本實用新型涉及觸摸屏，特別涉及一種檢測裝置及觸摸屏。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的觸摸屏一般包括分開設(shè)置的觸摸電極及電觸覺電極，觸摸電極用于接收觸摸激勵信號以檢測用戶在觸摸屏上的觸摸動作，電觸覺電極用于接收電觸覺激勵信號以在用戶觸摸觸摸屏時提供電觸覺反饋。觸摸電極及電觸覺電極分開設(shè)置可以避免觸摸激勵信號與電觸覺激勵信號互相干擾影響觸摸體驗，然而卻導致觸摸屏的結(jié)構(gòu)復雜、制作成本增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型提供一種檢測裝置及觸摸屏。

本實用新型實施方式的檢測裝置，包括：

電容屏控制器，用于生成第一電壓信號，所述第一電壓信號包括脈沖信號；

電觸覺反饋模塊，用于生成第二電壓信號，所述第二電壓信號包括周期信號，所述周期信號持續(xù)第一時間并停止第二時間，所述第一時間及所述第二時間構(gòu)成所述第二電壓信號的主周期；所述第二時間大于所述脈沖信號的周期；及

信號混合器，用于加載所述第二電壓信號到所述第一電壓信號以得到第三電壓信號及施加第三電壓信號到觸摸屏的電容電極；所述電容屏控制器還用于在所述第二時間內(nèi)檢測電容電極的電信號以檢測用戶在觸摸屏上的觸摸輸入。

在某些實施方式中，所述第二時間是所述脈沖信號的周期的100-10000倍。

在某些實施方式中，所述脈沖信號的周期的范圍為0.002-0.01毫秒。

在某些實施方式中，所述第一時間的范圍為0.01-5毫秒；

所述第二時間的范圍為1-100毫秒。

在某些實施方式中，所述第二電壓信號的幅值是所述第一電壓信號的幅值的0-400倍。

在某些實施方式中，所述第一電壓信號的幅值范圍為1-10V；

所述第二電壓信號的幅值范圍為100-2000V。

在某些實施方式中，所述電觸覺反饋模塊包括：

基波生成模塊，用于生成基波信號，所述基波信號包括第一周期信號，所述第一周期信號持續(xù)所述第一時間并停止所述第二時間；

諧波生成模塊，用于生成諧波信號，所述諧波信號包括第二周期信號；及

調(diào)制模塊，用于用所述基波信號調(diào)制所述諧波信號以生成所述第二電壓信號。

在某些實施方式中，所述第一周期信號的頻率為10-1000赫茲，所述第二周期信號的頻率為20-200千赫茲。

在某些實施方式中，所述電觸覺反饋模塊通過分析所述觸摸輸入來生成第二電壓信號。

在某些實施方式中，所述電容屏控制器通過分析所述基波信號的時間信息來確定所述第二時間的區(qū)域。

本實用新型實施方式的觸摸屏，包括：

保護蓋板；

設(shè)置在所述保護蓋板下方的電容電極；及

本實用新型實施方式的檢測裝置。

在某些實施方式中，所述保護蓋板包括透明的絕緣基材及電觸覺反饋層，所述電觸覺反饋層位于所述絕緣基材表面。

在某些實施方式中，所述的電觸覺反饋層包括半導體材料層及電絕緣層，所述絕緣基材、所述半導體材料層及所述電絕緣層依次層疊設(shè)置。

如此，本實用新型實施方式的檢測裝置及觸摸屏中，所述電容電極可以同時充當觸摸電極及電觸覺電極以接收所述第一電壓信號及所述第二電壓信號，簡化了所述觸摸屏的結(jié)構(gòu)。同時，所述第一電壓信號作為觸摸激勵信號，而所述第二電壓信號作為電觸覺激勵信號，預留了所述第二時間來檢測電容電極的電信號，從而避免了電觸覺激勵信號干擾觸摸激勵信號的施加與檢測，在簡化結(jié)構(gòu)的同時避免了信號干擾。

附圖說明

本實用新型的實施方式的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本實用新型實施方式的檢測裝置的功能模塊示意圖。

