CN105718101A - 利用压电效应的触摸板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用压电效应的触摸板，尤其涉及一种能够使用压电薄膜的同时能够以金属材料显著纤薄地体现，能够准确且稳定地识别由用户进行的长键、多键、滑移键等各种触摸图案，并且能够显著提高安全级别的利用压电效应的触摸板。为此，本发明提供一种利用压电效应的触摸板，其特征在于，包含如下而构成：触摸板，其具备触摸键；压电薄膜，配置于所述触摸板的底面且发射超声波；及控制部，分析所述压电薄膜的位移和由触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗，从而识别由用户进行的触摸。

Description

利用压电效应的触摸板
技术领域
本发明涉及一种触摸板，更具体而言，涉及一种能够使用压电薄膜的同时能够以金属材料显著纤薄地体现，能够准确且稳定地识别由用户进行的长键、多键、滑移键等各种触摸图案，并且能够显著提高安全级别的利用压电效应的触摸板。
背景技术
作为有关触敏开关的现有技术，开发有具备以下的(反射模式超声波)触敏开关(参考美国专利第5673041号)：具有触摸区域的基板(substrate)、带电极的压电元件(piezoelectricelement)、用于对电极施加驱动信号的驱动机构(drivemeans)、用于提供从驱动信号导出的检测信号的检测机构(detectionmeans)、及用于提供输出信号的判别机构(discriminatingmeans)。
这种触敏开关具有相互对置且平行的第1表面及第2表面，第1表面具备带有触摸区域的基板(substrate)，具有通常平坦、平行且对置的第1表面及第2表面，各表面上具备带电极的压电元件(piezoelectricelement)，压电元件从触摸区域横穿基板而以与基板的第2表面平行的关系附着。
而且，所述触敏开关具备与电极耦合而用于对电极施加驱动信号的驱动机构(drivemeans)；具备与电极耦合而用于提供从驱动信号导出的检测信号的检测机构(detectionmeans)；为从检测机构接收检测信号而耦合，对检测信号进行评价，用于提供表示手指已触摸到触摸区域的输出信号的判别机构(discriminatingmeans)。
通过这种结构，从触摸区域对附着于相反侧的基板的压电元件施加频率调制的驱动信号，压电元件将该信号转换为振幅调制的信号，振幅调制的信号被解调而解调后的信号的振幅根据手指是否与触摸区域接触而发生变动。
因此，即使在防止触摸区域易损坏，一定程度地提高触摸的可靠性，逐渐增大触摸的强度的情况下，传感器的灵敏度也不会大幅降低，而另一方面，基于现有技术的超声波方式的触敏开关具有如下致命的缺点，即因水或番茄酱等异物引起触摸错误。
另一方面，还有如下问题：在简单的压电方式的情况下容易受到外部的冲击或振动等，尤其在为了触摸识别而使用压电元件的情况下，具备触摸键的金属等的板厚较厚或触摸键之间的间隔较窄，则压电元件的输出值不充分，从而由用户进行的准确且稳定的触摸识别无法得到保证。
另外，现有技术的利用压电效应(piezoeffect)的压电触摸装置若对金属或新材料等不额外施加工艺则无法直接适用，或者即使对具备触摸键的金属板等进行触摸输入，若对触摸对象(object)缓慢地解除接触，则无法正确输出压电元件的位移值。
因此，有如下问题：无法安全地识别长键(longkey)输入(键输入状态维持一定时间)和多键(multikey)输入(多个键输入状态同时进行)以及轮滑移(wheelslide)触摸输入(采用拖动(drag)触摸且在短时间内放开触摸对象)。
因此，还有如下问题：将利用压电效应(piezoeffect)的触摸装置适用于金属板等时，因长键(longkey)输入和多键(multikey)输入的识别受到限制，用户能够设定的密码(password)之类的安全密钥(securitykey)的种类非常有限，实际上难以期待高水平的保密性。
另外，现有技术的利用压电效应(piezoeffect)的压电触摸装置在使用陶瓷压电元件时，无法显著纤薄地体现，因此有难以适用于超薄型智能手机等的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出的，其第一目的在于提供一种利用压电效应的触摸板，使用压电薄膜的同时过滤因水或番茄酱等异物以及外部的冲击或振动引起的人为的触摸错误，即使金属板的厚度较厚或触摸键之间的间隔较窄，通过互补压电型和阻抗型的缺点而准确地识别由用户进行的触摸。
并且，本发明的目的在于提供一种利用压电效应的触摸板，如在触摸屏幕那样准确地识别触摸解除时刻，从而稳定地识别由用户进行的长键(longkey)和多键(multikey)等各种触摸图案。
另外，本发明的目的在于提供一种利用压电效应的触摸板，组合长键输入和多键输入，根据其位置和按压图案变形为各种键值，因此能够设定不与别人重叠的只属于自己的秘密安全密钥，并且能够显著提高安全级别。
另外，本发明的目的在于提供一种利用压电效应的触摸板，将每个信道的阻抗变化(相邻信道之间的干扰)提取为坐标并准确识别触摸解除时刻，由此，尤其可适用于金属材料，使用压电薄膜的同时也能够稳定地识别如在触摸屏幕中的拖动(drag)、轮滑移(wheelslide)、放大(zoonin)、缩小(zoomout)等由用户进行的各种滑动触摸图案。
