CN112099667A - 一种触觉传感及反馈基板及其驱动方法 - Google Patents

一种触觉传感及反馈基板及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本公开实施例提供了一种触觉传感及反馈基板及其驱动方法，触觉传感及反馈基板包括：传感及反馈层，包括多个传感及反馈单元，各个传感及反馈单元均按照预定阵列分布式布置，传感及反馈单元的一端与电压输入端连接；开关电路层，包括多个开关电路，每个开关电路均与一个传感及反馈单元连接，用于在检测到第一电流超过预定电流的情况下，打开或闭合，以控制传感及反馈单元实现震动反馈。本公开实施例对触觉传感及反馈基板进行了改进，基板上按照预定阵列分布式布置了多个传感及反馈单元，进而精准的在触控操作位置产生震动反馈，而非像现有技术一样进行全局的震动反馈，反馈的精细度得到较大提升，用户体验较好。

Description

一种触觉传感及反馈基板及其驱动方法
技术领域
本公开涉及显示器领域，特别涉及一种触觉传感及反馈基板及其驱动方法。
背景技术
现在的显示屏很多已经集成了触控功能，能通过触控的实现定位功能，其使用的技术是电容式结构。而在触控传感功能之外，触控的反馈也是直接影响用户使用体验。
现阶段智能电子设备实现的触控反馈技术采用的是马达，实现时具体分为偏心转子马达和线性谐振马达。这些马达往往体积较大，每个智能电子设备仅能放置几个马达，进而实现震动效果的触控反馈。然而，通过马达的方式虽然能实现触控反馈，但是由于马达体积较大，通过马达仅能实现全局的震动反馈，产品精细度较低，用户体验较差。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提出了一种触觉传感及反馈基板及其驱动方法，用以解决现有技术的如下问题：通过马达的方式虽然能实现触控反馈，但是由于马达体积较大，通过马达仅能实现全局的震动反馈，产品精细度较低，用户体验较差。
一方面，本公开实施例提出了一种触觉传感及反馈基板，包括：传感及反馈层，包括多个传感及反馈单元，各个传感及反馈单元均按照预定阵列分布式布置，所述传感及反馈单元的一端与电压输入端连接；开关电路层，包括多个开关电路，每个开关电路均与一个所述传感及反馈单元连接，用于在检测到第一电流超过预定电流的情况下，打开或闭合，以控制传感及反馈单元实现震动反馈。
在一些实施例中，所述传感及反馈单元包括：电极层、压电材料层、柔性介质层；所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第二电极层具有与开关电路连接的凸起结构；所述压电材料层包括第一压电材料层和第二压电材料层，所述第一压电材料层设置在所述第一电极层和所述柔性介质层的第一面之间，所述第二压电材料层设置在所述第二电极层和所述柔性介质层的第二面之间，所述第二压电材料层与所述第二电极层的形状匹配。
在一些实施例中，所述开关电路为晶体管。
在一些实施例中，各个所述晶体管的栅极均与控制线连接，各个所述晶体管的漏极均与信号线连接，各个所述晶体管的源极均连接一个传感及反馈单元。
在一些实施例中，所述开关电路包括：设置在衬底上的沟道和绝缘层，设置在所述绝缘层上的栅极和中间层，源极和漏极均贯穿所述中间层和所述绝缘层，且与所述沟道连接，所述源极和所述传感及反馈单元的所述凸起结构连接，所述中间层通过平坦层与所述第二电极层连接。
在一些实施例中，所述柔性介质层上对应源极、漏极和栅极的区域设置有贯穿所述柔性介质层的通孔结构。
在一些实施例中，每个所述传感及反馈单元均并联一个电容。
另一方面，本公开实施例提出了一种触觉传感及反馈基板的驱动方法，用于驱动本公开任一实施例所述的触觉传感及反馈基板，包括：检测第一电流是否超过预定电流；在超过所述预定电流的情况下，为传感及反馈单元间歇性供电，以实现所述传感及反馈单元的震动反馈。
在一些实施例中，所述为传感及反馈单元间歇性供电，包括：向所述传感及反馈单元的一端输入预定电压；向开关电路发送周期触发信号，以使所述开关电路按照预定周期打开和闭合。
在一些实施例中，所述检测第一电流是否超过预定电流，包括：向所述开关电路发送触发信号，以使所述开关电路闭合；获取所述第一电流，并检测所述第一电流是否超过所述预定电流。
本公开实施例对触觉传感及反馈基板进行了改进，基板上按照预定阵列分布式布置了多个传感及反馈单元，为每个传感及反馈单元设置了对应的开关电路，在检测到第一电流超过预定电流的情况下，间歇性导通或断开传感及反馈单元的供电，进而在存在触摸传感的情况下实现震动反馈，精准的在触控操作位置产生震动反馈，而非像现有技术一样进行全局的震动反馈，反馈的精细度得到较大提升，用户体验较好。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的触觉传感及反馈基板的结构布局示意图；
图2为本公开实施例提供的传感及反馈过程的电荷变化示意图；
图3为本公开实施例提供的传感及反馈单元的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的触觉传感及反馈基板的结构示意图；
