专利名称：具有环形触摸传感器阵列的用户接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及用户接口装置，更特别地涉及具有触摸传感器的用户接口。
背景技术：
用户接口装置可以包括电容式触摸传感器。可以并排布置触摸传感器的阵列以产生“滑动器”(slider)，滑动器是可以通过用户在传感器阵列上滑动手指来激活的触摸输入装置。阵列的触摸传感器可以被成形为饼形并以盘状来布置以产生所谓的径向滑动器
发明内容
与径向滑动器装置相关联的问题是与传统的旋钮输入装置(例如，电位计)不同，径向滑动器不向用户提供旋转位置或大小反馈。可以将显示器与径向滑动器相关联以提供一些反馈。然而，将远离径向滑动器来安装显示器。这增大了用户接口(例如，径向滑动器和远程显示器)的大小，并会使得其不适合需要紧凑用户接口的应用，诸如直接置换旋钮输入装置。因此，根据本发明的一个方面，提供了一种用户接口，该用户接口包括具有通孔的基板、位于该基板上并至少部分地围绕该通孔的环形触摸传感器阵列、以及与该通孔对准的显示装置。根据本发明的另一方面，提供了一种用户接口，该用户接口包括基板、位于该基板上的环形触摸传感器阵列、以及位于该环形触摸传感器阵列以内的数字显示器。根据本发明的另一方面，提供了一种用户接口，该用户接口包括基板、位于该基板上的环形触摸传感器阵列、以及多个发光元件，这些发光元件形成处于该环形触摸传感器阵列内侧的环形条状图。
图I是用户接口板的平面图；图2是显示装置的平面图；图3是图2中的显示装置的示意性电气图；图4是图I的用户接口板的示意性框图；图5是图I的用户接口板的局部平面图；以及图6是炉灶面(cooktop )的平面图。
具体实施例方式现在将参照附图对本发明进行描述，在附图中，始终使用相同的附图标记来表示相同的元件。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多特定细节以便提供对本发明的彻底理解。然而，很明显可以在没有这些特定细节的情况下实践本发明。另外，本发明的其他实施例是可能的，并且能够以除如所描述的方式之外的方式来实践和完成本发明。描述本发明时所使用的术语和措词是用于促进对本发明的理解，而不应当被视为限制性的。图I示出了示例用户接口板11。用户接口板11包括基板13，诸如印刷电路板或柔性电路板。触摸传感器电极15a、15b位于基板上。触摸传感器电极15b被布置成环形触摸传感器阵列17。环形触摸传感器阵列17成环状。显示装置19 (见图2)位于环形触摸传感器阵列17的中心。触摸传感器电极15a、15b和显示装置形成用户接口 21。应当意识到可以在基板13上设置任意数目的用户接口 21，诸如一个用户接口、两个用户接口、四个用户接口等等。基板13可以包括位于环形触摸传感器阵列17的中心的、用于显示装置19的通孔35或孔。环形触摸传感器阵列17围绕通孔35和显示装置19。显示装置19与通孔35对准并安装至基板13。环形条状图22同心地位于环形触摸传感器阵列17以内，并且多段显示器23和固定文本单元(fixed text element) 25位于环形条状图22以内。环形触摸传感器阵列17在与通孔35的周界基本上相同的位置处具有内周界，并且环形条状图22全部位于环形触摸传感器阵列17的内周界以内。在其他的实施例中，环形条状图22可以位于环形触摸传感器阵列17的内周界外侧。例如，环形条状图22可以位于环形触摸传感器阵列 17后面，S卩，在环形触摸传感器阵列的内周界与外周界之间，或完全地在环形触摸传感器阵列外侧。在实施例中，显示装置19具有基本上平坦的圆形上表面。显示装置19位于通孔35内，使得显示装置19的圆形上表面与基板13的上表面37齐平地安装，以形成用户接口21的基本平滑连续的表面。将参照图2和图3详细论述显示装置19。图2示出了用于同时以图形方式和字母数字方式两者传达信息的封装显示装置19。显示装置19包括环形条状图22和位于环形条状图中心(即，位于环形条状图以内)的多段显示器23。多段显示器23为数字显示器(即，能够显示数字及可选地显示字母和/或字符)。在实施例中，多段显示器23可以显示可变的字母数字信息。显示装置19也可以包括位于环形条状图的中心并与多段显示器相邻的固定文本单元25，该固定文本单元25用于选择性地显示固定的文本串。环形条状图22、多段显示器23和固定文本单元25具有与其相关联的发光元件27(见图3)，以用于通过发光元件27的选择性激活来产生所显示的信息。示例发光元件可以包括例如LED、真空荧光显示器和液晶显示器。