CN105739762A - 触觉反馈装置及方法、触摸显示面板、触摸显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触觉反馈装置及方法、触摸显示面板、触摸显示装置，该触觉反馈装置包括可形变结构、控制器以及驱动器；所述可形变结构包括多个形变单元；所述控制器用于根据用户触摸的位置信息向所述驱动器发送控制信号；所述驱动器与所述可形变结构、所述控制器相连，所述驱动器用于根据所述控制器发送的控制信号驱动所述可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。本发明提供的触觉反馈装置，当用户触摸触摸屏时，控制器根据用户触摸的位置向驱动器发送控制信号，驱动器在接收到控制信号后可以控制位于触摸位置的形变单元发生形变，从而对用户的触摸产生相应的反馈，有效提高触控交互体验。

Description

触觉反馈装置及方法、触摸显示面板、触摸显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种触觉反馈装置及方法、触摸显示面板、触摸显示装置。
背景技术
随着显示技术的飞速发展，触摸屏已经广泛地用于智能手机、平板电脑、一体机、控制终端等产品，但现有的触摸屏技术缺乏体验交互性，用户体验较差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种触觉反馈装置及方法、触摸显示面板、触摸显示装置，能够提高触控交互体验。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种触觉反馈装置，包括可形变结构、控制器以及驱动器；
所述可形变结构包括多个形变单元；
所述控制器用于根据用户触摸的位置信息向所述驱动器发送控制信号；
所述驱动器与所述可形变结构、所述控制器相连，所述驱动器用于根据所述控制器发送的控制信号驱动所述可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
优选地，所述多个形变单元呈矩阵排布。
优选地，所述形变单元包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的电致伸缩材料，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述形变单元发生形变。
优选地，还包括多条第一信号线、多条第二信号线以及与每一个形变单元一一对应的第一薄膜晶体管；
其中，每一条第一信号线与一列形变单元所对应的第一薄膜晶体管的源极相连，每一条第二信号线与一行形变单元所对应的第一薄膜晶体管的栅极相连，每一个形变单元的第一电极与其对应的第一薄膜晶体管的漏极相连，每一个形变单元的第二电极接地；
对于每一个第一薄膜晶体管，当与其栅极相连的第二信号线被施加扫描电压信号，同时与其源极相连的第一信号线被施加驱动电压信号时，其对应的形变单元发生形变。
优选地，所述驱动器包括驱动电压模块、扫描电压模块以及多路选择器；
所述驱动电压模块用于产生所述驱动电压信号；
所述扫描电压模块用于产生所述扫描电压信号；
所述多路选择器用于根据所述控制信号将所述扫描电压信号输入对应的第二信号线，同时将所述驱动电压信号输入对应的第一信号线，以驱动与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
优选地，所述多路选择器包括与每一条第一信号线一一对应的第二薄膜晶体管以及与每一条第二信号线一一对应的第三薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管的源极与所述驱动电压模块的输出端相连，所述第三薄膜晶体管的源极与所述扫描电压模块的输出端相连。
优选地，所述驱动电压信号为交流电压信号。
优选地，所述电致伸缩材料包括压电陶瓷。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种触摸显示面板，包括上述的触觉反馈装置。
优选地，还包括触摸屏和显示面板，所述触摸屏设置在所述显示面板的显示侧，所述可形变结构设置在所述触摸屏背向所述显示面板的一侧，所述控制器通过所述触摸屏获取所述用户触摸的位置信息。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种触摸显示装置，包括上述的触摸显示面板。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种触觉反馈方法，包括：
控制器获取用户触摸的位置信息；
控制器根据用户触摸的位置信息向驱动器发送控制信号；
驱动器根据所述控制器发送的控制信号驱动可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
