感應元件及其感應方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種感應元件及其感應方法。一種感應元件包含比較器、第一開關(guān)、第二開關(guān)以及控制器。比較器包含第一比較器輸入端以及第二比較器輸入端。第一開關(guān)的一端與第一比較器輸入端耦接，另一端與彼此互補的第一觸控電極及第二觸控電極中的一個耦接；第二開關(guān)的一端與第二比較器輸入端耦接，另一端選擇性地與第二觸控電極耦接?？刂破骺刂频谝婚_關(guān)與第二開關(guān)。當?shù)谝挥|控電極與第二觸控電極被碰觸時，控制器控制第一開關(guān)使第一比較器輸入端與第一觸控電極耦接，控制第二開關(guān)使第二比較器輸入端與第二觸控電極耦接，再計算出第一觸控電極與第二觸控電極的第一被碰觸位置。通過實施本發(fā)明，不只降低制造成本，更可縮減觸控感應元件的面積。
【專利說明】
感應元件及其感應方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明中所述實施例內(nèi)容是有關(guān)于一種感應元件，且特別是有關(guān)于一種適用于感應觸控滑塊(slider)的感應元件。
【背景技術(shù)】
[0002]觸碰感測控制接口較傳統(tǒng)的機械式按鍵接口使用更為直覺，能夠提升使用者經(jīng)驗(user experience),由于投入大量研發(fā)資源，觸控式面板的制造成本近年來也不斷下滑，越來越多電子產(chǎn)品改采觸控式面版作為操作接口，觸碰感測裝置的需求也日益成長。
[0003]在操作接口應用中，滑塊(slider)常用于需連續(xù)性調(diào)整數(shù)值的應用場景，若以觸控方式實現(xiàn)滑塊功能，需精確定位出使用者觸碰觸控感應元件的位置。傳統(tǒng)的觸控式滑塊通常使用多個觸控按鍵實作，輪流掃描各個觸控按鍵，并以內(nèi)插方式計算出使用者的觸碰位置。然而，若欲達到較高的精準度，需要大幅增加觸控按鍵的數(shù)量，如此一來，會造成制造成本的提高。另外，此類觸控式滑塊于制造過程中需控制各個觸控按鍵的自容值大約相同，否則將大大降低控制精準度，而增加觸控按鍵數(shù)量則更提升控制各個觸控按鍵自容值(self capacitance)的難度，進一步增加工藝成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為以低廉的制造成本生產(chǎn)出具備高精準度觸控式滑塊的感應元件，本
【發(fā)明內(nèi)容】
提供一種感應元件，感應元件包含比較器、第一開關(guān)、第二開關(guān)以及控制器。比較器包含第一比較器輸入端以及第二比較器輸入端。第一開關(guān)的一端與第一比較器輸入端耦接，另一端與彼此互補的第一觸控電極及第二觸控電極中的一個耦接；第二開關(guān)的一端與第二比較器輸入端耦接，另一端選擇性地與第二觸控電極耦接?？刂破骺刂频谝婚_關(guān)與第二開關(guān)。當?shù)谝挥|控電極與第二觸控電極被碰觸時，控制器控制第一開關(guān)使第一比較器輸入端與第一觸控電極耦接，控制第二開關(guān)使第二比較器輸入端與第二觸控電極耦接，再計算出第一觸控電極與第二觸控電極的第一被碰觸位置。
[0005]于一實施例中，感應元件更包含至少一可變電容器單元，可變電容器單元與第一比較器輸入端及第二比較器輸入端中至少一個和控制器電性耦接，用以自控制器接收至少一調(diào)整信號，根據(jù)調(diào)整信號調(diào)整可變電容器單元的等效電容，控制器用以根據(jù)可變電容器單元的等效電容計算第一被碰觸位置。
[0006]于一實施例中，可變電容器單元包含多個可切換式電容器，可切換式電容器間相互并聯(lián)耦接，可切換式電容器的一端用以選擇性地接收調(diào)整信號，可切換式電容器的另一端共同耦接至第一比較器輸入端及第二比較器輸入端中至少一個。
[0007]于一實施例中，可變電容器單元亦自控制器接收驅(qū)動信號，用以通過驅(qū)動信號對第一比較器輸入端及第二比較器輸入端中至少一個充電。
[0008]于一實施例中，第一觸控電極與第二觸控電極的寬度非均勻分布，控制器用以根據(jù)第一觸控電極與第二觸控電極的寬度信息計算第一被碰觸位置。
[0009]于一實施例中，控制器控制第一開關(guān)使第一比較器輸入端交替地與第一觸控電極和第二觸控電極電性耦接，且控制第二開關(guān)斷開第二比較器輸入端與第二觸控電極，以判斷第一觸控電極與第二觸控電極的被碰觸狀態(tài)。
[0010]于一實施例中，感應元件更包含第三開關(guān)，第三開關(guān)的一端與第二比較器輸入端耦接，第三開關(guān)的另一端選擇性地與第一觸控電極耦接，控制器用以控制第一開關(guān)使第一比較器輸入端與第二觸控電極耦接，控制第二開關(guān)斷開第二比較器輸入端與第二觸控電極，控制第三開關(guān)使第二比較器輸入端與第一觸控電極耦接，再計算出第一觸控電極與第二觸控電極的第二被碰觸位置，并利用第二被碰觸位置修正第一被碰觸位置。
