WO2012019565A1 - 具有电流模拟触感反馈的按键开关以及触敏显示器 - Google Patents

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sensor
button switch
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鲍臻
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Bao Zhen
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the field of electronic control and display, and more particularly to a push button switch and a touch sensitive display having current analog tactile feedback. Background technique
  • the operation feedback for the push button switch or the touch sensitive display is mostly the mechanical motion feedback generated by the pressing of the surface of the button switch or the touch sensitive display itself, and may be accompanied by corresponding audio output or video display. Feedback.
  • 201020281858.7 discloses a pneumatic button that uses gas pressure to improve the feel of a conventional button, but still does not provide a rich variety of tactile feedback information between the button switch and the operator.
  • audio output feedback is susceptible to interference from noisy external environments, and video display feedback is also dependent on the external environment. For example, direct or reflected daylight or light may cause the operator to be unable to see the video content displayed on the touch-sensitive display.
  • the patent document US Pat. No. 4,885,565 discloses a touch-sensitive monitor in which the feedback of the tactile sensation is triggered by an input made by the user's touch, and the vibration is triggered by a microprocessor to trigger a mechanical shock.
  • the coil is wound, causing the monitor housing to vibrate, so that in addition to the additional audible feedback, the user can feel the mechanical vibration.
  • the present invention uses the current analog touch sensing technology to realize the tactile feedback to the button switch or the touch sensitive display to expand the traditional button switch or touch sensitive.
  • the operational feedback capability of the display Specifically, the current-simulating haptic technique modulates the tactile sensation of the surface of a human finger by a voltage of about several hundred volts with a very weak current, thereby modulating a different tactile sensation.
  • the current analog touch technology is similar to electric shock, but the feeling caused by the weak current is ever-changing, which can simulate vibration, pressure, heat and other sensations, and the strength is controllable. Therefore, the present invention applies current analog touch technology to key switches and touch sensitive displays, thereby enriching the operator's tactile feedback.
  • a touch sensitive display having current analog haptic feedback comprising: at least one sensor detecting an operation of an operator on a surface of the touch sensitive display and generating a first signal; At least one discharge electrode, generating a potential difference point by point in at least one region of the surface of the touch-sensitive display, and outputting a controllable current; displaying the medium; controlling the unit, the at least one sensor, the at least one discharge electrode, and the The display medium connection generates a second signal based on the first signal to control the discharge electrode.
  • the push button switch and the touch sensitive display with current tactile feedback can enable the operator to obtain rich tactile feedback information when operating the push button switch or the touch sensitive display, and suppress or eliminate the interference of the external environment on the information feedback.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a push button switch having current analog tactile feedback according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view illustrating a key switch having current analog tactile feedback according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a structure of a touch sensitive display having current analog tactile feedback according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram showing the structure of a touch sensitive display with current analog tactile feedback in accordance with another embodiment of the present invention. detailed description
  • the push button switch includes: a sensor portion S1 in which at least one sensor is disposed; a discharge electrode portion S2 having a plurality of discharge electrodes E 1 E 2 , . . . . E M ; and a control unit VP, and The sensor in the sensor portion S1 is connected to each of the discharge electrodes E 2 , . . . . E M in the discharge electrode portion S2.
  • the principal part of the concept of the present invention is only schematically shown in the drawings, and the description of the other parts is omitted.
  • the complete structure of the sensor portion S1 should also include the corresponding mechanical structure of the auxiliary sensor to implement the button function, such as the keyboard casing, the button cap, or the case of the conventional mouse. Next, it also includes the outer casing of the mouse and so on.
  • a discharge electrode portion S2 is disposed above the sensor portion S1, and the discharge electrode portion S2 includes a plurality of discharge electrodes E 2 , . . . . E M , and includes a corresponding planar cover body, an insulator, and a wire, a mechanical structure, and the like connected to the control unit. Or part of the control unit.
  • the discharge electrodes can be made of various commonly used conductive materials.
  • the discharge electrode is made of a conductive rubber.
  • a discharge electrode can also be made of a material such as a 'ruthenium film' or a "flexible conductive material".
