CN111273792A - 具有定制虚拟装置区域的触摸敏感输入 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种触摸板系统及其制造方法。该触摸板系统包括触摸板，具有多个电极；触摸控制器，与多个电极可操作地通信；配置模块，与触摸控制器通信，以配置触摸板上的至少一个虚拟装置区域；以及覆膜，能够定位在触摸板上，以至少指示触摸板上的至少一个虚拟装置区域的位置。

Description

具有定制虚拟装置区域的触摸敏感输入
技术领域
本公开总体涉及一种触摸板装置。特别地，本公开涉及一种用户可重构可定制的触摸板装置。
背景技术
通常，给定的输入装置(例如，键盘、鼠标、触摸板等)专用于特定类型的功能。例如，键盘通常用于输入文本字符，鼠标通常用于定位光标并通过单击按钮选择项，而触摸板通常允许手指或手写笔定位光标，通过点击选择项，或允许其他手势(滑动、捏等)来操控显示器等。然而，给定的主机装置包括多种类型的输入装置通常是不便的、昂贵的、不切实际的等。此外，在基于单个处理器的主机装置(例如，膝上型计算机或台式计算机)上运行的不同应用可能需要不同类型的输入和输入装置。
相关地，在触摸板设计中，通常向触摸板设计者和/或制造商递送所需的触摸板装置的包括形状、尺寸和诸如按钮或滚动区域的特殊特征的规格或要求。然后由设计者/制造商创建所需的样机或图纸，以便客户可以评估设计并确定是否需要进行更改。该过程可能会在设计者与客户之间来回反复几次，直到获得所需的设计为止。
上述过程可能是耗时且不便。一种替代方案是即便现有产品不能提供所有所需的特征，也采用现有产品，并围绕现有设计来简单地设计客户的装置。但是，这种替代方案显然不太可取。
存在用于提供在触摸板上使用的许多种覆膜(overlay)的其他系统和方法，每种覆膜针对不同的应用设计。然而，当应用改变时，这通常需要购买、存储和切换覆膜。
现有装置和方法还存在其他缺陷、不便以及问题。
发明内容
因此，所公开实施例解决了现有装置和方法的上述以及其它缺点、不便和问题。在一个所公开实施例中，提供了一种可配置触摸板系统，包括：触摸板，具有多个电极；触摸控制器，与多个电极可操作地通信；以及配置模块，与触摸控制器通信，以配置触摸板上的至少一个虚拟装置区域。
在另一所公开实施例中，该系统包括：装置选择模块，与配置模块通信，并且为触摸板上的至少一个虚拟装置区域配置装置的类型。另一所公开实施例包括：触摸模式模块，与配置模块通信，并且配置触摸板上的至少一个虚拟装置区域的感测模式。
另一所公开实施例包括：覆膜模块，与配置模块通信，并且至少部分基于覆膜在触摸板上的放置配置至少一个虚拟装置区域。在又一所公开实施例中，覆膜在触摸板上的放置由触摸板感测。
又一所公开实施例包括：数据格式模块，与配置模块通信，并且向触摸控制器传送与在触摸板上的至少一个虚拟装置区域上配置的装置的类型相对应的合适数据格式。
另一所公开实施例包括显示器，对触摸板上的感测触摸做出响应；以及覆膜模块，与配置模块通信以在显示器上照亮触摸板上的至少一个虚拟装置区域的位置。在又一所公开实施例中，显示器上的照亮还包括在显示器上显示图像。
另一所公开实施例包括具有至少一个格式化模块的触摸控制器，该至少一个格式化模块格式化来自多个电极的感测的触摸数据。在另一所公开实施例中，至少一个格式化模块根据由配置模块配置的装置类型格式化来自多个电极的感测的触摸数据。
另一所公开实施例包括一种触摸板系统，该触摸板系统具有触摸板，触摸板具有多个电极；触摸控制器，与多个电极可操作地通信；配置模块，与触摸控制器通信，以在触摸板上配置至少一个虚拟装置区域；以及覆膜，在触摸板上可定位，以指示触摸板的至少一个虚拟装置区域的位置。在另一所公开实施例中，覆膜指示触摸板上的至少一个虚拟装置区域的功能。在又一所公开实施例中，覆膜可释放且可重复地贴附在触摸板上。在又一所公开实施例中，覆膜包括由触摸板能检测到的可检测区域。在又一所公开实施例中，可检测区域可以包括诸如以下的材料：导体、电介质和铁磁材料。
还公开了一种制造触摸板系统的方法，该方法包括：提供具有多个电极的触摸板；提供与多个电极可操作地通信的触摸控制器；提供与触摸控制器通信以配置触摸板上的至少一个虚拟装置区域的配置模块；以及提供可定位在触摸板上以指示触摸板的至少一个虚拟装置区域的位置的覆膜。另一所公开实施例包括：使用覆膜指示触摸板的至少一个虚拟装置区域的功能。在又一所公开实施例中，覆膜可释放且可重复地贴附在触摸板上。另一所公开实施例包括：使用触摸板检测覆膜上的可检测区域。
还存在所公开系统和方法的其他优点、便利和益处。
附图说明
图1为电容式触摸板系统的示例的示意性框图。
