CN106933365B - 一种显示装置及其触觉反馈方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种显示装置及其触觉反馈方法，涉及显示技术领域，当用户触摸显示屏时，可以提供给用户高精确度的触觉反馈，同时还可以降低功耗，从而提高用户体验。该显示装置，包括显示组件，所述显示组件包括显示面，还包括发电单元和触觉引擎；所述发电单元设置于所述显示组件的远离所述显示面的一侧，用于根据自身的形变量，输出电流；所述触觉引擎与所述发电单元连接，用于根据发电单元输出的所述电流的大小，产生触觉反馈。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置及其触觉反馈方法。
背景技术
随着触控技术的发展，手机、平板电脑等移动产品仅需一块触摸屏就可以完成几乎全部的操作。
目前，为了提高用户体验，在传统触摸屏只能进行平面操作的基础上，增加了垂直于显示屏操作的内容，用户不但能对自己的操作获得相应的触感，还能根据力的大小完成不同的操作。例如，美国苹果公司发布的具有压力触控(3D Touch)功能的手机，在原有的设计上加入了压力传感器和触觉引擎(Taptic engine)，当用户下压手机的保护玻璃时，保护玻璃及显示组件受力向下产生微小形变，使得显示组件与压力传感器之间的距离发生变化，根据压力传感器测到的与显示组件之间的距离，经由复杂的数学演算法快速实时地估算出用户下压保护玻璃时的压力大小，再通过触觉引擎的振动，提供给用户实时的触觉反馈。
然而，由于用户下压保护玻璃时的压力大小是采用空间法估算出来的，因此精确度不高，只能分为轻压(peak)和重压(pop)，不能提供给用户实际的触觉反馈；并且触觉引擎根据压力的大小计算转速、以及以一定速度转动时，都需要消耗电能，使得总体功耗上升。
发明内容
本发明的实施例提供一种显示装置及其触觉反馈方法，当用户触摸显示屏时，可以提供给用户高精确度的触觉反馈，同时还可以降低功耗，从而提高用户体验。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种显示装置，包括显示组件，所述显示组件包括显示面，其特征在于，还包括发电单元和触觉引擎；所述发电单元设置于所述显示组件的远离所述显示面的一侧，用于根据自身的形变量，输出电流；所述触觉引擎与所述发电单元连接，用于根据所述发电单元输出的所述电流的大小，产生触觉反馈。
优选的，所述发电单元包括多个子发电单元；所述多个子发电单元位于与所述显示面平行的同一平面上；其中，所述多个子发电单元之间相互绝缘。
进一步优选的，所述多个子发电单元呈阵列排布。
可选的，所述多个子发电单元中的每个子发电单元包括第一发电膜层、位于所述第一发电膜层靠近所述显示组件一侧的第一电极、以及位于所述第一发电膜层远离所述显示组件一侧的第二电极。
所述显示装置还包括分别与所述子发电单元一一对应的第一电极引线和第二电极引线，所述第一电极引线与所述第一电极电连接，所述第二电极引线与所述第二电极电连接。
所有所述第一电极引线通过第一导线连接，并通过所述第一导线与所述触觉引擎电连接；所有所述第二电极引线通过第二导线电连接，并通过所述第二导线与所述触觉引擎电连接。
可选的，所述子发电单元包括第一发电膜层、位于所述第一发电膜层靠近所述显示组件一侧的第一电极、以及位于所述第一发电膜层远离所述显示组件一侧的第二电极；所述触觉引擎为多个；任一所述触觉引擎均有一所述子发电单元与其一一对应，每个所述子发电单元的第一电极通过第三导线、第二电极通过第四导线与其对应的触觉引擎电连接。
优选的，所述发电单元设置于所述显示组件的远离所述显示面一侧，且所述发电单元在所述显示面上的正投影覆盖所述显示面。
所述发电单元包括第二发电膜层、位于所述第二发电膜层靠近所述显示组件一侧的第三电极、位于所述第二发电膜层远离所述显示组件一侧的第四电极。
所述第三电极通过第五导线与所述触觉引擎电连接，所述第四电极通过第六导线与所述触觉引擎电连接。
优选的，所述触觉引擎包括马达和控制芯片，所述控制芯片用于根据所述发电单元输出的电流的大小，控制所述马达产生触觉反馈。
优选的，所述显示组件包括显示面板，显示面板中集成有触控结构。
另一方面，提供一种如第一方面所述的显示装置的触觉反馈方法，发电单元根据自身的形变量，输出电流；触觉引擎接收到所述发电单元输出的电流后，根据电流的大小，产生触觉反馈。
优选的，触觉引擎接收到所述发电单元输出的电流后，根据电流的大小，产生触觉反馈，包括：所述触觉引擎接收到所述发电单元输出的电流后，若所述电流大于等于电流预设值，则产生触觉反馈。
