具有压力感测的电子装置、其压力感测单元、及其电容感应控制方法与流程

1.本发明关于具触控感测的电子装置，尤指其中具有压力感测功能的电子装置。


背景技术：

2.在现有技术同时具有触控感测和压力感测的电子装置中，系通过一感应电极层设置于一接地电极层上方，并进行自电容感应，当触控物件接触到设于感应电极层上的壳体时，接触将产生感应电容变化，同时施力也会造成感应电极层的形变而产生感应电容变化，接触和形变所产生的感应电容变化量将同时传送给控制单元，而控制单元系藉由其感应电容变化量来判断触控物件所施予的压力和接触面积。
3.然而，由于控制单元所接收到的感应电容变化量同时包含接触和压力的两种信息，控制单元不易区分使用者欲触发的手势或事件是以接触为主或是以压力为主。举例而言，当使用者以较轻的力道施力欲触发一按压手势时，由于较轻力道产生的压力所提供的感应量较小，但接触面积可能提供了较大的感应量，故可能使得控制单元误判为无动作；或当使用者以较大的力道欲触发滑动手势时，由于压力和接触面积都提供了较大的感应量，则控制单元可能误判为按压手势。


技术实现要素：

4.有鉴于此，在现有技术中如何区分所接收到的感应电容变化量是来自接触或来自压力信息，系成为须解决的问题。
5.为达到上述的发明目的，本发明所采取的技术手段为提供一种压力感测单元，其包含：
6.一控制单元；
7.一第一电极层，其与该控制单元形成电连接；
8.一第二电极层，其与该控制单元形成电连接，并设置于该第一电极层一侧；
9.其中，该控制单元执行一第一模式及一第二模式：
10.在该第一模式下，将该第一电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第二电极层进行自电容感应并获得一第一感应量；
11.在该第二模式下，将该第二电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第一电极层进行自电容感应并获得一第二感应量；
12.其中，所述第一感应量作为一压力信息，所述第二感应量作为一触控信息。
13.进一步而言，提供一种具有前述压力感测单元的电子装置，其设有壳体以容纳前述的压力感测单元，并设有一保护层覆盖于该第一电极层上。
14.进一步而言，提供一种包含压力感测的电容感应控制方法，其用于具有一第一电极层及一第二电极层的压力感测单元，该控制方法包含以下步骤：
15.执行一第一模式，将该第一电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第二
电极层进行自电容感应并获得一第一感应量；及
16.执行一第二模式，将该第二电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第一电极层进行自电容感应并获得一第二感应量；
17.其中，所述第一感应量用来作为一压力信息，所述第二感应量的组合作为一触控信息。
18.本发明的优点在于，藉由切换不同模式来获得不同感应量，以区分压力信息和触控信息，来分辨使用者所执行的操作为压力事件或触控事件，以有效反应使用者真实所欲的操作，进而提高使用者体验。
19.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
20.图1为本发明的压力感测单元的示意图；
21.图2为本发明的电子装置的使用状态示意图；
22.图3a为本发明的执行程序的第一实施例的时序示意图；
23.图3b为本发明的执行程序的第二实施例的时序示意图；
24.图4为本发明的压力感测单元在按压事件中的第一模式下示意图；
25.图5为本发明的压力感测单元在按压事件中的第二模式下示意图；
26.图6为本发明的压力感测单元在触控事件中的第一模式下示意图；
27.图7为本发明的压力感测单元在触控事件中的第二模式下示意图。
28.其中，附图标记：
29.1:感测单元
30.2:电子装置
31.10:控制单元
32.20:第一电极层
33.25:可形变单元
34.30:第二电极层
35.40:壳体
36.50:保护层
37.60:触控物件
38.m1:第一模式
39.m2:第二模式
具体实施方式
