TWI566136B - 觸摸和懸停感測裝置 - Google Patents

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Description

觸摸和懸停感測裝置
本發明涉及一種觸摸和懸停感測裝置，尤其涉及一種基於奈米碳管的觸摸和懸停感測裝置。
近年來，伴隨著移動電話與觸摸導航系統等各種電子設備的高性能化和多樣化的發展，在液晶等顯示設備的前面安裝透光性的觸摸屏的電子設備逐步增加。這樣的電子設備的使用者通過觸摸屏，一邊對位於觸摸屏背面的顯示設備的顯示內容進行視覺確認，一邊利用手指或筆等方式按壓觸摸屏來進行操作。由此，可以操作電子設備的各種功能。
隨著電子設備的快速發展，人們希望所述觸摸屏也可以識別懸停動作，也就係說，通過手或者觸控筆靠近觸摸屏但不用接觸到觸摸屏的面板而使得觸摸屏可以感測到手或者觸控筆在面板上的位置，從而可以控制電子設備來實現操作。
有鑒於此，提供一種觸摸和懸停感測裝置實為必要。
一種觸摸和懸停感測裝置，包括一傳感模組、一懸停感測單元、一觸摸感測單元和一切換控制單元，該切換控制單元切換控制所述懸停感測單元和觸摸感測單元分別與所述傳感模組電連接，所述傳感模組包括一絕緣基底，複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件相互絕緣設置於該絕緣基底的表面，該複數個第一靜電感測元件沿一第一方向延伸且相互間隔設置，該複數個第二靜電感測元件沿一第二方向延伸且相互間隔設置，每一第一靜電感測元件的兩端分別電連接一個第一電極，每一第二靜電感測元件的兩端分別電連接一個第二電極，每一第一靜電感測元件和每一第二靜電感測元件均為一根單壁或少壁奈米碳管；在帶靜電的待測物體靠近所述傳感模組時，所述複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件會產生電阻變化，所述傳感模組與懸停感測單元電連接，所述電阻變化被所述懸停感測單元感測從而判斷出待測物體位置；在帶靜電的待測物體觸摸所述傳感模組時，該複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件的電容產生變化，所述傳感模組與觸摸感測單元電連接，該電容的變化被所述觸摸感測單元感測從而判斷出待測物體位置。
與先前技術相比，本發明所提供的觸摸和懸停感測裝置，可以感測位於觸摸和懸停感測裝置上方但未直接接觸該觸摸和懸停感測裝置的懸停物件的位置及移動，也可以感測直接按壓該觸摸和懸停感測裝置的觸摸物件的位置及移動。進一步可以使手等工具靠近觸摸和懸停感測裝置但未直接接觸觸摸和懸停感測裝置及直接按壓所述觸摸和懸停感測裝置，即可實現對設置於觸摸和懸停感測裝置上的電子產品的操作。
圖1為本發明第一實施例提供的觸摸和懸停感測裝置的俯視結構示意圖。
圖2為奈米碳管電子態密度分佈曲線。
圖3為用掃描隧道譜（STS）實測的奈米碳管常溫下電子態密度分佈曲線。
圖4為本發明第二實施例提供的觸摸和懸停感測裝置的俯視結構示意圖。
下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的觸摸和懸停感測裝置作進一步的詳細說明。
請參見圖1，本發明第一實施例提供一種觸摸和懸停感測裝置100，該觸摸和懸停感測裝置100包括一傳感模組10、一觸摸感測單元20、一懸停感測單元30和一切換控制單元40。所述觸摸感測單元20、懸停感測單元30和切換控制單元40組成一觸摸和懸停控制系統60，所述靜電感測元件耦合到該觸摸和懸停控制系統60。所述觸摸和懸停控制系統60可以控制在觸摸模式和懸停模式之間的感測器切換。具體地，所述切換控制單元40控制所述傳感模組10在觸摸感測單元20和懸停感測單元30之間切換。
