WO2023008053A1 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2023008053A1
WO2023008053A1 PCT/JP2022/025719 JP2022025719W WO2023008053A1 WO 2023008053 A1 WO2023008053 A1 WO 2023008053A1 JP 2022025719 W JP2022025719 W JP 2022025719W WO 2023008053 A1 WO2023008053 A1 WO 2023008053A1
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display device
surface roughness
panel
region
roughness
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PCT/JP2022/025719
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English (en)
French (fr)
Inventor
文久 伊藤
幸弘 松井
浩 浜田
Original Assignee
太陽誘電株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a display device and an electronic device capable of tactile presentation.
  • Some smartphones, car navigation systems, etc. have a force feedback function that vibrates when the touch panel is operated and notifies that an input has been received.
  • vibration for notifications not only vibration for notifications, but also tactile technology has been studied and developed that can express the feel of displayed objects and grasp the operation position by giving various variations to vibration.
  • Such tactile technology can be realized by vibrating piezoelectric actuators attached to tactile panels at frequencies in the ultrasonic band.
  • a standing wave is formed on the tactile panel by vibration in the ultrasonic band, and when the tactile panel is touched with a finger, etc., the tactile sensation can be sensed. It can express tactile sensation.
  • Patent Literature 1 discloses a touch panel display that reduces contact noise by roughening the surface of the tactile panel surface.
  • a display device includes a tactile panel and a piezoelectric actuator.
  • the haptic panel has a first major surface and a second major surface opposite the first major surface.
  • the piezoelectric actuator is arranged on the second main surface and generates vibration.
  • the first main surface includes a rough surface region having a surface roughness Rz of the first surface roughness and a second surface having a surface roughness Rz of 0.001 to 0.8 times the first surface roughness. It has a non-rough surface area which is surface roughness, and the area ratio of the rough surface area in the first main surface is 30% or more and 90% or less.
  • the first surface roughness may be 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the second surface roughness may be 0.003 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less.
  • the second surface roughness may be 0.05 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the rough surface regions and the non-rough surface regions are alternately arranged in a first direction parallel to the first principal surface and in a second direction parallel to the first principal surface and perpendicular to the first direction. good too.
  • the tactile panel may be made of resin or glass.
  • an electronic device includes a tactile panel and a piezoelectric actuator.
  • the haptic panel has a first major surface and a second major surface opposite the first major surface.
  • the piezoelectric actuator is arranged on the second main surface and generates vibration.
  • the first main surface includes a rough surface region having a surface roughness Rz of the first surface roughness and a second surface having a surface roughness Rz of 0.001 to 0.8 times the first surface roughness. It has a non-rough surface area which is surface roughness, and the area ratio of the rough surface area in the first main surface is 30% or more and 90% or less.
  • FIG. 1 is a side view of a display device according to an embodiment of the invention
  • FIG. It is a top view of the surface side of the said display apparatus. It is a top view of the back side of the said display apparatus. It is a sectional view of the above-mentioned display.
  • 3 is a cross-sectional view of a piezoelectric actuator included in the display device;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a rough surface area and a non-rough surface area on the first main surface of the tactile panel included in the display device. It is a schematic diagram which shows the checkered pattern of the said rough surface area
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing lattice patterns of the rough surface area and the non-rough surface area. It is a schematic diagram which shows the circular pattern of the said rough surface area
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a composite pattern of the rough surface area and the non-rough surface area. It is a graph which shows the relationship between 1st surface roughness and a contact sound. It is a graph which shows the relationship between 1st surface roughness and fricative sound. It is a graph which shows the relationship between 1st surface roughness and a touch. 4 is a graph showing the relationship between the area ratio of the rough surface region and contact noise.
  • 4 is a graph showing the relationship between the area ratio of the rough surface region and the tactile sensation.
  • 7 is a graph showing sound pressure characteristics of a display device according to a comparative example; 4 is a graph showing sound pressure characteristics of the display device according to the present invention.
  • the display device according to this embodiment will be described below.
  • FIG. 1 is a side view of a display device 100 according to one embodiment of the invention.
  • 2 is a plan view of the display device 100 viewed from the front side
  • FIG. 3 is a plan view of the display device 100 viewed from the back side.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the display device 100, taken along line AA in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 1 is a side view of a display device 100 according to one embodiment of the invention.
  • 2 is a plan view of the display device 100 viewed from the front side
  • FIG. 3 is a plan view of the display device 100 viewed from the back side
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the display device 100, taken along line AA in FIGS. 2 and 3.
  • the display device 100 includes a display panel 101, a touch panel 102, a tactile panel 103, and piezoelectric actuators 104. As shown in FIGS. 2 and 3, the display device 100 is flat and has a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the thickness direction. In each figure of the present disclosure, the longitudinal direction of the display device 100 is the X direction, the lateral direction is the Y direction, and the thickness direction is the Z direction.
  • the display panel 101 is a panel that displays images, and is a display panel that uses liquid crystal, organic EL (electro-luminescence), or the like.
