CN107885321B - 触觉提示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了触觉提示装置及其控制方法，触觉提示装置的电路配置为，将至少部分地包含在对象区域中的第一电极连接到一个AC电压信号源，将至少部分地包含在对象区域中的第二电极连接到另一AC电压信号源从而在对象区域中提示触觉；以及在从一帧向下一帧的转换中，使包括第一电极的多个第一电极和包括第二电极的多个第二电极中的各电极成为悬空状态，随后将多个第一电极和多个第二电极中的各电极连接到电压信号源。悬空状态的保持时间设定为比第一时段短，使得对象区域外提示的不需要的触觉比第一时段中对象区域外提示的不需要的触觉弱。

Description

触觉提示装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及通过静电力向人体提示触觉的技术。

背景技术

本发明的背景是能够通过静电力的振动提示触觉并且能够在选定局部区域中提示触觉的触觉提示技术。JP 2015-97076A公开了在触摸面板上有效地提示触觉(纹理感)并且使使用者不看手仅通过触觉也可进行操作的触觉提示装置等。具体而言，触觉提示装置包括：支承基板；相互平行并在支承基板上延伸的多个X电极和Y电极；以及驱动电路。该驱动电路对各X电极中的与从外部输入的对象区域相对应的X电极施加第一频率的电压信号，对Y电极中的与对象区域相对应的Y电极施加第二频率的电压信号，并基于第一频率和第二频率之差的绝对值在对象区域中产生电拍振(摘要)。

当使用者用手指触摸对象区域的表面时，在皮肤和对象区域的表面之间产生由拍振引起的静电力，使用者将该静电力感知为纹理感。

发明内容

需要的是，如上所述的触觉提示装置仅在对象区域中提示触觉，在对象区域外不提示触觉。但是，本发明人通过研究发现，有时在对象区域外提示不需要的触觉。因此，需要减小对象区域外的不需要的触觉的技术。

本发明的一个方面是触觉提示装置，其包括：支承基板；多个第一电极，所述多个第一电极相互绝缘并设置在所述支承基板上；多个第二电极，所述多个第二电极相互绝缘并且还与所述多个第一电极绝缘并设置在所述支承基板上；以及电极驱动电路，所述电极驱动电路配置为驱动所述多个第一电极和所述多个第二电极。所述电极驱动电路配置为，将所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极连接到从包括两个不同的AC电压信号源和基准电压信号源的多个电压信号源中选择的一个电压信号源。所述电极驱动电路配置为，将所述多个第一电极中至少部分地包含在对象区域中的第一电极连接到AC电压信号源，将所述多个第二电极中至少部分地包含在所述对象区域中的第二电极连接到另一AC电压信号源从而在所述对象区域中提示触觉。所述电极驱动电路设置为，在从一触觉提示帧向下一个触觉提示帧的转换中，使所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极成为悬空状态，随后将所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极连接到从所述多个电压信号源选择的一个电压信号源。所述悬空状态的保持时间设定为比第一时段短的时段，使得所述对象区域外提示的不需要的触觉比第一时段中所述对象区域外提示的不需要的触觉弱。

本发明的一方面实现了减小在触觉提示装置中被选择成提示纹理感的对象区域外的不需要的触觉。

可理解的是，本发明的前面的概述和下面的详述是示例性和说明性的，而不旨在限定本发明。

附图说明

图1示意性示出根据实施方式的触觉提示装置的结构示例；

图2示意性示出根据实施方式的触觉面板的结构示例；

图3示意性示出根据实施方式的电极驱动电路的结构；

图4示出根据实施方式的对选择的对象区域供给特定的AC电压信号以提示纹理感的区域(电极)；

图5是根据实施方式的基于逐帧来提示触觉的触觉提示装置的操作的流程图；

图6示意性示出根据实施方式的N帧和N+1帧之间的对象区域的变化的示例；

图7示意性示出根据实施方式的特定区域中的状态的变化；

图8A示出根据实施方式的死区时间Td和不需要的纹理感(不需要的触觉)的强度之间的关系的测量结果；

图8B示出根据实施方式的死区时间Td和不需要的纹理感(不需要的触觉)的强度之间的关系的测量结果；以及

图9示意性示出根据实施方式的对单信号区域中的切换元件的控制信号和电极的电压之间的关系。

具体实施方式

下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行说明。应该注意的是，本实施方式仅是用于实施本发明的一示例，而不用于限制本发明的技术范围。在各图中相同的要素由相同的附图标记表示。

