CN107526462A - 压力触控感测装置 - Google Patents
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Abstract
一种压力触控感测装置,包含一保护层、一触控电极层、一压力电极层、一弹性介电材料层;另外还包含一电容侦测模块。在触控侦测操作时该电容侦测模块依序或随机将一触控发射信号施加于选定的第二触控电极,并依序或随机自选定的第一触控电极输入一触控感应信号;在压力侦测操作时,该电容侦测模块将一压力电容激励信号依序或随机施加于至少一个压力感测电极,并自该压力感测电极输入一压力感应信号;通过本技术方案,可将触控感测与压力感测整合为一简易结构装置,以降低成本且方便使用。
Description
技术领域
本发明是有关于一种感测装置,特别是有关于一种压力触控感测装置。
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;已知的压力触控显示面板往往将微机电的压力传感器置于显示面板的边缘或角落,以感测面板表面的触碰压力,不仅传感器成本高昂且不易贴合。也有以复杂制做流程制作细微可变形的弹性微结构,增加压力与变形量的相关性,由此产生较多的物理量变动以便侦测;因此压力感测触控面板仍有改善的空间。
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压力触控感测装置。
为达成本发明的上述目的,本发明提供了一种压力触控感测装置,包含一触控电极层,包含数个沿第一方向设置的第一触控电极与数个沿第二方向设置的第二触控电极,其中,该第一方向与该第二方向大致垂直;一保护层,设置于该触控电极层的一侧;一压力电极层,设置于该触控电极层背对该保护层的一侧,包含至少一个压力感测电极;一弹性介电材料层,设置于该压力电极层背对该触控电极层的一侧;及一电容侦测模块,在触控侦测操作时依序或随机将一触控发射信号施加于选定的第二触控电极,并依序或随机自选定的第一触控电极输入一触控感应信号;在压力侦测操作时,该电容侦测模块依序或随机将一压力电容激励信号施加于该至少一个压力感测电极,并自该压力感测电极输入一压力感应信号。
作为本发明的进一步改进,所述保护层是一玻璃基板、一高分子材料的薄膜基板或是一硬质的涂布层。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在压力侦测操作时又将与所述压力电容激励信号同相位的一层际电容消除信号施加于所述数个第一触控电极与所述数个第二触控电极。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在触控侦测操作时又将一参考电压施加于所述至少一个的压力感测电极。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块包含一互电容侦测电路及一自电容侦测电路,在触控操作时是以互电容侦测电路侦测触摸点的位置,在压力侦测操作时是以自电容侦测电路侦测压力感测电极的自电容变化。
作为本发明的又进一步改进,所述弹性介电材料层包含一弹性胶质材料,所述弹性胶质材料遇压力时体积压缩变形,并在除去压力时恢复原有的体积与形状。
作为本发明的又进一步改进,所述压力电容激励信号是一交变信号或一电流源。
作为本发明的又进一步改进,还包含一参考压力电极层,设置于所述弹性介电材料层背对所述压力电极层的一侧,包含至少一个参考压力电极。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在压力侦测操作时还将一对应激励信号施加于所述参考压力电极层。
作为本发明的又进一步改进,所述对应激励信号是与所述压力电容激励信号反相位的一交变信号。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在压力侦测操作时还将一参考电压施加于所述参考压力电极层。
作为本发明的又进一步改进,所述参考电压是一零电位信号。
作为本发明的又进一步改进,所述参考压力电极层是一显示面板的遮蔽保护层。
作为本发明的更进一步改进,所述参考压力电极层是一显示面板的偏光层,所述偏光层是导电材料所制作。
为达成本发明的上述目的,本发明还提供了一种压力触控感测装置,包含一触控电极层,包含数个触控电极;一保护层,设置于该触控电极层的一侧;一压力电极层,设置于该触控电极层背对该保护层的一侧,包含至少一个压力感测电极;一弹性介电材料层,设置于该压力电极层背对该触控电极层的一侧;一电容侦测模块,依序或随机将一触控电容激励信号施加于该至少一个触控电极并自该触控电极输入一触控感应信号,以作触控侦测操作;该电容侦测模块将一压力电容激励信号施加于该至少一个压力感测电极并自该压力感测电极输入一压力感应信号,以作压力侦测操作。
