TWI549021B - 觸感呈現裝置 - Google Patents

Description

觸感呈現裝置

本申請案主張於2010年8月27日申請的日本專利申請案2010-190804號及於同日申請的日本專利申請案2010-191437號的優先權，該些先前申請案的全文以引用的方式併入本文。

本發明是有關於一種呈現觸感的裝置，尤其是關於一種根據對觸控感測器(touch sensor)的接觸來呈現觸感的裝置。

近年來，於行動電話等的行動終端中，作為檢測操作者的操作的操作部或開關(switch)等的輸入裝置，有時採用具備觸控面板(touch panel)或觸控開關等的觸控感測器的輸入裝置。除了行動終端以外，於桌上型計算機、售票機等的資訊機器或電子爐(range)、電視機、照明器具等的家電製品、產業用機器(工廠生產自動化(Factory Automation，FA)機器)等中，具備觸控感測器的輸入裝置亦得到廣泛使用。

於此種觸控感測器中，已知有電阻膜方式、靜電容方式、光學式等的各種方式。尤其，行動電話等的小型的終端裝置多具備如下所述的觸控面板，即，該觸控面板例如將數字小鍵盤(numeric keypad)等的按鍵(key)或圖符(icon)等作為目標(object)而顯示於顯示部上，並藉由觸控感測器來檢測操作者對該目標的接觸。

具備此種觸控面板的終端裝置可根據啟動的應用軟體(application software)，而藉由目標的顯示來構成各種用戶介面(user interface)。因此，對於操作者而言，操作簡便易懂，因此具備觸控面板的終端裝置急速地普及。

然而，任一方式的觸控感測器均是檢測由手指或觸控筆(stylus pen)而來的接觸，觸控感測器自身即使被觸碰，亦不會如機械式按鈕開關那般產生物理位移。因此，操作者即使對觸控感測器進行操作，亦無法獲得針對該操作的反饋(feedback)。因此，操作者無法獲得進行操作時對按鍵或按鈕的「按下/解除按下」的操作感。因此，於此類終端中，操作者易在相同位置進行多次接觸等的反覆操作，有時會對操作者造成應力(stress)。

因此，亦提出有一種當觸控感測器檢測出接觸時，使觸控感測器振動的反饋方法(例如，參照專利文獻1及專利文獻2)。

先前技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2003-288158號公報

專利文獻2：日本專利特開2008-130055號公報

然而，例如，於靜電容方式的觸控感測器中，使微弱的電流流經透明的導電膜來於觸控感測器的整個表面形成電場，並捕獲操作者的手指等接觸該導電膜的位置的表面電荷的變化，藉此來進行位置檢測。此時，靜電容方式的觸控感測器根據經由人體的靜電容而流動的微弱的電流的變化來求出該接觸的位置。

於具備此種靜電容方式的觸控感測器的觸感呈現裝置中，為了使觸控感測器振動以對操作者提供觸感之類的反饋，必須將用於發生振動的驅動機構設置於觸控感測器的附近。並且，當將此種驅動機構設置於觸控感測器的附近時，必須使該驅動機構儘可能靠近觸控感測器而設置至接觸該觸控感測器的程度。其原因在於，若非如此，則驅動機構產生的振動將無法充分傳遞至觸控感測器，由此，會產生觸控感測器的振動所消耗的電力的一部分被浪費的問題。而且，尤其在行動電話之類的小型終端裝置中，亦存在下述問題，即，由於內部空間(space)的限制等，亦必須將產生振動的驅動機構靠近觸控感測器而設置。

然而，若為了使觸控感測器振動而將例如壓電元件之類的觸感呈現部設置於觸控感測器附近，則會產生因使壓電元件振動時施加的電壓所造成的電場。如上所述，觸控感測器是根據微弱的電流的變化來求出接觸的位置。因此，當產生此種電場時，會存在下述問題，即，即使該電場微弱，但仍會對觸控感測器對接觸的位置的檢測造成不良影響。亦即，當為了對操作者提供反饋而施加用於驅動觸感呈現部的電壓時，觸控感測器會受到影響，因此有可能不能準確地檢測接觸的位置。

因此，透過近年來的研究，正在推進一種觸控面板的開發，該觸控面板對於提供反饋時觸感呈現部所產生的電場造成的雜訊(noise)具有一定程度的耐性，且具備可檢測接觸的位置的檢測機構。而且，亦正在推進例如以下技術等的研究，該技術是對為了檢測接觸的位置而流有電流的掃描線的形狀進行反覆研究等，以消除(cancel)雜訊的技術。進而，當將液晶顯示面板(panel)等的顯示部重合於觸控感測器而使用時，亦會自該顯示部產生雜訊，但藉由使用適當的靜電容數位轉換器或雜訊抑制演算法(algorithm)，從而可消除一定程度的雜訊。

