CN106095070A - 触觉驱动设备以及具有触觉功能的电子设备 - Google Patents

Abstract

触觉驱动设备以及具有触觉功能的电子设备。公开了一种可以给用户提供与周围环境的变化无关的特定强度的电振动的触觉驱动设备以及一种具有触觉功能的电子设备。该触觉驱动设备包括触觉电极驱动器，该触觉电极驱动器生成触觉驱动信号以通过电流监测器来将所生成的触觉驱动信号供应给触觉电极，并且使所述触觉驱动信号根据供应给所述触觉电极的电流而改变。

Description

触觉驱动设备以及具有触觉功能的电子设备

技术领域

本发明涉及可以给用户提供电振动的设备和方法。

背景技术

近来，已经与触摸技术一起开发了用于通过使用电场(或摩擦力)来向人体的皮肤提供电振动的触觉技术。在这种情况下，触觉技术意指使用通过人体的触觉器官的知觉并且使得用户能够在触摸期间感觉各种表面触摸的触觉反馈技术。电振动是基于当在由电介质组成的电容器的两个电极板之间施加交流电压时在两个电极板中出现的静电力的。

图1是简要地例示了相关技术的触觉驱动设备的图。参照图1，相关技术的触觉驱动设备包括触觉电极10、形成在触觉电极10上以使手指FG与触觉电极10绝缘的绝缘材料20、以及向触觉电极10供应触觉电压Vs的触觉驱动器30。相关技术的触觉驱动设备通过对触觉电极10施加触觉电压Vs来基于手指FG与触觉电极10之间生成的静电力给用户提供电振动。这时，因为手指FG通过绝缘材料20与触觉电极10电绝缘，所以用户由于在手指未移动的状态下的非常弱的静电力而不能感觉到电振动，直到手指移动。

图2是例示了手指与触觉电极之间生成的电振动的电等效电路图。参照图2，可以通过电容器Ci来对形成在触觉电极10上的绝缘材料20进行建模。另外，手指FG由死皮细胞层以及位于该死皮细胞层之下的皮下组织组成，并且可以通过电阻器Rsc和电容器Csc的并联连接来对死皮细胞层进行建模。可以通过基于细胞外路径的电阻器Rex以及电容器与基于细胞内路径的电阻器的串联连接(RC串联)的并联连接来对内体进行建模。根据这种建模，相关技术的触觉驱动设备可以由在电压源Vs与地之间串联连接的手指阻抗ZF、人体阻抗Zb和外部阻抗Ze来表达。在这种情况下，可以将手指阻抗ZF限定为由电容器Ci、电阻器Rsc和电容器Csc组成的阻抗，可以将人体阻抗Zb限定为由电阻与电容器的RC串联以及电阻器Rex组成的阻抗，并且可以将外部阻抗Ze限定为与周围环境有关的阻抗。

手指阻抗ZF和人体阻抗Zb具有相同的频率趋势但是彼此串联连接，并且手指阻抗ZF是人体阻抗Zb的约100倍，由此人体阻抗Zb可以忽略不计。相反，外部阻抗Ze是存在于人体的另一侧与电路的地之间的阻抗，并且如果用户通过导线与电路的地连接，则外部阻抗Ze具有差不多几欧姆Ω，否则外部阻抗Ze具有大的变化以达到最多几兆欧姆MΩ。

尽管手指阻抗ZF由于从个体到个体不同的手指的死皮细胞层厚度或接触面积而取决于用户改变，然而与外部阻抗Ze的变化相比，手指阻抗ZF的这种变化可以被认为是固定值。因此，如果电压Vs被施加到触觉电极10，则生成电振动的电压Vs的有效电压VF的值根据外部阻抗而非手指阻抗ZF的变化而改变，由此由用户感觉到的电振动的强度随到周围环境的外部阻抗Ze而改变。在这种情况下，如果用户与电路直接接地，则外部阻抗Ze具有最小值，并且可以根据周围环境(诸如环境湿度、环境温度、用户所站立的地板的材料(木地板、水泥等)、鞋子的类型(皮革鞋、胶鞋、赤脚等)的变化以及用户与在用户不与电路直接接地的情况下位于用户附近的接地对象之间的距离而改变。

因此，相关技术的触觉驱动设备具有以下问题：尽管相同的电压被施加到触觉电极，然而由每个用户感觉到的电振动的强度根据外部阻抗Ze(即，周围环境的变化)而改变。

发明内容

因此，本发明涉及一种触觉驱动设备以及具有触觉功能的电子设备，该触觉驱动设备以及具有触觉功能的电子设备基本上消除了由于相关技术的局限性和缺点而导致的一个或更多个问题。

本发明的优点在于提供了一种可以给用户提供与周围环境的变化无关的特定强度的电振动的触觉驱动设备以及一种具有触觉功能的电子设备。

本发明的附加优点和特征将在下面的描述中部分地被阐述，并且对于本领域普通技术人员而言当查看了以下内容时部分地将变得显而易见，或者可以从本发明的实践中学习到。本发明的目的和其它优点可以通过所撰写的说明书及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的目的，如本文所具体实现并广义描述的，一种触觉驱动设备包括触觉电极驱动器，该触觉电极驱动器生成触觉驱动信号以通过电流监测器来将所生成的触觉驱动信号供应给触觉电极，并且使所述触觉驱动信号根据供应给所述触觉电极的电流而改变。

