CN108089698B - 触觉提示装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及触觉提示装置及电子设备。一种触觉提示装置(10)，包括：基板(13)；在该基板(13)上延伸的多个配线(11)；形成在基板(13)上并覆盖配线(11)的第一绝缘层(14)；设置在该第一绝缘层(14)上的多个电极(12)；覆盖电极(12)的第二绝缘层(15)；以及基于从外部输入的控制信号经由配线(11)对电极(12)选择性地施加电压信号的驱动电路。各配线(11)经由在第一绝缘层(14)上开设的通孔电连接到电极(12)中的一个电极。至少一个电极(12)在电压信号被施加的状态下对触摸该电极(12)上方的第二绝缘层(15)的使用者提示触觉。各配线(11)部分地被至少一个电极(12)覆盖。

Description

触觉提示装置及电子设备

技术领域

本发明涉及触觉提示装置及电子设备。

背景技术

近年来，假性地提示人用手指等触摸物体时人感觉到的触觉的触觉提示的技术已经在被开发。在对例如液晶显示器或有机发光二极管(OLED)显示器涉及的电子设备应用触觉提示的技术的情况下，将用于提示触觉的面板型触觉提示装置设置在显示器上。触觉提示装置根据显示在显示器上的图像，再现图像中的物体的触觉，并使触摸面板的使用者感知触感。

触觉提示方法例如采用致动器方式、电刺激方式、电气振动方式等。在它们中，电气振动方式利用静电力在使用者的皮肤上提示触觉。

电气振动方式的触觉提示装置包括被绝缘膜覆盖的用于触觉提示的电极，并且对该电极施加用于触觉提示的电压信号。在此，用于触觉提示的电压信号是具有这样的频率的电压信号，在该频率下，人的皮肤的机械感受器具有灵敏度。当使用者触摸绝缘膜时，在手指的皮肤和电极之间产生静电力。如果使用者在绝缘膜的表面上滑动他/她的手指，则以用于触觉提示的电压信号的频率，发生摩擦力的变化，从而使使用者感知所谓的纹理感。

电气振动方式的触觉提示装置可包括设置在基板上的多个电极，各电极独立地被驱动，从而部分地提示触觉。例如，日本专利申请特开No.2011－248884公开了通过利用驱动器独立地驱动多个用于触觉提示的电极来部分地提示触觉的触觉提示装置。

然而，在电气振动方式的触觉提示装置中，用于对各电极施加电压的一些配线结构可能使得使用者感知不必要的触觉。图1是示出根据相关技术的触觉提示装置110的结构示例的局部放大图。图1示出了用于触觉提示的面板的一部分被放大的局部放大图。如图1所示，根据相关技术的触觉提示装置110包括配线111、电极112及基板113。多个电极112以矩阵状排列在基板113上，并且配线111连接到各电极112。电极112和配线111被形成待使用者触摸的触摸面的绝缘膜覆盖。

电极112通过配线111连接到外部的信号电压源(未图示)。在从信号电压源经由相应的配线111对其中一个电极112施加用于触觉提示的电压信号的情况下，电极112带电，从而向使用者的手指提示触觉。触觉提示装置110可以独立地驱动各电极112，从而部分地提示触觉。

对图1中通过粗线所示的配线111a对电极112a施加电压信号从而在该电极112a上提示触觉的示例情况进行讨论。如果使用者的手指触摸电极112a上的绝缘膜的表面，则经由绝缘膜在电极112a和手指的皮肤之间产生静电耦合。电极112a和手指的皮肤之间产生的静电力根据电压信号的频率而变化，而促使手指振动。另一方面，如果手指触摸该电极112a以外的绝缘膜的表面部分，则由于电压未施加于其它的电极112，应该不会产生振动。

然而，由于通过配线111a对电极112a施加电压，因此也可能在配线111a上产生不必要的触觉。图2示出根据相关技术的不必要的触觉的产生。如图2所示，在手指触摸配线111a附近的绝缘膜表面的情况下，来自配线111a的漏电场可能在配线111a和手指的皮肤之间产生静电耦合。即，可能在不应该感知触觉的部分上感知触觉。在以下的说明中，将如上所述的不必要的触觉称作“不需要的触觉”。

发明内容

本发明是鉴于上述环境而做出的，其目的是提供能够减少不需要的触觉的产生的触觉提示装置等。

根据本发明的一个方面的触觉提示装置包括：基板；在所述基板上延伸的多个配线；形成在所述基板上并覆盖所述多个配线的第一绝缘层；设置在所述第一绝缘层上的多个电极；覆盖多个电极的第二绝缘层；以及驱动电路，所述驱动电路基于从外部输入的控制信号通过所述配线将电压信号选择性地施加于所述电极。每一个所述配线经由所述第一绝缘层中开设的通孔电连接到所述多个电极中的一个电极。在所述电压信号被施加的状态下，所述多个电极中的至少一个电极向触摸所述至少一个电极上的所述第二绝缘层的使用者提示触觉。各个所述配线部分地被至少一个所述电极覆盖。

