JP2015064835A - Display device and touch panel - Google Patents

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多田 正浩
Masahiro Tada
正浩 多田
卓 中村
Taku Nakamura
卓 中村
宏宜 林
Hiroyoshi Hayashi
宏宜 林
美由紀 石川
Miyuki Ishikawa
美由紀 石川
豊 梅田
Yutaka Umeda
豊 梅田
青木 良朗
Yoshiaki Aoki
良朗 青木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device and touch panel capable of effective feedback of a subtle touch of fingertips.SOLUTION: A display device includes a display unit 4 that displays videos, a touch panel 3 that detects a proximity position of a conductor, a mechanical vibration generation unit 6 that provides mechanical vibration to the conductor, an electrostatic attraction force generation unit 7 that causes an electrostatic attraction force to act on the conductor, and a control unit 5 that causes the mechanical vibration generation unit and electrostatic attraction force generation unit to be operated in conjunction with each other on the basis of information on the position of the conductor detected by the touch panel.

Description

本発明の実施形態は、表示装置及びタッチパネルに関する。   Embodiments described herein relate generally to a display device and a touch panel.

ユーザインタフェースの形としてタッチパネル機能を具備した表示装置を搭載した携帯電話や携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどの電子機器が開発されている。このようなタッチパネル機能を具備した電子機器では、液晶表示装置や有機EL表示装置などの表示装置に、別途タッチパネル基板を貼り合わせることでタッチパネル機能を付加することが検討されている。   Electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants, and personal computers equipped with a display device having a touch panel function have been developed as a form of user interface. In an electronic device having such a touch panel function, it has been studied to add a touch panel function by separately attaching a touch panel substrate to a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device.

ところで、機械式の押し釦を押下するときには、釦が可動し及びタッチ面が凹凸することにより、ユーザはどの釦を押したか、また入力の実行を触感により認識することができる。しかし、タッチパネルには、可動および凹凸が無いためこのような触感を得ることができない。そこで、人工的に触感を作り出すためのさまざまな方法が提案されている。   By the way, when the mechanical push button is pressed, the button is movable and the touch surface is uneven, so that the user can recognize which button is pressed and the execution of the input by tactile sensation. However, since the touch panel has no movement and unevenness, such a tactile sensation cannot be obtained. Therefore, various methods for artificially creating a tactile sensation have been proposed.

例えば、特許文献1には、「圧電アクチュエータ」により触感を生成する方法が開示されている。圧電アクチュエータは交流電圧によって振動するため、電気信号により人工的な触覚を生成することができる。   For example, Patent Document 1 discloses a method of generating a tactile sensation using a “piezoelectric actuator”. Since the piezoelectric actuator vibrates by an alternating voltage, an artificial tactile sensation can be generated by an electrical signal.

特開2011−48854号公報JP 2011-48854 A

このように触覚機能に関しては、上述の機械的振動によるものの他、静電吸着によるものも検討されている。しかし、指先の微妙な感触を効果的にフィードバックするには、従来の方法では不十分なことが指摘されている。例えば、タッチパネルを接触した指以外に、保持する手の部分に触覚が発生するため、指先に集中して触覚を与えることができないという問題があった。また、接触状態で指をスライドさせないと触覚が得られないといった問題もあった。   As described above, regarding the tactile function, in addition to the above-described mechanical vibration, the one based on electrostatic adsorption has been studied. However, it has been pointed out that conventional methods are insufficient to effectively feed back the delicate touch of the fingertip. For example, in addition to the finger touching the touch panel, a tactile sensation is generated in the part of the hand to be held, so that there is a problem that the tactile sensation cannot be concentrated on the fingertip. There is also a problem that a tactile sensation cannot be obtained unless the finger is slid in a contact state.

本願発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、指先の微妙な感触を効果的にフィードバックすることのできる表示装置及びタッチパネルを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the display apparatus and touch panel which can feed back the delicate touch of a fingertip effectively.

本発明の一態様による表示装置は、映像を表示するディスプレイ部と、導電体の近接位置を検出するタッチパネルと、前記導電体に機械的振動を付与する機械的振動発生部と、前記導電体に静電吸着力を作用させる静電吸着力発生部と、前記タッチパネルで検出した前記導電体の位置情報に基づいて前記機械的振動発生部と前記静電吸着力発生部とを連動して動作させる制御部とを備える表示装置である。   A display device according to an aspect of the present invention includes a display unit that displays an image, a touch panel that detects a proximity position of a conductor, a mechanical vibration generation unit that applies mechanical vibration to the conductor, and the conductor. An electrostatic attraction force generating unit that applies an electrostatic attraction force, and the mechanical vibration generating unit and the electrostatic attraction force generating unit are operated in conjunction with each other based on positional information of the conductor detected by the touch panel. And a control unit.

