專利名稱：一種感應(yīng)開關(guān)式用戶界面裝置及其便攜式終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于便攜式終端的感應(yīng)開關(guān)式觸摸鍵盤；具體的講是一種用戶界面裝置及其便攜式終端。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，手機作為便攜式終端的一種，已經(jīng)成為深受大眾歡迎的通信工具。手機隨著用戶的需要正向著小型化，人性化，多樣化和數(shù)據(jù)化發(fā)展。傳統(tǒng)的手機主要以通話為主。這對用戶界面裝置的要求相對簡單。基于機電開關(guān)原理的手機按鍵鍵盤已能很好的滿足要求。這種鍵盤通常包括0-9十個數(shù)字/字母按鍵，及若干個功能鍵。按鍵下方設(shè)置有彈性帽，當按鍵被按下后，彈性帽的導(dǎo)電層接觸并接通電開關(guān)。按鍵按壓動作收起來后彈性帽自動彈會原位，形成觸覺反饋，提示使用者按鍵動作已完成。鍵盤使用的機電開關(guān)技術(shù)已臻完善，易于實現(xiàn)，性能可靠。然而隨著越來越多的手機用戶開始使用像電子郵件(Email)，彩信(MMS)，即時信息(IM)和短信息(SMS)等手機文字信息通信方式，文字輸入對用戶界面裝置提出了新的要求。而在傳統(tǒng)手機按鍵鍵盤上輸入文字尤其是輸入像中文這樣的非字母的文字是件非常困難的事。隨著通信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，特別是伴隨著GPRS等寬帶技術(shù)的應(yīng)用，此類業(yè)務(wù)會要求用戶輸入更多的信息，而現(xiàn)有的用戶界面裝置不能再滿足以上的要求，這就使信息服務(wù)的廣泛應(yīng)用受到限制。
各種新型的用戶界面裝置被應(yīng)用到手機上。例如具有手寫識別功能的觸摸屏也被應(yīng)用在手機上來輸入文字。目前比較流行的兩種觸摸屏分別為電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏，電阻式觸摸屏是由一層可變形的電阻薄膜和一層固定的電阻薄膜構(gòu)成，中間由空氣相隔離。其工作原理是當用筆或用戶手指接觸觸摸屏?xí)r，上層電阻受壓變形并與下層電阻接觸，下層電阻薄膜就能感應(yīng)出筆或用戶手指的位置。第二種是電容式觸摸屏技術(shù)，電容式觸摸屏的工作原理與電阻式觸摸屏基本一樣，它主要是通過手寫筆向基板施加壓力時，電容值的改變來定位手寫筆的位置。觸摸屏這種新型的用戶界面裝置很好的解決了文字輸入的問題。然而，為了保持手機外形的小巧，大多數(shù)這類手機設(shè)計中只有一個觸摸屏而省略了數(shù)字按鍵鍵盤。觸摸屏上也可以用來顯示一個虛擬鍵盤，這樣的設(shè)計，用戶就需要點擊在觸摸屏上顯示的虛擬按鍵來撥號。虛擬鍵盤沒有提供觸覺反饋，用戶通常會覺得使用起來不方便，并容易產(chǎn)生錯誤操作。也有一些手機既有觸摸屏又有數(shù)字鍵盤，這樣的手機難免體積大，攜帶不方便。總之，觸摸屏難以同時很好的滿足撥號通話，文字輸入，及小型化的要求。
最近像用在筆記本電腦上的觸摸板也被應(yīng)用在手機上，例如，US2003048257公開的裝置，諾基亞(Nokia)6108手機翻蓋上裝有數(shù)字按鍵鍵盤，用戶在按鍵上撥號，打開數(shù)字按鍵鍵盤的翻蓋，下面就是一個觸摸板。用戶可以用輸入筆在觸摸板上輸入文字。當用戶用輸入筆在觸摸板上寫入文字的筆劃時，手機中的特殊IC控制器感應(yīng)到輸入筆在觸摸板上劃過時產(chǎn)生的壓力變化。進而筆劃在XY坐標上的位置就被記錄下來，并送到手寫識別處理器上。然后與輸入筆劃相符合的幾個候選的字符就會被輸出并顯示在顯示器上。接下來，用戶用輸入筆在觸摸板上點擊菜單及圖標進行查找并選擇確認或刪除所顯示出的字符。但是同時具有觸摸板及數(shù)字按鍵，增加了手機成本及手機外形體積。
US2003025679，EP1197835公開了類似的用戶界面裝置，對同時具有觸摸板及按鍵鍵盤的設(shè)計加以改進。觸摸板被直接裝在按鍵鍵盤下面。按鍵下方設(shè)置有彈性帽。為了按鍵鍵盤的機電開關(guān)得以工作，針對每一個按鍵，在觸摸板上都要相應(yīng)的打一個孔。這樣按壓按鍵時，按鍵的機械拄才可以順利穿過觸摸板從而壓動彈性帽。彈性帽的導(dǎo)電層接觸并接通電開關(guān)。按鍵按壓動作收起來后彈性帽自動彈會原位，形成觸覺反饋，提示使用者按鍵動作已完成。按鍵鍵盤的功能得以保留，撥號通話很方便。當用戶手指在鍵盤表面滑動時，非接觸式觸摸板及其與其相連的特殊IC控制器通過電容感應(yīng)的原理，測量并輸出用戶手指的移動軌跡，進而實現(xiàn)手寫識別功能在手機上來輸入文字，或移動光標控制用戶界面。這里按鍵的機電開關(guān)與非接觸式觸摸板分別由兩套不同的獨立電路控制。其中各自的掃描分電路都同時獨立工作，進而監(jiān)測并判斷用戶手指是否按壓按鍵，或用戶手指是否在鍵盤表面滑動，增大了耗電。
