触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法

触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法
【专利摘要】本发明涉及触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法。一种触觉提示装置，包括：面板，所述面板包括支撑基板、形成在所述支撑基板上的沿预定方向延伸的多个电极、以及覆盖所述多个电极的绝缘层；以及驱动所述面板的驱动单元，其中，通过由所述驱动单元对所述电极施加电压信号，基于在所述电极和操作者之间产生的静电力，对操作者提示触觉，其中，所述绝缘层的接触所述操作者的接触面具有预定范围的表面粗糙度Ra，其中，施加于与对所述操作者提示触觉的区域相对应的电极的电压是与所述接触面的表面粗糙度Ra相对应的电压。
【专利说明】
触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2015年3月26日在日本提交的专利申请No. 2015-064753、W及2016年1 月7日在日本提交的专利申请No. 2016-001986的优先权，运些专利申请的全部内容通过引 用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明设及触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法，更具体地，本发 明设及提示触觉的触觉提示装置、包括该触觉提示装置的触摸面板或视觉障碍者用终端等 的电子设备、W及用于适当地提示触觉的驱动方法。
【背景技术】
[0004] 显示装置安装有可通过用手指等进行触摸来进行输入操作的触摸面板时，通过将 该显示装置内置在根据输入操作来控制显示内容和装置操作的系统中，有助于实现能够容 易使用的互动操作性。因此，内置有触摸面板的智能电话、平板终端、笔记本型个人计算机 等信息设备迅速地普及。
[0005] 另一方面，其上安装有触摸面板的显示装置的表面均等地较硬，当触摸显示在屏 幕上的任意部分时，获得相同的触觉。因此，在不观察触摸面板的情况下实际上难W感知触 摸面板的通过触摸操作能够进行有效输入的部分、W及是否进行了有效的输入。因此，难W 在不观察显示装置的屏幕的情况下仅依靠触觉来操作该装置。
[0006] 相对于此，例如，电视接收机的遥控器、常规的移动电话终端(功能手机）、个人计 算机的键盘等分别包括独立的操作键，因此仅依靠触觉能够感知操作键的位置，并且当按 压运些操作键时通过触觉也能够感知操作键的按压。因此，在记住操作键的位置和配置的 情况下，不难仅依靠触觉对操作键进行操作。
[0007] 根据运样的背景，对显示装置施加触觉的技术被研究。例如，运些技术包括:使用 压电装置、偏屯、马达等使显示装置W机械方式振动的方法；当使用手指滑移装置时通过使 用静电力改变操作者的手指与装置之间的摩擦力来提示触觉(纹理感)的、所谓的利用电气 振动现象的方法；W及通过使电流流经手指来驱动使用者的手指的皮肤机械感受器的神经 轴突的方法。
[000引在运些方法中，关于利用电气振动现象的方法，例如，在日本专利OPI公开 No . 2011-248884中，提出了一种触觉提示装置，该触觉提示装置包括:导电面;设置在所述 导电面上的绝缘面；W及控制器，所述控制器被配置成使得信号与接触所述装置的使用者 禪合，由此，使在所述绝缘面上滑动的所述使用者的至少一根手指感知触觉。
[0009]利用电气振动现象的触觉提示装置包括电极和保护该电极的绝缘层，并且当操作 者的手指在绝缘层上移动时通过W下的机械对操作者提示触觉。
[0010] (1)当对电极施加电压信号时，静电力施力化电极和操作者的手指之间。静电力始 终是引力，并且该静电力根据电压信号的频率发生改变。
[0011] (2)由于施加在操作者的手指和绝缘层表面之间的法向反作用力根据静电力的变 化而发生变化，因此，当使用者在绝缘层表面上滑动其手指时，摩擦力根据电压信号的频率 发生改变。
[0012] (3)摩擦力的改变使施加在手指的剪切方向上的力发生改变，并根据电压信号的 频率引起手指的变形。运种变形(机械振动）由使用者的手指的机械感受器检测，因此感知 粗糖的纹理感。
[0013] 为了能够如上所述感知粗糖的纹理感，需要W将适当的静电力施加在电极和操作 者的手指之间的方式对电极施加适当的电压。然而，不容易施加适当的电压，当为了使纹理 感容易被感知而增大施加于电极的电压时，在保护电极的绝缘膜由于磨损等消失的情况 下，对操作者的手指施加高电压，存在不适当的电流流经操作者的手指的担忧，从安全性的 观点来说是不期望的。另一方面，当减小施加于电极的电压时，不能感知充分的纹理感。
[0014] 特别地，常规的触觉提示装置的接触面(绝缘层的表面)是平坦的，在平坦的接触 面的情况下，手指与接触面紧密接触并难W滑动，因此难W感知纹理感。因此，必须进一步 提高施加于电极的电压，并难W确保安全性。因此，存在难W实现纹理感容易感知W及施加 于电极的电压的减小运两者的问题。

【发明内容】

[0015] 本发明是鉴于上述问题而做出的，其主要的目的是提供能够容易感知纹理感并有 效地减小施加于电极的电压的触觉提示装置、包括该触觉提示装置的电子设备W及触觉提 示装置的驱动方法。
[0016] 根据本发明的一个方面，触觉提示装置包括:面板，所述面板包括支撑基板、形成 在所述支撑基板上的电极、W及覆盖所述电极的绝缘层；W及驱动所述面板的驱动单元，通 过由所述驱动单元对所述电极施加电压信号，基于在所述电极和操作者之间产生的静电 力，对操作者提示触觉，所述绝缘层的接触所述操作者的接触面具有预定范围的表面粗糖 度Ra, W及施加于所述电极的电压是与所述接触面的表面粗糖度Ra相对应的电压。
[0017] 根据本发明的一个方面，触觉提示装置包括:面板，所述面板包括支撑基板、形成 在所述支撑基板上并沿预定方向延伸的多个电极、W及覆盖所述多个电极的绝缘层；W及 驱动所述面板的驱动单元，通过由所述驱动单元对所述电极施加电压信号，基于在所述电 极和操作者之间产生的静电力，对所述操作者提示触觉，所述绝缘层的接触所述操作者的 接触面具有预定范围的表面粗糖度Ra, W及施加于与对所述操作者提示触觉的区域相对应 的电极上的电压是与所述接触面的表面粗糖度Ra相对应的电压。
[0018] 根据本发明的一个方面，触觉提示装置包括:面板，所述面板包括支撑基板、形成 在所述支撑基板上的电极、W及覆盖所述电极的绝缘层；W及驱动所述面板的驱动单元，通 过由所述驱动单元对所述电极施加电压信号，基于在所述电极和操作者之间产生的静电 力，对所述操作者提示触觉，在所述绝缘层的接触所述操作者的接触面的表面粗糖度Ra与 所述操作者能够感知触觉的最小电压（下文，称为检测阔值电压)之间具有相关性，W及所 述接触面具有检测阔值电压比表面粗糖度Ra为0.0 Owii时的检测阔值电压低的表面粗糖度 Ra O
[0019] 根据本发明的一个方面，提供一种电子设备，包括在触摸面板式显示设备的正面 或背面的如上所述的触觉提示装置。
[0020] 根据本发明的一个方面，提供一种触觉提示装置的驱动方法，所述触觉提示装置 包括:面板，所述面板包括支撑基板、形成在所述支撑基板上的电极、W及覆盖所述电极的 绝缘层；W及驱动所述面板的驱动单元，通过使用所述驱动单元对所述电极施加电压信号， 基于在所述电极与操作者之间产生的静电力，对所述操作者提示触觉，所述方法包括:所述 绝缘层的接触所述操作者的接触面的表面粗糖度Ra设定为预定范围，W及所述驱动单元执 行:对所述电极施加与所述接触面的表面粗糖度Ra相对应的电压信号。
