JP2016184391A - Touch sense provision device, electronic apparatus, and driving method for touch sense provision device - Google Patents

Touch sense provision device, electronic apparatus, and driving method for touch sense provision device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it easier to sense the texture and effectively reduce the voltage to be applied to an electrode.SOLUTION: A touch sense provision device includes: a panel including a support substrate, a plurality of electrodes formed on the support substrate and extending in a predetermined direction, and an insulating layer covering the plurality of electrodes; and a driving unit that drives the panel. When the driving unit applies the voltage signal to the electrode, the electrostatic force is generated between the electrode and the operator, and based on the electrostatic force, the touch sense is provide to the operator. A contact surface of the insulating layer on which the operator touches has a surface roughness Ra in a predetermined range. The voltage to be applied to the electrode corresponding to the region where the touch sense is provided to the operator is the voltage according to the surface roughness Ra of the contact surface.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、触覚提示装置及び電子機器並びに触覚提示装置の駆動方法に関し、特に、触覚を提示する触覚提示装置及び当該触覚提示装置を備えるタッチパネルや視覚障害者用端末などの電子機器並びに触覚を適切に提示するための駆動方法に関する。   The present invention relates to a tactile presentation device, an electronic device, and a driving method of the tactile presentation device, and more particularly to a tactile presentation device that presents a tactile sensation, an electronic device such as a touch panel and a terminal for visually impaired persons, and a tactile sense appropriately The present invention relates to a driving method for presenting.

指などをタッチすることで入力操作が可能なタッチパネルが搭載された表示装置は、入力操作に応じて表示内容や機器の動作を制御するシステムに組み込まれることで、使い勝手の良いインタラクティブな操作性の実現に貢献している。このため、タッチパネルが組み込まれたスマートフォン、タブレット端末、ノート型パーソナルコンピュータなどの情報機器が急速に普及している。   A display device equipped with a touch panel that allows input operations by touching a finger or the like is incorporated into a system that controls display contents and device operations in response to input operations, thereby providing easy-to-use interactive operability. Contributing to realization. For this reason, information devices such as smartphones, tablet terminals, and notebook personal computers with built-in touch panels are rapidly spreading.

その一方で、タッチパネルが搭載された表示装置の表面は一様に硬く、画面上に表示されているどの部分を触っても同じ触覚を持つ。そのため、タッチパネルのどこを触れば有効な入力が可能であるか、また有効な入力がなされたか否かを、当該パネルを見ないで知覚することは事実上不可能である。従って、これらの装置を、表示装置の画面を見ずに触覚だけで操作することは困難である。   On the other hand, the surface of the display device on which the touch panel is mounted is uniformly hard, and has the same tactile sensation when touching any part displayed on the screen. For this reason, it is virtually impossible to perceive without looking at the panel where the touch panel is touched to enable an effective input and whether an effective input has been made. Therefore, it is difficult to operate these devices only by touch without looking at the screen of the display device.

これに対して、例えば、テレビジョン受信機のリモコン、従来型の携帯電話端末(フィーチャーフォン)、パーソナルコンピュータのキーボードなどは、各々独立した操作キーを備えているため、触覚だけで操作キーの所在を知覚することができ、かつそれらの操作キーを押した時にも触覚を通じてそのことを知覚することができる。従って、操作キーの位置や配置を覚えさえすれば、手元を見ずに触覚だけで操作することはさほど困難なことではない。   In contrast, for example, a remote control of a television receiver, a conventional mobile phone terminal (feature phone), a keyboard of a personal computer, and the like each have an independent operation key. Can be perceived, and can be perceived through tactile sensation even when these operation keys are pressed. Therefore, as long as the position and arrangement of the operation keys are memorized, it is not so difficult to operate with only the sense of touch without looking at the hand.

このような背景から、表示装置に触覚を付与する技術が研究されている。例えば、圧電素子や偏心モーター等を用いて表示装置を機械的に振動させる方法や、静電気力によって操作者の指と装置との間の摩擦力を変化させ、装置を指でなぞった時に触覚(テクスチャ感)を提示する、いわゆる電気振動現象を利用した方法、指に電流を流してユーザの指の皮膚機械受容器の神経軸索を駆動する方法等である。   From such a background, a technique for imparting a tactile sensation to a display device has been studied. For example, when a display device is mechanically vibrated using a piezoelectric element or an eccentric motor, or when the friction force between an operator's finger and the device is changed by electrostatic force and the device is traced with a finger, the sense of touch ( A method using a so-called electric vibration phenomenon that presents a feeling of texture), a method of driving a nerve axon of a skin mechanoreceptor of a user's finger by passing an electric current through the finger, and the like.

これらの方法のうち、電気振動現象を利用した方法に関して、例えば、下記特許文献1には、導電面と、前記導電面上に配置された絶縁面と、信号が前記装置と接触する使用者に結合するように構成され、これによって前記絶縁面上をスライドする前記使用者の少なくとも1本の指に触感が知覚されるコントローラを含む触覚提示装置が提案されている。   Among these methods, with respect to a method using an electric vibration phenomenon, for example, in Patent Document 1 below, a conductive surface, an insulating surface disposed on the conductive surface, and a user whose signal contacts the device are disclosed. A tactile presentation device has been proposed that includes a controller configured to be coupled, whereby a tactile sensation is perceived by at least one finger of the user sliding on the insulating surface.

特開2011−248884号公報JP 2011-248884 A

電気振動現象を利用した触覚提示装置は、電極とその電極を保護する絶縁層とを備えており、絶縁層上で操作者の指を動かした時に、以下のメカニズムによって操作者に触覚を提示する。
(1)電極に電圧信号を印加すると、電極と操作者の指との間に静電気力が働く。静電気力は常に引力であり、この静電気力は電圧信号の周波数に応じて変動する。
(2)操作者の指と絶縁層表面との間に働く垂直抗力が静電気力の変動に応じて変動することにより、使用者が絶縁層表面で指を滑らせたときに、電圧信号の周波数に応じて摩擦力が変動する。
(3)摩擦力の変動は指のせん断方向に働く力を変動させ、電圧信号の周波数に応じた指の変形をもたらす。この変形(機械的な振動)が使用者の指の機械受容器によって検出され、ざらざらとしたテクスチャ感を知覚する。
A tactile sensation presentation device using an electric vibration phenomenon includes an electrode and an insulating layer that protects the electrode. When the operator's finger is moved on the insulating layer, the tactile sensation is presented to the operator by the following mechanism. .
(1) When a voltage signal is applied to the electrode, an electrostatic force acts between the electrode and the operator's finger. The electrostatic force is always attractive, and this electrostatic force varies according to the frequency of the voltage signal.
(2) The frequency of the voltage signal when the user slides the finger on the surface of the insulating layer because the vertical drag acting between the operator's finger and the surface of the insulating layer fluctuates according to the fluctuation of the electrostatic force. The frictional force varies depending on.
(3) The fluctuation of the frictional force changes the force acting in the shearing direction of the finger and causes the finger to deform according to the frequency of the voltage signal. This deformation (mechanical vibration) is detected by the mechanical receptor of the user's finger, and a rough texture is perceived.

このように、ざらざらとしたテクスチャ感を知覚可能にするためには、電極と操作者の指との間に適切な静電気力が働くように、電極に適切な電圧を印加する必要がある。しかしながら、適切な電圧を印加するのは容易ではなく、テクスチャ感を知覚しやすくするために電極に印加する電圧を高くすると、電極を保護する絶縁膜が摩耗等で万一失われた場合に操作者の指に高い電圧が印加され、操作者の指に適切でない電流が流れてしまう恐れがあり、安全性の観点から好ましくない。一方、電極に印加する電圧を低くすると十分なテクスチャ感を知覚することができなくなる。   Thus, in order to perceive a rough texture, it is necessary to apply an appropriate voltage to the electrode so that an appropriate electrostatic force acts between the electrode and the operator's finger. However, it is not easy to apply an appropriate voltage. If the voltage applied to the electrode is increased in order to make it easier to perceive the texture, the operation is performed if the insulating film protecting the electrode is lost due to wear or the like. A high voltage is applied to the operator's finger, and an inappropriate current may flow to the operator's finger, which is not preferable from the viewpoint of safety. On the other hand, if the voltage applied to the electrode is lowered, a sufficient texture cannot be perceived.

特に、従来の触覚提示装置の接触面(絶縁層の表面)は平坦であり、平坦な接触面では指が接触面に密着して滑りにくくなり、テクスチャ感を知覚しにくくなる。そのため、電極に印加する電圧をより高くしなければならず、安全性を確保することが困難になる。従って、テクスチャ感を知覚しやすくすることと電極に印加する電圧を低減することとを両立させることが難しいという問題があった。   In particular, the contact surface (surface of the insulating layer) of the conventional tactile sensation presentation device is flat, and the flat contact surface makes it difficult for a finger to come into close contact with the contact surface and to slip, making it difficult to perceive a texture. Therefore, the voltage applied to the electrode must be increased, and it becomes difficult to ensure safety. Therefore, there is a problem that it is difficult to achieve both the perception of the texture feeling and the reduction of the voltage applied to the electrodes.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、テクスチャ感を知覚しやすくし、かつ、電極に印加する電圧を効果的に低減することができる触覚提示装置及び当該触覚提示装置を備える電子機器並びに触覚提示装置の駆動方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its main purpose is to make it easy to perceive a texture and to effectively reduce the voltage applied to the electrodes and An object of the present invention is to provide an electronic device including the haptic presentation device and a driving method of the haptic presentation device.

本発明の一側面は、支持基板と、前記支持基板上に形成された電極と、前記電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲であり、前記電極に印加される電圧は、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧である、ことを特徴とする。   One aspect of the present invention includes a panel having a support substrate, an electrode formed on the support substrate, and an insulating layer covering the electrode, and a drive unit that drives the panel, and the drive unit Is a tactile sensation presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode, wherein the operator of the insulating layer The contact surface that touches has a surface roughness Ra in a predetermined range, and the voltage applied to the electrode is a voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface.

本発明の一側面は、支持基板と、前記支持基板上に形成された所定の方向に延在する複数の電極と、前記複数の電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲であり、前記操作者に触覚を提示する領域に対応する電極に印加される電圧は、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧である、ことを特徴とする。   One aspect of the present invention drives a panel having a support substrate, a plurality of electrodes formed on the support substrate and extending in a predetermined direction, and an insulating layer covering the plurality of electrodes. A tactile presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode. The contact surface of the insulating layer that is touched by the operator has a surface roughness Ra within a predetermined range, and a voltage applied to an electrode corresponding to a region where a tactile sensation is presented to the operator is The voltage is in accordance with the surface roughness Ra of the surface.

本発明の一側面は、支持基板と、前記支持基板上に形成された電極と、前記電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面の表面粗さRaにおいて当該表面粗さRaと前記操作者が触覚を知覚可能な最低電圧(以下、検出閾電圧と呼ぶ)とは相関を有し、Raが0.00μmのときの検出閾電圧と比較して、より低い検出閾電圧となる表面粗さRaを有する、ことを特徴とする。   One aspect of the present invention includes a panel having a support substrate, an electrode formed on the support substrate, and an insulating layer covering the electrode, and a drive unit that drives the panel, and the drive unit Is a tactile sensation presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode, wherein the operator of the insulating layer When the surface roughness Ra of the contact surface touched by the surface has a correlation between the surface roughness Ra and the minimum voltage at which the operator can perceive a tactile sensation (hereinafter referred to as a detection threshold voltage), when Ra is 0.00 μm Compared with the detection threshold voltage, the surface roughness Ra is a lower detection threshold voltage.

本発明の一側面は、電子機器であって、上記記載の前記触覚提示装置を、タッチパネル式の表示装置の前面若しくは背面に備える、ことを特徴とする。   One aspect of the present invention is an electronic apparatus including the touch-sensitive presentation device described above on a front surface or a rear surface of a touch panel display device.

本発明の一側面は、支持基板と、前記支持基板上に形成された電極と、前記電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置の駆動方法であって、前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲に設定されており、前記駆動部は、前記電極に、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧の信号を印加する処理を実行する、ことを特徴とする。   One aspect of the present invention includes a panel having a support substrate, an electrode formed on the support substrate, and an insulating layer covering the electrode, and a drive unit that drives the panel, and the drive unit Is a method of driving a tactile sensation presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode, the method comprising: The contact surface touched by the operator has a surface roughness Ra set in a predetermined range, and the drive unit applies a voltage signal corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface to the electrode. It is characterized by performing.

本発明の一側面は、支持基板と、前記支持基板上に形成された所定の方向に延在する複数の電極と、前記複数の電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置の駆動方法であって、前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲に設定されており、前記駆動部は、前記操作者に触覚を提示する領域に対応する電極を特定する処理と、前記特定した電極に、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧の電圧信号を印加する処理と、を実行する、ことを特徴とする。   One aspect of the present invention drives a panel having a support substrate, a plurality of electrodes formed on the support substrate and extending in a predetermined direction, and an insulating layer covering the plurality of electrodes. A tactile presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode. The contact surface of the insulating layer touched by the operator has a surface roughness Ra set within a predetermined range, and the drive unit corresponds to a region where a tactile sensation is presented to the operator. And a process of applying a voltage signal having a voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface to the specified electrode.

本発明の触覚提示装置及び電子機器並びに触覚提示装置の駆動方法によれば、テクスチャ感を知覚しやすくし、かつ、電極に印加する電圧を効果的に低減することができる。   According to the tactile sense presentation device, the electronic device, and the driving method of the tactile sense presentation device of the present invention, it is possible to easily perceive a texture and to effectively reduce the voltage applied to the electrodes.

その理由は、触覚提示装置の接触面の表面粗さを所定の範囲に設定し、かつ、接触面の表面粗さとテクスチャ感を知覚可能な電圧には相関があることから、表面粗さに応じた電圧(表面粗さに対応する電圧以上の電圧)を電極に印加して駆動するからである。また、表面粗さが0.00μmのときの検出閾電圧と比較して、より低い検出閾電圧となるような表面粗さを接触面に持たせるからである。   The reason is that the surface roughness of the contact surface of the tactile presentation device is set within a predetermined range, and the surface roughness of the contact surface and the voltage that can perceive the texture are correlated, so it depends on the surface roughness. This is because a voltage (voltage higher than the voltage corresponding to the surface roughness) is applied to the electrode for driving. Moreover, it is because the contact surface has a surface roughness such that the detection threshold voltage is lower than the detection threshold voltage when the surface roughness is 0.00 μm.

