CN107479739B - 具有独立电源的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有独立电源的电子装置，包含一功能电路、数个触控感应电极、至少一压力感应电极及一压力触控感应电路；其中功能电路及压力触控感应电路分别由不同的第一电源及第二电源供电；压力触控感应电路连接至数个触控感应电极与至少一压力感应电极，以驱动数个触控感应电极及至少一压力感应电极，以感应外部对象的触碰与压力；当进行压力或触控感应操作时，该第一电源及该第二电源之间无共同的电流回路；通过本技术方案，可有效消除电子装置操作时，功能电路间的噪声干扰，使触动感应更为精准。

Description

具有独立电源的电子装置
技术领域
本发明是有关于一种电子装置，特别是有关于一种具有独立电源的电子装置。
背景技术
轻薄短小的移动装置带动触控显示面板的潮流，且由于触控的人机界面技术成熟以及使用者对3D触控的操作需求不断提升，压力触控的技术也随之推陈出新；已知的电容式压力触控装置多与显示面板结合为一可携式的移动电子装置。然而显示面板本身即是一个巨大噪声的来源，且压力触控所侦测的压力信号又极微小，因此如何增进信号噪声比，提升压力触控的正确性与稳定性便成为重要的课题。
具体而言，对于In-cell的内崁式触控面板而言，压力触控的感应电极是置入LCDCell的结构当中。然而，当感应电极置入LCD Cell结构后，由于感应电极与共通电压层(Vcom)的距离仅有几微米，因此彼此之间的电容量巨幅骤增，而触碰的电容变化与之相比微乎其微难以侦测，且距离接近导致源自显示信号的干扰更为严重。
本发明的目的主要在于提供一具有独立电源的电子装置，以消除电子装置操作时，其功能电路间的噪声干扰。
发明内容
为改善上述已知技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有独立电源的电子装置。
为达成本发明的上述目的，本发明提供一种具有独立电源的电子装置，包含：一功能电路，是由一第一电源供电；数个触控感应电极，以感应一外部对象的触碰；至少一压力感应电极；一压力触控感应电路，是由一不同于该第一电源的第二电源供电，该压力触控感应电路连接至该数个触控感应电极与该至少一压力感应电极，以驱动该数个触控感应电极及该至少一压力感应电极，以感应该外部对象的触碰与压力，当进行压力或触控感应操作时，该第一电源及该第二电源之间无共同的电流回路。
作为本发明的进一步改进，还包含一弹性介电材料层设置于该压力感应电极的一侧，该弹性介电材料层在受压力时产生形变并在压力解除时恢复原有的形状与尺寸。
作为本发明的又进一步改进，当进行压力或触控感应操作时，该功能电路及该压力触控感应电路之间无共同的电流回路。
作为本发明的又进一步改进，当进行压力或触控感应操作时，该压力触控感应电路输出一对应感应激励信号至该功能电路的一个参考点。
作为本发明的又进一步改进，该功能电路为显示电路或是背光电路。
作为本发明的又进一步改进，该参考点为显示电路的一特定准位点或是一信号输出端。
作为本发明的又进一步改进，该特定准位点为一正电压点、一负电压点或是该第一电源的零电位点。
作为本发明的又进一步改进，当无压力或触控感应操作时，该第一电源及该第二电源之间是呈连接而有共同的电流回路。
作为本发明的又进一步改进，还包括至少一开关组件连接于该第一电源的接地端及该第二电源的接地端之间，用以控制该第一电源及该第二电源的断开或连接。
作为本发明的又进一步改进，该至少一开关组件为晶体管开关组件。
作为本发明的又进一步改进，该压力触控感应电路，该第二电源，该至少一开关组件皆设置于一集成电路芯片内。
作为本发明的又进一步改进，还包含一电源充电回路开关组件，该电源充电回路开关组件位于该第一电源及该第二电源之间，当无压力或触控感应操作时，该电源充电回路开关组件呈接合，以让该第一电源对该第二电源进行充电。
作为本发明的又进一步改进，该压力触控感应电路，该第二电源，该电源充电回路开关组件皆设置于一集成电路芯片内。
作为本发明的更进一步改进，该功能电路为一显示控制电路，该显示控制电路连接至一显示单元以控制显示单元进行影像的显示。
本发明的有益效果是：可有效消除电子装置操作时，功能电路间的噪声干扰，使触动感应更为精准。
附图说明