优选地，所述形变单元包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的电致伸缩材料，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述形变单元发生形变。
优选地，所述驱动器根据所述控制信号生成交流电压信号以驱动形变单元发生形变。
(三)有益效果
本发明提供的触觉反馈装置，当用户触摸触摸屏时，控制器根据用户触摸的位置向驱动器发送控制信号，驱动器在接收到控制信号后可以控制位于触摸位置的形变单元发生形变，从而对用户的触摸产生相应的反馈，有效提高触控交互体验。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种触觉反馈装置的示意图；
图2是本发明实施方式提供的一种形变单元排布的示意图；
图3是本发明实施方式提供的一种形变单元的示意图；
图4是本发明实施方式提供的另一种触觉反馈装置的示意图；
图5是本发明实施方式提供的又一种触觉反馈装置的示意图；
图6本发明实施方式提供的一种驱动器的示意图；
图7是本发明实施方式提供的一种触摸显示装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施方式提供的一种触觉反馈装置的示意图，该触觉反馈装置包括可形变结构100、控制器200以及驱动器300；
所述可形变结构100包括多个形变单元；
所述控制器200用于根据用户触摸的位置信息向所述驱动器发送控制信号；
所述驱动器300与所述可形变结构100、所述控制器200相连，所述驱动器300用于根据所述控制器发送的控制信号驱动所述可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
本发明实施方式提供的触觉反馈装置，当用户触摸触摸屏时，控制器根据用户触摸的位置向驱动器发送控制信号，驱动器在接收到控制信号后可以控制位于触摸位置的形变单元发生形变，从而对用户的触摸产生相应的反馈，有效提高触控交互体验。
例如，可形变结构100中的多个形变单元110可以如图2所示呈矩阵排布，当检测到用户的触摸时，可以通过控制位于该触摸位置的形变单元发生形变，从而对用户提供相应的反馈。
本发明实施方式提供的触觉反馈装置，当检测到用户的触摸时，控制器通过驱动器向相应的形变单元施加驱动信号，形变单元在该驱动信号的作用下可以发生形变，例如，形变单元可以包括电致伸缩材料，电致伸缩材料是一种具有机电耦合效应的材料，其在外电场的诱发作用下会产生一定的形变，且其产生的形变与电场强度大小的平方成正比；
例如，形变单元的结构可以如图3所示，形变单元包括第一电极111、第二电极112以及位于所述第一电极111与所述第二电极112之间的电致伸缩材料113，例如，该电致伸缩材料可以为压电陶瓷，由电致伸缩材料形成的电致伸缩结构的形状可以为长方体条状棒结构，当在第一电极与第二电极之间施加电压时，该形变单元在电压的作用下发生相应的形变，形成相应的反馈，例如，对于图3所示的形变单元，可以使第二电极112接地，驱动器通过向第一电极施加电压信号从而实现对形变单元的控制；
优选地，驱动器根据所述控制信号生成交流电压信号以驱动形变单元发生形变，例如，对于图3所示的形变单元，其中的第二电极接地，当向第一电极施加交流电压信号时，电致伸缩结构的形状会发生变化，并且由于交流电压信号频率较高，使用户在触摸时能够体验到振动和表面凹凸不平的感觉，从而进一步地提高触控交互体验。
参见图4，图4是本发明实施方式提供的另一种触觉反馈装置的示意图，该触觉反馈装置包括可形变结构100、控制器200以及驱动器300；
可形变结构100包括第一电极层101、第二电极层102以及位于第一电极层101与第二电极层102之间由电致伸缩材料形成的电致伸缩层103，其中，第一电极层101包括多个形变单元的第一电极，第二电极层102包括多个形变单元的第二电极，电致伸缩层103包括多个形变单元的电致伸缩结构；
例如，为实现对上述可形变结构的控制，可以如图5所示，使第一电极层101中的多个第一电极111相互分隔并呈矩阵排布，并设置沿第一方向延伸的多条第一信号线(....SLn、SLn+1、SLn+2、SLn+3....)、沿第二方向延伸的多条第二信号线(....GLn、GLn+1、GLn+2....)以及与每一个形变单元一一对应的第一薄膜晶体管114，第一方向与第二方向可以相互垂直；
其中，每一条第一信号线与一列形变单元所对应的第一薄膜晶体管的源极相连，每一条第二信号线与一行形变单元所对应的第一薄膜晶体管的栅极相连，每一个形变单元的第一电极与其对应的第一薄膜晶体管的漏极相连，每一个形变单元的第二电极接地；
对于每一个第一薄膜晶体管，当与其栅极相连的第二信号线被施加扫描电压信号，同时与其源极相连的第一信号线被施加驱动电压信号时，其对应的形变单元发生形变；
