CN103677453B - 电容式传感器及其侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种电容式传感器及其侦测方法。本发明的电容式传感器包括依序排列的多个侦测片,每一个侦测片被提供相同的驱动信号，借由每一个侦测片与另一个侦测片间信号的差来判断被外部导电对象接近或触碰的侦测片。

Description

电容式传感器及其侦测方法

技术领域

本发明是有关于一种电容式传感器及其侦测方法，特别是一种可侦测多个同时触碰的电容式传感器及其侦测方法。

背景技术

在可携式电子装置中，需要许多实体的人机界面提供使用者输入数据或命令。最常使用的界面为机械式按键，然而机械式按键容易因为使用过度而损坏，尤其是最经常被用的那些按键。此外，可携式电子装置在收纳时可能会压触到按键，容易造成按键的弹性疲乏或接触不良。

在智能型手机或平板计算机上，电容式传感器常常被用来作为按键使用。相对于实体按键，电容式传感器不会因为构件的过度使用而造成损坏。但由于屏幕会散发出许多噪声，并且噪声会不断改变，使得电容式传感器容易被噪声干扰而误判。

由此可见，上述现有的电容式传感器在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新型结构的电容式传感器及其侦测方法，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的电容式传感器存在的缺陷，而提供一种新型结构的电容式传感器及其侦测方法，所要解决的技术问题是使其以一参考片的信号比较每一个侦测片的信号，或是透过侦测片间的信号比较，借以判断出被外部对象接近或触碰的侦测片，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的电容式传感器存在的缺陷，而提供一种新型结构的电容式传感器及其侦测方法，所要解决的技术问题是使其依序排列的多个侦测片，每一个侦测片被提供相同的驱动信号，借由每一个侦测片与另一个侦测片间信号的差来判断被外部导电对象接近或触碰的侦测片。本发明可侦测出单一或同时侦测出多个被接近或触碰的侦测片，从而更加适于实用。

本发明的再一目的在于，克服现有的电容式传感器存在的缺陷，而提供一种新型结构的电容式传感器及其侦测方法，所要解决的技术问题是使其可覆盖一层绝缘保护层，可以在不被直接接触的条件下进行侦测，没有机械式按键在多次重复使用后会有弹性疲乏或接触不良的问题。此外，本发明的电容是借由侦测片与侦测片间的信号差的比较来进行侦测，抗噪声能力佳，适用于装置于显示器前端，具有同时侦测多个触碰的能力，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种电容式传感器，其中包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；储存一查表的内存,其中查表定义多个信号差或信号差的变化量与被接近或触碰的侦测片间的对应关系；以及一控制器，同时分别提供一电性信号在每一个侦测片，并且提供电性信号或一直流电位给所述的参考片，以依据每一个侦测片与另一个侦测片间的信号相减产生所述的信号差或信号差的变化量，并且利用查表依据所述的信号差判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电容式传感器，其特征在于控制器指定所述侦测片之一为一特定侦测片，每一个信号差或信号差的变化量是分别依据非特定侦测片的所述侦测片之一与特定侦测片的信号相减产生。

前述的电容式传感器，其特征在于每一个信号差或信号差的变化量分别为所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电容式传感器，其中包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；以及一控制器，同时分别提供一电性信号在每一个侦测片并且提供电性信号或一直流电位给参考片，或同时分别提供一电性信号在每一个参考片；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续的还原信号值；以及依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电容式传感器，其特征在于所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。

前述的电容式传感器，其特征在于超出所述连续的还原信号值中最小者一门坎限值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器，其特征在于控制器更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器，其特征在于更包括：储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，并且控制器是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电容式传感器,其中包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；同时分别提供一电性信号在每一个侦测片并且提供电性信号或一直流电位给参考片，或同时分别提供一电性信号在每一个参考片的装置；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差的装置；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续还原信号值的装置；以及依据所述连续还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片的装置。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电容式传感器，其特征在于所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。

前述的电容式传感器，其特征在于超出所述连续的还原信号值中最小者一门坎限值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器，其特征在于更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值的装置，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器,其特征在于更包括：储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，其中被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出来。

本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电容式传感器,其中包括：依序排列的多个侦测片；以及一控制器，同时分别提供一电性信号在每一个侦测片；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续的还原信号值；以及依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电容式传感器，其特征在于所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。

前述的电容式传感器，其特征在于超出所述连续的还原信号值中最小者一门坎限值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器，其特征在于控制器更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器,其特征在于更包括：储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，并且控制器是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

本发明的目的及解决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电容式传感器,其中包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；同时分别提供一电性信号于每一个侦测片并且提供电性信号或一直流电位给参考片，或同时分别提供一电性信号于每一个参考片的装置；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差的装置；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续还原信号值的装置；以及依据所述连续还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片的装置。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的电容式传感器，其特征在于所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。