  • the configuration of the display panel 101 is not particularly limited, and a display having a general configuration can be used.
  • the touch panel 102 is arranged on the display panel 101 and detects a touch on the display device 100 by a user's finger or the like.
  • the touch panel 102 includes an array of touch sensors, and the touch sensors are preferably capacitive.
  • the touch panel 102 may be formed by laminating a touch panel main body and a protective cover glass, or may be formed by integrating a touch panel main body and a protective cover glass.
  • the tactile panel 103 is arranged on the touch panel 102 and presents a tactile sensation to the user. As shown in FIG. 1, the tactile panel 103 has longer sides than other members such as the touch panel 102, and has a portion 103a protruding from the other members. A piezoelectric actuator 104 is joined to this portion 103a, and the piezoelectric actuator 104 causes vibration.
  • the tactile panel 103 is made of a light transmissive material such as glass or resin.
  • the main surface of the tactile panel 103 opposite to the touch panel 102 is defined as a first main surface 103b, and the main surface on the touch panel 102 side and opposite to the first main surface 103b. is the second main surface 103c. A rough surface area and a non-rough surface area are provided on the first major surface 103b. These areas will be described later.
  • the piezoelectric actuator 104 is joined to the haptic panel 103 and generates vibration. As shown in FIG. 1, piezoelectric actuator 104 is bonded to second major surface 103c of haptic panel 103 at portion 103a.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the piezoelectric actuator 104. As shown in FIG. As shown in the figure, the piezoelectric actuator 104 includes a piezoelectric body 121, a first electrode 122 and a second electrode 123. As shown in FIG.
  • the piezoelectric body 121 is made of a piezoelectric material such as PZT (lead zirconate titanate).
  • the first electrode 122 has a first internal electrode 124 and a first external electrode 125 .
  • the first internal electrode 124 is made of a conductive material, and multiple layers are provided in the piezoelectric body 121 .
  • the first external electrode 125 is made of a conductive material and connected to the first internal electrode 124 .
  • the second electrode 123 comprises a second internal electrode 126 and a second external electrode 127 .
  • the second internal electrode 126 is made of a conductive material and has multiple layers in the piezoelectric body 121 .
  • the second external electrode 127 is made of a conductive material and connected to the second internal electrode 126 .
  • the first internal electrodes 124 and the second internal electrodes 126 are alternately arranged and face each other with the piezoelectric body 121 interposed therebetween. Note that the number of layers of the first internal electrodes 124 and the number of layers of the second internal electrodes 126 is not limited to three layers each. As shown in FIGS. 2 and 3, a first wiring 128 is connected to the first electrode 122 and a second wiring 129 is connected to the second electrode 123 . The first wiring 128 and the second wiring 129 are connected to a drive section (not shown), and transmit drive signals output from the drive section to the first electrode 122 and the second electrode 123 .
  • the control unit supplies an ultrasonic drive signal to the piezoelectric actuator 104, thereby causing the piezoelectric actuator 104 to vibrate in an ultrasonic band (20 kHz or higher).
  • the piezoelectric actuator 104 may have a laminated structure in which the first electrode 122 and the second electrode 123 are alternately laminated with the piezoelectric body 121 interposed therebetween, or may have another structure. can be anything.
  • the display device 100 has the configuration described above.
  • the display device 100 can be installed in an electronic device such as a smart phone.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the operation of the display device 100.
  • FIG. As shown in the figure, when the user vibrates the piezoelectric actuator 104 (see FIG. 1) in an ultrasonic band while the finger F is in contact with the first main surface 103b of the tactile panel 103, the vibration is caused by the tactile panel. 103, and the tactile panel 103 vibrates. This allows the finger F to sense a tactile sensation.
  • touch of the finger F to the tactile panel 103 is detected by the touch panel 102 . Furthermore, an image displayed by the display panel 101 can be visually recognized through the touch panel 102 and the tactile panel 103 .
  • the first main surface 103b of the tactile panel 103 is formed with the rough surface area and the non-rough surface area as described above.
  • 7 is a plan view of the first main surface 103b
  • FIG. 8 is an enlarged view of FIG.
  • a rough surface region 131 and a non-rough surface region 132 are formed on the first major surface 103b.
  • the rough surface region 131 is a roughened region, and the surface roughness Rz of the rough surface region 131 is defined as "first surface roughness Rz1".
  • the non-roughened surface area 132 is a non-roughened area, and the surface roughness Rz of the non-roughened surface area 132 is referred to as "second surface roughness Rz2".
  • the surface roughness Rz means ten-point average roughness (defined by JIS B 0601:2001 (ISO4287-1997 compliant)).
  • the first surface roughness Rz1 and the second surface roughness Rz2 are preferably such that the second surface roughness Rz2 is 0.001 to 0.8 times the first surface roughness Rz1.
  • the first surface roughness Rz1 is preferably 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less
  • the second surface roughness Rz2 is preferably 0.003 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less.
