(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁基板と、
前記透明絶縁基板上に間隔を空けて交互に配置された複数の第１電極および複数の第２電極を含む触覚電極と、
前記複数の触覚電極を覆い１０以上の比誘電率を有する膜を含む誘電体層と、
前記複数の第１電極のうち前記透明絶縁基板の少なくとも一部の領域上に位置するものへ第１周波数を有する電圧信号を印加し、かつ前記第２電極のうち前記透明絶縁基板の前記少なくとも一部の領域上に位置するものへ前記第１周波数と異なる第２周波数を有する電圧信号を印加する電圧供給回路と、
を備え、隣り合う前記第１電極と前記第２電極の間のピッチが７ｍｍ以下となるように配置される
触覚提示パネル。
【請求項２】
透明絶縁基板と、
前記透明絶縁基板上に間隔を空けて交互に配置された複数の第１電極および複数の第２電極を含む触覚電極と、
前記複数の触覚電極を覆う誘電体層と、
前記複数の第１電極のうち前記透明絶縁基板の少なくとも一部の領域上に位置するものへ第１周波数を有する電圧信号を印加し、かつ前記第２電極のうち前記透明絶縁基板の前記少なくとも一部の領域上に位置するものへ前記第１周波数と異なる第２周波数を有する電圧信号を印加する電圧供給回路と、
前記透明絶縁基板の一つの辺に沿って前記辺の一部に前記誘電体層から露出して配置され、前記電圧供給回路に接続された触覚提示パネル端子部と、
前記透明絶縁基板上に配置され、前記触覚電極の延在方向における一方端及び他方端の各々と前記触覚提示パネル端子部とに接続された引き出し配線層と、
を備える、
触覚提示パネル。
【請求項３】
前記引き出し配線層は、前記触覚提示パネル端子部の配列の中央に近いものから、順次、前記触覚提示パネル端子部と対応する前記触覚電極の間の距離が最短となるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の触覚提示パネル。
【請求項４】
前記複数の触覚電極は０．１ｍｍ以下の電極間距離を有している、請求項１に記載の触覚提示パネル。
【請求項５】
前記複数の触覚電極の各々は、曲がった部分を有している、請求項１または４に記載の触覚提示パネル。
【請求項６】
前記複数の触覚電極の各々は複数の曲がった箇所を有しており、前記曲がった箇所の間隔は１ｍｍ以下である、請求項１、４または５のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項７】
前記複数の触覚電極の各々は、前記透明絶縁基板上において全方位にわたる延在方向を有している、請求項５または６に記載の触覚提示パネル。
【請求項８】
前記複数の触覚電極の各々は、一の方向に延在する延在部分と、前記一の方向とは異なる方向に向かって前記延在部分から突出する複数の突出部分とを有している、請求項１または４に記載の触覚提示パネル。
【請求項９】
前記透明絶縁基板上に配置され前記複数の触覚電極に接続された引き出し配線層をさらに備え、前記引き出し配線層は、透明導電膜よりも抵抗が低い、金属単層膜、および、金属単層と非金属単層との積層膜のいずれかから構成されている、請求項１、４から８のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項１０】
前記透明絶縁基板上に配置され前記複数の触覚電極に接続された引き出し配線層をさらに備え、前記触覚電極および前記引き出し配線層は、透明導電膜よりも抵抗が低い、金属単層膜、および、金属単層と非金属単層との積層膜のいずれかから構成されている、請求項１、４から７のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項１１】
前記透明絶縁基板上に配置され前記複数の触覚電極に接続された引き出し配線層をさらに備え、前記引き出し配線層は透明である、請求項１、４から８のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項１２】
前記電圧供給回路は、前記触覚電極の前記複数の第１電極のすべてのものへ前記第１周波数を有する電圧信号を同時に印加し、かつ前記触覚電極の前記第２電極のすべてのものへ前記第２周波数を有する電圧信号を同時に印加する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項１３】
前記透明絶縁基板は複数の分割領域を含み、前記複数の触覚電極は、前記複数の分割領域のそれぞれの上に配置された複数の電極群に分類されており、前記複数の電極群の各々には前記複数の第１電極のうちの複数と前記第２電極のうちの複数とが含まれており、前記電圧供給回路は、前記複数の電極群のうちどの群へ電圧信号を印加するか選択可能に構成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項１４】
前記電圧供給回路は、前記複数の触覚電極の各々へ電圧信号を印加するか否か選択可能に構成されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の触覚提示パネル。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の触覚提示パネルと、前記透明絶縁基板上のタッチされた位置を検出するためのタッチ検出回路とを備え、前記電圧供給回路は、前記タッチ検出回路によって検出された情報を参照する、触覚提示タッチパネル。
【請求項１６】
請求項１５に記載の触覚提示タッチパネルと、透明導電膜からなる行方向配線層および列方向配線層を有するタッチスクリーンと、前記触覚提示タッチパネルおよび前記タッチスクリーンが取り付けられた表示パネルとを備え、
前記触感電極は、前記透明導電膜よりも低い抵抗を有する、金属単層膜、および、金属単層と非金属単層との積層膜のいずれかから構成されている、触覚提示タッチディスプレイ。
【請求項１７】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の触覚提示パネルを備え、前記触覚提示パネルは、指示体に加わる静電気力を制御することによって前記指示体に加わる摩擦力を変化させることにより触感を生成するものであり、さらに前記触覚提示パネルが取り付けられた表示パネルを備える、触覚提示タッチディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚提示パネル、触覚提示タッチパネル、および触覚提示タッチディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーン上において使用者の指またはペンなどの指示体によって指示された位置（以下「タッチ位置」という場合がある）を検出して出力する装置として、タッチパネルが広く知られている。タッチパネルがタッチ位置を検出する方式の一つとして静電容量方式がある。この方式を用いたタッチパネルの一つとして、投影型静電容量方式タッチパネル（ＰＣＡＰ：Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  Ｔｏｕｃｈ  Ｐａｎｅｌ）がある。ＰＣＡＰは、タッチスクリーンの使用者側の面（以下「表側面」という場合がある）が厚さ数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆われている場合であっても、タッチ位置を検出することができる。このようにＰＣＡＰは表側面に保護板を配置できるので堅牢性に優れている。またＰＣＡＰは可動部を有しないので長寿命である。ＰＣＡＰのタッチスクリーンは、行方向におけるタッチ位置の座標を検出する検出用行方向配線層と、列方向におけるタッチ位置の座標を検出する検出用列方向配線層とを有している。以下の説明では、検出用行方向配線層と検出用列方向配線層とを総称して「検出用配線層」という場合がある。また検出用配線層が配置された部材を「タッチスクリーン」といい、タッチスクリーンに検出用回路が接続された装置を「タッチパネル」という。また、タッチスクリーンにおいてタッチ位置を検出可能な領域を「検出可能エリア」という。【０００３】
国際公開第９５／２７３３４号（特許文献１）は、タッチパネルに相当するタッチパッドシステムを開示している。タッチパッドシステムは、静電容量（以下、単に「容量」という場合がある）を検出するための検出用配線層として、薄い誘電膜上に形成された第１シリーズの導体エレメントと、第１シリーズの導体エレメント上に絶縁膜を隔てて形成された第２シリーズの導体エレメントとを有している。表側面の法線方向から見て、第１シリーズの導体エレメントと、第２シリーズの導体エレメントとは、電気的接触なしに交差している。タッチ位置の座標は、指などの指示体と、検出用配線層である導体エレメントとの間に形成される容量（以下「タッチ容量」という場合がある）を検出回路で検出することによって特定される。また、１つよりも多い導体エレメントの検出容量の相対値によって、導体エレメント間のタッチ位置を補間することができる。【０００４】
近年、機械的スイッチに代わってタッチパネルが身の回りの多くの機器に用いられるようになっている。タッチパネルには機械的スイッチが有するような凹凸がなく手触りが均一であり、操作によってその表面形状は変形しない。そのため、機械的スイッチの場合と異なり、タッチパネル上のスイッチを操作する場合は、タッチパネル上に表示されているスイッチの位置を確認してからその操作を完了するまでの全過程を、視覚に頼って行わなければならない。言い換えれば、ブラインドタッチを行うことが困難である。このため、自動車の運転中の音響等の操作などといた他の作業と並行して行われる操作、および、視覚障害者による操作が困難である。しかしながら、たとえば車載機器においてはデザイン性の観点からタッチパネルが広く用いられるようになってきており、よって運転中のブラインドタッチが困難となってきている。また民生機器においても、家電および電子機器の多くに操作パネルとしてタッチパネルが用いられるようになってきている。上述したようにタッチパネルの表面は平滑であるため、手触りでスイッチの位置を確認することはできない。保護ガラス面上のスイッチ位置に凹凸加工を施す対処は、特にＰＣＡＰの場合、デザイン性の観点で採用しにくい。操作の受付開始および完了を音声機能で知らせる対処は、プライバシーまたは騒音の観点で、適用可能な環境が限定され、汎用的に適用することはできない。よってこれらの対処では、ユニバーサルデザインへの対応が困難である。【０００５】
スイッチの位置、当該スイッチの操作の受付、および当該操作の完了などを触感を用いてフィードバックする機能がタッチパネルに付与されれば、ブラインド操作およびユニバーサルデザイン対応を実現することが可能である。たとえば携帯電話およびスマートフォンには、振動による触覚フィードバック機能が広く搭載されている。このように、使用者の操作に連動した振動によるフィードバック機能が急速に身近なものになってきており、さらなる高度な触覚フィードバックへの需要も高まると予想される。【０００６】
触感を発生する方式は、振動方式、超音波方式、および電気方式の３つに大別される。振動方式は、ＰＣＡＰへの適用が容易でありかつ低コストであるが、デバイス全体が十分に振動するように振動子を筐体へ組込むことが難しく、また振動子の出力に限界があることから大面積のデバイスへの適用は特に難しい。超音波方式は、ツルツル感など、他の方式では発生できないような触感を発生させることが可能であるが、振動方式と同様の理由で、筐体への組込みが難しく、また大面積のデバイスへの適用が難しい。電気方式は、高い駆動電圧を必要とするものの、デバイスを振動させる必要がないので、大きなデバイスへも適用が容易である。さらに、任意の箇所に触感を発生させることが可能であり、またマルチタッチへの対応が可能である。電気方式には、指に直接電気刺激を与える電気刺激方式以外に、パネル表面を触った指と触覚電極との間に生じる静電気力によって触感を発生する静電誘導方式がある。以下、この方式について説明する。なお以下において、透明絶縁基板に触覚電極が配置された部材を「触覚提示スクリーン」といい、触覚提示スクリーンに検出用回路が接続された装置を「触覚提示パネル」という。また触覚提示スクリーンにおける触覚提示可能な領域を「触覚提示可能エリア」という。【０００７】
静電誘導方式に関して、特開２０１１−２４８８８４号公報（特許文献２）によれば、デバイスは、導電面と、導電面上に配置された絶縁面と、導電面に信号を供給するコントローラとを有している。コントローラは、絶縁面に接触する使用者に信号を結合する。これにより、絶縁面上をスライドする使用者の少なくとも１つの指が触感を知覚する。【０００８】
特開２０１５−０９７０７６号公報（特許文献３）によれば、触覚提示装置は、支持基板上に複数のＸ電極および複数のＹ電極を有している。Ｘ電極とＹ電極とはその交差部で絶縁膜を介して交差しており、両者の電気的な絶縁が保たれている。特定のＸ電極に対して第１周波数の電圧信号が印加され、特定のＹ電極に対して第２周波数の電圧信号が印加される。第１および第２周波数の差の絶対値によって対象領域に電気的なうなり振動が発生させられる。これにより触覚提示装置と使用者の指との間の摩擦力が変化することで、テクスチャ感が与えられる。【０００９】
静電誘導方式に関して、特開２０１４−５９８３３号公報（特許文献４）によれば、触覚刺激発生装置は、座標検出シートの操作面に相当する触覚刺激提示エリアに設けられた透明な絶縁層と、絶縁層の片面に配設され近接または接触した指先に触覚刺激を与える多数の触覚生成電極と、触覚生成電極に対して極性の異なる差動電圧を印加する駆動部とを有している。触覚生成電極は、ギャップを介して配設された、第１触覚電極と第２触覚電極とで構成されている。【００１０】