本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の一例を示す平面視図である。It is a top view which shows an example of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の断面図であり、図1のA−A線における断面を示している。It is sectional drawing of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and has shown the cross section in the AA of FIG. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の他の例を示す平面視図である。It is a top view which shows the other example of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の断面図であり、図3のB−B線における断面を示している。It is sectional drawing of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and has shown the cross section in the BB line of FIG. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の評価方法を説明する図である。It is a figure explaining the evaluation method of the tactile sense presentation apparatus concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の評価結果を示すテーブルである。It is a table which shows the evaluation result of the tactile sense presentation device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の表面粗さと検出閾電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the surface roughness of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and a detection threshold voltage. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置における表面粗さと検出閾電圧と操作者が知覚する触覚との関係を示すテーブルである。It is a table which shows the relationship between the surface roughness in the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, a detection threshold voltage, and the tactile sensation which an operator perceives. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置に関して、被験者4名の評価結果を示すテーブルである。It is a table which shows the evaluation result of 4 test subjects regarding the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の表面粗さと検出閾電圧との関係を、30代前半男性を対象に調査した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the relationship between the surface roughness of the tactile sense presentation device according to the first embodiment of the present invention and the detection threshold voltage for men in their early 30s. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の表面粗さと検出閾電圧との関係を、30代後半男性を対象に調査した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the relationship between the surface roughness and the detection threshold voltage of the tactile sense presentation device according to the first embodiment of the present invention for men in their late 30s. 本発明の第1の実施の形態に係る触覚提示装置の表面粗さと検出閾電圧との関係を、20代女性を対象に調査した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having investigated the relationship between the surface roughness and the detection threshold voltage of the tactile sense presentation device according to the first embodiment of the present invention for women in their twenties. 本発明の第2の実施の形態に係る触覚提示装置の一例を示す平面視図である。It is a top view which shows an example of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る触覚提示装置の他の例を示す平面視図である。It is a top view which shows the other example of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施例に係る触覚提示装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the tactile sense presentation apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 図15に示した触覚提示装置の駆動方法を説明する図である。It is a figure explaining the drive method of the tactile sense presentation apparatus shown in FIG. 図15及び図16で示した触覚提示装置の断面モデルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional model of the tactile sense presentation apparatus shown in FIG.15 and FIG.16. 本発明の第2の実施例に係る触覚提示装置の電極の具体的な形状を示す平面視図である。It is a top view which shows the specific shape of the electrode of the tactile presentation apparatus which concerns on 2nd Example of this invention. 図18のAにおけるX電極及びY電極の接続部分の構造を拡大した平面視図である。It is the top view which expanded the structure of the connection part of X electrode and Y electrode in A of FIG. 図18のAにおけるX電極及びY電極の接続部分の構造を示す断面図であり、図19のC−C線における断面を示している。It is sectional drawing which shows the structure of the connection part of X electrode and Y electrode in A of FIG. 18, and has shown the cross section in CC line of FIG. 本発明の第3の実施例に係る触覚提示装置のX電極駆動回路の詳細な構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the X electrode drive circuit of the tactile sense presentation apparatus concerning the 3rd Example of this invention. 図21に示したX電極駆動回路の動作を説明するためのタイミングチャート図である。FIG. 22 is a timing chart for explaining the operation of the X electrode drive circuit shown in FIG. 21. 本発明の第4の実施例に係る触覚提示装置を備える電子機器の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of an electronic device provided with the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第4の実施例に係る触覚提示装置を備える移動体の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a mobile body provided with the tactile sense presentation apparatus which concerns on the 4th Example of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係る触覚提示装置の断面図である。It is sectional drawing of the tactile sense presentation apparatus which concerns on the modification of the 1st Embodiment of this invention.

背景技術で示したように、電気振動現象を利用した触覚提示装置が提案されているが、従来の触覚提示装置の接触面は平坦であり、平坦な接触面では指が接触面に密着して滑りにくいため、静電気力によるテクスチャ感を知覚しにくい。テクスチャ感を知覚しやすくするためには、100V以上の高い電圧を電極に印加しなければならず、駆動回路が複雑になると共に、電極を保護する絶縁膜が摩耗等で万一失われた場合に操作者の指に適切でない電流が流れてしまうため、装置の安全性が確保できないという問題があった。   As shown in the background art, a tactile presentation device using an electric vibration phenomenon has been proposed, but the contact surface of the conventional tactile presentation device is flat, and the finger is in close contact with the contact surface on the flat contact surface. Because it is difficult to slip, it is difficult to perceive a texture due to electrostatic force. In order to make the texture feel easier to perceive, a high voltage of 100V or more must be applied to the electrode, the drive circuit becomes complicated, and the insulating film protecting the electrode is lost due to wear etc. In addition, an unsuitable current flows through the operator's finger, so that the safety of the apparatus cannot be ensured.

この問題に対して、本願発明者は、接触面の形態が異なる各種触覚提示装置を作成し、各々の触覚提示装置において、操作者がテクスチャ感を知覚可能な最低電圧、即ち検出閾電圧を調べた。その結果、接触面にアンチグレア処理を施す(絶縁層の接触面を粗くする)と、提示された触覚が極めて分かりやすくなること、即ち、提示された触覚刺激を操作者が極めて知覚しやすくなること(第1の知見)を見出した。   In response to this problem, the inventor of the present application has created various tactile sensation presentation devices having different contact surface forms, and in each tactile sensation presentation device, investigated the lowest voltage at which the operator can perceive a texture, that is, the detection threshold voltage. It was. As a result, if the anti-glare treatment is applied to the contact surface (the contact surface of the insulating layer is roughened), the presented tactile sensation becomes extremely easy to understand, that is, the operator can easily perceive the presented tactile stimulus. (First finding) was found.

本願発明者は、さらに実験を進めた結果、アンチグレア処理によって接触面の表面粗さが適度に大きくなることが、操作者が触覚刺激を知覚しやすくなる要因であることが分かった。即ち、接触面の表面粗さとその表面粗さにおいて操作者がテクスチャ感を知覚可能な最低電圧である検出閾電圧との間に特殊な相関があること(第2の知見)を見出した。なお、本明細書で使用する表面粗さとは、JIS B 0031、JIS B 0061の付属書等で定義されている算術平均粗さ(必要に応じて表面粗さRaと表記する。)である。この算術平均粗さは、粗さ曲線を中心線で折り返し、その粗さ曲線と中心線とによって得られた面積を長さLで割った値をマイクロメートル(μm)で表したものである。なお、上記算術平均粗さに代えて、JIS B 0601の付属書等で定義されている最大高さ(表面粗さRy)や十点平均粗さ(表面粗さRz)などを利用することも可能である。この最大高さは、粗さ曲線から基準長さだけを抜き取り、抜き取った部分の山頂線と谷底線との間隔をマイクロメートル(μm)で表したものである。また、十点平均粗さは、粗さ曲線から基準長さだけを抜き取り、抜き取った部分の、最も高い山頂から5番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から5番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和をマイクロメートル(μm)で表したものである。   As a result of further experiments, the inventor of the present application has found that an appropriate increase in the surface roughness of the contact surface due to the antiglare treatment is a factor that makes it easier for the operator to perceive tactile stimulation. That is, it has been found that there is a special correlation between the surface roughness of the contact surface and the detection threshold voltage, which is the lowest voltage at which the operator can perceive a texture feeling (second finding). The surface roughness used in the present specification is the arithmetic average roughness defined in the appendices of JIS B 0031 and JIS B 0061 (denoted as surface roughness Ra as necessary). The arithmetic average roughness is a value obtained by folding back a roughness curve at a center line and dividing the area obtained by the roughness curve and the center line by a length L in micrometers (μm). In place of the arithmetic average roughness, the maximum height (surface roughness Ry) or ten-point average roughness (surface roughness Rz) defined in the appendix of JIS B 0601 may be used. Is possible. This maximum height is obtained by extracting only the reference length from the roughness curve and expressing the distance between the peak line and the valley line of the extracted part in micrometers (μm). Also, the 10-point average roughness is the average value of the altitude of the highest peak from the highest peak to the fifth and the fifth from the lowest valley bottom. The sum of the absolute value of the altitude of the bottom of the valley up to the average value is expressed in micrometers (μm).

そして、第1の知見に基づいて、接触面の表面粗さを適切な範囲に設定し、第2の知見に基づいて、表面粗さに応じた電圧(即ち、上記特殊な相関から必然的に導き出される、表面粗さに対応する検出閾電圧以上の電圧)を電極に印加する、若しくは、表面粗さが0.00μmのときの検出閾電圧と比較して、より低い検出閾電圧となるような表面粗さを接触面に持たせることにより、テクスチャ感を知覚しやすくし、なおかつ、電極に印加する電圧を効果的に低減させて、安全性の確保とテクスチャ感の触覚感度向上とを両立させることができることを見出した。   Then, based on the first knowledge, the surface roughness of the contact surface is set to an appropriate range, and on the basis of the second knowledge, a voltage corresponding to the surface roughness (that is, inevitably from the above special correlation). A voltage higher than the detection threshold voltage corresponding to the surface roughness) is applied to the electrode, or the detection threshold voltage is lower than the detection threshold voltage when the surface roughness is 0.00 μm. By making the contact surface have a good surface roughness, it is easy to perceive the texture, and the voltage applied to the electrode is effectively reduced, ensuring both safety and improving the tactile sensitivity of the texture. I found out that I can make it.

以下、本願発明者が第1の知見及び第2の知見を見出すに至った実験の内容について具体的に説明する。   Hereinafter, the contents of the experiment that led the inventors to find the first knowledge and the second knowledge will be specifically described.

[第1の実施形態]
以下の実験では、接触面が平坦なサンプルと接触面に各種表面粗さの微少な凹凸を形成したサンプルとを作成し、それらのサンプルに対して検出閾電圧を測定し、その検出閾電圧を比較検討した。
[First Embodiment]
In the following experiment, a sample with a flat contact surface and a sample with minute irregularities of various surface roughness formed on the contact surface were measured, and the detection threshold voltage was measured for those samples. A comparative study was conducted.

(サンプルの試作)
図1は、試作した触覚提示装置10のパネル10aの一例を示す平面視図である。触覚提示装置10の製作にあたり、ガラス等の透明絶縁性材料からなる支持基板上に、X軸と平行な方向(ここでは図の左右方向)に延在する複数のX電極(図ではX0〜X31の32本のX電極)と、Y軸と平行な方向(ここでは図の上下方向)に延在する複数のY電極(図ではY0〜Y51の52本のY電極)と、を形成した。このX電極及びY電極は、ITO(Indium Tin Oxide)で形成し、可視光で透明とした。また、X電極とY電極との間に絶縁層を形成し、X電極とY電極とが、その交差部において絶縁層により互いに絶縁されるようにした。さらに、X電極及びY電極の上層に別の絶縁層を形成した。この絶縁層16の表面が、操作者の指がタッチする接触面17となる。
(Prototype of sample)
FIG. 1 is a plan view showing an example of a panel 10a of the prototype tactile presentation device 10. FIG. In manufacturing the tactile sense presentation device 10, a plurality of X electrodes (X0 to X31 in the drawing) are extended on a support substrate made of a transparent insulating material such as glass and the like in a direction parallel to the X axis (here, the horizontal direction in the drawing). 32 X electrodes) and a plurality of Y electrodes (52 Y electrodes Y0 to Y51 in the figure) extending in a direction parallel to the Y axis (herein, the vertical direction in the figure). The X electrode and Y electrode were made of ITO (Indium Tin Oxide) and made transparent with visible light. In addition, an insulating layer is formed between the X electrode and the Y electrode so that the X electrode and the Y electrode are insulated from each other by the insulating layer at the intersection. Further, another insulating layer was formed on the X and Y electrodes. The surface of the insulating layer 16 becomes a contact surface 17 that is touched by an operator's finger.

図2に、図1のA−A線における断面図を示す。触覚提示装置10は、支持基板11上に、X電極12とY電極13とが交互に配置されており、X電極12とY電極13との間に絶縁層(図示せず)が形成されている。このX電極12とY電極13とが交差する部分の詳細な構造については後述する第2の実施例で説明する。X電極12及びY電極13を覆う絶縁層16はアクリル樹脂であり、その表面粗さRaは0.00μm(ほぼ平坦)であり、この絶縁層16の表面が接触面17となっている。このサンプルの構造や製造方法は、本願発明者の先願(特願2013−213009号)と同様であり、後述する実施例において詳細に記載する。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the haptic presentation device 10, X electrodes 12 and Y electrodes 13 are alternately arranged on a support substrate 11, and an insulating layer (not shown) is formed between the X electrodes 12 and the Y electrodes 13. Yes. The detailed structure of the portion where the X electrode 12 and the Y electrode 13 intersect will be described in a second embodiment to be described later. The insulating layer 16 covering the X electrode 12 and the Y electrode 13 is made of acrylic resin, and its surface roughness Ra is 0.00 μm (substantially flat). The surface of the insulating layer 16 is the contact surface 17. The structure and manufacturing method of this sample are the same as those of the prior application (Japanese Patent Application No. 2013-231003) of the present inventor, and will be described in detail in the examples described later.

図3は、試作した他の触覚提示装置10のパネル10aの平面視図であり、図4は、図3のB−B線における断面図である。この触覚提示装置10は、図1及び図2に示す触覚提示装置10と共通する要素が多く、共通する要素の説明は省略する。主たる相違点は、図4に示すように、絶縁層16の更に上層に可視光に対する反射防止機能を備えたアンチグレア層(絶縁層)15が形成され、このアンチグレア層15の表面が接触面17となっていることである。このアンチグレア層15は、所定のサイズのシリカ等の絶縁性材料からなる粒子15aを分散させた、樹脂などの絶縁性の溶液状のコート層材料15bを絶縁層16の表面にスプレー塗布し、乾燥させ、硬化処理することで形成した。そして、コート層材料15bに対する粒子15aの含有割合やスプレー方法、粒子15aの材質、サイズ、形状、コート層材料15bの材質、粘度などを変えることで、アンチグレア層15の性状(表面粗さ)が異なる複数の触覚提示装置10を試作した。   FIG. 3 is a plan view of a panel 10a of another prototype tactile presentation device 10, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The haptic presentation device 10 has many elements in common with the haptic presentation apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2, and description of the common elements is omitted. The main difference is that, as shown in FIG. 4, an anti-glare layer (insulating layer) 15 having an antireflection function for visible light is formed further on the insulating layer 16, and the surface of the anti-glare layer 15 is in contact with the contact surface 17. It is that. This anti-glare layer 15 is spray-coated on the surface of the insulating layer 16 with an insulating solution-like coating layer material 15b such as a resin in which particles 15a made of an insulating material such as silica having a predetermined size are dispersed, and then dried. And formed by curing. And the property (surface roughness) of the anti-glare layer 15 is changed by changing the content ratio of the particles 15a with respect to the coating layer material 15b, the spraying method, the material, size and shape of the particles 15a, the material and the viscosity of the coating layer material 15b. A plurality of different tactile sensation presentation apparatuses 10 were manufactured as prototypes.

(サンプルの評価)
図5に、試作した触覚提示装置10の評価方法の概要を示す。複数のX電極12及び複数のY電極13の内、Y20〜Y32の13本のY電極13に正弦波状の交流の電圧信号を印加し、残りのY電極13及び全てのX電極12をグランドに接続した。電圧信号の電圧振幅が十分に高い場合、接触面17を指でなぞる(接触面17上で指をスライドさせる)と、電圧信号を印加した領域(ハッチングを付加した領域)では、ざらざらとしたテクスチャ感を感じる。この状態からY電極13に印加する電圧信号の電圧振幅を徐々に下げて行き、電圧信号を印加した領域と他の領域とで触感の違いを区別できると思える最低の電圧を記録する。ここで記録する電圧は、正弦波状の交流の電圧信号のピークツーピークの値とした。この値は一般に正弦波状の交流の電圧信号の振幅とされる値の2倍の値である。この電圧が検出閾電圧であり、試作した複数の触覚提示装置10のそれぞれについて検出閾電圧を測定した。
(Sample evaluation)
FIG. 5 shows an outline of an evaluation method for the prototype tactile presentation device 10. A sinusoidal alternating voltage signal is applied to 13 Y electrodes 13 of Y20 to Y32 among the plurality of X electrodes 12 and the plurality of Y electrodes 13, and the remaining Y electrodes 13 and all the X electrodes 12 are grounded. Connected. When the voltage amplitude of the voltage signal is sufficiently high, when the contact surface 17 is traced with a finger (the finger is slid on the contact surface 17), a rough texture is formed in the region to which the voltage signal is applied (the region to which hatching is added). I feel a feeling. From this state, the voltage amplitude of the voltage signal applied to the Y electrode 13 is gradually lowered, and the lowest voltage that can be used to distinguish the difference in tactile sensation is recorded between the area where the voltage signal is applied and other areas. The voltage recorded here was a peak-to-peak value of a sinusoidal AC voltage signal. This value is generally twice the value of the amplitude of a sinusoidal AC voltage signal. This voltage was the detection threshold voltage, and the detection threshold voltage was measured for each of a plurality of prototyped tactile presentation devices 10.

