JP2009087351A - タッチスクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザにキーまたはボタンの触感を与えることができる改良されたタッチスクリーンを提供する。
【解決手段】 マトリックスまたはアレイの形に配置された複数の個別コンポーネント１００から成り、各コンポーネントごとにコンポーネントを個別に隆起させることを可能にする隆起モジュール１３０を更に具備する。各コンポーネントは、スクリーンのピクセルに対応する発光モジュール１１０と、コントロール信号を受信するためのコネクタ１２０とを備えており、各コンポーネントはコネクタ１２０によって受信されたコントロール信号に従って任意の色を任意の明るさで表示することが可能である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スクリーンまたはタッチスクリーンに関し、特に、ユーザに触感を与えるスクリーンまたはディスプレイに関する。

（モバイル）機器の（タッチ）スクリーンまたはディスプレイの通常のものは、平坦にされている。ボタン、キー、またはキーボードが表示されているときは、ディスプレイ上のボタンの形や大きさの触感は全くない。ディスプレイを触った感触だけでは、ボタンの位置はわからない。ユーザが押そうと思っているボタンを感じ取ることはできないために、通常のキーボードでの入力速度と比べてデータの入力速度がかなり遅くなる。ユーザがキーを見るだけでなく“実感する”こともでき、このため、ユーザが正しいキーを探す手助けをして入力速度が改善される通常のキーボードと比べる場合には、使いやすさが劣ってしまう。

キーボードなど従来型の入力機器を考えた場合、使いやすさと速いデータ入力を実現するには、物理的キーボードなどのユーザ入力機器は次の要件：
要件１．ボタンの境界、形状およびサイズが触感できること、
要件２．ボタンを押したときの動きが触感できること、
を満足する必要がある。

これらの要件が満足されたときに、こうしたキーボードを使って熟練したユーザはデータを迅速に入力することが可能である。例えば、ＱＷＥＲＴＹキーボードにおける十本指入力システムがそのことを示している。

タッチスクリーンの場合のように、これらの要件の１つまたは全てが満足されない場合、データの入力速度は大きく減速する。ユーザは、タッチスクリーン上の正しい場所を押しているかどうか、そしてそれを実際に押しているかどうかを目で確認しながら入力する必要がある。ユーザはボタンを押したことを１つ１つ目で確認しながら入力するしかできないのである。ボタンを見ずに入力機器を操作することなど（よほど訓練を積まなければ）不可能である。これは、利用しやすさを深刻なまでに悪化させる。そのため、市場において入力機器の普及には深刻な影響が生じる可能性がある。

ボタンが押されたことをユーザに知らせるために、スクリーン上のボタンに三次元的な外観（3D appearance）を与え、それがボタンが押されたように見える外観に変化することによって視覚的なフィードバックが与えられるタッチスクリーンもいくつか存在している。しかしながらこれは視覚的な感覚だけをもたらし、触感的な感覚を全く生じさせない。

別の既存のタッチスクリーンでは聴覚的なフィードバックによって使い易さが改善されている。タッチスクリーンボタンが押される度にその確認として可聴音が再生される。

これらの既存のソリューションでは、ユーザに何らかのフィードバックを与えることによって使い易さが増してはいるが、それらのフィードバックは視覚的かつ／または聴覚的なものに過ぎず、従って既存のタッチスクリーンは従来型のキーボードと比較すれば使い易さの点で遅れを取っている。

上術した既知のソリューションは、タッチスクリーンボタンが押される度に何らかのフィードバックを与えるものではあるが、タッチスクリーン特有の欠陥、すなわちボタンまたはキーの形状を反映する触感経験が欠如していることをいまだ克服することができてはいない。

そこで本発明の課題はユーザに触感を与えることができる改良されたスクリーンまたはタッチスクリーンを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、マトリックス（matrix）またはアレイ（array）の形に配置された複数の個別コンポーネントからなるスクリーンを提供する。本スクリーンは、コンポーネントを個別に隆起させることを可能にする隆起モジュール（elevating module）を、前記複数の個別コンポーネントの各コンポーネントごとに更に備えており、各コンポーネントは、本スクリーンのピクセルに対応する発光モジュールと、コントロール信号を受信するためのコネクタとを備えており、それにより各コンポーネントは前記コネクタによって受信されたコントロール信号に従って任意のカラー（色）を任意の明るさで表示することが可能である。

これにより、ユーザが当該スクリーンの入力領域を視覚的にだけでなく触感にも基づいて識別することを可能にする触感（tactile impression）を当該スクリーンのユーザに与えることが可能となる。これは、スクリーンがタッチスクリーンの場合に特に有用であるが、他のスクリーンまたはディスプレイに対しても、グラフィカルな感触に加えて、ディスプレイによって与えられた触感をユーザが感じることが役に立つ場合があり得る。

