触觉反馈显示屏的制作方法

本发明涉及显示屏技术领域，特别是涉及一种触觉反馈显示屏。

背景技术：

作为用户输入设备的触摸屏正在快速普及，而来自工业、商业以及消费类等所有市场领域的用户都在不断追求更好的人机接口，随着技术的发展，触摸激活接口方面的触觉反馈技术得到了越来越广泛的关注。触觉反馈技术，可以向用户提供立即和正确无误的确认，从而能够提高用户体验。

在传统的触觉反馈技术中，通常需要通过触觉感应层(即sensor层)来检测压力，而压力产生的电信号比较微弱，因此需要将电信号放大后才能利用放大后的电信号(即高压信号)来驱动相关结构以产生触觉反馈效果。然而，高压信号也加载在触觉感应层中，如此在工作时高压信号对触觉感应层会造成干扰，从而降低触觉反馈的准确度。

技术实现要素：

基于此，有必要针对如何改善传统触觉反馈技术将高压信号加载在触觉感应层，使得在工作时高压信号对触觉感应层会造成干扰的问题，提供一种触觉反馈显示屏。

一种触觉反馈显示屏，包括：屏体和电路板；所述屏体包括触觉反馈模块、主显示层及压力传感器；所述电路板设有信号处理电路；其中，所述触觉反馈模块覆盖于所述主显示层上；所述压力传感器与所述信号处理电路电连接，且所述信号处理电路还与所述触觉反馈模块电连接；

所述压力传感器提取随着所述屏体受到的压力而变化的电信号；所述信号处理电路放大所述压力传感器提取的第一电信号，并将放大后形成的第二电信号输出至所述触觉反馈模块；所述触觉反馈模块根据所述第二电信号形成电场，以产生触觉效果。

在其中一个实施例中，所述触觉反馈模块包括触觉信号层与触觉产生单元；所述触觉产生单元覆盖于所述触觉信号层上；所述触觉信号层覆盖于所述主显示层上；所述触觉信号层与所述信号处理电路电连接；

所述触觉信号层用于接收所述第二电信号；所述触觉产生单元用于与所述触觉信号层通过耦合而产生与所述第二电信号相对应的耦合电压，以通过电场产生触觉效果。

在其中一个实施例中，所述触觉产生单元包括玻璃基板、半导体层及绝缘层；所述玻璃基板覆盖于所述触觉信号层上；所述半导体层覆盖于所述玻璃基板上；所述绝缘层覆盖于所述半导体层上；

所述半导体层用于通过与所述触觉信号层耦合而形成所述耦合电压，以通过电场产生触觉效果。

在其中一个实施例中，所述触觉信号层的材料为氧化铟锡或金属网。

在其中一个实施例中，所述半导体层的材料为氧化铟锌、氧化铟锡锌或掺锑二氧化锡。

在其中一个实施例中，所述信号处理电路包括压力检测单元和放大单元；所述压力检测单元与所述压力传感器电连接；所述放大单元的输入端与所述压力检测单元电连接，所述放大单元的输出端与所述触觉反馈模块电连接；

所述压力检测单元用于通过所述压力传感器提取所述第一电信号，并将所述第一电信号发送至所述放大单元；所述放大单元用于将所述第一电信号放大，并将放大后形成的所述第二电信号发送至所述触觉反馈模块。

在其中一个实施例中，所述压力传感器为压阻传感器。

在其中一个实施例中，所述压力检测单元包括信号发生器、第一电阻及第二电阻；所述信号发生器的输出端同时与所述第一电阻的一端和所述压阻传感器的一端电连接；所述第一电阻的另一端同时与所述压阻传感器的另一端和第二电阻的一端电连接；所述第二电阻的另一端接地；所述第一电阻、所述压阻传感器及所述第二电阻的公共端均与所述放大单元的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述信号发生器用于输出频率介于20hz至500hz之间的正弦波信号。

在其中一个实施例中，所述电路板为柔性电路板。

上述触觉反馈显示屏具有的有益效果为：在该触觉反馈显示屏中，电路板设有信号处理电路。信号处理电路放大压力传感器提取的第一电信号，并将放大后形成的第二电信号输出至触觉反馈模块，从而由触觉反馈模块根据第二电信号形成电场，以产生触觉效果。因此，上述触觉反馈屏通过压力传感器来感应压力，且将放大后形成的第二电信号(即高压信号)直接加载至触觉反馈模块，即将检测压力的器件与接收高压信号的器件分别开来，从而可以避免这两种器件之间相互发生干扰，提高了触觉反馈的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为一实施例提供的触觉反馈显示屏的结构示意图；

