電阻式觸覺反饋顯示裝置、工作方法及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電阻式觸覺反饋顯示裝置、工作方法及其檢測方法，其包括：電阻式觸控反饋裝置和顯示面板，所述電阻式觸控反饋裝置包括：玻璃基板、多個反饋信號線、第一絕緣層、多個觸控單元和多個反饋單元、隔墊物、柔性薄膜、多個橫向觸控線、以及多個縱向控制線和多個反饋基準線。本發(fā)明通過設置電阻式觸控反饋裝置，當已知觸點位置，對與觸點位置對應的觸控反饋區(qū)域施加電壓，使上透明電極和下透明電極之間產(chǎn)生強電場，其間的第二絕緣層發(fā)生極化而產(chǎn)生極化電荷，進而產(chǎn)生相應的靜電場；在靜電場的作用下，柔性薄膜表面產(chǎn)生感應電荷，極化電荷與感應電荷之間的靜電力會使柔性薄膜與下層玻璃基板產(chǎn)生吸合作用，即產(chǎn)生物理凹陷，實現(xiàn)觸控反饋。
【專利說明】
電阻式觸覺反饋顯示裝置、工作方法及其檢測方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于觸控檢測技術(shù)領域，尤其涉及一種電阻式觸覺反饋顯示裝置、工作方法及其檢測方法。
技術(shù)背景
[0002]日常生活中，觸覺反饋廣泛應用于手機、平板、照相機等觸摸屏，為我們帶來了全新的用戶使用體驗和樂趣。觸覺反饋是利用電子技術(shù)來模擬觸摸時的感覺，可以幫助用戶利用他們的觸覺，而不僅僅依靠他們的視覺或聽覺，最終提高文本輸入的準確性和作業(yè)績效，目前觸覺反饋主要采用振動形式，例如手機設置為來電振動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種采用物理凹陷來實現(xiàn)觸控反饋的電阻式觸覺反饋顯示裝置、工作方法及其檢測方法。
[0004]本發(fā)明提供一種電阻式觸覺反饋顯示裝置，其包括:位于上層的電阻式觸控反饋裝置和位于下層的顯示面板，所述電阻式觸控反饋裝置包括:位于所述顯示面板上的玻璃基板、位于該玻璃基板上的多個反饋信號線、覆蓋在該玻璃基板和多個反饋信號線上的第一絕緣層、位于該第一絕緣層上的多個觸控單元和多個反饋單元、設置在相鄰觸控單元和反饋單元之間的隔墊物、柔性薄膜、位于第一絕緣層的多個橫向觸控線、以及位于縱向方向上的多個縱向控制線和多個反饋基準線;其中，所述柔性薄膜覆蓋在多個觸控單元、多個反饋單元、以及多個隔墊物上;所述多個橫向觸控線隔開位于水平方向上的相鄰的兩個觸控單元和相鄰的兩個反饋單元;所述縱向控制線連接位于同一列上的多個觸控單元;所述反饋基準線連接位于同一列上的多個反饋單元。
[0005]本發(fā)明又提供電阻式觸覺反饋顯示裝置的工作方法，其包括如下步驟:
[0006]S1:觸控位置檢測步驟:對橫向觸控線依次給電信號進行掃描，按壓觸控檢測區(qū)域時，柔性薄膜產(chǎn)生變形量，觸控單元的上透明電極和下透明電極重疊部分接觸，對應的縱向觸控線接收到電流信號，即可計算出觸摸位置。
[0007]S2:觸覺反饋步驟:已知觸控位置的坐標，對第一透明電極施加電壓，使該區(qū)域內(nèi)的TFT開關開啟，反饋信號線輸入數(shù)據(jù)信號，觸摸區(qū)域的觸控單元的上透明電極輸入電壓OV或者接地；
[0008]反饋單元的第二絕緣層在第一透明電極和第二透明電極之間的強電場的作用發(fā)生極化，表面產(chǎn)生極化電荷，極化電荷會產(chǎn)生相應的靜電場;在靜電場的作用下，柔性薄膜表面會產(chǎn)生相應的感應電荷，極化電荷與感應電荷之間會產(chǎn)生靜電力使第一透明電極和第二透明電極兩部分電極有互相吸引的趨勢；同時襯底柔性薄膜存在向上的機械回復力，在靜態(tài)平衡下，機械回復力與靜電力大小相等方向相反，當靜電力大于機械回復力時，上層的柔性薄膜發(fā)生形變，又與下層結(jié)構(gòu)吸合的趨勢，即產(chǎn)生物理凹陷。
[0009]本發(fā)明又提供一種電阻式觸覺反饋顯示裝置的檢測方法，電阻式觸覺反饋顯示裝置還包括:檢測觸控位置的觸控驅(qū)動電路、以及反饋驅(qū)動區(qū)域的觸控反饋電路，本電阻式觸覺反饋顯示裝置的檢測方法包括如下步驟:
