CN111984158A - 触觉提示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及触觉提示装置。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，其中，通过由所述驱动单元对所述电极施加具有预定频率的电压信号，通过在所述电极和操作者之间产生的静电力根据所述预定频率改变，以及通过所述操作者和所述绝缘层的与所述操作者接触的接触面之间的摩擦力改变，来对所述操作者提示触觉，以及其中，所述接触面的算术平均粗糙度为大于0.01μm且小于0.8μm的预定范围内的固定值。

Description

触觉提示装置
本申请是申请日为2016年03月25日、申请号为“201610179818.3”、发明名称为“触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年3月26日在日本提交的专利申请No.2015-064753、以及2016年1月7日在日本提交的专利申请No.2016-001986的优先权，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
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，更具体地，本发明涉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、以及用于适当地提示触觉的驱动方法。
背景技术
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。
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以感知触摸面板的通过触摸操作能够进行有效输入的部分、以及是否进行了有效的输入。因此，难以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。
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，并且当按压这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。
根据这样的背景，对显示装置施加触觉的技术被研究。例如，这些技术包括：使用压电装置、偏心马达等使显示装置以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；以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。
在这些方法中，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；以及控制器，所述控制器被配置成使得信号与接触所述装置的使用者耦合，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。
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以下的机械对操作者提示触觉。
(1)当对电极施加电压信号时，静电力施加在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。
(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。
(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。这种变形(机械振动)由使用者的手指的机械感受器检测，因此感知粗糙的纹理感。
为了能够如上所述感知粗糙的纹理感，需要以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。
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以滑动，因此难以感知纹理感。因此，必须进一步提高施加于电极的电压，并难以确保安全性。因此，存在难以实现纹理感容易感知以及施加于电极的电压的减小这两者的问题。
发明内容
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以及触觉提示装置的驱动方法。
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、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糙度Ra，以及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。
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、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，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糙度Ra，以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糙度Ra相对应的电压。
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、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糙度Ra与所述操作者能够感知触觉的最小电压(下文，称为检测阈值电压)之间具有相关性，以及所述接触面具有检测阈值电压比表面粗糙度Ra为0.00μm时的检测阈值电压低的表面粗糙度Ra。
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。
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、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相对应的电压信号。
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、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，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糙度Ra设定为预定范围，以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相对应的电压信号。
根据本发明的触觉提示装置、电子设备以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。
其理由如下。触觉提示装置的接触面的表面粗糙度设定为预定范围，并且在接触面的表面粗糙度和能够感知纹理感的电压之间具有相关性，因此，将与表面粗糙度相对应的电压(等于或大于与表面粗糙度相对应的电压的电压)施加于电极来驱动电极。另外，接触面具有使检测阈值电压比表面粗糙度为0.00μm时的检测阈值电压小的表面粗糙度。
附图说明
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；
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；
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；
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；
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；
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；
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糙度和检测阈值电压之间的关系的图；
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糙度、检测阈值电压、以及操作者所感知的触觉之间的关系的表；
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；
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糙度和检测阈值电压之间的关系的图；
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糙度和检测阈值电压之间的关系的图；
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糙度和检测阈值电压之间的关系的图；
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；
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；
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；
图16是表示图15中所示的触觉提示装置的驱动方法的图；
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；
