TWI681326B - 圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法 - Google Patents

圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法 Download PDF

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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Abstract

本發明公開了圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法，該裝置包括圓柱形本體和設置在所述圓柱形本體側表面的觸控屏，所述觸控屏包括一呈平行四邊形的柔性基板以及並列排布於所述柔性基板上的至少兩個觸控單元；每個所述觸控單元包括兩個柔性感應電極，所述柔性感應電極呈細長三角形，兩個所述柔性感應電極分別在第一方位和第二方位交錯排布，使得所述觸控單元呈平行四邊形；所述觸控屏傾斜纏繞並包覆於所述圓柱形本體側表面。本發明通過將柔性觸控屏傾斜纏繞在圓柱體上，增大圓柱體側面的觸控面積，使該圓柱體觸控方案可應用於小直徑的圓柱體；而且，可最少通過四個柔性感應電極來實現觸控功能，降低生產成本。

Description

圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法
本發明涉及圓柱形觸控技術，尤其涉及一種圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法。
現有技術中，一些投射電容式觸控式螢幕使用用於電極的「西洋雙陸棋」式結構。在該結構中，電極在單個表面上形成細長三角形。相鄰電極的方位交替，其中第一電極的基部定位在表面的一個邊緣附近，下一個或相鄰電極的基部定位在表面的相對邊緣附近。這種電極的幾何形狀使人想起西洋雙陸棋遊戲台圖案。這種設計具有成本上的優點：利用檢測電極的單個平面提供兩維觸摸座標。
西洋雙陸棋觸控式螢幕設計典型地具有大數量的狹窄電極，使得通過至少兩個電極檢測每個觸摸。例如，在一些西洋雙陸棋系統中，電極檢測用於確定X和Y座標的信號。
為了在寫字筆、檯燈開關等裝置上實現觸控功能，圓柱形觸控技術應運而生。現有圓柱形觸控技術基本沿用傳統互容/自容結構，如單層多點、雙層、單層自電容等。
常規的單層多點、雙層、單層自電容等方案在應用於直徑較小的圓柱形觸控時，會遇到以下問題：一、雙層/單層多點結構需要通道數多，結合位置因需要走線，會有盲區；二、單層自電容方案受制於Pattern Pitch(圖案間距)無法適應於較小直徑圓柱(如直徑小於2mm的情況)。
本發明要解決的技術問題在於，提供一種改進的圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：提供一種圓柱形觸控裝置，包括圓柱形本體和設置在所述圓柱形本體側表面的觸控屏，所述觸控屏包括一呈平行四邊形的柔性基板以及並列排布於所述柔性基板上的至少兩個觸控單元；每個所述觸控單元包括兩個柔性感應電極，所述柔性感應電極呈細長三角形，兩個所述柔性感應電極分別在第一方位和第二方位交錯排布，使得所述觸控單元呈平行四邊形；所述觸控屏傾斜纏繞並包覆於所述圓柱形本體側表面。
優選地，所述裝置還包括控制器，所述控制器包括：感應模組，用於根據所述柔性感應電極所感應的外部觸控動作輸出起始座標資料和終點座標資料；判斷模組，用於根據所述起始座標資料和終點座標資料判斷所述觸控動作是否跨越邊界，若是，則輸出資料處理指令；若否，則輸出直接資料結果；計算模組，用於根據所述資料處理指令進行資料計算，並輸出間接資料結果。
優選地，設置一橫向邊界定值m、一縱向邊界定值n，所述判斷模組包括第一判斷單元，用於判斷是否所述起始座標資料和所述終點座標資料之間的橫坐標差與所述橫向邊界定值m的差值在一定範圍內、且 縱坐標差與所述縱向邊界定值n的差值在一定範圍內，若是，則判斷所述觸控動作跨越邊界；若否，則所述觸控動作未跨越邊界。
優選地，所述差值範圍在5%以內。
優選地，所述差值範圍在3%以內。
優選地，所述觸控屏還包括引線和FPC(Flexible Printed Circuit的縮寫，即柔性電路板)，每個所述柔性感應電極通過所述引線連接至所述FPC，所述控制器設置於所述FPC上。