図6に、試作した複数の触覚提示装置10の評価結果を示す。整理番号1のサンプルは、図1及び図2に示す、表面粗さRaが0.00μmのサンプル(接触面17が平坦なサンプル)であり、整理番号2から9のサンプルは、図3及び図4に示す、接触面17がアンチグレア層15で構成されたサンプルである。アンチグレア層15が無い接触面17が平坦なサンプル(整理番号1のサンプル)では、検出閾電圧の平均値は178.4Vであるが、アンチグレア層15を設けたサンプル(整理番号2から9のサンプル)では、検出閾電圧は67.8V〜127.6Vの範囲であり、アンチグレア層15は駆動電圧の低減化に有効であることが判明した。   In FIG. 6, the evaluation result of the some tactile sense presentation apparatus 10 made as an experiment is shown. The sample of reference number 1 is a sample having a surface roughness Ra of 0.00 μm (a sample having a flat contact surface 17) shown in FIGS. 1 and 2, and the samples of reference numbers 2 to 9 are shown in FIGS. 4 is a sample in which the contact surface 17 is composed of the antiglare layer 15. In the sample with the flat contact surface 17 without the anti-glare layer 15 (sample with the serial number 1), the average value of the detection threshold voltage is 178.4 V, but the sample with the anti-glare layer 15 (the samples with the serial numbers 2 to 9). ), The detection threshold voltage is in the range of 67.8V to 127.6V, and it has been found that the antiglare layer 15 is effective in reducing the drive voltage.

このことから、電極に電圧信号を印加しない領域の触感、即ち触覚提示装置10の接触面17そのものが持つ素の状態の触感が、電極に電圧信号を印加することで提示される触覚の感じやすさに大きく影響することが分かった。言い換えると、電極に電圧信号を印加しないバックグランドの領域の触感が、電極に電圧信号を印加することで提示される触覚の感じやすさに大きく影響することが分かった。   From this, the tactile sensation in the area where no voltage signal is applied to the electrode, that is, the tactile sensation of the original state of the contact surface 17 of the tactile sensation presentation device 10 is easy to feel the tactile sense presented by applying the voltage signal to the electrode. It was found that it greatly affects In other words, it has been found that the tactile sensation in the background region where no voltage signal is applied to the electrode greatly affects the ease of tactile sensation presented by applying the voltage signal to the electrode.

例えば、整理番号1のサンプルにおける、電極に電圧信号を印加しない領域は、指と接触面との接触面積が相対的に大きくなることにより指が接触面に粘り着く感覚(英語で表記するとSticky)であり、電極に電圧信号を印加した領域の触感も同様にStickyであり、両者の触感の違いは区別しにくい。一方、アンチグレア層15を設けた、整理番号2〜9のサンプルは、触覚提示装置10の接触面17そのものが持つ素の状態の触感がさらさらした触感であり、素の状態の触感がさらさらしていると、電極に電圧信号を印加した領域のザラザラ感を感じやすい。   For example, in the sample of reference number 1, in the region where no voltage signal is applied to the electrode, the feeling that the finger sticks to the contact surface due to the relatively large contact area between the finger and the contact surface (Sticky in English) The tactile sensation in the region where the voltage signal is applied to the electrodes is also Sticky, and the difference in tactile sensation between the two is difficult to distinguish. On the other hand, the samples with the serial numbers 2 to 9 provided with the antiglare layer 15 have a tactile sensation that is the original state of the contact surface 17 of the tactile sense presentation device 10, and the tactile sensation that is the original state is further removed. If it is, it is easy to feel the rough feeling of the area | region which applied the voltage signal to the electrode.

このような現象が生じる理由として、次の2つが考えられる。   There are two possible reasons for this phenomenon.

(1)電極に電圧信号を印加していない領域から電極に電圧信号を印加した領域に渡って連続して指をスライドさせたとき、バックグランドのさらさらとした触感は、ザラザラとした触感を際立たせる。   (1) When the finger is continuously slid from the area where the voltage signal is not applied to the electrode to the area where the voltage signal is applied to the electrode, the smooth tactile feel of the background stands out. Make it.

(2)素の状態がStickyな接触面17の下層にある電極と、さらさらとした触感を持つ接触面17の下層にある電極に同じ電圧信号を印加し、同じように静電気力による引力を変化させた場合であっても、さらさらとした触感を持つ接触面17の方がザラザラ感を感じやすい。素の状態がStickyな接触面17では、操作者が接触面17上で指をスライドさせている最中でも意図せずにスライドが止まってしまう。このため、操作者の指と絶縁層表面との間に働く垂直抗力により生じる摩擦力は、静止摩擦係数が寄与する成分を含む。一方、素の状態がさらさらとした触感を持つ接触面17では、接触面17上で指がスムーズにスライドするため、操作者の指と絶縁層表面との間に働く垂直抗力により生じる摩擦力には静止摩擦係数が寄与する成分はなく、動摩擦係数が寄与する成分が支配的である。   (2) The same voltage signal is applied to the electrode under the contact surface 17 having a sticky state and the electrode under the contact surface 17 having a smooth tactile sensation, and the attractive force due to electrostatic force is similarly changed. Even in such a case, the contact surface 17 having a smooth touch feels more rough. In the contact surface 17 in which the original state is Sticky, the slide stops unintentionally even while the operator slides the finger on the contact surface 17. For this reason, the frictional force generated by the normal force acting between the operator's finger and the surface of the insulating layer includes a component contributed by the static friction coefficient. On the other hand, in the contact surface 17 having a smooth tactile sensation, the finger slides smoothly on the contact surface 17, so that the frictional force generated by the normal force acting between the operator's finger and the insulating layer surface is reduced. There is no component contributed by the static friction coefficient, and the component contributed by the dynamic friction coefficient is dominant.

また、図6のテーブルに示した、アンチグレア層15を設けた整理番号2〜9のサンプルで得られた検出閾電圧を詳細に考察すると、表面粗さRaの大きさと検出閾電圧との間に特殊な相関があることが分かる。即ち、表面粗さRaが0.0206μmよりも大きくなると、検出閾電圧は徐々に小さくなり、表面粗さRaが0.0503μmのサンプル(整理番号4のサンプル)で検出閾電圧は最小となる。更に、表面粗さRaが0.0503μmよりも大きくなると、検出閾電圧は徐々に大きくなる。このことより、検出閾電圧はアンチグレア層15の有無で変化するというより、接触面17の表面粗さRaに依存して変化し、検出閾電圧には極小値が存在することが見出された。   Further, when the detection threshold voltage obtained with the samples of the serial numbers 2 to 9 provided with the anti-glare layer 15 shown in the table of FIG. 6 is considered in detail, it is between the magnitude of the surface roughness Ra and the detection threshold voltage. It can be seen that there is a special correlation. That is, when the surface roughness Ra is larger than 0.0206 μm, the detection threshold voltage is gradually reduced, and the detection threshold voltage is minimized in the sample having the surface roughness Ra of 0.0503 μm (the sample of reference number 4). Further, when the surface roughness Ra is larger than 0.0503 μm, the detection threshold voltage is gradually increased. From this, it was found that the detection threshold voltage changes depending on the surface roughness Ra of the contact surface 17 rather than changes depending on the presence or absence of the antiglare layer 15, and the detection threshold voltage has a minimum value. .

図7は、図6に示した全てのサンプルの表面粗さRaと検出閾電圧との関係を示したグラフである。表面粗さRaを0.01μmよりも大きくすることで検出閾電圧が低減する効果が得られることが分かる。また、表面粗さRaが0.05μmよりも大きくなると検出閾電圧が上昇する傾向であることが分かる。検出閾電圧が上昇する現象が生じる理由は、表面粗さRaが大きくなりすぎると、今度は接触面17の素の状態の表面の触感がザラザラしてきて、提示する触感のザラザラ感との区別がつきにくくなるためと考えられる。また、表面粗さRaが大きくなると、指が接触面17の凹凸に追従して変形し、接触面17の凸部に引っかかって滑りにくくなり、触感の変化が感じにくくなるためと考えられる。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the surface roughness Ra and the detection threshold voltage of all the samples shown in FIG. It can be seen that the effect of reducing the detection threshold voltage can be obtained by increasing the surface roughness Ra to more than 0.01 μm. It can also be seen that the detection threshold voltage tends to increase when the surface roughness Ra exceeds 0.05 μm. The reason why the detection threshold voltage rises is that if the surface roughness Ra is too large, the surface feel of the surface of the contact surface 17 becomes rough this time, and the distinction between the tactile sensation to be presented and the rough feeling is difficult. This is thought to be difficult to stick. Further, it is considered that when the surface roughness Ra is increased, the finger is deformed following the unevenness of the contact surface 17 and is caught on the convex portion of the contact surface 17 so that it is difficult to slip, and the change in tactile sensation becomes difficult to feel.

図7のグラフを参照すると、整理番号1の触覚提示装置より低い検出閾電圧の触覚提示装置、例えば検知閾電圧が150V以下の触覚提示装置を設計したい場合、表面粗さRaを0.01μm〜0.3μmの範囲に設定することが望ましい。また、整理番号1の触覚提示装置の検知閾電圧である178.4Vより低い検知閾電圧を有する触覚提示装置を設計したい場合、表面粗さRaを0.01μm〜0.4μmの範囲に設定することが望ましい。   Referring to the graph of FIG. 7, when designing a haptic presentation device having a lower detection threshold voltage than the haptic presentation device of reference number 1, for example, a haptic presentation device having a detection threshold voltage of 150 V or less, the surface roughness Ra is set to 0.01 μm to It is desirable to set in the range of 0.3 μm. Further, when designing a haptic presentation device having a detection threshold voltage lower than 178.4 V, which is the detection threshold voltage of the haptic presentation device of the reference number 1, the surface roughness Ra is set in the range of 0.01 μm to 0.4 μm. It is desirable.

表面粗さRaと検出閾電圧と操作者が感じる触感との関係をさらに調査した結果を図8に示す。粒子15aを含んだ溶液状のコート層材料15bを用いて形成するアンチグレア層15では表面粗さRaをあまり大きくすることができないことから、図8では、アンチグレア層15を設けずに、絶縁層16として表面粗さRaが0.4μm〜3.2μmの部材を使用したサンプル(図のKB−115)についても操作者が感じる触感を記載した。   FIG. 8 shows the results of further investigation on the relationship between the surface roughness Ra, the detection threshold voltage, and the tactile sensation felt by the operator. In the antiglare layer 15 formed using the solution-like coating layer material 15b containing the particles 15a, the surface roughness Ra cannot be increased so much. In FIG. 8, the antiglare layer 15 is not provided, and the insulating layer 16 is not provided. As for a sample (KB-115 in the figure) using a member having a surface roughness Ra of 0.4 μm to 3.2 μm, the tactile sensation felt by the operator is described.

電極に印加する電圧信号の電圧振幅がゼロの条件において、表面粗さRaが0.00μmの時はStickyであり、表面粗さRaが0.0206μmから0.4μmの間ではさらさら感が感じられ、表面粗さRaが0.8μm以上の場合、ザラザラ感が感じられた。表面粗さRaが0.8μm以上の場合、指でなぞった感じがザラザラであることに加えて、摩擦力も大きく感じられることから、検出閾電圧を低減する効果は見込めない。また、表面粗さRaが0.8μmを超えると素の状態の触感の印象が悪い。従って、表面粗さRaは0.8μm未満に設定することが望ましい。   When the voltage amplitude of the voltage signal applied to the electrode is zero, when the surface roughness Ra is 0.00 μm, it is Sticky, and when the surface roughness Ra is between 0.0206 μm and 0.4 μm, a smooth feeling is felt. When the surface roughness Ra was 0.8 μm or more, a rough feeling was felt. When the surface roughness Ra is 0.8 μm or more, the effect of reducing the detection threshold voltage cannot be expected because the feeling traced with the finger is rough and the frictional force is also felt large. On the other hand, when the surface roughness Ra exceeds 0.8 μm, the original tactile impression is poor. Therefore, the surface roughness Ra is desirably set to less than 0.8 μm.

また、図8において表面粗さRaが0.0564μmのサンプル(整理番号5のサンプル)においてもStickyなことがあることが記録されている。Stickyな触感は環境温度や環境湿度、指先の水分量、指の押圧力などにより生じることがある。このようなStickyな触感が生じるとたちまち検出閾電圧が高くなることから、表面粗さRaは0.05μmよりも大きく設定することが望ましい。   Further, in FIG. 8, it is recorded that the sample having the surface roughness Ra of 0.0564 μm (the sample having the serial number 5) may be sticky. Sticky tactile sensation may occur due to environmental temperature, environmental humidity, fingertip water content, finger pressure, and the like. When such a sticky tactile sensation occurs, the detection threshold voltage is increased immediately. Therefore, the surface roughness Ra is desirably set to be larger than 0.05 μm.

以上の実験結果及び図7のグラフから、テクスチャ感を知覚しやすい状態を維持しつつ、検出閾電圧を効果的に低減するためには、表面粗さRaは、0.01μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲、より好ましくは0.05μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲に設定することが重要である。この範囲は、表面粗さRaは、操作者が触れる絶縁層の接触面と操作者の指との接触面積が相対的に大きくなることにより操作者の指が接触面に粘り着く状態よりも粗く、操作者の指が前記接触面の凹凸に追従して変形する状態よりも細かい範囲と言い換えることもできる。また、接触面17の表面粗さRaと検出閾電圧との間に特殊な相関があることから、電極に印加する信号電圧の電圧振幅は、接触面17の表面粗さRaに対応する電圧とすることが重要である。   From the above experimental results and the graph of FIG. 7, in order to effectively reduce the detection threshold voltage while maintaining a state in which the texture feeling is easily perceived, the surface roughness Ra is larger than 0.01 μm, 0 It is important to set it in the range of less than 0.8 μm, more preferably larger than 0.05 μm and less than 0.8 μm. In this range, the surface roughness Ra is rougher than the state in which the operator's finger sticks to the contact surface due to a relatively large contact area between the contact surface of the insulating layer touched by the operator and the operator's finger. In other words, it can be rephrased as a finer range than the state in which the operator's finger deforms following the unevenness of the contact surface. In addition, since there is a special correlation between the surface roughness Ra of the contact surface 17 and the detection threshold voltage, the voltage amplitude of the signal voltage applied to the electrode is equal to the voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface 17. It is important to.