所述傳感模組10包括一基底102、複數個第一靜電感測元件104、複數個第二靜電感測元件106、複數個第一電極108和複數個第二電極110。所述複數個第一靜電感測元件104與複數個第二靜電感測元件106絕緣交叉設置，進一步，所述複數個第一靜電感測元件104與複數個第二靜電感測元件106相互垂直且絕緣設置。所述複數個第一靜電感測元件104與複數個第二靜電感測元件106相互交叉並形成複數個格子，每一第一靜電感測元件104相對的兩端分別設置一第一電極108並與該第一電極108電連接，每一第二靜電感測元件106相對的兩端分別設置一第二電極110並與該第二電極110電連接。具體地，在平行於所述基底102的表面的平面內定義了相互垂直的第一方向X和第二方向Y，所述複數個第一靜電感測元件104沿著第一方向X延伸，並且複數個第一靜電感測元件104相互平行間隔設置於基底102的表面。所述複數個第二靜電感測元件106沿著第二方向Y延伸，並且複數個第二靜電感測元件106相互平行且間隔設置於所述複數個第一靜電感測元件104。相鄰兩個第一靜電感測元件104之間的距離及相鄰兩個第二靜電感測元件106之間的距離均取決於解析度的選擇，可以在2毫米至2厘米範圍內。
所述觸摸感測單元20通過導線與所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106電連接。具體地，所述觸摸感測單元20通過導線與所述複數個第一電極108和複數個第二電極110電連接，以使該觸摸感測單元20與所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106電連接。該觸摸感測單元20可以測量觸摸物件，例如手指或觸控筆，在按壓該複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106時產生的電容並輸出該電容訊號。可以理解，所述觸摸物件不一定直接按壓所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106，可以按壓設置在所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106上面的保護層，而使複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106時產生電容。可以理解，此時所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106施加的係交流電壓。所述傳感模組10根據所述第一靜電感測元件104和第二靜電感測元件106的電容變化而感測所述待測物體的位置座標。可以理解，所述導線係導電線路。
所述懸停感測單元30包括一電路控制元件302和一電流測試元件304，且通過一導線與所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106電連接。具體地，所述懸停感測單元30通過導線與所述複數個第一電極108和複數個第二電極110電連接，以使該懸停感測單元30與所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106電連接。所述傳感模組10根據所述第一靜電感測元件104和第二靜電感測元件106的電阻變化而感測所述待測物體的位置座標。所述懸停感測單元30可以向所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106施加直流電壓後測量該複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106的電流並輸出該電流訊號。具體地，所述電路控制元件302和電流測試元件304通過一導線電連接，該電路控制元件302向所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106施加直流電壓，該電流測試元件304測量所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106的電流。
所述切換控制單元40包括一控制器402和一開關404。該開關404可以將所述傳感模組10耦合到觸摸感測單元20和懸停感測單元30中的任何一個單元，在觸摸模式下，所述開關404將傳感模組10耦合到觸摸感測單元20以處理觸摸訊號；在懸停模式下，所述開關404將傳感模組10耦合到懸停感測單元30以處理懸停訊號。可以理解，所述切換控制單元40可以為一控制晶片，該控制晶片控制所述傳感模組10工作，以感測待測物體的位置座標。所述控制器402根據合適的控制方案來控制所述開關404，例如，所述控制器402可以回應於計時器而在觸摸模式和懸停模式之間進行切換，當計時器達到預設值時進行切換，而且，所述計時器可以被復位，以進入下一次切換。或者所述控制器402可以回應於諸如來自用戶的手動輸入或當發生特定條件時來自設備的邏輯輸入之類的輸入，以便在觸摸模式和懸停模式之間進行切換。