图5为本公开实施例提供的触觉传感及反馈基板的结构布局示意图；
图6为本公开实施例提供的制造触觉传感及反馈基板的流程示意图；
图7为本公开实施例提供的触觉传感及反馈基板的驱动方法的流程图。
附图标记：
1-传感及反馈单元，2-开关电路，11-电极层，12-压电材料层，13-柔性介质层，111-第一电极层，112-第二电极层，121-第一压电材料层，122-第二压电材料层，21-衬底，22-沟道，23-绝缘层，24-栅极，25-中间层，26-源极，27-漏极，28-平坦层，131-通孔结构。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
本公开实施例提供了一种触觉传感及反馈基板，该基板的结构布局示意如图1所示，包括：
传感及反馈层，包括多个传感及反馈单元1，各个传感及反馈单元均按照预定阵列分布式布置，传感及反馈单元的一端与电压输入端连接；
开关电路层，包括多个开关电路2，每个开关电路均与一个传感及反馈单元1连接，用于在检测到第一电流超过预定电流的情况下，打开或闭合，以控制传感及反馈单元1实现震动反馈。
当传感及反馈单元存在触控传感时，按压会使传感及反馈单元的电荷产生变化，因此一旦发现电荷变化达到了一定要求(即第一电流超过预定电流)时，就可以控制开关电路工作，通过让传感及反馈单元间歇式通电来形成震动反馈，通电时电荷变化更明显，进而产生反馈。传感及反馈过程的电荷变化如图2所示。
本公开实施例对触觉传感及反馈基板进行了改进，基板上按照预定阵列分布式布置了多个传感及反馈单元，为每个传感及反馈单元设置了对应的开关电路，在检测到第一电流超过预定电流的情况下，间歇性导通或断开传感及反馈单元的供电，进而在存在触摸传感的情况下实现震动反馈，精准的在触控操作位置产生震动反馈，而非像现有技术一样进行全局的震动反馈，反馈的精细度得到较大提升，用户体验较好。
上述预定阵列可以是矩形阵列，也可以是圆周环形阵列等，对于触觉传感及反馈基板而言，矩形阵列制造简单，且准确度高，因此，本公开实施例采用矩形阵列作为示例，其并不构成对本公开实施例的限定。
上述传感及反馈单元1的结构可以如图3所示，包括：电极层11、压电材料层12、柔性介质层13；电极层包括第一电极层111和第二电极层112，第二电极层112具有与开关电路2连接的凸起结构；压电材料层12包括第一压电材料层121和第二压电材料层122，第一压电材料层121设置在第一电极层111和柔性介质层13的第一面之间，第二压电材料122层设置在第二电极层112和柔性介质层13的第二面之间，第二压电材料层122与第二电极层112的形状匹配。
在一个优选实施例中，开关电路为晶体管，即TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)。各个晶体管的栅极均与控制线连接，各个晶体管的漏极均与信号线连接，各个晶体管的源极均连接一个传感及反馈单元。其中，控制线用于控制晶体管的打开或闭合，信号线用于获取第一电流。
作为一个结构示例，具有上述传感及反馈单元1和开关电路2的触觉传感及反馈基板可以如图4所示，包括：
设置在衬底21上的沟道22和绝缘层23，设置在绝缘层23上的栅极24和中间层25，源极26和漏极27均贯穿中间层25和绝缘层23，且与沟道22连接，源极26和传感及反馈单元2的凸起结构连接，中间层25通过平坦层28与第二电极层112连接。
如图4所示，为了更好的实现震动反馈的效果，柔性介质层13上设置了贯穿柔性介质层的通孔结构131，具体的，柔性介质层上对应源极、漏极和栅极的区域设置贯穿柔性介质层的通孔结构。
如图5所示，为触觉传感及反馈基板的结构布局示意图，图中的“P&A”即为传感及反馈单元，每个传感及反馈单元均并联一个电容。该设计既能够保护传感及反馈单元，又便于获取第一电流。
图6为制造触觉传感及反馈基板的流程示意图，在制造触觉传感及反馈基板的过程中，基于工艺流程的原因，将传感及反馈单元1和开关电路2一起制造，其包括如下流程：
第一部分，即衬底上TFT阵列(即开关电路2)及下电极(即第二电极层112)与压电永驻体薄膜(即第二压电材料层122)的制备：(11)用玻璃作为承载衬底；(12)其上制备PI衬底(即衬底21)，作为器件的衬底；(13)有源层制备(即沟道22)；(14)栅极绝缘层制备(即绝缘层23)以及栅电极制备(即栅极24)；(15)中间层及通孔制备(即中间层25)以及SD电极制备(即源极26和漏极27)；(16)平坦层及通孔制备(即平坦层28)；(17)传感/反馈的下电极制备(即第二电极层112)；(18)下层压电薄膜制备(即第二压电材料层122)。
第二部分，中间介质层及空腔制备：(21)弹性介电层制备(即柔性介质层13)；(22)机械打孔制备空腔(即通孔结构131)。
第三部分，上层电极与压电永驻体薄膜的制备：(31)上层压电薄膜制备(即第一压电材料层121)；上电极制备(即第一电极层111)。
将上述三个部分组合，进行器件粘合组装，按照图4的结构将上述三个部分进行压合，再从玻璃衬底上剥离，以得到触觉传感及反馈基板。