第1の実施の形態の表示装置の構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a display device according to a first embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部及び静電吸着力発生部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the mechanical vibration generation part and electrostatic attraction force generation part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部を組み込んだ構成例を示す図。The figure which shows the structural example incorporating the electrostatic attraction force generation | occurrence | production part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の裏面側の触覚発生を防止する方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method to prevent generation | occurrence | production of the tactile sense of the back surface side of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置のタッチパネルの動作不良を防止する方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of preventing the malfunctioning of the touchscreen of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部のバリエーションの構成を示す図。The figure which shows the structure of the variation of the electrostatic attraction force generation | occurrence | production part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部の他のバリエーションの構成を示す図。The figure which shows the structure of the other variation of the electrostatic attraction force generation part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部の他のバリエーションの構成を示す図。The figure which shows the structure of the other variation of the electrostatic attraction force generation part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部と静電吸着力発生部とを駆動する方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method to drive the mechanical vibration generation part and electrostatic attraction force generation part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部と静電吸着力発生部とを駆動する他の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the other method of driving the mechanical vibration generation part and electrostatic attraction force generation part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部と静電吸着力発生部とを駆動する他の方法を説明するための図。The figure for demonstrating the other method of driving the mechanical vibration generation part and electrostatic attraction force generation part of the display apparatus of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の表示装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the display apparatus of 2nd Embodiment.

図1は、第1の実施の形態の表示装置の構成を示す断面図である。
第1の実施形態に係る表示装置1は、筐体2、タッチパネル3、ディスプレイ部4、制御部5、機械的振動発生部6及び静電吸着力発生部7を備えている。なお、第1の実施の形態のディスプレイ部4は、例えば、液晶表示パネルである。ディスプレイ部4はOLED(有機発光ダイオード)などによる薄型ディスプレイとして形成されても良い。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the display device according to the first embodiment.
The display device 1 according to the first embodiment includes a housing 2, a touch panel 3, a display unit 4, a control unit 5, a mechanical vibration generation unit 6, and an electrostatic attraction force generation unit 7. In addition, the display part 4 of 1st Embodiment is a liquid crystal display panel, for example. The display unit 4 may be formed as a thin display such as an OLED (organic light emitting diode).

タッチパネル3は、指などの導電体の接近(接触)位置を検知電極によって検知する。検知電極は、ITO(Indium Tin Oxide)や銀ナノワイヤーなどの素材を使用した透明電極で、例えば、縦横からなる多数のモザイク状電極パターンとしてガラス、プラスチックなどの基板上に配置される。   The touch panel 3 detects the approach (contact) position of a conductor such as a finger with a detection electrode. The detection electrode is a transparent electrode using a material such as ITO (Indium Tin Oxide) or silver nanowire, and is arranged on a substrate such as glass or plastic as a large number of vertical and horizontal mosaic electrode patterns.

ディスプレイ部4は、一対の電極基板であるアレイ基板(不図示)および対向基板(不図示)間に液晶層(不図示)を挟持した構造である。アレイ基板に設けられた画素電極および対向基板に設けられた共通電極から液晶層に印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルの透過率が制御される。   The display unit 4 has a structure in which a liquid crystal layer (not shown) is sandwiched between an array substrate (not shown) that is a pair of electrode substrates and a counter substrate (not shown). The transmittance of the liquid crystal display panel is controlled by a liquid crystal driving voltage applied to the liquid crystal layer from the pixel electrode provided on the array substrate and the common electrode provided on the counter substrate.

筐体2は、タッチパネル3、及びディスプレイ部4を外部からの衝撃から保護する。筐体2は、ガラスであるが、アクリル、ポリカーボネート、PETなど透明な物質で形成されても良い。   The housing | casing 2 protects the touchscreen 3 and the display part 4 from the impact from the outside. The housing 2 is made of glass, but may be formed of a transparent material such as acrylic, polycarbonate, or PET.

機械的振動発生部6は、タッチパネル3に近接する指先に機械的振動を付与する。静電吸着力発生部7は、表示装置1に近接する指先に吸着力を作用させる。制御部5はタッチパネル3の位置情報に基づいて、機械的振動発生部6と静電吸着力発生部7とを連動して駆動して、振動と静電吸着力を発生させる。   The mechanical vibration generator 6 applies mechanical vibration to the fingertip close to the touch panel 3. The electrostatic attraction force generation unit 7 applies an attraction force to the fingertip close to the display device 1. The control unit 5 drives the mechanical vibration generation unit 6 and the electrostatic adsorption force generation unit 7 in conjunction with each other based on the position information of the touch panel 3 to generate vibration and electrostatic adsorption force.

図2は、第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部及び静電吸着力発生部の構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a mechanical vibration generation unit and an electrostatic attraction force generation unit of the display device according to the first embodiment.