  • such a push button switch can generate a virtual key to reset and lock so as to be close to the operational feeling of the real object, and can even accurately adjust the magnitude of the discharge electrode output current, simulating the surface of the push button switch.
  • the output of the real touch showing the graph of the current, and the physical properties of the temperature, texture, hardness, etc. of the virtual object in the picture through the current.
  • the push button switch may be a push button switch divided into a two-layer structure. At least one sensor is disposed in the first layer to detect operation of the key switch and generate a first signal, the first signal determining at least an operational state of the key switch.
  • the second layer is provided with at least one discharge electrode, and comprises a corresponding planar cover body, an insulator and a wire, a mechanical structure or the like connected to the control unit or a part of the control unit,
  • the discharge electrode generates a potential difference point by point in at least one region of the surface of the key switch, and outputs a controllable current;
  • the first layer and the second layer are connected to the control unit, and the control unit generates a second signal based on the first signal to control the discharge electrode.
  • the discharge electrodes and sensors can be alternately arranged on the same layer to save space.
  • the control unit can pass the output voltage.
  • the relationship between the I current and the operator's operation of the push button switch assists the function of the sensor to a certain extent, further simplifying the structure.
  • the push button switch according to the present invention realizes the current analog tactile feedback by outputting a controllable current through the contact portion of the discharge electrode and the operator, and thus there is no special requirement for the type of the sensor included in the sensor portion of the push switch.
  • it can be based on “electric field change”, “magnetic field change”, “temperature change”, “humidity change”, “humidity change”, “capacitance change”, “resistance change", sound
  • the principles of wave principle, optical principle, mechanical motion, etc. are used to implement the sensor of the present invention.
  • control unit VP generates a second signal based on the first signal output by the sensor to control the discharge electrode to implement the tactile feedback information.
  • control unit VP controls the discharge electrode to generate tactile feedback information in an initial state by generating a second signal in an initial state in which the key switch has not been operated.
  • the sensor used in the push button switch of the present invention may be a contact sensor or a non-contact sensor.
  • a non-contact sensor such as an acoustic/lightwave sensor can be used to detect an operator's operation of the pushbutton switch.
  • an optical sensing device constructed of a CCD camera and/or a sensing device based on surface acoustic wave technology can be used to detect the operation of the push button switch.
  • the sensor portion S1 does not necessarily have to be placed under the discharge electrode portion S2. Instead, the sensor portion can be mounted above the push button switch, as illustrated in Figure 2.
  • the detected coordinates and the associated operational state can be transmitted to the control unit VP as the first signal.
  • the internal structure of the push switch can be simplified, and the mechanical movement of the discharge electrode portion can be reduced so that the discharge electrode can be made of a hard material, which contributes to prolonging the service life.
  • the relative positions of the sensor and the discharge electrode are flexible, depending on the type and operation of the sensor employed.
  • control unit VP is also connected to the electronic device on which the push button switch is mounted or constitutes a unit module.
  • control unit VP controls the voltage/current output from the discharge electrode and analyzes the capacitance, resistance and potential change between the different discharge electrodes.
  • control unit VP can control a portion of the outer casing of the push switch as a discharge electrode.
  • the discharge electrode is movable perpendicular to the surface of the push button switch.
  • the key switch of the present invention can be implemented in any form known in the art, such as a keyboard button for a capacitive sensor, a mouse button with a reed, and a multi-pass in a mobile phone interface.
  • the navigation keys and the like formed by the sensor include, but are not limited to, various implementations of various buttons, switches, navigation keys, triggers, etc., which are currently known in the art and developed in the future. The manner in which the present specification and claims are recited are merely exemplary and not restrictive.
  • the touch sensitive display comprises: a sensor portion S1 having at least one sensor; a discharge electrode portion S2 having at least one discharge electrode E P E 2 , . . . E M ; a display medium S3 ; and a control unit VP
  • the control unit VP is connected to each of the discharge electrodes and the display medium S3 of the sensor portion S1 and the discharge electrode portion S2.
  • the sensor portion S 1 is formed as a transparent flexible sensor pad (taking resistance or capacitance as an example;).
  • the sensor detects an operator's touch on the surface of the touch-sensitive display and produces at least a first signal that determines at least the location of the touch (Cartesian coordinates).