US5917906公開了用戶界面裝置，對同時具有觸摸板及鍵盤的設(shè)計加以改進。在觸摸板上加上一組彈性帽及隔離層。隔離層包括一組小孔與彈性帽相匹配，這樣彈性帽及隔離層結(jié)構(gòu)的上表面相對平整。它們的上面再加一很平整的標有按鍵標志的輸入面。當用筆或用戶手指按壓按鍵標志時，彈性帽提供了觸覺反饋，同時彈性帽與觸摸板的接觸部分產(chǎn)生壓力，從而通過觸摸板被壓部分的位置判定實現(xiàn)按鍵的功能。當用筆或用戶手指在輸入面上帶力滑動時，通過觸摸板被壓部分的軌跡判定實現(xiàn)手寫輸入功能。這一方案提供了手寫輸入功能及帶有觸覺反饋的按鍵的功能。然而它存在以下缺陷。第一，當用筆或用戶手指按壓按鍵標志時，彈性帽具有一定的面積，與觸摸板的接觸并不均勻。通過接觸受力，如何判定按鍵是否按下并不準確。很容易產(chǎn)生誤判。接觸受力的判定臨界值與彈性帽的反彈點并不對應(yīng)，從而使用戶對觸覺反饋產(chǎn)生困惑，對是否已按下按鍵很容易產(chǎn)生誤判。第二，雖然輸入面可以很平以方便手寫輸入，但因為彈性帽的存在造成觸摸板的受力在有無彈性帽的地方并不平滑，使手寫輸入的手感差。受力的不均勻會使筆跡的識別產(chǎn)生不連續(xù)性，降低手寫輸入的識別率。第三，彈性帽與觸摸板直接接觸，彈性帽的經(jīng)常變形及移動會造成觸摸板的磨損。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于，提供一種用戶界面裝置、及其移動終端，并且在提供上述的新的文字輸入及光標控制功能的同時，保持手機原有的外形結(jié)構(gòu)，也不失掉手機數(shù)字鍵盤原有的功能。并且降低手寫手機的耗電，延長手機通話待機時間。
本實用新型的技術(shù)方案為一種用戶界面裝置，包括復(fù)數(shù)個按鍵，至少一個與所述按鍵相耦合的感應(yīng)裝置，所述按鍵下對應(yīng)至少一個機電開關(guān)網(wǎng)；所述感應(yīng)裝置及所述機電開關(guān)網(wǎng)與同一感應(yīng)開關(guān)電路相連。當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息。當一感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致至少一個機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)。
所述的按鍵包括，具有觸覺反饋功能的機械構(gòu)件。
所述的按鍵包括，直接在所述感應(yīng)裝置表面上標定的多個區(qū)域，印上數(shù)字，字母符號或者控制符號從而代表各種按鍵。
所述的感應(yīng)裝置是電容式的，即所述的感應(yīng)裝置是通過測量電容的變化產(chǎn)生位置信息。
所述的感應(yīng)裝置是阻抗式的，即所述的感應(yīng)裝置是通過測量阻抗的變化產(chǎn)生位置信息。
所述的感應(yīng)裝置由透明或近似透明的材料構(gòu)成。
所述的感應(yīng)裝置包括至少一層由感應(yīng)電極構(gòu)成的感應(yīng)層；所述的感應(yīng)電極是互相隔離的導(dǎo)線條的導(dǎo)線條；所述的感應(yīng)電極分布在不同的感應(yīng)層，不同的感應(yīng)層的感應(yīng)電極之間形成耦合互電容；所述的耦合互電容隨一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置上的感應(yīng)空間內(nèi)移動而改變。
所述的感應(yīng)裝置包括由感應(yīng)電極構(gòu)成的感應(yīng)層；所述的感應(yīng)電極是互相交叉，不相連的導(dǎo)線條；所述的感應(yīng)電極分布在同一的感應(yīng)層，同一的感應(yīng)層的感應(yīng)電極之間形成耦合互電容；所述的耦合互電容隨一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置上的感應(yīng)空間內(nèi)移動而改變。
所述的感應(yīng)裝置包括至少一層由感應(yīng)電極構(gòu)成的感應(yīng)層；所述的感應(yīng)電極是互不交叉的導(dǎo)線條連接至少一個具有一定面積的導(dǎo)電片；所述的導(dǎo)電片被印制成矩形、圓形、橢圓形、三角形、菱形、多邊形、或其他有比較好的導(dǎo)通特性及耦合電容的形狀；所述的感應(yīng)電極與在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)的感應(yīng)物之間形成耦合互電容；所述的耦合互電容隨一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置上的感應(yīng)空間內(nèi)移動而改變。
所述的機電開關(guān)網(wǎng)包括至少一對互不交叉的導(dǎo)線條。