在本发明的另一方面中，一种具有触觉功能的电子设备包括触摸面板驱动器，该触摸面板驱动器包括：触摸面板，该触摸面板被布置在显示面板上，具有用于感测用户触摸的多个第一电极和多个第二电极；以及触觉驱动器，该触觉驱动器在触摸驱动模式期间向所述第一电极和所述第二电极中的至少一方供应触觉驱动信号，其中，所述触觉驱动器包括触觉电极驱动器，该触觉电极驱动器生成所述触觉驱动信号以通过电流监测器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述第一电极和所述第二电极中的至少一方，并且同时使所述触觉驱动信号根据如由所述电流监测器确定的供应给所述第一电极和所述第二电极中的至少一方的电流而改变。

在本发明的又一方面中，一种包括触觉电极驱动器的触觉设备被配置为生成用于电振动的触觉驱动信号，并且将所生成的触觉驱动信号供应给触觉电极，其中，所述触觉电极驱动器被配置为使所述触觉驱动信号基于供应给所述触觉电极的电流而改变，所述电流是至少部分地基于所述触觉驱动信号来供应的。所述触觉设备还包括连接在所述触觉电极驱动器与所述触觉电极之间的检测器电路，所述检测器电路被配置为感测供应给所述触觉电极的电流。

要理解的是，本发明的前面的总体描述和以下的详细描述二者是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且被并入到本申请中并构成本申请的一部分，附图例示了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中：

图1是简要地例示了相关技术的触觉驱动设备的图；

图2是例示了手指与触觉电极之间生成的电振动的电等效电路图；

图3是简要地例示了根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备的图；

图4是例示了根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备的等效电路图；

图5是例示了根据本发明的一个实施方式的触觉驱动器的图；

图6是例示了图5中所示的电流检测器的图；

图7A、图7B、图7C和图7D是例示了用于检测在触觉电极中流动的电流的方法的图；

图8是例示了根据本发明的另一实施方式的触觉驱动器的图；

图9是例示了根据本发明的另一实施方式的触觉驱动器的图；

图10是例示了根据本发明的一个实施方式的具有触觉功能的电子设备的框图；

图11是简要地例示了图10中所示的触摸面板的电极结构的图；以及

图12是例示了图10中所示的触摸面板驱动器的框图。

具体实施方式

本说明书中公开的术语应该被理解如下。

如果在上下文中不存在特定限定，则单数表达的术语应该被理解为包括多数表达以及单数表达。诸如“第一”和“第二”这样的术语仅被用来将一个元件与其它元件区分开。因此，权利要求的范围不受这些术语限制。另外，应该理解的是，诸如“包括”或“具有”这样的术语不排除一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、部分或其组合的存在或可能性。应该理解的是，术语“至少一个”包括与任何一个项有关的所有组合。例如，“第一元件、第二元件和第三元件当中的至少一个”可以包括从第一元件、第二元件和第三元件中选择的两个或更多个元件的所有组合以及第一元件、第二元件和第三元件中的每个元件。另外，如果提及了第一元件被定位“在”第二元件“上或上面”，则应该理解的是，第一元件和第二元件可以彼此接触，或者可以在第一元件与第二元件之间插置第三元件。

在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的触觉驱动设备以及具有触觉功能的电子设备的优选实施方式。只要可能，将在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。另外，在本发明的以下描述中，如果关于本发明获知的元件或功能的详细描述被确定为使得本发明的主题不必要地模糊，则将省去所述详细描述。

图3是简要地例示了根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备的图，并且图4是例示了根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备的等效电路图。

参照图3和图4，根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备包括触觉电极110、绝缘体120和触觉驱动器130。

触觉电极110由导电材料制成，并且设置在基部构件100上。基部构件100可以是玻璃基板或塑料基板。基部构件100和触觉电极110可以是集成电极片。

绝缘体120被设置为覆盖触觉电极110。该绝缘体120用作在触觉电极110与人体的手指FG之间形成电容器的电介质。另外，绝缘体120通过使人体与触觉电极110电绝缘来防止人体受到触觉电极110电击。

基部构件100、触觉电极110和绝缘体120可以构成电容式触摸屏。在这种情况下，触觉电极110可以是触摸电极和/或感测电极。

触觉驱动器130生成用于基于手指FG与触觉电极10之间的静电力来给用户提供电振动的触觉驱动信号HDS，并且将所生成的触觉驱动信号HDS供应给触觉电极110。这时，触觉驱动器130通过实时地监测供应给触觉电极110的触觉驱动信号HDS来一致地控制供应给触觉电极110的触觉驱动信号HDS。也就是说，触觉驱动器130检测与供应给触觉电极110的输出电压对应的输出电流，并且基于所检测到的输出电流的变化一致地保持触觉电极110中流动的电流或者仅使得设置的电流能够在触觉电极110中流动。

根据本发明的一个实施方式的前述触觉驱动设备可以通过经由触觉驱动器130向触觉电极110供应特定的触觉驱动信号HDS信号来给用户提供与周围环境的变化无关的特定强度的电振动。

根据电振动的电等效建模，根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备可以由在电流源Is与地GND之间串联连接的手指阻抗ZF和外部阻抗Ze来表达。在这种情况下，因为手指阻抗ZF和外部阻抗Ze中的每一个是按照与相关技术相同的方式限定的，所以手指阻抗ZF可以具有恒定值，并且外部阻抗Ze可以根据用户身体是否接地而改变。

生成电振动的有效电压VF受根据用户身体是否接地而改变的外部阻抗Ze的变化影响，而不受具有恒定值的手指阻抗ZF影响。然而，在本发明中，因为供应给触觉电极110的触觉驱动信号HDS是通过实时监测来一致地控制的，所以有效电压VF是根据欧姆定律由触觉驱动信号HDS和手指阻抗ZF的乘计算值Is×ZF来确定的，而不受根据用户身体接地而导致的外部阻抗Ze的变化影响并且不受周围环境的变化影响。

