CN101165644A - 触摸传感器单元及控制其灵敏度的方法 - Google Patents

Abstract

一种触摸传感器单元和控制该触摸传感器的灵敏度的方法，该触摸传感器单元包括：支持衬底、设置在该支持衬底上的触摸传感器、设置在触摸传感器上的具有三维形态的盖和通过向灵敏度运用加权值来控制触摸传感器的灵敏度的控制单元，其中，灵敏度对应于该盖的三维位置数据。

Description

触摸传感器单元及控制其灵敏度的方法

本申请要求2006年10月19日向韩国知识产权局提出的韩国专利申请No.2006-102042的权益，将其内容一并在此作为参考。

技术领域

本发明的方面涉及触摸传感器单元和控制该触摸传感器单元的灵敏度的方法，更具体地，涉及具有不均匀厚度的盖的触摸传感器单元和根据该盖的结构来控制该触摸传感器单元的灵敏度的方法。

背景技术

如图1A所示，例如MP3播放器中所使用的类型的传统触摸传感器单元1包括设置在平垫10上的触摸传感器13和设置在触摸传感器13的平盖15。如由图1B中示出的均匀的水平的和垂直的“灵敏度”线所代表的那样，传统的触摸传感器13一般在整个上表面上具有均匀的灵敏度。因此，当盖15是厚度均匀的平板时，错误的产生率低。相反地，当盖15的厚度不均匀时，触摸传感器13所感知的与盖15的接触程度是根据盖15的厚度而变化的，并因此，使用具有不均匀厚度的盖15时产生许多错误。因此，为保持低的错误产生率，盖15的形状通常被限制为具有均匀厚度的平板形。

然而，当在输入设备中使用触摸传感器单元1时，希望设计各种类型的盖15，包括设计具有不均匀厚度的盖15。

发明内容

本发明的方面提供具有不均匀厚度的盖的触摸传感器单元，以及控制该触摸传感器单元的灵敏度的方法。

根据本发明的一个方面，触摸传感器单元包括支持衬底、设置在该支持衬底上的触摸传感器、设置在触摸传感器上的具有三维形态的盖；以及通过向灵敏度运用加权值来控制触摸传感器的灵敏度的控制单元，其中，该灵敏度对应于该盖的三维位置数据。

根据一个方面，加权值与盖的厚度成比例。

根据一个方面，盖包括有效区和无效区，在有效区内触摸信号被识别，而在无效区内触摸信号被阻断。

根据本发明的另一个方面，提供一种控制触摸传感器单元的灵敏度的方法，该触摸传感器单元具有支持衬底、设置在该支持衬底上的触摸传感器和设置在该触摸传感器上的盖，该方法包括：采集盖的三维位置数据、测量对应于该三维位置数据的触摸传感器的灵敏度以及通过向测量的灵敏度运用加权值来控制灵敏度。

根据另一个方面，使用三维建模函数来产生三维位置数据。

根据另一个方面，通过向三维建模函数运用逆变换而获得加权值。

根据另一个方面，该方法还包括：设置触摸传感器的校正范围；以及将要校正的触摸传感器的灵敏度控制在该校正范围内。

根据另一个方面，该方法还包括：通过执行可用性测试来获得标准输入样式(input pattern)。

根据另一个方面，该方法还包括：将基于用户输入的触摸信号的输入样式分成多个标度矢量(scale vector)；通过将标准输入样式与来自输入样式的多个标度矢量中的每一个进行比较来测量该多个标度矢量中的每一个的相似度；以及根据相似度，从最高相似度到最低相似度来选择标度矢量的输入命令。

在下面的描述中，将部分地阐明本发明的其它的方面和/或优点，并且，部分地，从描述中可知其是显然的，或是可通过本发明的实践而获悉的。

附图说明

通过下面对实施例的描述，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得显然且更易理解，所参考的附图为：