图2为图1所示实施例的触觉反馈显示屏中屏体的侧面结构示意图；

图3为图1所示实施例的触觉反馈显示屏中信号处理电路的电路图；

图4为图1所示实施例的触觉反馈显示屏中压力传感器的分布结构示意图；

图5为压阻传感器阻值大小与压力大小之间的关系示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明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发明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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明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，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/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。

请参考图1、图2，一实施例提供了一种触觉反馈显示屏，包括屏体100和电路板200。具体地，电路板200与屏体100可以绑定(bonding)连接。另外，电路板200可以为柔性电路板(fpc，flexibleprintedcircuit)。

电路板200设有信号处理电路。屏体100包括触觉反馈模块110、主显示层120及压力传感器130。其中，触觉反馈模块110覆盖于主显示层120上。压力传感器130与信号处理电路电连接，且信号处理电路还与触觉反馈模块110电连接。

其中，主显示层120是指显示屏的基本组成结构，例如：主显示层120包括能够构成oled(organiclight-emittingdiode，有机发光半导体)显示器的各层结构(例如：包括阳极层、有机发光层、阴极层等)，或者主显示层120包括能够构成lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)的各层结构(例如：包括设有彩色滤光片的上基板、液晶层、设有薄膜晶体管的下基板等)。

压力传感器130提取随着屏体100受到的压力而变化的电信号。本发明实施例中，触觉反馈显示屏可以包括多个分布在不同位置的压力传感器130，且各压力传感器130的工作原理相同。信号处理电路放大压力传感器130提取的第一电信号，并将放大后形成的第二电信号(即高压信号)输出至触觉反馈模块110。触觉反馈模块110根据第二电信号形成电场，以产生触觉效果。

在上述触觉反馈显示屏中，当用户施加压力后，压力传感器13会发生相应的变化，信号处理电路则能够提取相应的第一电信号并将其放大。之后，信号处理电路将放大后形成的第二电信号输出至触觉反馈模块110，进而通过触觉反馈模块110形成电场，而且由于人体能够导电，因此当触觉反馈模块110产生电场后，人体接触到触觉反馈模块110后则会有电流通过，从而产生触觉效果。并且，由于触觉反馈模块110最终产生的电场是由于屏体100接收到用户施加的压力后形成的，因此用户施加的压力大小将会影响触觉反馈模块110产生的电场，即屏体100表面受到的压力越大，触觉反馈模块110产生的电场越强，流过用户的电流越强，即产生的触觉效果越强烈；屏体100表面受到的压力越小，触觉反馈模块110产生的电场越弱，流过用户的电流越弱，即产生的触觉效果就越微弱。

因此，本发明实施例中提供的上述触觉反馈显示屏，通过压力传感器130来感应压力，且将放大后形成的第二电信号(即高压信号)直接加载至触觉反馈模块110，即将检测压力的器件与接收高压信号的器件分别开来，从而可以避免这两种器件之间相互发生干扰，提高了触觉反馈的准确度。

在其中一个实施例中，请继续参考图2，触觉反馈模块110包括触觉信号层111与触觉产生单元112。触觉产生单元112覆盖于触觉信号层111之上。触觉信号层111覆盖于主显示层120之上。并且，触觉信号层111与信号处理电路电连接。

其中，触觉信号层111用于接收来自信号处理电路的第二电信号。具体的，触觉信号层111可以通过fpc走线连接信号处理电路的输出端。并且，触觉信号层111的材料可以为氧化铟锡(ito，indiumtinoxides)或金属网(metalmesh)，一方面可以提高接收第二电信号的灵敏度，另一方面也可以降低功效。

触觉产生单元112，用于与触觉信号层111通过耦合而产生与第二电信号相对应的耦合电压，以通过电场产生触觉效果。具体的，触觉产生单元112与触觉信号层111可以通过电容耦合的方式来产生与第二电信号相对应的耦合电压。

