專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示裝置。
背景技術：
作為以往的觸摸板式的顯示裝置已知有當用手指按壓數(shù)據(jù)輸入單元時，通過在手指上通電而使用戶感到疑似的點擊感的裝置(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1—日本專利公開2000-284909號公報但是，在專利文獻1中記載的裝置中存在著以下問題雖然可以通過通電而使用戶知道有無輸入，但卻不能使用戶感覺到例如已經(jīng)按下了操作單元那樣的輸入時的觸感等，缺乏操作的真實感。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題的存在，本發(fā)明的目的在于提供一種能使用戶有真實操作感的顯示裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明的顯示裝置的特征在于包括顯示器；被重疊設置在顯示器的畫面上，具有在與畫面相對的面的反面一側(cè)上呈二維排列的多個透明電極的透明電極層；和透明電極絕緣設置的，維持在一定電位上的不關電極；使透明電極的電位變化，在各個透明電極和不關電極之間產(chǎn)生電位差的電壓施加裝置，電壓施加裝置根據(jù)透明電極層受到的接觸，使包含在受到該接觸的透明電極的層區(qū)域內(nèi)的透明電極的電位隨時間變化。
如果采用上述顯示裝置則在用戶的指尖需要操作顯示裝置而接觸到透明電極層時，透明電極和不關電極之間的電位差變化。如果把不關電極例如安裝在用戶手指根兒附近，則由于上述電位差在用戶的手指上流過與電位變化相應的電流。因而，例如可以給予用戶在顯示器上手指點擊時的觸感以及用手指按壓在顯示器上連續(xù)的觸感，可以使用戶感覺到有現(xiàn)實感的操作感。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，電壓施加裝置在透明電極受到接觸時，從該接觸之后至規(guī)定時間期間使透明電極的電位比不關電極電位高，其后在接觸繼續(xù)期間使透明電極的電位比不關電極還低。
即，電壓施加裝置理想的是，在透明電極受到接觸時，使包含在受到接觸的透明電極層的區(qū)域內(nèi)的透明電極的電位隨時間變化，使得在從接觸后至規(guī)定時間期間產(chǎn)生透明電極的電位比不關電極還高的第1狀態(tài)，其后在接觸繼續(xù)期間產(chǎn)生不關電極電位比透明電極高的第2狀態(tài)。
如果采用這種理想狀態(tài)的顯示裝置，則在用戶的指尖需要操作顯示器而接觸到透明電極層時，透明電極和不關電極之間的電位差變化。如果把不關電極裝在例如用戶指根附近，則因上述電位差作用在用戶的手指上流過與電位變化相應的電流。電位差因為是從接觸之后至規(guī)定時間期間產(chǎn)生透明電極的電位比不關電極高的第1狀態(tài)，所以流過手指的電流從外部向指尖流過，隨著上述電位差變化同樣變化。由于在用戶是手指上流過這樣的電流，因而可以給用戶以手指在顯示器上點擊那樣的觸感。另外，在接觸繼續(xù)期間，因為電位差產(chǎn)生不關電極的電位比透明電極還高的第2狀態(tài)，所以流過指尖的電流是從指尖向外部的方向，隨著上述電位差變化同樣變化。由于在用戶的手指上流過這樣的電流，因而可以給用戶以手指按壓在顯示器上的觸感。如果采用上述顯示裝置，則因為給用戶以手指在顯示器上點擊的觸感以及手指按壓在顯示器上連續(xù)的觸感，所以可以使用戶感覺有現(xiàn)實感的操作感。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，提高透明電極的電位的次數(shù)在規(guī)定的脈沖寬度以及規(guī)定的頻率下至少是1次。即，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，第1狀態(tài)在規(guī)定的脈沖寬度以及規(guī)定的頻率下至少產(chǎn)生1次。