專(zhuān)利名稱(chēng)：觸摸識(shí)別方法、觸摸鍵結(jié)構(gòu)及觸摸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸傳感技術(shù)，特別涉及觸摸識(shí)別方法、觸摸鍵結(jié)構(gòu)及觸摸裝置。
背景技術(shù)：
觸摸屏是現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電視及其他多媒體載體上的一種觸摸感應(yīng)輸入 裝置。按觸摸傳感原理，現(xiàn)有觸摸屏包括電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏等。其中，電阻式觸 摸屏因?yàn)槠涞统杀?、易?shí)現(xiàn)、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而流行多年。近年來(lái)，電容式觸摸屏以其透光 率高、耐磨損、耐環(huán)境溫度變化、耐環(huán)境濕度變化、壽命長(zhǎng)、可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸摸的高級(jí)復(fù)雜功能 而受到業(yè)界的關(guān)注。為使電容式觸摸屏有效工作，需要一個(gè)透明的電容傳感陣列。當(dāng)人體或者如手寫(xiě) 筆等專(zhuān)用觸摸裝置接近電容的感應(yīng)電極時(shí)，會(huì)改變傳感控制電路檢測(cè)到的電容值的大小， 根據(jù)觸摸區(qū)域內(nèi)電容值變化的分布，就可識(shí)別出人體或者專(zhuān)用觸摸裝置在觸摸區(qū)域內(nèi)的觸 摸情況。按電容形式的方式，現(xiàn)有技術(shù)觸摸屏包括自電容式觸摸屏和互電容式觸摸屏。自電 容式觸摸屏是利用傳感電極與交流地或直流電平電極形成的電容值的變化作為觸摸傳感 的信號(hào)；互電容式觸摸屏是利用兩個(gè)電極間形成的電容值的變化作為觸摸傳感的信號(hào)。在 現(xiàn)有技術(shù)的其他實(shí)現(xiàn)方式中，也有根據(jù)所述電容值變化對(duì)應(yīng)的觸摸區(qū)域內(nèi)的電荷量變化， 來(lái)對(duì)觸摸情況進(jìn)行識(shí)別。然而，對(duì)于電容式觸摸屏而言，特別是通過(guò)檢測(cè)電荷量變化進(jìn)行觸摸識(shí)別的方式， 其很容易受到觸摸屏使用環(huán)境變化及觸摸方式的影響。例如，當(dāng)觸摸屏使用環(huán)境中有正在 使用的能產(chǎn)生電輻射的設(shè)備(手機(jī)、電吹風(fēng)等)時(shí)，觸摸屏表面的電荷量就會(huì)產(chǎn)生異常變 化。而此時(shí)若按傳統(tǒng)方式進(jìn)行觸摸識(shí)別，就可能獲得錯(cuò)誤的識(shí)別結(jié)果，甚至引起誤操作。又 例如，當(dāng)手指在碰觸觸摸屏?xí)r力度過(guò)輕，未形成有效的觸摸接觸時(shí)，也有可能引發(fā)錯(cuò)誤識(shí) 別。因此，對(duì)于目前的觸摸屏應(yīng)用，需要研發(fā)一種能夠更準(zhǔn)確進(jìn)行觸摸識(shí)別的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種觸摸識(shí)別方法、觸摸鍵結(jié)構(gòu)及觸摸裝置，以提高觸摸識(shí)別的準(zhǔn)確度。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種觸摸識(shí)別方法，包括當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū) 域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸 鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的 比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng) 的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵；
所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)包括絕緣介質(zhì)觸摸面板，所述面板上具有多個(gè)按鍵；偵測(cè)板，所述偵測(cè)板上具有多個(gè)與按鍵對(duì)應(yīng)的電極，所述偵測(cè)板與所述絕緣介質(zhì) 觸摸面板間絕緣隔離；各電極在充電后各自產(chǎn)生源電場(chǎng)且其表面形成電荷累積區(qū)域，所述源電場(chǎng)穿透各 對(duì)應(yīng)按鍵的部分絕緣介質(zhì)觸摸面板，形成從各按鍵表面向外擴(kuò)散的極化電場(chǎng)，各電極的電 荷累積區(qū)域中累積達(dá)到平衡量的電荷。本發(fā)明還提供一種觸摸鍵結(jié)構(gòu)，包括絕緣介質(zhì)觸摸面板，所述面板上具有多個(gè)按鍵；偵測(cè)板，所述偵測(cè)板上具有多個(gè)與按鍵對(duì)應(yīng)的電極，所述偵測(cè)板與所述絕緣介質(zhì) 觸摸面板間絕緣隔離；各電極在充電后各自產(chǎn)生源電場(chǎng)且其表面形成電荷累積區(qū)域，所述源電場(chǎng)穿透各 對(duì)應(yīng)按鍵的部分絕緣介質(zhì)觸摸面板，形成從各按鍵表面向外擴(kuò)散的極化電場(chǎng)，各電極的電 荷累積區(qū)域中累積達(dá)到平衡量的電荷。