TWI407352B - 量化電不平衡的裝置及加入有該裝置之觸摸檢測系統 - Google Patents

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Description

量化電不平衡的裝置及加入有該裝置之觸摸檢測系統
本發明有關用以檢測及量化電性路徑間之不平衡的裝置，尤其用於觸摸檢測系統。
本發明因而特別地有關常稱為觸控板之已知裝置，亦即，針對觸碰或形體存在之檢測裝置，特別地對表面的觸碰方法之檢測的裝置之領域；該表面可包含一墊，亦即一平板或支撐面，用於觸碰印記，在其表面下具有串聯之導電接點件，而該等接點件係設置成為各式各樣的規則圖案(線、陣列、鑽石形圖案、蜂巢、螺旋扭轉、迷宮等)，或可包含螢幕，該螢幕屬於觸控螢幕之關聯性領域，亦即，該等觸控螢幕包含有對於手指或諸如筆或更一般地濃縮體之物體的迫近靈敏之裝置。
已知有根據電特別是電容量測原理作觸碰印記的取得或識別的裝置，以及藉由電容性檢測所作用之檢測器或也使用電容檢測來藉由近區檢測所作用之開關，且因此這些均被認為根據靜電原理。
大致地，該等裝置的檢測原理係根據印刷電路的兩面之大的接點件或軌跡之佈植，該兩面形成面對面的導電表面，且因此，從靜電的觀點而言，平面電容器之二毗鄰的板係為由建構該印刷電路之支撐物的介電物所分離。當手指迫近此表面時，會擾動電場，且針對此理由，可藉由以許多形式及變化例而存在之適當的電子電路所檢測。
此類型裝置的主要問題之一係其對於電磁擾動的靈敏度，更加地，該等電容器之電容的絕對值通常很小(典型地，微微法拉之大小，例如1pF(1微微法拉))，且因而，高度敏感於電子測量，因為其將立即地受到測量電路之部件的寄生電容以及受到電磁擾動所擾動。此更可認為手指對觸碰板之電容器接點件的迫近將不會實質地修正其電容之值。當以數字描繪時，在具有1微微法拉大小之電容的平面電容器之電容器板的後面，由手指之觸碰或形體之存在將僅修正其值10%，而使其電容成為0.9pF或1.1pF。其尤其敏感於電子測量0.1pF(或100fF)的電容變化，而觸摸檢測裝置係熟知為相對於觸碰或觸覺接觸特別地多變且不確定。
該等裝置具有缺點在於，在由支撐物之兩面上的二導電接點件所建構之平面電容器的電容器板後面之觸碰迫近實際在電容值之中感應很輕微的變化，亦即，其中相對於電容之總值係輕微的變化，因為電容僅會受到分離二電容器板之間距外面的媒質之修正少許地影響，以及其中在絕對值中係輕微的變化，因為在具有尺寸明顯地小於手指的尺寸之兩條細的導電軌跡間之電容值將合計等於小的絕對值。
使觸摸檢測裝置更少靈敏於電磁環境之可用的解決方法包含，以不同的方式來檢測其中鏈接至觸碰表面之導體或電極的第一與第二路徑間之不平衡。能作成此一差動檢測之電路係描述於文獻WO 96/18179及US 2002/0039092中，其中包含放大器，該放大器係在其輸入處接收電性路徑，且將成比例於該等路徑間之電位差的信號輸出。惟，必須將輸出信號類比地處理且然後予以數位化，以便使電不平衡量化；該等電路係相當地難以實現，對於環境(供應電壓的穩定性，溫度等)靈敏，且會產生雜訊。
本發明的目的在於提出一種用以檢測及量化電性路徑間之不平衡的裝置，以改善該等缺點。
為此目的，依據附錄之申請專利範圍第1項，提供有一種裝置，亦即，用以檢測及量化第一與第二電性路徑間之不平衡的裝置，包含：
-比較裝置，其於個別的輸入處接收第一及第二路徑，
-可變轉移電容裝置，係連接至該等路徑之其中的至少之一者，
-控制單元，係連接於該比較裝置與該可變轉移電容裝置之間，且適應以使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容變化，而成為由該比較裝置所產生之結果的函數，直至該不平衡被補償為止。
此一裝置係簡單以實現，比較裝置可係產生狀態位元於其輸出處之簡單的比較器，可變轉移電容裝置可由與開關相關聯之簡單的電容器所建構，該等組件產生很少的雜訊，對於環境較不靈敏，且消耗很少的功率。
此裝置之特定的實施例係界定於附錄之申請專利範圍第2至7項中。
本發明亦提出用以檢測及定位觸碰迫近或形體之存在接近表面的系統之各種實施例，該系統包含上文中所界定之檢測及量化裝置，該等不同的實施例係界定於申請專利範圍第8至24項中。
本發明之其他的特徵，目的及優點將呈明顯於下文所給定之實施例的詳細說明中，且在做為非限制性實例所提供之附圖的考慮中。
本發明之目的在於根據靜電原理以實現觸摸檢測裝置，且該裝置可以以可靠的方式來正確地檢測一觸碰或更一般來說，檢測濃縮體(筆，等)的出現接近表面，同時避免錯誤的檢測及對擾動之靈敏度。更精確地說，該目標係相對於二維參考表面(依據該平面之各個軸)之任何觸碰(手指之迫近或形體之存在)的精確定位，但其中該目標亦可能地包含定位正交於此參考平面之該存在，這然後隱含作成非常精密及無電磁擾動之電容測量。
再者，顯示器或平面螢幕電視系統已強勢地發展多年，且獲得廣泛的分佈而取代傳統之陰極射線螢幕。已經有人嘗試使陰極射線螢幕與觸摸檢測系統相關聯，尤其根據透明膜來建構出設有互動功能於影像螢幕而使用者手指所敲擊的命令之間的觸碰螢幕裝置；然而，此種觸碰螢幕通常會遭遇到相當欠缺精確度以及對使用者之觸碰反覆多變靈敏度之問題。
根據在本質上係新穎且令人感興趣之目的，發明人建議的是，可能有興趣將觸摸檢測功能添加至平面的且廣泛分佈之螢幕而加以轉換，以便以不可思議的方式來建構被賦予觸摸檢測功能的平面顯示螢幕。現在，發明人已確定的是，在最為廣泛分佈的平面螢幕中，TFT型之螢幕(依據薄膜電晶體的技術)係以透射彩色光點之電晶體胞格(像素)的陣列為主，而該等電晶體係藉由以透明導線或導體材料所實施之導電列及行的矩陣陣列而連接及供電。本案之一目的在於提出以原始之型式精巧地再使用該等螢幕的導電軌跡且將該等導電軌跡與依據本發明之觸摸檢測裝置結合，以便以不可預期之方式來獲得設置有觸摸檢測功能的顯示螢幕系統，以取得平面觸碰螢幕。首先，任務在於具有裝置，該裝置可以以想不到的方式來適應且結合於現有之平面TFT螢幕的結構，而無需修正或僅以最少可能的方式來修正；其次，任務在於使TFT螢幕與觸摸檢測裝置之新的功能實現為成一體，而以最少可能的方式修正產業之製造過程。
所遭遇的困難在於，TFT型的螢幕具有以週期性圖案所配置之並聯導線的陣列，且僅配置於位在此平面螢幕之內側的平面中。問題包含再使用TFT螢幕的現有結構而不擾動它；以及包含將觸摸檢測功能添加至該處以便獲得觸碰螢幕，雖然導電係佈植在平面TFT螢幕之內側的單一平面中。
吾人必須藉由避免對電磁擾動之任何靈敏度，以及藉由正確且確定地檢測接近螢幕之手指或任何敏感形體的存在及精確位置，以解決如上述之該問題，且其中在三維中係可行的，亦即依據螢幕表面之二維以及在垂直於TFT螢幕表面之方向中的形體距離之第三維。
簡言之，該等目的係依據本發明之一原理，藉由配置包含導體或導電軌跡之規則性圖案的導電表面(較佳地，週期性於一或二維中，且依據佈植之平面的一或若干階層)，以及在若干相態中進行以差動檢測導體對之間的電容性平衡，而達成。所打算的是，藉由實施差動測量的原理，而以一對鄰接軌跡之間的靜電耦合相對於或相較於另一對鄰接軌跡之間的靜電耦合，以測量，或更精確地說，檢測且接著量化二鄰接軌跡間之耦合的存在(無需任何接觸於該等之間，且無需針對該等而相互緊隨)。更精確地，依據本發明，係測試建立於該等二對導體間之該等二耦合值之間的電容性平衡。該等耦合係靜電式或電容性，該等二耦合之各者係形成於一導電軌跡與鄰接導電軌跡之間，該等軌跡可為毗鄰或非毗鄰，靠近或遠離，正好相互跟隨或否定，於觸碰表面之導體的規則性圖案中。依據本發明，所打算的是，有利地比較一對鄰接軌跡之間的第一耦合與另一對鄰接軌跡之間的第二耦合，特別地，該二耦合之該等二對的軌跡可共同地具有且較佳地共同具有一軌跡。依據第一選擇例，共同之軌跡係共同於二側向軌跡之偏極化軌跡P，該二側向軌跡之一用作參考軌跡R以及另一用作檢測軌跡S，電容性平衡將測試於其上，且可能的電容性不平衡將予以測量或更精確地，予以量化。在檢測的另一模式中，共同的軌跡用作檢測軌跡S，且藉由施加正的電位跳越於側向軌跡之一上(稱為〝正偏極化〞P+)，並施加負的電位跳越於相對的向軌跡(對稱於另一側)上(稱為〝負偏極化〞P-)，而完成二偏極化P+及P-於二側向軌跡之上。
依據本發明之實施例，因而，大致地選擇至少三路徑：
-偏極化P之一路徑以及參考R及檢測S之二路徑；或
-偏極化之二路徑，正P+及負P-，以及檢測S之一路徑；
-或甚至，依據上述之二選擇例的組合，具有四路徑：偏極化之二路徑，〝正〞P+及〝負〞P-，以及參考R及檢測S之二路徑，分別地應用於四、五、六、或更多個導體，以一直設法維護所配置於該等導體之多樣功能的對稱或非對稱圖案(例如，P+/S/P-及P+/R/P-之六路徑，或P+/S/P-/R/P+之五路徑，或…/P+/S/P-/R/…之四路徑的循環)。
應注意的是，偏極化、參考、及檢測之功能可各自地同時應用至若干導電軌跡之群組；在通用的方式中，可將偏極化P或P+或P-，參考R，或檢測S之各個路徑鏈接至一導體或若干導體之組群，不同的組態將在下文所給定的說明中予以敘述及描繪。此外，為了要正確地映射(檢測，定位，及記錄)接近整個觸碰表面的任何觸碰迫近或形體的存在，所打算的是，藉由在各個連續掃描操作時選擇三個不同的導體，而掃描整個敏感表面。檢測之若干組態可有利地額外結合，以獲得特定的解析度輪廓，其中將顯著地提供更精密的(窄的)解析度，或允許表面藉由二分法之操作而予以映射，亦即，連續檢測可能的觸碰於表面中，接著於各半的半面中，然後於各四分之一的表面中，接著於各半的半面中，然後於各四分之一的表面中，…。
雖然常見的電容性測量係在僅只二電容器板之間，亦即，在二端子或二路徑之間取得，但在本發明之實施例中，係以原始的形式而打算，以具有具備至少三路徑之束，該至少三路徑可藉由定址至表面上之至少三導體而選擇性地連接，該束一方面可有利地鏈接此三導體或此三組群之導體至偏極化之電路，且在另一方面，至路徑間之電容性不平衡的測試，檢測，補償，及量化之電路。
本發明之優點在於，原則上，檢測手段係差動之性質，且係藉由比較及補償分別形成於一對路徑與另一對路徑間之二靜電或電容性耦合而獲得。因此，即使在一軌跡與側向的鄰接軌跡間之各個耦合將大致地以開放方式來發生，而暴露於所有外部的擾動(相反於電容器之二板間之耦合)，但因為測量係差動式，所以在一耦合上之電磁擾動的效應亦將發生於鄰接的耦合之上，且將藉由差動減法或比較來加以中和。因而，此一差動測量的結果包含藉由參考事前並未受到觸碰所擾動之二其他軌跡間的耦合，而僅顯示正在搜尋的現象，亦即，接近二軌跡間之間距的觸碰迫近或形體的存在。
較佳地，偏極化及檢測的功效，且因而，二側向耦合係原始地對稱及平衡於表面之關聯性導電軌跡的區域中並無任何觸碰時；相反地，在觸碰迫近或形體存在於二軌跡的配對之附近的情況中，在該二軌跡間之對應耦合會被擾動，且不再相對於另一個二成對的軌跡間之第二耦合而平衡。本發明明確提出的是，測試電容性平衡於該二不同的耦合之間，且比較該等耦合，以精密地檢測或測量三路徑間的電容性不平衡。在意想不到且改善的方式中，本發明提出數位測量此電容性不平衡，且藉由可變轉移電容的引入而補償該不平衡，例如將僅只可變電容並聯至該等路徑之一上或並聯於二路徑之間，或甚至並聯至二側向路徑的各者之上或並聯於二路徑與第三路徑之間。甚至更令人意外地，本發明提出以離散值來量化或估算一路徑相對於另一路徑之電容性不平衡的值；意指的是，本發明實現具有可變電容性阻抗之電路，該可變電容性阻抗係由並聯連接至應補償電容性不平衡的路徑之一排組的可切換式電容器所形成，該電路包含並聯連接之至少一排組的可切換式電容器，該排組的各個分支包含較佳地由數位控制位元所控制的開關以及電容器，其中該等電容器具有電容且較佳地係2×2交錯。藉由數位開關命令而置入至電路內之電容器的電容將因而呈現被添加，以全面地產生對應於二進數位命令之加權的累積電容阻抗值。就本發明而言，係將此一電路視為數位式/電容性轉換電路。
進一步針對第一選擇例所打算的是，反向地實現電容性/數位式轉換電路，此一電路包含二路徑及並聯連接到至少一路徑之一排組的可切換式電容器，同時該二路徑係施加至比較器或放大器電路的差動輸入，其中該比較器或放大器電路輸出狀態位元以指示一路徑之電容是否高於或低於另一者。所輸出之狀態係由可特別地增加或減少控制電容器切換之二進數位命令的回授控制電路所使用，因而電容的總和會變化為相對於數位命令之函數(較佳地，成比例)，直至其中在該處由二路徑所觀察的全部電容相等或接近於平衡之點為止。