[0011]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一態(tài)樣為一種感應方法，包含下列步驟:通過控制器控制第一開關(guān)，使比較器的第一比較器輸入端耦接至彼此互補的第一觸控電極及第二觸控電極中的一個，并控制第二開關(guān)，使比較器的第二比較器輸入端選擇性地與第二觸控電極耦接；當?shù)谝挥|控電極與第二觸控電極被碰觸時，通過控制器控制第一開關(guān)使第一比較器輸入端與第一觸控電極耦接，并控制第二開關(guān)使第二比較器輸入端與第二觸控電極耦接，并計算出第一觸控電極與第二觸控電極的第一被碰觸位置。
[0012]于一實施例中，計算出第一被碰觸位置的步驟包含:通過可變電容器單元自控制器接收調(diào)整信號，根據(jù)調(diào)整信號調(diào)整可變電容器單元的等效電容，其中可變電容器單元與控制器電性耦接，并與第一比較器輸入端及第二比較器輸入端中至少一個電性耦接；通過控制器根據(jù)可變電容器單元的等效電容計算出第一被碰觸位置。
[0013]于一實施例中，根據(jù)調(diào)整信號調(diào)整可變電容器單元的等效電容的步驟包含:通過相互并聯(lián)耦接的多個可切換式電容器的一端選擇性地接收調(diào)整信號，且可切換式電容器的另一端共同耦接第一比較器輸入端及第二比較器輸入端中至少一個。
[0014]使用本
【發(fā)明內(nèi)容】
所提供的感應元件與感應方法時，僅需少量的觸控電極個數(shù)來達到高精度的觸控操作，不只降低制造成本，更可縮減觸控感應元件的面積，讓電子元件體積更小以及更輕量化，并提升使用者的使用者經(jīng)驗。
[0015]本
【發(fā)明內(nèi)容】
旨在提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
的簡化摘要，以使閱讀者對本
【發(fā)明內(nèi)容】
具備基本的理解。此
【發(fā)明內(nèi)容】
并非本
【發(fā)明內(nèi)容】
的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實施例的重要(或關(guān)鍵)元件或界定本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0016]圖1是依照本發(fā)明第一實施例繪示一種感應元件的示意圖；
[0017]圖2A至圖2C是依照本發(fā)明實施例繪示一種如圖1所示感應元件中電容及電位變化的示意圖；
[0018]圖3是依照本發(fā)明實施例繪示一種如圖1所示的可變電容器單元的示意圖；以及
[0019]圖4是依照本發(fā)明實施例繪示一種感應方法的流程圖。
[0020]附圖標號
[0021]100感應元件
[0022]110控制器
[0023]120比較器
[0024]122第一比較器輸入端
[0025]124第二比較器輸入端
[0026]132第一觸控電極
[0027]134第二觸控電極
[0028]140第一開關(guān)
[0029]150第二開關(guān)
[0030]160第三開關(guān)
[0031]400感應方法
[0032]S410 ?S440 步驟
【具體實施方式】
[0033]下文是舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供的實施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結(jié)構(gòu)運作的描述非用以限制其執(zhí)行的順序，任何由元件重新組合的結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。此外，圖式僅以說明為目的，并未依照原尺寸作圖。為使便于理解，下述說明中相同元件將以相同的符號標示來說明。
[0034]在全篇說明書與申請專利范圍所使用的用詞(terms)，除有特別注明外，通常具有每個用詞使用在此領(lǐng)域中、在此揭露的內(nèi)容中與特殊內(nèi)容中的平常意義。某些用以描述本發(fā)明的用詞將于下或在此說明書的別處討論，以提供本領(lǐng)域技術(shù)人員在有關(guān)本發(fā)明的描述上額外的引導。
[0035]關(guān)于本文中所使用的“約”、“大約”、“大致”或“基本上”一般通常是指數(shù)值的誤差或范圍，其依據(jù)不同技術(shù)而有不同變化，且其范圍對于本領(lǐng)域具通常知識者所理解是具有最廣泛的解釋，藉此涵蓋所有變形及類似結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，上述數(shù)值的誤差或范圍是指于百分之二十以內(nèi)，較好地是于百分之十以內(nèi)，而更佳地則是于百分之五以內(nèi)。文中若無明確說明，其所提及的數(shù)值皆視作為近似值，例如可如“約”、“大約”、“大致”或“基本上”所表示的誤差或范圍，或其他近似值。
