CN101882037B - 电容式位置侦测器及其中的感应电容侦测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种感应电容侦测器，其包含输入端、电容式感应器阵列、运算放大器及反馈电容。输入端用以接收供应电压。电容式感应器阵列包含第一输出端和第二输出端。运算放大器具有反相输入端、非反相输入端及一输出端，其中反相输入端电性连接于电容式感应器阵列的第一输出端，非反相输入端电性连接于电容式感应器阵列的第二输出端以及输入端，输出端用以输出一输出信号。反馈电容则电性连接于运算放大器的反相输入端和输出端。

Description

电容式位置侦测器及其中的感应电容侦测器

技术领域

本发明涉及一种位置侦测器，且特别是有关于一种电容式位置侦测器及其中的感应电容侦测器。

背景技术

可提供介于电子系统及用户间自然界面的触碰式感应或触碰式位置侦测技术，已广泛地应用于多种领域中，如：移动电话、个人数字助理(PDA)、自动柜员机(ATM)、游戏机、医疗装置、液晶显示装置(LCD)、发光二极管装置(LED)、等离子体显示面板装置(PDP)、运算装置...等等，其中用户可通过与电子系统相关的触碰式感应装置来输入所需信息并/或操作电子系统。触碰式感应装置一般包括控制器、感应电路以及触碰面板，其中感应电路具有多个触碰感应器以及将触碰感应器电性连接于控制器的控制线网络，而触碰面板则是与触碰感应器相关配置。

触碰位置的侦测通常可使用不同种类的触碰感应装置，其中之一便是电阻式触碰感应装置，其包括由缺口所分隔的两层透明导电材料(如：透明导电氧化物)。当以适当的力量触碰时，其中一导电层会弯曲而接触另一导电层，接着通过控制器在该接触点感应电阻变化，便可侦测接触点的位置，然后控制器再执行与该接触点相关的任何相应功能。

另一种是电容式触碰感应装置，其又可分类为两种形式：一种是采用连续电阻层的模拟电容式感应装置，而另一种则是采用图案化导电层(电极)的投射电容式感应装置。

在投射电容式触碰装置中，触碰感应器利用一串图案化电极，且图案化电阻由控制器发出的信号所驱动。同样地，接触点的位置可通过根据用户的手指因触碰感应其电容，而产生流经一个或多个对应电极且流向触碰点的电流来取得，手指触碰感应器的动作会提供由导电层往基体的电容式耦合。此外，接触点的位置可通过控制器在触碰位置上对电容式耦合电子信号的变化进行量测来侦测取得，因此控制器会执行与触碰位置相关的任何相应功能。

图16A及图16B绘示一般电容式位置侦测器的电路图。其中图16A所示为触碰前的电容式位置侦测器的电路图，图16B所示为触碰后的电容式位置侦测器的电路图。电容式位置侦测器的输出信号V(t)具有下列形式：

V(t)＝V_C·(1-e^-t/τ)，t≥0

τ＝∑_iR_i·C_i                        (1)

其中V_C是供应电压，R_i和C_i分别是感应电容侦测器中第i个电容感应器的电阻值和电容值，而输出信号V(t)则是绘示于图17中。电容式位置侦测器整合侦测器负载和人体手指的电容作为混合的变数，以实现阶层式信号的触发。由于不同混合电容的输出信号具有不同的稳态时间，所以不同混合电容的临界信号的差异可用来实现位置侦测。

然而，对此电容式位置侦测器的配置结构而言，其需要高解析度模拟/数字(A/D)转换，其会增加侦测器中电路的复杂度，因而增加制作成本。此外，若是侦测器负载远大于人体手指的感应电容的话，则电容式位置侦测器的灵敏度会受限。因此，电容式位置侦测器不适合用于大尺寸的人机界面操作上。

因此，有必要提出一种技术来解决上述缺陷和不适的问题。

发明内容

本发明内容的一目的在于提供一种感应电容侦测器，借以解决侦测不良的问题。

本发明内容的一目的是在提供一种电容式位置侦测装置，借以改善感应电容的灵敏度。

本发明内容的一技术样态关于一种感应电容侦测器。在一实施例中，感应电容侦测器包含一输入端以及一电容式感应器阵列，其中输入端用以提供一供应电压VIN。

电容式感应器阵列包含一第一感应输出端、一第二感应输出端以及多个电容器{C(m)}，其中m＝1、2、...、M，且M为一正整数，每一个电容器C(m)具有一第一电极和一第二电极。在一实施例中，每一个电容器{C(m)}均具有一电容C_S。

电容式感应器阵列更包含多个感应电阻器{R_S(m)}，且每一个感应电阻器R_S(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个感应电阻器R_S(j)的第一端和第二端分别电性连接于第j个电容器C(j)和第(j+1)个电容器C(j+1)的第一电极，其中j＝1、2、...、(M-1)，且第M个感应电阻器R_S(M)的第一端和第二端分别电性连接于第M个电容器C(M)的第一电极和第一感应输出端。在一实施例中，每一个感应电阻器{R_S(m)}具有一电阻R_S。

电容式感应器阵列更包含多个参考电阻器{R_COM(m)}，且每一个参考电阻器R_COM(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个参考电阻器R_COM(j)的第一端和第二端分别电性连接于第j个电容器C(j)和第(j+1)个电容器C(j+1)的第二电极，且第M个参考电阻器R_COM(M)的第一端和第二端分别电性连接于第M个电容器C(M)的第二电极和第二感应输出端。在一实施例中，每一个参考电阻器{R_COM(m)}具有一电阻R_COM，且电阻R_S与电阻R_COM相同或相异。

此外，感应电容侦测器包含一运算放大器，其具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，其中反相输入端电性耦接于电容式感应器阵列的第一感应输出端，非反相输入端和电容式感应器阵列的第二感应输出端共同电性连接于输入端，且输出端用以输出一输出信号V_OUT。感应电容侦测器更包含一反馈电容器以及一开关S_R，反馈电容器电性连接于运算放大器的输出端和反相输入端之间，开关S_R则电性连接于运算放大器的输出端和反相输入端之间。

再者，感应电容侦测器可包含两电阻器_RP1和R_P2，其中电阻器R_P1电性连接于电容式感应器阵列的第一感应输出端和运算放大器的反相输入端之间，电阻器R_P2电性连接于电容式感应器阵列的第二感应输出端和运算放大器的非反相输入端。

在一实施例中，在一给定时间t下的输出信号V_OUT(t)满足下列方程式：

$V_{\mathrm{OUT}}\left(t\right)=(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

其中V_IN(t)为由输入端所接收的供应电压，C_F为介于电容式感应器阵列和一物件间的一感应电容，C_T为反馈电容器的电容。

本发明内容的另一技术样态关于一种感应电容侦测器。在一实施例中，感应电容侦测器包含一输入端、一电容式感应器阵列以及一侦测单元，其中输入端用以提供一供应电压V_IN。