有利地，依據本發明實施例之不同選擇例所提供的觸摸檢測裝置，可與具有由佈植在表面上之導電接點件、軌跡、或線所形成之規則性圖案的導體之所有種類的支撐物相關聯且相結合。在特別有利的方式，無需一定要將軌跡佈植於兩個不同的平面中。在某些應用中，若干串聯的垂直軌跡或以任一種類之圖案(並聯，同心，輻射，迷宮，重疊，鑽石形，蜂巢，或其他)所配置的軌跡將佈植在兩個分離的平面中；然而，基本上，依據本發明之檢測的原理及不同的有利模式，可將導電軌跡佈植且內接於單一平面(或至少同一平面或彎曲的表面，亦即，單一位準)之中，在此方式中可有利地得觸控板型的觸摸檢測系統。
在令人驚異且特別有利的方式中，觸摸檢測裝置係與TFT平面螢幕之類型的矩陣定址螢幕中之用於像素顯示的電晶體陣列之導電定址和控制行及/或列的框架，亦即，與佈植至平面螢幕之表面後面的內平面之面內的半透明薄膜電晶體的螢幕相關聯且相結合；因而，可將顯示螢幕有利地轉換成為設置有觸摸檢測功能的螢幕，亦即，成為觸碰螢幕。
因此，依據本發明之若干實施例實施一種接近表面之觸碰迫近或形體的存在之檢測及定位的方法，該表面包含以規則性圖案而分佈於至少一平面中之至少一串聯的導體，此方法執行以下之觸摸檢測步驟：
-在此複數個導體中選擇建構三路徑，或與該三路徑連接之至少三導體的束(成為束)；
-施加至少一偏極化於該束之偏極化路徑的該導體或該等導體之上，以便建立至少第一(靜電或電容性)耦合於該束的至少一對導體之間，及第二(靜電或電容性)耦合於該束的至少另一對導體之間；以及
-以不同的方式自至少檢測路徑來測試第一耦合相對於第二耦合的電容性平衡，以便檢測可能的電容性不平衡，以檢測及定位相對於該等導體之觸碰迫近或形體的存在。
而且，本發明之該等實施例可以以一種接近表面之觸碰迫近或形體的存在之檢測及定位的系統來予以實現，該表面包含依據規則性圖案而分佈於至少一平面中(及至少一維中)之至少一串聯的導體，其中包含此複數個導體之表面係與觸摸檢測裝置相關聯，該觸摸檢測裝置包含：
-定址電路，用以在該複數個導體中分別選擇連接至三路徑之至少三導體的束；
-偏極化裝置，用以使該束之至少一導體偏極化，以便建立至少第一(靜電或電容性)耦合於該束的至少第一對導體之間，及第二(靜電或電容性)耦合於該束的至少另一對導體之間；以及
-差動裝置，用以測試第一耦合相對於第二耦合的平衡，以便檢測及定位相對於該表面的該等導體之觸碰迫近或形體的存在。
更明確地，用於檢測模式之至少二選擇例係已呈明顯，且將在下文中予以更詳細地揭露。
依據第一選擇例，在已於觸碰表面上之所佈植的眾多導體中選擇三導體後，可配置偏極化(激勵P)的角色至第一導體，參考(R)的角色至第二導體，及檢測(S)的角色至第三導體。電性偏極化，亦即，電位的跳越，係藉由第一之偏極化導體P對電位之位準，且更特定地，對供應電位(GND或VDD)的低阻抗連接而施加至第一之偏極化導體P；其他二導體R及S則進入高阻抗狀態。而且，其他二路徑R及S係連接至差動電路(比較器或放大器)的二輸入，以便檢測靜電或電容性不平衡；此外，該二路徑R及S係連接至並聯連接於該等路徑R及S之各者與接地之間的一排組之可切換式電容器，或連接至具有可變轉移電容之另一電路，或更廣泛地，連接至具有可變轉移電容之另一電路，以便補償及量化該等二路徑R與S之間的電容性不平衡。為此，可建構由偏極化P，參考R，及檢測S之三路徑所形成的三導線之束，且該等三路徑P，R，及S係鏈接至藉由定址及選擇裝置所選擇之三導體，其中該定址及選擇裝置係由開關(亦即，電晶體配線之電子開關)或多工器的排組所形成；且電容性平衡或不平衡的測量操作，亦即，測試，檢測，或量化將產生於校準及檢測或量化的若干級之中。在各個操作之後，定址裝置修正其中連接至該束三路徑P，R，S的觸碰支撐物之三導體的選擇(或可行地，連接至三路徑P，R，S的三組群之若干導體的選擇)，以便掃描該表面的所有導體且定位形體之存在或觸碰迫近，以及尋找其正確位置。
依據另一檢測模式，在已於觸碰表面上之所佈植的眾多導體中選擇三導體或三組群的導體後，可配置檢測S的角色至其係中心或沿軸(對稱平面)之第一導體區；然後，將正的電位跳越施加至側向導體Ⅺ(所謂〝正〞偏極化P+之在路徑上的激勵△VP)，以及將相反之負的電位跳越△VN施加至對稱於另一側的另一導體Ⅸ(激勵P-，所謂〝負〞偏極化)。該二側向導體Ⅸ及Ⅺ係連接至供應電位P-及P+，且因此，係在低的阻抗，而雖然檢測S的第一導體X連接至檢測電路CD(比較器或放大器)的差動輸入(-)以便檢測電位跳越在檢測路徑S上的顯現，但其係維持在高阻抗的狀態中。首先，在電位跳越之檢測的此相態之前，存在有校準或參考的相態。其中建立參考電位以便接著在檢測的第二相態期間檢測可能的電壓跳越。
在第一或參考相態α的期間，檢測路徑S的導體Ⅹ係與施加至檢測電路CD之輸入一的參考電位(電壓源)短路(S在低阻抗)，二側向導體Ⅸ及Ⅺ係設定為所建立的電位，或中性或接地GND之電位；較佳地，該等電位係反相的，亦即，偏極化P+及P-互換，高電位(VDD)係施加至導體Ⅸ，以及低電位(GND或-VCC)係施加至另一導體Ⅺ。在第二或檢測相態β的期間，施加至比較器電路CD之另一差動輸入+的檢測路徑S係自參考電位斷接(高阻抗之狀態)，斷接之檢測路徑S的導體Ⅹ保持其電容性電荷，正的電壓跳越△VP係施加至連接到導體Ⅺ的偏極化路徑P+以及負的電壓跳越△VN係施加至連接到導體Ⅸ的另一偏極化軌跡P-。然後，在檢測路徑S上可發現的是，若手指、形體、或物體迫近該等軌跡Ⅸ、Ⅹ、或Ⅺ的其中之一時，則在相態躍遷α/β之期間會產生電壓跳起；因此，可將在第一相態α期間於連接至沿軸導體Ⅹ之檢測路徑S上所獲得的電位之位準(在電位跳越之前)用作檢測之此選擇例模式中的參考，在檢測路徑S上所看到之電位跳越的方向指示觸碰係定位於軌跡Ⅹ之何側，Ⅸ或Ⅺ。
因而，此一電位跳越可意指的是，形體的存在或觸碰迫近會擾動二靜電或電容性耦合之一，一方面在導體Ⅸ與Ⅹ之間，且另一方面在導體Ⅹ與Ⅺ之間。依據本發明可有利提出的是，檢測可能的電位跳越S於二相態α與β之間，且若可應用的話，量化二對導體Ⅸ-Ⅹ及Ⅹ-Ⅺ間之耦合的不平衡，藉由並聯連接一排組的可切換式電容器及/或藉由變化可變電容電路(更廣泛地，可變轉移電容電路)的等效電容於連接至檢測路徑S的變動點與偏極化路徑P+及P-之間，而將不平衡補償於輸入側。該可變轉移電容電路或可切換之電容器排組包含並聯於二路徑P+及S之間以及二路徑S及P-之間，且因而並聯連接至〝輸入〞路徑的電容。在〝輸出〞，檢測路徑S係施加至差動檢測的電路，而在當重建立二靜電或電容性耦合之間的平衡時檢測此再平衡允許根據必須添加以便中和初始所出現之不平衡的可變轉移電容電路或電容器排組的數位組，以量化建構該二束路徑的二對導體間之不平衡。
有利地，在不同路徑間之靜電或電容性不平衡的補償裝置係實現為可切換式電容器排組，該可切換式電容器排組包含至少一組電容器，並聯連接於一個別路徑與一中性點之間，該中性點可連接至諸如接地或供應電位之穩定的參考電位或可形成連接至諸如檢測路徑S之另一路徑的變動點。在可切換式電容器的排組中，並聯的各個分支包含開關(較佳地電子式之電晶體類型)，該開關係與具有既定電容值之電容器串聯。較佳地，電容值係自一分支至另一分支兩倍兩倍地交錯(二或1/2的比例)，且該組之開關係由數位命令的狀態位元所控制。因此，在想像不到的方式中，可獲得數位式/電容性轉換電路，亦即，具有二進數位控制值於輸入處，且執行電容性轉換的電路，也就是說，轉換此二進數位值成為電容值而存在於此可變電容電路或可切換式電容器排組之輸出的該等二路徑之間。此外，在一變化例之中，此一電路可包含二組可切換式電容器，而分別並聯連接於第一路徑(P-)或第二路徑(P+)與第三路徑(S)的變動點之間；此一可變電容器電路可接收正負號之二進數位式命令，且根據該二進正負號，可切換第一組電容器，以變化添加於第一路徑與中性或變動點之間的電容性阻抗，或以對稱之方式，切換第二組電容器，以變化添加於第二路徑與變動點(第三路徑S)之間的電容性阻抗。
在數位/類比轉換器的方式中，由可依據數位命令而切換的電容器排組所形成之此一可變電容電路可視為數位式/電容性轉換器，且可獨立地建構發明。
此外，在檢測的第一模式中，所呈現的是，設置雙重電路以作業，該雙重電路包含一或二組可切換式電容器，並聯於輸入路徑R及S的其中之一或並聯於輸入路徑R及S二者。然而，該等二路徑R及S係施加於比較器或放大器電路之二差動輸入(+及-)之上，該比較器或放大器電路具備狀態指示器(位元Q)於輸出處以做為二輸入路徑間之靜電平衡或不平衡的函數，而由迴圈傳送至控制及命令單元，該控制及命令單元依據指示器之狀態Q以決定新的數位命令是否將施加至可切換式電容器排組，以便使電容器所具有之累積的電容變化於對應的路徑上。此回授之迴圈動作以便修正所添加至輸入路徑R或S的電容；特別地，藉由增加或減少二進命令，直至獲得二路徑間之靜電平衡或幾乎獲得該平衡為止(直至量化臨限值為止)。因此，此電路包含並聯安裝於一或二路徑上之可切換式電容器排組；差動比較電路；以及施加數位命令之控制單元，用以切換電容器排組而做為二路徑間的電路之比較結果的函數，以便在與另一路徑上之電容值相比較時，可實質地將一路徑上之電容值等化(再平衡)，所以此一電路執行一路徑上所存在之電容值(在一路徑與穩定的參考電位之接地之間)成為對應於由該輸入路徑所觀察之該電容值的數位值(較佳地，二進制)之指示的轉換。此一電路可以以相對於上文所見到之數位式/電容性電路的雙重方式，而與類比/數位轉換電路之延伸類似地被視為電容性/數位式轉換器。
藉由習知，在本發明中之電壓及電位的參考將相對於接地GND而取得，該接地GND有時候稱為地；因此，其電位係視為零。
此外，藉由圖式中所示意地顯示為開關之開關的連接係大致地由諸如電晶體之電子開關所完成，該等電晶體可係雙極性，場效應(FET)，穿隧效應，在絕緣氧化物上之金屬閘極(MOSFET)，TFT等之任何類型的技術。
第1圖之概括性視圖顯示實施依據本發明之檢測原理的電子電路之第一功能性圖式。
依據本發明，包含依據規則性圖案所設置之串列導體的表面係與用以檢測對導體之觸碰(近接形式)的裝置或電路相關聯。在第1圖之簡化實例中，導體佈植之表面包含串列之平行、線性的導電性軌跡，該等軌跡係等距地間隔開且彼此相互隔離。包含導電性軌跡之此一表面係佈植至平面內的規則性圖案；也就是說，該等軌跡係並排於單一位準上，藉由平移(滑動器)而保持之此一導電性軌跡可視為一維的，雖然其占有二維中之單一平面。
在依據本發明的觸摸檢測裝置之實現的此第一形式中與導電軌跡之此表面相關聯的電路或裝置包含：
-建構三路徑之至少三導線P，R，S的束；
‧偏極化，激發，或激勵之第一路徑P，
‧參考之路徑R，及
‧檢測之第三路徑S；
-由複數個開關裝置或由複數個多工器電路所形成的定址電路ICX，其允許分別且個別連接各個導電軌跡…，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ，…至任一以下之路徑：
‧偏極化(激勵)之路徑P，
‧參考之路徑R，
‧檢測之路徑S，
‧或當導體Ⅱ，Ⅲ，…，Ⅶ，…並未由定址SLC所選擇時，可能至所建立之電位，例如供應電位(VDD)或接地電位(GND)；
‧或在未切換的狀態中，該等開關可能未連接該等軌跡…，Ⅲ，…，Ⅶ，…而認為是(高阻抗狀態HI)；
‧較佳地，該等軌跡係藉由直接、非電阻性連接而與對應的路徑連接，尤其是，藉由諸如電晶體之少許電阻的電子開關加以進行，該等電晶體可係雙極性、場效應等之任一類型的技術；
-偏極化路徑P(激勵)的第一電路PUS、PDS；
-用作參考及檢測之二路徑R及S之放電功能的另一偏極化電路RGS/SGS/EQS；
-可切換式電容器之排組CPB或可變轉移電容之電路，其允許添加加權之電容值以使路徑R及S二者的其中之一平衡或再平衡；
-路徑R及S之平衡比較的差動電路CC，其包含例如放大器或比較器CMP，路徑R及S係施加至其，且其可使電容性或靜電平衡於將被測試之參考及檢測的該等路徑R，S之間；以及
-中央單元UC，例如由微處理器電路所建構，或依據第1圖之實例，由微控制器所建構，該微控制器控制定址電路ICX，偏極化電路PUS/PDS及SGS/EQS/RGS，具有一或若干可變電容於路徑S及R上的可切換式電容器之排組CPB，以及比較電路CC。
接收比較電路CC之輸出Q，亦即，指示比較或平衡測試之結果的狀態位元之中央單元或控制單元UC，經由適當的命令以控制裝置之不同的電路(亦即，定址及偏極化電路，具有可變電容之可切換式電容器的排組CPB，以及執行電容性平衡測試之差動電路CC)。該等命令係：
-該等開關之定址及選擇的碼SLC；
-偏極化開關相態命令(未顯示)；
-打算再平衡式補償路徑R與S間之不平衡的數位式二進碼BLC；以及
-用於比較電路CC之校準及取樣的命令(AZ：零重設；SPL：取樣)。
在此第一選擇例之中，第一導線P或偏極化路徑具有使靈敏於觸碰(亦即，手指之迫近或物體或濃縮之存在)之表面的導電軌跡之一或若干導電軌跡的組群偏極化之中心角色。
