特表 2015-522897 ハプティック効果をタッチスクリーンに提供する一体化圧電材料を有するサスペンション部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2015-522897(P2015-522897A)

(43)【公表日】2015年8月6日

(54)【発明の名称】ハプティック効果をタッチスクリーンに提供する一体化圧電材料を有するサスペンション部材

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20150710BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20150710BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 480

   G06F3/01 310Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-524288(P2015-524288)

(86)(22)【出願日】2013年6月26日

(85)【翻訳文提出日】2014年10月7日

(86)【国際出願番号】US2013047893

(87)【国際公開番号】WO2014018211

(87)【国際公開日】20140130

(31)【優先権主張番号】13/558,475

(32)【優先日】2012年7月26日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC

(71)【出願人】

【識別番号】500390995

【氏名又は名称】イマージョン コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100101498

【弁理士】

【氏名又は名称】越智 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107401

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 誠一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100120064

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 孝夫

(74)【代理人】

【識別番号】100154162

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 浩輔

(74)【代理人】

【識別番号】100182257

【弁理士】

【氏名又は名称】川内 英主

(72)【発明者】

【氏名】オリエン，ニール

(72)【発明者】

【氏名】パーカー，ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】ヴィスタシオン，アラン

(72)【発明者】

【氏名】ジョーンズ，トレヴァー

(72)【発明者】

【氏名】イー，フランク

【テーマコード（参考）】

5E555

【Ｆターム（参考）】

5E555AA08

5E555BA03

5E555BA04

5E555BA23

5E555BA25

5E555BB03

5E555BB04

5E555BB23

5E555BB25

5E555BC01

5E555CA13

5E555CB12

5E555DA24

5E555DD06

5E555FA14

5E555FA30

(57)【要約】

電子タッチスクリーン又はタッチ表面を取り付ける際に用いるコンプライアントサスペンション部材が開示される。少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材は、タッチスクリーン部品がハウジング部品に対して可動であるようにタッチスクリーン部品とハウジング部品とをともに連結する。ハウジング部品に対してタッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、それによってハプティック効果をタッチスクリーン部品のユーザーに提供する圧電材料セグメントが、少なくとも１つのサスペンション部材の対向する両面に結合される。圧電材料セグメントによって生成された力に応じて、少なくとも１つのサスペンション部材は、第１の方向へのハウジング部品に対するタッチスクリーン部品の動きを可能にするとともに、少なくとも第２の方向へのタッチスクリーン部品とハウジング部品との間の動きを抑制するように構成されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンプライアントサスペンションシステムを有するハプティック装置を製造する方法であって、該方法は、
圧電材料セグメントを少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材の少なくとも一方の面に結合するステップと、
前記少なくとも１つのサスペンション部材をタッチスクリーン部品に連結するステップと、
前記少なくとも１つのサスペンション部材をハウジング部品に連結するステップと、
を含み、前記圧電材料セグメントは、前記ハウジング部品に対して前記タッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、ハプティック効果を前記タッチスクリーン部品のユーザーに提供するように構成されており、前記圧電材料セグメントによって生成された前記力に応じて、前記少なくとも１つのサスペンション部材は、第１の方向への前記ハウジング部品に対する前記タッチスクリーン部品の動きを可能にするように構成されているとともに、少なくとも第２の方向への前記タッチスクリーン部品と前記ハウジング部品との間の動きを抑制するように構成されている、方法。

【請求項2】

前記圧電材料セグメントは、接着剤によって前記少なくとも１つのサスペンション部材の前記少なくとも一方の面に結合される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つのサスペンション部材は、キャリアに連結されるか又は該キャリアと一体形成され、前記少なくとも１つのサスペンション部材を前記タッチスクリーン部品に連結する前記ステップは、前記キャリアを前記タッチスクリーン部品に連結することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも１つのサスペンション部材は、締結具を収めるようにサイズ決めされている少なくとも１つの穴を有し、前記少なくとも１つのサスペンション部材を前記ハウジング部品に連結する前記ステップは、前記締結具を前記少なくとも１つの穴に螺通して前記少なくとも１つのサスペンション部材を前記ハウジング部品に固定することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

ＬＣＤ部品を前記ハウジング部品に連結するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記タッチスクリーン部品と前記ＬＣＤ部品との間にダストシールを取り付けるステップを更に含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

圧電材料セグメントを少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材に結合する前記ステップは、圧電材料セグメントを少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材の対向する両面に結合することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材の前記少なくとも一方の面は、前記タッチスクリーン部品及び前記ハウジング部品に対して約４５度の角度で延びる、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

コンプライアントサスペンションシステムを有するハプティック装置であって、該ハプティック装置は、
ハウジング部品と、
タッチスクリーン部品と、
前記タッチスクリーン部品が前記ハウジング部品に対して可動であるように前記タッチスクリーン部品と前記ハウジング部品とをともに連結する少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材と、
前記ハウジング部品に対して前記タッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、ハプティック効果を前記タッチスクリーン部品のユーザーに提供する、前記少なくとも１つのサスペンション部材の少なくとも一方の面に結合される圧電材料セグメントと、
を備え、前記圧電材料セグメントによって生成された前記力に応じて、前記少なくとも１つのサスペンション部材は、第１の方向への前記ハウジング部品に対する前記タッチスクリーン部品の動きを可能にするように構成されているとともに、少なくとも第２の方向への前記タッチスクリーン部品と前記ハウジング部品との間の動きを抑制するように構成されている、ハプティック装置。

【請求項10】

前記少なくとも１つのサスペンション部材は、キャリアに連結されるか又は該キャリアと一体形成される、請求項９に記載のハプティック装置。

【請求項11】

前記少なくとも１つのサスペンション部材は、前記サスペンション部材を前記ハウジング部品に連結する締結具を収めるようにサイズ決めされている少なくとも１つの穴を有する、請求項１０に記載のハプティック装置。

【請求項12】

前記少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材の前記少なくとも一方の面は、前記タッチスクリーン部品及び前記ハウジング部品に対して約４５度の角度で延びる、請求項９に記載のハプティック装置。

【請求項13】

前記コンプライアントサスペンション部材は、曲げ加工板金製ばねである、請求項９に記載のハプティック装置。

【請求項14】

圧電材料セグメントは、前記少なくとも１つのサスペンション部材の対向する両面に結合される、請求項９に記載のハプティック装置。

【請求項15】

コンプライアントサスペンションシステムを有するハプティック装置を製造する方法であって、該方法は、
圧電材料セグメントを、タッチスクリーン部品の少なくとも一方の面に、又は、該タッチスクリーン部品に連結されているキャリアに結合するステップと、
前記タッチスクリーン部品がハウジング部品に対して可動であるように前記タッチスクリーン部品を前記ハウジング部品に連結するステップと、
を含み、前記圧電材料セグメントは、前記ハウジング部品に対して前記タッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、ハプティック効果を前記タッチスクリーン部品のユーザーに提供するように構成されている、方法。

