WO2014002405A1 - 触感提示機能つきタッチパネル装置 - Google Patents

触感提示機能つきタッチパネル装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014002405A1
WO2014002405A1 PCT/JP2013/003617 JP2013003617W WO2014002405A1 WO 2014002405 A1 WO2014002405 A1 WO 2014002405A1 JP 2013003617 W JP2013003617 W JP 2013003617W WO 2014002405 A1 WO2014002405 A1 WO 2014002405A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrodes
voltage
working electrode
drive
semiconductor circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/003617
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小掠　哲義
平野　浩一
武 鈴木
大介 和久田
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to JP2014522401A priority Critical patent/JP6037146B2/ja
Priority to CN201380002871.0A priority patent/CN103782254B/zh
Priority to US14/241,204 priority patent/US9176586B2/en
Publication of WO2014002405A1 publication Critical patent/WO2014002405A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • 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
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • 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
    • 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
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • 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
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • 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
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • G06F3/04883—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures for inputting data by handwriting, e.g. gesture or text
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B6/00—Tactile signalling systems, e.g. personal calling systems

Definitions

  • the present invention relates to a touch panel device with a tactile sensation providing function for presenting a tactile sensation to a user.
  • a touch panel may be stacked on a screen in a mobile phone, a bank terminal, a game device, and the like.
  • the user operates the device by touching a specific part of the touch panel with a finger or a pen while visually recognizing a button or an icon displayed on the screen of the device.
  • Patent Document 1 a technology has been developed that gives the user a tactile sensation when touching the screen of the device.
  • Patent Document 2 there are techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • Patent Document 1 discloses a tactile sensation presentation device having a plurality of planar electrodes for tactile sensation presentation on the back of a touch panel.
  • a time-varying voltage is applied to the planar electrode.
  • a circuit of electrode-finger-electrode is formed.
  • an electric field is generated between the finger and the electrode, and an electrostatic force generated by the electric field generates a tactile sensation on the finger.
  • Patent Document 2 discloses a touch panel device with a tactile sensation providing function using a piezoelectric element.
  • a technology is disclosed that realizes both the function as a touch panel and the function as a tactile sensation presentation device by one panel using a piezoelectric element.
  • An object of the present invention is to provide a touch panel device with a tactile sense presentation function capable of efficiently presenting a tactile sense.
  • a touch panel device with a tactile sensation providing function which is an aspect of the present invention, A plurality of electrodes disposed on the same plane, A time-varying first voltage is applied to a part of the plurality of electrodes, and in that state, a voltage generated in at least a part of the remaining electrodes is detected, and the detected voltage is detected. Based on the first operation of detecting the position of the dielectric present in the vicinity of the device itself, and applying a second voltage that changes with time to a part of the plurality of electrodes, A control unit performing time-divisionally with a second operation of generating an electric field that changes with the electrodes; Equipped with
  • a touch panel device with a tactile sensation providing function capable of efficiently presenting a tactile sensation to a user.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a situation where dielectric 5 is located on working electrode 1; It is a waveform of a voltage generated by the voltage source 6.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a first conducting wire 2, a second conducting wire 3, and a semiconductor circuit 7.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a specific configuration of a semiconductor circuit 71. It is a timing chart of pattern writing common drive method It is a more detailed timing chart in the tactile pattern writing period and the tactile sense presentation period of the pattern writing common drive method. It is a timing chart of a working electrode sequential setting method. It is a more detailed timing chart in the tactile sense presentation period of a working electrode sequential setting method. It is a figure which shows an example of the voltage waveform of drive voltage. It is a figure which shows an example of a concrete structure of the control part 20 concerning Embodiment 4 which is 1 aspect of this invention. It is a figure which shows the other example of a concrete structure of the control part 20 concerning Embodiment 5 which is 1 aspect of this invention.
  • the inventor considered arranging an electrode for tactile sensation presentation on the front of the touch panel.
  • an electrode for tactile sensation presentation exists between the touch panel and the finger, which causes a problem that the touch sensitivity of the touch panel is lowered.
  • Patent Document 2 discloses such a configuration. Specifically, using a piezoelectric element, the function as a touch sensor and the function as a tactile sensation providing device are realized in time division.
  • the displacement amount of the piezoelectric element needs to be equal to or more than an amount capable of giving the sufficient tactile sensation to the finger I found that there is. Then, in order to obtain this amount of displacement, the piezoelectric element becomes thicker, the transparency of the tactile sensation presentation device is deteriorated, and as a result, the visibility for the image displayed on the liquid crystal display device disposed on the back surface is deteriorated. I understand.
  • the touch panel with a tactile sensation providing function can efficiently present the tactile sensation without reducing the visibility of the image displayed on the liquid crystal display device.
  • the present inventors diligently studied and considered the configuration described below.
  • a touch panel device with a tactile sensation providing function which is an aspect of the present invention, A plurality of electrodes disposed on the same plane, A time-varying first voltage is applied to a part of the plurality of electrodes, and in that state, a voltage generated in at least a part of the remaining electrodes is detected, and the detected voltage is detected. Based on the first operation of detecting the position of the dielectric present in the vicinity of the device itself, and applying a second voltage that changes with time to a part of the plurality of electrodes, A control unit performing time-divisionally with a second operation of generating an electric field that changes with the electrodes; Equipped with
  • FIG. 1 is a view showing a structure of a touch panel device with a passive matrix type tactile sense providing function according to a first embodiment which is an aspect of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line (a) in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line (b) in FIG.
  • the touch panel device with the tactile sensation providing function includes the touch panel 100 with the tactile sensation providing function (hereinafter, referred to as the “touch panel 100”) and the control unit 20.
  • the touch panel 100 includes a plurality of working electrodes 1, a plurality of first conducting wires 2, a plurality of second conducting wires 3, and an insulator 4.
  • the working electrode 1 is made of 100 nm thick ITO (indium tin oxide).
  • the working electrode 1 has a size of 0.8 mm square.
  • the plurality of working electrodes 1 are arranged in the same plane at a pitch of 1 mm and an electrode spacing of 0.2 mm.
  • the first conducting wire 2 is disposed below the working electrode 1 and extends in one direction. In the present embodiment, the first conducting wire 2 extends in a direction parallel to the plane on which the working electrode 1 is disposed.
  • the second conducting wire 3 is disposed below the working electrode 1 and extends in one direction different from the first conducting wire 2. In the present embodiment, the second conducting wire 3 extends in a direction parallel to the plane on which the working electrode 1 is disposed and orthogonal to the first conducting wire 2.
  • the first conducting wire 2 and the second conducting wire 3 are each made of ITO (indium tin oxide) having a thickness of 100 nm and a line width of 50 ⁇ m.
  • Each working electrode 1 is electrically connected to the first conducting wire 2 or the second conducting wire 3 at its lower part.
  • the insulator 4 is provided to surround the working electrode 1.
  • the insulator 4 is made of a glass material.
  • the insulator 4 has a thickness of 1 ⁇ m on the surface of the working electrode 1.
  • the insulator 4 is not limited to the glass material, as long as the insulation and the transparency are secured.
  • the control unit 20 causes the touch panel 100 to function in a time division manner as a touch sensor or a tactile sensation presentation device.
  • the control unit 20 realizes each function described later by executing a program for realizing the present function by the processor.
  • the control unit 20 may be realized by a hard-wired element capable of realizing the present function.
  • the control unit 20 applies a drive voltage to the predetermined second conductive wire 3 when causing the touch panel 100 to function as a touch sensor. Thereby, the working electrode 1 on the said 2nd conducting wire 3 turns into a drive electrode. At the same time, the voltage of each first lead 2 is detected. That is, the working electrode 1 on the first conducting wire 2 serves as a sense electrode. Then, the control unit 20 specifies the position of a dielectric such as a human finger based on the position of the second conducting wire 3 to which the drive voltage is applied and the voltage detected by the plurality of first conducting wires 2.
  • the 2nd conducting wire 3 which applies a drive voltage is changed into the adjacent 2nd conducting wire 3, for example
  • the operation of detecting the voltage of each first lead 2 may be repeated again, and the position of the dielectric such as a human finger may be specified based on the result. By doing this, it is possible to improve the position identification accuracy.
  • control unit 20 applies a potential difference between the predetermined second conductive wire 3 and the predetermined first conductive wire 2 present in the target area of the tactile sensation presentation.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a state in which the touch panel 100 is made to function as a touch sensor.
  • the control unit 20 applies a drive voltage (touch drive) to the second conductor 3B of the plurality of second conductors 3 and sequentially detects the potentials of the first conductors 2. (Touch sense).
  • the working electrode 1 electrically connected to the second conducting wire 3B operates as the drive electrode 12 (working electrode 1 shown hatched in FIG. 4)
  • the working electrode 1 connected to the lead 2 operates as a sense electrode 11 (the working electrode 1 shown with dots in FIG. 4).
  • an AC signal for example, is applied to the drive electrode 12
  • an AC signal corresponding to the capacitance between the drive electrode 12 and the sense electrode 11 is obtained from the first conducting wire 2.
  • the electrostatic capacitance between the drive electrode 12 and the sense electrode 11 differs depending on whether or not a dielectric such as a human finger is present at the position of the drive electrode 12 and the sense electrode 11. Therefore, by applying an alternating voltage to the drive electrode 12 and measuring the waveform of the sense electrode 11, the capacitance between the drive electrode 12 and the sense electrode 11 can be detected. Then, based on this capacitance, the presence or absence of a dielectric such as a human finger can be detected.
  • the position of the dielectric such as a human finger can be specified by the driven second lead 3 and the position of the first lead 2 at which the signal is detected.
  • the working electrode 1 made to function as the drive electrode 12 can be sequentially changed by sequentially changing the second conducting wire 3 to which an alternating voltage is applied, for example, to the adjacent second conducting wire 3.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which the touch panel 100 is made to function as a tactile sensation providing device.
  • the control unit 20 applies a drive voltage (positive tactile sense) to the second conductor 3C of the plurality of second conductors 3, and the first of the plurality of first conductors 2.
  • a drive voltage (negative tactile sense) is applied to the conductors 2B and 2C of In other words, a voltage having a difference between the drive voltage (positive in touch feeling) and the drive voltage (negative in touch feeling) is applied between the second lead 3C and the first leads 2B and 2C.
  • a part of the plurality of working electrodes 1 operates as a positive working electrode 13 (working electrode 1 shown by hatching in FIG. 6), and a part of the remaining working electrodes 1 is negative. It operates as a working electrode 14 (working electrode 1 shown with dots in FIG. 6).
  • the positive working electrode 13 here means the working electrode 13 to which a voltage of 0 V or more is applied
  • the negative working electrode 14 means the working electrode 13 to which a voltage of 0 V or less is applied. It shall be. Also, in actuality, the voltages of the positive working electrode 13 and the non-working electrode 14 may be different, and the signs of the voltages need not be reversed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the dielectric 5 is located above the working electrode 1.
  • FIG. 6 a human finger is illustrated as the dielectric 5.
  • the voltage source 6 applies a voltage between the positive working electrode 13 and the negative working electrode 14. It is assumed that a voltage as shown in FIG. 7B is applied between the positive working electrode 13 and the negative working electrode 14 by the voltage source 6.
  • FIG. 7 is a waveform of a voltage generated by the voltage source 6.
  • FIG. 7 (a) shows a case where the voltage generated by the voltage source 6 changes like a pulse between a positive predetermined value and a predetermined value of reverse polarity thereto
  • FIG. 7 (b) shows The case where the voltage which the voltage source 6 generate
  • the touch panel device with a tactile sense presentation function can give a feeling of roughness and a sense of smoothness in a pseudo manner by making the finger feel vibration by utilizing electrostatic force that changes with time.
  • a voltage as shown in FIG. 7 (b) may be applied.
  • the voltage in this example varies in a pulsed manner between a positive predetermined value and a predetermined value of the opposite polarity. For example, when a voltage of 5 to 200 V (peak value) was applied to the positive working electrode 13 and a voltage of 0 V and a frequency of 20 to 500 Hz was applied to the negative working electrode 14, a rough feel could be obtained. The intensity of the roughness is stronger as the voltage applied to the positive working electrode 13 is higher and lower as the voltage is lower. At 0 to 5 V, no rough feeling was obtained, and a smooth touch like glass was obtained.
  • the capacitance when an object to be detected is present near the drive electrode 12 and the sense electrode 11 is the capacitance when only air is present near the drive electrode 12 and the sense electrode 11 If different, an object to be detected can be detected. That is, as long as it is a dielectric having a dielectric constant different from that of air, various substances can be detected without being limited to human fingers and the like. For example, even conductors can be detected. This is because the capacitance between the drive electrode 12 and the sense electrode 11 is changed even if it is a conductor. Also, detection is possible with an organic resin pen, a metal pen, and gloves.
  • the signal applied to the drive electrode 12 is a rectangular wave signal with a voltage of 5 V and a frequency of 1 kHz, but the drive electrode can be any signal that can detect a change in capacitance due to the presence of a dielectric when detecting a touch position.
  • the voltage, waveform and frequency of the signal given to 12 are not limited to this.
  • the waveform of the signal may be a triangular wave, a step signal, a sine wave or the like.
  • the voltage may be a voltage that can be sensed on the low voltage side and a voltage that is within the withstand voltage of the detection IC on the high voltage side.
  • the shape of the working electrode 1 is a diamond shape, but may be another shape as long as it forms a capacitance with a human finger or the like. For example, it may be square, rectangle, hexagon, circle or the like.
  • the material which comprises the working electrode 1, the 1st conducting wire 2, and the 2nd conducting wire 3 was made into ITO, as long as it is an electrical conductor, another material may be sufficient.
  • a metal oxide such as ZnO (zinc oxide), a metal such as Al, Ag, or Au, or a conductive organic material may be used.
  • glass was used as the insulator 4, if it is an insulating material, a material in particular will not be ask
  • organic insulators such as PET and polyimide may be used.
  • a material transparent to visible light such as ITO, ZnO, or glass is used as the material of the working electrode 1, the first conducting wire 2, the second conducting wire 3, and the insulating material 4, the front surface of the liquid crystal display device Even if the touch panel device with the tactile sensation providing function is arranged, the display function of the liquid crystal display device is not impaired.
  • the thickness of the working electrode 1 of the insulator 4 is 1 ⁇ m, the present invention is not limited to this.
  • Equation 1 ⁇ f is the amount of change in force received by the dielectric 5
  • S is the projected area of the dielectric 5 on the plane formed by the working electrode 1, ie, the area of the capacitance formed by the dielectric 5 and the working electrode 1.
  • ⁇ r is the relative permittivity of insulator 4
  • ⁇ 0 is the permittivity in vacuum
  • ⁇ V is the maximum value of the potential difference generated between working electrode 1 and dielectric 5 (positive working electrode 13 and negative working electrode 14
  • h is a distance between the working electrode 1 and the dielectric 5 (which is also a time difference in potential of the positive working electrode 13 (negative working electrode 14)).
  • h is the thickness of the insulator 4 on the surface side of the working electrode 1.
  • the amount of change in force per unit area ⁇ f / S is proportional to the square of the voltage difference ⁇ V and inversely proportional to the square of the thickness h of the insulator 5.
  • the tactile sensation providing function is obtained when the thickness h of the insulator 5 is 1 ⁇ m and the voltage ⁇ V is 0 to 200 V. If ⁇ V / h> 5 [V / ⁇ m], a sufficient amount of change in force per unit area ⁇ f / S can be obtained. For example, when the thickness of the insulator 5 is 10 ⁇ m, the tactile sense providing function can be obtained in the range where the voltage ⁇ V is 50 V or more.
  • the pitch of the working electrode 1 is 1 mm in this embodiment, there are tactile receptors that receive tactile information at intervals of about 2 mm on the human finger. Therefore, the pitch of the working electrode 1 may be, for example, 2 mm or less. Preferably it is 1 mm or less.
  • the touch panel device with the tactile sensation providing function of the present embodiment includes the plurality of working electrodes 1 arranged on the same plane, and the control unit 20.
  • the control unit 20 applies a time-varying first voltage to a part of the working electrodes 1 among the plurality of working electrodes 1, and in that state, at least a part of the working electrodes of the remaining working electrodes 1.
  • a second operation of generating a changing electric field by a part of the working electrodes 1 is performed in time division.
  • the time-varying first voltage is applied to some of the working electrodes 1 of the plurality of working electrodes 1, and in the state, the remaining working electrodes 1 are The voltage generated at the working electrode 1 of at least a part of Then, based on the detected voltage, the position of the dielectric present in the vicinity of the own device is detected.
  • the dielectric is, for example, a finger of the user
  • the touch panel device with a tactile sensation providing function can detect the position pointed by the user with a finger.
