TW201737046A - 整合觸控與壓力感測之裝置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種整合觸控與壓力感測之裝置，包含：一觸控電極層包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極與複數沿第二方向設置的個第二觸控電極；一保護層；一壓力電極層包含至少一個壓力感測電極；一彈性介電材料層；及一電容偵測模組。於觸控偵測操作時，電容偵測模組依序或隨機將一觸控發射訊號施加於複數個選定之該第二觸控電極，並依序或隨機自複數個選定之第一觸控電極輸入一觸控感應訊號；於壓力偵測操作時，該電容偵測模組將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個壓力感測電極並自該壓力感測電極輸入一壓力感應訊號。

Description

整合觸控與壓力感測之裝置及其方法
本發明係有關於一種感測裝置，特別是一種整合觸控與壓力感測之裝置。
輕薄短小的行動裝置帶動觸控顯示面板的潮流，且由於觸控的人機界面技術成熟與使用者對3D觸控的操作需求不斷提昇，壓力觸控的技術也隨之推陳出新；習知之壓力觸控顯示面板往往將微機電之壓力感測器置於顯示面板之邊緣或角落，藉以感測面板表面之觸碰壓力，不僅感測器成本高昂且貼合不易；也有以複雜製程製作細微可變形之彈性微結構，增加壓力與變形量之相關性，藉此產生較多的物理量變動以利偵測；故壓力感測觸控面板仍有改善之空間。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種整合觸控與壓力感測之裝置。
為達成本發明之上述目的，本發明提供一種整合觸控與壓力感測之裝置，包含：一觸控電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極與複數沿第二方向設置的個第二觸控電極，其中，該第一方向與該第二方向約略垂直；一保護層，設置於該觸控電極層的一側；一壓力電極層，包含至少一個壓力感測電極；一彈性介電材料層，位於該觸控電極層與該壓力電極層之間；及一電容偵測模組，於觸控偵測操作時，電容偵測模組依序或隨機將一觸控發射訊號施加於複數個選定之該第二觸控電極，並依序或隨機自複數個選定之第一觸控電極輸入一觸控感應訊號；於壓力偵測操作時，該電容偵測模組將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個壓力感測電極並自該壓力感測電極輸入一壓力感應訊號。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之又一目的在於提供一種整合觸控感測與壓力感測之方法。
為達成本發明之上述又一目的，本發明提供一種整合觸控感測與壓力感測之方法，其包含提供一整合觸控與壓力感測之裝置，該整合觸控與壓力感測之裝置包含：一觸控電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極與複數沿第二方向設置的個第二觸控電極，其中，第一方向與第二方向約略垂直；一保護層，設置於該觸控電極層的一側；一壓力電極層，包含至少一個壓力感測電極；一彈性介電材料層，位於該觸控電極層與該壓力電極層之間；一電容偵測模組；一觸控偵測時序，依序或隨機將一觸控發射訊號施加於選定之該第二觸控電極，並依序或隨機自選定之該第一觸控電極輸入一觸控感應訊號，作觸控偵測操作，其於觸控偵測操作時更將一參考電位施加於該至少一個的壓力感測電極；及一壓力偵測時序，於該壓力偵測時序時將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個壓力感測電極，並自該壓力感測電極輸入一壓力感應訊號作壓力偵測。
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，須知附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明之權利範圍。
請參考圖9A，為依據本發明一具體實例之整合觸控與壓力感測之裝置10之示意圖。該整合觸控與壓力感測之裝置10包含由上而下之一保護層100、一彈性介電材料層200、一基板400及一壓力電極層300，其中該保護層100具有一第一表面100a、一第二表面100b及在第二表面100b上之觸控電極層150。該觸控電極層150包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極110(例如此圖所示之第一觸控電極XE1~XE8)、複數個沿第二方向設置的第二觸控電極120及一絕緣層130，但是須知此圖所示僅為一側視疊層示意圖，因此第一觸控電極110之數量及分布方式不限於此。