  • the second surface roughness Rz2 is more preferably 0.05 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the roughened surface area 131 and the non-roughened surface area 132 form a pattern, the first direction parallel to the first main surface 103b (the X direction in the figure) and the first main surface They are alternately arranged in a second direction (Y direction in the figure) parallel to 103b and perpendicular to the first direction.
  • the pattern may be a checkerboard pattern, as shown in FIGS. As shown in FIG. 7, the pattern is formed on the entire first major surface 103b. Also, the pattern may be formed only on the main portion of the first major surface 103b.
  • the pattern of the rough surface area 131 and the non-rough surface area 132 is not limited to the checkered pattern, and the rough surface area 131 and the non-rough surface area 132 are arranged in the first direction (the X direction in the figure) and the second direction (the Y direction in the figure). ) are alternately arranged.
  • FIG. 9 to 11 are schematic diagrams showing other patterns of the rough surface area 131 and the non-rough surface area 132.
  • the rough surface area 131 and the non-rough surface area 132 may form a lattice pattern in which the rough surface area 131 has a lattice shape, and as shown in FIG. A circular pattern may be formed.
  • the non-roughened surface areas 132 may form a composite pattern having multiple shapes.
  • the pattern of the rough surface area 131 and the non-rough surface area 132 may be a dot pattern, a check pattern, or the like. It is sufficient if they are arranged alternately in the Y direction in the drawing.
  • Each of these patterns may also be formed on the entire first main surface 103b as shown in FIG. 7, or may be formed only on the main portion.
  • the area ratio of the rough surface region 131 on the first main surface is preferably 30% or more and 90% or less, and the area ratio of the non-rough surface region 132 is preferably 10% or more and 70% or less.
  • the size of the roughened surface region 131 is not particularly limited, but is preferably a size that fits on the pad of the finger F, and preferably has a diameter of 0.1 mm or more and 5 mm or less.
  • the tactile panel 103 used in the experiment has a rough surface region 131 formed on the entire first main surface 103b and does not have a non-rough surface region 132.
  • FIG. 1 A suitable range for the first surface roughness Rz1 was determined based on the following experiments.
  • the tactile panel 103 used in the experiment has a rough surface region 131 formed on the entire first main surface 103b and does not have a non-rough surface region 132.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the first surface roughness Rz1 and the contact sound.
  • the contact sound when the tactile panel 103 is vibrated by the piezoelectric actuator 104 and the finger is moved while being in contact with the first main surface 103b. It is a measurement of sound.
  • the contact sound is an abnormal sound caused by contact between the tactile panel 103 vibrating in the ultrasonic band and a finger.
  • the contact noise when the first surface roughness Rz1 is small, the contact noise is large, and when the first surface roughness Rz1 is large, the contact noise is small.
  • the first surface roughness Rz1 is 3 ⁇ m or more (arrow in the figure), the contact noise is small, which is preferable.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the first surface roughness Rz1 and the fricative sound, which is obtained by measuring the fricative sound when the finger is moved in contact with the first main surface 103b without vibrating the tactile panel 103. is.
  • a fricative sound is a sound produced by friction between the first main surface 103b and a finger.
  • the fricative noise is small
  • the first surface roughness Rz1 is large
  • the fricative noise is large.
  • the friction noise is small, which is preferable.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between the first surface roughness Rz1 and the tactile sensation. It is a judgment. The tactile sensation was judged as “good” if the finger could feel a sufficient floating sensation due to the vibration of the tactile panel 103, and as “bad” if the floating sensation was insufficient. As shown in the figure, when the first surface roughness Rz1 is small, the tactile sensation is good, and when the first surface roughness Rz1 is large, the tactile sensation is poor. Specifically, when the first surface roughness Rz1 is 20 ⁇ m or less (indicated by an arrow in the figure), the tactile sensation is good, which is preferable.
  • the first surface roughness Rz1 is 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, contact noise and frictional noise can be suppressed, and good tactile sensation can be obtained.
  • the area ratio of the roughened surface region 131 is the ratio of the area of the roughened surface region 131 to the area of the first main surface 103b. , and “100%” indicates that the entire first main surface 103b is the rough surface region 131 . "50%” indicates the case where the checkered pattern shown in FIG. 8 is formed, and "75%” indicates the case where the checkered pattern shown in FIG. 9 is formed.
  • the first surface roughness Rz1 is 6 ⁇ m.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the area ratio of the rough surface region 131 and the contact sound. This is a measurement of contact sound. As shown in the figure, when the area ratio of the rough surface region 131 is small, the contact noise is large, and when the area ratio of the rough surface region 131 is large, the contact noise is small. Specifically, when the area ratio of the rough surface region 131 is 30% or more, the contact noise is small, which is preferable.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the area ratio of the roughened surface region 131 and the fricative sound.
  • the fricative sound was measured when the finger was moved in contact with the first main surface 103b without vibrating the tactile panel 103. It is a thing. As shown in the figure, when the area ratio of the rough surface region 131 is small, the friction noise is small, and when the area ratio of the rough surface region 131 is large, the contact noise is large. Specifically, when the area ratio of the rough surface region 131 is 90% or less, the fricative noise is small, which is preferable.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the area ratio of the rough surface region 131 and the tactile sensation.