【請求項16】

前記圧電材料セグメントは、接着剤によって前記少なくとも一方の面に結合される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

少なくとも１つのサスペンション部材を前記ハウジング部品及び前記タッチスクリーン部品に連結することを更に含み、前記サスペンション部材は、第１の方向への前記ハウジング部品に対する前記タッチスクリーン部品の動きを可能にするように構成されている、請求項１５に記載の方法。

【請求項18】

前記サスペンション部材はまた、少なくとも第２の方向への前記タッチスクリーン部品と前記ハウジング部品との間の動きを抑制するように構成されている、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

ＬＣＤ部品を前記ハウジング部品に連結するステップと、前記タッチスクリーン部品と前記ＬＣＤ部品との間にダストシールを取り付けるステップとを更に含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項20】

圧電材料セグメントを、タッチスクリーン部品の少なくとも一方の面に、又は、該タッチスクリーン部品に連結されているキャリアに結合する前記ステップは、圧電材料セグメントを前記タッチスクリーン部品の対向する両面に、又は、前記タッチスクリーン部品に連結されている前記キャリアに結合することを含む、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は包括的には、タッチスクリーン及び他のタッチ表面に関し、より詳細には、ハプティックフィードバックをユーザーに提供するタッチスクリーン及びタッチ表面に関する。

【背景技術】

【0002】

新世代の消費者装置は、物理的な入力の代替として、画面上に表示されている仮想的なボタン及びスライダー等のタッチスクリーン入力にますます依拠しつつある。ユーザーは、もっぱら画面上の仮想的なボタン、スライダー、スクローラー等を１本又は複数本の指でタッチすること、及び／又は別様に操作することによって、そのような装置とインターフェース接続することができる。画面上のグラフィック表示が、そのような操作に応じて視覚フィードバックを提供する。より最近の幾つかのタッチスクリーン装置では、ユーザーの指がタッチスクリーン上の仮想的なオブジェクトと触れ合う際に、総括的にハプティックフィードバックとして知られている、力フィードバック又は触覚フィードバックをユーザーに提供することもできる。これは一般的に、スクリーンに連結されているハプティックアクチュエーターによりスクリーンを動かこと、又は振動させることによって達成される。

【0003】

ハプティックアクチュエーターに応じてハプティックタッチスクリーンが動かされ、それによってスクリーンに対するハプティック効果を、他の部分から隔離することを可能にするために、ハプティックタッチスクリーンは、ハプティックタッチスクリーンが備わっている電子装置内で適合するように懸架されている。しかしながら、ハプティックアクチュエーターを駆動したときにスクリーンを動かすことができるようにしなければならない場合でも、懸架されたスクリーンはなおも、タッチされたときにスクリーンがあたかも実質的に強固に取り付けられているかのようにユーザーに感じさせなければならないことが重要である。サスペンションを用いないことによってその問題に対処してきたものもあるが、しかし、サスペンションを用いないことにより、ハプティック効果を有するシステムの質量が制限される。

【0004】

２０１１年３月１６日に出願された、Olien他に対する米国特許出願第１３／０４９，２６５号に示されているような、タッチスクリーン及びタッチ表面をハウジング内に取り付けるのにコンプライアントグロメット（compliant 追従性のある、迎合性のある）を用いるサスペンションが知られている。上記米国特許出願は、その全体の引用により本明細書の一部をなす。より詳細には、Olien他に対する上記米国特許出願から複写した図１は、コンプライアントサスペンションシステム（compliant suspension system）における複数のグロメットサスペンション部材１０４を用いる、ハプティックフィードバックをタッチスクリーン１０２に提供する電子タッチスクリーンシステム１００の、種々の部品の分解図を示す。タッチスクリーンシステム１００は、タッチスクリーン１０２の他に、キャリア１０６と、モーター又はハプティックアクチュエーター１０８と、ダストシール１１０と、ＬＣＤ部品１１２と、主ハウジング部品１１４とを備える。グロメットサスペンション部材１０４は、ｘ方向のようなある特定の方向へのタッチスクリーン１０２の優先的な動きを可能にしながら、ｙ方向及びｚ方向のような他の方向への動きを抑制するように構成されている。

【0005】

ハプティックアクチュエーター１０８は、圧電アクチュエーター、ボイスコイルアクチュエーター、偏心質量アクチュエーター、Ｅコア型アクチュエーター、ソレノイド、可動磁石アクチュエーター又は所望に応じて他のタイプのアクチュエーターを含むが、これらに限定されない多数の既知のアクチュエータータイプのうちのいずれかとすることができる。圧電アクチュエーターは、機械的応力をかけられると電荷を発生する特性を有する。圧電アクチュエーター２０８は、図２に示されており、製造業者から入手可能なものである。圧電アクチュエーター２０８は、平板状の中間基材２０９と、図２Ａの分解図に最もよく示されているような、基材２０９の両面に接合されるか又は別様に結合される２つの圧電材料セグメント２０７とを備える。機械的応力が圧電材料セグメント２０７上にかけられると、圧電アクチュエーター２０８は、電荷を発生し、図２Ｂに示されているように曲がる。入力された電気信号に基づいて力を出力する、圧電アクチュエーターの動作は、当業者によく知られている。圧電アクチュエーター２０８をハプティックシステムに取り付けるには、基材２０９と圧電材料セグメント２０７とを含むアクチュエーターユニット又はアクチュエーターアセンブリ全体をシステムに固定する。アクチュエーターをシステムに結合するクランプ（図示せず）は、システム部品内に設計するか若しくはシステム部品に一体化することができるか、又は別個のクランプ部品とすることができる。

【0006】

コンプライアントグロメット部品の他に、Rosenberg他に対する米国特許出願公開第２００８／０１１１７８８号及びOlien他に対する米国特許出願公開第２０１０／０２４５２５４号に示されているような他のサスペンションが、タッチスクリーン用途に提案されている。上記２つの米国特許出願公開は、その全体の引用により本明細書の一部をなす。Rosenberg他に対する米国特許出願公開から複写した図３は、タッチパッド又はタッチスクリーン３０２と主ハウジング本体３１４との間に連結される１つ又は複数のばね部材３０４を有するタッチスクリーンシステム３００を示す。ばね部材３０４は、螺旋状部材又はコイル状部材として示されているが、ゴム、発泡体又はフレキシャー等のコンプライアント材料とすることができる。ばね部材３０４は、タッチスクリーン３０２をシステム３００の剛性ハウジング３１４に連結し、タッチスクリーン３０２をｚ軸に沿って動かすことを可能にする。図３の実施形態では、１つ又は複数の圧電アクチュエーター３０８は、タッチスクリーン３０２の下面に連結され、ユーザーがタッチスクリーンに接触する場合、タッチスクリーン３０２上にユーザーに対して小さなパルス、振動又はテクスチャー感応を出力する機能を果たす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

