TWI478032B - 電容式感測器及其偵測方法 - Google Patents

Description

電容式感測器及其偵測方法

本發明係有關於一種電容式感測器及其偵測方法，特別是一種可偵測多個同時觸碰的電容式感測器及其偵測方法。

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資料或命令。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。

在智慧型手機或平板電腦上，電容式感測器常常被用來作為按鍵使用。相對於實體按鍵，電容式感測器不會因為構件的過度使用而造成損壞。但由於螢幕會散發出許多雜信，並且雜信會不斷改變，使得電容式感測器容易被雜信干擾而誤判。

由此可見，上述現有技術顯然存在有不便與缺陷，而極待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品及方法又沒有適切的結構及方法 能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。因此如何能創設一種新的技術，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前業界極需改進的目標。

本發明提供一種電容式感測器及其偵測方法。本發明的電容式感測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，藉由每一個偵測片與另一個偵測片間訊號的差來判斷被外部導電物件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。

本發明的電容式感測器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覆使用後會有彈性疲乏或接觸不良的問題。此外，本發明的電容是藉由偵測片與偵測片間的信號差的比較來進行偵測，抗雜信能力佳，適用於裝置於顯示器前端，具有同時偵測多個觸碰的能力。

本發明的目的在於，克服現有技術存在的缺陷，而提供一種新的電容式感測器及其偵測方法，所要解決的技術問題是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，藉以判斷出被外部物件接近或觸碰的偵 測片，非常適於實用。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；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係；以及一控制器，同時分別提供一電性信號於每一個偵測片，並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，並且利用查表依據所述的信號差判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片。

本發明的目的及解決其技術問題還採用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；以及一控制器，同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並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於每一個參考片；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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片。

本發明的目的及解決其技術問題還採用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種電容式感測器，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於每一個偵測片；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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。借由上述技術方案，本發明位置偵測的方法與裝置至少具有下列優點及有益效果：

一、可偵測一個或同時偵測多個外部物件的接近或觸碰。

二、可偵測一個或同時偵測多個信號的狀態的改變。

三、抗雜信能力強，可配置於不斷放出程度不一的雜信的顯示器前端。

本發明在技術上有顯著的進步，具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。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，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

本發明將詳細描述一些實施例如下。然而，除了所揭露的實施例外，本發明亦可以廣泛地運用在其他的實施例施行。本發明的範圍並不受該些實施例的限定，乃以其後的申請專利範圍為準。而為提供更清楚的描述及使熟悉該項技藝者能理解本發明的發明內容，圖示內各部分並沒有依照其相對的尺寸而繪圖，某些尺寸與其他相關尺度的比例會被突顯而顯得誇張，且不相關的細節部分亦未完全繪出，以求圖示的簡潔。

依據本發明的第一實際例，提供一種電容式感測器，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，並且所有參考片電性耦合於第一導線。此外，每一個偵 測片分別電性耦合於一第二導線。另外，控制器提供電性信號於第一導線與每一個第二導線，並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物件接觸或接近的每一個偵測器。

例如圖1所示，電容式感測器1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位於此空間中，並且電性耦合於一第二導線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於三個。

在本發明的一範例中，電容式感測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，偵測片位於此空間中。

又例如圖2所示，電容式感測器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位於此空間中，並且電性耦合於一第二導線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 括但不限於三個。

在本發明的另一範例中，電容式感測器是由至少一參考片定義出多個空間，並且所有參考片電性耦合於第一導線，每一個偵測片分別位於一空間中，並且分別電性耦合於一第二導線。例如，相鄰的偵測片間是以一個或多個參考片隔開。

例如圖3所示，電容式感測器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。

又例如圖4所示，電容式感測器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。

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)，並且電性耦合於控制器16。在本發明的一範例中，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，配置於第一導線13與所有第二導線14的兩側。在本發明的另一範例中，遮蔽線15可以是兩條，分別位於平行排列的第一導線13與所有第二導線14的兩側。

在本發明的一範例中，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的一部份是平行排列於平面的印刷電路板或軟性排線上。此外，遮蔽線15是以一條或兩條排列於第一導線13與至少一第二導線14的兩側。在本發明的一範例中，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，在未被任何外部物件接近與觸碰時，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，在未被外部物件接近或觸碰時，第一導線13與每一條第二導線14以平行排列至控制器16的部份兩側都有對稱的電場。在本發明的另一範例中，遮蔽線15也可是被提供直流電位，例如接地。在本發明的再一範例中，遮蔽線15可以是被提供與第一導線13相同的電性信號。