優選地，所述觸控屏上所述觸控單元的數量為兩個。
優選地，所有所述柔性感應電極形狀相同。
優選地，每對所述柔性感應電極中，一個所述柔性感應電極的最短邊設置在所述柔性基板的一個邊緣處，另一所述柔性感應電極的最短邊設置在所述柔性基板的相對邊緣處。
優選地，所述觸控屏在所述圓柱形本體側表面上非重疊設置。
優選地，所述觸控屏的邊界之間相距均在0.3mm以內。
優選地，所述柔性感應電極為透明的導電材料。
還提供一種觸控屏，用於圓柱形裝置上，包括上述的觸控屏。
還提供一種觸控方法，用於控制上述任一項所述的圓柱形觸控裝置，包括如下步驟：
步驟S1：所述觸控屏接收外部觸控動作；
步驟S2：根據所述柔性感應電極所感應的外部觸控動作輸出起始座標資料和終點座標資料；
步驟S3：根據所述起始座標資料和終點座標資料判斷所述觸控動作是否跨越邊界，若是，則執行步驟S4；若否，則輸出直接資料結果。
步驟S4：進行資料計算，並輸出間接資料結果。
優選地，所述步驟S3中，還包括：設置一橫向邊界定值m、一縱向邊界定值n，判斷是否所述起始座標資料和所述終點座標資料之間的橫坐標差與所述橫向邊界定值m的差值在一定範圍內、且縱坐標差與所述縱向邊界定值n的差值在一定範圍內，若是，則判斷所述觸控動作跨越邊界；若否，則所述觸控動作未跨越邊界。
優選地，所述差值範圍在5%以內。
優選地，所述差值範圍在3%以內。
實施本發明的有益效果是：本發明的圓柱形觸控裝置、觸控屏及其觸控方法中，通過將柔性觸控屏傾斜纏繞在圓柱體上，增大圓柱體側面的觸控面積，使得技術上對圓柱體直徑的要求大大降低，該圓柱體觸控方案可應用於小直徑的圓柱體；而且，可最少通過四個感應電極來實現觸控功能，降低生產成本。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
10‧‧‧圓柱形本體
20‧‧‧觸控屏
21‧‧‧柔性基板
22‧‧‧觸控單元
25‧‧‧柔性感應電極
30‧‧‧控制器
31‧‧‧感應模組
32‧‧‧判斷模組
33‧‧‧計算模組
321‧‧‧第一判斷單元
A、B、C、D‧‧‧觸摸點
m‧‧‧橫向邊界定值
n‧‧‧縱向邊界定值
圖1是本發明一些實施例中圓柱形觸控裝置的結構示意圖。
圖2是本發明一些實施例圓柱形觸控裝置中控制器的原理示意圖。
圖3a-3c是本發明一些實施例圓柱形觸控裝置中觸控屏改造演化圖。
圖4是本發明一些實施例圓柱形觸控裝置中觸控屏的結構示意圖。
圖5a和圖5b是圖4中觸控屏的分解示意圖。
圖6是本發明一些實施例圓柱形觸控裝置中觸摸位置識別方向圖。
圖7a是圖6中A到B點的示意圖。
圖7b是圖6中B到C點的示意圖。
圖7c是圖7b中B到C點的實際效果圖。
圖7d是圖6中C到D點的示意圖。
圖8是本發明一些實施例中觸控方法的流程示意圖。
為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。
圖1示出了本發明一些實施例中的圓柱形觸控裝置，用於在圓柱形裝置上實現觸控功能。結合圖1和圖2所示，本發明一些實施例中的圓柱形觸控裝置包括圓柱形本體10、觸控屏20和控制器30，其中，觸控屏20設置在圓柱形本體10側表面，觸控屏20上的柔性感應電極25用於接收外部觸控動作；控制器30與柔性感應電極25相連接，根據觸控動作判斷是否跨越邊界並輸出資料結果，從而供後續資料處理使用。
其中，觸控屏20為柔性觸控屏，其傾斜纏繞並包覆於圓柱形本體10側表面，觸控屏20上設置有「西洋雙陸棋」式的柔性感應電極25結構，從而供使用者在圓柱形本體10側表面進行觸控操作。本實施例中，結合圖3a-3c所示，如圖3a中為柔性感應電極25的常見排布方式，每個柔性感應電極25呈直角三角形，構成觸控屏20為矩形；將圖3a的觸控屏20傾斜一定角度成為圖3b；之後再將圖3b的頂部和底部切平以便於安裝，從而得到 本實施例中的平行四邊形觸控屏20，以及細長三角形柔性感應電極25。可以理解地，觸控屏20在圓柱形本體10側表面上非重疊設置。優選地，觸控屏20的邊界之間相距均在0.3mm以內，這樣的好處是，即降低了製程難度，又不影響觸控屏20的正常使用。此外，整個Pattern選擇了四個通道(兩組對插三角形)來設計，而不是用兩個通道，因為如果只用兩個通道，在分界的位置會出現滑到邊界時同一個通道上兩個位置被觸摸到的情況，即多點觸控，而三角形方案並不支持多點，所以必須要四個以上的三角形(兩組對插的三角形)通道來解決。