因此，根据本发明的一个实施方式的触觉驱动设备可以通过与取决于用户是否接地并且随周围环境的变化而改变的外部阻抗Ze无关地均匀保持供应给触觉电极110的触觉驱动信号HDS来一致地保持生成电振动的有效电压VF，并且结果，可以给用户提供与周围环境的变化无关的特定强度的电振动。结果，即使周围环境改变，用户也可以通过触摸绝缘体120(或触摸屏)来一直感觉到特定强度的电振动。

图5是例示了根据本发明的一个实施方式的触觉驱动器的图。

参照图5，根据本发明的一个实施方式的触觉驱动器130包括电流监测器131和触觉电极驱动器133。

电流监测器131电连接至触觉电极110以监测供应给触觉电极110的电流。更具体地，电流监测器131电连接在触觉电极驱动器133与触觉电极110之间。电流监测器131通过从触觉电极驱动器133输出的触觉驱动信号HDS的电压降来生成监测电压。根据一个实施方式的电流监测器131可以是串联连接至触觉电极驱动器133的输出端子的分流电阻器(SR)。

触觉电极驱动器133生成触觉驱动信号HDS，并且在通过电流监测器131将所生成的触觉驱动信号HDS供应给触觉电极110的同时实时地监测由电流监测器131生成的监测电压，因此一致地控制供应给触觉电极110的电流。也就是说，触觉电极驱动器133生成触觉驱动信号HDS，通过电流监测器131将所生成的触觉驱动信号HDS供应给触觉电极110，检测由电流监测器131生成的监测电压，并且使触觉驱动信号HDS根据所检测到的与所检测到的电压对应的电流而改变，由此供应给触觉电极110的电流被一致地控制。

根据一个实施方式的触觉电极驱动器133包括触觉驱动信号发生器133a、电流检测器133b和触觉控制器133c。

触觉驱动信号发生器133a在触觉控制器133c的控制下生成触觉驱动信号HDS，并且将所生成的触觉驱动信号HDS输出给电流监测器131。因此，触觉驱动信号HDS通过电流监测器131被施加到触觉电极110以在触觉电极110与用户手指之间生成静电力，由此电振动被提供给用户。具体地，触觉驱动信号发生器133a通过在触觉控制器133c的控制下使触觉驱动信号HDS改变来向触觉电极110供应特定电流。根据一个实施方式的触觉驱动信号发生器133a可以包括波形发生器133a-1、增益控制器133a-2和信号放大器133a-3。

波形发生器133a-1在触觉控制器133c的控制下生成触觉基本波形HWS，并且将所生成的触觉基本波形HWS提供给增益控制器133a-2。在这种情况下，触觉基本波形可以是用于电振动的几十KHz或更多KHz的正弦波，但是可以是正弦波、衰减正弦波、方波、矩形波、锯齿波、三角波、阶梯波和脉冲波中的至少预定一种，而不限于以上正弦波。

增益控制器133a-2通过在触觉控制器133c的控制下控制从波形发生器133a-1提供的触觉基本信号HWS的强度来生成触觉放大信号HAS，并且将所生成的触觉放大信号HAS提供给信号放大器133a-3。这时，增益控制器133a-2通过根据从触觉控制器133c供应的增益控制信号GCS对触觉基本信号HWS的电压和/或幅度进行调制来生成触觉放大信号HAS。

增益控制器133a-2可以响应于从触觉控制器133c供应的触觉开/关信号来控制触觉驱动信号HDS的输出。

信号放大器133a-3通过对触觉放大信号HAS进行放大来生成触觉驱动信号HDS，并且将所生成的触觉驱动信号HDS输出给电流监测器131。也就是说，信号放大器133a-3通过利用从高电压源供应的高电压电源来将触觉放大信号HAS放大到高电压而生成具有用于最终生成电振动的电流值的触觉驱动信号HDS。根据一个实施方式的信号放大器133a-3可以是高电压放大器。此外，如果触觉驱动信号HDS具有足够用于生成电振动的电流值，则可以省去信号放大器133a-3。在这种情况下，从增益控制器133a-2输出的触觉放大信号HAS作为触觉驱动信号HDS通过电流监测器131被供应给触觉电极110。

电流检测器133b实时地检测通过电流监测器131供应给触觉电极110的电流，生成与所检测到的电流对应的电流检测信号CDS，并且将所生成的电流检测信号提供给触觉控制器133c。也就是说，电流检测器133b连接至电流监测器131的两端，生成与在电流监测器131中流动的电流对应的电流检测信号CDS，并且将所生成的电流检测信号CDS提供给触觉控制器133c。

根据一个实施方式的电流检测器133b(如图6中所示)可以包括差分放大器133b1、滤波器133b2、放大器133b3、整流器133b4和调节器133b5。

差分放大器133b1连接至电流监测器131的两端，并且检测施加到电流监测器131的两端的电压。为此，差分放大器133b1可以包括：非反相端子，该非反相端子连接至触觉驱动信号发生器133a的输出端子(即，电流监测器的输入端子T1)；以及反相端子，该反相端子连接至与触觉电极110直接连接的电流监测器131的输出端子T2。该差分放大器133b1输出与电流监测器131的输入端子T1与输出端子T2之间的电压差成比例的检测电压。

滤波器133b2对从差分放大器133b1输出的检测电压进行滤波，并且将经滤波的滤波电压提供给放大器133b3。该滤波器133b2用来去除从差分放大器133b1输出的检测电压的直流(DC)偏移。

放大器133b3基于被设置的检测增益值来对通过滤波器133b2供应的检测电压进行放大和输出。这时，供应给放大器133b3的检测增益值可以从触觉控制器133c来供应。

