JP6878502B2 - 表示画面に局所化ハプティック効果を提供するデバイス及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、表示画面に局所化ハプティック効果を提供するデバイス及び方法に関する。特に、本発明の実施形態は、表示画面の視認領域の外側に位置するハプティックアクチュエーターを有し、かつ、表示画面の視認領域内に局所化ハプティック効果を提供するように構成された、ハプティック対応表示デバイスを含む。

従来の表示画面は、多くの場合、デバイスのユーザーにハプティックフィードバックを提供するデバイスを備える。表示画面におけるハプティックフィードバックは、表示画面の全体を揺すぶる及び／又は振動させるハプティックアクチュエーターによって提供することができる。表示画面の全体を作動させることにより、特に、表示画面のサイズが大きくなるほど、問題を生じさせる可能性がある。表示画面の全体にわたってハプティック効果を提供することは、ユーザーが１つ又は２つの場所でしか表示画面に触れていない場合、非効率である。さらに、表示画面の全体にわたってハプティック効果を提供することにより、ハプティック効果を選択的に与えることができない。表示画面に触れている各身体部分は、ハプティック効果が各身体部分に対して意図されているか否かに関わらず、同じハプティック効果を体験することになる。

これらの欠点及び他の欠点が、従来のハプティック対応表示デバイスには存在する。これらの欠点は、本明細書に記載する発明によって解決される。

本発明の実施形態は、局所化ハプティック効果を提供するように構成されたハプティック対応表示デバイスを含む。本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスは、ハプティック対応表示デバイスの表示画面の視認領域の外側に位置する１つ以上のハプティックアクチュエーターを有する。ハプティックアクチュエーターは、表示デバイスの特徴に従って確定された特定の振幅及び周波数でアクティベートされると、表示デバイスの視認領域内の特定の目標位置において局所化ハプティック効果を提供することができる。したがって、ハプティックアクチュエーターは、特定の位置でのみハプティック効果を提供することにより、従来技術より効率的に動作することができる。さらに、視認領域の外側に位置するハプティックアクチュエーターは、表示デバイスによって提供される画像のいかなる部分も覆い隠さない。さらに、ハプティックアクチュエーターは、選択的にかつハプティック効果の体験が望まれる表示デバイスの領域にのみ、ハプティック効果を与えることができる。

一実施形態では、ハプティック対応表示デバイスが提供される。ハプティック対応表示デバイスは、視認領域及び非視認領域を有する表示画面であって、視認領域に視覚ディスプレイを提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネントを備える、表示画面を備える。ハプティック対応表示デバイスは、非視認領域において表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターと、少なくとも１つのプロセッサとを更に備える。少なくとも１つのプロセッサは、複数のハプティックアクチュエーターの中から少なくとも１つのハプティックアクチュエーターを選択し、少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートし、それにより、表示画面の視認領域において目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすように構成されたハプティック制御信号を確定し、目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすように、ハプティック制御信号を少なくとも１つのハプティックアクチュエーターに送信するように構成される。

別の実施形態では、視認領域及び非視認領域を有する表示画面にハプティック効果を与える方法が提供される。表示画面は、視認領域に視覚ディスプレイを提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネントを備える。本方法は、少なくとも１つのプロセッサにより、非視認領域において表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターの中から、少なくとも１つのハプティックアクチュエーターを選択することと、少なくとも１つのプロセッサにより、表示画面の視認領域において目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすように、少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように構成されたハプティック制御信号を確定することと、ハプティック制御信号を少なくとも１つのハプティックアクチュエーターに送信することと、少なくとも１つのハプティックアクチュエーターにより、目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすこととを含む。

本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスを示す図である。 図１のハプティック対応表示デバイスの態様を示す概略図である。 本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスの構造的態様を示す図である。 本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスの構造的態様を示す図である。 本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスの振動モードを示す図である。 本発明の実施形態による表示画面上のハプティック効果の目標位置を示す図である。 本発明の実施形態による表示画面上のハプティック効果の目標位置を示す図である。 本発明の実施形態による表示画面上のハプティック効果の目標位置を示す図である。 本発明の実施形態による固定目標位置を有するハプティック対応表示デバイスを示す図である。 本発明の実施形態による表示画面の表示領域内に位置するハプティックアクチュエーターを有するハプティック対応表示デバイスを示す図である。 図８Ａは、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスの代替実施形態を示す図である。図８Ｂは、本発明によるハプティック対応表示デバイスの代替実施形態を示す図である。 本発明によるハプティック対応表示デバイスの代替実施形態を示す図である。 本発明によるハプティック対応表示デバイスの代替実施形態を示す図である。 本発明の実施形態による、局所化ハプティック効果を提供するプロセスを示すプロセス図である。

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。

ここで本発明の特定の実施形態を、図面を参照して説明する。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。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。

本発明の実施形態は、局所化ハプティック効果を提供するように構成されたハプティック対応表示デバイスに関する。本明細書に記載する実施形態によるハプティック対応表示デバイスは、ハプティックアクチュエーターを備え、ハプティックアクチュエーターは、ハプティック対応表示デバイスのディスプレイ又は表示画面の視認領域の外側に配置され、かつ視認領域内に局所化ハプティック効果をもたらすように構成されている。ハプティックアクチュエーターは、表示画面の視認領域の周縁部に配置することができ、本発明の実施形態によれば、表示画面の視認領域とは反対側に配置することができる。ハプティック対応表示デバイスに関連するプロセッサは、ハプティックアクチュエーターのうちの１つ以上をアクティベートして、視認領域の目標位置に局所化ハプティック効果をもたらすように、視認領域において定常波干渉パターンを確立し、一方で、目標位置の外側の領域には実質的に知覚不可能なハプティック効果のみをもたらす。したがって、表示画面の非視認領域に位置するハプティックアクチュエーターは、表示画面の視認領域に局所化ハプティック効果を提供する。

例えば、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスは、自動車のダッシュボード埋込表示画面を含むことができる。ハプティックアクチュエーターは、ダッシュボード埋込表示画面の非視認領域に位置することができ、したがって、可能な限り広い視認領域を提供する。ユーザーは、ダッシュボード埋込表示画面とインタラクトするとき、道路を見続けながら、触れることによりそれを行うことができる。ダッシュボード埋込表示画面は、ユーザーが触れているダッシュボード埋込表示画面の画面の目標位置に、局所化ハプティック効果を提供するように構成することができ、したがって、ユーザーが画面を見ていなくても、ユーザーに対し情報及びフィードバックを提供する。

別の例では、インタラクティブ地下鉄地図が、広いデジタル表示画面を備えることができる。表示画面全体を触覚的に作動させること、又は、表示画面の特定の部分に取り付けられた、それら特定の部分を作動させるために十分なアクチュエーターを備えることは、実際的でないか又は費用がかかる可能性がある。本発明の実施形態によるハプティックアクチュエーターは、ユーザーが表示画面とインタラクトする際に表示画面の特定の位置に局所化ハプティック効果を提供するように、表示画面の非視認領域に含めることができる。

更に別の例では、ユーザーのタブレット、スマートフォン、ファブレット又は他のパーソナルデバイスが、表示画面の非視認領域に含まれる、本発明の実施形態によるハプティックアクチュエーターを備えることができる。非視認領域にアクチュエーターを配置することにより、表示画面のいかなる部分も覆い隠されない。さらに、ユーザーのインタラクションに基づいて表示画面の一部のみをアクティベートすることにより、消費する電力をより少なくし、バッテリ寿命を節約することができる。さらに、システムは、一意のハプティック体験を提供することができる。例えば、システムは、デバイスタッチスクリーンとのユーザーの多接点接触に対応するように複数の局所化ハプティック効果を提供することができる。複数の局所化ハプティック効果は異なることができ、例えば、ユーザーは、タッチスクリーンに接触する各指で、より強いか又は異なるハプティック効果を知覚することができる。複数の局所化ハプティック効果を用いて、デバイスタッチスクリーンの全体のアクティベーションにより可能ではない方法で、ユーザーにハプティックフィードバックを効率的に通信することができる。

