电容式触觉反馈显示装置、工作方法及其检测方法与流程

本发明属于触控检测技术领域，尤其涉及一种电容式触觉反馈显示装置、工作方法及其检测方法。

技术背景

日常生活中，触觉反馈广泛应用于手机、平板、照相机等触摸屏，为我们带来了全新的用户使用体验和乐趣，触觉反馈是利用电子技术来模拟触摸时的感觉，可以帮助用户利用他们的触觉，而不仅仅依靠他们的视觉或听觉，最终提高文本输入的准确性和作业绩效，目前触觉反馈主要采用振动形式，例如手机设置为来电振动。基于上述背景，本专利提出了一种采用“物理凹陷”来实现触控反馈的显示装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种采用物理凹陷来实现触控反馈的电容式触觉反馈显示装置、工作方法及其检测方法。

本发明提供一种电容式触觉反馈显示装置，其包括：位于上层的触控反馈装置和位于下层的显示面板；所述触控反馈装置包括触控单元和反馈单元，其中，所述触控单元包括位于该触控反馈装置表面的柔性薄膜和位于该柔性薄膜下的上透明电极；所述反馈单元包括：位于显示面板上的玻璃基板、位于该玻璃基板上的多个扫描线、位于该扫描线上的绝缘层、位于绝缘层上且与该多个扫描线纵横交错的多个数据线、位于多个扫描线和多个数据线纵横交错处的多个TFT开关和多个下透明电极、位于玻璃基板上且通过配线与扫描线和数据线接触的四个导电电极、以及位于多个下透明电极上的且用于与所述触控单元隔开的多个隔垫物。

优选地，所述上透明电极是整面铺设，所述隔垫物隔开每个下透明电极和上透明电极。

优选地，所述TFT开关包括与所述扫描线连接的栅极、与所述数据线连接的源极、以及与所述下透明电极连接的漏极。

优选地，所述绝缘层的材质是SiO₂或SiN_x。

优选地，所述隔垫物为透明树脂材料。

优选地，所述上透明电极和下透明电极均由ITO、或石墨烯、或碳纳米管制成。

优选地，所述显示面板为液晶显示器、或者等离子显示面板、或者有机发光二极管。

本发明还提供一种电容式触觉反馈显示装置的工作方法，包括如下步骤：

第一步：触摸柔性薄膜，上透明电极的四周流过触摸点的电流，计算该四个电流之间的比例，检测触摸位置；

第二步：当检测到触摸位置，对上透明电极和下透明电极施加电压，使上透明电极和下透明电极之间产生强电场，绝缘层发生极化而产生极化电荷，产生相应的静电场；在静电场的作用下，柔性薄膜表面产生感应电荷，极化电荷与感应电荷之间的静电力会使柔性薄膜与下层玻璃基板产生吸合作用，即产生物理凹陷，实现触控反馈。

优选地，所述第一步的具体方法为：对玻璃基板施加高频交流信号，通过位于玻璃基板四周的导电电极引至柔性薄膜和上透明电极，电荷均匀分布于上透明电极上；当手指触摸到柔性薄膜上时，该形成一耦合电容，从手指接触处形成一个很小的电流，这个电流从四周的导电电极中流出，流经四周的导电电极的电流与触摸点处到该导电电极的距离成正比，控制器通过对四个电流比例的精确计算，转换得出触摸处的位置。

本发明还提供电容式触觉反馈显示装置的检测方法，电容式触觉反馈显示装置还包括：检测触控位置的触控驱动电路、以及反馈触控周边位置区域信息的触觉反馈驱动电路，触觉反馈电路根据相应的触觉反馈区域施加相应的电信号，本检测方法包括如下步骤：