另外，本发明的目的在于提供一种利用压电效应的触摸板，使用压电薄膜的同时还可适用于金属材料等，在超薄型智能手机等中能够显著纤薄地体现，能够稳定且灵敏地识别触摸键的输出值。
为实现上述目的的本发明的利用压电效应的触摸板的特征在于，包含如下而构成：具备触摸键的触摸板；配置于所述触摸板的底面，发射超声波的压电薄膜；及通过分析所述压电薄膜的位移和由触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗来识别由用户进行的触摸的控制部。
在此，本发明的特征在于还包括支撑所述触摸板和压电薄膜，触摸键输入时形成触摸板与压电薄膜的弯曲空间的底板。
并且，本发明的特征在于所述底板在触摸键输入时每个触摸键单独形成弯曲空间。
此时，本发明的特征在于所述控制部在触摸键输入时不但检测到压电薄膜的位移，而且仅将通过与触摸板的表面接触的触摸对象反射超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
另外，本发明的特征在于所述底板在触摸键输入时以遍布形成一个组的多个触摸键连续的方式形成弯曲空间。
在此，本发明的特征在于所述控制部在触摸键输入时检测到遍布多个触摸键的压电薄膜的位移的组内，仅将通过与触摸板的表面接触的触摸对象反射超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
作为本发明的一实施例，其特征在于，所述控制部在识别为由用户进行的触摸之后，将该触摸键的超声波阻抗的变化维持一定时间以上之后返回的触摸键识别为由用户进行的长键输入。
另外，本发明的特征在于，所述控制部在识别为由用户进行的哪一触摸键的触摸输入之后，在维持该触摸键的超声波阻抗的变化的状态下输入其他触摸键时，识别为由用户进行的多键输入。
另一方面，本发明的特征在于，还包括存储通过所述触摸板输入的用户的安全密钥的存储器，所述控制部分析压电薄膜的位移和通过触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗来管理安全密钥，所述安全密钥包括由用户进行的长键输入。
在此，本发明的特征在于，所述安全密钥包括由用户进行的多键输入，控制部在识别为由用户进行的哪一触摸键的触摸输入之后，在维持该触摸键的超声波阻抗的变化的状态下输入其他触摸键时，识别为由用户进行的多键输入。
而且，本发明的特征在于，所述安全密钥由组合由用户进行的长键输入和多键输入而构成。
另外，本发明的特征在于，所述安全密钥包括将触摸板切换为输入等待状态的敲键输入。
作为本发明的一实施例，其特征在于，包含如下而构成：触摸板，其具备触摸键；压电薄膜，配置于所述触摸板的底面，具备多方向传感器信道且发射超声波；及控制部，分析所述压电薄膜的位移和由触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗，从而识别由用户进行的触摸，所述控制部根据传感器信道的每个信道的阻抗变化提取触摸对象的位置坐标，识别为由用户进行的滑动触摸手势输入。
在此，本发明的特征在于，所述控制部在识别为由用户进行的触摸输入的状态下，将向恒定方向滚动的触摸对象识别为由用户进行的拖动触摸手势输入。
而且，本发明的特征在于，所述控制部在进行某一拖动触摸手势输入的状态下，同时进行其他拖动触摸手势输入时，识别为放大触摸以及缩小触摸手势输入。
另外，本发明的特征在于，所述控制部将在拖动触摸手势输入时在一定时间内解除触摸的触摸对象识别为由用户进行的轮滑移触摸手势输入。
另外，本发明的特征在于，所述控制部将在识别为由用户进行的触摸输入之后超声波阻抗的变化返回的触摸对象识别为由用户进行的触摸解除。
作为本发明的一实施例，其特征在于，包含如下而构成：触摸板，具备触摸键，且在底面突出有凹口；压电薄膜，在所述触摸板的下部隔开间隔地配置；底板，支撑所述压电薄膜，触摸键输入时形成基于所述凹口的压电薄膜的弯曲空间；及控制部，通过分析所述压电薄膜的位移来识别由用户进行的触摸。
在此，本发明的特征在于，所述压电薄膜发射超声波，所述控制部通过分析由触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波识别由用户进行的触摸。
而且，本发明的特征在于，所述控制部在触摸键输入时不仅检测到压电薄膜的位移，而且仅将通过与触摸板的表面接触的触摸对象反射超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
发明效果
如上构成的本发明的利用压电效应的触摸板发挥如下有益效果。
第一，使用压电薄膜(PiezoFilm)的同时，过滤因水或番茄酱等异物以及因外部冲击或振动引起的人为的触摸错误，从而能够准确识别由用户进行的触摸。
第二，即使在触摸板的厚度较厚或触摸键之间的间隔非常窄的情况下，也可互补压电(piezo)型和阻抗(impedance)型的缺点，尤其可靠地解决压电型的问题，从而能够准确地识别由用户进行的触摸。
第三，作为压电(piezo)型的缺点的触摸解除时，将输出值未识别问题改善为检测阻抗变化和其返回的阻抗(impedance)型，从而在如金属板之类的材料中也可准确且稳定地识别由用户进行的长键、多键或轮滑移(wheelslide)触摸等各种触摸图案。