上述した例及び他の例は、後述する実施形態と一貫している。

本明細書に記載する実施形態は、コンピューターシステム及び表示画面を有するハプティック対応表示デバイスを備えるデバイス及びシステムに関する。本発明に一貫するコンピューターシステムは、ゲーム機、ハンドヘルドゲーミングデバイス、パーソナルコンピューター（例えば、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター等）、スマートフォン、タブレットコンピューティングデバイス、テレビ、インタラクティブサイン（双方向広告）、及び／又はハプティック制御信号を提供するようにプログラムすることができる他のデバイスとして構成することができる。コンピューターシステムは、１つ以上のプロセッサ（また本明細書では、便宜上、複数のプロセッサ、プロセッサ（複数の場合もある）又は１つのプロセッサと同義に呼ぶ）、１つ以上のメモリユニット、音声出力、ユーザー入力要素、単数又は複数の通信ユニット、及び／又は他のコンポーネントを備えることができる。コンピューターシステムプロセッサは、１つ以上のコンピュータープログラム命令により、本明細書に記載する方法を実行するようにプログラムすることができる。本発明による通信ユニットは、周辺デバイスと伝送又は通信することができる、有線又は無線の任意の接続デバイスを含むことができる。

代替実施形態では、本発明によるハプティック対応表示デバイスは、ハプティック対応表示デバイスにハプティック制御信号を提供するように構成されたコンピューターシステムとは別個に提供することができる。こうしたコンピューターシステムは、１つ以上のプロセッサ、１つ以上のメモリユニット、音声出力、ユーザー入力要素、単数又は複数のハプティック通信ユニット、及び／又は他のコンポーネントを備えることができる。こうしたコンピューターシステムプロセッサは、１つ以上のコンピュータープログラム命令により、ハプティック通信ユニット（複数の場合もある）を介してハプティック対応表示デバイスに送信されるハプティック制御信号により、本明細書に記載する方法を実行することができる。本発明によるハプティック通信ユニットは、プロセッサからハプティック対応表示デバイスに関連するハプティックアクチュエーターにハプティック制御信号を送信又は通信することができる、有線又は無線の任意の接続デバイスを含むことができる。本発明の実施形態では、ハプティック通信ユニットは、単にハプティック制御信号を送出するように構成された専用ユニットとすることができる。更なる実施形態では、ハプティック通信ユニットは、外部デバイスに有線又は無線で無数の他の通信を供給するように更に機能することができる。

ハプティック対応表示デバイスは、ハプティック対応表示デバイスの表示画面にハプティック効果を与える１つ以上のハプティックアクチュエーターを有するデバイスを含む。本発明の実施形態では、ハプティック対応表示デバイスは、作動のために、例えばハプティック対応表示デバイスのプロセッサから、ハプティック制御信号を直接受信する、１つ以上のハプティックアクチュエーターを備えるデバイスとすることができる。更なる実施形態では、ハプティック対応表示デバイスは、１つ以上のハプティックアクチュエーターにハプティック制御信号を伝送する前に、リモートデバイスから受信したハプティック出力信号を処理又は解釈することができる、１つ以上のプロセッサを更に備えることができる。更なる実施形態では、ハプティック対応表示デバイスはまた、ユーザーがコンピューターシステムとインタラクトするのを可能にする、ユーザー入力要素、例えば、トリガー、ボタン、ジョイスティック、ジョイパッド等の制御要素も備えることができる。ハプティック対応表示デバイスは、本発明の実施形態と整合するコンピューターシステム等、中央デバイスに対する付属ユニット又は周辺ユニットとして機能するように設計されたデバイスである、ハプティック対応周辺デバイスを備えることができる。

図１は、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイス１００を示す。ハプティック対応表示デバイス１００は、表示画面１０６とハウジング１０１とを備える。表示画面１０６は、視認領域１１１と非視認領域１１０とを含む。ハプティック対応表示デバイス１００は、非視認領域１１０において表示画面１０６に固定された複数のハプティックアクチュエーター１０５を更に備える。ハウジング１０１及び表示画面１０６は、可撓性とすることができ、又は剛性とすることができる。

表示画面１０６は、視認領域１１１において視覚ディスプレイのために画像を提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネント（図示せず）を備える。表示画面１０６は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＬＥＤバックライトＬＣＤ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、アクティブマトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ等を含む、本技術分野において既知である任意のタイプの表示画面とすることができる。例えば、ＯＬＥＤディスプレイは、ディスプレイコンポーネントとして有機発光ダイオードを備え、ＬＣＤは、ディスプレイコンポーネントとして液晶を備える。他のディスプレイタイプは、他のタイプのディスプレイコンポーネントを備えることができる。複数のディスプレイコンポーネントが、表示画面１０６の視認領域１１１において視覚ディスプレイを提供するように、かつ、表示画面１０６の非視認領域１１０に視覚ディスプレイが提供されないように、配置されている。本発明の実施形態によれば、視認領域１１１は、ディスプレイコンポーネントを有する表示画面１０６の領域の上方に位置することができ、非視認領域１１０は、ディスプレイコンポーネントのない表示画面１０６の領域の上方に位置することができる。

図１において、非視認領域１１０は、視認領域１１１の周縁部を包囲し、かつ視認領域１１１の周囲の境界を形成する。この配置は、単に例示的なものである。視認領域１１１及び非視認領域１１０は、図１に示すように、規則的な形状を形成する必要はなく、散在させることができる。例えば、視認領域１１１は、非視認領域１１０への不規則な突出部を含むことができる。本発明の実施形態によれば、非視認領域１１０は、図１に示す４つの側部ではなく、視認領域１１１の１つ、２つ又は３つの側部のみにおいて視認領域１１１の境界を定めることができる。本発明の範囲から逸脱することなく、視認領域１１１及び非視認領域１１０の代替配置を採用することができる。本発明の実施形態によれば、視認領域１１１は、ハプティックアクチュエーター１０５を備えていない表示画面１０６の全ての部分まで広がることができる。

他の実施形態では、ハプティック対応表示デバイス１００は、ハウジング１０１なしに表示画面１０６を備えることができる。ハウジングのないハプティック対応表示デバイス１００の表示画面１０６は、本明細書に記載する他の構成要素のうちの任意のもの又は全てを備えることができる。したがって、ハウジング１０１なしに表示画面１０６を有するハプティック対応表示デバイス１００は、外部に設けられた又は特注のハウジングに設置されるか又は取り付けられるように構成することができる。本発明の実施形態によれば、ハプティック対応表示デバイス１００は、いかなる種類のハウジングもなしに使用されるように適合された、ハウジング１０１なしの表示画面１０６を備えることができる。例えば、表示画面１０６は、フレキシブルＯＬＥＤディスプレイ又は電子ペーパーディスプレイを含むことができる。こうした実施形態では、非視認領域１１０及び視認領域１１１は、上述したように、表示画面１０６の同じ側に配置することができ、又は、表示画面１０６の反対側に配置することができる。本発明の実施形態によれば、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂを参照して図示し記載したように、第１の非視認領域１１０は、表示画面１０６の視認領域１１１とは反対側に位置することができ、又は、第２の非視認領域１１０は、表示画面の視認領域１１１と同じ側に位置することができる。

ハプティック対応表示デバイス１００は、表示画面１０６に固定された複数のハプティックアクチュエーター１０５を備える。ハプティックアクチュエーター１０５は、本技術分野において既知である任意の好適なアクチュエーターを含むことができる。例えば、ハプティックアクチュエーター１０５は、マクロファイバーコンポジット（ＭＦＣ：macro-fiber composite）アクチュエーター、圧電材料アクチュエーター、スマート材料アクチュエーター、電子ポリマーアクチュエーター等、薄膜アクチュエーターを含むことができる。ハプティックアクチュエーター１０５は、慣性又は運動ハプティックアクチュエーター、偏心質量がモーターによって移動する偏心回転質量（「ＥＲＭ」）ハプティックアクチュエーター、ばねに取り付けられた質量が前後に駆動されるリニア共振ハプティックアクチュエーター（「ＬＲＡ」）、振動触知性ハプティックアクチュエーター、形状記憶合金、及び／又は上述したハプティックアクチュエーターの任意の組合せを更に含むことができる。