静電誘導方式に関して、特開２０１６−１２９０１５号公報（特許文献５）によれば、接触感応素子は、電気活性高分子からなる電気活性層と、電気活性層の一面にのみ配置された第１の電極および第２の電極とを有している。例えば、第１の電極には正の電圧が印加され、第２の電極は接地されて、第１の電極と第２の電極との間の電位差が発生される。この電位差により電気活性層が振動することによって、ユーザは触覚フィードバックを感じることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第９５／２７３３４号
【特許文献２】特開２０１１−２４８８８４号公報
【特許文献３】特開２０１５−０９７０７６号公報
【特許文献４】特開２０１４−５９８３３号公報
【特許文献５】特開２０１６−１２９０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特開２０１５−０９７０７６号公報によれば、Ｘ電極とＹ電極との交差部においてこれらの電極を絶縁膜が隔てる。交差部においてＸ電極とＹ電極との間の耐電圧を十分に確保するためには、絶縁膜は、ある程度の厚さを有する必要がある。この厚さに対応して交差部が盛り上がることに起因して、凹凸が形成される。この凹凸を十分に平坦化するためには、電極を覆う絶縁層の厚さを大きくする必要がある。その結果、触覚提示装置に触った指へ作用する静電気力が弱くなり、よって発生する触覚も弱くなってしまう。また、電極構造が複雑であるために電極面積を大きく確保することが難しいこと、および、電極交差部における電極間容量に起因して電極と指との間の容量が低下することも、発生する触感を弱めてしまう。電極に印加される電圧信号を大きくすれば触感を強めることはできるが、より高い電圧を利用可能とするためには電気回路が複雑となり、また交差部における電気的絶縁の信頼性確保も難しくなる。【００１３】
一方、上記特開２０１１−２４８８８４号公報によれば、交差部を設ける必要は特になく、よって上述した凹凸を避けることができる。しかしながらこの技術においては、触覚電極に印加された１種類の電圧信号をそのまま反映して指へ静電気力が作用する。このような信号印加方式は、上記特開２０１５−０９７０７６号公報の技術のように２つの電圧信号を組み合わせる方式に比して、高い信号電圧を必要とする。【００１４】
上記特開２０１４−５９８３３号公報によれば、平面視において第１触覚電極と第２触覚電極との間にギャップを設けることにより、これらの電極を互いに交差させることなく配置することができる。これにより、交差部に起因しての凹凸を避けることができる。一方、触感を発生させるために、第１触覚電極と第２触覚電極とに対して極性の異なる差動電圧が印加されることによって、第１触覚電極からユーザの指先を通って第２触覚電極への経路で電流（もしくは励起電荷）が流れる。この方法では、人体内部への電流の流入を十分に抑制することが難しく、特に高湿度環境下ではこの問題が顕著となる。【００１５】
一方、上記特開２０１６−１２９０１５号公報によれば、電気活性層を振動させることによって触感を発生させるために、第１の電極と第２の電極との間の間隔に対応した共振周波数で電気活性層に電圧が印加される。共振周波数は、第１の電極と第２の電極との間の間隔に対応して１種類のみである。このため複数の触感を発生することができない。【００１６】
以上のように、上記いずれの技術によっても、大きな触感を低い信号電圧で発生させることは困難である。通常、触覚電極用の電圧はタッチ位置検出用の電圧よりもかなり高いので、触覚電極用の電圧を低減することができれば、電気系の構成を大きく簡素化することが可能である。【００１７】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、十分に強い触感をより低い電圧信号を用いて発生させることができる触覚提示パネル、触覚提示タッチパネル、および触覚提示タッチディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の触覚提示パネルは、透明絶縁基板と、触覚電極と、誘電体層と、電圧供給回路とを有している。触覚電極は、透明絶縁基板上に間隔を空けて交互に配置された複数の第１電極および複数の第２電極を含む。誘電体層は複数の触覚電極を覆い１０以上の比誘電率を有する膜を含んでいる。電圧供給回路は、複数の第１電極のうち透明絶縁基板の少なくとも一部の領域上に位置するものへ第１周波数を有する電圧信号を印加し、かつ第２電極のうち透明絶縁基板の少なくとも一部の領域上に位置するものへ第１周波数と異なる第２周波数を有する電圧信号を印加する。隣り合う第１電極と第２電極の間のピッチが７ｍｍ以下となるように配置されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１に、第１電極および第２電極が間隔を空けて同一層に配置されているので、交差部が形成されない。これにより、構造が簡易化されるとともに交差部の凹凸を平坦化するために誘電体層の厚さを大きくする必要がない。よって、指示体に作用する静電気力が、厚い誘電体層に起因して弱まることが避けられる。第２に、間隔を空けて交互に配置された複数の第１電極および複数の第２電極のそれぞれに、第１周波数の電圧信号と、第１周波数と異なる第２周波数の電圧信号とが印加される。これにより、誘電体層を介して第１電極および第２電極にまたがって触れた指示体に対して、両電圧信号が組み合わさって生成される、入力信号よりも増幅された電圧信号による静電気力が作用する。よって、単一の電圧信号が印加される場合に比して、指示体へ強い静電気力を作用させることができる。以上から、十分に強い触感をより低い電圧信号を用いて発生させることができる。【００２０】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における触覚提示タッチディスプレイの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図１の触覚提示タッチディスプレイの構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図２の触覚提示パネルが有する触覚電極と指示体との間での静電容量の形成を説明する模式図である。
【図４】図２の触覚提示パネルが有する触覚電極と指示体との間での静電容量の形成を説明する斜視図である。
【図５】図２の第１電極に印加される、第１周波数の電圧信号の例を示すグラフ図である。
【図６】図２の第２電極に印加される、第２周波数の電圧信号の例を示すグラフ図である。
【図７】図５および図６の電圧信号が組み合わさることによって発生する振幅変調信号を示すグラフ図である。
【図８】図２のタッチスクリーンの第１例を示す平面図である。
【図９】図８の線ＩＸａ−ＩＸａおよび線ＩＸｂ−ＩＸｂに沿う部分断面図である。
【図１０】図２のタッチスクリーンの第２例を示す平面図である。
【図１１】図１０の線ＸＩａ−ＸＩａおよび線ＸＩｂ−ＸＩｂに沿う部分断面図である。
【図１２】図２の触覚提示スクリーンの構成を概略的に示す平面図である。
【図１３】図２の触覚提示パネルが有する触覚電極と指示体との間での静電容量の形成を説明する模式図である。
【図１４】図２の触覚提示パネルが有する触覚電極のピッチが接触径よりも大きい場合における、触覚電極と指示体との間での静電容量の形成を説明する模式図である。
【図１５】図２の触覚提示パネルが有する触覚電極のピッチが接触径よりも小さい場合における、触覚電極と指示体との間での静電容量の形成を説明する模式図である。
【図１６】図２の触覚提示パネルが有する触覚電極のピッチと、指示体としての指に加わる加速度との関係の例を示すグラフ図である。
【図１７】触覚電極上を誘電体層を介して指示体がスライド移動した際の指示体の振動（加速度）と、触覚電極の電極間距離との関係の例を示すグラフ図である。
【図１８】図１の触覚提示タッチパネルの構成を概略的に示すブロック図である。
【図１９】図１の触覚提示タッチパネルの動作タイミングを概略的に示すタイミングチャートである。
【図２０】図１８のタッチパネルがタッチ位置を検出する際における触覚提示タッチパネル中での静電容量の形成を示す模式図である。
【図２１】図１８の触覚提示パネルが触感を生成する際における触覚提示タッチパネル中での静電容量の形成を示す模式図である。
【図２２】実施例としてのストライプ構造での触覚電極間の静電容量と、比較例としてのマトリクス構造での触覚電極間の静電容量との各々と、電極密度との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【図２３】本発明の実施の形態２における触覚電極の構成を概略的に示す平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態３における触覚電極の構成を概略的に示す平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態４における触覚電極の構成を概略的に示す平面図である。
【図２６】本発明の実施の形態５における触覚提示スクリーンの構成を概略的に示す平面図である。
【図２７】本発明の実施の形態６における触覚提示スクリーンの構成を概略的に示す平面図である。
【図２８】本発明の実施の形態７における触覚提示スクリーンの構成を概略的に示す平面図である。
【図２９】本発明の実施の形態８における触覚提示スクリーンの構成を概略的に示す平面図である。
【図３０】本発明の実施の形態９における触覚提示スクリーンの構成を指示体と共に示す平面図である。
【図３１】図３０の触覚提示スクリーンを有する触覚提示パネルとタッチパネルとの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３２】本発明の実施の形態１０における触覚提示スクリーンの構成を指示体と共に示す平面図である。
【図３３】図３２の触覚提示スクリーンを有する触覚提示パネルとタッチパネルとの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３４】本発明の実施の形態１１における触覚電極の構成を概略的に示す平面図である。
【図３５】触覚電極の各々が一の方向に沿って直線的に延びている場合における指示体のスライドを示す平面図である。
【図３６】触覚電極の各々が一の方向に沿ってジグザグに延びている場合における指示体のスライドを示す平面図である。
【図３７】図３４の触覚電極が有する局所的箇所での輝点の発生の様子を示す平面図である。
【図３８】明暗の縞模様が可視であるか不可視であるかを、揮線のピッチと、非触覚電極部の反射率との関係で示すグラフ図である。
【図３９】本発明の実施の形態１２における触覚電極の構成を概略的に示す平面図である。
【図４０】本発明の実施の形態１３における触覚電極の構成を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００２３】
＜実施の形態１＞
（触覚提示タッチディスプレイ）
図１は、本実施の形態１における触覚提示タッチディスプレイ１の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、触覚提示タッチディスプレイ１の構成を概略的に示す断面図である。
【００２４】
触覚提示タッチディスプレイ１は、触覚提示タッチパネル４００と、触覚提示タッチパネル４００が取り付けられた表示パネル３００とを有している。触覚提示タッチパネル４００は、触覚提示パネル１００と、タッチパネル２００とを有している。触覚提示パネル１００は、触覚提示スクリーン１５０と、電圧供給回路１１０とを有している。タッチパネル２００は、タッチスクリーン２５０と、タッチ検出回路２１０とを有している。
【００２５】
本実施の形態においては、触覚提示スクリーン１５０は、触覚提示タッチディスプレイ１の、使用者に面する側（表側）に配置されており、タッチスクリーン２５０の、使用者に面する面（表側面）上に、接着材１０ｂによって固定されている。タッチスクリーン２５０は、表示パネル３００の、使用者に面する面（表側面）上に、接着材１０ａによって固定されている。
【００２６】
触覚提示スクリーン１５０は、透明絶縁基板１０１と、触覚電極１０２と、誘電体層１０６とを有している。触覚電極１０２は、透明絶縁基板１０１上に間隔を空けて交互に配置された複数の第１電極１０２ａおよび複数の第２電極１０２ｂを含む。誘電体層１０６は複数の触覚電極１０２を覆っている。触覚提示スクリーン１５０は電圧供給回路１１０にＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０８によって電気的に接続されている。
【００２７】
タッチスクリーン２５０は、透明であって絶縁性を有する基板２０１と、励起電極２０２と、検出電極２０３と、層間絶縁層２０４と、絶縁層２０５とを有している。タッチスクリーン２５０はタッチ検出回路２１０にＦＰＣ１０８によって電気的に接続されている。タッチ検出回路２１０は、触覚提示スクリーン１５０の透明絶縁基板１０１上のタッチされた位置を検出する。これにより、透明絶縁基板１０１上において、触覚提示だけでなくタッチ位置検出が可能とされている。タッチ検出回路２１０は、たとえば、タッチによる静電容量の変化を検出するための検出用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）とマイクロコンピュータとを有している。タッチスクリーン２５０の構成の詳細については、具体例を挙げて後述する。
【００２８】
表示パネル３００は、対向する２つの透明絶縁基板と、それらの間に挟まれ表示機能を有する表示機能層とを有する。表示パネル３００は、典型的には液晶パネルである。表示パネル３００は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルまたは電子ペーパーパネルであってもよい。タッチパネル２００は、典型的にはＰＣＡＰである。