在一些優選實施例中，結合圖4、5a、5b所示，觸控屏20包括柔性基板21、觸控單元22、引線(未圖示)和FPC(未圖示)，觸控單元22設置在柔性基板21上，引線連接觸控單元22和FPC，從而將觸控單元22上柔性感應電極25所感應的觸控動作傳輸至FPC。
柔性基板21呈平行四邊形，優選地，柔性基板21為透明材質。由於觸控屏20纏繞於圓柱形本體10上，因而要求觸控屏20為柔性材質，因此，基板為柔性基板21。
觸控單元22的數量為至少兩個，至少兩個觸控單元22並列排布於柔性基板21上。每個觸控單元22包括兩個柔性感應電極25，每個柔性感應電極25呈細長三角形，兩個柔性感應電極25分別在第一方位和第二方位交錯排布，使得觸控單元22呈平行四邊形。因此，在一呈較大平行四邊形的柔性基板21上，依次並列排布至少兩個呈較小平行四邊形的觸控單元22。優選地，觸控屏20上觸控單元22的數量為兩個。優選地，柔性感應電極25也均為柔性材質。作為選擇，柔性感應電極25為透明的導電材料。
在一些優選實施例中，所有柔性感應電極25形狀相同。在每個觸控單元22所包括的每對柔性感應電極25中，一個柔性感應電極25的最短邊設置在柔性基板21的一個邊緣處，另一柔性感應電極25的最短邊設置在柔性基板21的相對邊緣處，即兩個柔性感應電極25的最短邊相對設置且相互平行。
引線數量與柔性感應電極25數量相同，數個引線與數個柔性感應電極25一一對應。每個柔性感應電極25通過引線連接至FPC。FPC的位置不做具體限定，可以設置在圓柱形本體10底面、側面或者內部，只要可以實現相應功能即可。
結合圖1和圖2所示，控制器30與柔性感應電極25相連接，根據觸控動作判斷是否跨越邊界並輸出資料結果，從而供後臺運算使用。控制器30設置於FPC上，作為選擇，控制器30也可以獨立於FPC而單獨設置，此處不做具體限定，只要可以實現相關功能即可。控制器30輸出的資料結果包括直接資料結果和間接資料結果。控制器30包括感應模組31、判斷模組32和計算模組33，感應模組31用於輸出起始座標資料和終點座標資料，判斷模組32用於判斷觸控動作是否跨越邊界，計算模組33用於根據資料處理指令進行資料計算。
其中，感應模組31與柔性感應電極25相連接，用於根據柔性感應電極25所感應的外部觸控動作輸出起始座標資料和終點座標資料。
判斷模組32與感應模組31相連接，用於接收感應模組31所輸出的起始座標資料和終點座標資料，並根據起始座標資料和終點座標資料判斷觸控動作是否跨越邊界，若是，則輸出資料處理指令；若否，則輸 出直接資料結果。具體地，結合圖6、7a-7d所示，對觸摸位置識別原理進行說明。按照圖6中箭頭所指方向，依次以A、B、C和D四個觸摸點為例說明。如圖7a的A到B過程中，所經過的柔性感應電極按照圖中圖案分別為：空白-網格-空白-線條；類似於普通的橫三角觸控式螢幕上斜著畫了條斜線，觸控動作未跨越邊界，輸出直接資料結果，按照常規的座標計算方法很容易就能識別。如圖7d的C到D過程與A到B過程同理，所經過的柔性感應電極按照圖中圖案分別為：空白-網格-空白-線條；觸控動作未跨越邊界，輸出直接資料結果，按照常規的座標計算方法很容易就能識別。如圖7c的B到C過程中，所經過的柔性感應電極按照圖中圖案分別為：空白-線條-空白-網格，跨越了線條-空白的邊界處，因此該觸控動作跨越邊界，因而無法通過常規的座標計算方法識別。此時，為了方便演示從B到C的過程，所以把通道調了一下，成為圖7c所示的實際效果。優選地，設置一橫向邊界定值m、一縱向邊界定值n，判斷模組32包括第一判斷單元321，用於判斷是否起始座標資料和終點座標資料之間的橫坐標差與橫向邊界定值m的差值在一定範圍內、且縱坐標差與縱向邊界定值n的差值在一定範圍內，若是，則判斷觸控動作跨越邊界；若否，則觸控動作未跨越邊界。需要說明的是，此處的橫向邊界定值m、縱向邊界定值n均為根據圓柱形直徑、觸控屏20傾斜纏繞角度等資料計算而得出的定值。具體地，前述起始座標資料和終點座標資料之間的橫坐標差與橫向邊界定值m的差值範圍在5%以內，優選地，該差值範圍在3%以內；前述縱坐標差與縱向邊界定值n與縱向邊界定值n的差值範圍在5%以內，優選地，該差值範圍在為3%以內。
計算模組33用於根據資料處理指令進行資料計算，並輸出間接資料結果。
