WO2013060057A1 - 触摸按键结构及触摸装置 - Google Patents

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WO2013060057A1
WO2013060057A1 PCT/CN2011/082501 CN2011082501W WO2013060057A1 WO 2013060057 A1 WO2013060057 A1 WO 2013060057A1 CN 2011082501 W CN2011082501 W CN 2011082501W WO 2013060057 A1 WO2013060057 A1 WO 2013060057A1
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WO
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touch
button
unit
metal
detecting
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PCT/CN2011/082501
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English (en)
French (fr)
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龙涛
刘正东
龙江
姚理觉
陶冬冬
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江苏惠通集团有限责任公司
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/96077—Constructional details of capacitive touch and proximity switches comprising an electrode which is floating

Definitions

  • the present invention relates to touch sensing technology, and more particularly to a touch button structure and a touch device.
  • the capacitive touch button systems that are commonly used today use plastic as the material of the touch panel, and generally do not contain metal components, so as to avoid triggering of misalignment.
  • the plastic panel has a PCB board sensing disc. By touching the plastic panel directly above the PCB board sensing disc, the button can be triggered to implement the touch operation.
  • the panel material is made of metal material or the panel material contains metal components, the touch will trigger the button at any position of the panel, which cannot identify which button the trigger is assigned to. , which will trigger a touch operation error and affect the user's use. Therefore, how to realize the use of a metal material or a metal-containing panel in a touch button system and achieve accurate recognition of the touch has become a technically urgent problem to be solved.
  • the invention provides a touch button structure and a touch device using a metal material or a metal-containing panel to improve the accuracy of touch recognition.
  • the present invention further provides a touch button structure, including:
  • the touch panel has a plurality of metal buttons, and the buttons are separated from the touch panel by an insulating layer, the touch panel is grounded; the detecting panel under the touch panel, the detecting board Having a plurality of electrodes corresponding to the position of the button, the detecting plate is insulated from the touch panel; the area between the plurality of buttons and the corresponding electrode constitutes a plate capacitor; and the metal button is opposite to the detecting
  • the distance between one side of the board and the detecting board is smaller than the distance between one side of the metal touch panel relative to the detecting board and the detecting board.
  • the present invention also provides a touch device, comprising the above touch button structure and a controller, the touch device further comprising: a controller, wherein the controller is connected to each electrode on the detecting board to detect the electric charge on each electrode Transferring the situation to obtain a corresponding charge sample value, identifying the touch operation, and generating an identification control signal output according to the recognition result, the detection comprising:
  • the touch button structure faces a touch or a proximity touch, the number of times the voltage corresponding to the total amount of charge transferred from each electrode reaches the reference voltage is recorded;
  • the touch button structure and the touch device have the following advantages: the plurality of buttons are separated from each other by grounding the metal touch panel and isolating the plurality of buttons on the metal touch panel through the insulating layer. Moreover, since the metal touch panel is grounded, the button is triggered only when the user presses the metal button, and there is no response between the adjacent two keys, and the sensing range is also better, avoiding the adjacent button being touched. Interference when identifying.
  • the touch recognition for the touch action is made more accurate.
  • the touch recognition described above substantially realizes a zero-pressure touch button structure, which improves the user experience.
  • FIG. 1 is a top plan view showing an embodiment of a touch button structure of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the touch button structure of FIG. 1 taken along the A-A direction;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an implementation process of applying touch detection by the touch device of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an implementation of touch recognition using the touch device of the present invention
  • Figure 5 is a schematic diagram of the transfer of charge to the unit capacitance in the controller during the touch recognition process shown in Figure 4.
  • an embodiment of the touch button structure of the present invention includes:
  • the touch panel 100 has a plurality of metal buttons 1 to 5, and the buttons are separated from the touch panel 100 by an insulating layer 200, and the touch panel 100 is grounded;
  • the detecting board has a plurality of electrodes A to E corresponding to the button positions, and the detecting board is insulated from the touch panel 100; the area between the plurality of buttons and the corresponding electrodes forms a flat plate a capacitor; a distance between a side of the metal button relative to the detecting board and the detecting board is smaller than a distance between a side of the metal touch panel 100 relative to the detecting board and the detecting board.
  • each button is separated from the metal touch panel by an insulating layer, and a plurality of buttons each having a separate key position are formed.
  • the button is triggered only when the user presses the metal button, and there is no response between the adjacent two keys, and the sensing range is also better.