第四，如在触摸屏幕中那样组合长键(longkey)输入和多键(multikey)输入，根据其位置和按压的图案能够变形为各种键值，因此能够设定与他人不重叠的仅属于自己的安全密钥，并显著提高安全级别。
第五，利用压电(piezo)效应的同时通过阻抗(impedance)型提取随着传感器信道(图案)的各信道的阻抗变化而移动的触摸对象的位置坐标，尤其能够适用于金属材料并稳定地识别由用户进行的滑移(slide)触摸图案。
第六，通过触摸板底面的凹口(notch)和配置于底板上部的压电薄膜识别触摸，从而能够容易地适用于金属材料的同时能够显著纤薄地体现，并能够稳定且灵敏地识别触摸键的输出值。
附图说明
图1是表示基于本发明的利用压电效应的触摸板的剖面图。
图2及图3是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的剖面图。
图4是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的触摸键输入的输出值的图。
图5是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的键图案的一实施例的图。
图6及图7是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的剖面图。
具体实施方式
以下，参考附图详细说明可具体实现本发明的目的的优选实施例。关于本实施例的说明，对相同结构使用相同名称以及相同符号，并且将省略其附加说明。
图1是表示基于本发明的利用压电效应的触摸板的剖面图，图2及图3是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的剖面图。
如图1所示，本发明的利用压电效应的触摸板包括触摸板100、压电薄膜200及控制部(未图示)而构成。
触摸板(TouchPad)100具备多个触摸键(touchkey)K1、K2、K3，优选由金属(metalplate)材料构成，但并不限定于此，意为还包括合金、铝、其他新材料或玻璃等一般的触摸面板材料。
压电薄膜(PiezoFilm)200为配置于所述触摸板100的底面的压电薄膜，通过电信号的输入向所述触摸板100的表面发射超声波脉冲。
所述压电薄膜200是能够使所施加的机械能和电能彼此改变的膜，若受到来自外部的物理力量而产生变形则会产生电能，与此相反，根据电能产生物理变形。
通过所述压电薄膜200发射的超声波脉冲移动到所述触摸板100的表面之后，从其表面一部分再次向下反射，此时包含有关表面及与该表面接触的任一触摸对象(object)的超声波阻抗的信息。
所述压电薄膜200是指包括压电薄膜的部分(PiezoFilmPart)，并不仅意为薄膜，也可理解为包含与柔性印刷电路板(FPCB)电性连接以用于发送(接收)超声波的电极(未图示)等的概念。
另外，所述压电薄膜200优选以较薄的膜(film)形式构成，但并不限定于此，意为包括能够显示出压电效应的持有一定厚度的陶瓷等元件。
此外，本发明中为了在下部支撑所述触摸板100和压电薄膜200而能够使用底板(BasePlate)300，底板(BasePlate)300在由用户进行的触摸键输入时形成触摸板100和压电薄膜200可向下弯曲的台阶型弯曲空间310。
在此，作为本发明的一实施例，所述底板300在触摸键输入时每个触摸键能够单独形成弯曲空间310(以下称为“单独型”)，为此区划各触摸键的空间的间隔件(spacer)320隔开间隔配置于弯曲空间310。
所述单独型优选适用于厚度为0.40mm以下的较薄的触摸板100，以便即使多个触摸键之间的间隔较窄，也充分获得压电薄膜200的弯曲(歪曲)产生的输出值，从而单独识别每个触摸键。
然而，当所述触摸板100的厚度为0.45mm以上或触摸键之间的间隔非常窄时，由压电薄膜200的弯曲(歪曲)产生的输出值不充分，因此有难以单独识别每个触摸键的问题。
为解决上述问题，作为本发明的另一实施例，如图2所示，所述底板300在由用户进行的触摸键输入时能够以遍布形成一个组的多个触摸键K1、K2、K3而无障碍地连续的方式形成弯曲空间310(以下称为“连续式”)。
所述连续式的情况下，如图2所示那样，具备形成一个组的多个触摸键的触摸板100下部的底板300的弯曲空间310内，如所述单独型那样不需要区划各个触摸键的空间的间隔件(spacer)。
图中作为本发明的一实施例，图示了3个形成一个组的触摸键的个数，但可根据需要设定为2个或以更多个数的触摸键(4个以上)形成一个组。
另外，如图3所示，作为本发明的又一实施例，形成所述弯曲空间310以便贯穿底板300的下部，从而能够配置为在由用户进行的触摸键输入时触摸板100和压电薄膜200更加敏感地歪曲。
此时，优选构成为弯曲空间310的宽度(W)与触摸板100的厚度成比例地增减。
控制部(ControlSection)(未图示)通过分析所述压电薄膜200的位移和由触摸板100表面及与该表面接触的手指或触控笔等触摸对象(touchobject)反射的超声波来识别由用户进行的触摸。
