感测装置及检测方法与流程

本发明关于一种感测装置及检测方法，特别是一种触碰面板的感测装置及检测方法。
背景技术：
：随着科技的发展，面板触控的技术越趋成熟。以目前来说，面板触控技术主要分为自容式投射式电容触控技术与互容式投射式电容触控技术。自容式投射式电容触控技术是将电极充电并对其作电容值检测。由于手指触控时所检测到的电容值与未触碰的电容值不同，依据电容值的变化，便可以得知手指触碰的坐标信息。互容式投射式电容触控技术是将电极分为两组，先对一组电极充电，再对另一组电极作电容值的检测。由于手指触控所检测到的电容值与未触碰的电容值不同，依据两组电极的相对位置关系，进而得到手指触碰的坐标信息。然而不管是自容式投射式电容触控技术或互容式投射式电容触控技术，仅能检测到触碰的位置，却无法检测到触碰时按压的力量。技术实现要素：本发明提供一种感测装置及检测方法，可以检测触碰时的坐标信息以及按压的力道大小。依据本发明的一实施例所提供的感测装置，包含第一基板、第二基板、第一电极组、第二电极组及介电层。第一基板具有第一表面。第二基板位于第一基板上方。第一电极组位于第一表面且包含多个第一电极与多个第二电极。第二电极组位于第二基板且位于第一电极组上方。第二电极组包含多个第三电极与多个第四电极。介电层位于第一电极组与第二电极组之间。于触控检测时段内，第一电极接收第一驱动信号，第二电极处于第一运作模式。第三电极接收第二驱动信号，第四电极处于第二运作模式。于感压检测时段，第一电极接收第三驱动信号，第二电极处于第二运作模式。第三电极与第四电极均处于第三运作模式。依据本发明的一实施例所提供的检测方法，适于感测装置。感测装置包含第一电极组与第二电极组。第一电极组包含多个第一电极与多个第二电极。第二电极组包含多个第三电极与多个第四电极。检测方法包含于触控检测时段中，提供第一驱动信号至第一电极，并使第二电极处于第一运作模式。于触控检测时段中，提供第二驱动信号至第三电极并使第四电极处于第二运作模式。于感压检测时段中，提供第三驱动信号至第一电极并使第二电极处于第二运作模式。于感压检测时段中，使第三电极与第四电极处于第三运作模式。综合以上所述，本发明所提供的感测装置及检测方法，是以互容式的检测方式，再分别于感压检测时段与触控检测时段中提供不同的操作方式，进而得以使感测装置同时检测触碰时的坐标信息以及按压的力道大小。以上的关于本揭露内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。附图说明图1A是依据本发明的一实施例所绘示的感测装置的示意图。图1B是依据本发明的一实施例所绘示的第二电极组的俯视示意图。图1C是依据本发明的一实施例所绘示的第一电极组的俯视示意图。图1D是依据本发明的一实施例所绘示的感测装置的俯视示意图。图2是依据本发明的一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。图3是依据本发明的一实施例所绘示的时序波形图。图4是依据本发明的一实施例所绘示的部分感测装置的电路图。图5是依据本发明的一实施例所绘示的部分感测装置结构的等效电路图。图6是依据本发明的另一实施例所绘示的部分感测装置结构的等效电路图。图7是依据本发明的另一实施例所绘示的部分感测装置结构的等效电路图。图8是依据本发明的另一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。图9是依据本发明的另一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。图10是依据本发明的另一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。图11是依据本发明的一实施例所绘示的检测方法的方法流程图。其中，附图标记：1：感测装置10：第一基板11：第二基板12：介电层13：液晶层14：第三基板101：第一电极组111：第二电极组101a～101c：第一电极101d～101e：第二电极111a～111c：第三电极111d～111e：第四电极101a_1～101c_1：第一电极连接部101d_1～101e_1：第二电极连接部111a_1～111c_1：第三电极连接部111d_1～111e_1：第四电极连接部AA’：剖面线E1：第一表面E2：第二表面E3：第三表面S1：第一驱动信号S2：第二驱动信号S3：第三驱动信号SC：感测电路SW：开关单元Tr：重置阶段Ts：感测阶段Cf1、Cf1r、Cf2t、Cf2t’、Cf2r、Cf2r’、CmA、CmA’、CmB：电容具体实施方式以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。请先参照表一，由表一所示的数据，可以得知采用自容式的感测方式与互容式的感测方式分别可以检测到的电容变化量为2.31％与3.24％。相较于自容式的感测方式，如表一所示，利用互容式的感测方式所检测到的变化量高于自容式的感测方式，也就是说，采用互容式的感测方式所得到的感测效果较为明显。