  • the display medium can be constructed in accordance with various commonly used display technologies, in this embodiment using LCD technology.
  • the display medium in the present invention can be realized by "organic electroluminescence film”, “micro-electrophoresis display”, “CRT”, “LED”, or "plasma display”.
  • the touch display according to the present invention achieves the effect of current-simulating tactile feedback by outputting a controllable current through the contact portion of the discharge electrode with the operator, and thus there is no particular requirement for whether the display medium is flexible or non-flexible.
  • a discharge electrode portion is disposed above the sensor portion, and the discharge electrode portion includes a conductive discharge electrode ⁇ , . ⁇ and a corresponding planar cover body, and further includes an insulating material and a wire connected to the controller, or a portion of the controller.
  • the discharge electrodes ⁇ , ⁇ can generate a potential difference on the uppermost surface of the touch-sensitive display while outputting a controllable current between the contact portion of the operator.
  • the change in current and the difference in composition "current pattern" will simulate the tactile sensation of the object while simulating other physical properties of the object.
  • the discharge electrodes are configured to correspond to the pixels of the densely arranged display so as to be capable of generating a precisely controllable current between the potential difference between the different discharge electrodes and the contact portion of the operator, thereby being suitable Simulate the output of a real touch, such as output Braille, temperature of the displayed object, texture, hardness, other physical characteristics, and so on. Because these characteristics can be perceived by the human body through the conduction current inside the human nerve, enriching the operator's tactile feedback, and unlike the traditional display device is affected by the external environment.
  • the touch sensitive display may be a three-layer structure Touch sensitive display.
  • At least one sensor is disposed in the first layer to detect operation of the surface of the touch-sensitive display and to generate a first signal that determines at least an operational state of the surface of the touch-sensitive display.
  • Locating a second layer above the first layer the second layer is provided with at least one discharge electrode, and comprises a corresponding planar cover body, an insulator and a wire, a mechanical structure or the like connected to the control unit or a part of the control unit,
  • the discharge electrode generates a potential difference point by point in at least one region of the surface of the touch-sensitive display, and outputs a controllable current;
  • a third layer is disposed under the first layer, and the third layer is composed of a display medium, the first layer, The second layer and the third layer are connected to the control unit, and the control unit generates a second signal based on the first signal to control the discharge electrode.
  • the discharge electrodes and sensors can be alternately arranged on the same layer to save space.
  • a touch sensitive display according to another embodiment of the present invention will be exemplified.
  • the main difference from Figure 3 is the replacement of the sensor pads with non-contact sensors such as acoustic optical sensors.
  • acoustic optical sensors For example, an optical tactile device constructed using a CCD camera or a sensor constructed using surface acoustic wave technology is used to detect operation on the surface of the touch-sensitive display.
  • the sensor is mounted above the discharge electrode portion to determine the contact state of the operator with the touch sensitive display by detecting a change in the acoustic/optical signal on the surface of the touch sensitive display.
  • the measured coordinates and associated contact states can be conducted to the control unit VP as a first signal.
  • the sensor portion S 1 in the touch-sensitive display may be implemented as a layered structure, that is, as a sensor layer in which at least one sensor is disposed, and the discharge electrode portion S2 may also be implemented as a layer
  • the structure is a discharge electrode layer in which at least one discharge electrode is disposed.
  • the display medium can be implemented as a flexible/non-flexible display medium layer.
  • the control unit VP generates a second signal based on the first signal to control the discharge electrode to generate a potential difference point by point in at least one area of the surface of the touch-sensitive display, and output a controllable current between the contact portion of the operator, thereby forming a pair
  • the current of the object displayed on the display medium simulates tactile feedback.
  • a touch sensitive display wherein the discharge electrode is made of a transparent conductive material.
  • a touch sensitive display according to another embodiment of the present invention, wherein the discharge electrode is made of a porous electrically conductive material.
  • a touch sensitive display according to an embodiment of the present invention, wherein the control unit controls a portion of the outer casing of the touch sensitive display as a discharge electrode.
  • a touch sensitive display according to an embodiment of the invention, wherein the discharge electrode can be moved perpendicular to the surface of the touch sensitive display.