該束之其他二導線R及S分別建構參考路徑R及檢測路徑S。
隨著本發明之第一選擇例，所打算的是，建構此三導線之路徑P，R，及S的各者係分別與平板之對應的導電軌跡…，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，…連接。
其係簡單且有利，且描繪為第1圖中之實例的第一組態中，束之第一導線P，亦即，偏極化路徑P，係與支撐物PAD之經選擇的軌跡，此處指中央導電軌跡，連接。然後，此軌跡V用作對稱軸之參考；該束之第二導線或參考路徑R係與鄰接之側向軌跡Ⅳ連接，此可為諸如在第1圖中所看到之簡單組態中的毗鄰軌跡Ⅳ(並未接觸且無需一定要正好鄰接)，或諸如Ⅲ或Ⅱ之進一步遠離之隨後的軌跡；檢測束之第三導線S或路徑S係連接至第三軌跡Ⅵ，其可係沿軸軌跡Ⅴ之其他的鄰接軌跡，或隨後之軌跡Ⅶ，…。
當在作用中，微控制器會在定址匯流排之上傳送適當選擇的定址命令SLC至定址及連接電路之開關的組合，而連接或引起如下的連接(依據第1圖之組態實例)：
-該束之偏極化路徑P係連接至導電軌跡V；
-第二導電軌跡Ⅳ係連接至參考路徑R；以及
-第三導電軌跡Ⅵ係連接至檢測路徑S。
最後二者，亦即，檢測路徑S及參考路徑R係連接至比較電路CMP之二差動輸入+及-，以及連接至並聯連接於各個線S或R與接地GND(或固定參考之任何其他所建立之電位)間之二組電容器CS0，CS1，CS2，…及CR0，CR1，CR2，…。
偏極化路徑P係連接至第一偏極化電路，該第一偏極化電路包含升壓開關PUS，用以使其電位至更高值，例如將其升高至正的供應電位VDD；以及降壓開關PDS，用以使其電位至更低值(負或零)，例如電源供應器之接地GND的電位。
參考R及檢測S之其他二路徑係與偏極化或去偏極化(放電)之另一電路連接，例如該另一電路包含依據第1圖之實例中的實現之諸如SGS，EQS，RGS的二或三個開關。用以設定至接地電位的第一開關RGS連接參考路徑R至諸如接地之穩定電位的位準；用以設定至接地電位的另一開關SGS連接檢測路徑S至穩定電位的位準，此處係相同的接地電位GND；此外，參考R及檢測S之二路徑可選擇性或累積性地藉由電位調平或短路的開關EQS而直接互連，因而允許藉由短路而使它們成為相同的電位，該電位可為浮動的且可相異於藉由閉合開關SGS及/或RGS而強加至其之接地或其他穩定電位之電位。
在作用中，藉由在各個操作時選擇諸如觸控板或觸碰螢幕的支撐物觸碰表面之不同的三個導電軌跡，本發明可藉由掃描該等軌跡以執行整個序列之讀取(測試或探測)操作。
在各個讀取操作中，至少選擇三個導電軌跡之一用於偏極化P，一用於參考R，及再一用於檢測S。
在各個讀取操作的期間，係區別為若干(二或三個)相態，稱為相態1、相態2、及/或相態3，如第4圖中所描繪。
在開始及整個讀取(測試或探測)操作期間，微控制器之定址匯流排SLC傳送其中可定位電子開關之選擇命令SLC，使得依據第1圖中之組態的實例，偏極化路徑P與導電軌跡V連接，鄰接軌跡IV與參考路徑R連接，以及另一鄰接路徑VI與檢測路徑S連接。
在第一相態(Φ1)中，第一路徑P係藉由第一偏極化電路PSUS-PDS而變成穩定的參考電位VP1，較佳地，接地GND之電位。例如，降壓電子式開關PDS係閉合，以便使線P的電位Q變成接地GND的電位O。
在同一相態(Φ1)之期間，已知之電位差△VSR係施加(強加)於第二路徑R與第三路徑S之間，且因而，此處係指在導電軌路Ⅳ及Ⅵ之間(第1圖之實例)。較佳地，此電位或電壓差△VSR=US -UR 係零，亦即，使該二參考及檢測路徑R及S的導線成為相同的電位。依據第1圖之實現實例，此一強加之偏極化可藉由以下而獲得：
-藉由閉合電子開關EQS以便使該束之導線R及S短路，藉以等化其個別之電位；或
-藉由閉合該二降壓開關SGS及RGS，以便使各個導線S或R的電位成為接地GND之電位0，使得參考及檢測之該等二路徑R及S係在相同的絕對電位0；
-選擇性地，降壓或升壓開關可分別連接線S或R之一或各個至非零之電位VS1或VR1，以便以簡單的方式來建立非零的電位差△VSR=VS1-VR1≠0。
-或藉由閉合該等三開關SGS，EQS，RGS，而確切地使該二檢測及參考路徑S及R的電位成為接地GND之相同的零電位0。
結果，在此偏極化路徑P的第一相態Φ1之期間，使導電軌Ⅴ因而成為例如0之參考電位；以及使參考及檢測路徑R及S，且因此，使導電軌跡Ⅳ及Ⅵ成為已知的電位(或電壓=電位差)，較佳地，為零0。
隨後，在此相態之期間，將較佳為零(0)之已知的電位或電位差施加在比較器CMP的輸入+/-處。所打算的是，微控制器UC施加零重設命令AZ至比較器CMP，以便迫使其之平衡，或更精確地，迫使其之校準，以致使其輸出為零(尤其，在其中非零之電位差△VSR≠0係施加於比較器CMP的輸入+及-處之路徑S與R間的情況中，此係必要的)。選用地，測量或量化比較器電路之誤差可在此時機而予以測量或建立；選用地，可將諸如導電軌跡Ⅱ，Ⅲ，及Ⅶ之非主動導體以及軌跡V及偏極化路徑P連接至接地或保留浮動，亦即，保留未連接，或換言之，在〝高阻抗〞的位準處。
在此操作之第一相態(Φ1)的結束時，將已降壓或消除電位R，S，及/或P的降壓開關PDS，SGS，RGS，及/或EQS釋開(開關打開)，使得電位R及S變成浮動或在〝高阻抗〞的狀態中。
然後，在第二相態(Φ2)之期間，將電位之變化△VP施加至偏極化路徑P之上，該偏極化路徑P亦稱為激勵路徑。此可藉由施加任何電位UP 於該束的偏極化路徑P之上，且特別地，藉由將偏極化P的線與諸如供應VDD之電位的非零建立之參考電位的位準短路而獲得。因此，隨著第1圖之實現的實例，可藉由將連接偏極化線P與正的供應線VDD之升壓或電位增加開關閉合，以升高偏極化路徑P的電位，且因而，提升第1圖的實例中之軌跡V的電位。
因此，在此第二相態Φ2之期間，係使路徑P及沿軸軌跡V成為新的電位VP2，而與相態1之重設電位VP1不同。在等效的方式中，可提供的是，第一偏極化電路施加電壓跳越(電壓跳越或方波信號或由躍遷波前所分離之連續的二電位位準)於偏極化的線上，如第4圖中的組態Φ1，Φ2，…，Φ1，Φ2之時間圖所建議地。第4圖描繪依據本發明之第一選擇例所實施的參考與檢測路徑R及S間之電容性不平衡的參考Φ1(校準)及測試Φ2(檢測)，且視情況而定地，量化Φ3之連續的相態(比較及/或量化)。
在此第二相態(Φ2)之期間，且更精確地，在取樣相態(Φ3)之期間，可藉由其中輸入+及-接收二路徑S及R之比較器電路CMP的幫助，經由檢測路徑S與參考路徑R之間的電位差，以檢測電容性不平衡，亦即，靜電電荷之不平衡。
更精確地，所打算的是，在本發明之實現的第一選擇例的期間，使參考路徑R與檢測路徑S之間的靜電不平衡量化。
更正確地，此一檢測或實體測量步驟在於量化二路徑S及R之間，亦即，參考Ⅳ及檢測Ⅵ的導電軌跡間(依據第1圖之指示性實例)之可能的電容性不平衡，或在其他情況中，在於確認參考路徑R與檢測路徑S係平衡的(在平衡狀態中)，亦即，確認軌跡Ⅳ與Ⅵ係在靜電平衡狀態中。
例如在實際解說之開始，似乎靜電耦合係建立在已引至電位P之沿軸軌跡Ⅴ與鄰接軌跡…，Ⅲ，Ⅳ及Ⅵ，Ⅶ，…的各者，尤其是正好鄰接之側向軌跡Ⅳ及Ⅵ的各者之間。在此相態Φ2中，連接至路徑R及S之軌跡IV及VI係浮動的，或在〝高阻抗〞的狀態中。其係靜電本質，或更精確地，係先前之電容性本質的二側向耦合，在偏極化電壓跳越△VP於參考之沿軸軌跡上的效應之下，會感應鄰接導電軌跡IV及VI，且因而，路徑R及S之各者的電位改變。
如果例如如第2B圖中所描繪之一些軌跡，V-Ⅵ的環境係由除了空氣或真空之外的形體DG之存在所擾動時，例如由手指DG之迫近或諸如筆，尺或探針，金屬或非金屬，導電或非導電之物體，簡言之，明顯不同於空氣或真空之電容率ε0 或導磁率μ0 的電容率ε1 或導磁率μ1 之濃縮體的存在所擾動時，則在沿軸軌跡V與鄰接軌跡VI之間的電性、靜電或電容性耦合會受到此存在所擾動及修正。
更準確地，觸覺之觸碰DG呈現修正二鄰接軌跡V與VI之間所存在的靜電或電容性耦合之值，而該值一直被視為該等二軌跡之間的寄生電容或漏電電導(阻抗之倒數)。該現象係捉摸不定的。
為檢測出此現象，本發明提出的是，藉由添加配重電容以中和其，而以原始且有利的方式來補償此一靜電耦合的變化，該等配重電容係並聯連接於將被再平衡的路徑S或R與接地GND或諸如VDD之另一其他穩定電位之間。此係藉由引入可切換式電容器CS0，CS1，CS2，…或CR0，CR1，CR2，…之排組CPB於檢測S及參考R的各個路徑上，而准許於依據本發明之不尋常的方式中，該等可切換式電容器的排組CPB係並聯安裝於對應的路徑S或R與諸如接地GND之所建立的電位之間。
可切換式電容器的各個排組包含對應於該束之檢測S或參考R之路徑的導線，以及包含並聯安裝於該路徑S或R與穩定電位，亦即，接地GND之間的若干電容器CS0，CS1，CS2等之組合。各個分路包含電容器CS0及電子開關KS0，串聯於導線S與接地參考電位GND之間；當開關KS0係由微控制器UC之適當的控制碼BLC所打開時，電容器CS0會在電路之外，且其電容並不會包含在相對於接地GND之線S的總電容之中。當所有開關KS0、KS1、KS2等已由微控制器UC之平衡控制碼BLC所打開時，則不添加電容至相對於接地GND之線S的自身電容。當開關KS0係由來自控制單元UC之適當的再平衡控制碼BLC所閉合時，則電容CS0之電容值將添加至線S及其中連接路徑S之導電軌跡Ⅵ的自身電容；當開關KS0及KS1係由適當的再平衡碼BLC所閉合時，則二電容器CS0及CS1會置入於線S與接地電位GND之間的電路之內，且該等二電容器的電容累積值CS0+CS1將添加至路徑S的自身電容CSi；當三個開關KS0，KS1，及KS2係由適當的再平衡碼BLC所閉合時，則三電容器CS0，CS1，CS2會置入於線S與接地電位GND之間的電路之內，且累積之電容值CS0+CS1+CS2將添加至軌跡S的自身電容CSi。
因此，當接近於觸碰表面的導電軌跡Ⅵ(路徑S)之形體的存在且特別地，手指之迫近增強其電容性電荷時，微控制器UC可以以控制之方式來控制電容器CS0，CS1，或CS2…的選擇開關，電容累積值CS0，或CS0+CS1，或CS0+CS1+CS2將以調整的方式來添加至線S的本微電容CSi，以補償其變化及重建該平衡。
同樣地，必須執行相對於參考的比較，以便能對著靜電耦合的變化而調整此類之電容性配重，此係連接至觸碰支撐物(觸控板或觸碰螢幕)之表面的另一軌跡Ⅳ之參考路徑R的角色。連接參考路徑R的導電軌跡Ⅳ係選擇以便對稱於檢測S的導電軌跡Ⅵ，使得其與偏極化P的導電軌跡Ⅴ之靜電或電容性耦合的個別值係實質相同。可選擇佈植在觸碰表面之上或下方的導電軌跡Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ或Ⅷ，Ⅸ，Ⅹ，Ⅺ，Ⅻ；此外，在第一相態Φ1之期間，比較器電路CMP將接收零重設命令AZ，而使此差動電路被校準。
此過程係略為類似於具有加權橋接器之雙重加權的原理，其中在加權之校準的第一相態期間，電荷係置於刻度板之上，且藉由添加連續之小的校準權重而與配重平衡，以便確實定位搖擺點；然後，在加權的第二階段之期間，消退電荷，且藉由具有小的校準權重之和的置換量來補償其之不足，以便回到搖擺點的平衡狀態。所添加之小的校準權重之和對應於電荷的確實權重，而無關刻度是否正確(平衡或不完全)。
依據本發明，可預見的是，微控制器UC實施略為類似之方法，其藉由先在第一相態Φ1之期間校準比較器電路，亦即，藉由先施加相同的電位△VSR=0至參考及檢測之路徑R，S，以便消除接近導電軌跡Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ之形體存在的效應；接著，在第二相態Φ2之期間，在偏極化P的效應下，檢測該檢測與比較的二路徑S，R間之可能的靜電或電容性不平衡。在此情況中，此不平衡指示擾動形體的存在，微控制器UC以刻度板或加權橋接器之加權或再平微的方式觸發增加或減少平衡碼BLC之過程而成為比較器CMP之輸出Q的狀態且尤其是其正負號之函數，以便將電容器CS0，CS1，CS2，…之組合的若干電容器，或將電容器CR0，CR1，CR2，…，CRn之另一組合的若干電容器放置至電路之內，直到再建立該平衡為止。
藉由連續近似法來再建立該平衡係可行的，亦即，在如第3圖中所描繪之一且相同的偏極化順序之期間，藉由將電容器CS0，接著，具有CS0+CS1之電容的二電容器CS0及CS1，然後，具有CS0+CS1+CS2之電容的三電容器，…等連續地放置至電路之內，而無需進行解偏極化Φ1及再偏極化Φ2之新的順序(無放電△VSR=0，亦無新的激勵UP =VP2，而是在測試相態Φ2期間之比較器的若干連續性取樣Φ3，Φ3'，Φ3"等。
