CN205880838U - 检测装置及触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检测装置，包括施加加载有触摸激励信号及电触觉激励信号的电压信号到电容电极，并在电触觉激励信号的周期信号停止的第二时间及周期信号持续的第一时间内电压变化率小于预定值的第三时间内检测所述电容电极的电信号以检测用户在触摸屏上的触摸输入。另外，本实用新型还公开了一种触摸屏。本实用新型实施方式的检测装置及触摸屏将触摸激励信号及电触觉激励信号施加到同一电容电极上，简化结构的同时避免了两个信号之间的互相干扰对触摸体验的不良影响。

Description

检测装置及触摸屏

技术领域

本实用新型涉及触摸屏，特别涉及一种检测装置及触摸屏。

背景技术

现有的触摸屏一般包括分开设置的触摸电极及电触觉电极，触摸电极用于接收触摸激励信号以检测用户在触摸屏上的触摸动作，电触觉电极用于接收电触觉激励信号以在用户触摸触摸屏时提供电触觉反馈。触摸电极及电触觉电极分开设置可以避免触摸激励信号与电触觉激励信号互相干扰影响触摸体验，然而却导致触摸屏的结构复杂、制作成本增加。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种检测装置及触摸屏。

本实用新型实施方式的检测装置，包括：

电容屏控制器，用于生成第一电压信号，所述第一电压信号包括脉冲信号；

电触觉反馈模块，用于生成第二电压信号，所述第二电压信号包括周期信号，所述周期信号持续第一时间并停止第二时间，所述第一时间及所述第二时间构成所述第二电压信号的主周期，所述第一时间包括第三时间，所述第三时间指在所述第一时间内所述第二电压信号电压变化率绝对值小于预定值的时间；所述第二时间大于所述脉冲信号的周期；及

信号混合器，用于加载所述第二电压信号到所述第一电压信号以得到第三电压信号及施加所述第三电压信号到触摸屏的电容电极；所述电容屏控制器还用于在所述第二时间及所述第三时间内检测所述电容电极的电信号以检测用户在所述触摸屏上的触摸输入。

在某些实施方式中，所述第二时间是所述脉冲信号的周期的100-10000倍。

在某些实施方式中，所述脉冲信号的周期的范围为0.002-0.01毫秒。

在某些实施方式中，所述第一时间的范围为0.01-5毫秒；

所述第二时间的范围为1-100毫秒。

在某些实施方式中，所述第二电压信号的幅值是所述第一电压信号的幅值的0-400倍。

在某些实施方式中，所述第一电压信号的幅值范围为1-10V；

所述第二电压信号的幅值范围为100-2000V。

在某些实施方式中，所述电触觉反馈模块包括：

基波生成模块，用于生成基波信号，所述基波信号包括第一周期信号，所述第一周期信号持续所述第一时间并停止所述第二时间；

谐波生成模块，用于生成谐波信号，所述谐波信号包括第二周期信号；及

调制模块，用于用所述基波信号调制所述谐波信号以生成所述第二电压信号。

在某些实施方式中，所述第一周期信号的频率为10-1000赫兹，所述第二周期信号的频率为20-200千赫兹。

在某些实施方式中，所述第三时间与所述第二周期信号周期的比值范围为0.02-0.3。

在某些实施方式中，所述电触觉反馈模块通过分析所述触摸输入来生成第二电压信号。

在某些实施方式中，所述电容屏控制器通过分析所述基波信号及所述谐波信号的时间及强度信息来确定所述第二时间及所述第三时间的区域。

本实用新型实施方式的触摸屏，包括：

保护盖板；

设置在所述保护盖板下方的电容电极；及

本实用新型实施方式的检测装置。

在某些实施方式中，所述保护盖板包括透明的绝缘基材及电触觉反馈层，所述电触觉反馈层位于所述绝缘基材表面。

在某些实施方式中，所述的电触觉反馈层包括半导体材料层及电绝缘层，所述绝缘基材、所述半导体材料层及所述电绝缘层依次层叠设置。

如此，本实用新型实施方式的检测装置及触摸屏中，所述电容电极可以同时充当触摸电极及电触觉电极以接收所述第一电压信号及所述第二电压信号，简化了所述触摸屏的结构。同时，所述第一电压信号作为触摸激励信号，而所述第二电压信号作为电触觉激励信号，预留了所述第二时间及所述第三时间来检测电容电容的电信号，从而避免了电触觉激励信号干扰触摸激励信号的施加与检测，在简化结构的同时避免了信号干扰。