然而，即使是該些觸控感測器，當將壓電元件之類的觸感呈現部緊靠觸控感測器而設置時，仍不足以認為不會受到電場的不良影響。其原因在於，觸控感測器原本便是接受來自外部的影響(作用)以檢測該影響(作用)者，因此要使檢測接觸的位置的精度變得良好，要求觸控感測器具備一定程度的靈敏度。

有鑒於上述情況而完成的本發明的目的在於提供一種觸感呈現裝置，其可降低觸感的呈現對觸控感測器的位置檢測造成的影響。

達成上述目的之第1觀點的觸感呈現裝置的發明的特徵在於包括：觸控感測器；觸感呈現部，靠近上述觸控感測器而配置著，使該觸控感測器振動；觸控感測器控制部，對上述觸控感測器發送掃描信號，並且自該觸控感測器接收上述掃描信號，藉此來檢測對上述觸控感測器的接觸的位置；信號線，在上述觸控感測器與上述觸控感測器控制部之間傳遞掃描信號；以及觸感控制部，根據上述觸控感測器控制部所檢測出的上述接觸的位置來控制上述觸感呈現部，以使上述觸控感測器振動，上述觸感呈現部配置在不與上述信號線重合的部位。

第2觀點的發明是如第1觀點的觸感呈現裝置，其中將上述觸控感測器設為靜電容方式的觸控感測器。

而且，達成上述目的之第3觀點的觸感呈現裝置的發明的特徵在於包括：觸控感測器；觸感呈現部，使上述觸控感測器振動；以及觸感控制部，用來進行控制，使進行掃描的時間區間、與上述觸感呈現部使上述觸控感測器振動的時間區間不相重合，上述掃描是用於檢測對上述觸控感測器的接觸的位置。

第4觀點的發明是如第3觀點的觸感呈現裝置，其中將上述觸控感測器設為靜電容方式的觸控感測器。

第5觀點的發明是如第3觀點的觸感呈現裝置，其中上述觸感控制部在使上述觸控感測器振動的時間區間內施加驅動電壓，以使上述觸感呈現部發生振動。

發明的效果

根據本發明，觸感的呈現對觸控感測器的位置檢測造成的影響得以降低，觸控感測器能夠以高精度來進行接觸的位置的檢測。

以下，參照圖式來說明本發明的各實施形態。

(第1實施形態)

圖1是表示本發明的第1實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的功能方塊圖。本實施形態的觸感呈現裝置可適用於任意裝置，只要是基於藉由觸控感測器來檢測操作者的接觸以進行動作即可，例如可適用於行動電話或遊戲機等的行動終端、或者設置在銀行的自動提款機(Automatic Teller Machine，ATM)、設置在車站的售票機等。

如圖1所示，本實施形態的觸感呈現裝置1具備基板10、觸控感測器11、觸感呈現部12、信號線16及信號線18、觸控感測器控制部20以及觸感控制部30。再者，觸控感測器控制部20是包括掃描信號產生部22及位置檢測部24而構成。而且，觸感控制部30是包括驅動信號產生部32而構成。

在本實施形態中，基板10被配置在包括後述的液晶面板等的顯示部的前表面。為了可目測該顯示部的顯示，較佳為於基板10中，使與顯示部的進行顯示的部位對應的部分具有透過性。於基板10的前表面，於該具有透過性的部分，典型上配置有片(sheet)狀且具有透過性的觸控感測器11。

觸控感測器11是具有觸控面的感測器，對操作者的手指等接觸(觸碰(touch))觸控面的情況進行檢測。該觸控感測器11通常包括例如電阻膜方式、靜電容方式、光學式等的方式的觸控感測器，而本實施形態中採用靜電容方式的觸控感測器。當觸控感測器11為靜電容方式時，通常具備包含方格狀的X電極及Y電極的感測器部。該感測器部可在電極間蓄積電能。在未對觸控感測器11造成接觸的狀態下，感測器部的2個電極生成穩定的電場。然而，當人的手指靠近或接觸時，由於人體所帶有的導電性，手指將起到接地(earth)的作用，因此電場會發生變化，而手指所觸碰的部分的靜電容值將減少。根據該靜電容值的變化，觸感呈現裝置1可檢測對觸控感測器11的接觸的位置。再者，於圖1中，僅示出觸控感測器11的X電極及Y電極的一部分。

而且，觸控感測器11藉由將觸控面設為透過型，並配置於未圖示的顯示部的前表面，從而亦被用作對操作者觸碰(接觸)顯示部上顯示的按鍵或按鈕等的目標的情況進行檢測的感測器(所謂的觸控面板)。此處，未圖示的顯示部描繪並顯示按鈕、按鍵或圖符(icon)等的目標(object)，例如可使用液晶顯示面板或有機電致發光(Electroluminescence，EL)顯示面板等而構成。如此，觸感呈現裝置1於顯示部上顯示按鍵或按鈕等的目標，且操作者進行對該目標的接觸時，在與該目標對應的觸控感測器11上的位置處檢測該接觸。再者，於本實施形態中，對於觸感呈現裝置1將觸控感測器11配置於顯示部的前表面，並基於針對顯示部上顯示的目標的位置的接觸來進行動作的情況，與公知技術者並無特別不同之處，因此省略圖示及詳細說明。

