TWI511014B - 感應元件 - Google Patents

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TWI511014B TW102131728A TW102131728A TWI511014B TW I511014 B TWI511014 B TW I511014B TW 102131728 A TW102131728 A TW 102131728A TW 102131728 A TW102131728 A TW 102131728A TW I511014 B TWI511014 B TW I511014B
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Description

感應元件
本發明內容是有關於一種感應元件，且特別是有關於一種適用於感應觸控按鍵之作動的感應元件。
以現今高科技技術而言，越來越多電子產品的操作介面都開始改用觸控式面板，使得觸碰感測裝置的需求日益成長。觸碰感測裝置幾乎已經成了任何按鍵式介面的基礎，而且以觸碰感測控制介面取代傳統的按鍵介面，毫無疑問地可以讓介面變得更直覺、使用上也更容易。
此外，本領域技術人員可藉由觸碰感測控制介面替代各種應用所需的機械式按鍵，例如：存取控制、行動電話、MP3播放器、PC週邊和遙控器等等，亦可因此節省產品製作所需的成本。
然而，在例如電容式觸碰感測裝置中，通常需要設置許多電容器以供進行觸碰感應操作，且這些電容器所佔的電路佈局(layout)面積相當地大，不僅使得觸碰感測裝置的尺寸無法有效地縮減，也使得觸碰感測裝置的製作成本居高不下。
此外，在一般的觸碰感測裝置中，一旦有關電容器的電路佈局決定之後，觸碰感測裝置本身的感測靈敏度也就因此固定而無法變動，如此使得觸碰感測裝置所進行的觸碰感應操作，無法依據外在實際情況或是使用者狀況有彈性地作調整。
本發明內容之一實施方式係關於一種感應元件，其包含比較器、第一可變電容器單元以及第二可變電容器單元。比較器包含第一比較器輸入端以及第二比較器輸入端，第一比較器輸入端用以電性耦接第一觸控按鍵。第一可變電容器單元電性耦接第一比較器輸入端，並用以藉由至少一第一驅動信號對第一比較器輸入端充電，使得第一比較器輸入端具有第一電位。第二可變電容器單元電性耦接該第二比較器輸入端，並用以藉由至少一第二驅動信號對第二比較器輸入端充電，使得第二比較器輸入端具有第二電位，其中比較器用以比較第一電位和第二電位而產生比較器輸出信號。在第一觸控按鍵作動的情形下，第一可變電容器單元係依據比較器輸出信號作調整而對第一比較器輸入端進行電位補償，或是第二可變電容器單元係依據比較器輸出信號作調整而對第二比較器輸入端進行電位補償。
本發明內容之另一實施方式係關於一種感應元件，其包含比較器以及可變電容器單元。比較器包含第一 比較器輸入端以及第二比較器輸入端，第一比較器輸入端用以電性耦接觸控按鍵，第二比較器輸入端用以電性耦接參考電壓源而具有參考電位。可變電容器單元電性耦接第一比較器輸入端，並用以藉由至少一驅動信號對第一比較器輸入端充電，使得第一比較器輸入端具有第一電位，其中比較器用以比較第一電位和參考電位而產生比較器輸出信號。在觸控按鍵作動的情形下，可變電容器單元係依據比較器輸出信號作調整而對第一比較器輸入端進行電位補償。
本發明內容之另一實施方式係關於一種感應元件，其包含一比較器、一第一開關、一第二開關以及一控制器。比較器包含一第一比較器輸入端以及一第二比較器輸入端。第一比較器輸入端具有一第一電位，且第一比較器輸入端用以電性耦接一觸控按鍵。第二比較器輸入端具有一第二電位，其中比較器用以比較第一電位和第二電位而產生一比較器輸出信號。第一開關用以將第一比較器輸入端選擇性地耦接於複數串觸控按鍵中之一串觸控按鍵，該串觸控按鍵包含該觸控按鍵。第二開關用以選擇性地傳送至少一第一驅動信號至該串觸控按鍵中之該觸控按鍵。控制器用以接收比較器輸出信號，其中在觸控按鍵作動的情形下，控制器係依據比較器輸出信號而對第一電位作調整。
本發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本 揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要(或關鍵)元件或界定本發明的範圍。
100、700、800、900‧‧‧感應元件
