觸控式電子裝置及其控制方法與流程
2023-09-23 14:04:35
本發明與觸控式電子裝置相關。
背景技術：
目前的可攜式電子裝置，如行動電話、平板電腦、電子遊戲機，除了位於機體正面的鍵盤、顯示器、觸控屏幕等主要人機接口外，大多在機體側面還設置有機械式的按鍵或旋鈕，用來提供開關電源、音量調節、切換模式等操作功能。此類機械式接口的缺點在於，按鍵或旋鈕與電子裝置的外殼主體間往往有相當大的接縫，因此容易遭液體滲入。易言之，雖然在機體側面增設按鍵或旋鈕可提升操作便利性，卻使得可攜式電子裝置整體的防水性變差，進而導致故障率的上升。另一方面，受限於機械式元件的本質，實體按鍵或旋鈕的數量、位置、操作方式在製造完成後即無法變動，可說是幾乎不具後續調整的彈性。
技術實現要素：
為解決上述問題，本發明提出一種新的觸控式電子裝置及其控制方法。藉由利用觸控感應電極組來實現位於電子裝置側面的虛擬按鍵，根據本發明的電子裝置能夠提供較傳統機械式按鍵良好的防水性及設計彈性。
根據本發明的一具體實施例為一種觸控式電子裝置，其中包含一主要顯示區域、一觸控感應電極組與一控制模塊。該主要顯示區域設置於該觸控式電子裝置的正面。該觸控感應電極組設置於該觸控式電子裝置的側面。該控制模塊耦接至該觸控感應電極組，且用以根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，產生一感應結果。於一第一操作模式中，該控制模塊根據一第一虛擬按鍵組態與該感應結果，產生一第一動作判讀結果。於一第二操作模式中，該控制模塊根據一第二虛擬按鍵組態與該感應結果，產生一第二動作判讀結果。該第二虛擬按鍵組態不同於該第一虛擬按鍵組態。
根據本發明的另一具體實施例為一種應用於一觸控式電子裝置的控制方法。該觸控式電子裝置包含一主要顯示區域與一觸控感應電極組。該主要顯示區域設置於該觸控式電子裝置的正面。該觸控感應電極組設置於該觸控式電子裝置的側面。首先，根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，一感應結果被產生。於一第一操作模式中，根據一第一虛擬按鍵組態與該感應結果，一第一動作判讀結果被產生。於一第二操作模式中，根據一第二虛擬按鍵組態與該感應結果，一第二動作判讀結果被產生。該第二虛擬按鍵組態不同於該第一虛擬按鍵組態。
根據本發明的另一具體實施例為一種觸控式電子裝置，其中包含一觸控感應電極組與一控制模塊。該觸控感應電極組設置於該觸控式電子裝置的側面，且包含相隔一間隙並彼此相鄰的一第一感應電極與一第二感應電極。該第一感應電極與該第二感應電極各自為一爪狀電極。該第一感應電極的爪寬沿一特定方向逐漸縮減。該第二感應電極的爪寬相反於該特定方向逐漸縮減。該控制模塊通過單一條第一感應線耦接至該第一感應電極，並且通過單一條第二感應線耦接至該第二感應電極。該控制模塊根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，產生一感應結果。
根據本發明的另一具體實施例為一種觸控式電子裝置，其中包含一觸控感應電極組與一控制模塊。該觸控感應電極組包含相隔一間隙並彼此相鄰的一第一感應電極與一第二感應電極。該控制模塊耦接至該觸控感應電極組，且是用以根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，產生一感應結果。根據該第一感應電極與該第二感應電極間的一互電容量，該控制模塊判斷是否令該觸控式電子裝置進入一水霧模式。
附圖說明
為讓本發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明，其中：
圖1(A)呈現根據本發明的一具體實施例中的觸控式電子裝置之外觀示意圖。
