TWI470476B

TWI470476B - 近接感應結構及具近接感應之電子裝置

Info

Publication number: TWI470476B
Application number: TW101125988A
Authority: TW
Inventors: Kuo Wei Kao; Chung Wen Chen
Original assignee: Wistron Corp
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2015-01-21
Also published as: CN103580667A; TW201405361A; US20140021801A1

Description

近接感應結構及具近接感應之電子裝置

本發明為一種近接感應結構及具有近接感應之電子裝置，特別是相關於一種增加感應區域與提高設置彈性之近接感應結構及具近接感應的電子裝置。

    目前可攜式電子產品常需要藉由近接感應器（proximity sensor）感應人體的靠近，以執行對應事件。例如，當人體靠近時，電子產品的處理器會降低天線的發射功率，以符合電子產品之規範。例如：特定吸收率（Specific Absorption Rate，SAR）之規範，其規範生物體對電磁波的吸收率必須在一安全比率內。
    近接感應器是耦接一感應電極，以感測感應電極的電性狀態。當物體靠近感應電極時，物體會影響感應電極的電性狀態，因此近接感應器感測到感應電極的電性狀態有所改變，即可得知物體靠近感應電極。感應電極的電性狀態容易受金屬體干擾，所以感應電極設置時，係必須要考慮周遭是否有金屬體。若有金屬體時，感應電極與金屬體之間必須有適當間隔，因此感應電極的設置位置即會受到限制，進而限制感應區域。因此，一般感應電極的佈局設計存在著感應靈敏度、感應區域受限的問題。當物體靠近電子產品時，近接感應器卻因感應電極的感應區域受限，而會導致無法感應到物體靠近電子產品，進而電子產品則不會執行對應之事件，如此即會降低電子產品的效能。
    請參閱第一圖，其為習用近接感應結構的示意圖。如第一圖所示，近接感應結構包含一感應電極10及一近接感應器11。感應電極10設於一標的物13之一側的中間處，且耦接近接感應器11，感應電極10具有一感應區域14。第一圖所示之標的物13可為電子產品的一天線。由於物體15靠近感應電極10時，其會影響感應電極10的電性狀態，因此近接感應器11感測到感應電極10的電性狀態有所改變，即可得知物體15靠近感應電極10。換言之，當物體15靠近標的物13而位在感應區域14時，近接感應器11會感測到感應電極10的電性狀態有所改變，如此近接感應器11即感應到物體15靠近標的物13。如此，物體15之靠近即會導致近接感應器11產生對應之訊號，電子產品即依據近接感應器11產生之訊號執行對應的事件，例如降低天線的發射功率。
    然而，一般電子產品中會有許多金屬體12，例如用於散熱或者增加結構強度的金屬體，如此感應電極10容易受到金屬體12的影響。若為了完全避免感應電極10受到金屬體12的影響，感應電極10大都無法設置在標的物13之一側的中間處。因此，此種設置方式的設置彈性低，所以可運用的電子產品相當有限。
    另外，請參閱第二圖，其為另一習用近接感應結構的示意圖。如第二圖所示，其與第一圖之差異為此習用近接感應結構增加一個感應電極16及一個近接感應器17，且，感應電極10與16設置於標的物13之兩側，而感應電極16耦接近接感應器17，且具有一感應區域18。此習用近接感應結構是藉由近接感應器11與17分別感測感應電極10與16的電性狀態，以感應物體15是否靠近標的物13。然而，此近接感應結構之設計方式會限制感應區域，即會存在著感應死角的問題，且會增加成本。
    如第二圖所示，由於感測電極10與16分別設於標的物13之兩側，所以感測電極10與16的感應區域14與18會分別位於標的物13之左右兩方。若標的物13之長度較長，例如標的物13為一LTE（Long Term Evolution）天線，感應區域14與18不會互相重疊，即表示感應區域14與18之間會有感應死角區域19，其為感應電極10與16無法感應之區域。當物體15靠近標的物13且落在感應死角區域19時，物體15不會影響感應電極10與16的電性狀態，所以近接感應器11及感應器17皆不會感測到感應電極10與16的電性狀態有所改變，因此近接感應器11及17即不會感應到物體15靠近標的物13，而不會產生對應之訊號，而不會執行對應事件，例如電子產品之天線的發射功率未適當地降低以符合SAR規範。由上述可知，第二種習用近接感應結構的感應區域會受到嚴重限制，而降低近接感應的靈敏度，且需要兩個近接感應器，所以會增加成本。
    鑒於習知近接感應結構之問題，本發明利用一導線改善習用近接感應結構之感應區域受限的缺點，而增加感應靈敏度，且，本發明增加導線的設計可以使近接感應結構之設置位置較為彈性，並減少感應器之建構成本。

