感应元件及其感应方法

文档序号:10538350
感应元件及其感应方法
【专利摘要】本发明提供一种感应元件及其感应方法。一种感应元件包含比较器、第一开关、第二开关以及控制器。比较器包含第一比较器输入端以及第二比较器输入端。第一开关的一端与第一比较器输入端耦接,另一端与彼此互补的第一触控电极及第二触控电极中的一个耦接;第二开关的一端与第二比较器输入端耦接,另一端选择性地与第二触控电极耦接。控制器控制第一开关与第二开关。当第一触控电极与第二触控电极被碰触时,控制器控制第一开关使第一比较器输入端与第一触控电极耦接,控制第二开关使第二比较器输入端与第二触控电极耦接,再计算出第一触控电极与第二触控电极的第一被碰触位置。通过实施本发明,不只降低制造成本,更可缩减触控感应元件的面积。
【专利说明】
感应元件及其感应方法
技术领域
[0001]本发明中所述实施例内容是有关于一种感应元件,且特别是有关于一种适用于感应触控滑块(slider)的感应元件。
【背景技术】
[0002]触碰感测控制接口较传统的机械式按键接口使用更为直觉,能够提升使用者经验(user experience),由于投入大量研发资源,触控式面板的制造成本近年来也不断下滑,越来越多电子产品改采触控式面版作为操作接口,触碰感测装置的需求也日益成长。
[0003]在操作接口应用中,滑块(slider)常用于需连续性调整数值的应用场景,若以触控方式实现滑块功能,需精确定位出使用者触碰触控感应元件的位置。传统的触控式滑块通常使用多个触控按键实作,轮流扫描各个触控按键,并以内插方式计算出使用者的触碰位置。然而,若欲达到较高的精准度,需要大幅增加触控按键的数量,如此一来,会造成制造成本的提高。另外,此类触控式滑块于制造过程中需控制各个触控按键的自容值大约相同,否则将大大降低控制精准度,而增加触控按键数量则更提升控制各个触控按键自容值(self capacitance)的难度,进一步增加工艺成本。

【发明内容】

[0004]为以低廉的制造成本生产出具备高精准度触控式滑块的感应元件,本
【发明内容】
提供一种感应元件,感应元件包含比较器、第一开关、第二开关以及控制器。比较器包含第一比较器输入端以及第二比较器输入端。第一开关的一端与第一比较器输入端耦接,另一端与彼此互补的第一触控电极及第二触控电极中的一个耦接;第二开关的一端与第二比较器输入端耦接,另一端选择性地与第二触控电极耦接。控制器控制第一开关与第二开关。当第一触控电极与第二触控电极被碰触时,控制器控制第一开关使第一比较器输入端与第一触控电极耦接,控制第二开关使第二比较器输入端与第二触控电极耦接,再计算出第一触控电极与第二触控电极的第一被碰触位置。
[0005]于一实施例中,感应元件更包含至少一可变电容器单元,可变电容器单元与第一比较器输入端及第二比较器输入端中至少一个和控制器电性耦接,用以自控制器接收至少一调整信号,根据调整信号调整可变电容器单元的等效电容,控制器用以根据可变电容器单元的等效电容计算第一被碰触位置。
[0006]于一实施例中,可变电容器单元包含多个可切换式电容器,可切换式电容器间相互并联耦接,可切换式电容器的一端用以选择性地接收调整信号,可切换式电容器的另一端共同耦接至第一比较器输入端及第二比较器输入端中至少一个。
[0007]于一实施例中,可变电容器单元亦自控制器接收驱动信号,用以通过驱动信号对第一比较器输入端及第二比较器输入端中至少一个充电。
[0008]于一实施例中,第一触控电极与第二触控电极的宽度非均匀分布,控制器用以根据第一触控电极与第二触控电极的宽度信息计算第一被碰触位置。
[0009]于一实施例中,控制器控制第一开关使第一比较器输入端交替地与第一触控电极和第二触控电极电性耦接,且控制第二开关断开第二比较器输入端与第二触控电极,以判断第一触控电极与第二触控电极的被碰触状态。
[0010]于一实施例中,感应元件更包含第三开关,第三开关的一端与第二比较器输入端耦接,第三开关的另一端选择性地与第一触控电极耦接,控制器用以控制第一开关使第一比较器输入端与第二触控电极耦接,控制第二开关断开第二比较器输入端与第二触控电极,控制第三开关使第二比较器输入端与第一触控电极耦接,再计算出第一触控电极与第二触控电极的第二被碰触位置,并利用第二被碰触位置修正第一被碰触位置。
[0011]本
【发明内容】
