CN111679760B - 触控基板、显示装置及触控方法 - Google Patents

触控基板、显示装置及触控方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种触控基板、显示装置及触控方法，触控基板包括第一触控电极图案和第二触控电极图案，所述第一触控电极图案与所述第二触控电极图案绝缘，至少所述第一触控电极图案和所述第二触控电极图案中的任一种的触控电极图案为线圈。上述方案，可以根据显示的内容来控制触控位置处线圈产生一定的磁力，通过磁力的方向来对使用者的磁性触控笔产生吸力或斥力，以实现在显示时根据显示图像进行触觉再现的功能。

Description

触控基板、显示装置及触控方法
技术领域
本发明一般涉及显示技术领域，具体涉及一种触控基板、显示装置及触控方法。
背景技术
现有的具有触控功能的显示装置中，为了提高使用者的沉浸感，会在显示装置内设置振动马达，以在使用者进行触控操作时，使振动马达工作，实现振动反馈，但是此种反馈方式只具有振动的功能，无法根据根据显示内容进行触觉再现。
发明内容
本申请期望提供一种触控基板、显示装置及触控方法，至少用于在显示时可以根据显示图像进行触觉再现。
第一方面，本发明提供一种触控基板，包括第一触控电极图案和第二触控电极图案，所述第一触控电极图案与所述第二触控电极图案绝缘，至少所述第一触控电极图案和所述第二触控电极图案中的任一种的触控电极图案为线圈。
作为可实现方式，所述第一触控电极图案包括阵列排布的多个块状触控电极；所述第二触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈。
作为可实现方式，所述第一触控电极图案包括多个第一触控电极子图案，各所述第一触控电极子图案包括一列多行所述块状触控电极，每列中相邻所述块状触控电极电连接；
所述第二触控电极图案包括多个第二触控电极子图案，各所述第二触控电极子图案包括一行多列所述线圈，每行中相邻所述线圈电连接，各所述线圈为平面螺旋线圈，两相互连接的所述平面螺旋线圈中，其中一所述平面螺旋线圈的最内圈与另一所述平面螺旋线圈的最外圈连接。
作为可实现方式，所述第一触控电极图案包括多个第一触控电极子图案，各所述第一触控电极子图案包括两列多行所述块状触控电极，各行两所述块状触控电极电连接；
任意相邻三行所述块状触控电极中，中间一行中的一个所述块状触控电极与同列的其中一行的所述块状触控电极电连接，中间一行中的另一个所述块状触控电极与同列的另外一行的所述块状触控电极电连接；
所述第二触控电极图案包括多个第二触控电极子图案，各所述第二触控电极子图案包括两行多列所述线圈，各列两所述线圈电连接；
任意相邻三列所述线圈中，中间一列中的一个所述线圈与同行的其中一列的所述线圈电连接，中间一列中的另一个所述线圈与同行的另外一列的所述线圈电连接，各所述线圈为平面螺旋线圈，两相互连接的所述平面螺旋线圈中，其中一所述平面螺旋线圈的最内圈与另一所述平面螺旋线圈的最外圈连接。
作为可实现方式，所述第一触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈，所述第二触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈，所述第一触控电极图案的所述线圈与所述第二触控电极图案的所述线圈交错排布。
第二方面，本发明提供一种显示装置，包括上述的触控基板。
作为可实现方式，还包括第一切换开关、第二切换开关、第一磁力驱动单元、第二磁力驱动单元、触控控制单元及驱动IC；
所述第一切换开关，用于切换所述第一磁力驱动单元和所述触控控制单元，与所述第一触控电极图案的连接；
所述第二切换开关，用于切换所述第二磁力驱动单元和所述触控控制单元，与所述第二触控电极图案的连接；
所述驱动IC，用于根据当前帧触控位置的图像特征，生成磁力控制信号；
所述第一磁力驱动单元或第二磁力驱动单元，用于根据所述磁力控制信号生成产生对应磁力的电流。
