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TWI604361B - 具壓力觸覺功能之感測裝置 - Google Patents

具壓力觸覺功能之感測裝置 Download PDF

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TWI604361B
TWI604361B TW105103972A TW105103972A TWI604361B TW I604361 B TWI604361 B TW I604361B TW 105103972 A TW105103972 A TW 105103972A TW 105103972 A TW105103972 A TW 105103972A TW I604361 B TWI604361 B TW I604361B
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electrode
sensing device
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李祥宇
金上
林丙村
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速博思股份有限公司
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Description

具壓力觸覺功能之感測裝置
本發明係有關於一種感測裝置，特別是一種具壓力觸覺功能之感測裝置。
輕薄短小的行動裝置帶動觸控顯示面板的潮流，且由於觸控的人機界面技術成熟與使用者對3D觸控的操作需求不斷提昇，壓力觸控的技術也隨之推陳出新。同時，機器人的廣泛應用於工業乃至逐漸深入辦公室、醫院與家庭，致人工觸控裝置需求迅速成長。習知之觸控控制應用如壓力觸控顯示面板將複數個微機電之壓力感測器置於顯示面板之邊緣或角落，藉以感測面板表面之觸碰壓力；或將複數個微機電之壓力感測器置於機器人之仿真皮膚內側以實現觸碰及壓力之偵測，不僅感測器成本高昂且配線之裝設與貼合不易。此外也有使用導電橡膠、導電海綿或含碳纖維之人造皮膚藉由量測其電流變化反推其阻抗變化與壓力值者，既耗電且精準度不高；並且前述都無法作物件近接之探測，故壓力觸控及人工觸覺裝置仍有改善之空間。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之目的在於提供一種具壓力觸覺功能之感測裝置。
為達成本發明之上述目的，本發明之一種具壓力觸覺功能之感測裝置，其包含：一上基板，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；一下基板，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；一彈性介電材料層，該上基板與該下基板呈平形配置將該彈性介電材料層夾置其間，且該彈性介電材料層遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；一第一電極層設置於該上基板之第二表面，其包含複數個第一感應電極；一第二電極層設置於該下基板之第一表面，其包含一預定數目之第二感應電極，其中該預定數目小於該第一感應電極之數目；及一電容偵測電路，依序或隨機將一觸控電容感應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極，並自該第一感應電極輸入一觸覺感應訊號，作觸覺偵測操作，並將一與該觸控電容感應激勵訊號同相位之觸控輔助訊號施加於相對的至少一個第二感應電極；該電容偵測電路將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個第二感應電極並自該第二感應電極輸入一壓力感應訊號，作壓力偵測操作；其於壓力偵測操作時又依序或隨機將一壓力對應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極。
為改善上述習知技術之缺點，本發明之又一目的在於提供一種具觸覺功能之可曲撓裝置。
為達成本發明之上述又一目的，本發明之一種具觸覺功能之可曲撓裝置，其包含：一可曲撓上基板，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；一彈性介電材料層，其其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面，該彈性介電材料層設置於該可曲撓上基板的第二表面之一側，該彈性介電材料層之第一表面面向該可曲撓上基板的第二表面，且該彈性介電材料層遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；一第一電極層設置於該上基板之第二表面或第一表面，其包含複數個第一感應 電極；一第二電極層設置於該彈性介電材料層之第二表面，其包含至少一個第二感應電極；及一電容偵測電路，依序或隨機將一觸控電容感應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極，並自該第一感應電極輸入一觸覺感應訊號，作觸覺感測操作，並將一與該觸控電容感應激勵訊號同相位之觸控輔助訊號施加於相對的至少一個第二感應電極；該電容偵測電路將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個第二感應電極並自該第二感應電極輸入一壓力感應訊號，作壓力偵測操作；其於壓力偵測操作時又依序或隨機將一壓力對應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極。