図2(a)に示す機械的振動発生部6は、印加電圧に応じて機械的な変位を発生する圧電素子11、圧電素子11に積載される慣性質量12、及び圧電素子11に電圧を印加する高電圧アンプ13と発振器14を備えている。例えば、発振器14は10〜1000Hz程度の正弦波信号を出力する。高電圧アンプ13はこの正弦波信号を10〜1000V程度の電圧に増幅して圧電素子11に印加する。これにより圧電素子11と慣性質量12とに機械的振動が発生し、この振動と慣性質量とによる力が表示装置1に伝えられる。ここで、圧電素子11に印加する電圧値(10〜1000V)は、指と接触する部位の膜厚に応じて決定することができる。   The mechanical vibration generator 6 shown in FIG. 2A applies a voltage to the piezoelectric element 11 that generates a mechanical displacement according to the applied voltage, the inertia mass 12 loaded on the piezoelectric element 11, and the piezoelectric element 11. A high voltage amplifier 13 and an oscillator 14 are provided. For example, the oscillator 14 outputs a sine wave signal of about 10 to 1000 Hz. The high voltage amplifier 13 amplifies the sine wave signal to a voltage of about 10 to 1000 V and applies it to the piezoelectric element 11. As a result, mechanical vibration is generated in the piezoelectric element 11 and the inertial mass 12, and the force generated by the vibration and the inertial mass is transmitted to the display device 1. Here, the voltage value (10 to 1000 V) applied to the piezoelectric element 11 can be determined according to the film thickness of the part in contact with the finger.

発振器14が出力する正弦波信号は、連続的であるだけでなく、断続的であっても良い。例えば、0.01secから1sec程度の期間に単発で出力しても良く、または、0.01secから1sec程度の間隔で断続的に出力しても良い。出力方法を変えることで、操作者に異なる触覚を与えることができる。また発振器14が出力する信号は、正弦波に限られず、矩形波、ノコギリ波、三角波であっても良い。波形を変えることで、操作者に異なる触覚を与えることができる。   The sine wave signal output from the oscillator 14 is not only continuous but may be intermittent. For example, it may be output once in a period of about 0.01 sec to 1 sec, or may be output intermittently at an interval of about 0.01 sec to 1 sec. By changing the output method, different tactile sensations can be given to the operator. The signal output from the oscillator 14 is not limited to a sine wave, and may be a rectangular wave, a sawtooth wave, or a triangular wave. Different tactile sensations can be given to the operator by changing the waveform.

なお、機械的振動を発生させる方法は、この圧電素子11を用いる方法に限られない。例えば、偏芯回転質量を回転数制御可能な小型モータで回転させる方法でも良く、印加電圧により伸縮を行う電気活性ポリマーに慣性質量を設けたものであっても良い。   The method for generating mechanical vibration is not limited to the method using the piezoelectric element 11. For example, a method of rotating the eccentric rotational mass with a small motor capable of controlling the rotational speed may be used, or an inertial mass may be provided in an electroactive polymer that expands and contracts by an applied voltage.

図2(b)に示す静電吸着力発生部7は、電極21、電極21を人体から絶縁するための誘電体22、及び電極21に変化する電圧を印加する高電圧アンプ23と発振器24を備えている。例えば、発振器24は10〜1000Hz程度の正弦波信号を出力する。高電圧アンプ13はこの正弦波信号を10〜1000V程度の電圧に増幅して電極21に印加する。   2 (b) includes an electrode 21, a dielectric 22 for insulating the electrode 21 from the human body, and a high voltage amplifier 23 and an oscillator 24 for applying a voltage that changes to the electrode 21. I have. For example, the oscillator 24 outputs a sine wave signal of about 10 to 1000 Hz. The high voltage amplifier 13 amplifies the sine wave signal to a voltage of about 10 to 1000 V and applies it to the electrode 21.

絶縁体である誘電体22に指を接触した状態で電極21に電圧を印加すると、指と誘電体22に極性の異なる電荷が生じ、指と誘電体22との間に静電吸着力が発生する。そのため指を誘電体22に接触した状態でスライドさせると、吸着力に応じた摩擦力が発生する。ここで、電極21に印加する電圧値(10〜1000V)は、指と接触する誘電体22の膜厚によって決定することができる。   When a voltage is applied to the electrode 21 while the finger is in contact with the dielectric 22 that is an insulator, charges having different polarities are generated between the finger and the dielectric 22, and an electrostatic adsorption force is generated between the finger and the dielectric 22. To do. Therefore, when the finger is slid in contact with the dielectric 22, a frictional force corresponding to the attracting force is generated. Here, the voltage value (10 to 1000 V) applied to the electrode 21 can be determined by the film thickness of the dielectric 22 in contact with the finger.

発振器14が出力する信号を継続して出力することで、スライドさせる指に一定の摩擦抵抗を発生させることができる。また発振器14が出力する信号は、正弦波に限られず、矩形波、ノコギリ波、三角波であっても良い。波形を変えることで、操作者に異なる触覚を与えることができる。   By continuously outputting the signal output from the oscillator 14, it is possible to generate a certain frictional resistance on the finger to be slid. The signal output from the oscillator 14 is not limited to a sine wave, and may be a rectangular wave, a sawtooth wave, or a triangular wave. Different tactile sensations can be given to the operator by changing the waveform.

