CN117321550A - 触控面板和基于触控面板的人机交互方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种触控面板和基于触控面板的人机交互方法。该触控面板包括衬底基板，布置在所述衬底基板上的至少一个压力检测器和至少一个致动器，以及驱动电路。所述至少一个压力检测器与所述驱动电路电连接，并且所述驱动电路与所述至少一个致动器电连接。
Description
本申请涉及触控技术和触觉反馈的领域，尤其涉及一种触控面板和基于触控面板的人机交互方法。
基于触控面板来进行人机交互是用户比较青睐的。其应用领域也在逐渐扩展。不过，在利用触控面板进行的触控操作中，经常出现一些失误。比如，用户在不想触碰触控面板的时候触碰到该面板(这种情况可简称为误触)，或者用户在实施触控操作时，并未触碰到期望的位置，而是触碰到其它位置(这种情况可简称为错触)。这些失误会影响用户操作的准确率和效率，降低了用户的体验。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了一种触控面板。所述触控面板包括：衬底基板，布置在所述衬底基板上的至少一个压力检测器和至少一个致动器，以及，驱动电路。所述至少一个压力检测器与所述驱动电路电连接，并且所述驱动电路与所述至少一个致动器电连接。
在一些实施例中，所述至少一个致动器和所述至少一个压力检测器的数量的比例在1∶4到2∶1的范围之内。
在一些实施例中，所述至少一个致动器包括多个致动器，并且所述多个致动器布置成包含至少两行且至少两列的阵列。每四个直接相邻的致动器构成平行四边形的子阵列，构成所述子阵列的四个致动器在所述衬底基板上的正投影作为顶点定义子区域。所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器在所述衬底基板上的正投影位于对应的子区域内。
在一些实施例中，每个子区域对应一个压力检测器。所述一个压力检测器在所述衬底基板上的正投影位于对应的子区域的几何中心处。
在一些实施例中，每个子区域对应两个压力检测器。所述两个压力检测器在所述衬底基板上的正投影的排列方向与所述多个致动器的 阵列的行方向或列方向平行。
在一些实施例中，所述子区域被其中线分隔成两个区域，所述两个压力检测器在所述衬底基板上的正投影分别位于所述两个区域的几何中心处。
在一些实施例中，每个子区域对应四个压力检测器。所述四个压力检测器作为顶点构成平行四边形。所述平行四边形的两组对边的延伸方向分别与所述多个致动器的阵列的行方向和列方向平行。
在一些实施例中，所述至少一个压力检测器和所述至少一个致动器布置在同一层中。
在一些实施例中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器在所述衬底基板上的正投影与所述至少一个致动器中的对应的致动器在所述衬底基板上的正投影至少部分重叠。
在一些实施例中，所述至少一个压力检测器和所述至少一个致动器布置在不同的层中。
在一些实施例中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器包括输入端和输出端，所述驱动电路包括至少一个检测信号输出端和至少一个检测信号接收端。每个压力检测器的输入端电连接到所述驱动电路的对应的检测信号输出端，每个压力检测器的输出端电连接到所述驱动电路的对应的检测信号接收端。
在一些实施例中，每个压力检测器的输入端对应于同一个检测信号输出端。
在一些实施例中，所述每个压力检测器包括电容器件，所述电容器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和所述第二电极之间的绝缘体。所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端，所述第二电极作为所述每个压力检测器的输出端。
在一些实施例中，所述每个压力检测器包括压电器件，所述压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层。所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端，所述第二电极作为所述每个压力检测器的输出端。
在一些实施例中，所述每个压力检测器包括压阻器件，所述压阻器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压阻材料层。所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端，所述 第二电极作为所述每个压力检测器的输出端。
在一些实施例中，所述至少一个致动器中的每个致动器包括输入端和输出端，所述驱动电路包括至少一个致动信号输出端和接地端。每个致动器的输入端电连接到所述驱动电路的对应的致动信号输出端，每个致动器的输出端电连接到所述驱动电路的接地端。
在一些实施例中，所述致动器包括压电器件，所述压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层。所述第一电极作为所述致动器的输入端，所述第二电极作为所述致动器的输出端。
在一些实施例中，所述驱动电路包括至少一个检测信号输出端、至少一个检测信号接收端、至少一个致动信号输出端、和接地端。所述至少一个检测信号输出端和所述至少一个检测信号接收端与所述至少一个压力检测器电连接，所述至少一个致动信号输出端和所述接地端与所述至少一个致动器电连接。所述至少一个检测信号输出端和所述至少一个检测信号接收端位于所述触控面板第一边缘，所述至少一个致动信号输出端和所述接地端位于所述触控面板第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘相对。
在一些实施例中，所述触控面板被分为触控区域和包围所述触控区域的边框区域。所述至少一个压力检测器和/或所述至少一个致动器位于所述边框区域。
在一些实施例中，触控面板还包括触控层。所述触控层配置成确定触控位置。
在一些实施例中，所述至少一个压力检测器布置在所述触控层中。
根据本申请的另一方面，提供了一种触控面板。所述触控面板包括至少一个压电器件，和驱动电路。所述至少一个压电器件中的每个压电器件包括具有第一端面和第二端面的压电材料层，以及布置在所述第一端面的第一电极和布置在所述第二端面的第二电极，所述第一电极与所述驱动电路的信号输出端电连接，所述第二电极与所述驱动电路的信号接收端电连接。所述驱动电路配置成，在第一时段，通过检测所述信号输出端和所述信号接收端之间的第一电压差，确定所述压电器件受到的压力，以及，在第二时段，通过在所述信号输出端和所述信号接收端之间提供第二电压差，驱动所述压电器件实施触觉反 馈。
在一些实施例中，所述驱动电路的信号输出端位于所述触控面板第一边缘，所述驱动电路的信号输入端位于所述触控面板第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘相对。
根据本申请的另一方面，提供了一种基于触控面板的人机交互方法。所述触控面板包括压力检测器、致动器和驱动电路。所述方法包括：由所述压力检测器基于用户对所述触控面板施加的力的大小，生成检测信号，并将所述检测信号发送到所述驱动电路；由所述驱动电路基于所述检测信号，判断用户对所述触控面板施加的力是否大于或等于预设的触发阈值；响应于所述检测信号表示用户对所述触控面板施加的力大于或等于所述触发阈值，由所述驱动电路生成致动信号，并将所述致动信号输出到所述致动器，以使所述致动器对所述用户产生触觉反馈。
在一些实施例中，所述触控面板还包括触控传感器，并且所述方法还包括：由所述触控传感器基于所述用户的触控位置，生成位置信号，并将所述位置信号发送到所述信号控制器。并且，由所述驱动电路生成致动信号的步骤包括：由所述驱动电路基于所述位置信号生成所述致动信号，使得所述致动器在所述触控位置处对所述用户产生触觉反馈。
为了更清楚地描述本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中，相同或相似的元件可以由相同或相似的图案或符号来表示。应理解，除非有明确的描述，否则附图中的图案或符号仅用于对元件进行区分，但并不用于限定元件的形状。在本申请的附图中：
图1示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图2示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图3示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图4示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图5示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图6示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图7A和7B示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图8示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的局部截面图；