雖然如此，但可較佳地預見的是，藉由在各個循環中再初始化導電軌跡的偏極化，可調整若干循環中之電容器排組CPB的控制之數位碼BLC。第4A至4G圖示意地顯示可切換式電容器排組的可變電容值之調整的連續循環A，B，C，D成為放置至電路內的電容器電容值之調整的連續數位命令BLC之函數。在各個循環A-B-C-D…的初始相態Φ1期間，係將束之三路徑P，R，S及對應的軌跡放電，再初始化脈波DDW命令導電軌跡P，R，S放電且回到偏極化的初始值，此係藉由閉合開關PDS(降壓開關)，SGS，RGS，及/或EQS而完成，為了要設定三路徑P，R，S回到諸如接地GND之零電位的低參考電位之故；然後，在各個循環A-B-C-D…的第二相態Φ2期間，係施加偏極化或激勵的脈波PUP且再一次命令開關PUS閉合，以便將偏極化路徑P的電位UP 升壓至諸如高的供應電位VDD之所建立的參考電位VP2。調整可切換式電容器排組的電容值之放電Φ1及再偏極化Φ2的此一連續循環A-B-C-D係較佳的，因為其將有利地避免電荷注入現象，而該電荷注入現象係由於可切換式電容器排組的開關之閉合和打開明顯地感應其中並未具有中性的電荷平衡且會迅速擾動平衡狀態之回返及電容性/數位式轉換的電荷轉移。較佳的是，以一般的方式，在來到檢測之相位Φ2且進行至偏極化UP 的電位跳越△VP(激勵P)之前的放電之個別相態Φ1的開始時(解偏極化PDW之相態Φ1的順序)，完成可切換式電容器排組CPB之切換的命令BLC之任何修正。
在特別有利的方式中，依據本發明所打算的是，包含二電容器組合CS0，CS1，CS2，…，CSn及CR0，CR1，CR2，…，CRn之二電容器組具有以增加或減少值交錯的電容值，且較佳地，以幾何形狀連續之比例q而增加(減少)：CS0=q‧CS1=q‧q‧CS2，較佳地，以2之比例，例如CS2=2×CS1=2×2×CS2。因此，與1kg，500g，250g等之重量取樣相似地，可發現的是，電容CS0，CS1，CS2，…，CSn之組合將適合(在最小電容CS0或CSn的誤差範圍之內)以補償選擇與參考之二路徑S及R之間的靜電不平衡，且調整此電容性排組電路所執行的電容性再平衡。
因此，依據第1圖之實現的特有實例，可想像的是，可切換式電容器的排組CPB係由並聯連接至輸入線S且具有例如二，三，四，…，七或更多個電容器CS0，CS1，CS2，CS3，…，CS6，…，CSn的第一組CSB之電容器所組成，可將並聯連接至另一輸入線R的第二組CRB之切換式電容器添加至其，以及可提供數位式再平衡命令BLC，該命令BLC係編碼於可添加正負號A+/-的位元(以形成例如8位元，亦即位元組)A0，A1，A2，A3，…，A6，…An及A+/-，於二，三，四，…，七，…，或n+1個位元上。
第一位元A0，A1，A2，…觸發選擇性的切換及對應之電容器CS0，CS1，CS2，…，CSn所插入的電路；有利地，電容器CS0，CS1，CS2，…的電容係以2倍而交錯，使得其之電容性權重對應於所對應之位元的加權或二進之權重。
因此，例如當命BLC=A具有零之值時，二進碼A0-A1-A2-A3-…An=00000000會觸發所有開關之打開，且傳送所有電容器離開該電路，使得在該等線上所存在的總電容獲得CSb=0之值。
針對1之值A，或二進碼A0-A1-A2-A3-…An=10000000，對電容器排組之命令BLC=A僅閉合一開關KS0，且該電路具有電容CSb=CS0於線S上。
針對2之值A，其係對應於A0-A1-A2-A3-…-An=01000000之二進碼，對電容器排組之命令BLC=A將僅閉合單一開關KS1，且該電路具有CSb=CS1之電容於線S上，該CS1係該CS0的兩倍(或一半)。
針對3之值A，其係對應於A0-A1-A2-A3-…-An=11000000之二進碼，對電容器排組之命令BLC=A將閉合開關KS0及KS1，且該電路顯現CSb=CS0+CS1之電容器於線S上，該電容係上述之值的和，亦即，CS0(或CS1)之三倍。
…等等。
針對N之值A，其對應於N之二進分解的位元碼A0-A1-A2-A3-…-An，對電容器排組之命令BLC=A將根據0或1之狀態以閉合對應位元A0-A1-A2-A3-…-An的開關KS0，KS1，KS2，KS3，…KSn，使得該電路具有對應於有效置入於電路內之電容累積的電容Cs=CS0±CS1±CS2±CS3±…±CSn，該累積實際具有N倍CS0(或N倍CSn)之值CSb。
做為選用例，可預見的是，當正負號位元A±改變1之狀態時，例如將為付諸服務之另一組可切換電容器CR0，CR1，CR2，CR3，…，CRn時，可依據例如先前重現之關係而使得該等個別的電容被添加於另一線R之上，以成為該等位元A0-A1-A2-A3-…-An之狀態的函數。
令人意外的是，包含其係由一或二排組之可變電容器CSB或CRB所組成的可變電容之排組CPB，而其中開關係由數位平衡碼BLC所命令之此一電路，將以獨創的方式，獨立地建構與數位/類比轉換器類似之數位/電容轉換電路(CNC)。
逆轉地，在本質上互補及獨創的方式中，電路CPB，CMP，UC將實現電容/數位轉換(CCN)之電路。
易於轉換電容C之值成為數位量化A而指示該電容C之值的此一電路包含一或二個輸入路徑檢測路徑S/R；可變電容之排組CPB，由一或二組可切換式電容器CSB/CRB所組成，其中開關係由數位碼BLC(命令，控制，選擇，或平衡之BLC)所命令；比較電路CC；以及決定電路UC，其完成能增加或減少所施加至命令BLC之數位碼的回授，而命令所設置於電路內之電容器CS0，CS1，CS2，…，CSn或CR0，CR1，CR2，…，CRn的數目及順序。
其他的可變電容裝置可依據本發明而實施，以便再平衡檢測及參考S及R之二路徑，且補償二靜電耦合之間可能之不平衡的出現。更通常地，可實施包含具有對等功效於僅只可變電容之裝置的其他可變電容轉移裝置，以再平衡該等路徑S及R。將於稍後解說之第6A，6B，6C，及6D圖示意地顯示提供相對於接地GND之可變轉移電容於參考路徑R上之電路的其他實施。
電容之可接受的定義係以電荷之變化△Q來鏈接二電位變化△V1及△V2的比例因子C：
△Q=△V1×C-△V2×C。
可變電容意指電荷與電位間之可變比例因子，修正此因子的一方式在於改變電容器的互連配置，或改變使用為電容器之二極體的偏動電位；然而，當上述公式顯示其時，將描繪變化例如△V1的電位變化與電荷的變化△Q之間的比例之另一方式於第20B圖之中(與描繪僅只電容之第20A圖相比較)。添加具有可變增益(放大率或衰減率)因子k之放大器裝置可修正電位變化△V1，且因此，修正在電容器之第一引線所觀察到的實際電位變化成為k△V1。變化該增益因子k會有效地允許修正電位變化△V1與電荷變化△Q之間的比例因子；在形式上，電容器元件的電容並不會受到增益k之修正所修正。再者，由於需要參考電位以為了能界定增益因子k，所以第20B圖中所示的裝置至少係三極裝置；然而，以電荷之變化△Q來鏈接電位之變化△V1的比例因子仍存在，所以可確實地藉由增益因子k來加以修正且控制。此一比例因子常稱為〝轉移電容〞，或在一些文件中稱為〝跨越電容〞(例如，請參閱Stephen A. Maas之命名為〝非線性微波及RF電路〞之書籍，由Artech House所出版，2003年，第g2.2.7.2節)。如電容一樣地，轉移電容係以法拉(Farad)之單位來測量，轉移電容的觀念包含由簡單的偶極電容器所實施之電容(第20A圖中所示)的觀念；然而，不似僅只電容一樣地，除了僅只電容外的轉移電容可轉換轉移電容電路之節點處的電位變化成為該電路之另一節點處的電荷變化。
第6A圖之電路圖係包含單一組之電容器CR0，CR1，CR2，...的可切換式電容排組，其相似於第1圖之可切換式電容器排組CPB的該等組合的其中之一組。檢測路徑S簡單地包含鏈接於路徑S與接地GND間之具有固定電容值的電容器CS；參考路徑R係鏈接至若干分路，該等分路係並聯於路徑R與接地GND之間，其各包含電容器CR0或CR1或CR2...或CRN，該等電容器與個別開關KR0，KR1，KR2，...，或KRn串聯連接於路徑R與接地GND之間，在作用上，若干位元A0，A1，A2，...，An之平衡碼(未顯示)將命令個別開關KR0，KR1，KR2，...KRn的閉合或打開；因此，由路徑R相對於接地GND所呈現的總電容CRb會變化成為設置於電路內之電容器CR0，CR1，CR2，...，及/或CRn的累積電容之函數。
第6B圖顯示具有可變轉移電容之電路，該電路包含安裝成為隨耦器(輸出迴圈於反相輸入〝-〞之上)的放大器。由檢測路徑S所形成的第一路徑係施加至另一輸入(+，非反相)，該輸入係經由固定電容之參考電容器CS而連接至接地。放大器AMP的輸出係施加至可變電阻器或電位器Z1+Z2的一端，該Z1+Z2的另一端則連接至接地；在Z1與Z2之間形成電位器之調整點的中間端子係經由耦合電容器Cr而連接至藉由參考路徑R所形成之另一路徑，在作用上，此一放大器隨耦電路產生並聯於參考路徑之參考電容CS及耦合電容Cr的可變轉移電容，以成為電位器之調整比例的函數。
第6C圖顯示具有可變轉移電容於路徑R之上的另一電子電路。具備可變電容耦合之此電路具有放大器AMP，該放大器AMP安裝有由電位器Z1-Z2所調整的可變增益。第一路徑S係施加至放大器AMP之非反相輸入+，該輸入係由固定電容之電容器CS而連接至接地，另一差動輸入(-，反相)係施加至三點電位器Z1+Z2的中間端子，而其二末端端子則連接於放大器的輸出與接地之間，該放大器AMP的輸出係經由耦合電容器Cr而傳送至參考路徑R所形成的第二路徑。在作用上，此一安裝成為可變增益放大器之電路具有電容性耦合並聯於參考路徑R的輸出與接地GND之間，該電容性耦合係可變化以成為電位器Z1/Z2之調整比例的函數。
第6D圖示意地顯示具有可變轉移電容於路徑R與接地GND之間的又一電路。此放大器電路具有第一隨耦器級，其包含場效應電晶體T1配置，其中源極-汲極通道係串聯於電流源I1與接地GND之間；偵測路徑S係施加至電晶體T1的閘極G1，而固定電容之電容器CS連接此輸入路徑S/G1至接地GND。安裝成為隨耦器的此一級T1再生輸入路徑S的位準於分路上的輸出S1處，該分路包含串聯於S1與接地GND之間的可變電容器C1+C2。由參考路徑所形成的第二路徑係經由耦合電容器Cr而施加至可變電容器C1-C2之二電容器；此一電路具有固定電容CS於輸入路徑S之上，且產生可變轉移電容於參考路徑R與接地GND之間。
相對於第1及6A圖中所描繪的電路CPB，第6B，6C，及6D圖提供使可變轉移電容能藉由更小增量或減量以變化，而勝過藉由簡單地連接或斷接並聯電容器以變化。確實地，電容器無法在製造方法所允許的一些實體限制下，以實際尺寸來製造，且無法不引入最小量之寄生電容而連接或切換。相反地，藉如例如增益(放大或衰減)放大器來變化轉移電容將允許克服此限制。
因此，在作用上，提供並聯於路徑R上之可變電容性阻抗CRb或可變轉移電容於輸出處的該等電路之引入將添加至此路徑R之本徵電容CRi的值，且將修正該值，以致可獲得CR=CRo+CRb之總電容。藉由控制或調整可變電容CRb之值，可達成補償觸摸檢測裝置之檢測S與參考R的路徑間之電容性不平衡CS/CR，其中該觸摸檢測裝置係依據本發明之觸摸檢測裝置而與靈敏表面之串列的導電軌跡相關聯；因而，可完成量化與路徑P及S(檢測)連接的軌跡(V-VI)之耦合之電容性不平衡(或靜電電荷不平衡)的值以成為可變電容之調整的函數，或成為可切換式電容器之組合的數位命令之值的函數，其中軌跡(V-VI)之耦合係相對於與路徑P及R(參考)連接的軌跡(IV-V)之耦合。
此一類比測量或數位量化(以離散值，尤其是以二進值之估算)將在第一位置允許檢測其中擾動發生於該處的位置，並區別其實際是否手指或物體且並非任何寄生擾動，以做為所測量或所量化之值的函數。
重要的是，除了精確地界定迫近表面之形體的位置和正確輪廓之外，可准許估算其相對於螢幕表面之平面的距離，因為遠離的物體將極少地擾動靜電場之線及靈敏表面導體間之耦合。
依據本發明之應用於包含依據規則性圖案所分佈的複數個導體之表面的觸摸檢測原理顯現特殊的靈敏度輪廓，其係以有利的方式而另外地變化為配置於表面導體之該等路徑R，P，及S的組態之函數。
例如，第8A圖描繪以恢復至圖式右邊的第1圖之簡單組態的第一實例所獲得之靈敏度輪廓。為了要恢復，在此簡單及濃縮且對稱或稍為不對稱的組態中，中心軌跡V係與偏極化的路徑連接，而正好鄰接至左邊及右邊的二軌跡IV及VI係分別連接至參考R及檢測S的路徑。