觸感呈現部12是使觸控感測器11振動者，一般可使用各種觸感呈現部，而在本實施形態中是使用壓電振動元件(壓電元件)來構成。於本實施形態中，觸感呈現部12較佳為充分靠近觸控感測器11而配置，以便能夠充分傳遞針對觸控感測器11的振動。此時，觸感呈現部12例如藉由黏著等而固定配置於基板10的不具透過性的部分，即，配置於基板10上的除了觸控感測器11的接觸檢測區域及上述顯示部所重合的區域以外的部分。於圖1中，觸感呈現部12在基板10上靠近觸控感測器11的上部而配置。若如此，則觸感呈現部12所產生的振動將充分傳遞至觸控感測器11。即，可使觸感呈現部12所產生的振動無法充分傳遞至觸控感測器11而造成的電力的浪費受到抑制。

觸控感測器控制部20全面控制操作者對觸控感測器11的接觸的位置的檢測。觸控感測器控制部20為了進行對觸控感測器11的接觸的位置的檢測，而自掃描信號產生部22向觸控感測器11的電極供給掃描信號以進行掃描。位置檢測部24對自掃描信號產生部22向觸控感測器11的電極所供給的掃描信號的靜電容的變化進行偵測。此時，位置檢測部24自觸控感測器11接收上述掃描信號。藉此，觸控感測器控制部20可檢測出對觸控感測器11的接觸的位置，並輸出位置資訊作為其結果。此種靜電容感測技術可使用公知者，因此省略更詳細的說明。

於本實施形態中，如圖1所示，信號線16自觸控感測器控制部20(更詳細而言，為掃描信號產生部22)朝向觸控感測器11傳遞掃描信號。進而，信號線18自觸控感測器11朝向觸控感測器控制部20(更詳細而言，為位置檢測部24)傳遞掃描信號。此種信號線16及信號線18例如可使用可撓性(flexible)配線(可撓性電纜(flexible cable))等。再者，於圖1中，將信號線16及信號線18予以簡化而示出。

觸感控制部30全面控制觸感呈現部12呈現觸感的動作。具體而言，觸感控制部30在收到觸感呈現的指示時，自驅動信號產生部32向觸感呈現部12供給驅動信號。根據該驅動信號，觸感呈現部12使觸控感測器11振動，藉此來對操作者呈現規定的觸感。於本實施形態中，觸感控制部30根據觸控感測器控制部20所檢測出的對觸控感測器11的接觸的位置來控制觸感呈現部12，以使觸控感測器11振動。例如，為了在檢測出操作者針對與顯示部上顯示的目標對應的觸控感測器11的位置的接觸之後，告知操作者開始與該目標相關聯的規定處理，觸感控制部30控制觸感呈現部12使觸控感測器11振動。

如上所述，若為了使觸控感測器11振動而將觸感呈現部12設置於觸控感測器11的附近，則會產生因使觸感呈現部12振動時施加的電壓引起的電場，從而使觸控感測器11的檢測接觸的位置的精度會發生惡化。因此，於本實施形態中，如圖1所示，將觸感呈現部12配置在不與上述信號線16及信號線18重合的部位。

如此，觸感呈現部12既不與信號線16重合，亦不與信號線18重合，而採用一定程度地隔開的配置結構，藉此，即使觸感呈現部12進行觸感的呈現(即，振動的產生)，因此而產生的電場對觸控感測器11的位置檢測造成的影響亦可降低。因此，觸感呈現裝置1能夠以高精度來檢測對觸控感測器11的接觸的位置。

圖2是表示本實施形態的觸感呈現裝置中的觸感呈現部的配置的另一例的圖。圖2所示的觸感呈現裝置2是在圖1所說明的第1實施形態的觸感呈現裝置1中，對觸感呈現部的配置進行變更。其他的概略結構可採用與第1實施形態的觸感呈現裝置1同樣的結構。

於圖2中，示出了配置有2個觸感呈現部的結構的觸感呈現裝置。圖2所示的觸感呈現裝置2在觸控感測器11的左側配置有觸感呈現部12A，並且在觸控感測器11的右側配置有觸感呈現部12B。因此，與圖1所示的結構相比，可藉由更強力的振動來對觸控感測器11呈現觸感。

