電容式傳感器及其偵測方法
【專利摘要】本發明是有關于一種電容式傳感器及其偵測方法。本發明的電容式傳感器包括依序排列的多個偵測片,每一個偵測片被提供相同的驅動信號，借由每一個偵測片與另一個偵測片間信號的差來判斷被外部導電對象接近或觸碰的偵測片。
【專利說明】電容式傳感器及其偵測方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種電容式傳感器及其偵測方法，特別是一種可偵測多個同時觸碰的電容式傳感器及其偵測方法。
【背景技術】
[0002]在可攜式電子裝置中，需要許多實體的人機界面提供使用者輸入數據或命令。最常使用的界面為機械式按鍵，然而機械式按鍵容易因為使用過度而損壞，尤其是最經常被用的那些按鍵。此外，可攜式電子裝置在收納時可能會壓觸到按鍵，容易造成按鍵的彈性疲乏或接觸不良。
[0003]在智能型手機或平板計算機上，電容式傳感器常常被用來作為按鍵使用。相對于實體按鍵，電容式傳感器不會因為構件的過度使用而造成損壞。但由于屏幕會散發出許多噪聲，并且噪聲會不斷改變，使得電容式傳感器容易被噪聲干擾而誤判。
[0004]由此可見，上述現有的電容式傳感器在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。因此如何能創設一種新型結構的電容式傳感器及其偵測方法，亦成為當前業界極需改進的目標。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，克服現有的電容式傳感器存在的缺陷，而提供一種新型結構的電容式傳感器及其偵測方法，所要解決的技術問題是使其以一參考片的信號比較每一個偵測片的信號，或是透過偵測片間的信號比較，借以判斷出被外部對象接近或觸碰的偵測片，非常適于實用。
[0006]本發明的另一目的在于，克服現有的電容式傳感器存在的缺陷，而提供一種新型結構的電容式傳感器及其偵測方法，所要解決的技術問題是使其依序排列的多個偵測片，每一個偵測片被提供相同的驅動信號，借由每一個偵測片與另一個偵測片間信號的差來判斷被外部導電對象接近或觸碰的偵測片。本發明可偵測出單一或同時偵測出多個被接近或觸碰的偵測片，從而更加適于實用。
[0007]本發明的再一目的在于，克服現有的電容式傳感器存在的缺陷，而提供一種新型結構的電容式傳感器及其偵測方法，所要解決的技術問題是使其可覆蓋一層絕緣保護層，可以在不被直接接觸的條件下進行偵測，沒有機械式按鍵在多次重復使用后會有彈性疲乏或接觸不良的問題。此外，本發明的電容是借由偵測片與偵測片間的信號差的比較來進行偵測，抗噪聲能力佳，適用于裝置于顯示器前端，具有同時偵測多個觸碰的能力，從而更加適于實用。
[0008]本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種電容式傳感器，其中包括:依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；儲存一查表的內存，其中查表定義多個信號差或信號差的變化量與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系；以及一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片，并且提供電性信號或一直流電位給所述的參考片，以依據每一個偵測片與另一個偵測片間的信號相減產生所述的信號差或信號差的變化量，并且利用查表依據所述的信號差判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
[0009]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0010]前述的電容式傳感器，其特征在于控制器指定所述偵測片之一為一特定偵測片，每一個信號差或信號差的變化量是分別依據非特定偵測片的所述偵測片之一與特定偵測片的信號相減產生。
[0011]前述的電容式傳感器，其特征在于每一個信號差或信號差的變化量分別為所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生。
[0012]本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種電容式傳感器，其中包括:依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；以及一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號在每一個參考片；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值；以及依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
[0013]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0014]前述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
