JP2024091511A - 触覚フィードバック機能を有するタッチ装置及び端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触覚フィードバックを生成することができ、複雑度の低い機械構造を備えるタッチ装置を提供する。
【解決手段】タッチ装置１０は、第１表面１２２及び第１表面と対向する第２表面１２４を有する回路基板１２０と、弾性を有し、直接又は間接に回路基板の下方に設置される複数のパッド１１０と、センシング面を有すると共に、第１表面に設置され、タッチ入力を検知するためのタッチセンサと、第２表面に接合されるバイブレータ１４０と、タッチセンサとバイブレータを電気的に接続し、タッチセンサが検知したタッチ入力を受信してタッチ動作として検知し、対応する少なくとも１つの操作信号を端末装置に送信する制御回路１５０と、を備える。制御回路は、センシング面における第１タッチ動作を検知した時、時間間隔内にバイブレータを起動させてタッチ装置を振動させ、第１操作信号を端末装置に送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチ装置に関し、特に触覚フィードバック機能を有するタッチ装置及びそれが設置される端末装置に関するものである。

従来のコンピューターの使用において、タッチ技術の発展に伴ってタッチパッド、ペンタブレットなどの入力装置が開発されたが、マウスの操作方法や使用体験に使用者は慣れていたため、マウスは今でも重要な入力装置として使用される。しかし、マウスは、機械的ボタン構造を有し、かつ使用者よる移動がなければ操作命令を生じることができないため、マウス自体の技術の展開が限られる。また、今流行しているマルチタッチポイントの操作方法も、マウスの操作方法と相容れないところがあり、マウスに実現するに難しさがあるところである。なお、使用者が長時間に、マウスのボタンをクリックしたり、上述のようなドラッグなどの類似動作をしたりすると、手の健康を害して「マウス腱鞘炎」（手根管症候群とも称される）という不調が起きる恐れがある。

そのため、コンピューター分野では、マウスの代わりとしてタッチパッドを導入するべく、使用者により良好な使用体験を提供するタッチパッドの改良への努力を重ねた。例えば、従来のノートパソコンに、実体のあるボタンが有するタッチパッドが設けられた。このようなタッチパッドは、マウスの機能を模擬することができるが、使用者の操作に対してまだ不便なところがあり、特に、タッチパッドのタッチ領域の小面積により使用者による操作が明らかに制限される。タッチパッドの面積を増大するために、近年のタッチパッドはおよそ実体のあるボタンが取り除かれ、「ダイビングボード」（ｄｉｖｉｎｇ ｂｏａｒｄ）という設計を採用しており、ノートパソコンのキーボードに近いタッチパッドの上端が固定され、タッチパッドの下方に押下可能なボタンが設けられることにより、使用者がタッチパッドの表面の残りの部分をクッリクすることができ、従来のマウスの実体のあるボタンを押す体験ができる。しかし、使用者は上端に近すぎる部分をクリックしようとする時、クリック指令が拒否された経験があるかもしれない。

一方、使用者により良好な使用体験を提供するために、近年、機械構造および作動原理に基づいて前記クリック拒否体験を回避することができ、使用者のクリック動作に応じて振動する触覚フィードバック機能が有するタッチパッドを提供する製造者が現れている。したがって、この産業では近年、同じような方向に向いてタッチパッドの開発が進んでおり、即ち、タッチパッドに金属筐体を固定して設置すると共に、特別に設計した支持フレームに合わせ、ノートパソコンのタッチパッドに対応する固定位置に複数のコイルからなる電磁石を配置しており、交流電流が当該電磁石に印加されて交番磁界が発生する場合、触覚フィードバックとしてタッチパッドを振動させるように、タッチパッドに固定される金属筐体と電磁石が配置されることである。上述のタッチパッドの実現方法では、所望の振動が発生され使用者が触覚フィードバックを体験できるが、このような実現方法に必要な構造と電磁石は複雑であり特別な設計が要求され、電磁石によるタッチパッドの振動も比較的にエネルギー消費が大きくなるため、他の技術問題も発生する。したがって、使用者に良好な使用体験を提供し、ひいてはマウスの代わりにタッチパッドを導入するために、タッチパッドに関する技術はまだ改善の余地がある。

本発明の目的は、マウスのボタンの模擬やマルチタッチの操作指令を受信する際に触覚フィードバックを発生させることで、使用者のクリック動作による触覚体験を強化し、操作効率の低下または操作失敗を防止するための操作確認が可能となるように配置され、触覚フィードバックを生成することができ、複雑度の低い機械構造を備えるタッチ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、触覚フィードバック機能を有し、端末装置を制御するためのタッチ装置を提供する。前記タッチ装置は、第１表面及び前記第１表面と対向する第２表面を有する回路基板と、弾性を有し、直接または間接に前記回路基板の下方に設置される複数のパッドと、センシング面を有し、前記第１表面に設置され、タッチ入力を検知するタッチセンサと、前記第２表面に接合されるバイブレータと、前記タッチセンサと前記バイブレータを電気的に接続し、前記タッチセンサが検知したタッチ入力を受信してタッチ動作として検知し、対応する少なくとも１つの操作信号を前記端末装置に送信する制御回路とを備え、前記制御回路が前記センシング面における第１タッチ動作を検知した時、前記制御回路は時間間隔内に前記バイブレータを起動させて前記タッチ装置を振動させ、第１操作信号を前記端末装置に送信する。