一种触觉提示装置，包括：多个电极，所述多个电极沿第一方向在基板上方排列，并且被保持在形成于所述基板上的第一绝缘层和形成于所述第一绝缘层上方的第二绝缘层之间；多个配线，所述多个配线形成在所述基板和所述第一绝缘层之间，沿所述第一方向在至少一个所述电极下方延伸，并且设置在所述电极的与所述第一方向交叉的第二方向上的形成宽度内，各个所述配线通过在所述第一绝缘层中开设的通孔电连接到所述多个电极中的一个电极；以及驱动电路，所述驱动电路基于从外部输入的控制信号，将所述多个电极的一部分连接到产生电压信号的信号电压源、同时将所述多个电极中的另一部分连接到基准电位。

根据本发明的一个方面的电子设备包括：触摸面板显示装置，所述触摸面板显示装置显示由其中包括的处理器进行的处理的结果并接收与所述处理的结果相对应的操作输入；以及根据上述任一方面所述的触觉提示装置，所述触觉提示装置提示与所述处理的结果的显示相对应的触觉。

应该理解的是，前面的概述和下面的详述是示例性的和说明性的，而不旨在限制本发明。

根据本发明的一个方面，可以减少不需要的触觉的产生。

附图说明

图1是示出根据相关技术的触觉提示装置的结构示例的局部放大图；

图2示出根据相关技术的不需要的触觉的产生；

图3是示出电子设备的结构示例的分解图；

图4是示出触觉提示装置的结构示例的主视图；

图5是示出触觉提示装置的结构示例的局部剖视图；

图6示出配线和电极的位置关系；

图7是示出触觉提示装置的结构示例的示意图；

图8示出配线的结构示例；

图9示出电极的遮蔽效果；

图10是示出触觉提示装置中的配线结构的另一示例的主视图；

图11是示出触觉提示装置的结构示例的主视图；

图12示出配线的结构示例；

图13示出配线和电极的重叠面积；

图14A至图14C是用于触觉提示装置的电路图；

图15A和图15B是示出关于触觉提示的响应速度的仿真结果的图；

图16是示出多个部分中的触觉提示的示意图；

图17A和图17B是在多个部分中提示触觉的情况下的电路图；

图18A和图18B是示出多个部分中提示触觉的情况下的仿真结果的图；

图19A和图19B是示出与信号电压源的内部电阻的差异有关的仿真结果的图；

图20是示出触觉提示装置的结构示例的局部放大图；

图21示出不需要的触觉的产生；

图22A和图22B示出电极的间隔和第二绝缘层的厚度之间的关系；

图23A和图23B是示出对静电电容和电极间隔之间的关系执行的仿真结果的图；

图24是示出触觉提示装置的结构示例的局部放大图；

图25A和图25B是示出触觉提示装置的结构示例的局部剖视图；

图26示出实施方式4的另一示例；

图27A和图27B示出实施方式4的又一示例；

图28A和图28B示出实施方式4的再一示例；以及

图29示出实施方式4的另一示例。

具体实施方式

以下，参照示出本发明的实施方式的附图详细说明本发明。

实施方式1

图3是示出电子设备1的结构示例的分解图。在本实施方式中，以智能手机、平板电脑终端或笔记本个人计算机等进行图像显示的电子设备1作为安装有触觉提示装置10的电子设备的示例进行说明。电子设备1包括显示装置30和触觉提示装置10。

显示装置30是涉及例如液晶显示器、OLED显示器等的图像显示装置。例如，显示装置30是具有矩形显示面的触摸面板显示装置，该触摸面板显示装置接收基于对显示面的触摸操作的操作输入。在以下的说明中，将显示装置30的显示面侧设为电子设备1的正面侧，将显示面的相反侧设为电子设备1的背面侧。更具体地，显示装置30包括进行图像显示的显示面板(未图示)以及与显示面板相对的触摸面板(未图示)。显示装置30从集成在电子设备1中的处理器获得与图像处理有关的处理结果，并将该处理结果显示在显示面板上。另外，显示装置30通过触摸面板接收与处理结果相对应的操作输入。如电子设备1例如是与台式个人计算机等的外部装置连接的显示装置的情况下，电子设备1可以构造成在其中不包括处理器，而显示从外部装置获得的处理结果。显示装置30容纳于箱状的壳体40中。

触觉提示装置10以与显示装置30的显示面相对的方式，设置在显示装置30的正面侧。触觉提示装置10与显示装置30一起容纳在壳体40中。触觉提示装置10从集成在电子设备1中的处理器获得处理结果，并提示与显示在显示装置30上的处理结果相对应的触觉。更具体而言，例如，触觉提示装置10将显示在显示面板上的将被操作的物体的触觉在显示该物体的触摸面板上的相应的位置上进行提示。

图4是示出触觉提示装置10的结构示例的正视图。图5是示出触觉提示装置10的结构示例的局部剖视图。图5示出沿图4的线I－I剖开的触觉提示装置10的剖面的局部剖视图。触觉提示装置10包括基板13、设置在基板13上方的多个电极12、以及与各电极12连接的多个配线11。

基板13是用于在其上设置电极12等的透明基板，其例如是玻璃基板。尽管基板13例如具有矩形形状，但该形状不限于此，也可以是例如圆形、椭圆形或多边形，以适应显示装置30的显示面。