[0015]前述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0016]前述的電容式傳感器，其特征在于控制器更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0017]前述的電容式傳感器，其特征在于更包括:儲存一查表的內存，其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，并且控制器是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
[0018]本發明的目的及解決其技術問題另外還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種電容式傳感器，其中包括:依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；同時分別提供一電性信號在每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號在每一個參考片的裝置；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差的裝置；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續還原信號值的裝置；以及依據所述連續還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。
[0019]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0020]前述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
[0021]前述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0022]前述的電容式傳感器，其特征在于更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值的裝置，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0023]前述的電容式傳感器，其特征在于更包括:儲存一查表的內存，其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，其中被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出來。
[0024]本發明的目的及解決其技術問題另外再采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種電容式傳感器，其中包括:依序排列的多個偵測片；以及一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值；以及依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
[0025]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0026]前述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
[0027]前述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0028]前述的電容式傳感器，其特征在于控制器更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0029]前述的電容式傳感器，其特征在于更包括:儲存一查表的內存，其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，并且控制器是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
[0030]本發明的目的及解決其技術問題另外再采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種電容式傳感器，其中包括:依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；同時分別提供一電性信號于每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號于每一個參考片的裝置；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差的裝置；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續還原信號值的裝置；以及依據所述連續還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。
[0031]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0032]前述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
[0033]前述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0034]前述的電容式傳感器，其特征在于更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值的裝置，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
[0035]前述的電容式傳感器，其特征在于更包括:儲存一查表的內存，其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，其中被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出來。
[0036]本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明的主要技術內容如下:依據本發明提出的一種電容式傳感器,包括:依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；儲存一查表的內存，其中查表定義多個信號差或信號差的變化量與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系；以及一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片，并且提供電性信號或一直流電位給所述的參考片，以依據每一個偵測片與另一個偵測片間的信號相減產生所述的信號差或信號差的變化量，并且利用查表依據所述的信號差判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。依據本發明提出的一種電容式傳感器，包括:依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；以及一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號在每一個參考片；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值；以及依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。依據本發明提出的一種電容式傳感器，包括:依序排列的多個偵測片；以及一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值；以及依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
[0037]借由上述技術方案，本發明電容式傳感器及其偵測方法至少具有下列優點及有益效果:
[0038]一、可偵測一個或同時偵測多個外部對象的接近或觸碰。
[0039]二、可偵測一個或同時偵測多個信號的狀態的改變。
[0040]三、抗噪聲能力強，可配置于不斷放出程度不一的噪聲的顯示器前端。
[0041]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1至圖4為依據本發明第一實施例電容式傳感器的示意圖；
[0043]圖5為依據本發明第二實施例電容式傳感器的偵測方法的流程示意圖；以及
[0044]圖6為依據本發明第三實施例利用信號差值偵測電容式傳感器的方法的流程示意圖；
[0045]圖7為依據本發明第四實施例電容式傳感器的示意圖；
[0046]圖8為依據本發明第五實施例電容式傳感器的示意圖；
[0047]圖9為依據本發明第六實施例電容式傳感器的示意圖；以及[0048]圖10為依據本發明第九實施例電容式傳感器的偵測方法的流程示意圖。
[0049]1、2、3、4、7、8、9:電容式傳感器
[0050]10、20、70:偵測器
[0051]11、21、31、41、71:偵測片
[0052]12、22、32、42、72:參考片
[0053]13:第一導線
[0054]14:第二導線
[0055]15:遮蔽線
[0056]16:控制器
[0057]17:觸控傳感器
[0058]18:第三導線
[0059]19:第四導線
[0060]77,78:觸碰范圍
【具體實施方式】
[0061]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的電容式傳感器及其偵測方法其【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0062]依據本發明的第一實際例，提供一種電容式傳感器，包括一第一導線、至少一第二導線、至少一參考片(reference plate)、至少一偵測片(detecting plate)、一控制器與一遮蔽線(shielding line)。所述至少一偵測片定義(或區隔出)至少一空間，并且所有參考片電性耦合于第一導線。此外，每一個偵測片分別電性耦合于一第二導線。另外，控制器提供電性信號于第一導線與每一個第二導線，并且分別依據每一個第二導線與第一導線的信號差來偵測被外部對象接觸或接近的每一個偵測器。
