TWI657358B - 觸控系統、電子裝置及觸控判斷的方法 - Google Patents
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Abstract
一種觸控系統，其包括：多個感測器，每一個感測器用以發送超音波信號以及接收反射回來的超音波信號；多路開關，其與所述多個感測器分別連接，用於選擇性的連通所述多個感測器中的一個；信號發送控制電路，其與所述多路開關連接，用以驅動感測器發送超音波信號；信號接收控制電路，其與所述多路開關連接，用以使感測器接收超音波信號；以及數位控制器，其與所述信號發送控制電路、所述信號接收控制電路和所述多路開關分別電性連接。本發明還提供一種應用上述觸控系統的電子裝置以及該觸控系統進行觸控判斷的方法。
Description
本發明涉及一種觸控系統、應用該觸控系統的電子裝置以及該觸控系統進行觸控判斷的方法。
電子產品上通常設置有機械按鍵。然而，使用機械按鍵在按壓時需使用到較大的壓力才可觸發按鍵，導致機械按鍵壽命短；且一個機械式按鍵只能對應一種功能。因此，機械按鍵的設置非常容易影響用戶的體驗。
鑒於以上內容，有必要提供有效解決上述問題且實現按鍵功能的觸控系統。
一種觸控系統，其包括：多個感測器，每一個感測器用以發送超音波信號以及接收反射回來的超音波信號；多路開關，其與所述多個感測器分別連接，用於選擇性的連通所述多個感測器中的一個；信號發送控制電路，其與所述多路開關連接，用以驅動感測器發送超音波信號；
信號接收控制電路，其與所述多路開關連接，用以使感測器接收超音波信號；以及數位控制器，其與所述信號發送控制電路、所述信號接收控制電路和所述多路開關分別電性連接，所述數位控制器用於控制所述多路開關選擇性連通所述多個感測器中的一個。
一種應用上述觸控系統的電子裝置。
一種應用上述觸控系統進行觸控判斷的方法，其包括如下步驟：多路開關連接第一個感測器；信號發送控制電路和信號接收控制電路經由多路開關連通所述第一個感測器，第一個感測器發送超音波信號並接收反射回的超音波信號；數位控制器接收經由多路開關和信號接收控制電路傳輸回的反射的超音波信號；數位控制器判斷所述第一個感測器是否被觸摸，如果被觸摸則記錄所述第一個感測器對應的二維座標資訊並控制多路開關連接第二個感測器；如果沒有被觸摸，則數位控制器控制多路開關連接第二個感測器；參照上述步驟多路開關依次連接第三個感測器、第四個感測器、…至第n個感測器，且數位控制器依次記錄被觸摸的感測器對應的二維座標資訊；以及所述數位控制器將獲取得到的被觸摸的多個感測器的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序傳輸給主控制器，主控制器根據獲取得到的資訊判斷對應的功能並控制執行相應的功能。如此，所述觸控系統可藉由豐富的觸摸手勢實現多種不同的功能，且觸摸時只需觸摸即可，不需要使用較大的按壓力進行按壓。
100‧‧‧觸控系統
10‧‧‧感測器
20‧‧‧多路開關
30‧‧‧信號發送控制電路
40‧‧‧信號接收控制電路
50‧‧‧數位控制器
60‧‧‧主控制器
70‧‧‧基板
71‧‧‧觸摸面
11‧‧‧信號發送單元
13‧‧‧信號接收單元
111‧‧‧第一電極層
113‧‧‧第一壓電材料層
115‧‧‧第二電極層
131‧‧‧第二壓電材料層
133‧‧‧第三電極層
15‧‧‧膠黏劑
17‧‧‧絕緣材料層
200‧‧‧電子裝置
圖1是本發明的觸控系統的模組示意圖。
圖2是圖1中觸控系統的第一實施例的感測器的示意圖。
圖3是圖1中觸控系統的第二實施例的感測器的示意圖。
圖4是圖2沿IV-IV線的剖視圖。
圖5是圖3沿V-V線的剖視圖。
圖6是本發明觸控系統的觸控判斷方法流程圖。
圖7是應用觸控系統的電子裝置的示意圖。
請參閱圖1，本發明較佳實施例的觸控系統100包括多個感測器10、與所述多個感測器10分別連接的多路開關20、與所述多路開關20連接的信號發送控制電路30和信號接收控制電路40、以及與所述信號發送控制電路30和信號接收控制電路40連接的數位控制器50。
所述觸控系統100還包括一基板70，該基板70具有一外露的觸摸面71(如圖4和圖5所示)，使用時該觸摸面71為手指等物體執行觸摸操作的表面。所述多個感測器10可設置在該基板70遠離所述觸摸面71的一側。
