触摸面板及其操作方法_2

文档序号:9615985阅读:来源:国知局
极,并且还用作根据触觉模式而被提 供有电压(例如,AC电压)的下触觉电极。
[0055] 以与第一基板110相同的方式,第二基板120可以由透明塑性材料形成。第二基 板120和第一基板110彼此面对,并且弹性介电构件130置于第一基板110与第二基板120 之间。此外,可以通过使用透明粘合剂将盖窗(未示出)附接至第二基板120的上表面。
[0056] 触摸感测电极(Rx)沿第二方向(Υ)与触摸驱动电极(Τχ)重叠地设置在第二基板 120上,并且触摸感测电极(Rx)形成为沿触摸面板100的第二方向(Υ)延伸的条形。在这 种情况下,对于纵轴方向,触摸感测电极(Rx)的宽度小于触摸驱动电极(Τχ)的宽度。触摸 感测电极(Rx)通过感测布线线路(RL2)与触摸驱动电路(未示出)连接,由此触摸感测电 极(Rx)被用作用于感测触摸点或触摸力的触摸点感测电极/触摸力感测电极。另外,触摸 感测电极(Rx)用作根据触觉模式被提供有来自触摸驱动电路的参考电压或AC电压的上触 觉电极。在这种情况下,触觉模式可以通过触摸面板的操作被限定为:通过在触摸区域中设 定与触摸点区域和/或触摸力区域对应的触觉区域并且在触觉区域中利用振动形成振动 触觉效果或利用静电力形成静电触觉效果,向用户提供触摸或纹理的感觉。参考电压可以 为接地电压。下文中,参考电压将被称为接地电压。并且AC电压可以被称为具有预定振幅 的方波脉冲或AC信号。
[0057] 第一伪电极(Dxa)形成为沿第二方向(Y)延伸的具有预定面积的条形,并且与触 摸驱动电极(Τχ)重叠地、以与触摸感测电极(Rx)的一侧平行的方式设置在第二基板120 上。在这种情况下,对于纵轴方向,第一伪电极(Dxa)可以设置成距触摸感测电极(Rx)的 一侧预定间隔;并且第一伪电极(Dxa)的宽度可以小于触摸驱动电极(Τχ)的宽度,或者可 以与触摸感测电极(Rx)的宽度相同。由于第一伪电极(Dxa)通过第一伪布线线路(RL3) 与触摸驱动电路(未示出)连接,所以第一伪电极(Dxa)可以通过触摸驱动电路为浮置的 或者可以与触摸感测电极(Rx)或感测布线线路(RL2)电连接。更详细地,在触摸点感测模 式的情况下,第一伪电极(Dxa)可以电浮置,或者在触摸力感测模式或触觉模式的情况下, 第一伪电极(Dxa)可以与触摸感测电极(Rx)电连接。因此,第一伪电极(Dxa)被用作用于 感测触摸力的触摸力感测电极,并且第一伪电极(Dxa)还被用作用于能够实现感测触摸点 的浮置电极。另外,第一伪电极(Dxa)被用作根据触觉模式被提供有来自触摸驱动电路的 接地电压或通过触摸感测电极被提供有接地电压的上触觉电极。
[0058] 第二伪电极(Dxb)形成为沿第二方向(Y)延伸的具有预定面积的条形,并且第二 伪电极(Dxb)与触摸驱动电极(Τχ)重叠地、以与触摸感测电极(Rx)的另一侧平行的方式 设置在第二基板120上。在这种情况下,对于纵轴方向,第二伪电极(Dxb)可以设置成距触 摸感测电极(Rx)的另一侧预定间隔,并且第二伪电极(Dxb)的宽度可以小于触摸驱动电极 (Tx)的宽度,或者可以与触摸感测电极(Rx)或第一伪电极(Dxa)的宽度相同。由于第二 伪电极(Dxb)通过第二伪布线线路(RL4)与触摸驱动电路连接,所以第二伪电极(Dxb)可 以通过触摸驱动电路维持在浮置状态,或者可以与触摸感测电极(Rx)电连接。更详细地, 在触摸点感测模式的情况下,第二伪电极(Dxb)可以电浮置,或者在触摸力感测模式或触 觉模式的情况下,第二伪电极(Dxb)可以与触摸感测电极(Rx)或感测布线线路(RL2)电连 接。因此,第二伪电极(Dxb)被用作用于感测触摸力的触摸力感测电极,并且第二伪电极 (Dxb)被用作用于能够实现感测触摸点的浮置电极。另外,第二伪电极(Dxb)用作通过根据 触觉模式被提供有来自触摸驱动电路的接地电压或AC电压或者通过触摸感测电极(Rx)被 提供有的接地电压或AC电压的上触觉电极。
[0059] 在图2和图3中,第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中每个伪电极都形成为 一种条形,但不限于该形状。为了提高从显示面板发射的光的透射率,第一伪电极(Dxa)和 第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极都可以形成为包括彼此电连接的多个伪电极的线结构、 网格结构或梯结构,或者可以包括固定间隔的多个缝或以网格图案布置的多个开口。
[0060] 弹性介电构件130置于第一基板110与第二基板120之间。在这种情况下,可以 通过使用透明粘合剂将弹性介电构件130附接至第一基板110的上表面或第二基板120的 下表面。弹性介电构件130可以由具有弹性和高介电常数的材料形成。例如,弹性介电构 件130可以由PDMS(聚二甲基硅氧烷)、丙烯酸塑料或聚氨酯材料形成,但不限于这些材料。 弹性介电构件130可以由具有弹性和高介电常数的任何材料形成。
