TWI559205B - 感應元件 - Google Patents

Description

感應元件

本發明中所述實施例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。

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至少一第一觸控按鍵。第一可變電容器單元電性耦接第一比較器輸入端，用以接收一第一驅動信號，並依據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第二比較器輸入端，用以接收一第二驅動信號，並依據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，其中第一驅動信號之電壓位準高於第二驅動信號之電壓位準，且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。在上述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、第一可變電容器單元、第二可變電容器單元以及開關。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至少一第一觸控按鍵。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 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一比較器輸出信號。開關用以電性耦接於第二比較器輸入端和一外部電容器之間，並選擇性地導通第二比較器輸入端和外部電容器。在上述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、400、500、600、700‧‧‧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

502、504‧‧‧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5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6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7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『約』、『大約』、『大致』或『基本上』一般通常係指數值之誤差或範圍，其依據不同技術而有不同變化，且其範圍對於本領域具通常知識者所理解係 具有最廣泛的解釋，藉此涵蓋所有變形及類似結構。在一些實施例中，上述數值之誤差或範圍係指於百分之二十以內，較好地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，例如可如『約』、『大約』、『大致』或『基本上』所表示的誤差或範圍，或其他近似值。

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TK)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TK。可變電容器單元Cmn電 性耦接第一比較器輸入端122，並可用以接收驅動信號P1，以依據驅動信號P1對第一比較器輸入端122充電，使得第一比較器輸入端122具有電位VTK。可變電容器單元Cmp電性耦接第二比較器輸入端124，並可用以接收驅動信號P2，以依據驅動信號P2對第二比較器輸入端124充電，使得第二比較器輸入端124具有電位VDK，其中驅動信號P1之電壓位準高於驅動信號P2之電壓位準，且比較器120可用以比較電位VTK和電位VDK而產生一比較器輸出信號CP。

在電容式觸控按鍵TK作動(如：電容式觸控按鍵TK經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的情形下，電容式觸控按鍵TK可具有電位VTK，且其低於電位VDK，此時可變電容器單元Cmn即可依據電位VTK與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，使得電位VTK經電位補償後與電位VDK相等或平衡，藉此獲取電容式觸控按鍵TK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。類似地，可變電容器單元Cmp亦可依據電位VTK與VDK比較後所產生的比較器輸出信號CP作調整，而對第二比較器輸入端124進行電位補償，使得電位VDK經電位補償後與電位VTK相等或平衡。上述對第一比較器輸入端122進行電位補償或對第二比較器輸入端124進行電位補償的操作，亦可依據實際需求同步進行。

在一些實施例中，驅動信號P1之電壓位準可約為驅動信號P2之電壓位準的數倍。實作上，驅動信號P1和P2之 電壓位準可約在1~40伏特(V)的範圍內。在另一些實施例中，驅動信號P1和P2中至少一者為一脈衝信號。在具體實施例中，驅動信號P1和P2可均為脈衝信號。

實作上，前述驅動信號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Cmn(及/或Cmp)可依據具放大位準的驅動信號P1(及/或P2)，相應地對第一比較器輸入端122(及/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(及/或P2)的值來達到降低可變電容器單元Cmn(及/或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)。

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TK未作動(如：電容式觸控按鍵TK未經觸碰)的情形下，電位VTK與電位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(如第2A圖)。接著，在電容式觸控按鍵TK作動(如： 電容式觸控按鍵TK經手指、觸控筆、...等觸碰)的情形下，電容式觸控按鍵TK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，使得電位VTK下降而低於電位VDK(如第2B圖)。其次，可變電容器單元Cmn可依據電位VTK與電位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，使得電位VTK再次上升至與電位VDK相同或相近(如第2C圖)，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依據電位VTK與電位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，使得電位VDK下降至與電位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可分別依據電位VTK與電位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，使得電位VDK以及電位VTK經補償後電位相同或相近。

此外，在第一比較器輸入端122無法藉由可變電容器單元Cmn進行有效補償的情形下，可進一步藉由將驅動信號P1設定為具較高的電壓位準(如：較高於驅動信號P2之電 壓位準)，使得可變電容器單元Cmn能進一步藉由驅動信號P1對第一比較器輸入端122進行較有效的電位補償，以利後續的觸控感應操作。