所述的用戶界面裝置還包括光源，用于使所述按鍵具有背光。
本實用新型還提供了一種具有用戶界面裝置的便攜式終端，包括便攜式終端本體，其特征在于包括，與所述便攜式終端的中央處理器相耦合的一用戶界面裝置；所述的用戶界面裝置由復(fù)數(shù)個按鍵、至少一個與所述按鍵相耦合的感應(yīng)裝置、至少一個與所述按鍵對應(yīng)的機電開關(guān)網(wǎng)、以及一個與所述感應(yīng)裝置及所述機電開關(guān)網(wǎng)相連的感應(yīng)開關(guān)電路構(gòu)成；當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息；當一感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致至少一個機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)。
所述的便攜式終端包括手機，遙控器，游戲機，音視播放器，學(xué)習(xí)機及任何便攜式電子設(shè)備。所述按鍵為手機標準鍵盤按鍵，及控制鍵。
當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路向所述便攜式終端的中央處理器輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息，所述的中央處理器經(jīng)過對所述軌跡信息的處理，實現(xiàn)文字輸入功能。
當一感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致所述的機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路向所述便攜式終端的中央處理器輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)，所述的中央處理器經(jīng)過對所述位置信息及狀態(tài)的處理，實現(xiàn)手機標準鍵盤按鍵，及控制鍵的功能。
當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路向所述便攜式終端的中央處理器輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息，所述的中央處理器經(jīng)過對所述位置軌跡信息的處理，控制所述便攜式終端的顯示器的光標。
本實用新型的有益效果在于，提供一種用戶界面裝置及其便攜式終端，并且在提供上述的新的文字輸入及光標控制功能的同時，保持手機原有的外形結(jié)構(gòu)，也不失掉手機數(shù)字鍵盤原有的功能。并且降低手寫手機的耗電，延長手機通話待機時間。


圖1為本實用新型的便攜式終端的結(jié)構(gòu)塊圖；圖2為本實用新型應(yīng)用于便攜式終端的平面示意圖；圖3為本實用新型應(yīng)用于便攜式終端的解剖面示意圖；圖4為本實用新型機電開關(guān)網(wǎng)示意圖；圖5為本實用新型感應(yīng)裝置示意圖；圖6為本實用新型與感應(yīng)裝置及機電開關(guān)網(wǎng)相連接的感應(yīng)開關(guān)電路設(shè)計示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施方式
本實用新型提供了一種用戶界面裝置及其便攜式終端。
圖1為本實用新型所述便攜式終端10的結(jié)構(gòu)塊圖。此便攜式終端10包含微處理器100，存儲器110，復(fù)數(shù)個按鍵120，機電開關(guān)網(wǎng)130，感應(yīng)裝置140，感應(yīng)開關(guān)電路150。此便攜式終端10還可包括顯示器160及通信接口170。顯示器160用來顯示字符及各種信息。通信接口170可以是任何包括有收發(fā)器結(jié)構(gòu)的裝置，用戶可以通過該通信接口170與其它便攜式終端10或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行通信。例如具有收發(fā)器的通信接口170可以與無線通信網(wǎng)絡(luò)進行通信。此便攜式終端10可以是手機，遙控器，游戲機，音視播放器，學(xué)習(xí)機及任何便攜式電子設(shè)備。對于本行業(yè)的專業(yè)人員而言具體實施方式
類同，恕不贅述。在本專利中，感應(yīng)物是指用戶手指及其等價物，感應(yīng)物和用戶手指可互換使用。
此便攜式終端10的關(guān)鍵特征之一是機電開關(guān)網(wǎng)130和感應(yīng)裝置140通過同一感應(yīng)開關(guān)電路150協(xié)調(diào)工作，并通過感應(yīng)開關(guān)電路150向微處理器100提供信息。機電開關(guān)網(wǎng)130報告感應(yīng)開關(guān)電路150當前用戶手指按壓按鍵狀態(tài)，從而啟動和控制感應(yīng)開關(guān)電路150檢測感應(yīng)裝置140并產(chǎn)生用戶手指的按鍵位置及狀態(tài)信息。感應(yīng)裝置140提供感應(yīng)開關(guān)電路150當前用戶手指與感應(yīng)裝置140的相對空間位置信息，從而幫助感應(yīng)開關(guān)電路150更有效可靠地確定用戶手指的按鍵位置及狀態(tài)信息。