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，降低透明電極的電位是以規(guī)定的脈沖寬度和規(guī)定的頻率斷續(xù)地進行。即，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，第2狀態(tài)在規(guī)定的脈沖寬度以及規(guī)定的頻率下斷續(xù)發(fā)生。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，包括當透明電極層受到接觸時，檢測該接觸的壓力的接觸壓力檢測裝置，電壓施加裝置在透明電極層受到接觸時，在該接觸持續(xù)期間，使不關電極電位比透明電極的電位高的狀態(tài)以規(guī)定的脈沖寬度和規(guī)定的頻率斷續(xù)地產(chǎn)生，使透明電極的電位比不關電極電位還高，頻率根據(jù)由接觸壓檢測裝置檢測出的接觸壓力變化。
即，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，電壓施加裝置在透明電極層受到接觸時，當接觸繼續(xù)的期間，如在規(guī)定的脈沖振幅以及規(guī)定的頻率下斷續(xù)產(chǎn)生不關電極的電位比透明電極的電位還高的第2狀態(tài)那樣，使包含在受到接觸的透明電極層的區(qū)域內(nèi)的透明電極的電位隨時間變化，頻率根據(jù)由接觸壓觸檢測裝置檢測出的接觸壓力隨時變化。
如果采用此理想狀態(tài)的顯示裝置，則在用戶的指尖需要操作觸摸板而與顯示裝置的透明電極層接觸時，透明電極和不關電極之間的電位差變化。如果把不關電極安裝在例如用戶指根附近，則因上述電位差引起在用戶的手指上流過與電位變化相應的電流。上述電位差在接觸持續(xù)期間，因為如在規(guī)定的脈沖寬度以及頻率下電位差斷續(xù)產(chǎn)生不關電極的電位比透明電極還高的第2狀態(tài)，所以在手指上流過的電流從指尖流向外部，隨著上述電位差變化同樣地變化。通過使這樣的電流流過用戶手指，可以給用戶以手指按壓在顯示器上的觸感。另外，上述電位變化的頻率因為根據(jù)用戶手指的按壓力的變化變化，所以根據(jù)按壓力給用戶以來自顯示器上的反力變化那樣的觸感。如果采用上述顯示裝置，則可以給用戶以有現(xiàn)實感的操作感。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，電壓施加裝置進而在接觸結束前的規(guī)定時間期間，使上述透明電極的電位高于上述不關電極的電位。即，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，電壓施加裝置進而在接觸結束前的規(guī)定時間期間，產(chǎn)生透明電極的電位比不關電極還高的第1狀態(tài)。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，電壓施加裝置進而在接觸結束前的規(guī)定時間期間，在規(guī)定的脈沖寬度以及規(guī)定的頻率下至少產(chǎn)生1次透明電極的電位比不關電極還高的第1狀態(tài)。
如果采用此理想狀態(tài)的顯示裝置，則可以給用戶以在用戶的指尖離開透明電極層之前從操作鍵反彈那樣的觸感，可以進一步感覺有現(xiàn)實感的操作感。
另外，在本發(fā)明的顯示裝置中理想的是，電壓施加裝置在包含于受到接觸的透明電極層的區(qū)域內(nèi)的透明電極中，使在規(guī)定區(qū)域內(nèi)的透明電極的電位在時間上變化，規(guī)定的區(qū)域與被顯示在顯示器上的圖像對應地設定。
如果采用此理想狀態(tài)的顯示裝置，則可以與被顯示在顯示器上的圖像對應地設定流過上述那樣的電流。因而，可以給用戶以與被顯示的圖像對應的觸感，能使用戶有真實操作感。