下文公开的触觉提示装置以较短的死区时间驱动电极。死区时间用于将电极保持在悬空状态。这种结构减小了在用于提示触觉的对象区域外产生的不需要的触觉。

触觉提示装置的结构

图1示意性示出触觉提示装置的结构示例。触觉提示装置100包括触觉面板105、电极驱动电路106以及控制器107。触觉面板105包括支承基板101，并还包括排列在支承基板101上的X电极X0至Xm及Y电极Y0至Yn。m和n是根据设计确定的自然数。X电极是第一电极，Y电极是第二电极。

X电极X0至Xm平行于矩形支承基板101的一边延伸，并相互平行地配置。X电极X0至Xm相互绝缘。Y电极Y0至Yn平行于支承基板101的另一边延伸，并相互平行地配置。Y电极Y0至Yn相互绝缘。各X电极X0至Xm与Y电极Y0至Yn交叉。Y电极Y0至Yn在交叉部通过绝缘膜与X电极X0至Xm绝缘。

在图1的示例中，X电极X0至Xm平行于支承基板101的长边，并沿图的左右方向延伸。Y电极Y0至Yn平行于支承基板101的短边并沿图的上下方向延伸。X电极与Y电极垂直。X电极X0至Xm不一定必须相互平行或平行于支承基板101的一边。Y电极Y0至Yn也不一定必须相互平行或平行于支承基板101的一边。各X电极不需要与Y电极垂直。

支承基板101的形状取决于设计，不需要是矩形。例如，支承基板101的形状可以是具有多于四角的多边形，或者支承基板101的边可以弯曲。电极的形状取决于设计。例如，电极可通过用窄的连接部将具有给定形状(例如，菱形)的多个宽单元连成串而形成或成形为带状。电极形状的一示例将在下面参照图2进行说明。

X电极X0至Xm和Y电极Y0至Yn与电极驱动电路106连接。电极驱动电路106将特定的电压信号施加于X电极X0至Xm和Y电极Y0至Yn中的各电极。电极驱动电路106通过控制信号线与控制器107连接。下面参照图3详细说明电极驱动电路106的结构。

控制器107基于从外部(例如，用于控制触觉提示装置100的操作的处理器)输入的关于要提示纹理感的对象区域的信息，控制电极驱动电路106。

控制器107例如包括处理器、内存、存储器以及与外部的接口。这些部件通过内部配线彼此相互连接。处理器按照存储于内存中程序来操作，以实现预定的功能。处理器所执行的程序以及处理器参照的数据可从存储器下载到内存。控制器107还可包括除处理器以外的用于实现预定功能的逻辑电路，或者控制器107可包括用于实现预定功能的逻辑电路来取代处理器。

这种结构使触觉提示装置100能够在选择的对象区域中提示纹理感(触觉)。通常，纹理感由于物体表面上的微细的粗糙而产生。例如，当用手指划过布、纸、干性鳞状皮肤以及玻璃等物体的表面时，可感觉到纹理感的差异。

图2示意性示出触觉面板105的结构示例。各X电极X0至Xm具有的形状使得多个菱形单元通过连接部连接成串。即，X电极通过将左右相邻的菱形单元经由连接部电连接而形成，并沿左右方向延伸。同样地，各Y电极Y0至Yn具有的形状使得多个菱形单元通过连接部连接成串。即，Y电极通过将上下相邻的菱形单元经由连接部电连接而形成并沿上下方向延伸。

当垂直观察支承基板101时，X电极X0至Xm的菱形单元的连接部和Y电极Y0至Yn的菱形单元的连接部相互重叠，并且在其之间设置有绝缘膜。X电极X0至Xm的菱形单元的主要部分不与Y电极Y0至Yn的菱形单元的主要部分重叠。即，X电极的菱形单元的主要部分和Y电极的菱形单元的主要部分排列在同一面上。

