本发明涉及一种智能装置，且特别涉及一种具有防止误触功能的智能装置。
背景技术：
近年来，智能装置例如手机、平板电脑等因其便利性而被逐渐广泛地使用。智能装置往往具有至少一个按键，此按键通常设置于智能装置的侧边。使用者可以透过此按键操作智能装置，例如解锁智能装置的屏幕、调整智能装置的音量等等。
传统的智能装置上所设置的按键大致可分成两类：机械式按键与电容式按键。
机械式按键的特点在于，机械式按键由一个开关(switch)来进行信号触发的动作。在一般状态下，开关被卡榫顶住，而电性隔离特定导体，故不会有信号被触发。当使用者对机械式按键施加力量时，开关会被压下，并与特定导体电性连接，进而触发信号。机械式按键容易因为反复地被按压，而造成故障。
电容式按键的原理则是利用人体电容效应来改变电容式按键中的微小电容值，进而让控制芯片检测到电容值的微小变化，以判断电容式按键是否被按下。虽然电容式按键比较不会因为反复地接触，而造成故障，但电容式按键相较于机械式按键而言，比较容易发生误触的情况。举例来说，当使用者将智能装置放在背包或是口袋时，按键可能会遭受外力而被触发，进而使得智能装置的屏幕被打开或是音量调整等等。
上述误触情形有违使用者的本意，因此，需要一种智能装置的设计，能够防止智能装置被误触，且可以避免按键因为多次按压而有故障的情况。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种具有防止误触功能的智能装置。所述智能装置包括电容式按键模块。电容式按键模块设置于智能装置。所述电容式按键模块还包括接触层、第一电极层、第二电极层以及弹性层。第一电极层包括至少一第一电极。第二电极层设置于接触层之下，其包括至少一第二电极以及至少一第三电极。弹性层设置于第一电极层与第二电极层之间，用以当接受压力时产生形变而改变第一电极层与第二电极层间的距离。第一电极与第二电极形成第一感应电容。第二电极与第三电极形成第二感应电容。于弹性层接受压力产生形变致使第一感应电容产生变化时，根据第一感应电容的电容值变化产生按压信号。于导体接触或靠近接触层致使第二感应电容产生变化时，根据第二感应电容的电容值变化产生位移信号。
本发明实施例提供一种具有防止误触功能的智能装置。所述智能装置包括电容式按键模块。电容式按键模块设置于智能装置。所述电容式按键模块还包括接触层、第一电极层、第二电极层以及弹性层。第一电极层包括至少一第一电极。第二电极层设置于接触层之下，其包括至少一第二电极。弹性层设置于第一电极层与第二电极层之间，用以当按压操作时产生形变而改变第一电极层与第二电极层间的距离。第一电极与第二电极形成第一感应电容。于弹性层接受该压力产生形变致使该第一感应电容产生变化时，根据第一感应电容的电容值变化产生按压信号。
综上所述，本发明实施例的智能装置具有防止误触的功能。当智能装置的控制单元至少要接收到按压信号时，控制单元才会对应地控制智能装置执行特定动作。也就是说，控制单元仅收到位移信号时，其并不会执行特定动作。当智能装置的电容式按键模块不小心被轻微触碰时，智能装置会将此次触发动作判断为误触。如此一来，智能装置可以有效地避免误触的发生。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1A是本发明实施例的智能装置的示意图。
图1B是本发明实施例的智能装置受压时的示意图。
图2是本发明实施例的电容式按键模块的架构图。
图3A～图3B分别是本发明实施例的电容式按键模块的制作示意图。
图4是本发明另一实施例的电容式按键模块的架构图。
图5是本发明实施例的电容式按键模块的电极分布示意图。
图6是本发明另一实施例的电容式按键模块的电极分布示意图。
图7A～图7B分别是本发明另一实施例的电容式按键模块的架构图。
图8是本发明另一实施例的电容式按键模块的架构图。
其中，附图标记说明如下：
1：智能装置
10、10’、70、70’、80：电容式按键模块
11：控制模块
101、701、701’、801：第一电极层
102、702、702’：弹性层
103、703、703’、803：第二电极层
104、704、704’、804：接触层
105、105：软板
111：控制单元
802：弹性元件
1051：弯折区域
1011、1011’：第一电极
1031：第二电极
1032：第三电极
C1：第一感应电容
C2：第二感应电容
具体实施方式
