JP2015095211A - Touch stimulation generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチパネル等と呼ばれる座標入力装置の前面に設置されて、操作者（ユーザ）の指先等へ制御された電気的な刺激を与えるための触覚刺激発生装置に関する。 The present invention relates to a tactile stimulus generation device that is installed on the front surface of a coordinate input device called a touch panel or the like and applies a controlled electrical stimulus to an operator (user) fingertip or the like.
タッチパネルやタッチスクリーン等と呼称される座標入力装置は、操作者（ユーザ）が指先を操作面に近接または接触させたときに、静電容量値等の変化によって操作面上における指先の座標位置を検出し、その座標位置に応じた入力操作を可能にするというものである。この種の座標入力装置は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置の前面に設置されており、ユーザが表示装置の画面に表示されている所望の操作領域上に指先を置くと、その操作領域の操作内容が実行されるようなっている。なお、この種の座標入力装置の位置検出方式としては、静電容量式や抵抗膜式や表面弾性波式或いは電磁誘導式など種々のものが知られている。 A coordinate input device called a touch panel, a touch screen, or the like is configured such that when an operator (user) brings a fingertip close to or in contact with the operation surface, the coordinate position of the fingertip on the operation surface is changed by a change in capacitance value or the like. It detects and enables input operation according to the coordinate position. This type of coordinate input device is installed in front of a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display). When the user places a fingertip on a desired operation region displayed on the screen of the display device, the operation region is displayed. The operation contents of are to be executed. As a position detection method of this type of coordinate input device, various types such as a capacitance type, a resistance film type, a surface acoustic wave type, or an electromagnetic induction type are known.
ところで、この種の座標入力装置では、ユーザが自身の指先を操作面に近接または接触させる際に、指先が操作面の所望位置に置かれていることを目で見て確認しながら入力操作を行っている。しかし、ユーザの指先が操作面のどこに置かれていても、指先に伝わる感覚には差異が生じないので、ユーザには、操作感がないばかりでなく、誤操作を誘発する虞があった。また、つるつるした操作面を操作するような味気ないタッチスクリーン入力から、例えば表示装置の画面に映し出されている物体の表面を触っているようなダイナミックな手ざわり入力に変えるような要望もあった。 By the way, in this type of coordinate input device, when the user brings his / her fingertip close to or in contact with the operation surface, an input operation is performed while visually confirming that the fingertip is placed at a desired position on the operation surface. Is going. However, no matter where the user's fingertip is placed, there is no difference in the feeling transmitted to the fingertip, so that the user has not only a feeling of operation but also may induce an erroneous operation. There has also been a demand to change from a touchless touch screen input that operates a smooth operation surface to a dynamic texture input that touches the surface of an object displayed on the screen of a display device, for example.
そこで、従来より、ユーザの指先に触覚刺激（触覚フィードバック）を与える触覚刺激発生装置が提案されている。この触覚刺激発生装置が搭載されている装置の例として、特許文献１では、図１３に示すような情報提示装置９００が提案されている。図１３は、特許文献１（従来例）の情報提示装置９００の構成を模式的に示す図である。 Therefore, conventionally, a tactile stimulus generating device that provides a tactile stimulus (tactile feedback) to a user's fingertip has been proposed. As an example of a device in which this tactile stimulus generator is mounted, Patent Document 1 proposes an information presentation device 900 as shown in FIG. FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a configuration of an information presentation apparatus 900 disclosed in Patent Document 1 (conventional example).
図１３に示す情報提示装置９００は、周期的な信号（交流電圧）を印加する導電層９０２と、導電層９０２上に積層した絶縁層９０３と、ユーザの指９９９の動きや位置を検出する位置センサ９０４と、情報提示装置９００の全体を制御する制御部９０７と、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置の表示部９０９と、導電層９０２に交流電圧を印加する電圧制御部９１１と、を有して構成される。そして、情報提示装置９００の触覚刺激発生装置は、絶縁層９０３に覆われた導電層９０２に高電圧で周期的な交流電圧を供給し、この絶縁層９０３に近接または接触させたユーザの指先と導電層９０２との間で引力（静電気力）を発生させ、ユーザの指先のパチニ小体等に触覚刺激を感知させるようにしている。 An information presentation device 900 illustrated in FIG. 13 includes a conductive layer 902 that applies a periodic signal (AC voltage), an insulating layer 903 stacked on the conductive layer 902, and a position that detects the movement and position of a user's finger 999. A sensor 904; a control unit 907 that controls the entire information presentation device 900; a display unit 909 of a display device such as an LCD (liquid crystal display); and a voltage control unit 911 that applies an AC voltage to the conductive layer 902. Configured. Then, the tactile stimulus generator of the information presentation device 900 supplies a high-voltage periodic AC voltage to the conductive layer 902 covered with the insulating layer 903, and a user's fingertip that is in proximity to or in contact with the insulating layer 903. An attractive force (electrostatic force) is generated between the conductive layer 902 and the user's fingertip pachini body or the like senses a tactile stimulus.
この従来例のような情報提示装置９００においては、絶縁層９０３を支持体として用い、この絶縁層９０３の片面側に導電層９０２を形成して、位置センサ９０４に貼り合わせて用いるのが一般的である。このため、支持体として用いる絶縁層９０３をある程度厚さのあるものにしないと、製造及び組立において、取り扱いが難しいものであった。 In the information presentation apparatus 900 as in the conventional example, it is common to use the insulating layer 903 as a support, form a conductive layer 902 on one side of the insulating layer 903, and bond it to the position sensor 904. It is. For this reason, unless the insulating layer 903 used as the support has a certain thickness, it is difficult to handle in manufacturing and assembly.
しかしながら、絶縁層９０３の厚さが厚いと、ユーザの指先と導電層９０２との間の引力（静電気力）が低下して、触覚感が低下するという課題があった。一方、この導電層９０２の厚みに対して触覚感を向上させるためには、印加する電圧を上げなければならず、消費電力が上がるばかりで無く、ユーザに対する感電等の安全性を損なう虞があった。 However, when the thickness of the insulating layer 903 is large, there is a problem in that the attractive force (electrostatic force) between the user's fingertip and the conductive layer 902 is reduced, and the tactile sensation is reduced. On the other hand, in order to improve the tactile sensation with respect to the thickness of the conductive layer 902, the voltage to be applied must be increased, which not only increases the power consumption but also may impair the safety of electric shock to the user. It was.
本発明は、上述した課題を解決するもので、簡易な構成で触覚感が向上した触覚刺激発生装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tactile stimulus generator that improves tactile sensation with a simple configuration.
この課題を解決するために、本発明の触覚刺激発生装置は、ユーザの指先等の身体特定部が近接したときに前記身体特定部の座標位置を検出可能な静電容量式のタッチパネルの一面に設けられ、制御された電気的な触覚刺激を前記身体特定部に付与可能な触覚刺激発生装置において、前記タッチパネルの前記一面に形成され前記身体特定部と容量結合して触覚刺激を与える触覚生成電極と、前記触覚生成電極に対して触覚刺激を生起するための交流電圧を供給する駆動部と、前記触覚生成電極上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成されたトップコート層と、を有し、前記絶縁層及び前記トップコート層の総厚みが２５μｍ以下であることを特徴としている。 In order to solve this problem, the tactile stimulus generator according to the present invention is provided on one surface of a capacitive touch panel capable of detecting the coordinate position of the body specifying unit when the body specifying unit such as a user's fingertip comes close. A tactile stimulus generating device that is provided and capable of applying a controlled electrical tactile stimulus to the body specifying unit, and is formed on the one surface of the touch panel and capacitively coupled to the body specifying unit to provide a tactile stimulus A drive unit that supplies an alternating voltage for generating a tactile stimulus to the tactile generating electrode, an insulating layer formed on the tactile generating electrode, and a topcoat layer formed on the insulating layer The total thickness of the insulating layer and the top coat layer is 25 μm or less.