各电极12是用于向使用者提示触觉的平板电极，例如，由可透过可见光的导电性材料制成，所述导电性材料诸如氧化铟锡(ITO)。尽管各电极12在图4中示作矩形，但是电极12的形状不限于此，也可以是例如圆形、椭圆形或多边形。另外，图4中所示的电极12的数量仅是示例，而不限于图示的数量。多个电极12沿第一方向x和与第一方向x交叉的第二方向y排列成矩阵。例如，如图4所示，在将基板13的短边方向设为第一方向x、将基板13的长边方向设为第二方向y的情况下，排列电极12。基板13的边的方向不一定与电极12的排列方向相对应。另外，虽然如上所述假设电极12排列成矩阵，但是电极12的排列图案不限于矩阵。

配线11用于将各电极12连接到将在下面说明的驱动电路22(参照图7)，并且例如由银、铝或钼制成。要注意，各配线11可以是透明部件或非透明部件。所有的配线11在基板13上沿一个方向延伸。更具体地，配线11全部沿排列成矩阵的电极12的一个排列方向延伸。例如，如图4所示，配线11全部沿第一方向x延伸。配线11与电极12具有一对一的对应关系，其中，一个配线11连接到一个电极12，配线11的一端连接到排列在基板13上的多个电极12中的任一个电极。配线11的另一端连接到位于基板13的长边上的输入端子19，并通过输入端子19连接到驱动电路22。配线11将从驱动电路22输出的电压信号供给到电极12。电极12和配线11的具体的配置将在下面详细说明。

如图5所示，触觉提示装置10除上述的配线11、电极12、基板13以外，还包括第一绝缘层14、第二绝缘层15等。第一绝缘层14是以几μm的厚度形成在基板13上的绝缘层。如上所述，在基板13上设置有多个配线11。第一绝缘层14以覆盖配线11的方式形成在基板13上。上述的电极12形成在第一绝缘层14上。因此，第一绝缘层14使配线11与电极12绝缘，并且使配线11相互绝缘。

如上所述，配线11和电极12具有一对一的对应关系。各个单独的配线11通过第一绝缘层14中开设的通孔，电连接到多个电极12中的一个电极。更具体地，在第一绝缘层14中，从配线11的一端至相应的电极12的背面形成有作为通孔的接触孔16。通过接触孔16，配线11和电极12以一对一的对应关系相互电连接。在本实施方式中，尽管使用一个接触孔16连接一个电极12和配线11，但是也可以利用多个接触孔16。这能够减小接触部分处的接触电阻。

第二绝缘层15是覆盖所述多个电极12的绝缘层。第二绝缘层15例如以几μm的厚度形成在第一绝缘层14上。具体而言，第二绝缘层15以在其与第一绝缘层14之间保持电极12的形式，层叠在第一绝缘层14的正面，以形成与触觉提示装置10相关的触摸面。如果使用者的手指触摸第二绝缘层15的表面，则第二绝缘层15使得使用者的手指与电极12绝缘，由此防止使用者的手指直接电导通。

图6示出配线11和电极12的位置关系。与图4不同，在图6中接触孔16示作白圈。参照图5和图6，对关于配线11和电极12的配置的细节进行说明。向设置在与输入端子19侧(图6中，底侧)最近的位置上的第一电极12供给电压的配线11设置为延伸至第一电极12下面的部位。接下来，从输入端子19向第二电极12供给电压的配线11设置为在第一电极12下面穿过并延伸至第二电极12下面的部位。同样地，向第三电极12供给电压的配线11设置为在第一和第二电极12的下面穿过并延伸至第三电极12下面的部位。向第四电极12供给电压的配线11设置为在第一电极至第三电极12的下面穿过并延伸至第四电极12下面的部位。因此，各配线11被至少一个电极12覆盖。

在此，对图6中虚线所包围的电极群12a进行说明，其中电极12沿第一方向x排列。向与电极群12a有关的各电极12供给电压的配线11全部设置为包括在与第一方向x交叉的第二方向y上的电极12的宽度内。更具体而言，配线11以使位于两端的两根配线11之间的距离比形成电极12的宽度短的方式排列在第二方向y上。例如，如果如图6所示电极12是具有与第一方向x和第二方向y平行的两边的矩形的平板电极，则使位于两端的配线11之间的距离W1比电极12的与第二方向y平行的一边的宽度W2短。这允许所有的配线11包含在形成电极12的宽度(第二方向y上的宽度)内。

如上所述，配线11沿第一方向x延伸至至少一个电极12下面的部位。因此，由于电极群12a具有电极12沿第一方向x排列的结构，因此配线11仅延伸至与电极群12a有关的电极12的下面的部位，而不延伸至除电极群12a中的电极12以外的电极12下面的任何部位。由此，如图6所示，与电极群12a有关的配线11全部没有位于基板13上的、在第二方向y上相邻的电极12之间的区域中，并且配线11仅在沿延伸方向(第一方向x)的相邻的电极12之间的区域中未被电极12覆盖。即，在正视图中，电极12构造为最大限度覆盖配线11。

图7是示出触觉提示装置10的结构示例的示意图。触觉提示装置10除上述的配线11等以外，还包括控制单元21和驱动电路22。控制单元21例如包括中央处理单元(CPU)和微处理单元(MPU)，根据由集成在电子设备1中的处理器获得的图像处理结果来控制触觉提示装置10的操作，生成指定用于提示触觉的电极12的控制信号，并将该控制信号输出到驱动电路22。驱动电路22是与各配线11连接的电路，并基于从控制单元21输出的控制信号对各电极12施加电压。