[0021] 根据本发明的一个方面，提供一种触觉提示装置的驱动方法，所述触觉提示装置 包括:面板，所述面板包括支撑基板、形成在所述支撑基板上并沿预定方向延伸的多个电 极、W及覆盖所述多个电极的绝缘层；W及驱动所述面板的驱动单元，通过使用所述驱动单 元对所述电极施加电压信号，基于在所述电极与操作者之间产生的静电力，对所述操作者 提示触觉，所述方法包括:所述绝缘层的接触所述操作者的接触面的表面粗糖度Ra设定为 预定范围，W及所述驱动单元执行：指定与对所述操作者提示触觉的区域相对应的电极W 及对所指定的电极施加与所述接触面的表面粗糖度Ra相对应的电压信号。
[0022] 根据本发明的触觉提示装置、电子设备W及触觉提示装置的驱动方法，能够容易 地感知纹理感，并且能够有效地减小施加于电极的电压。
[0023] 其理由如下。触觉提示装置的接触面的表面粗糖度设定为预定范围，并且在接触 面的表面粗糖度和能够感知纹理感的电压之间具有相关性，因此，将与表面粗糖度相对应 的电压(等于或大于与表面粗糖度相对应的电压的电压)施加于电极来驱动电极。另外，接 触面具有使检测阔值电压比表面粗糖度为0.OOMi时的检测阔值电压小的表面粗糖度。
【附图说明】
[0024] 图1是表示根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的示例的平面图；
[0025] 图2是根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的剖视图，示出了沿图1所示的 线A-A剖开的剖面；
[0026] 图3是表示根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的另一示例的平面图；
[0027] 图4是根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的剖视图，表示沿图3中所示的 线B-B剖开的剖面；
[0028] 图5是说明根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的评估方法的图；
[0029] 图6是表示根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的评估结果的表；
[0030] 图7是表示根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置的表面粗糖度和检测阔值 电压之间的关系的图；
[0031] 图8是表示根据本发明的第一实施方式的触觉提示装置中的表面粗糖度、检测阔 值电压、W及操作者所感知的触觉之间的关系的表；
[0032] 图9是表示通过四名测试对象进行的、根据本发明的第一实施方式的触觉提示装 置的评估结果的表；
[0033] 图10是表示作为针对30岁到34岁的男性的测试结果的、根据本发明的第一实施方 式的触觉提示装置的表面粗糖度和检测阔值电压之间的关系的图；
[0034] 图11是表示作为针对35岁到39岁的男性的测试结果的、根据本发明的第一实施方 式的触觉提示装置的表面粗糖度和检测阔值电压之间的关系的图；
[0035] 图12是表示作为针对20多岁的女性的测试结果的、根据本发明的第一实施方式的 触觉提示装置的表面粗糖度和检测阔值电压之间的关系的图；
[0036] 图13是表示根据本发明的第二实施方式的触觉提示装置的示例的平面图；
[0037] 图14是表示根据本发明的第二实施方式的触觉提示装置的另一示例的平面图；
[0038] 图15是表示根据本发明的第一示例的触觉提示装置的结构的说明图；
[0039] 图16是表示图15中所示的触觉提示装置的驱动方法的图；
[0040] 图17是表示图15和图16中所示的触觉提示装置的剖面模型的示意图；
[0041] 图18是表示根据本发明的第二示例的触觉提示装置的电极的具体形状的平面图；
[0042] 图19是将图18中由A表示的X电极和Y电极的连接部分的结构放大所得到的平面 图；
[0043] 图20是表示图18中由A表示的X电极和Y电极的连接部分的结构的剖视图，表示沿 图19中所示的线C-C剖开的剖面；
[0044] 图21是表示根据本发明的第=示例的触觉提示装置的X电极驱动电路的详细的结 构的说明图；
[0045] 图22是表示图21中所示的X电极驱动电路的操作的时序图；
[0046] 图23是表示包括根据本发明的第四示例的触觉提示装置的电子设备的示例的透 视图；
[0047] 图24是表示包括根据本发明的第四示例的触觉提示装置的移动单元的示例的透 视图；W及
[0048] 图25是根据本发明的第一实施方式的变形例的触觉提示装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0049] 如上所述，虽然提出了利用电气振动现象的触觉提示装置，但是常规的触觉提示 装置的接触面平坦，在平坦的接触面的情况下，手指与接触面紧密接触并且难W滑动，因此 难W基于静电力感知纹理感。为了使纹理感容易感知，必须对电极施加等于或大于IOOV的 高电压。因此，驱动电路复杂，并且，在保护电极的绝缘膜由于磨损等一些事故而消失的情 况下，不适当的电流流经手指，因此存在不能确保装置的安全性的问题。
[0050] 针对该问题，本申请的发明人制作了具有互不相同的形式的接触面的各种触觉提 示装置，并检查在各触觉提示装置中操作者能够感知纹理感的检测阔值电压。其结果，发 现:通过对接触面实施防眩光处理(通过使绝缘层的接触面变粗糖），可非常容易地检查被 提示的触觉，换言之，操作者能够非常容易地感知被提示的触觉刺激(第一发现）。
[0051] 作为进一步进行试验获得的结果，本申请的发明人发现:通过防眩光处理使接触 面的表面粗糖度适度增大是使操作者容易感知触觉刺激的因素。换言之，发现:在接触面的 表面粗糖度与作为针对该表面粗糖度操作者能够感知纹理感的最低电压的检测阔值电压 之间存在特殊的相关性(第二发现）。在本说明书中使用的表面粗糖度是在JIS B 0031和 JIS B 0061的附录等中定义的算术平均粗糖度(根据需要，表示为表面粗糖度Ra)。该算术 平均粗糖度通过将粗糖度曲线在中屯、线处折叠并W微米(WH)为单位表示由粗糖度曲线和 中屯、线获得的面积除W长度L得到的值来获得。此外，可W取代算术平均粗糖度，使用在JIS B 0601的附录等中定义的最大高度(表面粗糖度Ry)、十点平均粗糖度(表面粗糖度Rz)等。 该最大高度通过从粗糖度曲线中仅提取基准长度、并W微米为单位表示提取的部分的峰顶 线和谷底线之间的间隔来获得。另外，十点平均粗糖度通过从粗糖度曲线中仅提取基准长 度、并W微米(WH)为单位表示提取的部分中的、从最高的峰顶到第五峰顶的标高的绝对值 的平均值、W及从最低谷底到第五谷底的标高的绝对值的平均值之和来获得。
[0052] 然后，基于第一发现，通过将接触面的表面粗糖度设定于适当的范围，并基于第二 发现，通过对电极施加与表面粗糖度相对应的电压(换言之，等于或大于从上述的特殊的相 关性中必然导出的、与表面粗糖度相对应的检测阔值电压的电压）、或者通过将接触面配置 成具有使检测阔值电压比表面粗糖度为0.0 Omi时的检测阔值电压低的表面粗糖度，能够容 易感知纹理感，并且能够有效地减小对电极施加的电压，由此能够实现安全性的确保和纹 理感的触觉敏感度的提高运两者。
[0053] W下，将更具体地说明使本申请的发明人得到第一发现和第二发现的试验的内 容。
[0054] [第一实施方式]