  • the above-mentioned button structure substantially realizes a zero-pressure touch button structure, and the user can detect the touch behavior more accurately without pressing the metal button hard, thereby improving the user's use experience.
  • the touch surface of the metal button may be flush with the metal touch panel, or may be higher or lower than the metal touch panel.
  • the metal button and the metal touch panel may be of the same material to save manufacturing cost and optimize the manufacturing process.
  • the metal button and the material of the metal touch panel may both be copper.
  • a metal touch panel may be formed first, and punching is performed on the metal touch panel according to the size of each button and the key position distribution, and the aperture size of the punching should be larger than the size of each button. Then, each metal button is formed, and each metal button is aligned with the metal touch panel and fixed, and an insulating material is filled in the gap between each metal button and the metal touch panel to form an insulating layer for isolation.
  • each metal button can be a solid metal disk.
  • the shape of the solid metal disk may be any shape suitable for the structure of the button, such as a circle or a square, which is not limited herein.
  • each metal button can also be a metal character, and the metal button can simultaneously implement the touch detection and prompt button functions, and no need to re-print the button word on the metal touch panel.
  • the material of the insulating layer may be glass, or may be other known insulating materials.
  • the electrode is a copper foil, or it may be other known various conductive materials.
  • buttons on the metal touch panel 100 are merely examples, and the implementation manner thereof should not be limited. The number of the buttons and the assignment of functions can be set correspondingly according to the touch function actually implemented. In other embodiments, the button on the metal touch panel 100 may be 8, 20 or more.
  • an embodiment of the touch device of the present invention includes: the touch button structure and the controller, wherein the controller is connected to each electrode on the detecting board, and charges each electrode to detect each electrode. a charge transfer condition to obtain a corresponding charge sample value, identify the touch operation, and generate an identification control signal output according to the recognition result, the detection comprising:
  • the controller includes: a plurality of unit capacitors, a plurality of voltage detecting and comparing units, a counting unit, an identification analyzing unit, and an output unit, wherein
  • the counting unit is connected to the plurality of The voltage detecting and comparing unit counts the counting signals output by the voltage detecting and comparing units, and sends the count values of the counting signals output by the voltage detecting and comparing units to the identification analyzing unit;
  • the identification analysis unit uses the count value of the count signal output by each voltage detection and comparison unit as the charge sample value of the button corresponding to each electrode when the touch button structure faces a touch or proximity touch; and the charge sample value is smaller than the touch sensing threshold.
  • the button is recognized as a touched button; the identification information is transmitted to the output unit; and the output unit generates and generates an identification control signal based on the identification information.
  • the process of applying touch recognition by the touch device of the present invention includes: Step si, when the touch button structure faces a touch or a proximity touch, the record is transferred from each electrode The number of times the corresponding charge reaches the reference voltage;
  • Step s2 the number of times the voltage corresponding to the total amount of charge transferred on each electrode reaches the reference voltage is used as a charge sample value of the button corresponding to the electrode when the touch button structure faces a touch or a proximity touch;
  • step s3 the button whose charge sample value is smaller than the touch sensing threshold is recognized as the touched button.
  • some initialization process is further performed, including: detecting a background environment signal, and shielding the first frequency (80KHz in this embodiment) to the second frequency (120KHz in this embodiment)
  • the signal generates a trigger signal after detecting the signal in the first frequency to the second frequency range.
  • the trigger signal triggers the touch recognition process.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an implementation of touch recognition by using the touch device of the present invention.
  • the materials of the metal touch panel and the metal button are copper, and the insulation between the metal button and the metal touch panel is The material of the layer is glass, and the electrode corresponding to the position of the button on the detecting plate is copper foil.
  • each copper foil in the touch button structure may be connected to the controller, and the controller includes a plurality of unit capacitors, and each copper foil is respectively associated with one unit of the controller. The capacitors are connected.
  • the unit capacitance and the copper foil are already electrically connected, the charge is transferred to the unit capacitance in the controller, and the process is equivalent to the control.
  • the unit capacitor in the controller is charged. Since the voltage across the capacitor is easily measured, the charge transfer can be obtained by detecting the voltage across the capacitor. Specifically, a unit capacitor having a small capacitance can be used, and a capacitance of a pF level, for example, 0.5 pF can be usually used. Thus, the unit capacitance is more easily filled with the charge transferred from the copper foil. Based on this, by comparing the voltage across the unit capacitor with the voltage across the unit capacitor (reference voltage) through the voltage detection and comparison unit in the controller, it can be known whether the unit capacitor is full.