接著，第8A圖描繪獲得成為相對於中心軌跡V之中間軸的沿軸距離Xx之函數的靈敏度Ss之圖式。靈敏度輪廓具有正弦循環的形態(正好圖式之剩餘處)，而具有最大靈敏度於對應至週期圖案之節距的大約Xx=1之距離，因此朝向軌跡VI的頂部。輪廓峰值Ss具有對應於大約1至2節距，典型地，ρ=1.5節距之寬度的解析度(習知測量於最大值/之峰值寬度且以導體之週期性圖案的週期性節距之單位來表示)，第8A圖的輪廓Ss顯示相對的靈敏度最大值於朝向與參考路徑R連接之導電軌跡Ⅳ的頂部之大約Xx=-1的距離。無疑地，此靈敏度輪廓Ss可檢測軌跡Ⅳ上方以及軌跡Ⅵ上方之存在。
第8B圖描繪以表示於圖式右邊之另一非對稱組態所獲得之靈敏度輪廓的另一實例，其中由若干導電軌跡Ⅱ-Ⅵ-Ⅵ-Ⅷ所形成的組群係連接至參考及檢測R及S之二路徑。在如圖繪的順序中，在位置Ⅱ及Ⅳ中的二軌跡係以與連接至偏極化路徑之軌跡(Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ)交替地連接至參考路徑R，在位置Ⅵ及Ⅷ中之二其他的軌跡係以與偏極化路徑連接之軌跡(Ⅴ，Ⅶ，Ⅸ)交替地連接至檢測路徑S，第8B圖之左側圖指示以參考R，偏極化，及檢測S之軌跡的此一組態所獲得的靈敏度輪廓。第8B圖之靈敏度輪廓係以在1至3的距離Xx範圍處之靈敏度的平頂形最大值而刻痕；因此，在位置Ⅵ及Ⅷ中之檢測軌跡S上方(大約Xx=1及Xx=3的距離)，該輪廓亦在非對稱的方式中具有相對的靈敏度平頂於自Xx=-1至Xx=-3的距離範圍中。具有此一靈敏度輪廓之此一組態不但可檢測軌跡Ⅵ-Ⅶ-Ⅷ-(Ⅸ)之間距上方的手指或物體之存在，而且可檢測軌跡(Ⅰ)-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ上方之相對側的手指或物體之存在，其中雖未提供較大的解析度，但將允許巨大形體或物體被檢測。
第8C圖描繪以具有二組群的導電軌跡之又一對稱的組態所獲得之另一靈敏度輪廓Ss，該二組群的導電軌跡係一在與參考路徑R連接的位置Ⅱ及Ⅷ中，且另一在與檢測路徑S連接的位置Ⅳ及Ⅵ之中。所獲得的靈敏度輪廓具有門的形狀，且具備2與3節距之解析度寬度ρ，典型地節距，及很小的有效負靈敏度之跳回(與6之最大值相較之-4的值)。
現已發現的是，在有利的方式中，較佳地係微控制器或微處理器之控制單元可結合該等組態及其靈敏度輪廓，以獲得特別令人感興趣且無法預期之新的檢測輪廓。
僅當作敘實性實例之第9圖描繪藉由第8A，8B，及8C圖之靈敏度輪廓的線性結合所獲得之靈敏度輪廓。所考慮的是，第8A圖的靈敏度輪廓係SA，第8B圖的靈敏度輪廓係SB，第8C圖的靈敏度輪廓係SC，且第9圖的靈敏度輪廓係SD，則用於此實例中之加權的線性結合之公式係如下式(僅供描繪用)：
SD=SC-1.5×SA。
因此，第9圖之靈敏度輪廓SD係依據此敘實性實例，藉由結合第8C圖之組態的靈敏度輪廓SC，且自該處減去1.5倍之第8A圖組態的靈敏度輪廓而獲得。
在有利的方式中，第9圖之靈敏度輪廓SD具有窄的靈敏度峰值，其中並不具有同一絕對值之負的配對物。在令人意料之外的方式中，其解析度顯示包含於週期性圖案的1節距與1.5節距之間的寬度，典型地，節距；可注意的是，在有利的方式中，藉由線性結合所獲得之此一解析度係比節距更差，且因而具有比從第8A及8C圖之二靈敏度輪廓所衍生的靈敏度峰值之靈敏度峰值更窄。此外，此一靈敏度輪廓顯示並無可取得同一振幅(絕對值)之相對峰值，且因此，顯示單一峰值之絕對最大靈敏度。
應瞭解的是，本身係有利且適應於各個形狀，尺寸，巨大性，及形成輪廓的檢測之許多的，甚至無限之不同的靈敏度輪廓可藉由完成加法、減法、乘法、加權、或其他基本的算術運算，而以該等線性組合之組態及靈敏度輪廓來獲得。
應注意的是，不同的有利組態及靈敏度輪廓可依據目前之教示而獲得。尤其是動態靈敏度組態及輪廓；也就是說，及時相互連續且定中心於一或若干個移動點上之連續的不同組態將允許一或若干個形體之移動被檢測及辨別，且尤其是若干手指或物體之移動以及相對於彼此之移動。做為描繪性之實例，可檢測分別移動之二手指的移動，或旋轉的移動。
回到允許變化電容性阻抗或變化並聯施加於一或二路徑之二電容性阻抗，且特別地成為已以數位並較佳地以二進方式量化的電容性平衡命令之函數的可切換式電容器排組之電路，依據上文所揭露的原理，現在所呈現的是，依據選擇例，可有利地應用此一可變電容電路至可與至少三導體或三組群的導體連接之至少三路徑的束中所界定之一或二偏極化路徑的輸入。
依據本發明之此選擇性的實現，此時之檢測裝置具有包含至少三路徑的束，其中包含偏極化之第一路徑，偏極化之第二路徑，及檢測之第三路徑。
較佳地，第一偏極化路徑係正偏極化路徑P+及第二偏極化路徑係負偏極化路徑P-，該等二偏極化路徑係連接至正電壓源PSB及正負電壓源NSB(請參閱第11圖)，而較佳地係可切換或可交換。偏極化P+及P-的電壓可具有相反值或不同的絕對值，甚至若其值不同時之相同正負號的值。
第10A圖示意地顯示該正(P+)及負(P-)偏極化對二側向軌跡Ⅸ及Ⅺ的施加，該二側向軌跡Ⅸ及Ⅺ係在配置於及連接於檢測路徑S之中心軌跡(其形成對稱軸)的兩側。
檢測之操作如上述地藉由掃描，定址，多工化，切換，及連接所選擇的軌跡Ⅹ，Ⅺ，及Ⅸ而產生，該等軌跡具備束之三個個別之路徑，亦即，具備檢測S以及正P+及負P-偏極化之路徑。
在各個觸摸檢測操作時，將區分二相態：第一相態α及第二相態β。
在第一相態α之期間，檢測路徑S係設定為建立的參考電位，例如接地GND或電壓源VPS的電位(例如，在電壓P+與P-間之中點的電壓VPS；理想地，該電壓VPS係零)，而由開關CCS連接(請參閱第11圖)。因此，檢測路徑的導體Ⅹ及導線S係在被視為低阻抗LI的狀態中(相對於建立之電位相當微小的電阻)。正P+及負P-偏極化的線亦可設定建立的電位。例如連接至接地GND，且設定為0之電位，或選擇性地，由反相器所互換，如第10A圖之時序圖所建議，而與路徑P-連接之導體Ⅸ係設定為比設定為更低電壓的路徑P+之導體更高的電位。
在此第一相態α中，檢測路徑S之導體Ⅹ的電位係例如以比較器或放大器電路CC(請參閱第11圖)來加以取樣及測量，且將於稍後被使用做為參考電位位準。
在第二相態β中，正的電位跳越△VP係施加至偏極化路徑P+的導體Ⅺ，以及負的電位跳越△VN係施加至另一偏極化路徑P-的導體Ⅸ。
然後，檢測路徑S係設置於被視為高阻抗HI的狀態中，開關CCS係在此第二相態β之期間打開。
第10A圖顯示的是，當擾動不存在時(無手指或物體存在於表面上方)，則在連接至檢測路徑S之沿軸導電軌跡Ⅹ上所收集之電位的位準維持穩定，且實質地相等於稍早在第一相態α之期間所建立的電位位準。因此，在負偏極化P-之導體Ⅸ與檢測S之導體Ⅹ間所建立的第一靜電耦合係相對於在正偏極化P+之導體Ⅺ與檢測S之導體Ⅹ間所建立的第二靜電耦合而平衡。
第10B圖描繪接近於負偏極化P-之軌跡Ⅸ及接近於連接至路徑P-及S之導電軌跡Ⅸ-Ⅹ間的靜電耦合之觸碰迫近的情況。在檢測S的沿軸軌跡Ⅹ上所觀察之電位在相態α與β之間完成電位跳越；在此一躍遷之期間，檢測路徑S係自所建立之電位VPS斷接，且自相當低之阻抗LI的狀態傳遞至高阻抗HI的狀態。已呈現在檢測線S上之電位跳越係以有關的偏極化路徑P-之電位△VN的負變化之方向進行；更精確地，在檢測路徑S上之電位跳越的振幅呈現對應於第一耦合P-/S與第二耦合P+/S間之電容性或靜電不平衡的振幅。
第10C圖描繪接近於正偏極化P+之另一軌跡Ⅺ及接近於連接至路徑S及P+之導電軌跡Ⅹ及Ⅺ間的靜電耦合之觸碰迫近的另一情況。在檢測S的沿軸軌跡Ⅹ上所觀察之電位完成電位跳越於與第10B圖中之方向相反的正方向中，且在有關的偏極化路徑P+之正的電位變化△VP之方向中。路徑S之此電位跳越的振幅對應於第二耦合P+/S與第一耦合P-/S間之電容性或靜電不平衡的振幅。
第11圖顯示對應於此第二選擇例之觸摸檢測裝置的電子電路之功能圖。
檢測裝置的電路係與支撐物MAT相關聯；此處，該支撐物MAT的表面具有二串列的導體…，Ⅴ，ⅤⅠ，…及…，Ⅹ，Ⅺ，…，各依據規則性圖案而沿著平面中之二垂直方向以配置。該等導線…，Ⅴ，ⅤⅠ，…及…，Ⅹ，Ⅺ，…係連接至定址SLC及選擇LCX之一或二系統，而允許依據上文參照第1圖所揭露之原理以分別連接各個導體…，Ⅴ，ⅤⅠ，…，Ⅹ，Ⅺ，…至束的三路徑P+，P-，及S(或可行地，二獨立之垂直及水平的束，用於列及行之分別定址)。
二偏極化路徑P+及P-係分別連接至二電壓源PSB及NSB，該等電壓源PSB及NSB分別提供正偏極化P+及負偏極化P-之方波電壓信號。電位位準P+及P-可特別地由具有邏輯閘之隨耦器或反相器配置所供給，且可予以切換或互換。
該束之檢測路徑S係施加至比較器或放大器電路CD的差動輸入(此處係+)，該比較器或放大器電路CD的另一差動輸入(此處係反相輸入)係連接至電壓源，該二差動輸入+及-係由開關CCS(電子式電晶體型開關)所互連。
檢測路徑S相對於所建立之參考電壓VPS的比較之差動電路CD的輸出Q係施加至控制單元UC的輸入IN，該控制單元UC可由控制電路，微處理器，或較佳地，微控制器UC所建構。該控制單元UC可施加校準AZ(零設定)及取樣SPL的命令至差動比較電路CD。
不似第1至5圖之第一檢測及實現模式一樣地，由控制單元UC所控制之可切換式電容器排組CPC所有利形成的可變電容之電路CPC係施加於二偏極化路徑P+及P-之一或各者與第三路徑S(檢測路徑S)之間。
更精確地，在第11圖中所指示且在第12A圖中所詳細呈現的是，不似第1，5，及6A圖中之可切換式電容器排組CPB一樣地，具有可變電容及/或可切換式電容器組合的電路CPC係並聯連接於偏極化P+或P-的路徑與檢測路徑S之間。具有可變電容性阻抗(較佳地，由數位切換所量化的電容)之電路因而建立第一耦合相對於第二耦合之電容性平衡(再不衡)，其中該第一耦合係在正偏極化P+的路徑與檢測路徑S之間，以及該第二耦合係在負偏極化P-的路徑與檢測路徑S之間。
更精確地，該電路CPC可有利地藉由包含至少一組，且較佳地，二組可切換式電容器，分別並聯於偏極化P+，P-的二路徑之一或各者與檢測路徑S之間的可切換式電容器排組所形成。不似第1，5，及6A圖之可切換式電容器排組一樣地，如第12A圖中所描繪地，由一組可切換式電容器所形成的可變電容之此新的電路CPC，包含開關KP1，KP2，KP3，…及電容器CP1，CP2，CP3，…之並聯的各分路連接該等偏極化路徑之一P+與檢測路徑S；因此，數位平衡(再平衡)命令BCC將修正並聯添加於偏極化路徑P+與檢測路徑S之間的電容性阻抗。
因而，在從第一相態α到第二相態β的通過期間，若差動檢測電路CD檢測相對於參考電位VPS之檢測路徑S上的電位跳越，且根據該電位跳越的方向及振幅時，則控制單元UC可修正該組可切換式電容器CP1，CP2，CP3等之切換的數位命令，以便重建路徑P+與S間之第一耦合相對於路徑P-與S間之第二耦合的電容或靜電平衡。
在藉由差動檢測電路CD之校準及測試的二相態α，β中之檢測循環將重複直至路徑P+/S及P-/S之配對間的電容性或靜電不平衡之中和為止，且直至二相態α與β間的電位跳越之消失為止。
控制單元可有利地控制添加於檢測路徑S與路徑P+(及/或可能地，P-)間之電容性阻抗的變化。也就是說，如上述地，控制單元UC增加或減少其中控制該組可切換式電容器之切換的二進數位平衡(再平衡)命令BCC，以成為其中由差動檢測電路CD所檢測及放大之電位跳越的函數。為此功效，該電路CD的輸出Q係施加至控制單元UC的輸入IN。
第12B圖顯示供給可變轉移電容Cv之值於路徑P+與S之間及固定電容Cn之值於路徑P-與S之間的電路之另一功能性圖式。並聯於路徑P+與S之間的分路係由電位器所形成，該電位器的末端端子係連接於接地與路徑P+之間，及其中間端子係經由耦合電容器Cp而連接至檢測路徑S。
第12C圖顯示可變電容在路徑P+與S之間且固定電容在路徑P-與S之間的電路之又一圖式。在路徑P+與S間之分路包含電容器Cp，該電容器Cp係連接於路徑S與可變電容器C1+C2的中間端子之間，該可變電容器C1+C2的端未板係分別與接地GND及與路徑P+連接。
因此，當差動檢測電路及控制單元檢測相態α與β間之電位的出現時，控制單元可調整可變電容或轉移電容電路，以便補償路徑P+/S與P-/S之配對間的靜電不平衡，直至中和該不平衡為止。在路徑P+及/或P-上之由控制單元所引入之調整可變電容或轉移電容的命令，或具有可量化的電容性阻抗之該組可切換式電容器的二進命令之數位值允許定位及量化已出現在觸碰表面的導體間之間距上方的靜電擾動；在此方式中，可有利地辨別相對於觸碰迫近或形體存在之效應的寄生現象，因此，該量化將允許定位及辨識存在之形體。選用地，電容性不平衡的量化測量可允許以垂直於觸碰支撐物的表面之方向來定位形體，手指，或物體的距離。
檢測模式的另一選擇例係由第13圖的圖式所描繪。第13圖之實現的選擇例結合第一及第二選擇例之檢測的二模式。在檢測之此模式中，可預見的是，配置正偏極化P+及負偏極化P-，以及檢測S及參考R的功能至觸摸檢測表面之至少四、五、或六個導體。