120、720‧‧‧比較器
122、722‧‧‧第一比較器輸入端
124、724‧‧‧第二比較器輸入端
140、740‧‧‧控制器
802、804‧‧‧電極
第1圖是依照本發明第一實施例繪示一種感應元件的示意圖；第2A至2C圖是依照本發明實施例繪示一種如第1圖所示感應元件中電容及電位變化的示意圖；第3圖係依照本發明實施例繪示一種如第1圖所示之可變電容器單元的示意圖；第4圖是依照本發明第二實施例繪示一種感應元件的示意圖；第5A至5C圖是依照本發明實施例繪示一種如第4圖所示感應元件中電容及電位變化的示意圖；第6圖係依照本發明實施例繪示一種如第1或4圖所示之可變電容器單元的示意圖；第7圖是依照本發明第三實施例繪示一種感應元件的示意圖；第8圖是依照本發明第四實施例繪示一種感應元件的示意圖；以及第9圖是依照本發明第五實施例繪示一種感應元件的示意圖。
下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。
在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。
其次，在本文中所使用的用詞「包含」、「包括」、「具有、「含有」等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
第1圖是依照本發明第一實施例繪示一種感應元件的示意圖。如第1圖所示，感應元件100可用以感應至少一觸控按鍵(如：電容式觸控按鍵TKN)的作動，並可依據感應結果相應地操作(如：控制後續電路、輸出數位資料信號、...等)，藉此執行相應的功能或操作。感應元件100包含一比較器120、可變電容器單元Cmn以及可變電容器單元Cmp。比較器120包含第一比較器輸入端122以及第二比較器輸入端124，第一比較器輸入端122可用以電性耦接電容式觸控按鍵TKN。可變電容器單元Cmn電性耦接第一比較器輸入端122，可用以藉由至少一第一驅動信號(如：驅動信號P1)對第一比較器輸入端122充電，使得第一比較器輸入端122具有一第一電位VTK。可變電容器單元Cmp電性耦接第二比較器輸入端124，可用以藉由至少一第二驅動信號(如：驅動信號P2)對第二比較器輸入端124充電，使得第二比較器輸入端124具有一第二電位VDK，其中比較器120可用以比較第一電位VTK和第二電位VDK而產生一比較器輸出信號CP。
在電容式觸控按鍵TKN作動(如：電容式觸控按鍵TKN經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的情形下，可使電容式觸控按鍵TKN的第一電位VTK低於第二電位VDK，可變電容器單元Cmn即可依據第一電位VTK與第二電位VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整，而對第一比較器輸入端122進行電位補償，使得第一電位VTK經電位補償後而與第二電位VDK相等或平衡， 藉此獲取電容式觸控按鍵TKN作動所對應之電位或電容變化，可供後續進行資料的運算處理，以判斷是否有觸控操作發生或執行相應的觸控功能。
在一些實施例中，第一比較器輸入端122是比較器120的正極性輸入端(即輸入端”+”)，第二比較器輸入端124是比較器120的負極性輸入端(即輸入端”-”)。在另一些實施例中，第一比較器輸入端122是比較器120的負極性輸入端(即輸入端”-”)，第二比較器輸入端124是比較器120的正極性輸入端(即輸入端”+”)。
第2A至2C圖是依照本發明實施例繪示一種如第1圖所示感應元件中電容及電位變化的示意圖。具體而言，如第1圖和第2A至2C圖所示，以可變電容器單元Cmn和Cmp具有預設相同的等效電容為例，在電容式觸控按鍵TKN未作動(如：電容式觸控按鍵TKN未經觸碰)的情形下，第一電位VTK與第二電位VDK可藉由可變電容器單元Cmn和Cmp充電至相同或相近的電位；接著，在電容式觸控按鍵TKN作動(如：電容式觸控按鍵TKN經手指、觸控筆、...等觸碰)的情形下，電容式觸控按鍵TKN與第一比較器輸入端122耦接的一端的電容值(例如自容CC)會產生變化，使得第一電位VTK下降而低於第二電位VDK。