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；
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；
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；
图21是表示根据本发明的第三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；
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；
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；
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；以及
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
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以滑动，因此难以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100V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。
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阈值电压。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糙)，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)。
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糙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：在接触面的表面粗糙度与作为针对该表面粗糙度操作者能够感知纹理感的最低电压的检测阈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糙度是在JIS B 0031和JIS B 0061的附录等中定义的算术平均粗糙度(根据需要，表示为表面粗糙度Ra)。该算术平均粗糙度通过将粗糙度曲线在中心线处折叠并以微米(μm)为单位表示由粗糙度曲线和中心线获得的面积除以长度L得到的值来获得。此外，可以取代算术平均粗糙度，使用在JISB 0601的附录等中定义的最大高度(表面粗糙度Ry)、十点平均粗糙度(表面粗糙度Rz)等。该最大高度通过从粗糙度曲线中仅提取基准长度、并以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，十点平均粗糙度通过从粗糙度曲线中仅提取基准长度、并以微米(μm)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、以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。
然后，基于第一发现，通过将接触面的表面粗糙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糙度相对应的电压(换言之，等于或大于从上述的特殊的相关性中必然导出的、与表面粗糙度相对应的检测阈值电压的电压)、或者通过将接触面配置成具有使检测阈值电压比表面粗糙度为0.00μm时的检测阈值电压低的表面粗糙度，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这两者。
以下，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。
[第一实施方式]
在以下的试验中，制作接触面平坦的样本、以及在接触面上形成有各种表面粗糙度的微小的凹凸的样本，对这些样本测量检测阈值电压，并将检测阈值电压相互比较并研讨。
(样本的试制作)
图1是表示作为试制品的触觉提示装置10的面板10a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，X0～X31的32个X电极)、以及沿与Y轴平行的方向(在此，图中的竖直方向)延伸的多个Y电极(在图中，Y0～Y51的52个Y电极)。X电极和Y电极使用氧化铟锡(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。
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)。X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使用丙烯酸树脂形成，其表面粗糙度Ra为0.00μm(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。
图3是作为试制品的另一触觉提示装置10的面板10a的平面图，图4是沿图3中所示的线B－B剖开的剖视图。
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。
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15b为分散有使用预定尺寸的二氧化硅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(表面粗糙度)相互不同的多个触觉提示装置10制作为试制品。
(样本的评估)
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)中感知粗糙的纹理感。从这种状态，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－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。该电压是检测阈值电压，对制作为试制品的多个触觉提示装置10分别测量检测阈值电压。
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所示的表面粗糙度Ra为0.00μm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，检测阈值电压的平均值是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，检测阈值电压在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。
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。
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，难以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糙感容易感知。
作为这种现象产生的理由，可考虑以下的两个原因。
(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糙的触觉加强。
(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、以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，来以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容易感受到粗糙感。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上顺畅地滑动。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。
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阈值电压进行检查，得知在表面粗糙度Ra的大小和检测阈值电压之间存在特殊的相关性。换言之，在表面粗糙度Ra大于0.0206μm的情况下，检测阈值电压逐渐减小，在表面粗糙度Ra为0.0503μm的样本(参考标记4的样本)中检测阈值电压最小。另外，在表面粗糙度Ra大于0.0503μm的情况下，检测阈值电压逐渐增大。由此可知，检测阈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的表面粗糙度Ra发生变化，在检测阈值电压中存在最小值。
图7是表示图6中所示的所有的样本的表面粗糙度Ra和检测阈值电压之间的关系的图。可知，通过将表面粗糙度Ra设置为大于0.01μm，获得检测阈值电压减小的效果。另外，可知，在表面粗糙度Ra大于0.05μm的情况下，检测阈值电压倾向于增大。检测阈值电压增大的现象产生的理由可认为如下。在表面粗糙度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糙，难以区分表面的触觉与提示的触觉的粗糙感。另外，在表面粗糙度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的凸部卡住而难以滑动，因此难以感知触觉的变化。
