CN106200895B - 触觉提示装置及触觉提示装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及触觉提示装置及触觉提示装置的驱动方法，其不提示不需要的触觉并且在目标区域中不中断纹理感地连续提示纹理感。将配置在触觉提示装置的支撑基板上的多个X电极和多个Y电极分成M组(在此，M≥2，在图14中M＝4)。当触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时，触觉提示装置首先将属于组1的电极设为浮置状态持续预定时间，之后将各电极连接到AC电压信号源或接地，以提示第N+1帧中的触觉。触觉提示装置对各组依次执行该动作，当组M的动作结束时，帧之间的转移结束，作为提示纹理感的区域的目标区域的移动完成。不存在所有的电极一起成为浮置状态的情况，并且不存在纹理感中断的情况。

Description

触觉提示装置及触觉提示装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及使用静电对人体提示触觉的触觉提示装置及触觉提示装置的驱动方法。

背景技术

本发明的背景技术是通过由于静电产生的引力的振动对人体提示触觉并且能够提示局部的触觉的触觉提示技术。在H.Haga等人于2014年发表的“Electrostatic TactileDisplay Using Beat Phenomenon of Voltage Waveforms”(SID2014文摘，第623-626页)中，披露了这种触觉提示技术。具体而言，在触觉提示装置中，与矩形的支撑基板的长边平行地设置X电极，与支撑基板的短边平行地设置Y电极。然后，从第一AC(交流)电压信号源对X电极施加1000Hz的AC电压信号，从第二AC电压信号源对Y电极施加1240Hz的AC电压信号。其结果是，对施加了AC电压信号的电极相互交叉的区域提示纹理感。将提示有纹理感的区域设为目标区域。在目标区域中，产生240Hz的电拍振。当使用者在目标区域的表面上滑动手指等时，由于拍振引起的静电力在皮肤和目标区域的表面之间产生摩擦力。使用者能够将摩擦力感知为纹理感。

此时，在仅对X电极和Y电极中的一者施加AC电压信号的区域(以下，称作单信号区域)中，不提示纹理感。这是因为：在单信号区域中产生的振动的频率处于人能够感知为纹理感的频率的范围外。根据上述的性质，以往技术仅对目标区域提示纹理感，换言之，能够给出局部的触觉提示。

发明内容

本发明要解决的问题

本申请的发明人参考H.Haga等人于2014年发表的“Electrostatic TactileDisplay Using Beat Phenomenon of Voltage Waveforms”(SID 2014文摘，第624-626页)，制作了触觉提示装置的样机。图1是示出参考以往技术制作为样机的触觉提示装置1的结构的说明图。与矩形的支撑基板2的长边平行地配置多个X电极3，与支撑基板2的短边平行地配置多个Y电极4。从第一AC电压信号源5对一部分X电极3施加1000Hz的AC电压信号，从第二AC电压信号源6对一部分Y电极4施加1240Hz的AC电压信号。

在图1中，由阴影表示的目标区域10是施加有AC电压信号的电极相互交叉的区域。在目标区域10中，产生240Hz的电拍振，并提示纹理感。另外，由虚线包围的各单信号区域11是仅对相互交叉的X电极3和Y电极4中的一者施加了AC电压信号的区域。在各单信号区域11中，不提示纹理感。

触觉提示装置1能够通过改变施加有AC电压信号的电极来改变目标区域的位置。另外，目标区域能够像动画那样连续地移动。由于支撑基板2、X电极3和Y电极4是透明的，因此触觉提示装置1能够与视觉显示器重叠使用。以这种方式，能够构成提示与显示在视觉显示器上的图像相对应的触觉的装置。

图2是示出视觉显示器上显示的物体和目标区域的移动的情形的说明图。图2的上侧所示的图示出视觉显示器上显示的图像中包括的物体从图像的作为起点的第N帧移动至第N+1帧和第N+2帧的移动情形。另外，下侧所示的图示出提示纹理感的目标区域根据上侧所示的物体的位置进行移动的情形。在此，N是自然数，第N帧是第N个显示的帧。与第N帧中包括的物体20a的位置相对应的目标区域是目标区域21a。在从平面图中观察触觉提示装置的情况下，对位于与目标区域重叠的位置处的X电极3和Y电极4施加AC电压信号，其他的X电极3和其他的Y电极4接地。当视觉显示器上显示的图像从第N帧向下一个第N+1帧转移时，根据第N+1帧中包括的物体20b的位置，对与目标区域21b相对应的X电极3和Y电极4施加AC电压信号，其他的X电极3和其他的Y电极4接地。接下来，当图像从第N+1帧向第N+2帧转移时，也同样地，根据第N+2帧中包括的物体20c的位置，对与目标区域21c相对应的X电极3和Y电极4施加AC电压信号，其他的X电极3和其他的Y电极4接地。通过重复以上的动作，在视觉显示器上显示的物体连续地移动的情况下，也能够根据物体的位置使目标区域移动。

然而，本申请的发明人发现了以下两个问题。当目标区域通过触觉提示装置1移动时，(1)在单信号区域中提示不需要的纹理感、以及(2)目标区域中的纹理感中断。在目标区域静止的情况下，在单信号区域中不提示纹理感。但是，在目标区域像动画那样连续地移动的情况下，在单信号区域中也提示纹理感。换言之，在目标区域以外的区域中提示不需要的触觉，现有技术中的“触觉的局部化”的特征被损害。另外，由于目标区域的纹理感在目标区域移动时中断，因此使用者将感到不适感。换言之，在目标区域中，提示纹理感中断的不需要的触觉。