整流器133b4通过对由放大器133b3放大并供应的检测电压进行整流来生成直流电压。

调节器133b5通过控制从整流器133b4供应的直流电压来生成电流检测信号CDS。根据一个实施方式的调节器133b5可以是交流(AC)积分器。

电流检测器133b可以通过利用差分放大器133b1对电流监测器131的两端之间的电压差进行放大来生成电流检测信号CDS，因此检测在触觉电极110中流动的电流。

再次参照图5，触觉控制器133c通过使触觉驱动信号发生器133a的输出电压根据从电流检测器133b供应的电流检测信号CDS而改变来一致地控制供应给触觉电极110的电流。更具体地，触觉控制器133c通过对从电流检测器133b供应的电流检测信号CDS进行模数转换来计算电流检测数据，然后将该电流检测数据与预定基准电流数据进行比较，并且根据经比较的结果来生成用于一致地保持供应给触觉电极110的电流的增益控制信号GCS以控制触觉驱动信号发生器133a，因此一直一致地控制在触觉电极110中流动的电流。这时，触觉控制器133c可以通过将电流检测信号CDS的至少100或更大的平均值与基准电流数据进行比较来生成增益控制信号GCS以提高信噪比。

触觉控制器133c可以通过用户接口HMI来接收从用户设置的检测增益值以及用于设置触觉驱动信号发生器133a的内部参数。

此外，作为用于检测电流的方法，分流电阻器SR的一端通常如图7A中所示地连接至地。在这种情况下，因为不需要考虑从触觉电极驱动器133向负载输出的电压，所以触觉电极驱动器133的电流传感器可以由单个放大电路组成。

如果用户直接接地，如图7B中所示，分流电阻器SR的一端可以连接至地，由此触觉电极驱动器133的电流传感器可以由单个放大电路组成。

然而，因为用户很可能在电振动的情况下不直接接地，如图7C中所示，当施加到用户的电荷(1/N)i返回到电路时，该电荷可以通过空气而不是分流电阻器SR返回到电路的地。由于这个原因，在分流电阻器SR中没有电流流动，由此不能够检测到电流。

因此，如图5和图7D中所示，根据本发明的分流电阻器SR连接至触觉电极驱动器133的输出侧，由此从触觉电极驱动器133输出的电流通过分流电阻器SR被供应给触觉电极110。因此，根据本发明，可以与用户是否接地的事实无关地通过连接至分流电阻器SR的两端的电流检测器133b来检测在触觉电极110中流动的电流。

如上所述，根据本发明的一个实施方式的触觉驱动器130将分流电阻器SR用作电流监测器，并且通过检测分流电阻器SR的两端之间的电压并且使触觉驱动信号HDS改变来一直一致地控制在触觉电极110中流动的电流。因此，在本发明中，即使周围环境改变了，也可以向用户一直提供特定强度的电振动。

图8是例示了根据本发明的另一实施方式的触觉驱动器的图。在图8中修改了图5中所示的根据一个实施方式的触觉驱动器的电流监测器和触觉控制器。因此，将在下文中仅做出与电流监测器和触觉控制器有关的描述，并且将省去除电流监测器和触觉控制器之外的其它元件的重复描述。

电流监测器131电连接至触觉电极110以监测供应给触觉电极110的电流，并且可以是串联连接至触觉电极驱动器133的输出端子的数字可变电阻器VR。

数字可变电阻器VR具有与从触觉控制器133c供应的电阻可变信号RVS对应的电阻值，以一致地控制从触觉电极驱动器133向触觉电极110供应的电流。

触觉控制器133c通过使电流监测器131(即，数字可变电阻器VR)的电阻值根据从检测施加到由数字可变电阻器VR组成的电流监测器131的两端的电压的电流检测器133b提供的电流检测信号CDS而改变来一致地控制供应给触觉电极110的电流。更具体地，触觉控制器133c通过对从电流检测器133b供应的电流检测信号CDS进行模数转换来计算电流检测数据，然后将该电流检测数据与预定基准电流数据进行比较，并且根据经比较的结果来生成用于一致地保持供应给触觉电极110的电流的电阻可变信号RVS以使数字可变电阻器VR的电阻值改变，因此一直一致地控制在触觉电极110中流动的电流。这时，触觉控制器133c可以通过将电流检测信号CDS的至少100或更大的平均值与基准电流数据进行比较来生成电阻可变信号RVS以提高信噪比。

另外，触觉控制器133c通过生成具有基准增益值的增益控制信号来控制触觉驱动信号发生器133a的增益控制器133a-2。

如上所述，根据本发明的另一实施方式的触觉驱动器130将数字可变电阻器VR用作电流监测器，并且通过检测数字可变电阻器VR的两端之间的电压差并且使数字可变电阻器VR的电阻值改变来一直一致地控制在触觉电极110中流动的电流。因此，在本发明中，可以仅通过数字可变电阻器VR来同时执行对在触觉电极110中流动的电流的检测和控制，由此可以减小包括在触觉电极驱动器133中的增益控制器133a-2的大小和额定容量。

图9是例示了根据本发明的另一实施方式的触觉驱动器的图。在图9中，电压可变部分还被包括在根据图5中所示的一个实施方式的触觉驱动器中，并且触觉控制器的一些元件被修改。因此，将在下文中仅做出与电压可变部分和触觉控制器有关的描述，并且将省去除电压可变部分和触觉控制器之外的其它元件的重复描述。

电压可变部分135连接在触觉电极驱动器133与电流监测器131之间，并且在触觉控制器133c的控制下使从触觉电极驱动器133向电流监测器131供应的电压改变。根据一个实施方式的电压可变部分135可以是串联连接在触觉电极驱动器133的输出端子与电流监测器131之间的数字可变电阻器VR。