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。

在本發明的實施例中，「電位補償」除了可以指提高比較器輸入端的電位，亦可以用以指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。

在一些實施例中，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，可用以接收比較器輸出信號CP而產生驅動信號P1和P2分別傳送至可變電容器單元Cmn及Cmp。

此外，控制器140亦可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122進行電位補償。在其他實施例中，控制信號CS也可用以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，控制信號CS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C1、C2、C3、C4)，且可切換式電容器C1、C2、C3、C4相互並聯耦接，其中可切換式電容器C1、C2、C3、C4的一端用以選擇性地接收驅動信號P1，且可切換式電容器C1、C2、C3、C4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C1、C2、C3、C4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C1、C2、C3、C4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TK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。

此外，在電容式觸控按鍵TK端的雜散電容或是自容相對較大，且可變電容器單元Cmn的等效電容相對較小的情形下，無法單獨透過可變電容器單元Cmn進行有效電位補償， 如此一來，後續的觸控感應操作便無法順利進行。此時，便可藉由將驅動信號P1設定為具較高的電壓位準，使得可變電容器單元Cmn能進一步依據驅動信號P1提供較大的補償電位，以利進行較有效的電位補償。

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4圖所示之感應元件400可用以感應多個觸控按鍵的操作，其中第一比較器輸入端122可用以電性耦接觸控按鍵TK1~TKN。在本實施例中，感應元件400可更包含開關SW1~SWN，其中開關SW1~SWN分別電性耦接於觸控按鍵TK1~TKN和第一比較器輸入端122之間，並可用以分別選擇性地導通觸控按鍵TK1~TKN和第一比較器輸入端122。

操作上，在一實施例中，當開關SW1~SWN均導通時，觸控按鍵TK1~TKN端的自容可能會同時影響第一比較器輸入端122的電位VTK，此時若是可變電容器單元Cmn的等效電容不足以進行有效電位補償的話，則可藉由傳送具相對高電壓位準的驅動信號P1至可變電容器單元Cmn，使得可變電容器單元Cmn得以依據驅動信號P1對第一比較器輸入端122有效地補償。

此外，控制器140可更用以輸出開關控制信號SC1~SCN分別控制開關SW1~SWN。在一些實施例中，控制器140可用以輸出開關控制信號SC1~SCN控制開關SW1~SWN均導通，使得感應元件400可感應前述觸控按鍵的作動，藉此執行相應的功能或操作；例如，觸控按鍵TK1~TKN中任一者均可經觸碰而進行相應的操作，以利使用者任意操 作。

第5圖是依照本發明第三實施例繪示一種感應元件的示意圖。感應元件500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5圖所示之實施例為例，感應元件500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502以及電極504，其中電極502電性耦接接腳S1，而電極504電性耦接接腳L1。此外，與單個接腳(如：接腳S1)耦接的電極(如：電極502)不會與另一接腳上的電極(如：電極504)耦接或重疊，亦即兩接腳上的電極間彼此獨立。

實作上，電極502以及電極504可以製作於同一層或不同層，且電極502與電極504間可以配置有介電層(dielectric layer)，使電極502和電極504得以各自進行操作。 其次，雖電極502和電極504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502與電極504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(第二電極)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)。

感應元件500可更包含開關SW1~SW3以及開關單元SWL。開關SW1~SW3分別耦接於接腳S1、S2及S3，並可分別用以選擇性地導通第一、二、三串觸控按鍵和第一比較 器輸入端122，使得第一比較器輸入端122可耦接於對應的其中至少一串觸控按鍵。此外，開關單元SWL可耦接於控制器140與接腳L1、L2及/或L3之間，使得驅動信號L可經由開關單元SWL傳送至上述數串觸控按鍵中每一串觸控按鍵的至少一觸控按鍵。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。

在一些實施例中，開關單元SWL可包含數個開關，且這些開關分別耦接於接腳L1、L2和L3，使得驅動信號L可經由這些開關以分別透過接腳L1、L2和L3傳送至上述數串觸控按鍵中相應一串觸控按鍵的至少一觸控按鍵。

在不同實施例中，開關單元SWL可為單一開關，且此單一開關可經切換而耦接於接腳L1、L2或L3，使得驅動信號L經由此單一開關以透過接腳L1、L2或L3傳送至相應的觸控按鍵。

