触觉反馈方法、触觉反馈装置及触控显示装置

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及触觉反馈方法、触觉反馈装置及触控显示装置。

随着目前用户体验需求的提高，在一些车载显示等应用场景中，不能完全依靠视觉进行来一些按键的操作，需要通过触觉反馈来告诉用户是否触发相应命令。然而，现有触觉反馈中对于虚拟按钮，基本都是通过马达带动载体振动，触感单一，并且需要视觉协助，无法单从触觉方面判定是否接触到虚拟按钮，并且难以实现虚拟按钮的边界触感和按压触感。

发明内容

本公开实施例提供的一种触觉反馈方法，应用于触觉反馈装置，方法包括：

确定触摸状态；

根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形，其中，获得拟合波形的方法包括：获得触摸仿真力学曲线，对触摸仿真力学曲线进行拟合，获得向触觉反馈装置施加的电学信号的拟合波形；

根据拟合波形向触觉反馈装置提供电学信号，以使触觉反馈装置发生振动。

在一些实施例中，拟合波形包括边界触感波形；获得触摸仿真力学曲线，具体包括：

根据预设边界模型获得触摸仿真正向力变化曲线作为触摸仿真力学曲线；

对触摸仿真力学曲线进行拟合，获得向触觉反馈装置施加的电学信号的拟合波形，具体包括：

对触摸仿真正向力变化曲线进行拟合，获得边界触感波形。

在一些实施例中，边界触感波形包括：与触摸仿真正向力变化曲线对应的边界波形，以及在边界波形之后的反向停止波形；

反向停止波形的相位与边界波形的相位相反。

在一些实施例中，边界波形的频率大于等于200赫兹且小于等于800赫兹。

在一些实施例中，获得拟合波形的方法还包括：

对触觉反馈装置进行加速度测试，获得触觉反馈装置的触摸界面的加速度变化数据；

对触摸仿真正向力变化曲线进行拟合，获得边界触感波形，具体包括：

对触摸仿真力学曲线以及加速度变化数据进行拟合，获得边界触感波形。

在一些实施例中，边界触感波形还包括：在边界波形之前且与加速度变化数据对应的过驱波形；过驱波形的频率大于边界波形的频率。

在一些实施例中，过驱波形的频率大于等于2000赫兹且小于等于6000赫兹。

在一些实施例中，过驱波形持续时长大于零且小于等于5毫秒，边界波形持续时长大于等于10毫秒且小于等于30毫秒，反向停止波形的持续时长大于等于1毫秒且小于等于5毫秒。

在一些实施例中，边界触感波形的电压大于等于-200伏且小于等于200伏。

在一些实施例中，拟合波形还包括按压触感波形；获得触摸仿真力学曲线，具体包括：

获得触摸按压过程仿真的接触力变化曲线作为触摸仿真力学曲线；

对触摸仿真力学曲线进行拟合，获得向触觉反馈装置施加的电学信号的拟合波形，具体包括：

对接触力变化曲线进行拟合，获得按压触感波形。

在一些实施例中，按压触感波形包括：第一按压波形，在第一按压波形 之后的保持波形以及在保持波形之后的第二按压波形；

第一按压波形的电压幅值小于第二按压波形的电压幅值。

在一些实施例中，第一按压波形的持续周期的个数大于等于30且小于等于50，保持波形的持续时长大于等于60毫秒且小于等于200毫秒，第二按压波形的持续周期的个数大于等于5且小于等于20。