此外，对于电致伸缩层103，其中的多个电致伸缩结构可以相互连通(即电致伸缩层为一整层电致伸缩膜)，也可以相互分隔(电致伸缩层采用与第一电极层相同的图案，包括多个相互分隔并呈矩阵排布的电致伸缩结构)，相同的，对于第二电极层，其中的多个第二电极可以相互连通(即第二电极层为一整层导电薄膜)，也可以相互分隔(即第二电极层采用与第一电极层相同的图案，包括多个相互分隔并呈矩阵排布的第二电极)，第一电极层以及第二电极层可以均采用透明导电材料(如ITO)形成，所形成的形变单元的尺寸及个数可以根据显示面板的尺寸以及所需的精度进行设计；
所述控制器200用于根据用户触摸的位置信息向所述驱动器发送控制信号；
所述驱动器300用于根据所述控制器发送的控制信号驱动所述可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变；
具体地，对于本发明实施方式提供的触觉反馈装置，当控制器获取到用户的触摸位置信息时，控制器根据该触摸位置信息向驱动器发送控制信号，该控制信号包括与该触摸位置信息对应的形变单元的位置信息(如坐标信息)，驱动器在接收到该控制信号后，向与该形变单元对应的第二信号线施加扫描电压信号，使该形变单元对应的第一薄膜晶体管处于导通状态，同时向与该形变单元对应的第一信号线施加驱动电压信号，从而改变该形变单元的第一电极的电势，在其第一电极与第二电极之间产生电压，进而驱动该形变单元发生形变，当有多点触摸时，控制器会通过驱动器顺序扫描相应区域的形变单元，逐一驱动位于触摸位置的形变单元发生形变；
例如，驱动器300可以如图6所示，其包括多路选择器310、驱动电压模块320、扫描电压模块330；
其中，所述驱动电压模块320用于产生所述驱动电压信号；
所述扫描电压模块330用于产生所述扫描电压信号；
所述多路选择器310用于根据所述控制信号将所述扫描电压信号输入对应的第二信号线，同时将所述驱动电压信号输入对应的第一信号线，以驱动与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变；
例如，如图6所示，所述多路选择器310包括与每一条第一信号线一一对应的第二薄膜晶体管311以及与每一条第二信号线一一对应的第三薄膜晶体管312，所述第二薄膜晶体管的源极与所述驱动电压模块的输出端相连，所述第三薄膜晶体管的源极与所述扫描电压模块的输出端相连；
对于上述的驱动器，在驱动器接收到控制器发送的控制信号后，可以通过控制相应的第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管处于导通状态，使驱动电压模块320产生的驱动电压信号以及扫描电压模块330产生的扫描电压信号分别写入相应的第一信号线和第二信号线，进而使位于触摸位置的形变单元发生形变；
此外，为实现能够对多路选择器进行总体控制，还可以在上述的多路选择器中增设第四薄膜晶体管，例如，可以使该第四薄膜晶体管的源极连接驱动电压模块的输出端，漏极连接每一个第二薄膜晶体管的源极，当第四薄膜晶体管以及相应的第二薄膜晶体管和第三薄膜晶体管均导通时，相应的形变单元才会发生形变。
本发明还提供了一种触摸显示面板，包括上述的触觉反馈装置
优选地，上述触摸显示面板还包括触摸屏和显示面板，所述控制器通过所述触摸屏获取所述用户触摸的位置信息，所述触摸屏设置在所述显示面板的显示侧，所述可形变结构设置在所述触摸屏背向所述显示面板的一侧。
本发明实施方式还提供了一种触摸显示装置，包括上述的触摸显示面板。本发明实施方式提供的触摸显示装置可以是笔记本电脑显示屏、显示器、电视、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。
参见图7，图7是本发明实施方式提供的一种触摸显示装置的示意图，该显示装置包括上述的触觉反馈装置以及TLCM结构，其中，TLCM结构包括触摸屏400以及显示面板500，且触觉反馈装置的可形变结构100、触摸屏400以及显示面板500三者层叠设置，即触摸屏400设置在显示面板500的显示侧，可形变结构100设置在触摸屏400背向显示面板500的一侧；
当用户触摸该显示装置时，控制器通过触摸屏400检测用户触摸的位置信息，然后根据检测的触摸的位置信息向驱动器发送控制信号，驱动器在接收到控制信号后向位于触摸位置的形变单元施加驱动电压信号，使形变单元发生形变，从而对用户的触摸产生相应的反馈；
此外，当形变单元采用电致伸缩材料时，驱动器对其施加的驱动电压信号可以采用交流电压信号，当电致伸缩材料加载适当的交流电压信号时，其在垂直显示面板方向的长度会有细微的变化，由于交流信号频率较高，使用户在触摸时能够体验到振动和表面凹凸不平的感觉，从而进一步地提高触控交互体验，达到增强现实(AugmentedReality，简称AR)的目的。
优选地，上述的控制器还可以集成触摸和显示控制功能，例如，参见图7，该控制器包括用于接收视频信号的第一接口210、用于连接所述驱动器的第二接口220以及用于连接所述触摸屏400和所述显示面板500的第三接口230，所述控制器还用于根据所述第一接口接收的视频信号控制所述显示面板的图像显示，例如，该控制器以及驱动器可以设置在印刷线路板(PCB板)上。
此外，本发明实施方式还提供了一种触觉反馈方法，包括：
控制器获取用户触摸的位置信息；