作为本发明的进一步改进,所述保护层是一玻璃基板、一高分子材料的薄膜基板或是一硬质的涂布层。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在压力侦测操作时又将一与所述压力电容激励信号同相位的层际电容消除信号施加于所述些触控电极。
作为本发明的又进一步改进,所述层际电容消除信号是一与所述压力电容激励信号同相位且同电位的信号。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在触控侦测操作时又将一与所述触控电容激励信号同相位的辅助信号施加于所述至少一个压力感测电极。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块是包含至少一自电容侦测电路。
作为本发明的又进一步改进,所述触控电容激励信号及所述压力电容激励信号是一交变信号或一电流源。
作为本发明的又进一步改进,还包含一参考压力电极层,设置于所述弹性介电材料层背对所述压力电极层的一侧,包含至少一个参考压力电极。
作为本发明的又进一步改进,所述电容侦测模块在压力侦测操作时还将一参考电压或一与所述压力电容激励信号反相位的对应激励信号施加于所述参考压力电极层。
作为本发明的又进一步改进,所述参考压力电极层是一显示面板的遮蔽保护层。
作为本发明的更进一步改进,所述参考压力电极层是一显示面板的偏光层,所述偏光层是导电材料所制作。
本发明的功效在于使用压力触控感测装置时,将触控感测与压力感测整合为一简易结构装置,以降低成本且方便使用。
附图说明
图1为本发明压力触控感测装置上视第一实施例的示意图。
图2为本发明压力触控感测装置上视第二实施例的示意图。
图3为本发明压力触控感测装置上视第三实施例的示意图。
图4为本发明压力触控感测装置上视第四实施例的示意图。
图5为本发明压力触控感测装置上视第六实施例的示意图。
图6为本发明压力触控感测装置上视第七实施例的示意图。
图7A为本发明压力触控感测装置叠层第一实施例的示意图。
图7B为本发明压力触控感测装置叠层第二实施例的示意图。
图7C为本发明压力触控感测装置叠层第三实施例的示意图。
图7D为本发明压力触控感测装置叠层第四实施例的示意图。
图8A为本发明压力触控感测装置在触控侦测或压力侦测时信号的第一实施例的示意图。
图8B为本发明压力触控感测装置在触控侦测或压力侦测时信号的第二实施例的示意图。
图8C为本发明压力触控感测装置在触控侦测时信号的一实施例的示意图。
图9A为本发明压力触控感测装置在触控操作时的第一实施例的示意图。
图9B为本发明压力触控感测装置用于压力感测的操作示意图。
图9C为本发明压力触控感测装置用于触控操作的示意图。
图9D为本发明压力触控感测装置用于压力感测的另一操作的示意图。
图10为本发明压力触控感测装置在触控侦测时信号的一实施例的上视图。
图11为本发明压力触控感测装置在压力侦测时信号的一实施例的上视图。
图12为本发明压力触控感测装置在触控侦测时信号的另一实施例的上视图。
图13为本发明压力触控感测装置在压力侦测时信号的另一实施例的上视图。
图14为本发明压力触控感测装置上视一实施例的示意图。
图15为本发明压力触控感测装置上视另一实施例的示意图。
图16为本发明一具体实例的自电容侦测电路的示意图。
图中符号表示:
10 压力触控感测装置;100 保护层;100a 第一表面;100b 第二表面;200 触控电极层;210、XE1~XE9 第一触控电极;E1~E14 触控电极;212、222 导体跨桥;215 电极绝缘层;220、YE1~YE6、YEn 第二触控电极;225 绝缘层;300 压力电极层;310、310a、310b、310c、310d、310e、310f、310g、310h、310i、310j、310k、310l、310m、310n 压力感测电极;400 弹性介电材料层;500 基板;600 参考压力电极层;50 电容侦测模块;50' 自电容侦测电路;70互电容侦测电路;52、52' 电容激励驱动电路;520、520' 信号源;522、522' 驱动器;53、53'直流参考电压源;54、54' 电容读取电路;56、56' 同相放大器;59' 反相放大器;VT 触控电容激励信号;Vp 压力电容激励信号;Vp1 层际电容消除信号;VPcount 对应激励信号;VT1辅助信号;Vref 参考电压;VTX 触控发射信号;VRX、Vc1 触控感应信号;Vc、Vc2 压力感应信号;60 感应电极;542 第一阻抗;522a 第二阻抗;522b 第三阻抗;540 差动放大器;544第一电容;62 第一杂散电容;64 第二杂散电容;540a 第一输入端;540b 第二输入端;540c输出端;P 检测点。