图2为根据所公开实施例的可配置电容感测装置的示意性框图。
图3为根据所公开实施例的用于可配置电容感测装置的触摸控制器和相关联虚拟报告数据协议的示意性框图。
图4为根据所公开实施例的配置模块的示意性框图。
图5A至图5F为根据本公开的可以与虚拟装置区域结合使用的示例性覆膜。
图6为根据所公开实施例的具有触摸板和显示器的装置的等距示意图。
图7为示出根据所公开实施例的具有可配置虚拟装置区域的触摸板系统的制造方法的流程图。
虽然能对本公开进行各种修改和采用替代形式，但是具体实施例在附图中通过示例的方式被示出，并且将在本文中被详细描述。然而，应理解的是，本公开并不旨在限于所公开的特定形式。相反，其旨在涵盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有修改方案、等同方案和替代方案。
具体实施方式
应理解的是，在整个文档中术语“触摸传感器”的使用可以与“电容式触摸传感器”、“电容式传感器”、“电容式触摸和近距传感器”、“近距传感器”、“触摸和近距传感器”、“触摸面板”、“触摸板”和“触摸屏”互换使用。
还应理解的是，如本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等可以指所公开装置和/或附图中所示的组件中的特征的相对方向或位置。例如，“上”或“最上”可以指比另一特征更靠近页面顶部放置的特征。然而，这些术语应广义地解释为包括具有诸如以下的其他方位的设备和/或组件：根据该方位，顶部/底部、上面/下面、上方/下方、上/下、和左/右可以互换的颠倒或倾斜的方位。
本发明利用了
Figure BDA0002302367570000041
公司的触摸板技术。因此，在一定程度上理解触摸板技术的操作是有用的。
Figure BDA0002302367570000042
公司的触摸板技术是互电容感测装置100，并且在图1中示出示例。对于该装置100，使用具有行电极12和列电极14的栅的触摸板10来限定触摸板10的触摸敏感区域。通常，触摸板被配置为具有适当数量(例如8×6、16×12、9×15等)的电极的矩形栅。
如图1所示，互电容感测装置100还包括触摸控制器16。触摸控制器16通常包括中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、包括放大器的模拟前端(AFE)、外围接口控制器(PIC)、另一种类型的微处理器和/或它们的组合中的至少一个，并且可以利用根据可用操作模式选择的适当电路、硬件、固件和/或软件被实施为集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、逻辑门电路的组合、其他类型的数字或模拟电气设计组件或它们的组合。
通常，触摸控制器16还包括使行电极12或列电极14交替用作驱动电极或感测电极的至少一个多路复用电路。可以按顺序或随机一次驱动一个驱动电极，或者以编码的模式同时驱动所有驱动电极。诸如同时驱动和感测电极的自电容模式的其他配置也是可能的。电极也可以以非矩形阵列例如径向图案、线性串等布置。其他配置也是可能的。
通常，不使用固定参考点进行测量。触摸控制器16生成以各种模式直接发送到行电极12和列电极14的信号。
触摸板10不依赖于绝对电容测量以确定触摸板10表面上的手指(或手写笔、指针或其他目标)位置。触摸板10测量到用作感测电极的电极(示例性地示出为图1中的行电极121，但可以是行电极12、列电极14或其他专用感测电极中的任意一个)的电荷不平衡。当在触摸板10上或附近没有指示目标时，触摸控制器16处于平衡状态，并且感测电极(例如，电极121)上没有信号。当因电容耦合导致手指或其他指示目标产生不平衡时，构成触摸板电极栅的多个电极12、14上发生电容的变化。所测量的是电容的变化，而不是电极12、14的绝对电容值。
还应理解的是，触摸板技术仅仅是可用于本公开的一种技术。因此，当前公开的实施例可以针对电磁、感应、压力感测、静电、超声、光学、电阻膜、半导体膜、或其他手指或手写笔响应技术而实施。
如上所述，通常期望使用户能够重新配置触摸板。图2是根据所公开实施例的可配置电容感测装置200的示意性框图。如图所示，触摸板210可以被细分为多个虚拟装置区域(例如，虚拟装置区域212、214、216、218)。虚拟装置区域212、214、216、218可以被配置为作为各种人机接口装置(HID)、非HID等进行操作。例如，虚拟装置区域212可以被配置为用作旋钮、或其他径向或旋转运动装置，诸如当“被转动”(即，通过以相对或旋转模式操作以感测手指或其他指示目标的顺时针或逆时针运动)时用于增加(或减小)另一系统(例如扬声器)的可听音量级别的音量旋钮。在另一示例中，虚拟装置区域214可以被配置为用作诸如键盘上的回车键的按钮等。
