CN104035561A - 触觉反馈系统、方法和触摸显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种触觉反馈系统、方法和触摸显示装置，所述触觉反馈系统包括：可触摸的显示屏，用于显示画面和接收用户触摸信息；触觉反馈控制器，用于根据所述显示屏显示的画面和用户触摸的位置发出相应的控制信号；反馈构件阵列，位于所述显示屏下方，用于根据所述触觉反馈控制器发出的所述控制信号来对用户触摸的位置提供相应的反馈。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置触控领域，具体涉及一种触觉反馈系统、方法和触摸显示装置。
背景技术
虽然智能设备触摸屏为用户带来了众多全新的体验，但是在方便快捷的同时，人们也丧失了按压物理键盘的体验。同时，人们对于触摸的体验需求也很旺盛。比如，触摸屏幕时感受到触摸真实物体的体验；在触摸屏幕上玩愤怒的小鸟游戏时，拉长弹弓就感受到皮筋的弹力等等。
但是，目前已经实现的触觉反馈体验相当单一，只是输入时的手机震动和音效。很多用户为了节电都选择了关闭此功能，用户体验不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有触摸显示屏中触觉反馈体验单一的问题。
为此目的，本发明提出了一种触觉反馈系统，包括：可触摸的显示屏，用于显示画面和接收用户触摸信息；触觉反馈控制器，用于根据所述显示屏显示的画面和用户触摸的位置发出相应的控制信号；反馈构件阵列，位于所述显示屏下方，用于根据所述触觉反馈控制器发出的所述控制信号来对用户触摸的位置提供相应的反馈。
优选地，所述反馈构件阵列是提供力反馈的机械构件阵列和/或提供温度反馈的温度反馈阵列。
优选地，所述反馈构件阵列采用规则的二维布置，或者采用跟触摸图案相似的布置。
优选地，所述显示屏是柔性显示屏，所述反馈构件阵列是提供力反馈的机械构件阵列。
优选地，所述机械构件阵列由多个独立控制的机械构件构成，所述机械构件根据所述控制信号而在垂直于所述柔性显示屏的方向上运动以提供力反馈。
优选地，所述机械构件由弹簧组件或者压电器件制成。
优选地，所述弹簧组件包括上平面、下平面、位于所述上平面与所述下平面之间的弹性体和位于所述上平面与所述下平面中的至少一侧上的可升降结构，所述可升降结构根据所述控制信号而上下移动以提供力反馈。
优选地，所述压电器件包括上极板、下极板和位于所述上极板与所述下极板之间的压电晶体，所述压电晶体根据所述控制信号在所述上极板与所述下极板之间施加的电压而产生形变以提供力反馈。
优选地，所述触觉反馈控制器集成到所述显示屏中，或者独立于所述显示屏。
优选地，所述触觉反馈控制器对显示画面内不同物体确定相应的反馈等级，并根据用户触摸位置所对应的物体发出相应的控制信号。
优选地，所述触觉反馈控制器在用户结束触摸时关闭反馈。
本发明还提出了一种触觉反馈方法，包括：分析显示屏的显示画面；接收用户触摸操作的位置信息，并根据用户触摸的位置发出相应的控制信号；根据所述控制信号，对用户触摸的位置提供相应的反馈。
优选地，所述反馈包括力反馈和/或温度反馈。
优选地，所述分析显示屏的显示画面包括：采用图像识别技术识别显示画面内的各个物体；根据所识别出的物体在数据库中查找出各个物体所对应的物理特性；根据各个物体的不同物理特性匹配不同的反馈等级。
优选地，所述物理特性包括物体的软硬度或温度。
优选地，所述的触觉反馈方法还包括：当用户结束触摸时关闭反馈。
本发明进一步提出了一种触摸显示装置，包括上述的触觉反馈系统。
通过采用本发明所公开的触觉反馈系统、方法和触摸显示装置，增强了触摸装置的体验感，可以让用户得到触碰真实物体的体验感，进而提升了用户体验度。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的触觉反馈系统；
图2示出了采用弹簧组件制造的机械构件；
图3A示出了未施加电场时采用压电器件制造的机械构件；
图3B示出了施加正向电场时采用压电器件制造的机械构件；
图3C示出了施加负向电场时采用压电器件制造的机械构件；