在一些实施例中，确定触摸状态，具体包括：

确定触摸位置；

根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形，具体包括：

当触摸位置落入第一预设区域时，选择边界触感波形作为拟合波形；

当触摸位置落入第二预设区域时，选择按压触感波形作为拟合波形。

在一些实施例中，确定触摸状态，具体包括：

确定触摸位置；

当触摸位置落入第三预设区域时，确定触摸压力；

根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形，具体包括：

当触摸压力小于预设压力时，选择边界触感波形作为拟合波形；

当触摸压力大于或等于预设压力时，选择按压触感波形作为拟合波形。

本公开实施例提供的一种触觉反馈装置，包括：

触摸面板；包括：触摸基板，位于触摸基板一侧的至少一个压电器件；

驱动芯片，用于根据本公开实施例提供的触觉反馈方法向压电器件提供电学信号。

一种触控显示装置，包括本公开实施例提供的触觉反馈装置。

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本公开实施例提供的一种触觉反馈方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的一种边界模型的示意图；

图3为本公开实施例提供的一种触摸仿真正向力变化曲线示意图；

图4为本公开实施例提供的一种拟合波形的示意图；

图5为本公开实施例提供的另一种触摸仿真正向力变化曲线示意图；

图6为本公开实施例提供的另一种拟合波形的示意图；

图7为本公开实施例提供的又一种触摸仿真正向力变化曲线示意图；

图8为本公开实施例提供的又一种拟合波形的示意图；

图9为本公开实施例提供的另一种边界模型的示意图；

图10为本公开实施例提供的又一种触摸仿真正向力变化曲线示意图；

图11为本公开实施例提供的又一种拟合波形的示意图；

图12为本公开实施例提供的一种接触力变化曲线的示意图；

图13为本公开实施例提供的又一种拟合波形的示意图；

图14为本公开实施例提供的一种触觉反馈装置的结构示意图；

图15为本公开实施例提供的一种触摸面板的结构示意图。

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元 件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

本公开实施例提供了一种触觉反馈方法，应用于触觉反馈装置，如图1所示，触觉反馈方法包括：

S101、确定触摸状态；

S102、根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形，其中，获得拟合波形的方法包括：获得触摸仿真力学曲线，对触摸仿真力学曲线进行拟合，获得向触觉反馈装置施加的电学信号的拟合波形；

S103、根据拟合波形向触觉反馈装置提供电学信号，以使触觉反馈装置发生振动。

本公开实施例提供的触觉反馈方法，预先通过对触摸行为进行力学仿真，获得触摸仿真力学曲线，根据仿真获得的触摸仿真力学曲线，拟合出与触摸仿真力学曲线对应的拟合波形作为向触觉反馈装置施加的信号；当根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形后，根据所选拟合波形向触觉反馈装置提供电学信号，以使触觉反馈装置发生振动，模拟真实触觉，以使用户体验到与触摸行为对应的触感，实现向用户提供与触摸行为对应的虚拟触觉，提升用户体验。

在具体实施时，触觉反馈装包括压电器件，根据拟合波形向压电器件提供电学信号，使得压电器件振动，产生与拟合波形对应的触感。

需要说明的是，触摸状态例如包括在触觉反馈装置发生触摸的触摸位置、触摸压力。

在一些实施例中，拟合波形包括边界触感波形；获得触摸仿真力学曲线，具体包括：

根据预设边界模型获得触摸仿真正向力变化曲线作为触摸仿真力学曲线；

对触摸仿真力学曲线进行拟合，获得向触觉反馈装置施加的电学信号的拟合波形，具体包括：

对触摸仿真正向力变化曲线进行拟合，获得边界触感波形。

需要说明的是，边界触感是指：对于一个实际的按钮边缘，比如一个凸起的按钮，手指从左到右滑过按钮会有边界感。

本公开实施例提供的触觉反馈方法，当拟合波形需要包括边界触感波形时，预先根据预设边界模型对触摸行为进行力学仿真，获得触摸仿真正向力变化曲线，根据仿真获得的触摸仿真正向力变化曲线，拟合出边界触感波形作为向触觉反馈装置施加的信号；当根据触摸状态选择边界触感波形作为拟合波形后，向触觉反馈装置提供与边界触感波形对应电学信号，以使触觉反馈装置发生振动，模拟边界触感，以使用户体验到与触摸实体按钮对应的边界触感，提升用户体验。