数字可变电阻器VR具有与从触觉控制器133c供应的电阻可变信号RVS对应的电阻值，以一致地控制从触觉电极驱动器133向触觉电极110供应的电流。

触觉控制器133c通过使电压可变部分135(即，数字可变电阻器VR)的电阻值根据从检测施加到由分流电阻器SR组成的电流监测器131的两端的电压的电流检测器133b提供的电流检测信号CDS而改变来一致地控制供应给触觉电极110的电流。更具体地，触觉控制器133c通过对从电流检测器133b供应的电流检测信号CDS进行模数转换来计算电流检测数据，然后将该电流检测数据与预定基准电流数据进行比较，并且根据经比较的结果来生成用于一致地保持供应给触觉电极110的电流的电阻可变信号RVS以使数字可变电阻器VR的电阻值改变，因此一直一致地控制在触觉电极110中流动的电流。这时，触觉控制器133c可以通过将电流检测信号CDS的至少100或更大的平均值与基准电流数据进行比较来生成电阻可变信号RVS以提高信噪比。

另外，触觉控制器133c通过生成具有基准增益值的增益控制信号来控制触觉驱动信号发生器133a的增益控制器133a-2。

如上所述，根据本发明的另一实施方式的触觉驱动器130通过检测分流电阻器SR的两端之间的电压差并且使数字可变电阻器VR的电阻值改变来一直一致地控制在触觉电极110中流动的电流。因此，在本发明中，可以通过基于分流电阻器SR的电流监测以及基于可变电阻器VR的电压控制来执行对在触觉电极110中流动的电流的检测和控制，由此可以更准确地控制在触觉电极110中流动的电流。由于这个原因，可以减小包括在触觉电极驱动器133中的增益控制器133a-2的大小和额定容量。如上所描述的根据本发明的触觉驱动设备可以应用于触摸板、游戏板或医疗设备以在与人体的接触期间给人体提供电振动，或者可以被内置在诸如平板计算机、电子词典、智能电话、智能相机、智能板、游戏控制台、智能电视、计算机监测器、笔记本计算机和上网本计算机这样的电子设备中以在与人体的接触期间给人体提供电振动。

图10是例示了根据本发明的一个实施方式的具有触觉功能的电子设备的框图，并且图11是简要地例示了图10中所示的触摸面板的电极结构的图。

参照图10和图11，根据本发明的一个实施方式的具有触觉功能的电子设备包括显示面板300、触摸面板400、主机控制器500、显示驱动器600和触摸面板驱动器700。另外，根据本发明的一个实施方式的具有触觉功能的电子设备还可以包括未被示出的本领域中已知的外围模块(例如，通信模块、相机模块、音频播放模块、运动图像播放模块、电源模块、输入/输出模块和多媒体模块)，并且将省去外围模块的描述。

显示面板300包括每像素区域由数据线和选通线限定的多个像素。所述多个像素中的每一个响应于从显示驱动器600供应的信号而显示预定图像。包括多个像素的显示面板300是本领域中已知的液晶显示面板或有机发光显示面板，并且将省去其的详细描述。

触摸面板400通过透明粘合剂350被布置在显示面板300的显示表面上。根据一个实施方式的触摸面板400包括基部基板410、多个第一电极Tx、多个第二电极Rx和绝缘体420。

基部基板410可以由透明塑性材料(例如，PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、PES(聚醚砜)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)和PNB(聚降冰片烯)中的至少一种)制成。

所述多个第一电极Tx与基部基板410的一个表面(例如，下表面)平行地设置，以在与第一方向X平行地布置的同时具有预定间隔。根据一个实施方式的所述多个第一电极Tx中的每一个可以具有与第一方向X平行的线形状，但是可以包括具有对角形状(例如，菱形平面)的多个第一电极图案，以沿着第一方向X彼此连接，而不限于线形状。所述多个第一电极Tx可以被用作用于检测用户的触摸位置的触摸驱动电极，并且可以被用作给用户的手指提供电振动的触觉电极。在这种情况下，所述多个第一电极Tx可以仅被用作触摸驱动电极。

所述多个第一电极Tx通过诸如OCA(光学透明粘合剂)或OCR(光固化树脂)这样的透明粘合剂350被布置在显示面板300上。

所述多个第二电极Rx被设置为与基部基板410的另一表面(例如，上表面)平行，以在与和所述多个第一电极Tx中的每一个交叉的第二方向Y平行地布置的同时具有预定间隔。根据一个实施方式的所述多个第二电极Rx中的每一个可以具有与第二方向Y平行的线形状，但是可以包括具有对角形状(例如，菱形平面)的多个第二电极图案，以沿着第二方向Y彼此连接，而不限于线形状。可以将第二电极图案中的每一个布置在第一电极图案之间。在这种情况下，第一电极图案和第二电极图案是按照格子图案(check pattern)布置的。所述多个第二电极Rx可以被用作用于检测用户的触摸位置的触摸驱动电极，并且可以被用作给用户的手指提供电振动的触觉电极。

绝缘体420被设置在基部基板410的整个上表面上，以覆盖所述多个第二电极Rx。

根据一个实施方式的绝缘体420是在用作绝缘层或介电层的同时用作覆盖层的硬涂层，并且可以由透明塑性材料(例如，PC(聚碳酸酯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯))制成。

根据另一实施方式的绝缘体420可以由诸如OCA(光学透明粘合剂)这样的透明粘合剂制成，所述透明粘合剂在用作绝缘层或介电层的同时用作粘合剂。在这种情况下，诸如透明塑性基板或玻璃基板这样的覆盖窗800可以被附接到诸如OCA(光学透明粘合剂)这样的透明粘合剂上。