一部の実施態様において、前記タッチ装置は受け面と、前記受け面に対向する底面を有する受け座をさらに備え、前記回路基板は前記第２表面が前記受け面に向くように前記受け面の上方に設置され、前記パッドは前記底面に接合して前記回路基板の下方に設置される。

一部の実施態様において、前記パッドは、前記第２表面に接合して前記回路基板の下方に設置される。

一部の実施態様において、前記バイブレータと前記回路基板の第２表面の間に、前記バイブレータと前記第２表面とを接着するボンド層が設けられる。

一部の実施態様において、前記バイブレータを収容および接合する溝を有し、前記回路基板の前記第２表面に設置される接合座をさらに備える。

一部の実施態様において、前記バイブレータは、第１筐体表面と、筐体側面と、第２筐体表面とを有する筐体を備え、前記筐体側面が前記第１筐体表面と前記第２筐体表面の間に位置されており、前記第２筐体表面と前記回路基板の前記第２表面との間に位置され、前記第２筐体表面と前記回路基板とを接合する第１接合部と、前記筐体側面の少なくとも一部を囲み、前記回路基板の前記第２表面の間まで延伸し、前記筐体側面と前記回路基板とを接合する第２接合部とをさらに備える。

一部の実施態様において、前記バイブレータは前記回路基板の第２表面の中央領域に接合される。

一部の実施態様において、前記パッドは、前記バイブレータが振動する時に振動力を前記タッチ装置に伝える弾性を有する。

一部の実施態様において、前記制御回路と前記バイブレータとの間に電気的に接続する制御スイッチをさらに備える。

一部の実施態様において、前記第１タッチ動作はシングルタッチポイントに基づくタッチ動作であり、前記第１操作信号には前記シングルタッチポイントに基づくタッチ動作に対応する操作指示の情報が含まれる。

一部の実施態様において、前記第１タッチ動作は複数のタッチポイントに基づくタッチ動作であり、前記第１操作信号には前記複数のタッチポイントに基づくタッチポイント動作に対応する操作指示の情報が含まれる。

一部の実施態様において、前記センシング面は複数の機能領域を含み、前記制御回路が検知した前記第１タッチ動作は前記機能領域内に発生した第１マウスボタン領域におけるタッチ動作である場合、前記制御回路は、左ボタン、中ボタン、右ボタンの中の１つである模擬マウスボタンが押された情報を含む前記第１操作信号を前記端末装置に送信する。

上記目的を達成するために、本発明は、演算回路モジュールと、前記演算回路モジュールに電気的に接続するディスプレイパネルと、上述した複数の実施態様に係る１つまたは複数の前記演算回路モジュールに通信的に接続するタッチ装置とを備える端末装置を提供する。

一部の実施態様において、前記端末装置はノートパソコンであり、前記ノートパソコンは筐体を有し、前記タッチ装置の回路基板は前記ノートパソコンの筐体内に設置され、前記タッチ装置の前記パッドは前記ノートパソコンの筐体の内壁に設置され、前記タッチ装置のセンシング面はタッチ入力を検知するために、前記ノートパソコンの筐体の開口に向くように設けられる。

図１は、本発明の一実施形態に係る触覚フィードバック機能を有するタッチ装置を示す参考図である。 図２は、図１のタッチ装置の分解斜視図である。 図３は、図１のタッチ装置の分解斜視図である。 図４Ａは、図１のタッチ装置において、バイブレータは回路基板と接合する一実施形態を示す参考図である。 図４Ｂは、図４Ａにおける線Ａ－Ａに沿った断面図である。 図５Ａは、図１のタッチ装置の一実施形態を示す側面図である。 図５Ｂは、図１のタッチ装置の他の実施形態を示す側面図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るタッチ装置及び端末装置を示すブロック図である。 図７は、タッチ装置のセンシング面の一実施形態を示す参考図である。 図８は、図６のタッチ装置の内部の動作及び端末装置との通信を示すシーケンス図である。 図８は、図１のタッチ装置が設置される本発明の一実施形態に係る端末装置を示すブロック図である。

本発明の目的、特徴及び効果を十分に理解するために、後述する具体的な実施形態と図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

