CN101243486A - 用于触摸垫传感器和滚动区的矩形传感器栅格 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于触摸垫传感器和滚动区的矩形传感器栅格，具体公开了一种提供诸如由定点物体在触摸垫表面上的运动控制光标控制之类的通用触摸垫功能性的触摸垫，其中触摸垫的操作模式可变化，从而触摸垫现在通过在触摸垫表面上定义为圆形区的圆形滚动区提供功能性，以由此提供对清单的改进操作和可由圆形滚动区提供的其它功能。

Description

用于触摸垫传感器和滚动区的矩形传感器栅格

对于相关申请的交叉参考

本文件要求对于序列号为60/698,392并且申请日为2005年7月12日的临时专利申请案号3339.CIRQ.PR中包括的所有主题的优先权，其全部内容通过引用，包含于此。

技术领域

本发明一般涉及触摸垫。更明确地说，提供光标控制并且具有由形成X-Y栅格的电极定义的矩形形状的电容敏感触摸垫也可提供圆形滚动区，它使在圆形滚动区上的圆形运动能够引起在显示清单上的滚动。

背景技术

电容敏感触摸垫的技术状态的特征通过Cirque^TM Corporation的触摸垫和触摸垫传感器电路来表现。CirqueCorporation的触摸垫技术已经发展，但过去和当前的硬件和测试方法中的几个要素可用来表明本发明。

根据在图1中表示的硬件立体图，由CirqueCorporation所教导的电容敏感触摸垫10包括在触摸垫电极栅格中的行12和列14(或X和Y)电极的栅格。这些栅格由某种材料分离，并且如这里表示的那样常常是简单的不同的层。可选择地，电极栅格印刷在适当基片材料的相对侧上。对触摸垫参数的所有测量由同样布置在触摸垫10的电极12和14的周围或插入在其中的单个感测电极16取得，而不是由X或Y电极本身取得。另外，没有固定的基准点用于测量。这是确定在感测线上电容变化的相互电容触摸垫的便利特征。

触摸垫传感器电路20从P、N发生器22、24产生信号，该信号直接送到以各种图案存在的X和Y电极12、14。相应地，在触摸垫电极栅格上的电极数与在触摸传感器电路20上的驱动针数之间存在一一对应关系。

触摸垫传感器电路产生直接送到以各种图案存在的X和Y电极的信号。相应地，在触摸垫电极栅格上的电极数与在触摸传感器电路上的驱动针数之间存在一一对应关系。

触摸垫10不依赖于绝对电容测量而确定在触摸垫表面上的手指(或其它电容性物体)的位置。触摸垫10测量电荷对于感测线16的不平衡。当在触摸垫10上没有定点物体时，触摸垫电路20处于平衡状态，并且在感测线16上没有信号。在电极12、14上可能有或可能没有电容性电荷。在CirqueCorporation的方法中，这是不相关的。当定点装置因为电容性耦合产生不平衡时，电容的变化出现在构成触摸垫电极栅格的多个电极12、14上。所测量的是电容的变化，而不是在电极12、14上的绝对电容值。触摸垫10通过测量必须注入到感测线16上以重新建立或重新获得在感测线上的电荷平衡的电荷量，而确定电容的变化。

触摸垫10对于X电极和对于Y电极必须进行两个完整的测量循环(四个完整的测量循环)，以便确定手指的位置。对于X和Y电极二者的步骤如下：

首先，一组电极(比如X电极12的选择组)通过来自P、N发生器22的第一信号驱动，并且进行使用相互电容测量装置26的第一次测量以确定最大信号的位置。然而，由该一次测量不可能知道手指是在到最大信号的最近电极的一侧上还是在另一侧上。

接下来，向最近电极的一侧移动一个电极，用信号再次驱动该组电极。换句话说，紧邻该组一侧的电极增加，而在原始组的相对侧上的电极不再被驱动。

第三，驱动新电极组，并且进行第二次测量。

最后，使用比较所测得的两个信号的大小的公式，来确定手指的位置。

从而触摸垫10测量电容的变化，以便确定手指的位置。以上描述的这种硬件和方法全部都假定触摸传感器电路20直接驱动触摸垫10的电极12、14。因而，对于典型的12×16电极栅格触摸垫，存在可从触摸传感器电路20得到的总共28个针(12+16＝28)，这些针用来驱动电极栅格的电极12、14。

从而触摸垫测量电容的变化以便确定手指的位置。以上描述的这种硬件和方法全部都假定触摸传感器电路直接驱动触摸垫10的电极。因而，对于典型的12×16电极栅格触摸垫，在触摸传感器电路上存在用来驱动电极12、14的28个针。使用更少电极的更小触摸垫也由CirqueCorporation提供，如在诸如移动电话之类的多种可携带电子装置中使用的6×8电极栅格。

