压力感测阵列与压力感测方法与流程

本技术实现要素：是一种压力感测技术，且特别是有关于一种压力感测阵列与压力感测方法。
背景技术：
：近年来，移动装置解锁方式有数字解锁、图形解锁、指纹解锁与瞳孔解锁等。其中，数字解锁与图形解锁是较为简单的方式，而指纹解锁与瞳孔解锁的设计难度和成本较高。此外，压力感测也成为移动装置的发展趋势之一，如何利用压力感测设计出安全性较高的解锁方式，以及如何将压力感测功能与目前的面板结合是目前面临到的挑战。
发明内容本
发明内容的一态样是提供一种压力感测阵列。压力感测阵列包含多个压力感测单元与控制单元。压力感测单元其中至少一个包含多个第一电极块与多个第二电极块。第二电极块与第一电极块于第一方向与第二方向上间隔排列，其中第一方向实质上正交于该第二方向。控制单元耦接压力感测单元并用以分别控制压力感测单元其中至少一个的第一电极块与第二电极块启动或关闭。本
发明内容的另一态样是提供一种压力感测方法，适用于压力感测阵列。压力感测阵列包含多个压力感测单元与控制单元。压力感测单元其中至少一个包含多个第一电极块与多个第二电极块。第二电极块与第一电极块于第一方向与第二方向上间隔排列，第一方向实质上正交于第二方向。压力感测方法包含以下步骤。透过控制单元，在压力感测阵列操作于第一模式的情况中，记录压力感测单元其中至少一个的第一电极块的第一运作状态与第二电极块的第二运作状态，检测压力感测单元其中至少一个的按压状态；当压力感测单元其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与按压状态符合第一预设值时，产生正确信号。压力感测单元其中至少一个的第一运作状态与第二运作状态至少一者为启动。透过系统端，读取正确信号以执行解锁动作。综上所述，本
发明内容的压力感测阵列可透过每一压力感测单元内不同电极块的启动或关闭，增加锁定应用的复杂度与安全性。此外，本
发明内容的压力感测阵列可与触控阵列进行整合，并且包含可检测不同压力大小的电极块(例如第二电极块412～442)以及检测是否受到按压的电极块(例如第一电极块411～441、第三电极块413～443)，并且可以根据不同的应用情境切换适合的电极块启动进行检测。以下将以实施方式对上述的说明作详细的描述，并对本
发明内容的技术方案提供更进一步的解释。附图说明为让本
发明内容的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图说明如下：图1为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列的示意图；图2为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列的示意图；图3为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列的示意图；图4为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列的示意图；以及图5为说明本
发明内容一实施例的压力感测单元的截面示意图。其中，附图标记：100、200、300、400：压力感测阵列110～160、210～280、310～340、410～440：压力感测单元111～161、211～281、311～341、411～441：第一电极块112～162、212～282、312～342、412～442：第二电极块170、290、350、450：控制单元D1、D2、D3：方向313～343、413～443：第三电极块L1、L2、L3：导线451：控制电路452：接收电路453：计算电路454：记忆单元460：系统端470：逻辑电路510、520：电极块530：介质d：距离具体实施方式以下公开提供许多不同实施例或例证用以实施本发明的特征。本发明在不同例证中可能重复引用数字符号且/或字母，这些重复皆为了简化及阐述，其本身并未指定以下讨论中不同实施例且/或配置之间的关系。于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。当一元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，它可以为直接连接或耦接至另一元件，又或是其中有一额外元件存在。相对的，当一元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，其中是没有额外元件存在。关于本文中所使用的“约”、“大约”或“大致约”一般通常指数值的误差或范围约百分之二十以内，较好地是约百分之十以内，而更佳地则是约百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，即如“约”、“大约”或“大致约”所表示的误差或范围。图1为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列100的示意图。压力感测阵列100包含多个压力感测单元110～160。压力感测单元110～160其中至少一个包含多个第一电极块111～161、多个第二电极块112～162与控制单元170。于本实施例中，压力感测单元110、120、150、160包含5个第一电极块111、121、151、161与4个第二电极块112、122、152、162，压力感测单元130、140包含4个第一电极块131、141与5个第二电极块132、142。