依據第13圖中所描繪的組態實例，三個第一導體係分別與正偏極化P+之路徑，檢測S之路徑，及負偏極化P-之路徑連；三個其他的導體係分別與正偏極化P+之路徑，參考之路徑，及負偏極化P-之路徑連接。如前一選擇例似地，正及負偏極化P+及P-的路徑係分別由二電壓源PSB及NSB所偏極化，檢測S及參考R之二路徑係施加至差動比較器或放大器電路CC，以便測試檢測與參考路徑S與R之間的靜電不平衡，以及相對於路徑R/P+與P-之耦合而檢測路徑S/P+與P-之耦合的電容性不平衡。
偏極化P+及P-的路徑係藉由固定電容之二電容器CP及CN而耦合至檢測的路徑，正偏極化P+的路徑及參考R的路徑係由固定電容之電容器CR所耦合，負偏極化P-的路徑及參考R的路徑係由控制單元(未顯示)所控制之可變電容的電容器CV所耦合。在作用時，當比較路徑S及R的差動電路CC檢測電容性不平衡時，控制單元會作用於可變電容CV之上，以便當中和該不平衡時，補償此一電容性不平衡且將其量化。
在有利的方式中，可使用具有四路徑之此一改善的檢測模式，以建立或保持相對於三路徑P+，S，P-之組合的完美對稱性；此一對稱性確保共用於檢測S及參R的路徑之擾動的較佳消除，例如在50或60赫玆之頻率的電力供應電路的輻射以及無線電干擾，而先前技術僅具有相同功效於相當接近的軌跡，例如S及R(有利地除去軌跡間之一般雜訊。
現本發明預見且允許有利地結合觸摸檢測裝置與矩陣顯示螢幕之矩陣定址電路(尤其是具有薄膜電晶體TFT)。
第14圖示意地重現此一矩陣螢幕之TFT定址電路的矩陣結構。
該電路具有時間控制器TC以及導電行…，Ⅸ，Ⅹ，ⅩⅠ，ⅩⅡ，…及列…，ⅠⅤ，Ⅴ，Ⅵ，…之陣列，該等導電行及列垂直地且水平地間條於二位準上而無接觸；在該等線之間係互連金氧半場效應電晶體(MOSFET)。更精確地，該等行包含透明導體材料並建構源極之定址的導電列，亦即，控制電晶體源極之選擇；水平導電列係子畫分成為閘極定址線，亦即，其控制該列之電晶體閘極的選擇和激活，以致使其變成通行且進入至汲極線之內；而該等電晶體的汲極係經由電荷儲存電容(記憶點)而分別與對應的共同汲極線連接。
TFT螢幕的基底面板亦包含可控制行…Ⅸ，Ⅹ，Ⅺ，Ⅻ，…之垂直導線的組合之源極定址驅動器SDR，此源極驅動器SDR包含移位暫存器DRS，該移位暫存器DSR串列地接收將被顯示的資料DAT且經由平行埠而將資料傳送至平行資料緩衝器DAM，該平行資料緩衝器DAM在各個時脈行程DCK經由包含放大器電路…，FLⅨ，FLⅩ，FLⅪ等之隨耦器級FLW以恢復資料於行…，Ⅸ，Ⅹ，Ⅺ，Ⅻ，…的導線。
導電線…，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，…之串列亦具有閘極驅動器(定址，選擇，及激活)。
在作用中，將藉由暫存器DRS所串聯累積之資料移位，且在各個時脈行程DCK，藉由電路DRS，DAM，DAC，及FLW而再傳送至個別的行。藉由閘極定址驅動器之閘極的線…Ⅳ，Ⅴ或Ⅵ…之激活允許電晶體變成通行，且允許儲存資料位元的狀態於對應電容的板中，亦即對應像素之電容的板中，以顯示。共用於所有汲極線之供應器的線VCOM將另一電容器板的電位引至升高的電位，各個電容器之板的電位差係施加至液晶顯示胞格，施加至液晶的電位會影響橫越該等液晶之光的偏極化；藉由橫越位於平行面中之一或若干個偏光濾光片，由各個胞格所透射的光束具有其之經調變的光強度，且可變成熄滅或開啟(on)，而成為其之偏極化的函數。施加至電晶體及各個胞格之電容器的電位使此胞格稍為地半透明或不透明，且允許像素透射或不透射彩色光。
依據本發明，現可預見的是，可將觸摸檢測裝置與此一TFT螢幕的矩陣定址裝置結合，以便以意想不到的方式形成新的顯示螢幕系統，其配置有觸摸檢測之功能，該功能將准許檢測鄰接於TV顯示系統之外表面的電位迫近或形體之存在。
第15圖顯示依據本發明之觸摸檢測裝置TDS與此一TFT螢幕之閘極線GDR的定址之矩陣電路的結合，以便形成將藉由指示橫越該等線之其位置而檢測手指、形體、或物體的迫近(垂直座標的檢測，即使發生在顯示螢幕的整個2D表面之上，亦視為一維1D)。依據本發明之觸摸檢測裝置的路徑係與電晶體…，T39，T40，T41，…，T62等之閘極的控制線…，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，…連接，以便施加依據本發明之檢測模式所預期之施加至螢幕矩陣格柵的閘極線之偏極化、參考、及檢測P，R，S及/或P+，S，P-。在第15圖的實例中，束FSC可單純地具有參考R及檢測S之二路徑，而與比較電路CC的差動輸入+及-連接；同時，在二電位位準VP1與VP2間(請參閱上文第3圖)之偏極化P的路徑切換以有利之方式(請參閱時序圖4B及4C中之反相相態Φ1及Φ2)使用原始存在於閘極驅動器GDR中之反相器電路…，INⅣ，INⅤ，INⅥ，…；可想像具有若干路徑S及/或R及/或P及/或P+及P-(具有二、三、四、五、或六路徑)之其他配置。用於依據本發明之裝置TDS的三路徑之定址或多工化電路ICX的端子(感測接腳)…，SP4，SP5，SP6，…(請參閱第1，5，及11圖)係在閘極驅動器GDR的下游與控制閘極線…，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，…的反相器及隨耦器配置…，INⅣ，INⅤ，INⅥ，…連接。該束FSC之路徑R及S係與可變電容CV之一或二電路，以及與路徑間之耦合的電容性不平衡檢測之差動電路CC的差動輸入+及-連接；該控制單元UCL接收差動電路CC的輸出Q，且控制多工化電路LSX的定址以及與束FSC的路徑連接之導電線…，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，…的選擇。
在觸摸檢測裝置之應用及結合的此實例中，可獲得裝備有觸摸檢測功能且以意想不到的方式轉換成為觸碰螢幕的TFT型矩陣顯示螢幕；尤其，此一螢幕系統可檢測觸碰迫近，或物體或大致地，濃縮體的存在，且具有靈敏度於橫越閘極線的方向中。在此方式中，可沿著第15圖之垂直方向，或以朝向讀者所翻轉之紙張的垂直方向來認定且精確地定位手指、物體、或濃縮體。
在第16圖之矩陣顯示螢幕的實施之第二實例中，可以以又一更意想不到的方式來有利地獲得觸碰螢幕，該觸碰螢幕能相對於螢幕之表面/平面的二維而檢測及認定觸碰迫近或形體存在的位置，以及在垂直於第16圖之平面的第三方向中之其距離。
為此目的，矩陣螢幕之閘極線…Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，…的串列係與依據本發明的第一檢測裝置TDS之定址/多工化電路ICX的個別端子…，SP4，SP5，SP6，…結合及連接，如上文中之相對於第15圖所揭露地，而在橫越線Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ的方向(第16圖且常係螢幕的垂直方向)中，完成至少一維，1D或2D中之位置的檢測及認定。第二觸摸檢測裝置TDS係結合且連接至TFT矩陣螢幕之電晶體的電晶體源極控制之行…，Ⅸ，Ⅹ，Ⅺ，ⅩⅡ，…的線；此第二觸摸檢測裝置TDS2的功能包含以橫越電晶體…，T39，…，T40，T50，T60，…之源極控制之行…，Ⅸ，Ⅹ，Ⅺ，ⅩⅡ，…的線之一或二方向(習知之水平方向及相對於第16圖之平面且常係螢幕的垂直方向)，以完成手指，物體，或更普通地，任何濃縮體的檢測及位置認定於一或二維，1D或2D之中。此第二檢測裝置TDS2具有控制單元UCC，該控制單元UCC係分離的，且與第一檢測裝置TDS共用。TFT電晶體源極之控制的行之該等導電線…，Ⅸ，Ⅹ，Ⅺ，Ⅺ，…係與依據本發明之觸摸檢測裝置的定址及多工化電路CSX的個別端子…，SP9，SP10，SP11，SP12，…連接。
第17圖顯示依據本發明另一實施例的觸摸檢測裝置TDS。此裝置係與第1圖中所描繪之裝置不同，其中已省略偏極化路徑P以及省略其中准許連接此偏極化路徑P與觸碰表面PAD之導體或電極…，Ⅱ，…，Ⅶ，…的定址電口ICX之對應開關。因此，在第17圖的實施例中，偏極化P的路徑係縮減成為偏極化P之節點或點，其電位可自固定電位(例如零，GND)改變至另一固定電位VDD，且相反地，其並未直接連接至該等導體…，Ⅱ，…，Ⅶ，…，而是經由電容器CA1而連接至參考R之路徑，且經由另一電容器CA2而連接至檢測S之路徑。第17圖之裝置TDS以與第1圖中所描繪之裝置相同的方式而作用，除了在檢測之各個操作(在觸碰表面PAD的掃描期間)，定址電路(藉由ICR所設定)將由於分別連接它們與路徑R及S而僅選擇二導體(在所描繪之組態中的Ⅳ及Ⅵ)或二組群的導體之外。尤其，偏極化節點P係以與第1圖中所描繪之裝置的偏極化路徑P相同的方式而偏極化，所以具有控制單元UC之比較電路CMP及可變電容電路CPB或另一可變轉移電容電路，將檢測及量化由偏極化節點P且由接近觸碰表面PAD之導體的手指或物體之存在所造成之路徑R與S間的不平衡。
第18圖顯示依據本發明又一實施例的觸摸檢測裝置TDS。此裝置係與第17圖中所描繪之裝置不同，其中已刪除其中准許連接參考R之路徑至導體…，Ⅱ，…，Ⅶ，…的定址電路ICR之開關；換言之，藉由ICS所設計的定址電路將由於連接其至檢測路徑S而僅選擇一導體(在所描繪之組態中的導體Ⅵ)或一組群的導體。除了此差異之外，第18圖中所描繪的裝置TDS以與第1及17圖中所描繪的裝置相同的方式作用；尤其，經由電容器CA1連接至路徑R且經由電容器CA2連接至路徑S之偏極化P的節點係以與第1圖中所描繪之裝置的偏極化路徑P相同的方式而偏極化，所以具有控制單元UC之比較電路CMP及可變電容電路CPB或另一可變轉移電容電路，將檢測及量化由節點P之偏極化且由接近觸碰表面PAD之導體的手指或物體之存在所造成之路徑R與S間的不平衡。
第19圖顯示依據本發明再一實施例的觸摸檢測裝置TDS。在此裝置中，係提供四路徑，亦即，偏極化P+及P-之二路徑，參考R之一路徑，以及選擇之一路徑。定址電路ISX可連接該等路徑P+，P-，R，及S與顯示於上文圖式中之表面PAD類型的觸碰表面之導體連接，該等路徑P+，P-，R，及S係與可變電容電路CPD連接，例如該可變電容電CPD包含若干電容器CT1，CT2，CT3，…，其中在該處各個電容器CTi具有經由開關IRi與路徑R且經由開關ISi與路徑連接之第一端子，以及經由開關IPi+與路徑P+且經由開關IPi-與路徑P-連接之第二端子。路徑P+係經由開關PUS1而連接至偏極化電位VDD且經由開關PDS1而連接至接地GND，路徑P-係經由開關PUS2而連接至偏極化電位VDD且經由開關PDS2而連接至接地GND，路徑R係連接至比較器CMP的第一輸入(此處係輸入-)且經由開關ITR而連接至接地GND，路徑S係連接至比較器CMP的第二輸入(此處係輸入+)且經由開關ITS而連接至接地GND，路徑R亦經由例如由電容器與開關串聯或由若干並列之串聯的電容器與開關之組合所建構的第一可切換式電容性裝置CCO1而連接至路徑P+，且路徑S亦經由例如由電容器與開關串聯或由若干並列之串聯的電容器與開關之組合所建構的第二可切換式電容性裝置CCO2而連接至路徑P+。最後，如前文實施例中一樣地，比較器的輸出Q係與控制單元UC連接，該控制單元UC則控制可變電容電路CPD，定址電路ISX，偏極化裝置PUS1及PDS1，偏極化裝置PUS2及PDS2，電容性裝置CCO1及CCO2的開關，以及開關ITR及ITS。
第19圖中所描繪的裝置可根據其中可由控制單元UC所選擇的不同模式來予以操作，亦即：
-第一模式，其中路徑P-係與接地永久地連接(開關PDS2閉合，開關PUS2打開)，路徑P+係偏極化的唯一路徑，以及電容性裝置CCO1及CCO2的開關係打開。在此第一模式中，裝置TDS使用與第1圖中所描繪之裝置相同的觸摸檢測原理；在各個檢測操作時，觸碰表面PAD之三個導體或導體之組群係由定址電路ISX所選擇而使它們分別與路徑P+，R，及S連接。此處，偏極化裝置PUS1，PDS1用以設定路徑P+(且因而設定其所連接之導體)，於第一相態Φ1之期間至零的電位且於第二相態Φ2之期間至偏極化的電位VDD；此處，開關ITR及ITS用以設定路徑R及S(且因而設定其所連接之導體)，於相態Φ1之期間至零的電位(且因而其間的電位差為零)且於相態Φ2之期間保留路徑R及S(且因而其所連接的導體)的電位浮動(請參閱第3及4圖)。具有控制單元UC之比較電路CMP及可變電容電路CPD將檢測及量化由路徑P+之偏極化(相態Φ2)，且由接近觸碰表面之導體的手指或物體之存在所造成之路徑R與S間的不平衡；
