电容感测电路及自容式触控面板的制作方法

本发明属于触摸屏技术领域，尤其涉及一种可消除通道之间串扰的电容感测电路及自容式触控面板。

背景技术：

随着科技日益进步，近年来各种电子产品的操作界面逐渐人性化。举例而言，透过触控面板，使用者可直接以手指或触控笔在屏幕上操作、输入信息/文字/图样，省去使用键盘或按键等输入设备的麻烦。实际上，触控面板通常是由感应面板和设置于感应面板下方的显示器组成。电子产品是根据用户在感应面板上所触碰的位置，以及当时显示器所呈现的画面，来判断该次触碰的意思，并执行相对应的操作结果。

现有的电容式触控技术可分为自容式(Self-Capacitance)和互容式(Mutual-Capacitance)两种。相较于互容式触控面板，自容式触控面板由制程较单纯的单层电极结构实现，具有低成本的优点，因此被广泛应用在电子产品中。自容式触控面板可由感测电路和多个以矩阵形式排列的通道所组成，感测电路可感测这些通道的电气信号，并将之转换为数字形式的感应数据值，以判断触碰事件。

详细来说，请参看图1，图1为一自容式触控面板10的示意图。自容式触控面板10包含有垂直通道X₁～X_m、水平通道Y₁～Y_n及感测电路100，垂直信道X₁～X_m和水平通道Y₁～Y_n以轴线交错(Axis Intersect)的方式排列成格 子网状的矩阵形式，每一通道可由多个电容感应单元所串接成的一维结构所形成，由此检测每一通道的电容值，据以判断是否有触控事件发生。举例来说，假设触碰发生前垂直信道X_a和水平信道Y_b对地的电容值为C_a及C_b，当使用者的手指接触到垂直信道X_a和水平信道Y_b交界处某一电容感应单元时，即产生电容变化量为△C，若感测电路100侦测到垂直信道X_a和水平信道Y_b之电容值为(C_a+△C)和(C_b+△C)时，即表示手指正在触摸垂直信道X_a和水平信道Y_b上的交界处。

现有技术中，由于电路走线或者其本身的互容，通道之间会存在有串扰效应，影响对每一通道电容变化的判断，造成误判。更进一步地，因通道间的自容或屏体电阻会因为电路走线或制作工艺等因素而产生不一致性，而实际上需要对其不一致性进行纠正，而串扰效应的存在会使纠正通道间一致性更加困难，而影响对通道电容变化的判断，甚至造成误判。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种可消除通道间串扰的电容感测电路及自容式触控面板。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种电容感测电路，包含有：

多个通道；以及

至少一个缓冲单元，任一缓冲单元耦接于所述多个通道中的一个待测信道和另一信道之间；

其中，所述待测信道接收输入信号并产生输出信号，所述待测信道将所述输出信号传递至电容判断模块，所述电容判断模块根据所述输出信号判断所述 待测信道的电容变化。

本发明另揭露一种自容式(Self-Capacitance)触控面板，包含有：

输入信号产生器；

电容判断模块；

至少一电容感测电路，任一电容感测电路包含有：

多个通道；以及

至少一个缓冲单元，任一缓冲单元耦接于所述多个通道中的一个待测信道和另一信道之间；

其中，所述待测信道耦接于所述输入信号产生器以接收输入信号，所述待测信道产生输出信号并将所述输出信号传递至所述电容判断模块，所述电容判断模块根据所述输出信号判断所述待测信道的电容变化。

在本发明实施例中，电容感测电路利用耦接于待测信道及其相邻信道间的单位增益缓冲器，来降低待测信道及其相邻信道之间的电位差，同时降低输入信号的频率，以降低信道之间的串扰效应。相较于现有技术，本发明实施例中的电容感测电路可降低在纠正通道间不一致时因串扰电容所造成的困扰，更能正确地纠正信道间因电路走线或制作工艺等因素所产生的不一致。

附图说明

图1为自容式触控面板的示意图。

图2为本发明实施例一电容感测电路的示意图。

图3为图2中电容感测电路的一阶电路模型示意图。

图4为本发明实施例二电容感测电路的示意图。

图5为本发明实施例三自容式触控面板的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，电容感测电路及自容式触控面板可应用的电子产品包括但不限于是手机、平板计算机、笔记本电脑以及电子阅读器等。以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图2所示，为本发明实施例一电容感测电路20的示意图。为了方便说明，电容感测电路20仅示意性地包含通道CH_K-1、CH_K、CH_K+1及缓冲器BUF1、BUF2，通道CH_K-1、CH_K、CH_K+1中，每一通道是由多个电容感应单元200串接而成，而电容感应单元200具有等效电阻R_S和等效电容C_S。

