DE112019008016T5

DE112019008016T5 - Tastdarstellungsplatte, tastdarstellungs-berührungsplatte und tastdarstellungs-berührungsanzeige

Info

Publication number: DE112019008016T5
Application number: DE112019008016.4T
Authority: DE
Inventors: Tae Orita; Yoshinori Ueno; Mitsuru Sakai; Naoki Numata; Yuki Furumoto; Tsuyoshi Sempuku; Yuichi Sasaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2022-11-24
Also published as: WO2021130954A1; JP6804697B1; US20230004224A1; JPWO2021130954A1; CN114868098A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tastdarstellungsplatte, eine Tastdarstellungs-Berührungsplatte und eine Tastdarstellungs-Berührungsanzeige anzugeben, die ein Betätigungsgefühl eines Drehknopfes bzw. Wählknopfes ausbilden können, das eine intuitive Bedienung durch eine Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Eine Tastdarstellungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Tastdarstellungsplatte, die einen Tastdarstellungsknopf aufweist, der auf einer Betätigungsoberfläche platziert ist und eine Tastempfindung für den Benutzer über den Tastdarstellungsknopf darstellt. Die Tastdarstellungsplatte weist Folgendes auf: eine Kontakt-Positions-Detektionseinheit, die eine Kontaktposition zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche detektiert, und eine Taststeuerungseinheit, die eine Steuerung zum Darstellen verschiedener Tastempfindungen für jede einer Mehrzahl von Betätigungsregionen auf der Betätigungsoberfläche durchführt, wenn der Tastdarstellungsknopf drehend betätigt wird. Wenn die Kontaktposition, die von der Kontakt-Positions-Detektionseinheit detektiert wird, in einer der Betätigungsregionen vorhanden ist, führt die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durch, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche zur Betätigungsregion darzustellen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tastdarstellungsplatte, die eine Tastempfindung für einen Benutzer über einen Tastdarstellungsknopf erzeugt, eine Tastdarstellungs-Berührungsplatte, die die Tastdarstellungsplatte und eine Berührungs-Platte aufweist, sowie eine Tastdarstellungs-Berührungsanzeige, die die Tastdarstellungs-Berührungsplatte und eine Anzeige-Platte aufweist.
Stand der Technik
Eine Berührungs-Platte ist allgemein bekannt als eine Vorrichtung, die eine Position (nachfolgend gelegentlich als „Berührungsposition“ bezeichnet) detektiert und ausgibt, die von einem Indikator, wie z. B. einem Finger des Benutzers oder einem Stift auf einem Berührungs-Bildschirm instruiert wird, und es gibt eine projizierte kapazitive Berührungs-Platte (PCAP) als eine Berührungs-Platte, die ein kapazitives Sensorsystem bzw. kapazitives Empfindungssystem verwendet.
Ein PCAP kann eine Berührungsposition sogar in dem Fall detektieren, in dem eine Oberfläche auf Seiten des Benutzers (nachfolgend gelegentlich als eine „Vorderseitenfläche“ bezeichnet) eines Berührungs-Bildschirms mit einer Schutzplatte bedeckt ist, z. B. mit einer Glasplatte, die eine Dicke von ungefähr einigen Millimetern hat. Außerdem hat das PCAP Vorteile, wie z. B. eine ausgezeichnete Robustheit, da eine Schutzplatte auf der Vorderseitenfläche angeordnet sein kann, sowie eine lange Lebensdauer, da kein beweglicher Bereich enthalten ist.
Ein Berührungs-Bildschirm des PCAP weist eine Detektions-Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht auf, die Koordinaten einer Berührungsposition in Zeilenrichtung detektiert, sowie eine Detektions-Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht, die Koordinaten einer Berührungsposition in Spaltenrichtung detektiert. In der nachstehenden Beschreibung werden die Detektions-Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht und die Detektions-Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht auch gemeinsam als „Detektions-Verdrahtungsschicht“ bezeichnet.
Außerdem wird ein Bestandteil, auf den die Detektions-Verdrahtungsschicht angeordnet ist, als ein „Berührungs-Bildschirm“ bezeichnet, und die Vorrichtung, in der eine Detektionsschaltung mit dem Berührungs-Bildschirm verbunden ist, wird als „Berührungs-Platte“ bezeichnet. Außerdem wird ein Bereich, wo eine Berührungsposition auf dem Berührungs-Bildschirm detektiert werden kann, als ein „detektierbarer Bereich“ bezeichnet.
Als Detektions-Verdrahtungsschicht zum Detektieren einer elektrostatischen Kapazität (nachfolgend auch einfach als eine „Kapazität“ bezeichnet), sind ein erstes Reihenschaltungs-Leiter-Element, das auf einer dielektrischen Dünnschicht ausgebildet ist, und ein zweites Reihenschaltungs-Leiter-Element enthalten, das auf dem ersten Reihenschaltungs-Leiter-Element ausgebildet ist, wobei zwischen diesen eine Isolierschicht angeordnet ist. Es gibt keinen elektrischen Kontakt zwischen den Leiter-Elementen, und eines von dem ersten Reihenschaltungs-Leiter-Element und dem zweiten Reihenschaltungs-Leiter-Element überlappt mit dem anderen in der Draufsicht bei Betrachtung aus der Normalenrichtung der Vorderseitenfläche. Es gibt jedoch keinen elektrischen Kontakt zwischen den Leiter-Elementen, und die Leiter-Elemente kreuzen dreidimensional.
Die Koordinaten einer Berührungsposition eines Indikators werden als Kapazität (nachfolgend auch als „Berührungskapazität“ bezeichnet) identifiziert, die zwischen dem Indikator und einem Leiter-Element gebildet wird, die eine Detektionsverdrahtung durch eine Detektionsschaltung ist. Außerdem kann die Berührungsposition zwischen Leiter-Elementen durch einen relativen Wert der detektierten Kapazität eines oder mehrerer Leiter-Elemente interpoliert werden.
Seit Neuestem wird eine Berührungs-Platte als eine Bedienungsplatte inklusive einem Schalter oder dergleichen für viele persönliche Einrichtungen verwendet, und zwar anstelle eines mechanischen Schalters. Da jedoch die Berührungs-Platte keine Unebenheit oder Unregelmäßigkeit, wie z. B. einen mechanischen Schalter aufweist und ein einheitliches Berührungsempfinden hat, wird die Oberflächenform durch die Bedienung nicht geändert.
Aus diesem Grund ist es notwendig, sämtliche Betriebsvorgänge von der Positionsprüfung eines Schalters bis zur Bedienungsausführung und Bedienungsbeendigung dadurch durchzuführen, dass sich auf das Sehen verlassen wird, und es besteht ein Problem mit der Zuverlässigkeit bei einer blinden Bedienung und der Bedienbarkeit durch eine sehbeeinträchtigte Person zu der Zeit, wenn die Bedienung parallel mit anderer Arbeit durchgeführt wird, wie z. B. der Bedienung eines Klangs oder dergleichen, während ein Automobil gelenkt wird.
Da unter Design-Gesichtspunkten eine Berührungs-Platte weitverbreitet in einer Einrichtung im Auto verwendet wird, ist es beispielsweise schwierig, die Einrichtung im Auto durch blinde Bedienung während des Lenkens zu bedienen, und unter dem Gesichtspunkt, die Sicherheit zu gewährleisten, nimmt die Aufmerksamkeit auf eine Berührungs-Platte mit einer Funktion zu, die eine Bedienung mittels blinder Berührung ermöglicht. Ferner wird mittlerweile in Verbraucher-Einrichtungen eine Berührungs-Platte als eine Bedienungsplatte in vielen Haushaltsgeräten und elektronischen Geräten verwendet.
Außerdem nehmen unter Design-Gesichtspunkten Einrichtungen, die mit dem PCAP ausgestattet sind, dessen Oberfläche mit einem Abdeckglas geschützt wird, ebenfalls zu. Da die Berührungs-Platte eine glatte Oberfläche hat, ist es jedoch schwierig, die Position eines Schalters durch Berührung zu prüfen, und es ist schwierig, ein universelles Design zu unterstützen. Im Falle des PCAP ist eine glatte Glasoberfläche als Designeigenschaft notwendig, und es ist schwierig, ein universelles Design, wie z. B. eine Verarbeitungs-Ungleichmäßigkeit bzw. Unregelmäßigkeit auf einer Glasoberfläche entsprechend einer Schalter-Position zu unterstützen.
Als eine Gegenmaßnahme gegen das Obengenannte gibt es ein Verfahren, bei dem eine Benachrichtigung per Stimme erfolgt, dass die Bedienung angenommen wurde und dass die Bedienung abgeschlossen wurde. Eine Funktion und Vielseitigkeit, die äquivalent zu denjenigen eines mechanischen Schalters sind, müssen jedoch noch erreicht werden, da beispielsweise die Umgebung, in der eine Stimmenfunktion verwendet werden kann, aus Gründen der Privatsphäre und Störungsproblemen begrenzt ist. Wenn es eine Funktion zum Darstellen der Position eines Schalters der Berührungs-Platte, eine Funktion zum Entgegennehmen der Bedienung und eine Funktion zum Rückkoppeln der Beendigung der Bedienung an den Benutzer mittels Tastempfindung gibt, ist es möglich, die Bedienung durch blinde Berührung zu verwirklichen und ein universelles Design zu unterstützen.
Ein Mobiltelefon und ein Smartphone können ein Tastempfindungs-Rückkopplungs-Merkmal unter Verwendung von Vibration aufweisen, um die Bedienungs-Zuverlässigkeit und blinde Bedienbarkeit auszugleichen. Es wird erwartet, dass eine Rückkopplungs- bzw. Rückmeldungsfunktion durch Vibration zusammen mit der Bedienung durch den Benutzer schnell geläufig wird, und der Bedarf an einer fortschrittlicheren Tastempfindung-Rückkopplung wird zunehmen.
Systeme zum Erzeugen einer Tastempfindung sind grob in drei Typen unterteilt: Ein Vibrationssystem, ein Ultraschallsystem und ein elektrisches System. Ein Merkmal eines Vibrationssystems ist es, dass es möglich ist, mit dem PCAP zu koexistieren, und dass die Kosten niedrig sind. Ein Vibrationssystem ist jedoch untauglich für einen Einbau einer Vibrationseinrichtung in ein Gehäuse, und zwar auf eine Weise, dass die gesamte Einrichtung ausreichend vibriert, und der Bereich kann wegen einer Begrenzung des Vibrators nicht erhöht werden. Ein Ultraschallsystem ist dazu imstande, eine Tastempfindung zu erzeugen, die nicht von anderen Systemen erzeugt werden kann, wie z. B. ein glattes Gefühl.
Aus dem gleichen Grund wie beim Vibrationssystem ist ein Ultraschallverfahren jedoch untauglich zum Einbau in ein Gehäuse, und es ist unvorteilhaft, dass ein großer Bereich nicht erhalten werden kann. Ein elektrisches System schließt ein elektrostatisches Reibungssystem ein, das eine Tastempfindung mittels einer elektrostatischen Reibungskraft erzeugt, sowie ein elektrisches Stimulationssystem, das direkt eine elektrische Stimulation auf einen Finger ausübt. Diese Systeme können eine Tastempfindung an einer beliebigen Position erzeugen, und ein großer Bereich kann erhalten werden, und Mehrfach-Berührung (Multi-Touch) kann unterstützt werden.
Nachfolgend wird ein elektrisches System beschrieben. Es sei angemerkt, dass nachfolgend ein Bestandteil, bei dem eine Tastelektrode auf einem transparenten Isoliersubstrat angeordnet ist, als „Tastdarstellungsbildschirm“ bezeichnet wird, und eine Vorrichtung, in der eine Detektionsschaltung an den Tastdarstellungsbildschirm angeschlossen ist, als eine „Tastdarstellungsplatte“ bezeichnet wird. Außerdem wird ein Bereich, wo eine Tastempfindung auf dem Tastdarstellungsbildschirm dargestellt werden kann, als ein „Tastdarstellbarkeitsbereich“ bezeichnet.
Hinsichtlich einer Tastausgabeeinrichtung für einen Drehknopf ist beispielsweise in dem Patentdokument 1 ein Knopf entsprechend dem Drehknopf auf einem Bildschirm einer Anzeigevorrichtung angebracht, an welcher eine Berührungs-Platte angebracht ist. Der Knopf kann manuell vom Benutzer gedreht werden, und ein Vorsprung ist auf einer unteren Fläche angeordnet. Wenn der Benutzer eine Drehbetätigung des Knopfes durchführt, bewegt sich der Vorsprung, während er in Kontakt mit einer Berührungs-Oberfläche ist, gemäß der Drehbetätigung. Wenn sich der Vorsprung auf der Berührungs-Oberfläche bewegt, wird die Drehbetätigung des Knopfes in eine Berührungs-Betätigung umgewandelt. In einem Fall, in dem der Benutzer die Drehbetätigung durchführt, wird ein Aktor so gesteuert, dass er den Knopf mit einer Wellenform entsprechend dem Betätigungsinhalt vibrieren lässt.
Stand-der-Technik-Dokument
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanisches Patent JP 6 570 799 B2
Zusammenfassung
Mit der Erfindung zu lösendes Problem
In dem Patentdokument 1 gilt Folgendes: Da der Knopf auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung angebracht und dort befestigt ist, an welcher die Berührungs-Platte angebracht ist, kann der Benutzer keine Drehbetätigung des Knopfes an einer beliebigen Position durchführen, wo der Benutzer den Knopf leicht bedienen kann. Da außerdem eine Tastempfindung an dem Knopf durch Vibration mittels Steuerung des Aktors bereitgestellt wird, ist die Tastempfindung, die an dem Knopf dargestellt werden kann, auf ein Vibrationsgefühl und ein Klick-Gefühl beschränkt, und ein betätigbarer Bereich, der durch Anhalten der Drehbetätigung definiert ist, kann nicht dargestellt werden. Da außerdem eine Reibungskraft zwischen dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung und dem Knopf, wenn es keine Tastempfindung gibt, stets konstant ist, kann ein Widerstandsgefühl, wenn der Knopf gedreht wird, nicht geändert werden. Wie oben beschrieben, besteht ein dahingehendes Problem in dem Patentdokument 1, dass es nicht möglich ist, ein Betätigungsgefühl eines Wählknopfes zu erzeugen, das eine intuitive Bedienung durch die Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das obige Problem zu lösen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tastdarstellungsplatte, eine Tastdarstellungs-Berührungsplatte und eine Tastdarstellungs-Berührungsanzeige anzugeben, die ein Betätigungsgefühl eines Drehknopfes bzw. Wählknopfes ausbilden können, was eine intuitive Bedienung durch eine Tastempfindung des Benutzers erlaubt, und die benutzerfreundlich sind.
Wege zum Lösen des Problems
Eine Tastdarstellungsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Tastdarstellungsplatte, die einen Tastdarstellungsknopf aufweist, der auf einer Betätigungsoberfläche platziert ist und eine Tastempfindung für den Benutzer über den Tastdarstellungsknopf darstellt. Die Tastdarstellungsplatte weist Folgendes auf: eine Kontakt-Positions-Detektionseinheit, die eine Kontaktposition zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche detektiert, und eine Taststeuerungseinheit, die eine Steuerung zum Darstellen verschiedener Tastempfindungen für jede einer Mehrzahl von Betätigungsregionen auf der Betätigungsoberfläche durchführt, wenn der Tastdarstellungsknopf drehend betätigt wird. Wenn die Kontaktposition, die von der Kontakt-Positions-Detektionseinheit detektiert wird, in einer der Betätigungsregionen vorhanden ist, führt die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durch, um - als Tastempfindung - eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche zur Betätigungsregion darzustellen.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Tastdarstellungsplatte Folgendes auf: eine Kontakt-Positions-Detektionseinheit, die eine Kontaktposition zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche detektiert, und eine Taststeuerungseinheit, die eine Steuerung zum Darstellen verschiedener Tastempfindungen für jede einer Mehrzahl von Betätigungsregionen auf der Betätigungsoberfläche durchführt, wenn der Tastdarstellungsknopf drehend betätigt wird. Wenn die Kontaktposition, die von der Kontakt-Positions-Detektionseinheit detektiert wird, in einer der Betätigungsregionen vorhanden ist, führt die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durch, um - als Tastempfindung - eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche zur Betätigungsregion darzustellen. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Betätigungsgefühl eines Wählknopfes auszubilden, das eine intuitive Betätigung durch eine Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist.
Weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen noch deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die schematisch die Konfiguration einer Tastdarstellungs-Berührungsanzeige veranschaulicht, gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel einer Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige gemäß 1 veranschaulicht.
3 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer elektrostatischen Kapazität, die zwischen einer Tastelektrode und einem Tastdarstellungsknopf ausgebildet wird, der in einer Tastdarstellungsplatte gemäß 2 enthalten ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern der elektrostatischen Kapazität, die zwischen der Tastelektrode und dem Tastdarstellungsknopf ausgebildet wird, die in der Tastdarstellungsplatte gemäß 2 enthalten sind.
5 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Spannungssignals darstellt, das eine erste Frequenz hat und an eine erste Elektrode gemäß 2 angelegt wird.
6 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Spannungssignals darstellt, das eine zweite Frequenz hat und an eine zweite Elektrode gemäß 2 angelegt wird.
7 ist ein Graph, der ein Amplitudenmodulationssignal veranschaulicht, das erzeugt wird, indem Spannungssignale gemäß 5 und 6 kombiniert werden.
8 ist eine Draufsicht, die ein erstes Beispiel eines Berührungs-Bildschirms gemäß 2 zeigt.
9 ist eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie A1-A1 und der Linie A2-A2 in 8.
10 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel des Berührungs-Bildschirms gemäß 2 zeigt.
11 ist eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie B1-B1 und der Linie B2-B2 in 10.
12 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration des Berührungs-Bildschirms zeigt, der eine Segment-Struktur hat, gemäß der ersten Ausführungsform.
13 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Beispiel von Formen einer Anregungselektrode und einer Detektionselektrode in einem Berührungs-Bildschirm zeigt, der eine Segment-Struktur hat, gemäß der ersten Ausführungsform.
14 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Beispiel von Formen einer Anregungselektrode und einer Detektionselektrode in einem Berührungs-Bildschirm zeigt, der eine Segment-Struktur hat, gemäß der ersten Ausführungsform.
15 ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration eines Tastdarstellungsbildschirms gemäß 2 veranschaulicht.
16 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer elektrostatischen Kapazität, die zwischen der Tastelektrode und einem Indikator ausgebildet wird, die in der Tastdarstellungsplatte gemäß 2 enthalten sind.
17 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration der Tastdarstellungsplatte zeigt, die eine Segment-Struktur hat, gemäß der ersten Ausführungsform.
18 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Beispiel einer Form der Tastelektrode der Tastdarstellungsplatte zeigt, die eine Segment-Struktur hat, gemäß der ersten Ausführungsform.
19 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Beispiel einer Form der Tastelektrode der Tastdarstellungsplatte zeigt, die eine Segment-Struktur hat, gemäß einer vierten Ausführungsform.
20 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer elektrostatischen Kapazität, die zwischen der Tastelektrode und dem Tastdarstellungsknopf ausgebildet wird, und zwar in einem Fall, in dem das Abstandsmaß der Tastelektrode, die in der Tastdarstellungsplatte gemäß 2 enthalten ist, größer ist als der Durchmesser des Tastdarstellungsknopfs.
21 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer elektrostatischen Kapazität, die zwischen der Tastelektrode und dem Tastdarstellungsknopf ausgebildet wird, und zwar in einem Fall, in dem das Abstandsmaß der Tastelektrode, die in der Tastdarstellungsplatte gemäß 2 enthalten ist, kleiner ist als der Durchmesser des Tastdarstellungsknopfs.
22 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Rotationsbereichs des Tastdarstellungsknopfs gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
23 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Fixierungsbereichs in einem Fall zeigt, wo eine Position, wo der Tastdarstellungsknopf gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, an einem Platz fixiert ist.
24 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Drehschaftbereichs in einem Fall zeigt, wo sich eine Position, wo der Tastdarstellungsknopf gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, bewegt.
25 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern eines Kapazitätsprofils der Linie C-C, wenn der Berührungs-Bildschirm gemäß der ersten Ausführungsform die Position des Tastdarstellungsknopfs detektiert.
26 ist ein Diagramm zum Erläutern der Berechnung eines Rotationswerts in einem Fall, wo es eine Mehrzahl von Positions-Detektionseinheiten gibt, gemäß der ersten Ausführungsform.
27 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Kantenbereichs eines leitfähigen elastischen Bereichs gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
28 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 zeigt.
29 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der elektrostatischen Kapazität, die in der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 ausgebildet wird, wenn der Indikator nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf ist.
30 ist ein Timing-Diagramm, das schematisch ein Betriebs-Timing der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 zeigt, wenn der Indikator nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf ist.
31 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der elektrostatischen Kapazität, die in der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 ausgebildet wird, wenn der Indikator in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf ist.
32 ist ein Timing-Diagramm, das schematisch ein Betriebs-Timing der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 zeigt, wenn der Indikator in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf ist.
33 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der elektrostatischen Kapazität, die in der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 ausgebildet wird, wenn die Tastdarstellungs-Berührungsplatte eine Berührungsposition detektiert.
34 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der elektrostatischen Kapazität, die in der Tastdarstellungs-Berührungsplatte gemäß 1 ausgebildet wird, wenn die Tastdarstellungs-Berührungsplatte eine Tastempfindung erzeugt.
35 ist ein Bilddiagramm, das schematisch die Bewegung von Ladungen zeigt, die in dem leitfähigen elastischen Bereich akkumuliert sind, wenn der Tastdarstellungsknopf mit Erde über den Indikator verbunden ist, und zwar zu der Zeit, wenn eine Signalspannung anliegt, gemäß der ersten Ausführungsform.
36 ist ein Bilddiagramm, das schematisch die Bewegung von Ladungen zeigt, die in dem leitfähigen elastischen Bereich akkumuliert sind, wenn ein Teil der Tastelektroden, mit denen der Tastdarstellungsknopf in Kontakt über eine dielektrische Schicht ist, mit Erde verbunden ist, und zwar zu der Zeit, wenn die Signalspannung anliegt, gemäß der ersten Ausführungsform.
37 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsplatte zeigt, wenn ein Teil von Tastelektroden, mit denen der Tastdarstellungsknopf in Kontakt über eine dielektrische Schicht ist, mit Erde verbunden ist, und zwar zu der Zeit, wenn die Signalspannung anliegt, gemäß der ersten Ausführungsform.
38 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Betätigungsregion des Tastdarstellungsknopfs gemäß der ersten Ausführungsform.
39 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform-Konfiguration eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, wenn der Tastdarstellungsknopf gemäß der ersten Ausführungsform betätigt wird.
40 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der ersten Ausführungsform.
41 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der ersten Ausführungsform.
42 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 41 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
43 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der ersten Ausführungsform.
44 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 43 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
45 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der ersten Ausführungsform.
46 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 45 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
47 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß einer zweiten Ausführungsform.
48 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 47 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
49 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform.
50 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 49 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
51 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform.
52 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 51 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
53 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform.
54 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 53 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
55 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß einer dritten Ausführungsform.
56 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 55 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
57 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der dritten Ausführungsform.
58 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 57 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
59 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der dritten Ausführungsform.
60 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 59 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
61 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der dritten Ausführungsform.
62 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 61 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
63 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der dritten Ausführungsform.
64 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 63 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
65 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Betätigungsregion des Tastdarstellungsknopfs gemäß einer vierten Ausführungsform.
66 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform-Konfiguration eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, wenn der Tastdarstellungsknopf gemäß der vierten Ausführungsform betätigt wird.
67 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
68 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 67 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
69 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
70 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 69 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
71 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
72 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 71 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
73 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
74 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 73 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
75 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
76 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 75 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
77 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
78 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 77 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
79 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
80 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 79 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
81 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
82 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 81 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
83 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
84 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 83 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
85 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der vierten Ausführungsform.
86 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 85 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
87 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Betätigungsregion des Tastdarstellungsknopfs gemäß einer fünften Ausführungsform.
88 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform-Konfiguration eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, wenn der Tastdarstellungsknopf gemäß der fünften Ausführungsform betätigt wird.
89 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der fünften Ausführungsform.
90 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 89 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
91 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der fünften Ausführungsform.
92 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 91 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
93 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der fünften Ausführungsform.
94 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 93 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
95 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der fünften Ausführungsform.