图1为本发明具有独立电源的电子装置的一实施例的示意图。
图2及图3为本发明具有独立电源的电子装置操作状态的示意图。
图4及图5为本发明具有独立电源的电子装置在压力/触控感测或无压力/触控感测的开关操作状态的示意图。
图6A-6C分别为本发明具有独立电源的电子装置一实施例的部份上视图及部份侧视图。
图7A及7B为本发明具有独立电源的电子装置另一实施例的部份上视图。
图8A及8B为本发明无共同的电流回路的理论背景的示意图。
图中符号表示：
5 压力触控感应电路；6 显示电路；10 电子装置；50 第二电源；54 电容读取电路；60 第一电源；100 保护层；200 触控电极层；250 绝缘层；300 压力电极层；310 压力感应电极；400 弹性介电材料层；500 参考压力电极层；520 信号源；522 第一放大器；524 第二放大器；526 第三放大器；600 基板；Gd 显示电源接地；Gt 触控电源接地；S1 接地开关组件；S2 电源充电回路开关组件；S3 信号输出开关组件；XE1~XEn 第一触控感应电极；YE1~YEn 第二触控感应电极；TE1~TE14 触控感应电极；PE1~PE14 压力感应电极；Vs 电容感应激励信号；Vo 对应感应激励信号；Vc 感应信号。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，参阅以下的详细说明和附图说明如下，须知附图与详细说明仅作为说明之用，并非用于限制本发明的权利范围。
图1为本发明具有独立电源的电子装置的一实例的示意图，此电子装置10例如具有压力触控感应功能的液晶显示器，因此在下面以液晶显示器作为说明，但是须知此具体实例的说明非用于本案范围的限定。该电子装置10包含两个功能电路，即压力触控感应电路5及显示电路6。压力触控感应电路5包含一压力触控电源，即第二电源50、一信号源520、三个放大器分别为第一放大器522, 第二放大器524, 第三放大器526、及一个电容读取电路54。该显示电路6包含一显示屏幕电源，即第一电源60。此外，该第二电源50具有一触控电源接地Gt，而第一电源60具有一显示电源接地Gd，且触控电源接地Gt与显示电源接地Gd为彼此不同的接地。
如图1所示，当进行压力或触控感应操作时，该压力触控感应电路5及显示电路6之间无共同的电流回路。具体而言，当进行压力或触控感应操作时，该第一电源60及该第二电源50之间无共同的电流回路。当进行压力或触控感应操作时，信号源520经由第一放大器522产生一电容感应激励信号Vs传送到一感应电极，例如图1所示的压力感应电极310，但是该电容感应激励信号Vs也可以传送到触控感应电极（详见后述）。此压力触控感应电路5经由第二放大器524将由压力感应电极310传送回来的感应信号Vc传送到电容读取电路54，由此判断在压力感应电极310是否有对应压力触控操作。此外，压力触控感应电路5由一第三放大器526将电容感应激励信号Vs处理成一对应感应激励信号Vo，并将对应感应激励信号Vo传送到显示电路6的一参考点或是显示电源接地Gd，此参考点可为显示电路6的一特定准位点(如+3.3V,+5V,-5V)或是一信号输出端（如Vcom）。也就是，在进行压力或触控感应操作时，压力触控感应电路5仅由一个实体接点而连接到显示电路6，由此使压力触控感应电路5及显示电路6之间无共同的电流回路。
参考图2及图3所示，为本发明具有独立电源的电子装置操作状态的示意图。同样地，此电子装置10例如具有压力触控功能的液晶显示器，因此在下面以液晶显示器作为说明，但是须知此具体实例的说明非用于本案范围的限定。该电子装置10包含两个功能电路，即压力触控感应电路5及显示电路6。压力触控感应电路5包含第二电源(压力触控电源)50；该显示电路6包含第一电源(显示屏幕电源)60。此外，该第二电源(压力触控电源)50具有一触控电源接地Gt，而第一电源(显示屏幕电源)60具有一显示电源接地Gd，且触控电源接地Gt与显示电源接地Gd为彼此不同的接地。如图2所示，在进行压力触控感测或是非电源充电作业时，压力触控感应电路5的第一开关组件，即接地开关组件S1为导通(On)而第二开关组件，即电源充电回路开关组件S2为切断(Off)，以使压力触控感应电路5及显示电路6之间无共同的电流回路，降低噪声干扰。