【００２９】
（触覚提示パネルの概要）
図３は、触覚提示パネル１００が有する触覚電極１０２と指示体２との間での静電容量ＣＦＥの形成を、断面に沿って説明する模式図である。図４は、対応する斜視図である。指示体２、具体的には使用者の指先、が触覚提示スクリーン１５０の表側面の一部である接触面ＣＴに触れると、接触面ＣＴ上の指示体２と触覚電極１０２との間に誘電体層１０６を介して静電容量ＣＦＥが形成される。なおこれらの図中では、図を見やすくするために電圧供給回路１１０（図２）に含まれる触覚提示電圧発生回路１１３のみが示されており、電圧供給回路１１０（図２）に含まれる他の構成は図示されていない。電圧供給回路１１０のより具体的な構成については後述する。
【００３０】
電圧供給回路１１０（図２）に含まれる触覚提示電圧発生回路１１３は、第１電圧発生回路１１３ａと、第２電圧発生回路１１３ｂとを有している。第１電圧発生回路１１３ａは、複数の第１電極１０２ａのうち透明絶縁基板１０１の少なくとも一部の領域上に位置するものへ電圧信号Ｖａを印加するものであり、本実施の形態においては複数の第１電極１０２ａのすべてのものへ電圧信号Ｖａを印加するものである。第２電圧発生回路１１３ｂは、複数の第２電極１０２ｂのうち透明絶縁基板１０１の少なくとも一部の領域上に位置するものへ電圧信号Ｖｂを印加するものであり、本実施の形態においては複数の第２電極１０２ｂのすべてのものへ電圧信号Ｖｂを印加するものである。
【００３１】
図５および図６のそれぞれは、電圧信号Ｖａおよび電圧信号Ｖｂの例を示すグラフ図である。第１電圧発生回路１１３ａの電圧信号Ｖａは第１周波数を有している。第２電圧発生回路１１３ｂの電圧信号Ｖｂは、第１周波数と異なる第２周波数を有している。電圧信号Ｖａの振幅と電圧信号Ｖｂの振幅とは、同じ振幅ＶＬであってよい。図示されている例においては、電圧信号Ｖａおよび電圧信号Ｖｂとして、周波数の異なる正弦波が用いられている。正弦波に代わって、パルス波、または他の形状を有するものが用いられてもよい。十分に大きな触感を生成するためには、振幅ＶＬは、数十Ｖ程度であることが好ましい。
【００３２】
図７は、電圧信号Ｖａ（図５）および電圧信号Ｖｂ（図６）が組み合わさることによって発生する振幅変調信号ＶＦを示すグラフ図である。第１電極１０２ａへは電圧信号Ｖａが印加され、かつ第２電極１０２ｂへは電圧信号Ｖｂが印加される。その結果、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂの各々と指示体２との間の静電容量ＣＦＥ（図４）が形成されている領域では、振幅ＶＬのおおよそ２倍の最大振幅ＶＨを有する振幅変調信号ＶＦに従った充放電が繰り返される。その結果、誘電体層１０６を介して第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂにまたがって接する指示体２には、最大振幅ＶＨの振幅変調信号ＶＦに対応する静電気力が加わる。振幅変調信号ＶＦは、上記第１周波数と第２周波数との差に対応して、うなりの周波数を有する。よって、指示体２が触覚提示スクリーン１５０上を移動する際には、指示体２に作用する摩擦力が、上述したうなりの周波数で変化する。その結果、指示体２がうなりの周波数で振動する。指示体２のこの振動を使用者は、触覚提示スクリーン１５０から得られた触感として知覚する。以上のように、触覚提示パネル１００が有する触覚提示スクリーン１５０は、指示体２に加わる静電気力を制御することによって指示体２に加わる摩擦力を変化させることにより触感を生成するにように構成されている。
【００３３】
上記のように、入力された電圧信号Ｖａ（図５）および電圧信号Ｖｂ（図６）の各々に比しておおよそ２倍の電圧を有する振幅変調信号ＶＦが生成される。これにより、指示体２に所望の摩擦力を作用させるのに必要な振幅変調信号ＶＦを、そのおおよそ１／２の電圧を有する電圧信号Ｖａ（図５）および電圧信号Ｖｂ（図６）によって生成することができる。よって、第１電極１０２ａおよび１０２ｂに振幅変調信号が直接入力される場合に比して、１／２の電圧で同等の静電気力を生成することができる。よって低電圧駆動が可能となる。
【００３４】
十分に大きな触感を提示するためには、それに対応して最大振幅ＶＨが十分に大きければよく、それに比して振幅ＶＬは小さな値であってよい。よって振幅ＶＬは、それ自体によって十分に大きな触感を生成するほどに大きい必要はない。振幅ＶＬがそのように設定される結果、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂのいずれか一方のみが指示体２に接触している状態においては、電圧信号Ｖａおよび電圧信号Ｖｂの周波数がどのように選択されても、使用者は触感をほとんど知覚しない。
【００３５】
指示体２が第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂをまたがるように位置しやすくするには、触覚電極１０２のピッチＰＥが接触面ＣＴの直径ＲＦＥよりも小さいことが好ましい。この詳細については後述する。
【００３６】
（タッチパネル）
図８は、タッチスクリーン２５０（図２）の第１例としての、静電容量方式のタッチスクリーン２５０ａを示す平面図である。図９は、図８の線ＩＸａ−ＩＸａおよび線ＩＸｂ−ＩＸｂに沿う部分断面図である。
【００３７】
タッチスクリーン２５０ａは、複数の行方向配線層２０６と複数の列方向配線層２０７とを有している。行方向配線層２０６の各々は、電気的に接続された複数の励起電極２０２（図２）からなり、列方向配線層２０７の各々は、電気的に接続された複数の検出電極２０３（図２）からなる。図８および図９においては、このような微細構造を無視して、行方向配線層２０６および列方向配線層２０７が図示されている。励起電極２０２（図２）は、金属の単層膜もしくは多層膜、または、これらのいずれかを含みつつ他の導電材料も用いた多層構造からなる。金属としては、たとえば、アルミニウムまたは銀など低抵抗のものが好ましい。検出電極２０３（図２）についても同様である。配線材料として金属を用いることによって配線抵抗を低くすることができる。一方で、金属配線は不透明であるので、視認されやすい。視認性を低くしかつタッチスクリーンの透過率を高くするためには、金属配線に細線構造が付与されればよい。細線構造は典型的にはメッシュ状である。
【００３８】
行方向配線層２０６の各々は行方向（図中ｘ方向）に沿って延在しており、列方向配線層２０７の各々は列方向（図中ｙ方向）に沿って延在している。複数の行方向配線層２０６は列方向において間隔を空けて配列されており、複数の列方向配線層２０７は行方向において間隔を空けて配列されている。平面視（図８）において、行方向配線層２０６の各々は複数の列方向配線層２０７と交差しており、列方向配線層２０７の各々は複数の行方向配線層２０６と交差している。行方向配線層２０６と列方向配線層２０７とは、層間絶縁層２０４によって絶縁されている。
【００３９】
層間絶縁層２０４は、有機絶縁膜または無機絶縁膜の単層膜または多層膜からなる。耐湿性の向上には無機絶縁膜が優れており、平坦性の向上には有機絶縁膜が優れている。無機絶縁膜としては、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜などの透明性シリコン系無機絶縁膜、または、アルミナなどの金属酸化物からなる透明性無機絶縁膜が用いられる。有機絶縁膜の材料としては、シリコン酸化物、シリコン窒化膜もしくはシリコン酸化窒化膜からなる主鎖を有し、かつその側鎖もしくは官能基に結合した有機物を有する高分子材料、または、炭素からなる主鎖を有する熱硬化性樹脂を用いることができる。たとえば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、またはオレフィン樹脂が用いられる。
【００４０】
タッチスクリーン２５０ａの行方向配線層２０６のそれぞれは、引き出し配線層Ｒ（１）〜Ｒ（ｍ）によってタッチスクリーン端子部２０８に接続されている。列方向配線層２０７のそれぞれは、引き出し配線層Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）によってタッチスクリーン端子部２０８に接続されている。タッチスクリーン端子部２０８は基板２０１の端部に設けられている。
【００４１】
引き出し配線層Ｒ（１）〜Ｒ（ｍ）は、検出可能エリアの外側に配置されており、タッチスクリーン端子部２０８の配列の中央に近いものから順に、ほぼ最短距離が得られるように、対応する電極へと延びている。引き出し配線層Ｒ（１）〜Ｒ（ｍ）は、相互の絶縁を確保しつつ、なるべく密に配置されている。引き出し配線層Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）についても同様である。このような配置によって、基板２０１のうち検出可能エリアの外側の部分の面積を抑えることができる。
【００４２】
引き出し配線層Ｒ（１）〜Ｒ（ｍ）の群と、引き出し配線層Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）の群との間に、シールド配線層２０９が設けられてもよい。これにより、一方の群からの影響で他方の群にノイズが発生することが抑制される。また、表示パネル３００（図２）から発生する電磁ノイズが引き出し配線層へ及ぼす影響を低減することができる。シールド配線層２０９は、行方向配線層２０６または列方向配線層２０７と同時に同材料で形成されてもよい。
【００４３】
絶縁層２０５は、タッチスクリーン端子部２０８が露出されるように基板２０１上に設けられており、行方向配線層２０６、列方向配線層２０７および層間絶縁層２０４を覆っている。絶縁層２０５は、層間絶縁層２０４と同様の材料により形成され得る。表示パネル３００が液晶パネルの場合、絶縁層２０５の、表示のための光が透過する部分の上に、液晶パネル用のアンチグレア処置が施された上部偏光板が貼り付けられてもよい。
【００４４】
図１０は、タッチスクリーン２５０（図２）の第２例としての、静電容量方式のタッチスクリーン２５０ｂを示す平面図である。図１１は、図１０の線ＸＩａ−ＸＩａおよび線ＸＩｂ−ＸＩｂに沿う部分断面図である。本例には、いわゆるダイヤモンド構造が採用されている。
【００４５】
行方向配線層２０６および列方向配線層２０７は同一レイヤに配置されている。列方向配線層２０７の各々は、検出電極２０３としての、互いにつながった複数のダイヤモンド形状の電極を有している。行方向配線層２０６は、励起電極２０２としての、互いに離れた複数のダイヤモンド形状の電極と、隣り合うダイヤモンド形状の電極間を電気的に接続するブリッジ２０６Ｂとを有している。層間絶縁層２０４は、ブリッジ２０６Ｂと列方向配線層２０７との間を絶縁するように配置されている。なお行方向配線層ではなく列方向配線層にブリッジ構造が適用されてもよい。ブリッジを形成することにより、配線層の電気的抵抗が高くなる傾向があるので、列方向配線層および行方向配線層のうち短い方にブリッジ構造が適用されることが好ましい。
【００４６】
行方向配線層２０６および列方向配線層２０７の材料としては、たとえば、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）などの透明導電膜が用いられる。ＩＴＯは透光性を有するので、配線層が使用者に視認される可能性が低くなる。ＩＴＯなどの透明導電膜は、比較的高い電気抵抗を有するので、配線抵抗が問題とならない小型のタッチスクリーンへの適用が適している。また、ＩＴＯなどの透明導電膜は、他の金属配線との間での腐食によって配線が断線しやすいので、腐食を防止するために、耐湿性および防水性への配慮を要する。
【００４７】
なお上記においてはタッチスクリーンの構造と表示パネルの構造とが独立している場合について説明したが、これらが不可分に一体化されていてもよい。たとえば、いわゆるオンセルタッチパネルの場合は、タッチスクリーンが、基板２０１を用いることなしに表示パネル３００の基板（典型的にはカラーフィルタ基板）上に直接形成される。いわゆるインセルタッチパネルの場合は、表示パネル３００が有する２つの透明絶縁基板（図示せず）の間にタッチスクリーンが形成される。
【００４８】
（触覚提示パネル）
図１２は、触覚提示スクリーン１５０の構成を概略的に示す平面図である。図１３は、触覚電極１０２と指示体２との間での静電容量ＣＦＥの形成を説明する模式図である。
【００４９】
前述したように、触覚提示スクリーン１５０は、透明絶縁基板１０１と、触覚電極１０２と、誘電体層１０６とを有している。さらに、透明絶縁基板１０１の端部には触覚提示パネル端子部１０７が設けられており、また透明絶縁基板上には複数の引き出し配線層１０５が配置されている。誘電体層１０６は、触覚提示パネル端子部１０７が露出されるように設けられている。触覚電極１０２は引き出し配線層１０５を介して触覚提示パネル端子部１０７に接続されている。触覚提示パネル端子部１０７にはＦＰＣ１０８（図１）を介して電圧供給回路１１０（図２）が接続される。なお引き出し配線層１０５の詳細については後述する。
【００５０】
触覚電極１０２の各々は、延在方向（図１２における縦方向）に沿って延びている。複数の触覚電極１０２は、配列方向（図１２における横方向）に沿って、間隔を空けて配列されている。図示されている例においては、透明絶縁基板１０１は、長辺および短辺を有する長方形状を有しており、よって、触覚提示スクリーン１５０も、対応して、長辺および短辺を有している。図示されている例においれは、配列方向は長辺に沿っている。触覚提示スクリーン１５０の観察者にとっての水平方向が長辺に沿っている場合、上記配列方向は水平方向に沿っている。
【００５１】
