TWI632494B - 從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法 - Google Patents

從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI632494B
TWI632494B TW104137244A TW104137244A TWI632494B TW I632494 B TWI632494 B TW I632494B TW 104137244 A TW104137244 A TW 104137244A TW 104137244 A TW104137244 A TW 104137244A TW I632494 B TWI632494 B TW I632494B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
data
haptic
touch
tactile
waveform
Prior art date
Application number
TW104137244A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201621587A (zh
Inventor
孫智恩
崔溶均
尹勝奐
Original Assignee
Ｌｇ顯示器股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｌｇ顯示器股份有限公司 filed Critical Ｌｇ顯示器股份有限公司
Publication of TW201621587A publication Critical patent/TW201621587A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI632494B publication Critical patent/TWI632494B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/20—Drawing from basic elements, e.g. lines or circles
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105—Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Abstract

本發明揭露一種從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法，其實現具有觸體的形狀與紋理的觸覺。該方法包括：在將感測器單元相對於包括紋理物件的觸體移動的同時，獲取對應於該紋理物件的形狀的測量資料，並獲取對應於施加至該觸體的壓力位準的力測量資料；基於該測量資料，計算對應於該紋理物件的形狀模型化資料與衝量模型化資料；基於該力測量資料，計算對應於該紋理物件的摩擦力模型化資料；基於該形狀模型化資料、該衝量模型化資料及該摩擦力模型化資料，產生對應於該觸體的觸覺信號的設定資訊；及儲存該觸覺信號的該設定資訊。

Description

從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法
本發明係關於一種從觸體模型化觸覺信號的方法以及一種顯示裝置。尤其是，本發明係關於一種從觸體模型化觸覺信號的方法以及一種顯示裝置，其實現具有觸體之形狀與紋理的觸覺。
觸控面板為一種輸入裝置，其包含在顯示裝置中，例如液晶顯示(Liquid Crystal Display，LCD)裝置、場發射顯示器(Field Emission Display，FED)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel，PDP)、電致發光顯示器(Electroluminescent Display，ELD)、電泳顯示器(Electrophoretic Display，EPD)以及有機發光顯示裝置。觸控面板能夠讓使用者在觀看顯示裝置的螢幕的同時，藉由用手指、筆等直接地觸控螢幕，以輸入資訊。觸控面板已被商業化，以用於作為可擕式資訊裝置(例如智慧型手機、平板電腦等)以及各種電子裝置(例如筆記型電腦、螢幕、電視等)之輸入裝置。
觸控面板依據觸摸感測方法分成電阻式、電容式、紅外線式等。近來，由於電容式在製造過程中提供便利性並且具有好的觸控靈敏度，因此電容式吸引了大量的關注。電容式觸控面板分成互電容式與自電容式。互電容式觸控面板不同於自電容式觸控面板，互電容式觸控面板實現多點觸控輸入。
近來，隨著觸控技術的開發，利用電場(或者摩擦力)將電觸覺刺激施加於人皮膚的觸覺技術正在被開發。應用該觸覺技術的顯示裝置將觸覺信號施加到觸覺電極以產生用於刺激人體觸覺感受器的吸引力，並利用該吸引力刺激使用者的觸覺，藉此使使用者能夠識別觸摸以及觸摸 的紋理。
然而，由於應用傳統觸覺技術的顯示裝置對於具有相同形狀的觸體施加同樣的觸覺信號，因此具有相同形狀但不同材質的觸體不能向使用者提供該材質的觸感。
例如，第1圖為顯示在應用傳統觸覺技術的顯示裝置中分別對應於具有不同紋理的觸體的觸覺信號的圖式。第1圖(a)顯示對應於具有角柱圖案紋理物件1a的塑膠材質的第一觸體1的觸覺信號，第1圖(b)顯示對應於具有角柱圖案紋理物件2a的橡膠材質的第二觸體2的觸覺信號。
如第1圖所見，應用傳統觸覺技術的顯示裝置產生分別對應於紋理物件1a與2a的觸覺信號，而不考慮觸體1與2的材質，並向使用者提供觸體1與2的觸感。因此，觸體1與2具有不同的材質，但是使用者的手指感覺到來自分別具有紋理物件1a與2a的觸體1與2的相同觸覺，該等紋理物件1a與2a具有相同的形狀。
因為這個原因，應用傳統觸覺技術的顯示裝置不能實現具有與觸體的紋理物件相同的形狀和紋理的觸覺。
據此，本發明旨在提供一種從觸體模型化觸覺信號的方法以及一種顯示裝置，其實質上消除了因先前技術的限制與缺點而造成的一個或多個問題。
本發明一方面旨在提供一種從觸體模型化觸覺信號的方法、一種顯示裝置及其驅動方法，其實現具有觸體的形狀與紋理的觸覺。
本發明額外的優點以及特徵將在下面部分闡述在說明書中，並且經隨後的審查部分優點以及特徵對本領域普通技術人員將是顯而易見的，或者可從本發明的實施例中習得。本發明的目的與其他優點可藉由文字說明與本發明的申請專利範圍以及所附的圖式中特別指出的結構實現並獲得。
為了達成該些目的與其他優點，並根據本發明的意圖，如本文中體現並概括描述的，提供一種從觸體模型化觸覺信號的方法，該方法 包括：在將一感測器單元相對於包括一紋理物件的一觸體移動的同時，通過該感測器單元獲取對應於該紋理物件的一形狀的測量資料，並且通過一力感測器獲取對應於施加至該觸體的一壓力位準的力測量資料；基於該測量資料，計算對應於該紋理物件的形狀模型化資料與衝量模型化資料；基於該力測量資料，計算對應於該紋理物件的摩擦力模型化資料；基於該形狀模型化資料、該衝量模型化資料以及該摩擦力模型化資料，產生對應於該觸體的一觸覺信號的設定資訊；以及將該觸覺信號的該設定資訊儲存於一記憶體中。
在本發明的另一方面，提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括一顯示面板，包括複數個像素；一顯示驅動器，驅動該複數個像素；一觸控面板，設置在該顯示面板上，該觸控面板包括複數條傳送線與複數條接收線；一觸控驅動器，在觸控模式下，感測該複數條接收線的每一條的一電容變化以產生觸控感測資料，以及在觸覺模式下，產生一觸覺信號，以將該觸覺信號提供到至少一條傳送線；以及一控制器，基於輸入到該控制器的影像來源資料產生影像資料，將該影像資料提供到該顯示驅動器，基於該觸控感測資料計算一觸控區域，以及從包含在該影像來源資料中的觸體資料的複數個片段中提取對應於該觸控區域的一觸體的觸體資料，其中，在該觸覺模式下，該觸控驅動器產生該觸覺信號，該觸覺信號包括一載波波形以及對應於該觸體的該觸體資料的一觸覺基本波形。
在本發明的另一方面，提供一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括複數個像素；一顯示驅動器，驅動該複數個像素；一觸控面板，設置在該顯示面板上，該觸控面板包括複數條傳送線與複數條接收線；一觸覺面板，設置在該觸控面板上，該觸覺面板包括一觸覺電極層；一觸控驅動器，感測該複數條接收線的每一條的一電容變化，以產生觸控感測資料；一觸覺驅動器，產生一觸覺信號，以將該觸覺信號提供到該觸覺電極層；以及一控制器，基於輸入到該控制器的影像來源資料產生影像資料，將該影像資料提供到該顯示驅動器，基於該觸控感測資料計算一觸控區域，以及從包含在該影像來源資料中的觸體資料的複數個片段中提取對應於該觸控區域的一觸體的觸體資料，其中，該觸覺驅動器產生該觸覺信號並且將該觸覺信號提供到該觸覺電極層，該觸覺信號包括一載波波形與對 應於該觸體的觸體資料的一觸覺基本波形。
在本發明的另一方面，提供一種驅動顯示裝置的方法，該方法包括：感測施加至一觸控面板的一使用者觸摸，以產生觸控感測資料；基於該觸控感測資料，計算一觸控區域；從包含在輸入影像來源資料中的觸體資料的複數個片段中提取對應於該觸控區域的一觸體的觸體資料；產生一觸覺信號，該觸覺信號包括一載波波形與對應於該觸體的觸體資料的一觸覺基本波形；以及利用該觸覺信號在該觸控區域中產生一觸覺。
要理解的是，本發明的前述概括說明與以下詳細說明均為示例性與說明性的，並且意在提供所主張的本發明的進一步說明。
1、2、10、20‧‧‧觸體
1a、2a、11‧‧‧紋理物件
110‧‧‧平臺
130‧‧‧感測器傳送板
150‧‧‧板傳送單元
170‧‧‧感測器單元
171‧‧‧支撐桿
171a‧‧‧尖端
173‧‧‧三軸感測器
175‧‧‧線性軸承
177‧‧‧力感測器
178‧‧‧三軸輔助感測器
179‧‧‧微調構件
190‧‧‧觸覺信號模型化單元
195‧‧‧記憶體
200‧‧‧顯示面板
300‧‧‧觸控面板
312‧‧‧觸控驅動電極
312a‧‧‧第一橋部
314‧‧‧觸控感測電極
314a‧‧‧第二橋部
400‧‧‧控制器
500‧‧‧顯示驅動器
600‧‧‧觸控驅動器
610‧‧‧時序產生單元
620‧‧‧驅動衝量提供單元
630‧‧‧觸覺驅動單元
631‧‧‧觸覺信號設定單元
633‧‧‧觸覺信號產生單元
635‧‧‧記憶體
640‧‧‧通道選擇單元
650‧‧‧感測單元
660‧‧‧觸控資料處理單元
700‧‧‧觸覺面板
710‧‧‧透明基板
720‧‧‧觸覺電極層
730‧‧‧保護膜
800‧‧‧觸覺驅動器
Cm‧‧‧互電容(觸控感測器)
CSS‧‧‧通道選擇信號
CW‧‧‧載波波形
Dforce‧‧‧觸摸力感測資料
Dtouch‧‧‧觸控感測資料
Fx‧‧‧力測量資料之X軸資料
Fxyz‧‧‧力測量資料
Fz‧‧‧力測量資料之Z軸資料
HBW‧‧‧觸覺基本波形
HSI‧‧‧設定資訊
HOD‧‧‧觸體資料
HS‧‧‧觸覺信號
HSa‧‧‧觸覺基本波形
Idata‧‧‧衝量資料
IMdata‧‧‧衝量模型化資料
IU.1~IU.N‧‧‧第1個至第N個衝量單元
IU(1).1~IU(K).1)至IU(1).N~IU(K).N)‧‧‧第1個至第K個感測時間
MS‧‧‧模式信號
Mx‧‧‧測量資料之X軸資料
Mxyz‧‧‧測量資料
Mz‧‧‧測量資料之Z軸資料
M’xyz‧‧‧輔助測量資料
RGB‧‧‧影像資料