本发明是鉴于这种情况而做出的，其目的是提供不提示不需要的触觉而在目标区域中连续地提示未中断的纹理感的触觉提示装置及触觉提示装置的驱动方法。

解决问题的手段

根据本发明，提供一种触觉提示装置，包括：支撑基板；多个X电极，所述多个X电极布置在所述支撑基板上；多个Y电极，所述多个Y电极布置在所述支撑基板上并且与所述X电极绝缘；开关电路，所述开关电路将各所述X电极和各所述Y电极连接到AC电压信号源或基准电压源；以及控制单元，所述控制单元用于控制所述开关电路，其中，所述X电极和所述Y电极被分为至少两个组，并且所述控制单元每次改变一组所述X电极和所述Y电极的状态。

根据本发明，提供一种触觉提示装置的驱动方法，所述触觉提示装置包括：支撑基板；多个X电极，所述多个X电极布置在所述支撑基板上；多个Y电极，所述多个Y电极布置在所述支撑基板上并且与所述X电极绝缘；开关电路，所述开关电路将各所述X电极和各所述Y电极选择性地连接到AC电压信号源或基准电压源；以及控制单元，所述控制单元用于控制所述开关电路，所述方法包括：将所述X电极和所述Y电极分为至少两个组；以及通过每次改变一组所述X电极和所述Y电极的状态来驱动所述X电极和所述Y电极。

在本发明中，将触觉提示装置的多个X电极和多个Y电极分为多组。触觉提示装置在提示纹理感的目标区域移动时，使属于一组的电极成为浮置状态，在维持浮置状态预定时间之后，将各电极连接到AC电压信号源和接地中的一者，使其与移动后的目标区域相对应。触觉提示装置接下来使属于另一组的电极成为浮置状态。触觉提示装置对各组依次执行上述的动作，由此使目标区域移动。

通过使用上述的触觉提示装置的驱动方法，根据组分割数来分割同时成为浮置状态的电极数。因此，同时受浮置状态影响的面积减小，并且根据电容耦合对成为浮置状态的电极施加的电压不为零。因此，不提示不需要的触觉，在目标区域中连续地提示纹理感。

发明效果

根据本发明，在触觉提示装置中，当提示纹理感的目标区域移动时，不提示不需要的触觉。另外，能够提供能够在目标区域中不中断纹理感地连续地提示纹理感的触觉提示装置。

附图说明

图1是示出参考以往技术制作为样机的触觉提示装置的结构的说明图；

图2是示出在视觉显示器上显示的物体和目标区域的移动的情形的说明图；

图3是示出根据第一实施方式的触觉提示装置的结构的说明图；

图4是示出将图3所示的所有的X电极及Y电极分成四个组的示例的表；

图5是示出图3所示的X电极驱动电路的结构的说明图；

图6是示出图3所示的Y电极驱动电路的结构的说明图；

图7A是示出触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时的触觉提示装置的动作的流程图；

图7B是示出触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时的触觉提示装置的动作的流程图；

图8是示出开关装置的状态、以及经由控制信号线传输的信号的状态的时序图；

图9是示出在触觉提示装置的触觉提示面上提示纹理感的区域从第N帧的目标区域向第N+1帧的目标区域移动的示例的说明图；

图10是示出在图9所示的示例中将X电极和Y电极分成四个组的状态的表；

图11是示出在图9所示的帧的转移中根据提示不需要的触觉的情况下的驱动方法对X电极施加的电压信号的波形的说明图；

图12是示出在图9所示的帧的转移中根据提示不需要的触觉的情况下的驱动方法对Y电极施加的电压信号的波形的说明图；

图13是示出在第N帧的目标区域和第N+1帧的目标区域相互重叠的区域中使用提示不需要的触觉的情况下的驱动方法时观测到的表面电位的波形的说明图；

图14是示出在图9所示的帧的转移中根据本实施方式的驱动方法对X电极施加的电压信号的波形的说明图；

图15是示出在图9所示的帧的转移中根据本实施方式的驱动方法对Y电极施加的电压信号的波形的说明图；

图16是示出在使用根据第一实施方式的驱动方法的情况下观测到的目标区域的表面电位的波形的说明图；

图17是示出根据第二实施方式的触觉提示装置的结构的说明图；

图18是示出图17所示的电极驱动电路的结构的说明图；

图19是示出根据第三实施方式的X电极和Y电极的结构的说明图；

图20是示出根据第四实施方式的触觉提示装置的结构的说明图；

图21是示出当触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时对属于组m的电极和属于组m+1的电极施加的电压信号的波形的说明图；

图22是示出根据第五实施方式的触觉提示装置的结构的说明图；以及

图23是示出触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时对X电极施加的电压信号的波形的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图3是示出根据第一实施方式的触觉提示装置的结构的说明图。如图3所示，触觉提示装置100包括具有矩形形状的支撑基板101。在支撑基板101上，与支撑基板101的长边平行地且相互平行地设置多个线状的X电极103。另外，与支撑基板101的短边平行地且相互平行地设置多个线状的Y电极104。多个Y电极104与多个X电极103绝缘。多个X电极103和多个Y电极104相互交叉。X电极驱动电路105连接到X电极103，Y电极驱动电路106连接到Y电极104。控制单元107连接到X电极驱动电路105和Y电极驱动电路106。控制单元107设置为包括处理器和存储器。在第一实施方式中，作为一示例，X电极103的数量是32，Y电极104的数量是42。在图3所示的情况中，对X电极103分别赋予X0、X1、…、X31，对Y电极104分别赋予Y0、Y1、…、Y41。但是，X电极103的数量和Y电极104的数量可以是任意的其他数量。在此，X电极103的间距和Y电极104的间距设为等于或小于5mm。对触觉提示装置100的表面提示触觉的帧，帧的一部分是提示纹理感的目标区域。

