JP2010238222A - タッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
表示画面内に表示される操作部品と指先の位置関係を触感だけで瞬時に認識することのできるタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法を提供すること。
【解決手段】
タッチパネル装置は、座標入力面と、前記座標入力面の下側に位置する表示部に画像として表示させる操作部品を生成する操作部品生成部と、前記座標入力面を振動させるための振動を生成する振動生成部と、前記振動生成部の駆動制御を行う駆動制御部とを含み、前記駆動制御部は、前記操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示画面に操作部品を表示し、座標入力面に入力される操作者の操作入力を受け付けるタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法に関する。

駅の切符券売機、金融機関やコンビニエンスストアに設置されるＡＴＭ（Automated Teller Machine：現金自動預け払い機）、又は、携帯電話端末機、音楽プレーヤ、ゲーム機等の端末装置の表示画面には、タッチパネルを用いた入力装置（以下、タッチパネル装置）が広く使用されている。

一般的なタッチパネル装置は、液晶画面等の表示画面に座標入力面を重ね合わせて用いられ、表示画面内にボタン等の操作部品を表示し、座標入力面への操作者のタッチに応じた操作を提供する。ボタン等の操作部品としては、典型的には、ＧＵＩ(Graphical User Interface)部品が挙げられる。

このようなタッチパネル装置は、ボタン等のＧＵＩ部品を自由に設定できるため、製造者及び操作者の双方にとって利便性が高く、今後も更に需要が増して行くことが予想される。

ところで、表示画面内に表示されたボタン等の操作には、実際のボタン操作のような操作感が伴わないため、操作者が違和感を覚える場合がある。このため、ボタンの押下やスライドバーの移動等の操作入力がタッチパネル装置に認識されていないと思い、操作者が強い力で表示画面を押してしまう場合が起こりうる。

このようにタッチパネルに強い力が加わると、液晶画面が損傷を受ける可能性がある。

ここで、操作入力がタッチパネル装置側で認識されたことを操作者が認識し易くするために、操作されたボタンの表示を反転させる、又は操作音を発する等の工夫が考えられる。

しかしながら、視覚や聴覚には個人差があり、また、タッチパネル装置が設置される環境によって見え方や聞こえ方が異なる場合もあるので、表示の反転や操作音の発報では操作者が十分に認識できない場合があった。

このような操作に関する問題を解決するために、操作感を提供するタッチパネル装置が提案されている。このようなタッチパネル装置では、タッチパネルの押圧等の時点からその押圧等の確定までは小さな振幅の信号波形に従ってタッチパネルを変位させ、押圧等の確定後は大きな振幅の信号波形に従ってパネルを変位させることにより、押圧等の時点からの弱い振動によって操作者にストローク感を提供し、その後の強い振動によってクリック感を提供している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述した従来のタッチパネル装置では、操作者にストローク感を提供することはできるが、操作部品と指の位置関係を触感だけで瞬時に認識することはできなかった。

このため、例えば、ボタン等の端に指先が触れているような状態で、指先のどちら側にボタン等が存在しているのかを触感だけで瞬時に認識することはできなかった。

また、例えば、最初のタッチでボタン等と指との位置がずれていた場合には、視覚で確認して押し直す必要があり、特に、視覚の不自由な操作者にとっては利用が困難になる可能性があった。

そこで、本発明は、表示画面内に表示される操作部品と指先の位置関係を触感だけで瞬時に認識することのできるタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の一観点のタッチパネル装置は、座標入力面と、前記座標入力面の下側に位置する表示部に画像として表示させる操作部品を生成する操作部品生成部と、前記座標入力面を振動させるための振動を生成する振動生成部と、前記振動生成部の駆動制御を行う駆動制御部とを含み、前記駆動制御部は、前記操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う。

また、前記駆動制御部は、前記操作部品の大きさに応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行ってもよい。

また、前記駆動パターンは、前記座標入力面の固有振動数で前記振動生成部の駆動制御を行う駆動パターンを含んでもよい。

また、前記駆動パターンは、前記操作部品の中央部又は境界部に前記定在波の腹又は節が位置するように前記振動生成部の駆動制御を行う駆動パターンを含んでもよい。

また、前記座標入力面への操作者の近接度合を検出する近接度合検出部と、前記近接度合検出部によって検出される近接度合が所定度合以上であるか否かを判定する近接度合判定部とをさらに含み、前記駆動制御部は、前記近接度合判定部によって近接度合が所定度合以上であると判定されると、前記駆動パターンによる前記振動生成部の駆動制御を開始してもよい。

また、操作者の識別情報を読み取る識別情報読取部と、前記操作者の識別情報と、当該操作者に応じた駆動パターンとを関連付けて記憶する記憶部と、前記識別情報読取部によって読み取られた識別情報に関連付けられた駆動パターンを前記記憶部から読み出す駆動パターン読出部とをさらに含み、前記駆動制御部は、前記駆動パターン読出部によって読み出された駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行ってもよい。

また、前記駆動制御部は、前記駆動パターンによる前記定在波の腹あるいは節の位置、又は、前記定在波の振幅あるいは周期を時間経過に応じて変化させてもよい。

また、前記駆動制御部は、前記操作部品生成部によって生成される前記操作部品が変更又は移動されると、当該変更又は移動後の操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行ってもよい。

また、前記駆動制御部は、前記座標入力面上でなされた操作入力の位置に応じて前記定在波の腹又は節の位置が変わるように前記駆動パターンを変更してもよい。

また、前記座標入力面上でなされた操作入力の押圧度合を検出する押圧度合検出部と、前記押圧度合検出部で検出される押圧度合が所定閾値以上であるか否かを判定する押圧度合判定部とをさらに含み、前記駆動制御部は、前記押圧度合判定部によって検出される操作入力の押圧度合が所定の閾値未満であると判定された場合には、前記駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行い、前記押圧度合判定部によって検出される操作入力の押圧度合が所定の閾値以上であると判定された場合には、前記駆動パターンとは異なる他の駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行ってもよい。

また、前記他の駆動パターンは、前記操作部品の操作の完了を操作者に知覚させるように前記振動生成部の駆動制御を行う駆動パターンであってもよい。

本発明の実施の形態の一観点のタッチパネル付き表示装置は、前記いずれかに記載のタッチパネル装置と、前記操作部品生成部によって生成される操作部品を画像として表示する表示部とを含む。

本発明の実施の形態の一観点のタッチパネル装置の制御方法は、座標入力面の下側に位置する表示部に画像として表示させるための操作部品を生成する操作部品生成部と、前記表示部を振動させるための振動を生成する振動生成部とを含むタッチパネル装置の制御方法であって、前記操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う。

表示画面内に表示される操作部品と指先との位置関係を触感だけで瞬時に認識することのできるタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法を提供できる。

実施の形態１のタッチパネル付き表示装置の断面構造を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の液晶パネル２の表示の一例を示す斜視図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の主制御装置９に含まれる一部の回路構成を示すブロック図である。 図３に示される定在波生成回路の回路構成を示すブロック図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される定在波の振幅のピーク値との位置関係を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００Ａの表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される固有振動モードによる振幅のピーク値との位置関係を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００Ａの表面基板４を通じて表示される他のＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される他の固有振動モードによる振幅のピーク値との位置関係を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００Ａの変形例における表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される固有振動モードによる振幅のピーク値との位置関係を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００のメモリ１０に格納されるテーブルの一例を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の主制御装置９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００において、操作者がＧＵＩボタン２３に軽く触れた後に、操作を完了させるべく、押圧力を強めた場合の駆動状態を示す特性図である。 比較用のタッチパネル付き表示装置における操作者の指先と表面基板４の振動との関係を示す図である。 実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００における操作者の指先の位置と表面基板４に生成される定在波の振幅のピーク値との位置関係を示す図である。 実施の形態２のタッチパネル付き表示装置の主制御装置９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。 実施の形態３のタッチパネル付き表示装置の断面構造を示す図である。 実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００の主制御装置３９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。 実施の形態４のタッチパネル付き表示装置の断面構造を示す図である。 実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００のメモリ４０内に格納されるテーブルの一例を示す図である。 実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００の主制御装置４９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。 実施の形態５のタッチパネル付き表示装置における駆動パターンを示す図である。 実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の座標入力面を示す平面図である。 実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の主制御装置９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。 実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される定在波の振幅のピーク値との位置関係を示す図である。

以下、本発明のタッチパネル装置、及びこれを含むタッチパネル付き表示装置を適用した実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置の断面構造を示す図である。

実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００は、基板１、液晶パネル２、接触センサ３、表面基板４、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂ、接触センサ処理回路６、画像表示回路７、駆動制御回路８、主制御装置９、及びメモリ１０を含む。

これらのうち、基板１、接触センサ３、表面基板４、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂ、接触センサ処理回路６、画像表示回路７、駆動制御回路８、主制御装置９、及びメモリ１０は、実施の形態１のタッチパネル装置を構成する。すなわち、実施の形態１では、「タッチパネル装置」という用語は、液晶パネル２を含まない装置を表す。

基板１は、液晶パネル２、接触センサ３、表面基板４、及び圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを搭載するための基板であり、例えば、ガラスエポキシ基板やガラスコンポジット基板で構成されるプリント基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board)を用いることができる。

液晶パネル２は、基板１に搭載され、画像表示回路７によって生成されるＧＵＩ部品を表示する表示部である。なお、この表示部は、ＧＵＩ部品を表示できればよいため、液晶パネル２に限られるものではない。例えば、液晶パネル２の代わりに、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネルを用いてもよい。

接触センサ３は、液晶パネル２の上に搭載され、操作者が押圧した位置の座標を検出する座標検出装置である。実施の形態１では、接触センサ３として抵抗膜方式のセンサを用いる形態について説明するが、接触センサ３としては、抵抗膜方式のセンサに限られるものではなく、例えば、感圧式のセンサ、又は静電容量方式のセンサを用いてもよい。

抵抗膜方式のセンサは、複数の透明電極が一定間隔でマトリクス状に対向配置された電極シートを有しており、操作者が表面基板４の表面を指先で押圧すると、対向する電極同士が接触して導通し、その接触位置によって電極シートのＸ方向及びＹ方向の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化により、抵抗膜方式のセンサから出力されるＸ方向及びＹ方向に対応する電圧値が変化する。この電圧値の変化により、押圧された操作位置の座標が特定される。

表面基板４は、タッチパネル装置１００の操作入力部となる透明基板であり、上述のように操作者が表面基板４の表面を押圧すると接触センサ３で操作位置の座標が検出されるため、表面基板４の表面は、実施の形態１のタッチパネル装置を操作するための座標入力面となる。この表面基板４としては、例えば、アクリル製あるいはポリカーボネート製の樹脂基板、又はガラス基板を用いることができる。