40.下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
41.以下配合图式及本发明的实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段，其中图式仅为了说明目的而已被简化，并通过描述本发明的元件和组件之间的关系来说明本发明的结构或方法发明，因此，图中所示的元件不以实际数量、实际形状、实际尺寸以及实际比例呈现，尺寸或尺寸比例已被放大或简化，藉此提供更好的说明，已选择性地设计和配置实际数量、实际形状或实际尺寸比例，而详细的元件布局可能更复杂。
42.请参阅图1所示，本发明的压力感测单元1包含有一控制单元10、一第一电极层20、及一第二电极层30。该第一电极层20与该控制单元10形成电连接，该第二电极层30与该控制单元10形成电连接，该第二电极层30设置于该第一电极层20一侧。
43.请参阅图1及图2所示，本发明的电子装置2系具有前述的压力感测单元1于其中，该电子装置2并具有一壳体40及一保护层50，前述的压力感测单元1设于该壳体40，该保护层50设于该壳体40的表面且覆盖于该第一电极层20上。在一实施例中，该第一电极层20与该第二电极层30分别包含多个感应电极，且具有可形变单元25位于其中该第一及第二电极层20、30之间；当有一触控物件60接触到该保护层50时，该第一电极层20或该第二电极层30因该触控物件60的触碰位置而产生电容变化，藉由该电容变化量来获得对应的感应量；另外，当该保护层50受力时，该可形变单元25因此产生压缩形变，该形变量导致该第一及第二电极层20、30之间的距离改变而产生电容变化，藉由该电容变化量来获得对应于前述压力信息的感应量。在一实施例中，该电子装置2可为触控笔、触控板、触控屏幕、含触控功能的眼镜或vr设备等穿戴装置的电子装置。
44.请参阅图1、图3a及图3b所示，该控制单元10系执行一执行程序，该执行程序中包含有x次第一模式m1及y次第二模式m2，所述x和y为大于或等于1的正整数，x和y可相等或不相等，在各所述执行程序中，可先执行该第一模式m1或先执行该第二模式m2。在一实施例中(如图3a所示)，该控制单元10系连续执行多次所述执行程序，各所述执行程序中包含有一次第一模式m1及一次第二模式m2。在另一实施例中(如图3b所示)该控制单元10系连续执行多次所述执行程序，各所述执行程序中包含有二次第一模式m1及一次第二模式m2。
45.在该第一模式m1下，该控制单元10系将该第一电极层20电性连接一接地端或一固定电位，且对该第二电极层30进行自电容感应并获得一第一感应量，由于该第一电极层20位于该保护层50与该第二电极层30之间，且此时该第一电极层20连接一接地端或一固定电位，则该第一电极层20形成屏蔽效应，使得该第二电极层30不因该触控物件60的靠近或接触移动等触控行为而产生电容变化进而影响感应结果，该第二电极层30所产生的该第一感应量，系仅来自于该第一电极层20受力所产生的形变而导致的电容变化，故该第一感应量可作为压力信息。
46.在该第二模式m2下，该控制单元10系将该第二电极层30电性连接一接地端或一固定电位，且对该第一电极层20进行自电容感应并获得一第二感应量，此时该触控物件60的靠近或接触移动等触控行为均会使该第一电极层20产生电容变化，故该第一电极层20所产生的该第二感应量可作为触控信息。在一实施例中，在该第二模式m2下，该触控物件60的下压力也同样会产生形变而导致电容变化，所以前述作为触控信息的该第二感应量除了包含来自于该触控物件60的触控行为外，也包含来自于外部压力的行为。接着，进一步将该第一感应量与该第二感应量比对运算，可找出对应于该触控物件60不包含压力信息的触控行为的感应结果，例如，将该第二感应量减去该第一感应量，移除该第二感应量中受压力影响的感应结果，即可利用该差值来判断该触控物件60的有无、触控面积或触控轨迹等触控行为。
47.在一实施例中，在该第一模式m1下，所述自电容感应系指对该第二电极层30上的感应电极传送一激励信号，再接收该第一感应量；在该第二模式m2下，所述自电容感应系指对该第一电极层20上的感应电极传送一激励信号，再接收该第二感应量。