本發(fā)明還提供一種觸摸裝置，包括上述觸摸鍵結(jié)構(gòu)及控制器，所述控制器與所述 偵測(cè)板上的各電極相連，對(duì)各電極進(jìn)行充電，并通過(guò)檢測(cè)各電極的電荷變化量對(duì)所述觸摸 操作進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果產(chǎn)生識(shí)別控制信號(hào)輸出，所述檢測(cè)包括當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū) 域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸 鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的 比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng) 的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述觸摸識(shí)別方法、觸摸鍵結(jié)構(gòu)及觸摸裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò) 電極充電后所產(chǎn)生電場(chǎng)穿透絕緣介質(zhì)觸摸面板形成極化電場(chǎng)，當(dāng)發(fā)生觸摸動(dòng)作時(shí)，計(jì)算由 于觸摸影響極化電場(chǎng)導(dǎo)致電荷累積區(qū)域電荷變化的量(即手指在極化電場(chǎng)中吸收的電荷 量)及電荷變化量與電荷平衡量的比值來(lái)作為識(shí)別觸摸的標(biāo)準(zhǔn)。因此，使得對(duì)于觸摸動(dòng)作 的觸摸識(shí)別更準(zhǔn)確。并且，通過(guò)觸摸鍵結(jié)構(gòu)使得在進(jìn)行觸摸操作時(shí)，無(wú)需觸摸實(shí)際的帶電荷的結(jié)構(gòu) (電極)，因此實(shí)現(xiàn)了空氣觸摸按鍵，提供了一種更新穎的觸摸識(shí)別方式。此外，由于實(shí)現(xiàn)了所述空氣觸摸按鍵，在進(jìn)行觸摸操作時(shí)，操作者的手指可以無(wú)需 接觸觸摸面板，因而也可以有效避免錯(cuò)誤識(shí)別的發(fā)生。


圖1是本發(fā)明觸摸鍵結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例的俯視示意圖；圖2是圖1所示觸摸鍵結(jié)構(gòu)的剖視示意圖；圖3是本發(fā)明觸摸識(shí)別方法的一種實(shí)施方式示意圖；圖4是應(yīng)用圖1所示觸摸鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行觸摸識(shí)別的實(shí)施例示意圖5在圖4所示觸摸識(shí)別過(guò)程中，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣保持電路中的保持電容 對(duì)電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充的簡(jiǎn)易示意圖；圖6是圖4所示觸摸識(shí)別過(guò)程中，計(jì)算電荷變化量的實(shí)例流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人基于電容式觸摸屏及其識(shí)別方式的諸多缺陷，提出了空氣觸摸按 鍵的設(shè)想。通過(guò)構(gòu)建特殊的觸摸鍵結(jié)構(gòu)使得在進(jìn)行觸摸操作時(shí)，操作者的手指可以無(wú)需觸 摸實(shí)際的帶電荷的結(jié)構(gòu)。并且，基于所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)的供電方 式及觸摸識(shí)別方法，以對(duì)觸摸操作進(jìn)行更準(zhǔn)確地識(shí)別。以下結(jié)合實(shí)施例及附圖分別對(duì)于觸摸鍵結(jié)構(gòu)及觸摸識(shí)別方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖1和圖2所示，本發(fā)明觸摸鍵結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例包括絕緣介質(zhì)觸摸面板100，所述絕緣介質(zhì)觸摸面板100上具有多個(gè)按鍵1 6 ；偵測(cè)板，所述偵測(cè)板上具有多個(gè)與按鍵1 6對(duì)應(yīng)的電極A F，所述偵測(cè)板與所 述絕緣介質(zhì)觸摸面板100間絕緣隔離；各電極在充電后各自產(chǎn)生源電場(chǎng)且其表面形成電荷累積區(qū)域，所述源電場(chǎng)穿透各 對(duì)應(yīng)按鍵的部分絕緣介質(zhì)觸摸面板，形成從各按鍵表面向外擴(kuò)散的極化電場(chǎng)，各電極的電 荷累積區(qū)域中累積達(dá)到平衡量的電荷。其中，所述各電極累積區(qū)域中累積達(dá)到平衡量的電荷是指在對(duì)各電極充電時(shí)， 各電極的電荷累積區(qū)域中開(kāi)始累積電荷，當(dāng)某一時(shí)間，各電極的電荷累積區(qū)域無(wú)法在積聚 更多電荷而要開(kāi)始產(chǎn)生放電的時(shí)候，此時(shí)各電極的電荷累積區(qū)域中累積的電荷達(dá)到了平衡量。在具體的實(shí)施例中，所述絕緣介質(zhì)觸摸面板100的材料可以為玻璃，或者也可以 為其他已知的各種絕緣材料。在具體的實(shí)施例中，所述電極為銅箔，或者也可以為其他已知的各種導(dǎo)電材料。需要說(shuō)明的是，所述絕緣介質(zhì)觸摸面板100上的按鍵為6個(gè)僅為舉例，并不應(yīng)對(duì)其 實(shí)現(xiàn)方式加以限制。所述按鍵的個(gè)數(shù)及功能的分配都可以依據(jù)實(shí)際所需實(shí)現(xiàn)的觸摸功能而 相應(yīng)設(shè)置。