压电触觉反馈模组、触控面板、键盘及电子装置
技术领域
本申请涉及触觉反馈技术领域,尤其是涉及一种压电触觉反馈模组、触控面板、键盘及电子装置。
背景技术
随着互联网技术的快速发展,各种触控面板出现在人们的日常生活中。如果触控面板具有触觉反馈功能,人们不仅能通过触觉反馈来感知输入动作是否完成,还能从枯燥的输入动作中感受到其他乐趣。
传统的带有触觉反馈功能的触控面板,一般触觉反馈功能模块在触控面板的压力感应模块感受到触摸压力并将该压力信息传至触控面板控制模块,触控面板控制模块基于该压力信息控制触觉反馈功能模块产生触觉反馈,从压力信号的采集、传输到控制模块发出触觉反馈控制信息,会产生较长的时间间隔,导致触觉反馈有一定的延迟,影响触觉反馈的灵敏性与及时性。
实用新型内容
基于此,有必要基于上述背景技术中的问题提供一种触觉反馈更加灵敏与及时地压电触觉反馈模组、触控面板、键盘及电子装置。
本申请的一方面提供一种压电触觉反馈模组,包括依次层叠的信号采集单元、压电触觉反馈单元以及绝缘保护层,所述信号采集单元与所述压电触觉反馈单元用于独立控制;其中,所述压电触觉反馈单元用于在所述信号采集单元采集触控信号过程中,基于已采集的部分触控信号启动触觉反馈。
于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,通过设置依次层叠的信号采集单元、压电触觉反馈单元以及绝缘保护层,可以分别独立控制所述信号采集单元和所述压电触觉反馈单元,所述压电触觉反馈单元用于在所述信号采集单元采集触控信号过程中,基于已采集的部分触控信号启动触觉反馈,避免了信号在信号采集单元与压电触觉反馈单元之间传递产生的延时,当所述压电触觉反馈模组感测到触压信号后,用户可以及时地感受到触觉反馈,提高了压电触觉反馈模组触觉反馈的灵敏性与及时性。
在其中一个实施例中,所述信号采集单元设置于所述压电触觉反馈单元远离触控面的一侧,相比于将所述触觉反馈单元设置于所述信号采集单元远离绝缘保护层的一侧,触觉反馈振动直接反馈到用户的手上,提高了用户感受到的触觉反馈效果。
在其中一个实施例中,所述信号采集单元包括依次层叠的第一导电膜、压电薄膜层与第一电极层;所述第一导电膜包括层叠的第一绝缘膜层和第一导电层,所述第一绝缘膜层位于所述第一导电层远离所述压电薄膜层的一侧;所述第一电极层位于所述压电薄膜层靠近触觉反馈单元所述压电触觉反馈单元的一侧;
所述触觉反馈单元所述压电触觉反馈单元包括层叠的第二导电膜与导电振动层,所述第二导电膜位于所述导电振动层靠近所述信号采集单元的一侧;所述导电振动层包括压电层和位于所述压电层远离所述第二导电膜表面一侧的第二电极层;
所述第一导电膜包括层叠的第一绝缘膜层和第一导电层,所述第一绝缘膜层位于所述第一导电层远离所述压电薄膜层的一侧;
所述第二导电膜包括层叠的第二绝缘膜层和第二导电层,所述第二绝缘膜层位于所述第二导电层远离所述导电振动层的一侧。
于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,通过设置依次层叠的信号采集单元、压电触觉反馈单元以及绝缘保护层,所述信号采集单元包括依次层叠的第一导电膜、压电薄膜层与第一电极层,所述压电触觉反馈单元包括层叠的第二导电膜与导电振动层,所述导电振动层包括压电层和位于所述压电层远离所述第二导电膜表面的第二电极层;所述第一导电膜包括层叠的第一绝缘膜层和第一导电层,所述第一绝缘膜层位于所述第一导电层远离所述压电薄膜层的一侧;所述第二导电膜包括层叠的第二绝缘膜层和第二导电层,所述第二绝缘膜层位于所述第二导电层远离所述导电振动层的一侧。通过所述信号采集单元中的所述第一导电层和所述第一电极层输出信号,可以采集施加于所述信号采集单元的触压信号;通过所述压电触觉反馈单元中第二导电层与所述第二电极层可以向所述压电触觉反馈单元中输入驱动信号,使得导电振动层在电场力的作用下振动而产生触觉反馈。由于所述信号采集单元和所述压电触觉反馈单元层叠设置,二者可以分别独立控制,避免了信号在信号采集单元与压电触觉反馈单元之间传递产生的延时,当所述压电触觉反馈模组感测到触压信号后,用户可以及时地感受到触觉反馈,提高了压电触觉反馈模组触觉反馈的灵敏性与及时性。
在其中一个实施例中,所述导电振动层中的压电层为压电薄膜层,所述第二导电层和所述第二电极层用于输入不同极性的驱动信号。通过设置所述导电振动层包括压电层和位于所述压电层远离所述第二导电膜表面的第二电极层,且压电层为压电薄膜层,使得在所述第二电极层与所述第二导电层之间输入不同极性驱动电压时,所述压电薄膜层受电场力的作用振动而产生触觉反馈。由于压电薄膜具有优良的压力感应的灵敏性,采用压电薄膜作为压电层材料的压电触觉反馈单元较传统的压电触觉反馈单元具有更好的触觉反馈灵敏性。
