JP6693641B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6693641B2 JP6693641B2 JP2016001986A JP2016001986A JP6693641B2 JP 6693641 B2 JP6693641 B2 JP 6693641B2 JP 2016001986 A JP2016001986 A JP 2016001986A JP 2016001986 A JP2016001986 A JP 2016001986A JP 6693641 B2 JP6693641 B2 JP 6693641B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- presentation device
- surface roughness
- tactile
- contact surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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
Claims (18)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 前記絶縁層は、前記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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 請求項1乃至10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。 - 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11に記載の電子機器。 - 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。 - 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。 - 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に記載の触覚提示装置の駆動方法。 - 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13乃至15のいずれか一に記載の触覚提示装置の駆動方法。 - 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13乃至15のいずれか一に記載の触覚提示装置の駆動方法。 - 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13乃至15のいずれか一に記載の触覚提示装置の駆動方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610179818.3A CN106020576B (zh) | 2015-03-26 | 2016-03-25 | 触觉提示装置、电子设备及触觉提示装置的驱动方法 |
CN202010831883.6A CN111984158B (zh) | 2015-03-26 | 2016-03-25 | 触觉提示装置 |
US15/080,722 US10627905B2 (en) | 2015-03-26 | 2016-03-25 | Tactile sense presentation device, electronic apparatus, and method of driving tactile sense presentation device |
US16/825,445 US11709549B2 (en) | 2015-03-26 | 2020-03-20 | Tactile sense presentation device, electronic apparatus, and method of driving tactile sense presentation device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015064753 | 2015-03-26 | ||
JP2015064753 | 2015-03-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016184391A JP2016184391A (ja) | 2016-10-20 |
JP6693641B2 true JP6693641B2 (ja) | 2020-05-13 |
Family
ID=57242985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016001986A Active JP6693641B2 (ja) | 2015-03-26 | 2016-01-07 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6693641B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6332376B2 (ja) | 2016-09-21 | 2018-05-30 | 株式会社富士通ゼネラル | 永久磁石電動機 |
JP6784824B2 (ja) * | 2017-03-03 | 2020-11-11 | 日本電信電話株式会社 | 力覚提示物 |
JP7101458B2 (ja) * | 2017-04-18 | 2022-07-15 | 日本電気硝子株式会社 | 触感呈示デバイス用トップパネル及び触感呈示デバイス |
WO2021130971A1 (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | 触覚提示パネル、触覚提示つまみ |
KR20230133147A (ko) * | 2022-03-10 | 2023-09-19 | 삼성전자주식회사 | 두 개의 입력부가 접촉하는 영역에서 전단응력 패턴을 식별하여 전자 장치를 제어하는 방법 및 그 전자 장치 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003316505A (ja) * | 2002-04-25 | 2003-11-07 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | タッチパネル用基板およびタッチパネル |
EP2239793A1 (de) * | 2009-04-11 | 2010-10-13 | Bayer MaterialScience AG | Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung |
US9501145B2 (en) * | 2010-05-21 | 2016-11-22 | Disney Enterprises, Inc. | Electrovibration for touch surfaces |
JP5778904B2 (ja) * | 2010-09-27 | 2015-09-16 | 株式会社東海理化電機製作所 | タッチ式入力装置 |
KR101887728B1 (ko) * | 2011-07-26 | 2018-08-10 | 키모토 컴파니 리미티드 | 정전용량식 터치 패널 및 방현성 필름 |
WO2013099994A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | 旭硝子株式会社 | 静電容量式タッチセンサ用表面ガラス |
JP2014052432A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Dexerials Corp | 防汚体、表示装置、入力装置および電子機器 |
-
2016
- 2016-01-07 JP JP2016001986A patent/JP6693641B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016184391A (ja) | 2016-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11709549B2 (en) | Tactile sense presentation device, electronic apparatus, and method of driving tactile sense presentation device | |
JP6693641B2 (ja) | 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 | |
RU2530227C2 (ru) | Устройство, содержащее оптически прозрачный лист, и связанные с ним способы | |
JP6327466B2 (ja) | 触覚提示装置、電子機器、および触覚提示方法 | |
JP6234364B2 (ja) | 電気振動型タクタイル・ディスプレイ | |
JP6037146B2 (ja) | 触感提示機能つきタッチパネル装置 | |
EP2569685B1 (en) | Detecting touch input and generating perceptible touch stimulus | |
US8330590B2 (en) | User interface feedback apparatus, user interface feedback method, and program | |
US9235265B2 (en) | Touch-screen device including tactile feedback actuator | |
JP6556379B2 (ja) | 触覚提示パネル、触覚提示タッチパネル、および触覚提示タッチディスプレイ | |
EP2754013A1 (en) | Haptic output device and method of generating a haptic effect in a haptic output device | |
KR101416722B1 (ko) | 정전기력을 이용한 촉각 피드백 생성 장치, 그 제어방법 및 상기 촉각 피드백 생성 장치의 제조방법 | |
JP6891971B2 (ja) | 駆動制御装置、電子機器、及び、駆動制御方法 | |
Haga et al. | Electrostatic tactile display using beat phenomenon for stimulus localization | |
EP3021202B1 (en) | Method of modeling haptic signal from haptic object, display apparatus, and driving method thereof | |
KR101438163B1 (ko) | 정전기력에 의하여 발생된 마찰력과 진동을 이용한 촉각 피드백 생성 장치의 제조방법 및 그 기록매체 | |
JP6804697B1 (ja) | 触覚提示制御装置、触覚提示パネル、触覚提示タッチパネル、および触覚提示タッチディスプレイ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190626 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190709 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190905 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20191108 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200207 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20200213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200310 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6693641 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |