CN111969991B - 立体触控装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明系一种立体触控装置及其控制方法，包括基板、发光单元、立体触控盖及控制单元，其中立体触控盖系罩盖在基板上，发光单元设在基板与立体触控盖之间的位置上，且发光单元设有复数个发光部，控制单元连接立体触控盖及各发光单元，当用户欲触碰立体触控盖时，使用者可以藉由感受到立体触控盖形状，而确认触摸到立体触控盖，同时控制单元会令对应立体触控盖被触碰位置所关联的发光部随即发光。

Description

立体触控装置及其控制方法

技术领域

本发明系有关于触控装置及其控制方法，尤指一种具有立体触控盖的立体触控装置及其控制方法。

背景技术

按，传统汽车内的许多设备(如：冷气、音响…等)的操控主要是靠各种实体按键及旋钮，举例而言，当驾驶者驾驶车辆时，可以通过按压冷气的温度调整按键调整冷气的温度，或者使用汽车音响的旋钮调整音量或广播频道等。

近年来，随着硬件技术的发展及触控技术普遍地被运用在各种电子设备领域，许多汽车制造厂商也逐渐以触摸板来取代许多的实体按键及旋钮，例如：三菱汽车所生产的型号「MITSUBISHI ECLIPSECROSS」汽车配备触控液晶屏幕搭配触摸板(Smartphone LinkDisplay Audio，简称SDA)，让驾驶者在可以使用触控液晶屏幕进行各种功能的操作，或者当驾驶者在驾驶车辆时，可以操作驾驶座旁的触摸板来使用触控液晶屏幕所显示的各项功能的操作。

上述的触摸板是位在驾驶座旁，似乎让驾驶者可以很方便的进行操作，但事实上，驾驶者在驾驶行进中，若驾驶者的视线保持在驾驶路线上是无法轻易找到触摸板，使得驾驶者需分散注意力离开驾驶视线确认触摸板的位置，才能操作触摸板，如此，容易发生驾驶危险情况。再者，触摸板只有静态发光指示灯及单点触控功能，并未能依据触控方式产生动态发光，提示触控显示及回馈车载系统的讯息等。

据上所述，为了让驾驶者的目光不要离开行驶路线，并且可以安全的驾驶车辆，以及适当地反映车载系统的讯息及相关的触控显示效果，因此有必要开发出解决上述问题的技术，以让汽车驾驶者可以更直觉地操控触摸板，以免发生危险驾驶的情形。

发明内容

有鉴于先前技术的问题，本发明的目的系在提供可以让使用者可以直觉地盲按或触碰到触控装置，并在触摸到触控装置的时候，触控装置可以发出光线，甚至进一步可以在触碰到触控装置的同时可以有不同形态的发光方式表示触控的模式，让用户的眼睛余光感受到不同的发光型态，而确认当下的触控膜式。

根据本发明之目的，系提供一种立体触控装置，包括基板、发光单元、立体触控盖及控制单元，其中立体触控盖系罩盖在基板上，发光单元系设在对应于立体触控盖与基板之间的位置，且发光单元设有复数个发光部，控制单元设在基板上并连接发光单元及立体触控盖，且控制单元将立体触控盖的触控位置与各发光部设置的位置关联，使得立体触控盖被用户触碰的位置所对应的发光单元发光。

其中，立体触控盖包括透光罩体及触控膜，触控膜系设在透光罩体表面，各个发光部系设在基板上对应触控膜投影到基板的范围内，透光罩体表面被触摸，触控膜产生触控讯号，控制单元接收触控讯号，且根据触控讯号产生触控位置信息，再令触控位置信息所关联的发光单元输出光线。