10‧‧‧具壓力觸覺功能之感測裝置
100‧‧‧上基板
100a‧‧‧第一表面
100b‧‧‧第二表面
110‧‧‧第一電極層
E1~E9,En‧‧‧第一感應電極
200‧‧‧彈性介電材料層
300‧‧‧第二電極層
310,310a,310b‧‧‧第二感應電極
400‧‧‧下基板
400a‧‧‧第一表面
400b‧‧‧第二表面
500‧‧‧膠合層
50‧‧‧電容偵測電路
50'‧‧‧自電容偵測電路
52‧‧‧電容激勵驅動電路
520‧‧‧訊號源
522‧‧‧驅動器
54‧‧‧電容讀取電路
56‧‧‧同相放大器
59‧‧‧反相放大器
600‧‧‧導電柱
700‧‧‧保護層
800‧‧‧金屬箔基板
80‧‧‧軟性電路板
80a‧‧‧第一表面
80b‧‧‧第二表面
82,84‧‧‧導電墊
Vc1‧‧‧觸覺感應訊號
Vc2‧‧‧壓力感應訊號
Vs‧‧‧觸控電容感應激勵訊號
Va‧‧‧輔助訊號
Vp‧‧‧壓力電容感應激勵訊號
Vp1‧‧‧遮蔽訊號
Vo‧‧‧對應激勵訊號
60‧‧‧感應電極
542‧‧‧第一阻抗
522a‧‧‧第二阻抗
522b‧‧‧第三阻抗
540‧‧‧差動放大器
544‧‧‧第一電容
62‧‧‧第一雜散電容
64‧‧‧第二雜散電容
540a,540b‧‧‧輸入端
540c‧‧‧輸出端
圖1A為說明本發明一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之示意圖。
圖1B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之示意圖。
圖2A為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之示意圖。
圖2B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之示意圖。
圖3A為說明本發明一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖3B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖4A為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖4B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖4C為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖4D為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖5A為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖5B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖6A為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置。
圖6B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置。
圖7A為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置。
圖7B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置。
圖8A為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖8B為說明本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之側視圖。
圖9為說明本發明一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之部份上視圖。
圖10為說明本發明一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置之部份上視圖。
圖11為說明本發明之一具體實例之自電容偵測電路之示意圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，請參閱以下的詳細說明和附圖說明如下，而附圖與詳細說明僅作為說明之用，並非用於限制本發明。
請參考圖1A，為依據本發明之具壓力觸覺功能之感測裝置10之示意圖。該具壓力觸覺功能之感測裝置10係適用於顯示面板、遙控器、遊戲裝置、鍵盤、觸控墊等作為壓力觸控之輸入，亦適宜應用於機器人，醫療設備、復健輔具等裝置之仿真觸覺輸入裝置，更可應用於自動打掃設備或自動搬運設備作為防撞防擠壓之近接感應輸入裝置。該具壓力觸覺功能之感測裝置10包含一由上而下(亦即以使用者操作時之方向為基準)之上基板100、一彈性介電材料層200、第二電極層300、一下基板400及一膠合層500，其中該上基板100具有一第一表面100a、一相對於該第一表面的第二表面100b及在該第二表面100b上之一第一電極層110。該第一電極層110包含複數之第一感應電極，如圖1A所示之該些第一感應電極E1~E9，但是該些第一感應電極之數量及分布方式不限於此。該下基板400具有一第一表面400a、一相對於該第一表面的第二表面400b及在該第一表面400a上之該第二電極層300，該第二電極層300包含一預定數目之第二感應電極310，其中此預定數目少於該第一感應電極數目；例如為一個，或是第一感應電極數目的一個預定比例(例如1/10)以下。