[0063]例如圖1所示，電容式傳感器I包括一第一導線13、至少一第二導線14、至少一偵測器10與一控制器16，其中每一個偵測器10包括一偵測片11與一參考片12。參考片12為U型，定義一空間，偵測片12位于此空間中，并且電性耦合于一第二導線14。雖然圖1是以三個偵測器10為例，本【技術領域】的普通技術人員可推知偵測器的數量包括但不限于三個。
[0064]在本發明的一范例中，電容式傳感器包括至少一偵測器，每一個偵測器包括一偵測片與至少一參考片，所述至少一參考片定義出一空間，偵測片位于此空間中。
[0065]又例如圖2所示，電容式傳感器2包括一第一導線13、至少一第二導線14、至少一偵測器20與一控制器16，其中每一個偵測器20包括一偵測片21與兩參考片22。兩參考片22與第一導線14定義一空間，偵測片22位于此空間中，并且電性耦合于一第二導線14，其中空間亦可以視為由兩參考片22與第一導線13所定義。雖然圖2是以三個偵測器20為例，本【技術領域】的普通技術人員可推知偵測器20的數量包括但不限于三個。
[0066]在本發明的另一范例中，電容式傳感器是由至少一參考片定義出多個空間，并且所有參考片電性耦合于第一導線，每一個偵測片分別位于一空間中，并且分別電性耦合于一第二導線。例如，相鄰的偵測片間是以一個或多個參考片隔開。[0067]例如圖3所示，電容式傳感器3是由一參考片32 (如由四個參考片連接形成或有一參考片一體成形)或四個參考片32定義出四個空間，每一個空間分別配置一偵測片31。
[0068]又例如圖4所示，電容式傳感器4是由一參考片42 (如多個參考片連結形成或一參考片一體成形)或多個參考片42定義出多個空間，每一個空間分別配置一偵測片41。
[0069]另外，在圖1至圖4中，遮蔽線15大致包圍前述第一導線13、至少一第二導線14、至少一參考片(12、22、32、42)與至少一偵測片(11、21、31、41)，并且電性耦合于控制器16。在本發明的一范例中，第一導線13與所有第二導線14可以是平行排列至控制器16，遮蔽線15可以是由一條或許多條構成，配置于第一導線13與所有第二導線14的兩側。在本發明的另一范例中，遮蔽線15可以是兩條，分別位于平行排列的第一導線13與所有第二導線14的兩側。
[0070]在本發明的一范例中，第一導線13與至少一第二導線14是以平行排列的方式連接至控制器16，例如第一導線13與至少一第二導線14的一部分是平行排列于平面的印刷電路板或軟性排在線。此外，遮蔽線15是以一條或兩條排列于第一導線13與至少一第二導線14的兩側。在本發明的一范例中，遮蔽線15與第一導線13與至少一第二導線14同時被提供相同的電性信號。據此，在未被任何外部對象接近與觸碰時，第一導線13與至少一第二導線14的每一條導線的兩側都有對稱的電場。因此，在未被外部對象接近或觸碰時，第一導線13與每一條第二導線14以平行排列至控制器16的部分兩側都有對稱的電場。在本發明的另一范例中，遮蔽線15也可是被提供直流電位，例如接地。在本發明的再一范例中，遮蔽線15可以是被提供與第一導線13相同的電性信號。
[0071]本【技術領域】的普通技術人員可以推知，本發明的偵測片包括但不限于正方形、矩形、扇形、三角形、圓形、橢圓形、多邊形或其它幾合圖案。
[0072]在本發明的一范例中，控制器提供給第一導線與第二導線的電性信號可以是脈寬調壓信號(PWM)，或其它型態的交流信號，例如弦波(sin wave)，本發明并不加以限制。電性信號可以是連續地被提供，在本發明的一范例中，電性信號可以是間斷性地被連續提供，并且在本發明的另一范例中，電性信號可以`是持續性地連續被提供。
[0073]此外，控制器可以透過積分器偵測第一導線與第二導線連接的導電體的電容性耦合，以偵測信號大小或信號變化量的大小。此外，上述每一條第二導線與第一導線的信號差可以是由一個或多個差動放大器來產生，本【技術領域】的普通技術人員可以推知，信號差亦是由其它形式的減法器來產生，無論是以模擬或數字的方式，本發明并不加以限制。
[0074]雖然前述說明中，第一導線是電性耦合于參考片，本發明并不限定第一導線電性耦合于參考片，也可是電性耦合于前述的多個偵測片之一。換言之，參考片可以是由其它線路提供前述的電性信號，第一導線與每一條第二導線分別電性耦合于前述的多個偵測片之
O
[0075]圖5是依據本發明的第二具體實施例的電容式傳感器的偵測方法。首先如步驟510所示，提供一條第一導線13與多條第二導線14。接下來如步驟520所示，連續提供一電性信號在第一導線13與每一條第二導線14。此外，如步驟530所示，在每次電性信號被提供時，分別依據每一條第二導線14與第一導線13間的一信號差，分辨出每一條第二導線14的一信號是屬于第一類還是第二類。
