CN107977140A - 触觉提示装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及触觉提示装置及控制方法。本发明提供能够进行接触位置的检测而不使触觉中断的触觉提示装置及用于触觉提示装置的控制方法。触觉提示装置包括：接触面；多个电极，所述多个电极沿接触面设置；第一控制单元，所述第一控制单元控制电极的操作以检测物体向接触面的接触或接近；第二控制单元，所述第二控制单元控制电极的操作以对接触面提示触觉；以及第三控制单元，所述第三控制单元使所述多个电极中的一部分电极被第一控制单元控制，并将由第一控制单元控制的电极依次改变为所述多个电极中的另一电极，并使由第一控制单元控制的电极以外的电极被第二控制单元控制。

Description

触觉提示装置及控制方法
技术领域
本发明涉及在检测对接触面的接触的同时在接触面上提示触觉的触觉提示装置及用于控制触觉提示装置的控制方法。
背景技术
使用静电力对触摸面板的表面提示触觉的技术已经被开发出。触觉的提示是指产生当使用者接触使用者可接触的物体的表面时可感知为触觉的纹理感。例如，在对触摸面板的表面上的特定位置提示触觉的情况下，与触摸面板的表面接触的使用者可使用触觉获知表面上的该特定位置。在PCT国际公布No.2014/002405和美国专利申请公布No.2013/0307789中，公开了分别对触摸面板的表面提示触觉的触觉提示装置。
包括触摸面板的触觉提示装置需要具有检测触摸面板的表面上的接触位置的功能以及对触摸面板的表面提示触觉的功能。在PCT国际公布No.2014/002405中公开的触觉提示装置中，多个电极设置成平面状，在某一时间段中，将用于检测接触位置的电压供应给所述多个电极，在另一时间段中，将用于提示触觉的电压供应给所述多个电极。
因此，触觉提示装置在该某一时间段期间为了检测接触位置而操作，并在该另一时间段期间为了提示触觉而操作。检测触摸面板的表面上的接触位置的功能和对触摸面板的表面提示触觉的功能在时间上交替地实现。
发明内容
本发明要解决的问题
在PCT国际公布No.2014/002405中公开的触觉提示装置中，在触觉提示装置操作以检测触摸面板的表面上的接触位置的时间段中，不能向触摸面板的表面提示触觉。因此，存在有在触觉提示装置的使用过程中使用者感知的触觉中断的问题。
本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的是提供能够进行接触位置的检测而不使触觉中断的触觉提示装置及用于控制该触觉提示装置的控制方法。
用于解决问题的手段
根据本发明的一个方面的触觉提示装置，其包括：接触面；多个电极，所述多个电极沿所述接触面设置；第一控制单元，所述第一控制单元控制所述电极的操作以检测物体向所述接触面的接触或接近；第二控制单元，所述第二控制单元控制所述电极的操作以对所述接触面提示触觉；以及第三控制单元，所述第三控制单元使所述多个电极中的一部分电极被所述第一控制单元控制，并将由所述第一控制单元控制的电极依次改变为所述多个电极中的另一电极，并使由所述第一控制单元控制的电极以外的电极被所述第二控制单元控制。
在根据本发明的触觉提示装置中，沿接触面设置多个电极。一部分电极用于检测物体向接触面的接触或接近，其它电极用于向接触面提示触觉。用于检测物体向接触面的接触或接近的电极被依次改变。各电极用于在特定的时间检测物体的接触或接近，并用于在其它的时间提示触觉。
发明效果
根据本发明，触觉提示装置具有能够同时进行触觉的提示和接触位置的检测并且不会发生在触觉提示装置的使用过程中使用者感知的触觉的中断等的优良效果。
附图说明
图1是示出触觉提示装置的外观的示例的立体示意图；
图2是示出触觉提示装置的内部功能结构的示例的框图；
图3是示出根据实施方式1的触觉面板及触觉面板驱动单元的内部结构的框图；
图4是示出根据实施方式1的X电极驱动电路的内部结构的电路示意图；
图5是示出根据实施方式1的Y电极驱动电路的内部结构的电路示意图；
图6是示出根据实施方式1的触摸面板驱动电路的内部结构的电路示意图；
图7是示出根据实施方式1的各电极的操作的示例的时序图；
图8是示出根据实施方式1的各电极的操作的另一示例的时序图；
图9是示出用于说明的触觉面板的模型的俯视示意图；
图10A至图10D是示出使用者的手指触摸接触面的接触部分与X电极之间的位置关系的示意图；
图11是示出时间与接触部分及X电极的位置之间的关系的示意图；
图12是示出手指上产生的静电力的变化的特性图；
图13是示出在图9所示的触觉面板的模型中离散地改变为了检测接触而控制的X电极的位置的情况下，时间与接触部分及X电极的位置之间的关系的示意图；
图14是示出根据实施方式2的触摸面板驱动电路的内部结构的电路示意图；
图15是示出根据实施方式3的触觉面板及触觉面板驱动单元的内部结构的框图；
图16是示出根据实施方式3的电极驱动电路的内部结构的电路示意图；
图17是示出根据实施方式3的触摸面板驱动电路的内部结构的电路示意图；
图18是示出根据实施方式3的各电极的状态相对于时间的变化的示例的时序图；
图19是示出根据实施方式4的触摸面板驱动电路及切换单元的内部结构的电路示意图；
图20是示出根据实施方式4的触觉面板的示例的示意图；
图21是示出根据实施方式4的各电极的操作的示例的时序图；
图22A至图22C是示出根据实施方式4的特定时刻的触觉面板的状态的示意图；
图23是示出根据实施方式5的触觉面板的内部结构的框图；
图24是示出根据实施方式6的触觉面板及触觉面板驱动单元的内部结构的框图；
图25是示出根据实施方式6的触摸面板驱动电路的内部结构的电路示意图；
图26是示出根据实施方式6的X电极驱动电路的内部结构的电路示意图；
图27A至图27D是示意性示出由根据实施方式6的X电极驱动电路获得的电压的波形的图；
图28是示出根据实施方式6的Y电极驱动电路的内部结构的电路示意图；
图29A至图29D是示意性示出由根据实施方式6的Y电极驱动电路获得的电压的波形的图；
图30是将X电极X1经由电流检测单元连接到AC电压源并且由AC电压源产生的电压叠加于其它所有的电极的状态模型化而得到的电路图；
图31是将根据实施方式2的电极的状态模型化的电路图；以及
图32是示出根据实施方式6的电压叠加单元的结构的示例的电路图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更具体地描述本发明的实施方式。
＜实施方式1＞
图1是示出触觉提示装置的外观的示例的立体示意图。触觉提示装置是智能电话或平板计算机等计算机。触觉提示装置包括用于使用者使用手指接触的面状的接触面11。在接触面11上显示图像，并且，当使用者的手指与接触面11接触时，提示触觉，并检测接触面11上的接触位置。
图2是示出触觉提示装置的内部功能结构的示例的框图。触觉提示装置包括：进行数学运算的数学运算单元31；存储临时数据的随机存取存储器(RAM)32；非易失性存储单元33；以及进行数据的输入/输出的输入/输出单元34。存储单元33例如是硬盘或非易失性半导体存储器。输入/输出单元34例如是与触觉提示装置的外部装置进行有线或无线通信的通信单元。另外，触觉提示装置包括液晶显示面板或电致发光(EL)显示面板等对图像进行显示的显示面板36。驱动显示面板36显示图像的显示面板驱动单元35连接到显示面板36。显示面板驱动单元35连接到数学运算单元31。显示面板驱动单元35从数学运算单元31接收图像数据的输入，并基于图像数据在显示面板36上显示图像。
另外，触觉提示装置包括用于提示触觉的同时检测接触面11上的接触位置的触觉面板1。触觉面板1与显示面板36重叠。驱动触觉面板1的触觉面板驱动单元2连接到触觉面板1。触觉面板驱动单元2连接到数学运算单元31。
图3是示出根据实施方式1的触觉面板1及触觉面板驱动单元2的内部结构的框图。触觉面板1包括玻璃基板等透明基板12。在基板12上，平行地设置多个线状X电极(第一线状电极)13。在图3中，使用虚线表示X电极13。另外，在基板12上，平行地设置多个线状Y电极(第二线状电极)14。所述多个X电极13和所述多个Y电极14相互绝缘。另外，所述多个X电极13和所述多个Y电极14相互交叉。在此，将沿着线状X电极13的方向设为X方向，将沿着线状Y电极14的方向设为Y方向。具有绝缘性的罩层15叠置在基板12上，其中X电极13和Y电极14夹在罩层15与基板12之间。罩层15的表面是接触面11。
触觉面板驱动单元2包括用于控制用于检测物体在接触面11上的接触的X电极13和Y电极14的操作的触摸面板驱动电路(第一控制单元)22。触摸面板驱动电路22是用于实现通过利用X电极13及Y电极14检测物体在接触面11上的接触的触摸面板的功能的电路。触觉面板驱动单元2包括用于控制用于在接触面11上提示触觉的X电极13的操作的X电极驱动电路23、以及用于控制用于在接触面11上提示触觉的Y电极14的操作的Y电极驱动电路24。X电极驱动电路23和Y电极驱动电路24是用于通过利用X电极13和Y电极14在接触面11上提示触觉的电路，并对应于第二控制单元。触觉面板驱动单元2包括连接到所述多个X电极13的第一切换单元25和连接到所述多个Y电极14的第二切换单元26。第一切换单元25被配置为将一部分X电极13连接到触摸面板驱动电路22，将其它的X电极13连接到X电极驱动电路23，并且能够将各X电极13与一方的连接切换成与另一方的连接。第二切换单元26被配置为将一部分Y电极14连接到触摸面板驱动电路22，以及将其它的Y电极14连接到Y电极驱动电路24，并且能够将各Y电极14与一方的连接切换成与另一方的连接。
另外，触觉面板驱动单元2包括控制电路21。控制电路21连接到触摸面板驱动电路22、X电极驱动电路23、Y电极驱动电路24、第一切换单元25及第二切换单元26。另外，控制电路21连接到数学运算单元31。控制电路21从数学运算单元31接收控制信号的输入，并控制触摸面板驱动电路22、X电极驱动电路23、Y电极驱动电路24、第一切换单元25及第二切换单元26的操作。控制电路21、第一切换单元25及第二切换单元26对应于第三控制单元。
图4是示出根据实施方式1的X电极驱动电路23的内部结构的电路示意图。X电极驱动电路23包括多个单刀双掷开关231和产生具有预定的第一频率f1的交流电压的第一AC电压源232。X电极驱动电路23的内部电路配置为将经由第一切换单元25连接的各X电极13使用各单刀双掷开关231连接到第一AC电压源232和接地端中的一者。各单刀双掷开关231由控制电路21控制，并进行各X电极13与第一AC电压源232或接地端之间的连接的切换。图4所示的X电极驱动电路23的内部电路对应于第一信号施加电路。