該些第一觸控電極110係設置於該保護層100之第二表面100b上，且該些第二觸控電極120係設置於該絕緣層130背對該保護層100之一側，亦即相較於該絕緣層130設置且更遠離保護層100。該些第一觸控電極110及該些第二觸控電極120係將該絕緣層130夾置其間，且該些第一觸控電極110係透過該絕緣層130以和整合觸控與壓力感測之裝置10其他部份（例如電容偵測模組50，詳見後述）電氣連接。該壓力電極層300係設置於該觸控電極層150背對該保護層100之一側；而該基板400係設置於該彈性介電材料層200與該壓力電極層300之間。請參考圖9B，為依據本發明另一具體實例之整合觸控與壓力感測之裝置10之示意圖。此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖9A所示者類似，然而該壓力電極層300與該基板400的位置交換，即該壓力電極層300係設置於該基板400與該彈性介電材料層200之間；在此實施例中該基板400可以是一顯示螢幕的彩色濾光基板，且該壓力電極層300係顯示面板之靜電遮蔽保護層。
配合參考圖1，為依據本發明一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖；其主要繪示該保護層100、該些第一觸控電極110、該些第二觸控電極120、及該壓力電極層300由上視之分布狀況；然在此須知此圖示並未限定該些元件之尺寸關係，而是為了更清楚顯示該些元件之平面配置而故意使其彼此錯開而更易說明。此外該整合觸控與壓力感測之裝置10尚且包含一電容偵測模組50，該電容偵測模組50包含一互電容偵測電路70及一自電容偵測電路50'。該壓力電極層300更包含至少一個壓力感測電極310（如此圖所示為兩個壓力感測電極310a, 310b）。於本實施例中，該些第一觸控電極110(如圖所示之XE1~ XE6)為沿第一方向設置，且第一觸控電極110之數量及分布方式不限於此；再者，該些第二觸控電極120(如圖所示之YE1~ YE6)為沿第二方向設置，且第二觸控電極120之數量及分布方式不限於此，其中該第一方向與該第二方向約略垂直。
圖10A說明本發明之整合觸控與壓力感測之裝置10於觸控操作之示意圖；如此圖所示，互電容偵測電路70係分別電連接到第一觸控電極110、第二觸控電極120及壓力電極層300；且自電容偵測電路50’也分別電連接到第一觸控電極110、第二觸控電極120及壓力電極層300。復配合參考圖1，第一觸控電極110為感測電極，用以偵測其上是否有手指觸控；而第二觸控電極120為驅動電極。該互電容偵測電路70先選定一或多個第二觸控電極120及一或多個第一觸控電極110作觸控偵測。下面說明即以多個選定第二觸控電極120及多個選定第一觸控電極110作為說明，但是須知本發明之概念也可應用於選定單一第二觸控電極120及單一第一觸控電極110之狀況。此互電容偵測電路70依序或是隨機將觸控發射訊號VTX發送到該些選定第二觸控電極120，且依序或是隨機接收該些選定第一觸控電極110上之觸控感應訊號VRX；藉由偵測觸控感應訊號VRX，即可知道對應第一觸控電極110及第二觸控電極120之交叉位置上是否有觸控操作，例如圖1所示，當施加觸控發射訊號VTX至第二觸控電極YE2並自第一觸控電極XE4接收一觸控感應訊號VRX，便可偵知該交叉處之觸控點T是否有觸碰發生。
圖10B說明本發明之整合觸控與壓力感測之裝置用於壓力感測之操作狀況；於壓力感測時，該自電容偵測電路50'施加一壓力電容感應激勵訊號Vp至對應於觸控點T之壓力感測電極310，例如圖1所示之壓力感測電極310b。此處所謂之對應為由上方投影觀之，該觸控點T與該壓力感測電極310b有重疊部份。此外，此自電容偵測電路50'經由一反相放大器59將此壓力電容感應激勵訊號Vp做反相放大以產生對應激勵訊號Vo，並將此對應激勵訊號Vo供應至對應觸控點T之第一觸控電極（例如第一觸控電極XE4，其也可為前述之選定第一觸控電極之一，例如在壓力感測與觸控係為獨立處理事件時，可設定對應於選定第一觸控電極的壓力感測電極之壓力偵測）。藉由施加對應激勵訊號Vo，可增強相對之壓力感測電極310b的壓力感測靈敏度。換言之，進行完觸控感測後，即可決定一個或是多個接受觸控操作之位置，及對應之一個或是多個第一觸控電極；在後續之壓力感測階段，可在將壓力電容感應激勵訊號Vp送至壓力感測電極310之同時，依序或是隨機將對應激勵訊號Vo送至選定之第一觸控電極（亦即接受觸控操作之第一觸控電極，或是另行選定之第一觸控電極）。此外，此自電容偵測電路50'經由一同相放大器56（增益值較佳為一）將此壓力電容感應激勵訊號Vp做同相放大以產生遮蔽訊號Vp1，並將此遮蔽訊號Vp1施加到非選定的第一觸控電極XE1~XE3，XE5~XE8（或是選定之第一觸控電極XE4附近之至少部份第一觸控電極），以遮蔽來自手指之干擾。再者，施加到非選定之第一觸控電極之訊號也可為一直流參考電壓（例如一零電位電壓）或是不連接電壓(NC)。