第二电极块112～162与第一电极块111～161于第一方向D1与第二方向D2上间隔排列，其中第一方向D1实质上正交于第二方向D2。控制单元170耦接压力感测单元110～160并用以分别控制压力感测单元110～160其中至少一个的第一电极块111～161与第二电极块112～162启动或关闭。举例而言，控制单元170可控制压力感测单元110的第一电极块111启动，并且控制压力感测单元110的第二电极块112关闭。类似地，控制单元170可控制压力感测单元120的第一电极块121与第二电极块122均启动。换言之，控制单元170控制的不同压力感测单元110～160内第一电极块与第二电极块可以是不同的启动状态。于一实施例中，在压力感测阵列100操作于第一模式的情况中，控制单元170更用以记录压力感测单元110～160其中至少一个的第一电极块111～161的第一运作状态与第二电极块112～162的第二运作状态。举例而言，控制单元170以位元“1”来记录运作状态为启动，而以位元“0”来记录运作状态为关闭，但本
发明内容不以此为限。承上述举例内容，控制单元170以位元“1”记录压力感测单元110内第一电极块111的第一运作状态为启动，以位元“0”记录压力感测单元110内第二电极块112的第二运作状态为关闭，以位元“1”记录压力感测单元120内第一电极块121的第一运作状态为启动，并且以位元“1”记录压力感测单元110内第二电极块122的第二运作状态为启动。需补充的是，为了检测每一个压力感测单元110～160是否被按压，因此每一个压力感测单元110～160内的第一电极块与第二电极块至少一者为启动(亦即每一个压力感测单元110～160的第一运作状态与第二运作状态至少一者为启动)。此外，控制单元170更用以检测压力感测单元110～160其中至少一个的按压状态。举例而言，若压力感测单元110受到按压，而压力感测单元120没有被按压，则控制单元170以位元“1”来记录压力感测单元110受到按压，并以位元“0”来压力感测单元120没有被按压，但本
发明内容不以此为限。于一实施例中，压力感测阵列100可应用在锁定画面的解除用途。如图1所示，压力感测阵列100包含六个压力感测单元(如图1虚线所标示)。如上述，使用者可透过控制单元170分别控制每一压力感测单元110～160内第一电极块与第二电极块的运作状态(亦即第一运作状态与第二运作状态)，并且按压特定的压力感测单元(例如压力感测单元110)以决定用来解锁的按压图形。接着，控制单元170可记录此时压力感测单元110～160其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与按压状态作为解锁的预设值。举例而言，如表一所示，控制单元170可以用三个位元的预设值“101”依序记录压力感测单元110内第一电极块111的第一运作状态为启动，第二电极块112的第二运作状态为关闭，并且压力感测单元110受到按压，但本
发明内容不以此为限。以此类推，控制单元170记录所有压力感测单元110～160的预设值(亦即第一预设值)作为解开锁定的条件。表一第一电极块第二电极块启动的电极块受到按压预设值启动启动是111启动启动否110启动关闭是101启动关闭否100关闭启动是011关闭启动否010当压力感测单元110～160其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与按压状态符合第一预设值(例如透过使用者设定)时，控制单元170产生正确信号。于一实施例中，正确信号可用来解除具有压力感测阵列100的电子装置的锁定状态。如此一来，控制单元170除了可记录压力感测阵列100内每一压力感测单元110～160的按压状态之外，更可记录每一压力感测单元110～160内的第一电极块与第二电极块的运作状态以作为解除锁定的判断条件。因此，本
发明内容的压力感测阵列可提供较为复杂的解锁方式，进而可有效提高应用压力感测阵列100的电子装置的安全性。或者，于另一实施例中，压力感测阵列的压力感测单元可包含不同数目个电极块。图2为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列200的示意图。压力感测阵列200包含多个压力感测单元210～280。压力感测单元210～280其中至少一个包含多个第一电极块211～281、多个第二电极块212～282与控制单元290。于本实施例中，每个压力感测单元210～280包含3个第一电极块211～281以及3个第二电极块212～282。类似地，使用者可透过控制单元290分别控制每一压力感测单元210～280内第一电极块与第二电极块的运作状态(亦即第一运作状态与第二运作状态)，并且按压特定的压力感测单元(例如压力感测单元210)以决定用来解锁的按压图形。接着，控制单元290可记录此时压力感测单元210～280其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与按压状态作为解锁的预设值。相较于压力感测阵列100内的压力感测单元110～160，压力感测阵列200的压力感测单元210～280的面积较小、数目较多，因此可提供更加复杂的解锁方式，更进一步提升应用压力感测阵列200的电子装置安全性。本
