特開 2024-97266 触覚呈示タッチパネルディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024097266

(43)【公開日】2024-07-18

(54)【発明の名称】触覚呈示タッチパネルディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240710BHJP

   G06F 3/023 20060101ALI20240710BHJP

   G06F 3/04886 20220101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 480

G06F3/041 600

G06F3/023

G06F3/04886

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000727

(22)【出願日】2023-01-05

(71)【出願人】

【識別番号】520487808

【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120662

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 桂子

(74)【代理人】

【識別番号】100216770

【弁理士】

【氏名又は名称】三品 明生

(74)【代理人】

【識別番号】100217364

【弁理士】

【氏名又は名称】田端 豊

(74)【代理人】

【識別番号】100180529

【弁理士】

【氏名又は名称】梶谷 美道

(72)【発明者】

【氏名】山本 琢磨

(72)【発明者】

【氏名】杉田 靖博

(72)【発明者】

【氏名】山岸 慎治

【テーマコード（参考）】

5B020

5E555

【Ｆターム（参考）】

5B020DD30

5E555AA80

5E555BA03

5E555BB03

5E555BC04

5E555CA12

5E555CA22

5E555CB33

5E555DA05

5E555DA24

5E555DB20

5E555FA00

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より少ないアクチュエータで良好な触覚を呈示することが可能な触覚呈示機能付きタッチパネルディスプレイ及びパーソナルコンピュータを提供する。
【解決手段】パーソナルコンピュータにおいて、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１は、表示パネル４０と、表示パネル４０の上面又は表示パネル４０内に配置されたタッチパネル５０と、表示パネル４０の下面を支持するバックベゼル３０と、複数のアクチュエータ１０と、バックベゼル３０と複数のアクチュエータ１０との間に配置され、それぞれが複数のアクチュエータ１０の１つとバックベゼル３０との間に位置し、接着剤２１によってバックベゼルと接合されている剛性体２０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示パネルと、
前記表示パネルの上面、または、前記表示パネル内に配置されたタッチパネルと、
前記表示パネルの下面を支持するバックベゼルと、
複数のアクチュエータと、
前記バックベゼルと前記複数のアクチュエータとの間に配置された複数の剛性体であって、各剛性体が前記複数のアクチュエータの１つとバックベゼルとの間に位置している剛性体と、
を備えた触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項2】

前記各剛性体は平面視において矩形形状を有している、請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項3】

前記各剛性体は平面視において六角形形状を有している、請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項4】

前記各剛性体は、外縁の一部において隣接する剛性体と接続されており、モノリシックな剛性集合体を形成している、請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項5】

前記バックベゼルに直接接続された複数のバックベゼルアクチュエータをさらに備えた、請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項6】

前記複数のバックベゼルアクチュエータにおける隣接する２つのバックベゼルアクチュエータ間の最短距離は、前記複数のアクチュエータにおける隣接する２つのアクチュエータ間の最短距離よりも小さい、請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項7】

表示パネルと、
前記表示パネルの上面、または、前記表示パネル内に配置されたタッチパネルと、
前記表示パネルの下面を支持するバックベゼルと、
複数のアクチュエータと、
を備え、
前記バックベゼルは、支持面および支持面と反対側に位置する裏面を有し、前記支持面が前記表示パネルの下面と対向する支持部と、前記支持部を囲む枠部とを含み、
前記支持部は、複数の支持領域と、前記複数の支持領域間に配置された複数のスリットとを含み、
前記支持部の各支持領域の前記裏面に前記複数のアクチュエータの１つが位置している、触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項8】

前記アクチュエータは、前記表示パネルを厚さ方向に変位させる、請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項9】

タッチパネルコントローラと、ハプティックコントローラとをさらに備え、
前記タッチパネルコントローラは、前記タッチパネルにおいて操作者が前記タッチパネルの表面に接触した接触位置を検出し、接触位置検出信号を前記ホストコンピュータへ出力し、
前記ハプティックコントローラは、接触位置検出信号に基づき、前記複数のアクチュエータのうち、前記接触位置に近接した１または複数のアクチュエータを駆動する、請求項１または７に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項10】

前記ハプティックコントローラは、前記接触位置と前記接触位置に最も近接したアクチュエータとの距離が所定の値以下である場合、前記距離に応じた異なる電圧で、前記最も近接したアクチュエータを駆動する、請求項９に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項11】