图9示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图10示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图11示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图12示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图13示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图14示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图15示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图16示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图17示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图18示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图19示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图；
图20示意性地示出了图19的局部放大图；
图21示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图；
图22示意性地示出了根据本申请实施例的基于触控面板的人机交互方法的流程图；
图23示意性地示出了根据本申请实施例的基于触控面板的人机交互方法的流程图。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例都属于本申请的保护范围。
触控式人机交互可以通过实体按键来进行，也可以通过触控面板来进行。在采用实体按键作为输入方式时，每个按键的位置是固定的，且各按键的功能是单一的。为了实现更多不同的交互，需要增加按键的数量。这将会占用更多的空间，且按键位置的合理布置也存在挑战。而且，随着按键数量的增加，用户将更难以快速地找到所需按键，操作速度和准确度都比较低。
相比之下，在采用触控面板作为输入方式时，可以根据不同的场景，即时地以不同的形式将触控面板分区。这使得，在不同的场景中的，触碰触控面板的同一部位可能会产生不同的输入效果。因此，如果仅为了实现更多种交互，则并不需要触控面板具有很大的触控面积，使得触控面板的体积不会受到很大限制。凭借这种输入效果的多样化和体积控制的自由度，触控面板具有很好的前景。
应指出，在本申请的上下文中，术语“面板”应被理解为这样的结构：在三个相互垂直的维度中，该结构在其中两个维度上的延伸长度显著大于在另一个维度上的延伸长度，使该结构整体可被看做平板状结构。不过，并不排除该平板状结构内可能包含多个彼此平行的层。在此基础上，“触控面板”可被理解为任何基于用户的触摸式操作而采集输入信息，以备后续处理的面板式人机交互设备。
本申请的发明人发现，在一些场景中，用户在利用触控面板进行操作时，可能容易出现失误，包括前文提到的误触和错触。这些失误在一些场景中甚至是难以避免的。具体的，在利用触控面板进行操作时，为了使用户能够准确地触摸到触控面板的相应位置，通常需要用户借助于视觉来观察触控面板的位置和用于接触该触控面板的器件(例如，触控笔)或身体部位(例如，手指)的位置。然而，在一些场景中，用户可能需要将视觉用于观察其它事物。比如，在驾驶车辆时，驾驶员需要观察车辆周围的情况，而无法(也不应该)将注意力集中到位于中控台的触控面板。而且，即使不考虑场景的限制，例如即使人眼可以专注于辅助触控操作，但由于接触触控面板的器件或身体部位会挡在人眼和触控面板之间，一小部分面板会不可避免地被该 器件或身体部位遮挡。在触控面板的触控分辨率较高时，即，在单位面积的触控面板上，产生不同触控结果的区域的数量较多(也就是每个触控单元的面积较小)时，这种遮挡可能导致失误。因此，在实施触控操作时，失误可能难以避免。
鉴于此，本申请的发明人认为，可以提出一些方案，使得失误不会对触控操作产生影响，或者使失误能够尽早被用户发现，以便用户能尽快纠正。这样有利于解决前述失误问题，提升了用户的交互体验。
根据本申请的一方面，提供了一种触控面板。图1示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。图2示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图1所示，在一些实施例中，触控面板100包括衬底基板101、布置在所述衬底基板上的至少一个压力检测器112和至少一个致动器114，以及驱动电路115。所述至少一个压力检测器112与所述驱动电路115电连接，并且所述驱动电路115与所述至少一个致动器114电连接。在触控面板100中，衬底基板101对压力检测器112和致动器114起到承载的作用，使得压力检测器112和致动器114固定地安装在触控面板100内。不过，这并不表示压力检测器112和致动器114与衬底基板101直接接触。例如，在一些实施例中，在压力检测器112和致动器114与衬底基板101之间，还可能存在其它结构。驱动电路115可以直接或间接地布置在衬底基板101上，也可以布置在触控面板100内的其它位置。
如图2所示，在本申请实施例中，压力检测器112与驱动电路115电连接(例如通过检测电路122)，因此电信号可以在压力检测器112与驱动电路115之间传递。同时，驱动电路115与致动器114电连接(例如通过反馈电路124)，因此电信号也可以在驱动电路115与致动器114之间传递。在这种情况下，驱动电路115可以为压力检测器112和致动器114之间建立关联。例如，可以使致动器114根据压力检测器112产生的电信号来致动触控面板100，以为用户提供触觉反馈。由于致动器114的致动是基于压力检测器112产生的电信号的，因此，当用户感受到触觉反馈时，可以对其在触控面板上实施的操作更加了解。如果用户实际实施的操作与用户预想的操作不一致，则这种触觉反馈能使用户及时知悉这种不一致，以便用户尽快调整其下一步的操作。
术语“触觉反馈”可以理解为，当用户通过身体部位直接接触触控面板，或者通过某些辅助设备间接接触触控面板时，触控面板可以通过这种接触为用户提供信息。比如，如图1所示，触控面板100可以包括盖板105。当用户操作触控面板100时，用户的手指可以与盖板105接触。致动器114可以致动盖板105，使得盖板产生机械振动。用户因为与接触盖板105接触，因此可以通过触觉感受到这种振动，从而知悉触控面板100所要提供的信息。另外，在本申请中，因为致动器114导致的振动取决于压力检测器112所检测到的用户施加的操作，因此，触控面板100通过触觉向用户提供的信息是一种对用户操作的反馈信息，因此，触控面板这种提供信息的活动可被成为触觉反馈。
术语“致动”可理解为，致动器114会导致触控面板100或其内的某些部件(例如，盖板105)产生变形或位移。也就是说，在向用户提供触觉反馈时，触控面板100并不是静止的，而可以被认为是运动的。
下面对根据本申请实施例的触控面板100及其包括的各部件进行更详细的描述。
首先描述压力检测器112。在本申请实施例中，用户对触控设备100施加的压力可以在触控设备内传递到压力检测器112。在该压力的作用下，压力检测器112可以按照一定规律改变其内部结构或材料的电学性能。这种电学性能的改变可以通过电信号来表示。该电信号在本申请中可以称为检测信号。检测信号会随着用户施加到触控设备100上的力的变化而变化。通过对检测信号的检测和处理，可以确定该压力的一些属性，比如压力的大小等。在本申请中，上述过程可被简称为压力检测。
在一些实施例中，压力检测可以通过力敏传感器来实现。例如，力敏传感器可以是包括电容器件的电容式传感器、包括压电器件的压电式传感器、或包括压阻器件的压阻式传感器等。下面对这些传感器进行描述。
电容式传感器可以包括电容器件。电容器件可以包括第一电极和第二电极、以及介于这两个电极之间的绝缘体。当采用电容式传感器实现压力检测时，用户对触控面板施加的压力会使得电容式传感器的两个电极之间的距离发生一定的变化，从而使其电容值发生变化。电 容值的变化量可以以电信号的形式输出。通过对该电信号的测量，可以确定用户施加的压力的属性，比如压力的大小。由于电容式传感器的电容值与两个电极之间的距离的关系是非线性的关系，因此，在一些实施例中，压力检测器还可以包括具有补偿功能的测量电路，以对输出的电信号进行非线性补偿。电容式传感器具有温度稳定性好、结构简单、动态响应好、和灵敏度高等优点。