图5是示出根据实施方式1的Y电极驱动电路24的内部结构的电路示意图。Y电极驱动电路24包括多个单刀双掷开关241以及产生具有预定的第二频率f2的AC电压的第二AC电压源242。Y电极驱动电路24的内部电路配置为将经由第二切换单元26连接的各Y电极14使用各单刀双掷开关241连接到第二AC电压源242和接地端中的一者。各单刀双掷开关241由控制电路21控制，并进行各Y电极14和第二AC电压源242或接地端之间的连接的切换。图5所示的Y电极驱动电路24的内部电路对应于第二信号施加电路。
触觉提示装置利用X电极驱动电路23及Y电极驱动电路24的操作向接触面11提示触觉。在使用者用其手指与接触面11接触的情况下，该手指相当于一电极，该电极与X电极13或Y电极14相面对并且在该电极与X电极13或Y电极14之间夹置有绝缘体，并且该电极经由预定的阻抗接地。在电压施加于X电极13或Y电极14的情况下，在X电极13或Y电极14与手指之间产生基于静电的引力(静电力)。在施加AC电压的情况下，静电力周期性变化。由于静电力变化，因此接触面11与手指之间的摩擦力周期性变化。当使用者用其手指抚摸接触面11时，手指感知的摩擦力周期性变化，使用者感知到触觉。根据以往的研究，已公开了，在交流电压的频率大于5Hz且小于500Hz的情况下感知到触觉，在频率不在该范围内的情况下，不能感知到触觉。
在具有第一频率f1的AC电压施加于X电极13并且具有第二频率f2的AC电压施加于Y电极14的情况下，静电力以第一频率f1和第二频率f2变化。另外，产生静电力以第一频率f1与第二频率f2之差的频率变化的差拍。根据以往的研究，已公开了，在差拍的频率大于10Hz且小于1000Hz的情况下，感知到基于差拍的触觉，在差拍的频率不在该范围内的情况下，不能感知到基于差拍的触觉。
在本实施方式，以使第一频率f1和第二频率f2大于或等于500Hz并且第一频率f1与第二频率f2之差的绝对值大于10Hz且小于1000Hz的方式，设定第一频率f1及第二频率f2。例如，第一频率f1＝1000Hz，第二频率f2＝1240Hz。X电极驱动电路23在控制电路21的控制下，将连接到X电极驱动电路23的X电极13中的一部分X电极13连接到第一AC电压源232，将其它X电极13接地。Y电极驱动电路24在控制电路21的控制下，将连接到Y电极驱动电路24的Y电极14中的一部分Y电极14连接到第二AC电压源242，将其它Y电极14接地。例如，触觉面板1包括5个X电极X0至X4及6个Y电极Y0至Y5，X电极X1连接到第一AC电压源232，Y电极Y1连接到第二AC电压源242，X电极X0和X2至X4及Y电极Y0和Y2至Y5接地。该情况下，在接触面11的X电极X1和Y电极Y1相互交叉的部分上，产生240Hz的差拍，使用者可用其手指感知到触觉。在X电极X1及Y电极Y0和Y2至Y5相互交叉的部分上，虽然静电力以1000Hz的频率变化，但是感知不到触觉。在Y电极Y1及X电极X0和X2至X4相互交叉的部分上，虽然静电力以1240Hz的频率变化，但是感知不到触觉。在其它的部分上，静电力不变化，感知不到触觉。以这种方式，触觉提示装置能够在接触面11的任意位置上提示触觉。另外，可以采用X电极驱动电路23和Y电极驱动电路24将X电极13及Y电极14不接地而连接到预定的DC电源的方式。
图6是示出根据实施方式1的触摸面板驱动电路22的内部结构的示意电路图。触摸面板驱动电路22包括多个信号输入单元221及多个电流检测单元222。各信号输入单元221连接到与第一切换单元25连接的信号线。各电流检测单元222连接到与第二切换单元26连接的信号线。信号输入单元221经由第一切换单元25连接到X电极13，电流检测单元222经由第二切换单元26连接到Y电极14。信号输入单元221将AC信号输入到相应的X电极13。电流检测单元222检测流经相应的Y电极14的电流信号。图6所示的触摸面板驱动电路22的内部电路对应于检测电路。
在X电极13和Y电极14相互交叉的每个部分上，在X电极13和Y电极14之间产生静电电容。信号输入单元221将AC信号输入到X电极13的情况下，在X电极13和与电流检测单元222连接的Y电极14之间流动有AC电流，电流检测单元222检测该AC电流。在接触面11上，在使用者的手指接触与X电极13和Y电极14相互交叉的部分相面对的部分的情况下，在X电极13或Y电极14与手指之间产生静电电容，并且X电极13和Y电极14之间的静电电容变化。在X电极13和Y电极14之间的静电电容变化的情况下，电流检测单元222检测到的AC电流变化。第一切换单元25和第二切换单元26的操作由控制电路21控制，连接到触摸面板驱动电路22的X电极13和Y电极14在控制电路21的控制下被指定。控制电路21将由电流检测单元222检测的AC电流与预定的阈值比较，由此检测连接到触摸面板驱动电路22的X电极13和Y电极14之间的静电电容的变化。另外，控制电路21通过在静电电容变化的情况下指定连接到触摸面板驱动电路22的X电极13及Y电极14，检测使用者的手指接触的位置。接触面11上的接触位置是与连接到触摸面板驱动电路22的X电极13和Y电极14相互交叉的部分相面对的位置。控制电路21将表示接触位置的数据输出到数学运算单元31。以这种方式，触觉提示装置通过互电容方式检测接触面11上的接触位置。
另外，触觉提示装置可采用不仅检测接触面11上的接触位置而且在手指等导电性物体在预定距离内接近接触面11的情况下检测物体所接近的位置的方式。在该方式中，在物体在预定距离内接近接触面11的情况下，在X电极13和物体之间产生静电电容，同样地，检测在接触面11上物体所接近的位置。另外，触摸面板驱动电路22可采用电流检测单元222连接到X电极13并且信号输入单元221连接到Y电极14的方式。
接下来，对触觉提示装置能够进行接触位置的检测和触觉的提示二者的过程进行说明。控制电路21进行第一切换单元25将各X电极13连接到触摸面板驱动电路22或X电极驱动电路23的控制。同样地，控制电路21进行第二切换单元26将各Y电极14连接到触摸面板驱动电路22或Y电极驱动电路24的控制。
控制电路21使第一切换单元25将一部分X电极13连接到触摸面板驱动电路22，将其它X电极13连接到X电极驱动电路23。另外，控制电路21使第一切换单元25依次改变将连接到触摸面板驱动电路22的X电极13。当改变连接到触摸面板驱动电路22的X电极13时，第一切换单元25将直到目前为止连接到触摸面板驱动电路22的X电极13连接到X电极驱动电路23，将直到目前为止连接到X电极驱动电路23的多个X电极13内的一部分X电极13连接到触摸面板驱动电路22。例如，X电极X0至X4中的X电极X0连接到触摸面板驱动电路22并且X电极X1至X4连接到X电极驱动电路23的状态变到X电极X1连接到触摸面板驱动电路22并且X电极X0和X2至X4连接到X电极驱动电路23的状态。并且，同样地，连接到触摸面板驱动电路22的X电极13依次改变。
同样地，控制电路21使第二切换单元26将一部分Y电极14连接到触摸面板驱动电路22，将其它的Y电极14连接到Y电极驱动电路24，并依次改变将连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14。当改变连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14时，第二切换单元26将直到目前为止连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14连接到Y电极驱动电路24，将直到目前为止连接到Y电极驱动电路24的多个Y电极14内的一部分Y电极14连接到触摸面板驱动电路22。例如，Y电极Y0至Y5中的Y电极Y0连接到触摸面板驱动电路22并且Y电极Y1至Y5连接到Y电极驱动电路24的状态变到Y电极Y1连接到触摸面板驱动电路22并且Y电极Y0和Y2至Y5连接到Y电极驱动电路24的状态。并且，同样地，连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14依次改变。
另外，控制电路21通过控制X电极驱动电路23的单刀双掷开关231，将与要提示触觉的区域相对应的X电极13连接到第一AC电压源232，将其它X电极13接地。同样地，控制电路21通过控制Y电极驱动电路24的单刀双掷开关241，将与要提示触觉的区域相对应的Y电极14连接到第二AC电压源242，并将其它的Y电极14接地。例如，设图3中所示的由双点划线包围的区域是接触面11上要提示触觉的目标区域16，目标区域16是与X电极X1和X2与Y电极Y1和Y2的交点相面对的部分。该情况下，X电极驱动电路23将X电极X1和X2连接到第一AC电压源232，将其它X电极13接地，Y电极驱动电路24将Y电极Y1和Y2连接到第二AC电压源242，将其它Y电极14接地。
图7是示出根据实施方式1的各电极的操作的示例的时序图。在图7中，左侧到右侧表示时间经过，t0至t13表示各时间点。图7示出各时间点上X电极X0至X4及Y电极Y0至Y5的状态。X电极13或Y电极14接地的状态由TG表示，X电极13连接到第一AC电压源232的状态由TA表示，Y电极14连接到第二AC电压源242的状态由TB表示。另外，X电极13连接到触摸面板驱动电路22的状态由ST表示，Y电极14连接到触摸面板驱动电路22的状态由SR表示。
如图7所示，在t0至t6的时间段中，X电极X0连接到触摸面板驱动电路22。另外，在t0至t1的时间段中，Y电极Y0连接到触摸面板驱动电路22，在t1至t2的时间段中，Y电极Y1连接到触摸面板驱动电路22，依次类推。因此，各Y电极Y0至Y5依次连接到触摸面板驱动电路22。因此，在t0至t6的时间段中，依次进行接触面11上的在X电极X0和Y电极Y0至Y5之间的交点所对应的位置上的接触的检测。同样地，在t6至t12的时间段中，X电极X1连接到触摸面板驱动电路22，Y电极Y0至Y5分别依次连接到触摸面板驱动电路22，依次进行接触面11上的在X电极X1和Y电极Y0至Y5之间的交点所对应的位置上的接触的检测。对于改变连接到触摸面板驱动电路22的X电极13，类似地重复该过程，并依次进行接触面11上的各位置上的接触的检测。以这种方式，各X电极13和各Y电极14依次连接到触摸面板驱动电路22，由此，为了接触面11上的接触的检测，依次进行控制。即，为了检测接触位置，扫描接触面11。在整个接触面11的扫描结束之后，控制电路21重复将各X电极13和各Y电极14依次连接到触摸面板驱动电路22的过程。以这种方式，重复扫描，在使用者与接触面11上的任意的位置接触的情况下，检测接触点。整个接触面11的扫描每秒重复10到1000次。例如，整个接触面11的扫描每秒重复60次。