於該配置結構中，信號線16及信號線18配置成不與觸感呈現部12A及觸感呈現部12B重合。因此，於此種配置結構中，因觸感呈現部12A及觸感呈現部12B的振動而產生的電場對觸控感測器的位置檢測所造成的影響亦得以降低。因此，觸感呈現裝置2亦能夠以高精度來檢測對觸控感測器11的接觸的位置。

(第2實施形態)

其次，對本發明的第2實施形態的觸感呈現裝置進行說明。第2實施形態是在圖1及圖2所說明的第1實施形態的觸感呈現裝置中，對觸感呈現部或信號線16、18的配置進行變更。其他的概略結構可採用與第1實施形態的觸感呈現裝置1或觸感呈現裝置2同樣的結構。因此，於本實施形態中，適當省略與第1實施形態中說明的內容相同的說明。

一般而言，亦可設想下述情況，即，由於構成觸感呈現裝置的裝置的框體內部的構造，而無法採用如在第1實施形態中以圖1或圖2所說明般的、信號線16及信號線18完全不重合於觸感呈現部12的配置。而且，可設想下述情況，即，由於設計觸感呈現裝置時所用的各構成元件的大小或形狀等的規格的限制，亦無法採用信號線16及信號線18完全不重合於觸感呈現部12的配置。因此，於第2實施形態中，對在無法採用如第1實施形態般的信號線16及信號線18完全不重合於觸感呈現部12的配置的情況下採取的對策進行說明。

於上述第1實施形態中，使用靜電容方式的觸控感測器11，根據流經該觸控感測器11的微弱的電流所引起的信號的變化，來進行操作者對觸控感測器11的接觸的位置的檢測。具體而言，自掃描信號產生部22經由信號線16向觸控感測器11傳遞掃描信號，而且自觸控感測器11經由信號線18向位置檢測部24傳遞掃描信號，藉此來進行用於檢測對觸控感測器11的接觸的信號的掃描。

此時可設想，自掃描信號產生部22經由信號線16傳遞至觸控感測器11的掃描信號是在由掃描信號產生部22生成後，基本上不受其他電場等的影響的信號強度高的掃描信號。另一方面，自觸控感測器11經由信號線18傳遞至位置檢測部24的掃描信號由於已結束了觸控感測器11的掃描，因此會因經由人體的靜電容而發生變化。而且可設想，自觸控感測器11經由信號線18而傳遞至位置檢測部24的掃描信號由於跨及了相對較長的路徑而傳遞，因此會自機器內部的各元件而受到各種電磁波等帶來的影響。

例如，於圖3所示的觸感呈現裝置5中，自觸控感測器11朝向觸控感測器控制部20傳遞掃描信號的信號線18重合於配置在觸控感測器11的右側的觸感呈現部12B。若採用此種配置結構，則可設想，已受到各種影響的掃描信號在經由信號線18而傳遞時，會進一步受到觸感呈現部12B所產生的電場的影響，從而無法以高精度來檢測對觸控感測器11的接觸的位置。然而，亦可設想下述情況，即，由於裝置的框體內部的構造上的限制等的要因，而無法採用信號線16及信號線18該兩者完全不重合於觸感呈現部12的配置。

因此，於第2實施形態中，當由於各構成元件的規格等的限制，而不得不將信號線16或信號線18中的任一者重合於觸感呈現部12而配置時，信號線18以重合於觸感呈現部12的方式而配置。

例如，於圖4所示的觸感呈現裝置3中，自觸控感測器控制部20朝向觸控感測器11傳遞掃描信號的信號線16重合於觸感呈現部12B。然而，自觸控感測器11朝向觸控感測器控制部20傳遞掃描信號的信號線18並未重合於觸感呈現部。若採用此種配置結構，則已受到各種影響的掃描信號在經由信號線18而傳遞時，不會進一步受到觸感呈現部12B所產生的電場的影響。因此，於觸感呈現裝置3中，對觸控感測器11的接觸的位置的檢測時的精度不會大為劣化。

其次，於第2實施形態中，對在無法採用信號線16及信號線18完全不重合於觸感呈現部12的配置的情況下採取的對策的其他示例進行說明。

於圖5所示的觸感呈現裝置6中，自觸控感測器11朝向觸控感測器控制部20傳遞掃描信號的信號線18重合於配置在觸控感測器11的下側的觸感呈現部12。若採用此種配置結構，則可設想，已受到各種影響的掃描信號在經由信號線18而傳遞時，會進一步受到觸感呈現部12所產生的電場的影響，從而無法以高精度來檢測對觸控感測器11的接觸的位置。然而，亦可設想下述情況，即，由於裝置的框體內部的構造上的限制等的要因，而不得不將觸感呈現部12設為圖5所示的配置。