其次，可變電容器單元Cmn可依據第一電位VTK與第二電位VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整(如：可變電容器單元Cmn在作調整後可具有相對於可變電容器單元Cmp較大的等效電容)，進而對第一比較器輸入端122 進行電位補償，使得第一電位VTK再次上升至與第二電位VDK相同或相近，其中上述對應之電位或電容變化便可供後續進行資料的運算處理，以判斷是否有觸控操作發生，或藉此執行相應的觸控功能。在其他實施例中，也可以是可變電容器單元Cmp依據第一電位VTK與第二電位VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整(如：可變電容器單元Cmp在作調整後可具有相對於可變電容器單元Cmn較小的等效電容)，進而對第二比較器輸入端124進行電位補償，使得第二電位VDK下降至與第一電位VTK相同或相近。又或是在其他的實施例中，可變電容器單元Cmp以及可變電容器單元Cmn可分別依據第一電位VTK與第二電位VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整，進而對第二比較器輸入端124以及第一比較器輸入端122進行電位補償，使得第二電位VDK以及第一電位VTK經補償後電位相同或相近。前述依據比較器輸出信號CP調整可變電容器單元Cmp以及可變電容器單元Cmn的動作可同時進行，或先對其中一者例如可變電容器單元Cmp進行調整，再對另一可變電容器單元Cmn進行，或採取相反的動作，先對可變電容器單元Cmn進行調整，再針對可變電容器單元Cmp進行調整。在本發明一些實施例中，「電位補償」除了可以指稱提高比較器輸入端的電位，亦可以用以指稱調降比較器輸入端的電位，亦即比較器輸入端的電位可經電位補償而增加或減少。
其次，如第1圖所示，感應元件100更可包括一控 制器140，且此控制器140電性耦接比較器120，用以接收比較器輸出信號CP而產生一控制信號CS控制可變電容器單元Cmn，以調整可變電容器單元Cmn之等效電容，使得可變電容器單元Cmn可相應地對第一比較器輸入端122進行電位補償。在其他實施例中，也可去調整可變電容器單元Cmp之等效電容，使得可變電容器單元Cmp可相應地對第二比較器輸入端124進行電位補償。又或是可如上段所述，也可分別去調整可變電容器單元Cmp以及可變電容器單元Cmn之等效電容，使得可變電容器單元Cmp以及可變電容器單元Cmn可相應地對第二比較器輸入端124以及第一比較器輸入端122進行電位補償。
第3圖係依照本發明實施例繪示一種如第1圖所示之可變電容器單元Cmn的示意圖。如第1圖和第3圖所示，可變電容器單元Cmn包括數個可切換式電容器(如：可切換式電容器SC1、SC2、SC3、SC4)，且可切換式電容器SC1、SC2、SC3、SC4相互並聯耦接，其中可切換式電容器SC1、SC2、SC3、SC4的一端用以選擇性地接收驅動信號P1，且可切換式電容器SC1、SC2、SC3、SC4的另一端共同耦接第一比較器輸入端122。
在一些實施例中，當控制器140輸出控制信號CS至可變電容器單元Cmn時，可切換式電容器SC1、SC2、SC3、SC4所對應的開關K1、K2、K3、K4可依據控制信號CS各自切換為導通或關閉狀態，使得可切換式電容器SC1、SC2、SC3、SC4各自開啟或關閉，藉此讓可變電容 器單元Cmn的等效電容得以依據控制信號CS進行相應的調整。
由前述實施例可知，應用上述的感應元件100於觸控感應裝置中，便可以有限的電路設計(如：僅需一個連接電容式觸控按鍵TKN的接腳)及有限的電容器達成相當靈敏的觸控感應操作，以節省相關電路及電容器的設置，進而縮減電路及電容器所佔的電路佈局(layout)面積，使得觸控感應裝置的相應尺寸得以有效地縮減，且製作成本得以有效降低。
第4圖是依照本發明第二實施例繪示一種感應元件的示意圖，可用以感應多個按鍵的觸控。相較於第1圖，第4圖所示之感應元件100中的第二比較器輸入端124更用以電性耦接另一觸控按鍵例如電容式觸控按鍵TKP。在電容式觸控按鍵TKP作動(如：電容式觸控按鍵TKP經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的情形下，可使電容式觸控按鍵TKP的第二電位VDK低於第一電位VTK，可變電容器單元Cmp即可依據比較器輸出信號CP作調整而對第二比較器輸入端124進行電位補償，使得第二電位VDK經電位補償後而與第一電位VTK相等或平衡，藉此獲取電容式觸控按鍵TKP作動所對應之電位或電容變化，可供後續進行資料的運算處理，以判斷是否有觸控操作發生或執行相應的觸控功能。