压电式传感器可以包括压电器件。压电器件包括具有第一端面和第二端面的压电材料层，以及布置在压电材料层的所述两个端面的第一电极和第二电极(即，压电材料层介于第一电极和第二电极之间)。术语“压电材料层”应理解为，第一电极、压电材料层、和第二电极是以一层接一层的形式堆叠在一起的。但这并不意图对压电材料层的各维度的尺寸进行限制。当采用压电式传感器实现压力检测时，基于正压电效应，压电材料层在受到压力时，其两个端面上产生符号相反的电荷。当压力撤去后，压电材料层又恢复到不带电的状态。因此，通过使位于两个端面上的两个电极之间的电压变化以电信号的形式输出，并对该电信号进行检测，可以确定压力的属性。形成压电材料层的压电材料可以是单晶体材料，例如石英、酒石酸钾钠等。压电材料也可以是多晶体材料，例如压电陶瓷材料，具体可以是例如钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等。此外，一些新型高分子材料，如聚偏二氟乙烯(PVDF)也可以用作压电材料。另外，压电材料可以包括介电弹性体材料。在一些实施例中，介电弹性体材料可以包括硅橡胶、丙烯酸酯弹性体、聚氨酯弹性体、丁腈橡胶、亚乙烯基氟化三氟乙烯及它们的符合材料。在一些实施例中，为了减小介电弹性体的驱动电压，可以在介电弹性体内添加一些高介电填料，如氧化钛(TiO
2)、钛酸钡(BaTiO
3)等。通常，压电材料受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。此外，压电材料自身是不导电的，因此不排除在触控面板中可以在其它元件之间起到电绝缘的作用。
压阻式传感器可以包括压阻器件。压阻器件包括第一电极、第二电极、和介于这两个电极之间的压阻材料层。术语“压阻材料层”也不应该理解为对压阻材料层的各维度的尺寸进行限制。基于压阻效应，形成压阻材料层的压阻材料(例如单晶硅)在受到力的作用时，其电阻率会发生变化。通过相应的测量电路，可得到正比于力的变化的电 信号输出。在一些实施例中，为了提高检测准确度和灵敏度，压阻式传感器可以包括多个压阻器件，并将所述多个压阻器件按照惠斯通电桥的形式连接。具体的实现方式将在后文的实施例中详述。
接下来将描述致动器114。本申请实施例的致动器114与驱动电路115电连接。驱动电路115接收到压力检测器112发出的检测信号，并基于该检测信号，向致动器114发出致动信号。致动器114接收到致动信号后，致动触控面板100或其内的某些部件(例如盖板105)，以使所述触控面板100向用户提供触觉反馈。在本申请中，上述过程可被简称为触觉反馈。
在触觉反馈中，致动器114将接收到的电信号转换成机械上的变形或位移。致动器114自身的这种变形或位移会经由触控面板100内的其它元件传递给与触控面板接触的用户。这样，用户可通过触觉感受到这种变形或位移，从而获悉触控面板100想要传递给用户的信息。
在一些实施例中，致动器114可以包括压电器件。压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层。当电信号施加到压电材料层的两个端面上时，压电材料会膨胀或收缩，从而将电能转化为机械能。前文提到，压电材料可以包括晶体压电材料和介电弹性体材料，具体的材料类型不再赘述。
接下来对驱动电路115进行描述。在一些实施例中，驱动电路115可以与压力检测器112或致动器114布置在同一层中。例如，如图1所示，压力检测器112和致动器114布置在同一层中。驱动电路115可以和压力检测器112和致动器114布置在同一层中，也可以和压力检测器112和致动器114布置在不同的层中。压力检测器112与驱动电路115电连接，且驱动电路115与致动器114电连接。术语“电连接”可以理解为，电信号可以在用该术语描述的两个或更多个器件之间传递。这种电信号的传递可以借助于例如导线的实体元件来实现，也可以以诸如电磁波的无线方式来实现。被电连接的器件之间可能存在或不存在其它器件。也就是，电信号可以在被电连接的器件之间直接传递，也可以流经这些器件之外的其它器件。
在本申请实施例中，由于压力检测器112与驱动电路115是电连接的，压力检测器112产生的检测信号可以传递到驱动电路115。由于驱动电路115与致动器114是电连接的，驱动电路115发出的致动信 号可以传递到致动器114，使致动器114致动触控面板100中的其它部件，以产生触觉反馈。在具体的实施例中，驱动电路115上布置有各种端口，压力检测器112和致动器114可以连接到这些端口。驱动电路可以通过这些端口接收检测信号和输出致动信号。
在本申请实施例中，驱动电路115可以配置成基于检测信号确定是否生成和发出致动信号，以及在确定将生成致动信号时，基于检测信号进一步确定致动信号的具体内容，以使触控面板所产生的触觉反馈与用户在触控面板100上实施的操作相关联。在一些实施例中，驱动电路115可以是诸如中央处理器(CPU)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、单片机(MCU)、数字驱动电路(DSP)、专用集成电路(ASIC)等具有数据处理能力和/或程序执行能力的逻辑运算器件。
由于本申请实施例的触控面板具有上述器件，且上述器件之间存在电连接的关系，因此该触控面板能够实现压力检测，并基于压力检测进行触觉反馈。因此，在使用本申请实施例的触控面板时，用户可以通过触觉对其在触控面板上实施的操作有更准确地了解。例如，由于触觉反馈以压力检测为基础，触觉反馈的强度可以反映用户在触控面板上施加的压力的力度。例如，在一些实施例中，当用户施加的压力越大时，向用户提供的触觉反馈越强烈，比如触控面板的振动越强烈。这样，如果用户感受到触控面板出现了强烈的振动，则可能表示用户的操作力度过大，用户因此可以立刻改变操作方式，以免对触控面板造成破坏。在触觉上，人能够感受到超声频段内的振动。当振动频率在100Hz到1000Hz时，尤其是100Hz到300Hz时，人能够通过触觉感受到比较明显的振动。此外，即使用户已经依靠其它感觉方式(例如视觉或听觉)准确地了解其在触控面板上实施的操作，根据本申请实施例的触控面板也可以通过触觉来增强和丰富用户的体验。例如，当用户施加的压力较大时，可能表示用户正在进行激烈的活动(比如游戏正处于激烈的阶段)。此时，可以为用户提供较强烈的触觉反馈，使得用户在视觉和听觉之外，还可以通过触觉获得刺激，丰富了用户的感官体验。
前文提到，用户对触控面板100实施的操作可以发生在盖板105上，致动器114也可以通过致动盖板105来提供触觉反馈。下面对盖板105进行描述。
当用户对触控面板实时触控操作时，用户可以对触控面板100的盖板105施加一定的力。该力可以传导至压力检测器112。压力检测器112响应于该力而产生检测信号。驱动电路115与压力检测器112电连接，并接收所述检测信号。然后，驱动电路基于所述检测信号而产生和输出致动信号。
用户在盖板105上的操作一般会对盖板施加力，该力具有垂直于盖板105的分量。在本申请的一些具体描述中，垂直于盖板的力也被称为对盖板的压力。在本申请实施例中，盖板105可以将压力传递到压力检测器112。此外，盖板105还会受到致动器114的致动，以便向用户提供触觉反馈。为了配合上述压力检测和触觉反馈功能，盖板105需要具有一定的硬度和弹性。在一些实施例中，盖板105的材料可以包括一种或多种塑料，比如聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚苯乙烯、乙烯乙烯醇共聚物、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯酸酯、三乙酰基纤维素(TAC)、乙酸丙酸纤维素(CAP)等。在另一些实施例中，盖板105的材料可以包括玻璃，例如透明玻璃或半透明玻璃(如，磨砂玻璃)。在另一些实施例中，为了增加盖板的性能，比如抗冲击性能等，盖板可以是由多个层结构堆叠而形成的结构，甚至是由不同材料的层堆叠的结构。
在触控面板100中，致动器114和压力检测器112之间的位置关系将影响压力检测和触觉反馈的实现效果。接下来，将对压力检测器112和致动器114之间的位置关系进行描述。
图3示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。在一些实施例中，所述至少一个致动器114包括多个致动器，并且所述多个致动器布置成包含至少两行且至少两列的阵列。在致动器114的阵列中，每四个直接相邻的致动器114构成平行四边形的子阵列，构成所述子阵列的四个致动器114在所述衬底基板101上的正投影作为顶点定义子区域301。为了附图的清楚性，图3中仅示出了一个子区域301。但应理解，任何直接相邻的四个致动器114都会定义子区域301。每个压力检测器112在所述衬底基板101上的正投影位于对应的子区域301内。术语“直接相邻”表示这些致动器112在阵列中的行 编号和列编号相差一。例如，所有满足下述行编号和列编号关系的四个致动器都是“直接相邻”的致动器：第一个致动器位于阵列的第m行第n列、第二个致动器位于阵列的第m行第n+1列、第三个致动器位于阵列的第m+1行第n列、第四个致动器位于阵列的第m+1行第n+1列，其中m和n都是正整数。应理解，无论m和n取何值，m和m+1之间的差值永远是1，n和n+1之间的差值也永远是1。构成子阵列的四个致动器在行的方向上和列的方向上都相邻。在本申请的实施例中，这四个致动器可以布置成平行四边形的顶点，甚至布置成矩形、正方形、梯形的顶点。术语“正投影”应理解为某元件沿着垂直于某表面的方向在该表面上的投影。衬底基板可被理解为长度和宽度显著大于厚度的平面结构。因此，致动器和压力检测器在衬底基板上的正投影可以被理解为致动器和压力检测器在由衬底基板的长度方向和宽度方向定义的表面上的垂直投影。