可以理解地，後續資料處理過程中，若接收到控制器30輸出的直接資料結果，可直接通過常規的座標計算方法識別當前觸控動作；若接收到控制器30輸出的間接資料結果，則需要將起始座標資料和終點座標資料的橫坐標和縱坐標進行換算，使得兩點通過座標轉換連成線，再通過常規的座標計算方法識別當前觸控動作。從而，完成對在圓柱形觸控裝置上觸控動作的識別。
本發明一些實施例中還提供觸控屏20，該觸控屏20與上述實施例圓柱形觸控裝置中的觸控屏20相當，此處不再贅述。
以下結合圖1-8和本發明一些實施例中的觸控方法對本發明一些實施例中圓柱形觸控裝置的工作原理進行說明。本發明一些實施例中的觸控方法用於控制上述實施例的圓柱形觸控裝置執行如下步驟S1-S4。
在步驟S1中，觸控屏20接收外部觸控動作。
在步驟S2中，根據柔性感應電極25所感應的外部觸控動作輸出起始座標資料和終點座標資料。
在步驟S3中，根據起始座標資料和終點座標資料判斷觸控動作是否跨越邊界，若是，則執行步驟S4；若否，則輸出直接資料結果。具體地，結合圖6、7a-7d所示，對觸摸位置識別原理進行說明。按照圖6中箭頭所指方向，依次以A、B、C和D四個觸摸點為例說明。如圖7a的A到B過程中，所經過的柔性感應電極按照圖中圖案分別為：空白-網格-空白-線條；類似於普通的橫三角觸控式螢幕上斜著畫了條斜線，觸控動作未跨 越邊界，輸出直接資料結果，按照常規的座標計算方法很容易就能識別。如圖7d的C到D過程與A到B過程同理，所經過的柔性感應電極按照圖中圖案分別為：空白-網格-空白-線條；觸控動作未跨越邊界，輸出直接資料結果，按照常規的座標計算方法很容易就能識別。如圖7c的B到C過程中，所經過的柔性感應電極按照圖中圖案分別為：空白-線條-空白-網格，跨越了線條-空白的邊界處，因此該觸控動作跨越邊界，因而無法通過常規的座標計算方法識別。此時，為了方便演示從B到C的過程，所以把通道調了一下，成為圖7c所示的實際效果。需要說明的是，本步驟中，設置一橫向邊界定值m、一縱向邊界定值n，判斷是否起始座標資料和終點座標資料之間的橫坐標差與橫向邊界定值m的差值在一定範圍內、且縱坐標差與縱向邊界定值n的差值在一定範圍內，若是，則判斷觸控動作跨越邊界；若否，則觸控動作未跨越邊界。需要說明的是，此處的橫向邊界定值m、縱向邊界定值n均為根據圓柱形直徑、觸控屏20傾斜纏繞角度等資料計算而得出的定值。具體地，前述起始座標資料和終點座標資料之間的橫坐標差與橫向邊界定值m的差值範圍在5%以內，優選地，該差值範圍在3%以內；前述縱坐標差與縱向邊界定值n與縱向邊界定值n的差值範圍在5%以內，優選地，該差值範圍在為3%以內。
在步驟S4中，進行資料計算，並輸出間接資料結果。
可以理解地，後續資料處理過程中，若接收到控制器30輸出的直接資料結果，可直接通過常規的座標計算方法識別當前觸控動作；若接收到控制器30輸出的間接資料結果，則需要將起始座標資料和終點座標資料的橫坐標和縱坐標進行換算，使得兩點通過座標轉換連成線，再通過 常規的座標計算方法識別當前觸控動作。從而，完成對在圓柱形觸控裝置上觸控動作的識別。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於任何所屬技術領域中具有通常知識者來說，在不脫離本發明原理前提下的若干個改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
10‧‧‧圓柱形本體
20‧‧‧觸控屏
25‧‧‧柔性感應電極

Claims (16)

  1. 一種圓柱形觸控裝置，包括圓柱形本體(10)和設置在所述圓柱形本體(10)側表面的觸控屏(20)，所述觸控屏(20)包括一呈平行四邊形的柔性基板(21)以及並列排布於所述柔性基板(21)上的至少兩個觸控單元(22)；每個所述觸控單元(22)包括兩個柔性感應電極(25)，所述柔性感應電極(25)呈細長三角形，兩個所述柔性感應電極(25)分別在第一方位和第二方位交錯排布，使得所述觸控單元(22)呈平行四邊形；所述觸控屏(20)傾斜纏繞並包覆於所述圓柱形本體(10)側表面；其中，所述圓柱形觸控裝置還包括控制器(30)，所述控制器(30)包括：感應模組(31)，用於根據所述柔性感應電極(25)所感應的外部觸控動作輸出起始座標資料和終點座標資料；判斷模組(32)，用於根據所述起始座標資料和所述終點座標資料判斷所述觸控動作是否跨越邊界，若是，則輸出資料處理指令；若否，則輸出直接資料結果；以及計算模組(33)，用於根據所述資料處理指令進行資料計算，並輸出間接資料結果。