[0055] 在W下的试验中，制作接触面平坦的样本、W及在接触面上形成有各种表面粗糖 度的微小的凹凸的样本，对运些样本测量检测阔值电压，并将检测阔值电压相互比较并研 讨。
[0056] (样本的试制作）
[0057] 图1是表示作为试制品的触觉提示装置10的面板IOa的示例的平面图。在制作触觉 提示装置10时，在使用玻璃等透明绝缘材料形成的支撑基板上，形成沿与X轴平行的方向 (在此，图中的水平方向）延伸的多个X电极(在图中，XO~X31的32个X电极）、W及沿与巧由平 行的方向（在此，图中的竖直方向）延伸的多个Y电极(在图中，YO~Y51的52个Y电极）dX电极 和Y电极使用氧化铜锡（ITO)形成，并且形成为对于可见光透明。另外，在X电极和Y电极之间 形成绝缘层，使得X电极和Y电极在其交叉部中通过绝缘层彼此绝缘。另外，在X电极和Y电极 的上层形成另一绝缘层。该绝缘层16的表面用作由操作者的手指触摸的接触面17。
[0058] 图2表示沿图1中所示的线A-A剖开的剖视图。在触觉提示装置10中，X电极12和Y 电极13交替配置在支撑基板11上，并且在X电极12和Y电极13之间形成绝缘层(未示出KX电 极12和Y电极13彼此交叉的部分的详细结构将在下述的第二示例中进行说明。覆盖X电极12 和Y电极13的绝缘层16使用丙締酸树脂形成，其表面粗糖度Ra为0.OOwh(几乎平坦）。绝缘层 16的表面用作接触面17。该样本的结构和制造方法与本申请的发明人的在先申请(专利申 请No.2013-213009)中所公开的相同并在下述的示例中详细描述。
[0059] 图3是作为试制品的另一触觉提示装置10的面板IOa的平面图，图4是沿图3中所示 的线B-B剖开的剖视图。
[0060] 该触觉提示装置10具有多个与图1及图2中所示的触觉提示装置10共同的元件，共 同的元件的说明将省略。如图4所示，主要的差别在于，在绝缘层16的更上层中形成具有对 可见光的反射防止功能的防眩层(绝缘层)15,该防眩层15的表面用作接触面17。
[0061] 该防眩层15通过利用涂层材料15b喷涂在绝缘层16的表面上并进行涂层的干燥和 硬化处理来形成，所述涂层材料1加为分散有使用预定尺寸的二氧化娃等绝缘性材料形成 的粒子15a的树脂等绝缘性溶液。然后，通过改变粒子15a相对于涂层材料15b的含量比例； 喷涂方法;粒子15a的材料、尺寸和形状;涂层材料15b的材料、粘度等，将防眩层15的性质和 状态(表面粗糖度)相互不同的多个触觉提示装置10制作为试制品。
[0062] (样本的评估）
[0063] 图5表示制作为试制品的各触觉提示装置10的评估方法的概要。在多个X电极12及 多个Y电极13中，对Y20~Y32的13个Y电极13施加正弦形状的AC电压信号，并将剩余的Y电极 13和所有的X电极12接地。在电压信号的电压振幅充分高的情况下，当使用手指滑移接触面 17(在接触面17上滑动手指)时，在施加电压信号的区域(施加阴影的区域）中感知粗糖的纹 理感。从运种状态，逐渐减小施加于Y电极13的电压信号的电压振幅，并记录在施加了电压 信号的区域与其他的区域之间触觉的差异被认为可识别的最低电压。在此记录的电压设为 正弦形状的AC电压信号的峰一峰值。该值是通常视作正弦形状的AC电压信号的振幅的值的 2倍的值。该电压是检测阔值电压，对制作为试制品的多个触觉提示装置10分别测量检测阔 值电压。
[0064] 图6表示多个触觉提示装置10的评估结果。参考标号1的样本是如图1及图2所示的 表面粗糖度Ra为0.OOwii的样本(接触面17平坦的样本），参考标号2至9的样本是如图3及图4 所示的分别具有由防眩层15构成的接触面17的样本。在无防眩层15且接触面17平坦的样本 (参考标号1的样本）中，检测阔值电压的平均值是178.4V，但是，在其中分别设有防眩层15 的样本(参考标号2至9的样本）中，检测阔值电压在67.8V~127.6V的范围中。因此，证实防 眩层15对驱动电压的减小是有效的。
[0065] 由此可知，未对电极施加电压信号的区域的触觉、换言之、触觉提示装置10的接触 面17的材料状态的触觉对通过对电极施加电压信号所提示的触觉的敏感度有较大影响。换 言之，由此可知，未对电极施加电压信号的背景区域的触觉对通过对电极施加电压信号所 提示的触觉的敏感度有较大的影响。
[0066] 例如，在参考标号1的样本中，在未对电极施加电压信号的区域中，手指与接触面 之间的接触面积变得较大，因此，感受到手指黏着到接触面的感觉(Sticky:黏）。另外，对电 极施加了电压信号的区域的触觉同样黏着，难W识别两个触觉之间的差异。另一方面，在设 有防眩层15的、参考标号2至9的样本中，触觉提示装置10的接触面17的材料状态的触觉光 滑且干燥，在材料状态的触觉光滑且干燥的情况下，对电极施加了电压信号的区域的粗糖 感容易感知。
[0067] 作为运种现象产生的理由，可考虑W下的两个原因。
[0068] (1)当手指从未对电极施加电压信号的区域经过对电极施加了电压信号的区域连 续地滑动时，背景的光滑和干燥触觉使粗糖的触觉加强。
[0069] (2)即使在通过对设置于材料状态为黏着的接触面17的下层的电极、W及设置在 具有光滑和干燥的触觉的接触面17的下层的电极施加相同的电压信号，来W相同的方式改 变基于静电力的引力的情况下，具有光滑和干燥的触觉的接触面17容易感受到粗糖感。在 材料状态为黏着的接触面17上，操作者甚至在在接触面17上滑动手指的中途无意中停止滑 动。因此，根据施加在操作者的手指和绝缘层表面之间的法向反作用力产生的摩擦力包括 静摩擦系数所贡献的分量。另一方面，在材料状态具有光滑和干燥的触觉的接触面17上，手 指在接触面17上顺杨地滑动。因此，在基于施加在操作者的手指和绝缘层表面之间的法向 反作用力产生的摩擦力中不包括静摩擦系数所贡献的分量，并且动摩擦系数所贡献的分量 占主导地位。
[0070] 对图6中所示的表中表示的、设有防眩层15的参考标号2~9的样本中获得的检测 阔值电压进行检查，得知在表面粗糖度Ra的大小和检测阔值电压之间存在特殊的相关性。 换言之，在表面粗糖度Ra大于0.0206皿的情况下，检测阔值电压逐渐减小，在表面粗糖度Ra 为0.0503WI1的样本(参考标记4的样本）中检测阔值电压最小。另外，在表面粗糖度Ra大于 0.0503皿的情况下，检测阔值电压逐渐增大。由此可知，检测阔值电压相比根据防眩层15的 有无而发生变化，更多地根据接触面17的表面粗糖度Ra发生变化，在检测阔值电压中存在 最小值。
[0071] 图7是表示图6中所示的所有的样本的表面粗糖度Ra和检测阔值电压之间的关系 的图。可知，通过将表面粗糖度Ra设置为大于O.OUim，获得检测阔值电压减小的效果。另外， 可知，在表面粗糖度Ra大于0.05皿的情况下，检测阔值电压倾向于增大。检测阔值电压增大 的现象产生的理由可认为如下。在表面粗糖度Ra变得过大的情况下，接触面17的材料状态 的表面的触觉粗糖，难W区分表面的触觉与提示的触觉的粗糖感。另外，在表面粗糖度Ra变 大时，手指随接触面17的凹凸而发生变形，并被接触面17的凸部卡住而难W滑动，因此难W 感知触觉的变化。
[0072] 参照图7中所示的图，在期望设计具有比参考标号1的触觉提示装置的检测阔值电 压低的检测阔值电压的触觉提示装置、例如检测阔值电压等于或小于150V的触觉提示装置 的情况下，优选将表面粗糖度Ra设定于0.0 lWIi~0.3WI1的范围。另外，在期望设计具有比作 为参考标号1的触觉提示装置的检测阔值电压的178.4V低的检测阔值电压的触觉提示装置 的情况下，优选将表面粗糖度Ra设定于0.0 l皿~0.4]im的范围。