图3示意性示出电极驱动电路106的结构。电极驱动电路106包括X电极驱动电路161和Y电极驱动电路162。X电极驱动电路161包括第一AC电压信号源110、多个与X电极连接的输出端子111、及分别与各输出端子111连接的多个开关电路112。一个输出端子111与一个或多个X电极连接。各开关电路112包括用于将输出端子111连接到第一AC电压信号源110的开关元件113及用于将输出端子111连接到地的开关元件114。

开关元件113和114响应于来自控制器107的控制信号而成为导通状态或断开状态。控制器107发送控制信号以使各开关元件113和114成为导通状态或断开状态，以与从外部输入的信息相对应来指示对象区域。

控制器107和各开关电路112通过用于从控制器107发送控制信号给开关元件113的控制信号线115和用于从控制器107发送控制信号给开关元件114的控制信号线116连接。当开关元件113导通时，X电极连接到第一AC电压信号源110，并供给有AC电压信号。当开关元件114导通时，X电极接地。

Y电极驱动电路162包括第二AC电压信号源120、与Y电极连接的多个输出端子121、以及多个与输出端子121连接的开关电路122。一个输出端子121与一个或多个Y电极连接。各开关电路122包括用于将输出端子121连接到第二AC电压信号源120的开关元件123、以及用于将输出端子121接地的开关元件124。

开关元件123和124响应于来自控制器107的控制信号成为导通状态或断开状态。控制器107发送控制信号以使各开关元件123和124成为导通状态或断开状态，以与从外部输入的信息相对应来指示对象区域。

控制器107和各开关电路122通过用于从控制器107发送控制信号给开关元件123的控制信号线125和用于从控制器107发送控制信号给开关元件124的控制信号线126连接。当开关元件123导通时，Y电极连接到第二AC电压信号源120并供应有AC电压信号。当开关元件124导通时，Y电极接地。

将如下所述，第一AC电压信号源110和第二AC电压信号源120具有不同的频率。例如，第一AC电压信号源110的频率f1和第二AC电压信号源120的频率f2均大于500Hz，并且频率之差大于或等于10Hz且小于或等于1000Hz。频率f1的AC电压信号和频率f2的AC电压信号中的仅一个AC电压信号不提示纹理感，而由频率f1和f2产生的拍振满足提示纹理感的条件。

在上述例中，在各开关元件114和124中，其中一个节点接地。但是，该节点的连接点不限于接地。例如，该节点可连接到供给0V以外的电压的DC电压信号源或第三AC电压信号源。

来自第三AC电压信号源的AC电压信号自身不提示纹理感或者即使随着第一AC电压信号或第二AC电压信号产生拍振也不提示纹理感。这些接地电压或0V的DC电压信号源、非0V的DC电压信号源、以及第三AC电压信号源称作基准电压信号源。在下文中，基准电压信号源设为接地。

第一AC电压信号源110和第二AC电压信号源120的频率和/或振幅可在触觉提示帧内或触觉提示帧之间变化。第一AC电压信号源110和第二AC电压信号源120的除频率以外的参数的值可以是不同的。第一AC电压信号源110和第二AC电压信号源120的相位可以不同。例如，第一AC电压信号源110和第二AC电压信号源120可具有相同的频率和相反的相位。电极驱动电路106可由一个或多个芯片或模块构成。例如，X电极驱动电路161和Y电极驱动电路162可安装在不同的芯片或单个芯片上。

触觉提示装置的操作

参照图4，说明触觉提示装置100在对象区域中提示纹理感的操作的概略。图4示出对选择的对象区域205提示纹理感的情况下供给有特定的AC电压信号的区域(电极)。在图4的示例中，X电极Xa至Xl和Y电极Ya至Yl配置在支承基板101上。

在图4的示例中，对象区域205是X电极Xd至Xh与Y电极Yd至Yh交叉的区域。当沿垂直于支承基板101的面的方向观察时，X电极Xd至Xh和Y电极Yd至Yh与对象区域205重叠。控制器107基于从外部提供的关于对象区域205的信息，将控制信号提供给电极驱动电路106。电极驱动电路106根据来自控制器107的控制信号，驱动电极。