而本发明的感测装置所采用的感测方式举例为互容式的感测方式。表一电容(pF)自容式互容式触控检测172.790.4感压检测176.793.3电容变化量2.31％3.24％请一并参照图1A、图1B与图1C。图1A是依据本发明的一实施例所绘示的感测装置的示意图。图1B与图1C是依据本发明的一实施例分别绘示的第二电极组与第一电极组的俯视示意图。如图1A所示，感测装置1包含第一基板10、第二基板11、第一电极组101、第二电极组111及介电层12。如图1B与图1C所示，第一电极组101包含多个第一电极101a～101c与多个第二电极101d～101e，第二电极组111包含多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e。第一电极101a～101c举例为依序排列，第二电极101d～101e举例为依序排列，第三电极111a～111c举例为依序排列，第四电极111d～111e举例为依序排列。于此实施例中，如图1B与图1C所示，第一电极101a通过第一电极连接部101a_1电性连接。第一电极101b通过第一电极连接部101b_1电性连接，第一电极101c通过第一电极连接部101c_1电性连接。第二电极101d通过第二电极连接部101d_1电性连接，第二电极101e通过第二电极连接部101e_1电性连接。而第三电极111a通过第三电极连接部111a_1电性连接，第三电极111b通过第三电极连接部111b_1电性连接，第三电极111c通过第三电极连接部111c_1电性连接。第四电极111d通过第四电极连接部111d_1电性连接，第四电极111e通过第四电极连接部111e_1电性连接。于一实施例中，多个第一电极连接部101a_1～101c_1、多个第一电极101a～101c与多个第二电极101d～101e均位于感测装置1的同一层，且与多个第二电极连接部101d_1～101e_位于不同层。于另一实施例中，多个第二电极连接部101d_1～101e_1、多个第一电极101a～101c与多个第二电极101d～101e均位于感测装置1的同一层，且与多个第一电极连接部101a_1～101c_1位于不同层。第二电极组111与第一电极组101具有类似的结构，于此不再赘述。请一并参照图1D与图2。图1D是依据本发明的一实施例所绘示的感测装置的俯视示意图。图2是依据本发明的一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图，其对应图1D的剖面线AA’。如图2所示，第一基板10具有第一表面E1。第二基板11与第一基板10相对设置。第一电极组101位于第一表面E1，而第二电极组111位于第二基板11且位于第一电极组101上方。于一实施例中，所述的多个第一电极101a～101c、多个第二电极101d～101e、多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e为导电玻璃(FTO)、氧化锑锡薄膜(ATO)或铟锡氧化物(ITO)等透明导电膜所组成，用以接收来自感测电路的驱动信号。而于一实施例中，多个第三电极111a～111c于第一表面E1的正投影举例不重叠于第二电极101d～101e，多个第四电极111d～111e于第一表面E1的正投影举例不重叠于多个第一电极101a～101c。举例来说，如图2所示，第三电极111a于第一表面E1的正投影不重叠于第二电极101d。第四电极111d于第一表面E1的正投影不重叠于第一电极101a与第一电极101b。介电层12位于第一电极组101与第二电极组111之间，用以隔绝第一电极组101与第二电极组111。于一个例子中，介电层12的介电系数越高越为理想。于一实施例中，介电层12为空气。于另一实施例中，当感测装置1的介电层12为多层介电层时，每个介电层的介电系数大于等于1且小于等于8。于图2的实施例中，第二基板11具有面向第一表面E1的第二表面E2。而第二电极组111位于第二表面E2。请一并参照图2与图3，图3是依据本发明的一实施例所绘示的时序波形图。如图3所示，于触控检测时段Tt内，感测装置1的多个第一电极101a～101c依序分别接收第一驱动信号S1，为了方便说明，图3仅绘示第一电极101a～101b。于实务上，当多个第一电极101a～101c从感测电路(图中未示)接收第一驱动信号S1时，多个第一电极101a～101c会被充电。于触控检测时段Tt内，多个第二电极101d～101e处于第一运作模式。于一实施例中，第一运作模式是将多个第二电极101d～101e浮接。请一并参照图4，图4是依据本发明的一实施例所绘示的部分感测装置的电路图。如图4的例子中，第二电极101d通过开关单元SW连接至感测电路SC。而所述的浮接是指开关单元SW未导通的状态。同样地，第二电极101e也是通过开关单元SW连接至感测电路SC。也就是说，在浮接状态时，多个第二电极101d～101e虽然与感测电路结构上有连接关系，但实质上多个第二电极101d～101e与感测电路呈现断路的状态。