本发明施例提供一种显示装置及其触觉反馈方法，通过在显示组件远离显示面一侧设置发电单元，并使发电单元与触觉引擎连接，当用户触摸显示面时，发电单元受到力的作用发生形变，从而输出电流，与发电单元连接的触觉引擎接收到发电单元输出的电流后，根据电流的大小，以不同的转速进行转动，进而产生触觉反馈，相对现有技术，本发明不但可以提供给用户高精确度的触觉反馈，同时还可将发电单元产生的电能转化为机械能，供触觉引擎转动，从而降低功耗，提高用户体验。
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的附图。
图1为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图一；
图2为图1中A-A′向的剖视示意图；
图3为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图二；
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图三；
图5为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图四；
图6为本发明实施例提供的一种触觉引擎中各模块的连接示意图；
图7为本发明实施例提供的一种显示装置触觉反馈方法的流程示意图。
附图标记：
10-显示组件；11-显示面；21-第一发电膜层；22-第二发电膜层；31-第一电极；32-第二电极；33-第三电极；34-第四电极；41-第一电极引线；42-第二电极引线；51-第一导线；52-第二导线；53-第三导线；54-第四导线；55-第五导线；56-第六导线；60-触觉引擎；61-马达；62-控制芯片；100-发电单元；101-子发电单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种显示装置，如图1-图5所示，包括显示组件10，显示组件10包括显示面11，还包括发电单元100和触觉引擎60；发电单元100设置于显示组件10的远离显示面11的一侧，用于根据自身的形变量，输出电流；触觉引擎60与发电单元100连接，用于根据发电单元100输出的电流的大小，产生触觉反馈。
此处，发电单元100输出电流的同时，还输出与所述电流对应的电压。
此外，显示装置还可以包括整流电路、滤波电路、以及变压电路，所述整流电路的输入端与发电单元100电连接，输出端与所述滤波电路的输入端电连接；所述滤波电路的输入端与所述整流电路的输出端电连接，输出端与所述变压电路的输入端电连接；所述变压电路的输入端与所述滤波电路的输出端电连接，输出端与所述触觉引擎60电连接。
其中，所述整流电路用于使发电单元100输出的交流电压和交流电流转化为直流电压和直流电流；所述滤波电路用于使接收到的直流电压和直流电流更加平稳，所述变压电路用于使平稳的直流电压转变为触觉引擎60工作所需的电压值。
需要说明的是，第一，显示组件10包括显示面板，所述显示面板可以是液晶显示面板，也可以是有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Display，简称OLED)显示面板。
当显示面板为液晶显示面板时，其包括阵列基板、对盒基板以及设置在二者之间的液晶层。其中，阵列基板可以包括薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)，与TFT的漏极电连接的像素电极；进一步的还可以包括公共电极。对盒基板可以包括黑矩阵和彩膜。其中，彩膜可以设置在对盒基板上，也可设置在阵列基板上；公共电极可以设置在阵列基板上，也可以设置在对盒基板上。此处，显示组件10还包括背光源。
当显示面板为OLED显示面板时，其包括阵列基板和封装基板。其中，阵列基板可以包括TFT，与TFT的漏极电连接的阳极、阴极、以及位于阳极和阴极之间的有机材料功能层。
第二，本发明可降低功耗的原理为：
假设触觉引擎60转动需要消耗的功耗为W，用户触摸显示面11的机械能为W1，本发明中，用户触摸显示面11的机械能转化为发电单元100输出的电能，其转化效率为a；发电单元100输出的电能转化为触觉引擎60转动的动能，其转化效率为b，则本发明实现触觉引擎60转动，可节省的功耗W2＝W-a*b*W1，其中，由于能量在转化过程中，可能有部分损失，因此，a和b的值小于等于1。
由此可以看出，相对于现有技术，本发明所述的显示装置具有降低功耗的功能。