在其中一个实施例中,所述压电层包括由多层压电薄膜层堆叠而成的压电薄膜堆,以及设置于每相邻两层所述压电薄膜层之间的第三电极层。由于压电层位于所述第二导电层和所述第二电极层之间,且所述压电层内的每相邻两层所述压电薄膜层之间包括第三电极层,使得压电层中的任一压电薄膜层可以位于不同极性的电压驱动的两个层之间,因此,各所述压电薄膜层受电场力的作用振动而产生触觉反馈,不同压电薄膜层的振动相互叠加,可以产生共振效果,进一步提高了压电触觉反馈单元的触觉反馈效果。
在其中一个实施例中,所述压电触觉反馈模组还包括:
第一控制单元,所述第一导电层与所述第一电极层分别通过第一导线与所述第一控制单元连接;以及
第二控制单元,所述第二导电层、所述第二电极层与所述第三电极层分别通过第二导线与所述第二控制单元连接。
于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,通过设置第一控制单元,便于通过所述第一导线与所述信号采集单元进行信息或能量交换,并对所述信号采集单元进行独立控制;通过设置第二控制单元,所述第二导电层、所述第二电极层与所述第三电极层分别通过第二导线与所述第二控制单元连接,便于通过第二导线向各第二电极层与所述第二导电层输入驱动信号或控制信号,以对所述压电触觉反馈单元进行独立控制。
在其中一个实施例中,所述压电薄膜层为聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物薄膜,该材料具有易成膜、化学性质稳定和灵敏度高等优点。
在其中一个实施例中,所述第一导电层和/或所述第二导电层为氧化铟锡薄膜;
所述第一绝缘膜层和/或所述第二绝缘膜层为绝缘薄膜。
于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,第一导电层和/或所述第二导电层可以氧化铟锡薄膜,由于氧化铟锡薄膜可以具有导电性,且厚度小,采用氧化铟锡薄膜作为本实施例中的第一导电层和/或所述第二导电层可以减小产品的厚度。通过设置所述第一绝缘膜层为绝缘薄膜,且所述第一绝缘膜层位于所述第一导电层远离所述压电薄膜层的一侧,可以降低产品的生产成本。通过设置所述第二绝缘膜层为绝缘薄膜,且所述第二绝缘膜层位于所述第二导电层远离所述导电振动层的一侧,可以降低产品的生产成本。
在其中一个实施例中,所述绝缘薄膜为绝缘油墨,由于绝缘油墨本身可以在厚度很小的情况下具有良好的绝缘性能,且生产成本低,很好地满足了产品对低成本、高绝缘性能的需求。
本申请的一方面提供一种触控面板,包括如任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组。所述压电触觉反馈模组可以用于一按键,在所述按键感测到触压信号时,所述信号采集单元采集所述触压信号,所述压电触觉反馈单元产生振动触觉反馈。通过将触控面板中的每一个按键采用一个如本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,可以根据不同按键对触觉反馈效果的不同需求,具体设置压电触觉反馈单元的触觉反馈效果,以满足用户对不同按键不同触觉反馈效果的多样化需求。
在其中一个实施例中,所述触控面板包括至少两个信号采集区域,每个所述信号采集区域分别包括根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,且各信号采集区域独立控制;在所述信号采集区域感测到触压信号时,所述信号采集单元采集所述触压信号,所述导电振动层受电场力的作用振动而产生触觉反馈。通过在触控面板中设置多个信号采集区域,且每个信号采集区域包括至少两个根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,可以将每一个信号采集区域分别独立控制,不仅可以满足触控面板对不同区域采集信号的不同需求,还可以降低触控面板中信号采集区域设置的复杂度,相比于每个按键中设置一个信号采集区域,有效的减少了信号采集区域的数量,及对信号采集区域控制的复杂度。