图1A是传统的具有均匀厚度的盖的分层结构的触摸传感器单元的示意图；

图1B示出了图1A所示出的触摸传感器单元的灵敏度；

图2A是根据本发明实施例的具有分层结构的触摸传感器单元的示意图；

图2B示出了图2A所示出的触摸传感器单元的俯视图和侧视图；

图3是根据本发明另一实施例的触摸传感器单元的示意图；

图4示出了其中采用了图2A的触摸传感器单元的移动设备；

图5示出了根据本发明实施例的控制触摸传感器的灵敏度的方法的流程图；

图6示出了可被用于图2A中所示出的触摸传感器单元的用户接口(UI)模型；

图7A示出了标准输入样式的例子，该标准输入样式是使用图5中所示出的控制触摸传感器的灵敏度的方法而输出的；

图7B示出了标准输入样式的另一例子，该标准输入样式是使用图5中所示出的控制触摸传感器的灵敏度的方法而输出的；

图8示出了相互分开的有效区和无效区，在图5中所示出的控制触摸传感器的灵敏度的方法中使用了该有效区和无效区；

图9是示出了根据图8中所示出的有效区和无效区而运用的加权值的平面图；

图10是示出了根据图8中所示出的有效区和无效区而运用的加权值的三维视图；

图11示出了由用户使用图2A中所示出的触摸传感器单元而输入的样式；和

图12是示出了通过将图11所示出的样式与标准输入样式进行比较来降低错误产生率的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细地描述本发明的实施例，其例子在附图中示出，在全文中，相似的附图标记代表相似的元件。为解释本发明，下面参照附图来描述实施例。

图2A是根据本发明实施例的具有分层结构的触摸传感器单元150的示意图，而图2B示出了图2A所示出的触摸传感器单元150的俯视图和侧视图。参照图2A和2B，该触摸传感器单元包括支持衬底100、设置在支持衬底100上的触摸传感器105以及设置在触摸传感器105上的具有不均匀厚度的盖110。可以理解，术语“厚度”是指盖110同触摸传感器105接触的那一侧与用户录入输入命令的盖110的相对侧之间的距离。

此外，触摸传感器单元150还包括控制单元115，控制单元115根据盖110的形状而控制盖110，使之具有均匀的灵敏度，即使盖110被用户设计为具有不均匀的厚度。控制单元115采集盖110的三维位置数据，并测量对应于该三维位置数据的触摸传感器105的灵敏度。接着，通过向所测量的灵敏度运用加权值来控制该灵敏度。

可以使用三维建模函数来产生三维位置数据，并且，可以通过向该三维建模函数运用逆变换来获得加权值。举例说来，控制单元115向所测量的灵敏度运用加权值以控制该灵敏度，其中，加权值与盖100的相应部分的厚度成比例。同样地，由于控制单元115控制触摸传感器105的灵敏度以使之均匀，而不论盖110是否具有均匀的厚度，因此，触摸传感器105的错误产生率降低了，并且，可以以各种方式来设计该触摸传感器单元。虽然，图2A和图2B描述了具有非均匀厚度的盖，但可以理解，并不要求盖110具有非均匀厚度以实现本发明的方面。

可以以各种方式来设计盖110。根据实施例，盖110包括中心部分110a和倾斜部分110b，其中的倾斜部分110b如图2A所示，从中心部分110a向上倾斜。中心部分110a的厚度相对较小，而倾斜部分110b的厚度相对较大。此外，倾斜部分110b的厚度从中心部分110a向触摸传感器单元150的外边缘逐渐增大。如上所述，盖110的厚度并不均匀，并且，触摸传感器105所感知的接触力根据盖110的厚度而变化。换句话说，盖110的厚度相对较大的区域与盖110的厚度相对较小的区域相比，前者的灵敏度较低，并且，因此，触摸传感器105所感知的接触力根据接触区域的不同而不同。在此情形下，关于从触摸传感器105输入的数据，控制单元115计算与盖110的厚度成比例的灵敏度的加权值，以控制触摸传感器105的灵敏度，并且，因此，盖110被控制为在用户触摸以输入命令的整个表面上具有均匀的灵敏度。

图3是根据本发明的另一实施例的触摸传感器单元160的示意图。图3中，盖111具有中心部分隆起的圆顶形。在隆起的中心部分处，盖111的厚度相对较大，而在朝向触摸传感器单元160的侧面的倾斜部分中，盖111的厚度逐渐下降。在此情形下，向盖111的中心的灵敏度运用相对较高的权重，以均匀地控制整个灵敏度。此外，根据本发明的方面的盖可以具有各种各样的形状，而不仅仅是图2A和图3所分别描述的两个盖110和111。举例说来，盖可以具有同心圆或其它具有凸起部分和平坦部分的样式，或者根据按钮的位置而可以更厚或更薄。此外，根据用户偏爱或其它考虑，可以在碰传感器单元150上更换不同的盖，例如，不同颜色或风格的盖。