Rx1~Rxm‧‧‧接收線
Sdata‧‧‧形狀資料
SImage‧‧‧影像來源資料
SMdata‧‧‧形狀模型化資料
SU.1~SU.N‧‧‧第1個至第N個形狀單元
SU(1).1~SU(K).1至(SU(1).N~SU(K).N‧‧‧第1個至第K個感測時間
S110、S120、S130、S140、S140-1、S140-2、S140-3、S150、S210、S220、S230、S240、S240-1、S240-2、S250、S310、S320、S330、S340、S340-1、S340-2、S340-3、S350、S360、S410、S420、S430、S440、S440-1、S440-2、S440-3、S450、S460‧‧‧操作
TAD‧‧‧觸控區域資料
TDP‧‧‧觸控驅動衝量
TFD‧‧‧觸摸力資料
TSS‧‧‧時序同步信號
Tx1~Txn‧‧‧傳送線
X‧‧‧第二方向
Y‧‧‧第一方向
μ‧‧‧摩擦係數
△IMdata‧‧‧衝量模型化偏差資料
△SMdata‧‧‧形狀模型化偏差資料
所附圖式被包括是為了提供本發明的進一步理解，納入到本發明中並構成本發明的一部分，舉例說明本發明的實施例，同時與說明書一同用以解釋本發明的原理。在圖式中：第1圖為顯示在應用傳統觸覺技術的顯示裝置中分別對應於具有不同紋理的觸體的觸覺信號的圖式；第2圖為依據本發明一實施例示意性舉例說明從觸體模型化觸覺信號的裝置的圖式；第3圖與第4圖為依據本發明一實施例描述形狀模型化方法的圖式；第5圖為依據本發明一實施例描述形狀呈現方法的圖式；第6圖為依據本發明一實施例描述紋理模型化方法的圖式；第7圖為依據本發明一實施例顯示在紋理呈現方法中電壓位準與摩擦力之間相互關係的圖表；第8圖為依據本發明一實施例顯示在紋理呈現方法中載波波形的頻率與摩擦力之間相互關係的圖表；第9圖為依據本發明一實施例描述從觸體模型化觸覺信號的方法的流程圖；第10圖為依據本發明另一實施例描述從觸體模型化觸覺信號的方法的流程圖； 第11圖為依據本發明第一實施例示意性舉例說明顯示裝置的方塊圖；第12圖為示意性舉例說明第11圖中所示之觸控面板的電極結構的圖式；第13圖為描述第11圖中所示之觸控驅動器的方塊圖；第14圖為依據本發明一實施例顯示觸覺基本波形、載波波形以及觸覺信號的波形圖；第15圖為依據本發明第二實施例描述顯示裝置的觸控驅動器的圖式；第16圖為依據本發明第三實施例描述顯示裝置的圖式；第17圖為依據本發明一實施例描述觸覺信號的圖式；第18圖為依據本發明一實施例描述顯示裝置的驅動方法的流程圖；以及第19圖為依據本發明另一實施例描述顯示裝置的驅動方法的流程圖。
現在詳細參考本發明的示例性實施例，所附圖式中舉例說明了本發明的示例。在任何可能的情況下，圖式中相同的元件符號將自始至終用來代表相同或相似的部分。
本說明書中描述的術語應作如下理解。
如本文中所使用的，單數形式“一”與“該”意在還包括複數形式，除非上下文另有清楚的表示。術語“第一”與“第二”是為了將一個元件與其他元件區別開，並且該些元件不應受該些術語的限制。應進一步理解的是，術語“包含”、“包含......的”、“具有”、“具有......的”、“包括”及/或“包括......的”在本文中使用時明確說明存在闡述的特徵、整體、步驟、操作、元件及/或部件，但並不排除存在或添加一個以上其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合。術語“至少一個”應理解為包括一個以上相關的所列項目的任何以及所有組合。例如，“一第一項目、一第二項目以及一第三項目的至少其中之一”的含義表示從該第一項目、該第二項目及該第三項目的兩個以上提出的所有項目組合還有該第一項目、該第二項目或者該第三項目。術語“在......上”應解釋為包括一個元件形成在另一個元件上方的情況而且還包括第三個元件設置於其間的情況。
下文中，將參考所附圖式詳細描述依據本發明實施例之從觸體模型化觸覺信號的方法以及利用該方法的顯示裝置。在本說明書中，在各個圖中為元件添加元件符號時，應注意的是，已在其他圖式中用來表示相似元件的相似元件符號只要有可能就用於該些元件。在以下描述中，當確定相關的已知功能或配置的詳細描述不必要地使本發明的重點模糊不清時，將省略該詳細描述。
第2圖為依據本發明一實施例示意性舉例說明從觸體模型化觸覺信號的裝置的圖式。
參考第2圖，依據本發明一實施例之從觸體模型化觸覺信號的裝置可包括一平臺110、一觸體樣本10、一感測器傳送板130、一板傳送單元150、一感測器單元170以及一觸覺信號模型化單元190。
平臺110可設置在基座框架(未顯示)中，以支撐觸體樣本10。
在觸體樣本10的表面上可提供當作出使用者觸摸時用於刺激使用者的觸覺的紋理物件11。例如，該紋理物件11可包括觸體樣本10的平滑紋理圖案或者粗糙紋理圖案。該粗糙紋理圖案可具有規則或不規則幾何結構的形狀。
感測器傳送板130可支撐感測器單元170並且可根據板傳送單元150的驅動在X軸或Y軸方向傳送，藉此在X軸或Y軸方向傳送感測器單元170。
板傳送單元150可鄰近平臺110設置在該基座框架中，並且可基於手指拂動在X軸或Y軸方向傳送感測器傳送板130。依據一實施例的板傳送單元150可將馬達的旋轉運動轉換成直線運動而在X軸或Y軸方向傳送感測器傳送板130。板傳送單元150可包括一線性運動(Linear Motion，LM)導向器模組，該LM導向器模組包括一導軌與一導塊(guide block)，或者板傳送單元150可包括一滾珠螺桿模組，該滾珠螺桿模組包括一滾珠螺桿、一滾珠螺母以一及驅動馬達，但板傳送單元150不限於此。
感測器單元170可測量觸體樣本10的紋理物件11的X軸位置、Y軸位置以及Z軸位置，以產生包括X軸資料、Y軸資料以及Z軸資料的測量資料Mxyz。依據一實施例的感測器單元170可包括一支撐桿 171、一三軸感測器173、一線性軸承175、一力感測器177以及一三軸輔助感測器178。
支撐桿171可設置成垂直於觸體樣本10的頂部。直接接觸提供在觸體樣本10中的紋理物件11的尖端171a可設置在支撐桿171的下端。此處，該尖端171a可具有等於使用者手指大小的直徑，例如，可具有10mm至20mm的直徑。
三軸感測器173可設置在支撐桿171上，並且可模型化提供在觸體樣本10中之紋理物件11的數量與形狀。三軸感測器173可基於與觸體樣本10的紋理物件11接觸的尖端171a的位置變化產生包括X軸資料、Y軸資料以及Z軸資料的測量資料Mxyz，並且可將測量資料Mxyz提供到觸覺信號模型化單元190。亦即，三軸感測器173可依據傳送的板傳送單元150而測量當尖端171a與觸體樣本10的紋理物件11接觸時所移動的尖端171a的位置變化。此三軸資料可用作實際測量模擬資料，以用於設定觸覺信號，該觸覺信號同時實現提供在觸體樣本10中的紋理物件11的形狀與紋理。依據一實施例的三軸感測器173可為加速度感測器或者陀螺儀感測器。
線性軸承175可設置在感測器傳送板130與支撐桿171之間，並且可支撐支撐桿171使其下降與上升。一微調構件179可耦接至線性軸承175的頂部。該微調構件179可細微地降低與升高支撐桿171，以便細微地調整與觸體樣本10的紋理物件11接觸的尖端171a的位置。
力感測器177可設置在平臺110的底部，並且可基於觸體樣本10的紋理而模型化摩擦力與垂直阻力(drag)。力感測器177可測量當三軸感測器173進行感測時施加到觸體樣本10的壓力位準，以產生包括X軸資料、Y軸資料以及Z軸資料的力測量資料Fxyz，並且可將力測量資料Fxyz提供到觸覺信號模型化單元190。
三軸輔助感測器178可設置在與線性軸承175重疊的感測器傳送板130上，以基於感測器傳送板130的位置變化而產生包括X軸資料、Y軸資料以及Z軸資料的輔助測量資料M’xyz，並且可將輔助測量資料M’xyz提供到觸覺信號模型化單元190。亦即，三軸輔助感測器178可測量由板傳送單元150的傳送所引起的感測器傳送板130的位置變化，以產生 輔助測量資料M’xyz。該輔助測量資料M’xyz可用作雜訊消除資料，以用於依據傳送的感測器傳送板130消除施加到三軸感測器173的振動雜訊。依據一實施例的三軸輔助感測器178可為與三軸感測器173相同的感測器。
觸覺信號模型化單元190可藉由基於從三軸感測器173提供的測量資料Mxyz模型化紋理物件11的形狀來計算對應於紋理物件11的形狀模型化資料與衝量模型化資料。並且，觸覺信號模型化單元190可藉由基於從力感測器177提供的力測量資料Fxyz模型化紋理物件11的紋理來計算觸體樣本10的摩擦力模型化資料、垂直阻力模型化資料以及摩擦係數。並且，觸覺信號模型化單元190可藉由基於該形狀模型化資料與該衝量模型化資料進行一形狀呈現操作來產生對應於紋理物件11的形狀的觸覺基本波形資訊，然後可藉由基於該摩擦力模型化資料進行一紋理呈現操作來設定觸覺基本波形的觸覺電壓位準以及與該觸覺基本波形結合的載波波形的頻率。這裡，使用者的手指可基於低頻率的觸覺信號識別紋理物件11的形狀，但不能基於高頻率的觸覺信號識別紋理物件11的形狀。在該高頻率的觸覺信號中，使用者的手指只會感覺到摩擦力。因此，為了實現紋理物件11的形狀與紋理，該觸覺基本波形可具有1Hz至100Hz的頻率。並且，為了實現紋理物件11的更精細紋理，該載波波形的頻率可設定成1kHz至500kHz，例如，可設定成最大可聽頻率的一半(20kHz/2)或更高。
依據一實施例的觸覺信號模型化單元190可產生第一查閱資料表並且可將該第一查閱資料表儲存於記憶體195中，在該第一查閱資料表中，映射複數個觸體樣本的每一個的觸覺信號的設定資訊，該觸覺信號的設定資訊包括對應於觸體樣本10的觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊、該觸覺基本波形的觸覺電壓位準以及與該觸覺基本波形結合的載波波形的頻率資訊。由觸覺信號模型化單元190儲存於記憶體195中的該第一查閱資料表可用作產生觸覺信號的資訊，其在包含只感測使用者觸摸位置的觸控面板的電子裝置中實現了與每個觸體樣本的紋理物件的形狀和紋理相同的形狀和紋理。
依據另一實施例的觸覺信號模型化單元190可產生第二查閱資料表並且可將該第二查閱資料表儲存於記憶體195中，在該第二查閱資料表中，映射複數個觸體樣本的每一個的觸覺信號的設定資訊，該觸覺 信號的設定資訊包括對應於觸體樣本10的觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊以及觸體樣本10的摩擦係數。由觸覺信號模型化單元190儲存於記憶體195中的該第二查閱資料表可用作產生觸覺信號的資訊，其在包含感測觸摸力以及使用者觸摸位置的觸控面板的電子裝置中實現了與每個觸體樣本的紋理物件的形狀和紋理相同的形狀與紋理。在此種情況下，記憶體195可進一步儲存第三查閱資料表以及第四查閱資料表，在該第三查閱資料表中，映射基於電壓位準的觸體樣本10的摩擦力之間的相互關係，以及在該第四查閱資料表中，映射基於載波波形的頻率的觸體樣本10的摩擦力之間的相互關係。
此外，觸覺信號模型化單元190可利用從三軸輔助感測器178提供的輔助測量資料M’xyz來糾正從三軸感測器173提供的測量資料Mxyz，並且可基於糾正後的測量資料Mxyz產生觸覺信號的設定資訊。
依據本發明實施例之從觸體模型化觸覺信號的裝置可藉由對包括紋理物件11的觸體樣本10進行一形狀模型化操作、一形狀呈現操作、一紋理模型化操作以及一紋理呈現操作，來模型化具有與觸體樣本10的紋理物件11的形狀和紋理相同的形狀和紋理的觸覺信號的設定資訊。