每个压力检测器112在衬底基板101上的正投影位于对应的子区域301内，说明每个压力检测器112都布置在四个致动器114之间。也就是，在触控面板中，压力检测器112穿插在致动器114之间，致动器布置在压力检测器外围。这种穿插布置有利于压力检测器112和致动器114在触控面板中的均匀分散，以便对压力进行更准确的检测，并在更理想的位置提供触觉反馈。
如图3所示，四个直接相邻的致动器1141、1142、1143、1144构成平行四边形的子阵列，例如图3中示出的矩形子阵列。致动器1141、1142、1143、1144在衬底基板101上的正投影作为顶点定义子区域301。
在一些实施例中，每个子区域对应一个压力检测器。也就是说，每四个直接相邻的致动器之间，只布置一个压力检测器。如图3所示，在这样的实施例中，在每两行相邻的致动器114之间，布置有一行压力检测器112。在每两列相邻的致动器114之间，布置有一列压力检测器112。压力检测器112的行数和列数分别比致动器114的行数和列数少一。
在更具体的实施例中，每四个直接相邻的致动器之间的所述一个压力检测器在衬底基板101上的正投影位于对应的子区域的几何中心处。这使得，该一个压力检测器与该子区域对应的四个致动器之间的相对位置比较对称，而且使得每行和每列压力检测器之间的间距都相 等。这使得触控面板各位置处的压力检测的精度都比较一致。
图3还示意性地示出了压力检测器112与致动器114的布线。如图3所示，每个压力检测器112都包括输入端311和输出端312。每个压力检测器的输入端311电连接到驱动电路的对应的检测信号输出端313，每个压力检测器的输出端312电连接到驱动电路的对应的检测信号接收端314。为了减少布线数量，降低布线密度，多个压力检测器的输入端可以电连接到驱动电路的同一个检测信号输出端。例如，在图3的实施例中，每一行压力检测器的输入端311电连接到驱动电路的同一个检测信号输出端313。
如图3所示，每个致动器114包括输入端321和输出端322。每个致动器114的输入端321电连接到驱动电路的对应的致动信号输出端323，每个致动器114的输出端322电连接到驱动电路的接地端GND。应注意，图3中示出的压力检测器和致动器的数量不应被理解为对于本申请实施例的触控面板内的压力检测器和致动器的数量的限制。
在另一些实施例中，每个子区域对应两个压力检测器。所述两个压力检测器在所述衬底基板上的正投影的排列方向与所述多个致动器的阵列的行方向或列方向平行。
图4示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图4所示，每个子区域301对应两个压力检测器1121和1122。也就是说，每四个直接相邻的致动器114之间，布置了两个压力检测器。这样，在每两行相邻的致动器114之间，有一行压力检测器112。在每两列相邻的致动器114之间，有两列压力检测器。压力检测器112的行数比致动器114的行数少一。致动器114的列数比压力检测器112的列数的一半多一。与图3的实施例相比，图4的实施例中的压力检测器的列数增加了一倍，也就是压力检测器的数量增加了一倍。
在更具体的实施例中，如图4所示，子区域301被其中线分隔成两个区域。所述两个压力检测器1121和1122在所述衬底基板101上的正投影分别位于这两个区域的几何中心处。这样，以子区域301的角度，与该子区域对应的两个压力检测器1121和1122在该子区域内对称地布置。从多个子区域的角度看，相邻的子区域内的压力检测器的间隔也是相等的。例如，单个子区域301内的两个压力检测器1121和1122的间隔是该子区域的横向宽度的一半。压力检测器1121与相 邻的子区域内的压力检测器1123之间的间隔也是子区域的横向宽度的一半。这使得每行压力检测器内的各压力检测器的间距都一致。通过这种设置，在压力检测器数量加倍的情况下，每行压力检测器之间的间距仍是相等的。
图4的实施例也可以这样理解。子区域301被沿着列的方向延伸的三条四等分线(包括第一四等分线、第二四等分线、和第三四等分线)分隔成四个区域。第二四等分线位于第一四等分线和第三四等分线之间。在子区域301对应的两个压力检测器中，其中一个压力检测器位于所述第一四等分线的中点处，并且另一个压力检测器位于所述第三四等分线的中点处。图4也示出了压力检测器和致动器的布线。如图4所示，每个压力检测器的输入端311电连接到驱动电路的对应的检测信号输出端313，每个压力检测器的输出端312电连接到驱动电路的对应的检测信号接收端314。更进一步的，在图4的实施例中，每一行压力检测器的输入端311电连接到驱动电路的同一个检测信号输出端313。此外，如图4所示，每个致动器的输入端321电连接到驱动电路的对应的致动信号输出端。每个致动器的输出端322电连接到驱动电路的接地端GND。与图3类似，图4中示出的压力检测器和致动器的数量不应被理解为对于本申请实施例的触控面板内的压力检测器和致动器的数量的限制。
在一些实施例中，每个子区域对应四个压力检测器。所述四个压力检测器作为顶点构成平行四边形，例如矩形。所述四个压力检测器构成的平行四边形的两组对边的延伸方向分别与所述多个致动器的阵列的行方向和列方向平行。图5示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图5所示，每个子区域301对应四个压力检测器1121、1122、1123、1124。压力检测器1121、1122、1123、1124作为顶点构成平行四边形(例如，图5中示出的矩形)。而且，该平行四边形的一组对边501、502与致动器114的阵列的列方向平行。该平行四边形的另一组对边503、504与致动器114的阵列的行方向平行。通过这种布置，压力检测器的排列方向和致动器的排列方向一致，有利于两种器件的均匀分布。出于绘图空间的限制，图5中并未示出压力检测器和致动器的布线。不过，本领域技术人员在图3和图4的基础上，可以想到图5中压力检测器和致动器的布线方式。
在一些实施例中，例如在前述图3至图5所示的实施例中，压力检测器112和致动器114可以布置在同一层中，也可以布置在不同的层中。术语“布置在同一层”可以理解为，两个元件在垂直于层的方向上至少部分重合。例如，沿着垂直于层的方向上，一个元件的底表面相对于另一元件的顶表面更接近于该层。
为了减少同一层内的电学器件的密度，从而降低布线密度，压力检测器和致动器可以布置在不同的层中。术语“布置在不同的层中”可以理解为，两个元件在垂直于层的方向上不重合，例如，沿着垂直于层的方向上，一个元件的底表面相对于另一元件的顶表面更远离该层。
图6示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。图7A和图7B分别示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图6所示，压力检测器112位于第一层601中，制动器114位于第二层602中。如图7A和图7B所示，每一层内的元件数量和布线数量都较少，可以有效地避免电信号之间的干扰。在一些实施例中，如图6所示，压力检测器112所在的第一层601相对于致动器114所在的第二层602，更靠近用户与触控面板100的交互界面，例如盖板105。这样，压力检测器112距离用户的触控位置更加接近，使得对用户施加的力的检测更加准确。作为比较，虽然致动器114相对用户的触控位置更远，但通过调整致动信号，也可以使致动器114提供期望的触控反馈。
图8示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的截面图。如图8所示，在一些实施例中，第一层601和第二层602之间还可以存在绝缘层603，以更好地将压力检测器112和致动器114以及这两种元件的布线电学隔离。
在一些实施例中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器在衬底基板上的正投影与所述至少一个致动器中的对应的致动器在所述衬底基板上的正投影至少部分重叠。图9示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。如图9所示，每个压力检测器112在衬底基板101上的正投影与致动器114在衬底基板101上的正投影至少部分重叠。换句话说，位于对应位置的压力检测器112和致动器114按照基本垂直于所述衬底基板101的方向堆叠布置。