  • a second voltage that is temporally changed is applied to a part of the working electrodes 1 of the plurality of working electrodes 1, and an electric field is generated by the part of the working electrodes 1.
  • the dielectric is stimulated by the changing electric field generated by the working electrode 1. If the dielectric is, for example, the user's finger, the user will feel the finger by the changing electric field.
  • the function as the touch sensor and the function as the tactile sensation providing device are the same by performing different operations in time division using the plurality of working electrodes 1. It can be realized by a plurality of working electrodes 1 arranged on the plane of
  • the working electrode 1, the first conducting wire 2 and the second conducting wire 3 may be, for example, ITO (indium tin oxide) with a thickness of 100 nm as described above. Therefore, the touch panel 100 with a tactile sensation providing function having both functions as a touch sensor and a function as a tactile sensation providing device can be thinner than a touch panel with a tactile sensation providing function using a piezoelectric element or the like. Therefore, in the touch panel 100 of the present embodiment, good transparency is ensured. Therefore, even when the touch panel 100 is disposed on the front surface of the liquid crystal display device, it is possible to ensure good visibility to the image displayed on the liquid crystal display device.
  • ITO indium tin oxide
  • the touch panel 100 when it is made to function as a tactile sensation providing device, the tactile sensation can be efficiently presented to the user, and when it is made to function as a touch sensor, The position of the dielectric (finger or the like) can be detected favorably.
  • the touch panel device with the tactile sensation providing function of the present embodiment even when the touch panel device is disposed in front of the liquid crystal display device, the tactile sensation can be efficiently performed without reducing the visibility of the image displayed on the liquid crystal display device. It is possible to provide a touch panel device with a tactile sense presentation function that can be
  • the passive matrix system is employ
  • the working electrode 1 for providing the function as a touch sensor and the tactile sense presenting function among the plurality of working electrodes 1 can be selected in units of the first conducting wire 2 or in units of the second conducting wire 3. it can.
  • insulators 4 are provided on the surfaces of the plurality of working electrodes 1. Thereby, it is possible to prevent an object such as a finger from coming into direct contact with the surfaces of the plurality of working electrodes 1. Therefore, the function as a touch sensor by the capacitance between the working electrodes 1 and the tactile sense presentation function by the electric field between the electrodes and the dielectric can be surely realized.
  • the first conducting wire 2 and the second conducting wire 3 are orthogonal to each other. This facilitates the arrangement of the working electrodes 2 and 3.
  • FIG. 8 is a view showing a structure of an active matrix touch panel device with tactile sensation presentation function in a second embodiment which is an aspect of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line (a) in FIG.
  • the same components as in the first embodiment are given the same reference numerals as in the first embodiment.
  • descriptions of configurations, operations, effects and the like similar to those of the first embodiment are omitted.
  • the touch panel device with a tactile sensation providing function includes a touch panel 100 and a control unit 20.
  • the touch panel 100 includes a plurality of working electrodes 1, a plurality of first leads 2, a plurality of second leads 3, an insulator, and a plurality of semiconductor circuits 7.
  • the working electrode 1 is made of 100 nm thick ITO (indium tin oxide). Each working electrode 1 has a size of 0.8 mm square. The working electrodes 1 are arranged in the same plane at a pitch of 1 mm and an electrode spacing of 0.2 mm.
  • the first conducting wire 2 is disposed below the working electrode 1 and extends in one direction. In the present embodiment, the first conducting wire 2 extends in a direction parallel to the plane on which the working electrode 1 is disposed.
  • the second conducting wire 3 is disposed below the working electrode 1 and extends in one direction different from the first conducting wire 2.
  • the first conducting wire 2 extends in a direction parallel to the plane on which the working electrode 1 is disposed and orthogonal to the first conducting wire 2.
  • the first conducting wire 2 and the second conducting wire 3 are made of, for example, ITO (indium tin oxide) having a thickness of 100 nm and a line width of 50 ⁇ m.
  • ITO indium tin oxide
  • the first conducting wire 2 and the second conducting wire 3 are a drive line for applying a voltage to the working electrode 1, a drive line for detecting charges on the working electrode 1, and a voltage
  • the X direction selection line and the Y direction selection line for controlling the semiconductor circuit 7 are collectively described as one.
  • the first conducting wire 2 and the second conducting wire 3 include any of a drive wire, an X direction selection line, and a Y direction selection line. What to include may be set as appropriate.
  • a configuration example of the semiconductor circuit 7, the drive line, the X direction selection line, and the Y direction selection line will be described in a third embodiment.
  • the insulator 4 is provided to surround the working electrode 1.
  • the insulator 4 is made of a glass material.
  • the insulator 4 has a thickness of 1 ⁇ m on the surface of the working electrode 1.
  • the semiconductor circuit 7 is disposed below the working electrode 1.
  • the semiconductor circuit 7 is configured of a TFT.
  • the semiconductor circuit 7 connects the working electrode 1 above the semiconductor circuit 7 and the first conducting wire 2 or the second conducting wire 3 below the semiconductor circuit 7 based on a selection signal from the control unit 20.
  • the semiconductor circuit 7 the same one as the semiconductor circuit 7 of the third embodiment is applicable.
  • the arrangement and laying direction of the drive line, the X direction selection line and the Y direction selection line may be changed as appropriate.
  • the control unit 20 causes the touch panel 100 to function in a time division manner as a touch sensor or a tactile sensation presentation device.
  • the semiconductor circuit 7 on the predetermined second conducting wire 3 is turned on, and the working electrode 1 above the second conducting wire 3 and the second conducting wire 3 And connect. Then, a drive voltage is applied to the second conductor 3. As a result, the working electrode 1 on the second lead 3 becomes the drive electrode 12.
  • the semiconductor circuit 7 corresponding to the predetermined first conducting wire 2 is turned on to connect the working electrode 1 on the semiconductor circuit 7 and the first conducting wire 2. Then, the voltage of the first conducting wire 2 is detected. Thereby, the working electrode 1 on the first lead 2 becomes the sense electrode 11.
  • the control unit 20 specifies the position of a dielectric such as a human finger based on the position of the second conducting wire 3 to which the drive voltage is applied and the voltage detected by the plurality of first conducting wires 2.
  • the 2nd conducting wire 3 which applies a drive voltage is changed into the adjacent 2nd conducting wire 3, for example
  • the operation of detecting the voltage of each first lead 2 may be repeated again, and the position of the dielectric such as a human finger may be specified based on the result. By doing this, it is possible to improve the position identification accuracy.
  • the control unit 20 When the control unit 20 causes the touch panel 100 to function as a tactile sensation providing device, the semiconductor circuit 7 on the predetermined second conducting wire 3 is turned on, and the working electrode 1 corresponding to the semiconductor circuit 7 and the second Connect with the conductor 3 Further, with the semiconductor circuit 7 on the predetermined first conducting wire 2 in the ON state, the working electrode 1 corresponding to the semiconductor circuit 7 is connected to the first conducting wire 2. Then, the control unit 20 applies a potential difference between the second conductive wire 3 and the first conductive wire 2.
  • the drive lines for applying the drive voltage are provided separately in the X direction and the Y direction. However, as shown in FIG. 13 described later, the drive lines are provided in parallel with the X direction selection line. It is also good.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which the touch panel 100 is made to function as a touch sensor.
  • the control unit 20 applies a drive voltage (touch drive) to the second conductive wire 3D of the plurality of second conductive wires 3, and the first of the plurality of first conductive wires 2.
  • the potentials of the conductors 2A, 2C, and 2E are sequentially detected (touch sensing).
  • the active matrix is constituted by the semiconductor circuit 7
  • only the working electrode 1 to be functioned as the drive electrode 12 or the sense electrode 11 is selected instead of all the working electrodes 1 in one line or one row. In particular, it can function as the drive electrode 12 or the sense electrode 11.
  • the operation exhibited by the drive electrode 12 and the sense electrode 11 is the same as that of the first embodiment, and the description will be omitted.
  • FIG. 11 is a diagram showing a state in which the touch panel 100 is made to function as a tactile sensation providing device.
  • the control unit 20 applies a drive voltage (positive feeling of touch) to the second conductor 3E of the plurality of second conductors 3, and the first of the plurality of first conductors 2.
  • a drive voltage negative tactile sense
  • a voltage having a difference between the drive voltage (positive in touch feeling) and the drive voltage (negative in touch feeling) is applied between the second conducting wire 3E and the first conducting wires 2D and 2F.
  • the touch panel 100 since the touch panel 100 is driven by the semiconductor circuit 7 in the active matrix system, it functions as the positive working electrode 13 or the negative working electrode 14 instead of all the working electrodes 1 in one line or one column.
  • Only the desired working electrode 1 can be selectively functioned as the positive working electrode 13 or the negative working electrode 14.
  • action exhibited by the positive working electrode 13 and the negative working electrode 14 is the same as that of Embodiment 1, and abbreviate
  • the touch panel device with the tactile sensation providing function of the present embodiment adopts the active matrix method.
  • the function as a touch sensor and the tactile sense presentation function can be realized selectively for any working electrode 1 among the plurality of working electrodes 1.
  • the touch panel device with the tactile sensation providing function of the present embodiment includes the semiconductor circuit 7, but the semiconductor circuit 7 can be configured of, for example, a TFT. Since the TFT is a thin film, good transparency is ensured in the touch panel 100. Therefore, according to the touch panel device with tactile sense presentation function of the present embodiment, even when disposed on the front surface of the liquid crystal display device, tactile sensation can be efficiently presented without reducing the visibility of the image displayed on the liquid crystal display device. It is possible to provide a touch panel device with a tactile sense presentation function that can be performed.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a touch panel device with a tactile sensation providing function according to a third embodiment which is an aspect of the present invention.
  • the touch panel device with a tactile sense presentation function of the third embodiment includes a touch panel 10 with a tactile sense presentation function and a control unit 20.
  • the touch panel device with the tactile sensation providing function has a plurality of working electrodes 1, a plurality of first conductive wires 2, a plurality of second conductive wires 3, and an insulator (not shown).
  • semiconductor circuits are provided below the working electrodes 1 respectively.
  • the shape of the working electrode 1 is a square is described, it can be applied to the case of a diamond shape or the like as in the first and second embodiments.
  • the control unit 20 outputs signals to the first conductive wire 2 and the second conductive wire 3 to realize the touch sensing function and the tactile sensation providing function in a time division manner in the touch panel with the tactile sensation providing function. Details of control by the control unit 20 will be described later.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a specific circuit configuration of the working electrode 13, the first conducting wire 2, the second conducting wire 3, and the semiconductor circuit 7. As shown in FIG.
  • the first conducting wire 2 is a Y direction selection line (touch drive) 21, a Y direction selection line (positive touch feeling) 22, a Y direction selection line (touch sense) 23, a Y direction selection line (touch feeling negative) Includes 24 four selection lines.
  • the second conducting wire 3 includes a drive line (touch drive) 31, an X direction selection line (touch drive) 32, a drive line (positive touch feeling) 33, an X direction selection line (positive touch feeling) 34, and a drive line (touch sense) 35. , An X direction selection line (touch sense) 36, a drive line (negative tactile sense) 37, and an X direction selection line (negative tactile sense) 38.
  • the semiconductor circuit 7 includes four identical semiconductor circuits 71 to 74.
  • the semiconductor circuit 71 is disposed at an intersection of an X direction selection line (touch drive) 32, a drive line (touch drive) 31, and a Y direction selection line (touch drive) 21.
  • the semiconductor circuit 72 is disposed at an intersection of an X direction selection line (positive touch feeling) 34, a drive line (positive touch feeling) 33, and a Y direction selection line (positive touch feeling) 22.
  • the semiconductor circuit 73 is disposed at an intersection of an X direction selection line (touch sense) 36, a drive line (touch sense) 35, and a Y direction selection line (touch sense) 23.
  • the semiconductor circuit 74 is disposed at an intersection of an X direction selection line (negative tactile sense) 38, a drive line (negative tactile sense) 37, and a Y direction selection line (negative tactile sense) 24.
  • the semiconductor circuits 71 to 74 and the working electrode 1 are connected.
  • FIG. 14 shows a specific configuration of semiconductor circuits 71-74.
  • the semiconductor circuits 71 to 74 have the same configuration. Therefore, the semiconductor circuit 71 will be described as an example.
  • the semiconductor circuit 71 includes an X-direction selection semiconductor element 711 and a driver semiconductor element 712.
  • the X direction selection semiconductor element 711 is a semiconductor element for X direction selection.
  • the X-direction selection semiconductor element 711 is connected between the Y-direction selection line 21 and the gate of the driver semiconductor element 712.
  • the gate of the X direction selection semiconductor element 711 is connected to the X direction selection line 32.
  • the driver semiconductor element 712 is connected between the working electrode 1 and the drive line 31 to connect and disconnect the drive line 31 and the working electrode 1.
  • the gate of the driver semiconductor element 712 is connected to a terminal other than the gate terminal of the X-direction selection semiconductor element 711.
  • a storage capacitor 713 is connected between the gate of the driver semiconductor element 712 and the working electrode 1.
  • the X direction selection semiconductor element 711 When an ON voltage is applied to the X direction selection line 32 and the Y direction selection line 21, the X direction selection semiconductor element 711 is turned ON, charges are accumulated in the storage capacitor 713, and the driver semiconductor element 712 is turned ON. After this, even if the voltage of the X direction selection line 32 is turned OFF and the potential of the Y direction selection line 21 is further changed, the charge of the storage capacitor 713 is maintained and the driver semiconductor element 712 is maintained ON. . By applying the drive voltage to the drive line 31 in this state, the drive voltage is applied to the working electrode 1.
  • the X direction selection semiconductor element 711 is turned ON, and the charge of the storage capacitor 713 is discharged. 712 turns off. Thereafter, when the voltage of the X direction selection line 32 is set to the OFF voltage, the driver semiconductor element 712 is maintained in the OFF state even if the voltage of the Y direction selection line 21 is further changed. Even if a drive voltage is applied to the drive line 31 in this state, the voltage of the drive line 31 is not applied to the working electrode 1.
  • the semiconductor circuit 71 among the semiconductor circuits 71 to 74 has been described.
  • the semiconductor circuit 73 by operating the semiconductor circuit 73 in the same manner as the semiconductor circuit 71 The potential can be led to the control unit via the drive line 35.
  • the semiconductor circuit 72 by operating the semiconductor circuit 72 in the same manner as the semiconductor circuit 71, the drive voltage for tactile sense presentation can be applied to the working electrode 1 from the control unit via the drive line 33.
  • the semiconductor circuit 74 by operating the semiconductor circuit 74 in the same manner as the semiconductor circuit 71, the drive voltage (negative tactile sense) for tactile sense presentation is applied to the working electrode 1 from the control unit via the drive line 37. Can.
  • the working electrode 1 becomes the drive electrode 12 of the touch sensor, the sense electrode 11 of the touch sensor, and the tactile sensation. It becomes possible to function as either the positive electrode 13 of the presentation function or the negative electrode 14 of the tactile sense presentation function.
  • the working electrode 1 is made to function as the drive electrode 12 of the touch sensor.
  • the X direction selection line (touch drive) 32 and the Y direction selection line (touch drive) 21 corresponding to the working electrode 1 to be functioned as the drive electrode 12 of the touch sensor are set to ON voltage, and the intersections of these selection lines 21 and 32
  • the X direction selection line (positive touch) 34, the X direction selection line (touch sense) 35, and the X direction selection line (negative touch) 38 are turned on, and then the Y direction selection line (positive touch) 22, Y
  • the direction selection line (touch sense) 23 and the Y direction selection line (touch feeling negative) 24 are set to the OFF voltage, and the charges of the storage capacitors 713 corresponding to the semiconductor circuits 72, 73, 74 are discharged.
  • the voltage of the drive line (touch drive) 31 appears on the working electrode 1, and the voltage of this working electrode 1 is the drive line (positive touch) 33, the drive line (touch sense) 35, the drive line (touch) Negative) It does not depend on the voltage of 37.
  • the storage capacitances 713 of the semiconductor circuits 71 to 74 are recharged or discharged using the corresponding first conducting wire 2 and second conducting wire 3 to perform different functions in each working electrode 1. It becomes possible to have it.
  • one working electrode 1 functions as a drive electrode of a touch sensor, a sense electrode of a touch sensor, a positive electrode for tactile sense presentation, and a negative electrode for tactile sense presentation in a time division manner It has become.
  • one working electrode 1 fulfill all the functions as the four types of electrodes.
  • half of the plurality of working electrodes 1 function as a drive electrode of the touch sensor and function as a positive working electrode for tactile sensation presentation, and the other half function and tactile sensation presentation as a sense electrode of the touch sensor It may function as a negative working electrode.
  • Whether the working electrode 1 is made to function as a touch sensor or a tactile sense providing device is determined by the difference in the signal given to the working electrode 1.
  • signals applied to the working electrode 1 are switched by the four semiconductor circuits 71 to 74 provided below the working electrode 1.
  • the driving method includes (1) pattern writing common driving method and (2) working electrode sequential setting method. Hereinafter, these driving methods will be described in order.
  • Pattern writing common driving method is that after writing a pattern on the touch panel device with tactile sense presentation function, that is, after selecting all the working electrodes 1 to be used and enabling the application of the try voltage A method of providing a drive signal to the working electrode 1.