第3圖與第4圖為依據本發明一實施例描述形狀模型化方法的圖式。
當使用者觸摸和拖曳觸體樣本10時，依據本發明一實施例的形狀模型化方法可數位化使用者的手指所識別的觸體樣本10的特性以及施加到使用者的手指的衝擊強度。
參考第2圖與第3圖，依據一實施例的形狀模型化方法可基於從三軸感測器173提供的測量資料Mxyz的Z軸資料Mz，藉由模型化紋理物件11的形狀來計算對應於紋理物件11的形狀模型化資料SMdata。
詳細地，觸體樣本10的紋理物件11可被定義為依照一特定單位進行分組的第1個至第N個形狀單元SU.1至SU.N。
在依據傳送的感測器傳送板130而移動時，三軸感測器173可在第1個至第K個感測時間(SU(1).1至SU(K).1)到(SU(1).N至SU(K).N)測量紋理物件11的位置變化，以產生用於每個形狀單元的第1個至第K個測量資料Mxyz，並且可將第1個至第K個測量資料Mxyz提供到觸覺信號 模型化單元190，該等第1個至第K個感測時間係預先確定的，以用於第1個至第N個形狀單元SU.1至SU.N。
觸覺信號模型化單元190可基於用於每個形狀單元SU.1至SU.N的第1個至第K個測量資料Mxyz的Z軸資料Mz，來計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的形狀模型化資料SMdata。例如，觸覺信號模型化單元190可使用以下方程式(1)而計算形狀模型化資料SMdata：
其中，k表示從1到K的自然數，n表示從1到N的自然數。
作為在對應的感測時間的形狀模型化資料SMdata(1)至SMdata(K)，觸覺信號模型化單元190可藉由使用在用於第1個至第N個形狀單元SU.1至SU.N的每一個的第1個至第K個感測時間(SU(1).1至SU(K).1)到(SU(1).N至SU(K).N)之Z軸資料Mz而對於各個形狀單元SU.1至SU.N的相同感測時間，計算Z軸資料Mz的多個部份的平均值，並且可計算包括分別對應於複數個感測時間所計算出的形狀模型化資料SMdata(1)至SMdata(K)的形狀模型化資料SMdata，藉此數位化(歸一化)觸體樣本10的紋理物件11的形狀。
而且，如以下方程式(2)中所述，觸覺信號模型化單元190可基於用於每個形狀單元SU.1至SU.N的第1個至第K個測量資料Mxyz的Z軸資料Mz，計算分別對應於該等感測時間的形狀模型化資料SMdata(1)至SMdata(K)以及對應於先前的感測時間的形狀模型化資料0至SMdata(k-1)之間的偏差“△Mdata(1)至△Mdata(K)”，並且可計算形狀模型化偏差資料△SMdata，該形狀模型化偏差資料△SMdata包括所計算出之分別對應於該等感測時間的形狀模型化資料SMdata(1)至SMdata(K)之間的偏差“△SMdata(1)至△SMdata(K)”。這裡，當對觸體樣本10的紋理物件11執行使用者的手指拂動(或拖曳)時，該形狀模型化偏差資料△SMdata可用來依據紋理物件11的形狀變化將強的觸感傳遞到使用者的手指： ...(2)
參考第2圖與第4圖，依據本發明一實施例的形狀模型化方法可藉由基於從三軸感測器173提供之測量資料Mxyz的X軸資料Mx模型化衝擊強度，來計算對應於紋理物件11的形狀的衝量模型化資料IMdata。
詳細地，提供在觸體樣本10中的紋理物件11可被定義為依照一特定單位進行分組的第1個至第N個衝量單元IU.1至IU.N。
觸覺信號模型化單元190可基於每個衝量單元IU.1至IU.N的第1個至第K個測量資料Mxyz的X軸資料Mx，來計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的衝量模型化資料IMdata。例如，觸覺信號模型化單元190可使用以下方程式(3)計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的衝量模型化資料IMdata：
作為在對應的感測時間的衝量模型化資料IMdata(1)至IMdata(K)，觸覺信號模型化單元190可藉由使用在用於第1個至第N個衝量單元IU.1至IU.N的每一個的第1個至第K個感測時間(IU(1).1至IU(K).1)到(IU(1).N至IU(K).N)之X軸資料Mx而對於各個衝量單元IU.1至IU.N的相同感測時間，計算X軸資料Mx的多個部份的平均值，並且可計算包括分別對應於複數個感測時間所計算出的衝量模型化資料IMdata(1)至IMdata(K)的衝量模型化資料IMdata，藉此當對觸體樣本10的紋理物件11執行使用者的手指拂動(或拖曳)時，數位化(歸一化)依據紋理物件11的形狀變化而傳遞到使用者的手指的衝擊強度。
而且，如以下方程式(4)中所述，觸覺信號模型化單元190可基於用於每個衝量單元IU.1至IU.N的第1個至第K個測量資料Mxyz的X軸資料Mx，計算分別對應於該等感測時間的衝量模型化資料IMdata(1)至IMdata(K)以及對應於先前的感測時間的衝量模型化資料0至IMdata(k-1)之間的絕對偏差“△IMdata(1)至△IMdata(K)”，並且可計算衝量模型化偏差資料△IMdata，該衝量模型化偏差資料△IMdata包括所計算出之分別對應於該等感測時間的衝量模型化資料IMdata(1)至IMdata(K)之間的絕對偏差 “△IMdata(1)至△IMdata(K)”。這裡，當對觸體樣本10的紋理物件11執行使用者的手指拂動(或拖曳)時，該衝量模型化偏差資料△IMdata可用來依據紋理物件11的形狀變化將強的觸感傳遞到使用者的手指：
第5圖為依據本發明一實施例描述形狀呈現方法的圖式。
當使用者觸摸和拖曳觸體樣本10的紋理物件11時，依據本發明一實施例的形狀呈現方法可基於通過上述形狀模型化計算出的資料而產生觸覺基本波形HSa，該觸覺基本波形HSa對應於使用者手指所識別的衝擊強度以及紋理物件11的形狀。
參考第5圖，依據本發明一實施例的形狀呈現方法可基於通過上述形狀模型化計算出的形狀模型化資料SMdata與衝量模型化資料IMdata而計算對應於紋理物件11的形狀的形狀資料Sdata，該形狀呈現方法可基於形狀模型化偏差資料△SMdata與衝量模型化偏差資料△IMdata而計算衝量資料Idata，該方法可基於所計算出的形狀資料Sdata與衝量資料Idata產生觸覺基本波形HSa，並且可產生對應於觸覺基本波形HSa的觸覺基本波形資訊。
詳細地，觸覺信號模型化單元190可藉由將對應於相同感測時間的形狀模型化資料SMdata與衝量模型化資料IMdata相乘而計算形狀資料Sdata。觸覺信號模型化單元190可藉由將對應於相同感測時間的形狀模型化偏差資料△SMdata與衝量模型化偏差資料△IMdata相乘而計算衝量資料Idata。並且，觸覺信號模型化單元190可藉由將對應於相同感測時間的形狀資料Sdata與衝量資料Idata相加而產生觸覺基本波形HSa。
第6圖為依據本發明一實施例描述紋理模型化方法的圖式。
當使用者觸摸和拖曳觸體樣本10時，依據本發明一實施例的紋理模型化方法可基於觸體樣本10的材質而模型化產生於使用者手指上的垂直阻力與摩擦力，以計算觸體樣本10的摩擦力模型化資料、垂直阻力模型化資料以及摩擦係數。
參考第6圖，依據本發明一實施例的紋理模型化方法可基於 從力感測器177提供的力測量資料Fxyz的Z軸資料Fz計算對應於觸體樣本10的材質的垂直阻力模型化資料，並且可基於力測量資料Fxyz的X軸資料Fx計算對應於觸體樣本10的材質的摩擦力模型化資料。
詳細地，力感測器177可在第1個至第K個感測時間SU(1)至SU(K)測量施加到觸體樣本10的力，以產生用於每個形狀單元SU.1至SU.N的第1個至第K個力測量資料Fxyz，並且可將第1個至第K個力測量資料Fxyz提供到觸覺信號模型化單元190，該等第1個至第K個感測時間係預先確定的，以用於第1個至第N個形狀單元SU.1至SU.N。
觸覺信號模型化單元190可基於用於每個形狀單元SU.1至SU.N的第1個至第K個力測量資料Fxyz的Z軸資料Fz計算垂直阻力模型化資料“FNormal”。例如，觸覺信號模型化單元190可如以下方程式(5)中所示而計算垂直阻力模型化資料“FNormal”。亦即，觸覺信號模型化單元190可以以形狀單元SU.1至SU.N為單位，將第1個至第K個力測量資料Fxyz的Z軸資料Fz相加，以計算絕對平均值“SU.(n)”，然後可從形狀單元的總數量中減去每個形狀單元SU.1至SU.N的該絕對平均值“SU.(n)”，以計算垂直阻力模型化資料“FNormal”：
其中k表示從1到K的自然數，N表示形狀單元的總數量，n表示從1到N的自然數。
觸覺信號模型化單元190可基於用於每個形狀單元SU.1至SU.N的第1個至第K個力測量資料Fxyz的X軸資料Fx，計算摩擦力模型化資料“FFriction”。例如，觸覺信號模型化單元190可使用以下方程式(6)所示計算摩擦力模型化資料“FFriction”。亦即，觸覺信號模型化單元190可以以形狀單元SU.1至SU.N為單位，將第1個至第K個力測量資料Fxyz的X軸資料Fx相加，以計算平均值“SU.(n)”的絕對值，然後可從形狀單元的總 數量“N”中減去每個形狀單元SU.1至SU.N的絕對平均值“SU.(n)”，以計算摩擦力模型化資料“FFriction”。在此種情況下，第1個至第K個力測量資料Fxyz依據一力方向，可具有正(+)值或負(-)值，並且為了使第1個至第K個力測量資料Fxyz相對於零具有正(+)值或負(-)值，觸覺信號模型化單元190可施加補償值“Offset”。在此種情況下，觸覺信號模型化單元190可從第1個至第K個力測量資料Fxyz的每個X軸資料Fx中減去該補償值，並且可將已經減去該補償值的第1個至第K個力測量資料Fxyz的X軸資料Fx相加，以計算該絕對平均值“SU.(n)”：
觸覺信號模型化單元190可以使用以下方程式(7)所示而用摩擦力模型化資料“FFriction”除以垂直阻力模型化資料“FNormal”，以計算觸體樣本10的摩擦係數“μ”：
第7圖為依據本發明一實施例顯示在紋理呈現方法中電壓位準與摩擦力之間相互關係的圖表。
當使用者觸摸和拖曳觸體樣本10時，為了實現對應於使用者手指識別的觸體樣本10的紋理物件11的振動，依據本發明一實施例的紋理呈現方法可通過預先進行的實驗基於電壓位準來收集觸體樣本10的摩擦力，並且可基於通過上述形狀呈現所產生的觸覺基本波形產生第三查閱資料表，在該第三查閱資料表裡，映射基於該電壓位準之所收集的摩擦力之間的相互關係。
觸覺信號模型化單元190可利用該第三查閱資料表基於通過上述紋理模型化計算出的觸體樣本10的摩擦力模型化資料“FFriction”提取電壓位準，並且可將提取的該電壓位準設定為觸覺電壓位準。
此外，該第三查閱資料表可儲存於記憶體195中。在此種情況下，包含感測觸摸力以及使用者觸摸的觸摸位置之觸控面板的電子裝置可在當使用者觸摸時感測觸摸力，可由感測到的觸摸力計算垂直阻力，可藉由對計算出的垂直阻力與摩擦係數進行算數運算來計算摩擦力，以及可利用儲存於記憶體195中的該第三查閱資料表基於該摩擦力提取電壓位準，並且可將提取的該電壓位準設定為觸覺電壓位準。
第8圖為依據本發明一實施例顯示在紋理呈現方法中載波波形的頻率與摩擦力之間相互關係的圖表。
當使用者觸摸和拖曳觸體樣本10時，為了基於通過上述形狀呈現所產生的觸覺基本波形而實現對應於使用者手指識別的觸體樣本10的紋理物件11的摩擦力，依據本發明一實施例的紋理呈現方法可通過預先進行的實驗基於載波波形的頻率來收集觸體樣本10的摩擦力，並且可產生第四查閱資料表，在該第四查閱資料表裡，映射基於該載波波形頻率的觸體樣本10之所收集的摩擦力之間的相互關係。