即，所述控制部识别由用户进行的准确且稳定的触摸，为了过滤触摸错误不仅检测压电薄膜200的位移(以下将压电模式检测器(PiezoelectricModeDetector)称为“压电型(piezotype)”)，还分析通过各种触摸对象(touchobject)反射的超声波(以下将超声波模式检测器(UltrasonicModeDetector)称为“阻抗型(impedancetype)”)。
此时，还可配置用于通过压电型检测从所述触摸板100的表面及与其表面接触的触摸对象(touchobject)反射的超声波的水听器阵列之类的个别超声波接收器(未图示)。
如上所述构成的本发明的利用压电效应的触摸板通过同时使用压电(piezo)型和阻抗(impedance)型的触摸识别过程来识别由用户进行的触摸。
具体而言，在对每个所述触摸键提供弯曲空间310的单独型的情况下，控制部在触摸键输入时(判断为触摸键输入时)检测(压电型)压电薄膜200的位移的同时仅将由与触摸板100的表面接触的触摸对象反射(阻抗型)超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
通过这种双重触摸以阻抗型来完善作为压电型的缺点的外部冲击或振动等引起的误识别(人为触摸)，还通过以压电型来完善作为阻抗型的缺点的因水或番茄酱等异物引起的误识别(人为触摸)，从而能够准确且稳定地识别由用户进行的触摸。
此时，所述压电(piezo)型和阻抗(impedance)型的触摸识别过程并不受彼此顺序的制约，可首先进行任一类型的识别过程，或同时进行两种类型的识别过程也无妨。
另一方面，在以遍布多个触摸键而连续的方式提供弯曲空间310的连续式的情况下，控制部在触摸键输入时(判断为触摸键输入时)在检测(压电型)遍布多个触摸键的压电薄膜200的位移的组内，仅将通过与触摸板100的表面接触的触摸对象反射(压电型)超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
即使在这种连续式的情况下压电(piezo)型和阻抗(impedance)型的触摸识别过程也不会受到彼此顺序的制约，即控制部在触摸键输入时通过与触摸板100的表面接触的触摸对象反射(压电型)超声波的触摸键中，仅将属于检测到(阻抗型)压电薄膜200的位移的组的触摸键识别为由用户进行的触摸。
由此，通过所述连续式的触摸识别按组检测由压电薄膜200的弯曲(歪曲)产生的输出值，另外，通过对个别触摸键分析超声波的反射值，在触摸板100的厚度为0.45mm以上或触摸键之间的间隔非常窄的情况下也互补压电型的缺点和阻抗型的缺点，从而能够保证由用户进行的准确且稳定的触摸。
因此，基于本发明的触摸板通过克服许多部分的触摸板的厚度和触摸键之间的间隔问题，广泛地适用于各种家电产品的用户触摸菜单，以及诸如汽车领域等的以金属材料为主的各工业领域的触摸技术。
图4是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的触摸键输入的输出值的图。
基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的压电薄膜(PiezoFilm)200为配置于所述触摸板100的底面的压电薄膜，通过电信号的输入将超声波脉冲发射到所述触摸板100的表面。
通过所述压电薄膜200发射的超声波脉冲移动到所述触摸板100的表面之后，在其表面一部分再次向下反射，此时包括表面及与该表面接触的任意触摸对象(object)的与超声波阻抗相关的信息。
控制部(ControlSection)(未图示)通过分析所述压电薄膜200的位移(V)和由触摸板100的表面及与该表面接触的手指或触控笔等触摸对象(touchobject)反射的超声波阻抗来识别由用户进行的触摸。
作为参考，以下说明的长键(longkey)输入是指该键的输入状态维持(持续)由用户进行的触摸键输入之后设定的时间以上，多键(multikey)输入是指由用户同时输入(维持同时输入状态)两个以上的触摸键。
在此，多键(multikey)输入是在任意触摸键(多个)的长键(longkey)或多键(multikey)输入状态下实现其他触摸键(多个)的输入(包括长键(longkey)和多键(multikey)输入)的概念。
然而，由所述压电型识别触摸时，触摸板100为较厚的金属板等，或用户缓慢地从触摸键将触摸对象解除接触(slowdetouch)时，有无法准确显示用于判断长键(longkey)的压电薄膜200的反向位移(-V)输出值(output)的问题(参考图4中示出的压电型(piezotype)中的输出值)。
因此，为了解决这种压电型的长键(longkey)输入识别问题，能够构成为所述控制部在识别到由用户进行的触摸键的输入之后，考虑到阻抗型，将维持(active)一定时间以上以将已输入的该触摸键的超声波阻抗变化视为长键(longkey)的程度之后返回(return)至原来的阻抗值到设定的阻抗值的触摸键识别为由用户进行的长键(longkey)输入(参考图4中示出的阻抗型(impedancetype)中的输出值)。
即，如由图4的每个读取点(Readpoint)A、B、C、D、E、F中确认的输出值可知，在压电型(piezotype)中未正确识别键输入的解除，而在阻抗型(impedancetype)中识别出，从而能够准确判断长键(longkey)输入(A:p-off,i-on,B、C、D:p-off,i-on,E、F:p-off,i-off(p:piezooutput,i:impedanceoutput)。