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容,请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。
参考图7A所示,为本发明压力触控感测装置10叠层第一实施例示意图。该压力触控感测装置10包含由上而下的一保护层100、一触控电极层200、一压力电极层300、一弹性介电材料层400、一基板500及一参考压力电极层600,其中该保护层100具有一第一表面100a及一第二表面100b,且该触控电极层200是在该第二表面100b上。该触控电极层200包含由上而下的数个沿第一方向设置的第一触控电极210(例如此图所示的第一触控电极XE1~XE8)、一电极绝缘层215、数个沿第二方向设置的第二触控电极220及一绝缘层225,但是须知此图所示仅为一侧视叠层示意图,因此第一触控电极210的数量及分布方式不限于此,且该第一方向与该第二方向垂直或大致垂直(例如两个方向的夹角角度可为80度至100度,或是90度至100度,或是85度至95度);该些第一触控电极210是设置于该保护层100的第二表面100b上,且该些第二触控电极220是设置于该电极绝缘层215背对该保护层100的一侧,即相较于该电极绝缘层215设置且更远离保护层100。该些第一触控电极210及该些第二触控电极220是将该电极绝缘层215夹置其间;该压力电极层300是设置于该绝缘层225背对该保护层100的一侧,即相较于该绝缘层225设置且更远离保护层100;该压力电极层300及该些第二触控电极220是将该绝缘层225夹置其间;而该弹性介电材料层400是设置于该基板500与该压力电极层300之间;该参考压力电极层600设置于该基板500背对该弹性介电材料层400的一侧,该参考压力电极层600包含至少一个参考压力电极。
参考图7B所示,为本发明压力触控感测装置10叠层第二实施例的示意图。此压力触控感测装置10与图7A所示类似,然而该基板500及该参考压力电极层600的位置交换,即该参考压力电极层600是设置于该基板500与该弹性介电材料层400之间。
参考图4所示,为对应说明图7A、7B所示压力触控感测装置10上视第四实施例的示意图;其主要显示该保护层100、该些第一触控电极210、该些第二触控电极220、及该压力电极层300由上视的分布状况;然而在此须知此图标并未限定该些组件的尺寸关系,而是为了更清楚显示该些组件的平面配置而特意使其彼此错开而更易说明。此外该压力触控感测装置10还包含一电容侦测模块50,该电容侦测模块50包含一互电容侦测电路70及一自电容侦测电路50',在触控操作时是以互电容侦测电路70侦测触摸点的位置,在压力侦测操作时是以自电容侦测电路50'侦测压力电极的自电容变化。该压力电极层300还包含至少一个压力感测电极310(如此图所示为一个压力感测电极310)。在本实施例中,该些第一触控电极210(如图所示的XE1~ XE6)为沿第一方向设置,且第一触控电极210的数量及分布方式不限于此;其次,该些第二触控电极220(如图所示的YE1~ YE4)为沿第二方向设置,且第二触控电极220的数量及分布方式不限于此,其中该第一方向与该第二方向垂直或大致垂直。
参考图7C所示,为本发明压力触控感测装置10叠层第三实施例的示意图。此压力触控感测装置10与图7A所示类似,然而在该触控电极层200中,该些第一触控电极210与该些第二触控电极220是设置于同一表面。图7D为本发明压力触控感测装置10叠层第四实施例的示意图。此压力触控感测装置10与图7C所示类似,然而该基板500及该参考压力电极层600的位置交换,即该参考压力电极层600是设置于该基板500与该弹性介电材料层400之间。