前述的电容式传感器，其特征在于超出所述连续的还原信号值中最小者一门坎限值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器，其特征在于更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值的装置，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

前述的电容式传感器,其特征在于更包括：储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，其中被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出来。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知,本发明的主要技术内容如下：依据本发明提出的一种电容式传感器，包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；储存一查表的内存，其中查表定义多个信号差或信号差的变化量与被接近或触碰的侦测片间的对应关系；以及一控制器，同时分别提供一电性信号在每一个侦测片，并且提供电性信号或一直流电位给所述的参考片，以依据每一个侦测片与另一个侦测片间的信号相减产生所述的信号差或信号差的变化量，并且利用查表依据所述的信号差判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。依据本发明提出的一种电容式传感器，包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；以及一控制器，同时分别提供一电性信号在每一个侦测片并且提供电性信号或一直流电位给参考片，或同时分别提供一电性信号在每一个参考片；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续的还原信号值；以及依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。依据本发明提出的一种电容式传感器，包括：依序排列的多个侦测片；以及一控制器，同时分别提供一电性信号在每一个侦测片；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续的还原信号值；以及依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

借由上述技术方案，本发明电容式传感器及其侦测方法至少具有下列优点及有益效果：

一、可侦测一个或同时侦测多个外部对象的接近或触碰。

二、可侦测一个或同时侦测多个信号的状态的改变。

三、抗噪声能力强，可配置于不断放出程度不一的噪声的显示器前端。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1至图4为依据本发明第一实施例电容式传感器的示意图；

图5为依据本发明第二实施例电容式传感器的侦测方法的流程示意图；以及

图6为依据本发明第三实施例利用信号差值侦测电容式传感器的方法的流程示意图；

图7为依据本发明第四实施例电容式传感器的示意图；

图8为依据本发明第五实施例电容式传感器的示意图；

图9为依据本发明第六实施例电容式传感器的示意图；以及

图10为依据本发明第九实施例电容式传感器的侦测方法的流程示意图。

1、2、3、4、7、8、9：电容式传感器

10、20、70：侦测器

11、21、31、41、71：侦测片

12、22、32、42、72：参考片

13：第一导线

14：第二导线

15：遮蔽线

16：控制器

17：触控传感器

18：第三导线

19：第四导线

77、78：触碰范围

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电容式传感器及其侦测方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

依据本发明的第一实际例，提供一种电容式传感器，包括一第一导线、至少一第二导线、至少一参考片(reference plate)、至少一侦测片(detecting plate)、一控制器与一遮蔽线(shielding line)。所述至少一侦测片定义(或区隔出)至少一空间，并且所有参考片电性耦合于第一导线。此外，每一个侦测片分别电性耦合于一第二导线。另外，控制器提供电性信号于第一导线与每一个第二导线，并且分别依据每一个第二导线与第一导线的信号差来侦测被外部对象接触或接近的每一个侦测器。

例如图1所示，电容式传感器1包括一第一导线13、至少一第二导线14、至少一侦测器10与一控制器16，其中每一个侦测器10包括一侦测片11与一参考片12。参考片12为U型，定义一空间，侦测片12位于此空间中，并且电性耦合于一第二导线14。虽然图1是以三个侦测器10为例，本技术领域的普通技术人员可推知侦测器的数量包括但不限于三个。

在本发明的一范例中，电容式传感器包括至少一侦测器，每一个侦测器包括一侦测片与至少一参考片，所述至少一参考片定义出一空间，侦测片位于此空间中。

又例如图2所示，电容式传感器2包括一第一导线13、至少一第二导线14、至少一侦测器20与一控制器16，其中每一个侦测器20包括一侦测片21与两参考片22。两参考片22与第一导线14定义一空间，侦测片22位于此空间中，并且电性耦合于一第二导线14，其中空间亦可以视为由两参考片22与第一导线13所定义。虽然图2是以三个侦测器20为例，本技术领域的普通技术人员可推知侦测器20的数量包括但不限于三个。

在本发明的另一范例中，电容式传感器是由至少一参考片定义出多个空间，并且所有参考片电性耦合于第一导线，每一个侦测片分别位于一空间中，并且分别电性耦合于一第二导线。例如，相邻的侦测片间是以一个或多个参考片隔开。

例如图3所示，电容式传感器3是由一参考片32(如由四个参考片连接形成或有一参考片一体成形)或四个参考片32定义出四个空间，每一个空间分别配置一侦测片31。

又例如图4所示，电容式传感器4是由一参考片42(如多个参考片连结形成或一参考片一体成形)或多个参考片42定义出多个空间，每一个空间分别配置一侦测片41。

另外，在图1至图4中，遮蔽线15大致包围前述第一导线13、至少一第二导线14、至少一参考片(12、22、32、42)与至少一侦测片(11、21、31、41)，并且电性耦合于控制器16。在本发明的一范例中，第一导线13与所有第二导线14可以是平行排列至控制器16，遮蔽线15可以是由一条或许多条构成，配置于第一导线13与所有第二导线14的两侧。在本发明的另一范例中，遮蔽线15可以是两条，分别位于平行排列的第一导线13与所有第二导线14的两侧。