图8示出触觉的部分提示。对在图8所示的区域A1中提示触觉的示例性情况进行讨论。在此，控制单元21控制驱动电路22将电压信号施加于位于区域A1中的电极12。更具体地，控制单元21将各配线11的一端通过开关元件(未图示)连接到信号电压源17，其中，该各配线11的另一端连接到位于区域A1中的一个电极12。信号电压源17例如是脉冲电压源，该脉冲电压源通过配线11将脉冲电压供给到电极12。由此，脉冲电压被施加于位于区域A1中的电极12。要注意，信号电压源17可以是交流电压源。在电压信号被施加的状态下，电极12向触摸感兴趣的电极12上的第二绝缘层15的使用者的手指提示触觉。更具体而言，如上面所述，施加电压信号，从而使电极12带电，由此在电极12和使用者的手指之间产生静电力。在使用者滑动手指的情况下，以电压信号的频率发生摩擦力的变化，使得使用者感知纹理感。

另外，驱动电路22将被施加电压信号的电极12以外的电极12连接到与信号电压源17不同的基准电位18。更具体而言，驱动电路22根据来自控制单元21的控制信号，将各配线11的一端通过上述的开关元件连接到基准电位18，其中，该各配线11的另一端连接到区域A1以外的区域中的电极12。基准电位18例如是接地端(GND)。要注意，基准电位18也可以是直流电压源。驱动电路22将被施加电压信号的电极12以外的电极12、即不提示触觉的电极12连接到GND，从而将其他的电极12接地。如上所述，驱动电路22基于来自控制单元21的控制信号，对所述多个电极12选择性地施加电压信号。

在此，对位于图8的区域A2中的不提示触觉的电极12进行讨论。图9示出电极12的遮蔽效果。图9示出沿图8的线II－II剖开的触觉提示装置10的剖面的局部剖视图。为了便于图示，在图9中，未对第一绝缘层14追加阴影。由于图9的中央所示的电极12未连接到信号电压源17，因此不施加用于触觉提示的电压信号。因此，在使用者触摸感兴趣的电极12上的第二绝缘层15的表面的情况下，不提示由于使用者的手指和电极12之间的静电耦合产生的触觉。

另一方面，可从连接到位于区域A1中的电极12的配线11、即从连接到信号电压源17的配线11产生漏电场(图9中由箭头示出)，这可在使用者的手指和配线11之间发生静电耦合。然而，在不提示触觉的区域A2中，连接到信号电压源17的配线11位于连接到基准电压源18的电极12的下面。因此，来自配线11的漏电场被电极12遮蔽，由此减小漏出到第二绝缘层15的可能性。因此，电极12示出遮蔽效果。因此，可减小向使用者提供不需要的触觉的可能性。

因此，根据实施方式1，可减小不需要的触觉的产生。

另外，根据实施方式1，多个配线11沿同一第一方向x延伸，由此能够使触觉提示装置10的电路设计变得容易。

尽管在上面的描述中多个配线11沿第一方向x延伸，但是不需要所有的配线11都沿同一方向延伸。图10是示出触觉提示装置10中的配线结构的另一示例的正视图。例如，如图10所示，一部分配线11可以沿第一方向x延伸，而其它配线11可以沿第二方向y延伸。即，只要配线11设置在至少一个电极12的下面，则配线11的延伸方向不特别限定。

变型例1

实施方式1描述了多个电极12沿第一方向x和第二方向y排列成矩阵的形式。然而，电极12不一定总是必须排列为矩阵。图11是示出根据变型例1的触觉提示装置10的结构示例的正视图。在根据变型例1的触觉提示装置10中，多个电极12排列成网状图案。更具体而言，多个电极12规则地设置在基板13上，各电极12在正视图中具有相同的菱形形状。例如，各菱形形状的电极12设置为其两条对角线分别平行于第一方向x和第二方向y(基板13的短边方向和长边方向)。因此，所述多个电极12整体上排列为网状图案。图11中各电极12图示为正方形，但是各电极12也可以具有带钝角和锐角的菱形。

所有的配线11与菱形的电极12的对角线平行地延伸。更具体而言，如图11所示，各配线11沿着与电极12的一个对角线平行的第一方向x延伸到至少一个电极12下面的部位。即使是上述的结构，配线11也被电极12覆盖，因此能够减小不需要的触觉的产生。

尽管上面描述了菱形的电极12排列成网状图案，但是也可以将例如圆形、椭圆形、三角形或六边形的电极12排列成网状图案。

如上所述，根据变型例1，即使是电极12排列成网状图案的结构，也可以与实施方式1同样地减小不需要的触觉的产生。

实施方式2

在本实施方式中，对所有的配线11具有同一长度的方式进行说明。与实施方式1重复的部分在附图中用相同的附图标记标注，并且不再进行说明。

图12示出配线11的结构示例。和实施方式1一样，配线11全部沿第一方向x延伸。另一方面，根据本实施方式的配线11全部沿第一方向x延伸，同时具有相同的长度。

在本实施方式中，所有的配线11设置为在沿第一方向x排列的所有的电极12下面经过。例如，如图12所示，连接到第一电极12的配线11设置为在沿第一方向x排列的所有的第一电极、第二电极、第三电极12…的下面延伸。由于所有的配线11具有同一长度，因此配线11的内部电阻的大小相同。