此關(guān)鍵特征之有益效果在于微處理器100不再需要不停地掃描監(jiān)測機電開關(guān)網(wǎng)130以確定用戶手指的按鍵狀態(tài)，從而減少便攜式終端10電耗、降低負荷、和消除因掃描監(jiān)測機電開關(guān)網(wǎng)130產(chǎn)生的電噪聲。此關(guān)鍵特征之有益效果又在于只需要一套感應(yīng)開關(guān)電路150，從而降低便攜式終端10電路系統(tǒng)的復(fù)雜性和減少成本。此關(guān)鍵特征之有益效果還在于機電開關(guān)網(wǎng)130和感應(yīng)裝置140協(xié)調(diào)工作，從而提高便攜式終端10的可靠性和準確性。
圖2為本實用新型應(yīng)用于便攜式終端10的平面示意圖。便攜式終端10包括數(shù)字字母按鍵區(qū)和控制按鍵區(qū)。位于數(shù)字字母按鍵區(qū)的第一感應(yīng)裝置140形成第一感應(yīng)空間。位于控制按鍵區(qū)的第二感應(yīng)裝置140形成第二感應(yīng)空間。當然也可以將同一感應(yīng)裝置140置于數(shù)字字母按鍵區(qū)及控制按鍵區(qū)形成統(tǒng)一的感應(yīng)空間。也可將按鍵區(qū)劃分成更多個功能區(qū)域，每個對應(yīng)其相應(yīng)的感應(yīng)裝置140。感應(yīng)裝置140可根據(jù)需要放置于不同的按鍵區(qū)形成所需感應(yīng)空間。對于本行業(yè)的專業(yè)人員而言具體實施方式
類同，恕不贅述。
此便攜式終端10的關(guān)鍵特征之一是按鍵區(qū)與感應(yīng)裝置140對應(yīng)。此關(guān)鍵特征之有益效果在于用戶可以在按鍵區(qū)既可輸入按鍵位置及狀態(tài)信息，也可輸入用戶手指的位置坐標及軌跡信息，從而使用戶更方便有效地使用控制此便攜式終端10的各種功能并能用書寫的方式輸入文字信息。
圖3為本實用新型應(yīng)用于便攜式終端10的解剖面示意圖。上述感應(yīng)空間包括按鍵表面330，感應(yīng)裝置320，多個彈性帽340，機電開關(guān)網(wǎng)310，和印刷電路板PCB300。機電開關(guān)網(wǎng)310由導(dǎo)電材料印制在印刷電路板PCB300上形成。按鍵表面330的多個區(qū)域被指定為相應(yīng)的按鍵。按鍵對應(yīng)彈性帽340。按鍵表面330和感應(yīng)裝置320可以是機械上獨立的兩個部件，也可以合二為一構(gòu)成一個部件。也可直接在感應(yīng)裝置320表面上標定多個區(qū)域，印上數(shù)字，字母符號或者控制符號從而代表各種按鍵。
此便攜式終端10的特征之一是感應(yīng)裝置320與機電開關(guān)網(wǎng)310之間有彈性帽340。此關(guān)鍵特征之有益效果在于感應(yīng)裝置320可以有最大的設(shè)計靈活性，從而使此便攜式終端10更易于設(shè)計和制造。
圖4為本實用新型機電開關(guān)網(wǎng)130示意圖。機電開關(guān)網(wǎng)130由一組相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元組成。當用戶手指向下按壓按鍵表面330，被擠壓彈性帽340對用戶手指形成阻力。彈性帽340或本身為導(dǎo)體，或內(nèi)表面印有導(dǎo)電層。彈性帽340受用戶手指壓力變形使其導(dǎo)電層接觸到相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元。此接觸形成電連接并導(dǎo)通該導(dǎo)線單元，從而導(dǎo)通機電開關(guān)網(wǎng)130。這一開關(guān)電信號通過X和Y方向的導(dǎo)線發(fā)送到感應(yīng)開關(guān)電路150。當用戶手指松開時，彈性帽340的彈性帶動按鍵彈回原位，使之具有觸覺反饋。