其中，触控膜设有复数个感测区域，感测区域系为矩阵形式排列，各个发光部以数组形式排列在基板上位于触控膜所投影的范围内。

其中，立体触控盖及发光单元系以模塑电子(In-Mold Electronics(IME))技术所制成，包括透光罩体、触控层、分隔层及发光单元，透光罩体系设在基板上，触控层设在透光罩体的内表面的全部区域，触控层面对基板的一面设有一分隔层，而发光单元则设在分隔层面对基板的一面，且各发光部依照透光罩体的形状散布在分隔层上，且各发光部的光源投射方向是朝向触控层的方向，再者，触控层的触控位置与各发光部设置的位置相关联，透光罩体表面被触摸产生触控讯号，控制单元接收触控讯号，且根据将触控讯号产生触控位置信息，再令透光罩体表面被触摸位置所对应的发光部输出光线。

其中，各个发光部系为多色发光二极管(RGB LED)、次毫米发光二极管(Mini LED)或微发光二极管(Micro LED)。

其中，各发光部依序串联连接，用以接收控制单元的控制讯号，以根据控制讯号进行发光，并且接收外部的供电单元所传来的电力。

其中，控制单元系连接外部系统，外部系统系发出外部操控讯号到控制单元，控制单元根据外部操控讯号操控各发光部发光方式。

其中，控制单元包括触控控制器及发光控制器，触控控制器系接收触控讯号，并根据将触控讯号产生触控位置信息，发光控制器系根据触控位置信息，令透光罩体表面被触摸位置所对应的发光部发光。

根据本发明之目的，系提供一种触控方法，系应用在前述立体触控装置，包括下列步骤，立体触控盖被触摸而产生触控讯号，立体触控盖所连接之控制单元根据触控讯号产生触控位置信息，控制单元根据触控位置信息及外部系统的外部操控讯号，令控制单元所连接的发光单元中对应立体触控盖被触摸位置的各发光部发光。

其中，控制单元根据触控讯号产生触控位置信息的步骤，系进一步包括控制单元根据感测区域产生复数个触控讯号，依照各触控讯号的强度关系产生触控位置信息。

其中，控制单元依照各触控感应讯号的强度关系产生触控位置信息的步骤，更进一步包括取得触控讯号的最大感应电容值及最大感应电容值周围的感应电容值利用内插法产生触控位置信息。

其中，控制单元预先将各个触控位置信息与各发光部在基板上的位置预先设置一查找对照表，查找对照表系将感测区域投影到各发光部的位置以内插法映像成各个模拟感测区块，而各个模拟感测区块分别关联其中一个发光部。

据上所述，本发明具有下列之一或多个优点：

1、使用者藉由感受到立体触控盖形状，而可盲按确认触摸到立体触控盖。

2、立体触控装置可以与外部系统连接使得立体触控装置可以显示外部系统的操作状态。

3、立体触控装置被触碰后，可以精准地让发光单元产生多种对应的发光方式。

附图说明

图1系本发明之外观示意图。

图2系图1之一单点触控示意图。

图3系图1之另一单点触控示意图。

图4系图1之又一单点触控示意图。

图5系图1之一多点触控示意图。

图6系图1之另一多点触控示意图。

图7系图1之又一多点触控示意图。

图8系图1之又另一多点触控示意图。

图9系本发明之第一实施例之示意图。

图10系本发明之触控膜之感测区域之示意图。

图11系本发明之感测区域与发光单元之位置示意图。

图12系本发明之模拟感测区块与发光单元之位置示意图。

图13本发明之第二实施例之示意图。

图14系本发明之控制单元、外部系统与发光单元之连接示意图。

图15系本发明之触控方法流程示意图。

图16系本发明之一模拟感测区块之感测状态示意图。

图17系本发明之另一模拟感测区块之感测状态示意图。

附图标记：

1：基板

2：立体触控盖

20：透光罩体

22：触控膜

220：感测区域

222：模拟感测区块

24：触控层

26：分隔层

3：发光单元

30：发光部

4：控制单元

40：触控控制器

42：发光控制器

5：供电单元

6：外部系统

S1～S6：扫描线

D1～D6：资料线

S101～S104：流程步骤

A：触碰位置

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本创作进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本创作，但并不用于限定本创作。