前記ハプティックコントローラは、前記接触位置と、前記接触位置に最も近接したアクチュエータとの距離が所定の値より大きい場合、前記最も近接したアクチュエータと、前記接触位置に２番目に近接したアクチュエータとを駆動する、請求項９に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイ。

【請求項12】

請求項１に記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイと、
他のディスプレイと、
ホストコンピュータと
を備え、
前記触覚呈示タッチパネルディスプレイは、前記ホストコンピュータからの指令に基づき、キーボードの画像を表示する、パーソナルコンピュータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、触覚呈示タッチパネルディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

使用者に良好な操作性を提供する目的で、触覚呈示機能を有するタッチパネルディスプレイパネルが開発されている。たとえば、特許文献１は、良好な視覚および触覚を得ることが可能な触覚呈示機能付き表示装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－００２９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、より少ないアクチュエータで良好な触覚を呈示することが可能な触覚呈示機能付きタッチパネルディスプレイ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】

【0005】

本開示のある実施形態に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、表示パネルと、前記表示パネルの上面、または、前記表示パネル内に配置されたタッチパネルと、前記表示パネルの下面を支持するバックベゼルと、複数のアクチュエータと、前記バックベゼルと前記複数のアクチュエータとの間に配置された複数の剛性体であって、各剛性体が前記複数のアクチュエータの１つとバックベゼルとの間に位置している剛性体と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示のある実施形態によれば、より少ないアクチュエータで良好な触覚を呈示することが可能な触覚呈示機能付きタッチパネルディスプレイが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１実施形態のパーソナルコンピュータの外観を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイの模式的断面図である。

【図3】図３は、触覚呈示タッチパネルディスプレイにキーボード画像を表示させた状態における剛性体およびアクチュエータの配置の一例を示す。

【図4】図４は、第１実施形態のパーソナルコンピュータおよび触覚呈示タッチパネルディスプレイの構成例を示すブロック図である。

【図5】図５は、１つのアクチュエータを駆動させた場合に触覚呈示タッチパネルディスプレイの表面で検出される加速度の分布の一例を示す。

【図6】図６は、図５に示される結果に基づき、アクチュエータを一次元に配置した場合の加速度の分布を示す。

【図7】図７は、アクチュエータの駆動方法を説明する模式図である。

【図8】図８は、第２実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイの模式的断面図である。

【図9】図９は、触覚呈示タッチパネルディスプレイにキーボード画像を表示させた状態における剛性体およびアクチュエータの配置の一例を示す。

【図10】図１０は、第３実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイにキーボード画像を表示させた状態における剛性体およびアクチュエータの配置の一例を示している。

【図11】図１１は、第３実施形態における剛性集合体の一例を平面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイの模式的断面図である。

【図13】図１３は、第４実施形態におけるバックベゼルの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

触覚を呈示できる種々のタッチパネルディスプレイが実現されている。例えばスマートフォンなどにおいて、ディスプレイ全体を振動させる触覚呈示が採用されている。一方、ソフトウエアキーボードが使用されるような、比較的大きな画面上で複数の指を用いて操作を行うタッチパネルディスプレイの場合、タッチパネルディスプレイの全体が振動すると、誤って接触してしまっている指や手のひらなどにも振動が伝わる。この場合、どの接触が入力操作としてタッチパネルディスプレイに認識されているのか、操作者には識別が困難になる。

【0009】

このため、このような用途に使用されるタッチパネルディスプレイでは、接触した指の周辺のみを振動させることが好ましく、タッチパネルディスプレイに複数のアクチュエータを配置することが好ましい。本願発明者が詳細に検討したところ、ディスプレイの裏面側にアクチュエータを配置する場合、ディスプレイの薄さやディスプレイ内部の構造に起因してアクチュエータによる振動がタッチパネルディスプレイで減衰しやすいことが分かった。

【0010】

十分な振動強度でタッチパネルディスプレイを部分的に振動させるためには、アクチュエータを高密度で配置することが好ましい。一方、アクチュエータの数が増えるとコストの増加やシステムの複雑化という課題も生じる。

【0011】

本願発明者はこのような課題に鑑み、新規な触覚呈示タッチパネルディスプレイを想到した。

【0012】

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。また、以下の説明において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、実施形態および変形例に記載された各構成は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されていたり、一部の構成部材が省略されていたりする場合がある。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0013】