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於正方形、矩形、扇形、三角形、圓形、橢圓形、多邊形或其他幾合圖案。

在本發明的一範例中，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變信號(PWM)，或其他型態的交流信號，例如弦波(sin wave)，本發明並不加以限制。電性信號可以是連續地被提供，在本發明的一範例中，電性信號可以是間斷性地被連續提供，並且在本發明的另一範例中，電 性信號可以是持續性地連續被提供。

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，信號差亦是由其他形式的減法器來產生，無論是以類比或數位的方式，本發明並不加以限制。

雖然前述說明中，第一導線是電性耦合於參考片，本發明並不限定第一導線電性耦合於參考片，也可是電性耦合於前述的多個偵測片之一。換言之，參考片可以是由其他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於前述的多個偵測片之一。

圖5是依據本發明的第二具體實施例的電容式感測器的偵測方法。首先如步驟510所示，提供一條第一導線13與複數條第二導線14。接下來如步驟520所示，連續提供一電性信號於第一導線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的一信號是屬於一第一類還是一第二類。

在本發明的一範例中，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分別電性耦合於至少一導電體，第一導線13電性耦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耦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，並且每一條第二導線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。在本發明的一範例中，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於這些空間之一。

由於第一導線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物件接近或觸碰時，第一導線13與每一條第二導線14的信號相當。在本發明的一範例中，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)。當外部物件接近或觸碰時，可以是接近或觸碰絕緣層。

外部物件可以是實體接地或虛擬接地，例如可以是站立於地面的人體部位，例如手指。當外部物件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物件接近的距離 與面積而改變。因此當外部物件同時接近或觸碰一偵測片與部份參考片時，相應於外部物件接近與觸碰的偵測片的面積相對大於外部物件接近與觸碰的參考片的面積。換言之，電性耦合於被外部物件接近或觸碰的偵測片的第二導線14的信號的變化量將大於第一導線13(電性耦合於所有參考片)的信號的變化量。反之，電性耦合於沒有被外部物件接近或觸碰的偵測片的第二導線14的信號的變化量會小於第一導線13的信號的變化量。因此，依據電性耦合被外部物件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物件接近或觸碰的偵測片(如屬於第一類與第二類之一)或沒有被外部物件接近或觸碰的偵測片(如屬於第一類與第二類之另一)。

例如，外部物件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，例如當信號差大於或小於一門檻限值時，代表被外部物件接近或觸碰。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物件接近或觸碰的信號差，來比較之後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於或小於一門檻限值時，代表外部物件的接近或觸碰。在 本發明的一範例中，信號差超過一預設範圍或初始時段與偵測時段的信號差的差超過一預設範圍時，表示被外部物件接近或觸碰，反之，表示未被外部物件接近或觸碰。其中，預設範圍可以是小於一門檻限值或大於一門檻限值。

在本發明的一範例中，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於第一類還是第二類。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的信號屬於第一類與第二類之一，並且每一條信號差為負值的第二導線的信號屬於第一類與第二類之另一。

因此，當部份的偵測片被接近或觸碰並且部份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於第一類，並且至少一條第二導線電性14耦合的導電片將被辨識為屬於第二類，其中電性耦合於第一導線13的導電體被外部物件接近或觸碰。

藉由對本發明的電容式感測器的每一條第二導線14與第一導線13的信號的比較，可判斷出被外部物件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位差值來表較、或將兩者的信號轉換成數位值後再進行比較。本發明包括但不限於前述信號比較方式，本技術領域的普通技術人員可推知其他信號的比較方式，在此不再贅述。

本發明的電容式感測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，本發明的電容式感測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他方向的方向鍵，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。

在本發明的一範例中，可以是複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(shielding line)。所述至少一偵測片定義(或區隔出)至少一空間，並且所有參考片電性耦合於第一導線。此外，每一個偵測片分別電性耦合於一第二導線。另外，控制器提供電性信號於第一導線與每一個第二導線，並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物件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陣列(detecting plate matrix)。