应当意识到可以使用任何其他的适合的发光元件。发光元件27安装在公共壳体29内以形成封装显示装置19。发光元件27可以安装在公共壳体29的圆柱形部分内。公共壳体29可以包括印刷电路板31，以用于将发光元件连接至另一电路。印刷电路板31可以包括能够连接至(例如焊接至)基板13 (见图I)的多个端子32。在实施例中，显示装置19适用于表面安装至基板13。显示装置19的端子32可以被焊接至基板13的下表面(图I中未示出)，以将显示装置紧固至基板。显示装置19可以适用于使用自动组装印刷电路板的已知技术来自动组装至基板。应当意识到，可以将环形条状图22和多段显示器23设置为独立的部件而不是将其容纳在公共壳体29中。如图3中示出的，在发光元件27包括LED的实施例中，可以将显示装置19的LED在电气上布置为行和列的矩阵。可以通过切换适当的行列端子以形成完整的电路来激活选择的LED。行列端子对应于显示装置19的印刷电路板31上的相应端子32。在图3中示出的实施例中，显示装置19包括分配在七(7)行九(9)列中的四十九(49)个LED。应当意识至IJ，显示装置可以包括多于或少于49个的LED，这些LED可以按照期望分配至各个行和列。由布置成环形的多个发光元件形成环形条状图22。每个发光元件形成环形条状图22的小段。在实施例中，每个小段为弓形段。在实施例中，环形条状图22包括二十五(25)个发光元件。应当意识到环形条状图22可以包括多于或少于25个的发光元件。通过发光元件的选择性激活，可以使用环形条状图22来产生各种显示效果。例如，可以激活单个发光元件来提供小光段。可以通过适当地依次激活和停用发光元件而使小光段绕环形条状图22顺时针或逆时针移动。可以通过激活相邻的发光元件而在顺时针和/或逆时针方向上延长小光段。可以使延长的光段绕环形条状图22移动，并且也可以使延长的光段收缩或缩短成较小光段。此外，可以显示多个光段，并且可以同时使多个光段绕
环形条状图22移动或延长/缩短。如以上提到的，多段显示器23可以显示可变的字母数字信息。可变的字母数字信息可以与通过环形条状图22以图形方式显示的信息相关。例如，通过环形条状图22显示的光段可以以图形方式表示级别(例如功率级)。可以在多段显示器23上将同一级别同时显示为数字。当光段在环形条状图22上移动或被延长/收缩时，通过多段显示器23显示的数字可以对应地变化。环形条状图13和多段显示器15也可以显示不同的信息。例如，多段显示器15可以显示由用户设定的级别设定，而环形条状图13显示监测状态，诸如温度。如以上提到的，显示装置19可以包括环形条状图22以内的固定文本单元25，以用于选择性地显示固定文本串。通过激活与文本单元25相关联的一个或更多个发光元件来显示固定文本单元25。在图2中，可以通过同时激活分别与文本单元中的一个文本单元相关联的几个发光元件来显示示例文本单元“power boost”和“hot surface”。例如，每个文本单元25可以具有四(4)个相关联的发光元件，这些发光元件被同时激活以显示对应的文本单元。参照图I至图4，通过一个或更多个控制器33来控制用户接口 21的操作。控制器33可以位于用户接口板11上或远离用户接口板。控制器可以包括用于执行一组程序指令的处理器，这些程序指令使控制器提供在本文中归于该控制器的功能。控制器可以包括用于控制触摸传感器电极15a、15b的操作的触摸传感器电路。触摸传感器电路基于电极15a、15b处的电容变化来确定触摸事件的发生。在实施例中，处理器和触摸传感器电路包括在单个集成电路内。合并了处理器和触摸传感器电路的示例集成电路为来自塞普锐思半导体公司(Cypress Semiconductor Corp.)的CY8C24894型号。在另一实施例中，处理器和触摸传感器电路被设置在独立的集成电路中，并且处理器与触摸传感器电路进行通信。应当意识到包括触摸传感器电路的控制器可以由分立电子部件形成。控制器33监测触摸传感器电极15a、15b以监测触摸事件的发生。控制器33选择性地激活显示装置19的发光元件27。控制器33可以与远程装置(诸如其他的控制器)进行通信。每个用户接口 21可以具有专用控制器33。可替代地，单个控制器33可以控制多个用户接口 21，诸如两个、三个、四个等等。可以由单个控制器33控制的用户接口 21的数目通常将由控制器上的可用的输入端和输出端来限制。可以使用用户接口 21来控制需要级别或大小设定的装置的操作。特别地，用户接口 21可以为家用器具的控制面板的部分，以用于控制该器具的操作。示例家用器具包括洗碗机、洗衣机、干衣机、冰箱、冷冻箱、炉具、炉灶面、微波炉等等。