触覚電極１０２と指示体２との間に形成される静電容量ＣＦＥが大きいほど強い触感を提示することが可能である。この観点では触覚電極１０２の面積は大きいほうが好ましい。触覚電極１０２の面積の大きさが優先される場合、触覚電極１０２への微細構造の付与によって触覚電極１０２を視認されにくくすることは困難となる。触覚電極１０２の面積を大きくしつつ触覚電極１０２が視認されにくくするために、触覚電極１０２は透明導電膜によって形成され得る。透明導電膜の典型的な材料としてＩＴＯがある。ＩＴＯなどの透明導電膜は、比較的高い電気抵抗を有するので、配線抵抗が問題とならない小型のタッチスクリーンへの適用が適している。また、ＩＴＯなどの透明導電膜は、他の金属配線との間での腐食によって配線が断線しやすいので、腐食を防止するために、耐湿性および防水性への配慮を要する。
【００５２】
上記のように透明導電膜を用いる代わりに、触覚電極１０２は、金属の単層膜もしくは多層膜、または、これらのいずれかを含みつつ他の導電材料も用いた多層構造を有する電極（以下、「金属膜含有電極」ともいう）であってよい。金属としては、たとえば、アルミニウムまたは銀など低抵抗のものが好ましい。金属膜含有電極を用いることによって配線抵抗を低くすることができる。一方で、金属膜は不透明であるので視認されやすい。金属膜を視認されにくくするためには、金属膜含有電極に細線構造が付与されればよい。細線構造は典型的にはメッシュ状である。
【００５３】
誘電体層１０６は、有機絶縁膜または無機絶縁膜の単層膜または多層膜からなる。多層膜の場合、異なる種類の有機絶縁膜が積層されてもよく、あるいは異なる種類の無機絶縁膜が積層されてもよく、あるいは有機絶縁膜と無機絶縁膜とが積層されてもよい。無機絶縁膜は、高い不透湿性と、高い硬度と、高い耐摩耗性とを有している。誘電体層１０６上を指示体２がスライドすることから、誘電体層１０６は高い耐摩耗性を要する。有機絶縁膜は、高い平坦性を得るためには好ましいものの、硬度が低く耐磨耗性が低い。このため、高い平坦性と高い耐摩耗性との両方を得るには、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を形成することが好ましい。無機絶縁膜としては、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜などの透明性シリコン系無機絶縁膜、または、アルミナなどの金属酸化物からなる透明性無機絶縁膜が用いられる。有機絶縁膜の材料としては、シリコン酸化物、シリコン窒化膜もしくはシリコン酸化窒化膜からなる主鎖を有し、かつその側鎖もしくは官能基に結合した有機物を有する高分子材料、または、炭素からなる主鎖を有する熱硬化性樹脂を用いることができる。たとえば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、またはオレフィン樹脂が用いられる。
【００５４】
静電容量ＣＦＥは、下記の式
ＣＦＥ＝Ｑ／Ｖ＝εＳ／ｄ
によって表される。ここで、Ｑは指示体２および触覚電極１０２の各々に蓄えられる電荷量、Ｖは指示体２と触覚電極１０２との間の電圧、εは誘電体層１０６の誘電率、Ｓは誘電体層１０６を介しての指示体２と触覚電極１０２との接触面積、ｄは誘電体層１０６の厚さである。静電容量ＣＦＥは、誘電率εに比例しており、膜厚ｄに反比例している。
【００５５】
上式から、静電容量ＣＦＥを大きくするためには誘電率εが高いことが好ましい。具体的には、誘電体層１０６が、１０以上の比誘電率を有する膜（以下、「高誘電率絶縁膜」とも称する）を含むことが好ましい。高誘電率絶縁膜においては、外部から印加される電場により材料内に正負電荷が変位している状態が生じる（一般的に誘電分極と呼ぶ）。この誘電分極は、電圧が保持されている間は分極によって生じた電荷（一般的に分極電荷と呼ぶ）が維持され、電圧が低下すると分極電荷が減少して誘電分極が低下し、印加電圧をゼロボルトにすると誘電分極も消失する。かつこれら誘電分極の方向は電場によって変化することができる。高誘電率絶縁膜は、単層で用いられてもよく、他の低誘電率の無機絶縁膜もしくは有機絶縁膜、または他の高誘電率絶縁膜と積層されることによって多層膜として用いられてもよい。一般に誘電率が高いほど屈折率も高いことから、高誘電率絶縁膜と低誘電率絶縁膜とを積層することによって、高屈折率膜と低屈折率膜との積層構造が得られる。この積層構造によって、誘電体層１０６は、反射防止膜としても機能し得る。
【００５６】
また上式から、静電容量ＣＦＥを大きくするためには厚さｄが小さいことが好ましい。高誘電率絶縁膜と有機絶縁膜とを積層することで、十分な絶縁性を確保しつつ、有機絶縁膜の膜厚を薄くすることができる。これにより誘電体層１０６の厚さｄを小さくすることができる。
【００５７】
触覚電極が、前述した特開２０１５−０９７０７６号公報で示されているようなマトリクス構造（すなわち、互いに交差するＸ電極およびＹ電極を有する構造）であったと仮定すると、Ｘ電極とＹ電極との交差部には段差、すなわち凹凸、が生じる。この凹凸は、それを被覆する絶縁層の厚さが大きければ平坦化されるが、静電容量ＣＦＥの過度な低下を避けるためには、絶縁層の厚さには限界がある。このため触覚提示スクリーンの表側面に凹凸が生じ得る。この凹凸のテクスチャ感が、触覚電極からの静電気力によってもたらされるテクスチャ感と混合すると、意図されたテクスチャ感を使用者へ与えにくくなる。表面形状の平坦化効果がある有機絶縁膜が誘電体層１０６として用いられる場合は、上記凹凸の発生は避けられるものの、平坦化のためにはある程度大きな厚さを要するので、静電容量ＣＦＥの低下は避けられない。
【００５８】
これに対して本実施の形態によれば、触覚電極１０２が交差部を有しないので、凹凸の大きさが触覚電極１０２の厚さ程度に抑えられる。これにより、平坦化効果を有する有機膜の薄膜化、または、平坦化効果の低い高誘電率絶縁膜の適用が可能になる。これにより、静電容量ＣＦＥをマトリクス構造の場合よりも大きくすることができる。
【００５９】
また、静電容量ＣＦＥが同じであっても、指示体２が誘電体層１０６上において滑りやすければ、指示体２と触覚電極１０２との間の静電気力の変化が摩擦力の変化として使用者に知覚されやすくなる。これにより使用者へ、より大きな触感を与えることができる。誘電体層１０６上において指示体２を滑りやすくするためには、誘電体層１０６と指示体２との間の密着力を抑制する必要がある。そのために、たとえば、誘電体層１０６の最表面に、誘電体層１０６の内部に比して高い撥水性を有する膜が設けられてもよい。
【００６０】
（電極ピッチ）
図１４は、触覚電極１０２のピッチＰＥが直径ＲＦＥよりも大きい場合における、触覚電極１０２と指示体２との間での静電容量ＣＦＥの形成を説明する模式図である。図１５は、触覚電極１０２のピッチＰＥが直径ＲＦＥよりも小さい場合における、触覚電極１０２と指示体２との間での静電容量ＣＦＥの形成を説明する模式図である。
【００６１】
本実施の形態では、前述したように、隣り合う第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂのそれぞれに、周波数の異なる電圧信号Ｖａ（図５）および電圧信号Ｖｂ（図６）を印加することによって、振幅変調信号ＶＦ（図７）に対応する静電気力を発生させる。これにより、誘電体層１０６と指示体２との間の摩擦力が振幅変調信号ＶＦのうなりの周波数に対応して変化し、この変化を使用者が触覚として知覚する。図１４に示された状態においては、指示体２に電圧信号Ｖａのみが作用し電圧信号Ｖｂが作用しないので、振幅変調信号ＶＦが発生せず、よって触感が生成されない。一方、指示体２が移動することによって第１電極１０２ａと第２電極１０２ｂとの境界の上方に位置した時点では、触感が生成される。よって図１４の構成においては、触感が使用者にとって不連続的なものとして感じられやすい。これに対して、図１５に示された状態においては、指示体２の位置にかかわらず指示体２へ電圧信号Ｖａおよび電圧信号Ｖｂの両方が作用し、これにより振幅変調信号ＶＦが発生する。よって図１５の構成においては、触感が使用者にとって連続的なものとして感じられやすい。
【００６２】
指示体２は、通常、ヒトの指である。指先をタッチパネル等に接触させた際の接触面ＣＴは、一般的に、直径７ｍｍ程度の円に相当すると言われており、おおよそこの寸法に対応して、タッチパネルの典型的な業界規格が定められている。よって、複数の触覚電極１０２が７ｍｍ以下のピッチＰＥで配置されていれば、指示体２としての指は、隣り合う第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂの両方に常に接触することが可能である。
【００６３】
図１６は、触覚電極１０２のピッチＰＥと、誘電体層１０６上をスライドする指示体２としての指に加わる加速度との関係の実験結果を示すグラフ図である。ピッチＰＥについて、０．５ｍｍから６．５ｍｍまでの範囲が検討された。全範囲において有意な加速度が観測された。特に２ｍｍ以下において顕著に大きな加速度が観測された。また、少なくともピッチＰＥが０．５ｍｍ以上であれば、顕著に大きな加速度が発生することがわかった。なお０．５ｍｍ未満のピッチＰＥを用いることも可能であると推測される。
【００６４】
実験条件として、縦軸の加速度は、誘電体層１０６上をスライドする指の爪に取り付けられた加速度センサによって測定された。また、電圧５０Ｖおよび周波数７ｋＨｚの電圧信号Ｖａと、電圧５０Ｖおよび周波数７．２ｋＨｚの電圧信号Ｖｂとが用いられた。
【００６５】
なお触覚電極１０２のピッチＰＥは、タッチパネル２００が有する励起電極２０２および検出電極２０３のピッチから独立して選択することができる。よってピッチＰＥは、触覚電極１０２とタッチパネル２００の電極（励起電極２０２および検出電極２０３）との間の光学的干渉に起因してのモアレが抑制されるように選択されてよい。
【００６６】
（電極間距離）
電極の厚さに起因する凹凸が触覚提示パネル１００の表面にある場合、指示体２が誘電体層１０６を介して触覚電極１０２に接触しながらスライドすると、表面凹凸よって指示体２が振動する。この振動は、触覚電極１０２に印加される電圧信号とは無関係に、指示体２に感知されてしまう。その結果、当該電圧信号によって得られる触感を指示体２が感じにくくなり得る。言い換えれば、触感感度が低下し得る。
【００６７】
触覚提示パネル１００の表面に凹凸があったとしても、それを指示体２が感じやすいか否かは、後述するように触覚電極１０２の電極間間隔に依存する。より大きな凹凸が許容されるほど、凹凸緩和のために誘電体層１０６の厚さを大きくする必要性が低くなる。すなわち、誘電体層１０６の厚さを小さくすることが許容される。これにより、指示体２と触覚電極１０２との間に形成される容量を大きくすることができる。よって、より強い触感を発生させることができる。
【００６８】
図１７は、触覚電極１０２上を誘電体層１０６を介して指示体２がスライド移動した際の指示体２の振動（加速度）と、触覚電極１０２の電極間距離ＳＥとの関係の例を示すグラフ図である。ここで、電極間距離ＳＥは、触覚電極１０２が有する電極間の最小距離として定義される。本実施の形態１においては、電極間距離ＳＥは、直線状に延びる触覚電極１０２の延在方向に垂直な方向における電極間の距離に対応する。電極間距離ＳＥが０．２ｍｍ程度以上の場合に比して、電極間距離ＳＥが０．１ｍｍ以下になると、指示体２の振動が１／３以下に低減する。よって、電極間距離ＳＥを０．１ｍｍ以下とすることによって、触感感度を向上させることができる。
【００６９】
指示体２としての指の表面には、微細な凸部および凹部を有する指紋が存在し、凸部は稜線、凹部は谷線と呼ばれる。指紋の稜線が触覚提示パネル１００の表面の凹部に入り込むことによって接触反力の極大値が生じる。これにより稜線近傍の皮膚に生じる応力集中に対応して、インパルスと呼ばれる刺激を触覚受容器が発射する。この刺激が脳へ伝わることにより、触感が感知される。電極間距離ＳＥが指紋の谷線幅よりも狭いと、触覚提示パネル１００の表面の凹部に指紋の稜線が入り込みにくくなることによって、指示体２の振動への指紋の影響が小さくなると考えられる。一般的に、平均的な指紋の凹凸高さは０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度、稜線の間隔は約０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度、谷線幅は０．１ｍｍ程度と言われている。上述したように電極間距離ＳＥが０．１ｍｍ以下の場合に指に加わる加速度が顕著に低下しているのは、電極間距離ＳＥが指紋の谷線幅約０．１ｍｍよりも小さいためと考えられる。
【００７０】
（触覚提示タッチパネルの詳細構成）
図１８は、触覚提示タッチパネル４００の構成を概略的に示すブロック図である。ここでは、複数の励起電極２０２として励起電極Ｔｙ（１）〜Ｔｙ（ｍ）が設けられ、複数の検出電極２０３として検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）が設けられ、複数の触覚電極１０２として触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）が設けられているとする。触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｎ）は、括弧内の数字に従って順に並んでおり、数字が奇数の場合に第１電極１０２ａに対応しており、数字が偶数の場合に第２電極１０２ｂに対応している。また説明を簡略化するために、１つの励起電極２０２によって１つの行方向配線層２０６（図８または図１０）が構成され、かつ１つの検出電極２０３によって１つの列方向配線層２０７（図８または図１０）が構成されているものとする。
【００７１】