図3は、第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部を組み込んだ構成例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example in which the electrostatic attraction force generation unit of the display device according to the first embodiment is incorporated.

表示装置1の内部には、上述の静電吸着力発生部である電極21、誘電体22、高電圧アンプ23、発振器24が設けられている。ここで、電極21及び誘電体22は、表示装置1の裏面(タッチ操作を行う面と反対側の面)であって、表示装置1を把持、保持する手、指が接触する部位に設けられる。また、表示装置1の表面(タッチ操作を行う面)側には、表面から内部に向けて透明誘電体26、透明電極27、タッチパネル3、及びディスプレイ部4がこの順に設けられている。そして、透明電極27が筐体2のアースに接地されている。   Inside the display device 1, an electrode 21, a dielectric 22, a high voltage amplifier 23, and an oscillator 24, which are the above-described electrostatic attraction force generation units, are provided. Here, the electrode 21 and the dielectric 22 are provided on the back surface of the display device 1 (the surface opposite to the surface on which the touch operation is performed), and on the part where the hand and fingers that hold and hold the display device 1 are in contact. . Further, a transparent dielectric 26, a transparent electrode 27, the touch panel 3, and the display unit 4 are provided in this order from the surface to the inside (surface on which a touch operation is performed) of the display device 1. The transparent electrode 27 is grounded to the ground of the housing 2.

透明電極27に用いるシート材料として、ITO、ZnOなどの無機材料、PEDOTなどの有機材料、AgナノワイヤーやCuメッシュ電極を用いることができる。透明誘電体26には、厚さ1μmから数mm程度の透明絶縁体で、ガラス、PET、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチロール、ポリスチレン、ポリイミド、Tio2、sio2、などを用いることができる。   As a sheet material used for the transparent electrode 27, an inorganic material such as ITO or ZnO, an organic material such as PEDOT, an Ag nanowire, or a Cu mesh electrode can be used. The transparent dielectric 26 is a transparent insulator having a thickness of about 1 μm to several mm, and glass, PET, acrylic, polycarbonate, polystyrene, polystyrene, polyimide, Tio2, sio2, or the like can be used.

表面側の透明電極27に用いるシート材料は10〜1010Ω/□と高い抵抗値を有する。これは、タッチパネル3が静電容量式であるため、タッチパネル3上に抵抗の低い材料を設けた場合、タッチパネル3の動作が阻害されるためである。この詳細については後述する。なお、裏面側の電極21の抵抗値については上述のような制約はない。 The sheet material used for the transparent electrode 27 on the front side has a high resistance value of 10 6 to 10 10 Ω / □. This is because the operation of the touch panel 3 is hindered when a material having a low resistance is provided on the touch panel 3 because the touch panel 3 is a capacitance type. Details of this will be described later. The resistance value of the electrode 21 on the back side is not limited as described above.

発振器24が出力する信号は、高電圧アンプ23で増幅されて電極21に印加される。この電極21に印加された電圧によって誘電体22と接触する裏面側の指が帯電する。この結果、人体を導電路として表面側の指が帯電し、表面側の指と透明誘電体26に極性の異なる電荷が生じ、指と透明誘電体26との間に静電吸着力が発生する。そのため、タッチパネル3上の指をスライドさせると、スライドさせた指のみに摩擦抵抗が生じ触覚を発生させることができる。   A signal output from the oscillator 24 is amplified by the high voltage amplifier 23 and applied to the electrode 21. The finger applied to the back surface in contact with the dielectric 22 is charged by the voltage applied to the electrode 21. As a result, the finger on the surface side is charged with the human body as a conductive path, charges having different polarities are generated on the finger on the surface side and the transparent dielectric 26, and an electrostatic adsorption force is generated between the finger and the transparent dielectric 26. . Therefore, when a finger on the touch panel 3 is slid, a frictional resistance is generated only on the slid finger and a tactile sensation can be generated.

なお、図3に示す静電吸着力発生部7の構成とは逆に、高電圧アンプ23の出力電圧を表側の透明電極27に印加し、裏側の電極21を接地する構成も考えられる。しかし、透明電極27に電圧を印加する方法では、透明電極27とタッチパネル3との間に発生する寄生容量の影響によって透明電極27の中央部にまで電圧が伝播せず触覚が得られにくいことが分かった。従って、図3に示すように、表面側の透明電極27を接地し、裏面側の電極21に電圧を印加するように静電吸着力発生部7を構成することで、問題なく触覚を得ることができる。   In contrast to the configuration of the electrostatic attraction force generator 7 shown in FIG. 3, a configuration in which the output voltage of the high voltage amplifier 23 is applied to the front transparent electrode 27 and the back electrode 21 is grounded is also conceivable. However, in the method of applying a voltage to the transparent electrode 27, the voltage does not propagate to the central portion of the transparent electrode 27 due to the influence of the parasitic capacitance generated between the transparent electrode 27 and the touch panel 3, and it is difficult to obtain a tactile sensation. I understood. Therefore, as shown in FIG. 3, by forming the electrostatic attraction force generating unit 7 so that the transparent electrode 27 on the front surface side is grounded and a voltage is applied to the electrode 21 on the back surface side, a tactile sensation can be obtained without problems. Can do.