換言之，在本發明，由於可利用一自電容感測電路50，因此該第二感應電極310之數目可遠小於該第一感應電極之數目；於一較佳實施例中，該第二感應電極310之數目為1。該具壓力觸覺功能之感測裝置10更包含一電容偵測電路50，此電容偵測電路50包含一電容激勵驅動電路52及一電容讀取電路54；此外，該膠合層500係設置於該下基板400之背對上基 板100之表面。再者，於本發明中，觸覺感測(tactile-proximity sensing)包含使用者手指實際接觸上基板100之觸控感測(touch sensing)及使用者手指接近上基板100之近接感測(proximity sensing)。由於使用者手指實際接觸感測裝置10或是接近感測裝置10之時，都會影響感測裝置10內部第一感應電極相關的電容值，因此藉由感測電容值，都可以偵測是否有手指接觸或是近接。於下面說明書中，即以觸覺感測包含觸控感測及近接感測兩種操作作為說明。
復參見圖1A，為說明本發明之具壓力觸覺功能之感測裝置10用於觸覺感測之操作狀況。此電容激勵驅動電路52包含一訊號源520及一驅動器522，並依序或隨機將一觸控電容感應激勵訊號(stimulus signal)Vs施加於選定之一第一感應電極(例如第一感應電極E4)。此時電容激勵驅動電路52將此觸控電容感應激勵訊號Vs送至一同相放大器56，該同相放大器56之增益值較佳為一，以產生與觸控電容感應激勵訊號Vs同相位之輔助訊號(auxiliary signal)Va，此時該輔助訊號Va施加於相對的至少一個第二感應電極310。由於在相對的第二感應電極310施加與觸控電容感應激勵訊號Vs同相位之訊號，等效上即可在對應選定第一感應電極E4與相對的第二感應電極310之間產生沒有電壓差或是幾乎沒有電壓差的狀態。此外，在電容偵測電路50之電容激勵驅動電路52將觸控電容感應激勵訊號Vs施加於選定第一感應電極E4後，電容偵測電路50之電容讀取電路54可在檢測點P讀取觸覺感應訊號Vc1，即可精確地判斷觸覺位置，亦即對應第一感應電極E4之處是否有使用者手指(觸控筆或是其它物件)接觸或是接近。
復參見圖1B，為說明依據另一實施例的本發明之具壓力觸覺功能之感測裝置10之示意圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10用於觸覺感測之操作狀況之示意圖。圖1B所示實施例與圖1A所示者大致相同，然而此實施例中該電容激勵驅動電路52將送該訊號源520直接送至同相放大器56(不經過驅動器522)，該同相放大器56之增益值較佳為一，以產生與觸控電容感應激勵訊號Vs同相位 之輔助訊號(auxiliary signal)Va，可利用輔助訊號Va減少或是完全消除該彈性介電材料層200翹曲或是變形的影響。在電容偵測電路50之電容激勵驅動電路52將觸控電容感應激勵訊號Vs施加於選定該觸覺感應電極E4後，電容偵測電路50之電容讀取電路54可在檢測點P讀取觸覺感應訊號Vc1，即可精確地判斷觸控位置。
再者，依據本發明之一實施方式，該上基板100與該下基板400係一高分子薄膜或一超薄玻璃，該上基板100或該下基板400之厚度不大於200μm，藉以形成一薄膜形式之感測裝置。此外，依據本發明之另一實施方式，該上基板100與該下基板400係一耐曲撓材質基板且其厚度不大於200μm，藉此亦可形成一薄膜形式之感測裝置。
再者，依據本發明之另一實施方式，該上基板100與該下基板400皆為可曲撓基板，以構成一可曲撓感測裝置，其中該可曲撓下基板係400一高分子薄膜，不大於200μm之超薄玻璃，或金屬箔基板；可曲撓上基板100係一高分子薄膜，或不大於100μm之超薄玻璃。
請參考圖2A，為說明依據另一實施例的本發明之具壓力觸覺功能之感測裝置10用於壓力感測之操作狀況。該壓力感測係在對於選定第一感應電極E4進行完觸覺感測後，對於和選定第一感應電極E4相對的第二感應電極進行。請參考圖9，與選定第一感應電極E4相對的第二感應電極為第二感應電極310a，因此如圖2A所示，對於此第二感應電極310a施加一用於壓力感測之壓力電容感應激勵訊號Vp。此具壓力觸覺功能之感測裝置10之電容偵測電路50具有一同相放大器56，該同相放大器56之增益值較佳為一，可對於此壓力電容感應激勵訊號Vp做同相放大以產生遮蔽訊號Vp1，此遮蔽訊號Vp1係施加到非選定的第一感應電極E1~E3,E5~E9及En(參見圖9)，亦即除了選定第一感應電極E4外之至少部份其他第一感應電極。再者，此具壓力觸覺功能之感測裝置10之電容偵測 電路50具有一直流參考訊號源53，可產生一對應激勵訊號Vo施加於選定第一感應電極E4，此對應激勵訊號Vo施加方式可為依序或是隨機。
復參見圖2A，在進行壓力感測時，係將與電容感應激勵訊號Vp做同相之遮蔽訊號Vp1施加到非選定的第一感應電極(亦即非為選定第一感應電極E4之至少部份第一感應電極)，以遮蔽來自手指操作之電容變化，提高壓力感測精確度。再者，係將一具有預定位準之對應激勵訊號Vo施加到選定第一感應電極E4，以增強相對之第二感應電極的壓力感測靈敏度。電容偵測電路50之電容讀取電路54可在檢測點P讀取來自第二感應電極(例如第二感應電極310a)之壓力感應訊號Vc2，即可精確地判斷是否有按壓動作與第一感應電極E4處的壓力大小。