[0010]第一步:觸控驅(qū)動電路檢測觸控位置信息；
[0011]第二步:觸控位置對應的反饋區(qū)域?qū)⑾鄳挠|覺反饋的區(qū)域信息反饋給觸覺反饋驅(qū)動電路；
[0012]第三步:觸覺反饋驅(qū)動電路根據(jù)相應的觸覺反饋區(qū)域施加相應的電信號。
[0013]本發(fā)明通過設置電阻式觸控反饋裝置，當已知觸點位置，對與觸點位置對應的觸控反饋區(qū)域施加電壓，使上透明電極和下透明電極之間產(chǎn)生強電場，其間的第二絕緣層發(fā)生極化而產(chǎn)生極化電荷，進而產(chǎn)生相應的靜電場;在靜電場的作用下，柔性薄膜表面產(chǎn)生感應電荷，極化電荷與感應電荷之間的靜電力會使柔性薄膜與下層玻璃基板產(chǎn)生吸合作用，即產(chǎn)生物理凹陷，實現(xiàn)觸控反饋。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為本發(fā)明電阻式觸覺反饋顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2所示為圖1所示電阻式觸覺反饋顯示裝置的觸控反饋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3所示為圖2所示從玻璃基板上看觸控反饋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4所示為圖2所示從柔性薄膜上看觸控反饋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5所示為圖2所示觸控按壓時玻璃基板側(cè)示意圖；
[0019]圖6所示為與圖5對應的柔性薄膜側(cè)示意圖；
[0020]圖7所示發(fā)生觸摸后反饋單元的形變示意圖；
[0021 ]圖8所示為觸控反饋裝置的檢測流程圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明揭示一種電阻式觸覺反饋顯示裝置，請參閱圖1所示，本電阻式觸覺反饋顯示裝置100包括位于上層的電阻式觸控反饋裝置I和位于下層的顯示面板2。其中，顯示面板2為常用的LCD(液晶顯示器)、Η)Ρ(等離子顯示面板)、0LED(有機發(fā)光二極管)等具有能夠顯示圖像的顯示器，顯示面板2設有縱橫交錯的掃描線(圖未示)和數(shù)據(jù)線21(如圖3所示)。
[0023]請參閱圖2至圖4所示，電阻式觸控反饋裝置I包括:位于顯示面板2上的玻璃基板
11、位于該玻璃基板11上的多個反饋信號線12、覆蓋在玻璃基板11和多個反饋信號線12上的第一絕緣層13、位于第一絕緣層13上的多個觸控單元14和多個反饋單元15、設置在相鄰觸控單元14和反饋單元15之間的隔墊物16、柔性薄膜17、位于第一絕緣層13的多個橫向觸控線18、位于縱向方向上的多個縱向控制線19和多個反饋基準線20。其中，柔性薄膜17覆蓋在多個觸控單元14、多個反饋單元15、以及多個隔墊物16;橫向觸控線18隔開位于水平方向上的相鄰的兩個觸控單元14和相鄰的兩個反饋單元15;縱向控制線19連接位于同一列上的多個觸控單元14;反饋基準線20連接位于同一列上的多個反饋單元15。
[0024]其中，每個觸控單元14包括:位于柔性薄膜17下表面的上透明電極141、以及位于第一絕緣層13上且與該上透明電極141間隔設置的下透明電極142;每個反饋單元15包括:位于柔性薄膜17下表面的第一透明電極151、位于第一絕緣層13上的第二透明電極152、位于第二透明電極152上且與該第一透明電極151間隔設置的第二絕緣層153、以及TFT開關154。
[0025]上透明電極141、第一透明電極151、縱向控制線19和反饋基準線20位于同一層，下透明電極142、第二透明電極152和橫向觸控線18位于同一層。