当該技術分野において、ハプティックタッチスクリーン用の、改良されたサスペンションシステム及び／又は代替的なコンプライアントサスペンションシステムが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の実施形態は、コンプライアントサスペンションシステムを有するハプティック装置を製造する方法に関する。
圧電材料セグメントを少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材の少なくとも一方の面に結合し、
前記少なくとも１つのサスペンション部材をタッチスクリーン部品に連結する。
前記少なくとも１つのサスペンション部材をハウジング部品にも連結する。前記圧電材料セグメントは、前記ハウジング部品に対して前記タッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、それによってハプティック効果を前記タッチスクリーン部品のユーザーに提供するように構成されている。前記圧電材料セグメントによって生成された前記力に応じて、前記少なくとも１つのサスペンション部材は、少なくとも第１の方向への前記ハウジング部品に対する前記タッチスクリーン部品の動きを可能にするように構成されている。

【0009】

本発明の別の実施形態において、コンプライアントサスペンションシステムを有するハプティック装置を製造する方法が、
圧電材料セグメントを、タッチスクリーン部品の少なくとも一方の面に結合することと、
前記タッチスクリーン部品がハウジング部品に対して可動であるように前記タッチスクリーン部品を前記ハウジング部品に連結することと、
を含む。前記圧電材料セグメントは、前記ハウジング部品に対して前記タッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、それによってハプティック効果を前記タッチスクリーン部品のユーザーに提供するように構成されている。

【0010】

また、本発明の実施形態は、コンプライアントサスペンションシステムを有するハプティック装置に関する。コンプライアントサスペンションシステムは、ハウジング部品と、タッチスクリーン部品と、前記タッチスクリーン部品がハウジング部品に対して可動であるように前記タッチスクリーン部品を前記ハウジング部品に連結する少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材とを備える。
圧電材料セグメントが、少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材の少なくとも一方の面に結合され、前記ハウジング部品に対して前記タッチスクリーン部品を動かす力を生成するとともに、それによってハプティック効果を前記タッチスクリーン部品のユーザーに提供する。前記圧電材料セグメントによって生成された前記力に応じて、前記少なくとも１つのサスペンション部材は、第１の方向への前記ハウジング部品に対する前記タッチスクリーン部品の動きを可能にするように構成されている。

【0011】

本発明の上述の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の実施形態の以下の説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は更に、本発明の原理を説明するとともに、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】グロメットをサスペンションに用いる、ハプティックフィードバックを提供する従来技術のタッチスクリーンシステムの、種々の部品を示す分解斜視図である。

【図2】市販の圧電アクチュエーターの斜視図である。

【図2A】図２の圧電アクチュエーターの分解図である。

【図2B】電荷を生成してその生成に応じて曲がった後の、図２の圧電アクチュエーターの斜視図である。

【図3】ばねをサスペンションに用いる、ハプティックフィードバックを提供する従来技術のタッチスクリーンシステムの側面図である。

【図4】一体化圧電材料セグメントが結合している複数のばねサスペンション部材を本発明の実施形態に従ってサスペンション及び駆動に用いる、ハプティックフィードバックを提供するタッチスクリーンシステムの種々の部品を示す分解斜視図である。

【図4A】説明目的のためにタッチスクリーンシステムから取り外されている、ｙ方向への動きを可能にする図４のばねサスペンション部材の斜視図である。

【図5】本発明の別の実施形態による、ｚ方向への動きを可能にするばねサスペンション部材の斜視図である。

【図6A】本発明の別の実施形態による、圧電材料セグメントが連結されているタッチスクリーンの斜視図である。

【図6B】電荷を生成してその生成に応じて曲がった後の、図６Ａのタッチスクリーンの斜視図である。

【図7】本発明の別の実施形態による、タッチスクリーンをハプティックシステムのハウジングに連結するコンプライアントサスペンション部材の斜視図である。

【図8】タッチスクリーンに連結されている、図７のサスペンション部材の斜視図である。

【図9】キャリアに対してある角度で取り付けられている圧電材料セグメントが連結されている、本発明の別の実施形態による、キャリアに連結されている複数のばねサスペンション部材の斜視図である。

【図10】キャリアに対してある角度で取り付けられている異なるタイプのアクチュエーターとともに用いられる、本発明の別の実施形態による、図９の複数のばねサスペンション部材の斜視図である。

【図11】代替的なサスペンションシステムを本発明の別の実施形態に従って用いる、キャリアに対してある角度で取り付けられているアクチュエーターの図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで本発明の特定の実施形態は、同様の参照符号が同一又は機能的に類似した要素を示す図面を参照して説明される。以下の詳細な説明は、本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。本発明の実施形態の記載は、電子タッチスクリーン用のサスペンションシステムに関するものであるが、本発明は、有用とみなされる任意の他の用途に用いることもできる。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。

【0014】

本発明の実施形態は、タッチスクリーン及びタッチ表面をハウジング内に取り付けるサスペンション部材に関し、ハプティック効果をタッチスクリーン又はタッチ表面に提供する圧電材料が、サスペンション部材に一体結合している。グラフィカルディスプレイがタッチ表面又はタッチ部材の背後に配置されるタッチスクリーンに関して、サスペンションシステムを以下に記載する。しかしながら、本発明は、そのようなタッチスクリーンに用いるサスペンションに限定されず、任意のハプティック励起されるタッチ表面又はタッチ部材にも等しく適用可能であることが理解されるであろう。例えば、サスペンションシステムは、表示画面がタッチパッドと同じ場所に位置付けられていないコンピューターのタッチパッドを懸架するのに適用することができる。サスペンションシステムは、容量センサー、近接場効果センサー、圧電センサー又は他のセンサー技術によってつくり出すことができる少なくとも１つのタッチ感応領域又はアレイ状のタッチ感応領域を有するタッチ部材を懸架するように適用することができる。グラフィカル部材は、タッチ部材の背後に若しくはタッチ部材から離れた場所に位置付けられるとともに、ホストコンピューターによって更新されるディスプレイとすることができるか、又は、単に、関連するタッチ部材のタッチ感応領域を示す特徴部（例えば、グラフィック）を有するプラスチック面とすることができる。したがって、タッチスクリーン及びタッチスクリーン部品という用語が、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲において用いられている場合、その用語は、従来のタッチスクリーン、並びに、ハプティック効果を適用することができる任意のタッチ表面又はタッチ部材及び関連するグラフィカル部材を包含するものと解釈すべきである。