請參考圖2B，為說明依據另一實施例的本發明之具壓力觸覺功能之感測裝置10之示意圖，且該具壓力觸覺功能之感測裝置10係用於壓力感測之操作狀況。該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖2A所示之實施例，然而電容偵測電路50係具有一反相放大器59以取代直流參考訊號源53，換言之，此實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10係由反相放大器59產生與壓力電容感應激勵訊號Vp反相之交變訊號，以作為對應激勵訊號Vo；同樣地，也可增強相對之第二感應電極的壓力感測靈敏度與精確度。
請參考圖3A，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一側視圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖1A所示之實施例，該具壓力觸覺功能之感測裝置10更包含一複數個導電墊82及一軟性電路板80，該導電墊82係設置於該上基板100之第二表面100b，其中該軟性電路板80具有一第一表面80a，該軟性電路板80係設置於該上基板100之該導電墊82與該第二電極層300之間。此外，該軟性電路板80經捲折後有一端凸出於接近第一電極層 110之位置，且該電容偵測電路50設置於該軟性電路板80之凸出端的第一表面80a。
請參考圖3B，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一側視圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖3A所示之實施例，然而此實施例中，該軟性電路板80經捲折後有一端凸出於接近第二電極層300之位置，且該電容偵測電路50設置於該軟性電路板80之凸出端的第二表面80b。
請參考圖4A~4D，為說本發明具壓力觸覺功能之感測裝置10其餘實現方式之側視圖。請參考圖4A，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖3A所示之實施例，其中該具壓力觸覺功能之感測裝置10之該電容偵測電路50設置於該上基板100之第二表面100b；請參考圖4B，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖4A所示之實施例，其中該具壓力觸覺功能之感測裝置10之該電容偵測電路50設置於該下基板400之第一表面400a；請參考圖4C，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖3A所示之實施例，其中該軟性電路板80置換為一導電柱600，且該電容偵測電路50設置於該上基板100之第二表面100。此感測裝置10更包含一導電墊84，該導電墊84電性連接該導電柱600及該第二電極層300，該導電柱600可為一異相導電膠或金屬材質；請參考圖4D，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖4C所示之實施例，該具壓力觸覺功能之感測裝置10之該電容偵測電路50設置於該下基板400之第一表面400a。
請參考圖5A，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一側視圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖4A所示之實施例，然第二電極層300與下基板400之位置對調。同樣地，該軟性電路板80係設置於該上基板100之該導電墊82與該第二電極層300之間。此外，該電容偵測電路50設置於該上基板100之第二表面100b。
請參考圖5B，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一側視圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖4B所示之實施例，然而該上基板100顛倒放置，使得該上基板100之第二表面100b面向上，且該具壓力觸覺功能之感測裝置10更包含一保護層700，該保護層700覆蓋該上基板100之第一電極層110。同樣地，該軟性電路板80係設置於該上基板100之該導電墊82與該第二電極層300之間；此外，該電容偵測電路50設置於該下基板400之第一表面400a。
請參考圖6A，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一示意圖，且該具壓力觸覺功能之感測裝置10係用於觸覺感測之操作狀況，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖1A所示之實施例，然而該具壓力觸覺功能之感測裝置10具有一金屬箔基板800以取代該下基板400及該第二電極層300。
請參考圖6B，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一示意圖，且該具壓力觸覺功能之感測裝置10係用於觸覺感測之操作狀況，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖1B所示之實施例，然而該具壓力觸覺功能之感測裝置10具有一金屬箔基板800以取代該下基板400及該第二電極層300。
請參考圖7A，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一示意圖，且該具壓力觸覺功能之感測裝置10係用於壓力感測之操作狀況，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖2A所示之實施例，然而該具壓力觸覺功能之感測裝置10具有一金屬箔基板800以取代該下基板400及該第二電極層300。
