具有局部触觉效果的显示设备制造技术

本公开涉及具有局部触觉效果的显示设备。呈现了一种支持触觉的显示设备。支持触觉的设备具有显示层、第一电极层、致动层和电极贴片。第一电极层设置在显示层上。致动层由单片可致动材料形成。致动层的第一侧设置在第一电极层上。致动层的单片可致动材料和第一电极层的导电材料可具有基本上相同的面积。电极贴片可以形成第二电极层，并且可以设置在致动层的第二且相对侧上。电极贴片电连接到可致动材料的区域，并且其面积小于单片可致动材料的面积且小于第一电极层的导电材料的面积。

【技术实现步骤摘要】
具有局部触觉效果的显示设备
本专利技术涉及具有提供局部触觉效果的能力的显示设备，并且在用户接口、游戏、汽车、可穿戴设备和消费电子产品中具有应用。
技术介绍
电子设备制造商努力为用户提供丰富的接口。许多设备使用视觉和听觉提示来向用户提供反馈。在一些接口设备中，还向用户提供触感效果(例如振动、纹理和热)。这种触感效果可以更一般地称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈可以提供增强和简化用户接口的提示。例如，振动或变形效果可以用于向电子设备的用户提供提示以提醒用户特定事件或提供逼真的反馈以在模拟或虚拟环境中创建更大的感官沉浸感。为了生成触觉效果，许多设备使用致动器。用于生成触觉效果的示例致动器(也被称为触觉致动器)包括诸如偏心旋转块(“ERM”)致动器和线性共振致动器(“LRA”)之类的电磁致动器。其他致动器包括使用诸如压电材料、电活性聚合物或形状记忆合金之类的“智能材料”的致动器。
技术实现思路
以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本专利技术或本专利技术的应用和用途。此外，也不打算受到在前述
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技术介绍
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技术实现思路
或以下的“具体实施方式”中呈现的任何表达或暗示的理论的束缚。本文的实施例的一个方面涉及包括显示层、第一电极层、致动层、电极贴片和控制单元的支持触觉(haptic-enabled)的显示设备。第一电极层由设置在显示层上的导电材料形成。致动层由单片可致动材料形成。致动层的第一侧设置在第一电极层上并且与第一电极层电连接，其中致动层的单片可致动材料和第一电极层的导电材料具有基本上相同的面积。电极贴片形成第二电极层，并设置在致动层的第二且相对侧上，其中电极贴片与可致动材料的一区域电连接，并且其面积小于单片可致动材料的面积并且小于第一电极层的导电材料的面积。控制单元被配置为向电极贴片提供触觉驱动信号以致动可致动材料的设置有电极贴片的区域。可致动材料被配置为在触觉驱动信号在设置有电极贴片的区域处在致动层的第一侧和第二侧之间创建电势差时使该区域变形。在一个实施例中，电极贴片是第一电极贴片，并且设置有电极贴片的区域是第一区域。第二电极层包括设置在可致动材料的多个相应区域上并且彼此电绝缘的多个电极贴片。多个电极贴片包括第一电极贴片，并且多个相应区域包括第一区域。控制单元被配置为从多个电极贴片中选择一个或多个电极贴片的子集，以接收触觉驱动信号以致动可致动材料的多个区域中的一个或多个相应区域的子集。所选择的一个或多个电极贴片包括第一电极贴片，并且一个或多个被致动的区域包括第一区域。在一个实施例中，当触觉驱动信号被施加到所选择的一个或多个电极贴片以致动可致动材料的一个或多个相应区域时，在这一个或多个相应区域之外的可致动材料的其他区域不被致动。在一个实施例中，控制单元被配置为使多个电极贴片中的未被选择的电极贴片电接地，以防止对应于未被选择的电极贴片的相应区域致动。在一个实施例中，致动层的可致动材料覆盖显示层的全部或基本全部正面。在一个实施例中，致动层的可致动材料是电活性聚合物，其至少包括偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)和氯氟乙烯(CFE)，并且具有5μm至30μm范围内的厚度，其中可致动材料被配置成在电势差被施加时在1μm至5μm范围内在一个或多个相应区域处向内变形，以形成一个或多个相应凹部。