第5A至5C圖是依照本發明實施例繪示一種如第4圖所示感應元件中電容及電位變化的示意圖。具體而言， 如第4圖和第5A至5C圖所示，以可變電容器單元Cmn和Cmp具有預設相同的等效電容為例，在電容式觸控按鍵TKP未作動(如：電容式觸控按鍵TKP未經觸碰)的情形下，第一電位VTK與第二電位VDK可藉由可變電容器單元Cmn和Cmp充電至相同或相近的電位；接著，在電容式觸控按鍵TKP作動(如：電容式觸控按鍵TKP經手指、觸控筆、...等觸碰)的情形下，電容式觸控按鍵TKP與第二比較器輸入端124耦接的一端的電容值(例如自容(未繪示))會產生變化，使得第二電位VDK下降而低於第一電位VTK。其次，可變電容器單元Cmp可依據第一電位VTK與第二電位VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整(如：可變電容器單元Cmp在作調整後可具有相對於可變電容器單元Cmn較大的等效電容)，進而對第二比較器輸入端124進行電位補償，使得第二電位VDK再次上升至與第一電位VTK相同或相近，其中上述對應之電位或電容變化便可供後續進行資料的運算處理，以判斷是否有觸控操作發生，或藉此執行相應的觸控功能，在其他實施例中，也可以是可變電容器單元Cmn依據第一電位VTK與第二電位VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整(如：可變電容器單元Cmn在作調整後可具有相對於可變電容器單元Cmp較小的等效電容)，進而對第一比較器輸入端122進行電位補償，使得第一電位VTK下降至與第二電位VDK相同或相近。
在第4圖所示之實施例中，也可如第1圖所示之實 施例，控制器140可產生控制信號CS以選擇性地控制可變電容器單元Cmn及/或Cmp，更進一步來說，可選擇性地調整可變電容器單元Cmn及/或Cmp之等效電容。
換言之，在第1圖或第4圖所示之實施例中，控制器140可進一步控制可變電容器單元Cmp及/或Cmn，以調整可變電容器單元Cmp及/或Cmn之等效電容，使得可變電容器單元Cmp及/或Cmn可相應地對第二比較器輸入端124及/或第一比較器輸入端122進行電位補償。
第6圖係依照本發明實施例繪示一種如第1或4圖所示之可變電容器單元Cmp的示意圖(其中可變電容器單元Cmn可如第3圖所示，此處不再繪示)。同樣地，可變電容器單元Cmp包括數個可切換式電容器(如：可切換式電容器SC11、SC22、SC33、SC44)，且可切換式電容器SC11、SC22、SC33、SC44相互並聯耦接，其中可切換式電容器SC11、SC22、SC33、SC44的一端用以選擇性地接收驅動信號P2，且可切換式電容器SC11、SC22、SC33、SC44的另一端共同耦接第二比較器輸入端124。
在一些實施例中，當控制器140輸出控制信號CS至可變電容器單元Cmp時，可切換式電容器SC11、SC22、SC33、SC44所對應的開關K11、K22、K33、K44可依據控制信號CS各自切換為導通或關閉狀態，使得可切換式電容器SC11、SC22、SC33、SC44各自開啟或關閉，藉此讓可變電容器單元Cmp的等效電容得以依據控制信號CS進行相應的調整。
在一些實施例中，前述驅動信號P1與P2可以是相同的信號或是不同的信號，並可由控制器140所產生。實作上，驅動信號P1與P2之位準可以經可程式化(programmable)元件或放大元件作調整，使得可變電容器單元可依據具放大位準的驅動信號P1或P2，相應地對第一比較器輸入端122或第二比較器輸入端124進行電位補償，或者透過提高驅動信號P1與P2的值來達到降低可變電容器單元Cmn及Cmp所需使用的電容(以Q=CV為例，在電荷或電位一定之情形下，當電壓增加時，電容會相應減少)。
第7圖是依照本發明第三實施例繪示一種感應元件的示意圖。如第7圖所示，感應元件700用以感應至少一觸控按鍵(如：電容式觸控按鍵TKN)的作動，並可依據感應結果相應地操作(如：控制後續電路、輸出數位資料信號、...等)，藉此執行相應的功能或操作。感應元件700包含比較器720以及可變電容器單元Cmn。比較器720包含第一比較器輸入端722以及第二比較器輸入端724，其中第一比較器輸入端722用以電性耦接電容式觸控按鍵TKN，第二比較器輸入端724用以電性耦接一參考電壓源Vref而具有一參考電位VRE。可變電容器單元Cmn電性耦接第一比較器輸入端722，用以藉由至少一第一驅動信號(如：驅動信號P1)對第一比較器輸入端722充電，使得第一比較器輸入端722具有一第一電位VTK。比較器720用以比較第一電位VTK和參考電位VRE而產生一比較器 輸出信號CP。