前述したように、触覚提示タッチパネル４００は、タッチパネル２００と、触覚提示パネル１００とを有している。またタッチパネル２００は、タッチスクリーン２５０と、タッチ検出回路２１０とを有している。また触覚提示パネル１００は、触覚提示スクリーン１５０と、電圧供給回路１１０とを有している。
【００７２】
タッチ検出回路２１０は、励起パルス発生回路２１５と、電荷検出回路２１２と、タッチ座標算出回路２１４と、タッチ検出制御回路２１３とを有している。タッチ検出制御回路２１３は、励起パルス発生回路２１５、電荷検出回路２１２、およびタッチ座標算出回路２１４の動作を制御する。励起パルス発生回路２１５は、励起電極Ｔｙ（１）〜Ｔｙ（ｍ）へ、順次、励起パルス信号を印加する。電荷検出回路２１２は、検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）の各々から得られる信号を測定する。これにより電荷検出回路２１２は、検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）の各々の電荷量を検出する。電荷検出結果の情報は、ｋを１以上ｍ以下の整数として、励起電極Ｔｙ（ｋ）に励起パルス信号が付与されたときの励起電極Ｔｙ（ｋ）と検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）の各々との相互容量に対応した値を表す。なお、電荷検出回路２１２は、タッチ検出制御回路２１３からの制御信号によって、励起電極Ｔｙ（１）〜Ｔｙ（ｍ）のうちのどれに励起パルス信号が印加されているかを認識することができる。タッチ座標算出回路２１４は、上記電荷検出結果に基づいて、指示体２がタッチした座標のデータ（以下、「タッチ座標データ」という）を得る。タッチ座標データは、触覚提示タッチパネル４００の外部へ出力されるとともに、触覚提示パネル１００の電圧供給回路１１０へも出力される。
【００７３】
電圧供給回路１１０は、スイッチ回路１１２と、触覚提示電圧発生回路１１３と、触覚提示制御回路１１４とを有している。触覚提示電圧発生回路１１３は、スイッチ回路１１２を介して、触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）のうち第１電極１０２ａに対応するものへ電圧信号Ｖａを印加し第２電極１０２ｂに対応するものへ電圧信号Ｖｂを印加する。言い換えれば、一の方向（図中、横方向）に並んだ触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）に対して、電圧信号Ｖａおよび電圧信号Ｖｂが交互に印加される。スイッチ回路１１２は、触覚提示電圧発生回路１１３からの指令に基づいてオン状態またはオフ状態を取るものである。スイッチ回路１１２は、オン状態において触覚電極１０２を触覚提示電圧発生回路１１３へ接続し、オフ状態において触覚電極１０２をフローティング状態とする。本実施の形態においては、スイッチ回路１１２は２つのスイッチ４０を有しており、一方がすべての第１電極１０２ａへの電気的経路のスイッチングを行い、他方がすべての第２電極１０２ｂへの電気的経路のスイッチングを行う。これら２つのスイッチ４０は連動して制御されてよい。
【００７４】
触覚提示制御回路１１４は、タッチ検出回路２１０によって検出されたタッチ座標データの情報を参照する。触覚提示制御回路１１４は、この情報に基づいて触覚提示電圧発生回路１１３の動作を制御し得る。
【００７５】
（触覚提示タッチパネルの動作）
図１９は、触覚提示タッチパネル４００（図１８）の動作タイミングを概略的に示すタイミングチャートである。
【００７６】
まず、タッチ検出期間Ｐ１において、タッチ検出制御回路２１３から励起パルス発生回路２１５へ、第１の変換タイミングを表す制御信号が出力される。この制御信号を受けて励起パルス発生回路２１５は励起電極Ｔｙ（１）へ励起パルス信号（充電パルス信号）を与える。これにより、励起電極Ｔｙ（１）と、それに平面視において交差する検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）の各々との間の電極間容量（相互容量）が充電される。電荷検出回路２１２は、検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）を用いて上記充電による電荷量を検出する。そして電荷検出回路２１２は、その検出結果に対してアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）を施し、それによって得られたデジタル情報を、励起電極Ｔｙ（１）に対応する相互容量の電荷検出結果として、タッチ座標算出回路２１４へ出力する。同様にして、タッチ検出制御回路２１３から励起パルス発生回路２１５へ、第２〜第ｍの変換タイミングを表す制御信号が順に出力される。第２〜第ｍの変換タイミングのそれぞれに対応して、励起電極Ｔｙ（２）〜Ｔｙ（ｍ）に対応する相互容量の電荷検出結果がタッチ座標算出回路２１４へ出力される。
【００７７】
タッチ検出制御回路２１３は上記制御信号を触覚提示電圧発生回路１１３にも出力する。この制御信号に基づいて、触覚提示電圧発生回路１１３はタッチ検出期間Ｐ１を認識することができる。タッチ検出期間Ｐ１において、触覚提示電圧発生回路１１３はスイッチ回路１１２のスイッチ４０を遮断する。これにより触覚提示電圧発生回路１１３とすべての触覚電極１０２との間の電気的接続が遮断される。その結果、すべての触覚電極１０２の電位がフローティング状態となる。
【００７８】
次に、タッチ座標算出期間Ｐ２において、タッチ座標算出回路２１４は、電荷検出回路２１２から入力され保持された、励起電極Ｔｙ（１）〜Ｔｙ（ｍ）の各々に対応する相互容量の電荷検出結果、言い換えれば励起電極Ｔｙ（１）〜Ｔｙ（ｍ）と検出電極Ｔｘ（１）〜Ｔｘ（ｎ）とによって形成されるすべての交差部の容量の電荷検出結果、に基づいて、指示体２によるタッチがあるかどうかを判定する。指などの指示体２の近接または接触によって励起電極２０２と検出電極２０３との間の電界結合が緩和される結果、相互容量における充電電荷が低下する。この低下の度合いに基づいてタッチ座標算出回路２１４はタッチの有無を判定することができる。タッチがあると判定された場合は、タッチ座標算出回路２１４は、上記電荷検出結果に基づいて、タッチ座標データの算出を開始する。具体的にはタッチ座標算出回路２１４は、充電電荷の低下度合いが最も大きい交差部とその周辺の交差部とについての検出結果に対して、たとえば重心演算等の演算処理を行うことによって、タッチ座標データを算出することができる。タッチがないと判定された場合は、タッチ座標データの算出は行われず、処理がタッチ検出期間Ｐ１に戻る。このような処理を可能とするために、タッチ座標算出回路２１４はタッチの有無の判定結果を表す信号をタッチ検出制御回路２１３に付与する。
【００７９】
次に、タッチ座標送出期間Ｐ３において、タッチ検出制御回路２１３からのタッチ座標データ送出タイミングに従って、タッチ座標算出回路２１４はタッチ座標データを、触覚提示タッチパネル４００の外部と、触覚提示パネル１００の電圧供給回路１１０との各々へ出力する。
【００８０】
次に、判定期間Ｐ４において、触覚提示制御回路１１４は、タッチ座標データが触覚提示座標範囲に含まれるか否かを判定する。「触覚提示座標範囲」は、典型的には、上記判定の前に予め設定されている座標であり、触覚提示制御回路１１４の内部または外部に記憶されている。
【００８１】
タッチ座標データが触覚提示座標範囲に含まれる場合、触覚提示制御回路１１４はタッチ座標に対応する触覚提示信号波形を選択する。この「触覚提示信号波形」は、電圧信号Ｖａおよび電圧信号Ｖｂの各々の波形を定義するものである。なお電圧信号Ｖａと電圧信号Ｖｂとの間での波形の相異は、典型的には、周波数の相異である。触覚提示信号波形は、触覚提示制御回路１１４の内部または外部において設定されている。触覚提示信号波形の種類は、１つであってもよく、１つより多くてもよい。触覚提示信号波形の種類が１つしか存在しない場合、触覚提示信号波形を選択する処理は必要ない。触覚提示信号波形の種類が１つより多い場合は、典型的には、それぞれの種類に対応した複数の触覚提示座標領域が予め設定されており、タッチ座標がいずれの領域に含まれるかに応じて触覚提示信号波形の種類が選択される。
【００８２】
次に、触覚提示信号印加期間Ｐ５において、触覚提示制御回路１１４は、上記触覚提示信号波形での触覚提示信号を発生する。また、スイッチ回路１１２のスイッチ４０がオン状態とされる。これにより触覚電極１０２へ信号が印加され、よって触感が提示される。図１９の例においては、触覚電極１０２へ、Ｈレベル（高レベル）およびＬレベル（低レベル）を有するパルス信号が印加される。触覚電極１０２は、Ｈレベルの期間において、高電圧、典型的には数十ボルト、で充電され、Ｌレベルの期間において放電される。パルス信号の発生周期および発生期間は、付与したい触覚に応じて、適宜設定され得る。
【００８３】
上記触覚提示信号印加期間Ｐ５の後、処理はタッチ検出期間Ｐ１へ戻る。それによって、上述した動作が繰り返される。これにより、触覚提示タッチパネル４００は、タッチ位置検出と、タッチ位置に応じた触覚提示とを行うことができる。
【００８４】
図２０は、タッチ検出期間Ｐ１（図１９）における触覚提示タッチパネル４００中での静電容量の形成を示す模式図である。タッチ検出期間Ｐ１においては、指示体２と検出電極２０３との間の静電容量ＣＦＤが形成される。この期間において、すべての触覚電極１０２の電位がフローティング状態とされる。これにより、触覚電極１０２がシールドとして機能してしまうことが避けられる。よってタッチ検出の感度を高めることができる。
【００８５】
図２１は、触覚提示信号印加期間Ｐ５（図１９）における触覚提示タッチディスプレイ１中での静電容量の形成を示す模式図である。触覚提示信号印加期間Ｐ５においては、タッチパネル２００の励起電極２０２および検出電極２０３の電位がフローティング状態とされてよい。これにより、励起電極２０２および検出電極２０３による容量形成が静電容量ＣＦＥへ及ぼす影響を抑えることができる。代わりに、タッチパネル２００の励起電極２０２および検出電極２０３の電位が実質的に定電位とされてもよく、たとえば、励起電極２０２および検出電極２０３がグラウンド電位へ低インピーダンスで接続されていてもよい。これにより、励起電極２０２および検出電極２０３が、触覚電極１０２と表示パネル３００との間のシールドとして機能し得る。よって、触覚電極１０２に印加される高電圧信号に起因して表示パネル３００においてノイズが発生することが抑制される。よって、ノイズに起因しての表示不良を防止することができる。また逆に、表示パネル３００に起因して触覚電極１０２にノイズが発生することが抑制される。
【００８６】
なおフローティング状態が用いられる場合、励起電極２０２および検出電極２０３の両方がフローティング状態とされてもよく、あるいは一方がフローティング状態とされてもよい。また定電位が用いられる場合、励起電極２０２および検出電極２０３の両方が定電位とされてもよく、あるいは一方が定電位とされてもよい。励起電極２０２および検出電極２０３の一方がフローティング状態とされ、他方が定電位とされてもよい。励起電極２０２および検出電極２０３の各々と触覚電極１０２との距離が異なる場合、励起電極２０２および検出電極２０３のうち触覚電極１０２により近い方がフローティング状態とされ、かつ、より遠い方が定電位とされてもよい。
【００８７】
なお図１８に示された例においてはタッチ検出回路２１０から電圧供給回路１１０へタッチ座標データが送られるが、変形例として、電荷検出回路２１２から電圧供給回路１１０へ電荷検出結果の情報が送られてもよい。この場合、電荷検出結果の情報を用いて触覚提示制御回路１１４が、タッチの有無の判定、および、タッチ座標の算出を行う。
【００８８】
（触覚提示スクリーンの電極構造とタッチスクリーンの電極構造との相異）
触覚電極１０２の好適な条件として、第１に、指示体２が触覚電極１０２に誘電体層１０６以外の部材を介することなく接することができる構成が望まれる。よって、誘電体層１０６に被覆された触覚電極１０２は、触覚提示タッチパネル４００の最表面に配置されることが好ましい。
【００８９】
第２に、指示体２と触覚電極１０２との間の距離が近いほど、大きな触感を発生することができる。この観点では、誘電体層１０６の厚さは小さいことが好ましく、また誘電体層１０６の誘電率は大きいことが好ましい。
【００９０】
第３に、触感の生成時には静電容量ＣＦＥ（図２１）を大きくするために触覚電極１０２が密に存在することが望まれる一方で、タッチ位置の検出時（図２０）には、静電容量ＣＦＤの形成を阻害しないよう、触覚電極１０２間の静電容量ＣＥ、すなわち電極間容量、は小さいことが好ましい。この点について、以下に詳しく説明する。図２２は、実施例としてのストライプ構造での触覚電極１０２間の静電容量と、比較例としてのマトリクス構造での触覚電極間の静電容量の各々と、電極密度との関係のシミュレーション結果を示すグラフ図である。ストライプ構造においては、図３に示すように、触覚電極１０２がストライプ状に設けられる。これに対してマトリクス構造においては、前述した特開２０１５−０９７０７６号公報の技術のように、互いに交差する触覚電極が設けられる。なお電極密度は、単位面積あたりに触覚電極が設けられている割合を表しており、隣り合う電極間の間隔を変化させることによって調整されている。マトリクス構造に比してストライプ構造においては、電極密度の選択によらず電極間容量が抑制される。
【００９１】