如图7所示，在电极连接到触摸面板驱动电路22的时间段以外的时间段中，X电极X1及X2连接到第一AC电压源232，Y电极Y1及Y2连接到第二AC电压源242，其它X电极13及其它Y电极14接地。因此，向接触面11内的目标区域16提示触觉。以这种方式，X电极13及Y电极14被控制用以向接触面11提示触觉。作为如上所述的X电极13及Y电极14的控制的结果，接触面11的一部分用于检测接触，其它部分用于提示触觉，依次改变用于检测接触的部分的位置。接触面11上的各部分用于在特定的时间检测接触，并用于在其它时间提示触觉。
如上所述，在本实施方式中，在一部分X电极13和一部分Y电极14被控制用以检测接触面11上的接触的时间段中，其它的X电极13和Y电极14也被控制用以向接触面11提示触觉。因此，触觉提示装置可同时进行触觉的提示和接触位置的检测，在触觉提示装置的使用过程中使用者感知的触觉不会中断。另外，依次改变为了检测接触面11上的接触而控制的X电极13和Y电极14，各X电极13和Y电极14被控制用以在电极被控制用以检测接触的时间以外的时间向接触面11提示触觉。因此，可在接触面11上的任意位置上检测接触，并且可向任意位置提示触觉。尽管在接触面11上进行接触检测的位置上不进行触觉的提示，但依次移动检测接触的位置，因此，在整个接触面11上触觉的提示不会中断。
如图7所示，控制电路21将X电极13中的与连接到触摸面板驱动电路22的X电极13相邻的X电极13经由第一切换单元25连接到X电极驱动电路23。类似地，控制电路21将Y电极14中的与连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14相邻的Y电极14经由第二切换单元26连接到Y电极驱动电路24。以这种方式，与被控制用以检测接触面11上的接触的X电极13相邻的X电极13、以及与被控制用以检测接触的Y电极14相邻的Y电极14被控制，用以提示触觉。在被控制用以检测接触面11上的接触的多个电极彼此相邻的情况下，具有不用于提示触觉的部分增大的问题。在本实施方式中，与被控制用以检测接触面11上的接触的电极相邻的电极被控制，用以提示触觉，因此不用于提示接触面11上的触觉的部分的尺寸最小化。
在本实施方式中，彼此相邻的X电极13的中心之间的距离和彼此相邻的Y电极14的中心之间的距离设置为充分小于人的手指与接触面11接触的面积。因此，不用于向接触面11提示触觉的部分的尺寸充分小于使用者的手指的尺寸。在使用者的手指与接触面11接触的部分中，即使在一部分不提示触觉的情况下，其它部分也被提示触觉，在整个手指上平均后的触觉被感知。因此，使用者不会感知到为了检测接触位置的触觉提示的部分中断。
以往，认为人的触觉的时间分辨率是10ms。在本实施方式中，将用于改变被控制用以检测接触面11上的接触的X电极13的时间间隔设为比10ms短。在图7所示的示例中，t0至t6的时间段的长度和t6至t12的时间段的长度小于10ms。例如，各X电极13连续地连接到触摸面板驱动电路22的时间段的长度是1.6ms。用于改变被控制用以检测接触面11上的接触的Y电极14的时间间隔更短。在图7所示的示例中，各Y电极14连续地连接到触摸面板驱动电路22的时间段的长度是各X电极13连续地连接到触摸面板驱动电路22的时间段的长度的1/6。在接触面11的一部分上不提示触觉的时间段的长度充分短于人的触觉的时间分辨率，因此使用者不能感知触觉的任何损失。因此，使用者不能感知为了检测接触位置的触觉提示的部分中断。
图8是示出根据实施方式1的各电极的操作的另一示例的时序图。如图8所示，触觉提示装置可以具有多个Y电极14同时连接到触摸面板驱动电路22的方式。该情况下，控制电路21使第二切换单元26将彼此不相邻的多个Y电极14连接到触摸面板驱动电路22。更具体地，在t0至t1的时间段中，Y电极Y0和Y4连接到触摸面板驱动电路22，在t1至t2的时间段中，Y电极Y1和Y5连接到触摸面板驱动电路22。换言之，彼此不相邻的多个Y电极14被控制用以同时检测接触面11上的接触。
通过同时控制多个Y电极14用以检测接触面11上的接触，能够缩短依次控制所有的Y电极14用以检测接触所需的时间。伴随于此，能够缩短控制各X电极13用以检测接触所需的时间。因此，能够缩短在接触面11的所有部分上检测接触所需的时间。另外，在接触面11上的多个位置上同时进行接触的检测。因此，触觉提示装置能够在使用者与接触面11上的任意位置接触的情况下快速地检测接触位置。另外，由于被控制用以检测接触的多个Y电极14彼此不相邻，因此接触面11上的不用于提示触觉的部分的尺寸最小化。另外，触觉提示装置可采用同时控制彼此不相邻的多个X电极13用以检测接触面11上的接触的方式。
接下来，对彼此相邻的电极的中心之间的距离、以及改变被控制用以检测接触面11上的接触的电极的时间间隔进一步进行说明。图9是示出用于说明的触觉面板1的模型的俯视示意图。将考虑在基板12上设置多个X电极13、并且未设置Y电极14的模型。将X电极13的数量设为32个，将彼此相邻的X电极13的中心之间的距离设为5mm。接触面11的Y方向上的尺寸为160mm。对所有的X电极13进行扫描的时间是16.6ms。控制各X电极13用以检测接触所需的时间是0.519ms。使用者的手指触摸接触面11的接触部分是一边的长度为10mm的正方形。手指在与接触面11接触的状态下的移动速度是300mm/s。施加于X电极13用以提示触觉的AC电压是100Hz、150V的电压。
图10A至图10D是示出X电极13与使用者的手指触摸接触面11的接触部分之间的位置关系的示意图。在图中，多个X电极13竖向排列，图中所示的X电极131表示被控制用以检测接触的X电极13。X电极131以外的X电极13被控制用以提示触觉。图中示出了手指触摸接触面11的接触部分41。在图中，向下方向是Y方向。从图10A所示的状态依次经过预定时间后的状态分别示于图10B、图10C及图10D。在图中，箭头表示手指移动的方向。由于使用者在该方向上使用手指抚摸接触面11，因此在手指与接触面11之间产生摩擦力，使用者感觉基于静电力的触觉。如图10A至10D的顺序所示，随着时间经过，手指触摸接触面11的接触部分41移动。同样地，根据扫描，X电极13中的被控制用以检测接触的X电极131的位置变化。X电极13的扫描速度比接触部分41的移动速度快很多。如图10C所示，X电极131和接触部分41在俯视图中相互重叠的情况下，检测手指的接触，并且为了提示触觉而在手指上起作用的静电力降低。
图11是示出时间与接触部分41和X电极131的位置之间的关系的示意图。图中，纵轴表示时间，时间从上向下经过。横轴表示作为距离端部的距离的Y方向上的位置。图中，各阴影部分表示在与该部分相对应的时间位于与该部分相对应的位置上的X电极13是被控制用以检测接触的X电极131。其它部分表示X电极13被控制用以提示触觉。例如，位于第1行的X电极13、换言之位于Y方向上0至5mm的位置上的X电极13被控制用以在0至0.519ms的时间段中检测接触，并且被控制用以在其它时间段中提示触觉。位于第2行的X电极13、即位于Y方向上的5mm至10mm的位置上的X电极13被控制用以在0.519ms至1.038ms的时间段中检测接触，并且被控制用以在其它时间段中提示触觉。以这种方式，被控制用以检测接触的X电极131依次改变。
图11中，使用实线表示接触部分41的中心的轨迹，使用虚线表示接触部分41的上端及下端的轨迹。在时刻零，接触部分41的中心位于17.5mm的位置。该位置与在Y方向上位于第4行的X电极13的中心一致。使用者在Y方向的位置的数值增加的方向上在Y方向上以300mm/s的速度在接触面11上滑动其手指。在时刻5.19ms，接触部分41的中心的位置是19.057mm。如图11所示，例如，在时刻0.77ms，位于与接触部分41的上端到下端的范围相面对的位置上的X电极13、即与接触部分41的所有的区域相对应的X电极13被控制用以提示触觉。在时刻1.8ms，与具有接触部分41的一半面积的区域相对应的X电极13被控制用以检测接触，并且其它的X电极13被控制用以提示触觉。此时，为了提示触觉而在手指产生的静电力根据该面积成为通常情况的一半。
图12是示出在手指产生的静电力的变化的特性图。横轴表示时间，纵轴表示静电力的相对值。在0至1.038ms的时间段中，静电力的相对值为“1”。在时刻1.038ms以后，静电力的相对值减小到0.775，并直至时刻1.557ms稍微上升到0.794。在时刻1.557ms以后，静电力的相对值下降到0.5，并且直至时刻2.076ms为0.5。在时刻2.076ms以后，静电力的相对值上升到0.6935，并且直至时刻2.595ms下降到0.678。在时刻2.595ms以后，静电力的相对值为1。发生静电力下降的时间段仅为时刻1.038ms和时刻2.595ms之间的1.557ms。该时间段充分短于触觉的时间分辨率10ms。静电力的相对值的最小值是0.5。其结果，可获得使用者未感知到触觉的中断的效果。
另外，作为使用者未感知到触觉的中断的理由，可以考虑其它的理由。在图9所示的触觉面板1的模型中，为了提示触觉而施加于X电极13的AC电压的频率是100Hz，静电力的频率是AC电压的频率的2倍，是200Hz。该频率主要刺激人体机械受体中的潘申尼小体。潘申尼小体的受体领域宽，边缘被不清楚地检测或者未被检测到。因此，即使在接触部分41的一半区域中不产生静电力的情况下，使用者也可感知整个接触部分41被提示触觉。即使在整个接触部分41中产生了静电力的情况与仅在其一半中产生静电力的情况之间的差异可被感知的情况下，该差异也被感知为刺激的强度的差异，边缘的存在和不存在之间的差异不会被感知到。由于不能检测成为感知触觉变化的线索的边缘，因此使用者不能感知触觉的变化，可认为不会感知到触觉的中断。以这种方式，可认为主要刺激潘申尼小体的频率的静电力的使用是产生使用者不会感知到触觉中断的效果的一个因素。