在電容式觸控按鍵TKN作動(如：電容式觸控按鍵TKN經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的情形下，可使電容式觸控按鍵TKN的第一電位VTK低於參考電位VRE，可變電容器單元Cmn可依據第一電位VTK與參考電位VRE比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整，而對第一比較器輸入端722進行電位補償，使得第一電位VTK經電位補償後而與參考電位VRE相等或平衡，藉此獲取電容式觸控按鍵TKN作動所對應之電位或電容變化，供後續進行資料的運算處理，以判斷是否有觸控操作發生或執行相應的觸控功能。
在一些實施例中，第一比較器輸入端722是比較器720的正極性輸入端(即輸入端”+”)，第二比較器輸入端724是比較器720的負極性輸入端(即輸入端”-”)。在另一些實施例中，第一比較器輸入端722是比較器720的負極性輸入端(即輸入端”-”)，第二比較器輸入端724是比較器720的正極性輸入端(即輸入端”+”)。
其次，如第7圖所示，感應元件700更可包括控制器740，且此控制器740電性耦接比較器720，用以接收比較器輸出信號CP而產生控制信號CS控制可變電容器單元Cmn，以調整可變電容器單元Cmn之等效電容，使得可變電容器單元Cmn可相應地對第一比較器輸入端722進行電位補償。
同樣地，可變電容器單元Cmn可如第3圖所示作 配置，且控制器740與可變電容器單元Cmn間的操作關係亦可如前述實施例所述，故於此不再贅述。
第8圖是依照本發明第四實施例繪示一種感應元件的示意圖。相較於第1圖所示之實施例，感應元件800可用以電性耦接複數串觸控按鍵(例如：第一串觸控按鍵TK1、TK2和TK3，第二串觸控按鍵TK4、TK5和TK6，第三串觸控按鍵TK7、TK8和TK9)，並感應前述觸控按鍵的作動，藉此執行相應的功能或操作。
以第8圖所示之實施例為例，感應元件800可包含接腳S1~S3以及L1~L3，第一串觸控按鍵TK1、TK2和TK3可電性耦接於接腳S1，第二串觸控按鍵TK4、TK5和TK6可電性耦接於接腳S2，第三串觸控按鍵TK7、TK8和TK9可電性耦接於接腳S3。此外，觸控按鍵TK3、TK6和TK9可用以接收自接腳L1傳來的信號，觸控按鍵TK2、TK5和TK8可用以接收自接腳L2傳來的信號，觸控按鍵TK1、TK4和TK7可用以接收自接腳L3傳來的信號。
在一些實施例中，各觸控按鍵可包括兩電極，此兩電極分別與上述接腳S1~S3其中之一以及接腳L1~L3其中之一電性耦接。以觸控按鍵TK3為例，觸控按鍵TK3可包括電極802以及電極804，其中電極802電性耦接接腳S1，而電極804電性耦接接腳L1。此外，與單個接腳(如：接腳S1)耦接電極(如：電極802)不會與另一接腳上的電極(如：電極804)耦接或重疊，亦即兩接腳上的電極間彼此獨立。
實作上，電極802以及電極804可以製作於同一層或不同層，且電極802與電極804間可以配置有介電層(dielectric layer)，使電極802和電極804得以各自進行操作。其次，雖電極802和電極804於圖式上的大小不同，然其僅為例示而已，並非用以限定本發明。前述之介電層可由介電材料或空氣所組成，以使電極802與電極804組成一電容器並具有一電容值。
舉例來說，若每一觸控按鍵分別由上下兩層電極所構成時，第一串觸控按鍵TK1、TK2和TK3的上電極可電性耦接於接腳S1，第二串觸控按鍵TK4、TK5和TK6的上電極可電性耦接於接腳S2，第三串觸控按鍵TK7、TK8和TK9的上電極可電性耦接於接腳S3。觸控按鍵TK3、TK6和TK9的下電極可電性耦接並接收自接腳L1傳來的信號，觸控按鍵TK2、TK5和TK8的下電極可電性耦接並接收自接腳L2傳來的信號，觸控按鍵TK1、TK4和TK7的下電極可電性耦接並接收自接腳L3傳來的信號。