圖1(B)和圖1(C)呈現根據本發明的虛擬按鍵組態的兩種範例。
圖2呈現根據本發明的控制模塊、觸控感應電極組以及一後端電路的相對關係示意圖，亦呈現根據本發明的控制模塊內部的一種功能方塊圖範例。
圖3呈現根據本發明的觸控式電子裝置的一種正面外觀範例。
圖4(A)和圖4(B)呈現根據本發明的一具體實施例中觸控感應電極組包含兩個配合自容式觸控技術的感應電極的範例。
圖5呈現根據本發明的一具體實施例中觸控式電子裝置控制方法流程圖。
圖6(A)與圖6(B)呈現根據本發明的動作判讀單元在兩種不同操作模式中的工作流程範例。
圖中元件標號說明：
100：觸控式電子裝置 110：主要顯示區域
120：觸控感應電極組 130：控制模塊
130A：感應單元 130B：動作判讀單元
130C：存儲器 140：實體按鍵
150：腕帶 160：後端電路
122A、122B、124A、124B、124C：虛擬按鍵
12a、12b：感應電極 60：虛擬直線
S51～S55：流程步驟 S601～S609：流程步驟
S651～S656：流程步驟
具體實施方式
根據本發明的一具體實施例為一種觸控式電子裝置，圖1(A)呈現其外觀示意圖。須說明的是，雖然在圖1(A)中是以可配戴於使用者腕部的穿戴式電子裝置為例，但本發明的範疇不以此為限。通過以下說明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可理解，根據本發明的觸控式電子裝置可以是行動電話、平板電腦、電子遊戲機，或者是其他類型的穿戴式電子裝置。此外，根據本發明的觸控式電子裝置可獨立存在，亦可被整合在各種需要觸控功能的電子系統中。
請參閱圖1(A)，觸控式電子裝置100包含一主要顯示區域110、一觸控感應電極組120、一控制模塊(位於觸控式電子裝置100內部，未繪出)以及腕帶150。主要顯示區域110設置於觸控式電子裝置100的正面。舉例而言，主要 顯示區域110可以包含觸控式電子裝置100的顯示器及/或觸控屏幕，其包含多個主要顯示區域感測電極。觸控感應電極組120則是設置於觸控式電子裝置100的側面。實務上，該觸控感應電極組120可包含多個較小的感應電極，例如多個配合自容式觸控技術的感應電極。
圖2呈現該控制模塊、觸控感應電極組120以及一後端電路的相對關係示意圖。舉例而言，後端電路160可以是觸控式電子裝置100的顯示元件的控制器，或是負責運行觸控式電子裝置100的作業系統的控制器。如圖2所示，控制模塊130耦接於觸控感應電極組120和後端電路160之間。圖2亦呈現控制模塊130內部的一種功能方塊圖範例，其中包含一感應單元130A、一動作判讀單元130B與一存儲器130C。感應單元130A負責根據觸控感應電極組120被碰觸的一狀態，產生一感應結果。動作判讀單元130B則是用以根據該感應結果以及觸控式電子裝置100所處的操作模式產生一動作判讀結果給後端電路160。以自容式觸控技術為例，感應單元130A可包含多個運算放大器電路，用以檢測觸控感應電極組120中各個電極的電容量變化。當某一個電極的電容量變化高於一自電容量門檻值，感應單元130A便會判定該電極被使用者觸碰。各個電極的實體位置都是固定且為已知的。感應單元130A提供給動作判讀單元130B的感應結果可包含受觸碰點的位置信息以及電容量變化的大小。動作判讀單元130B的運作方式範例將於稍後配合圖6(A)、圖6(B)詳述。