通过本公开实施例设计结构得到的触觉传感及反馈基板可以在触控点对应位置精确的实现震动反馈，能够获得更好的用户体验。
本公开实施例还提供了一种触觉传感及反馈基板的驱动方法，用于驱动上述实施例中的触觉传感及反馈基板，其流程如图7所示，包括步骤S701至S702：
S701，检测第一电流是否超过预定电流；
S702，在超过预定电流的情况下，为传感及反馈单元间隙性供电，以实现传感及反馈单元的震动反馈。
在检测第一电流是否超过预定电流的过程中，可以向开关电路发送触发信号，以使开关电路闭合，再获取第一电流，并检测第一电流是否超过预定电流。
在为传感及反馈单元间歇性供电的过程中，可以先向传感及反馈单元的一端输入预定电压，再向开关电路发送周期触发信号，以使开关电路按照预定周期打开和闭合，进而通过闭合时通电的作用聚集更多电荷，在打开时电荷释放，进而形成震动反馈。
实现时，如果触觉传感及反馈基板的每个传感及反馈单元都对应的并联有一个电容，那么，在检测第一电流是否超过预定电流时，手指触控导致传感器电流流动，使电流积累到电容中，通过控制线端(即开关电路)的周期性控制，可以在信号线端读取电容上积累的电荷，从而判断手指触控与否，为后续的震动反馈提供依据。
本公开实施例的技术效果：实现由一个器件兼具传感和反馈的功能，能够通过TFT来实现传感器的数据读取和执行器(即实现反馈)的驱动。该基板不仅能实现类似手机触控模组的电容式传感器的定位功能，探测触控发生与否，而且能够根据读取的电荷量的多少，识别出触控压力的多少，同样，根据TFT端提供电压的不同，实现不同震动程度的控制。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种触觉传感及反馈基板，其特征在于，包括：
传感及反馈层，包括多个传感及反馈单元，各个传感及反馈单元均按照预定阵列分布式布置，所述传感及反馈单元的一端与电压输入端连接；
开关电路层，包括多个开关电路，每个开关电路均与一个所述传感及反馈单元连接，用于在检测到第一电流超过预定电流的情况下，打开或闭合，以控制传感及反馈单元实现震动反馈。
2.如权利要求1所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，所述传感及反馈单元包括：
电极层、压电材料层、柔性介质层；
所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第二电极层具有与开关电路连接的凸起结构；
所述压电材料层包括第一压电材料层和第二压电材料层，所述第一压电材料层设置在所述第一电极层和所述柔性介质层的第一面之间，所述第二压电材料层设置在所述第二电极层和所述柔性介质层的第二面之间，所述第二压电材料层与所述第二电极层的形状匹配。
3.如权利要求2所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，所述开关电路为晶体管。
4.如权利要求3所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，各个所述晶体管的栅极均与控制线连接，各个所述晶体管的漏极均与信号线连接，各个所述晶体管的源极均连接一个传感及反馈单元。
5.如权利要求4所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，所述开关电路包括：
设置在衬底上的沟道和绝缘层，设置在所述绝缘层上的栅极和中间层，源极和漏极均贯穿所述中间层和所述绝缘层，且与所述沟道连接，所述源极和所述传感及反馈单元的所述凸起结构连接，所述中间层通过平坦层与所述第二电极层连接。
6.如权利要求3至5中任一项所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，
所述柔性介质层上对应源极、漏极和栅极的区域设置有贯穿所述柔性介质层的通孔结构。
7.如权利要求6所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，每个所述传感及反馈单元均并联一个电容。
8.一种触觉传感及反馈基板的驱动方法，用于驱动权利要求1至7中任一项所述的触觉传感及反馈基板，其特征在于，包括：
检测第一电流是否超过预定电流；
在超过所述预定电流的情况下，为传感及反馈单元间歇性供电，以实现所述传感及反馈单元的震动反馈。
9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述为传感及反馈单元间歇性供电，包括：
向所述传感及反馈单元的一端输入预定电压；
向开关电路发送周期触发信号，以使所述开关电路按照预定周期打开和闭合。
10.如权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述检测第一电流是否超过预定电流，包括：
向所述开关电路发送触发信号，以使所述开关电路闭合；
获取所述第一电流，并检测所述第一电流是否超过所述预定电流。
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