ところで、図3に示す構成の表示装置1では筐体2を保持する裏面側の手にも触覚が発生する場合があった。これは、裏面側であっても原理的には吸着力が発生する可能性があるため、保持する手が微妙に動くことで触覚を感じたからと考えられる。   Incidentally, in the display device 1 having the configuration shown in FIG. 3, a tactile sensation may also occur in the hand on the back surface side that holds the housing 2. This is presumably because, even on the back side, an attractive force may be generated in principle, and the tactile sensation was felt by the delicate movement of the holding hand.

図4は、第1の実施の形態の表示装置の裏面側の触覚発生を防止する方法を説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining a method for preventing the occurrence of tactile sensation on the back surface side of the display device according to the first embodiment.

上述の対策として、裏面側の誘電体22の厚さを表面側の透明誘電体26より厚くするなどにより、裏面側の誘電体22の容量に対して、表面側の透明誘電体26の容量を大きくする。図4に示す座標の縦軸は裏面側で触覚が発生する確率を示し、座標の横軸は裏面側の誘電体22の容量に対する表面側の透明誘電体26の容量の比率を表している。   As the above-mentioned countermeasure, the capacitance of the transparent dielectric 26 on the front side is made larger than the capacitance of the dielectric 22 on the back side by making the thickness of the dielectric 22 on the back side thicker than the transparent dielectric 26 on the front side. Enlarge. The vertical axis of the coordinate shown in FIG. 4 indicates the probability that a tactile sensation will occur on the back side, and the horizontal axis of the coordinate represents the ratio of the capacity of the transparent dielectric 26 on the front side to the capacity of the dielectric 22 on the back side.

横軸の比率が1よりも小さいときは常に裏面側の指に触覚が発生していたが、横軸の比率が1以上になるに従って裏面側の指の触覚の発生確率が小さくなった。そして、横軸の比率が2以上になると、裏面側の指に触覚が発生しなくなった。このことから、裏面側の誘電体22の容量に対する表面側の透明誘電体26の容量の比率を2以上とすることによって裏面側の触覚発生を防止することができる。   When the ratio of the horizontal axis is smaller than 1, a tactile sensation has always occurred on the finger on the back side, but as the ratio of the horizontal axis becomes 1 or more, the probability of occurrence of a tactile sensation on the back side finger has decreased. When the ratio of the horizontal axis is 2 or more, no tactile sensation occurs on the finger on the back side. From this, it is possible to prevent the occurrence of tactile sensation on the back side by setting the ratio of the capacity of the transparent dielectric 26 on the front side to the capacity of the dielectric 22 on the back side to be 2 or more.

次に、表面側の透明電極27のシート材について説明する。タッチパネル3として静電容量方式のタッチパネルが用いられた場合、タッチパネルに設けられたセンサ電極と指との間の容量を検知することでタッチ位置が決定される。そのため、タッチパネル3と指との間に低抵抗の導電膜が介在すると、タッチ位置を検出することができなくなる。   Next, the sheet material of the transparent electrode 27 on the front side will be described. When a capacitive touch panel is used as the touch panel 3, the touch position is determined by detecting the capacitance between the sensor electrode provided on the touch panel and the finger. Therefore, if a low resistance conductive film is interposed between the touch panel 3 and the finger, the touch position cannot be detected.

図5は、第1の実施の形態の表示装置のタッチパネルの動作不良を防止する方法を説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a method for preventing an operation failure of the touch panel of the display device according to the first embodiment.

図5に示す座標の縦軸は、静電容量方式のタッチパネルが正常に動作する確率を示し、座標の横軸は透明電極27のシート材の抵抗値を示している。透明電極27のシート材の抵抗値が1×10Ω/□以下では、指の位置を検知できなかった。これは、タッチパネル3が透明電極27によってシールドされるためである。透明電極27のシート材の抵抗値が1×10Ω/口では動作が不安定であった。タッチパネル3が安定に動作するのはシート材の抵抗値が1×10Ω/□以上であることが必要である。上述のように本実施の形態では、透明電極27に用いるシート材料は10〜1010Ω/□である。このような高抵抗材料はZnOやPEDOTなどにより実現可能である。 The vertical axis of the coordinates shown in FIG. 5 indicates the probability that the capacitive touch panel operates normally, and the horizontal axis of the coordinates indicates the resistance value of the sheet material of the transparent electrode 27. When the resistance value of the sheet material of the transparent electrode 27 was 1 × 10 3 Ω / □ or less, the position of the finger could not be detected. This is because the touch panel 3 is shielded by the transparent electrode 27. When the resistance value of the sheet material of the transparent electrode 27 is 1 × 10 4 Ω / mouth, the operation is unstable. In order for the touch panel 3 to operate stably, the resistance value of the sheet material needs to be 1 × 10 5 Ω / □ or more. As described above, in the present embodiment, the sheet material used for the transparent electrode 27 is 10 6 to 10 10 Ω / □. Such a high resistance material can be realized by ZnO, PEDOT or the like.