於操作上，舉例而言，當開關單元SWL為單一開關時，在開關SW1導通第一比較器輸入端122和接腳S1，且開關單元SWL導通接腳L1的情形下，觸控按鍵TK3經由開關單元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500間的相對應操作類似前述第1圖中觸控按鍵TK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。在另一實施例中，當開關單元SWL包含數個開關時，在開關SW1~SW3導通第一比較器輸入端122和接 腳S1~S3，且開關單元SWL中的數個開關導通接腳L1~L3的情形下，觸控按鍵TK1~TK9可經由開關單元SWL接收驅動信號L。此時，若是任何一觸控按鍵據以作動(例如：觸控按鍵TK3經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的話，則相對應的操作如前所述，故於此不再贅述。

由第5圖所示之實施例可知，感應元件500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5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。

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，控制器140可更用以輸出開關控制信號SCS控制開關SW1~SW3以及開關單元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SW1~SW3均導通，使得感應元件500可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SW1~SW3以及開關單元SWL。此外，在不同實施例中，在開關單元SWL由數個開關替代且這些開關分別耦接於接腳L1、L2和L3的情形下，控制器140可用以輸出開關控制信號控制開關SW1~SW3 以及開關單元SWL中的數個開關均導通，或是在其他實施例中，控制器140可用以輸出不同的開關控制信號分別控制開關SW1~SW3以及耦接於接腳L1、L2和L3的開關(即開關單元SWL中的數個開關)，故本發明不以第5圖所示為限。

在一些實施例中，若是可變電容器單元Cmn的等效電容不足以進行有效電位補償的話，亦可藉由將驅動信號P1設定為具較高的電壓位準，使得可變電容器單元Cmn能進一步依據驅動信號P1提供較大的補償電位，以利進行較有效的電位補償。

再者，控制器140可更用以輸出驅動信號L，並經由開關單元SWL將驅動信號L傳遞至相應的觸控按鍵。

第6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，本實施例中的感應元件600更包含一開關SWD，其中開關SWD用以電性耦接於第二比較器輸入端124和一外部電容器CT之間，並選擇性地導通第二比較器輸入端124和外部電容器CT。實作上，外部電容器CT可依據電容式觸控按鍵TK端的自容作不同設計；例如，在電容式觸控按鍵TK端的自容相對較大的情形下，外部電容器CT可具有相對較大的電容值，反之亦然。

操作上，在電容式觸控按鍵TK作動(如：電容式觸控按鍵TK經手指、觸控筆、...等觸碰而有電容的變化)的情形下，開關SWD可依據開關控制信號SCD導通第二比較器輸入端124和外部電容器CT，使得外部電容器CT能協同可變電容器單元Cmp對第二比較器輸入端124的電位VDK進 行補償，讓電位VDK以及電位VTK經補償後電位相同或相近，以利後續的觸控感應操作。

此外，以第6圖所示之感應元件600而言，驅動信號P1和P2可以相同或不同。在一些實施例中，驅動信號P1之電壓位準高於驅動信號P2之電壓位準。在進一步的實施例中，驅動信號P1之電壓位準可約為驅動信號P2之電壓位準的數倍。在其他實施例中，驅動信號P1和P2中至少一者為一脈衝信號。在具體實施例中，驅動信號P1和P2可均為脈衝信號。

第7圖是依照本發明第五實施例繪示一種感應元件的示意圖。本實施例所示之感應元件700可用以感應多個觸控按鍵的操作，其類似於第4圖所示之實施例，感應元件700可更包含開關SW1~SWN，其中開關SW1~SWN分別電性耦接於觸控按鍵TK1~TKN和第一比較器輸入端122之間，並用以分別選擇性地導通觸控按鍵TK1~TKN和第一比較器輸入端122。

操作上，在本實施例中，對於第二比較器輸入端124的電位VDK的補償操作與第6圖所示類似，且對於第一比較器輸入端122的電位VTK的補償操作與第4圖所示類似，故於此不再贅述。