  • a plurality of discharge circuits corresponding to the number of unit capacitors may be disposed in the controller.
  • the discharging circuit starts discharging the unit capacitor. Since the capacitance of the unit capacitor is small, it is also relatively easy to be quickly discharged by the discharge circuit, and thus the time required for discharge is small. Thereby, the accuracy of the entire touch recognition process can be ensured. After discharging the unit capacitor, the unit capacitor will be filled again by the charge transferred through the copper foil, and then will undergo another discharge, and the process continues until the finger touches or approaches the touch of a button on the copper film.
  • the voltage detecting and comparing unit Since the voltage detecting and comparing unit outputs the counting signal when the voltage across the unit capacitor reaches the reference voltage, the voltage detecting and comparing unit outputs a plurality of counting signals when the finger touch or the proximity touch operation ends. Based on this, the count value of the corresponding count signal can be recorded by the counting unit in the controller, and the count value can be used as the charge sample value of the corresponding button when the touch button structure faces a touch or a proximity touch.
  • the analysis may be performed by the recognition analysis unit in the controller, and the button whose charge sample value is smaller than the touch sensing threshold is recognized as the touched button.
  • finished Cost secondary touch recognition process the method further includes: a light source located under the plurality of buttons, the light source is connected to the controller; the material of the insulating layer is a transparent insulating material; The light source is turned on when the charge sample value corresponding to each button is less than the proximity sensing threshold and greater than the touch sensing threshold.
  • the touch button structure since the light source is added under the button, when the controller detects that the value of the charge sample corresponding to a button is less than the proximity sensing threshold and is greater than the touch sensing threshold, the actual situation occurs when the user's finger is close.
  • the touch button structure at this time, turning on the light source by the controller enables the user to see each button in a dark environment, thereby enhancing the user's operating experience and further improving the user's use experience.
  • the light source under the touched key can also be brightened, so that when the user touches a certain key, the light at the key position can be brighter to prompt Pressing the button further enhances the user's operating experience.
  • the controller when a user's finger approaches a certain button of the metal touch panel, a part of the electric charge escapes through the human body. At this time, the controller will enter the resulting charge transfer situation.
  • the line detection obtains the number of times the unit capacitance corresponding to the button is full, and uses the number of times of being filled as the value of the charge sample in the process of the user's finger approaching. Thereby, the controller can make a determination of the proximity sensing event.
  • the controller performs a determination based on the plurality of charge sample data to obtain a determination result.
  • the charge sample values obtained for 8 consecutive times satisfy:
  • the controller determines that the proximity sensing event is triggered to perform the above operation of turning on the light source.
  • CS is the value of each charge sample
  • P th is the proximity sensing threshold
  • T th is the touch sensing threshold.
  • the proximity sensing threshold and the touch sensing threshold may be preset in a recognition analysis unit of the controller, and the value may be finally determined by setting an initial value and by a plurality of proximity sensing events/touch sensing event tests.
  • the cause of the change in the charge in the charge accumulation region described above is not only that the user's finger is close to the touch button structure, there may be other environmental interference effects.
  • the determination result obtained by satisfying the above-mentioned eight consecutive times of the charge sample value satisfying the formula (1) is used as a preliminary determination result, and if the preliminary determination result of five consecutive times indicates that the proximity sensing event is triggered, the trigger corresponding to the proximity sensing event is determined.
  • the light source located under the plurality of keys is turned on by the controller to enable the user to see the keys in a dark environment.
  • the controller may stop detecting the charge transfer condition, that is, prohibit the corresponding sensing channel of the metal touch panel, so that the potential of the metal panel is re-fixed to the ground potential. , to ensure that the button function is used normally.
  • the controller may perform corresponding touch recognition, and after identifying the touched button, highlighting the touched button Light source. Similar to the foregoing determination of the proximity sensing event, in order to make the determination of the touch sensing event accurate, the controller also performs determination based on the plurality of charge sample value data to obtain the determination result.
  • the charge sample values obtained for 8 consecutive times satisfy:
  • the controller determines that the touch-sensitive event triggers, and performs an operation of brightening the light source under the touched key.
  • CS still represents the value of each charge sample
  • T th still represents the touch sensing threshold.
  • more determinations may be combined to finally obtain whether the trigger of the touch sensing event corresponds to the case where the user's finger touches the touch button structure.
