CN105190418A - 电容式手势输入系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有集成电容式触摸感测构件的液晶显示器装置(200)，所述LCD装置具有：LCD面板，其具有适于显示字母数字或图形符号(110、120、130、140、150)的至少一个显示元件；及至少一个电容式触摸传感器(210、215、230、235、240、250)，其布置于所述显示元件上面或所述显示元件的透明层内。

Description

电容式手势输入系统
技术领域
本发明涉及一种人机接口，更特定来说涉及一种电容式手势输入系统。
背景技术
当前低频宽用户接口系统涉及用于数字输入的2个或2个以上按钮与用于很少使用的命令的键的弦组合耦合。这些系统并非为直觉性的，且需要系统的先验知识或时间来用对照物进行实验。设计者通常想要触摸屏用户输入的灵活性，但具有触摸屏的图形液晶显示器(LCD)屏幕的成本在低成本应用中是过高的。
发明内容
存在对低成本人机接口(特定来说，具有先进输入能力的电容式手势输入系统)的需求。
根据具有集成电容式触摸传感器的LCD显示器可包括：LCD显示器，其包括至少一个字母数字或图形符号；及至少一个电容式触摸传感器，其布置于显示层上面或所述LCD显示器的形成所述字母数字或图形符号的透明层内。
根据又一实施例，所述电容式触摸传感器可形成于集成在所述LCD显示器内的透明层内。根据又一实施例，所述电容式触摸传感器可布置于所述LCD显示器的玻璃层的顶部上。根据又一实施例，所述电容式触摸传感器可由所述LCD显示器的显示分段形成。根据又一实施例，所述显示分段可为所述LCD显示器的共用驱动电极。根据又一实施例，所述至少一个触摸传感器可与所述LCD显示器的外部引脚耦合。根据又一实施例，所述LCD可进一步包括与所述至少一个数字或图形符号相关联的至少两个电容式触摸传感器垫。根据又一实施例，所述至少两个电容式触摸传感器垫可经成形以提供滑块功能性。根据又一实施例，所述字母数字符号可为7分段显示器或点阵字符显示器。
根据另一实施例，系统可包括如上文所描述的LCD显示器及用于驱动所述LCD显示器并用于评估所述至少一个触摸传感器的控制器。根据所述系统的又一实施例，所述LCD显示器可包括多个触摸传感器且其中所述控制器经配置以借助于所述多个触摸传感器來确定手势。根据所述系统的又一实施例，所述控制器可进一步经配置以根据所确定手势更改所述显示器。根据所述系统的又一实施例，所述多个触摸传感器可用以形成触摸按钮、滑块及手势确定按钮中的至少一者。根据所述系统的又一实施例，所述控制器及LCD显示器可形成模块。根据所述系统的又一实施例，所述模块可为玻璃上芯片模块。根据所述系统的又一实施例，所述控制器可为微控制器。
根据另一实施例，一种用于确定及评估通过触摸LCD显示器而执行的输入的方法可包括：将多个触摸传感器垫布置于所述LCD显示器的至少一数字或图形符号上面或所述LCD显示器的透明层内；确定对至少一个触摸传感器垫的触摸或跨至少两个邻近触摸传感器垫执行的手势；及通过更改所述LCD显示器的至少一个显示元件来提供反馈。
根据所述方法的又一实施例，可将两个触摸传感器垫布置于显示元件上面或所述LCD显示器的透明层内，且在检测到手指从底部滑动到顶部的手势时，所述反馈包括显示增加的数字或字符序列中的下一字符。根据所述方法的又一实施例，可将两个触摸传感器垫布置于显示元件上面或所述LCD显示器的透明层内，且在检测到手指从所述顶部滑动到所述底部的手势时，所述反馈包括显示减小的数字或字符序列中的前一字符。根据所述方法的又一实施例，可显示多个数字，其中每一数字包括至少一个相关联传感器垫，且其中如果检测到手指在所述多个数字上方从左向右滑动的手势，那么所显示的数字贯穿所述多个数字从左向右移位，且其中如果检测到手指在所述多个数字上方从右向左滑动的手势，那么所显示的数字贯穿所述多个数字从右向左移位。根据所述方法的又一实施例，每一手势可使所述显示数字移位一且其中使左边或右边的最后一个数字掉落且分别将所述右边或左边的第一个数字填充为零。根据所述方法的又一实施例，可将两个触摸传感器垫布置于显示元件上面且在检测到手指从所述底部滑动到所述顶部并进一步远离所述顶部的手势时，所述反馈包括显示增加的数字序列或字符序列中的下一些字符直到检测到所述两个传感器垫中的一者的进一步触摸为止。根据所述方法的又一实施例，可将两个触摸传感器垫垂直布置于显示元件上面且在检测到手指从所述顶部滑动到所述底部并远离所述底部的手势时，所述反馈包括显示减小的数字序列或字符序列中的前一字符直到检测到所述两个传感器垫中的一者的进一步触摸为止。