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Description

具有电流模拟触感反馈的按键开关以及触敏显示器 相关申请的引用
本申请要求 2010 年 8 月 12 日向中国专利局提交的申请号
201010251785.1、 发明名称为 《具有电流模拟触感反馈的触敏显示器》 的专 利申请和 2011年 7月 14日向中国专利局提交的申请号为 201110196604.4、 发明名称为 《具有电流模拟触感反馈的按键开关》 的专利申请的优先权， 在 此通过引用并入其全部内容。 技术领域
本发明涉及电子控制及显示领域， 更具体地涉及一种具有电流模拟触感 反馈的按键开关和触敏显示器。 背景技术
众所周知， 在电子控制及显示领域中广泛地使用各种按键开关以及触敏 显示器来实现人与相关设备的人机交互。 例如， 传统的计算机的鼠标和键盘、 手机操作按键以及触摸屏等等都可以用于人机交互， 以实现对相关设备的指 令输入或者从相关设备取得反馈信息。
现有技术中， 针对这种按键开关或者触敏显示器的操作反馈多数为按键 开关或触敏显示器的表面本身受到按压后产生的机械运动反馈， 同时可能伴 随有相应的音频输出或者视频显示以进行反馈。
然而， 通过这些方式， 反馈的信息是较为单一的。 例如， 在专利文献
201020281858.7公开了一种气压式按键， 其采用气体压力的方式改善了传统 按键的触感， 但仍然无法在按键开关与操作者之间实现丰富多样的触感反馈 信息。
此外， 音频输出反馈容易受到嘈杂的外界环境的干扰， 视频显示反馈也 同样依赖于外界环境。 例如， 直射或者反射的日光或者灯光可能造成操作者 无法看清楚触敏显示器上显示的视频内容。
对此， 专利文献 US4,885,565公开了一种触敏监视器， 其中通过使用者 触摸进行的输入来触发触感的反馈， 由微处理器触发机械冲击的方式操纵振 荡线圈， 该机械冲击导致监视器壳体发生振动， 从而在附加的音响反馈之外， 使用者还可以感受到机械振动。
然而， 这种方案的缺点在于， 即使通过触摸进行不同的输入， 也出现相 同的触感反馈， 只有与原先的音响反馈相联系才能更准确地加以区分。
为此， 需要扩展按键开关和触敏显示器的操作反馈能力， 使得在操作按 键开关或者触敏显示器的同时可以获得丰富的触感反馈信息。 发明内容
针对现有技术中按键开关和触敏显示器进行操作反馈时存在的上述缺 点， 本发明釆用电流模拟触感技术来实现对按键开关或者触敏显示器的触感 反馈， 以扩展传统的按键开关或触敏显示器的操作反馈能力。 具体而言， 电 流模拟触感技术通过大约几百伏的电压与非常微弱的电流激发人类手指表面 的触感神经， 从而调制出不同的触感。 在本质上， 电流模拟触感技术类似于 触电 , 但通过微弱电流引起的感觉却是千变万化的 , 从而可以模拟出振动、 压力、 热等多种感觉， 并且强弱可控。 因此， 本发明将电流模拟触感技术应 用在按键开关和触敏显示器中， 进而丰富操作者的触感反馈。
根据本发明的一方面， 提供了一种具有电流模拟触感反馈的 4* ^开关， 该按键开关包括： 至少一个传感器， 检测操作者对按键开关表面的操作， 并 且产生第一信号； 至少一个放电电极， 在所述按键开关表面的至少一个区域 中逐点地产生电位差， 并且输出可控的电流； 控制单元， 与所述至少一个传 感器、 所述至少一个放电电极连接， 基于第一信号产生第二信号来控制放电 电极。
根据本发明的另一方面， 提供了一种具有电流模拟触感反馈的触敏显示 器， 该触敏显示器包括： 至少一个传感器， 检测对操作者对触敏显示器表面 的操作， 并且产生第一信号； 至少一个放电电极， 在触敏显示器表面的至少 一个区域中逐点地产生电位差， 并且输出可控的电流； 显示介质； 控制单元， 与所迷至少一个传感器、 所述至少一个放电电极以及所述显示介质连接， 基 于第一信号产生第二信号以控制放电电极。