[0036]關(guān)于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發(fā)明，其僅僅是為了區(qū)別以相同技術(shù)用語描述的元件或操作而已。
[0037]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，即意指包含但不限于。
[0038]另外，關(guān)于本文中所使用的“耦接”或“連接”，均可指二個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，亦可指二個或多個元件相互操作或動作。
[0039]圖1是依照本發(fā)明第一實施例繪示一種感應元件的示意圖。如圖1所示，感應元件100可用以感應觸控電極被觸碰的位置，并可依據(jù)感應結(jié)果執(zhí)行相應的功能或操作(如:控制后續(xù)電路、輸出數(shù)字數(shù)據(jù)信號等)。具體而言，使用者碰觸觸控式滑塊(slider)，且觸控式滑塊包含兩個以上的觸控電極，感應元件100與觸控式滑塊下的觸控電極電性耦接，且使用者碰觸觸控式滑塊時，會碰觸到至少兩個觸控電極，感應元件100通過觸控電極的電氣特性信息，來獲得使用者碰觸觸控電極的位置，并根據(jù)位置執(zhí)行相應的功能或操作。于圖1所示的實施例中，感應元件100與第一觸控電極132和第二觸控電極134電性耦接。須注意到，本領(lǐng)域具通常知識者可依應用需求調(diào)整感應元件100所連接的觸控電極個數(shù)，本
【發(fā)明內(nèi)容】
不以此為限。
[0040]感應元件100包含控制器110、比較器120、第一開關(guān)140以及第二開關(guān)150。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。第一開關(guān)140的一端與第一比較器輸入端122親接，第一開關(guān)140的另一端與彼此互補的第一觸控電極132及第二觸控電極134中的一個親接。第二開關(guān)150的一端與第二比較器輸入端124親接，第二開關(guān)150另一端選擇性地與第二觸控電極134耦接?？刂破?10控制第一開關(guān)140與第二開關(guān)150。當?shù)谝挥|控電極132與第二觸控電極134被碰觸時，控制器110控制第一開關(guān)140使第一比較器輸入端122與第一觸控電極132親接，控制第二開關(guān)150使第二比較器輸入端124與第二觸控電極134耦接，再計算出第一觸控電極132與第二觸控電極134的第一被碰觸位置。
[0041]控制器110傳送開關(guān)控制信號SCS至第一開關(guān)140與第二開關(guān)150以控制開關(guān)狀態(tài)，于一實施例中，控制器I1為一微控制器(microcontroller)，第一開關(guān)140為一三路開關(guān)(three-way switch)，第二開關(guān)150為一二路開關(guān)(two-way switch)。于另一實施例中，控制器110為一中央處理器(central processor)，第一開關(guān)140使用兩個二路開關(guān)實作而成，第二開關(guān)150為二路開關(guān)。本領(lǐng)域具通常知識者可使用其他電路元件實現(xiàn)上述元件，本
【發(fā)明內(nèi)容】
不限于所舉示例。
[0042]第一觸控電極132和第二觸控電極134彼此互補，于本實施例中，第一觸控電極132和第二觸控電極134同為三角形電極，陳列位置為對稱且自容值大約相同。本領(lǐng)域具通常知識者可使用其他形狀的觸控電極，例如長方形、山形(Chevron)等形狀，不受本
【發(fā)明內(nèi)容】
所舉示例的限制。
[0043]當使用者碰觸觸控式滑塊(slider)時，第一觸控電極132和第二觸控電極134同時被碰觸，第一觸控電極132和第二觸控電極134的電容對應第一觸控電極132和第二觸控電極134被碰觸位置產(chǎn)生變化，比較器120的第一比較器輸入端122或第二比較器輸入端124與第一觸控電極132或第二觸控電極134電性耦接，因此比較器120輸入端的電位亦產(chǎn)生對應改變，控制器110用以接收比較器120的輸出信號CP，檢測比較器120輸入端的電位改變，以量測電容變化并判斷被碰觸位置。
[0044]控制器110于量測電容變化時，控制第一開關(guān)140將第一比較器輸入端122與第一觸控電極132耦接，并控制第二開關(guān)150將第二比較器輸入端124與第二觸控電極134耦接，此時比較器120的第一比較器輸入端122與第二比較器輸入端124分別耦接至互補的第一觸控電極132與第二觸控電極134，第一觸控電極132與第二觸控電極134彼此互補，所受的噪聲亦相同，因此控制器110量測電容變化時，第一觸控電極132與第二觸控電極134所受噪聲將互相抵消，提升量測精度，可達到比傳統(tǒng)使用多個觸控按鍵實現(xiàn)的觸控式滑塊數(shù)倍的精準度。舉例而言，以同樣長度的觸控式滑塊而言，傳統(tǒng)使用多個觸控按鍵的觸控式滑塊僅可達到約30階的控制，然而，使用本