觸控式電子裝置100具有支持多種不同的操作模式的彈性。舉例而言，在不同的操作模式中，控制模塊130可根據不同的虛擬按鍵組態來判定應如何回應使用者碰觸。詳言之，感應單元130A輸出一感應結果時，若觸控式電子裝置100是處於一第一操作模式中，動作判讀單元130B即根據一第一虛擬按鍵組態與該感應結果，產生對應於一第一動作判讀結果。相對地，感應單元130A輸出一感應結果時，若觸控式電子裝置100是處於一第二操作模式中，則動作判讀單元130B改為根據一第二虛擬按鍵組態(不同於第一虛擬按鍵組態)與該感應結果，產生一第二動作判讀結果。由此可知，在不同的操作模式中，同樣的感應結果可能會產生不同的動作判讀結果。須說明的是，觸控式電子裝置100可被設計為具有多於兩種操作模式、多於兩種虛擬按鍵組態。並且，各種虛擬按鍵組態可被設計為具有以下一個或多個差異：虛擬按鍵數量、虛擬按鍵功能、 虛擬按鍵大小、虛擬按鍵位置，以及虛擬按鍵觸發方式(單次點擊、雙次點擊、沿特定方向滑動等等)。
圖1(B)呈現根據本發明的虛擬按鍵組態的一種範例。圖1(B)繪示的虛擬按鍵組態包含兩個虛擬按鍵122A、122B，分別涵蓋觸控感應電極組120的兩個不同子區域。舉例而言，假設觸控式電子裝置100兼有播音與顯示簡訊的功能。當觸控式電子裝置100是處於音樂播放模式(第一操作模式)，虛擬按鍵122A、122B(第一虛擬按鍵組態)可被設定為分別對應於「提高音量」、「降低音量」的功能。也就是說，在音樂播放模式中，若感應單元130A產生的感應結果顯示使用者碰觸了觸控感應電極組120中虛擬按鍵122A的所在區域，動作判讀單元130B便會產生一動作判讀結果給後端電路160，告知虛擬按鍵122A被碰觸，使後端電路160提高觸控式電子裝置100音量。相對地，在音樂播放模式中，若感應單元130A產生的感應結果顯示使用者是碰觸觸控感應電極組120中虛擬按鍵122B的所在區域，動作判讀單元130B便產生一動作判讀結果給後端電路160，告知虛擬按鍵122B被碰觸，使後端電路160降低觸控式電子裝置100音量。當觸控式電子裝置100是處於簡訊顯示模式(第二操作模式)，虛擬按鍵122A、122B(第二虛擬按鍵組態)可被設定為分別對應於「顯示上一則簡訊」、「顯示下一則簡訊」的功能。再舉例而言，假設主要顯示區域110具有顯示圖片的功能。當觸控式電子裝置100是處於圖片顯示模式(第三操作模式)，虛擬按鍵122A、122B受到雙次點擊被觸發(第三虛擬按鍵組態)可被設定為分別對應於「放大圖片」、「縮小圖片」的功能。當感應單元130A產生的感應結果顯示使用者雙次點擊虛擬按鍵122A，動作判讀單元130B便產生虛擬按鍵122A受到雙次點擊被觸發的動作判讀結果；當感應單元130A產生的感應結果顯示使用者雙次點擊虛擬按鍵122B，動作判讀單元130B便產生虛擬按鍵122B受到雙次點擊被觸發的動作判讀結果。
圖1(C)呈現根據本發明的虛擬按鍵組態的另一種範例。圖1(C)繪示的虛擬按鍵組態包含三個虛擬按鍵124A、124B、124C，分別涵蓋觸控感應電極組120的三個不同子區域。舉例而言，當觸控式電子裝置100是處於功能設定模式(第四操作模式)，虛擬按鍵124A、124B、124C(第四虛擬按鍵組態)可被設定為分別對應於「選擇」、「返回主畫面」、「返回上一層選單」的功能。
於實際應用中，觸控式電子裝置100中的各種虛擬按鍵組態可由設計者依實際使用需求決定，並且可預先儲存在存儲器130C中，供控制模塊130查詢、參考。因此，控制模塊130隻需要得知使用者碰觸是對觸控感應電極組120的哪一個子區域造成影響、如何影響(例如使用者的手指是單次點擊、雙次點擊或沿特定方向滑動)，便能判定是哪一個虛擬按鍵被觸發。另一方面，在使用者選擇一個操作模式後，觸控式電子裝置100目前所處的操作模式亦可被暫存於存儲器130C中，做為控制模塊130選擇虛擬按鍵組態的依據。