以上所描述的通用触摸垫典型地用于触摸垫功能，如光标控制、在清单上滚动、在网页上导航等等。关于滚动，竖直和/或水平滚动区典型地布置在矩形触摸垫的边缘上。

可携带电子设备的普及已经产生对于使得用户能够更容易地控制这样的设备的革新界面的需要。例如，一些MP3音乐装置提供能够在音乐的清单、艺术家、选项、设置等上导航的专用圆形滚动区。

提供通用的功能性(该功能性可由矩形触摸垫提供，与用于快速运动清单的圆形滚动区的功能性相组合，但都布置在矩形触摸垫表面上)，将优于触摸垫现有技术状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用触摸垫，该触摸垫提供通用触摸垫功能性，如光标控制，并且还通过圆形滚动区提供专用的功能性，该圆形滚动区能够实现在清单上滚动、在网页上导航、及与圆形滚动区有关的其它功能。

在优选实施例中，本发明是一种提供诸如由定点物体在触摸垫表面上的运动控制光标控制之类的通用触摸垫功能性的触摸垫，其中触摸垫的操作模式可变化，使得触摸垫现在通过在触摸垫表面上定义为圆形区的圆形滚动区提供功能性，以由此提供对清单的改进操作和可由圆形滚动区提供的其它功能。

通过结合附图考虑如下详细描述，本发明的这些和其它目的、特征、优点及可选择方面对于本领域的技术人员将显而易见。

附图说明

图1是现有技术的触摸传感器电路和电容敏感触摸垫的电极栅格的示意方块图。

图2是触摸垫表面的俯视图，示出由电极限定的矩形区的第一实施例和通过改变触摸垫的操作模式可实现功能的第一圆形滚动区的轮廓。

图3是触摸垫表面的俯视图，示出由电极限定的矩形区的第二实施例和两个圆形滚动区的轮廓。

图4是触摸垫表面的俯视图，示出由电极限定的矩形区的第三实施例和四个滚动区的轮廓。

具体实施方式

现在将参考附图，在附图中将对本发明的各种元件给定附图标记，并且在附图中将讨论本发明以使本领域的技术人员实现和使用本发明。应当理解，如下描述只是本发明的原理的示例，并且不应该看作使所附后的权利要求书变窄。

本发明的当前优选实施例是一种修改的电容敏感触摸垫，该电容敏感触摸垫能够在其表面上进行物体检测和跟踪。这样一种触摸垫由CirqueCorporation制造。如以上解释的那样，电容敏感触摸垫能够提供通常与触摸垫有关的功能性。作为例子，这样的功能性包括(但不应该理解成限于)光标控制。当与图形用户接口一起使用时，控制光标通常认为是主要的触摸垫功能。由于可携带电子设备，如移动电话和MP3，变得更为复杂并提供更多的功能性，所以对于这样的装置的接口也在进步。

也应该认识到，改进的用户接口不仅限于可携带电子设备。众多静止或简单较大装置现在包括最复杂的接口。

相应地，本发明的实施例是提供一种矩形或正方形触摸垫，该触摸垫提供典型的触摸垫功能性，如光标控制、按钮输入、在网页上导航等等。然而，除这些“典型的”触摸垫功能外，本发明也提供一个或多个圆形滚动区。触摸垫被修改成包括控制电路，该控制电路识别不同的操作模式。在第一操作模式中，触摸垫起典型触摸垫的作用。在第二操作模式中，触摸垫提供一个或多个圆形区，在圆形区中触摸垫提供专用滚动能力。

当考虑本发明的触摸垫的操作时，有用的是观看其中可使用本发明的例子。考虑在一些MP3音乐播放机上已经出现的圆形滚动区。用户通过在圆形方向上移动手指能够在音乐的清单、艺术家等上连续地上下滚动。圆形运动因而能够使用户保持在单一方向上滚动而没有中断。换句话说，用户不必从滚动区抬起手指并把它复位到开始位置以便继续在希望方向上运动。圆形滚动区没有开始或结束位置，因而能够使用户在希望方向上没有中断地保持运动。颠倒滚动方向也通过在滚动区的圆形路径中简单地颠倒圆形运动的方向而完成。本质上，本发明使用相同触摸垫提供典型的触摸垫功能性和圆形滚动功能性。