在触觉提示装置100中，所有的X电极103和所有的Y电极104分成多个组。当将电极所分成的组数定义为M时，M的最小值为2，M的上限未定。但是，在M较小时，减小不需要的触觉的效果减弱。另一方面，随着M增大，帧的转移时段增长，因此存在目标区域的顺畅的移动受阻的担忧。在使用根据本实施方式的触觉提示装置的测试中，在M＝4的情况下确认了充分的效果，因此，在第一实施方式中也是M＝4。在本实施方式中，X电极103和Y电极104以使彼此相邻的电极属于相互不同的组的方式来划分。

图4是示出将图3所示的所有的X电极103和所有的Y电极104分成四组的示例的表。在多个X电极103中，X电极X0属于组1，X电极X1属于组2，X电极X2属于组3，X电极X3属于组4，X电极X4属于组1。此后，各X电极103依次属于组1至组4中的一者。另外，在多个Y电极104中，Y电极Y0属于组1，Y电极Y1属于组2，Y电极Y2属于组3，Y电极Y3属于组4，Y电极Y4属于组1。此后，各Y电极104依次属于组1至组4中的一者。换言之，多个X电极103和多个Y电极104以使彼此相邻的电极属于相互不同的组的方式来划分。另外，优选地，多个X电极103和多个Y电极104以使属于各组的电极的数量尽可能均等的方式来划分。

图5是示出图3所示的X电极驱动电路105的结构的说明图。X电极驱动电路105包括：第一AC电压信号源110；用于与X电极103连接的多个输出端子111；以及连接到输出端子111的开关电路112。在图中，赋予表示与输出端子111连接的X电极103的附图标记(X0，X1，…，X31)。各开关电路112包括：用于将输出端子111与第一AC电压信号源110连接的开关装置113；以及用于将输出端子111接地的开关装置114。使开关装置113和开关装置114中的每个开关装置通过接收来自控制单元107的控制信号而处于导通状态和断开状态的中的一者。控制单元107传输控制信号，使得开关装置113和开关装置114中的每个开关装置处于断开状态或导通状态，以与指定从外部输入的目标区域的信息相对应。另外，在控制单元107和各开关电路112之间，连接用于将来自控制单元107的控制信号发送到开关装置113的控制信号线115、与用于将来自控制单元107的控制信号发送到开关装置114的控制信号线116。在开关装置113处于导通状态的情况下，X电极103连接到第一AC电压信号源110，并且被施加AC电压信号。另一方面，在开关装置114处于导通状态的情况下，X电极103接地。

图6是示出图3所示的Y电极驱动电路106的结构的说明图。在Y电极驱动电路106中，取代X电极驱动电路105的第一AC电压信号源110，而包括第二AC电压信号源120，Y电极驱动电路106的其它结构与X电极驱动电路105的其它结构相同。在开关装置113处于导通状态的情况下，Y电极104连接到第二AC电压信号源120并且被施加AC电压信号。另一方面，在开关装置114处于导通状态的情况下，Y电极104接地。第一AC电压信号源110的频率f1和第二AC电压信号源120的频率f2均等于或大于500Hz，并且频率之差等于或大于10Hz且小于1000Hz。频率f1和频率f2满足在任一方的AC电压信号存在的情况下不提示纹理感、并且按照根据频率f1和频率f2的拍振来提示纹理感的条件。

对开关装置114的一个节点接地的示例进行了说明，但是该节点所连接的位置不限于地。例如，节点可以连接到0伏特以外的DC(直流)电压源或者第三AC电压信号源。由第三AC电压信号源所产生的AC电压信号不独立地提示纹理感，即使在与第一AC电压信号或第二AC电压信号一起产生拍振的情况下，也不提示纹理感。作为0电压的DC电压源的地、0伏特以外的DC电压源、以及第三AC电压信号源称作基准电压源。换言之，将节点连接到基准电压源的结构属于本实施方式。

接下来，对触觉提示装置100的动作进行说明。图7A和图7B是示出在触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时的触觉提示装置100的动作的流程图。在此，N是自然数，第N帧是在触觉提示装置100依次提示的触觉的帧中的第N帧。触觉提示装置100的处理从图7A所示的(Z)持续至图7B所示的(Z)。在图7A和图7B中，示出了组数M为4的情况下的流程图。

以下，按照图7A和图7B所示的流程图的流程说明触觉提示装置100的动作。在转移前的第N帧的状态下，控制单元107接收指定第N+1帧的目标区域的信息。控制单元107通过将控制信号输入到连接到组1的电极的开关电路112，使开关装置113和开关装置114断开。连接到组1的电极的开关装置113和开关装置114处于断开状态，组1的电极处于浮置状态。在浮置状态维持预定时间之后，控制单元107通过将控制信号输入到连接到组1的电极中的与第N+1帧的目标区域相对应的电极的各开关电路112，使开关装置113处于导通状态。使连接到组1的电极中的与第N+1帧的目标区域相对应的电极的各开关装置113处于导通状态，对与目标区域相对应的电极施加AC电压信号。同时，控制单元107通过将控制信号输入到连接到组1的电极中的不与第N+1帧的目标区域相对应的电极的各开关电路112，使开关装置114处于导通状态。使连接到组1的电极中的不与第N+1帧的目标区域相对应的电极的各开关装置114处于导通状态，因此不与目标区域相对应的电极接地。