所述基底102為絕緣材料製成，主要起支撐的作用。在與一顯示器結合使用時，該基底102為透明的薄膜或薄板。在不需要透明的電子器件中使用時，該基底102可以為不透明的薄膜或者薄板。該基底102的材料可以為玻璃、石英、金剛石等硬性材料。當用於柔性電子器件時，該基底102的材料也可為塑膠或樹脂等柔性材料。具體地，該基底102所用的材料可選擇為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，及聚醚碸(PES)、纖維素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯並環丁烯(BCB)及丙烯酸樹脂等材料。該基底102的厚度為1毫米~1厘米。該基底102的面積、形狀不限，可以根據實際需要選擇。本實施例中，該基底102的材料為2厘米乘2厘米的石英片，厚度為2毫米。該基底102可以係水準基底102，也可以係彎曲基底102。當該基底102為彎曲基底102時，該基底102的表面為曲面。
所述複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24為具有單晶結構的一維半導體奈米線狀結構，其直徑小於100奈米。當帶有靜電的物體靠近上述複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24時，該複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24的電阻產生變化，從而可以提供一個電阻變化的訊號。
所述複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24為具有單晶結構的一維半導體奈米線狀結構，其直徑小於100奈米。所謂一維半導體奈米線狀結構指的係具有較大長徑比的線狀半導體結構，其直徑在奈米級，並且具有宏觀的長度使得長徑比可以大於1000：1。該複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24可以為一根超長的單壁或少壁奈米碳管，如直徑小於5奈米，長度大於1厘米的單壁或少壁奈米碳管。該複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24還可以係一條半導體性的石墨烯窄帶，該半導體石墨烯窄帶的寬度小於10奈米，厚度小於5奈米，長度大於1厘米。該複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24還可以係一根矽奈米線，該矽奈米線的直徑小於5奈米，長度大於1厘米，具有半導體性。
所述複數個第一靜電感測元件22和複數個第二靜電感測元件24為一維材料，當一個帶靜電的物體靠近該一維材料時，該帶靜電的物體產生的電場很容易影響到所述一維材料，導致該一維材料的費米面移動，電導率發生顯著變化，從而使得該帶靜電的物體可以被一維材料感測到。所述一維材料對靜電靈敏的回應係源於它的兩個特點：
一、一維材料對電場幾乎無法構成遮罩，可以被外界電場完全地調控，而對三維導體材料來說，外加電場會因為其表面的遮罩而較難影響到其內部；
二、由於量子限域效應，一維材料的電子態密度會出現很多奇點，當費米面在奇點附近移動時，電子態密度會發生劇烈變化，電子態密度的劇烈變化會導致一維材料電導率的顯著變化。
因此，可以通過靜電來調製一維材料的費米面在奇點附近移動，使得一維材料的電導率發生顯著變化，從而應用於帶靜電物體的感測。因此，為了實現感測靜電的功能，所述一維材料的費米面距奇點的距離應該在一個特定的範圍內。