依據一實施例的觸覺信號模型化單元190可基於通過上述紋理模型化計算出的觸體樣本10的摩擦力模型化資料“FFriction”利用該第四查閱資料表來計算頻率，並且可將提取的該頻率設定為與觸覺基本波形結合的載波波形的頻率資訊。
此外，該第四查閱資料表可儲存於記憶體195中。在此種情況下，包含感測觸摸力以及使用者觸摸的觸摸位置之觸控面板的電子裝置可在當使用者觸摸時感測觸摸力，可由感測到的觸摸力計算垂直阻力，可藉由對計算出的垂直阻力與摩擦係數進行算數運算來計算摩擦力，以及可利用儲存於記憶體195中的該第四查閱資料表基於該摩擦力提取頻率，並且可將提取的該頻率設定為與該觸覺基本波形結合的載波波形的頻率資訊。
第9圖為依據本發明一實施例描述從觸體模型化觸覺信號的方法的流程圖。
下面將參考第2圖至第9圖描述依據本發明一實施例之從觸體模型化觸覺信號的方法。下文中，在描述從觸體模型化觸覺信號的方法時，與從觸體模型化觸覺信號的裝置的細節相同的細節不再重複。
首先，可將包含紋理物件11的觸體樣本10定位在平臺110上，然後，可依據板傳送單元150的驅動傳送感測器傳送板130。
接著，在操作S110中，可依據感測器傳送板130的傳送收集三軸感測器173所測量的紋理物件11的測量資料Mxyz與力感測器177測量的力測量資料Fxyz。
接著，在操作S120中，可藉由基於測量資料Mxyz的Z軸資料使用方程式(1)來計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的形狀模型化資料SMdata，以及可藉由基於測量資料Mxyz的X軸資料使用方程式(3)來計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的衝量模型化資料IMdata。
接著，在操作S130中，可基於力測量資料Fxyz的X軸資料Fx來計算對應於觸體樣本10的摩擦力模型化資料“FFriction”。這裡，該摩擦力模型化資料“FFriction”可藉由基於力測量資料Fxyz使用方程式(6)而計算得出，並且不再重複其重複描述。
接著，在操作S140中，可產生基於形狀模型化資料SMdata、衝量模型化資料IMdata以及摩擦力模型化資料“FFriction”的觸覺信號的設定資訊。這裡，該觸覺信號的設定資訊可包括觸體樣本10的紋理物件11的觸覺基本波形資訊、該觸覺電壓位準以及與該觸覺基本波形結合的載波波形的頻率資訊。
接著，在操作S150中，可藉由將觸覺信號的設定資訊映射到觸體樣本10而產生第一查閱資料表，並且可將該第一查閱資料表儲存於記憶體195中。這裡，儲存該第一查閱資料表的記憶體195可配置在包含只感測使用者觸摸的觸摸位置之觸控面板的電子裝置中。
下文中，將更詳細地描述產生觸覺信號的設定資訊的操作S140。
首先，在操作S140-1中，可產生基於形狀模型化資料SMdata與衝量模型化資料IMdata的觸覺基本波形資訊。例如，操作S140-1可包括：藉由基於形狀模型化資料SMdata使用方程式(2)來計算形狀模型化偏差 資料△SMdata以及藉由基於該衝量模型化資料IMdata使用方程式(4)來計算衝量模型化偏差資料△IMdata的操作；藉由將對應於相同感測時間的形狀模型化資料SMdata與衝量模型化資料IMdata相乘來計算形狀資料Sdata的操作；藉由將對應於相同感測時間的形狀模型化偏差資料△SMdata與衝量模型化偏差資料△IMdata相乘來計算衝量資料Idata的操作；藉由將對應於相同感測時間的形狀資料Sdata與衝量資料Idata相加來產生觸覺基本波形HSa的操作；以及產生對應於觸覺基本波形HSa的觸覺基本波形資訊的操作。
接著，在操作S140-2中，可從第三查閱資料表提取基於觸體樣本10的摩擦力模型化資料“FFriction”的電壓位準，在該第三查閱資料表中，映射基於電壓位準的觸體樣本的摩擦力之間的相互關係，並且提取的電壓位準可設定為觸覺基本波形HSa的觸覺電壓位準。
接著，在操作S140-3中，可從第四查閱資料表提取基於摩擦力模型化資料“FFriction”的頻率，在該第四查閱資料表裡，映射基於載波波形的頻率資訊的觸體樣本的摩擦力之間的相互關係，並且可將提取的頻率設定為載波波形的頻率資訊。
依據本發明一實施例之從觸體模型化觸覺信號的方法可模型化觸覺信號的設定資訊，以用於向使用者提供觸體樣本的紋理以及形狀。
第10圖為依據本發明另一實施例描述從觸體模型化觸覺信號的方法的流程圖。
下面將參考第2圖至第9圖以及第10圖描述依據本發明另一實施例之從觸體模型化觸覺信號的方法。下文中，在描述從觸體模型化觸覺信號的方法時，與從觸體模型化觸覺信號的裝置的細節相同的細節不再重複。
首先，可將包含紋理物件11的觸體樣本10定位在平臺110上，然後，可依據板傳送單元150的驅動傳送感測器傳送板130。
接著，在操作S210中，可依據感測器傳送板130的傳送收集三軸感測器173所測量的紋理物件11的測量資料Mxyz與力感測器177測量的力測量資料Fxyz。
接著，在操作S220中，可藉由基於測量資料Mxyz的Z軸 資料，使用方程式(1)來計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的形狀模型化資料SMdata，以及可藉由基於測量資料Mxyz的X軸資料，使用方程式(3)來計算對應於觸體樣本10的紋理物件11的衝量模型化資料IMdata。
接著，在操作S230中，可基於力測量資料Fxyz的X軸資料Fx來計算對應於觸體樣本10的摩擦力模型化資料“FFriction”。這裡，該摩擦力模型化資料“FFriction”可藉由基於力測量資料Fxyz，使用方程式(6)而計算得出，並且不再重複其重複描述。
接著，在操作S240中，可產生基於形狀模型化資料SMdata、衝量模型化資料IMdata、力測量資料Fxyz以及摩擦力模型化資料“FFriction”的觸覺信號的設定資訊。這裡，該觸覺信號的設定資訊可包括觸體樣本10的紋理物件11的觸覺基本波形資訊以及觸體樣本10的摩擦係數“μ”。
接著，在操作S250中，可藉由將觸覺信號的設定資訊映射到觸體樣本10而產生第二查閱資料表，並且可將該第二查閱資料表儲存於記憶體195中，並且基於電壓位準的觸體樣本10的摩擦力之間的相互關係的第三查閱資料表以及基於載波波形頻率的觸體樣本10的摩擦力之間的相互關係的第四查閱資料表可額外地儲存於記憶體195中。這裡，儲存第二查閱資料表至第四查閱資料表的記憶體195可設置在包含感測觸摸力以及使用者觸摸的觸摸位置之觸控面板的電子裝置中。
下文中，將更詳細地描述產生觸覺信號的設定資訊的操作S240。
首先，在操作S240-1中，可產生基於形狀模型化資料SMdata與該衝量模型化資料IMdata的觸覺基本波形資訊。例如，操作S240-1可包括：藉由基於形狀模型化資料SMdata，使用方程式(2)來計算形狀模型化偏差資料△SMdata的操作以及藉由基於衝量模型化資料IMdata，使用方程式(4)來計算衝量模型化偏差資料△IMdata的操作；藉由將對應於相同感測時間的形狀模型化資料SMdata與衝量模型化資料IMdata相乘來計算形狀資料Sdata的操作；藉由將對應於相同感測時間的形狀模型化偏差資料△SMdata與衝量模型化偏差資料△IMdata相乘來計算衝量資料Idata的操作；藉由將對應於相同感測時間的形狀資料Sdata與衝量資料Idata相加來 產生觸覺基本波形HSa的操作；以及產生對應於觸覺基本波形HSa的觸覺基本波形資訊的操作。
接著，在操作S240-2中，可基於力測量資料Fxyz以及摩擦力模型化資料“FFriction”計算出觸體樣本10的摩擦係數“μ”。例如，操作S240-2可包括：藉由基於該力測量資料Fxyz的Z軸資料，使用方程式(5)來計算垂直阻力模型化資料“FNormal”的操作；以及藉由基於垂直阻力模型化資料“FNormal”與摩擦力模型化資料“FFriction”，使用方程式(7)來計算摩擦係數“μ”的操作。
依據本發明另一實施例之從觸體模型化觸覺信號的方法可模型化觸覺信號的設定資訊，以用於同時實現觸體樣本的紋理與形狀。
從觸體模型化觸覺信號的裝置與方法可通過模型化方法與呈現方法產生查閱資料表並且可將該查閱資料表儲存於記憶體中，在該查閱資料表裡，對於各觸體樣本10的每一個，映射包括複數個觸體樣本每一個的觸覺基本波形資訊、觸覺基本波形的觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊之觸覺信號的設定資訊，藉此構建用於同時實現每個觸體樣本的觸體的形狀和紋理之觸覺信號的設定資訊的資料庫。
第11圖為依據本發明第一實施例示意性舉例說明顯示裝置的方塊圖。第12圖為示意性舉例說明第11圖中所示之觸控面板的電極結構的圖式。第13圖為描述第11圖中所示之觸控驅動器的方塊圖。
參考第11圖至第13圖，依據本發明第一實施例的顯示裝置可包括一顯示面板200、一觸控面板300、一控制器400、一顯示驅動器500以及一觸控驅動器600。
顯示面板200可包括複數個像素，該複數個像素分別設置在複數個像素區域中，該複數個像素區域由複數條閘極線與複數條資料線所定義。該複數個像素的每一個可響應從顯示驅動器500提供的信號而顯示特定影像。包括複數個像素的顯示面板200可為本領域技術人員已知的液晶顯示面板或者有機發光顯示面板，因此，不提供其詳細描述。
觸控面板300可包括複數條傳送線Tx1至Txn與複數條接收線Rx1至Rxm。
該複數條傳送線Tx1至Txn可沿著第一方向Y按預定間隔 平行排列於觸控面板300中。該複數條傳送線Tx1至Txn的每一條可包括：複數個觸控驅動電極312，沿著與第一方向Y相交的第二方向X按預定間隔排列；以及複數個第一橋部312a，各自連接該複數個觸控驅動電極312中相鄰的觸控驅動電極312。這裡，每個觸控驅動電極312可具有一平面，該平面具有多邊形形狀，例如，鑽石形。該複數個第一橋部312a的每一個可連接相鄰的觸控驅動電極312。該複數條傳送線Tx1至Txn的每一條可單獨連接至觸控驅動器600，並且可用作觸覺電極，該觸覺電極依據觸覺信號產生吸引力，以向使用者的手指提供觸感。
該複數條接收線Rx1至Rxm可沿著第二方向Y按預定間隔平行排列於觸控面板300中。該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條可包括：複數個觸控感測電極314，沿著第一方向Y按預定間隔排列；以及複數個第二橋部314a，各自連接該複數個觸控感測電極314中相鄰的觸控感測電極314。每個觸控感測電極314可具有與觸控驅動電極312的平面相同的一平面，並且可設置在觸控驅動電極312之間。因此，該複數個觸控驅動電極312與該複數個觸控感測電極314可設置成格子形狀。每個第二橋部314a可設置成與對應的第一橋部312a相交，以電性連接相鄰的觸控感測電極314。該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條可單獨連接至觸控驅動器600，並且可用作觸覺電極，該觸覺電極依據觸覺信號產生吸引力，以向使用者的手指提供觸感。
該複數條傳送線Tx1至Txn與該複數條接收線Rx1至Rxm可設置成彼此相交，並於其間具有絕緣層(或者介電層)。因此，該絕緣層可在觸控驅動電極312和與其相鄰的觸控感測電極314之間產生互電容Cm。該互電容Cm可作為觸控感測器，其感測施加至觸控面板300的使用者觸摸。