所述多个第一电极Tx和所述多个第二电极Rx被设置在基部基板410的上表面和下表面上以彼此交叉，由此在彼此相邻的第一电极Tx与第二电极Rx之间形成互电容。互电容Cm用作感测对于触摸面板400的用户触摸的触摸传感器。

前述触摸面板400可以被布置在显示面板300上，或者可以直接附接至显示面板300。例如，如果显示面板300是包括上极化膜的液晶显示面板(或有机发光显示面板)，则触摸面板400可以被布置在上极化膜上或者可以被布置在上基板与上极化膜之间。

主机控制器500基于外部输入的图像源数据Idata来生成帧单位的图像数据RGB以及定时同步信号TSS，并且将所生成的图像数据和定时同步信号供应给显示驱动器600。

主机控制器500在从触摸面板驱动器700提供的触摸感测数据Tdata的基础上基于触摸或非触摸来生成模式控制信号MCS。另外，主机控制器500基于触摸感测数据Tdata来计算用于用户触摸区域的触摸区域数据TAD，并且给触摸面板驱动器700提供所计算出的触摸区域数据TAD并同时执行与所计算出的触摸区域数据TAD关联的应用程序。

显示驱动器600通过使用从主机控制器500供应的图像数据RGB和定时同步信号TSS来向每个像素供应与图像数据RGB对应的数据信号，因此在显示面板300上显示预定图像。例如，显示驱动器600可以包括：定时控制器(未示出)，该定时控制器通过使用从主机控制器500供应的定时同步信号TSS来生成选通控制信号和数据控制信号，并且通过使图像数据RGB对准来生成像素数据；选通驱动电路，该选通驱动电路根据选择控制信号来生成选通信号，以按照适当顺序将所生成的选通信号供应给多条选通线；以及数据驱动电路(未示出)，该数据驱动电路根据数据控制信号来将像素数据转换为数据信号，以将经转换的信号供应给数据线。

触摸面板驱动器700是根据从主机控制器500提供的模式控制信号MCS在触摸感测模式和触觉驱动模式下被驱动的。

在触摸感测模式期间，触摸面板驱动器700按照适当顺序向所述多个第一电极Tx供应触摸驱动脉冲TDP，通过所述多个第二电极Rx来感测由针对触摸面板400的用户触摸而导致的触摸传感器的电容变化以生成触摸感测数据Tdata，并且将所生成的触摸感测数据提供给主机控制器500。

在触觉驱动模式期间，触摸面板驱动器700生成触觉驱动信号HDS，并且通过前述电流监测器来将所生成的触觉驱动信号HDS供应给触摸面板400的电极。这时，触觉驱动信号HDS可以被供应给所述多个第一电极Tx或所述多个第二电极Rx，或者可以被供应给所述多个第一电极Tx和所述多个第二电极Rx。此外，可以将触觉驱动信号HDS供应给至少一个第一电极Tx或/和至少一个第二电极Rx。因此，在触觉驱动模式期间被供应有触觉驱动信号HDS的触觉面板400的电极在下文中将被限定为触觉电极HE。

如图12中所示的根据一个实施方式的触摸面板驱动器700包括定时发生器710、驱动脉冲电源720、触觉驱动器730、通道选择器740、感测模块750和触摸数据处理器760。如上所解释的触摸面板驱动器700可以被集成为一个ROIC(读出集成电路)芯片。然而，触摸数据处理器760可以在无需被集成在ROIC芯片中的情况下被内置在主机控制器500中。

定时发生器710响应于从主机控制器500供应的模式控制信号MCS而生成针对触摸感测模式或触觉驱动模式的定时控制信号。也就是说，在触觉感测模式期间，定时发生器710响应于在用户触摸不是从主机控制器500生成的情况下被供应的第一逻辑状态的模式控制信号MCS而生成针对触摸感测模式的触摸定时信号和触摸通道选择信号TCSS。

在触觉驱动模式期间，根据一个实施方式的定时发生器710可以响应于在用户触摸是从主机控制器500生成的情况下被供应的第二逻辑状态的模式控制信号MCS而生成针对触觉驱动模式的触觉定时信号，基于从主机控制器500供应的触摸区域数据TAD来检测用户触摸区域，并且生成用于同时将触觉驱动信号HDS供应给所述多个第二电极Rx中的包括在所检测的用户触摸区域中的至少一个第二电极Rx的第一触觉电极组信号HEGS1。

在触觉驱动模式期间，根据另一实施方式的定时发生器710可以生成用于同时将触觉驱动信号HDS供应给所述多个第一电极Tx中的包括在所检测的用户触摸区域中的至少一个第一电极Tx的第二触觉电极组信号HEGS2。

驱动脉冲电源720响应于从定时发生器710供应的触摸定时信号而生成触摸驱动脉冲TDP，并且按照适当顺序通过通道选通器来将所生成的触摸驱动脉冲TDP供应给所述多个第一电极Tx。在这种情况下，触摸驱动脉冲TDP可以由多个脉冲组成，以通过增加触摸传感器的电荷量来提高感测敏感度。

根据一个实施方式的触觉驱动器730响应于从定时发生器710供应的触觉定时信号而生成触觉驱动信号HDS，并且通过通道选择器740来将所生成的触觉驱动信号HDS供应给触觉电极HE。触觉驱动器730包括参照图3至图9所描述的根据本发明的触觉驱动器130的电流监测器131和触觉电极驱动器133。因为除了电流监测器131连接至通道选择器740的输入端子之外触觉驱动器730的电流监测器131和触觉电极驱动器133与触觉驱动器130的电流监测器和触觉电极驱动器相同，所以将省去它们的重复描述。因此，如上所述，根据一个实施方式的触觉驱动器730实时地检测通过电流监测器131供应给触觉电极HE的电流，并且根据所检测到的电流来一致地控制供应给触觉电极HE的电流。