[0076]在本發明的一范例中，步驟520與步驟530可以是由前述控制器16來進行作業。步驟510提供的第一導線13與每一條第二導線14分別電性耦合于至少一導電體，第一導線13電性稱合的至少一導電體的整體大小(total dimension)與每一條第二導線電性率禹合的至少一導電體的整體大小相當。例如在圖1至圖4中，第一導線13電性耦合多個參考片12、22、32、42，并且每一條第二導線14電性耦合一個偵測片11、21、31、41。本領域的普通技術人員可以推知偵測片11可以是由多個子偵測片組成，亦即每一條第二導線14亦可以是電性耦合多個子偵測片。在本發明的一范例中，第一導線13電性耦合的至少一導電體定義出多個空間，每一條第二導線14電性耦合的至少一導電體分別位于這些空間之一。
[0077]由于第一導線13電性耦合的至少一導電體的整體大小與每一條第二導線14電性耦合的至少一導電體的整體大小相當，所有導電體在沒有被外部對象接近或觸碰時，第一導線13與每一條第二導線14的信號相當。在本發明的一范例中，在所有的導電體上方可以是覆蓋一絕緣層，絕緣層可以是透明或不透明的，例如透明玻璃或薄膜(film)。當外部對象接近或觸碰時，可以是接近或觸碰絕緣層。
[0078]外部對象可以是實體接地或虛擬接地，例如可以是站立于地面的人體部位，例如手指。當外部對象接近或觸碰導電體時，導電體的信號的改變量會隨著與外部對象接近的距離與面積而改變。因此當外部對象同時接近或觸碰一偵測片與部分參考片時，相應于外部對象接近與觸碰的偵測片的面積相對大于外部對象接近與觸碰的參考片的面積。換言之，電性耦合于被外部對象接近或觸碰的偵測片的第二導線14的信號的變化量將大于第一導線13 (電性耦合于所有參考片)的信號的變化量。反之，電性耦合于沒有被外部對象接近或觸碰的偵測片的第二導線14的信號的變化量會小于第一導線13的信號的變化量。因此，依據電性耦合被外部對象接近或觸碰的偵測片的第二導線14的信號與第一導線13的信號可以判斷出被外部對象接近或觸碰的偵測片(如屬于第一類與第二類之一)或沒有被外部對象接近例如，外部對象的接近或觸碰會造成信號的減小，因此可以是直接利用每一條第二導線14與第一導線13的信號差來判斷每一條第二導線14電性耦合的偵測片是否被接近或觸碰，例如當信號差大于或小于一門坎限值時，代表被外部對象接近或觸碰。亦可以是利用未被接近或觸碰時的信號差當作比較基準，例如是以一初始時段偵測到的信號差當作未被外部對象接近或觸碰的信號差，來比較之后連續多個偵測時段偵測到的信號差，當初始時段與偵測時段的信號差的差大于或小于一門坎限值時，代表外部對象的接近或觸碰。在本發明的一范例中，信號差超過一預設范圍或初始時段與偵測時段的信號差的差超過一預設范圍時，表示被外部對象接近或觸碰，反之，表示未被外部對象接近或觸碰。其中，預設范圍可以是小于一門坎限值或大于一門坎限值。
[0079]在本發明的一范例中，可以是以信號差或初始時段與偵測時段的信號差的差為正值或負值來判斷是屬于第一類還是第二類。例如，每一條與該第一導線13間的信號差為正值的第二導線14的信號屬于第一類與第二類之一，并且每一條信號差為負值的第二導線的信號屬于第一類與第二類之另一。
[0080]因此，當部分的偵測片被接近或觸碰并且部分的偵測片沒有被接近或觸碰時，至少一條第二導線14電性耦合的導電片將被辨識為屬于第一類，并且至少一條第二導線電性14耦合的導電片將被辨識為屬于第二類，其中電性耦合于第一導線13的導電體被外部對象接近或觸碰。
[0081]借由對本發明的電容式傳感器的每一條第二導線14與第一導線13的信號的比較，可判斷出被外部對象觸碰的一個或多個偵測片。兩者的信號的比較可以是以比較器比較、或以差動放大器產生兩者的信號差來比較、將兩者的信號轉換成數字差值來比較、或將兩者的信號轉換成數字值后再進行比較。本發明包括但不限于前述信號比較方式，本【技術領域】的普通技術人員可推知其它信號的比較方式，在此不再敘述。
[0082]本發明的電容式傳感器可被作為按鍵的應用，如圖1與圖2所示，例如每一個偵測片可被用來對應作為獨立的按鍵，本發明的電容式傳感器可偵測出同時多個按鍵的觸壓。按鍵亦可以是被設計作為方向鍵，例如圖3所示，可包含向上、向右、向下、向左等四個方向的方向鍵。本【技術領域】的普通技術人員可推知其它方向的方向鍵，如八方向的方向鍵。又例如，可以是多方向的方向鍵，例如圖4所示，可以是構成環狀的多方向的感應器，可作為旋轉盤(jog dial)之類的應用。
[0083]在本發明的一范例中，可以是復合多個電容式感應器，例如可以是包括多組電容式感應器，每一個電容式感應器包括上述一第一導線、至少一第二導線、至少一參考片(reference plate)、至少一偵測片(detecting plate)、一控制器與一遮蔽線(shieldingline)。所述至少一偵測片定義(或區隔出)至少一空間，并且所有參考片電性耦合于第一導線。此外，每一個偵測片分別電性耦合于一第二導線。另外，控制器提供電性信號于第一導線與每一個第二導線，并且分別依據每一個第二導線與第一導線的信號差來偵測被外部對象接觸或接近的每一個偵測器。據此，所有的偵測片可構成一偵測片數組(detectingplate matrix)。
[0084]或觸碰的偵測片(如屬于第一類與第二類之另一)。
