TW202331480A - 具有壓力感測的電子裝置、其壓力感測單元、及其電容感應控制方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係為具有壓力感測之電子裝置及其壓力感測單元，其中具有堆疊設置的第一電極層及第二電極層，第一電極層位於第二電極層之上方，控制單元交替執行第一模式與第二模式，第一模式下使第一電極層接地、並使第二電極層進行自電容感應，第二模式下使第一電極層進行自電容感應、並使第二電極層接地，藉由第一模式時第一電極層所構成的遮蔽效果，來獲得獨立受壓力影響的感應量，並藉由第二模式來獲得含有觸控資訊的感應量，進而有效分辨使用者所欲觸發的壓力事件或觸控事件。
Description
本發明係關於具觸控感測之電子裝置，尤指其中具有壓力感測功能的電子裝置。
在現有技術同時具有觸控感測和壓力感測的電子裝置中，係透過一感應電極層設置於一接地電極層上方，並進行自電容感應，當觸控物件接觸到設於感應電極層上之殼體時，接觸將產生感應電容變化，同時施力也會造成感應電極層的形變而產生感應電容變化，接觸和形變所產生的感應電容變化量將同時傳送給控制單元，而控制單元係藉由其感應電容變化量來判斷觸控物件所施予的壓力和接觸面積。
然而，由於控制單元所接收到的感應電容變化量同時包含接觸和壓力的兩種資訊，控制單元不易區分使用者欲觸發的手勢或事件是以接觸為主或是以壓力為主。舉例而言，當使用者以較輕的力道施力欲觸發一按壓手勢時，由於較輕力道產生的壓力所提供的感應量較小，但接觸面積可能提供了較大的感應量，故可能使得控制單元誤判為無動作；或當使用者以較大的力道欲觸發滑動手勢時，由於壓力和接觸面積都提供了較大的感應量，則控制單元可能誤判為按壓手勢。
有鑑於此，在現有技術中如何區分所接收到的感應電容變化量是來自接觸或來自壓力資訊，係成為須解決的問題。
為達到上述之發明目的，本發明所採取的技術手段為提供一種壓力感測單元，其包含：
一控制單元；
一第一電極層，其與該控制單元形成電連接；
一第二電極層，其與該控制單元形成電連接，並設置於該第一電極層一側；
其中，該控制單元係執行一第一模式及一第二模式：
在該第一模式下，將該第一電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第二電極層進行自電容感應並獲得一第一感應量；
在該第二模式下，將該第二電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第一電極層進行自電容感應並獲得一第二感應量；
其中，所述第一感應量係作為一壓力資訊，所述第二感應量係作為一觸控資訊。
進一步而言，係提供一種具有前述壓力感測單元的電子裝置，其設有殼體以容納前述之壓力感測單元，並設有一保護層覆蓋於該第一電極層上。
進一步而言，係提供一種包含壓力感測之電容感應控制方法，其用於具有一第一電極層及一第二電極層之壓力感測單元，該控制方法包含以下步驟：
執行一第一模式，將該第一電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第二電極層進行自電容感應並獲得一第一感應量；及
執行一第二模式，將該第二電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第一電極層進行自電容感應並獲得一第二感應量；
其中，所述第一感應量係用來作為一壓力資訊，所述第二感應量之組合係作為一觸控資訊。
本發明的優點在於，藉由切換不同模式來獲得不同感應量，以區分壓力資訊和觸控資訊，來分辨使用者所執行之操作為壓力事件或觸控事件，以有效反應使用者真實所欲之操作，進而提高使用者體驗。
以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。