在其他的實(shí)施例中，所述絕緣介質(zhì)觸摸面板100上的按鍵可以為8個(gè)、20個(gè)或者更多。通過(guò)上述觸摸鍵結(jié)構(gòu)的說(shuō)明可以看到，當(dāng)要對(duì)具有所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)的觸摸屏進(jìn)行 操作時(shí)，操作者的手指對(duì)電荷累積區(qū)域中電荷量的影響并非是直接觸摸帶電荷的電極來(lái)實(shí) 現(xiàn)的，而是接觸了與電極沒(méi)有連接關(guān)系的絕緣介質(zhì)觸摸面板100，甚至可能還未與絕緣介質(zhì) 觸摸面板100接觸。導(dǎo)致上述情況出現(xiàn)的原理在于，當(dāng)各電極在充電后各自產(chǎn)生了源電場(chǎng)，所述源電 場(chǎng)為靜電場(chǎng)，其會(huì)穿透位于其電場(chǎng)范圍內(nèi)的絕緣介質(zhì)面板100。并且，絕緣介質(zhì)面板100由 于所述穿透而被極化，從而產(chǎn)生極化電場(chǎng)。所述極化電場(chǎng)疊加到對(duì)應(yīng)的源電場(chǎng)就是真實(shí)的 電場(chǎng)分布。當(dāng)操作者的手指進(jìn)入到極化電場(chǎng)中時(shí)，會(huì)使得所述真實(shí)的電場(chǎng)分布產(chǎn)生變化，引 發(fā)電荷累積區(qū)域中電荷的轉(zhuǎn)移，從而電荷累積區(qū)域中電荷量發(fā)生了變化。由此可以看出，一旦某個(gè)電極的電荷累積區(qū)域中發(fā)生了劇烈的電荷量變化，一般 就可以認(rèn)為所述電極對(duì)應(yīng)的按鍵發(fā)生了觸摸操作。從而，基于此情況就可通過(guò)對(duì)電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充的方式來(lái)獲得所述電荷量變化的情況，并確定電荷量變化最大的情況為 觸摸識(shí)別。并且，考慮到操作者的手指在觸摸某一按鍵時(shí)，不但所述觸摸區(qū)域?qū)?yīng)的極化電 場(chǎng)會(huì)被影響，其相鄰的按鍵對(duì)應(yīng)的極化電場(chǎng)也會(huì)由于操作者的非觸摸部分(其他手指、手 掌等)而收到影響。因而，也會(huì)引發(fā)相鄰的按鍵對(duì)應(yīng)的電極的電荷累計(jì)區(qū)域中的電荷量發(fā) 生變化。但是，這種變化相對(duì)于觸摸區(qū)域的變化一定是變化速度較緩慢且相對(duì)變化量較少 的，因而在此前最大電荷變化量的基礎(chǔ)上，再結(jié)合電荷變化量與電荷平衡量的比值就可進(jìn) 行更準(zhǔn)確的觸摸識(shí)別。相應(yīng)地，本發(fā)明觸摸裝置的一種實(shí)施方式包括上述觸摸鍵結(jié)構(gòu)及控制器，所述控 制器與所述偵測(cè)板上的各電極相連，對(duì)各電極進(jìn)行充電，并通過(guò)檢測(cè)各電極的電荷變化量 對(duì)所述觸摸操作進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果產(chǎn)生識(shí)別控制信號(hào)輸出，所述檢測(cè)包括當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū) 域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸 鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的 比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng) 的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵。所述控制器包括多個(gè)充電單元、存儲(chǔ)單元、觸發(fā)單元、識(shí)別分析單元、輸出單元， 其中，多個(gè)充電單元，分別與觸摸鍵結(jié)構(gòu)中的各電極對(duì)應(yīng)連接，對(duì)各電極進(jìn)行充電；在各 電極的電荷累積區(qū)域中的電荷量發(fā)生變化時(shí)，對(duì)相應(yīng)電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充；存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)各電極的電荷累積區(qū)域的電荷平衡量；觸發(fā)單元，檢測(cè)各充電單元的工作狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到充電單元進(jìn)行電荷補(bǔ)充時(shí)，觸發(fā) 識(shí)別分析單元工作，并將各充電單元的電荷補(bǔ)充信息發(fā)送至識(shí)別分析單元；識(shí)別分析單元，以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū) 域在所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與 電荷平衡量的比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積 區(qū)域?qū)?yīng)的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵；將所述識(shí)別信息發(fā)送至輸出單元；輸出單元，基于所述識(shí)別信息產(chǎn)生識(shí)別控制信號(hào)并輸出。