以下、触覚フィードバック機能を有するタッチ装置を実現できる実施形態を複数提供する。前記タッチ装置は、タッチパッドやペンタブレットなどの端末装置（例えば、デスクトップパソコンやノートパソコン）の周辺機器（図１～３に示すように）として実現してよい。また、前記タッチ装置は、端末装置（例えば、ノートパソコン）内のタッチデバイスとして実現してもよい。前記タッチ装置は、回路基板と、複数のパッドと、タッチセンサと、バイブレータと、制御回路とを備える。前記回路基板は、第１表面及び前記第１表面と対向する第２表面を有する。前記パッドは、弾性を有し、間接（図２に示すように）または直接（図９に示すように）に前記回路基板の下方に設置される。前記タッチセンサは、タッチ入力を検知するために、センシング面を有し、前記第１表面に設置される。前記バイブレータは、前記第２表面に接合される。前記制御回路は、前記タッチセンサが検知したタッチ入力を受信してタッチ動作を検知すると共に、対応する少なくとも１つの操作信号を前記端末装置（あるいはその演算回路モジュール）に送信するために、前記タッチセンサと前記バイブレータを電気的に接続する。前記制御回路は、前記センシング面における第１タッチ動作を検知した時、前記制御回路は時間間隔内に前記バイブレータを起動させて前記タッチ装置を振動させ、第１操作信号を前記端末装置（あるいはその演算回路モジュール）に送信する。

図１ないし図３に示す本発明の一実施形態に係る触覚フィードバック機能を有するタッチ装置１０を参照されたい。図１はタッチ装置１０を示す参考図であり、図２及び図３は図１のタッチ装置１０の分解斜視図である。

タッチ装置１０は、端末装置を制御するために前記端末装置に連結される。図１ないし図３に示すように、タッチ装置１０は、受け座１００と、複数のパッド１１０と、回路基板１２０と、タッチセンサ１３０と、バイブレータ１４０と、制御回路１５０とを備える。

図２に示すように、受け座１００は、受け面１０２及び受け面１０２に対向する底面１０４を有する。受け座１００は、例えば、金属やプラスチックにより実現される。前記パッド１１０は底面１０４に接合される。回路基板１２０は、第１表面１２２及び第１表面１２２と対向する第２表面１２４を有する。タッチセンサ１３０はタッチ入力を検知するために、センシング面１３１を有し、第１表面１２２に設置される。使用者は、指をセンシング面１３１に接触させてタッチ操作をすることができる。タッチセンサ１３０は、例えば、第１表面１２２に設置された複数のタッチ検知ユニットを含んでおり、例えば、複数の縦方向の導体配線及び複数の横方向の導体配線からなる静電容量式センサ回路により実現されてよいが、本発明はそれに制限されるものではない。また、タッチ装置１０は、第１表面１２２に設けられ、透明、半透明または不透明なフィルムにより実現されるポリエステルフィルムやマイラーフィルム（Ｍｙｌａｒ ｓｈｅｅｔ）などのカバー層１９０をさらに含んでよい。なお、タッチ装置１０を周辺機器として実現される場合、受け座１００はタッチ装置１０の筐体として実現されることができる。

図３に示すように、バイブレータ１４０は、第２表面１２４に接合され、触覚フィードバックのための振動を生成する。バイブレータ１４０は、例えば偏心モータや任意の好適なモータやバイブレータなどのフラットな直流又は交流振動モータである。また、バイブレータ１４０の個数は１個であっても複数個であってもよい。一部の実施形態において、前記バイブレータ１４０は、第２表面１２４の任意の位置に接合されてよい。例えば、第２表面１２４の中央部分に接合される場合は、バイブレータ１４０が振動する時に振動力の伝達均一性と、触覚フィードバックの改善に寄与する。前記中央部分とは例えば、第２表面１２４における横方向の中間と縦方向の中間、又はその付近の位置であってよい。

図２及び図３に示すように、回路基板１２０は、第２表面１２４が受け面１０２に向くように受け面１０２の上方に設置される。例えば、回路基板１２０の第２表面１２４はボンド接着により受け面１０２に接合されてよい。また、受け座１００の受け面１０２は、平面もしくは溝やリブのある形状などとして実現してもよい。

また、制御回路１５０は、タッチセンサ１３０とバイブレータ１４０を電気的に接続し、タッチセンサ１３０が検知したタッチ入力を受信してタッチ動作として検知し、対応する少なくとも１つの操作信号を前記端末装置に送信する。制御回路１５０は、センシング面１３１における第１タッチ動作を検知した時、制御回路１５０は時間間隔内にバイブレータ１４０を起動させてタッチ装置１０を振動させ、対応する第１操作信号を前記端末装置に送信する。

図３に示すように、回路基板１２０の第２表面１２４に、破線により表示される回路が設けられる。制御回路１５０は例えば、第２表面１２４に設置される。他の実施形態において、制御回路１５０は回路基板１２０以外の他の回路基板に設置されてもよい。

バイブレータ１４０は、回路基板１２０の第２表面１２４に貼り付けられることができる。一部の実施形態において、バイブレータ１４０と回路基板１２０の第２表面１２４の間にボンド層が設けられ、前記ボンド層はバイブレータ１４０と第２表面１２４とを接着する。

また、タッチ装置１０は、有線または無線で端末装置と通信接続されるように実現されてよい。さらに、タッチ装置１０は、タッチ装置１０の回路に電力を供給するために、端末装置の電源を利用するかバッテリを備えるように実現されてもよい。