在图4的示例中，电极驱动电路106通过第一AC电压信号源110将第一AC电压信号施加于X电极Xd至Xh。电极驱动电路106通过第二AC电压信号源120将第二AC电压信号施加于Y电极Yd至Yh。例如，第一AC电压信号的频率f1是1000Hz，第二AC电压信号的频率f2是1240Hz。电极驱动电路106将其他的X电极和Y电极接地。

在对象区域205中，被供应具有频率f1的AC电压信号的X电极和被供应具有频率f2的AC电压信号的Y电极彼此相邻。因此，产生频率|f1-f2|(例如，240Hz)的电拍振。该拍振对人体的接触部、典型的是手指提供纹理感。

使用者仅在对象区域205中感知纹理感，在对象区域205以外不感知纹理感。在图4的示例中，X电极Xd至Xh和Y电极Yd至Yh的一部分被包含在对象区域205中，其他部分延伸到对象区域205外。因此，在对象区域205外的区域中，对X电极Xd至Xh或Y电极Yd至Yh施加用于提示纹理感的AC电压信号。

具体而言，在与对象区域205相邻的区域201A和201B中，仅Y电极Yd至Yh被供给具有频率f2的AC电压信号，X电极接地。在与对象区域205相邻的区域203A和203B中，仅X电极Xd至Xh被供给具有频率f1的AC电压信号，Y电极接地。将仅X电极或Y电极被供给用于提示纹理感的AC电压信号的这样的区域称作单信号区域。

人的手指响应于特定频率范围内的静电力的振动，感知纹理感。因此，电极驱动电路106将具有以下这样的频率的信号施加于相关电极，在该频率下，人的感觉器官自身难以感知振动。在单信号区域中，产生以施加于电极的AC电压信号的频率的2倍的频率振动的静电力。电极驱动电路106还将具有另一频率的信号施加于相关电极，以产生容易感知的两个AC电压信号的振动。例如，频率f1和f2大于500Hz，差频|f1-f2|在10Hz至1000Hz的范围。

以这种方式，电极驱动电路106将具有特定范围内的频率的AC电压信号施加于对象区域中包括的X电极和Y电极，以仅在对象区域中提示纹理感。如上所述，对于其它的X电极和Y电极，电极驱动电路106可以施加特定的DC电压或不提示纹理感的AC电压，而不接地。

触觉提示装置100可通过改变施加AC电压信号的电极来改变对象区域的位置和形状。例如，触觉提示装置100可如动画那样使对象区域连续地移动。

例如，如果支承基板101、X电极Xa至Xl及Y电极Ya至Yl是透明的，则触觉面板105可叠置在视觉显示器上进行使用。例如，支承基板101可由玻璃或树脂形成，电极可由ITO(氧化铟锡)形成。触觉提示装置100可提示与通过视觉显示器显示的图像相关联的触觉。触觉提示装置不需要与视觉显示器组合。例如，触觉提示装置100可以是提示触觉而不显示图像的平板装置。

触觉提示装置100在每帧(触觉提示帧)中提示触觉，并逐帧更新对象区域。例如，触觉提示装置100逐帧改变对象区域，并在一个帧内维持对象区域。触觉提示装置100可以无论对象区域是否变化，均以特定周期改变帧。下一帧中要被更新的对象区域可以与上一帧的对象区域相同或不同。

图5是基于逐帧来提示触觉的触觉提示装置100的操作的流程图。在第N帧(称作N帧，N是自然数)的对象区域上提示触觉的期间，控制器107接收关于下一帧即N+1帧的对象区域的信息(S101)。电极驱动电路106按照来自控制器107的指示，使开关电路112和122的所有开关元件113、114、123、124断开。所有的X电极和Y电极成为悬空状态(S102)。

电极驱动电路106维持所有的开关元件113、114、123和124断开，从而将所有的电极的悬空状态维持预定的时间段(S103)。因此，AC电压信号源短路接地(基准电压信号源)，以防止电路的损坏。本发明的特征在于维持悬空状态的时间段。该一点将在下面进行详细说明。