【發(fā)明內(nèi)容】
技術(shù)思想可將控制階數(shù)提升到70?80階。如此一來，僅需少數(shù)觸控電極即可通過觸控式滑塊達到精準的控制，不只縮小了感應元件100的面積，更以低廉的成本提供更佳使用者經(jīng)驗。
[0045]于一實施例中，感應元件100更包含可變電容器單元Cmn和可變電容器單元Cmp，兩者均與控制器110電性耦接，以自控制器110接收調(diào)整信號CS，可變電容器單元Cmn和可變電容器單元Cmp根據(jù)調(diào)整信號CS調(diào)整等效電容，于本實施例中，可變電容器單元Cmn與第一比較器輸入端122電性耦接，可變電容器單元Cmp與第二比較器輸入端124電性耦接，控制器110調(diào)整可變電容器單元Cmn和可變電容器單元Cmp的等效電容，并根據(jù)可變電容器單元Cmn和可變電容器單元Cmp的等效電容取得第一觸控電極132與第二觸控電極134因使用者觸碰所產(chǎn)生的電容變化，再計算出第一觸控電極132與第二觸控電極134的第一被碰觸位置。以下將進一步描述推算第一觸控電極132與第二觸控電極134的電容變化以及計算第一被碰觸位置的細節(jié)。
[0046]于一實施例中，可變電容器單元Cmn和可變電容器單元Cmp自控制器110接收驅(qū)動信號P，用以通過驅(qū)動信號P對第一比較器輸入端122及第二比較器輸入端124充電?？勺冸娙萜鲉卧狢mn及可變電容器單元Cmp自控制器110接收相同的驅(qū)動信號P，因此可進一步抵消可變電容器單元Cmn及可變電容器單元Cmp所接收的噪聲。
[0047]圖2A至圖2C是依照本發(fā)明實施例繪示一種如圖1所示感應元件中電容及電位變化的示意圖。具體而言，如圖1和圖2A至圖2C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，在第一觸控電極132與第二觸控電極134未動作(如:第一觸控電極132與第二觸控電極134未經(jīng)觸碰)的情形下，電位VS(即第一比較器輸入端122的電位)與電位VDK (即第二比較器輸入端124的電位)可通過可變電容器單元Cmn和Cmp以及驅(qū)動信號P充電至相同或相近的電位(如圖2A)。
[0048]于一實施例中，控制器110控制第一開關(guān)140使第一比較器輸入端122交替地與第一觸控電極132和第二觸控電極134電性耦接，且控制第二開關(guān)150斷開第二比較器輸入端124與第二觸控電極134，以判斷第一觸控電極132與第二觸控電極134的被碰觸狀態(tài)，舉例而言，控制器110控制第一開關(guān)140切換狀態(tài)的交替周期為數(shù)個us。具體而言，在第一觸控電極132與第二觸控電極134動作(如:第一觸控電極132與第二觸控電極134經(jīng)手指、觸控筆等觸碰)的情形下，第一觸控電極132與第二觸控電極134與第一比較器輸入端122耦接的一端的電容值會產(chǎn)生變化，使得電位VS下降而低于電位VDK(如圖2B)，而控制器110則通過比較器120所產(chǎn)生的比較器輸出信號CP檢測到第一比較器輸入端122電位下降，進而判斷出第一觸控電極132與第二觸控電極134被碰觸。
[0049]當控制器110判斷第一觸控電極132與第二觸控電極134被碰觸時，控制第一開關(guān)140使第一比較器輸入端122與第一觸控電極132耦接，控制第二開關(guān)150使第二比較器輸入端124與第二觸控電極134耦接，可變電容器單元Cmn依據(jù)電位VS與電位VDK比較后所產(chǎn)生的比較器輸出信號CP作調(diào)整(如:可變電容器單元Cmn在作調(diào)整后可具有相對于可變電容器單元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(或下降)至與電位VDK相同或相近(如圖2C)，其中上述對應的電位或電容變化便可供后續(xù)進行數(shù)據(jù)的運算處理，以判斷觸控操作發(fā)生的位置，或藉此執(zhí)行相應的觸控功能。
[0050]在其他實施例中，也可以是可變電容器單元Cmp依據(jù)電位VS與電位VDK比較后所產(chǎn)生的比較器輸出信號CP作調(diào)整(如:可變電容器單元Cmp在作調(diào)整后可具有相對于可變電容器單元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(或上升)至與電位VS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(jù)電位VTK與電位VS比較后所產(chǎn)生的比較器輸出信號CP作調(diào)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VS經(jīng)補償后電位相同或相近。
