TWI641983B - 觸控開關及可攜式電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種觸控開關包含一第一電容、一第一電極、一第二電極、一第三電極單元及一偵測電路，第一電容設置於一殼體的第一側。第一電極平貼於該第一側。第二電極平貼於該第一側，與第一電極間隔設置。第三電極單元平貼於第二側而與第一電極及該第二電極部分投影重疊，並與第一電極及第二電極共同形成一可變電容。偵測電路偵測第一電極的電壓值，當一生物體接觸到第三電極單元時，可變電容的電容值即會產生變動，偵測電路則根據偵測的該電壓值是否自第一準位切換至第二準位以產生一指示啟動或關閉可攜式電子裝置的開關信號。

Description

觸控開關及可攜式電子裝置

本發明是有關於一種開關，特別是指一種偵測電容變化來決定啟閉的觸控開關及可攜式電子裝置。

現有技術應用於行動裝置中的需要用傳統的開關來對行動裝置進行啟動或關閉，所導致的缺點就是增加元件成本，且額外佔了硬體的體積，因此，如何取代傳統的開關，而是未來的研究方向。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有觸控開關的可攜式電子裝置。

於是，本發明可攜式電子裝置，包含一殼體及一觸控開關。

殼體具有一第一側，及一相反於該第一側的第二側。

觸控開關包括一第一電容、一第一電極、一第二電極、一第三電極單元及一偵測電路。

該第一電容設置於該第一側，並具有一接收一輸入訊號的第一端，及一第二端。

該第一電極平貼於該第一側，電連接該第一電容的第二端。

該第二電極平貼於該第一側，並與第一電極間隔設置。

該第三電極單元平貼於該第二側而與該第一電極及該第二電極部分投影重疊，並與該第一電極及該第二電極共同形成一可變電容。

該偵測電路用以偵測該第一電極的電壓值，其中，當一生物體接觸到該第三電極單元時，該可變電容的電容值即會產生變動，該偵測電路根據偵測的該電壓值是否自第一準位切換至第二準位以產生一指示啟動或關閉可攜式電子裝置的開關信號。

本發明之功效在於：偵測電極間電容變化值，來判斷是否有生物體觸碰殼體上的金屬識別標誌，來自動啟動或關閉可攜式電子裝置，而取代傳統技術所使用的開關。

1‧‧‧第一電極

2‧‧‧第二電極

3‧‧‧第三電極單元

31‧‧‧第三電極

32‧‧‧第三電極

4‧‧‧偵測電路

40‧‧‧整流器

41‧‧‧比較器

42‧‧‧處理器

5‧‧‧殼體

51‧‧‧第一側

52‧‧‧第二側

C1‧‧‧第一電容

C2‧‧‧第二電容

C3‧‧‧第三電容

C‧‧‧可變電容

Vr‧‧‧參考電壓

Si‧‧‧電壓值

So‧‧‧開關信號

Sc‧‧‧比較信號

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明觸控開關的一實施例的一殼體的一外側示意圖； 圖2是該殼體的一內側示意圖；圖3是該實施例的可變電容的一電路圖；圖4是該實施例的觸控開關的一電路圖；圖5是該實施例的可變電容當生物體接觸到的一電路圖；圖6是該實施例的偵測電路的一電路圖；圖7是該實施例的一時序圖；圖8是該實施例變形的另一電路圖；。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1~3，本發明觸控開關之一實施例，適用於一具有偵測生物體是否接觸而據以自動啟動或關閉的可攜式電子裝置的一殼體5，該殼體5由例如塑膠、玻璃纖維複合材料、陶瓷、玻璃或其他非金屬材質製成，具有一第一側51(內側)，及一相反於該第一側51的第二側52(外側)，且觸控開關包含一第一電容C1、一第一電極1、一第二電極2、一第三電極單元3及一偵測電路4。