以下将在设定炉灶面中的加热元件的功率级的上下文中描述用户接口 21的操作。参照图I、图4和图5，用户可以沿着环形触摸传感器阵列17顺时针或逆时针地以圆周运动41滑动手指39，以将旋转输入提供至触摸传感器控制器33。旋转输入可以将大小或级别设定提供至控制器33。例如，在第一方向上(例如顺时针)滑动手指39将会增大对应的加热元件的功率级设定。在第二方向上(例如逆时针)滑动手指39将会减小对应的加热元件的功率级设定。可以另外地使用位于环形触摸传感器阵列17下方的触摸传感器电极15a来设定加热元件的功率级。例如，触摸传感器电极15a中的第一电极可以提供用 于增大功率级设定的“加”功能，并且触摸传感器电极中的第二电极可以提供用于减小功率级设定的“减”功能。触摸传感器电极15a中的第三电极可以提供用于激活/停用加热元件的“开/关”功能。应当意识到，用户接口 21通过环形触摸传感器阵列提供模拟式输入，并通过位于环形触摸传感器阵列17下方的触摸传感器电极15a提供数字式输入。触摸传感器控制器33可以根据功率级设定直接控制提供给对应的加热元件的功率，或将功率级设定传送至远程加热元件控制器。通过环形条状图22和多段显示器23向用户显示功率级设定的大小。当用户滑动手指39以增大功率级时，通过环形条状图22生成旋转光显示。例如，当增大功率级时，可以使环形条状图所显示的光段43延长，或者当增大功率级时，可以使小光段随手指39移动。当减小功率级时，可以使光段43收缩或缩短，或者可以使小光段随手指39移动。应当意识到，环形条状图22模仿模拟仪表，并以模拟式格式以图形方式向用户显示信息。当环形条状图22以图形方式显示功率级信息时，多段显示器23以数字方式或以字母数字方式显示功率级信息。例如，多段显示器23可以显示十进制数以指示功率级(例如，“7. 3”)，或诸如“HI”或“L0”的文本以指示功率级。因此，显示装置19可以既以图形方式又通过文本来显示信息。示例功率设定操作可以包括将手指39从环形触摸传感器阵列17上的6:00位置滑动至12:00位置以建立“中间”功率级设定。当将手指39移动至12:00位置时，光段可以延长成半圆或随手指移动，并且多段显示器23可以显示适当的文本(例如，“5. O”)。随后，可以将手指39从12:00位置滑动至9:00位置以减小功率级设定。当将手指39移动至9:00位置时，光段可以缩短成四分之一圆或随手指移动，并且多段显示器23可以显示适当的文本(例如，“2. 5”)。除了沿着环形触摸传感器阵列17滑动手指39来增大或减小设定之外，用户还可以直接地触摸环形触摸传感器阵列的各部分来改变设定。例如，可以将手指39从6:00位置滑动至12:00位置以建立初始设定。随后，可以直接触摸3:00位置一次、两次等等(而非将手指39从12:00位置滑动至3:00位置)来将设定增大至该位置。参照图I和图6，可以将用户接口板11安装至触摸表面基板，用户触摸该触摸表面基板以激活用户接口板11上的触摸传感器。示例触摸表面基板包括玻璃面板和塑料面板。触摸表面基板可以为家用器具的控制面板的部分。如图6中示出的，家用器具可以为具有多个加热元件47 (例如电阻加热元件或电感加热元件)的炉灶面45，并且用户接口板11可以根据炉灶面上的用户触摸来控制加热元件的操作。在图6中，炉灶面45为触摸表面基板，并且用户接口板11附接(例如紧固或附着)至炉灶面45的下侧。例如，可以将基板13粘合至炉灶面的下侧。炉灶面45具有与用户接口 21对准的触摸控制区域49，用户接口21安装在触摸控制区域49正下方。触摸控制区域49包括图形51，以用于通知用户环形触摸传感器阵列17的位置。图形51可以具有与通常在烹饪装置上找到的常规旋钮的直径近似相同的直径。触摸表面基板(例如，炉灶面45)可以是半透明的或光漫射的，使得当停用环形条状图、多段显示器和固定文本单元三者的对应发光元件时，这三者是看不见的。很明显，本公开内容是作为示例，并且可以在不脱离本公开内容中所包含的教示 的合理范围的情况下通过增加、修改或删除细节来进行各种改变。因此，除非所附权利要求有必要如此限制，否则本发明不限于本公开内容的具体细节。
权利要求
1.一种用户接口，包括 基板，所述基板具有通孔； 环形触摸传感器阵列，所述环形触摸传感器阵列位于所述基板上并至少部分地围绕所述通孔；以及 显示装置，所述显示装置与所述通孔对准。
2.根据权利要求I所述的用户接口，其中，所述显示装置安装在所述通孔中。