これによれば、本発明の触覚刺激発生装置は、触覚生成電極をタッチパネルの一面に形成したことにより、絶縁層及びトップコート層の総厚みが２５μｍとすることが可能となったので、トップコート層に近接または接触させた身体特定部と触覚生成電極との距離が短くなり、ユーザの身体特定部と触覚生成電極との間の引力（静電気力）が向上する。このことにより、ユーザの身体特定部に対して、充分な触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感を向上させることができる。 According to this, in the tactile stimulus generating device of the present invention, the total thickness of the insulating layer and the topcoat layer can be set to 25 μm by forming the tactile generation electrode on one surface of the touch panel. The distance between the body specifying part that is in proximity to or in contact with the layer and the tactile generating electrode is shortened, and the attractive force (electrostatic force) between the body specifying part and the tactile generating electrode of the user is improved. Thereby, sufficient tactile stimulation can be given to the user's body specifying part, and the tactile sensation of the user can be improved while having a simple configuration.
また、本発明の触覚刺激発生装置は、前記触覚生成電極が、複数の部分に分割されたパターンを形成しており、前記触覚生成電極のシート抵抗Ｒｓが、
Ｒｓ＝３×１０４〜５×１０５（Ω／□）
であることを特徴としている。
Further, in the haptic stimulus generation device of the present invention, the haptic generation electrode forms a pattern divided into a plurality of portions, and the sheet resistance Rs of the haptic generation electrode is
Rs = 3 × 10 4 to 5 × 10 5 (Ω / □)
It is characterized by being.
これによれば、触覚生成電極が複数の部分に分割されたパターンを形成しているので、触覚刺激を提示可能な触覚刺激提示エリア全体に亘って、引力（静電気力）が働かない凹部と引力（静電気力）が働く凸部を形成することとなる。このため、ユーザの身体特定部に対して、よりメリハリのついた触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感をより向上させることができる。また、触覚刺激エリアにおいて一部にのみ触覚刺激を提示したり、あるいは一部に提示する触覚刺激と他の一部で提示する触覚刺激を異なるものとするなど、バラエティに富む触覚刺激を提示することが出きる。 According to this, since the tactile sensation generating electrode forms a pattern divided into a plurality of portions, the concave portion and the attraction force that do not have an attractive force (electrostatic force) over the entire tactile stimulus presentation area where the tactile stimulus can be presented. A convex portion on which (electrostatic force) works is formed. For this reason, it is possible to give a sharper tactile stimulus to the body specifying part of the user, and it is possible to further improve the tactile sensation of the user while having a simple configuration. In addition, present tactile stimuli in a variety of ways, such as presenting tactile stimuli only in some areas, or making tactile stimuli presented in some parts different from tactile stimuli presented in other parts. Things come out.
また、触覚生成電極のシート抵抗Ｒｓが５×１０５（Ω／□）以下の場合には、触覚刺激を提示可能な触覚刺激提示エリア全体に亘って充分な交流電圧を供給することができる。この効果により以下の課題が解決できる。その課題とは、触覚生成電極がパターン化されたことによる抵抗値の増加に起因して、触覚生成電極への給電ポイントから離れるに従って電圧降下が生じる。このため、給電ポイントから離れた部分の引力（静電気力）の低下が起こり、ユーザの身体特定部に対して、触覚刺激が低下するという課題であった。 Further, when the sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode is 5 × 10 5 (Ω / □) or less, a sufficient alternating voltage can be supplied over the entire tactile stimulus presentation area where the tactile stimulus can be presented. This effect can solve the following problems. The problem is that due to the increase in the resistance value due to the patterning of the tactile generating electrode, a voltage drop occurs as the distance from the feeding point to the tactile generating electrode increases. For this reason, the attraction (electrostatic force) of the part away from the power feeding point is reduced, which is a problem that the tactile stimulation is reduced with respect to the body specific part of the user.
また、触覚生成電極のシート抵抗Ｒｓが３×１０４（Ω／□）以上の場合には、タッチパネルとユーザの身体特定部との間の静電容量に対して、この触覚生成電極が大きな影響を及ぼさない。この効果により以下の課題が解決できる。その課題とは、タッチパネルとユーザの身体特定部との間に配置された触覚生成電極の抵抗値が低いことに起因して、タッチパネルと身体特定部との間の静電容量が充分に得られず、タッチパネルの感度が下がるという課題であった。 Further, when the sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode is 3 × 10 4 (Ω / □) or more, the tactile sensation generating electrode has a great influence on the capacitance between the touch panel and the user's body specifying part. Does not affect. This effect can solve the following problems. The problem is that the capacitance between the touch panel and the body specifying part is sufficiently obtained due to the low resistance value of the tactile sensation generating electrode arranged between the touch panel and the user's body specifying part. The problem was that the sensitivity of the touch panel was reduced.
また、本発明の触覚刺激発生装置は、前記トップコート層の表面の十点平均粗さＲｚＪＩＳが、１．０μｍから６．０μｍの範囲、好ましくは１．０μｍから４．０μｍの範囲であることを特徴としている。 In the tactile stimulus generator of the present invention, the ten-point average roughness RzJIS of the surface of the topcoat layer is in the range of 1.0 μm to 6.0 μm, preferably in the range of 1.0 μm to 4.0 μm. It is characterized by.
これによれば、身体特定部が近接または接触するトップコート層の十点平均粗さＲｚＪＩＳが１．０μｍ以上であるので、トップコート層の表面には突起部が確実に形成されており、この突起部に先端集中効果により電界集中が起きる。このため、突起部の電界強度が強くなってこの突起部の引力（静電気力）が強くなるので、身体特定部に充分な触覚刺激を与えることができる。一方、十点平均粗さＲｚＪＩＳが６．０μｍ以下、好ましくは４．０μｍ以下であるので、トップコート層の表面に形成される突起物の数が大きく減じられることがない。このため、ユーザの身体特定部に一様の触覚刺激を与えることができる。これらのことにより、充分な触覚刺激を安定的に与えることができ、個人差による触覚感の違いを低減できる。 According to this, since the ten-point average roughness RzJIS of the topcoat layer that is close to or in contact with the body identifying part is 1.0 μm or more, the protrusion is reliably formed on the surface of the topcoat layer. Electric field concentration occurs in the protrusion due to the tip concentration effect. For this reason, since the electric field strength of the protrusion is increased and the attractive force (electrostatic force) of the protrusion is increased, sufficient tactile stimulation can be given to the body identifying part. On the other hand, since the ten-point average roughness RzJIS is 6.0 μm or less, preferably 4.0 μm or less, the number of protrusions formed on the surface of the topcoat layer is not greatly reduced. For this reason, uniform tactile stimulation can be given to a user's body specific part. By these things, sufficient tactile stimulation can be provided stably and the difference in tactile sensation due to individual differences can be reduced.
また、本発明の触覚刺激発生装置は、前記絶縁層及び前記トップコート層の総厚みは、５μｍ以上であることを特徴としている。 In the tactile stimulus generator of the present invention, the total thickness of the insulating layer and the top coat layer is 5 μm or more.
これによれば、触覚刺激を生起するための最低限の交流電圧において、ユーザに感電感を与えることが無く、ユーザの身体特定部に充分な触覚刺激を与えることができる。このことにより、触覚刺激を生起するための交流電圧を下げることができ、ひいては触覚刺激発生装置の消費電力を減じることができる。 According to this, it is possible to give sufficient tactile stimulation to the user's body specifying part without giving an electric shock to the user at the minimum AC voltage for generating the tactile stimulation. As a result, the AC voltage for generating the tactile stimulus can be lowered, and as a result, the power consumption of the tactile stimulus generator can be reduced.