請參閱圖1所示，本發明之壓力感測單元1包含有一控制單元10、一第一電極層20、及一第二電極層30。該第一電極層20與該控制單元10形成電連接，該第二電極層30與該控制單元10形成電連接，該第二電極層30設置於該第一電極層20一側。
請參閱圖1及圖2所示，本發明之電子裝置2係具有前述之壓力感測單元1於其中，該電子裝置2並具有一殼體40及一保護層50，前述之壓力感測單元1設於該殼體40，該保護層50設於該殼體40之表面且覆蓋於該第一電極層20上。在一實施例中，該第一電極層20與該第二電極層30分別包含多個感應電極，且具有可形變單元25位於其中該第一及第二電極層20、30之間；當有一觸控物件60接觸到該保護層50時，該第一電極層20或該第二電極層30因該觸控物件60的觸碰位置而產生電容變化，藉由該電容變化量來獲得對應的感應量；另外，當該保護層50受力時，該可形變單元25因此產生壓縮形變，該形變量導致該第一及第二電極層20、30之間的距離改變而產生電容變化，藉由該電容變化量來獲得對應於前述壓力資訊的感應量。在一實施例中，該電子裝置2可為觸控筆、觸控板、觸控螢幕、含觸控功能之眼鏡或VR設備等穿戴裝置的電子裝置。
請參閱圖1、圖3A及圖3B所示，該控制單元10係執行一執行程序，該執行程序中包含有x次第一模式M
1及y次第二模式M
2，所述x和y為大於或等於1的正整數，x和y可相等或不相等，在各所述執行程序中，可先執行該第一模式M
1或先執行該第二模式M
2。在一實施例中（如圖3A所示），該控制單元10係連續執行多次所述執行程序，各所述執行程序中包含有一次第一模式M
1及一次第二模式M
2。在另一實施例中（如圖3B所示）該控制單元10係連續執行多次所述執行程序，各所述執行程序中包含有二次第一模式M
1及一次第二模式M
2。
在該第一模式M
1下，該控制單元10係將該第一電極層20電性連接一接地端或一固定電位，且對該第二電極層30進行自電容感應並獲得一第一感應量，由於該第一電極層20位於該保護層50與該第二電極層30之間，且此時該第一電極層20連接一接地端或一固定電位，則該第一電極層20形成屏蔽效應，使得該第二電極層30不因該觸控物件60的靠近或接觸移動等觸控行為而產生電容變化進而影響感應結果，該第二電極層30所產生的該第一感應量，係僅來自於該第一電極層20受力所產生之形變而導致之電容變化，故該第一感應量可作為壓力資訊。
在該第二模式M
2下，該控制單元10係將該第二電極層30電性連接一接地端或一固定電位，且對該第一電極層20進行自電容感應並獲得一第二感應量，此時該觸控物件60的靠近或接觸移動等觸控行為均會使該第一電極層20產生電容變化，故該第一電極層20所產生的該第二感應量可作為觸控資訊。在一實施例中，在該第二模式M
2下，該觸控物件60的下壓力也同樣會產生形變而導致電容變化，所以前述作為觸控資訊的該第二感應量除了包含來自於該觸控物件60的觸控行為外，也包含來自於外部壓力的行為。接著，進一步將該第一感應量與該第二感應量比對運算，可找出對應於該觸控物件60不包含壓力資訊的觸控行為之感應結果，例如，將該第二感應量減去該第一感應量，移除該第二感應量中受壓力影響的感應結果，即可利用該差值來判斷該觸控物件60的有無、觸控面積或觸控軌跡等觸控行為。
在一實施例中，在該第一模式M
1下，所述自電容感應係指對該第二電極層30上的感應電極傳送一激勵訊號，再接收該第一感應量；在該第二模式M
2下，所述自電容感應係指對該第一電極層20上的感應電極傳送一激勵訊號，再接收該第二感應量。
請參閱圖3A、圖4及圖5所示，該觸控物件60施以特定力量於該保護層50上。在該第一模式M
1執行時（如圖4所示），該控制單元10係接收來自該第二電極層30所產生的該第一感應量，當該第一感應量大於一壓力門檻值時，判斷該觸控物件60觸發一壓力事件，例如觸發一按壓手勢；在該第二模式M