请参阅图1所示，本发明系一种立体触控装置，包括基板1、立体触控盖2、发光单元3及控制单元4，其中基板1系可为电路板或塑料薄膜(例如：聚对苯二甲酸乙二酯，polyethylene terephthalate，简称：PET)，但本发明在实际实施时不限于此。立体触控盖2系设在基板1上，发光单元3系设在对应于立体触控盖2与基板1之间的位置，且发光单元3设有复数个发光部30，各个发光部30系为多色发光二极管(RGB LED)、次毫米发光二极管(Mini LED)或微发光二极管(Micro LED)，但本发明在实际实施时不限于此。控制单元4连接发光单元3及立体触控盖2，且控制单元4将立体触控盖2的触控位置与各发光部30设置的位置关联，使得立体触控盖2被用户触碰的位置所对应的发光部30发光。

在本发明中，立体触控盖2被用户触碰的位置，系可为单点触碰或多点触碰，而单点触碰的发光单元3的发光方式，请参阅图2所示，系由立体触控盖2被触碰的位置A之投影位置的发光部30发出任一种单色的光线(图2的发光部30以点状表示者)，请参阅图3所示，或者是立体触控盖2被触碰的位置A之投影周围位置的发光部30发出任二种以上颜色的光线(图3的发光部30以不同线型表示不同颜色者)。请参阅图4所示，或者是立体触控盖2被触碰的位置A之投影周围以外的位置的发光部30发出任一种或任二种以上颜色的光线(图4的发光部30以标记点状者)。

再者，多点触碰的发光单元3的发光方式，请参阅图5所示，系由立体触控盖2被触碰的多点触碰位置A之任二点之间所经过区域的正投影位置的发光部30发出任一种单色的光线(图5的中发光部30以标记点状者)，请参阅图6所示，或者是立体触控盖2被触碰的多点触碰位置A之任二点之间所经过区域的正投影位置的发光部30发出任二种以上颜色的光线(图6的发光部30以不同线型表示不同颜色者)。另外，请参阅图7所示，多点触碰的发光单元3的发光方式，系由立体触控盖2被触碰的多点触碰位置A之任二点之直线所围绕区域的正投影位置的发光部30发出任一种单色的光线(图7的中发光部30以标记点状者)，请参阅图8所示，或者是立体触控盖2被触碰的多点触碰位置A之任二点之直线所围绕区域的正投影位置的发光部30发出任二种以上颜色的光线(图8的发光部30以不同线型表示不同颜色者)。

综上所述，在本发明中，单点触碰或多点触碰的发光单元3的发光方式，并不以上述方式为限，举凡立体触控盖2的触控位置与发光单元3的发光位置有关联者，皆属于本发明所主张保护的范围。

在本发明之第一实施例中，请参阅图9所示，立体触控盖2包括透光罩体20及触控膜22，透光罩体20系设在基板1上，触控膜22系设在透光罩体20表面，使得透光罩体20在设置触控膜22的位置形成触控有效区，透光罩体在触控膜以外部分则为触控无效区，各个发光部30系设在基板1上对应触控膜22(或者称为触控有效区)投影到基板1的范围内，当透光罩体20表面被使用者触摸时，触控膜22产生触控讯号，控制单元4接收由触控膜22所传来的触控讯号，并根据触控讯号产生触控位置信息，再令触控位置信息所关联的发光部30输出光线。

再请参阅图9所示，各个发光部30依照基板1的形状以数组形式排列在基板1上位于触控膜22所投影的范围内。透光罩体20的尺寸大小为曲率半径(R)≧40mm，深度(D)≦20mm，最小宽幅(L)≧60mm。