96 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 95 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
97 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Betätigungsregion des Tastdarstellungsknopfs gemäß einer sechsten Ausführungsform.
98 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform-Konfiguration eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, wenn der Tastdarstellungsknopf gemäß der sechsten Ausführungsform betätigt wird.
99 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der sechsten Ausführungsform.
100 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 99 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
101 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der sechsten Ausführungsform.
102 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 101 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
103 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß der sechsten Ausführungsform.
104 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 103 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
105 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, das an jede Betätigungsregion angelegt wird, gemäß einer siebten Ausführungsform.
106 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Reibungskraft zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Wellenform eines Spannungssignals gemäß 105 an jede Betätigungsregion angelegt wird.
107 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel einer Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige gemäß einer neunten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Tastdarstellungs-Berührungsanzeige
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Tastdarstellungs-Einrichtung zeigt, bei der ein Tastdarstellungsknopf 3 auf einer Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 platziert ist, gemäß einer ersten Ausführungsform, um ein Betätigungsgefühl und eine Tastempfindung eines Betätigungswerts darzustellen. 2 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 veranschaulicht. Die Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 weist eine Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 und eine Anzeige-Platte 300 auf, an welcher die Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 angebracht ist.
Die Anzeige-Platte 300 weist einen druckempfindlichen Sensor 216 auf. Die Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 weist eine Tastdarstellungsplatte 100 und eine Berührungs-Platte 200 auf. Die Tastdarstellungsplatte 100 weist einen Tastdarstellungsbildschirm 150 und eine Spannungsversorgungsschaltung 110 auf. Die Berührungs-Platte 200 weist einen Berührungs-Bildschirm 250 und eine Berührungs-Detektionsschaltung 210 auf.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Tastdarstellungsbildschirm 150 auf der
Seite (Vorderseite) angeordnet, die dem Benutzer der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 zugewandt ist, und ist an einer Fläche (Vorderseitenfläche) fixiert, die dem Benutzer des Berührungs-Bildschirms 250 zugewandt ist, und zwar mittels eines Klebmaterials 20b. Der Berührungs-Bildschirm 250 ist an einer Fläche (Vorderseitenfläche) fixiert, die dem Benutzer der Anzeige-Platte 300 zugewandt ist, die dem Benutzer zugewandt ist, und zwar mittels eines Klebmaterials 20a.
Die Tastdarstellungsbildschirm 150 weist ein transparentes Isoliersubstrat 101, eine Tastelektrode 102 und eine dielektrische Schicht 106 auf. Die Tastelektrode 102 weist eine Mehrzahl von ersten Elektroden 102a und eine Mehrzahl von zweiten Elektroden 102b auf, die abwechselnd in Intervallen auf dem transparenten Isoliersubstrat 101 angeordnet sind.
Die dielektrische Schicht 106 bedeckt eine Mehrzahl der ersten Elektroden 102a und eine Mehrzahl der zweiten Elektroden 102b. Der Tastdarstellungsbildschirm 150 ist elektrisch mit der Spannungsversorgungsschaltung 110 mittels einer flexiblen Platine (FPC) 108 verbunden.
Der Berührungs-Bildschirm 250 weist ein Substrat 201 auf, das transparent ist und Isoliereigenschaften hat, eine Anregungselektrode 202, eine Detektionselektrode 203, eine Zwischenschicht-Isolierschicht 204 und eine Isolierschicht 205. Der Berührungsbildschirm 250 ist elektrisch mit der Berührungs-Detektionsschaltung 210 mittels der FPC 108 verbunden. Die Berührungs-Detektionsschaltung 210 detektiert die Position, die auf dem transparenten Isoliersubstrat 101 des Tastdarstellungsbildschirms 150 berührt wird. Dies ermöglicht nicht nur die Präsentation einer Tastdarstellung, sondern auch eine Detektion der Berührungsposition auf dem transparenten Isoliersubstrat 101. Die Berührungs-Detektionsschaltung 210 weist beispielsweise eine integrierte Detektionsschaltung (IC) zum Detektieren einer Veränderung der elektrostatischen Kapazität auf, hervorgerufen durch eine Berührung. Die Einzelheiten der Konfiguration des Berührungs-Bildschirms 250 werden später unter Bezugnahme auf ein spezifisches Beispiel beschrieben.
Die Anzeige-Platte 300 weist zwei gegenüberliegende transparente Isoliersubstrate und eine Anzeigefunktionsschicht auf, die sandwichartig zwischen diese gefügt ist und eine Anzeigefunktion hat. Die Anzeige-Platte 300 ist typischerweise ein Flüssigkristall-Bedienfeld. Die Anzeige-Platte 300 kann eine organisch-elektroluminiszente (EL-) Platte, eine Platte mit lichtemittierenden Mikrodiode (LED) oder eine Platte aus elektronischem Papier sein. Die Berührungs-Platte 200 ist typischerweise ein PCAP.
Aufbau der Tastdarstellungsplatte
3 ist ein Diagramm zum schematischen Erläutern einer elektrostatischen Kapazität CNE, die zwischen der Tastelektrode 102 und dem Tastdarstellungsknopf 3 ausgebildet wird, die in der Tastdarstellungsplatte 100 in enthalten sind. 4 ist eine perspektivische Ansicht von 3. Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 eine Kontaktfläche CT berührt, die ein Teil der Vorderseitenfläche des Tastdarstellungsbildschirms 150 ist, wird eine elektrostatische Kapazität C_NE zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastelektrode 102 auf der Kontaktfläche CT über die dielektrische Schicht 106 dargestellt.
Es sei angemerkt, dass in diesen Diagrammen nur eine Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 gezeigt ist, die in der Spannungsversorgungsschaltung 110 enthalten ist (siehe 2), und zwar zum einfachen Verständnis der Diagramme, und dass die übrigen Konfigurationen, die in der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 110 enthalten sind, nicht dargestellt sind. Eine spezifischere Konfiguration der Spannungsversorgungsschaltung 110 wird später noch beschrieben.
Die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 in der Spannungsversorgungsschaltung 110 weist eine erste Spannungserzeugungsschaltung 113a und eine zweite Spannungserzeugungsschaltung 113b auf. Die erste Spannungserzeugungsschaltung 113a legt ein Spannungssignal Va an die erste Elektrode 102a an, die sich auf zumindest einem Teilbereich des transparenten Isoliersubstrats 101 befindet, und zwar unter einer Mehrzahl der ersten Elektroden 102a, und sie legt das Spannungssignal Va an sämtliche ersten Elektroden 102a an, die sich auf zumindest einem Teilbereich des transparenten Isoliersubstrats 101 befinden, und zwar in der ersten Ausführungsform.
Die zweite Spannungserzeugungsschaltung 113b legt ein Spannungssignal Vb an die zweite Elektrode 102a an, die sich auf zumindest einem Teilbereich des transparenten Isoliersubstrats 101 befindet, und zwar unter einer Mehrzahl der ersten Elektroden 102a, und sie legt das Spannungssignal Vb an sämtliche zweiten Elektroden 102a an, die sich auf zumindest einem Teilbereich des transparenten Isoliersubstrats 101 befinden, und zwar in der ersten Ausführungsform.
Jede der 5 und 6 ist ein Graph, der ein Beispiel des Spannungssignals Va und des Spannungssignals Vb veranschaulicht. Das Spannungssignal Va (erstes Spannungssignal) der ersten Spannungserzeugungsschaltung 113a hat eine erste Frequenz. Das Spannungssignal Vb (zweites Spannungssignal) von der zweiten Spannungserzeugungsschaltung 113b hat eine von der ersten Frequenz verschiedene zweite Frequenz. Die Amplitude des Spannungssignals Va und die Amplitude des Spannungssignals Vb können die gleiche Amplitude V_L sein. In den Beispielen gemäß 5 und 6 werden Sinuswellen, die verschiedene Frequenzen haben, als das Spannungssignal Va und das Spannungssignal V_b verwendet. Anstelle einer Sinuswelle kann auch eine Pulswelle oder eine mit einer anderen Form verwendet werden. Um eine hinreichend große Tastempfindung zu erzeugen, beträgt die Amplitude V_L vorzugsweise einige zehn Volt.
7 ist ein Graph, der ein Amplitudenmodulationssignal VN zeigt, das durch Kombinieren des Spannungssignals V_a (siehe 5) und des Spannungssignals Vb (siehe 6) erzeugt wird. Das Spannungssignal V_a wird an die erste Elektrode 102a angelegt, und das Spannungssignal Vb wird an die zweite Elektrode 102b angelegt. Im Ergebnis wird in einer Region, wo die elektrostatische Kapazität C_NE (siehe 4) zwischen jeder aus erster Elektrode 102a und zweiter Elektrode 102b und dem Tastdarstellungsknopf 3 ausgebildet wird, das Laden und Entladen wiederholt, und zwar gemäß dem Amplitudenmodulationssignal V_N, das eine maximale Amplitude V_H hat, die ungefähr das Doppelte der Amplitude V_L beträgt.
Im Ergebnis wird eine elektrostatische Kraft entsprechend dem Amplitudenmodulationssignal V_N, das die maximale Amplitude V_H hat, an den Tastdarstellungsknopf 3 angelegt, der in Kontakt mit der ersten Elektrode 102a und der zweiten Elektrode 102b über die dielektrische Schicht 106 ist. Das Amplitudenmodulationssignal V_N hat eine Überlagerungsfrequenz entsprechend der Differenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz. Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 auf dem Tastdarstellungsbildschirm 150 rotiert, ändert sich daher die Reibungskraft, die auf den Tastdarstellungsknopf 3 wirkt, mit der oben beschriebenen Überlagerungsfrequenz.
Im Ergebnis vibriert der Tastdarstellungsknopf 3 auf der Überlagerungsfrequenz. Der Benutzer empfindet die Vibration des Tastdarstellungsknopfes 3 als eine Tastempfindung, die vom Tastdarstellungsbildschirm 150 erhalten wird. Wie oben beschrieben, ist der Tastdarstellungsbildschirm 150, der in der Tastdarstellungsplatte 100 enthalten ist, so konfiguriert, dass er eine Tastempfindung erzeugt, indem er die Reibungskraft, die auf den Tastdarstellungsknopf 3 ausgeübt wird, durch Steuern der elektrostatischen Kraft ändert, die auf den Tastdarstellungsknopf 3 ausgeübt wird.
Wie oben beschrieben, wird das Amplitudenmodulationssignal V_N erzeugt, das eine Spannung hat, die ungefähr das Doppelte jedes von dem eingegebenen Spannungssignals Va (siehe 5) und dem Spannungssignals Vb (6) beträgt. Auf diese Weise kann das Amplitudenmodulationssignal V_N, das dazu nötig ist, zu veranlassen, dass eine gewünschte Reibungskraft auf den Tastdarstellungsknopf 3 wirkt, aus dem Spannungssignal Va (siehe 5) und dem Spannungssignal Vb (siehe 6) erzeugt werden, die jeweils eine Spannung haben, die ungefähr 1/2 des Amplitudenmodulationssignals V_N beträgt. Verglichen mit dem Fall, wo ein Amplitudenmodulationssignal direkt in die ersten Elektroden 102a und die zweiten Elektroden 102b eingegeben wird, kann daher die gleiche elektrostatische Kraft bei einer Spannung von 1/2 erzeugt werden, und ein Treiben mit niedriger Spannung kann durchgeführt werden.
Um eine ausreichend große Tastempfindung für den Benutzer darzustellen, braucht die maximale Amplitude V_H nur ausreichend groß zu sein, und zwar auf eine Weise entsprechend der Tastempfindung, und die Amplitude V_L kann verglichen dazu ein kleiner Wert sein. Daher braucht die Amplitude V_L selbst nicht so groß zu sein, um eine genügend große Tastempfindung zu erzeugen. Als ein Ergebnis dessen, dass die Amplitude V_L auf diese Weise vorgegeben ist, nimmt in einem Zustand, in dem nur eine von der ersten Elektrode 102a und der zweiten Elektrode 102b in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, der Benutzer kaum eine Tastempfindung wahr, ungeachtet dessen wie die Frequenzen des Spannungssignals V_a und des Spannungssignals Vb ausgewählt sind.
Um die Positionierung des Tastdarstellungsknopfes 3 über die erste Elektrode 102a und die zweite Elektrode 102b hinweg zu vereinfachen, ist das Abstandsmaß P_E der Tastelektroden 102 vorzugsweise kleiner als der Durchmesser R_NE der Kontaktfläche CT. Dies wird später noch detailliert beschrieben.
Berührungs-Platte
8 ist eine Draufsicht, die einen Berührungs-Bildschirm 250a eines kapazitiven Empfindungssystems darstellt, als ein Beispiel für den Berührungs-Bildschirm 250 (siehe 2). 9 ist eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie A1-A1 und der Linie A2-A2 in 8.
Der Berührungs-Bildschirm 250a weist eine Mehrzahl von Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten 206 und eine Mehrzahl von Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 auf. Jede der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 weist eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Anregungselektroden 202 (siehe 2) auf. Jede der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 weist eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Detektionselektroden 203 (siehe 2) auf. In den 8 und 9 sind die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 und die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 ohne Berücksichtigung einer solchen Mikrostruktur dargestellt.
Die Anregungselektrode 202 (siehe 2) hat eine Einzelschicht oder eine Mehrfachschicht aus Metall oder eine Mehrfachschichtstruktur, die irgendeine von diesen aufweist und außerdem ein weiteres leitfähiges Material verwendet. Als das Metall ist beispielsweise ein Metall mit niedrigem Widerstand bevorzugt, wie z. B. Aluminium oder Silber. Das gleiche gilt für die Detektionselektrode 203 (siehe 2). Der Verdrahtungswiderstand kann verringert werden, indem ein Metall als Verdrahtungsmaterial verwendet wird. Eine Metallverdrahtung, die im Gegensatz dazu opak ist, kann leicht visuell erkannt werden. Um die Sichtbarkeit zu verringern und die Durchlässigkeit des Berührungs-Bildschirms zu erhöhen, wird bevorzugt eine Dünndrahtstruktur auf die Metallverdrahtung angewendet. Die Dünndrahtstruktur ist vorzugsweise maschenartig.
Jede der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten 206 verläuft in Reihenrichtung (x-Richtung im Diagramm), und jede der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 verläuft in Spaltenrichtung (y-Richtung im Diagramm). Eine Mehrzahl der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten 206 ist in Intervallen in der Spaltenrichtung angeordnet, und eine Mehrzahl der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 ist in Intervallen in der Zeilenrichtung angeordnet.
Wie in 8 veranschaulicht, kreuzt in der Draufsicht jede der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten 206 eine Mehrzahl der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207, und jede der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 kreuzt eine Mehrzahl der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten 206. Die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 und die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 werden von der Zwischenschicht-Isolierschicht 204 isoliert.
Die Zwischenschicht-Isolierschicht 204 weist eine Einzelschicht-Schicht aus einer organischen Isolierschicht, eine Einzelschicht-Schicht aus einer anorganischen Isolierschicht oder eine Mehrfachschicht auf. Eine anorganische Isolierschicht ist ausgezeichnet geeignet, um den Feuchtigkeitswiderstand zu verbessern, und eine organische Isolierschicht ist ausgezeichnet geeignet, um die Flachheit zu verbessern. Als anorganische Isolierschicht wird beispielsweise eine transparente siliciumbasierte anorganische Isolierschicht, wie z. B. eine Silicumoxidschicht, eine Silicumnitridschicht oder eine Silicium-Oxynitrid-Schicht, oder eine transparente anorganische Isolierschicht verwendet, die aus einem Metalloxid, wie z. B. Aluminiumoxid aufgebaut ist.
Als Material der organischen Isolierschicht kann beispielsweise Folgendes verwendet werden: Ein Polymermaterial, das eine Hauptkette hat, die aus einem Siliciumoxid aufgebaut ist, eine Siliciumnitridschicht oder eine Silicium-Oxynitrid-Schicht, und die eine organische Substanz aufweist, die an eine Seitenkette oder eine funktionelle Gruppe der Hauptkette gebunden ist, oder ein duroplastisches Harz, das eine Hauptkette aufweist, die aus Kohlenstoff aufgebaut ist. Beispiele für das duroplastische Harz schließen ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Novolak-Harz und ein Olefin-Harz ein.
Jede der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten 206 des Berührungs-Bildschirms 250a ist mit einem Berührungs-Bildschirm-Anschlussbereich 208 mittels Herausführungs-Verdrahtungsschichten R(1) bis R(m) verbunden. Jede der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 ist mit dem Berührungs-Bildschirm-Anschlussbereich 208 mittels Herausführungs-Verdrahtungsschichten C(1) bis C(n) verbunden. Der Berührungs-Bildschirm-Anschlussbereich 208 ist auf dem einen Endbereich des Substrats 201 angeordnet.
Die Herausführungs-Verdrahtungsschichten R(1) bis R(m) sind außerhalb eines detektierbaren Bereichs angeordnet und verlaufen zu entsprechenden Elektroden in der Reihenfolge von einer Schicht, die näher am Zentrum der Anordnung der Berührungs-Bildschirm-Anschlussbereiche 208 ist, so dass der im wesentlichen kürzeste Abstand erhalten wird. Die Herausführungs-Verdrahtungsschichten R(1) bis R(m) sind so dicht wie möglich angeordnet, während die gegenseitige Isolierung gewährleistet wird. Das gleiche gilt für die Herausführungs-Verdrahtungsschichten C(1) bis C(n). Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Fläche eines Bereichs außerhalb des detektierbaren Bereichs des Substrats 201 klein zu halten.
Eine Abschirmungs-Verdrahtungsschicht 209 kann zwischen einer Gruppe von Herausführungs-Verdrahtungsschichten R(1) bis R(m) und einer Gruppe der Herausführungs-Verdrahtungsschichten C(1) bis C(n) angeordnet sein. Auf diese Weise wird die Erzeugung von Störungen in einer der Gruppen infolge des Einflusses von der anderen Gruppe unterbunden. Außerdem kann der Einfluss elektromagnetischer Störungen verringert werden, die von der Anzeige-Platte 300 (siehe 2) auf der Herausführungs-Verdrahtungsschicht erzeugt werden. Die Abschirmungs-Verdrahtungsschicht 209 kann gleichzeitig aus dem gleichen Material wie die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 oder die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 gebildet werden.
Die Isolierschicht 205 ist auf dem Substrat 201 so angeordnet, dass der Berührungs-Bildschirm-Anschlussbereich 208 freiliegt, und sie bedeckt die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206, die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 und die Zwischenschicht-Isolierschicht 204. Die Isolierschicht 205 kann aus dem gleichen Material wie die Zwischenschicht-Isolierschicht 204 gebildet sein. In einem Fall, in dem die Anzeige-Platte 300 eine Flüssigkristallplatte ist, kann eine obere polarisierende Platte, die einer Entspiegelungsbehandlung für die Flüssigkristallplatte unterzogen wird, an einem Bereich der Isolierschicht 205 angebracht sein, durch welchen das Licht für die Anzeige transmittiert wird.
10 ist eine Draufsicht, die einen Berührungs-Bildschirm 250b eines kapazitiven Empfindungssystems darstellt, als ein Beispiel für den Berührungs-Bildschirm 250 (siehe 2). 11 ist eine teilweise Schnittansicht entlang der Linie B1-B1 und der Linie B2-B2 in 10.In dem Beispiel gemäß 10 und 11 wird eine sogenannte Diamantstruktur verwendet.
Die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 und die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 sind auf derselben Schicht angeordnet. Jede der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschichten 207 hat eine Mehrzahl von diamantförmigen Elektroden, die miteinander verbunden sind, als Detektionselektrode 203. Die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 weist als Anregungselektrode 202 eine Mehrzahl von diamantförmigen Elektroden auf, die voneinander getrennt sind, sowie eine Brücke 206B, die elektrisch benachbarte diamantförmige Elektroden verbindet. Die Zwischenschicht-Isolierschicht 204 ist so angeordnet, dass sie die Brücke 206B von der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 isoliert.
Es sei angemerkt, dass die Brückenstruktur auch nicht für die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschichten, sondern für die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht verwendet werden kann. Da der elektrische Widerstand der Verdrahtungsschicht dazu neigt, hoch zu werden, wenn eine Brücke ausgebildet wird, wird die Brückenstruktur vorzugsweise auf die kürzere aus der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht und der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht angewendet.
Als Material für die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 und die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 wird beispielsweise eine transparente leitfähige Schicht, wie z. B. Indium-Zinn-Oxid (ITO) verwendet. Da ITO durchscheinend, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Verdrahtungsschicht visuell vom Benutzer wahrgenommen wird. Da eine transparente leitfähige Schicht, wie z. B. ITO einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweist, ist die transparente leitfähige Schicht geeignet zur Anwendung auf einen kleinen Berührungs-Bildschirm, bei dem der Verdrahtungswiderstand kein Problem ist. Da es außerdem wahrscheinlich ist, dass eine transparente leitfähige Schicht, wie z. B. ITO eine Verdrahtung aufweist, die infolge von Korrosion mit einer anderen Metallverdrahtung getrennt wird, ist es notwendig, den Feuchtigkeitswiderstand und die Wasser-Widerstandsfähigkeit zu berücksichtigen, um die Korrosion zu vermeiden.
Obwohl oben der Fall beschrieben ist, in dem die Struktur des Berührungs-Bildschirms und die Struktur der Anzeige-Platte unabhängig sind, können diese auch ungetrennt integriert sein. Beispielsweise wird in dem Fall einer sogenannten Aufzellen-Berührungs-Platte ein Berührungs-Bildschirm direkt auf einem Substrat (typischerweise einem Farbfiltersubstrat) der Anzeige-Platte 300 ausgebildet, ohne Verwendung des Substrats 201. In dem Fall einer sogenannten Inzellen-Berührungs-Platte ist eine Berührungs-Platte zwischen zwei transparenten Isoliersubstraten (nicht dargestellt) ausgebildet, die in der Anzeige-Platte 300 enthalten sind.
Außerdem ist beim obigen Berührungs-Bildschirm die Detektionsstruktur beschrieben, die die Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 und die Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist 12 eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines Berührungs-Bildschirms 250c mit einer Detektionsstruktur zeigt, bei der Segmente, die jeweils eine Detektionselektrode und eine Anregungselektrode aufweisen, in einer Matrix angeordnet sind.
13 und 14 veranschaulichen ein Beispiel von Musterformen einer Anregungselektrode 202a und einer Detektionselektrode 203b, die in einem Segment von Bereich A in 12 angeordnet sind. Es wird der Berührungs-Bildschirm 250c verwendet, der eine Segment-Struktur aufweist, bei der Segmente, die jeweils einen Satz aus Anregungselektrode 202a und Detektionselektrode 203b aufweisen, wie in 13 und 14 gezeigt, in einer Matrix angeordnet sind und einzeln getrieben werden. Sowohl eine Tastdarstellungsplatte 100a, als auch eine Berührungs-Platte 200 können auch durch Umschalten von Schaltern in einer Treiberschaltung verwendet werden.
Druckempfindlicher Sensor
Es wird der druckempfindliche Sensor 216 beschrieben, der in 1 dargestellt ist. Im Allgemeinen weist der druckempfindliche Sensor 216 Folgendes auf: Ein System zum Detektieren des Druckes, der auf eine Membran (Sperrmembran) aus Halbleiter-Silicium (Si) als Verformung einer Schicht ausgeübt wird, ein elektrostatisches Kapazitätssystem zum Detektieren der Verformung einer Anzeige-Platte, einer Berührungs-Platte oder dergleichen gemäß einer Druckkraft durch eine Änderung der elektrostatischen Kapazität, ein Widerstandssystem zum Detektieren einer Widerstandsänderung eines Metalldrahts infolge einer Belastung gemäß einer Druckkraft, und dergleichen.
In dem Fall des elektrostatischen Kapazitätssystems sind beispielsweise die druckempfindlichen Sensoren 216 an vier symmetrischen Positionen auf der Diagonallinie auf einer Fläche gegenüber einer Anzeigefläche der Anzeige-Platte 300 installiert. In diesem Fall gilt Folgendes: Wenn die Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 vom Tastdarstellungsknopf 3 gedrückt wird, wird die Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 in einer Richtung entgegengesetzt zur Betätigungsoberfläche gebogen, und zwar durch die Druckkraft, oder die Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 bewegt sich geringfügig in einer Richtung entgegengesetzt zur Betätigungsoberfläche.