（第１実施形態）
図１は本実施形態のパーソナルコンピュータ２０１の外観を模式的に示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０１は、例えば折り畳み可能な筐体２１０と筐体２１０内に配置された触覚呈示タッチパネルディスプレイ（haptic touch panel display）２１１およびディスプレイ２２１とを含む。ディスプレイ２２１は、タッチパネル機能を備えていてもよいし、触覚呈示機能をさらに備えていてもよい。また、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１とディスプレイ２２１とは一体的に１つの画面を構成するディスプレイであってもよい。筐体２１０は、例えば、軸２１０ａを中心として折りたたむことおよび開くことが可能なように構成されている。

【0014】

図２は、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の模式的断面図である。触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１は、表示パネル４０と、タッチパネル５０と、バックベゼル３０と、複数のアクチュエータ１０と、複数の剛性体２０とを備える。触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１は、カバープレート６０をさらに備えていてもよい。

【0015】

表示パネル４０は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどであり、駆動方法に特に制限はない。表示パネル４０のサイズは、例えば、６インチ以上１５インチ以下である。

【0016】

タッチパネル５０は、表示パネル４０の上面４０ａ側に配置されている。タッチパネル５０は、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の表示面２１１ａにおいて、手指やタッチペンなどで接触した位置を検出する。タッチパネル５０は、静電容量方式、抵抗膜方式、超音波表面弾性波方式、赤外線方式など種々の方式のタッチパネルであってよい。また、タッチパネル５０は、インセル、オンセル、アウトセルのいずれの方式でディスプレイパネルに配置されていてもよい。つまり、タッチパネル５０の一部または全部が表示パネル４０の上面４０ａに配置されていてもよいし、表示パネル４０内に配置されていてもよい。

【0017】

また、タッチパネル５０は、位置と押圧の大きさとを検出するタッチパネルであってもよい。タッチパネル５０は、例えば、駆動電極、位置センス電極および押圧センス電極を備え、駆動電極に駆動信号を印加し、手指等の接触による容量変化を位置センス電極で検出し、手指等の押圧による容量変化を押圧センス電極で検出する。このようなタッチパネル５０は、例えば、特開２０２１－１２８５１１号公報に開示されている。特開２０２１－１２８５１１号公報の開示を参照によってここに引用する。

【0018】

カバープレート６０は、タッチパネル５０の上面５０ａ上に配置されている。例えば、表示パネル４０とタッチパネル５０とは、光学用透明接着剤（ＯＣＡ）４１によって接合され、タッチパネル５０とカバープレート６０とは、光学用透明接着剤（ＯＣＡ）５１によって接合されている。

【0019】

バックベゼル３０は、表示パネル４０を支持する。バックベゼル３０は、例えば、枠部３０ｃと支持部３０ｄとを有する。支持部３０ｄは、表示パネル４０の下面４０ｂと対向する支持面３０ａと支持面３０ａと反対側に位置する裏面３０ｂとを有する。支持部３０ｄは表示パネル４０の下面４０ｂに対応する矩形形状を有している。

【0020】

枠部３０ｃは支持部３０ｄを囲むフレーム形状を有しており、支持部３０ｄの外縁が枠部３０ｃに接続されていることによって、支持部３０ｄに剛性を与えている。

【0021】

バックベゼル３０は、剛性の高い材料によって構成されていることが好ましく、例えばアルミニウム、ステンレス等の金属によって構成されていることが好ましい。また、バックベゼル３０が上述した金属によって構成されている場合、支持部３０ｄの厚さは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

【0022】

アクチュエータ１０は、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１において、触覚を呈示する駆動体である。以下において詳述するようにアクチュエータ１０は、表示パネル４０の直下、つまり、平面視において、表示パネル４０と重なる位置に配置され、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１を厚さ方向に振動させる。

【0023】

アクチュエータ１０は、電気機械変換によって電気エネルギを機械エネルギに変換する素子であり、具体的には、圧電素子である。例えば、アクチュエータ１０は、振動面の１辺が、９ｍｍ～３０ｍｍ程度であり、１０Ｖ～１００Ｖ程度の交流電圧を印加することによって、数十から数百Ｈｚで振動することが好ましい。