下面參照附圖來說明本發(fā)明。
圖1是表示觸摸板顯示裝置的系統(tǒng)構成的方框圖。
圖2是表示觸摸板顯示裝置的表面附近斷面的圖。
圖3A是表示被排列在透明導電膜上的刺激電極的圖。
圖3B是表示被排列在透明導電膜上的刺激電極的圖。
圖4是表示圖像數(shù)據(jù)以及印刷圖像數(shù)據(jù)概念的圖。
圖5是控制單元進行的處理的流程圖。
圖6A是表示接觸區(qū)域以及刺激電極的圖。
圖6B是表示接觸區(qū)域以及刺激電極的圖。
圖7是表示接觸壓力，以及隨之變化的電流的時間變化的曲線圖。
具體實施例方式
本發(fā)明參照僅作為例示的附圖來進行以下的詳細記述，容易理解。下面參照

本發(fā)明的實施方式。在可能的情況下，在同一部分上標注相同的符號并省略重復的說明。
參照圖1以及圖2說明本實施方式的觸摸板顯示裝置1(顯示裝置)。圖1是表示觸摸板顯示裝置1的系統(tǒng)構成的方框圖。觸摸板顯示裝置1包括顯示器3、透明導電膜(透明電極層)5、位置檢測單元7、壓力檢測單元9、不關電極11、放大單元13、數(shù)據(jù)保存單元14以及控制單元15。另外，圖2是表示觸摸板顯示裝置1的表面附近的斷面的圖。在此，把面向觸摸板顯示裝置1的用戶的面稱為“表面”，把其相反的面稱為“背面”。
在控制單元15上連接顯示器3、透明導電膜5、電位檢測單元7、壓力檢測單元9、不關電極11、放大單元13以及數(shù)據(jù)保存單元14的各器件，控制單元15和各器件進行電氣信號的授受。控制單元15根據(jù)預先確定的程序處理接收到的電氣信號進行處理，通過發(fā)送電氣信號控制被連接的這些器件的動作。在數(shù)據(jù)保存單元14中保存用于上述器件控制的程序等，程序被適宜地讀入控制單元15。
顯示器3具有顯示觸摸板顯示裝置1的動作狀態(tài)的信息，和把督促用戶輸入的信息作為畫面提示用戶的顯示畫面。顯示畫面例如顯示受理用戶進行按壓操作的按鍵的圖像等。這時，用戶通過手指2接觸與想要操作的按鍵圖像對應的位置的透明導電膜5的部分，進行按下希望的按鍵等的操作。作為顯示器3例如使用布勞恩管監(jiān)視器、液晶監(jiān)視器等。
透明導電膜5如大致全面覆蓋顯示器3的顯示畫面表面一側(cè)那樣重疊設置在顯示器3上。在透明導電膜5的表面一側(cè)(與顯示器3的畫面相對的面的相反一側(cè)面)如圖3A所示，刺激電極(透明電極)17大致在整個面上縱橫排列。透明導電膜5被設置在觸摸板顯示裝置1的最表面一側(cè)上，刺激電極17在裝置的最表面一側(cè)露出。
刺激電極17由蝕刻法形成在透明導電膜5上。作為刺激電極17的形成方法并不限于蝕刻法，也可以用蒸發(fā)法、粘貼法、剝離法等。刺激電極17的排列密度是每1cm230個。如果提高刺激電極17的排列密度則可以進行細致的觸感提示，但制造工藝等變得復雜。另外，如果刺激電極17的尺寸過小則和皮膚接觸阻抗過大。刺激電極17的排列密度以及尺寸從上述觀點出發(fā)被設置為合適的值。
當用戶的手指2接觸透明導電膜5時，用戶的手指2與某個刺激電極17或者多個刺激電極17接觸。當用戶的手指2接觸到透明導電膜5的表面的每個部分上時，刺激電極17和后述的不關電極11之間經(jīng)由手指2導通，因刺激電極17和不關電極11之間的電位差在用戶的手指2上流過電流。
如用戶可以透過透明導電膜5看到被顯示在顯示器3上的圖像那樣，透明導電膜5以及刺激電極17都大致是透明的。刺激電極17的形狀以及排列形狀并不限于圖3A，例如也可以是圖3B那樣的形狀。另外，刺激電極17的形狀等可以是圓形、矩形、三角形等任何形狀。
作為位置檢測單元7檢測用戶手指2接觸到透明導電膜5時接觸到的區(qū)域(以下稱為“接觸區(qū)域”)在透明導電膜5上的哪個位置范圍(以下稱為“接觸位置”)的方式，本實施例的觸摸板顯示裝置1使用作為公知方式的電阻膜方式。