Der druckempfindliche Sensor 216 detektiert die Druckkraft, indem er eine Änderung der elektrostatischen Kapazität detektiert, die erzeugt wird, wenn das Intervall zwischen den Kapazitäts-Detektionselektroden, die im druckempfindlichen Sensor 216 angeordnet sind, klein wird. Jede der Kapazitäts-Detektionselektroden im druckempfindlichen Sensor 216 ist parallel zur Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 und ist in einem optionalen Intervall installiert.
Sogar im Fall eines Systems, das von dem elektrostatischen Kapazitätssystem verschieden ist, wird eine Formänderung infolge einer Druckkraft irgendeines der Bestandteile detektiert, die die Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 bilden, so dass die Druckkraft detektiert wird.
Es sei angemerkt, dass in 1 der druckempfindliche Sensor 216 auf der Unterseite (der Seite gegenüber der Anzeigefläche) der Anzeige-Platte 300 angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Der druckempfindliche Sensor 216 ist vorzugsweise an einer Position angeordnet, wo die Reproduzierbarkeit einer Relation zwischen einer Formänderung und einer Druckkraft in der Struktur der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 ausgezeichnet ist, eine Formänderung, die durch eine Druckkraft hervorgerufen wird, groß ist, und die Empfindlichkeit des druckempfindlichen Sensors 216 am besten ist. Außerdem ist der Drucksensor nicht auf den druckempfindlichen Sensor 216 beschränkt, und er kann beispielsweise auch ein flächenkörperartiger Drucksensor sein, bei dem Sensoren in einer Matrix auf einer Rückfläche der Anzeige-Platte 300 angeordnet sind, oder er kann ein Drucksensor eines Systemoptimums zur Detektion sein.
Tastdarstellungsplatte
15 ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des Tastdarstellungsbildschirms 150 veranschaulicht. 16 ist ein schematisches Diagramm, das die Ausbildung der elektrostatischen Kapazität C_NE zwischen der Tastelektrode 102 und dem Tastdarstellungsknopf 3 veranschaulicht.
Wie oben beschrieben, weist der Tastdarstellungsbildschirm 150 das transparente Isoliersubstrat 101, die Tastelektrode 102 und die dielektrische Schicht 106 auf. Außerdem ist ein Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereich 107 in einem Endbereich des transparenten Isoliersubstrats 101 angeordnet, und eine Mehrzahl der Herausführungs-Verdrahtungsschichten 105 ist auf dem transparenten Isoliersubstrat 101 angeordnet. Die dielektrische Schicht 106 ist so angeordnet, dass der Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereich 107 freiliegt. Die Tastelektrode 102 ist mit dem Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereich 107 über die Herausführungs-Verdrahtungsschicht 105 verbunden. Die Spannungsversorgungsschaltung 110 (siehe 2) ist mit dem Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereich 107 über die FPC 108 (siehe 1) verbunden. Es sei angemerkt, dass die Herausführungs-Verdrahtungsschicht 105 später noch beschrieben wird.
Jede der Tastelektroden 102 verläuft entlang der Verlaufsrichtung (der Longitudinalrichtung in 15). Eine Mehrzahl der Tastelektroden 102 ist in Intervallen entlang der Anordnungsrichtung (der Lateralrichtung in 15) angeordnet. In dem Beispiel gemäß 15 hat das transparente Isoliersubstrat 101 eine Rechteckform mit Langseiten und Kurzseiten. Daher hat der Tastdarstellungsbildschirm 150 ebenfalls Langseiten und Kurzseiten entsprechend dem transparenten Isoliersubstrat 101. In dem Beispiel gemäß 12 ist die Anordnungsrichtung entlang der Langseite. In dem Fall, in dem die Horizontalrichtung des Tastdarstellungsbildschirms 150 bei Betrachtung durch den Betrachter entlang der Langseite ist, ist die Anordnungsrichtung entlang der Horizontalrichtung.
Obwohl oben das Beispiel beschrieben ist, bei dem die Tastelektroden 102 in Verlaufsrichtung verlaufen und entlang der Anordnungsrichtung des Tastdarstellungsbildschirms 150 angeordnet sind, ist die Struktur der Tastelektroden 102 darauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Konfiguration derart sein, dass eine Mehrzahl von Segmenten in einer Matrix angeordnet ist, wie bei der Tastdarstellungsplatte 100a, die in 17 gezeigt ist. 18 und 19 veranschaulichen ein Beispiel einer Musterform der Tastelektroden 102, die in einem Segment eines Bereichs A in 17 angeordnet sind.
Die Form der Tastelektrode 102 ist nicht auf die in 18 und 19 dargestellte Form beschränkt, und sie kann irgendeine Struktur sein, bei der die gegenseitige Kapazität in demselben Bereich größer ist als die gegenseitige Kapazität zwischen den Elektroden in verschiedenen Bereichen in einer Struktur, bei der die erste Elektrode 102a und die zweite Elektrode 102b einander benachbart sind. Genauer gesagt: Die erste Elektrode 102a und die zweite Elektrode 102b in demselben Bereich sind vorzugsweise so angeordnet, dass der Abstand zwischen der ersten Elektrode 102a und der zweiten Elektrode 102b kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten Elektrode 102a und der zweiten Elektrode 102b in verschiedenen Bereichen. Auf diese Weise kann der Einfluss der Kapazität, die zwischen der Detektionselektrode 203 der Berührungs-Platte 200 und der Tastelektrode 102 ausgebildet wird, auf die Berührungsdetektionsgenauigkeit unterbunden werden, so dass der Verdrahtungswiderstand der Tastelektrode 102 weiter verringert werden kann und die Taststärke weiter verbessert werden kann.
Je größer die elektrostatische Kapazität CNE ist, die zwischen der Tastelektrode 102 und dem Tastdarstellungsknopf 3 ausgebildet ist, desto stärker kann die Tastempfindung dargestellt werden. Unter diesem Gesichtspunkt ist es bevorzugt, dass der Bereich der Tastelektrode 102 groß ist. In einem Fall, in dem die Priorität auf die Größe des Bereichs der Tastelektrode 102 gelegt wird, ist es schwierig, die Tastelektrode 102 weniger wahrscheinlich visuell erkennbar zu machen, da der Tastelektrode 102 eine Mikrostruktur verliehen wird.
Um die Tastelektrode 102 weniger wahrscheinlich visuell erkennbar zu machen, während der Bereich der Tastelektrode 102 groß gemacht wird, kann die Tastelektrode 102 aus einer transparenten leitfähigen Schicht gebildet werden. Ein typisches Material für die transparente leitfähige Schicht ist Indium-Zinn-Oxid (ITO). Da eine transparente leitfähige Schicht, wie z. B. ITO verglichen mit Metall einen relativ hohen elektrischen Widerstand aufweist, ist die transparente leitfähige Schicht geeignet zur Anwendung auf einen kleinen Berührungs-Bildschirm, bei dem der Verdrahtungswiderstand kein Problem ist. Wenn die Anwendung auf einen großen Berührungs-Bildschirm notwendig ist, wo der Verdrahtungswiderstand ein Problem ist, wird die ITO-Schichtdicke groß gemacht, oder der Gehalt an Dotiermittel wird erhöht, um den spezifischen Widerstand zu verringern.
In diesem Fall gilt Folgendes. Da sich die Lichtabsorptionsrate von ITO ändern kann und der Berührungs-Bildschirm gefärbt erscheinen kann, kann es notwendig sind, die Farbtönung der Anzeige einzustellen bzw. anzupassen. Da es außerdem wahrscheinlich ist, dass eine transparente leitfähige Schicht, wie z. B. ITO eine Verdrahtung aufweist, die infolge von Korrosion mit einer anderen Metallverdrahtung getrennt wird, ist es notwendig, den Feuchtigkeitswiderstand und die Wasser-Widerstandsfähigkeit zu berücksichtigen, um die Korrosion zu vermeiden, und zwar in einem Fall, wo der Verdrahtungswiderstand der Elektrode durch eine Laminatstruktur mit einem anderen Metall herabgesetzt ist.
Anstatt die transparente leitfähige Schicht zu verwenden, wie oben beschrieben, kann die Tastelektrode 102 auch eine Einzelschicht-Schicht oder eine Mehrfachschicht aus Metall sein, oder eine Elektrode (nachfolgend auch als „metallschichtenthaltende Elektrode“ bezeichnet), die eine Mehrschicht-Struktur aufweist, die irgendeine von diesen enthält, und auch ein anderes leitfähiges Material verwendet. Als Metall ist beispielsweise ein Metall mit niedrigem Widerstand bevorzugt, wie z. B. Aluminium oder Silber. Wenn die metallschichtenthaltende Elektrode verwendet wird, kann der Verdrahtungswiderstand verringert werden. Im Gegensatz dazu kann eine Metallschicht, die opak ist, leicht visuell erkannt werden. Um die Metallschicht weniger wahrscheinlich visuell erkennbar zu machen, kann daher die metallschichtenthaltende Elektrode mit einer Dünndrahtstruktur versehen werden. Die Dünndrahtstruktur ist vorzugsweise maschenartig.
Die dielektrische Schicht 106 weist eine Einzelschicht-Schicht aus einer organischen Isolierschicht, eine Einzelschicht-Schicht aus einer anorganischen Isolierschicht oder eine Mehrfachschicht auf. Im Falle einer Mehrfachschicht können verschiedene Typen von organischen Isolierschichten laminiert werden, oder verschiedene Typen von anorganischen Isolierschichten können laminiert werden, oder eine organische Isolierschicht und eine anorganische Isolierschicht können laminiert werden. Die anorganische Isolierschicht hat eine hohe Feuchtigkeits-Undurchlässigkeit, eine große Härte und eine große Abnutzungs-Widerstandsfähigkeit.
Da der Tastdarstellungsknopf 3 auf der dielektrischen Schicht 106 rotiert, benötigt die dielektrische Schicht 106 eine hohe Abnutzungs-Widerstandsfähigkeit. Die organische Isolierschicht ist bevorzugt, um eine große Flachheit zu erzielen, aber sie hat eine geringe Härte und eine geringe Abnutzungs-Widerstandsfähigkeit. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, um sowohl eine große Flachheit, als auch eine hohe Abnutzungs-Widerstandsfähigkeit zu erzielen, dass die anorganische Isolierschicht auf der organischen Isolierschicht ausgebildet ist.
Als anorganische Isolierschicht wird beispielsweise eine transparente siliciumbasierte anorganische Isolierschicht, wie z. B. eine Silicumoxidschicht, eine Silicumnitridschicht oder eine Silicium-Oxynitrid-Schicht, oder eine transparente anorganische Isolierschicht verwendet, die aus einem Metalloxid, wie z. B. Aluminiumoxid aufgebaut ist. Als ein Material der organischen Isolierschicht kann beispielsweise Folgendes verwendet werden: Ein Polymermaterial, das eine Hauptkette hat, die aus einem Siliciumoxid aufgebaut ist, eine Siliciumnitridschicht oder eine Silicium-Oxynitrid-Schicht, und die eine organische Substanz aufweist, die an eine Seitenkette oder eine funktionelle Gruppe der Hauptkette gebunden ist, oder ein duroplastisches Harz, das eine Hauptkette aufweist, die aus Kohlenstoff aufgebaut ist. Beispiele für das duroplastische Harz schließn ein Acrylharz, ein Polyimidharz, ein Epoxidharz, ein Novolak-Harz und ein Olefin-Harz ein.
Die elektrostatische Kapazität C_NE wird durch die nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt. $C_{NE} = Q/V = ε S/d$
Hierbei gilt Folgendes: Q ist die Ladungsmenge, die in jedem von dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Tastelektrode 102 gespeichert ist. V ist die Spannung zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastelektrode 102. ε ist die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 106. S ist die Kontaktfläche zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Tastelektrode 102 über die dielektrische Schicht 106. d ist die Dicke der dielektrischen Schicht 106. Die elektrostatische Kapazität C_NE ist proportional zur Dielektrizitätskonstante ε und umgekehrt proportional zur Schichtdicke d.
Aus der obigen Gleichung (1) ergibt sich, dass die Dielektrizitätskonstante ε vorzugsweise hoch ist, um die elektrostatische Kapazität C_NE groß zu machen. Genauer gesagt: Die dielektrische Schicht 106 weist vorzugsweise eine Schicht (nachfolgend auch als „Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante“ bezeichnet) mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 10 oder mehr auf. In der Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante tritt ein Zustand auf, in dem positive und negative Ladungen in ein Material verschoben werden, und zwar durch ein elektrisches Feld, das von außen angelegt
Bei der dielektrischen Polarisation werden Ladungen (allgemein als Polarisationsladungen bezeichnet), die durch Polarisation erzeugt werden, aufrechterhalten, während die Spannung beibehalten wird. Wenn die Spannung sinkt, nehmen die Polarisationsladungen ab, und die dielektrische Polarisation schwächt sich ab. Wenn die angelegte Spannung Null Volt annimmt, verschwindet auch die dielektrische Polarisation. Die Richtung der dielektrischen Polarisation kann durch ein elektrisches Feld geändert werden. Die Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante kann als eine Einzelschicht verwendet werden, oder sie kann als eine Mehrfachschicht verwendet werden, indem sie mit einer anderen anorganischen Isolierschicht oder organischen Isolierschicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante laminiert wird, oder einer weiteren Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante.
Im Allgemeinen gilt Folgendes: Da der Brechungsindex höher ist, wenn die Dielektrizitätskonstante höher ist, wird die Laminatstruktur einer Schicht mit hohem Brechungsindex und einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex erhalten, wenn eine Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante und eine Isolierschicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante laminiert werden. Mit dieser Laminatstruktur kann die dielektrische Schicht 106 auch als eine Antireflexionsschicht wirken.
Aus der obigen Gleichung (1) ergibt sich außerdem, dass die Dicke d vorzugsweise klein ist, um die elektrostatische Kapazität C_NE groß zu machen. Indem eine Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante und eine organische Isolierschicht laminiert werden, kann die Schichtdicke der organischen Isolierschicht verringert werden, während eine ausreichende Isolierung gewährleistet ist. Auf diese Weise kann die Dicke d der dielektrischen Schicht 106 verringert werden.
Angenommen, die Tastelektrode hat eine Matrixstruktur (d. h. eine Struktur mit einer X-Elektrode und einer Y-Elektrode, die einander kreuzen) (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2015-097076) wird eine Stufe, d. h. eine Unregelmäßigkeit, an der Kreuzung zwischen der X-Elektrode und der Y-Elektrode erzeugt. Diese Unregelmäßigkeit wird abgeflacht, wenn die Dicke der Isolierschicht, die die Unregelmäßigkeit bedeckt, groß ist. Die Dicke der Isolierschicht ist jedoch begrenzt, um eine übermäßige Abnahme der elektrostatischen Kapazität C_NE zu vermeiden. Aus diesem Grund kann eine Unregelmäßigkeit auf einer Vorderseitenfläche des Tastdarstellungsbildschirms auftreten.
Wenn sich das Empfinden der Unregelmäßigkeit mit dem Empfinden der Textur bzw. Oberflächenstruktur mischt, die von einer elektrostatischen Kraft von der Tastelektrode hervorgerufen wird, ist es schwierig, dem Benutzer die beabsichtigte Empfindung der Textur bzw. Oberflächenstruktur zu vermitteln. In einem Fall, in dem eine organische Isolierschicht mit der Wirkung einer Abflachung der Oberflächenform als dielektrische Schicht 106 verwendet wird, gilt Folgendes: Obwohl das Auftreten der Unregelmäßigkeit vermieden wird, wird in gewissem Maße eine große Dicke zum Abflachen benötigt, und eine Abnahme der elektrostatischen Kapazität C_NE kann nicht vermieden werden.
Im Gegensatz gilt gemäß der ersten Ausführungsform Folgendes: Da die Tastelektrode 102 keine Kreuzung aufweist, kann die Größe der Unregelmäßigkeit auf ungefähr die Dicke der Tastelektrode 102 reduziert werden. Dies ermöglicht es, die organische Schicht mit einer Abflachungswirkung dünner zu machen oder eine Isolierschicht mit hoher Dielektrizitätskonstante mit einer niedrigen Abflachungswirkung anzuwenden. Auf diese Weise kann die elektrostatische Kapazität CNE größer als im Fall der Matrixstruktur gemacht werden. Da eine Kontaktfläche mit dem Tastdarstellungsknopf 3 des Tastdarstellungsbildschirms 150 eine geringere Unregelmäßigkeit aufweist, wird außerdem eine Tastempfindung, die durch eine Unregelmäßigkeit einer Fläche des Tastdarstellungsbildschirms 150 hervorgerufen wird, dem Tastdarstellungsknopf 3 nicht vermittelt, wenn ein Spannungssignal nicht angelegt wird. Aus diesem Grund wird die Tastempfindung des Tastdarstellungsknopfes 3, wenn ein Spannungssignal angelegt wird, klarer.
Außerdem gilt Folgendes: Selbst wenn die elektrostatische Kapazität CNE die gleiche ist, wird dann, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 auf der dielektrischen Schicht 106 rutschig ist, eine Änderung der elektrostatischen Kraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastelektrode 102 vom Benutzer leicht als eine Änderung der Reibungskraft wahrgenommen. Auf diese Weise kann dem Benutzer eine größere Tastempfindung vermittelt werden.
Um den Tastdarstellungsknopf 3 auf der dielektrischen Schicht 106 rutschig zu machen, ist es notwendig, die Adhäsion zwischen der dielektrischen Schicht 106 und dem Tastdarstellungsknopf 3 zu unterbinden. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise eine Schicht mit einem höheren Wasserabweisungsvermögen als das Innere der dielektrischen Schicht 106 auf der äußersten Fläche der dielektrischen Schicht 106, auf einer Kontaktfläche mit der dielektrischen Schicht 106 des leitfähigen elastischen Bereichs 6 oder auf beiden ausgebildet sein.
Elektrodenabstand
20 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer elektrostatischen Kapazität C_NE, die zwischen der Tastelektrode 102 und dem Tastdarstellungsknopf 3 ausgebildet wird, und zwar in einem Fall, in dem der Abstand bzw. das Abstandsmaß P_E der Tastelektrode 102 größer ist als der Durchmesser R_FE des Tastdarstellungsknopfs 3. 21 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der elektrostatischen Kapazität C_NE, die zwischen der Tastelektrode 102 und dem Tastdarstellungsknopf 3 ausgebildet wird, und zwar in einem Fall, in dem der Abstand bzw. das Abstandsmaß P_E der Tastelektrode 102 kleiner ist als der Durchmesser R_FE.
In der ersten Ausführungsform gilt Folgendes, wie oben beschrieben: Eine elektrostatische Kraft entsprechend dem Amplitudenmodulationssignal V_N (siehe 7) wird erzeugt, indem das Spannungssignal V_a (siehe 5) und das Spannungssignal Vb (siehe 6), die unterschiedliche Frequenzen haben, an die erste Elektrode 102a und die zweite Elektrode 102b angelegt werden, die einander benachbart sind. Auf diese Weise ändert sich die Reibungskraft zwischen der dielektrischen Schicht 106 und dem Tastdarstellungsknopf 3 gemäß der Überlagerungsfrequenz des Amplitudenmodulationssignals V_N, und der Benutzer nimmt diese Änderung als eine Tastempfindung wahr.
In dem in 20 dargestellten Zustand wirkt nur das Spannungssignal V_a auf den Tastdarstellungsknopf 3, und das Spannungssignal Vb wirkt nicht auf den Tastdarstellungsknopf 3. Daher wird das Amplitudenmodulationssignal V_N nicht erzeugt, und es wird keine Tastempfindung erzeugt. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, in dem sich der Tastdarstellungsknopf 3 oberhalb der Grenze zwischen der ersten Elektrode 102a und der zweiten Elektrode 102b befindet, eine Tastempfindung erzeugt. Daher gibt es in der Konfiguration gemäß 20 in Abhängigkeit von der Position des Tastdarstellungsknopfs 3 eine Position, wo eine Tastempfindung erzeugt wird, und eine Position, wo keine Tastempfindung erzeugt wird.
Im Gegensatz dazu wirken in dem in 21 dargestellten Zustand sowohl das Spannungssignal Va, als auch das Spannungssignal Vb auf den Tastdarstellungsknopf 3, ungeachtet der Position des Tastdarstellungsknopfs 3. Auf diese Weise wird das Amplitudenmodulationssignal V_N erzeugt. Daher kann in der Konfiguration gemäß 21 eine Tastempfindung wahrgenommen werden, ungeachtet der Position des Tastdarstellungsknopfs 3, und die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 kann optional vorgegeben werden.
Das heißt, damit es wahrscheinlich ist, dass der Tastdarstellungsknopf 3 so positioniert ist, dass er über die erste Elektrode 102a und die zweite Elektrode 102b hinweg verläuft, ist in dem Fall, in dem der leitfähige elastische Bereich 6 geteilt ist, beispielsweise wie in 22 veranschaulicht, die später noch beschrieben wird, die Breite 6b des leitfähigen elastischen Bereichs 6 vorzugsweise größer als das Abstandsmaß P_E der Tastelektroden 102. Außerdem ist in dem Fall, in dem der leitfähige elastische Bereich 6 nicht in eine Mehrzahl von Bereichen geteilt ist, der Außendurchmesser 6a des leitfähigen elastischen Bereichs 6 vorzugsweise größer als das Abstandsmaß PE der Tastelektroden 102.
Struktur des Tastdarstellungsknopfs
22 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur eines Rotationsbereichs 4 des Tastdarstellungsknopfs 3 zeigt. 23 ist ein schematisches Diagramm eines Fixierungsbereichs 5, wenn der Rotationsbereich 4 auf einer Kontaktfläche der Tastdarstellungsplatte 100 platziert wird und rotiert wird, und zwar in einem Fall, in dem die Position, wo der Tastdarstellungsknopf 3 platziert ist, an einer Position fixiert ist. 24 ist ein schematisches Diagramm eines Drehschaftbereichs oder Drehachsenbereichs 5a, der eine horizontale Bewegung unterbindet, wenn der Rotationsbereich 4 des Tastdarstellungsknopfs 3 auf der Kontaktfläche der Tastdarstellungsplatte 100 platziert und rotiert wird.
Der Rotationsbereich 4 und der Fixierungsbereich 5 (Drehschaftbereich 5a) sind beide aus einem Metall, wie z. B. Aluminium, SUS oder Kupfer und einem Harz gebildet, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polystyrol, ABS-Harz, AS-Harz, Acrylharz, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylidenchlorid, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, modifiziertem Propylenether, Polyamid, Polybutylenterephthalat, Polyacetal, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Polyarylat, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyamidimid, Polyetherimid, thermoplastischem Polyimid, Polyphenylensulfid, Flüssigkristallpolymer, Polyetheretherketon oder Fluorharz. Da sich das Betätigungsgefühl und die Tastempfindung in Abhängigkeit von dem Gewicht des Tastdarstellungsknopfs 3 ändern, wird das Material gemäß derPräferenz des Benutzers, der Benutzungsumgebung des Tastdarstellungsknopfs 3, des Verwendungszwecks und dergleichen ausgewählt.
Da eine Rotationsbereich-Seitenfläche 10 elektrisch mit dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und einem Indikator 2 (siehe 31) verbunden sein muss, sind ein Oberflächenbereich 10s, der in Kontakt mit dem Indikator 2 der Rotationsbereich-Seitenfläche 10 ist, und ein leitfähiger Grenzbereich 16s aus einem Metall oder einem leitfähigen Harzmaterial gebildet (der Widerstand beträgt wünschenswerterweise 10³ Ohm oder weniger). Der Widerstandswert des Oberflächenbereichs 10s und des leitfähigen Grenzbereichs 16s sind wünschenswerterweise auf einen solchen Wert vorgegeben, durch den der Verdrahtungswiderstand der Tastelektrode 102, der Widerstand des leitfähigen elastischen Bereichs 6 und die Kapazität C, die zwischen der Tastelektrode 102 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6 ausgebildet ist, in einer RC-Schaltung, die mit der dielektrischen Schicht 106 gebildet wird, am größten wird.
Die Form eines Schaftbereichs 14 und die Form eines Lochbereichs eines Fixierlochs 9 haben die gleiche zylindrische Form. Der Tastdarstellungsknopf 3 wird gebildet, indem der Schaftbereich 14 des Fixierungsbereichs 5 (Drehschaftbereich 5a) in das Fixierloch 9 des Rotationsbereichs eingeführt wird und diese integriert werden. Wie in 22 und 23 veranschaulicht, kann beispielsweise verhindert werden, dass der Rotationsbereich 4 und der Schaftbereich 14, die eine Unregelmäßigkeit aufweisen, voneinander getrennt werden, indem der Schaftbereich 14 in das Fixierloch 9 eingepasst wird. Ein Spalt zwischen dem Schaftbereich 14 und dem Fixierloch 9 ist wünschenswerterweise so schmal wie möglich, und zwar innerhalb eines Bereichs, in dem sich der Rotationsbereich 4 glatt dreht.