第一電容C1設置於該第一側51，並具有一接收一輸入訊號Sin的第一端，及一第二端。

第一電極1為片狀金屬，平貼於該第一側51，電連接該第一電容C1的第二端。

第二電極2亦為片狀金屬，平貼於該第一側51，並與第一電極1間隔設置。

第三電極單元3為片狀金屬，平貼於該第二側52而與該第一電極1及該第二電極2部分投影重疊，並與該第一電極1及該第二電極2共同形成一可變電容C。該第一電極1、該第二電極2，及該第三電極單元3是由可導電材質所組成。該第一電極1、該第二電極2、該第三電極單元3為該殼體5上的一識別標誌(logo)，但於其他實施例中，第三電極單元3也可在殼體5上以其他作用的圖案或文字呈現，不限於作為識別標誌。

此外，於其他實施例中，第一電極1、第二電極2及第三電極單元3亦可透過其他方式附著於殼體5，例如透過習知模製互連技術(molded interconnect device)，而將電極對應之金屬軌跡直接形成於非金屬之殼體5表面，而非限於本例中以貼合方式附著。

如圖3~5所示，該第三電極單元3與該第一電極1共同形成一第二電容C2，且該第三電極單元3與該第二電極2共同形成一第三電容C3，該第二電容C2和該第三電容C3共同組成該可變電容C。

偵測電路4用以偵測該第一電極1的電壓值Si，當一生物體接觸到該第三電極單元3時，該可變電容C的一電容值即會產生變動，該偵測電路4則根據偵測的該電壓值Si是否自第一準位切換至第二準位，以產生一指示啟動或關閉可攜式電子裝置的開關信號So。

如圖6所示，該偵測電路4包括一整流器40、一比較器41及一處理器42。

整流器40電連接該第一電極1以接收該電壓值Si，並將該電壓值Si整流成一直流電壓。

比較器41具有一接收一參考電壓Vr的反向端、一電連接該整流器40以接收該直流電壓的非反向端，及一輸出端，該比較器41比較該參考電壓Vr和該電壓值Si，產生並自該輸出端輸出一比較信號Sc。

處理器42電連接該比較器41的該輸出端以接收該比較信號Sc，並儲存一儲存值，且根據該比較信號Sc的準位與該儲存值決定是否產生該開關信號So，其中，該儲存值相關於該處理器42上一次接收的該比較信號Sc的準位。

如圖7所示，當生物體之手指按壓識別標誌(logo)時，電容值變小(由於C=ε×A/d，ε是介電係數，按壓識別標誌後，介電係數變小)，可變電容的阻抗反比於電容值(=1/(jω c))， 而使跨壓隨著電容值變小而提升，因此，比較器輸出的比較信號Sc為邏輯1(高準位)，處理器42輸出的該開關信號So為邏輯1(高準位)，而指示啟動該可攜式電子裝置。

當生物體之手指離開logo時，比較器輸出的比較信號Sc為邏輯0(低準位)，處理器42輸出的該開關信號So為邏輯0(低準位)，而指示關閉該可攜式電子裝置。

如圖8所示，本實施例的另一變形為：該第三電極單元3包括二片間隔排列的第三電極31、32，該二片第三電極的其中之一31與該第一電極1投影重疊而形成該第二電容C2，該二片第三電極的其中另一32與該第二電極2投影重疊而形成該第三電容C3。

綜上所述，上述實施例以偵測電極間電容變化值，來判斷是否有生物體觸碰殼體上的金屬識別標誌(logo)，來自動啟動或關閉可攜式電子裝置，而取代傳統技術所使用的關關，不僅無需額外的關關，且電極與金屬識別標誌也容易由製程實現，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (10)