附图说明
图1展示常规LCD显示器；
图2展示根据各种实施例的经改进LCD显示器，
图3展示沿着图2中所展示的线3-3的第一实施例的剖面图，
图4A、B展示沿着图2中所展示的线3-3的又一实施例的剖面图，
图5A到C展示不同可能手势实施方案；
图6展示其它及替代可能传感器板布置的细节；
图7展示示范性传感器垫布置；
图8展示具有电容式触摸功能性的LCD显示器的另一实施例，
图9展示具有控制器的集成LCD的框图。
具体实施方式
根据各种实施例，可提供如使用(例如)较廉价分段式液晶显示器(LCD)及较低成本基于按钮的电容式触摸输入的接口的触摸屏。图1展示具有(例如)20个引脚的典型常规低成本LCD。所述LCD可包括：多个7分段主要数字110，其经布置(例如)以显示时间；及次要7分段数字140，其经布置(例如)以指示作为实数或整数的任何类型的值；例如条形图等的图形符号120、130；及其它字段150，其指示某些操作模式。所述LCD可或不可包含控制器。如图1中所展示的实施例可为不具有特定控制器的低成本显示器，所述低成本显示器(例如)可在不具有任何额外电路的情况下由具有集成LCD控制器的微控制器直接驱动。
图2展示通过添加感测器字段以允许通过触摸或靠近显示器所致的直接输入功能性的相同LCD。根据各种实施例，触摸传感器210到250放置于分段式LCD显示器上的数字/滑块/指示符上方。根据其它实施例，传感器元件可放置于LCD显示器内的任何地方，只要其仅由LCD的透明层覆盖即可。但替代地，LCD显示器内的透明分段(举例来说，共用驱动分段)也可用以作为传感器元件操作。然后，相应切换逻辑必须集成在LCD显示器内。
图2展示其中传感器元件布置于显示器上面或所述显示器的透明层内的实施例。因此，举例来说，两个三角形形状的传感器分段230及235可布置于分段条形图符号130上方以提供滑块输入功能。正常按钮功能可由布置于次要7分段数字显示器240上方的传感器垫240提供且双态切换功能由布置于功能区域150上方的传感器垫250提供。主要显示数字110的单数字可包括布置于相应数字上方的每两个触摸传感器垫210、215。根据各种实施例，用户触摸/轻扫传感器以双态切换指示符、增量/减量数字或调整滑块，如下文将较详细解释。另外，根据如上文所陈述的一些实施例，相应传感器元件也可放置于LCD的透明层内或使用现有分段元件(特定来说，共用驱动分段)。
如图3及图4A、B中较详细展示，传感器垫可添加于LCD的实际液晶层上面或其内。因此，其可为如图3及图4A中所展示的整体部分或如图4B中所展示的附加层。图3展示布置于LCD300的顶部玻璃310与实际液晶显示层320之间的额外透明层330m(例如氧化铟锡)且因此形成集成版本。层330可经图案化以形成个别传感器垫。图4A展示其中电容式传感器垫以额外层430的形式添加于LCD显示玻璃层410的顶部上的另一实施例。此处，经图案化透明层430可添加于LCD的顶部玻璃上。替代地，如(例如)图4B中所展示，个别传感器垫可放置于LCD的顶部玻璃上以覆盖如图2中所展示的相应区域。举例来说，柔性粘合剂层可携载个别透明金属传感器垫且附接到LCD的玻璃基板的顶部。
取决于所述技术，整合布置于如图3中所展示的LCD模块的实际显示器内的传感器层可为实际的。根据一些实施例，可使用例如显示器的分段或可定位于相关联LCD分段下方的共用驱动分段的现有分段，其中LCD包括相应切换电路以允许使用此些分段作为传感器分段。根据一些实施例，传感器可印刷于LCD的顶部玻璃上并使用柔性银油墨印刷胶带及垂直导电粘合剂连接。根据一些实施例，所述系统可使用形成相应电极的氧化锑锡(ATO)或氧化铟锡(ITO)。
根据各种实施例，针对7分段LCD数字或点阵字符，可提供且可布置两个电容式传感器板以覆盖7分段数字的顶部及底部部分，如图2中及图5A到C中较详细展示。然而，如图2的右上角中所展示，单个电容式传感器垫240可覆盖次要数字显示器140的(例如)一或多个数字或字符。功能区域150也可具有相关联单个传感器垫250或与字段150的每一符号或数字相关联的多个个别传感器垫610到640，如图6中所展示。此外，电容式滑块功能性可通过布置如图2或图6中的LCD200的顶部区域中所展示的两个(例如)三角形垫230及235而提供。此外，这些传感器元件可由(例如)已存在于相应LCD分段下方的现有共用驱动分段形成。