在一个实施例中，第一电极层由具有与致动层的可致动材料基本上相同的面积的单片导电材料形成，并且具有至少80％的透明度水平。在一个实施例中，多个电极贴片被布置为电极贴片的行和二维阵列中的一者。在一个实施例中，多个电极贴片中的至少一个电极贴片具有矩形形状，并且其中所述至少一个电极贴片的长度或宽度在1mm至5mm的范围内。在一个实施例中，控制单元被配置为通过选择支持触觉的设备的表面上的输出触觉效果所在的一个或多个位置，并且选择与所述一个或多个位置最接近的一个或多个相应的电极贴片，来选择一个或多个电极贴片。在一个实施例中，控制单元所选择的一个或多个位置包括支持触觉的显示设备的表面上的接收触摸输入所在的位置。在一个实施例中，控制单元所选择的一个或多个位置可以包括围绕接收触摸输入所在的位置的多个位置。在一个实施例中，支持触觉的显示设备还包括信号发生器和多路复用器。信号发生器被配置为生成触觉驱动信号。多路复用器被配置为基于来自控制单元的控制信号，将触觉驱动信号多路复用到所选择的一个或多个电极贴片。在一个实施例中，支持触觉的显示设备还包括设置在第二电极层上的可变形电容式触摸感测层。本文的实施例的一个方面涉及包括显示层、第一电极层、致动器贴片、电极贴片和控制单元的支持触觉的显示设备。显示层具有被配置为显示图像的正面和与正面相对的背面。第一电极层由设置在显示层的背面上的导电材料形成。致动器贴片形成致动层并且设置在第一电极层的一区域并与其电连接，其中致动器贴片的面积小于第一电极层的导电材料的面积。电极贴片形成第二电极层并设置在致动器贴片上，并且其面积小于第一电极层的导电材料的面积。控制单元被配置为向电极贴片提供触觉驱动信号以致动致动器贴片。致动器贴片具有可致动材料，该致动材料被配置为在任何触觉驱动信号在致动器贴片的相对侧之间创建电势差时变形。在一个实施例中，致动器贴片是第一致动器贴片，设置有致动器贴片的区域是第一区域，并且电极贴片是第一电极贴片。致动层具有设置在第一电极层的相应区域上并且与其电连接的多个致动器贴片，其中多个致动器贴片包括第一致动器贴片，并且相应区域包括第一区域。第二电极层具有分别设置在多个致动器贴片上并且与其电连接的多个电极贴片，其中多个电极贴片彼此电绝缘，并且包括第一电极贴片。多个电极贴片中的每个电极贴片都与相应致动器贴片具有基本相同的面积。在一个实施例中，显示层是有机发光二极管(OLED)层，并且可致动材料是具有嵌入在聚合物基体中的多个压电陶瓷纤维的宏纤维复合材料。在一个实施例中，第一电极层由与显示层具有基本相同的面积的单片电极材料形成。本文中的实施例涉及制造支持触觉的显示设备的方法。该方法包括将第一电极层直接沉积在基板上或直接沉积在显示层的正面上。该方法还包括在全部或基本上全部的第一电极层上沉积可致动材料层以在其上形成致动层，可致动材料被配置为在一个或多个区域处在致动层的相对侧之间创建电势差时在这一个或多个区域处变形。该方法还包括在全部或基本上全部的致动层上沉积第二电极层。该方法还包括从第二电极层移除材料以形成一个或多个电极贴片，一个或多个电极贴片中的每一个的面积都小于第一电极层的面积。在一个实施例中，从第二电极层移除材料的步骤包括移除材料以形成彼此电隔离的多个电极贴片，并且其中在不移除致动层的可致动材料的情况下移除第二电极层的材料，其中第一电极层直接沉积在基板上，并且其中该方法还包括将基板直接附接到显示层的正面。在一个实施例中，沉积可致动材料包括沉积至少具有偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)和氯氟乙烯(CFE)的溶液。本文实施例的一个方面涉及制造支持触觉的的显示设备的方法。该方法包括将第一电极层直接沉积在显示层的背面上或直接沉积在基板上。该方法还包括在第一电极层上沉积一个或多个致动器堆叠，一个或多个致动器堆叠中的每一个致动器堆叠都具有致动器贴片和设置在其上的电极贴片，其中致动器贴片由可致动材料形成，可致动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持触觉的显示设备，包括：显示层；第一电极层，由设置在显示层上的导电材料形成；由单片可致动材料形成的致动层，其中致动层的第一侧设置在第一电极层上并且与第一电极层电连接，其中致动层的单片可致动材料和第一电极层的导电材料具有基本相同的面积；电极贴片，形成第二电极层并且设置在致动层的第二且相对侧上，其中电极贴片与可致动材料的区域电连接，并且电极贴片的面积小于单片可致动材料的面积并小于第一电极层的导电材料的面积；以及控制单元，被配置为向电极贴片提供触觉驱动信号以致动可致动材料的设置有电极贴片的区域；其中，可致动材料被配置为在触觉驱动信号在设置有电极贴片的区域处在致动层的第一侧和第二侧之间创建电势差时在所述区域处变形。