电容式感应器阵列包含一第一感应输出端、一第二感应输出端以及多个电容器{C(m)}，其中m＝1、2、...、M，且M为一正整数，每一个电容器C(m)具有一第一电极和一第二电极。在一实施例中，每一个电容器{C(m)}均具有一电容C_S。

电容式感应器阵列亦包含多个感应电阻器{R_S(m)}，且每一个感应电阻器R_S(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个感应电阻器R_S(j)的第一端和第二端分别电性连接于第j个电容器C(j)和第(j+1)个电容器C(j+1)的第一电极，其中j＝1、2、...、(M-1)，且第M个感应电阻器R_S(M)的第一端和第二端分别电性连接于第M个电容器C(M)的第一电极和第一感应输出端。在一实施例中，每一个感应电阻器{R_S(m)}具有一电阻R_S。

电容式感应器阵列更包含多个参考电阻器{R_COM(m)}，且每一个参考电阻器R_COM(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个参考电阻器R_COM(j)的第一端和第二端分别电性连接于第j个电容器C(j)和第(j+1)个电容器C(j+1)的第二电极，且第M个参考电阻器R_COM(M)的第一端和第二端分别电性连接于第M个电容器C(M)的第二电极和第二感应输出端。在一实施例中，每一个参考电阻器{R_COM(m)}具有一电阻R_COM，且电阻R_S与电阻R_COM相同或相异。

侦测单元具有一第一侦测输入端以及一第二侦测输入端，其中第一侦测输入端电性连接于电容式感应器阵列的第一感应输出端，第二侦测输入端和电容式感应器阵列的第二感应输出端共同电性连接于输入端。

在一实施例中，侦测单元包含一运算放大器、一第一反馈电容器CT1、一第二反馈电容器C_T2、一第一开关S_R1以及一第二开关S_R2，其中运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端、一第一输出端以及一第二输出端，反相输入端电性耦接于第一侦测输入端，非反相输入端电性耦接于第二侦测输入端，第一输出端用以输出一第一输出信号V_OUTP，第二输出端用以输出一第二输出信号V_OUTN，第一反馈电容器C_T1电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的第一输出端之间，第二反馈电容器C_T2电性连接于第二侦测输入端和运算放大器之第二输出端之间，第一开关S_R1电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的第一输出端之间，第二开关S_R2则是电性连接于第二侦测输入端和运算放大器的第二输出端之间。在一实施例中，第一反馈电容器C_T1和第二反馈电容器C_T2中的每一个均具有一电容C_T。

第一输出信号V_OUTP与第二输出信号V_OUTN相反，且分别满足下列方程式：

$V_{\mathrm{OUTP}}\left(t\right)=(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

$V_{\mathrm{OUTN}}\left(t\right)=-(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

其中V_IN(t)为由输入端所接收的供应电压，C_F为介于电容式感应器阵列和一物件间的一感应电容，C_T为第一反馈电容器和第二反馈电容器的电容。

在另一实施例中，侦测单元更包含一附加运算放大器、一对第一电阻器R₁以及一对第二电阻器R₂，其中附加运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，输出端用以输出一输出信号V_OUTT，此对第一电阻器中的一个第一电阻器R₁电性连接于运算放大器的第一输出端和附加运算放大器的非反相输入端之间，此对第一电阻器中的另一个第一电阻器R₁电性连接于运算放大器的第二输出端和附加运算放大器的反相输入端之间，此对第二电阻器中的一个第二电阻器R₂电性连接于附加运算放大器的非反相输入端和一参考电压源之间，此对第二电阻器中的另一个第二电阻器R₂电性连接于附加运算放大器的反相输入端和输出端之间。

在一实施例中，在一给定时间t下的输出信号V_OUTT(t)满足下列方程式：

$V_{\mathrm{OUTT}}\left(t\right)=2\·(1+\frac{C_F}{C_T})\·\frac{R_2}{R_1}\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

其中V_IN(t)为由输入端所接收的供应电压，C_F为介于电容式感应器阵列和一物件间的一感应电容，C_T为第一反馈电容器和第二反馈电容器的电容。

本发明内容的又一技术样态关于一种电容式位置侦测装置，其包含多个如上所述的感应电容侦测器。

本发明内容的再一技术样态关于一种电容式位置侦测装置。在一实施例中，电容式位置侦测装置包含多个感应器负载模型{S(m，n)}，其中m＝1、2、...、M，n＝1、2、...、N，M和N中每一个均为一正整数，感应器负载模型在空间上以具有M列和N行的矩阵形式配置。

每一个感应器负载模型S(m，n)包含：

(i)一第一X轴端点X₁(m)、一第二X轴端点X₂(m)、一第三X轴端点X₃(m)以及一第四X轴端点X₄(m)；

(ii)一第一Y轴端点Y₁(n)、一第二Y轴端点Y₂(n)、一第三Y轴端点Y₃(n)以及一第四Y轴端点Y₄(n)；

(iii)一X轴感应电阻器R_X，电性连接于第一X轴端点X₁(m)和第三X轴端点X₃(m)之间；

(iv)一X轴共同电压电阻器R_XCOM，电性连接于第二X轴端点X₂(m)和第四X轴端点X₄(m)之间；

(v)一Y轴感应电阻器R_Y，电性连接于第一Y轴端点Y₁(n)和第三Y轴端点Y₃(n)之间；

(vi)一Y轴共同电压电阻器R_YCOM，电性连接于第二Y轴端点Y₂(n)和第四Y轴端点Y₄(n)之间；

(vii)一X轴电容器C_X，电性连接于第一X轴端点X₁(m)和第二X轴端点X₂(m)之间；

(viii)一Y轴电容器C_Y，电性连接于第三Y轴端点Y₃(n)和第四Y轴端点Y₄(n)之间；以及

(ix)一XY轴交错电容器C_XY，电性连接于第一Y轴端点Y₁(n)和第二X轴端点X₂(m)之间。

在第n行中，第(j+1)列感应器负载模型S(j+1，n)的第一X轴端点X₁(j+1)和第二X轴端点X₂(j+1)电性连接于第(j)列感应器负载模型S(j，n)的第三X轴端点X₃(j)和第四X轴端点X₄(j)，其中j＝1、2、...、(M-1)。在第m列中，第(k+1)行感应器负载模型S(m，k+1)的第一Y轴端点Y₁(k+1)和第二Y轴端点Y₂(k+1)电性连接于第k行感应器负载模型S(m，k)的第三Y轴端点Y₃(k)和第四Y轴端点Y₄(k)，其中k＝1、2、...、(N-1)。

电容式位置侦测装置更包含M个X轴侦测单元{D_X(m)}以及N个Y轴侦测单元{D_Y(n)}，其中m＝1、2、...、M，n＝1、2、...、N。每一个X轴侦测单元D_X(m)具有一第一侦测输入端以及一第二侦测输入端分别电性连接于第m列第N行感应器负载模型S(m，N)的第三Y轴端点Y₃(N)和第四Y轴端点Y₄(N)，每一个Y轴侦测单元D_Y(n)具有一第一侦测输入端以及一第二侦测输入端分别电性连接于第M列第n行感应器负载模型S(M，n)的第三X轴端点X₃(M)和第四X轴端点X₄(M)。每一个X轴侦测单元D_X(m)与每一个Y轴侦测单元D_Y(n)彼此相同。