所述充電單元包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路和充電電路，其中，時(shí)鐘產(chǎn)生電路，產(chǎn)生控制充電電路工作的采樣脈沖；充電電路包括模擬電子開(kāi)關(guān)和受控于模擬電子開(kāi)關(guān)的充電電容，所述充電電容與 對(duì)應(yīng)電極相連，所述模擬電子開(kāi)關(guān)受控于所述采樣脈沖。參照?qǐng)D3所示，本發(fā)明觸摸識(shí)別方法的一種實(shí)施方式包括步驟sl，當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電 荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；步驟s2，以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所 述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量；步驟s3，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的比值；
步驟s4，將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū) 域?qū)?yīng)的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵。其中，在進(jìn)行所述觸摸識(shí)別之前，還需要進(jìn)行一些初始化過(guò)程，包括檢測(cè)背景環(huán) 境信號(hào)，屏蔽第一頻率(本實(shí)施例中為80KHz)至第二頻率(本實(shí)施例中為120KHz)范圍外 的信號(hào)，在檢測(cè)到所述第一頻率至第二頻率范圍內(nèi)的信號(hào)后，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。所述觸發(fā)信號(hào) 觸發(fā)所述觸摸識(shí)別過(guò)程。為了確定各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量是否達(dá)到平衡，可以預(yù)先記錄各 按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷平衡量，并且在電荷補(bǔ)充的過(guò)程中將電荷累積區(qū)域的累 積電荷量與對(duì)應(yīng)電荷平衡量進(jìn)行實(shí)時(shí)比較來(lái)確定。以下通過(guò)一觸摸識(shí)別的實(shí)施例對(duì)上述觸摸識(shí)別方法作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D4所示，上述觸摸鍵結(jié)構(gòu)中，所述絕緣介質(zhì)觸摸面板為玻璃面板，所述電極 為銅箔。當(dāng)通過(guò)電源對(duì)銅箔充電時(shí)，銅箔會(huì)產(chǎn)生靜電場(chǎng)，所述靜電場(chǎng)穿透所述玻璃面板，使 得所述玻璃面板被極化而產(chǎn)生極化電場(chǎng)。圖4中虛線即示出了銅箔產(chǎn)生的靜電場(chǎng)穿透所述 玻璃面板的情況。當(dāng)手指觸摸或臨近觸摸玻璃面板上某一按鍵時(shí)，所述按鍵位置處的極化電場(chǎng)即受 到影響而引發(fā)所述按鍵對(duì)應(yīng)的銅箔的電荷累積區(qū)域中電荷量產(chǎn)生劇烈變化。為了獲悉所述 劇烈變化的情況，需要對(duì)玻璃面板上各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充。具體地說(shuō)， 將多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單位電容與各銅箔對(duì)應(yīng)連接，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單位電容進(jìn)行多次充放電，通過(guò)所述標(biāo)準(zhǔn) 單位電容的放電向?qū)?yīng)銅箔的電荷累積區(qū)域釋放電荷。則，所述電荷補(bǔ)充量為所述標(biāo)準(zhǔn)單 位電容向所述電荷累積區(qū)域釋放電荷的累積量。在具體實(shí)施例中，為了在一次觸摸動(dòng)作完成期間更精確地計(jì)量所述電荷補(bǔ)充量， 較好地方式是將所述期間再劃分成多個(gè)動(dòng)作期間，對(duì)每個(gè)動(dòng)作期間的電荷補(bǔ)充量均進(jìn)行記 錄。動(dòng)作期間劃分得越細(xì)，所述計(jì)量也越精確。但考慮到對(duì)大容量的電容的充放電會(huì)消耗 很多時(shí)間，對(duì)動(dòng)作期間的劃分有很大的限制。因而，較好的實(shí)現(xiàn)方式是利用現(xiàn)有技術(shù)的模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的采樣保持電路來(lái)進(jìn)行所述的電荷補(bǔ)充。參照?qǐng)D5所示，所述采樣保持電路簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)包括模擬電子開(kāi)關(guān)S及保持電容 ch。ld，所述模擬電子開(kāi)關(guān)S在頻率為fs的采樣脈沖的控制下重復(fù)接通、斷開(kāi)的過(guò)程。當(dāng)模 擬電子開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，由電源對(duì)保持電容ch。ld充電；而當(dāng)模擬電子開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，保持電容 ch。