本发明施例提供一种显示装置，通过在显示组件10远离显示面11一侧设置发电单元100，并使发电单元100与触觉引擎60连接，当用户触摸显示面11时，发电单元100受到力的作用发生形变，从而输出电流，与发电单元100连接的触觉引擎60接收到发电单元100输出的电流后，根据电流的大小，以不同的转速进行转动，进而产生触觉反馈，相对现有技术，本发明不但可以提供给用户高精确度的触觉反馈，同时还可将发电单元100产生的电能转化为机械能，供触觉引擎60转动，从而降低功耗，提高用户体验。
优选的，如图1-4所示，所述发电单元100包括多个子发电单元101；所述多个子发电单元101位于与显示面11平行的同一平面上；其中，所述多个子发电单元101之间相互绝缘。
此处，子发电单元101之间的间隙非常小，当用户的手指触摸显示面11时，相对用户手指的宽度，子发电单元101之间的间隙可忽略不计，因此，不会影响触控。
需要说明的是，不对多个子发电单元101的排布方式进行限定，只要多个子发电单元101在显示面11上的正投影覆盖显示面11即可。
本发明实施例中，相较于将发电单元100设置为平铺于显示组件10远离显示面11、且在显示面11上的正投影覆盖显示面11的结构，将发电单元100设置为包括多个子发电单元101的结构，可以使子发电单元101中，发生形变的区域与未发生形变的区域进行比较，由于比较范围的缩小，得到的形变量更加精确，从而输出更精确的电流值，进而提高触觉反馈。
进一步优选的，如图1-4所示，多个子发电单元101呈阵列排布。
需要说明的是，子发电单元101的个数与显示面11的大小有关，显示面11越大，子发电单元101的个数越多。
示例的，多个子发电单元101可以呈8*12排布。
本发明实施例中，由于阵列式排布方式简单，容易制作，因此将多个子发电单元101呈阵列排布。
可选的，如图1和图2所示，多个子发电单元101中的每个子发电单元101包括第一发电膜层21、位于第一发电膜层21靠近显示组件10一侧的第一电极31、以及位于第一发电膜层21远离所述显示组件一侧的第二电极32。
显示装置还包括分别与子发电单元101一一对应的第一电极引线41和第二电极引线42，第一电极引线41与第一电极31电连接，第二电极引线42与第二电极32电连接；所有第一电极引线41通过第一导线51连接，并通过第一导线51与触觉引擎60电连接；所有第二电极引线42通过第二导线52电连接，并通过第二导线52与触觉引擎60电连接。
此处，针对任一子发电单元101，除有一根第一电极引线41和一根第二电极引线42分别与该子发电单元101中的第一电极31和第二电极32电连接外，还有与其他子发电单元101电连接的第一电极引线41和第二电极引线42可能会经过该子发电单元101，但并不会与该子发电单元101电连接，且与任一子发电单元101电连接的第一电极引线41和与其他子发电单元101电连接且经过其的第一电极引线41错开设置，与任一子发电单元101电连接的第二电极引线42和与其他子发电单元101电连接且经过其的第二电极引线42错开设置(图1中的黑色原点表示第一电极引线41和与其一一对应的第一电极31电连接)。
需要说明的是，第一，根据第一电极31和第二电极32所带的电的正负性不同，第一导线51、第二导线52分别与触觉引擎60的正负极电连接。
示例的，若第一电极31带正电，第二电极32带负电，则第一导线51与触觉引擎60的正极电连接，第二导线52与触觉引擎60的负极电连接；或者，若第一电极31带负电，第二电极32带正电，则第一导线51与触觉引擎60的负极电连接，第二导线52与触觉引擎60的正极电连接。
第二，不对第一发电膜层21的材料进行限定，只要其受到力的作用，可发生形变，从而产生电流即可，例如第一发电膜层21的材料可以是压电材料，压电材料具有很高的识别精度(纳米级别)、较高的转换效率(目前最高可达80％以上)、以及较小的电压输出线性度(小于千分之一)，当压电材料受到力的作用时，与力的方向垂直的两个表面产生带异号的电荷，从而输出电流。
示例的，当第一发电膜层21的材料为压电材料，且形变量分别为10nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1200nm、1500nm时，发生形变的子发电单元101输出的电流值大小、触觉引擎60的转速、以及用户感觉到的触觉反馈如下表：
第三，第一电极31和第二电极32可以是金、铜镍合金、铝、银等金属材料中的一种，可以通过磁控溅射、真空蒸镀、丝网印刷等技术设置在第一发电膜层21的表面。
本发明实施例中，将多个子发电单元101与一个触觉引擎60电连接，且触觉引擎60设置在显示装置的非显示区域，可减小显示装置的厚度；并且，设置一个触觉引擎60，可节省制作成本。