第４に、マルチタッチ時の複数のタッチ位置のいずれかへ選択的に触感を提示する必要がない限り、触覚提示のための電圧印加は、触覚提示スクリーン１５０上の特定の位置だけで行われる必要はなく、指示体２が接している箇所を含む領域で行われればよい。最も簡素な構成としては、当該領域が触覚提示スクリーン１５０の触覚提示可能エリア全体とされてよい。本実施の形態ではそのような構成が採用されている。具体的には、電圧供給回路１１０（図１８）は、触覚電極１０２の複数の第１電極１０２ａのすべてのものへ電圧信号Ｖａを同時に印加し、かつ触覚電極１０２の第２電極１０２ｂのすべてのものへ電圧信号Ｖｂを同時に印加する。よって、複数の第１電極１０２ａの一部に選択的に電圧信号を印加するための構成、および複数の第２電極１０２ｂの一部に選択的に電圧信号を印加するための構成が必要ない。
【００９２】
励起電極２０２および検出電極２０３の好適な条件として、第１に、タッチ位置検出の感度およびリニアリティを確保するには、タッチ位置を正確に識別することができるマトリクス構造が必要である。第２に、指示体２と検出電極２０３とが触覚提示スクリーン１５０を介して形成した静電容量ＣＦＤによってタッチ位置を検知するため、横方向に電界が広がるように励起電極２０２と検出電極２０３との間に所定の距離（数百μｍ以上、数ｍｍ以下）を設ける必要がある。
【００９３】
上記のように、触覚電極１０２の好適な条件と、励起電極２０２および検出電極２０３の好適な条件とでは相違がある。両条件を最適化するためには、それらに対して同様の構造を適用することは望ましくない。
【００９４】
（引き出し配線層の詳細）
触覚提示スクリーン１５０の引き出し配線層１０５（図１２）は、具体的には、引き出し配線層Ｌｄ（１）〜Ｌｄ（ｊ）および引き出し配線層Ｌｕ（１）〜Ｌｕ（ｊ）を有している。番号１からｊまでのいずれかの整数をｋとして、引き出し配線層Ｌｄ（ｋ）およびＬｕ（ｋ）の各々は、ｋ番目の触覚電極１０２に接続されている。引き出し配線層Ｌｄ（ｋ）およびＬｕ（ｋ）のそれぞれは、一の触覚電極１０２の延在方向における一方端および他方端に接続されている。
【００９５】
触覚提示スクリーン１５０に設けられた触覚電極１０２の各々の配線抵抗は、タッチスクリーン２５０によるタッチ検出を阻害しないようにする観点では、高抵抗である方が望ましく、たとえば１０４Ω以上にするのが望ましい。このように配線抵抗が高い場合、配線層内での電圧信号の伝播遅延が生じやすくなる。上述したように触覚電極１０２の一方端および他方端の各々に引き出し配線層１０５が接続されることによって、伝播遅延を抑えることができる。
【００９６】
引き出し配線層Ｌｄ（１）〜Ｌｄ（ｊ）は、触覚提示可能エリアの外側に配置されており、触覚提示パネル端子部１０７の配列の中央に近いものから順に、対応する電極へ触覚提示パネル端子部１０７からほぼ最短距離が得られるように延びている。触覚提示パネル端子部１０７は、透明絶縁基板１０１の長辺に沿って、長辺の中央近傍に配置されている。引き出し配線層Ｌｄ（１）〜Ｌｄ（ｊ）は、相互の絶縁を確保しつつ、なるべく密に配置されている。引き出し配線層Ｌｕ（１）〜Ｌｕ（ｊ）は、引き出し配線層Ｌｄ（１）〜Ｌｄ（ｊ）によって占められた領域の外側において、同様に配置されている。このような配置によって、透明絶縁基板１０１のうち触覚提示可能エリアの外側の部分の面積を抑えることができる。
【００９７】
引き出し配線層１０５、具体的には引き出し配線層Ｌｄ（１）〜Ｌｄ（ｊ）および引き出し配線層Ｌｕ（１）〜Ｌｕ（ｊ）、は、金属単層膜、および、金属単層と非金属単層との積層膜のいずれかから構成されていることが好ましい。積層膜が下層とそれを覆う上層とを有する場合、上層は下層の保護層としての機能を有し得る。たとえば、保護層としての上層が、触覚提示スクリーン１５０の製造に用いられるエッチング工程において、下層をエッチャントから保護してもよい。あるいは、上層が、触覚提示スクリーン１５０の製造時または使用時において、下層の腐食を防止するキャップ層として機能してもよい。下層の材料が、上層の材料よりも透明絶縁基板１０１との密着性に優れた材料とされれば、引き出し配線層１０５の剥離の発生を抑制することができる。
【００９８】
（効果のまとめ）
本実施の形態によれば、第１に、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂが同一層上に間隔を空けて配置されているので（図３参照）、構造が簡易化されるとともに第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂは交差部を形成しない。これにより、交差部の凹凸を平坦化するために誘電体層１０６の厚さを大きくする必要がない。よって、指示体２に作用する静電気力が、厚い誘電体層１０６に起因して弱まることが避けられる。第２に、間隔を空けて交互に配置された複数の第１電極１０２ａおよび複数の第２電極１０２ｂのそれぞれに、第１周波数の電圧信号Ｖａと第２周波数の電圧信号Ｖｂとが印加される。これにより、誘電体層１０６を介して第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂにまたがって触れた指示体２に対して、両電圧信号が組み合わさって生成される、入力信号よりも増幅された変調信号により生成される静電気力が作用する。よって、単一の電圧信号が印加される場合に比して、指示体２へ強い静電気力を作用させることができる。以上から、十分に強い触感をより低い電圧信号を用いて発生させることができる。
【００９９】
触覚電極１０２のピッチＰＥが７ｍｍ以下である場合（図１５）は、そうでない場合（図１４）に比して、触覚提示パネル１００上を移動する指示体２としての指が、常に第１電極１０２ａと第２電極１０２ｂとにまたがって位置しやすい。これにより、指示体２に対して連続的に触感を与えることができる。
【０１００】
引き出し配線層１０５（図１２）が、金属単層膜、および、金属単層と非金属単層との積層膜のいずれかから構成されている場合、引き出し配線層の断面積をあまり大きくすることなく配線抵抗を十分に抑えることができるので、引き出し配線層を配置するために要する面積を抑えることができる。あるいは、引き出し配線層１０５がある程度長くても配線抵抗を十分に抑えることができるので、引き出し配線層１０５の設計の自由度を向上させることができる。
【０１０１】
誘電体層１０６が、１０以上の比誘電率を有する膜を含む場合は、低い比誘電率を有する材料しか用いられない場合に比して、指示体２に加わる静電気力を顕著に大きくすることができる。
【０１０２】
電圧供給回路１１０（図１８）は、触覚電極１０２の複数の第１電極１０２ａのすべてのものへ電圧信号Ｖａを同時に印加し、かつ触覚電極１０２の第２電極１０２ｂのすべてのものへ電圧信号Ｖｂを同時に印加する動作を行う。その場合、複数の第１電極１０２ａのうちの特定の一部、または、複数の第２電極１０２ｂのうちの特定の一部に対して選択的に電圧信号を印加する必要がない。よって電圧供給回路１１０の構成を簡素化することができる。
【０１０３】
電圧供給回路１１０（図１８）は、タッチ検出回路２１０によって検出された情報を参照してよい。これにより触覚提示タッチパネル４００は、タッチについての情報を参照して触感を発生させることができる。なおタッチ検出回路２１０によって検出された情報は、直接参照されてもよく、タッチ座標算出回路２１４を介して間接的に参照されてもよい。
【０１０４】
＜実施の形態２＞
図２３は、本実施の形態において触覚電極１０２（図１２：実施の形態１）の代わりに用いられている触覚電極１０２Ｚの構成を概略的に示す平面図である。触覚電極１０２Ｚは、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂに代わって、第１電極１０２ａＺおよび第２電極１０２ｂＺを有している。触覚電極１０２の各々は直線状に延びているが、触覚電極１０２Ｚの各々は、曲がった部分を有している。
【０１０５】
実施の形態１のように触覚電極１０２の各々が一方向に沿って直線的に延びている場合は、生成される触感の強さが、当該一の方向と指示体２のスライド方向との関係に強く依存する。具体的には、図１２を参照して、実施の形態１の触覚電極１０２上において指示体２が、図中の縦方向にスライドする場合、触感が生成されにくくなる。これに対して本実施の形態によれば、触覚電極１０２Ｚが曲がった部分を有することによって、このような方向依存性を抑えることができる。
【０１０６】
＜実施の形態３＞
図２４は、本実施の形態において触覚電極１０２（図１２：実施の形態１）の代わりに用いられている触覚電極１０２Ｒの構成を概略的に示す平面図である。触覚電極１０２Ｒは、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂに代わって、第１電極１０２ａＲおよび第２電極１０２ｂＲを有している。触覚電極１０２の各々は直線状に延びているが、触覚電極１０２Ｒの各々は、実施の形態２と同様に、曲がった部分を有している、触覚電極１０２Ｒの各々はさらに、透明絶縁基板１０１上において全方位にわたる延在方向を有している。具体的には、触覚電極１０２Ｒの各々は、巨視的には、図中、縦方向に延びているが、微視的にみれば、図中、縦方向、斜め方向および横方向に延びている部分を有しており、その結果、全方位にわたる延在方向を有している。
【０１０７】
本実施の形態によれば、触覚電極１０２Ｒが全方位にわたる延在方向を有している。これにより、実施の形態２に比して、より広いスライド方向に対応して、触感を発生することができる。
【０１０８】
＜実施の形態４＞
図２５は、本実施の形態において触覚電極１０２（図１２：実施の形態１）の代わりに用いられている触覚電極１０２Ｃの構成を概略的に示す平面図である。触覚電極１０２Ｃは、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂに代わって、第１電極１０２ａＣおよび第２電極１０２ｂＣを有している。触覚電極１０２Ｃの各々は、一の方向（図中、縦方向）に直線的に延在する延在部分と、一の方向とは異なる方向（図中、横方向）に向かって上記延在部分から突出する複数の突出部分とを有している。第１電極１０２ａの互いに隣り合う突出部分の間に、第２電極１０２ｂの突出部分が侵入している。また、第２電極１０２ｂの互いに隣り合う突出部分の間に、第１電極１０２ａの突出部分が侵入している。これにより、触覚電極１０２Ｃは、いわゆる櫛歯電極構造を有している。
【０１０９】
本実施の形態によれば、触覚電極１０２が上記延在部分を有することによって、配線長を実施の形態１と同程度に短くすることができ、これにより配線抵抗を、ある程度低く維持することができる。さらに、触覚電極１０２が上記突出部分を有することによって、触覚電極１０２の外縁が様々な方向に沿って延びる。これにより、実施の形態２と同様に、触感強度の、指示体２のスライド方向への依存性を、抑制することができる。
【０１１０】
＜実施の形態５＞
図２６は、本実施の形態における触覚提示スクリーン１５０Ｔの構成を概略的に示す平面図である。触覚提示スクリーン１５０Ｔにおいては触覚電極１０２（図１２）として、透明な触覚電極１０２Ｔが用いられている。また引き出し配線層１０５（図１２）として、透明な引き出し配線層１０５Ｔが用いられている。また、触覚提示パネル端子部１０７（図１２）として、透明な触覚提示パネル端子部１０７Ｔが用いられていてよい。なお触覚電極１０２Ｔの形状としては、実施の形態１〜４のいずれの触覚電極の形状が適用されてもよい。
【０１１１】
本実施の形態によれば、透明な触覚電極１０２Ｔを設けつつ、触覚電極１０２Ｔの材料と、引き出し配線層１０５Ｔの材料とを共通化することができる。これにより、工程を簡素化することができる。
【０１１２】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜４のいずれかの構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。
【０１１３】
＜実施の形態６＞
図２７は、本実施の形態における触覚提示スクリーン１５０Ｆの構成を概略的に示す平面図である。触覚提示スクリーン１５０Ｆにおいては、引き出し配線層１０５（図１２）に代わり、１対のＦＰＣであるＦＰＣ１０８ｄおよびＦＰＣ１０８ｕが設けられている。ＦＰＣ１０８ｄおよびＦＰＣ１０８ｕのそれぞれは、各触覚電極１０２の延在方向における一方端および他方端に接続されている。
【０１１４】
本実施の形態によれば、引き出し配線層１０５（図１２）の一部または全部を省略することができる。これにより、透明絶縁基板１０１に占める触覚提示可能エリアの割合を高めることができる。
【０１１５】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜５のいずれかの構成とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。
【０１１６】
＜実施の形態７＞
図２８は、本実施の形態における触覚提示スクリーン１５０Ｌの構成を概略的に示す平面図である。触覚提示スクリーン１５０Ｌにおいては、触覚電極１０２（図１２）に代わり、触覚電極１０２Ｌが用いられている。触覚電極１０２Ｌの各々は、延在方向（図２８における横方向）に沿って延びている。複数の触覚電極１０２Ｌは、配列方向（図２８における縦方向）に沿って、間隔を空けて配列されている。具体的には、複数の触覚電極１０２Ｌとして、触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）が順に配列されている。図示されている例においては、透明絶縁基板１０１は、長辺および短辺を有する長方形状を有しており、よって、触覚提示スクリーン１５０Ｌも、対応して、長辺および短辺を有している。また図示されている例においては、配列方向は短辺に沿っている。触覚提示スクリーン１５０の観察者にとっての垂直方向が短辺に沿っている場合、上記配列方向は垂直方向に沿っている。