  • the tactile sensation obtained when the piezoelectric actuator 104 vibrates the tactile panel 103 and moves a finger in contact with the first main surface 103b. is determined.
  • the tactile sensation is good, and when the area ratio of the rough surface region 131 is large, the tactile sensation is poor.
  • the tactile sensation is good, which is preferable.
  • the method of forming the rough surface region 131 is not particularly limited, but examples include a method of using a mold whose surface has been processed when molding the tactile panel 103, and a method of performing cutting, surface treatment, etc. after molding. .
  • a non-roughened surface region 132 is a region of the first main surface 103b where the roughened surface region 131 is not formed.
  • FIG. 18 is a graph showing the sound pressure characteristics of a tactile panel that does not have a rough surface area for comparison.
  • “with finger contact” indicates the sound pressure measured when the tactile panel was vibrated and the finger was moved while touching the tactile panel. indicates the sound pressure measured without touching the tactile panel.
  • the input frequency to the piezoelectric actuator is indicated as "input frequency”, and the frequency that is 1/4 of this input frequency is indicated as "1/4 frequency”. Note that the input frequency is in the ultrasonic band and is out of the audible band, but the 1/4 frequency is included in the audible band.
  • FIG. 19 is a graph showing sound pressure characteristics of the tactile panel 103 according to the present invention.
  • the first surface roughness Rz1 is 6 ⁇ m.
  • “with finger contact” indicates the sound pressure measured when the tactile panel 103 is vibrated and the finger is moved while being in contact with the first main surface 103b. The sound pressure measured in a state where the finger is not in contact with the tactile panel 103 is shown.
  • the input frequency to the piezoelectric actuator 104 is indicated as "input frequency”
  • the frequency of 1/4 of this input frequency is indicated as "1/4 frequency”.
  • the display device 100 by providing the rough surface region 131, it is possible to prevent the generation of contact noise.
  • the area ratio of the first surface roughness Rz1 to the rough surface region 131 can prevent the generation of fricative noise and the deterioration of the tactile sensation. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a display device that suppresses both the contact sound and the frictional sound and has excellent tactile sensation due to ultrasonic vibration.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Display device 101... Display panel 102... Touch panel 103... Tactile panel 104... Piezoelectric actuator 131... Rough surface area 132... Non-rough surface area