須說明的是，觸控感應電極組120的設置範圍不以觸控式電子裝置100的單側為限。舉例而言，該觸控感應電極組120可包含兩個部分，分設為觸控式電子裝置100的左右兩側，並可被設計為分別提供不同數量、功能的虛擬按鍵。此外，通過更新觸控式電子裝置100內的相關軟體，各個虛擬按鍵組態中的虛擬按鍵數量、位置、觸發方式皆可被重新調整。相較於傳統的機械式按鍵，根據本發明的觸控式電子裝置100的虛擬按鍵具有更好的可變化彈性。這些圖式中的虛擬按鍵的數量、尺寸、相對比例僅為範例，本發明的範疇不限於此。
值得注意的是，若採用電容式或電阻式等觸控技術，觸控感應電極組120有可能被設計為被完全被包覆在觸控式電子裝置100的外殼中，並且依然能提供檢測使用者碰觸的作用。也就是說，在實務上，觸控式電子裝置100的外殼上對應於觸控感應電極組120所在位置的部分有可能做到完全無外露縫隙。因此，相較於採用傳統機械式按鍵的裝置，根據本發明的觸控式電子裝置100不僅具有不同操作模式下可支持不同虛擬按鍵組態的彈性，還具有更好的防水性，得以降低因液體滲入造成的故障率，尤其適用於穿戴式裝置。
圖3呈現觸控式電子裝置100的一種正面外觀範例。於此實施例中，觸控式電子裝置100進一步包含一實體按鍵140，並且其控制模塊130於產生與觸控感應電極組120(因位於側面未被繪出)相關的動作判讀結果時，亦考量實體按鍵140是否被按壓。舉例而言，當觸控感應電極組120同樣是檢測到出現沿逆時鐘方向移動劃出一虛擬弧形的使用者手勢時，若實體按鍵140有被按壓則控制模塊130產生某一種動作判讀結果，若實體按鍵140未被按壓則控制模塊130產生另一種動作判讀結果。
於一實施例中，主要顯示區域110包含多個主要顯示區域感測電極，為一 觸控式操作區域，並且觸控式電子裝置100內的控制模塊130於產生與觸控感應電極組120相關的動作判讀結果時，亦考量主要顯示區域110是否接收到一使用者指令。舉例而言，當同樣是檢測到觸控感應電極組120上的虛擬按鍵124A被雙次點擊時，若使用者同時有按壓主要顯示區域110的一部分則控制模塊130產生某一種動作判讀結果，若主要顯示區域110的該部分未被按壓則控制模塊130產生另一種動作判讀結果。實務上，若主要顯示區域110亦為一觸控式操作區域，則主要顯示區域110與觸控感應電極組120可被設計為共用同一個控制模塊。控制模塊130可分別耦接至該觸控式操作區域與觸控感應電極組120，用以檢測該觸控式操作區域與觸控感應電極組120各自的受觸碰態樣，分別產生相對應的動作判讀結果。實務上，控制模塊130可由觸控感應晶片實現。
圖4(A)呈現觸控感應電極組120包含兩個配合自容式觸控技術的感應電極的範例。觸控感應電極組120包含相隔一間隙並彼此相鄰的一第一感應電極12a與一第二感應電極12b。如圖4(A)所示，感應電極對12a、12b各自為一爪狀電極，且第一感應電極12a的爪寬沿一特定方向逐漸縮減，第二感應電極12b的爪寬則是相反於該特定方向逐漸縮減。藉此，感應電極對12a、12b共同構成一個大致為矩形的感應區域。於此實施例中，觸控式電子裝置100中的控制模塊130可根據感應電極12a、12b的電容量變化的相對大小判斷出使用者碰觸的發生位置。舉例而言，當檢測到使用者碰觸造成感應電極12a的電容量變化持續增加，且造成感應電極12b的電容量變化持續減少，該控制模塊130可推測：感應電極對12a、12b的所在區域可能出現如圖4(B)所示的劃出一虛擬直線60的使用者手勢。值得注意的是，由以上圖式可看出，圖4(A)的電極結構可配合非直線邊緣區域的形狀變化，並且在辨識使用者手勢這方面亦毫無困難。此外，圖4(A)的電極結構僅僅需要自感應電極對12a、12b分別接出一條感應線至控制模塊130，即可完成所需的感應操作。也就是說，本實施例總共只需使用兩條感應線即可完成，在節省使用觸控電子裝置內部空間與減少感應線間幹擾方面具有較佳表現。