本發明之目的之一，為提供一種近接感應結構，其利用導線增加近接感應結構的感應區域與提高設置彈性，更可進一步降低成本。
為達以上目的，本發明之近接感應結構設置於一物件，且包含一第一感應電極、一導線、一第二感應電極及一近接感應器。導線之一端電性耦接第一感應電極，第二感應電極電性耦接導線之另一端，及近接感應器電性耦接導線、第一感應電極及第二感應電極，並依據導線、第一感應電極及第二感應電極的一電性狀態偵測一物體是否靠近物件。因此，本發明之近接感應結構利用導線延伸第一感應電極之感應區域與第二感應電極之感應區域。故，本發明可以克服習用感應結構具有感應死角的問題，而提高感應靈敏度，此外，增設導線之設計使近接感應結構之設置較為彈性，且不需要多個近接感應器，進而降低成本。

    茲為使貴審查委員對本發明之技術特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：
    請參閱第三圖，其為本發明之近接感應結構之一實施例的示意圖。本發明之近接感應結構可設置於各種類型電子裝置或者非電子裝置。此實施例所述之物件20為電子裝置，但並非限制本發明之近接感應結構僅能運用於電子裝置。如圖所示，本發明之近接感應結構設於物件20，以偵測物體15是否靠近物件20，以在物體15靠近物件20時，而執行對應的事件。舉例來說，當人體靠近電子裝置時，電子裝置隨即控制天線降低發射功率，以避免影響人體健康，又或者物件為智慧型行動電話，當使用者接聽來電時，近接感應結構可以感應行動電話靠近人臉，如此行動電話即可進一步關閉觸控功能，以避免使用者臉部誤觸面板而中斷通話，更可進一步關閉背光源，以節省電源。
    本發明之近接感應結構包含一第一感應電極30、一導線40及一第二感應電極31，第一感應電極30電性耦接導線40之一端，導線40之另一端電性耦接第二感應電極31，如此，由第一感應電極30、導線40及第二感應電極31所組成之結構有一感應區域50。此感應區域50相較於圖二之感應區域14、18，明顯不存在感應死角區域19。近接感應結構更包含一近接感應器60，其電性耦接第一感應電極30、導線40及第二感應電極31，並依據第一感應電極30、導線40及第二感應電極31的電性狀態，以偵測物體15是否靠近物件20。若物體15靠近物件20而位於感應區域50時，物體15即會影響第一感應電極30、導線40及第二感應電極31的電性狀態，如此近接感應器60感應到電性狀態有所改變，即可得知物體15靠近物件20。
    此外，於本發明之一實施例中，第一感應電極30、導線40及第二感應電極31分別位於特定之一標的物70的周圍，例如天線，如此物件（電子裝置）20可以特別感應物體15是否靠近標的物70，以執行對應事件。如圖所示，第一感應電極30位於物件20之標的物70的一第一側，第二感應電極31位於標的物70的一第二側，而導線40位於標的物70的一第三側，即第一感應電極30、導線40及第二感應電極31呈一ㄩ型。如此，本發明之近接感應結構的感應區域50可以涵蓋整個標的物70的長度，所以精確感應物體15是否靠近標的物70。然而，上述實施例僅為本發明之一實施例，本發明之第一感應電極30、導線40及第二感應電極31並不一定要設在物件20之標的物70的周圍。
    上述之第一感應電極30及第二感應電極31可以為任何電性傳導體，例如：銅箔或透明導電膜，如氧化銦錫（Indium Tin Oxide，ITO）。此外，導線40可為單心線或者任何金屬導線。第一感應電極30、導線40及第二感應電極31相對於近接感應器60而言，相當於外掛之一電容，當物體15靠近第一感應電極30、導線40及第二感應電極31即會影響電容值，也就是會改變第一感應電極30、導線40及第二感應電極31的電性狀態。近接感應器60即偵測此電性狀態的變化，而偵測物體15是否靠近物件20。
    本發明之近接感應器60可以為一積體電路（IC），其為現有感應器，例如IC型號STM8T413，由於近接感應器60之種類眾多且感應方式也不盡相同，大都為感應電容或者電壓的狀態，於此不多詳述。
    承接上述，第一感應電極30、導線40及第二感應電極31之設置位置也會決定感應區域50。若第一感應電極30、導線40及第二感應電極31之設置位置太靠近金屬體12，則容易受到金屬體12之干擾，而影響第一感應電極30、導線40及第二感應電極31之電性狀態，即導致近接感應結構之感應區域50被縮減，且會降低感應靈敏度。因此，若標的物70為金屬體，則第一感應電極30、導線40及第二感應電極31與標的物70之間分別具有一間距，以避免受到標的物70的干擾，也避免影響標的物70。第一感應電極30與標的物70之間具有一第一間距A，第二感應電極31與標的物70之間具有一第二間距B，導線40與標的物70之間具有一第三間距C，第一間距A、第二間距B及第三間距C之一最佳距離為大於5mm。