【0015】

図４は、１つ又は複数のサスペンション部材４０４を有するキャリア４０６を有する電子タッチスクリーンシステム４００の種々の部品を示す分解図であり、図４Ａは、説明目的のために電子タッチスクリーン４００から取り外されているキャリア４０６の斜視図である。一実施形態では、電子タッチスクリーンシステム４００は、例えば７インチタッチスクリーンディスプレイを有する医療装置とすることができる。タッチスクリーンシステム４００は、例えば、コンピューター、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム装置、メディアプレーヤー、プリンター、構内電話機等のような多数の機器のうちのいずれかとすることができる。タッチスクリーンシステム４００は、タッチスクリーン部品４０２及びキャリア４０６の他に、ダストシール４１０、ＬＣＤ部品４１２及び主ハウジング部品４１４を有する。ソフトウェアを使用して、タッチスクリーンシステム４００のユーザーにハプティックフィードバックを提供する。一実施形態では、タッチスクリーン部品４０２は、実行中のアプリケーションプログラム及び／又はオペレーティングシステムに基づいて、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）等のグラフィカル環境を表示することができる。グラフィカル環境として、例えば、背景、ウィンドウ、データリスト、カーソル、ボタン等のアイコン、及び、ＧＵＩ環境においてよく知られた他のグラフィカルオブジェクトを挙げることができる。ユーザーは、タッチスクリーン部品４０２の種々の領域をタッチして、画面上に表示されている仮想的なグラフィカルオブジェクトをアクティブ化し、動かし、反転させ、進ませ、又は別様に操作し、それによって装置に入力を行うことにより、タッチスクリーンシステム４００と対話する。上記で引用することにより本明細書の一部とした、Rosenberg他に対する米国特許出願公開第２００８／０１１１７８８号に例示されているような、タッチスクリーン及びＧＵＩが、よく知られている。

【0016】

キャリア４０６は、矩形の縁又はフレームを形成する平板状のすなわち平面的な部品であるが、タッチスクリーン部品４０２の形状に応じて他の形状又は形態が可能である。キャリア４０６は、鋼又はアルミニウム等の板金、又はポリカーボネート若しくはＰＣ−ＡＢＳ等のプラスチック材料から形成することができる。少なくとも１つのコンプライアントサスペンション部材４０４（compliant suspension element、追従性のある、迎合性のあるサスペンション部材）は、タッチスクリーン部品４０２を連結するためのキャリア４０６からシステム４００の剛性ハウジング部品４１４に広がっている。図４Ａの実施形態では、２つの同一のサスペンション部材４０４がキャリア４０６の対向する両端又は両縁から延びているが、当業者は、より多くのサスペンション部材を用いることができること、又は１つのみのサスペンション部材を用いることができることを理解するであろう。サスペンション部材４０４は、２つの端部分４２４Ａ、４２４Ｂ、２つのコンプライアント部分４２２Ａ、４２２Ｂ及び中間（intermediate or middle）部分４２０を有する曲げ加工板金製ばね又は曲げ加工プラスチック製ばねである。サスペンション部材４０４は、薄い平板状の材料セグメントであり、その端部分４２４Ａ、４２４Ｂ、コンプライアント部分４２２Ａ、４２２Ｂ及び中間部分４２０は、以下に記載するように各部分を互いに対して曲げ加工するか又は整形することによって一体形成される。サスペンション部材４０４は、比較的安価であり、製造及び組立てが容易であり、発泡体等の他のサスペンション手法に見られる圧縮永久歪の作用に抗う確実なサスペンションを提供する。

【0017】

サスペンション部材４０４は、キャリア４０６に対して概ね垂直に延びるようにキャリア４０６に連結される。本明細書中で用いられている場合の「概ね垂直」とは、サスペンション部材がキャリアに対して垂直に延びる１つ又は複数の一体部分を有するが、サスペンション部材の１つ又は複数の他の一体部分はキャリアに対して垂直に延びていないことを含む。端部分４２４Ａ、４２４Ｂは、キャリア４０６の外縁又は外周から垂直に延びるが、キャリア４０６に取り付けられても別様に連結されてもいない。端部分４２４Ａ、４２４Ｂはそれぞれ、本明細書中でより詳細に説明されているように、サスペンション部材４０２をハウジング部品４１４に連結する締結具（図示せず）を収めるサイズになっている開口又は穴４２６を有する。中間部分４２０もまた、キャリア４０６に対して垂直に延びるが、キャリア４０６の外縁又は外周からｙ方向に離隔している。中間部分４２０は、コネクタ４２８を介してキャリア４０６に連結されている。コネクタ４２８及びサスペンション部材４０４を、単一片の材料からキャリア４０６と一体形成することができるか、又は、サスペンション部材４０４及びキャリア４０６を、コネクタ４２８を介して接続される別個の部品とすることができる。コンプライアント部分４２２Ａ、４２２Ｂは、サスペンション部材４０４の曲げ加工部分又は傾斜部分であり、中間部分４２０と端部分４２４Ａとの間及び中間部分４２０と４２４Ｂとの間にそれぞれ延びる。

【0018】

本明細書中でより詳細に説明されるように、１つの実施形態では、ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品４０２に提供する圧電材料セグメント４０７が、中間部分４２０の対向する両側すなわち両面に結合される。したがって、サスペンション部材４０４は、本質的に圧電材料セグメント又は圧電セラミック材料セグメント４０７の基材として用いられ、したがって、図２に関して記載した中間基材は必要とされない。圧電セラミック材料は、非常に薄くかつ小さく作製することができ、それによって、携帯電子機器用の一般的な小型のハウジングに用いることが可能になる。圧電材料セグメント４０７をサスペンション部材４０４に直接取り付けることによって、サスペンション部材４０４は、圧電材料セグメント４０７を介してシステムのハプティック効果を提供するとともに、タッチスクリーンをハウジング内に適合するように取り付けるという二重機能を果たす。加えて、サスペンション部材４０４と圧電材料とを一体化することによって、圧電アクチュエーターをタッチスクリーンシステムに連結するのに通常必要とされるマウント及び／又はクランプが排除され、複雑性及び製造コストが減る。さらに、最終組立てにおける部品の所要サイズ及び所要点数が減る。本発明の別の実施形態（図示せず）では、ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品４０２に提供する圧電材料セグメント４０７は、中間部分４２０の片側すなわち片面のみに連結される。さらに、１つ又は複数の圧電材料セグメントがキャリアのサスペンション部材の全てに連結されることは必要とされない。例えば、図４Ａの２つのサスペンション部材４０４のうちの一方のみが、ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品４０２に提供する少なくとも１つの圧電材料セグメント４０７を必要とする。

