CN205281462U - 悬浮感应的自电容式输入设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种悬浮感应的自电容式输入设备，包括一感应电极层、一反射偏向电极层、一绝缘层、及至少一个增益大于零的放大器。该感应电极层具有多个感应电极，以感应一外部对象的触碰或近接。该反射偏向电极层位于该感应电极层的感应方向的另一侧，该反射偏向电极层具有至少一个反射偏向电极。该绝缘层位于该感应电极层与该反射偏向电极层之间。该至少一个增益大于零的放大器的输出交连至该反射偏向电极层。

Description

悬浮感应的自电容式输入设备
技术领域
本实用新型是关于触摸板的技术领域，尤指一种悬浮感应的自电容式输入设备。
背景技术
随着智能型手机与平板计算机的快速普及，继触控输入与多指手势操作之后，悬浮手势操作的需求逐渐浮现。悬浮侦测装置已被大量运用在不同的智能型手机上，以增加智能型手机的附加价值。悬浮侦测装置在对象未触碰状态下，能于特定距离内侦知对象的接近、远离、位置与运动方向。然而已商业化的悬浮手势侦测装置多为光学摄影或红外线扫描方式，常有手影问题、环境光干扰与耗能的故虑，此等皆不利于行动装置的应用。
投射电容式触控具有节能、长寿、机构简洁易于产品设计等优点，特别适宜行动电子装置的应用。在投射电容式触控面板的电容侦测方法上，一般分为自容式与互容式。图1中的已知自电容(selfcapacitance)感测方法是在同一条导体在线同时连接有驱动及感测电路110、120，先对导体线驱动后，再对同一导体线感测其信号的变化量，以决定自感应电容大小。
另一电容式触控面板驱动的方法是为感测互感应电容(mutualcapacitance，Cm)的大小变化，用以判断是否有物体靠近触控面板，同样地，互感应电容(Cm)并非实体电容，其是第一方向的导体线与第二方向的导体线之间互感应电容(Cm)。图2是已知互感应电容(Cm)感测的示意图，如图2所示，驱动器210是配置于第一方向(Y)上，传感器220是配置于第二方向(X)上，于第一时间周期T1前半周期时，由驱动器210对第一方向的导体线230驱动，其使用电压Vy_1对互感应电容(Cm)250充电，于第一时间周期T1后半周期时，所有传感器220感测所有第二方向的导体线240上的电压(Vo_1，Vo_2，…，Vo_n)，用以获得n个资料，经过m个驱动周期后，即可获得m×n个资料。
已知的投射电容式触控面板技术上仅针对触控面板上多点触碰的侦测进行着墨，其无法执行悬浮感应。因此，已知投射电容式触控面板仍有予以改善的空间。
实用新型内容
本实用新型的目的主要是在提供一悬浮感应的自电容式输入设备，其可将悬浮感应侦测技术实现于投射电容式触控输入设备。
依据本实用新型的一特色，本实用新型提出一种悬浮感应的自电容式输入设备，包括一感应电极层、一反射偏向电极层、一绝缘层、及至少一个增益大于零的放大器。该感应电极层具有多个感应电极，以感应一外部对象的触碰或近接。该反射偏向电极层位于该感应电极层的感应方向的另一侧，该反射偏向电极层具有至少一个反射偏向电极。该绝缘层位于该感应电极层与该反射偏向电极层之间。该至少一个增益大于零的放大器的输出交连至该反射偏向电极层。
其中，该至少一个反射偏向电极的面积大于或等于该多个感应电极所涵盖的面积。
其还包含：一感应控制电路，其具有一触控感应信号源；以及多个选择开关电路，每一个选择开关电路对应至该多个感应电极的一个感应电极，该多个选择开关电路依序将该触控感应信号源所产生的一触控感应信号传送至对应的该感应电极，以进行触控侦测或近接侦测。
其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器处理后，传送至该反射偏向电极层的该反射偏向电极。
其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器处理后，传送至当时正进行侦测的一感应电极的周遭感应电极。
其中，该多个感应电极的每一个感应电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
其中，该多个感应电极及该至少一个反射偏向电极为导电材料所制造。
其中，该至少一个增益大于零的放大器的增益为可调整。
依据本实用新型的另一特色，本实用新型提出一种悬浮感应的自电容式输入设备，包括一感应/偏向电极层、至少一个增益大于零的放大器、一感应控制电路、及多个选择开关电路。该感应/偏向电极层具有多个感应/偏向电极。该感应控制电路具有一触控感应信号源。该多个选择开关电路的每一个选择开关电路是对应至该多个感应/偏向电极的一个感应/偏向电极，该多个选择开关电路依序将该触控感应信号源所产生的一触控感应信号传送至对应的该感应/偏向电极，并将此感应作动中的感应/偏向电极的触控信号经所述增益大于零的放大器与所述选择开关交连至该选定感应电极周遭的感应/偏向电极，以进行触控侦测或悬浮侦测。