[0073] 表面粗糖度Ra、检测阔值电压W及操作者感到的触觉之间的关系的进一步调查的 结果示于图8中。在使用包括粒子15a的溶液状的涂层材料15b形成的防眩层15中，不能将表 面粗糖度Ra设置得过大，因此，在图8中，不设置防眩层15,对于使用表面粗糖度Ra为0.4皿 ~3.2皿的部件作为绝缘层16的样本(图中的邸一115)也记载了操作者感到的触觉。
[0074] 在施加于电极的电压信号的电压振幅为零的条件下，表面粗糖度Ra为0.OOwii时感 到黏着，在表面粗糖度Ra为0.0206WI1至0.4WI1的情况下感到光滑和干燥感，在表面粗糖度Ra 等于或大于0.8皿的情况下，感到粗糖感。在表面粗糖度Ra等于或大于0.祉m的情况下，除滑 移手指的感觉是粗糖的W外，还感到摩擦力很大，因此，不能期待减小检测阔值电压的效 果。另外，在表面粗糖度Ra超过0.祉m的情况下，材料状态的触觉的印象不好。因此，优选将 表面粗糖度Ra设定为小于0.祉m。
[0075] 另外，在图8中，对于表面粗糖度Ra为0.0564皿的样本(参考标号5的样本)也记载 了具有黏着感。黏着感可能由于环境溫度、环境湿度、指尖的水分量、手指的按压力等产生。 在产生运种黏着感的情况下，检测阔值电压立即增大，因此，表面粗糖度Ra优选设定为比 0.0加11大。
[0076] 基于上述的测试结果及图7中所示的图，为了维持能够容易感知纹理感的状态的 同时有效地减小检测阔值电压，重要的是将表面粗糖度Ra设定于大于0.0 lWIi且小于0.8皿 的范围、更优选地设定于大于0.05WI1且小于0.如m的范围。表面粗糖度Ra的该范围可解释 为：由于操作者触摸的绝缘层的接触面与操作者的手指之间的接触面积相对变大使得比操 作者的手指黏着于接触面的状态更粗糖、并且比操作者的手指随所述接触面的凹凸而发生 变形的状态更精细的范围。另外，由于接触面17的表面粗糖度Ra和检测阔值电压之间具有 特殊的相关性，重要的是，将施加于电极的信号电压的电压振幅设为与接触面17的表面粗 糖度Ra相对应的电压。
[0077] 因此，在本发明的一个实施方式中，W使接触面17的表面粗糖度Ra在上述预定范 围中的方式形成防眩层15,将与接触面17的表面粗糖度Ra相对应的电压施加于电极，更优 选地，等于或大于与接触面17的表面粗糖度Ra相对应的检测阔值电压的电压(虽然上限未 特别限定，但是从减小施加电压来确保安全性的观点出发，为等于或小于常规装置的施加 电压的电压)被控制成施加于电极来驱动触觉提示装置10。由此，实现安全性的确保和纹理 感的感知度的提高运两者。
[0078] 在此，只要接触面17的表面粗糖度Ra在上述预定范围内、并且使用与接触面17的 表面粗糖度Ra相对应的电压(等于或大于与接触面17的表面粗糖度Ra相对应的检测阔值电 压的电压)驱动触觉提示装置，则可适当改变触觉提示装置10的结构和控制方法。
[0079] 例如，在本实施方式中，虽然在最上层配置了使用包括粒子15a的涂层材料15b形 成的防眩层15,但是可W在接触面17上形成表面粗糖度为上述预定范围的凹凸，并且可省 略防眩层15。
[0080] 另外，使用Si02等形成作为X电极12和Y电极13的上层的绝缘层16,并通过使用氨 氣酸等的湿蚀刻将绝缘层16蚀刻为非均匀，由此能够在接触面17上形成具有期望的表面粗 糖度的凹凸。另外，通过喷砂等部分地剥除绝缘膜16的表面，从而能够在接触面17上形成具 有期望的表面粗糖度的凹凸。
[0081] 在本实施方式中，虽然在X电极12和Y电极13的上层中形成绝缘层16,但是在涂层 材料15b具有一定程度的粘度并且能够确保与涂层材料15b的薄部相对应的厚度的情况下， 如图25所示，可W省略绝缘层16,并在X电极12及Y电极13的上层中直接形成防眩层15。
[0082] 在图4中所示的情况下，虽然将粒子15a记载为具有均匀直径的球体，但是，只要表 面粗糖度在上述预定范围内，可W将具有非均匀直径的球体混合，并且球体可W具有扁平 的形状、圆柱状、局部尖锐的形状等。另外，在图4中所示的情况下，虽然接触面17具有平缓 的凹凸，但也可W使用使凸部的前端尖锐得到的形状。
[0083] 另外，通过将树脂片材浸入溶液中，在该树脂片材表面上形成防眩层，并将该树脂 片材粘贴到绝缘层16,能够在接触面上形成防眩层。
[0084] 本申请的发明人利用追加的测试对象进行与上面参照图5至图8说明的样本的评 估相同的评估。图6至图8中所示的检测阔值电压和信号电压为零时的触觉是W40多岁的男 性为测试对象时获得的结果。追加的测试对象是包括30到34岁的男性、35岁到39岁的男性、 20多岁的女性的S个人。
[0085] 图9表示包括40多岁的男性和追加的S名测试对象的共计四个人的检测阔值电 压。作为全部四人共同的特征，不具有防眩层15并且接触面17平坦的样本(参考标号1的样 本)的检测阔值电压比其他的分别设有特定防眩层15的样本(参考标号2至9)的检测阔值电 压高。基于该结果，发现防眩层15对驱动电压的减小有效。
[0086] 另外，当表面粗糖度Ra大于0.0206皿时，检测阔值电压逐渐减小，40多岁的男性和 30岁到34岁的男性的情况下表面粗糖度Ra为0.0503WI1的参考标号4的样本、35岁到39岁的 男性的情况下表面粗糖度Ra为0.093皿的参考标号6的样本、W及在20多岁的女性的情况下 表面粗糖度Ra为0.1375皿的参考标号7的样本中，检测阔值电压最小。在表面粗糖度Ra比针 对各测试对象获得最小的检测阔值电压的表面粗糖度大的情况下，检测阔值电压逐渐增 大。基于W上的结果，发现，针对所有的测试对象检测到的检测阔值电压根据表面粗糖度Ra 发生变化，并且存在其最小值。
[0087] 通过绘制追加的S名测试对象的、表面粗糖度Ra和检测阔值电压之间的关系并赋 予其近似曲线得到的图示于图10、图11、图12。图10表示30岁到％岁的男性的检测阔值电 压，图11表示35岁到39岁的男性的检测阔值电压，图12表示20多岁的女性的检测阔值电压。 由运些图可知，通过将表面粗糖度Ra设为大于0.OlMi,获得减小检测阔值电压的效果，并 且，在表面粗糖度Ra比检测阔值电压为最低的表面粗糖度Ra大的区域中，检测阔值电压倾 向于提高。该倾向在图7中所示的、表面粗糖度Ra和40多岁的男性的检测阔值电压之间的关 系中也可看出。换言之，在所有四名测试对象的评估结果中，可确认出相同的倾向。
[0088] 参照图7和图10至图12中所示的近似曲线，检测阔值电压为最小的表面粗糖度Ra 依次为0.05皿、0.03mi、0.075皿、0.0如m，并且识别到在四个人的检测阔值电压中的个人 差，但是，为了减小检测阔值电压，优选将表面粗糖度Ra设为大于0.03WI1。
[0089] 关于参照图8说明的信号电压为零时的触觉，包括40多岁的男性和追加的S名测 试对象共计四人的评估结果如下。S名测试对象在表面粗糖度Ra为0.4WI1的情况下感到光 滑和干燥，并且在表面粗糖度Ra等于或大于0.祉m的情况下感到粗糖感。剩余的一名测试对 象在表面粗糖度Ra为0.4WI1的情况下感到光滑和干燥感，在表面粗糖度Ra为0.祉m的情况下 感到光滑和干燥感W及粗糖感运两者，并且在表面粗糖度Ra等于或大于1.6WI1的情况下感 到粗糖感。从运些结果，多个测试对象在表面粗糖度Ra超过0.祉m的情况下感到粗糖感。如 上所述，在表面粗糖度Ra等于或大于0.祉m的情况下，除滑移的手指的感觉是粗糖感W外， 还感到摩擦力较大，因此，不能期望减小检测阔值电压的效果。另外，触觉的印象不好。因 此，表面粗糖度Ra优选设定为小于0.祉m。
[0090] 基于对四名测试对象的评估结果得知，为了维持能够容易感知纹理感的状态的同 时有效地减小检测阔值电压，期望的表面粗糖度Ra在大于0.0 lWIi且小于0.祉m的范围中，更 优选在大于0.03皿且小于0.祉m的范围中。