第三方面，本发明还提供一种采用上述的触控基板的触控方法，包括触觉触控模式，所述触觉触控模式包括：
在预定时间段内，顺次为触控定位时段和触觉产生时段，在触控定位时段进行触控定位扫描以确定触控位置，在触觉产生时段根据所述触控位置所显示的图像特征，控制所述触控位置的所述线圈产生对应磁力。
具体地，预定时间段可以为一帧图像显示时间段，或帧间间隔时间段，或帧间间隔时间段，或一帧图像显示时间段与帧间间隔时间段之和。
作为可实现方式，该触控方法还包括：响应于触控模式切换命令，以在触控定位模式与所述触觉触控模式间切换，所述触控定位模式用于表征通过触控定位扫描以确定所触控的位置。
上述方案，可以根据显示的内容来控制触控位置处线圈产生一定的磁力，通过磁力的方向来对使用者的磁性触控笔产生吸力或斥力，以实现在显示时根据显示图像特征进行触觉再现的功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的触控基板的原理图；
图2为本发明又一实施例提供的触控基板的原理图；
图3为本发明另一实施例提供的触控基板的原理图；
图4为本发明再一实施例提供的触控基板的原理图；
图5为本发明实施例提供的第二触控电极子图案为单行结构时磁性触控笔的受力示意图；
图6为本发明实施例提供的第二触控电极子图案为双行结构时磁性触控笔的受力示意图；
图7为本发明实施例提供的显示装置的原理图；
图8为本发明实施例提供的驱动IC通过磁力驱动单元对线圈进行驱动的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本发明实施例示出的一种触控基板，包括第一触控电极图案和第二触控电极图案，第一触控电极图案与第二触控电极图案绝缘，且至少用于触控感知，至少第一触控电极图案和第二触控电极图案中的任一种的触控电极图案为线圈1。
第一触控电极图案和第二触控电极图案可以同层设置，也可以非同层设置。
在同层设置时，可以通过一次构图工艺形成第一触控电极图案和第二触控电极图案，这样可以简化制备工艺，降低成本。在第一触控电极图案和第二触控电极图案交汇的位置3通过跨接的连接线进行连接，跨接的连接线可以是与第一触控电极图案和第二触控电极图案不同层的线路。例如但不限于，在通过构图工艺形成第一触控电极图案和第二触控电极图案后，在交汇的位置3处，第一触控电极图案是连续的，第二触控电极图案是间断的，然后在第一触控电极图案和第二触控电极图案上形成一层绝缘层，在该绝缘层上，对应于间断位置设置过孔，在绝缘层上形成通过过孔与间断处第二触控电极图案连接的连接线，该连接线实现了交汇处间断位置的连接，并实现了第一触控电极图案与第二触控电极图案的绝缘。
在非同层设置时，第一触控电极图案形成为一层、第二触控电极图案形成为一层，在第一触控电极图案与第二触控电极图案之间形成一层绝缘层，以实现第一触控电极图案与第二触控电极图案的绝缘。
在该图1的示例中，第二触控电极图案中的触控电极为线圈1。当然了，如图2所示，还可以是第一触控电极图案中的触控电极为线圈1，或者，第一触控电极图案和第二触控电极图案中的触控电极均为线圈1。
本领域技术人员可以知晓，第一触控电极图案和第二触控电极图案中的各触控电极一般是交错排布的，也即第一触控电极图案的每个触控电极周围设置多个第二触控电极图案中的触控电极；第二触控电极图案的每个触控电极周围设置多个第一触控电极图案中的触控电极。第一触控电极图案和第二触控电极图案例如但不限于形成电容式触控方案。
上述方案，可以根据显示的内容来控制触控位置处线圈产生一定的磁力，通过磁力的方向来对使用者的磁性触控笔产生吸力或斥力，以实现在显示时根据显示图像特征进行触觉再现的功能。也即第一触控电极图案和第二触控电极图案既可以形成互感电容来进行触控感知，同时，线圈又可以产生磁力，与配套使用的磁性触控笔产生吸力或斥力，实现触觉再现。