图4示出了其中使用了图2A的触摸传感器单元150的移动设备200。根据本发明的方面，触摸传感器单元150可以使用在移动设备200的输入设备中，移动设备200例如是蜂窝电话、mp3播放器、便携式多媒体播放器(PMP)、视频游戏控制器、电视控制器、相机以及发送和/或接收数字多媒体广播(DMB)的设备。当用户接触触摸传感器105的盖110时，根据用户的触摸的输入命令被输入并显示在显示单元210中。可以理解，移动设备200也可以具有音频单元(未显示)，以输入和输出音频，例如耳机插孔、扬声器等等，移动设备200还可以具有数据单元(未显示)，以输入和输出数据，例如USB终端、红外接收器/发射器等等。还可以理解，根据本发明的方面的触摸传感器单元150可以用在固定技术(stationary technology)中，例如，打印机上的用户接口、机顶盒、扫描仪、多功能设备、桌面计算机或者任意其它类型的控制面板。

下面参照图5描述根据本发明实施例的控制触摸传感器105的灵敏度的方法。在下文中，将使用触摸传感器单元150(图2A)作为示范实施例，然而，可以理解，根据下面描述的方法，也可使用触摸传感器单元的其它实施例，例如图3中所示出的触摸传感器单元160。图5是示出了控制触摸传感器105的灵敏度的方法的流程图。为了在输入设备中使用触摸传感器单元150，构成相对于输入设备的用户接口(UI)模型。图6示出了可被用于图2A的触摸传感器单元150的用户接口(UI)模型的例子。根据该UI模型，一个输入按钮被设置在方形盖的中心部分130中，而另外四个输入按钮被设置在方形盖的每一侧的中部，就在附图标记135所表示的地方。

根据UI模型而形成盖110，并且将盖110安装在触摸传感器105上。接着，在操作S102中，采集盖110的三维位置数据。该三维位置数据是描述盖110的三维形状的信息，包括长度、宽度和厚度尺寸。接下来，在操作S104中，测量对应于该三维位置数据的灵敏度。接下来，在操作S106中，为控制所测量的灵敏度以使所测量的灵敏度均匀，向所测量的灵敏度运用加权值。

可以使用三维建模函数来形成三维位置数据。当通过向该三维建模函数运用逆变换而获得逆变换函数时，可以获得反映灵敏度的加权值的灵敏度数值，该灵敏度对应于盖110的三维形状区域。当逆变换函数取代了通过触摸传感器输入的灵敏度数值时，运用相应的加权值以获得校正的灵敏度数值。

当如上所述在操作S106中控制了灵敏度之后，设置触摸传感器105的校正范围。如果用户接触盖111而输入了未处理的位置数据，则对应于该位置数据的灵敏度被校正为处于触摸传感器105的校正范围内。

下面，对触摸传感器105的灵敏度执行调整工作，以减少周围环境效应所引起的错误。为了执行该调整工作，盖111被放置在触摸传感器105上，然后，测量对应于二维位置数据且已经由触摸传感器105通过测量器具输出的灵敏度数值。该灵敏度数值可以通过例如电容值来测量。当确定盖111的特殊区域的测量的灵敏度数值处于校正范围之外时，测量的灵敏度数值与二维位置数据一起被反复校正，从而被包括在校正范围内。因此，减少了周围环境效应所引起的错误。

同时，为减少操作S106中控制灵敏度以使其均匀之后所可能出现的错误，可以使用下述方法。当用户接触盖110时，通过反复地触摸触摸传感器单元150而利用触摸传感器单元150来执行可用性测试，以采集用于接触点的二维位置数据(x，y)。接着，使用该二维位置数据来产生代表最高使用频率的标准输入样式。该二维位置数据包括电气特性数值，并且一般是通过触摸传感器制造商所提供的应用程序接口(API)而输出的数值。当触摸传感器105被分成二维平面坐标(x，y)之后用户触摸触摸传感器105时，该二维位置数据输出二维平面坐标、静电电容或压力值。

触摸传感器105可以是各种不同的类型的触摸传感器，例如，电容触摸传感器105，并且，从触摸传感器105输出的数值可以是触摸传感器105的二维坐标值以及当手指触摸所述触摸传感器105时所获得的静电电容值。同样地，基于经由根据触摸传感器105的UI交互方法的可用性测试而获得的统计数据，可以确定标准输入样式。