【０１１７】
触覚提示スクリーン１５０（図１２）には、引き出し配線層Ｌｌ（１）〜Ｌｌ（ｊ）と、引き出し配線層Ｌｒ（１）〜Ｌｒ（ｊ）とが設けられている。番号１からｊまでのいずれかの整数をｋとして、引き出し配線層Ｌｌ（ｋ）およびＬｒ（ｋ）の各々は触覚電極Ｈ（ｋ）に接続されている。引き出し配線層Ｌｌ（ｋ）およびＬｒ（ｋ）のそれぞれは、触覚提示パネル端子部１０７から、触覚電極Ｈ（ｋ）の延在方向における一方端および他方端に接続されている。触覚提示パネル端子部１０７は、透明絶縁基板１０１の長辺に沿って長辺の中央近傍に配置されている。
【０１１８】
本実施の形態によれば、触覚電極１０２Ｌが観察者の垂直方向に沿って配列されている。これにより、指示体２（図２）のスライド方向が垂直方向または垂直方向に近い場合に、使用者に対して、より連続的に触感を知覚させることができる。よって、たとえばエレベータかご用の操作盤のように、垂直方向に沿ったスライドが多用される場合、本実施の形態のように、触覚電極１０２Ｌが観察者の垂直方向に沿って配列されていることが好ましい。逆に水平方向に沿ったスライドが多用される場合は、触覚電極が観察者の水平方向に沿って配列されていることが好ましい。このように、触覚電極の配列方向は、触覚提示タッチディスプレイ（図２）の用途に応じて定められることが好ましい。
【０１１９】
なお図２８においては触覚電極１０２Ｌの各々が延在方向に沿って直線状に延びているが、実施の形態２〜４で説明されている微細構造が適用されてもよい。これにより、スライド方向が垂直方向からずれた場合の悪影響を抑制することができる。また、上述した実施の形態５または６の少なくともいずれかの構成が適用されてもよい。
【０１２０】
＜実施の形態８＞
図２９は、本実施の形態における触覚提示スクリーン１５０Ｓの構成を概略的に示す平面図である。触覚提示スクリーン１５０Ｓにおいては、触覚電極１０２（図１２）に代わり、触覚電極１０２Ｓが用いられている。触覚電極１０２Ｓの各々は、延在方向（図２９における、左下から右上への斜め方向）に沿って延びている。複数の触覚電極１０２Ｓは、配列方向（図２９における、左上から右下への斜め方向）に沿って、間隔を空けて配列されている。図示されている例においては、透明絶縁基板１０１は、長辺および短辺を有する長方形状を有しており、よって、触覚提示スクリーン１５０Ｌも、対応して、長辺および短辺を有している。また図示されている例においては、配列方向は短辺および長辺の各々から傾いている。触覚提示スクリーン１５０の観察者にとっての水平方向および垂直方向のそれぞれが長辺および短辺に沿っている場合、上記配列方向は、水平方向および垂直方向の各々から傾いている。
【０１２１】
本実施の形態によれば、触覚電極１０２Ｓの配列方向が観察者の水平方向および垂直方向の各々から傾いている。これにより、指示体２（図２）のスライド方向が水平方向および垂直方向のいずれであっても、スライド方向と配列方向とが直交することが避けられる。よって、指示体２が主に水平方向または垂直方向に沿ってスライドすることが想定される用途において、スライド方向と配列方向とが直交することに起因して触感が発生しにくくなることが避けられる。このような用途においては、図２９に示されているように各々が単純に直線的に延在している触覚電極１０２Ｓ、言い換えれば単純なストライプ上に配列されている複数の触覚電極１０２Ｓ、であっても、ほぼ常に十分な触感を発生させることができ、かつ、触覚提示スクリーンの構成を簡素なものとすることができる。
【０１２２】
なお用途によっては、実施の形態２〜４で説明されている微細構造が適用されてもよい。これにより、スライド方向が配列方向からずれた場合の悪影響を抑制することができる。また、上述した実施の形態５または６の少なくともいずれかの構成が適用されてもよい。
【０１２３】
＜実施の形態９＞
図３０は、本実施の形態における触覚提示スクリーン１５０Ａの構成を指示体２と共に示す平面図である。図３１は、触覚提示スクリーン１５０Ａを有する触覚提示パネル１００とタッチパネル２００との構成を概略的に示すブロック図である。
【０１２４】
触覚電極１０２に含まれる、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂは、触覚提示可能エリアの全体において、交互に配置されている。本実施の形態においては、透明絶縁基板１０１は複数の分割領域１０１ａおよび１０１ｂを含む。複数の触覚電極１０２は、分割領域１０１ａおよび１０１ｂのそれぞれの上に配置された複数の電極群に分類されている。複数の電極群の各々には複数の第１電極１０２ａのうちの複数の電極と第２電極１０２ｂのうちの複数の電極とが含まれている。図示されている例においては、複数の触覚電極１０２が、触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｋ）を有する電極群と、触覚電極Ｈ（ｋ＋１）〜Ｈ（ｊ）を有する電極群とに分類されている。なお群の数は、２以上の任意の数である。
【０１２５】
電圧供給回路１１０Ａは、複数の電極群のうちどの群へ電圧信号を印加するか選択可能に構成されている。言い換えれば、電圧供給回路１１０Ａは、複数の電極群のうち特定の群へのみ電圧信号を印加しつつ他の群へは電圧信号を印加しないようにすることができる。この特定の群は、指示体２が分割領域１０１ａおよび１０１ｂのうちどの分割領域上に位置しているかに基づいて選択される。指示体２が位置している分割領域に対応する電極群に対して、電圧信号が印加される。
【０１２６】
上記動作を行うため、触覚提示電圧発生回路１１３Ａは、指示体２が分割領域１０１ａおよび１０１ｂのうちどの分割領域上に位置しているか特定することができる情報を、触覚提示制御回路１１４から受け取る。この情報は、タッチ座標データであってもよく、あるいは特定の分割領域を直接表すデータであってもよい。
【０１２７】
スイッチ回路１１２Ａは、分割領域１０１ａおよび１０１ｂのそれぞれに対応して、1対のスイッチ４０ａおよび1対のスイッチ４０ｂを有している。より一般的に言えば、複数の分割領域のそれぞれに対応して、複数対のスイッチが設けられている。分割領域１０１ａに対応する電極群に電圧信号が印加される場合、触覚提示電圧発生回路１１３Ａからの指令に基づいて、１対のスイッチ４０ａがオン状態とされ、かつ１対のスイッチ４０ｂがオフ状態とされる。
【０１２８】
１対のスイッチ４０ａは連動して制御されてよい。２つのスイッチ４０ａの一方および他方のそれぞれは、第１周波数の電圧信号Ｖａおよび第２周波数のＶｂの供給を制御するものである。２つのスイッチ４０ａの一方および他方のそれぞれは、触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｋ）のうち奇数番のものおよび偶数番のものに接続されている。同様に、１対のスイッチ４０ｂは連動して制御されてよい。２つのスイッチ４０ｂの一方および他方のそれぞれは、第１周波数の電圧信号Ｖａおよび第２周波数のＶｂの供給を制御するものである。２つのスイッチ４０ｂの一方および他方のそれぞれは、触覚電極Ｈ（ｋ＋１）〜Ｈ（ｊ）のうち奇数番のものおよび偶数番のものに接続されている。
【０１２９】
なお、指示体２の位置が分割領域１０１ａと１０１ｂとの境界近傍にある場合は、指示体２が境界を横切る可能性を考慮して、分割領域１０１ａに対応する電極群と分割領域１０１ｂに対応する電極群との両方に電圧信号が印加されてもよい。
【０１３０】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜８のいずれかの構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１３１】
本実施の形態によれば、電圧供給回路１１０Ａは、複数の電極群のうちどの群へ電圧信号を印加するか選択可能に構成されている。これにより消費電力を低減することができる。また本実施の形態によれば、複数の電極群の各々には、複数の第１電極１０２ａのうちの複数の電極と、第２電極１０２ｂのうちの複数の電極とが含まれている。このような電極群を単位として電圧信号が印加されることによって、各電極が完全に独立して制御される場合に比して、回路構成が過度に複雑化することを避けることができる。
【０１３２】
＜実施の形態１０＞
図３２は、本実施の形態における触覚提示スクリーン１５０Ｅの構成を指示体２と共に示す平面図である。図３３は、触覚提示スクリーン１５０Ｅを有する触覚提示パネル１００とタッチパネル２００との構成を概略的に示すブロック図である。
【０１３３】
電圧供給回路１１０Ｅは、複数の触覚電極１０２の各々へ電圧信号を印加するか否か選択可能に構成されている。具体的には、電圧供給回路１１０Ｅは、複数の触覚電極１０２のうち、透明絶縁基板１０１上の特定の部分領域１０１Ｔ上に位置する電極へのみ電圧信号を印加しつつ、他の電極へは電圧信号を印加しないようにすることができる。この部分領域１０１Ｔは、指示体２によってタッチされている箇所を含む領域であり、当該箇所を中心に予め定められた範囲となるよう設定されてもよい。
【０１３４】
上記動作を行うため、触覚提示電圧発生回路１１３Ｅは、指示体２が透明絶縁基板１０１上のどの部分に接触しているかを特定することができる情報を触覚提示制御回路１１４から受け取る。この情報として、本実施の形態においては、タッチ位置座標と、接触面ＣＴ（図３）のサイズ（以下、「タッチサイズ」という）とを用いる。タッチ位置座標およびタッチサイズは、タッチ座標算出回路２１４Ａによって算出される。タッチサイズは、検出電極２０３の電荷量の低下度合の分布から算出することができる。触覚提示電圧発生回路１１３Ｅは、タッチ位置座標およびタッチサイズの情報に基づいて、部分領域１０１Ｔを判定する。触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）のうち、誘電体層１０６（図３）を介して指示体２に少なくとも部分的に接しているものが配置された領域は、部分領域１０１Ｔに含まれるものと判定される。またこの判定によって設定された領域を中心に、予め定められた範囲が追加されてもよい。あるいは、部分領域１０１Ｔのサイズが予め定められてもよい。
【０１３５】
図３２に示された例においては、指示体２が接触している触覚電極Ｈ（ｋ＋１）およびＨ（ｋ＋２）が配置された領域が部分領域１０１Ｔに含まれており、それを中心にしてさらに、触覚電極Ｈ（ｋ）が配置された領域と、触覚電極Ｈ（ｋ＋３）が配置された領域とが部分領域１０１Ｔに含まれている。この状態は、図３３に示された部分領域１０１Ｔがｔ＝３によって定められている状態に対応している。図３３に示されているように、順に配列された触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）のうち、順に配列された２つ以上の触覚電極Ｈ（ｋ）〜Ｈ（ｋ＋ｔ）に対して、電圧信号が印加される。
【０１３６】
スイッチ回路１１２Ｅは、触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）のそれぞれに接続された複数のスイッチ４０を有している。これら複数のスイッチ４０の各々は、触覚提示電圧発生回路１１３Ｅからの指令に基づいて、独立して動作可能である。あるスイッチ４０がオン状態とされることによって、触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）のうち対応するものに電圧信号が印加される。触覚電極Ｈ（１）〜Ｈ（ｊ）のうち、奇数番のものに接続されているスイッチ４０は第１周波数の電圧信号Ｖａの供給を制御するものであり、偶数番のものに接続されているスイッチ４０は第２周波数のＶｂの供給を制御するものである。
【０１３７】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１〜８のいずれかの構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１３８】
本実施の形態によれば、電圧供給回路１１０Ｅは、複数の触覚電極１０２の各々へ電圧信号を印加するか否か選択可能に構成されている。これにより、各時点において電圧信号を、触感の発生に寄与すると推定される触覚電極１０２のみへ印加することができる。よって消費電力を大幅に低減することができる。
【０１３９】
＜実施の形態１１＞
（電極形状）
図３４は、本実施の形態において触覚電極１０２（図１２：実施の形態１）の代わりに用いられている触覚電極１０２Ｈの構成を概略的に示す平面図である。触覚電極１０２Ｈは、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂ（図１２）に代わって、第１電極１０２ａＨおよび第２電極１０２ｂＨを有している。触覚電極１０２の各々は直線状に延びているが、触覚電極１０２Ｈの各々は、曲がった部分を有している。これにより、より長い触覚電極を配置することができ、触覚電極と指示体２との接触面積を大きくすることができる。よって、指示体２と触覚電極との間に形成される容量をより大きくすることで、より強い触感を得ることができる。
【０１４０】
具体的には、触覚電極１０２Ｈの各々、言い換えれば第１電極１０２ａＨおよび第２電極１０２ｂＨの各々、は、巨視的にみて一の延在方向（図３４における縦方向）に延在しつつも、微視的にみれば曲がりを有している。これら曲がった箇所の間隔を、以下、間隔ＳＫと称する。具体的には、触覚電極１０２Ｈの各々が微視的に曲がりを有していることによって、触覚電極１０２Ｈの縁が上記延在方向にちょうど平行になる局所的箇所が、触覚電極１０２Ｈの延在方向に沿って一定の周期で繰り返し存在している。これらの箇所の間隔が間隔ＳＫに対応している。
【０１４１】
（指示体２の移動方向による触感差異の電極形状依存性）