【0019】

キャリア４０６は、任意の適した方法でタッチスクリーン部品４０２に取り付けられ、したがって、圧電材料セグメント４０７によって生成されるいかなる力も、タッチスクリーン部品４０２に直接加えられる。タッチスクリーンシステム４００は、圧電材料セグメント４０７にユーザーのタッチと協調してタッチスクリーン部品４０２の所望の動きを誘発させる電気信号をセグメント４０７に供給する制御ハードウェア及び制御ソフトウェアを有する。例えば、仮想的な要素間での仮想的なボタンの押下若しくは衝突に関連した揺動、又は、画面にわたる仮想的な要素の動きに関連する振動、又は、上記で引用することにより本明細書の一部としたRosenberg他に対する米国特許出願公開第２００８／０１１１７８８号に、より詳細に記載されているような他のタイプのスクリーンの動きを誘発させる信号を供給することができる。そのようなハプティックフィードバック又はハプティック効果は、触覚フィードバック、タッチフィードバック及び振動触覚フィードバックとしても知られており、タッチスクリーンシステム４００のユーザーのより直観的、魅力的及び自然な体験を可能にし、したがって、ユーザーとタッチスクリーンシステム４００との間の対話が、ハプティック効果によって提供される触覚フィードバックによりかなり高められる。

【0020】

タッチスクリーン部品４０２は、圧電材料セグメント４０７によって出力される力によって動く。この実施形態では、タッチスクリーン部品４０２上に圧電材料セグメント４０７によって生成又は出力される力は、線形（又は概ね線形）であり、タッチスクリーン部品４０２の表面に対して概ね平行なｙ軸に沿う。サスペンション部材４０４のコンプライアント部分４２２Ａ、４２２Ｂは、端部分４２４Ａと中間部分４２０との間及び端部分４２４Ｂと中間部分４２０との間にそれぞれ延び、タッチスクリーン部品４０２の動きを、圧電材料セグメント２０７によって出力される力によって決定される単一の方向、すなわち軸に限定するように構成されている。より詳細には、コンプライアント部分４２２Ａ、４２２Ｂは、タッチスクリーンシステム４００内に取り付けられると、ｙ方向すなわちｙ軸等のある特定の方向へのすなわちある特定の並進軸に沿う、タッチスクリーン部品４０２の優先的な動きを可能にし、一方では、ｚ方向すなわちｚ軸及びｘ方向すなわちｘ軸等の他の方向へのすなわち他の並進軸に沿う動きを抑制する。サスペンション部材４０４がタッチスクリーン部品４０２とハウジング部品４１４との間に取り付けられると、端部分４２４Ａ、４２４Ｂがハウジング部品４１４に連結され、中間セクション４２０がタッチスクリーン部品４０２に連結される。端部分４２４Ａ、４２４Ｂが剛性ハウジング部品４１４に連結されることにより、ｘ方向へのタッチスクリーン部品４０２の左右の動きが阻止される。加えて、サスペンション部材４０４は、ｚ方向へのタッチスクリーン部品４０２の上下の動きも阻止するのに十分に強固な材料から形成される。しかしながら、圧電材料セグメント４０７がｙ方向への、すなわちキャリア４０６及びタッチスクリーン部品４０２に対して平行な力を出力すると、ハプティック効果をユーザーに提供するために、サスペンション部材４０４のコンプライアント部分４２２Ａ、４２２Ｂによりｙ方向へのタッチスクリーン部品４０２の動きが可能になる。ユーザーがタッチスクリーン部品４０２にｘ方向及び／又はｚ方向のいずれかへの力をかけると、サスペンション部材４０４が、これらの方向へのタッチスクリーン部品４０２の動きを阻止し、そのため、ユーザーは、タッチスクリーン部品４０２があたかもハウジング部品４１４内に強固に取り付けられているかのように感じる。

【0021】

本明細書に記載されている任意の実施形態に従ってタッチスクリーンシステムを組み立てるには、圧電材料セグメントを１つ又は複数のサスペンション部材のコンプライアント部分の少なくとも１つの面に結合する。圧電材料セグメントは、サスペンション部材のコンプライアント部分の対向する両面に結合することができるか、又は、接着剤若しくは他の適した機械的な方法を介して、サスペンション部材のコンプライアント部分の１つの面のみに結合することができる。サスペンション部材は、キャリアと一体形成することができるか、又は、連結器又はコネクタを介してキャリアに取り付けられる別個の部品とすることができる。その場合、一体の又は取り付けられたサスペンション部材を有するキャリアがタッチスクリーンに連結される。キャリアは、任意の適した方法でタッチスクリーンに取り付けられる。ともに取り付けられたキャリア及びタッチスクリーンを本明細書ではタッチスクリーンサブアセンブリと呼ぶ。

【0022】

次に、タッチスクリーンサブアセンブリが、複数の連結手段を介して主ハウジング部品に取り付けられる。図４に示されている実施形態では、サスペンション部材４０４は、タッチスクリーンサブアセンブリを主ハウジング部品４１４に固定するのに用いられる締結具（図示せず）を収める４つの穴４２６を有する。締結具は、対応するワッシャー及びナットとともに締結され、それによって、タッチスクリーンサブアセンブリを主ハウジング部品に取り付ける、小ねじ又は、段付きボルト等のねじ締結具とすることができる。別の実施形態では、ワッシャー及びナットの代わりに、ねじ締結具を収めるようにサイズ決めされているねじ穴を用いることができる。他の実施形態では、締結具は適切な場合、タッチスクリーンサブアセンブリを主ハウジング部品に固定するのに、それぞれのねじ又はナットと螺結するよう、主ハウジング部品を通るようにサスペンション部材と一体形成された、雌ねじ柱又は雄ねじ柱とすることができる。他の実施形態では、当業者に明らかであるように、スナップ嵌め締結具、プレス嵌め締結具及び接着剤を含むがそれらに限定されない他の適した結合手段を用いることができる。ＬＣＤ部品もまた、タッチスクリーンとＬＣＤ部品との間にダスト侵入を防止するように取り付けられているダストシールとともに、任意の適した方法で主ハウジング部品に固定することもできる。タッチスクリーンシステムが組み立てられると、サスペンション部材により、第１の方向へのタッチスクリーン部品及びハウジング部品間の動きが可能になり、少なくとも第２の方向へのタッチスクリーン部品及びハウジング部品間の動きが抑制される。

【0023】

圧電材料セグメント４０７がｙ方向への力を出力するものとして記載され、サスペンション部材４０４がｚ方向及びｘ方向へのタッチスクリーン部品４０２の動きを抑制するものとして記載されているが、サスペンション部材は、圧電材料セグメントによって出力される、他の方向への動きを可能にするように変更することができる。例えば、図５は、サスペンション部材５０４がｚ方向への動きを可能にするとともにｘ方向及びｙ方向への動きを抑制する別の実施形態を示す。キャリア４０６と同様に、キャリア５０６は、矩形の縁又はフレームを形成する平板状のすなわち平面的な部品である。２つのコンプライアントサスペンション部材５０４は、２つの端部分５２４Ａ、５２４Ｂ、２つのコンプライアント部分５２２Ａ、５２２Ｂ及び中間部分５２０をそれぞれが有する曲げ加工板金製ばね又は曲げ加工プラスチック製ばねであり、タッチスクリーン（図示せず）を剛性ハウジング（図示せず）に連結するキャリア５０６に対して概ね平行に延びる。サスペンション部材５０４は薄い平板状の材料セグメントであり、その端部分５２４Ａ、５２４Ｂ、コンプライアント部分５２２Ａ、５２２Ｂ及び中間部分５２０は、以下に記載するように各部分を互いに対して曲げ加工するか又は整形することによって一体形成される。