通常，因為用戶的手指2以具有一定的接觸面積的接觸面接觸透明導電膜5，所以在觸摸顯示裝置1中認識接觸區(qū)域的位置范圍。因而，所謂“接觸區(qū)域”意味具有一定面積的部分，假設“接觸位置”一詞作為接觸區(qū)域位置的范圍意味著具有一定面積的范圍。
位置檢測單元7具有位置傳感器7s。位置傳感器7s被設置在透明導電膜5和顯示器3的顯示畫面之間的層上，大致全面覆蓋顯示器3的顯示畫面。如圖2所示，位置傳感器7s由2層導電膜7a夾著由絕緣體組成的點隔離子7b構成。當用戶的手指2接觸透明導電膜5時，在接觸位置上表面一側(cè)的導電膜7a變形，與背面一側(cè)的導電膜7a接觸導通。通過檢測通電的點是用點隔離子7b隔開的哪個區(qū)域，生成與接觸位置相適應的電氣信號。
位置傳感器7s在用戶的手指2接觸到透明導電膜5時，把與接觸位置相適應的接觸位置信號發(fā)送到后述的控制單元15?？刂茊卧?5通過根據(jù)預先保存在數(shù)據(jù)保存單元14等中的程序處理接收到的接觸位置信號計算接觸位置。由位置傳感器7s以及控制單元15進行的上述處理構成作為功能構成要素的位置檢測單元(接觸位置檢測裝置)7。
作為位置檢測單元7的接觸位置的檢測方式，并不限于電阻膜方式，只要可以檢測出接觸位置其他方式也可以。例如作為位置檢測單元7的位置檢測方式，可以使用紅外線方式、超聲波方式、靜電容量方式等其他公知的方式。
壓力檢測單元9具有壓力傳感器9s。壓力傳感器9s如圖2所示在被配置在位置傳感器7s的背面一側(cè)上的玻璃層和顯示器3之間以規(guī)定間隔排列設置。當用戶的手指2接觸到透明導電膜5時，玻璃層19和顯示器3的顯示畫面之間被夾緊受到壓縮應力，把與用戶的手指2按壓透明導電膜5的壓力(以下稱為“接觸壓力”)相應的接觸壓力信號發(fā)送到后述的控制單元15。
控制單元15通過根據(jù)預先保存在數(shù)據(jù)保存單元14等中的程序處理接收到的接觸壓力信號計算接觸壓力。壓力傳感器9s以及控制單元15的上述處理，構成作為功能性構成要素的壓力檢測單元(接觸壓力檢測裝置)9。作為壓力傳感器9s使用例如使用了公知的壓電元件和感壓導電性橡膠等的壓力傳感器等。
不關電極11由導電材料組成，設置成和刺激電極17電絕緣，不關電極11的電位始終被維持在0V。不關電極11如圖2所示被戴在進行觸摸板顯示裝置1的操作的手指2的指根附近使用。用戶在手指2的指根附近帶著不關電極11的狀態(tài)下，當用戶的手指2的指尖接觸透明導電膜上的刺激電極17時，在規(guī)定的條件下，在兩電極之間即從用戶的指尖到手指的指根附近之間流過電流，用戶因該電流而感覺到對手指的刺激。
說明不關電極11和刺激電極17之間的電位差，以及在兩電極之間流過的電流。不關電極11的電位被保持在0V，由于使刺激電極17一側(cè)的電位上下，因而可以在不關電極11和刺激電極17之間產(chǎn)生電位差(以下簡稱“電壓施加”)。在觸摸板顯示裝置1中，可以把刺激電極17的電位設置為正(以下稱為“陽極施加”)，以及把刺激電極17的電位設置為“負”(以下，稱為“陰極施加”)進行雙方的電壓施加。
通過進行陽極施加，可以產(chǎn)生上述第1狀態(tài)，通過進行陰極施加可以產(chǎn)生第2狀態(tài)。電壓施加對于被排列在透明導電膜5上的刺激電極17的一個個可以獨立進行。即刺激電極17可以1個個獨立具有不同的電位。另外，刺激電極17的電位也可以隨時間變化，1個個刺激電極17還可以在獨立不同的狀態(tài)下(例如，不同的脈沖寬度、頻率)使電位變化。
不關電極11和刺激電極17的電位差最大是±150V，不關電極與手指2的表面接觸的接觸面的大小是5cm2。在這樣的設定時，每1個刺激電極流過用戶手指2的電流是±2mA左右，可以把給用戶手指2的刺激設置在適度的大小。因為設置成把不關電極11可以戴在用戶進行觸摸板顯示裝置1的操作的指根上的結構，所以可以使不關電極11和刺激電極17的距離接近。因此，可以減少兩電極間的電阻值的離散，可以得到穩(wěn)定的電流。
