CN105573476A

CN105573476A - 输入装置

Info

Publication number: CN105573476A
Application number: CN201410526889.7A
Authority: CN
Inventors: 胡师贤; 魏一峰; 庄尧智
Original assignee: Touchplus Information Corp
Current assignee: Touchplus Information Corp
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2016-05-11

Abstract

本发明提供一种输入装置，应用于一使用者与一受控装置之间，包含：一基材；复数个感应电极，设置于基材的表面或包覆于基材中，感应电极相互分离；以及一控制器，电性连接至感应电极并与受控装置完成信号连接，控制器储存有一第一组虚拟按键对应表或一第二组虚拟按键对应表，控制器于一第一操作状态中系根据感应电极的电容值进行一第一运算得到代表控制物体位置或移动行为的一第一信息，并根据第一信息与所述第一组虚拟按键对应表或第二组虚拟按键对应表而对应出一第一指令或一第二指令并输出至受控装置。应用本发明，制造商不需要为了不同按键数量而另外准备各种类型的按键装置来进行选用，大大节省了成本。

Description

输入装置

技术领域

本发明涉及一种输入装置，尤其涉及一种可应用于使用者与受控装置间的输入装置。

背景技术

为了达成使用者与电子信息产品间的互动，电子信息产品上必定设置有使用者输入界面，其中按键是最普遍被使用的使用者输入界面，即使是已经具有遥控器或是触控面板的平面显示器，还是需要在机壳外框上设置复数个按键，用以提供给使用者来进行电源开启、音量调整、亮度调整、频道调整与信号源切换等基本功能的控制。但是，传统按键装置的体积与结构已不易整合至已逐渐窄化的边框，而且当控制功能随产品不同而有需要调整时，传统按键装置必须准备有相当多的类型来提供给厂商进行选用，如此将造成供应商需要花费成本来开发相当数量且多类型的产品，导致不必要的困扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适应电子信息产品小型化需求，无需根据功能不同而选用或开发数量大、类型多的按键的输入装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种输入装置，应用于一使用者与一受控装置之间，包含：

一基材；

复数个感应电极，设置于所述基材的表面或包覆于所述基材中，所述感应电极相互分离；以及

一控制器，电性连接至所述感应电极并与所述受控装置完成信号连接，所述控制器储存有一第一组虚拟按键对应表或一第二组虚拟按键对应表，所述控制器于一第一操作状态中系根据所述感应电极的电容值进行一第一运算得到代表控制物体位置或移动行为的一第一信息，并根据所述第一信息与所述第一组虚拟按键对应表或所述第二组虚拟按键对应表而对应出一第一指令或一第二指令并输出至所述受控装置。

其中，所述基材为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，所述受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，所述输入装置系设置于所述平面显示器的一边框内，所述输入装置的一输入面系位于所述边框的一侧面，所述侧面的法向量系与所述平面显示器的显示表面的法向量呈正交或是介于45度与135度之间，所述控制器设置于所述基材的表面上。

其中，所述基材为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，所述受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，所述输入装置的一输入面的法向量系与所述平面显示器的显示表面的法向量呈平行，所述控制器设置于所述基材的表面上。

其中，所述复数个感应电极系为沿一维方向进行排列，而所述第一运算系根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式来决定出对应所述控制物体位置的所述第一信息，其中所述第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而所述第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

其中，还包含有电性连接至所述控制器的一驱动电极，所述驱动电极系电容耦合至所述感应电极的全部或一部份。

其中，所述控制器于进入一第二操作状态后，所述控制器于所述第二操作状态中系根据所述感应电极的电容值进行一第二运算而得到代表所述控制物体移动的一第二信息，并根据所述第二信息而产生出一第三指令。