[0051]控制器110用以接收比較器輸出信號CP而產(chǎn)生控制信號CS控制可變電容器單元Cmn，以調(diào)整可變電容器單元Cmn的等效電容，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用以調(diào)整可變電容器單元Cmp的等效電容，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。再又一些實施例中，是控制信號CS也可分別去調(diào)整可變電容器單元Cmp以及可變電容器單元Cmn的等效電容，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。
[0052]在本發(fā)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(diào)降比較器輸入端的電位，亦即比較器輸入端的電位可經(jīng)電位補償而增加或減少。
[0053]進行電位補償后，控制器110根據(jù)可變電容器單元Cmp以及可變電容器單元Cmn的等效電容差異，計算出第一觸控電極132和第二觸控電極134的電容值差異。以下將以圖1所繪示的實施例加以說明，于此實施例中，當使用者未碰觸第一觸控電極132和第二觸控電極134時，第一觸控電極132和第二觸控電極134的自容值大約相同，當使用者碰觸第一觸控電極132和第二觸控電極134時，第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容同時增加，但第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容增加量并不相同，由于幾何配置之故，當使用者碰觸位置越往上時，第一觸控電極132的等效電容增加量越多，則第二觸控電極134的等效電容增加量越少，控制器110根據(jù)第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容差異計算出第一被碰觸位置。
[0054]舉例而言，當使用者碰觸位置較靠近第二觸控電極134的上緣時(即靠近第二觸控電極134較寬部分)，由于電容值與面積成正比且與距離成反比，故第二觸控電極134的等效電容增加量較大，而第一觸控電極132的等效電容增加量較小，故第二觸控電極134的等效電容值將高于第一觸控電極132 ;當使用者碰觸位置較靠近第二觸控電極134的下緣時(即靠近第二觸控電極134較窄部分)，第二觸控電極134的等效電容增加量較小，而第一觸控電極132的等效電容增加量較大，故第二觸控電極134的等效電容值將低于第一觸控電極132?？刂破?10于傳送控制信號CS至第一可變電容器單元Cmn和第二可變電容器單元Cmp以進行電位補償，接著根據(jù)第一可變電容器單元Cmn和第二可變電容器單元Cmp的等效電容的差異，推知第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容的差異，并計算出第一被觸碰位置。
[0055]需注意到，于圖1所繪示的實施例中，第一觸控電極132與第二觸控電極134的寬度非均勻分布，以放大第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容值差異，控制器110再用以根據(jù)第一觸控電極132與第二觸控電極134的寬度信息計算第一被碰觸位置。如此一來，使用兩個觸控電極即可得到高精度的觸控式滑塊，同時由于所需觸控電極數(shù)量降低，生產(chǎn)工藝難度同時下降，節(jié)省生產(chǎn)成本。
[0056]圖3是依照本發(fā)明實施例繪示一種如圖1所示的可變電容器單元Cmn的示意圖。如圖1和圖3所示，可變電容器單元Cmn包括數(shù)個可切換式電容器(如:可切換式電容器Cl、C2、C3、C4)，且可切換式電容器Cl、C2、C3、C4相互并聯(lián)耦接，其中可切換式電容器Cl、C2、C3、C4的一端用以選擇性地接收驅(qū)動信號P，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。
[0057]在一些實施例中，當控制器110輸出控制信號CS至可變電容器單元Cmn時，可切換式電容器Cl、C2、C3、C4所對應的開關(guān)K1、K2、K3、K4可依據(jù)控制信號CS各自切換為導通或關(guān)閉狀態(tài)，使得可切換式電容器Cl、C2、C3、C4各自開啟或關(guān)閉，藉此讓可變電容器單元Cmn的等效電容得以依據(jù)控制信號CS進行相應的調(diào)整。上述與可變電容器單元Cmn相關(guān)的描述亦適用于可變電容器單元Cmp。另外，本領(lǐng)域具通常知識者可使用其他電路元件實作可變電容器單元Cmn與Cmp，并不限于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所舉示例。