図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。図４Ａ及び図４Ｂは、図１のタッチ装置１０のバイブレータ１４０が回路基板１２０と接合される一実施形態を示す図である。図４Ａは、図３のタッチ装置１０の回路基板１２０の第２表面１２４におけるバイブレータ１４０を上方から見る実施形態を示す参考図であり、図４Ｂは、図４Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。例えば、バイブレータ１４０は、筐体とバイブレータ本体１４５を備える。バイブレータ本体１４５は例えば、偏心モータや任意の好適なモータやバイブレータの本体（即ち電機の部分）であり、図４Ｂにおいて、説明の便宜のためにブロックで示される。前記筐体は、例えばシリンダ形状（他の柱状または好適な形状）であり、第１筐体表面１４１、筐体側面１４２及び第２筐体表面１４３を有し、筐体側面１４２は第１筐体表面１４１と第２筐体表面１４３の間に位置される。図４Ａ及び図４Ｂにおけるバイブレータ１４０の筐体の示例において、タッチ装置１０は第１接合部１６１及び第２接合部１６３をさらに備えてよい。第１接合部１６１は第２筐体表面１４３と回路基板１２０の第２表面１２４の間に位置され、第１接合部１６１は第２筐体表面１４３と回路基板１２０の第２表面１２４とを接合する（例えば、貼り付け、ボンド接着や弾性的な接合等）。第１接合部１６１は例えば、両面テープ、粘着剤または任意な接着方法により実現される。第２接合部１６３は筐体側面１４２（例えば、シリンダ面）の少なくとも一部を囲み、回路基板１２０の第２表面１２４の間まで延伸しており、第２接合部１６３は筐体側面１４２と回路基板１２０の第２表面１２４とを接合する（例えば、貼り付け、ボンド接着や弾性的な接合等）。第２接合部１６３は例えば、粘着剤または任意な接着方法により実現される。これにより、バイブレータ１４０は第２表面１２４にボンド接着され、触覚フィードバックのための振動を生成することができる。なお、上記の実施形態においては、複数の接合部（例えば、ボンド層や弾性的な接合等）でバイブレータ１４０と回路基板１２０とを連結するため、振動の伝達を強化すると共に、バイブレータ１４０の離脱を防止する効果を奏する。また、図４の実施形態によれば、ボンド層を第１筐体表面１４１にカバーさせないことにより、振動を強化する効果が得られる。

一部の実施形態において、タッチ装置１０は、バイブレータ１４０を収容および接合する溝を有し、回路基板１２０の第２表面１２４に設置される接合座をさらに備える。前記接合座は、例えば、図４の第１接合部１６１及び第２接合部１６３の組み合わせと同じく、または類似する形状が有する。例えば、前記接合座は第１接合部と第２接合部を有しており、前記第１接合部は、第２筐体表面１４３と接合するための前記接合座の底部であり、前記第２接合部は前記第１接合部を囲むように前記第１接合部のエッジに設けられて壁を形成され、筐体側面１４２（例えば、シリンダ面）の少なく一部に接合する。これにより、バイブレータ１４０を設置して接合するために、前記第１接合部と前記第２接合部から溝が形成される。

一部の実施形態において、前記パッド１１０は弾性を有し、バイブレータ１４０が振動する時に振動を強化し、または振動力を前記タッチ装置の回路基板とカバー層に伝える。また、図１に示す構造により実現されるタッチ装置について、バイブレータが振動する時の触覚フィードバックの強さは、バイブレータに印加される駆動信号の電圧の大きさと時間の長さに関係するだけではなく、タッチ装置のパッドの材質にも関係する。本発明人らは実験を重ね、バイブレータにより触覚フィードバックを実現する場合、パッドの厚さや面積、及び材質の弾性のいずれも触覚フィードバックの強さを影響する原因になることを見だした。

なお、触覚フィードバックに対するパッドの影響について、図５Ａ及び図５Ｂを参照されたい。図５Ａ及び図５Ｂは図１のタッチ装置の実施形態の側面図である。図５Ａでのタッチ装置１０Ａのパッド１１０Ａとタッチ装置１０Ａが位置する平面との高さをＨ１とし、図５Ｂでのタッチ装置１０Ｂのパッド１１０Ｂとタッチ装置１０Ｂが位置する平面との高さをＨ２とする。パッド１１０Ａはパッド１１０Ｂと同様にゴムなどのクッションである。例えば、タッチ装置１０Ａとタッチ装置１０Ｂとの区別がパッドの高さのみにある場合、同一の電力でバイブレータ１４０を駆動すると、タッチ装置１０Ｂでは使用者の指が感じる触覚フィードバックの強さが、タッチ装置１０Ａで感じる触覚フィードバックの強さを上回る。

図６は本発明の一実施形態に係るタッチ装置と端末装置を示すブロック図である。図６に示すように、タッチ装置１０は、通信接続ＬＫを介して端末装置２０と通信して端末装置２０を制御する。例えば、タッチ装置１０は、端末装置２０の周辺機器として実現されてよく、通信接続ＬＫは、例えばＵＳＢ、ブルートゥース（登録商標）（１．０～４．０以上の各バージョン）、Ｚｉｇｂｅｅなどの有線または無線方式の通信接続であってよく、端末装置２０は、デスクトップパソコン、ノートパソコン、産業用コンピュータ、スマートテレビなどのいずれのコンピュータ装置であってよい。