在本实施方式中，各配线11经由第二绝缘层15与各电极12重叠的面积对于所有的配线11都是相同的。图13示出了配线11和电极12的重叠面积。在图13的图示中对配线11和电极12的重叠部分标注阴影部分。如上所述，配线11在沿第一方向x排列的所有的电极12的下面延伸。该情况下，各电极12具有一边方向为第一方向x并且另一边方向为第二方向y的相同矩形形状。此时，所述多个电极12沿第一方向x和第二方向y排列成矩阵，因此配线11在正视图中与电极12重叠的面积对于所有的配线11都是相同的。这允许在各配线11和各电极12之间形成的浮动电容的大小对于所有的配线11都是相同的。因此，在配线11的路径中，电气负载相同，这能够在触觉提示装置10的整个触摸面内进行均匀的触觉提示。

在上面的描述中所述多个电极12具有相同的矩形形状，但是在本实施方式中电极12的形状不特别限定，只要对于所有的配线11，各配线11和各电极12的重叠面积相等即可。

以下的描述对于由根据本实施方式的配线11的结构产生的触觉提示的均匀性示出了本发明人实施的仿真的执行结果。图14A至图14C示出作为仿真对象的触觉提示装置10的电路图。图14A示出在根据本实施方式的触觉提示装置10中被施加用于触觉提示的脉冲电压V1的配线路径的电路图。另外，图14B和图14C示出了作为比较例的根据实施方式1的触觉提示装置10的电路图。

例如，假设十个电极12沿第一方向x排列。在此，如图14A所示，电路构造成包括内部电阻R1、R2、…R10、各配线11和各电极12之间的浮动电容C1、C2、…C10、以及信号电压源17的内部电阻R11。从输入端子19观察，内部电阻R1、R2、…分别表示直至第一电极12的配线11的内部电阻、从第一电极12至第二电极12的配线11的内部电阻等。浮动电容C1、C2、…分别表示第一电极12和配线11之间的浮动电容、第二电极12和配线11之间的浮动电容等。连接点node1、node2、…分别表示内部电阻R1、R2和浮动电容C1之间的连接点、内部电阻R2、R3和浮动电容C2之间的连接点等等。

在本实施方式中，由于配线11被沿第一方向x排列的所有的十个电极12覆盖，因此如图14A所示，在电极12之间形成浮动电容C1、C2、…。另一方面，如图14B和图14C所示，在实施方式1中配线11分别被第一电极12、第二电极12、第三电极12…覆盖，这消除了需要考虑各电极12之前的配线路径的需要。即，例如，在配线11连接到第一电极12的情况下，如图14B所示，配线11的内部电阻仅是R1，浮动电容仅是C1。另外，例如，在配线11连接到第二电极12的情况下，如图14C所示，配线11的内部电阻仅是R1和R2，浮动电容仅是C1和C2。

图15A和图15B是示出关于触觉提示的响应速度的仿真结果的图。在图15A和图15B的图中，横轴表示时间(ms)，而纵轴表示电压(V)。图15A示出了针对根据本实施方式的触觉提示装置10的仿真结果，而图15B示出了针对根据实施方式1的触觉提示装置10的仿真结果。在结果示于图15A和图15B中的仿真中，假设配线11的内部电阻R1、R2、…对应于0.32kΩ，浮动电容C1、C2、…对应于1.25pF，信号电压源17的内部电阻R11对应于1000kΩ，进行计算。

如图15B所示，在各配线11的长度不同的情况下，关于各连接点node1、node2、…上的电压值的时序变化，随着连接点越远离信号电压源17，电压越晚上升。即，不同电极12的触觉提示的响应速度发生波动。另一方面，如图15A所示，在各配线11的长度相同的情况下，各连接点node1、node2、…上的电压值的时序变化大致相同。即，各电极12的响应速度不发生波动。因此，通过使所有的配线11的长度相同，能够确保触觉提示装置10的整个触摸面上的触觉提示的均匀性。

图16是示出在多个部分中提示触觉的示意图。触觉提示装置10可通过不仅在一个区域A1中而且在其他区域A3中向电极12同时输出电压信号，而在多个部分中提示触觉。该情况下，各电极12经由不同的配线11被供给电压。由于在图14A所示的电路图中不考虑经由其它的配线11施加的电压信号的影响，因此本发明人还执行以下的仿真来研究这种影响。

图17A和图17B是在多个部分中提示触觉的情况下的电路图。图17A示出电压信号通过另一配线11施加于第五电极12的情况。另外，图17B示出电压信号通过其它配线11施加于第五电极12和第六电极12的情况。在此，如图17A和图17B所示，信号电压源17(在图17A和图17B中由脉冲电压V2和V3表示)被另外连接到上述的电极12。在图17A和图17B所示的电路图中，为了简化，未示出关于该其它配线11的配线路径中的内部电阻、浮动电容等。以下对图17A和图17B中所示的电路结构的仿真结果进行说明。

图18A和图18B是示出在多个部分中提示触觉的情况下的仿真结果的图。图18A示出与图17A所示的电路结构有关的仿真结果。图18B示出与图17B所示的电路结构有关的仿真结果。如图18A和图18B所示，在任一电路结构中，各连接点node1、node2、…上的电压值的时序变化大致相同。因此，即使在多个部分中进行触觉提示的情况下，也能够实现均匀的触觉提示。