接下来，同样地，使连接到组2的电极的开关装置113和开关装置114处于断开状态，组2的电极处于浮置状态。在浮置状态维持预定时间之后，同样地，使连接到组2的电极中的与第N+1帧的目标区域相对应的电极的各开关装置113处于导通状态，对与目标区域相对应的电极施加AC电压信号。同时，使连接到组2的电极中的不与第N+1帧的目标区域相对应的电极的各开关装置114处于导通状态，因此，不与目标区域相对应的电极接地。

对每组重复上述的动作，在第一实施方式中，当直至组4的动作完成时，从第N帧向第N+1帧的转移完成。随着从第N帧向第N+1帧转移，目标区域移动。此外，具有不移动的目标区域。之后，直至下一帧的信息被输入到控制单元107，维持第N+1帧的各电极的状态。

接下来，对电极维持在浮置状态的时间进行说明。在本实施方式中，如图5和图6所示，触觉提示装置100具有如下结构：通过使开关装置113处于导通状态，将各电极经由输出端子111连接到AC电压信号源，并且，通过使开关装置114处于导通状态，将各电极经由输出端子111接地。在开关装置113和开关装置114同时处于导通状态的情况下，存在有AC电压源和地形成短路、电路损坏的担忧。因此，需要使触觉提示装置100动作来避免开关装置113和开关装置114同时处于导通状态的状况。

在开关装置中，在规格中限定最大关断时间(Maxtoff)。最大关断时间是开关装置在导通状态下接收用于促使成为断开状态的控制信号之后，开关装置向断开状态转移所需的最大时间。在本实施方式中，开关装置113及开关装置114的控制信号的极性常开。当控制信号处于低电平时，开关装置113及开关装置114断开。另一方面，当控制信号处于高电平时，开关装置113和开关装置114导通。

例如，在某一电极从连接到AC电压信号源的状态向接地的状态转移的情况下，控制单元107在向开关装置113发送用于促使成为断开状态的控制信号之后，待机一定时间，直至发送的控制信号下降之后开关装置113处于完全断开状态，换言之，待机最大关断时间(Maxtoff)，然后向开关装置114发送用于促使成为导通状态的控制信号。通过如此设置，能够避免开关装置113及开关装置114同时处于导通状态的状况。

在此，将从经由控制信号线115向开关装置113发送的信号开始下降的时刻至经由控制信号线116向开关装置114发送的信号开始上升的时刻的时间定义为时间T。通过将时间T设为满足下式(1)的条件，能够安全地驱动图5和图6所示的开关电路112。此时，电极维持浮置状态的时间为(T－Maxtoff)秒。

(Maxtoff)＜T…(1)

图8是示出开关装置113和开关装置114的状态、以及经由控制信号线115和控制信号线116发送的信号的状态的时序图。在图中，横轴表示时间，纵轴表示信号电平。在图中，示出了最大关断时间Maxtoff和时间T之间的关系。在初始状态中，开关装置113处于导通状态，开关装置114处于断开状态。控制信号线115发送用于使开关装置113从导通状态向断开状态转移的下降的控制信号。根据经由控制信号线115发送的信号的下降，开关装置113开始从导通状态向断开状态转移，并且在经过最大关断时间Maxtoff之后处于完全断开状态。在经由控制信号线115发送的信号的下降开始之后经过时间T之后，控制信号线116发送用于使开关装置114从断开状态向导通状态转移的上升的控制信号。在经由控制信号线116发送的信号上升之后，开关装置114从断开状态向导通状态转移。由于Maxtoff＜T，因此开关装置113和开关装置114不同时导通。

以下，在触觉提示装置100中，将目标区域移动的情况示作一示例，将提示不需要的触觉的情况的驱动方法和根据本实施方式的驱动方法进行比较，对在本实施方式中获得的效果进行说明。图9是示出在触觉提示装置100的触觉提示面上提示纹理感的区域从第N帧的目标区域132a向第N+1帧的目标区域132b移动的示例的说明图。在图9所示的示例中，对多个X电极130赋予Xa至Xl，对多个Y电极131赋予Ya至Yl。在图9中所示的由虚线包围的区域133a和区域133b中，不对Y电极131施加第二AC电压信号。在从第N帧向第N+1帧转移之前以及转移之后，均对同一X电极130(Xe至Xh)施加第一AC电压信号。在图9中所示的由虚线包围的区域133c及区域133d中，不对X电极130施加第一AC电压信号。在从第N帧向第N+1帧转移之前以及转移之后，均对同一Y电极131(Ye至Yh)施加第二AC电压信号。换言之，区域133a、区域133b、区域133c及区域133d在第N帧和第N+1帧两者中都为单信号区域。另外，图9所示的区域132c是第N帧的目标区域132a和第N+1帧的目标区域132b相互重叠的区域。

图10是示出在图9所示的示例中X电极130和Y电极131分成四组的状态的表。在多个X电极130中，X电极Xa、Xe及Xi属于组1，X电极Xb、Xf及Xj属于组2，X电极Xc、Xg及Xk属于组3，X电极Xd、Xh及Xl属于组4。另外，在多个Y电极131中，Y电极Ya、Ye及Yi属于组1，Y电极Yb、Yf及Yj属于组2，Y电极Yc、Yg及Yk属于组3，Y电极Yd、Yh及Yl属于组4。