本発明の触覚刺激発生装置は、触覚生成電極をタッチパネルの一面に形成したことにより、絶縁層及びトップコート層の総厚みが２５μｍとすることが可能となったので、トップコート層に近接または接触させた身体特定部と触覚生成電極との距離が短くなり、ユーザの身体特定部と触覚生成電極との間の引力（静電気力）が向上する。このことにより、ユーザの身体特定部に対して、充分な触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感を向上させることができる。 In the tactile stimulus generating device of the present invention, the total thickness of the insulating layer and the topcoat layer can be set to 25 μm by forming the tactile generation electrode on one surface of the touch panel. The distance between the body specifying part and the tactile sensation generating electrode thus made is shortened, and the attractive force (electrostatic force) between the body specifying part of the user and the tactile sensation generating electrode is improved. Thereby, sufficient tactile stimulation can be given to the user's body specifying part, and the tactile sensation of the user can be improved while having a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置が適用された一例の製品の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置１０１を説明する分解斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置を説明する構成図であって、図３（ａ）は、タッチパネルＴＰの一面ＴＰｐに設けられた触覚刺激発生装置１０１の斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＺ１側から見た上面図である。図４は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置１０１を説明する構成図であって、図３（ｂ）に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of an example product to which the tactile stimulus generator according to the first embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the tactile stimulus generator 101 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the tactile stimulus generator according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a perspective view of the tactile stimulus generator 101 provided on one surface TPp of the touch panel TP. FIG. 3B is a top view seen from the Z1 side shown in FIG. FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the tactile stimulus generator 101 according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line VI-VI shown in FIG.
本発明の第１実施形態に係る触覚刺激発生装置１０１は、図１に示すように、ユーザの指先である身体特定部Ｆ９９（以下、指先として述べる）の座標位置を検出可能な静電容量式のタッチパネルＴＰ（図２を参照）が設けられた携帯電話等の携帯機器ＳＭＰに適用されている。そして、携帯機器ＳＭＰのトップカバーＳ２０の枠内に触覚刺激発生装置１０１の表面が露出するように配設されている。但し、本発明の触覚刺激発生装置は、携帯機器ＳＭＰの使用例に限定されなく、静電容量式のタッチパネルＴＰが設けられた電子機器であれば適用できる。 As shown in FIG. 1, the tactile stimulus generation device 101 according to the first embodiment of the present invention is a capacitive type capable of detecting the coordinate position of a body specifying unit F99 (hereinafter referred to as a fingertip) that is a user's fingertip. This is applied to a mobile device SMP such as a mobile phone provided with a touch panel TP (see FIG. 2). And it arrange | positions so that the surface of the tactile sense generator 101 may be exposed in the frame of top cover S20 of portable apparatus SMP. However, the tactile stimulus generator of the present invention is not limited to the usage example of the portable device SMP, and can be applied to any electronic device provided with a capacitive touch panel TP.
タッチパネルＴＰは、静電容量式と呼ばれる検出方式であり、ユーザが自身の指先を携帯機器ＳＭＰの操作面に近接または接触させたしたときに、静電容量値の変化によって操作面上における指先の座標位置を検出し、指先の座標位置に応じた入力操作が行えるようになっている。この種のタッチパネルＴＰは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置の前面に設置されており、ユーザが、ＬＣＤ等の表示装置の画面に表示されている所望の操作領域上に指先を置くと、その操作領域の操作内容が実行されるようなっている。 The touch panel TP is a detection method called a capacitance type, and when the user brings his / her fingertip close to or in contact with the operation surface of the portable device SMP, the fingertip on the operation surface is changed by a change in the capacitance value. The coordinate position is detected, and an input operation according to the coordinate position of the fingertip can be performed. This type of touch panel TP is installed on the front surface of a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display). When the user places a fingertip on a desired operation area displayed on the screen of the display device such as an LCD, The operation contents of the operation area are executed.
また、タッチパネルＴＰは、図２ないし図４に示すように、全体としてシート状をなしており、ガラス等の基板５１と、この基板５１の一方面ＴＰａ側に積層されたＸ座標検出層１１と、絶縁体層４１（図４を参照）を挟んでＸ座標検出層１１に積層されたＹ座標検出層２１と、を備えて構成され、Ｘ座標検出層１１とＹ座標検出層２１とが協働して座標検出を行っている。そして、タッチパネルＴＰの後側（図２に示すＺ２側）には、図示せぬ表示装置（例えばＬＣＤ）が配設されている。なお、基板５１に透明なガラス基材を選定したが、これに限定されるものではなく、例えばポリカーボネート（ＰＣ、polycarbonate）等の透明な合成樹脂でも良い。 2 to 4, the touch panel TP has a sheet shape as a whole, and includes a substrate 51 such as glass, and an X coordinate detection layer 11 stacked on one surface TPa side of the substrate 51. And a Y coordinate detection layer 21 stacked on the X coordinate detection layer 11 with the insulator layer 41 (see FIG. 4) interposed therebetween. The X coordinate detection layer 11 and the Y coordinate detection layer 21 cooperate with each other. Coordinate detection is performed. A display device (for example, LCD) (not shown) is disposed on the rear side (Z2 side shown in FIG. 2) of the touch panel TP. In addition, although the transparent glass base material was selected for the board | substrate 51, it is not limited to this, For example, transparent synthetic resins, such as a polycarbonate (PC, polycarbonate), may be sufficient.
タッチパネルＴＰのＸ座標検出層１１は、透明な第１電極が多数配設されており、これら第１電極が均等な分布で配置されて第１検出電極群を構成している。そして、第１検出電極群のうち複数の第１電極がＹ方向に一列に並んで連結されており、この第１電極の列がＸ方向に等間隔に分散配置されている。このため、どの列の第１電極がユーザの指先と相互作用しているのかを示す検出データに基づいて、操作面上における指先のＸ座標を検出することができる。 The X coordinate detection layer 11 of the touch panel TP is provided with a large number of transparent first electrodes, and these first electrodes are arranged in an even distribution to form a first detection electrode group. In the first detection electrode group, a plurality of first electrodes are connected in a line in the Y direction, and the first electrode lines are distributed in the X direction at regular intervals. For this reason, the X coordinate of the fingertip on the operation surface can be detected based on detection data indicating which column of the first electrode interacts with the user's fingertip.
また、タッチパネルＴＰのＹ座標検出層２１は、透明な第２電極が多数配設されており、これら第２電極が均等な分布で配置されて第２検出電極群を構成している。そして、第２検出電極群のうち複数の第２電極がＸ軸方向に一列に並んで連結されており、この第２電極の列がＹ方向に等間隔に分散配置されている。このため、どの列の第２電極がユーザの指先と相互作用しているのかを示す検出データに基づいて、操作面上における指先のＹ座標を検出することができる。但し、Ｘ座標検出層１１の全ての第１電極とＹ座標検出層の全ての第２電極は、平面視で重なり合わないように配置されている。なお、タッチパネルＴＰの検出原理は公知であるため詳細な説明を省略するが、ユーザが指先を近接または接触させると、この指先の近傍で第１電極と第２電極との間の静電容量値が変化することにより、この容量値変化に基づいて指先の座標位置を検出できるようになっている。 In addition, the Y coordinate detection layer 21 of the touch panel TP is provided with a number of transparent second electrodes, and these second electrodes are arranged in an even distribution to form a second detection electrode group. A plurality of second electrodes in the second detection electrode group are connected in a line in the X-axis direction, and the rows of the second electrodes are distributed at equal intervals in the Y direction. Therefore, the Y coordinate of the fingertip on the operation surface can be detected based on detection data indicating which column of the second electrode interacts with the user's fingertip. However, all of the first electrodes of the X coordinate detection layer 11 and all of the second electrodes of the Y coordinate detection layer are arranged so as not to overlap in plan view. Although the detection principle of the touch panel TP is well known, detailed description thereof is omitted. However, when the user brings the fingertip close or in contact, the capacitance value between the first electrode and the second electrode in the vicinity of the fingertip. Changes, the coordinate position of the fingertip can be detected based on this change in capacitance value.
図５は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置を説明する図であって、触覚生成電極３の構成例を示す平面図である。図６は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置を説明する図であって、触覚刺激発生装置における駆動部５の構成例を示す図である。図７は、本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置を説明する図であって、触覚生成電極３に差動電圧を印加した場合の模式図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the tactile stimulus generating device according to the first embodiment of the present invention, and is a plan view showing a configuration example of the tactile sense generating electrode 3. FIG. 6 is a diagram for explaining the tactile stimulus generation device according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a configuration example of the drive unit 5 in the tactile stimulus generation device. FIG. 7 is a diagram for explaining the tactile stimulus generating apparatus according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic diagram when a differential voltage is applied to the tactile sense generating electrode 3.
