュエータを、電気的及び／又は磁気的に駆動されるピンをマトリックス状に配列した構成にすると、バーチャルキーをざらざらにしたり、ホールディングをよくしたりすることができるようになり、特に点字で出力するように構成するのには特に適している。
【００１７】
レセプタを、ディスプレイに対して垂直方向に支承された可動ピンのマトリックスにすると、キーを押してキーをロックしたりキーを押しっぱなしにしたりするのをシミュレートするのに適している。バーチャルカーソルコントローラを検出するのも、この構成によると、簡単に実施することができる。つまり、カーソルの方向を検出するために、隣り合ったピンの状態を検査しさえすればいいからである。
【００１８】
アクチュエータマトリックスのピン及びレセプタマトリックスは、順次並べて交互に同一面（層）内に配設して、スペースを節約することができる。
【００１９】
更に有利には、アクチュエータ機能もレセプタ機能も充足するようにピンを構成するとよい。そうすることによって、バーチャルキーを、効率的且つスペースを節約して境界を設定したり、文字記号を銘記したりすることができ（ピンの飛び出し状態）、その際、ピンが押され（入れられ）ている状態では、一方では、タッチを検出し、他方では、キーを押しっぱなしにしたり、ロックしたりすることができる。しかも、レセプタ機能とアクチュエータ機能との位置を一致させることによって、検出される押圧点と表示されるバーチャル情報とを正確に対応付けることができる。
【００２０】
圧電素子は、駆動乃至タッチの検出に特に適している。つまり、圧電素子は、例えば、マイクロプロセッサによって形成された電圧（信号）を圧力乃至運動に直接変換することができ、逆に圧力を直ぐにマイクロプロセッサによって後続処理可能な電圧（信号）に形成することができるからである。
【００２１】
電磁素子は、圧電素子同様に、点字を構成するためにターミナル（Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ）、ブライユライン（Ｂｒａｉｌｌｅｚｅｉｌｅ）が公知であり、従って、容易に入手することができる。
【００２２】
センサマットをレセプタとして設けると、特に、センサマットを量産品として有利に入手することができるという利点がある。
【００２３】
第２の層を透明なセンサマットとして構成し、しかも、第１の層の直ぐ上側に配置すると、機械的にフレキシブルなディスプレイ媒体が保護される。つまり、ユーザによって直接タッチされないからである。センサマットに比較して確実に（購買）コストが高いディスプレイ媒体の寿命が延びる。
【００２４】
以下、本発明について図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００２５】
その際、
図は、触覚フィードバック付タッチセンシティブディスプレイの層構造の側面図である。
【００２６】
図には、３つの層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に分けられたディスプレイが側面図で示されており、その際、第１の層Ｓ１には、透明なフレキシブルセンサマットが設けられている。
【００２７】
このセンサマットは、タッチが検出されて、少なくとも１つの第１の信号を形成して、少なくともタッチの位置（直交座標）が特定されるように構成されている。
【００２８】
この第１の層Ｓ１の直ぐ上側には、第２の層Ｓ２が設けられており、この第２の層は、フレキシブルな弾性薄膜によって形成されており、この薄膜は、所謂エレクトロニックペーパーの技術によって構成されている。
【００２９】
エレクトロニックペーパーとは、専門領域で、フラットスクリーンの利点とプリンタカラーの利点とをペーパー上に統合した技術であり、その際、少なくとも２つのカラー、例えば、黒と白を有する最小カラーカプセルを、１つのペーパー面上に、一方又は他方のページの個別個所での電荷に応じて上の方に指示する。そのために必要な電界の制御のために、所謂プラスチックトランジスタが考えられる。
【００３０】
専門領域で公知の択一的な技術は、「有機エレクトロルミネッセンス薄膜」又は「マイクロカプセルされた電気泳動式ディスプレイ」であり、同様に、極めて薄いフレキシブルなディスプレイ媒体として構成することができる。
【００３１】
本発明の構成のために、この技術を、機械的にフレキシブルで弾性的に構成された薄膜に用いることが考えられ、その結果、薄膜の表面のバランスをとるために点状に機械的に操作することができ、機械的な操作の終了後自動的に復元する。
【００３２】
第２の層Ｓ２の下側に第３の層Ｓ３が設けられ、この第３の層は、薄膜面に対して垂直方向に可動に支承された、ナイロン又は金属ピンとして構成された圧電駆動される「突起」Ｎ１．．．Ｎｍの面いっぱいに亘るマトリックスによって形成される。
【００３３】
その際、３つの層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、圧電駆動される突起Ｎ１．．．Ｎｍが第１の両層Ｓ１及びＳ２を点状に機械的に操作することができるように設けられており、その結果、順次並べて設けられた突起Ｎ１．．．Ｎｍによって、初期状態でキーボードの境界及び／又はバーチャルキーブロックのキーボードの文字記号の銘記を第２の層の表面上に形成して、そこで触って知ることができる。この際、文字記号の銘記はブライユ点字で作成することができ、その結果、視覚の健常なユーザは、ディスプレイ媒体によって表示されたバーチャルキーボードと、その機能を視ることができ、その際、ユーザはキーボードの境界を感知することができ、それと同時に、視覚に障害のあるユーザは、キーボードの機能を、突起Ｎ１．．．Ｎｍによって形成されたブライユ点字によって触って知ることができる。
【００３４】
少なくとも第２の層Ｓ２及び第３の層Ｓ３は、制御ユニットμＰと接続されており、この制御ユニットμＰは、初期状態で、即ち、（未だ）タッチによって入力されていない状態で、例えば、バーチャルキーボードブロック及び／又はバーチャルメニューバーを、少なくとも１つの第２の信号を形成することによって、突起マトリックスＮ１．．．Ｎｍを制御することができるように構成されている。更に、制御ユニットμＰは、タッチによりセンサマットによって形成された第１の信号から少なくとも１つの新規な第２の信号を形成するように構成されており、その際、タッチは、許容可能な領域、即ち、バーチャル操作要素が表示された領域で行う必要がある。
【００３５】
制御ユニットμＰは、そのために更にディスプレイを制御するユニットと接続されており、又は、そのユニットと一緒に１つのユニットを構成しており、その結果、バーチャル操作要素の操作による変更を形成するための制御信号も形成される。
【００３６】
センサマットに対して択一的に、第２の層Ｓ２に光格子を設けてもよい。
【００３７】
光格子は、一般的に相互に直角方向に設けられた、各々複数の光ビームを放射する２つの送信器バー、並びに、各送信器バーに対して対向して設けられた、光ビームを検出する受信器バーから構成されている。その際、直角方向に設けられた送信器バーの各光ビームは交差して、光格子を形成する。光格子の透過時に、相互に直角方向に設けられた受信器バーで、各々少なくとも１つの光ビームが到来していないことが検出され、その結果、透過個所を正確に特定する座標対が形成される。それから、検出された座標は、第１の信号として制御ユニットμＰに供給される。
【００３８】
その際、光格子は、第１の層Ｓ１の上側に設けられており、その際、突起マトリックスＮ１．．Ｎ２によって点状に設けられたディスプレイ表面の膨らみが、光ビームを遮断しないように設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
触覚フィードバック付タッチセンシティブディスプレイの層構造の側面図
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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