[0091] [第二实施方式]
[0092] 虽然上述第一实施方式中的触觉提示装置的面板由支撑基板、形成在该支撑基板 上并沿预定方向延伸的多个电极、W及覆盖多个电极的绝缘层构成，但是电极不需要形成 为多个电极。因此，在本实施方式中，制作具有一个电极的触觉提示装置作为试制品。
[0093] 首先，本申请的发明人制作如图13所示的触觉提示装置10的面板IOa作为试制品。 该触觉提示装置10的面板IOa由支撑基板11、形成在该支撑基板11上的一个电极11a、向该 电极Ila输出电压信号的驱动单元19、W及覆盖所述电极Ila的绝缘层16构成，该绝缘层16 的表面用作接触面17。
[0094] 另外，本申请的发明人制作了如图14所示的触觉提示装置10的面板10a。该触觉提 示装置10的面板IOa由支撑基板11、形成在该支撑基板11上的一个电极11a、向该电极Ila输 出电压信号的驱动单元19、覆盖所述电极Ila的绝缘层16、W及绝缘层16的更上层上具有对 可见光的反射防止功能的防眩层15构成，该防眩层15的表面用作接触面17。另外，制作防眩 层15的性质和状态(表面粗糖度)彼此不同的多个触觉提示装置10作为试制品。
[OOM]对运些面板IOa进行如下评估。在驱动单元19所输出的电压信号的电压振幅充分 高的情况下，当手指在接触面17上滑移(在接触面上滑动手指)时，感到粗糖的纹理感。从该 状态，施加于电极Ila的电压信号的电压振幅逐渐减小，记录最低的电压，在该最低电压，认 为能够识别触觉与当施加于电极Ila的电压信号的振幅为OV时的触觉的差异。该电压是检 测阔值电压，对作为试制品制作的多个触觉提示装置10分别测量检测阔值电压。
[0096] 其结果与参照图7说明的结果相同。换言之，通过对接触面施加防眩光处理(将绝 缘层的接触面形成为粗糖），能够非常容易地获得提示的触觉。换言之，提示的触觉刺激能 够被操作者非常容易地感知。另外，由于通过防眩光处理使接触面的表面粗糖度适当地增 大，因此操作者能够容易地感知触觉刺激。换言之，在接触面的表面粗糖度与作为针对该表 面粗糖度操作者能够感知纹理感的最低电压的检测阔值电压之间看到特殊的相关性。更具 体地，应当了解，通过将表面粗糖度Ra设为大于0.01皿，能够获得减小检测阔值电压的效 果。另外，可知，检测阔值电压的最小值在0.05WI1的表面粗糖度Ra附近。另外，发现表面粗糖 度Ra大于0.0 lWIi且小于0.2392曲!的范围所对应的检测阔值电压比表面粗糖度Ra为0.00曲1 的情况的检测阔值电压小。
[0097] 如上所述，通过适当提高表面粗糖度从而操作者容易感知触觉刺激的理由如下面 (1)~(3)中所述。在第一实施方式中操作者能够容易感知触觉刺激的理由如下。
[0098] (1)表面粗糖度Is小且平坦的情况：
[0099] 接触面和操作者的手指的表皮相互紧密接触，分子间力强烈地施加在接触面和表 皮之间。此时，在存在适当的湿气的情况下，产生氨键，因此分子间力变强。考虑作为操作者 移动其手指时施加在表皮和接触面之间的摩擦力的因素的法向反作用力，具有作为法向反 作用力的一个要素的静电力，W及具有作为其他的要素的分子间力。由于分子间力大，静电 力的比例小，并且即使在控制静电力使其改变的情况下法向反作用力的变化率也很小。因 此，摩擦的变化率小，并且操作者难W感知触觉刺激。
[0100] (2)表面粗糖度Is比（1)大并且适当的情况下：
[0101] 在表皮和接触面之间局部地产生间隙，由于该间隙，施加在接触面和表皮之间的 分子间力急剧地减小。虽然具有作为摩擦力的一个要素的静电力，并且具有作为其他要素 的分子间力，但是，由于静电力的比例增大，静电力的强度能够容易出现于摩擦的变化中。
[0102] (3)表面粗糖度Is比（2)更大的情况：
[0103] 当操作者移动其手指时，其表皮随接触面的凹凸发生变形，伴随着该变形的摩擦 力增大。由于该摩擦力大，因此根据静电力的变化而发生变化的摩擦力的变化率小。因此， 操作者难W感到纹理感。
[0104] W下，对具有上述结构的触觉提示装置10(特别是，根据第一实施方式的触觉提示 装置10)的具体结构、驱动方法W及利用方式的示例进行说明。
[0105] [示例]J
[0106] 首先，参照图15至图18说明本发明的第一示例。在本示例中，对施加于触觉提示装 置10的X电极和Y电极的电压信号的频率的具体示例进行说明。
[0107] 图15是表示根据本发明的第一示例的触觉提示装置10的结构的说明图。在触觉提 示装置10的面板部分中，在具有平坦形状的支撑基板11上，形成有沿X轴方向延伸的多个X 电极12和沿Y方向延伸的多个Y电极13。
[0108] X电极12和Y电极13在其交叉部经由绝缘层（图中未示出）相互交叉，并通过该绝缘 层维持它们之间的电绝缘性。另外，在X电极12和Y电极13上形成有绝缘层和/或防眩层（图 中未示出），并且，通过该绝缘层和/或防眩层，维持使用手指触摸触觉提示装置10的接触面 时的、X电极12和手指W及Y电极13和手指之间的电绝缘性。
[0109] X电极12分别与X电极驱动电路(驱动单元)20连接，Y电极13分别与Y电极驱动电路 (驱动单元)30连接，X电极驱动电路20和Y电极驱动电路30与控制单元40连接。控制单元40 基于从外部（例如，控制安装有该触觉提示装置10的电子设备的操作的处理器)输入的信 息，指定与向操作者提示触觉的区域相对应的电极，将用于驱动指定的电极的控制信号输 出至X电极驱动电路20和Y电极驱动电路30，X电极驱动电路20和Y电极驱动电路30基于控制 信号，将具有与绝缘层或防眩层的表面粗糖度相对应的电压振幅的电压信号施加于X电极 12及Y电极13。通过采用该结构，触觉提示装置10能够向期望的区域提示纹理感。在权利要 求书中，将输出控制信号的控制单元40和基于控制信号对电极施加电压的电极驱动电路统 称作驱动单元。
[0110] 图16是表示图15中所示的触觉提示装置10的驱动方法的说明图。在此，使用不同 的符号使X电极12和Y电极13相互区别。在图16中所示的示例中，当在支撑基板11上形成有 28个X电极12和46个Y电极13时，将X电极12从下向上分别称作XOO~X27,将Y电极13从右向 左分别称作Y03~Y48。在此，将要提示纹理感的区域设为对象区域50。对象区域50在X方向 上在Xll~X14的范围内，在Y方向上在Y24~Y27的范围内。控制单元40基于从外部供给的对 象区域50的信息，对X电极驱动电路20和Y电极驱动电路30施加控制信号。
[0111] 当接收到控制信号时，X电极驱动电路20对Xll~X14施加具有第一频率(在此，频 率fi = 1000化）的AC电压信号，Y电极驱动电路30对Y24~Y27施加具有第二频率(频率f2 = 1240Hz)的AC电压信号。另外，在图16中所示的情况下，为了防止由于电极之间的电容禪合 引起的电压的施加，X电极驱动电路20和Y电极驱动电路30将不是上述电极的X电极12和Y电 极13接地、或者对其施加 DC电压。
[0112] 在上述的结构中，在从Xll~X14的X电极12上设置的区域中去除对象区域50得到 的区域中，不提示与施加于电极的电压信号相对应的纹理感(仅提示材料状态的纹理感）。 另外，在从Y24~Y27的Y电极13上设置的区域中去除对象区域50得到的区域中，不提示与对 电极施加的电压信号相对应的纹理感(仅提示材料状态的纹理感）。由此可确认，人的手指 具有在施加于电极的电压信号的频率为1000 Hz或1240Hz的情况下不感知与电压信号相对 应的纹理感的特性。