根据本发明的具有电流触感反馈的按键开关和触敏显示器， 可以使得操 作者在操作按键开关或者触敏显示器时获得丰富的触感反馈信息， 并且抑制 或消除外界环境对信息反馈的干扰。 附图说明
下面借助于附图来例示本发明的优选实施例。 在附图中：
图 1为图示根据本发明的一个实施例的具有电流模拟触感反馈的按键开 关的结构示意图；
图 2为图示根据本发明的另一实施例的具有电流模拟触感反馈的按键开 关的结构示意图；
图 3为图示根据本发明的一个实施例的具有电流模拟触感反馈的触敏显 示器的结构示意图； 以及
图 4为图示根据本发明的另一实施例的具有电流模拟触感反馈的触敏显 示器的结构示意图。 具体实施方式
首先， 如图 1所示， 图示了根据本发明的一个实施例的具有电流模拟触 感反馈的按键开关。 如图 1所示， 该按键开关包括： 传感器部分 S1 , 其中设 置至少一个传感器； 放电电极部分 S2, 具有多个放电电极 E1 E2, .. ..EM; 以及控制单元 VP,其与传感器部分 S1中的传感器和放电电极部分 S2中的各 放电电极 E2， . . ..EM连接。 在此， 为了简化对本发明的发明构思的描述， 在附图中仅仅示意性地示出了实现本发明构思的最主要的部分， 而省略了对 其它部分的描述。 例如， 以传统的键盘所采用的电容式传感器为例， 传感器 部分 S1的完整结构还应包含辅助传感器实现按键功能的相应的机械结构，如 键盘的外壳、 按键帽， 或者在传统的鼠标的情况下， 还包括鼠标的外壳等等。
传感器检测操作者对按键开关表面的操作并且至少产生第一信号， 基于 所述第一信号至少能够确定操作者对按键开关的操作状态 （例如， 笛卡尔坐 标）。
在传感器部分 S1上方布置放电电极部分 S2,放电电极部分 S2包含多个 放电电极 E2, . . ..EM, 并且包含相应的平面覆盖机体、 绝缘体以及与控制单元 连接的导线、 机械结构等或者控制单元的一部分。 放电电极可以由各种常用 的导电材料制成。 例如， 在此实施例中， 放电电极采用导电橡胶制成。 作为 变型， 还可以采用' ΊΤΟ薄膜"或者"柔性导电材料 "等材料来制成放电电极。
两个部分 Sl、 S2的布置方式使得放电电极 EL ..EM可在按键开关的上表 面产生电位差， 同时与操作者的接触部分之间输出可控的电流。 电流的变化 可以构成不同 "操作反馈信息"甚至"电流图案"， 使得传统按键开关上的反馈 信息被极大地扩展， 而不局限于传统按键开关上的定义的导航键、 数字 /字符 键等。 例如， 通过对放电电极的控制， 使得操作者在与放电电极接触时感受 到所操作的按键开关产生的响应， 即， 放电电极产生的可控的电流， 而且这 一感觉可以通过针对放电电极的不同控制而发生改变。 特别当在用于视觉障 碍患者的终端中应用这样的按键开关时， 能够使视觉障碍患者直接感受到操 作的按键开关的状态以及响应。
另一方面， 通过适当的控制可以使这种按键开关产生虚拟的键的复位和 锁定从而接近于真实对象的操作感， 并且甚至还可以准确调节放电电极输出 电流的大小， 在按键开关的表面模拟真实触感的输出， 显示电流构成的图形， 以及通过电流感觉到画面中虚拟对象的温度、 质感、 硬度等等的物理属性。 这种直观的反馈保证操作者与按键开关的交互具有更高的可靠性， 抑制或者 消除由于外界干扰噪音或者照明状况对交互的不利影响。