根据上述的观点，在本实施方式中，彼此相邻的X电极13的中心之间的距离及彼此相邻的Y电极14的中心之间的距离为小于或等于5mm。在手指触摸接触面11的接触部分内，X方向上的大于或等于一半及Y方向上的大于或等于一半将与被控制用以提示触觉的X电极13和Y电极14相面对。另外，在本实施方式中，将如图12所示的接触部分41内的静电力的相对减少量的时间变化的函数相对于时间积分得到的值设置为比10ms小。在此，对将静电力的相对减少量的时间变化的函数相对于时间积分得到的值的概念进行补充。在图12中，纵轴表示静电力，换言之，表示力，横轴表示时间。因此，将静电力的相对减少量的时间变化的函数相对于时间积分得到的值可视作力学上所说的冲量(impulse)的类比。根据静电力的减少感知的触觉的中断的幅度是静电力的减少的幅度与静电力减少的时间的函数。在预定范围内感知的触觉的中断的幅度是作为静电力的减少的幅度与静电力减少的时间之积的冲量的单调递增函数。通过将静电力的相对的减少量的时间变化的函数相对于时间积分得到的值设置为比人的触觉的时间分辨率10ms小，使用者对触觉提示中断的感知消失。在图12所示的示例中，在比作为触觉的时间分辨率的10ms短的时间段内产生静电力的下降，即使在静电力下降的情况下感知的静电力在整个手指上被平均化而成为非零，因此，使用者不会感知到触觉提示的中断。另外，即使在整个手指上静电力的平均值为零的情况下，通过将静电力为零的时间设置为小于10ms，使用者也不会感知到触觉提示的中断。
在上述的本实施方式的说明中，尽管阐述了与被控制用于检测接触面11上的接触的电极相邻的电极是接下来被控制用以检测接触的电极的方式，但是触觉提示装置可采用与被控制用以检测接触的电极不相邻的电极是接下来被控制用以检测接触的电极的方式。图13是在图9所示的触觉面板1的模型中使被控制用以检测接触的X电极131的位置离散地变化的情况下时间与接触部分41和X电极131的位置之间的关系的示意图。在图中，纵轴表示时间，时间从上向下经过。在图中，Ts是Ts＝0.519ms。横轴表示作为距离端部的距离的Y方向上的位置。图中，各阴影部分表示在与该部分相对应的时刻位于与该部分相对应的位置上的X电极13是被控制用以检测接触的X电极131。其它部分表示X电极13被控制用以提示触觉。
在图13所示的示例中，在0至Ts的时间段中，位于Y方向上0至5mm的位置上的X电极13、即位于第1行的X电极13被控制用以检测接触。在Ts至2Ts的时间段中，位于Y方向上75至80mm的位置上的X电极13、即位于第16行的X电极13被控制用以检测接触。接下来，在2Ts至3Ts的时间段中，位于Y方向上10至15mm的位置上的X电极13、即位于第3行的X电极13被控制用以检测接触。以这种方式，被控制用以检测接触的X电极131的位置变到第1行后的第16行，之后，离散地变到第3行、第18行、第5行、第20行、第7行等。
通过离散地改变X电极131的位置，接触部分41内包含的多个区域中静电力下降的时间离散化。因此，在接触部分41内，触觉的提示被中断的时间段进一步缩短。因此，使用者不会感知触觉的中断的效果进一步提高。
图13中示出了接触部分41的轨迹的两个示例。接触部分41的中心的轨迹使用实线表示，接触部分41的上端及下端的轨迹使用虚线表示。图13的左部所示的轨迹是在时刻零位于17.5mm的位置上并以300mm/s的速度在Y方向的位置的数值增大的方向上移动的接触部分41的轨迹。根据这些轨迹，接触部分41内的静电力在2Ts～3Ts的时间段中是通常情况的78％，在4Ts至5Ts的时间段中是70％。另一方面，在这两个时间段之间夹着的时间段中，静电力不下降。发生静电力下降的时间段的长度最大为Ts，且非常短。该时间段的长度短于图12所示的1.557ms，并且充分短于作为触觉的时间分辨率的10ms。因此，使用者不会感知触觉的中断。图13的右部所示的轨迹是在时刻零时位于120mm的位置上并且以600mm/s的速度在Y方向的位置的数值减小的方向上移动的接触部分41的轨迹。在追随这些轨迹的情况下，发生静电力下降的时间段最大为Ts，非常短，使用者不会感知到触觉的中断。
如图13所示的示例，触觉提示装置可以采用X电极13和Y电极14中可以离散地改变被控制用以检测接触面11上的接触的X电极13和Y电极14的位置的方式。通过离散地改变被控制用以检测接触的X电极13和Y电极14的位置，使用者的手指触摸接触面11的接触部分41内包含的多个区域中静电力下降的时间离散化。因此，与图13所示的示例相同，在接触部分内静电力下降的时间段更短，因此，进一步提高了使用者不会感知触觉的中断的效果。
＜实施方式2＞
根据实施方式2的触觉提示装置使用与实施方式1不同的方法检测接触面11上的接触位置。触觉提示装置的结构除触摸面板驱动电路22的内部以外，与图1至图3所示的实施方式1的情况相同。
图14是示出根据实施方式2的触摸面板驱动电路22的内部结构的电路示意图。触摸面板驱动电路22包括多个电流检测单元223及多个AC电压源224。各电流检测单元223连接到与第一切换单元25连接的信号线，并连接到与第二切换单元26连接的信号线。AC电压源224连接到各电流检测单元223。AC电压源224接地。通过第一切换单元25，电流检测单元223连接到X电极13，AC电压源224对X电极13施加电压，电流检测单元223检测流经X电极13的电流。类似地，通过第二切换单元26，电流检测单元223连接到Y电极14，AC电压源224对Y电极14施加电压，电流检测单元223检测流经Y电极14的电流。图14所示的触摸面板驱动电路22的内部电路对应于检测电路。
在使用者的手指不接触接触面11的状态下，即使从AC电压源224对X电极13或Y电极14施加电压时，也几乎不流动电流，电流检测单元223检测的电流几乎为零。更具体地，极小的电流流经各X电极13的寄生电容及各Y电极14的寄生电容。流经寄生电容的电流称作寄生电流。各电流检测单元223检测寄生电流。在使用者的手指接触接触面11上的与连接到触摸面板驱动电路22的X电极13相面对的部分的情况下，在X电极13与手指之间产生静电电容。从AC电压源224施加AC电压，根据静电电容的电流流经X电极13，电流检测单元223检测该电流。同样地，在与接触面11接触的使用者的手指和连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14之间产生静电电容，根据该静电电容的电流流经Y电极14，电流检测单元223检测该电流。电流检测单元223检测到的电流的平均值(norm)与产生的静电电容成比例。更具体地，电流检测单元223检测到的电流的平均值(来自寄生电流的平均值)的增加量与产生的静电电容成比例。
第一切换单元25和第二切换单元26的操作由控制电路21控制，连接到触摸面板驱动电路22的X电极13和Y电极14在控制电路21的控制下被指定。控制电路21对连接到触摸面板驱动电路22的各X电极13及Y电极14，根据电流检测单元223检测的电流的平均值为预定值或更大，检测静电电容的产生。另外，控制电路21指定产生静电电容的X电极13及Y电极14、即产生静电电容时与触摸面板驱动电路22连接的X电极13及Y电极14，由此检测使用者的手指进行接触的位置。接触位置是接触面11上的、与产生静电电容的X电极13及Y电极14相互交叉的部分相面对的位置。控制电路21将表示接触位置的数据输出到数学运算单元31。以这种方式，触觉提示装置使用自电容方式检测接触面11上的接触位置。
另外，触觉提示装置可以采用不仅检测接触面11上的接触位置而且在手指等导电性物体在预定距离内接近接触面11的情况下检测物体接近的位置的方式。在这种方式中，在物体在预定距离内接近接触面11的情况下，在X电极13及Y电极14与物体之间产生静电电容，同样地，检测在接触面11上物体接近的位置。
与实施方式1同样地，通过控制第一切换单元25及第二切换单元26，控制电路21将一部分X电极13和一部分Y电极14连接到触摸面板驱动电路22，并依次改变连接到触摸面板驱动电路22的X电极13及Y电极14。另外，与实施方式1同样地，控制电路21将未连接到触摸面板驱动电路22的X电极13连接到X电极驱动电路23，将未连接到触摸面板驱动电路22的Y电极14连接到Y电极驱动电路24。即，在本实施方式中同样地，一部分X电极13及一部分Y电极14被控制用以检测接触面11上的接触，被控制用以检测接触的X电极13及Y电极14被依次改变，各X电极13及Y电极14在被控制用以检测接触的时间以外的时间，被控制用以向接触面11提示触觉。因此，在本实施方式中同样地，触觉提示装置也能够同时进行触觉的提示和接触位置的检测，在触觉提示装置的使用过程中使用者感知的触觉不会中断。
在上述的实施方式1及实施方式2中，尽管示出了除触摸面板驱动电路22、X电极驱动电路23、Y电极驱动电路24、第一切换单元25及第二切换单元26以外还包括控制电路21的方式，但是触觉提示装置可采用不包括控制电路21的方式。例如，触觉提示装置可以采用触摸面板驱动电路22具有与控制电路21同等的功能的方式。另外，触觉提示装置可采用在触摸面板驱动电路22、X电极驱动电路23、Y电极驱动电路24、第一切换单元25及第二切换单元26中以分散的方式具有与控制电路21同等的功能的方式。另外，触觉提示装置可以采用由数学运算单元31直接控制触摸面板驱动电路22、X电极驱动电路23、Y电极驱动电路24、第一切换单元25及第二切换单元26的操作的方式。
在实施方式1及实施方式2中，尽管示出了利用施加于特定的X电极13的AC电压与施加于特定的Y电极14的AC电压之间的差拍来提示触觉的方式，但是触觉提示装置可以采用利用通常已知的方法以外的方法来提示触觉的方式。例如，触觉提示装置可采用通过将相同的AC电压施加于特定的X电极13及特定的Y电极14来提示触觉的方式，或者通过对所有的X电极13及所有的Y电极14施加相同的AC电压来提示触觉的方式。另外，触觉提示装置可采用通过对彼此相邻的X电极13或彼此相邻的Y电极14施加具有相反极性的电压来提示触觉的方式。
另外，触觉提示装置可以采用利用上述的实施方式1及实施方式2中所述的方法以外的公知的方法检测物体接触或接近接触面11的位置的方式。例如，触觉提示装置可采用测量为了提示触觉而对X电极13及Y电极14施加的电压信号的电流值，并根据测量的电流值的变化检测物体的接触或接近的方式。