作为可实现方式，第一触控电极图案包括阵列排布的多个块状触控电极2。换一种说法，第一触控电极图案包括沿第一方向设置的多个第一触控电极子图案，各第一触控电极子图案包括多个沿第二方向设置的多个块状触控电极2。在图1的示例中，由多个块状触控电极2呈一行排布构成第一触控电极子图案。第二触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈1。换一种说法，第二触控电极图案包括沿第二方向设置的多个第二触控电极子图案5，各第二触控电极子图案5包括多个沿第一方向设置的多个线圈1。例如但不限于，该线圈1可以为平面线圈，也即由一层金属层通过构图工艺形成，该平面线圈可以是螺旋结构。其中，块状触控电极与线圈交错排布。
这里的第一方向与第二方向只是对两个方向进行区分，是为了说明第一触控电极子图案和块状触控电极这二者是沿着不同的方向设置的，而不是对方向的唯一限定。例如但不限于，在该示例中，第一方向可以是图1中行的方向，第二方向可以是图1中列的方向。当然，在其他示例中，第一方向与第二方向还可以交换，即第一方向可以是图1中列的方向，第二方向可以是图1中行的方向。
如图2所示，第一触控电极图案包括多个第一触控电极子图案，第一触控电极子图案可以是一列多行块状触控电极2，每列中相邻的块状触控电极2电连接，块状触控电极2例如但不限于为电极片。第二触控电极图案包括多个第二触控电极子图案，各第二触控电极子图案包括一行多列线圈1，每行中相邻线圈1电连接，各线圈1为平面螺旋线圈，两相互连接的平面螺旋线圈中，其中一平面螺旋线圈的最内圈与另一平面螺旋线圈的最外圈连接。这里所述的行、列均是相对的概念，如图2所示，左右的方向为行，上下的方向为列，也可以如图1所示，左右的方向为列，上下的方向为行。
作为可实现方式，如图3所示，各第一触控电极子图案4包括两列多行块状触控电极2，各行两块状触控电极2电连接；任意相邻三行块状触控电极2中，中间一行中的一个块状触控电极2与同列的其中一行的块状触控电极2电连接，中间一行中的另一个块状触控电极2与同列的另外一行的块状触控电极2电连接。采用此连接结构，两列多行块状触控电极2形成了往复式的弯折连接结构，也可称为“S”形的连接结构。
各第二触控电极子图案5包括两行多列线圈1，各列两线圈1电连接；任意相邻三列线圈1中，中间一列中的一个线圈1与同行的其中一列的线圈1电连接，中间一列中的另一个线圈1与同行的另外一列的线圈1电连接。采用此连接结构，两行多列线圈1形成了往复式的连接结构，也可称为“S”形的连接结构。作为一种优选方式，各所述线圈1为平面螺旋线圈，两相互连接的所述平面螺旋线圈中，其中一所述平面螺旋线圈的最内圈与另一所述平面螺旋线圈的最外圈连接。
作为可实现方式，如图4所示，第一触控电极图案包括阵列排布的多个线圈1，第二触控电极图案包括阵列排布的多个线圈1，第一触控电极图案的线圈1与第二触控电极图案的线圈1交错排布。该示例中，第一触控电极图案的第一触控电极子图案及第二触控电极图案的第二触控电极子图案为对应的单行、单列结构，当然还可以采用上述实施例中对应的双行、双列的结构。
如图5所示，箭头方向为电流流向，第一触控电极子图案、第二触控电极子图案采用对应的单列或单行排布时，根据电磁感应原理，磁性触控笔6所受到的磁力大小，以磁力线7的多少来表示磁力的大小。如图6所示，箭头方向为电流的流动方向，其具有弯折的走向A、B、C，第一触控电极子图案和/或第二触控电极子图案，采用上述的“S”形的连接结构，可以提高第一触控电极子图案和/或第二触控电极子图案产生的磁力，增加磁力对于磁性触控笔6的反馈力度，使使用者可以感受到更大力度范围的触觉反馈。
第二方面，本发明提供一种显示装置，包括上述的触控基板。
该显示装置例如但不限于为LCD(Liquid Crystal Display；液晶显示器)面板、OLED(Organic Light Emitting Diode；有机发光半导体)面板、QLED(Quantum Dot LightEmitting Diodes；量子点发光二极管)面板、台式电脑、平板电脑、笔记本电脑、手机、PDA(Personal Digital Assistant；掌上电脑)、GPS(Global Positioning System；全球定位系统)、车载显示、投影显示、摄像机、数码相机、电子手表、计算器、电子仪器、仪表、液晶面板、电子纸、电视机、显示器、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件，可应用于公共显示和虚幻显示等的产品或部件。