其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器处理后，传送至当时正进行侦测的一感应/偏向电极的周遭感应/偏向电极。
其中，该多个感应/偏向电极的每一个感应/偏向电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
其中，该多个感应/偏向电极为导电材料所制造。
其中，该至少一个增益大于零的放大器的增益为可调整。
依据本实用新型的又一特色，本实用新型提出一种悬浮感应的自电容式输入设备，包括一感应/偏向电极层、多个增益大于零的放大器、一感应控制电路、及多个选择开关电路。该感应/偏向电极层具有多个电极。该多个增益大于零的放大器的每一个增益大于零的放大器的增益是可由程序所调整。该感应控制电路具有一触控感应信号源。该多个选择开关电路的每一个选择开关电路是对应至该多个电极的一个电极，该多个选择开关电路依序将该触控感应信号源所产生的一触控感应信号传送至对应的该电极，并将此感应作动中的感应电极的触控感应信号经所述可程序调控增益放大器与所述开关电路交连至该选定感应电极周遭的感应/偏向电极，以进行触控侦测或悬浮侦测。
其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该多个增益大于零的放大器理后，传送至当时正进行侦测的一电极的周遭电极，使所述周遭电极成为该电极的偏向电极。
其中，依序改变与所述偏向电极对应的增益大于零的放大器的相对增益值，使该电极上方的电力线向特定方向偏转聚集，并依序读入该电极的感应值，比较所述感应值以判别一悬浮近接物体的相对位置与方向。
其中，该多个电极的每一个电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
其中，该多个电极为导电材料所制造。
本实用新型的有益效果是，可将悬浮感应侦测技术实现于投射电容式触控输入设备。
附图说明
为进一步说明本实用新型的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是已知自感应电容感测的示意图。
图2是已知互感应电容感测的示意图。
图3A是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备的示意图。
图3B是示意地显示本实用新型悬浮感应的自电容式输入设备的反射偏向电极层与感应电极层的位置关系。
图4A、图4B、图4C、图4D、图5A、图5B、图5C、图6是本实用新型悬浮感应的自电容式输入设备的工作原理的示意图。
图7是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备的另一示意图。
图8是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备的又一示意图。
图9是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备的再一示意图。
图10是本实用新型悬浮感应的自电容式输入设备的电力线向特定方向偏转聚集的另一示意图。
具体实施方式
图3A是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备300的示意图。该自电容式输入设备300包括一感应电极层310、一反射偏向电极层320、一绝缘层330、至少一个增益大于零的放大器340、一感应控制电路350、及多个选择开关电路360。
该感应电极层310具有多个感应电极311，以感应一外部对象的触碰或近接。该多个感应电极311的每一个感应电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
该反射偏向电极层320位于该感应电极层310的感应方向的另一侧，该反射偏向电极层320具有至少一个反射偏向电极321。该至少一个反射偏向电极321的面积大于或等于该多个感应电极311所涵盖的面积，如图3B所示，其中，该反射偏向电极层320是位于感应电极层310的下方，故以虚线表示。该多个感应电极311及该至少一个反射偏向电极321是为导电材料所制造。该导电材料为下列其中之一：铬、钡、铝、银、铜、钛、镍、锌、锡、钽、钴、钨、镁(Mg)、钙(Ca)、钾(K)、锂(Li)、铟(In)、钼、合金、铟锡氧化物(ITO)、IZO、ZnO、GZO、MG(OH)2、导电高分子、纳米炭管、石墨烯、纳米银丝、氟化锂(LiF)、氟化镁(MgF2)、及氧化锂(Li2O)。
该绝缘层330位于该感应电极层310与该反射偏向电极层320之间。
该至少一个增益大于零的放大器340的输出交连至该反射偏向电极层320的该反射偏向电极321。该至少一个增益大于零的放大器340的增益为可调整。
该感应控制电路350具有一触控感应信号源351。