請參考圖7B，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一示意圖，且該具壓力觸覺功能之感測裝置10係用於壓力感測之操 作狀況，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖2B所示之實施例，然而該具壓力觸覺功能之感測裝置10具有一金屬箔基板800以取代該下基板400及該第二電極層300。
請參考圖8A，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一示意圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖5A所示之實施例，然而該具壓力觸覺功能之感測裝置10具有一金屬箔基板800以取代該下基板400及該第二電極層300。
請參考圖8B，為說明依據本發明另一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之一示意圖，該具壓力觸覺功能之感測裝置10類似圖5B所示之實施例，然而該具壓力觸覺功能之感測裝置10具有一金屬箔基板800以取代該下基板400及該第二電極層300。此外，該軟性電路板80經捲折後有一端凸出於接近保護層700之位置，且該電容偵測電路50設置於該軟性電路板80之之凸出端的第一表面80a。
在上述各實施例中，該上基板100及該下基板400係一高分子薄膜或一超薄玻璃，該上基板100及該下基板400之厚度不大於200um，該彈性介電材料層200係設置於該上基板100與該下基板400呈平形配置將該彈性介電材料層200夾置其間，且該彈性介電材料層200遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；觸控電容感應激勵訊號Vs及壓力電容感應激勵訊號Vp係一交變訊號，如一弦波，方波，三角波或梯形波；觸控電容感應激勵訊號Vs及壓力電容感應激勵訊號Vp亦可為一電流源；對應感應激勵訊號Vo係一直流參考訊號或一與壓力電容感應激勵訊號Vp反相位之交變訊號；該電容偵測電路50係為一自電容偵測電路；該第一感應電極與第二感應電極係透明導電材料製造，如銦錫氧化物或銦鋅氧化物；該第一感應電極與第二感應電極係不透明導電材料製造，如石墨、金、銀、銅、鋁、錫、銦、鎢、鉬或上述之合金材料。
請參考圖9，為依據本發明一實施例之具壓力觸覺功能之感測裝置10之部份上視圖，主要繪示該些第一感應電極E1~E8,En及該第二感應電極310之分布狀況。如此圖所示，該第二電極層300包含兩個第二感應電極310a,310b，且每一第一感應電極E1~E8,En都相對於至少一個第二感應電極310a或是310b，此處所謂之相對，為由投影角度觀之，每一第一感應電極E1~E8,En都與至少一個第二感應電極310部份重疊，或是鄰近至少一個第二感應電極310，例如對於上述之選定第一感應電極E4而言，其相對的第二感應電極即為第二感應電極310a。若第一感應電極之面積大於第二感應電極，則每一第一感應電極則可能對應多個第二感應電極。因此上述之範例僅為說明本發明之一具體實施方式，而非對於本發明之限制。
請參考圖10，為說明本發明具壓力觸覺功能之感測裝置10之部份上視圖，主要繪示第一感應電極E1~E8,En及第二感應電極310之分布狀況及對應用於壓力感測之壓力電容感應激勵訊號Vp、遮蔽訊號Vp1、及對應激勵訊號Vo訊號施加狀況。
請參考圖11，其係為本發明之一具體實例之自電容偵測電路之示意圖。該自電容偵測電路50'包含一電容激勵驅動電路52及一電容讀取電路54，以偵測電容讀取點P之電容變化值。該電容激勵驅動電路52包含一訊號源520、一驅動器522(包含第二阻抗522a及第三阻抗522b)。該電容讀取電路54包含一差動放大器540、一第一阻抗542及一第一電容544，以偵測一感應電極60上之電容變化，此感應電極60有附帶之第一雜散電容62及一第二雜散電容64。
該訊號源520經第三阻抗522b電性連接至該第一阻抗542及該第二阻抗522a；該第一阻抗542電性連接至該第一電容544；該第一電容544電性連接至該差動放大器540之該第一輸入端540a；該第二阻抗522a電性連接至該差動放大器500之該第二輸入端540b；該感應電極60經由該自電容偵測電路50'之一接點 而連接至該第二阻抗522a及該差動放大器540之該第二輸入端540b；該第一雜散電容62電性連接至該接腳；該第二雜散電容64電性連接至該感應電極60。
在圖11所示之自電容偵測電路50'中，該感應電極60係感應手指或各類導體或物件之近接與觸碰而接收一觸控訊號；該訊號源520係一週期性或非週期性之輸入訊號至該第三阻抗522b，且該第一阻抗542之阻抗值等於該第二阻抗522a之阻抗值；該差動放大器540係依據該輸入訊號及該觸控訊號使得該輸出端540c輸出差動放大後之一觸控訊號，該第一電容544之電容值等於該第一雜散電容62及該第二雜散電容64並聯之電容值，當手指或各類導體或物件接近該感應電極60時，該第二雜散電容64之電容值會改變以使得該第一輸入端540a及該第二輸入端540b之電壓值不同，經由該差動放大器540差動放大之後，該輸出端540c輸出放大後之該觸控訊號，透過量測該差動放大器540之輸出變化，以分辨該感應電極60所產生之微量電容值改變，可以有效排除電路、電源等雜訊所造成的干擾，並量測到微量電容值改變。此外，此自電容偵測電路50'之更完整細節可參見同一申請人之發明I473001微量阻抗變化檢測裝置所揭露之自電容偵測電路技術。