図１に示すハプティック対応表示デバイス１００の４つの側部全てにおけるハプティックアクチュエーター１０５の配置は、限定ではなく例示としてのものである。本発明の異なる実施形態において、代替配置を使用することができる。例えば、より多いか又は少ないハプティックアクチュエーター１０５を使用することができ、視認領域１１１の１つの側部、２つの側部又は３つの側部のみに任意の数でハプティックアクチュエーター１０５を配置することができる。本発明の実施形態によれば、局所化ハプティック効果を提供するために必要な数を低減させるように、より大型のハプティックアクチュエーター１０５を使用することができ、より大型のハプティックアクチュエーター１０５の各々は、視認領域の１つ以上の側部において視認領域１１１の全長に沿って延在する。本発明の実施形態によれば、図１０を参照して後述するように、単一の連続ハプティックアクチュエーター１０５を使用することができる。

本発明の実施形態によれば、表示画面１０６はハウジング１０１に堅固に固定することができる。ハプティックアクチュエーター１０５による局所化ハプティック効果の提供は、従来の表示画面全体の作動に依らないため、表示画面１０６は、懸架要素なしにハウジングに固定することができる。しかしながら、ハウジング１０１への表示画面１０６の堅固な取付は任意選択的であり、本発明の要件ではない。更なる実施形態では、表示画面１０６は、懸架要素を介してハウジング１０１に取り付けることができる。

図２は、図１のハプティック対応表示デバイス１００の態様を示す概略図である。図２に示す実施形態では、ハプティック対応表示デバイス１００は、少なくとも１つのプロセッサ１０８、少なくとも１つのメモリユニット１２０、１つ以上のハプティックアクチュエーター１０５、表示画面１０６、ハウジング１０１、音声出力１０９、ユーザー入力要素１１０及び通信ユニット１１２を備える。

ハプティック対応表示デバイス１００は、１つ以上のプロセッサ１０８、１つ以上のメモリユニット１２０及び／又は他のコンポーネントを備えることができる。プロセッサ１０８は、メモリユニット（複数の場合もある）１２０に記憶された１つ以上のコンピュータープログラム命令によってプログラムすることができる。本明細書に記載するように、プロセッサ１０８の機能は、メモリユニット（複数の場合もある）１２０又は別のコンピューター可読若しくは有形媒体に記憶され、プロセッサ１０８によって実行される、ソフトウェアによって実装することができる。本明細書で用いるように、便宜上、様々な命令について、実際には様々な命令は動作を実行するようにプロセッサ１０８をプログラムする場合、動作を実行するものとして記載する場合がある。他の実施形態では、プロセッサの機能は、ハードウェアにより（例えば、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、プログラマブルゲートアレイ（「ＰＧＡ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）等を使用することにより）、又はハードウェア及びソフトウェアの任意の組合せにより、実施することができる。

本明細書に記載する様々な命令は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、及び／又はソフトウェア命令を記憶するために好適な他の任意のメモリを含むことができる、メモリユニット（複数の場合もある）１２０に記憶することができる。メモリユニット（複数の場合もある）１２０は、プロセッサ１０８によって操作することができるデータとともに、プロセッサ１０８によって実行されるコンピュータープログラム命令（例えば、上述した命令）を記憶することができる。

ユーザー入力要素１１０は、ユーザー入力を受け入れるために好適な任意の要素を含むことができる。こうした要素としては、ボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、タッチスクリーン等を挙げることができる。ユーザー入力要素１１０は、マウス、ジョイスティック、ゲームコントローラー、キーボード等、周辺に接続されたデバイスを更に含むことができる。

通信ユニット１１２は、外部通信のために構成された１つ以上のデバイス又はコンポーネントを含む。通信ユニットは、ＵＳＢポート、ＨＤＭＩ（登録商標）ポート、Ａ／Ｖポート、光ケーブルポート、及び有線方式で情報を受信又は送信するように構成された他の任意のコンポーネント又はデバイス等、有線通信ポートを含むことができる。通信ユニットは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）アンテナ、ＷＩ−ＦＩ（登録商標）アンテナ、セルラーアンテナ、赤外線センサー、光センサー、及び無線で情報を受信及び／又は送信するように構成された他の任意のデバイス等、無線通信デバイスを更に含むことができる。

プロセッサ１０８は、図２では、ハウジング１０１内に位置しているように示すが、代替実施形態では、ハプティック対応表示デバイス１００のハウジング１０１の外部に位置することができる。上述したように、ハプティック対応表示デバイス１００のいくつかの実施形態は、ハウジング１０１を含まない場合があり、したがって、プロセッサ１０８は遠隔に位置することができる。更なる実施形態では、プロセッサ１０８は、複数の相互接続されたプロセッサを含むことができ、それらのうちのいくつかはハウジング１０１内に位置することができ、それらのうちのいくつかはハウジング１０１の外部に位置することができる。更なる実施形態では、プロセッサ１０８は、ハプティック対応表示デバイス１００にハプティック制御信号を提供するように構成されたクラウドプロセッサを含むことができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイス１００の表示画面１０６の構造を示す。図３Ａは、ハプティック対応表示デバイス１００の平面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａに沿った断面図である。図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、表示画面１０６は、透明層３０１と基板３０２とから構成されている。基板３０２の上に、複数のディスプレイコンポーネント３０３が位置している。ディスプレイコンポーネント３０３は、基板３０２の表示部分３１１を画定するように基板３０２の上に配置されている。表示部分３１１の境界を定める基板３０２の非表示部分３１０には、ディスプレイコンポーネント３０３はない状態である。ガラス、プラスチック及び／又は他の任意の透明材料を含むことができる透明層３０１は、基板３０２の上に重なり、表示部分３１１及び非表示部分３１０の両方の上に延在している。表示画面１０６は、剛性又は可撓性ハウジングとすることができるハウジング１０１に固定することができる。図示する実施形態では、ハウジング１０１は剛性ハウジングである。ハプティック対応表示デバイス１００は、ハウジング１０１内にコンポーネント空間３２０を更に備える。コンポーネント空間３２０は、例えば、プロセッサ１０８及びメモリ１２０とともに他のコンポーネントを含む、ハプティック対応表示デバイスが必要とする更なるコンポーネントを収容するように構成されている。

図３Ａ及び図３Ｂに示すハプティック対応表示デバイス１００の構造は、視覚ディスプレイを生成するためにコンポーネントの上に重なる、ＬＥＤ画面、ＬＣＤ画面、ＯＬＥＤ画面、プラズマ画面、ＡＭＯＬＥＤ画面、及び透明材料、例えば、ガラス又はプラスチックを含む他のタイプのフラットパネルディスプレイの構造に適合することができる。基板３０２及びディスプレイコンポーネント３０３は、異なる技術に依存する取付構造体と、視覚ディスプレイを生成するために使用されるディスプレイ生成素子とを表す。考察する様々なフラットパネル技術の間の基板３０２及びディスプレイコンポーネント３０３の厳密な詳細の差異にも関わらず、図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、ハプティックアクチュエーター１０５は、透明層３０１と基板３０２との間に位置し続ける。

実施形態では、表示画面１０６は、基板３０２及びディスプレイコンポーネント３０３の上に重なる透明層３０１を必要としない場合がある。こうした実施形態では、表示画面１０６のディスプレイコンポーネント３０３は、ユーザーと直接接触するように構成することができる。