该多个选择开关电路360的每一个选择开关电路360是对应至该多个感应电极311的一个感应电极311。该多个选择开关电路360依序将该触控感应信号源351所产生的一触控感应信号传送至对应的该感应电极311，以进行触控侦测或悬浮侦测。
其中，该多个选择开关电路360同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器340处理后，传送至该反射偏向电极层330。如图3A所示，一选择开关电路360的一端连接至一符号i表示该端点连接至感应电极i。
图4A、图4B、图4C、图4D、图5A、图5B、图5C、图6是本实用新型悬浮感应的自电容式输入设备300的工作原理的示意图。如图4A所示，当感应电极S上有触控感应信号、感应电极D1、D2没有触控感应信号时，电力线由感应电极S射向感应电极D1、D2。如图4B所示，当感应电极S上有触控感应信号、感应电极D1、D2有与S感应电极同极性的触控感应信号时，基于同性相斥的原理，感应电极S发出的电力线受D1、D2发出的电力线排斥而向更远处延伸。如图4C所示，当感应电极S上有触控感应信号、感应电极D1、D2有较大触控感应信号时，电力线由感应电极D1、D2射向感应电极S。如图4D所示，当感应电极S上有触控感应信号、感应电极D1、D2有同极性的较小触控感应信号且感应电极D1的触控感应信号小于感应电极D2的触控感应信号时，电力线由感应电极S、D1、D2往外射出，且电力线被感应电极D2的触控感应信号推挤而向感应电极D1方向偏过去，因此感应电极S发出的电力线受到偏转而向D1上方延伸。
如图5A所示，当感应电极S上有正极性的触控感应信号、感应电极D1、D2没有触控感应信号时，可视为感应电极S有正电荷、感应电极D1、D2相对应地有负电荷，电力线由感应电极S射向感应电极D1、D2。如图5B所示，当感应电极S及反射偏向电极R上有正极性的触控感应信号、感应电极D1、D2没有触控感应信号时，可视为感应电极S及反射偏向电极R上有正电荷、感应电极D1、D2相对应地有负电荷，电力线由感应电极S及反射偏向电极R射向感应电极D1、D2。同时，由感应电极S射向感应电极D1、D2的电力线受反射偏向电极的同极性电场排斥而全部由上方发出并被推高，如此其感应的范围可以变大。如图5C所示，当感应电极S、反射偏向电极R、感应电极D1、D2上有正极性的触控感应信号时，可视为感应电极S、反射偏向电极R、感应电极D1、D2上有正电荷，电力线由感应电极S、反射偏向电极R、感应电极D1、D2向上射出。此时，感应电极S发出的电力线受排斥推挤而比图5B中的电力线延伸得更高，如此其感应的范围可以变得更大。同理当触控感应信号为负极性时亦同，只是电力线的方向相反。
如图6所示，其中位置O1、O2、O3与感应电极Sa等距离，即d1＝d2＝d3。当物体为于位于位置O1、O2、O3时，感应电极Sa所感应的感应信号大小相同，因此从感应电极S的感应信号无从判断该物体的位置。然而配合图4D可知，在感应电极Sa邻近的感应电极Sb、Sc施加同极性不同强度的触控感应信号时，其电力线偏向分布不相同，因此可从感应电极S的感应信号判断该物体的位置。
请参考图3A及图5B，当该多个选择开关电路360同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器340处理后，传送至该反射偏向电极层330时，感应电极e其上的电力线会被向上提升，因此其感测范围变大，而可执行悬浮感应。
图7是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备700的另一示意图。其与图3A主要差别在于：该多个选择开关电路360同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零340的放大器处理后，传送至进行侦测的一感应电极e的周遭感应电极a、b、c、d、f、g、h、i。其工作原理则如图5C所示，感应电极e其上的电力线再次被向上提升，因此其感测范围变得更大，而可执行悬浮感应。于本实施例中该增益大于零的放大器340的增益较佳为一。
图8是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备800的又一示意图。该自电容式输入设备800包括一感应/偏向电极层810、至少一个增益大于零的放大器820、一感应控制电路830、及多个选择开关电路840。
该感应/偏向电极层810具有多个感应/偏向电极811。该感应控制电路830具有一触控感应信号源831。该多个选择开关电路840每一个选择开关电路840是对应至该多个感应/偏向电极的一个感应/偏向电极811。该多个选择开关电路840依序将该触控感应信号源831所产生的一触控感应信号传送至对应的该感应/偏向电极811，以进行触控侦测或悬浮侦测。