  • the determination result obtained by satisfying the above-mentioned eight consecutive charge sample values satisfying the formula (2) is used as a preliminary determination result, and if the preliminary determination result of five consecutive times indicates that the touch-sensing event triggers, the trigger of the touch-sensing event is determined.
  • the charge sample value (CS) also begins to rise slowly.
  • the controller determines that the touch sensing is terminated, and restores the brightness before the light source under the touched button is brightened.
  • LTA Long Term Average
  • the charge sample value continues to rise, when the charge sample value satisfies:
  • the controller determines that the proximity sensing is also terminated, and turns off the light source under all the keys, and monitors the charge sample value again and turns on or brightens the light source according to the above trigger condition. .

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Abstract

一种触摸按键结构及触摸装置。所述触摸按键结构包括：金属触摸面板，所述触摸面板上具有多个金属按键，所述按键与所述触摸面板间通过绝缘层隔离，所述触摸面板接地；所述触摸面板下的侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极，所述侦测板与所述触摸面板间绝缘隔离；所述多个按键及对应电极间的区域构成平板电容；所述金属按键相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距离小于所述金属触摸面板相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距离。所述触摸按键结构及触摸装置感应范围的约束效果较好，避免了相邻按键在触摸识别时的干扰。

Description

触摸按键结构及触摸装置
本申请要求于 2011 年 10 月 28 日提交中国专利局、 申请号为 201110335050.1、 发明名称为 "触摸按键结构及触摸装置 "的中国专利申请的 优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及触摸传感技术， 特别涉及触摸按键结构及触摸装置。
背景技术
目前， 市场上的消费电子产品种类越来越趋于多样化， 用户对于这些消 费电子产品的使用感受要求也曰渐提高。而消费电子产品中的按键系统就成为 了影响用户使用感受的其中一项关键因素。传统的机械式按键由于外观突兀不 够美观且不易清洁而逐渐被淘汰，同时机械式按键的使用寿命有限也成为了降 低用户使用感受的原因之一。 因此， 市场上已逐渐采用触摸感应按键来替代传 统的机械式按键。 其中， 电容式触摸按键的设计也是触摸感应按键技术中的一 项热点。
现在普遍使用的电容式触摸按键系统都是使用塑料作为触摸面板的材 料， 一般都不含金属成分， 以免引起错位的触发。 所述塑料面板下具有 PCB板 感应盘， 通过触摸在 PCB板感应盘正上方的塑料面板， 就可触发按键， 以实现 触控操作。 然而， 对于现有的电容式触摸按键系统， 如果面板材料采用金属材 料或面板材料含金属成分， 则触摸在面板的任何位置都将触发按键， 这就无法 识别某一次的触发是属于哪一个按键，从而将引发触摸操作错误，影响用户的 使用。 因此，如何在触摸按键系统中实现采用金属材料或含金属成分的面板， 且 达到准确识别触摸的目的， 就成为了技术上亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种采用金属材料或含金属成分的面板的触摸按键结构及触 摸装置， 以提高触摸识别的准确度。 为解决上述问题， 本发明还提供一种触摸按键结构， 包括：