的另一态样为一种感应方法,包含下列步骤:通过控制器控制第一开关,使比较器的第一比较器输入端耦接至彼此互补的第一触控电极及第二触控电极中的一个,并控制第二开关,使比较器的第二比较器输入端选择性地与第二触控电极耦接;当第一触控电极与第二触控电极被碰触时,通过控制器控制第一开关使第一比较器输入端与第一触控电极耦接,并控制第二开关使第二比较器输入端与第二触控电极耦接,并计算出第一触控电极与第二触控电极的第一被碰触位置。
[0012]于一实施例中,计算出第一被碰触位置的步骤包含:通过可变电容器单元自控制器接收调整信号,根据调整信号调整可变电容器单元的等效电容,其中可变电容器单元与控制器电性耦接,并与第一比较器输入端及第二比较器输入端中至少一个电性耦接;通过控制器根据可变电容器单元的等效电容计算出第一被碰触位置。
[0013]于一实施例中,根据调整信号调整可变电容器单元的等效电容的步骤包含:通过相互并联耦接的多个可切换式电容器的一端选择性地接收调整信号,且可切换式电容器的另一端共同耦接第一比较器输入端及第二比较器输入端中至少一个。
[0014]使用本
【发明内容】
所提供的感应元件与感应方法时,仅需少量的触控电极个数来达到高精度的触控操作,不只降低制造成本,更可缩减触控感应元件的面积,让电子元件体积更小以及更轻量化,并提升使用者的使用者经验。
[0015]本
【发明内容】
旨在提供本
【发明内容】
的简化摘要,以使阅读者对本
【发明内容】
具备基本的理解。此
【发明内容】
并非本
【发明内容】
的完整概述,且其用意并非在指出本发明实施例的重要(或关键)元件或界定本发明的范围。
【附图说明】
[0016]图1是依照本发明第一实施例绘示一种感应元件的示意图;
[0017]图2A至图2C是依照本发明实施例绘示一种如图1所示感应元件中电容及电位变化的示意图;
[0018]图3是依照本发明实施例绘示一种如图1所示的可变电容器单元的示意图;以及
[0019]图4是依照本发明实施例绘示一种感应方法的流程图。
[0020]附图标号
[0021]100感应元件
[0022]110控制器
[0023]120比较器
[0024]122第一比较器输入端
[0025]124第二比较器输入端
[0026]132第一触控电极
[0027]134第二触控电极
[0028]140第一开关
[0029]150第二开关
[0030]160第三开关
[0031]400感应方法
[0032]S410 ?S440 步骤
【具体实施方式】
[0033]下文是举实施例配合所附图式作详细说明,但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围,而结构运作的描述非用以限制其执行的顺序,任何由元件重新组合的结构,所产生具有均等功效的装置,皆为本发明所涵盖的范围。此外,图式仅以说明为目的,并未依照原尺寸作图。为使便于理解,下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。
[0034]在全篇说明书与申请专利范围所使用的用词(terms),除有特别注明外,通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本发明的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本发明的描述上额外的引导。
[0035]关于本文中所使用的“约”、“大约”、“大致”或“基本上”一般通常是指数值的误差或范围,其依据不同技术而有不同变化,且其范围对于本领域具通常知识者所理解是具有最广泛的解释,藉此涵盖所有变形及类似结构。在一些实施例中,上述数值的误差或范围是指于百分之二十以内,较好地是于百分之十以内,而更佳地则是于百分之五以内。文中若无明确说明,其所提及的数值皆视作为近似值,例如可如“约”、“大约”、“大致”或“基本上”所表示的误差或范围,或其他近似值。
[0036]关于本文中所使用的“第一”、“第二”等,并非特别指称次序或顺位的意思,亦非用以限定本发明,其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。
[0037]其次,在本文中所使用的用词“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