  • FIG. 15 is a timing chart of the pattern write common driving method.
  • one driving cycle is divided into three periods of a tactile sensation pattern writing period, a tactile sensation presentation period, and a touch sensing period.
  • an X direction selection line (positive tactile sense) 33, an X direction selection line (negative tactile sense) 38, and a Y direction selection corresponding to the working electrode 1 present in a range to give a tactile sensation among all working electrodes 1.
  • a selection signal (ON voltage) is output to the line (positive for tactile sense) 22 and the Y direction selection line (negative for tactile sense) 24.
  • a drive voltage is applied to the drive line (positive tactile sense) 33 and the drive line (negative tactile sense) 37 corresponding to the working electrode 1 present in the range where the tactile sense is desired to be provided among all working electrodes 1.
  • X and Y direction selection lines (touch sense) 36 and 23 In the touch sensing period, X and Y direction selection lines (touch sense) 36 and 23, X and Y direction selection lines (touch drive) 32 and 21, drive line (touch sense) 35, drive line (touch drive) 31 and Output select signal and drive voltage alternately in time.
  • FIG. 16 is a more detailed timing chart in the tactile pattern writing period and the tactile sense presentation period of the pattern writing common driving method.
  • N N is a positive integer numbers of Y-direction selection lines (positive tactile sense) 22 and Y-direction selection lines (negative tactile sense) 24.
  • the nth (n is a positive integer) Y direction selection line (positive tactile sense) 22 and the Y direction selection line (negative tactile sense) 24 are Y direction selection lines (positive sense of touch) yn and Y direction selection lines (negative sense of touch) It shall be expressed as yn.
  • M lines M is a positive integer) of X direction selection lines (positive tactile sense) 34, X direction selection lines (negative tactile sense) 38, drive lines (positive tactile sense) 33 and drive lines (negative tactile sense) 37 I assume.
  • the m-th (m is a positive integer)
  • X-direction selection line (positive tactile sense) 34 and the X-direction selection line (negative tactile sense) 38 are X-direction selection line (positive tactile sense) xm and X-direction selection line (negative tactile sense) It shall be expressed as xm.
  • the mth drive line (positive touch) 33 and the drive line (negative touch) 37 are represented as a drive line (positive touch) zm and a drive line (negative touch) zm.
  • the working electrode 1 is either a state as a positive working electrode for tactile sense presentation, a state as a negative working electrode for tactile sense presentation, or a state not any electrode.
  • the tactile pattern writing period starts, first, among the plurality of working electrodes 1 in the first line, one that functions as a positive working electrode is set. Specifically, the selection signal is output to the Y direction selection line (positive touch) y1 and at the same time, the working electrode that you want to function as the positive working electrode among the X direction selection lines (positive touch) 1 to m. The selection signal is output to the X direction selection line (positive touch feeling) corresponding to 1. As a result, the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 72 corresponding to the working electrode 1 to be functioned as the positive working electrode in the first line are turned ON, and the drive voltage (positive tactile sense) is applied to the respective working electrodes 1. It is possible to
  • one to function as a negative working electrode is set. Specifically, while outputting the selection signal to the Y direction selection line (negative tactile sense) y1, at the same time, the working electrode that you want to function as the negative working electrode of the X direction selection lines (negative tactile sense) 1 to m. The selection signal is output to the X direction selection line (tactile feeling negative) corresponding to 1. As a result, the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 74 corresponding to the working electrode 1 to be functioned as a negative working electrode in the first line are turned ON, and a drive voltage (negative tactile sense) is applied to the respective working electrodes 1. It is possible to
  • the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 72 corresponding to the working electrode 1 to be functioned as a positive working electrode in the second line are turned ON, and a drive voltage (positive tactile sense) is applied to the respective working electrodes 1. It is possible to
  • one to function as a negative working electrode is set. Specifically, while outputting the selection signal to the Y direction selection line (negative tactile sense) y2, at the same time, the working electrode that you want to function as the negative working electrode of the X direction selection lines (negative tactile sense) 1 to m. The selection signal is output to the X direction selection line (tactile feeling negative) corresponding to 1. As a result, the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 74 corresponding to the working electrode 1 desired to function as the negative working electrode in the second line are turned ON, and the drive voltage (negative tactile sense) is applied to the respective working electrodes 1. It is possible to
  • each of the 3 to N lines among the plurality of working electrodes on the n-th line, one to function as a negative working electrode is set. Specifically, while outputting the selection signal to the Y direction selection line (negative tactile sensation) yn, at the same time, the working electrode that is desired to function as the negative working electrode among the X direction selection lines (negative tactile sensation) 1 to m. The selection signal is output to the X direction selection line (tactile feeling negative) corresponding to 1. As a result, the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 74 corresponding to the working electrode 1 desired to function as the negative working electrode in the n-th line are turned ON, and a drive voltage (negative tactile sense) is applied to each working electrode 1 It is possible to
  • the present driving method since the selection operation of the electrodes is not performed during the tactile sense presentation period, it is easy to arbitrarily set the frequency and the voltage of the driving signal. As a result, the speed of the drive signal can be increased. In addition, it can be realized even when the switching speed of the FET generating the drive voltage is low.
  • Working electrode sequential setting method With working electrode sequential setting method, constant voltage is given to drive line (positive tactile sense) 33 and drive line (negative tactile sense) 37 and semiconductor circuit 7 under working electrode 1 is turned ON / OFF. Is a method of directly generating a drive signal on the working electrode 1.
  • FIG. 17 is a timing chart of the working electrode sequential setting method.
  • one drive cycle is divided into two periods of a tactile sense presentation period and a touch sense period.
  • the selection signal is output to the X direction selection line (positive touch feeling) 33, the X direction selection line (negative touch feeling) 37, the Y direction selection line (positive touch feeling) 22 and the Y direction selection line (negative touch feeling) 24 .
  • a drive voltage (constant voltage) is applied to the drive line (positive touch) 33 and the drive line (negative touch) 37.
  • a drive voltage may not be applied to the drive line (negative tactile sense) 37.
  • FIG. 17 exemplifies the case where no drive voltage is applied to the drive line (negative tactile sense) 37.
  • X and Y direction selection lines (touch sense) 36 and 23 In the touch sensing period, X and Y direction selection lines (touch sense) 36 and 23, X and Y direction selection lines (touch drive) 32 and 21, drive line (touch sense) 35, drive line (touch drive) 31 and Output select signal and drive voltage alternately in time.
  • FIG. 18 is a more detailed timing chart in the tactile sense presentation period of the working electrode sequential setting method.
  • the tactile sensation presentation period is divided into a plurality of tactile sensation setting periods.
  • the pattern writing operation similar to the pattern writing common driving method is performed on the Y direction selection lines 1 to n and the X direction selection lines 1 to m.
  • each tactile sensation setting period among the plurality of working electrodes 1 in the n-th line, one that functions as a positive working electrode is set for each of the 1 to N lines. Specifically, while outputting the selection signal to the Y direction selection line (positive tactile sense) yn, at the same time, the working electrode that you want to function as the positive working electrode among the X direction selective lines (positive touch sensation) 1 to m. The selection signal is output to the X direction selection line (positive touch feeling) corresponding to 1.
  • the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 72 corresponding to the working electrode 1 desired to function as the positive working electrode in the n-th line are turned ON, and a drive voltage (positive tactile sense) is applied to the respective working electrodes 1 It is possible to
  • each of the 1 to N lines among the plurality of working electrodes on the n-th line, one to function as a negative working electrode is set. Specifically, while outputting the selection signal to the Y direction selection line (negative tactile sensation) yn, at the same time, the working electrode that is desired to function as the negative working electrode among the X direction selection lines (negative tactile sensation) 1 to m. The selection signal is output to the X direction selection line (tactile feeling negative) corresponding to 1. As a result, the drive semiconductor elements 712 of the semiconductor circuit 74 corresponding to the working electrode 1 desired to function as the negative working electrode in the n-th line are turned ON, and a drive voltage (negative tactile sense) is applied to each working electrode 1 It is possible to
  • the drive voltage (positive tactile sense) and the drive voltage (negative tactile sense) are continuously applied during the tactile sense presentation period as described above. Therefore, when the drive semiconductor element 712 of the semiconductor circuit 72 or 74 corresponding to the working electrode 1 to be functioned as a tactile positive (negative tactile sense) working electrode is turned ON, the drive voltage (positive tactile sense) is simultaneously applied to the working electrode 1. ) Or drive voltage (feeling negative) will be applied
  • the next tactile sensation setting period starts.
  • the Y direction selection line (positive touch feeling) and the Y direction selection line (negative touch feeling), the respective X direction selection lines (negative touch feeling), and the respective X direction selection Since a signal is output to a line (tactile feeling negative), the same working electrode 1 as a positive working electrode for tactile sense presentation or a negative working electrode for tactile sense presentation in every tactile sensation setting period, whichever It can be set to any of the states which are neither an electrode nor an electrode. That is, switching can be made temporally.
  • the drive voltage is applied only to the drive line (positive touch) in FIG. 18, the present invention is not limited to this.
  • the drive voltage may be applied to both the drive line (positive touch) and the drive line (negative touch).
  • the drive voltage may be applied only to the drive line (feeling negative).
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the voltage waveform of the drive voltage in the pattern write common drive method.
  • N is the number of ONs in the tactile sense presentation period
  • tON is the drive time (tactile sense display period)
  • tOFF is the pause time (touch sense pattern write period)
  • V is the drive voltage
  • th is the ON time
  • tl is the OFF time
  • tf is the fall time
  • ⁇ is the rise angle.
  • the semiconductor circuits 7 may be provided not for each of the working electrodes 1 but for each of a predetermined number of the working electrodes 1, and one semiconductor circuit 7 may simultaneously control a plurality of the working electrodes 1.
  • FIG. 20 is a diagram showing a specific configuration of the control unit 20 according to the present embodiment.
  • the control unit 20 includes a Y-direction selection control semiconductor element 201, an X-direction selection control semiconductor element 202, and a controller 203 that controls these elements 201 and 202.
  • the Y-direction selection control semiconductor element 201 selectively outputs Y-direction selection signals to the plurality of Y-direction selection lines 2 (21 to 24).
  • the X-direction selection control semiconductor element 202 selectively outputs an X-direction selection signal to the plurality of X-direction selection lines 3 (32, 34, 36, 38).
  • the X-direction selection control semiconductor element 202 selectively applies a drive voltage to the plurality of drive lines 3 (31, 33, 35, 37).
  • the X-direction selection control semiconductor element 202 may be divided into a plurality according to the number of X-direction selection lines 3 (32, 34, 36, 38). For example, in the case where the number of X-direction selection lines 3 (32, 34, 36, 38) is 10 to 400, one semiconductor element can be provided, and in the case where the number exceeds X, a plurality of semiconductor elements can be used.
  • the Y-direction semiconductor element is also similar to the X-direction semiconductor element.
  • the semiconductor element for selecting the X direction and the drive semiconductor element for applying the drive voltage are integrated, the chip cost and the mounting cost can be reduced, and the miniaturization can be achieved. .
  • Embodiment 5 In the fifth embodiment, another example of the specific configuration of the control unit 20 will be described.
  • FIG. 21 is a diagram showing a specific configuration of the control unit 20 according to the present embodiment.
  • the control unit 20 includes a Y-direction selection control semiconductor element 201, an X-direction selection control semiconductor element 202 ', a drive driver element 204, and a controller 203 that controls these elements.
  • the Y-direction selection control semiconductor element 201 selectively outputs Y-direction selection signals to a plurality of Y-direction selection lines 2 (21 to 24).
  • the X direction selection control semiconductor element 202 'selectively outputs an X direction selection signal to the plurality of X direction selection lines 3 (32, 34, 36, 38).
  • the drive driver element 204 applies a drive voltage to a plurality of drive lines.
  • the X-direction semiconductor control element 202 ' may be divided into a plurality according to the number of X-direction selection lines. For example, when the number of X-direction selection lines is 10 to 400, one semiconductor element can be used, and when the number exceeds X, a plurality of semiconductor elements can be used.
  • the Y-direction semiconductor element is also similar to the X-direction semiconductor element.
  • the drive voltage generally requires a high voltage
  • the driving driver element 204 for applying a high voltage is separated from the X-direction selecting semiconductor element, using a low breakdown voltage element as the X-direction selecting semiconductor element it can. Therefore, it is possible to reduce the cost of the touch panel device with a tactile sense presentation function.
  • a touch panel device with a tactile sensation providing function according to the first aspect of the present invention, A plurality of electrodes disposed on the same plane, The first voltage is applied to a part of the plurality of electrodes, and the voltage generated in at least a part of the remaining electrodes is detected in that state, and the vicinity of the own device is detected based on the detected voltage
  • a control unit that performs the operation of Equipped with
  • the touch panel device with tactile sense presentation function of the second aspect of the present invention is the touch panel device with tactile sense presentation function of the first aspect, wherein A plurality of first conductors extending in a predetermined direction at a predetermined interval; A plurality of second conductors extending in a direction different from the first conductor at a predetermined interval; And further The plurality of electrodes are First electrodes disposed at predetermined intervals on each of the first conductors and connected to the conductors; And a second electrode disposed at a predetermined interval on each of the second conductors and connected to the conductors.
  • the control unit The first voltage is applied to a part of electrodes of the first electrode via a lead corresponding to the part of the first lead, and in this state, the second predetermined voltage is applied.
  • the voltage generated in at least a part of the electrodes of the electrodes is detected through the lead corresponding to the part of the second lead, and the dielectric present in the vicinity of the own device based on the detected voltage
  • the second voltage is applied to a part of the electrodes of the second electrode via a lead corresponding to the part of the first lead, and the voltage changes depending on the part of the electrodes.
  • the second operation for generating an electric field may be performed in time division.
  • an electrode for providing a function as a touch sensor and a tactile sensation providing function among the plurality of electrodes in the first lead unit or the second lead unit it is possible to select an electrode for providing a function as a touch sensor and a tactile sensation providing function among the plurality of electrodes in the first lead unit or the second lead unit.
  • the touch panel device with tactile sense presentation function of the third aspect of the present invention is the touch panel device with tactile sense presentation function of the first aspect, wherein A plurality of first conductors extending in a predetermined direction at a predetermined interval; A plurality of second conductors extending in a direction different from the first conductor at a predetermined interval; A plurality of semiconductor circuits respectively provided at intersections of the first conductor and the second conductor; And further, Each of the electrodes constituting the plurality of electrodes is disposed on the intersection of the first conductor and the second conductor, and connected to the semiconductor circuit on the intersection.
  • the control unit The semiconductor circuit is output by outputting a control signal to a semiconductor circuit corresponding to a part of the plurality of electrodes via the first conductor and the second conductor corresponding to the semiconductor circuit. Selectively applying the first voltage to the part of the electrodes via the part of the semiconductor circuit in the ON state; And a control signal to the semiconductor circuit corresponding to the remaining one of the plurality of electrodes in that state via the remaining first one and second one of the first and second leads.
  • the semiconductor circuit is output by outputting a control signal to a semiconductor circuit corresponding to a part of the plurality of electrodes via the first conductor and the second conductor corresponding to the semiconductor circuit.
  • the electrode for providing the function as a touch sensor and a tactile sense presentation function can be arbitrarily selected per electrode among several electrodes.
  • the touch panel device with tactile sense presentation function of the fourth aspect of the present invention is the touch panel device with tactile sense presentation function according to any of the first to third aspects,
  • An insulator may be provided on the surface of the plurality of electrodes.
  • the touch panel device with tactile sense presentation function of the fifth aspect of the present invention is the touch panel device with tactile sense presentation function according to any of the first to fourth aspects,
  • the first wire and the second wire may be orthogonal to each other.
  • the function of “detecting the position of the dielectric present in the vicinity of the own apparatus based on the detected voltage” in the control unit is realized by, for example, a hardware resource (cooperation between a processor and a program on a memory). Specifically, it is realized by the cooperation of the processor in the control unit 20 and the program on the memory.
  • the control unit may be realized by a hard-wired element.
  • the touch panel device with tactile sense presentation function can be used for portable information terminals such as smartphones and smart pads, and can be used as control panels for automobiles and home appliances, as well as guide plates for blind people. Can also be applied.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