在其他示例中，虚拟装置区域216可以被配置为用作绝对模式触摸板(例如，用于启用签名或其他绘图功能)，并且虚拟装置区域218可以被配置为用作相对模式触摸板(例如，感应滑动、滚动、指示控制和其他手势)。如受益于本公开的本领域普通技术人员将理解的是，虚拟装置区域的其他模式(例如，绝对、相对、旋转、极性等)、配置、功能和类型也是可能的。
还如图2所示，除其他方面之外，触摸板210与触摸控制器16通信以控制电极(图2中未示出)的操作从而感测本文所述的各种类型的触摸。另外，触摸控制器16与启用本文所公开的各种虚拟装置区域(例如，212、214、216、218)的配置的配置模块220通信。另外，触摸控制器16和配置模块220还可以与各种其他系统222通信，这些其他系统222可以根据安装触摸板210的主机环境(例如，笔记本电脑、销售点终端、车辆、虚拟或增强现实装置、游戏系统等)而不同。虽然示意性地示出为单独的组件，但是也可以包括配置模块220以及在触摸控制器16、或其他联网或分布式配置下的其他系统222的至少一部分。
图3是根据公开的实施例的用于可配置电容感测装置200的触摸控制器16的示意性框图。如该示例中所示，触摸板210被配置为多个虚拟装置区域212、214、216、218。在该示例中，虚拟装置区域212可以被配置为报告相对模式数据(例如，顺时针、逆时针运动)的转动旋钮，虚拟装置区域214可以被配置为报告与已经被按下的“键”相对应的数据的数字小键盘，虚拟装置区域216可以被配置为报告绝对模式数据(例如，触摸或滑动的XY位置)的滚动条，虚拟装置区域218可以被配置为报告绝对模式数据(例如，感测到的触摸的XY位置)的触摸板区域。数据报告的其他类型和组合也是可能的。
如受益于本公开的本领域技术人员将理解的，触摸板210感测并报告与如上文结合图1所述的感测的组成电极(例如，12、14)的电容变化对应的数据。如图3中的箭头示意性所示，感测的触摸数据被传送到触摸控制器16。还如示意性所示，触摸控制器包括多个根据(例如，使用配置模块220)已配置的虚拟装置类型的格式以对感测的触摸数据进行格式化的格式化模块30。例如，当虚拟装置区域212被配置为转动旋钮时，顺时针或逆时针旋转的感测数据以及圈数(例如，整圈、1/2圈、2整圈、3/4圈等)被传送到旋钮格式化器302，该旋钮格式器302根据主机34(例如，在该示例中的膝上型计算机)期望转动旋钮产生的数据的类型或集合来对感测的数据进行格式化。然后，该格式化数据被报告、打包并通过物理通信链路32(通常为USB或I2C)发送至主机34，并被主机34翻译以便主机34可以传递适当响应(例如，增加/减小与转动的方向和大小相对应的扬声器音量)。
同样地，在该示例中，虚拟装置区域216被配置为滚动条，并且触摸位置(或滑动)的感测数据被传送到滚动格式化器304，并且被格式化以报告滚动位置(和/或持续时间、方向等)，然后，该滚动位置被打包并报告给主机34，并相应地做出响应(例如，显示器根据滚动移动)。类似地，虚拟装置区域218被配置为触摸板，并且触摸位置(或轻击、双击、滑动或其他手势)的感测的数据被传送到触摸板格式器306并且在格式化器306被格式化，并被报告以及打包以与主机34进行通信以便适当地响应(例如，移动光标、单击按钮等)。如受益于本公开的本领域普通技术人员将理解的是，在一些实施例中，当虚拟装置区域被配置为触摸板(例如，图3的区域218)时，因为该普通触摸板数据报告正是所期望的从触摸板装置发送给主机34的报告，所以感测的数据可能不需要除普通触摸板数据报告之外，的额外格式。同样在该示例中，虚拟装置区域214被配置为小键盘，并且与触摸的键相对应的感测数据被传送到小键盘格式化器30n，并且被格式化以对应于合适键的数据格式，然后，数据格式被打包成数据包并传送到主机34以便适当地响应(例如，显示按下的数字、拨电话等)。
如受益于本公开的本领域普通技术人员将理解的是，并且如图3中示意性所示，任何数量的格式化模块30可以包括在触摸控制器16中。此外，当以单独的模块示出时，单个格式化模块30可以处理任何数量的虚拟装置区域的数据格式化，并且也可以使用其他类型的虚拟装置、数据格式等，并且格式化模块30可以包括软件、固件、硬件或它们的组合。