首先，对提示不需要的触觉的情况的驱动方法的操作进行说明。图11是示出在图9所示的帧的转移中根据提示不需要的触觉的情况的驱动方法对X电极130(Xe、Xf、Xg、Xh)施加的电压信号的波形的说明图。图12是示出在图9所示的帧的转移中根据提示不需要的触觉的情况的驱动方法对Y电极131(Ye、Yf、Yg、Yh)施加的电压信号的波形的说明图。在图中，横轴表示时间。X电极130(Xe、Xf、Xg、Xh)是与区域133a及区域133b相对应的X电极130，Y电极131(Ye、Yf、Yg、Yh)是与区域133c及区域133d相对应的Y电极131。在图11及图12中，示出在触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移的时段期间对X电极130及Y电极131施加的电压信号的波形。

如图11及图12所示，在提示第N帧的状态下，对各电极施加AC电压信号。在提示不需要的触觉的情况的驱动方法中，当进行帧之间的转移时，使所有的电极一起处于浮置状态。因此，当使电极维持在浮置状态的时间为TF时，帧的转移时段等于时间TF。由于在该转移时段中使所有的电极一起处于浮置状态，因此如图11及图12所示，在各电极测量的电压为零。本申请的发明人确认了：在电压从对电极施加了AC电压信号的状态变为零的时刻，在图9所示的区域133a、区域133b、区域133c及区域133d中提示不需要的纹理感。换言之，当从AC电压信号被施加的状态向AC电压信号未被施加的状态切换时，在目标区域以外的区域中产生不需要的触觉。

在目标区域不移动并且未发生电极的浮置状态的情况下，在单信号区域中不产生纹理感。在该情况下，AC电压信号连续地施加于单信号区域，振动的频率的频谱集中于AC电压信号的频率的2倍的频率(例如，2000Hz)。由于2000Hz等频率不被人体感知，因此不产生纹理感。另一方面，在目标区域移动的情况下，在移动时所有的电极一起处于浮置状态，并在单信号区域中发生AC电压信号的中断。因此，在单信号区域中发生的振动的频率的频谱以AC电压信号的频率的2倍的频率为中心广泛地分布，并且还在人体可感知的10Hz至1000Hz的范围内分布。因此，可认为在单信号区域中被提示纹理感。

图13是示出在第N帧的目标区域132a和第N+1帧的目标区域132b相互重叠的区域132c中使用提示不需要的触觉的情况的驱动方法时观测到的表面电位的波形的说明图。在图中，横轴表示时间，纵轴表示表面电位。在图13中，示出了当触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时观测到的表面电位。在第N帧及第N+1帧中，观测到由于第一AC电压信号和第二AC电压信号引起的电拍。然而，在从第N帧向第N+1帧的转移的时段期间，表面电位为零。本申请的发明人确认了：在图9所示的区域132c中，能够在第N帧及第N+1帧中感知纹理感，但是在转移时段期间纹理感中断一瞬间。在转移时段期间，不存在电拍，因此可认为发生纹理感的中断。换言之，在帧之间的转移时段期间在目标区域中产生不需要的触觉。

接下来，对使用根据本实施方式的驱动方法的情况的效果进行说明。图14是示出在图9所示的帧的转移中根据本实施方式的驱动方法对X电极130(Xe、Xf、Xg、Xh)施加的电压信号的波形的说明图。图15是示出在图9所示的帧的转移中根据本实施方式的驱动方法对Y电极131(Ye、Yf、Yg、Yh)施加的电压信号的波形的说明图。在图中，横轴表示时间。在图14及图15中，示出在触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移的时段期间根据本实施方式的驱动方法对X电极130及Y电极131施加的电压信号的波形。

在提示第N帧的状态下，对各电极施加AC电压信号。如图14所示，当进行帧之间的转移时，首先，属于组1的X电极130(例如，X电极Xe)处于浮置状态，对属于其他组的X电极130施加AC电压信号。接下来，属于组2的X电极130(例如，X电极Xf)处于浮置状态，对属于其他组的X电极130施加AC电压信号。同样地，属于组3的X电极130(例如，X电极Xg)和属于组4的X电极130(例如，X电极Xh)依次处于浮置状态，在该间隔中，对属于其他组的X电极130施加AC电压信号。换言之，对于各组在不同的时刻使X电极130依次处于浮置状态。同样地，如图15所示，使属于组1的Y电极131(例如，Y电极Ye)、属于组2的Y电极131(例如，Y电极Yf)、属于组3的Y电极131(例如，Y电极Yg)、以及属于组4的Y电极131(例如，Yh)依次属于浮置状态，在每一间隔中，对属于其他组的Y电极131施加AC电压信号。换言之，对于各组在不同的时刻使Y电极131依次处于浮置状态。

在此，将电极维持在浮置状态的时间表示为TH。例如，TH＝5ms。TH的值根据开关装置的规格而不同。根据本实施方式的驱动方法，对各组分别形成浮置状态，因此帧的转移时段等于时间TH的4倍。在转移时段期间，在一组电极处于浮置状态的状况下，也对其他的三组电极始终施加AC电压信号。换言之，同时受浮置影响的面积为根据提示不需要的触觉的情况的驱动方法的面积的1/4。另外，本申请的发明人确认了：处于浮置状态的电极与其他组的被施加AC电压信号的相邻电极进行电容耦合，其电压不为零。

由于受浮置影响的面积变为1/4，因此发生根据AC电压信号的中断的发生而被人体感知的10Hz至1000Hz的频率的振动的面积减小。另外，由于对处于浮置状态的电极施加的电压不为零，因此10Hz至1000Hz的频率的振动强度下降。根据这两种效果，在区域133a、区域133b、区域133c及区域133d中提示的纹理感被认为减小到不能被人体感知的水平。实际上，本申请的发明人确认了：在区域133a、区域133b、区域133c及区域133d中未感知到纹理感。在本实施方式中，不会发生在人能够感知触觉的面积范围内包括的彼此相邻的多个电极中同时施加AC电压信号、以及在AC电压信号未被施加的情况下由于其他组的影响导致施加于电极的AC电压不为零，由此认为在目标区域以外的区域中不提示不需要的触觉。