根据触控面板所在的终端设备、触控面板的尺寸、触控面板的具体应用场景，压力检测器和致动器的数量和比例可以不同。例如，在一些实施例中，所述至少一个致动器和所述至少一个压力检测器的数量的比例在1∶4到2∶1的范围之内。通过将两种元件的数量比设置在上述范围之内，两种元件的数量比较接近，分布比较均匀，压力检测和触觉反馈可以实现更好的平衡。当压力检测器数量相对较多时，例如当压力检测器和致动器的数量的比例为2∶1时，触控面板的灵敏度较高。
接下来，将描述压力检测器112和致动器114与驱动电路115的电连接方式。在一些实施例中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器包括输入端和输出端，所述驱动电路包括至少一个检测信号输出端和至少一个检测信号接收端。每个压力检测器的输入端电连接到所述驱动电路的对应的检测信号输出端，每个压力检测器的输出端电连接到所述驱动电路的对应的检测信号接收端。
图2示出了压力检测器和致动器与驱动电路的电连接方式。如图2所示，例如，压力检测器112可以通过检测电路122连接到驱动电路115的端口。具体的，压力检测器112的输入端152可以连接到驱动电路115的检测信号输出端IN。压力检测器112的输出端162可以连接到驱动电路115的检测信号接收端OUT。检测信号输出端IN向压力检测器112提供输入信号，压力检测器112输出的检测信号经由检测信号接收端OUT被驱动电路115接收。
前面提到，压力检测器可以是电容式传感器、压电式传感器、或压阻式传感器。下面将分别描述这几种传感器的内部结构以及与驱动电路的电连接关系。
当压力检测器是电容式传感器时，每个压力检测器包括电容器件。所述电容器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和所述第二电极之间的绝缘体。在这种情况下，所述第一电极作为压力检测器的输入端152，并与检测信号输出端IN电连接。所述第二电极作为压力检测器的输出端162，并与检测信号接收端OUT电连接。
当压力检测器是压电式传感器时，每个压力检测器包括压电器件。所述压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层。在这种情况下，所述第一电极作为压力检测器 的输入端152，并与检测信号输出端IN电连接。所述第二电极作为压力检测器的输出端162，并与检测信号接收端OUT电连接。
当压力检测器是压阻式传感器时，每个压力检测器包括压阻器件。所述压阻器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压阻材料层。在这种情况下，所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端152，并与检测信号输出端IN电连接。所述第二电极作为所述每个压力检测器的输出端162，并与检测信号接收端OUT电连接。
前文还提到，为了提高检测准确度和灵敏度，每个压力检测器可包括多个压阻器件，并且可以将多个压敏电阻按照惠斯通电桥的形式连接。下面对此进行更详细的描述。图10示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。具体的，图10示出了可用于本申请实施例的压阻式传感器1000的内部电路。
如图10所示，压阻式传感器1000可以包括两个正压阻1005、1006和两个负压阻1010、1011。正压阻在受到压力后，其电阻值增大；负压阻在受到压力后，其电阻值减小。正压阻1005与负压阻1010串联，负压阻1011与正压阻1006串联。正压阻1005与负压阻1010组成的串联电路和负压阻1011与正压阻1006组成的串联电路并联。驱动电路115通过检测信号输出端IN向压阻式传感器1000提供输入信号。该输入信号分别到达正压阻1005与负压阻1011。应注意，虽然图14示出了两个检测信号输出端IN，但在其它实施例中，可以用同一个检测信号输出端IN为正压阻1005与负压阻1011提供输入信号。压阻式传感器1000包括两个输出端口，其分别连接到驱动电路115的两个检测信号接收端OUT1和OUT2。端口OUT1的电位对应于正压阻1005与负压阻1010之间的电位，端口OUT2的电位对应于负压阻1011与正压阻1006之间的电位。在用户对触控面板施加的压力传递到压阻式传感器1000后，正负压阻的电阻值反向变化。随着压力的增加，正压阻1005与负压阻1010之间的电位降低，导致端口OUT1接收到的电压降低；负压阻1011与正压阻1006之间的电位升高，导致端口OUT2接收到的电压升高，两个端口具体的电压值可通过如下公式(1)和(2)确定：
V
out1＝V
in×R
1010/(R
1005+R
1010) (1)
V
out2＝V
in×R
1006/(R
1011+R
1006) (2)
其中，V
out1表示端口OUT1处检测到的电压值，V
out2表示端口OUT2处检测到的电压值，V
in表示端口IN提供的输入信号的电压，R
1005、R
1006、R
1010、R
1011分别表示正压阻1005、正压阻1006、负压阻1010、和负压阻1011的阻值。这样，响应于压力的增加，端口OUT2接收到的电压V
out2和端口OUT1接收到的电压V
out1的差值(V
out2-V
out1)得到了增加，且增加量大于单个压阻两端的电压差的变化。通过按照上述惠斯通电桥的形式来布置压阻式传感器1000的各压阻，各压阻在受压后产生的变化被累积和放大，从而提升压力检测的灵敏度和精度。
接下来描述致动器114与驱动电路115之间的电连接方式。在一些实施例中，每个致动器包括输入端和输出端，所述驱动电路包括至少一个致动信号输出端和接地端。每个致动器的输入端电连接到所述驱动电路的对应的致动信号输出端，每个致动器的输出端电连接到所述驱动电路的接地端。
图2也示出了致动器114与驱动电路115之间的电连接方式。如图2所示，例如，致动器114可以通过反馈电路124连接到驱动电路115的端口。例如，致动器114的输入端154电连接到驱动电路115的致动信号输出端A、B、C、D中对应的一个。致动器114的输出端164电连接到驱动电路115的接地端GND。致动信号输出端A、B、C、D向致动器114提供致动信号，使得致动器114发生变形或位移。接地端GND是电连接到各个致动器114的公共端口，其可以是驱动电路115内的端口，也可以是触控面板100内其它能够提供接地电位的端口。检测电路122和反馈电路124可以采用导电材料，例如金属，来形成。在该实施例中，在同一行致动器114中，离驱动电路115较近的致动器所连接到的致动信号输出端比离驱动电路115较远的致动器所连接到的致动信号输出端更靠近该行致动器的中线。比如，信号输出端B比信号输出端A更靠近图2中第一行致动器的行方向中线。行方向中线是指与该行致动器的延伸方向平行的中线。
在一些实施例中，致动器包括压电器件。所述压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层。所述第一电极作为所述致动器的输入端，电连接到致动信号输出端A、B、C、D中对应的一个。所述第二电极作为所述致动器的输出端，与 接地端口GND电连接。
图11示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图11所示，与图2所示的实施例相比，压力检测器112的数量多了一倍，使得压力的检测灵敏度得到增加，且触控面板的压力检测能力与触觉反馈能力更均衡。图11示出了压力检测器112和致动器114与驱动电路115的连接电路的布置。驱动电路115的用于压力检测的端口的数量也增加了一倍，包括检测信号输出端IN1和IN2，以及检测信号接收端OUT1和OUT2。与驱动电路115较近的压力检测器112连接到检测信号输出端IN1和检测信号接收端OUT1，与驱动电路115较远的压力检测器112连接到检测信号输出端IN2和检测信号接收端OUT2。检测信号输出端IN1和检测信号接收端OUT1相对于检测信号输出端IN2和检测信号接收端OUT2更靠近这一行压力检测器112的行方向中线。行方向中线是指与这一行压力检测器112的延伸方向平行的中线。
图12示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图12所示，与图11所示的实施例相比，压力检测器112的数量又增加了一倍。驱动电路115用于接收检测信号的检测信号接收端对应地增加至4个，包括端口OUT1、端口OUT2、端口OUT3、和端口OUT4。驱动电路115对每个检测信号接收端接收到的检测信号(例如电压信号)分别进行判断和处理，这样可以更加精准地确定每个压力检测器112接收到的压力的属性，从而提升压力检测的灵敏度。
在一些实施例中，为了减少布线数量，每个压力检测器的输入端电连接到驱动电路的同一个检测信号输出端IN。当触控面板内包括多个压力检测器时，这些压力检测器可以共用同一个检测信号输出端IN来接收输入信号，并分别连接到不同的检测信号接收端OUT。例如，在图12中，驱动电路115仅通过一个检测信号输出端IN向各压力检测器112提供输入信号，该检测信号输出端IN分别连接到各压力检测器112的输入端。