图4示出了根据本发明实施例的触觉反馈方法。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1示出了根据本发明实施例的触觉反馈系统，该触觉反馈系统可以让人真实感受到所触摸的显示物体的软硬度和/或温度等。如图1所示，触觉反馈系统包括可触摸的显示屏11、反馈构件阵列12和触觉反馈控制器14。显示屏11用于显示画面和接收用户触摸信息；触觉反馈控制器14与显示屏11和反馈构件阵列12电连接，用于根据显示屏11显示的画面和用户触摸的位置发出相应的控制信号；反馈构件阵列12位于所述显示屏11下方，用于根据触觉反馈控制器14发出的控制信号来对用户触摸的位置提供相应的反馈。其中，反馈构件阵列12可以是提供力反馈的机械构件阵列和/或提供温度反馈的温度反馈阵列等。例如，对于显示画面中比较热的物体，反馈构件阵列12的相应部分发出相应的高温，用户通过触摸就能感知物体的热度，对于显示画面中比较冷的物体，反馈构件阵列12的相应部分发出相应的低温，用户通过触摸就能感知物体的冷度；对于显示画面中比较硬的物体，反馈构件阵列12的相应部分提供较高等级的力反馈，用户通过触摸就能感知物体较硬，对于显示画面中比较软的物体，反馈构件阵列12的相应部分提供较低等级甚至相反的力反馈，用户通过触摸就能感知物体较软。
下面以提供力反馈的机械构件阵列为例，详细说明本发明的实施例。显示屏11为柔性显示屏，可实现柔软显示，在手指按压时有一定的形变量。反馈构件阵列12是提供力反馈的机械构件阵列，由多个独立控制的机械构件13构成，便于以合适的组合控制对应于用户触摸区域进行对应等级的力反馈，并且机械构件13可以根据控制信号而在垂直于屏幕的方向上运动。机械结构阵列12可以采用规则的二维布置，或者采用跟触摸图案相似的布置。机械结构阵列12中的每一个机械构件13可以被独立控制，其中机械构件13例如可以采用弹簧组件或者压电器件等制成。
如图2所示，当采用弹簧组件制造机械构件13时，弹簧组件包括上平面21、下平面23、位于上平面21与下平面23之间的弹簧22和位于上平面21与下平面23中的至少一侧上的可升降结构24，具体地，在图2中可升降结构24位于下平面23上。当需要较高等级的力反馈时，可升降结构24向上使得弹簧22压紧，从而对应于柔性屏的相应位置难以按下，产生硬的效果；当需要较低等级的力反馈时，可升降结构24向下使得弹簧22松弛，从而对应于柔性屏的相应位置容易按下，产生软的效果。
下面以压电器件为例来具体说明根据本发明实施例的机械构件。如图3A至3C所示，压电器件包括上极板31、下极板32和位于上极板31与下极板32之间的压电晶体33，压电晶体33具有逆压电效应，即电致伸缩效应，能将电能转化为机械运动，即压电晶体33能在电场的作用下由于感应极化作用而产生形变。正常状态下，即未施加电场时，如图3A所示，压电晶体33中的晶体散乱排布；当在电介质两端施加电场时，压电晶体在电场的作用下成规则排布，从而产生应力。具体而言，当施加正向电场时，如图3B所示，压电器件伸长，对应于柔性屏的相应位置难以按下，从而产生硬的效果；当施加反向电场时，如图3C所示，压电器件缩短，对应于柔性屏的相应位置就容易按下，从而产生软的效果。进一步地，可以通过控制电场强弱来控制压电器件的伸缩距离来实现不同等级的力反馈，从而使得压电晶体根据触觉反馈控制器14发出的控制信号在上极板31与下极板32之间施加的电压而产生形变以提供力反馈。
触觉反馈控制器14可以集成到柔性显示屏中，也可以独立于该柔性显示屏。触觉反馈控制器14接收显示屏显示的画面并进行分析，例如可以通过采用现有的图像识别技术来识别显示画面内的各个物体，然后根据所识别出的不同物体在数据库中查找出该物体所对应的软硬程度，从而可以根据物体的不同软硬程度匹配不同的力反馈等级，并将该力反馈等级储存在寄存器中以做好触觉反馈准备。当用户进行触摸操作时，该控制器14根据接收到触摸区域的坐标信息，开启对应位置的力反馈，并在用户触摸结束后关闭力反馈。该控制器14可以是带数据处理功能和信号控制功能的电子硬件。在显示画面更新后，触觉反馈控制器14重新分析力反馈等级，并更新寄存器。具体而言，当显示物体为杯子时，对应的力反馈比较大，这样，柔性显示屏难以按下，人就会感觉到杯子是硬的；当显示物为棉花时，对应的力反馈比较小，甚至可以是相反方向的，这样柔性显示屏就容易按下，人就会感觉到棉花软软的。当然，用户也可以关闭此功能，实现选择性的开启此功能。
图4示出了根据本发明实施例的触觉反馈方法，其包括如下步骤：
步骤S1：分析显示屏的显示画面。可以通过采用现有的图像识别技术来识别显示画面内的各个物体，然后根据所识别出的物体在数据库中查找出各个物体所对应的物理特性，例如软硬度、温度等，从而可以根据各个物体的不同物理特性匹配不同的反馈等级。例如，当物体较硬时，提供较大的力反馈，较软时，提供较小甚至相反的力反馈；当物体温度较高时，提供较高温度的热反馈，温度较低时，提供较低温度的热反馈。
