TWI530827B - 應用導電元件實現近接感測技術的裝置 - Google Patents

Description

應用導電元件實現近接感測技術的裝置

本發明係有關於近接感測技術領域，尤其是一種以單通道電容感測電極取代習知常用的紅外線發射器與接收器實現近接感測功能的電子裝置。

近接感測技術(Proximity sensing)是以紅外線的接收與後續訊號處理來達成，結構方面一般由紅外線發射器與光學接收器組成，而運作原理如第1圖所示，第1圖繪示習知技術中應用紅外線發射器與接收器達到近接感測功能的運作原理示意圖，由紅外線發射器2發射光訊號，當可偵測距離內存在感測物體4時，部份訊號經反射後由光學接收器3所擷取，並透過後續的控制晶片來處理判斷。

在手機產品中，接近感設技術提供很重要的功能，其放置位置端看應用方式而決定，例如：可放置於手機耳音孔附近，當手機透過感測器發現使用者正將手機貼近臉部通話時，微處理器可自動關閉未使用的功能，如：顯示器、觸控螢幕等，除了達到省電目的之外，同時也可避免使用者誤觸其它按鍵。然而，為了在手機中實現近接感測技術的偵測功能，一般須要額外的硬體，例如第1圖所示的紅外線發射器2與光學接收器3，置於手機機殼之下，占據內部的設計空間。此外，部份手機是藉由沿伸ITO sensor(銦錫氧化物電極)區域來完成近接感測的偵測，因此除了影響手機外觀設計之外，在光學接收器3的佈局區域也不能放置其他功能，例如：相機鏡頭。

因此，本發明提供另一種應用近接感測技術的電子裝置，並不使用習知常用的紅外線發射器與接收器，因此可節省製作成本，此外也可避免紅外線發射器與接收器的座落位置限制其他元件的設置。

本發明提供一種電子裝置，包含有一觸控區，位於該電子裝置表面，一電容感測電極，位於該電子裝置表面但不位於該觸控區以內，以及一控制晶片，偵測該電容感測電極之狀態，並且根據該電容感測電極之狀態，發出一信號以控制該電子裝置。

1‧‧‧電子裝置

2‧‧‧紅外線發射器

3‧‧‧接收器

4‧‧‧導電物體

11‧‧‧功能感測件

12‧‧‧保護玻璃

13‧‧‧顯示模組

14‧‧‧主機板

15‧‧‧背蓋

16‧‧‧連接件

A‧‧‧顯示區

B‧‧‧按鍵區

第1圖繪示習知技術中應用紅外線發射器與接收器達到近接感測功能的運作原理示意圖。

第2圖繪示本發明所應用的單通道電容感測電極作動原理。

第3圖繪示本發明將單通道電容感測電極應用於電子裝置的剖面示意圖。

第4圖繪示本發明的電子裝置應用於行動電話的上視示意圖。

本揭露特別以下述例子加以描述，這些例子僅係用以舉例說明而已，因為對於熟習此技藝者而言，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。在通篇說明書與申請專利範圍中時，除非內容清楚指定，否則「一」以及「該」的意義包含這一類敘述包括「一或至少一」該元件或成分。此外，如本揭露所用，除非從特定上下文明顯可見將複數排除在外，否則單數冠詞亦包括複數個元件或成分的敘述。而且，應用在此描述中與下述之全部申請專利範圍中時，除非內容清楚指定，否則「在其中」的意思可包含「在其中」與「在其上」。在通篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內 容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供從業人員(practitioner)在有關本揭露之描述上額外的引導。在通篇說明書之任何地方之例子，包含在此所討論之任何用詞之例子的使用，僅係用以舉例說明，當然不限制本揭露或任何例示用詞之範圍與意義。同樣地，本揭露並不限於此說明書中所提出之各種實施例。

此外，若使用「電(性)耦接」或「電(性)連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。舉例而言，若文中描述一第一裝置電性耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地連接至該第二裝置。另外，若描述關於電訊號之傳輸、提供，熟習此技藝者應該可以了解電訊號之傳遞過程中可能伴隨衰減或其他非理想性之變化，但電訊號傳輸或提供之來源與接收端若無特別敘明，實質上應視為同一訊號。