Wenn der Spalt zwischen dem Schaftbereich 14 und dem Fixierloch 9 schmal ist, wird eine Schwankung bzw. Fluktuation einer Drehwelle, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 rotiert wird, klein, und eine Tastempfindung, die verschieden ist von einer Tastempfindung, die dem Tastdarstellungsknopf 3 eigentlich verliehen werden sollte, wie z. B. ein Schütteln und eine Vibration des Rotationsbereichs 4, die durch die Fluktuation der Drehwelle hervorgerufen werden und die auf den Indikator 2 vermittelt wird, wird unterbunden, und die Tastempfindung, die dem Benutzer vermittelt wird, wird klarer.
Damit der Rotationsbereich 4 glatt bzw. gleichmäßig rotiert, haben die Fläche des Schaftbereichs 14 und die Fläche eines Innenoberflächenbereichs des Fixierlochs 9 wünschenswerterweise eine so geringe Unregelmäßigkeit wie möglich, und die Oberflächenrauhigkeit Ra beträgt wünschenswerterweise 0,5 µm oder weniger. Die Innendurchmesser-Toleranz des Fixierlochs 9 beträgt wünschenswerterweise 0 bis +0,5 mm, und die Außendurchmesser-Toleranz des Schaftbereichs 14 beträgt wünschenswerterweise -0,0005 mm.
Der Fixierungsbereich 5 (Drehschaftbereich 5a) dient als eine Drehwelle, wenn der Rotationsbereich 4 rotiert, und er dient dazu, eine Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungsplatte 100 und eine Drehwelle des Rotationsbereichs 4 senkrecht zueinander zu halten. Aus diesem Grund ist das Zentrum des Schaftbereichs 14 des Fixierungsbereichs 5 (Drehschaftbereich 5a) senkrecht zu einem unteren Oberflächenbereich 15 und einem Klebebereich 17 (Schaftstruktur-Haltebereich 17a), eine Bodenfläche des Klebebereichs 17 (Schaftstruktur-Haltebereich 17a) ist eben, und eine Kontaktfläche des leitfähigen elastischen Bereichs 6 mit der Tastdarstellungsplatte 100 und dem Klebebereich 17 (Schaftstruktur-Haltebereich 17a) befindet sich auf derselben Ebene. Obwohl 23 den Fall zeigt, wo der Durchmesser des Klebebereichs 17 und der Durchmesser eines Fixiertisches 13 gleich sind, können der Durchmesser des Schaftstruktur-Haltebereichs 17a und der Durchmesser des Fixiertisches 13 auch unterschiedlich sein, wie in 24 dargestellt.
Der Oberflächenbereich 10s und der leitfähige Grenzbereich 16s auf der Rotationsbereich-Seitenfläche 10 des Rotationsbereichs 4, mit denen der Indikator 2 in Kontakt ist, wenn der Rotationsbereich 4 rotiert wird, sind aus einem leitfähigen Material aufgebaut, und sie sind auch elektrisch mit dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und einer Positions-Detektionseinheit 7 verbunden. Ob oder ob nicht der Benutzer in Kontakt mit einer Fläche des Rotationsbereichs 4 ist, wird detektiert, und eine Akkumulation von elektrischen Ladungen im leitfähigen elastischen Bereich 6 wird unterbunden.
Der Oberflächenbereich 10s und der leitfähige Grenzbereich 16s sind aus dem gleichen Material aufgebaut wie der leitfähige elastische Bereich 6. Insbesondere ist es wünschenswert, ein Metall mit einem niedrigen Widerstand zu verwenden, und der Oberflächenbereich 10s und der leitfähige Grenzbereich 16s können gebildet werden, indem der Rotationsbereich 4 mit Harz oder dergleichen ausgebildet wird und dann ein Beschichten mit einer Metallplattierung oder dergleichen vorgenommen wird. Die Einzelheiten werden später noch beschrieben.
Der leitfähige elastische Bereich 6 ist ein Leiter, der eine elektrostatische Kapazität mit der Tastelektrode 102 bildet. Der leitfähige elastische Bereich 6 ist in zwei oder mehr Bereiche geteilt und verhindert eine Verringerung der Taststärke. Einzelheiten dieser Wirkung werden später noch beschrieben. Da der leitfähige elastische Bereich 6 eine Elastizität aufweist, gibt es die Wirkung, dass eine Verringerung der Taststärke infolge einer Verringerung der Adhäsion unterbunden wird.
Wenn die Adhäsion zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und einer Fläche der Tastdarstellungsplatte infolge einer Verringerung der Flachheit einer Fläche der Tastdarstellungsplatte 100 oder einer geringfügigen Unregelmäßigkeit auf einer Fläche der Tastdarstellungsplatte 100 abnimmt, oder Ähnliches geschieht, was durch die Verarbeitungs-Genauigkeit des Rotationsbereichs 4 oder des Fixierungsbereichs 5 (Drehschaftbereich 5a) oder die Zusammenbau-Genauigkeit des Tastdarstellungsbildschirms 150 hervorgerufen wird, bilden die Tastelektrode 102 und der leitfähige elastische Bereich 6 die elektrostatische Kapazität nicht bloß über die dielektrische Schicht 106, sondern auch über Luft, die eine kleine Dielektrizitätskonstante hat, und die elektrostatische Kapazität, die zwischen der Tastelektrode 102 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6 gebildet wird, nimmt ab, was zu einer Abnahme der Taststärke führt.
Da der leitfähige elastische Bereich 6 eine Elastizität aufweist, ist es möglich, einen Spalt zwischen der dielektrischen Schicht 106 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6 infolge der Unregelmäßigkeit der Fläche der Tastdarstellungsplatte 100 zu füllen und eine Abnahme der Taststärke infolge einer Verringerung der Adhäsion zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Tastdarstellungsplatte 100 zu verhindern. Das Material, das für den leitfähigen elastischen Bereich 6 verwendet wird, ist vorzugsweise ein elastisches Harzmaterial, leitfähiges Gummi genannt, das erhalten wird, indem eine leitfähige Substanz, wie z. B. leitfähiges Rußschwarz (Carbon-Black) oder Metallpulver mit CNR, CR-Gummi, NBR-Gummi, Silicium, Fluorgummi, EPT-Gummi, SBR, Butylgummi, Acrylgummi oder CSM-Gummi als Basismaterial gemischt wird. Der spezifische Volumenwiderstand braucht bloß 10⁶ Ohm cm oder weniger zu betragen, und wenn der spezifische Volumenwiderstand niedriger ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass elektrische Ladungen im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumulieren.
Einzelheiten der Ladungs-Akkumulation im leitfähigen elastischen Bereich 6 werden später noch beschrieben. Da die elektrostatische Kapazität mit der Tastelektrode 102 ausgebildet wird, ist außerdem die Stehspannungscharakteristik wünschenswerterweise so hoch wie möglich, da die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des leitfähigen elastischen Bereichs 6 verbessert werden. Die Positions-Detektionseinheit 7 bildet die elektrostatische Kapazität mit der Detektionselektrode 203 des Berührungs-Bildschirms 250 und wird verwendet, um eine Position und einen Rotationswert des Tastdarstellungsknopfs 3 zu detektieren.
Das Material, das die Positions-Detektionseinheit 7 bildet, ist ein Leiter, der dazu imstande ist, eine elektrostatische Kapazität mit der Detektionselektrode 203 zu bilden, hat eine Elastizität ähnlich dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und kann das gleiche Material wie der leitfähige elastische Bereich 6 sein. Je besser die Adhäsion mit der Tastdarstellungsplatte 100 ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, dass ein Unterschied zwischen einem Entwurfswert und einem tatsächlichen Kapazitätswert auftritt, und es kann eine stabile Positions-Detektionsgenauigkeit erhalten werden.
Wenn der leitfähige elastische Bereich 6 und die Positions-Detektionseinheit 7 die gleiche Dicke haben, so dass sie in engem Kontakt mit einer Fläche der Tastdarstellungsplatte 100 sind, ohne dass ein Spalt zwischen ihnen ausgebildet wird, können eine hohe Taststärke und eine hochgenaue Positions-Detektion erzielt werden. Die Flachheit (Unterschied zwischen Maximalwert und Minimalwert der Messwerte, erhalten durch Messen des Abstands von einer Referenzfläche) einer Fläche, wo der leitfähige elastische Bereich 6 und die Positions-Detektionseinheit 7 in Kontakt mit der Tastdarstellungsplatte 100 sind, ist wünschenswerterweise 0,5 mm oder weniger.
Da angenommen wird, dass der Durchmesser der Kontaktfläche eines Fingers einer Person bezogen auf eine Berührungs-Oberfläche, wenn eine Berührungs-Platte betätigt wird, ungefähr 3 mm für ein Kind und ungefähr 7 bis maximal 10 mm für einen Erwachsenen beträgt und die Kontaktfläche des Fingers bei verschiedenen Berührungs-Betätigungen allgemein 20 bis 400 mm² beträgt, kann außerdem angenommen werden, dass die Fläche der Positions-Detektionseinheit 7 innerhalb eines Bereichs von 7 mm² oder mehr und 400 mm² oder weniger beträgt.
Detektion der Knopf-Position und des Rotationswerts
25 ist ein schematisches Diagramm, das ein Kapazitätsprofil der Linie C-C veranschaulicht, wenn die Berührungs-Platte 200 eine Detektion durchführt, und zwar zur Zeit der Positions-Detektion des Tastdarstellungsknopfs 3. Die Erzeugung einer Tastempfindung des Tastdarstellungsknopfs 3 und die Positions-Detektion des Tastdarstellungsknopfs 3 werden durch zeitliche Aufteilung bzw. im Zeitmultiplex durchgeführt.
Während eines Zeitraums, in dem ein Spannungssignal an die Tastelektrode 102 angelegt wird, legen die Detektionselektrode 203 und die Anregungselektrode 202 eine optionale Spannung an, so dass ein Spannungsabfall an der Tastelektrode 102 durch Ausbilden einer elektrostatischen Kapazität mit der Tastelektrode 102 nicht hervorgerufen wird, oder 0 V. Wenn die Detektionselektrode 203 eine Positions-Detektion durchführt, wird die Tastelektrode 102 in den Floating-Zustand versetzt. Dann wird ein Änderungswert der elektrostatischen Kapazität zwischen der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 davon detektiert, wenn der leitfähige elastische Bereich 6 und die Detektionselektrode 203 eine elektrostatische Kapazität über die Tastelektrode 102 bilden, so dass die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 detektiert wird.
Die Detektionselektrode 203 bildet eine elektrostatische Kapazität sowohl mit der Positions-Detektionseinheit 7, als auch mit dem leitfähigen elastischen Bereich 6, um die elektrostatische Kapazität zu detektieren. Zu dieser Zeit gilt Folgendes: Da es einen Spalt 8 gibt, haben ein elektrostatisches Kapazitätsprofil mit der Positions-Detektionseinheit 7 und ein elektrostatisches Kapazitätsprofil mit dem leitfähigen elastischen Bereich 6 Scheitelpunkte an verschiedenen Positionen, und diese Positionen werden voneinander unterschieden.
Für einen Rotationswert des Tastdarstellungsknopfs 3 gilt Folgendes: In dem Fall, in dem die Anzahl von Positions-Detektionseinheiten 7 eins beträgt, wird der Rotationswert als Bewegung nur in Rotationsrichtung aus einem Bewegungswert aus einer Anfangsposition der Positions-Detektionseinheit 7 berechnet. Die Anzahl von Positions-Detektionseinheiten 7 beträgt nicht notwendigerweise Eins. Wenn eine Mehrzahl von Positions-Detektionseinheiten 7 ausgebildet ist, wie in 26 veranschaulicht, kann ein Rotationswert θ aus einem Richtungsvektor P1-P2 zwischen den Positions-Detektionseinheiten 7 an einer Anfangsposition (P1, P2) und einem Richtungsvektor P 1' - P2' an einer Position (P1', P2') nach der Bewegung berechnet werden.
Gemäß 26 gilt Folgendes: Wenn das Rotationszentrum P0 ist, der translatorische Bewegungswert Txy ist, die Koordinatentransformationsmatrix des Drehwinkels θ als R bezeichnet wird und die Einheitsmatrix als I bezeichnet wird, so wird P1' - P2' durch Gleichung (4) aus den nachstehenden Gleichungen (2) und (3) ausgedrückt. $P 1' = R \cdot P 1 - (R - I) \cdot P 0 + Txy$
$P 2' = R \cdot P 2 - (R - I) \cdot P 0 + Txy$
$P 1' - P 2' = R \cdot (P 1 - P 2)$
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, in dem die Koordinatentransformationsmatrix R gleich der Einheitsmatrix I ist (R=I), eine translatorische Operation durchgeführt wird und Txy durch die nachstehende Gleichung (5) ausgedrückt wird. $Txy = P 1' - P 1$
Wenn der Betätigungsbereich des Tastdarstellungsknopfs 3 auf 360° vorgegeben wird, kann der Drehwinkel aus der Anfangsposition berechnet werden, indem eine Additions/Subtraktionskorrektur von 360° × n durchgeführt wird (n ist eine ganze Zahl), und zwar unter Bezugnahme auf einen Drehwinkel und eine Drehwinkel-Änderungsrichtung der Positions-Detektionseinheit 7. Obwohl die Messgenauigkeit eines Drehwinkels verbessert wird, wenn die Anzahl von Paaren der Positions-Detektionseinheiten 7, die zur Berechnung verwendet werden, größer ist, wird die Fläche des leitfähigen elastischen Bereichs 6 verringert, und folglich wird die Anzahl von Positions-Detektionseinheiten 7 auf der Basis des Gleichgewichts zwischen der Taststärke und der Messgenauigkeit des Drehwinkels bestimmt.
Eine Indikator-Positionslinie 11 (siehe 22), die eine Indikator-Position des Tastdarstellungsknopfs 3 anzeigt, kann auf dem Rotationsbereich 4 angeordnet sein, um eine Knopf-Position zu visualisieren. In dem Fall, in dem die Indikator-Positionslinie 11 angeordnet ist, ist die Positions-Detektionseinheit 7 unmittelbar unterhalb der Indikator-Positionslinie 11 angeordnet, so dass die Berechnung als ein Bewegungswert von der Position (Ursprung) aus durchgeführt werden kann, bei der die Indikator-Positionslinie 11 in einem Anfangszustand vorhanden sein sollte, und die Berechnungsverarbeitung kann demzufolge vereinfacht werden.
Abstand zwischen Elektroden
27 veranschaulicht ein Beispiel für die Positionsrelation zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Positions-Detektionseinheit 7 im Tastdarstellungsknopf 3. Der Abstand zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Positions-Detektionseinheit 7 in dem Fall, in dem die Positions-Detektionseinheit 7 zwischen den leitfähigen elastischen Bereichen 6 angeordnet ist, die einander benachbart sind, ist durch den Spalt 8 angezeigt, und der Abstand zwischen den leitfähigen elastischen Bereichen 6 in dem Fall, in dem die Positions-Detektionseinheit 7 nicht zwischen den leitfähigen elastischen Bereichen 6 angeordnet ist, die einander benachbart sind, ist durch einen Spalt 8a angezeigt.
In dem Fall, in dem eine Unregelmäßigkeit auf einer Fläche der Tastdarstellungsplatte 100 vorhanden ist, die durch die Dicke der Elektrode hervorgerufen wird, gilt Folgendes: Wenn der leitfähige elastische Bereich 6 gleitet, während er in Kontakt mit der Tastelektrode 102 über die dielektrische Schicht 106 ist, vibriert der Tastdarstellungsknopf 3 infolge der Unregelmäßigkeit auf der Fläche. Diese Vibration wird vom Indikator 2 wahrgenommen, ungeachtet des Spannungssignals, das an die Tastelektrode 102 angelegt wird. Im Ergebnis kann der Indikator 2 weniger wahrscheinlich eine Tastempfindung fühlen, die vom Spannungssignal erhalten wird. Mit anderen Worten: Die Taststärke kann verringert sein.
Selbst wenn es eine Unregelmäßigkeit auf der Fläche der Tastdarstellungsplatte 100 gibt, hängt die Tatsache, ob der Indikator 2 die Unregelmäßigkeit leicht spüren kann, vom Abstandsmaß zwischen den Elektroden der Tastelektroden 102 ab, wie später noch wird. Wenn eine größere Unregelmäßigkeit erlaubt ist, wird die Notwendigkeit zum Erhöhen der Dicke der dielektrischen Schicht 106 zum Abschwächen der Unregelmäßigkeit verringert. Das heißt, es ist zulässig, die Dicke der dielektrischen Schicht 106 zu verringern. Dies ermöglicht es, die Kapazität zu erhöhen, die zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Tastelektrode 102 ausgebildet wird.
Daher kann eine stärkere Tastempfindung erzeugt werden. Wenn ferner der Abstand zwischen Elektroden der Tastelektrode 102 weiter ist als der Spalt 8 zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Positions-Detektionseinheit 7, bleibt ein Kantenbereich 18 (siehe 27) des leitfähigen elastischen Bereichs 6 durch die Unregelmäßigkeit an der Fläche hängen, die durch den Abstand zwischen Elektroden der Tastelektrode 102 hervorgerufen wird, und eine unbeabsichtigte Tastempfindung tritt im Tastdarstellungsknopf 3 auf.
Daher ist der Abstand zwischen Elektroden der Tastelektrode 102 wünschenswerterweise schmaler als der Spalt 8. Außerdem gilt Folgendes: Je schmaler der Abstand zwischen Elektroden der Tastelektrode 102 ist, desto größer wird der belegte Bereich der Tastelektrode 102, desto größer wird die elektrostatische Kapazität, die mit dem leitfähigen elastischen Bereich 6 ausgebildet wird, und desto größer wird die erhaltene Taststärke, was erwünscht ist.
Detaillierte Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsplatte
28 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration des Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 zeigt. Es wird hier angenommen, dass Anregungselektroden Ty(1) bis Ty(m) als eine Mehrzahl von Anregungselektroden 202 bereitgestellt sind, dass Detektionselektroden Tx(1) bis Tx(n) als eine Mehrzahl von Detektionselektroden 203 bereitgestellt sind, und dass Tastelektroden H(1) bis H(j) als eine Mehrzahl von Tastelektroden 102 bereitgestellt sind. Die Tastelektroden H(1) bis H(j) sind in der Reihenfolge der Zahlen innerhalb der Klammern angeordnet, wobei die ungeradzahlige Tastelektrode 102 der ersten Elektrode 102a entspricht und die geradzahlige Tastelektrode 102 der zweiten Elektrode 102b entspricht. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird außerdem angenommen, dass eine der Anregungselektrode 202 eine der Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht 206 bildet (siehe 8 oder 10) und dass eine der Detektionselektrode 203 eine der Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht 207 bildet (siehe 8 oder 10).
Wie oben beschrieben, weist die Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 die Berührungs-Platte 200 und die Tastdarstellungsplatte 100 auf. Die Berührungs-Platte 200 weist einen Berührungs-Bildschirm 250 und eine Berührungs-Detektionsschaltung 210 auf. Die Tastdarstellungsplatte 100 weist einen Tastdarstellungsbildschirm 150 und eine Spannungsversorgungsschaltung 110 auf.
Die Berührungs-Detektionsschaltung 210 weist eine Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung 215, eine Ladungs-Detektionsschaltung 212, eine Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214, und eine Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 auf. Die Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 steuert den Betrieb der Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung 215, der Ladungs-Detektionsschaltung 212 und der Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214. Die Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung 215 legt nacheinander ein Anregungsimpuls-Signal an die Anregungselektroden Ty(1) bis Ty(m) an.
Die Ladungs-Detektionsschaltung 212 misst ein Signal, das von jeder der Detektionselektroden Tx(1) bis Tx(n) erhalten wird. Die Ladungs-Detektionsschaltung 212 detektiert auf diese Weise die Ladungsmenge jeder der Detektionselektroden Tx(1) bis Tx(n). Informationen über ein Ladungs-Detektionsergebnis geben einen Wert an, der der gegenseitigen Kapazität zwischen einer Anregungselektrode Ty(k) und jeder der Detektionselektroden Tx(1) bis Tx(n) entspricht, wenn ein Anregungsimpuls-Signal an die Erregungselektrode Ty(k) angelegt wird, wobei keine Ganzzahl größer als oder gleich 1 und kleiner als oder gleich m ist.
Es sei angemerkt, dass die Ladungs-Detektionsschaltung 212 erkennen kann, an welche der Anregungselektroden Ty(1) bis Ty(m) ein Anregungsimpuls-Signal angelegt wird, und zwar mittels eines Steuersignals von der Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213. Die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 erfasst Daten (nachfolgend als „Berührungs-Koordinaten-Daten“ bezeichnet) über die Koordinaten, die vom Indikator 2 berührt wurden, und zwar auf der Basis des Ladungs-Detektionsergebnisses.
Die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 gibt die Berührungs-Koordinaten-Daten an die Berechnungsschaltung 220 für Knopf-Bewegungswerte aus und gibt die Berührungs-Koordinaten-Daten auch als Berührungs-Betätigungs-Information an eine Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen und eine Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 aus.
Die Berechnungsschaltung 220 für Knopf-Bewegungswerte gibt Informationen über einen Drehwinkel, eine Drehgeschwindigkeit und einen horizontalen Bewegungsabstand als einen Bewegungswert des Knopfs an die Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen und eine Anzeigebildschirm-Verarbeitungsschaltung 321 aus. Die Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen gibt an die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 eine elektrische Signalbedingung aus, um die Taststärke (Betätigungsgefühl-Stärke) zu verwirklichen, die auf der Basis der Eingabeinformation berechnet wird.
Wie oben beschrieben, hat die Berührungs-Detektionsschaltung 210 die Funktion einer Kontakt-Positions-Detektionseinheit, die eine Kontaktposition zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und einer Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungsplatte 100 detektiert. Es sei angemerkt, dass die Tastdarstellungsplatte 100 die Funktion der Kontakt-Positions-Detektionseinheit haben kann.
Die Spannungsversorgungsschaltung 110 weist eine Umschalt-Schaltung, 112, die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 und eine Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 auf. Die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 legt das Spannungssignal Va an die erste Elektrode 102a unter den Tastelektroden H(1) bis H(j) an, und sie legt das Spannungssignal Vb an die zweite Elektrode 102b an, und zwar über die Umschalt-Schaltung 112. Mit anderen Worten: Das Spannungssignal Va und das Spannungssignal Vb werden abwechselnd an die Tastelektroden H(1) bis H(j) angelegt, die in der einen Richtung angeordnet sind (der Lateralrichtung im Diagramm).
Die Umschalt-Schaltung 112 wird in einen Einschaltzustand oder einen Ausschaltzustand versetzt, und zwar auf der Basis eines Befehls von der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113. Die Umschalt-Schaltung 112 verbindet im Einschaltzustand die Tastelektrode 102 mit der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113, und sie bringt im Ausschaltzustand die Tastelektrode 102 in einen Floating-Zustand. Bei der ersten Ausführungsform weist die Umschalt-Schaltung 112 zwei Schalter 40 auf. Einer der Schalter führt Schaltvorgänge eines elektrischen Pfades an alle ersten Elektroden 102a durch. Der andere Schalter führt Schaltvorgänge eines elektrischen Pfades an alle zweiten Elektroden 102b durch. Diese zwei Schalter 40 können im gegenseitigen Zusammenhang gemeinsam gesteuert werden. Es sei angemerkt, dass der Schalter 40 einer Umschalteinheit entspricht.
Die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 bezieht sich auf die Information über die Taststärke, die von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen berechnet wird. Die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 kann den Betrieb der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 auf der Basis dieser Information steuern. Wie oben beschrieben, hat die Spannungsversorgungsschaltung 110 die Funktion einer Taststeuerungseinheit, die eine Steuerung durchführt, um als eine Tastempfindung eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Betätigungsoberfläche auf einer vorgegebenen Betätigungsregion darzustellen, wenn die Kontaktposition zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungsplatte 100 in der Betätigungsregion vorhanden ist.