【0024】

サスペンション部材５０４は、キャリア５０６に対して概ね平行に延びるようにキャリア５０６に連結される。本明細書中で用いられている場合の「概ね平行」とは、サスペンション部材がキャリアに対して平行に延びる１つ又は複数の一体部分を有するが、サスペンション部材の１つ又は複数の他の一体部分はキャリアに対して平行に延びていないことを含む。中間部分５２０は、キャリア５０６に対して平行に延び、コネクタ５２８を介してキャリア５０６の外縁又は外周に連結している。端部分５２４Ａ、５２４Ｂもまた、キャリア５０６に対して概ね平行に延びるが、キャリア５０６からｚ方向に離隔し、キャリア５０６の外縁又は外周に連結していない。コンプライアント部分５２２Ａ、５２２Ｂは、サスペンション部材５０４の曲げ加工部分又は傾斜部分であり、中間部分５２０と端部分５２４Ａとの間及び中間部分５２０と５２４Ｂとの間にそれぞれ延びる。

【0025】

ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品４０２に提供する圧電材料セグメント５０７が、中間部分５２０の対向する両側すなわち両面に結合される。この実施形態では、圧電材料セグメント５０７によってタッチスクリーン部品４０２に出力される力は、線形（又は概ね線形）であり、タッチスクリーンの表面に対して概ね垂直すなわち直角なｚ軸に沿う。サスペンション部材５０４のコンプライアント部分５２２Ａ、５２２Ｂは、端部分５２４Ａと中間部分５２０との間及び端部分４２４Ｂと中間部分５２０との間にそれぞれ延び、ｚ方向への動きを可能にするとともに、ｘ方向及びｙ方向への動きを抑制するように構成されている。端部分５２４Ａ、５２４Ｂは、タッチスクリーンシステム内に取り付けられると、剛性ハウジングに連結され、ｘ方向へのタッチスクリーンの左右の動きが阻止される。加えて、サスペンション部材５０４は、ｙ方向へのタッチスクリーンの動きも阻止されるように十分に強固な材料から形成される。しかしながら、圧電材料セグメント５０７がｚ方向への、すなわちキャリア５０６及びタッチスクリーンに対して垂直すなわち直角な力を出力すると、ハプティック効果をユーザーに提供するために、サスペンション部材５０４のコンプライアント部分５２２Ａ、５２２Ｂによりｚ方向へのタッチスクリーンの上下の動きが可能になる。ユーザーがタッチスクリーンにｘ方向及び／又はｙ方向のいずれかへの力をかけると、サスペンション部材５０４は、これらの方向へのタッチスクリーンの動きを阻止し、そのため、ユーザーは、タッチスクリーンがあたかもハウジング内に強固に取り付けられているかのように感じる。

【0026】

本発明の別の実施形態では、圧電材料セグメントは、キャリア又はタッチスクリーンの任意のエリアに連結することができ、タッチスクリーンをハウジングに適合するように連結するのにグロメット、螺旋状ばね又は発泡体等の代替的なタイプのサスペンションを用いることができる。例えば、図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、タッチスクリーン部品６０２が、タッチスクリーンの外縁又は外周から概ね垂直に延びるタブ６３０を有する。ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品６０２に提供する圧電材料セグメント６０７が、タブ６３０の対向する両面に結合されている。図６Ｂは、電荷を発生させて曲がり、それによってタッチスクリーン部品６０２を動かした後の圧電材料セグメント６０７を示す。したがって、タブ６３０は、圧電材料セグメント６０７の基材として用いられ、したがって、図２に関して記載した中間基材は、必要とされない。圧電材料セグメント６０７をタッチスクリーン自体に直接取り付けることによって、圧電アクチュエーターをタッチスクリーンシステムに連結するのに通常必要とされるマウント及び／又はクランプが必要とされず、それによって、複雑性、部品点数及び製造コストが減る。本発明の別の実施形態（図示せず）では、ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品６０２に提供する圧電材料セグメント６０７は、タブ６３０の片面のみに結合される。さらに、１つ又は複数の圧電材料セグメントがタブ６３０の全てに結合されることは必要とされない。例えば、４つのタブ６３０のうちの１つのみが、ハプティック効果又はハプティックフィードバックをタッチスクリーン部品６０２に提供する少なくとも１つの圧電材料セグメント６０７を必要とする。

【0027】

図７及び図８は、タッチスクリーンをハプティックシステムのハウジングに連結するコンプライアントサスペンション部材７０４の代替的な実施形態を示す。図７は、サスペンション部材７０４の斜視図を示し、図８は、タッチスクリーン部品８０２に連結されている複数のサスペンション部材７０４を示す。図８の実施形態では、４つの同一のサスペンション部材７０４がタッチスクリーン部品８０２に連結されているが、当業者には、より多くのサスペンション部材を用いても、１つのみのサスペンション部材を用いてもよいことが理解されるであろう。サスペンション部材７０４は、第１のＬ字状ブラケット７２４、第２の端タブ７２０及び中間コンプライアント部分７２２が延びている曲げ加工板金製ばね又は曲げ加工プラスチック製ばねである。コンプライアント部分７２２は、サスペンション部材７０４の曲げ加工部分又は傾斜部分である。複数のサスペンション部材７０４がタッチスクリーンシステム内に取り付けられると、各Ｌ字状ブラケット７２４は、図８に示されているようにタッチスクリーン部品８０２に連結され、各第２の端部分７２０は剛性ハウジング（図示せず）に連結される。サスペンション部材７０４のコンプライアント部分７２２は、タッチスクリーン部品８０２又はハウジングに連結されず、アクチュエーターによって出力された力によって決定される単一の方向、すなわち軸にタッチスクリーン部品８０２の動きを限定するように構成されている。アクチュエーターは、本明細書に記載されているように、サスペンション部材７０４のコンプライアント部分７２２の対向する両側、すなわち両面に結合されている圧電材料セグメント（図示せず）とすることができるか、又は代替的に、圧電アクチュエーター、ボイスコイルアクチュエーター、偏心質量アクチュエーター、Ｅコア型アクチュエーター、ソレノイド、可動磁石アクチュエーター又は所望に応じて他のタイプのアクチュエーターを含むが、それらに限定されない多数の既知のアクチュエータータイプのうちのいずれかとしてもよい。