請參考第2圖，其繪示本發明所應用的單通道電容感測電極作動原理。如第2圖所示，本發明中包含有一功能感測件11，其中功能感測件11在本實施例中為一單通道電容感測電極，本發明應用中，將單通道電容感測電極應用在導電物體的距離偵測，當一可導電的物體，例如為使用者的臉部、耳朵、手指等，接近上述單通道電容感測電極時，由於單通道電容感測電極耦合一並聯電容，因此在單通道電容感測電極上的等效電容值會相對應地增加，進而改變系統對此感測電極的充放電時間。本發明的原理即為，藉由電容值或是感測電極的充放電時間，判斷是否有物體接近。此外，感測距離取決於電子裝置中使用的控制晶片對訊號的處理能力，一般而言，當導電物體距離單通道電容感測電極5~10公厘時，單通道電容感測電極便可感應到此導電物體的存在，當然，本發明並不限於上述電容感測電極的距離，應用於本發明的電容感測電極，其有效感測距離可根據實際需求而調整，也屬於本發 明的涵蓋範圍內。

請參考第3圖，第3圖為將上述的單通道電容感測電極應用於電子裝置的剖面示意圖，第3圖中的電子裝置以行動電話為例，但本發明的電子裝置並不限於行動電話，也可能應用於其他電子設備，如平板電腦、行車紀錄器等。如第3圖所示，本發明的電子裝置1包含有功能感測件11、一保護玻璃12、一顯示模組13、一主機板14以及一背蓋15。上述的保護玻璃12與觸控模組13一般為行動電話的顯示區與觸控區。功能感測件11就如同上述第2圖所述的單通道電容感測電極，當一可導電的物體，例如為使用者臉部、耳朵等，逐漸接近功能感測件11時，將會提升功能感測件11自身的電容值以及電容的充放電時間。功能感測件11藉由連接件16，例如為一導線或是導電泡棉(含接著膠等)，電連接到連接至主機板14的裸銅區，再進一步電性連接到行動電話的控制晶片(圖未示)，控制晶片可能位於主機板14上。因此，當上述可導電物體逐漸接近行動電話上的功能感測件11時，功能感測件11上的等效電容值隨之增加，對功能感測件11的充放電時間也會改變，當控制晶片偵測到單通道電容感測電極自身電容值大小的改變，或是充放電時間的改變，即可判別的是否有物體接近電子裝置1。

當系統偵測到電容值改變、或是偵測到功能感測件11的充放電時間改變，連接功能感測件11的行動電話的控制晶片，將對整個電子裝置1(本實施例中為行動電話)發出控制指令，例如，以行動電話為例，本實施例中包含有一觸控區，也就是上述第3圖中的保護玻璃12與顯示模組13所在位置，其中觸控電路可以直接製作於保護玻璃12上，或是另外形成並與顯示模組13整合。此外，電子裝置1可能選擇性包含有至少一實體按鍵(圖未示)，當具有導電功能的物體，例如：使用者臉部、耳朵等，逐漸靠近功能感測件11時，待物體與功能感測件11之間的距離小於一特定值，此特定值為功能感測 件11所能偵測到物體接近的最遠距離，則系統的控制晶片即可感測到物體的存在，此時系統可根據物體與功能感測件11之間的距離，決定發出各種信號指令給予整個電子裝置1，例如，可能逐漸降低顯示模組所發出的亮度，甚至當物體與功能感測件11之間的距離小於某特定值時(此特定值可藉由調整功能感測件11的靈敏度而改變，本實施例中介於5~10公厘，但是不限於此，而可依照實際需求而調整)，甚至可完全關閉顯示模組13，而達到省電的效果。此外，本發明的電子裝置1可能選擇性包含有至少一實體按鍵，當功能感測件11與物體的距離小於一特定值時，系統的控制晶片可以發出信號控制按鍵，使之暫時關閉功能，如此一來在實際使用上，可以避免行動電話的使用者臉部或是耳朵等誤觸行動電話的按鍵。而當物體逐漸遠離行動電話之後，系統的控制晶片則再重新感測到功能感測件11的狀態改變，例如電容值大小或是充放電時間等恢復原先物體尚未接近時的大小，則系統的控制晶片再次發出指令控制電子裝置1的顯示模組13或是按鍵等回復亮度、功能等。