[0038]另外,关于本文中所使用的“耦接”或“连接”,均可指二个或多个元件相互直接作实体或电性接触,或是相互间接作实体或电性接触,亦可指二个或多个元件相互操作或动作。
[0039]图1是依照本发明第一实施例绘示一种感应元件的示意图。如图1所示,感应元件100可用以感应触控电极被触碰的位置,并可依据感应结果执行相应的功能或操作(如:控制后续电路、输出数字数据信号等)。具体而言,使用者碰触触控式滑块(slider),且触控式滑块包含两个以上的触控电极,感应元件100与触控式滑块下的触控电极电性耦接,且使用者碰触触控式滑块时,会碰触到至少两个触控电极,感应元件100通过触控电极的电气特性信息,来获得使用者碰触触控电极的位置,并根据位置执行相应的功能或操作。于图1所示的实施例中,感应元件100与第一触控电极132和第二触控电极134电性耦接。须注意到,本领域具通常知识者可依应用需求调整感应元件100所连接的触控电极个数,本
【发明内容】
不以此为限。
[0040]感应元件100包含控制器110、比较器120、第一开关140以及第二开关150。比较器120包含第一比较器输入端122以及第二比较器输入端124。第一开关140的一端与第一比较器输入端122親接,第一开关140的另一端与彼此互补的第一触控电极132及第二触控电极134中的一个親接。第二开关150的一端与第二比较器输入端124親接,第二开关150另一端选择性地与第二触控电极134耦接。控制器110控制第一开关140与第二开关150。当第一触控电极132与第二触控电极134被碰触时,控制器110控制第一开关140使第一比较器输入端122与第一触控电极132親接,控制第二开关150使第二比较器输入端124与第二触控电极134耦接,再计算出第一触控电极132与第二触控电极134的第一被碰触位置。
[0041]控制器110传送开关控制信号SCS至第一开关140与第二开关150以控制开关状态,于一实施例中,控制器I1为一微控制器(microcontroller),第一开关140为一三路开关(three-way switch),第二开关150为一二路开关(two-way switch)。于另一实施例中,控制器110为一中央处理器(central processor),第一开关140使用两个二路开关实作而成,第二开关150为二路开关。本领域具通常知识者可使用其他电路元件实现上述元件,本
【发明内容】
不限于所举示例。
[0042]第一触控电极132和第二触控电极134彼此互补,于本实施例中,第一触控电极132和第二触控电极134同为三角形电极,陈列位置为对称且自容值大约相同。本领域具通常知识者可使用其他形状的触控电极,例如长方形、山形(Chevron)等形状,不受本
【发明内容】
所举示例的限制。
[0043]当使用者碰触触控式滑块(slider)时,第一触控电极132和第二触控电极134同时被碰触,第一触控电极132和第二触控电极134的电容对应第一触控电极132和第二触控电极134被碰触位置产生变化,比较器120的第一比较器输入端122或第二比较器输入端124与第一触控电极132或第二触控电极134电性耦接,因此比较器120输入端的电位亦产生对应改变,控制器110用以接收比较器120的输出信号CP,检测比较器120输入端的电位改变,以量测电容变化并判断被碰触位置。
[0044]控制器110于量测电容变化时,控制第一开关140将第一比较器输入端122与第一触控电极132耦接,并控制第二开关150将第二比较器输入端124与第二触控电极134耦接,此时比较器120的第一比较器输入端122与第二比较器输入端124分别耦接至互补的第一触控电极132与第二触控电极134,第一触控电极132与第二触控电极134彼此互补,所受的噪声亦相同,因此控制器110量测电容变化时,第一触控电极132与第二触控电极134所受噪声将互相抵消,提升量测精度,可达到比传统使用多个触控按键实现的触控式滑块数倍的精准度。举例而言,以同样长度的触控式滑块而言,传统使用多个触控按键的触控式滑块仅可达到约30阶的控制,然而,使用本
【发明内容】
技术思想可将控制阶数提升到70?80阶。如此一来,仅需少数触控电极即可通过触控式滑块达到精准的控制,不只缩小了感应元件100的面积,更以低廉的成本提供更佳使用者经验。