在數(shù)據(jù)保存單元14上存儲在各動作階段顯示在顯示器3上的圖像數(shù)據(jù)，和表示在各動作階段中的施加電極以及非施加電極的排列設定的施加圖像數(shù)據(jù)。在此，所謂“施加電極”是指當用戶的手指2接觸時進行電壓施加的刺激電極17，所謂“非施加電極”是指即使在用戶手指2接觸時也不進行電壓施加的刺激電極17。進而，當施加電極、非施加電極都沒有與用戶手指2接觸時是未進行電壓施加的狀態(tài)。在施加圖像數(shù)據(jù)中透明導電膜5上的全部的刺激電極17被設定為施加電極或者非施加電極之一。
控制單元15在各動作階段中讀入圖像數(shù)據(jù)，在各操作的每個階段在顯示器3上顯示圖像數(shù)據(jù)。另外控制單元15在各動作施加階段讀入施加圖像數(shù)據(jù)，識別透明導電膜5上的施加電極以及非施加電極的排列設定。
圖像數(shù)據(jù)21是把顯示在顯示器3的顯示畫面上的圖像數(shù)據(jù)化的數(shù)據(jù)。施加圖像數(shù)據(jù)23是把透明導電膜5上的施加電極和非施加電極的排列數(shù)據(jù)化的數(shù)據(jù)。圖4是表示觸摸板顯示裝置1在每個動作階段中的圖像數(shù)據(jù)21以及施加圖像數(shù)據(jù)23的概念的圖。在圖4中的施加圖像數(shù)據(jù)23中，黑圓表示施加電極，白圓表示非施加電極。
如圖4所示，與圖像數(shù)據(jù)21所示的目標位置和式樣對應地排列施加圖像數(shù)據(jù)23中的施加電極以及非施加電極。例如，對于表示圖像數(shù)據(jù)21中的操作鍵21a的位置范圍，在與該位置范圍內(nèi)對應的位置(規(guī)定的區(qū)域內(nèi))的刺激電極17(23a)，在施加圖像數(shù)據(jù)23上作為施加電極設定，在與該位置范圍外21b對應的位置上的刺激電極17(23b)作為非施加電極設定。
另外，在圖像數(shù)據(jù)21中的條紋式樣的黑線部分21c對應的位置上的刺激電極17(23c)作為施加電極設定，在與白底部分21d對應的位置上的刺激電極17(23d)作為非施加電極設定。這樣與被顯示在顯示器3上的圖像的圖案對應地排列施加電極以及非施加電極。
以下，有關控制單元15進行的處理參照圖5說明。圖5是觸摸板顯示裝置1的某個動作階段，是在用戶的手指2接觸透明導電膜5時控制單元15等進行的處理的流程圖。
首先，讀入與觸摸板顯示裝置1的動作階段相適應的圖像數(shù)據(jù)、施加圖像數(shù)據(jù)(S102)。根據(jù)被讀入的圖像數(shù)據(jù)在顯示器3上顯示圖像，等待對透明導電膜5的接觸。
如果用戶的手指2接觸透明導電膜5，則由位置傳感器7s產(chǎn)生的與接觸位置相適應的接觸位置信號被送到控制單元15，在控制單元15中根據(jù)接觸位置信號檢測接觸位置(S106)。
以下，進行接觸位置和施加圖像數(shù)據(jù)的比較，在包含于接觸區(qū)域內(nèi)的刺激電極17中，只對作為施加電極設定的刺激電極17進行陽極施加，在用戶手指2上流過電流(S108)。當作為施加電極設定的刺激電極17未包含在接觸區(qū)域內(nèi)時，可以就此結束處理。
在觸摸板顯示裝置1中，在S108中的陽極施加中，以電壓150V、脈沖數(shù)1次施加脈沖寬度500u秒的方波電壓。
以下，把由壓力傳感器9s產(chǎn)生的與接觸壓力相應的接觸壓力信號發(fā)送到控制單元15，在控制單元15中根據(jù)接觸壓力信號檢測接觸壓力(S110)。把接觸壓力和規(guī)定的壓力比較(S112)，當接觸壓力比規(guī)定的壓力還低時，看成用戶手指2從透明導電膜5離開或者離開之前，再次在和S108中的施加同樣的狀態(tài)下進行陽極施加(S120)后處理結束。
上述規(guī)定的壓力例如被設定在0.1～3.0N/m2。當接觸壓力比規(guī)定的壓力還低時，算出用于電壓施加的頻率。頻率根據(jù)被檢測出的接觸壓力用規(guī)定的計算方法算出。如果采用規(guī)定的計算方法則接觸壓力和頻率成比例，隨著接觸壓力增高頻率增高，隨著接觸壓力降低頻率降低(S114)。