图16是示出在使用根据第一实施方式的驱动方法的情况下观测到的目标区域132c上的表面电位的波形的说明图。在图中，横轴表示时间，纵轴表示表面电位。在图16中，示出在触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时段期间观测到的表面电位。在第N帧及第N+1帧中，观测到由于第一AC电压信号和第二AC电压信号引起的具有最大振幅A的电拍。另外，在转移时段期间，产生具有比最大振幅A小的最大振幅A’的电拍。本申请的发明人通过实验确认了：振幅A与振幅A’之差是不能被识别为触觉之差的差，因此在转移时段期间也连续地感知纹理感。可认为：由于在目标区域内受浮置影响的面积变为1/4，因此，在转移时段期间，电拍在略微衰减的同时得以存在，因此纹理感连续地存在。另外，处于浮置状态的电极与其他组的被施加AC电压信号的相邻电极进行电容耦合，其电压不为零。因此，可认为：在浮置状态的电极中，电拍也不完全为零，而纹理感连续地存在。以这种方式，根据本实施方式的触觉提示装置100能够在目标区域移动的情况下也在目标区域中无中断地提示纹理感。由于当目标区域移动时纹理感不中断，因此使用者不会感到不适感。换言之，在目标区域中不提示纹理感中断的不需要的触觉。

(第二实施方式)

对根据第二实施方式的触觉提示装置进行说明。图17是示出根据第二实施方式的触觉提示装置200的结构的说明图。在第二实施方式中，同一电极驱动电路206连接到X电极103及Y电极104。控制单元207连接到电极驱动电路206。图18是示出图17所示的电极驱动电路206的结构的说明图。电极驱动电路206包括第一AC电压信号源210及第二AC电压信号源220。另外，与根据第一实施方式的X电极驱动电路及Y电极驱动电路同样地，配置有输出端子211、开关电路212、开关装置213和开关装置214。另外，同样地，各X电极103(X0，X1，…，X31)设置为可连接到第一AC电压信号源210或者接地。另外，各Y电极104(Y0，Y1，…，Y41)设置为可连接到第二AC电压信号源220或接地。触觉提示装置200的其他的结构与第一实施方式相同。

如上所述，在第二实施方式中，将根据第一实施方式的图3中所示的X电极驱动电路105及Y电极驱动电路106集成为一个电路，并用图17所示的电极驱动电路206替换。在根据第二实施方式的触觉提示装置200中，通过进行与根据第一实施方式的动作相同的动作，获得与第一实施方式的效果相同的效果。因此，将不再说明根据第二实施方式的动作及效果。

(第三实施方式)

对根据第三实施方式的触觉提示装置进行说明。图19是示出根据第三实施方式的X电极303及Y电极304的结构的说明图。如图19所示，在支撑基板301上配置有多个X电极303及多个Y电极304。在第三实施方式中，一个X电极303由三个子X电极303a、303b及303c构成。这三个子电极通过使用配线共同连接到一个连接端子305。同样地，一个Y电极304由三个子Y电极304a、304b及304c构成，这三个子电极通过使用配线共同连接到一个连接端子306。然而，构成一个电极的子电极的数量不限于三个，而可以是任何数量，即两个或更多个。

各X电极303通过连接端子305连接到图5所示的输出端子111或图18所示的输出端子211。另外，各Y电极304通过连接端子306连接到图6所示的输出端子111或图18所示的输出端子211。该触觉提示装置的其他结构与第一实施方式的其他结构相同。

在第一实施方式和第二实施方式中，在支撑基板的尺寸增大时，电极之间的间距增大。根据第三实施方式，通过使用多个子电极构成一个电极，即使当支撑基板301的尺寸增大时，也能够在不增加支撑基板301上设置的输出端子数的情况下使电极的间距变细。在根据第三实施方式的触觉提示装置中，通过进行与根据第一实施方式的动作相同的动作，获得与第一实施方式的效果相同的效果。因此，不再说明根据第三实施方式的动作及效果。

(第四实施方式)

对根据第四实施方式的触觉提示装置进行说明。图20是示出根据第四实施方式的触觉提示装置400的结构的说明图。根据第四实施方式的触觉提示装置400的结构可以是与第一实施方式至第三实施方式的任一者相同的结构。在此，使用与第一实施方式的结构相同的结构说明第四实施方式。

以下，在说明根据第四实施方式的动作的示例时，着眼于图20所示的X电极103中、示作Xm及Xm+1的彼此相邻的两个X电极103。在此，m是自然数。X电极Xm和X电极Xm+1具有相邻关系，因此属于相互不同的组。将X电极Xm所属的组称作组m，将X电极Xm+1所属的组称作组m+1。

图21是示出当触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时对属于组m的电极和属于组m+1的电极施加的电压信号的波形的说明图。在图中，横轴表示时间，纵轴表示电压。在电极处于浮置状态的时段中，电压信号恒定，在其他时段中，对电极施加AC电压信号。在第四实施方式中，当触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时，电极成为浮置状态的时间可以在不同的组之间部分地相互重叠。换言之，如图21所示，电极成为浮置状态的时间在组m和组m+1之间部分地相互重叠。将各组的电极维持在浮置状态的时间表示为TH，将组m和组m+1的浮置状态相互重叠的时间表示为TI。但是，不存在时间TH和时间TI相同的情况，换言之，不存在电极成为浮置状态的时间在相互不同的组之间完全相互重叠的情况。根据以上的条件，时间TI可具有满足下式(2)的值。