附图说明

本实用新型的实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施方式的检测装置的功能模块示意图。

图2是本实用新型实施方式的触摸屏的示意图。

图3是本实用新型实施方式的一种典型的触摸激励信号。

图4是本实用新型实施方式的一种典型的电触觉激励信号。

图5a是本实用新型实施方式的一种用于调制得到电触觉激励信号的基波信号。

图5b是本实用新型实施方式的另一种用于调制得到电触觉激励信号的基波信号。

图6是本实用新型实施方式的一种用于调制得到电触觉激励信号的谐波信号。

图7是本实用新型实施方式的第三时间所在区域的示意图。

图8a是本实用新型实施方式的一种第三电压信号。

图8b是本实用新型实施方式的另一种第三电压信号。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的实施方式的限制。

触觉技术是一种通过对用户施加力、振动和/或运动而利用用户的触觉来传递信息的触觉反馈技术。近年来，触觉技术在便携式电子设备中用来补充视觉内容。例如，一些设备使用触觉技术用产生机械振动的方式来响应触摸输入。

另一种在皮肤中生成振动的方法是在电子设备的显示器中结合电触觉系统，人体皮下环层小体可以利用电容耦合和一定条件控制的电压受到刺激，从而形成电感觉。

请参阅图1，本实用新型实施方式的检测装置10包括：

电容屏控制器11，用于生成第一电压信号，第一电压信号包括脉冲信号；

电触觉反馈模块12，用于生成第二电压信号，第二电压信号包括周期信号，其中周期信号持续第一时间t1并停止第二时间t2，第一时间t1及第二时间t2构成第二电压信号的主周期，第一时间t1包括第三时间t3，第三时间t3指在第一时间t1内第二电压信号电压变化率绝对值小于预定值的时间；第二时间大于脉冲信号的周期；及

信号混合器13，用于加载第二电压信号到第一电压信号以得到第三电压信号及施加第三电压信号到触摸屏的电容电极；电容屏控制器11还用于在第二时间及第三时间内检测电容电极的电信号以检测用户在触摸屏上的触摸输入。

请参阅图2，本实用新型实施方式的检测装置10可以应用于本实用新型实施方式的触摸屏20，触摸屏20还包括保护盖板22及电容电极21。

如此，电容电极21可以同时充当触摸电极及电触觉电极以接收第一电压信号及第二电压信号，简化了触摸屏20的结构。同时，第一电压信号作为触摸激励信号，而第二电压信号作为电触觉激励信号，预留了第二时间t2及第三时间t3来检测电容电极21的电信号，从而避免了电触觉激励信号干扰触摸激励信号的施加与检测，在简化结构的同时避免了信号干扰。

在某些实施方式中，第二时间t2是脉冲信号的周期T的100-10000倍。

如此，在触觉反馈激励信号的一个第二时间t2内，可以存在足够量的触摸激励信号的脉冲信号的周期T，即在实现电触觉反馈的同时，依然有足够的时间去满足对触摸输入的检测。

优选的，第二时间t2是脉冲信号的周期T的500-4000倍。

如此，当第二时间t2是脉冲信号的周期T的500-4000倍时，保证触摸屏20有足够的用于检测触摸输入的时间，同时第二时间t2相对于脉冲信号的周期T而言不至于过长，即电触觉反馈也能比较即时地提供给用户。

当然，在其他的实施方式中，根据不同的触摸体验要求，第二时间t2与脉冲信号的周期T的时间长短关系，也是可以调节的。

请参阅图3，在某些实施方式中，脉冲信号的周期T的范围为0.002-0.01毫秒。

优选的，脉冲信号的周期T的范围为0.0025-0.01毫秒。

如此，保证了触摸屏20具有足够的灵敏度，不会遗漏用户的触摸操作。

当然，在其他的实施方式中，针对不同电子设备的不同触摸屏20的灵敏度要求，脉冲信号的周期T的范围是可以调节的，以能在电子设备里个性化设置为佳。

请参阅图4，在某些实施方式中，第一时间t1的范围为0.01-5毫秒，第二时间t2的范围为1-100毫秒。

优选的，第一时间t1的范围为0.5-2毫秒。

如此，在电触觉激励信号中，有足够的第二时间t2去检测电容电极21的电压变化，保证了触摸屏20的灵敏度；同时，电触觉激励信号中依然存在有用于提供电触觉的第一时间t1的区域，用于提供电触觉反馈。

当然，在某些实施方式中，根据具体用户群的触摸体验需求，第一时间t1范围及第二时间t2范围也是可调的，如在一个电触觉反馈中，有更长的电触觉反馈持续时间需求的用户，就可以采用更长的第一时间t1，而这些参数，在电子设备中应该是可以自主设置的为佳。