[0058]再又一些實施例中，感應元件100更包含第三開關(guān)160，第三開關(guān)160的一端與第二比較器輸入端124耦接，第三開關(guān)160的另一端選擇性地與第一觸控電極132耦接?？刂破?10計算出第一被碰觸位置后，控制第一開關(guān)140使第一比較器輸入端122與第二觸控電極134耦接，控制第二開關(guān)150斷開第二比較器輸入端124與第二觸控電極134，控制第三開關(guān)160使第二比較器輸入端124與第一觸控電極132耦接，再計算出第一觸控電極132與第二觸控電極134的第二被碰觸位置，并利用第二被碰觸位置修正第一被碰觸位置。
[0059]于上述的操作中，控制器110傳送開關(guān)控制信號SCS至第一開關(guān)140、第二開關(guān)150以及第三開關(guān)160，并將第一比較器輸入端122與第二比較器輸入端124分別改為與第二觸控電極134和第一觸控電極132電性耦接，亦即，控制器110將比較器120輸入端和觸控電極(包含第一觸控電極132和第二觸控電極134)的電性耦接做交換，并以上述計算第一被碰觸位置的方法計算出第二被碰觸位置，再利用第二被碰觸位置修正第一被碰觸位置。舉例而言，控制器110計算第一被碰觸位置和第二被碰觸位置的平均位置，本領(lǐng)域具通常知識者可使用其他方式結(jié)合第一被碰觸位置和第二被碰觸位置，并不限于上述所舉示例?？刂破?10通過兩次量測與計算，再度提升觸控式滑塊的精準度。如上所述，感應元件100通過控制第一開關(guān)140與第二開關(guān)150，改變第一觸控電極132與第二觸控電極134與比較器120的輸入端的耦接方式，提升觸控式滑塊的碰觸位置解析度，于本實施例中，感應元件100通過增加第三開關(guān)160改變第一觸控電極132與第二觸控電極134與比較器120的輸入端的耦接方式，可進一步將控制階數(shù)提升為僅使用第一開關(guān)140與第二開關(guān)150時的兩倍。
[0060]由前述實施例可知，應用上述的感應元件100于觸控感應裝置中，便可以有限的電路設計(如:僅需兩個觸控電極的接腳)及有限的電容器達成相當靈敏的觸控式滑塊的感應操作，以節(jié)省相關(guān)電路及電容器的設置，進而縮減電路及電容器所占的電路布局(layout)面積，使得觸控感應裝置的相應尺寸得以有效地縮減。另外，由于所需觸控電極的數(shù)量減少，工藝難度也因此下降，使得制作成本得以有效降低。
[0061]圖4是依照本發(fā)明實施例繪示一種感應方法的流程圖。感應方法400包含數(shù)個步驟，以使用少量的觸控電極，精準檢測出使用者操作觸控式滑塊(slider)的碰觸位置。為了方便及清楚說明，以下對于感應方法400的說明以圖1所示的感應元件100為例，但本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不以此為限。應了解到，雖然流程圖中對于感應方法400是以特定順序的步驟來描述，然此并不限制本
【發(fā)明內(nèi)容】
所提及步驟的前后順序，在實作中可增加或減少所述步驟。
[0062]感應元件100通過控制器110控制第一開關(guān)140使比較器120的第一比較器輸入端122與第一觸控電極132及第二觸控電極134中的一個電性耦接，并通過控制器110控制第二開關(guān)150，使比較器120的第二比較器輸入端124選擇性地與第二觸控電極134電性耦接(步驟S410)。控制器110控制第二開關(guān)150使第二比較器輸入端124不與觸控電極連接，故使用者碰觸第一觸控電極132及第二觸控電極134時，不改變第二比較器輸入端124的電氣特性，感應元件100通過第一比較器輸入端122與第一觸控電極132或第二觸控電極134的電性耦接，并通過比較器120比較第一比較器輸入端122與第二比較器輸入端124的電位，以檢測第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容是否發(fā)生改變。實施細節(jié)如上所述，于此不再贅述。
[0063]于一實施例中，感應元件100通過控制器110控制第一開關(guān)140，使第一比較器輸入端122交替地與第一觸控電極132和第二觸控電極134電性耦接，且控制第二開關(guān)150斷開第二比較器輸入端124與第二觸控電極134，以判斷第一觸控電極132與第二觸控電極134的被碰觸狀態(tài)實施細節(jié)如上所述，于此不再贅述。