于另一实施例中，第一运作模式包含重置阶段Tr与感测阶段Ts，重置阶段与感测阶段举例是紧密接续，如图3所示。在重置阶段Tr中，多个第二电极101d～101e会重置回到一预设电位，在接下来的感测阶段Ts中，多个第二电极101d～101e与感测电路SC之间的开关单元SW导通，由感测电路SC检测多个第二电极101d～101e的电位。于触控检测时段Tt内，多个第三电极111a～111c依序分别接收第二驱动信号S2，为了方便说明，图3仅绘示第二电极111a～111b。于实务上，当多个第三电极111a～111c从感测电路SC接收第二驱动信号S2时，多个第三电极111a～111c会被充电。于一实施例中，多个第一电极101a～101c及多个第三电极111a～111c被充电到同一电位，此时图2中上下对应的第一电极与第三电极之间不具有电位差。例如，上下对应的第一电极101a与第三电极111a之间无电位差存在。多个第四电极111d～111e处于第二运作模式。于一实施例中，第二运作模式与第一运作模式相同，包含重置阶段Tr与感测阶段Ts，重置阶段Tr与感测阶段Ts紧密接续。同样地，在重置阶段Tr中，多个第四电极111d～111e会重置回到一预设电位，在接下的感测阶段Ts中，多个第四电极111d～111e与感测电路SC之间的开关单元SW导通，感测电路SC检测多个第四电极111d～111e的电位。于所述的触控检测时段Tt内，感测装置1利用互容式感测来取得手指触碰的坐标信息。以一个实际的例子来说，请参照图5，图5是依据本发明的一实施例所绘示的部分感测装置结构的等效电路图。如图5所示，第一电极101a与第二电极101d之间具有电容CmA，第一电极101a与第三电极111a之间具有电容Cf2t，第二电极101d与第四电极111d之间具有电容Cf2r，第三电极111a与第四电极111d之间具有电容CmB。于触控检测时段内，第一电极101a与第三电极111a分别接收到第一驱动信号与第二驱动信号而开始充电至一电位。此时，第一电极101a与第三电极111a之间并无电位差。而第二电极101d与第四电极111d分别处于第一运作模式与第二运作模式。于此例子中，第一运作模式与第二运作模式均包含重置阶段Tr与感测阶段Ts，此时第二电极101d与第四电极111d之间实质上不具有电位差。也就是说，于触控检测时段内，电容Cf2t与电容Cf2r实质上为零。请一并参照图2、图3、图5与图6，图6是依据本发明的另一实施例所绘示的部分感测装置结构的等效电路图。在图5中，第一电极101a与第二电极101d之间产生电容CmA、第三电极111a与第四电极111d之间产生电容CmB、第一电极101a与第三电极111a之间产生电容Cf2t、第二电极101d与第四电极111d之间产生电容Cf2r、第三电极111a与手指(接地端)之间产生电容Cf1、第四电极111d与手指(接地端)之间产生电容Cf1r。举例来说，相较于第一电极101a与第二电极101d之间所产生的电容CmA和第三电极111a与第四电极111d之间所产生的电容CmB，因第一电极101a与第三电极111a之距离远大于第一电极101a与第二电极101d之间的距离，故第一电极101a与第三电极111a之间所产生的电容Cf2t及第二电极101d与第四电极111d之间所产生的电容Cf2r视为实质上为零时，图5的等效电路图可以简化成图6的等效电路图。具体来说，于触控检测时段Tt内，第三电极111a会被充电，此时第三电极111a与第四电极111d之间产生电容CmB。当手指(图5、图6的接地端)进行触碰时，在第二运作模式的感测阶段Ts中，感测电路导通开关单元，进而检测到第三电极111a与第四电极111d之间所产生的电容CmB产生变化，此时可以得知手指触碰的坐标信息。于此例子中，由于电容Cf2t与电容Cf2r实质上为零，因此并不会检测到第一电极101a与第二电极101d之间所产生的电容CmA。请回到图3。如图3所示，于感压检测时段Tf内，多个第一电极101a～101c接收第三驱动信号S3，第二电极101d～101e处于第二运作模式，多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e均处于第三运作模式，其中为了方便说明，图3仅绘示出第一电极101a～101b与第二电极111a～111b。于此实施例中，当多个第一电极101a～101c接收第三驱动信号S3时，均被充电到一个电位。第二运作模式中包含重置阶段Tr与感测阶段Ts，其在重置阶段Tr与感测阶段Ts的运作方式与前述相同，于此不另赘述。而第三运作模式中，多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e接收一个固定的参考电压(例如直流电压)。于另一实施例中，所述的参考电压举例为感测装置1的一个接地电压。