[0061] 弹性介电构件130在触摸感测电极(Rx)、第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb) 中的每个伪电极与触摸驱动电极(Tx)之间形成电容(Cml、Cm2、Cm3)。具体地,通过用户的 触摸力使弹性介电构件130在其弹性变形上改变,从而使其厚度改变,由此改变电容(Cml、 Cm2、Cm3)。在这种情况下,如图4所示,电容(Cml、Cm2、Cm3)可以根据在触摸感测电极(Rx)、 第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极与触摸驱动电极(Tx)之间的各距 离而改变。在这种情况下,由于电容(Cml、Cm2、Cm3)与电极之间的各距离成反比,所以可以 通过用于模型化电容(Cml、Cm2、Cm3)根据触摸力的增加的变化的力水平力算法来感测触 摸力。
[0062] 另外,弹性介电构件130用作用于触觉模式的触觉输出设备。也就是说,根据本发 明的触觉模式可以分为:利用弹性介电构件130的振动的振动触觉模式;以及利用弹性介 电构件130的静电力的静电触觉模式。例如,在振动触觉模式的情况下,接地电压被施加至 触摸感测电极(Rx)以及第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极,并且同时 AC电压被施加至触摸驱动电极(Tx),由此弹性介电构件130借助于压电效应通过反复膨胀 和压缩而根据AC电压的频率振动,并且振动水平根据AC电压的振幅而改变。在静电触觉 模式的情况下,弹性介电构件130用作绝缘层。也就是说,在可以与在振动触觉模式期间被 施加至触摸驱动电极(Tx)的AC电压不同的第一AC电压被施加至触摸感测电极(Rx)以及 第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极,并且同时第二AC电压被施加至触 摸驱动电极(Tx)的情况下,在电极与用户的手指之间产生静电力,并且静电力的强度根据 AC电压的振幅和/或频率而变化。因此,在触觉模式的情况下,弹性介电构件130用作触 觉输出设备,即,促动器,由此根据本发明的第一实施方式的触摸面板100在没有附加的触 觉输出设备的情况下提供了触觉效应,由此在实现根据本发明的第一实施方式的触摸面板 100中实现的简化的结构和降低的成本。
[0063] 由于具有弹性和高介电常数的弹性介电构件130置于第一基板110与第二基板 120之间,所以在触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)之间的交叉区处形成用于感测触 摸点或触摸力的第一触摸传感器(Cml)。第一触摸传感器(Cml)通过弹性介电构件130的 介电常数、以及基于触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)之间的重叠区域的电容和触 摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)之间的距离来形成。在这种情况下,在第一触摸传 感器(Cml)中充有与供应至触摸驱动电极(Tx)的触摸驱动脉冲相对应的电荷,并且第一触 摸传感器(Cml)的电荷被释放至触摸感测电极(Rx)。第一触摸传感器(Cml)中的电荷量根 据是否存在用户的触摸而变化。
[0064] 如图5A所示,在第一伪电极(Dxa)与触摸感测电极(Rx)或感测布线线路(RL2) 根据触摸力感测模式电连接时,第一伪电极(Dxa)用作与触摸感测电极(Rx)相同的触摸力 感测电极,由此在触摸驱动电极(Tx)与第一伪电极(Dxa)之间的交叉区处形成用于感测触 摸力的第二触摸传感器(Cm2)。第二触摸传感器(Cm2)通过弹性介电构件130的介电常数、 以及基于触摸驱动电极(Tx)与第一伪电极(Dxa)之间的重叠区域的电容和触摸驱动电极 (Tx)与第一伪电极(Dxa)之间的距离来形成。如图4所示,第二触摸传感器(Cm2)的电容 根据触摸驱动电极(Tx)与第一伪电极(Dxa)之间的距离而变化。在这种情况下,在第二触 摸传感器(Cm2)中充有与供应至触摸驱动电极(Tx)的触摸驱动脉冲(Tx_PWM)相对应的电 荷,并且第二触摸传感器(Cm2)的电荷被释放至第一伪电极(Dxa)。第二触摸传感器(Cm2) 中的电荷量通过用户的触摸力根据触摸驱动电极(Tx)与第一伪电极(Dxa)之间的距离而 变化。
[0065] 另一方面,如图5B所示,在第一伪电极(Dxa)根据触摸点感测模式电浮置而与触 摸感测电极(Rx)不连接时,在触摸驱动电极(Tx)与第一伪电极(Dxa)之间没有形成电容 (Cm2)。因此,形成在触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)之间的第一触摸传感器(Cml) 的电容根据通过使用导电体的触摸而改变,由此可以感测到触摸点,并且进一步提高了触 摸点的感测效果。