触覚刺激発生装置１０１は、図２に示すように、タッチパネルＴＰと携帯機器ＳＭＰのトップカバーＳ２０との間に配設されており、タッチパネルＴＰによって座標位置が検出された指先（身体特定部Ｆ９９）に対して、制御された電気的な刺激（触覚刺激）を与えるためのものである。なお、触覚刺激発生装置１０１の周囲とトップカバーＳ２０との間に、細長い枠状のスペーサＳ３０が配設されている。 As shown in FIG. 2, the tactile stimulus generator 101 is disposed between the touch panel TP and the top cover S20 of the portable device SMP, and the fingertip whose body position is detected by the touch panel TP (body specifying unit F99). In contrast, a controlled electrical stimulus (tactile stimulus) is applied. An elongated frame-shaped spacer S30 is disposed between the periphery of the tactile stimulus generator 101 and the top cover S20.
また、触覚刺激発生装置１０１は、図４に示すように、タッチパネルＴＰの他方面側である一面ＴＰｐに形成された触覚生成電極３と、触覚生成電極３に対して触覚刺激を生起するための交流電圧を供給する駆動部５（図示していない）と、粘着層４４を挟んで触覚生成電極３上に形成された絶縁層６と、絶縁層６上に形成されたトップコート層７と、を有して構成されている。そして、図示していない駆動部５から触覚生成電極３に差動電圧を印加することにより、身体特定部Ｆ９９（指先）と容量結合させて、身体特定部Ｆ９９（指先）に触覚刺激を与えるようにしている。 Further, as shown in FIG. 4, the tactile stimulus generating device 101 is configured to generate a tactile stimulus for the tactile generation electrode 3 formed on the one surface TPp on the other side of the touch panel TP and the tactile generation electrode 3. A drive unit 5 (not shown) for supplying an alternating voltage, an insulating layer 6 formed on the tactile sensation generating electrode 3 with the adhesive layer 44 interposed therebetween, a topcoat layer 7 formed on the insulating layer 6; It is comprised. Then, by applying a differential voltage to the tactile sensation generating electrode 3 from the drive unit 5 (not shown), the body specifying unit F99 (fingertip) is capacitively coupled to give a tactile stimulus to the body specifying unit F99 (fingertip). I have to.
触覚刺激発生装置１０１の触覚生成電極３は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や酸化インジウムスズ（ＩＴＯ、tin-doped indium oxide）等の導電性透明材料を用い、スパッタリング法を利用し、タッチパネルＴＰの他方面側である一面ＴＰｐに導電性透明薄膜を形成して得られる。また、触覚生成電極３のシート抵抗Ｒｓは、以下の範囲の値になるように、膜質や膜厚等を調整している。
Ｒｓ＝３×１０４〜５×１０５（Ω／□）。
The tactile sensation generating electrode 101 of the tactile stimulus generating device 101 uses a conductive transparent material such as zinc oxide (ZnO) or indium tin oxide (ITO), and uses the sputtering method. It is obtained by forming a conductive transparent thin film on one side TPp which is the side. Further, the film quality, the film thickness, and the like are adjusted so that the sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode 3 has a value in the following range.
Rs = 3 × 10 4 to 5 × 10 5 (Ω / □).
また、本発明の第１実施形態では、触覚生成電極３は、導電性透明薄膜を部分的にエッチングして、複数の部分に分割されたパターンを形成するようにしている。このパターンは、例えば、図５に示すような電極パターンＰ３を有しており、この電極パターンＰ３は、ギャップＧａを介して配設された、第１触覚生成電極１３と第２触覚生成電極２３とで構成されている。なお、パターン形状は、この電極パターンＰ３に限るものではない。 Moreover, in 1st Embodiment of this invention, the tactile sense production | generation electrode 3 etches a conductive transparent thin film partially, and forms the pattern divided | segmented into the several part. This pattern has, for example, an electrode pattern P3 as shown in FIG. 5, and this electrode pattern P3 is arranged with a gap Ga between the first tactile sensation generating electrode 13 and the second tactile sensation generating electrode 23. It consists of and. The pattern shape is not limited to this electrode pattern P3.
第１触覚生成電極１３の第１触覚生成電極１３は、操作面の長方形に合わせた形状を有するスペーサＳ３０の一方の辺Ｌ１（図２参照）に沿ってＸ方向に延在するように形成された第１基幹電極部１３ｋを備えている。同様にして、第１触覚生成電極１３の第２触覚生成電極２３は、第１触覚生成電極１３の第１基幹電極部１３ｋに対向してスペーサＳ３０の他方の辺Ｌ２（図２参照）に沿ってＸ方向に延在するように形成された第２基幹電極部２３ｋを備えている。 The first haptic generating electrode 13 of the first haptic generating electrode 13 is formed so as to extend in the X direction along one side L1 (see FIG. 2) of the spacer S30 having a shape matching the rectangle of the operation surface. The first basic electrode part 13k is provided. Similarly, the second haptic generating electrode 23 of the first haptic generating electrode 13 faces the first basic electrode portion 13k of the first haptic generating electrode 13 along the other side L2 (see FIG. 2) of the spacer S30. The second basic electrode portion 23k is formed so as to extend in the X direction.
また、図５に示すように、第１触覚生成電極１３の第１基幹電極部１３ｋからは、Ｙ２方向となる第２触覚生成電極２３の第２基幹電極部２３ｋに向けて複数の第１分岐電極１３ｓ（図５では５本）が所定間隔で並列に形成されている。第１触覚生成電極１３の第１分岐電極１３ｓは、先端が対向する第２触覚生成電極２３の第２基幹電極部２３ｋの手前まで伸びており、紙面の左右方向の両側面は所定ピッチで波形状の波形部１３ａ及び波形部１３ｂが形成されている。 Further, as shown in FIG. 5, a plurality of first branches from the first basic electrode portion 13k of the first haptic generating electrode 13 toward the second basic electrode portion 23k of the second haptic generating electrode 23 in the Y2 direction. Electrodes 13s (five in FIG. 5) are formed in parallel at a predetermined interval. The first branching electrode 13s of the first tactile sensation generating electrode 13 extends to the front of the second basic electrode part 23k of the second tactile sensation generating electrode 23 facing the tip, and both side surfaces in the horizontal direction of the paper surface are waved at a predetermined pitch. Shaped waveform portions 13a and waveform portions 13b are formed.
また、図５に示すように、第１触覚生成電極１３の第２触覚生成電極２３の第２基幹電極部２３ｋからは、Ｙ１方向となる第１触覚生成電極１３の第１基幹電極部１３ｋに向けて複数の第２分岐電極２３ｓ（図４では６本）が所定間隔で並列に形成されている。第２分岐電極２３ｓは、先端が対向する第１触覚生成電極１３の第１基幹電極部１３ｋの手前まで伸びており、紙面の左右方向の両側面は第１分岐電極１３ｓと同じ波形ピッチで波形状の波形部２３ａ及び波形部２３ｂが形成されている。そして、第２触覚生成電極２３の複数の第２分岐電極２３ｓの間に、第１触覚生成電極１３の複数の第２分岐電極２３ｓを配置し、第１分岐電極１３ｓの波形部１３ａ及び波形部１３ｂが、ギャップＧａを隔てて、隣り合う第２分岐電極２３ｓの波形部２３ａ及び波形部２３ｂに配列されている。 Further, as shown in FIG. 5, from the second basic electrode portion 23k of the second haptic generation electrode 23 of the first haptic generation electrode 13 to the first basic electrode portion 13k of the first haptic generation electrode 13 in the Y1 direction. A plurality of second branch electrodes 23s (six in FIG. 4) are formed in parallel at predetermined intervals. The second branch electrode 23 s extends to the front of the first basic electrode portion 13 k of the first tactile sensation generating electrode 13 whose tip is opposed, and both side surfaces in the left-right direction of the paper surface are waved at the same waveform pitch as the first branch electrode 13 s. Shaped waveform portions 23a and waveform portions 23b are formed. A plurality of second branch electrodes 23s of the first tactile sensation generating electrode 13 are arranged between the plurality of second branch electrodes 23s of the second tactile sensation generating electrode 23, and the waveform portion 13a and the waveform portion of the first branch electrode 13s are arranged. 13b are arranged in the waveform portion 23a and the waveform portion 23b of the adjacent second branch electrode 23s with a gap Ga therebetween.
