CN104765513B - 触控模拟输入装置 - Google Patents
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Abstract
一种触控模拟输入装置，包括一基板、多个导体、多个开关、多个可变电容、以及一控制单元。上述导体配置于基板上。每一上述开关分别耦接一上述导体。每一上述可变电容的一端分别耦接一上述开关，另一端接地。控制单元耦接每一上述开关以及每一上述可变电容，控制上述多个开关根据一控制时序而在导通与截止之间切换，据以产生一预定分布型态的多点触控输入操作，以及控制至少一上述电容的电容值根据该控制时序而变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟输入装置，且特别涉及一种可适用在电容式触控面板上且可模拟手指或触控笔的点触输入的触控模拟输入装置。
背景技术
现代的小型消费电子装置，例如智能手机或平板电脑，通常不是用实体按键来操作，而是用触控面板或触控显示器来操作。触控显示器其实就是相迭的显示器与触控面板。因此触控面板已经成为消费电子装置的重要组件。触控面板有许多种类，其中广受采用的一种是电容式触控面板。而一般电容式触控面板的操作多使用手指或是具有导电性的触控笔来进行点触输入，最常使用的是单次单点的点击操作，即使有多处需要点击时亦是。而一般具有多点触控功能的电容式触控面板，通常其使用介面上允许的多点触控的位置是不需要精确知道的而是只依手势来判断，例如对于照片的旋转或移动只需要二只手指是同时位于照片的尺寸范围内即可反应操作，又例如在对于应用程序的切换上只需同时用多根手指碰触到触控面板上即可进行操作。因此在现行触控面板的多点操作应用上不是使用单点但需分时的触碰方式，就是使用只使用手势判别而非精确的位置定位与输入，因此限制了电容触控面板的应用性。
发明内容
本发明提供一种触控模拟输入装置，可产生至少一个电容效应来模拟手指或触控笔等工具在电容式触控面板上的触控输入。
本发明的触控模拟输入装置包括一基板，多个导体、多个开关、多个可变电容、以及一控制单元。上述导体配置于基板上。每一上述开关分别耦接一上述导体。每一上述可变电容的一端分别耦接一上述开关，另一端接地。控制单元耦接每一上述开关以及每一上述可变电容，控制上述多个开关根据一控制时序而在导通与截止之间切换，据以产生预定分布型态的多点触控输入操作，以及控制至少一上述电容的电容值根据该控制时序而变化。
本发明的另一种触控模拟输入装置包括一基板、多个导体、多个电容、以及一控制单元。上述导体配置于基板上。每一上述电容的一端分别耦接一上述导体，另一端接地。控制单元耦接每一上述电容，控制至少一上述电容的电容值根据一控制时序而变化，据以产生预定分布型态的多点触控输入操作。
上述的触控模拟输入装置可包括一个电容或多个电容以模拟手指或触控笔等输入工具的电容，可用于门禁管理或权限管理的辨识系统，也可用于触控面板的自动测试，而可进行多点位置的精确感应输入，甚至可一次同时或极短时间内依序快速感应输入完成而提高输入与辨识作业的效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的一实施例的一种触控模拟输入装置的示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一种绝缘层与导体的示意图。
图3是依照本发明的一实施例的一种触控模拟输入装置的操作流程示意图。
图4是依照本发明的另一实施例的一种触控模拟输入装置的示意图。
图5是依照本发明的另一实施例的一种触控模拟输入装置的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100：触控模拟输入装置
110：控制单元
120：电源
130：输入端口
141：导体
141a：导体的连接部分
141b：导体的感应部分
141c：导体的感应点
142：开关
143：电容
151：基板
152、153：绝缘层
161：上表面
162：下表面
310、320、330：流程步骤
具体实施方式
图1是依照本发明的一实施例的一种触控模拟输入装置100的示意图。触控模拟输入装置100包括一绝缘基板151与二个绝缘层152与153、三个导体141、三个开关142、三个电容143、控制单元110、电源120、以及输入端口130。每一个电容143都是可变电容。每一个开关142耦接一个导体141。每一个电容143的一端耦接一个开关142，另一端接地。控制单元110耦接每一个开关142与每一个电容143。控制单元110也耦接电源120与输入端口130。