　触感提示機能つきタッチパネル装置は、同一平面上に配置された複数の電極１と、制御部２０とを備える。制御部２０は、複数の電極１のうちの一部の電極１に時間的に変化する第１の電圧を印加し、その状態において残りの電極のうちの少なくとも一部の電極１に生じる電圧を検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、複数の電極１のうちの一部の電極１に時間的に変化する第２の電圧を印加し、当該一部の電極１により電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う。

Description

触感提示機能つきタッチパネル装置
　本発明は、ユーザに触感を提示する触感提示機能つきタッチパネル装置に関する。
　近年、携帯電話、銀行端末、ゲーム機器等において、画面上にタッチパネルを積層することがある。ユーザは、これらの機器の画面に表示されたボタンやアイコンを視認しながら、指やペン等でタッチパネルの特定部分に触れることにより機器を操作する。
　また、近年、機器の画面に触れたときにユーザに触感を与える技術が開発されている。これらの技術として、特許文献１や特許文献２に記載の技術がある。
　特許文献１には、タッチパネルの背面に触感提示用の複数の平面電極を有する触感提示デバイスが開示されている。この装置では、平面電極に時間的に変化する電圧を印加する。電圧を印加した状態で電極近傍に指が近接すると、電極－指－電極の回路が構成される。このとき、指－電極間に電界が発生し、この電界による静電気力により指に触感が発生する。
　特許文献２には、圧電素子を用いた触感提示機能つきタッチパネル装置が開示されている。この触感提示機能つきタッチパネル装置では、圧電素子を用いた１枚のパネルにより、タッチパネルとしての機能と触感提示デバイスとしての機能の両方を実現する技術が開示されている。
特開２００９-８７３５９ 特開２０１１-２９２６
　本発明は、触感を効率的に提示することができる触感提示機能つきタッチパネル装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様である触感提示機能つきタッチパネル装置は、
　同一平面上に配置された複数の電極と、
　前記複数の電極のうちの一部の電極に時間的に変化する第１の電圧を印加し、その状態において残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に生じる電圧を検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、前記複数の電極のうちの一部の電極に時間的に変化する第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う制御部と、
を備える。
　本発明によれば、ユーザに触感を効率的に提示することができる触感提示機能つきタッチパネル装置を提供することができる。
本発明の一態様である実施形態１における触感提示機能つきタッチパネルの構造を示す図である。 図１における（ａ）線による断面図である。 図１における（ｂ）線による断面図である。 触感提示機能つきタッチパネル１００をタッチセンサとして使用した状態を示す図である。 触感提示機能つきタッチパネル１００を触感提示デバイスとして使用した状態を示す図である。 作用電極１上に誘電体５が位置している状況を示す断面図である。 電圧源６が発生する電圧の波形である。 本発明の一態様である実施形態２における触感提示機能つきタッチパネルの構造を示す図である。 図８における（a）線による断面図である。 触感提示機能つきタッチパネル１００をタッチセンサとして使用した状態を示す図である。 触感提示機能つきタッチパネル１００を触感提示デバイスとして使用した状態を示す図である。 本発明の一態様である実施形態３の触感提示機能つきタッチパネル装置の構成を示す図である。 第１の導線２、第２の導線３、及び半導体回路７の回路構成の一例を示す図である。 半導体回路７１の具体的構成の一例を示す図である。 パターン書き込み共通駆動方法のタイミングチャートである パターン書き込み共通駆動方法の触感パターン書き込み期間及び触感提示期間における、より詳しいタイミングチャートである 作用電極逐次設定方法のタイミングチャートである。 作用電極逐次設定方法の触感提示期間における、より詳しいタイミングチャートである。 ドライブ電圧の電圧波形の一例を示す図である。 本発明の一態様である実施形態４にかかる制御部２０の具体的構成の一例を示す図である。 本発明の一態様である実施形態５にかかる制御部２０の具体的構成の他の例を示す図である。
（本発明に係る一形態を得るに至った経緯）
　特許文献１に記載の装置においては、触感提示用の電極は、タッチパネルの背面に配置されている。そのため、触感提示用の電極と指との間の静電気力は、タッチパネルの存在により低下する。したがって、ユーザの指に効率的に静電気力を作用させられない。
　この問題を解決する手段として、発明者は、触感提示用の電極を、タッチパネルの前面に配置することを考えた。しかし、この構成では、タッチパネルと指との間に触感提示用の電極が存在することとなり、タッチパネルのタッチセンスの感度が低下するという問題が発生する。
　すなわち、特許文献１に記載の装置のように、タッチパネルと触感提示用の電極とを重ねた構成では、ユーザの指に効率的に静電気力を作用させることと、タッチパネルのタッチセンスの感度を良好なものとすることを両立させることはできない。
　そこで、タッチパネルと触感提示用の電極とを同一面上に配置することが考えられる。特許文献２は、このような構成を開示している。具体的には、圧電素子を用いて、タッチセンサとしての機能と、触感提示デバイスとしての機能を時分割で実現する。
　本発明者が特許文献２の構成を検討したところ、圧電素子により指に十分な触感を与えるためには、圧電素子の変位量が、指に十分な触感を与えることができる量以上である必要があることがわかった。そして、この変位量を得るためには、圧電素子が厚くなり、触感提示デバイスの透明性が悪化し、その結果、裏面に配置された液晶表示装置に表示された映像に対する視認性が低下することがわかった。
　そこで、本発明者は、液晶表示装置の前面に配置した場合でも、液晶表示装置に表示された映像の視認性を低下させずに、触感を効率的に提示することができる触感提示機能つきタッチパネル装置を提供すべく、鋭意検討を行い、以下に記載の構成に想到した。
　本発明の一態様である触感提示機能つきタッチパネル装置は、
　同一平面上に配置された複数の電極と、
　前記複数の電極のうちの一部の電極に時間的に変化する第１の電圧を印加し、その状態において残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に生じる電圧を検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、前記複数の電極のうちの一部の電極に時間的に変化する第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う制御部と、
を備える。
　以下、実施形態について、図面を用いて説明する。
（実施形態１）
　図１は、本発明の一態様である実施形態１におけるパッシブマトリックス型の触感提示機能つきタッチパネル装置の構造を示す図である。図２は、図１における（ａ）線による断面図である。図３は、図１における（ｂ）線による断面図である。
　触感提示機能つきタッチパネル装置は、触感提示機能つきタッチパネル１００（以下、「タッチパネル１００」という）と、制御部２０を有する。
　タッチパネル１００は、複数の作用電極１、複数の第１の導線２、複数の第２の導線３及び絶縁体４を有する。
　作用電極１は、１００ｎｍ厚のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。作用電極１は、０.８ｍｍ角の大きさを有する。複数の作用電極１は、ピッチ１ｍｍ、電極間隔０.２ｍｍで同一平面状に並べられている。
　第１の導線２は、作用電極１の下部に配置され一方向に延びている。本実施形態では、第１の導線２は、作用電極１の配置された平面と平行な方向に延びている。
　第２の導線３は、作用電極１の下部に配置され、第１の導線２とは異なる一方向に延びている。本実施形態では、第２の導線３は、作用電極１の配置された平面と平行で、かつ第１の導線２と直交する方向に延びている。
　第１の導線２及び第２の導線３は、それぞれ１００ｎｍ厚、線幅５０μｍのＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。
　各作用電極１は、それぞれの下部において第１の導線２もしくは第２の導線３に電気的に接続されている。
　絶縁体４は、作用電極１を包囲するように設けられている。絶縁体４は、ガラス材よりなる。絶縁体４は、作用電極１の表面における厚みが１μｍである。なお、絶縁体４は、ガラス材に限らず、絶縁性及び透明性が確保されるものであればよい。
　制御部２０は、タッチパネル１００を、タッチセンサまたは触感提示デバイスとして時分割で機能させる。制御部２０は、本機能を実現するためのプログラムをプロセッサで実行することにより、後述する各機能を実現する。なお、制御部２０は、本機能を実現する可能なハードワイヤードな素子により実現してもよい。
　制御部２０は、タッチパネル１００をタッチセンサとして機能させる際、所定の第２の導線３にドライブ電圧を印加する。これにより、当該第２の導線３上の作用電極１がドライブ電極となる。また、これと同時に、各第１の導線２の電圧を検出する。つまり、当該第１の導線２上の作用電極１がセンス電極となる。そして、制御部２０は、ドライブ電圧を印加した第２の導線３の位置や複数の第１の導線２で検出された電圧に基づいて、人間の指等の誘電体の位置を特定する。なお、第２の導線３にドライブ電圧を印加して各第１の導線２の電圧を検出した後、ドライブ電圧を印加する第２の導線３を例えば隣接する第２の導線３に変更して再度各第１の導線２の電圧を検出する動作を繰り返し、その結果に基づいて、人間の指等の誘電体の位置を特定してもよい。こうすることにより、位置の特定精度を向上させることができる。
　また、制御部２０は、タッチパネル１００を触感提示デバイスとして機能させる際、触感提示の対象エリアに存在する所定の第２の導線３と所定の第１の導線２の間に電位差を与える。
　図４は、タッチパネル１００をタッチセンサとして機能させた状態の一例を示す図である。
　図４の例では、制御部２０は、複数の第２の導線３のうちの第２の導線３Ｂに、ドライブ電圧（タッチ駆動）を印加し、各第１の導線２の電位を順次検出する（タッチセンス）。これにより、複数の作用電極１のうち、第２の導線３Ｂに電気的に接続された作用電極１がドライブ電極１２（図４においてハッチングを付して示す作用電極１）として動作し、第１の導線２に接続された作用電極１がセンス電極１１（図４においてドットを付して示す作用電極１）として動作する。
　ドライブ電極１２に例えば交流信号を印加した場合、ドライブ電極１２とセンス電極１１の間の容量に応じた交流信号が第１の導線２から得られる。ドライブ電極１２とセンス電極１１の位置に人間の指等の誘電体が存在する場合と存在しない場合とで、ドライブ電極１２とセンス電極１１の間の静電容量が異なる。このため、ドライブ電極１２に交流電圧を印加し、センス電極１１の波形を測定することにより、ドライブ電極１２とセンス電極１１の間の容量を検出することができる。そして、この容量に基づいて、人間の指等の誘電体の有無を検出することができる。また、駆動した第２の導線３と信号を検出した第１の導線２の位置により人間の指等の誘電体の位置を特定することが可能になる。さらに、交流電圧を印加する第２の導線３を例えば隣接する第２の導線３に順次変更することにより、ドライブ電極１２として機能させる作用電極１を順次変更することができる。これにより、複数の作用電極１が配置された、触感提示機能つきタッチパネル装置のタッチ面内における人間の指等の誘電体の位置を検出することができる。
　実際にドライブ電極１２に電圧５Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波を印加し、ドライブ電極１２とセンス電極１１間の容量を測定した。測定された容量は、指が存在しない場合、０.０１ｐＦであり、指が存在する場合、０.１２ｐＦであった。そして、この測定した容量に基づいて指の有無を検出することができた。なお、誘電体（指等）のサイズや位置により電極を覆う面積が変わり、それに応じて容量の値は変化する。測定の際の電圧等の条件は一例であり、これによって容量が変化するものではない。上記構成により、１ｍｍ以下の精度で誘電体の位置や形状を検出することができる。本測定では０.１ｍｍ単位で指の位置を検出することができた。
　図５は、タッチパネル１００を触感提示デバイスとして機能させた状態を示す図である。
　図５の例では、制御部２０は、複数の第２の導線３のうちの第２の導線３Ｃに、ドライブ電圧（触感正）を印加し、複数の第１の導線２のうちの第１の導線２Ｂ、２Ｃに、ドライブ電圧（触感負）を印加する。換言すれば、第２の導線３Ｃと第１の導線２Ｂ、２Ｃとの間にドライブ電圧（触感正）とドライブ電圧（触感負）との差の電圧を与える。これにより、複数の作用電極１のうちの一部が正の作用電極１３（図６においてハッチングを付して示す作用電極１）として動作し、残りの作用電極１のうちの一部が負の作用電極１４（図６においてドットを付して示す作用電極１）として動作する。このとき、正の作用電極１３には、規定の電圧が印加される。例えば、ここでの正の作用電極１３とは、０Ｖ以上の電圧が印加される作用電極１３を意味し、負の作用電極１４とは、０Ｖ以下の電圧が印加される作用電極１３を意味するものとする。また、実際には、正の作用電極１３と不の作用電極１４の電圧が異なっていれば良く、電圧の符号が逆転している必要はない。
　図６は、作用電極１上方に誘電体５が位置している状況を示す断面図である。
　図６では、誘電体５として人間の指を例示している。電圧源６は、正の作用電極１３と負の作用電極１４との間に電圧を加える。電圧源６により、正の作用電極１３と負の作用電極１４の間に図７（ｂ）に示すような電圧が与えられるものとする。
　図７は、電圧源６が発生する電圧の波形である。図７（ａ）は、電圧源６が発生する電圧が、正の所定の値とこれと逆極性の所定の値との間でパルス状に変化する場合を示し、図７（ｂ）は、電圧源６が発生する電圧が正の所定の値と０との間でパルス状に変化する場合を示す。
　電圧源６により、正の作用電極１３と負の作用電極１４の間に図７（ａ）に示すような電圧が与えられると、各作用電極１３、１４と誘電体５の間には絶縁体４を挟んで電界が発生する。具体的には、誘電体５の正の作用電極１３と対向する部分には負の電荷が発生し、誘電体５の負の作用電極１４と対向する部分には正の電荷が発生する。この結果、誘電体５の電荷と正の作用電極１３、負の作用電極１４の間には静電気力が働き、誘電体５は作用電極１の方向に静電気力を受ける。電圧源６の電圧を時間的に変動させることにより、誘電体５が受ける静電気力が変化する。ユーザは、この誘電体５（指）における静電気力の変化を、振動として感じる。
　通常、指を物体表面に平行に移動させると、指が物体表面の凹凸により振動し、その振動の強度・周波数により、ユーザは、ざらざら、すべすべなどの触感を得る。触感提示機能つきタッチパネル装置は、時間的に変動する静電気力を利用して指に振動を感じさせることにより、擬似的にざらざら感やすべすべ感を与えることができる。
　なお、図７（ｂ）に示すような電圧を印加してもよい。この例における電圧は、正の所定の値とこれと逆極性の所定の値との間でパルス状に変化する。例えば、正の作用電極１３に対して５～２００Ｖ（ピーク値）、負の作用電極１４に対して０Ｖ、周波数２０～５００Ｈｚの電圧を印加したところ、ざらざらする感触を得ることができた。ざらざらの強度は、正の作用電極１３に印加する電圧が高い電圧であるほど強く、低い電圧であるほど弱い。０～５Ｖではざらざら感を得ることはなく、ガラスのような滑らかな触感を得ることができた。また、周波数２０～５００Ｈｚの範囲における低い周波数においては、荒い表面の感覚が得られ、高い周波数においては細かな表面の感覚が得られた。これより、電圧のピーク値を０～２００Ｖ、周波数を０～５００Ｈｚの間の任意の値に設定することにより、ガラスのような滑らかな触感からざらざらの触感までを表現することができた。また、電圧及び周波数を時間的に変化させれば、触感を時間的に変化させることもできる。
　本実施形態においては、ドライブ電極１２とセンス電極１１の近辺に検出対象の物体が存在する場合の静電容量が、ドライブ電極１２とセンス電極１１の近辺に空気しか存在しない場合の静電容量と異なれば、検出対象の物体を検出することができる。つまり、空気とは誘電率が異なる誘電体であれば、人間の指等に限らず、種々のものを検出することができる。例えば、導電体でも検出可能である。導電体であっても、ドライブ電極１２とセンス電極１１の間の静電容量を変化させるからである。また、有機樹脂製のペンや、金属製のペン、手袋でも検出が可能である。
　本実施形態において、ドライブ電極１２に与える信号は電圧５Ｖ、周波数１ｋＨｚの矩形波信号としたが、タッチ位置の検出の際に誘電体の存在による容量の変化を検出できる信号であれば、ドライブ電極１２に与える信号の電圧・波形・周波数はこれに限らない。例えば、信号の波形は、三角波やステップ信号、サイン波などでも良い。また、電圧は、低電圧側においてはセンシングができる電圧、高電圧側においては検出用のＩＣの耐圧以内となる電圧であればよい。
　本実施形態において、作用電極１の形状はダイヤモンド型としたが、人間の指等との間に静電容量を形成する形状であれば他の形状でもよい。例えば、正方形、長方形、６角形、円形などでもよい。また、作用電極１、第１の導線２、第２の導線３を構成する材料はＩＴＯとしたが、電気伝導体であれば他の材料でもよい。例えば、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などの金属酸化物や、ＡｌやＡｇ、Ａｕなどの金属、導電性有機材料などを使用してもよい。また、絶縁体４としてガラスを用いたが、絶縁材であれば特に材料は問わない。例えば、ＰＥＴ、ポリイミド等の有機絶縁体などを用いてもよい。また、作用電極１、第１の導線２、第２の導線３、絶縁材４の材料として、ＩＴＯやＺｎＯ、ガラスなどの可視光線に対して透明な材料を用いれば、液晶表示装置の前面に触感提示機能つきタッチパネル装置を配置しても、液晶表示装置の表示機能を損なうことがない。
　本実施形態において、絶縁体４の作用電極１の厚みは１μｍとしたが、これに限らない。
　正の作用電極１３と負の作用電極１４の間に時間的に変化する電圧が印加されている状態において、誘電体５がタッチパネル１００の表面近傍に存在しているときにおける、誘電体５がタッチパネル１００から受ける単位面積あたりの静電気力の変化量Δｆ／Ｓは、数式１により現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式１において、Δｆは誘電体５が受ける力の変化量、Ｓは作用電極１が構成する平面への誘電体５の投影面積、つまり、誘電体５と作用電極１とが構成する容量の面積、εｒは絶縁体４の比誘電率、ε０は真空中の誘電率、ΔＶは作用電極１と誘電体５の間に発生する電位差の最大値（正の作用電極１３と負の作用電極１４の間の電位差であり、正の作用電極１３（負の作用電極１４）の電位の時間的変化量でもある）、ｈは作用電極１と誘電体５の間の距離である。使用中においては、通常、誘電体５は絶縁体４の表面に接触しているので、ｈは、作用電極１表面側の絶縁体４の厚みとなる。数式１より、単位面積当たりの力の変化量Δｆ／Ｓは電圧差ΔＶの２乗に比例し、絶縁体５の厚みｈの２乗に反比例することがわかる。本実施形態において、絶縁体５の厚みｈが１μｍ、電圧ΔＶが０～２００Ｖにおいて触感提示機能が得られた。ΔＶ／ｈ＞５［Ｖ／μｍ]をみたせば十分な単位面積当たりの力の変化量Δｆ／Ｓが得られる。例えば、絶縁体５の厚みが１０μｍであれば、電圧ΔＶが５０Ｖ以上の範囲において触感提示機能が得られる。
　本実施形態において作用電極１のピッチは１ｍｍとしたが、人間の指には約２ｍｍ間隔で、触覚情報を受けとる触覚受容器が存在する。したがって、作用電極１のピッチは、例えば２ｍｍ以下とすればよい。好ましくは１ｍｍ以下である。
　以上説明したように、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置は、同一平面上に配置された複数の作用電極１と、制御部２０とを備える。制御部２０は、複数の作用電極１のうちの一部の作用電極１に時間的に変化する第１の電圧を印加し、その状態において残りの作用電極１のうちの少なくとも一部の作用電極１に生じる電圧を検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、複数の作用電極１のうちの一部の作用電極１に時間的に変化する第２の電圧を印加し、当該一部の作用電極１により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う。
　このような構成によれば、第１の動作において、複数の作用電極１のうちの一部の作用電極１に時間的に変化する第１の電圧が印加され、その状態において残りの作用電極１のうちの少なくとも一部の作用電極１に生じる電圧が検出される。そして、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置が検出される。誘電体が例えばユーザの指である場合、触感提示機能つきタッチパネル装置は、ユーザが指で指し示した位置を検出することができる。