このようにして、触覚生成電極３が複数の部分に分割されたパターンを形成しているので、触覚刺激を提示可能な触覚刺激提示エリア全体に亘って、引力（静電気力）が働かない凹部（第１触覚生成電極１３及び第２触覚生成電極２３が存在しない部分）と引力（静電気力）が働く凸部（第１触覚生成電極１３及び第２触覚生成電極２３が存在する部分）を形成することとなる。このため、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、よりメリハリのついた触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感をより向上させることができる。 In this way, since the tactile sensation generating electrode 3 forms a pattern divided into a plurality of portions, the concave portion (attractive force (electrostatic force) does not work over the entire tactile stimulus presentation area where tactile stimulus can be presented). A convex portion (a portion where the first haptic generation electrode 13 and the second haptic generation electrode 23 are present) that works with an attractive force (electrostatic force) and a portion where the first haptic generation electrode 13 and the second haptic generation electrode 23 do not exist are formed. It will be. For this reason, a sharper tactile stimulus can be given to the user's body specifying unit F99, and the tactile sensation of the user can be further improved while having a simple configuration.
また、触覚生成電極３を複数の部分に分割してパターンを形成することもできるので、触覚刺激提示エリアにおいて、一部にのみ触覚刺激を提示したり、あるいは一部に提示する触覚刺激と他の一部で提示する触覚刺激を異なるものとするなど、バラエティに富む触覚刺激を提示することが出きる。なお、図５に示すサイズの触覚生成電極３だけでは触覚刺激提示エリアをカバー仕切れないような大きいサイズの電子機器に適用する場合は、図５に示すサイズの電極パターンＰ３を複数枚用いて配設して対応しても良い。 In addition, since the tactile sensation generating electrode 3 can be divided into a plurality of parts to form a pattern, the tactile stimulus presenting area presents only a part of the tactile stimulus presenting area, or the tactile stimuli presented to the part and others. It is possible to present a wide variety of tactile stimuli such as different tactile stimuli to be presented in a part of. In addition, when the present invention is applied to a large-sized electronic device in which the haptic stimulus presentation area cannot be partitioned by only the haptic generation electrode 3 having the size shown in FIG. 5, a plurality of electrode patterns P3 having the size shown in FIG. 5 are used. It may be set up.
次に、触覚刺激発生装置１０１の駆動部５について説明する。図５に駆動部５の構成の一例を示している。図５において、Ｖｉｎは±２Ｖ範囲内の指令信号であり、Ｖｏｕｔは触覚生成電極３への±４ｋＶ範囲内の交流の電気信号となる。そして、Ｖｉｎの指令信号と演算アンプ６５の基準電圧であるＧＮＤ（０Ｖ）との電圧差が演算アンプ６５で増幅されたのち、ドライブ回路７５の出力電圧が指令値に従った電圧を出力するように帰還回路８５を介してフィードバックされて安定化される。ドライブ回路７５の出力は、絶縁アンプ５５の２入力に接続されている抵抗９５を介して触覚生成電極３に印加される。このとき、抵抗９５の両端にあらわれる電圧差は抵抗９５に流れる電流量に比例することから、ドライブ回路７５から触覚生成電極３に流れる電流量は、抵抗９５の両端電圧差を絶縁アンプ５５にて演算取得することにより電流情報ＣＩを取り出せるようになっている。これにより、触覚生成電極３に高圧と低圧をそれぞれ印加し、触覚生成電極３のプラス側電極３ｐ（図６を参照）に流れる電流情報ＣＩと、触覚生成電極３のマイナス側電極３ｍ（図６を参照）に流れる電流情報ＣＩをそれぞれ取り出せるようになっている。そして、図６に示すように、プラス側電極３ｐからユーザの指先Ｆ９９へ流入する電流量と、この指先Ｆ９９からマイナス側電極３ｍへ流出する電流量とが同等になるように、得られた電流情報ＣＩをモニタしながら電流量制御を行って差動電圧を印加するようにしている。 Next, the drive unit 5 of the tactile stimulus generator 101 will be described. FIG. 5 shows an example of the configuration of the drive unit 5. In FIG. 5, Vin is a command signal within a range of ± 2 V, and Vout is an AC electrical signal within a range of ± 4 kV to the tactile sensation generating electrode 3. Then, after the voltage difference between the Vin command signal and GND (0 V), which is the reference voltage of the operational amplifier 65, is amplified by the operational amplifier 65, the output voltage of the drive circuit 75 outputs a voltage according to the command value. Are fed back through the feedback circuit 85 and stabilized. The output of the drive circuit 75 is applied to the tactile sensation generating electrode 3 via the resistor 95 connected to the two inputs of the insulation amplifier 55. At this time, since the voltage difference appearing at both ends of the resistor 95 is proportional to the amount of current flowing through the resistor 95, the amount of current flowing from the drive circuit 75 to the tactile sensation generating electrode 3 is determined by the insulation amplifier 55. The current information CI can be taken out by obtaining the calculation. As a result, a high voltage and a low voltage are respectively applied to the tactile sensation generating electrode 3, and current information CI flowing through the plus side electrode 3p (see FIG. 6) of the tactile sensation generating electrode 3 and the negative side electrode 3m of the haptic generation electrode 3 (FIG. 6). The current information CI flowing in (1) can be extracted. Then, as shown in FIG. 6, the current obtained so that the amount of current flowing from the plus side electrode 3p to the user's fingertip F99 is equal to the amount of current flowing from the fingertip F99 to the minus side electrode 3m. While monitoring the information CI, the current amount is controlled to apply a differential voltage.
このように、上述した駆動部５を用いて、触覚生成電極３に対して触覚刺激を生起するための交流電圧を触覚生成電極３に供給している。その際に、上述した触覚生成電極３のシート抵抗Ｒｓが５×１０５（Ω／□）以下の場合には、触覚刺激を提示可能な触覚刺激提示エリア全体に亘って充分な交流電圧を供給することができる。 As described above, the drive unit 5 described above is used to supply an AC voltage for generating a tactile stimulus to the tactile generation electrode 3 to the tactile generation electrode 3. At that time, when the sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode 3 described above is 5 × 10 5 (Ω / □) or less, a sufficient alternating voltage is supplied over the entire tactile stimulus presentation area where the tactile stimulus can be presented. can do.
この効果により以下の課題が解決できる。その課題とは、触覚生成電極３がパターン化されたことによる抵抗値の増加に起因して、触覚生成電極３への給電ポイントから離れるに従って電圧降下が生じてしまう。このため、給電ポイントから離れた部分の引力（静電気力）の低下が起こり、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、触覚刺激が低下するという課題であった。 This effect can solve the following problems. The problem is that due to an increase in resistance value due to the patterning of the tactile sensation generating electrode 3, a voltage drop occurs as the distance from the feeding point to the tactile sensation generating electrode 3 increases. For this reason, the attraction (electrostatic force) of the part away from the power feeding point is reduced, which is a problem that the tactile stimulation is reduced with respect to the body specifying unit F99 of the user.
また、上述した触覚生成電極３のシート抵抗Ｒｓが３×１０４（Ω／□）以上の場合には、タッチパネルＴＰとユーザの身体特定部Ｆ９９との間の静電容量に対して、この触覚生成電極３が大きな影響を及ぼさない。 Further, when the sheet resistance Rs of the above-described tactile sensation generating electrode 3 is 3 × 10 4 (Ω / □) or more, the tactile sensation with respect to the capacitance between the touch panel TP and the user's body specifying unit F99. The generation electrode 3 does not have a great influence.