於實際應用中，短時間內的環境溼度差異可能會造成觸控式電子裝置100表面出現水氣凝結。對採用自容式觸控技術的裝置而言，相較於無水氣的情況， 當使用者的手指與觸控感應電極組120間存在水氣時，後端檢測電路所檢測到的自電容量會較大。為了避免水氣對觸控式電子裝置100的檢測結果造成的幹擾，於一實施例中，觸控式電子裝置100內的控制模塊130進一步根據觸控感應電極組120所包含的兩個感應電極(例如感應電極12a、12b)間的一互電容量判斷是否令觸控式電子裝置100進入一水霧模式。相較於無水氣的情況，感應電極12a、12b間的互電容量會比較高。因此，控制模塊130可根據感應電極12a、12b的互電容量是否高於一預設互電容量門檻值來判斷是否令觸控式電子裝置100進入水霧模式。於一實施例中，當觸控式電子裝置100進入水霧模式，據以判斷感應電極12a、12b是否被使用者碰觸的一自電容量門檻值被提高，藉此避免水霧造成的誤判觸控問題。須說明的是，任二感應電極間的互電容量的量測技術為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所知，於此不贅述。
於一實施例中，觸控式電子裝置100進一步包含設置於其側面的一提示模塊，用以協助提供虛擬按鍵所在位置的相關信息。舉例而言，觸控式電子裝置100的側面可採用具有透光性的外殼，而該提示模塊可以是設置於觸控式電子裝置100側面外殼內的發光元件。於第一操作模式中，該提示模塊顯示對應於該第一虛擬按鍵組態的一組第一按鍵圖樣；於第二操作模式中，該提示模塊顯示對應於該第二虛擬按鍵組態的一組第二按鍵圖樣。
根據本發明的另一具體實施例為一種應用於一觸控式電子裝置的控制方法，其流程圖是繪示於圖5。該觸控式電子裝置包含一主要顯示區域與一觸控感應電極組。該主要顯示區域設置於該觸控式電子裝置的正面。該觸控感應電極組設置於該觸控式電子裝置的側面。首先，步驟S51為判斷該觸控感應電極組是否受到一使用者碰觸影響。若步驟S51的判斷結果為否，則步驟S51被重複執行。若步驟S51的判斷結果為是，則步驟S52被執行，以根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，產生一感應結果。接著，步驟S53為判斷該觸控式電子裝置目前所處的操作模式。若步驟S53的判斷結果為第一操作模式，則步驟S54被執行，亦即根據一第一虛擬按鍵組態與該感應結果，產生一第一動作判讀結果。若步驟S53的判斷結果為第二操作模式，則步驟S55被執行，亦即根據一第二虛擬按鍵組態與該感應結果，產生一第二動作判讀結果。該第二虛擬按鍵組態不同於該第一虛擬按鍵組態。
步驟S54、S55可由圖2中的動作判讀單元130B執行。圖6(A)與圖6(B)呈現動作判讀單元130B在兩種不同操作模式中的工作流程範例。圖6(A)對應的虛擬按鍵組態與使用者觸碰在觸控感應電極組劃出的虛擬線段相關。首先，步驟S601為判斷感應單元130A產生的感應結果是否顯示出現一觸碰起始點(過去一段時間內皆無其他受觸點)。若步驟S601的判斷結果為否，則步驟S601被重複執行。直到步驟S601的判斷結果為是，該觸碰起始點的出現位置與出現時間會在步驟S602中被儲存(例如儲存於存儲器103C)。接著，步驟S603為判斷感應單元130A產生的感應結果是否顯示出現一觸碰結束點(在出現一連串的受觸點後停止出現受觸點)。若步驟S603的判斷結果為否，則步驟S603被重複執行。直到步驟S603的判斷結果為是，該觸碰結束點的出現位置與出現時間會在步驟S604中被儲存(例如儲存於存儲器103C)。隨後，步驟S605為計算觸碰起始點與觸碰結束點的間距(例如根據座標計算直線距離)。步驟S606為判斷該間距是否大於預先決定的一間距門檻值。若步驟S606的判斷結果為是，步驟S607將被執行，以計算出現觸碰起始點與出現觸碰結束點的時間差。步驟S608為判斷該時間差是否大於預先決定的一時間差門檻值。若步驟S608的判斷結果亦為是，表示使用者觸碰已構成一個有效的虛擬線段，步驟S609將被執行，以根據前述觸碰起始點與觸碰結束點產生一個動作判讀結果。相對地，若步驟S606或步驟S608的判斷結果為否，目前的使用者觸碰被視為無效，此流程將會結束(可重新開始執行步驟S601)。