已經描述了該複數條傳送線Tx1至Txn的每一條包括鑽石形的電極312以及該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條包括鑽石形的電極314，但本實施例不限於此。在其他實施例中，該複數條傳送線Tx1至Txn可設置成不包括電極312之長條形，並且該複數條接收線Rx1至Rxm可設置成不包括電極314之長條形。更進一步地，觸控面板300可具有本領域技術人員已知的互電容觸控面板的結構。
觸控面板300可設置在顯示面板200的頂部上或者直接貼附在顯示面板200的頂部。例如，當顯示面板200為包括上偏光膜(未顯示)的液晶顯示面板(或者有機發光顯示面板)時，觸控面板300可設置在上偏光膜上或者可設置在上基板(未顯示)與上偏光膜之間。
控制器400可基於從外部輸入的影像來源資料“SImage”產生框單元影像資料RGB以及時序同步信號TSS，並且可將影像資料RGB以及時序同步信號TSS提供到顯示驅動器500。
控制器400可基於從觸控驅動器600提供的觸控感測資料Dtouch計算對應於使用者觸控區域的觸控區域資料TAD，並且可執行與所計算出的觸控區域資料TAD有關的應用程式。
而且，控制器400可基於觸控區域資料TAD從影像來源資料“SImage”提取觸體資料HOD，並且可將提取的觸體資料HOD提供到觸控驅動器600。這裡，一框的影像來源資料“SImage”可包括對應於顯示面板200顯示的一框影像的影像資料以及對應於包含於該框影像中的觸體的觸體資料HOD。因此，控制器400可從包含於框單元影像來源資料“SImage”中的觸體資料HOD提取對應於觸控區域資料TAD的使用者觸控區域的觸體資料HOD，並且可將提取的觸體資料HOD提供到觸控驅動器600。
顯示驅動器500可利用從控制器400提供的影像資料RGB以及時序同步信號TSS將分別對應於影像資料RGB的資料信號提供到各像素，藉此於顯示面板200中顯示特定影像。例如，顯示驅動器500可包括：時序控制器(未顯示)，該時序控制器利用從控制器400提供的時序同步信號TSS產生閘極控制信號與資料控制信號，並且校準影像資料RGB以產生像素資料；閘極驅動電路單元，該閘極驅動電路單元依據閘極控制信號產生閘極信號，並且將該閘極信號順序地提供到該複數條閘極線；以及資料驅動電路單元(未顯示)，該資料驅動電路單元依據資料控制信號將像素資料轉換成資料信號，並且將該資料信號分別提供到該複數條資料線。
觸控驅動器600可依據控制器400的模式控制而在觸控模式或者觸覺模式下驅動。
在觸控模式下，觸控驅動器600可將觸控驅動衝量TDP順序地提供到該複數條傳送線Tx1至Txn，可基於施於觸控面板300的使用 者觸摸通過該複數條接收線Rx1至Rxm來感測觸控感測器Cm的電容變化，以產生觸控感測資料Dtouch，以及可將觸控感測資料Dtouch提供到控制器400。
在觸覺模式下，觸控驅動器600可基於從控制器400提供的觸控區域資料TAD與觸體資料HOD而產生觸覺基本波形以及與載波波形結合的觸覺信號HS，可從該複數條傳送線Tx1至Txn當中選擇包含於使用者觸控區域中的至少一條傳送線，以及可將觸覺信號HS提供到所選擇的傳送線。因此，依據通過相應傳送線提供的觸覺信號HS可在使用者觸控區域中產生吸引力，因而使用者可感覺到觸覺。
依據一實施例的觸控驅動器600可包括一時序產生單元610、一驅動衝量提供單元620、一觸覺驅動單元630、一通道選擇單元640、一感測單元650以及一觸控資料處理單元660。包括該些元件的觸控驅動器600可整合到一個讀出積體電路(Readout Integrated Circuit，ROIC)晶片中。然而，觸控資料處理單元660可不整合到ROIC晶片中，而是可內建於控制器400中。
時序產生單元610可響應基於從控制器400提供的觸控模式的模式信號MS，產生用於觸控驅動器600的觸控感測驅動的觸控時序信號與通道選擇信號CSS。並且，時序產生單元610可響應基於從控制器400提供的觸覺模式的模式信號，產生用於觸控驅動器600的觸覺驅動的觸覺時序信號，並且產生對應於從控制器400提供的觸控區域資料TAD的通道選擇信號CSS。
驅動衝量提供單元620可響應從時序產生單元610提供的觸控時序信號而產生觸控驅動衝量TDP，並且可通過通道選擇單元640將產生的觸控驅動衝量TDP順序地提供到該複數條傳送線Tx1至Txn。這裡，觸控驅動衝量TDP可包括複數個衝量，以便增加觸控感測器Cm的充電量，從而增強感測靈敏度。
觸覺驅動單元630可基於從控制器400提供的觸體資料HOD產生觸覺基本波形以及與載波波形結合的觸覺信號HS，並且可將觸覺信號HS提供到該複數條傳送線Tx1至Txn當中包含在對應於從控制器400提供的觸控區域資料TAD的觸控區域中的至少一條傳送線。觸覺驅動 單元630可包括一觸覺信號設定單元631、一觸覺信號產生單元633以及一記憶體635。
記憶體635可儲存觸覺信號的設定資訊，該觸覺信號的設定資訊包括對應於各觸體樣本每一個的觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊、觸覺基本波形的觸覺電壓位準以及與觸覺基本波形結合的載波波形的頻率資訊，該些資訊由依據本發明一實施例之從觸體模型化觸覺信號的裝置與方法來設定。記憶體635可設置在觸覺驅動單元630的內部或者可設置在觸控驅動器600的內部或外部。
觸覺信號設定單元631可從儲存於記憶體635中之觸覺信號的設定資訊中提取對應於從控制器400提供的觸體資料HOD的觸覺信號的設定資訊HSI，並且可將提取的觸覺信號的設定資訊HSI提供到觸覺信號產生單元633。亦即，觸覺信號設定單元631可從儲存於記憶體635中的第一查閱資料表中提取對應於觸體資料HOD的觸覺信號的設定資訊HSI(即，觸覺基本波形資訊、觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊)。
觸覺信號產生單元633可基於從觸覺信號設定單元631提供的觸覺信號的設定資訊HSI(即，觸覺基本波形資訊、觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊)產生觸覺信號HS。例如，觸覺信號產生單元633可基於觸覺基本波形資訊與觸覺電壓位準產生第14圖(a)中所示之觸覺基本波形HBW，可基於該載波波形的頻率資訊產生第14圖(b)中所示之載波波形CW，以及可將觸覺基本波形HBW與載波波形CW結合以產生第14圖(c)或第14圖(d)中所示之觸覺信號HS。
在產生觸覺基本波形時，依據一實施例的觸覺信號產生單元633可從正弦波形、三角波形、方形波形、衝量波形以及鋸齒波形當中選擇對應於觸覺基本波形資訊的至少一個波形作為參考波形，並且可調變所選擇的參考波形以產生對應於觸覺基本波形資訊的觸覺基本波形HBW。
在產生觸覺信號HS時，依據一實施例的觸覺信號產生單元633可通過基於頻率附加結合方法的頻率調變來結合觸覺基本波形與載波波形CW，產生第14圖(c)中所示之觸覺信號HS。依據另一實施例的觸覺信號產生單元633可利用振幅調變方法調變依據觸覺基本波形的載波波形的振幅，產生如第14圖(d)中所示之具有雙邊帶(double side band)的觸覺 信號HS。
結果，觸覺信號產生單元633可將不能被使用者識別的高頻的載波波形CW添加到低頻的觸覺基本波形HBW，以產生觸覺信號HS，藉此使用者在觸摸觸控面板時其能夠感覺到具有觸體的形狀與紋理的觸覺。
通道選擇單元640可單獨連接至該複數條傳送線Tx1至Txn的每一條，並且可連接至驅動衝量提供單元620與觸覺驅動單元630，藉此將對應於通道選擇信號CSS的傳送線Tx連接至驅動衝量提供單元620或觸覺驅動單元630。通道選擇單元640可基於觸控模式將從驅動衝量提供單元620提供的觸控驅動衝量TDP傳送到對應於通道選擇信號CSS的傳送線Tx。並且通道選擇單元640可基於觸覺模式將從觸覺驅動單元630提供的觸覺信號HS傳送到對應於通道選擇信號CSS的傳送線Tx。通道選擇單元640可包括複數個多工器。
感測單元650可連接至該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條。響應來自時序產生單元610的採樣信號，感測單元650可通過該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條感測相應觸控感測器Cm的電容變化量，並且可類比-數位轉換所產生的感測信號，以產生觸控感測資料Dtouch。
觸控資料處理單元660可接收從感測單元650輸入的觸控感測資料Dtouch，並且可將觸控感測資料Dtouch順序地儲存於內部記憶體中。響應來自時序產生單元610的觸控報告信號，觸控資料處理單元660可將儲存於內部記憶體中的觸控感測資料Dtouch傳送到控制器400。
控制器400可接收從觸控資料處理單元660傳送的觸控感測資料Dtouch，並且可將接收到的觸控感測資料Dtouch與預定閾值進行比較，以確定是否存在觸摸並利用大於該閾值的感測資料計算觸摸座標。並且，控制器400可基於產生觸控感測資料Dtouch的觸控感測電極314的位置資訊(Y座標)以及正在被驅動的觸控驅動電極312的位置資訊(X座標)來計算觸摸座標(XY座標)，並且可執行與該觸摸座標有關的應用程式。並且，控制器400可產生對應於計算出的觸摸座標的觸控區域資料TAD，並且可將觸控區域資料TAD提供到觸控驅動器600。
依據本發明第一實施例的顯示裝置可基於通過從觸體模型 化觸覺信號的方法預先設定並儲存於記憶體中的觸覺信號的設定資訊，產生具有對應於使用者觸控區域的觸體的形狀與紋理的觸覺信號，從而產生使用者觸控區域中的吸引力，藉此向使用者的手指提供與觸體具有相同形狀和紋理的觸覺。
依據本發明第二實施例的顯示裝置可包括美國專利公開第2014-0062933號中所揭露的電容觸控面板或者韓國專利申請第2014-0076794號中所揭露的觸控面板，來代替上述觸控面板300。在此種情況下，依據本發明第二實施例的顯示裝置可在使用者觸摸觸控面板時，感測觸摸力以及觸摸位置。
依據本發明第二實施例的顯示裝置可基於從觸控驅動器600提供的觸控感測資料計算對應於使用者觸控區域的觸控區域資料TAD，並且可基於從觸控驅動器600提供的觸摸力感測資料計算觸摸力資料。並且，控制器400可基於觸控區域資料TAD從影像來源資料“SImage”中提取觸體資料HOD。
在依據本發明第二實施例的顯示裝置中，如第15圖中所示，觸控驅動器600可包括一時序產生單元610、一驅動衝量提供單元620、一觸覺驅動單元630、一通道選擇單元640、一感測單元650以及一觸控資料處理單元660。除觸覺驅動單元630與感測單元650之外的元件，皆如上所述，因此其詳細描述不再重複。
感測單元650可通過該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條感測相應觸控感測器Cm的電容變化量，並且可類比-數位轉換所產生的感測信號，以產生觸控感測資料Dtouch。並且，感測單元650可通過力感測線感測施加到觸控面板300的使用者觸摸力，以產生觸摸力感測資料Dforce，並且可將觸摸力感測資料Dforce提供至控制器400。觸摸力感測操作係由揭露於美國專利公開第2014-0062933號之感測單元650所執行，或者，觸摸力感測操作係由揭露於韓國專利申請第2014-0076794號之觸控面板所執行，因此不提供其詳細描述。