在该实施例中，请参阅图10所示，触控膜22设有复数个感测区域220，感测区域220系为矩阵形式排列，举例而言，触控膜22为电容式触控薄膜，电容式触控薄膜设有纵横交错的复数个扫描线(scan line)S1～S6及复数个资料线(data line)D1～D6，以形成复数个感测区域220，扫描线S1～S6依序扫描，讯号线D1～D6同时传送触控讯号到控制单元4(进一步系为如图14所示的触控控制器40)，控制单元4获得感测区域220的电容值，再扣除基准电容值，即可得到触控位置信息。

请参阅图11所示，由于触控膜22所形成的感应区域220的边界，可能无法明确的只对应到其中一个发光部30，换言之，一个感测区域220可能会对应到二个以上的发光部30，因此，为了提高各个感测区域220与各个发光部30之间的对应关系。在该实施例中，请参阅图12所示，控制单元4将感测区域220映像分成复数个模拟感测区块222，例如图11虚线框标记处被映像成如图12中虚线框标记处，使得各个模拟感测区块222对应其中一个发光部30，并依此建立查找对照表，且控制单元4根据触控讯号计算出的触控位置信息，即是被触摸的模拟感测区块222，以令被触摸的模拟感测区块222所关联的发光部30输出光线。再进一步而言，在本发明中，控制单元4根据触控讯号中最大的感应值及其周围的感应值以内插法计算出的触控位置信息，相当于前述控制单元4将感测区域220映像分成复数个模拟感测区块222。

在上述的实施例中，透光罩体20在触控膜22以外部分为触控无效区，触控无效区可能造成使用上的不便或困扰，例如：当使用者触碰到触控无效区，没有任何发光部30有发光，可能造成使用者误解为立体触控装置损坏，或者立体触控装置可以操作的范围太小，不利于使用者操作，基于前述的原因，在本发明的第二实施例中，请参阅图13所示，立体触控盖2及发光单元3系以模塑电子技术所制成，包括透光罩体20、触控层24、分隔层26及发光单元3，透光罩体20系设在基板1上，触控层24设在透光罩体20的内表面的全部区域，触控层24系相当为第一实施例的触控膜22，触控层24面对基板1的一面设有分隔层26，分隔层26系可为塑料材料所制成，而发光单元3则设在分隔层26面对基板1的一面，且各发光部30依照透光罩体20的形状散布在分隔层26上，且各发光部30的光源投射方向是朝向触控层24的方向，并且触控层24在透光罩体20被触控产生触控讯号，而且控制单元4系根据触控讯号产生触控位置信息，各触控位置信息系预先分别与其中一个发光部30的位置相关联，使得透光罩体20表面被触摸位置所对应的发光部30可以输出光线。

在本发明中，请参阅图14所示，发光单元3的各发光部30依序串联连接，用以接收控制单元4的控制讯号，以根据控制讯号进行发光。各发光部30系并联的连接到供电单元5，用以接收供电单元5所提供的电力。控制单元4系连接外部系统6，外部系统6系发出外部操控讯号到控制单元4，控制单元4根据外部操控讯号操控各发光部30的发光方式，外部系统6系可为车载系统或计算机等具有发出外部操控讯号的电子装置，举例而言，外部系统6为车载系统，将单点触控对应为打开车门的外部操控讯号，多点触控对应为锁闭车门或解锁车门的外部操控讯号，或者是将单点触控对应为打开或关闭车窗防夹功能的外部操控讯号，多点触控对应为打开车窗或关闭车窗的外部操控讯号，又或者将单点触控对应为显示车内温度的外部操控讯号，多点触控对应为车外温度的外部操控讯号，而且发光单元3的各发光部30显示出温度信息。另外，前述的多点触控或单点触控时发光单元3的发光方式，系可由外部系统6输入设定信息到控制单元4而决定者。

在本发明中，控制单元4系可设在基板1上，并包括触控控制器40及发光控制器42，触控控制器40系接收触控讯号，并根据将触控讯号产生触控位置信息。又，发光控制器42系根据触控位置信息，令透光罩体20表面被触摸位置所对应的发光部30发光。