图8与图7主要差别在于移除该反射偏向电极层320及该绝缘层330。请参考图8及图4B，当该多个选择开关电路840同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器820处理后，传送至进行侦测的一感应/偏向电极840的周遭感应/偏向电极a、b、c、d、f、g、h、i，感应电极e其上的电力线可被向上提升，因此其感测范围变大，而可执行悬浮感应。
图9是本实用新型一种悬浮感应的自电容式输入设备900的再一示意图。该自电容式输入设备900包含一感应/偏向电极层910、多个增益大于零的放大器920、一感应控制电路930、多个选择开关电路940、一反射偏向电极层320、及一绝缘层330。
该感应/偏向电极层910具有多个电极911。该多个增益大于零的放大器920的每一放大器的增益是可由程序所调整。该感应控制电路930具有一触控感应信号源931。该多个选择开关电路940的每一个选择开关电路是对应至该多个电极的一个电极911，该多个选择开关电路940依序将该触控感应信号源931所产生的一触控感应信号传送至对应的该电极911，以进行触控侦测或悬浮侦测。
其中，该多个选择开关电路940同时将该触控感应信号经过多个增益大于零的放大器920处理后，传送至进行侦测的一电极e的周遭电极，使所述周遭电极a、b、c、d、f、g、h、i、s01、s02、…、s16成为该电极e的偏向电极。
并依序改变与所述电极a、b、c、d、f、g、h、i、s01、s02、…、s16对应的增益大于零的放大器920的相对增益值，使该电极e上方的电力线向特定方向偏转聚集，及依序读入该电极e的感应值，比较所述感应值以判别一悬浮近接物体的相对位置与方向。
如图9所示，该多个选择开关电路940与第一至第五连接线L1、L2、…、L5的连接方式是如电极a的对应选择开关电路940与第一至第五连接线L1、L2、…、L5的连接方式，为了图9版面干净，其他电极的对应选择开关电路940与第一至第五连接线L1、L2、…、L5的连接方式仅绘示与其相连的第一至第五连接线L1、L2、…、L5连接点。
如图9及图4D所示，当放大器920-1的增益G1大于放大器920-2的增益G2、且放大器920-2的增益G2大于放大器920-3的增益G3，与第二连接线L2连接的电极a、d、g、h、i上的电力线会向电极c的方向偏过去，因而电极c的电力线密度较大。图10是本实用新型悬浮感应的自电容式输入设备900的电力线向特定方向偏转聚集的另一示意图。如图10所示，电极a连接至该第四连接线L4、电极b、d连接至该第三连接线L3、电极a连接至该第四连接线L4、电极g、h、i、f、c连接至该第二连接线L2。当放大器920-1的增益G1大于放大器920-2的增益G2、且放大器920-2的增益G2大于放大器920-3的增益G3时，电极g、h、i、f、c上的电力线会向电极a的方向偏过去，因而电极a的电力线密度较大。再依序改变多个增益大于零的放大器920的增益及该多个选择开关电路940，可使该电极e上方的电力线依序向特定方向偏转聚集，并依序读入该电极e的感应值，比较所述感应值，以判别一悬浮近接物体的相对位置与方向。
于其他实施例中，该自电容式输入设备900亦可省略该反射偏向电极层320及该绝缘层330，仍可使该电极e上方的电力线依序向特定方向偏转聚集，判别一悬浮近接物体的相对位置与方向。
由前述说明可知，本实用新型使用反射偏向电极层320上的反射偏向电极321，使一个感应电极e上的电力线聚集于侦测方向并沿此方向延远提升，因此其感测范围变大，可执行悬浮感应。或是增加一个感应电极e的周遭感应电极上的电荷，而使感应电极e上的电力线再次被向上提升，因此其感测范围变得更大，可执行悬浮感应。由此，可将投射电容式触控面板技术应用于悬浮感应。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本实用新型所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (18)

1.一种悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，包括：
一感应电极层，其具有多个感应电极，以感应一外部对象的触碰或近接；
一反射偏向电极层，其位于该感应电极层的感应方向的另一侧，该反射偏向电极层具有至少一个反射偏向电极；
一绝缘层，其位于该感应电极层与该反射偏向电极层之间；以及
至少一个增益大于零的放大器，其输出交连至该反射偏向电极层。
2.如权利要求1所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该至少一个反射偏向电极的面积大于或等于该多个感应电极所涵盖的面积。
3.如权利要求2所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其还包含：
一感应控制电路，其具有一触控感应信号源；以及