因此，本发明实施例中，由信号处理电路输出的第二电信号加载至触觉信号层111上。而当触觉信号层111加载了第二电信号后，再通过耦合的方式将能量上传至触觉产生单元112，从而通过触觉产生单元112来产生触觉效果，可以提高使用安全性。

具体的，请继续参考图2，触觉产生单元112包括玻璃基板1121、半导体层1122及绝缘层1123。其中，玻璃基板1121覆盖于触觉信号层111上。半导体层1122覆盖于玻璃基板1121上。绝缘层1123覆盖于半导体层1122上。

其中，半导体层1122用于通过与触觉信号层111耦合而形成耦合电压，以通过电场产生触觉效果。具体的，半导体层1122的材料可以为氧化铟锌(tzo)、氧化铟锡锌(itzo)或掺锑二氧化锡(sol-gelato)。

另外，请参考图4，压力传感器130可以分布在屏体100的四周，并位于触觉信号层111的外围。并且，压力传感器130可以分布在玻璃基板1121的下方或主显示层120的下方。

本发明实施例中，触觉信号层111加载了第二电信号后，半导体层1122则会通过耦合产生耦合电压，从而在屏体100表面形成电场。当用户触摸屏体100表面时，手指与半导体层1122可以构成耦合电容。手指滑动时，压力传感器130发生变化，使得加载至触觉信号层111上的第二电信号及半导体层1122产生的耦合电压相应发生变化，因此，该耦合电容也会随着耦合电压的变化而变化，且耦合电容在放电时对手指形成电流刺激，从而产生相应的触觉效果。具体的，手指经过的电流在10ma以内。

可以理解的是，触觉反馈模块110的具体结构不限于上述情况，例如还可以在半导体层1122下方增加触觉感应层，这时半导体层1122由于具有半导体的特性，因此不会对触觉感应层的信号屏蔽。

在其中一个实施例中，请参考图3，信号处理电路包括压力检测单元310和放大单元320。压力检测单元310与压力传感器130电连接。放大单元320的输入端与压力检测单元310电连接，放大单元320的输出端与触觉反馈模块110电连接。

其中，压力检测单元310用于通过压力传感器130提取上述第一电信号，并将该第一电信号发送至放大单元320。放大单元320用于将该第一电信号放大，并将放大后形成的第二电信号发送至触觉反馈模块110。具体的，放大单元320可以为运算放大器。并且，放大单元320可以将电信号放大至100倍。

具体的，压力传感器130为压阻传感器。压阻传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。压阻传感器的阻值与压力的其中一种具体关系请参考图5。在未按压时压阻传感器的阻值为40m，按压时压阻式传感器的阻值逐渐减小，最低减小至几百欧姆。

进一步的，请继续参考图3，压力检测单元310包括信号发生器(xfg1)、第一电阻(r1)及第二电阻(r2)。信号发生器(xfg1)的输出端同时与第一电阻(r1)的一端和压阻传感器(r3)的一端电连接。第一电阻(r1)的另一端同时与压阻传感器(r3)的另一端和第二电阻(r2)的一端电连接。第二电阻(r2)的另一端接地。第一电阻(r1)、压阻传感器(r3)及第二电阻(r2)的公共端均与放大单元320的输入端电连接。

其中，信号发生器(xfg1)用于输出人体能够感知的频率的信号。具体的，信号发生器(xfg1)输出频率介于20hz至500hz之间(例如80hz)的正弦波信号u。第二电阻(r2)的电压vout1为(r2/(r1*r3/(r1+r3)+r2))u。第一电阻(r1)、第二电阻(r2)的阻值可以为100kω。压阻传感器(r3)的电阻最大为100kω。

那么，以正弦波信号u为频率介于20hz至500hz之间、±3.3v的正弦波为例，当压阻传感器(r3)的电阻从100kω降至1kω时，第二电阻(r2)的电压vout1从2.2v增大到3.2v。如果放大单元320可以放大100倍的话，从vout2输出的放大后的电信号为频率介于20hz至500hz之间、电压为±220v～±320v的正弦波信号。

可以理解的是，信号处理电路的具体实现方式不限于上述情况，例如压力传感器130也可以为其他类型能够检测压力的传感器，例如压电压力传感器、陶瓷压力传感器等，这时压力检测单元310也要做适应性变化，以确保能够通过压力传感器130提取与压力有关的电信号。

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个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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。