-第二模式，其中路徑R係永久地連接至接地(開關ITR閉合)，且電容性裝置CCO1及CCO2的開關係打開。在此第二模式中，裝置TDS使用與第11圖中所描繪之裝置相同的觸摸檢測原理；在各個檢測操作時，定址電路ISX藉由分別連接它們與路徑P+，P-，及S而選擇三個導體或導體之組群。此處，偏極化裝置PUS1，PDS1用以使路徑P+(且因而使其對應之導體)，於第一相態α之期間至零電位且於第二相態β之期間至偏極化的電位VDD；此處，偏極化裝置PUS2，PDS2用以使路徑P-(且因而使其對應之導體)，於第一相態α之期間至偏極化的電位VDD且於第二相態β之期間至零的電位；此處，開關ITS用以使路徑S(且因而使其對應之導體)，於第一相態Φ1之期間至零電位且於相態β之期間保留路徑S(且因而其對應的導體)的電位浮動。具有控制單元UC之比較電路CMP及可變電容電路CPD將檢測及量化由路徑P+及P-之偏極化(相態β)，且由接近觸碰表面之導體的手指或物體之存在所造成之路徑S的電位與路徑R的零電位之間的不平衡；以及
-第三模式，其中路徑P-係與接地永久地連接(開關PDS2閉合，開關PUS2打開)，路徑P+係偏極化的唯一路徑，以及電容性裝置CCO1及CCO2的開關係閉合。在此第三模式中，裝置TDS使用與第17圖中所描繪之裝置相同的觸摸檢測原理；因此，僅二導體，或導體之組群係由於分別連接它們至路徑R及S而選擇於各個檢測操作時，該裝置TDS的操作係與第一模式中相同，除了僅選擇觸碰表面之二導體或導體之群組以及將電容性裝置CCO1及CCO2的開關閉合之外。在此第三模式的變化例中，裝置TDS使用與第18圖中所使用之裝置相同的觸摸檢測原理。在此情況中，由於連接至路徑S，所以僅選擇觸碰表面之一導體或導體組群於檢測的各個操作時。除了僅選擇觸碰表面之一導體或導體組群以及將電容性裝置CCO1及CCO2的開關閉合之外，在第三模式之此變化例中的裝置TDS之操作係與第一模式中相同。
可變電容電路CPD的開關IRi，ISi，IPi+，及IPi-使CPD取得適應於上文中之裝置TDS的三個操作模式之不同的組態，且使電路CPD的電容變化。
在裝置TDS的第一及第三操作模式中，開關IPi-係一直閉合且開關IPi+係一直打開，以致使電容器CTi的對應端子一直連接至接地；藉由保留打開開關ISi且閉合一或若干個開關IRi，可添加電容於路徑R與接地之間，而該電容係相等於其中其之開關IRi閉合時之電容器CTi的個別電容之總和；藉由保留打開開關IRi且閉合一或若干個開關ISi，可添加電容於路徑S與接地之間，而該等容係相等於其中其之開關ISi閉合時之電容器CTi的個別電容之總和；因此，當不平衡出現於路徑R與S之間時，可將路徑R與接地間或路徑S與接地間之電容修正成為比較器CMP所產生之結果的函數，直至不平衡之補償為止。
在裝置TDS的第二操作模式中，開關IRi係一直打開且開關ISi係一直閉合；藉由閉合一或若干個開關IPi+及/或一或若干個開關IPi-，可添加電容於路徑S與路徑P+及P-的至少之一者間，而該電容具有其中根據所閉合之開關IPi+及/或IPi-的數目之值；因此，當不平衡出現於連接至接地的路徑R與路徑S之間時，可將路徑S與路徑P+及P-的至少之一者間的電容修正成為比較器CMP所產生之結果的函數，直至不平衡之補償為止。
因此，第19圖中所描繪的裝置允許根據在必須執行觸摸檢測下的條件或根據所需之檢測準確度，以選擇最適當的檢測模式。
在上文中所述的所有實施例中，導體係較佳地依據規則性圖案而設置於觸碰表面上；然而，此並非絕對必要的。
其他應用，使用，結合，變化，實現之模式，及改善將產生於熟習本項技術之人士，而不會背離本發明之框架；保護的範疇係界定於隨後之申請專利範圍中。
P．．．偏極化軌跡
R．．．參考軌跡
S．．．檢測軌跡
CD．．．比較器電路
α，β．．．相態
CC．．．差動電路
GND．．．接地
VDD．．．供應電位
ICX．．．定址電路
CPB，CRB．．．可切換式電容器排組
PUS，PDS，SGS，ITR，ITS，EQS，RGS．．．開關
Q．．．輸出
PAD．．．支撐物
SLC．．．定址命令
CCO1，CCO2．．．電容性裝置
UC．．．控制單元
DG．．．形體
BLC．．．數位平衡碼
CS，CR，CV，CP，CN．．．電容器
CNC．．．數位/電容轉換電路
CCN．．．電容/數位轉換電路
DRS．．．暫存器
SDR．．．源極定址驅動器
TC．．．時間控制器
FLW．．．隨耦器級
TDS．．．觸摸檢測裝置
GDR．．．閘極驅動器
IN．．．反相器
SP．．．端子(感測接腳)
T．．．電晶體
FSC．．．束
於附圖中：
在第1圖中，具有藉由依據實現本發明之第一選擇例的觸摸檢測裝置所形成之電子電路的功能性原理圖，該觸摸檢測裝置係與包含並聯的線性導電軌跡之規則性圖案的觸碰表面相關聯；
在第2A圖中，具有與第1圖的圖案一樣之佈植於支撐物上之串列的規則性並聯軌跡之橫剖面視圖，其顯示具有依據實現本發明之第一選擇例的偏極化P，參考R，及檢測S之功能的軌跡，且示意地顯示鄰接軌跡間之靜電耦合效應的外觀；
在第2B圖中，具有類似於第2A圖之視圖，其示意地顯示擾動偏極化軌跡P與檢測軌跡S間之靜電平衡的觸碰，其中不平衡可藉由依據本發明之裝置而檢測及量化；
在第3圖中，具有由依據實施本發明之第一選擇例的觸摸檢測裝置所實施之偏極化及檢測的相位及位準之時間圖；
在第4圖中，具有串列的時間圖4A至4G，其顯示依據本發明之檢測的第一模式之差動檢測CMP及藉由數位碼BLC的連續量化操作之路徑R/S平衡測試的偏極化PDW及PUP之連續的相位及週期，直至電容性不平衡中和為止；
在第5圖中，具有依據本發明第一選擇例之觸摸檢測裝置的變化例之電子電路的功能性原理圖，該觸摸檢測裝置係與包含以二方向所佈植之導電軌跡的表面相關聯；
在第6A圖中，具有依據本發明之具備可變電容且包含可切換式電容器之排組的可變轉移電容電路之圖式；
在第6B，6C及6D圖中，具有可實施於依據本發明之觸摸檢測裝置中的電子式可變轉移電路之其他功能性圖式；
在第7A圖中，具有佈植在可以與依據本發明之觸摸檢測裝置相關聯的支撐物或觸碰表面(觸控板)上之並聯的線性導電軌跡之規則性圖案的頂視圖；
在第7B圖中，具有佈植在可以與依據本發明之觸摸檢測裝置相關聯的支撐物或表面上之輻射狀導體軌跡的規則性圖案之另一實例的頂部平面視圖；
在第8A，8B，8C，及9圖中，具有成為相對於依據本發明之參考軌跡R及檢測軌跡S，以及其組合的不同特定組態之中軸的觸碰位置之函數的靈敏度之圖式；
在第10A，10B，及10C圖中，具有依據實現本發明之檢測裝置的另一選擇例所實施之觸摸檢測原理的圖式，其中在該處將正偏極化P+及負偏極化P-施加至二導電軌跡，且在校準(α)及測試(β)之相態的期間將靜電應收集於檢測軌跡S之上，其中第10B及10C圖顯示觸覺觸碰對軌跡S之效應於該處；
在第11圖中，具有依據與以二方向所佈植之導體圖案相關聯的觸摸檢測裝置之另一實現，且實施依據本發明之另一檢測模式的電子電路之功能性原理圖；
在第12A，12B，及12C圖中，具有用以使依據第11圖之選擇例所實現的檢測裝置之三路徑P+，P-，及S平衡的可變轉移電容電路之實現的若干選擇例之圖式；
在第13圖中，具有包含串列之導電軌跡的支撐物之剖面視圖，該等導電軌跡係對應於正偏極化P+，負偏極化P-，參考R，及檢測S之四路徑的組合，以使實施結合第1至9圖及第10，11，12A至C圖之檢測的選擇性模式之改善的檢測原理；
在第14圖中，具有在熟知類型的平面TFT螢幕之表面下的導電列及行之結構的平面視圖；
在第15圖中，具有在TFT顯示螢幕的導電列上之依據本發明之觸摸檢測裝置的連接(佈植)及組合，以便依據本發明將此螢幕轉換成為一具有在一維中的觸摸檢測功能之螢幕(1D觸碰螢幕)的圖式；
在第16圖中，具有在TFT螢幕之導電列及行上的觸摸檢測裝置之連接及組合，以便藉本發明而將此螢幕轉換成為2D觸碰螢幕的圖式；
在第17圖中，具有依據本發明之觸摸檢測裝置的另一實現之電子電路原理的功能性圖式，該觸摸檢測裝置係與導體圖案相關聯；
在第18圖中，具有依據本發明之觸摸檢測裝置的再一實現之電子電路原理的功能性圖式，該觸摸檢測裝置係與導體圖案相關聯；
在第19圖中，具有依據本發明之能實施若干檢測模式的觸摸檢測裝置之又一實現的電子電路原理之功能性圖式；
在第20A圖中，具有顯示僅具備電容性質之元件的電荷及引線(板)電位之圖式；以及
在第20B圖中，具有顯示具備轉移電容性質之電路的電荷及電位之圖式。

Claims (25)

  1. 一種用以檢測及定位接近表面(PAD，TCH)的觸碰迫近或形體之存在的系統，該表面(PAD，TCH)包含至少一系列的導體(Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅵ，Ⅷ及Ⅷ，Ⅸ，X，XI，XII)，該至少一系列的導體係配置於至少一平面中，其中包含該複數個導體之該表面係與一觸摸檢測裝置(TDS)相關聯，該觸摸檢測裝置(TDS)包含：一偏極化路徑(P)，一參考路徑(R)，及一檢測路徑(S)；定址裝置(ICX)，係用以於該複數個導體(…，Ⅳ，V，Ⅵ…，Ⅸ，X，XI，…)之中選擇至少一第一導體(V)藉由連接該第一導體(V)至該偏極化路徑(P)，選擇至少一第二導體(Ⅳ)藉由連接該第二導體(IV)至該參考路徑(R)，且選擇至少一第三導體(Ⅵ)藉由該第三導體(VI)連接至該檢測路徑(S)；偏極化裝置(PUS，PDS)，係用以使該偏極化路徑(P)偏極化；以及檢測及量化該參考路徑(R)與該檢測路徑(S)之間的不平衡的裝置，以便檢測及定位該觸碰迫近或該形體之存在，該不平衡係由該偏極化路徑(P)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成；其中該檢測及量化該不平衡的裝置，包含：比較裝置(CC)，其於各自的輸入處接收該參考及檢測路徑(R，S)； 可變轉移電容裝置(CPB)，係連接至該參考及檢測路徑之至少之一者；以及一控制單元(UC)，係連接於該比較裝置與該可變轉移電容裝置之間，且適應以依由該比較裝置所產生之結果(Q)的函數使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容變化，直至該不平衡被補償為止。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行以下步驟：a)設定該偏極化路徑(P)至所建立之電位(GND)，以及該參考及檢測路徑(R，S)至其間所建立的電位差(諸如零)；b)施加偏極化(VDD)至該偏極化路徑(P)，以改變其之電位；c)比較該參考及檢測路徑(R，S)之電位，以檢測由該偏極化路徑(P)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成的該等電位之差異中的變化；以及d)依該比較之結果(Q)的函數，使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容變化，直至該參考與檢測路徑(R，S)間的該等電位之差異中的該變化被補償為止。
  3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行循環(A，B，C，D，E)，各個循環包含該等步驟a)至c)及該可變轉移電容之變化的步驟，該等循環係執行直至將該參考與檢測路徑(R，S)間的該等電位之差異中的該變化被補償為止。
  4. 如申請專利範圍第2項之系統，更包含施加零重設命令(AZ)的裝置(UC)，用以施加零重設命令(AZ)至該比較裝置，以便在該步驟b)之前在各個循環時校準該比較裝置。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該控制單元(UC)係適應以控制該觸摸檢測裝置，以便依據在該表面之該複數個導體中所選擇的導體之數個組態而完成數個觸摸檢測，且藉由加和，相減，加權，線性結合，或其他算術運算而將該等觸摸檢測結合。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等導體係依據一規則的圖案而配置。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中由該比較裝置所產生之該結果(Q)係呈位元的形式。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該控制單元係適應以藉由連續近似法而使該可變轉移電容變化，直至該不平衡之中和點的邊界為止。