　また、第２の動作において、複数の作用電極１のうちの一部の作用電極１に時間的に変化する第２の電圧が印加され、当該一部の作用電極１により電界が生じる。このとき、当該一部の作用電極１近傍に誘電体が存在していると、誘電体は、作用電極１により生じた変化する電界により刺激を受ける。誘電体が例えばユーザの指である場合、ユーザは、変化する電界により指に触感を受けることとなる。
　このように、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置では、複数の作用電極１を用いて時分割で異なる動作を行うことにより、タッチセンサとしての機能と、触感提示デバイスとしての機能を、同一の平面上に配置された複数の作用電極１により実現することができる。
　作用電極１、第１の導線２、及び第２の導線３は、前述したように、例えば１００ｎｍ厚のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）でよい。そのため、タッチセンサとしての機能と触感提示デバイスとしての機能の両方の機能を有する触感提示機能つきタッチパネル１００を、圧電素子等を用いた触感提示機能つきタッチパネルよりも薄い構造とすることができる。そのため、本実施形態のタッチパネル１００では、良好な透明性が確保される。したがって、液晶表示装置の前面にタッチパネル１００を配置した場合でも、液晶表示装置に表示された映像に対する良好な視認性を確保することができる。また、タッチパネル１００を、液晶表示装置の前面に配置することにより、触感提示デバイとして機能させたときに、ユーザに触感を効率的に提示することができるとともに、タッチセンサとして機能させたときに、誘電体（指等）の位置を良好に検出することができる。
　以上のように、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置によれば、液晶表示装置の前面に配置した場合でも、液晶表示装置に表示された映像の視認性を低下させずに、触感を効率的に提示することができる触感提示機能つきタッチパネル装置を提供することができる。
　なお、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置では、パッシブマトリックス方式を採用している。これにより、複数の作用電極１のうち、タッチセンサとしての機能及び触感提示機能を提供させるための作用電極１を、第１の導線２の単位または第２の導線３の単位で選択することができる。
　また、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置では、複数の作用電極１の表面に絶縁体４が設けられている。これにより、複数の作用電極１の表面に、指等の物体が直接接触するのを防止することができる。よって、作用電極１間の容量によるタッチセンサとしての機能、及び電極と誘電体との間の電界による触感提示機能を確実に実現することができる。
　また、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置では、第１の導線２と第２の導線３は直交している。これにより、作用電極２、３の配置が容易となる。
（実施形態２）
　図８は、本発明の一態様である実施形態２における、アクティブマトリックス型の触感提示機能つきタッチパネル装置の構造を示す図である。図９は、図８における（ａ）線による断面図である。なお、実施形態１と同様の構成要素に対しては実施形態１と同じ符号を付す。また、実施形態１と同様の構成、作用、効果等についての説明は省略する。実施形態３、４、５において同様とする。
　触感提示機能つきタッチパネル装置は、タッチパネル１００と、制御部２０を有する。
　タッチパネル１００は、複数の作用電極１、複数の第１の導線２、複数の第２の導線３及び絶縁体及び複数の半導体回路７を有する。
　作用電極１は１００ｎｍ厚のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。各作用電極１は０.８ｍｍ角の大きさを有する。作用電極１は、ピッチ１ｍｍ、電極間隔０.２ｍｍで同一平面状に並べられている。
　第１の導線２は、作用電極１の下部に配置され一方向に延びている。本実施形態では、第１の導線２は、作用電極１の配置された平面と平行な方向に延びている。
　第２の導線３は、作用電極１の下部に配置され、第１の導線２とは異なる一方向に、延びている。本実施形態では、第１の導線２は、作用電極１の配置された平面と平行で、かつ第１の導線２と直交する方向に延びている。
　第１の導線２及び第２の導線３は、例えばそれぞれ１００ｎｍ厚、線幅５０μｍのＩＴＯ（酸化インジウムスズ）からなる。
　なお、図８では、便宜上、第１の導線２及び第２の導線３は、作用電極１に電圧を印加するためのドライブ線、作用電極１上の電荷、電圧を検出するためのドライブ線、半導体回路７を制御するためのＸ方向選択線及びＹ方向選択線をまとめて一本で記載している。第１の導線２、第２の導線３には、ドライブ線、Ｘ方向選択線、Ｙ方向選択線のいずれかが含まれている。いずれを含めるかは、適宜設定すればよい。半導体回路７、ドライブ線、Ｘ方向選択線、Ｙ方向選択線の構成例については、実施形態３で説明する。
　絶縁体４は、作用電極１を包囲するように設けられている。絶縁体４は、ガラス材よりなる。絶縁体４は、作用電極１の表面における厚みが１μｍである。
　半導体回路７は、作用電極１の下部に配置されている。半導体回路７は、ＴＦＴで構成されている。半導体回路７は、制御部２０からの選択信号に基づき、当該半導体回路７上方の作用電極１と当該半導体回路７下方の第１の導線２または第２の導線３とを断接する。なお、半導体回路７としては実施形態３の半導体回路７と同様のものが適用可能である。なお、ドライブ線、Ｘ方向選択線及びＹ方向選択線の配置及び敷設方向に関しては、適宜変更すればよい。
　制御部２０は、タッチパネル１００を、タッチセンサまたは触感提示デバイスとして時分割で機能させる。
　制御部２０は、タッチパネル１００をタッチセンサとして機能させる際、所定の第２の導線３上の半導体回路７をＯＮ状態として、当該第２の導線３上方の作用電極１と当該第２の導線３とを接続する。そして、当該第２の導線３にドライブ電圧を印加する。これにより、当該第２の導線３上の作用電極１がドライブ電極１２となる。また、これと同時に、所定の第１の導線２に対応する半導体回路７をＯＮ状態として、当該半導体回路７上の作用電極１と当該第１の導線２とを接続する。そして、当該第１の導線２の電圧を検出する。これにより、当該第１の導線２上の作用電極１がセンス電極１１となる。そして、制御部２０は、ドライブ電圧を印加した第２の導線３の位置や複数の第１の導線２で検出された電圧に基づいて、人間の指等の誘電体の位置を特定する。なお、第２の導線３にドライブ電圧を印加して各第１の導線２の電圧を検出した後、ドライブ電圧を印加する第２の導線３を例えば隣接する第２の導線３に変更して再度各第１の導線２の電圧を検出する動作を繰り返し、その結果に基づいて、人間の指等の誘電体の位置を特定してもよい。こうすることにより、位置の特定精度を向上させることができる。
　また、制御部２０は、タッチパネル１００を触感提示デバイスとして機能させる際、所定の第２の導線３上の半導体回路７をＯＮ状態として、当該半導体回路７に対応する作用電極１と当該第２の導線３とを接続する。また、所定の第１の導線２上の半導体回路７をＯＮ状態として、当該半導体回路７に対応する作用電極１と当該第１の導線２とを接続する。そして、制御部２０は、上記第２の導線３と当該第１の導線２の間に電位差を与える。
　なお、前記説明において、作用電極１に電圧を与える際、第１の導線２と第２の導線３の一方を指定したが、他方の導線を介して電圧を与えてもよい。
　また、半導体回路７の具体的構成及び動作については、実施形態３において詳しく説明するものを用いることができる。なお、本実施形態では、ドライブ電圧を与えるドライブ線は、Ｘ方向とＹ方向に分離して設けられていることとなるが、後述する図１３のように、Ｘ方向選択線と平行に設けてもよい。
　図１０は、タッチパネル１００をタッチセンサとして機能させた状態を示す図である。
　図１０の例では、制御部２０は、複数の第２の導線３のうちの第２の導線３Ｄに、ドライブ電圧（タッチ駆動）を印加し、複数の第１の導線２のうちの第１の導線２Ａ、２Ｃ、２Ｅの電位を順次検出する（タッチセンス）。本実施形態では、半導体回路７によりアクティブマトリックスを構成しているため、１ラインあるいは１列の全ての作用電極１でなく、ドライブ電極１２あるいはセンス電極１１として機能させたい作用電極１についてのみ、選択的に、ドライブ電極１２あるいはセンス電極１１として機能させることができる。なお、ドライブ電極１２とセンス電極１１とにより奏される作用は、実施形態１と同様であり、説明を省略する。
　図１１は、タッチパネル１００を触感提示デバイスとして機能させた状態を示す図である。
　図１１の例では、制御部２０は、複数の第２の導線３のうちの第２の導線３Ｅに、ドライブ電圧（触感正）を印加し、複数の第１の導線２のうちの第１の導線２Ｄ、２Ｆに、ドライブ電圧（触感負）を印加する。換言すれば、第２の導線３Ｅと第１の導線２Ｄ、２Ｆとの間に、ドライブ電圧（触感正）とドライブ電圧（触感負）との差の電圧を印加する。本実施形態では、タッチパネル１００は、半導体回路７によりアクティブマトリックス方式で駆動されるため、１ラインあるいは１列の全ての作用電極１でなく、正の作用電極１３あるいは負の作用電極１４として機能させたい作用電極１についてのみ、選択的に、正の作用電極１３あるいは負の作用電極１４として機能させることができる。なお、正の作用電極１３と負の作用電極１４により奏される作用は、実施形態１と同様であり、説明を省略する。
　以上説明したように、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置では、アクティブマトリックス方式を採用している。これにより、複数の作用電極１のうちの任意の作用電極１について選択的に、タッチセンサとしての機能及び触感提示機能を実現することができる。
　なお、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置では、実施形態１の構成に加えて、半導体回路７を備えているが、半導体回路７は例えばＴＦＴにより構成することができる。ＴＦＴは薄膜であるので、タッチパネル１００において良好な透明性が確保される。よって、本実施形態の触感提示機能つきタッチパネル装置によれば、液晶表示装置の前面に配置した場合でも、液晶表示装置に表示された映像の視認性を低下させずに、触感を効率的に提示することができる触感提示機能つきタッチパネル装置を提供することができる。
（実施形態３）
　本実施形態では、触感提示機能つきタッチパネル装置において、時分割でタッチセンス機能と触感提示機能を実現するための具体的構成の一例について説明する。
　図１２は、本発明の一態様である実施形態３の触感提示機能つきタッチパネル装置の構成を示す図である。
　実施形態３の触感提示機能つきタッチパネル装置は、触感提示機能つきタッチパネル１０と、制御部２０とを備える。
　触感提示機能つきタッチパネル装置は、実施形態１、２同様、複数の作用電極１、複数の第１の導線２、複数の第２の導線３及び絶縁体（図示せず）を有する。また、作用電極１の下部にはそれぞれ半導体回路が設けられている。なお、本実施形態では、作用電極１の形状が正方形の場合について説明するが、実施形態１、２のように、ダイヤモンド形等の場合にも適用できる。
　制御部２０は、第１の導線２、第２の導線３に信号を出力することにより、触感提示機能つきタッチパネルにおいて、時分割でタッチセンス機能と触感提示機能とを実現する。制御部２０による制御の詳細は後述する。
　第１の導線２、第２の導線３に出力される信号について説明する前に、まず、第１の導線２、第２の導線３、及び半導体回路７の構成について説明する。
　図１３は、作用電極１３、第１の導線２、第２の導線３、及び半導体回路７の具体的な回路構成の一例を示す図である。
　本実施形態では、第１の導線２は、Ｙ方向選択線（タッチ駆動）２１、Ｙ方向選択線（触感正）２２、Ｙ方向選択線（タッチセンス）２３、Ｙ方向選択線（触感負）２４の４本の選択線を含む。
　第２の導線３は、ドライブ線（タッチ駆動）３１、Ｘ方向選択線（タッチ駆動）３２、ドライブ線（触感正）３３、Ｘ方向選択線（触感正）３４、ドライブ線（タッチセンス）３５、Ｘ方向選択線（タッチセンス）３６、ドライブ線（触感負）３７、Ｘ方向選択線（触感負）３８の８本の導線を含む。
　半導体回路７は、４つの同一の半導体回路７１～７４を含む。
　半導体回路７１は、Ｘ方向選択線（タッチ駆動）３２、ドライブ線（タッチ駆動）３１、Ｙ方向選択線（タッチ駆動）２１の交点に配置されている。半導体回路７２は、Ｘ方向選択線（触感正）３４、ドライブ線（触感正）３３、Ｙ方向選択線（触感正）２２の交点に配置されている。半導体回路７３は、Ｘ方向選択線（タッチセンス）３６、ドライブ線（タッチセンス）３５、Ｙ方向選択線（タッチセンス）２３の交点に配置されている。半導体回路７４は、Ｘ方向選択線（触感負）３８、ドライブ線（触感負）３７、Ｙ方向選択線（触感負）２４の交点に配置されている。各半導体回路７１～７４と作用電極１が接続されている。
　図１４は、半導体回路７１～７４の具体的構成を示す図である。半導体回路７１～７４は、同一の構成を有している。そのため、半導体回路７１を例にとって説明する。
　半導体回路７１は、Ｘ方向選択半導体素子７１１及びドライバ半導体素子７１２を含む。
　Ｘ方向選択半導体素子７１１は、Ｘ方向選択用の半導体素子である。Ｘ方向選択半導体素子７１１は、Ｙ方向選択線２１とドライバ半導体素子７１２のゲートとの間に接続されている。Ｘ方向選択半導体素子７１１のゲートは、Ｘ方向選択線３２に接続されている。
　ドライバ半導体素子７１２は、作用電極１とドライブ線３１との間に接続され、ドライブ線３１と作用電極１とを断接する。ドライバ半導体素子７１２のゲートは、Ｘ方向選択半導体素子７１１のゲート端子以外の端子に接続されている。
　ドライバ半導体素子７１２のゲートと作用電極１の間に、保持容量７１３が接続されている。
　Ｘ方向選択線３２およびＹ方向選択線２１にＯＮ電圧を印加すると、Ｘ方向選択半導体素子７１１がＯＮ状態になり、保持容量７１３に電荷が蓄積され、ドライバ半導体素子７１２がＯＮ状態となる。この後、Ｘ方向選択線３２の電圧をＯＦＦ電圧にし、さらにＹ方向選択線２１の電位を変更しても、保持容量７１３の電荷は維持され、ドライバ半導体素子７１２はＯＮ状態のまま維持される。この状態でドライブ線３１にドライブ電圧を印加することにより、作用電極１にドライブ電圧が印加されることになる。
　そして、Ｘ方向選択線３２にＯＮ電圧を、Ｙ方向選択線２１にＯＦＦ電圧を印加することにより、Ｘ方向選択半導体素子７１１がＯＮ状態になり、保持容量７１３の電荷が放電され、ドライバ半導体素子７１２がＯＦＦ状態となる。この後、Ｘ方向選択線３２の電圧をＯＦＦ電圧にすれば、さらにＹ方向選択線２１の電圧を変更しても、ドライバ半導体素子７１２はＯＦＦ状態のまま維持される。この状態でドライブ線３１にドライブ電圧を印加しても、作用電極１にドライブ線３１の電圧が印加されることはない。
　なお、本例では、半導体回路７１～７４のうちの半導体回路７１について説明したが、半導体回路７３の場合、当該半導体回路７３を半導体回路７１同様に動作させることにより、作用電極１に現れる電荷・電位をドライブ線３５を介して制御部に導くことができる。また、半導体回路７２の場合、当該半導体回路７２を半導体回路７１同様に動作させることにより、触感提示用のドライブ電圧をドライブ線３３を介して制御部から作用電極１に印加することができる。また、半導体回路７４の場合、当該半導体回路７４を半導体回路７１同様に動作させることにより、触感提示用のドライブ電圧（触感負）をドライブ線３７を介して制御部から作用電極１に印加することができる。
　このように、図１３に示す半導体回路７１～７４のうち、所定の機能に関する半導体回路をＯＮ状態とすることにより、作用電極１を、タッチセンサのドライブ電極１２、タッチセンサのセンス電極１１、触感提示機能の正電極１３、触感提示機能の負電極１４のうちのいずれかの電極として、機能させることが可能になる。
　具体的に、作用電極１をタッチセンサのドライブ電極１２として機能させる場合を説明する。まず、タッチセンサのドライブ電極１２として機能させる作用電極１に対応するＸ方向選択線（タッチ駆動）３２とＹ方向選択線（タッチ駆動）２１をＯＮ電圧にし、これらの選択線２１，３２の交点に位置する半導体回路７１の保持容量７１３を充電する。次に、Ｘ方向選択線（触感正）３４、Ｘ方向選択線（タッチセンス）３５、Ｘ方向選択線（触感負）３８をＯＮ電圧にした後、Ｙ方向選択線（触感正）２２、Ｙ方向選択線（タッチセンス）２３、Ｙ方向選択線（触感負）２４をＯＦＦ電圧にし、半導体回路７２、７３、７４に対応する各保持容量７１３の電荷を放電する。こうすることにより、ドライブ線（タッチ駆動）３１の電圧が作用電極１に現れるとともに、この作用電極１の電圧が、ドライブ線（触感正）３３、ドライブ線（タッチセンス）３５、ドライブ線（触感負）３７の電圧に左右されなくなる。
　さらには、一定時間経過後、半導体回路７１～７４の保持容量７１３を該当する第１の導線２および第２の導線３を用いて再充電もしくは放電することにより、各作用電極１において異なる機能を持たせることが可能になる。
　図１３に示す構成では、１つの作用電極１に対して４個の半導体回路７１～７４が接続されている。そして、１個の作用電極１が、タッチセンサのドライブ電極、タッチセンサのセンス電極、触感提示用の正電極、及び触感提示用の負電極のうちのいずれかの電極として時分割で機能するようになっている。しかし、１つの作用電極１が前記４種類の電極としての機能をすべて果たすことが必要なわけではない。例えば、複数の作用電極１のうちの半数がタッチセンサのドライブ電極としての機能と触感提示用の正の作用電極としての機能を果たし、残りの半数がタッチセンサのセンス電極としての機能と触感提示用の負の作用電極としての機能を果たすようにしてもよい。この場合、複数の作用電極１全体でタッチセンサとしての機能と触感提示デバイスとしての機能を果たすことが可能となる。この場合、１つの作用電極１に対して半導体回路７１は２個だけでよくなり、半導体回路７１の面積の縮小化と低価格化が可能になる。
　なお、作用電極１をタッチセンサとして機能させるか、触感提示デバイスとして機能させるかは、作用電極１に与える信号の違いにより決まる。本実施形態では、作用電極１に与える信号を、作用電極１の下部に設けた４つの半導体回路７１～７４により切り換える。しかし、これに限らない。例えば、制御部２０において作用電極１に与える信号を切り替えることも可能である。その場合、１つの作用電極１に対して４つの半導体回路７１～７４を設ける必要はない。つまり、制御部２０から供給されるドライブ電圧等を作用電極１に対して与えるか否かを制御するための半導体回路を１個だけ設ければよい。これにより、半導体回路７の面積の縮小化と低価格化が可能になる。
　次に、半導体回路７の駆動方法について説明する。
　駆動方法としては、（１）パターン書き込み共通駆動方法と、（２）作用電極逐次設定方法がある。以下、これらの駆動方法について順番に説明する。
１．パターン書き込み共通駆動方法
　パターン書き込み共通駆動方法とは、触感提示機能つきタッチパネル装置のパネル面にパターンを書き込んだ後、つまり、使用する全ての作用電極１を選択してトライブ電圧を印加可能とした後、当該作用電極１に駆動信号を与える方法である。
　図１５は、パターン書き込み共通駆動方法のタイミングチャートである。
　パターン書き込み共通駆動方法では、一駆動周期が、触感パターン書き込み期間、触感提示期間、タッチセンス期間の３つの期間に分けられる。
　触感パターン書き込み期間では、全作用電極１のうち、触感を与えたい範囲に存在する作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感正）３３、Ｘ方向選択線（触感負）３８及びＹ方向選択線（触感正）２２、Ｙ方向選択線（触感負）２４に選択信号（ＯＮ電圧）を出力する。
　触感提示期間では、全作用電極１のうち、触感を与えたい範囲に存在する作用電極１に対応するドライブ線（触感正）３３、ドライブ線（触感負）３７にドライブ電圧を印加する。
　タッチセンス期間では、Ｘ・Ｙ方向選択線（タッチセンス）３６、２３、Ｘ・Ｙ方向選択線（タッチ駆動）３２、２１と、ドライブ線（タッチセンス）３５、ドライブ線（タッチ駆動）３１とに時間的に交互に選択信号とドライブ電圧を出力する。
　図１６は、パターン書き込み共通駆動方法の触感パターン書き込み期間及び触感提示期間における、より詳しいタイミングチャートである。
　なお、Ｙ方向選択線（触感正）２２及びＹ方向選択線（触感負）２４はそれぞれＮ本（Ｎは正の整数）存在するものとする。そして、ｎ番目（ｎは正の整数）のＹ方向選択線（触感正）２２及びＹ方向選択線（触感負）２４をＹ方向選択線（触感正）ｙｎ及びＹ方向選択線（触感負）ｙｎとあらわすものとする。また、Ｘ方向選択線（触感正）３４、Ｘ方向選択線（触感負）３８、ドライブ線（触感正）３３及びドライブ線（触感負）３７はＭ本（Ｍは正の整数）存在するものとする。そして、ｍ番目（ｍは正の整数）のＸ方向選択線（触感正）３４及びＸ方向選択線（触感負）３８をＸ方向選択線（触感正）ｘｍ及びＸ方向選択線（触感負）ｘｍとあらわすものとする。また、ｍ番目のドライブ線（触感正）３３及びドライブ線（触感負）３７を、ドライブ線（触感正）ｚｍ及びドライブ線（触感負）ｚｍとあらわすものとする。