使多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e接收固定的参考电压或接地电压的目的是在于屏蔽手指触碰时所产生的信号，而使得感测装置1可以更准确地感测到手指下压的力道。于另一实施例中，多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e为浮接。于所述的感压检测时段Tf内，感测装置1可以通过因介电层12的厚度变化所产生的电容变化值，进而推算出感测装置1所受的手指下压力道。以一个实际的例子来说，请一并参照图2、图3、图5与图7，图7是依据本发明的另一实施例所绘示的部分感测装置结构的等效电路图。于感压检测时段，由于第三电极111a与第四电极111d举例接收一个接地电压，而手指视为一个接地电压，因此图5的可以简化成图7的等效电路图。如图7所示，当手指触碰第二基板11相对于第二表面E2的外表面而施加下压力道时，介电层12所包含的介电材料会被压缩，导致介电层12的厚度方向产生形变而使得手指与第一电极101a之间的距离，以及手指与第二电极101d之间的距离均减少。此时电容Cf2t与电容Cf2r分别改变为电容Cf2t’与电容Cf2r’。因此，电容CmA也随之改变为CmA’。此时，藉由CmA＇与CmA之间的变异量，便可以进一步推算出手指下压力道的大小。于一实施例中，前述的触控检测时段Tt与感压检测时段Tf紧密接续。也就是说，当一个触控检测时段Tt结束后，一个感压检测时段Tf会接续在后，而当前述的感压检测时段Tf结束后，另一触控检测时段Tt会接续在后，且反复地重复上述的运作时序。请参照图8，图8是依据本发明的另一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。于此实施例中，感测装置1的第二基板11除了具有面向第一基板10的第二表面E2之外，更具有相对于第二表面E2的第三表面E3，而第二电极组111位于第三表面E3。于此实施例中，第一基板10与第二基板11之间的介电层12举例为液晶材料，于感压检测时段Tf中，通过液晶材料的压缩程度，以检测手指下压的力道。请参照图9，图9是依据本发明的另一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。于此实施例中，感测装置1更包含第三基板14以及液晶层13。液晶层13夹设于第三基板14与第一基板10之间。于另一实施例中，请参照图10，图10是依据本发明的另一实施例所绘示的感测装置的结构剖面图。图10与图9的实施例不同的是，图10的第二电极组111位于第二基板11的第三表面E3，第二基板11位于第二电极组111和第一电极组101之间。请一并参照图3与图11，图11是依据本发明的一实施例所绘示的检测方法的方法流程图。此检测方法适于图1的感测装置1。如图11所示，在步骤S301中，于触控检测时段Tt中，由感测电路提供第一驱动信号至多个第一电极101a～101c，并使多个第二电极101d～101e处于第一运作模式。在步骤S303中，于触控检测时段Tt中，由感测电路提供第二驱动信号至多个第三电极111a～111c，并使多个第四电极111d～111e处于第二运作模式。在步骤S305中，于感压检测时段Tf中，由感测电路提供第三驱动信号至多个第一电极101a～101c，并使多个第二电极101d～101e处于第二运作模式。于步骤S307中，在感压检测时段Tf中，感测电路使多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e处于第三运作模式。在图11中，虽然以箭头表示步骤S301～S307的先后顺序，但不以此为限，步骤S303可先于或同时于步骤S301，步骤S307可先于或同时于步骤S305，而感压检测时段Tf可先于触控检测时段Tt，但不以此为限。本领域人士可依照本实施例的精神依据需求调整改变各个步骤S301～S307的顺序。于一实施例中，第一运作模式包含将多个第二电极101d～101e浮接。于另一实施例中，第一运作模式中包含重置阶段Tr与感测阶段Ts，重置阶段Tr以及感测阶段Ts举例紧密接续。关于浮接、重置阶Tr段以及感测阶段Ts的具体操作方式前述段落已有叙述，故于此不再赘述。于一实施例中，第二运作模式与第一运作模式举例均包含重置阶段Tr与感测阶段Ts。于一实施例中，第三运作模式包含将多个第三电极111a～111c与多个第四电极111d～111e浮接。于另一实施例中，于第三运作模式中，多个第三电极111a～111c与第四电极111d～111e均接收参考电压或接地电压。于一个例子中，参考电压为0伏特至30伏特，较佳为3.3伏特、5伏特或12伏特。综合以上所述，本发明的感测装置与检测方法，是藉由感压检测时段与触控检测时段中的不同操作方式，进而可以互容式的方式检测手指触碰时的电容变化量而取得触碰的坐标信息，且通过介电层的挤压所产生的电容变异量，进而推算手指按压的力道大小。虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的申请专利范围。当前第1页1 2 3