在一实施例中，每一个X轴侦测单元D_X(m)包含一运算放大器以及一反馈电容器C_T，其中运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，反相输入端电性耦接于第一侦测输入端，非反相输入端电性耦接于第二侦测输入端，输出端用以输出一输出信号，而反馈电容器C_T则是电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的输出端之间。在一实施例中，运算放大器具有一第三输入端，且此第三输入端电性连接于一供应电压。

此外，每一个X轴侦测单元D_X(m)更包含两电阻器R_P1和R_P2，其中电阻器R_P1电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的反相输入端之间，电阻器R_P2电性连接于第二侦测输入端和运算放大器的非反相输入端之间。

在另一实施例中，每一个X轴侦测单元D_X(m)包含一运算放大器、一第一反馈电容器C_T1以及一第二反馈电容器C_T2。运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端、一第三输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中反相输入端电性耦接于第一侦测输入端，非反相输入端电性耦接于第二侦测输入端，第三输入端电性连接于一供应电压，第一输出端用以输出一第一输出信号，第二输出端用以输出一第二输出信号。第一反馈电容器C_T1电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的第一输出端之间。第二反馈电容器C_T2电性连接于第二侦测输入端和运算放大器的第二输出端之间。第一反馈电容器C_T1和第二反馈电容器C_T2中每一个均具有一电容C_T。每一个X轴侦测单元D_X(m)更包含两电阻器R_P1和R_P2，其中电阻器R_P1电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的反相输入端之间，电阻器R_P2电性连接于第二侦测输入端和运算放大器的非反相输入端之间。

在一实施例中，每一个X轴侦测单元D_X(m)或每一个Y轴侦测单元D_Y(m)更包含一附加运算放大器、一对第一电阻器R₁以及一对第二电阻器R₂。附加运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端、一第三输入端以及一输出端，其中第三输入端电性连接于一供应电压，输出端用以输出一输出信号。此对第一电阻器中的一个第一电阻器R₁电性连接于运算放大器的第一输出端和附加运算放大器的非反相输入端之间，此对第一电阻器中的另一个第一电阻器R₁电性连接于运算放大器的第二输出端和附加运算放大器的反相输入端之间。此对第二电阻器R₂中的一个第二电阻器电性连接于附加运算放大器的非反相输入端和一参考电压源之间，此对第二电阻器R₂中的另一个第二电阻器电性连接于附加运算放大器的反相输入端和输出端之间。此外，每一个X轴侦测单元D_X(m)或每一个Y轴侦测单元D_Y(m)可更包含一对电容器C_R，其中此对电容器C_R中的一个电容器电性连接于运算放大器的第一输出端和一接地端之间，此对电容器C_R中的另一个电容器电性连接于运算放大器的第二输出端和接地端之间。

根据本发明的技术内容，应用前述电容式位置侦测装置及其中感应电容侦测器可大大提升感应电容的灵敏度，使得侦测动作更为准确。

附图说明

图1为依照本发明实施例绘示一种感应电容侦测器的示意图；

图2为绘示如图1所示的感应电容侦测器对应不同电容C_F以及供应电压V_IN正弦波形所形成的输出信号V_OUT的电荷转电压波形图；

图3为绘示如图1所示的感应电容侦测器对应不同电容C_F以及供应电压V_IN方波形所形成的输出信号V_OUT的电荷转电压波形图；

图4为依照本发明另一实施例绘示一种感应电容侦测器的示意图；

图5为绘示如图4所示的感应电容侦测器对应不同电容C_F以及供应电压V_IN正弦波形所形成的第一输出信号V_OUTP和第二输出信号V_OUTN的电荷转电压波形图；

图6为绘示如图4所示的感应电容侦测器对应不同电容C_F以及供应电压V_IN方波形所形成的第一输出信号V_OUTP和第二输出信号V_OUTN的电荷转电压波形图；

图7为依照本发明又一实施例绘示一种感应电容侦测器的示意图；

图8为绘示如图7所示的感应电容侦测器对应不同电容C_F以及供应电压V_IN正弦波形所形成的输出信号V_OUTT的电荷转电压波形图；

图9为绘示如图7所示的感应电容侦测器对应不同电容C_F以及供应电压V_IN方波形所形成的输出信号V_OUTT的电荷转电压波形图；

图10为依照本发明实施例绘示一种电容式位置侦测器中感应器矩阵的示意图；

图11A和图11B为依照本发明实施例绘示电容式位置侦测器的两种层结构的示意图；

图12为依照本发明实施例绘示一种感应器负载模型的示意图；

图13为依照本发明一实施例绘示采用多个感应器负载模型的电容式位置侦测器的示意图；

图14为依照本发明另一实施例绘示采用多个感应器负载模型的电容式位置侦测器的示意图；

图15为依照本发明又一实施例绘示采用多个感应器负载模型的电容式位置侦测器的示意图；

图16A和图16B为绘示一般电容式位置侦测器于触碰前和触碰后的示意图；

图17为绘示如图16所示的一般电容式位置侦测器的输出信号。

其中，附图标记

100、400、700：感应电容侦测器       110、410、710：电容式感应器阵列

110a、410a、710a：第一感应输出端    110b、410b、710b：第二感应输出端

111a、112a、113a：第一电极          111b、112b、113b：第二电极

115：第一端                         120、420、720：侦测单元

120a：第一侦测输入端                120b：第二侦测输入端

125、425、725、726：运算放大器

125a、425a、725a、726a：反相输入端

125b、425b、725b、726b：非反相输入端

125c、425c、425d、725c、725d、726c：输出端

130、430、730：输入端               190、490、790：物件

729：参考电压源

1300、1400、1500：电容式位置侦测器

1310、1410、1510：电容式感应器矩阵

1：共同电极层VCOM        2：平坦层

3：彩色滤光层            4：玻璃层

5：感应层                6：覆盖层

7：第一平坦层            8：第二平坦层

具体实施方式

需了解下列说明为提供不同的实施例，借以实施本发明的不同特征。下列描述元件及配置的特定实施例用以简化本发明说明，其当然仅为示例说明，而非用以限制。

图1为依照本发明实施例绘示一种感应电容侦测器的示意图。感应电容侦测器100包含一电容式感应器阵列110、一侦测单元120以及一输入端130，其中输入端用以提供一供应电压V_IN。

电容式感应器阵列110包含一第一感应输出端110a、一第二感应输出端110b、多个电容器{C(m)}、多个感应电阻器{R_S(m)}以及多个参考电阻器{R_COM(m)}，其中m＝1、2、...、M。上述电容器{C(m)}、感应电阻器{R_S(m)}以及参考电阻器{R_COM(m)}彼此电性耦接，以感应出与电容式感应器阵列110接触的物件(如：手指)的位置。在此，为了方便说明起见，本发明实施例以M＝3为例作为说明，然而并不以此电容器的数目为限来限定本发明。

