[發明專利]電容檢測裝置及應用該電容檢測裝置的電容式觸控系統

有效

• 申請號: 201210074595.6
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103324366A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 何闿廷;洪國強
• 申請（專利權）人: 晨星軟件研發（深圳）有限公司;晨星半導體股份有限公司
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明與測量技術相關，并且尤其與測量電容值的電路改良相關。

背景技術

隨著科技日益進步，近年來各種電子產品的操作介面都愈來愈人性化。舉例而言，透過觸控屏幕，使用者可直接以手指或觸控筆在屏幕上操作程序、輸入訊息/文字/圖樣，省去使用鍵盤或按鍵等輸入裝置的麻煩。實際上，觸控屏幕通常是由感應面板及設置于感應面板后方的顯示器組成。電子裝置可根據使用者在感應面板上所觸碰的位置，以及當時顯示器所呈現的畫面，來判斷該次觸碰的意涵并執行相對應的操作結果。

就電容式觸控裝置而言，使用者的觸碰會影響被觸碰點的電場，進而造成相對應的電容值變化。測量電容值變化的電路的靈敏度和正確性因此至關重要。圖1(A)中的區塊100為一電容檢測電路范例。此檢測電路包含運算放大器12、焊墊(pad)14、回授電容Cfb、兩個第一開關SW1和一個第二開關SW2。焊墊14用以將位在檢測電路100外部的待測電容Cx連接至運算放大器12。待測電容Cx位在感應面板中，會隨著使用者是否觸碰而變化。

在檢測過程的第一階段，兩個第一開關SW1被設定為通路，第二開關SW2被設定為斷路；圖1(A)中的電路等同于圖1(B)所示的電路。在這個情況下，運算放大器12的輸出端(Vout)和正負輸入端的電壓都會等于參考電壓VL。回授電容Cfb因此被放電至不存有電荷，待測電容Cx則是被充電至存有電荷Cx*VL。隨后，在檢測過程的第二階段，兩個第一開關SW1被切換為斷路，第二開關SW2被切換為通路；圖1(A)中的電路等同于圖1(C)所示。在這個情況下，運算放大器12的正負輸入端的電壓都會變為參考電壓VH。電荷經重新分配后，輸出端的電壓可表示如下：

Vout=VH+(VH-VL)*CxCfb.---(1)]]>

由于參考電壓VL、VH和回授電容Cfb的數值皆為已知，根據輸出電壓Vout即可推算出待測電容Cx的大小。若將待測電容Cx進一步拆解為未受使用者影響前即存在的背景電容Cbg及因使用者碰觸產生的電容變化量Csig的總和，式(1)可被改寫為：

Vout=VH+(VH-VL)*CbgCfb+(VH-VL)*CsigCfb.---(2)]]>

實際上背景電容Cbg大致為定值。因此，主要的測量對象是電容變化量Csig。為了避免輸出電壓Vout飽和，回授電容Cfb不能被設計得太小。然而，由式(2)的最后一項可看出，回授電容Cfb愈大，測量電容變化量Csig的解析度就愈差。

發明內容

為解決上述問題，本發明數個實施例提出一種新的電容檢測裝置及應用該電容檢測裝置的電容式觸控系統。藉由在回授電容的外新增一個電容來適當供應待測電容在電荷重新分配過程中需要的電荷量，根據本發明數個實施例的電容檢測裝置可克服先前技術中難以兼顧測量解析度和避免輸出電壓飽和的問題。值得注意的是，可采用原電路板上連接線與屏蔽層之間的寄生電容做為該新增電容，藉此達到節省芯片面積的效果。