接著，再次檢測接觸位置(S116)。進行被檢測出的接觸位置和施加圖像數(shù)據(jù)的比較，在包含于接觸區(qū)域內(nèi)的刺激電極17中，只向作為施加電極設定的刺激電極17進行陰極施加，在用戶的手指2上流過電流(S118)。這時在陰極施加以在S114中計算出的頻率斷續(xù)進行。在S118中的陰極施加中，把脈沖寬度500u秒的方波電壓在電壓-150V左右，頻率50～200Hz下斷續(xù)施加，因為在用戶手指2接觸期間S114的處理隨時進行，所以頻率根據(jù)接觸壓力隨時變化。
其后，返回S110重復從接觸壓力檢測開始的處理。在用戶手指2離開之前因為在S112中接觸壓力在規(guī)定壓力以下，所以再次在和S108中的施加一樣的狀態(tài)下進行陽極施加(S120)后處理結束。
如上所述，在S108中被進行了陽極施加以及在S118中被進行了陰極施加的電極，在包含于接觸區(qū)域的刺激電極17中，只是作為施加電極設定的刺激電極17。參照圖6A以及圖6B具體地說明。
圖6A是表示接觸區(qū)域31一部分進入顯示有操作鍵的區(qū)域(規(guī)定區(qū)域)33的狀態(tài)時的例子的圖。圖6B是表示接觸區(qū)域41進入顯示有條紋樣式的位置時的例子的圖。
在圖6B的情況下是在顯示有條紋樣式的黑線的區(qū)域(規(guī)定的區(qū)域)33上接觸區(qū)域31的一部分進入的狀態(tài)。大的黑圓表示包含在接觸區(qū)域內(nèi)的施加電極35a，大的白圓表示包含在接觸區(qū)域內(nèi)的非施加電極35b。另外，小的黑圓表示未包含在接觸區(qū)域內(nèi)的施加電極35c、小的白圓表示未包含在接觸區(qū)域內(nèi)的非施加電極35d。在S108以及S118中包含接觸區(qū)域，并且，只向與圖像對應的規(guī)定的區(qū)域33內(nèi)(作為施加電極設定)的電極，即用大的黑圓表示的刺激電極35a施加電壓，其他的刺激電極35b、35c、35d未被施加電壓。
歸納以上的結果是電壓施加的時間變化是如圖7那樣的波形。在圖7上的曲線是橫軸設定為時間，縱軸設定電流，表示接觸壓力的時間變化。下面的曲線是橫軸與上面的曲線對應的時間，縱軸設定電流，表示與接觸壓力對應的電流的時間變化。
首先，從接觸之后至規(guī)定時間期間(圖中的201的范圍)以脈沖寬度500u秒在方波狀態(tài)下只進行1次以陽極施加。其后，在接觸繼續(xù)的期間(圖中的203的范圍)以脈沖寬度500u秒，頻率50～200Hz在方波狀態(tài)下進行斷續(xù)的陰極施加。在此期間，由壓力檢測單元9檢測接觸壓力，隨時改變頻率使得在接觸壓力增大時與其對應地提高頻率，在接觸壓力減小時降低頻率。
在接觸結束之前(圖中的205的范圍)以脈沖寬度500u秒在方波狀態(tài)下只進行1次陽極施加。但是，在此把在壓力檢測單元9中檢測出的接觸壓力比規(guī)定壓力還低時看作接觸結束之前，進行上述陽極施加。
以下，說明上述觸摸板顯示裝置1的作用、效果。首先，如果采用人手指感覺接觸感的原理，則在人指尖受到振動時，刺激和在皮膚在垂直方向上伸展的神經(jīng)。另外，在人的手指受到壓力時，刺激和皮膚在平行方向伸展的神經(jīng)。
相反，在指尖上，如果刺激和皮膚在垂直方向伸展的神經(jīng)則人的手指感覺振動，如果刺激和皮膚在平行方向上伸展的神經(jīng)則人的手指感覺壓力。我們知道為了刺激和皮膚在垂直方向伸展的神經(jīng)，只要從外部向指尖方向流過電流(以下稱為“陽極電流”)即可，為了刺激和皮膚在平行方向伸展的神經(jīng)，相反只要從指尖向外部方向流過電流(以下稱為“陰極電流”)即可。