48.请参阅图3a、图4及图5所示，该触控物件60施以特定力量于该保护层50上。在该第
一模式m1执行时(如图4所示)，该控制单元10系接收来自该第二电极层30所产生的该第一感应量，当该第一感应量大于一压力门槛值时，判断该触控物件60触发一压力事件，例如触发一按压手势；在该第二模式m2执行时(如图5所示)，该控制单元10系接收来自该第一电极层20所产生的该第二感应量，依据该第二感应量可判断该触控物件60的位置。
49.请参阅图3a、图6及图7所示，该触控物件60系于该保护层50上移动。在该第一模式m1执行时(如图6所示)，该控制单元10系接收来自该第二电极层30所产生的该第一感应量；在该第二模式m2执行时(如图7所示)，该控制单元10系接收来自该第一电极层20所产生的该第二感应量，依据该第二感应量可判断该触控物件60的位置，进而判断是否发生触控事件。其中，该触控事件系指不具有压力的触控行为或手势。在本实施例中，该控制单元10系连续执行多次所述执行程序，在相邻n次的执行程序中，藉由该第二感应量来判断该触控物件60的位置变化，当该触控物件60的位置产生变化时，比较位置距离是否大于一预设长度，若前后的位置距离大于该预设长度，则判断该触控物件60的手势为滑动，其中n为大于或等于1的正整数，亦即藉由相邻1次、2次
…
或n次内的执行程序所获得的第二感应量，来判断该触控物件60的位置移动情形，进而判断是否构成滑动手势。
50.当该触控物件60大面积接触到该保护层50但施力未大于压力门槛值时，虽然在该第二模式m2下所获得的该第二感应量会因为较大接触面积而产生较大感应量，但是在该第一模式m1下所获得的该第一感应量，因不受其接触面积影响，而仅对该触控物件60所施的力道有所反应，故该第一感应量不会超过该压力门槛值，因此可避免使用者误触发按压事件，减少误判的情形发生。
51.综上所述，本发明藉由该第一模式m1中利用该第一电极层20作为屏蔽层的方式，使得在该第一模式m1中获得的第一感应量仅受压力影响，而能独立获得压力信息，不受该触控物件60或其他环境噪声(例如:屏幕噪声或电磁干扰等)影响，并搭配与该第一模式m1交替执行的该第二模式m2，来获得具有触控信息的该第二感应量，进而达到可一并判断该触控物件60的接触面积或移动轨迹等触控行为，则能准确分辨使用者所欲触发的是压力事件或触控事件。
52.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种压力感测单元，其特征在于，包含：一控制单元；一第一电极层，其与该控制单元形成电连接；一第二电极层，其与该控制单元形成电连接，并设置于该第一电极层一侧；其中，该控制单元执行一第一模式及一第二模式：在该第一模式下，将该第一电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第二电极层进行自电容感应并获得一第一感应量；及在该第二模式下，将该第二电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第一电极层进行自电容感应并获得一第二感应量；其中，该控制单元根据该第一感应量产生一压力信息，且根据该第二感应量产生一触控信息。2.如权利要求1所述的压力感测单元，其特征在于，其中当该第一感应量大于一压力门槛值时，判断一按压事件成立。3.如权利要求1所述的压力感测单元，其特征在于，其中该控制单元连续执行多次执行程序，各该执行程序中包含x次该第一模式及y次该第二模式，其中x及y分别为大于或等于1的正整数。4.如权利要求1所述的压力感测单元，其特征在于，其中当该第二感应量与该第一感应量的差值大于一触控门槛值时，判断有一触控物件。5.如权利要求4所述的压力感测单元，其特征在于，其中该控制单元连续执行多次执行程序，各该执行程序中包含x次该第一模式及y次该第二模式，其中x及y分别为大于或等于1的正整数，其中当相邻n次的执行程序的触控物件的位置距离大于一预设长度时，判断该触控物件的手势为滑动，n为大于或等于1的正整数。6.