[0066] 如图5A所示,在第二伪电极(Dxb)根据触摸力感测模式与触摸感测电极(Rx)或 感测布线线路(RL2)电连接时,第二伪电极(Dxb)用作与触摸感测电极(Rx)相同的触摸力 感测电极,由此在触摸驱动电极(Tx)与第二伪电极(Dxb)之间的交叉区处形成用于感测触 摸力的第三触摸传感器(Cm3)。第三触摸传感器(Cm3)通过弹性介电构件130的介电常数、 以及基于触摸驱动电极(Tx)与第二伪电极(Dxb)之间的重叠区域的电容和触摸驱动电极 (Tx)与第二伪电极(Dxb)之间的距离来形成。如图4所示,第三触摸传感器(Cm3)的电容 根据触摸驱动电极(Tx)与第二伪电极(Dxb)之间的距离而变化。在这种情况下,在第三触 摸传感器(Cm3)中充有与供应至触摸驱动电极(Tx)的触摸驱动脉冲(Tx_PWM)相对应的电 荷,并且第三触摸传感器(Cm3)的电荷被释放至第二伪电极(Dxb)。第三触摸传感器(Cm3) 中的电荷量通过用户的触摸力根据触摸驱动电极(Tx)与第二伪电极(Dxb)之间的距离而 变化。
[0067] 另一方面,如图5B所示,在第二伪电极(Dxb)根据触摸点感测模式电浮置而与触 摸感测电极(Rx)不连接时,在触摸驱动电极(Tx)与第二伪电极(Dxb)之间没有形成电容 (Cm3)。因此,形成在触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)之间的第一触摸传感器(Cml) 的电容根据通过使用导电体的触摸而改变,由此可以感测到触摸点,并且进一步提高触摸 点的感测效果。
[0068] 另一方面,如图5C所示,在根据振动触觉模式接地电压(GND)被施加至触摸感测 电极(Rx)以及第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极,并且AC电压(AC) 被施加至触摸驱动电极(Tx)时,弹性介电构件130借助于压电效应通过反复地膨胀和收缩 而振动。因此,用户根据弹性介电构件130的振动感觉到触觉信息。对于振动触觉模式,第 一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极可以电浮置。为了实现进一步提高的 振动触觉效果,优选的是,根据振动触觉模式,第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的 每个伪电极与触摸感测电极(Rx)电连接,并且第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的 每个伪电极被施加有接地电压(GND)。
[0069] 另外,如图f5D所不,在第一AC电压施加至触摸感测电极(Rx)以及第一伪电极 (Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极时,根据AC电压(AC)的流动在电极与用户的手 指之间产生静电力。因此,用户根据静电力感觉到触觉信息。对于静电触觉模式,第一伪电 极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极可以电浮置。为了实现进一步提高的静电触 觉效应,优选的是,第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极与触摸感测电极 (Rx)电连接,并且第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极根据静电触觉模 式施加有第一AC电压(AC)。在一个实施方式中,第二AC电压(AC)根据静电触觉模式施加 至触摸驱动电极(Tx)。第一AC电压(AC)和第二AC电压(AC)可以具有同步的相位。
[0070] 代替前述条形,触摸驱动电极(Tx)和触摸感测电极(Rx)中的每个都可以形成为 圆形或菱形,并且第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)中的每个伪电极都可以形成为对 半围绕触摸感测电极(Rx)。优选地,如上所述,为了充分地确保用于感测触摸点的电容和用 于感测触摸力的电容,电极(Tx、Rx、Dxa、Dxb)中的每个都形成为条形。
[0071] 根据本发明的第一实施方式的触摸面板100通过根据触摸点感测模式来电浮置 第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)而有利于提高触摸点的感测效果,并且还通过触摸 感测电极(Rx)与第一伪电极(Dxa)和第二伪电极(Dxb)之间的电连接来增加用于感测触 摸力的力感测电极的面积而有利于提高触摸力的感测效果。因此,与在触摸点感测模式中 在触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)之间充有的电容相比,在触摸力感测模式中在 触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极(Rx)和第一伪电极(Dxa)和/或第二伪电极(Dxb) 的组合之间充有较大的电容。在触摸力感测模式中在触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极 (Rx)和第一伪电极(Dxa)和/或第二伪电极(Dxb)的组合之间充的大电容能够实现触摸 力的精确感测。此外,在触摸点感测模式中在触摸驱动电极(Tx)与触摸感测电极
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