如图1所示，每一个电容器C(1)、C(2)或C(3)具有一第一电极(111a、112a或113a)和一第二电极(111b、112b或113b)，并于其间定义出一个电容C_S，且每一个电容器C(1)、C(2)或C(3)用以各自感应第一电极111a、112a或113a上物件190的接触。

每一个感应电阻器R_S(1)、R_S(2)或R_S(3)具有一第一端和一第二端。在如图1所示的配置结构中，第一感应电阻器R_S(1)的第一端和第二端分别电性连接于第一电容器C(1)和第二电容器C(2)的第一电极111a和112a，第二感应电阻器R_S(2)的第一端和第二端分别电性连接于第二电容器C(2)和第三电容器C(3)的第一电极112a和113a，而第三感应电阻器R_S(3)的第一端和第二端则是分别电性连接于第三电容器C(3)的第一电极113a以及第一感应输出端110a。在本实施例中，每一个感应电阻器R_S(1)、R_S(2)或R_S(3)具有一电阻R_S。

此外，每一个参考电阻器R_COM(1)、R_COM(2)或R_COM(3)具有一第一端和一第二端，其中第一参考电阻器R_COM(1)的第一端和第二端分别电性连接于第一电容器C(1)和第二电容器C(2)的第二电极111b和112b，第二参考电阻器R_COM(2)的第一端和第二端分别电性连接于第二电容器C(2)和第三电容器C(3)的第二电极112b和113b，而第三参考电阻器R_COM(3)的第一端和第二端则是分别电性连接于第三电容器C(3)的第二电极113b以及第二感应输出端110b。在本实施例中，每一个参考电阻器R_COM(1)、R_COM(2)或R_COM(3)具有一电阻R_COM，且电阻R_S与电阻R_COM可相同或相异，而参考电阻器R_COM(1)、R_COM(2)和R_COM(3)通常可为共同电压(VCOM)电阻器。

侦测单元120具有一第一侦测输入端120a以及一第二侦测输入端120b，其中第一侦测输入端120a电性连接于电容式感应器阵列110的第一感应输出端110a，第二侦测输入端120b和电容式感应器阵列110的第二感应输出端110b共同电性连接于输入端130。

侦测单元120亦包含一运算放大器125、一反馈电容器C_T以及一开关S_R。运算放大器125为一单端放大器，其具有一反相输入端125a、一非反相输入端125b以及一输出端125c，其中反相输入端125a电性耦接于侦测单元120的第一侦测输入端120a，非反相输入端125b电性耦接于第二侦测输入端120b，输出端125c用以输出一输出信号V_OUT。反馈电容器C_T电性连接于侦测单元120的第一侦测输入端120a和运算放大器125的输出端125c之间。开关S_R亦电性连接于侦测单元120的第一侦测输入端120a和运算放大器125的输出端125c之间。当开关S_R导通时，输出信号V_OUT会相同于电容式感应器阵列110的第一感应输出端110a的输出。然而，当开关SR关闭时，输出信号V_OUT为自电容式感应器阵列110的第一感应输出端110a输出，而经运算放大器125所放大的信号。

侦测单元120亦可包含两电阻器R_P1和R_P2(未绘示)，其中电阻器R_P1电性连接于侦测单元120的第一侦测输入端120a以及运算放大器125的反相输入端125a之间，而电阻器R_P2则是电性连接于侦测单元120的第二感应输出端120b以及运算放大器125的非反相输入端125b之间。

对于此种配置结构而言，当手指190或类似物件触碰电容式感应器阵列110的第一端115时，会感应其中电荷，接着电荷会经电容式感应器阵列110的第一端115，传导至运算放大器125的反相输入端125a，而后经侦测运算放大器125的输出端125c处的输出信号V_OUT变化，便可侦测上述接触的动作。另外，在一给定时间t下的输出信号V_OUT(t)以下列形式呈现：

$V_{\mathrm{OUT}}\left(t\right)=(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0---\left(2\right)$

其中V_IN(t)为在感应电容侦测器100的输入端130所接收的供应电压，C_F为介于电容式感应器阵列110的第一端115和接触物件190间的感应电容，C_T为反馈电容器C_T的电容。由方程式(2)可清楚得知，输出信号V_OUT是(C_F/C_T)和V_IN的函数，并与电容式感应器阵列110中每一个电容器C(1)、C(2)或C(3)的电容C_S不相关，因此感应电容侦测器100的灵敏度可大大地提升。

图2和图3为绘示如图1所示的感应电容侦测器100对应手指触碰感应的不同电容C_F以及不同供应电压V_IN波形(分别为图2所示的正弦波以及图3所示的方波)所形成的输出信号V_OUT的电荷转电压波形图，其中波形结果满足方程式(2)。由图可知，若是侦测到无任何接触时(即C_F＝0)，则输出信号V_OUT的波形相同于供应电压V_IN的波形；然而，若是物件190与感应电容侦测器100有接触的话，则输出信号V_OUT的波形为供应电压V_IN波形的(1+C_F/C_T)倍。因此，感应电容C_F愈大的话，则输出信号V_OUT波形其最大值和最小值间的差异就愈大。此外，不同波形/种类的供应电压V_IN亦可用于实施本发明。

下列表一为表列如图1所示的感应电容侦测器100对于不同电容所输出的输出信号V_OUT的量测结果。输出信号V_OUT以电容C_S、C_F和C_T的不同电容值来进行量测，而在固定C_F和C_T的情况下，输出信号V_OUT的量测值近似于理想值而与C_S的电容值不相关。

表一：感应电容侦测器对于C_S、C_F和C_T的不同电容值所输出的输出信号V_OUT的量测结果

图4为依照本发明另一实施例绘示一种感应电容侦测器400的示意图。感应电容侦测器400包含电容式感应器阵列410、侦测单元420以及输入端430，其中输入端用以提供供应电压V_IN。

电容式感应器阵列410具有与图1所示的电容式感应器阵列110相同的配置结构，并包含一第一感应输出端410a、一第二感应输出端410b、多个电容器{C(m)}、多个感应电阻器{R_S(m)}以及多个参考电阻器{R_COM(m)}，其中m＝1、2、...、M。上述电容器{C(m)}、感应电阻器{R_S(m)}以及参考电阻器{R_COM(m)}彼此电性耦接，以感应出与电容式感应器阵列410接触的物件(如：手指)490的位置。在此，为了方便说明起见，本实施例同样以M＝3为例作为说明，然而并不以此电容器的数目为限来限定本发明。

侦测单元420包含双端运算放大器425、两个反馈电容器C_T以及两个开关S_R。

双端运算放大器425具有反相输入端425a、非反相输入端425b、第一输出端425c以及第二输出端425d，其中反相输入端425a电性耦接于电容式感应器阵列410的第一感应输出端410a，非反相输入端425b电性耦接于电容式感应器阵列410的第二感应输出端410b，第一输出端425c用以输出第一输出信号V_OUTP，第二输出端425d用以输出第二输出信号V_OUTN，且双端运算放大器425为完全差动运算放大器。另外，其中一个反馈电容C_T电性连接于运算放大器425的反相输入端425a和第一输出端425c之间，而另一个反馈电容C_T则电性连接于运算放大器425的非反相输入端425b和第二输出端425d之间。此外，其中一个开关S_R电性连接于运算放大器425的反相输入端425a和第一输出端425c之间，而另一个开关S_R则电性连接于运算放大器425的非反相输入端425b和第二输出端425d之间。