図６に示すように、タッチ装置１０は端末装置２０の入力装置として使用される。使用者によるタッチ装置１０でのタッチ入力は対応する制御信号に変換されると共に、前記通信接続ＬＫを介して端末装置２０の演算回路モジュール２１へ送信される。演算回路モジュール２１は例えば、ファームウェアシステムプログラム、オペレーティングシステム、または応用プログラムを実行するプロセッサ及び通信回路を含む。また、ディスプレイパネル２２（例えば、ＬＣＤ、ＯＬＥＤまたは任意の好適なディスプレイパネル）により、前記プログラムのいずれかに対応するユーザーインターフェイスが表示され、使用者は、タッチ装置１０でのタッチ入力により、ユーザーインターフェイスにおけるカーソルの移動、ウィンドウ内のオブジェクトの編集、または資料処理などの端末装置２０の動作を制御することができる。

例えば、タッチ装置１０は、マウス機能とマルチタッチポイントの操作機能を併せ持つ入力装置として実現されることができる。本実施形態において、タッチ装置１０は、内部回路によってタッチ操作に応えて対応する振動による触覚フィードバックを生成するように配置され、前記タッチ装置の振動により、マウスボタン又はマルチタッチが機能していたことを確認することで、使用者は簡単に、効率的かつ円滑に端末装置のポインティングデバイス機能またはジェスチャ機能を操作して端末装置の動作を制御することができる。

図６に示すように、タッチ装置１０の制御回路１５０Ａ（前記制御回路１５０の実施形態である）は、コントローラ１５１、メモリ１５３、通信回路１５５及び制御スイッチ１５７を含む。

コントローラ１５１は、例えば、マイクロプロセッサベースのコントローラが挙げられ、コントローラ１５１は、タッチセンサ１３０からのタッチ入力信号を受信するために、タッチセンサ１３０と、メモリ１５３と、通信回路１５５と、制御スイッチ１５７とに電気的に接続される。コントローラ１５１は、センシング面１３１における第１タッチ動作を検知した時、時間間隔内に制御信号を出力して制御スイッチ１５７をオンにさせることにより、駆動信号をバイブレータ１４０に送信してタッチ装置を振動させると共に、通信回路１５５を介して対応する少なくとも１つの操作信号を端末装置２０へ送信する。また、コントローラ１５１は例えば、タッチ入力が表すタッチ動作の種類と、前記センシング面の前記機能領域のいずれかにおいて前記タッチ入力が発生するかを判断することができる。例えば、マウスボタン領域ＭＢ１～ＭＢ３の中でいずれの領域に発生するかを判断することができる。

メモリ１５３（揮発性メモリまたは不揮発性メモリ）は、コントローラ１５１の動作パラメータ、設定情報、またはプログラムを記憶するものである。コントローラ１５１は、メモリ１５３内のプログラムまたは情報を実行するように作動することができる。

通信回路１５５は端末装置２０に通信するためのものである。通信回路１５５は、端末装置２０と有線又は無線の通信接続ＬＫを確立するために、例えば、ＵＳＢ、ブルートゥース（登録商標）（１．０～４．０以上の各バージョン）、Ｚｉｇｂｅｅ、あるいは他の有線または無線の通信回路モジュールとして実現されてよい。

図７は、タッチ装置１０のセンシング面１３１の一実施形態を示す参考図である。図７に示すように、センシング面１３１には、マウスボタン領域ＭＢ１～ＭＢ３、機能ボタン領域ＦＢ１～ＦＢ５、及びマルチタッチ領域Ｇ１などの複数の機能領域が含まれる。使用者は、いずれかの機能領域内で前記機能領域に適切なタッチ動作を行うと、それに対応する機能による結果が発生する。例えば、使用者は、機能ボタン領域ＦＢ１～ＦＢ５内でタッチ動作（例えば、シングルタッチポイントをクリック）を行うと、対応する機能ボタン動作（例えば、コピー、ペースト、再生一時停止など）が実行される。さらに、センシング面１３１には座標系に対応しており、コントローラ１５１は前記座標系に基づいてタッチポイントの座標などのタッチ入力の検知情報を生成する。マルチタッチ領域Ｇ１内のシングルタッチポイントの移動など、使用者によるタッチ入力は、他の機能領域の動作を起動させずに、異なる機能領域を跨いで行われることができる。また、一部の実施形態において、一部の機能領域の機能を有効または無効にすることができる。例えば、マウスボタン領域ＭＢ１～ＭＢ３の機能は特定のタッチ動作（例えば、機能ボタン領域ＦＢ１をクリックする）によって機能が無効化されることができ、同様にマウスボタン領域ＭＢ１～ＭＢ３の機能が再度有効化されることができる。