　パターン書き込み共通駆動方法では、触感提示期間中、作用電極１を、触感提示用の正の作用電極としての状態、触感提示用の負の作用電極としての状態、いずれの電極でもない状態のいずれかに設定する。
　触感パターン書き込み期間が開始すると、まず、１ライン目の複数の作用電極１のうち、正の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感正）ｙ１に選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感正）１～ｍのうち、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感正）に選択信号を出力する。これにより、１ライン目における、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７２のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感正）を印加することが可能となる。
　次に、１ライン目の複数の作用電極のうち、負の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感負）ｙ１に選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感負）１～ｍのうち、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感負）に選択信号を出力する。これにより、１ライン目における、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７４のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感負）を印加することが可能となる。
　次に、２ライン目の複数の作用電極１のうち、正の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感正）ｙ２に選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感正）１～ｍのうち、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感正）に選択信号を出力する。これにより、２ライン目における、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７２のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感正）を印加することが可能となる。
　次に、２ライン目の複数の作用電極のうち、負の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感負）ｙ２に選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感負）１～ｍのうち、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感負）に選択信号を出力する。これにより、２ライン目における、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７４のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感負）を印加することが可能となる。
　以後同様に、３～Ｎラインのそれぞれについて、ｎライン目の複数の作用電極のうち、正の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感正）ｙｎに選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感正）１～ｍのうち、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感正）に選択信号を出力する。これにより、ｎライン目における、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７２のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感正）を印加することが可能となる。
　また、３～Ｎラインのそれぞれについて、ｎライン目の複数の作用電極のうち、負の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感負）ｙｎに選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感負）１～ｍのうち、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感負）に選択信号を出力する。これにより、ｎライン目における、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７４のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感負）を印加することが可能となる。
　触感提示期間が開始すると、全てのドライブ線（触感正）ｚ１～ｚｍにドライブ電圧（触感正）を印加するとともに、全てのドライブ線（触感負）ｚ１～ｚｍにドライブ電圧（触感負）を印加する。これにより、正の作用電極として機能させたい作用電極１にドライブ電圧（触感正）が印加され、負の作用電極として機能させたい作用電極１にドライブ電圧（触感負）が印加されることとなる。なお、図１６においては、ドライブ線（触感正）とドライブ線（触感負）に時間的に交互に正のパルス状のドライブ電圧を印加するようにしているが、ドライブ線（触感負）に対しては正のドライブ電圧を印加せずに、０Ｖのままとしてもよい。
　本駆動方法によれば、触感提示期間中は、電極の選択動作が行われないので、駆動信号の周波数や電圧を任意に設定しやすい。その結果、駆動信号を高速化することができる。また、ドライブ電圧を生成するＦＥＴのスイッチ速度が遅い場合でも実現することができる。
２．作用電極逐次設定方法
　作用電極逐次設定方法とは、ドライブ線（触感正）３３及びドライブ線（触感負）３７には定電圧を与えておき、作用電極１の下の半導体回路７をＯＮ／ＯＦＦすることにより、作用電極１上で駆動信号を直接作り出す方法である。
　図１７は、作用電極逐次設定方法のタイミングチャートである。
　作用電極逐次設定方法では、一駆動周期が、触感提示期間と、タッチセンス期間の２つの期間に分けられる。
　触感提示期間では、Ｘ方向選択線（触感正）３３、Ｘ方向選択線（触感負）３７、Ｙ方向選択線（触感正）２２及びＹ方向選択線（触感負）２４に選択信号を出力する。また、ドライブ線（触感正）３３、ドライブ線（触感負）３７にドライブ電圧（定電圧）を印加する。なお、ドライブ線（触感負）３７には、ドライブ電圧を印加しなくてもよい。図１７は、ドライブ線（触感負）３７にドライブ電圧を印加しない場合を例示している。
　タッチセンス期間では、Ｘ・Ｙ方向選択線（タッチセンス）３６、２３、Ｘ・Ｙ方向選択線（タッチ駆動）３２、２１と、ドライブ線（タッチセンス）３５、ドライブ線（タッチ駆動）３１とに時間的に交互に選択信号とドライブ電圧を出力する。
　図１８は、作用電極逐次設定方法の触感提示期間における、より詳しいタイミングチャートである。
　作用電極逐次設定方法では、触感パターン提示期間が開始すると、これと同時に全てのドライブ線（触感正）ｚ１～ｚｍにドライブ電圧（触感正）を印加するとともに、全てのドライブ線（触感負）ｚ１～ｚｍにドライブ電圧（触感負）を印加する。ドライブ電圧（触感正）及びドライブ電圧（触感負）は、触感パターン提示期間中、連続的に印加される。
　また、作用電極逐次設定方法では、触感提示期間が複数の触感設定期間に分割されている。各触感設定期間においては、Ｙ方向選択線１～ｎ及びＸ方向選択線１～ｍに対して、パターン書き込み共通駆動方法と同様のパターン書き込み動作が行われる。
　すなわち、各触感設定期間においては、１～Ｎラインのそれぞれについて、ｎライン目の複数の作用電極１のうち、正の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感正）ｙｎに選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感正）１～ｍのうち、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感正）に選択信号を出力する。これにより、ｎライン目における、正の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７２のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感正）を印加することが可能となる。
　また、１～Ｎラインのそれぞれについて、ｎライン目の複数の作用電極のうち、負の作用電極として機能させるものを設定する。具体的には、Ｙ方向選択線（触感負）ｙｎに選択信号を出力するとともに、これと同時に、Ｘ方向選択線（触感負）１～ｍのうち、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応するＸ方向選択線（触感負）に選択信号を出力する。これにより、ｎライン目における、負の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７４のドライブ半導体素子７１２がそれぞれＯＮ状態となり、当該各作用電極１にドライブ電圧（触感負）を印加することが可能となる。
　ここで、作用電極逐次設定方法では、触感提示期間が開始すると、上述のように触感提示期間中連続的にドライブ電圧（触感正）及びドライブ電圧（触感負）が印加される。そのため、触感正（触感負）の作用電極として機能させたい作用電極１に対応する半導体回路７２または７４のドライブ半導体素子７１２がＯＮ状態となると、それと同時に、当該作用電極１にドライブ電圧（触感正）またはドライブ電圧（触感負）が印加されることとなる
　現在の触感設定期間が終了すると、次の触感設定期間が開始する。作用電極逐次設定方法では、上述のように、触感設定期間毎に、Ｙ方向選択線（触感正）及びＹ方向選択線（触感負）、各Ｘ方向選択線（触感負）、各Ｘ方向選択線（触感負）に信号を出力するので、同一の作用電極１を、触感設定期間毎に、触感提示用の正の作用電極としての状態、触感提示用の負の作用電極としての状態、いずれの電極でもない状態のいずれかに設定することができる。つまり、時間的に切り換えることができる。
　本駆動方法によれば、作用電極毎に異なる触感を与えることができる。
　なお、図１８においては、ドライブ線（触感正）にのみドライブ電圧を印加するようにしているが、これに限らない。例えば、ドライブ線（触感正）とドライブ線（触感負）の両方に対してドライブ電圧を印加するようにしてもよい。あるいは、ドライブ線（触感負）に対してのみドライブ電圧を印加するようにしてもよい。
３．電圧波形
　図１９は、パターン書き込み共通駆動方法におけるドライブ電圧の電圧波形の一例を示す図である。
　図１９において、Ｎは触感提示期間におけるＯＮ回数、ｔＯＮは駆動時間（触感提示期間）、ｔＯＦＦは休止時間（触感パターン書き込み期間）、Ｖは駆動電圧、ｔｈはＯＮ時間、ｔｌはＯＦＦ時間、ｔｒは立ち上がり時間、ｔｆはたち下がり時間、θは立ち上がり角を示す。
　この電圧波形の上記各パラメータを調整することにより、ユーザの指に種々の触感を与えることができる。
　実施形態３では、半導体回路７、第１の導線２、第２の導線３の構成の具体的一例について説明したが、半導体回路７、第１の導線２、第２の導線３の構成はこれに限らない。例えば、半導体回路７を、作用電極１毎でなく、所定個数の作用電極１毎に設け、一つの半導体回路７により、複数の作用電極１を同時に制御するようにしてもよい。
（実施形態４）
　実施形態４では、制御部２０の具体的構成の例について説明する。
　図２０は、本実施形態にかかる制御部２０の具体的構成を示す図である。
　制御部２０は、Ｙ方向選択制御用半導体素子２０１と、Ｘ方向選択制御用半導体素子２０２と、これらの素子２０１、２０２を制御する、コントローラ２０３とを備える。
　Ｙ方向選択制御用半導体素子２０１は、複数のＹ方向選択線２（２１～２４）に選択的にＹ方向選択信号を出力する
　Ｘ方向選択制御用半導体素子２０２は、複数のＸ方向選択線３（３２、３４、３６、３８）に選択的にＸ方向選択信号を出力する。また、Ｘ方向選択制御用半導体素子２０２は、複数のドライブ線３（３１、３３、３５、３７）に選択的にドライブ電圧を印加する。
　なお、Ｘ方向選択制御用半導体素子２０２は、Ｘ方向選択線３（３２、３４、３６、３８）の本数に応じて複数個に分割してもよい。例えば、Ｘ方向選択線３（３２、３４、３６、３８）の本数が１０～４００本の場合は１個の半導体素子とし、それを超える場合は複数個の半導体素子を用いることができる。Ｙ方向半導体素子においても、Ｘ方向半導体素子と同様である。
　本実施形態によれば、Ｘ方向選択用の半導体素子とドライブ電圧印加用のドライブ半導体素子とを一体化しているので、チップコスト・実装コストを低減することができ、また小型化が可能となる。
（実施形態５）
　実施形態５では、制御部２０の具体的構成の他の例について説明する。
　図２１は、本実施形態にかかる制御部２０の具体的構成を示す図である。
　制御部２０は、Ｙ方向選択制御用半導体素子２０１と、Ｘ方向選択制御用半導体素子２０２′と、駆動用ドライバ素子２０４と、これらの素子を制御する、コントローラ２０３とを備える。
　Ｙ方向選択制御用半導体素子２０１は、複数のＹ方向選択線２（２１～２４）に対して、選択的にＹ方向選択信号を出力する
　Ｘ方向選択制御用半導体素子２０２′は、複数のＸ方向選択線３（３２、３４、３６、３８））に対して、選択的にＸ方向選択信号を出力する。
　駆動用ドライバ素子２０４は、複数のドライブ線に対してドライブ電圧を印加する。
　なお、Ｘ方向半導制御体素子２０２′は、Ｘ方向選択線の本数に応じて複数個に分割してもよい。例えば、Ｘ方向選択線の本数が１０～４００本の場合は１個の半導体素子とし、それを超える場合は複数個の半導体素子を用いることができる。Ｙ方向半導体素子においても、Ｘ方向半導体素子と同様である。
　ここで、ドライブ電圧は一般に高電圧が必要となるため、Ｘ方向選択用半導体素子からドライブ電圧を発生させようとすると、Ｘ方向選択用半導体素子を高耐圧化する必要がある。しかし、本実施形態によれば、高電圧を印加させるための駆動用ドライバ素子２０４を、Ｘ方向選択用半導体素子とは分離したので、Ｘ方向選択用半導体素子として低耐圧の素子を用いることができる。そのため、触感提示機能つきタッチパネル装置を、低コスト化することができる。
（発明の一態様の概要）
（１）　本発明の第１の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置は、
　同一平面上に配置された複数の電極と、
　前記複数の電極のうちの一部の電極に第１の電圧を印加し、その状態において残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に生じる電圧を検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、前記複数の電極のうちの一部の電極に第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを、時分割で行う制御部と、
を備える。
　これにより、触感を効率的に提示することができる触感提示機能つきタッチパネル装置を提供することができる。
（２）　本発明の第２の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置は、前記第１の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置において、
　所定の間隔をもって所定の方向に延びる複数の第１の導線と、
　所定の間隔をもって前記第１の導線と異なる方向に延びる複数の第２の導線と、
をさらに備え、
　前記複数の電極は、
　前記各第１の導線上に所定間隔で配置され、当該導線に接続された第１の電極と、
　前記各第２の導線上に所定間隔で配置され、当該導線に接続された第２の電極とで構成され、
　前記制御部は、
　前記第１の電極のうちの一部の電極に前記第１の導線のうちの当該一部の電極に対応する導線を介して前記第１の電圧を印加し、その状態において前記第２の所定の電極のうちの少なくとも一部の電極に生じる電圧を前記第２の導線のうちの当該一部の電極に対応する導線を介して検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、
　前記第２の電極のうちの一部の電極に前記第１の導線のうちの当該一部の電極に対応する導線を介して前記第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行ってもよい。
　これにより、複数の電極のうち、タッチセンサとしての機能及び触感提示機能を提供させるための電極を、第１の導線単位または第２の導線単位で選択することができる。
（３）　本発明の第３の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置は、前記第１の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置において、
　所定の間隔をもって所定の方向に延びる複数の第１の導線と、
　所定の間隔をもって前記第１の導線と異なる方向に延びる複数の第２の導線と、
　前記第１の導線と前記第２の導線との交点にそれぞれ設けられた複数の半導体回路と、
とをさらに備え、
　前記複数の電極を構成する各電極は、前記第１の導線と前記第２の導線との交点上にそれぞれ配置されて、当該交点上の前記半導体回路に接続され、
　前記制御部は、
　前記複数の電極のうちの一部の電極に対応する半導体回路に、当該半導体回路に対応する第１の導線及び第２の導線を介して制御信号を出力することにより当該一部の半導体回路を選択的にＯＮ状態として、当該一部の電極に当該一部の半導体回路を介して、前記第１の電圧を印加し、
　かつその状態において前記複数の電極のうちの残りの電極に対応する半導体回路に前記第１の導線及び前記第２の導線のうちの残りの第１の導線及び第２の導線を介して制御信号を出力することにより、当該一部の半導体回路を選択的にＯＮ状態として、当該一部の電極に生じる電圧を当該一部の半導体回路を介して検出する第１の動作と、
　前記複数の電極のうちの一部の電極に対応する半導体回路に、当該半導体回路に対応する第１の導線及び第２の導線を介して制御信号を出力することにより当該一部の半導体回路を選択的にＯＮ状態として、当該一部の電極に当該一部の半導体回路を介して、前記第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行ってもよい。
　これにより、複数の電極のうち、タッチセンサとしての機能及び触感提示機能を提供させるための電極を、電極単位で任意に選択することができる。
（４）　本発明の第４の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置は、前記第１から第３の態様のいずれかの触感提示機能つきタッチパネル装置において、
　前記複数の電極の表面に絶縁体が設けられていてもよい。
　これにより、複数の電極の表面に、指等の物体が接触するのを防止することができる。よって、電極間の容量によるタッチセンサとしての機能、及び電極と誘電体との間の電界による触感提示機能を確実に実現することができる。
　（５）　本発明の第５の態様の触感提示機能つきタッチパネル装置は、前記第１から第４の態様のいずれかの触感提示機能つきタッチパネル装置において、
　前記第１の導線と前記第２の導線は直交していてもよい。
　これにより、電極の配置が容易となる。
　なお、制御部における「検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する」機能は、例えば、ハード資源（プロセッサとメモリ上のプログラムとの協働）により実現される。具体的には、制御部２０内のプロセッサとメモリ上のプログラムとの協働により実現される。なお、制御部は、ハードワイヤードな素子により実現してもよい。
　上述の本発明の一態様である触感提示機能つきタッチパネル装置は、スマートフォンやスマートパッドなどの携帯情報端末に用いることができ、自動車や家電製品の操作パネル、更には、盲人用の案内板等にも適用することができる。
１　作用電極
２　第１の導線
３　第２の導線
４　絶縁体
５　誘電体
６　電圧源
７　半導体回路
１０　制御部
１１　センス電極
１２　ドライブ線
１３　正の作用電極
１４　負の作用電極
２１　Ｙ方向選択線（タッチ駆動）
２２　Ｙ方向選択線（触感正）
２３　Ｙ方向選択線（タッチセンス）
２４　Ｙ方向選択線（触感負）
３１　ドライブ線（タッチ駆動）
３２　Ｘ方向選択線（タッチ駆動）
３３　ドライブ線（触感正）
３４　Ｘ方向選択線（触感正）
３５　ドライブ線（タッチセンス）
３６　Ｘ方向選択線（タッチセンス）
３７　ドライブ線（触感負）
３８　Ｘ方向選択線（触感負）
７１　半導体回路（タッチ駆動）
７２　半導体回路（触感正）
７３　半導体回路（タッチセンス）
７４　半導体回路（触感負）
７１１　Ｘ方向選択半導体素子
７１２　ドライブ半導体素子
２０１　Ｙ方向選択制御用半導体素子
２０２、２０２′　Ｘ方向選択制御用半導体素子
２０３　コントローラ
２０４　駆動用ドライバ素子