[0026]橫向觸控線18用于在水平方向上隔開相鄰觸控單元14和相鄰反饋單元15，S卩:隔開相鄰下透明電極142和相鄰第二透明電極152;縱向觸控線19用于連接位于同一列上的多個上透明電極141;反饋基準線20用于連接位于同一列上的多個第一透明電極151。
[0027 ] TFT開關154的柵極與對應的橫向觸控線18連接，TFT開關154的源極與對應的反饋信號線12連接，TFT開關154的漏極與對應的第二透明電極15 2連接。
[0028]其中，第一絕緣層13和第二絕緣層152為S12或SiNx;透明薄膜17為PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)或表面經(jīng)硬化處理的聚萘二甲酸乙二醇酯等制成。隔墊物16位于第一絕緣層13上，其由透明樹脂制成;第一透明電極121、第二透明電極122、下透明電極131、以及上透明電極132為ΙΤ0、或石墨烯、或碳納米管。
[0029]橫向觸控線18和反饋信號線12為金屬，如T1、Al、Cu等;縱向觸控線19和反饋基準線20為金屬(如T1、Al、Cu等)或者ΙΤ0。
[0030]其中，相鄰的觸控單元14和反饋單元15組成一個觸控檢測區(qū)域145，每個觸控檢測區(qū)域145包括觸控單元14和反饋單元15。該觸控檢測區(qū)域145用于確定觸控位置的橫向觸控線18和縱向觸控線18，當觸摸觸控檢測區(qū)域145時，觸控單元14的上透明電極141和下透明電極142接觸，觸控檢測區(qū)域145給反饋單元15施加電壓的反饋信號線12、反饋基準線20及TFT開關154。本發(fā)明通過設置電阻式觸控反饋裝置I，根據(jù)觸控檢測區(qū)域檢測到的位置信息，給對應的觸覺反饋區(qū)域施加相應的電信號，實現(xiàn)了物理凹凸觸覺反饋。
[0031]圖3所示為玻璃基板上看電阻式觸控反饋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)圖3可知，觸控單元14的下透明電極142與反饋單元15的第二透明電極152同時形成。
[0032]觸控單元14的下透明電極142通過橫向觸控線18與反饋單元15的第二絕緣層133和第一透明電極121隔開，由橫向觸控線18施加驅(qū)動信號，使對應的TFT開關154導通，通過對應的反饋信號線12給目標反饋單元15的第二透明電極152施加電壓。
[0033]圖4所示為柔性薄膜上看電阻式觸控反饋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)圖4可知，觸控單元14的上透明電極141和反饋單元15的第一透明電極151同時形成。
[0034]請參閱圖5所示，圖5示意了設有四個觸控檢測區(qū)域145組成的觸控點。
[0035]請參閱圖5和圖6所示，電阻式觸控反饋裝置I的工作原理如下:
[0036]通過手指觸摸按壓圖5所示的A單元內(nèi)的觸控檢測區(qū)域145，使上透明電極141與下透明電極142接觸，檢測觸點的位置，該部分原理與電阻式觸摸屏的原理相同。
[0037]電阻式觸摸屏是一種傳感器，基本上是薄膜加上玻璃的結(jié)構(gòu)，薄膜和玻璃相鄰的一面上均涂有ITO(納米銦錫金屬氧化物)涂層，ITO具有很好的導電性和透明性。當觸摸操作時，薄膜下層的ITO會接觸到玻璃上層的ITO，經(jīng)由感應器傳出相應的電信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路送到處理器，通過運算轉(zhuǎn)化為屏幕上的X、Y值，而完成點選的動作，并呈現(xiàn)在屏幕上。
[0038]當已知觸點位置，對與觸點位置對應的觸控反饋區(qū)域施加電壓，使上透明電極141和下透明電極142之間產(chǎn)生強電場，其間的第二絕緣層153發(fā)生極化而產(chǎn)生極化電荷，進而產(chǎn)生相應的靜電場。在靜電場的作用下，柔性薄膜17表面產(chǎn)生感應電荷，極化電荷與感應電荷之間的靜電力會使柔性薄膜17與下層玻璃基板11產(chǎn)生吸合作用，即產(chǎn)生物理凹陷，實現(xiàn)觸控反饋。