さらに、本態様において、スクリーンの各個別のピクセルは、選択的に隆起可能であるため、隆起に関して個別にコントロールすることができる。さらに、各個別のピクセルはピクセルによって表示される色と明るさをコントロールするコントロール信号を受信するためのコネクタを追加的に備える。

隆起可能コンポーネント（複数）の高い粒度（granularity）によって、すなわち各コンポーネントが個別のピクセルに対応していることによって、コンポーネントの隆起はスクリーンの発光素子によって表示されるパターンに適合することが可能となる。言い換えると、個別の隆起によって実現されるパターンの粒度はスクリーンの粒度に対応し、その解像度はピクセル解像度に相当する。

かかる構造によって、スクリーンに表示される情報をユーザに与えられる触感フィードバック（tactile feedback）によって“真に反映させる”ことが可能となる。各隆起モジュール（または駆動コンポーネント）はその対応する発光モジュールを有し、各発光モジュールは発光機能と隆起機能に関して自分以外の発光モジュールとは完全に独立している。これにより、個別のピクセルに対応する隆起の粒度が実現され、その結果、特に有効かつ触感的なフィードバックが実現可能である。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、各コンポーネントは発光モジュールを備える。

このようにして、発光モジュールは全てのコンポーネントが一緒にディスプレイを形成する形でディスプレイの一部を形成する。各コンポーネントは対応する発光素子を有しているので、コンポーネントの隆起はスクリーンの発光素子によって表示されるパターンに適合するようにコントロールすることができる。

しかしながら、別の態様によれば、発光モジュールがコンポーネントの一部とはならないものの、コンポーネント（または各コンポーネント）に対応して、例えば隆起されるコンポーネントの真下または隣に（隣接して）発光モジュールが配置されることがある。その際、コンポーネントは透光性があり、発光モジュールが真下に配置される場合には、発光モジュールから発せられた光はそのコンポーネントを透過してユーザの目に入ることができる。またコンポーネントの隆起によって触感をもたらすことができる。発光モジュールが隆起可能コンポーネントに隣接した位置にある場合には、光がそこからユーザに向かって放出される。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、前記隆起モジュールは、
ナノテクノロジー素子（nano-technology device）、
空気圧素子（pneumatic device）、
油圧素子（hydraulic device）、
圧電素子（piezo-electric device）、
のいずれか１つから構成される。

これらは隆起モジュールとして用いることができる実装方法である。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、各コンポーネントにはタッチ感知面（touch sensitive surface）が設けられる。

このようにして、前記複数のコンポーネントの各コンポーネントにはタッチ感知機能が装備される。

本スクリーンは、その一態様によれば、前記複数のコンポーネントの隆起を発光素子によって表示されたパターンにそれが適合するようにコントロールするコントローラを更に備える。

本スクリーンは、その一態様によれば、前記複数のコンポーネントの隆起を発光素子によって表示されたパターンにそれが適合するようにコントロールするコントローラであって、スクリーンまたはディスプレイから分離して与えられ、それに接続することができるコントローラを更に具備する。

このようにして、前記複数のコンポーネントの隆起は、ユーザに触感を与える隆起したコンポーネントがタッチスクリーン上に表示された入力領域または入力キーまたは入力ボタンの形状に対応するようにコントロールされる。

以上のようにして、隆起モジュールによって引き起こされる形態パターン（topographic pattern）とスクリーンによって表示されるパターンは互いに適合することができるとともに、例えば、隆起した部分が形態的にキーボードの表面に似ることによって従来型のキーボードと同じような感覚をユーザに与えるようにすることができる。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、コンポーネントの隆起は、当該スクリーンにおいて、例えばボタンとキー、テキストボックス（text boxes）、ラジオボタン（radio buttons）、チェックボックス（check boxes）、コンボボックス（combo boxes）などの入力ウィジェット（input widgets）が、対応するコンポーネントを隆起させることによって触感的に識別される形でコントロールされる。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、前記マトリックスを構成している前記複数のコンポーネントの２以上のコンポーネントに対応する隆起モジュールが存在し、本スクリーンは、本スクリーンに表示された内容に応じて前記複数のコンポーネントを個別的に隆起するかまたは隆起しないようにすることができるように前記隆起モジュールによって生成される隆起動作（elevating movement）をそれが対応する１つ以上のコンポーネントに対して指令（direct）するためのモジュールを更に備える。