请参阅图15所示，本发明系一种触控方法，系应用在立体触控装置，包括下列步骤：

(S101)立体触控盖2被触摸而产生触控讯号；

(S102)控制单元4根据触控讯号产生触控位置信息；

(S103)控制单元4接收触控位置信息及外部系统6的外部操控讯号；

(S104)控制单元4令关联立体触控盖2被触摸位置的各发光部30发光。

在本发明中，控制单元4根据触控讯号产生触控位置信息的步骤，系进一步包括控制单元4根据感测区域220产生复数个触控讯号，依照各触控讯号的感测强度关系产生触控位置信息。

再进一步而言，控制单元4依照各触控感应讯号的强度关系产生触控位置信息的步骤，更进一步包括取得触控讯号的最大感应电容值及最大感应电容值周围的感应电容值利用内插法产生触控位置信息。举例而言，请参阅图16所示，以3x2矩阵以内插法映射成90x60矩阵的触控位置信息的计算方式，系第一个触控位置周围所感测到的感应值(电容值)示意图，其中最大感应电容值为200，在最大感应电容值得X轴方向的周围的感应电容值为70，在最大感应电容值得Y轴方向的周围的感应电容值10，第一个触控位置的计算方式如下：

1.计算X方向坐标：

X＝{[(200x60)+(70x90)]/(200+70)}–30＝37

2.计算Y方向坐标：

Y＝{[(200x90)+(10x60)]/(200+10)}–30＝58

以上的感应电容值仅以数值表示大小，并非真正的感应电容值，故忽略单位，计算出来的坐标位置为(37,58)。

请参阅图17所示，系第二个触控位置周围所感测到的感应值(电容值)示意图，其中最大感应电容值为200，在最大感应电容值得X轴方向的周围的感应电容值为10、70，在最大感应电容值得Y轴方向的周围的感应电容值5，第二个触控位置的计算方式如下：

1.计算X方向坐标：

X＝{[(10x60)+(200x90)+(70x120)]/(10+200+70)}–30＝66

2.计算Y方向坐标：

Y＝{[(200x60)+(5x90)]/(200+5)}–30＝30

以上的感应电容值仅以数值表示大小，并非真正的感应电容值，故忽略单位，计算出来的坐标位置为(66,30)。

综上所述，控制单元4预先将各个触控位置信息与各发光部30在基板1上的位置预先设置一查找对照表，查找对照表系将感测区域220投影到各发光部30的位置以内插法映像至复数个模拟感测区块222，而各个模拟感测区块222分别关联其中一个发光部30，因此，即可依据计算出来的第一及第二触控位置所关联的发光部30输出光线。

据上所述，当立体触控装置安装在车辆上，驾驶者的目光就可以不用离开行驶路线，使用盲按的方式就可以找到立体触控装置，之后在使用单点或多点触控方式，即可操作车载系统所提供的各种操控功能，让驾驶者可以安全的驾驶车辆。另外，发光单元3也可以输出反映车载系统的讯息及相关的触控显示效果，如此让本发明解决了先前技术的触控装置在使用上的问题。

上列详细说明系针对本发明的可行实施例之具体说明，惟前述的实施例并非用以限制本发明之专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，均应包含于本案之专利范围中。

Claims (14)

1.一种立体触控装置，其特征在于，包括：

基板；

立体触控盖，设在所述基板上，所述立体触控盖被触控而产生触控讯号；

发光单元，设在所述基板上且被所述立体触控盖覆盖，且所述发光单元具有复数个发光部；及

控制单元，电性连接所述发光单元及所述立体触控盖，且所述控制单元根据所述触控讯号产生触控位置信息，并将所述触控位置信息与其中一个所述发光部关联，并令被关联的所述发光部发光；