ld上的電壓保持不變。對(duì)于本實(shí)施例而言，將所述銅箔接于保持電容Ch。ld上，當(dāng)模擬電子開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)， 保持電容ch。ld向所述銅箔放電，所述銅箔處于被充電的狀態(tài)，從而銅箔表面的電荷累積區(qū) 域?qū)⒂捎谒霰３蛛娙輈h。ld的電荷釋放而累積電荷。因此，通過(guò)控制采樣脈沖的頻率fs，就 可對(duì)保持電容ch。ld進(jìn)行相當(dāng)快速地充放電，從而不斷向電荷累積區(qū)域補(bǔ)充電荷。在較短的 時(shí)間內(nèi)，使得電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡。通過(guò)這種手段可以將一個(gè)整體的電荷補(bǔ) 充過(guò)程分解為多次電荷補(bǔ)充。在本實(shí)施例中，所述保持電容ch。ld的電容量為0. 5pF。在電荷補(bǔ)充量能夠進(jìn)行精確計(jì)量的基礎(chǔ)上，還需對(duì)多次電荷補(bǔ)充的動(dòng)作進(jìn)行合理 設(shè)置。具體地說(shuō)，可以每隔固定時(shí)間對(duì)對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域進(jìn)行 電荷補(bǔ)充，且每次電荷補(bǔ)充都使得各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡。而各次電荷補(bǔ)充時(shí)，控制模擬電子開(kāi)關(guān)S的采樣脈沖的頻率也可依據(jù)對(duì)實(shí)際觸摸情況的分析和 觸摸識(shí)別的精度來(lái)進(jìn)行設(shè)置。例如，各次電荷補(bǔ)充時(shí)對(duì)保持電容進(jìn)行充放電控制的采樣脈 沖均保持同一頻率，或者，各次電荷補(bǔ)充時(shí)對(duì)保持電容進(jìn)行充放電控制的采樣脈沖采用不 同頻率。其中，較佳地可以采用不同頻率的方式。在具體的實(shí)施例中，對(duì)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖采用不同頻率包括自首次電 荷補(bǔ)充后，后續(xù)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率大于前一次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率。 此時(shí)，可以設(shè)置采樣脈沖頻率的范圍，將首次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率設(shè)為該范圍中的 較低值，隨后第二次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率相對(duì)于首次電荷補(bǔ)充稍有增加，第三次電 荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率相對(duì)于第二次電荷補(bǔ)充稍有增加，此后依此類(lèi)推，直至最近一次 電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率達(dá)到該范圍中的較大值或高限值。在兩次電荷補(bǔ)充期間，也可 間隔固定時(shí)間。例如，所述固定時(shí)間為5μ s ；所述采樣脈沖頻率的變化范圍為80 120kHz。在其他實(shí)施例中，對(duì)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖采用不同頻率包括設(shè)置采樣脈 沖頻率的變化范圍，自首次電荷補(bǔ)充后，后續(xù)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率大于前一次 電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率，且在某此電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率達(dá)到采樣脈沖頻率的高 限值后，后續(xù)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率小于前一次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率。此 時(shí)，可以設(shè)置采樣脈沖頻率的范圍，將首次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率設(shè)為該范圍中的較 低值，隨后第二次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率相對(duì)于首次電荷補(bǔ)充稍有增加，第三次電荷 補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率相對(duì)于第二次電荷補(bǔ)充稍有增加，此后依此類(lèi)推，直至最近一次電 荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率達(dá)到該范圍中的較大值或高限值后，后一次的電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣 脈沖頻率小于前一次的電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率。在兩次電荷補(bǔ)充期間，也可間隔固定 時(shí)間。例如，所述固定時(shí)間為5μ s ；所述采樣脈沖頻率的變化范圍為80 120kHz。