圖2是本實用新型實施方式的觸摸屏的示意圖。

圖3是本實用新型實施方式的一種典型的觸摸激勵信號。

圖4是本實用新型實施方式的一種典型的電觸覺激勵信號。

圖5a是本實用新型實施方式的一種用于調(diào)制得到電觸覺激勵信號的基波信號。

圖5b是本實用新型實施方式的另一種用于調(diào)制得到電觸覺激勵信號的基波信號。

圖6是本實用新型實施方式的一種用于調(diào)制得到電觸覺激勵信號的諧波信號。

圖7a是本實用新型實施方式的一種第三電壓信號。

圖7b是本實用新型實施方式的另一種第三電壓信號。

具體實施方式

下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本實用新型的實施方式，而不能理解為對本實用新型的實施方式的限制。

觸覺技術(shù)是一種通過對用戶施加力、振動和/或運動而利用用戶的觸覺來傳遞信息的觸覺反饋技術(shù)。近年來，觸覺技術(shù)在便攜式電子設(shè)備中用來補充視覺內(nèi)容。例如，一些設(shè)備使用觸覺技術(shù)用產(chǎn)生機械振動的方式來響應(yīng)觸摸輸入。

另一種在皮膚中生成振動的方法是在電子設(shè)備的顯示器中結(jié)合電觸覺系統(tǒng)，人體皮下環(huán)層小體可以利用電容耦合和一定條件控制的電壓受到刺激，從而形成電感覺。

請參閱圖1，本實用新型實施方式的檢測裝置10包括：

電容屏控制器11，用于生成第一電壓信號，第一電壓信號包括脈沖信號；

電觸覺反饋模塊12，用于生成第二電壓信號，第二電壓信號包括周期信號，其中周期信號持續(xù)第一時間t1并停止第二時間t2，第一時間t1及第二時間t2構(gòu)成第二電壓信號的主周期；第二時間大于脈沖信號的周期；及

信號混合器13，用于加載第二電壓信號到第一電壓信號以得到第三電壓信號及施加第三電壓信號到觸摸屏的電容電極；電容屏控制器11還用于在第二時間內(nèi)檢測電容電極的電信號以檢測用戶在觸摸屏上的觸摸輸入。

請參閱圖2，本實用新型實施方式的檢測裝置10可以應(yīng)用于本實用新型實施方式的觸摸屏20，觸摸屏20還包括保護蓋板22及電容電極21。

如此，電容電極21可以同時充當觸摸電極及電觸覺電極以接收第一電壓信號及第二電壓信號，簡化了觸摸屏20的結(jié)構(gòu)。同時，第一電壓信號作為觸摸激勵信號，而第二電壓信號作為電觸覺激勵信號，預留了第二時間t2來檢測電容電極21的電信號，從而避免了電觸覺激勵信號干擾觸摸激勵信號的施加與檢測，在簡化結(jié)構(gòu)的同時避免了信號干擾。

在某些實施方式中，第二時間t2是脈沖信號的周期T的100-10000倍。

如此，在觸覺反饋激勵信號的一個第二時間t2內(nèi)，可以存在足夠量的觸摸激勵信號的脈沖信號的周期T，即在實現(xiàn)電觸覺反饋的同時，依然有足夠的時間去滿足對觸摸輸入的檢測。

優(yōu)選的，第二時間t2是脈沖信號的周期T的500-4000倍。

如此，當?shù)诙r間t2是脈沖信號的周期T的500-4000倍時，保證觸摸屏20有足夠的用于檢測觸摸輸入的時間，同時第二時間t2相對于脈沖信號的周期T而言不至于過長，即電觸覺反饋也能比較即時地提供給用戶。

當然，在其他的實施方式中，根據(jù)不同的觸摸體驗要求，第二時間t2與脈沖信號的周期T的時間長短關(guān)系，也是可以調(diào)節(jié)的。

請參閱圖3，在某些實施方式中，脈沖信號的周期T的范圍為0.002-0.01毫秒。

優(yōu)選的，脈沖信號的周期T的范圍為0.0025-0.01毫秒。

如此，保證了觸摸屏20具有足夠的靈敏度，不會遺漏用戶的觸摸操作。

當然，在其他的實施方式中，針對不同電子設(shè)備的不同觸摸屏20的靈敏度要求，脈沖信號的周期T的范圍是可以調(diào)節(jié)的，以能在電子設(shè)備里個性化設(shè)置為佳。