図３Ａ及び図３Ｂは、視認領域１１１及び非視認領域１１０に対する、透明層３０１、基板３０２、表示部分３１１及び非表示部分３１０を含む表示画面１０６の様々なコンポーネントの配置を示している。表示画面１０６の様々なコンポーネントに対するハプティックアクチュエーター１０５の相対的な配置も示している。図３Ａに見ることができるように、基板３０２の表示部分３１１は、ディスプレイコンポーネント３０３の配置によって画定されるように、表示画面１０６の視認領域１１１に対応する。ディスプレイコンポーネント３０３の配置は、表示部分３１１において、透明層３０１を通して見ることができる視覚ディスプレイを提供する。基板３０２の表示部分３１１は、表示画面１０６の視認領域１１１を画定し、したがって、実質的に同じ寸法を有する。基板３０２の非表示部分３１０は、非視認領域１１０を画定し、したがって、実質的に同じ寸法を有する。非視認領域１１０及び非表示部分３１０は、視認領域１１１及び表示部分３１１の周縁部に位置することができる。ハプティックアクチュエーター１０５は、表示画面１０６の非視認領域１１０に位置し、したがって、表示部分３１１におけるディスプレイコンポーネント３０３によって生成される視認領域１１１又は視覚ディスプレイのいずれの部分も、ハプティックアクチュエーター１０５によって覆い隠されずかつ遮られない。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、非視認領域１１０及び非表示部分３１０は、４つの側部において視認領域１１１及び表示部分３１１を包囲し、完全な筐体又は枠を形成することができる。代替実施形態では、非視認領域１１０及び非表示部分３１０は、視認領域１１１及び表示部分３１１を部分的に包囲することができる。追加の実施形態では、非視認領域１１０及び非表示部分３１０は、視認領域１１１及び表示部分３１１の１つ、２つ又は３つの側部にのみ位置することができ、それにより、視認領域は表示画面１０６の縁部まで延在することができる。更なる実施形態では、非視認領域１１０及び非表示部分３１０は、視認領域１１１及び表示部分３１１の１つ、２つ、３つ及び／又は４つの側部のうちの任意のものの上で不連続とすることができ、それにより、視認領域１１１は、表示画面１０６の縁部まで延在する側方セグメントを有することができる。

図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、ハプティックアクチュエーター１０５は、透明層３０１と基板３０２との間で透明層３０１に固定されている。ハプティックアクチュエーター１０５は、薄膜ハプティックアクチュエーターとすることができる。図３Ｂに示すように、ハプティックアクチュエーター１０５は、表示画面１０６の非視認領域１１０に対応する、基板３０２の非表示部分３１０に位置している。図３Ｂは、基板３０２が、ハプティックアクチュエーター１０５の厚さに適応するように切取部又はくぼみ３４５を有することを示す。代替実施形態では、切取部又はくぼみ３４５は設けられず、ハプティックアクチュエーター１０５は、基板３０２と透明層３０１との間に挟挿される。他の実施形態では、ハプティックアクチュエーター１０５は、基板３０２と接触せず、基板３０２とハプティックアクチュエーター１０５との間に間隙を有する状態で透明層３０１に固定される。更なる実施形態では、ハプティックアクチュエーター１０５は、接着剤によって透明層３０１に固定される。

図３Ａ及び図３Ｂに示す実施形態は、ハプティック対応表示デバイス１００及び表示画面１０６の単なる一例である。ハプティック対応表示デバイス１００及び表示画面１０６は、本明細書に開示する更なる実施形態と整合する代替方法で構築することができる。いくつかの説明は、この実施形態の構成要素及び態様を直接言及するが、当業者であれば、本発明の原理を代替実施形態（そのうちのいくつかについてさらに後述する）に適用することができることが理解されよう。

ここで、図２、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｃを参照して、ハプティック対応表示デバイス１００の動作について説明する。プロセッサ１０８は、表示画面１０６の振動モードに従って視認領域１１１の１つ以上の目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすように、ハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つ以上をアクティベートするように構成されたハプティック制御信号を確定する。図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイス１００の振動モードの原理を示し、図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の実施形態によるハプティック効果に対する目標位置４００を示す。

ハプティック対応表示デバイス１００の表示画面１０６は、全ての構造体と同様に、画面の特徴（例えば、サイズ、厚さ、剛性等）とその取付とによって決まる複数の振動モードを有する。システムの振動すなわち通常モードは、システムの部品が同じ周波数でかつ互いに同相で正弦的に発振する、運動の発振又は振動パターンを言う。システムの各振動モードは、特定の固定周波数、すなわち固有又は共振周波数に対応する。システムは、異なる周波数で複数の振動モードを有し、複数の振動モードのうちの２つ以上の重畳に従って発振することができる。表示画面１０６の振動モードは、その構造の材料、サイズ、形状、厚さ、取付構造及び他の態様によって決まる。表示画面１０６が、例えば、ハプティックアクチュエーター１０５のアクティベーションにより、振動モードの固有周波数に等しい特定の周波数で振動を受けるとき、表示画面１０６の周波数応答は、対応する振動モードに従って定常波パターンを確立する定常波を含む。特定の周波数及び振幅でハプティックアクチュエーターのうちの１つ以上をアクティベートすることにより、プロセッサ１０８は、合わせて定常波干渉パターンを形成する、多数の定常波をもたらすことができる。定常波干渉パターンは、プロセッサ１０８により、特定の目標位置４００において局所化ハプティック効果を生成するような形状とすることができる。

図４Ａ〜図４Ｃは、構造体５００の長さに沿って１つの次元においてこの原理を示す。図４Ａは、構造体５００にわたって広がる第１の定常波５２１Ａを示す。第１の定常波５２１Ａにおいて、波節５２２Ａは、変位の最小振幅を有し、波腹５２３Ａは、変位の最大振幅を有する。したがって、ハプティックアクチュエーターが、構造体５００において第１の定常波５２１Ａを発生させるために適切な周波数でアクティベートされるとき、ハプティック効果は、波腹５２３Ａの位置（複数の場合もある）では最も強く知覚され、波節５２２Ａの位置（複数の場合もある）では最も弱く知覚されるか又は全く知覚されないようにすることができる。図４Ｂは、波節５２２Ｂ及び波腹５２３Ｂを有する第２の定常波５２１Ｂを付加したものを示す。第２の定常波５２１Ｂは、破線で示す。明確にするために、図４Ｂでは、波節５２２Ａ及び波腹５２３Ａには符号を付していない。明確にするために、図４Ｂでは、９つの波腹５２２Ｂのうちの３つのみに符号を付している。第２の定常波５２１Ｂは、第１の定常波５２１Ａの周波数の２倍である。第２の定常波５２１Ｂは、第２のハプティックアクチュエーターにより、又は、第１の定常波５２１Ａをもたらしたものと同じハプティックアクチュエーターにより、もたらすことができる。各ハプティックアクチュエーターは、複数の重畳周波数で励起することができ、それにより複数の定常波をもたらす。構造体５００が複数の定常波を提供するとき、第１の定常波５２１Ａ及び第２の定常波５２１Ｂの振幅の重畳により、干渉パターンがもたらされる。第１の定常波５２１Ａ及び第２の定常波５２１Ｂの重畳により、図４Ｃに示す干渉定常波５２１Ｃがもたらされる。干渉定常波５２１Ｃは、振幅最大位置５２５及び振幅最小位置５２６を含む。図４Ｃに見ることができるように、第１の定常波５２１Ａ及び第２の定常波５２１Ｂは、建設的に干渉して、増大した変位振幅を形成することができ、かつ、破壊的に干渉して、低減した又は打ち消された変位振幅を形成することができる。振幅最大位置５２５は、変位が最大振幅である位置を表す。振幅最小位置５２６は、変位が最小振幅である位置を表す。ハプティック効果は、振幅最大位置５２５又はその近くでは最も強く知覚され、振幅最小位置５２６又はその近くでは最も弱く知覚されるようにすることができる。図４Ｃは、干渉定常波５２１Ｃをもたらすための２つの定常波５２１Ａ及び５２１Ｂの単純な重畳を示す。この原理は、構造体５００に沿った特定の不連続領域においてハプティック効果を生成するように、望ましいパターンの振幅最大位置及び振幅最小位置を有する干渉定常波をもたらすように選択された、異なる周波数及び振幅の３つ以上の定常波を使用することに拡張することができる。