[0039]請參閱圖5和圖6所示，假設某一區(qū)域內(nèi)，玻璃基板11上的橫向觸控線18有Xn+1、Xn、Xn-1行，同時反饋信號線12有Cm、Cm+1列，對應的柔性薄膜17上的縱向觸控線19有1、Ym+d!j，反饋基準線20有MjPMm+1列。
[0040]電阻式觸控反饋裝置I的工作方法，包括如下步驟:
[0041 ]第一步:觸控位置檢測步驟。
[0042]對橫向觸控線依次施加電信號進行掃描，手指按壓圖5所示的A單元內(nèi)的觸控檢測區(qū)域145時，柔性薄膜17產(chǎn)生變形量，觸控單元14的上透明電極141和下透明電極142重疊部分接觸，對應的縱向觸控線接收到電流信號，即可確認觸摸點的位置(x，y)。
[0043]第二步:觸覺反饋步驟。
[0044]已知觸控位置的坐標(X，y)，對第一透明電極151的第Xn行施加電壓VHiA單元內(nèi)的TFT開關154開啟，反饋信號線(:4俞入數(shù)據(jù)信號，A單元內(nèi)的觸控單元14的上透明電極141第1輸入電壓OV或者接地。
[0045]請參閱圖7所示，反饋單元15的第二絕緣層153在第一透明電極151和第二透明電極152之間的強電場的作用發(fā)生極化，表面產(chǎn)生極化電荷，極化電荷會產(chǎn)生相應的靜電場。在靜電場的作用下，柔性薄膜17表面會產(chǎn)生相應的感應電荷，極化電荷與感應電荷之間會產(chǎn)生靜電力Fe3le^tri。使第一透明電極151和第二透明電極152兩部分電極有互相吸引的趨勢，同時襯底柔性薄膜17存在向上的機械回復力Fme^haniral，在靜態(tài)平衡下，機械回復力與靜電力大小相等方向相反，當靜電力大于機械回復力時，上層的柔性薄膜17發(fā)生形變，又與下層結(jié)構(gòu)吸合的趨勢，即產(chǎn)生物理凹陷，進而實現(xiàn)觸控反饋。
[0046]圖8是觸控反饋裝置的檢測流程圖，電阻式觸覺反饋顯示裝置還包括:檢測觸控位置的觸控驅(qū)動電路、以及反饋驅(qū)動區(qū)域的觸控反饋電路，本電阻式觸覺反饋顯示裝置檢測方法包括如下步驟:
[0047]第一步:觸控驅(qū)動電路檢測觸控位置信息；
[0048]第二步:觸控位置周邊的反饋區(qū)域?qū)⑾鄳挠|覺反饋的區(qū)域信息反饋給觸覺反饋驅(qū)動電路；
[0049]第三步:觸覺反饋驅(qū)動電路根據(jù)相應的觸覺反饋區(qū)域施加相應的電信號。
[0050]觸覺反饋驅(qū)動電路根據(jù)相應的觸覺反饋區(qū)域施加相應的電信號，實現(xiàn)了物理凹凸觸覺反饋。
[0051]本發(fā)明通過設置電阻式觸控反饋裝置，當已知觸點位置，對與觸點位置對應的觸控反饋區(qū)域施加電壓，使上透明電極和下透明電極之間產(chǎn)生強電場，其間的第二絕緣層發(fā)生極化而產(chǎn)生極化電荷，進而產(chǎn)生相應的靜電場;在靜電場的作用下，柔性薄膜表面產(chǎn)生感應電荷，極化電荷與感應電荷之間的靜電力會使柔性薄膜與下層玻璃基板產(chǎn)生吸合作用，即產(chǎn)生物理凹陷，實現(xiàn)觸控反饋。
[0052]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種電阻式觸覺反饋顯示裝置，其包括:位于上層的電阻式觸控反饋裝置和位于下層的顯示面板，其特征在于:所述電阻式觸控反饋裝置包括:位于所述顯示面板上的玻璃基板、位于該玻璃基板上的多個反饋信號線、覆蓋在該玻璃基板和多個反饋信號線上的第一絕緣層、位于該第一絕緣層上的多個觸控單元和多個反饋單元、設置在相鄰觸控單元和反饋單元之間的隔墊物、柔性薄膜、位于第一絕緣層的多個橫向觸控線、以及位于縱向方向上的多個縱向控制線和多個反饋基準線;其中，所述柔性薄膜覆蓋在多個觸控單元、多個反饋單元、以及多個隔墊物上;所述多個橫向觸控線隔開位于水平方向上的相鄰的兩個觸控單元和相鄰的兩個反饋單元;所述縱向控制線連接位于同一列上的多個觸控單元;所述反饋基準線連接位于同一列上的多個反饋單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:每個觸控單元包括:位于柔性薄膜下表面的上透明電極、以及位于第一絕緣層上且與該上透明電極間隔設置的下透明電極;每個反饋單元包括:位于柔性薄膜下表面的第一透明電極、位于第一絕緣層上的第二透明電極、位于第二透明電極上且與該第一透明電極間隔設置的第二絕緣層、以及TFT開關。