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中設置一橫向邊界定值m、一縱向邊界定值n，所述判斷模組(32)包括第一判斷單元(321)，用於判斷是否所述起始座標資料和所述終點座標資料之間的橫坐標差與所述橫向邊界定值m的差值在一定範圍內、且縱坐標差與所述縱向邊界定值n的差值在一定範圍內， 若是，則判斷所述觸控動作跨越邊界；若否，則所述觸控動作未跨越邊界。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中所述差值範圍在5%以內。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中所述差值範圍在3%以內。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝置，其中所述觸控屏(20)還包括引線和FPC，每個所述柔性感應電極(25)通過所述引線連接至所述FPC，所述控制器(30)設置於所述FPC上。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝置，其中所述觸控屏(20)上所述觸控單元(22)的數量為兩個。
  7. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝置，其中所有所述柔性感應電極(25)形狀相同。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的裝置，其中每對所述柔性感應電極(25)中，一個所述柔性感應電極(25)的最短邊設置在所述柔性基板(21)的一個邊緣處，另一所述柔性感應電極(25)的最短邊設置在所述柔性基板(21)的相對邊緣處。
  9. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝置，其中，所述觸控屏(20)在所述圓柱形本體(10)側表面上非重疊設置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的裝置，其中所述觸控屏(20)的邊界之間相距均在0.3mm以內。
  11. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的裝置，其中所述柔性感應電極(25)為透明的導電材料。
  12. 一種觸控屏，用於圓柱形裝置上，其中包括如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的觸控屏(20)。
  13. 一種觸控方法，用於控制如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的圓柱形觸控裝置，其中包括如下步驟：步驟S1：所述觸控屏(20)接收外部所述觸控動作；步驟S2：根據所述柔性感應電極(25)所感應的外部所述觸控動作輸出所述起始座標資料和所述終點座標資料；步驟S3：根據所述起始座標資料和所述終點座標資料判斷所述觸控動作是否跨越邊界，若是，則執行步驟S4；若否，則輸出直接資料結果；所述步驟S4：進行資料計算，並輸出間接資料結果。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中所述步驟S3中，還包括：設置所述橫向邊界定值m、所述縱向邊界定值n，判斷是否所述起始座標資料和所述終點座標資料之間的所述橫坐標差與所述橫向邊界定值m的差值在一定範圍內、且所述縱坐標差與所述縱向邊界定值n的差值在一定範圍內，若是，則判斷所述觸控動作跨越邊界；若否，則所述觸控動作未跨越邊界。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中，所述差值範圍在5%以內。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中所述差值範圍在3% 以內。
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