触覚電極によって生成される触感は、触覚電極がどのように延びているかに依存する。このことについて、以下に説明する。
【０１４２】
図３５を参照して、まず、前述した実施の形態１のように、触覚電極１０２の各々が一の方向（図中、縦方向）に沿って直線的に延びている場合について説明する。この場合、生成される触感は、当該一の方向と、指示体２のスライド方向との関係に大きく依存する。図中、矢印Ａ、ＢおよびＣのそれぞれは、触覚電極の延在方向（図中、下方向）に対するスライド方向が、反時計回りに、０°、＋４５°および＋９０°の場合を示している。隣り合う第１電極１０２ａＨおよび第２電極１０２ｂＨは指示体２との間で容量を形成し、この容量に起因して電界が生じる。０°の方向（図中、縦方向）に直線的に延びる触覚電極１０２の場合、＋９０°の方向（図中、横方向）に沿う電界が、０°方向に沿って連続的に分布する。指示体２のスライド方向が矢印Ａに沿う場合、指示体２は、同じ組の電極によって生成される電界中を移動する。一方、指示体２のスライド方向が矢印ＢまたはＣに沿う場合、指示体２は、異なる組の電極によって生成される電界をまたぎながら移動する。以上から、矢印Ａ、ＢおよびＣの場合の間で、触感に大きな差異がある。
【０１４３】
これに対して、本実施の形態１１の場合、例えば図３６に示されているように、触覚電極１０２Ｈは、巨視的には０°方向（図中、縦方向）に沿って延びているものの、微視的には＋４５°方向および−４５°方向に沿ってジグザグに延びている。これにより、±４５°方向に沿う電界がジグザグに分布する。その結果、矢印Ａ、ＢおよびＣのいずれの場合であっても、指示体２は、異なる組の電極によって生成される電界をまたぎながら移動する。以上から、矢印Ａ、ＢおよびＣの場合の間での触感の差異が抑制される。言い換えれば、指示体２の移動方向に依存しての触感の差異を抑制することができる。
【０１４４】
図３６においては、触覚電極の延在方向が＋４５°および−４５°の２つの角度成分を有するが、より多くの角度成分を有する場合、上述した方向依存性を、より効果的に抑制することができる。例えば、延在方向が円弧成分を有する触覚電極１０２Ｒ（図２４）の場合、方向依存性を顕著に抑制することができる。触覚電極の延在方向の角度成分は、それが設けられる触覚提示タッチディスプレイ上において指示体２がスライドする方向を考慮して最適化されることが好ましい。
【０１４５】
（回折光の発生）
図３７を参照して、上述したように、触覚電極１０２Ｈの各々が微視的に曲がりを有していることによって、触覚電極１０２Ｈの縁は、延在方向にちょうど平行になる局所的箇所ＢＰを有している。図中、これら局所的箇所ＢＰが小円で表わされている。局所的箇所ＢＰは、回折光が集光することで、他の箇所よりも明るくなり得る。言い換えれば、局所的箇所ＢＰには輝点が生じやすい。なお、図３７においては、触覚電極１０２Ｈの各々が、斜め方向に沿って延びる複数の直線的部分を有しており、これら直線的部分の境界が局所的箇所ＢＰに対応しているが、このような直線的部分が存在しない場合であっても、触覚電極が微視的に曲がりを有していれば、触覚電極の縁が延在方向にちょうど平行になる局所的箇所が存在する。
【０１４６】
図示されているように、輝点は格子状の配置を有し得る。このような格子状パターン上の反射光は、格子状パターンの透過光におけるフラウンホーファー回折と同様の理論で説明することができる。回折光の光強度分布Ｉ１（ｘ）は、以下の式で表される。
【０１４７】
【数１】
0006556379.tif 000002
【０１４８】
【数２】
0006556379.tif 000003
【０１４９】
一般に、光軸に沿って直進してきた光に相当する光（０次回折光）の次に光強度の強い回折光が±１次回折光と呼ばれる。上式によれば、±１次回折光強度は、０次回折光強度の約４％である。図３７に示すように局所的箇所ＢＰが規則正しく配置されている場合、肉眼では、輝点が連なって１本の輝線として視認される。具体的には、図３７に示すように輝点間のＸ方向における間隔がＹ方向における間隔よりも小さい場合は、Ｘ方向に配列する輝点が連なることによって、Ｘ方向に延在する１本の輝線として視認される。複数の上記配列がＹ方向に等ピッチで存在することから、複数の輝線がＹ方向に等ピッチで配列しているように視認される。すなわち、明暗の縞模様が視認される。なお、観察者への輝線の見え方は、輝点の明るさ、局所的箇所ＢＰの配置、および視距離（ディスプレイと観察者との間の距離）などによって決まる。
【０１５０】
図３８は、視距離５００ｍｍのときに明暗の縞模様が可視であるか不可視であるかを、揮線のピッチと、非触覚電極部の反射率（言い換えれば、触覚電極が存在しない部分での反射率）との関係で示すグラフ図である。よって、可視領域と不可視領域との境界線が、視認限界のピッチに対応する。視認限界ピッチは、以下の式で表される（文献：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ｒ＆Ｄ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｔｏｙｏｔａ  ＣＲＤＬ．  Ｖｏｌ．  ３５  Ｎｏ．  ２）。
【０１５１】
【数３】
0006556379.tif 000004
【０１５２】
視認限界ピッチよりも狭いピッチの縞模様は視認されず、視認限界ピッチよりも広いピッチの縞模様は視認される。なお、図３８のグラフの計算条件に用いられている視距離５００ｍｍは、車両内に配置されたディスプレイをドライバが指でタッチ操作する状況を想定して選択されているものである。ドライバと車載ディスプレイとの間の代表的な距離は７５０ｍｍであるが、この距離はタッチ操作時は小さくなると考えられるため、５００ｍｍの値が選択されている。触覚電極が配置されていない部分（非触覚電極部）の反射率は、本実施の形態における典型例としては約４％であり、図３８のグラフによれば、そのときの輝線の視認限界ピッチは１ｍｍである。よって、輝線のピッチが１ｍｍ以下であれば、観察者に視認される可能性を十分に抑えることができる。視距離５００ｍｍの条件下、間隔ＳＫに対応するピッチを有する揮線が視認されるか否かを検討した結果を、以下の表に示す。
【０１５３】
【表１】
0006556379.tif 000005
【０１５４】
上記表に示すように、ピッチ、すなわち間隔ＳＫ、が１ｍｍ以下の場合、輝線が視認されず、１ｍｍより大きいと揮線が視認された。なお、触覚電極と透明絶縁基板との間に、屈折率を調整するインデックスマッチング（ＩＭ）層が形成されてもよい。ＩＭ層が反射光を低減することにより、輝線の明度も低減する。よってこの場合は、輝線のピッチが１ｍｍ以上であっても視認されなくなる。また、視距離が５００ｍｍよりも遠くなればなるほど、輝線ピッチが１ｍｍ以上あっても視認され難くなる。
【０１５５】
（効果のまとめ）
本実施の形態によれば、触覚電極１０２Ｈの各々は、曲がった箇所を有している。これにより、指示体２の移動方向に依存しての触感の差異を抑制することができる。また、これにより電極長が長くなることによって、指と電極との間に、より大きな容量が形成される。よって、十分に強い触感をより低い電圧信号を用いて発生させることができる。
【０１５６】
曲がった箇所の間隔である間隔ＳＫが１ｍｍ以下とされることによって、回折光による複数の輝点からなる輝線の視認性が抑制される。これにより、本来の画像とは無関係な、触覚電極の配置に起因しての縞模様が、観察者に視認されにくくなる。
【０１５７】
＜実施の形態１２＞
図３９は、本実施の形態において触覚電極１０２（図１２：実施の形態１）の代わりに用いられている触覚電極１０２Ｘの構成を概略的に示す平面図である。触覚電極１０２Ｘは、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂ（図１２）に代わって、第１電極１０２ａＸおよび第２電極１０２ｂＸを有している。触覚電極１０２の各々は直線状に延び矩形形状を有しているが、触覚電極１０２Ｘの各々は、複数の菱形が連なった形状を有しており、よって曲がった箇所を有している。図示された構成においては、菱形部の間に、当該菱形部の幅よりも小さい幅で直線状に延在する矩形部が配置されている。また、第１電極１０２ａＸおよび第２電極１０２ｂＸは、上述した菱形部の周期的配列に関して、半周期のずれで配置されている。また第１電極１０２ａＸの縁と第２電極１０２ｂＸの縁とが間隔を空けて平行に延びており、これらの縁に垂直な方向における両者の間の間隔が電極間距離ＳＥに対応している。
【０１５８】
本実施の形態によれば、触覚電極の各々が曲がった箇所を有することにより、実施の形態１１とほぼ同様に、指示体２の移動方向に依存しての触感の差異を抑制することができる。さらに、本実施の形態によれば、触覚電極１０２Ｘの各々が菱形部を有していることから、触覚電極の各々の一方の縁および他方の縁（図３９における菱形の右辺および左辺）は、異なる方向に延びることができる。これにより、触覚電極が生成する電界の方向の多様性を増大させることができる。よって、指示体２の移動方向に依存しての触感の差異を抑制する効果がさらに高められる。
【０１５９】
なお図３９においては電極間距離ＳＥが一定であるが、電極間距離ＳＥは必ずしも一定でなくてもよい。また、好適な電極間距離ＳＥの大きさは、実施の形態１と同様である。
【０１６０】
また、図３９では、曲がった箇所がＸＹ方向に等ピッチにならんでいるが、曲がった箇所は不均一に配置されてもよい。それにより、輝点の集合が揮線として視認されにくくなる。よって、本来の画像とは無関係な、触覚電極の配置に起因しての縞模様が、観察者に視認されにくくなる。
【０１６１】
＜実施の形態１３＞
図４０は、本実施の形態において触覚電極１０２（図１２：実施の形態１）の代わりに用いられている触覚電極１０２Ｙの構成を概略的に示す平面図である。触覚電極１０２Ｙは、第１電極１０２ａおよび第２電極１０２ｂ（図１２）に代わって、第１電極１０２ａＹおよび第２電極１０２ｂＹを有している。第１電極１０２ａＹの各々は、複数の楕円が連なった形状を有しており、これにより、曲がった箇所を有している。図示された構成においては、楕円部の間に、当該楕円部の幅よりも小さい幅で直線状に延在する矩形部が配置されている。なお楕円は円であってもよい。第２電極１０２ｂＹの各々は、上記複数の楕円部のそれぞれに間隔を空けて対向する縁を有する複数の凹状部が連なった形状を有しており、これにより、曲がった箇所を有している。図示された構成においては、凹状部の間に、当該凹状部の最大幅で直線状に延在する矩形部が配置されている。また第１電極１０２ａＹの縁と第２電極１０２ｂＹの縁とが間隔を空けて平行に延びており、これらの縁に垂直な方向における両者の間の間隔が電極間距離ＳＥに対応している。
【０１６２】
本実施の形態によれば、実施の形態１２とほぼ同様の効果が得られる。
【０１６３】
さらに、本実施の形態によれば、第１電極１０２ａＹの各々が楕円部を有している。楕円部の縁の延在方向は、全体として見れば、ほぼ全方位にわたる。また、第２電極１０２ｂＹの各々が凹状部を有している。凹状部の縁の延在方向は、全体として見れば、ほぼ全方位にわたる。これにより、触覚電極が生成する電界の方向の多様性を顕著に増大させることができる。よって、指示体２の移動方向に依存しての触感の差異を抑制する効果が顕著に高められる。
【０１６４】
なお図４０においては電極間距離ＳＥが一定であるが、電極間距離ＳＥは必ずしも一定でなくてもよい。また、好適な電極間距離ＳＥの大きさは、実施の形態１と同様である。
【０１６５】
なお本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１６６】
１０２，１０２Ｃ，１０２Ｌ，１０２Ｈ，１０２Ｒ，１０２Ｓ，１０２Ｔ，１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚ  触覚電極、１０５，１０５Ｔ  引き出し配線層、２０３  検出電極、１  触覚提示タッチディスプレイ、２  指示体、１０６  誘電体層、１０ａ，１０ｂ  接着材、４０，４０ａ，４０ｂ  スイッチ、１００  触覚提示パネル、１０１  透明絶縁基板、１０１Ｔ  部分領域、１０１ａ，１０１ｂ  分割領域、１０２ａ，１０２ａＣ，１０２ａＨ，１０２ａＲ，１０２ａＸ，１０２ａＹ，１０２ａＺ  第１電極、１０２ｂ，１０２ｂＣ，１０２ｂＨ，１０２ｂＲ，１０２ｂＸ，１０２ｂＹ，１０２ｂＺ  第２電極、１０７，１０７Ｔ  触覚提示パネル端子部、１０８，１０８ｄ，１０８ｕ  ＦＰＣ、１１０，１１０Ａ，１１０Ｅ  電圧供給回路、１１２，１１２Ａ，１１２Ｅ  スイッチ回路、１１３，１１３Ａ，１１３Ｅ  触覚提示電圧発生回路、１１３ａ  第１電圧発生回路、１１３ｂ  第２電圧発生回路、１１４  触覚提示制御回路、１５０，１５０Ａ，１５０Ｅ，１５０Ｆ，１５０Ｌ，１５０Ｓ，１５０Ｔ  触覚提示スクリーン、２００  タッチパネル、２０１  基板、２０４  層間絶縁層、２０５  絶縁層、２０６  行方向配線層、２０６Ｂ  ブリッジ、２０７  列方向配線層、２０８  タッチスクリーン端子部、２０９  シールド配線層、２１０  タッチ検出回路、２１２  電荷検出回路、２１３  タッチ検出制御回路、２１４，２１４Ａ  タッチ座標算出回路、２１５  励起パルス発生回路、２５０，２５０ａ，２５０ｂ  タッチスクリーン、３００  表示パネル、４００  触覚提示タッチパネル。
【図１】
0006556379.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006556379.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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