請參閱圖4，在某些實施方式中，第一時間t1的范圍為0.01-5毫秒，第二時間t2的范圍為1-100毫秒。

優(yōu)選的，第一時間t1的范圍為0.5-2毫秒。

如此，在電觸覺激勵信號中，有足夠的第二時間t2去檢測電容電極21的電信號，保證了觸摸屏20的靈敏度；同時，電觸覺激勵信號中依然存在有用于提供電觸覺的第一時間t1的區(qū)域，用于提供電觸覺反饋。

當然，在某些實施方式中，根據(jù)具體用戶群的觸摸體驗需求，第一時間t1范圍及第二時間t2范圍也是可調(diào)的，如在一個電觸覺反饋中，有更長的電觸覺反饋持續(xù)時間需求的用戶，就可以采用更長的第一時間t1，而這些參數(shù)，在電子設(shè)備中應(yīng)該是可以自主設(shè)置的為佳。

在某些實施方式中，電觸覺激勵信號的幅值是觸摸激勵信號的幅值的0-400倍。

優(yōu)選的，電觸覺激勵信號的幅值是觸摸激勵信號的幅值的30-200倍。

如此，當觸摸激勵信號與電觸覺激勵信號被施加于電容電極21，在第一時間t1內(nèi)，觸摸激勵信號對電觸覺激勵信號的影響可以忽略不計，從用戶體驗的角度來說，即是避免了觸摸輸入對觸摸反饋的干擾。

當然，在其他的實施方式中，根據(jù)電子設(shè)備要達到的具體用戶體驗要求,電觸覺激勵信號的幅值與觸摸激勵信號的幅值的數(shù)量關(guān)系是可以調(diào)節(jié)的，如加大這一倍數(shù)，會使電觸覺反饋所受的影響減小。

在某些實施方式中，觸摸激勵信號的幅值范圍為1-10V，電觸覺激勵信號的幅值范圍為100-2000V。

優(yōu)選的，電觸覺激勵信號的幅值范圍為100-1000V。

如此，采用容易得到且較小的觸摸激勵信號的幅值就能實現(xiàn)對電容電極21電壓的改變，節(jié)約了用于驅(qū)動觸摸激勵信號的電能；保證了在第一時間t1內(nèi)，觸摸激勵信號對電觸覺激勵信號的影響可以忽略不計，同時實現(xiàn)了電容電極21與用戶觸摸部位之間形成足夠大的電勢差，以保證電觸覺被用戶感知。

當然，在其他的實施方式中，根據(jù)不同的用戶需求，觸摸激勵信號與電觸覺激勵信號的幅值是可以調(diào)節(jié)的，如對于不同年齡段的用戶，由于觸覺靈敏度的差別，對電觸覺反饋要求的強度也有差異，可通過調(diào)節(jié)電觸覺激勵信號的幅值來實現(xiàn)，而這些參數(shù)，在電子設(shè)備中可以個性化設(shè)置為佳。

在某些實施方式中，電觸覺反饋模塊12包括：

基波生成模塊，用于生成基波信號，基波信號包括第一周期信號，第一周期信號持續(xù)第一時間t1并停止第二時間t2；

諧波生成模塊，用于生成諧波信號，諧波信號包括第二周期信號；及

調(diào)制模塊，用于用基波信號調(diào)制諧波信號以生成第二電壓信號。

如此，對于不同用戶的不同的可被感知的頻率要求，只需調(diào)整電觸覺激勵信號的組成部分的基波信號就能滿足，同時，電觸覺激勵信號的組成部分的諧波信號能排除環(huán)境的干擾因素，使電觸覺激勵信號得以順利傳播。

當然，在其他的實施方式中，根據(jù)實際的使用需求，電觸覺激勵信號可以由多個不同頻率的信號組成，對應(yīng)的，電觸覺反饋模塊12也可以由更多個不同頻率信號的操作模塊所組成。