【0024】

剛性体２０は、バックベゼル３０の下面４０ｂとアクチュエータ１０との間に配置され、アクチュエータ１０の振動をアクチュエータ１０の振動領域よりも拡大させてバックベゼル３０に伝搬させる。触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１において、局所的に触覚を呈示できるように各剛性体２０が複数のアクチュエータ１０の１つと対応して配置されていることが好ましい。剛性体２０とバックベゼル３０とは接着剤２１によって接合されている。接着剤２１は、硬化後の弾性率が高いことが好ましい。

【0025】

剛性体２０は、バックベゼルと同様、剛性の高い材料によって構成されていることが好ましい。例えば、剛性体２０は、アルミニウム、ステンレス等の金属やセラミックなどによって構成されていることが好ましい。より好ましくは、剛性体２０を構成する材料は、バックベゼル３０を構成する材料よりも硬いこと、つまり、高いヤング率を有していることが好ましい。また、剛性体２０が上述した金属によって構成されている場合、剛性体２０の厚さは、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。アクチュエータ１０も接着剤１１によって剛性体２０に接合されている。

【0026】

図３は、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の表示パネル４０にキーボード画像を表示させた状態における剛性体２０およびアクチュエータ１０の配置の一例を示している。本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１は、例えばソフトウエアキーボードとして使用される場合において、キーに接触した指に触覚を呈示する。このため、キーの大きさ、キーの配列ピッチおよびキーの位置、に応じてアクチュエータ１０の数、配置、剛性体の形状大きさおよび配置が決定される。

【0027】

たとえば、本実施形態では、１３インチの画面に対して、アクチュエータは３行５列に配置されている。また、剛性体２０の平面視における形状は四角形であり、例えば１辺が６０ｍｍの正方形である。また、複数の剛性体２０は、互いに独立している。隣接する一対の剛性体２０の間には、幅１．０ｍｍ～３．０ｍｍを有し、配列方向に伸びる間隙が設けられている。アクチュエータ１０は、平面視において、剛性体２０の中央に配置されている。

【0028】

図４は、パーソナルコンピュータ２０１および触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の構成例を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ２０１はホストコンピュータ５５を備え、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１およびディスプレイ２２１を制御する。

【0029】

触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１は、タッチパネルコントローラ５１およびハプティック（ｈａｐｔｉｃ）コントローラ５４をさらに備える。

【0030】

タッチパネルコントローラ５１は、タッチパネル５０に駆動信号を印加し、操作者が手指などで触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の表面に接触した接触位置を検出し、接触位置検出信号をホストコンピュータ５５へ出力する。

【0031】

ハプティックコントローラ５４は、アクチュエータ１０に対応した数のドライバ５２と、マイコン５３とを備える。ホストコンピュータ５５から接触位置検出信号を受け取ると、ハプティックコントローラ５４は、後述するように駆動すべきアクチュエータ１０および駆動電圧を決定し、接触位置に近接した１または複数のアクチュエータ１０を駆動するように、ドライバ５２を制御する。

【0032】

次に本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の動作を説明する。図５は、１つのアクチュエータ１０を駆動させた場合に触覚呈示タッチパネルディスプレイの表面で検出される加速度の分布の一例を示す。実線は本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１の例（以下、実施例と呼ぶ）を示し、点線は、剛性体２０を備えていないことを除き同様の構造を備えた触覚呈示タッチパネルディスプレイにおける加速度の分布の例（以下、参考例と呼ぶ）を示す。

【0033】

図５において実線で示すように、実施例では、アクチュエータ１０の中心において最も大きな加速が検出され、中心から遠ざかるにつれて、加速度の値は小さくなる。つまり、振動が小さくなる。しかし、中心からの距離が２０ｍｍ程度離れると、それ以降の減衰は小さくなり、中心からの距離が３０ｍｍ程度であっても１．８ｇ程度の加速度が検出される。

【0034】

これに対し、参考例では、中心における加速度の値は、本実施形態よりも１割程度大きい。しかし、中心からの距離が大きくなるにつれて、加速度は大きく減衰する。このため、加速度の大きさは、中心から１０ｍｍ以上離れると、実施例の方が大きくなっている。また、参考例では、中心から３０ｍｍ程度離れると加速度は１ｇ程度まで減衰する。