3.根据权利要求I所述的用户接口，其中，所述用户接口控制烹饪器具的操作，所述烹饪器具包括 加热元件；以及 炉灶面，所述炉灶面具有上表面， 其中，在所述上表面上设置有触摸控制区域， 其中，所述用户接口安装在所述触摸控制区域下方，以及 其中，根据使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入来设定所述加热元件的功率级。
4.根据权利要求I所述的用户接口，其中，所述显示装置包括多个发光元件，所述多个发光元件形成同心地处于所述环形触摸传感器阵列以内的环形条状图。
5.根据权利要求4所述的用户接口，其中，基于使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入，通过所述环形条状图生成对应的旋转光显示。
6.根据权利要求I所述的用户接口，其中，所述显示装置包括位于所述环形触摸传感器阵列以内的数字显示器。
7.根据权利要求6所述的用户接口，其中，所述显示装置包括多个发光元件，所述多个发光元件形成同心地处于所述环形触摸传感器阵列以内的环形条状图，并且其中，所述环形条状图以图形方式显示信息，而所述数字显示器同时以数字方式显示同一信息。
8.根据权利要求6所述的用户接口，其中，所述数字显示器包括多个发光元件，所述多个发光元件形成多段显示器。
9.根据权利要求8所述的用户接口，其中，所述多段显示器所显示的数字基于使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入而改变。
10.一种用户接口，包括 基板； 环形触摸传感器阵列，所述环形触摸传感器阵列位于所述基板上；以及 数字显示器，所述数字显示器位于所述环形触摸传感器阵列以内。
11.根据权利要求10所述的用户接口，其中，所述数字显示器包括多个发光元件，所述多个发光元件形成多段显示器。
12.根据权利要求10所述的用户接口，其中，所述用户接口控制烹饪器具的操作，所述烹饪器具包括 加热元件；以及 炉灶面，所述炉灶面具有上表面， 其中，在所述上表面上设置有触摸控制区域， 其中，所述用户接口安装在所述触摸控制区域下方，以及其中，根据使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入来设定所述加热元件的功率级。
13.根据权利要求10所述的用户接口，其中，所述用户接口包括多个发光元件，所述多个发光元件形成同心地处于所述环形触摸传感器阵列以内的环形条状图，并且其中，所述数字显示器位于所述环形条状图以内。
14.根据权利要求13所述的用户接口，其中，所述环形条状图以图形方式显示信息，而所述数字显示器同时以数字方式显示同一信息，以及 其中，基于使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入，通过所述环形条状图生成对应的旋转光显示。
15.一种用户接口，包括 基板； 环形触摸传感器阵列，所述环形触摸传感器阵列位于所述基板上，以及多个发光元件，所述多个发光元件形成环形条状图，其中，所述环形条状图位于所述环形触摸传感器阵列的内侧。
16.根据权利要求15所述的用户接口，其中，所述基板包括通孔，并且其中，所述环形条状图位于所述通孔内，并且所述环形触摸传感器阵列围绕所述通孔。
17.根据权利要求15所述的用户接口，其中，所述用户接口控制烹饪器具的操作，所述烹饪器具包括 加热元件；以及 炉灶面，所述炉灶面具有上表面， 其中，在所述上表面上设置有触摸控制区域， 其中，所述用户接口安装在所述触摸控制区域下方，以及 其中，根据使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入来设定所述加热元件的功率级。
18.根据权利要求17所述的用户接口，其中，所述用户接口装置包括位于所述环形条状图以内的数字显示器， 其中，所述环形条状图以图形方式显示所述功率级，而所述数字显示器同时以数字方式显示所述所述功率级，以及 其中，基于使用所述环形触摸传感器阵列进行的旋转输入，通过所述环形条状图生成对应的旋转光显示。
19.根据权利要求18所述的用户接口，其中，所述数字显示器包括多个发光元件，所述多个发光元件形成多段显示器。
全文摘要
提供了一种用户接口，该用户接口包括具有通孔的基板、位于该基板上并至少部分地围绕该通孔的环形触摸传感器阵列、以及与该通孔对准的显示装置。
文档编号H03K17/96GK102859874SQ201080058215
公开日2013年1月2日 申请日期2010年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者约翰·鲁道夫 申请人:伊莱克斯家用产品公司