図８は、図１のタッチ装置１０の内部の動作及び端末装置２０との通信を示すシーケンス図である。図８では、使用者９０が矢印Ａ１１０に示すようにタッチ動作を行い、タッチセンサ１３０が矢印Ａ１２０に示すように、タッチ動作に応じてタッチ入力を検知する。前記コントローラ１５１は矢印Ａ１３０に示すように、前記タッチ入力を受信すると共に、タッチ動作を検知しており、第１タッチ動作を検知する場合、コントローラ１５１は時間間隔内に制御スイッチ１５７をオンにさせ、駆動信号をバイブレータ１４０に送信してタッチ装置を振動させることにより、矢印Ａ１３５に示すように、使用者に振動による触覚フィードバックを獲得させる。なお、コントローラ１５１は矢印Ａ１４０～１５０に示すように、通信回路１５５を介して第１タッチ動作に対応する第１操作信号を端末装置２０へ送信する。

一部の実施形態において、前記第１タッチ動作はシングルタッチポイントに基づくタッチ動作であり、前記第１操作信号には前記シングルタッチポイントに基づくタッチ動作に対応する操作指示の情報が含まれる。

一部の実施形態において、前記第１タッチ動作は複数のタッチポイントに基づくタッチ動作であり、前記第１操作信号には前記複数のタッチポイントに基づくタッチポイント動作に対応する操作指示の情報が含まれる。

一部の実施形態において、前記センシング面は複数の機能領域を含み、前記制御回路が検知した前記第１タッチ動作は前記機能領域内における第１マウスボタン領域に発生したタッチ動作である場合、前記制御回路は、左ボタン、中ボタン、右ボタンのうちの１つである模擬マウスボタンが押された情報を含む前記第１操作信号を前記端末装置に送信する。

本発明の実施形態に係るタッチ装置１０に比べて、タッチパッド、金属フレーム、複数の薄型の圧電センサ、及びバイブレータを備える従来のタッチ装置は構造的に複雑であり、使用者はタッチパッドに指で適切な圧力を加え、前記薄型の圧電センサにその圧力を検知させ、前記従来のタッチ装置のマイクロプロセッサに通知して前記バイブレータを駆動し、前記金属フレームに対応する振動を発生させる必要がある。それに対して、本発明の実施形態に係るタッチ装置１０によれば、使用者が１本指でタッチパッドの特定の位置（例えば、マウスボタン領域の位置）に接触したり、複数の指（例えば、３本指または４本指のジェスチャー）でタッチパッドの任意の位置にジェスチャー機能を操作したりすると、コントローラ１５１はバイブレータ装置を駆動して対応する振動を発生させることができる。図８の矢印Ａ１３０に示すように、タッチ装置１０のコントローラ１５１はタッチ入力を受信してタッチ動作の検知を行い、第１タッチ動作を検知した場合、コントローラ１５１は時間間隔内にバイブレータ１４０を振動させることにより、タッチ装置１０を振動させる。それにより、本発明の実施形態に係るタッチ装置１０によれば、複雑度の低い簡単な構造で触覚フィードバックを実現することができる。

また、一部の実施形態において、図２～３や図５Ａ～５Ｂ、またはそれらに関連するタッチ装置の実施形態に係る受け座１００は選択可能な部材と見なされてよい。例えば、タッチ装置の複数のパッド（１１０など）を直接に回路基板１２０の第２表面１２４に接合して形成する構造も、触覚フィードバック機能を有するタッチ装置と見なすことができる。複数のパッド（１１０など）が直接に回路基板１２０の第２表面１２４に接合されて実現した触覚フードバックを有するタッチ装置である場合、前記パッドが弾性を有するため、前記タッチ装置が平面上に置かれている場合でも、図５Ａ～５Ｂやそれに関連するタッチ装置の実施形態に示されるように、前記パッドはバイブレータが振動する時の振動力を前記タッチ装置に伝えることができる。また、複数のパッド（１１０など）が受け座以外の振動力を伝達可能な部材を介して回路基板１２０の第２表面１２４に間接的に接合して形成する構造は、触覚フィードバック機能を有するタッチ装置とも見なすことができる。

また、一部の実施形態において、演算回路モジュール（図６の２１のように）、ディスプレイパネル（図６の２１のように）及び上述した複数の実施形態の中の１つ（複数またはその組み合わせ）の触覚フィードバック機能を有するタッチ装置を備えて実現されることができる端末装置が提供される。前記ディスプレイパネルは前記演算回路モジュールに電気的に接続される。前記タッチ装置は、前記端末装置の演算回路モジュールに通信的に接続され、タッチ入力を検知して操作信号を前記演算回路モジュールに送信することができる。前記端末装置は、例えばデスクトップパソコン、ノートパソコン、産業用コンピュータ、スマートテレビなどのいずれかのコンピュータ装置とそのタッチ装置の組み合わせであるコンピューターシステムと見なすことができる。