このようにして、個別コンポーネント（複数）はそれらの対応する隆起モジュールに関してグループ分けされるが、まだそれらを個別に隆起することが可能である。

本スクリーンは、一態様として、前記複数のコンポーネントからなるマトリックスをカバーするタッチ感知層（touch sensitive layer）を更に備える。

本スクリーンは、一態様として、コンポーネント同士の間の隙間に異物が侵入することを防止するために本スクリーンの上に被覆するためのフォイル（covering foil）を更に具備する。

これによりマトリックスに異物が入り込むことが避けられる。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、前記被覆フォイルは前記複数のコンポーネントのそれぞれのコンポーネントの中心に固定される、または、
前記被覆フォイルは前記複数のコンポーネントの縁端部の間にのみ取り付けられる。

このようにして、被覆フォイルはタッチ感知機能またはコンポーネントの隆起とそれらの触感に悪い影響を及ぼさないことが保証される。

本スクリーンにおいて、その一態様によれば、接触圧（touching pressure）を感知するとともに、その圧力が或る特定の閾値を超えた場合にのみ、ボタンまたはキーを押下するためにその圧力が使われたものと見なすよう感知した圧力を解釈するためのモジュールを更に備える。

これにより、ユーザは実際にボタンまたはキーを押下することなく形態表面（topographic surface）を感知することが可能である。

本スクリーンは、タッチスクリーンの場合、その一態様によれば、キーまたはボタンが押下されたときにそのキーまたはボタンに対応する隆起したコンポーネントが下に動かされ、それによりボタンまたはキーが押されたかのような触感をユーザに与えるようになっている。

キーが押下されたときの下方への動きはキーを押下したことの触感的なフィードバックをユーザに与え、このため従来型のキーボードの振る舞いと非常に似ている。

本スクリーンは、一態様として、前記複数のコンポーネントの１つ以上のコンポーネントの真下に位置するタッチ感知層またはタッチ感知素子を更に具備する。

これはタッチスクリーン機能を実装する別の方法である。タッチ感知素子はタッチ感知層またはタッチ感知ボタンからなる場合がある。

一態様によれば、本スクリーンは、タッチスクリーン機能を一切持たないが、マトリックスを構成する個別のコンポーネントをスクリーン上に表示されているパターンに従って隆起させることができるような追加的な機能を持つ通常のディスプレイスクリーンにすぎない場合がある。

以下、本発明の実施の最良の形態によるスクリーンまたはディスプレイを添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施形態によるスクリーンまたはディスプレイはデータをグラフィック表示することが可能なデバイスである。データは、ディスプレイまたはスクリーンに表示されるグラフィカルデータを出力することが可能なコンピュータ、ＴＶ受像器、携帯電話機などの何か他のデバイスを使ってスクリーンまたはディスプレイに入力することができる。

本発明の実施形態によればスクリーンまたはディスプレイはユーザにコントロール可能な触感（tactile impression）を与えるための何らかのモジュールまたはメカニズムを備える。この触感はそれにより実施の一形態によればディスプレイ上に表示されたデータにその触感が対応するようにコントロールすることが可能である。

実施の一形態によれば、スクリーンにタッチしたときにそのタッチスクリーンの平面から浮かび上がっている何かがあるのをユーザが感じるようにパーツを持ち上げることによってその形状を変えることができるスクリーンが提供される。この方法はボタンの境界をマークしたり、あるいはボタンもしくはキーの三次元形状を擬似したりするために使用することができる。ユーザはボタンがどこにあるのかとか、それがどこで終わっているのかを触って感じることができる。あるいはユーザは“ボタンの形状”または“キーの形状”を触って感じることができる。このようにして、ユーザはスクリーン上に見えるものに頼ってボタンまたはキーの位置を探すだけでなく、触感を使ってスクリーン上のキーまたはボタンを識別することもできる。例えば、ユーザはこのようにしてコンピュータの通常のキーボードを使ったときと同じような十本指入力システムを用いてデータを入力することができたり、あるいはユーザは−スクリーンがユーザに提示する入力メニューまたはボタンの種類に応じて−スクリーンを見ずに、入力を行うためのキーまたはボタンを選択することができるような形で順応することができる。

言い換えると、ボタンまたはキーボードがスクリーンに表示されるとき、ユーザはキーの境界を見るだけでなく触った感触として実感することができる。ユーザはスクリーンを見ることを強いられることなくタイプすることができる。このおかげでデータ入力速度が上がり、従ってデバイスの使いやすさが増し、（市場において）より多くの支持が得られる。

実施の一形態によればスクリーン（タッチスクリーンを想定してよい）またはディスプレイはその表面の形状を変化させることができるように設計される。それはもはや平面ではない。スクリーンのパーツはスクリーンの残りの部分と比較して触感的な違いが存在するように持ち上げたりまたは隆起させたりすることができる。これはスクリーン上に表示されたボタンの境界をマークするために利用することができる。