自从开关元件断开以来经过预定时间段时，控制器107对相关电极施加预定的信号(S104)。具体而言，控制器107将控制信号发送至用于至少部分地包括在N+1帧的对象区域中的X电极和Y电极的开关电路112和122。接收到控制信号的开关电路112使开关元件113成为导通状态。选择的X电极从第一AC电压信号源110被供给第一AC电压信号。

同样地，接收到控制信号的各开关电路122使开关元件123成为导通状态。选择的Y电极从第二AC电压信号源120被供给第二AC电压信号。

另外，控制器107将控制信号发送至用于从N+1帧的对象区域排除的X电极和Y电极的开关电路112和122。接收到控制信号的各开关电路112使开关元件114成为导通状态。选择的X电极接地。同样地，接收到控制信号的开关电路122使开关元件124成为导通状态。选择的Y电极接地。保持N+1帧的电极的状态，直至关于下一N+2帧的信息被输入到控制器107为止。

触觉提示装置100重复图5所示的处理，从而在多个帧中连续地提示触觉。如上所述，触觉提示装置100与对象区域的变化一起或独立地改变帧。触觉提示装置100可将X电极和Y电极分组。触觉提示装置100在从N帧向N+1帧的变化中，基于逐组来改变施加电压。

产生不需要的触觉的问题

期望触觉提示装置100仅在对象区域中提示纹理感，在对象区域外实质上不提示纹理感。将要施加于各电极的电压信号的频率设定在预定的范围内，从而能够在一帧内仅在对象区域中提示纹理感。

但是，本发明的发明人发现，在帧变化时，触觉提示装置100有时在单信号区域中提示不需要的纹理感(不需要的触觉)。当在一帧内维持电极的电压信号时，在单信号区域中不提示纹理感。但是，本发明的发明人发现，当帧变化到下一帧时，在单信号区域中提示不需要的纹理感。换言之，在对象区域外提示不需要的触觉，“触觉的局部化”发生故障。

参照图6说明不需要的纹理感的提示。图6示意性示出N帧和N+1帧之间的对象区域的变化的示例。N帧中的对象区域是区域215A，N+1帧中的对象区域是区域215B。对象区域从区域215A变化到区域215B。图6示出对象区域的移动的示例，对象区域215A和215B的轮廓相同，位置不同。区域217是N帧中的对象区域215A和N+1帧的对象区域215B之间的重叠区域。

在区域213A和213B中，N帧和N+1帧共同的X电极Xe至Xh被供给有第一AC电压信号，Y电极未被供给有第二AC电压信号。在区域211A和211B中，N帧和N+1帧共同的Y电极Ye至Yh被供给有第二AC电压信号，X电极未被供给第一AC电压信号。即，区域211A、211B、213A及213B在N帧和N+1帧二者中是单信号区域。

在发明人的研究中，区域211A、211B、213A和213B对接触手指提示不需要的纹理感。以下，对发明人所确定的不需要的纹理感的起因进行说明。以下参照图7说明区域211A和211B中的不需要的纹理感的起因，但同样的说明适用于区域213A和213B。

图7示意性示出区域211A或211B中的状态的变化。曲线501示意性示出从N帧向N+1帧的转换中施加于Y电极Ye至Yh的电压信号。状态A(503A)示出N帧中的开关电路122的状态以及触觉面板105和手指151的状态。状态B(503B)示出从N帧向N+1帧的转换的时段中开关电路122的状态以及触觉面板105和手指151的状态。状态C(503C)示出N+1帧中开关电路122的状态以及触觉面板105和手指151的状态。

在N帧中，对各Y电极Ye至Yh施加第二AC电压信号。如状态A(503A)所示，开关电路122的开关元件123将输出端子121连接到第二AC电压信号源120。开关元件124断开。在触觉面板105和手指151之间产生振动的静电力。如上所述，由于静电力的频率在预定范围外，因此手指151不感知纹理感。

在从N帧到N+1帧的转换时段(间隔)中，各Y电极Ye至Yh的电压恒定。如状态B(503B)所示，开关电路122的开关元件123和开关元件124断开，由此防止第二AC电压信号源120和地之间的短路。