在本发明的一范例中，第一导线13与至少一第二导线14是以平行排列的方式连接至控制器16，例如第一导线13与至少一第二导线14的一部分是平行排列于平面的印刷电路板或软性排在线。此外，遮蔽线15是以一条或两条排列于第一导线13与至少一第二导线14的两侧。在本发明的一范例中，遮蔽线15与第一导线13与至少一第二导线14同时被提供相同的电性信号。据此，在未被任何外部对象接近与触碰时，第一导线13与至少一第二导线14的每一条导线的两侧都有对称的电场。因此，在未被外部对象接近或触碰时，第一导线13与每一条第二导线14以平行排列至控制器16的部分两侧都有对称的电场。在本发明的另一范例中，遮蔽线15也可是被提供直流电位，例如接地。在本发明的再一范例中，遮蔽线15可以是被提供与第一导线13相同的电性信号。

本技术领域的普通技术人员可以推知，本发明的侦测片包括但不限于正方形、矩形、扇形、三角形、圆形、椭圆形、多边形或其它几合图案。

在本发明的一范例中，控制器提供给第一导线与第二导线的电性信号可以是脉宽调压信号(PWM)，或其它型态的交流信号，例如弦波(sin wave)，本发明并不加以限制。电性信号可以是连续地被提供，在本发明的一范例中，电性信号可以是间断性地被连续提供，并且在本发明的另一范例中，电性信号可以是持续性地连续被提供。

此外，控制器可以透过积分器侦测第一导线与第二导线连接的导电体的电容性耦合，以侦测信号大小或信号变化量的大小。此外，上述每一条第二导线与第一导线的信号差可以是由一个或多个差动放大器来产生，本技术领域的普通技术人员可以推知，信号差亦是由其它形式的减法器来产生，无论是以模拟或数字的方式，本发明并不加以限制。

虽然前述说明中，第一导线是电性耦合于参考片，本发明并不限定第一导线电性耦合于参考片，也可是电性耦合于前述的多个侦测片之一。换言之，参考片可以是由其它线路提供前述的电性信号，第一导线与每一条第二导线分别电性耦合于前述的多个侦测片之一。

图5是依据本发明的第二具体实施例的电容式传感器的侦测方法。首先如步骤510所示，提供一条第一导线13与多条第二导线14。接下来如步骤520所示，连续提供一电性信号在第一导线13与每一条第二导线14。此外，如步骤530所示，在每次电性信号被提供时，分别依据每一条第二导线14与第一导线13间的一信号差，分辨出每一条第二导线14的一信号是属于第一类还是第二类。

在本发明的一范例中，步骤520与步骤530可以是由前述控制器16来进行作业。步骤510提供的第一导线13与每一条第二导线14分别电性耦合于至少一导电体，第一导线13电性耦合的至少一导电体的整体大小(total dimension)与每一条第二导线电性耦合的至少一导电体的整体大小相当。例如在图1至图4中，第一导线13电性耦合多个参考片12、22、32、42，并且每一条第二导线14电性耦合一个侦测片11、21、31、41。本领域的普通技术人员可以推知侦测片11可以是由多个子侦测片组成，亦即每一条第二导线14亦可以是电性耦合多个子侦测片。在本发明的一范例中，第一导线13电性耦合的至少一导电体定义出多个空间，每一条第二导线14电性耦合的至少一导电体分别位于这些空间之一。

由于第一导线13电性耦合的至少一导电体的整体大小与每一条第二导线14电性耦合的至少一导电体的整体大小相当，所有导电体在没有被外部对象接近或触碰时，第一导线13与每一条第二导线14的信号相当。在本发明的一范例中，在所有的导电体上方可以是覆盖一绝缘层，绝缘层可以是透明或不透明的，例如透明玻璃或薄膜(film)。当外部对象接近或触碰时，可以是接近或触碰绝缘层。