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Abstract

【課題】接触音及び摩擦音が抑制され、超音波振動による触感に優れる表示装置及び電子機器を提供すること。 【解決手段】本発明に係る表示装置は、触覚用パネルと、圧電アクチュエータとを具備する。触覚用パネルは、第１主面と、第１主面とは反対側の第２主面を有する。圧電アクチュエータは、第２主面上に配置され、振動を発生する。第１主面は、表面粗さＲｚが第１表面粗さである粗面領域と、表面粗さＲｚが第１表面粗さの０．００１倍以上０．８倍以下である第２表面粗さである非粗面領域とを有し、第１主面における粗面領域の面積比率は３０％以上９０％以下である。

Description

表示装置及び電子機器
　本発明は、触覚提示が可能な表示装置及び電子機器に関する。
　スマートフォンやカーナビゲーション等には、タッチパネルが操作されると振動を生じ、入力を受け付けたことを通知するフォースフィードバック機能を備えるものがある。近年では、通知のための振動だけでなく、振動に様々なバリエーションをもたせることで表示物の感触を表現したり、操作位置を把握したりできるような触覚技術も検討、開発されてきている。
　このような触覚技術は、触覚用パネルに接合された圧電アクチュエータを超音波帯域の周波数で振動させることにより実現可能である。超音波帯域の振動により触覚用パネルに定在波が形成され、触覚用パネルを指等で触れると触感を感知することができ、圧電アクチュエータに供給する信号パターンを変えることで、様々なバリエーションの触感を表現することができる。
　ここで、振動する触覚用パネルの表面を指等で触れると、接触音が発生する場合がある。これに対し、特許文献１では、触覚用パネル表面の表面粗さを粗くすることにより、接触音を低減するタッチパネルディスプレイが開示されている。
特開２０１９－１６１１１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のように、触覚用パネル表面の表面粗さを粗くすると接触音の低減は可能であるが、触覚用パネルの振動による触感が低下する。さらに、触覚用パネルが振動していない状態で指を動かすと触覚用パネルと指等の摩擦による摩擦音が発生する。
　以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、接触音及び摩擦音が抑制され、超音波振動による触感に優れる表示装置及び電子機器を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る表示装置は、触覚用パネルと、圧電アクチュエータとを具備する。
　上記触覚用パネルは、第１主面と、上記第１主面とは反対側の第２主面を有する。
　上記圧電アクチュエータは、上記第２主面上に配置され、振動を発生する。
　上記第１主面は、表面粗さＲｚが第１表面粗さである粗面領域と、表面粗さＲｚが上記第１表面粗さの０．００１倍以上０．８倍以下である第２表面粗さである非粗面領域とを有し、上記第１主面における上記粗面領域の面積比率は３０％以上９０％以下である。
　上記第１表面粗さは、３μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。
　上記第２表面粗さは、０．００３μｍ以上１６μｍ以下であってもよい。
　上記第２表面粗さは、０．０５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。
　上記粗面領域と上記非粗面領域は、上記第１主面に平行な第１方向と、上記第１主面に平行かつ上記第１方向に垂直な第２方向において交互に配置されていてもよい。
　上記触覚用パネルは、樹脂又はガラスからなるものであってもよい。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電子機器は、触覚用パネルと、圧電アクチュエータとを具備する。
　上記触覚用パネルは、第１主面と、上記第１主面とは反対側の第２主面を有する。
　上記圧電アクチュエータは、上記第２主面上に配置され、振動を発生する。
　上記第１主面は、表面粗さＲｚが第１表面粗さである粗面領域と、表面粗さＲｚが上記第１表面粗さの０．００１倍以上０．８倍以下である第２表面粗さである非粗面領域とを有し、上記第１主面における上記粗面領域の面積比率は３０％以上９０％以下である。
　以上のように本発明によれば、接触音及び摩擦音が抑制され、超音波振動による触感に優れる表示装置及び電子機器を提供することが可能である。
本発明の実施形態に係る表示装置の側面図である。 上記表示装置の表面側の平面図である。 上記表示装置の裏面側の平面図である。 上記表示装置の断面図である。 上記表示装置が備える圧電アクチュエータの断面図である。 上記表示装置の動作を示す模式図である。 上記表示装置が備える触覚用パネルの第１主面における粗面領域及び非粗面領域を示す模式図である。 上記粗面領域及び非粗面領域の市松パターンを示す模式図である。 上記粗面領域及び非粗面領域の格子パターンを示す模式図である。 上記粗面領域及び非粗面領域の円形パターンを示す模式図である。 上記粗面領域及び非粗面領域の複合パターンを示す模式図である。 第１表面粗さと接触音の関係を示すグラフである。 第１表面粗さと摩擦音の関係を示すグラフである。 第１表面粗さと触感の関係を示すグラフである。 上記粗面領域の面積比と接触音の関係を示すグラフである。 上記粗面領域の面積比と摩擦音の関係を示すグラフである。 上記粗面領域の面積比と触感の関係を示すグラフである。 比較例に係る表示装置の音圧特性を示すグラフである。 本発明に係る表示装置の音圧特性を示すグラフである。