通道选择器740与所述多个第一电极Tx和所述多个第二电极Rx单独地连接。

在触摸感测模式期间，通道选择器740响应于从定时发生器710供应的触摸通道选择信号TCSS而按照适当顺序将从驱动脉冲电源720供应的触摸驱动脉冲TDP输出给所述多个第一电极Tx，并且将所述多个第二电极Rx中的每一个与感测模块750连接。

在触觉驱动模式期间，通道选择器740响应于从定时发生器710供应的触觉电极组信号HEGS1和HEGS2而选择所述多个第一电极Tx和所述多个第二电极Rx或者所述多个第二电极Rx的触觉电极HE，并且将从触觉驱动器730供应的触觉驱动波形HDS供应给所选择的触觉电极HE。

通道选择器740可以包括：第一开关模块(未示出)，该第一开关模块用于在所述多个第二电极Rx当中选择与第一触觉电极组信号HEGS1对应的至少一个第二电极Rx，并且将所选择的第二电极分组成触觉电极；以及第二开关模块(未示出)，该第二开关模块用于在所述多个第一电极Tx当中选择与第二触觉电极组信号HEGS2对应的至少一个第一电极Tx，并且将所选择的第一电极分组成触觉电极。

第一开关模块可以包括布置在所述多个第二电极Tx之间的多个第一开关元件。所述多个第一开关元件中的每一个用来根据第一触觉电极组信号HEGS1来选择性地将两个相邻的第二电极彼此连接。第二开关模块可以包括布置在所述多个第一电极Tx之间的多个第二开关元件。所述多个第二开关元件中的每一个用来根据第二触觉电极组信号HEGS2来选择性地将两个相邻的第一电极彼此连接。

感测模块750通过通道选择器740与所述多个第二电极Rx中的每一个连接。感测模块750通过响应于定时发生器710的采样信号经由所述多个第二电极Rx中的每一个来感测对应的触摸传感器的电容变化而生成感测信号，并且通过对所生成的感测信号进行模数转换来生成触摸感测数据Tdata。

触摸数据处理器760接收从感测模块750输入的触摸感测数据Tdata并按照适当顺序将所接收到的触摸感测数据存储在内部存储器中，并且响应于定时发生器710的触摸报告信号而将存储在内部存储器中的触摸感测数据Tdata发送到主机控制器500。

主机控制器500接收从触摸数据处理器760发送的触摸感测数据Tdata，并且将所接收到的触摸感测数据Tdata与预定阈值进行比较以通过使用大于阈值的感测数据来计算触摸或非触摸和触摸坐标。主机控制器500基于生成有触摸感测数据Tdata的第二电极Rx的位置信息以及被驱动的第一电极Tx的位置信息来计算触摸坐标(XY坐标)，并且执行与该触摸坐标关联的应用程序。另外，主机控制器500生成与所计算出的触摸坐标对应的触摸区域数据TAD，并且将所生成的触摸区域数据TAD提供给触摸面板驱动器700。

根据本发明的一个实施方式的具有触觉功能的前述电子设备包括具有电流监测器的触觉驱动器720，由此即使周围环境在触觉驱动模式期间改变了，也可以向用户一直提供特定强度的电振动。

此外，根据本发明的具有触觉功能的电子设备可以是诸如平板计算机、电子词典、智能电话、智能相机、智能板或游戏控制台这样的移动设备以及诸如智能电视、计算机监测器、笔记本计算机和上网本计算机这样的显示设备。

如上所述，根据本发明，检测供应给触觉电极的电流以一致地控制在触觉电极中流动的电流，由此即使周围环境改变了，也可以向用户提供特定强度的电振动。

对于本领域技术人员而言将显而易见的是，能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和改变。因此，本发明旨在涵盖本发明的落入所附的权利要求及其等同物的范围内的修改和改变。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年4月30日提交的韩国专利申请No.10-2015-0061224的权益，该韩国专利申请出于所有目的通过引用方式被并入到本文中，如同在本文中充分地阐述一样。

Claims (15)

1.一种触觉驱动设备，该触觉驱动设备包括：

触觉电极，该触觉电极由导电材料制成；

绝缘层，该绝缘层覆盖所述触觉电极；

触觉电极驱动器，该触觉电极驱动器生成用于电振动的触觉驱动信号，并且将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；以及

电流监测器，该电流监测器连接在所述触觉电极驱动器与所述触觉电极之间以监测供应给所述触觉电极的电流，所述电流是至少部分地基于所述触觉驱动信号来供应的，

其中，所述触觉电极驱动器使所述触觉驱动信号根据供应给所述触觉电极的所述电流而改变。

2.根据权利要求1所述的触觉驱动设备，其中，所述电流监测器包括分流电阻器，该分流电阻器连接在所述触觉电极驱动器的输出端子与所述触觉电极之间，供应给所述触觉电极的所述电流是基于在所述分流电阻器的两端处的电压的电压差来测量的。

3.根据权利要求2所述的触觉驱动设备，其中，所述触觉电极驱动器包括：

触觉驱动信号发生器，该触觉驱动信号发生器根据电流增益信号来生成所述触觉驱动信号，并且通过所述分流电阻器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；