這些電容式感測器可以各自有獨立的第一導線13與複 數條第二導線14，直接連接到控制器16，亦可是藉由開關電路控制，共用連接到控制器16的導線，在同一時間只有一個電容式感測器的第一導線13與複數條第二導線14電性耦合至控制器16。

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感測器的方法。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，並且如步驟620所述，以這些時段之一時段作為一初始時段，並且以其他時段作為偵測時段。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可以是反覆地執行。

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。並且，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於或小於初始差值一門檻限值的偵測值辨識為一第一類與一第二類之一，並且將每一個該偵測差值未大於或未小於初始差值一門檻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反覆執行。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。

上述方法可以是應用於一種利用信號差值偵測的電容式感測器，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，並且所有參考片電性耦合於第一導線；至少一偵測片，每一偵測片分別位於至少一空間之一並且電性耦合於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於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，並且以其他時段作為偵測時段；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於或小於初始差值一門檻限值的偵測值辨識為一第一類與一第二類之一，並且將每一個偵測差值未大於或未小於初始差值一門檻限值的該偵測值辨識為一第一類與一第二類之另一。

在本發明的一範例中，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，並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於這些空間之一。

在本發明的另一範例中，當被辨識為第一類的每一個偵 測值的偵測差值大於初始差值時，被辨識為該第二類的每一個偵測值的偵測差值小於初始差值。反之，當被辨識為第一類的每一個偵測值的偵測差值小於初始差值時，被辨識為第二類的每一個偵測值的偵測差值大於該初始差值。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於參考值，使得所述至少一偵測值的偵測差值變大或變小。相對地，其他偵測值的偵測差值呈現相反的變化。

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，本發明包括但不限於第一導線與每一第二導線電性耦合的導電體的大小相等。

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物件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物件接近或觸碰的導電體或因此而未變的信號。又例如，可應用於開關的使用，當參考值超過一門檻限值，並且至少一偵測值的改變量明顯大於參考值，未改變的偵測值的偵測差值將大於一門檻限值，可用來 偵測未改變的偵測值，作為開或關的一種狀態，而其他的偵測值作為另一種狀態。

請參照圖7，為依據本發明的第四實施例提供的電容式感測器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感測器17，相鄰於電容式感測器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於五個。當外部物件接近或觸碰觸控感測器17時，觸碰觸控感測器17能提供表示外部物件位置的感測資信，以供解讀出外部物件的位置。例如，感測資信可以是由控制器16接收，以判斷出外部物件的位置。本技術領域的普通技術人員可推知觸控感測器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習知技術，在此不再贅述。

在本發明的一範例中，偵測片71朝向觸控感測器17的一側的面積小於另一側的面積。其中，所述朝向一觸控感測器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範圍間的面積。例如，偵測片71為三角形，其中一角朝向觸控感測器17，如圖7所示。又例如，朝向觸控感測器17的一側為弧形，如半圓形或半橢圓形。

偵測片71朝向觸控感測器17的一側的面積是依據偵測片71與觸控感測器17間的距離來決定。

例如圖7中的觸碰範圍77所示，當外部物件同時接近或觸碰觸控感測器17與偵測片71時，偵測片71被外部物件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範圍，不會被偵測為有效觸碰。反之，例如圖7中的觸碰範圍78所示，當外部物件接近或觸碰的大部份面積落於偵測片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範圍。如此，可降低電容式感測器7與觸碰感測器17相近時可能造成的誤觸問題。

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。

在前述說明中，是採用自電容式偵測，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感測器，可以是依據偵測片間的信號差來進行判斷。

請參照圖8，是依據本發明第五實施例提出的一種電容 式感測器8。第一導線13電性耦合於一偵測片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，在此不再贅述。

本實施例亦可應用於前述圖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。在本發明的一範例中，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後一條第二導線作為所述被參考的第二導線，用來分別與其他每一條第二導線的信號產生信號差，以分別判斷其他每一條第二導線電性耦合的偵測片是否被外部導電物件接近或觸碰。假設各偵測片受到來自顯示器的雜訊干擾相當，以一對信號來產生信號差可有效地抑制來自顯示器的雜訊。