図４Ａ〜図４Ｃは、理解を容易にするために単一次元における定常波の原理を示す。図示する例は、単一次元における非常にわずかな数のあり得る定常波パターンのみを示す。これらの例は、本明細書で考察する局所化ハプティック効果を提供するように、２次元表示画面１０６にわたってより複雑に実装される、定常波パターンの原理を示す。様々な構成要素の質量、減衰及び剛性とともに、ハプティックアクチュエーター１０５の配置及び駆動周波数を含む、ハプティック対応表示デバイス１００の動力学に応じて、より多くの定常波パターンが可能である。ここで、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、ハプティック対応表示デバイス１００において、これらの原理を、表示画面１０６の表面にわたり２次元で適用する。

図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の実施形態による表示画面１０６におけるハプティック効果に対する目標位置４００を示す。図５Ａ〜図５Ｃの各々は、複数のハプティックアクチュエーター１０５が表示画面１０６の非視認領域１１０に位置し、目標位置（複数の場合がある）４００がそれぞれの視認領域１１１内にある、表示画面１０６を示す。プロセッサ１０８は、表示画面１０６の視認領域１１１における目標位置４００において局所化ハプティック効果をもたらすように、ハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つ以上をアクティベートするように構成されている。図５Ａは、大きい目標位置４００にわたって局所化ハプティック効果を提供するハプティックアクチュエーター１０５を示す。図５Ｂは、より小さい、より的が絞られた目標位置４００にわたって局所化ハプティック効果を提供するハプティックアクチュエーター１０５を示す。図５Ｃは、２つの目標位置４００にわたって局所化ハプティック効果を提供するハプティックアクチュエーター１０５を示す。目標位置のサイズ、形状及び数は、プロセッサ１０８により、可変の周波数及び振幅パターンでハプティックアクチュエーター１０５のアクティベーションによって操作される。

表示画面１０６の振動モードに対応する周波数でハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つをアクティベートすることにより、表示画面１０６において、１次元の場合で上述したように、振幅最大位置及び振幅最小位置を有する２次元定常波パターンが設定される。ハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つによって引き起こされる定常波パターンは、ハプティックアクチュエーターの位置、表示画面１０６の振動モード、及びアクティベーションの周波数によって決まる。異なるアクティベーション周波数により、異なる定常波パターンが引き起こされる。ハプティックアクチュエーター１０５のアクティベーションの振幅を変更することにより、定常波パターンの振幅が変化する。

プロセッサ１０８は、ハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つ以上のアクティベーションにより、表示画面１０６において複数の定常波パターンをもたらすことによって、目標位置４００で局所化ハプティック効果をもたらすように構成される。複数の定常波パターンは、重畳すると、目標位置４００において局所化ハプティック効果をもたらす定常波干渉パターンを形成する。複数の定常波パターンは、１つ以上の周波数での複数のハプティックアクチュエーター１０５のアクティベーションにより、複数の周波数での単一のハプティックアクチュエーター１０５のアクティベーションにより、又は、各々が複数の周波数でアクティベートされる複数のハプティックアクチュエーター１０５の組合せによりもたらすことができる。

プロセッサ１０８は、ハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つ以上をアクティベートするために、１つのハプティック制御信号又は複数のハプティック制御信号の特徴を確定する。ハプティックアクチュエーターは、ハプティック制御信号（複数の場合もある）によってアクティベートされると、視認領域１１１内において、目標位置（又は複数の位置）４００で局所化ハプティック効果をもたらす。ハプティック効果は、局所化され、表示画面１０６の不連続部分、すなわち目標位置４００内でのみ発生し、一方で、目標位置４００の外側では、実質的に知覚不可能なハプティック効果のみが発生する。実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果としては、ユーザーが触覚的に検出することが困難であるか又は不可能である振動又は画面移動とともに、振動又は画面移動がないことが挙げられる。ハプティックアクチュエーター１０５により局所化ハプティック効果をもたらすことにより、非目標位置を振動させる可能性があるが、これらの振動は、ユーザーには微弱であるか、又は、ユーザー触覚知覚閾値未満であり、したがって触覚的に知覚不可能なように、定常波重畳によって最小化される。したがって、実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果としては、最小限の又は微弱なハプティック効果、知覚不可能なハプティック効果及び／又はゼロハプティック効果を挙げることができる。実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果が発生する、表示画面１０６の部分では、発生する表示画面１０６の振動又は移動は、ユーザーの触覚知覚閾値未満となるように十分小さいか、又は、微弱にしか検出されないように十分小さい。実施形態では、目標位置４００の外側で発生するいかなる効果も、実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果のレベルか又はそれ未満である。したがって、目標位置４００内で発生するハプティック効果は、ユーザーによって容易に知覚することができ、目標位置４００の外側では、ユーザーは、実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果を知覚することは困難であるか又は不可能である。実施形態では、最小限に知覚可能なハプティック効果は、およそ０．５ｇのピークツーピーク加速度を有する。したがって、実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果は、およそ０．５ｇ未満のピークツーピーク加速度を有する。

実施形態では、目標位置４００内で発生するハプティック効果は、最小限に知覚可能なハプティック効果、又は目標位置４００の外側で発生する実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果より実質的に強い、すなわち、５倍、１０倍、１００倍、５００倍以上強いものとすることができる。

ハプティック制御信号を確定する際、プロセッサ１０８は、アクティベーションのために複数のハプティックアクチュエーター１０５の中から１つ以上のハプティックアクチュエーター１０５を選択するように構成される。プロセッサ１０８は、１つのみのハプティックアクチュエーター１０５を選択することができ、及び／又は任意の数の利用可能なハプティックアクチュエーター１０５を選択することができる。ハプティックアクチュエーター（複数の場合もある）１０５の選択に続き、プロセッサは、目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすように、ハプティックアクチュエーター１０５にハプティック制御信号を出力するように構成される。

プロセッサ１０８は、１つ以上の目標位置４００で局所化ハプティック効果を提供するように構成された定常波干渉パターンを生成するように、選択されたハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートする。プロセッサ１０８は、表示画面１０６の振動モードに従って選択された周波数及び振幅で対応するハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートするように、１つ以上のハプティック制御信号を確定し、その１つ以上のハプティック制御信号を対応するハプティックアクチュエーター１０５に送信する。したがって、プロセッサ１０８は、表示画面において１つ以上の定常波パターンを確立するように、ハプティックアクチュエーター１０５及びハプティック制御信号を選択する。１つ以上の定常波パターンは、重畳すると、１つ以上の振幅最大位置を有する干渉定常波パターンをもたらす。ハプティック制御信号は、目標位置（複数の場合もある）４００に一致する振幅最大位置を有する干渉定常波パターンをもたらすように選択され、したがって、それらの位置において局所化ハプティック効果を生成する。干渉定常波パターンは、目標位置（複数の場合もある）４００の外側で、実質的に触覚的に知覚不可能な、すなわち、最小限に知覚可能な又は知覚不可能なハプティック効果を生成するように更に構成される。

本発明の実施形態では、図５Ｃに示すように、１つ以上の目標位置４００は、２つ以上の目標位置４００を含むことができる。すなわち、プロセッサ１０８は、第１の目標位置及び第２の目標位置において第１の局所化ハプティック効果及び第２の局所化ハプティック効果をもたらすようにハプティックアクチュエーター（複数の場合もある）１０５をアクティベートするハプティック制御信号（複数の場合もある）を確定することができる。第１の局所化ハプティック効果及び第２の局所化ハプティック効果は、オーバーラップする異なる目標位置４００を有することができ、又は、互いに別個とすることができる。オーバーラップする目標位置４００は、間に実質的に知覚不可能なハプティック効果の領域がないように互いに十分に近接している２つの別個の振幅最大位置と一致することができる。振幅最大位置の間の領域は、依然として触覚的に知覚可能なハプティック効果を有するが、それらは、振幅最大位置から離れる方向に減少する。互いに別個の目標位置４００は、それらの間に、実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果の領域を有する。