[0045]于一实施例中,感应元件100更包含可变电容器单元Cmn和可变电容器单元Cmp,两者均与控制器110电性耦接,以自控制器110接收调整信号CS,可变电容器单元Cmn和可变电容器单元Cmp根据调整信号CS调整等效电容,于本实施例中,可变电容器单元Cmn与第一比较器输入端122电性耦接,可变电容器单元Cmp与第二比较器输入端124电性耦接,控制器110调整可变电容器单元Cmn和可变电容器单元Cmp的等效电容,并根据可变电容器单元Cmn和可变电容器单元Cmp的等效电容取得第一触控电极132与第二触控电极134因使用者触碰所产生的电容变化,再计算出第一触控电极132与第二触控电极134的第一被碰触位置。以下将进一步描述推算第一触控电极132与第二触控电极134的电容变化以及计算第一被碰触位置的细节。
[0046]于一实施例中,可变电容器单元Cmn和可变电容器单元Cmp自控制器110接收驱动信号P,用以通过驱动信号P对第一比较器输入端122及第二比较器输入端124充电。可变电容器单元Cmn及可变电容器单元Cmp自控制器110接收相同的驱动信号P,因此可进一步抵消可变电容器单元Cmn及可变电容器单元Cmp所接收的噪声。
[0047]图2A至图2C是依照本发明实施例绘示一种如图1所示感应元件中电容及电位变化的示意图。具体而言,如图1和图2A至图2C所示,以可变电容器单元Cmn和Cmp具有预设相同的等效电容为例,在第一触控电极132与第二触控电极134未动作(如:第一触控电极132与第二触控电极134未经触碰)的情形下,电位VS(即第一比较器输入端122的电位)与电位VDK (即第二比较器输入端124的电位)可通过可变电容器单元Cmn和Cmp以及驱动信号P充电至相同或相近的电位(如图2A)。
[0048]于一实施例中,控制器110控制第一开关140使第一比较器输入端122交替地与第一触控电极132和第二触控电极134电性耦接,且控制第二开关150断开第二比较器输入端124与第二触控电极134,以判断第一触控电极132与第二触控电极134的被碰触状态,举例而言,控制器110控制第一开关140切换状态的交替周期为数个us。具体而言,在第一触控电极132与第二触控电极134动作(如:第一触控电极132与第二触控电极134经手指、触控笔等触碰)的情形下,第一触控电极132与第二触控电极134与第一比较器输入端122耦接的一端的电容值会产生变化,使得电位VS下降而低于电位VDK(如图2B),而控制器110则通过比较器120所产生的比较器输出信号CP检测到第一比较器输入端122电位下降,进而判断出第一触控电极132与第二触控电极134被碰触。
[0049]当控制器110判断第一触控电极132与第二触控电极134被碰触时,控制第一开关140使第一比较器输入端122与第一触控电极132耦接,控制第二开关150使第二比较器输入端124与第二触控电极134耦接,可变电容器单元Cmn依据电位VS与电位VDK比较后所产生的比较器输出信号CP作调整(如:可变电容器单元Cmn在作调整后可具有相对于可变电容器单元Cmp较大的等效电容),进而对第一比较器输入端122进行电位补偿,使得电位VTK再次上升(或下降)至与电位VDK相同或相近(如图2C),其中上述对应的电位或电容变化便可供后续进行数据的运算处理,以判断触控操作发生的位置,或藉此执行相应的触控功能。
[0050]在其他实施例中,也可以是可变电容器单元Cmp依据电位VS与电位VDK比较后所产生的比较器输出信号CP作调整(如:可变电容器单元Cmp在作调整后可具有相对于可变电容器单元Cmn较小的等效电容),进而对第二比较器输入端124进行电位补偿,使得电位VDK下降(或上升)至与电位VS相同或相近。又或是在其他的实施例中,可变电容器单元Cmp以及可变电容器单元Cmn可分别依据电位VTK与电位VS比较后所产生的比较器输出信号CP作调整,进而对第二比较器输入端124以及第一比较器输入端122进行电位补偿,使得电位VDK以及电位VS经补偿后电位相同或相近。
[0051]控制器110用以接收比较器输出信号CP而产生控制信号CS控制可变电容器单元Cmn,以调整可变电容器单元Cmn的等效电容,使得可变电容器单元Cmn可相应地对第一比较器输入端122进行电位补偿。在其他实施例中,控制信号CS用以调整可变电容器单元Cmp的等效电容,使得可变电容器单元Cmp可相应地对第二比较器输入端124进行电位补偿。再又一些实施例中,是控制信号CS也可分别去调整可变电容器单元Cmp以及可变电容器单元Cmn的等效电容,使得可变电容器单元Cmp以及可变电容器单元Cmn可相应地对第二比较器输入端124以及第一比较器输入端122进行电位补偿。