以手性指數為（10,4）的奈米碳管為例，如圖2，可以看到該奈米碳管的態密度分佈曲線具有很多奇點，在奇點處態密度取極大。奇點的分佈係相對能量零點對稱的，在未進行任何摻雜的理想狀態下，費米能級落在0eV處。上述性質係所有一維材料共有的特徵。如前面所提到的，使一維材料對靜電有靈敏的回應須使“費米面在奇點附近移動”，即須使費米能級抬高或者降低至離0eV最近的奇點附近。參照圖3，在實際情況下，由於熱激發、表面吸附及與周圍環境的相互作用，一維材料的奇點會被展寬成一個半高寬為L的峰，而且往往峰之間會交疊以至於峰位被埋沒，但離0eV最近的奇點峰上升沿總係存在的。為了使一維材料對靜電具有靈敏的回應，需要將費米面固定在距離奇點小於L/2處。在實際應用中，通過自然摻雜、人工摻雜等使一維材料費米面距離態密度奇點的距離在30~100meV內即可實現對靜電具有靈敏的回應。
自然製備的奈米碳管樣品暴露在空氣中，由於吸附氧會形成p型摻雜，費米面距離態密度奇點的距離落在30~100meV內，優選地，費米面距離態密度奇點的距離落在60~100meV內，從而自然製備的奈米碳管對靜電有靈敏的回應。石墨烯窄帶、半導體奈米線（例如矽奈米線）也會吸附氧而形成p型摻雜，可以理解，也可以用摻雜劑來調整它們的摻雜程度以符合費米面距離態密度奇點的距離在30~300meV內的要求。
當帶靜電的物體靠近所述一維材料，調製其費米能級，會推動其費米能級位置的移動，對應的態密度也就變化了，電導率隨之改變。故當考慮這一過程的靈敏度時，需要關注兩點：
一、靜電體對所述一維材料費米能級的調製效率；
二、態密度隨費米能級移動的變化率。
對於第一點，它受一維材料的襯底、表面吸附等環境因素的強烈影響，從理論上定量確定係不可能的，我們只能從實驗測量獲得。以奈米碳管在二氧化矽襯底上為例，二氧化矽基底的樣品中，測量得到的調製效率為4×10-5 。第二點係對一維材料的性質的要求，也就係要求一維材料電導率變化對費米面位置移動的陡率的絕對值約大於10-1 ，或者大於10-3 ，這樣靜電體靠近所述一維材料，能引起不小於10%的電導變化，有利於信號檢測。
使用直徑分佈在2-3nm的單壁或少壁奈米碳管做實驗材料時，1000V（人手一般自然帶電百伏到千伏，當人體與塑膠、毛髮摩擦後，則帶電千伏以上）的靜電體在靠近奈米碳管0.5cm處，測得奈米碳管的電導減少一半，~1/2。調製效率取4×10-5 ，則~40meV。奈米碳管能隙~150meV。從而實驗中奈米碳管電導率 變化對費米面位置 移動的陡率絕對值約為2。由於一維材料的電子態密度會出現奇點，奇點附近態密度變化劇烈，從而電導率變化也劇烈。在石墨烯窄帶、半導體奈米線等一維材料中，也都能滿足費米面位置移動導致的電導率變化陡率大於10-3 的要求。如果要實現定性的感測帶靜電物體係否存在，需要滿足費米面位置移動導致的電導率變化陡率大於10-3 ；如果要定量感測靜電量或者感測帶靜電物體的位置，需要提高靈敏度，則需要滿足費米面位置移動導致的電導率變化陡率大於10-1 。
所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106可以通過絕緣膠黏劑黏附在所述基底102的表面。並且所述複數個第一靜電感測元件104與所述複數個第二靜電感測元件106相互絕緣設置。所述複數個第一靜電感測元件104與所述複數個第二靜電感測元件106的絕緣方式不限，可以在所述複數個第一靜電感測元件104表面設置絕緣層後，再與所述複數個第二靜電感測元件106交叉設置。也可以在所述複數個第一靜電感測元件104與所述複數個第二靜電感測元件106交叉的部分設置絕緣層，以便使複數個第一靜電感測元件104與所述複數個第二靜電感測元件106相互絕緣。本實施例中，通過在所述複數個第一靜電感測元件104與所述複數個第二靜電感測元件106交叉的位置設置絕緣層實現電絕緣。所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106均由一根超長的單壁或少壁奈米碳管組成，所述少壁奈米碳管係指奈米碳管的管壁層數為2層至6層。優選地，所述少壁奈米碳管的管壁層數為2層至3層。所述傳感模組10之所以可以感測靜電，這係因為，所述單根單壁或少壁奈米碳管係准一維結構，該准一維結構的直徑越小，態密度越大，遮罩效應越小，感測靜電的靈敏度越高，即感測待測物體的位置座標的靈敏度越高。因此，所述單壁或少壁奈米碳管的直徑小於5奈米，優選地，所述單壁或少壁奈米碳管的直徑為2奈米至5奈米。所述超長的單壁或少壁奈米碳管係指所述單壁或少壁奈米碳管的長度大於1厘米。本實施例中，所述單壁或少壁奈米碳管的長度為2厘米，直徑為2奈米。所述單壁或少壁奈米碳管可以通過“放風箏法”製備，可以參見TW201339087。