【0035】

これは、触覚呈示タッチパネルディスプレイにおける厚さ方向の振動の伝搬については、剛性体２０がないことによって、実施例よりも参考例の方が振動の減衰が少ないことを意味していると考えられる。一方、触覚呈示タッチパネルディスプレイにおける厚さ方向と垂直な方向（横方向）への伝搬については、表示パネルよりも剛性体２０の方が横方向に振動が伝搬する際、減衰が少ないことを意味していると考えられる。つまり、実施例によれば、アクチュエータによって励振できる最大振動強度は、参考例（剛性体がない場合）よりも１割程度小さくなるが、１つのアクチュエータによって一定の強度で振動させることができる面積は参考例よりも大きくできる。

【0036】

図６は、図５に示される結果に基づき、１．８ｇ以上の加速度が得られるように、実施例および比較例においてアクチュエータを一次元に配置した場合の加速度の分布を示す。実線は実施例を示し、破線は参考例を示す。図６に示すように、参考例では、３つのアクチュエータを配置する必要があるが、実施例では、２つのアクチュエータで同様の振動分布を得ることができる。このように本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイによれば、表示パネルの背面に配置するアクチュエータの数を減らしても同等の振動を得ることができる。

【0037】

次にアクチュエータの駆動方法を説明する。本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイでは、ホストコンピュータ５５の指令に基づきハプティックコントローラ５４が、タッチパネル５０が検出した手指等の接触位置に最も近接したアクティエータを駆動し、表示パネル４０を局所的に振動させる。上述したように、本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイによれば、表示パネルの裏面に配置するアクチュエータの数を減らすことができる。しかし、図５および図６に示すように、振動の強度は、各アクチュエータが配置された直上において最も高いため、強度のピークとなる位置の間隔が広くなり、全体として振動の分布にはばらつきが大きくなる。例えば、触覚呈示タッチパネルディスプレイの表面に接触した位置によって、手指が知覚する振動の大きさが異なることが考えられる。このような触覚のばらつきが問題となる場合には、駆動するアクチュエータの数やアクチュエータを駆動する電圧を変化させることによって、振動強度の分布を抑制してもよい。

【0038】

図７は、アクチュエータ１０の駆動方法の一例を説明する模式図である、ここでは、アクチュエータ１０は２行２列に配列されており、４つのアクチュエータ１０を区別するために、アクチュエータ１０－１、１０－２、１０－３、１０－４と参照符号を付す。

【0039】

例えば、アクチュエータ１０－１の中心と一致する点を中心とする半径ｒ１の円の領域Ａ内に手指等の接触位置Ｐ１がある場合、接触位置Ｐ１に最も近接するアクチュエータ１０－１に、例えば、６０Ｖの電圧を印加し、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１に振動を与える。また、接触位置Ｐ２が領域Ａの外側であって、かつ、半径ｒ２の円内である領域Ｂ内にある場合には、接触位置Ｐ２に最も近接するアクチュエータ１０－１に、例えば、８０Ｖの電圧を印加し、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１に振動を与える。

【0040】

一方、接触位置Ｐ３が領域Ｂの外側である領域Ｃにある場合、接触位置Ｐ３に最も近接するアクチュエータ１０－１と、２番目に近接するアクチュエータ１０－２に、例えば、８０Ｖの電圧を印加し、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１に振動を与える。

【0041】

以下の表１にこのような制御方法をまとめて示す。触覚呈示タッチパネルディスプレイのタッチパネル５０が検出した接触位置Ｐ１，Ｐ２と接触位置に最も近接したアクチュエータ１０－１との距離が所定の値（ｒ２）以下である場合、距離ｄがｒ１より大きいか否かに応じて最も近接したアクチュエータに印加する電圧を変化させる。これにより、接触位置と最も近接したアクチュエータとの距離が大きい場合でも、印加する電圧をより大きくすることによって、振動の減衰を補うことができる。

【0042】

触覚呈示タッチパネルディスプレイのタッチパネル５０が検出した接触位置と接触位置に最も近接したアクチュエータとの距離が所定の値（ｒ２）よりも大きい場合には、最も近接したアクチュエータと、接触位置に２番目に近接したアクチュエータとを駆動させる。これにより、接触位置と最も近接したアクチュエータとの距離がより大きい場合でも、２つのアクチュエータで表示パネル４０を振動させることによって、振動の減衰を補うことができる。