当开关元件123和124断开时，Y电极Ye至Yh处于悬空状态。在本发明中，悬空状态的时间段称作死区时间。死区时间对应于帧之间的转换时间(间隔)。悬空状态下的电极的电压不是始终为0，而取决于电极成为悬空状态时的电压。在死区时间中，在触觉面板105和手指之间不产生振动的静电力。

在N+1帧中，对各Y电极Ye至Yh施加第二AC电压信号。如状态C(503C)所示，开关电路122的开关元件123将输出端子121连接到第二AC电压信号源120。开关元件124断开。在触觉面板105和手指151之间产生振动的静电力。如上所述，由于静电力的频率在预定的范围外，因此手指151不感知纹理感。

作为研究的结果，本发明的发明人确定，包括死区时间的从一个帧到下一帧的转换中的静电力的变化使使用者感知不需要的纹理感。即使是在帧内不产生纹理感的频率下，振动的静电力的中断也使人感知不需要的纹理感。

如果电极不具有悬空状态，则在单信号区域中不产生纹理感。该情况下，对单信号区域连续地施加AC电压信号，振动的频谱集中于AC电压信号的频率的2倍(例如，2000Hz)。由于2000Hz的频率不被人体感知，因此不产生纹理感。由于由悬空状态引起的静电力振动的中断，在单信号区域中产生的振动的频谱从AC电压信号的频率的2倍广泛地分布，甚至达到可被人体良好地感知的10Hz至1000Hz的范围。这被认为是在单信号区域中提示纹理感的原因。

对减小不需要的触觉的控制

本发明的发明人新发现了通过减小死区时间来减小对象区域外的不需要的纹理感的技术。死区时间是防止开关电路的短路所必须的。因此，要求设定使不需要的纹理感最小化但防止开关电路的短路的死区时间。

本发明的发明人对三个被实验者进行了主观评估实验，并评估了死区时间Td和不需要的纹理感(不需要的触觉)的强度之间的关系。图8A和图8B示出测量结果。在测量中使用了具有图2中所示的结构的触觉面板105。图8A中的曲线和图8B中的表示出相同的测量结果。

被实验者主观评估了不需要的触觉的强度。关于不需要的触觉强度指标，越大的值表示越强的不需要的触觉强度。在图8A和8B中，最强的不需要的触觉的指标值是4，最弱的不需要的触觉的指标值是1。不需要的触觉强度指标值1表示基本上没有感知不需要的触觉。虽然图未示，但本发明的发明人进行了在5ms至100ms的死区时间中的对不需要的触觉强度的主观评估实验。在死区时间的该范围内，所有的被实验者将不需要的触觉强度指标评估为4。

如从图8A和图8B所示的实验结果可知，每个被实验者在比特定时段Tdth1长的死区时间中感知不需要的触觉的特定水平(指标值4)，并在该特定时间段Tdth1的死区时间中感知不需要的触觉的强度下降。具体而言，被实验者A、被实验者B以及被实验者C分别在比1.5ms、2.5ms、3.5ms长的死区时间中感知一定水平(指标值4)的不需要的触觉。另外，被实验者A、被实验者B以及被实验者C分别在1.0ms、1.5ms、2.5ms的死区时间中感知不需要的触觉强度的下降。

另外，所有的被实验者在死区时间减小到该特定时段以后，随着死区时间的缩短，感知到不需要的触觉强度的下降。即，被实验者所感知的不需要的触觉强度随着死区时间的缩短而下降(并且从不增大)。例如，被实验者B的不需要的触觉强度在死区时间减小到1.0ms之后，从3下降到2，从2下降到1。

即，触觉提示装置100的特性在于，在比特定时段(阈值Tdth1)长的范围的死区时间中，提示大致均等的不需要的触觉强度F1，并在小于或等于该特定时段Tdth1的范围的死区时间中，提示比不需要的触觉强度F1低的不需要的触觉强度。因此，通过按照触觉提示装置100的这样的装置特性，将电极驱动电路106的死区时间Td设定在大于0且小于或等于Tdth1的范围内的时段，可有效地减小不需要的触觉强度。

电极驱动电路106在大于0且小于或等于Tdth1的范围内设定的时间段(死区时间Td)中将电极维持在悬空状态。电极驱动电路106使与电极连接的两个开关元件断开，在死区时间Td经过之后，使其中一个开关元件成为导通状态。