在此種情況下，於第2實施形態中，信號線18以重合於觸感呈現部12的方式而配置。

例如，於圖6所示的觸感呈現裝置4中，自觸控感測器控制部20朝向觸控感測器11傳遞掃描信號的信號線16重合於觸感呈現部12。然而，自觸控感測器11朝向觸控感測器控制部20傳遞掃描信號的信號線18並未重合於觸感呈現部12。若採用此種配置結構，則已受到各種影響的掃描信號在經由信號線18而傳遞時，不會進一步受到觸感呈現部12所產生的電場的影響。因此，於觸感呈現裝置4中，對觸控感測器11的接觸的位置的檢測時的精度不會大為劣化。

(第3實施形態)

其次，對本發明的第3實施形態的觸感呈現裝置進行說明。圖7是表示本發明的第3實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的功能方塊圖。

如圖7所示，本實施形態的觸感呈現裝置7具備觸控感測器11、觸感呈現部12、觸控感測器控制部20以及觸感控制部30。再者，觸控感測器控制部20是包括掃描信號產生部22及位置檢測部24而構成。而且，觸感控制部30是包括驅動信號產生部32而構成。上述各功能部可採用與圖2中說明的構成第1實施形態的觸感呈現裝置2的各功能部大致同樣者。因此，省略上述各功能部的詳細說明。

於本實施形態的觸感呈現裝置7中，觸感控制部30可自觸控感測器控制部20接受掃描信號產生部22供給掃描信號的時序(timing)的通知。

圖8(A)、圖8(B)、圖8(C)是用於說明本實施形態的觸感呈現處理的概念圖。圖8(A)是說明先前的觸感呈現的代表例的圖。

先前，由於無法以太高的速度來進行檢測對觸控感測器的接觸的位置的處理等的情況，因而一般如圖8(A)的上段所示，用於檢測接觸的位置的掃描是以跨及規定的長期間，例如以始終掃描的方式來進行。於圖8(A)的上段，於導通(ON)的位置存在實線的期間表示供給有用於進行掃描的信號。在此種狀況下，如圖8(A)的下段所示，為了使觸控感測器產生振動，在自(1)至(2)為止的期間，產生例如使觸感呈現部之類的驅動機構進行驅動的信號(驅動信號)。於圖8(A)的下段，於導通的位置存在實線的期間表示供給有驅動信號。然而，自該(1)至(2)為止的期間如前所述，由於驅動信號的產生會起到作為雜訊的作用，因而將會對掃描造成不良影響。

近年來，檢測對觸控感測器的接觸的位置的處理已能以非常高的速度來進行。因此，用於檢測接觸的位置的掃描例如即使是如圖8(B)的上段所示，為週期性地短期進行的間歇性掃描，亦可獲得充分良好的結果。例如，在靜電容方式的觸控感測器的情況下，藉由每隔數十微秒，以數微秒的期間進行接觸的位置的掃描，可檢測觸控感測器上的接觸的位置。

然而，即使如圖8(B)的上段般藉由間歇性地進行掃描來檢測接觸的位置，若如圖8(B)的下段所示般長期間地產生驅動信號，亦會產生問題。即，此時，在自(3)至(4)為止的期間以及自(5)至(6)為止的期間，由於驅動信號會起到作為雜訊的作用，因此仍會對掃描造成不良影響。

因此，於本實施形態中，如圖8(C)的上段所示，藉由間歇性的掃描來進行接觸的位置的檢測，並且，進而如圖8(C)的下段所示般，以不與進行檢測接觸的位置的掃描的時間區間相重合的方式，來產生用於使觸控感測器產生振動的驅動信號。

即，本實施形態的觸感控制部30進行控制，使進行掃描的時間區間、與觸感呈現部12使觸控感測器11振動的時間區間不相重合，上述掃描是用於檢測對觸控感測器11的接觸的位置。藉由此種控制，在使觸控感測器11振動的時間區間內，不進行用於檢測對觸控感測器11的接觸的位置的掃描，因此，使振動產生的驅動信號起到作為雜訊的作用的原因而對掃描造成不良影響將不會發生。

於本實施形態的觸感呈現裝置7中，如圖7所說明般，觸感控制部30可自觸控感測器控制部20接受掃描信號產生部22將掃描信號供給至觸控感測器11的時序的通知。藉由該通知，觸感控制部30可在事前或即時(real time)獲知觸控感測器控制部20的掃描信號產生部22產生掃描信號的時序。因此，根據如此掌握的掃描信號產生部22產生掃描信號的時序，觸感控制部30對時序進行控制，以避免由驅動信號產生部32產生的驅動信號在時間上與掃描信號的產生相重合。即，觸感控制部30將時序控制成，即使收到呈現觸感的指示，但在產生掃描信號的時間區間內，不自驅動信號產生部32供給驅動信號，而在未產生掃描信號的時間區間內，使上述驅動信號產生。根據以此方式受到控制的時序，觸感控制部30在使觸控感測器11振動的時間區間內施加驅動電壓，以使觸感呈現部12產生振動。