本申请的一方面提供一种触控面板,包括至少两个振感控制区域,所述振感控制区域包括至少两个根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,各信号采集区域独立控制;在所述信号采集区域感测到触压信号时,所述信号采集单元采集所述触压信号,所述导电振动层受电场力的作用振动而产生触觉反馈。通过在触控面板中设置多个振感控制区域,且每个振感控制区域包括至少两个根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,可以将每一个振感控制区域分别独立控制,且至少两个所述振感控制区域的触觉反馈振动强度不同;不仅可以满足触控面板对不同区域触觉反馈效果的不同需求,还可以降低触控面板中振感控制区域设置的复杂度,相比于每个按键中设置一个振感控制区域,有效的减少了振感控制区域的数量,及对振感控制区域控制的复杂度。
本申请的一方面提供一种电子装置,包括根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,所述压电触觉反馈模组在感测到触压信号时,所述信号采集单元采集所述触压信号,所述导电振动层受电场力的作用振动而产生触觉反馈。通过在电子装置中设置根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组,使得所述电子装置中的所述压电触觉反馈模组在感测到触压信号时,所述信号采集单元采集所述触压信号,所述导电振动层受电场力的作用振动而产生触觉反馈。使得所述电子装置具有触觉反馈效果的同时,提高了触觉反馈的及时性及灵敏性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例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实施例的附图。
图1为本申请第一实施例中提供的一种压电触觉反馈模组的剖面结构示意图。
图2为本申请第二实施例中提供的一种压电触觉反馈模组的剖面结构示意图。
图3为本申请第三实施例中提供的一种压电触觉反馈模组的剖面结构示意图。
图4为本申请第四实施例中提供的一种键盘的结构示意图。
图5为本申请第五实施例中提供的一种键盘的结构示意图。
图6为本申请第六实施例中提供的一种键盘的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在描述位置关系时,除非另有规定,否则当一个元件例如层、膜或基板被指为在另一膜层“上”时,其能直接在其他膜层上或亦可存在中间膜层。进一步说,当层被指为在另一层“下”时,其可直接在下方,亦可存在一个或多个中间层。亦可以理解的是,当层被指为在两层“之间”时,其可为两层之间的唯一层,或亦可存在一个或多个中间层。本申请所称“上”、“下”是相比于产品在应用过程中与使用者靠近的程度而言,相对靠近使用者的一侧为“上”,相对远离使用者的一侧为“下”。
在使用本文中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下,除非使用了明确的限定用语,例如“仅”、“由……组成”等,否则还可以添加另一部件。除非相反地提及,否则单数形式的术语可以包括复数形式,并不能理解为其数量为一。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确规定和限定,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;可以是直接连接,亦可以是通过中间媒介间接连接,可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外,在本申请的描述中,除非另有说明,“若干”、“叠合”、“叠层”、“层叠”、“相互”或“互相”的含义是两个或两个以上。
如图1所示,在本申请的一个实施例中提供的一种压电触觉反馈模组100,包括依次层叠的信号采集单元10、压电触觉反馈单元20和绝缘保护层30,信号采集单元10包括依次层叠的第一导电膜11、压电薄膜层12与第一电极层13,其中,第一电极层13设置于所述压电薄膜层12靠近压电触觉反馈单元20的一侧;压电触觉反馈单元20包括层叠的第二导电膜21和导电振动层22,导电振动层22包括压电层221和位于压电层221远离第二导电膜21表面的第二电极层222,绝缘保护层30位于导电振动层22远离第二导电膜21的一侧。第一导电膜11包括层叠的第一绝缘膜层111和第一导电层112,第一绝缘膜层111位于第一导电层112远离压电薄膜层12的一侧;第二导电膜21包括层叠的第二绝缘膜层211和第二导电层212,第二绝缘膜层211位于第二导电层212远离导电振动层22的一侧。