其中，所述第一组虚拟按键对应表或所述第二组虚拟按键对应表系由所述受控装置写入至所述控制器中一非挥发性内存。

其中，还包含有一第一连接端子与一第二连接端子，分别设置于所述基材的两端，电性连接至所述控制器，所述第一连接端子可与另一个输入装置的第二连接端子相互连接。

本发明还提供一种输入装置，应用于一使用者与一受控装置之间，包含：

一基材；

一控制器，电性连接至所述感应电极并与所述受控装置完成信号连接，所述控制器于一第一操作状态中系根据所述感应电极的电容值进行一第一运算得到代表控制物体位置的一第一信息，并根据所述第一信息对应出一第一指令，所述控制器于一第二操作状态中系根据所述感应电极的电容值进行一第二运算而得到代表所述控制物体移动的一第二信息，并根据所述第二信息而产生出一第二指令并输出至所述受控装置。

其中，所述感应电极系为沿一维方向进行排列，而所述第一运算系根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式来决定出所述控制物体位置的所述第一信息，其中所述第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而所述第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

其中，所述感应电极系为沿一维方向进行排列，而所述第二运算系根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式来决定出所述控制物体移动的所述第二信息，其中所述第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而所述第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

其中，系因应所述第一指令的触发后进入所述第二操作状态。

实施本发明实施例将带来如下有益效果：通过感应电极对使用者操作的感知，生成第一信息，并与储存在控制器的虚拟按键对应表结合对应出相应的指令并输出至受控装置，实现传统按键功能，更换不同的虚拟按键对应表便可产生出不同的虚拟按键，如此一来，制造商不需要为了不同按键数量而另外准备各种类型的按键装置来进行选用，大大节省成本和装配工时，适应电子信息产品小型化需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例输入装置的功能方框示意图。

图2为本发明实施例输入装置的复数个感应电极的布局示意图。

图3为多个感应电容差值的原始资料分布图。

图4为本发明实施例输入装置所虚拟的功能键示意图。

图5为本发明另一实施例输入装置的结构示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上系当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参见图1，其系本发明所发展出来关于一种输入装置的功能方框示意图，其主要是可应用于使用者（本图未示出）与受控装置19之间，该受控装置可以是以平面显示器为主体的智能电视、笔记型计算机或是数字相机等电子信息产品。而该输入装置的实际设置位置可以是位于该平面显示器的一边框内，而该输入装置的一触控输入面系位于该边框的一侧面，该侧面的法向量系与该平面显示器的显示表面的法向量呈正交或是介于45度与135度之间，所以使用者可以在显示器边框的侧面来进行触控，而使显示器边框的正面可以缩小而达到窄边框的设计。当然，该输入装置的实际设置位置也可以是位于笔记型计算机的底座表面或是侧壁。若是该输入装置的输入面位于底座前侧壁，则该输入面的法向量系与该平面显示器的显示表面的法向量呈平行。而本发明的输入装置主要包含有基材10、复数个感应电极11以及控制器12，其中基材10可以是由硬式绝缘板或是可挠式绝缘板来完成，而复数个感应电极11可以设置于该基材10的表面或包覆于该基材10中，常见的感应电极11与基材10的组合就是单层单面或单层双面的印刷电路板（PCB）或是可挠式电路板（FPC）。至于控制器12系电性连接至相互分离的复数个感应电极11并与该受控装置19完成信号连接，该控制器12具有一非挥发性内存120来储存虚拟按键对应表，使得该控制器12于第一操作状态中可根据该等感应电极的电容值进行第一运算得到代表控制物体（例如使用者的手指）位置的第一信息，第一信息可以是换算完成的坐标位置或是尚未经过换算的原始数据（例如多个感应电容值）的分布模式（pattern），再根据该第一信息与虚拟按键对应表便可对应出指令并输出至该受控装置19。而上述非挥发性内存120可以是可擦可规化只读存储器（Erasableprogrammablereadonlymemory，EPROM）、电可擦可规化只读存储器（Electricallyerasableprogrammablereadonlymemory，EEPROM）或是闪存（Flashmemory）。当然，上述非挥发性内存120也可以改用一般随机存取内存（RAM）来完成，因此虚拟按键对应表将会储存在受控装置19的韧体中，而于每次开机时再从受控装置19下载到随机存取内存之中，而随机存取内存可以是静态随机存取内存（SRAM）或动态随机存取内存（DRAM）。