也就是，由操作上述两个开关组件接地开关组件S1,电源充电回路开关组件S2，可使压力触控感应电路5仅由单一实体接点P1而电连接至显示电路6。在进行压力触控感测时，可以避免显示电路6干扰压力触控感应电路5的量测结果。在进行压力触控感测或是非电源充电作业时，也可进一步避免静电累积。若在上述操作中，第一开关组件接地开关组件S1也为切断，则静电会累积于显示电路6及压力触控感应电路5，造成内部电路的损坏。参见图3所示，在电源充电作业（即非压力或是触控感测作业）时，压力触控感应电路5的接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2皆为导通，使第二电源50可以电连接到第一电源60的两个实体接点P1及P2，以提供显示电路6的第一电源60可对压力触控感应电路5的第二电源50的充电路径。
上述说明中，接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2例如晶体管开关，即双载子晶体管开关或是CMOS晶体管开关。依据本发明的一种实施方式，此压力触控感应电路5、第二电源50及接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2其中至少一个可设置于一集成电路芯片内。其次，接地开关组件S1虽如图标连接于第一电源60的接地及第二电源50的接地之间，但是也可由其他方式连接，只要能控制达成第一电源60及第二电源50的断开或是连接即可。此外，除了由接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2使第一电源60及第二电源50之间无共同的电流回路之外，也可由接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2使显示电路6及压力触控感应电路5之间无共同的电流回路。
参见图8A及8B所示，为本发明无共同的电流回路的理论背景的示意图。其中左侧电流回路电路的A点与右侧电流回路电路的B点是电气连接在一起，即两处不共接地且不共电源的电路之间仅有一共点(A/B)；即A点可视同为B点；如图8A所示，该A点相对于第二接地点触控电源接地Gt的电压为(V1*R2)/(R1+R2)，该B点相对于第一接地点显示电源接地Gd的电压为(V2*R4)/(R3+R4)。即右侧电路的电源V2对左侧电路并无影响，同时左侧电路的电源V1对右侧电路也无影响。图8B是本发明无共同的电流回路原理的另一示意图。如图8B所示，左右两侧不共地的电路仅有一点相连接(A点即B点)，左侧电路包含有一交流信号源Vt，其是一三角波信号；右侧电路包含有另一交流信号源Vd，其是一正弦波信号；由于左右两电路之间并无共同电流回路，因此A点相对于第二接地点触控电源接地Gt所量测到的为一三角波信号，其中并无右侧正弦波信号源的成份。同样的B点相对于第一接地点显示电源接地Gd所量测到的为一正弦波信号，其中并无左侧三角波信号源的成份。即左右两侧电路中的交流信号彼此不会互相影响。由于在图8A, 8B所示电路架构各仅有一实体接点与另一电路电连接（因为接地不同），因此两个电路之间不会有电流回路，信号不会彼此干扰。然而须知本案所谓“无共同的电流回路”包含两个电路之间可能有杂散电容存在的状况，即因为电子装置结构关系而在两个电路间产生的杂散电容。然而此杂散电容并非提供另一实体接点，因此本发明所谓的“无共同的电流回路”是指两个电路间各仅有一个实体接点，但其间仍可能有杂散电容。
参见图4及图5所示，为本发明具有独立电源的电子装置在压力/触控感测或无压力/触控感测的开关操作状态的示意图；此图的部份组件类似于图2及3所示，因此类似的叙述不再重复。如图4所示，在无压力/触控感测时，压力触控感应电路5的接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2可都为导通，以使第一电源60可对于第二电源50充电；此外，连接于第三放大器526及显示电路6之间的第三开关组件，即信号输出开关组件S3为断开。如图5所示，在进行压力或是触控感测时，压力触控感应电路5的接地开关组件S1及电源充电回路开关组件S2可都为断开，而连接于第三放大器526及显示电路6之间的信号输出开关组件S3为导通，由此可将由电容感应激励信号Vs处理的对应感应激励信号Vo传送到显示电路6；由此进一步抵消经由杂散电容交连而来的显示电路6的噪声。
