触觉呈现面板、触觉呈现触摸面板以及触觉呈现触摸显示器的制作方法

本公开涉及经由触觉呈现钮(tactile presentation knob)向使用者呈现触觉的技术。

背景技术：

1、作为检测并输出由使用者的手指或笔等指示体在触摸屏上指示出的位置(以下有时称为“触摸位置”)的装置，触摸面板广为人知，作为使用电容方式的触摸面板，有投影型电容方式触摸面板(pcap：projected capacitive touch panel)。即使在触摸屏的在使用者这侧的面(以下有时称为“表侧面”)被厚度约几mm的玻璃板等保护板覆盖的情况下，pcap也能够检测触摸位置。另外，pcap具有如下方面的优点：因为能够在表侧面配置保护板所以坚固性优异、以及因为不具有可动部所以寿命长等。

2、pcap的触摸屏具备：检测用行方向布线层，检测行方向的触摸位置的坐标；以及检测用列方向布线层，检测列方向的触摸位置的坐标。在以下的说明中，有时将检测用行方向布线层和检测用列方向布线层总称为“检测用布线层”。

3、另外，将配置有检测用布线层的部件称为“触摸屏”，将检测用电路连接于触摸屏而成的装置称为“触摸面板”。而且，将在触摸屏中能够检测触摸位置的区域称为“可检测区域”。

4、作为用于检测静电电容(以下有时简称为“电容”)的检测用布线层，具备在薄的介电膜上形成的第1系列的导体元件和在第1系列的导体元件上隔着绝缘膜而形成的第2系列的导体元件。在各导体元件之间无电接触，虽然从表侧面的法线方向观察，第1系列的导体元件与第2系列的导体元件中的一方与另一方在俯视时重叠，但两者之间无电接触而立体地交叉。

5、通过用检测电路检测在指示体与作为检测用布线的导体元件之间形成的电容(以下有时称为“触摸电容”)来确定指示体的触摸位置的坐标。另外，能够通过1个以上的导体元件的检测电容的相对值来对导体元件之间的触摸位置进行插值。

6、近年来，作为包括开关等的操作面板的触摸面板已逐渐代替机械开关而用于身边的许多设备。但是，由于触摸面板没有像机械开关那样的凹凸而是手感全都一样，因此表面形状不会因操作而变形。因此，必须依赖视觉进行从开关的位置确认至操作执行及操作完成为止的全部操作过程，在与汽车驾驶过程中对音响等的操作等其它作业并行进行的操作时，盲视操作(blind operation)的可靠性及视障人士的可操作性等存在技术课题。

7、例如，在车载设备中，从设计性的观点而言，已逐渐广泛使用触摸面板，因此在驾驶过程中难以以盲触(blind touch)方式操作车载设备，从确保安全性的观点而言，对带有能以盲触方式进行操作的功能的触摸面板的关注日渐提高。另外，在民用设备中，在家电及电子设备中大多已使用作为操作面板的触摸面板。进而，从设计性的观点而言，搭载以护罩玻璃保护表面的pcap的设备也在增加。但是，触摸面板由于表面平滑，因此存在无法凭手感确认开关的位置、难以支持通用设计的技术课题。在为pcap的情况下，作为设计性而要求玻璃表面平滑，难以支持如在与开关位置相当的玻璃面加工凹凸等通用设计。

8、作为上述的对策，虽然有用语音来通知接受到操作以及完成了操作的方法，但由于隐私性及噪声的问题而能够使用语音功能的环境受限等，尚未达到与机械开关同等的功能和通用性。如果在触摸面板具有呈现开关的位置的功能、通过触觉来向使用者反馈操作的受理及操作的完成的功能，则能够实现以盲触方式的操作以及支持通用设计。

9、在便携电话及智能手机中，为了补偿操作的可靠性及不依赖视觉的可操作性，有时会搭载基于振动的触觉反馈功能。预计基于与使用者的操作联动的振动的反馈功能将迅速变得常见，对更高级的触觉反馈的需求也会提高。

10、产生触觉的方式大致分为振动方式、超声波方式及电方式这3种。振动方式的特征是能够与pcap共存且成本低，但不适合于振动器嵌入到框体以使器件整体充分振动，还由于振动器的输出限度而无法使面积增大。超声波方式能够产生滑溜感等通过其它方式无法产生的触觉，但出于与振动方式同样的理由，不适合于嵌入到框体，也还有无法使面积增大这方面的缺点。作为电方式，有利用静电摩擦力产生触觉的静电摩擦方式和对手指直接施与电刺激的电刺激方式，这些都能够使得在任意部位产生触觉，能够实现面积增大及支持多点触摸。