可选的，如图3和图4所示，子发电单元101包括第一发电膜层21、位于第一发电膜层21靠近显示组件10一侧的第一电极31、以及位于第一发电膜层21远离显示组件10一侧的第二电极32；触觉引擎60为多个；任一触觉引擎60均有一子发电单元101与其一一对应，每个子发电单元101的第一电极31通过第三导线53、第二电极32通过第四导线54与其对应的触觉引擎60电连接。
需要说明的是，根据第一电极31和第二电极32所带的电的正负性不同，第三导线53、第四导线54分别与触觉引擎60的正负极电连接。
示例的，若第一电极31带正电，第二电极32带负电，则第三导线53与触觉引擎60的正极电连接，第四导线54与触觉引擎60的负极电连接；或者，若第一电极31带负电，第二电极32带正电，则第三导线53与触觉引擎60的负极电连接，第四导线54与触觉引擎60的正极电连接。
本发明实施例中，将触觉引擎60与子发电单元101一一对应，当用户触摸显示面11时，可在触摸位置感觉到高精度的触觉反馈，提高了用户体验。在此基础上，当多个手指触摸显示面11时，每个手指都能在触摸位置感觉到触觉反馈；当手指连续操作时，可在所经过的区域感觉到连续的触觉反馈，例如滑动解锁，随着手指的滑动，可在解锁区域感觉到连续的触觉反馈。
优选的，如图5所示，发电单元100设置于显示组件10的远离显示面11一侧，且发电单元100在显示面11上的正投影覆盖显示面11；发电单元100包括第二发电膜层22、位于第二发电膜层22靠近显示组件10一侧的第三电极33、位于第二发电膜层22远离显示组件10一侧的第四电极34；第三电极33通过第五导线55与触觉引擎60电连接，第四电极34通过第六导线56与触觉引擎60电连接。
需要说明的是，第一，根据第三电极33和第四电极34所带的电的正负性不同，第五导线55、第六导线56分别与触觉引擎60的正负极电连接。
示例的，若第三电极33带正电，第四电极34带负电，则第五导线55与触觉引擎60的正极电连接，第六导线56与触觉引擎60的负极电连接；或者，若第三电极33带负电，第四电极34带正电，则第五导线55与触觉引擎60的负极电连接，第六导线56与触觉引擎60的正极电连接。
第二，不对第二发电膜层22的材料进行限定，只要其受到力的作用，可发生形变，从而产生电流即可，例如第二发电膜层22的材料可以是压电材料，压电材料具有很高的识别精度(纳米级别)、较高的转换效率(目前最高可达80％以上)、以及较小的电压输出线性度(小于千分之一)，当压电材料受到力的作用时，与力的方向垂直的两个表面产生带异号的电荷，从而输出电流。
示例的，当第二发电膜层22的材料为压电材料，且形变量分别为10nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1200nm、1500nm时，发电单元100输出的电流值大小、触觉引擎60的转速、以及用户感觉到的触觉反馈如下表：
第三，第三电极33和第四电极34可以是金、铜镍合金、铝、银等金属材料中的一种，可以通过磁控溅射、真空蒸镀、丝网印刷等技术设置在第二发电膜层22的表面。
本发明实施例中，相较于将发电单元100设置为包括多个子发电单元101的结构，将发电单元100设置为平铺于显示组件10远离显示面11、且在显示面11上的正投影覆盖显示面11的结构，更容易制作。
优选的，如图6所示，触觉引擎60包括马达61和控制芯片62，控制芯片62用于根据发电单元100输出的电流的大小，控制马达61产生触觉反馈。
此处，触觉引擎60可以是微型振动马达。
需要说明的是，不对控制芯片62的设置位置进行限定，只要其能根据发电单元100输出的电流的大小，控制马达61产生触觉反馈即可，例如控制芯片62可以集成于马达61中。
本发明实施例通过将触觉引擎60设置为包括马达61和控制芯片62的结构，使控制芯片62接收发电单元100输出的电流，并根据电流的大小，控制马达61以不同的速度转动，进而产生触觉反馈。
优选的，显示组件10包括显示面板，显示面板中集成有触控结构。
此处，显示装置还可以包括接近传感器，当面部或其他不以触控为目的的物体接触显示面11时，接近传感器可以感应出来，并关闭触控功能，防止显示装置误触控，直到手指等触摸显示面11时，触控功能重新开启。
需要说明的是，不对触控结构的设置位置进行限定，只要能实现触控功能即可，例如可以是内嵌式触控(in cell touch)、可以是表面式触控(on cell touch)、也可以是一体化触控(One Glass Solution，简称OGS)。
本发明实施例通过在显示组件10的显示面板中集成触控结构，使显示装置不但可以通过发电单元100和触觉引擎60实现触控功能，还可通过触控结构实现触控功能。