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阈值电压低的检测阈值电压的触觉提示装置、例如检测阈值电压等于或小于150V的触觉提示装置的情况下，优选将表面粗糙度Ra设定于0.01μm～0.3μm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阈值电压的178.4V低的检测阈值电压的触觉提示装置的情况下，优选将表面粗糙度Ra设定于0.01μm～0.4μm的范围。
表面粗糙度Ra、检测阈值电压以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，不能将表面粗糙度Ra设置得过大，因此，在图8中，不设置防眩层15，对于使用表面粗糙度Ra为0.4μm～3.2μm的部件作为绝缘层16的样本(图中的KB－115)也记载了操作者感到的触觉。
在施加于电极的电压信号的电压振幅为零的条件下，表面粗糙度Ra为0.00μm时感到黏着，在表面粗糙度Ra为0.0206μm至0.4μm的情况下感到光滑和干燥感，在表面粗糙度Ra等于或大于0.8μm的情况下，感到粗糙感。在表面粗糙度Ra等于或大于0.8μm的情况下，除滑移手指的感觉是粗糙的以外，还感到摩擦力很大，因此，不能期待减小检测阈值电压的效果。另外，在表面粗糙度Ra超过0.8μm的情况下，材料状态的触觉的印象不好。因此，优选将表面粗糙度Ra设定为小于0.8μm。
另外，在图8中，对于表面粗糙度Ra为0.0564μm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温度、环境湿度、指尖的水分量、手指的按压力等产生。在产生这种黏着感的情况下，检测阈值电压立即增大，因此，表面粗糙度Ra优选设定为比0.05μm大。
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阈值电压，重要的是将表面粗糙度Ra设定于大于0.01μm且小于0.8μm的范围、更优选地设定于大于0.05μm且小于0.8μm的范围。表面粗糙度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糙、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的表面粗糙度Ra和检测阈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的表面粗糙度Ra相对应的电压。
因此，在本发明的一个实施方式中，以使接触面17的表面粗糙度Ra在上述预定范围中的方式形成防眩层15，将与接触面17的表面粗糙度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的表面粗糙度Ra相对应的检测阈值电压的电压(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这两者。
在此，只要接触面17的表面粗糙度Ra在上述预定范围内、并且使用与接触面17的表面粗糙度Ra相对应的电压(等于或大于与接触面17的表面粗糙度Ra相对应的检测阈值电压的电压)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。
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，但是可以在接触面17上形成表面粗糙度为上述预定范围的凹凸，并且可省略防眩层15。
另外，使用SiO2等形成作为X电极12和Y电极13的上层的绝缘层16，并通过使用氢氟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糙度的凹凸。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糙度的凹凸。
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，可以省略绝缘层16，并在X电极12及Y电极13的上层中直接形成防眩层15。
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，只要表面粗糙度在上述预定范围内，可以将具有非均匀直径的球体混合，并且球体可以具有扁平的形状、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，但也可以使用使凸部的前端尖锐得到的形状。
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。
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中所示的检测阈值电压和信号电压为零时的触觉是以40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多岁的女性的三个人。
图9表示包括40多岁的男性和追加的三名测试对象的共计四个人的检测阈值电压。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)的检测阈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)的检测阈值电压高。基于该结果，发现防眩层15对驱动电压的减小有效。
另外，当表面粗糙度Ra大于0.0206μm时，检测阈值电压逐渐减小，40多岁的男性和30岁到34岁的男性的情况下表面粗糙度Ra为0.0503μm的参考标号4的样本、35岁到39岁的男性的情况下表面粗糙度Ra为0.093μm的参考标号6的样本、以及在20多岁的女性的情况下表面粗糙度Ra为0.1375μm的参考标号7的样本中，检测阈值电压最小。在表面粗糙度Ra比针对各测试对象获得最小的检测阈值电压的表面粗糙度大的情况下，检测阈值电压逐渐增大。基于以上的结果，发现，针对所有的测试对象检测到的检测阈值电压根据表面粗糙度Ra发生变化，并且存在其最小值。
通过绘制追加的三名测试对象的、表面粗糙度Ra和检测阈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34岁的男性的检测阈值电压，图11表示35岁到39岁的男性的检测阈值电压，图12表示20多岁的女性的检测阈值电压。由这些图可知，通过将表面粗糙度Ra设为大于0.01μm，获得减小检测阈值电压的效果，并且，在表面粗糙度Ra比检测阈值电压为最低的表面粗糙度Ra大的区域中，检测阈值电压倾向于提高。该倾向在图7中所示的、表面粗糙度Ra和40多岁的男性的检测阈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。
参照图7和图10至图12中所示的近似曲线，检测阈值电压为最小的表面粗糙度Ra依次为0.05μm、0.03μm、0.075μm、0.08μm，并且识别到在四个人的检测阈值电压中的个人差，但是，为了减小检测阈值电压，优选将表面粗糙度Ra设为大于0.03μm。
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三名测试对象共计四人的评估结果如下。三名测试对象在表面粗糙度Ra为0.4μm的情况下感到光滑和干燥，并且在表面粗糙度Ra等于或大于0.8μm的情况下感到粗糙感。剩余的一名测试对象在表面粗糙度Ra为0.4μm的情况下感到光滑和干燥感，在表面粗糙度Ra为0.8μm的情况下感到光滑和干燥感以及粗糙感这两者，并且在表面粗糙度Ra等于或大于1.6μm的情况下感到粗糙感。从这些结果，多个测试对象在表面粗糙度Ra超过0.8μm的情况下感到粗糙感。如上所述，在表面粗糙度Ra等于或大于0.8μm的情况下，除滑移的手指的感觉是粗糙感以外，还感到摩擦力较大，因此，不能期望减小检测阈值电压的效果。另外，触觉的印象不好。因此，表面粗糙度Ra优选设定为小于0.8μm。
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阈值电压，期望的表面粗糙度Ra在大于0.01μm且小于0.8μm的范围中，更优选在大于0.03μm且小于0.8μm的范围中。
[第二实施方式]
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、以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。
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10a作为试制品。该触觉提示装置10的面板10a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11a输出电压信号的驱动单元19、以及覆盖所述电极11a的绝缘层16构成，该绝缘层16的表面用作接触面17。
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10a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11a输出电压信号的驱动单元19、覆盖所述电极11a的绝缘层16、以及绝缘层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(表面粗糙度)彼此不同的多个触觉提示装置10作为试制品。
对这些面板10a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，感到粗糙的纹理感。从该状态，施加于电极11a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11a的电压信号的振幅为0V时的触觉的差异。该电压是检测阈值电压，对作为试制品制作的多个触觉提示装置10分别测量检测阈值电压。