若觸控按鍵中的兩電極係製作於同一層時(例如內圈為第一電極，外圈為第二電極，第一電極與第二電極間具有一介電層)，可將例如觸控按鍵TK1、TK2和TK3的第一電極耦接於接腳S1(其他串觸控按鍵的第一電極可分別與接腳S2、S3耦接)，並透過例如導線耦接時跨過外圈電極的方式，避免造成短路。同樣的，觸控按鍵TK3、TK6和TK9的第二電極(外圈電極)可電性耦接並接收自接腳L1傳來的信號(其他串觸控按鍵的第二電極可分別與接腳 L2、L3耦接)。
相較於第1圖所示之實施例，感應元件800可更包含開關SWS以及開關SWL。開關SWS用以將第一比較器輸入端122選擇性地耦接於接腳S1、S2或S3，使得第一比較器輸入端122可耦接於對應的其中一串觸控按鍵。此外，開關SWL選擇性地耦接於接腳L1、L2或L3，使得驅動信號L選擇性地經由開關SWL傳送至上述該串觸控按鍵中之一觸控按鍵。實作上，驅動信號L的準位可與前述第2A至2C圖中驅動信號P1的準位相似。
於操作上，舉例而言，在開關SWS將第一比較器輸入端122耦接於接腳S1，且開關SWL耦接於接腳L1的情形下，觸控按鍵TK3經由開關SWL接收驅動信號L。此時，若是觸控按鍵TK3據以作動(如：觸控按鍵TK3經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的話，則觸控按鍵TK3與感應元件800間的相對應操作類似前述第1圖中觸控按鍵TKN與感應元件100間的相對應操作(如第2A至2C圖所示感應元件100中電容及電位的變化)，故於此不再贅述。
由第8圖所示之實施例可知，感應元件800可以利用一定數量的接腳與多個觸控按鍵耦接並進行相對應的操作。以第8圖所示為例，觸控按鍵TK1~TK9等9個觸控按鍵僅需要接腳S1~S3、L1~L3以及DK等7個接腳。如此一來，便可減少感應元件中接腳的配置，進一步節省製作成本。
需說明的是，前述觸控按鍵以及接腳的數量均為例示而已，並非用以限定本發明，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。舉例來說，本領域具通常知識者可以配置具有4×4個觸控按鍵的觸控按鍵陣列，並於感應元件配置4+4+1=9個接腳。
此外，相較於第1圖所示之實施例，控制器140可更用以輸出開關控制信號SCS控制開關SWS以及開關SWL。在一些實施例中，控制器140可用以輸出開關控制信號SCS控制開關SWS迅速地於接腳S1~S3間切換，並控制開關SWL迅速地於接腳L1~L3間切換，使得感應元件800可迅速地感應前述觸控按鍵的作動，藉此執行相應的功能或操作。在其它實施例中，控制器140可用以輸出不同的開關控制信號分別控制開關SWS以及開關SWL，故本發明不以第8圖所示為限。
再者，相較於第1圖所示之實施例，控制器140可更用以輸出驅動信號L，並經由開關SWL將驅動信號L傳送至相應的觸控按鍵。
第9圖是依照本發明第五實施例繪示一種感應元件的示意圖。相較於第7圖所示之實施例，感應元件900可用以電性耦接複數串觸控按鍵(例如：第一串觸控按鍵TK1、TK2和TK3，第二串觸控按鍵TK4、TK5和TK6，第三串觸控按鍵TK7、TK8和TK9)，並感應前述觸控按鍵的作動，藉此執行相應的功能或操作。類似地，感應元件 900可包含接腳S1~S3以及L1~L3，觸控按鍵TK1~TK9與接腳S1~S3、L1~L3的連接及操作關係類似前述，故於此不再贅述。其次，感應元件900可更包含開關SWS以及開關SWL，其中開關SWS以及開關SWL的操作類似前述，故於此不再贅述。
於操作上，舉例而言，在開關SWS將第一比較器輸入端722耦接於接腳S1，且開關SWL耦接於接腳L1的情形下，觸控按鍵TK3經由開關SWL接收驅動信號L。此時，若是觸控按鍵TK3據以作動(如：觸控按鍵TK3經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的話，則觸控按鍵TK3與感應元件900間的相對應操作類似前述第7圖中觸控按鍵TKN與感應元件700間的相對應操作，故於此不再贅述。
相較於第7圖所示之實施例，控制器740可更用以輸出開關控制信號SCS控制開關SWS以及開關SWL。在一些實施例中，控制器740可用以輸出開關控制信號SCS控制開關SWS迅速地於接腳S1~S3間切換，並控制開關SWL迅速地於接腳L1~L3間切換，使得感應元件900可迅速地感應前述觸控按鍵的作動，藉此執行相應的功能或操作。在其它實施例中，控制器740可用以輸出不同的開關控制信號分別控制開關SWS以及開關SWL，故本發明不以第8圖所示為限。