Claims (6)

  1. 　同一平面上に配置された複数の電極と、
    　前記複数の電極のうちの一部の電極に時間的に変化する第１の電圧を印加し、その状態において残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に生じる電圧を検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、前記複数の電極のうちの一部の電極に時間的に変化する第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う制御部と、
    を備える、
    ことを特徴とする触感提示機能つきタッチパネル装置。
  2. 　所定の間隔をもって所定の方向に延びる複数の第１の導線と、
    　所定の間隔をもって前記第１の導線と異なる方向に延びる複数の第２の導線と、
    をさらに備え、
    　前記複数の電極は、
    　前記各第１の導線上に所定間隔で配置され、当該導線に接続された第１の電極と、
    　前記各第２の導線上に所定間隔で配置され、当該導線に接続された第２の電極とで構成され、
    　前記制御部は、
    　前記第１の電極のうちの一部の電極に前記第１の導線のうちの当該一部の電極に対応する導線を介して前記第１の電圧を印加し、その状態において前記第２の所定の電極のうちの少なくとも一部の電極に生じる電圧を前記第２の導線のうちの当該一部の電極に対応する導線を介して検出し、検出した電圧に基づいて自装置近傍に存在する誘電体の位置を検出する第１の動作と、
    　前記第２の電極のうちの一部の電極に前記第１の導線のうちの当該一部の電極に対応する導線を介して前記第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う、
    　請求項１に記載の触感提示機能つきタッチパネル装置。
  3. 　所定の間隔をもって所定の方向に延びる複数の第１の導線と、
    　所定の間隔をもって前記第１の導線と異なる方向に延びる複数の第２の導線と、
    　前記第１の導線と前記第２の導線との交点にそれぞれ設けられた複数の半導体回路と、
    とをさらに備え、
    　前記複数の電極を構成する各電極は、前記第１の導線と前記第２の導線との交点上にそれぞれ配置されて、当該交点上の前記半導体回路に接続され、
    　前記制御部は、
    　前記複数の電極のうちの一部の電極に対応する半導体回路に、当該半導体回路に対応する第１の導線及び第２の導線を介して制御信号を出力することにより当該一部の半導体回路を選択的にＯＮ状態として、当該一部の電極に当該一部の半導体回路を介して、前記第１の電圧を印加し、
    　かつその状態において前記複数の電極のうちの残りの電極に対応する半導体回路に前記第１の導線及び前記第２の導線のうちの残りの第１の導線及び第２の導線を介して制御信号を出力することにより、当該一部の半導体回路を選択的にＯＮ状態として、当該一部の電極に生じる電圧を当該一部の半導体回路を介して検出する第１の動作と、
    　前記複数の電極のうちの一部の電極に対応する半導体回路に、当該半導体回路に対応する第１の導線及び第２の導線を介して制御信号を出力することにより当該一部の半導体回路を選択的にＯＮ状態として、当該一部の電極に当該一部の半導体回路を介して、前記第２の電圧を印加し、当該一部の電極により変化する電界を生じさせる第２の動作とを時分割で行う、
    　請求項１に記載の触感提示機能つきタッチパネル装置。
  4. 　前記複数の電極の表面に絶縁体を有する、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の触感提示機能つきタッチパネル装置。
  5. 　前記第１の導線と前記第２の導線は直交している、
    　請求項１から４のいずれか１項に記載の触感提示機能つきタッチパネル装置。
  6. 　前記複数の電極、前記絶縁体、前記導線が可視光線の波長領域において透明である、
    請求項１から５のいずれか1項に記載の触感提示機能つきタッチパネル装置
PCT/JP2013/003617 2012-06-29 2013-06-07 触感提示機能つきタッチパネル装置 WO2014002405A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014522401A JP6037146B2 (ja) 2012-06-29 2013-06-07 触感提示機能つきタッチパネル装置
CN201380002871.0A CN103782254B (zh) 2012-06-29 2013-06-07 带触感提示功能的触摸屏装置
US14/241,204 US9176586B2 (en) 2012-06-29 2013-06-07 Touch panel device with tactile sense presenting function

Applications Claiming Priority (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-147244 2012-06-29
JP2012147244 2012-06-29
JP2012159780 2012-07-18
JP2012159785 2012-07-18
JP2012159783 2012-07-18
JP2012-159783 2012-07-18
JP2012-159785 2012-07-18
JP2012-159780 2012-07-18
JP2012-171418 2012-08-01
JP2012171418 2012-08-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014002405A1 true WO2014002405A1 (ja) 2014-01-03