第一步：触控驱动电路检测触控位置信息；

第二步：触控位置周边的反馈区域将相应的触觉反馈的区域信息反馈给触觉反馈驱动电路；

第三步：触觉反馈驱动电路根据相应的触觉反馈区域施加相应的电信号。

本发明通过设置电容式触控单元、位于该每个电容式触控单元内的反馈单元，并根据触觉反馈驱动电路根据相应的触觉反馈区域施加相应的电信号，实现了物理凹凸触觉反馈。

附图说明

图1所示为本发明电容式触觉反馈显示装置的结构示意图；

图2为图1所示电容式触觉反馈显示装置的触控反馈装置的左视图；

图3为图2所示触控反馈装置的触控单元的俯视图；

图4为图2所示触控装置的反馈单元的俯视图；

图5为图2所示触控反馈装置的触控位置检测的示意图；

图6为图5所示触控反馈装置的触控反馈的结构示意图。

图7为图1所示电容式触觉反馈显示装置的检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明揭示一种电容式触觉反馈显示装置，请参阅图1所示，本电容式触觉反馈显示装置100包括位于上层的触控反馈装置1和位于下层的显示面板2。其中，显示面板2为常用的LCD(液晶显示器)、PDP(等离子显示面板)、OLED(有机发光二极管)等具有能够显示图像的显示器，显示面板2设有纵横交错的扫描线(图未示)和数据线。

触控反馈装置1为电容式触控反馈一体装置，其结构如图2所示，触控反馈装置1包括触控单元11和反馈单元12，其中，触控单元11为电容式触控单元，其包括位于该触控反馈装置1表面的柔性薄膜111和位于该柔性薄膜111下的上透明电极112。反馈单元12包括：位于显示面板2上的玻璃基板121、位于该玻璃基板121上的多个扫描线122、位于该扫描线122上的绝缘层123、位于绝缘层123上且与该多个扫描线122纵横交错的多个数据线124、位于多个扫描线122和多个数据线124纵横交错处的多个TFT开关125和多个下透明电极126、位于玻璃基板121上且通过配线与扫描线122和数据线124接触的四个导电电极127、以及位于多个下透明电极126上的且用于与触控单元11隔开的多个隔垫物128。

通过隔垫物128将由多个下透明电极126与上透明电极112隔开。

其中，TFT开关125包括与扫描线122连接的栅极、与数据线124连接的源极、以及与下透明电极126连接的漏极；绝缘层123的材质是SiO₂或SiN_x；隔垫物128为透明树脂材料；上透明电极112和下透明电极129均由ITO、或石墨烯、或碳纳米管制成。

手指按压柔性薄膜111时，电流会从四个角流向指尖，通过计算电流的比例来计算触摸位置。

请参阅图5所示，对玻璃基板121施加高频交流信号，通过位于玻璃基板121四周的导电电极127引至柔性薄膜111和上透明电极112，电荷均匀分布于上透明电极112上。当手指触摸到柔性薄膜111上的O处时，该形成一耦合电容C，该耦合电容C是交流电流的直接导体，从手指接触点O处形成一个很小的电流，这个电流从四周的导电电极127中流出，流经四周的导电电极127的电流与触摸点O处到该导电电极127的距离成正比，控制器(外接设备)通过对四个电流I1、I2、I3、I4比例的精确计算，转换得出触摸点O处的位置。

本电容式触觉反馈显示装置的工作方法，包括如下步骤：

第一步：触摸柔性薄膜111，上透明电极112的四周流过触摸点的电流。计算该四个电流之间的比例，检测触摸位置；

第二步：当检测到触摸位置，对上透明电极112和下透明电极126施加电压，使上透明电极112和下透明电极126之间产生强电场，绝缘层123发生极化而产生极化电荷，进而产生相应的静电场；在静电场的作用下，柔性薄膜111表面产生感应电荷，极化电荷与感应电荷之间的静电力会使柔性薄膜111与下层玻璃基板121产生吸合作用，即产生物理凹陷，实现触控反馈，如图6所示。

图7所示为触控检测的流程图，电容式触觉反馈显示装置还包括：检测触控位置的触控驱动电路、以及反馈触控周边位置区域信息的触觉反馈驱动电路，触觉反馈电路根据相应的触觉反馈区域施加相应的电信号，本检测方法包括如下步骤：

第一步：触控驱动电路检测触控位置信息；

第二步：触控位置周边的反馈区域将相应的触觉反馈的区域信息反馈给触觉反馈驱动电路；

第三步：触觉反馈驱动电路根据相应的触觉反馈区域施加相应的电信号。

触觉反馈驱动电路根据相应的触觉反馈区域施加相应的电信号，实现了物理凹凸触觉反馈。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。