次に、静電吸着力発生部7のバリエーションの構成について説明する。   Next, a variation configuration of the electrostatic attraction force generation unit 7 will be described.

図6は、第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部のバリエーションの構成を示す図である。図6に示す静電吸着力発生部7では、ディスプレイ部4の上部に静電容量式のタッチパネル3が構成され、タッチパネル3の上側に透明電極27と透明誘電体26とが設けられている。この静電吸着力発生部7では、図3に示す構成と異なり、透明電極27は接地されていない。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a variation of the electrostatic attraction force generation unit of the display device according to the first embodiment. In the electrostatic attraction force generation unit 7 shown in FIG. 6, the capacitive touch panel 3 is configured on the upper portion of the display unit 4, and the transparent electrode 27 and the transparent dielectric 26 are provided on the upper side of the touch panel 3. In this electrostatic attraction force generation unit 7, unlike the configuration shown in FIG. 3, the transparent electrode 27 is not grounded.

タッチパネル中のセンサ電極と透明電極27とは近い位置にあるため、両電極間には大きな寄生容量29が発生している。そのため、透明電極27が接地されておらず、フローティング状態であっても、その電位は、タッチパネル中の各センサ電極電位の平均値とほぼ等しくなる。従って透明電極27の電位は、ほぼ接地された状態となる。このバリエーションの構成によれば、透明電極27を接地するための電極を設ける必要がなくなり、静電吸着力発生部7の構成を簡素化することができる。   Since the sensor electrode and the transparent electrode 27 in the touch panel are close to each other, a large parasitic capacitance 29 is generated between the two electrodes. Therefore, even if the transparent electrode 27 is not grounded and is in a floating state, its potential is substantially equal to the average value of each sensor electrode potential in the touch panel. Therefore, the potential of the transparent electrode 27 is almost grounded. According to the configuration of this variation, it is not necessary to provide an electrode for grounding the transparent electrode 27, and the configuration of the electrostatic attraction force generation unit 7 can be simplified.

図7は、第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部の他のバリエーションの構成を示す図である。図7に示す静電吸着力発生部7では、ディスプレイ部4の上部に表面型静電容量式のタッチパネル3が構成され、タッチパネル3の上側に透明誘電体26が設けられている。この静電吸着力発生部7は、図3に示す構成と異なり、タッチパネル3の形式が異なり、更に透明電極27は設けられていない。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of another variation of the electrostatic attraction force generation unit of the display device according to the first embodiment. In the electrostatic attraction force generating unit 7 shown in FIG. 7, the surface-type capacitive touch panel 3 is configured on the display unit 4, and the transparent dielectric 26 is provided on the upper side of the touch panel 3. Unlike the configuration shown in FIG. 3, the electrostatic attraction force generation unit 7 has a different type of touch panel 3 and is not provided with a transparent electrode 27.

表面型静電容量タッチパネル3の電極は、一枚の透明電極で構成される。従って、表面型静電容量タッチパネル3の電極が静電吸着力発生部7の透明電極27を兼用するため、透明電極27を設ける必要がない。この結果、静電吸着力発生部7の構成を簡素化することができる。   The electrode of the surface-type capacitive touch panel 3 is composed of a single transparent electrode. Therefore, since the electrode of the surface-type capacitive touch panel 3 also serves as the transparent electrode 27 of the electrostatic attraction force generation unit 7, it is not necessary to provide the transparent electrode 27. As a result, the configuration of the electrostatic attraction force generation unit 7 can be simplified.

図8は、第1の実施の形態の表示装置の静電吸着力発生部の他のバリエーションの構成を示す図である。図8に示す静電吸着力発生部7では、表示装置1の裏面側には、右手用、左手用それぞれの静電吸着用の電極21と誘電体22が設けられ、表示装置1の表面側のタッチパネル上には共有の静電吸着用の透明電極27と透明誘電体26とが設けられる。左右それぞれの電極21に、相異なる信号波形の高電圧を印加することで、右手左手別々の触覚を与えることができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of another variation of the electrostatic attraction force generation unit of the display device according to the first embodiment. In the electrostatic attraction force generation unit 7 shown in FIG. 8, the right-hand and left-hand electrodes 21 and the dielectric 22 are provided on the back surface side of the display device 1. A transparent electrode 27 and a transparent dielectric 26 for electrostatic attraction are provided on the touch panel. By applying high voltages having different signal waveforms to the left and right electrodes 21, it is possible to give separate sense of touch to the right and left hands.

次に、機械的振動発生部6と静電吸着力発生部7とを駆動する方法を説明する。   Next, a method for driving the mechanical vibration generator 6 and the electrostatic attraction force generator 7 will be described.