金属触摸面板， 所述触摸面板上具有多个金属按键， 所述按键与所述触摸 面板间通过绝缘层隔离， 所述触摸面板接地； 所述触摸面板下的侦测板， 所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电 极， 所述侦测板与所述触摸面板间绝缘隔离； 所述多个按键及对应电极间的区 域构成平板电容；所述金属按键相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距 离小于所述金属触摸面板相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距离。
本发明还提供一种触摸装置， 包括上述触摸按键结构及控制器， 所述触摸 装置还包括： 控制器， 所述控制器与所述侦测板上的各电极相连， 检测各电极 上的电荷转移情况以获得对应的电荷样本值，对所述触摸操作进行识别， 并根 据识别结果产生识别控制信号输出， 所述检测包括：
当触摸按键结构面临触摸或临近触摸时，记录从各电极上转移的电荷总量 对应的电压达到参考电压的次数；
以各电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压的次数作为所述电 极对应的按键在所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时的电荷样本值； 将电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。 与现有技术相比， 上述触摸按键结构及触摸装置具有以下优点： 通过将金 属触摸面板接地且将金属触摸面板上的多个按键通过绝缘层隔离，使得所述多 个按键得以互相区分。 并且， 由于金属触摸面板接地， 只有当用户手指按到金 属按键时才会触发按键，相邻两键之间不会有任何响应， 感应范围的约束效果 也较好， 避免了相邻按键在触摸识别时的干扰。
以及， 当发生触摸动作时， 计算由于触摸产生的电荷转移量来作为识别触 摸的标准。 因此， 使得对于触摸动作的触摸识别更准确。
并且， 上述的触摸识别实质上实现了零压力的触摸按键结构，提升了用户 的使用感受。
附图说明 图 1是本发明触摸按键结构的一种实施例的俯视示意图；
图 2是图 1所示触摸按键结构沿 A-A方向的剖视示意图；
图 3是应用本发明触摸装置进行触摸识别的一种实现过程示意图； 图 4是应用本发明触摸装置进行触摸识别的一种实现示意图；
图 5在图 4所示触摸识别过程中，电荷向控制器中的单位电容转移的筒易 示意图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图分别对于触摸按键结构及触摸识别方法进行详细 说明。
结合图 1和图 2所示， 本发明触摸按键结构的一种实施例包括： 金属触摸面板 100, 所述触摸面板 100上具有多个金属按键 1 ~ 5 , 所述按 键与所述触摸面板 100间通过绝缘层 200隔离， 所述触摸面板 100接地； 所述触摸面板下的侦测板，所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电极 A ~ E, 所述侦测板与所述触摸面板 100间绝缘隔离； 所述多个按键及对应电 极间的区域构成平板电容；所述金属按键相对于所述侦测板的一面与所述侦测 板间的距离小于所述金属触摸面板 100相对于所述侦测板的一面与所述侦测 板间的距离。 上述触摸按键结构的实施例中， 通过绝缘层将各按键与金属触摸面板隔 离， 形成了各自键位独立的多个按键。 而通过将金属触摸面板接地， 只有当用 户手指按到金属按键时候才会触发按键，相邻两键之间不会有任何响应， 感应 范围的约束效果也较好。
并且，由于所述金属按键相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距离 小于所述金属触摸面板相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距离，从而 创造了一个电荷比较容易通过金属按键逃逸的条件（即逃逸到金属按键比逃逸 到接地的金属触摸面板更容易）。 当用户手指触摸在金属按键上时， 电荷就会 有一部分通过人体逃逸， 并经由金属按键对应的电极进行电荷转移，从而通过 检测电荷转移来实现对所述金属按键的触摸识别。 由此可以看出， 上述按键结 构实质上实现了零压力的触摸按键结构，用户无需用力按压所述金属按键就可 被较为准确地检测到触摸行为， 从而提升了用户的使用感受。 在具体的实施例中， 所述金属按键的触摸面可以与所述金属触摸面板平 齐， 也可以高于或低于所述金属触摸面板。 在具体的实施例中，所述金属按键和所述金属触摸面板可以采用同一种材 料， 以节约制造成本及优化制造流程。 例如， 所述金属按键和所述金属触摸面 板的材料均可以为铜。 在实际制造时， 可以先形成金属触摸面板， 并在所述金 属触摸面板上按各按键的大小及键位分布进行打孔，打孔的孔径大小应大于各 按键的大小。 随后， 再形成各金属按键， 并将各金属按键与金属触摸面板进行 对位后固定，在各金属按键与金属触摸面板的间隙内填充绝缘材料形成绝缘层 以进行隔离。