在实施方式1及实施方式2中，尽管示出了以使X电极13及Y电极14的交点配置成矩阵图案的方式设置X电极13及Y电极14的方式，但是触觉提示装置可以采用以其它方式设置X电极13及Y电极14的方式。例如，触觉提示装置可以采用以使X电极13及Y电极14的交点配置成要通过触觉表现的形状的方式设置X电极13及Y电极14的方式。
＜实施方式3＞
在实施方式3中，示出了以与实施方式1及实施方式2不同的方式设置电极的方式。触觉提示装置的结构除触觉面板1及触觉面板驱动单元2的内部以外，与图1及图2所示的实施方式1的情况相同。
图15是示出根据实施方式3的触觉面板1及触觉面板驱动单元2的内部结构的框图。触觉面板1包括玻璃基板等透明基板12，在基板12上设置有多个电极17。各电极17的形状为矩形，电极17设置成矩阵图案。图15示出了电极17设置成6行9列的示例。配线18连接到各电极17。在图15中，尽管对一个电极标注附图标记17，对一个配线标注附图标记18，但是图15所示的所有的矩形电极是电极17，连接到电极17的所有的配线是配线18。将沿着图15所示的一行的方向设为X方向，将沿着一列的方向设为Y方向。所述多个电极17相互绝缘。具有绝缘性的罩层15叠置在基板12上，其中电极17夹在罩层15与基板12之间。罩层15的表面是接触面11。
触觉面板驱动单元2包括用于控制用于检测接触面11上的接触的电极17的操作的触摸面板驱动电路(第一控制单元)22。触觉面板驱动单元2包括用于控制用于向接触面11提示触觉的电极17的操作的电极驱动电路27。电极驱动电路27对应于第二控制单元。另外，触觉面板驱动单元2包括与多个配线18连接的切换单元28。电极17经由配线18连接到切换单元28。切换单元28将一部分电极17连接到触摸面板驱动电路22以及将其它电极17连接到电极驱动电路27，并且配置为将各电极17与一方的连接切换为与另一方的连接。
触觉面板驱动单元2包括控制电路21。控制电路21连接到触摸面板驱动电路22、电极驱动电路27及切换单元28。另外，控制电路21连接到数学运算单元31。控制电路21从数学运算单元31接收控制信号的输入，并控制触摸面板驱动电路22、电极驱动电路27及切换单元28的操作。控制电路21及切换单元28对应于第三控制单元。
图16是示出根据实施方式3的电极驱动电路27的内部结构的电路示意图。电极驱动电路27包括多个单刀双掷开关271以及产生具有预定频率的AC电压的AC电压源272。电极驱动电路27的内部电路被被配置为，将经由切换单元28连接的各配线18利用各单刀双掷开关271连接到AC电压源272及接地端中的一者。各单刀双掷开关271由控制电路21控制，并进行各配线18与AC电压源272或接地端之间的连接的切换。即，电极驱动电路27将经由切换单元28和配线18连接的电极17连接到AC电压源272和接地端中的一者，并在控制电路21的控制下切换连接。图16中所示的电极驱动电路27的内部电路对应于信号施加电路。
触觉提示装置通过利用电极驱动电路27的操作向接触面11提示触觉。在对与接触面11接触的使用者的手指相面对的电极17施加AC电压的情况下，在电极17与手指之间产生周期性变化的静电力。当使用者使用手指抚摸接触面11时，手指感知的摩擦力周期性变化，由此提示触觉。AC电压源272施加的AC电压的频率大于5Hz且小于1000Hz。例如，频率为120Hz。因此，使用者能够在接触面11上感知触觉。
电极驱动电路27在控制电路21的控制下将连接到电极驱动电路27的电极17中的一部分电极17连接到AC电压源272，将其他电极17接地。在接触面11上的与连接到AC电压源272的电极17相面对的部分中，产生周期性的静电力，使用者可使用他的手指感知触觉。在其它部分中，不产生静电力，没有感知到触觉。以这种方式，触觉提示装置可以在接触面11的任意的位置上提示触觉。电极驱动电路27可以采用电极17不接地而连接到预定的DC电源的方式。
图17是示出根据实施方式3的触摸面板驱动电路22的内部结构的电路示意图。触摸面板驱动电路22包括多个电流检测单元223及多个AC电压源224。各电流检测单元223连接到与切换单元28连接的信号线。AC电压源224连接到各电流检测单元223。AC电压源224接地。通过切换单元28和配线18，电流检测单元223连接到电极17，AC电压源224对电极17施加电压，电流检测单元223检测流经电极17的电流。图17所示的触摸面板驱动电路22的内部电路对应于检测电路。
在使用者的手指不与接触面11接触的状态下，即使从AC电压源224对电极17施加电压时，电流也几乎不流动，电流检测单元223检测的电流几乎为零。更具体地，与实施方式2相同，电流检测单元223检测寄生电流。在使用者的手指与接触面11上的与连接到触摸面板驱动电路22的电极17相面对的部分接触的情况下，在该电极17与手指之间产生静电电容。从AC电压源224施加AC电压，根据静电电容而增大的电流流经电极17，电流检测单元223检测该电流。电流检测单元223检测到的电流的平均值的增加量与产生的静电电容成比例。
切换单元28的操作由控制电路21控制，待连接到触摸面板驱动电路22的电极17在控制电路21的控制下被指定。控制电路21对于连接到触摸面板驱动电路22的各电极17，根据电流检测单元223检测的电流的平均值为预定值或更大，检测静电电容的产生。另外，控制电路21指定产生静电电容的电极17、即产生静电电容时与触摸面板驱动电路22连接的电极17，由此检测使用者的手指进行接触的位置。接触位置是接触面11上的与产生静电电容的电极17相面对的位置。控制电路21将表示接触位置的数据输出到数学运算单元31。以这种方式，触觉提示装置利用自电容方式检测接触面11上的接触位置。
另外，触觉提示装置可采用不仅检测接触面11上的接触位置而且在手指等导电性物体在预定距离内接近接触面11的情况下检测物体接近的位置的方式。在该方式中，在物体在预定距离内接近接触面11的情况下，在电极17与物体之间产生静电电容，同样地，检测接触面11上物体接近的位置。
控制电路21进行控制切换单元28将各电极17连接到触摸面板驱动电路22或电极驱动电路27。控制电路21使切换单元28将一部分电极17连接到触摸面板驱动电路22，并将其它的电极17连接到电极驱动电路27。另外，控制电路21使切换单元28依次改变将要连接到触摸面板驱动电路22的电极17。当改变连接到触摸面板驱动电路22的电极17时，切换单元28将直到目前为止连接到触摸面板驱动电路22的电极17连接到电极驱动电路27，将直到目前为止已连接到电极驱动电路27的多个电极17中的一部分电极连接到触摸面板驱动电路22。另外，控制电路21通过控制电极驱动电路27的单刀双掷开关271，将连接到电极驱动电路27的电极17中的要提示触觉的区域所对应的电极17连接到AC电压源272，将其它电极17接地。
在控制电路21的控制下，所述多个电极17分别依次连接到触摸面板驱动电路22，并依次进行接触面11上的与各电极17相面对的位置上的接触的检测。通过将各电极17依次连接到触摸面板驱动电路22，各电极17被依次控制用以检测接触面11上的接触。即，为了接触位置的检测，扫描接触面11。在整个接触面11的扫描完成之后，控制电路21重复将各电极17依次连接到触摸面板驱动电路22的过程。以这种方式，重复扫描，在使用者接触接触面11上的任意位置的情况下，检测接触点。整个接触面11的扫描每秒重复10至1000次。例如，整个接触面11的扫描每秒重复120次。在电极17连接到触摸面板驱动电路22的时间段以外的时间段中，该电极17在控制电路21的控制下连接到电极驱动电路27。一部分电极17连接到AC电压源272，其它电极17接地。其结果，向接触面11提示触觉。以这种方式，电极17被控制用以向接触面11提示触觉。
图18是示出根据实施方式3的各电极17的状态相对于时间的变化的示例的时序图。纵轴表示各电极17的位置。对沿着X方向设置的各电极17标注0至8的编号，对沿着Y方向设置的各电极17标注0至5的编号，利用X方向编号及Y方向编号的组合表示各电极17的位置。横轴表示时间经过，对分割时间的各时间段标注1至9的编号来表示时间经过。各时间段的长度为0.925ms。图中，各阴影部分表示在与该部分相对应的时间段中位于与该部分相对应的位置上的电极17被控制用以检测接触。其它部分表示电极17被控制用以提示触觉。标注编号“1”的时间段的列表示0至0.925ms的时间段中各电极17的状态，标注编号“2”的时间段的列表示下一0.925ms中各电极17的状态。在标注编号“1”的时间段中，被控制用以检测接触的电极17是(X，Y)所示的位置为(0，0)、(0，3)、(3，0)、(3，3)、(6，0)、(6，3)这6个电极17。其它电极17被控制用以提示触觉。在标注编号“2”的时间段中，被控制用以检测接触的电极17是(0，1)、(0，4)、(3，1)、(3，4)、(6，1)、(6，4)这6个电极17。如图18所示，在标注编号“1”至“9”的时间段中，所有的电极17被依次控制用以提示触觉，所有的接触面11的扫描在8.3ms的时间中完成。
如上所述，在本实施方式中，在一部分电极17被控制用以检测对接触面11的接触的时间段中，其它电极17被控制用以向接触面11提示触觉。因此，触觉提示装置可同时执行触觉的提示和接触位置的检测。另外，被控制用以检测对接触面11的接触的电极17被依次改变，各电极17被控制用以在被控制用以检测接触的时间以外的时间向接触面11提示触觉。尽管在接触面11上进行接触的检测的位置上不进行触觉的提示，但是检测接触的位置将依次移动，因此在整个接触面11上触觉的提示不会中断。在本实施方式中，触觉提示装置也可以同时执行触觉的提示和接触位置的检测，在触觉提示装置的使用过程中使用者感知的触觉不会中断。
另外，在本实施方式中，控制电路21使切换单元28将与连接到触摸面板驱动电路22的电极17相邻的电极17连接到电极驱动电路27。以这种方式，与被控制用以检测对接触面11的接触的电极17相邻的电极17被控制用以提示触觉。因此，不用于提示接触面11上的触觉的部分的尺寸最小化。
在图18所示的示例中，彼此不相邻的多个电极17同时被控制用以检测对接触面11的接触。由此，能够缩短为了检测接触而依次控制所有的电极17所需的时间，并且能够缩短扫描整个接触面11所需的时间。另外，由于在接触面11上的多个位置同时检测接触，因此触觉提示装置能够迅速地检测接触位置。