当标准输入样式是根据二维位置数据而产生的时候，举例说来，可以用MATLAB所提供的神经网络工具箱来输出关于触摸传感器105的灵敏度的结果。可以理解，也可使用其它类型的工具箱来输出结果。图7A示出了使用MATLAB所提供的神经网络工具箱而输出的标准输入样式的例子。图7B示出了标准输入样式的另一例子以及使用神经网络工具箱测量的与触摸传感器105的灵敏度有关的数据。

根据这样的过程，可以使触摸传感器单元150的灵敏度均匀，并且，用户可以向有效地具有均匀灵敏度的触摸传感器105输入命令，而不必考虑盖110的形状。当用户接触触摸传感器单元150时，根据用户的接触的位置数据被转换成要识别的标准输入样式，并且，根据该标准输入样式而执行用户的输入命令。

同时，当产生标准输入样式以进一步降低由UI接口所引起的错误产生率时，可以将触摸传感器105的整个区域分成要分别管理的有效区和无效区。换句话说，将产生标准输入样式的区域统一作为有效区来管理，而将未产生标准输入样式的区域统一作为无效区来管理。举例说来，图8中，对角线区域A和边缘区域B是有效区，因为这些区域包括由具有黑色箭头的框所表示的标准输入样式，而位于对角线区域A之间的角落区域C和区域D则是无效区。图8示出了在图2A的触摸传感器105中划分的有效区和无效区。同样地，当设置有效区和无效区时，为了防止偶然地感知用户在无效区上的触摸，该无效区上的权重被设置为0，以阻断输出触摸感知信号，从而将错误产生率最小化。

图9和图10示出了有效区和无效区的仿真结果。图9示出了根据图8中所示出的有效区和无效区而运用的加权值的平面图，而图10示出了根据图8中所示出的有效区和无效区而运用的加权值的三维视图。在图9中，图8中所显示的无效区几乎是完全黑暗的，标志着当用户接触时无效区实际上没有灵敏度。类似地，图8中所显示的无效区在图10中是由接近(x，y)平面的平坦区域来表示的，这也标志着当用户接触时无效区实际上没有灵敏度。

下面，图11示出了由用户触摸触摸传感器单元150而输入的输入样式Pa，而图12示出了根据本发明的方面来降低错误产生率的方法。在操作S1202中，确定用户是否已经触摸了触摸传感器单元150。当用户触摸触摸传感器单元150时，在操作S1204中采集位置数据(x，y)，并在操作S1206中将该位置数据存储在存储器(未显示)中。接着，在操作S1208中，存储的位置数据(x，y)被用来产生标度矢量。该标度矢量具有根据从位置数据(x，y)所获得的单位时间的余弦值和大小。

在操作S1210中，输入样式Pa被分成多个标度矢量Pv，然后将每一个标度矢量Pv的余弦值和大小与标准输入样式P(未显示)进行比较。在操作S1212中，从标度矢量Pv与标准输入样式P(未显示)间的比较结果中提取相似度，并且，获取大于预定的标准输入样式的相似度。接着，在操作S1214中，选择与标准输入样式P(未显示)具有最高相似度的标度矢量Pv。此外，将所选择的与标准输入样式P(未显示)具有最高相似度的标度矢量Pv识别为用户所希望输入的命令。在操作S1216中，将所选择的标度矢量Pv与标准相似度进行比较。当标度矢量Pv小于标准相似度时，不将该标度矢量识别为输入命令。因此，将输入样式Pa与被输入至触摸传感器105的标准输入样式P(未显示)做比较，从而为用户降低错误产生率。

如上所述，根据本发明的方面，触摸传感器105保持均匀的灵敏度，而不考虑盖110的形状和厚度，因此，可以将盖100设计为各种形状和厚度。此外，根据本发明的方面，控制触摸传感器的灵敏度的方法控制触摸传感器单元，使其具有均匀的灵敏度，而不考虑包括在触摸传感器单元150中的盖110的形状和厚度，从而降低了输入错误率。