請參閱圖5a、圖5b及圖6，在某些實施方式中，第一周期信號的頻率為10-1000赫茲，第二周期信號的頻率為20-200千赫茲。

如此，頻率范圍10-1000赫茲處于人手皮下的環(huán)層小體的感覺辨識頻率范圍，范圍內(nèi)不同的頻率會給用戶產(chǎn)生不同電觸覺感受；頻率范圍20-200千赫茲的諧波信號作為基波信號的載波，避免了觸摸屏20表面可能存在的臟污以及周圍溫度對電觸覺反饋效果的影響。

當然，在其他實施方式中，基波信號的頻率范圍可以根據(jù)不同的用戶對象進行調(diào)節(jié)，如針對不同的電觸覺反饋的對象，如人或觸控筆，則可切換不同的第一周期信號的頻率范圍；第二周期信號的頻率范圍則可以根據(jù)不同的電子設(shè)備使用環(huán)境進行調(diào)節(jié)，如電子設(shè)備內(nèi)具有可個性化設(shè)置的不同的使用模式，如雨天模式和/或晴天模式。

請參閱圖1，在某些實施方式中，電觸覺反饋模塊12通過分析觸摸輸入來生成第二電壓信號。

如此，電觸覺反饋模塊12是根據(jù)觸摸輸入中包含的觸摸輸入的位置、時間、速度、加速度等來判斷電觸覺激勵信號的強度、頻率、持續(xù)時間等信息，而電觸覺激勵信號又直接影響用戶獲得的觸摸紋理感覺，即實現(xiàn)了不同的觸摸輸入對應(yīng)不同的觸摸紋理感覺。

當然，在其他的實施方式中，電觸覺激勵信號除了依據(jù)觸摸輸入來生成，還可以有更多的影響因素，如環(huán)境溫度及濕度等因素。

請參閱圖1，在某些實施方式中，電容屏控制器11通過分析基波信號的時間信息來確定第二時間t2的區(qū)域。

如此，電容屏控制器11在分析基波信號的時間信息后，使得電容屏控制器11在檢測電容電極21的電信號時，能夠在第三電壓信號上準確定位第二時間t2的區(qū)域。

當然，在其他的實施方式中，電容屏控制器11在檢測電容電極21的電信號前，也可以通過分析第三電壓信號的時間信息來準確定位第二時間t2的區(qū)域。

請參閱圖7a、圖7b，由同一觸摸激勵信號加載到不同的電觸覺激勵信號而得到的不同的第三電壓信號。

請再參閱圖2，在某些實施方式中，保護蓋板22還包括透明的絕緣基材23及電觸覺反饋層24，電觸覺反饋層24位于絕緣基材23表面。

如此，電觸覺反饋層24與電容電極21之間形成電容耦合，絕緣基材23用于防止電觸覺反饋層24與電容電極21之間直接導電。同時，絕緣基材23是透明的，使得絕緣基材23不會影響觸摸屏20的顯示。

在某些實施方式中，絕緣基材23的材料為鋼化玻璃。

如此，使得絕緣基材23有較強的強度。

當然，在其他實施方式中，根據(jù)實際的需求，絕緣基材23的材料也可以有其他選擇，如藍寶石、塑料蓋板、聚甲基丙烯酸甲酯蓋板等。

在某些實施方式中，電觸覺反饋層24包括半導體材料層25及電絕緣層26。絕緣基材23、半導體材料層25及電絕緣層26依次層疊設(shè)置。

如此，在觸摸屏20實現(xiàn)電觸覺功能的過程中，由于施加于電容電極21上的電壓幅值高、頻率低，半導體材料層25的功能近似于導體的功能，即半導體材料層25與電容電極21形成電容耦合，并進一步與用戶形成電容耦合。

在本實用新型的實施方式的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型的實施方式和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的實施方式的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特征。在本實用新型的實施方式的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型的實施方式的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接或可以相互通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型的實施方式中的具體含義。

在本實用新型的實施方式中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公開提供了許多不同的實施方式或例子用來實現(xiàn)本實用新型的實施方式的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本實用新型的實施方式的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實用新型。此外，本實用新型的實施方式可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或參考字母，這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施方式和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本實用新型的實施方式提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的應(yīng)用和/或其他材料的使用。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施方式”、“一些實施方式”、“示意性實施方式”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結(jié)合所述實施方式或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施方式或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施方式或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施方式或示例中以合適的方式結(jié)合。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本實用新型的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本實用新型的實施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。此外，在本實用新型的各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。