在某些实施方式中，电触觉激励信号的幅值是触摸激励信号的幅值的0-400倍。

优选的，电触觉激励信号的幅值是触摸激励信号的幅值的30-200倍。

如此，当触摸激励信号与电触觉激励信号被施加于电容电极21，在第一时间t1内，触摸激励信号对电触觉激励信号的影响可以忽略不计，从用户体验的角度来说，即是避免了触摸输入对触摸反馈的干扰。

当然，在其他的实施方式中，根据电子设备要达到的具体用户体验要求,电触觉激励信号的幅值与触摸激励信号的幅值的数量关系是可以调节的，如加大这一倍数，会使电触觉反馈所受的影响减小。

在某些实施方式中，触摸激励信号的幅值范围为1-10V，电触觉激励信号的幅值范围为100-2000V。

优选的，电触觉激励信号的幅值范围为100-1000V。

如此，采用容易得到且较小的触摸激励信号的幅值就能实现对电容电极21电压的改变，节约了用于驱动触摸激励信号的电能；保证了在第一时间t1内，触摸激励信号对电触觉激励信号的影响可以忽略不计，同时实现了电容电极21与用户触摸部位之间形成足够大的电势差，以保证电触觉被用户感知。

当然，在其他的实施方式中，根据不同的用户需求，触摸激励信号与电触觉激励信号的幅值是可以调节的，如对于不同年龄段的用户，由于触觉灵敏度的差别，对电触觉反馈要求的强度也有差异，可通过调节电触觉激励信号的幅值来实现，而这些参数，在电子设备中可以个性化设置为佳。

在某些实施方式中，电触觉反馈模块12包括：

基波生成模块，用于生成基波信号，基波信号包括第一周期信号，第一周期信号持续第一时间t1并停止第二时间t2；

谐波生成模块，用于生成谐波信号，谐波信号包括第二周期信号；及

调制模块，用于用基波信号调制谐波信号以生成第二电压信号。

如此，对于不同用户的不同的可被感知的频率要求，只需调整电触觉激励信号的组成部分的基波信号就能满足，同时，电触觉激励信号的组成部分的谐波信号能排除环境的干扰因素，使电触觉激励信号得以顺利传播。

当然，在其他的实施方式中，根据实际的使用需求，电触觉激励信号可以由多个不同频率的信号组成，对应的，电触觉反馈模块12也可以由更多个不同频率信号的操作模块所组成。

请参阅图5a、图5b及图6，在某些实施方式中，第一周期信号的频率为10-1000赫兹，第二周期信号的频率为20-200千赫兹。

如此，频率范围10-1000赫兹处于人手皮下的环层小体的感觉辨识频率范围，范围内不同的频率会给用户产生不同电触觉感受；频率范围20-200千赫兹的谐波信号作为基波信号的载波，避免了触摸屏20表面可能存在的脏污以及周围温度对电触觉反馈效果的影响。

当然，在其他实施方式中，基波信号的频率范围可以根据不同的用户对象进行调节，如针对不同的电触觉反馈的对象，如人或触控笔，则可切换不同的第一周期信号的频率范围；第二周期信号的频率范围则可以根据不同的电子设备使用环境进行调节，如电子设备内具有可个性化设置的不同的使用模式，如雨天模式和/或晴天模式。

请参阅图7，在某些实施方式中，第三时间与第二周期信号周期的比值范围为0.02-0.3。

如此，在第三时间t3内，电触觉激励信号的电压变化率较小，电触觉激励信号对电容电极电压变化的影响较小，故也可在第三时间t3内检测触摸输入，在该比值范围内，既能实现有尽可能多的时间去检测电容电极的电压变化以避免遗漏用户的触摸输入，又能保证在第三时间t3内电触觉激励信号对触摸激励信号的影响是较小的。

当然，在其他实施方式中，依据实际的触摸屏20对触摸输入检测的准确性和完整性的取舍，这一比值的范围应该是可以调节的。

请参阅图1，在某些实施方式中，电触觉反馈模块12通过分析触摸输入来生成第二电压信号。

如此，电触觉反馈模块12是根据触摸输入中包含的触摸输入的位置、时间、速度、加速度等来判断电触觉激励信号的强度、频率、持续时间等信息，而电触觉激励信号又直接影响用户获得的触摸纹理感觉，即实现了不同的触摸输入对应不同的触摸纹理感觉。

当然，在其他的实施方式中，电触觉激励信号除了依据触摸输入来生成，还可以有更多的影响因素，如环境温度及湿度等因素。

请参阅图1，在某些实施方式中，电容屏控制器11通过分析基波信号及谐波信号的时间及强度信息来确定第二时间t2及第三时间t3的区域。

如此，电容屏控制器11在分析基波信号及谐波信号的时间及强度信息后，使得电容屏控制器11在检测电容电极21的电压变化时，能够在第三电压信号上准确定位第二时间t2及第三时间t3的区域。