0≤TI＜TH…(2)

以上，关于X电极103说明了触觉提示装置400的动作，但是关于Y电极104，触觉提示装置400也同样地动作。在第四实施方式中，触觉提示装置400在电极成为浮置状态的时间在相互不同的组之间部分地相互重叠以外，进行与根据第一实施方式的动作相同的动作。在时间TI至少比时间TH略小的情况下获得本实施方式的不提示不需要的触觉且在目标区域中提示不中断的纹理感的效果。换言之，在形成浮置状态的时段在相互不同的组之间至少相互偏移的情况下，获得上述效果。这些效果随着时间TI减小而增大，当TI＝0时为最大。

如上所述，根据第四实施方式，也能够获得与第一实施方式的效果相同的效果。另外，根据第四实施方式，由于电极成为浮置状态的时间在相互不同的组之间部分地相互重叠，因此，触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移所需的时间比第一实施方式短。由于触觉的提示内容的帧转移在短时间内进行，因此目标区域能够更顺畅地移动。

(第五实施方式)

对根据第五实施方式的触觉提示装置进行说明。图22是示出根据第五实施方式的触觉提示装置500的结构的说明图。虽然第五实施方式的结构与第一实施方式的结构相同，但是X电极503及Y电极504以较细的间距配置。在图22所示的示例中，X电极Xp属于组Q，彼此连续相邻的三个电极Xp+1至Xp+3属于组Q+1，X电极Xp+4属于组Q+2。在此，p和Q是自然数。属于组Q+1的X电极Xp+1至Xp+3之间的间隔等于或小于5mm。

图23是示出当触觉的提示内容从第N帧向第N+1帧转移时对X电极Xp至X电极Xp+4施加的电压信号的波形的说明图。在电极成为浮置状态的时段中，电压信号恒定，在其他时段中，对电极施加AC电压信号。在相互不同的组之间，形成浮置状态的时刻不同。属于同一组的相互连续相邻的X电极Xp+1至X电极Xp+3在相同的时刻成为浮置状态。另外，在相互不同的组之间，维持浮置状态的时间TH可以部分地相互重叠，或者可以不相互重叠。在图23所示的示例中，在组Q和组Q+1之间，时间TH部分地相互重叠。但是，在组Q+1和组Q+2之间，时间TH不相互重叠。关于Y电极504，触觉提示装置500也同样地被构成，并以相同的方式动作。触觉提示装置500的其他的结构和动作与根据第一实施方式的其他结构和动作相同。

如上所述，在第五实施方式中，相邻设置的电极之间的距离充分细小，使彼此相邻的电极连续地属于同一组。当目标区域移动时，属于同一组的电极在相同的时刻成为浮置状态。但是，在连续地彼此相邻的电极属于同一组的情况下，如图22所示的X电极Xp+1至X电极Xp+3那样，优选地，连续地彼此相邻的电极中包括的第一电极和最后一个电极之间的距离等于或小于5mm。

通过减小在触觉提示装置500的表面上同时受到成为浮置状态的电极的影响的面积，获得本实施方式中减小不需要的触觉的效果。在人的手指触摸触觉提示装置500的表面的情况下，当接触区域中包括与属于形成浮置状态的时刻相互不同的多个组的电极相对应的区域时，与整个接触区域相对应的电极不会同时成为浮置状态，并且获得减小不需要的触觉的效果。在将人的手指的接触区域设为直径10mm的圆的情况下，为了使接触区域中包括与属于多个组的电极相对应的区域，优选地，同一组中包括的电极的范围等于或小于5mm。因此，优选地，属于同一组的连续彼此相邻的电极中包括的第一电极和最后一个电极之间的距离等于或小于5mm。

如上所述，在第五实施方式中，也获得与第一实施方式的效果相同的效果。另外，在第五实施方式中，由于X电极503和Y电极504以相对较细的间距设置，因此触觉提示装置500能够提示分辨率高的触觉。

在第一实施方式至第五实施方式中，描述了将触觉提示装置与视觉显示器组合的示例，但是触觉提示装置可不设置为与视觉显示器组合。例如，触觉提示装置可以是在不显示图像的情况下提示触觉的平板装置。

工业实用性

根据本发明的触觉提示装置具有如下优点：当提示纹理感的目标区域如动画那样移动时能够提示局部的触觉，并且能够在目标区域中连续地提示纹理感而不中断纹理感。因此，对于特别是智能电话、平板终端、娱乐装置、以及汽车导航装置等、包括液晶显示器等视觉显示器以及提示物体像动画那样移动的内容的装置，本发明有效地起作用。另外，触觉提示装置能够在不与视觉显示器组合情况下被利用。

附图标记的说明

100、200、400、500 触觉提示装置

101、301 支撑基板

103、130、303、503 X电极

104、131、304、504 Y电极

110、210 第一AC电压信号源

120、220 第二AC电压信号源

21a、21b、21c、132a、132b 目标区域

105 X电极驱动电路

106 Y电极驱动电路

107、207 控制单元

111、211 输出端子

112、212 开关电路

113、114、213、214 开关装置

115、116、215、216 控制信号线

132c 第N帧的目标区域和第N+1帧的目标区域相互重叠的区域

206 电极驱动电路

303a、303b、303c 子X电极

304a、304b、304c 子Y电极

305、306 连接端子

Claims (13)