在此，构成为所述控制部能够在哪一触摸键被识别为由用户进行的触摸输入之后，考虑到阻抗型在维持已输入的该触摸键的超声波阻抗的变化的状态(触摸输入未解除的状态)下其他触摸键输入时，识别为由用户进行的多键输入(multikey)。
如上述构成的基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板并行利用压电型(piezotype)和阻抗型(impedancetype)的触摸识别过程，从而识别由用户进行的长键(longkey)和多键(multikey)触摸输入。
即，为了识别触摸输入而主要利用压电型(piezotype)，为了识别触摸解除而利用阻抗型(impedancetype)，但在识别触摸输入时，为了弥补压电型(piezotype)的缺点，当然也能够单独利用阻抗型(impedancetype)。
通过这种双重触摸识别，能够解决在压电型的情况下将金属板或新材料等适用于触摸板时，用户将触摸对象从触摸键非常缓慢地解除接触(slowdetouch)时的压电薄膜200的反向位移值(-V)未输出的问题。
由此，因为能够通过阻抗型(impedancetype)准确地掌握哪一触摸键的输入状态被维持(持续)，或者输入解除在哪一时刻实现，所以能够判断触摸键的长键(longkey)输入。
另外，由于能够通过阻抗型(impedancetype)识别维持哪一触摸键的键输入的状态，所以当然能够通过多键(multikey)型容易识别多个触摸键(两个以上)的同时输入(维持)状态。
如上所述，基于本发明的触摸板通过以阻抗型(impedancetype)弥补基本上是将金属材料或其他新材料以压电型(piezotype)适用于触摸板时的触摸解除时刻掌握(长键识别)的问题，从而能够准确识别长键(longkey)输入和多键(multikey)输入。
因此，本发明能够广泛适用于利用金属材料的各种家电产品的用户触摸菜单、要求安全密钥的数字门锁、以及诸如汽车领域以金属材料为主的各种工业领域的触摸技术。
另一方面，作为本发明的另一实施例还包括存储器(未图示)，其能够存储通过所述触摸板100输入的用户安全密钥(securitykey)，所述安全密钥能够以由用户输入的触摸键的位置、顺序、各种键图案(后述的长键(longkey)输入、多键(multikey)输入等)及它们的组合来存储。
所述安全密钥的概念为包括需要如下安全措施的各种验证密钥：例如将智能手机之类的智能设备等的触摸板切换为输入等待状态的敲键(knockorwakeup)或从解除锁定(unlock)状态为进行智能手机银行业务等特定程序的用户认证(userauthentification)等。
在此，控制部(ControlSection)(未图示)通过分析所述压电薄膜200的位移(V)和由触摸板100表面及与该表面接触的手指或触控笔等的触摸对象(touchobject)反射的超声波阻抗来识别由用户进行的触摸且管理安全密钥。
此时，控制部接收由用户输入的安全密钥而预先注册，之后对用户输入的键值和存储于所述存储器的安全密钥进行比较，根据其结果来确定是否批准用户。
另一方面，作为本发明的又一实施例能够应用于各种现实生活中的安全产品，如由金属板材料构成所述触摸板100，且构成为使其包括与也是以金属材料制成的门和在外观上制作成一体的门锁之后，输入敲键(knockkey)方可通过照明等区分(准备键输入)门和门锁部分。
因此，基于本发明的触摸板通过以阻抗型(impedancetype)弥补基本上是将金属材料或其他新材料以压电型(piezotype)适用于触摸板时的触摸解除时刻掌握(长键识别)的问题，从而能够准确识别长键(longkey)输入和多键(multikey)输入，因此能够实现基于用户的安全密钥的多样化和安全级别的高水准化。
即，将压电型(piezotype)应用于触摸板的同时，如在触摸屏上组合并活用长键(longkey)输入和多键(multikey)输入，从而不仅根据位置还根据按压的形式变形为各种键值，因此能够设定不与他人重叠的只属于自己的安全密钥且能够显著提高安全级别。
因此，本发明能够广泛适用于智能手机之类的各种智能设备的敲键、解除锁定、智能手机银行业务中的用户触摸菜单、数字门锁、以及如汽车领域的一金属材料为主的各种工业领域的触摸安全技术。
图5是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的键图案的一实施例的图。
基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的压电薄膜(PiezoFilm)200为配置于所述触摸板100的底面的压电薄膜，以涂布等的方式配置多方向传感器信道(图案)(未图示)，通过电信号的输入将超声波脉冲发射到触摸板100的表面。
作为参考，以下说明的滑移触摸手势(slidetouchgesture)输入是指在对触摸板100的画面进行触摸的状态下移动触摸对象的综合概念。
而且，在所述滑移触摸手势(slidetouchgesture)输入中，拖动(drag)触摸手势输入是指在对触摸板100的画面进行触摸的状态下向预定方向滚动(scroll)的动作。