在本实施方式中，彼此相邻的电极17的中心之间的距离设置为充分小于人的手指与接触面11接触的面积。例如，在X方向及Y方向二者上，彼此相邻的电极17的中心之间的距离设为5mm。不用于对接触面11提示触觉的部分的尺寸充分小于使用者的手指的尺寸。在使用者的手指与接触面11接触的部分中，即使一部分不提示触觉的情况下，也对其它部分提示触觉，并感知在整个手指上平均化的触觉。
在本实施方式中，将改变被控制用以检测对接触面11的接触的电极17的时间间隔设置为比触觉的时间分辨率10ms短。更具体地，将使用者的手指与接触面11接触的部分上的静电力的相对减少量的时间变化的函数相对于时间积分得到的值设置为小于10ms。例如，控制电路21进行将改变被控制用以检测接触的电极17的时间间隔设为小于10ms的控制。在图18所示的示例中，改变被控制用以检测接触的电极17的时间间隔为0.925ms。在比触觉的时间分辨率短的时间段内产生静电力的下降，并且，即使在静电力下降的情况下，所感知的静电力在整个手指上被平均化而不会成为零，因此使用者不会感知到触觉提示的中断。
在图18中，尽管示出了与被控制用以检测接触面11上的接触的电极17相邻的电极17是接下来被控制用以检测接触的电极17的示例，但是触觉提示装置可采用离散地改变被控制用以检测接触的电极17的位置的方式。通过离散地改变被控制用以检测接触的电极17的位置，在使用者的手指触摸接触面11的接触部分内包含的多个区域中静电力下降的时间离散化。因此，所提示的触觉中断的时间段进一步缩短，使用者不会感知到触觉中断的效果进一步提高。
＜实施方式4＞
根据实施方式4的触觉提示装置利用互电容方式检测接触面11上的接触位置。触觉提示装置的结构除触觉面板1及触觉面板驱动单元2的内部以外，与图1和图2所示的实施方式1的情况相同。与图15所示的实施方式3的情况相同，触觉面板1包括：基板12；以矩阵图案设置在基板12上的多个矩形电极17；以及罩层15。同样地，如图15所示，触觉面板驱动单元2包括触摸面板驱动电路22、电极驱动电路27、切换单元28、以及控制电路21。
图19是示出根据实施方式4的触摸面板驱动电路22及切换单元28的内部结构的电路示意图。触觉面板1中包含的所述多个电极17由多个分别由彼此相邻的一对电极17形成的电极对构成。各电极17经由配线18连接到切换单元28。切换单元28配置为将一部分电极17连接到触摸面板驱动电路22，将其它电极17连接到电极驱动电路27，并且能够将各电极17与一方的连接切换为与另一方的连接。切换单元28以电极对为单位进行切换。即，电极对中包含的两个电极17被同时切换连接，并且连接到触摸面板驱动电路22及电极驱动电路27中的同一电路。触摸面板驱动电路22包括多个信号输入单元221及多个电流检测单元222。触摸面板驱动电路22及切换单元28被配置为，当电极对连接到触摸面板驱动电路22时，一个电极17连接到信号输入单元221，另一个电极17连接到电流检测单元222。信号输入单元221将AC信号输入到一个电极17，电流检测单元222检测流经另一个电极17的电流信号。图19所示的触摸面板驱动电路22的内部电路对应于检测电路。
电极对中包含的彼此相邻的两个电极17之间产生静电电容。在信号输入单元221将AC信号输入到一个电极17的情况下，AC电流流入两个电极17之间，电流检测单元222检测AC电流。在使用者的手指接触接触面11上的与电极对相面对的部分的情况下，在电极对与手指之间产生静电电容，两个电极17之间的静电电容变化。在该两个电极17之间的静电电容发生了变化的情况下，电流检测单元222检测的AC电流变化。切换单元28的操作由控制电路21控制，连接到触摸面板驱动电路22的电极对在控制电路21的控制下被指定。控制电路21将电流检测单元222检测的AC电流与预定的阈值比较，并检测连接到触摸面板驱动电路22的电极对之间的静电电容是否发生了变化。在静电电容变化了的情况下，控制电路21指定连接到触摸面板驱动电路22的电极对，由此检测使用者的手指所接触的位置。接触位置是接触面11上的与连接到触摸面板驱动电路22的电极对相面对的位置。控制电路21将表示接触位置的数据输出到数学运算单元31。以这种方式，触觉提示装置通过使用互电容方式检测接触面11上的接触位置。
另外，触觉提示装置可以采用不仅检测接触面11上的接触位置而且在手指等导电性物体在预定距离内接近接触面11的情况下检测物体接近的位置的方式。该方式中，在物体在预定距离内接近接触面11的情况下，在电极对与物体之间产生静电电容，同样地，检测在接触面11上物体接近的位置。
电极驱动电路27的结构与图16所示的实施方式3的结构相同。控制电路21进行控制切换单元28将各电极对连接到触摸面板驱动电路22或电极驱动电路27。控制电路21使切换单元28将一部分电极对连接到触摸面板驱动电路22，将其它电极对连接到电极驱动电路27。另外，控制电路21使切换单元28依次改变连接到触摸面板驱动电路22的电极对。当改变连接到触摸面板驱动电路22的电极对时，切换单元28将直到目前为止连接到触摸面板驱动电路22的电极对连接到电极驱动电路27，将直到目前为止连接到电极驱动电路27的多个电极对中的一部分电极对连接到触摸面板驱动电路22。另外，控制电路21通过控制电极驱动电路27的单刀双掷开关271，将连接到电极驱动电路27的电极17中的要提示触觉的区域所对应的电极17连接到AC电压源272，将其它电极17接地。
在该控制电路21的控制下，所述多个电极对的每个电极对依次连接到触摸面板驱动电路22，并依次进行接触面11上的与各电极对相面对的位置上的接触的检测。通过将各电极对依次连接到触摸面板驱动电路22，各电极对被依次控制用以检测对接触面11的接触。即，为了检测接触位置，扫描接触面11。在整个接触面11的扫描完成之后，控制电路21重复将各电极对依次连接到触摸面板驱动电路22的过程。以这种方式，重复扫描，在使用者接触接触面11上的任意位置的情况下，检测接触位置。在电极17连接到触摸面板驱动电路22的时间段以外的时间段中，该电极17在控制电路21的控制下连接到电极驱动电路27。一部分电极17连接到AC电压源272，其它电极17接地。其结果，向接触面11提示触觉。以这种方式，电极17被控制用以向接触面11提示触觉。
图20是示出根据实施方式4的触觉面板1的示例的示意图。图20示出了电极17排列成4行×6列的示例。在图20中，虽然对一个电极标注附图标记17，但是图20中所示的所有的矩形电极是电极17。对沿X方向设置的各电极17标注0至5的编号，对沿Y方向设置的各电极17标注0至3的编号，利用X方向编号及Y方向编号的组合表示各电极17的位置。在图20所示的示例中，偶数列中配置的电极17和下一列中配置的电极17构成电极对。例如，位于位置(0，0)及(1，0)上的电极17构成电极对。与位于(1，1)、(1，2)、(2，1)及(2，2)的位置上的电极17相对应的区域设为提示触觉的目标区域16。
图21是示出根据实施方式4的各电极17的操作的示例的时序图。在图21中，从左到右表示时间经过，t0至t12表示各时间点。图21示出了位置表示为(X，Y)的电极17在各时间点的状态。图22A至图22C是示出根据实施方式4的特定的时间的触觉面板1的状态的示意图。图22A、图22B及图22C分别示出t1至t2、t2至t3及t3至t4的时间段的状态。电极17接地的状态由TG表示，电极17连接到AC电压源272的状态由TD表示，电极17连接到信号输入单元221的状态由ST表示，电极17连接到电流检测单元222的状态由SR表示。
如图21和图22A至图22C所示，在t1至t2的时间段中，位于位置(2，0)及(3，0)上的电极对以及位于位置(4，2)及(5，2)上的电极对被控制用以检测接触。在t2至t3的时间段中，位于位置(4，0)及(5，0)上的电极对以及位于位置(0，3)及(1，3)上的电极对被控制用以检测接触。在t3至t4的时间段中，位于位置(0，1)及(1，1)上的电极对以及位于位置(2，3)及(3，3)上的电极对被控制用以检测接触。以这种方式，各电极对被依次控制用以检测接触，并依次进行接触面11上的各位置上的接触的检测。另外，在电极对被控制用以检测接触的时间段以外的时间段中，位于位置(1，1)、(1，2)、(2，1)及(2，2)上的电极17连接到AC电压源272，其它的电极17接地。其结果，向接触面11内的对象区域16提示触觉。
如上所述，在本实施方式中同样地，在一部分电极17被控制用以检测接触面11上的接触的时间段中，其它电极17被控制用以向接触面11提示触觉。因此，触觉提示装置可同时进行触觉的提示和接触位置的检测。另外，被控制用以检测接触面11上的接触的电极17被依次改变，各电极17被控制用以在该电极17被控制用以检测接触的时间以外的时间向接触面11提示触觉。虽然在进行接触面11上的接触的检测的位置上不进行触觉的提示，但是，由于检测接触的位置将依次移动，因此在整个接触面11上触觉的提示不会中断。与实施方式3同样地，在比触觉的时间分辨率短的时间段内产生静电力的下降，即使在静电力下降的情况下，所感知的静电力在整个手指上被平均化而不会成为零，因此使用者不会感知到触觉提示的中断。因此，在本实施方式中，触觉提示装置也可以同时执行触觉的提示和接触位置的检测，在触觉提示装置的使用过程中使用者所感知的触觉不会中断。
在上述的实施方式3及实施方式4中，尽管示出了除触摸面板驱动电路22、电极驱动电路27及切换单元28以外还包括控制电路21的方式，但是触觉提示装置可采用不包括控制电路21的方式。例如，触觉提示装置可采用触摸面板驱动电路22具有与控制电路21同等的功能的方式，或者与控制电路21同等的功能以分散的方式包括在触摸面板驱动电路22、电极驱动电路27及切换单元28中的方式。另外，触觉提示装置可以采用由数学运算单元31直接控制触摸面板驱动电路22、电极驱动电路27及切换单元28的操作的方式。
在实施方式3及实施方式4中，尽管示出了通过对特定的电极17施加AC电压来提示触觉的方式，但是触觉提示装置可以采用使用通常已知的方法以外的方法提示触觉的方式。例如，触觉提示装置可以采用通过对所有的电极17施加相同的AC电压来提示触觉的方式。另外，触觉提示装置可以采用通过对彼此相邻的电极17施加具有相反极性的电压来提示触觉的方式。