為了在陽極電流、陰極電流下都有上述那樣的感覺，在方波狀態(tài)下以規(guī)定的脈沖寬度、規(guī)定的頻率斷續(xù)流過電流的方法有效。特別理想的是陽極電流、陰極電流都在脈沖寬度500u秒左右，頻率50～200Hz左右，電流2mA左右下斷續(xù)流過。
另外，在陰極電流在方波狀態(tài)下斷續(xù)流過時，陰極電流的頻率越大人感覺的壓力也越大，頻率越小人感覺的壓力也越小。鑒于以上那樣的原理說明觸摸板顯示裝置1的作用、效果。
在觸摸板顯示裝置1中，當用戶的手指2需要操作觸摸板顯示裝置1而接觸到透明導電膜5時，與排列在透明導電膜5上的刺激電極17接觸。用戶的手指2當與在刺激電極17中作為施加電極設定的電極接觸時，在該刺激電極17和不關電極11之間，施加以圖7的曲線圖所示那樣的波形在時間上變化的電壓。通過施加該電壓，在用戶手指2上流過與施加電壓的波形相同波形的電流。
例如，考慮用戶的手指2操作被顯示在顯示器3上的操作鍵的情況。用戶的手指2需要操作顯示器3上的架空的操作鍵，與顯示操作鍵的區(qū)域?qū)耐该鲗щ娔?的區(qū)域接觸。在該操作區(qū)域上的刺激電極17與操作鍵對應地被作為施加電極設定，用戶的手指2與該刺激電極17接觸。
首先，用戶的手指2因為在與操作鍵接觸之后(圖7的201的范圍)在手指2上流過陽極電流，所以用戶感覺振動。因而，用戶受到如同手指碰到操作鍵那樣的感覺。以下，在這樣繼續(xù)接觸操作鍵期間(圖7的203的范圍)因為在手指2上以頻率50～200Hz斷續(xù)地流過陰極電流，所以用戶感覺到壓力。因而，用戶受到如同用手指按壓操作鍵受到來自操作鍵的反力那樣的感覺。
另外，在用戶使按壓操作鍵的壓力變化時，因為與壓力變化相應地電流頻率變化，所以用戶受到宛如與手指的按壓力相應地來自操作鍵的反力變化那樣的感覺。
以下，在用戶的手指2離開操作鍵之前(圖7的205的范圍)，因為在手指2上流過陽極電流所以用戶有振動感覺。因而，用戶受到宛如手指從操作鍵上離開的瞬間從操作鍵上反彈那樣的感覺。
這樣，如果采用觸摸板顯示裝置1，則當用戶操作平面顯示在顯示器3上的架空的目標的情況下，可以有宛如操作實際的目標那樣的真實操作感。
另外，如果采用觸摸板顯示裝置1，則當用戶的手指2接觸到在刺激電極17中作為施加電極設定的電極的情況下，進行上述的電壓施加。另一方面，當接觸到刺激電極17中作為非施加電極設定的電極的情況下不進行電壓施加。
另外，施加電極以及非施加電極的排列設定是與被顯示在顯示器3上的圖像對應地設定。例如，在與被顯示在顯示器3上的目標對應的區(qū)域上使施加電極對應設定，在此外的區(qū)域上使非施加電極對應設定。
通過這樣設定，用戶可以通過手指的觸感感覺到在顯示有目標的區(qū)域上宛如目標存在，在此外的區(qū)域上感覺到宛如不存在目標的觸感，可以感覺到具有真實感的操作感。另外，因為可以通過觸感提示用戶目標的位置，所以視覺殘疾的人也容易操作。
另外，用戶的手指2在具有一定面積的接觸區(qū)域上和透明導電膜5接觸的情況多，此時用戶的手指2接觸包含在接觸區(qū)域內(nèi)的多個刺激電極17。如果采用觸摸板顯示裝置1，則在包含于接觸區(qū)域內(nèi)的刺激電極17中，因為只把在與目標圖像對應的的范圍內(nèi)的刺激電極17作為施加電極設定，所以只有該刺激電極17給用戶以觸摸到目標的觸感。因而，例如如圖6A所示，當接觸區(qū)域是跨越被顯示在顯示器3上的目標邊緣的區(qū)域的情況下，用戶可以感覺到如同接觸到目標邊緣那樣的觸感。
另外，在觸摸板顯示裝置1中如圖6B所示，與條紋樣式等的細樣式對應地設定施加電極以及非施加電極的排列。因而，用戶的手指2當接觸到與細樣式的圖像對應的部分的情況下，可以使用戶感覺到細樣式如同實際被形成為凹凸上那樣的觸感。另外，如果設置成與被顯示在顯示器3上的目標的材質(zhì)(例如，木頭，布)對應地改變施加電極以及非施加電極的排列，則還可以通過手摸感覺到目標的材質(zhì)。