另外，在所述滑移触摸手势(slidetouchgesture)输入中，放大(zoomin)触摸手势输入又称为打开按压动作(pinchopen)，是指犹如将屏幕扩展那样将两根手指触摸于触摸屏上展开的触摸手势。
缩小(zoomout)触摸手势输入为与所述放大触摸相反的手势，还被称为关闭按压动作(pinchclose)，是指犹如将屏幕缩小那样将两根手指触摸于触摸屏上收缩的手势。
最后，轮滑移(wheelslide)触摸手势输入还被称为滑动(flic)，是指采取所述拖动(drag)触摸且在短时间内从触摸屏离开触摸对象的手势，例如以能够滚动的界面元件中快速上下滚动屏幕时使用。
此外，本实施例中，所述控制部以阻抗型弥补压电型的缺点，从而提取多方向传感器信道(图案)的基于每个信道的阻抗变化(相邻信道之间的干扰)的触摸对象的位置坐标(移动)来识别为由用户进行的滑移(slide)触摸手势输入。
这与现有的静电容量式触摸中提取向多方向配置的基于传感器信道(图案)的“每个信道的静电容量变化”的位置坐标来生成触摸点的移动信息不同，有在本发明中提取基于“每个信道的阻抗变化”的位置坐标这样的差异。
例如，如图5所示，若将传感器的键图案以压电薄膜构成，1号图案(信道)中输入触摸，则1号的阻抗变化最大，同时相邻的2号图案(信道)中也检测到一部分阻抗变化，因此可知通过拖动(drag)或滑移(slide)来移动触摸对象。
具体而言，所述控制部在识别为由用户进行的触摸输入的状态下提取基于多方向传感器信道(图案)的每个信道的阻抗变化(相邻信道之间的干扰)的触摸对象的位置坐标(移动)来将向恒定方向滚动(scroll)的触摸对象识别为由用户进行的拖动(drag)触摸手势输入。
所述控制部在识别为由用户进行的触摸输入的状态下提取基于多方向传感器信道(图案)的每个信道的阻抗变化(相邻信道之间的干扰)的触摸对象的位置坐标(移动)，在进行哪一拖动(drag)触摸手势输入的状态下同时进行其他拖动(drag)触摸手势输入状态的情况识别为放大(zoomin)触摸以及缩小(zoomout)触摸手势输入。
如上所述，所述放大(zoomin)触摸手势输入是指两个拖动(drag)触摸手势之间的距离彼此越来越远离的动作，缩小(zoomout)触摸手势输入是指两个拖动(drag)触摸手势之间的距离彼此越来越靠近的动作。
然而，以所述压电型识别触摸时，触摸板100为较厚的金属板等或用户将触摸对象从触摸键缓慢地解除接触(slowdetouch)，则有无法准确地体现压电薄膜200的反向位移(-V)输出值(output)的问题(参考图4中示出的压电型(piezotype)中的输出值)。
因此，为了解决这种压电型的触摸解除识别问题，所述控制部在产生考虑到阻抗型而输入的该触摸的超声波阻抗的变化(识别为由用户进行的触摸输入)之后，超声波阻抗的变化从原来的阻抗值返回(return)到设定的阻抗值的触摸(对象)识别为由用户进行的触摸解除(参考图4中示出的阻抗型(impedancetype)中的输出值)。
通过这种方式，控制部将在所述拖动(drag)触摸手势输入时在恒定时间(规定的短时间)内解除触摸(阻抗值返回)的触摸对象识别为由用户进行的轮滑移(wheelslide)触摸手势输入。
由在图4的各读取点(Readpoint)A、B、C、D、E、F中确认的输出值可知，在阻抗型(impedancetype)中识别出在压电型(piezotype)中未正确识别键输入的解除，从而能够准确判断轮滑移(wheelslide)触摸手势输入(A:p-off,i-on,B、C、D:p-off,i-on,E、F:p-off,i-off(p:piezooutput,i:impedanceoutput)。
如上述构成的本发明的利用压电效应的触摸板弥补压电型(piezotype)而并行使用阻抗型(impedancetype)的触摸识别过程，尤其适用于金属材料并提取基于传感器信道的每个信道的阻抗变化的触摸对象的位置坐标移动来识别由用户进行的滑移触摸手势(slidetouchgesture)输入。
即，为了识别触摸输入主要使用压电型(piezotype)，为了识别触摸的移动及解除而使用阻抗型(impedancetype)，但在识别触摸输入时为了弥补压电型(piezotype)的缺点当然也可以单独使用阻抗型(impedancetype)。
通过这种双重触摸识别能够解决在压电型的情况下将金属板、合金、铝或新材料等适用于触摸板时用户将触摸对象从触摸键非常缓慢地解除接触时的压电薄膜200的反向位移值(-V)未输出的问题。
由此，由于能够用阻抗型(impedancetype)准确掌握哪一触摸键的输入解除在哪一时刻实现，因此能够稳定地判断轮滑移(wheelslide)触摸手势。
另外，由于能够以阻抗型(impedancetype)识别维持哪一拖动(drag)触摸手势的输入的状态，因此与其他拖动(drag)触摸手势的同时输入(维持)状态相比能够识别放大(zoomin)触摸到缩小(zoomout)触摸手势输入。
如上所述，基于本实施例的触摸板通过以阻抗型(impedancetype)弥补基本上是将金属材料或其他新材料以压电型(piezotype)适用于触摸板时的触摸的移动和触摸解除时刻掌握的问题，从而能够准确识别拖动(drag)触摸手势和轮滑移(wheelslide)触摸输入等。