配合参见图1所示,为本发明压力触控感测装置10上视第一实施例之的示意图,且相对应于图7C及图7D的实施例。其主要显示该保护层100、该些第一触控电极210、该些第二触控电极220、及该压力电极层300由上视的分布状况;然而在此须知此图标并未限定该些组件的尺寸关系,而是为了更清楚显示该些组件的平面配置而特意使其彼此错开而更易说明。此外该压力触控感测装置10还包含一电容侦测模块,此电容侦测模块例如可参见图4的电容侦测模块50,即包含一互电容侦测电路70及一自电容侦测电路50'。参见图1所示,该压力电极层300还包含至少一个压力感测电极310(如此图所示为一个压力感测电极310),其中该压力感测电极为虚线所示的椭圆形状,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。在图1所示的压力触控感测装置10中,第一触控电极210为沿第一方向设置,即如图所示的第一触控电极XE1~XE9,且同行的该些第一触控电极210以一导体跨桥212两两互相连接。第二触控电极220为沿第二方向设置,即如图所示的第二触控电极YE1~YE6,且同列的该些第二触控电极220以一导体跨桥222两两互相连接。其次,导体跨桥212及导体跨桥222有绝缘层(未图示)隔离以避免短路,该导体跨桥是金属或ITO(铟锡氧化物)。
配合参见图2所示,为本发明压力触控感测装置10上视第二实施例的示意图,此压力触控感测装置10与图1所示类似,然而在本实施例中,该压力电极层300包含两个压力感测电极310(如此图所示为压力感测电极310a,310b),即该压力感测电极为虚线所示的两个U字形形状,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。
配合参见图3所示,为本发明压力触控感测装置10上视第三实施例的示意图,此压力触控感测装置10与图2所示类似,然而在本实施例中,该压力电极层300包含一个压力感测电极310(如此图所示为压力感测电极310),即该压力感测电极为虚线所示的接近矩形形状,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。
配合参考图5所示,为本发明压力触控感测装置10上视第六实施例示意图,此实施例的压力触控感测装置10为自电容式触控,因此对应图5的侧视图可为类似图7C及7D所示的侧视图,但是以触控电极E1~E14取代第一触控电极210及第二触控电极220。图5主要显示该保护层100、该些触控电极E1~E14、该压力感测电极310由上视的分布状况,该些触控电极(E1~E14)的形状为彼此交错的多边形,该多边形为具有一斜边的多边形,例如三角形或是梯形。在本实施例中,触控电极E1的电极形状与相邻触控电极E2的电极形状是两两相交错的形状,以形成两个相交错的三角形;该压力电极层300还包含至少一个压力感测电极310(如此图所示为一个压力感测电极310),其中该压力感测电极为虚线所示的接近矩形形状,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。
配合参考图6所示,为本发明压力触控感测装置10上视第七实施例的示意图,此实施例的压力触控感测装置10也为自电容式触控;图6所示的压力触控感测装置10与图5所示类似,主要显示该保护层100、该些触控电极E1~E14、该压力感测电极310由上视的分布状况,然而在本实施例中,该压力电极层300包含三个压力感测电极310(如此图所示为压力感测电极310a,310b,310c),即该压力感测电极为虚线所示的长条矩形形状,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。
图8A-8C为本发明压力触控感测装置10在触控侦测或压力侦测时的信号不同实施例的示意图。参考图8C所示,并配合参考图9A及图10所示,图8C中该互电容侦测电路70包含一发射信号源520、一同相放大器56、一直流参考电压源53及一电容读取电路54,其中在触控侦测操作时,该发射信号源520传送该触控发射信号VTX经过该同相放大器56传送到至少一个第二触控电极220。该电容读取电路54接收至少一个第一触控电极210上的触控感应信号VRX。此外,该直流参考电压源53施加一参考电压Vref(例如为一零电位的接地信号)于该压力感测电极310,以减少或是完全消除弹性介电材料层400翘曲或是变形对于触控感测的影响。