觸覺驅動單元630可基於從控制器400提供的觸體資料HOD與觸摸力資料TFD產生觸覺信號HS，並且可將產生的觸覺信號HS提供到包含於使用者觸控區域中的傳送線。為此，觸覺驅動單元630可包 括一觸覺信號設定單元631、一觸覺信號產生單元633以及一記憶體635。
上述第二查閱資料表至第四查閱資料表可儲存於記憶體635中。亦即，記憶體635可儲存：該第二查閱資料表，其中映射由依據本發明一實施例之從觸體模型化觸覺信號的裝置與方法設定之用於各觸體樣本每一個的觸覺基本波形資訊與摩擦係數；該第三查閱資料表，其中映射基於電壓位準的觸體樣本10的摩擦力之間的相互關係；以及該第四查閱資料表，其中映射基於載波波形的頻率的觸體樣本10的摩擦力之間的相互關係。
觸覺信號設定單元631可從儲存於記憶體635中的該第二查閱資料表中提取對應於觸體資料HOD的觸覺基本波形資訊與摩擦係數“μ”。接著，觸覺信號設定單元631可將從控制器400提供的觸摸力資料TFD設定為垂直阻力值，並且可將該垂直阻力值與提取的摩擦係數“μ”相乘而計算出觸體的摩擦力。接著，觸覺信號設定單元631可從儲存於記憶體635中的第三查閱資料表與第四查閱資料表中提取對應於觸體的摩擦力的觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊。接著，觸覺信號設定單元631可將包括提取的觸覺基本波形資訊、觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊的觸覺信號的設定資訊HSI提供到觸覺信號產生單元633。
觸覺信號產生單元633可基於從觸覺信號設定單元631提供的觸覺信號的設定資訊HSI(即，觸覺基本波形資訊、觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊)產生觸覺信號HS。
依據本發明第二實施例的顯示裝置提供與依據本發明第一實施例的顯示裝置相同的效果。
第16圖為依據本發明第三實施例描述顯示裝置的圖式。
參考第16圖，依據本發明第三實施例的顯示裝置可包括一顯示面板200、一觸控面板300、一控制器400、一顯示驅動器500、一觸控驅動器600、一觸覺面板700以及一觸覺驅動器800。
顯示面板200、觸控面板300以及顯示驅動器500皆如上所述，因此其詳細描述不再重複。
觸覺面板700可設置在觸控面板300上，並且可在使用者觸控區域中產生吸引力以向使用者手指提供觸感。依據一實施例的觸覺面板 700可包括：一透明基板710；一觸覺電極層720，設置在透明基板710上；以及一保護膜730，覆蓋觸覺電極層720。
依據一實施例的觸覺電極層720可設置在透明基板710的整個頂部。依據另一實施例的觸覺電極層720可包括沿著平行於觸控面板300的傳送線的方向按某一間隔排列的複數個第一觸覺電極圖案(未顯示)以及沿著平行於觸控面板300的接收線的方向按某一間隔排列的複數個第二觸覺電極圖案(未顯示)。
保護膜730可作為覆蓋觸覺電極層720的絕緣體。
除了控制器400基於觸覺模式而向觸覺驅動器800提供模式信號MS與觸體資料HOD之外，控制器400如上所述，因此其詳細描述不再重複。
響應基於從控制器400提供的觸控模式的模式信號，觸控驅動器600可將觸控驅動衝量TDP順序地提供到該複數條傳送線Tx1至Txn，並且可基於施於觸控面板300的使用者觸摸通過該複數條接收線Rx1至Rxm來感測觸控感測器Cm的電容變化，以將觸控感測資料Dtouch提供到控制器400。依據一實施例的觸控驅動器600可包括第13圖所示元件當中的一時序產生單元610、一驅動衝量提供單元620、一感測單元650以及一觸控資料處理單元660。
時序產生單元610可響應基於從控制器400提供的觸控模式的模式信號MS，產生用於觸控驅動器600的觸控感測驅動的觸控時序信號。
響應從時序產生單元610提供的觸控時序信號，驅動衝量提供單元620可產生觸控驅動衝量TDP，並且可將產生的觸控驅動衝量TDP順序地提供到該複數條傳送線Tx1至Txn。
感測單元650可通過該複數條接收線Rx1至Rxm的每一條來感測相應觸控感測器Cm的電容變化量，並且可類比-數位轉換所產生的感測信號，以產生觸控感測資料Dtouch。
觸控資料處理單元660可接收從感測單元650輸入的觸控感測資料Dtouch，並且可將觸控感測資料Dtouch順序地儲存於內部記憶體中。響應來自時序產生單元610的觸控報告信號，觸控資料處理單元660可將儲存於內部記憶體中的觸控感測資料Dtouch傳送到控制器400。因此， 控制器400可接收從觸控資料處理單元660傳送的觸控感測資料Dtouch，可基於接收到的觸控感測資料Dtouch計算觸摸座標，並且可執行與該觸摸座標有關的應用程式。
觸覺驅動器800可基於從控制器400提供的觸體資料HOD產生觸覺信號HS，並且可將觸覺信號HS提供到觸覺面板700的觸覺電極層720。依據一實施例的觸覺驅動器630可包括一觸覺信號設定單元631、一觸覺信號產生單元633以及一記憶體635。除了觸覺驅動器630將觸覺信號HS提供到觸覺面板700的觸覺電極層720之外，包含該些元件的觸覺驅動器630如上所述，因此其詳細描述不再重複。
依據本發明第三實施例的顯示裝置提供與依據本發明第一實施例的顯示裝置相同的效果。
依據本發明第四實施例的顯示裝置可包括依據本發明第三實施例的顯示裝置中所包含的該些元件當中除觸控面板之外的元件，並且可包括美國專利公開第2014-0062933號中所揭露的電容觸控面板或者韓國專利申請第2014-0076794號中所揭露的觸控面板，來代替該觸控面板。依據本發明第四實施例的該顯示裝置可通過與依據本發明第三實施例的該顯示裝置相同的方法產生觸覺信號，並且可將產生的觸覺信號提供到觸覺面板的觸覺電極層720，藉此提供與依據本發明第一實施例的顯示裝置相同的效果。
第17圖為依據本發明一實施例描述觸覺信號的圖式。第17圖(a)顯示對應於像塑膠一樣產生低摩擦力的觸體的觸覺信號，第17圖(b)顯示對應於像橡膠一樣產生高摩擦力的觸體的觸覺信號。
如第17圖所見，藉由結合基於觸體形狀的觸覺基本波形與基於由觸體的材質所產生的摩擦力的載波波形，可產生觸覺信號。因此，即使當觸體包括相同的紋理物件11時，依據本發明一實施例的觸覺信號也可依據紋理物件11的材質而具有不同形狀。因此，第17圖(a)中所示的觸覺信號可向使用者提供對應於觸體10中所提供之紋理物件11形狀的觸感。另一方面，第17圖(b)中所示的觸覺信號可向使用者同時提供對應於觸體20中所提供之紋理物件11形狀的觸感以及對應於紋理物件11的紋理(或摩擦力)的觸感。結果，本發明可將不能被使用者識別的高頻的載波波形 結合到低頻的觸覺基本波形中，以產生觸覺信號，藉此使使用者能夠感覺到具有觸體的形狀與紋理的觸覺。
第18圖為依據本發明一實施例描述顯示裝置的驅動方法的流程圖，並且用於描述依據本發明第一至第三實施例的顯示裝置執行的觸覺驅動方法。
現在參考第11圖與第18圖描述依據本發明一實施例的顯示裝置的驅動方法。
首先，在操作S310中，可通過感測施於觸控面板300的使用者觸摸來產生觸控感測資料Dtouch。
接著，在操作S320中，可基於觸控感測資料Dtouch計算出對應於使用者觸控區域的觸控區域資料TAD。
接著，在操作S330中，可基於觸控區域資料TAD從影像來源資料“SImage”中提取觸體資料HOD。例如，可從包含在框單元影像來源資料“SImage”中的觸體資料HOD中提取對應於觸控區域資料TAD的使用者觸控區域的觸體資料HOD。
接著，在操作S340中，可從儲存於記憶體635中的觸覺信號的設定資訊中提取對應於觸體資料HOD的觸覺信號的設定資訊。例如，操作S340可包括從儲存於記憶體635中的第一查閱資料表中提取對應於觸體資料HOD的觸覺基本波形資訊的操作S340-1、從第一查閱資料表中提取觸覺電壓位準的操作S340-2、以及從第一查閱資料表中提取載波波形的頻率資訊的操作S340-3。
接著，在操作S350中，可基於觸覺信號的設定資訊HSI(即，觸覺基本波形資訊、觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊)產生觸覺信號HS。例如，操作S350可包括：基於觸覺基本波形資訊與觸覺電壓位準產生第14圖(a)中所示之觸覺基本波形HBW的操作；基於頻率資訊與載波波形產生第14圖(b)中所示之載波波形CW的操作；以及結合觸覺基本波形HBW與載波波形CW以產生第14圖(c)或第14圖(d)中所示之觸覺信號的操作。
接著，在操作S360中，可將觸覺信號HS提供到包含於使用者觸控區域中之觸控面板300的傳送線，以在使用者觸控區域中產生吸 引力，藉此向使用者提供具有觸體的形狀與紋理的觸覺。在操作S360中，如第16圖中所示，可將觸覺信號HS提供到設置在觸控面板300上的觸覺面板700的觸覺電極層720。
依據本發明一實施例的顯示裝置的驅動方法可基於通過從觸體模型化觸覺信號的方法預先設定並儲存於記憶體中的觸覺信號的設定資訊HSI，產生具有設定在使用者觸控區域中的觸體資料HOD的形狀與紋理的觸覺信號HS，以在使用者觸控區域中產生吸引力，藉此向使用者手指提供與觸體資料HOD具有相同形狀和紋理的觸覺。
第19圖為依據本發明另一實施例描述顯示裝置的驅動方法的流程圖，並且用於描述依據本發明第二與第四實施例的顯示裝置執行的觸覺驅動方法。
現在參考第15圖與第19圖描述依據本發明另一實施例的顯示裝置的驅動方法。
首先，在操作S410中，可通過感測施於觸控面板300的使用者觸摸來產生觸控感測資料Dtouch，並且可通過感測基於使用者觸摸的使用者觸摸力產生觸摸力感測資料Dforce。
接著，在操作S420中，可基於觸控感測資料Dtouch計算出對應於使用者觸控區域的觸控區域資料TAD。
接著，在操作S430中，可基於觸控區域資料TAD從影像來源資料“SImage”中提取觸體資料HOD。例如，可從包含在框單元影像來源資料“SImage”中的觸體資料HOD中提取對應於觸控區域資料TAD的使用者觸控區域的觸體資料HOD。
接著，在操作S440中，可從儲存於記憶體635中的觸覺信號的設定資訊中提取對應於觸體資料HOD的觸覺信號的設定資訊。例如，操作S440可包括：從儲存於記憶體635中的第二查閱資料表中提取對應於觸體資料HOD的摩擦係數“μ”與觸覺基本波形資訊的操作S440-1；將觸摸力資料TFD設定為垂直阻力值並且將該垂直阻力值與提取的摩擦係數“μ”相乘而計算出觸體的摩擦力的操作S440-2；以及從儲存於記憶體635中的第三查閱資料表中提取對應於觸體的摩擦力的觸覺電壓位準以及從儲存於記憶體635中的第四查閱資料表中提取對應於觸體的摩擦力的載波波 形的頻率資訊的操作S440-3。
接著，在操作S450中，可基於觸覺信號的設定資訊HSI(即，觸覺基本波形資訊、觸覺電壓位準以及載波波形的頻率資訊)產生觸覺信號HS。例如，操作S450可包括：基於觸覺基本波形資訊與觸覺電壓位準產生第14圖(a)中所示之觸覺基本波形HBW的操作；基於頻率資訊與載波波形產生第14圖(b)中所示之載波波形CW的操作；以及結合觸覺基本波形HBW與載波波形CW以產生第14圖(c)或第14圖(d)中所示之觸覺信號的操作。