具体地,可以通过信号采集单元10中的压电薄膜层12采集施加于信号采集单元10的触压信号,并通过位于压电薄膜层12两侧的第一导电层112和第一电极层13输出相应信号,也即,当用户手指按压到压电触觉反馈模组100上时,触觉信号将会依次向下传递到信号采集单元10,进而使得信号采集单元10能够感知施加在压电触觉反馈模组100上的触觉信号,例如用户触摸的位置或者触点施加的压力等等信息;并且基于接收的触觉信号,可以向压电触觉反馈单元20中输入驱动信号,也即向压电触觉反馈单元20中的第二导电层212与第二电极层222施加不同信号以形成电压差,进而使得压电层221能够基于两侧的压差产生相应的振动反馈压电触觉反馈单元。由于信号采集单元10和压电触觉反馈单元20层叠设置,且二者可以分别独立控制,当压电触觉反馈模组100感测到触压信号时,信号采集单元10采集所述触压信号,压电触觉反馈单元20能够快速获取基于触压信号而产生的振动信号并相应地产生触觉反馈,用户可以及时地感受到触觉反馈,避免了信号在信号采集单元与压电触觉反馈单元之间传递产生的延时,提高了压电触觉反馈模组100触觉反馈的灵敏性与及时性。也即,相对于现有技术中将采集与反馈集成到一起,基于同一单元中采集触觉与振动反馈过程需要隔离,因此实际反馈过程存在较大的延迟,而本申请通过将采集与反馈相对独立设置,可以避免信号的延迟过程,提高反馈的效率。
进一步地,于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,第一导电膜11中的第一绝缘膜层111可以设置为绝缘油墨的形式,第一导电层112可以设置于第一绝缘膜层111靠近压电薄膜层12的表面。由于绝缘油墨本身可以在厚度很小的情况下具有良好的绝缘性能,且生产成本低,很好地满足了产品对低成本、高绝缘性能的需求。在本申请的其他实施例中,还可以将第一导电层112设置为氧化铟锡薄膜(ITO film),由于氧化铟锡薄膜可以具有导电性,且厚度小,采用氧化铟锡薄膜作为第一导电层112可以减小产品的厚度。
进一步地,于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,第二导电膜21中的第二绝缘膜层211可以设置为绝缘油墨的形式,第二导电层212可以设置于第二绝缘膜层211靠近导电振动层22的表面。由于绝缘油墨本身可以在厚度很小的情况下具有良好的绝缘性能,且生产成本低,很好地满足了产品对低成本、高绝缘性能的需求。在本申请的其他实施例中,还可以将第二导电层212设置为氧化铟锡薄膜,由于氧化铟锡薄膜可以具有导电性,且厚度小,采用氧化铟锡薄膜作为第二导电膜可以减小产品的厚度。
进一步地,如图2所示,在本申请的一个实施例中提供的一种压电触觉反馈模组中,与图1所示实施例的区别在于,压电层221包括由多层压电薄膜层2211堆叠而成的压电薄膜堆,以及设置于每相邻两层所述压电薄膜层2211之间的第三电极层2212。由于压电层221位于第二导电层212和第二电极层222之间,且压电层221内的每相邻两层压电薄膜层2211之间包括第三电极层2212,使得压电层221中的任一压电薄膜层2211可以位于不同极性的电压驱动的两个层之间,因此,各压电薄膜层2211受电场力的作用振动而产生触觉反馈,不同压电薄膜层的振动相互叠加,可以产生共振效果,进一步提高了压电触觉反馈单元的触觉反馈效果。
进一步地,如图3所示,在本申请的一个实施例中提供的一种压电触觉反馈模组中,与图2所示实施例的区别在于,信号采集单元10中的第一导电层112与第一电极层13分别通过第一导线14与第一控制单元15连接,便于信号采集单元10通过第一导线14与第一控制单元15进行信息交换。压电触觉反馈单元20中的各第二电极层2232与导电膜层212分别与第二导线24连接。通过设置各第二电极层222、第三电极层2212与第二导电层212分别通过第二导线24与第二控制单元25连接,便于第二控制单元25通过第二导线24与压电触觉反馈单元20进行信息交换。
具体地,于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,如图3所示,第一导线14分别与第一控制单元15连接,第二导线24分别与第二控制单元25连接,即,第一控制单元15可以独立地控制信号采集单元10,第二控制单元25可以独立地控制压电触觉反馈单元20,由于信号采集单元10与压电触觉反馈单元20层叠设置,在压电触觉反馈模组100感测到触压信号时,第一控制单元15控制信号采集单元10采集所述触压信号,第二控制单元25控制压电触觉反馈单元20中的导电振动层22产生振动,以产生触觉反馈效果。有效地保证了信号采集与触觉反馈的同步性,相比于传统的触觉反馈产品,由于避免了触觉反馈与信号采集之间的延迟,有效地提高了触觉反馈的及时性。