    另外，物件20內常會設置金屬體12，金屬體12可能為一金屬板或金屬框。所以，導線40與金屬體12同樣需具有一第四間距D，第四間距D之適當距離同樣也為大於5mm。另外，第一感應電極30與第二感應電極31之設置方式，如同導線40之設置方式，必須與任何金屬體之間具有間距，以避免受到金屬體的干擾。
    復參閱第三圖，由於本發明利用導線40耦接於第一感應電極30及第二感應電極31之間，而導致感應區域擴增，如同第二圖之感應區域14、18擴增為第三圖所示之感應區域50，而在感應區域14與18之間不具有感應死角區域19。所以，當物體15靠近物件20之標的物70的中間位置時，本發明之近接感應結構仍然可以偵測物體15已靠近物件20的標的物70。此物體15可以為一生物體、一手指或其他具電性傳導之物體。再者，本發明之近接感應結構可以設置於各種物件20，此物件20可以為各種電子裝置，標的物70可為天線，例如：智慧型手機或平板電腦的天線，以偵測人體是否靠近智慧型手機或平板電腦，並控制天線之發射功率降低，進而符合SAR之安全規範。
    物件20內更包含一控制電路80，以依據近接感應器60所送出之一感應訊號V_S 執行一事件，此事件可以為禁能內部電路，或降低天線之發射功率，或使電子產品啟動節能機制。於本發明之一實施例為控制標的物70之運作，而標的物70為天線，即控制電路80控制天線之發射功率。
    如第三圖所示，當物體15靠近物件20時，例如人體靠近物件20時，即會影響第一感應電極30、導線40及第二感應電極31的電性狀態，近接感應器60即會感測到電性狀態的改變，並輸出一低準位之感應訊號V_S ，而控制電路80依據低準位之感應訊號V_S ，即可得知物體15靠近天線，而會控制天線降低發射功率。反之，若物體15未靠近物件20時，近接感應器60即不會感測到電性狀態有所改變，而會輸出一高準位之感應訊號V_S ，而控制電路80依據高準位之感應訊號V_S ，控制天線維持原本的發射功率。
    此外，本發明之另一實施例可以在物體15靠近電子裝置20時，近接感應器60輸出高準位之感應訊號V_S ，控制電路80即依據高準位之感應訊號V_S ，控制天線之發射功率。故，本發明並未限制物體15靠近電子裝置20時，近接感應器60輸出之感應訊號V_S 的準位，且本發明更未限制控制電路80必須依據哪一個準位的感應訊號V_S ，而執行對應的事件。
    此外，本發明可以利用導線40使近接感應結構設置於物件20之其他位置，或使近接感應結構設置於物件20之內部其他元件的周圍，若其他標的物之尺寸較小而僅需要較小的感應區域，則可以將導線40縮短，而使感應區域縮小以符合使用上的需求。此外，近接感應結構配合其他使用上之需求的變化與應用，於此不再贅述。由上述可知，本發明之近接感應結構可以依據使用需求而調整感應區域，且因導線40之尺寸小且具有可撓性，所以設置彈性高，且本發明只需要一個近接感應器60，因此設置成本低。
    綜上所述，本發明為一種近接感應結構，其設於物件，物件可以為電子裝置，以用於偵測物體是否靠近物件。近接感應結構包含第一感應電極、導線、第二感應電極及近接感應器。導線之兩端分別電性耦接第一感應電極與第二感應電極，而近接感應器電性耦接導線、第一感應電極及第二感應電極，並依據導線、第一感應電極及第二感應電極的電性狀態偵測物體是否靠近物件。如此，本發明利用導線克服習用兩感應電極之間存在之感應死角的問題，而提高感應區域與增加感應靈敏度，且應用導線之設計使近接感應結構之設置較為彈性。
    故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈鈞局早日賜准專利，至感為禱。
    惟以上所述者，僅為本發明一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10．．．感應電極

11．．．近接感應器

12．．．金屬體

13．．．標的物

14．．．感應區域

15．．．物體

16．．．感應電極

17．．．近接感應器

18．．．感應區域

19．．．感應死角區域

20．．．物件

30．．．第一感應電極

31．．．第二感應電極

40．．．導線

50．．．感應區域

60．．．近接感應器

70．．．標的物

80．．．控制電路

A．．．第一間距

B．．．第二間距

C．．．第三間距

D．．．第四間距

V_S ．．．感應訊號

第一圖為習用近接感應結構的示意圖；
第二圖為另一習用近接感應結構的示意圖；及
第三圖為本發明之近接感應結構之一實施例的示意圖。