在一些实施例中，如图4所示，边界触感波形包括：与触摸仿真正向力变化曲线对应的边界波形，以及在边界波形之后的反向停止波形；

反向停止波形的相位与边界波形的相位相反。

本公开实施例提供的触觉反馈方法，边界触感波形包括边界波形和反向停止波形，边界波形用于实现产生边界触感，反向停止波形可以更快的停止触觉反馈装置的振动，使用户体验到更加锐利的边界触感，从而使得触觉反馈装置振动产生的边界触感更接近真实按钮边界触感，进一步提升用户体验。

在具体实施时，当对触摸行为进行力学仿真时，当触摸时长等仿真参数相同时，采用不同边界模型获得的触摸仿真正向力变化曲线的形貌不相同。后续获得的拟合波形也不相同。

接下来，以图2所示的边界模型为例进行举例说明。图2所示的边界模型为平面具有一个凸起的边界模型。

图3为根据如图2所示的边界模型进行触摸行为仿真获得的触摸仿真正向力变化曲线，图4为对图3所示的触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得 的拟合波形。在具体实施时，采用方波和正弦波对图3所示的触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得拟合波形。

在一些实施例中，边界波形的频率大于等于200赫兹且小于等于800赫兹；边界触感波形的电压大于等于-200伏且小于等于200伏。

图5为根据如图2所示的边界模型进行触摸行为仿真获得的触摸仿真正向力变化曲线，与图3相比，在对触摸行为进行仿真时，增大了触摸行为的接触的时间。图6为对图5触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得的拟合波形。在具体实施时，采用方波对图5所示的触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得拟合波形。

在一些实施例中，获得拟合波形的方法还包括：

对触觉反馈装置进行加速度测试，获得触觉反馈装置的触摸界面的加速度变化数据；

对触摸仿真正向力变化曲线进行拟合，获得边界触感波形，具体包括：

对触摸仿真力学曲线以及加速度变化数据进行拟合，获得边界触感波形。

需要说明的是，可以利用加速度计测试触觉反馈装置的触摸界面的加速度变化数据。在具体实施时，例如可以测得手指在触摸触觉反馈装置的触摸界面时的加速度变化数据，对触摸仿真力学曲线以及加速度变化数据进行拟合，可以向触觉反馈装置提供与触摸仿真力学曲线以及加速度变化对应的边界触感波形，从而使得触觉反馈装置振动产生的触觉更接近真实触觉，进一步提升用户体验。

在一些实施例中，如图6所示，边界触感波形还包括：在边界波形之前且与加速度变化数据对应的过驱波形；过驱波形的频率大于边界波形的频率。

在一些实施例中，当边界触感波形包括过驱波形、边界波形以及反向停止波形的情况下，边界波形的频率大于等于200赫兹且小于等于800赫兹，过驱波形的频率大于等于2000赫兹且小于等于6000赫兹；边界触感波形的电压大于等于-200伏且小于等于200伏。

在一些实施例中，过驱波形持续时长大于零且小于等于5毫秒，边界波 形持续时长大于等于10毫秒且小于等于30毫秒，反向停止波形的持续时长大于等于1毫秒且小于等于5毫秒。

在具体实施时，对触摸行为进行仿真，可以根据触觉反馈装置的应用场景等实际需要设置触摸过程的接触时间。例如，图7为根据如图2所示的边界模型进行触摸行为仿真获得的触摸仿真正向力变化曲线，与图5相比，在对触摸行为进行仿真时，增大了触摸行为的接触的时间。图8为对图5触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得的拟合波形。在具体实施时，采用方波以及正弦波对图7所示的触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得拟合波形。需要说明的是，图8所示的拟合波形包括边界波形和反向停止波形。