プロセッサ１０８は、特定の特徴を有する局所化ハプティック効果を提供するようにハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートするハプティック制御信号を確定するように更に構成される。特定の特徴としては、局所化ハプティック効果の大きさ、周波数及びサイズを挙げることができる。局所化ハプティック効果の特定の特徴としては、上昇及び下降プロファイルを更に挙げることができる。２つ以上の目標位置４００で２つ以上の局所化ハプティック効果が提供される場合、２つ以上のハプティック効果の間の特定の特徴は異なる可能性がある。例えば、ユーザーは、２つの場所で表示画面１０６に触れることができ、局所化ハプティック効果は、２つの場所の各々に対応する目標位置４００においてユーザーに与えることができる。２つの局所化ハプティック効果の各々は、異なる特定の特徴を有することができる。

プロセッサ１０８は、目標位置４００を移動させるようにハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートするハプティック制御信号を確定するように更に構成される。プロセッサ１０８は、目標位置４００を表示画面１０６にわたって移動させるように、ハプティック制御信号を動的に調整することができる。例えば、目標位置４００は、ユーザーの指又は他の身体部分を、表示画面１０６にわたって表示画面１０６上の新たな位置まで誘導するように移動させることができる。

本発明の実施形態によれば、目標位置４００は、各目標位置４００に関連する局所化ハプティック効果をもたらすようにアクティベートされる複数のハプティックアクチュエーター１０５の各々からリモートとすることができる。図５Ａ〜図５Ｃに示すように、目標位置４００の各々は、複数のハプティックアクチュエーター１０５から離れて位置している。目標位置４００は、目標位置４００内に局所化ハプティック効果をもたらす複数のハプティックアクチュエーター１０５のうちの任意のものの真上にないように位置している。さらに、ハプティックアクチュエーター１０５の位置と目標位置４００との間に、実質的に触覚的に知覚不可能な又はゼロのハプティック効果の領域がある。目標位置４００は、視認領域の一部を含むことができる。プロセッサ１０８は、目標位置４００の外側の視認領域において実質的に触覚的に知覚不可能な又はゼロのハプティック効果をもたらすように、１つ以上のハプティック制御信号を確定又は選択するように構成される。

代替実施形態では、目標位置４００は、局所化ハプティック効果を発生させるハプティックアクチュエーター１０５からリモートに位置しない場合がある。ハプティックアクチュエーター１０５は、ハプティックアクチュエーター１０５の位置に一致する目標位置４００において局所化ハプティック効果を発生させることができる。こうした実施形態では、干渉定常波パターンを使用することにより、こうしたハプティック効果が局所化され、表示画面１０６の非目標位置にわたって広がらないことを可能にすることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、プロセッサ１０８は、１つ以上の目標位置４００においてかつ同様に非目標位置において局所化ハプティック効果を提供するように構成された定常波干渉パターンを生成するように、選択されたハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートする。プロセッサ１０８は、特定の目標位置４００において局所化ハプティック効果を生成するように、選択されたハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートする。上述したように、目標位置４００は、例えば、ユーザーが表示画面１０６に触れている表示画面１０６上の特定の箇所において、ユーザーに対してハプティック感覚を提供するように選択することができる。いくつかの例では、プロセッサ１０８は、目標位置４００の外側で追加のハプティック効果を生成する定常波干渉パターンを生成するように、ハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートすることができる。ユーザーが、目標位置でのみ画面に触れているため、こうした追加のハプティック効果は、ユーザーによって気づかれない可能性がある。

本発明の実施形態によれば、ハプティックアクチュエーター１０５は、ユーザー入力を受け取るように更に構成することができる。圧電アクチュエーター等、いくつかのタイプのハプティックアクチュエーターは、機械的入力を電気出力に変換するとともに、電気入力を機械的出力に変換することができる。したがって、これらのアクチュエーターは、ハプティック効果の提供とユーザー入力の受取との両方に使用することができる。画面へのユーザー入力、すなわち、特定の位置における画面上の押圧又はタッピングにより、画面にわたってユーザーの最初の接触から離れた領域まで広がる機械的振動がもたらされる。ハプティックアクチュエーター１０５は、それらの機械的振動を受け取り、それに応じて、振動を電気出力に変換することができる。プロセッサ１０８は、ハプティックアクチュエーター１０５のうちの１つ以上の電気出力を解釈して、ユーザー入力の表示画面１０６における位置を求めるように構成することができる。したがって、表示画面１０６の視認領域１１１におけるユーザー入力は、表示画面の非視認領域１１０に位置するハプティックアクチュエーター１０５によって検出し認識することができる。

図６は、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスの更なる実施形態を示す。図６のハプティック対応表示デバイス５５０は、ハウジング１０１と表示画面５０６とを備え、複数のハプティックアクチュエーター１０５が表示画面５０６の非視認領域１１０に位置し、複数の固定目標位置５２０が視認領域１１１に位置している。ハプティック対応表示デバイス５５０は、ハプティック対応表示デバイス１００に関して記載した任意の又は全ての特徴を更に含むことができる。固定目標位置５２０は、表示画面５０６上の固定位置である。プロセッサ１０８は、固定目標位置５２０のうちの１つ以上で局所化ハプティック効果をもたらすようにハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートするように構成される。固定目標位置５２０は、ユーザーインタラクション箇所、別個のソフトボタン、及び／又は、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）ユーザーインターフェースにおける「メニュー」、「ホーム」及び「戻る」ソフトボタン等、ユーザーが頻繁にアクセスする画面上の他の箇所を表す、表示画面５０６上の位置に対応することができる。実施形態では、メモリユニット１２０は、事前プログラムされたハプティック制御信号のライブラリーを記憶することができる。事前プログラムされたハプティック制御信号の各々は、固定目標位置５２０で１つ以上のハプティック効果をもたらす定常波干渉パターンをもたらすようにハプティックアクチュエーター１０５をアクティベートするように構成することができる。したがって、プロセッサ１０８は、既知の固定目標位置５２０で局所化ハプティック効果をもたらすように、複数の事前プログラムされたハプティック制御信号から選択することができる。事前プログラムされたハプティック制御信号は、それらが固定目標位置５２０でもたらすハプティック効果のテストを通じて最適化することができる。

図７は、ハウジング１０１と表示画面５０７とを備え、複数のハプティックアクチュエーター７０５が表示画面５０７の視認領域１１１に位置している、ハプティック対応表示デバイス５７０を含む一実施形態を示す。ハプティック対応表示デバイス５７０は、ハプティック対応表示デバイス１００に関して記載した任意の又は全ての特徴を更に含むことができる。複数のハプティックアクチュエーター７０５は透明であり、したがって、画面の観察を妨げない。いくつかの実施形態では、視認領域１１１は、表示画面５０７の全体を包含することができ、ハプティック対応表示画面５７０の縁部まで広がり、いかなる非視認領域１１０も完全になくす。ハプティック対応表示デバイス５７０は、ハプティック対応表示デバイス１００と同様に機能し、表示画面５０７上の１つ以上の目標位置４００で局所化ハプティック効果をもたらすようにハプティックアクチュエーター７０５のアクティベーションを引き起こすように構成されたプロセッサ１０８を備える。実施形態では、図６に関して記載したように、１つ以上の目標位置４００は固定目標位置である。

図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイスの代替実施形態を示す。図８Ａ及び図８Ｂのハプティック対応表示デバイス６００は、表示画面１０６の視認領域１１１とは反対側である、表示画面１０６の背面において非視認領域１１０に位置する複数のハプティックアクチュエーター１０５を備える。図８Ａは、表示画面１０６の縁部まで広がる視認領域１１１を有する表示画面１０６の第１のすなわち正面側１１３を示し、図８Ｂは、非視認領域１１０を有する表示画面１０６の第２のすなわち背面側１１５を示す。他の点では、ハプティック対応表示デバイス６００は、図１に示すようなハプティック対応表示デバイス１００と同様とすることができ、上述したようなハプティック対応表示デバイス１００の任意の又は全ての構成要素を備えることができる。ハプティックアクチュエーター１０５が表示画面１０６の背面側の非視認領域１１０にあるハプティック対応表示デバイス６００の設計により、視認領域１１１は、表示画面１０６の縁部から縁部まで広がることができる。こうしたフォームファクターは、タブレット、スマートフォン、ファブレット及びゲーミングデバイス等のモバイルデバイス用途とともに、大型の表示画面、インフォメーションキオスク画面等の固定用途にも望ましい可能性がある。