[0085]這些電容式傳感器可以各自有獨立的第一導線13與多條第二導線14，直接連接到控制器16，亦可是借由開關電路控制，共享連接到控制器16的導線，在同一時間只有一個電容式傳感器的第一導線13與多條第二導線14電性耦合至控制器16。
[0086]圖6為依據本發明的第三具體實施例，提供的一種利用信號差值偵測電容式傳感器的方法。首先，如步驟610所述，連續在多個時段提供一參考值與多個偵測值，并且如步驟620所述，以這些時段之一時段作為一初始時段，并且以其它時段作為偵測時段。例如以第一個時段作為初始時段，或是以任一時段作為初始時段。步驟610與步驟620可以是反復地執行。
[0087]接下來，如步驟630所述，在初始時段中，記錄每一個偵測值與參考值的差分別作為每一個偵測值的一初始差值。并且，如步驟640所述，在每個偵測時段中，分別產生每一個偵測值與參考值作為每一個偵測值的一偵測差值。另外，如步驟650所述，在每個偵測時段中，將每一個偵測差值大于或小于初始差值一門坎限值的偵測值辨識為一第一類與一第二類之一，并且將每一個該偵測差值未大于或未小于初始差值一門坎限值的該偵測值辨識為一第一類與一第二類之另一。所述步驟630、640、650可以是隨步驟610、620反復執行。此外，上述步驟610至650可以是由前述控制器160進行相關作業。
[0088]上述方法可以是應用于一種利用信號差值偵測的電容式傳感器，包括:一第一導線；至少一第二導線；至少一參考片，定義至少一個空間，并且所有參考片電性耦合于第一導線；至少一偵測片，每一偵測片分別位于至少一空間之一并且電性耦合于至少一第二導線之一；以及一控制器，執行至少以下作業:連續在多個時段提供一電性信號在第一導線與每一條第二導線，以分別取得一參考值與多個偵測值；以這些時段之一時段作為一初始時段，并且以其它時段作為偵測時段；在初始時段中，記錄每一個偵測值與參考值的差分別作為每一個偵測值的一初始差值；在每個偵測時段中，分別產生每一個偵測值與該參考值作為每一個偵測值的一偵測差值；以及在每個偵測時段中，將每一個偵測差值大于或小于初始差值一門坎限值的偵測值辨識為第一類與第二類之一，并且將每一個偵測差值未大于或未小于初始差值一門坎限值的該偵測值辨識為第一類與第二類之另一。
[0089]在本發明的一范例中，參考值是依據至少一參考片的信號來產生，所述至少一參考片定義出多個空間，并且每一個偵測值是分別依據多個偵測片之一的信號來產生，每一個偵測片分別位于這些空間之一。
[0090]在本發明的另一范例中，當被辨識為第一類的每一個偵測值的偵測差值大于初始差值時，被辨識為該第二類的每一個偵測值的偵測差值小于初始差值。反之，當被辨識為第一類的每一個偵測值的偵測差值小于初始差值時，被辨識為第二類的每一個偵測值的偵測差值大于該初始差值。例如，在某些偵測時段中，參考值與至少一偵測值產生改變，同時變大或變小，其中所述至少一偵測值的改變量明顯大于參考值，使得所述至少一偵測值的偵測差值變大或變小。相對地，其它偵測值的偵測差值呈現相反的變化。
[0091]本【技術領域】的普通技術人員可推知本發明的參考值與每一偵測值在初始時段時不一定相當，可以是相當或不相當。同理，本【技術領域】的普通技術人員可推知本發明第一導線與每一第二導線電性耦合的導電體的大小亦可以是相當或不相當，本發明包括但不限于第一導線與每一第二導線電性耦合的導電體的大小相等。
[0092]此外，上述的第一類與第二類可以用以表示雙態，兩者之一可表示狀態改變，另一可表示狀態不變。例如第一類可表示被外部對象接近或觸碰的導電體或因此而改變的信號，而第二類可表示沒有被外部對象接近或觸碰的導電體或因此而未變的信號。又例如，可應用于開關的使用，當參考值超過一門坎限值，并且至少一偵測值的改變量明顯大于參考值，未改變的偵測值的偵測差值將大于一門坎限值，可用來偵測未改變的偵測值，作為開或關的一種狀態，而其它的偵測值作為另一種狀態。
[0093]請參照圖7，為依據本發明的第四實施例提供的電容式傳感器7，包括多個參考片72與多個偵測片71。此外，本實施例更包括一觸控傳感器17，相鄰于電容式傳感器7。雖然圖7是以五個偵測器70為例，本【技術領域】的普通技術人員可推知偵測器的數量包括但不限于五個。當外部對象接近或觸碰觸控傳感器17時，觸碰觸控傳感器17能提供表示外部對象位置的感測資信，以供解讀出外部對象的位置。例如，感測資信可以是由控制器16接收，以判斷出外部對象的位置。本【技術領域】的普通技術人員可推知觸控傳感器17可以是電容式、電阻式、表面聲波式、紅外線式、光學式等等，其中相應的感測資信的偵測方式為現有習知技術，在此不再敘述。
[0094]在本發明的一范例中，偵測片71朝向觸控傳感器17的一側的面積小于另一側的面積。其中，所述朝向一觸控傳感器17的一側的面積與另一側的面積可以是兩側間同寬度的一范圍間的面積。例如，偵測片71為三角形，其中一角朝向觸控傳感器17，如圖7所示。又例如，朝向觸控傳感器17的一側為弧形,如半圓形或半橢圓形。
[0095]偵測片71朝向觸控傳感器17的一側的面積是依據偵測片71與觸控傳感器17間的距離來決定。