当然，在具体实施时，还可以采用其他边界模型对触摸行为进行仿真。例如，可以采用如图9所示的边界模型对触摸行为进行仿真。图9所示的边界模型为台阶型边界模型，台阶代表从一个平面到另一个平面的边界。图10为根据如图9所示的边界模型进行触摸行为仿真获得的触摸仿真正向力变化曲线。图11为对图10的触摸仿真正向力变化曲线进行拟合获得的拟合波形。在具体实施时，可以采用正弦波和方波对图10的触摸仿真正向力变化曲线进行拟合。图11所示的拟合波形包括边界波形和反向停止波形。

在一些实施例中，拟合波形还包括按压触感波形；获得触摸仿真力学曲线，具体包括：

获得触摸按压过程仿真的接触力变化曲线作为触摸仿真力学曲线；

对触摸仿真力学曲线进行拟合，获得向触觉反馈装置施加的电学信号的拟合波形，具体包括：

对接触力变化曲线进行拟合，获得按压触感波形。

在具体实施时，例如，触摸按压过程仿真的接触力变化曲线如图12所示，按压过程开始按下的正向力与按到底部的正向力的大小不同，开始按下到按到底部之间存在一段正向力保持不变的阶段。对如图12所示的触摸仿真力学曲线进行拟合，获得如图13所示的拟合波形。

在一些实施例中，如图13所示，按压触感波形包括：第一按压波形，在 第一按压波形之后的保持波形以及在保持波形之后的第二按压波形；

第一按压波形的电压幅值小于第二按压波形的电压幅值。

需要说明的是，第一按压波形对应开始按下的阶段，保持波形对应触摸按压之后按压压力未发生变化的阶段，第二按压波形对应按到底部的阶段。

在一些实施例中，按压触感波形的频率大于等于200赫兹且小于等于900赫兹。

一些实施例中，第一按压波形的持续周期的个数大于等于30且小于等于50，保持波形的持续时长大于等于60毫秒且小于等于200毫秒，第二按压波形的持续周期的个数大于等于5且小于等于20。

在一些实施例中，确定触摸状态，具体包括：

确定触摸位置；

根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形，具体包括：

当触摸位置落入第一预设区域时，选择边界触感波形作为拟合波形；

当触摸位置落入第二预设区域时，选择按压触感波形作为拟合波形。

在一些实施例中，触觉反馈装置虚拟按键区的中心落入第二预设区域，且第二预设区域位于虚拟按键区内，即第二预设区域对应虚拟按键区的中心区域，当触摸发生在虚拟按键区的中心区域时选择按压触感波形作为拟合波形。

在一些实施例中，第一预设区域包围第二预设区域，且第一预设区域与第二预设区域相邻；即第一预设区域与虚拟按键区的边缘对应。在一些实施例中，可以是第一预设区域和第二预设区域组成的区域为虚拟按键区，当触摸发生在虚拟按键的边缘时选择边界触感波形作为拟合波形。当然，在一些实施例中，也可以是虚拟按键区与第一预设区域部分交叠，即第一预设区域除了包括虚拟按键区的边缘之外，还包括与虚拟按键区边缘相邻的区域。即当触摸发生在虚拟按键的边缘及其附近的区域时选择边界触感波形作为拟合波形，以使用户手指在虚拟按键的边缘附近的区域向虚拟按键的边缘触摸时，模拟边界触感。

或者，在一些实施例中，确定触摸状态，具体包括：

确定触摸位置；

当触摸位置落入第三预设区域时，确定触摸压力；

根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形，具体包括：

当触摸压力小于预设压力时，选择边界触感波形作为拟合波形；

当触摸压力大于或等于预设压力时，选择按压触感波形作为拟合波形。

在具体实施时，例如，第三预设区域为虚拟按键的区域。即当触摸发生在虚拟按键的区域时，确定触摸压力。

在具体实施时，当触摸压力小于预设压力时，认为当前触摸状态为非按压状态，此时选择边界触感波形作为拟合波形，以反馈边界触感。当触摸压力大于或等于预设压力时，认为当前触摸状态为按压状态，选择按压触感波形作为拟合波形，以反馈按压触感。