作为可实现方式，如图7所示，还包括第一切换开关13、第二切换开关8、第一磁力驱动单元12、第二磁力驱动单元9、触控控制单元10及驱动IC11(Integrated Circuit；集成电路)；第一切换开关13，用于切换第一磁力驱动单元12和触控控制单元10，与第一触控电极图案的连接；第二切换开关8，用于切换第二磁力驱动单元9和触控控制单元10，与第二触控电极图案的连接；驱动IC11，用于根据当前帧触控位置的图像特征，生成磁力控制信号；第一磁力驱动单元12或第二磁力驱动单元9，用于根据磁力控制信号生成产生对应磁力的电流。
需要说明的是，在一帧图像显示时段内，顺次为触控定位时段和触觉产生时段，在触控定位时段，第一切换开关13将触控控制单元10与第一触控电极图案连接，第二切换开关8将触控控制单元10与第二触控电极图案连接，以进行触控定位扫描，根据对应行、列电压的变化来确定触控位置。随后进入到触觉产生时段，在确定触控位置后，第一切换开关13将第一触控电极图案切换为与第一磁力驱动单元12连接，而断开与触控控制单元1的连接，第二切换开关8将第二触控电极图案切换为与第二磁力驱动单元9连接，而断开与触控控制单元10的连接，此时驱动IC11，根据当前帧触控位置的图像特征，生成磁力控制信号；第一磁力驱动单元12或第二磁力驱动单元9，根据磁力控制信号生成产生对应磁力的电流，该电流流经上述线圈产生磁力，对磁性触控笔6产生吸力或斥力，以实现触觉反馈。
一般地，可以通过图像识别的方式，识别出当前帧触控位置的图像特征，例如但不限于，如果当前帧触控位置的图像特征为凹坑，则在当前帧触控位置产生相对于磁性触控笔6的吸力，如果当前帧触控位置的图像特征为凸起，则在当前帧触控位置产生相对于磁性触控笔6的斥力。
例如，如图8所示，驱动IC11根据当前帧触控位置的图像特征，生成作为磁力控制信号的数字电压信号，该数字电压信号经对应的磁力驱动单元形成对应的电流驱动线圈产生磁力。磁力驱动单元包括数模转换单元14及放大单元，数字电压信号经过数模转换单元14后，转换为驱动电流Ii，该驱动电流Ii经放大单元放大为电流IL后经输出端TX输送至对应的线圈产生相应的磁力。
放大单元可以包括放大器15，放大器15的负输入端连接数模转换单元的输出端，放大器15的正输入端连接一连接至参考电压的第一电阻R3，参考电压可以是正电压、负电压或接地，其可以根据实际需要设定。放大器15的输出端连接串联的第二电阻RL及第三电阻R2，第三电阻R2连接至参考电压。第二电阻RL与第三电阻R2之间连接一连接至数模转换单元14的输出端的第四电阻R1。
例如但不限于，如果数字电压信号为正电压信号，经过放大单元输出图8中向上箭头的电流，此时线圈产生相对于磁性触控笔的吸力，相反地，若数字电压信号为正电压信号，经过放大单元输出向下的电流，此时线圈产生相对于磁性触控笔的斥力。
第三方面，本发明还提供一种采用上述的触控基板的触控方法，包括触觉触控模式，所述触觉触控模式包括：
在预定时间段内，顺次为触控定位时段和触觉产生时段，在触控定位时段进行触控定位扫描以确定触控位置，在触觉产生时段根据所述触控位置所显示的图像特征，控制所述触控位置的所述线圈产生对应磁力。
该触控方法为上述实施例中触控基板的触控方法，其工作原理及效果参见上述实施例，这里不再赘述。
所述预定时间段为一帧图像显示时间段，或帧间间隔时间段，或帧间间隔时间段，或一帧图像显示时间段与帧间间隔时间段之和。例如但不限于，在一帧图像显示时间段内，前一部分为触控定位时段，后一部分为触觉产生时段；或者，在帧间间隔时间段内，前一部分为触控定位时段，后一部分为触觉产生时段；或者，在一帧图像显示时间段与帧间间隔时间段之和内，一帧图像显示时间段为触控定位时段，帧间间隔时间段为触觉产生时段。