実施の一形態によればタッチスクリーンは各コンポーネントがスクリーンの１ピクセル（またはピクセル群）を表す個々のコンポーネント（１００）から構成される。図１に複数のコンポーネント１００がマトリックスの形に配列したタッチスクリーンを示す。

実施の一形態によれば個別コンポーネントはそれぞれタッチスクリーンの１ピクセルに相当する。更なる実施形態によれば個別コンポーネントはピクセル群（複数のピクセルの集合）に相当する場合がある。

実施の一形態による図１に示された各コンポーネントごとに、コンポーネント１００が個別にスクリーン面から突き出た形に成るようにそれぞれの個別コンポーネント１００を隆起させるようコントロールすることができるリフティングメカニズム（lifting mechanism）またはリフティングモジュール（lifting module）または隆起モジュール（elevatingmodule）が提供される。この様子を図２に示す。図中、トータルで６個のコンポーネント１００が“Ｌ”字型に隆起している。

実施の一形態によれば図３に示すように個別コンポーネント（単数）には何らかの発光モジュール１１０を装備させることができる。それは実施の一形態によれば任意の色を任意の明るさで表示するための全ての技術的機能性を備える。実施の一形態におけるコンポーネントは、今日のフラットスクリーン（例えばＴＦＴスクリーン）のピクセルのサイズを模する程度に適切に小さく作られる。しかしながら、実施の一形態によるこれらのコンポーネントの各コンポーネントはピクセルが示す必要のある色や明るさを設定するためにディスプレイコントローラを用いて個別にコントロールすることができる。その目的のため、ディスプレイコントローラに接続するためのコネクタ１２０も与えられる。実施の一形態によればコネクタ１２０は電力（１２０）を供給するためにも使用することができる。ＬＥＤ（Light Emitting Diodes）を発光モジュールとして用いることができるが、他の技術ももちろん利用可能である。

隆起モジュールを実装するため、実施の一形態によれば、各コンポーネントにはそのコンポーネントをディスプレイ面に垂直に動かすことができるナノテクノロジー素子１３０が装備される。ナノテクノロジー電気モータ（例えばナノテクノロジーを用いたリニアモータ）がこの目的のために使用される。しかしながら、例えば空気圧技術または油圧技術などの他のテクノロジーを使用することも可能である。隆起素子を実装する別のオプションは圧電効果を利用して印加電圧に応じて伸縮する圧電性結晶（piezo crystal）を利用することであろう。かかる圧電素子と一緒にリニアモータまたはリニアドライバを実装することも可能である。

動かすべき範囲は適用分野（用途）に依存する。ちなみにタッチスクリーンでは、１乃至２ミリメール、場合によっては更に小さく例えば１００ミクロンを超えない範囲で十分であろう。実施の一形態によれば、隆起量は少なくとも１０ミクロンに相当し、更なる実施形態によれば、それは少なくとも５０ミクロン、１００ミクロンまたは２００ミクロンである。

実施の一形態によれば、コンポーネントが隆起する量は、隆起した任意のコンポーネントで常に同じにされる。しかしながら更なる実施形態によれば、コンポーネントが隆起する量は個別にコントロール可能であり、その量はコントロール可能な仕方で変えることができる場合がある。このようにしてより複雑な形態（topography）が生成可能である。

タッチスクリーン機能を実装するため、実施の一形態によれば、各コンポーネントには図４に示すような視覚的に透明なタッチ感知面（touch sensitive surface）１４０が装備される。この実施形態では各個別コンポーネントは一種の単一の個別タッチスクリーンを形成し、それはタッチされた場合にはタッチスクリーン全体を形成している全体のマトリックスの対応する個別コンポーネントが位置している部分がユーザにタッチされたことを信号伝達する。

更なる実施形態によれば、図５に示すように、ディスプレイ全体がタッチ感知層（touch sensitive layer）で覆われる。

図１、図２および図５に示すように、図３または図４に示された既に述べたような個別コンポーネント１００を縦横に隣り合わせに多く並べれば、個別ピクセル（複数）によって１つのマトリックスが形成され、そのマトリックスがスクリーンを構築している。

スクリーン上に表示されたボタンをユーザに感じさせるため、ボタンの境界（またはボタン全体）を表示するコンポーネントを隆起させることができる。この結果、隆起した長方形（長方形のボタンを想定した場合）にタッチすることが可能となる。もちろん他のどんな形もコンポーネントの組み合わせを隆起させることで作り出すことができる。図２に“Ｌ”字形を形成する隆起した一部のコンポーネントからなるパターンの一例を示す。