この効果により以下の課題が解決できる。その課題とは、タッチパネルＴＰとユーザの身体特定部Ｆ９９との間に配置された触覚生成電極３の抵抗値が低いことに起因して、タッチパネルＴＰのＸ座標検出層１１及びＹ座標検出層２１と身体特定部Ｆ９９との間の静電容量が充分に得られず、タッチパネルＴＰの感度が下がるという課題であった。 This effect can solve the following problems. The problem is that the X-coordinate detection layer 11 and the Y-coordinate detection layer 21 of the touch panel TP are low because the resistance value of the tactile sensation generation electrode 3 disposed between the touch panel TP and the user's body specifying unit F99 is low. And the body identifying part F99 cannot be sufficiently obtained, and the sensitivity of the touch panel TP is lowered.
最後に、触覚刺激発生装置１０１の絶縁層６及びトップコート層７について説明する。図１２は、十点平均粗さＲｚＪＩＳについて説明した図である。 Finally, the insulating layer 6 and the topcoat layer 7 of the tactile stimulus generator 101 will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining the ten-point average roughness RzJIS.
先ず、絶縁層６は、図４に示すように、一方面側（図４に示すＺ２側）に粘着層４４が設けられた極薄のフィルム、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）フィルムを用いており、触覚生成電極３上に貼り付けて積層されている。この絶縁層６により、充分な絶縁耐圧を確保するようにしている。 First, as shown in FIG. 4, the insulating layer 6 uses an ultra-thin film in which an adhesive layer 44 is provided on one surface side (Z2 side shown in FIG. 4), for example, a PET (Polyethylene terephthalate) film, The tactile sensation generating electrode 3 is attached and laminated. This insulating layer 6 ensures a sufficient withstand voltage.
次に、トップコート層７は、絶縁性のインクを用い、図４に示すように、絶縁層６の他方面側（図４に示すＺ１側）にインクを塗布し、乾燥，硬化させることにより、絶縁層６上に形成されている。このトップコート層７は、ユーザの身体特定部Ｆ９９（指先）が接触するので、傷からの保護、汚れや指脂の付着防止等の役割を担っている。また、トップコート層７の表面の十点平均粗さＲｚＪＩＳは、１．０μｍから６．０μｍの範囲、好ましくは１．０μｍから４．０μｍの範囲になるように、塗布の仕方等を調整している。ここでいう十点平均粗さＲｚＪＩＳとは、図１２に示すように、『粗さ曲線からその平均線ＨＺの方向に基準長さＬ１０だけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線ＨＺから縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高（Ｙｐ）の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの他に側の標高（Ｙｖ）の絶対値の平均値との和を求め、この値をマイクロメートル（μｍ）で表したもの』である。この十点平均粗さＲｚＪＩＳは、他の表面粗さの指標、例えば算術平均粗さＲａや最大高さＲｙ等と比較すると、表面の大きな凹凸をより正確に表している。 Next, the top coat layer 7 uses an insulating ink, and as shown in FIG. 4, the ink is applied to the other surface side (Z1 side shown in FIG. 4) of the insulating layer 6 and dried and cured. , Formed on the insulating layer 6. Since the user's body specifying part F99 (fingertip) comes into contact with the topcoat layer 7, it plays a role of protecting from scratches and preventing adhesion of dirt and finger grease. Further, the ten point average roughness RzJIS of the surface of the top coat layer 7 is adjusted in such a manner that it is in the range of 1.0 μm to 6.0 μm, preferably in the range of 1.0 μm to 4.0 μm. ing. As shown in FIG. 12, the ten-point average roughness RzJIS here means that “only the reference length L10 is extracted from the roughness curve in the direction of the average line HZ, and the vertical magnification is calculated from the average line HZ of the extracted portion. Measured in the direction, the average value of the absolute value of the altitude (Yp) of the highest peak from the highest peak to the fifth, and the average value of the absolute value of the side elevation (Yv) in addition to the lowest from the lowest valley The value is expressed in micrometers (μm) ”. This ten-point average roughness RzJIS more accurately represents large irregularities on the surface when compared with other surface roughness indicators such as arithmetic average roughness Ra, maximum height Ry, and the like.
これにより、身体特定部Ｆ９９が近接または接触するトップコート層７の十点平均粗さＲｚＪＩＳが１．０μｍ以上であるので、トップコート層７の表面には突起部が確実に形成されており、この突起部に先端集中効果により電界集中が起きる。このため、突起部の電界強度が強くなってこの突起部の引力（静電気力）が強くなるので、身体特定部Ｆ９９に充分な触覚刺激を与えることができる。一方、十点平均粗さＲｚＪＩＳが６．０μｍ以下、好ましくは４．０μｍ以下であるので、トップコート層７の表面に形成される突起物の数が大きく減じられることがない。このため、ユーザの身体特定部Ｆ９９に一様の触覚刺激を与えることができる。これらのことにより、充分な触覚刺激を安定的に与えることができ、個人差による触覚感の違いを低減できる。なお、本発明の第１実施形態に限らず、触覚生成電極を下層に備えている触覚刺激発生装置であれば、同様の効果が得られる。 Thereby, since the ten-point average roughness RzJIS of the topcoat layer 7 that is close to or in contact with the body identifying part F99 is 1.0 μm or more, the protrusion is reliably formed on the surface of the topcoat layer 7. Electric field concentration occurs due to the tip concentration effect in this protrusion. For this reason, since the electric field strength of the protrusion is increased and the attractive force (electrostatic force) of the protrusion is increased, sufficient tactile stimulation can be given to the body identifying part F99. On the other hand, since the 10-point average roughness RzJIS is 6.0 μm or less, preferably 4.0 μm or less, the number of protrusions formed on the surface of the topcoat layer 7 is not greatly reduced. For this reason, uniform tactile stimulation can be given to a user's body specific part F99. By these things, sufficient tactile stimulation can be provided stably and the difference in tactile sensation due to individual differences can be reduced. In addition, the same effect is acquired if it is not restricted to 1st Embodiment of this invention, if it is a tactile stimulus generator which equips the lower layer with the tactile sense production | generation electrode.
また、上述した絶縁層６及びトップコート層７の総厚みを２５μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下にしている。これは、触覚生成電極３をタッチパネルＴＰの一面ＴＰｐに形成したことにより達成され、従来例の情報提示装置９００における絶縁層９０３より小さい厚みになっている。トップコート層７に近接または接触させた身体特定部Ｆ９９と触覚生成電極３との距離が短くなり、ユーザの身体特定部Ｆ９９と触覚生成電極３との間の引力（静電気力）が向上する。このことにより、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、充分な触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感を向上させることができる。 The total thickness of the insulating layer 6 and the top coat layer 7 described above is 25 μm or less, preferably 20 μm or less. This is achieved by forming the tactile sensation generating electrode 3 on one surface TPp of the touch panel TP, and has a smaller thickness than the insulating layer 903 in the information presentation apparatus 900 of the conventional example. The distance between the body identifying part F99 that is in proximity to or in contact with the top coat layer 7 and the tactile sensation generating electrode 3 is shortened, and the attractive force (electrostatic force) between the body identifying part F99 and the tactile sensation generating electrode 3 is improved. Thereby, sufficient tactile stimulation can be given to the user's body specifying unit F99, and the tactile sensation of the user can be improved while having a simple configuration.
また、上述した絶縁層６及びトップコート層７の総厚みを５μｍ以上にしている。これにより、触覚刺激を生起するための最低限の交流電圧において、ユーザに感電感を与えることが無く、ユーザの身体特定部Ｆ９９に充分な触覚刺激を与えることができる。このことにより、触覚刺激を生起するための交流電圧を下げることができ、ひいては触覚刺激発生装置１０１の消費電力を減じることができる。 The total thickness of the insulating layer 6 and the top coat layer 7 described above is 5 μm or more. Thereby, in the minimum alternating voltage for generating a tactile stimulus, an electric shock is not given to a user and sufficient tactile stimulus can be given to a user's body specific part F99. As a result, the AC voltage for generating the tactile stimulus can be lowered, and as a result, the power consumption of the tactile stimulus generator 101 can be reduced.