　以下、本実施形態に係る表示装置について説明する。
　［表示装置の構成］
　図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００の側面図である。図２は表示装置１００を表面側から見た平面図、図３は表示装置１００を裏面側から見た平面図である。図４は表示装置１００の断面図であり、図２及び図３におけるＡ－Ａ線での断面図である。
　これらの図に示すように、表示装置１００はディスプレイパネル１０１、タッチパネル１０２、触覚用パネル１０３及び圧電アクチュエータ１０４を備える。図２及び図３に示すように、表示装置１００は平板状であり、厚み方向に垂直な方向から見て矩形形状を有する。本開示の各図において、表示装置１００の長手方向をＸ方向、短手方向をＹ方向、厚み方向をＺ方向とする。
　ディスプレイパネル１０１は画像を表示するパネルであり、液晶又は有機ＥＬ（electro-luminescence）等を利用したディスプレイパネルである。ディスプレイパネル１０１の構成は特に限定されず、一般的構成を有するディスプレイとすることができる。
　タッチパネル１０２はディスプレイパネル１０１上に配置され、ユーザの指等による表示装置１００へのタッチを検出する。タッチパネル１０２は配列されたタッチセンサを備え、タッチセンサは静電容量方式のものが好適である。タッチパネル１０２はタッチパネル本体と保護用カバーガラスが積層されたものであってもよく、タッチパネル本体と保護用カバーガラスが一体化されたものであってもよい。
　触覚用パネル１０３はタッチパネル１０２上に配置され、ユーザに触覚を提示する。図１に示すように、触覚用パネル１０３はタッチパネル１０２等の他の部材より長い長辺を有し、他の部材からはみ出した部分１０３ａを有する。この部分１０３ａには圧電アクチュエータ１０４が接合され、圧電アクチュエータ１０４によって振動を生じる。触覚用パネル１０３はガラス又は樹脂等の光透過性材料からなる。図４に示すように、触覚用パネル１０３のタッチパネル１０２とは反対側の主面を第１主面１０３ｂとし、タッチパネル１０２側の主面であって第１主面１０３ｂとは反対側の主面を第２主面１０３ｃとする。第1主面１０３ｂには粗面領域と非粗面領域が設けられている。これらの領域については後述する。
　圧電アクチュエータ１０４は、触覚用パネル１０３に接合され、振動を発生させる。図１に示すように圧電アクチュエータ１０４は触覚用パネル１０３の部分１０３ａにおいて第２主面１０３ｃに接合されている。図５は、圧電アクチュエータ１０４の断面図である。同図に示すように圧電アクチュエータ１０４は、圧電体１２１、第１電極１２２及び第２電極１２３を備える。圧電体１２１はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料からなる。
　第１電極１２２は、第１内部電極１２４及び第１外部電極１２５を備える。第１内部電極１２４は導電性材料からなり、圧電体１２１中に複数層が設けられている。第１外部電極１２５は導電性材料からなり、第１内部電極１２４と接続されている。第２電極１２３は、第２内部電極１２６及び第２外部電極１２７を備える。第２内部電極１２６は導電性材料からなり、圧電体１２１中に複数層が設けられている。第２外部電極１２７は導電性材料からなり、第２内部電極１２６と接続されている。
　図５に示すように、第１内部電極１２４と第２内部電極１２６は交互に配置され、圧電体１２１を介して対向する。なお、第１内部電極１２４及び第２内部電極１２６の層数は３層ずつに限られない。図２及び図３に示すように、第１電極１２２には第１配線１２８が接続され、第２電極１２３には第２配線１２９が接続されている。第１配線１２８及び第２配線１２９は図示しない駆動部に接続され、駆動部から出力された駆動信号を第１電極１２２及び第２電極１２３に伝達する。
　この駆動信号により、第１電極１２２と第２電極１２３の間に電圧が印加されると、逆圧電効果により圧電体１２１に変形が生じ、振動が発生する。ここで、表示装置１００では、制御部が超音波駆動信号を圧電アクチュエータ１０４に供給することにより、圧電アクチュエータ１０４に超音波帯域（２０ｋＨｚ以上）の振動を生じさせることができる。なお、圧電アクチュエータ１０４は図５に示すように、第１電極１２２と第２電極１２３を、圧電体１２１を介して交互に積層した積層構造を有するものであってもよく、他の構造を有するものであってもよい。
　表示装置１００は以上のような構成を有する。表示装置１００はスマートフォン等の電子機器に搭載することが可能である。
　［表示装置の動作について］
　表示装置１００の動作について説明する。図６は表示装置１００の動作を示す模式図である。同図に示すように、ユーザが指Ｆを触覚用パネル１０３の第１主面１０３ｂに接触させた状態で圧電アクチュエータ１０４（図１参照）を超音波帯域で振動させると、振動は触覚用パネル１０３に伝達され、触覚用パネル１０３が振動する。これにより指Ｆは触覚を感知することができる。
　また、指Ｆによる触覚用パネル１０３への接触は、タッチパネル１０２により検出される。さらに、ディスプレイパネル１０１によって表示される画像は、タッチパネル１０２及び触覚用パネル１０３を介して視認可能である。
　［第１主面について］
　触覚用パネル１０３の第１主面１０３ｂには、上述のように粗面領域と非粗面領域が形成されている。図７は第１主面１０３ｂの平面図であり、図８は図７の拡大図である。図７及び図８に示すように、第１主面１０３ｂには粗面領域１３１と非粗面領域１３２が形成されている。
　粗面領域１３１は、粗面化されている領域であり、粗面領域１３１の表面粗さＲｚを「第１表面粗さＲｚ１」とする。非粗面領域１３２は、粗面化されていない領域であり、非粗面領域１３２の表面粗さＲｚを「第２表面粗さＲｚ２」とする。なお、表面粗さＲｚは、十点平均粗さ（JIS B 0601:2001（ISO4287-1997準拠）により規定）を意味する。