图19A和图19B是示出与信号电压源17的内部电阻R11的差异有关的仿真结果的图。图19A和图19B示出在图14A所示的电路结构中与信号电压源17的内部电阻R11的大小(即，分别为高和低)相对应的仿真的结果。图19A示出信号电压源17的内部电阻R11为100Ω的情况下的仿真结果，而图19B示出内部电阻R11为1000kΩ的情况下的仿真结果。如图19A和图19B所示，即使改变内部电阻R11的电阻值，在各仿真结果中各连接点node1、node2、…的电压值的变化也未发现波动。因此，无论信号电压源17的内部电阻R11的大小如何，都能够获得均匀的触觉提示。由于图19A中的内部电阻R11比图19B中的内部电阻R11低很多，因此图19A所示的电压值比图19B所示的电压值更早地上升。

因此，根据实施方式2，配线11的长度相同，能够实现整个触摸面上的均匀的触觉提示。

实施方式3

在本实施方式中，对减小由于在相邻的电极12之间露出的配线11引起的不需要的触觉的产生的方式进行说明。

图20是示出触觉提示装置10的结构示例的局部放大图。图20示出了在图4中作为正视图示出的触觉提示装置10的一部分的放大图。在此，设置在同一配线11上的彼此相邻的电极12之间的距离由L表示。即，第一方向x上相邻的电极12之间的距离设为L。

如实施方式1和实施方式2所示，在一部分电极12上提示触觉。即，如图20所示，假设一部分配线11连接到信号电压源17。在此，对在第一方向x上相邻的电极12之间的间隙部分上，从配线11漏出的漏电场的影响进行探讨。

图21示出不需要的触觉的产生。图21示出沿图20所示的配线11上的线III－III剖开的触觉提示装置10的剖面的局部剖视图。在图21中，为了便于图示，对第一绝缘层14和第二绝缘层15不标注阴影。如上所述，相邻的电极12和电极12沿第一方向x以间隔L设置。

另外，将覆盖电极12的第二绝缘层15的厚度设为d。即，在使用者的手指触摸第二绝缘层15的情况下，使用者的手指和电极12之间的距离由d表示。在此，如图21所示，对使用者的手指触摸第二绝缘层15的表面、即触摸面的情况进行探讨。

该情况下，来自配线11的漏电场在被电极12覆盖的部分中被电极12遮蔽。另一方面，由于在电极12和电极12之间以间隔L产生间隙，因此来自配线11的漏电场产生经过间隙部分并朝向第二绝缘层15的表面移动的电场分量。在使用者的手指触摸第二绝缘层15的与间隙部分相对应的表面的情况下，在配线11和手指之间发生静电耦合。即，产生不需要的触觉。在下面的描述中，将在电极12和电极12之间的间隙中在配线11和使用者的手指之间产生的静电耦合中的静电电容用Cfw表示。

在本实施方式中，电极12和第二绝缘层15构造成减小电极12和电极12之间的间隙部分中的不需要的触觉的产生。更具体而言，它们构造成使得电极12和电极12之间的间隔L小于第二绝缘层15的厚度d。

图22A和图22B示出间隔L和厚度d之间的关系。图22A示出间隔L大于厚度d的结构，图22B示出间隔L小于厚度d的结构。如果间隔L相对于厚度d相对较大，则从位于电极12和电极12之间的配线11的延伸部分产生漏电场，漏电场的大部分中的电场分量经过间隙并漏出到第二绝缘层15侧。即，如图22A所示，在配线11和手指之间发生静电耦合，这产生不需要的触觉。

另一方面，如果间隔L相对于厚度d相对较小，该间隙部分中的漏电场的大部分分量被电极12遮蔽，这减少漏出到第二绝缘层15侧的分量。即，如图22B所示，配线11和电极12之间的电耦合为占主要的。因此，电极12和第二绝缘层15构造成使得间隔L的距离相对于厚度d较小，由此减小不需要的触觉的影响。

图23A和图23B是示出对静电电容Cfw和电极12与电极12之间的距离L之间的关系进行观察得到的仿真结果的图。图23A是示出针对间隔L的静电电容Cfw的仿真值的图。在图23A中，横轴表示间隔L(μm)，纵轴表示静电电容Cfw(pF/m)。图23B是示出静电电容Cfw相对于间隔L的变化率的仿真值的图。在图23B中，横轴表示间隔L(μm)，纵轴表示変化率(pF/m·μm)。在图23A和图23B的仿真中，假设第一绝缘层14、第二绝缘层15及基板13的厚度分别为6.0μm、1.5μm和500μm，相对介电常数分别为4.0、1.5和5.5。

如图23A和图23B所示，将电极12和电极12之间的间隔L与第二绝缘层15的厚度d(6.0μm)相对应的点为边界，静电电容Cfw以不同的方式发生变化。更具体而言，如果L＞d，则静电电容Cfw的变化率大致固定，而静电电容Cfw与间隔L成比例增大。另一方面，如果L＜d，间隔L越小，静电电容Cfw的变化率越减小，而静电电容Cfw按照间隔L的指数函数发生变化。该仿真结果意味着在间隔L与厚度d相对应的点为临界点的情况下，如果L小于d则配线11和电极12之间的电耦合为占主要的。如上所述，电极12和第二绝缘层15构造成L小于d，这可进一步减小不需要的触觉的影响。