【0028】

より詳細には、コンプライアント部分７２２は、タッチスクリーンシステム内に取り付けられると、ｙ方向すなわちｙ軸のような、ある特定の方向へのすなわちある特定の並進軸に沿う、タッチスクリーン部品８０２の優先的な動きを可能にしながら、ｚ方向すなわちｚ軸及びｘ方向すなわちｘ軸のような、他の方向へのすなわち他の並進軸に沿う動きを抑制する。ｘ方向へのタッチスクリーン部品８０２の左右の動きは阻止されるが、その理由は、サスペンション部材７０４が、ｘ方向に高いばね定数を有する十分に頑丈、すなわち強固な材料から形成されており、コンプライアント部分７２２が、タッチスクリーン部品８０２の隣接縁に対して非常に鋭い角度、すなわち４５度未満の角度を形成するからである。加えて、第２の端部分７２０が剛性ハウジング（図示せず）に連結され、力がｘ方向に直接かけられる場合、サスペンション部材７０４は、ｘ方向への動きに抗し、その力はハウジング内に伝達される。さらに、ｚ方向へのタッチスクリーン部品８０２の上下の動きもまた阻止されるが、その理由は、サスペンション部材７０４が、ｚ方向に高いばね定数を有する十分に頑丈、すなわち強固な材料から形成されているからである。しかしながら、サスペンション部材７０４は、ｙ方向に低いばね定数を有しており、アクチュエーターがｙ方向への、すなわちタッチスクリーン部品８０２に対して平行な力を出力すると、ハプティック効果をユーザーに提供するために、各サスペンション部材７０４のコンプライアント部分７２２によりｙ方向へのタッチスクリーン部品８０２の動きが可能になる。ユーザーがタッチスクリーン部品８０２に対してｘ方向及び／又はｚ方向に力をかけると、各サスペンション部材７０４のコンプライアント部分７２２がこれらの方向へのタッチスクリーン部品８０２の動きを阻止し、そのため、ユーザーは、タッチスクリーン部品８０２があたかもハウジング内に強固に取り付けられているかのように感じる。

【0029】

本発明の別の実施形態（図示せず）では、サスペンション部材７０４は、タッチスクリーンシステムにおいて用いられるキャリアに連結するか若しくは、キャリアと一体形成することができるか、又は、ハウジングに連結するか若しくは、ハウジングと一体形成することができる。本発明の実施形態に従って、サスペンション部材は、種々の方向に種々の特性を有するように形成することができる。幾何学形状、材料及び取付け条件を変更することによって、ばねサスペンション部材が取り付けられるシステムと適合するようにばねサスペンション部材の性能を設計することができる。例えば、剛性（stiffness）は、タッチスクリーンが所望のハプティック効果の方向に動くことを可能にするが、他の方向には非常に剛性であるように、種々の方向において様々とすることができ、すなわち、ある方向ではより高く、別の方向ではより低い。ばねサスペンション部材の幾何学形状を変更することにより、補強リブの追加により特定の軸における剛性を変更することができるか、又は適切な方向に曲げ加工することができる。可撓性の、すなわちゴム又は発泡体のマウントを介してばねサスペンション部材の取付け条件を変更することにより、可変な剛性も提供される。

【0030】

図９は、タッチスクリーンをハプティックシステムのハウジングに連結する、コンプライアントサスペンション部材９０４の代替的な実施形態を示す。図９は、キャリア９０６に連結されている複数のサスペンション部材９０４を示す。本発明の別の実施形態（図示せず）では、サスペンション部材９０４は、タッチスクリーンシステムにおいて用いられるタッチスクリーン部品に連結するか、若しくはタッチスクリーン部品と一体形成することができるか、又は、ハウジングに連結するか若しくはハウジングと一体形成することができる。図９の実施形態では、４つの同一のサスペンション部材９０４がキャリア９０６に連結されているが、当業者には、より多くのサスペンション部材を用いても、１つのみのサスペンション部材を用いてもよいことが理解されるであろう。サスペンション部材９０４は、第１の端タブ９２４及び傾斜コンプライアント部分又は、曲げ加工コンプライアント部分９２２を有する曲げ加工板金製ばね又は、曲げ加工プラスチック製ばねである。複数のサスペンション部材９０４がタッチスクリーンシステム内に取り付けられる場合、各第１の端タブ９２４は、剛性ハウジング（図示せず）に連結するように構成され、コンプライアント部分９２２の第１の端９２０が、キャリア９０６に連結され、図９に示されているようにキャリア９０６に対して約４５度の角度で延びる。サスペンション部材９０４は、各第１の端タブ９２４がキャリア９０６に対して概ね垂直に延びるようにキャリア９０６に連結される。各第１の端タブ９２４は、キャリア９０６の外縁又は外周から垂直に延びるが、コンプライアント部分９２２を介してキャリア９０６から離隔している。

【0031】

コンプライアント部分９２２は、タッチスクリーンシステム内に取り付けられると、ｙ方向すなわちｙ軸及び、ｘ方向すなわちｘ軸へのキャリア９０６の優先的な動きを可能にしながら、ｚ方向すなわちｚ軸への動きを抑制する。サスペンション部材９０４は、ｚ方向へのキャリア９０６の上下の動きが阻止されるのに十分に強固な材料から形成される。アクチュエーターを形成するために、圧電材料セグメント９０７が、サスペンション部材９０４の傾斜コンプライアント部分又は曲げ加工コンプライアント部分９２２の対向する両側、すなわち両面に結合される。サスペンション部材９０４のコンプライアント部分９２２、ひいては圧電材料セグメント９０７は、キャリア９０６とタッチスクリーンシステムのハウジング９１４（図９に仮想線で示す）とに対して約４５度の角度で取り付けられており、アクチュエーターすなわち圧電材料セグメント９０７によって出力される力は、方向矢印Ａ_Ｆによって示されているようにタッチスクリーンシステムに対して、ずれているか又は傾いている。本明細書中で用いられている場合の「約」４５度の角度とは、４０度〜５０度の間の範囲の角度を含む。アクチュエーターをキャリア９０６及びハウジング９１４に対して４５度の角度で取り付けることにより、ｘ方向及びｙ方向間で力ベクトルが均一に平衡し、そのため、アクチュエーターが矢印Ａ_Ｆの方向に力を出力する場合、アクチュエーター９０７によって出力される力のｘ成分及びｙ成分は概ね等しい。ハプティック効果をユーザーに提供するために、各サスペンション部材９０４のコンプライアント部分９２２によりｙ方向及びｘ方向へのキャリア９０６の動きが可能になる。タッチスクリーンシステムに対する圧電材料セグメント９０７の、ずれた又は傾いた取付けにより、より一貫したユーザーハプティック体験がもたらされるが、その理由は、ユーザーがタッチパッドＧＵＩ上で上下及び／又は左右にスクロールする場合に通常行われるように、ユーザーがタッチスクリーンシステムのＧＵＩをｘ方向及びｙ方向にナビゲートする際、アクチュエーターによって出力される力がそれらの方向において概ね等しいからである。しかしながら、ユーザーがキャリア９０６に対してｚ方向に力をかける場合、各サスペンション部材９０４のコンプライアント部分９２２は、この方向へのキャリア９０６の動きを阻止し、そのため、ユーザーはあたかもキャリア９０６がハウジング内に強固に取り付けられているかのように感じる。