然以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍意圖保護之範疇。本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。綜上所述，當知本發明已具有產業利用性、新穎性與進步性，又本發明之構造亦未曾見於同類產品及公開使用，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請。
10‧‧‧具壓力觸覺功能之感測裝置
100‧‧‧上基板
100a‧‧‧第一表面
100b‧‧‧第二表面
110‧‧‧第一電極層
E1~E9‧‧‧第一感應電極
200‧‧‧彈性介電材料層
300‧‧‧第二電極層
400‧‧‧下基板
400a‧‧‧第一表面
400b‧‧‧第二表面
500‧‧‧膠合層
50‧‧‧電容偵測電路
52‧‧‧電容激勵驅動電路
520‧‧‧訊號源
522‧‧‧驅動器
54‧‧‧電容讀取電路
56‧‧‧同相放大器

Claims (27)

  1. 一種具壓力觸覺功能之感測裝置，其包含：一上基板，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；一下基板，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；一彈性介電材料層，該上基板與該下基板呈平形配置將該彈性介電材料層夾置其間，且該彈性介電材料層遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；一第一電極層設置於該上基板之第二表面，其包含複數個第一感應電極；一第二電極層設置於該下基板之第一表面，其包含一預定數目之第二感應電極，其中該預定數目小於該第一感應電極之數目；及一電容偵測電路，依序或隨機將一觸控電容感應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極，並自該第一感應電極輸入一觸覺感應訊號，作觸覺偵測操作，並將一與該觸控電容感應激勵訊號同相位之觸覺輔助訊號施加於相對的至少一個第二感應電極；該電容偵測電路將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個第二感應電極並自該第二感應電極輸入一壓力感應訊號，作壓力偵測操作；其於壓力偵測操作時又依序或隨機將一壓力對應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該上基板與該下基板係一高分子薄膜或一超薄玻璃，該上基板或該下基板之厚度不大於200μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該上基板與該下基板係一耐曲撓材質基板且其厚度不大於200μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，更包含一膠合層設置於該下基板之背對上基板的表面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該等第一感應電極與第二感應電極係透明導電材料製造。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該等第一感應電極與第二感應電極係不透明導電材料製造。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該電容偵測電路係一自電容偵測電路。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該電容偵測電路於觸覺感測操作時更將一與該觸控電容感應激勵訊號同相位之輔助訊號施加於該選定的第一感應電極周遭之第一感應電極。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該電容偵測電路於壓力偵測操作時更將一與該壓力電容感應激勵訊號同相位之遮蔽訊號施加於該些非選定的第一感應電極。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該觸控電容感應激勵訊號與該壓力電容感應激勵訊號係一交變訊號；該觸控電容感應激勵訊號與該壓力電容感應激勵訊號亦可為一電流源。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該壓力對應激勵訊號係一直流參考訊號或一與該壓力電容感應激勵訊號反相位之交變訊號。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，該直流參考訊號係一零電位訊號。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，其中該預定數目為1或是該些第一感應電極數目之一預定比例以下。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之具壓力觸覺功能之感測裝置，其中該預定比例為1/10。