そこで、本発明の一実施の形態では、接触面17の表面粗さRaが上記の所定の範囲となるようにアンチグレア層15を形成し、接触面17の表面粗さRaに応じた電圧を電極に印加、好ましくは、接触面17の表面粗さRaに対応する検出閾電圧以上の電圧(上限は特に限定されないが、印加電圧を低減して安全性を確保する観点から、従来の装置の印加電圧以下の電圧)を電極に印加して触覚提示装置10を駆動するように制御する。これにより、安全性の確保とテクスチャ感の知覚感度向上とを両立させる。   Therefore, in one embodiment of the present invention, the antiglare layer 15 is formed so that the surface roughness Ra of the contact surface 17 falls within the predetermined range, and a voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface 17 is applied to the electrode. Voltage, preferably a voltage equal to or higher than the detection threshold voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface 17 (the upper limit is not particularly limited, but from the viewpoint of ensuring safety by reducing the applied voltage, the application of the conventional device) Control is performed to drive the haptic presentation device 10 by applying a voltage equal to or lower than the voltage to the electrodes. This ensures both safety and improved perception sensitivity of texture.

なお、接触面17の表面粗さRaが上記所定の範囲であり、かつ、接触面17の表面粗さに応じた電圧(接触面17の表面粗さRaに対応する検出閾電圧以上の電圧)で駆動する限りにおいて、触覚提示装置10の構成や制御方法は適宜変更可能である。   Note that the surface roughness Ra of the contact surface 17 is in the predetermined range, and a voltage corresponding to the surface roughness of the contact surface 17 (a voltage equal to or higher than a detection threshold voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface 17). As long as it is driven, the configuration and control method of the tactile presentation device 10 can be changed as appropriate.

例えば、本実施形態では、最上層に、粒子15aを含んだコート層材料15bを用いて形成したアンチグレア層15を配置したが、接触面17に表面粗さが上記所定の範囲の凹凸が形成されていればよく、アンチグレア層15を省略することもできる。   For example, in the present embodiment, the antiglare layer 15 formed by using the coating layer material 15b containing the particles 15a is disposed as the uppermost layer, but the contact surface 17 has irregularities having a surface roughness in the predetermined range. The antiglare layer 15 can be omitted.

また、X電極12及びY電極13の上層の絶縁層16をSiOなどで形成し、フッ酸などを用いたウェットエッチングによって絶縁層16を不均一にエッチングすることにより、接触面17に所望の表面粗さの凹凸を形成することができる。また、絶縁膜16の表面をサンドブラストなどによって部分的に削り取ることによって、接触面17に所望の表面粗さの凹凸を形成することもできる。 Further, the insulating layer 16 that is an upper layer of the X electrode 12 and the Y electrode 13 is formed of SiO 2 or the like, and the insulating layer 16 is etched non-uniformly by wet etching using hydrofluoric acid or the like. Unevenness of surface roughness can be formed. Further, the surface of the insulating film 16 can be partly scraped off by sandblasting or the like, whereby irregularities having a desired surface roughness can be formed on the contact surface 17.

また、本実施形態では、X電極12及びY電極13の上層に絶縁層16を形成したが、コート層材料15bがある程度の粘度を有し、コート層材料15bが薄い部分でもある程度の厚さを確保できる場合は、図25に示すように、絶縁層16を省略し、X電極12及びY電極13の上層に直接アンチグレア層15を形成してもよい。   In this embodiment, the insulating layer 16 is formed on the X electrode 12 and the Y electrode 13, but the coating layer material 15b has a certain degree of viscosity, and even if the coating layer material 15b is thin, the insulating layer 16 has a certain thickness. If it can be ensured, as shown in FIG. 25, the insulating layer 16 may be omitted, and the antiglare layer 15 may be formed directly on the X electrode 12 and the Y electrode 13.

また、図4では、粒子15aを均一な径の球体として記載したが、表面粗さが上記所定の範囲内であれば、不均一な径の球体を混合してもよいし、球体が扁平した形状や円柱状、部分的に尖った形状などとしてもよい。また、図4では、接触面17をなだらかな凹凸にしているが、凸部の先端が尖った形状としてもよい。   In FIG. 4, the particles 15a are described as spheres having a uniform diameter. However, if the surface roughness is within the predetermined range, spheres having a non-uniform diameter may be mixed or the spheres may be flattened. A shape, a columnar shape, a partially pointed shape, or the like may be used. In FIG. 4, the contact surface 17 is gently uneven, but the tip of the protrusion may be sharp.

また、樹脂シートを溶液中にくぐらせ、当該樹脂シート表面にアンチグレア層を形成し、当該樹脂シートを絶縁層16に糊付けすることで、接触面にアンチグレア層を形成することもできる。   Alternatively, the antiglare layer can be formed on the contact surface by passing the resin sheet through the solution, forming an antiglare layer on the surface of the resin sheet, and gluing the resin sheet to the insulating layer 16.

本願発明者は、前述の図5乃至図8を用いて説明したサンプルの評価と同じ評価を、被験者を追加して実施した。前述の図6乃至図8で示した検出閾電圧および信号電圧がゼロの時の感触は40代男性を被験者としたときの結果である。追加した被験者は、30代前半男性、30代後半男性、20代女性の3名である。   The inventor of the present application performed the same evaluation as that of the sample described with reference to FIGS. The feeling when the detection threshold voltage and the signal voltage shown in FIGS. 6 to 8 are zero is a result when a male in his forties is a subject. The added subjects are three men: men in their early 30s, men in their late 30s, and women in their 20s.

図9に、40代男性および追加した被験者3名、計4名の検出閾電圧を示す。4名全員に共通する特徴として、アンチグレア層15が無い接触面17が平坦なサンプル(整理番号1のサンプル)の検出閾電圧が、他のどのアンチグレア層15を設けたサンプル(整理番号2から9)の検出閾電圧よりも高い値であった点が挙げられる。この結果から、アンチグレア層15が駆動電圧の低減化に有効であることが判明した。   FIG. 9 shows the detection threshold voltages of a total of four men, a man in their 40s and three added subjects. As a feature common to all four persons, the detection threshold voltage of a sample having a flat contact surface 17 without an antiglare layer 15 (sample No. 1) has a detection threshold voltage of any other antiglare layer 15 (reference No. 2 to 9). ) Is a value higher than the detection threshold voltage. From this result, it was found that the antiglare layer 15 is effective in reducing the drive voltage.

また、表面粗さRaが0.0206μmよりも大きくなると、検出閾電圧は徐々に小さくなり、40代男性と30代前半男性は表面粗さRaが0.0503μmの整理番号4のサンプル、30代後半男性は表面粗さRaが0.093μmの整理番号6のサンプル、20代女性は表面粗さRaが0.1375μmの整理番号7のサンプルで検出閾電圧はそれぞれ最小となった。更に、各被験者で最小の検出閾電圧が得られた表面粗さよりもRaが大きくなると、検出閾電圧は徐々に大きくなる。以上の結果より、全ての被験者で検出閾電圧は表面粗さRaに依存して変化し、極小値が存在することが見出された。   In addition, when the surface roughness Ra is larger than 0.0206 μm, the detection threshold voltage gradually decreases, and males in their 40s and early 30s are samples of reference number 4 having a surface roughness Ra of 0.0503 μm, in their 30s. In the latter half of the men, the detection threshold voltage was the minimum for the sample with the reference number 6 having a surface roughness Ra of 0.093 μm, and the female in the 20s for the sample with the reference number 7 having a surface roughness Ra of 0.1375 μm. Furthermore, when Ra becomes larger than the surface roughness at which the minimum detection threshold voltage is obtained for each subject, the detection threshold voltage gradually increases. From the above results, it was found that the detection threshold voltage varied depending on the surface roughness Ra and that there was a minimum value in all subjects.

追加した被験者3名の、表面粗さRaと検出閾電圧との関係をプロットし、近似曲線を付与したグラフを図10、図11、図12にそれぞれ示す。図10が30代前半男性、図11が30代後半男性、図12が20代女性の検出閾電圧である。これらの図より、表面粗さRaを0.01μmよりも大きくすることで検出閾電圧を低減する効果が得られること、また検出閾電圧が最低になる表面粗さよりもRaが大きい領域にて、検出閾電圧が上昇する傾向が見られることが分かる。この傾向は図7で示した、40代男性の表面粗さRaと検出閾電圧との関係でも見られた。つまり、4名の被験者全員の評価結果に対して同じ傾向が確認できた。   Plots of the relationship between the surface roughness Ra and the detection threshold voltage of the three added subjects are shown in FIG. 10, FIG. 11, and FIG. FIG. 10 shows the detection threshold voltage of males in their early 30s, FIG. 11 shows males in their late 30s, and FIG. 12 shows females in their 20s. From these figures, it is possible to obtain the effect of reducing the detection threshold voltage by making the surface roughness Ra larger than 0.01 μm, and in a region where Ra is larger than the surface roughness at which the detection threshold voltage is minimized, It can be seen that the detection threshold voltage tends to increase. This tendency was also observed in the relationship between the surface roughness Ra and the detection threshold voltage of men in their 40s, as shown in FIG. That is, the same tendency was confirmed with respect to the evaluation results of all four subjects.

図7および図10〜図12の近似曲線を参照すると、検出閾電圧が最小となる表面粗さRaは、順に0.05μm、0.03μm、0.075μm、0.08μmであり、4名の検出閾電圧の間には個人差が認められるものの、検出閾電圧を低減させるためには、表面粗さRaを0.03μmよりも大きくすることが望ましい。   Referring to the approximate curves in FIG. 7 and FIG. 10 to FIG. 12, the surface roughness Ra at which the detection threshold voltage is minimized is 0.05 μm, 0.03 μm, 0.075 μm, and 0.08 μm in order. Although individual differences are recognized between the detection threshold voltages, it is desirable to make the surface roughness Ra larger than 0.03 μm in order to reduce the detection threshold voltage.

図8を参照して説明した信号電圧がゼロの時の感触に関し、40代男性および追加した被験者3名、計4名の評価結果は次の通りであった。被験者3名は表面粗さRaが0.4μmでさらさら感を感じ、表面粗さRaが0.8μm以上の場合でザラザラ感を感じた。残りの被験者1名は、表面粗さRaが0.4μmでさらさら感を感じ、表面粗さRaが0.8μmでさらさら感とザラザラ感の両方を感じ、表面粗さRaが1.6μm以上でザラザラ感を感じた。これらの結果から、多くの被験者は表面粗さRaが0.8μmを超えるとザラザラ感を感じる。前述のとおり、表面粗さRaが0.8μm以上の場合、指でなぞった感じがザラザラであることに加えて、摩擦力も大きく感じられることから、検出閾電圧を低減する効果は見込めない。加えて、触感の印象が悪い。従って、表面粗さRaは0.8μm未満に設定することが望ましい。   Regarding the feeling when the signal voltage described with reference to FIG. 8 is zero, the evaluation results of a total of four persons, a male in their 40s and three added subjects, were as follows. Three subjects felt a smooth feeling when the surface roughness Ra was 0.4 μm, and felt a rough feeling when the surface roughness Ra was 0.8 μm or more. The remaining one subject feels a smooth feeling when the surface roughness Ra is 0.4 μm, feels both a smooth feeling and a rough feeling when the surface roughness Ra is 0.8 μm, and has a surface roughness Ra of 1.6 μm or more. I felt a rough feeling. From these results, many subjects feel a rough feeling when the surface roughness Ra exceeds 0.8 μm. As described above, when the surface roughness Ra is 0.8 μm or more, the effect of reducing the detection threshold voltage cannot be expected because the feeling traced with the finger is rough and the frictional force is also felt large. In addition, the impression of touch is bad. Therefore, the surface roughness Ra is desirably set to less than 0.8 μm.

4人の被験者に対する上記評価結果から、テクスチャ感を知覚しやすい状態を維持しつつ、検出閾電圧を効果的に低減するために好適な表面粗さRaは、0.01μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲、より好ましくは0.03μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲であることが分かった。   From the above evaluation results for the four subjects, the surface roughness Ra suitable for effectively reducing the detection threshold voltage while maintaining a state in which the texture is easily perceived is greater than 0.01 μm, It was found that the range was less than 8 μm, more preferably greater than 0.03 μm and less than 0.8 μm.

[第2の実施形態]
前記した第1の実施形態で記載した触覚提示装置のパネルは、支持基板と、当該支持基板上に形成された所定の方向に延在する複数の電極と、前記複数の電極を覆う絶縁層と、で構成されていたが、電極が複数であることは必須ではない。そこで、本実施形態では電極が一つの触覚提示装置を試作した。
[Second Embodiment]
The panel of the tactile presentation device described in the first embodiment described above includes a support substrate, a plurality of electrodes formed on the support substrate and extending in a predetermined direction, and an insulating layer covering the plurality of electrodes. However, it is not essential that there are a plurality of electrodes. Therefore, in the present embodiment, a tactile sensation presentation device with one electrode was prototyped.

まず、本願発明者は、図13に示すような触覚提示装置10のパネル10aを試作した。この触覚提示装置10のパネル10aは、支持基板11と、当該支持基板11上に形成された一つの電極11aと、当該電極11aに対して電圧信号を出力する駆動部19と、前記電極11aを覆う絶縁層16と、で構成され、この絶縁層16の表面が接触面17とされる。   First, the inventor made a prototype panel 10a of the tactile sense presentation device 10 as shown in FIG. The panel 10a of the tactile sense presentation device 10 includes a support substrate 11, one electrode 11a formed on the support substrate 11, a drive unit 19 that outputs a voltage signal to the electrode 11a, and the electrode 11a. The insulating layer 16 covers the surface, and the surface of the insulating layer 16 is a contact surface 17.

また、本願発明者は、図14に示すような触覚提示装置10のパネル10aを試作した。この触覚提示装置10のパネル10aは、支持基板11と、当該支持基板11上に形成された一つの電極11aと、当該電極11aに対して電圧信号を出力する駆動部19と、前記電極11aを覆う絶縁層16と、絶縁層16の更に上層に可視光に対する反射防止機能を備えたアンチグレア層15とで構成され、このアンチグレア層15の表面が接触面17とされる。アンチグレア層15の性状(表面粗さ)が異なる複数の触覚提示装置10を試作した。   Further, the inventor of the present application prototyped a panel 10a of the tactile sense presentation device 10 as shown in FIG. The panel 10a of the tactile sense presentation device 10 includes a support substrate 11, one electrode 11a formed on the support substrate 11, a drive unit 19 that outputs a voltage signal to the electrode 11a, and the electrode 11a. The insulating layer 16 is covered, and an antiglare layer 15 having an antireflection function for visible light is formed on the insulating layer 16. The surface of the antiglare layer 15 is used as a contact surface 17. A plurality of tactile sensation presentation devices 10 having different properties (surface roughness) of the antiglare layer 15 were made as trial products.

これらパネル10aを次の通り評価した。駆動部19が出力する電圧信号の電圧振幅が十分に高い場合、接触面17を指でなぞる(接触面上で指をスライドさせる)とざらざらとしたテクスチャ感を感じる。この状態から電極11aに印加する電圧信号の電圧振幅を徐々に下げて行き、電極11aに印加する電圧信号の振幅が0Vのときとで触感の違いを区別できると思える最低の電圧を記録する。この電圧が検出閾電圧であり、試作した複数の触覚提示装置10のそれぞれについて検出閾電圧を測定した。   These panels 10a were evaluated as follows. When the voltage amplitude of the voltage signal output from the drive unit 19 is sufficiently high, a rough texture is felt when the contact surface 17 is traced with a finger (sliding the finger on the contact surface). From this state, the voltage amplitude of the voltage signal applied to the electrode 11a is gradually lowered, and the lowest voltage at which the difference in tactile sensation can be distinguished from when the amplitude of the voltage signal applied to the electrode 11a is 0V is recorded. This voltage was the detection threshold voltage, and the detection threshold voltage was measured for each of a plurality of prototyped tactile presentation devices 10.