对于此种配置结构而言，当手指490或类似物件触碰电容式感应器阵列410的第一端415时，会感应其中电荷，接着电荷会经电容式感应器阵列410的第一端415，传导至运算放大器425的反相输入端425a，而后经侦测运算放大器425的第一输出端425c处的第一输出信号V_OUTP以及第二输出端425d处的第二输出信号V_OUTN的变化，便可侦测上述接触的动作。另外，在一给定时间t下的输出信号V_OUT(t)以下列形式呈现：

$V_{\mathrm{OUTP}}\left(t\right)=(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0---\left(3\right)$

$V_{\mathrm{OUTN}}\left(t\right)=-(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0---\left(4\right)$

其中V_IN(t)由输入端430所接收的供应电压，C_F为介于电容式感应器阵列410和物件490间的感应电容，C_T为两反馈电容器的电容。由方程式(3)和(4)可清楚得知，第一输出信号V_OUTP和第二输出信号V_OUTN彼此相异，且为(C_F/C_T)和供应电压V_IN(t)的函数，并与电容式感应器阵列410中电容器C(1)、C(2)或C(3)的电容C_S不相关，因此感应电容侦测器400的灵敏度可大大地提升。

图5和图6绘示如图4所示的感应电容侦测器400对应手指触碰感应的不同电容C_F以及不同供应电压V_IN波形(分别为图5所示的正弦波以及图6所示的方波)所形成的第一输出信号V_OUTP和第二输出信号V_OUTN的电荷转电压波形图。由图可知，若是侦测到无任何接触时(即C_F＝0)，则第一输出信号V_OUTP和第二输出信号V_OUTN中每一个的波形相同于供应电压V_IN的波形；然而，若是物件490与感应电容侦测器400有接触的话，则第一输出信号V_OUTP的波形为供应电压V_IN波形的(1+C_F/C_T)倍，而第二输出信号V_OUTN的波形则为供应电压V_IN波形的-(1+C_F/C_T)倍。同样地，感应电容C_F愈大的话，则第一输出信号V_OUTP和第二输出信号V_OUTN波形其最大值和最小值间的差异就愈大。

图7为依照本发明又一实施例绘示一种感应电容侦测器700的示意图。感应电容侦测器700包含电容式感应器阵列710、侦测单元720以及输入端730，其中输入端用以提供供应电压V_IN。

电容式感应器阵列710具有与图4所示的电容式感应器阵列410相同的配置结构，并包含第一感应输出端710a、第二感应输出端710b、三个电容器C(1)、C(2)和C(3)、三个感应电阻器R_S(1)、R_S(2)或R_S(3)以及三个参考电阻器R_COM(1)、R_COM(2)或R_COM(3)，其彼此电性耦接，以感应出与电容式感应器阵列710接触的物件(如：手指)790的位置。

侦测单元720包含双端运算放大器725、单端运算放大器726、两个反馈电容器C_T、两个开关S_R、一对第一电阻器R₁以及一对第二电阻器R₂。

双端运算放大器725具有反相输入端725a、非反相输入端725b、第一输出端725c以及第二输出端725d，其中反相输入端725a电性耦接于电容式感应器阵列710的第一感应输出端710a，非反相输入端725b电性耦接于电容式感应器阵列710的第二感应输出端710b，第一输出端725c用以输出第一输出信号V_OUTP，第二输出端725d用以输出第二输出信号V_OUTN，且双端运算放大器725为完全差动运算放大器。另外，其中一个反馈电容C_T电性连接于运算放大器725的反相输入端725a和第一输出端725c之间，而另一个反馈电容C_T则电性连接于运算放大器725的非反相输入端725b和第二输出端725d之间。此外，其中一个开关S_R电性连接于运算放大器725的反相输入端725a和第一输出端725c之间，而另一个开关S_R则电性连接于运算放大器725的非反相输入端725b和第二输出端725d之间。

单端运算放大器726具有反相输入端726a、非反相输入端726b以及输出端726c，其中输出端726c用以输出一输出信号V_OUTT。此外，上述两个第一电阻器R₁其中一个电性连接于双端运算放大器725的第一输出端725c以及单端运算放大器726的非反相输入端726b之间，而上述两个第一电阻器R₁其中另一个则是电性连接于双端运算放大器725的第二输出端725d以及单端运算放大器726的反相输入端726a之间。再者，上述两个第二电阻器R₂其中一个电性连接于单端运算放大器726的非反相输入端726b以及一参考电压源729之间，而上述两第二电阻器R₂其中另一个则是电性连接于单端运算放大器726的反相输入端726a和输出端726c之间。

对于此种配置结构而言，当手指790或类似物件触碰电容式感应器阵列710时，信号V_OUTT会由单端运算放大器726的输出端726c相对应地输出。另外，在一给定时间t下的输出信号V_OUTT(t)以下列形式呈现：

$V_{\mathrm{OUTT}}\left(t\right)=2\·(1+\frac{C_F}{C_T})\·\frac{R_2}{R_1}\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0---\left(6\right)$

其中V_IN(t)由输入端所接收的供应电压，C_F介于电容式感应器阵列710和物件790间的感应电容，C_T为两反馈电容器的电容，R₁和R₂则分别是第一电阻器和第二电阻器的电阻。同样地，输出信号V_OUTT与电容器C(1)、C(2)和C(3)的电容C_S不相关。

图8和图9绘示如图7所示的感应电容侦测器700对应手指触碰感应的不同电容C_F以及不同供应电压V_IN波形(分别为图8所示的正弦波以及图9所示的方波)所形成的输出信号V_OUTT的电荷转电压波形图，其中波形结果满足方程式(2)。由图可知，若是侦测到无任何接触时(即C_F＝0)，则输出信号V_OUTT的波形相同于供应电压V_IN的波形；然而，若是物件790与感应电容侦测器700有接触的话，则输出信号V_OUTT的波形为供应电压V_IN波形的2×(1+C_F/C_T)×(R₂/R₁)倍。因此，感应电容侦测器700的灵敏度可通过增加(C_F/C_T)及/或(R₂/R₁)的比例来增强。

图10为依照本发明实施例绘示一种电容式位置侦测器中感应器矩阵的示意图。感应器矩阵1000包含三列的X轴电容感应器X1-X3以及六行的Y轴电容感应器Y1-Y6，其中每一列X轴电容感应器均包含钻石形状的电极用以感应X轴的位置信息，每一行Y轴电容感应器均包含钻石形状的电极用以感应Y轴的位置信息，且X轴电容感应器和Y轴电容感应器交替地以45°的方向排列。每一列X轴电容感应器的电极间以串联方式彼此电性连接，而每一行Y轴电容感应器的电极间亦以串联方式彼此电性连接。