[0052]在本发明的实施例中,“电位补偿”除了可以指提高比较器输入端的电位,亦可以用以指调降比较器输入端的电位,亦即比较器输入端的电位可经电位补偿而增加或减少。
[0053]进行电位补偿后,控制器110根据可变电容器单元Cmp以及可变电容器单元Cmn的等效电容差异,计算出第一触控电极132和第二触控电极134的电容值差异。以下将以图1所绘示的实施例加以说明,于此实施例中,当使用者未碰触第一触控电极132和第二触控电极134时,第一触控电极132和第二触控电极134的自容值大约相同,当使用者碰触第一触控电极132和第二触控电极134时,第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容同时增加,但第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容增加量并不相同,由于几何配置之故,当使用者碰触位置越往上时,第一触控电极132的等效电容增加量越多,则第二触控电极134的等效电容增加量越少,控制器110根据第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容差异计算出第一被碰触位置。
[0054]举例而言,当使用者碰触位置较靠近第二触控电极134的上缘时(即靠近第二触控电极134较宽部分),由于电容值与面积成正比且与距离成反比,故第二触控电极134的等效电容增加量较大,而第一触控电极132的等效电容增加量较小,故第二触控电极134的等效电容值将高于第一触控电极132 ;当使用者碰触位置较靠近第二触控电极134的下缘时(即靠近第二触控电极134较窄部分),第二触控电极134的等效电容增加量较小,而第一触控电极132的等效电容增加量较大,故第二触控电极134的等效电容值将低于第一触控电极132。控制器110于传送控制信号CS至第一可变电容器单元Cmn和第二可变电容器单元Cmp以进行电位补偿,接着根据第一可变电容器单元Cmn和第二可变电容器单元Cmp的等效电容的差异,推知第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容的差异,并计算出第一被触碰位置。
[0055]需注意到,于图1所绘示的实施例中,第一触控电极132与第二触控电极134的宽度非均匀分布,以放大第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容值差异,控制器110再用以根据第一触控电极132与第二触控电极134的宽度信息计算第一被碰触位置。如此一来,使用两个触控电极即可得到高精度的触控式滑块,同时由于所需触控电极数量降低,生产工艺难度同时下降,节省生产成本。
[0056]图3是依照本发明实施例绘示一种如图1所示的可变电容器单元Cmn的示意图。如图1和图3所示,可变电容器单元Cmn包括数个可切换式电容器(如:可切换式电容器Cl、C2、C3、C4),且可切换式电容器Cl、C2、C3、C4相互并联耦接,其中可切换式电容器Cl、C2、C3、C4的一端用以选择性地接收驱动信号P,且可切换式电容器C1、C2、C3、C4的另一端共同耦接第一比较器输入端122。
[0057]在一些实施例中,当控制器110输出控制信号CS至可变电容器单元Cmn时,可切换式电容器Cl、C2、C3、C4所对应的开关K1、K2、K3、K4可依据控制信号CS各自切换为导通或关闭状态,使得可切换式电容器Cl、C2、C3、C4各自开启或关闭,藉此让可变电容器单元Cmn的等效电容得以依据控制信号CS进行相应的调整。上述与可变电容器单元Cmn相关的描述亦适用于可变电容器单元Cmp。另外,本领域具通常知识者可使用其他电路元件实作可变电容器单元Cmn与Cmp,并不限于本
【发明内容】
所举示例。
[0058]再又一些实施例中,感应元件100更包含第三开关160,第三开关160的一端与第二比较器输入端124耦接,第三开关160的另一端选择性地与第一触控电极132耦接。控制器110计算出第一被碰触位置后,控制第一开关140使第一比较器输入端122与第二触控电极134耦接,控制第二开关150断开第二比较器输入端124与第二触控电极134,控制第三开关160使第二比较器输入端124与第一触控电极132耦接,再计算出第一触控电极132与第二触控电极134的第二被碰触位置,并利用第二被碰触位置修正第一被碰触位置。