その結果は、図7を参照して説明した結果と同様であった。即ち、接触面にアンチグレア処理を施す(絶縁層の接触面を粗くする)と、提示された触覚が極めて分かりやすくなった。つまり、提示された触覚刺激を操作者が極めて知覚しやすくなった。また、アンチグレア処理によって接触面の表面粗さが適度に大きくなることで、操作者が触覚刺激を知覚しやすくなった。即ち、接触面の表面粗さとその表面粗さにおいて操作者がテクスチャ感を知覚可能な最低電圧である検出閾電圧との間に特殊な相関がみられた。より具体的には、表面粗さRaを0.01μmよりも大きくすることで検出閾電圧が低減する効果が得られることが分かった。また、検出閾電圧の極小値は表面粗さRaが0.05μm付近であることが分かった。また、表面粗さRaが0.01μmより大きく、0.2392μmより小さい範囲の検出閾電圧は表面粗さRaが0.00μmの場合の検出閾電圧より小さいことが分かった。   The result was similar to the result described with reference to FIG. That is, when the contact surface is subjected to anti-glare treatment (the contact surface of the insulating layer is roughened), the presented tactile sensation becomes extremely easy to understand. That is, the operator can easily perceive the presented tactile stimulus. In addition, the surface roughness of the contact surface is appropriately increased by the anti-glare treatment, so that the operator can easily perceive tactile stimulation. That is, a special correlation was found between the surface roughness of the contact surface and the detection threshold voltage, which is the lowest voltage at which the operator can perceive a texture feeling. More specifically, it has been found that the effect of reducing the detection threshold voltage can be obtained by increasing the surface roughness Ra to more than 0.01 μm. The minimum value of the detection threshold voltage was found to have a surface roughness Ra of around 0.05 μm. It was also found that the detection threshold voltage in the range where the surface roughness Ra is larger than 0.01 μm and smaller than 0.2392 μm is smaller than the detection threshold voltage when the surface roughness Ra is 0.00 μm.

このように、表面粗さを適度に大きくすることで、操作者が触覚刺激を知覚しやすくなる理由は、次の(1)〜(3)の一連の記載の通りである。この理由は第1の実施形態において操作者が触覚刺激を知覚しやすくなる理由と同様である。
(1)表面粗さが小さく平坦な場合:接触面と操作者の指の表皮とが密着し、接触面と表皮との間に分子間力が強く働く。このとき、適度な湿り気があると水素結合が生じるため分子間力は強くなる。操作者が指を動かした時に表皮と接触面との間に働く摩擦力の要因である垂直抗力について考えると、垂直抗力の一つの要素として静電気力、他の要素として分子間力がある。この分子間力が大きいことで、静電気力の割合が小さくなり、静電気力を制御し変動させても垂直抗力の変動割合は小さい。このため、摩擦の変動割合は小さく、操作者は触覚刺激を知覚しにくい。
(2)表面粗さが(1)よりも大きく、適度な粗さの場合:表皮と接触面との間に部分的に空隙が生じ、この空隙のために接触面と表皮との間にはたらく分子間力は急激に減少する。摩擦力の要因である垂直抗力の一つの要素として静電気力、他の要素として分子間力があるが、静電気力の割合が大きくなることで、静電気力の強弱が摩擦の変動に現れやすい。
(3)表面の粗さが(2)よりもさらに粗い場合:操作者が指を動かした時に表皮が接触面の凹凸に追従して変形するようになり、この変形に伴う摩擦力が大きくなる。この摩擦力が大きいため、静電気力の変動で変化する摩擦力の変動割合が小さい。このため、テクスチャ感を感じにくくなる。
The reason why the operator can easily perceive tactile stimulation by appropriately increasing the surface roughness is as described in the following series of (1) to (3). This reason is the same as the reason why the operator can easily perceive tactile stimulation in the first embodiment.
(1) When the surface roughness is small and flat: the contact surface and the skin of the operator's finger are in close contact, and an intermolecular force acts strongly between the contact surface and the skin. At this time, when there is a moderate humidity, hydrogen bonds are generated, and the intermolecular force becomes strong. Considering the normal force, which is a factor of the friction force acting between the epidermis and the contact surface when the operator moves the finger, there is an electrostatic force as one element of the normal force, and an intermolecular force as the other element. Since this intermolecular force is large, the proportion of electrostatic force is reduced, and even if the electrostatic force is controlled and varied, the variation rate of normal force is small. For this reason, the fluctuation rate of friction is small, and the operator hardly perceives tactile stimulation.
(2) When the surface roughness is larger than (1) and moderate roughness: a gap is partially generated between the skin and the contact surface, and this gap acts between the contact surface and the skin. The intermolecular force decreases rapidly. There is electrostatic force as one element of the vertical drag that is a factor of frictional force, and intermolecular force as another element. However, as the proportion of electrostatic force increases, the strength of electrostatic force tends to appear in the fluctuation of friction.
(3) When the surface is rougher than (2): When the operator moves his / her finger, the epidermis follows the unevenness of the contact surface, and the frictional force accompanying this deformation increases. . Since this frictional force is large, the fluctuation ratio of the frictional force that changes due to the fluctuation of the electrostatic force is small. For this reason, it becomes difficult to feel a texture.

以下、上記構成の触覚提示装置10(特に第1の実施形態の触覚提示装置10)の具体的な構造及び駆動方法並びに利用形態の一例について説明する。   Hereinafter, an example of a specific structure, a driving method, and a usage form of the haptic presentation device 10 having the above configuration (particularly, the haptic presentation device 10 of the first embodiment) will be described.

まず、本発明の第1の実施例について、図15乃至図18を参照して説明する。本実施例では、触覚提示装置10のX電極及びY電極に印加する電圧信号の周波数の具体例について説明する。   First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A present Example demonstrates the specific example of the frequency of the voltage signal applied to X electrode and Y electrode of the tactile sense presentation apparatus 10.

図15は、本発明の第1の実施例に係る触覚提示装置10の構成を示す説明図である。触覚提示装置10のパネル部分には、平面状の支持基板11上に、X軸方向に延在する複数のX電極12と、X軸方向に直交するY方向に延在する複数のY電極13と、が形成されている。   FIG. 15 is an explanatory diagram showing the configuration of the tactile presentation device 10 according to the first embodiment of the present invention. In the panel portion of the tactile sense presentation device 10, a plurality of X electrodes 12 extending in the X axis direction and a plurality of Y electrodes 13 extending in the Y direction orthogonal to the X axis direction are provided on a planar support substrate 11. And are formed.

X電極12とY電極13とは、その交差部で絶縁層(図示せず)を介して交差しており、この絶縁層により両者の電気的な絶縁性が保たれている。また、X電極12及びY電極13の上には絶縁層及び/又はアンチグレア層(図示せず)が形成されており、この絶縁層及び/又はアンチグレア層により、触覚提示装置10の接触面を指で触った時の、X電極12と指、Y電極13と指との電気的な絶縁性が保たれている。   The X electrode 12 and the Y electrode 13 intersect with each other through an insulating layer (not shown) at the intersection, and the electrical insulation between them is maintained by this insulating layer. Further, an insulating layer and / or an antiglare layer (not shown) are formed on the X electrode 12 and the Y electrode 13, and the contact surface of the tactile sense presentation device 10 is pointed by the insulating layer and / or the antiglare layer. Thus, the electrical insulation between the X electrode 12 and the finger and the Y electrode 13 and the finger is maintained.

X電極12の各々はX電極駆動回路(駆動部)20に接続され、Y電極13の各々はY電極駆動回路(駆動部)30に接続され、X電極駆動回路20及びY駆動電極回路30は制御部40に接続されている。制御部40は、外部(例えば、当該触覚提示装置10が搭載される電子機器の動作を制御するプロセッサ)から入力された情報に基づいて、操作者に触覚を提示する領域に対応する電極を特定し、特定した電極を駆動するための制御信号をX電極駆動回路20及びY駆動電極回路30に出力し、X電極駆動回路20及びY駆動電極回路30は、制御信号に基づいて、絶縁層又はアンチグレア層の表面粗さに応じた電圧振幅の電圧信号をX電極12及びY電極13に印加する。この構成によって、触覚提示装置10は、所望の領域にテクスチャ感を提示することが可能となる。なお、請求の範囲では、制御信号を出力する制御部40と制御信号に基づいて電極に電圧を印加する駆動電極回路とをまとめて、駆動部と称している。   Each of the X electrodes 12 is connected to an X electrode drive circuit (drive unit) 20, each of the Y electrodes 13 is connected to a Y electrode drive circuit (drive unit) 30, and the X electrode drive circuit 20 and the Y drive electrode circuit 30 are It is connected to the control unit 40. The control unit 40 identifies an electrode corresponding to a region where a tactile sensation is presented to the operator based on information input from the outside (for example, a processor that controls the operation of the electronic device in which the tactile sensation presentation device 10 is mounted). Then, a control signal for driving the specified electrode is output to the X electrode driving circuit 20 and the Y driving electrode circuit 30, and the X electrode driving circuit 20 and the Y driving electrode circuit 30 A voltage signal having a voltage amplitude corresponding to the surface roughness of the antiglare layer is applied to the X electrode 12 and the Y electrode 13. With this configuration, the tactile sense presentation device 10 can present a sense of texture in a desired region. In the claims, the control unit 40 that outputs a control signal and the drive electrode circuit that applies a voltage to the electrode based on the control signal are collectively referred to as a drive unit.

図16は、図15に示した触覚提示装置10の駆動方法を示す説明図である。ここで、各々のX電極12及びY電極13は、電極毎に異なる記号によって区別するものとする。即ち、図16に示す例では、支持基板11上に28本のX電極12と46本のY電極13とが形成されているが、各々のX電極12を下から上方向にX00〜X27とし、各々のY電極13を右から左方向にY03〜Y48とする。また、テクスチャ感を提示しようとする領域を対象領域50とする。対象領域50は、X方向はX11〜X14の範囲、Y方向はY24〜Y27の範囲である。制御部40は、外部から与えられた対象領域50に対する情報に基づいて、X電極駆動回路20及びY駆動電極回路30に制御信号を与える。   FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a driving method of the tactile sense presentation device 10 illustrated in FIG. 15. Here, each X electrode 12 and Y electrode 13 is distinguished by a different symbol for each electrode. That is, in the example shown in FIG. 16, 28 X electrodes 12 and 46 Y electrodes 13 are formed on the support substrate 11, but each X electrode 12 is set to X00 to X27 from the bottom to the top. Each Y electrode 13 is Y03 to Y48 from the right to the left. In addition, a region where a texture feeling is to be presented is set as a target region 50. In the target region 50, the X direction is a range of X11 to X14, and the Y direction is a range of Y24 to Y27. The control unit 40 gives control signals to the X electrode drive circuit 20 and the Y drive electrode circuit 30 based on information on the target region 50 given from the outside.

この制御信号を受けて、X電極駆動回路20はX11〜X14に第1の周波数(ここでは周波数f=1000Hz)の交流電圧信号を印加し、Y駆動電極回路30はY24〜Y27に第2の周波数(周波数f=1240Hz)の交流電圧信号を印加する。また、図16では、X電極駆動回路20及びY駆動電極回路30は、上記に該当しないX電極12及びY電極13は、電極同士の容量結合によって電圧が誘起されることを防ぐために接地又は直流電圧を印加している。 In response to this control signal, the X electrode drive circuit 20 applies an AC voltage signal having a first frequency (here, frequency f 1 = 1000 Hz) to X11 to X14, and the Y drive electrode circuit 30 receives the second voltage to Y24 to Y27. applying an AC voltage signal of a frequency (frequency f 2 = 1240Hz). In FIG. 16, the X electrode driving circuit 20 and the Y driving electrode circuit 30 are not connected to the above-mentioned X electrode 12 and Y electrode 13 in order to prevent voltage from being induced by capacitive coupling between the electrodes. A voltage is applied.

上記構成では、X11〜X14のX電極12上の領域から対象領域50を除いた領域では電極に印加している電圧信号に応じたテクスチャ感は提示されない(素の状態のテクスチャ感しか提示されない)。また、Y24〜Y27のY電極13上の領域から対象領域50を除いた領域でも電極に印加している電圧信号に応じたテクスチャ感は提示されない(素の状態のテクスチャ感しか提示されない)。このことから、人間の指は、電極に印加する電圧信号の周波数が1000Hzや1240Hzの場合には電圧信号に応じたテクスチャ感を知覚しない性質であることを確認した。   In the above configuration, in the region excluding the target region 50 from the region on the X electrode 12 of X11 to X14, the texture feeling corresponding to the voltage signal applied to the electrode is not presented (only the texture feeling in the raw state is presented). . Further, even in a region obtained by removing the target region 50 from the region on the Y electrode 13 of Y24 to Y27, a texture feeling corresponding to the voltage signal applied to the electrode is not presented (only a plain texture feeling is presented). From this, it was confirmed that the human finger has the property of not perceiving the texture according to the voltage signal when the frequency of the voltage signal applied to the electrode is 1000 Hz or 1240 Hz.

一方、対象領域50では、f=1000Hzの電圧信号が印加されたX電極12とf=1240Hzの電圧信号が印加されたY電極13とが互いに隣接しているので、波動の分野で知られるうなりが生じており、このうなりによりテクスチャ感が提示されている。そこで、本実施例では、各々の電極に印加する電圧信号の周波数では電圧信号に応じたテクスチャ感が提示されず、うなりによって規定される周波数で電圧信号に応じたテクスチャ感が提示されるように、各々の電極に印加する電圧信号の周波数を設定して、対象領域50を触覚で判別できるようにする。 On the other hand, in the target region 50, the X electrode 12 to which the voltage signal of f 1 = 1000 Hz is applied and the Y electrode 13 to which the voltage signal of f 2 = 1240 Hz are adjacent to each other. The beat is generated, and the texture is presented by this beat. Therefore, in this embodiment, the texture feeling corresponding to the voltage signal is not presented at the frequency of the voltage signal applied to each electrode, but the texture feeling corresponding to the voltage signal is presented at the frequency defined by the beat. The frequency of the voltage signal applied to each electrode is set so that the target region 50 can be discriminated by touch.

図17は、図15及び図16で示した触覚提示装置10の断面モデルを示す模式図である。前述の通り、複数のX電極12と複数のY電極13とは、平面状の支持基板11上で隣り合うように配置されている。そして、X電極12及びY電極13のうち、対象領域50内に配置された2つのX電極12と2つのY電極13とに対向する位置に、指をモデル化した電極51が一つ配置されている。人体にはある程度の接地効果があるため、この電極51は抵抗値Rを有する抵抗52を介して接地されているものとしてモデル化することができる。   FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional model of the tactile presentation device 10 illustrated in FIGS. 15 and 16. As described above, the plurality of X electrodes 12 and the plurality of Y electrodes 13 are arranged adjacent to each other on the planar support substrate 11. One electrode 51 that models a finger is arranged at a position facing the two X electrodes 12 and the two Y electrodes 13 arranged in the target region 50 out of the X electrode 12 and the Y electrode 13. ing. Since the human body has a certain level of grounding effect, this electrode 51 can be modeled as being grounded via a resistor 52 having a resistance value R.