因此，根据实施方式3，使各电极12之间的间隔L小于第二绝缘层15的厚度d，由此可进一步减少不需要的触觉的产生。

实施方式4

在本实施方式中，对减小在相邻的电极12之间露出的配线11的面积的方式进行描述。图24是示出触觉提示装置10的结构示例的局部放大图。图24示出在图4中以正视图示出的触觉提示装置10的一部分的放大图。图25A示出沿图24的线IV―IV剖开的剖视图。图25B示出沿图24中的线V―V剖开的剖视图。

如图24所示，配线11(11a至11c)沿着与信号输入平行的第一方向x以固定的间隔设有通过在配线图案的大致中央部切去矩形形状而形成的切口孔C1。更具体而言，切口孔C1以与电极12的排列间隔大致相同的间隔P开设于在电极12和电极12之间产生的间隙L的位置处。该切口孔C1构造成对于在图24的放大图中所示的所有的配线11a至11c相同。而且，对图4中所示的所有的配线11可以采用相同的结构。

在此，配线11的宽度表示为S，切口孔C1的与配线11的宽度方向平行的宽度表示为T，切口孔C1的与配线11的延伸方向平行的宽度表示为M。各切口孔C1以跨越间隙L的方式形成为在延伸方向上宽度M比间隙L长。

如图25A所示，在被电极12覆盖的配线11中，在宽度S的范围内，在配线11和手指之间发生静电耦合。相对于此，如图25B所示，间隙L中的有效的配线宽度为(S－T)，因此在该间隙L中产生的电容比上述的实施方式中的电容小。即，在电极12和电极12之间产生的间隙L处，配线11和手指之间的静电耦合减小，因此减小不需要的触觉。

图26至图29以触觉提示装置10的正视图的多个部分的放大图示出本实施方式的其它示例。图27A至图28B为了便于图示，使用阴影示出了配线11的多个部分。在图29中，配线11由描线表示。

在图24的示例中，切口孔C1以与电极12的排列间隔相同的间隔P设置。相比之下，在图26的示例中，切口孔C1以比电极的排列间隔小的间隔P设置。即，切口孔C1跨越被电极12覆盖的部分和间隙L的部分的同时，沿第一方向x连续地设置在配线11中。

电极12由可透过可见光的导电性材料制成，因此透光。因此，当从正面观察面板时，透到下面的配线11的光影响显示。如果各配线11由非透明部件制成，则在切口孔C1的多个部位上，在配线11中产生透光。另一方面，如果各配线11由透明部件制成，则在切口孔C1的多个部位上，透光率增大。在任一情况下，在切口孔C1的多个部位和其他部位之间，透光率变化。在图24的示例中，电极排列的间隔与切口孔C1的间隔P相对应。如此，当从正面观察面板时，在与切口孔C1相对应的部分上，透过的光更强，可能使显示的外观变差。根据本实施方式，切口孔C1以比电极的间隔小的排列间隔P设置在配线11的内部，使得透光率在面板的整个区域中大致相等，由此实现良好的外观。

图27A示出在配线11中形成菱形切口孔C2和三角形切口孔C3的示例。图27B示出形成六边形切口孔C4和三角形切口孔C3的示例。任一切口孔均沿第一方向x以间隔P连续地排列在配线11中。如上所述，不仅通过矩形形成切口孔，而且也可以通过多个多边形的组合形成切口孔。该情况下，在电极12和电极12之间产生的间隙L处的配线11和手指之间的静电耦合也变小，由此减少不需要的触觉。另外，由于可在面板的整个区域中获得大致相等的透光率，因此可实现良好的外观。

图28A和图28B示出在配线11的第一方向x和第二方向y上以固定间隔连续地形成切口孔的示例。在此，在一个配线中不仅在与信号的输入方向平行的第一方向x上，而且以间隔Q在与输入方向大致垂直的第二方向y上排列切口孔。在图28A中，菱形的切口孔C2和三角形的切口孔C3以间隔P排列在第一方向x上，以间隔Q排列在第二方向y上。在图28B中，六边形的切口孔C4和三角形的切口孔C3以间隔P排列在第一方向x上，以间隔Q排列在第二方向y上。间隔Q是在各配线11(11a至11c)的配线宽度内排列的间隔，其比电极的排列间隔小。该情况下，电极12和电极12之间产生的间隙L处的配线11和手指之间的静电耦合也减小，由此能够减少不需要的触觉。另外，由于可在面板的整个区域中获得大致相等的透光率，因此可实现良好的外观。

要注意，切口孔的形状、第一方向x上的间隔P及第二方向y上的间隔Q可根据在电极之间的间隙L处产生的配线11的静电电容以及由配线引起的透过率的面内分布，而被选择性地设计。切口孔的形状不限于上述的示例，而可以从任意的多边形的组合中任意地选择。

图29示出了切口孔由任意的形状构成的示例。在本实施方式中，同一形状的切口孔未在第一方向x和第二方向y上周期性地排列。切口孔及其排列间隔随机地配置。由于如在上述的示例中切口孔基于电极的排列间隔而形成，因此本实施方式中的“随机”表示该间隔比电极的排列间隔大。