在一些实施例中，驱动电路115的所有端口都布置在触控面板的一侧。例如，如图2、11、12所示，驱动电路115的检测信号输出端IN、检测信号接收端OUT、致动信号输出端A、B、C、D以及接地端GND都布置在触控面板的左侧。也就是，检测电路和反馈电路分别以 压力检测器112和致动器114作为起点，都向触控面板的一侧延伸。这种布置可以简称为检测电路和反馈电路的“同边”布置。
在另外的实施例中，检测电路和反馈电路分别以压力检测器112和致动器114作为起点，向触控面板的相对的两侧延伸。这种布置可以简称为检测电路和触觉反馈电路的“不同边”布置。在这种“不同边”布置中，驱动电路115与所述压力检测器电连接的端口和与所述致动器电连接的端口，分别位于所述触控面板的相对两侧。例如，所述驱动电路包括至少一个检测信号输出端、至少一个检测信号接收端、至少一个致动信号输出端、和接地端。所述至少一个检测信号输出端和所述至少一个检测信号接收端与所述至少一个压力检测器电连接。所述至少一个致动信号输出端和所述接地端与所述至少一个致动器电连接。所述至少一个检测信号输出端和所述至少一个检测信号接收端位于所述触控面板第一边缘。所述至少一个致动信号输出端和所述接地端位于所述触控面板第二边缘。所述第一边缘与所述第二边缘相对。
图13示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图13所示，驱动电路可以包括两个子部分，即，第一子部分1151和第二子部分1152中。第一子部分1151和第二子部分1152位于触控面板的相对两侧。用于与致动器114电连接的致动信号输出端A、B、C、D、和接地端GND布置在第一子部分1151中。用于与压力检测器112电连接的检测信号输出端IN1、IN2及检测信号接收端OUT1、OUT2布置在第二子部分1152中。这样可以避免驱动电路的端口和致动器及压力检测器的布线过于集中在触控面板的一侧的情况，从而减少了触控面板的单侧的端口密度和布线密度，有利于触控面板整体上的布线均衡。
在一些实施例中，触控面板可以包括触控区域。触控区域是用户在进行触控操作时与触控面板进行接触的区域。也就是说，当用户使用触控面板进行触控操作时，用户实际上是在触控面板的触控区域内进行操作。图14示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。如图14所示，在一些实施例中，触控面板包括触控区域120。例如，触控区域120可以是在盖板105上划分的一个区域。在应用触控面板100时，用户主要在触控区域120内进行操作。用户对触控面板施加的力主要直接施加在触控区域120内。
在一些实施例中，压力检测器112和致动器114的位置对应于触控区域120。例如，所述压力检测器112和所述致动器114在所述盖板105上的正投影位于所述触控区域120内。这也可以被理解为，在这些实施例中，压力检测器112和致动器114采用了“屏下”布置。这样，压力检测器112和致动器114与用户的触控位置将更加接近，对于用户施加的力的测量将更准确，用户所能感受到的触觉反馈也能更接近于期望向用户提供的触觉反馈。
除了将压力检测器112和致动器114都布置在对应于触控区域的位置，在另外的一些实施例中，压力检测器112和/或致动器114的位置还可以对应于触控区域外。例如，在一些实施例中，所述触控面板被分为触控区域和包围所述触控区域的边框区域。所述至少一个压力检测器和/或所述至少一个致动器位于所述边框区域。例如，压力检测器112布置在触控面板的触控区域外，或者致动器114布置在触控面板的触控区域外，或者压力检测器112和致动器114这两者都布置在触控面板的触控区域外。这尤其适合于具有显示功能的触控面板，因为这避免了上述两种器件影响触控面板的透光效果。
在需要较高的压力检测精度时，可以将压力检测器112布置在盖板的触控区域内，而将致动器114布置在盖板的触控区域外。图15示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。如图15所示，在一些实施例中，触控面板包括触控区域120和包围所述触控区域120的边框区域130。触控区域和边框区域可以是盖板的两个部分。压力检测器112在所述盖板105上的正投影位于所述触控区域120，且致动器114在所述盖板105上的正投影位于所述边框区域130。通过这种布置，首先保证了压力检测器能够与用户的触控位置更加接近，以便提高检测精度，而且使得致动器114在不会影响触控区域120内的显示功能的情况下致动盖板。
在一些实施例中，触控面板还可以具有触控位置检测功能。例如，可以通过触控位置检测功能来确定用户在触控面板上的触控位置。并且，触觉反馈功能还可以与触控位置检测功能结合。例如，可以使触觉反馈发生在触控位置，或者使触觉反馈的具体内容与触控位置相关，比如通过触觉反馈告知用户其接触了哪个具体位置。
图16示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。如 图16所示，触控面板还包括触控层150。所述触控层包括触控传感器151，所述触控传感器151与所述驱动电路115电连接。所述触控层150配置成检测触控位置155，并向所述驱动电路115发送指示所述触控位置155的位置信号。
触控传感器151可以是任何能将位置信息转化为电信号的检测器。触控层150可以是触控面板内的一个层结构。在一些实施例中，触控层150布置在盖板105的层和压力检测器112所在的层之间。当用户操作触控面板时，用户与触控面板的接触位置(即，触控位置)处对应的触控传感器151的电学属性可能发生变化，并以电信号的形式输出。当检测到该电信号时，即可认为该触控传感器的位置就是用户的触控位置。在确定触控位置后，驱动电路可以基于该触控位置产生致动信号。这样，触控面板提供的触觉反馈可以与用户的触控位置有关。比如，在生成致动信号时，可以使得所生成的致动信号能够使与触控位置最近的致动器114致动。这样可以减少振动从致动器114传递到触控位置的过程中的能量损失。或者，在一些实施例中，在生成致动信号时，可以使得所生成的致动信号能够驱动多个致动器，并使所述多个致动器的致动相互叠加，以使所述触觉反馈位于所述触控位置。例如，驱动电路所生成的致动信号能够控制各个致动器的振动幅度和频率。当各个致动器的振动被传递到盖板上时，各个致动器在盖板上提供的振动可以相互叠加，使得振动可以相互消减或相互增强。结果是，可以使振动在触控位置处增强，在其它位置减弱。这样，触觉反馈将仅发生在触控位置处。
在一些实施例中，为了降低触控面板的厚度，可以将压力检测器112所在的层和/或致动器114所在的层与其它层结构集成。例如，在一些实施例中，压力检测器112可以布置在触控层150中。也就是，所述触控传感器151与所述至少一个压力检测器布置在同一层中。如图17所示，触控传感器151和压力检测器112平铺地布置在同一层中，且两者位置不重合。致动器114可以位于不同的层中。
本申请的触控面板还可以具有显示功能。在一些实施例中，触控反馈操作可以与显示功能相结合。例如，在一些实施例中，所述触控面板还包括显示基板。显示基板由显示信号驱动，用于显示画面。显示基板与驱动电路电连接。这样驱动电路可以基于所述显示信号，确 定所述致动信号。这使得，触控反馈功能与显示功能相结合，使得触觉反馈与显示器所显示的内容有关。
在前述实施例中，压力检测和触觉反馈分别由压力检测器和致动器来实现。在另一些实施例中，也可以仅通过一种器件来实现压力检测和触觉反馈这两者。例如，压电材料同时具有正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指，压电材料在受到压力时，其两个端面上会产生符号相反的电荷，位于这两个端面上的电极之间的电压能够体现压力的属性。逆压电效应是指，当电信号施加到压电材料的两个端面上时，压电材料膨胀或收缩，使其出现变形或位移。因此，可以通过使压电材料在不同的时段进行不同的工作，来使包含该压电材料的压电器件实现压力检测和触觉反馈这两种功能。
图18示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。图19示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的透视图。图20示出了图19的局部放大图。如图18和19所示，在一些实施例中，触控面板包括至少一个压电器件110和驱动电路115。如图20所示，压电器件110包括具有第一端面和第二端面的压电材料主体1105，以及布置在所述第一端面的第一电极1110和布置在所述第二端面的第二电极1115。所述第一电极1110与所述驱动电路的信号输出端A电连接，所述第二电极1115与所述驱动电路的信号接收端OUT电连接。所述驱动电路115配置成，在第一时段，通过检测所述信号输出端和所述信号接收端之间的第一电压差，确定所述压电器件110受到的压力，以及，在第二时段，通过在所述信号输出端和所述信号接收端之间提供第二电压差，驱动所述压电器件110实施触觉反馈。