外部对象可以是实体接地或虚拟接地，例如可以是站立于地面的人体部位，例如手指。当外部对象接近或触碰导电体时，导电体的信号的改变量会随着与外部对象接近的距离与面积而改变。因此当外部对象同时接近或触碰一侦测片与部分参考片时，相应于外部对象接近与触碰的侦测片的面积相对大于外部对象接近与触碰的参考片的面积。换言之，电性耦合于被外部对象接近或触碰的侦测片的第二导线14的信号的变化量将大于第一导线13(电性耦合于所有参考片)的信号的变化量。反之，电性耦合于没有被外部对象接近或触碰的侦测片的第二导线14的信号的变化量会小于第一导线13的信号的变化量。因此，依据电性耦合被外部对象接近或触碰的侦测片的第二导线14的信号与第一导线13的信号可以判断出被外部对象接近或触碰的侦测片(如属于第一类与第二类之一)或没有被外部对象接近例如，外部对象的接近或触碰会造成信号的减小，因此可以是直接利用每一条第二导线14与第一导线13的信号差来判断每一条第二导线14电性耦合的侦测片是否被接近或触碰，例如当信号差大于或小于一门坎限值时，代表被外部对象接近或触碰。亦可以是利用未被接近或触碰时的信号差当作比较基准，例如是以一初始时段侦测到的信号差当作未被外部对象接近或触碰的信号差，来比较之后连续多个侦测时段侦测到的信号差，当初始时段与侦测时段的信号差的差大于或小于一门坎限值时，代表外部对象的接近或触碰。在本发明的一范例中，信号差超过一预设范围或初始时段与侦测时段的信号差的差超过一预设范围时，表示被外部对象接近或触碰，反之，表示未被外部对象接近或触碰。其中，预设范围可以是小于一门坎限值或大于一门坎限值。

在本发明的一范例中，可以是以信号差或初始时段与侦测时段的信号差的差为正值或负值来判断是属于第一类还是第二类。例如，每一条与该第一导线13间的信号差为正值的第二导线14的信号属于第一类与第二类之一，并且每一条信号差为负值的第二导线的信号属于第一类与第二类之另一。

因此，当部分的侦测片被接近或触碰并且部分的侦测片没有被接近或触碰时，至少一条第二导线14电性耦合的导电片将被辨识为属于第一类，并且至少一条第二导线电性14耦合的导电片将被辨识为属于第二类，其中电性耦合于第一导线13的导电体被外部对象接近或触碰。

借由对本发明的电容式传感器的每一条第二导线14与第一导线13的信号的比较,可判断出被外部对象触碰的一个或多个侦测片。两者的信号的比较可以是以比较器比较、或以差动放大器产生两者的信号差来比较、将两者的信号转换成数字差值来比较、或将两者的信号转换成数字值后再进行比较。本发明包括但不限于前述信号比较方式，本技术领域的普通技术人员可推知其它信号的比较方式，在此不再叙述。

本发明的电容式传感器可被作为按键的应用，如图1与图2所示，例如每一个侦测片可被用来对应作为独立的按键，本发明的电容式传感器可侦测出同时多个按键的触压。按键亦可以是被设计作为方向键，例如图3所示，可包含向上、向右、向下、向左等四个方向的方向键。本技术领域的普通技术人员可推知其它方向的方向键,如八方向的方向键。又例如，可以是多方向的方向键，例如图4所示，可以是构成环状的多方向的感应器，可作为旋转盘(jog dial)之类的应用。

在本发明的一范例中，可以是复合多个电容式感应器，例如可以是包括多组电容式感应器，每一个电容式感应器包括上述一第一导线、至少一第二导线、至少一参考片(reference plate)、至少一侦测片(detecting plate)、一控制器与一遮蔽线(shieldingline)。所述至少一侦测片定义(或区隔出)至少一空间，并且所有参考片电性耦合于第一导线。此外，每一个侦测片分别电性耦合于一第二导线。另外，控制器提供电性信号于第一导线与每一个第二导线，并且分别依据每一个第二导线与第一导线的信号差来侦测被外部对象接触或接近的每一个侦测器。据此，所有的侦测片可构成一侦测片数组(detectingplate matrix)。

或触碰的侦测片(如属于第一类与第二类之另一)。

这些电容式传感器可以各自有独立的第一导线13与多条第二导线14，直接连接到控制器16，亦可是借由开关电路控制，共享连接到控制器16的导线，在同一时间只有一个电容式传感器的第一导线13与多条第二导线14电性耦合至控制器16。

图6为依据本发明的第三具体实施例，提供的一种利用信号差值侦测电容式传感器的方法。首先，如步骤610所述，连续在多个时段提供一参考值与多个侦测值，并且如步骤620所述，以这些时段之一时段作为一初始时段，并且以其它时段作为侦测时段。例如以第一个时段作为初始时段，或是以任一时段作为初始时段。步骤610与步骤620可以是反复地执行。

接下来，如步骤630所述，在初始时段中，记录每一个侦测值与参考值的差分别作为每一个侦测值的一初始差值。并且，如步骤640所述，在每个侦测时段中，分别产生每一个侦测值与参考值作为每一个侦测值的一侦测差值。另外，如步骤650所述，在每个侦测时段中，将每一个侦测差值大于或小于初始差值一门坎限值的侦测值辨识为一第一类与一第二类之一，并且将每一个该侦测差值未大于或未小于初始差值一门坎限值的该侦测值辨识为一第一类与一第二类之另一。所述步骤630、640、650可以是随步骤610、620反复执行。此外，上述步骤610至650可以是由前述控制器160进行相关作业。