如图1所示，每一个导体141包括相连接的一个连接部分141a与一个感应部分141b，其中连接部分141a耦接一个开关142并配置于基板151的上表面161，感应部分141b自基板151的上表面161穿入至基板151的下表面162而外露其感应点141c或是穿入基板151内埋藏其感应点141c。绝缘层152与153分别配置于基板151的上方与下方。图1是为了展现导体141与基板151的配置关系而将基板151与二个绝缘层152、153分开绘示，实际上基板151与二个绝缘层152、153紧密结合而构成一个卡片或平板，可放在一个电容式触控面板上进行感应输入操作。绝缘层152与153可保护导体141不外露或防止磨擦刮伤。如果在某些应用环境中不需要保护导体141，则可省略绝缘层152与153的其一或二者。
图1右边的开关142、电容143、控制单元110、电源120、以及输入端口130也可以配置在基板151上或甚至配置在绝缘层152或绝缘层153，如此整个触控模拟输入装置100可制造成一个卡片或平板，便于携带。或者，也可将开关142、电容143、控制单元110、电源120、以及输入端口130制造成独立的机体，如此触控模拟输入装置100的外型就是一个机体连接一个卡片或平板。
电源120可提供控制单元110的操作所需的电力。控制单元110可通过输入端口130接收一个控制时序。或者，控制时序可直接存储在控制单元110内部，如此可以省略输入端口130。控制单元110可控制至少一个开关142根据此控制时序而在导通与截止之间切换。控制单元110也可控制至少一个电容143的电容值根据此控制时序而变化。每当一个开关142导通，其对应的导体141和电容143的组合对于电容式触控面板就相当于一个输入工具，例如手指或触控笔。不同的电容值可让触控面板感应到类似手指碰触面积大小变化所对应产生的不同的触摸压力。因此触控模拟输入装置100可产生不同位置与不同压力的触控输入，以供上述卡片或平板所接触的电容式触控面板辨识。
如果上述的电容式触控面板是触控显示器的一部分，则每一个导体141、基板151、以及二个绝缘层152、153可全部采用透明材质，以供使用者观看触控显示器的显示画面。例如每一个导体141可以是透明或是具高透视度材质，例如氧化铟锡(indium tin oxide)、纳米银导线(silver nanowire)、纳米碳管(carbon nanotube)、或石墨烯(grapheme)等材质的导线；上述的“高透视度材质”例如为光穿透率80％以上或者90％以上的材质；基板151与二个绝缘层152、153可以是一般的绝缘透明玻璃或塑胶板。如果导体141、基板151与二个绝缘层152、153不需要是透明的，则每一个导体141可以是一般的导电材质，例如铜线或银线；而基板151与二个绝缘层152、153可以是一般的绝缘材质，例如压克力或塑胶。
电源120可以是感应线圈，感应线圈可借由接近电容式触控面板提供的磁场以诱导感应产生控制单元110的操作所需的电力。如此可将整个触控模拟输入装置100制作成卡片或平板之类的可携带装置，不需要内建电池。或者，亦可将感应线圈改为电池，如此一来，不需要利用接近外部电容式触控面板提供磁场，控制单元110亦可正常运作。上述电池可内建于触控模拟输入装置100，或是外接电池，并可为可充电电池或是一次性电池。或者，可以省略内建电源120，而电性连接外部电源以供应控制单元110的操作所需的电力。
本发明不限定触控模拟输入装置必须包括三个导体、三个开关、以及三个电容。在其他实施例中，触控模拟输入装置可包括N个导体、N个开关、以及N个电容，N可以是任意的正整数。例如图2绘示一个实施例中，当N＝45时，在基板151的下表面162可呈现具有45个感应点141c的分布。图2的每一个圆点就是一个导体141的感应点141c，为了图式简洁，图2仅标示一个感应点141c的符号。
如上所述，控制单元110可根据控制时序而控制每一个开关142的导通与截止以及每一个电容143的电容值。每当一个开关142导通，就可使电容式触控面板感应到一个触碰点出现；每当一个开关142截止，就可使电容式触控面板感应到一个触碰点消失。控制单元110可以先控制一个导体所对应的开关导通，然后控制该开关截止，然后控制相邻或其它的一个导体所对应的开关导通，重复此过程，这样可使触控面板感应到一个移动的接触点。在其它实施例中，控制单元110亦可控制多个不同位置的导体所对应的开关同时导通，再将所有开关予以同时截止后，再另外重新控制多个不同位置的导体所对应的开关同时导通，而因此对电容式触控面板而言形成有连续多次的多个不同触控点型态分布的感应输入。