发明内容亦可增加压力感测单元内的电极块以增加解锁方式的复杂度。图3为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列300的示意图。压力感测阵列300与压力感测阵列100大致相同，除了第三电极块313～343。第三电极块313～343环绕第二电极块312～342并用以隔离该些第一电极块311～341与第二电极块312～342。控制单元更用以控制压力感测单元310～340其中至少一个的第三电极块313～343启动或关闭。须补充的是，压力感测单元310～340其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与第三运作状态至少一者为启动以检测压力感测单元310～340其中至少一个是否受到按压。类似地，在压力感测阵列300操作于第二模式的情况中，控制单元350更用以记录压力感测单元310～340其中至少一个的第一电极块311～341的第一运作状态、第二电极块312～342的第二运作状态与第三电极块313～343的第三运作状态。此外，控制单元350更用以检测压力感测单元310～340其中至少一个的按压状态。举例而言，控制单元350可以用四个位元的预设值“1011”依序记录压力感测单元110内第一电极块311的第一运作状态为启动，第二电极块312的第二运作状态为关闭，第三电极块313的第三运作状态为启动，并且压力感测单元110受到按压。以此类推，控制单元350记录所有压力感测单元310～340的预设值(亦即第二预设值)作为解开锁定的条件。当压力感测单元310～340其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态、第三运作状态与按压状态符合第二预设值(例如透过使用者设定)时，控制单元350产生正确信号。于一实施例中，应用压力感测阵列300的电子装置可读取正确信号用来解除锁定状态。如此一来，每一压力感测单元310～340内第一电极块、第二电极块与第三电极块的运作状态以作为锁定的判断条件。因此，压力感测阵列300可提供更加复杂的解锁方式，并且更进一步地提升应用压力感测阵列300的电子装置安全性。本
发明内容的压力感测阵列可与触控阵列(例如内嵌式(Incell)触控阵列)整合，请参考图4。图4为说明本
发明内容一实施例的压力感测阵列400的示意图。压力感测阵列400与压力感测阵列300大致相同，除了控制单元450包含控制电路451、接收电路452、计算电路453(例如微控制器(Microcontrollerunit，MCU))与记忆单元454。控制电路451与接收电路452均耦接压力感测单元410～440，计算电路453耦接接收电路452，并且记忆单元454耦接计算电路453。须说明的是，感测单元410～440的第二电极块412～442均为彼此独立的电极块，亦即第二电极块412～442彼此电性隔离。于一使用情境中，应用上述压力感测阵列400的电子装置的系统端460产生系统信号并传送至逻辑电路470(例如透过序列周边介面(Serialperipheralinterfacebus，SPI)、集成电路总线(Inter-integratedcircuit，IIC)或其他介面)，逻辑电路470接收系统信号并将系统信号转换为逻辑信号，接着将逻辑信号传送至控制电路451。控制电路451接收逻辑信号以控制每一压力感测单元410～440内第一电极块411～441、第二电极块412～442与第三电极块413～443启动或关闭。如上述，压力感测单元410～440其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与第三运作状态至少一者为启动，亦即压力感测单元410～440其中至少一个的第一电极块、第二电极块与第三电极块至少一者为启动。举例而言，在电子装置执行按压功能应用程序的情境中，系统端460产生对应的系统信号，逻辑电路470转换出的逻辑信号为“10”，控制电路451根据逻辑信号“10”控制每一压力感测单元410～440的第二电极块412～442启动(亦即第二运作状态为启动)以检测第二电极块412～442的多个按压阶段。在使用者戴着手套操作电子装置(例如接通电话)或水中拍摄的情境中，逻辑电路470转换出的逻辑信号为“11”，控制电路451根据逻辑信号“11”控制每一压力感测单元410～440的第三电极块413～443启动(亦即第三运作状态为启动)以检测第三电极块413～443是否受到按压。在电子装置画面解锁或付费功能的身分辨识情境中，系统端460传送对应的系统信号，逻辑电路470转换出的逻辑信号为“01”，控制电路451根据逻辑信号“01”控制每一压力感测单元410～440的第一电极块411～441与第三电极块413～443启动(亦即第一运作状态与第三运作状态为启动)以检测第一电极块411～441与第三电极块413～443是否受到按压。然而，本
发明内容不限于上述实施方式，控制电路451可根据逻辑信号控制第一电极块411～441、第二电极块412～442与第三电极块413～443其中至少一者启动。于上述不同使用情境中，控制电路451对应控制每一压力感测单元410～440内的电极块启动。使用者操作时，接收电路451用以接收每一压力感测单元410～440内已启动的第一电极块411～441、第二电极块412～442或第三电极块413～443产生的多个感测信号，并将感测信号传送至计算电路453。计算电路453用以根据感测信号产生计算结果信号以判别每一压力感测单元410～440是否受到按压，并且计算电路453将感测信号暂存在记忆单元454内。