配合参考图9A所示,为本发明压力触控感测装置10在触控操作时的第一实施例的示意图;此压力触控感测装置10与图7B所示类似,如此图所示,互电容侦测电路70是分别电连接到第一触控电极210及第二触控电极220;且自电容侦测电路50'电连接到压力电极层300。再配合参考图10所示,为本发明压力触控感测装置10在触控侦测时信号的一实施例的上视图,此压力触控感测装置10类似图3所示的实施例,主要显示该压力触控感测装置10用于触控感测的操作状况时,触控发射信号VTX及触控感应信号VRX分布图。其中第一触控电极210为感测电极,用以侦测其上是否有手指触控;而第二触控电极220为驱动电极。该互电容侦测电路70(如图9A所示)依序或是随机将触控发射信号VTX发送到该些选定的第二触控电极220(如图10所示为YE4),且依序或是随机接收该些选定的第一触控电极210上的触控感应信号VRX(如图10所示为XE4);由侦测触控感应信号VRX,即可知道对应第一触控电极210及第二触控电极220的交叉位置上是否有触控操作;同时将一参考电压Vref施加于该至少一个的压力感测电极310,以减少或是完全消除弹性介电材料层400翘曲或是变形对于触控感测的影响。
参见图9B所示,为本发明压力触控感测装置10用于压力感测的操作状况示意图。此压力触控感测装置10与图7B所示类似,配合参考图11所示,为依据本发明压力触控感测装置10在压力侦测时信号的一实施例的上视图,此压力触控感测装置10类似图3所示的实施例,主要显示该压力触控感测装置10用于压力感测的操作状况时,压力电容激励信号Vp及层际电容消除信号Vp1分布图。该自电容侦测电路50'施加一压力电容激励信号Vp至压力感测电极310;且将一与该压力电容激励信号Vp同相位的层际电容消除信号Vp1施加于该些第一触控电极210与该些第二触控电极220,以遮蔽来自手指的干扰;依序或是随机将对应激励信号VPcount送至该参考压力电极层600;或是可将一参考电压Vref施加于该参考压力电极层600。配合参见图8A所示,为说明图9B及图11中,压力电容激励信号Vp、层际电容消除信号Vp1及对应激励信号VPcount的产生方式。电容激励驱动电路52'包含一信号源520'及一驱动器522',并产生此压力电容激励信号Vp。此外电容激励驱动电路52'将信号源520'输出经由一同相放大器56'(该同相放大器56'的增益值较佳为一),以产生此层际电容消除信号Vp1。此外电容激励驱动电路52'将信号源520'输出经由一反相放大器59'(该反相放大器59'的增益值较佳为小于或是等于零),以产生此对应激励信号VPcount。在图8A的电路中,电容侦测模块50中用于产生层际电容消除信号Vp1的同相放大器56'输入是不连接到电容读取电路54'的检测点P,例如可直接连接到信号源520',以避免来自电容读取电路54'检测点P的压力感应信号Vc的影响。
再参考图8A所示,并配合参考图9C及图9D所示;图8A的电路也可用于产生图9C及图9D的压力触控感测装置做触控或是压力感测时所需的信号。在触控感测阶段时,此电容激励驱动电路52'依序或随机将一触控电容激励信号VT施加于选定的一触控电极。此外电容激励驱动电路52'将该触控电容激励信号VT送至同相放大器56',以产生与触控电容激励信号VT同相位的辅助信号(auxiliary signal)VT1,此辅助信号VT1施加于相对的至少一个压力感测电极310。
配合参见图9C所示,为本发明压力触控感测装置10用于触控操作时的示意图,其中触控操作是以自电容感应方式完成。再配合参考图12所示,为本发明压力触控感测装置10在触控侦测时信号的另一实施例的上视图,此压力触控感测装置10类似图5或是6所示的实施例,主要显示该压力触控感测装置10用于触控感测的操作状况时,触控电容激励信号VT及辅助信号VT1分布图。当压力触控感测装置10依序或随机将一触控电容激励信号VT施加于选定的一触控电极E7时;此时该电容侦测模块50也将该触控电容激励信号VT处理以产生与触控电容激励信号VT同相位的辅助信号VT1,此辅助信号VT1施加于相对的至少一个压力感测电极310 (位于压力电极层300上)。由于在相对的至少一个压力感测电极310施加与触控电容激励信号VT同相位的辅助信号VT1,等效上即可在对应选定该触控电极E7与相对的至少一个压力感测电极之间产生没有电压差或是几乎没有电压差的状态,即不会有电容产生或是仅有微量电容产生(不至于影响触控感测结果的微量电容),即可避免在侦测对应选定该触控电极E7的触控操作时,因为弹性介电材料层400受压翘曲而产生电容的干扰,同时也阻绝了经由压力感测电极与接地点间电容并联效应引发的干扰。同理,该辅助信号VT1也可同时施加于该选定触控电极E7周边的触控电极,以消除该选定触控电极E7与其周边触控电极之间的杂散电容效应,使得该选定触控电极E7周边的触控电极的电压差为零,并对该选定触控电极上方的电力线产生聚集与顶高的效果,增强其近接感测的灵敏度。其中在触控感测时,同时也可将一参考电压Vref(例如在反相放大器59'的增益为零时,此参考电压Vref为一零电位信号)施加于该参考压力电极层600。在电容侦测模块50的电容激励驱动电路52'将触控电容激励信号VT施加于选定的触控电极后,电容侦测模块50的电容读取电路54'可在检测点P读取触控感应信号Vc1,即可精确地判断触控位置。