在下文将参看随附附图更充分地描述各种例示性实施例，在随附附图中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向本领域的技术人员充分传达本发明概念的范畴。在诸附图中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或信号等，但此等元件或信号不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，如本文中所使用，术语“或”视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一者或者多者的所有组合。
请参阅图1A，图1A是本发明实施例的智能装置的示意图。智能装置1包括电容式按键模块10以及控制模块11。电容式按键模块10设置于智能装置1表面，电容式按键模块10较佳设置在智能装置1的侧边上，用以提供使用者操作智能装置1。电容式按键模块10例如可以为智能装置1的解锁开关或音量控制开关，但并不以此为限。使用者可以透过操作该电容式按键模块10以产生按压信号以及位移信号。另外，电容式按键模块10包括第一电极层101、弹性层102、第二电极层103以及接触层104。至于电容式按键模块10的细部结构将于下方段落作详细介绍。
请参阅图1B，图1B是本发明实施例的智能装置受压时的示意图。使用者可通过一导体(例如手指)来操作该电容式按键模块10。
请参阅图2，图2是本发明实施例的电容式按键模块的架构图。电容式按键模块10包括第一电极层101、弹性层102、第二电极层103以及接触层104。接触层104较佳是以不导电材料所构成，用以提供使用者于其上进行位移操作及按压操作。
第一电极层101具有至少一第一电极(图2未绘示)。第二电极层103设置于接触层104之下，且第二电极层103包括至少一第二电极(图2未绘示)以及至少一第三电极(图2未绘示)。第一电极与第二电极形成第一感应电容，且第一电极或第二电极用以根据第一感应电容的电容值变化产生按压信号。第二电极与第三电极形成第二感应电容，且第二电极或第三电极用以根据第二感应电容的电容值变化产生位移信号。
弹性层102设置于第一电极层101与第二电极层103之间。弹性层102由不导电的弹性材料所组成，例如橡胶或海绵。当使用者按压电容式按键模块10时，弹性层102产生形变而改变第一电极层101与第二电极层103间的距离，进而影响第一电极与第二电极之间的第一感应电容。
详细地说，当使用者的手指按压电容式按键模块10以执行按压操作时，被使用者按压的地方所对应的第一电极与第二电极之间的距离会改变，进而改变第一电极与第二电极之间的第一感应电容。通过第一感应电容所产生的电容值变化即可计算手指按压的区域，并对应产生一个按压信号。当使用者的手指接触或靠近接触层104以执行位移操作时，对应的第二电极与第三电极之间的第二感应电容会被影响，并进而影响这些第二感应电容所产生的电容值。通过这些第二感应电容所产生的电容值变化即可计算手指经过的区域，并对应产生位移信号。
附带一提，通过使用者按压电容式按键模块10时影响的第一电极或第二电极数量可进一步判断使用者按压电容式按键模块10的力道。当被影响的第一电极或第二电极数量较多，表示使用者按压电容式按键模块10的压力较大，此时第一电极或第二电极将产生按压信号。当被影响的第一电极或第二电极数量较少，则表示使用者按压电容式按键模块10的压力较小，第一电极或第二电极将不产生按压信号。也就是说，根据第一电极或第二电极被按压的情况即可判断目前使用者施加的压力大小。
因此当使用者的手指按压电容式按键模块10(例如电容式按键模块10靠近上方的区块)时，电容式按键模块10根据其第一感应电容(由第一电极层101的第一电极与第二电极层103的第二电极形成)的电容值变化产生按压信号。当使用者的手指接触电容式按键模块10并开始滑动(例如由电容式按键模块10靠近上方的区块向下方区块滑动)时，电容式按键模块10根据其第二感应电容(由第二电极层103的第二电极与第三电极形成)的电容值变化产生位移信号。控制模块11的控制单元(图1B未绘示)接收到按压信号或接收到按压信号以及位移信号后再控制智能装置1执行对应的动作。
举例来说，当电容式按键模块10作为解锁开关时，使用者可以透过按压电容式按键模块10以产生按压信号。控制模块11接收到按压信号后，其控制单元将控制智能装置1解锁其屏幕。或者，使用者可以透过按压并滑动按压电容式按键模块10以产生按压信号以及位移信号。控制模块11接收到按压信号以及位移信号后，其控制单元将控制智能装置1解锁其屏幕。