具体的，在第一时段，压电器件110的第一电极1110接收对应的信号输出端A、B、C、或D提供的输入信号，并通过第二电极1115，将检测信号输出到对应的信号接收端OUT1、OUT2、OUT3、或OUT4。驱动电路115通过检测信号接收端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4的检测信号，可以确定用户施加到触控面板上的力的属性，比如力的大小，并决定是否输出反馈信号。当施加到触控面板上的力满足输出反馈信号的条件时，在第二时段，压电器件110的第一电极1110接收对应的信号输出端A、B、C、或D提供的反馈信号，第二电极1115通过对应的信号接收端OUT1、OUT2、OUT3、或OUT4接地。此时，第一电 极1110与第二电极1115之间的电压差可驱动压电材料主体1105产生变形或位移，从而致动触控面板，以提供触觉反馈。应理解，第一时段和第二时段是两个不同的时段。压力检测和触觉反馈是在不同时段实现的，这可以称为对压电器件110的“分时复用”。
与前面描述的实施例类似，在一些实施例中，所述驱动电路的信号输出端位于所述触控面板第一边缘，所述驱动电路的信号输入端位于所述触控面板第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘相对。图21示意性地示出了根据本申请实施例的触控面板的内部电路图。如图21所示，与第一电极电连接的信号输出端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4位于驱动电路的第二子部分1152中。与第二电极电连接的信号接收端A、B、C、D位于驱动电路的第一子部分1151中。第一子部分1151和第二子部分1152位于触控面板的相对的两侧。这样可以避免驱动电路的端口和压电器件110的布线过于集中在触控面板的一侧的情况，从而减少了触控面板的单侧的端口密度和布线密度，有利于触控面板整体上的布线均衡。
在根据本申请实施例的触控面板中，通过对驱动电路的配置，可以实现各种触觉反馈效果。例如，前面提到，触控面板可以配置为，当用户施加的压力越大时，向用户提供的触觉反馈越强烈。除此之外，驱动电路还可以以其它方式配置，以实现其它效果。
例如，在一些实施例中，驱动电路配置成，响应于检测信号指示施加到触控面板上的力大于或等于预设的触发阈值，才输出致动信号。也就是，当施加到触控面板上的力小于触发阈值时，不输出反馈信号，触控面板不提供触觉反馈。例如，用户可以预先设定触发阈值。如果处理器在对检测信号进行处理后，发现检测信号所反映的用户施加到触控面板上的力大于或等于该触发阈值，则表明用户确实意图在该触控面板上进行操作，而不是误触该触控面板。通过对驱动电路进行这样的配置，只有当确定用户确实意图使用该触控面板后，驱动电路才会输出致动信号，从而致动盖板进行触觉反馈，才会向用户提供触觉反馈。这首先避免了误触对触控面板的影响，而且降低了致动器的触控反馈的次数，延长了其使用寿命。在一些实施例中，该触发阈值可以被设定在1牛顿(N)到1.5牛顿的范围内。另一方面，通过这种设置，如果用户在触控面板上进行操作，但并未感受到触觉反馈，则可 能表明用户操作不当，比如施加的力太小。这样，当用户未感受到触觉反馈时，可以了解之前的操作可能不当，并采取新的操作。
在一些实施例中，驱动电路还可以配置成，响应于检测信号指示施加到所述触控面板上的力大于保护阈值，对用户报警。保护阈值可以根据压力检测器的量程设定。例如，当施加到所述触控面板上的力大于该保护阈值时，该力超过了量程，使得压力检测器可能无法准确地反映用户施加的力的属性。或者，保护阈值可以根据触控面板所能承受的压力的属性来设置。例如，当施加到所述触控面板上的力大于该保护阈值时，可能对触控面板造成伤害。通过这种配置，可以提示用户的操作力度过大，使得用户改变操作方式，从而提高测量精度，或者对触控面板起到保护作用。向用户提供的报警可以通过触觉反馈实现，例如使盖板以较高的频率或幅度振动，也可以通过声、光等其他方式实现。
根据本申请实施例的触控面板可以用于各种具有人机交互功能的设备，既包括具有显示功能的设备，如计算机、平板电脑、移动电话、车载多媒体交互系统等，也包括非显示设备，例如触控板等。本申请对此不予限制。
根据本申请的另一方面，提供了一种基于触控面板的人机交互方法。该触控面板可以是根据本申请实施例的触控面板。该触控面板包括压力检测器、致动器和驱动电路。图22示意性地示出了根据本申请实施例的基于触控面板的人机交互方法的流程图。如图22所示，所述方法包括下述步骤。
在步骤S2205，由压力检测器基于用户对触控面板施加的力的大小，生成检测信号，并将检测信号发送到驱动电路。
在步骤S2210，由驱动电路基于检测信号，判断用户对触控面板施加的力是否大于或等于预设的触发阈值。
在步骤S2215，响应于检测信号表示用户对触控面板施加的力大于或等于触发阈值，由驱动电路生成致动信号，并将致动信号输出到致动器，以使致动器对用户产生触觉反馈。
下面更详细地介绍该人机交互方法。首先，当用户在触控面板上实施操作时，用户会对触控面板施加压力。该压力可以被压力检测器检测到，并且以检测信号的形式从压力检测器输出到驱动电路。因此， 检测信号反应了用户对触控面板施加的压力的属性，例如该压力的大小。通过接收该检测信号，并对其进行分析处理，可以确定该压力的属性。例如，驱动电路可以通过该检测信号，确定用户对触控面板施加的压力的值，或判断用户对触控面板施加的压力是否大于预设的触发阈值。然后，可以基于以上分析的结果，确定是否生成致动信号以及生成何种致动信号。当确定用户对所述触控面板施加的力大于或等于所述触发阈值时，则认为可以生成致动信号。在这种情况下，可以由所述驱动电路根据用户对触控面板施加的压力的属性生成致动信号，并将所述致动信号输出到所述致动器，使所述致动器致动所述盖板，以使所述盖板向用户提供触觉反馈。
由于致动信号是基于检测信号，也就是基于用户对触控面板施加的压力的属性而确定的，因此，触控面板产生的触觉反馈可以与用户对触控面板施加的压力有关。将该致动信号输出到致动器后，致动器对触控面板的致动可以以用户对触控面板施加的压力的属性为依据。通过上述人机交互方法，用户可以对其在触控面板上实施的操作有更准确地了解，而且用户的交互体验还得到了增强和丰富。
图23示意性地示出了根据本申请实施例的基于触控面板的人机交互方法的流程图。如图23所示，用户对触控面板实施操作，会导致压力检测器生成检测信号，此时可以开启一轮压力检测和触控反馈过程。首先，检测信号被压力检测器发送至驱动电路。然后，驱动电路对检测信号进行分析，判断用户施加到所述触控面板的力是否大于或等于预设的触发阈值。如果该力大于或等于触发阈值，则表示用户确实正在实施触控操作。此时，驱动电路可以产生致动信号。然后，致动信号被输出到致动器，以使致动器致动触控设备产生触觉反馈。此后，结束当前这一轮压力检测和触控反馈，并开启新的一轮压力检测。在新一轮压力检测中，压力检测器会继续检测用户施加到触控面板上的力并输出新的检测信号。
如果驱动电路对检测信号进行分析的结果表明施加到触控面板的力小于触发阈值，则表示用户并不意图实施触控操作。此时，则不产生致动信号并结束当前这一轮的压力检测，然后再开启新的一轮压力检测。
在一些实施例中，所述触控面板还包括触控传感器。并且，所述 方法还包括，由所述触控传感器基于所述用户的触控位置，生成位置信号，并将所述位置信号发送到所述信号控制器。可以理解，所述位置信号可以指示用户施加的力在所述触控面板上的位置，即，触控位置。在这种情况下，如果用户施加到所述触控面板的力大于或等于预设的触发阈值，则可以基于触控位置来生成致动信号，使得致动器提供的触觉反馈发生在所述触控位置处。也就是，步骤S2215具体可以包括：由所述驱动电路基于所述位置信号生成所述致动信号，使得所述致动器在所述触控位置处对所述用户产生触觉反馈。在该实施例中，在触控面板中，除了有压力检测器检测用户施加到触控面板的力的属性，还有触控传感器来检测用户的触控位置。这使得，致动信号可以基于这两个因素来形成。例如，致动信号可以使与触控位置最接近的致动器致动触控面板，或者使多个致动器的致动彼此叠加，以使触觉反馈发生在触控位置处。
综上所述，本申请提供了一种触控面板和基于触控面板的人机交互方法。该触控面板借助于压力检测器和致动器，能够基于用户在触控面板上实施的操作来为用户提供触觉反馈，可以使得用户的操作失误不会对触控操作产生影响，或者使失误能够尽早被用户发现，以便用户能尽快纠正，从而增强了人机交互体验。
如本领域技术人员将理解的，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开实施例中方法的各个步骤，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，除非上下文另有明确说明。附加的或可替换的，可以将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行。此外，在步骤之间可以插入其他方法步骤。插入的步骤可以表示诸如本文所描述的方法的改进，或者可以与该方法无关。此外，在下一步骤开始之前，给定步骤可能尚未完全完成。