根据一实施例，控制器可经提供以评估显示器的电容式触摸。此一控制器可与LCD集成或为与所述LCD耦合的单独装置。所述控制器可经配置以评估对显示器的触摸且提供(例如)可馈送到主机或在所述控制器内进一步处理的所得事件信号。为此，控制器可包括提供电容式触摸传感器检测及评估的电路(例如外围设备)。举例来说，可给充电时间测量单元提供张弛振荡器或确定电容式触摸的任何其它方法，如此项技术中已知。此外，针对在具有一个以上传感器垫的数字、字符或图形符号下方/上方的传感器布置，可提供致使确定在触摸显示器时是否已做出特定手势的较复杂评估。图5A到C展示可由此控制器检测的多种示范性手势。举例来说，为增加单个数字，用户触摸数字的底部并如图5A中的箭头515所指示使其手指向上划动显示器。根据一个实施例，如果用户在显示器的顶部处停止，那么值递增一。如果用户触摸如图5B中的箭头525所指示继续越过显示器的顶部，那么值继续递增直到如图5B中的“X”所指示第二次触摸数字为止。根据又一实施例，轻扫的速度可确定递增速率。单增量也可通过点击数字的顶部传感器垫210来完成。为减小单个数字，举例来说，用户触摸数字的顶部且分别如通过图5A及图5B中的箭头510或520所展示使其手指向下划动。根据各种实施例，单减量及连续减量可以与上文所解释的增量功能相同的方式操作。
根据如图5C中所展示的又一示范性实施例，如果用户如图5C中的箭头535所指示使其手指从最左边数字划动到右边，那么值随着最右边值“掉落”而贯穿所述数字向下移位。根据又一实施例，如果用户如图5C中的箭头530所指示使其手指从最右边数字划动到左边，那么值随着最右边值重新填充为零而贯穿所述数字向上移位。
下文将论述另外示范性实施例：
针对如图6的顶部区中所展示的个别指示符(FI、F2、F3及F4)：在用户触摸指示符上方的透明电容式触摸传感器时，在控制器中运行的触摸检测器外围设备或软件记录所述触摸并双态切换指示符的状态。特定来说，如果已现有LCD分段用作传感器元件，那么可使用多工来同时提供显示及感测功能性。为避免任何类型的闪烁，可足够快速地执行切换以对人眼为不可见。
针对如图6的底部区中所展示的滑块：在用户触摸条形图上方的透明三角形传感器230、235或添加到LCD的背面的相应传感器230、235时，传感器230、235两者中的电容的相对移位经测量且所述比率用以设置将在显示器中激活的分段的数目。特定来说关于传感器垫的大小及形状的各种实施例并不限于所展示的实例。而是，可使用任何类型、大小及形状的电容式传感器。此外，即使7分段数字展示垂直布置于相应液晶层下方或上面的两个相关联传感器垫，各种实施例并不限于传感器垫的数目。因此，两个以上分段可布置于数字上方或数字分段下方，当然其也可为由多分段显示器或低成本LCD显示器内的点阵显示器所显示的任何字符。因此，控制器可能能够不仅仅只是检测如5A到C中所展示的简单垂直或水平移动。举例来说，圆形形状环或分段环垫可用以检测圆形移动。为此，图7展示与LCD组合可为有用的一些其它形状的传感器垫。图7A到C展示圆形滑块布置，其中第一环710可环绕不对称第二环720(如图7A中所展示)或环分段750环绕圆形垫760(如图7C中所展示)。横向滑块的不同形式可如借助图7B中的对称垫730及740以及图7D中的不对称垫770及780所展示而形成。根据各种实施例，可应用其它组态。
图8展示具有集成触摸传感器垫及多种数字及图形符号的另一LCD800。图9展示LCD控制器集成在LCD模块900内的选项。此处，也可用于其它目的的控制器910(例如状态机或微控制器)集成在模块900内。为此，模块900可具有载运一或多个集成电路装置的电路板或者可以如LCD显示器的技术中已知的玻璃上芯片技术制造。模块900可进一步包含实际LCD显示器920、触摸传感器930及用于与外部引脚耦合的接口940。控制器910可经配置以解译如上文所论述的相应手势且产生相应信号通过接口940到达主机，或可通过集成微控制器直接控制其它装置。
各种实施例通过提供一简单基于触摸的输入接口而提供较低成本解决方案及直觉性接口。因此，举例来说，可使用例如微控制器中所提供的用于输入的现有外围设备。各种实施例还提供简单安装及接口。如上文所论述，电容式触摸传感器垫可提供于LCD显示器内或添加到LCD显示器的背面。特定来说，根据一实施例，透明金属层可借助常规技术图案化以形成LCD显示器内的相应触摸传感器区。

Claims (23)