另一方面，在其他實施例中，上述第6圖所示的感應元件600亦可以類似第5圖所示感應元件500的配置，包含開關SW1~SW3及開關單元SWL，且亦包含用以選擇性地導通第二比較器輸入端124和外部電容器CT的開關SWD。具體操作類似前述，故於此不再贅述。

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。

此外，在電容式觸控按鍵端的雜散電容或是自容相對較大的情形下，同樣可以有限的電路設計來達成相當靈敏的觸控感應操作，使得製作成本仍能有效降低。

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。

400‧‧‧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 (16)

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至少一第一觸控按鍵；一第一可變電容器單元，電性耦接該第一比較器輸入端，用以接收一第一驅動信號，並依據該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，用以接收一第二驅動信號，並依據該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，其中該第一驅動信號之電壓位準高於該第二驅動信號之電壓位準，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；其中在該至少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，更包含：一開關，用以電性耦接於該第二比較器輸入端和一外部電容器之間，並選擇性地導通該第二比較器輸入端和該外部電容器。
3. 如請求項1或2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。
4. 如請求項1或2所述之感應元件，其中該第一驅動信號之電壓位準約為該第二驅動信號之電壓位準的數倍。
5. 如請求項1或2所述之感應元件，其中該第一驅動信號和該第二驅動信號中至少一者為一脈衝信號。
6. 如請求項1或2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該第一驅動信號和該第二驅動信號。
7. 如請求項6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產生至少一控制信號控制該第一可變電容器單元及該第二可變電容器單元中至少一者，以選擇性地調整該第一可變電容器單元及該第二可變電容器單元中至少一者的等效電容。
8. 如請求項1所述之感應元件，其中該第一比 較器輸入端用以電性耦接複數個第一觸控按鍵，該感應元件更包含：複數個開關，用以電性耦接於該些第一觸控按鍵和該第一比較器輸入端之間，並分別選擇性地導通該些第一觸控按鍵和該第一比較器輸入端。
9. 如請求項8所述之感應元件，更包含：一控制器，用以輸出複數個開關控制信號分別控制該些開關。
10. 如請求項1所述之感應元件，其中該第一比較器輸入端用以電性耦接複數串觸控按鍵，該些串觸控按鍵包含該至少一第一觸控按鍵，該感應元件更包含：複數個第一開關，分別用以選擇性地導通該些串觸控按鍵和該第一比較器輸入端；以及一開關單元，用以傳遞一第三驅動信號至該些串觸控按鍵中每一串觸控按鍵的至少一觸控按鍵；以及一控制器，用以輸出複數個開關控制信號控制該些第一開關以及該開關單元，並用以輸出該第一驅動信號、該第二驅動信號、該第三驅動信號或其組合。
11. 如請求項10所述之感應元件，其中該開關單元包含複數個開關。
12. 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至少一第一觸控按鍵；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；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；以及一第一開關，用以電性耦接於該第二比較器輸入端和一外部電容器之間，並選擇性地導通該第二比較器輸入端和該外部電容器；其中在該至少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。
13. 如請求項12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至少一控制信號控制該第一可變電容器單元及該第二可變電容器單元中至少一者，以選擇性地調整該第一可變電容器單元及該第二可變電容器單元中至少一者的等效電容。
14. 如請求項12所述之感應元件，其中該第一比較器輸入端用以電性耦接複數個第一觸控按鍵，該感應元件更包含：複數個第二開關，用以電性耦接於該些第一觸控按鍵和該第一比較器輸入端之間，並分別選擇性地導通該些第一觸控按鍵和該第一比較器輸入端。
15. 如請求項14所述之感應元件，更包含：一控制器，用以輸出複數個開關控制信號分別控制該第一開關和該些第二開關。
16. 如請求項12所述之感應元件，其中該第一比較器輸入端用以電性耦接複數串觸控按鍵，該些串觸控按鍵包含該至少一第一觸控按鍵，該感應元件更包含：複數個第二開關，分別用以選擇性地導通該些串觸控按鍵和該第一比較器輸入端；以及一開關單元，用以導通而傳遞一第三驅動信號至該些串觸控按鍵中每一串觸控按鍵的至少一觸控按鍵；以及一控制器，用以輸出複數個開關控制信號控制該些第二開關以及該開關單元，並用以輸出該第一驅動信號、該第二驅動信號、該第三驅動信號或其組合。