参见图6A及6B所示，分别为本发明具有独立电源的电子装置一实例的部份上视图及部份侧视图，其中上视图主要显示进行触控操作及压力操作的感应电极部份。如图6B所示，此电子装置10包含由上而下的一保护层100、一触控电极层200、一绝缘层250、一压力电极层300、一弹性介电材料层400、一参考压力电极层500及一基板600，其中该保护层100具有一第一表面、一第二表面及在第二表面上的该触控电极层200。配合参见图6A所示，该触控电极层200包含在同一平面的第一触控感应电极XE1~Xen(210)及第二触控感应电极YE1~Yen(220)，且属于同一行的第一触控感应电极XEn都以导体跨桥（212电连接，而属于同一列的第二触控感应电极YEn都以导体跨桥222电连接。其次，第一触控感应电极XE1~XEn及第二触控感应电极YE1~YEn分别沿着第一及第二方向延伸，且该第一方向与该第二方向约略垂直。参见图6B所示，压力电极层300是与触控电极层200夹有绝缘层250，以达成压力电极层300与触控电极层200之间的绝缘。该压力电极层300具有至少一压力感应电极310(如图6A的虚线所示)，以感测压力信号。
配合参见图1所示，在进行压力或是触控感测时，信号源520经由第一放大器522产生一电容感应激励信号Vs传送到一压力感应电极310或是一触控感应电极（图6A所示的第一触控感应电极XE1~XEn或是第二触控感应电极YE1~YEn）。此压力触控感应电路5经由第二放大器524将由压力电极或是触控电极传送回来的感应信号Vc传送到电容读取电路54，由此判断是否有对应压力／触控操作。此外，压力触控感应电路5由一第三放大器526将电容感应激励信号Vs处理成一对应感应激励信号Vo，并将对应感应激励信号Vo传送到显示电路6的一参考点或是显示电源接地Gd，由此进一步抵消经由杂散电容交连而来的显示电路6的噪声；其中此参考点可为显示电路6的一特定准位点(如+3.3V,+5V,-5V)或是一信号输出端（如Vcom）。也就是，在进行压力或触控感应操作时，压力触控感应电路5仅由一个实体接点P1连接到显示电路6，由此使压力触控感应电路5及显示电路6之间无共同的电流回路；或是使第一电源60及第二电源50之间无共同的电流回路。在图6B所示实例中，在弹性介电材料层400及基板600之间是提供一参考压力电极层500，由在参考压力电极层500提供适当偏压，可以进一步提升压力感测的精确度。
图6C所示为本发明具有独立电源的电子装置另一实例的部份侧视图。与图6B的实例相较，图6C省略绝缘层250及参考压力电极层500，且将压力电极层300及弹性介电材料层400的位置互换。
图7A与7B显示为本发明具有独立电源的电子装置另一实例的部份上视图，主要显示进行触控操作及压力操作的感应电极部份。与图6A-6C显示的互电容式触控架构相较，图7A及7B显示实施例主要以自电容架构提供触控操作。具体而言，触控感应电极TE1~TE14(210)是以彼此互相交错的三角形电极实现。在图7A中，压力电极层是包含单一的压力感应电极310；而在图7B中，压力电极层是包含数个三角形的压力感应电极PE1~PE14(210)，且每一压力感应电极是被对应的触控感应电极所遮蔽。
此外在上述说明中，是以两个功能电路，即压力触控感应电路5（第二功能电路）及显示电路6（第一功能电路）作为范例说明；然而本发明可扩及更多功能电路的状况。例如背光电路为第三功能电路，且由其他的开关组件，使压力触控感应电路5（第二功能电路）及第三功能电路之间无共同的电流回路，以避免压力触控感应电路5在感应压力或是触控时，会受到来自第三功能电路（背光电路）的噪声影响。此外，功能电路也可为显示控制电路，其连接至一显示单元以控制显示单元进行影像的显示。
本发明的功效在于：
1. 由在不同功能电路提供独立电源，且在压力或触控感测时，使独立电源间无电流回路，以避免彼此干扰。
2. 由操作开关组件，即可使不同功能电路在压力／触控感测及充电模式间切换。
3. 在压力或触控感测时，对另一功能电路传送和电容感应激励信号相关的信号（对应感应激励信号），以更进一步抵消来自另一功能电路的干扰。