【技术特征摘要】
2017.06.13 US 15/621,2021.一种支持触觉的显示设备，包括：显示层；第一电极层，由设置在显示层上的导电材料形成；由单片可致动材料形成的致动层，其中致动层的第一侧设置在第一电极层上并且与第一电极层电连接，其中致动层的单片可致动材料和第一电极层的导电材料具有基本相同的面积；电极贴片，形成第二电极层并且设置在致动层的第二且相对侧上，其中电极贴片与可致动材料的区域电连接，并且电极贴片的面积小于单片可致动材料的面积并小于第一电极层的导电材料的面积；以及控制单元，被配置为向电极贴片提供触觉驱动信号以致动可致动材料的设置有电极贴片的区域；其中，可致动材料被配置为在触觉驱动信号在设置有电极贴片的区域处在致动层的第一侧和第二侧之间创建电势差时在所述区域处变形。2.根据权利要求1所述的支持触觉的显示设备，其中，所述电极贴片是第一电极贴片，并且设置有所述电极贴片的区域是第一区域，其中，第二电极层包括设置在可致动材料的多个相应区域上并且彼此电隔离的多个电极贴片，其中，所述多个电极贴片包括第一电极贴片，并且所述多个相应区域包括第一区域，以及其中，所述控制单元被配置为从所述多个电极贴片中选择一个或多个电极贴片的子集来接收触觉驱动信号，以致动可致动材料的所述多个区域中的一个或多个相应区域的子集，其中，所选择的一个或多个电极贴片包括第一电极贴片，并且一个或多个致动区域包括第一区域。3.根据权利要求2所述的支持触觉的显示设备，其中，当触觉驱动信号被施加到所选择的一个或多个电极贴片以致动可致动材料的所述一个或多个相应区域时，所述一个或多个相应区域之外的可致动材料的其他区域不被致动。4.根据权利要求3所述的支持触觉的显示设备，其中，控制单元被配置为使所述多个电极贴片中的未被选择的电极贴片电接地，以防止对应于所述未被选择的电极贴片的相应区域致动。5.根据权利要求2所述的支持触觉的显示设备，其中，致动层的可致动材料覆盖显示层的全部或基本全部的正面。6.根据权利要求5所述的支持触觉的显示设备，其中，致动层的可致动材料是电活性聚合物，电活性聚合物至少包括偏二氟乙烯(VDF)、三氟乙烯(TrFE)和氯氟乙烯(CFE)，并且具有5μm至30μm范围内的厚度，其中，可致动材料被配置为在电势差被施加时在1μm至5μm范围内在所述一个或多个相应区域处向内变形，以形成一个或多个相应凹陷。7.根据权利要求6所述的支持触觉的显示设备，其中，第一电极层由具有与致动层的可致动材料基本上相同的面积并且具有至少80％的透明度水平的单片导电材料形成。8.根据权利要求2所述的支持触觉的显示设备，其中，所述多个电极贴片被布置为电极贴片的行和二维阵列中的一者。9.根据权利要求2所述的支持触觉的显示设备，其中，所述多个电极贴片中的至少一个电极贴片具有矩形形状，并且其中，所述至少一个电极贴片的长度或宽度在1mm至5mm的范围内。10.根据权利要求2所述的支持触觉的显示设备，其中，控制单元被配置为通过选择支持触觉的显示设备的表面上的输出触觉效果所在的一个或多个位置并且选择与所述一个或多个位置最接近的相应的一个或多个电极贴片，来选择所述一个或多个电极贴片。11.根据权利要求10所述的支持触觉的显示设备，其中，由控制单元选择的所述一个或多个位置包括支持触觉的显示设备的表面上的接收触摸输入所在的位置。12.根据权利要求10所述的支持触觉的显示设备，其中，由控制单元选择的所述一个或多个位置包括围绕接收触摸输入所在的位置的位置。13.根据权利要求2所述的支持触觉的显示设备，还包括：信号发生器，被配置为生成触觉驱动信号；多路复用器，被配置为基于来自...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·库什卡瓦，N·T·奥列恩，J·M·克鲁兹埃尔南德斯，
申请(专利权)人：意美森公司，
类型：发明
国别省市：美国,US