在本具體實施方案中，數(shù)字字母按鍵區(qū)的相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元都同時連接到同一X和Y方向的導(dǎo)線X0/Y0上。用戶手指向下按壓任意數(shù)字字母按鍵都會導(dǎo)通機電開關(guān)網(wǎng)130，并向感應(yīng)開關(guān)電路150發(fā)送同一開關(guān)電信號。一般地，任一按鍵可對應(yīng)多個相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元，或只對應(yīng)部分相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元。機電開關(guān)網(wǎng)130可由一組相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元組成，也可由多組相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元組成。例如，手機的數(shù)字字母按鍵區(qū)的按鍵1，3，5，7，9，0可對應(yīng)第一組相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元，按鍵2，4，6，8，*和#可對應(yīng)第二組相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元。這樣可提高按鍵定位的可靠性。
此機電開關(guān)網(wǎng)130的關(guān)鍵特征之一是多個按鍵對應(yīng)同一組相互交叉的X和Y方向的導(dǎo)線單元。其有益效果在于按鍵定位不需要常規(guī)的鍵盤掃描電路和操作，從而減少耗電，降低微處理器100的負擔(dān)，和消除因掃描鍵盤產(chǎn)生的電噪聲。
此關(guān)鍵特征的有益效果還在于此機電開關(guān)網(wǎng)130可以由導(dǎo)電材料印制在單層印刷電路板PCB300實現(xiàn)，從而簡化系統(tǒng)復(fù)雜性，降低成本，減少體積，和提高可靠性。
圖5為本實用新型感應(yīng)裝置140示意圖。感應(yīng)裝置140由多層材料組成。最底層是一絕緣基底。此絕緣基底最好透明或近似透明。絕緣基底上布有多個菱形或其它形狀的導(dǎo)電片，由Y方向的導(dǎo)線連接形成Y電極層。Y電極層上有一薄絕緣層。此薄絕緣層上有多個菱形或其它形狀的導(dǎo)電片，由X方向的導(dǎo)線連接形成X電極層。圖5中X方向有3條導(dǎo)線，Y方向有4條導(dǎo)線，從而構(gòu)成(1，1)…(3，4)的3X4坐標系。本實用新型的具體實施方式
也可是6X8或其它數(shù)目形成的坐標系。此感應(yīng)裝置140的導(dǎo)電片與用戶手指形成接地感應(yīng)電容。即所述的感應(yīng)裝置是接地電容式的。
該感應(yīng)裝置140的工作原理也可基于X導(dǎo)線與Y導(dǎo)線間形成的互電容，即所述的感應(yīng)裝置是互電容式的。對于本行業(yè)的專業(yè)人員而言具體實施方式
類同，恕不贅述。
此感應(yīng)裝置140的關(guān)鍵特征之一是此感應(yīng)裝置140會在其周圍產(chǎn)生一感應(yīng)空間。當用戶手指進入此感應(yīng)空間，此感應(yīng)裝置140會產(chǎn)生和改變與用戶手指空間位置相對應(yīng)的電信號。此關(guān)鍵特征之有益效果在于用戶可以用一種不同于鍵盤按鍵的方式與用戶界面裝置及其便攜式終端交互，從而更方便有效地進行文字輸入和功能控制。
圖6為本實用新型感應(yīng)開關(guān)電路150設(shè)計示意圖。此感應(yīng)開關(guān)電路150與感應(yīng)裝置140，機電開關(guān)網(wǎng)130及微處理器100相連接。感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的測量電容CX1，CX2，CX3，CY1，CY2，CY3，CY4分別將感應(yīng)裝置140在X方向的3條導(dǎo)線X1，X2，X3和Y方向的4條導(dǎo)線Y1，Y2，Y3，Y4連接到感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的驅(qū)動電壓源VDD上。當用戶手指靠近感應(yīng)裝置140時，用戶手指分別與感應(yīng)裝置140X方向及Y方向的導(dǎo)電片形成感應(yīng)電容CSX1，CSX2，CSX3，CSY1，CSY2，CSY3，CSY4。每個所述測量電容和與其相連的感應(yīng)電容形成一個典型的分壓電路，其測量點電壓值受感應(yīng)電容決定。以X1導(dǎo)線電壓為例，VX1＝CX1/(CX1+CSX1)。此測量點電壓值通過感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。其它X方向及Y方向的導(dǎo)線電壓依此類推。所有X方向的測量結(jié)果以數(shù)字信號輸入X數(shù)字信號處理器進行計算，得出用戶手指的X方向的位置坐標及軌跡信息和按鍵位置及狀態(tài)信息。所有Y方向的測量結(jié)果以數(shù)字信號輸入Y數(shù)字信號處理器進行計算，得出用戶手指的Y方向的位置坐標及軌跡信息和按鍵位置及狀態(tài)信息。此感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部從接受感應(yīng)裝置140輸入到產(chǎn)生數(shù)字信號處理器輸出的電路統(tǒng)稱為感應(yīng)電路。