进一步地,于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,导电振动层中的压电层为压电薄膜层,压电薄膜层优选采用聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物薄膜,该材料具有易成膜、化学性质稳定和灵敏度高等优点,可以进一步提高压电触觉反馈单元触觉反馈的灵敏性。
进一步地,于上述实施例中的压电触觉反馈模组中,所述信号采集单元位于所述压电触觉反馈单元远离所述绝缘保护层的一侧,相比于将所述压电触觉反馈单元设置于所述信号采集单元远离所述绝缘保护层的一侧,触觉反馈振动可以直接反馈到用户的手上,提高了用户感受到的触觉反馈效果。
如图4所示,在本申请的一个实施例中提供的一种触控面板中,例如是键盘,各按键可以分别采用根据任意一个本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组100,在按键感测到触压信号时,压电触觉反馈模组100中的信号采集单元采集所述触压信号,压电触觉反馈模组100中的导电振动层受电场力的作用振动而产生触觉反馈。通过将触控面板中的每一个按键采用一个如图3中所示的压电触觉反馈模组100,可以根据不同按键对触觉反馈效果的不同需求,具体设置压电触觉反馈单元的触觉反馈效果,以满足用户对不同按键不同触觉反馈效果的多样化需求,例如可以设置“Enter”按键中压电触觉反馈单元中的驱动信号的幅值和/或频率高于其他按键中压电触觉反馈单元中的驱动信号的幅值和/或频率,使得用户在按压“Enter”按键时,可以感受到更强的触觉反馈振感。
如图5所示,在本申请的一个实施例中提供的一种触控面板中,例如是键盘,包括至少两个信号采集区域,所述信号采集区域包括第一信号采集区域31和第二信号采集区域32,第一信号采集区域31和第二信号采集区域32中分别采用一个如图2中所示的压电触觉反馈模组,且第一信号采集区域31中的信号采集单元可以共用一个控制器,第一信号采集区域31中的压电触觉反馈单元可以共用一个控制器;第二信号采集区域32中的信号采集单元可以共用一个控制器,且第二信号采集区域32中的压电触觉反馈单元可以共用一个控制器。相比于图4中所示的触控面板,本实施例中的触控面板可以将每一个信号采集区域分别独立控制,不仅可以满足触控面板对不同区域采集信号的不同需求,还可以降低触控面板中信号采集区域设置的复杂度,相比于每个按键中设置一个信号采集区域,有效地减少了信号采集区域的数量,及对信号采集区域控制的复杂度。
如图6所示,在本申请的一个实施例中提供的一种触控面板中,包括至少两个振感控制区域,所述振感控制区域包括第一振感控制区域41和第二振感控制区域42,第一振感控制区域41和第二振感控制区域42中分别采用至少一个如图2中所示的压电触觉反馈模组,且第一振感控制区域41中的信号采集单元可以共用一个控制器,第一振感控制区域41中的压电触觉反馈单元可以共用一个控制器;第二振感控制区域42中的信号采集单元可以共用一个控制器,且第二振感控制区域42中的压电触觉反馈单元可以共用一个控制器。可以设置不同振感控制区域中的压电触觉反馈单元中的振动强度不同,例如通过控制不同振感控制区域中的压电触觉反馈单元的驱动电压的幅值和/或频率不同,控制不同振感控制区域的振动强度不同,使用户触压不同的振感控制区域可以感受到不同的触觉反馈振动效果。相比于图4中所示的触控面板,本实施例中的触控面板可以将每一个振感控制区域分别独立控制,不仅可以满足用户对触控面板的不同区域触觉反馈效果的不同需求,还可以降低触控面板中振感控制区域设置的复杂度,相比于每个按键中设置一个振感控制区域,有效地减少了振感控制区域的数量,及对振感控制区域控制的复杂度。
在本申请的一个实施例中,提供的电子装置可以为智能手表、手机摄像头、平板电脑摄像头和智能穿戴设备等等,采用本申请实施例中所述的压电触觉反馈模组的电子装置,具有较好的触觉反馈效果。
进一步地,于上述实施例中,第一控制单元、第二控制单元和控制器中采用的控制芯片可以为单片机、ARM、DSP、可编程逻辑控制器等中的至少一种。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。