【0032】

本発明の別の実施形態では、アクチュエーター、すなわち、サスペンション部材９０４のコンプライアント部分９２２に結合されている圧電材料セグメント９０７の、キャリア９０６及びハウジング９１４に対する取付け角度は、選択された角度に基づいて一方の軸対他方の軸に方向付けられる力のレベルを制御するように変更することができる。より詳細には、ユーザーがｘ方向又はｙ方向のうちの一方向へより多くの動き、すなわち運動を受けることが望まれる場合、アクチュエーターを約４５度以外の角度でキャリア及びハウジングに対して取り付けることができ、その結果、アクチュエーターによって出力される力のｘ成分及びｙ成分は不均一又は不等になる。

【0033】

別の実施形態では、サスペンション部材９０４は、圧電材料セグメントが取り付けられているものというよりむしろ別のタイプのアクチュエーターを用いるタッチスクリーンシステムにおいて用いることができる。より詳細には、図１０は、キャリア１００６であって、キャリアを剛性ハウジング１０１４に連結するサスペンション部材１００４が連結されているキャリア１００６を示す。サスペンション部材１００４は、サスペンション部材９０４に関して記載したのと同じ構造であるが、ただし、サスペンション部材１００４には、圧電材料セグメントが結合されていない。キャリア１００６の下側面に連結されているアクチュエーター１００８が示されており、アクチュエーター１００８は、ユーザーがタッチスクリーンと接触する場合、タッチスクリーン部品（図示せず）上にユーザーに対して小さなパルス、振動又はテクスチャー感を出力する機能を果たす。アクチュエーター１００８は、圧電アクチュエーター、ソレノイド、ボイスコイルアクチュエーター、偏心質量アクチュエーター、Ｅコア型アクチュエーター、可動磁石アクチュエーター又は所望に応じて他のタイプのアクチュエーターを含むがそれらに限定されない多数の既知のアクチュエータータイプのうちのいずれかとすることができる。アクチュエーター１００８は、キャリア１００６及びハウジング１０１４に対して約４５度の角度で取り付けられており、アクチュエーター１００８によって出力される力は、方向矢印Ａ_Ｆによって示されているようにタッチスクリーンシステムに対して、ずれるか又は傾けられている。アクチュエーターが矢印Ａ_Ｆの方向に力を出力するとき、アクチュエーター１００８によって出力される力のｘ成分及びｙ成分は概ね等しい。ハプティック効果をユーザーに提供するために、各サスペンション部材１００４のコンプライアント部分１０２２によりｙ方向及びｘ方向へのキャリア１００６の動きが可能になる。タッチスクリーンシステムに対するアクチュエーター１００８のずれた又は傾いた取付けにより、より一貫した、ユーザーハプティック体験がもたらされるが、その理由は、ユーザーがタッチパッドＧＵＩ上で上下及び／又は左右にスクロールする場合に通常行われるように、ユーザーがタッチスクリーンシステムのＧＵＩをｘ方向及びｙ方向にナビゲートする際、アクチュエーターによって出力される力がそれらの方向において概ね等しいからである。しかしながら、ユーザーがキャリア１００６に対してｚ方向に力をかける場合、各サスペンション部材１００４のコンプライアント部分１０２２は、この方向へのキャリア１００６の動きを阻止し、したがって、ユーザーはあたかもキャリア１００６がハウジング内に強固に取り付けられているように感じる。

【0034】

サスペンション部材１００４とともに示されているが、タッチスクリーンシステムに対して、ずれて又は傾いて取り付けられているアクチュエーターは、他のタイプのサスペンション部材とともに用いることができる。例えば、図１１に示されているように、タッチスクリーンシステムは、剛性ハウジング１１１４であって、タッチスクリーン（図示せず）及び／又はキャリア（図示せず）を剛性ハウジング１１１４に連結するグロメットサスペンション部材１１０４を有する剛性ハウジング１１１４を備える。グロメットサスペンション部材１１０４は、ｘ方向及びｙ方向のような１つ又は複数のある特定の方向へのタッチスクリーン１０２の優先的な動きを可能にするように構成されている。グロメットサスペンション部材１１０４は、方向矢印Ａ_Ｆの方向への、すなわちグロメットサスペンション部材１１０４のテクスチャー加工された内側、すなわち内面に対する動きを可能にするように構成されている。グロメットサスペンション部材１１０４は、ｚ方向のような別の方向への、及び、方向矢印Ａ_Ｆに対して垂直な方向への、すなわちグロメットサスペンション部材１１０４の平滑又は固体の内側、すなわち内面に対する動きを抑制するように構成されている。本明細書に記載されているように、前述で引用することにより全体が本明細書の一部とした、２０１１年３月１６日に出願された、Olien他による米国特許出願第１３／０４９，２６５号に示されているような、タッチスクリーン及びタッチ表面をハウジング内に取り付けるコンプライアントグロメットを用いるサスペンションが知られている。他のグロメットサスペンション構成を本発明とともに用いることができる。ハウジング１１１４に対して傾いた又はずれたアクチュエーター１１０８が示されており、アクチュエーター１１０８は、ユーザーがタッチスクリーンと接触する場合、タッチスクリーン（図示せず）上にユーザーに対して小さなパルス、振動又はテクスチャー感を出力する機能を果たす。アクチュエーター１１０８は、圧電アクチュエーター、ソレノイド、ボイスコイルアクチュエーター、偏心質量アクチュエーター、Ｅコア型アクチュエーター、可動磁石アクチュエーター又は所望に応じて他のタイプのアクチュエーターを含むが、それらに限定されない多数の既知のアクチュエータータイプのうちのいずれかとすることができる。図１０の実施形態と同様に、アクチュエーター１１０８は、タッチスクリーンシステムに対して約４５度の角度で取り付けられており、アクチュエーター１１０８によって出力される力は、方向矢印Ａ_Ｆによって示されているようにタッチスクリーンシステムに対して、ずれるか又は傾いている。アクチュエーターが矢印Ａ_Ｆの方向に力を出力するとき、アクチュエーター１１０８によって出力される力のｘ成分及びｙ成分は概ね等しい。タッチスクリーンシステムに対して、ずれて又は傾いて取り付けられているアクチュエーターは、グロメットサスペンション部材とともに用いられて示されているが、螺旋状部材若しくはコイル状部材、ゴム、発泡体又はフレクスチャーを含むが、これらに限定されない他のサスペンションシステムとともに用いることができる。

【0035】

種々の実施形態を上述してきたが、これらの実施形態は、限定としてではなく本発明の単なる説明及び例として提示されていることを理解すべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲（breadth and scope）は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。本明細書において論考された全ての特許及び刊行物はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。

【図1】

【図2】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図4A】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】