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糙)，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糙度适当地增大，因此操作者能够容易地感知触觉刺激。换言之，在接触面的表面粗糙度与作为针对该表面粗糙度操作者能够感知纹理感的最低电压的检测阈值电压之间看到特殊的相关性。更具体地，应当了解，通过将表面粗糙度Ra设为大于0.01μm，能够获得减小检测阈值电压的效果。另外，可知，检测阈值电压的最小值在0.05μm的表面粗糙度Ra附近。另外，发现表面粗糙度Ra大于0.01μm且小于0.2392μm的范围所对应的检测阈值电压比表面粗糙度Ra为0.00μm的情况的检测阈值电压小。
如上所述，通过适当提高表面粗糙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。
(1)表面粗糙度Is小且平坦的情况：
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，产生氢键，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，以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，并且操作者难以感知触觉刺激。
(2)表面粗糙度Is比(1)大并且适当的情况下：
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。
(3)表面粗糙度Is比(2)更大的情况：
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，操作者难以感到纹理感。
以下，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、驱动方法以及利用方式的示例进行说明。
[示例1]
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。
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。
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和手指以及Y电极13和手指之间的电绝缘性。
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糙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。
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X00～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X11～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。
当接收到控制信号时，X电极驱动电路20对X11～X14施加具有第一频率(在此，频率f1＝1000Hz)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耦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。
在上述的结构中，在从X11～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1000Hz或1240Hz的情况下不感知与电压信号相对应的纹理感的特性。
另一方面，在对象区域50中，由于施加有f1＝1000Hz的电压信号的X电极12和施加有f2＝1240Hz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，以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。
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。
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。
在此，对设置在对象区域50内的X电极12施加由V1＝Acos(2πf1t)表示的电压信号V1。电压信号V1的振幅是A，频率是f1，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(2πf2t)表示的电压信号V2。电压信号V2的振幅是与电压信号V1的振幅相等的A，频率是f2。
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。
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。
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。
Figure BDA0002638295380000191
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Fe1时，静电力Fe1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。
在此，ε是介电常数，S是平行平板电容器的电极面积。
Figure BDA0002638295380000192
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。
Figure BDA0002638295380000193
在电极之间的间隔如此细小以至于静电力Fe1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Fe1及静电力Fe2求和而得到的力宏观地作用于手指。
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(Fe1+Fe2)，因此，通过使用上述的V1、V2、式2及式3，可使用式4表示。
Figure BDA0002638295380000201
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、A2C2/(εS)]且频率为(f1+f2)的绝对值的周期函数乘以值域为[0、2]且频率为(f1－f2)的绝对值的周期函数来求出。其包络线的频率是(f1－f2)的绝对值。
在本示例中，由于频率f1＝1000Hz、频率f2＝1240Hz，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。
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f1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f1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f1和频率f2之差的绝对值大于10Hz且小于1000Hz的情况下，感知到纹理感，在频率f1和频率f2之差的绝对值小于10Hz或大于1000Hz的情况下，不能感知纹理感。
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5Hz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。
根据该结果，在施加于X电极12的电压信号的频率设为f1、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f1及频率f2，使频率f1和频率f2等于或大于500Hz，频率f1和频率f2之差的绝对值大于10Hz且小于1000Hz，可以实现触觉提示装置10，该触觉提示装置10向施加了频率f1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)。
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的表面粗糙度、检测阈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，但是可以施加具有间断地反复接通和断开的脉冲形状的电压信号。
[示例2]
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。
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示。
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。这些X电极12在Y轴方向上以2mm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。这些Y电极13在X轴方向上以2mm的间隔设置。换言之，Y电极的间距为2mm。
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。
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。