其中所述立体触控盖包括：

透光罩体，系设在所述基板上；以及

触控膜，系设在所述透光罩体表面，所述触控膜设有复数个感测区域；

其中，各所述发光部设在所述基板上且对应所述触控膜投影到所述基板的范围内；

所述控制单元接收由所述触控膜所传出来的所述触控讯号，并根据触控讯号产生所述触控位置信息，再令所述触控位置信息所关联的发光单元输出光线。

2.如权利要求1所述的立体触控装置，其中各所述发光部系为多色发光二极管、次毫米发光二极管或微发光二极管。

3.如权利要求1所述的立体触控装置，其中所述透光罩体的尺寸大小为曲率半径R≧40mm，深度D≦20mm，最小宽幅L≧60mm。

4.如权利要求1所述的立体触控装置，其中所述控制单元将所述感测区域映像分成复数个模拟感测区块，各所述模拟感测区块对应其中一个所述发光部，并依此建立查找对照表，且所述控制单元根据所述触控讯号计算出所述触控位置信息，即是被触摸的所述模拟感测区块，以令被触摸的所述模拟感测区块所关联的所述发光部输出光线。

5.如权利要求4所述的立体触控装置，其中所述控制单元根据所述触控讯号中最大的感应值及其周围的感应值以内插法计算出的所述触控位置信息。

6.如权利要求1所述的立体触控装置，其中所述立体触控盖及所述发光单元系以模塑电子技术所制成，系包括：

透光罩体，系设在所述基板上；

触控层，系设在透光罩体的内表面的全部区域，所述触控层在所述透光罩体被触控产生所述触控讯号；

分隔层，系设在所述触控层面对基板的一面；以及

所述发光单元则设在分隔层面对基板的一面；

其中，各所述发光部的光源投射方向是朝向所述触控层的方向，并且各所述触控位置信息系分别与其中一个发光部的位置相关联。

7.如权利要求1所述的立体触控装置，其中各所述发光部依序串联连接，并接收所述控制单元的控制讯号，且根据所述控制讯号进行发光。

8.如权利要求1所述的立体触控装置，其中各所述发光部系并联的连接到供电单元，接收所述供电单元所提供的电力。

9.如权利要求1所述的立体触控装置，其中所述控制单元系连接外部系统，所述外部系统系发出外部操控讯号到所述控制单元，所述控制单元根据外部操控讯号操控各所述发光部发光方式。

10.如权利要求1所述的立体触控装置，其中所述控制单元包括：

触控控制器，系接收所述触控讯号，并根据将所述触控讯号产生所述触控位置信息；及

发光控制器，系根据所述触控位置信息，令所述透光罩体表面被触摸位置所关联的所述发光部发光。

11.一种触控方法，系应用在权利要求1～10任一项所述的立体触控装置，其特征在于，包括下列步骤：

所述立体触控盖被触摸而产生所述触控讯号；

所述控制单元中根据触控讯号产生所述触控位置信息；

所述控制单元接收所述触控位置信息及外部系统的外部操控讯号；

所述控制单元令所述立体触控盖被触摸位置所关联的各发光部发光。

12.如权利要求11所述的触控方法，其中所述控制单元根据触控讯号产生触控位置信息的步骤，系进一步包括：

所述控制单元根据所述感测区域产生各所述触控讯号；

所述控制单元依照各触控讯号的感测强度关系产生所述触控位置信息。

13.如权利要求12所述的触控方法，其中所述控制单元依照各触控感应讯号的强度关系产生所述触控位置信息的步骤，更进一步为取得所述触控讯号的最大感应电容值及最大感应电容值周围的感应电容值利用内插法产生所述触控位置信息。

14.如权利要求12所述的触控方法，其中所述控制单元预先将各所述触控位置信息与各所述发光部在所述基板上的位置预先设置查找对照表，所述查找对照表系将所述感测区域投影到各所述发光部的位置以内插法映像成复数个模拟感测区块，而各所述模拟感测区块分别关联其中一个发光部。