2執行時（如圖5所示），該控制單元10係接收來自該第一電極層20所產生的該第二感應量，依據該第二感應量可判斷該觸控物件60的位置。
請參閱圖3A、圖6及圖7所示，該觸控物件60係於該保護層50上移動。在該第一模式M
1執行時（如圖6所示），該控制單元10係接收來自該第二電極層30所產生的該第一感應量；在該第二模式M
2執行時（如圖7所示），該控制單元10係接收來自該第一電極層20所產生的該第二感應量，依據該第二感應量可判斷該觸控物件60的位置，進而判斷是否發生觸控事件。其中，該觸控事件係指不具有壓力之觸控行為或手勢。在本實施例中，該控制單元10係連續執行多次所述執行程序，在相鄰n次的執行程序中，藉由該第二感應量來判斷該觸控物件60的位置變化，當該觸控物件60的位置產生變化時，比較位置距離是否大於一預設長度，若前後的位置距離大於該預設長度，則判斷該觸控物件60之手勢為滑動，其中n為大於或等於1的正整數，亦即藉由相鄰1次、2次…或n次內的執行程序所獲得之第二感應量，來判斷該觸控物件60的位置移動情形，進而判斷是否構成滑動手勢。
當該觸控物件60大面積接觸到該保護層50但施力未大於壓力門檻值時，雖然在該第二模式M
2下所獲得的該第二感應量會因為較大接觸面積而產生較大感應量，但是在該第一模式M
1下所獲得的該第一感應量，因不受其接觸面積影響，而僅對該觸控物件60所施之力道有所反應，故該第一感應量不會超過該壓力門檻值，因此可避免使用者誤觸發按壓事件，減少誤判的情形發生。
綜上所述，本發明藉由該第一模式M
1中利用該第一電極層20作為屏蔽層的方式，使得在該第一模式M
1中獲得的第一感應量僅受壓力影響，而能獨立獲得壓力資訊，不受該觸控物件60或其他環境雜訊（例如:螢幕雜訊或電磁干擾等）影響，並搭配與該第一模式M
1交替執行的該第二模式M
2，來獲得具有觸控資訊的該第二感應量，進而達到可一併判斷該觸控物件60之接觸面積或移動軌跡等觸控行為，則能準確分辨使用者所欲觸發的是壓力事件或觸控事件。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
1:感測單元
10:控制單元
20:第一電極層
25:可形變單元
30:第二電極層
2:電子裝置
40:殼體
50:保護層
60:觸控物件
M
1:第一模式
M
2:第二模式
圖1為本發明之壓力感測單元的示意圖；
圖2為本發明之電子裝置的使用狀態示意圖；
圖3A為本發明之執行程序的第一實施例之時序示意圖；
圖3B為本發明之執行程序的第二實施例之時序示意圖；
圖4為本發明之壓力感測單元在按壓事件中的第一模式下示意圖；
圖5為本發明之壓力感測單元在按壓事件中的第二模式下示意圖；
圖6為本發明之壓力感測單元在觸控事件中的第一模式下示意圖；
圖7為本發明之壓力感測單元在觸控事件中的第二模式下示意圖。
M1:第一模式
M2:第二模式
Claims (16)
- 一種壓力感測單元，其包含： 一控制單元； 一第一電極層，其與該控制單元形成電連接； 一第二電極層，其與該控制單元形成電連接，並設置於該第一電極層一側； 其中，該控制單元係執行一第一模式及一第二模式： 在該第一模式下，將該第一電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第二電極層進行自電容感應並獲得一第一感應量；及 在該第二模式下，將該第二電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第一電極層進行自電容感應並獲得一第二感應量； 其中，該控制單元根據該第一感應量產生一壓力資訊，且根據該第二感應量產生一觸控資訊。
- 如請求項1所述之壓力感測單元，其中當所述第一感應量大於一壓力門檻值時，判斷一按壓事件成立。
- 如請求項1所述之壓力感測單元，其中該控制單元連續執行多次執行程序，各所述執行程序中包含x次該第一模式及y次該第二模式，其中x及y分別為大於或等於1之正整數。