ここで、対象領域50内のX電極12に、V=Acos(2πft)で表される電圧信号Vを印加する。電圧信号Vの振幅はA、周波数はfであり、tは時刻を表す。また、対象領域50内のY電極13に、V=Acos(2πft)で表される電圧信号Vを印加する。電圧信号Vの振幅は電圧信号Vの振幅と等しいA、周波数はfである。 Here, the voltage signal V 1 represented by V 1 = A cos (2πf 1 t) is applied to the X electrode 12 in the target region 50. The amplitude of the voltage signal V 1 was A, the frequency is f 1, t represents time. Further, a voltage signal V 2 represented by V 2 = Acos (2πf 2 t) is applied to the Y electrode 13 in the target region 50. The amplitude of the voltage signal V 2 is the amplitude equal to A, the frequency of the voltage signal V 1 was a f 2.

電極51と対象領域50内のX電極12の各々との間は、静電容量Cを有する平行平板コンデンサとしてモデル化することができる。また、電極51と対象領域50内のY電極13の各々との間は、静電容量Cを有する平行平板コンデンサとしてモデル化することができる。このとき、電極51に現れる電圧Vは、抵抗値Rが十分高いとき、式1で表される。 A space between the electrode 51 and each of the X electrodes 12 in the target region 50 can be modeled as a parallel plate capacitor having a capacitance C. Further, the space between the electrode 51 and each of the Y electrodes 13 in the target region 50 can be modeled as a parallel plate capacitor having a capacitance C. At this time, the voltage V P appearing on the electrodes 51, when the resistance value R is sufficiently high, the formula 1.

Figure 2016184391
Figure 2016184391

1つのX電極12と指をモデル化した電極51との間に働く静電気力をFe1とすると、Fe1は、平行平板コンデンサの電極間に働く力として知られている公式を用いて、式2で表される。ここで、εは誘電率、Sは平行平板コンデンサの電極面積である。 Assuming that the electrostatic force acting between one X electrode 12 and the electrode 51 modeling a finger is F e1 , F e1 can be expressed by the formula known as the force acting between the electrodes of the parallel plate capacitor. It is represented by 2. Here, ε is a dielectric constant, and S is an electrode area of the parallel plate capacitor.

Figure 2016184391
Figure 2016184391

同様に、1つのY電極13と指をモデル化した電極51との間に働く静電気力をFe2とすると、Fe2は、式3で表される。 Similarly, when the electrostatic force acting between the one Y electrode 13 and the finger electrode 51 that models the a F e2, F e2 is represented by the formula 3.

Figure 2016184391
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静電気力Fe1と静電気力Fe2とを人の指先で区別できない程度に、電極の間隔が細かい場合は、Fe1及びFe2の各々の力を合計した力がマクロ的に指に働くものとみなすことができる。指をモデル化した電極51に働くすべての力の合計Fは、図17よりF=2(Fe1+Fe2)であるから、前記のV、V、式2及び式3を用いると、式4で表される。 If the distance between the electrodes is so small that the electrostatic force F e1 and the electrostatic force F e2 cannot be distinguished by a human fingertip, the total force of F e1 and F e2 acts on the finger macroscopically. Can be considered. Since the sum F of all forces acting on the electrode 51 modeling the finger is F = 2 (F e1 + F e2 ) from FIG. 17, using the above V 1 , V 2 , Formula 2 and Formula 3, It is represented by Formula 4.

Figure 2016184391
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式4より、モデル化した電極51に働くすべての力の合計Fは、値域が[0、A/(εS)]で周波数が(f+f)である周期関数に、値域が[0、2]で、周波数が(f−f)の絶対値である周期関数を乗算して得られるものであることがわかる。その包絡線の周波数は(f−f)の絶対値となる。 From equation 4, the total F of all forces acting on the modeled electrode 51 is a periodic function with a range of [0, A 2 C 2 / (εS)] and a frequency of (f 1 + f 2 ). In [0, 2], it can be seen that the frequency is obtained by multiplying a periodic function that is an absolute value of (f 1 -f 2 ). The frequency of the envelope is an absolute value of (f 1 −f 2 ).

本実施例では、周波数f=1000Hz、周波数f=1240Hzとしているため、その差の絶対値は240Hzとなる。このため、指に働く引力Fは、式4に示すように240Hzで変化する。従って、人間が触覚提示装置10の接触面17を指でなぞると、240Hzの周波数で摩擦力の変化が生じる。240Hzは人間の皮膚の機械受容器が感度を有する周波数であるので、テクスチャ感の知覚をもたらすことができる。 In this embodiment, since the frequency f 1 = 1000 Hz and the frequency f 2 = 1240 Hz, the absolute value of the difference is 240 Hz. For this reason, the attractive force F acting on the finger changes at 240 Hz as shown in Equation 4. Accordingly, when a person traces the contact surface 17 of the tactile presentation device 10 with a finger, a change in frictional force occurs at a frequency of 240 Hz. Since 240 Hz is a frequency at which the human skin mechanoreceptor is sensitive, texture perception can be provided.

さらに、支持基板11上の全てのX電極12に周波数fの電圧信号を印加し、全てのY電極13に周波数fの電圧信号を印加し、fとfとの差の絶対値に対するテクスチャ感の知覚の有無を実験的に確認した。その結果、fとfとの差の絶対値が10Hzよりも大きく1000Hz未満の場合にテクスチャ感が知覚され、fとfとの差の絶対値が10Hz以下または1000Hz以上の場合、テクスチャ感が知覚されないことが確認された。 Further, a voltage signal having the frequency f 1 is applied to all the X electrodes 12 on the support substrate 11, a voltage signal having the frequency f 2 is applied to all the Y electrodes 13, and the absolute value of the difference between f 1 and f 2 is applied. We experimentally confirmed the presence of texture perception. As a result, the texture is perceived when the absolute value of the difference between f 1 and f 2 is greater than 10 Hz and less than 1000 Hz, and when the absolute value of the difference between f 1 and f 2 is 10 Hz or less or 1000 Hz or more, It was confirmed that the texture was not perceived.

また、X電極12とY電極13に同じ電圧信号を印加し、その電圧信号の周波数を変化させてテクスチャ感の知覚の有無を実験的に確認した。その結果、電圧信号の周波数が5Hzよりも大きく500Hz未満の範囲内にある場合にテクスチャ感が知覚され、電圧信号の周波数がこの範囲内にない場合にはテクスチャ感が知覚されないことが確認された。   In addition, the same voltage signal was applied to the X electrode 12 and the Y electrode 13, and the frequency of the voltage signal was changed to experimentally confirm the presence or absence of the texture. As a result, it was confirmed that the texture was perceived when the frequency of the voltage signal was in the range of more than 5 Hz and less than 500 Hz, and the texture was not perceived when the frequency of the voltage signal was not within this range. .

これらの結果から、X電極12に印加する電圧信号の周波数をfとし、Y電極13に印加する電圧信号の周波数をfとした場合、f及びfを共に500Hz以上とし、fとfとの差の絶対値が10Hzよりも大きく1000Hz未満となるようにfとfを設定すれば、周波数fの電圧信号を与えたX電極12と周波数fの電圧信号を与えたY電極13とが交差する領域に電圧信号に応じたテクスチャ感を提示し、他の領域には電圧信号に応じたテクスチャ感を提示しない(接触面17の素の状態でのテクスチャ感しか提示しない)触覚提示装置10が実現可能となる。 From these results, the frequency of the voltage signal applied to the X electrode 12 and f 1, the frequency of the voltage signal applied to the Y electrode 13 when the f 2, and are both 500Hz above the f 1 and f 2, f 1 and if the absolute value is set to f 1 and f 2 such that the greater than 1000Hz than 10Hz of the difference between f 2, the voltage signal of the X electrode 12 and the frequency f 2 gave a voltage signal of a frequency f 1 The texture feeling corresponding to the voltage signal is presented in the area where the applied Y electrode 13 intersects, and the texture feeling corresponding to the voltage signal is not presented in the other areas (only the texture feeling in the plain state of the contact surface 17). The tactile sense presentation device 10 (not presented) can be realized.

なお、X電極12及びY電極13に印加する電圧信号の周波数は上記記載に限定されず、接触面17の表面粗さや検出閾電圧などに応じて適宜変更可能である。また、上記では、X電極12及びY電極13に正弦波状の交流の電圧信号を印加したが、断続的にオンとオフが繰り返されるパルス状の電圧信号を印加することも可能である。   The frequency of the voltage signal applied to the X electrode 12 and the Y electrode 13 is not limited to the above description, and can be appropriately changed according to the surface roughness of the contact surface 17 and the detection threshold voltage. In the above description, a sinusoidal AC voltage signal is applied to the X electrode 12 and the Y electrode 13, but it is also possible to apply a pulsed voltage signal that is intermittently turned on and off.

次に、本発明の第2の実施例について、図18乃至図20を参照して説明する。本実施例では、触覚提示装置10のX電極及びY電極の具体的形状及び触覚提示装置10の製造方法について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, specific shapes of the X electrode and the Y electrode of the haptic presentation device 10 and a method for manufacturing the haptic presentation device 10 will be described.

図18は、図15で示した触覚提示装置10の支持基板11、X電極12、Y電極13の具体的な形状を示す平面視図である。図18では、X電極12及びその配線を破線で示し、Y電極13及びその配線を実線で示している。   18 is a plan view showing specific shapes of the support substrate 11, the X electrode 12, and the Y electrode 13 of the tactile sense presentation device 10 shown in FIG. In FIG. 18, the X electrode 12 and its wiring are indicated by broken lines, and the Y electrode 13 and its wiring are indicated by solid lines.

X電極12は、複数の菱形の電極が接続部を介して数珠状に連結された形状である。即ち、一つのX電極12は、左右に隣り合う菱形の電極を接続部により電気的に接続した形状である。このX電極12は、Y軸方向に2mmの間隔で配置されている。即ちX電極12同士のピッチは2mmである。Y電極13も同様に、複数の菱形の電極が接続部を介して数珠状に連結された形状である。即ち、一つのY電極13は、上下に隣り合う菱形の電極を接続部により電気的に接続した形状である。このY電極13は、X軸方向に2mmの間隔で配置されている。即ちY電極同士のピッチは2mmである。   The X electrode 12 has a shape in which a plurality of rhombic electrodes are connected in a bead shape through a connection portion. That is, one X electrode 12 has a shape in which rhombic electrodes adjacent to the left and right are electrically connected by a connecting portion. The X electrodes 12 are arranged at an interval of 2 mm in the Y-axis direction. That is, the pitch between the X electrodes 12 is 2 mm. Similarly, the Y electrode 13 has a shape in which a plurality of rhombic electrodes are connected in a bead shape through a connection portion. That is, one Y electrode 13 has a shape in which rhombic electrodes that are vertically adjacent to each other are electrically connected by a connecting portion. The Y electrodes 13 are arranged at an interval of 2 mm in the X-axis direction. That is, the pitch between the Y electrodes is 2 mm.

X電極12及びY電極13は、平面視した時に、菱形の電極の接続部同士が絶縁膜を介して重なり合うように形成されている。また、X電極12の菱形の部分の主要部とY電極13の菱形の部分の主要部とは重ならないように形成されている。つまり、X電極12の菱形の部分の主要部とY電極13の菱形の部分の主要部とが、平面視した時に隣り合う形状となっている。   The X electrode 12 and the Y electrode 13 are formed so that the connecting portions of the rhombic electrodes overlap with each other through an insulating film when viewed in plan. Further, the main part of the rhombus portion of the X electrode 12 and the main part of the rhombus portion of the Y electrode 13 are formed so as not to overlap. That is, the main part of the rhombic part of the X electrode 12 and the main part of the rhombus part of the Y electrode 13 are adjacent to each other when viewed in plan.

図19及び図20は、図18で示したX電極12及びY電極13それぞれの接続部の構造を拡大した図であり、図19は、図18のブロックAとして示した電極の相互間の接続部を示す平面視図、図20は図19のC−C線における断面図である。   19 and 20 are enlarged views of the structure of the connecting portion of each of the X electrode 12 and the Y electrode 13 shown in FIG. 18, and FIG. 19 shows the connection between the electrodes shown as block A in FIG. FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 19.

X電極12は、菱形の電極がブリッジ電極12aにより相互に接続されて構成されている。また、Y電極13も、菱形の電極がこれと同一の材料による接続部13aにより相互に接続されて構成されている。ブリッジ電極12aとY電極13の接続部13aとは、絶縁層14によって絶縁されている。   The X electrode 12 is configured by connecting rhombic electrodes to each other by a bridge electrode 12a. The Y electrode 13 is also configured by connecting rhombus electrodes to each other through a connecting portion 13a made of the same material. The bridge electrode 12 a and the connection portion 13 a of the Y electrode 13 are insulated by the insulating layer 14.

図20を参照して、X電極12及びY電極13の接続部分の断面構造と製造手順について説明する。まず、ガラス等の透明絶縁性材料からなる支持基板11上に、ブリッジ電極12aをITOなどの透明導電性材料を用いて形成する。   With reference to FIG. 20, the cross-sectional structure and manufacturing procedure of the connection part of X electrode 12 and Y electrode 13 are demonstrated. First, the bridge electrode 12a is formed on the support substrate 11 made of a transparent insulating material such as glass using a transparent conductive material such as ITO.

次に、ブリッジ電極12aの上に絶縁層14を有機材料で形成する。有機材料で形成することによって、絶縁層14の膜厚を厚くすることができ、X電極12とY電極13との間の交差部に形成される本来不要な結合容量を小さくすることができる。この絶縁層14は、Y電極13の接続部13aとブリッジ電極12aとを絶縁するように、Y軸方向(図の奥行き方向)においてブリッジ電極12aを覆い、ブリッジ電極12aとX電極12の菱形部とが接触するように、X軸方向(図の左右方向)においてブリッジ電極12aの端部を覆わない形状に形成される。次に、X電極12、Y電極13、接続部13aとその他の配線及び端子18をITOなどの透明導電性材料を用いて一括して形成する。   Next, the insulating layer 14 is formed of an organic material on the bridge electrode 12a. By forming with an organic material, the thickness of the insulating layer 14 can be increased, and the originally unnecessary coupling capacitance formed at the intersection between the X electrode 12 and the Y electrode 13 can be reduced. The insulating layer 14 covers the bridge electrode 12a in the Y-axis direction (depth direction in the figure) so as to insulate the connection portion 13a of the Y electrode 13 and the bridge electrode 12a, and the rhombic portions of the bridge electrode 12a and the X electrode 12 Is formed in a shape that does not cover the end of the bridge electrode 12a in the X-axis direction (the left-right direction in the figure). Next, the X electrode 12, the Y electrode 13, the connecting portion 13a, other wirings, and the terminals 18 are collectively formed using a transparent conductive material such as ITO.