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物件接近或觸碰哪一個或哪幾個偵測片。

表1的’+’、’-‘與’0’分別表示信號差為正值、負值與零值。實際上，偵測片的信號受環境的影響會不斷變化，因此會有些許誤差，因此’+’、’-‘與’0’可以視為大於一零值範圍的正值、小於一零值範圍的負值與落於一零值範圍的值，或者可以視為’+’、’-‘與’0’可以視為大於一正門檻限值的正值、小於一負門檻限值的負值與落於一零值範圍的值。表1的範例中是以三個偵測片的查表為例，本技術領域具有通常知識的技術人員可推知四個、五個或更多偵測片的查表(look-up table)。

除了直接以信號差來判斷外，也可以是以信號差的變化 量來判斷，例如以每一個信號差未被外部導電物件接近或觸碰前的信號作為基準值，用以每次偵測時分別出比較每一個信號差的變化量。因此前述範例中的Sa-b與Sa-c也可以被用來取代為信號差變化量△Sa-b與△PSa-c。

前述的信號差可以是每一個偵測片都是與特定的一偵測片間的信號差，也可以是每一個偵測片與在前的一偵測片的信號差，或者是每一個偵測片與在後的一偵測片的信號差。

當偵測片具有N個時，每一個偵測片與在前(或在後)的一偵測片的信號差具有N-1個。因此，前述的信號差變化量為N-1個連續的信號差的變化量。在以下說明中是以信號差的變化量為例，但也適用將信號差的變化量以信號差取代的情形。

前述連續的信號差的變化量可以用來還原出偵測片的信號的變化量。例如將每一個信號差的變化量與在前的(或在後的)所有信號差累加或累減，就能據此產生多個連續的信號的變化量。例如前述信號差的變化量信號差的變化量有N-1個，將將每一個信號差的變化量與在前的所有信號差累加就能產生N-1個信號的變化量。由於第一個信號差的變化量沒有在前的信號差的變化量，假設第一個信號的變化量的前一個信號的變化量為零值，作為第零個信號變化量。據此，可產生N個信號的變化量，相應於前述的N個偵測片。

所述的第一個至第N-1個信號的變化量是相對於第零個信號的變化量的變化量。假設前述的N個偵測片分別為第零個、第一個、...、第N-1個偵測片，相應於第零個、第一個、...、第N-1個信號的變化量，並且第零個信號的變化量為零值。

假設以零值的為中心的一個小範圍作為一零值範圍，落於零值範圍內的信號的變化量都視為零值的誤差範圍內。當第零個偵測片沒有被(外部導電物件)接近或觸碰時，其他未被接近或觸碰的信號的變化量落在零值範圍內，並且被接近或觸碰的信號的變化量為大於零值範圍的正值或負值。為方邊後續說明，在本範例中，被接近或觸碰的信號的變化量是以正值為例。相對地，當第零個偵測片被接近或觸碰時，其他被接近或觸碰的信號的變化量落在零值範圍內或接近零值範圍，並且未被接近或觸碰的信號的變化量為負值。

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△Sb-c，可用來判斷出外部導電物件接近或觸碰哪一個或哪幾個偵測片。

顯然地，表示被接近或觸碰的信號的變化量會大於最小信號變化量的，並且大於一門檻限值以上。在本發明的一範例中，控制器是依據大於最小的信號的變化量的一門檻限值比較所述的信號的變化量來判斷出被外部導電物件接近的偵測片。例如，偵測片b與c被外部導電物件接近或觸碰，則 信號差的變化量△Sa-b與△Sb-c分別為’+’與’0’，依據信號差的變化量△Sa-b與△Sb-c還原後的信號的變化量△Sa、△Sb、△Sc分別為’0’、’+’與’+’。依據△Sb與△Sc為’+’，可判斷出偵測片b與c被外部導電物件接近或觸碰。

在本發明的另一範例中，是以大於信號的變化量最小者一門檻限值的信號的變化量來判斷出被外部導電物件接近的偵測片。也可以是是當至少一信號的變化量小於一負門檻限值時，在所述信號的變化量中依據大於所述負門檻限值的信號的變化量來判斷出被外部導電物件接近的偵測片。否則，是依據大於一正門檻限值的信號的變化量來判斷出被外部導電物件接近的偵測片。例如，偵測片a與b被外部導電物件接近或觸碰，則信號差的變化量△Sa-b與△Sb-c分別為’0’與’-’，依據信號差的變化量△Sa-b與△Sb-c還原後的信號的變化量△Sa、△Sb、△Sc分別為’0’、’0’與’-’。由於信號最小者為’-’，假設’0’大於’-‘一門檻限值，由信號的變化量△Sa、△Sb的’0’可判斷出偵測片a與b被外部導電物件接近或觸碰。