图11A和图11B为依照本发明实施例绘示电容式位置侦测器的两种层结构的示意图。如图11A所示，电容式位置侦测器包含共同电极层VCOM1、形成于共同电极层VCOM1上的平坦层2、形成于平坦层2上的彩色滤光层3、形成于彩色滤光层3上的玻璃层4、形成于玻璃层4上的感应层(感应器图案或矩阵)5以及形成于感应层5上的覆盖层6。对此结构而言，电容器C_S定义于彩色滤光层3上的玻璃层4中。另一方面，如图11B所示，电容式位置侦测器包含共同电极层VCOM1、形成于共同电极层VCOM1上的第一平坦层7、形成于第一平坦层7上的彩色滤光层3、形成于彩色滤光层3上的第二平坦层8、形成于第二平坦层8上的感应层(感应器图案或矩阵)5以及形成于感应层5上的玻璃层4。对此结构而言，电容器C_S定义于彩色滤光层3下的第一平坦层7中，而感应层5可图案化成如图10所示的矩阵图案。

图12依照本发明实施例绘示一种可用于电容式位置侦测装置中感应器矩阵构造的感应器负载模型S(m，n)。如下所述，m和n是变动的整数，其代表电容式位置侦测装置的感应器矩阵中感应器负载模型S(m，n)的位置。感应器负载模型S(m，n)包含第一X轴端点X₁(m)、第二X轴端点X₂(m)、第三X轴端点X₃(m)、第四X轴端点X₄(m)、第一Y轴端点Y₁(n)、第二Y轴端点Y₂(n)、第三Y轴端点Y₃(n)、第四Y轴端点Y₄(n)、X轴感应电阻器R_X、X轴共同电压(VCOM)电阻器R_XCOM、Y轴感应电阻器R_Y、Y轴共同电压(VCOM)电阻器R_YCOM、X轴电容器C_X、Y轴电容器C_Y以及XY轴交错电容器C_XY。X轴感应电阻器R_X电性连接于第一X轴端点X₁(m)和第三X轴端点X₃(m)之间，X轴共同电压电阻器R_XCOM电性连接于第二X轴端点X₂(m)和第四X轴端点X₄(m)之间，Y轴感应电阻器R_Y电性连接于第一Y轴端点Y₁(n)和第三Y轴端点Y₃(n)之间，Y轴共同电压电阻器R_YCOM电性连接于第二Y轴端点Y₂(n)和第四Y轴端点Y₄(n)之间，X轴电容器C_X电性连接于第一X轴端点X₁(m)和第二X轴端点X₂(m)之间，Y轴电容器C_Y电性连接于第三Y轴端点Y₃(n)和第四Y轴端点Y₄(n)之间，XY轴交错电容器C_XY则是电性连接于第一Y轴端点Y₁(n)和第二X轴端点X₂(m)之间。

图13-图15图分别依照本发明不同实施例绘示采用多个如图12所示的感应器负载模型{S(m，n)}的电容式位置侦测器1300、1400和1500的示意图。以感应器负载模型{S(m，n)}而言，m＝1、2、...、M，n＝1、2、...、N，M和N中每一个均为一正整数，且感应器负载模型于空间上具有M列和N行的矩阵形式(1310、1410或1510)进行配置。上述感应器负载模型{S(m，n)}彼此电性耦接，以感应出与电容式感应器矩阵1310、1410或1510接触的物件的位置。具体而言，在第n行中，第(j+1)列感应器负载模型S(j+1，n)的第一X轴端点X₁(j+1)和第二X轴端点X₂(j+1)，电性连接于第(j)列感应器负载模型S(j，n)的第三X轴端点X₃(j)和第四X轴端点X₄(j)，其中j＝1、2、...、(M-1)。另外，在第m列中，第(k+1)行感应器负载模型S(m，k+1)的第一Y轴端点Y₁(k+1)和第二Y轴端点Y₂(k+1)电性连接于第k行感应器负载模型S(m，k)的第三Y轴端点Y₃(k)和第四Y轴端点Y₄(k)，其中k＝1、2、...、(N-1)。

电容式位置侦测器1300、1400和1500中每一个更包含M个X轴侦测单元{D_X(m)}以及N个Y轴侦测单元{D_Y(n)}，其中m＝1、2、...、M，n＝1、2、...、N。每一个X轴侦测单元D_X(m)具有第一侦测输入端以及第二侦测输入端，其分别电性连接于第m列第N行感应器负载模型S(m，N)的第三Y轴端点Y₃(N)和第四Y轴端点Y₄(N)。每一个Y轴侦测单元D_Y(n)具有第一侦测输入端以及第二侦测输入端，其分别电性连接于第M列第n行感应器负载模型S(M，n)的第三X轴端点X₃(M)和第四X轴端点X₄(M)。

在此，为了方便说明起见，同样以M＝3为例来说明图13所示的实施例，然而并不以此电容器的数目为限来限定本发明。

在一实施例中，X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)和D_X(3)的每一个以及Y轴侦测单元D_Y(1)、D_Y(2)和D_Y(3)的每一个彼此均相同。下述实施例将仅针对X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)或D_X(3)作为说明。

在如图13所示的实施例中，X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)或D_X(3)包含运算放大器，且此运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，其中输出端用以输出一输出信号。运算放大器具有一第三输入端，且此第三输入端电性连接于供应电压V_IN。X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)或D_X(3)亦包含一反馈电容器C_T以及两电阻器R_P1和R_P2，其中反馈电容器C_T电性连接于反相输入端和运算放大器的输出端之间，电阻器R_P1电性连接于第一侦测输入端和运算放大器的反相输入端之间，电阻器R_P2电性连接于第二侦测输入端和运算放大器的非反相输入端之间。

在如图14所示的另一实施例中，X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)或D_X(3)包含完全差动运算放大器、两反馈电容器C_T以及两电阻器R_P1和R_P2。完全差动运算放大器具有一反相输入端、一非反相输入端、一第三输入端、一第一输出端以及一第二输出端，其中第三输入端电性连接于一供应电压，第一输出端用以输出一第一输出信号，第二输出端用以输出一第二输出信号。第一个反馈电容器C_T电性连接于完全差动运算放大器的反相输入端和第一输出端之间，而第二个反馈电容器C_T电性连接于完全差动运算放大器的非反相输入端和第二输出端之间。电阻器R_P1电性连接于第一侦测输入端和完全差动运算放大器的反相输入端之间，而电阻器R_P2电性连接于第二侦测输入端和完全差动运算放大器的非反相输入端之间。

在如图15所示的又一实施例中，X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)或D_X(3)中采用完全差动运算放大器和单端运算放大器，且其结构与图7所示的侦测单元相似。