借助于相同硬件提供这两个功能的方法是提供模式开关。模式开关使用户能够在触摸垫的两个不同功能之间前后改变。不同的功能性因而通过两个不同的程序提供，该程序典型地存储在触摸垫电路的固件中、和/或在驱动器软件中。因而，硬件不必修改成提供所希望的触摸垫的双重功能性。触摸垫硬件将起相同的作用，而与操作模式无关。在触摸垫表面上对手指或其它定点物体的检测和跟踪对于两个功能是相同的。将变化的是从触摸垫电路发送到正在接收输入的装置的信息。

用来在不同操作模式之间切换的控制可提供在触摸垫本身上或提供在其外。例如，开关可以是在触摸垫表面上专门用于触摸垫模式切换的专用开关。因而，开关的功能不会改变，而与操作模式无关。可选择地，开关能以驱动器软件实施，并且不是在触摸垫本身上的开关。

在第一操作模式中，触摸垫将发送实现光标控制、网页导航、按钮输入等等的信息。在第二操作模式中，触摸垫将发送实现滚动功能的信息，如滚动方向和滚动速度。这些功能不应该当作限制。触摸垫将发送对于被使用的模式操作是适当的任何信息。

可以想象多种不同的装置可利用本发明的双重功能性。这样的装置包括(但不应该认为限于)可携带和不可携带装置二者。

可携带装置可以包括(但不应该认为限于)：数字照相机、数字可携式摄像机、MP3播放机、多媒体装置、移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机等等。

不可携带装置可以包括(但不应该认为限于)：工业设备；台式计算机；用于厨房电器的控制装置；用于诸如清洗机和干燥机之类的家用电器的控制装置；用于家中包括如立体声音响、DVD播放机、接收机、家庭娱乐中心的娱乐装置的电子装置的控制装置；及用于汽车和其它车辆的控制装置等等。

作为对本发明第一实施例的简要说明，图2提供成触摸垫10的表面的俯视图。这个图示出由X和Y电极12、14限定的矩形触摸垫、和通过改变触摸垫10的操作模式可实现功能的单个圆形滚动区30的轮廓。触摸垫10仍然通过检测在触摸垫表面上的定点物体的位置而操作，但位置信息现在用来控制在清单上滚动，而不是提供某种其它触摸垫功能性。

应该观察到，在这个实施例中的触摸垫10的“矩形”形状不应该认为是限制性的。触摸垫可采用其它形状，如正方形。同样，“圆形”滚动区也可形成为任何其它任意形状。在本发明的滚动区中重要的是，只要用户希望运动定点物体，运动就应该能够沿某一连续路径没有中断地前进。因而，因为当执行滚动功能时容易沿不中断路径前进，所以选择圆形滚动区30。尽管如此，其它路径可存储在固件中。因而，在图2中示出的第一实施例用于提供路径的一个例子，并且不应该认为是对可创建的可能的连续路径的限制。

图3提供为触摸垫10的表面的俯视图。这个图示出由X和Y电极12、14限定的矩形触摸垫。然而，本发明的这个第二实施例包括第一和第二圆形滚动区40、42。两个圆形滚动区40、42的位置仅用于说明目的，并且可根据设计者的希望而变化。例如，因为圆形滚动区40、42容易定位，因此它们可以布置在触摸垫的角部中。

例如，第一圆形滚动区40可用来控制多媒体装置的音量。第二圆形滚动区42可用来控制多媒体装置的播放清单。

一个重要的结论是，由滚动区控制的功能可以是专用的，但也可以是可切换的。例如，当在特定操作模式中操作时，由滚动区控制的功能对于触摸垫是已知的。在图3中，滚动区成为多媒体控制装置。但可能存在多于一种的多媒体控制装置的操作。例如，在第一模式中，触摸垫执行典型的触摸垫功能。在第二操作模式中，触摸垫10控制音量和在播放清单上的移动的多媒体功能。在第三操作模式中，第一滚动区40控制多媒体装置的某种其它功能。例如，第一滚动区可以控制在多媒体装置中多媒体内容的快进和快退，并且第二滚动区可以控制在多媒体装置中在正和反方向上多媒体内容的跳过。

可有任何数量的操作模式。操作模式仅由需要进行的功能限制。不同操作模式的编程都在固件和/或驱动器软件中实现。

另外，本发明不限于在触摸垫10上的一个或两个滚动区。图4提供为触摸垫10的表面的俯视图。这个图示出矩形触摸垫和四个滚动区50、52、54及56。如在其它实施中那样，这四个滚动区50、52、54及56可以专用于单一功能，或者依据触摸垫10的操作模式用于多个功能。