Betrieb der Tastdarstellungs-Berührungsplatte
29 ist ein schematisches Diagramm, das ein Bild der elektrostatischen Kapazität zwischen der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 zeigt, wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist. 30 ist ein Timing-Diagramm, das schematisch ein Betriebs-Timing der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 (siehe 28) zeigt, wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist.
Wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, sind sowohl der leitfähige elastische Bereich 6, als auch die Tastelektrode 102 in einem Floating-Zustand und auf dem gleichen Potential wie die Detektionselektrode 203, und die Ladungs-Detektionsschaltung 212 detektiert einen Ladungswert hauptsächlich aus der elektrostatischen Kapazität zwischen der Detektionselektrode 203 und der Anregungselektrode 202. Die Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 gibt ein Steuersignal der Anregungselektrode 202 auch an die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 aus.
Auf der Basis dieses Steuersignals kann die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 einen Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 erkennen. Im Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 trennt die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 den Schalter 40 der Umschalt-Schaltung 112. Auf diese Weise werden elektrische Verbindungen zwischen der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 und sämtlichen Tastelektroden 102 getrennt. Im Ergebnis wird das Potential sämtlicher Tastelektroden 102 der Floating-Zustand.
Als Nächstes bestimmt in einem Berührungs-Koordinaten-Berechnungszeitraum P2 die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214, ob oder ob nicht es eine Berührung durch den Indikator 2 gibt, und zwar auf der Basis eines Ladungs-Detektionsergebnisses der gegenseitigen Kapazität entsprechend jeder der Anregungselektroden Ty(1) bis Ty(m), die von der Ladungs-Detektionsschaltung 212 eingegeben werden und gehalten werden, mit anderen Worten eines Ladungs-Detektionsergebnisses der Kapazität sämtlicher Kreuzungen, die von der Anregungselektrode Ty(1) bis Ty(m) und der Detektionselektrode Tx(1) bis Tx(n) gebildet werden. Die elektrische Feldkopplung zwischen der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 wird durch die Nähe oder den Kontakt des Indikators 2, wie z. B. eines Fingers abgeschwächt.
Im Ergebnis werden die geladenen Ladungen in der gegenseitigen Kapazität verringert. Die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Berührung auf der Basis des Verringerungsgrades bestimmen. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass eine Berührung vorhanden ist, beginnt die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 die Berechnung der Berührungs-Koordinaten-Daten auf der Basis des Ladungs-Detektionsergebnisses.
Genauer gesagt: Die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 kann die Berührungs-Koordinaten-Daten berechnen, indem sie eine Berechnungsverarbeitung, wie z. B. eine Schwerpunkt-Berechnung an einem Detektionsergebnis für die Kreuzung bzw. den Schnittpunkt durchführt, der den größten Verringerungsgrad der geladenen Ladungen zeigt, sowie für einen Schnittpunkt in der Umgebung des Schnittpunkts. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass keine Berührung vorhanden ist, berechnet die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 nicht die Berührungs-Koordinaten-Daten und wartet auf die Verarbeitung eines Ladungs-Detektionsergebnisses, die als Nächstes durchgeführt wird.
Nachstehend wird der Betrieb in dem Fall beschrieben, wo ein Bestimmungsergebnis, das das Vorhandensein eines Kontakts des Indikators 2 mit dem Tastdarstellungsknopf 3 anzeigt, erhalten wird.
31 ist ein schematisches Diagramm, das ein Bild der elektrostatischen Kapazität zwischen der Anregungselektrode 202 und der Positions-Detektionseinheit 7 zeigt, wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist. 32 ist ein Timing-Diagramm, das schematisch ein Betriebs-Timing der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 (siehe 28) zeigt, wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist.
In einem Fall, in dem der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, ist der leitfähige elastische Bereich 6 in einem Zustand, in dem er über den Tastdarstellungsknopf 3 und den Indikator 2 geerdet ist, die Detektionselektrode 203 bildet eine elektrostatische Kapazität mit dem leitfähigen elastischen Bereich 6 über die Tastelektrode 102, und die elektrostatische Kapazität zwischen der Detektionselektrode 203 und der Anregungselektrode 202 nimmt ab. Im Ergebnis nimmt der Ladungswert ab, der von der Ladungs-Detektionsschaltung 212 detektiert wird, und es wird detektiert, dass der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 kommt.
Im Berührungs-Detektions-Zeitraum PI, wird ein Steuersignal, das ein erstes Umwandlungs-Timing angibt, von der Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 an der Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung 215 ausgegeben. Auf das Empfangen dieses Steuersignals hin gibt die Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung 215 ein Anregungsimpuls-Signal (Ladungsimpulssignal) an die Anregungselektrode Ty(1) aus. Auf diese Weise wird die Kapazität zwischen den Elektroden (gegenseitige Kapazität) zwischen der Anregungselektrode Ty(1) und jeder der Detektionselektroden Tx(1) bis Tx(n), die die Anregungselektrode Ty(1) in der Draufsicht kreuzen, geladen.
Die Ladungs-Detektionsschaltung 212 detektiert die Ladungsmenge, die durch das Laden erhalten wird, unter Verwendung der Detektionselektroden Tx(1) bis Tx(n). Die Ladungs-Detektionsschaltung 212 führt dann eine Analog-/Digital-Umsetzung (A/D-Umsetzung) mit diesem Detektionsergebnis durch, und sie gibt die durch die Analog-/Digital-Umsetzung erhaltenen digitalen Informationen an die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 aus, und zwar als ein Ladungs-Detektionsergebnis der gegenseitigen Kapazität entsprechend der Anregungselektrode Ty(1).
Auf ähnliche Weise werden Steuersignale, die das zweite bis m-te Umwandlungs-Timing angeben, nacheinander von der Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 an die Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung 215 ausgegeben. Auf eine Weise entsprechend jedem von dem zweiten bis m-ten Umwandlungs-Timing werden Ladungs-Detektionsergebnisse der gegenseitigen Kapazitäten entsprechend den Anregungselektroden Ty(2) bis Ty(m) an die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 ausgegeben.
Die Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 gibt auch das Steuersignal an die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 aus. Auf der Basis dieses Steuersignals kann die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 einen Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 erkennen. Im Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 trennt die Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 den Schalter 40 der Umschalt-Schaltung 112. Auf diese Weise werden elektrische Verbindungen zwischen der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 und sämtlichen Tastelektroden 102 getrennt. Im Ergebnis wird das Potential sämtlicher Tastelektroden 102 der Floating-Zustand.
Als Nächstes bestimmt in einem Berührungs-Koordinaten-Berechnungszeitraum P2 die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214, ob oder ob nicht es eine Berührung durch den Indikator 2 gibt, und zwar auf der Basis eines Ladungs-Detektionsergebnisses der gegenseitigen Kapazität entsprechend jeder der Anregungselektroden Ty(1) bis Ty(m), die von der Ladungs-Detektionsschaltung 212 eingegeben werden und gehalten werden, mit anderen Worten eines Ladungs-Detektionsergebnisses der Kapazität sämtlicher Kreuzungen, die von der Anregungselektrode Ty(1) bis Ty(m) und der Detektionselektrode Tx(1) bis Tx(n) gebildet werden.
Die elektrische Feldkopplung zwischen der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 wird durch die Nähe oder den Kontakt des Indikators 2, wie z. B. eines Fingers abgeschwächt. Im Ergebnis werden die geladenen Ladungen in der gegenseitigen Kapazität verringert. Die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Berührung auf der Basis des Verringerungsgrades bestimmen. In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass eine Berührung vorhanden ist, beginnt die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 die Berechnung der Berührungs-Koordinaten-Daten auf der Basis des Ladungs-Detektionsergebnisses.
Genauer gesagt: Die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 kann die Berührungs-Koordinaten-Daten berechnen, indem sie eine Berechnungsverarbeitung, wie z. B. eine Schwerpunkt-Berechnung an einem Detektionsergebnis für die Kreuzung bzw. den Schnittpunkt durchführt, der den größten Verringerungsgrad der geladenen Ladungen zeigt, sowie für einen Schnittpunkt in der Umgebung des Schnittpunkts.
Wenn bestimmt wird, dass keine Berührung vorhanden ist, berechnet die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 nicht die Berührungs-Koordinaten-Daten, und die Verarbeitung springt zum Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 zurück. Um eine solche Verarbeitung zu ermöglichen, gibt die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 an die Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 ein Signal aus, das ein Bestimmungsergebnis bezüglich der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Berührung angibt.
In einem Berührungs-Koordinaten-Übertragungszeitraum P3 gibt gemäß einem Berührungs-Koordinaten-Daten-Übertragungs-Timing von der Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung 213 die Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung 214 die Berührungs-Koordinaten-Daten an die Berechnungsschaltung 220 für Knopf-Bewegungswerte aus, und sie gibt die Berührungs-Koordinaten-Daten auch als Berührungs-Betätigungs-Information an die Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen und die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 aus.
In einem Bestimmungszeitraum P4 bestimmt dann die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 aus den Berührungs-Koordinaten-Daten und bestimmt einen Bereich, wo eine Tastempfindung dargestellt wird Die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 wählt eine Tastdarstellungs-Signal-Wellenform entsprechend Koordinaten eines Anzeigebildschirms und des Tastdarstellungsknopfs 3 auf der Basis der Eingabe von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen aus. Die „Tastdarstellungs-Signal-Wellenform“ definiert eine Wellenform des Spannungssignals Va und des Spannungssignals Vb. Es sei angemerkt, dass eine Wellenform-Differenz zwischen dem Spannungssignal Va und dem Spannungssignal Vb typischerweise eine Frequenzdifferenz ist. Die Tastdarstellungs-Signal-Wellenform ist innerhalb oder außerhalb der Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 vorgegeben.
Die Anzahl von Typen von Tastdarstellungs-Signal-Wellenformen kann eins oder mehr als eins betragen. Für den Fall, dass es nur einen Typ von Tastdarstellungs-Signal-Wellenform gibt, ist die Verarbeitung zum Auswählen der Tastdarstellungs-Signal-Wellenform nicht notwendig. Für den Fall, dass es nur mehr als einen Typ von Tastdarstellungs-Signal-Wellenform gibt, wird der Typ der Tastdarstellungs-Signal-Wellenform auf der Basis der Eingabe von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen ausgewählt.
Als Nächstes erzeugt während eines Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraums P5 die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 ein Tastdarstellungs-Signal mit der obigen Tastdarstellungs-Signal-Wellenform. Außerdem wird der Schalter 40, der mit der Tastelektrode 102 in einer Region verbunden ist, wo das Tastdarstellungs-Signal eingegeben wird, von der Umschalt-Schaltung 112 mit der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113 verbunden, und der Schalter 40, der mit der Tastelektrode 102 in einer Region verbunden ist, wo das Tastdarstellungs-Signal nicht eingegeben wird, wird mit GND verbunden, oder die Tastelektrode 102 wird im Floating-Zustand belassen, ohne den Schalter einzuschalten.
Auf diese Weise wird ein Signal an die Tastelektrode 102 angelegt, und eine Tastempfindung wird dargestellt. In dem Beispiel gemäß 32 wird ein AC-Signal mit einem H-Pegel (hohen Pegel) und einem L-Pegel (niedrigen Pegel) an die Tastelektrode 102 angelegt. Die Tastelektrode 102 wird mit einer hohen Spannung der positiven Elektrode geladen, typischerweise einige zehn Volt plus, und zwar in einem Zeitraum des H-Pegels, sie wird in einem Zeitraum mit Nullpegel entladen, und sie wird mit einer hohen Spannung der negativen Elektrode, typischerweise einige zehn Volt minus, beim L-Pegel geladen. Der Erzeugungszyklus und der Erzeugungszeitraum eines Impulssignals können geeignet vorgegeben werden, und zwar auf der Basis der Eingabe von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen.
Nach dem Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraum P5 springt die Verarbeitung zum Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 zurück. Durch das oben Beschriebene wird der oben beschriebene Betrieb wiederholt. Auf diese Weise kann die Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 die Positions-Detektion des Tastdarstellungsknopfs 3 und die Tastdarstellung gemäß der Position des Tastdarstellungsknopfes 3 und eines Anzeigebildschirms durchführen.
33 ist ein schematisches Diagramm, das die Ausbildung einer elektrostatischen Kapazität in der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 im Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 veranschaulicht (siehe 32). Im Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 wird eine elektrostatische Kapazität CND zwischen dem Indikator 2 und der Detektionselektrode 203 ausgebildet. Während dieses Zeitraums wird das Potential sämtlicher Tastelektroden 102 im Floating-Zustand gehalten. Dies verhindert, dass die Tastelektrode 102 als Abschirmung wirkt. Daher kann die Empfindlichkeit für die Berührungsdetektion verbessert werden.
34 ist ein schematisches Diagramm, das die Ausbildung einer elektrostatischen Kapazität in der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 im Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraum P5 veranschaulicht (siehe 32). Im Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraum P5 können das Potential der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 der Berührungs-Platte 200 im Floating-Zustand sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Einflüsse der Ausbildung der Kapazitäten durch die Anregungselektrode 202 und die Detektionselektrode 203 auf die elektrostatische Kapazität CNE zu unterbinden.
Alternativ kann das Potential der Erregungselektrode 202 und der Detektionselektroden 203 der Berührungs-Platte 200 ein im Wesentlichen konstantes Potential sein, und beispielsweise können die Anregungselektrode 202 und die Detektionselektrode 203 mit dem Erdpotential auf niedriger Impedanz verbunden sein. Auf diese Weise können die Anregungselektrode 202 und die Detektionselektrode 203 als Abschirmung zwischen der Tastelektrode 102 und der Anzeige-Platte 300 wirken. Daher wird die Erzeugung von Störungen in der Anzeige-Platte 300 infolge eines an die Tastelektrode 102 angelegten Hochspannungssignals unterbunden. Daher können Anzeigedefekte infolge von Störungen verhindert werden.
Umgekehrt wird auch die Erzeugung von Störungen in der Tastelektrode 102 durch die Anzeige-Platte 300 unterbunden. Wenn ein Tastdarstellungs-Signal an die Tastelektrode 102 angelegt wird, bildet der leitfähige elastische Bereich 6 eine elektrostatische Kapazität mit der Tastelektrode 102, und Ladungen, die ein Potential entgegengesetzt der Spannung der Tastelektrode 102 haben, werden auf einer Fläche in Kontakt mit der dielektrischen Schicht 106 des leitfähigen elastischen Bereichs 6 akkumuliert, und eine elektrostatische Kraft wird zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der dielektrischen Schicht 106 ausgebildet. Im Ergebnis ändert sich die Reibungskraft zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der dielektrischen Schicht 106, und das Drehmoment des Knopfes ändert sich, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 rotiert wird, und zwar infolge der Änderung der Reibungskraft, die als ein Betätigungsgefühl gefühlt wird, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 rotiert wird.
Für den Fall, dass ein Floating-Zustand verwendet wird, können sowohl die Anregungselektrode 202 als auch die Detektionselektrode 203 im Floating-Zustand sein, oder es kann auch eine von diesen im Floating-Zustand sein. Für den Fall, dass ein konstantes Potential verwendet wird, können außerdem sowohl die Anregungselektrode 202 als auch die Detektionselektrode 203 auf einem konstanten Potential vorgegeben sein, oder es kann auch nur eine von diesen auf dem konstanten Potential vorgegeben sein.
Die Konfiguration kann derart sein, dass eine von Anregungselektrode 202 und Detektionselektrode 203 auf einem Floating-Zustand vorgegeben ist und die andere auf dem konstanten Potential vorgegeben ist. Wenn die Abstände zwischen der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 und der Tastelektrode 102 verschieden sind, kann eine von Anregungselektrode 202 und Detektionselektrode 203, die näher bei der Tastelektrode 102 ist, im Floating-Zustand sein, und die andere, die weiter entfernt ist, kann auf dem konstanten Potential sein.
Es sei angemerkt, dass in dem in 28 veranschaulichten Beispiel die Berührungs-Koordinaten-Daten von der Berührungs-Detektionsschaltung 210 an die Spannungsversorgungsschaltung 110 gesendet werden. Als Abwandlung kann jedoch auch eine Information über ein Ladungs-Detektionsergebnis von der Ladungs-Detektionsschaltung 212 an die Spannungsversorgungsschaltung 110 gesendet werden. In diesem Fall bestimmt die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Berührung, und sie berechnet Berührungs-Koordinaten unter Verwendung der Informationen über das Ladungs-Detektionsergebnis.
In dem Fall, in dem die Position, wo der Tastdarstellungsknopf 3 auf der Tastdarstellungsplatte 100 platziert ist, während des Betriebs geändert wird oder für jeden Vorgang geändert wird, kann der Bodenflächenbereich 15 eine Fläche haben, die auf die Tastdarstellungsplatte 100 geklebt und fixiert ist. In dem Fall, in dem die Position, wo der Tastdarstellungsknopf 3 auf der Tastdarstellungsplatte 100 platziert ist, während des Betriebs oder für jeden Vorgang nicht geändert wird (der Fall, in dem die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 fixiert ist und verwendet wird), kann der Bodenflächenbereich 15 auf die Tastdarstellungsplatte 100 mittels eines Klebebereichs 17 gebondet und fixiert sein.
Unterbindung von Ladungs-Akkumulation im leitfähigen elastischen Bereich
35 ist ein Bilddiagramm, das schematisch die Bewegung von Ladungen zeigt, die in dem leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert sind, wenn die Ladungen über den Indikator 2 geerdet werden, und zwar zu der Zeit, wenn eine Signalspannung anliegt. 36 ist ein Bilddiagramm, das schematisch die Bewegung von Ladungen zeigt, die in dem leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert sind, wenn ein Teil der Tastelektroden 102, mit denen der Tastdarstellungsknopf 3 in Kontakt über die dielektrische Schicht 106 ist, mit Erde verbunden ist, und zwar zu der Zeit, wenn die Signalspannung anliegt, gemäß der ersten Ausführungsform. Der leitfähige elastische Bereich 6, der ausgebildet wird, indem leitfähiges Rußschwarz oder Metallpartikel mit Isolierharz vermischt werden, hat einen relativ hohen Widerstand und akkumuliert leicht elektrische Ladungen.
Wenn Ladungen im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert werden, ändert sich die elektrostatische Kraft zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 und der Tastelektrode 102 nicht infolge eines Spannungssignals, und die Taststärke nimmt ab. Wenn der leitfähiger elastische Bereich 6 und eine Fläche des Rotationsbereichs 4 miteinander elektrisch verbunden sind, wird der Indikator 2 mit Erde über den Indikator 2 verbunden, wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Rotationsbereich 4 kommt. Auf diese Weise werden elektrische Ladungen, die im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert sind, freigesetzt, und die Akkumulation von elektrischen Ladungen kann unterbunden werden.
In dem Fall, in dem der Widerstand des leitfähigen elastischen Bereichs 6 hoch ist, bewegen sich Ladungen kaum im leitfähigen elastischen Bereich 6, und Ladungen können nicht ausreichend nur durch Freisetzen der Ladungen über den Indikator 2 freigesetzt werden, wie oben beschrieben. In diesem Fall wird die Tastelektrode 102 so getrieben, dass mindestens einer der leitfähigen elastischen Bereiche 6 der in zwei oder mehr geteilt wird, wenn ein Spannungssignal angelegt wird, eine elektrostatische Kapazität mit der Tastelektrode 102 bildet, und mindestens einer ist über die dielektrische Schicht 106 mit der Tastelektrode 102 verbunden, die mit einem Ladungs-Entladungsbereich 115 (siehe 37, die später beschrieben wird) verbunden ist, der mit Erde verbunden ist.
Auf diese Weise werden Ladungen, die im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert sind, direkt an die Tastelektrode 102 über die dielektrische Schicht 106 freigesetzt, so dass eine Akkumulation von Ladungen verhindert wird. Die Tastelektrode 102, die mit dem Ladungs-Entladungsbereich 115 verbunden ist, braucht nicht fixiert zu sein, und ein Anlegen eines Spannungssignals und eine Verbindung mit dem Ladungs-Entladungsbereich 115 kann umgeschaltet werden und getrieben werden, und zwar in derselben Tastelektrode 102, oder die Tastelektrode 102, an die ein Spannungssignal angelegt wird, und die Tastelektrode 102, die mit dem Ladungs-Entladungsbereich 115 verbunden ist, können abwechselnd angeordnet werden.
Es wird jedoch keine elektrostatische Kraft in der Tastelektrode 102 erzeugt, die mit dem Ladungs-Entladungsbereich 115 verbunden ist. Um eine Abnahme der Tastempfindung zu verhindern, wird daher die Anzahl von Tastelektroden 102, an die ein Spannungssignal angelegt wird, größer gemacht als die Anzahl der Tastelektroden 102, die mit dem Ladungs-Entladungsbereich 115 verbunden sind, oder die Zeit zum Verbinden des Ladungs-Entladungsbereichs 115 wird kürzer gemacht als die Zeit zum Anlegen eines Spannungssignals. Auf diese Weise wird die wirksame Fläche des leitfähigen elastischen Bereichs 6, die eine elektrostatische Kraft mit der Tastelektrode 102 erzeugt, vorzugsweise größer gemacht als die wirksame Fläche des leitfähigen elastischen Bereichs 6, der eine Kapazität mit dem Ladungs-Entladungsbereich 115 bildet.
37 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration in dem Fall veranschaulicht, in dem die Tastelektrode 102 so getrieben wird, dass mindestens einer der leitfähigen elastischen Bereiche 6, der in zwei oder mehr geteilt wird, wie in 36 gezeigt, eine elektrostatische Kapazität mit der Tastelektrode 102 bildet, und mindestens einer mit der Tastelektrode 102 verbunden ist, die über die dielektrische Schicht 106 mit Erde verbunden ist. Im Bestimmungszeitraum P4 (siehe 32) bestimmt die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 die Position, wo der Tastdarstellungsknopf 3 platziert ist, aus den Berührungs-Koordinaten-Daten, bestimmt einen Bereich, wo eine Tastempfindung dargestellt wird, teilt den Bereich in zwei oder mehr Flächen und bestimmt einen Bereich, wo ein Tastdarstellungs-Signal eingegeben wird, und einen Bereich, der mit GND verbunden ist.
Die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 wählt eine Tastdarstellungs-Signal-Wellenform entsprechend Koordinaten eines Anzeigebildschirms und des Tastdarstellungsknopfs 3 auf der Basis der Eingabe von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen aus. Die „Tastdarstellungs-Signal-Wellenform“ definiert eine Wellenform des Spannungssignals Va und des Spannungssignals Vb. Es sei angemerkt, dass eine Wellenform-Differenz zwischen dem Spannungssignal Va und dem Spannungssignal Vb typischerweise eine Frequenzdifferenz ist. Die Tastdarstellungs-Signal-Wellenform ist innerhalb oder außerhalb der Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 vorgegeben.
Die Anzahl von Typen von Tastdarstellungs-Signal-Wellenformen kann eins oder mehr als eins betragen. Für den Fall, dass es nur einen Typ von Tastdarstellungs-Signal-Wellenform gibt, ist die Verarbeitung zum Auswählen der Tastdarstellungs-Signal-Wellenform nicht notwendig. Für den Fall, dass es nur mehr als einen Typ von Tastdarstellungs-Signal-Wellenform gibt, wird der Typ der Tastdarstellungs-Signal-Wellenform auf der Basis der Eingabe von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen ausgewählt.
Als Nächstes erzeugt im Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraum P5 (siehe 32) die Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung 114 ein Tastdarstellungs-Signal mit der Tastdarstellungs-Signal-Wellenform. Außerdem wird der Schalter 40, der mit der Tastelektrode 102 in einer Region verbunden ist, wo das Tastdarstellungs-Signal eingegeben wird, von der Umschalt-Schaltung 112 mit der Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung 113, verbunden, und der Schalter 40, der mit der Tastelektrode 102 in einer Region verbunden ist, die mit GND verbunden ist, wird mit GND verbunden. Der Schalter 40, der mit der Tastelektrode 102 in einer Region verbunden ist, wo kein Tastdarstellungs-Signal eingegeben wird, wird mit GND verbunden, oder die Tastelektrode 102 wird im Floating-Zustand belassen, ohne dass der Schalter 40 eingeschaltet wird.