一种具有压力感测的电子装置，其特征在于，包含：一壳体；一控制单元，其设于该壳体；一第一电极层，其设于该壳体且与该控制单元形成电连接；一第二电极层，其设于该壳体且与该控制单元形成电连接，并设置于该第一电极层一侧；一保护层，其覆盖于该第一电极层上；其中，该控制单元执行一第一模式及一第二模式：在该第一模式下，将该第一电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第二电极层进行自电容感应并获得一第一感应量；及在该第二模式下，将该第二电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第一电极层进行自电容感应并获得一第二感应量；其中，该控制单元根据该第一感应量产生一压力信息，且根据该第二感应量产生一触控信息。7.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，其中当该第一感应量大于一压力门槛值时，判断一按压事件成立。8.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，其中该控制单元连续执行多次执行程
序，各该执行程序中包含x次该第一模式及y次该第二模式，其中x及y分别为大于或等于1的正整数。9.如权利要求6所述的电子装置，其特征在于，其中当该第二感应量与该第一感应量的差值大于一触控门槛值时，判断有一触控物件。10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，其中该控制单元连续执行多次执行程序，各该执行程序中包含x次该第一模式及y次该第二模式，其中x及y分别为大于或等于1的正整数，其中当相邻n次的执行程序的触控物件的位置距离大于一预设长度时，判断该触控物件的手势为滑动，n为大于或等于1的正整数。11.一种包含压力感测的电容感应控制方法，其用于具有一第一电极层及一第二电极层的压力感测单元，其特征在于，该控制方法包含以下步骤：执行一第一模式，将该第一电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第二电极层进行自电容感应并获得一第一感应量；及执行一第二模式，将该第二电极层电性连接一接地端或一固定电位，且对该第一电极层进行自电容感应并获得一第二感应量；其中，根据该第一感应量产生一压力信息，且根据该第二感应量产生一触控信息。12.如权利要求11所述的电容感应控制方法，其特征在于，其中当该第一感应量大于一压力门槛值时，判断该压力事件一按压事件成立。13.如权利要求11所述的电容感应控制方法，其特征在于，其中该控制方法连续执行多次执行程序，各该执行程序中包含执行x次该第一模式及执行y次该第二模式，其中x及y分别为大于或等于1的正整数。14.如权利要求11所述的电容感应控制方法，其特征在于，其中当该第二感应量与该第一感应量的差值大于一触控门槛值时，判断有一触控物件。15.如权利要求14所述的电容感应控制方法，其特征在于，其中该控制方法连续执行多次执行程序，各该执行程序中包含执行x次该第一模式及执行y次该第二模式，其中x及y分别为大于或等于1的正整数，当相邻n次的执行程序的触控物件的位置距离大于一预设长度时，判断该触控物件的手势为滑动，n为大于或等于1的正整数。16.如权利要求11所述的电容感应控制方法，其特征在于，其中在该第一模式下，该自电容感应系指对该第二电极层传送一激励信号，再接收该第一感应量；在该第二模式下，该自电容感应系指对该第一电极层传送一激励信号，再接收该第二感应量。

技术总结
本发明为具有压力感测的电子装置及其压力感测单元，其中具有堆栈设置的第一电极层及第二电极层，第一电极层位于第二电极层的上方，控制单元交替执行第一模式与第二模式，第一模式下使第一电极层接地、并使第二电极层进行自电容感应，第二模式下使第一电极层进行自电容感应、并使第二电极层接地，藉由第一模式时第一电极层所构成的遮蔽效果，来获得独立受压力影响的感应量，并藉由第二模式来获得含有触控信息的感应量，进而有效分辨使用者所欲触发的压力事件或触控事件。发的压力事件或触控事件。发的压力事件或触控事件。


技术研发人员：王长亮 潘彦蓉 许廷玮
受保护的技术使用者：义隆电子股份有限公司
技术研发日：2022.03.23
技术公布日：2023/8/1