[0096]例如圖7中的觸碰范圍77所示，當外部對象同時接近或觸碰觸控傳感器17與偵測片71時，偵測片71被外部對象接近或觸碰的面積相當小，因此上述信號差或初始時段與偵測時段的信號差的差未超過預設范圍，不會被偵測為有效觸碰。反之，例如圖7中的觸碰范圍78所示，當外部對象接近或觸碰的大部分面積落于偵測片71時，上述信號差或初始時段與偵測時段的信號差的差才足以超過預設范圍。如此，可降低電容式傳感器7與觸碰傳感器17相近時可能造成的誤觸問題。
[0097]在前述說明中，兩者的大小相當是指兩者的大小相同或大致相同，例如兩者的差距在10%內，如一者多出另一者10%的大小。第一導線13電性耦合的至少一導電體的整體大小與每一條第二導線14電性耦合的至少一導電體的整體大小相當是指第一導線13電性耦合的至少一導電體的整體大小與每一條第二導線14電性耦合的至少一導電體的整體大小差距在10%內。
[0098]在前述說明中，是采用自電容式偵測，依據被提供電性信號的第一導線或第二導線間的信號差來進行判斷。依據本發明提供的一種電容式傳感器，可以是依據偵測片間的信號差來進行判斷。
[0099]請參照圖8，是依據本發明第五實施例提出的一種電容式傳感器8。第一導線13電性耦合于一偵測片21，而前述的參考片22是以第三導線18提供電性信號。另外，依據被提供電性信號的第一導線13與第二導線14間的信號差來進行判斷可以是參照前述圖5與圖6及相關說明，在此不再敘述。
[0100]本實施例亦可應用于前述圖1、2、3、4、與7中，只是第一導線不再用來與第二導線進行信號差比較，僅單純地被提供電性信號，而信號差比較是改以每一偵測片與另一偵測片的信號差來進行判斷，也就是以每一第二導線與另一第二導線的信號差來進行判斷。在本發明的一范例中，每一第二導線是與一被參考的第二導線的信號差來進行判斷，如圖8所示。例如，是以第一條第二導線或最后一條第二導線作為所述被參考的第二導線，用來分別與其它每一條第二導線的信號產生信號差，以分別判斷其它每一條第二導線電性耦合的偵測片是否被外部導電對象接近或觸碰。假設各偵測片受到來自顯示器的噪聲干擾相當，以一對信號來產生信號差可有效地抑制來自顯不器的噪聲。
[0101]假設有偵測片a、b、c，依前述內容產生的信號差分別為Sa-b與Sa_c，可依據下表
判斷出外部導電對象接近或觸碰哪一個或哪幾個偵測片。
[0102]
【權利要求】
1.一種電容式傳感器,其特征在于包括: 依序排列的多個偵測片； 至少一參考片，配置于所述的偵測片之間； 儲存一查表的內存，其中查表定義多個信號差或信號差的變化量與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系；以及 一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片，并且提供電性信號或一直流電位給所述的參考片，以依據每一個偵測片與另一個偵測片間的信號相減產生所述的信號差或信號差的變化量，并且利用查表依據所述的信號差判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
2.如權利要求1所述的電容式傳感器，其特征在于控制器指定所述偵測片之一為一特定偵測片，每一個信號差或信號差的變化量是分別依據非特定偵測片的所述偵測片之一與特定偵測片的信號相減產生。
3.如權利要求1所述的電容式傳感器，其特征在于每一個信號差或信號差的變化量分別為所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生。
4.一種電容式傳感器,其特征在于包括: 依序排列的多個偵測片； 至少一參考片，配置于所述的偵測片之間；以及 一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號在每一個參考片；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值；以及依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
5.如權利要求4所述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
6.如權利要求5所述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
7.如權利要求5所述的電容式傳感器，其特征在于控制器更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
8.如權利要求4所述的電容式傳感器，其特征在于更包括:儲存一查表的內存，其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，并且控制器是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