再举例来说，当电容式按键模块10为音量控制开关时，使用者同样透过按压并滑动按压电容式按键模块10以产生按压信号以及位移信号。控制模块11接收到按压信号以及位移信号后，其控制单元将控制智能装置1调整其音量。需注意的是，上述所举的电容式按键模块10对应的功能仅为举例，本发明并不限定电容式按键模块10对应的功能。于下面实施例中，电容式按键模块10同时具有解锁开关与音量控制开关的功能。
请参阅图3A～图3B，图3A～图3B分别是本发明实施例的电容式按键模块的制作示意图。第一电极层101与第二电极层103直接在一个软板105上形成，并各自形成于软板105的弯折区域1051的两侧。在第一电极层101上直接设置弹性层102之后，即可将软板105弯折，以形成如图3B的结构。值得一提的是，本实施例在第一电极层101上设置弹性层102，但并不以此为限。于其他实施例中，弹性层102亦可设置于第二电极层103上，或是同时设置于第一电极层101以及第二电极层103上。
软板105中与第二电极层103重叠的部分可进一步作为接触层104，以提供使用者其上进行位移操作及按压操作。换句话说，接触层104可直接为软板105的一部分。当然，本发明实施例并不限制于此，接触层104亦可以另外地设置于软板105中与第二电极层103重叠部分的上面的一独立绝缘层。
图4是本发明另一实施例的电容式按键模块的架构图。本实施例的第二电极层103具有至少一第二电极1031以及至少一第三电极1032，且第一电极层101具有一个第一电极(图4未绘示)。第二电极1031与第三电极1032之间彼此不导通(电性分离)，且相互具有第二感应电容C2。第二电极1031与第一电极间相互具有第一感应电容C1。
第一电极层101的第一电极较佳可以是驱动电极。第二电极层103的第二电极1031可以是感应电极，而第三电极1032可以是驱动电极。驱动电极用以发出驱动信号，而感应电极用以根据第一感应电容C1或第二感应电容C2的电容值变化对应地输出按压信号或位移信号。驱动电极的电极数目可以仅设置1个即可，但也可根据不同应用而设置多个驱动电极。感应电极的电极数目较佳大于1，以能够检测多个位置的第一感应电容C1与第二感应电容C2。
当使用者的手指按压在接触层104并执行按压操作时，即可改变对应的第二电极1031与第一电极之间的距离，进而影响二电极之间的电场并改变第二电极1031所检测到的第一感应电容C1的电容值。根据相对应的第一感应电容C1所产生的电容值变化即可判断手指按压的力道与位置。当使用者的手指接触或靠近接触层104并执行位移操作时，会影响周遭第二电极1031与第三电极1032之间的电场，进而改变相对应的第二电极1031所检测到的第二感应电容C2的电容值。根据相对应的第二感应电容C2所产生的电容值变化即可判断手指的位移方向以及位移速度。
更详细地说，接触层104可用以提供使用者于其上进行位移操作及按压操作。弹性层102同样设置于第一电极层101与第二电极层103之间，用以当按压操作时产生形变而改变第一电极层101与第二电极层103间的距离。第一电极层101的第一电极与第二电极层103的第三电极1032是驱动电极。第二电极层103的第二电极1031是感应电极。当使用者进行按压操作时，第二电极1031用以根据第一感应电容C1的电容值变化产生按压信号。当使用者进行位移操作时，第二电极1031用以根据第二感应电容C2的电容值变化产生位移信号。
当第二电极1031检测到第一感应电容C1的电容值呈现增加的趋势时，可以判断是手指按压导致第一电极层101与第二电极层103的距离减少而使得第一感应电容C1的电容值增加。当第一感应电容C1的电容值变化超过第一变化阈值时，对应的第二电极1031将产生按压信号。需注意的是，本发明并不限定第一变化阈值的数值，使用者可依需求自行设定第一变化阈值。
另一方面，当第二电极1031检测到的第二感应电容C2的电容值呈现减少的趋势，可以判断是导体(如手指)接触或靠近接触层104而使得第二电极1031与第三电极1032之间的第二感应电容C2的电容值降低。当第二感应电容C2的电容值变化超过第二变化阈值时，对应的第二电极1031将产生位移信号。需注意的是，本发明并不限定第二变化阈值的数值，使用者可依需求自行设定第二变化阈值。
值得一提的是，于本发明实施例中，第二电极1031为感应电极，而第一电极与第三电极1032为驱动电极。然而，本发明并不以此为限。于其他实施例中，第二电极1031可为驱动电极，而第一电极与第三电极1032可为感应电极。本发明并不限定第二电极1031必须为感应电极，且第一电极与第三电极1032必须为驱动电极。此外，本发明亦不限定驱动电极与感应电极的电极数目。简而言之，电容式按键模块10中驱动电极的电极数目大于等于1，且感应电极的电极数目大于1即可。