例如，由于如配线11a和配线11b的相邻的配线11相互电气独立，因此在这些配线之间存在没有任何图案的间隙U。在间隙U和配线11a至11c的区域之间根据任何图案的存在或不存在产生透过率差异。透过率的差异越小，各配线区域中的周期性图案越不可见，这使显示器在与显示装置组合使用时的外观更良好。即，切口孔的面积相对于配线图案的面积的比例越大，外观将越好。例如(切口孔面积/图案面积)优选为大于或等于1，更优选为大于或等于4。

要注意，本实施方式中的配线11可通过光刻形成。在图29的示例中，还可使用银纳米线、碳纳米管、石墨烯等形成配线。

要注意，如在此和所附权利要求中使用的，单数形式“一”和“该”包括复数指代，除非文中明确指出并非如此。

要注意，公开的实施方式是示例性的而绝不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求书限定，而不由其前面的说明书限定，因此落在权利要求书的边界和界限或该边界和界限的等效物内的所有的变化旨在被权利要求书涵盖。

Claims (12)

1.一种触觉提示装置，包括：

基板；

多个配线，所述多个配线在所述基板上延伸；

第一绝缘层，所述第一绝缘层形成在所述基板上并覆盖所述多个配线；

多个电极，所述多个电极设置在所述第一绝缘层上；

第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述多个电极；以及

驱动电路，所述驱动电路基于从外部输入的控制信号，通过所述配线将电压信号选择性地施加于所述多个电极，

其中，每一个所述配线经由所述第一绝缘层中开设的通孔，电连接到所述多个电极中的一个电极，

在所述电压信号被施加的状态下，所述多个电极中的至少一个电极向触摸所述多个电极中的所述至少一个电极上的所述第二绝缘层的使用者提示触觉，

各个所述配线部分地被至少一个所述电极覆盖，

所述多个配线全部具有相同的长度，

各个所述配线通过所述第一绝缘层与所述电极重叠的面积对所有的所述配线都是相同的，

在从所述电极到所述基板的方向上，各个所述配线在所述电极下面穿过，使得所述配线比所述电极更靠近所述基板，

所述多个电极排列成矩阵，

所述多个配线沿与所述电极的一个排列方向平行的方向延伸，以及

彼此相邻并在同一个所述配线上方排列的所述多个电极之间的在所述排列方向上的间隔比所述第二绝缘层的在与所述基板交叉的方向上的厚度小。

2.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述多个配线上形成有切口孔，以及

所述切口孔在所述配线的延伸方向上以固定间隔形成。

3.根据权利要求2所述的触觉提示装置，其中，

所述切口孔在与所述配线的所述延伸方向大致垂直的方向上以固定间隔形成。

4.根据权利要求2所述的触觉提示装置，其中，

所述切口孔形成在彼此相邻的所述多个电极之间。

5.根据权利要求2所述的触觉提示装置，其中，

所述切口孔连续地形成在所述配线的整个区域上。

6.根据权利要求2所述的触觉提示装置，其中，

各个所述配线中的所述切口孔由多个多边形的组合构成。

7.根据权利要求6所述的触觉提示装置，其中，

所述多个多边形包括菱形和三角形。

8.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述多个配线中的每个配线在配线图案中具有多个任意形状的切口孔，以及

所述多个切口孔中的一个或多个切口孔在所述配线的延伸方向或与所述延伸方向大致垂直的方向上排列。

9.根据权利要求1所述的触觉提示装置，其中，

所述多个电极是设置成网状图案的菱形电极，以及

所述多个配线与所述电极的一个对角线平行地延伸。

10.一种触觉提示装置，包括：

多个电极，所述多个电极沿第一方向在基板上方排列，并被保持在形成于所述基板上的第一绝缘层与形成于所述第一绝缘层上方的第二绝缘层之间；

多个配线，所述多个配线形成在所述基板和所述第一绝缘层之间，沿所述第一方向在至少一个所述电极的下方延伸，且设置在所述电极的与所述第一方向交叉的第二方向上的形成宽度内，各个所述配线经由在所述第一绝缘层中开设的通孔电连接到所述多个电极中的一个电极；以及

驱动电路，所述驱动电路基于从外部输入的控制信号，将所述多个电极的一部分连接到产生电压信号的信号电压源、同时将所述多个电极的另一部分连接到基准电位，

其中，所述多个配线全部具有相同的长度，

各个所述配线通过所述第一绝缘层与所述电极重叠的面积对所有的所述配线都是相同的，

在从所述电极到所述基板的方向上，各个所述配线在所述电极下面穿过，使得所述配线比所述电极更靠近所述基板，

所述多个电极排列成矩阵，

所述多个配线沿与所述电极的一个排列方向平行的方向延伸，以及

彼此相邻并在同一个所述配线上方排列的所述多个电极之间的在所述排列方向上的间隔比所述第二绝缘层的在与所述基板交叉的方向上的厚度小。

11.一种电子设备，包括：

触摸面板显示装置，所述触摸面板显示装置显示由所述电子设备中包括的处理器执行的处理的结果并接收与所述处理的结果相对应的操作输入；以及

提示与所述处理的结果的显示相对应的触觉的根据权利要求1至9中任一项所述的触觉提示装置。

12.一种电子设备，包括：

触摸面板显示装置，所述触摸面板显示装置显示由所述电子设备中包括的处理器执行的处理的结果并接收与所述处理的结果相对应的操作输入；以及

提示与所述处理的结果的显示相对应的触觉的根据权利要求10所述的触觉提示装置。

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