在本申请实施例的描述中，通过术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本申请的实施例，而不要求这些实施例必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，诸如“一些实施例”、“另一些实施例”等术语意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点被包含于本申请的至少一个实施例中。说明书中对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，所描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施例或示例以及这些实施例或示例的特征进行结合。另外，需要说明的是，本申请中，术语“第一”、“第二”或类似术语仅用于描述或命名的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者指明所修饰的技术特征的数量。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (25)
- 一种触控面板，包括：衬底基板，布置在所述衬底基板上的至少一个压力检测器和至少一个致动器，以及驱动电路，其中，所述至少一个压力检测器与所述驱动电路电连接，并且所述驱动电路与所述至少一个致动器电连接。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述至少一个致动器和所述至少一个压力检测器的数量的比例在1∶4到2∶1的范围之内。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述至少一个致动器包括多个致动器，并且所述多个致动器布置成包含至少两行且至少两列的阵列，其中，每四个直接相邻的致动器构成平行四边形的子阵列，构成所述子阵列的四个致动器在所述衬底基板上的正投影作为顶点定义子区域，其中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器在所述衬底基板上的正投影位于对应的子区域内。
- 如权利要求3所述的触控面板，其中，每个子区域对应一个压力检测器，其中，所述一个压力检测器在所述衬底基板上的正投影位于对应的子区域的几何中心处。
- 如权利要求3所述的触控面板，其中，每个子区域对应两个压力检测器，其中，所述两个压力检测器在所述衬底基板上的正投影的排列方向与所述多个致动器的阵列的行方向或列方向平行。
- 如权利要求5所述的触控面板，其中，所述子区域被其中线分隔成两个区域，所述两个压力检测器在所述衬底基板上的正投影分别位于所述两个区域的几何中心处。
- 如权利要求3所述的触控面板，其中，每个子区域对应四个压力检测器，其中，所述四个压力检测器作为顶点构成平行四边形，其中，所述平行四边形的两组对边的延伸方向分别与所述多个致动器的阵列的行方向和列方向平行。
- 如权利要求1-7中的任一项所述的触控面板，其中，所述至少一个压力检测器和所述至少一个致动器布置在同一层中。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器在所述衬底基板上的正投影与所述至少一个致动器中的对应的致动器在所述衬底基板上的正投影至少部分重叠。
- 如权利要求1-7和9中的任一项所述的触控面板，其中，所述至少一个压力检测器和所述至少一个致动器布置在不同的层中。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述至少一个压力检测器中的每个压力检测器包括输入端和输出端，所述驱动电路包括至少一个检测信号输出端和至少一个检测信号接收端，其中，每个压力检测器的输入端电连接到所述驱动电路的对应的检测信号输出端，每个压力检测器的输出端电连接到所述驱动电路的对应的检测信号接收端。
- 如权利要求11所述的触控面板，其中，每个压力检测器的输入端电连接到所述驱动电路的同一个检测信号输出端。
- 如权利要求11或12所述的触控面板，其中，所述每个压力检测器包括电容器件，所述电容器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和所述第二电极之间的绝缘体，其中，所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端，所述第二电极作为所述每个压力检测器的输出端。
- 如权利要求11或12所述的触控面板，其中，所述每个压力检测器包括压电器件，所述压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层，其中，所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端，所述第二电极作为所述每个压力检测器的输出端。
- 如权利要求11或12所述的触控面板，其中，所述每个压力检测器包括压阻器件，所述压阻器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压阻材料层，其中，所述第一电极作为所述每个压力检测器的输入端，所述第 二电极作为所述每个压力检测器的输出端。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述至少一个致动器中的每个致动器包括输入端和输出端，所述驱动电路包括至少一个致动信号输出端和接地端，其中，每个致动器的输入端电连接到所述驱动电路的对应的致动信号输出端，每个致动器的输出端电连接到所述驱动电路的接地端。
- 如权利要求16所述的触控面板，其中，所述致动器包括压电器件，所述压电器件包括第一电极、第二电极和介于所述第一电极和第二电极之间的压电材料层，其中，所述第一电极作为所述致动器的输入端，所述第二电极作为所述致动器的输出端。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述驱动电路包括至少一个检测信号输出端、至少一个检测信号接收端、至少一个致动信号输出端、和接地端，其中，所述至少一个检测信号输出端和所述至少一个检测信号接收端与所述至少一个压力检测器电连接，所述至少一个致动信号输出端和所述接地端与所述至少一个致动器电连接，其中，所述至少一个检测信号输出端和所述至少一个检测信号接收端位于所述触控面板第一边缘，所述至少一个致动信号输出端和所述接地端位于所述触控面板第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘相对。
- 如权利要求1所述的触控面板，其中，所述触控面板被分为触控区域和包围所述触控区域的边框区域，其中，所述至少一个压力检测器和/或所述至少一个致动器位于所述边框区域。
- 如权利要求1所述的触控面板，还包括触控层，其中所述触控层配置成确定触控位置。
- 如权利要求20所述的触控面板，其中，所述至少一个压力检测器布置在所述触控层中。
- 一种触控面板，包括：至少一个压电器件，和驱动电路，其中，所述至少一个压电器件中的每个压电器件包括具有第一端面和第二端面的压电材料层，以及布置在所述第一端面的第一电极和布置在所述第二端面的第二电极，所述第一电极与所述驱动电路的信号输出端电连接，所述第二电极与所述驱动电路的信号接收端电连接，其中，所述驱动电路配置成，在第一时段，通过检测所述信号输出端和所述信号接收端之间的第一电压差，确定所述压电器件受到的压力，以及，在第二时段，通过在所述信号输出端和所述信号接收端之间提供第二电压差，驱动所述压电器件实施触觉反馈。
- 如权利要求22所述的触控面板，其中所述驱动电路的信号输出端位于所述触控面板第一边缘，所述驱动电路的信号输入端位于所述触控面板第二边缘，所述第一边缘与所述第二边缘相对。
- 一种基于触控面板的人机交互方法，所述触控面板包括压力检测器、致动器和驱动电路，所述方法包括：由所述压力检测器基于用户对所述触控面板施加的力的大小，生成检测信号，并将所述检测信号发送到所述驱动电路；由所述驱动电路基于所述检测信号，判断用户对所述触控面板施加的力是否大于或等于预设的触发阈值；响应于所述检测信号表示用户对所述触控面板施加的力大于或等于所述触发阈值，由所述驱动电路生成致动信号，并将所述致动信号输出到所述致动器，以使所述致动器对所述用户产生触觉反馈。
- 如权利要求24所述的方法，其中，所述触控面板还包括触控传感器，并且所述方法还包括：由所述触控传感器基于所述用户的触控位置，生成位置信号，并将所述位置信号发送到所述信号控制器，并且，由所述驱动电路生成致动信号的步骤包括：由所述驱动电路基于所述位置信号生成所述致动信号，使得所述致动器在所述触控位置处对所述用户产生触觉反馈。
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