【0043】

【表1】

上述の例では、接触位置と、最も近接したアクチュエータとの距離ｄが所定の値（ｒ２）以下である場合において、距離ｄがｄ≦ｒ１を満たすか、ｒ１＜ｄ≦ｒ２を満たすかによって、アクチュエータに印加する電圧を異ならせている。しかし、距離の区分をさらに増やし、印加する電圧を異ならせもよい。例えば、ｒ１よりもさらに近い距離ｒ０を設定し、
距離ｄが、ｒ０＜ｄ≦ｒ１を満たす場合には、６０Ｖの電圧をアクチュエータに印加し、ｄ≦ｒ０を満たす場合には、より低い電圧、例えば５０Ｖの電圧をアクチュエータに印加してもよい。

【0044】

また、図７に示すように、手指が接触する位置が、アクチュエータ１０－３に近接する接触位置Ｐ４である場合には、接触位置Ｐ４に３番目に近接するアクチュエータ１０－３も駆動させてもよい。つまり、３つのアクチュエータ１０－１、１０－２、１０－３を駆動させてもよい。これにより、接触位置Ｐ４と最も近接したアクチュエータ１０－１との距離ｄがより大きくなっても、振動が大きく減衰することが抑制される。

【0045】

このように本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイによれば、剛性体がアクチュエータとバックベゼルとの間に配置されていることによって、アクチュエータの振動領域を剛性体で拡大し、より広い面積で表示パネルを振動させることができる。このため、表示パネルが、内部で振動の減衰が生じやすい構造を有していても、アクチュエータの振動を、減衰を抑制して表示パネルの表面の広い領域に伝えることができる。よって、アクチュエータの数を減らし、製造コストを低減させながら、局所的に触覚を呈示することができる触覚呈示タッチパネルディスプレイが実現する。

【0046】

（第２実施形態）
図８は、本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１２の模式的断面図である。触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１２は、複数のアクチュエータのうち、一部のアクチュエータとバックベゼルとの間にのみ剛性体が配置されている点で第１実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１と異なる。

【0047】

図８に示すように、バックベゼル３０の支持部３０ｄは、領域Ｒ１および領域Ｒ２を含み、領域Ｒ１では、アクチュエータ１０は、剛性体２０を介さずに直接バックベゼル３０の裏面３０ｂに取り付けられている。また、支持部３０ｄの領域Ｒ２では、バックベゼル３０と、アクチュエータ１０との間に第１実施形態と同様、剛性体２０が配置されている。

【0048】

図９は、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１２にキーボード画像を表示させた状態における剛性体２０およびアクチュエータ１０の配置の一例を示している。

【0049】

図９に示すように、領域Ｒ１に配置されているアクチュエータ１０における、隣接する２つのアクチュエータ１０間の最短距離ｄ１は、領域Ｒ２に配置されているアクチュエータ１０における、隣接する２つのアクチュエータ１０間の最短距離ｄ２よりも小さい。言い換えると、領域Ｒ１では、アクチュエータ１０は相対的に高い密度（単位面積当たりのアクチュエータの個数）で配置されており、領域Ｒ２では、アクチュエータ１０は相対的に低い密度で配置されている。領域Ｒ１に配置されたアクチュエータ１０をバックベゼルアクチュエータともいう。領域Ｒ１に配置されるアクチュエータ１０と領域Ｒ２に配置されるアクチュエータ１０とは同じ特性および同じ仕様であってもよいし、異なっていてもよい。

【0050】

図９に示すように、触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１２の表示面２１１ａにソフトウエアキーボードを表示したときに、領域Ｒ１には、アルファベットキーや数字キーなどが表示されるため、操作者の手指が接触する接触位置も、キーの大きさおよび配置に応じて、領域Ｒ１内で細かく変化する。このため、領域Ｒ１では、剛性体２０を配置せず、アクチュエータ１０を多く配置することによって、接触位置に対応して、狭い領域に局所的に触覚を呈示できる。

【0051】

一方、領域Ｒ２にはタッチパッドなどが表示される。タッチパッドに手指が接触していることを操作者に知覚させるという観点では、触覚を呈示する領域を細かく制御しなくてよい。このため、剛性体２０を配置して、アクチュエータ１０の数を減らすことができる。

【0052】

図９では、領域Ｒ１では、３行８列にアクチュエータ１０を配置し、領域Ｒ２では、１行５列にアクチュエータ１０を配置している。アクチュエータ１０の数や配置、隣接するアクチュエータとのピッチは、表示されるキーボードのキーの大きさ、配置、ピッチ、タッチパッドの大きさや位置などに応じて決定し得る。