再请参见图2，其系复数个感应电极11的布局示意图，在本较佳实施例中，每个彼此分离感应电极11系定义成梯形并沿一维方向进行排列，并透过各自独立的连接线21来与控制器12完成电性连接。而用来得到代表该控制物体位置的第一信息的第一运算可包含下列步骤：根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式（pattern）来决定出对应该控制物体位置的该第一信息，其中该第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而该第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

以图2所示为例，沿一维方向进行排列的15个感应电极11，其中每个感应电极群组由相邻两个感应电极所构成，若相邻两个感应电极群组中左边的第一感应电极群组是由第N个感应电极与第N+1个感应电极来组成，而右边的第二感应电极群组便是由第N+2个感应电极与第N+3个感应电极来组成。而对应左边的第一感应电极群组的第一感应电容值系为第N个感应电极与第N+1个感应电极上量测到的电容的总和，至于对应右边的第二感应电极群组的第二感应电容值系为第N+2个感应电极与第N+3个感应电极上量测到的电容的总和，而对应该相邻两个感应电极群组之一感应电容差值则可以是第一感应电容值与第二感应电容值的差值。而上述感应电极群组是由紧邻的两个感应电极11，当然，上述感应电极群组也可以是改用紧邻的M个感应电极11来构成，而M可以是大于或等于1的正整数，因此上述感应电容值便可以是M个相邻感应电极上量测到的电容的总和。

依此类推，第二感应电容差值便可以是由第三感应电容值与第四感应电容值的差值来定义，对应第二感应电容差值的相邻两个感应电极群组，其中左边的第三感应电极群组则是由第N+1个感应电极与第N+2个感应电极来组成，至于右边的第四感应电极群组则是由第N+3个感应电极与第N+4个感应电极来组成。而对应第三感应电极群组的第三感应电容值系为第N+1个感应电极与第N+2个感应电极上量测到的电容的总和，至于对应第四感应电极群组的第四感应电容值系为第N+3个感应电极与第N+4个感应电极上量测到的电容的总和。

因此，若是沿一维方向进行排列的15个感应电极11，便可以产生如图3所示的12个感应电容差值的原始数据，而透过不同数量与不同位置的控制物体（例如一个或多个手指）摆放来进行资料搜集，尚未经过换算的原始资料（12个感应电容差值）的不同分布模式（pattern）其实就可以代表控制物体（例如一个或多个手指）在其表面上的碰触或于上方的隔空控制，当然也可以再经过换算而从不同分布模式（pattern）换算成对应出代表控制物体的数量以及相对应的坐标值。因此，第一信息可以是换算完成的一个或多个碰触点坐标值或是尚未经过换算的原始数据（rawdata，例如多个感应电容值）的分布模式（pattern），可以被视为一幅静态画面，然后再根据该第一信息与虚拟按键对应表，便可对应出控制指令并输出至该受控装置。另外，本发明也可以先用M=2做一次运算来算出第一信息，然后再以M=3再做一次运算来算出第一信息，进而验证第一信息的正确与否。当然，也可以是以M=1，M=2，M=3分别进行三次运算，再利用分别取得的原始数据（rawdata）综合起来进行模式（pattern）比对，亦可有效提升辨识度。当然，本发明也可使用每个单一电极上所直接感测到的感应电容值所组成的原始数据（rawdata），来直接得到代表该控制物体位置的第一信息，其后续步骤与细节与上述方法并无太大不同，故在此不予赘述。

举例来说，该虚拟按键对应表系可为坐标值与按键的对应关系，假设15个感应电极11的总长度为3英吋，再假设运算后产生的坐标值的分辨率设定为10DPI，如此一来，整个虚拟按键将会有30个不同位置点可以被辨识出来，而虚拟按键对应表便是将30个不同位置点对应至预设的多个按键位置，进而让此输入装置可完成一按键功能。如图4所示的五功能键示意图，五个按键分别是电源键41、频道键42、音量键43、亮度键44以及选单键45，而第1到第6个位置点被定义至电源键41，依此类推，第7到第12个位置点被定义至频道键42，第13到第18个位置点被定义至音量键43，第19到第24位置点被定义至亮度键44，第25到第30个位置点被定义至选单键45。因此，当使用者碰触第13到第18个位置点时，控制器12将对应发出音量控制指令给受控装置19。