図9は、第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部6と静電吸着力発生部7とを駆動する方法を説明するための図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining a method of driving the mechanical vibration generating unit 6 and the electrostatic attraction force generating unit 7 of the display device according to the first embodiment.

図9に示すタイミング発生チャートでは、指がタッチパネル3に接触を開始したときに機械的振動を発生させ、0.01から1sec程度で停止させる。これにより、タッチパネル3に接触したことをクリック感として感知させる。その後、指が移動を開始したときから指が移動を停止するまでの間、静電吸着力発生用の信号を発生する。   In the timing generation chart shown in FIG. 9, mechanical vibration is generated when a finger starts to touch the touch panel 3, and is stopped in about 0.01 to 1 sec. Thereby, it is made to sense that it touched the touch panel 3 as a click feeling. Thereafter, a signal for generating an electrostatic attraction force is generated from when the finger starts moving until the finger stops moving.

このような駆動方法を行うことで、指がタッチパネル3に接触した時のクリック感と指を移動させた時の吸着力の感触の両方を触覚できるようになった。なお、指がタッチしたタイミング、指が移動を開始したタイミング及び終了したタイミングは、表示装置1の動作を統括して制御する制御部5が検知して機械的振動発生部6と静電吸着力発生部7との動作を制御する。   By performing such a driving method, it becomes possible to sense both the click feeling when the finger contacts the touch panel 3 and the feeling of the suction force when the finger is moved. The timing at which the finger touches, the timing at which the finger starts to move, and the timing at which the finger starts to move are detected by the control unit 5 that controls the overall operation of the display device 1, and the mechanical vibration generating unit 6 and the electrostatic attraction force are detected. The operation with the generator 7 is controlled.

図10は、第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部6と静電吸着力発生部7とを駆動する他の方法を説明するための図である。   FIG. 10 is a diagram for explaining another method for driving the mechanical vibration generating unit 6 and the electrostatic attraction force generating unit 7 of the display device according to the first embodiment.

図10に示す駆動方法では、機械振動用信号と静電吸着用信号を同時に発生させる。このとき各々の信号の周波数は1Hzから200Hz程度ずれて設定されている。このようにすることで、周波数の差の周波数の触覚が得られる。機械的振動によって発生する力は慣性質量と周波数とに関係するため、人体の触覚感度の高い100Hz近辺の周波数で、触覚を発生させるためには振動子の大型化(慣性質量の重量化)が必要である。本駆動方法によれば、このような方法で1kHz以上の高い周波数に設定することができるようになり、小さく軽い振動子を用いることができる。   In the driving method shown in FIG. 10, a mechanical vibration signal and an electrostatic adsorption signal are generated simultaneously. At this time, the frequency of each signal is set to be shifted from about 1 Hz to about 200 Hz. In this way, a tactile sensation with a frequency difference is obtained. Since the force generated by mechanical vibration is related to the inertial mass and frequency, in order to generate a tactile sensation at a frequency in the vicinity of 100 Hz where the human body has a high tactile sensitivity, it is necessary to increase the size of the vibrator (weight of the inertial mass). is necessary. According to this driving method, a high frequency of 1 kHz or higher can be set by such a method, and a small and light vibrator can be used.

図11は、第1の実施の形態の表示装置の機械的振動発生部6と静電吸着力発生部7とを駆動する他の方法を説明するための図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining another method for driving the mechanical vibration generating unit 6 and the electrostatic attraction force generating unit 7 of the display device according to the first embodiment.

図11に示す駆動方法では、機械振動用信号と静電吸着用信号の周波数を同一とし、その位相を同期させて同時に発生させる。これにより、より大きな触覚を操作者に与えることができる。   In the driving method shown in FIG. 11, the frequency of the mechanical vibration signal and that of the electrostatic chucking signal are made the same, and their phases are synchronized and generated simultaneously. Thereby, a greater tactile sensation can be given to the operator.

図12は、第2の実施の形態の表示装置の構成を示す断面図である。
第2の実施の形態では、1台の発振器34と1台の高電圧アンプ33とで機械的振動の発生と静電吸着力の発生とを制御する。このように発振器34と高電圧アンプ33とを共有する構成とすることで、表示装置の回路を簡略化することができる。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the display device according to the second embodiment.
In the second embodiment, one oscillator 34 and one high-voltage amplifier 33 control the generation of mechanical vibration and the generation of electrostatic attraction force. Thus, the circuit of the display device can be simplified by adopting a configuration in which the oscillator 34 and the high voltage amplifier 33 are shared.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

1…表示装置、2…筐体、3…タッチパネル、4…ディスプレイ部、5…制御部、6…機械的振動発生部、7…静電吸着力発生部、11…圧電素子、12…慣性質量、13…高電圧アンプ、14…発振器、21…電極、22…誘電体、23…高電圧アンプ、24…発振器、26…透明誘電体、27…透明電極、33…高電圧アンプ、34…発振器。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display apparatus, 2 ... Housing | casing, 3 ... Touch panel, 4 ... Display part, 5 ... Control part, 6 ... Mechanical vibration generation part, 7 ... Electrostatic adsorption force generation part, 11 ... Piezoelectric element, 12 ... Inertial mass , 13 ... high voltage amplifier, 14 ... oscillator, 21 ... electrode, 22 ... dielectric, 23 ... high voltage amplifier, 24 ... oscillator, 26 ... transparent dielectric, 27 ... transparent electrode, 33 ... high voltage amplifier, 34 ... oscillator .