進而，本發(fā)明并不限于上述的實施方式可以有各種變形。例如，在觸摸板顯示裝置1中，在用戶的手指2接觸到透明導電膜5上之后，以脈沖數(shù)1次陽極施加，但如果把陽極施加的時間設置為從接觸之后到規(guī)定的時間期間，則也可以把脈沖數(shù)設置為多次，在規(guī)定的頻率下進行多次陽極施加。完全同樣地在接觸結束之前的陽極施加也同樣地把脈沖數(shù)設置為多次。上述規(guī)定的時間理想的是從給予用戶有現(xiàn)實的振動感的觀點出發(fā)設定為0.1秒左右。
另外，雖然在觸摸板顯示裝置1中是用壓力檢測單元9來檢測接觸壓力，并根據(jù)接觸壓力來使電壓施加的頻率改變，但在本發(fā)明中并非必須根據(jù)壓力檢測單元9和接觸壓力來使頻率變化。
權利要求
1.一種顯示裝置其特征在于包括顯示器；被重疊設置在上述顯示器的畫面上，并在與上述畫面相對的面的反面一側(cè)具有呈二維排列的多個透明電極的透明電極層；與上述透明電極電絕緣而設置，并維持在一定電位上的不關電極；和使上述透明電極的電位變化，在各個上述透明電極與上述不關電極之間產(chǎn)生電位差的電壓施加裝置；上述電壓施加裝置響應上述透明電極層受到了接觸，而使包含在受到該接觸的透明電極層區(qū)域內(nèi)的透明電極的電位隨時間變化。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述電壓施加裝置在上述透明電極層受到接觸時，在從該接觸之后至規(guī)定時間期間使上述透明電極的電位比上述不關電極的電位還高，其后在接觸繼續(xù)的期間使上述透明電極的電位比上述不關電極的電位還低。
3.根據(jù)權利要求2所述的顯示裝置，其特征在于以規(guī)定的脈沖寬度和規(guī)定的頻率來提高上述透明電極的電位的次數(shù)至少是1次。
4.根據(jù)權利要求2所述的顯示裝置，其特征在于降低上述透明電極的電位是以規(guī)定的脈沖寬度和規(guī)定的頻率斷續(xù)地進行的。
5.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于包括在上述透明電極層受到了接觸的情況下，檢測該接觸的壓力的接觸壓力檢測裝置，上述電壓施加裝置在上述透明電極層受到接觸時，在該接觸持續(xù)期間，使上述不關電極的電位比上述透明電極的電位高的狀態(tài)以規(guī)定的脈沖寬度和規(guī)定的頻率斷續(xù)地產(chǎn)生，使上述透明電極的電位比上述不關電極的電位還高，上述頻率根據(jù)由上述接觸壓檢測裝置檢測出的接觸壓力而變化。
6.根據(jù)權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述電壓施加裝置進而在接觸結束前的規(guī)定時間期間，使上述透明電極的電位比上述不關電極的電位還高。
7.根據(jù)權利要求1所述的觸摸板顯示裝置，其特征在于上述電壓施加裝置使包含在受到了接觸的上述透明電極層的區(qū)域內(nèi)的上述透明電極中的、位于規(guī)定區(qū)域內(nèi)的透明電極的電位隨時間而變化，上述規(guī)定區(qū)域與顯示在上述顯示器上的圖像對應而設定。
全文摘要
一種顯示裝置包括顯示器；具有多個刺激電極的透明導電膜；與刺激電極電絕緣地設置的維持在一定電位上的不關電極；在各個刺激電極和不關電極之間產(chǎn)生電位差的電壓施加裝置。上述電壓施加裝置當透明導電膜受到接觸時，使刺激電極電位隨施加變化，使得在從該接觸之后至規(guī)定時間期間使上述刺激電極電位比不關電極電位還高的狀態(tài)多次斷續(xù)或者只產(chǎn)生1次，其后在接觸繼續(xù)的期間使不關電極的電位比刺激電極電位還高的狀態(tài)以規(guī)定的脈沖寬度和頻率斷續(xù)地產(chǎn)生。
文檔編號G06F3/033GK1577385SQ20041006354
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權日2003年7月10日
發(fā)明者林宏樹, 平巖明, 真鍋宏幸, 杉村利明 申請人:株式會社Ntt都科摩