Auf diese Weise wird ein Signal an die Tastelektrode 102 angelegt, und eine Tastempfindung wird dargestellt. In dem Beispiel gemäß 24 wird ein AC-Signal mit einem H-Pegel (hohen Pegel) und einem L-Pegel (niedrigen Pegel) an die Tastelektrode 102 angelegt. Die Tastelektrode 102 wird mit einer hohen Spannung der positiven Elektrode geladen, typischerweise einige zehn Volt plus, und zwar in einem Zeitraum des H-Pegels, sie wird in einem Zeitraum mit Nullpegel entladen, und sie wird mit einer hohen Spannung der negativen Elektrode, typischerweise einige zehn Volt minus, beim L-Pegel geladen. Der Erzeugungszyklus und der Erzeugungszeitraum eines Impulssignals können geeignet vorgegeben werden, und zwar auf der Basis der Eingabe von der Umwandlungsschaltung 120 für Tastempfindungs-Ausbildungsbedingungen.
Nach dem Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraum P5 springt die Verarbeitung zum Berührungs-Detektions-Zeitraum P1 zurück. Durch das oben Beschriebene wird der oben beschriebene Betrieb wiederholt. Auf diese Weise kann die Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 die Positions-Detektion des Tastdarstellungsknopfs 3 und die Tastdarstellung gemäß der Position des Tastdarstellungsknopfes 3 und eines Anzeigebildschirms durchführen.
Es sei angemerkt, dass in der ersten Ausführungsform ein GND-Anschluss als der Ladungs-Entladungsbereich 115 verwendet wird. Die übrigen Konfigurationen können jedoch verwendet werden, solange die elektrischen Ladungen, die im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert sind, entladen werden können. Beispielsweise kann eine positive Spannung oder eine negative Spannung zum wirksamen Entladen von Ladungen angelegt werden, anstelle eines GND-Anschlusses, und zwar gemäß dem Leitungsgrad der elektrischen Ladungen, die im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert sind.
Bei der vorliegenden Erfindung werden im Tastdarstellungs-Signal-Anlegezeitraum P5 die Wellenform eines Spannungssignals, die Zeit, während der das Spannungssignal angelegt wird, und ein Zyklus, bei dem und während dessen das Spannungssignal angelegt wird, geändert, um die Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 für einen optionalen Zeitraum anzuhalten. Auf diese Weise werden ein betätigbarer Bereich, der durch den herkömmlichen Tastdarstellungsknopf nicht dargestellt werden konnte, und eine neutrale Position dargestellt, die als eine Betriebsreferenz dient. Ein spezifisches Beispiel von diesen wird später noch beschrieben.
Unterschied zwischen Elektrodenstruktur des Tastdarstellungsbildschirms und Elektrodenstruktur des Berührungs-Bildschirms
Als eine bevorzugte Bedingung der Tastelektrode 102 ist zunächst eine Konfiguration erwünscht, bei der der Indikator 2 in Kontakt mit der Tastelektrode 102 sein kann, ohne dass ein Bestandteil, der von der dielektrischen Schicht 106 verschieden ist, zwischen diese gefügt ist. Daher ist die Tastelektrode 102, die mit der dielektrischen Schicht 106 bedeckt ist, vorzugsweise an der äußersten Oberfläche der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 angeordnet.
Zweitens kann, je kürzer der Abstand zwischen dem Indikator 2 und der Tastelektrode 102 ist, eine umso größere Tastempfindung erzeugt werden. Unter diesem Blickwinkel die Dicke der dielektrischen Schicht 106 vorzugsweise klein, die dielektrische Schicht 106 hat vorzugsweise eine hohe Dielektrizitätskonstante.
Drittens ist es bevorzugt, dass die Tastelektroden 102 dicht vorhanden sind, um die elektrostatische Kapazität C_NE (siehe 34) zur Zeit der Erzeugung der Tastempfindung groß zu machen, während es bevorzugt ist, dass die Kapazität C_E zwischen den Tastelektroden 102, d. h. die Kapazität zwischen den Elektroden, zur Zeit der Detektion der Berührungsposition (siehe 32) klein sein kann, so dass die Ausbildung der Kapazität C_ND nicht behindert wird.
In dem Fall, in dem die Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 eine größere Größe hat als der Tastdarstellungsknopf 3 und der Bereich, wo der Tastdarstellungsknopf 3 nicht platziert ist, als ein Berührungsbedienfeld verwendet wird, das eine Tastempfindung nicht darstellt, wird dann, wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, ein Betriebs-Timing (siehe 30) von dann, wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, für die gesamte Fläche der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 wiederholt.
Wenn eine Berührung in einem Bereich detektiert wird, der als eine Berührungs-Platte verwendet wird, die nicht eine Tastdarstellung durchführt, wird eine Berührungsposition berechnet und ausgegeben. Wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 kommt, wird die Berührungs-Detektion in einem Bereich gestoppt, wo der Tastdarstellungsknopf 3 nicht platziert ist, und der Betrieb wird mit einem Betriebs-Timing durchgeführt, wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 kommt, wie oben beschrieben (siehe 32), und zwar nur in einem Bereich, wo der Tastdarstellungsknopf 3 platziert ist.
In dem Fall, in dem der Bereich, wo der Tastdarstellungsknopf 3 nicht platziert ist, als eine Berührungs-Platte verwendet wird, die eine Tastempfindung darstellt, wird dann, wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, ein Betriebs-Timing (siehe 30) von dann, wenn der Indikator 2 nicht in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 kommt, für die gesamte Fläche der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 wiederholt. Wenn eine Berührungs-Detektion auf einem Bereich durchgeführt wird, der als eine Berührungs-Platte verwendet wird, die eine Tastdarstellung durchführt, wird der Betrieb mit einem Betriebs-Timing von dann durchgeführt, wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 ist, wie oben beschrieben (siehe 32).
Wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 kommt, wird die Berührungs-Detektion in einem Bereich gestoppt, wo der Tastdarstellungsknopf 3 nicht platziert ist, und der Betrieb wird mit einem Betriebs-Timing durchgeführt, wenn der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 kommt, wie oben beschrieben (siehe 32), und zwar nur in einem Bereich, wo der Tastdarstellungsknopf 3 platziert ist.
Als eine bevorzugte Bedingung für die Anregungselektrode 202 und die Detektionselektroden 203 ist zunächst, um die Empfindlichkeit und Linearität für die Berührungsposition-Detektion zu gewährleisten, eine Matrixstruktur notwendig, mit der die Berührungsposition genau identifiziert werden kann. Da zweitens der Indikator 2 und die Detektionselektrode 203 die Berührungsposition mittels der elektrostatischen Kapazität CND detektieren, die durch den Tastdarstellungsbildschirm 150 gebildet wird, ist es notwendig, einen vorbestimmten Abstand (einige hundert µm oder mehr und einige mm oder weniger) zwischen der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203 auszubilden, so dass sich ein elektrisches Feld in Lateralrichtung ausdehnt.
Wie oben beschrieben, gibt es einen Unterschied zwischen einer bevorzugten Bedingung der Tastelektrode 102 und einer bevorzugten Bedingung der Anregungselektrode 202 und der Detektionselektrode 203. Um beide Bedingungen zu optimieren, ist es nicht wünschenswert, auf diese ähnliche Strukturen anzuwenden.
Einzelheiten der Herausführungs-Verdrahtungsschicht
Die Herausführungs-Verdrahtungsschichten 105 (15) des Tastdarstellungsbildschirms 150 weisen insbesondere Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(1) bis Ld(j) und Herausführungs-Verdrahtungsschichten Lu(1) bis Lu(j) auf. Angenommen, dass eine Ganzzahl irgendeiner der Zahlen 1 bis j einen Wert k hat, ist jede der Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(k) und Lu(k) mit der k-ten Tastelektrode 102 verbunden. Jede der Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(k) und Lu(k) ist mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende in Verlaufsrichtung einer der Tastelektroden 102 verbunden.
Der Verdrahtungswiderstand jeder der Tastelektroden 102, die auf dem Tastdarstellungsbildschirm 150 ausgebildet ist, hat wünschenswerterweise einen hohen Widerstand, und zwar unter dem Gesichtspunkt, die Berührungs-Detektion durch den Berührungs-Bildschirm 250 nicht zu behindern, und ist wünschenswerterweise beispielsweise 10⁴ Ohm oder mehr. Für den Fall, dass der Verdrahtungswiderstand hoch ist, wie oben beschrieben, ist es wahrscheinlich, dass eine Ausbreitungsverzögerung des Spannungssignals in einer Verdrahtungsschicht auftritt. Wie oben beschrieben, ist die Herausführungs-Verdrahtungsschicht 105 mit jedem von dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Tastelektrode 102 verbunden, so dass eine Ausbreitungsverzögerung unterbunden werden kann.
Die Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(1) bis Ld(j) sind außerhalb des Tastdarstellbarkeitsbereichs angeordnet und verlaufen zu entsprechenden Elektroden, und zwar in der Reihenfolge von einer näher am Zentrum eines Array der Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereiche 107, so dass der im Wesentlichen kürzeste Abstand von den Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereichen 107 erhalten werden kann. Der Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereich 107 ist in der Nähe des Zentrums der Langseite des transparenten Isoliersubstrats 101 entlang der Langseite angeordnet.
Die Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(1) bis Ld(j) sind so dicht wie möglich angeordnet, während die gegenseitige Isolierung gewährleistet wird. Die Herausführungs-Verdrahtungsschichten Lu(1) bis Lu(j) sind ähnlich außerhalb der Region angeordnet, die von den Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(1) bis Ld(j) eingenommen wird. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, die Fläche eines Bereichs außerhalb des Tastdarstellbarkeitsbereichs des transparenten Isoliersubstrats 101 klein zu halten.
Die Herausführungs-Verdrahtungsschicht 105, genauer gesagt die Herausführungs-Verdrahtungsschichten Ld(1) bis Ld(j) und die Herausführungs-Verdrahtungsschichten Lu(1) bis Lu(j), sind vorzugsweise aus entweder einer Einzelschicht-Metallschicht oder einer laminierten Schicht aus einer Einzelschicht-Metallschicht und einer Einzelschicht-Nichtmetallschicht gebildet, in dem Fall, in dem die laminierte Schicht eine untere Schicht und eine obere Schicht hat, die die untere Schicht bedeckt, kann die obere Schicht als eine Schutzschicht für die untere Schicht dienen.
Beispielsweise kann die als Schutzschicht dienende obere Schicht die untere Schicht von einem Ätzmittel während eines Ätzprozesses schützen, das zum Herstellen des Tastdarstellungsbildschirms 150 verwendet wird. Alternativ kann die obere Schicht als eine Kappenschicht dienen, die die Korrosion in der unteren Schicht während der Herstellung oder Verwendung des Tastdarstellungsbildschirms 150 verhindert. Wenn das Material der unteren Schicht ein Material ist, das eine wesentlich bessere Adhäsion an das transparente Isoliersubstrat 101 aufweist als das Material der oberen Schicht, kann das Auftreten einer Ablösung der Herausführungs-Verdrahtungsschichten 105 unterbunden werden.
Begrenzung der Betätigungsregion des Tastdarstellungsknopfs
38 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem eine obere Grenze und eine untere Grenze in einer Betätigungsregion des Tastdarstellungsknopfs 3 vorgegeben sind. Der Benutzer kann den Tastdarstellungsknopf 3 drehen. Wie in 38 gezeigt, bezeichnet eine Betätigungsregion b eine Region, wo die Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 möglich ist. Eine Betätigungs-Untergrenze-Position a (Endbereich-Betätigungsregion) bezeichnet eine Untergrenzposition der Betätigungsregion b. Eine Betätigungs-Obergrenze-Position c (Endbereich-Betätigungsregion) bezeichnet eine Obergrenzposition der Betätigungsregion b. Eine Nichtbetätigungsregion d bezeichnet eine Region, wo die Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 nicht möglich ist. Eine Indikator-Position 50 bezeichnet eine Indikator-Position des Tastdarstellungsknopfs 3.
39 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an jeder von Betätigungs-Untergrenze-Position a, Betätigungsregion b und Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. Genauer gesagt: Während die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a ist, wird ein Spannungssignal s1 angelegt. Während die Indikator-Position 50 von der Betätigungs-Obergrenze-Position a in Richtung der Betätigungs-Obergrenze-Position c in der Betätigungsregion b rotiert, wird ein Spannungssignal s2 angelegt. Danach wird, während die Indikator-Position 50 bei der Betätigungs-Obergrenze-Position c ist, ein Spannungssignal s3 angelegt.
Wie oben beschrieben, wird durch Anlegen eines Spannungssignals zum Darstellen einer voreingestellten Tastempfindung an die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3, die von der Berührungs-Platte 200 detektiert wird, eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 so geändert, dass sie eine Tastempfindung am Tastdarstellungsknopf 3 darstellt. Das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal s3 unterscheiden sich vom Spannungssignal s2 in der Stärke der Reibungskraft, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, und im Zyklus und der Zeit, zu denen die Reibungskraft erzeugt wird.
Daher nimmt der Indikator 2 wahr, dass der Zustand, in dem das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal s3 angelegt werden, und der Zustand, in dem das Spannungssignal s2 angelegt wird, unterschiedliche Zustände sind, und zwar auf der Basis einer Tastempfindung, die gemäß der Änderung der Reibungskraft dargestellt wird. Es sei angemerkt, dass das Spannungssignal s1, das Spannungssignal s2 und das Spannungssignal s3 Spannungssignale sein können, die unterschiedliche Amplituden haben. Außerdem können das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal s3 Spannungssignale sein, die die gleiche Wellenform haben.
Das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal s3 sind Spannungssignale, die ein Adsorptions-Phänomen infolge einer starken Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 hervorrufen. Das Spannungssignal s2 ist eine Reibungskraft, die schwächer ist als das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal s3, und sie stellt eine Tastempfindung, wie z. B. ein Betätigungsgefühl dar, bei dem der Tastdarstellungsknopf 3 glatt gleitet, ein Vibrationsgefühl, bei dem über eine feine Unregelmäßigkeit gestiegen wird, ein Anstiegsgefühl, bei dem über einen abgerundeten Vorsprung gestiegen wird, und ein Trennungsgefühl, bei dem über einen hohen Vorsprung gestiegen wird.
Während die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a vorhanden ist, wird das Spannungssignal s1 kontinuierlich angelegt, und die Bewegung des Tastdarstellungsknopfs 3 wird gestoppt, so dass die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 nicht in die Nichtbetätigungsregion d jenseits der Position der Betätigungs-Untergrenze-Position a eintritt. Während sich die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 in Richtung der Betätigungs-Obergrenze-Position c in der Betätigungsregion b bewegt, wird das Spannungssignal s2 angelegt.
Während die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird das Spannungssignal s3 kontinuierlich angelegt, und die Bewegung des Tastdarstellungsknopfs 3 wird gestoppt, so dass die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 nicht in die Nichtbetätigungsregion d jenseits der Position der Betätigungs-Obergrenze-Position c eintritt. Während sich die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 in Richtung der Betätigungs-Untergrenze-Position a in der Betätigungsregion b bewegt, wird das Spannungssignal s2 angelegt.
Genauer gesagt, kann - wie in 40 dargestellt - ein Zyklus (T_fq) eines Spannungssignals gemäß dem Zyklus einer Reibungskraft geändert werden, von der gewünscht wird, dass sie am Tastdarstellungsknopf 3 dargestellt wird. Während der Zeit (T_on), in der das Spannungssignal angelegt wird, wird eine Reibungskraft auf der Basis der Wellenform des Spannungssignals zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt, und während der Zeit (T_off), in der das Spannungssignal nicht angelegt wird, wird keine Reibungskraft erzeugt.
Wie oben beschrieben, gilt Folgendes: Wenn ein Zeitraum, in dem eine Reibungskraft erzeugt wird, und ein Zeitraum, in dem eine Reibungskraft nicht erzeugt wird, periodisch wiederholt werden, wiederholt die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 ein Fangen und Gleiten infolge der Reibungskraft, und der Indikator 2 in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 nimmt eine Tastempfindung wahr, die durch die Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 erzeugt wird. Wenn es erwünscht ist, ein niedrig konvexes Gefühl darzustellen, wird die Zeit (T_on), während der das Spannungssignal angelegt wird, vorzugsweise kürzer gemacht als die Zeit (T_off), während der kein Spannungssignal angelegt wird. Wenn es erwünscht ist, ein hoch konvexes Gefühl darzustellen, wird die Zeit (T_on), während der das Spannungssignal angelegt wird, vorzugsweise länger gemacht als die Zeit (T_off), während der kein Spannungssignal angelegt wird.
Es sei angemerkt, dass die Wellenform des anzulegenden Spannungssignals eine Impulswelle, eine Sinuswelle, eine Rechteckwelle oder dergleichen sein kann, und dass sie eine nur positive Spannung, eine nur negative Spannung oder positive und negative Spannungen sein kann. In dem Fall einer Impulswelle und einer Rechteckwelle braucht beispielsweise in dem Fall, in dem die Wellenform gemäß 40 an die Tastelektrode 102a angelegt wird, nur ein Spannungssignal mit entgegengesetzter Phase an die benachbarte Tastelektrode 102b angelegt zu werden.
Außerdem brauchen im Fall einer Sinuswelle nur unterschiedliche Frequenzen an die Tastelektrode 102a und die Tastelektrode 102b angelegt zu werden, so dass eine Überlagerungs-Wellenform, die aus zwei Typen von Spannungssignalen erzeugt wird, die Wellenform gemäß 40 wird. Wenn die Wellenform des Spannungssignals beispielsweise eine Sinuswelle ist, die eine Amplitude aus positiven und negativen Spannungen um 0 V hat, oder eine Wellenform, die erhalten wird, indem positive und negative Spannungen, wie z. B. eine Impulswelle kombiniert werden, gibt es die Wirkung, dass verhindert wird, dass sich elektrische Ladungen in der dielektrischen Schicht 106 und im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumulieren und die Tastempfindung schwächen, die am Tastdarstellungsknopf 3 dargestellt wird, und es gibt die Wirkung, dass die Tastdarstellung stabilisiert wird.
Die Amplitude des Spannungssignals kann gemäß der Stärke der darzustellenden Tastempfindung geändert werden, und eine Wellenform mit einem steilen Anstieg der Wellenform kann verwendet werden, wenn erwünscht ist, dass ein scharfes Unregelmäßigkeitsgefühl dargestellt wird, und eine Wellenform mit einem sanften Anstieg der Wellenform kann verwendet werden, wenn erwünscht ist, dass ein rundes Unregelmäßigkeitsgefühl dargestellt wird.
Indem das Spannungssignal gesteuert wird, wie oben beschrieben, kann eine Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 innerhalb eines Bereichs von der Betätigungs-Obergrenze-Position a zur Betätigungs-Untergrenze-Position c über die Betätigungsregion b durchgeführt wird.
Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der Konfiguration der Wellenform eines Spannungssignals, veranschaulicht in 39, beschrieben.
Erstes spezifisches Beispiel
41 veranschaulicht eine Wellenform eines Spannungssignals V, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 bei jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungsregion b und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. 42 veranschaulicht einer Reibungskraft F, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 41 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird. Das gleiche gilt für die unten beschriebenen 43 bis 46.
Wie in 41 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Untergrenze-Position c vorhanden ist, wird ein Spannungssignal einer Impulswelle der Spannung Va als Spannungssignal s1 oder das Spannungssignal s3 angelegt. Zu dieser Zeit wird eine Reibungskraft F_a zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt. Außerdem wird, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 in der Betätigungsregion b vorhanden ist, das Spannungssignal s2 nicht angelegt. Auf diese Weise kann der Betätigungsbereich des Tastdarstellungsknopfs 3 dargestellt werden.
In der Betätigungsregion b wird das Spannungssignal s2 nicht angelegt. Daher gibt es in der Betätigungsregion b keine Tastdarstellung, wie z. B. ein Fanggefühl, ein Anstiegsgefühl eines Vorsprungs und ein Vibrationsgefühl, und ein geringes Widerstandsgefühl nur einer dynamischen Reibungskraft, die durch das Material zwischen dem leitfähigen elastischen Bereich 6 des Tastdarstellungsknopfs 3 und der dielektrischen Schicht 106 der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wird erhalten, und der Tastdarstellungsknopf 3 rotiert glatt.
Außerdem variiert die Zeit zum Anlegen des Spannungssignals an jede von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungsregion b und der Betätigungs-Obergrenze-Position c, und zwar in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Tastdarstellungsknopfs 3 und der Zeit, während der die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist.
Zweites spezifisches Beispiel
Wie in 43 und 44 gezeigt, wird ein positives Spannungssignal angelegt, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 in der Betätigungs-Untergrenze-Region a vorhanden ist, und ein negatives Spannungssignal wird angelegt, wenn die Indikator-Position 50 in der Betätigungs-Obergrenze-Region c vorhanden ist, so dass eine Wirkung zum Unterbinden der Akkumulation von Ladungen in der dielektrischen Schicht 106 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6 erhalten werden kann, wie oben beschrieben. Es sei angemerkt, dass das positive und negative eines Spannungssignals umgekehrt werden kann, und zwar zwischen der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c.
Drittes spezifisches Beispiel
Wie in 45 und 46 dargestellt, können Impulswellen, die positive und negative Amplituden haben, als das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal 3 verwendet werden. Verglichen mit den Fällen gemäß 43 und 44 ist es in diesem Fall in einem Zyklus einer Impulswelle an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c weniger wahrscheinlich, dass Ladungen in der dielektrischen Schicht 106 und im leitfähigen elastischen Bereich 6 akkumuliert werden, und es ist eine stabile Tastdarstellung möglich, und es ist möglich, eine Reibungskraft zu erzeugen, die ungefähr doppelt so groß ist als in dem Fall, in dem die in 43 gezeigte Spannungssignal-Wellenform angelegt wird.
Es sei angemerkt, dass in der ersten Ausführungsform der Fall als ein Beispiel beschrieben ist, in dem eine Impulswelle als ein Spannungssignal verwendet wird. Die Wellenform des Spannungssignals ist jedoch darauf nicht beschränkt, und es kann eine Sinuswelle oder eine Rechteckwelle verwendet werden. Für die Wellenformen, Spannungen und Frequenzen der Spannungssignale, die für das Spannungssignal s1 und das Spannungssignal s3 verwendet werden, wird eine Bedingung ausgewählt, mit der eine ausreichende Reibungskraft erzeugt wird, die verhindert, dass der Tastdarstellungsknopf 3 rotiert, und zwar auf der Basis eines Materials des Tastdarstellungsknopfs 3 und der Tastdarstellungsplatte 100, dem Kapazitäts-Entwurf jedes Elements und dem RC-Schaltungsentwurf. In Abhängigkeit von der Entwurfsbedingung braucht das Zentrum der Wellenform des Spannungssignals nicht 0 V zu sein, und es kann ein optimaler Wert für den Entwurf vorgegeben werden.
Wirkung
Gemäß der ersten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
Zweite Ausführungsform
Darstellung des Betätigungs-Gewichtungs-Gefühls
In einer zweiten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 in der Betätigungsregion b vorhanden ist, wird eine Tastempfindung, mit der eine Gewichtung gefühlt werden kann, zur Zeit der Betätigung dargestellt, und zwar verglichen mit dem Fall der ersten Ausführungsform. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und demzufolge wird eine detaillierte Beschreibung der Konfigurationen hier weggelassen.
Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der Konfiguration einer Wellenform eines Spannungssignals beschrieben. Es sei angemerkt, dass der Betätigungsbereich des Tastdarstellungsknopfs 3 und die Konfiguration der Wellenform des Spannungssignals ähnlich denjenigen in 38 und 39 sind.
Erstes spezifisches Beispiel
47 veranschaulicht eine Wellenform des Spannungssignals V, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 bei jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungsregion b und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. 48 veranschaulicht einer Reibungskraft F, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 47 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird. Das gleiche gilt für die nachstehend beschriebenen 49 bis 54.
Wie in 47 und 48 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Untergrenze-Position c vorhanden ist, wird das positive Spannungssignal Va angelegt. Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 in der Betätigungsregion b vorhanden ist, wird ein negatives Spannungssignal -Vb angelegt. In diesem Fall wird in der Betätigungsregion b nicht eine starke Reibungskraft wie diejenigen an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c erzeugt, sondern eine Reibungskraft, die eine kleine Kraft erfordert, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 rotiert wird, und es ist möglich, ein schwereres Betätigungsgefühl als in der ersten Ausführungsform darzustellen, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 betätigt wird.
Zweites spezifisches Beispiel
Wie in 49 und 50 gezeigt, kann das Positive und Negative des Spannungssignals zu demjenigen in 47 entgegengesetzt sein. Wie in 51 und 52 dargestellt, kann außerdem das Spannungssignal s2 zwischen positiv und negativ in der Betätigungsregion b umgeschaltet werden.