步骤S2：接收用户触摸操作的位置信息，并根据用户触摸的位置发出相应的控制信号。当用户触摸屏幕时，即可以接收到触摸输入的坐标信息，并根据用户触摸位置所对应的物体发出相应的控制信号。
步骤S3：根据控制信号，对用户触摸的位置提供相应的反馈。
步骤S4：当用户结束触摸时关闭反馈。
以上通过具体实施例描述了根据本发明的触觉反馈系统和触觉反馈方法，通过采用该触觉反馈系统和触觉反馈方法增强了触摸装置的体验感，可以让用户得到触碰真实物体的体验感，进而提升了用户体验度。本领域技术人员应当理解本发明不仅限于物体软硬度、温度等真实感受，还可以适用于包括物体其他物理特性的真实感受。本发明还可以应用于虚拟键盘中，以实现物理按键的触控感受。
本发明进一步提供了一种显示装置，其包括如上所述的触觉反馈系统，该显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上结合附图描述了本发明的实施方式，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (17)
1.一种触觉反馈系统，包括：
可触摸的显示屏，用于显示画面和接收用户触摸信息；
触觉反馈控制器，用于根据所述显示屏显示的画面和用户触摸的位置发出相应的控制信号；
反馈构件阵列，位于所述显示屏下方，用于根据所述触觉反馈控制器发出的所述控制信号来对用户触摸的位置提供相应的反馈。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其中所述反馈构件阵列是提供力反馈的机械构件阵列和/或提供温度反馈的温度反馈阵列。
3.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其中所述反馈构件阵列采用规则的二维布置，或者采用跟触摸图案相似的布置。
4.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其中所述显示屏是柔性显示屏，所述反馈构件阵列是提供力反馈的机械构件阵列。
5.根据权利要求4所述的触觉反馈系统，其中所述机械构件阵列由多个独立控制的机械构件构成，所述机械构件根据所述控制信号而在垂直于所述柔性显示屏的方向上运动以提供力反馈。
6.根据权利要求5所述的触觉反馈系统，其中所述机械构件由弹簧组件或者压电器件制成。
7.根据权利要求6所述的触觉反馈系统，其中所述弹簧组件包括上平面、下平面、位于所述上平面与所述下平面之间的弹性体和位于所述上平面与所述下平面中的至少一侧上的可升降结构，所述可升降结构根据所述控制信号而上下移动以提供力反馈。
8.根据权利要求6所述的触觉反馈系统，其中所述压电器件包括上极板、下极板和位于所述上极板与所述下极板之间的压电晶体，所述压电晶体根据所述控制信号在所述上极板与所述下极板之间施加的电压而产生形变以提供力反馈。
9.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其中所述触觉反馈控制器集成到所述显示屏中，或者独立于所述显示屏。
10.根据权利要求1所述的触觉反馈系统，其中所述触觉反馈控制器对显示画面内不同物体确定相应的反馈等级，并根据用户触摸位置所对应的物体发出相应的控制信号。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的触觉反馈系统，其中所述触觉反馈控制器在用户结束触摸时关闭反馈。
12.一种触觉反馈方法，包括：
分析显示屏的显示画面；
接收用户触摸操作的位置信息，并根据用户触摸的位置发出相应的控制信号；
根据所述控制信号，对用户触摸的位置提供相应的反馈。
13.根据权利要求12所述的触觉反馈方法，其中所述反馈包括力反馈和/或温度反馈。
14.根据权利要求12所述的触觉反馈方法，其中所述分析显示屏的显示画面包括：
采用图像识别技术识别显示画面内的各个物体；
根据所识别出的物体在数据库中查找出各个物体所对应的物理特性；
根据各个物体的不同物理特性匹配不同的反馈等级。
15.根据权利要求14所述的触觉反馈方法，其中所述物理特性包括物体的软硬度或温度。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的触觉反馈方法，还包括：当用户结束触摸时关闭反馈。
17.一种触摸显示装置，包括根据权利要求1至10中任一项所述的触觉反馈系统。
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