应该注意，尽管就使用电容敏感触摸垫技术已经描述了本发明，但其它接近敏感和触摸敏感触摸垫技术也可用来实施本发明。例如，本发明可以使用电磁、电感、压力感测、静电、超声波、光学、电阻性膜、半导体膜或其它手指或触针响应型技术实施。

应当理解，上述配置仅示出本发明原理的应用。由本领域的技术人员可以设想多种修改和可选择配置，而不脱离本发明的精神和范围。所附权利要求书旨在覆盖这样的修改和配置。

Claims (20)

1.一种用来在触摸垫上提供单独和专用的通用触摸垫功能和滚动功能性的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)以第一操作模式操作，其中触摸垫专用来执行不包括滚动的通用触摸垫功能；

(2)致动开关以使触摸垫开始第二操作模式；

(3)以第二操作模式操作，其中触摸垫专用来执行滚动功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第二操作模式还包括为在触摸垫表面上的定点物体提供连续路径以便执行滚动功能的步骤，其中，用户不必中断定点物体的运动，以便在希望的方向上进行滚动。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，提供连续路径的步骤还包括为定点物体提供圆形路径的步骤。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，提供连续路径的步骤还包括以下步骤：

(1)通过在第一路径方向上绕连续路径运动而提供在第一清单方向上的滚动；和

(2)通过在与第一路径方向相反的方向上绕连续路径运动而提供在与第一清单方向相反的方向上的滚动。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括第二次致动开关由此返回到第一操作模式的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

(1)提供多个操作模式；

(2)通过致动开关顺序地从一种操作模式运动到下一种操作模式；及

(3)当以最后一种操作模式操作时，在致动开关之后返回到第一操作模式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

(1)以第一滚动操作模式控制第一滚动功能；和

(2)以第二滚动操作模式控制第二滚动功能。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在触摸垫上提供多个滚动区的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括把不同滚动功能专用于在触摸垫上的多个滚动区中的每一个的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括使用户能够把滚动功能分配给在触摸垫上的多个滚动区中的至少一个的步骤。

11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括在触摸垫上布置覆盖层以由此提供在触摸垫表面上的圆形路径的位置的视觉指示的步骤。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，执行滚动功能的步骤还包括从以下滚动功能组选择滚动功能的步骤，该滚动功能组包括：在清单中的项目上滚动；控制音量；以快速方式在音频、视频或多媒体内容上向前移动；以快速方式在音频、视频或多媒体内容上向后移动；快进音频、视频或多媒体内容；及快退多媒体内容。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在从以下可携带电子设备组中选择的可携带电子设备中提供具有至少两种操作模式的触摸垫的步骤，该可携带电子设备组包括数字照相机、数字可携式摄像机、可携带音乐播放机、多媒体装置、移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、笔记本计算机、及平板计算机。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在从以下电子设备组中选择的电子设备中提供具有至少两种操作模式的触摸垫的步骤，该电子设备组包括：工业设备；台式计算机；厨房电器；家用电器，如家中的电子装置，包括如立体声音响、DVD播放机、接收机、家庭娱乐中心的娱乐装置；及汽车和其它车辆。

15.一种提供单独和专用的通用触摸垫功能和滚动功能性的触摸垫，所述触摸垫包括：

能够检测在触摸垫表面上的定点物体的位置并跟踪其运动的触摸垫；

控制电路，用来控制触摸垫的操作；

软件，用来控制控制电路的操作，其中软件包括：第一操作模式，其中触摸垫专用于执行不包括滚动的通用触摸垫功能；和第二操作模式，其中触摸垫专用于执行滚动功能；及

开关，用来在第一操作模式与第二操作模式之间切换。

16.根据权利要求15所述的触摸垫，其中，触摸垫从包括电磁、电感、压力感测、静电、超声波、光学、电阻性膜、半导体膜或其它手指或触针响应型技术的触摸垫技术组中选择。

17.根据权利要求15所述的触摸垫，其中，开关还包括专用机械开关。

18.根据权利要求17所述的触摸垫，其中，开关是由软件控制的非机械开关。

19.根据权利要求15所述的触摸垫，其中，触摸垫在从以下可携带电子设备组中选择的可携带电子设备中实施，该可携带电子设备组包括数字照相机、数字可携式摄像机、可携带音乐播放机、多媒体装置、移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、笔记本计算机、及平板计算机。

20.根据权利要求15所述的触摸垫，其中，触摸垫在从以下电子设备组中选择的电子设备中实施，该电子设备组包括：工业设备；台式计算机；厨房电器；家用电器，如家中的电子装置，包括如立体声音响、DVD播放机、接收机、家庭娱乐中心的娱乐装置；及汽车和其它车辆。

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