所述複數個第一電極108和複數個第二電極110的材料不限，只要係導電材料均可，例如，金、銀、銅、鈀或者氧化銦錫（ITO）。所述複數個第一電極108和複數個第二電極110的形狀不限，可採用先前觸摸屏的電極形狀。本實施例中，所述第一電極108和第二電極110的材料為ITO。
進一步，所述觸摸和懸停感測裝置100還可以包括一保護層（圖未示）覆蓋於所述複數個第一靜電感測元件104、複數個第二靜電感測元件106、複數個第一電極108和複數個第二電極110，從而對所述傳感模組10進行保護。所述保護層選用傳統透明絕緣材質，例如聚乙烯（Polyethylene，PE）、聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、聚對苯二甲酸二乙酯（Polyethylene Terephthalate，PET）、聚甲基丙烯酸甲酯（PolyMethyl MethAcrylate，PMMA）或薄化之玻璃等。
觸摸和懸停感測裝置100處在觸摸模式下時，當一觸摸物件，例如人手或觸控筆等，直接接觸或按壓觸摸和懸停感測裝置100的保護層時，觸摸物件在觸摸和懸停感測裝置100產生的一個或複數個不同的觸摸點，使第一靜電感測元件104和第二靜電感測元件106之間的一個或複數個交點處的電容發生改變。該電容的變化值被觸摸感測單元20感測並處理成觸摸訊號輸出，從而確定所述觸摸點的X座標和Y座標，即確定所述觸摸點的位置。
觸摸和懸停感測裝置100處在懸停模式下時，當一懸停物件，例如人手或觸控筆等，靠近該觸摸和懸停感測裝置100的保護層並且未直接接觸該觸摸和懸停感測裝置100的保護層時，由於所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106為單壁或少壁奈米碳管，所述單壁或少壁奈米碳管的帶隙結構受到所述懸停物件的影響，使得所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106的電阻發生變化。而，所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106的電阻的變化可以通過電流測試元件304測試的電流值的變化而獲知。即，所述懸停物件至所述複數個第一靜電感測元件104之間的距離與複數個第一靜電感測元件104的電流變化值有關，所述懸停物件至複數個第一靜電感測元件104之間的距離越小，複數個第一靜電感測元件104的電流變化值越大。所述懸停物件至所述複數個第二靜電感測元件106之間的距離與複數個第二靜電感測元件106的電流變化值有關，所述懸停物件至複數個第二靜電感測元件106之間的距離越小，複數個第二靜電感測元件106的電流變化值越大。也就係說，由於懸停物件距離每一第一靜電感測元件104的距離不同，因此每一第一靜電感測元件104的電流的變化也係不同，通常，最靠近懸停物件的第一靜電感測元件104的電流變化係最大。同樣，最靠近懸停物件的第二靜電感測元件106的電流變化係最大，這個電流的變化值可以通過所述電流測試元件304測量出來，並作為輸出訊號輸出。
具體地，將該複數個第一靜電感測元件104按排列順序依次順序編號，當有m個第一靜電感測元件104在基底102的表面設置時，由X1，X2，…，Xm表示第1個第一靜電感測元件104至第m個第一靜電感測元件104，其中m為正整數，即具有相鄰編號的第一靜電感測元件104的實際位置相鄰。該複數個第一靜電感測元件104通過導線分別與所述懸停感測單元30電連接，進而實現施加電壓給該複數個第一靜電感測元件104，及測量每個第一靜電感測元件104的電流。
將該複數個第二靜電感測元件106按排列順序依次順序編號，當有n個第二靜電感測元件106在基底102的表面設置時，由Y1，Y2，…，Ym表示第1個第二靜電感測元件106至第n個第二靜電感測元件106，其中n為正整數，即具有相鄰編號的第二靜電感測元件106的實際位置相鄰。該複數個第二靜電感測元件106通過導線分別與所述懸停感測單元30電連接，進而實現施加電壓給該複數個第二靜電感測元件106，及測量每個第二靜電感測元件106的電流。