作为本发明的一实施例，在智能手机的背面部分以金属板材料构成了所述触摸板100，配置具备传感器信道的压电薄膜200之后为了将触摸板切换为输入等待状态，输入以2次到3次等次数敲击智能手机背面部分的敲键(knockkey)，则在智能手机的背面的触摸板100上能够通过触摸控制前面的屏幕。
根据这种实施例，开车时使用智能手机时，通过用未抓住方向盘的手连续敲击2次到3次等的智能手机的背面的敲键(knockkey)输入来调整智能手机的屏幕，通过之后叙述的滑移(slide)触摸手势输入以上下左右的步进/变速(jog&shuttle)等方式使用。
所述实施例中用于将触摸板100切换为输入等待状态的敲键(knockkey)输入优选通过压电型(piezotype)供控制部识别。
本发明中多方向传感器信道(图案)的形态为只要是能够通过简单的矩形网格状、金刚石状、圆形、椭圆形、扇形、弧形等的相邻信道(图案)之间的干扰轻松地提取基于传感器信道的每个信道的阻抗变化的触摸对象的位置坐标移动，则能够自由采取公知的各种形态。
因此，包括触觉(haptic)技术在内，不仅在要求利用金属材料的各种家电产品的使用滑移触摸手势的用户触摸菜单(例如声音调节等)和安全密钥的领域，而且在汽车领域之类的以金属材料为主的各种工业领域的触摸技术中能够广泛地适用本发明。
图6及图7是表示基于本发明的一实施例的利用压电效应的触摸板的剖面图。
本发明的一实施例中，触摸板100在由用户进行的触摸时按压后述压电薄膜200以产生位移的方式在底面突出有凹口(notch)110，所述凹口110形成于分别与触摸键(touchkey)K1、K2、K3相对应的每个位置。
所述凹口110优选从触摸板100的底面朝向下部以大致半球形状突出，该形状并不限于此，能够以圆筒形、多边形等各种形状构成。
而且，压电薄膜(PiezoFilm)200为在所述触摸板100的下部隔开间隔配置的压电薄膜，所述压电薄膜200与触摸板100之间的间隔(距离)D为数μm左右，即凹口(notch)110的下端接触到压电薄膜200的上表面的程度的间隔(距离)即可。
底板(BasePlate)300在下部支撑所述压电薄膜200，形成在由用户进行的触摸键输入时被触摸板100的凹口110按压而使压电薄膜200向下弯曲的有阶梯差的弯曲空间310。
作为本发明的一实施例，如图6所示，所述底板300在触摸键输入时每个触摸键能够单独形成弯曲空间310，为此能够在弯曲空间310内隔开间隔地配置区划各触摸键空间的间隔件(spacer)320。
控制部(ControlSection)(未图示)通过分析因触摸板100的变形引起的所述压电薄膜200的位移来识别由用户进行的触摸。
另外，作为本发明的其他实施例，如图7所示，以贯穿底板300下部的方式形成所述弯曲空间310，在由用户进行的触摸键输入时压电薄膜200因触摸板100的凹口110敏感地歪曲而构成。
此时，优选构成为弯曲空间310的宽度W与触摸板100的厚度成比例地增减，在本实施例中，当然如图6所示那样在触摸键输入时每个触摸键单独形成弯曲空间310。
如上述构成的本发明的利用压电效应的触摸板基本上将触摸板100的底面的凹口110和配置于底板300上部的压电薄膜200用于识别触摸，因此能够易适用于金属材料的同时能够显著纤薄地体现，且能够稳定且敏感地识别触摸键的输出值。
另外，作为本发明的一实施例，并行使用前述压电(piezo)型和阻抗(impedance)型的触摸识别过程而能够识别由用户进行的触摸。
即，控制部在触摸键输入时(判断为触摸键输入时)不仅能够检测(压电型)到压电薄膜200的位移，还仅将通过与触摸板100的表面接触的触摸对象反射(阻抗型)超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
通过这种双重触摸识别由阻抗型弥补作为压电型的缺点的外部冲击或振动等引起的误识别(人为触摸)，而且由压电型来弥补作为阻抗型的缺点的因水或番茄酱等异物引起的误识别(人为触摸)，从而能够准确且稳定地识别由用户进行的触摸。
因此，基于本发明的触摸板通过克服很多压电薄膜的金属材料的应用问题和触摸板厚度(纤薄化)问题，能够广泛地适用于各种超薄便携式设备的触摸菜单、其他家电产品或以金属材料为主的各种工业领域的触摸技术。
如此，观察了基于本发明的优选实施例，除了先前说明的实施例之外，本发明不脱离主旨和范围而以其他特定形式来体现的情况对于本领域技术人员是显而易见的。
因此，上述实施例应被视为例示性而非限制性，由此本发明并不限定于上述说明，在所附的权利要求的范围以及其等效的范围内是可以变更的。

Claims (20)

1.一种利用压电效应的触摸板，其特征在于，包含如下而构成：
触摸板，其具备触摸键；
压电薄膜，配置于所述触摸板的底面且发射超声波；及
控制部，分析所述压电薄膜的位移和由触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗，从而识别由用户进行的触摸。
2.根据权利要求1所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述触摸板还包括底板，其支撑所述触摸板和压电薄膜，在输入触摸键时形成触摸板与压电薄膜的弯曲空间。
3.根据权利要求2所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述底板在触摸键输入时每个触摸键单独形成弯曲空间。