本實施例中，每一個感測器10用以發送超音波信號以及接收反射回來的超音波信號。所述多個感測器10間隔排佈，其數量最少為兩個。當基板70對應某一個感測器10的位置存在觸摸物體，如手指，則感測器10發送的部分超音波信號會被觸摸物體吸收，導致接收的超音波信號發生變化，如感測器10發送的超音波信號為週期性弦波、方波或三角波，則接收到的被手指反射回來的超音波信號振幅將減小。如此根據接收的超音波信號的變化，偵測有無觸摸的發生。
本實施例中，如圖2和圖3所示，所述多個感測器10間隔排佈成一矩陣。每一個感測器10被設定為具有一個對應的二維座標資訊(x，y)，且每一個感測器10的二維座標資訊為不相同的。
所述多路開關20用於選擇性的連通所述多個感測器10中的一個，也即任意一個時刻只有一個感測器10工作，以使該個感測器10與所述信號發送控制電路30和所述信號接收控制電路40分別連通。所述信號發送控制電路30用以驅動感測器10使其發送超音波信號。所述信號接收控制電路40用以驅動感測器10使其接收超音波信號並將接收到的超音波信號傳輸給數位控制器50。
所述數位控制器50電性連接所述信號發送控制電路30和所述信號接收控制電路40。所述數位控制器50還直接電性連接所述多路開關20，以控制所述多路開關20選擇性連通所述多個感測器10中的一個。
當多路開關20連通了一個感測器10，所述信號發送控制電路30和所述信號接收控制電路40經由多路開關20連通所述一個感測器10，進而使該連通的感測器10可以發送超音波信號以及接收反射回來的超音波信號。感測器10接收的超音波信號經由多路開關20和信號接收控制電路40，到達所述數位控制器50。所述數位控制器50判斷所述感測器10是否被觸摸，當判斷對應的感測器10被觸摸，則所述數位控制器50記錄該感測器10對應的二維座標資訊。
所述數位控制器50還電性連接一主控制器60。所述數位控制器50將獲取得到的被觸摸的多個感測器10的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序傳輸給所述主控制器60，所述主控制器60根據獲取得到的資訊判斷對應的功能並控制應用該觸控系統100的電子裝置執行相應的功能。
手指在基板70的觸摸面71上進行觸摸，觸摸手勢將依照一特定的先後次序依次觸摸一定數量(兩個或以上)的感測器10；不同的觸摸手勢對應被觸摸的多個感測器10的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序是不同的。可以理解的，觸控手勢也可以僅觸摸一個感測器10。每一種觸摸手勢可對應不同的功能。
可以理解的，所述主控制器60中可設置有記憶體(圖未示)存儲有一定數量且不相同的觸控手勢對應的多個感測器10的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序；所述主控制器60還可設置有一查閱資料表(圖未示)，該查閱資料表將所述一定數量的觸控手勢資訊與相應的功能進行一一對應；所述觸控手勢資訊包括多個感測器10的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序。當主控制器60收到來自所述數位控制器50的觸控手勢資訊，即多個感測器10的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序資訊，主控制器60先將獲取得到觸控手勢資訊與記憶體中存儲的觸控手勢資訊進行比較，比較存在一致的則再依據該查閱資料表查找到與其對應的功能，並控制應用該觸控系統100的電子裝置實現相應的功能。如果主控制器60獲取得到觸控手勢資訊與記憶體中存儲的觸控手勢資訊進行比較，發現不一致，則不執行功能。如此，所述觸控系統100可藉由豐富的觸摸手勢實現多種不同的功能，且只需觸摸即可觸發相應的功能，不需要使用較大的按壓力進行按壓。
請參閱圖2和圖4，在一實施例中，所述多個感測器10設置在該基板70遠離所述觸摸面71的一側。每一個感測器10包括依次層疊設置於基板70一側的信號發送單元11和信號接收單元13。所述每一個感測器10的信號發送單元11和信號接收單元13分別與所述多路開關20連接。
所述信號發送單元11用於發送超音波信號。如圖4所示，每一個信號發送單元11包括依次層疊設置的第一電極層111、第一壓電材料層113、和第二電極層115；其中第一電極層111相對更靠近基板70。所述第一電極層111和所述第二電極層115用於形成電壓差，以使所述第一壓電材料層113振動進而產生超音波信號。