感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的驅(qū)動電壓源VDD與機電開關(guān)網(wǎng)130的Y方向?qū)Ь€相連。感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的接地電阻R0與機電開關(guān)網(wǎng)130的X方向?qū)Ь€相連。此連接構(gòu)成標準的下拉式開關(guān)檢測電路。此下拉式開關(guān)檢測電路將按鍵的開關(guān)電信號傳送到感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用以消除機械按鍵按下和放開時的抖動噪聲。此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也用于同步控制感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的感應(yīng)電路。用戶手指向下按壓按鍵表面330從而擠壓彈性帽340并接通機電開關(guān)網(wǎng)310產(chǎn)生按鍵的開關(guān)電信號。此開關(guān)電信號通過此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器啟動此感應(yīng)電路產(chǎn)生用戶手指的按鍵位置及狀態(tài)信息。如果用戶手指按壓按鍵并很快放開，此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保證感應(yīng)電路有足夠時間產(chǎn)生用戶手指的按鍵位置及狀態(tài)信息。如果用戶手指持續(xù)按壓按鍵，此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制感應(yīng)電路持續(xù)產(chǎn)生用戶手指的按鍵位置及狀態(tài)信息。
感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的數(shù)字信號處理器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和由一個簡單的或門構(gòu)成的使能控制電路與微處理器100相連接。此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以中斷方式通知微處理器100用戶手指的按鍵狀態(tài)。此數(shù)字信號處理器報告微處理器100用戶手指的位置坐標及軌跡信息和按鍵位置及狀態(tài)信息。微處理器100也可通過感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的使能控制電路直接啟動此感應(yīng)開關(guān)電路150內(nèi)部的感應(yīng)電路以監(jiān)測用戶手指是否接近感應(yīng)空間。微處理器100也可從數(shù)字信號處理器直接讀取用戶手指的位置坐標及軌跡信息和按鍵位置及狀態(tài)信息。
此感應(yīng)開關(guān)電路150可做多種變化。例如，可用模擬多路選一電路及掃描電路使感應(yīng)裝置140的多組X方向及Y方向的導(dǎo)線電壓共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。又如，可先用模擬信號處理器進行計算，再用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，從而減少使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和簡化后續(xù)X數(shù)字信號處理器和y數(shù)字信號處理器；再如，X數(shù)字信號處理器和Y數(shù)字信號處理器可合并為一個數(shù)字信號處理器。還如，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和使能控制電路均可用組合邏輯電路和有限狀態(tài)機電路實現(xiàn)。對于本行業(yè)的專業(yè)人員而言具體實施方式
類同，恕不贅述。
此感應(yīng)開關(guān)電路150的關(guān)鍵特征之一是用同一套電路協(xié)調(diào)控制和計算處理感應(yīng)裝置140和機電開關(guān)網(wǎng)130。在此感應(yīng)開關(guān)電路150中，機電開關(guān)網(wǎng)130的輸入直接被用于對感應(yīng)裝置140控制和信號處理。同樣地，感應(yīng)裝置140的輸入信號被直接用來確定用戶手指的按鍵位置及狀態(tài)信息。此關(guān)鍵特征之有益效果是有效地簡化了此感應(yīng)開關(guān)電路150的電路復(fù)雜性、功耗、和成本，同時提高可靠性和準確性。