配合参考图9D所示,为本发明压力触控感测装置10用于压力感测的另一操作状况示意图。再配合参考图13所示,为本发明压力触控感测装置10在压力侦测时信号的另一实施例的上视图,此压力触控感测装置10类似图5所示的实施例,主要显示该压力触控感测装置10用于压力感测的操作状况时,压力电容激励信号Vp及层际电容消除信号Vp1分布图。当该电容感应模块50施加一用于压力感测的压力电容激励信号Vp于一压力感测电极310(位于压力电极层300上)时,该电容侦测模块50处理该压力电容激励信号Vp以产生同相放大的层际电容消除信号Vp1,将该层际电容消除信号Vp1施加于该些触控电极,即可以利用触控电极层200当作压力电极层300的隔离层,以遮蔽来自手指操作的电容变化,提高压力感测精确度。其次,将一与压力电容激励信号Vp反相的交变信号的对应激励信号VPcount施加到该参考压力电极层600,以增强相对的压力感测电极的压力感测灵敏度与施压点的分辨精确度,或者也可将一参考电压Vref施加于该参考压力电极层600。对于图9D及图13中各个信号(压力电容激励信号Vp、层际电容消除信号Vp1、对应激励信号VPcount)的产生方式,也可参见图8A的电路。电容侦测模块50中用于产生层际电容消除信号Vp1的同相放大器56'输入是不连接到电容读取电路54'的检测点P,例如可直接连接到信号源520',以避免来自电容读取电路54'检测点P的压力感应信号Vc2的影响。
图8B为本发明压力触控感测装置在触控侦测或压力侦测时信号的另一实施例的示意图,其架构近似于图8A所示,但是以直流参考电压源53'产生图9C或是图9D所示的参考电压Vref(例如为一零电位的接地信号)。
参考图14所示,为本发明压力触控感测装置10上视一实施例的示意图,此压力触控感测装置10类似图5所示的实施例,主要显示该保护层100、该些触控电极E1~E14、该压力感测电极310由上视的分布状况,然而在本实施例中,该压力电极层300包含数个压力感测电极310(如此图所示为压力感测电极310a~310n)。每一压力感测电极310是对应于一个触控电极,且每一个触控电极的尺寸都大于每一对应的压力感测电极310的尺寸,以使每一个触控电极能提供每一个对应压力感测电极310的良好遮蔽,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。
参考图15所示,为本发明压力触控感测装置10上视另一实施例的示意图,此压力触控感测装置10与图1所示类似,然而在本实施例中,该压力电极层300包含数个压力感测电极310。每一个第一触控电极210都能对应每一个压力感测电极310,且每一个第一触控电极210的尺寸都大于每一个对应压力感测电极310的尺寸,以使每一个第一触控电极210能提供每一个对应压力感测电极310的良好遮蔽,然而在此须知此图示并未限定该压力感测电极的尺寸关系。
在此特别说明在上述各个实施例中,各相邻第一触控电极间(或是触控电极间)的间隙需尽量缩小,使本发明的压力触控感测装置10在压力感测操作时,该第一触控电极能形成该压力感测电极310的良好遮蔽,使外界的人手或带电体不能干扰压力电极作压力侦测。
其次,在上述各实施例中,该保护层100是一玻璃基板、一高分子材料的薄膜基板或是一硬质的涂布层,用以保护透明触控电极层免于刮擦、触碰与水气的损坏;该触控电容激励信号或该压力电容激励信号是一交变信号,如一弦波,方波,三角波或梯形波,也可为一电流源;该对应激励信号是一直流参考电压(例如零电位信号)或一与该电容激励信号反相位的交变信号;该弹性介电材料层400包含一弹性胶质材料,该弹性胶质材料400遇压力时体积压缩变形,并在除去压力时恢复原有的体积与形状,该弹性介电材料层400例如可为(但是不限于)聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)材料或一光学胶;该基板500可为一玻璃基板或一高分子材料基板,或是一显示屏幕的彩色滤光基板;该参考压力电极层600可为一显示面板的遮蔽保护层或一显示面板的偏光层,该偏光层是导电材料所制作;该层际电容消除信号是一与该压力电容激励信号同相位且同电位的信号。