配合图4，请参阅图5，图5是本发明实施例的电容式按键模块的电极分布示意图。由图5可知，软板105的一侧设置了第一电极层101，而对应第一电极层101的另一侧设置了第二电极层103。第一电极层101包括一个第一电极1011。第二电极层103包括多个第二电极1031以及多个第三电极1032，且第二电极1031以及第三电极1032排列成4*4的矩阵。第二电极1031与第三电极1032彼此电性分离。于本实施例中，第二电极1031为感应电极，第一电极1011及第三电极1032为驱动电极。弯折区域1051用以提供软板105直接进行弯折以形成图3B所示的结构。附带一提，上述第二电极1031以及第三电极1032的电极数目以及排列方式仅为示意，并非用以限制本发明。
于本实施例中，每一个第二电极1031具有相同的面积，且每一个第三电极1032具有相同的面积。然而，本发明并不限制，第二电极1031与第三电极1032的大小。于其他实施例中，部分第二电极1031亦可具有不同面积，且部分第三电极1032具有不同面积。简而言之，使用者可依需求自行设计第二电极1031以及第三电极1032的电极数目、电极大小以及排列方式。
第一电极1011、第二电极1031以及第三电极1032分别透过电性走线(traces)电性连接于控制模块的控制单元111。控制单元111用以接收在按压操作下第一电极1011或第二电极1031产生的按压信号，并接收在位移操作下第二电极1031或第三电极1032产生的位移信号。当控制单元111接收到按压信号或接收到按压信号以及位移信号时，控制单元111控制智能装置1执行特定动作，例如解锁智能装置1，或是调整智能装置1的音量。也就是说，当控制单元111仅接收到位移信号而未收到按压信号时，控制单元111不会控制智能装置1执行特定动作。如此一来，智能装置1能够有效地防止误触。
请参阅图6，图6是本发明另一实施例的电容式按键模块的电极分布示意图。图6的电容式按键模块10’的电极分布大致类似于图5的电容式按键模块10，以下仅针对不同处进行描述。与图5的电容式按键模块10不同的是，电容式按键模块10’的第一电极层包括多个第一电极1011’，且第一电极1011’排列成4*4的矩阵。第一电极1011’、第二电极1031以及第三电极1032同样透过电性走线(traces)电性连接于控制模块的控制单元111，使得控制单元111能够接收按压信号以及位移信号。附带一提，上述第一电极1011的电极数目以及排列方式仅为示意，并非用以限制本发明。此外，本发明同样不限定第一电极1011的大小必须相同，使用者可依需求自行设计第一电极层。
上述内容介绍了电容式按键模块10的结构与功能，以下将针对智能装置1的防止误触功能进行进一步的描述。由上述内容可知，控制单元111接收到按压信号或接收到按压信号以及位移信号时，才控制智能装置1执行特定动作。
复参照图1A、图1B、图4与图5，以图1A、图1B、图4及图5为例，当使用者的手指按压接触层104时，会导致第一电极层101与第二电极层103的距离减少而使得第一感应电容C1的电容值增加。当第一感应电容C1的电容值变化超过第一变化阈值时，对应的第一电极1011或第二电极1031将产生按压信号(以本实施例来说，第二电极1031是感应电极，故按压信号由第二电极1031所产生)。
于本实施例中，当控制单元111收到按压信号时，控制单元111便会控制智能装置1执行特定动作。举例来说，此时特定动作可以为解锁智能装置1，意即使用者按压电容式按键模块10便可使控制单元111解锁智能装置1的屏幕。
于另一实施例中，除了接收到按压信号外，控制单元111还要接收到位移信号才会解锁智能装置1的屏幕。举例来说，使用者先按压电容式按键模块10以产生按压信号，接着使用者的手指在电容式按键模块10的接触层104上滑动以产生位移信号。当控制单元111收到按压信号以及位移信号时，控制单元111便会控制智能装置1解锁智能装置1的屏幕。
此外，于本实施例中，控制单元111还可以根据按压信号与位移信号控制智能装置1执行其他的特定动作。当控制模块11的处理单元(图未绘示)判断按压信号产生后，处理单元于固定时间内依据位移信号指示控制单元111控制智能装置1执行特定动作。