控制单元110也可以改变一个电容143的电容值，使电容式触控面板感应到触摸压力的变化。所以触控模拟输入装置100可使触控面板感应到手指或触控笔等输入工具的移动笔触。控制单元110还可以同时进行多组开关与电容的控制，使触控面板同时感应到多个接触点的位置变化或压力变化，或两者兼具。触控模拟输入装置100可产生预设的模拟手指或触控笔的触控操作模式，以供门禁管理系统或权限管理系统来辨识。触控模拟输入装置100产生的触控操作也可用于触控面板的自动化测试，包括压力测试与一般的操作测试。举例而言，以图2中具有45点感应点141c的触控模拟输入装置100为例，左上感应点予以编号为01，号码先朝右递增再至下一排由左到右递增，直至右下角予以编号为45。此时可以预设正确的触控操作模式包括有08、23、29、31、36、39、40共7个感应点，并且更可进一步借由上述手段设定与控制其触控操作顺序为36→08→40→31→39→23→29，而形成一连串跳跃式的触控点的输入，以产生类似密码般的输入或是测试点的输入。电容式触控面板接收到相同座标位置与顺序的触控输入后才能进行预设的特定功能。或是借由上述手段设定与控制该7个感应点同时产生感应作用，以产生类似一次性密码般的输入或是测试点的输入，电容式触控面板必须同时接收到所有预设座标位置的触控输入后才能进行预设的特定功能。
图3是依照本发明的一实施例的触控模拟输入装置100的操作流程示意图。在步骤310，设定控制时序。控制单元110可以通过输入端口130从外部接收开关142与电容143的控制时序而进行设定与存储，或是控制单元110内部已预先设定与存储有该控制时序。在步骤320，控制单元110可借由电源120其中的感应线圈被电磁感应诱导所输出的电力，或借由至少一个电容143自电容式触控面板获得的电流，而检测到有电容式触控面板靠近。然后，在步骤330，控制单元110启动控制时序。控制时序可包括至少一个开关142的导通时间和/或截止时间，也可以包括至少一个时间函数。每一个时间函数规定一个电容143的电容值应该如何随时间而变化。因此控制单元110可根据上述控制时序而控制开关142与电容143。在另一实施例中，也可以不需要步骤320的设计，而是设计有一手动开关，以供手动操作启动或关闭控制时序的进行。
图4是依照本发明的另一实施例的触控模拟输入装置100的示意图。在此实施例中，每一个电容143都是一般电容，而非可变电容，其电容值固定不变。所以电容143不受控制单元110控制。控制单元110可控制至少一个开关142根据控制时序而在导通与截止之间切换。
图5是依照本发明的另一实施例的触控模拟输入装置100的示意图。此实施例的触控模拟输入装置100不包括开关142。每一个电容143直接连接对应的导体141。控制单元110可控制至少一个电容143的电容值根据控制时序而变化。
综上所述，本发明可模拟手指或触控笔等工具对电容式触控面板的输入，也可模拟触摸的位置与压力的变化。本发明可用于门禁管理或权限管理的辨识系统，也可用于触控面板的压力测试与一般操作测试，可取代机械式的触控面板压力测试机具。本发明的触控模拟输入装置可以不直接碰触电容式触控面板，可减少电容式触控面板的磨耗。再者，因为是电子化控制，本发明可以用远高于机械式测试机具的速度来对触控面板做输入测试，以提高测试效率。此外，前述各实施例中均以应用于电容式触控面板为例作说明，惟事实上亦可适用于例如电磁式触控面板。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (26)
1.一种触控模拟输入装置，包括：
一基板；
多个导体，配置于该基板上；
多个开关，每一上述开关分别耦接一上述导体；
多个可变电容，每一上述可变电容的一端分别耦接一上述开关，另一端接地；以及
一控制单元，耦接每一上述开关以及每一上述可变电容，控制上述多个开关根据一控制时序而在导通与截止之间切换，据以产生一预定分布型态的多点触控输入操作，以及控制至少一上述电容的电容值根据该控制时序而变化。
2.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，还包括：
一输入端口，耦接该控制单元，其中该控制单元通过该输入端口自一外部接收该控制时序。
3.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中该控制时序存储于该控制单元中。
4.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中每一上述导体包括一连接部分与一感应部分，该连接部分耦接一上述开关并配置于该基板的一第一表面，该感应部分则穿入该基板而使该感应部分的一感应点至少接近该基板相对应于该第一表面的一第二表面。