  15. 一種具觸覺功能之感測裝置，其包含：一可曲撓上基板，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面；一彈性介電材料層，其包含有一第一表面與相對於該第一表面的一第二表面，該彈性介電材料層設置於該可曲撓上基板的第二表面之一側，該彈性介電材料層之第一表面面向該可曲撓上基板的第二表面，且該彈性介電材料層遇壓力時體積壓縮變形，並於除去壓力時回復原有的體積與形狀；一第一電極層設置於該可曲撓上基板之第二表面或第一表面，其包含複數個第一感應電極；一第二電極層設置於該彈性介電材料層之第二表面，其包含至少一個第二感應電極；及一電容偵測電路，依序或隨機將一觸控電容感應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極，並自該第一感應電極輸入一觸覺感應訊號，作觸覺感測操作，並將一與該觸控電容感應激勵訊號同相位之觸控輔助訊號施加於相對的至少一個第二感應電極；該電容偵測電路將一壓力電容感應激勵訊號施加於該至少一個第二感應電極並自該第二感應電極輸入一壓力感應訊號，作壓力偵測操作；其於壓力偵測操作時又依序或隨機將一壓力對應激勵訊號施加於選定之該第一感應電極。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，其又包含一可曲撓下基板，該可曲撓下基板係一高分子薄膜，不大於200μm之超薄玻璃，或金屬箔基板。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之具觸覺功能之感測裝置，更包含一膠合層設置於該可曲撓下基板之背對該可曲撓上基板的表面。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該可曲撓上基板係一高分子薄膜，或小於50μm之超薄玻璃。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，更包含一膠合層設置於該第二電極層之背對該可曲撓上基板的表面。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該等第一感應電極與第二感應電極係透明導電材料製造。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該等第一感應電極與第二感應電極係不透明導電材料製造。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該電容偵測電路係一自電容偵測電路。
  23. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該電容偵測電路於觸覺感測操作時更將一與該觸控電容感應激勵訊號同相位之輔助訊號施加於該選定的第一感應電極周遭之第一感應電極。
  24. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該電容偵測電路於壓力偵測操作時更將一與該壓力電容感應激勵訊號同相位之遮蔽訊號施加於該些非選定的第一感應電極。
  25. 如申請專利範圍第15項所述之具觸覺功能之感測裝置，該觸控電容感應激勵訊號與該壓力電容感應激勵訊號係一交變訊號；該觸控電容感應激勵訊號與該壓力電容感應激勵訊號亦可為一電流源。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之具觸覺功能之感測裝置，該壓力對應激勵訊號係一直流參考訊號或一與該壓力電容感應激勵訊號反相位之交變訊號。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之具觸覺功能之感測裝置，該直流參考訊號係一零電位訊號。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108469927B (zh) * 2018-04-28 2021-02-09 上海天马微电子有限公司 触控显示面板及其驱动方法、触控显示装置
CN110874158B (zh) * 2018-09-04 2024-06-11 天马日本株式会社 触觉呈现设备
TWI778721B (zh) * 2021-07-23 2022-09-21 王士華 可撓式感測裝置及其製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7663607B2 (en) * 2004-05-06 2010-02-16 Apple Inc. Multipoint touchscreen
JP5376446B2 (ja) * 2009-07-24 2013-12-25 株式会社ジャパンディスプレイ 静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置
WO2013140859A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 シャープ株式会社 電極シートおよびタッチパネル並びに表示装置
TWI502429B (zh) * 2013-06-13 2015-10-01 Sipix Technology Inc 觸控式顯示裝置及其製作方法
CN103616977B (zh) * 2013-12-04 2017-03-29 深圳市汇顶科技股份有限公司 触摸检测系统及其检测方法、触摸屏终端
KR20150102309A (ko) * 2014-02-28 2015-09-07 주식회사 코아로직 터치 패널용 압력 센서
KR102206385B1 (ko) * 2014-04-11 2021-01-22 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 이의 제어방법
US20160085334A1 (en) * 2014-09-23 2016-03-24 Innolux Corporation Touch-sensing device

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