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13a被绝缘层14绝缘。
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。
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耦合电容。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形成为以下形状：在Y轴方向(图中的深度方向)上覆盖桥电极12a，但是以使桥电极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ITO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。
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硅等形成的粒子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的表面粗糙度Ra在大于0.01μm(更优选地，0.05μm)且小于0.8μm的范围内。之后，在端子18部分中形成接触孔。
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。
通过以上的工序，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、以及触觉提示装置10的制造方法仅是示例，能够适当地变更。
[示例3]
接下来，参照图21和图22说明本发明的第三示例。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。
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。
X电极驱动电路20包括数据输入端子21a、时钟输入端子21b、以及启动脉冲输入端子21c，作为输入端子。这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。
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A0～A49。
另外，X电极驱动电路20除这些输入/输出端子以外，还包括：生成频率f1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；以及生成频率f5的AC电压的AC电压生成单元23c。频率f1、频率f2、频率f5分别是1000Hz、1240Hz、3000Hz。
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(Q0～Q49)，这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。
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。
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，剩余的三个输出端子与开关晶体管27的栅极电极连接。将与这三个输出端子分别连接的开关晶体管27称作SW1到SW3。
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SW1～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f1、f2、f5的AC电压分别输入到输入端子SW1～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这些频率的电压中的向放大器28输出的AC电压的功能。
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实现以下的电路的功能：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f1、f2、f5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。
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“CLK”是从控制单元40经由时钟输入端子21b输入的时钟波形电压。“D[1：0]”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。
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”、“01”、“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Q0的值延迟CLK的一个周期，并输出到输出端子Q1。另外，使Q1的值延迟CLK的一个周期，并输出到输出端子Q2。以这种方式，移位寄存器24向输出端子Q0～Q49依次输出与CLK的上升沿同步的脉冲波形电压。
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。
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SW1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f1、f2、f5的电压信号中的一个AC电压信号。
X电极驱动电路20使频率f1与数据D[1：0]＝00相关联，使频率f2与数据D[1：0]＝01相关联，使频率f5与D[1：0]＝10相关联。因此，在图22中所示的时刻t1，向输出端子22的A0输出具有频率f5的电压信号，在时刻t2，向输出端子22的A1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f1的电压信号。各电压信号的振幅为70V。在此，不使用D[1：0]＝11。
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。
在图22中，示出移位寄存器24的50个输出端子Q0至Q49中的输出端子Q0～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A0～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。
[示例4]
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三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。
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。
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。
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。
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。以这种方式，例如，视觉有障碍的用户能够利用电子设备100。
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、以及例如方向盘、加速器、制动器的转向机制203等。
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。
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。
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，但是也可以采用仅包括在一个方向上延伸的电极的结构。
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、以及触觉提示装置的驱动方法。
本文列举的所有示例和条件语言旨在用于教导的目的，以帮助阅读者理解本发明的原理以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这些具体列举的示例和的条件，说明书中的这些示例的结构不涉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。

Claims (3)

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具有预定频率的电压信号，通过在所述电极和操作者之间产生的静电力根据所述预定频率改变，以及通过所述操作者和所述绝缘层的与所述操作者接触的接触面之间的摩擦力改变，来对所述操作者提示触觉，以及
其中，所述接触面的算术平均粗糙度为大于0.01μm且小于0.8μm的预定范围内的固定值。
2.根据权利要求1所述的触觉提示装置，
其中，所述预定范围为所述算术平均粗糙度大于0.03μm且小于0.8μm的范围。
3.根据权利要求1或2所述的触觉提示装置，
其中，所述接触面的所述算术平均粗糙度为所述操作者能够感知所述触觉的检测阈值电压低于所述算术平均粗糙度为0.00μm时的检测阈值电压的算术平均粗糙度。
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