実施の一形態によれば、どのコンポーネントを隆起させるべきかと、どのコンポーネントを隆起してはならないかをコントロールするコントローラが提供される。実施の一形態においてこのコントローラはボタンまたはキーといった入力領域の位置にあるコンポーネント（一般に複数）が隆起されるように隆起モジュールのためのコントロール信号を生成する。コントローラはディスプレイ上に表示されるそれぞれのパターンに対応する所定の隆起パターンを使用することができる。例えば、通常のＱＷＥＲＴＹキーボードがスクリーン上に表示される場合、コントローラは隆起したコンポーネントがＱＷＥＲＴＹキーボードのキーを真似るまたは反映するようにそれらのコンポーネントをコントロールする。一方、スクリーンが何か他のもの、例えば入力ボタンが通常のキーボードのキーの形状とは異なる形を持つ何らかのパターンを表示する場合、コントローラは隆起パターンがタッチスクリーン上に表示されたそれらのボタンの形状に対応するように別の制御パターンを用いることができる。

もっと一般的に言えば、実施の一形態によれば、コントローラはユーザが触感を受ける隆起したコンポーネントが、タッチスクリーン上に表示される入力領域または入力キーまたは入力ボタンの形状に対応するように、隆起コンポーネントをコントロールする。

ボタンやキーのほかに、ディスプレイは、例えばテキストボックス（text boxes）、ラジオボタン（radio buttons）、チェックボックス（check boxes）、コンボボックス（combo boxes）などの、他の入力ウィジェット（input widgets）も表示することができる。各コンポーネント１００の隆起をコントロールすることが可能なフレキシビリティのおかげで、これらのウィジェットも、対応するコンポーネントを隆起させることによって、触感的に識別することが可能である。

上記実施形態の更なる変更も可能である。例えば、各コンポーネントにそれを持ち上げるためのその個別の隆起モジュール（例えば、ナノテクノロジー素子または圧電素子）を装備させる代わりに、それらを全て持ち上げることができて同時にそれらの隆起を個別にコントロールすることが可能な素子（単数）も存在するようにすることができる。このような場合における個別のコンポーネントの個別のコントロールはその素子によって作り出された動作を昇降すべきコンポーネントに伝えることができる適切な技術を使って実行することができる。

例えば、何らかの機械的または機械電気的ギアを用いて、駆動素子（隆起ユニット）の動きは個別コンポーネントに適切に伝達される。

実施の一形態において伝達が空気圧（もっと一般的には気体の圧力）または油圧（もっと一般的には液体の圧力）よって実現され得る。例えば、図１に示したマトリックスの真下に、導管およびバルブが下部層（lower layer）内に１セット配設される。マトリックスの真下に提供されるこの下部層は、中空であるものの液体または空気を通さない特性を持つことができる。下部層は導管と開閉可能なバルブのネットワークとを中に含み、そのネットワークは、導管とバルブを通ってマトリックスの個別コンポーネント１００に対応する個別の位置まで下部層に含まれる液体が導かれるように、ある程度、コンポーネントの配置に対応している。かかる個別の位置において、下部層は、上向き方向（対応するマトリックス要素１００の方向）に変形可能になっていて、ある液体または空気がこの位置に導かれたならば上向き方向に変形して対応するコンポーネント１００を隆起させることができるようにされる。液体または空気を導くこと（guiding）は、ポンプなどの駆動装置に接続した上記の導管・バルブ系によって実行することができる。

かかるメカニズムは、全体で唯一の“隆起モジュール”を提供しているところ、個別コンポーネントの位置においてスクリーン上に表示されるものに対応して個別的にコントロールし、隆起させることができるように構築される隆起モジュール（全てのコンポーネントに対して唯一かつ同一のもの）を各コンポーネントにさらに提供するものであることが理解されよう。

各コンポーネント上にタッチ感知面を設ける代わりに、ディスプレイ全体の上に個別のコンポーネントには接続されていないタッチ感知層が覆い被さる形で設けられる。この場合、ディスプレイコントローラは、タッチ感知層のある場所を真下の同じ場所にあるコンポーネントにリンクさせるために、どのコンポーネントがタッチ感知層のどの座標に位置しているかを知っている。これよりスクリーン上の或る場所がボタンとしてマークされている場合、同場所がタッチ感知層によって押下されているボタンとして受け取られることが保証される。図５にかかる構成例を示す。

やや一般的な言い方をすれば、本実施形態は、マトリックスを構成する複数のコンポーネントのうちの２以上のコンポーネントに対応する隆起モジュールが存在するようなものであるとまとめることができる。このときスクリーンは、スクリーンに表示された内容に応じて前記複数のコンポーネントを個別的に隆起させるかまたは隆起させないようにすることができるよう、前記隆起モジュールによって生成される隆起動作をそれが対応する１つ以上のコンポーネントに指令（direct）するための何らかのモジュールを更に追加的に備える。この指令モジュール（directing module）は、既に述べたように上部が変形可能になっていて下部層内部に設けられている上記導管系（channel system）を用いて実現することができる。