参考图16所示,为本发明一具体实施例的自电容侦测电路50'的示意图,其包含一电容激励驱动电路52及一电容读取电路54,以侦测电容读取点P的电容变化值。该电容激励驱动电路52包含一信号源520、一驱动器522(包含第二阻抗522a及第三阻抗522b)。该电容读取电路54包含一差动放大器540、一第一阻抗542及一第一电容544,以侦测一感应电极60上的电容变化,此感应电极60有附带的第一杂散电容62及一第二杂散电容64。该信号源520电性连接至该第一阻抗542及该第二阻抗522a;该第一阻抗542电性连接至该第一电容544;该第一电容544电性连接至该差动放大器540的该第一输入端540a;该第二阻抗522a电性连接至该差动放大器500的该第二输入端540b;该感应电极60经由该电容侦测模块50的一接点而连接至该第二阻抗522a及该差动放大器540的该第二输入端540b;该第一杂散电容62电性连接至该接脚;该第二杂散电容64电性连接至该感应电极60。
在图16所示的自电容侦测电路50'中,该感应电极60是感应手指或各类导体或对象的近接或触碰而接收一触控信号;该信号源520是一周期性的输入信号至该第三阻抗522b,且该第一阻抗542的阻抗值等于该第二阻抗522a的阻抗值;该差动放大器540是依据该输入信号及该触控信号使得该输出端540c输出差动放大后的一触控信号,该第一电容544的电容值等于该第一杂散电容62及该第二杂散电容64并联的电容值,当手指或各类导体或物件接近该感应电极60时,该第二杂散电容64的电容值会改变以使得该第一输入端540a及该第二输入端540b的电压值不同,经由该差动放大器540差动放大之后,该输出端540c输出放大后的该触控信号,通过量测该差动放大器540的输出变化,以分辨该感应电极60所产生的微量电容值改变,可以有效排除电路、电源等噪声所造成的干扰,并量测到微量电容值改变。此外,此自电容侦测电路50'的更完整细节可参见同一申请人的发明CN102681743A微量阻抗变化检测装置所公开的自电容侦测电路技术。
本发明的功效在于使用压力触控感测装置时,将触控感测与压力感测整合为一简易结构装置,以降低成本且方便使用。
然而以上所述,仅为本发明的较佳实施例,不能限定本发明实施的范围,即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰等,皆应属于本发明的专利涵盖范围意图保护的范畴。本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员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 (25)
1.一种压力触控感测装置,其特征在于,包含:
一触控电极层,包含数个沿第一方向设置的第一触控电极与数个沿第二方向设置的第二触控电极,所述第一方向与所述第二方向大致垂直;
一保护层,设置于所述触控电极层的一侧;
一压力电极层,设置于所述触控电极层背对所述保护层的一侧,包含至少一个压力感测电极;
一弹性介电材料层,设置于所述压力电极层背对所述触控电极层的一侧;及
一电容侦测模块,在触控侦测操作时依序或随机将一触控发射信号施加于选定的第二触控电极,并依序或随机自选定的第一触控电极输入一触控感应信号;在压力侦测操作时,所述电容侦测模块依序或随机将一压力电容激励信号施加于所述至少一个压力感测电极,并自所述压力感测电极输入一压力感应信号。
2.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述保护层是一玻璃基板、一高分子材料的薄膜基板或是一硬质的涂布层。
3.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在压力侦测操作时又将与所述压力电容激励信号同相位的一层际电容消除信号施加于所述数个第一触控电极与所述数个第二触控电极。
4.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在触控侦测操作时又将一参考电压施加于所述至少一个的压力感测电极。
5.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块包含一互电容侦测电路及一自电容侦测电路,在触控操作时是以互电容侦测电路侦测触摸点的位置,在压力侦测操作时是以自电容侦测电路侦测压力感测电极的自电容变化。
6.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述弹性介电材料层包含一弹性胶质材料,所述弹性胶质材料遇压力时体积压缩变形,并在除去压力时恢复原有的体积与形状。