Family

ID=49782605

Family Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/003616 WO2014002404A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-07 触覚提示装置、および、触覚提示方法
PCT/JP2013/003617 WO2014002405A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-07 触感提示機能つきタッチパネル装置
PCT/JP2013/003872 WO2014002451A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-20 触感的な感覚を呈示する方法およびその装置
PCT/JP2013/003870 WO2014002449A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-20 触感的な感覚を呈示する方法およびその装置
PCT/JP2013/003871 WO2014002450A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-20 触感的な感覚を呈示する方法およびその装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/003616 WO2014002404A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-07 触覚提示装置、および、触覚提示方法

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/003872 WO2014002451A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-20 触感的な感覚を呈示する方法およびその装置
PCT/JP2013/003870 WO2014002449A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-20 触感的な感覚を呈示する方法およびその装置
PCT/JP2013/003871 WO2014002450A1 (ja) 2012-06-29 2013-06-20 触感的な感覚を呈示する方法およびその装置

Country Status (4)

Country Link
US (5) US9176587B2 (ja)
JP (4) JP6037146B2 (ja)
CN (4) CN103782254B (ja)
WO (5) WO2014002404A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016129015A (ja) * 2014-12-18 2016-07-14 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置
US9727157B2 (en) 2014-12-18 2017-08-08 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive device providing a tactile feedback, display device comprising the same and method of driving the same
KR20180023905A (ko) * 2015-06-10 2018-03-07 노오쓰웨스턴 유니버시티 전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법
CN108983985A (zh) * 2018-08-24 2018-12-11 吉林大学 一种基于多元触觉反馈方式的盲文触觉再现装置和方法
JP2019125015A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 容量検出回路及び静電容量センサ装置
US10802655B2 (en) 2017-12-28 2020-10-13 Tianma Japan, Ltd. Touch panel and touch panel device
US10908688B2 (en) 2016-10-21 2021-02-02 Tianma Microelectronics Co., Ltd. Tactile presentation device and control method
US11797094B2 (en) 2019-09-19 2023-10-24 Mitsubishi Electric Corporation Haptic presentation touch panel and display apparatus

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9417696B2 (en) * 2011-01-27 2016-08-16 Blackberry Limited Portable electronic device and method therefor
WO2014002404A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 パナソニック株式会社 触覚提示装置、および、触覚提示方法
US9568999B2 (en) * 2012-09-12 2017-02-14 Samsung Display Co., Ltd. Method for representing a tactile image and touch screen apparatus for performing the method
JP5849061B2 (ja) * 2013-03-28 2016-01-27 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 表示入力装置及びこれを備えた画像形成装置
KR102214929B1 (ko) * 2013-04-15 2021-02-10 삼성전자주식회사 촉각 제공 장치 및 방법
US9430954B1 (en) * 2013-09-27 2016-08-30 David Charles Dewhurst System for presenting visual items
JP6327466B2 (ja) * 2013-10-10 2018-05-23 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 触覚提示装置、電子機器、および触覚提示方法
EP3108343B1 (en) * 2014-02-21 2020-01-01 Tanvas, Inc. Haptic display with simultaneous sensing and actuation
KR101846256B1 (ko) * 2014-05-09 2018-05-18 삼성전자주식회사 필기감을 제공하는 촉각 피드백 장치 및 방법
CN103984414B (zh) * 2014-05-16 2018-12-25 北京智谷睿拓技术服务有限公司 产生触感反馈的方法和设备
US9696806B2 (en) 2014-07-02 2017-07-04 Immersion Corporation Systems and methods for multi-output electrostatic haptic effects
DE112014006935T5 (de) * 2014-09-09 2017-06-22 Mitsubishi Electric Corporation Tastempfindung-Steuersystem und Tastempfindung-Steuerverfahren
JP6239165B2 (ja) 2015-02-10 2017-11-29 三菱電機株式会社 タッチスクリーン及びタッチパネル装置
CN104793829B (zh) * 2015-05-08 2018-01-26 厦门天马微电子有限公司 一种触控装置、驱动方法、阵列基板和液晶显示面板
JP6575748B2 (ja) * 2015-06-01 2019-09-18 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 触覚提示装置及び触覚提示装置の駆動方法
KR102307737B1 (ko) 2015-06-11 2021-10-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 정전 용량 측정용의 센서 칩 및 센서 칩을 구비한 측정기
KR101760061B1 (ko) * 2015-07-06 2017-07-21 주식회사 지2터치 시인성 개선을 위한 미세패턴을 포함하는 터치 패널
US10664053B2 (en) * 2015-09-30 2020-05-26 Apple Inc. Multi-transducer tactile user interface for electronic devices
CN105630238B (zh) * 2015-12-22 2018-03-06 武汉华星光电技术有限公司 带触感反馈功能的触控显示装置及其驱动方法
JP6588347B2 (ja) * 2016-01-22 2019-10-09 株式会社ジャパンディスプレイ 入力装置および表示装置
KR102543382B1 (ko) 2016-06-30 2023-06-13 엘지디스플레이 주식회사 구동 방법, 터치 센싱 회로, 표시패널 및 터치 표시 장치
US10416771B2 (en) 2016-08-03 2019-09-17 Apple Inc. Haptic output system for user input surface
KR102490159B1 (ko) * 2016-10-31 2023-01-20 엘지디스플레이 주식회사 게이트 구동 회로와 이를 이용한 인셀 터치 센서를 갖는 표시장치
US10534435B2 (en) 2016-11-18 2020-01-14 Immersion Corporation Handheld interface device having a plurality of electrostatic friction (ESF) electrodes
US9928700B1 (en) 2017-01-25 2018-03-27 Immersion Corporation Method and apparatus for controlling generation of electrostatic friction effects for a plurality of electrodes
US10416772B2 (en) * 2017-09-06 2019-09-17 Apple Inc. Electrical haptic output array
US10585482B2 (en) 2017-09-27 2020-03-10 Apple Inc. Electronic device having a hybrid conductive coating for electrostatic haptics
US10775890B2 (en) * 2017-09-27 2020-09-15 Apple Inc. Electronic device having a piezoelectric body for friction haptics
US10248211B1 (en) 2017-09-28 2019-04-02 Apple Inc. Ground-shifted touch input sensor for capacitively driving an electrostatic plate
CN110874158B (zh) * 2018-09-04 2024-06-11 天马日本株式会社 触觉呈现设备
JP7438677B2 (ja) * 2018-09-04 2024-02-27 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 触覚提示装置
CN109192071B (zh) * 2018-10-16 2021-03-23 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其形变感应方法、显示装置
CN109656361B (zh) * 2018-12-11 2021-06-04 吉林大学 一种以平移交互效率为指标的最优驱动电压选择方法
DE102019101765A1 (de) * 2019-01-24 2020-07-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Modul für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, Verfahren zur Herstellung eines Moduls und Fortbewegungsmittel
DE102019101764A1 (de) * 2019-01-24 2020-07-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Modul für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, Verfahren zur Herstellung eines Moduls und Fortbewegungsmittel
CN109781315B (zh) * 2019-02-02 2020-08-25 五邑大学 一种触觉传感器
US11520406B2 (en) * 2019-05-28 2022-12-06 Tanvas, Inc. Bipolar projected haptics with balanced loading
TWI730413B (zh) * 2019-09-17 2021-06-11 凌巨科技股份有限公司 觸控模組及顯示裝置
CN111444494B (zh) * 2020-03-26 2022-07-08 维沃移动通信有限公司 一种验证方法、电子设备和计算机可读存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319255A (ja) * 2003-04-16 2004-11-11 Equos Research Co Ltd 擬似触覚呈示装置
JP2009087359A (ja) * 2007-09-18 2009-04-23 Senseg Oy 感覚刺激のための方法及び装置
WO2010139171A1 (zh) * 2009-06-04 2010-12-09 智点科技有限公司 一种触感触控***

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3868726B2 (ja) 2000-07-27 2007-01-17 独立行政法人科学技術振興機構 皮膚感覚提示装置
CN1275131C (zh) * 2001-08-22 2006-09-13 夏普株式会社 触摸传感器、带触摸传感器的显示装置和位置数据产生方法
JP3929881B2 (ja) 2001-12-04 2007-06-13 独立行政法人科学技術振興機構 皮膚感覚提示装置
JP4402389B2 (ja) 2003-08-05 2010-01-20 日本放送協会 触覚ディスプレイ
JP2005085048A (ja) 2003-09-09 2005-03-31 Canon Inc 触覚提示装置及びその駆動方法
JP2006163206A (ja) 2004-12-09 2006-06-22 Ntt Docomo Inc 触覚提示装置
JP4360497B2 (ja) 2005-03-09 2009-11-11 国立大学法人 東京大学 電気触覚提示装置及び電気触覚提示方法
JP4572308B2 (ja) 2005-09-26 2010-11-04 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 力覚提示装置
EP1930800A1 (en) 2006-12-05 2008-06-11 Electronics and Telecommunications Research Institute Tactile and visual display device
FI20085475A0 (fi) * 2008-05-19 2008-05-19 Senseg Oy Kosketuslaiteliitäntä
US9063627B2 (en) 2008-01-04 2015-06-23 Tactus Technology, Inc. User interface and methods
US8587541B2 (en) * 2010-04-19 2013-11-19 Tactus Technology, Inc. Method for actuating a tactile interface layer
US9052790B2 (en) 2008-01-04 2015-06-09 Tactus Technology, Inc. User interface and methods
JP2010086471A (ja) 2008-10-02 2010-04-15 Sony Corp 操作感提供装置、および操作感フィードバック方法、並びにプログラム
JP2011002926A (ja) 2009-06-17 2011-01-06 Hitachi Ltd 触覚呈示機能付き表示装置
US10068728B2 (en) * 2009-10-15 2018-09-04 Synaptics Incorporated Touchpad with capacitive force sensing
US8766933B2 (en) 2009-11-12 2014-07-01 Senseg Ltd. Tactile stimulation apparatus having a composite section comprising a semiconducting material
JP5445052B2 (ja) 2009-11-16 2014-03-19 日本電気株式会社 力覚提示装置、携帯端末機器
US8633916B2 (en) 2009-12-10 2014-01-21 Apple, Inc. Touch pad with force sensors and actuator feedback
KR101727899B1 (ko) 2010-11-26 2017-04-18 엘지전자 주식회사 휴대 단말기 및 그 동작 제어방법
US20120268386A1 (en) * 2011-04-19 2012-10-25 Karamath James Robert Touch-screen device including tactile feedback actuator
WO2014002404A1 (ja) 2012-06-29 2014-01-03 パナソニック株式会社 触覚提示装置、および、触覚提示方法
KR102006151B1 (ko) 2012-11-27 2019-10-10 삼성디스플레이 주식회사 터치를 인식하고 전기 촉각 자극을 제공하는 표시 장치 및 그 구동 방법
WO2014105274A1 (en) 2012-12-29 2014-07-03 Yknots Industries Llc Device, method, and graphical user interface for navigating user interface hierarchies
US9639215B2 (en) 2013-03-30 2017-05-02 Shenzhen O-Film Tech Co., Ltd. Touch screen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319255A (ja) * 2003-04-16 2004-11-11 Equos Research Co Ltd 擬似触覚呈示装置
JP2009087359A (ja) * 2007-09-18 2009-04-23 Senseg Oy 感覚刺激のための方法及び装置
WO2010139171A1 (zh) * 2009-06-04 2010-12-09 智点科技有限公司 一种触感触控***

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9727157B2 (en) 2014-12-18 2017-08-08 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive device providing a tactile feedback, display device comprising the same and method of driving the same
JP2016129015A (ja) * 2014-12-18 2016-07-14 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 接触感応素子、接触感応素子の駆動方法、及び接触感応素子を含む表示装置
KR20180023905A (ko) * 2015-06-10 2018-03-07 노오쓰웨스턴 유니버시티 전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법
JP2018517216A (ja) * 2015-06-10 2018-06-28 ノースウェスタン ユニバーシティ 指位置追跡のための方法及び装置並びに導電性アイランドを用いる触覚ディスプレイ
KR102574206B1 (ko) 2015-06-10 2023-09-01 노오쓰웨스턴 유니버시티 전도성 아일랜드를 이용하는 손가락 위치추적 및 햅틱 디스플레이용 장치 및 방법
US11822725B2 (en) 2016-10-21 2023-11-21 Tianma Microelectronics Co., Ltd. Tactile presentation device and control method
US11353961B2 (en) 2016-10-21 2022-06-07 Tianma Microelectronics Co., Ltd. Tactile presentation device and control method
US10908688B2 (en) 2016-10-21 2021-02-02 Tianma Microelectronics Co., Ltd. Tactile presentation device and control method
US10802655B2 (en) 2017-12-28 2020-10-13 Tianma Japan, Ltd. Touch panel and touch panel device
US11169643B2 (en) 2017-12-28 2021-11-09 Xiamen Tianma Micro Electronics Co., Ltd. Touch panel and touch panel device
US11086437B2 (en) 2018-01-12 2021-08-10 Wuhan Tianma Micro-Electronics Co., Ltd. Capacitance detection circuit and electrostatic capacitance sensor device with a high-pass filter having first and second passive circuit elements for outputting an attenuated current signal
JP7011159B2 (ja) 2018-01-12 2022-01-26 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 容量検出回路及び静電容量センサ装置
JP2019125015A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 容量検出回路及び静電容量センサ装置
CN108983985A (zh) * 2018-08-24 2018-12-11 吉林大学 一种基于多元触觉反馈方式的盲文触觉再现装置和方法
CN108983985B (zh) * 2018-08-24 2021-02-05 吉林大学 一种基于多元触觉反馈方式的盲文触觉再现装置和方法
US11797094B2 (en) 2019-09-19 2023-10-24 Mitsubishi Electric Corporation Haptic presentation touch panel and display apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
US20140266649A1 (en) 2014-09-18
WO2014002404A1 (ja) 2014-01-03
WO2014002449A1 (ja) 2014-01-03
JPWO2014002449A1 (ja) 2016-05-30
JPWO2014002450A1 (ja) 2016-05-30
WO2014002450A1 (ja) 2014-01-03
US20140192005A1 (en) 2014-07-10
US9383821B2 (en) 2016-07-05
CN103782254A (zh) 2014-05-07
CN103765349A (zh) 2014-04-30
JP6044940B2 (ja) 2016-12-14
US9383822B2 (en) 2016-07-05
JP6044939B2 (ja) 2016-12-14
US20140225848A1 (en) 2014-08-14
US9176587B2 (en) 2015-11-03
JPWO2014002451A1 (ja) 2016-05-30
US9176586B2 (en) 2015-11-03
US20140340210A1 (en) 2014-11-20
JP6037146B2 (ja) 2016-11-30
CN103765350A (zh) 2014-04-30
CN103797444B (zh) 2017-06-27
CN103797444A (zh) 2014-05-14
WO2014002451A1 (ja) 2014-01-03
US20140240110A1 (en) 2014-08-28
CN103782254B (zh) 2017-03-01
JPWO2014002405A1 (ja) 2016-05-30
CN103765350B (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014002405A1 (ja) 触感提示機能つきタッチパネル装置
US10379655B2 (en) Touch interface device having an electrostatic multitouch surface and method for controlling the device
EP3401768B1 (en) Touch panel
US9733706B2 (en) Apparatus and associated methods for touchscreen displays
US9195350B2 (en) Apparatus and associated methods
EP2572258B1 (en) Generating perceptible touch stimulus
US20140092055A1 (en) Apparatus and associated methods
CN106796468A (zh) 显示装置
JP2015049895A (ja) タッチパネルの入力信号識別方法
CN110032300A (zh) 触摸面板及触摸面板装置
JP6027908B2 (ja) 表示装置及びタッチパネル
US12013982B2 (en) Tactile sensation presentation panel, tactile sensation presentation touch panel, and tactile sensation presentation touch display
CN110045883A (zh) 光束方向控制触摸面板装置
KR102282485B1 (ko) 햅틱 표시 장치 및 이의 구동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014522401

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13810055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14241204

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13810055

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1