如上所述，通过将用于将电极维持于悬空状态的死区时间Td设定为小于或等于值Tdth1的时间段，能够有效地减小不需要的触觉，其中，该值Tdth1是根据触觉提示装置100的装置特性确定的并且是用于更弱的不需要的触觉的阈值。死区时间Td下的不需要的触觉比大于时间段Tdth1的任意的时间段(第一时段)的死区时间中的不需要的触觉弱。

如从图8A和8B所示的实验结果可知，没有被实验者在小于或等于该特定时段的死区时间中感知到不需要的触觉。具体而言，被实验者A、被实验者B、被实验者C分别在小于或等于0.4ms、0.3ms、1.0ms的死区时间中未感知到不需要的触觉(指标值1)。

即，触觉提示装置100具有在小于或等于特定时段Tdth2的范围内的死区时间中，不提示不需要的触觉的特性。因此，通过按照触觉提示装置100的这种装置特性，将电极驱动电路106的死区时间Td设定为在大于0且小于或等于Tdth2的范围内的时段，能够有效地防止不需要的触觉的产生。

例如，在触觉提示装置100的设计中，如上述的评估实验，设计者通过对样品装置的测量，确定不需要的触觉强度和死区时间之间的关系。设计者根据测量结果，确定不需要的触觉开始变弱的死区时间Tdth1或未提示不需要的触觉的死区时间Tdth2。设计者从防止电极驱动电路106短路以及不需要的触觉的观点出发，将死区时间确定为在比0长且小于或等于Tdth1或Tdth2的范围内的时段。

如上所述，被实验者A、被实验者B以及被实验者C分别在1.0ms、1.5ms、2.5ms的死区时间中，感知不需要的触觉强度的下降。即，在死区时间Td在小于或等于1.0ms的范围的情况下，所有的被实验者感知不需要的触觉强度的下降。从触觉提示的观点来看，该时段被认为比通常预期的短。通过将电极驱动电路106的死区时间Td设定在大于0且小于或等于1.0ms的范围内的这样的短时段，能够可靠地减小不需要的触觉强度。

另外，被实验者A、被实验者B、被实验者C分别在小于或等于0.4ms、0.3ms以及1.0ms的死区时间中，没有感知到不需要的触觉。即，没有被实验者在小于或等于0.3ms的死区时间中，感知到不需要的触觉。通过将电极驱动电路106的死区时间Td设定为在大于0且小于或等于0.3ms的范围内的时段，能够更可靠地防止不需要的触觉的产生。

控制器107控制电极驱动电路106，使得死区时间Td将为预设时段或者电极将在该预设时段期间处于悬空状态。参照图9对由控制器107执行的对电极驱动电路106的控制进行说明。图9示意性示出单信号区域中对开关元件(开关元件113、114、123或124)的控制信号和电极的电压之间的关系。

对于开关元件，根据规格，确定断开时间Toff和接通时间Ton。断开时间是开关元件在导通状态下接收控制信号之后成为断开状态所需的转换时间。接通时间是开关元件在断开状态下接收控制信号之后成为导通状态所需的转换时间。

在图9的示例中，开关元件的控制信号的极性通常断开。当控制信号为低电平时，开关元件断开，当控制信号为高电平时，开关元件导通。

控制器107将控制信号从高电平变更到低电平，以及之后将控制信号维持在低电平达预设的死区时间设定时段Tset。控制器107将控制信号从高电平变为低电平以来，当经过死区时间设定时段Tset时，控制器107将控制信号从低电平变为高电平。

开关元件在当自控制信号的下降沿以来经过断开时段Toff时，从导通状态变化到断开状态。因此，电极在自控制信号的下降沿以来经过断开时段Toff时，从施加有AC电压信号的状态变化到悬空状态。

开关元件在自控制信号的上升沿以来经过接通时段Ton时，从断开状态变化到导通状态。因此，电极在自控制信号的上升沿以来经过接通时间Ton时，从悬空状态变化到施加有AC电压信号的状态。