上述方法可以是应用于一种利用信号差值侦测的电容式传感器，包括：一第一导线；至少一第二导线；至少一参考片,定义至少一个空间，并且所有参考片电性耦合于第一导线；至少一侦测片，每一侦测片分别位于至少一空间之一并且电性耦合于至少一第二导线之一；以及一控制器，执行至少以下作业：连续在多个时段提供一电性信号在第一导线与每一条第二导线，以分别取得一参考值与多个侦测值；以这些时段之一时段作为一初始时段，并且以其它时段作为侦测时段；在初始时段中，记录每一个侦测值与参考值的差分别作为每一个侦测值的一初始差值；在每个侦测时段中,分别产生每一个侦测值与该参考值作为每一个侦测值的一侦测差值；以及在每个侦测时段中，将每一个侦测差值大于或小于初始差值一门坎限值的侦测值辨识为第一类与第二类之一，并且将每一个侦测差值未大于或未小于初始差值一门坎限值的该侦测值辨识为第一类与第二类之另一。

在本发明的一范例中，参考值是依据至少一参考片的信号来产生，所述至少一参考片定义出多个空间，并且每一个侦测值是分别依据多个侦测片之一的信号来产生，每一个侦测片分别位于这些空间之一。

在本发明的另一范例中，当被辨识为第一类的每一个侦测值的侦测差值大于初始差值时，被辨识为该第二类的每一个侦测值的侦测差值小于初始差值。反之，当被辨识为第一类的每一个侦测值的侦测差值小于初始差值时，被辨识为第二类的每一个侦测值的侦测差值大于该初始差值。例如，在某些侦测时段中，参考值与至少一侦测值产生改变，同时变大或变小，其中所述至少一侦测值的改变量明显大于参考值，使得所述至少一侦测值的侦测差值变大或变小。相对地，其它侦测值的侦测差值呈现相反的变化。

本技术领域的普通技术人员可推知本发明的参考值与每一侦测值在初始时段时不一定相当，可以是相当或不相当。同理，本技术领域的普通技术人员可推知本发明第一导线与每一第二导线电性耦合的导电体的大小亦可以是相当或不相当，本发明包括但不限于第一导线与每一第二导线电性耦合的导电体的大小相等。

此外，上述的第一类与第二类可以用以表示双态，两者之一可表示状态改变，另一可表示状态不变。例如第一类可表示被外部对象接近或触碰的导电体或因此而改变的信号，而第二类可表示没有被外部对象接近或触碰的导电体或因此而未变的信号。又例如，可应用于开关的使用，当参考值超过一门坎限值，并且至少一侦测值的改变量明显大于参考值，未改变的侦测值的侦测差值将大于一门坎限值，可用来侦测未改变的侦测值，作为开或关的一种状态，而其它的侦测值作为另一种状态。

请参照图7，为依据本发明的第四实施例提供的电容式传感器7，包括多个参考片72与多个侦测片71。此外，本实施例更包括一触控传感器17，相邻于电容式传感器7。虽然图7是以五个侦测器70为例，本技术领域的普通技术人员可推知侦测器的数量包括但不限于五个。当外部对象接近或触碰触控传感器17时，触碰触控传感器17能提供表示外部对象位置的感测资信，以供解读出外部对象的位置。例如，感测资信可以是由控制器16接收，以判断出外部对象的位置。本技术领域的普通技术人员可推知触控传感器17可以是电容式、电阻式、表面声波式、红外线式、光学式等等，其中相应的感测资信的侦测方式为现有习知技术，在此不再叙述。

在本发明的一范例中，侦测片71朝向触控传感器17的一侧的面积小于另一侧的面积。其中，所述朝向一触控传感器17的一侧的面积与另一侧的面积可以是两侧间同宽度的一范围间的面积。例如，侦测片71为三角形，其中一角朝向触控传感器17，如图7所示。又例如，朝向触控传感器17的一侧为弧形，如半圆形或半椭圆形。

侦测片71朝向触控传感器17的一侧的面积是依据侦测片71与触控传感器17间的距离来决定。

例如图7中的触碰范围77所示，当外部对象同时接近或触碰触控传感器17与侦测片71时，侦测片71被外部对象接近或触碰的面积相当小，因此上述信号差或初始时段与侦测时段的信号差的差未超过预设范围，不会被侦测为有效触碰。反之，例如图7中的触碰范围78所示，当外部对象接近或触碰的大部分面积落于侦测片71时，上述信号差或初始时段与侦测时段的信号差的差才足以超过预设范围。如此，可降低电容式传感器7与触碰传感器17相近时可能造成的误触问题。