本公开实施例提供的一种触觉反馈装置，如图14所示，包括：

触摸面板1；如图15所示，包括：触摸基板3，位于触摸基板一侧的至少一个压电器件4；

驱动芯片2，用于根据本公开实施例提供的触觉反馈方法向压电器件提供电学信号。

在具体实施时，驱动芯片与压电器件电连接，驱动芯片向压电器件提供的电学信号为交流信号。压电器件用于在不同谐振频率的交变电场作用下发生振动，并驱动所述触摸基板产生振动。

在一些实施例中，触摸面板包括至少一个虚拟按键区，可以是在虚拟按键区设置压电器件。每一虚拟按键区包括至少一个压电器件。

在具体实施时，如图15所示，压电器件4包括：在触摸基板3一侧依次层叠设置的第一电极5、压电层6和第二电极7。在一些实施例中，例如第一电极接地，第二电极与驱动芯片电连接；第一电极与第二电极被配置为形成交变电场，压电层被配置为在交变电场的作用下发生振动，并驱动触摸基板产生振动。

在具体实施时，驱动芯片存储拟合波形。拟合波形包括：至少一种边界触感波形，以及至少一种按压触感波形。

在一些实施例中，触觉反馈装置还包括触控模组，触控模组位于触摸面板背离触摸表面的一侧。触控模组例如包括多个触控感应电极和多个触控驱动电极。

在具体实施时，驱动芯片接收触控模组反馈的信号确定触摸位置，并根据触摸位置选择与触摸状态对应的拟合波形，根据拟合波形向压电器件提供电学信号。

在具体实施时，驱动芯片接收触控模组反馈的信号确定触摸位置；

当触摸位置落入第一预设区域时，驱动芯片选择边界触感波形作为拟合波形，并根据边界触感波形向压电器件提供电学信号；

当触摸位置落入第二预设区域时，驱动芯片选择按压触感波形作为拟合波形，并根据按压触感波形向压电器件提供电学信号。

在一些实施例中，驱动芯片还可以利用压电器件反馈的信号确定触摸压力。即可以利用压电器件正压电效应：当压电层受到外力的作用时，内部产生电极化现象，在第一电极和第二电极产生符号相反的电荷；压电层受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。驱动芯片接收压电器件反馈的信号，以确定压力大小。

在具体实施时，当触摸位置落入第三预设区域时，驱动芯片接收压电器件反馈的信号确定触摸压力，当触摸压力小于预设压力时，驱动芯片选择边界触感波形作为拟合波形，并根据边界触感波形向压电器件提供电学信号，当触摸压力大于或等于预设压力时，驱动芯片选择按压触感波形作为拟合波形，并根据按压触感波形向压电器件提供电学信号。

本公开实施例提供的一种触控显示装置，包括本公开实施例提供的触觉反馈装置。

本公开实施例提供的触控显示装置为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有触控显示功能的产品或部件。 对于该触控显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本公开的限制。该显示装置的实施可以参见上述触觉反馈装置的实施例，重复之处不再赘述。

综上所述，本公开实施例提供的触觉反馈方法、触觉反馈装置及触控显示装置，预先通过对触摸行为进行力学仿真，获得触摸仿真力学曲线，根据仿真获得的触摸仿真力学曲线，拟合出与触摸仿真力学曲线对应的拟合波形作为向触觉反馈装置施加的信号；当根据触摸状态选择与触摸状态对应的拟合波形后，根据所选拟合波形向触觉反馈装置提供电学信号，以使触觉反馈装置发生振动，模拟真实触觉，以使用户体验到与触摸行为对应的触感，实现向用户提供与触摸行为对应的虚拟触觉，提升用户体验。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。