对电容式位置侦测器1300、1400或1500而言，当手指或类似物件在欲侦测位置处触碰电容式感应器矩阵1310、1410或1510时，会感应其中电荷，接着电荷会同时通过相对应的X轴侦测单元D_X(1)、D_X(2)或D_X(3)以及相对应的Y轴侦测单元D_Y(1)、D_Y(2)或D_Y(3)来进行侦测，因而决定电容式感应器矩阵1310、1410或1510中的触碰位置。如上所述，输出信号与感应器负载模型S(m，n)中的R_X、R_Y、R_XCOM、R_YCOM、C_X、C_Y和C_XY不相关，因此电容式位置侦测装置的灵敏度可大大地提升。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种感应电容侦测器，其特征在于，包含：

一输入端，用以提供一供应电压V_IN；

一电容式感应器阵列，包含：

一第一感应输出端；

一第二感应输出端；

多个电容器{C(m)}，其中m＝1、2、...、M，且M为一正整数，每一这些电容器C(m)具有一第一电极和一第二电极；

多个感应电阻器{R_S(m)}，每一这些感应电阻器R_S(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个感应电阻器R_S(j)的该第一端和该第二端分别电性连接于第j个电容器C(j)和第(j+1)个电容器C(j+1)的这些第一电极，其中j＝1、2、...、(M-1)，且第M个感应电阻器R_S(M)的该第一端和该第二端分别电性连接于第M个电容器C(M)的该第一电极和该第一感应输出端；以及

多个参考电阻器{R_COM(m)}，每一这些参考电阻器R_COM(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个参考电阻器R_COM(j)的该第一端和该第二端分别电性连接于该第j个电容器C(j)和该第(j+1)个电容器C(j+1)的这些第二电极，且第M个参考电阻器R_COM(M)的该第一端和该第二端分别电性连接于该第M个电容器C(M)的该第二电极和该第二感应输出端；

一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，该反相输入端电性耦接于该电容式感应器阵列的该第一感应输出端，其中该非反相输入端和该电容式感应器阵列的该第二感应输出端共同电性连接于该感应电容侦测器的输入端，且该输出端用以输出一输出信号V_OUT；以及

一反馈电容器，电性连接于该运算放大器的该输出端和该反相输入端之间。

2.根据权利要求1所述的感应电容侦测器，其特征在于，每一这些电容器{C(m)}具有一电容C_S。

3.根据权利要求1所述的感应电容侦测器，其特征在于，每一这些感应电阻器{R_S(m)}具有一电阻R_S，每一这些参考电阻器{R_COM(m)}具有一电阻R_COM，且该电阻R_S与该电阻R_COM相同或相异。

4.根据权利要求1所述的感应电容侦测器，其特征在于，更包含：

一开关S_R，电性连接于该运算放大器的该输出端和该反相输入端之间。

5.根据权利要求1所述的感应电容侦测器，其特征在于，更包含：

两电阻器R_P1和R_P2，其中该电阻器R_P1电性连接于该第一感应输出端和该运算放大器的该反相输入端之间，该电阻器R_P2电性连接于该第二感应输出端和该运算放大器的该非反相输入端之间。

6.根据权利要求1所述的感应电容侦测器，其特征在于，在一给定时间t下的该输出信号V_OUT(t)满足下列方程式：

$V_{\mathrm{OUT}}\left(t\right)=(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

其中V_IN(t)为由该输入端所接收的该供应电压，C_F为介于该电容式感应器阵列和一物件间的一感应电容，C_T为该反馈电容器的电容。

7.一种感应电容侦测器，其特征在于，包含：

一输入端，用以提供一供应电压V_IN；

一电容式感应器阵列，包含：

一第一感应输出端；

一第二感应输出端；

多个电容器{C(m)}，其中m＝1、2、...、M，且M为一正整数，每一该些电容器C(m)具有一第一电极和一第二电极；

多个感应电阻器{R_S(m)}，每一这些感应电阻器R_S(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个感应电阻器R_S(j)的该第一端和该第二端分别电性连接于第j个电容器C(j)和第(j+1)个电容器C(j+1)的这些第一电极，其中j＝1、2、...、(M-1)，且第M个感应电阻器R_S(M)的该第一端和该第二端分别电性连接于第M个电容器C(M)的该第一电极和该第一感应输出端；以及

多个参考电阻器{R_COM(m)}，每一这些参考电阻器R_COM(m)具有一第一端和一第二端，其中第j个参考电阻器R_COM(j)的该第一端和该第二端分别电性连接于该第j个电容器C(j)和该第(j+1)个电容器C(j+1)的这些第二电极，且第M个参考电阻器R_COM(M)的该第一端和该第二端分别电性连接于该第M个电容器C(M)的该第二电极和该第二感应输出端；以及

一侦测单元，具有一第一侦测输入端以及一第二侦测输入端，其中该第一侦测输入端电性连接于该电容式感应器阵列的该第一感应输出端，该第二侦测输入端和该电容式感应器阵列的该第二感应输出端共同电性连接于该感应电容侦测器的输入端；其中

该侦测单元包含：

一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端、一第一输出端以及一第二输出端，该反相输入端电性耦接于该第一侦测输入端，该非反相输入端电性耦接于该第二侦测输入端，该第一输出端用以输出一第一输出信号V_OUTP，该第二输出端用以输出一第二输出信号V_OUTN；

一第一反馈电容器C_T1，电性连接于该第一侦测输入端和该运算放大器的该第一输出端之间；

一第二反馈电容器C_T2，电性连接于该第二侦测输入端和该运算放大器的该第二输出端之间；

一第一开关S_R1，电性连接于该第一侦测输入端和该运算放大器的该第一输出端之间；

一第二开关S_R2，电性连接于该第二侦测输入端和该运算放大器的该第二输出端之间。

8.根据权利要求7所述的感应电容侦测器，其特征在于，该第一反馈电容器C_T1和该第二反馈电容器C_T2中的每一个均具有一电容C_T。

9.根据权利要求8所述的感应电容侦测器，其特征在于，该第一输出信号V_OUTP与该第二输出信号V_OUTN相反。

10.根据权利要求9所述的感应电容侦测器，其特征在于，在一给定时间t下的该第一输出信号V_OUTP(t)和该第二输出信号V_OUTN(t)分别满足下列方程式：

$V_{\mathrm{OUTP}}\left(t\right)=(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

$V_{\mathrm{OUTN}}\left(t\right)=-(1+\frac{C_F}{C_T})\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

其中V_IN(t)为由该输入端所接收的该供应电压，C_F为介于该电容式感应器阵列和一物件间的一感应电容，C_T为该第一反馈电容器和该第二反馈电容器的电容。

11.根据权利要求7所述的感应电容侦测器，其特征在于，该侦测单元更包含：

一附加运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，该输出端用以输出一输出信号V_OUTT；

一对第一电阻器R₁，该对第一电阻器中的一个R₁电性连接于该运算放大器的该第一输出端和该附加运算放大器的该非反相输入端之间，该对第一电阻器中的另一个R₁电性连接于该运算放大器的该第二输出端和该附加运算放大器的该反相输入端之间；以及