接著，在操作S460中，可將觸覺信號HS提供到包含於使用者觸控區域中之觸控面板300的傳送線，以在使用者觸控區域中產生吸引力，藉此向使用者提供具有觸體的形狀與紋理的觸覺。在操作S460中，如第16圖中所示，可將觸覺信號HS提供到設置在觸控面板300上的觸覺面板700的觸覺電極層720。
依據本發明另一實施例之顯示裝置的驅動方法提供的效果與依據本發明一實施例之顯示裝置的驅動方法的效果相同。
依據本發明實施例的顯示裝置可應用於包括觸控面板與觸覺功能的可擕式資訊裝置(例如智慧型手機、平板PC等)以及各種電子裝置(例如筆記型電腦、螢幕、電視等)的每一個的顯示單元。
如上所述，依據本發明的實施例，依據本發明實施例之從觸體模型化觸覺信號的方法可模型化用於同時實現觸體樣本的形狀與紋理的觸覺信號的設定資訊。
而且，依據本發明的實施例，依據本發明實施例的顯示裝置及其驅動方法可產生具有對應於使用者觸控區域的觸體的形狀與紋理的觸覺信號，以在該使用者觸控區域中產生吸引力，藉此向使用者提供與觸體具有相同形狀和紋理的觸覺。
顯然，對本領域技術人員而言，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下可對本發明做出各種修改與變化。因此，意圖是倘若該修改與變化在所附申請專利範圍及其等效的範圍內，則本發明覆蓋本發明的修改與變化。
本發明主張2014年11月12日提出的韓國專利申請第 10-2014-0157324號的權益，為了所有目的，上述韓國專利申請特此通過參考而併入，如完整記載於本文中。

Claims (16)

  1. 一種從觸體模型化觸覺信號的方法，該方法包括：在將一感測器單元相對於包括一紋理物件的一觸體移動的同時，通過該感測器單元獲取對應於該紋理物件的形狀的測量資料，並且通過一力感測器獲取對應於施加至該觸體的一壓力位準的力測量資料；基於該測量資料，計算對應於該紋理物件的形狀模型化資料與衝量模型化資料；基於該力測量資料，計算對應於該紋理物件的摩擦力模型化資料；基於該形狀模型化資料、該衝量模型化資料以及該摩擦力模型化資料，產生對應於該觸體的一觸覺信號的設定資訊；以及將該觸覺信號的該設定資訊儲存於一記憶體中，其中，該觸覺信號的該設定資訊的產生包括：基於該形狀模型化資料與該衝量模型化資料，產生對應於該觸體形狀的一觸覺基本波形，並且產生對應於該觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊；基於該摩擦力模型化資料，設定一觸覺電壓位準；以及基於該摩擦力模型化資料，產生與該觸覺基本波形結合的一載波波形的頻率資訊，其中，用於實現該紋理物件的一更精細紋理之該載波波形的一頻率大於用於實現該紋理物件的一形狀及一紋理之該觸覺基本波形的一頻率。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之從觸體模型化觸覺信號的方法，其中該觸覺信號的該設定資訊的儲存包括：藉由將該觸覺基本波形資訊、該觸覺電壓位準以及該載波波形的頻率資訊映射到該觸體，產生一第一查閱資料表；以及將該第一查閱資料表儲存於該記憶體中。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之從觸體模型化觸覺信號的方法，其中該觸覺信號的該設定資訊的產生進一步包括： 基於該力測量資料與該摩擦力模型化資料，計算對應於該觸體的一摩擦係數。
  4. 依據申請專利範圍第3項所述之從觸體模型化觸覺信號的方法，其中該觸覺信號的該設定資訊的儲存包括：藉由將該觸覺基本波形資訊以及該摩擦係數映射到該觸體，產生一第二查閱資料表；以及將該第二查閱資料表儲存於該記憶體中。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之從觸體模型化觸覺信號的方法，進一步包括：額外地在該記憶體中儲存一第三查閱資料表以及一第四查閱資料表，在該第三查閱資料表中，映射基於一電壓位準的該觸體的一摩擦力，而在該第四查閱資料表中，映射基於一載波波形的一頻率的該觸體的一摩擦力。
  6. 一種顯示裝置，包括：一顯示面板，包括複數個像素；一顯示驅動器，驅動該複數個像素；一觸控面板，設置在該顯示面板上，該觸控面板包括複數條傳送線與複數條接收線；一觸控驅動器，在一觸控模式下，感測該複數條接收線的每一條的一電容變化以產生觸控感測資料，以及在一觸覺模式下，產生一觸覺信號，以將該觸覺信號提供到至少一條傳送線；以及一控制器，基於輸入到該控制器的影像來源資料產生影像資料，以將該影像資料提供到該顯示驅動器，基於該觸控感測資料計算一觸控區域，以及從包含在該影像來源資料中的觸體資料的複數個片段中提取對應於該觸控區域的一觸體的觸體資料，其中，在該觸覺模式下，該觸控驅動器基於該觸體的該觸體資料產生一觸覺基本波形、基於對應於該觸體資料的該觸體的一摩擦力產生一載波波形、以及結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號，以及 其中，用於實現該紋理物件的一更精細紋理之該載波波形的一頻率大於用於實現該紋理物件的一形狀及一紋理之該觸覺基本波形的一頻率。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中該觸控驅動器包括：一記憶體，儲存對應於該觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊與一觸覺電壓位準以及儲存該載波波形的頻率資訊；以及一觸覺驅動單元，基於該觸覺基本波形資訊與該觸覺電壓位準產生該觸覺基本波形，基於該載波波形的該頻率資訊產生該載波波形，以及結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號。
  8. 依據申請專利範圍第6項所述的顯示裝置，其中，該控制器進一步基於從該觸控驅動器提供的觸摸力感測資料，計算觸摸力資料，該觸控驅動器包括：一記憶體，儲存對應於該觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊、該觸體的一摩擦係數、基於一電壓位準的該觸體的一摩擦力、以及基於一載波波形的一頻率的一摩擦力；一感測單元，感測該複數條接收線的每一條的電容變化，以產生該觸控感測資料與該觸摸力感測資料；以及一觸覺驅動單元，產生該觸覺信號，以將該觸覺信號提供到該至少一條傳送線，以及該觸覺驅動單元包括：一觸覺信號設定單元，基於該觸摸力資料計算該觸體的該摩擦力，並從該記憶體中提取該觸覺基本波形資訊、對應於計算出的該觸體的該摩擦力的一觸覺電壓位準、以及一載波波形的頻率資訊；以及一觸覺信號產生單元，基於提取的該觸覺基本波形資訊與該觸覺電壓位準產生該觸覺基本波形，基於該載波波形的頻率資訊產生該載波波形，以及結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號。
  9. 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板，包括複數個像素；一顯示驅動器，驅動該複數個像素；一觸控面板，設置在該顯示面板上，該觸控面板包括複數條傳送線與複數條接收線；一觸覺面板，設置在該觸控面板上，該觸覺面板包括一觸覺電極層；一觸控驅動器，感測該複數條接收線的每一條的一電容變化，以產生觸控感測資料；一觸覺驅動器，產生一觸覺信號，以將該觸覺信號提供到該觸覺電極層；以及一控制器，基於輸入到該控制器的影像來源資料產生影像資料，以將該影像資料提供到該顯示驅動器，基於該觸控感測資料計算一觸控區域，以及從包含在該影像來源資料中的觸體資料的複數個片段中提取對應於該觸控區域的一觸體的觸體資料，其中，該觸覺驅動器基於該觸體的該觸體資料產生一觸覺基本波形、基於對應於該觸體資料的該觸體的一摩擦力產生一載波波形、結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號、以及將該觸覺信號提供到該觸覺電極層，以及其中，用於實現該紋理物件的一更精細紋理之該載波波形的一頻率大於用於實現該紋理物件的一形狀及一紋理之該觸覺基本波形的一頻率。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述的顯示裝置，其中，該觸覺驅動器包括：一記憶體，儲存對應於該觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊與一觸覺電壓位準，以及儲存該載波波形的頻率資訊；以及一觸覺信號產生單元，基於該觸覺基本波形資訊與該觸覺電壓位準產生該觸覺基本波形，基於該載波波形的該頻率資訊產生該載波波形，以及結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號。
  11. 依據申請專利範圍第9項所述的顯示裝置，其中該控制器基於從該觸控驅動器提供的觸摸力感測資料，計算觸摸力資料， 該觸控驅動器包括一感測單元，該感測單元感測該複數條接收線的每一條的該電容變化，以產生該觸控感測資料與該觸摸力感測資料，以及該觸覺驅動器包括：一記憶體，儲存對應於該觸覺基本波形的觸覺基本波形資訊、該觸體的一摩擦係數、基於一電壓位準的該觸體的一摩擦力、以及基於一載波波形的一頻率的一摩擦力；一觸覺信號設定單元，基於該觸摸力資料計算該觸體的該摩擦力，並從該記憶體中提取該觸覺基本波形資訊、對應於計算出的該觸體的該摩擦力的一觸覺電壓位準、以及一載波波形的頻率資訊；以及一觸覺信號產生單元，基於提取的該觸覺基本波形資訊與該觸覺電壓位準產生該觸覺基本波形，基於該載波波形的該頻率資訊產生該載波波形，以及結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號。
  12. 一種驅動顯示裝置的方法，該方法包括：感測施加至一觸控面板的一使用者觸摸，以產生觸控感測資料；基於該觸控感測資料，計算一觸控區域；從包含在輸入影像來源資料中的觸體資料的複數個片段中提取對應於該觸控區域的一觸體的觸體資料；產生一觸覺信號，該觸覺信號包括一載波波形與對應於該觸體的觸體資料的一觸覺基本波形；以及利用該觸覺信號在該觸控區域中產生一觸覺，其中，該觸覺信號的產生包括：基於該觸體的該觸體資料產生該觸覺基本波形；基於對應於該觸體資料的該觸體的一摩擦力產生該載波波形；以及結合該觸覺基本波形與該載波波形以產生該觸覺信號，其中，用於實現該紋理物件的一更精細紋理之該載波波形的一頻率大於用於實現該紋理物件的一形狀及一紋理之該觸覺基本波形的一頻率。
  13. 依據申請專利範圍第12項所述之驅動顯示裝置的方法，其中該觸覺信號的產生進一步包括： 從一記憶體中提取對應於該觸體的該觸體資料的觸覺基本波形資訊與一觸覺電壓位準以及提取該載波波形的頻率資訊，其中，基於該觸覺基本波形資訊與該觸覺電壓位準產生該觸覺基本波形，以及其中，基於該載波波形的該頻率資訊產生該載波波形。
  14. 依據申請專利範圍第12項所述之驅動顯示裝置的方法，進一步包括：感測施加至該觸控面板的一使用者觸摸力以計算觸摸力資料，其中該觸覺信號的產生進一步包括：從一記憶體提取對應於該觸體的該觸體資料的一摩擦係數，以基於該觸摸力資料與該摩擦係數計算該觸體的一摩擦力；以及從該記憶體提取對應於該觸體的該觸體資料的觸覺基本波形資訊、對應於該觸體的該摩擦力的一觸覺電壓位準、以及該載波波形的頻率資訊，其中，基於提取的該觸覺基本波形資訊與該觸覺電壓位準，產生該觸覺基本波形，以及其中，基於該載波波形的該頻率資訊，產生該載波波形。
  15. 依據申請專利範圍第12項至第14項中任一項所述之驅動顯示裝置的方法，其中，該觸覺信號係被提供到設置於該觸控面板中的至少一條傳送線。