死区时间设定时段Tset、死区时间Td、断开时段Toff以及接通时段Ton满足以下的关系。

Tset＝Td+Toff－Ton

断开时段Toff和接通时段Ton根据电极驱动电路106的规格来确定。设计者将死区时间Td确定为在开关电路中不发生短路并且对象区域外的不需要的纹理感有效地降低的范围内的时段。设计者根据所确定的死区时间Td、断开时段Toff以及接通时段Ton按照上式确定死区时间设定时段Tset。死区时间设定时段Tset对所有的开关电路可以为公共的，或者在开关电路之间是不同的。

本发明不限于上述的实施方式，而包括各种变型。为了更好地理解本发明，对上述的实施方式进行详细说明，上述实施方式不限于包括上述的所有的结构的实施方式。一个实施方式的结构的一部分可被另一个实施方式的结构的一部分替换；一个实施方式的结构可并入另一个实施方式的结构。各实施方式的结构的一部分可被添加、删除或被不同的结构的一部分替换。

Claims (10)

1.一种触觉提示装置，包括：

支承基板；

多个第一电极，所述多个第一电极相互绝缘并设置在所述支承基板上；

多个第二电极，所述多个第二电极相互绝缘并且还与所述多个第一电极绝缘并设置在所述支承基板上；以及

电极驱动电路，所述电极驱动电路配置为驱动所述多个第一电极和所述多个第二电极，

其中，所述电极驱动电路配置为：

将所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极连接到从包括两个不同的AC电压信号源和基准电压信号源的多个电压信号源中选择的一个电压信号源；

将所述多个第一电极中至少部分地包含在对象区域中的第一电极连接到一个AC电压信号源，并将所述多个第二电极中至少部分地包含在所述对象区域中的第二电极连接到另一AC电压信号源，从而在所述对象区域中提示触觉，以及

在从一触觉提示帧向下一触觉提示帧的转换中，使所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极成为悬空状态，随后将所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极连接到从所述多个电压信号源中选择的一个电压信号源，以及

其中，将所述悬空状态的保持时间设定为比第一时段短的时段，使得在所述悬空状态的保持时间中所述对象区域外提示的不需要的触觉比所述第一时段中所述对象区域外提示的不需要的触觉弱。

2.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述悬空状态的所述保持时间设定为在所述对象区域外不提示不需要的触觉的时段。

3.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述悬空状态的所述保持时间设定在大于0且小于或等于1.0ms的范围内的时段。

4.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述悬空状态的所述保持时间设定在大于0且小于或等于0.3ms的范围内的时段。

5.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述两个不同的AC电压信号源被配置为输出具有相互不同的频率的AC电压信号。

6.一种控制触觉提示装置的方法，其中，

所述触觉提示装置包括：

支承基板；

多个第一电极，所述多个第一电极相互绝缘并设置在所述支承基板上；以及

多个第二电极，所述多个第二电极相互绝缘并且还与所述多个第一电极绝缘并设置在所述支承基板上，

所述方法包括：

将所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极连接到从包括两个不同的AC电压信号源和基准电压信号源的多个电压信号源中选择的一个电压信号源，

将所述多个第一电极中至少部分地包含在对象区域中的第一电极连接到一个AC电压信号源，并将所述多个第二电极中至少部分地包含在所述对象区域中的第二电极连接到另一AC电压信号源，从而在所述对象区域内提示触觉，以及

在从一触觉提示帧向下一触觉提示帧的转换中，使所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极成为悬空状态，随后将所述多个第一电极和所述多个第二电极中的各电极连接到从所述多个电压信号源中选择的一个电压信号源，

其中，将所述悬空状态的保持时间设定为比第一时段短的时段，使得在所述悬空状态的保持时间中所述对象区域外提示的不需要的触觉比所述第一时段中所述对象区域外提示的不需要的触觉弱。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述悬空状态的所述保持时间设定为在所述对象区域外不提示不需要的触觉的时段。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述悬空状态的所述保持时间设定在大于0且小于或等于1.0ms的范围内的时段。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述悬空状态的所述保持时间设定在大于0且小于或等于0.3ms的范围内的时段。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述两个不同的AC电压信号源配置为输出具有相互不同的频率的AC电压信号。

Images