根据本发明的一个实施例， 按键开关可以是一种划分为两层结构的按键 开关。 其中第一层中设置有至少一个传感器， 以检测对按键开关的操作并且 产生第一信号， 第一信号至少确定对按键开关的操作状态。 在第一层的上方 安放第二层， 第二层中设置有至少一个放电电极， 并且包含相应的平面覆盖 机体、 绝缘体以及与控制单元连接的导线、 机械结构等或者控制单元的一部 分， 所述放电电极在按键开关表面的至少一个区域中逐点地产生电位差， 并 且输出可控的电流； 笫一层和第二层与控制单元连接， 控制单元基于第一信 号产生第二信号来控制放电电极。
作为一种替代方式， 可以在相同的层上交替地排列放电电极和传感器， 以节省空间。
同时， 在放电电极输出电压 /电流的同时， 控制单元可以通过输出的电压
I电流的关系分析操作者对按键开关的操作， 在一定程度上辅助传感器的功 能， 进一步简化结构。
如上所述， 根据本发明的按键开关通过放电电极与操作者的接触部分输 出可控的电流来实现电流模拟触感反馈， 因此对按键开关的传感器部分中包 含的传感器的类型并无特殊要求。 例如， 可以采用基于"电场变化"、 "磁场变 化，'、 "温度变化"、 "湿度变化"、 "湿度变化"、 "电容变化"、 "电阻变化"、 声 波原理、 光学原理、 机械运动等原理来实现本发明的传感器。
在本发明的实施例中， 控制单元 VP基于传感器输出的第一信号而产生 第二信号来控制放电电极实现触感反馈信息。
在本发明的至少一个实施例中 , 在还没有对按键开关进行操作的初始状 态下， 控制单元 VP通过产生第二信号来控制放电电极以实现初始状态下的 触感反馈信息。
此外， 本发明按键开关中使用的传感器可以是接触式传感器或者非接触 式传感器。 例如， 本发明的至少一个实施例中， 可以采用声^ /光波传感器之 类的非接触式传感器来检测操作者对按键开关的操作。 例如， 可以使用 CCD 摄像头构成的光学传感装置和 /或采用基于表面声波技术的传感装置来检测 对按键开关的操作。 这样， 传感器部分 S1不一定必须放置在放电电极部分 S2之下。 相反， 传感器部分可以安装在按键开关的上方， 如附图 2的图示。 此时， 通过检测按键开关表面声波 /光学信号的变化从而检测按键开关的操作 状态 , 可以把检测的坐标以及相关的操作状态传送给控制单元 VP作为第一 信号。 由此， 可以简化按键开关的内部结构， 同时减少了放电电极部分的机 械运动以便于可以采用硬质材料来制作放电电极， 有助于延长其使用寿命。
可见， 在根据本发明的按键开关中， 传感器和放电电极的相对位置是灵 活多样的， 这依赖于所采用的传感器的类型和工作原理。
此外， 根据本发明的实施例， 可以将传感器辅助的机械结构作为传感器 的一部分来共同实现触控传感的功能， 还可以将放电电极辅助的机械结构作 为放电电极的一部分来共同实现放电电极的功能。
在本发明的实施例中， 控制单元 VP还与安装所述按键开关的电子设备 连接， 或者与之构成单元模块。
根据本发明的一个实施例，控制单元 VP控制放电电极输出的电压 /电流， 并且分析不同放电电极之间的电容、 电阻和电位变化。
根据本发明的另一实施例， 控制单元 VP可以将按键开关的外壳的一部 分作为放电电极进行控制。
根据本发明的一实施例， 其中放电电极可以垂直于按键开关的表面进行 运动。
此外， 可以将本发明的按键开关实现为本领域已知的任何形式， 诸如釆 用电容式传感器的键盘按键、 采用簧片的鼠标按键、 以及手机界面中的多传 感器构成的导航键等等， 包括但不限于本领域目前已知的和将来开发的各种 按键、 开关、 导航键、 扳机等各种实现形式。 因此， 在本申请说明书和权利 要求书中列举的方式仅仅是示例性的而不是限制性的。
现在， 参见图 3来例示根据本发明实施例的触敏显示器。 如图 3所示， 触敏显示器包括： 传感器部分 S 1 , 具有至少一个传感器； 放电电极部分 S2, 具有至少一个放电电极 EP E2 , . ..EM; 显示介质 S3 ; 以及控制单元 VP , 控 制单元 VP与传感器部分 S 1、放电电极部分 S2中的各放电电极以及显示介质 S3相连接。作为示例，传感器部分 S 1被形成为透明的挠性传感器垫（以电阻 或电容式为例；)。