次に、絶縁層16を有機材料で成膜し、その上に、所定のサイズのシリカ等からなる粒子15aを含んだ溶液状のコート層材料15bをスプレー塗布し、乾燥させてアンチグレア層15を形成する。その際、コート層材料15bに対する粒子15aの含有割合やスプレー方法、粒子15aの材質、サイズ、形状、コート層材料15bの材質、粘度などを変えて、アンチグレア層15の表面粗さRaが0.01μm(好ましくは0.05μm)よりも大きく、0.8μm未満の範囲になるようにする。その後、端子18部分にコンタクトホールを形成する。   Next, the insulating layer 16 is formed with an organic material, and a coating layer material 15b containing a particle 15a made of silica or the like having a predetermined size is spray-applied thereon and dried to form the antiglare layer 15. Form. At that time, the surface roughness Ra of the antiglare layer 15 is set to 0.1 by changing the content ratio of the particles 15a with respect to the coating layer material 15b, the spraying method, the material, size and shape of the particles 15a, the material and viscosity of the coating layer material 15b. The range is larger than 01 μm (preferably 0.05 μm) and less than 0.8 μm. Thereafter, a contact hole is formed in the terminal 18 portion.

支持基板11に形成された複数の端子18は、X電極12又はY電極13と配線により接続される。そして、端子18にフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuit)の一端を、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を介して貼り付けて、FPCの他端をX電極駆動回路20及びY駆動電極回路30が実装されたプリント基板に接続させる。   The plurality of terminals 18 formed on the support substrate 11 are connected to the X electrode 12 or the Y electrode 13 by wiring. Then, one end of a flexible printed circuit (FPC) is attached to the terminal 18 via an anisotropic conductive film (ACF), and the other end of the FPC is connected to the X electrode drive circuit 20 and the Y electrode. The drive electrode circuit 30 is connected to the printed board.

以上の工程によって、図18乃至図20に示した構造の触覚提示装置10を製造することができる。なお、上述した触覚提示装置10のX電極12及びY電極13の形状や触覚提示装置10の製造方法は一例であり、適宜変更可能である。   Through the above steps, the tactile sense presentation device 10 having the structure shown in FIGS. 18 to 20 can be manufactured. In addition, the shape of the X electrode 12 and the Y electrode 13 of the haptic presentation device 10 and the manufacturing method of the haptic presentation device 10 described above are examples, and can be appropriately changed.

次に、本発明の第3の実施例について、図21及び図22を参照して説明する。本実施例では、触覚提示装置10の電極駆動回路の具体的構成及びその動作方法について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a specific configuration of the electrode driving circuit of the tactile sense presentation device 10 and an operation method thereof will be described.

図21は、図15で示した触覚提示装置10のX電極駆動回路20の詳細な構成を示す図である。Y駆動電極回路30もX電極駆動回路20と同一の構成を備えているので、ここではX電極駆動回路20の構成についてのみ説明することとする。   FIG. 21 is a diagram showing a detailed configuration of the X electrode drive circuit 20 of the tactile sense presentation device 10 shown in FIG. Since the Y drive electrode circuit 30 has the same configuration as the X electrode drive circuit 20, only the configuration of the X electrode drive circuit 20 will be described here.

X電極駆動回路20は、入力端子として、データ入力端子21a、クロック入力端子21b、スタートパルス入力端子21cを備える。これらの入力端子は制御部40と接続され、この制御部40が生成する制御信号を受ける。   The X electrode drive circuit 20 includes a data input terminal 21a, a clock input terminal 21b, and a start pulse input terminal 21c as input terminals. These input terminals are connected to the control unit 40 and receive control signals generated by the control unit 40.

また、X電極駆動回路20は、出力端子としてX電極12に印加する電圧信号を出力する複数の出力端子22を備える。図21に示す例では、出力端子22の数は50個であり、これらをそれぞれA0〜A49ということにする。   The X electrode drive circuit 20 includes a plurality of output terminals 22 that output voltage signals to be applied to the X electrode 12 as output terminals. In the example shown in FIG. 21, the number of output terminals 22 is 50, and these are referred to as A0 to A49, respectively.

また、X電極駆動回路20は、これらの入出力端子に加え、周波数fの交流電圧を生成する交流電圧生成部23a、周波数fの交流電圧を生成する交流電圧生成部23b、周波数fの交流電圧を生成する交流電圧生成部23cを有する。周波数f、f、fは、各々1000Hz、1240Hz、3000Hzである。 Further, X electrode drive circuit 20, in addition to these input and output terminals, the AC voltage generator 23a which generates an AC voltage having a frequency f 1, the AC voltage generator unit 23b for generating an AC voltage having a frequency f 2, the frequency f 5 The AC voltage generation unit 23c generates the AC voltage. The frequencies f 1 , f 2 , and f 5 are 1000 Hz, 1240 Hz, and 3000 Hz, respectively.

また、X電極駆動回路20は、50ビットのシフトレジスタ24を有する。シフトレジスタ24は50個の出力端子(Q0〜Q49)を持ち、それらの出力は各々2ビットデータレジスタ25に接続されている。各々の2ビットデータレジスタ25は、データ入力端子21aとバス接続されている。   The X electrode drive circuit 20 has a 50-bit shift register 24. The shift register 24 has 50 output terminals (Q0 to Q49), and their outputs are connected to the 2-bit data register 25, respectively. Each 2-bit data register 25 is bus-connected to the data input terminal 21a.

各々の2ビットデータレジスタ25からの出力信号は、2入力4出力デコーダ26に接続されている。2入力4出力デコーダ26は、入力された2ビットの信号を入力とし、この入力信号に応じて、4つの出力端子のうちのいずれか1つにハイレベルの電圧信号を出力する。入力された2ビットの信号とハイレベルの電圧信号が出力される出力端子との間には1対1の関係がある。   An output signal from each 2-bit data register 25 is connected to a 2-input 4-output decoder 26. The 2-input 4-output decoder 26 receives the input 2-bit signal, and outputs a high-level voltage signal to any one of the four output terminals in accordance with the input signal. There is a one-to-one relationship between an input 2-bit signal and an output terminal from which a high-level voltage signal is output.

2入力4出力デコーダ26からの出力端子のうちの1つは本実施例では使用せず、残る3つの出力端子の各々にスイッチトランジスタ27のゲート電極が接続される。これら3つの出力端子の各々に接続されたスイッチトランジスタ27をSW1〜SW3という。   One of the output terminals from the 2-input 4-output decoder 26 is not used in this embodiment, and the gate electrode of the switch transistor 27 is connected to each of the remaining three output terminals. The switch transistors 27 connected to each of these three output terminals are referred to as SW1 to SW3.

スイッチトランジスタ27の出力側の端子は共に増幅器28の入力に接続される。スイッチトランジスタ27のSW1〜SW3の入力側の端子は、各々交流電圧生成部23a〜23cの出力端子に接続される。即ち、SW1〜SW3の各々の入力側の端子に、各々周波数f、f、fの交流電圧が入力される。2入力4出力デコーダ26は、これらの周波数のうち増幅器28に出力する交流電圧を、2ビットデータレジスタ25からの出力に応じて選択的に切り替える機能を果たしている。 Both terminals on the output side of the switch transistor 27 are connected to the input of the amplifier 28. Terminals on the input side of SW1 to SW3 of the switch transistor 27 are connected to output terminals of the AC voltage generators 23a to 23c, respectively. That is, AC voltages having frequencies f 1 , f 2 , and f 5 are input to the input-side terminals of SW 1 to SW 3, respectively. The 2-input 4-output decoder 26 has a function of selectively switching the AC voltage output to the amplifier 28 among these frequencies in accordance with the output from the 2-bit data register 25.

そして、増幅器28によって増幅された交流電圧が、出力端子22から各々のX電極12に対して出力されることとなる。即ち、X電極駆動回路20は、制御部40からデータ入力端子21aを通じて入力された信号に応じて、周波数f、f、fのうちのいずれかの交流電圧信号を選択し、出力端子22を通じてX電極12に対して出力する回路としての機能を果たす。 The AC voltage amplified by the amplifier 28 is output from the output terminal 22 to each X electrode 12. That is, the X electrode driving circuit 20 selects an AC voltage signal of any of the frequencies f 1 , f 2 , and f 5 according to a signal input from the control unit 40 through the data input terminal 21a, and outputs an output terminal. 22 functions as a circuit that outputs to the X electrode 12 through 22.

図22は、図21で示したX電極駆動回路20の動作を示すタイミングチャート図である。図中の「CLK」は、クロック入力端子21bを通じて制御部40から入力されるクロック波形電圧である。「D[1:0]」は、データ入力端子21aを通じて制御部40から入力される2ビットのデータ信号である。「ST」は、スタートパルス入力端子21cを通じて制御部40から入力されるスタートパルス波形電圧である。   FIG. 22 is a timing chart showing the operation of the X electrode drive circuit 20 shown in FIG. “CLK” in the figure is a clock waveform voltage input from the control unit 40 through the clock input terminal 21b. “D [1: 0]” is a 2-bit data signal input from the control unit 40 through the data input terminal 21a. “ST” is a start pulse waveform voltage input from the control unit 40 through the start pulse input terminal 21c.

ここで、データ入力端子21aを通じて制御部40から入力されるD[1:0]は2進数表記であるので、「00」、「01」、「10」、「11」の4通りの値を取り得る。シフトレジスタ24は、CLKの立ち上がりエッジ毎にSTの値をラッチし、シフトレジスタの出力端子Q0に出力する。そしてQ0の値を、CLKの1周期分遅延してQ1に出力する。更に、Q1の値を、CLKの1周期分遅延して、Q2に出力する。このようにシフトレジスタ24は、出力端子Q0〜Q49に、順にCLKの立ち上がりエッジに同期したパルス波形電圧を出力するものである。   Here, since D [1: 0] input from the control unit 40 through the data input terminal 21a is expressed in binary, four values “00”, “01”, “10”, and “11” are set. I can take it. The shift register 24 latches the ST value at every rising edge of CLK and outputs it to the output terminal Q0 of the shift register. Then, the value of Q0 is delayed by one CLK period and output to Q1. Further, the value of Q1 is delayed by one CLK period and output to Q2. Thus, the shift register 24 outputs the pulse waveform voltage synchronized with the rising edge of the CLK in order to the output terminals Q0 to Q49.

シフトレジスタ24の出力端子にパルス波形電圧が出力されると、その立ち上がりエッジに同期して2ビットデータレジスタ25のレジスタ値が、その時のデータD[1:0]の値に更新されて、2ビットデータレジスタ25の出力端子に出力される。   When the pulse waveform voltage is output to the output terminal of the shift register 24, the register value of the 2-bit data register 25 is updated to the value of the data D [1: 0] at that time in synchronization with the rising edge. It is output to the output terminal of the bit data register 25.

2ビットデータレジスタ25の端子に出力された信号を受けて、2入力4出力デコーダ26は、SW1からSW3のうちひとつのスイッチトランジスタ27をオンにし、それに応じて出力端子22に、周波数f、f、fのうちのいずれかの交流電圧信号が出力される。 In response to the signal output to the terminal of the 2-bit data register 25, the 2-input 4-output decoder 26 turns on one of the switch transistors 27 of SW1 to SW3, and accordingly, the frequency f 1 , Any AC voltage signal of f 2 and f 5 is output.

X電極駆動回路20は、データD[1:0]=00に周波数fを、D[1:0]=01に周波数fを、D[1:0]=10に周波数fを対応させている。そのため、図22に示した時刻t1の時に、出力端子22のA0に周波数がfである電圧信号が、時刻t2の時に出力端子22のA1に周波数がfである電圧信号が、時刻t3の時に出力端子22のA2に周波数がfである電圧信号が出力される。それぞれの電圧信号の振幅は70Vである。なお、D[1:0]=11はここでは使用しない。 X electrode drive circuit 20, the data D [1: 0] = 00 in the frequency f 1, D [1: 0 ] = 01 in the frequency f 2, D [1: 0 ] = 10 corresponding to the frequency f 5 to I am letting. Therefore, at time t1 shown in FIG. 22, the voltage signal frequency is f 5 to A0 output terminal 22, a voltage signal frequency is f 2 to A1 of the output terminal 22 when the time t2, time t3 At this time, a voltage signal having a frequency f 1 is output to A 2 of the output terminal 22. The amplitude of each voltage signal is 70V. Note that D [1: 0] = 11 is not used here.

出力端子22に出力される電圧信号は、次にスタートパルス入力端子21cにパルス波形電圧が入力され、2ビットデータレジスタ25のレジスタ値が更新されるまで、その周波数は変化しない。   The frequency of the voltage signal output to the output terminal 22 does not change until the pulse waveform voltage is next input to the start pulse input terminal 21c and the register value of the 2-bit data register 25 is updated.

なお、図22は、シフトレジスタ24の50個の出力端子Q0〜Q49の出力波形のうちのQ0〜Q2を例示し、その他の出力波形についての記載を省略している。また、X電極駆動回路20の50個の出力端子22A0〜A49の電圧信号についても同様にA0〜A2を例示し、その他の電圧信号についての記載を省略している。また、上述した電極駆動回路の構成及び駆動方法は一例であり、適宜変更可能である。   FIG. 22 exemplifies Q0 to Q2 among the output waveforms of the 50 output terminals Q0 to Q49 of the shift register 24, and omits description of other output waveforms. Similarly, the voltage signals of the 50 output terminals 22A0 to A49 of the X electrode drive circuit 20 are also exemplified by A0 to A2, and the description of the other voltage signals is omitted. Further, the configuration and driving method of the electrode driving circuit described above are examples, and can be changed as appropriate.

次に、本発明の第4の実施例について、図23及び図24を参照して説明する。本実施例では、前記した実施形態及び第1乃至第3の実施例で示した触覚提示装置10の利用形態の一例について説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, an example of a usage form of the tactile sense presentation device 10 shown in the above-described embodiment and the first to third examples will be described.

図23は、本発明の応用形態に係る電子機器100の構成を示す斜視図である。電子機器100は、例えばスマートフォン、タブレット端末、電子ブックリーダー、ノートブック型パーソナルコンピュータなどである。   FIG. 23 is a perspective view showing a configuration of the electronic device 100 according to an application form of the present invention. The electronic device 100 is, for example, a smartphone, a tablet terminal, an electronic book reader, a notebook personal computer, or the like.

電子機器100は、タッチパネル式表示装置101を備え、このタッチパネル式表示装置101の前面もしくは背面に、前述した触覚提示装置10が配設されている。ここで、タッチパネル式表示装置101として、静電容量方式タッチパネルを採用すると触覚提示装置10との間で機能が両立しなくなるので、光学式タッチパネルなどを使用することが望ましい。   The electronic device 100 includes a touch panel display device 101, and the touch-sensitive presentation device 10 described above is disposed on the front or back surface of the touch panel display device 101. Here, if a capacitive touch panel is employed as the touch panel display device 101, the functions are not compatible with the tactile presentation device 10, so it is desirable to use an optical touch panel or the like.

電子機器100は、内蔵されたプロセッサ103による処理結果がタッチパネル式表示装置101に表示され、その表示に応じてユーザがタッチパネル式表示装置101を操作入力する。なお、電子機器100はプロセッサを内蔵せず、タッチパネル式表示装置101が外部装置による処理結果を表示し、これに応じた操作入力を当該外部装置に返すというものであってもよい。   In the electronic device 100, the processing result by the built-in processor 103 is displayed on the touch panel display device 101, and the user inputs the touch panel display device 101 according to the display. The electronic device 100 may not include a processor, and the touch panel display device 101 may display a processing result by the external device and return an operation input corresponding to the processing result to the external device.