圖10C說明依據另一實施例的本發明之整合觸控與壓力感測之裝置10，且此整合觸控與壓力感測之裝置10係用於壓力感測之操作狀況。此整合觸控與壓力感測之裝置10類似圖10B實施例。同樣地，此實施例之整合觸控與壓力感測之裝置10係由反相放大器59產生與壓力電容感應激勵訊號Vp反相之交變訊號，以作為對應激勵訊號Vo；也可增強相對之壓力感測電極的壓力感測靈敏度。此外，此實施例之自電容偵測電路50'中用於產生遮蔽訊號Vp1之同相放大器56輸入係不連接到電容讀取電路54之輸入點（例如可直接連接到訊號源520），以避免來自電容讀取電路54輸入點P之壓力感應訊號Vc之影響。
圖10D說明依據另一實施例的本發明之整合觸控與壓力感測之裝置10，且此整合觸控與壓力感測之裝置10係用於壓力感測之操作狀況。此實施例大致與圖10C所示者類似。然此自電容偵測電路50'係以一直流參考訊號源53以取代反相放大器59且將來自直流參考訊號源53之一直流參考訊號作為對應激勵訊號Vo。
圖11A說明依據另一實施例的本發明之整合觸控與壓力感測之裝置10，且此整合觸控與壓力感測之裝置10係用於觸控感測之操作狀況。此整合觸控與壓力感測之裝置10類似圖10A實施例，然在該電容偵測電路70依序或是隨機將觸控發射訊號VTX發送到該些選定第二觸控電極120且依序或是隨機接收該些選定第一觸控電極110上之觸控感應訊號VRX之際，同時將一直流參考電壓Vref施加於該至少一個的壓力感測電極310，以減少或是完全消除彈性介電材料層200翹曲或是變形對於觸控感測的影響。
圖11B說明依據另一實施例的本發明之整合觸控與壓力感測之裝置10，且此整合觸控與壓力感測之裝置10係用於壓力感測之操作狀況。此實施例類似於圖11A之實施例，且配合參見圖10B之實施例，該自電容偵測電路50'施加一壓力電容感應激勵訊號Vp至對應於選定第一觸控電極之壓力感測電極310；依序或是隨機將對應激勵訊號Vo送至選定之第一觸控電極（例如第一觸控電極XE4），該對應激勵訊號Vo也可同時或另行依序或是隨機施加至選定之第二觸控電極120(例如第二觸控電極YE2)，；且將遮蔽訊號Vp1施加到非選定的第一觸控電極XE1~XE3，XE5~XE8（或是選定之第一觸控電極XE4附近之至少部份第一觸控電極）及/或非選定之第二觸控電極120(例如第二觸控電極YE1，YE3，YE4)，以遮蔽來自手指之干擾。
圖11C說明依據另一實施例的本發明之整合觸控與壓力感測之裝置10，且此整合觸控與壓力感測之裝置10係用於壓力感測之操作狀況。此整合觸控與壓力感測之裝置10類似圖11B實施例，在進行壓力感測時，自電容偵測電路50’施加一直流參考電壓Vref至非選定的第一觸控電極XE1~XE3, XE5~XE8，及/或非選定之第二觸控電極120(例如第二觸控電極YE1，YE3，YE4)，以遮蔽來自手指之干擾，其中該直流參考電壓Vref可為一零電位電壓。
請參考圖9C，為依據本發明另一具體實例之整合觸控與壓力感測之裝置10之示意圖。此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖9A所示者類似，然而在該觸控電極層150中，該些第一觸控電極110與該些第二觸控電極120係設置於同一表面。圖9D為依據本發明另一具體實例之整合觸控與壓力感測之裝置10之示意圖。此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖9C所示者類似，然壓力電極層300與基板400之位置對調；在此實施例中該基板400可以是一顯示螢幕的彩色濾光基板，且壓力電極層300係一顯示螢幕之靜電遮蔽保護層。復配合參見圖2，為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，且相對應於圖9C及圖9D之實施例。在圖2所示之整合觸控與壓力感測之裝置10中，第一觸控電極110為沿第一方向設置，即如圖所示之第一至第五行（TX1~TX5）第一觸控電極XE11~XE13、XE21~XE23、XE31~XE33、XE41~XE43、XE51~XE53，且同行之該些第一觸控電極110以一導體跨橋112兩兩互相連接。第二觸控電極120為沿第二方向設置，即如圖所示之第一至第三列（RX1~RX3）第二觸控電極YE11~YE15、YE21~YE25、YE31~YE35，且同列之該些第二觸控電極120以一導體跨橋122兩兩互相連接。再者，導體跨橋112及導體跨橋122有絕緣層（未圖示）隔離以避免短路，該等導體跨橋係金屬或ITO(銦錫氧化物)。