再者，於圖7所示的本實施形態的觸感呈現裝置7中，設想觸感控制部30自觸控感測器控制部20接受供給掃描信號的時序的通知的情況而進行了說明。然而，本實施形態的觸感呈現裝置7並不限定於此種結構。例如，觸感控制部30亦可採用直接接收掃描信號產生部22朝向觸控感測器11產生的掃描信號的結構，從而可即時掌握產生掃描信號的時序。

(第4實施形態)

其次，對本發明的第4實施形態的觸感呈現裝置進行說明。圖9是表示本發明的第4實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的功能方塊圖。如圖9所示，第4實施形態的觸感呈現裝置8是在圖7所說明的第3實施形態的觸感呈現裝置7中，更具備主機控制器(host controller)40。其他的概略結構可採用與第3實施形態的觸感呈現裝置7同樣的結構。因此，於本實施形態中，適當省略與第3實施形態中說明的內容相同的說明。

於觸感呈現裝置8中，由於具備主機控制器40，因此與上述第3實施形態的觸感呈現裝置7不同的是，觸感控制部30無須自觸控感測器控制部20接受供給掃描信號的時序的通知。主機控制器40接收觸控感測器控制部20檢測對觸控感測器11的接觸的位置的結果。當收到該結果時，主機控制器40基於應用軟體的指示，根據對觸控感測器11的接觸的位置，判定是否對觸感控制部30進行呈現觸感的指示。即，主機控制器40掌握配置在觸控感測器11的背面側的未圖示的顯示部上的顯示狀態，判定對觸控感測器11的接觸的位置是否對應於應呈現觸感的目標的位置。

在對觸控感測器11的接觸的位置對應於應呈現觸感的目標的位置的情況下，主機控制器40對觸感控制部30發出呈現觸感的指示。另一方面，在即使觸控感測器11檢測出接觸，但該接觸的位置並不對應於應呈現觸感的目標的位置的情況下，主機控制器40不對觸感控制部30發出呈現觸感的指示。

而且，主機控制器40亦可藉由來自觸控感測器控制部20的通知，而掌握掃描信號產生部22供給掃描信號的時序。因此，主機控制器40在對觸感控制部30發出呈現觸感的指示時，亦一併通知掃描信號產生部22供給掃描信號的時序。藉此，於本實施形態中，觸感控制部30亦將時序控制成，即使收到呈現觸感的指示，但在產生掃描信號的時間區間內，不自驅動信號產生部32供給驅動信號，而在未產生掃描信號的時間區間內，使上述驅動信號產生。

再者，於本實施形態中，亦與第3實施形態同樣地，觸感控制部30自觸控感測器控制部20接受掃描信號產生部22供給掃描信號的時序的通知，藉此，觸感控制部30亦可控制自驅動信號產生部32產生驅動信號的時序。進而，於本實施形態中，主機控制器40在對觸感控制部30發出呈現觸感的指示的時刻，已經掌握掃描信號產生部22供給掃描信號的時序。因此，亦可並非由觸感控制部30而由主機控制器40來進行在未產生掃描信號的時間區間使上述驅動信號產生的時序控制。

而且，於圖9所示的本實施形態的觸感呈現裝置8中，設想觸感控制部30自主機控制器40接受供給掃描信號的時序的通知的情況而進行了說明。然而，本實施形態的觸感呈現裝置8並不限定於此種結構。例如，亦可與第3實施形態中的說明同樣地，觸感控制部30採用直接接收掃描信號產生部22朝向觸控感測器11產生的掃描信號的結構，從而可即時掌握產生掃描信號的時序。

(第5實施形態)

其次，對本發明的第5實施形態的觸感呈現裝置進行說明。圖10是表示本發明的第5實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的功能方塊圖。如圖10所示，第5實施形態的觸感呈現裝置9是在圖9所說明的第4實施形態的觸感呈現裝置8中，更具備荷重檢測部14。其他的概略結構可採用與第4實施形態的觸感呈現裝置8大致同樣的結構。因此，於本實施形態中，適當省略與在上述各實施形態中已說明的內容相同的說明。

於本實施形態中，荷重檢測部14檢測對觸控感測器11的觸控面的按壓荷重。荷重檢測部14是使用例如應變計感測器或壓電元件等的相對於荷重而呈線性(linear)反應的元件來構成。

於上述各實施形態中，對在與顯示部上顯示的應呈現觸感的目標對應的位置處檢測出對觸控感測器11的接觸的時刻，對觸感控制部30發出應呈現觸感的指示的形態進行了說明。然而，若如此般在檢測出接觸的時刻便呈現觸感，則即使是在操作者無意識地輕觸到觸控感測器11的情況下亦會呈現觸感。此種裝置不僅會根據操作者的無意識的操作來開始某些處理，亦無法給予操作者以按下實際的按鍵或按鈕等時獲得的真實(real)的觸感(按下按鈕的觸感)。