此感應(yīng)開關(guān)電路150的關(guān)鍵特征還在于微處理器100只與此感應(yīng)開關(guān)電路150交互而不再直接控制處理感應(yīng)裝置140和機電開關(guān)網(wǎng)130。此關(guān)鍵特征之有益效果在于減少便攜式終端10電耗、降低負荷、和消除因掃描監(jiān)測機電開關(guān)網(wǎng)130產(chǎn)生的電噪聲。
具有手寫識別功能的微處理器100對上述用戶手指的位置坐標及軌跡信息和按鍵位置及狀態(tài)信息進行處理，產(chǎn)生復(fù)數(shù)個欲輸入文字的候選字，并最終將欲輸入文字選擇顯示到便攜式終端10的顯示器160上。同時微處理器100可利用用戶手指的位置坐標及軌跡信息和按鍵位置及狀態(tài)信息控制光標在顯示器160上的移動，從而操作用戶界面。
具體實施方式
可參考本實用新型作者的PCT/CN2004/00936專利申請。
本實用新型的有益效果在于，在提供手寫文字輸入及光標控制功能的同時，保持手機原有的外形結(jié)構(gòu)，也不失掉手機數(shù)字鍵盤原有的功能，并且降低手寫手機的耗電，延長手機通話待機時間。
以上具體實施方式
僅用于說明本實用新型而非用于限定本實用新型。
權(quán)利要求1.一種用戶界面裝置，其特征在于，包括復(fù)數(shù)個按鍵，至少一個與所述按鍵相耦合的感應(yīng)裝置，所述按鍵下對應(yīng)至少一個機電開關(guān)網(wǎng)；所述感應(yīng)裝置及所述機電開關(guān)網(wǎng)與同一感應(yīng)開關(guān)電路相連；當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息；當一感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致至少一個機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的按鍵包括，具有觸覺反饋功能的機械構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的按鍵包括，直接在所述感應(yīng)裝置表面上標定的多個區(qū)域，印上數(shù)字，字母符號或者控制符號從而代表各種按鍵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的感應(yīng)裝置是電容式的，即所述的感應(yīng)裝置是通過測量電容的變化產(chǎn)生位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的感應(yīng)裝置是阻抗式的，即所述的感應(yīng)裝置是通過測量阻抗的變化產(chǎn)生位置信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的感應(yīng)裝置由透明或近似透明的材料構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的感應(yīng)裝置包括至少一層由感應(yīng)電極構(gòu)成的感應(yīng)層；所述的感應(yīng)電極是互相隔離的導(dǎo)線條的導(dǎo)線條；所述的感應(yīng)電極分布在不同的感應(yīng)層，不同的感應(yīng)層的感應(yīng)電極之間形成耦合互電容；所述的耦合互電容隨一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置上的感應(yīng)空間內(nèi)移動而改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的感應(yīng)裝置包括由感應(yīng)電極構(gòu)成的感應(yīng)層；所述的感應(yīng)電極是互相交叉，不相連的導(dǎo)線條；所述的感應(yīng)電極分布在同一的感應(yīng)層，同一的感應(yīng)層的感應(yīng)電極之間形成耦合互電容；所述的耦合互電容隨一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置上的感應(yīng)空間內(nèi)移動而改變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的感應(yīng)裝置包括至少一層由感應(yīng)電極構(gòu)成的感應(yīng)層；所述的感應(yīng)電極是互不交叉的導(dǎo)線條連接至少一個具有一定面積的導(dǎo)電片；所述的導(dǎo)電片被印制成矩形、圓形、橢圓形、三角形、菱形、 多邊形、或其他有比較好的導(dǎo)通特性及耦合電容的形狀；所述的感應(yīng)電極與在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)的感應(yīng)物之間形成耦合互電容；所述的耦合互電容隨一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置上的感應(yīng)空間內(nèi)移動而改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的機電開關(guān)網(wǎng)包括至少一對互不交叉的導(dǎo)線條。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶界面裝置，其特征在于，所述的用戶界面裝置還包括光源，用于使所述按鍵具有背光。