一実施形態において、端末装置２０Ａは図９に示すように、ノートパソコンであり、演算回路モジュール２１Ａ、ディスプレイパネル２２Ａ及びタッチ装置１０Ｃを備える。演算回路モジュール２１Ａはオペレーティングシステムや応用プログラムを実行するために、ノートパソコンのマザーボード及び、前記マザーボードに設置されたプロセッサと、通信回路と、記憶装置と、関連する駆動チップ（例えば、ディスプレイドライバ）などを含んでよい。ディスプレイパネル２２Ａは、演算回路モジュール２１Ａに電気的に接続される。タッチ装置１０Ｃは回路基板１２０Ｃ、複数のパッド１１０Ｃ、タッチセンサ１３０Ｃ、バイブレータ１４０Ｃ及び制御回路１５０Ｃを備える。例えば、タッチ装置１０Ｃは、図１～図２または関連する実施形態の対応する部材を使用し、複数のパッドを直接または間接的に回路基板に接合することにより実現される。これにより、タッチ装置１０Ｃはノートパソコンに好適に設置されることができるように配置される。図９には、端末装置２０Ａの回路設計に加え、さらにタッチ装置１０Ｃがノートパソコンの筐体に配置されている様子が側面から透視図で示される。なお、端末装置２０Ａは、例えば筐体２００を備えており、タッチ装置１０Ｃは端末装置２０Ａの筐体２００に配置され、タッチ装置１０Ｃの複数のパッド１１０Ｃは端末装置２０Ａの筐体２００の内壁に設置され、タッチ装置１０Ｃのセンシング面１３１Ｃはタッチ入力を検知するために、端末装置２０Ａの筐体２００の開口（例えば、ノートパソコンのキーボードの近くの開口）に向くように設けられる（開口を覆うように配置される場合もある）。さらに、センシング面１３１Ｃの上方にカバー層（図２に示す１９０のように）を配置してもよい。

上述した複数の実施形態によれば、振動触覚フィードバックを発生させ、かつ構造設計の簡素化及び生産コストの低減を図るタッチ装置を提供することができる。前記タッチ装置は、シングルポイントまたはマルチポイントのタッチ操作をする時に、振動による触覚フィードバック効果を発生させることができるように配置されることにより、使用者は、タッチ操作が正しく完了したかを簡単に確認することができ、効率的かつ円滑に端末装置のポインティングデバイス機能またはジェスチャ機能を操作して端末装置の動作を制御することができる。従って、本実施形態に係るタッチ装置は、より簡素な構造設計及び低材料コストで振動による触覚フィードバック機能を達成することができ、振動による触覚フィードバック技術の普及および応用に寄与する。例えば、前記タッチ装置の構造および回路設計によれば、ノートパソコンに触覚フィードバック機能を有するタッチパッド装置を実現することができる。

本発明は、上記に示した各種実施形態で開示されているが、当業者は、これらの実施形態が、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を制限するものではないことを理解すべきである。また、これらの実施形態と同等な変更や置換も、本発明の範囲内に含まれるものと見なされるべきである。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって定義されたものを基準とするべきである。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ タッチ装置
２０、２０Ａ 端末装置
２１、２１Ａ 演算回路モジュール
２２、２２Ａ ディスプレイパネル
９０ 使用者
１００ 受け座
１０２ 受け面
１０４ 底面
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ パッド
１２０、１２０Ｃ 回路基板
１２２ 第１表面
１２４ 第２表面
１３０、１３０Ｃ タッチセンサ
１３１、１３１Ｃ センシング面
１４０、１４０Ｃ バイブレータ
１４１ 第１筐体表面
１４２ 筐体側面
１４３ 第２筐体表面
１４５ バイブレータ本体
１５０、１５０Ａ、１５０Ｃ 制御回路
１５１ コントローラ
１５３ メモリ
１５５ 通信回路
１５７ 制御スイッチ
１６１ 第１接合部
１６３ 第２接合部
１９０ カバー層
２００ 筐体
ＬＫ 通信接続
ＭＢ１～ＭＢ３ マウスボタン領域
ＦＢ１～ＦＢ５ 機能ボタン領域
Ｇ１ マルチタッチ領域
Ａ１１０～Ａ１５０ 矢印

Claims (19)