在前述说明中，两者的大小相当是指两者的大小相同或大致相同，例如两者的差距在10%内，如一者多出另一者10%的大小。第一导线13电性耦合的至少一导电体的整体大小与每一条第二导线14电性耦合的至少一导电体的整体大小相当是指第一导线13电性耦合的至少一导电体的整体大小与每一条第二导线14电性耦合的至少一导电体的整体大小差距在10%内。

在前述说明中，是采用自电容式侦测，依据被提供电性信号的第一导线或第二导线间的信号差来进行判断。依据本发明提供的一种电容式传感器，可以是依据侦测片间的信号差来进行判断。

请参照图8，是依据本发明第五实施例提出的一种电容式传感器8。第一导线13电性耦合于一侦测片21，而前述的参考片22是以第三导线18提供电性信号。另外，依据被提供电性信号的第一导线13与第二导线14间的信号差来进行判断可以是参照前述图5与图6及相关说明，在此不再叙述。

本实施例亦可应用于前述图1、2、3、4、与7中，只是第一导线不再用来与第二导线进行信号差比较，仅单纯地被提供电性信号，而信号差比较是改以每一侦测片与另一侦测片的信号差来进行判断，也就是以每一第二导线与另一第二导线的信号差来进行判断。在本发明的一范例中，每一第二导线是与一被参考的第二导线的信号差来进行判断，如图8所示。例如，是以第一条第二导线或最后一条第二导线作为所述被参考的第二导线，用来分别与其它每一条第二导线的信号产生信号差，以分别判断其它每一条第二导线电性耦合的侦测片是否被外部导电对象接近或触碰。假设各侦测片受到来自显示器的噪声干扰相当，以一对信号来产生信号差可有效地抑制来自显示器的噪声。

假设有侦测片a、b、c，依前述内容产生的信号差分别为Sa-b与Sa-c，可依据下表判断出外部导电对象接近或触碰哪一个或哪几个侦测片。

表1

表1的‘+’、‘-’与‘0’分别表示信号差为正值、负值与零值。实际上，侦测片的信号受环境的影响会不断变化，因此会有些许误差，因此‘+’、‘-’与‘0’可以视为大于一零值范围的正值、小于一零值范围的负值与落于一零值范围的值，或者可以视为‘+’、‘-’与‘0’可以视为大于一正门坎限值的正值、小于一负门坎限值的负值与落于一零值范围的值。表1的范例中是以三个侦测片的查表为例，本技术领域具有通常知识的技术人员可推知四个、五个或更多侦测片的查表(look-up table)。

除了直接以信号差来判断外，也可以是以信号差的变化量来判断，例如以每一个信号差未被外部导电对象接近或触碰前的信号作为基准值，用以每次侦测时分别出比较每一个信号差的变化量。因此前述范例中的Sa-b与Sa-c也可以被用来取代为信号差变化量ΔSa-b与ΔPSa-c。

前述的信号差可以是每一个侦测片都是与特定的一侦测片间的信号差，也可以是每一个侦测片与在前的一侦测片的信号差，或者是每一个侦测片与在后的一侦测片的信号差。

当侦测片具有N个时，每一个侦测片与在前(或在后)的一侦测片的信号差具有N-1个。因此，前述的信号差变化量为N-1个连续的信号差的变化量。在以下说明中是以信号差的变化量为例，但也适用将信号差的变化量以信号差取代的情形。

前述连续的信号差的变化量可以用来还原出侦测片的信号的变化量。例如将每一个信号差的变化量与在前的(或在后的)所有信号差累加或累减，就能据此产生多个连续的信号的变化量。例如前述信号差的变化量信号差的变化量有N-1个，将将每一个信号差的变化量与在前的所有信号差累加就能产生N-1个信号的变化量。由于第一个信号差的变化量没有在前的信号差的变化量，假设第一个信号的变化量的前一个信号的变化量为零值，作为第零个信号变化量。据此，可产生N个信号的变化量，相应于前述的N个侦测片。

所述的第一个至第N-1个信号的变化量是相对于第零个信号的变化量的变化量。假设前述的N个侦测片分别为第零个、第一个、…、第N-1个侦测片，相应于第零个、第一个、…、第N-1个信号的变化量，并且第零个信号的变化量为零值。

假设以零值的为中心的一个小范围作为一零值范围，落于零值范围内的信号的变化量都视为零值的误差范围内。当第零个侦测片没有被(外部导电对象)接近或触碰时，其它未被接近或触碰的信号的变化量落在零值范围内，并且被接近或触碰的信号的变化量为大于零值范围的正值或负值。为方边后续说明，在本范例中，被接近或触碰的信号的变化量是以正值为例。相对地，当第零个侦测片被接近或触碰时，其它被接近或触碰的信号的变化量落在零值范围内或接近零值范围，并且未被接近或触碰的信号的变化量为负值。