[0064]感應元件100在第一觸控電極132與第二觸控電極134被碰觸時，通過控制器110控制第一開關(guān)140使第一比較器輸入端122與第一觸控電極132親接，并控制第二開關(guān)150使第二比較器輸入端124與第二觸控電極134耦接，并計算出第一觸控電極132與第二觸控電極134的第一被碰觸位置(步驟S420)。感應元件100將第一觸控電極132與第二觸控電極134分別與第一比較器輸入端122和第二比較器輸入端124電性親接，再對第一觸控電極132與第二觸控電極134進行電位補償，如此一來，可抵消第一觸控電極132與與第二觸控電極134所接收噪聲，并利用第一觸控電極132與第二觸控電極134的互補設置計算出高精準度的第一被碰觸位置。
[0065]于一實施例中，感應元件100通過控制器根據(jù)第一觸控電極132與第二觸控電極134的寬度信息計算第一被碰觸位置，且第一觸控電極132與第二觸控電極134的寬度非均勻分布。通過寬度非均勻分布的第一觸控電極132與第二觸控電極134，使用者碰觸時所造成第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容差異值提高，并達到提升觸控感應的靈敏度與解析度的目的。
[0066]于一實施例中，感應元件100于進行計算第一被碰觸位置的步驟時，通過比較器120的第一比較器輸入端122與第二比較器輸入端124分別電性耦接的可變電容器單元Cmn與Cmp，自控制器110接收調(diào)整信號CS，根據(jù)調(diào)整信號CS調(diào)整可變電容器單元Cmn與Cmp的等效電容，且可變電容器單元Cmn與Cmp與控制器110電性親接，并與第一比較器輸入端122及第二比較器輸入端124中至少一個電性耦接?？刂破?10則是根據(jù)比較器120的輸出信號CP傳送調(diào)整信號CS至可變電容器單元Cmn與Cmp。舉例而言，控制器110傳送調(diào)整信號CS調(diào)整可變電容器單元Cmn與Cmp的等效電容，使第一比較器輸入端122與第二比較器輸入端124的電位相同，并根據(jù)可變電容器單元Cmn與Cmp的等效電容的差異推算出第一觸控電極132與第二觸控電極134的等效電容的差異并再據(jù)以計算出第一被碰觸位置?？刂破?10調(diào)整可變電容器單元Cmn與Cmp的等效電容以及計算第一被碰觸位置的細節(jié)如上所述，于此不再贅述之。
[0067]在另一實施例中，在調(diào)整可變電容器單元Cmn與Cmp的等效電容的步驟中，感應元件100通過相互并聯(lián)耦接的多個可切換式電容器的一端選擇性地接收調(diào)整信號CS，以改變可變電容器單元Cmn與Cmp的等效電容，可切換式電容器的另一端共同親接至第一比較器輸入端122及第二比較器輸入端124中至少一個，實施細節(jié)如上所述，于此不再贅述。
[0068]于一實施例中，感應元件100通過可變電容器單元Cmp和Cmn自控制器110接收驅(qū)動信號P，并根據(jù)驅(qū)動信號P對第一比較器輸入端122及第二比較器輸入端124充電(步驟S430)，如上所述，可變電容器單元Cmp和Cmn的自容值可定為相同，并通過驅(qū)動信號P將第一比較器輸入端122及第二比較器輸入端124充電至相同電位，在第一觸控電極132與第二觸控電極134被碰觸時，第一比較器輸入端122的電位VS下降，感應元件100可根據(jù)第一比較器輸入端122及第二比較器輸入端124的電位差異檢測第一觸控電極132與第二觸控電極134的被碰觸狀態(tài)。
[0069]于另一實施例中，感應元件100更通過控制器110控制第一開關(guān)140使第一比較器輸入端122與第二觸控電極134耦接，控制第二開關(guān)150斷開第二比較器輸入端124與第二觸控電極134，控制第三開關(guān)160使第二比較器輸入端124與第一觸控電極132耦接，并通過控制器110再計算出第一觸控電極132與第二觸控電極134的第二被碰觸位置，并利用第二被碰觸位置修正第一被碰觸位置(步驟S440)。具體而言，控制器110將第一比較器輸入端122與第二比較器輸入端124分別改為與第二觸控電極134和第一觸控電極132電性耦接，并以計算第一被碰觸位置的方法計算出第二被碰觸位置，再根據(jù)第二被碰觸位置修正第一被碰觸位置，實施細節(jié)如上所述，于此不再贅述。
[0070]由前述實施例可知，本
【發(fā)明內(nèi)容】
所描述的感應元件100與感應方法400應用于觸控式滑塊中，即可以降低觸控式滑塊的感應元件電路設計的面積及有限的電容器達成相當靈敏的觸控式滑塊的感應操作，進而縮減電路及電容器所占的電路布局(layout)面積，使得觸控感應裝置的尺寸得以有效地縮減。另外，由于所需觸控電極的數(shù)量減少，工藝中控制觸控電極的自容值大約相同的難度也同時下降，使得制作成本得以有效降低。
[0071]雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域具通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視申請專利范圍所界定者為準。
【主權(quán)項】