在具体的实施例中，各金属按键可以为实心金属盘。 则所述实心金属盘的 形状可以为任意适合所述按键结构的形状， 例如圆形或方形， 此处并不以此限 定。
在具体的实施例中，各金属按键也可以为金属字符， 则所述金属按键可同 时实现触摸检测及提示按键功能， 无需再在金属触摸面板上重新丝印按键字 付。
在具体的实施例中， 所述绝缘层的材料可以为玻璃，或者也可以为其他已 知的各种绝缘材料。所述电极为铜箔，或者也可以为其他已知的各种导电材料。
需要说明的是， 所述金属触摸面板 100上的按键为 5个仅为举例， 并不应 对其实现方式加以限制。所述按键的个数及功能的分配都可以依据实际所需实 现的触摸功能而相应设置。在其他的实施例中， 所述金属触摸面板 100上的按 键可以为 8个、 20个或者更多。
相应地，本发明触摸装置的一种实施例包括：上述触摸按键结构及控制器， 所述控制器与所述侦测板上的各电极相连，对各电极进行充电，检测各电极上 的电荷转移情况以获得对应的电荷样本值，对所述触摸操作进行识别， 并根据 识别结果产生识别控制信号输出， 所述检测包括：
记录从各电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压的次数； 以各电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压的次数作为所述电 极对应的按键在所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时的电荷样本值； 将电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。
所述控制器包括： 多个单位电容、 多个电压检测及比较单元、 计数单元、 识别分析单元、 输出单元， 其中，
多个单位电容， 分别与触摸按键结构中的各电极对应连接；
多个电压检测及比较单元， 分别与所述多个单位电容对应连接，检测对应 单位电容两端电压，在所述单位电容两端电压达到参考电压时，输出计数信号； 计数单元， 连接多个电压检测及比较单元，对各电压检测及比较单元输出 的计数信号的计数，并将各电压检测及比较单元输出的计数信号的计数值发送 至识别分析单元；
识别分析单元，以各电压检测及比较单元输出的计数信号的计数值作为各 电极对应的按键在所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时的电荷样本值；将 电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；将所述识别信息发送 至输出单元； 输出单元， 基于所述识别信息产生识别控制信号并输出。 参照图 3所示， 应用本发明触摸装置进行触摸识别的过程包括： 步骤 si , 当触摸按键结构面临触摸或临近触摸时， 记录从各电极上转移 的电荷总量对应的电压达到参考电压的次数；
步骤 s2, 以各电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压的次数作 为所述电极对应的按键在所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时的电荷样 本值；
步骤 s3 , 将电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。 其中， 在进行所述触摸识别之前， 还需要进行一些初始化过程， 包括： 检 测背景环境信号， 屏蔽第一频率（本实施例中为 80KHz ) 至第二频率（本实 施例中为 120KHz ) 范围外的信号， 在检测到所述第一频率至第二频率范围内 的信号后， 产生触发信号。 所述触发信号触发所述触摸识别过程。
图 4示出了应用本发明触摸装置进行触摸识别的一种实现示意图，所述触 摸装置的触摸按键结构中，金属触摸面板和金属按键的材料均为铜，金属按键 和金属触摸面板间的绝缘层的材料为玻璃，侦测板上与按键位置对应的电极为 铜箔。
当手指触摸或临近触摸铜薄膜上某一按键时，电荷就会有一部分通过人体 逃逸， 并经由所述按键位置对应的铜箔产生电荷转移。 为了获悉所述电荷转移 的情况， 可以采用电压检测的手段。 参照图 5 所示， 可以将所述触摸按键结构中的各个铜箔与所述控制器相 连， 所述控制器中包括有多个单位电容，每一铜箔分别与所述控制器中一单位 电容对应连接。 如前述， 当手指触摸或临近触摸铜薄膜上某一按键时， 从人体 逃逸的电荷会有一部分经由所述铜箔产生电荷转移。而由于单位电容与所述铜 箔已存在电连接， 电荷就会向控制器中的单位电容转移， 此过程即相当于对控 制器中的单位电容进行充电。 由于电容两端的电压很容易测得， 因此可以通过 对单位电容两端的电压进行检测来获得电荷转移的情况。 具体地， 采用电容量较小的单位电容， 通常可以采用 pF级的电容， 例如 0.5pF。 这样， 单位电容就较容易被从铜箔转移的电荷充满。 基于此， 通过控 制器中的电压检测及比较单元，将单位电容两端的电压与所述单位电容充满时 两端的电压（参考电压）进行比较， 就可获悉所述单位电容是否充满。 由于手 指触摸或临近触摸铜薄膜上某一按键过程中，经由所述铜箔转移的电荷可能大 于单位电容充满所需电荷，还可在控制器中设置多个与单位电容数量对应的放 电电路。在控制器中的电压检测及比较单元检测到单位电容两端电压达到参考 电压时， 所述放电电路就启动对单位电容放电。 由于单位电容的电容量较小， 因此也较容易被所述放电电路快速放电， 进而放电所需时间很少。 从而， 可以 保证整个触摸识别过程的精确性。在对单位电容放电后， 单位电容又将被经由 铜箔转移的电荷充满， 随后又将经历再次放电， 此过程一直循环直至手指触摸 或临近触摸铜薄膜上某一按键的动作结束。