另外，触觉提示装置可以采用使用实施方式3及实施方式4中说明的方法以外的通常已知的方法检测物体接触或接近接触面11的位置的方式。例如，触觉提示装置可采用对为了提示触觉而对电极17施加的电压信号的电流值进行测量，并根据测量的电流值的变化检测物体的接触或接近的方式。在实施方式3及实施方式4中，示出了电极17配置成矩阵图案的方式，但是触觉提示装置可以采用以任何其它方式设置电极17的方式。例如，触觉提示装置可以采用电极17设置成通过触觉表现的形状的方式。
＜实施方式5＞
图23是示出根据实施方式5的触觉面板1的内部结构的框图。根据实施方式5的触觉提示装置的结构除触觉面板1以外，与实施方式1或实施方式2相同。X电极13由多个子X电极132构成，Y电极14由多个子Y电极142构成。构成X电极13的所述多个子X电极132平行地设置成彼此相邻，并且被共同连接。同样地，构成Y电极14的所述多个子Y电极142平行地设置成彼此相邻，并且彼此连接。图中示出了X电极13由3个子X电极132构成的示例，但是X电极13可由2个子X电极132构成或者由4个或更多的子X电极132构成。同样地，Y电极14可由2个子Y电极142构成或由4个或更多的子Y电极142构成。触觉面板1的其它结构与实施方式1或实施方式2相同。
根据本实施方式的触觉提示装置的操作与根据实施方式1或实施方式2的操作相同。即，一部分X电极13及一部分Y电极14被控制用以检测物体接触或接近接触面11的位置，被控制用以检测物体的接触位置或接近位置的X电极13及Y电极14被依次改变。在各X电极13及各Y电极14被控制用以检测接触的时间以外的时间，各X电极13及各Y电极14被控制用以向接触面11提示触觉。以这种方式，构成一个X电极13的彼此相邻的多个子X电极132和构成一个Y电极14的彼此相邻的多个子Y电极142用于检测位置，其它的子X电极132及其它的子Y电极142用于提示触觉。与实施方式1及实施方式2相同，在本实施方式中，触觉提示装置也能够同时进行触觉的提示和接触位置的检测，在触觉提示装置的使用过程中使用者感知的触觉不会中断。
优选地，在彼此相邻的X电极13之间构成各X电极13的多个子X电极132的中心之间的在Y方向上的距离小于10mm，使得在使用者的手指触摸接触面11的接触部分的内部包括用于检测位置的子X电极132和用于提示触觉的子X电极132。更优选地，该距离小于6mm。同样地，在彼此相邻的Y电极14之间构成各Y电极14的多个子Y电极142的中心之间的在X方向上的距离优选地小于10mm，更优选地小于6mm。
<实施方式6＞
实施方式6是实施方式2的变型。在实施方式2中，在使用者的手指不与接触面11接触的状态下从AC电压源224向X电极13或Y电极14施加电压的情况下，寄生电流流经各X电极13的寄生电容及各Y电极14的寄生电容，电流检测单元223检测这些寄生电流。X电极13的寄生电容形成于该X电极13和与该X电极13交叉的多个Y电极14之间、以及该X电极13和与该X电极13相邻的X电极13之间。Y电极14的寄生电容形成于该Y电极14和与该Y电极14交叉的多个X电极13之间、以及该Y电极14和与该Y电极14相邻的Y电极14之间。根据触觉面板1的设计，这些寄生电容的值变大，令人担忧的是，流经寄生电容的寄生电流可能产生问题。由于寄生电流可占据可被电流检测单元检测的电流值的动态范围的大部分，因此优选减小寄生电流。实施方式6是用于减小寄生电流的方式。
图24是示出根据实施方式6的触觉面板1及触觉面板驱动单元2的内部结构的框图。X电极驱动电路23连接到触摸面板驱动电路22。另外，Y电极驱动电路24连接到触摸面板驱动电路22。如下所述，触摸面板驱动电路22、X电极驱动电路23及Y电极驱动电路24的内部结构与根据实施方式1和实施方式2的内部结构不同。触摸面板驱动电路22可将由内部AC电压源生成的电压供给到X电极驱动电路23及Y电极驱动电路24。触觉提示装置的其它部分与根据实施方式1的部分相同。
图25是示出根据实施方式6的触摸面板驱动电路22的内部结构的电路示意图。触摸面板驱动电路22包括AC电压源225。AC电压源225连接到多个电流检测单元223。另外，AC电压源225连接到X电极驱动电路23及Y电极驱动电路24。在电流检测单元223和第一切换单元25之间设置有高通滤波器(HPF)226。另外，电流检测单元223和第二切换单元26之间设置有高通滤波器226。AC电压源225相比于X电极驱动电路23中包括的第一AC电压源232及Y电极驱动电路24中包括的第二AC电压源242，生成更高频率的AC电压。高通滤波器226具有使具有与AC电压源225生成的AC电压的频率相同的频率(例如，100kHz)的电流流通，并阻止具有与第一AC电压源232及第二AC电压源242生成的AC电压的频率相同的频率(例如，1000Hz及1240Hz)的电流的特性。触摸面板驱动电路22的其它部分与根据实施方式1的部分相同。
图26是示出根据实施方式6的X电极驱动电路23的内部结构的电路示意图。如上所述，触摸面板驱动电路22中包括的AC电压源225连接到X电极驱动电路23。X电极驱动电路23包括将AC电压源225生成的电压叠加在第一AC电压源232生成的电压上的电压叠加单元233。另外，X电极驱动电路23包括将AC电压源225生成的电压叠加在地电压上的电压叠加单元234。各单刀双掷开关231进行各X电极13和电压叠加单元233的输出节点N1或电压叠加单元234的输出节点N2之间的连接的切换。X电极驱动电路23的其它部分与根据实施方式1的部分相同。
将对电压叠加单元233及电压叠加单元234的操作进行说明。图27A至图27D是示意性示出由根据实施方式6的X电极驱动电路23获得的电压的波形的图。在图中，横轴表示时间，纵轴表示电压。第一AC电压源232生成的AC电压的振幅设为100V，第一频率f1设为1000Hz。触摸面板驱动电路22的AC电压源225生成的AC电压的振幅设为1V，频率设为100kHz。图27A示意性示出第一AC电压源232生成的AC电压的波形，图27B示意性示出AC电压源225生成的AC电压的波形。图27C示意性示出电压叠加单元233的输出节点N1输出的电压的波形。从输出节点N1输出的电压是将第一AC电压源232生成的AC电压与AC电压源225生成的AC电压累加得到的电压。图27D示意性示出电压叠加单元234的输出节点N2输出的电压的波形。从输出节点N2输出的电压是将接地端的电压(例如0V的电压)与AC电压源225生成的AC电压累加得到的电压。以这种方式，电压叠加单元233及电压叠加单元234具有将所提供的两个电压累加并将得到的电压输出的功能。
图28是示出根据实施方式6的Y电极驱动电路24的内部结构的电路示意图。如上所述，触摸面板驱动电路22中包括的AC电压源225连接到Y电极驱动电路24。Y电极驱动电路24包括将AC电压源225生成的电压叠加在第二AC电压源242生成的电压上的电压叠加单元243。另外，Y电极驱动电路24包括将AC电压源225生成的电压重叠在地电压上的电压叠加单元244。各单刀双掷开关241进行各Y电极14和电压叠加单元243的输出节点N3或电压叠加单元244的输出节点N4之间的连接的切换。Y电极驱动电路24的其它部分与根据实施方式1的部分相同。
将对电压叠加单元243及电压叠加单元244的操作进行说明。图29A至图29D是示意性示出由根据实施方式6的Y电极驱动电路24获得的电压的波形的图。在图中，横轴表示时间，纵轴表示电压。第二AC电压源242生成的交流电压的振幅设为100V，第二频率f2设为1240Hz。由触摸面板驱动电路22的AC电压源225生成的AC电压的振幅设为1V，频率设为100kHz。图29A示意性示出由第二AC电压源242生成的AC电压的波形，图29B示意性示出由AC电压源225生成的AC电压的波形。图29C示意性示出由电压叠加单元243的输出节点N3输出的电压的波形。从输出节点N3输出的电压是将第二AC电压源242生成的AC电压与AC电压源225生成的AC电压累加得到的电压。图29D示意性示出由电压叠加单元244的输出节点N4输出的电压的波形。从输出节点N4输出的电压是将接地端的电压(例如0V的电压)与AC电压源225生成的AC电压累加得到的电压。以这种方式，电压叠加单元243及电压叠加单元244具有累加所提供的两个电压并将得到的电压输出的功能。
在实施方式2中，X电极13连接到第一AC电压源232、接地端及触摸面板驱动电路22的一者。相对于此，在实施方式6中，X电极13连接到电压叠加单元233的输出节点N1、电压叠加单元234的输出节点N2及触摸面板驱动电路22的一者。在X电极13连接到触摸面板驱动电路22的状态下，如图27B所示，AC电压源225生成的AC电压施加于X电极13。在X电极13连接到输出节点N1的状态下，如图27C所示，第一AC电压源232生成的AC电压与AC电压源225生成的AC电压累加得到的电压施加于X电极13。在X电极13连接到输出节点N2的状态下，如图27D所示，累加地电压的电压和AC电压源225生成的AC电压得到的电压施加于X电极13。
在实施方式2中，Y电极14连接到第二AC电压源242、接地端、触摸面板驱动电路22的一者。相对于此，在实施方式6中，Y电极14连接到电压叠加单元243的输出节点N3、电压叠加单元244的输出节点N4及触摸面板驱动电路22的一者。在Y电极14连接到触摸面板驱动电路22的状态下，如图29B所示，AC电压源225生成的AC电压施加于Y电极14。在Y电极14连接到输出节点N3的状态下，如图29C所示，累加第二AC电压源242生成的AC电压和AC电压源225生成的AC电压得到的电压施加于Y电极14。在Y电极14连接到输出节点N4的状态下，如图29D所示，累加地电压的电压和AC电压源225生成的AC电压所得到的电压施加于Y电极14。
电压叠加单元233、234、243及244配置为使得，在施加于X电极13和Y电极14的电压中，触摸面板驱动电路22的AC电压源225生成的电压的频率(本实施方式中100kHz)的分量的振幅相同。即，包含具有与施加到连接到触摸面板驱动电路22的X电极13和Y电极14上的电压相同的频率和相同振幅的分量的电压施加到连接到输出节点N1的X电极13、连接到输出节点N2的X电极13、连接到输出节点N3的Y电极14、及连接到输出节点N4的Y电极14。当在施加于X电极13和Y电极14的电压中着眼于触摸面板驱动电路22的AC电压源225生成的电压的频率分量时，所有的X电极13及Y电极14以相同的振幅和相同的相位被驱动。因此，在使用者的手指不接触接触面11的状态下，从AC电压源225对X电极13或Y电极14施加电压的情况下，构成寄生电容的电极之间的电压恒定，并且没有电流流经寄生电容。