9.一種電容式傳感器,其特征在于包括: 依序排列的多個偵測片； 至少一參考片，配置于所述的偵測片之間； 同時分別提供一電性信號在每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號在每一個參考片的裝置；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差的裝置； 將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續還原信號值的裝置；以及 依據所述連續還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。
10.如權利要求9所述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
11.如權利要求10所述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
12.如權利要求10所述的電容式傳感器，其特征在于更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值的裝置，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
13.如權利要求9所述的電容式傳感器,其特征在于更包括:儲存一查表的內存,其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，其中被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出來。
14.一種電容式傳感器,其特征在于包括: 依序排列的多個偵測片；以及 一控制器，同時分別提供一電性信號在每一個偵測片；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生`一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差；將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值；以及依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
15.如權利要求14所述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
16.如權利要求15所述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
17.如權利要求15所述的電容式傳感器，其特征在于控制器更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
18.如權利要求14所述的電容式傳感器,其特征在于更包括:儲存一查表的內存,其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，并且控制器是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片。
19.一種電容式傳感器,其特征在于包括: 依序排列的多個偵測片； 至少一參考片，配置于所述的偵測片之間； 同時分別提供一電性信號于每一個偵測片并且提供電性信號或一直流電位給參考片，或同時分別提供一電性信號于每一個參考片的裝置；分別依據所述偵測片之一與在前的偵測片的信號相減產生一信號差并且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差的裝置； 將所述連續的信號差的每一個信號差與在前所有的信號差相加或將所述連續的信號差的每一個信號差與在后所有的信號差相加以產生多個連續還原信號值的裝置；以及 依據所述連續還原信號值判斷出被至少一外部導電對象接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。
20.如權利要求19所述的電容式傳感器，其特征在于所述連續還原信號值更包括額外加入的一零值，所述連續的還原信號值分別對應所述偵測片之一。
21.如權利要求20所述的電容式傳感器，其特征在于超出所述連續的還原信號值中最小者一門坎限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
22.如權利要求20所述的電容式傳感器，其特征在于更包括產生所述連續的還原信號值的一平均值的裝置，其中超出平均值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電對象接近或觸碰。
23.如權利要求19所述的電容式傳感器，其特征在于更包括:儲存一查表的內存，其中查表定義所述連續的還原信號值與被接近或觸碰的偵測片間的對應關系，其中被至少一外部導電對象接近或觸碰 的至少一偵測片是利用查表依據所述連續的還原信號值判斷出來。
【文檔編號】G06F3/044GK103677453SQ201210316017
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月30日 優先權日:2012年8月30日
【發明者】李政翰, 唐啟豪 申請人:禾瑞亞科技股份有限公司