圧電駆動装置５Ａ、５Ｂは、積層された複数の薄板状の圧電素子を電極板で挟んで樹脂製の筐体に収納したパッケージ型の駆動素子である。圧電駆動素子５Ａ、５Ｂは、図１に示すように、基板１と表面基板４との間に挟まれた状態で、液晶パネル２及び接触センサ３の両側に対をなすように、一つずつ配設される。圧電駆動装置５Ａ、５Ｂは、実際には、基板１及び表面基板４の紙面を貫く方向の辺と略同じ長さを有する細長い駆動素子である。圧電駆動素子５Ａ、５Ｂは、電圧が印加されると、積層方向に歪んで変位するため、表面基板４に振動を生成するための振動生成部として用いられる。

接触センサ処理回路６は、接触センサ３から出力される操作位置の座標を表す電圧値に信号処理を行う回路である。この信号処理により、操作位置の座標を表す電圧値は、増幅、ノイズ除去、及びデジタル変換が行われ、デジタル電圧値として出力される。このように信号処理を行うため、接触センサ３から出力される電圧値が微小であっても、操作位置を正確に検出することができる。また、上述のように複数の透明電極をマトリクス状に配列した抵抗膜方式の接触センサ３を用いている場合には、押圧によって接触が生じた電極の数から接触面積を求めることができるとともに、接触面の中心位置を算出して操作位置（接触位置）を正確に導出できる。さらに、接触センサ処理回路６は、操作位置や接触面積の時間変化量を検出することもできる。

なお、接触センサ３及び接触センサ処理回路６は、座標入力面上でなされた操作入力の押圧度合を検出する押圧度合検出部としての機能も有する。

接触センサ処理回路６は、操作位置の座標を表す電圧値に上述の信号処理を行い、操作入力のあった位置を表す入力座標情報と、接触面積を表す面積情報を出力する。入力座標情報は、例えば、入力操作が行われた領域の中心位置の座標を表し、面積情報は接触面積の大きさを示す。操作者による押圧度合が高くなると、対向配置された接触センサ３の電極シートが接触する接触面積が増えるため、電極シート間の抵抗値が下がり、接触センサ処理回路６から出力される面積情報を表す電圧値は低くなる。一方、押圧度合が低い場合は、接触面積が減るため、面積情報を表す電圧値は高くなる。面積情報の変化は、操作者による表面基板４の押圧度合の変化を表す情報として利用することができる。入力座標情報と面積情報は、操作者の操作入力の内容を表す情報として、主制御装置９に入力される。

画像表示回路７は、液晶パネル２の各画素を駆動して所望の画像を表示させるための回路である。例えば、液晶パネルがアクティブマトリクス駆動される場合は、画像表示回路７は、主制御装置９から入力される画像データ及び表示座標データに基づき、各画素を駆動するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）を駆動する。画像表示回路７は、主制御装置９によってメモリ１０から読み出される画像データをアナログ電圧信号に変換して出力し、液晶パネル２を駆動する。これにより、液晶パネル２には、画像データに応じた画像（画像パターン）が表示座標データに応じた表示位置に表示される。画像データは、メモリ１０に格納されており、例えば、タッチパネル付き表示装置１００の操作部品となるＧＵＩ部品やＧＵＩ部品の周囲の画像（画像パターン）を生成するためのデータである。また、表示座標データは、画像データを表す位置を座標上で特定するためのデータであり、画像データと関連付けられてメモリ１０内に格納されている。

駆動制御回路８は、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するための駆動電圧（駆動信号）を出力する回路であり、例えば、ファンクションジェネレータを用いることができる。駆動制御回路８は、主制御装置９から入力される駆動パターンに応じて駆動電圧の電圧波形の変調や増幅を行い、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。駆動パターンは、電圧波形の周波数及び振幅で決まるため、電圧波形の周波数及び振幅は、主制御装置９がメモリ１０から読み出す周波数データ及び振幅データによって設定されることになる。

主制御装置９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）で構成され、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の制御を統括する処理装置である。

実施の形態１では、主制御装置９は、メモリ１０内に格納されたプログラムを実行して操作者に所定のサービスを提供する際に、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報又は面積情報と、液晶パネル２に表示しているＧＵＩ部品の種類を表すデータとに基づき、操作者の操作内容を判定する。

そして、判定結果に応じて処理を実行し、処理に必要な画像パターンを生成するための画像データをメモリ１０から読み出し、画像表示回路７を介して液晶パネル２に表示させる。

例えば、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００がＡＴＭとして用いられる場合は、主制御装置９は、操作者の操作入力に応じて、暗証番号や金額を入力するためのボタンを表すＧＵＩ部品を液晶パネル２に表示させ、操作者の操作入力に応じて現金の支払い処理や振り込み処理等を実行する。

ここで、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００では、画像データと、振幅データ、周波数データ、及び位相差データとが関連付けられてメモリ１０に格納されている。

そして、主制御装置９は、上述のような所定のサービスを提供するために、メモリ１０から画像データを読み出して液晶パネル２に画像を表示させる際に、メモリ１０内で画像データと関連付けられた振幅データ、周波数データ、及び位相差データを読み出し、駆動制御回路８を介して圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動させて、表面基板４を振動させるための処理を実行する駆動制御部である。このように表面基板４を振動させるための処理の詳細については後述する。

メモリ１０は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の駆動に必要なプログラム等の種々のデータを格納するメモリであり、実施の形態１では、所定のサービスを提供するためのプログラムと、画像データ及び表示座標データとに加えて、振幅データ、周波数データ、及び位相差データを格納する。

画像データは、液晶パネル２に表示するためのＧＵＩ部品の画像、及びその他の画像を表すデータである。また、表示座標データは、各画像データによる画像を表示する位置を座標上で特定するためのデータである。

振幅データ、周波数データ、及び位相差データは、駆動制御回路８を介して圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するための駆動パターンを表すデータである。

この駆動パターンを表す振幅データ、周波数データ、及び位相差データは、画像データ及び表示座標データと関連付けられてメモリ１０に格納されている。

圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動方法の詳細については後述するが、実施の形態１のタッチパネル装置及びタッチパネル付き表示装置１００は、液晶パネル２に表示されるボタン等であるＧＵＩ部品の中央部に腹が位置し、かつＧＵＩ部品の境界部に節が位置するように、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。

図２は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の液晶パネル２の表示の一例を示す斜視図である。

主制御装置９は、後述する画像パターンＩＤを用いてメモリ１０にアクセスし、画像パターンＩＤに関連付けられた画像データＩＤに対応する画像データと、表示座標データとを読み出す。そして主制御装置９が画像データと表示座標データを画像表示回路７に入力すると、画像表示回路７は、画像データと表示座標データを用いて液晶パネル２内の所望の位置に画像（画像パターン）を生成する。このようにして液晶パネル２にＧＵＩ部品として、例えば、８つのＧＵＩボタン２１とＧＵＩスライドバー２２が表示される。

図３は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の主制御装置９に含まれる一部の回路構成を示すブロック図であり、図４は、図３に示される定在波生成回路の回路構成を示すブロック図である。

図３に示すように、主制御装置９は、接触状態判定回路１１、操作完了パターン生成回路１２、及び定在波生成回路１３を含む。なお、上述のように、主制御装置９は、タッチパネル付き表示装置１００の種々の処理を統括する処理装置であるため、ここに示す回路は、主制御装置９のうちの一部分である。

接触状態判定回路１１は、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報及び面積情報のうち、面積情報に基づき、操作者による座標入力面（表面基板４の表面）の押圧度合を判定する回路である。主制御装置９は、接触状態判定回路１１によって判定される押圧度合が所定の閾値以上の場合は、操作完了パターン生成回路１２に処理を実行させ、接触状態判定回路１１によって判定される押圧度合が所定の閾値未満の場合は、定在波生成回路１３に処理を実行させる。

操作完了パターン生成回路１２は、駆動制御回路８に入力する駆動パターンを生成する２つの回路のうちの一方の回路であり、操作者が液晶パネル２に表示するＧＵＩボタンやスライドバーに触れて操作を行う際に、操作完了を知らせるための触感を与えるように圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動させるための駆動パターンを生成する。なお、ここでは、「操作完了」とは、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００が操作者の操作入力を認識したことをいう。

定在波生成回路１３は、駆動制御回路８に入力する駆動パターンを生成する２つの回路のうちの他方の回路であり、操作者が液晶パネル２に表示するＧＵＩ部品であるボタンやスライドバーに触れる際に、実際のボタンに触れているような触感を与えるように圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動させるための駆動パターンを生成する。

図４に示すように、定在波生成回路１３は、周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６を含む。

周波数制御回路１４は、メモリ１０に格納された周波数データを読み出して出力する回路である。この周波数制御回路１４は、主制御装置９に含まれるため、主制御装置９がメモリ１０に格納された周波数データを読み出す処理は、実際には、周波数制御回路１４がメモリ１０内の周波数データが読み出すことによって実現される。

位相制御回路１５は、メモリ１０に格納された位相差データを読み出して出力する回路である。この位相制御回路１５は、主制御装置９に含まれるため、主制御装置９がメモリ１０に格納された位相差データを読み出す処理は、実際には、位相制御回路１５がメモリ１０内の位相差データを読み出すことによって実現される。

振幅制御回路１６は、メモリ１０に格納された振幅データを読み出して出力する回路である。この振幅制御回路１６は、主制御装置９に含まれるため、主制御装置９がメモリ１０に格納された振幅データを読み出す処理は、実際には、振幅制御回路１６がメモリ１０内の振幅データを読み出すことによって実現される。

周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６によってメモリ１０から周波数データ、位相差データ、及び振幅データが読み出されることにより、定在波生成回路１３からこれらのデータが出力され、これにより、周波数データ、位相差データ、及び振幅データで表される駆動パターンが主制御装置９から駆動制御回路８に入力される。

なお、定在波の周期、腹や節の位置、及び振幅は、周波数データ、位相差データ、又は振幅データを変更することで調整できる。

また、周波数データ、位相差データ、及び振幅データを変更することにより、複数の波形を重畳させた駆動パターンを生成することもできる。さらに、生成される波形は正弦波に限定されるものではなく、パルス波や三角波等の波形を生成することもできる。また、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンは、共通パターン又は異なるパターンのいずれで行うこともできる。

図５は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される定在波の振幅のピーク値との位置関係を示す図である。図５（ａ）はＧＵＩ部品として３行３列の９個のＧＵＩボタン２３を表示する場合を示し、図５（ｂ）は６行６列の３６個のＧＵＩボタン２４を表示する場合を示す。