作为可实现方式，该触控方法还包括：响应于触控模式切换命令，以在触控定位模式与触觉触控模式间切换，所述触控定位模式用于表征通过触控定位扫描以确定所触控的位置。
该本专利的技术方案中，既可以单独实现触控的功能(可称为触控定位模式)，又可以即具有触控功能又同时具有触控加触觉反馈的功能(可称为触觉触控模式)。可以通过实体按键或APP(Application；应用程序)中的触控按键来进行触控定位模式与触觉触控模式间切换。
需要理解的是，上文如有涉及术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种触控基板，包括第一触控电极图案和第二触控电极图案，所述第一触控电极图案与所述第二触控电极图案绝缘，其特征在于，至少所述第一触控电极图案和所述第二触控电极图案中的任一种的触控电极图案为线圈；
所述第一触控电极图案包括阵列排布的多个块状触控电极，所述第二触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈，所述块状触控电极与所述线圈交错排布；
所述第一触控电极图案包括多个第一触控电极子图案，各所述第一触控电极子图案包括两列多行所述块状触控电极，各行两所述块状触控电极电连接；
任意相邻三行所述块状触控电极中，中间一行中的一个所述块状触控电极与同列的其中一行的所述块状触控电极电连接，中间一行中的另一个所述块状触控电极与同列的另外一行的所述块状触控电极电连接；
所述第二触控电极图案包括多个第二触控电极子图案，各所述第二触控电极子图案包括两行多列所述线圈，各列两所述线圈电连接；
任意相邻三列所述线圈中，中间一列中的一个所述线圈与同行的其中一列的所述线圈电连接，中间一列中的另一个所述线圈与同行的另外一列的所述线圈电连接，各所述线圈为平面螺旋线圈，两相互连接的所述平面螺旋线圈中，其中一所述平面螺旋线圈的最内圈与另一所述平面螺旋线圈的最外圈连接。
2.根据权利要求1所述的触控基板，其特征在于，所述第一触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈，所述第二触控电极图案包括阵列排布的多个所述线圈，所述第一触控电极图案的所述线圈与所述第二触控电极图案的所述线圈交错排布。
3.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-2任一项所述的触控基板。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，还包括第一切换开关、第二切换开关、第一磁力驱动单元、第二磁力驱动单元、触控控制单元及驱动IC；
所述第一切换开关，用于切换所述第一磁力驱动单元和所述触控控制单元，与所述第一触控电极图案的连接；
所述第二切换开关，用于切换所述第二磁力驱动单元和所述触控控制单元，与所述第二触控电极图案的连接；
所述驱动IC，用于根据当前帧触控位置的图像特征，生成磁力控制信号；
所述第一磁力驱动单元或第二磁力驱动单元，用于根据所述磁力控制信号生成产生对应磁力的电流。
5.一种采用权利要求1-2任一项所述的触控基板的触控方法，其特征在于，包括触觉触控模式，所述触觉触控模式包括：
在预定时间段内，顺次为触控定位时段和触觉产生时段，在触控定位时段进行触控定位扫描以确定触控位置，在触觉产生时段根据所述触控位置所显示的图像特征，控制所述触控位置的所述线圈产生对应磁力。
6.根据权利要求5所述的触控方法，其特征在于，所述预定时间段为一帧图像显示时间段，或帧间间隔时间段，或一帧图像显示时间段与帧间间隔时间段之和。
7.根据权利要求6所述的触控方法，其特征在于，所述触控方法还包括：响应于触控模式切换命令，以在触控定位模式与所述触觉触控模式间切换，所述触控定位模式用于表征通过触控定位扫描以确定所触控的位置。
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