【0053】

このように本実施形態によれば、１つのアクチュエータが触覚を呈示する領域の大きさを表示面２１１ａ内において異ならせることができる。よって、機能とコストとのバランスに優れた触覚呈示タッチパネルディスプレイを実現し得る。

【0054】

（第３実施形態）
図１０は、本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１３の表示面２１３ａにキーボード画像を表示させた状態における剛性体２０およびアクチュエータ１０の配置の一例を示している。触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１３は、平面視における剛性体２０の平面形状が六角形である点で、第１実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１と異なる。図１０に示すように、剛性体２０の平面形状は例えば正六角形である。

【0055】

触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１３によれば、剛性体２０の平面形状は例えば正六角形であることによって、各アクチュエータ１０は、いずれの方向において隣接するアクチュエータ１０までの距離が等しい。つまり、各アクチュエータ１０に対して、同心円状に隣接するアクチュエータ１０が配置される。各アクチュエータ１０を振動の点源とみれば、振動は同心円状に広がるため、振動の分布とアクチュエータ１０の配置とが等しくなり、表示面２１１ａ全体をより均一に振動させることができる。

【0056】

なお、本実施形態では、剛性体２０は互いに独立しているが、互いに接続された集合体を形成していてもよい。図１１に示すように、剛性体２０は、六角形の外縁の一部である各頂点近傍において互いに接続され、モノリシックな剛性集合体２２を構成している。剛性集合体２２を用いることによって、独立した複数の剛性体２０をバックベゼル３０に貼り付ける場合に比べて、製造工程を簡便にすることができる。

【0057】

（第４実施形態）
図１２は、本実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１４の模式的断面図である。触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１４は、剛性体を備えておらず、バックベゼルにスリットが設けられている点で第１実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイ２１１と異なる。

【0058】

図１３は、バックベゼル３３の平面図である。バックベゼル３３は、第１実施形態と同様枠部３３ｃおよび支持部３３ｄを含み支持部３３ｄは、複数の支持領域３３ｅと、支持領域３３ｅの間に配置された複数のスリット３３ｆを有する。

【0059】

支持部３３ｄはたとえば、ｘ方向およびｙ方向に伸びるスリット３３ｆによって、矩形形状に区切られており、頂点が隣接する支持領域３３ｅと接続されている。

【0060】

アクチュエータ１０は、各支持領域３３ｅの中央において、剛性体２０を介さずに支持部３３ｄに接合されている。

【0061】

バックベゼル３３の支持部３３ｄにスリットが設けられていることによって、アクチュエータ１０から伝えられる振動は、区画された各支持領域３３ｅに制限される。これによって、振動が支持領域３３ｅ内に閉じ込められ、アクチュエータ１０からの振動が各支持領域３３ｅで均一化するともに隣接する支持領域３３ｅに伝わるのが抑制される。よって局所的に触覚を呈示することが可能となる。

【0062】

［他の形態］
本開示のタッチパネル用ディスプレイドライバおよび表示モジュールは上記実施形態に限られず、種々の改変が可能である。

【0063】

第２から第４の実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイは第１実施形態で説明したように好適にパーソナルコンピュータとして実現することができる。

【0064】

また、上記第１から第４実施形態は適宜組み合わせて実施することができる。例えば第１の実施形態の触覚呈示タッチパネルディスプレイに第４実施形態で説明したバックベゼル３３を用いてもよい。また、第２の実施形態のバックベゼルの領域Ｒ１に第４実施形態で説明したバックベゼルのスリットを配置してもよい。この他、矛盾が生じない限り、第１かた第４の実施形態は２以上の実施形態で説明した特徴を組み合わせて実施してもよい。

【0065】

また、第１実施形態で説明したように、表示パネル４０およびタッチパネル５０の構造、駆動方式などに特に制限はない。
本開示のタッチパネル用ディスプレイドライバおよび表示モジュールは、以下のようにも説明することができる。

【0066】

第１の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、表示パネルと、表示パネルの上面、または、表示パネル内に配置されたタッチパネルと、表示パネルの下面を支持するバックベゼルと、複数のアクチュエータと、バックベゼルと複数のアクチュエータとの間に配置された複数の剛性体であって、各剛性体が複数のアクチュエータの１つとバックベゼルとの間に位置している剛性体とを備える。