5.如权利要求4所述的触控模拟输入装置，其中该感应部分穿出于该第二表面而露出该感应点于该第二表面外。
6.如权利要求4所述的触控模拟输入装置，还包括：
一第一绝缘层，配置于该基板的该第一表面；以及
一第二绝缘层，配置于该基板的该第二表面。
7.如权利要求6所述的触控模拟输入装置，其中每一上述导体、该基板、该第一绝缘层、以及该第二绝缘层皆为高透视度材质。
8.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，还包括：
一感应线圈，耦接该控制单元，借由一外部磁场诱导以产生该控制单元的操作所需的电力。
9.如权利要求8所述的触控模拟输入装置，其中该控制单元借由该感应线圈诱导输出的电力，或借由至少一上述可变电容自一触控面板感应获得的电流，而检测上述触控面板的靠近，并启动该控制时序。
10.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中该控制时序借由一手动开关启动或关闭。
11.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中该控制单元的操作所需的电力来自一内部电池或一外部电源。
12.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中该控制时序用以选择并依一预定顺序依序控制上述多个开关的其中一些开关的导通与截止来产生该多点触控输入操作。
13.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中该控制时序用以选择并同时控制上述多个开关的其中一些开关的导通与截止来产生该多点触控输入操作。
14.如权利要求1所述的触控模拟输入装置，其中该触控模拟输入装置用于接近一电容式触控面板而对该电容式触控面板产生该多点触控输入操作。
15.一种触控模拟输入装置，包括：
一基板；
多个导体，配置于该基板上；
多个电容，每一上述电容的一端分别耦接一上述导体，另一端接地；以及
一控制单元，耦接每一上述电容，控制至少一上述电容的电容值根据一控制时序而变化，据以产生一预定分布型态的多点触控输入操作。
16.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，还包括：
一输入端口，耦接该控制单元，其中该控制单元通过该输入端口自一外部接收该控制时序。
17.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，其中该控制时序存储于该控制单元中。
18.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，其中每一上述导体包括一连接部分与一感应部分，该连接部分耦接一上述电容并配置于该基板的一第一表面，该感应部分则穿入该基板而使该感应部分的一感应点至少接近该基板相对应于该第一表面的一第二表面。
19.如权利要求18所述的触控模拟输入装置，其中该感应部分穿出于该第二表面而露出该感应点于该第二表面外。
20.如权利要求18所述的触控模拟输入装置，还包括：
一第一绝缘层，配置于该基板的该第一表面；以及
一第二绝缘层，配置于该基板的该第二表面。
21.如权利要求20所述的触控模拟输入装置，其中每一上述导体、该基板、该第一绝缘层、以及该第二绝缘层皆为高透视度材质。
22.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，还包括：
一感应线圈，耦接该控制单元，借由一外部磁场诱导以产生该控制单元的操作所需的电力。
23.如权利要求22所述的触控模拟输入装置，其中该控制单元借由该感应线圈诱导输出的电力，或借由至少一上述电容感应获得的电流，而检测一触控面板的靠近，并启动该控制时序。
24.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，其中该控制时序借由一手动开关启动或关闭。
25.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，其中该控制单元的操作所需的电力来自一内部电池或一外部电源。
26.如权利要求15所述的触控模拟输入装置，其中该触控模拟输入装置用于接近一电容式触控面板而对该电容式触控面板产生该多点触控输入操作。
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