本发明实施例提供一种如本发明前述任一实施例显示装置的触觉反馈方法，如图7所示，具体可通过如下步骤实现：
S10、发电单元100根据自身的形变量，输出电流。
S20、触觉引擎60接收到发电单元100输出的电流后，根据电流的大小，产生触觉反馈。
本发明施例还提供一种显示装置的触觉反馈方法，当用户触摸显示装置的显示面11时，发电单元100发生形变，从而输出电流，与发电单元100连接的触觉引擎60接收到发电单元100输出的电流后，根据电流的大小，以不同的转速进行转动，进而产生触觉反馈，相对现有技术，本发明不但可以提供给用户高精确度的触觉反馈，同时还可将发电单元100产生的电能转化为机械能，供触觉引擎60转动，从而降低功耗，提高用户体验。
优选的，触觉引擎60接收到发电单元100输出的电流后，根据电流的大小，产生触觉反馈，包括：触觉引擎60接收到发电单元100输出的电流后，若所述电流大于等于电流预设值，则产生触觉反馈。
此处，电流预设值的大小，可根据实际情况进行设定。
本发明实施例中，由于发电单元100可能受外界环境因素的影响发生形变，从而输出电流，引起触觉引擎60产生触觉反馈，而外界环境因素造成的形变量往往很小，因此，可以通过设定电流预设值的方式，使触觉引擎60在一定电流范围内不发生转动，即可避免环境因素影响产生触觉反馈。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种显示装置，包括显示组件，所述显示组件包括显示面，其特征在于，还包括发电单元和触觉引擎；
所述发电单元设置于所述显示组件的远离所述显示面的一侧，用于根据自身的形变量，输出电流；
所述触觉引擎与所述发电单元连接，用于根据所述发电单元输出的所述电流的大小，产生触觉反馈；
所述发电单元包括多个子发电单元；所述多个子发电单元位于与所述显示面平行的同一平面上；其中，所述多个子发电单元之间相互绝缘；
所述多个子发电单元中的每个子发电单元包括第一发电膜层、位于所述第一发电膜层靠近所述显示组件一侧的第一电极、以及位于所述第一发电膜层远离所述显示组件一侧的第二电极；所述触觉引擎为多个；多个所述触觉引擎与多个所述子发电单元一一对应，每个所述子发电单元的第一电极通过第三导线与其对应的触觉引擎电连接，每个所述子发电单元的第二电极通过第四导线与其对应的触觉引擎电连接。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述多个子发电单元呈阵列排布。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述显示装置还包括分别与所述子发电单元一一对应的第一电极引线和第二电极引线，所述第一电极引线与所述第一电极电连接，所述第二电极引线与所述第二电极电连接；
所有所述第一电极引线通过第一导线连接，并通过所述第一导线与所述触觉引擎电连接；所有所述第二电极引线通过第二导线电连接，并通过所述第二导线与所述触觉引擎电连接。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发电单元设置于所述显示组件的远离所述显示面一侧，且所述发电单元在所述显示面上的正投影覆盖所述显示面；
所述发电单元包括第二发电膜层、位于所述第二发电膜层靠近所述显示组件一侧的第三电极、位于所述第二发电膜层远离所述显示组件一侧的第四电极；
所述第三电极通过第五导线与所述触觉引擎电连接，所述第四电极通过第六导线与所述触觉引擎电连接。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述触觉引擎包括马达和控制芯片，所述控制芯片用于根据所述发电单元输出的电流的大小，控制所述马达产生触觉反馈。
6.根据权利要求1-5任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示组件包括显示面板，显示面板中集成有触控结构。
7.一种如权利要求1-6任一项所述显示装置的触觉反馈方法，其特征在于，
发电单元根据自身的形变量，输出电流；
触觉引擎接收到所述发电单元输出的电流后，根据电流的大小，产生触觉反馈。
8.根据权利要求7所述的触觉反馈方法，其特征在于，触觉引擎接收到所述发电单元输出的电流后，根据电流的大小，产生触觉反馈，包括：
所述触觉引擎接收到所述发电单元输出的电流后，若所述电流大于等于电流预设值，则产生触觉反馈。
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