7.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述压力电容激励信号是一交变信号或一电流源。
8.如权利要求1所述的压力触控感测装置,其特征在于,还包含一参考压力电极层,设置于所述弹性介电材料层背对所述压力电极层的一侧,包含至少一个参考压力电极。
9.如权利要求8所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在压力侦测操作时还将一对应激励信号施加于所述参考压力电极层。
10.如权利要求9所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述对应激励信号是与所述压力电容激励信号反相位的一交变信号。
11.如权利要求8所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在压力侦测操作时还将一参考电压施加于所述参考压力电极层。
12.如权利要求11所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述参考电压是一零电位信号。
13.如权利要求8所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述参考压力电极层是一显示面板的遮蔽保护层。
14.如权利要求8所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述参考压力电极层是一显示面板的偏光层,所述偏光层是导电材料所制作。
15.一种压力触控感测装置,其特征在于,包含:
一触控电极层,包含数个触控电极;
一保护层,设置于所述触控电极层的一侧;
一压力电极层,设置于所述触控电极层背对所述保护层的一侧,包含至少一个压力感测电极;
一弹性介电材料层,设置于所述压力电极层背对所述触控电极层的一侧;及
一电容侦测模块,依序或随机将一触控电容激励信号施加于所述至少一个触控电极并自所述触控电极输入一触控感应信号,以作触控侦测操作;所述电容侦测模块将一压力电容激励信号施加于所述至少一个压力感测电极并自所述压力感测电极输入一压力感应信号,以作压力侦测操作。
16.如权利要求15所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述保护层是一玻璃基板、一高分子材料的薄膜基板或是一硬质的涂布层。
17.如权利要求15所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在压力侦测操作时又将一与所述压力电容激励信号同相位的层际电容消除信号施加于所述些触控电极。
18.如权利要求17所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述层际电容消除信号是一与所述压力电容激励信号同相位且同电位的信号。
19.如权利要求15所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在触控侦测操作时又将一与所述触控电容激励信号同相位的辅助信号施加于所述至少一个压力感测电极。
20.如权利要求15所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块是包含至少一自电容侦测电路。
21.如权利要求15所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述触控电容激励信号及所述压力电容激励信号是一交变信号或一电流源。
22.如权利要求15所述的压力触控感测装置,其特征在于,还包含一参考压力电极层,设置于所述弹性介电材料层背对所述压力电极层的一侧,包含至少一个参考压力电极。
23.如权利要求22所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述电容侦测模块在压力侦测操作时还将一参考电压或一与所述压力电容激励信号反相位的对应激励信号施加于所述参考压力电极层。
24.如权利要求22所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述参考压力电极层是一显示面板的遮蔽保护层。
25.如权利要求22所述的压力触控感测装置,其特征在于,所述参考压力电极层是一显示面板的偏光层,所述偏光层是导电材料所制作。
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