表示画面１０６の背面側に位置することにより、ハプティックアクチュエーター１０５は視界に入らず、表示画面１０６の正面側の画像を妨げる可能性はない。こうした実施形態では、ハプティックアクチュエーター１０５は、表示画面１０６の周縁部以外の位置に配置することができる。ハプティックアクチュエーター１０５からリモートの目標位置で局所化ハプティック効果を発生させる、本明細書に記載する原理及び技法は、この実施形態において有利であり、その理由は、少数のハプティックアクチュエーター１０５が、表示画面１０６上の任意の位置でハプティック効果を提供することができるためである。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイス７００の代替実施形態を示す。図９Ａ及び図９Ｂのハプティック対応表示デバイス７００は、可撓性表示画面７０６を備え、複数のハプティックアクチュエーター１０５が、表示画面１０６の図９Ａに示す視認領域１１１とは反対側において、図９Ｂに示す表示画面１０６の背面側１１５の非視認領域１１０に位置している。他の点では、ハプティック対応表示デバイス７００は、図１に示すようなハプティック対応表示デバイス１００と同様とすることができ、上述したようなハプティック対応表示デバイス１００の任意の又は全ての構成要素を備えることができる。表示画面１０６の背面側１１５に位置することにより、ハプティックアクチュエーター１０５は視界に入らず、表示画面１０６の正面側１１３の画像を妨げる可能性はない。こうした実施形態では、ハプティックアクチュエーター１０５は、表示画面１０６の周縁部以外の位置に配置することができる。ハプティックアクチュエーター１０５からリモートの目標位置で局所化ハプティック効果を発生させる、本明細書に記載する原理及び技法は、この実施形態において有利であり、その理由は、少数のハプティックアクチュエーター１０５が、表示画面１０６上の任意の位置でハプティック効果を提供することができるためである。

図１０は、本発明の実施形態によるハプティック対応表示デバイス８００の代替実施形態を示す。図１０のハプティック対応表示デバイス８００は、表示画面１０６とハウジング１０１とを備え、単一の連続ハプティックアクチュエーター８０５が、視認領域１１１を包囲する非視認領域１１０に位置している。図１０に示すような連続ハプティックアクチュエーター８０５は、視認領域１１１の周囲に完全なループ又は枠を形成する、表示画面１０６に固定された薄膜アクチュエーターである。代替実施形態では、連続ハプティックアクチュエーターは、本技術分野において既知である他のタイプのアクチュエーターを含むことができ、視認領域１１１の周囲に連続したループ又は枠を形成するアクチュエーターハウジングを備えることができる。代替実施形態では、連続ハプティックアクチュエーター８０５は、完全なループを形成することなく、視認領域１１１の２つ、３つ又は４つの側部の周囲に延在することができる。他の点では、ハプティック対応表示デバイス８００は、図１に示すようなハプティック対応表示デバイス１００と同様とすることができ、上述したようなハプティック対応表示デバイス１００の任意の又は全ての構成要素を備えることができる。ハプティックアクチュエーター８０５からリモートの目標位置で局所化ハプティック効果を発生させる、本明細書に記載する原理及び技法は、この実施形態においても採用され、ハプティックアクチュエーター８０５は、表示画面１０６の任意の位置でハプティック効果を提供することができる。したがって、連続ハプティックアクチュエーター８０５は、プロセッサ１０８から、可変の振幅で１つ以上の周波数を含むハプティック制御信号を受信する。１つ以上の周波数が、表示画面１０６の振動モードに対応するとき、周波数の各々に対応する定常波パターンが誘導される。複数の定常波パターンが結合して、局所化ハプティック効果を提供するために目標位置において振幅最大位置を有する定常波干渉パターンを形成する。

図１１は、局所化ハプティック効果を発生させるシステムを示すプロセス図である。図１１の以下の説明は、図１及び図２のハプティック対応表示デバイス１００について言及するが、ハプティック対応表示デバイス６００、７００、８００、及び／又は本明細書で提示するハプティック対応表示デバイスの任意の変形を使用して等しく実行することができる。実施形態では、図１１のプロセス図の機能は、メモリユニット（複数の場合もある）１２０に記憶されたソフトウェア及び／又はファームウェアによって実装し、ハプティック対応表示デバイス１００のプロセッサ１０８によって実行することができる。実施形態では、図１１のプロセス図の機能は、リモートコンピューターシステム及びハプティック対応表示デバイス１００の両方に関連するプロセッサによって実行することができる。当業者であれば、図１１の機能が、ハプティック対応表示デバイス１００、ハプティック対応表示デバイス６００、ハプティック対応表示デバイス７００、ハプティック対応表示デバイス８００と整合するデバイス及びシステム、及び／又はそれらと一貫する別の構成を有するハプティック対応表示デバイス若しくはコンピューターシステムによって実施することができることが理解されよう。

図１１は、表示画面の視認領域にハプティック効果を与えるプロセス９００を示す。プロセス９００は、目標位置の外側の視認領域では実質的に触覚的に知覚不可能なハプティック効果のみが発生する一方で、表示画面の視認領域の目標位置に局所化ハプティック効果を与えることを含む。プロセス９００は、後述するように、上述したようにハプティック対応表示デバイス及び他の変形を使用して実装することができる。

動作９０２において、プロセス９００は、プロセッサにより、非視認領域において表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターから、１つ以上のハプティックアクチュエーターを選択することを含む。局所化ハプティック効果をもたらすように定常波干渉パターンを確立するために、プロセッサは、最初に、アクティベートすべきハプティックアクチュエーターを選択することができる。様々なハプティックアクチュエーターの異なる位置に起因して、各々に関連する定常波パターンは変化することができる。プロセッサは、１つ以上の局所化ハプティック効果をもたらすように定常波パターンを確立するために必要なハプティックアクチュエーターを選択するように構成される。

動作９０４において、プロセス９００は、プロセッサにより、表示画面の視認領域における１つ以上の目標位置で１つ以上の局所化ハプティック効果をもたらすように１つ以上のハプティックアクチュエーターをアクティベートするように構成されたハプティック制御信号を確定することを含む。ハプティック制御信号は、表示画面の振動モードに従って１つ以上の周波数で１つ以上のハプティックアクチュエーターをアクティベートするように確定することができる。表示画面の固有振動モードに対応する周波数でハプティックアクチュエーターのうちの１つをアクティベートすることにより、定常波パターンが確立される。複数の定常波パターンの重畳により、局所化ハプティック効果を提供する定常波干渉パターンがもたらされる。実施形態では、アクティベートされたハプティックアクチュエーターのうちの１つ以上は、複数の周波数で作動させることができる。すなわち、単一のアクチュエーターが、そのハプティックアクチュエーターに、異なる周波数及び振幅の２つ以上の信号の重畳に従ってアクティベートさせる、ハプティック制御信号を受信することができる。ハプティック制御信号は、複数のハプティック制御信号を含むことができ、それらの各々が、少なくとも１つの周波数で複数のハプティックアクチュエーターから対応するハプティックアクチュエーターをアクティベートするように構成される。ハプティック制御信号は、目標位置の外側にある視認領域内の位置で実質的に知覚不可能なハプティック効果をもたらすように更に構成することができる。

動作９０６において、プロセス９００は、ハプティックアクチュエーターのうちの１つ以上にハプティック制御信号を送信することを含む。ハプティック制御信号は、プロセッサにより、選択されたハプティックアクチュエーターのアクティベーションをもたらすように、選択されたハプティックアクチュエーターに送信することができる。