図５（ａ）、（ｂ）において、ともに上側に示す平面図では、透明な表面基板４を通じて液晶パネル２に表示されたＧＵＩボタン２３、２４が示されている。また、ともに下側に示す波形図は、表面基板４のｘ方向の位置における定在波の振幅のピーク値の振幅プロファイルを示している。平面図と波形図は、共通のｘｙ座標で表されている。

このようにＧＵＩボタン２３の中央部２３１に腹を位置させるとともに、端の位置（ＧＵＩボタン２３の境界部２３２）に定在波の節を生成すれば、操作者が座標入力面（表面基板４の表面）に触れると、ボタン表面上の他の部位よりも振動が強い部位がＧＵＩボタン２３のＸ方向の中心であることを触感だけで瞬時に認識することができる。

なお、図５（ａ）には、例えば４０ｍｍ×３０ｍｍ程度のＧＵＩボタン２３の中央部２３１に腹が位置し、境界部２３２に節が位置する定在波を発生させた状態を示すが、境界部２３２に腹が位置し、ＧＵＩボタン２３のＸ方向における中央部２３１に節が位置する定在波を発生させてもよい。

定在波の腹と節の位置及び数は、駆動パターンに含まれる周波数データと位相差データで任意に設定することができる。

例えば、図５（ｂ）に示すように、６行６列の３６個のＧＵＩボタン２４が配列される場合には、Ｘ方向に６つ並べられるＧＵＩボタン２４の各々の中央部２４１に腹が位置するとともに、各境界部２４２に節が位置する定在波を生成すればよい。

図５（ｂ）に示す表面基板４の寸法が図５（ａ）に示す表面基板４の寸法と同一である場合には、ＧＵＩボタン２４の大きさは、ＧＵＩボタン２３の大きさの半分程度（例えば、２０ｍｍ×１５ｍｍ程度）に設定する必要があるため、図５（ａ）に示す定在波よりも高い周波数で圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動すれば、図５（ｂ）に示すように比較的小さなＧＵＩボタン２４の中央部２４１及び境界部２４２にも定在波の腹及び節を位置させることができる。

また、以上では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、表面基板４のＸ方向の端部にＹ方向にわたって圧電駆動装置５Ａ、５Ｂが配設され、Ｘ方向の定在波を生成する形態について説明したが、表面基板４のＹ方向の端部にＸ方向にわたって配設される一対の圧電駆動装置を配置すれば、Ｙ方向の定在波を生成することが可能である。

また、実施の形態１では、固有振動モードの定在波を発生させて固有振動数を調整することにより、ＧＵＩボタン２３毎に定在波の腹が位置するようにすることもできる。ここでは、図６乃至図８を用いて、固有振動モードの定在波を発生させるタッチパネル付き表示装置１００Ａについて説明する。

図６は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００Ａの表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される固有振動モードによる振幅のピーク値との位置関係を示す図である。ここで、定在波のうち、固有振動モードによる定在波は、物体端面（固定端）で波が反射し重畳を繰り返すことによって形成される分布振動によって発生する定在波である。この固有振動モードによる定在波を利用すれば、任意の振動分布を発生させることができるため、固有振動周波数を調整することにより、ＧＵＩボタン２３毎に定在波の腹を生成することが可能になる。

図６に示すタッチパネル付き表示装置１００Ａは、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂが平面視で表面基板４の対角線上に位置するように配設されるとともに、基板１（図１参照）に対して表面基板４が壁部５Ｃによって支持されている点が図５に示すタッチパネル付き表示装置１００と異なる。図６に示す圧電駆動装置５Ａ、５Ｂは平面視で円形の円筒状の駆動装置である。また、壁部５Ｃは、平面視で矩形環状であり、表面基板４の四辺に沿って配設され、基板１（図１参照）に対して表面基板４を支持している。壁部５Ｃによって表面基板４が基板１に対して固定されている部分は、固有振動モードにおける固定端となる。

固有振動モードが励起される条件としては、例えば梁の場合で考えると梁の長さが加振によって発生する波の半波長の整数倍である必要がある。つまり、固有振動モードは物体の材質やサイズによって決まるものであり、例えば、図６に示すように四辺が支持された矩形平板状の表面基板４におけるｍ、ｎモード（ｍ、ｎは任意の整数）の周波数は、物体のヤング率をE，密度をρ，ポアソン比をν、表面基板の長さをＬｘ，Ｌｙ、表面基板の高さをｈ、角周波数をωとすると（１）式で表すことができる。

例えばヤング率が２．５ｅ^９［Ｐａ］、密度が１２００［ｋｇ／ｍ^３］、ポアソン比が０．３８のポリカーボネート製の透明基板を表面基板４として用い、Ｌｘが３０［mm］、Ｌｙが４０［mm］、ｈが１．２１［mm］である場合は、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを２０ｋＨｚで駆動して表面基板４に加振することで、図６に示すような２次元的に分布する３，４モードの分布振動を発生させることができる。このとき図６の上側の図のＡ−Ａ'断面における振幅プロファイルは図６の下側の図に示すようになり、図６の上側の図に示すように４行３列のＧＵＩボタン２３を表示させれば、各ＧＵＩボタン２３の位置に合わせて振動の腹２３３が存在した状態を生成することができる。なお、図６には腹２３３をグラデーションで示すが、グラデーションが濃いほど振幅が大きいことを表す。また、節は、各腹２３３同士の間に存在する。

また、固有振動周波数を変更して他の固有モードを励起することにより、定在波の腹と節の位置を制御することもできる。例えば、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを１３．４ｋＨｚで駆動すれば、図７の上側の図面に示すように３，３モードが励起される。この場合に、ＧＵＩボタン２３を３行３列で表示してＧＵＩボタン２３の表示位置と定在波の位置を調節すれば、図７の上側の図のＡ−Ａ'断面における振幅プロファイルは図７の下側の図に示すようになり、各ＧＵＩボタン２３の中央に定在波の腹２３３を位置させることができる。

また、このような固有振動モードを利用することにより、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの加振力が小さい場合でも、図５に示すような固有振動モードではない定在波を生成する場合に比べて、腹の位置で大きな振幅を得ることができるという利点が得られる。また、波が端面（壁部５Ｃによる固定端）で反射するため、加振点が1つであっても振動分布を形成できる場合もある。すなわち、表面基板４のヤング率E、密度ρ、ポアソン比ν、長さをＬｘ，Ｌｙ、高さｈ、及び角周波数ω等を調整することにより、１つの圧電駆動装置で固有振動による定在波を発生させることができる。具体的には、例えば、図６の圧電駆動装置５Ａ又は５Ｂのいずれか一方のみを備えるように構成すればよい。

また、当然ながら、加振点を増やすことで振動を安定化させることができる。すなわち、圧電駆動装置の数を増やすことにより加振点を増やせばよく、例えば、図６中の左下と右上のＧＵＩボタン２３の下に配設される圧電駆動装置５Ａ、５Ｂに加えて、図６中左上と右下のＧＵＩボタン２３の下に圧電駆動装置をそれぞれ配設することにより、合計４つの圧電駆動装置で表面基板４を振動させるようにしてもよい。

また、図６及び図７には、基板１（図１参照）に対して、矩形環状の壁部５Ｃで表面基板４の四辺方向をすべて支持する構成を示すが、壁部５Ｃは四辺方向に配設されていれば、環状に繋がっている必要はない。例えば、図６及び図７に示す矩形環状の壁部５Ｃの４つの角部で切除され、四辺に平行な４つの直線状の壁部５Ｃが設けられていてもよい。

また、図６及び図７には、平面視で壁部５Ｃの内側に圧電駆動装置５Ａ、５Ｂが配設され、かつ、圧電駆動装置５Ａ、５ＢがＧＵＩボタン２３の真下に位置するように配列される構成を示したが、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂは、各ＧＵＩボタン２３が表示される領域よりも平面視で外側であって壁部５Ｃよりも内側の領域に配置されてもよい。

また、図８に示すように、図５（ａ）に示した圧電駆動装置５Ａ、５Ｂと同様にＹ軸方向に延在する直線状の圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを用いて、表面基板４のヤング率E、密度ρ、ポアソン比ν、長さをＬｘ，Ｌｙ、高さｈ、及び角周波数ω等を調整することによっても、ＧＵＩボタン２３毎に定在波の腹２３３を発生させることができる。すなわち、図８の上側の図のＡ−Ａ'断面における振幅プロファイルは図８の下側の図に示すようになり、ＧＵＩボタン２３毎に固有振動による定在波の腹２３３を発生させることができる。

なお、ここに示す数値は一例に過ぎず、その数値以外の値を除外する趣旨ではない。

次に、図９を用いて、図５（ａ）、（ｂ）に例示的に示したような定在波を生成するためのデータ構造について説明する。

図９は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００のメモリ１０に格納されるテーブルの一例を示す図である。

図９のテーブルに示すように、メモリ１０内では、画像パターンＩＤ、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データが関連付けられて格納されている。

画像パターンＩＤは、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを管理するための識別子（ＩＤ）として用いられるＩＤであり、関連付けられる画像データで表される画像パターンに付与されるＩＤである。

画像データＩＤは、画像データの種類を表すＩＤである。画像データ自体は、図２に示すテーブルとは別にメモリ１０内に格納されている。

表示座標データは、液晶パネル２に画像パターンを表示するＸＹ座標（Ｘ，Ｙ）を表す。この表示座標データにより、画像データから生成される画像パターンの表示位置が規定される。

周波数データ及び振幅データは、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するための周波数及び振幅を表すデータであり、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの各々に対してデータが割り当てられている。周波数データＦ、及び振幅データＡは、画像パターンに応じて設定されている。

位相差データは、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するための周波数データの位相差を表すデータである。この位相差データは、圧電駆動装置５Ａの周波数データに対する圧電駆動装置５Ｂの周波数データの位相差を正又は負の値で表すデータである。

ここで、周波数データ、振幅データ、及び位相差データは、図５（ａ）、（ｂ）に例示的に示したように、様々な定在波の腹又は節をＧＵＩ部品の中央部又は境界部に生成させるために、画像データＩＤによって特定される画像データの画像パターン（すなわちＧＵＩ部品の形状）に合わせた定在波を生成できる値に設定されている。

以上のようなテーブルに含まれるデータを主制御装置９が画像パターンＩＤを用いて画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データをメモリ１０から読み出すことにより、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の液晶パネルにＧＵＩ部品の画像や、ＧＵＩ部品の周囲の画像が表示され、操作者の操作に応じて所定のサービスが提供される。

なお、ここでは、主制御装置９が画像パターンＩＤを用いて画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データ形態について説明したが、データの読み出し方は、この手法に限られるものではない。

図１０は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の主制御装置９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。この処理手順は、実施の形態１のタッチパネル装置の制御方法を表す。