12.一種具有用戶界面裝置的便攜式終端，包括便攜式終端本體，其特征在于包括，與所述便攜式終端的中央處理器相耦合的一用戶界面裝置；所述的用戶界面裝置由復(fù)數(shù)個按鍵、至少一個與所述按鍵相耦合的感應(yīng)裝置、至少一個與所述按鍵對應(yīng)的機電開關(guān)網(wǎng)、以及一個與所述感應(yīng)裝置及所述機電開關(guān)網(wǎng)相連的感應(yīng)開關(guān)電路構(gòu)成；當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息；當一感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致至少一個機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的具有用戶界面裝置的便攜式終端，其特征在于，所述的便攜式終端包括手機，遙控器，游戲機，音視播放器，學(xué)習(xí)機及任何便攜式電子設(shè)備；所述按鍵為手機標準鍵盤按鍵，及控制鍵。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的具有用戶界面裝置的便攜式終端，其特征在于，當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路向所述便攜式終端的中央處理器輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息，所述的中央處理器經(jīng)過對所述軌跡信息的處理，實現(xiàn)文字輸入功能。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的具有用戶界面裝置的便攜式終端，其特征在于，當一感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致所述的機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路向所述便攜式終端的中央處理器輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)，所述的中央處理器經(jīng)過對所述位置信息及狀態(tài)的處理，實現(xiàn)手機標準鍵盤按鍵，及控制鍵的功能。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的具有用戶界面裝置的便攜式終端，其特征在于，當一感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路向所述便攜式終端的中央處理器輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息，所述的中央處理器經(jīng)過對所述位置軌跡信息的處理，控制所述便攜式終端的顯示器的光標。
專利摘要本實用新型涉及便攜式終端的感應(yīng)開關(guān)式觸摸鍵盤，為了解決保持手機數(shù)字鍵盤原有的功能，就加大了手寫手機的耗電，縮短了手機通話待機時間的問題，提供一種感應(yīng)開關(guān)式用戶界面裝置及其便攜式終端，包括復(fù)數(shù)個按鍵，至少一個與所述按鍵相耦合的感應(yīng)裝置，所述按鍵下對應(yīng)至少一個機電開關(guān)網(wǎng)；所述感應(yīng)裝置及所述機電開關(guān)網(wǎng)與同一感應(yīng)開關(guān)電路相連。當感應(yīng)物在所述感應(yīng)裝置的感應(yīng)空間內(nèi)滑動時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出所述感應(yīng)物的位置軌跡信息。當感應(yīng)物按動按鍵，導(dǎo)致至少一個機電開關(guān)網(wǎng)被電接通時，所述感應(yīng)開關(guān)電路輸出被按按鍵的位置信息及狀態(tài)。本實用新型的有益效果在于，在提供手寫文字輸入及光標控制功能同時，保持手機原有的外形結(jié)構(gòu)。
文檔編號H04M1/23GK2757223SQ200420120088
公開日2006年2月8日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者酈東, 郭進 申請人:酈東, 郭進