假设有侦测片a、b、c，依前述内容产生的信号差分别为ΔSa-b与ΔSb-c，可用来判断出外部导电对象接近或触碰哪一个或哪几个侦测片。

显然地，表示被接近或触碰的信号的变化量会大于最小信号变化量的，并且大于一门坎限值以上。在本发明的一范例中，控制器是依据大于最小的信号的变化量的一门坎限值比较所述的信号的变化量来判断出被外部导电对象接近的侦测片。例如，侦测片b与c被外部导电对象接近或触碰，则信号差的变化量ΔSa-b与ΔSb-c分别为‘+’与‘0’，依据信号差的变化量ΔSa-b与ΔSb-c还原后的信号的变化量ΔSa、ΔSb、ΔSc分别为‘0’、‘+’与‘+’。依据ΔSb与ΔSc为‘+’，可判断出侦测片b与c被外部导电对象接近或触碰。

在本发明的另一范例中，是以大于信号的变化量最小者一门坎限值的信号的变化量来判断出被外部导电对象接近的侦测片。也可以是是当至少一信号的变化量小于一负门坎限值时，在所述信号的变化量中依据大于所述负门坎限值的信号的变化量来判断出被外部导电对象接近的侦测片。否则，是依据大于一正门坎限值的信号的变化量来判断出被外部导电对象接近的侦测片。例如，侦测片a与b被外部导电对象接近或触碰，则信号差的变化量ΔSa-b与ΔSb-c分别为‘0’与‘-’，依据信号差的变化量ΔSa-b与ΔSb-c还原后的信号的变化量ΔSa、ΔSb、ΔSc分别为‘0’、‘0’与‘-’。由于信号最小者为‘-’，假设‘0’大于‘-’一门坎限值，由信号的变化量ΔSa、ΔSb的‘0’可判断出侦测片a与b被外部导电对象接近或触碰。

在本发明的再一范例中，是以所有信号的平均来作为判断基准，控制器是依据大于判断基准的信号的变化量或的大于判断基准的信号的变化量一门坎限值的信号的变化量来判断出被外部导电对象接近的侦测片。换言之大于正门坎限值(或负门坎限值)的信号的变化量表示被外部导电对象接近或触碰的侦测片。如此，无论信号的变化量最小者为‘0’或‘-’，都能侦测到被外部导电对象接近或触碰的侦测片。

请参照图9，是依据本发明的第六实施例提出的一种电容式传感器9。前述的参考片是由第三导线18提供电性信号，而前述的每一个侦测21片分别电性耦合一第四导线19。耦合于所述侦测片21的第四导线19依所述侦测片21的排列顺序依序排列，每一第四导线19是与相邻的一第四导线的信号差进行判断，例如每一第四导线19都是与在前相邻的第四导线19的信号差来进行判断，或每一第四导线19都是与在后相邻的第四导线19的信号差来进行判断。换言之，图9是采用互电容式耦合来产生第四导线19上的信号。

据此，在本发明的一范例中，电容式传感器包括依序排列的多个侦测片、至少一参考片与一控制器。所述的至少一参考片配置于所述的侦测片之间，其配置方式可以是依据前述图中1、2、3、4、7、8与9所示。此外，控制器同时分别提供一电性信号于所述至少一参考片与每一个侦测片，依据每一个侦测片与另一个侦测片间的信号差判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。另外，控制器是依据所述至少一外部导电对象接近或触碰前与所述至少一外部导电对象接近或触碰时的信号差的变化量判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

据此，本发明的一第七实施例为一种电容式传感器，包括依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；储存一查表的内存，其中该查表定义多个信号差或信号差的变化量与被接近或触碰的侦测片间的对应关系；以及一控制器。控制器同时分别提供一电性信号于每一个侦测片并且提供该电性信号或一直流电位给所述至少一参考片,或控制器同时分别提供一电性信号于每一个参考片,以依据每一个侦测片与另一个侦测片间的信号相减产生所述的信号差或信号差的变化量。进一步地，控制器利用该查表依据所述的信号差判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

在本发明的一范例中,控制器指定所述侦测片之一为一特定侦测片，每一个信号差或信号差的变化量是分别依据非特定侦测片的所述侦测片之一与特定侦测片的信号相减产生。在本发明的另一范例中，每一个信号差或信号差的变化量分别为所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生。

本发明的第八实施例是一种电容式传感器，包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间,以阻隔每一片侦测片；及一控制器。控制器同时分别提供一电性信号在每一个侦测片，并且提供电性信号或一直流电位给参考片，以分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差。此外，控制器将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续的还原信号值，并且依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。还原信号值可以是前述的还原的信号或还原的信号变化量。在本发明的一范例中,超出所述连续的还原信号值中最小者一门坎限值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。在本发明的另一范例中，控制器更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。在本发明的再一范例中，更包括储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，并且控制器是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