因此，為了對操作者呈現真實的觸感，觸感呈現裝置9藉由進行如下所述的動作，從而以刺激操作者的壓感的狀態來刺激觸覺。

即，觸感呈現裝置9刺激操作者的壓感，直至由荷重檢測部14檢測出的對觸控感測器11施加的按壓荷重滿足呈現觸感的荷重基準(例如1 N)為止。並且，在按壓荷重滿足該荷重基準後，該觸感呈現裝置藉由以規定的驅動信號來對構成觸感呈現部12的壓電振動元件進行驅動，從而使觸控感測器的觸控面振動，以刺激操作者的觸覺。藉此，觸感呈現裝置9可對操作者呈現與按下按鈕開關(推(push)式鈕開關)之類的鈕開關時獲得的觸感同樣的觸感。因此，即使是觸控感測器上(實際上是顯示部上)描繪的目標的按鈕開關，操作者亦可獲得與操作現實的按鈕開關時同樣的真實的按下按鈕的觸感，並且可對觸控感測器11進行按壓操作，因此不會讓操作者覺得不協調。而且，由於能以「按下」這一與意識的聯動來對觸控感測器11進行操作，因此亦可防止操作失誤(miss)。

呈現上述觸感時的驅動信號，即，刺激觸覺的固定頻率、週期(波長)、波形、振幅可根據所呈現的觸感而適當設定。例如當要呈現以用於行動終端的金屬彈片開關(metal dome switch)為代表的觸感時，例如藉由包含140 Hz以上的固定頻率的1/4～5/4的任一週期的驅動信號來驅動觸感呈現部12。藉由如此之驅動信號來驅動觸感呈現部12，從而在施加有滿足荷重基準的按壓荷重的狀態下，使觸控感測器11的觸控面振動約15 μm。藉此，可對操作者呈現按下實際的按鍵時的真實觸感。

於本實施形態中，觸感控制部30對荷重檢測部14所檢測的對觸控感測器11的按壓荷重進行監控。並且，觸感控制部30在由荷重檢測部14所檢測出的按壓荷重因操作者對觸控感測器11的按壓而增加並滿足規定的荷重基準時，將該意旨通知給主機控制器40。於是，主機控制器40判定對觸控感測器11的接觸的位置是否對應於應呈現觸感的目標的位置，若對應於該目標的位置，則將觸感的呈現指示給觸感控制部30。如此，在自主機控制器40收到觸感的呈現的指示後，觸感控制部30以不會在時間上與操作信號產生部22產生掃描信號重合的時序，控制驅動信號產生部32產生驅動信號。再者，觸感控制部30亦可預先自主機控制器40存有觸感呈現的指示(開始指示)，當按壓荷重滿足規定的荷重基準時，(以與產生掃描信號的時間不相重合的時序)呈現觸感。

再者，荷重檢測部14例如可由多個壓電元件的輸出的平均值來檢測按壓荷重。此處，滿足規定的荷重基準的按壓荷重較佳為根據操作者進行通常的按壓操作時的按壓荷重，預先設定例如1 N(牛頓)等的值，且隨後亦可進行設定變更。而且，若要使得在操作者無意識地輕觸觸控感測器的情況下，不會判定為按壓荷重已滿足規定的荷重基準，則較佳為不對該規定的荷重基準設定過低的值。進而，亦為了給予操作者以用於上述真實觸感的壓感，較佳為考慮到基於操作者意識的按壓的平常的按壓荷重(例如平均值等)等，而不對上述規定的荷重基準設定過低的值。

如此，根據本實施形態的觸感呈現裝置9，不僅可獲得與第3實施形態或第4實施形態的觸感呈現裝置同樣的效果，且可防止操作失誤，而且可進一步呈現真實的觸感。

再者，於圖10所示的觸感呈現裝置9中，將觸感呈現部12及荷重檢測部14作為另外的構成元件而圖示。然而，本實施形態的觸感呈現裝置9並不限定於此種結構。例如，於觸感呈現裝置9中，例如亦可藉由壓電元件等的相同元件來構成觸感呈現部12與荷重檢測部14。即，壓電元件等的相同元件在檢測出對觸控感測器11的按壓荷重，並且該按壓荷重滿足規定的荷重基準時，可藉由使該觸控感測器11振動來呈現規定的觸感。如此，可減少必須配置在裝置的框體內部的構成元件。

此時，觸感控制部30對時序進行控制，以使得由荷重檢測部14檢測觸控感測器11的按壓荷重的動作與驅動信號產生部32產生驅動信號的動作在時間上不相重合，藉此，可使用相同元件來區分使用其功能。