主制御装置９は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００が起動されると、図１０に示す処理を開始する（Ｓｔａｒｔ）。

実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００は、初期状態で液晶パネル２に所定の初期操作画面を表示している。

初期操作画面は、起動時に主制御装置９が初期操作画面で表示するＧＵＩ部品の画像パターンＩＤを用いて、図９に示すテーブルから、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出し、このうちの画像データＩＤに関連付けられた画像データと、表示座標データとを画像表示回路７に入力することにより、液晶パネル２に初期操作画面が表示される。

このように、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００の初期状態では、液晶パネル２に初期操作画面が表示されているが、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動は行われておらず、表面基板４に定在波は生成されていない。

まず、主制御装置９は、座標入力面（表面基板４の表面）への接触状態を検出する（ステップＳ１）。接触状態の検出は、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報を検出することによって行われる。

次いで、主制御装置９は、座標入力面（表面基板４の表面）の押圧度合が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。押圧度合の判定は、接触センサ処理回路６から入力される面積情報を表す電圧値に基づいて押圧度合判定部としての主制御装置９によって行われる。

ここで、押圧度合が低い状態（押圧されていないか、又は軽く押圧されている状態）は、面積情報を表す電圧値が高い状態に対応し、押圧度合が高い状態（強く押圧されている状態）は、面積情報を表す電圧値が低い状態に対応する。このため、実際には、ステップＳ２の判定処理は、面積情報を表す電圧値が所定の電圧閾値より高いか否かを判定することによって行われる。

なお、ステップＳ１及びＳ２の処理は、主制御装置９に含まれる接触状態判定回路１１によって実行される処理である。

主制御装置９は、ステップＳ２において、押圧度合が所定の閾値未満であると判定した場合は、起動後に予めメモリ１０から読み出しておいた周波数データ、振幅データ、及び位相差データを用いて駆動パターン（定在波駆動パターン）を生成する（ステップＳ３Ａ）。

このステップＳ３Ａの処理は、定在波生成回路１３内の周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６によって実行される処理である。

次いで、主制御装置９は、定在波を生成するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される駆動パターン（定在波駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ４）。

これにより、表面基板４に振動が伝達され、ＧＵＩ部品のボタンの中央部に定在波の腹が生成される。すなわち、例えば、図５（ａ）に示した状態のように、ＧＵＩボタン２３の腹が位置する定在波が生成される。

このため、操作者は、ＧＵＩボタン２３に触れると、ＧＵＩボタン２３の境界部の輪郭を定在波の振動によって認識できるため、座標入力面（表面基板４の表面）にタッチすれば、触感だけで瞬時にＧＵＩボタン２３の位置を認識することができる。

このように、押圧度合が所定の閾値未満の場合に、表面基板４に定在波を生成するのは、押圧度合が所定の閾値未満の場合は、操作者は操作入力を行おうとしてＧＵＩボタン２３の位置を探している状態であると考えられるため、定在波を生成して操作者がＧＵＩボタン２３の位置を触感だけで瞬時に認識できるようにするためである。

一方、主制御装置９は、ステップＳ２で押圧度合が所定の閾値以上であると判定した場合は、ＧＵＩボタン２３に操作完了を知らせるための触感を与えるための振動を生成する駆動パターン（操作完了駆動パターン）をメモリ１０から読み出す（ステップＳ３Ｂ）。

この場合、続くステップＳ４では、ステップＳ３Ｂで生成された駆動パターン（操作完了駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。

この操作完了駆動パターンは、例えば、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する周波数、位相差、又は振幅を変更して操作者に提供する触感を変えることにより、操作が完了したことを伝達できるパターンであれば、どのようなパターンであってもよい。

なお、ステップＳ３Ｂ及びこれに続くステップＳ４の処理は、主制御装置９によって実行される。また、ステップＳ３Ｂで用いられる操作完了駆動パターンは、図９に示すテーブルとともに格納されていてもよいし、テーブルとは別にメモリ１０内に格納されていてもよい。

主制御装置９は、操作者へのサービスを提供するためのプログラムによる処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ５）。このステップＳ５の処理は、例えば、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００がＡＴＭとして用いられる場合は、引き出し処理のためのプログラムが終了したか否か、あるいは、振り込み処理のためのプログラムが終了したか否かを判定することによって実現することができる。

主制御装置９は、ステップＳ５でプログラムが終了していないと判定した場合は、フローをステップＳ１にリターンする。これにより、主制御装置９は、ステップＳ１から処理を繰り返す。

なお、上述したステップＳ２で押圧度合が所定の閾値未満であると判定されて、ステップＳ３Ａ及びＳ４を経て定在波が生成された後に、上述のステップＳ５でリターンして再びステップＳ２の判定が行われた場合に、押圧度合が所定の閾値以上であると判定されると、フローはステップＳ３Ｂを経てステップＳ４に進行し、表面基板４の振動は、定在波によるものから、操作の完了を伝達するためのパターンに切り替わる。

この流れの場合は、操作者が最初ＧＵＩボタン２３に軽く触れた後に、操作を完了させるべく、押圧力を高めた場合に相当する。

このため、操作者は、触れ始めに定在波による振動でＧＵＩボタン２３の位置を触感だけで瞬時に認識できるとともに、押圧を完了したときに、操作の完了を触感で確認することができる。次に、図１１を用いて、操作者が最初ＧＵＩボタン２３に軽く触れた後に、操作を完了させるべく、押圧力を高めた場合の振動波形の変化の様子を説明する。

図１１は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００において、操作者がＧＵＩボタン２３に軽く触れた後に、操作を完了させるべく、押圧力を強めた場合の駆動状態を示す特性図である。図１１（ａ）は押圧度合の時間的変化を示し、図１１（ｂ）は定在波駆動パターン及び操作完了駆動パターンで圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動した場合の振動波形の関係を示し、図１１（ｃ）は定在波が生成された場合に、表面基板４の表面で腹が生成される位置Ａと、節が生成される位置Ｂにおける振幅を示す。位置Ａは、図５（ａ）で言えば、Ｘ＝Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の位置に相当し、位置Ｂは、Ｘ＝Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を挟む４箇所の節の位置に相当する。

図１１（ａ）に示すように、時刻ｔ＝０から徐々に押圧度合Ｐが上昇して行くと、押圧度合Ｐが閾値Ｐ１未満である間は、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂは、定在波を生成するための周波数、位相差（図１１（ｂ）では位相差は零）、及び振幅で駆動される。これにより、位置Ａでは定在波の腹を生成する振動が生成され、位置Ｂは定在波の節であるため振幅は零となる。この定在波により、操作者は触感だけで瞬時にＧＵＩ部品の位置を認識することができる。

また、時刻ｔ＝ｔ１において、押圧度合Ｐが閾値Ｐ１以上になると、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するための周波数が変更され、これにより、表面基板４には定在波が生成されなくなる。このため、図１１（ｃ）に示すように、位置Ａ及び位置Ｂともに、同位相で振動される。これは、表面基板４の全体が同一位相で振動されていることを示す。このように振動パターンが変化することにより、操作者は、操作入力が完了したことを触感だけで認識することができる。

図１２は、比較用のタッチパネル付き表示装置における操作者の指先と表面基板４の振動との関係を示す図である。図１２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、左側の断面図で座標入力面上のＧＵＩボタン２３Ｂに対する指先の位置を示し、右側の特性図でＧＵＩボタン２３Ｂの幅方向ｘにおける指の位置と振幅の大きさの関係を表す特性を示す。図１２（ａ）〜（ｃ）には、ＧＵＩボタン２３Ｂを触れようとして指先の位置をずらしている状態を示す。なお、ｘ軸の原点は、ＧＵＩボタン２３Ｂ左端である。

図１３は、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００における操作者の指先の位置と表面基板４に生成される定在波の振幅のピーク値との位置関係を示す図である。図１３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、座標入力面上のＧＵＩボタン２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃに対する指先の位置を示す断面図と、定在波の振幅のピーク値を上下に重ねて示す。図１３（ａ）〜（ｄ）の各々の上側の断面図と下側の波形図における横軸Ｘは、表面基板４の幅方向の位置を示す。

これらの図面において、操作者の指は紙面の表から裏に貫く方向に向けられてＧＵＩボタンに触れていることとする。また、図１２及び図１３では、説明の便宜上、位置を分かりやすく示すために、ＧＵＩボタン２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを破線で立体的に示すが、ＧＵＩボタン２３Ａ〜２３Ｃは、図５（ａ）に示すＧＵＩボタン２３と同一のものであり、ＧＵＩ部品として液晶パネル２に表示されるものである。

比較用のタッチパネル付き表示装置は、表面基板４に定在波を生成するのではなく、ＧＵＩボタン２３の位置に対する指先の位置によって表面基板４の全体を振動させる振幅を変化させるように構成されている点が実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００と異なるが、その他の構成は同一である。

この比較用のタッチパネル付き表示装置では、指先がＧＵＩボタン２３Ａ〜２３Ｃの各々の中央に位置すると振幅は最大値Ｓｍａｘとなり、指先がＧＵＩボタン２３Ａ〜２３Ｃ同士の間に位置すると、振幅は最小値Ｓ３になる。

このため、操作者が指先の触感だけでＧＵＩボタン２３の位置を認識しようとする場合は、表面基板４の表面に触れて指先をずらすことに伴って、表面基板４の振動が大きくなれば、ＧＵＩボタン２３の中央に向かって指先が移動していることを認識することができる。また、これとは逆に、表面基板４の振動が小さくなれば、ＧＵＩボタン２３の端に向かって指先が移動していることを認識することができる。

このような比較用のタッチパネル付き表示装置において、図１２（ａ）の左側の断面図に示すように、指先の中心がＧＵＩボタン２３Ｂのｘ方向における位置Ｐ１に位置している場合は、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの振幅は、図１２（ａ）の右側の特性図に示すように、振幅Ｓ１に設定される。この場合、表面基板４の全体が振幅Ｓ１で振動される。

このため、操作者は触感だけで瞬時に指先とＧＵＩボタン２３Ｂの位置を認識することはできず、指先を左右にずらして振幅が変化されることによってＧＵＩボタン２３Ｂの位置を認識することになる。

例えば、図１２（ｂ）に示すように、指先を少し右側の位置Ｐ２にずらすと、最大振幅Ｓｍａｘで表面基板４の全体が振動するため、図１２（ａ）の場合よりも、指先がＧＵＩボタン２３Ｂの中心寄りに移動したことを触感で認識することになる。

また、さらに指先を右側に移動させ続けることにより、図１２（ｃ）に示す位置Ｐ３に指先の中心が位置すると、表面基板４の全体が振幅Ｓ２で振動されるため、指先がＧＵＩボタン２３Ｂの中心を通り過ぎてしまったことを認識することができる。