In dem Fall, in dem die Spannungssignale an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c auf denselben positiven und negativen Seiten sind wie die Betätigungsregion b, nimmt die Spannungsdifferenz zwischen dem Spannungssignal s1 und dem Spannungssignal s2 und zwischen dem Spannungssignal s2 und dem Spannungssignal s3 ab, und die Haltekraft des Tastdarstellungsknopfs 3 nimmt ab. In dem Fall wiederum, in dem die Spannungssignale an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c im Positiven und Negativen von der Betätigungsregion b entgegengesetzt sind, nimmt die Spannungsdifferenz zwischen dem Spannungssignal s1 und dem Spannungssignal s2 und zwischen dem Spannungssignal s2 und dem Spannungssignal s3 zu, so dass es möglich ist, eine starke Haltekraft gegen die Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c darzustellen.
Drittes spezifisches Beispiel
Als ein wirksames Verfahren zum Unterbinden der Akkumulation von Ladungen in der dielektrischen Schicht 106 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6 kann - wie in 53 und 54 gezeigt - eine Wellenform, die positive und negative Amplituden um 0 V aufweist, als Spannungssignal verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, eine Reibungskraft zu erzeugen, die ungefähr 2-mal derjenigen in dem Fall ist, wo die in 47 und 49 gezeigte Spannungssignal-Wellenform angelegt wird, und es ist möglich, die Spannung des Spannungssignals zu verringern.
Es sei angemerkt, dass in der zweiten Ausführungsform der Fall als ein Beispiel beschrieben ist, in dem eine Impulswelle als ein Spannungssignal verwendet wird. Die Wellenform des Spannungssignals ist jedoch darauf nicht beschränkt, und es kann eine Sinuswelle oder eine Rechteckwelle verwendet werden.
Wirkung
Gemäß der zweiten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
Im betätigbaren Bereich wird eine schwache Reibungskraft erzeugt, um der Betätigungs ein Gewichtungsgefühl zu geben, und es ist möglich, eine fehlerhafte Betätigung infolge eines Schüttelns der Hände zu verhindern, die mit einem Schütteln des Körpers des Benutzers während des Fahrens eines Fahrzeugs einhergeht. Das heißt, es ist möglich, eine Wirkung zu erzielen, dass eine genaue Betätigung sogar in einer Umgebung ermöglicht wird, wo eine Vibration auftreten kann. Da die Betätigung ein GewichtungsGefühl hat, kann außerdem die Wirkung erzielt werden, dass der Betätigungseinrichtung ein luxuriöses Gefühl vermittelt wird.
Dritte Ausführungsform
Darstellung des mechanischen Vibrationsgefühls
Die vorliegende dritte Ausführungsform stellt eine Tastempfindung dar, die ein mechanisches Vibrationsgefühl anzeigt, bei dem über einen Vorsprung gestiegen wird, wie z. B. wenn ein mechanischer Wählknopf betätigt wird, während sich die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 in der Betätigungsregion b bewegt. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und demzufolge wird die detaillierte Beschreibung der Konfigurationen hier weggelassen.
Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der Konfiguration einer Wellenform eines Spannungssignals beschrieben. Es sei angemerkt, dass der Betätigungsbereich des Tastdarstellungsknopfs 3 und die Konfiguration der Wellenform des Spannungssignals ähnlich denjenigen in 38 und 39 sind.
Erstes spezifisches Beispiel
55 veranschaulicht ein Beispiel, in dem das positive Spannungssignal Va oder ein negatives Spannungssignal -Va an die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c angelegt wird, und die positiven und negativen Spannungssignale Va und -Va werden abwechselnd an die Betätigungsregion b in einem optionalen Zyklus angelegt. 56 veranschaulicht einer Reibungskraft F, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 55 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird. Das gleiche gilt für die nachstehend beschriebenen 57 bis 64.
Wie in 55 und 56 dargestellt, gilt Folgendes: Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird eine starke Anziehungskraft erzeugt, die Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 wird durch die Anziehung gestoppt, und die Betätigung in Richtung der Nichtbetätigungsregion d kann nicht durchgeführt werden. In der Betätigungsregion b werden ein Zeitraum, in dem eine Reibungskraft erzeugt wird, und ein Zeitraum, in dem keine Reibungskraft erzeugt wird, abwechselnd erzeugt, und die Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 wiederholt abwechselnd ein Fangen und Gleiten. Auf diese Weise stellt der Tastdarstellungsknopf 3 eine Tastempfindung dar, die dem Indikator 2 ein feines Vibrationsgefühl vermittelt.
In den 55 und 56 werden Spannungssignale der gleichen Spannung sowohl an die Betätigungs-Untergrenze-Position a, als auch an die Betätigungs-Obergrenze-Position c und auch an die Betätigungsregion b angelegt. Je höher das Spannungssignal, das an die Betätigungsregion b angelegt wird, desto stärker wird jedoch die Taststärke, und es wird ein Tastgefühl dargestellt, mit dem über einen höheren Vorsprung gestiegen wird.
Zweites spezifisches Beispiel
Wenn der Zyklus eines Spannungssignals, das an die Betätigungsregion b angelegt wird, größer ist, kann eine Tastempfindung mit einer feineren Vibration dargestellt werden. In einem Fall, in dem ein Vibrationsgefühl mit einem leichteren Betätigungsgefühl dargestellt wird, wie in 57 und 58 veranschaulicht, braucht die Amplitude eines Spannungssignals, das an die Betätigungsregion b angelegt wird, nur so vorgegeben zu werden, dass sie kleiner ist als die Amplitude eines Spannungssignals, das an die Betätigungs-Untergrenze-Position a oder die Betätigungs-Obergrenze-Position c angelegt wird.
Drittes spezifisches Beispiel
Wie in 59 und 60 veranschaulicht, gilt Folgendes: Wenn ein Zeitraum, während dessen ein Spannungssignal innerhalb eines Zyklus der Betätigungsregion b angelegt wird, verlängert wird, wird die darzustellende Tastempfindung stärker, wie auch in 40 der ersten Ausführungsform dargestellt. In diesem Fall nimmt der Benutzer wahr, dass die Breite der Vorsprungs-Form größer ist.
Viertes spezifisches Beispiel
Wie in 61 bis 64 veranschaulicht, können Spannungssignale, die unterschiedliche Wellenformen haben, sowohl an die Betätigungs-Untergrenze-Position a, als auch die Betätigungs-Obergrenze-Position c und auch die Betätigungsregion b angelegt werden. Im Allgemeinen heißt es, dass ein Mensch eine Vibration von einigen zehn bis einigen hundert Hz wahrnehmen kann, und die wahrzunehmende Tastempfindung unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Frequenz. Daher kann die Frequenz des Spannungssignals, das an die Betätigungsregion b angelegt wird, eine Frequenz sein, die am besten zu der darzustellenden Tastempfindung passt, und zwar innerhalb des obigen Frequenzbereichs.
In dem Fall einer Impulswelle und einer Rechteckwelle braucht beispielsweise in dem Fall, in dem die Wellenform gemäß 61 an die Tastelektrode 102a angelegt wird, nur ein Spannungssignal mit entgegengesetzter Phase an die benachbarte Tastelektrode 102b angelegt zu werden. Außerdem brauchen im Fall einer Sinuswelle nur unterschiedliche Frequenzen an die Tastelektrode 102a und die Tastelektrode 102b angelegt zu werden, so dass eine Überlagerungs-Wellenform, die aus zwei Typen von Spannungssignalen erzeugt wird, die Wellenform gemäß 61 wird.
Wirkung
Gemäß der dritten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
In einem betätigbaren Bereich werden in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung einer Reibungskraft ein Fang- und ein Gleitphänomen bei der Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 erzeugt, und dem Benutzer wird ein Vibrationsgefühl vermittelt, als wenn der Tastdarstellungsknopf 3 eine mechanische Vibration erzeugt. Auf diese Weise kann der Benutzer die Bedienung des Tastdarstellungsknopfs 3 mittels Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf den Sehsinn zu verlassen.
Vierte Ausführungsform
Darstellung der neutralen Position
Wie in 65 veranschaulicht, ist in der vorliegenden vierten Ausführungsform eine Neutralposition e (Neutralpositionsregion) als Zentrum einer Betätigungsregion vorgegeben. Eine Betätigungsregion b₁ und eine Betätigungsregion b₂ bezeichnen Regionen, wo die Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 möglich ist. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und demzufolge wird die detaillierte Beschreibung der Konfigurationen hier weggelassen.
Die Neutralposition e hat die Bedeutung eines Referenzpunkts der Betätigungsregion, und sie ist eine Referenzposition, bei der der Benutzer einen Betätigungswert der Betätigung wahrnimmt.
66 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungsregion b₁, der Neutralposition e, der Betätigungsregion b₂ und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. Genauer gesagt: Während die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a ist, wird ein Spannungssignal s1 angelegt. Dann wird das Spannungssignal s2 angelegt, während die Indikator-Position 50 von der Betätigungs-Untergrenze-Position a in Richtung der Neutralposition e in der Betätigungsregion b₁ rotiert, und ein Spannungssignal s4 wird angelegt, während die Indikator-Position 50 die Neutralposition e ist. Nach dem oben Beschriebenen wird das Spannungssignal s2 angelegt, während die Indikator-Position 50 von der Neutralposition e in Richtung der Betätigungs-Obergrenze-Position c in der Betätigungsregion b₂ rotiert, und das Spannungssignal s3 wird angelegt, während die Indikator-Position 50 bei der Betätigungs-Obergrenze-Position c ist.
Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der Konfiguration der Wellenform eines Spannungssignals, veranschaulicht in 66, beschrieben.
Erstes spezifisches Beispiel
67 veranschaulicht eine Wellenform des Spannungssignals V, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 bei jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungsregion b₁, der Neutralposition e, der Betätigungsregion b₂ und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. 68 veranschaulicht einer Reibungskraft F, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 67 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird. Das gleiche gilt für die unten beschriebenen 69 bis 86.
Wie in 67 und 68 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Untergrenze-Position c vorhanden ist, wird das positive Spannungssignal Va angelegt. Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist, wird kein Spannungssignal angelegt. Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Neutralposition vorhanden ist, wird das positive Spannungssignal Va angelegt.
In den Fällen der 67 und 68 wirkt in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ nur eine dynamische Reibungskraft, die durch das Material und die Oberflächenform der dielektrischen Schicht 106 und des leitfähigen elastischen Bereichs 6 hervorgerufen wird, auf den Tastdarstellungsknopf 3, so dass der Benutzer den Tastdarstellungsknopf 3 mit einem leichten Betätigungsgefühl glatt bedienen kann. Da das Spannungssignal angelegt wird, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 durch die Neutralposition e geht, nimmt der Benutzer ferner ein starkes Anstiegsgefühl wahr, als ob der Tastdarstellungsknopf 3 über einen Vorsprung steigt, der schmal und hoch ist.
Zweites spezifisches Beispiel
Wie in 69 und 70 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn ein Signal mit einer Amplitude des positiven Spannungssignals Va und des negativen Spannungssignals -Va eingegeben wird, wird der Zeitraum, während dessen das Spannungssignal angelegt wird, in einem Zeitraum der Neutralposition e länger als im Fall der 67 und 68. Daher ist es möglich, dem Benutzer eine stärkere Tastempfindung darzustellen, und es ist möglich, ein Gefühl darzustellen, bei dem über einen höheren Vorsprung gestiegen wird.
Drittes spezifisches Beispiel
71 und 72 veranschaulichen ein Beispiel eines Falles, wo die Wellenformen der Spannungssignale, die an die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c angelegt werden, Wellenformen mit einer Amplitude der positiven Spannung Va und der negativen Spannung -Va sind. In diesem Fall wird das Spannungssignal Va oder -Va stets angelegt, verglichen mit dem Spannungssignal, das eine Wellenform mit einer Amplitude von Null bis Va hat, wie in 67 bis 70 dargestellt, und eine größere Anziehungskraft wirkt.
Viertes spezifisches Beispiel
Wie in 73 und 74 gezeigt, ist es durch Anlegen der Spannungssignale der Spannungen Vb und -Vb, wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist, möglich, eine Tastempfindung mit einem schwereren Betätigungsgefühl in der Betätigungsregion (mit einer schwächeren Reibungskraft zwischen der dielektrischen Schicht 106 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6) als in dem Fall der 67 bis 70 darzustellen. Da eine schwache Reibungskraft erzeugt wird, wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist, kann die Tastempfindung an der Neutralposition e klarer gemacht werden als die Tastempfindung an den Betätigungsregionen b₁ und b₂, indem ein Spannungssignal, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 in der Neutralposition e vorhanden ist, erhöht wird, oder die Neutralposition e erweitert wird.
Fünftes spezifisches Beispiel
75 und 76 veranschaulichen ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals in einem Fall, in dem die Neutralposition e mit einem Gleitgefühl dargestellt wird. In diesem Fall gilt Folgendes: Wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an der Neutralposition e vorhanden ist, wird kein Spannungssignal angelegt, und eine Reibungskraft zwischen der dielektrischen Schicht 106 und dem leitfähigen elastischen Bereich 6 ist nur eine dynamische Reibungskraft, die durch ein Material und eine Oberflächenform hervorgerufen wird. Da der Tastdarstellungsknopf 3 glatt rotiert, wenn die Position von der Betätigungsregion b₁ zur Neutralposition e ist, und es eine Reibungskraft gibt, wenn sich die Position von der Neutralposition e zur Betätigungsregion b₂ bewegt, ist es daher möglich, dem Benutzer eine Tastempfindung darzustellen, als wenn der Tastdarstellungsknopf 3 zur Neutralposition e angezogen wird.
Sechstes spezifisches Beispiel
Wie in 77 und 78 dargestellt, kann dem Benutzer durch sanftes Ändern des Spannungssignals nahe einer Grenze zwischen den Betätigungsregionen b₁ und b₂ und der Neutralposition e eine Tastempfindung des Tastdarstellungsknopfs 3 dargestellt werden, die sanfter zur Neutralposition e gezogen wird.
Siebtes spezifisches Beispiel
79 und 80 veranschaulichen ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals, das die Neutralposition e mit einer Tastempfindung darstellt und eine Tastempfindung darstellt, die ein mechanisches Vibrationsgefühl angibt, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben, wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist.
Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist, wird das Spannungssignal Va oder -Va mit einem optionalen Zyklus angelegt. Wenn im Gegensatz dazu die Indikator-Position 50 an der Neutralposition e vorhanden ist, werden die Amplituden der Spannungssignale V_a und -V_a angelegt, so dass es möglich ist, eine Tastempfindung darzustellen, als ob eine Trennung gekreuzt wird, die von eine mechanischen Vibrationsgefühl verschieden ist.
Achtes spezifisches Beispiel
Wie in 81 und 82 veranschaulicht, ist es durch Vorgeben der Spannungssignale, die an die Betätigungsregionen b₁ und b₂ und die Neutralposition e angelegt werden, so dass sie niedriger sind als die Spannungssignale, die an die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c angelegt werden, möglich, eine Anziehungskraft an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c klarer darzustellen. In dem Fall, dass auf eine Wahrnehmung des Betätigungsbereichs für den Benutzer mehr geachtet werden soll, ist diese Kombination aus Wellenformen wirksam.
Neuntes spezifisches Beispiel
83 und 84 veranschaulichen ein Beispiel von Wellenformen von Spannungssignalen in einem Fall, wo die Wellenformen die gleichen sind, und zwar bei sämtlichen von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ und b₂, der Betätigungs-Obergrenze-Position c und der Neutralposition e. Wenn die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungs-Obergrenze-Position c oder der Neutralposition e vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit einer Amplitude ±V_a kontinuierlich angelegt, und die Anlegezeit des Spannungssignals wird an der Neutralposition e kürzer gemacht als die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c.
Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist, werden Spannungssignale, die die gleiche Amplitude ±V_a haben, periodisch angelegt. Auf diese Weise ist es - sogar mit der gleichen Signal-Wellenform - möglich, drei Typen von Tastempfindungen darzustellen, wie z. B. Anhalten der Betätigung durch eine Anziehungskraft an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c, ein Anstiegsgefühl über eine Vorsprungsform mit einer Höhe an der Neutralposition e, und eine Tastempfindung eines mechanischen Vibrationsgefühls zur Zeit der Betätigung.
In dem Fall, in dem eine Wellenform eines Spannungssignals verwendet wird, die positive und negative Amplituden hat, gilt Folgendes: Da die Zeit, während der das Spannungssignal angelegt wird, länger ist als diejenige in dem Fall nur der positiven oder negativen Spannung, und die Taststärke ebenfalls stark ist, und die Wellenform wird vorzugsweise in einem Fall benutzt, wo die Stärke für eine dargestellte Tastempfindung notwendig ist, wie z. B. eine Betätigung in einer Umgebung, wo eine Vibration auftreten kann, oder bei der Betätigung durch einen Handschuh.
Zehntes spezifisches Beispiel
Wie in 85 und 86 veranschaulicht, wird durch Vorgeben der Spannungssignale der Betätigungsregionen b₁ und b₂ derart, dass sie niedriger als ein Spannungssignal der übrigen Regionen sind, die Reibungskraft zur Zeit der Betätigung der Betätigungsregionen b₁ und b₂ verringert, so dass das Betätigungsgefühl verringert wird. Außerdem hat die Form eines Vorsprungs, der durch ein Vibrationsgefühl wahrgenommen wird, eine niedrigere Höhe und eine rundere Form als in dem Fall der 73 und 74. Wie oben beschrieben, ist es durch Einstellen der Zeit zum Anlegen der Spannungssignale mit der gleichen Wellenform und einem Zyklus zwischen der Zeit, in der ein Spannungssignal angelegt wird, und der Zeit, in der ein Spannungssignal nicht angelegt wird, möglich, eine Tastempfindung frei zu erzeugen.
Wirkung
Gemäß der vierten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
In einem betätigbaren Bereich werden in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung einer Reibungskraft ein Fang- und ein Gleitphänomen bei der Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 erzeugt, und dem Benutzer wird ein Vibrationsgefühl vermittelt, als wenn der Tastdarstellungsknopf 3 eine mechanische Vibration erzeugt. Auf diese Weise kann der Benutzer die Bedienung des Tastdarstellungsknopfs 3 mittels Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf den Sehsinn zu verlassen.
Indem eine starke Tastempfindung, die verschieden von derjenigen in der Betätigungsregion ist, an der Position dargestellt wird, die als Betätigungs-Referenz dient, kann der Benutzer die Referenzposition der Betätigung und den Betätigungswert durch eine Tastempfindung wahrnehmen, ohne von der Sicht abzuhängen.
Fünfte Ausführungsform
Darstellung der Skala
Wie in 87 veranschaulicht, ist in einer fünften Ausführungsform eine Skala in einer Betätigungsregion vorgegeben. Die Betätigungsregionen b₁ bis b_n geben Regionen an, wo die Drehbetätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 möglich ist. Zwischen den Betätigungsregionen b₁ bis b_n gibt es Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1, die Trennungen der Betätigungsregionen b₁ bis b_n angeben. Die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 sind so vorgegeben, dass sie dem Benutzer einen Betätigungswert anzeigen. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und demzufolge wird die detaillierte Beschreibung der Konfigurationen hier weggelassen.
88 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, der Betätigungsregion b₂, den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. Genauer gesagt: Das Spannungssignal s1 wird angelegt, während die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a vorhanden ist, und das Spannungssignal s2 wird angelegt, während die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist. Dann wird ein Spannungssignal s5 angelegt, während die Indikator-Position 50 in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist. Danach wird, während die Indikator-Position 50 bei der Betätigungs-Obergrenze-Position c ist, ein Spannungssignal s3 angelegt.
Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der Konfiguration der Wellenform eines Spannungssignals, veranschaulicht in 88, beschrieben.
Erstes spezifisches Beispiel
89 veranschaulicht eine Wellenform des Spannungssignals V, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 bei jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, der Betätigungsregion b₂, den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. 90 veranschaulicht einer Reibungskraft F, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 89 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird. Das gleiche gilt für die unten beschriebenen 91 bis 96.
Wie in 89 und 90 dargestellt, wird dann, wenn die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_a angelegt. Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, wird kein Spannungssignal angelegt. Wenn die Indikator-Position 50 in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_a angelegt.
In den Fällen der 89 und 90, wirkt in den Betätigungsregionen b₁ und b_n nur eine dynamische Reibungskraft, die durch das Material und die Oberflächenform der dielektrischen Schicht 106 und des leitfähigen elastischen Bereichs 6 hervorgerufen wird, auf den Tastdarstellungsknopf 3, so dass der eine glatte Betätigung mit einem leichten Betätigungsgefühl durchführen kann. Außerdem wird ein Spannungssignal angelegt, wenn die Indikator-Position 50 durch die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 geht, und der Benutzer kann ein starkes Anstiegsgefühl wahrnehmen, bei dem über einen hohen Vorsprung gestiegen wird, der schmal ist.
Zweites spezifisches Beispiel
91 und 92 veranschaulichen ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals in einem Fall, in dem die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 mit einer Tastempfindung dargestellt werden und eine Tastempfindung, die ein mechanisches Vibrationsgefühl angibt, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben, dargestellt wird, wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist.
Wenn die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_a angelegt. Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, wird das positive Spannungssignal Va mit einem optionalen Zyklus angelegt. Wenn die Indikator-Position 50 in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_a angelegt. Die Zeit, während der ein Spannungssignal periodisch angelegt wird, ist in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 länger als in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, und eine stärkere Reibungskraft wird in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 als in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n erzeugt. Wenn die Indikator-Position 50 durch die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 geht, nimmt der Benutzer daher ein starkes Anstiegsgefühl eines Ansteigens über einen hohen Vorsprung wahr, der schmal ist.
Drittes spezifisches Beispiel
93 und 94 veranschaulichen ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals in einem Fall, in dem die Wellenformen die gleichen sind, und zwar bei sämtlichen aus der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 und der Betätigungs-Obergrenze-Position c. Wenn die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungs-Obergrenze-Position c oder den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_a kontinuierlich angelegt, und die Anlegezeit des Spannungssignals wird in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 kürzer gemacht als die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c.
Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, werden Spannungssignale, die die gleiche Amplitude ±V_a haben, periodisch angelegt. Auf diese Weise ist es - sogar mit der gleichen Signal-Wellenform - möglich, drei Typen von Tastempfindungen darzustellen, wie z. B. Anhalten der Betätigung durch eine Anziehungskraft an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c, ein Anstiegsgefühl über eine Vorsprungsform mit einer Höhe in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1, und eine Tastempfindung eines mechanischen Vibrationsgefühls zur Zeit der Betätigung. Eine solche Wellenform des Spannungssignals wird vorzugsweise in einem Fall verwendet, wo die Stärke einer dargestellten Tastempfindung notwendig ist, wie z. B. einer Betätigung unter einer Umgebung, wo eine Vibration auftreten kann, und bei der Betätigung durch einen Handschuh.
Viertes spezifisches Beispiel
Wie in 95 und 96, veranschaulicht, wird durch Vorgeben der Spannungssignale der Betätigungsregionen b₁ bis b_n derart, dass sie niedriger als ein Spannungssignal der übrigen Regionen sind, die Reibungskraft zur Zeit der Betätigung der Betätigungsregionen b₁ bis b_n verringert, so dass das Betätigungsgefühl verringert wird. Außerdem hat die Form eines Vorsprungs, der durch ein Vibrationsgefühl wahrgenommen wird, eine niedrigere Höhe und eine rundere Form als in dem Fall der 93 und 94. Wie oben beschrieben, ist es durch Einstellen der Zeit zum Anlegen der Spannungssignale mit der gleichen Wellenform und einem Zyklus zwischen der Zeit, in der ein Spannungssignal angelegt wird, und der Zeit, in der ein Spannungssignal nicht angelegt wird, möglich, eine Tastempfindung frei zu erzeugen.
Wirkung
Gemäß der fünften Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
In einem betätigbaren Bereich werden in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung einer Reibungskraft ein Fang- und ein Gleitphänomen bei der Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 erzeugt, und dem Benutzer wird ein Vibrationsgefühl vermittelt, als wenn der Tastdarstellungsknopf 3 eine mechanische Vibration erzeugt. Auf diese Weise kann der Benutzer die Bedienung des Tastdarstellungsknopfs 3 mittels Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf den Sehsinn zu verlassen.