系统端460则连接至记忆单元454(例如透过序列周边介面(Serialperipheralinterfacebus，SPI)、集成电路总线(Inter-integratedcircuit，IIC)或其他介面)以读取记忆单元454内的计算结果信号以执行不同使用情境中的对应动作(例如解锁、摄影、接通电话等)。举例而言，于电子装置画面解锁的情境中，控制单元450的计算电路453判断压力感测单元410～440其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态与按压状态符合第一预设值(或者，压力感测单元其中至少一个的第一运作状态、第二运作状态、第三运作状态与按压状态符合第二预设值)时，产生正确信号(亦即计算结果信号)。电子装置的系统端460则读取正确信号以执行解锁动作。如图4所示，所有压力感测单元410～440操作于压力检测时均不会互相连接。以压力感测单元410感测压力为例，第一电极块411在压力检测的时候会互相导通，而第二电极块412在压力检测的时候会互相导通。须补充的是，当压力感测阵列400操作于触控模式时，可透过多工器(Multiplexer，MUX)进行触控检测。此外，压力感测阵列400操作于压力感测模式与触控模式(包含自容触控模式与互容触控模式)时，可共用耦接至固定电压(例如VCOM)的电极块。于一实施例中，第一电极块411的总面积大于第二电极块412的面积(第二电极块412是彼此独立的电极块)，并且第三电极块413的面积大于第二电极块412的面积。由于第一电极块411面积最大，因此在固定受力下的电容值变化亦较大，亦即在较小的压力范围内就会达到控制单元450的电容检测上限值。相对地，第二电极块412面积最小，因此在固定受力下的电容值变化亦较小，亦即可检测较广的压力范围才会达到控制单元450的电容检测上限值。因此，于本实施例中，第一电极块411～441与第三电极块413～443均用来检测是否受到按压，而压力感测单元410～440的第二电极块412～442则可用以检测多个按压阶段，亦即不同大小的压力。实作上，上述第一电极块111～161、211～281、311～341、411～441、第二电极块112～162、212～282、312～342、412～442与第三电极块313～343、413～443可用导电材料来实现(例如可选择氧化铟锡(Indiumtinoxide，ITO)、金属或外贴薄膜制作)，但本
发明内容不以此为限。控制单元170、290、350、450可以是触控与显示的整合型控制晶片。为了说明压力感测单元的结构，请参考图5。图5为说明本
发明内容一实施例的压力感测单元的截面示意图。于一实施例中，上述第一电极块111～161、211～281、311～341、411～441、第二电极块112～162、212～282、312～342、412～442与第三电极块313～343、413～443可实作为电极块510，其与另一电极块520(可作为于自容式压力感测模式时的参考电极块或于互容式压力感测模式时的发射电极块)之间透过介质530沿第三方向D3间隔距离d(例如200～400毫米(mm))并保持电性隔离，其中第三方向D3实质上垂直于第一方向D1与第二方向D2。当外力施加在电极块510上，造成电极块510与电极块520之间距离d减小，于是电极块510与电极块520之间的电容值上升。因此，压力感测阵列100、200、300、400透过检测电极块510与电极块520之间的电容值以判别压力感测单元是否受到按压或者不同大小的压力。具体而言，于自容式压力感测模式中，电极块510可作为发射与接收的感测电极，而电极块520可作为参考电极(其可耦接至接地端或直流电压)。于互容式压力感测模式中，电极块510可作为接收电极块，而电极块520可作为发射电极块。因此，于自容式压力感测模式或互容式压力感测模式中，当外力按压造成电极块510、520产生形变时，电极块510、520的等效电容值亦会发生变化，因此可用以判别压力感测单元是否受到按压或者不同大小的压力。或者，于另一实施例中，第一电极块111～161、211～281、311～341、411～441、第二电极块112～162、212～282、312～342、412～442与第三电极块313～343、413～443可实作为电极块520，其与另一电极块510(亦即共同电极块)之间透过介质530沿第三方向D3间隔距离d并保持电性隔离。类似地，当外力施加在电极块510上，造成电极块510与电极块520之间距离d减小，于是电极块510与电极块520之间的电容值上升。因此，压力感测阵列100、200、300、400透过检测电极块510与电极块520之间的电容值以判别压力感测单元是否受到按压或者不同大小的压力。需补充的是，上述介质530是含介电系数的介质(例如空气或可挠性绝缘层)，但本
发明内容不以此为限。综上所述，本
发明内容的压力感测阵列可透过每一压力感测单元内不同电极块的启动或关闭，增加锁定应用的复杂度与安全性。此外，本
发明内容的压力感测阵列可与触控阵列进行整合，并且包含可检测不同压力大小的电极块(例如第二电极块412～442)以及检测是否受到按压的电极块(例如第一电极块411～441、第三电极块413～443)，并且可以根据不同的应用情境切换适合的电极块启动进行检测。虽然本案已以实施方式公开如上，但其并非用以限定本案，任何本领域的技术人员，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本案的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。当前第1页1 2 3