　第１表面粗さＲｚ１と第２表面粗さＲｚ２は、第２表面粗さＲｚ２が第１表面粗さＲｚ１の０．００１倍以上０．８倍以下となるものが好適である。具体的には、第１表面粗さＲｚ１は３μｍ以上２０μｍ以下が好適であり、第２表面粗さＲｚ２は０．００３μｍ以上１６μｍ以下が好適である。また、第２表面粗さＲｚ２は０．０５μｍ以上１０μｍ以下がより好適である。
　図７及び図８に示すように、粗面領域１３１と非粗面領域１３２はパターンを形成し、第１主面１０３ｂに平行な第１方向（図中、Ｘ方向）と、第１主面１０３ｂに平行かつ第１方向に垂直な第２方向（図中、Ｙ方向）において交互に配置されている。図７及び図８に示すようにパターンは市松パターンとすることができる。図７に示すようにパターンは第１主面１０３ｂの全体に形成される。また、パターンは第１主面１０３ｂの主要部分のみに形成されてもよい。粗面領域１３１と非粗面領域１３２のパターンは市松パターンに限られず、粗面領域１３１と非粗面領域１３２が第１方向（図中、Ｘ方向）と第２方向（図中、Ｙ方向）において交互に配置されたものであればよい。
　図９乃至図１１は、粗面領域１３１と非粗面領域１３２の他のパターンを示す模式図である。図９に示すように、粗面領域１３１と非粗面領域１３２は粗面領域１３１が格子形状となる格子パターンを形成してもよく、図１０に示すように非粗面領域１３２が円形形状となる円形パターンを形成していてもよい。さらに、図１１に示すように、非粗面領域１３２が複数の形状を有する複合パターンを形成していてもよい。この他にも粗面領域１３１と非粗面領域１３２のパターンはドットパターンやチェックパターン等、粗面領域１３１と非粗面領域１３２が第１方向（図中、Ｘ方向）と第２方向（図中、Ｙ方向）において交互に配置されたものであればよい。これらの各パターンも、図７に示すように第１主面１０３ｂの全体に形成されてもよく、主要部のみに形成されてもよい。
　第１主面における粗面領域１３１の面積比率は３０％以上９０％以下が好適であり、非粗面領域１３２の面積比率は１０％以上７０％以下が好適である。各パターンにおいて、粗面領域１３１のサイズは特に限定されないが、指Ｆの腹に収まる程度の大きさが好適であり、直径０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好適である。
　［第１表面粗さについて］
　第１表面粗さＲｚ１の好適な範囲は以下に示す実験に基づいて決定した。実験に利用した触覚用パネル１０３は第1主面１０３ｂの全面に粗面領域１３１が形成され、非粗面領域１３２を有しないものである。
　図１２は、第１表面粗さＲｚ１と接触音の関係を示すグラフであり、圧電アクチュエータ１０４により触覚用パネル１０３を振動させ、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた際の接触音を計測したものである。接触音は超音波帯域で振動する触覚用パネル１０３と指の接触により生じる異音である。同図に示すように、第１表面粗さＲｚ１が小さいと接触音が大きく、第１表面粗さＲｚ１が大きいと接触音が小さくなる。具体的には、第１表面粗さＲｚ１が３μm以上（図中、矢印）であると、接触音が小さく、好適である。
　図１３は、第１表面粗さＲｚ１と摩擦音の関係を示すグラフであり、触覚用パネル１０３を振動させず、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた際の摩擦音を計測したものである。摩擦音は第１主面１０３ｂと指の摩擦により生じる音である。同図に示すように、第１表面粗さＲｚ１が小さいと摩擦音が小さく、第１表面粗さＲｚ１が大きいと摩擦音が大きくなる。具体的には、第１表面粗さＲｚ１が２０μm以下（図中、矢印）であると、摩擦音が小さく、好適である。
　図１４は、第１表面粗さＲｚ１と触感の関係を示すグラフであり、圧電アクチュエータ１０４により触覚用パネル１０３を振動させ、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた際の触感を判定したものである。触感は、触覚用パネル１０３の振動により、指で十分な浮遊感を感じられたら「良好」、浮遊感が不十分であったら「不良」と判定した。同図に示すように、第１表面粗さＲｚ１が小さいと触感が良好であり、第１表面粗さＲｚ１が大きいと触感が不良となる。具体的には、第１表面粗さＲｚ１が２０μm以下（図中、矢印）であると、触感が良好であり、好適である。
　以上から、第１表面粗さＲｚ１が３μｍ以上２０μｍ以下であると、接触音及び摩擦音が抑えられ、良好な触感を得ることができる。
　［粗面領域の面積比について］
　粗面領域１３１の面積比の好適な範囲は以下に示す実験に基づいて決定した。粗面領域１３１の面積比は、第１主面１０３ｂの面積に対する粗面領域１３１の面積の比率であり、「０％」は第１主面１０３ｂの全体が非粗面領域１３２である場合を示し、「１００％」は第１主面１０３ｂの全体が粗面領域１３１である場合を示す。「５０％」は図８に示す市松パターンが形成されている場合を示し、「７５％」は図９に示す市松パターンが形成されている場合を示す。第１表面粗さＲｚ１は６μｍである。
　図１５は、粗面領域１３１の面積比と接触音の関係を示すグラフであり、圧電アクチュエータ１０４により触覚用パネル１０３を振動させ、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた際の接触音を計測したものである。同図に示すように、粗面領域１３１の面積比が小さいと接触音が大きく、粗面領域１３１の面積比が大きいと接触音が小さくなる。具体的には、粗面領域１３１の面積比が３０％以上であると、接触音が小さく、好適である。
　図１６は、粗面領域１３１の面積比と摩擦音の関係を示すグラフであり、触覚用パネル１０３を振動させず、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた際の摩擦音を計測したものである。同図に示すように、粗面領域１３１の面積比が小さいと摩擦音が小さく、粗面領域１３１の面積比が大きいと接触音が大きくなる。具体的には、粗面領域１３１の面積比が９０％以下であると、摩擦音が小さく、好適である。