传感器检测操作者对触敏显示器表面的触摸， 并且至少产生一个第一信 号， 该第一信号至少确定触摸的位置（笛卡尔坐标）。
可根据各种常用的显示器技术来构建显示介质，在此实施例中采用 LCD 技术构建。作为变形，可以利用 "有机电致发光膜"、 "微嚢电泳显示"、 "CRT" , "LED", 或者 "等离子显示 "来实现本发明中的显示介 。
根据本发明的触摸显示器通过放电电极与操作者的接触部分输出可控的 电流来实现电流模拟触感反馈的效果， 因此对显示介质是否是柔性或非柔性 并无特定要求。
在传感器部分之上安放有放电电极部分， 放电电极部分包含可导电的放 电电极 Ε , .ΕΜ 以及相应的平面覆盖机体， 此外还包含绝缘物质以及与控制 器相连的导线、 或控制器的部分。
放电电极 Ε ,.ΕΜ可在触敏显示器的最上层表面产生电位差， 同时与操作 者的接触部分之间输出可控的电流。 电流的变化以及构成的不同 "电流图案" 将会模拟产生对物体的触感， 同时可模拟出物体的其它物理特性。
根据本发明的一个实施例， 把放电电极构成对应于密集排布的显示器的 像素， 使之能够通过不同放电电极间的电位差与操作者的接触部分之间产生 可精确控制的电流， 从而适合模拟真实触感的输出， 例如输出盲文、 所显示 对象的温度、 质感、 硬度、 其它物理特性， 等等。 因为这些特性都可以通过 人体神经内部的传导电流而被人体所感知， 从而丰富操作者的触感反馈， 并 且不像传统显示装置受外界环境的影响。
根据本发明的一个实施例， 触敏显示器可以是一种被划分为三层结构的 触敏显示器。 其中第一层中设置有至少一个传感器， 以检测对触敏显示器表 面的操作并且产生第一信号， 第一信号至少确定对触敏显示器表面的操作状 态。 在第一层的上方安放第二层， 第二层中设置有至少一个放电电极， 并且 包含相应的平面覆盖机体、 绝缘体以及与控制单元连接的导线、 机械结构等 或者控制单元的一部分， 所述放电电极在触敏显示器的表面的至少一个区域 中逐点地产生电位差， 并且输出可控的电流； 在第一层的下方安放第三层， 第三层由显示介质构成， 第一层、 第二层及第三层与控制单元连接， 控制单 元基于第一信号产生第二信号来控制放电电极。
作为一种替代方式， 可以在相同的层上交替地排列放电电极和传感器， 以节省空间。
现在， 参见图 4来例示根据本发明另一实施例的触敏显示器。 与图 3的 主要区别在于， 采用声 光学传感器之类的非接触式传感器来替代传感器 垫。例如，使用 CCD摄像头构成的光学触感装置或者采用表面声波技术构成 的传感器来检测对触敏显示器表面的操作。 其中， 传感器被安装在放电电极 部分的上方， 通过检测触敏显示器表面的声^/光学信号的变化从而确定操作 者与触敏显示器的接触状态。 可以把测出的坐标以及相关的接触状态传导到 控制单元 VP上作为第一信号。
根据本发明的一个实施例，触敏显示器中的传感器部分 S 1可以被实现为 层状结构， 即， 作为其中设置了至少一个传感器的传感器层， 而放电电极部 分 S2也可以被实现为层状结构，即作为其中设置了至少一个放电电极的放电 电极层。 类似地， 显示介质可以被实现为柔性 /非柔性的显示介质层。
控制单元 VP基于第一信号产生第二信号从而控制放电电极在触敏显示 器的表面的至少一个区域逐点地产生电位差， 同时与操作者的接触部分之间 输出可控的电流， 从而形成对显示介质上显示的对象的电流模拟触感反馈。
根据本发明的一个实施例的触敏显示器， 其中， 放电电极由透明的导电 材料制成。
根据本发明的另一实施例的触敏显示器， 其中， 放电电极由多孔的导电 材料制成。