圖3顯示依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，且相對應於圖9C及圖9D之實施例。在圖3所示之整合觸控與壓力感測之裝置10中，第一觸控電極110為沿第一方向設置，以形成六行第一觸控電極XE11~XE15、XE21~XE25、XE31~XE35、XE41~XE45、XE51~XE55、XE61~XE65，且同行之該些第一觸控電極110以一跨接線114兩兩互相連接。再者，第一觸控電極110之數量及分布方式不限於此，第二觸控電極120為沿第二方向設置，即如圖所示之YE1 ~YE4分別表示為沿第二方向設置之第二觸控電極120，且第二觸控電極120之數量及分布方式不限於此。此外第一觸控電極110及第二觸控電極120係設立於同一平面，且該第一方向與該第二方向約略垂直。第一觸控電極110之跨接線114與第二觸控電極120之間具有絕緣層（未圖示），以防止第一觸控電極110與第二觸控電極120之間的短路。
圖4為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，且相對應於圖9C及圖9D之實施例。於本實施例中，該些第一觸控電極110為沿第一方向設置，以形成XE11~XE15、XE21~XE25、XE31~XE35、XE41~XE45、XE51~XE55、XE61~XE65之六列第一觸控電極110。再者，該些第二觸控電極120為沿第二方向設置之四行第二觸控電極YE1~YE4。於此實施例中，第一觸控電極110與第二觸控電極120之接線116都連接至電容偵測模組50，且在電容偵測模組50內部進行繞線及開關，以處理第一觸控電極110與第二觸控電極120之訊號。此實施例之優點為第一觸控電極110與第二觸控電極120可共平面，且可省卻在圖2, 3所示實例之跨橋結構與絕緣層。
此外，對於圖9C、9D、圖2-4所示之整合觸控與壓力感測之裝置10，其訊號操作方式也可如圖10A-圖11C所示具體實例完成。
圖5為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖1所示者類似，然而該整合觸控與壓力感測之裝置10之該電容偵測模組50可省卻互電容偵測電路70；此電容偵測模組50依序或隨機將一觸控電容激勵訊號施加於一選定之第一觸控電極，並自該選定之第一觸控電極輸入一觸控感應訊號，再依序或隨機將一觸控電容激勵訊號施加於一選定之第二觸控電極，並自該選定之第二觸控電極輸入一觸控感應訊號，又由該等觸控感應訊號之變化，判斷觸碰點位於哪一個第一觸控電極與哪一個第二觸控電極的交界處，藉此實施觸控操作，該觸控電容激勵訊號係一交變訊號，該交變訊號可為弦波、方波、三角波或梯形波訊號。
圖6為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖2所示者類似，然而該整合觸控與壓力感測之裝置10之該電容偵測模組50可省卻互電容偵測電路70；其觸控操作方法同圖五，故不另贅述。
圖7為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖3所示者類似，然而該整合觸控與壓力感測之裝置10之該電容偵測模組50可省卻互電容偵測電路70；其觸控操作方法亦同圖五，故不另贅述。
圖8為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖，此整合觸控與壓力感測之裝置10與圖4所示者類似，然而該整合觸控與壓力感測之裝置10之該電容偵測模組50可省卻互電容偵測電路70；其觸控操作方法亦同圖五，故不另贅述。
此外，對於圖5-8所示之整合觸控與壓力感測之裝置10，其壓力偵測操作方式也如圖1-4，不再贅述。
請參考圖12，其係為本發明之一具體實例之自電容偵測電路之示意圖。該自電容偵測電路50’包含一電容激勵驅動電路52及一電容讀取電路54，以偵測電容讀取點P之電容變化值。該電容激勵驅動電路52包含一訊號源520、一驅動器522（包含第二阻抗522a及第三阻抗522b）。該電容讀取電路54包含一差動放大器540、一第一阻抗542及一第一電容544，以偵測一感應電極60上之電容變化，此感應電極60有附帶之第一雜散電容62及一第二雜散電容64。
該訊號源520電性連接至該第一阻抗542及該第二阻抗522a；該第一阻抗542電性連接至該第一電容544；該第一電容544電性連接至該差動放大器540之該第一輸入端540a；該第二阻抗522a電性連接至該差動放大器540之該第二輸入端540b；該感應電極60經由該自電容偵測電路50’之一接點而連接至該第二阻抗522a及該差動放大器540之該第二輸入端540b；該第一雜散電容62電性連接至該接腳；該第二雜散電容64電性連接至該感應電極60。