しかしながら、比較用のタッチパネル付き表示装置では、表面基板４の表面に指先を触れると、表面基板４の全体が同じ振幅で振動されるので、指先を左右にずらさないと指先とＧＵＩボタン２３Ｂの位置関係を把握することはできず、位置関係を触感だけで瞬時に（触れた瞬間に）認識することはできない。

特に、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数のＧＵＩボタン２３Ａ〜２３Ｃが配列されている場合には、指先がＧＵＩボタン２３Ａ寄りにあるのか、ＧＵＩボタン２３Ｂ寄りにあるのか、あるいは、ＧＵＩボタン２３Ｃ寄りにあるのかを触感だけで認識するためには、指先を左右にずらす必要があり、操作性に課題が残されていた。

また、ＧＵＩボタン２３Ｂの大きさが指先で隠れてしまうほど小さい場合は、視覚でもＧＵＩボタン２３Ｂと指先との相対位置を認識することが困難となっていた。

さらに、この比較用のタッチパネル付き表示装置とは別に、比較的小さなＧＵＩボタンを用いるタッチパネル付き表示装置において、指先の下に位置するＧＵＩボタンを拡大して表示することも考えられるが、ＧＵＩボタンを拡大表示すると、隣接するＧＵＩボタンが隠れて見難くなり、また、拡大表示する領域の分だけ表示の自由度が低下するという問題が生じていた。

これに対して、実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００によれば、例えば、図１３（ａ）に示すように、ＧＵＩボタン２３Ａ、２３Ｂの間（Ｘ＝Ｘ１とＸ２の中央）に指先が位置した場合には、操作者の指先が定在波の節に触れるため、操作者の指先には振動が伝わらない。このため、操作者は触感だけで瞬時に指先がＧＵＩボタン２３Ａ、２３Ｂの間にあると認識することができる。

また、図１３（ｂ）に示すように、ＧＵＩボタン２３Ｂの中央（Ｘ＝Ｘ２の位置）に指先が位置すると、操作者の指先は定在波の腹に触れるため、操作者の指先には最も強い振動が伝わる。このため、操作者は触感だけで瞬時に指先がＧＵＩボタン２３Ｂの中央にあると認識することができる。

また、図１３（ｃ）に示すように、ＧＵＩボタン２３Ｂ、２３Ｃの間でＧＵＩボタン２３Ｂ寄りの位置にある場合は、操作者の指先の左側に定在波の腹がある位置関係となる。このとき、操作者は、触感により、指先の左側により強い振動を感じる。このため、操作者は触感だけで瞬時に指先がＧＵＩボタン２３Ｂ、２３Ｃの間におけるＧＵＩボタン２３Ｂ寄りにあると認識することができる。

さらに、図１３（ｄ）に示すように、ＧＵＩボタン２３Ａ、２３Ｂの間でＧＵＩボタン２３Ｂ寄りの位置にある場合は、操作者の指先の右側に定在波の腹がある位置関係となる。このとき、操作者は、触感により、指先の右側により強い振動を感じる。このため、操作者は触感だけで瞬時に指先がＧＵＩボタン２３Ａ、２３Ｂの間におけるＧＵＩボタン２３Ｂ寄りにあると認識することができる。

以上、実施の形態１のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置１００では、操作者の指先が表面基板４の表面に触れると、ＧＵＩボタン２３の位置に応じて生成される定在波を触感で知覚することができるので、触感だけで瞬時に指先とＧＵＩ部品との位置関係を認識することができる。このため、操作性に非常に優れたタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。

また、ＧＵＩ部品の点数が多いような場合には、ＧＵＩボタン等の大きさが小さくなり、指先に隠れて見えなくなる場合もあり得るが、実施の形態１のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置１００によれば、触感だけで瞬時にＧＵＩボタン等の位置を認識することができるので、誤操作等を抑制することができ、操作者の肉体的や精神的な負担を軽減し、使い勝手を大幅に向上させることができる。

また、表面基板４の押圧度合が所定の閾値以上になると、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンを変えるので、操作者は、操作入力が装置側に認識されたこと（操作の完了）を認識することができる。これにより、触感でＧＵＩ部品の位置を瞬時に認識できる上に、触感の変化を通じて操作の完了を伝達することができ、利便性をさらに向上させることができる。

なお、以上では、ＧＵＩ部品の中央部又は境界部に定在波の腹又は節を位置させるように表面基板４に振動を加える形態について説明したが、定在波の腹又は節の位置は、ＧＵＩ部品の位置が分かるようにＧＵＩ部品の位置に応じて生成されるのであれば、以上で説明した位置に限られるものではない。

また、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂで生成される波形が表面基板４の端部で反射されることにより定在波の波形が乱れるような場合には、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの周波数及び位相差を調整するか、又は、表面基板４の端部に振動吸収部材を配置すればよい。

［実施の形態２］
図１４は、実施の形態２のタッチパネル付き表示装置の主制御装置９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。この処理手順は、実施の形態２のタッチパネル装置の制御方法を表す。

実施の形態２のタッチパネル付き表示装置は、起動直後から表面基板４に定在波を生成する点が実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００と異なる。このため、構成図としては図１を援用し、処理手順の相違点を中心に説明する。

主制御装置９は、実施の形態２のタッチパネル付き表示装置が起動されると、図１４に示す処理を開始する（Ｓｔａｒｔ）。

実施の形態２のタッチパネル付き表示装置を立ち上げるためには、液晶パネル２には所定の操作画面を表示する必要がある。このため、主制御装置９は、タッチパネル付き表示装置が起動されると、初期操作画面で表示するＧＵＩ部品の画像パターンの画像パターンＩＤを用いて、図６に示すテーブルから、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを初期データとして読み出す（ステップＳ２１）。

次いで、主制御装置９は、画像データＩＤに関連付けられた画像データと、表示座標データとを画像パターンとして画像表示回路７に入力するとともに、定在波を生成するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される駆動パターン（定在波駆動パターン）を駆動制御回路８に入力する（ステップＳ２２）。

これにより、初期操作画面が表示されるとともに、ＧＵＩ部品のボタンの中央部に定在波の腹が生成される。すなわち、例えば、図５（ａ）に示した状態のように、ＧＵＩボタン２３の腹が位置する定在波が生成される。

このため、操作者は、ＧＵＩボタン２３に触れると、定在波の振動でＧＵＩボタン２３の境界部２３２を認識できるので、座標入力面（表面基板４の表面）にタッチすれば、触感だけで瞬時にＧＵＩボタン２３の位置を認識することができる。

次いで、主制御装置９は、座標入力面（表面基板４の表面）への接触状態を検出する（ステップＳ２３）。接触状態の検出は、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報を検出することによって行われる。

主制御装置９は、座標入力面（表面基板４の表面）の押圧度合が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。押圧度合の判定は、接触センサ処理回路６から入力される面積情報を表す電圧値に基づいて行われる。

主制御装置９は、ステップＳ２４において、押圧度合が所定の閾値未満であると判定した場合は、ステップＳ２２でメモリ１０から読み出した周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される駆動パターン（定在波駆動パターン）を維持する（ステップＳ２５Ａ）。

次いで、主制御装置９は、ステップＳ２５Ａで維持した駆動パターンを駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ２６）。

この場合、駆動制御回路８には、ステップＳ２２で読み出された駆動パターンが入力され続けるため、表面基板４には、ステップＳ２２で生成された定在波と同一の定在波が生成された状態が維持される。

押圧度合が所定の閾値未満の場合は、操作者による操作入力が完了していないと考えられるからである。

一方、主制御装置９は、ステップＳ２４で押圧度合が所定の閾値以上であると判定した場合は、駆動パターンを変更し、ＧＵＩボタン２３に操作完了を知らせるための触感を与えるための振動を生成する駆動パターン（操作完了駆動パターン）をメモリ１０から読み出す（ステップ２５Ｂ）。

この場合、続くステップＳ２６では、ステップＳ２５Ｂで変更された駆動パターン（操作完了駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。

なお、操作完了駆動パターンは、例えば、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する周波数、位相差、又は振幅を変更して操作者に提供する触感を変えることにより、操作が完了したことを伝達できるパターンであれば、どのようなパターンであってもよい。

以上、実施の形態２のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置によれば、起動直後から表面基板４に定在波を生成するので、指先が表面基板４の表面に触れただけで、触感だけで瞬時にＧＵＩ部品との位置関係を認識することができる。このため、操作性に非常に優れたタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。

また、表面基板４の押圧度合が所定の閾値以上になると、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンを変えるので、操作者は、操作入力が装置側に認識されたこと（操作の完了）を認識することができる。これにより、触感でＧＵＩ部品の位置を瞬時に認識できる上に、触感の変化を通じて操作の完了を伝達することができ、利便性をさらに向上させることができる。

［実施の形態３］
図１５は、実施の形態３のタッチパネル付き表示装置の断面構造を示す図である。

実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００は、基板１、液晶パネル２、接触センサ３、表面基板４、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂ、接触センサ処理回路６、画像表示回路７、駆動制御回路８、主制御装置３９、及びメモリ１０に加えて、近接センサ３０及び近接センサ処理回路３１を備える点が実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００と異なる。

近接センサ３０は、基板１と表面基板４の間で、液晶パネル２及び接触センサ３を遮らない位置に配設されており、操作者の近接を検出する近接度合検出部である。この近接センサ３０は、操作者が実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００に近接したことを検出できるセンサであれば、どのような形式のセンサであってもよく、例えば、操作者との距離を検出するセンサであれば、音波を放射して操作者の指先で反射された反射波を検出するソナー型のセンサ、あるいは、超音波、光、電磁波を放射し操作者の指で反射された反射波を検出するセンサ、もしくは、操作者が発する熱を検出する赤外線型のセンサ、又は操作者の指が接近することによる静電容量の変化を検出する静電容量方式のセンサ等を用いることができる。なお、接触センサ３として静電容量方式のセンサを用いる場合は、新たに近接センサ３０を設けなくても、接触センサ３で静電容量方式の近接センサを兼ねるように構成してもよい。

近接センサ３０は、操作者の近接を検出すると、近接情報を表す電圧値を出力する。この近接情報を表す電圧値は、操作者の近接度合が大きい程（近い程）高くなるように設定されている。

近接センサ処理回路３１は、近接センサ３０から入力される近接情報を表す電圧値をデジタル変換して主制御装置３９に入力する。

次に、図１６を用いて実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００の主制御装置３９によって実行される駆動パターンの生成処理について説明する。

図１６は、実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００の主制御装置３９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。この処理手順は、実施の形態３のタッチパネル装置の制御方法を表す。