前述的控制器的部分作业可以是由处理器配合软件来达成。因此，在本发明的一范例中，电容式传感器，包括：依序排列的多个侦测片；至少一参考片，配置于所述的侦测片之间，以阻隔每一片侦测片；同时分别提供一电性信号于每一个侦测片，并且提供电性信号或一直流电位给参考片的装置；分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差的装置；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续还原信号值的装置；以及依据所述连续还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片的装置。

请参照图10，本发明的第九实施例为依据本发明提出的一种电容式传感器的侦测方法。首先，如步骤1010所示，提供依序排列的多个侦测片与至少一参考片，所述至少一参考片配置于所述的侦测片之间，以阻隔每一片侦测片。接下来，如步骤1020所示，同时分别提供一电性信号于每一个侦测片并且提供电性信号或一直流电位给参考片，或同时分别提供一电性信号于每一个参考片。并且，如步骤1030所示，分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差。再接下来，如步骤1040所示，将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续还原信号值。并且，如步骤1050所示，依据所述连续还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片的装置。本实施例的其它细节已揭示于前述说明中，在此不再叙述。

在前述说明中，包括自电容式侦测与互电容式侦测两种情形。在自电容式侦测中，是同时分别提供一电性信号于每一个侦测片并且提供电性信号或一直流电位给参考片。在互电容式侦测中，是同时分别提供一电性信号于每一个参考片。参考片在侦测片间作为阻隔之用。例如，电容式传感器下方可能有其它的电路，如果没有参考片，有可能因为部分侦测片与下方电路间的电容性耦合造成信号变化，以致在未被外部导电对象接近或触碰时信号差不为零值。反之，如果能确保没有上述情形的发生，就不一定需要参考片。

换言之，在没有参考片的情形下，是采用自电容式侦测，是同时分别提供一电性信号于每一个侦测片。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种电容式传感器，其特征在于包括：

依序排列的多个侦测片；

至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；

储存一查表的内存，其中查表定义多个信号差或信号差的变化量与被接近或触碰的侦测片间的对应关系；以及

一控制器，提供一电性信号于所述的参考片，但是不提供电性信号于所述的侦测片，以侦测该侦测片与该参考片之间的互电容耦合信号，其中每一个侦测片与另一个侦测片间的互电容耦合信号相减产生所述的信号差或信号差的变化量，其中控制器利用查表依据所述的信号差判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

2.如权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于控制器指定所述侦测片之一为一特定侦测片，每一个信号差或信号差的变化量是分别依据非特定侦测片的所述侦测片之一与特定侦测片的信号相减产生。

3.如权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于每一个信号差或信号差的变化量分别为所述侦测片之一与在前的侦测片的信号相减产生。

4.一种电容式传感器，其特征在于包括：

依序排列的多个侦测片；

至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；以及

一控制器，提供一电性信号于所述的参考片，但是不提供电性信号于所述的侦测片，以侦测该侦测片与该参考片之间的互电容耦合信号，其中依据所述侦测片之一与在前的侦测片的互电容耦合信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差；将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续的还原信号值；以及依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

5.如权利要求4所述的电容式传感器，其特征在于所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。

6.如权利要求5所述的电容式传感器，其特征在于超出所述连续的还原信号值中最小者与一门坎限值的和的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

7.如权利要求5所述的电容式传感器，其特征在于控制器更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

8.如权利要求4所述的电容式传感器，其特征在于更包括：储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，并且控制器是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片。

9.一种电容式传感器，其特征在于包括：

依序排列的多个侦测片；

至少一参考片，配置于所述的侦测片之间；

侦测该侦测片与该参考片之间的互电容耦合信号的装置，其中该装置提供一电性信号于所述的参考片，但是不提供电性信号于所述的侦测片，以侦测该侦测片与该参考片之间的互电容耦合信号；

分别依据所述侦测片之一与在前的侦测片的互电容耦合信号相减产生一信号差并且依序集合所述信号差成为多个连续的信号差的装置；

将所述连续的信号差的每一个信号差与在前所有的信号差相加或将所述连续的信号差的每一个信号差与在后所有的信号差相加以产生多个连续还原信号值的装置；以及

依据所述连续还原信号值判断出被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片的装置。

10.如权利要求9所述的电容式传感器，其特征在于所述连续还原信号值更包括额外加入的一零值，所述连续的还原信号值分别对应所述侦测片之一。

11.如权利要求10所述的电容式传感器，其特征在于超出所述连续的还原信号值中最小者与一门坎限值的和的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

12.如权利要求10所述的电容式传感器，其特征在于更包括产生所述连续的还原信号值的一平均值的装置，其中超出平均值的还原信号值对应的侦测片为被外部导电对象接近或触碰。

13.如权利要求9所述的电容式传感器，其特征在于更包括：储存一查表的内存，其中查表定义所述连续的还原信号值与被接近或触碰的侦测片间的对应关系，其中被至少一外部导电对象接近或触碰的至少一侦测片是利用查表依据所述连续的还原信号值判断出来。