可以使用被编码在计算机可读的介质上的计算机程序来实现本发明的方面，虽然不是在所有的方面中都要求。举例说来，可以将控制单元115(图2A)实现为计算机程序。计算机可读的记录介质是任何数据存储设备，该数据存储设备可以存储其后可由计算机系统读取的数据。计算机可读的记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备以及载波(例如，通过因特网的数据传输)。计算机可读的记录介质也可以分布在网络相连的计算机系统上，这样可以以分布式的方式存储和执行计算机可读代码。另外，本发明的方面所属的领域中的程序员可容易地想到用于实现本发明的方面的函数程序、代码和代码片段。

虽然只示出并描述了本发明的少数几个实施例，但本领域的技术人员可以理解，在该实施例中可以进行改动而不超出本发明的原理和精神，权利要求及其等同物限定了本发明的范围。

Claims (18)

1.一种触摸传感器单元，包括：

支持衬底；

设置在该支持衬底上的触摸传感器；

设置在触摸传感器上的具有三维形态的盖；和

通过向灵敏度运用加权值来控制触摸传感器的灵敏度的控制单元，其中，该灵敏度对应于该盖的三维位置数据。

2.如权利要求1所述的触摸传感器单元，其中，加权值与盖的厚度成比例。

3.如权利要求1所述的触摸传感器单元，其中，所述盖包括：

有效区，在有效区内识别触摸信号；和

无效区，在无效区内阻断触摸信号。

4.如权利要求3所述的触摸传感器单元，其中，所述盖包括：

方形的中心部分；和

倾斜部分，倾斜部分的厚度从中心部分的外围向盖的各个边逐渐增大。

5.如权利要求4所述的触摸传感器单元，其中，所述有效区包括：

中心部分；

中心部分的对角线区域，每一个对角线区域从中心部分的一个角延伸至中心部分的相对角；和

倾斜部分的外边缘区域。

6.如权利要求1所述的触摸传感器单元，其中，在移动设备中使用所述触摸传感器。

7.一种控制触摸传感器单元的灵敏度的方法，其中，所述触摸传感器单元具有支持衬底、设置在该支持衬底上的触摸传感器以及设置在触摸传感器上的盖，所述方法包括：

采集盖的三维位置数据；

测量对应于该三维位置数据的触摸传感器的敏感度；和

通过向所测量的敏感度运用加权值来控制该敏感度。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述三维位置数据是使用三维建模函数而产生的。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述加权值是通过向三维建模函数运用逆变换而获得的。

10.如权利要求7所述的方法，还包括：

设置触摸传感器的校正范围；和

将要校正的触摸传感器的灵敏度控制在该校正范围内。

11.如权利要求7所述的方法，其中，所述盖包括：

有效区，在有效区内识别触摸信号；和

无效区，在无效区内阻断触摸信号。

12.如权利要求7所述的方法，还包括：通过执行可用性测试来获得标准输入样式。

13.如权利要求12所述的方法，其中，执行可用性测试包括：

反复地触摸触摸传感器单元，以采集接触点的二维位置数据；和

根据该二维位置数据来产生代表最高使用频率的标准输入样式。

14.如权利要求13所述的方法，还包括：

将基于用户输入的触摸信号的输入样式分成多个标度矢量；

通过将标准输入样式与来自输入样式的所述多个标度矢量中的每一个进行比较，来测量所述多个标度矢量中的每一个的相似度；和

根据相似度，按照从最高相似度到最低相似度排列的相似度来选择标度矢量的输入命令。

15.如权利要求14所述的方法，还包括向测量的敏感度运用与盖的厚度成比例的加权值。

16.一种触摸传感器，包括：

支持衬底；

设置在该支持衬底上的触摸传感器；

具有非均匀厚度的盖，用户通过按压该盖来输入命令；和

调整触摸传感器的灵敏度以降低由盖的非均匀厚度所引起的输入错误的控制单元。

17.一种控制触摸传感器单元的灵敏度的方法，其中，所述触摸传感器单元具有支持衬底、设置在该支持衬底上的触摸传感器以及设置在触摸传感器上的盖，所述方法包括：

确定盖的厚度；

确定对应于厚度的触摸传感器的灵敏度；和

调整灵敏度以降低由于厚度的偏差所引起的输入错误。

18.一种移动设备，包括：

显示信息的显示单元；和

触摸传感器单元，包括：

支持衬底；

设置在该支持衬底上的触摸传感器；

设置在触摸传感器上的具有三维形态的盖；和

通过向灵敏度运用加权值来控制触摸传感器的灵敏度的控

制单元，其中，该灵敏度对应于该盖的三维位置数据。

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