主制御装置３９は、実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００が起動されると、図１６に示す処理を開始する（Ｓｔａｒｔ）。

実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００は、初期状態で液晶パネル２に所定の初期操作画面を表示している。

初期操作画面は、起動時に主制御装置３９が初期操作画面で表示するＧＵＩ部品の画像パターンＩＤを用いて、図９に示すテーブルから、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出し、このうちの画像データＩＤに関連付けられた画像データと、表示座標データとを画像表示回路７に入力することにより、液晶パネル２に初期操作画面が表示される。

このように、実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００の初期状態では、液晶パネル２に初期操作画面が表示されているが、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動は行われておらず、表面基板４に定在波は生成されていない。

まず、主制御装置３９は、近接状態を検出する（ステップＳ３１）。近接状態の検出は、近接センサ処理回路３１から入力される近接情報を検出することによって行われる。

次いで、主制御装置３９は、近接度合が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。すなわち、主制御装置３９は、近接度合判定部として、近接情報を表す電圧値が所定の電圧閾値以上であるか否かを判定する。この電圧値が所定の電圧閾値未満であれば、操作者は表面基板４の表面からまだ比較的離れている状態であり、所定の電圧閾値以上であれば、操作者が表面基板４の表面に非常に接近している状態となる。このステップＳ３２の処理は、近接情報を表す電圧値は所定の電圧閾値以上であると判定されるまで、繰り返し実行される。

主制御装置３９は、ステップＳ３２で近接情報を表す電圧値が所定の電圧閾値以上であると判定すると、起動後に予めメモリ１０から読み出しておいた周波数データ、振幅データ、及び位相差データを用いて駆動パターン（定在波駆動パターン）を生成する（ステップＳ３３）。

このステップＳ３３の処理は、定在波生成回路１３内の周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６によって実行される処理である。

次いで、主制御装置３９は、定在波を生成するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される駆動パターン（定在波駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ３４）。

さらに、主制御装置３９は、座標入力面（表面基板４の表面）への接触状態を検出する（ステップＳ３５）。接触状態の検出は、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報を検出することによって行われる。

次いで、主制御装置３９は、座標入力面（表面基板４の表面）の押圧度合が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３６）。押圧度合の判定は、接触センサ処理回路６から入力される面積情報を表す電圧値に基づいて行われる。

なお、ステップＳ３５及びＳ３６の処理は、主制御装置３９に含まれる接触状態判定回路１１によって実行される処理である。

主制御装置３９は、ステップＳ３６において、押圧度合が所定の閾値未満であると判定した場合は、Ｓ３４で生成した定在波駆動パターンを維持する（ステップＳ３７Ａ）。

次いで、主制御装置３９は、ステップＳ３７Ａで維持した駆動パターンを駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ３８）。

この場合、駆動制御回路８には、ステップＳ３４で入力された駆動パターンと同一の定在波駆動パターンが入力され続けるため、表面基板４には、ステップＳ３４で生成された定在波と同一の定在波が生成された状態が維持される。

押圧度合が所定の閾値未満の場合は、操作者による操作入力が完了していないと考えられるからである。

このステップＳ３７Ａの処理は、定在波生成回路１３内の周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６によって実行される処理である。

一方、主制御装置３９は、ステップＳ３６で押圧度合が所定の閾値以上であると判定した場合は、ＧＵＩボタン２３に操作完了を知らせるための触感を与えるための振動を生成する駆動パターン（操作完了駆動パターン）をメモリ１０から読み出す（ステップＳ３７Ｂ）。

この場合、続くステップＳ３８では、ステップＳ３７Ｂで生成された駆動パターン（操作完了駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。

この操作完了駆動パターンは、例えば、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する周波数、振幅、又は位相を変更して操作者に提供する触感を変えることにより、操作が完了したことを伝達できるパターンであれば、どのようなパターンであってもよい。

なお、ステップＳ３７Ｂ及びこれに続くステップＳ３８の処理は、主制御装置９によって実行される。また、ステップＳ３７Ｂで用いられる操作完了駆動パターンは、図９に示すテーブルとともに格納されていてもよいし、テーブルとは別にメモリ１０内に格納されていてもよい。

主制御装置３９は、操作者へのサービスを提供するためのプログラムによる処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ３９）。このステップＳ３９の処理は、例えば、実施の形態３のタッチパネル付き表示装置３００がＡＴＭとして用いられる場合は、引き出し処理のためのプログラムが終了したか否か、あるいは、振り込み処理のためのプログラムが終了したか否かを判定することによって実現することができる。

主制御装置３９は、ステップＳ３９でプログラムが終了していないと判定した場合は、フローをステップＳ３１にリターンする。これにより、主制御装置３９は、ステップＳ３１から処理を繰り返す。

なお、上述したステップＳ３６で押圧度合が所定の閾値未満であると判定されて、ステップＳ３７Ａ及びＳ３８を経て定在波が生成された後に、上述のステップＳ３９でリターンして再びステップＳ３６の判定が行われた場合に、押圧度合が所定の閾値以上であると判定されると、フローはステップＳ３７Ｂを経てステップＳ３８に進行し、表面基板４の振動は、定在波によるものから、操作の完了を伝達するためのパターンに切り替わる。

この流れは、操作者が最初ＧＵＩボタン２３に軽く触れた後に、操作を完了させるべく、押圧力を高めた場合に相当する。

このため、操作者は、触れ始めに定在波による振動でＧＵＩボタン２３の位置を触感だけで瞬時に認識できるとともに、押圧を完了したときに、操作の完了を触感で確認することができる。

以上、実施の形態３のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置３００によれば、操作者が表面基板４の表面に触れる直前に、近接状態を検出して予め表面基板４に定在波を生成する処理を実行することができる。このため、例えば、主制御装置３９の処理速度が十分に速くないような場合でも、操作者が表面基板４に触れた瞬間には既に定在波による振動を生成しておけるので、タイムラグを生じさせることなく、表面基板４の表面に触れた瞬間に触感だけでＧＵＩ部品との位置関係を認識することができる。このため、操作性に非常に優れたタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。

また、操作者が近接した場合に定在波の生成を開始するので低消費電力化を図ることができる。

なお、以上では、操作者の近接状態を距離に基づいて判定する形態について説明したが、操作者が近寄る速度や加速度で近接状態を判定するように構成してもよい。

［実施の形態４］
図１７は、実施の形態４のタッチパネル付き表示装置の断面構造を示す図である。

実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００は、基板１、液晶パネル２、接触センサ３、表面基板４、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂ、接触センサ処理回路６、画像表示回路７、駆動制御回路８、主制御装置４９、及びメモリ４０に加えて、操作者識別センサ４１、及び操作者識別センサ処理回路４２を備える点が実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００と異なる。

実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００では、操作者が所持する操作者ＩＤを読み取り、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンを変更する。

このため、メモリ４０には、各操作者が所持する操作者ＩＤと、駆動パターンとを関連付けたテーブルが格納されている。なお、このテーブルの構造については、図１８を用いて後述する。

操作者識別センサ４１は、操作者が所持する識別タグを読み取る識別情報読取部である。操作者が所持する識別タグとしては、例えば、ＲＦ−ＩＤが挙げられる。このため、実施の形態４では、操作者ＩＤはＲＦ−ＩＤに格納されており、操作者識別センサ４１は、操作者が所持するＲＦ−ＩＤから操作者ＩＤ（操作者識別子）を読み取り、操作者ＩＤを表す識別情報を出力する形態について説明する。

操作者識別センサ処理回路４２は、操作者識別センサ４１から入力される識別情報を識別子データに変換して主制御装置４９に入力する。この識別子データは、操作者ＩＤを表すデータである。

実施の形態４では、主制御装置４９は、操作者ＩＤに関連付けられた駆動パターンをメモリ４０から読み出す駆動パターン読出部として機能する。主制御装置４９は、メモリ４０から読み出した駆動パターンを用いて圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動制御を行う。

図１８は、実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００のメモリ４０内に格納されるテーブルの一例を示す図である。

メモリ４０内には、図１８（ａ）に示す画像パターンＩＤ、画像データＩＤ、及び表示座標データを関連付けた第１テーブルと、図１８（ｂ）に示す操作者ＩＤ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを関連付けた第２テーブルとが格納されている。

操作者ＩＤは、操作者を識別するためのＩＤであり、操作者一人ずつに割り当てられていてもよいし、性別や年齢等に応じて分けた何種類かのグループに分け、グループ毎にＩＤを割り当て、操作者がいずれかのグループのＩＤを所持していてもよい。

画像パターンＩＤ、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データについては、実施の形態１の各データと同一であるため、説明を省略する。

実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００では、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、画像パターンＩＤ、画像データＩＤ、及び表示座標データを含む第１テーブルと、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを含む第２テーブルとを分けており、第２テーブル内のデータは操作者ＩＤと関連付けられている。

すなわち、第１テーブルは、実施の形態１で図９に示したテーブルのうちの画像パターンＩＤ、画像データＩＤ、及び表示座標データに関する部分を抜き出したものであり、第２テーブルは、図９に示すテーブルのうちの周波数データ、振幅データ、及び位相差データに関する部分のサブテーブルを操作者ＩＤ毎に格納したものである。

主制御装置４９は、まず、操作者ＩＤを用いて、メモリ４０に格納される第２テーブルから操作者ＩＤに対応するサブテーブルを読み出す。このサブテーブルには、画像パターンＩＤ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データが含まれる。

そして、主制御装置４９は、画像パターンＩＤを用いて、メモリ４０に格納される第１テーブルから画像データＩＤ、表示座標データを読み出すとともに、サブテーブルから周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出す。

このようにして読み出した画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを用いて、液層パネル２へのＧＵＩ部品の表示、及び圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動制御を行う。

なお、ここでは、主制御装置４９が画像パターンＩＤを用いて画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出す形態について説明したが、データの読み出し方は、この手法に限られるものではない。

図１９は、実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００の主制御装置４９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。この処理手順は、実施の形態４のタッチパネル装置の制御方法を表す。

主制御装置４９は、実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００が起動されると、図１９に示す処理を開始する（Ｓｔａｒｔ）。

実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００は、液晶パネル２に所定の初期操作画面で待機している。

主制御装置４９は、識別子データを検出する（ステップＳ４１）。識別子データは、操作者識別センサ処理回路４２から入力される。

次いで、主制御装置４９は、識別子データを用いてメモリ４０に格納されたテーブルから、識別子データに対応するサブテーブルを読み出す（ステップＳ４２）。

次いで、主制御装置４９は、座標入力面（表面基板４の表面）への接触状態を検出する（ステップＳ４３）。接触状態の検出は、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報を検出することによって行われる。

次いで、主制御装置４９は、座標入力面（表面基板４の表面）の押圧度合が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。押圧度合の判定は、接触センサ処理回路６から入力される面積情報を表す電圧値に基づいて行われる。