4. 由将压力触控感应电路，第二电源电路，及电源充电回路开关皆布置于一集成电路芯片内，即可简化装置架构，降低成本。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，不能限定本发明实施的范围，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰等，皆应属于本发明专利涵盖范围保护的范畴。本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明宗旨、构思及实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种具有独立电源的电子装置，其特征在于，包含：
一功能电路，是由一第一电源供电；
数个触控感应电极，以感应一外部对象的触碰；
至少一压力感应电极；
一压力触控感应电路，是由一不同于所述第一电源的第二电源供电，所述压力触控感应电路连接至所述数个触控感应电极与所述至少一压力感应电极，以驱动所述数个触控感应电极及所述至少一压力感应电极，以感应所述外部对象的触碰与压力，其中所述第一电源及所述第二电源连接到不同的接地；
一第一开关及一第二开关，分别连接于所述第一电源及所述第二电源之间，所述第一开关是接地开关且连接于所述第一电源的接地端及所述第二电源的接地端之间；
一第三开关，具有一第一接点连接到所述第一开关及所述功能电路，及具有一第二接点接收一对应感应激励信号；
当进行压力或触控感应操作时，所述第一开关及所述第二开关断开，以使所述第一电源及所述第二电源之间无共同的电流回路；且所述第三开关导通以使所述压力触控感应电路输出所述对应感应激励信号至所述功能电路的一个参考点。
2.如权利要求1所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，还包含一弹性介电材料层设置于所述压力感应电极的一侧，所述弹性介电材料层在受压力时产生形变并在压力解除时恢复原有的形状与尺寸。
3.如权利要求1所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，当进行压力或触控感应操作时，所述功能电路及所述压力触控感应电路之间无共同的电流回路。
4.如权利要求1所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述功能电路为显示电路或是背光电路。
5.如权利要求4所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述参考点为显示电路的一特定准位点或是一信号输出端。
6.如权利要求5所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述特定准位点为一正电压点、一负电压点或是所述第一电源的零电位点。
7.如权利要求1所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，当无压力或触控感应操作时，所述第一电源及所述第二电源之间是呈连接而有共同的电流回路。
8.如权利要求1所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述第一开关为晶体管开关组件。
9.如权利要求8所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述压力触控感应电路，所述第二电源，所述第一开关设置于一集成电路芯片内。
10.如权利要求7所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，当无压力或触控感应操作时，所述第一开关及所述第二开关呈接合，以让所述第一电源对所述第二电源进行充电。
11.如权利要求10所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述压力触控感应电路，所述第二电源，所述第一开关及所述第二开关皆设置于一集成电路芯片内。
12.如权利要求1所述的具有独立电源的电子装置，其特征在于，所述功能电路为一显示控制电路，所述显示控制电路连接至一显示单元以控制显示单元进行影像的显示。
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