控制器根据用户触摸的位置信息向驱动器发送控制信号；
驱动器根据所述控制器发送的控制信号驱动可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
优选地，所述形变单元包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的电致伸缩材料，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述形变单元发生形变。
优选地，所述驱动器根据所述控制信号生成交流电压信号以驱动形变单元发生形变。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (14)

1.一种触觉反馈装置，其特征在于，包括可形变结构、控制器以及驱动器；
所述可形变结构包括多个形变单元；
所述控制器用于根据用户触摸的位置信息向所述驱动器发送控制信号；
所述驱动器与所述可形变结构、所述控制器相连，所述驱动器用于根据所述控制器发送的控制信号驱动所述可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述多个形变单元呈矩阵排布。
3.根据权利要求1所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述形变单元包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的电致伸缩材料，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述形变单元发生形变。
4.根据权利要求3所述的触觉反馈装置，其特征在于，还包括多条第一信号线、多条第二信号线以及与每一个形变单元一一对应的第一薄膜晶体管；
其中，每一条第一信号线与一列形变单元所对应的第一薄膜晶体管的源极相连，每一条第二信号线与一行形变单元所对应的第一薄膜晶体管的栅极相连，每一个形变单元的第一电极与其对应的第一薄膜晶体管的漏极相连，每一个形变单元的第二电极接地；
对于每一个第一薄膜晶体管，当与其栅极相连的第二信号线被施加扫描电压信号，同时与其源极相连的第一信号线被施加驱动电压信号时，其对应的形变单元发生形变。
5.根据权利要求4所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述驱动器包括驱动电压模块、扫描电压模块以及多路选择器；
所述驱动电压模块用于产生所述驱动电压信号；
所述扫描电压模块用于产生所述扫描电压信号；
所述多路选择器用于根据所述控制信号将所述扫描电压信号输入对应的第二信号线，同时将所述驱动电压信号输入对应的第一信号线，以驱动与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
6.根据权利要求5所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述多路选择器包括与每一条第一信号线一一对应的第二薄膜晶体管以及与每一条第二信号线一一对应的第三薄膜晶体管，所述第二薄膜晶体管的源极与所述驱动电压模块的输出端相连，所述第三薄膜晶体管的源极与所述扫描电压模块的输出端相连。
7.根据权利要求4所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述驱动电压信号为交流电压信号。
8.根据权利要求3-7任一所述的触觉反馈装置，其特征在于，所述电致伸缩材料包括压电陶瓷。
9.一种触摸显示面板，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的触觉反馈装置。
10.根据权利要求9所述的触摸显示面板，其特征在于，还包括触摸屏和显示面板，所述触摸屏设置在所述显示面板的显示侧，所述可形变结构设置在所述触摸屏背向所述显示面板的一侧，所述控制器通过所述触摸屏获取所述用户触摸的位置信息。
11.一种触摸显示装置，其特征在于，包括权利要求9-10任一所述的触摸显示面板。
12.一种触觉反馈方法，其特征在于，包括：
控制器获取用户触摸的位置信息；
控制器根据用户触摸的位置信息向驱动器发送控制信号；
驱动器根据所述控制器发送的控制信号驱动可形变结构中与所述用户触摸的位置信息对应的形变单元发生形变。
13.根据权利要求12所述的触觉反馈方法，其特征在于，所述形变单元包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的电致伸缩材料，当在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压时，所述形变单元发生形变。
14.根据权利要求13所述的触觉反馈方法，其特征在于，所述驱动器根据所述控制信号生成交流电压信号以驱动形变单元发生形变。
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