1.一種感應元件，其特征在于，所述感應元件包含: 一比較器，包含一第一比較器輸入端以及一第二比較器輸入端； 一第一開關(guān)，所述第一開關(guān)的一端與所述第一比較器輸入端耦接，所述第一開關(guān)的另一端與彼此互補的一第一觸控電極及一第二觸控電極中的一個耦接； 一第二開關(guān)，所述第二開關(guān)的一端與所述第二比較器輸入端耦接，所述第二開關(guān)的另一端選擇性地與所述第二觸控電極耦接；以及 一控制器，用以控制所述第一開關(guān)與所述第二開關(guān)； 其中當所述第一觸控電極與所述第二觸控電極被碰觸時，所述控制器控制所述第一開關(guān)使所述第一比較器輸入端與所述第一觸控電極耦接，并控制所述第二開關(guān)使所述第二比較器輸入端與所述第二觸控電極耦接，并計算出所述第一觸控電極與所述第二觸控電極的一第一被碰觸位置。2.如權(quán)利要求1所述的感應元件，其特征在于，所述感應元件更包含: 至少一可變電容器單元，與所述第一比較器輸入端及所述第二比較器輸入端中至少一個電性耦接，并與所述控制器電性耦接，所述至少一可變電容器單元用以自所述控制器接收至少一調(diào)整信號，根據(jù)所述至少一調(diào)整信號調(diào)整所述至少一可變電容器單元的等效電容； 其中所述控制器用以根據(jù)所述至少一可變電容器單元的等效電容計算出所述第一被碰觸位置。3.如權(quán)利要求2所述的感應元件，其特征在于，所述至少一可變電容器單元包含: 多個可切換式電容器，所述可切換式電容器相互并聯(lián)耦接，其中所述可切換式電容器的一端用以選擇性地接收所述調(diào)整信號，所述可切換式電容器的另一端共同耦接至所述第一比較器輸入端及所述第二比較器輸入端中至少一個。4.如權(quán)利要求2所述的感應元件，其特征在于，所述至少一可變電容器單元亦自所述控制器接收至少一驅(qū)動信號，用以通過所述至少一驅(qū)動信號對所述第一比較器輸入端及所述第二比較器輸入端中至少一個充電。5.如權(quán)利要求1所述的感應元件，其特征在于，所述第一觸控電極與所述第二觸控電極的寬度非均勻分布，所述控制器用以根據(jù)所述第一觸控電極與所述第二觸控電極的寬度信息計算所述第一被碰觸位置。6.如權(quán)利要求1所述的感應元件，其特征在于，所述控制器控制所述第一開關(guān)使所述第一比較器輸入端交替地與所述第一觸控電極和所述第二觸控電極電性耦接，且控制所述第二開關(guān)斷開所述第二比較器輸入端與所述第二觸控電極，以判斷所述第一觸控電極與所述第二觸控電極的被碰觸狀態(tài)。7.如權(quán)利要求1所述的感應元件，其特征在于，所述感應元件更包含: 一第三開關(guān)，所述第三開關(guān)的一端與所述第二比較器輸入端耦接，所述第三開關(guān)的另一端選擇性地與所述第一觸控電極耦接； 其中所述控制器用以控制所述第一開關(guān)使所述第一比較器輸入端與所述第二觸控電極耦接，控制所述第二開關(guān)斷開所述第二比較器輸入端與所述第二觸控電極，控制所述第三開關(guān)使所述第二比較器輸入端與所述第一觸控電極耦接，再計算出所述第一觸控電極與所述第二觸控電極的一第二被碰觸位置，并利用所述第二被碰觸位置修正所述第一被碰觸位置。8.一種感應方法，其特征在于，所述感應方法包含: 通過一控制器控制一第一開關(guān)，使一比較器的一第一比較器輸入端耦接至彼此互補的一第一觸控電極及一第二觸控電極中的一個，并控制一第二開關(guān)，使所述比較器的一第二比較器輸入端選擇性地與所述第二觸控電極耦接；以及 當所述第一觸控電極與所述第二觸控電極被碰觸時，通過所述控制器控制所述第一開關(guān)使所述第一比較器輸入端與所述第一觸控電極耦接，并控制所述第二開關(guān)使所述第二比較器輸入端與所述第二觸控電極耦接，并計算出所述第一觸控電極與所述第二觸控電極的一第一被碰觸位置。9.如權(quán)利要求8所述的感應方法，其特征在于，計算出所述第一被碰觸位置的步驟包含: 通過至少一可變電容器單元自所述控制器接收至少一調(diào)整信號，根據(jù)所述至少一調(diào)整信號調(diào)整所述至少一可變電容器單元的等效電容，其中所述至少一可變電容器單元與所述第一比較器輸入端及所述第二比較器輸入端中至少一個并與所述控制器電性耦接；以及通過所述控制器根據(jù)所述至少一可變電容器單元的等效電容計算出所述第一被碰觸位置。10.如權(quán)利要求9所述的感應方法，其特征在于，根據(jù)所述至少一調(diào)整信號調(diào)整所述至少一可變電容器單元的等效電容的步驟包含: 通過相互并聯(lián)耦接的多個可切換式電容器的一端選擇性地接收所述至少一調(diào)整信號，其中所述可切換式電容器的另一端共同耦接所述第一比較器輸入端及所述第二比較器輸入端中至少一個。
【文檔編號】H03K17/96GK105897239SQ201510731558
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年11月2日
【發(fā)明人】王政治
【申請人】新唐科技股份有限公司