一对第二电阻器R₂，该对第二电阻器中的一个R₂电性连接于该附加运算放大器的该非反相输入端和一参考电压源之间，该对第二电阻器中的另一个R₂电性连接于该附加运算放大器的该反相输入端和该附加运算放大器的输出端之间。

12.根据权利要求11所述的感应电容侦测器，其特征在于，在一给定时间t下的该输出信号V_OUTT(t)满足下列方程式：

$V_{\mathrm{OUTT}}\left(t\right)=2\·(1+\frac{C_F}{C_T})\·\frac{R_2}{R_1}\·V_{\mathrm{IN}}\left(t\right),t\≥0$

其中V_IN(t)为由该输入端所接收的该供应电压，C_F为介于该电容式感应器阵列和一物件间的一感应电容，C_T为该第一反馈电容器和该第二反馈电容器的电容。

13.一种电容式位置侦测装置，其特征在于，包含：

多个感应器负载模型{S(m，n)}，其中m＝1、2、...、M，n＝1、2、...、N，M和N中每一个均为一正整数，这些感应器负载模型于空间上以具有M列和N行的矩阵形式配置，每一这些感应器负载模型S(m，n)包含：

一第一X轴端点X₁(m)、一第二X轴端点X₂(m)、一第三X轴端点X₃(m)以及一第四X轴端点X₄(m)；

一第一Y轴端点Y₁(n)、一第二Y轴端点Y₂(n)、一第三Y轴端点Y₃(n)以及一第四Y轴端点Y₄(n)；

一X轴感应电阻器R_X，电性连接于该第一X轴端点X₁(m)和该第三X轴端点X₃(m)之间；

一X轴共同电压电阻器R_XCOM，电性连接于该第二X轴端点X₂(m)和该第四X轴端点X₄(m)之间；

一Y轴感应电阻器R_Y，电性连接于该第一Y轴端点Y₁(n)和该第三Y轴端点Y₃(n)之间；

一Y轴共同电压电阻器R_YCOM，电性连接于该第二Y轴端点Y₂(n)和该第四Y轴端点Y₄(n)之间；

一X轴电容器C_X，电性连接于该第一X轴端点X₁(m)和该第二X轴端点X₂(m)之间；

一Y轴电容器C_Y，电性连接于该第三Y轴端点Y₃(n)和该第四Y轴端点Y₄(n)之间；以及

一XY轴交错电容器C_XY，电性连接于该第一Y轴端点Y₁(n)和该第二X轴端点X₂(m)之间；

其中在第n行中，第(j+1)列感应器负载模型S(j+1，n)的该第一X轴端点X₁(j+1)和该第二X轴端点X₂(j+1)电性连接于第(j)列感应器负载模型S(j，n)的该第三X轴端点X₃(j)和该第四X轴端点X₄(j)，其中j＝1、2、...、(M-1)；

其中在第m列中，第(k+1)行感应器负载模型S(m，k+1)的该第一Y轴端点Y₁(k+1)和该第二Y轴端点Y₂(k+1)电性连接于第k行感应器负载模型S(m，k)的该第三Y轴端点Y₃(k)和该第四Y轴端点Y₄(k)，其中k＝1、2、...、(N-1)；

M个X轴侦测单元{D_X(m)}，其中m＝1、2、...、M，每一这些X轴侦测单元D_X(m)具有一第一侦测输入端以及一第二侦测输入端分别电性连接于第m列第N行感应器负载模型S(m，N)的该第三Y轴端点Y₃(N)和该第四Y轴端点Y₄(N)；

N个Y轴侦测单元{D_Y(n)}，其中n＝1、2、...、N，每一这些Y轴侦测单元D_Y(n)具有一第一侦测输入端以及一第二侦测输入端分别电性连接于第M列第n行感应器负载模型S(M，n)的该第三X轴端点X₃(M)和该第四X轴端点X₄(M)；其中

每一这些X轴侦测单元D_X(m)以及每一这些Y轴侦测单元D_Y(n)彼此相同；

每一这些X轴侦测单元D_X(m)包含：

一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端以及一输出端，该反相输入端电性耦接于该第一侦测输入端，该非反相输入端电性耦接于该第二侦测输入端，该输出端用以输出一输出信号；以及

一反馈电容器C_T，电性连接于该第一侦测输入端和该运算放大器的该输出端之间。

14.根据权利要求13所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，该运算放大器具有一第三输入端，该第三输入端电性连接于一供应电压。

15.根据权利要求13所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，每一这些X轴侦测单元D_X(m)更包含：

两电阻器R_P1和R_P2，其中该电阻器R_P1电性连接于该第一侦测输入端和该运算放大器的该反相输入端之间，该电阻器R_P2电性连接于该第二侦测输入端和该运算放大器的该非反相输入端之间。

16.根据权利要求13所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，每一这些X轴侦测单元D_X(m)包含：

一运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端、一第三输入端、一第一输出端以及一第二输出端，该反相输入端电性耦接于该第一侦测输入端，该非反相输入端电性耦接于该第二侦测输入端，该第三输入端电性连接于一供应电压，该第一输出端用以输出一第一输出信号，该第二输出端用以输出一第二输出信号；

一第一反馈电容器C_T1，电性连接于该第一侦测输入端和该运算放大器的该第一输出端之间；以及

一第二反馈电容器C_T2，电性连接于该第二侦测输入端和该运算放大器的该第二输出端之间。

17.根据权利要求16所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，该第一反馈电容器C_T1和该第二反馈电容器C_T2中每一个均具有一电容C_T。

18.根据权利要求16所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，每一这些X轴侦测单元D_X(m)更包含：

两电阻器R_P1和R_P2，其中该电阻器R_P1电性连接于该第一侦测输入端和该运算放大器的该反相输入端之间，该电阻器R_P2电性连接于该第二侦测输入端和该运算放大器的该非反相输入端之间。

19.根据权利要求16所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，每一这些X轴侦测单元D_X(m)或每一这些Y轴侦测单元D_Y(m)更包含：

一附加运算放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端、一第三输入端以及一输出端，该第三输入端电性连接于一供应电压，该输出端用以输出一输出信号；

一对第一电阻器R₁，该对第一电阻器中的一个R₁电性连接于该运算放大器的该第一输出端和该附加运算放大器的该非反相输入端之间，该对第一电阻器中的另一个R₁电性连接于该运算放大器的该第二输出端和该附加运算放大器的该反相输入端之间；以及

一对第二电阻器R₂，该对第二电阻器中的一个R₂电性连接于该附加运算放大器的该非反相输入端和一参考电压源之间，该对第二电阻器中的另一个R₂电性连接于该附加运算放大器的该反相输入端和该附加运算放大器的输出端之间。

20.根据权利要求19所述的电容式位置侦测装置，其特征在于，每一这些X轴侦测单元D_X(m)或每一这些Y轴侦测单元D_Y(m)更包含：

一对电容器C_R，该对电容器C_R中的一个电性连接于该运算放大器的该第一输出端和一接地端之间，该对电容器C_R中的另一个电性连接于该运算放大器的该第二输出端和该接地端之间。

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