根据本发明的一实施例的触敏显示器， 其中控制单元将触敏显示器的外 壳的一部分作为放电电极进行控制。 根据本发明的一实施例的触敏显示器， 其中放电电极可以垂直于触敏显 示器的表面进^"运动。
虽然结合上述实施例对本发明进行了说明， 但是可以理解本发明并不局 限于公开的实施例。 而且， 在本发明的原理和范围之内， 可以对本发明进行 修改以引入本说明书未说明的任何改变、 替换或者等效组件而不脱离本发明 的范围。

Claims

权利要求书
1. 一种具有电流模拟触感反馈的按键开关， 包括：
至少一个传感器， 检测操作者对按键开关表面的操作， 并且产生第一信 号；
至少一个放电电极， 在所述按键开关表面的至少一个区域中逐点地产生 电位差， 并且输出可控的电流；
控制单元， 与所述至少一个传感器、 所述至少一个放电电极连接， 基于 第一信号产生第二信号来控制放电电极。
2. 根据权利要求 1所述的按键开关，其中放电电极在与操作者的接触部 分之间输出可控的电流以形成电流模拟触感反馈。
3. 根据权利要求 1所述的按键开关， 其中， 所述控制单元控制放电电极 输出的电压和电流， 并且分析不同放电电极之间的电容、 电阻和电位变化。
4. 根据权利要求 1-3任一项所迷的按键开关， 其中在同一层交替地排列 放电电极和传感器。
5. 根据权利要求 1-3任一项所迷的按键开关， 其中在不同层排列放电电 极和传感器。
6. 根据权利要求 1所述的按键开关， 其中
所述传感器是接触式传感器或者非接触式传感器。
7. 根据权利要求 6所述的按键开关， 其中
所述传感器基于电场变化、 磁场变化、 温度变化、 湿度变化、 压力变化、 电容变化、 电阻变化、 声波原理或者光学原理中的一种或者其组合来检测操 作者对按键开关表面的操作。
8. 根据权利要求 1所述的按键开关，其中控制单元将按键开关的外壳的 一部分作为放电电极进行控制。
9.一种具有电流模拟触感反馈的触敏显示器， 包括：
至少一个传感器， 检测对操作者对触敏显示器表面的操作， 并且产生第 一信号；
至少一个放电电极， 在触敏显示器表面的至少一个区域中逐点地产生电 位差， 并且输出可控的电流；
显示介质；
控制单元， 与所述至少一个传感器、 所述至少一个放电电极以及所述显 示介质连接， 基于第一信号产生第二信号以控制放电电极。
10. 根据权利要求 9所述的触敏显示器， 其中，
放电电极在与操作者的接触部分之间输出可控的电流以形成对显示介质 上显示的对象的电流模拟触感反馈。
11. 根据权利要求 9所述的触敏显示器， 其中， 所述控制单元控制放电 电极输出的电压和电流， 并且分析不同放电电极之间的电容、 电阻和电位变 化。
12. 根据权利要求 9-11中任一项所述的触敏显示器， 其中在同一层交替 地排列放电电极和传感器。
13. 根据权利要求 9-11中任一项所述的触敏显示器， 其中在不同层排列 放电电极和传感器。
14. 根据权利要求 9-11中任一项所述的触敏显示器， 其中， 放电电极由 透明的导电材料制成。
15. 根据权利要求 9-11中任一项所述的触敏显示器， 其中， 放电电极由 多孔的导电材料制成。
16. 根据权利要求 9所述的触敏显示器， 其中
所述传感器是接触式传感器或者非接触式传感器。
17. 根据权利要求 16所述的触敏显示器， 其中
所述传感器基于电场变化、 磁场变化、 温度变化、 湿度变化、 压力变化、 电容变化、 电阻变化、 声波原理或者光学原理中的一种或者其組合来检测对 所述至少一个区域的触控操作。
18. 根据权利要求 9所述的触敏显示器， 其中控制单元将触敏显示器的 外壳的一部分作为放电电极进行控制。
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