1. 触覚フィードバック機能を有し、端末装置を制御するためのタッチ装置であって、
   第１表面及び前記第１表面と対向する第２表面を有する回路基板と、
   弾性を有し、直接または間接に前記回路基板の下方に設置される複数のパッドと、
   センシング面を有し、前記第１表面に設置され、タッチ入力を検知するタッチセンサと、
   前記第２表面に接合されるバイブレータと、
   前記タッチセンサと前記バイブレータを電気的に接続し、前記タッチセンサが検知したタッチ入力を受信してタッチ動作として検知し、対応する少なくとも１つの操作信号を前記端末装置に送信する制御回路と、を備え、
   前記制御回路が前記センシング面における第１タッチ動作を検知した時、前記制御回路は時間間隔内に前記バイブレータを起動させて前記タッチ装置を振動させ、第１操作信号を前記端末装置に送信する、
   タッチ装置。
2. 受け面と、前記受け面に対向する底面を有する受け座をさらに備え、
   前記回路基板は前記第２表面が前記受け面に向くように前記受け面の上方に設置され、前記パッドは前記底面に接合して前記回路基板の下方に設置される請求項１に記載のタッチ装置。
3. 前記パッドは、前記第２表面に接合して前記回路基板の下方に設置される請求項１に記載のタッチ装置。
4. 前記バイブレータと前記回路基板の第２表面の間に、前記バイブレータと前記第２表面とを接着するボンド層が設けられる請求項１に記載のタッチ装置。
5. 前記バイブレータを収容および接合する溝を有し、前記回路基板の前記第２表面に設置される接合座をさらに備える請求項１に記載のタッチ装置。
6. 前記バイブレータは、第１筐体表面と、筐体側面と、第２筐体表面とを有する筐体を備え、前記筐体側面が前記第１筐体表面と前記第２筐体表面の間に位置されており、
   前記第２筐体表面と前記回路基板の前記第２表面との間に位置され、前記第２筐体表面と前記回路基板とを接合する第１接合部と、
   前記筐体側面の少なくとも一部を囲み、前記回路基板の前記第２表面の間まで延伸し、前記筐体側面と前記回路基板を接合する第２接合部と、
   をさらに備える請求項１に記載のタッチ装置。
7. 前記バイブレータは前記回路基板の第２表面の中央領域に接合される請求項１に記載のタッチ装置。
8. 前記パッドは、前記バイブレータが振動する時に振動力を前記タッチ装置に伝える弾性を有する請求項１に記載のタッチ装置。
9. 前記制御回路と前記バイブレータとの間に電気的に接続する制御スイッチをさらに備える請求項１に記載のタッチ装置。
10. 前記第１タッチ動作はシングルタッチポイントに基づくタッチ動作であり、前記第１操作信号には前記シングルタッチポイントに基づくタッチ動作に対応する操作指示の情報が含まれる、請求項１に記載のタッチ装置。
11. 前記第１タッチ動作は複数のタッチポイントに基づくタッチ動作であり、前記第１操作信号には前記複数のタッチポイントに基づくタッチポイント動作に対応する操作指示の情報が含まれる、請求項１に記載のタッチ装置。
12. 前記センシング面は複数の機能領域を含み、前記制御回路が検知した前記第１タッチ動作は前記機能領域内における第１マウスボタン領域に発生したタッチ動作である場合、前記制御回路は、左ボタン、中ボタン、右ボタンの中の１つである模擬マウスボタンが押された情報を含む前記第１操作信号を前記端末装置に送信する、請求項１に記載のタッチ装置。
13. 演算回路モジュールと、
    前記演算回路モジュールに電気的に接続するディスプレイパネルと、
    前記演算回路モジュールに通信的に接続するタッチ装置と、を備え、
    前記タッチ装置は、
    第１表面及び前記第１表面と対向する第２表面を有する回路基板と、
    弾性を有し、直接または間接に前記回路基板の下方に設置される複数のパッドと、
    センシング面を有し、前記第１表面に設置され、タッチ入力を検知するタッチセンサと、
    前記第２表面に接合するバイブレータと、
    前記タッチセンサが検知したタッチ入力を受信してタッチ動作を検知し、対応する少なくとも１つの操作信号を前記端末装置に送信し、前記タッチセンサと前記バイブレータを電気的に接続する制御回路と、を備え、
    前記制御回路が前記センシング面における第１タッチ動作を検知する時、前記制御回路は時間間隔内に前記バイブレータを起動させて前記タッチ装置を振動させ、第１操作信号を前記端末装置に送信する、
    端末装置。
14. 前記端末装置は、筐体を有するノートパソコンであり、前記タッチ装置の回路基板は前記ノートパソコンの筐体内に設置され、前記タッチ装置の前記パッドは前記ノートパソコンの筐体の内側壁に放置され、前記タッチ装置のセンシング面はタッチ入力を検知するために前記ノートパソコンの筐体の開口に向くように設けられる、請求項１３に記載の端末装置。
15. 前記パッドは、前記回路基板の下方に設置されるように前記第２表面に接合する請求項１４に記載の端末装置。
16. 前記バイブレータと前記回路基板の第２表面の間に前記バイブレータと前記第２表面を接着するボンド層が設置される請求項１３に記載の端末装置。
17. 前記バイブレータを収容および接合する溝を有し、前記回路基板の前記第２表面に設置される接合座をさらに備える請求項１３に記載の端末装置。
18. 前記バイブレータは、第１筐体表面と、筐体側面と、第２筐体表面とを有する筐体を備え、前記筐体側面が前記第１筐体表面と前記第２筐体表面の間に位置され、
    前記タッチ装置は、
    前記第２筐体表面と前記回路基板の前記第２表面の間に位置され、前記第２筐体表面と前記回路基板を接合する第１接合部と、
    前記筐体側面の少なくとも一部を囲み、前記回路基板の前記第２表面の間まで延伸され、前記筐体側面と前記回路基板を接合する第２接合部と、
    をさらに備える請求項１３に記載の端末装置。
19. 前記パッドは、前記バイブレータが振動する時に振動力を前記タッチ装置に伝える弾性を有する請求項１３に記載の端末装置。

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