  16. 依據申請專利範圍第12項至第14項中任一項所述之驅動顯示裝置的方法，其中，該觸覺信號係被提供到一觸覺電極層，該觸覺電極層包含於設置在該觸控面板上的一觸覺面板中。
TW104137244A 2014-11-12 2015-11-11 從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法 TWI632494B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
??10-2014-0157324 2014-11-12
KR1020140157324A KR102398389B1 (ko) 2014-11-12 2014-11-12 햅틱 객체로부터 햅틱 신호를 모델링하는 방법, 디스플레이 장치 및 이의 구동 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201621587A TW201621587A (zh) 2016-06-16
TWI632494B true TWI632494B (zh) 2018-08-11

Family

ID=54540887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104137244A TWI632494B (zh) 2014-11-12 2015-11-11 從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9984479B2 (zh)
EP (1) EP3021202B1 (zh)
KR (1) KR102398389B1 (zh)
CN (1) CN105589557B (zh)
TW (1) TWI632494B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6073451B1 (ja) * 2015-11-17 2017-02-01 京セラ株式会社 電子機器
KR102462941B1 (ko) * 2016-01-26 2022-11-03 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN112146701B (zh) * 2020-09-17 2022-09-30 五邑大学 一种触觉测量装置及方法
CN114265503B (zh) * 2021-12-22 2023-10-13 吉林大学 一种应用于笔式振动触觉反馈装置的纹理渲染方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101714026A (zh) * 2008-10-02 2010-05-26 索尼株式会社 用户接口反馈装置、用户接口反馈方法和程序
CN101907922A (zh) * 2009-06-04 2010-12-08 智点科技（深圳）有限公司 一种触感触控系统
CN102054122A (zh) * 2010-10-27 2011-05-11 东南大学 基于实际测量的纹理的力触觉表达方法
US20120327006A1 (en) * 2010-05-21 2012-12-27 Disney Enterprises, Inc. Using tactile feedback to provide spatial awareness
TW201342122A (zh) * 2012-01-12 2013-10-16 Ibm 使用振動以在行動裝置中提供觸感
CN103677250A (zh) * 2012-08-29 2014-03-26 英默森公司 用触觉方式表示传感器输入的系统
CN103793051A (zh) * 2012-10-31 2014-05-14 英默森公司 用于模拟具有触觉效果的用户界面上的表面特征的方法和装置
TW201430633A (zh) * 2012-12-18 2014-08-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 觸感回饋系統及其提供觸感回饋的方法
CN104049746A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 伊梅森公司 用于触觉效果的参数修改的系统和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20085475A0 (fi) * 2008-05-19 2008-05-19 Senseg Oy Kosketuslaiteliitäntä
KR102051180B1 (ko) 2009-03-12 2019-12-02 임머숀 코퍼레이션 텍스처 엔진에 대한 시스템 및 방법
US9746923B2 (en) 2009-03-12 2017-08-29 Immersion Corporation Systems and methods for providing features in a friction display wherein a haptic effect is configured to vary the coefficient of friction
US20110267294A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Nokia Corporation Apparatus and method for providing tactile feedback for user
JP6008331B2 (ja) * 2012-02-03 2016-10-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 触覚提示装置および触覚提示装置の駆動方法、駆動プログラム
US9158407B2 (en) 2012-08-29 2015-10-13 Sharp Kabushiki Kaisha Capacitive touch panel with a ‘dual layer’ force sensor
KR102006151B1 (ko) * 2012-11-27 2019-10-10 삼성디스플레이 주식회사 터치를 인식하고 전기 촉각 자극을 제공하는 표시 장치 및 그 구동 방법
KR101541154B1 (ko) 2012-12-13 2015-08-03 엘아이지인베니아 주식회사 원자층 증착장치
KR102245943B1 (ko) * 2014-06-23 2021-04-29 엘지디스플레이 주식회사 터치 패널 및 이의 구동 장치

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101714026A (zh) * 2008-10-02 2010-05-26 索尼株式会社 用户接口反馈装置、用户接口反馈方法和程序
CN101907922A (zh) * 2009-06-04 2010-12-08 智点科技（深圳）有限公司 一种触感触控系统
US20120327006A1 (en) * 2010-05-21 2012-12-27 Disney Enterprises, Inc. Using tactile feedback to provide spatial awareness
CN102054122A (zh) * 2010-10-27 2011-05-11 东南大学 基于实际测量的纹理的力触觉表达方法
TW201342122A (zh) * 2012-01-12 2013-10-16 Ibm 使用振動以在行動裝置中提供觸感
CN103677250A (zh) * 2012-08-29 2014-03-26 英默森公司 用触觉方式表示传感器输入的系统
CN103793051A (zh) * 2012-10-31 2014-05-14 英默森公司 用于模拟具有触觉效果的用户界面上的表面特征的方法和装置
TW201430633A (zh) * 2012-12-18 2014-08-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 觸感回饋系統及其提供觸感回饋的方法
CN104049746A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 伊梅森公司 用于触觉效果的参数修改的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160057030A (ko) 2016-05-23
US9984479B2 (en) 2018-05-29
TW201621587A (zh) 2016-06-16
EP3021202B1 (en) 2018-07-04
CN105589557B (zh) 2018-06-08
KR102398389B1 (ko) 2022-05-16
EP3021202A1 (en) 2016-05-18
US20160133034A1 (en) 2016-05-12
CN105589557A (zh) 2016-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI570603B (zh) 驅動觸控面板的裝置
TWI615755B (zh) 觸控面板及其驅動裝置
CN105426026B (zh) 触摸感测装置和使用该触摸感测装置的显示装置
TWI632494B (zh) 從觸體模型化觸覺信號的方法、顯示裝置及其驅動方法
CN107533393A (zh) 集成的自电容式触摸显示器
JP5894957B2 (ja) 電子機器、電子機器の制御方法
JP2015215800A (ja) 携帯型電子装置
KR20110138095A (ko) 터치 시스템에서 좌표 보정 방법 및 장치
KR20160104196A (ko) 표시장치 및 이를 이용한 표시장치의 구동방법
CN101833400B (zh) 光学式传感屏幕及面板传感方法
CN110249296A (zh) 触摸输入装置
CN109643184A (zh) 触摸输入装置
KR102320770B1 (ko) 표시장치의 터치 인식방법 및 이를 이용한 표시장치
CN108021272A (zh) 力感测装置和具有该力感测装置的显示装置
KR20180118269A (ko) 터치 스크린 및 그에 따른 펜 터치 검출 방법
KR20140034688A (ko) 촉각영상 표현방법 및 이를 수행하기 위한 터치스크린 장치
KR101992849B1 (ko) 터치 좌표 전송 제어방법과 이를 이용한 터치 스크린 장치
KR101911679B1 (ko) 터치 압력 센서를 이용한 사용자 인증 방법 및 장치
US11842011B2 (en) System and method of noise mitigation for improved stylus detection
KR102357599B1 (ko) 휴대용 전자 기기
KR20160019989A (ko) 터치 스크린 장치
KR20180095229A (ko) 호버링 터치 검출 장치 및 방법