在本發明的再一範例中，是以所有信號的平均來作為判斷基準，控制器是依據大於判斷基準的信號的變化量或的大於判斷基準的信號的變化量一門檻限值的信號的變化量來判斷出被外部導電物件接近的偵測片。換言之大於正門檻限值(或負門檻限值)的信號的變化量表示被外部導電物件接近或 觸碰的偵測片。如此，無論信號的變化量最小者為’0’或’-’，都能偵測到被外部導電物件接近或觸碰的偵測片。

請參照圖9，是依據本發明的第六實施例提出的一種電容式感測器9。前述的參考片是由第三導線18提供電性信號，而前述的每一個偵測21片分別電性耦合一第四導線19。耦合於所述偵測片21的第四導線19依所述偵測片21的排列順序依序排列，每一第四導線19是與相鄰的一第四導線的信號差進行判斷，例如每一第四導線19都是與在前相鄰的第四導線19的信號差來進行判斷，或每一第四導線19都是與在後相鄰的第四導線19的信號差來進行判斷。換言之，圖9是採用互電容式耦合來產生第四導線19上的信號。

據此，在本發明的一範例中，電容式感測器包括依序排列的多個偵測片、至少一參考片與一控制器。所述的至少一參考片配置於所述的偵測片之間，其配置方式可以是依據前述圖1、2、3、4、7、8與9所示。此外，控制器同時分別提供一電性信號於所述至少一參考片與每一個偵測片，依據每一個偵測片與另一個偵測片間的信號差判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片。另外，控制器是依據所述至少一外部導電物件接近或觸碰前與所述至少一外部導電物件接近或觸碰時的信號差的變化量判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片。

據此，本發明的一第七實施例為一種電容式感測器，包括依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；儲存一查表的內存，其中該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係；以及一控制器。控制器同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並且提供該電性信號或一直流電位給所述至少一參考片，或控制器同時分別提供一電性信號於每一個參考片，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。進一步地，控制器利用該查表依據所述的信號差判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片。

在本發明的一範例中，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。在本發明的另一範例中，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。

本發明的第八實施例是一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間，以阻隔每一片偵測片；及一控制器。控制器同時分別提供一電性信號於每一個偵測片，並且提供電性信號或一直流電位給參考片，以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並且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差。此外，控制器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後所有的信號差相加以產生多個連續的還原信號值，並且依據所述連續的還原信號值判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片。

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。還原信號值可以是前述的還原的信號或還原的信號變化量。在本發明的一範例中，超出所述連續的還原信號值中最小者一門檻限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電物件接近或觸碰。在本發明的另一範例中，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物件接近或觸碰。在本發明的再一範例中，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係，並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物件接近或觸碰的至少一偵測片。

前述的控制器的部份作業可以是由處理器配合軟體來達成。因此，在本發明的一範例中，電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測 片之間，以阻隔每一片偵測片；同時分別提供一電性信號於每一個偵測片，並且提供電性信號或一直流電位給參考片的裝置；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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。

請參照圖10，本發明的第九實施例為依據本發明提出的一種電容式感測器的偵測方法。首先，如步驟1010所示，提供依序排列的多個偵測片與至少一參考片，所述至少一參考片配置於所述的偵測片之間，以阻隔每一片偵測片。接下來，如步驟1020所示，同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並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於每一個參考片。並且，如步驟1030所示，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並且依序集合所述信號差成為多個連續的信號差。再接下來，如步驟1040所示，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後所有的信號差相加以產生多個連續還原信號值。 並且，如步驟1050所示，依據所述連續還原信號值判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。本實施例的其他細節已揭示於前述說明中，在此不再贅述。