[0113] 另一方面，在对象区域50中，由于施加有fi = 1000化的电压信号的X电极12和施加 有f2 = 1240化的电压信号的Y电极13彼此相邻，因此产生在波运动的领域中已知的击打，利 用该击打来提示纹理感。因此，在本示例中，W在与施加到各电极的电压信号的频率下不提 示与电压信号相对应的纹理感，而使用由击打限定的频率提示与电压信号相对应的纹理感 的方式，设定施加于各电极的电压信号的频率，能够根据触觉来确定对象区域50。
[0114] 图17是表示图15和图16中所示的触觉提示装置10的剖面模型的示意图。如上所 述，多个X电极12和多个Y电极13彼此相邻地设置在平面状的支撑基板11上。在X电极12和Y 电极13中，在与配置在对象区域50内的两个X电极12和两个Y电极13相对的位置上，设置有 一个将手指模型化的电极51。
[0115] 由于人体具有一定程度的接地效果，因此该电极51能够被模型化为经由具有电阻 值R的电阻器52接地。
[0116] 在此，对设置在对象区域50内的X电极12施加由Vi = AcosU时It)表示的电压信号 VI。电压信号Vi的振幅是A，频率是fi，t表示时刻。另外，对设置在对象区域50内的Y电极13施 加由V2 = Acos(2抽2t)表示的电压信号V2。电压信号V2的振幅是与电压信号Vi的振幅相等的 八，频率是'2。
[0117] 在电极51和在对象区域50内设置的各X电极12之间，可模型化为具有静电电容C的 平行平板电容器。
[0118] 另外，在电极51和在对象区域50内设置的各Y电极13之间，可模型化为具有静电电 容C的平行平板电容器。
[0119] 此时，当电阻值R充分高时，电极51上出现的电压Vp可使用式1表示。
[0120]
…(1)
[0121] 当施加在一个X电极12和将手指模型化得到的电极51之间的静电力为Fei时，静电 力Fel可通过使用作为施加在平行平板电容器的电极之间的力已知的公式，表示为式2。
[0122] #此，e甚奋由常掛，S甚平斤平板电容器的电极面积。
[0123]
…松
[0124] 同样地，当施加在一个Y电极13和将手指模型化得到的电极51之间的静电力为Fe2 时，静电力Fe2可表示为式3。
[0125]
…轨
[0126] 在电极之间的间隔如此细小W至于静电力Fel和静电力Fe2不能被人的指尖区分的 情况下，可认为通过对静电力Fel及静电力Fe2求和而得到的力宏观地作用于手指。
[0127] 参照图17,施加在将手指模型化得到的电极51上的所有的力的总和F是F = 2(Fei+ Fe2)，因此，通过使用上述的Vl、V2、式2及式3，可使用式4表示。
[012 引
…(4)
[0129] 根据式4可知，施加在模型化的电极51上的全部的力的总和F通过将值域为[0、 A2C2AeS)]且频率为(fi+f2)的绝对值的周期函数乘W值域为[0、2]且频率为的绝 对值的周期函数来求出。其包络线的频率是的绝对值。
[0130] 在本示例中，由于频率fi = 1000化、频率f2 = 1240化，其差的绝对值是240Hz。因此， 施加在手指的引力的频率如式4所示，变化到240Hz。因此，在人使用其手指滑移触觉提示装 置10的接触面17的情况下，在240Hz的频率下发生摩擦力的变化。由于240Hz是人的皮肤机 械感受器具有敏感度的频率，因此能够感知纹理感。
[0131] 另外，对支撑基板11上设置的所有的X电极12施加具有频率fi的电压信号，对所有 的Y电极13施加具有频率f2的电压信号，通过试验检查针对频率fi和频率f2之差的绝对值， 纹理感的感知是否存在。其结果确认出，在频率fi和频率f2之差的绝对值大于10化且小于 1000化的情况下，感知到纹理感，在频率fi和频率f2之差的绝对值小于10化或大于1000化的 情况下，不能感知纹理感。
[0132] 另外，对X电极12和Y电极13施加相同的电压信号，且在改变电压信号的频率的同 时通过试验检查纹理感的感知是否存在。其结果确认出，在电压信号的频率在大于甜Z且小 于500Hz的范围内的情况下可感知纹理感，在电压信号的频率不在该范围内的情况下不能 感知纹理感。
[0133] 根据该结果，在施加于X电极12的电压信号的频率设为fi、施加于Y电极13的电压 信号的频率设为f2的情况下，通过设定频率fi及频率f2,使频率fi和频率f2等于或大于 500Hz，频率fi和频率f2之差的绝对值大于10化且小于1000化，可W实现触觉提示装置10,该 触觉提示装置10向施加了频率fi的电压信号的X电极12和施加了频率f2的电压信号的Y电极 13相互交叉的区域提示与电压信号相对应的纹理感，而对其他的区域不提示与电压信号相 对应的纹理感(仅提示接触面17的材料状态的纹理感）。
[0134] 在此，对X电极12及Y电极13施加的电压信号的频率不限于上述的记载，但可根据 接触面17的表面粗糖度、检测阔值电压等适当进行变更。另外，在上述的描述中，对X电极12 及Y电极13施加了具有正弦形状的AC电压信号，但是可W施加具有间断地反复接通和断开 的脉冲形状的电压信号。
[0135] [示例2]
[0136] 接下来，参照图18至图20对本发明的第二示例进行说明。在本示例中，对触觉提示 装置10的X电极和Y电极的具体的形状及触觉提示装置10的制造方法进行说明。
[0137] 图18是表示图15中所示的触觉提示装置10的支撑基板11、X电极12、Y电极13的具 体形状的平面图。在图18中，X电极12及其配线使用虚线表示，Y电极13及其配线使用实线表 /J、- O
[0138] X电极12具有多个菱形的电极通过连接部连接成串珠状的形状。换言之，一个X电 极12具有左侧和右侧相邻的菱形的电极通过连接部电连接的形状。运些X电极12在Y轴方向 上W2mm的间隔设置。换言之，X电极12的间距为2mm。同样地，Y电极13具有多个菱形的电极 通过连接部连接成串珠状的形状。换言之，一个Y电极13具有上侧和下侧相邻的菱形的电极 通过连接部电连接的形状。运些Y电极13在X轴方向上W2mm的间隔设置。换言之，Y电极的间 距为2mm。
[0139] X电极12及Y电极13形成为使得在平面图中菱形的电极的连接部隔着绝缘膜相互 重叠。另外，X电极12的菱形部分的主要部和Y电极13的菱形部分的主要部形成为相互不重 叠。换言之，形状形成为X电极12的菱形部分的主要部和Y电极13的菱形部分的主要部在平 面图中彼此相邻。
[0140] 图19及图20是将图18中所示的X电极12及Y电极13的连接部的结构放大得到的图， 图19是示出了表示为图18的框A的电极的相互的连接部的平面图，图20是沿图19的线C-C 剖开的剖视图。
[0141] X电极12被构成为使得菱形的电极通过桥电极12a相互连接。另外，Y电极13被构成 为使得菱形的电极通过使用与Y电极13的材料相同的材料的连接部13a相互连接。桥电极 12a和Y电极13的连接部1 ：3a被绝缘层14绝缘。
[0142] 参照图20说明X电极12及Y电极13的连接部的剖面结构和制造顺序。首先，在使用 玻璃等透明绝缘材料形成的支撑基板11上，使用ITO等透明导电性材料形成桥电极12a。
[0143] 接下来，在桥电极12a上使用有机材料形成绝缘层14。通过使用有机材料形成绝缘 层14,能够将绝缘层14的膜厚形成得较厚，由此能够减小形成在X电极12和Y电极13之间的 交叉部上的本来不需要的禪合电容。为了使Y电极13的连接部13a和桥电极12a相互绝缘，绝 缘层14形成为W下形状:在Y轴方向（图中的深度方向）上覆盖桥电极12a，但是W使桥电极 12a和X电极12的菱形部相互接触的方式在X轴方向（图的左右方向）上不覆盖桥电极12a的 端部。接下来，使用口0等透明导电性材料一起形成X电极12、Y电极13、连接部13a、其他的配 线及端子18。