另外，關於上述導電物體接近功能感測件11時，控制晶片不僅可探測物體接近功能感測件11的距離，也可計算導電物體靠近的時間，換句話說，本發明可以藉由改變控制晶片的程式指令，判定在導電物體靠近功能感測件11一定時間之後才開始發出控制電子裝置1的指令，例如關閉顯示模組13等。如此一來，可以避免使用者誤觸功能感測件11而導致螢幕關閉。

此外，上述的控制晶片較強調使用者靠近時，關閉顯示模組或是關閉實體按鍵等功能，但本發明在實際應用上，也可能具有藉由控制晶片開啟某些電子裝置的功能，舉例來說，可以應用在智慧型手錶、智慧眼鏡或是GPS系統上，以智慧型手錶為例，平時使用者不使用時，手錶僅有顯示時間等功能，而當使用者戴上智慧手錶時，控制晶片可以藉由偵測使用者的手腕靠近，而開啟智慧型手錶的其他功能，例如連接網路、偵測心跳等功能。上 述應用也屬於本發明的涵蓋範圍內。

第4圖為本發明的電子裝置應用於行動電話的上視示意圖。從上視圖來看，具有一顯示區A以及部分曝露在電子裝置外表面的功能感測件11，此外還可能選擇性具有按鍵區B，按鍵區B內可能包含有上述的實體按鍵等。值得注意的是，比較起習知的行動電話，在顯示區A的周圍有部分區域，該些區域可能由金屬材質構成，一般來說，習知技術中將該些金屬材質的區域作為裝飾或是其他功能(例如聲音輸出裝置等)，但是在習知技術中，並沒有將該部分作為應用近接感測的前例存在。本發明的一較佳實施例中，將電子裝置表面上的金屬部分，作為本發明所述的單通道電容感測電極使用，可以在不影響原先電子裝置1的外觀設計之下，實現近接感測技術的功能，因此功能感測件11雖然有部分直接曝露在電子裝置外表面，但卻不會影響電子裝置的外型設計。比較起利用紅外線發射器與接收器等方式達到近接感測功能的電子裝置，本發明既可以節省紅外線發射器與接收器等元件成本，更不會占用額外空間，提升設計上的靈活度。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1‧‧‧電子裝置

11‧‧‧功能感測件

12‧‧‧保護玻璃

13‧‧‧顯示模組

14‧‧‧主機板

15‧‧‧背蓋

16‧‧‧連接件

Claims (10)

1. 一種電子裝置，包含有：一觸控區，位於該電子裝置表面；一電容感測電極，位於該電子裝置表面但不位於該觸控區以內，且該電容感測電極的狀態隨著該電容感測電極與另一物體之間的距離大小而改變；以及一控制晶片，偵測該電容感測電極之狀態，並且根據該電容感測電極之狀態，發出一信號以控制該電子裝置；其中該電容感測電極至少有部分曝露在該電子裝置的外側表面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該控制晶片偵測該電容感測電極之狀態，而該電容感測電極狀態包括該電容感測電極當時的電容值大小、電容充放電時間等。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該物體為可導電材質。
4. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中該顯示區至少包括一顯示模組與一保護玻璃。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中當該物體與該電容感測電極之間的距離小於一特定值時，該控制晶片將控制該顯示模組的亮度降低或完全關閉。
6. 如申請專利範圍第4項所述的電子裝置，其中當該物體與該電容感測電極之間的距離小於一特定值，且持續超過一定時間時，該控制晶片將控制該顯示模組的亮度降低或完全關閉。
7. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中更包括至少一實體按鍵位於該電子裝置的表面。
8. 如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中當該物體與該電容感測電極之間的距離小於一特定值時，該實體按鍵的功能將被該控制晶片關閉。
9. 如申請專利範圍第7項所述的電子裝置，其中當該物體與該電容感測電極之間的距離小於一特定值時，且持續超過一定時間時，該實體按鍵的功能將被該控制晶片關閉。
10. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，更包含有一連接件，電性連接該電容感測電極與該控制晶片。