当然，在其他的实施方式中，电容屏控制器11在检测电容电极21的电压变化前，也可以通过分析第三电压信号的时间信息来准确定位第二时间t2及第三时间t3的区域。

请参阅图8a、图8b，由同一触摸激励信号加载到不同的电触觉激励信号而得到的不同的第三电压信号。

请再参阅图2，在某些实施方式中，保护盖板22还包括透明的绝缘基材23及电触觉反馈层24，电触觉反馈层24位于绝缘基材23表面。

如此，电触觉反馈层24与电容电极21之间形成电容耦合，绝缘基材23用于防止电触觉反馈层24与电容电极21之间直接导电。同时，绝缘基材23是透明的，使得绝缘基材23不会影响触摸屏20的显示。

在某些实施方式中，绝缘基材23的材料为钢化玻璃。

如此，使得绝缘基材23有较强的强度。

当然，在其他实施方式中，根据实际的需求，绝缘基材23的材料也可以有其他选择，如蓝宝石、塑料盖板、聚甲基丙烯酸甲酯盖板等。

在某些实施方式中，电触觉反馈层24包括半导体材料层25及电绝缘层26。绝缘基材23、半导体材料层25及电绝缘层26依次层叠设置。

如此，在触摸屏20实现电触觉功能的过程中，由于施加于电容电极21上的电压幅值高、频率低，半导体材料层25的功能近似于导体的功能，即半导体材料层25与电容电极21形成电容耦合，并进一步与用户形成电容耦合。

在本实用新型的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型的实施方式和简化描述，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实用新型的实施方式的限制。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所述特征。在本实用新型的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的实施方式中的具体含义。

在本实用新型的实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的实施方式的不同结构。为了简化本实用新型的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本实用新型的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种检测装置，其特征在于，包括：

电容屏控制器，用于生成第一电压信号，所述第一电压信号包括脉冲信号；

电触觉反馈模块，用于生成第二电压信号，所述第二电压信号包括周期信号，所述周期信号持续第一时间并停止第二时间，所述第一时间及所述第二时间构成所述第二电压信号的主周期，所述第一时间包括第三时间，所述第三时间指在所述第一时间内所述第二电压信号电压变化率绝对值小于预定值的时间；所述第二时间大于所述脉冲信号的周期；及

信号混合器，用于加载所述第二电压信号到所述第一电压信号以得到第三电压信号及施加所述第三电压信号到触摸屏的电容电极；所述电容屏控制器还用于在所述第二时间及所述第三时间内检测所述电容电极的电信号以检测用户在所述触摸屏上的触摸输入。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二时间是所述脉冲信号的周期的100-10000倍。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述脉冲信号的周期的范围为0.002-0.01毫秒。

4.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一时间的范围为0.01-5毫秒；

所述第二时间的范围为1-100毫秒。

5.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第二电压信号的幅值是所述第一电压信号的幅值的0-400倍。

6.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述第一电压信号的幅值范围为1-10V；

所述第二电压信号的幅值范围为100-2000V。

7.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电触觉反馈模块包括：

基波生成模块，用于生成基波信号，所述基波信号包括第一周期信号，所述第一周期信号持续所述第一时间并停止所述第二时间；

谐波生成模块，用于生成谐波信号，所述谐波信号包括第二周期信号；及

调制模块，用于用所述基波信号调制所述谐波信号以生成所述第二电压信号。

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述第一周期信号的频率为10-1000赫兹，所述第二周期信号的频率为20-200千赫兹。

9.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述第三时间与所述第二周期信号周期的比值范围为0.02-0.3。

10.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电触觉反馈模块通过分析所述触摸输入来生成第二电压信号。

11.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述电容屏控制器通过分析所述基波信号及所述谐波信号的时间及强度信息来确定所述第二时间及所述第三时间的区域。

12.一种触摸屏，其特征在于，包括：

保护盖板；

设置在所述保护盖板下方的电容电极；及

如权利要求1-11任意一项所述的检测装置。

13.如权利要求12所述的触摸屏，其特征在于，所述保护盖板包括透明的绝缘基材及电触觉反馈层，所述电触觉反馈层位于所述绝缘基材表面。

14.如权利要求13所述的触摸屏，其特征在于，所述的电触觉反馈层包括半导体材料层及电绝缘层，所述绝缘基材、所述半导体材料层及所述电绝缘层依次层叠设置。