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:所述TFT開關的柵極與對應的橫向觸控線連接，所述TFT開關的源極與對應的反饋信號線連接，所述TFT開關的漏極與對應的第二透明電極連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:所述上透明電極、第一透明電極、縱向控制線和反饋基準線位于同一層;所述下透明電極、第二透明電極和橫向觸控線位于同一層。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:所述橫向觸控線隔開相鄰的兩個下透明電極和相鄰的兩個第二透明電極;所述縱向觸控線連接位于同一列上的多個上透明電極;所述反饋基準線連接位于同一列上的多個第一透明電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:相鄰的觸控單元和反饋單元組成一個觸控檢測區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:所述第一透明電極、第二透明電極、下透明電極、以及上透明電極均由ITO、或石墨烯、或碳納米管制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電阻式觸覺反饋顯示裝置，其特征在于:所述透明薄膜為PEN或表面經(jīng)硬化處理的聚萘二甲酸乙二醇酯制成。9.權(quán)利要求1-8任一所述電阻式觸覺反饋顯示裝置的工作方法，其特征在于，其包括如下步驟: S1:觸控位置檢測步驟:對橫向觸控線依次給電信號進行掃描，按壓觸控檢測區(qū)域時，柔性薄膜產(chǎn)生變形量，觸控單元的上透明電極和下透明電極重疊部分接觸，對應的縱向觸控線接收到電流信號，即可計算出觸摸位置。 S2:觸覺反饋步驟:已知觸控位置的坐標，對第一透明電極施加電壓，使該區(qū)域內(nèi)的TFT開關開啟，反饋信號線輸入數(shù)據(jù)信號，觸摸區(qū)域的觸控單元的上透明電極輸入電壓OV或者接地； 反饋單元的第二絕緣層在第一透明電極和第二透明電極之間的強電場的作用發(fā)生極化，表面產(chǎn)生極化電荷，極化電荷會產(chǎn)生相應的靜電場;在靜電場的作用下，柔性薄膜表面會產(chǎn)生相應的感應電荷，極化電荷與感應電荷之間會產(chǎn)生靜電力使第一透明電極和第二透明電極兩部分電極有互相吸引的趨勢；同時襯底柔性薄膜存在向上的機械回復力，在靜態(tài)平衡下，機械回復力與靜電力大小相等方向相反，當靜電力大于機械回復力時，上層的柔性薄膜發(fā)生形變，又與下層結(jié)構(gòu)吸合的趨勢，即產(chǎn)生物理凹陷。10.權(quán)利要求1-8任一所述電阻式觸覺反饋顯示裝置的檢測方法，其特征在于，電阻式觸覺反饋顯示裝置還包括:檢測觸控位置的觸控驅(qū)動電路、以及反饋驅(qū)動區(qū)域的觸控反饋電路，本電阻式觸覺反饋顯示裝置的檢測方法包括如下步驟: 第一步:觸控驅(qū)動電路檢測觸控位置信息； 第二步:觸控位置對應的反饋區(qū)域?qū)⑾鄳挠|覺反饋的區(qū)域信息反饋給觸覺反饋驅(qū)動電路； 第三步:觸覺反饋驅(qū)動電路根據(jù)相應的觸覺反饋區(qū)域施加相應的電信號。
【文檔編號】G06F3/045GK105912183SQ201610507504
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】王海宏, 延威, 黃翠
【申請人】南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司