動作９０８において、プロセス９００は、ハプティックアクチュエーターのうちの１つ以上により、目標位置で局所化ハプティック効果をもたらすことを含む。ハプティックアクチュエーターは、ハプティック制御信号を受信すると、アクティベートする。ハプティック制御信号によって指定された周波数及び振幅でのハプティックアクチュエーターのアクティベーションにより、表示画面に定常波干渉パターンが確立される。上述したように、プロセッサは、目標位置（複数の場合もある）で局所化ハプティック効果を生成するように、定常波干渉パターンの振幅最大位置が目標位置（複数の場合もある）に対応するように、ハプティック制御信号を構成する。

したがって、プロセス９００は、本明細書に記載したように、ハプティック対応表示デバイスを利用して、ハプティック対応表示デバイスの表示画面の視認領域に局所化ハプティック効果を生成する。

このように、表示画面に局所化ハプティック効果を提供するシステム、デバイス、及び方法が提供される。本発明による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。ハプティック効果をレンダリングする上記方法の態様は、本明細書において説明した他の方法と任意に組み合わせて用いることもできるし、上記方法は別々に用いることもできる。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。

本願は、２０１８年６月１２日に出願された米国特許出願第１６／００６，３７２号の利益を主張し、この出願の開示はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。

Claims (20)

1. 視認領域及び非視認領域を有する表示画面であって、前記視認領域に視覚ディスプレイを提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネントを備える、表示画面と、
   前記非視認領域において前記表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターと、
   少なくとも１つのプロセッサであって、
   前記複数のハプティックアクチュエーターの中から少なくとも１つのハプティックアクチュエーターを選択し、
   前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートし、それにより、前記表示画面の前記視認領域の離散的な部分である目標位置で局所化ハプティック効果をもたらし、かつ前記視認領域の前記目標位置の外側の位置において実質的に知覚不可能なハプティック効果のみが発生するように構成されたハプティック制御信号を確定し、
   前記目標位置で前記局所化ハプティック効果をもたらすように、前記ハプティック制御信号を前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターに送信する、
   ように構成された、少なくとも１つのプロセッサと、
   を備える、ハプティック対応表示デバイス。
2. 前記非視認領域は、ディスプレイコンポーネントなしで構成されている、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
3. 前記表示画面は、透明層及び基板を備え、該基板は、前記視認領域を画定する前記複数のディスプレイコンポーネントを含む表示部分と、前記非視認領域を画定する非表示部分とを有し、前記透明層は、前記基板の上に重なり、前記表示部分及び前記非表示部分の上に伸張している、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
4. 前記複数のハプティックアクチュエーターは、前記透明層と前記基板との間で該透明層に固定されている、請求項３に記載のハプティック対応表示デバイス。
5. 前記プロセッサは、前記表示画面の振動モードに従って少なくとも１つの周波数で前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように、前記ハプティック制御信号を確定するように構成されている、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
6. 前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターは、前記複数のハプティックアクチュエーターのうちの２つ以上のハプティックアクチュエーターを含み、前記ハプティック制御信号は、２つ以上のハプティック制御信号を含み、該２つ以上のハプティック制御信号の各々は、前記表示画面の振動モードに従って、少なくとも１つの周波数で前記２つ以上のハプティックアクチュエーターから対応するハプティックアクチュエーターをアクティベートするように確定される、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
7. 前記目標位置は第１の目標位置であり、前記プロセッサは、前記第１の目標位置とは異なる、前記表示画面の前記視認領域における第２の目標位置で、第２の局所化ハプティック効果をもたらすように、前記複数のハプティックアクチュエーターの中から少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように、前記ハプティック制御信号を確定するように更に構成されている、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
8. 前記表示画面は剛性ハウジングに固定されている、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
9. 前記非視認領域は、前記表示画面の前記視認領域とは反対側に位置している、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
10. 前記非視認領域は、前記視認領域の周縁部に位置している、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
11. 前記表示画面は可撓性である、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
12. 前記目標位置は、前記複数のハプティックアクチュエーターの各々からリモートである、請求項１に記載のハプティック対応表示デバイス。
13. 視認領域及び非視認領域を有する表示画面にハプティック効果を与える方法であって、前記表示画面は、前記視認領域に視覚ディスプレイを提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネントを備え、該方法は、
    少なくとも１つのプロセッサにより、前記非視認領域において前記表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターの中から、少なくとも１つのハプティックアクチュエーターを選択することと、
    前記少なくとも１つのプロセッサにより、前記表示画面の前記視認領域の離散的な部分である目標位置で局所化ハプティック効果をもたらし、かつ前記視認領域の前記目標位置の外側の位置において実質的に知覚不可能なハプティック効果のみが発生するように、前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように構成されたハプティック制御信号を確定することと、
    前記ハプティック制御信号を前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターに送信することと、
    前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターにより、前記目標位置で前記局所化ハプティック効果をもたらすことと、
    を含む、方法。
14. 前記表示画面の振動モードに従って少なくとも１つの周波数で前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように、前記ハプティック制御信号を確定することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターは、複数のハプティックアクチュエーターを含み、前記ハプティック制御信号は、複数のハプティック制御信号を含み、前記方法は、前記表示画面の振動モードに従って、少なくとも１つの周波数で前記複数のハプティックアクチュエーターから対応するハプティックアクチュエーターをアクティベートするように、前記複数のハプティック制御信号の各々を確定することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記方法は、前記表示画面に振動の干渉パターンを確立するように前記複数のハプティック制御信号を確定することを更に含み、前記振動の干渉パターンは、前記目標位置で前記局所化ハプティック効果を提供するように構成される、請求項１５に記載の方法。
17. 前記目標位置は第１の目標位置であり、前記方法は、前記表示画面の前記視認領域における、前記第１の目標位置とは異なる第２の目標位置で、第２の局所化ハプティック効果をもたらすように、前記複数のハプティックアクチュエーターの中から少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように、前記ハプティック制御信号を確定することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターからリモートである前記目標位置で前記局所化ハプティック効果をもたらすように、前記ハプティック制御信号を確定することを更に含む、請求項１３に記載の方法。
19. 視認領域及び非視認領域を有する表示画面であって、前記視認領域に視覚ディスプレイを提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネントを備える、表示画面と、
    前記視認領域において前記表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターと、
    少なくとも１つのプロセッサであって、
    前記複数のハプティックアクチュエーターの中から少なくとも１つのハプティックアクチュエーターを選択し、
    前記視認領域における前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートし、それにより、前記表示画面の前記視認領域の離散的な部分である目標位置で局所化ハプティック効果をもたらし、かつ前記視認領域の前記目標位置の外側の位置において実質的に知覚不可能なハプティック効果のみが発生するように構成されたハプティック制御信号を確定し、
    前記目標位置で前記局所化ハプティック効果をもたらすように、前記ハプティック制御信号を前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターに送信する、
    ように構成された、少なくとも１つのプロセッサと、
    を備える、ハプティック対応表示デバイス。
20. 視認領域及び非視認領域を有する表示画面にハプティック効果を与える方法であって、前記表示画面は、前記視認領域に視覚ディスプレイを提供するように構成された複数のディスプレイコンポーネントを備え、該方法は、
    少なくとも１つのプロセッサにより、前記視認領域において前記表示画面に固定された複数のハプティックアクチュエーターの中から、少なくとも１つのハプティックアクチュエーターを選択することと、
    前記少なくとも１つのプロセッサにより、前記表示画面の前記視認領域の離散的な部分である目標位置で局所化ハプティック効果をもたらし、かつ前記視認領域の前記目標位置の外側の位置において実質的に知覚不可能なハプティック効果のみが発生するように、前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターをアクティベートするように構成されたハプティック制御信号を確定することと、
    前記ハプティック制御信号を前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターに送信することと、
    前記少なくとも１つのハプティックアクチュエーターにより、前記目標位置で前記局所化ハプティック効果をもたらすことと、
    を含む、方法。

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