再者，相較於第7圖所示之實施例，控制器740可更用以輸出驅動信號L，並經由開關SWL將驅動信號L傳 送至相應的觸控按鍵。
實作上，前述實施例中之感應元件可單獨設置或是整合於一信號處理電路(如：類比數位轉換電路)中，且前述驅動信號可以為脈衝信號、電壓信號、...等不同類型的操作信號，且可由控制器(如：微控制器，MCU)所產生而作動態調整，而其位準大小也可以經可程式化(programmable)元件或放大元件作調整，在此不以前述為限。
以前述本發明實施例相較於習知技術而言，本發明實施例可以有限的電路設計(如：連接電容式觸控按鍵的接腳)及有限的電容器達成相當靈敏的觸控感應操作，以節省相關電路及電容器的設置，進而縮減電路及電容器所佔的電路佈局(layout)面積，使得觸控感應裝置的尺寸得以有效地縮減，且製作成本得以有效降低。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域具通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧感應元件
120‧‧‧比較器
122‧‧‧第一比較器輸入端
124‧‧‧第二比較器輸入端
140‧‧‧控制器

Claims (20)

  1. 一種感應元件，包含：一比較器，該比較器包含一第一比較器輸入端以及一第二比較器輸入端，該第一比較器輸入端用以電性耦接一第一觸控按鍵；一第一可變電容器單元，電性耦接該第一比較器輸入端，用以藉由至少一第一驅動信號對該第一比較器輸入端充電，使得該第一比較器輸入端具有一第一電位；以及一第二可變電容器單元，電性耦接該第二比較器輸入端，用以藉由至少一第二驅動信號對該第二比較器輸入端充電，使得該第二比較器輸入端具有一第二電位，其中該比較器用以比較該第一電位和該第二電位而產生一比較器輸出信號；其中在該第一觸控按鍵作動的情形下，該第一可變電容器單元係依據該比較器輸出信號作調整而對該第一比較器輸入端進行電位補償，或是該第二可變電容器單元係依據該比較器輸出信號作調整而對該第二比較器輸入端進行電位補償。
  2. 如請求項1所述之感應元件，其中在該第一觸控按鍵作動的情形下，該第一可變電容器單元以及該第二可變電容器單元分別依據該比較器輸出信號作調整而對該第一比較器輸入端以及該第二比較器輸入端進行電位補償。
  3. 如請求項1所述之感應元件，更包含： 一控制器，用以接收該比較器輸出信號而產生一控制信號控制該第一可變電容器單元，以調整該第一可變電容器單元之等效電容。
  4. 如請求項1或3所述之感應元件，其中該第一可變電容器單元更包含：複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接，其中該些可切換式電容器之一端用以選擇性地接收該至少一第一驅動信號，該些可切換式電容器之另一端共同耦接該第一比較器輸入端。
  5. 如請求項1所述之感應元件，更包含：一控制器，用以接收該比較器輸出信號而產生一控制信號；其中該第一可變電容器單元更包含複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接於該第一比較器輸入端，該些可切換式電容器各自依據該控制信號選擇性地開啟或關閉。
  6. 如請求項1所述之感應元件，其中該第二比較器輸入端用以電性耦接一第二觸控按鍵，且在該第二觸控按鍵作動的情形下，該第二可變電容器單元係依據該比較器輸出信號作調整而對該第二比較器輸入端進行電位補償。
  7. 如請求項6所述之感應元件，更包含： 一控制器，用以接收該比較器輸出信號而產生一控制信號選擇性地控制該第一可變電容器單元或該第二可變電容器單元，以選擇性地調整該第一可變電容器單元或該第二可變電容器單元之等效電容。
  8. 如請求項6或7所述之感應元件，其中該第一可變電容器單元及該第二可變電容器單元中每一者更包含：複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接，其中該些可切換式電容器之一端用以選擇性地接收該至少一第一驅動信號或該至少一第二驅動信號，該些可切換式電容器之另一端共同耦接該第一比較器輸入端或該第二比較器輸入端。
  9. 如請求項6所述之感應元件，更包含：一控制器，用以接收該比較器輸出信號而產生一控制信號；其中該第一可變電容器單元及該第二可變電容器單元更分別包含複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器各自依據該控制信號選擇性地開啟或關閉。