图4是根据公开的实施例的配置模块220的示意性框图。如图所示，配置模块220内可以包括多个包括软件、固件、硬件或它们的组合的子模块。例如，如图4示，配置模块可以包括用户输入模块2202，以使用户能够输入配置触摸板210的选择等；装置选择模块2204，启用虚拟装置区域(例如，212、214)作为旋钮、按钮、滚动条等的配置；触摸模式模块2206，启用虚拟装置区域(例如216、218)作为绝对模式、相对模式、旋转模式或其他模式触摸板的配置；覆膜模块2208，结合如下文参照图5和图6所述的覆膜来配置虚拟装置区域；数据格式模块2210，将与选择的装置相对应的数据的类型和格式传送给触摸控制器16；其他模块2212，启用配置模块220的其他操作。如上文结合图3所讨论的，虚拟装置区域(212、214、216、218)被分配了针对它们报告数量的适当用途和值范围，这些适当用途和值范围以报告描述符的形式传送给主机34。然后，感测数据由格式化模块30根据报告描述符进行格式化，以使主机34能够正确地翻译输入。例如，在基于Microsoft Windows的主机34中，如果区域被配置为用于手写笔书写，则该区域将作为具有手写笔集合的数字转换器装置呈现，该数字转换器装置报告手写笔笔尖的坐标以及来自通常位于实际手写笔上的其他控件的输入。普通触摸板功能将使该区域呈现为具有触摸板集合的数字转换器装置，以报告一个或多个手指的X-Y坐标以及与触摸输入相关的其他数据。
图5A至图5F是根据本公开的可以与虚拟装置区域结合使用的示例性覆膜。如本文所公开的，覆膜的实施例可以包括放置在触摸板(例如，触摸板210)上的贴花、标签、贴纸等以帮助定位虚拟装置区域，给出虚拟装置区域的功能的指示、配置虚拟装置区域等。例如，图5A示出了可以与旋钮型虚拟装置区域结合使用的圆形覆膜40，如上文虚拟装置区域212中公开的那样。
覆膜的实施例可以包括可由触摸板220(例如，与触摸控制器16通信的触摸板210)检测并由配置模块220配置的导电、电介质、磁性或其他可检测区域41。配置可以自动(即，无需用户输入)、通过提示的用户输入等产生。
覆膜的实施例可以使用永久性、半永久性或可重复使用的粘合剂来粘附到触摸板表面。其他实施例可以使用通过静电等粘附的乙烯基或其他塑料材料。覆膜的其他实施例可以包括通过磁引力粘附的磁性或铁磁性材料。对受益于本公开的本领域普通技术人员显而易见的是，也可以使用其他附接系统。
如图5A至图5F所示，覆膜可以针对各种虚拟装置区域目的而设计。例如，图5B示出覆盖被配置为用作如上文结合图3所述的虚拟装置区域214，计算器、PIN输入点、电话拨号盘等的虚拟装置区域的数字小键盘覆膜42。同样地，图5C示出覆盖被配置为用作定向游戏控制器等的虚拟装置区域的定向交叉覆膜43装置区域。图5D示出包括游戏控制器按钮44(例如，某些游戏控制器上的X-Y-A-B按钮)的覆膜的另一实施例，其中按钮部分包括可检测区域41(例如，它们是导电的、电介质的、磁性的等)。图5E示出覆盖被配置为用作触摸板、签名块等(例如，上文所述的图3的虚拟装置区域218)的虚拟装置区域的覆膜45。图5F示出覆盖被配置成用于以下的虚拟装置区域(例如，上文所述的图3的虚拟装置区域216)的滚动条覆膜46当触摸向右进一步加速时，滚动向右加速得更多，而当触摸向左更远时，滚动向左加速得更多。对受益于本公开的普通技术人员显而易见的是，还可以使用其他覆膜。
图6是根据所公开实施例的具有触摸板210和显示器52的装置50的等距示意图。例如，装置50可以包括平板电脑、智能电话等，其具有在显示屏52等之前、之上、之下或集成到显示屏52等中操作的触摸板210。根据公开的实施例，虚拟装置区域(例如，区域212)可以由照明区域54等在显示器52上指示。同样，显示器52上可以出现图像56，以指示虚拟装置区域的存在，或者可以显示轮廓58以指示覆膜(例如，滚动条覆膜46)应粘附在何处。对受益于本公开的普通技术人员显而易见的是，也可以使用其他显示项。
图7是示出根据所公开实施例的具有可配置虚拟装置区域的触摸板系统的制造方法600的流程图。如所示，方法600包括在602中提供包括多个电极(例如12、14)的触摸板(例如210)。在604中，提供与多个电极可操作地通信的触摸控制器(例如16)。在606中，提供与触摸控制器通信以配置触摸板上的至少一个虚拟装置区域(例如212、214、216、218)的配置模块(例如220)。
可选地，该方法的实施例可以包括：在608中提供可定位在触摸板上以指示触摸板上的至少一个虚拟装置区域的位置的覆膜(例如40、42、43、44、45、46、46)；以及在610中使用覆膜来指示触摸板上的至少一个虚拟装置区域的功能。同样地，该方法的实施例可以可选地包括在612中利用触摸板检测覆膜上的可检测区域。受益于本公开的本领域普通技术人员将理解的是，其他制造和操作方法也是可能的。
对于本领域技术人员将是显而易见的是，虽然已经示出和描述了各个实施例，但是本公开不限于此并且将被理解为包括所有这样的修改和变型。