　図１７は、粗面領域１３１の面積比と触感の関係を示すグラフであり、圧電アクチュエータ１０４により触覚用パネル１０３を振動させ、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた際の触感を判定したものである。同図に示すように、粗面領域１３１の面積比が小さいと触感が良好であり、粗面領域１３１の面積比が大きいと触感が不良となる。具体的には、粗面領域１３１の面積比が９０％以下であると、触感が良好であり、好適である。
　以上から、粗面領域１３１の面積比が３０％以上９０％以下であると、接触音及び摩擦音が抑えられ、良好な触感を得ることができる。
　［粗面領域の形成方法］
　粗面領域１３１の形成方法は特に限定されないが、触覚用パネル１０３を成型する際に表面に加工を施した金型を用いる方法や、成型後に切削や表面処理加工等を行う方法などが挙げられる。第1主面１０３ｂのうち粗面領域１３１を形成しなかった領域が非粗面領域１３２となる。
　［表示装置による効果］
　表示装置１００では上記のように、触覚用パネル１０３の第１主面１０３ｂにおいて粗面領域１３１と非粗面領域１３２からなるパターンを形成することにより、接触音及び摩擦音を抑え、良好な触感を提示することが可能である。
　図１８は、比較として粗面領域を有しない触覚用パネルにおける音圧特性を示すグラフである。図中「指接触あり」は触覚用パネルを振動させ、指を触覚用パネルに接触させながら移動させた状態で計測した音圧を示し、「指接触なし」は触覚用パネルを振動させ、指を触覚用パネルに接触させない状態で計測した音圧を示す。また、同図において圧電アクチュエータへの入力周波数を「入力周波数」として示し、この入力周波数の1／４の周波数を「１／４周波数」として示す。なお、入力周波数は超音波帯域であり、可聴帯域から外れるが、１／４周波数は可聴帯域に含まれる。
　同図に示すように、「指接触なし」では入力周波数にピークが存在するが、１／４周波数にピークが存在しない。一方、「指接触あり」では入力周波数及び１／４周波数にピークが存在する。これは、「指接触あり」の場合、１／４周波数に接触音が発生していることを示す。
　図１９は、本発明に係る触覚用パネル１０３における音圧特性を示すグラフである。なお、第１表面粗さＲｚ１は６μｍである。図中「指接触あり」は触覚用パネル１０３を振動させ、指を第１主面１０３ｂに接触させながら移動させた状態で計測した音圧を示し、「指接触なし」は触覚用パネル１０３を振動させ、指を触覚用パネル１０３に接触させない状態で計測した音圧を示す。また、同図において圧電アクチュエータ１０４への入力周波数を「入力周波数」として示し、この入力周波数の1／４の周波数を「１／４周波数」として示す。
　同図に示すように、「指接触なし」では入力周波数にピークが存在するが、１／４周波数にピークが存在しない。また、「指接触あり」の場合も、入力周波数にのみピークが存在し、１／４周波数にピークが存在しない。したがって、「指接触あり」の場合でも、接触音が発生しないことがわかる。
　以上のように本発明に係る表示装置１００では粗面領域１３１を設けることにより、接触音の発生を防止することができる。また、第１表面粗さＲｚ１と粗面領域１３１の面積比により、摩擦音の発生を防止すると共に触感の低下を防止することができる。したがって、本発明により、接触音及び摩擦音の両方が抑制され、超音波振動による触感に優れる表示装置を実現することが可能である。
　１００…表示装置
　１０１…ディスプレイパネル
　１０２…タッチパネル
　１０３…触覚用パネル
　１０４…圧電アクチュエータ
　１３１…粗面領域
　１３２…非粗面領域

Claims (7)

  1. 　第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面を有する触覚用パネルと、
    　前記第２主面上に配置され、振動を発生する圧電アクチュエータと
    　を具備し、
    　前記第１主面は、表面粗さＲｚが第１表面粗さである粗面領域と、表面粗さＲｚが前記第１表面粗さの０．００１倍以上０．８倍以下である第２表面粗さである非粗面領域とを有し、前記第１主面における前記粗面領域の面積比率は３０％以上９０％以下である
    　表示装置。
  2. 　請求項１に記載の表示装置であって、
    　前記第１表面粗さは、３μｍ以上２０μｍ以下である
    　表示装置。
  3. 　請求項２に記載の表示装置であって、
    　前記第２表面粗さは、０．００３μｍ以上１６μｍ以下である
    　表示装置。
  4. 　請求項３に記載の表示装置であって、
    　前記第２表面粗さは、０．０５μｍ以上１０μｍ以下である
    　表示装置。
  5. 　請求項１から４のうちいずれか１項に記載の表示装置であって、
    　前記粗面領域と前記非粗面領域は、前記第１主面に平行な第１方向と、前記第１主面に平行かつ前記第１方向に垂直な第２方向において交互に配置されている
    　表示装置。
  6. 　請求項１から５のうちいずれか１項に記載の表示装置であって、
    　前記触覚用パネルは、樹脂又はガラスからなる
    　表示装置。
  7. 　第１主面と、前記第１主面とは反対側の第２主面を有する触覚用パネルと、
    　前記第２主面上に配置され、振動を発生する圧電アクチュエータと
    　を具備し、
    　前記第１主面は、表面粗さＲｚが第１表面粗さである粗面領域と、表面粗さＲｚが前記第１表面粗さの０．００１倍以上０．８倍以下である第２表面粗さである非粗面領域とを有し、前記第１主面における前記粗面領域の面積比率は３０％以上９０％以下である
    　電子機器。
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