タッチパネル式表示装置101上に、複数の操作キー102が表示され、これに合わせて、触覚提示装置110が各々の操作キー102に対応する位置に複数の孤立したテクスチャ感を提示する。ユーザはこのテクスチャ感によって操作キー102の位置を探り当てることができ、操作キー102を注視することなくキー入力を行うことが可能となる。これにより、例えば、視覚の不自由なユーザであっても電子機器100を利用することができる。   A plurality of operation keys 102 are displayed on the touch panel display device 101, and accordingly, the tactile sense presentation device 110 presents a plurality of isolated textures at positions corresponding to the operation keys 102. The user can find the position of the operation key 102 based on the texture, and can perform key input without gazing at the operation key 102. Thereby, for example, even a visually handicapped user can use the electronic device 100.

また、この電子機器100を、自動車、自転車、二輪車、航空機、列車、船舶などの移動体に搭載されたナビゲーション装置として利用することもできる。図24は、本発明の応用形態に係る移動体200の構成を示す斜視図である。移動体200は、ユーザ(運転者)が座る運転席201と、図23に示した電子機器100をナビゲーション装置として搭載したダッシュボード202と、ハンドル、アクセル、ブレーキなどの操舵機構203などを備える。   The electronic device 100 can also be used as a navigation device mounted on a moving body such as an automobile, a bicycle, a two-wheeled vehicle, an aircraft, a train, or a ship. FIG. 24 is a perspective view showing a configuration of a moving body 200 according to an application form of the present invention. The moving body 200 includes a driver seat 201 where a user (driver) sits, a dashboard 202 on which the electronic device 100 shown in FIG. 23 is mounted as a navigation device, a steering mechanism 203 such as a steering wheel, an accelerator, and a brake.

この電子機器100は、図23に示した例と同じように、操作キー102に対応する位置に複数の孤立したテクスチャ感を提示する。ユーザはこのテクスチャ感によって操作キー入力を行うことが可能となる。また、処理結果として提示された経路情報で、地図上に表示された経路に対してテクスチャ感を提示し、この経路の表示を目立たせることも可能である。これにより、ユーザは前方注意義務の履行に専念しつつ、ナビゲーション装置の操作を行うことが可能となるので、安全運転を継続することが可能となる。   This electronic device 100 presents a plurality of isolated textures at positions corresponding to the operation keys 102, as in the example shown in FIG. The user can perform operation key input with this texture feeling. In addition, it is possible to present a sense of texture to the route displayed on the map with the route information presented as the processing result, and to make the display of this route stand out. Thus, the user can operate the navigation device while devoting himself to fulfilling the duty of forward caution, so that safe driving can be continued.

なお、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、触覚提示装置10の構成や製造方法、駆動方法、利用方法などは適宜変更可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the configuration, manufacturing method, driving method, usage method, and the like of the tactile presentation device 10 can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. is there.

例えば、第1の実施形態及び実施例では、X軸方向に延在するX電極12とY軸方向に延在するY電極13とを備える構成としたが、一方向に延在する電極のみを備える構成としてもよい。   For example, in the first embodiment and the example, the configuration includes the X electrode 12 extending in the X axis direction and the Y electrode 13 extending in the Y axis direction, but only the electrode extending in one direction is used. It is good also as a structure provided.

本発明は、触覚を提示する触覚提示装置及び当該触覚提示装置を備えるタッチパネルや視覚障害者用端末などの電子機器並びに当該触覚提示装置の駆動方法に利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a tactile presentation device that presents a tactile sensation, an electronic device such as a touch panel or a terminal for a visually impaired person including the tactile presentation device, and a driving method of the tactile presentation device.

10 触覚提示装置
10a パネル
11 支持基板
11a 電極
12 X電極
12a ブリッジ電極
13 Y電極
13a 接続部
14 絶縁層
15 アンチグレア層(絶縁層)
15a 粒子
15b コート層材料
16 絶縁層
17 接触面
18 端子
19 駆動部
20 X電極駆動回路(駆動部)
21a データ入力端子
21b クロック入力端子
21c スタートパルス入力端子
22 出力端子
23a、23b、23c 交流電圧生成部
24 シフトレジスタ
25 2ビットデータレジスタ
26 2入力4出力デコーダ
27 スイッチトランジスタ
28 増幅器
30 Y電極駆動回路(駆動部)
40 制御部
50 対象領域
51 電極
52 抵抗
100 電子機器
101 タッチパネル式表示装置
102 操作キー
103 プロセッサ
200 移動体
201 運転席
202 ダッシュボード
203 操舵機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tactile sense presentation apparatus 10a Panel 11 Support substrate 11a Electrode 12 X electrode 12a Bridge electrode 13 Y electrode 13a Connection part 14 Insulating layer 15 Anti-glare layer (insulating layer)
15a Particle 15b Coat layer material 16 Insulating layer 17 Contact surface 18 Terminal 19 Drive unit 20 X electrode drive circuit (drive unit)
21a Data input terminal 21b Clock input terminal 21c Start pulse input terminal 22 Output terminal 23a, 23b, 23c AC voltage generator 24 Shift register 25 2-bit data register 26 2-input 4-output decoder 27 Switch transistor 28 Amplifier 30 Y electrode drive circuit ( Drive part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 Control part 50 Target area | region 51 Electrode 52 Resistance 100 Electronic device 101 Touch panel type display apparatus 102 Operation key 103 Processor 200 Mobile body 201 Driver's seat 202 Dashboard 203 Steering mechanism

Claims (19)

支持基板と、前記支持基板上に形成された電極と、前記電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、
前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲であり、
前記電極に印加される電圧は、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧である、
ことを特徴とする触覚提示装置。
A panel having a support substrate, an electrode formed on the support substrate, and an insulating layer covering the electrode; and a drive unit that drives the panel, wherein the drive unit applies a voltage signal to the electrode. A tactile sense presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying
The contact surface touched by the operator of the insulating layer has a surface roughness Ra within a predetermined range,
The voltage applied to the electrode is a voltage according to the surface roughness Ra of the contact surface.
A tactile presentation device characterized by the above.
支持基板と、前記支持基板上に形成された所定の方向に延在する複数の電極と、前記複数の電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、
前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲であり、
前記操作者に触覚を提示する領域に対応する電極に印加される電圧は、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧である、
ことを特徴とする触覚提示装置。
A panel having a support substrate, a plurality of electrodes formed on the support substrate and extending in a predetermined direction, and an insulating layer covering the plurality of electrodes; and a drive unit that drives the panel. The tactile presentation device presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode by the driving unit,
The contact surface touched by the operator of the insulating layer has a surface roughness Ra within a predetermined range,
The voltage applied to the electrode corresponding to the region that presents a tactile sensation to the operator is a voltage according to the surface roughness Ra of the contact surface.
A tactile presentation device characterized by the above.
前記表面粗さRaと当該表面粗さRaにおいて前記操作者が触覚を知覚可能な検出閾電圧とは相関を有し、
前記電極に印加される電圧は、前記接触面の表面粗さRaに対応する前記検出閾電圧以上の電圧である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の触覚提示装置。
The surface roughness Ra has a correlation with a detection threshold voltage at which the operator can perceive a tactile sensation in the surface roughness Ra,
The voltage applied to the electrode is a voltage equal to or higher than the detection threshold voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface.
The tactile sense presentation device according to claim 1 or 2.
前記絶縁層は、前記接触面に前記所定の範囲の表面粗さRaを生じさせるサイズの粒子を絶縁性材料中に分散した構造である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の触覚提示装置。
The insulating layer has a structure in which particles having a size that causes the surface roughness Ra in the predetermined range on the contact surface are dispersed in an insulating material.
The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 3,
前記絶縁層は、前記複数の電極を覆う下層の絶縁層と、前記下層の絶縁層を覆う上層の絶縁層と、で構成され、前記上層の絶縁層は、前記接触面に前記所定の範囲の表面粗さRaを生じさせるサイズの粒子を絶縁性材料中に分散した構造である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の触覚提示装置。
The insulating layer includes a lower insulating layer that covers the plurality of electrodes, and an upper insulating layer that covers the lower insulating layer, and the upper insulating layer has a predetermined range on the contact surface. It is a structure in which particles having a size that causes surface roughness Ra are dispersed in an insulating material.
The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 3,
前記絶縁層は、可視光に対する反射防止機能を備えたアンチグレア層である、
ことを特徴とする請求項4に記載の触覚提示装置。
The insulating layer is an antiglare layer having an antireflection function for visible light.
The tactile sense presentation device according to claim 4.
前記上層の絶縁層は、可視光に対する反射防止機能を備えたアンチグレア層である、
ことを特徴とする請求項5に記載の触覚提示装置。
The upper insulating layer is an antiglare layer having an antireflection function for visible light,
The tactile sensation presentation apparatus according to claim 5.
前記所定の範囲は、前記表面粗さRaが、0.01μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲である、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の触覚提示装置。
The predetermined range is a range in which the surface roughness Ra is greater than 0.01 μm and less than 0.8 μm.
The tactile sensation presentation apparatus according to any one of claims 1 to 7,
前記所定の範囲は、前記表面粗さRaが、0.03μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲である、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の触覚提示装置。
The predetermined range is a range in which the surface roughness Ra is greater than 0.03 μm and less than 0.8 μm.
The tactile sensation presentation apparatus according to any one of claims 1 to 7,
前記表面粗さRaの前記所定の範囲は、前記接触面と前記操作者の指との接触面積が相対的に大きくなることにより前記指が前記接触面に粘り着く状態よりも粗く、前記操作者の指が前記接触面の凹凸に追従して変形する状態よりも細かい範囲である、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一に記載の触覚提示装置。
The predetermined range of the surface roughness Ra is rougher than a state in which the finger sticks to the contact surface due to a relatively large contact area between the contact surface and the operator's finger. The finger is in a finer range than the state of deforming following the unevenness of the contact surface,
The tactile sensation presentation apparatus according to any one of claims 1 to 7,
支持基板と、前記支持基板上に形成された電極と、前記電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置であって、
前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面の表面粗さRaにおいて当該表面粗さRaと前記操作者が触覚を知覚可能な検出閾電圧とは相関を有し、
Raが0.00μmのときの検出閾電圧と比較して、より低い検出閾電圧となる表面粗さRaを有する、
ことを特徴とする触覚提示装置。
A panel having a support substrate, an electrode formed on the support substrate, and an insulating layer covering the electrode; and a drive unit that drives the panel, wherein the drive unit applies a voltage signal to the electrode. A tactile sense presentation device that presents a tactile sensation to the operator based on electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying
The surface roughness Ra of the contact surface touched by the operator of the insulating layer has a correlation between the surface roughness Ra and a detection threshold voltage at which the operator can perceive a tactile sensation,
Compared to the detection threshold voltage when Ra is 0.00 μm, the surface roughness Ra is a lower detection threshold voltage.
A tactile presentation device characterized by the above.
請求項1乃至11のいずれか一に記載の前記触覚提示装置を、タッチパネル式の表示装置の前面若しくは背面に備える、
ことを特徴とする電子機器。
The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 11 is provided on a front surface or a rear surface of a touch panel display device.
An electronic device characterized by that.
前記タッチパネルは、光学式タッチパネルである、
ことを特徴とする請求項12に記載の電子機器。
The touch panel is an optical touch panel,
The electronic device according to claim 12, wherein
支持基板と、前記支持基板上に形成された電極と、前記電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置の駆動方法であって、
前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲に設定されており、
前記駆動部は、前記電極に、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧の信号を印加する処理を実行する、
ことを特徴とする触覚提示装置の駆動方法。
A panel having a support substrate, an electrode formed on the support substrate, and an insulating layer covering the electrode; and a drive unit that drives the panel, wherein the drive unit applies a voltage signal to the electrode. A tactile sensation presentation apparatus for presenting a tactile sensation to the operator based on the electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying
The contact surface touched by the operator of the insulating layer has a surface roughness Ra set in a predetermined range,
The drive unit executes a process of applying a voltage signal corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface to the electrode.
A driving method of a tactile sensation presentation apparatus characterized by the above.
支持基板と、前記支持基板上に形成された所定の方向に延在する複数の電極と、前記複数の電極を覆う絶縁層と、を有するパネルと、前記パネルを駆動する駆動部と、を備え、前記駆動部が前記電極に電圧の信号を印加することによって、前記電極と操作者との間に生じる静電気力に基づき、前記操作者に触覚を提示する触覚提示装置の駆動方法であって、
前記絶縁層の前記操作者が触れる接触面は、表面粗さRaが所定の範囲に設定されており、
前記駆動部は、
前記操作者に触覚を提示する領域に対応する電極を特定する処理と、
前記特定した電極に、前記接触面の表面粗さRaに応じた電圧の信号を印加する処理と、を実行する、
ことを特徴とする触覚提示装置の駆動方法。
A panel having a support substrate, a plurality of electrodes formed on the support substrate and extending in a predetermined direction, and an insulating layer covering the plurality of electrodes; and a drive unit that drives the panel. A driving method of a tactile sensation presentation apparatus that presents a tactile sensation to the operator based on an electrostatic force generated between the electrode and the operator by applying a voltage signal to the electrode by the driving unit,
The contact surface touched by the operator of the insulating layer has a surface roughness Ra set in a predetermined range,
The drive unit is
A process for identifying an electrode corresponding to a region where a tactile sensation is presented to the operator;
A process of applying a voltage signal corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface to the identified electrode,
A driving method of a tactile sensation presentation apparatus characterized by the above.
前記表面粗さRaと当該表面粗さRaにおいて前記操作者が触覚を知覚可能な検出閾電圧とは相関を有し、
前記駆動部は、
前記特定した電極に、前記接触面の表面粗さRaに対応する前記検出閾電圧以上の電圧の信号を印加する、
ことを特徴とする請求項14又は15に記載の触覚提示装置の駆動方法。
The surface roughness Ra has a correlation with a detection threshold voltage at which the operator can perceive a tactile sensation in the surface roughness Ra,
The drive unit is
A signal having a voltage equal to or higher than the detection threshold voltage corresponding to the surface roughness Ra of the contact surface is applied to the identified electrode.
16. The method for driving a tactile sensation presentation apparatus according to claim 14 or 15.
前記所定の範囲は、前記表面粗さRaが、0.01μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲である、
ことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一に記載の触覚提示装置の駆動方法。
The predetermined range is a range in which the surface roughness Ra is greater than 0.01 μm and less than 0.8 μm.
The method for driving a tactile sensation presentation device according to any one of claims 14 to 16.
前記所定の範囲は、前記表面粗さRaが、0.03μmよりも大きく、0.8μm未満の範囲である、
ことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一に記載の触覚提示装置の駆動方法。
The predetermined range is a range in which the surface roughness Ra is greater than 0.03 μm and less than 0.8 μm.
The method for driving a tactile sensation presentation device according to any one of claims 14 to 16.
前記表面粗さRaの前記所定の範囲は、前記接触面と前記操作者の指との接触面積が相対的に大きくなることにより前記指が前記接触面に粘り着く状態よりも粗く、前記操作者の指が前記接触面の凹凸に追従して変形する状態よりも細かい範囲である、
ことを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一に記載の触覚提示装置の駆動方法。
The predetermined range of the surface roughness Ra is rougher than a state in which the finger sticks to the contact surface due to a relatively large contact area between the contact surface and the operator's finger. The finger is in a finer range than the state of deforming following the unevenness of the contact surface,
The method for driving a tactile sensation presentation device according to any one of claims 14 to 16.
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