11、以下对该方式进行说明。此外以下将触觉电极配置于透明绝缘基板而成的部件称为“触觉呈现屏”，将检测用电路连接于触觉呈现屏而成的装置称为“触觉呈现面板”。另外将触觉呈现屏中能够呈现触觉的区域称为“触觉可呈现区域”。

12、关于针对旋转钮(rotation knob)的触觉输出器件，例如在专利文献1中，触觉输出器件具有电极、在电极之上配置的介电材料和向电极输入信号的控制器。介电材料在使用者所接触的面上具有微图案化(micro-patterned)而成的凹凸。当控制器将信号输入到电极时，微图案化而成的介电材料的凸部带电，在与旋转钮之间产生静电力，能够向使用者给予触觉。

13、现有技术文献

14、专利文献

15、专利文献1：日本特开2017-168104号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术课题

2、在专利文献1中，关于使用者进行旋转操作时对旋转钮的按压，取决于由使用者的体格及操作时的姿势所导致的操作旋转钮时手臂及手腕的角度等的差别而不同，有时会无法得到稳定的触觉。

3、本公开是为了解决上述那样的问题而做出的，目的在于提供不受操作时手臂及手腕的角度等的差别的影响、而能够呈现具有恒定清晰性和触觉强度的触觉的触觉呈现面板。

4、用于解决技术课题的技术方案

5、本公开的触觉呈现面板为在操作面上载置触觉呈现钮并经由所述触觉呈现钮向使用者呈现触觉的触觉呈现面板，具备：触摸检测电路，检测出所述使用者接触到所述触觉呈现钮，并且检测所述触觉呈现钮在所述触觉呈现面板上的位置并作为位置信息而输出；按压检测电路，检测所述使用者经由所述触觉呈现钮对所述操作面进行推压的推压量并作为按压信息而输出；以及触觉控制电路，基于从所述触摸检测电路输出的所述位置信息和从所述按压检测电路输出的所述按压信息来决定生成所述触觉呈现钮与所述操作面之间的摩擦力的电压信号，其中，所述触觉呈现面板使得利用所述触觉控制电路决定的所述电压信号，产生由所述触觉呈现钮与所述操作面之间的所述摩擦力的变化引起的触觉，所述触觉呈现钮具有：导电弹性部，设置于与所述操作面对置的位置并与所述操作面相接；以及支撑部，限制向所述导电弹性部的按压力。

6、发明效果

7、根据本公开的触觉呈现面板，能够得到不受使用者操作时手臂及手腕的角度等的差别的影响而呈现具有恒定清晰性和触觉强度的触觉的触觉呈现面板。另外，能够得到具备触觉呈现面板的触觉呈现触摸面板及触觉呈现触摸显示器。

技术特征：

1.一种触觉呈现面板，在操作面上载置触觉呈现钮并经由所述触觉呈现钮向使用者呈现触觉，该触觉呈现面板具备：

2.根据权利要求1所述的触觉呈现面板，其中，

3.根据权利要求1所述的触觉呈现面板，其中，

4.根据权利要求1所述的触觉呈现面板，其中，

5.根据权利要求3所述的触觉呈现面板，具备：

6.根据权利要求5所述的触觉呈现面板，其中，

7.根据权利要求5所述的触觉呈现面板，其中，

8.根据权利要求3所述的触觉呈现面板，其中，

9.根据权利要求3所述的触觉呈现面板，其中，

10.根据权利要求3所述的触觉呈现面板，其中，

11.根据权利要求3所述的触觉呈现面板，其中，

12.根据权利要求3所述的触觉呈现面板，其中，

13.根据权利要求9至12中任意一项所述的触觉呈现面板，其中，

14.根据权利要求5所述的触觉呈现面板，其中，

15.一种触觉呈现触摸面板，具备：

16.根据权利要求15所述的触觉呈现触摸面板，其中，

17.一种触觉呈现触摸显示器，具备：

技术总结
涉及向使用者呈现触觉的触觉呈现面板，具备：触摸检测电路，检测出使用者接触到触觉呈现钮，输出触觉呈现钮的位置信息；按压检测电路，检测通过触觉呈现钮对操作面的推压量；以及触觉控制电路，决定生成触觉呈现钮与操作面之间的摩擦力的电压信号，其中，所述触觉呈现面板使得利用触觉控制电路决定的电压信号，产生由触觉呈现钮与所述操作面之间的摩擦力的变化引起的触觉，触觉呈现钮具有：导电弹性部，设置于与操作面对置的位置并与操作面相接；以及支撑部，限制向导电弹性部的按压力。

技术研发人员：折田泰,大野岳,森冈孝之,中川直纪
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14