在圖12所示之自電容偵測電路50’中，該感應電極60係感應手指或各類導體或物件之觸碰而接收一觸控訊號；該訊號源520係一週期性之輸入訊號至該第三阻抗522b，且該第一阻抗542之阻抗值等於該第二阻抗522a之阻抗值；該差動放大器540係依據該輸入訊號及該觸控訊號使得該輸出端540c輸出差動放大後之一觸控訊號，該第一電容544之電容值等於該第一雜散電容62及該第二雜散電容64並聯之電容值，當手指或各類導體或物件接近該感應電極60時，該第二雜散電容64之電容值會改變以使得該第一輸入端540a及該第二輸入端540b之電壓值不同，經由該差動放大器540差動放大之後，該輸出端540c輸出放大後之該觸控訊號，透過量測該差動放大器540之輸出變化，以分辨該感應電極60所產生之微量電容值改變，可以有效排除電路、電源等雜訊所造成的干擾，並量測到微量電容值改變。此外，此自電容偵測電路50’之更完整細節可參見同一申請人之發明I473001微量阻抗變化檢測裝置所揭露之自電容偵測電路技術。
請參考圖13，為依據本發明之一實施例之整合觸控感測與壓力感測之方法，其包含(S10)提供一整合觸控與壓力感測之裝置，該整合觸控與壓力感測之裝置包含：一保護層100，其中該保護層100具有一第一表面100a、一第二表面100b及在第二表面100b上之觸控電極層150。該觸控電極層150包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極110、複數個沿第二方向設置的第二觸控電極120及一絕緣層130；一壓力電極層300，其包含有至少一個壓力感測電極310；一彈性介電材料層200，係設置於該觸控電極層150與該壓力電極層300之間，該彈性介電材料層200遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；一電容偵測模組50（至少包含圖12所示之自電容偵測電路50’）；及一微處理器600；(S20)進行一觸控偵測時序，於該觸控偵測時序時，依序或隨機將觸控發射訊號VTX發送到多個選定之第二觸控電極120（或是將一觸控發射訊號VTX發送到一個選定之第二觸控電極120），且依序或是隨機接收多個選定第一觸控電極110上之觸控感應訊號VRX（或是接收一選定第一觸控電極110上之一觸控感應訊號VRX），以偵測是否有觸控操作及相對應位置； (S30)進行一壓力偵測時序，於該壓力偵測時序時將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個壓力感測電極，並自該壓力感測電極輸入一壓力感應訊號作壓力偵測。此外，在前述之步驟S20進行之觸控偵測時序結束後，可隨機判斷有否偵測到觸碰，若有觸碰，則該微處理器600設置一觸碰旗標並記錄該觸碰點的座標(例如在微處理器600內設置該觸碰旗標並記錄該觸碰點的座標)，若無則清除或重置該觸碰旗標，依據觸碰旗標之設置否決定是否執行該壓力偵測時序。
於上述之觸控偵測時序S20，又可隨選地將一參考電位（例如直流參考電壓）施加於該至少一個壓力感測電極。在壓力偵測時序S30中，又將一對應激勵訊號施加於至少一選定之第一觸控電極及/或至少一選定之第二觸控電極；該對應激勵訊號係一直流參考電壓（例如一零電位之接地訊號）或該壓力電容感應激勵訊號Vp之反相訊號。於該壓力偵測時序S30時更可將該壓力電容感應激勵訊號之同相位訊號施加於該些非選定之第一觸控電極及／或該些非選定之第二觸控電極。
再者，於上述各實施例及偵測時序中，該保護層100係一玻璃基板、一高分子材料之薄膜基板、或是一硬質的塗佈層，用以保護觸控電極層免於刮擦、觸碰與水氣的損壞；該壓力電容感應激勵訊號係一交變訊號，如一弦波，方波，三角波或梯形波；該壓力電容感應激勵訊號亦可為一電流源；該彈性介電材料層200包含一彈性膠質材料，該彈性膠質材料200遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀，該彈性介電材料層200例如可為（但是不限於）聚二甲基矽氧烷（Polydimethylsiloxane，PDMS）材料或一光學膠；該基板400係一玻璃基板或一高分子材料基板；該直流參考電壓例如可為一零電位之接地訊號；該電容偵測模組50包含至少一自電容偵測電路。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧整合觸控與壓力感測之裝置
100‧‧‧保護層
100a‧‧‧第一表面
100b‧‧‧第二表面
110,XE1~XE53‧‧‧第一觸控電極
120,Yn1~Yn5,Yen,YE1~YE35‧‧‧第二觸控電極
130‧‧‧絕緣層
200‧‧‧彈性介電材料層
300‧‧‧壓力電極層
310, 310a, 310b‧‧‧ 壓力感測電極
400‧‧‧基板
50‧‧‧電容偵測模組
50'‧‧‧自電容偵測電路
70‧‧‧互電容偵測電路
52‧‧‧電容激勵驅動電路
520‧‧‧訊號源
522‧‧‧驅動器
53‧‧‧直流參考訊號源
54‧‧‧電容讀取電路
56‧‧‧同相放大器
59‧‧‧反相放大器
Vref‧‧‧直流參考電壓
VRX‧‧‧觸控感應訊號
VTX ‧‧‧觸控發射訊號
Vp‧‧‧壓力電容感應激勵訊號
Vp1‧‧‧遮蔽訊號
Vo‧‧‧對應激勵訊號
542‧‧‧第一阻抗
522a‧‧‧第二阻抗
522b‧‧‧第三阻抗
540‧‧‧差動放大器
544‧‧‧第一電容