在此，如图24所示，触觉面板1设为包括5个X电极X0至X4及6个Y电极Y0至Y5，并且将考虑X电极X1连接到触摸面板驱动电路22的状态。此时，在X电极X1中，在X电极X1和Y电极Y0至Y5的交叉部分、X电极X1和X电极X0之间的相邻部分、及X电极X1和X电极X2之间的相邻部分上形成寄生电容。另外，X电极X1经由电流检测单元223连接到AC电压源225，在所有其它的电极上叠加由AC电压源225生成的电压。
图30是将X电极X1经由电流检测单元223连接到AC电压源225并且由AC电压源225生成的电压叠加于所有其它的电极的状态模型化而得到的电路图。X电极X1对应于图中的P1，所有其它的电极对应于图中的电极P2。在电极P1和电极P2之间存在寄生电容Cp。但是，由于构成寄生电容Cp的电极P1和电极P2之间的电位差不变，因此具有AC电压源225生成的电压的频率的分量的电流不流经寄生电容Cp。因此，电流检测单元223没有检测到任何电流。
图31是将根据实施方式2的电极的状态模型化的电路图。在实施方式2中，X电极X1经由电流检测单元223连接到频率为100kHz的AC电压源224，其它电极中的大部分电极连接到接地端、频率为1000Hz的第一AC电压源232、或频率为1240Hz的第二AC电压源242。当着眼于AC电压源224生成的电压的频率100kHz的分量时，状态可表示为X电极X1以外的电极的大部分接地的模型。图31所示的电极P1对应于X电极X1，电极P2对应于将其它电极的大部分电极组合的电极。由于构成寄生电容Cp的电极P1和电极P2之间的电位差变化，因此电流流经寄生电容Cp。该电流是在实施方式2中使用者的手指不与接触面11接触的状态下流动的寄生电流。
在实际制作的根据实施方式6的触觉面板1中测量了寄生电容，一个X电极13的寄生电容为240pF，一个Y电极14的寄生电容为170pF。另外，在使用者的手指与接触面11接触的情况下，电极与手指之间的静电电容为5pF。在实施方式2中，可被电流检测单元223检测的电流值的动态范围240/245被基本上不需要的寄生电流占有。相对于此，在实施方式6中，寄生电流减小到几乎为零，电流检测单元223检测的电流的SN比提高。
图32是表示根据实施方式6的电压叠加单元233和234的结构的示例的电路图。电压叠加单元233由电容器C1构成。电容器C1的一端连接到输出节点N1，另一端连接到触摸面板驱动电路22的AC电压源225。第一AC电压源232连接到电容器C1的该一端及输出节点N1。第一AC电压源232的内部标记的电阻R1表示第一AC电压源232的输出阻抗。电压叠加单元234包括连接在输出节点N2和接地端之间的电阻R3以及连接在输出节点N2和AC电压源225之间的电阻R2。设定电阻R2与电阻R3之比，使得在从输出节点N1及输出节点N2输出的电压中，AC电压源225生成的电压的频率的分量的振幅相等。电压叠加单元243和电压叠加单元244同样地构成。
用于减小在上述的实施方式6中说明的寄生电流的触觉提示装置的结构可应用于包括设置为矩阵图案的多个电极的实施方式3。在将用于减小寄生电流的结构应用于实施方式3的方式中，可获得与实施方式6相同的效果。另外，用于减小在实施方式6中说明的寄生电流的结构可应用于不包括第三控制单元的触觉提示装置。即，在用于提示触觉的电极和用于检测物体的接触或接近的电极分别沿着接触面分离地配置的触觉提示装置中，也可以应用用于减小寄生电流的结构，并且可获得与根据实施方式6的效果相同的效果。
在上述的实施方式1～6中，尽管示出了接触面11为平面的方式，但是触觉提示装置可以采用接触面11为曲面的方式。另外，在实施方式1至6中，示出了触觉提示装置是智能手机等计算机的方式，但是触觉提示装置可以采用诸如置入到自动取款器(ATM)中的方式等各种方式。另外，在实施方式1至6中，尽管示出了触觉提示装置包括显示面板36的方式，但是触觉提示装置可以采用不包括显示面板36的方式。
[附图标记的说明]
1 触觉面板
11 接触面
12 基板
13 X电极
14 Y电极
17 电极
2 触觉面板驱动单元
21 控制电路
22 触摸面板驱动电路
221 信号输入单元
222、223 电流检测单元
224、225 AC电压源
226 高通滤波器
23 X电极驱动电路
232 第一AC电压源
24 Y电极驱动电路
242 第二AC电压源
25 第一切换单元
26 第二切换单元
27 电极驱动电路
272 AC电压源
28 切换单元

Claims (14)

1.一种触觉提示装置,包括：
接触面；
多个电极，所述多个电极沿所述接触面设置；
第一控制单元，所述第一控制单元控制所述电极的操作以检测物体向所述接触面的接触或接近；
第二控制单元，所述第二控制单元控制所述电极的操作以对所述接触面提示触觉；以及
第三控制单元，所述第三控制单元使所述多个电极的一部分电极被所述第一控制单元控制，并将由所述第一控制单元控制的电极依次改变为所述多个电极中的另一电极，并使由所述第一控制单元控制的所述电极以外的电极被所述第二控制单元控制。
2.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，
所述第三控制单元使与由所述第一控制单元控制的所述电极相邻的电极由所述第二控制单元控制。
3.根据权利要求1或2所述的触觉提示装置，其中，
所述第三控制单元重复依次使所述多个电极中的各电极由所述第一控制单元控制的过程。
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，
所述第三控制单元同时使彼此不相邻的多个电极由所述第一控制单元控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的触觉提示装置，其中，
所述第三控制单元将由所述第一控制单元控制的电极从一个电极变为与所述一个电极不相邻的另一电极。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的触觉提示装置，其中，
所述多个电极内彼此相邻的电极的中心之间的距离小于或等于5mm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的触觉提示装置，其中，
所述第三控制单元以小于或等于10毫秒的时间间隔改变由所述第一控制单元控制的电极。
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，
所述第一控制单元包括用于检测所述电极的静电电容的变化的检测电路，
所述第二控制单元包括用于对所述电极施加具有预定频率的电压信号的信号施加电路，以及
所述第三控制单元包括切换单元，所述切换单元将所述多个电极的一部分电极连接到所述检测电路，将其它电极连接到所述信号施加电路，将各电极的连接目的地从所述检测电路和所述信号施加电路的一者依次切换到另一者。
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，
所述多个电极配置成矩阵图案，以及
所述第三控制单元将所述第一控制单元和所述第二控制单元连接到各个所述电极。
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，
所述多个电极包括：
平行设置的多个第一线状电极；以及
平行设置成与所述第一线状电极交叉的多个第二线状电极，
所述第一控制单元包括：
检测电路，所述检测电路用于检测所述第一线状电极和所述第二线状电极彼此交叉的部分中的静电电容的变化，
所述第二控制单元包括：
第一信号施加电路，所述第一信号施加电路用于将具有预定的第一频率的电压信号施加于所述第一线状电极；以及
第二信号施加电路，所述第二信号施加电路用于将具有与所述第一频率具有预定的差值的第二频率的电压信号施加于所述第二线状电极，以及
所述第三控制单元包括：
第一切换单元，所述第一切换单元将所述多个第一线状电极中的一部分第一线状电极连接到所述检测电路，将其它的所述第一线状电极连接到所述第一信号施加电路，并且将各个所述第一线状电极的连接目的地从所述检测电路和所述第一信号施加电路中的一者依次切换到另一者；以及
第二切换单元，所述第二切换单元将所述多个第二线状电极中的一部分第二线状电极连接到所述检测电路，将其它的所述第二线状电极连接到所述第二信号施加电路，并且将各个所述第二线状电极的连接目的地从所述检测电路和所述第二信号施加电路中的一者依次切换到另一者。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的触觉提示装置，其中，
所述第一控制单元将AC电压施加于被控制的所述电极，并且
所述第二控制单元将包含具有与施加到由所述第一控制单元控制的电极的AC电压相同的振幅和频率的AC分量的AC电压施加到被控制的电极。
12.一种触觉提示装置，包括：
接触面；
多个电极，所述多个电极沿所述接触面设置；
第一控制单元，所述第一控制单元与所述多个电极中的一部分电极连接，并且控制所述电极的操作以检测物体向所述接触面的接触或接近；以及
第二控制单元，所述第二控制单元与连接到所述第一控制单元的所述电极以外的电极连接，并且控制所述电极的操作以向所述接触面提示触觉，
其中，所述第一控制单元将AC电压施加于所连接的所述电极，以及
所述第二控制单元将包含具有与施加于连接到所述第一控制单元的所述电极的AC电压相同的振幅和频率的AC分量的AC电压施加于所连接的所述电极。
13.一种触觉提示装置，所述触觉提示装置包括接触面，
其中，所述接触面的一部分用于检测物体的接触或接近，其它部分用于提示触觉，
用于检测所述接触面上物体的接触或接近的所述部分的位置被依次改变，以及
所述接触面上的多个部分中的各部分用于在指定的时间检测物体的接触或接近，并用于在不同的时间提示触觉。
14.一种用于控制触觉提示装置的控制方法，所述触觉提示装置包括接触面和沿所述接触面设置的多个电极，所述控制方法包括：
控制所述多个电极中的一部分电极的操作以检测物体向所述接触面的接触或接近，并在所述多个电极中依次改变被控制的电极；以及
控制所述多个电极中的被控制用以检测物体向所述接触面的接触或接近的所述电极以外的电极的操作以向所述接触面提示触觉。
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