[0144] 接下来，使用有机材料将绝缘层16成膜，并在其上进行溶液状的涂层材料15b的喷 涂，涂层材料15b包括使用预定尺寸的二氧化娃等形成的粒子15a，使涂覆后的涂层干燥，并 形成防眩层15。此时，通过改变相对于涂层材料15b的粒子15a的含量比例，喷涂方法，粒子 15a的材料、尺寸、形状，涂层材料15b的材料、粘度等，形成防眩层15使得防眩层15的表面粗 糖度Ra在大于0.0 l皿(更优选地，0. 〇5]im)且小于0. Sjim的范围内。之后，在端子18部分中形 成接触孔。
[0145] 形成在支撑基板11上的多个端子18通过配线与X电极12或Y电极13连接。然后，将 柔性印刷电路(FPC)的一端通过各向异性导电膜(ACF)附接到端子18，FPC的另一端连接到 安装有X电极驱动电路20及Y电极驱动电路30的印刷电路板。
[0146] 通过W上的工序，能够制造图18至图20中所示的结构的触觉提示装置10。上述的 触觉提示装置10的X电极12及Y电极13的形状、W及触觉提示装置10的制造方法仅是示例， 能够适当地变更。
[0147] [示例引
[0148] 接下来，参照图21和图22说明本发明的第S示例。在本示例中，说明触觉提示装置 10的电极驱动电路的具体结构及其操作方法。
[0149] 图21是表示图15中所示的触觉提示装置10的X电极驱动电路20的详细的结构的说 明图。Y电极驱动电路30和X电极驱动电路20具有相同的结构，因此，在此，仅说明X电极驱动 电路20的结构。
[0150] X电极驱动电路20包括数据输入端子21a、时钟输入端子21b、W及启动脉冲输入端 子21c，作为输入端子。运些输入端子与控制单元40连接，并接收由控制单元40生成的控制 信号。
[0151] 另外，X电极驱动电路20包括输出将要施加于X电极12的电压信号的多个输出端子 22,作为输出端子。在图21所示的示例中，输出端子22的数量是50个，并且分别表示为AO~ A49。
[0152] 另外，X电极驱动电路20除运些输入/输出端子W外，还包括:生成频率fi的AC电压 的AC电压生成单元23a;生成频率f2的AC电压的AC电压生成单元23b; W及生成频率f5的AC电 压的AC电压生成单元23c。频率fi、频率f 2、频率f 5分别是1000化、1240Hz、3000化。
[0153] 另外，X电极驱动电路20包括50位的移位寄存器24。移位寄存器24包括50个输出端 子(QO~Q49)，运些输出端子分别连接到各具有2位的数据寄存器25。各2位数据寄存器25与 数据输入端子21a和总线连接。
[0154] 从各2位数据寄存器25输出的输出信号与2输入4输出解码器26连接。2输入4输出 解码器26接收2位的输入信号作为输入，并根据该输入信号向四个输出端子中的一个端子 输出高电平的电压信号。所输入的2位信号和高电平的电压信号所输出到的输出端子具有1 对1的关系。
[0155] 在本示例中不使用2输入4输出解码器26的输出端子中的一个输出端子，剩余的S 个输出端子与开关晶体管27的栅极电极连接。将与运=个输出端子分别连接的开关晶体管 27 称作 SW 巧 ljSW3。
[0156] 开关晶体管27的输出端子与放大器28的输入端连接。开关晶体管27的输入端子 SWl~SW3分别与AC电压生成单元23a~23c的输出端子连接。换言之，具有频率的AC 电压分别输入到输入端子SWl~SW3"2输入4输出解码器26具有根据来自2位数据寄存器25 的输出选择性地切换运些频率的电压中的向放大器28输出的AC电压的功能。
[0157] 然后，由放大器28放大的AC电压从输出端子22输出到X电极12。换言之，X电极驱动 电路20实现W下的电路的功能:根据从控制部40经由数据输入端子21a输入的信号，选择频 率的信号中的一个AC电压信号，并经由输出端子22将所选择的信号输出到X电极 12。
[0158] 图22是表示图21中所示的X电极驱动电路20的操作的时序图。图中表示的乂 LK"是 从控制单元40经由时钟输入端子2化输入的时钟波形电压。"D[l:0r是从控制单元40经由 数据输入端子21a输入的2位数据信号。"ST"是从控制单元40经由启动脉冲输入端子21c输 入的启动脉冲波形电压。
[0159] 在此，从控制单元40经由数据输入端子21a输入的D[1:0]是2进制表示，因此可具 有包括"00"、"or、"10"、"11"的四种值。移位寄存器24对于CLK的每个上升沿锁存ST的值， 并将锁存的值输出至移位寄存器的输出端子Q0。然后，使QO的值延迟CLK的一个周期，并输 出到输出端子Q1。另外，使Ql的值延迟化K的一个周期，并输出到输出端子Q2。W运种方式， 移位寄存器24向输出端子QO~Q49依次输出与CLK的上升沿同步的脉冲波形电压。
[0160] 当脉冲波形电压输出到移位寄存器24的输出端子时，与上升沿同步地，将2位数据 寄存器25的寄存器值更新为此时的数据D [ 1:0 ]的值，并输出到2位数据寄存器25的输出端 子。
[0161] 2输入4输出解码器26接收输出到2位数据寄存器25的端子的信号，使开关晶体管 SWl至SW3中的一个开关晶体管27接通，并根据此向输出端子22输出频率的电压信 号中的一个AC电压信号。
[0162] X电极驱动电路20使频率fi与数据D[ 1:0] =00相关联，使频率f2与数据D[ 1:0] = Ol 相关联，使频率fs与D[l:0] = 10相关联。因此，在图22中所示的时刻tl，向输出端子22的AO 输出具有频率fs的电压信号，在时刻t2,向输出端子22的Al输出具有频率f2的电压信号，在 时刻t3时，向输出端子22的A2输出具有频率fi的电压信号。各电压信号的振幅为70V。在此， 不使用 D[1:0] = 11。
[0163] 向输出端子22输出的电压信号的频率不发生变化，直至向启动脉冲输入端子21c 输入下一个脉冲波形电压并更新2位数据寄存器25的寄存器值。
[0164] 在图22中，示出移位寄存器24的50个输出端子QO至Q49中的输出端子QO~Q2的输 出波形作为示例，而未示出其他的输出波形。同样地，对于X电极驱动电路20的50个输出端 子22A0~A49的电压信号，也示出AO~A2作为示例，而未示出其他的电压信号。上述的电极 驱动电路的结构和驱动方法是示例，并且可适当变更。
[01化][示例4]
[0166] 接下来，参照图23和图24说明本发明的第四示例。在本示例中，对上述的实施方式 及第一至第=示例中所示的触觉提示装置10的使用形式的示例进行说明。
[0167] 图23是表示根据本发明的应用的电子设备100的结构的透视图。电子设备100例如 是智能电话、平板终端、电子书阅读器、笔记本个人计算机等。
[0168] 电子设备100包括触摸面板式显示设备101，在触摸面板式显示设备101的正面或 背面设置上述的触觉提示装置10。在此，在采用静电电容式触摸面板作为触摸面板式显示 设备101的情况下，不能同时实现其功能与触觉提示装置10的功能，优选使用光学式触摸面 板等。
[0169] 在电子设备100中，在触摸面板式显示设备101上显示由内置的处理器103执行的 处理的结果，根据该显示，用户执行触摸面板式显示设备101的操作输入。此外，可构成为使 得:在电子设备100中不内置处理器，触摸面板式显示设备101显示由外部设备执行的处理 结果，使与其相对应的操作输入返回到该外部装置。
[0170] 在触摸面板式显示设备101上，显示多个操作键102,与此相应，触觉提示装置110 在与操作键102相对应的位置上提示多个独立的纹理感。用户能够根据该纹理感检测操作 键102的位置，在不观察操作键102的情况下进行键盘输入。W运种方式，例如，视觉有障碍 的用户能够利用电子设备100。