図５に示すように、実施の一形態によれば、コンポーネントのマトリックスをカバーするタッチ感知層（touch sensitive layer）が与えられる。

本実施形態におけるタッチ感知層は好ましくはディスプレイの表面の局所的な変化に追従することができるような方法で構築される。このことは、一部のコンポーネントが隆起した場合に、ユーザはこれらのコンポーネントが隆起しており、他は隆起していないと感じることが可能でなければならないことを意味している。言い換えると、タッチ感知層はディスプレイ表面の形状に沿った形をしていなければならない。これはタッチ感知層の材料を適宜選択することによって成し遂げられる。

実施の一形態によれば、被覆層（covering layer）はある程度までは弾力性を持つことができ、かつ被覆層は各コンポーネントの位置でそのコンポーネントに固定することができる。従って固定面積はコンポーネントの表面積よりも小さいことがある。まだかかるケースでも、コンポーネント１００の中心において被覆層はそのコンポーネントに固定されており、２つのコンポーネントの間の中間領域では被覆層は固定されていないため、被覆層は隆起したコンポーネントと隆起していないコンポーネントの形状に必要に応じて追従し、その弾性のために部分的に隆起したマトリックスの形態に沿った形になる。かかる実施形態を図６に示す。図中、被覆層６００はコンポーネントの最上面の中心に位置する領域６１０においてそのコンポーネントに固定されており、コンポーネント間において被覆層は形態（topography）の形状に追従する。

実施の一形態によれば、構築を容易にし、かつ／または製造コストを節約するため、少数のコンポーネントを常に一緒に昇降されるグループ（コンポーネント群）に組み合わせることは意味のあることだと考えられる。これは１コンポーネントがスクリーンの１ピクセルに相当する場合に特に意味のあることだと思われる。このような場合、複数のピクセル（複数のコンポーネント）の組み合わせはそれ自身、個別に隆起させることが可能な１つのコンポーネントと見なすことができる。この場合、コンポーネント群によって形成される１つのコンポーネントは、個別のコンポーネントごとに１つのナノテクノロジー素子を備える代わりに、そのコンポーネント群の全てのコンポーネントに取り付けられた１つの隆起モジュールを持つ。

一例として、合理的な高解像度と小さなコンポーネントサイズ（この場合、１コンポーネントは１ピクセルに相当する）を持つモバイル機器にとって有意なグループサイズは２×２または３×３コンポーネントのマトリックスであろう。しかしながら任意の他の形状も可能である。

実施の一形態によれば、各コンポーネントがそれ自身のタッチ感知面（touch sensitive surface）を有する場合には、スクリーン全体の上に薄いフォイル（foil、箔）を載せてコンポーネントの間の隙間に異物が侵入することを防ぐことが実際的と考えられる。この場合、かかるフォイルは図６に関連して既に説明したようにディスプレイの形状または形態（topography）に追従することができるように同じ特性を持つことが好ましい。このフォイルはスクリーン全体をカバーすることもできれば、あるいはこれが下に横たわるタッチ感知面によるタッチ認識を妨げる場合には、全てのコンポーネント１００の縁端部の間にだけ取り付けることが可能である。後者の場合、コンポーネント１００の最上部にあるタッチ感知面には直に触れることができ、かつカバーされていない。それに対し縁端部ではコンポーネントの間の隙間に異物が侵入することを防止するためにフォイルが存在している。この場合、タッチ感知面とフォイルの配置は図６の記述と似てはいるが、この実施形態では、タッチ感知面は（図６における６１０と同じように）コンポーネント上に取り付けられ、フォイルは隣接するコンポーネントのタッチ感知面の間に（図６の６００と同じように）取り付けられる。

実施の一形態によれば、ユーザがより快適感を味わうことができるようにするため、スクリーンにタッチしている（触っている）時と、スクリーン上のボタンを押下している（押している）時とを区別するための方法が提供される。ボタンの境界を感じてそれがどこにあるかを感じ取るためにスクリーンに触る機会がユーザに与えられる場合で、ユーザは実際には（ボタンを）押下しようとは思ってはいないが形態（topography）を触感したいだけの場合には、かかるタッチはボタンが押下されたと認識されないようにする。

代わりに、ユーザが事前にボタンに触ることによって正しいボタンを特定した後に故意にボタンを押下することができるようにするのに必要なより強い圧力が加えられるべきである。