以上のように構成された本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置１０１における、効果について、図面を交えて、以下に説明する。 The effects of the tactile stimulus generator 101 according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described below with reference to the drawings.
図８は、本発明の第１実施形態における触覚刺激発生装置の効果を説明する図であって、触覚刺激の強度感を比較した表である。なお、触覚刺激の強度感とは、指先に感じる刺激の度合いを５段階｛ＬＶ５＝非常に強い、ＬＶ４＝やや強い、ＬＶ３＝普通、ＬＶ２＝やや弱い、ＬＶ１＝弱い若しくは非常に弱いか感じない｝に分けて評価したものである。また、サンプルＳ２〜Ｓ５は、触覚生成電極３へ±２．５ｋＶの交流電圧を付与した結果であり、サンプルＳ１は、上記より低い±１．５ｋＶの交流電圧を付与した結果である。図９は、本発明の第１実施形態における触覚刺激発生装置の効果を説明する図であって、触覚刺激の感電感を比較した表である。なお、触覚刺激の感電感とは、指先に感じるビリビリ感を“ある（×）”、“なし（○）”で表したものである。また、表中の条件とは、触覚生成電極３へ付与する交流電圧の条件を変えたもので、条件Ａが±１．５ｋＶ、条件Ｂが±２．５ｋＶ、条件Ｃが±３．５ｋＶである。図１０は、本発明の第１実施形態における触覚刺激発生装置の効果を説明する図であって、触覚生成電極３のシート抵抗Ｒｓと触覚刺激の強度感及びタッチパネルＴＰの応答性との関係を示したグラフである。なお、タッチパネルＴＰの応答性とは、指先の位置検出が“できたか（Ｙ）”、“できなかったが（Ｎ）”で表したものである。図１１は、本発明の第１実施形態における触覚刺激発生装置の効果を説明する図であって、トップコート層７の表面粗さＲｚＪＩＳと触覚刺激の強度感との関係を示したグラフである。 FIG. 8 is a diagram for explaining the effect of the tactile stimulus generator according to the first embodiment of the present invention, and is a table comparing the sense of strength of tactile stimuli. Note that the sense of strength of the tactile stimulus means the degree of stimulation felt on the fingertip in five levels {LV5 = very strong, LV4 = slightly strong, LV3 = normal, LV2 = slightly weak, LV1 = weak or very weak } And evaluated. Samples S2 to S5 are the results of applying an AC voltage of ± 2.5 kV to the tactile sensation generating electrode 3, and Sample S1 is the result of applying an AC voltage of ± 1.5 kV lower than the above. FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of the tactile stimulus generator according to the first embodiment of the present invention, and is a table comparing the electric shocks of tactile stimuli. In addition, the electric shock of tactile stimulation is expressed as “existence (×)” or “none (◯)” of the tingling sensation felt at the fingertip. Further, the conditions in the table are obtained by changing the condition of the AC voltage applied to the tactile sensation generating electrode 3, the condition A is ± 1.5 kV, the condition B is ± 2.5 kV, and the condition C is ± 3.5 kV. is there. FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the tactile stimulus generation apparatus according to the first embodiment of the present invention, and shows the relationship between the sheet resistance Rs of the tactile generation electrode 3, the strength of the tactile stimulus, and the responsiveness of the touch panel TP. It is the shown graph. Note that the responsiveness of the touch panel TP is expressed by “whether the fingertip position is detected (Y)” or “cannot be detected (N)”. FIG. 11 is a graph for explaining the effect of the tactile stimulus generator according to the first embodiment of the present invention, and is a graph showing the relationship between the surface roughness RzJIS of the top coat layer 7 and the sense of strength of the tactile stimulus. .
本発明の第１実施形態の触覚刺激発生装置１０１は、触覚生成電極３をタッチパネルＴＰの一面ＴＰｐに形成したことにより、絶縁層６及びトップコート層７の総厚みが２５μｍとすることが可能となった。このため、トップコート層７に近接または接触させた身体特定部Ｆ９９と触覚生成電極３との距離が短くなり、図８に示すように、ユーザの身体特定部Ｆ９９と触覚生成電極３との間の引力（静電気力）が向上することとなる。図８の結果では、従来例のような総厚みが４３μｍ（図中のサンプルＳ６）の触覚刺激の強度感が“ＬＶ１”である場合と比較して、本発明の触覚刺激発生装置１０１では、触覚刺激の強度感が全て“ＬＶ３”以上である。特に、総厚みが１５μｍ以下（図中のサンプルＳ１〜Ｓ３）の場合は、触覚刺激の強度感が全て“ＬＶ４”以上である。このことにより、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、充分な触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感を向上させることができる。 In the tactile stimulus generating device 101 according to the first embodiment of the present invention, the total thickness of the insulating layer 6 and the top coat layer 7 can be set to 25 μm by forming the tactile sense generating electrode 3 on one surface TPp of the touch panel TP. became. For this reason, the distance between the body identifying part F99 and the tactile sensation generating electrode 3 that is in proximity to or in contact with the top coat layer 7 is shortened, and as shown in FIG. This will improve the attractive force (electrostatic force). In the result of FIG. 8, compared with the case where the total thickness is 43 μm (sample S6 in the figure) and the sense of strength of the tactile stimulus is “LV1” as in the conventional example, the tactile stimulus generator 101 of the present invention has The sense of strength of tactile stimulation is all “LV3” or higher. In particular, when the total thickness is 15 μm or less (samples S1 to S3 in the figure), the sense of strength of the tactile stimulus is all “LV4” or more. Thereby, sufficient tactile stimulation can be given to the user's body specifying unit F99, and the tactile sensation of the user can be improved while having a simple configuration.
また、絶縁層６及びトップコート層７の総厚みが５μｍ以上であるので、図９に示すように、触覚刺激を生起するための最低限の交流電圧において、ユーザに感電感を与えることが無く、ユーザの身体特定部Ｆ９９に充分な触覚刺激を与えることができる。図９の結果では、総厚みが１２μｍ以上の場合は、どの条件（条件Ａ〜条件Ｃ）でも感電感がなく、総厚みが９μｍ以下の場合は、触覚生成電極３へ付与する交流電圧を±１．５ｋＶ（条件Ａ）に下げて感電感が無くなっている。このことにより、触覚刺激を生起するための交流電圧を下げることができ、ひいては触覚刺激発生装置１０１の消費電力を減じることができる。 Further, since the total thickness of the insulating layer 6 and the top coat layer 7 is 5 μm or more, as shown in FIG. 9, there is no electric shock to the user at the minimum AC voltage for generating the tactile stimulus. Sufficient tactile stimulation can be given to the user's body specifying part F99. In the result of FIG. 9, when the total thickness is 12 μm or more, there is no electric shock under any condition (condition A to condition C), and when the total thickness is 9 μm or less, the AC voltage applied to the tactile sensation generating electrode 3 is ± The electric shock is lost when the voltage is lowered to 1.5 kV (condition A). As a result, the AC voltage for generating the tactile stimulus can be lowered, and as a result, the power consumption of the tactile stimulus generator 101 can be reduced.
また、触覚生成電極３が複数の部分に分割された電極パターンＰ３を形成しているので、触覚刺激を提示可能な触覚刺激提示エリア全体に亘って、引力（静電気力）が働かない凹部と引力（静電気力）が働く凸部を形成することとなる。このため、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、よりメリハリのついた触覚刺激を与えることができ、簡易な構成でありながら、ユーザの触覚感をより向上させることができる。また、触覚刺激エリアにおいて一部にのみ触覚刺激を提示したり、あるいは一部に提示する触覚刺激と他の一部で提示する触覚刺激を異なるものとするなど、バラエティに富む触覚刺激を提示することができる。 Further, since the tactile sensation generating electrode 3 forms the electrode pattern P3 divided into a plurality of portions, the concave portion and the attraction force that do not have any attraction (electrostatic force) over the entire tactile stimulus presentation area where tactile stimulation can be presented. A convex portion on which (electrostatic force) works is formed. For this reason, a sharper tactile stimulus can be given to the user's body specifying unit F99, and the tactile sensation of the user can be further improved while having a simple configuration. In addition, present tactile stimuli in a variety of ways, such as presenting tactile stimuli only in some areas, or making tactile stimuli presented in some parts different from tactile stimuli presented in other parts. be able to.