再者，本發明並不僅限定於上述各實施形態，可實施若干變形或變更。例如，於上述的各實施形態中，觸控感測器控制部20與觸感控制部30是作為各別的構成元件而進行了說明。然而，本發明的觸感呈現裝置並不限定於此種構成形態，例如，當然亦可將觸控感測器控制部20與觸感控制部30設為採用單晶片(one chip)結構的控制器。其他的構成元件亦可採用適當地與多個元件合併而設為單一元件的結構，或者亦可採用將單一元件分離而設為多個元件的結構。

而且，於上述的各實施形態中，觸感呈現部12亦可使用任意個數的壓電振動元件來構成，或者在觸控感測器的整個面上設置透明壓電元件而構成，或者只要可表現出呈現觸感的振動，則亦可構成為：以驅動信號的1週期來使偏心馬達(motor)旋轉1圈。

於上述第5實施形態中，荷重檢測部14可使用任意個數的應變計感測器來構成。進而，荷重檢測部14只要可根據觸控感測器的輸入檢測方式，例如在電阻膜方式的情況下，只要可根據基於由接觸面積引起的電阻變化的輸出信號的變化來檢測荷重，則可不使用應變計感測器而構成。或者，在靜電容方式的情況下，荷重檢測部14只要可根據基於電容變化的輸出信號的變化來檢測荷重，則可不使用應變計感測器而構成。

而且，第5實施形態的觸感呈現裝置在由荷重檢測部14所檢測的按壓荷重滿足呈現觸感的荷重基準時，使觸感呈現部12驅動。然而，由於上述荷重檢測部14所檢測的按壓荷重滿足呈現觸感的荷重基準時，既可以是由荷重檢測部14所檢測的按壓荷重達到呈現觸感的基準值時，也可以是由荷重檢測部14所檢測的按壓荷重超過呈現觸感的基準值時，而且，還可以是由荷重檢測部14檢測出呈現觸感的基準值時。

1～9．．．觸感呈現裝置

10．．．基板

11．．．觸控感測器

12、12A、12B．．．觸感呈現部

14．．．荷重檢測部

16、18．．．信號線

20．．．觸控感測器控制部

22．．．掃描信號產生部

24．．．位置檢測部

30．．．觸感控制部

32．．．驅動信號產生部

40．．．主機控制器

圖1是第1實施形態的觸感呈現裝置的概略結構圖。

圖2是表示第1實施形態的觸感呈現裝置中的觸感呈現部的配置的另一例的結構概略圖。

圖3是第2實施形態的觸感呈現裝置的概略結構圖。

圖4是表示第2實施形態的觸感呈現裝置中的信號線的配置例的概略結構圖。

圖5是對第2實施形態的觸感呈現裝置的觸感呈現部的配置進行說明的概略結構圖。

圖6是表示圖5的觸感呈現裝置中的信號線的配置的另一例的結構概略圖。

圖7是表示本發明的第3實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的方塊圖。

圖8(A)、圖8(B)、圖8(C)是對本發明的第3實施形態的觸感呈現裝置的動作進行說明的概念圖。

圖9是表示本發明的第4實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的方塊圖。

圖10是表示本發明的第5實施形態的觸感呈現裝置的概略結構的方塊圖。

1．．．觸感呈現裝置

10．．．基板

11．．．觸控感測器

12．．．觸感呈現部

16、18．．．信號線

20．．．觸控感測器控制部

22．．．掃描信號產生部

24．．．位置檢測部

30．．．觸感控制部

32．．．驅動信號產生部

Claims (5)

1. 一種觸感呈現裝置，其特徵在於包括：觸控感測器；觸感呈現部，靠近上述觸控感測器而配置著，使該觸控感測器振動；觸控感測器控制部，對上述觸控感測器發送掃描信號，並且自該觸控感測器接收上述掃描信號，藉此來檢測對上述觸控感測器的接觸的位置；信號線，在上述觸控感測器與上述觸控感測器控制部之間傳遞掃描信號；以及觸感控制部，根據上述觸控感測器控制部所檢測出的上述接觸的位置來控制上述觸感呈現部，以使上述觸控感測器振動，上述觸感呈現部配置在不與上述信號線重合的部位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之觸感呈現裝置，其中上述觸控感測器為靜電容方式的觸控感測器。
3. 一種觸感呈現裝置，其特徵在於包括：觸控感測器；觸感呈現部，使上述觸控感測器振動；以及觸感控制部，用來進行控制，使進行掃描的時間區間、與上述觸感呈現部使上述觸控感測器振動的時間區間不相重合，上述掃描是用於檢測對上述觸控感測器的接觸的位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之觸感呈現裝置，其中上述觸控感測器為靜電容方式的觸控感測器。
5. 如申請專利範圍第3項所述之觸感呈現裝置，其中上述觸感控制部在使上述觸控感測器振動的時間區間內施加驅動電壓，以使上述觸感呈現部發生振動。