このことは、触ったときの圧力である接触圧（touching pressure）を測定または感知するとともに、その圧力が或る特定の閾値を超えた場合にのみその圧力はボタンまたはキーを押すために使われたものとみなされるといったように、感知した圧力を解釈するための何らかのモジュールが提供されることを意味する。

スレショルド圧を持つかかるタッチスクリーンを実現するための異なる技術がいくつか存在している。１つの可能性はスクリーンの上にフォイル（foil）をスクリーンからわずかな距離を置いて取り付けることである。ユーザがフォイルに触っただけではまだ何も起こらない。それに対し、ユーザがフォイルをそのフォイルがスクリーンにタッチするように押下した場合には、スクリーンコントローラはスクリーンのどの場所でフォイルがスクリーンにタッチしてるかを特定し、それによりこれは押下と認識される。

この技術は、同じような特性を持つ適切な他の技術も可能である。しかしながら、この技術は、各コンポーネントごとにそのコンポーネントから間隔をおいた１つのタッチ感知面が存在する形で適用されるべきであることに留意すべきである。でなければ、コンポーネント（複数）とタッチ感知面との間の距離を保ちつつ、同時に、隆起しているコンポーネントによって形成された形態に対してスクリーンが追従することは困難であろう。

更なる変形形態として、隆起したコンポーネントの上を物理的に押下する必要のあるこのタッチスクリーン層を設ける代わりに、ディスプレイを含むデバイス上に固定されたタッチ感知層と発光素子が存在するようにすることが可能であり、コンポーネントの隆起可能部分は上に取り付けられる。

更なる変形形態として、隆起したコンポーネントの上を物理的に押下する必要のあるこのタッチスクリーン層を設ける代わりに、そのコンポーネントの真下にタッチ感知層またはタッチ感知素子が存在するようにすることが可能である。実施の一形態におけるこの構成は、もしユーザがそのコンポーネントを物理的に押下したならば、そのコンポーネントが下に動き、タッチ感知層またはタッチ感知ボタンはその押下を認識する。かかる実施形態におけるタッチ感知機能は、２つ以上のコンポーネントをカバーするエリアに広がる層によって、または、実施の一形態において各コンポーネントごとに１つのタッチ感知ボタンが存在する形によって、１つのコンポーネントに対応する物理ボタン（例えば携帯電話機の物理的ボタン）として実装することができる。実施の一形態において、物理的ボタンが、真下に取り付けられた対応するものにタッチしたときを認識することが可能である。物理的ボタンの代わりに、そのボタンに代わる全体のコンポーネントが取り付けられる。

図７にかかるセッティング例を示す。コンポーネント１００はプレート７１０上に取り付けられている。コンポーネント全体がユーザによって押下された場合、それは下に動かされ、プレートは押下可能な物理的ボタン７２０にタッチする。これはユーザ入力として認識され、コントローラはスクリーンのどのエリアがユーザに押下されたかを決定することができる。押下可能な物理的ボタン７２０は物理的ボタンが実装され、その上に取り付けられたコンポーネントがそれを押すという方法、あるいはプレート７１０が物理的な押下可能ボタン７２０にタッチしたときは押下は既に認識されているという方法で実装可能である。かかる実施形態において、ユーザはスクリーン上に表示されたボタンを押下したいときはそのコンポーネントを物理的に押下することが要求される。

他の実施形態として、図７のプレート７１０はその上にコンポーネントをそれらのコンポーネントが押し下げられるように取り付けるためのものであり、それらの下にはタッチ感知層が取り付けられおり、そのタッチ感知層はコンポーネントが下に押下されたときにそのコンポーネントと接触して押下を認識するようになっている。

実施の一形態によれば、タッチスクリーンは、キーまたはボタンが押下されると、そのキーまたはボタンに対応する隆起したコンポーネントが下に動かされ、ユーザにボタンまたはキーが押されたかのような触感を与えるように構成される。例えば、ユーザがキーボード上のボタン“ｋ”を押下する場合、スクリーンがこのキーのプレッシングを記録すると、隆起モジュール用のコントローラはキー“ｋ”に対応しキー“ｋ”の位置にキーの形態パターンを引き起こしている隆起モジュールが対応するコンポーネント達が下に動かされている状態に置かれるようにそれらをコントロールする。その位置に手または指を置いたユーザはキー“ｋ”が押されている触感を得る。