详细地说，当使用者的手指接触或靠近接触层104时，第二电极1031检测到的第二感应电容C2的电容值呈现减少的趋势。当第二感应电容C2的电容值变化超过第二变化阈值时，对应的第二电极1031或第三电极1032将产生位移信号(以本实施例来说，第二电极1031是感应电极，故位移信号由第二电极1031所产生)。此时，控制模块11的处理单元会根据产生位移信号的电极数目判断手指的位移速度。当电极数目越多表示手指的位移速度越快。反之，当电极数目越少则表示手指的位移速度越慢。需注意的是，本发明并不限制固定时间的长度，使用者可依需求自行设计固定时间的长度。
接着，处理单元可以透过手指的位移速度进一步计算出手指的位移速率与位移方向。当处理单元判断手指的位移速率超过速率阈值时，处理单元会输出判断信号至控制单元111，判断信号中指示了手指的位移方向。控制单元111再根据按压信号以及判断信号控制智能装置1执行特定动作。需注意的是，本发明并不限制速度阈值的大小，使用者可依需求自行设计速度阈值的大小。
举例来说，当使用者想要调整智能装置1的音量时，使用者可以先按压电容式按键模块10以产生按压信号。控制模块11的处理单元判断按压信号产生后，处理单元会开始计算一段固定时间。在这一段固定时间内，使用者可以透过其手指在电容式按键模块10的接触层104上滑动以调整智能装置1的音量。
以本实施例来说，由于电容式按键模块10设置于智能装置1的左侧，故定义手指由接触层104的上方区块向下方区块移动为将智能装置1得音量调低，并定义手指由接触层104的下方区块向上方区块移动为将智能装置1得音量调高。然而，本发明并不以为限，使用者可自行定义手指的位移方向所对应的特定动作。
使用者的手指在电容式按键模块10的接触层104上滑动后，对应的第二电极1031根据第二感应电容C2的电容值变化来产生位移信号。处理单元接着根据位移信号计算出手指的位移速率与位移方向。当处理单元判断手指的位移速率超过速率阈值时，处理单元会输出判断信号至控制单元111。控制单元111再根据按压信号、位移信号以及判断信号对应地调整智能装置1的音量。
在此请注意，于本实施例中，处理单元设置于控制模块11中。然而，本发明并不以此为限。于其他实施例中，处理单元亦可设置于电容式按键模块10、10’中。
请参阅图7A～图7B，图7A～图7B分别是本发明另一实施例的电容式按键模块的架构图。图7A的电容式按键模块70、图7B的电容式按键模块70’与图2的电容式按键模块10的功能与结构类似，以下仅针对不同处进行描述。电容式按键模块70、电容式按键模块70’与电容式按键模块10的差别在于，电容式按键模块10的接触层104的表面为平面，而电容式按键模块70的接触层704的表面为凸面。另外，图7B的电容式按键模块70’的接触层704’的表面则为凹面。
请参阅图8，图8是本发明另一实施例的电容式按键模块的架构图。图8的电容式按键模块80与图2的电容式按键模块10的功能与结构类似，以下仅针对不同处进行描述。电容式按键模块80与电容式按键模块10的差别在于，电容式按键模块80并未设置弹性层(如图2的弹性层102)。取而代之地，电容式按键模块80设置了至少一弹性元件802。弹性元件802的两端分别耦接于第一电极层801以及第二电极层803，用以支撑第一电极层801以及第二电极层803。弹性元件802为不导电材质，例如橡胶或海绵。附带一提，弹性元件802只要能够于受到按压时产生形变而于外力消除时回复原状即可，并无特定限制。
综上所述，本发明实施例的智能装置具有防止误触的功能。当智能装置的控制单元接收到按压信号或同时接收到按压信号以及位移信号时，控制单元才会对应地控制智能装置执行特定动作。也就是说，控制单元仅收到位移信号时并不会执行特定动作。当智能装置的电容式按键模块不小心被按到或滑动时，智能装置会将此次触发动作判断为误触。如此一来，智能装置可以有效地避免误触的发生。另外一方面，由于采用弹性层的关系，智能装置的电容式按键模块比较不会像传统机械式按键容易因多次按压而故障。
另一方面，本发明实施例的智能装置还可以依据按压信号、位移信号以及使用者的手指的位移方向来控制智能装置执行其他的动作，例如调整音量。也就是说，本发明实施例的智能装置可以透过其电容式按键模块执行不同的功能，且智能装置同样可以避免使用者误触这些功能。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施例，惟本发明的特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在本发明的专利范围内。