由于电压检测及比较单元在单位电容两端电压达到参考电压时会输出计 数信号， 则在上述手指触摸或临近触摸动作结束时， 电压检测及比较单元将输 出多个计数信号。基于此， 通过控制器中的计数单元就可记录到相应的计数信 号的计数值，所述计数值就可作为所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时相 应按键的电荷样本值。
在获得各按键对应的电荷样本值后，就可通过控制器中的识别分析单元进 行分析， 将电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。 从而， 完 成本次触摸识别过程。 在本发明触摸装置的其他实施例中， 相对于前述实施例， 还包括： 位于多个按键下方的光源， 所述光源与控制器相连； 所述绝缘层的材料为透明绝缘材料； 所述控制器在各按键对应的电荷样本值小于接近感应阈值且大于触摸感 应阈值时， 开启所述光源。 所述触摸装置的实施例中， 由于在按键下方增设了光源， 当控制器检测到 某一按键对应的电荷样本值小于接近感应阈值且大于触摸感应阈值时，实际发 生的情况是用户的手指靠近所述触摸按键结构，此时通过控制器开启光源就能 够使用户在黑暗的环境中看清各个按键，增强了用户的操作体验， 进一步提高 了用户的使用感受。
此外， 当所述控制器在识别获得被触摸按键后，还可以调亮所述被触摸按 键下方的光源， 从而当用户触摸某个按键时， 可以将该键位处的光线更明亮， 以提示按键， 使得用户的操作体验进一步获得增强。
以下对于上述用户手指靠近触摸按键结构及触摸按键时相应进行光源控 制的过程进一步说明。 为方便描述，将用户手指靠近触摸按键结构对应的情况 定义为接近感应事件触发，将用户手指触摸按键时对应的情况定义为触摸感应 事件触发。
具体地说， 当用户手指靠近所述金属触摸面板的某一按键时， 电荷就会有 一部分通过人体逃逸。 而此时， 所述控制器就会对由此产生的电荷转移情况进 行检测， 获得该按键对应的单位电容被充满的次数，将所述被充满的次数作为 用户手指靠近过程中的电荷样本值。从而， 所述控制器就可进行接近感应事件 的判定。 通常， 为使得接近感应事件的判定准确， 所述控制器会基于多个电荷 样本数据进行判定， 以获得判定结果。
例如， 连续 8次获得的电荷样本值满足：
Figure imgf000011_0001
贝' J ,所述控制器判定接近感应事件触发，进行上述开启光源的操作。其中， CS是各次的电荷样本值， Pth是接近感应阈值， Tth是触摸感应阈值。 所述接近 感应阈值和触摸感应阈值可预先在控制器的识别分析单元中进行设置，其值可 通过设立一初始值， 并通过多次接近感应事件 /触摸感应事件试验来最终确定。 当然，由于引发上述电荷累积区域中电荷发生变化的原因并不仅仅是用户 手指靠近触摸按键结构， 可能还会有其他环境干扰的影响。 为了获得更准确的 判定结果，可以综合更多次的判定来最终获得接近感应事件的触发是否对应了 用户手指靠近触摸按键结构的情况。例如，将前述连续 8次获得的电荷样本值 满足公式（ 1 )后获得的判定结果作为初步判定结果， 若连续 5次的初步判定 结果均显示接近感应事件触发，则确定接近感应事件的触发对应了用户手指靠 近触摸按键结构的情况。 此时， 由所述控制器开启位于多个按键下方的光源， 以使用户在黑暗的环境中看清各个按键。而为了保证后续对用户手指对按键的 触摸识别的准确性， 所述控制器可以停止对电荷转移情况的检测， 即禁止金属 触摸面板对应的感应通道， 以使得金属面板的电位重新固定到接地电位，保证 按键功能正常使用。 当用户手指继续靠近金属触摸面板直至最终触摸到金属面板上的一个或 多个按键时， 所述控制器可进行相应的触摸识别， 在识别获得被触摸按键后， 调亮所述被触摸按键下方的光源。 与前述判定接近感应事件类似， 为使得触摸 感应事件的判定准确， 所述控制器也会基于多个电荷样本值数据进行判定， 以 获得判定结果。
例如， 连续 8次获得的电荷样本值满足：
CS< Tth ( 2 ) 贝' J , 所述控制器判定触摸感应事件触发， 进行调亮所述被触摸按键下方的 光源的操作。 其中， CS仍表示各次的电荷样本值， Tth仍表示触摸感应阈值。 更进一步， 为了获得更准确的判定结果， 可以综合更多次的判定来最终获 得触摸感应事件的触发是否对应了用户手指触摸所述触摸按键结构的情况。例 如， 将前述连续 8次获得的电荷样本值满足公式（2 )后获得的判定结果作为 初步判定结果，， 若连续 5次的初步判定结果均显示触摸感应事件触发， 则确 定触摸感应事件的触发对应了用户手指触摸所述触摸按键结构的情况。 当触摸完成， 用户手指逐渐远离所述触摸按键结构时， 电荷样本值（CS ) 也开始緩緩升高。 当电荷样本值满足：