以电容感测电路20为例，信道CH_K为待测信道，换句话说，信道CH_K透过电阻R_TX接收输入信号V_TX并产生输出信号V_O，根据输入信号V_TX和输出信号Vo即可判断信道CH_K的电容值。然而，信道CH_K-1和CH_K+1相邻并平行于信道CH_K，且与信道CH_K之间形成串扰电容C_C，在纠正每个通道的不一致时，串扰电容C_C会造成困扰。为了解决串扰电容C_C所造成的困扰，本实施例在待测信道与其相邻信道之间耦接缓冲器BUF1、BUF2。详细来说，缓冲器BUF1耦接于信道CH_K和信道CH_K-1之间，缓冲器BUF2耦接于信道CH_K和信道CH_K+1之间，缓冲器BUF1、BUF2皆为单位增益缓冲器(Unity Gain Buffer)，缓冲器BUF1、BUF2用来使信道CH_K-1、信道CH_K+1的电压V_K-1、V_K+1等于信道CH_K的输出信号Vo，如此一来，串扰电容C_C的 两端没有电位差，串扰电容C_C即不会储存电荷，可消除串扰电容C_C所造成的串扰效应。

另一方面，在实际应用中，串扰电容C_C的两端虽然没有电位差，然而，由于缓冲器BUF1、BUF2的带宽有限，串扰电容C_C的两端(即输出信号Vo与电压V_K-1、V_K+1之间)可能存在相位差，而可能会影响到输出信号Vo。在此情形下，可通过降低输入信号V_TX的频率来降低串扰电容C_C对输出信号Vo所造成的影响。详细来说，请参看图3，图3为电容感测电路20的一阶电路模型示意图，通道CH_K-1、CH_K、CH_K+1分别具有等效电阻R_K-1、R_K、R_K+1和等效电容C_K-1、C_K、C_K+1，信道CH_K-1和信道CH_K之间的整体串扰电容可等效为串扰电容C_C_1，信道CH_K和信道CH_K+1之间的整体串扰电容可等效为串扰电容C_C_2。在图3中，根据克希荷夫电流定律(Kirchhoff's Current Law，KCL)，流经节点A的电流满足：

(式1)；

其中，ω系为输入信号V_TX的频率，其可为输入信号V_TX的驱动频率。若输出信号Vo和电压V_K-1、V_K+1之间的相位差分别为φ₁和φ₂，电压V_K-1和电压V_K+1可表示为V_k-1＝V_Oexp{jωφ₁}和V_k+1＝V_Oexp{jωφ₂}，将前述电压V_K-1和电压V_K+1的表示式代入式1可得

(式2)； 由式2可知，当相位差φ₁、φ₂不为0时，串扰电容C_C_1、C_C_2仍然会对输出信号Vo产生影响，可使输入信号V_TX的频率ω低于一特定频率，以抑制串扰电容C_C_1、C_C_2对输出信号Vo所产生的影响。

由上述可知，本发明实施例中电容感测电路利用耦接于待测信道及其相邻信道间的单位增益缓冲器，来降低待测信道及其相邻信道之间的电位差，同时降低输入信号的频率，以降低信道之间的串扰效应。相较于现有技术，本发明实施例中的电容感测电路可降低在纠正通道间不一致时因串扰电容所造成的困扰，更能正确地纠正信道间因电路走线或制作工艺等因素所产生的不一致。

需注意的是，前述实施例是用以说明本发明的概念，本领域具通常知识者当可据以做不同的修饰，而不限于此。

举例来说，电容感测电路20仅包含3个通道，事实上，电容感测电路中所包含的信道个数并未有所限制。请参考图4，图4为本发明实施例二电容感测电路40的示意图，电容感测电路40包含信道CH_K-L～CH_K+R及多个单位增益缓冲器BUF，为求简洁，故省略每一通道中串扰电容的电路模型，而以矩形方块代表信道CH_K-L～CH_K+R，其中信道CH_K为待侧信道。缓冲器BUF可受控于对应于每一缓冲器BUF的控制信号，以控制每一缓冲器BUF的使能(Enable)状态。每一缓冲器BUF耦接于任一个非待测信道(即信道CH_K-L～CH_K-1与信道CH_K+1～CH_K+R其中之一信道)与待侧信道CH_K之间，使得每一个非待测信道的输出电压与待侧信道CH_K的输出信号V_O相等，亦符合本发明的要求。

另外，电容感测电路40可应用至自容式触控面板中。请参考图5，图5为本发明实施例三自容式触控面板50的示意图。自容式触控面板50包含有输入信号产生器500、电容判断模块502和电容感测电路52_1～52_N，输入信号 产生器500用来产生输入信号V_TX，电容判断模块502用来接收电容感测电路52_1～52_N所产生的输出信号V_O_1～V_O_N，以判断电容感测电路52_1～52_N中待侧通道的电容值，电容感测电路52_1～52_N的电路结构与电容感测电路40，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的电容感测电路利用单位增益缓冲器消除自容式触控面板中待测信道与其相邻信道之间的电位差，同时降低输入信号的频率，以降低信道之间的串扰效应，可降低在纠正通道间不一致时因串扰电容所造成的困扰，进而正确地纠正信道间因电路走线或制作工艺等因素所产生的不一致。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。