60‧‧‧感應電極
62‧‧‧第一雜散電容
64‧‧‧第二雜散電容
540a, 540b ‧‧‧輸入端
540c‧‧‧輸出端
600‧‧‧微處理器
122, 112‧‧‧導體跨橋
114‧‧‧跨接線
116‧‧‧接線
圖1為依據本發明一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖2為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖3為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖4為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖5為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖6為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖7為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖8為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之上視圖。
圖9A為依據本發明一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖9B為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖9C為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖9D為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之疊層示意圖。
圖10A為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖10B為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖10C為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖10D為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖11A為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖11B為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖11C為依據本發明另一實施例之整合觸控與壓力感測之裝置之示意圖。
圖12係為依據本發明之一具體實例之自電容偵測電路之示意圖。
圖13係為依據本發明之一實施例之整合觸控感測與壓力感測之方法流程圖。
10‧‧‧整合觸控與壓力感測之裝置
100‧‧‧保護層
110‧‧‧第一觸控電極
120‧‧‧第二觸控電極
300‧‧‧壓力電極層
310,310a,310b‧‧‧壓力感測電極
600‧‧‧微處理器
50‧‧‧電容偵測模組
50'‧‧‧自電容偵測電路
70‧‧‧互電容偵測電路
XE1~XE6‧‧‧第一觸控電極
YE1~YE4‧‧‧第二觸控電極
T‧‧‧觸控點

Claims (23)

  1. 一種整合觸控與壓力感測之裝置，包含： 一觸控電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極與複數沿第二方向設置的個第二觸控電極，其中，該第一方向與該第二方向約略垂直； 一保護層，設置於該觸控電極層的一側； 一壓力電極層，包含至少一個壓力感測電極； 一彈性介電材料層，位於該觸控電極層與該壓力電極層之間；及 一電容偵測模組，於觸控偵測操作時，依序或隨機將一觸控發射訊號施加於複數個選定之該第二觸控電極，並依序或隨機自複數個選定之第一觸控電極輸入一觸控感應訊號；於壓力偵測操作時，該電容偵測模組將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個壓力感測電極並自該壓力感測電極輸入一壓力感應訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該保護層係一玻璃基板、一高分子材料之薄膜基板、或是一硬質的塗佈層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該電容偵測模組於壓力偵測操作時又依序或隨機將一對應激勵訊號施加於至少一選定之該第一觸控電極及/或至少一選定之該第二觸控電極。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該電容偵測模組於觸控偵測操作時又將一參考電位施加於該至少一個的壓力感測電極。