なお、ステップＳ４３及びＳ４４の処理は、主制御装置４９に含まれる接触状態判定回路１１によって実行される処理である。

主制御装置４９は、ステップＳ４４において、押圧度合が所定の閾値未満であると判定した場合は、ステップＳ４２でメモリ４０から読み出しておいたサブテーブルから画像パターンＩＤに関連付けられた周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出し、駆動パターン（定在波駆動パターン）を生成する（ステップ４５Ａ）。

次いで、主制御装置４９は、定在波を生成するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される駆動パターン（定在波駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ４６）。

これにより、表面基板４に振動が伝達され、ＧＵＩ部品のボタンの中央部に定在波の腹が生成される。すなわち、例えば、図５（ａ）に示した状態のように、ＧＵＩボタン２３の腹が位置する定在波が生成される。

このため、操作者は、ＧＵＩボタン２３に触れると、ボタンの中央部の位置を定在波の振動で認識できるため、座標入力面（表面基板４の表面）にタッチすれば、触感だけで瞬時にＧＵＩボタン２３の位置を認識することができる。

このように、押圧度合が所定の閾値未満の場合に、表面基板４に定在波を生成するのは、押圧度合が所定の閾値未満の場合は、操作者は操作入力を行おうとしてＧＵＩボタン２３の位置を探している状態であると考えられるため、定在波を生成して操作者がＧＵＩボタン２３の位置を触感だけで瞬時に認識できるようにするためである。

一方、主制御装置４９は、ステップＳ４４で押圧度合が所定の閾値以上であると判定した場合は、ＧＵＩボタン２３に操作完了を知らせるための触感を与えるための振動を生成する駆動パターン（操作完了駆動パターン）をメモリ４０から読み出す（ステップＳ４５Ｂ）。

この場合、続くステップＳ４６では、ステップＳ４５Ｂで読み出された駆動パターン（操作完了駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。

この操作完了駆動パターンは、例えば、定在波の周波数を変更して操作者に提供する触感を変えることにより、操作が完了したことを伝達できるパターンであれば、どのようなパターンであってもよい。

主制御装置４９は、操作者へのサービスを提供するためのプログラムによる処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ４７）。このステップＳ４７の処理は、例えば、実施の形態４のタッチパネル付き表示装置４００がＡＴＭとして用いられる場合は、引き出し処理のためのプログラムが終了したか否か、あるいは、振り込み処理のためのプログラムが終了したか否かを判定することによって実現することができる。

主制御装置４９は、ステップＳ４７でプログラムが終了していないと判定した場合は、フローをステップＳ４１にリターンする。これにより、主制御装置４９は、ステップＳ４１から処理を繰り返す。

以上、実施の形態４のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置４００によれば、操作者が所持するＲＦ−ＩＤから識別子データを読み取り、この識別子データに関連付けられた駆動パターンで圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するので、操作者の性別や年齢等に応じて表面基板４に生成する定在波の強度を設定することができる。

このため、操作者に応じた最適な操作感を提供することができる。

例えば、触感は年齢や個人差によって大きく異なる。一般的には加齢に反比例して触覚の感度は衰えるため、若年者と同程度の触感を高齢者が得るためにはより強い定在波を発生させる必要がある。

このため、操作者固有の識別子データを用いて圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データを予めメモリ４０に第２テーブルとして操作者ＩＤ毎に格納しておくことにより、操作者に応じて表面基板４に生成する定在波の強度を変えることができるので、操作者の年齢や個人差に応じた最適な触感を提供することができ、操作性の良好なタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。

なお、周波数データ、振幅データ、及び位相差データは、年齢や性別等に応じてデータを設定しておいてもよいし、各操作者が予め自身とってもっとも感じやすいもしくは操作しやすいデータを登録するようにしてもよい。

また、以上では、定在波の駆動パターンを変更する形態について説明したが、操作完了駆動パターンについても、同様に、識別子データに応じて振幅や周波数等を変更するようにしてもよい。

［実施の形態５］
図２０は、実施の形態５のタッチパネル付き表示装置における駆動パターンを示す図である。図２０（ａ）は圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動の位相差の時間変化を示す特性図、図２０（ｂ）は（ａ）に示す各区間における定在波の位置を指先との関係で示す図である。

実施の形態５のタッチパネル付き表示装置は、定在波の駆動パターンを周期的に変化させる点が実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００と異なる。このため、構成図としては図１を援用し、処理手順の相違点を中心に説明する。

図２０（ａ）には、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する区間を時間経過に応じて区間Ａ〜Ｄに分けて示す。区間Ａでは、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂは同位相（位相零）であり、区間Ｄに向けて位相差が増大してゆく。区間Ｄの後は、区間Ａに戻る。

圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを同位相で駆動した場合、指先の位置する場所に間隔１０ｍｍで定在波の節が生成され、かつ、指先の両側面に定在波の腹が生成されたとする（区間Ａ）。

ここで、例えば、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動信号の位相をπ／１００だけ変化させると、区間Ａの場合に比べてＸ方向に０．１ｍｍずれた位置に定在波の腹が移動したとする（区間Ｂ）。

区間Ｃ、Ｄでは、さらに位相をπ／１００ずつ変化されており、定在波の腹は、０．１ｍｍずつＸ方向に移動している。

実施の形態５のタッチパネル付き表示装置は、上述のように圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの位相差を周期的に制御し、定在波の腹及び節の位置を周期的に変化させるものである。

このような定在波の腹及び節の位置の変更は、メモリ１０内に変更用のデータを格納しておき、読み出す位相差データを変更することによって駆動パターンを変化させてもよいし、位相制御回路１５内で位相差を調整することによって実現してもよい。

また、以上では、位相差を周期的に変化させる形態について説明したが、周波数又は振幅を変化させることにより、駆動パターンを周期的に変化させてもよい。周波数又は振幅の変更は、メモリ１０内に変更用のデータを格納しておき、読み出す周波数データ又は振幅データを変更することによって駆動パターンを変化させてもよいし、周波数制御回路１４又は振幅制御回路１６内で周波数又は振幅を調整することによって実現してもよい。

また、以上では、位相差、周波数、又は振幅を周期的に微小変化させる形態について説明したが、位相差、周波数、又は振幅の変化は、周期的である必要はなく、例えば、ランダムに変更させてもよい。

実施の形態５のタッチパネル付き表示装置で圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動するパターンは、定在波の腹あるいは節の位置、又は、定在波の振幅あるいは周期を時間経過に応じて変化させることができれば、どのような駆動パターンであってもよい。

以上、実施の形態５のタッチパネル付き表示装置における駆動パターンの変更について説明したが、上述のような駆動パターンの変更は、特に、定在波の周波数が高い場合に、有効である。

例えば、定在波の周波数を高く設定することにより、人間の触覚受容器が感じることのできる周波数を超えてしまうような場合には、位相差、周波数、又は振幅を微妙に変化させることにより、低周波でのパルスのような脈動を生成することができる。

このような脈動の周波数を人間の触覚受容器が感じることのできる周波数の範囲内で生成できれば、例え人間の触覚受容器が感じることのできないような高い周波数で圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動させる場合でも、ＧＵＩ部品の位置を触感だけで瞬時に認識できるタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。

以上より、実施の形態５によれば、操作性に非常に優れたタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。

［実施の形態６］
図２１は、実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の座標入力面を示す平面図である。

実施の形態６のタッチパネル付き表示装置は、操作者によって操作入力が行われた位置に応じて、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンを変更し、大きさの異なるＧＵＩボタンを表示する場合においても、操作入力の行われたＧＵＩボタンに応じた定在波を生成させる点が実施の形態１のタッチパネル付き表示装置１００と異なる。このため、構成図としては図１を援用し、処理手順の相違点を中心に説明する。

実施の形態６のタッチパネル付き表示装置は、座標入力面（表面基板４の表面）にＧＵＩボタン６１、６２、及び６３を表示する。

ＧＵＩボタン６１は、３行３列に配列された９つのＧＵＩボタンであり、座標入力面内の第１領域に表示されている。また、ＧＵＩボタン６２及び６３は、座標入力面内の第２領域に配列されたＳｔａｒｔボタン、及びＳｔｏｐボタンである。

実施の形態６のタッチパネル付き表示装置は、第１領域内に操作入力が行われた場合と、第２領域に操作入力が行われた場合とで、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンを変更し、互いに異なるピッチの定在波を生成させる。

ここで、第１領域内のＧＵＩボタン６１用に定在波を生成する第１駆動パターン（周波数データ、振幅データ、及び位相差データ）と、第２領域内のＧＵＩボタン６２又は６３用に定在波を生成する第２駆動パターンとは、例えば、メモリ１０内に、図９に示す構造のテーブルを第１領域用と第２領域用とで別々に格納しておけばよい。

図２２は、実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の主制御装置９によって実行される駆動パターンの生成処理の手順を示す図である。この処理手順は、実施の形態６のタッチパネル装置の制御方法を表す。また、図２２に示す処理手順の説明にあたっては、図２３を用いる。

図２３は、実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の表面基板４を通じて表示されるＧＵＩ部品と、表面基板４に生成される定在波の振幅のピーク値との位置関係を示す図である。図２３（ａ）は第１領域のＧＵＩボタン６１に合わせた定在波を生成する場合、図２３（ｂ）は第２領域のＧＵＩボタン６２及び６３に合わせた定在波を生成する場合を示す。

図２２に示すように、主制御装置９は、実施の形態６のタッチパネル付き表示装置が起動されると、図２２に示す処理を開始する（Ｓｔａｒｔ）。

実施の形態６のタッチパネル付き表示装置は、初期状態で液晶パネル２に所定の初期操作画面を表示している。

初期操作画面は、起動時に主制御装置９が初期操作画面で表示するＧＵＩ部品の画像パターンＩＤを用いて、図９に示すテーブルから、画像データＩＤ、表示座標データ、周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出し、このうちの画像データＩＤに関連付けられた画像データと、表示座標データとを画像表示回路７に入力することにより、液晶パネル２に初期操作画面が表示される。

このように、実施の形態６のタッチパネル付き表示装置の初期状態では、液晶パネル２に初期操作画面が表示されているが、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動は行われておらず、表面基板４に定在波は生成されていない。

まず、主制御装置９は、座標入力面（表面基板４の表面）への接触状態を検出する（ステップＳ６１）。接触状態の検出は、接触センサ処理回路６から入力される入力座標情報を検出することによって行われる。

次いで、主制御装置９は、座標入力面（表面基板４の表面）の押圧度合が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。押圧度合の判定は、接触センサ処理回路６から入力される面積情報を表す電圧値に基づいて行われる。