[0059]于上述的操作中,控制器110传送开关控制信号SCS至第一开关140、第二开关150以及第三开关160,并将第一比较器输入端122与第二比较器输入端124分别改为与第二触控电极134和第一触控电极132电性耦接,亦即,控制器110将比较器120输入端和触控电极(包含第一触控电极132和第二触控电极134)的电性耦接做交换,并以上述计算第一被碰触位置的方法计算出第二被碰触位置,再利用第二被碰触位置修正第一被碰触位置。举例而言,控制器110计算第一被碰触位置和第二被碰触位置的平均位置,本领域具通常知识者可使用其他方式结合第一被碰触位置和第二被碰触位置,并不限于上述所举示例。控制器110通过两次量测与计算,再度提升触控式滑块的精准度。如上所述,感应元件100通过控制第一开关140与第二开关150,改变第一触控电极132与第二触控电极134与比较器120的输入端的耦接方式,提升触控式滑块的碰触位置解析度,于本实施例中,感应元件100通过增加第三开关160改变第一触控电极132与第二触控电极134与比较器120的输入端的耦接方式,可进一步将控制阶数提升为仅使用第一开关140与第二开关150时的两倍。
[0060]由前述实施例可知,应用上述的感应元件100于触控感应装置中,便可以有限的电路设计(如:仅需两个触控电极的接脚)及有限的电容器达成相当灵敏的触控式滑块的感应操作,以节省相关电路及电容器的设置,进而缩减电路及电容器所占的电路布局(layout)面积,使得触控感应装置的相应尺寸得以有效地缩减。另外,由于所需触控电极的数量减少,工艺难度也因此下降,使得制作成本得以有效降低。
[0061]图4是依照本发明实施例绘示一种感应方法的流程图。感应方法400包含数个步骤,以使用少量的触控电极,精准检测出使用者操作触控式滑块(slider)的碰触位置。为了方便及清楚说明,以下对于感应方法400的说明以图1所示的感应元件100为例,但本
【发明内容】
并不以此为限。应了解到,虽然流程图中对于感应方法400是以特定顺序的步骤来描述,然此并不限制本
【发明内容】
所提及步骤的前后顺序,在实作中可增加或减少所述步骤。
[0062]感应元件100通过控制器110控制第一开关140使比较器120的第一比较器输入端122与第一触控电极132及第二触控电极134中的一个电性耦接,并通过控制器110控制第二开关150,使比较器120的第二比较器输入端124选择性地与第二触控电极134电性耦接(步骤S410)。控制器110控制第二开关150使第二比较器输入端124不与触控电极连接,故使用者碰触第一触控电极132及第二触控电极134时,不改变第二比较器输入端124的电气特性,感应元件100通过第一比较器输入端122与第一触控电极132或第二触控电极134的电性耦接,并通过比较器120比较第一比较器输入端122与第二比较器输入端124的电位,以检测第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容是否发生改变。实施细节如上所述,于此不再赘述。
[0063]于一实施例中,感应元件100通过控制器110控制第一开关140,使第一比较器输入端122交替地与第一触控电极132和第二触控电极134电性耦接,且控制第二开关150断开第二比较器输入端124与第二触控电极134,以判断第一触控电极132与第二触控电极134的被碰触状态实施细节如上所述,于此不再赘述。
[0064]感应元件100在第一触控电极132与第二触控电极134被碰触时,通过控制器110控制第一开关140使第一比较器输入端122与第一触控电极132親接,并控制第二开关150使第二比较器输入端124与第二触控电极134耦接,并计算出第一触控电极132与第二触控电极134的第一被碰触位置(步骤S420)。感应元件100将第一触控电极132与第二触控电极134分别与第一比较器输入端122和第二比较器输入端124电性親接,再对第一触控电极132与第二触控电极134进行电位补偿,如此一来,可抵消第一触控电极132与与第二触控电极134所接收噪声,并利用第一触控电极132与第二触控电极134的互补设置计算出高精准度的第一被碰触位置。