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該電容偵測模組係包含一互電容偵測電路及一自電容偵測電路，於觸控操作時係以互電容偵測電路偵測觸控點的位置，於壓力偵測操作時係以自電容偵測電路偵測壓力電極之自電容變化。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該彈性介電材料層包含一彈性膠質材料，該彈性膠質材料遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該電容偵測模組於壓力偵測操作時更將一該壓力電容感應激勵訊號之同相位訊號施加於該些非選定的第一觸控電極及／或該些非選定之第二觸控電極。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該壓力電容感應激勵訊號係一交變訊號。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該對應激勵訊號係一直流參考訊號或一與該壓力電容感應激勵訊號反相位之交變訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該直流參考訊號係一零電位訊號。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，其又包含一基板，設置於該彈性材料層背對該保護層之一側，其係一玻璃基板或一高分子材料基板。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之整合觸控與壓力感測之裝置，該基板是一顯示螢幕的彩色濾光基板，該壓力電極層係顯示螢幕的靜電遮蔽保護層。
  13. 一種整合觸控感測與壓力感測之方法，其包含 提供一整合觸控與壓力感測之裝置，該整合觸控與壓力感測之裝置包含： 一觸控電極層，包含複數個沿第一方向設置的第一觸控電極與複數沿第二方向設置的個第二觸控電極，其中，第一方向與第二方向約略垂直； 一保護層，設置於該觸控電極層的一側； 一壓力電極層，包含至少一個壓力感測電極； 一彈性介電材料層，位於該觸控電極層與該壓力電極層之間； 一電容偵測模組； 一觸控偵測時序，依序或隨機將一觸控發射訊號施加於選定之該第二觸控電極，並依序或隨機自選定之該第一觸控電極輸入一觸控感應訊號，作觸控偵測操作，其於觸控偵測操作時更將一參考電位施加於該至少一個的壓力感測電極；及 一壓力偵測時序，於該壓力偵測時序時將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個壓力感測電極，並自該壓力感測電極輸入一壓力感應訊號作壓力偵測。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，於該觸控時序結束時判斷有否偵測到觸碰，若有，則進入壓力偵測時序。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，於該觸控時序時判斷有否偵測到觸碰，若有觸碰，則設置一觸碰旗標並記錄該觸碰點的座標，若無則清除或重置該觸碰旗標。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，依據觸碰旗標之設置否決定是否執行該壓力偵測時序。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，該壓力電容感應激勵訊號係一交變訊號。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，於該觸控偵測時序時又將一參考電位施加於該至少一個壓力感測電極。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，於該壓力偵測時序時又將一對應激勵訊號施加於至少一選定之第一觸控電極及/或至少一選定之第二觸控電極。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，該對應激勵訊號係一直流參考電壓或該壓力電容感應激勵訊號之反相訊號。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，該直流參考電壓係一零電位之接地訊號。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，於該壓力偵測時序時更將該壓力電容感應激勵訊號之同相位訊號施加於該些非選定之第一觸控電極與該些非選定之第二觸控電極。
  23. 如申請專利範圍第13項所述之整合觸控感測與壓力感測之方法，該電容偵測模組包含至少一自電容偵測電路。
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