また、触覚生成電極３のシート抵抗Ｒｓが５×１０５（Ω／□）以下の場合には、触覚刺激を提示可能な触覚刺激提示エリア全体に亘って充分な交流電圧を供給することができる。このため、図１０に示すように、触覚刺激の強度感が全て“ＬＶ４”以上が得られており、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、充分な触覚刺激を与えることができる。この効果により以下の課題が解決できる。その課題とは、触覚生成電極３がパターン化されたことによる抵抗値の増加に起因して、触覚生成電極３への給電ポイントから離れるに従って電圧降下が生じてしまう。このため、給電ポイントから離れた部分の引力（静電気力）の低下が起こり、ユーザの身体特定部Ｆ９９に対して、触覚刺激が低下するという課題であった。 Further, when the sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode 3 is 5 × 10 5 (Ω / □) or less, a sufficient AC voltage can be supplied over the entire tactile stimulus presentation area where the tactile stimulus can be presented. . Therefore, as shown in FIG. 10, the sense of strength of the tactile stimulation is all “LV4” or higher, and sufficient tactile stimulation can be given to the user's body specifying part F99. This effect can solve the following problems. The problem is that due to an increase in resistance value due to the patterning of the tactile sensation generating electrode 3, a voltage drop occurs as the distance from the feeding point to the tactile sensation generating electrode 3 increases. For this reason, the attraction (electrostatic force) of the part away from the power feeding point is reduced, which is a problem that the tactile stimulation is reduced with respect to the body specifying unit F99 of the user.
また、触覚生成電極３のシート抵抗Ｒｓが３×１０４（Ω／□）以上の場合には、タッチパネルＴＰとユーザの身体特定部Ｆ９９との間の静電容量に対して、この触覚生成電極３が大きな影響を及ぼさない。つまり、図１０に示すように、指先の位置検出が全てできている（“Ｙ”）。この効果により以下の課題が解決できる。その課題とは、タッチパネルＴＰとユーザの身体特定部Ｆ９９との間に配置された触覚生成電極３の抵抗値が低いことに起因して、タッチパネルＴＰのＸ座標検出層１１及びＹ座標検出層２１と身体特定部Ｆ９９との間の静電容量が充分に得られず、タッチパネルＴＰの感度が下がるという課題であった。 Further, when the sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode 3 is 3 × 10 4 (Ω / □) or more, the tactile sensation generating electrode with respect to the capacitance between the touch panel TP and the user's body specifying unit F99. 3 has no significant effect. That is, as shown in FIG. 10, all fingertip positions are detected (“Y”). This effect can solve the following problems. The problem is that the X-coordinate detection layer 11 and the Y-coordinate detection layer 21 of the touch panel TP are low because the resistance value of the tactile sensation generation electrode 3 disposed between the touch panel TP and the user's body specifying unit F99 is low. And the body identifying part F99 cannot be sufficiently obtained, and the sensitivity of the touch panel TP is lowered.
また、身体特定部Ｆ９９が近接または接触するトップコート層７の十点平均粗さＲｚＪＩＳが１．０μｍ以上であるので、トップコート層７の表面には突起部が確実に形成されており、この突起部に先端集中効果により電界集中が起きる。このため、突起部の電界強度が強くなってこの突起部の引力（静電気力）が強くなるので、図１１に示すように、身体特定部Ｆ９９に充分な触覚刺激を与えることができる。一方、十点平均粗さＲｚＪＩＳが６．０μｍ以下、好ましくは４．０μｍ以下であるので、トップコート層７の表面に形成される突起物の数が大きく減じられることがない。このため、ユーザの身体特定部Ｆ９９に一様の触覚刺激を与えることができる。図１１の結果では、６．０μｍ以下の場合は、触覚刺激の強度感が全て“ＬＶ３”以上が得られており、４．０μｍ以下の場合は、触覚刺激の強度感が全て“ＬＶ４”である。これらのことにより、充分な触覚刺激を安定的に与えることができ、個人差による触覚感の違いを低減できる。 In addition, since the ten-point average roughness RzJIS of the topcoat layer 7 that is close to or in contact with the body identifying portion F99 is 1.0 μm or more, a protrusion is reliably formed on the surface of the topcoat layer 7. Electric field concentration occurs in the protrusion due to the tip concentration effect. For this reason, since the electric field strength of the protrusion is increased and the attractive force (electrostatic force) of the protrusion is increased, sufficient tactile stimulation can be given to the body specifying portion F99 as shown in FIG. On the other hand, since the 10-point average roughness RzJIS is 6.0 μm or less, preferably 4.0 μm or less, the number of protrusions formed on the surface of the topcoat layer 7 is not greatly reduced. For this reason, uniform tactile stimulation can be given to a user's body specific part F99. In the result shown in FIG. 11, when the thickness is 6.0 μm or less, the sense of strength of the tactile stimulus is all “LV3” or higher, and when the thickness is 4.0 μm or less, the sense of strength of the tactile stimulus is all “LV4”. is there. By these things, sufficient tactile stimulation can be provided stably and the difference in tactile sensation due to individual differences can be reduced.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, it can deform | transform and implement as follows, These embodiments also belong to the technical scope of this invention.
＜変形例１＞
上記第１実施形態では、絶縁層６にＰＥＴフィルムを好適に用いた構成にしたが、これに限らず、例えば絶縁性のインクを用いて、塗布，硬化させて絶縁層とする構成にしても良い。
<Modification 1>
In the said 1st Embodiment, although it was set as the structure which used the PET film suitably for the insulating layer 6, it is not restricted to this, For example, it is set as the structure which apply | coats and hardens | cures using an insulating ink, and makes it an insulating layer. good.
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the object of the present invention.
３ 触覚生成電極
５ 駆動部
６ 絶縁層
７ トップコート層
Ｆ９９ 身体特定部（指先）
ＴＰ タッチパネル
ＴＰｐ 一面
１０１ 触覚刺激発生装置
3 Tactile Sense Electrode 5 Drive Unit 6 Insulating Layer 7 Top Coat Layer F99 Body Specific Part (Fingertip)
TP touch panel TPp one side 101 tactile stimulus generator
Claims (4)
前記タッチパネルの前記一面に形成され前記身体特定部と容量結合して触覚刺激を与える触覚生成電極と、
前記触覚生成電極に対して触覚刺激を生起するための交流電圧を供給する駆動部と、
前記触覚生成電極上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成されたトップコート層と、を有し、
前記絶縁層及び前記トップコート層の総厚みが２５μｍ以下であることを特徴とする触覚刺激発生装置。 Provided on one surface of a capacitive touch panel that can detect the coordinate position of the body specifying unit when a body specifying unit such as a user's fingertip comes close to the body specifying unit. In a tactile stimulus generator that can be applied,
A tactile sensation generating electrode that is formed on the one surface of the touch panel and capacitively couples with the body specifying unit to provide tactile stimulation
A drive unit for supplying an alternating voltage for generating a tactile stimulus to the tactile generating electrode;
An insulating layer formed on the tactile generating electrode;
A topcoat layer formed on the insulating layer,
The tactile stimulus generator according to claim 1, wherein the total thickness of the insulating layer and the top coat layer is 25 μm or less.
前記触覚生成電極のシート抵抗Ｒｓは、
Ｒｓ＝３×１０４〜５×１０５（Ω／□）
であることを特徴とする請求項１に記載の触覚刺激発生装置。 The tactile sensation generating electrode forms a pattern divided into a plurality of parts,
The sheet resistance Rs of the tactile sensation generating electrode is:
Rs = 3 × 10 4 to 5 × 10 5 (Ω / □)
The tactile stimulus generator according to claim 1, wherein
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