【0067】

第１の構成によれば、剛性体がアクチュエータとバックベゼルとの間に配置されていることによって、アクチュエータの振動領域を剛性体で拡大し、より広い面積で表示パネルを振動させることができる。よって、アクチュエータの数を減らし、製造コストを低減させながら、局所的に触覚を呈示することができる触覚呈示タッチパネルディスプレイが実現する。

【0068】

第２の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第１の構成において、各剛性体は平面視において矩形形状を有していてもよい。

【0069】

第３の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第１の構成において、各剛性体は平面視において六角形形状を有していてもよい。

【0070】

第４の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第１の構成において、各剛性体は、外縁の一部において隣接する剛性体と接続されており、モノリシックな剛性集合体を形成していてもよい。

【0071】

第５の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第１の構成において、バックベゼルに直接接続された複数のバックベゼルアクチュエータをさらに備えていてもよい。

【0072】

第６の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第５の構成において、複数のバックベゼルアクチュエータにおける隣接する２つのバックベゼルアクチュエータ間の最短距離は、複数のアクチュエータにおける隣接する２つのアクチュエータ間の最短距離よりも小さくてもよい。

【0073】

第７の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、表示パネルと、表示パネルの上面、または、表示パネル内に配置されたタッチパネルと、表示パネルの下面を支持するバックベゼルと、複数のアクチュエータと、を備え、バックベゼルは、支持面および支持面と反対側に位置する裏面を有し、支持面が表示パネルの下面と対向する支持部と、支持部を囲む枠部とを含み、支持部は、複数の支持領域と、複数の支持領域間に配置された複数のスリットとを含み、支持部の各支持領域の裏面に複数のアクチュエータの１つが位置している。

【0074】

第７の構成によれば、バックベゼルの支持部にスリットが設けられていることによって、アクチュエータから伝えられる振動は、区画された各支持領域に制限される。これによって、振動が支持領域内に閉じ込められ、アクチュエータからの振動が各支持領域で均一化するともに隣接する支持領域に伝わるのが抑制される。よって局所的に触覚を呈示することが可能となる。

【0075】

第８の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第１または第７の構成において、アクチュエータは、表示パネルを厚さ方向に変位させてもよい。

【0076】

第９の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第１または第７の構成において、タッチパネルコントローラと、ハプティックコントローラとをさらに備え、タッチパネルコントローラは、タッチパネルにおいて操作者がタッチパネルの表面に接触した接触位置を検出し、接触位置検出信号をホストコンピュータへ出力し、ハプティックコントローラは、接触位置検出信号に基づき、複数のアクチュエータのうち、接触位置に近接した１または複数のアクチュエータを駆動してもよい。

【0077】

第１０の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第９の構成において、ハプティックコントローラは、接触位置と接触位置に最も近接したアクチュエータとの距離が所定の値以下である場合、距離に応じた異なる電圧で、最も近接したアクチュエータを駆動してもよい。

【0078】

第１１の構成に係る触覚呈示タッチパネルディスプレイは、第９の構成において、ハプティックコントローラは、接触位置と、接触位置に最も近接したアクチュエータとの距離が所定の値より大きい場合、最も近接したアクチュエータと、接触位置に２番目に近接したアクチュエータとを駆動してもよい。

【0079】

第１２の構成に係るパーソナルコンピュータは、第１から第１１の構成のいずれか１つに記載の触覚呈示タッチパネルディスプレイと、他のディスプレイと、ホストコンピュータとを備え、触覚呈示タッチパネルディスプレイは、ホストコンピュータからの指令に基づき、キーボードの画像を表示する。

【符号の説明】

【0080】

１０，１０－１～１０－４…アクチュエータ、１１，２１…接着剤、２２…剛性集合体
３０,３３…バックベゼル、３０ｂ…裏面、３０ｃ，３３ｃ…枠部、３０ｄ，３３ｄ…支持部、３３ｅ…支持領域、３３ｆ…スリット、４０…表示パネル、４０ａ，５０ａ…上面、４０ｂ…下面、５０…タッチパネル、５１…タッチパネルコントローラ、５２…ドライバ、５３…マイコン、５４…ハプティックコントローラ、５５…ホストコンピュータ、６０…カバープレート、２０１…パーソナルコンピュータ、２１０…筐体、２１０ａ…軸、２１１～２１４…触覚呈示タッチパネルディスプレイ、２１１ａ，２１３ａ…表示面、２２１…ディスプレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】