ここで、押圧度合が低い状態（押圧されていないか、又は軽く押圧されている状態）は、面積情報を表す電圧値が高い状態に対応し、押圧度合が高い状態（強く押圧されている状態）は、面積情報を表す電圧値が低い状態に対応する。このため、実際には、ステップＳ６２の判定処理は、面積情報を表す電圧値が所定の電圧閾値より高いか否かを判定することによって行われる。

なお、ステップＳ６１及びＳ６２の処理は、主制御装置９に含まれる接触状態判定回路１１によって実行される処理である。

主制御装置９は、ステップＳ６２において、押圧度合が所定の閾値未満であると判定した場合は、操作位置が第１領域内であるか否かを判定する（ステップＳ６３）。第１領域内であるか否かで駆動パターンを変更するために行う判定である。

主制御装置９は、ステップＳ６３において、操作位置が第１領域内であると判定した場合は、メモリ１０から周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出し、第１駆動パターン（定在波駆動パターン）を生成する（ステップＳ６４Ａ）。

このステップＳ６４Ａの処理は、定在波生成回路１３内の周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６によって実行される処理である。

次いで、主制御装置９は、定在波を生成するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される第１駆動パターン（第１定在波駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ６５）。

これにより、表面基板４に振動が伝達され、第１領域内のＧＵＩボタン６１の中央部に定在波の腹が生成され、図２３（ａ）に示すように、ＧＵＩボタン６１の中央部に腹が位置する定在波が生成される。なお、このとき、ＧＵＩボタン６１の中央の位置（Ｘ＝Ｘ３１、Ｘ３２、及びＸ３３の位置）に定在波の腹が生成されるとともに、Ｘ＝Ｘ３４、Ｘ３５、Ｘ３６、Ｘ３７、及びＸ３８の位置にも定在波の腹が生成される。Ｘ＝Ｘ３４、Ｘ３５、Ｘ３６、Ｘ３７、及びＸ３８は、第２領域内の位置であるが、フローがステップＳ６４Ａに進行した場合は、操作者が第１領域内に操作入力を行っている場合であるため、Ｘ＝Ｘ３４、Ｘ３５、Ｘ３６、Ｘ３７、及びＸ３８の位置に定在波の腹が位置しても、操作に影響は生じない。

このため、操作者は、ＧＵＩボタン６１に触れると、ＧＵＩボタン６１の位置を定在波の振動によって認識できるため、座標入力面（表面基板４の表面）にタッチすれば、触感だけで瞬時に第１領域内のＧＵＩボタン６１の位置を認識することができる。

また、主制御装置９は、ステップＳ６３で操作位置が第１領域内ではないと判定した場合は、メモリ１０から周波数データ、振幅データ、及び位相差データを読み出し、第２駆動パターン（定在波駆動パターン）を生成する（ステップＳ６４Ｂ）。

このステップＳ６４Ｂの処理は、定在波生成回路１３内の周波数制御回路１４、位相制御回路１５、及び振幅制御回路１６によって実行される処理である。

次いで、主制御装置９は、定在波を生成するための周波数データ、振幅データ、及び位相差データで表される第２駆動パターン（第２定在波駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する（ステップＳ６５）。

これにより、表面基板４に振動が伝達され、第２領域内のＧＵＩボタン６２及び６３の中央部に定在波の腹が生成され、図２３（ｂ）に示すように、ＧＵＩボタン６２及び６３の中央部に腹が位置する定在波が生成される。なお、このとき、ＧＵＩボタン６２及び６３の中央の位置（Ｘ＝Ｘ４３、及びＸ４４の位置）に定在波の腹が生成されるとともに、Ｘ＝Ｘ４１、及びＸ４２の位置にも定在波の腹が生成される。Ｘ＝Ｘ４１、及びＸ４２は、第１領域内の位置であるが、フローがステップＳ６４Ｂに進行した場合は、操作者が第２領域内に操作入力を行っている場合であるため、Ｘ＝Ｘ４１、及びＸ４２の位置に定在波の腹が位置しても、操作に影響は生じない。

このため、操作者は、ＧＵＩボタン６２又は６３に触れると、ＧＵＩボタン６２又は６３の位置を定在波の振動によって認識できるため、座標入力面（表面基板４の表面）にタッチすれば、触感だけで瞬時に第２領域内のＧＵＩボタン６２又は６３の位置を認識することができる。

また、主制御装置９は、ステップＳ６２で押圧度合が所定の閾値以上であると判定した場合は、ＧＵＩボタン６１、６２、及び６３に操作完了を知らせるための触感を与えるための振動を生成する駆動パターン（操作完了駆動パターン）をメモリ１０から読み出す（ステップＳ６４Ｃ）。

この場合、続くステップＳ６５では、ステップＳ６４Ｃで生成された駆動パターン（操作完了駆動パターン）を駆動制御回路８に入力し、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する。

この操作完了駆動パターンは、例えば、圧電駆動装置５Ａ、５Ｂを駆動する周波数、位相差、又は振幅を変更して操作者に提供する触感を変えることにより、操作が完了したことを伝達できるパターンであれば、どのようなパターンであってもよい。

なお、ステップＳ６４Ｃ及びこれに続くステップＳ６５の処理は、主制御装置９によって実行される。

主制御装置９は、操作者へのサービスを提供するためのプログラムによる処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ６６）。このステップＳ６６の処理は、例えば、実施の形態６のタッチパネル付き表示装置がＡＴＭとして用いられる場合は、引き出し処理のためのプログラムが終了したか否か、あるいは、振り込み処理のためのプログラムが終了したか否かを判定することによって実現することができる。

主制御装置９は、ステップＳ６６でプログラムが終了していないと判定した場合は、フローをステップＳ６１にリターンする。これにより、主制御装置９は、ステップＳ６１から処理を繰り返す。

以上、実施の形態６のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置によれば、図２１に示すように、ボタンの中心位置や境界位置の異なるＧＵＩ部品が表示されている場合でも、ＧＵＩ部品が表示される位置を領域で分け、操作入力に応じて定在波を生成するための圧電駆動装置５Ａ、５Ｂの駆動パターンを変更する。このため、様々な大きさやパターンで配列されるＧＵＩ部品に応じた定在波を生成することができ、様々なＧＵＩ部品を表示するタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置においても、触感だけで瞬時にＧＵＩ部品の位置を認識でき、良好な操作性を提供することができる。

以上、実施の形態１乃至６のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法について説明したが、各実施の形態のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法を任意に組み合わせてもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態のタッチパネル装置、これを含むタッチパネル付き表示装置、及びタッチパネル装置の制御方法について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１ 基板
２ 液晶パネル
３ 接触センサ
４ 表面基板
５Ａ、５Ｂ 圧電駆動装置
６ 接触センサ処理回路
７ 画像表示回路
８ 駆動制御回路
９、２９、３９、４９ 主制御装置
１０、４０ メモリ
１１ 接触状態判定回路
１２ 操作感生成回路
１３ 定在波生成回路
１４ 周波数制御回路
１５ 位相制御回路
１６ 振幅制御回路
２１、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、６１、６２、６３ ＧＵＩボタン
２２ ＧＵＩスライドバー
３０ 近接センサ
３１ 近接センサ処理回路
４１ 操作者識別センサ
４２ 操作者識別センサ処理回路
１００、１００Ａ、３００、４００ タッチパネル付き表示装置

特開２００５−１４９１９７号公報

Claims (13)

1. 座標入力面と、
   前記座標入力面の下側に位置する表示部に画像として表示させる操作部品を生成する操作部品生成部と、
   前記座標入力面を振動させるための振動を生成する振動生成部と、
   前記振動生成部の駆動制御を行う駆動制御部と
   を含み、
   前記駆動制御部は、前記操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う、タッチパネル装置。
2. 前記駆動制御部は、前記操作部品の大きさに応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う、請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 前記駆動パターンは、前記座標入力面の固有振動数で前記振動生成部の駆動制御を行う駆動パターンを含む請求項１又は２に記載のタッチパネル装置。
4. 前記駆動パターンは、前記操作部品の中央部又は境界部に前記定在波の腹又は節が位置するように前記振動生成部の駆動制御を行う駆動パターンを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
5. 前記座標入力面への操作者の近接度合を検出する近接度合検出部と、
   前記近接度合検出部によって検出される近接度合が所定度合以上であるか否かを判定する近接度合判定部と
   をさらに含み、
   前記駆動制御部は、前記近接度合判定部によって近接度合が所定度合以上であると判定されると、前記駆動パターンによる前記振動生成部の駆動制御を開始する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
6. 操作者の識別情報を読み取る識別情報読取部と、
   前記操作者の識別情報と、当該操作者に応じた駆動パターンとを関連付けて記憶する記憶部と、
   前記識別情報読取部によって読み取られた識別情報に関連付けられた駆動パターンを前記記憶部から読み出す駆動パターン読出部と
   をさらに含み、
   前記駆動制御部は、前記駆動パターン読出部によって読み出された駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
7. 前記駆動制御部は、前記駆動パターンによる前記定在波の腹あるいは節の位置、又は、前記定在波の振幅あるいは周期を時間経過に応じて変化させる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
8. 前記駆動制御部は、前記操作部品生成部によって生成される前記操作部品が変更又は移動されると、当該変更又は移動後の操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
9. 前記駆動制御部は、前記座標入力面上でなされた操作入力の位置に応じて前記定在波の腹又は節の位置が変わるように前記駆動パターンを変更する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
10. 前記座標入力面上でなされた操作入力の押圧度合を検出する押圧度合検出部と、
    前記押圧度合検出部で検出される押圧度合が所定閾値以上であるか否かを判定する押圧度合判定部と
    をさらに含み、
    前記駆動制御部は、前記押圧度合判定部によって検出される操作入力の押圧度合が所定の閾値未満であると判定された場合には、前記駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行い、前記押圧度合判定部によって検出される操作入力の押圧度合が所定の閾値以上であると判定された場合には、前記駆動パターンとは異なる他の駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のタッチパネル装置。
11. 前記他の駆動パターンは、前記操作部品の操作の完了を操作者に知覚させるように前記振動生成部の駆動制御を行う駆動パターンである、請求項１０に記載のタッチパネル装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のタッチパネル装置と、
    前記操作部品生成部によって生成される操作部品を画像として表示する表示部と
    を含む、タッチパネル付き表示装置。
13. 座標入力面の下側に位置する表示部に画像として表示させるための操作部品を生成する操作部品生成部と、前記表示部を振動させるための振動を生成する振動生成部とを含むタッチパネル装置の制御方法であって、
    前記操作部品の位置に応じた波形の定在波を発生させる駆動パターンで前記振動生成部の駆動制御を行う、タッチパネル装置の制御方法。