圖6(B)對應的虛擬按鍵組態包含N個虛擬按鍵，例如圖1(C)中的虛擬按鍵124A～124C。假設i為範圍在1到N之間的一個整數指標。首先，步驟S651為將整數指標i設定為1。步驟S652為根據感應單元130A產生的感應結果檢查第i個虛擬按鍵對應的電容變化量。步驟S653則是判斷該電容變化量是否大於一預設門檻值。若步驟S653的判斷結果為是，步驟S654會被執行，以產生一動作判讀結果，回報第i個虛擬按鍵被按壓。隨後，步驟S655為設定i＝i+1。步驟S656為判斷目前的整數指標i是否小於或等於N。若步驟S656的判斷結果為是，步驟S652會被重複執行，亦即檢查下一個虛擬按鍵對應的電容變化量。若步驟S653的判斷結果為否，步驟S655、S656也會被執行。若步驟S656的判斷結果為否，表示這N個虛擬按鍵都已被檢查完畢，此流程將會結束(可 重新開始執行步驟S651)。
實務上，動作判讀單元130B可被實現為固定式及/或可編程數字邏輯電路，包含可編程邏輯門陣列、特定應用集成電路、微控制器、微處理器、數位訊號處理器，與其他必要電路，但不以此為限。此外，動作判讀單元130B亦可被設計為通過執行存儲器130C中所儲存的處理器指令，來完成多種任務。本發明的範疇並未限定於特定儲存機制。存儲器130C可包含一個或多個易失性或非易失性存儲器裝置，例如隨機存取半導體存儲器、唯讀存儲器、磁性及/或光學存儲器、快閃記憶體等等。
本發明所屬技術領域中的技術人員可理解，先前在介紹觸控式電子裝置100時描述的各種操作變化亦可應用至圖5中的控制方法，其細節不再贅述。
前述僅需自兩個自容式感應電極(例如感應電極對12a、12b)分別接出一條感應線至控制模塊，即可完成所需的感應操作的技術，亦可實現於各種觸控式電子裝置的側面。根據本發明的另一具體實施例為一種觸控式電子裝置，其中包含一觸控感應電極組與一控制模塊。該觸控感應電極組設置於該觸控式電子裝置的側面，且包含相隔一間隙並彼此相鄰的一第一感應電極與一第二感應電極。該第一感應電極與該第二感應電極各自為一爪狀電極。該第一感應電極的爪寬沿一特定方向逐漸縮減。該第二感應電極的爪寬相反於該特定方向逐漸縮減。該控制模塊通過單一條第一感應線耦接至該第一感應電極，並且通過單一條第二感應線耦接至該第二感應電極。該控制模塊根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，產生一動作判讀結果。
前述判斷是否令電子裝置進入水霧模式的技術亦可應用在各種具有兩個相鄰感應電極的觸控式電子裝置。根據本發明的另一具體實施例為一種觸控式電子裝置，其中包含一觸控感應電極組與一控制模塊。該觸控感應電極組包含相隔一間隙並彼此相鄰的一第一感應電極與一第二感應電極。該控制模塊耦接至該觸控感應電極組，且是用以根據該觸控感應電極組被碰觸的一狀態，產生一動作判讀結果。根據該第一感應電極與該第二感應電極間的一互電容量，該控制模塊判斷是否令該觸控式電子裝置進入一水霧模式。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善， 因此本發明的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。