1.一种触觉提示装置，包括：

支撑基板；

多个X电极，所述多个X电极布置在所述支撑基板上；

多个Y电极，所述多个Y电极布置在所述支撑基板上并且与所述X电极绝缘；

开关电路，所述开关电路将各所述X电极和各所述Y电极连接到AC电压信号源或基准电压源；以及

控制单元，所述控制单元用于控制所述开关电路，

其中，所述X电极和所述Y电极被分为至少两个组，

所述控制单元指定提示触觉的目标区域，并且

针对每个所述组在不同时刻，所述控制单元将属于每个所述组的所述X电极和所述Y电极的状态改变为浮置状态，将属于每个所述组的所述X电极和所述Y电极中的与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极的状态从所述浮置状态改变为连接到所述AC电压信号源的状态，并将属于每个所述组的所述X电极和所述Y电极中的不与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极的状态从所述浮置状态改变为连接到所述基准电压源的状态。

2.根据权利要求1所述的触觉提示装置，还包括：

电极驱动电路，所述电极驱动电路包括所述AC电压信号源、所述基准电压源以及所述开关电路，

其中，所述控制单元根据从外部输入的信息，向所述电极驱动电路提供指定所述多个X电极和所述多个Y电极所对应的区域中包括的目标区域的指令，

所述电极驱动电路对与所述目标区域相对应的所述X电极施加具有第一频率的电压信号，

所述电极驱动电路对与所述目标区域相对应的所述Y电极施加具有第二频率的电压信号，并且

所述电极驱动电路基于所述第一频率和所述第二频率之差的绝对值在所述目标区域中产生电拍振，并使用由所述电拍振引起的静电力来提示纹理感。

3.根据权利要求2所述的触觉提示装置，其中，

所述电极驱动电路在除所述目标区域以外的区域中不提示不需要的触觉。

4.根据权利要求3所述的触觉提示装置，其中，

所述电极驱动电路将不与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极连接到所述基准电压源，以及

所述电极驱动电路针对各组在不同的时刻改变与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极的状态。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的触觉提示装置，其中，

所述电极驱动电路不对所述目标区域提示不需要的触觉。

6.根据权利要求5所述的触觉提示装置，其中，

所述电极驱动电路针对各组改变使与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极与所述AC电压信号源的连接断开的时刻。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的触觉提示装置，其中，

彼此相邻的所述X电极属于相互不同的组且彼此相邻的所述Y电极属于相互不同的组。

8.根据权利要求5所述的触觉提示装置，其中，

彼此相邻的所述X电极属于相互不同的组且彼此相邻的所述Y电极属于相互不同的组。

9.根据权利要求6所述的触觉提示装置，其中，

彼此相邻的所述X电极属于相互不同的组且彼此相邻的所述Y电极属于相互不同的组。

10.一种触觉提示装置的驱动方法，所述触觉提示装置包括：

支撑基板；

多个X电极，所述多个X电极布置在所述支撑基板上；

多个Y电极，所述多个Y电极布置在所述支撑基板上并且与所述X电极绝缘；

开关电路，所述开关电路将各所述X电极和各所述Y电极选择性地连接到AC电压信号源或基准电压源；以及

控制单元，所述控制单元用于控制所述开关电路，

所述方法包括：

将所述X电极和所述Y电极分为至少两个组；

指定提示触觉的目标区域，以及

针对每个所述组在不同时刻，将属于每个所述组的所述X电极和所述Y电极的状态改变为浮置状态，将属于每个所述组的所述X电极和所述Y电极中的与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极的状态从所述浮置状态改变为连接到所述AC电压信号源的状态，并将属于每个所述组的所述X电极和所述Y电极中的不与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极的状态从所述浮置状态改变为连接到所述基准电压源的状态。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

划分所述X电极和所述Y电极，使得彼此相邻的所述X电极属于相互不同的组且彼此相邻的所述Y电极属于相互不同的组。

12.一种触觉提示装置，包括：

支撑基板；

多个X电极，所述多个X电极布置在所述支撑基板上；

多个Y电极，所述多个Y电极布置在所述支撑基板上并且与所述X电极绝缘；

开关电路，所述开关电路使各所述X电极和各所述Y电极与AC电压信号源之间的电连接接通或断开，并且使各所述X电极和各所述Y电极与基准电压源之间的电连接接通或断开；以及

控制单元，所述控制单元用于控制所述开关电路，

其中，各所述X电极和各所述Y电极采取连接到所述AC电压信号源和所述基准电压源中的任一者的第一状态、以及均不连接到所述AC电压信号源和所述基准电压源中的两者的第二状态中的一者，

所述控制单元指定提示触觉的目标区域，并且

所述控制单元控制所述开关电路，使得在与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极中至少一部分彼此相邻的电极之间所述第二状态的时段彼此部分地重叠或者彼此整体不重叠。

13.一种触觉提示装置，包括：

支撑基板；

多个X电极，所述多个X电极布置在所述支撑基板上；

多个Y电极，所述多个Y电极布置在所述支撑基板上并且与所述X电极绝缘；

开关电路，所述开关电路使各所述X电极和各所述Y电极与AC电压信号源之间的电连接接通或断开，并且使各所述X电极和各所述Y电极与基准电压源之间的电连接接通或断开；以及

控制单元，所述控制单元用于控制所述开关电路，

其中，各所述X电极和各所述Y电极采取连接到所述AC电压信号源和所述基准电压源中的任一者的第一状态、以及均不连接到所述AC电压信号源和所述基准电压源中的两者的第二状态中的一者，

所述控制单元指定提示触觉的目标区域，并且

在与所述目标区域相对应的所述X电极和所述Y电极中至少一部分彼此相邻的电极之间，当所述第二状态的时段相互重叠的时段的长度为TI，所述第二状态的时段的长度为TH时，满足“0≤TI＜TH”。

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