  10. 如請求項1所述之感應元件，更包含：一第一開關，用以將該第一比較器輸入端選擇性地耦接於複數串觸控按鍵中之一串觸控按鍵，該串觸控按鍵包含該第一觸控按鍵；一第二開關，用以選擇性地傳送至少一第三驅動信號至該串觸控按鍵中之該第一觸控按鍵；以及 一控制器，用以輸出至少一開關控制信號控制該第一開關以及該第二開關。
  11. 如請求項10所述之感應元件，其中該控制器更用以接收該比較器輸出信號而據以調整該第一可變電容器單元之等效電容，並用以輸出該至少一第一驅動信號、該至少一第二驅動信號、該至少一第三驅動信號或前述之組合。
  12. 如請求項10所述之感應元件，其中該第一可變電容器單元更包含：複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接，其中該些可切換式電容器之一端用以選擇性地接收該至少一第一驅動信號，該些可切換式電容器之另一端共同耦接該第一比較器輸入端。
  13. 一種感應元件，包含：一比較器，該比較器包含一第一比較器輸入端以及一第二比較器輸入端，該第一比較器輸入端用以電性耦接一觸控按鍵，該第二比較器輸入端用以電性耦接一參考電壓源而具有一參考電位；一可變電容器單元，電性耦接該第一比較器輸入端，用以藉由至少一第一驅動信號對該第一比較器輸入端充電，使得該第一比較器輸入端具有一第一電位，其中該比較器用以比較該第一電位和該參考電位而產生一比較器輸出信號；其中在該觸控按鍵作動的情形下，該可變電容器單元係依據該比較器輸出信號作調整而對該第一比較器輸入端進 行電位補償；一第一開關，用以將該第一比較器輸入端選擇性地耦接於複數串觸控按鍵中之一串觸控按鍵，該串觸控按鍵包含該觸控按鍵；一第二開關，用以選擇性地傳送至少一第二驅動信號至該串觸控按鍵中之該觸控按鍵；以及一控制器，用以輸出至少一開關控制信號控制該第一開關以及該第二開關。
  14. 如請求項13所述之感應元件，更包含：一控制器，用以接收該比較器輸出信號而產生一控制信號控制該可變電容器單元，以調整該可變電容器單元之等效電容。
  15. 如請求項13或14所述之感應元件，其中該可變電容器單元更包含：複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接，其中該些可切換式電容器之一端用以選擇性地接收該至少一第一驅動信號，該些可切換式電容器之另一端共同耦接該第一比較器輸入端。
  16. 如請求項13所述之感應元件，更包含：一控制器，用以接收該比較器輸出信號而產生一控制信號；其中該第一可變電容器單元更包含複數個可切換式電 容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接於該第一比較器輸入端，該些可切換式電容器各自依據該控制信號選擇性地開啟或關閉。
  17. 如請求項13所述之感應元件，其中該控制器更用以接收該比較器輸出信號而據以調整該可變電容器單元之等效電容，並用以輸出該至少一第一驅動信號、該至少一第二驅動信號或前述之組合。
  18. 如請求項13所述之感應元件，其中該可變電容器單元更包含：複數個可切換式電容器，該些可切換式電容器相互並聯耦接，其中該些可切換式電容器之一端用以選擇性地接收該至少一第一驅動信號，該些可切換式電容器之另一端共同耦接該第一比較器輸入端。
  19. 一種感應元件，包含：一比較器，該比較器包含：一第一比較器輸入端，該第一比較器輸入端具有一第一電位且該第一比較器輸入端用以電性耦接一觸控按鍵；以及一第二比較器輸入端，該第二比較器輸入端具有一第二電位，其中該比較器用以比較該第一電位和該第二電位而產生一比較器輸出信號；以及一第一開關，用以將該第一比較器輸入端選擇性地耦接於複數串觸控按鍵中之一串觸控按鍵，該串觸控按鍵包含該 觸控按鍵；一第二開關，用以選擇性地傳送至少一第一驅動信號至該串觸控按鍵中之該觸控按鍵；以及一控制器，用以接收該比較器輸出信號，其中在該觸控按鍵作動的情形下，該控制器係依據該比較器輸出信號而對該第一電位作調整。
  20. 如請求項19所述之感應元件，其中當該第二比較器輸入端用以電性耦接一參考電壓源時，該第二電位為一參考電位。
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