1.一种具有集成电容式触摸传感器的LCD显示器，其包括：
LCD显示器，其包括至少一个字母数字或图形符号；
至少一个电容式触摸传感器，其布置于显示层上面或所述LCD显示器的形成所述字母数字或图形符号的透明层内。
2.根据权利要求1所述的LCD显示器，其中所述电容式触摸传感器形成于集成在所述LCD显示器内的透明层内。
3.根据权利要求1所述的LCD显示器，其中所述电容式触摸传感器布置于所述LCD显示器的玻璃层的顶部上。
4.根据权利要求1所述的LCD显示器，其中所述电容式触摸传感器是由所述LCD显示器的显示分段形成。
5.根据权利要求4所述的LCD显示器，其中所述显示分段为所述LCD显示器的共用驱动电极。
6.根据权利要求1所述的LCD显示器，其中所述至少一个触摸传感器与所述LCD显示器的外部引脚耦合。
7.根据权利要求1所述的LCD显示器，其进一步包括与所述至少一个数字或图形符号相关联的至少两个电容式触摸传感器垫。
8.根据权利要求7所述的LCD显示器，其中所述至少两个电容式触摸传感器垫经成形以提供滑块功能性。
9.根据权利要求1所述的LCD显示器，其中所述字母数字符号为7分段显示器或点阵字符显示器。
10.一种包括根据权利要求1所述的LCD显示器及用于驱动所述LCD显示器并用于评估所述至少一个触摸传感器的控制器的系统。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述LCD显示器包括多个触摸传感器，且其中所述控制器经配置以借助于所述多个触摸传感器来确定手势。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述控制器进一步经配置以根据所确定手势更改所述显示器。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述多个触摸传感器用以形成触摸按钮、滑块及手势确定按钮中的至少一者。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器及LCD显示器形成模块。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述模块为玻璃上芯片模块。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器为微控制器。
17.一种用于确定及评估通过触摸LCD显示器而执行的输入的方法，其包括：
将多个触摸传感器垫布置于所述LCD显示器的至少一数字或图形符号上面或所述LCD显示器的透明层内；
确定对至少一个触摸传感器垫的触摸或跨至少两个邻近触摸传感器垫执行的手势；
通过更改所述LCD显示器的至少一个显示元件来提供反馈。
18.根据权利要求17所述的方法，其中将两个触摸传感器垫布置于显示元件上面或所述LCD显示器的透明层内，且在检测到手指从底部滑动到顶部的手势时，所述反馈包括显示增加的数字或字符序列中的下一字符。
19.根据权利要求17所述的方法，其中将两个触摸传感器垫布置于显示元件上面或所述LCD显示器的透明层内，且在检测到手指从所述顶部滑动到所述底部的手势时，所述反馈包括显示减小的数字或字符序列中的前一字符。
20.根据权利要求17所述的方法，其中可显示多个数字，其中每一数字包括至少一个相关联传感器垫，且其中如果检测到手指在所述多个数字上方从左向右滑动的手势，那么贯穿所述多个数字将所显示的数字从左向右移位，且其中如果检测到手指在所述多个数字上方从右向左滑动的手势，那么贯穿所述多个数字将所显示的数字从右向左移位。
21.根据权利要求18所述的方法，其中每一手势使所述显示数字移位一，且其中使左边或右边的最后一个数字掉落且分别将所述右边或左边的第一个数字填充为零。
22.根据权利要求17所述的方法，其中将两个触摸传感器垫布置于显示元件上面，且在检测到手指从所述底部滑动到所述顶部并进一步远离所述顶部的手势时，所述反馈包括显示增加的数字序列或字符序列中的下一些字符直到检测到对所述两个传感器垫中的一者的进一步触摸为止。
23.根据权利要求17所述的方法，其中将两个触摸传感器垫垂直布置于显示元件上面，且在检测到手指从所述顶部滑动到所述底部并远离所述底部的手势时，所述反馈包括显示减小的数字序列或字符序列中的前一些字符直到检测到对所述两个传感器垫中的一者的进一步触摸为止。
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