[0065]于一实施例中,感应元件100通过控制器根据第一触控电极132与第二触控电极134的宽度信息计算第一被碰触位置,且第一触控电极132与第二触控电极134的宽度非均匀分布。通过宽度非均匀分布的第一触控电极132与第二触控电极134,使用者碰触时所造成第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容差异值提高,并达到提升触控感应的灵敏度与解析度的目的。
[0066]于一实施例中,感应元件100于进行计算第一被碰触位置的步骤时,通过比较器120的第一比较器输入端122与第二比较器输入端124分别电性耦接的可变电容器单元Cmn与Cmp,自控制器110接收调整信号CS,根据调整信号CS调整可变电容器单元Cmn与Cmp的等效电容,且可变电容器单元Cmn与Cmp与控制器110电性親接,并与第一比较器输入端122及第二比较器输入端124中至少一个电性耦接。控制器110则是根据比较器120的输出信号CP传送调整信号CS至可变电容器单元Cmn与Cmp。举例而言,控制器110传送调整信号CS调整可变电容器单元Cmn与Cmp的等效电容,使第一比较器输入端122与第二比较器输入端124的电位相同,并根据可变电容器单元Cmn与Cmp的等效电容的差异推算出第一触控电极132与第二触控电极134的等效电容的差异并再据以计算出第一被碰触位置。控制器110调整可变电容器单元Cmn与Cmp的等效电容以及计算第一被碰触位置的细节如上所述,于此不再赘述之。
[0067]在另一实施例中,在调整可变电容器单元Cmn与Cmp的等效电容的步骤中,感应元件100通过相互并联耦接的多个可切换式电容器的一端选择性地接收调整信号CS,以改变可变电容器单元Cmn与Cmp的等效电容,可切换式电容器的另一端共同親接至第一比较器输入端122及第二比较器输入端124中至少一个,实施细节如上所述,于此不再赘述。
[0068]于一实施例中,感应元件100通过可变电容器单元Cmp和Cmn自控制器110接收驱动信号P,并根据驱动信号P对第一比较器输入端122及第二比较器输入端124充电(步骤S430),如上所述,可变电容器单元Cmp和Cmn的自容值可定为相同,并通过驱动信号P将第一比较器输入端122及第二比较器输入端124充电至相同电位,在第一触控电极132与第二触控电极134被碰触时,第一比较器输入端122的电位VS下降,感应元件100可根据第一比较器输入端122及第二比较器输入端124的电位差异检测第一触控电极132与第二触控电极134的被碰触状态。
[0069]于另一实施例中,感应元件100更通过控制器110控制第一开关140使第一比较器输入端122与第二触控电极134耦接,控制第二开关150断开第二比较器输入端124与第二触控电极134,控制第三开关160使第二比较器输入端124与第一触控电极132耦接,并通过控制器110再计算出第一触控电极132与第二触控电极134的第二被碰触位置,并利用第二被碰触位置修正第一被碰触位置(步骤S440)。具体而言,控制器110将第一比较器输入端122与第二比较器输入端124分别改为与第二触控电极134和第一触控电极132电性耦接,并以计算第一被碰触位置的方法计算出第二被碰触位置,再根据第二被碰触位置修正第一被碰触位置,实施细节如上所述,于此不再赘述。
[0070]由前述实施例可知,本
【发明内容】
所描述的感应元件100与感应方法400应用于触控式滑块中,即可以降低触控式滑块的感应元件电路设计的面积及有限的电容器达成相当灵敏的触控式滑块的感应操作,进而缩减电路及电容器所占的电路布局(layout)面积,使得触控感应装置的尺寸得以有效地缩减。另外,由于所需触控电极的数量减少,工艺中控制触控电极的自容值大约相同的难度也同时下降,使得制作成本得以有效降低。
[0071]虽然本发明已以实施方式揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域具通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。
【主权项】