每一個信號接收單元13用於接受超音波信號。如圖4所示，每一個信號接收單元13包括層疊設置的第二壓電材料層131和第三電極層133。本實施例中，所述第二壓電材料層131相對更靠近所述信號發送單元11。所述第二壓電材料層131接收自基板70一側反射回來的超音波信號並振動進而在第三電極層133上產生感應電荷。當基板70上存在觸摸物體，如手指，則部分超音波信號會被觸摸物體吸收，導致接收的超音波信號減弱，進而使感應電荷發生改變，如此根據該些變化，可偵測有無觸摸的發生。
如圖4所示，所述信號發送單元11與所述基板70之間還設置有膠黏劑15以使所述信號發送單元11與所述基板70結合。本實施例中，所述膠黏劑15設置在第一電極層111與基板70之間。本實施例中，所述基板70為不銹鋼的材質，為保證所述信號發送單元11與基板70之間電性絕緣，所述信號發送單元11與基板70之間還可設置一絕緣材料層17。所述絕緣材料層17可為本領域常規使用的各種絕緣材料，如聚四氟乙烯。本實施例中，所述絕緣材料層17設置在該所述信號發送單元11與所述膠黏劑15之間。所述信號發送單元11與所述信號接收單元13之間也可設置膠黏劑15以使二者結合為一體。
如圖3和圖5所示的，在另一實施例，所述多個感測器10設置在一基板70的一側。所述多個感測器10的信號發送單元11為共用的，即基板70一側設置有一信號發送單元11和間隔排佈的多個信號接收單元13。所述信
號發送單元11和每一個感測器10的所述信號接收單元13分別與所述多路開關20連接。
如圖5所示的，該信號發送單元11包括依次層疊設置於基板70一側的第一電極層111、第一壓電材料層113、和第二電極層115；其中第一電極層111相對更靠近基板70。所述第一電極層111和所述第二電極層115用於形成電壓差，以使所述第一壓電材料層113振動進而產生超音波信號。所述多個信號接收單元13設置在所述第二電極層115遠離所述第一電極層111的一側。每一個信號接收單元13包括層疊設置的第二壓電材料層131和第三電極層133。本實施例中，所述第二壓電材料層131相對更靠近所述信號發送單元11。所述第二壓電材料層131接收自基板70一側反射回來的超音波信號並振動進而在第三電極層133上產生感應電荷。當基板70上存在觸摸物體，如手指，則部分超音波信號會被觸摸物體吸收，導致接收的超音波信號減弱，進而使感應電荷發生改變，如此根據該些變化，可偵測有無觸摸的發生。
可以理解的，如圖5所示，所述信號發送單元11與所述基板70之間還設置有膠黏劑15以使二者結合一體。本實施例中，所述膠黏劑15設置在第一電極層111與基板70之間。本實施例中，所述基板70為不銹鋼的材質，為保證所述信號發送單元11與基板70之間電性絕緣，所述信號發送單元11與基板70之間還可設置一絕緣材料層17。所述絕緣材料層17可為本領域常規使用的各種絕緣材料，如聚四氟乙烯。本實施例中，所述絕緣材料層17設置在該所述信號發送單元11與所述膠黏劑15之間。所述信號發送單元11與所述信號接收單元13也可設置膠黏劑15以使二者結合一體。
可以理解的，所述感測器10不限於上面描述的結構，可為其他變更的各種結構，只要能夠發送超音波信號以及接收反射回來的超音波信號即可。
請參閱圖6，一種應用上述觸控系統100進行觸控判斷的方法，其包括如下步驟：多路開關20連接第一個感測器10；信號發送控制電路30和信號接收控制電路40經由多路開關20連通所述第一個感測器10，第一個感測器10發送超音波信號並接收反射回的超音波信號；數位控制器50接收經由多路開關20和信號接收控制電路40傳輸回的反射的超音波信號；數位控制器50依據接收到的信號判斷所述第一個感測器10是否被觸摸，如果被觸摸則數位控制器50記錄所述第一個感測器10對應的二維座標資訊並控制多路開關20連接第二個感測器10；如果沒有被觸摸，則數位控制器50控制多路開關20連接第二個感測器10；參照上述步驟多路開關20依次連接第三個感測器10、第四個感測器10、…第n個感測器10，且數位控制器50依次記錄有被觸摸的感測器10對應的二維座標資訊；以及所述數位控制器50將獲取得到的被觸摸的多個感測器10的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序傳輸給所述主控制器60，所述主控制器60根據獲取得到的資訊判斷對應的功能並控制應用該觸控系統100的電子裝置執行相應的功能。