所述電路控制元件302同時給每一第一靜電感測元件104和每一第二靜電感測元件106施加直流電壓，當一懸停對象靠近該觸摸和懸停感測裝置100的基底102時，所述單壁或少壁奈米碳管的帶隙結構受到所述懸停物件的影響，使得所述複數個第一靜電感測元件104和複數個第二靜電感測元件106的電流發生變化。所述電流測試元件304可以分別測出沿著第二方向Y和第一方向X的不同的第一靜電感測元件104和第二靜電感測元件106的電流變化。對應所述複數個第一靜電感測元件104的編號，定義複數個第一靜電感測元件104對應的電流變化值為RXm ，就可以得到RX1 ，RX2 ，RX3 ，…，RXm 共m個電流變化值。對應所述第二靜電感測元件106的編號，定義所述第二靜電感測元件106對應的電流變化值為RYn ，就可以得到RY1 ，RY2 ，RY3 ，…，RYn 共n個電流變化值。最靠近懸停物件的第一靜電感測元件104的電流變化值最大，因此可以根據複數個第一靜電感測元件104中最大的電流變化值確定懸停物件至哪條第一靜電感測元件104的距離最小，從而確定懸停對象在基底102表面上方在第二方向Y上的位置。同樣，最靠近懸停物件的第二靜電感測元件106的電流變化值最大，因此可以根據複數個第二靜電感測元件106中最大的電流變化值確定懸停物件至哪條第二靜電感測元件106的距離最小，從而確定懸停對象在基底102表面上方在第一方向X上的位置。如此，本實施例中的觸摸和懸停感測裝置100可以感測到在基底102表面上方懸停物件在基底102所在平面的位置在X，Y方向的位置，從而可以確定懸停物件在基底102所在平面的位置座標。該位置座標確定以後就可以實現通過位置座標來控制包含有該觸摸和懸停感測裝置100的電子器件的功能。所述懸停物件也就係所述待測物體。優選地，所述待測物體靠近所述傳感模組10遠離基底102的表面，且與所述傳感模組10遠離基底102的表面之間的距離為0.5厘米至1厘米時，所述傳感模組10可以感測該待測物體的位置座標。
所述觸摸和懸停感測裝置100可以識別手勢或觸控筆的移動等，也即，可以利用懸停物件的移動，例如手勢或觸控筆的移動等，實現指令的傳送從而實現對觸摸和懸停感測裝置100的操作，進一步實現對各種包含有該觸摸和懸停感測裝置100的電子器件的操作，比如顯示設備、開關等。進一步，可以根據驅動方式及計算方法的調整，實現多點觸摸控制和多點懸停控制，通過分析訊號的強弱，還可以對Z方向有一定的辨識能力。
請參見圖4，本發明第二實施例提供一種觸摸和懸停感測裝置200，該觸摸和懸停感測裝置200與第一實施例中觸摸和懸停感測裝置100的區別在於本實施例中的靜電感測元件50與第一實施例中的靜電感測元件10不同，其具體區別係：第一實施例中，每一個第一靜電感測元件104相對的兩端分別設置一第一電極108並與該第一電極108電連接，每一個第二靜電感測元件106相對的兩端分別設置一第二電極110並與該第二電極110電連接。第二實施例中，每一個第一靜電感測元件104具有相對的第一端和第二端，所述第一端與一個第一電極108電連接，所述複數個第一靜電感測元件104的第二端共同與一個第一電極108電連接，每一個第二靜電感測元件106具有相對的第三端和第四端，所述第三端與一個第二電極110電連接，所述複數個第二靜電感測元件106的第四端共同與一個第一電極108電連接。第二實施例的觸摸和懸停感測裝置200與第一實施例的觸摸和懸停感測裝置100相比，在製備方法上，前者較為簡單易操作。
本發明提供的觸摸和懸停感測裝置具有以下優點：可以感測位於觸摸和懸停感測裝置上方但未直接接觸該觸摸和懸停感測裝置的懸停物件的位置及移動，也可以感測直接按壓該觸摸和懸停感測裝置的觸摸物件的位置及移動。進一步可以使手等工具靠近觸摸和懸停感測裝置但未直接接觸觸摸和懸停感測裝置及直接按壓所述觸摸和懸停感測裝置，即可實現對設置於觸摸和懸停感測裝置上的電子產品的操作。即，通過直流訊號和交流訊號，可以區分懸停和觸摸這兩類動作，實現同一套系統對這兩類動作的獨立感測。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100，200‧‧‧觸摸和懸停感測裝置
10，50‧‧‧傳感模組傳感模組
102‧‧‧基底
104‧‧‧第一靜電感測元件
106‧‧‧第二靜電感測元件
108‧‧‧第一電極
110‧‧‧第二電極
60‧‧‧觸摸和懸停控制系統
20‧‧‧觸摸感測單元