1.一种感应元件,其特征在于,所述感应元件包含: 一比较器,包含一第一比较器输入端以及一第二比较器输入端; 一第一开关,所述第一开关的一端与所述第一比较器输入端耦接,所述第一开关的另一端与彼此互补的一第一触控电极及一第二触控电极中的一个耦接; 一第二开关,所述第二开关的一端与所述第二比较器输入端耦接,所述第二开关的另一端选择性地与所述第二触控电极耦接;以及 一控制器,用以控制所述第一开关与所述第二开关; 其中当所述第一触控电极与所述第二触控电极被碰触时,所述控制器控制所述第一开关使所述第一比较器输入端与所述第一触控电极耦接,并控制所述第二开关使所述第二比较器输入端与所述第二触控电极耦接,并计算出所述第一触控电极与所述第二触控电极的一第一被碰触位置。2.如权利要求1所述的感应元件,其特征在于,所述感应元件更包含: 至少一可变电容器单元,与所述第一比较器输入端及所述第二比较器输入端中至少一个电性耦接,并与所述控制器电性耦接,所述至少一可变电容器单元用以自所述控制器接收至少一调整信号,根据所述至少一调整信号调整所述至少一可变电容器单元的等效电容; 其中所述控制器用以根据所述至少一可变电容器单元的等效电容计算出所述第一被碰触位置。3.如权利要求2所述的感应元件,其特征在于,所述至少一可变电容器单元包含: 多个可切换式电容器,所述可切换式电容器相互并联耦接,其中所述可切换式电容器的一端用以选择性地接收所述调整信号,所述可切换式电容器的另一端共同耦接至所述第一比较器输入端及所述第二比较器输入端中至少一个。4.如权利要求2所述的感应元件,其特征在于,所述至少一可变电容器单元亦自所述控制器接收至少一驱动信号,用以通过所述至少一驱动信号对所述第一比较器输入端及所述第二比较器输入端中至少一个充电。5.如权利要求1所述的感应元件,其特征在于,所述第一触控电极与所述第二触控电极的宽度非均匀分布,所述控制器用以根据所述第一触控电极与所述第二触控电极的宽度信息计算所述第一被碰触位置。6.如权利要求1所述的感应元件,其特征在于,所述控制器控制所述第一开关使所述第一比较器输入端交替地与所述第一触控电极和所述第二触控电极电性耦接,且控制所述第二开关断开所述第二比较器输入端与所述第二触控电极,以判断所述第一触控电极与所述第二触控电极的被碰触状态。7.如权利要求1所述的感应元件,其特征在于,所述感应元件更包含: 一第三开关,所述第三开关的一端与所述第二比较器输入端耦接,所述第三开关的另一端选择性地与所述第一触控电极耦接; 其中所述控制器用以控制所述第一开关使所述第一比较器输入端与所述第二触控电极耦接,控制所述第二开关断开所述第二比较器输入端与所述第二触控电极,控制所述第三开关使所述第二比较器输入端与所述第一触控电极耦接,再计算出所述第一触控电极与所述第二触控电极的一第二被碰触位置,并利用所述第二被碰触位置修正所述第一被碰触位置。8.一种感应方法,其特征在于,所述感应方法包含: 通过一控制器控制一第一开关,使一比较器的一第一比较器输入端耦接至彼此互补的一第一触控电极及一第二触控电极中的一个,并控制一第二开关,使所述比较器的一第二比较器输入端选择性地与所述第二触控电极耦接;以及 当所述第一触控电极与所述第二触控电极被碰触时,通过所述控制器控制所述第一开关使所述第一比较器输入端与所述第一触控电极耦接,并控制所述第二开关使所述第二比较器输入端与所述第二触控电极耦接,并计算出所述第一触控电极与所述第二触控电极的一第一被碰触位置。9.如权利要求8所述的感应方法,其特征在于,计算出所述第一被碰触位置的步骤包含: 通过至少一可变电容器单元自所述控制器接收至少一调整信号,根据所述至少一调整信号调整所述至少一可变电容器单元的等效电容,其中所述至少一可变电容器单元与所述第一比较器输入端及所述第二比较器输入端中至少一个并与所述控制器电性耦接;以及通过所述控制器根据所述至少一可变电容器单元的等效电容计算出所述第一被碰触位置。10.如权利要求9所述的感应方法,其特征在于,根据所述至少一调整信号调整所述至少一可变电容器单元的等效电容的步骤包含: 通过相互并联耦接的多个可切换式电容器的一端选择性地接收所述至少一调整信号,其中所述可切换式电容器的另一端共同耦接所述第一比较器输入端及所述第二比较器输入端中至少一个。
【文档编号】H03K17/96GK105897239SQ201510731558
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年11月2日
【发明人】王政治
【申请人】新唐科技股份有限公司
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