多个选择开关电路，每一个选择开关电路对应至该多个感应电极的一个感应电极，该多个选择开关电路依序将该触控感应信号源所产生的一触控感应信号传送至对应的该感应电极，以进行触控侦测或近接侦测。
4.如权利要求3所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器处理后，传送至该反射偏向电极层的该反射偏向电极。
5.如权利要求4所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器处理后，传送至当时正进行侦测的一感应电极的周遭感应电极。
6.如权利要求5所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个感应电极的每一个感应电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
7.如权利要求1所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个感应电极及该至少一个反射偏向电极为导电材料所制造。
8.如权利要求1所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该至少一个增益大于零的放大器的增益为可调整。
9.一种悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，包括：
一感应/偏向电极层，其具有多个感应/偏向电极；
至少一个增益大于零的放大器；
一感应控制电路，其具有一触控感应信号源；以及
多个选择开关电路，每一个选择开关电路对应至该多个感应/偏向电极的一个感应/偏向电极，该多个选择开关电路依序将该触控感应信号源所产生的一触控感应信号传送至对应的该感应/偏向电极，并将此感应作动中的感应/偏向电极的触控信号经所述增益大于零的放大器与所述选择开关交连至对应的该感应/偏向电极周遭的感应/偏向电极，以进行触控侦测或悬浮侦测。
10.如权利要求9所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该至少一个增益大于零的放大器处理后，传送至当时正进行侦测的一感应/偏向电极的周遭感应/偏向电极。
11.如权利要求10所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个感应/偏向电极的每一个感应/偏向电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
12.如权利要求11所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个感应/偏向电极为导电材料所制造。
13.如权利要求9所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该至少一个增益大于零的放大器的增益为可调整。
14.一种悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，包括：
一感应/偏向电极层，其具有多个电极；
多个增益大于零的放大器，每一个增益大于零的放大器的增益可由程序所调整；
一感应控制电路，其具有一触控感应信号源；以及
多个选择开关电路，每一个选择开关电路对应至该多个电极的一个电极，该多个选择开关电路依序将该触控感应信号源所产生的一触控感应信号传送至对应的该电极，并将此感应作动中的感应电极的触控感应信号经所述放大器与所述开关电路交连至对应的该电极周遭的电极，以进行触控侦测或悬浮侦测。
15.如权利要求14所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个选择开关电路同时将该触控感应信号经过该多个增益大于零的放大器理后，传送至当时正进行侦测的一电极的周遭电极，使所述周遭电极成为该电极的偏向电极。
16.如权利要求15所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，依序改变与所述偏向电极对应的增益大于零的放大器的相对增益值，使该电极上方的电力线向特定方向偏转聚集，并依序读入该电极的感应值，比较所述感应值以判别一悬浮近接物体的相对位置与方向。
17.如权利要求16所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个电极的每一个电极的形状为下列其中之一：多边形、圆形、三角形、矩形、菱形、星形、五角形、六角形、八角形、楔形、辐射形及方形。
18.如权利要求17所述的悬浮感应的自电容式输入设备，其特征在于，其中，该多个电极为导电材料所制造。
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