30‧‧‧懸停感測單元
302‧‧‧電路控制元件
304‧‧‧電流測試元件
40‧‧‧切換控制單元
402‧‧‧控制器
404‧‧‧開關
無
100‧‧‧觸摸和懸停感測裝置
10‧‧‧傳感模組傳感模組
102‧‧‧基底
104‧‧‧第一靜電感測元件
106‧‧‧第二靜電感測元件
108‧‧‧第一電極
110‧‧‧第二電極
60‧‧‧觸摸和懸停控制系統
20‧‧‧觸摸感測單元
30‧‧‧懸停感測單元
302‧‧‧電路控制元件
304‧‧‧電流測試元件
40‧‧‧切換控制單元
402‧‧‧控制器
404‧‧‧開關

Claims (10)

  1. 一種觸摸和懸停感測裝置，包括一傳感模組、一懸停感測單元、一觸摸感測單元和一切換控制單元，該切換控制單元切換控制所述懸停感測單元和觸摸感測單元分別與所述傳感模組電連接， 所述傳感模組包括一絕緣基底，複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件相互絕緣設置於該絕緣基底的表面，該複數個第一靜電感測元件沿一第一方向延伸且相互間隔設置，該複數個第二靜電感測元件沿一第二方向延伸且相互間隔設置，每一第一靜電感測元件的兩端分別電連接一個第一電極，每一第二靜電感測元件的兩端分別電連接一個第二電極，每一第一靜電感測元件和每一第二靜電感測元件均為一根單壁或少壁奈米碳管； 在帶靜電的待測物體靠近所述傳感模組時，所述複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件會產生電阻變化，所述傳感模組與懸停感測單元電連接，所述電阻變化被所述懸停感測單元感測從而判斷出待測物體位置； 在帶靜電的待測物體觸摸所述傳感模組時，該複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件的電容產生變化，所述傳感模組與觸摸感測單元電連接，該電容的變化被所述觸摸感測單元感測從而判斷出待測物體位置。
  2. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，當所述待測物體與所述傳感模組遠離絕緣基底的表面之間的距離為0.5厘米至1厘米時，所述複數個第一靜電感測元件和複數個第二靜電感測元件產生電阻變化。
  3. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述少壁奈米碳管係指奈米碳管的管壁層數為2層至3層。
  4. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，任意兩個相鄰的第一靜電感測元件之間的距離和任意兩個相鄰第二靜電感測元件之間的距離相等，該距離為2毫米至2厘米。
  5. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述懸停感測單元通過所述複數個第一靜電感測元件及複數個第二靜電感測元件的電流值的分佈，判斷所述待測物體的位置。
  6. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述觸摸感測單元通過所述複數個第一靜電感測元件及複數個第二靜電感測元件的電容值的分佈，判斷所述待測物體的位置。
  7. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述單壁或少壁奈米碳管的直徑小於5奈米，長度大於1厘米。
  8. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述複數個第一靜電感測元件相互平行，所述複數個第二靜電感測元件相互平行。
  9. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述第一方向和第二方向相互垂直。
  10. 如請求項1所述的觸摸和懸停感測裝置，其中，所述懸停感測單元包括一電路控制元件和一電流測試元件，該電路控制元件向所述複數個第一靜電感測元件及複數個第二靜電感測元件施加電壓後，由所述電流測試元件測量該複數個第一靜電感測元件及複數個第二靜電感測元件的電流。
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