為了獲得對(duì)觸摸動(dòng)作完成期間，各按鍵對(duì)應(yīng)的銅箔的電荷累積區(qū)域中的電荷變化 量進(jìn)行精確計(jì)算，還需要對(duì)通過(guò)多次電荷補(bǔ)充所獲得的多個(gè)電荷補(bǔ)充量進(jìn)行綜合處理以獲 得電荷變化量。參照?qǐng)D6所示，所述綜合處理包括步驟s21，將首次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷補(bǔ)充量作為首次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化 量；步驟s22，將后續(xù)各次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷補(bǔ)充量與前次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變 化量進(jìn)行加權(quán)相加，將相加結(jié)果作為當(dāng)次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量；步驟s23，將各次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的變化量取平均值作為所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸 時(shí)的電荷變化量。其中，所述加權(quán)相加采用下述公式=C = C1Xm-C2XNZ,其中，C為當(dāng)次電荷補(bǔ)充對(duì) 應(yīng)的電荷變化量，C1為前次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量，m為對(duì)應(yīng)前次電荷補(bǔ)充的權(quán)重，C2 為當(dāng)次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷補(bǔ)充量，N2為對(duì)應(yīng)當(dāng)次電荷補(bǔ)充的權(quán)重。在獲得各按鍵對(duì)應(yīng)的銅箔的電荷累積區(qū)域中的電荷變化量后，就可將各電荷變化 量與對(duì)應(yīng)的電荷平衡量相比以獲得比值。隨后，就可將各按鍵對(duì)應(yīng)的銅箔的電荷累積區(qū)域 中，電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng)的按鍵識(shí) 別為被觸摸按鍵。從而，完成本次觸摸識(shí)別過(guò)程。以上公開(kāi)了本發(fā)明的多個(gè)方面和實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)明白本發(fā)明的其
10它方面和實(shí)施方式。本發(fā)明中公開(kāi)的多個(gè)方面和實(shí)施方式只是用于舉例說(shuō)明，并非是對(duì)本 發(fā)明的限定，本發(fā)明的真正保護(hù)范圍和精神應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種觸摸識(shí)別方法，其特征在于，包括當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng)的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵；所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)包括絕緣介質(zhì)觸摸面板，所述面板上具有多個(gè)按鍵；偵測(cè)板，所述偵測(cè)板上具有多個(gè)與按鍵對(duì)應(yīng)的電極，所述偵測(cè)板與所述絕緣介質(zhì)觸摸面板間絕緣隔離；各電極在充電后各自產(chǎn)生源電場(chǎng)且其表面形成電荷累積區(qū)域，所述源電場(chǎng)穿透各對(duì)應(yīng)按鍵的部分絕緣介質(zhì)觸摸面板，形成從各按鍵表面向外擴(kuò)散的極化電場(chǎng)，各電極的電荷累積區(qū)域中累積達(dá)到平衡量的電荷。
2.如權(quán)利要求1所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng) 的電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充包括對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單位電容進(jìn)行多次充放電，通過(guò)所述標(biāo)準(zhǔn)單位 電容的放電向所述電荷累積區(qū)域釋放電荷；所述電荷補(bǔ)充量為所述標(biāo)準(zhǔn)單位電容向所述電荷累積區(qū)域釋放電荷的累積量。
3.如權(quán)利要求2所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)單位電容為模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的采樣保持電路中的保持電容，所述對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單位電容的充放電包括通過(guò)采樣脈沖對(duì)標(biāo)準(zhǔn) 單位電容的充放電進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求2所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng) 的電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充包括每隔固定時(shí)間對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積 區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，且每次電荷補(bǔ)充都使得各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平