Ein Anstiegsgefühl über eine Skala, die als eine Führung eines Betätigungswerts dient, der in gleichen Intervallen in einer Betätigungsregion vorgegeben ist, wird mit einer starken Tastempfindung dargestellt, die von der Betätigungsregion verschieden ist. Auf diese Weise kann der Benutzer einen detaillierten Betätigungswert mittels einer Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
Sechste Ausführungsform
Darstellung der Neutralposition und Skala
Wie in 97 veranschaulicht, werden in der vorliegenden sechsten Ausführungsform die erste bis fünfte Ausführungsform kombiniert. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform, und demzufolge wird die detaillierte Beschreibung der Konfigurationen hier weggelassen.
98 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration einer Wellenform eines Spannungssignals zeigt, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 an jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1, der Neutralposition e und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. Genauer gesagt: Während die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a ist, wird ein Spannungssignal s1 angelegt.
Dann wird das Spannungssignal s2 angelegt, während die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, und das Spannungssignal s5 wird angelegt, während die Indikator-Position 50 in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist. Während die Indikator-Position 50 bei der Neutralposition e vorgegeben ist, wird das Spannungssignal s4 angelegt. Danach wird, während die Indikator-Position 50 bei der Betätigungs-Obergrenze-Position c ist, ein Spannungssignal s3 angelegt.
Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der Konfiguration der Wellenform eines Spannungssignals, veranschaulicht in 98, beschrieben.
Erstes spezifisches Beispiel
99 veranschaulicht eine Wellenform des Spannungssignals V, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 bei jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1, der Neutralposition e und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. 100 veranschaulicht die Reibungskraft F, die zwischen der Tastdarstellungsknopf 3 und die Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 99 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird. Das gleiche gilt für die unten beschriebenen 101 bis 104.
Wie in 99 und 100 dargestellt, wird dann, wenn die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a oder der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_a angelegt. Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, wird kein Spannungssignal angelegt. Wenn die Indikator-Position 50 in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_b für eine kurze Zeit angelegt.
Wenn die Indikator-Position 50 an der Neutralposition e vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ±V_b angelegt, die größer ist als diejenige der Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1. In den Fällen der 99 und 100 wirkt in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n nur eine dynamische Reibungskraft, die durch das Material und die Oberflächenform der dielektrischen Schicht 106 und des leitfähigen elastischen Bereichs 6 hervorgerufen wird, auf den Tastdarstellungsknopf 3, so dass der Benutzer eine glatte Betätigung mit einem leichten Betätigungsgefühl durchführen kann. Da ein Anstiegsgefühl über eine höhere Vorsprungsform dargestellt wird, wenn die Indikator-Position 50 durch die Neutralposition e geht, als dann, wenn die Indikator-Position 50 durch die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 geht, kann der Benutzer die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 und die Neutralposition e wahrnehmen.
Zweites spezifisches Beispiel
101 und 102 veranschaulichen ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals in einem Fall, in dem eine Tastempfindung, die ein feineres mechanisches Vibrationsgefühl anzeigt, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n dargestellt als dasjenige in den 99 und 100.
Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, wird ein positives Spannungssignal V_c angelegt, das ein niedrigeres Spannungssignal und eine kürzere Anlegezeit als diejenigen in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 und der Neutralposition e hat. Auf diese Weise wird ein mechanisches Vibrationsgefühl während der Betätigung zwischen den Skalen dargestellt, und die Reibungskraft in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n wird erhöht, so dass eine Fehlfunktion infolge eines Schüttelns der Händer unterbunden wird.
Drittes spezifisches Beispiel
103 und 104 veranschaulichen ein Beispiel einer Wellenform eines Spannungssignals in einem Fall, in dem die Wellenformen die gleichen sind, und zwar bei sämtlichen aus der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ bis b_n, den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1, der Neutralposition e und der Betätigungs-Obergrenze-Position c.
Wenn die Indikator-Position 50 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a, der Betätigungs-Obergrenze-Position c oder den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 vorhanden ist, wird ein Spannungssignal mit der Amplitude ± V_a kontinuierlich angelegt, und die Anlegezeit des Spannungssignals wird in den Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 kürzer gemacht als die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c.
Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ bis b_n vorhanden ist, werden Spannungssignale, die die gleiche Amplitude ±V_a haben, periodisch angelegt. Auf diese Weise ist es - sogar mit der gleichen Signal-Wellenform - möglich, drei Typen von Tastempfindungen darzustellen, wie z. B. Anhalten der Betätigung durch eine Anziehungskraft an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c, ein Anstiegsgefühl über eine Vorsprungsform mit einer Höhe in den Skalierungsregionen f₁ bis fn-1, und eine Tastempfindung eines mechanischen Vibrationsgefühls zur Zeit der Betätigung. Indem die Amplituden der Spannungssignale in den Regionen so vorgegeben werden, dass die Betätigungsregionen b₁ bis b_n < die Skalierungsregionen f₁ bis f_n-1 < die Betätigungs-Untergrenze-Position a und die Betätigungs-Obergrenze-Position c erfüllen, gibt es Unterschiede in den Formen und der Stärke, die als Tastempfindungen wahrgenommen werden, und es ist möglich, den Benutzer auf einfache Weise zu veranlassen, eine modulierte Tastempfindung wahrzunehmen.
Wirkung
Gemäß der sechsten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
In einem betätigbaren Bereich werden in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung einer Reibungskraft ein Fang- und ein Gleitphänomen bei der Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 erzeugt, und dem Benutzer wird ein Vibrationsgefühl vermittelt, als wenn der Tastdarstellungsknopf 3 eine mechanische Vibration erzeugt. Auf diese Weise kann der Benutzer die Bedienung des Tastdarstellungsknopfs 3 mittels Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf den Sehsinn zu verlassen.
Ein Anstiegsgefühl über eine Skala, die als eine Führung eines Betätigungswerts dient, der in gleichen Intervallen in einer Betätigungsregion vorgegeben ist, wird mit einer starken Tastempfindung dargestellt, die von der Betätigungsregion verschieden ist. Auf diese Weise kann der Benutzer einen detaillierten Betätigungswert mittels einer Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
Siebte Ausführungsform
Tastempfindung wird stärker gemäß dem Betätigungswert von der Untergrenze zur Obergrenze innerhalb des Betätigungsbereichs
In einer siebten Ausführungsform wird die Tastempfindung allmählich stärker, wenn der Tastdarstellungsknopf 3 von der Betätigungs-Untergrenze-Position a in Richtung der Betätigungs-Obergrenze-Position c bewegt wird. Die übrigen Konfigurationen sind die gleichen wie diejenigen der vierten Ausführungsform, und demzufolge wird die detaillierte Beschreibung der Konfigurationen hier weggelassen.
105 veranschaulicht eine Wellenform des Spannungssignals V, das angelegt wird, wenn die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 bei jeder von der Betätigungs-Untergrenze-Position a, den Betätigungsregionen b₁ und b₂, der Neutralposition e und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist. 106 veranschaulicht einer Reibungskraft F, die zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und der Tastdarstellungsplatte 100 erzeugt wird, wenn das in 105 veranschaulichte Spannungssignal angelegt wird.
Wie in 105 und 106 dargestellt, gilt Folgendes: Wenn die Indikator-Position 50 in den Betätigungsregionen b₁ und b₂ vorhanden ist, wird die Amplitude des Spannungssignals allmählich größer, und zwar von der Betätigungs-Untergrenze-Position a in Richtung der Betätigungs-Obergrenze-Position c. Wenn die Differenz der Reibungskraft klein ist, kann der Benutzer keinen Unterschied bei der Tastempfindung wahrnehmen. Daher ist es wünschenswert, dass die Reibungskraft an der Neutralposition e 30% oder mehr größer ist als diejenige in den Betätigungsregionen b₁ und b₂.
Obwohl oben der Fall beschrieben ist, wo es die Neutralposition e gibt, braucht die Neutralposition e nicht ausgebildet zu sein, wie in 38 veranschaulicht.
Wirkung
Gemäß der siebten Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn der Benutzer eine Betätigung unter Verwendung des Tastdarstellungsknopfes 3 auf der Tastdarstellungs-Berührungsplatte 400 durchführt, wird eine Tastempfindung gemäß einem Betätigungsgefühl und einem Betätigungswert des Tastdarstellungsknopfs 3 für den Benutzer dargestellt, und es ist ein Betätigungsgefühl des Wählknopfes möglich, das eine intuitive Betätigung auf der Basis der Tastempfindung des Benutzers erlaubt und benutzerfreundlich ist. Daher kann eine Verbesserung der Betätigungsgenauigkeit auf der Basis der Tastempfindung und der Zuverlässigkeit der Betätigung erhalten werden.
Da die Position des Tastdarstellungsknopfs 3 auf einer Berührungs-Platte und eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung optional vorgegeben werden können, kann durch Verwendung des Tastdarstellungsknopfs 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken die Anzahl von Betätigungsschaltern verringert werden, und es ist ein Layout der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) unter Berücksichtigung einer angenehmen Betätigung und Verwendung des Benutzers möglich.
Wenn einer von dem Tastdarstellungsknopf 3 für eine Mehrzahl von Betätigungszwecken verwendet wird, kann die Wirkung erzielt werden, dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert wird, und zwar indem eine Tastempfindung zur Zeit der Betätigung zur Identifikation des Betätigungsinhalts verwendet wird.
Wenn der Tastdarstellungsknopf 3 an der Betätigungs-Untergrenze-Position a und der Betätigungs-Obergrenze-Position c vorhanden ist, wird die Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 gestoppt, so dass die Drehbetätigung in der Nichtbetätigungsregion d nicht durchgeführt werden kann. Indem der Betätigungsbereich dem Benutzer auf diese Weise dargestellt wird, kann der Benutzer den Betätigungsbereich und den Betätigungswert wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
In einem betätigbaren Bereich werden in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Erzeugung einer Reibungskraft ein Fang- und ein Gleitphänomen bei der Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 erzeugt, und dem Benutzer wird ein Vibrationsgefühl vermittelt, als wenn der Tastdarstellungsknopf 3 eine mechanische Vibration erzeugt. Auf diese Weise kann der Benutzer die Bedienung des Tastdarstellungsknopfs 3 mittels Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf den Sehsinn zu verlassen.
Ein Anstiegsgefühl über eine Skala, die als eine Führung eines Betätigungswerts dient, der in gleichen Intervallen in einer Betätigungsregion vorgegeben ist, wird mit einer starken Tastempfindung dargestellt, die von der Betätigungsregion verschieden ist. Auf diese Weise kann der Benutzer einen detaillierten Betätigungswert mittels einer Tastempfindung wahrnehmen, ohne sich auf die Sicht zu verlassen.
Es ist möglich, es dem Benutzer zu erlauben, dass er intuitiv die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 innerhalb eines Betätigungsbereichs erfasst, indem eine Tastempfindung mit einem stärkeren Anstiegsgefühl an einer Position dargestellt wird, die als Referenz des Betätigungsbereichs dient.
Achte Ausführungsform
Außerkraftsetzung der Betätigung außerhalb des Betätigungsbereichs und Darstellung der Tastempfindung
In der ersten bis siebten Ausführungsform ist der Fall beschrieben, in dem ein Spannungssignal kontinuierlich angelegt wird, um kontinuierlich die Betätigung des Tastdarstellungsknopfs 3 zu stoppen, während die Betätigungsrichtung des Tastdarstellungsknopfs 3 von der Betätigungs-Untergrenze-Position a in Richtung der Nichtbetätigungsregion d oder von der Betätigungs-Obergrenze-Position c in Richtung der Nichtbetätigungsregion d geht. In diesem Fall ist es denkbar, dass der Benutzer nicht unmittelbar wahrnimmt, dass eine Obergrenze (oder Untergrenze) eines Betätigungsbereichs des Tastdarstellungsknopfs 3 erreicht ist, und die Betätigungsrichtung des Tastdarstellungsknopfs 3 nicht in die entgegengesetzte Richtung ändert.
Bei einer achten Ausführungsform wird in einem Fall, wo die Betätigungsrichtung nicht in die entgegengesetzte Richtung geändert wird, und zwar für einen gewissen Zeitraum oder mehr, nachdem die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 die Betätigungs-Obergrenze-Position c oder die Betätigungs-Untergrenze-Position a erreicht, das Anlegen eines Spannungssignals gestoppt, und die Erzeugung einer Anziehungskraft (starke Reibungskraft) wird augenblicklich gestoppt. Zu dieser Zeit wird das Anlegen des Spannungssignals gestoppt, und das Entgegennehmen der Betätigung wird gleichzeitig ebenfalls gestoppt, so dass der Tastdarstellungsknopf 3 keine Fehlfunktion hat.
Auf diese Weise wird der Benutzer unabsichtlich bei einer abrupten Rotation des Tastdarstellungsknopfs 3 überrascht, und möglicherweise wird er veranlasst, stark wahrzunehmen, dass die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3 die Obergrenze oder die Untergrenze erreicht. Es sei angemerkt, dass die Konfiguration der vorliegenden achten Ausführungsform die gleiche ist wie die Konfiguration irgendeiner der ersten bis siebten Ausführungsformen, und folglich wird die Beschreibung hier weggelassen.
Wirkung
Gemäß der achten Ausführungsform ist es durch Darstellen eines Stoppens der Betätigung durch eine Anziehungskraft (starke Reibungskraft) und dann eine rapide Lösebetätigung vom angezogenen Zustand, möglich, den Benutzer stark wahrzunehmen zu lassen, dass die Betätigung nicht entgegengenommen wird.
Neunte Ausführungsform
Außerkraftsetzung der Betätigung außerhalb des Betätigungsbereichs und Darstellung der Tastempfindung
107 ist eine Schnittansicht, die eine Beispiel einer Konfiguration der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 veranschaulicht. Wie in 107, veranschaulicht, ist in einer neunten Ausführungsform ein Ultraschallwellen-Element 60 (Vibrationselement) auf einem Außenumfangsbereich einer Fläche gegenüber einer Fläche in Kontakt mit dem Tastdarstellungsknopf 3 des transparenten Isoliersubstrats 101 installiert. Die übrige Konfiguration ist im Wesentlichen die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform, und demzufolge ist die Beschreibung der Konfiguration hier weggelassen.
Eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und dem transparenten Isoliersubstrat 101 kann mittels einer Ultraschallwelle gesteuert werden. In diesem Fall ist der Wellenlängenbereich der Ultraschallwelle niedriger als der Frequenzbereich, in dem eine Hochdruck-Luftschicht zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und dem transparenten Isoliersubstrat 101 erzeugt wird und keine Reibungskraft erzeugt wird.
Die Ultraschallwellen-Elemente 60 sind wünschenswerterweise an symmetrischen Position im Außenumfangsbereich des transparenten Isoliersubstrats 101 installiert. Indem das Vibrations-Timing des Ultraschallwellen-Elements 60 gesteuert wird, kann die Position, wo die Vibration einer Fläche des transparenten Isoliersubstrats 101 in Resonanz ist, an der gleichen Position vorgegeben werden wie die Indikator-Position 50 des Tastdarstellungsknopfs 3. In diesem Fall ist es möglich, eine Vibration mit einer äquivalenten Amplitude mit einer kleineren Spannung als derjenigen in dem Fall zu erzeugen, wo die Ultraschallwellen-Elemente 60 synchron arbeiten, was zur Verringerung der Gesamtleistungsaufnahme der Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 beitragen kann.
Wirkung
Gemäß der neunten Ausführungsform wird eine Fläche des transparenten Isoliersubstrats 101 unter Verwendung des Ultraschallwellen-Elements 60 in Vibration versetzt, um eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf 3 und dem transparenten Isoliersubstrat 101 zu erzeugen. In einem Fall, in dem die Tastdarstellungs-Berührungsanzeige 1 im Außenbereich verwendet wird, wie z. B. auf dem Meer, kann daher der Tastdarstellungsknopf 3 verwendet werden.
Es sei angemerkt, dass bei der ersten bis neunten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, der Fall verwendet wird, bei dem der Tastdarstellungsknopf 3 verwendet wird und die Drehbetätigung um die Drehwelle des Knopfes durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise kann jede der ersten bis siebten Ausführungsform auch auf einen Fall angewendet werden, wo der Tastdarstellungsknopf 3 wie ein Schiebeschalter gleiten gelassen wird. Indem der Tastdarstellungsknopf 3 wie in Griffel verwendet wird, können insbesondere nicht bloß ein vertikales, horizontales oder schräglineares Gleiten, sondern auch ein kreisförmiges Gleiten, bei dem ein Kreis gezeichnet wird, oder ein Zickzack-Gleiten durchgeführt werden.
Es sei angemerkt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugte Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können, und dass jede bevorzugte Ausführungsform geeignet modifiziert werden kann oder Merkmale weggelassen werden können.
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben ist, ist die obige Beschreibung in sämtlichen Aspekten nur beispielhaft, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Erläuterung beschränkt. Es versteht sich, dass zahlreiche Abwandlungen denkbar sind, die nicht beispielhaft erwähnt sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Tastdarstellungs-Berührungsanzeige
3: Tastdarstellungsknopf
4: Rotationsbereich
5: Fixierungsbereich
6: leitfähiger elastischer Bereich
6a: Außendurchmesser
7: Positions-Detektionseinheit
8: Spalt
9: Fixierloch
10: Rotationsbereich-Seitenfläche
11: Indikator-Positionslinie
12: obere Rotationsbereich-Fläche
13: Fixiertisch
14: Schaftbereich
15: Bodenflächenbereich
16: leitfähiger Grenzbereich
17: Klebebereich
20a, 20b: Klebstoff
40: Schalter
100: Tastdarstellungsplatte
101: transparentes Isoliersubstrat
102: Tastelektrode
102a: erste Elektrode
102b: zweite Elektrode
106: dielektrische Schicht
107: Tastdarstellungsplatten-Anschlussbereich
108: FPC
110: Spannungsversorgungsschaltung
113: Tastdarstellungsspannungs-Erzeugungsschaltung
113a: erste Spannungserzeugungsschaltung
113b: zweite Spannungserzeugungsschaltung
114: Tastdarstellungs-Steuerungsschaltung
115: Ladungs-Entladungsbereich
150: Tastdarstellungsbildschirm
200: Berührungs-Platte
201: Substrat
202: Anregungselektrode
203: Detektionselektrode
204: Zwischenschicht-Isolierschicht
205: Isolierschicht
206: Zeilenrichtungs-Verdrahtungsschicht
207: Spaltenrichtungs-Verdrahtungsschicht
208: Berührungs-Bildschirm-Anschlussbereich
209: Abschirmungs-Verdrahtungsschicht
210: Berührungs-Detektionsschaltung
212: Ladungs-Detektionsschaltung
213: Berührungs-Detektions-Steuerungsschaltung
214: Berührungs-Koordinaten-Berechnungsschaltung
215: Anregungsimpuls-Erzeugungsschaltung
216: druckempfindlicher Sensor
300: Anzeige-Platte
400: Tastdarstellungs-Berührungsplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 6570799 B2 [0018]

Claims

Tastdarstellungsplatte, die einen Tastdarstellungsknopf aufweist, der auf einer Betätigungsoberfläche angeordnet ist und eine Tastempfindung einem Benutzer über den Tastdarstellungsknopf darstellt, wobei die Tastdarstellungsplatte Folgendes aufweist: eine Kontakt-Positions-Detektionseinheit, die eine Kontaktposition zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche detektiert, und eine Taststeuerungseinheit, die eine Steuerung zum Darstellen verschiedener Tastempfindungen für jede einer Mehrzahl von Betätigungsregionen auf der Betätigungsoberfläche durchführt, wenn der Tastdarstellungsknopf drehend betätigt wird, wobei, wenn die Kontaktposition, die von der Kontakt-Positions-Detektionseinheit detektiert wird, in einer der Betätigungsregionen vorhanden ist, die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche zur Betätigungsregion darzustellen.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 1, wobei der Tastdarstellungsknopf eine Positions-Detektionseinheit aufweist, die verwendet wird, wenn die Kontakt-Positions-Detektionseinheit die Kontaktposition detektiert, und einen leitfähigen elastischen Bereich, der eine Tastempfindung für den Benutzer darstellt, und die Positions-Detektionseinheit und der leitfähige elastische Bereich in Kontakt mit der Betätigungsoberfläche sind.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 1 oder 2, die ferner Folgendes aufweist: eine Tastelektrode, die eine Mehrzahl von ersten Elektroden und eine Mehrzahl von zweiten Elektroden aufweist, die auf der Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungsplatte angeordnet sind; eine dielektrische Schicht, die die Tastelektrode bedeckt; und eine Spannungserzeugungsschaltung, die ein erstes Spannungssignal mit einer ersten Frequenz erzeugt, das an mindestens eine der ersten Elektroden angelegt werden soll, die sich in zumindest einem Teilbereich auf der Betätigungsoberfläche befindet, und ein zweites Spannungssignal mit einer zweiten Frequenz erzeugt, die von der ersten Frequenz verschieden ist, das an mindestens eine der zweiten Elektroden angelegt werden soll, die sich in zumindest einem Teilbereich auf der Betätigungsoberfläche befindet, wobei die Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche auf der Basis des ersten Spannungssignals und des zweiten Spannungssignals erzeugt wird, die von der Spannungserzeugungsschaltung erzeugt werden.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 3, wobei sich die Reibungskraft zwischen dem Tastdarstellungsknopf und der Betätigungsoberfläche gemäß einer Änderung der Amplitude und des Zyklus jedes von dem ersten Spannungssignal und dem zweiten Spannungssignal ändert, die von der Spannungserzeugungsschaltung erzeugt werden.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 1, die ferner Folgendes aufweist: mindestens ein Vibrationselement, das die Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungsplatte mit einer Ultraschallwelle vibrieren lässt, wobei die Taststeuerungseinheit eine Steuerung zum Darstellen der Tastempfindung mittels Vibration des Vibrationselements durchführt.
Tastdarstellungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine der Betätigungsregionen eine Endbereich-Betätigungsregion ist, die einer Nichtbetätigungsregion benachbart ist, wo die Drehbetätigung nicht durchgeführt werden kann.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 6, wobei die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft darzustellen, die größer ist als diejenige in der Betätigungsregion, mit Ausnahme derjenigen in der Endbereich-Betätigungsregion, und zwar an die Endbereich-Betätigungsregion.
Tastdarstellungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine der Betätigungsregionen eine Neutralpositionsregion ist, die als Referenz für die Drehbetätigung dient.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 8, wobei die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft darzustellen, die größer ist als diejenige in der Betätigungsregion, mit Ausnahme derjenigen in der Neutralpositionsregion, und zwar an die Neutralpositionsregion.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 8, wobei die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft darzustellen, die größer ist als diejenige in der Neutralpositionsregion und zwar an die Betätigungsregion mit Ausnahme der Neutralpositionsregion.
Tastdarstellungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Betätigungsoberfläche ferner eine Skalierungsregion aufweist, die eine Trennung zwischen den jeweiligen Betätigungsregionen angibt.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 11, wobei die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft darzustellen, die größer ist als diejenige in der Betätigungsregion, mit Ausnahme der Skalierungsregion, und zwar an die Skalierungsregion.
Tastdarstellungsplatte nach Anspruch 12, wobei die Betätigungsoberfläche ferner eine Skalierungsregion aufweist, die eine Trennung zwischen den jeweiligen Betätigungsregionen angibt, und die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um - als die Tastempfindung - eine Reibungskraft darzustellen, die größer ist als diejenige in der Betätigungsregion, mit Ausnahme der Skalierungsregion, und zwar an die Neutralpositionsregion.
Tastdarstellungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Taststeuerungseinheit eine Steuerung durchführt, um die Tastempfindung gemäß dem Drehwinkel des Tastdarstellungsknopfs zu ändern.
Tastdarstellungs-Berührungsplatte, die Folgendes aufweist: die Tastdarstellungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 14; und eine Berührungs-Platte, die auf einer Seite gegenüber der Betätigungsoberfläche der Tastdarstellungsplatte angeordnet ist, wobei die Kontakt-Positions-Detektionseinheit in der Berührungs-Platte anstelle der Tastdarstellungsplatte angeordnet ist.
Tastdarstellungs-Berührungsplatte nach Anspruch 15, wobei eine Detektionselektrode und eine Anregungselektrode der Berührungs-Platte als Paar in einer Matrix angeordnet sind.
Tastdarstellungs-Berührungsanzeige, die Folgendes aufweist: die Tastdarstellungs-Berührungsplatte nach Anspruch 15 oder 16; und eine Anzeige-Platte, die an der Tastdarstellungs-Berührungsplatte angebracht ist.