4.根据权利要求3所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部在触摸键输入时不但检测到压电薄膜的位移，而且仅将通过与触摸板的表面接触的触摸对象反射超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
5.根据权利要求2所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述底板在触摸键输入时以遍布形成一个组的多个触摸键而连续的方式形成弯曲空间。
6.根据权利要求5所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部在输入触摸键时仅将检测到遍布多个触摸键的压电薄膜的位移的组内通过与触摸板的表面接触的触摸对象反射超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
7.根据权利要求1所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部在识别为由用户进行的触摸的输入之后，将该触摸键的超声波阻抗的变化维持一定时间以上之后返回的触摸键识别为由用户进行的长键输入。
8.根据权利要求7所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部在识别为由用户进行的哪一触摸键的触摸输入之后，在维持该输入键的超声波阻抗的变化的状态下输入其他触摸键时，识别为由用户进行的多键输入。
9.根据权利要求7所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述触摸板还包括储存通过所述触摸板输入的用户的安全密钥的存储器，
所述控制部通过分析压电薄膜的位移和由触摸板的表面及与其表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗来管理安全密钥，
所述安全密钥包括由用户进行的长键输入。
10.根据权利要求9所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述安全密钥包括由用户进行的多键输入，控制部在识别为由用户进行的哪一触摸键的触摸输入之后维持该触摸键的超声波阻抗的变化的状态下，输入其他触摸键时，识别为由用户进行的多键输入。
11.根据权利要求10所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述安全密钥组合由用户进行的长键输入和多键输入而构成。
12.根据权利要求11所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述安全密钥包括将触摸板切换为输入等待状态的敲键输入。
13.一种利用压电效应的触摸板，其特征在于，包含如下而构成：
触摸板，其具备触摸键；
压电薄膜，配置于所述触摸板的底面，具备多方向传感器信道且发射超声波；及
控制部，分析所述压电薄膜的位移和由触摸板的表面及与该表面接触的触摸对象反射的超声波阻抗，从而识别由用户进行的触摸，
所述控制部提取基于传感器信道的每个信道的阻抗变化的触摸对象的位置坐标，而识别为由用户进行的滑动触摸手势输入。
14.根据权利要求13所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部将在识别为由用户进行的触摸输入的状态下向恒定方向滚动的触摸对象识别为由用户进行的拖动触摸手势输入。
15.根据权利要求14所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部在进行哪一拖动触摸手势输入的状态下同时进行其他拖动触摸手势输入状态时识别为放大触摸或缩小触摸手势输入。
16.根据权利要求14所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部将拖动触摸手势输入时预定时间内解除触摸的触摸对象识别为由用户进行的轮滑移触摸手势输入。
17.根据权利要求16所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部将在识别为由用户进行的触摸输入之后恢复超声波阻抗的变化的触摸对象识别为解除由用户进行的触摸。
18.一种利用压电效应的触摸板，其特征在于，包含如下而构成：
触摸板，具备触摸键且在底面突出有凹口；
压电薄膜，在所述触摸板的下部隔开间隔配置；
底板，支撑所述压电薄膜且触摸键输入时形成由所述凹口产生的压电薄膜；及
控制部，通过分析所述压电薄膜的位移来识别由用户进行的触摸。
19.根据权利要求18所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述压电薄膜发射超声波，
所述控制部通过分析由触摸板表面及与该表现接触的触摸对象反射的超声波来识别由用户进行的触摸。
20.根据权利要求19所述的利用压电效应的触摸板，其特征在于，
所述控制部在触摸键输入时不仅检测到压电薄膜的位移，而且仅将通过与触摸板的表面接触的触摸对象反射超声波的触摸键识别为由用户进行的触摸。
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