1. 一種觸控開關，適用於一電子裝置的一殼體，該殼體具有一第一側，及一相反於該第一側的第二側，包含：一第一電容，設置於該第一側，並具有一接收一輸入訊號的第一端，及一第二端；一第一電極，平貼於該第一側，電連接該第一電容的第二端；一第二電極，平貼於該第一側，並與第一電極間隔設置；一第三電極單元，平貼於該第二側而與該第一電極及該第二電極部分投影重疊，並與該第一電極及該第二電極共同形成一可變電容；及一偵測電路，用以偵測該第一電極的電壓值，其中，當一生物體接觸到該第三電極單元時，該可變電容的電容值即會產生變動，該偵測電路則根據偵測的該電壓值是否自第一準位切換至第二準位，以產生一指示啟動或關閉可攜式電子裝置的開關信號。
2. 如請求項1所述的觸控開關，其中，該第三電極單元與該第一電極共同形成一第二電容，且該第三電極單元與該第二電極共同形成一第三電容，該第二電容和該第三電容共同組成該可變電容。
3. 如請求項2所述的觸控開關，其中，該第三電極單元包括二片間隔排列的第三電極，該二片第三電極的其中之一與 該第一電極投影重疊而形成該第二電容，該二片第三電極的其中另一與該第二電極投影重疊而形成該第三電容。
4. 如請求項1所述的觸控開關，其中，該偵測電路包括一整流器，電連接該第一電極以接收該電壓值，並將該電壓值整流成一直流電壓；一比較器，具有一接收一參考電壓的反向端、一電連接該整流器以接收該直流電壓的非反向端，及一輸出端，該比較器比較該參考電壓和該直流電壓產生並自該輸出端輸出一比較信號，及一處理器，電連接該比較器的該輸出端以接收該比較信號，並儲存一儲存值，且根據該比較信號的準位與該儲存值決定是否產生該開關信號，其中，該儲存值相關於該處理器上一次接收的該比較信號的準位。
5. 如請求項1所述的觸控開關，其中，該第一電極、該第二電極，及該第三電極單元是由可導電材質所組成。
6. 如請求項5所述的觸控開關，其中，該第一電極、該第二電極，及該第三電極單元為該殼體上的一識別標誌。
7. 一種可攜式電子裝置，包含：一殼體，具有一第一側，及一相反於該第一側的第二側；及一觸控開關，包括一第一電容、一第一電極、一第二電極、一第三電極單元及一偵測電路；該第一電容設置於該第一側，並具有一接收一輸入訊號的第一端，及一第二端； 該第一電極平貼於該第一側，電連接該第一電容的第二端；該第二電極平貼於該第一側，並與第一電極間隔設置；該第三電極單元平貼於該第二側而與該第一電極及該第二電極部分投影重疊，並與該第一電極及該第二電極共同形成一可變電容；該偵測電路用以偵測該第一電極的電壓值，其中，當一生物體接觸到該第三電極單元時，該可變電容的電容值即會產生變動，該偵測電路則根據偵測的該電壓值是否自第一準位切換至第二準位以產生一指示啟動或關閉可攜式電子裝置的開關信號。
8. 如請求項7所述的可攜式電子裝置，其中，該第三電極單元與該第一電極共同形成一第二電容，且該第三電極單元與該第二電極共同形成一第三電容，該第二電容和該第三電容共同組成該可變電容。
9. 如請求項7所述的可攜式電子裝置，其中，該第三電極單元包括二片間隔排列的第三電極，該二片第三電極的其中之一與該第一電極投影重疊而形成一第二電容，該二片第三電極的其中另一與該第二電極投影重疊而形成一第三電容。
10. 如請求項7所述的可攜式電子裝置，其中，該偵測電路包括 一整流器，電連接該第一電極以接收該電壓值，並將該電壓值整流成一直流電壓；一比較器，具有一接收一參考電壓的反向端、一電連接該整流器以接收該直流電壓的非反向端，及一輸出端，該比較器比較該參考電壓和該直流電壓產生並自該輸出端輸出一比較信號，及一處理器，電連接該比較器的該輸出端以接收該比較信號，並儲存一儲存值，且根據該比較信號的準位與該儲存值決定是否產生該開關信號，其中，該儲存值相關於該處理器上一次接收的該比較信號的準位。