Claims (10)

映像を表示するディスプレイ部と、
導電体の近接位置を検出するタッチパネルと、
前記導電体に機械的振動を付与する機械的振動発生部と、
前記導電体に静電吸着力を作用させる静電吸着力発生部と、
前記タッチパネルで検出した前記導電体の位置情報に基づいて前記機械的振動発生部と前記静電吸着力発生部とを連動して動作させる制御部とを備える表示装置。
A display unit for displaying images;
A touch panel for detecting the proximity position of the conductor;
A mechanical vibration generator for applying mechanical vibration to the conductor;
An electrostatic attraction force generating section for applying an electrostatic attraction force to the conductor;
A display device comprising: a control unit that operates the mechanical vibration generation unit and the electrostatic attraction force generation unit in conjunction with each other based on positional information of the conductor detected by the touch panel.
前記ディスプレイ部、タッチパネル、機械的振動発生部、静電吸着力発生部、及び制御部を格納する筐体を更に有し、
前記静電吸着力発生部は、
前記筐体の表面側に向けて前記タッチパネル上に透明電極と、前記導電体と接触する透明誘電体とが積層して配され、
前記筐体の裏面側に向けて電極と、他の導電体と接触する誘電体とが積層して配され、
前記電極に変化する電圧を供給する発振器及び高電圧アンプを備える、請求項1に記載の表示装置。
A housing for storing the display unit, the touch panel, the mechanical vibration generating unit, the electrostatic attraction force generating unit, and the control unit;
The electrostatic attraction force generator is
A transparent electrode on the touch panel toward the surface side of the housing, and a transparent dielectric that contacts the conductor are laminated and arranged,
An electrode and a dielectric that comes into contact with another conductor are laminated and arranged toward the back side of the housing,
The display device according to claim 1, comprising an oscillator and a high-voltage amplifier that supply a voltage that changes to the electrode.
前記誘電体の単位面積当りの容量に対する前記透明誘電体の単位面積当たりの容量の比が2以上である、請求項2記載の表示装置。   The display device according to claim 2, wherein a ratio of a capacity per unit area of the transparent dielectric to a capacity per unit area of the dielectric is 2 or more. 前記タッチパネルは、表面型静電容量方式のタッチパネルであって、前記タッチパネルのセンサ電極は前記透明電極と共用するようになされる、請求項3に記載の表示装置。   The display device according to claim 3, wherein the touch panel is a surface capacitive touch panel, and a sensor electrode of the touch panel is shared with the transparent electrode. 前記透明電極の単位面積当たりの抵抗値が10Ω以上である、請求項2に記載の表示装置。 The display device according to claim 2, wherein a resistance value per unit area of the transparent electrode is 10 5 Ω or more. 前記透明電極は、接地されずフローティング状態にある、請求項2に記載の表示装置。   The display device according to claim 2, wherein the transparent electrode is in a floating state without being grounded. 前記制御部は、
前記導電体が前記透明誘電体と接触を開始した際、機械的振動を発生させ、
前記導電体が前記透明誘電体と接触したまま移動中は静電吸着力を作用させる、請求項2に記載の表示装置。
The controller is
When the conductor starts to contact the transparent dielectric, it generates mechanical vibrations,
The display device according to claim 2, wherein an electrostatic attraction force is applied during movement while the conductor is in contact with the transparent dielectric.
前記機械的振動発生部は、圧電素子と、前記圧電素子に機械的に接続する慣性質量と、前記圧電素子に変化する電圧を供給する発振器及び高電圧アンプとを有し、
前記機械的振動発生部と静電吸着力発生部の発振器及び高電圧アンプがそれぞれ共用される、請求項2に記載の表示装置。
The mechanical vibration generating unit includes a piezoelectric element, an inertial mass that is mechanically connected to the piezoelectric element, an oscillator that supplies a voltage that changes to the piezoelectric element, and a high-voltage amplifier.
The display device according to claim 2, wherein an oscillator and a high-voltage amplifier of the mechanical vibration generation unit and the electrostatic adsorption force generation unit are shared.
前記静電吸着力発生部が複数設けられ、
前記制御部は、それぞれの前記電極に異なる波形の電圧を付与するように制御する、請求項2に記載の表示装置。
A plurality of the electrostatic adsorption force generation units are provided,
The display device according to claim 2, wherein the control unit performs control so as to apply a voltage having a different waveform to each of the electrodes.
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の表示装置に設けられる前記タッチパネル。   The said touch panel provided in the display apparatus of any one of Claims 1 thru | or 9.
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