5.如權(quán)利要求3所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng) 的電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充包括每隔固定時(shí)間對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積 區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，且每次電荷補(bǔ)充都使得各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平
6.如權(quán)利要求5所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，各次電荷補(bǔ)充時(shí)對(duì)保持電容進(jìn)行 充放電控制的采樣脈沖均保持同一頻率。
7.如權(quán)利要求5所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，各次電荷補(bǔ)充時(shí)對(duì)保持電容進(jìn)行 充放電控制的采樣脈沖采用不同頻率。
8.如權(quán)利要求7所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，對(duì)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖采 用不同頻率包括自首次電荷補(bǔ)充后，后續(xù)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率大于前一次電 荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率。
9.如權(quán)利要求8所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述固定時(shí)間為5μs ；所述采樣脈 沖頻率的變化范圍為80 120kHz。
10.如權(quán)利要求7所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，對(duì)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖采 用不同頻率包括設(shè)置采樣脈沖頻率的變化范圍，自首次電荷補(bǔ)充后，后續(xù)各次電荷補(bǔ)充時(shí) 的采樣脈沖頻率大于前一次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率，且在某此電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖 頻率達(dá)到采樣脈沖頻率的高限值后，后續(xù)各次電荷補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率小于前一次電荷 補(bǔ)充時(shí)的采樣脈沖頻率。
11.如權(quán)利要求10所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述固定時(shí)間為5μS ；所述采樣 脈沖頻率的變化范圍為80 120kHz。
12.如權(quán)利要求4或5所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積 區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量包 括將首次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷補(bǔ)充量作為首次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量； 將后續(xù)各次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷補(bǔ)充量與前次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量進(jìn)行加權(quán) 相加，將相加結(jié)果作為當(dāng)次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量；將各次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的變化量取平均值作為所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量。
13.如權(quán)利要求12所述的觸摸識(shí)別方法，其特征在于，所述加權(quán)相加采用下述公式 C = QXNl+QXN〗，其中，C為當(dāng)次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量，C1為前次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷變化量，Nl為對(duì) 應(yīng)前次電荷補(bǔ)充的權(quán)重，C2為當(dāng)次電荷補(bǔ)充對(duì)應(yīng)的電荷補(bǔ)充量，N2為對(duì)應(yīng)當(dāng)次電荷補(bǔ)充的權(quán)重。