- 如請求項1所述之壓力感測單元，其中當所述第二感應量與所述第一感應量之差值大於一觸控門檻值時，判斷有一觸控物件。
- 如請求項4所述之壓力感測單元，其中該控制單元連續執行多次執行程序，各所述執行程序中包含x次該第一模式及y次該第二模式，其中x及y分別為大於或等於1之正整數，其中當相鄰n次的執行程序之觸控物件的位置距離大於一預設長度時，判斷該觸控物件的手勢為滑動，n為大於或等於1之正整數。
- 一種具有壓力感測的電子裝置，其包含： 一殼體； 一控制單元，其設於該殼體； 一第一電極層，其設於該殼體且與該控制單元形成電連接； 一第二電極層，其設於該殼體且與該控制單元形成電連接，並設置於該第一電極層一側； 一保護層，其覆蓋於該第一電極層上； 其中，該控制單元係執行一第一模式及一第二模式： 在該第一模式下，將該第一電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第二電極層進行自電容感應並獲得一第一感應量；及 在該第二模式下，將該第二電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第一電極層進行自電容感應並獲得一第二感應量； 其中，該控制單元根據該第一感應量產生一壓力資訊，且根據該第二感應量產生一觸控資訊。
- 如請求項6所述之電子裝置，其中當所述第一感應量大於一壓力門檻值時，判斷一按壓事件成立。
- 如請求項6所述之電子裝置，其中該控制單元連續執行多次執行程序，各所述執行程序中包含x次該第一模式及y次該第二模式，其中x及y分別為大於或等於1之正整數。
- 如請求項6所述之電子裝置，其中當所述第二感應量與所述第一感應量之差值大於一觸控門檻值時，判斷有一觸控物件。
- 如請求項9所述之電子裝置，其中該控制單元連續執行多次執行程序，各所述執行程序中包含x次該第一模式及y次該第二模式，其中x及y分別為大於或等於1之正整數，其中當相鄰n次的執行程序之觸控物件的位置距離大於一預設長度時，判斷該觸控物件的手勢為滑動，n為大於或等於1之正整數。
- 一種包含壓力感測之電容感應控制方法，其用於具有一第一電極層及一第二電極層之壓力感測單元，該控制方法包含以下步驟： 執行一第一模式，將該第一電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第二電極層進行自電容感應並獲得一第一感應量；及 執行一第二模式，將該第二電極層電性連接一接地端或一固定電位，且對該第一電極層進行自電容感應並獲得一第二感應量； 其中，根據該第一感應量產生一壓力資訊，且根據該第二感應量產生一觸控資訊。
- 如請求項11所述之電容感應控制方法，其中當所述第一感應量大於一壓力門檻值時，判斷該壓力事件一按壓事件成立。
- 如請求項11所述之電容感應控制方法，其中該控制方法係連續執行多次執行程序，各所述執行程序中包含執行x次該第一模式及執行y次該第二模式，其中x及y分別為大於或等於1之正整數。
- 如請求項11所述之電容感應控制方法，其中當所述第二感應量與所述第一感應量之差值大於一觸控門檻值時，判斷有一觸控物件。
- 如請求項14所述之電容感應控制方法，其中該控制方法係連續執行多次執行程序，各所述執行程序中包含執行x次該第一模式及執行y次該第二模式，其中x及y分別為大於或等於1之正整數，當相鄰n次的執行程序之觸控物件的位置距離大於一預設長度時，判斷該觸控物件的手勢為滑動，n為大於或等於1之正整數。
- 如請求項11所述之電容感應控制方法，其中在該第一模式下，所述自電容感應係指對該第二電極層傳送一激勵訊號，再接收該第一感應量；在該第二模式下，所述自電容感應係指對該第一電極層傳送一激勵訊號，再接收該第二感應量。
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