换句话说，更换不同的虚拟按键对应表便可产生出虚拟按键，例如六功能键的虚拟按键对应表，便可以是电源键、频道键、音量键、亮度键、信号源切换键以及选单键，而第1到第5个位置点被定义至电源键，依此类推，第6到第10个位置点被定义至频道键，第11到第15个位置点被定义至音量键，第16到第20位置点被定义至而亮度键，第21到第25位置点被定义至信号源切换键，第26到第30个位置点被定义至选单键。如此一来，制造商不需要为了不同按键数量而另外准备各种类型的按键装置来进行选用，如此将可改善习知的缺失。

再者，上述虚拟按键对应表系储存于该控制器12中的非挥发性内存120，因此只要改写非挥发性内存120中虚拟按键对应表，便可以改变输入装置的按键定义与数量，而此改写韧体的行为可以系由该受控装置19来执行，可由外部下载新的虚拟按键对应表或是直接选用已储存于受控装置19的多种虚拟按键对应表来进行改写。

另外，控制器12更可于对应某一虚拟按键被按压后由第一操作状态进入一第二操作状态中（当然也可以是满足另外的条件而进入一第二操作状态），而该控制器12于该第二操作状态中便可根据该等感应电极11的电容值进行一第二运算而得到代表该控制物体移动的一第二信息，并根据该第二信息而产生出一另一控制指令。例如，当使用者碰触音量键43后，控制器12将对应发出音量控制指令给受控装置19并进入第二操作状态中，使得控制器12根据该等感应电极的电容值进行一第二运算而得到代表该控制物体移动行为的一第二信息，该第二信息系为一段时间内的模式（pattern）分布的变化（可以被视为一段动画），并根据该第二信息而产生出一音量加大或减少的指令并可于受控装置19中的显示器（图中未示出）上显示出来，此时的虚拟按键对应表也将改为对应至另一已存在于非挥发性内存120中的第二操作状态虚拟按键对应表，整个区域都整合成一个滑动判断区，而第二运算将可用于进行手指由右至左滑动或由左至右滑动的判断。

再者，本发明的输入装置中更包含有电性连接至该控制器12的一驱动电极，该驱动电极系电容耦合至该等感应电极的全部或一部份，可以设置于基材10的背面，而与复数个感应电极11在不同的表面。当然也可以与复数个感应电极11在基材10的同一表面，只要中间隔有介电层即可，而此技术细节可参考申请人先前申请的台湾专利公开第201407430号及第201413549号说明书中有清楚说明，故不再赘述。

另外，如图5所示，在输入装置的基材10上，还可同时完成有发光二极管50与红外线模块51，其系皆可受控制器12的控制而运作。其中发光二极管50可以与上述虚拟键盘协同运作，例如当某一个按键被按压后，相对应该位置发光二极管50便可以发亮，而且该发光二极管50还可以是以三原色发光二极管所组成的，因此发光二极管50还可配合第二模式中的移动手势来改变颜色。至于红外线模块51则是做为该受控装置的无线遥控模块，甚至发光二极管50与红外线模块51还可完成在同一个封装基座（图中未示出）上。

该控制器12设置于该基材10的表面上。该基材10为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，该受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，该输入装置的一输入面的法向量系与该平面显示器的显示表面的法向量呈平行、正交或是介于45度与135度之间。

另外，当基材10为可挠式绝缘板时，本发明所揭露之输入装置便可成为穿戴式装置的一部份，例如手表的表带，进而与穿戴式装置完成电性连接，成为该穿戴式装置的输入装置，藉由于表带表面的触控手势与按压，便可达到控制手表的操作。而完成于基材10上的发光二极管50与红外线模块51则可以分别发挥不同的用途，其中发光二极管50可以当作按键的辅助指示器，也可以当作装饰用的灯光。而红外线模块51则可以发射出红外线信号来控制其它的电子设备，使得穿戴式装置也可以被当做遥控器使用。