电流检测器，该电流检测器检测所述分流电阻器的两端之间的所述电压差以生成电流检测信号；以及

触觉控制器，该触觉控制器通过使所述电流增益信号根据所述电流检测信号而改变来控制供应给所述触觉电极的所述电流。

4.根据权利要求2所述的触觉驱动设备，该触觉驱动设备还包括可变电阻器，该可变电阻器连接在所述触觉电极驱动器的所述输出端子与所述电流监测器之间。

5.根据权利要求4所述的触觉驱动设备，其中，所述触觉电极驱动器包括：

触觉驱动信号发生器，该触觉驱动信号发生器生成所述触觉驱动信号，并且通过所述可变电阻器和所述电流监测器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；

电流检测器，该电流检测器检测所述分流电阻器的两端之间的所述电压差以生成电流检测信号；以及

触觉控制器，该触觉控制器通过根据所述电流检测信号生成电阻可变信号来控制供应给所述触觉电极的所述电流，并且

其中，所述可变电阻器的电阻值是根据所述电阻可变信号而改变的。

6.根据权利要求1所述的触觉驱动设备，其中，所述电流监测器包括可变电阻器，该可变电阻器连接在所述触觉电极驱动器的输出端子与所述触觉电极之间。

7.根据权利要求6所述的触觉驱动设备，其中，所述触觉电极驱动器包括：

触觉驱动信号发生器，该触觉驱动信号发生器生成所述触觉驱动信号，并且通过所述可变电阻器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；

电流检测器，该电流检测器检测所述可变电阻器的两端之间的电压差以生成电流检测信号；以及

触觉控制器，该触觉控制器通过根据所述电流检测信号生成电阻可变信号来控制供应给所述触觉电极的所述电流，并且

其中，所述可变电阻器的电阻值是根据所述电阻可变信号而改变的。

8.一种具有触觉功能的电子设备，该电子设备包括：

显示面板，该显示面板显示图像；

触摸面板，该触摸面板布置在所述显示面板上，具有用于感测用户触摸的多个第一电极和多个第二电极；以及

触摸面板驱动器，该触摸面板驱动器包括在触摸驱动模式期间通过所述多个第二电极来感测用户触摸的感测模块以及在触觉驱动模式期间向所述第一电极和所述第二电极中的至少一方供应触觉驱动信号的触觉驱动器，

其中，所述触觉驱动器包括：

电流监测器，该电流监测器用于监测供应给所述第一电极和所述第二电极中的所述至少一方的电流，所述电流是至少部分地基于所述触觉驱动信号来供应的；以及

触觉电极驱动器，该触觉电极驱动器生成用于电振动的所述触觉驱动信号并通过所述电流监测器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述第一电极和所述第二电极中的所述至少一方，并且使所述触觉驱动信号根据如由所述电流监测器确定的供应给所述第一电极和所述第二电极中的所述至少一方的所述电流而改变。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其中，所述触摸面板包括：

基部基板，该基部基板在一个表面上设置有所述多个第一电极，并且在另一表面上设置有所述多个第二电极；以及

绝缘体，该绝缘体设置在所述基部基板的所述另一表面上以覆盖所述多个第二电极。

10.根据权利要求8或9所述的电子设备，其中，所述触摸面板驱动器还包括通道选择器，该通道选择器在所述触觉驱动模式期间选择所述第一电极和所述第二电极中的所述至少一方作为触觉电极，并且将所述触觉驱动信号从所述触觉驱动器供应给所选择的触觉电极，并且

其中，所述电流监测器包括分流电阻器，该分流电阻器连接在所述触觉电极驱动器的输出端子与所述通道选择器的输入端子之间。

11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述触觉电极驱动器包括：

触觉驱动信号发生器，该触觉驱动信号发生器根据电流增益信号来生成所述触觉驱动信号，并且通过所述分流电阻器和所述通道选择器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；

电流检测器，该电流检测器检测所述分流电阻器的两端之间的电压差以生成电流检测信号；以及

触觉控制器，该触觉控制器通过使所述电流增益信号根据所述电流检测信号而改变来控制供应给所述触觉电极的所述电流。

12.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述触觉电极驱动器还包括可变电阻器，该可变电阻器连接在所述触觉电极驱动器的所述输出端子与所述电流监测器之间。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述触觉电极驱动器包括：

触觉驱动信号发生器，该触觉驱动信号发生器生成所述触觉驱动信号，并且通过所述可变电阻器、所述电流监测器和所述通道选择器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；

电流检测器，该电流检测器检测所述分流电阻器的两端之间的电压差以生成电流检测信号；以及

触觉控制器，该触觉控制器通过根据所述电流检测信号生成电阻可变信号来控制供应给所述触觉电极的所述电流，并且

其中，所述可变电阻器的电阻值是根据所述电阻可变信号而改变的。

14.根据权利要求8或9所述的电子设备，其中，所述触摸面板驱动器还包括通道选择器，该通道选择器在所述触觉驱动模式期间选择所述第一电极和所述第二电极中的所述至少一方作为选择的触觉电极，并且将所述触觉驱动信号从所述触觉电极驱动器供应给所述选择的触觉电极，其中，所述电流监测器包括可变电阻器，该可变电阻器连接在所述触觉电极驱动器的输出端子与所述通道选择器的输入端子之间。

15.根据权利要求14所述的电子设备，其中，所述触觉电极驱动器包括：

触觉驱动信号发生器，该触觉驱动信号发生器生成所述触觉驱动信号，并且通过所述可变电阻器和所述通道选择器来将所生成的触觉驱动信号供应给所述触觉电极；

电流检测器，该电流检测器检测所述可变电阻器的两端之间的电压差以生成电流检测信号；以及

触觉控制器，该触觉控制器通过根据所述电流检测信号生成电阻可变信号来控制供应给所述触觉电极的所述电流，并且

其中，所述可变电阻器的电阻值是根据所述电阻可变信号而改变的。