この触感は所定の時間のあいだ継続するか、または圧力が印加されている限り続くことがある。

当業者であれば上記実施形態の更なる変更が可能なことは容易に明らかであろう。

例えば、１つの更なる実施形態によるタッチスクリーンはスクリーン機能を全く持たない（従ってそれは実際にはもはやタッチスクリーンではない）が、マトリックスの個別コンポーネントがスクリーン上に表示されているパターンに従って隆起することが可能な追加機能を持つ通常のディスプレイスクリーンである。これはタッチスクリーン機能はなくてもスクリーンに表示された画像の単なる視覚的な感覚に加えて触感的な感覚も持つ可能性によってユーザにアピールすることができる。かかる実施形態では、隆起はボタンもしくはキーの形状を示すために使用されるだけでなく、異なる形をとり、要望に応じてディスプレイ上の視覚パターンと一致するように選ばれることがある。一例として、スクリーンは丘や山がある地図を表示し、丘や山の場所ではコンポーネントが隆起している様子を思い描くことができる。この種のディスプレイを使用する別の例は点字（Braille）テキストを表示することである。これにより、目の見えない人が表示テキストを触感で感じ取ることが可能となる。

上記の説明において述べられてきたスクリーンまたはディスプレイは、例えばＴＶ画像、コンピュータからのデータまたは例えば携帯電話機などの他のデバイスによって表示されるデータを含む、任意の種類のデータをグラフィック表示するために使用することができる。

本発明の実施の一形態によるコンポーネントのマトリックスを示す図である。 一部のコンポーネントが隆起した図１のマトリックスを示す図である。 本発明の実施の一形態によるコンポーネントを示す図である。 本発明の更なる実施形態によるコンポーネントを示す図である。 本発明の実施の一形態によるディスプレイマトリックスを示す図である。 本発明の実施の一形態によるディスプレイの一部分を示す図である。 本発明の更なる実施形態によるコンポーネントを示す図である。

符号の説明

１００ 個別コンポーネント
１１０ 発光エリア
１２０ コネクタ
１３０ 隆起モジュール
１４０ タッチ感知面
６００ 被覆層
６１０ コンポーネント最上面の中心領域
７１０ プレート
７２０ 物理的ボタン

Claims (12)

1. マトリックスまたはアレイの形に配置された複数の個別コンポーネントからなるスクリーンであって、コンポーネントを個別に隆起させることを可能にする隆起モジュールを、前記複数の個別コンポーネントの各コンポーネントごとに更に備え、
   各コンポーネントが、当該スクリーンのピクセルに対応する発光モジュールと、コントロール信号を受信するためのコネクタとを備えており、それによって、各コンポーネントは、前記コネクタによって受信されたコントロール信号に従って任意の色を任意の明るさで表示することが可能となることを特徴とするスクリーン。
2. 前記隆起モジュールは、
   ナノテクノロジー素子、
   空気圧素子、
   油圧素子、
   圧電素子、
   のいずれか１つから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
3. 当該スクリーンがタッチスクリーンであって、各コンポーネントにはタッチ感知面が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスクリーン。
4. 当該スクリーンの発光素子によって表示されたパターンにその隆起が適合するように前記複数のコンポーネントの隆起をコントロールするコントローラを更に具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクリーン。
5. コンポーネントの隆起は、当該スクリーンにおいて入力ウィジェットが触感的に識別される形で実行されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスクリーン。
6. 前記マトリックスを構成している前記複数のコンポーネントの２以上のコンポーネントに対応する隆起モジュールが存在し、
   前記スクリーンは、当該スクリーンに表示された内容に応じて前記複数のコンポーネントを個別的に隆起するかまたは隆起しないようにすることができるよう、前記隆起モジュールによって生成される隆起動作をそれが対応する１つ以上のコンポーネントに対して指令するためのモジュールを更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスクリーン。
7. 前記複数のコンポーネントからなるマトリックスをカバーするタッチ感知層を更に備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスクリーン。
8. コンポーネント同士の間の隙間に異物が侵入することを防止するために当該スクリーンの上に被覆フォイルを更に備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のスクリーン。
9. 前記被覆フォイルが前記複数のコンポーネントのそれぞれのコンポーネントの中心に固定されているか、または、前記被覆フォイルが前記複数のコンポーネントの縁端部の間にのみ取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のスクリーン。
10. 接触圧を感知するとともに、その圧力が或る特定の閾値を超えた場合にのみ、ボタンまたはキーを押下するために当該圧力が使われたものとみなすよう感知した当該圧力を解釈するためのモジュールを更に備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のスクリーン。
11. 前記タッチスクリーンは、キーまたはボタンが押下されたときにそのキーまたはボタンに対応する隆起したコンポーネントが下に動かされると、キーまたはボタンが押されたかのような触感をユーザに与えるようになっていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のスクリーン。
12. 前記複数のコンポーネントの１つ以上のコンポーネントの真下に位置するタッチ感知層またはタッチ感知素子を更に具備することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のスクリーン。