請參閱圖7，一種應用所述觸控系統100的電子裝置200。所述觸控系統100的基板70可為電子裝置200具有裸露表面的外殼。所述觸控系統100的其他的元件，如數位控制器50、信號發送控制電路30、信號接收控制電路40、多路開關20、以及感測器10等，可容置於電子裝置200內部。本實施例中，所述電子裝置200為手機。可以理解的，所述電子裝置不限於手機，還可為耳麥、藍牙耳機、筆記本、鍵盤等等本領域慣用的各種裝置。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，圖示中出現的上、下、左及右方向僅為了方便理解，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，所屬技術領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
Claims (8)
- 一種觸控系統，其包括：多個感測器，每一個感測器為壓電式超音波感測器且用以發送超音波信號以及接收反射回來的超音波信號；多路開關，其與所述多個感測器分別連接，用於選擇性的連通所述多個感測器中的一個；信號發送控制電路，其與所述多路開關連接，用以驅動感測器發送超音波信號；信號接收控制電路，其與所述多路開關連接，用以使感測器接收超音波信號；以及數位控制器，其與所述信號發送控制電路、所述信號接收控制電路和所述多路開關分別電性連接，所述數位控制器用於控制所述多路開關選擇性連通所述多個感測器中的一個；所述數位控制器依據感測器的反射回來的超音波信號判斷所述感測器是否被觸摸；每一個感測器通過所述多路開關與所述信號發送控制電路和所述信號接收控制電路分別連通，所述多路開關控制任意時刻只有一個感測器進行發送以及接收反射回來的超音波信號，且所述多個感測器依次被啟動進行發送以及接收反射回來的超音波信號；所述多個感測器包括共用的一個信號發送單元，所述信號發送單元用於發送超音波信號；每一個感測器包括與所述信號發送單元層疊設置的一個信號接收單元；所述信號發送單元和所述每一個感測器的信號接收單元分別與所述多路開關連接。
- 如請求項1所述的觸控系統，其中：所述多個感測器間隔排佈成一矩陣。
- 如請求項1所述的觸控系統，其中：每一個感測器被設定為具有一個對應的二維座標資訊(x，y)，且每一個感測器的二維座標資訊為不相同的。
- 如請求項3所述的觸控系統，其中：所述信號接收控制電路還用於將感測器的反射回來的超音波信號傳輸給數位控制器。
- 如請求項4所述的觸控系統，其中：如果感測器被觸摸，則所述數位控制器記錄該感測器對應的二維座標資訊。
- 如請求項5所述的觸控系統，其中：所述數位控制器還電性連接一主控制器，所述數位控制器將獲取得到的被觸摸的多個感測器的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序傳輸給所述主控制器，所述主控制器根據獲取得到的資訊判斷對應的功能並控制執行相應的功能。
- 如請求項1所述的觸控系統，其中：每一個感測器包括層疊設置的信號發送單元和信號接收單元；所述信號發送單元用於發送超音波信號，每一個信號接收單元用於接受超音波信號，所述每一個感測器的信號發送單元和信號接收單元分別與所述多路開關連接。
- 一種應用請求項1-7中任意一項所述觸控系統進行觸控判斷的方法，其包括如下步驟：多路開關連接第一個感測器；信號發送控制電路和信號接收控制電路經由多路開關連通所述第一個感測器，第一個感測器發送超音波信號並接收反射回的超音波信號；數位控制器接收經由多路開關和信號接收控制電路傳輸回的反射的超音波信號；數位控制器判斷所述第一個感測器是否被觸摸，如果被觸摸則記錄所述第一個感測器對應的二維座標資訊並控制多路開關連接第二個感測器；如果沒有被觸摸，則數位控制器控制多路開關連接第二個感測器； 參照上述步驟多路開關依次連接第三個感測器、第四個感測器、…至第n個感測器，且數位控制器依次記錄被觸摸的感測器對應的二維座標資訊，上述感測器均為壓電式超音波感測器；以及所述數位控制器將獲取得到的被觸摸的多個感測器的二維座標資訊以及二維座標資訊出現的先後次序傳輸給主控制器，主控制器根據獲取得到的資訊判斷對應的功能並控制執行相應的功能。
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