在前述說明中，包括自電容式偵測與互電容式偵測兩種情形。在自電容式偵測中，是同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並且提供電性信號或一直流電位給參考片。在互電容式偵測中，是同時分別提供一電性信號於每一個參考片。參考片在偵測片間作為阻隔之用。例如，電容式感測器下方可能有其他的電路，如果沒有參考片，有可能因為部份偵測片與下方電路間的電容性耦合造成信號變化，以致在未被外部導電物件接近或觸碰時信號差不為零值。反之，如果能確保沒有上述情形的發生，就不一定需要參考片。

換言之，在沒有參考片的情形下，是採用自電容式偵測，是同時分別提供一電性信號於每一個偵測片。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的申請專利範圍；凡其他為脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包括在下述的申請專利範圍。

1、2、3、4、7、8、9‧‧‧電容式感測器

10、20、70‧‧‧偵測器

11、21、31、41、71‧‧‧偵測片

12、22、32、42、72‧‧‧參考片

13‧‧‧第一導線

14‧‧‧第二導線

15‧‧‧遮蔽線

16‧‧‧控制器

17‧‧‧觸控感測器

18‧‧‧第三導線

19‧‧‧第四導線

77、78‧‧‧觸碰範圍

圖1至圖4為依據本發明之第一實施例之電容式感測器的示意圖；圖5為依據本發明之第二實施例之電容式感測器的偵測方法的流程示意圖；以及圖6為依據本發明之第三實施例之利用信號差值偵測電容式感測器的方法的流程示意圖；圖7為依據本發明之第四實施例之電容式感測器的示意圖；圖8為依據本發明之第五實施例之電容式感測器的示意圖；圖9為依據本發明之第六實施例之電容式感測器的示意圖；以及圖10為依據本發明之第九實施例之電容式感測器的偵測方法的流程示意圖。

8‧‧‧電容式感測器

20‧‧‧偵測器

21‧‧‧偵測片

22‧‧‧參考片

13‧‧‧第一導線

14‧‧‧第二導線

15‧‧‧遮蔽線

16‧‧‧控制器

18‧‧‧第三導線

Claims (23)

1. 一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；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係；以及一控制器，同時分別提供一電性信號於每一個偵測片，並且提供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，並且利用查表依據所述的信號差判斷出被至少一外部導電物件接近或觸碰的至少一偵測片。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式感測器，其中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. 如申請專利範圍第1項所述之電容式感測器，其中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. 一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；以及 一控制器，同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並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於每一個參考片；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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電容式感測器，其中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. 如申請專利範圍第5項所述之電容式感測器，其中超出所述連續的還原信號值中最小者一門檻限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電物件接近或觸碰。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電容式感測器，其中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物件接近或觸碰。
8. 如申請專利範圍第4項所述之電容式感測器，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係，並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物件接近或觸碰的至少一偵測片。
9. 一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並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於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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電容式感測器，其中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. 如申請專利範圍第10項所述之電容式感測器，其中超出所述連續的還原信號值中最小者一門檻限值的還原信號值對應的偵測 片為被外部導電物件接近或觸碰。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電容式感測器，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物件接近或觸碰。
13. 如申請專利範圍第9項所述之電容式感測器，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係，其中被至少一外部導電物件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. 一種電容式感測器，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於每一個偵測片；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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片。
15. 如申請專利範圍第14項所述之電容式感測器，其中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. 如申請專利範圍第15項所述之電容式感測器，其中超出所述連續的還原信號值中最小者一門檻限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電物件接近或觸碰。
17. 如申請專利範圍第15項所述之電容式感測器，其中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物件接近或觸碰。
18. 如申請專利範圍第14項所述之電容式感測器，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係，並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物件接近或觸碰的至少一偵測片。
19. 一種電容式感測器，包括：依序排列的多個偵測片；至少一參考片，配置於所述的偵測片之間；同時分別提供一電性信號於每一個偵測片並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於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並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後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物件接近或觸碰的至少一偵測片的裝置。
20. 如申請專利範圍第19項所述之電容式感測器，其中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. 如申請專利範圍第20項所述之電容式感測器，其中超出所述連續的還原信號值中最小者一門檻限值的還原信號值對應的偵測片為被外部導電物件接近或觸碰。
22. 如申請專利範圍第20項所述之電容式感測器，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物件接近或觸碰。
23. 如申請專利範圍第19項所述之電容式感測器，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係，其中被至少一外部導電物件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。