[0171] 另外，该电子设备100可用作安装在汽车、自行车、二轮汽车、飞机、火车、或轮船等 移动单元上的导航设备。图24是表示根据本发明的应用的移动单元200的结构的透视图。移 动单元200包括用户（驾驶员）乘坐的驾驶员座椅201、其内安装有图23中所示的电子设备 100作为导航设备的仪表盘202、W及例如方向盘、加速器、制动器的转向机制203等。
[0172] 该电子设备100与图23中所示的示例相同，在与操作键102相对应的位置上提示多 个独立的纹理感。用户能够根据纹理感进行操作键输入。作为被提示作为处理结果的路径 信息，对显示在地图上的路径提示纹理感，能够使该路径的显示在视觉上醒目。因此，用户 能够注意车辆前方的同时进行导航设备的操作，因此能够继续安全驾驶。
[0173] 本发明不限于上述的实施方式和示例，在不背离本发明的主旨的情况下，能够适 当地变更触觉提示装置10的结构、制造方法、驱动方法、使用方法等。
[0174] 例如，在第一实施方式和示例中，描述了包括在X轴方向上延伸的X电极12和在Y轴 方向上延伸的Y电极13的结构，但是也可W采用仅包括在一个方向上延伸的电极的结构。
[0175] 本发明可用于提示触觉的触觉提示装置及包括该触觉提示装置的诸如触摸面板、 视觉障碍者用终端等的电子设备、W及触觉提示装置的驱动方法。
[0176] 本文列举的所有示例和条件语言旨在用于教导的目的，W帮助阅读者理解本发明 的原理W及本发明人促进进一步发展现有技术的概念，并且应当被解释为不限于运些具体 列举的示例和的条件，说明书中的运些示例的结构不设及表示本发明的优点和缺点。虽然 本发明的实施方式已进行了详细描述，但应该理解的是，在不背离本发明的精神和范围的 情况下能够对其进行各种变更、替换和变型。
【主权项】
1. 一种触觉提示装置，包括： 面板，所述面板包括支撑基板、形成在所述支撑基板上的电极、以及覆盖所述电极的绝 缘层；以及 驱动所述面板的驱动单元， 其中，通过由所述驱动单元对所述电极施加电压，基于在所述电极和操作者之间产生 的静电力，对所述操作者提示触觉， 其中，所述绝缘层的接触所述操作者的接触面具有预定范围的表面粗糙度Ra，以及 其中，施加于所述电极的电压是与所述接触面的表面粗糙度Ra相对应的电压。2. 根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中， 所述电极是形成在所述支撑基板上并沿预定方向延伸的多个电极，所述绝缘层覆盖所 述多个电极； 其中，施加在与对所述操作者提示触觉的区域相对应的电极上的电压是与所述接触面 的表面粗糙度Ra相对应的电压。3. 根据权利要求1或2所述的触觉提示装置， 其中，在所述表面粗糙度Ra与在所述表面粗糙度Ra下所述操作者能够感知触觉的检测 阈值电压之间具有相关性，以及 其中，施加于所述电极的电压是等于或大于与所述接触面的表面粗糙度Ra相对应的所 述检测阈值电压的电压。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的触觉提示装置，其中，所述绝缘层具有如下结构： 将具有使所述接触面具有所述预定范围的表面粗糙度Ra的尺寸的粒子分散于绝缘材料中。5. 根据权利要求1至3中任一项所述的触觉提示装置， 其中，所述绝缘层由覆盖所述多个电极的下绝缘层、以及覆盖所述下绝缘层的上绝缘 层构成，以及 其中，所述上绝缘层具有如下的结构：将具有使所述接触面具有所述预定范围的表面 粗糙度Ra的尺寸的粒子分散于绝缘材料中。6. 根据权利要求4所述的触觉提示装置， 其中，所述绝缘层是对可见光具有反射防止功能的防眩层。7. 根据权利要求5所述的触觉提示装置，其中，所述上绝缘层是对可见光具有反射防止 功能的防眩层。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的触觉提示装置，其中，所述预定范围是所述表面 粗糙度Ra大于0. Ο?μπι且小于0.8μηι的范围。9. 根据权利要求1至7中任一项所述的触觉提示装置，其中，所述预定范围是所述表面 粗糙度Ra大于0.03μηι且小于0.8μηι的范围。10. 根据权利要求1至7中任一项所述的触觉提示装置，其中，所述表面粗糙度Ra的所述 预定范围是比由于所述接触面与所述操作者的手指之间的接触面积相对变大使得所述操 作者的手指黏着于所述接触面的状态更粗糙、并且比所述操作者的手指随所述接触面的凹 凸而发生变形的状态更精细的范围。11. 一种触觉提示装置，包括： 面板，所述面板包括支撑基板、形成在所述支撑基板上的电极、以及覆盖所述电极的绝 缘层；以及 驱动所述面板的驱动单元， 其中，通过由所述驱动单元对所述电极施加电压，基于在所述电极和操作者之间产生 的静电力，对所述操作者提示触觉， 其中，在所述绝缘层的接触所述操作者的接触面的表面粗糙度Ra与所述操作者能够感 知触觉的检测阈值电压之间具有相关性，以及 其中，所述接触面具有检测阈值电压比表面粗糙度Ra为Ο.ΟΟμπι时的检测阈值电压低的 表面粗糙度Ra。12. -种电子设备，包括在触摸面板式显示设备的正面或背面上的根据权利要求1至11 中任一项所述的触觉提示装置。13. 根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述触摸面板是光学式触摸面板。14. 一种触觉提示装置的驱动方法，所述触觉提示装置包括： 面板，所述面板包括支撑基板、形成在所述支撑基板上的电极、以及覆盖所述电极的绝 缘层；以及 驱动所述面板的驱动单元， 通过使用所述驱动单元对所述电极施加电压，基于在所述电极与操作者之间产生的静 电力，对所述操作者提示触觉， 所述方法包括： 所述绝缘层的接触所述操作者的接触面的表面粗糙度Ra设定为预定范围，以及 所述驱动单元执行： 对所述电极施加与所述接触面的表面粗糙度Ra相对应的电压。15. 根据权利要求14所述的方法， 其中，所述电极是形成在所述支撑基板上并沿预定方向延伸的多个电极，所述绝缘层 覆盖所述多个电极； 其中，所述驱动单元执行： 指定与对所述操作者提示触觉的区域相对应的电极；以及 对所指定的电极施加与所述接触面的表面粗糙度Ra相对应的电压。16. 根据权利要求14或15所述的方法， 其中，在所述表面粗糙度Ra与在所述表面粗糙度Ra下所述操作者能够感知触觉的检测 阈值电压之间具有相关性，以及 其中，所述驱动单元对所指定的电极施加等于或大于与所述接触面的表面粗糙度Ra相 对应的检测阈值电压的电压。17. 根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述预定范围是所述表面粗糙度 Ra大于0. Ο?μπι且小于0.8μηι的范围。18. 根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述预定范围是所述表面粗糙度 Ra大于0.03μηι且小于0.8μηι的范围。19. 根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述表面粗糙度Ra的所述预定范 围是比由于所述接触面与所述操作者的手指之间的接触面积相对变大使得所述操作者的 手指黏着于所述接触面的状态更粗糙、并且比所述操作者的手指随所述接触面的凹凸而发 生变形的状态更精细的范围。
【文档编号】G06F3/0488GK106020576SQ201610179818
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】芳贺浩史, 杉本大辅
【申请人】Nlt科技股份有限公司