再者，每一个输入装置可以制作成可以头尾串接的单元模块，如图5所示的连接端子58、59，其系设置于该基材10的两端并电性连接至控制器12，透过与另一个输入装置的连接端子间的相互连接，便可以完成一个视应用状态而延长长度的输入装置，而藉由每一个虚拟按键对应表中定义的不同，每个单元模块的按键模式皆可不同。

综上所述，实施本发明实施例将带来如下有益效果：通过感应电极对使用者操作的感知，生成第一信息，并与储存在控制器的虚拟按键对应表结合对应出相应的指令并输出至受控装置，实现传统按键功能，更换不同的虚拟按键对应表便可产生出不同的虚拟按键，如此一来，制造商不需要为了不同按键数量而另外准备各种类型的按键装置来进行选用，大大节省成本和装配工时，适应电子信息产品小型化需求。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种输入装置，应用于一使用者与一受控装置之间，其特征在于，包含：

一基材；

2.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述基材为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，所述受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，所述输入装置系设置于所述平面显示器的一边框内，所述输入装置的一输入面系位于所述边框的一侧面，所述侧面的法向量系与所述平面显示器的显示表面的法向量呈正交或是介于45度与135度之间，所述控制器设置于所述基材的表面上。

3.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述基材为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，所述受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，所述输入装置的一输入面的法向量系与所述平面显示器的显示表面的法向量呈平行，所述控制器设置于所述基材的表面上。

4.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述复数个感应电极系为沿一维方向进行排列，而所述第一运算系根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式来决定出对应所述控制物体位置的所述第一信息，其中所述第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而所述第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

5.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，还包含有电性连接至所述控制器的一驱动电极，所述驱动电极系电容耦合至所述感应电极的全部或一部份。

6.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述控制器于进入一第二操作状态后，所述控制器于所述第二操作状态中系根据所述感应电极的电容值进行一第二运算而得到代表所述控制物体移动的一第二信息，并根据所述第二信息而产生出一第三指令。

7.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，所述第一组虚拟按键对应表或所述第二组虚拟按键对应表系由所述受控装置写入至所述控制器中一非挥发性内存。

8.如权利要求1所述的输入装置，其特征在于，还包含有一第一连接端子与一第二连接端子，分别设置于所述基材的两端，电性连接至所述控制器，所述第一连接端子可与另一个输入装置的第二连接端子相互连接。

9.一种输入装置，应用于一使用者与一受控装置之间，其特征在于，包含：

一基材；

10.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，所述基材为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，所述受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，所述输入装置系设置于所述平面显示器的一边框内，所述输入装置的一输入面系位于所述边框的一侧面，所述侧面的法向量系与所述平面显示器的显示表面的法向量呈正交或是介于45度与135度之间，所述控制器设置于所述基材的表面上。

11.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，所述基材为一硬式绝缘板或一可挠式绝缘板，所述受控装置为以一平面显示器为主体的一智能电视、一笔记型计算机或是一数字相机，所述输入装置的一输入面的法向量系与所述平面显示器的显示表面的法向量呈平行，所述控制器设置于所述基材的表面上。

12.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，所述感应电极系为沿一维方向进行排列，而所述第一运算系根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式来决定出所述控制物体位置的所述第一信息，其中所述第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而所述第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

13.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，所述感应电极系为沿一维方向进行排列，而所述第二运算系根据包含有至少一第一感应电容差值以及一第二感应电容差值的复数个感应电容差值分布模式来决定出所述控制物体移动的所述第二信息，其中所述第一感应电容差值系根据对应一第一感应电极群组之一第一感应电容值与对应一第二感应电极群组之一第二感应电容值来决定，而所述第二感应电容差值系根据对应一第三感应电极群组之一第三感应电容值与对应一第四感应电极群组之一第四感应电容值来决定。

14.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，还包含有电性连接至所述控制器的一驱动电极，所述驱动电极系电容耦合至所述感应电极的全部或一部份。

15.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，还包含有一第一连接端子与一第二连接端子，分别设置于所述基材的两端，电性连接至所述控制器，所述第一连接端子可与另一个输入装置的第二连接端子相互连接。

16.如权利要求9所述的输入装置，其特征在于，系因应所述第一指令的触发后进入所述第二操作状态。