CS≥ (Tth + LTA) X 75%时， 贝^ , 所述控制器判定触摸感应终止， 恢复所述被触摸按键下方的光源调亮 前的亮度。 其中， LTA(Long Term Average)表示没有触发任何条件时， 所述电 87.5% , 主要视环境对所述触摸按键结构的噪声影响而定。 随着用户手指进一步远离所述触摸按键结构， 电荷样本值继续升高， 当电 荷样本值满足：
CS≥ (Pth + LTA) X 75%时， 贝 所述控制器判定接近感应也终止， 并关闭所有按键下方的光源， 重新 处于监控所述电荷样本值并相应根据上述触发条件开启或调亮光源。
以上公开了本发明的多个方面和实施方式，本领域的技术人员会明白本发 明的其它方面和实施方式。本发明中公开的多个方面和实施方式只是用于举例 说明， 并非是对本发明的限定， 本发明的真正保护范围和精神应当以权利要求 书为准。

Claims

权 利 要 求
1. 一种触摸按键结构， 其特征在于， 包括：
金属触摸面板， 所述触摸面板上具有多个金属按键， 所述按键与所述触摸 面板间通过绝缘层隔离， 所述触摸面板接地；
所述触摸面板下的侦测板， 所述侦测板上具有多个与按键位置对应的电 极， 所述侦测板与所述触摸面板间绝缘隔离； 所述多个按键及对应电极间的区 域构成平板电容；所述金属按键相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距 离小于所述金属触摸面板相对于所述侦测板的一面与所述侦测板间的距离。
2. 如权利要求 1所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述按键的触摸面与所 述触摸面板平齐。
3. 如权利要求 1所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述按键的触摸面高于 或低于所述触摸面板。
4. 如权利要求 1所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述按键为实心金属盘。
；. 如权利要求 4所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述按键为圆形或方
6. 如权利要求 1所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述按键为金属字符。
7. 如权利要求 1所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述电极为铜箔。
8. 如权利要求 1所述的触摸按键结构， 其特征在于， 所述触摸面板和所述按 键的材料均为铜。
9. 一种包括权利要求 1至 8任一项所述的触摸按键结构的触摸装置， 其中， 所述触摸装置还包括： 控制器， 所述控制器与所述侦测板上的各电极相连， 检 测各电极上的电荷转移情况以获得对应的电荷样本值，对所述触摸操作进行识 另' J , 并根据识别结果产生识别控制信号输出， 所述检测包括： 当触摸按键结构面临触摸或临近触摸时，记录从各电极上转移的电荷总量 对应的电压达到参考电压的次数；
以各电极上转移的电荷总量对应的电压达到参考电压的次数作为所述电 极对应的按键在所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时的电荷样本值；
将电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键。
10.如权利要求 9所述的触摸装置， 其中， 所述控制器包括： 多个单位电容、 多个电压检测及比较单元、 计数单元、 识别分析单元、 输出单元， 其中，
多个单位电容， 分别与触摸按键结构中的各电极对应连接；
多个电压检测及比较单元， 分别与所述多个单位电容对应连接，检测对应 单位电容两端电压，在所述单位电容两端电压达到参考电压时，输出计数信号； 计数单元， 连接多个电压检测及比较单元，对各电压检测及比较单元输出 的计数信号计数，并将各电压检测及比较单元输出的计数信号的计数值发送至 识别分析单元；
识别分析单元，以各电压检测及比较单元输出的计数信号的计数值作为各 电极对应的按键在所述触摸按键结构面临触摸或临近触摸时的电荷样本值；将 电荷样本值小于触摸感应阈值的按键识别为被触摸按键；将所述识别信息发送 至输出单元；
输出单元， 基于所述识别信息产生识别控制信号并输出。
11.如权利要求 9或 10所述的触摸装置， 其中， 还包括： 位于多个按键下方的 光源， 所述光源与控制器相连；
所述绝缘层的材料为透明绝缘材料；
所述控制器在各按键对应的电荷样本值小于接近感应阈值且大于触摸感 应阈值时， 开启所述按键下方的所述光源。
12.如权利要求 11所述的触摸装置， 其中， 所述控制器在识别获得被触摸按键 后， 调亮所述被触摸按键下方的光源。
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