Claims (20)

1.一种可配置触摸板系统，包括：
触摸板，包括多个电极；
触摸控制器，与所述多个电极可操作地通信；以及
配置模块，与所述触摸控制器通信，以配置所述触摸板上的至少一个虚拟装置区域。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
装置选择模块，与所述配置模块通信，并且为所述触摸板上的所述至少一个虚拟装置区域配置装置的类型。
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
触摸模式模块，与所述配置模块通信，并且配置所述触摸板上的所述至少一个虚拟装置区域的感测模式。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
覆膜模块，与所述配置模块通信，并且至少部分地基于覆膜在所述触摸板上的放置配置所述至少一个虚拟装置区域。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述覆膜在所述触摸板上的放置由所述触摸板感测。
6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
数据格式模块，与所述配置模块通信，并且向所述触摸控制器传送将与所述触摸板上的所述至少一个虚拟装置区域上配置的设备的类型相对应的合适数据格式。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：
显示器，对所述触摸板上的感测触摸做出响应；以及
覆膜模块，与所述配置模块通信以在所述显示器上照亮所述触摸板上的所述至少一个虚拟装置区域的位置。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述显示器上的照亮进一步包括在所述显示器上显示图像。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述触摸控制器进一步包括格式化来自所述多个电极的感测的触摸数据的至少一个格式化模块。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个格式化模块根据由所述配置模块配置的装置类型格式化来自所述多个电极的感测的触摸数据。
11.一种触摸板系统，包括：
触摸板，包括多个电极；
触摸控制器，与所述多个电极可操作地通信；
配置模块，与所述触摸控制器通信，以配置所述触摸板上的至少一个虚拟装置区域；以及
覆膜，在所述触摸板上可定位，以指示所述触摸板的所述至少一个虚拟装置区域的位置。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述覆膜指示所述触摸板上的所述至少一个虚拟装置区域的功能。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述覆膜可释放且可重复地贴附在所述触摸板上。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述覆膜进一步包括由所述触摸板可检测到的可检测区域。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述可检测区域进一步包括选自由以下组成的组的材料：导体、电介质和铁磁材料。
16.一种制造触摸板系统的方法，包括：
提供包括多个电极的触摸板；
提供与所述多个电极可操作地通信的触摸控制器；
提供与所述触摸控制器通信以配置所述触摸板上的至少一个虚拟装置区域的配置模块；以及
提供可定位在所述触摸板上以指示所述触摸板的所述至少一个虚拟装置区域的位置的覆膜。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
使用所述覆膜指示所述触摸板的至少一个虚拟装置区域的功能。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述覆膜可释放且可重复地贴附在所述触摸板上。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
使用所述触摸板检测所述覆膜上的可检测区域。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述可检测区域进一步包括选自由以下组成的组的材料：导体、电介质和铁磁材料。
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