14.一種觸摸鍵結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 絕緣介質(zhì)觸摸面板，所述面板上具有多個(gè)按鍵；偵測(cè)板，所述偵測(cè)板上具有多個(gè)與按鍵對(duì)應(yīng)的電極，所述偵測(cè)板與所述絕緣介質(zhì)觸摸 面板間絕緣隔離；各電極在充電后各自產(chǎn)生源電場(chǎng)且其表面形成電荷累積區(qū)域，所述源電場(chǎng)穿透各對(duì)應(yīng) 按鍵的部分絕緣介質(zhì)觸摸面板，形成從各按鍵表面向外擴(kuò)散的極化電場(chǎng)，各電極的電荷累 積區(qū)域中累積達(dá)到平衡量的電荷。
15.如權(quán)利要求14所述的觸摸鍵結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)觸摸面板的材料為 玻璃。
16.如權(quán)利要求14所述的觸摸鍵結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極為銅箔。
17.—種包括權(quán)利要求14至16任一項(xiàng)所述的觸摸鍵結(jié)構(gòu)的觸摸裝置，其中，所述觸摸 裝置還包括控制器，所述控制器與所述偵測(cè)板上的各電極相連，對(duì)各電極進(jìn)行充電，并通 過(guò)檢測(cè)各電極的電荷變化量對(duì)所述觸摸操作進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)識(shí)別結(jié)果產(chǎn)生識(shí)別控制信號(hào) 輸出，所述檢測(cè)包括當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域進(jìn) 行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸鍵結(jié) 構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的比 值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng)的按 鍵識(shí)別為被觸摸按鍵。
18.如權(quán)利要求17所述的觸摸裝置，其中，所述控制器包括多個(gè)充電單元、存儲(chǔ)單元、 觸發(fā)單元、識(shí)別分析單元、輸出單元，其中，多個(gè)充電單元，分別與觸摸鍵結(jié)構(gòu)中的各電極對(duì)應(yīng)連接，對(duì)各電極進(jìn)行充電；在各電極 的電荷累積區(qū)域中的電荷量發(fā)生變化時(shí)，對(duì)相應(yīng)電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充；存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)各電極的電荷累積區(qū)域的電荷平衡量；觸發(fā)單元，檢測(cè)各充電單元的工作狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到充電單元進(jìn)行電荷補(bǔ)充時(shí)，觸發(fā)識(shí)別 分析單元工作，并將各充電單元的電荷補(bǔ)充信息發(fā)送至識(shí)別分析單元；識(shí)別分析單元，以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在 所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷 平衡量的比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域 對(duì)應(yīng)的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵；將所述識(shí)別信息發(fā)送至輸出單元；輸出單元，基于所述識(shí)別信息產(chǎn)生識(shí)別控制信號(hào)并輸出。
19.如權(quán)利要求18所述的觸摸裝置，其中，所述充電單元包括時(shí)鐘產(chǎn)生電路和充電電 路，其中，時(shí)鐘產(chǎn)生電路，產(chǎn)生控制充電電路工作的采樣脈沖；充電電路包括模擬電子開(kāi)關(guān)和受控于模擬電子開(kāi)關(guān)的充電電容，所述充電電容與對(duì)應(yīng) 電極相連，所述模擬電子開(kāi)關(guān)受控于所述采樣脈沖。
全文摘要
一種觸摸識(shí)別方法、觸摸鍵結(jié)構(gòu)及觸摸裝置。所述觸摸識(shí)別方法包括當(dāng)觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸或臨近觸摸時(shí)，對(duì)觸摸鍵結(jié)構(gòu)中各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域進(jìn)行電荷補(bǔ)充，直至各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷量達(dá)到平衡；以各按鍵對(duì)應(yīng)的電荷累積區(qū)域中的電荷補(bǔ)充量計(jì)算各電荷累積區(qū)域在所述觸摸鍵結(jié)構(gòu)面臨觸摸時(shí)的電荷變化量，以及計(jì)算各電荷累積區(qū)域的電荷變化量與電荷平衡量的比值；將電荷變化量最大且電荷變化量與電荷平衡量的比值最大的電荷累積區(qū)域?qū)?yīng)的按鍵識(shí)別為被觸摸按鍵。
文檔編號(hào)G06F3/044GK101976147SQ201010515098
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者劉正東, 龍江, 龍濤 申請(qǐng)人:江蘇惠通集團(tuán)有限責(zé)任公司