  9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該可變轉移電容裝置(CPB；CPC)係由該控制單元(UC)所產生之一數位命令(BLC：BCC)所控制，該數位命令(BLC)係依由該比較裝置(CMP)所產生之結果的函數藉由該控制單元而增加或減少，直至該不平衡之補償為止。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該可變轉移電容裝置包含一電容性電路(CPB)，該電容性電路(CPB)具有一可變電容。
  11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該可變電容電路(CPB)包含至少一組(CRB，CSB)並聯的可切換式電容器(CS0，CS1，CS2，CR0，CR1，CR2)。
  12. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該可變轉移電容裝置包含一可變電壓增益電路(AMP，Z1，Z2)及一電容器(Cr)。
  13. 一種用以檢測及定位接近表面(PAD，TCH)的觸碰迫近或形體之存在的系統，該表面(PAD，TCH)包含至少一系列的導體(Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅵ，Ⅶ及Ⅷ，Ⅸ，X，XI，XII)，該至少一系列的導體係配置於至少一平面中，其中包含該複數個導體之該表面係與一觸摸檢測裝置(TDS)相關聯，該觸摸檢測裝置(TDS)包含：一第一偏極化路徑(P+)，一第二偏極化路徑(P-)，及一檢測路徑(S)；定址裝置(LCX)，係用以於該複數個導體(…，Ⅳ，V，Ⅵ，…，Ⅸ，X，XI，…)之中選擇至少一第一導體藉由連接該第一導體至該第一偏極化路徑(P+)，選擇至少一第二導體藉由連接該第二導體至該第二偏極化路徑(P-)，且選擇至少一第三導體藉由連接該第三導體至該檢測路徑(S)；偏極化裝置(PSB，NSB)，係用以使該等偏極化路徑(P+，P-)偏極化；以及檢測及量化該檢測路徑(S)與一參考電位路徑(VPS)之間的不平衡的裝置，以便檢測及定位該觸碰迫近或該 形體之存在，該不平衡係由該等偏極化路徑(P+，P-)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成，其中該檢測及量化該不平衡的裝置，包含：比較裝置(CD)，其於各自的輸入處接收該檢測及參考電位路徑(S，VPS)；可變轉移電容裝置(CPC)，連接於一或各個該偏極化路徑(P+，P-)與該檢測路徑(S)之間；及一控制單元(UC)，連接於該比較裝置與該可變轉移電容裝置之間並適應以改變該可變轉移電容裝置的可變轉移電容成為由該比較裝置所產生之結果(Q)的函數，直到該不平衡被補償為止。
  14. 如申請專利範圍第13項之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行以下步驟：a)設定該等偏極化路徑(P+，P-)至各自的電位，及該檢測路徑(S)至該參考電位(VPS)；b)藉由以相反的方向來施加電位變化至該等偏極化路徑(P+，P-)，以使該等偏極化路徑(P+，P-)偏極化；c)比較該檢測路徑(S)之電位與該參考電位(VPS)，以檢測由該等偏極化路徑(P+，P-)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成之該檢測路徑(S)上之可能的電位跳越；以及d)使該可變轉移電容裝置(CPC)的可變轉移電容根據該比較結果(Q)而變化，直至該檢測路徑(S)上的該 電位跳越被補償為止。
  15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行循環，各個循環包含該等步驟a)至c)及該可變轉移電容之變化的步驟，該等循環係執行直至將該檢測路徑(S)上之該電位跳越被補償為止。
  16. 如申請專利範圍第15項之系統，更包含施加零重設命令(AZ)的裝置(UC)，用以在該步驟b)之前將零重設命令(AZ)施加至該比較裝置，以便校準該比較裝置。
  17. 一種用以檢測及定位接近表面(PAD，TCH)的觸碰迫近或形體之存在的系統，該表面(PAD，TCH)包含至少一系列的導體(Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V，Ⅵ，Ⅶ及Ⅷ，Ⅸ，X，XI，XII)，該至少一系列的導體係配置於至少一平面中，其中包含該複數個導體之該表面係與一觸摸檢測裝置(TDS)相關聯，該觸摸檢測裝置(TDS)包含：一偏極化節點(P)，一參考路徑(R)，及一檢測路徑(S)，該偏極化節點(P)及該參考路徑(R)係藉由第一電容性裝置(CA1)而相互連接，該偏極化節點(P)及該檢測路徑(S)係藉由第二電容性裝置(CA2)而相互連接；定址裝置(ICR)，係用以於該複數個導體(…，Ⅳ，V，Ⅵ，…，Ⅸ，X，XI，…)之中，選擇至少一第一導體藉由連接該第一導體至該參考路徑(R)，及選擇至 少一第二導體藉由連接該第二導體至該檢測路徑(S)；偏極化裝置(PUS，PDS)，係用以使該偏極化節點(P)偏極化；以及檢測及量化該參考路徑(R)與檢測路徑(S)之間的不平衡的裝置，以便檢測及定位該觸碰迫近或該形體之存在，該不平衡係由該偏極化節點(P)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成，其中該檢測及量化該不平衡的裝置，包含：比較裝置(CC)，其於各自的輸入處接收該參考及檢測路徑(R，S)；可變轉移電容裝置(CPB)，係連接至該參考及檢測路徑之至少之一者；以及一控制單元(UC)，係連接於該比較裝置與該可變轉移電容裝置之間，且適應以依由該比較裝置所產生之結果(Q)的函數使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容變化，直至該不平衡被補償為止。
  18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行以下步驟：a)設定該偏極化節點(P)至所建立之電位(GND)，以及該參考及檢測路徑(R，S)至其間所建立的電位差(諸如零)；b)施加偏極化(VDD)至該偏極化節點(P)，以改變其之電位；c)比較該參考及檢測路徑(R，S)之電位，以檢測 由該偏極化節點(P)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成的該等電位之差異中的變化；以及d)使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容根據該比較結果(Q)而變化，直至該參考與檢測路徑(R，S)間的該等電位之差異中的該變化被補償為止。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行循環(A，B，C，D，E)，各個循環包含該等步驟a)至c)及該可變轉移電容的變化步驟，該等循環係執行直到將該參考與檢測路徑(R，S)間的該等電位的差異中之該變化被補償為止。
  20. 一種用以檢測及定位接近表面(PAD，TCH)的觸碰迫近或形體之存在的系統，該表面(PAD，TCH)包含至少一系列的導體(Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V，Ⅵ，Ⅶ及Ⅷ，Ⅸ，X，XI，XII)，該至少一系列的導體係配置於至少一平面中，其中包含該複數個導體之該表面係與一觸摸檢測裝置(TDS)相關聯，該觸摸檢測裝置(TDS)包含：一偏極化節點(P)，一參考路徑(R)，及一檢測路徑(S)，該偏極化節點(P)及該參考路徑(R)係藉由第一電容性裝置(CA1)而相互連接，該偏極化節點(P)及該檢測路徑(S)係藉由第二電容性裝置(CA2)而相互連接；定址裝置(ICS)，在該複數個導體(…，Ⅳ，V，Ⅵ，…，ⅨX，XI，…)中選擇至少一導體用以藉由連接該導體至該檢測路徑(S)； 偏極化裝置(PUS，PDS)，係用以使該偏極化節點(P)偏極化；以及檢測及量化該參考路徑(R)與該檢測路徑(S)之間的不平衡的裝置，以便檢測及定位該觸碰迫近或該形體之存在，該不平衡係由該偏極化節點(P)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成，其中該檢測及量化該不平衡的裝置，包含：比較裝置(CC)，其於各自的輸入處接收該參考及檢測路徑(R，S)；可變轉移電容裝置(CPB)，係連接至該參考及檢測路徑之至少之一者；以及一控制單元(UC)，係連接於該比較裝置與該可變轉移電容裝置之間，且適應以依由該比較裝置所產生之結果(Q)的函數使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容變化，直至該不平衡被補償為止。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之系統，其中該觸摸檢測裝置(TDS)係適應以執行以下步驟：a)設定該偏極化節點(P)至建立電位(GND)及該參考及檢測路徑(R，S)至其間所建立之電位差(例如零)；b)施加偏極化(VDD)至該偏極化節點(P)，以改變其之電位；c)比較該參考及檢測路徑(R，S)之電位，以檢測由該偏極化路徑(P)的偏極化及由該觸碰迫近或該形體 之存在所造成之該等電位之差異中的變化；d)使該可變轉移電容裝置的可變轉移電容根據該比較之結果(Q)而變化，直到該參考及檢測路徑(R，S)間之電位差的變化被補償為止。
  22. 一種用以檢測及定位接近表面(PAD，TCH)的觸碰迫近或形體之存在的系統，該表面(PAD，TCH)包含至少一系列的導體(Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，V，Ⅵ，Ⅶ及Ⅷ，Ⅸ，X，XI，XII)，該至少一系列的導體係配置於至少一平面中，其中包含該複數個導體之該表面係與一觸摸檢測裝置(TDS)相關聯，該觸摸檢測裝置(TDS)包含：一第一偏極化路徑(P+)，一第二偏極化路徑(P-)，一參考路徑(R)，及一檢測路徑(S)；選擇裝置，係用以依據第一模式或依據第二模式來操作該觸摸檢測裝置，該第一模式係其中該第二偏極化路徑(P-)連接至所建立的電位(GND)，且該第二模式係其中該參考路徑(R)連接至所建立的電位(GND)；定址裝置(ISX)，係用以於該複數個導體(…，Ⅳ，V，Ⅵ，…，Ⅸ，X，XI，…)之中，在該第一模式中選擇至少一第一導體(V)藉由連接該第一導體(V)至該第一偏極化路徑(P+)，選擇至少一第二導體(Ⅳ)藉由連接該第二導體(IV)至該參考路徑(R)，且選擇至少一第三導體(Ⅵ)藉由連接該第二導體(VI)至該檢測路徑(S)，及在該第二模式中選擇至少一第一導體藉由連接該第一導體至該第一偏極化路徑(P+)，選擇至少一 第二導體藉由連接該第二導體至該第二偏極化路徑(P-)，且選擇至少一第三導體藉由連接該第三導體至該檢測路徑(S)；偏極化裝置(PUS1，PDS1，PUS2，PDS2)，係用以在該第一模式中使該第一偏極化路徑(P+)偏極化，且在該第二模式中使該第一及第二偏極化路徑(P+，P-)偏極化；以及檢測及量化該參考路徑(R)與該檢測路徑(S)之間的不平衡的裝置，以便檢測及定位該觸碰迫近或該形體之存在，該不平衡係由該第一偏極化路徑(P+)的偏極化或該第一及第二偏極化路徑(P+，P-)的偏極化，及由該觸碰迫近或該形體之存在所造成，其中該檢測及量化該不平衡的裝置，包含：比較裝置(CMP)，其於各自的輸入處接收該參考及檢測路徑(R，S)；可變轉移電容裝置(CPD)，於該第一模式連接於該參考與檢測路徑(R，S)之至少之一，及於該第二模式連接於一或各個該偏極化路徑(P+，P-)與該檢測路徑(S)之間；及一控制單元(UC)，連接於該比較裝置與該可變轉移電容裝置之間並適應以改變該可變轉移電容裝置的可變轉移電容成為由該比較裝置所產生之結果(Q)的函數，直到該不平衡被補償為止。
  23. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該檢測及量 化裝置之該可變轉移電容裝置包含至少一組之電容器(CT1，CT2，…)，該至少一組之電容器(CT1，CT2，…)係經由開關(IR1，IR2，…，IS1，IS2，…，IP1+，IP2+，…IP1-，IP2-，…)而連接至該第一及第二偏極化路徑(P+，P-)，該參考路徑(R)，以及該檢測路徑(S)。
  24. 如申請專利範圍第22項之系統，其中該觸摸檢測裝置進一步包含第一可切換式電容性裝置(CCO1)於該第一偏極化路徑(P+)與該參考路徑(R)之間，及第二可切換式電容性裝置(CCO2)於該第一偏極化路徑(P+)與該檢測路徑(S)之間，其中在該第一及第二模式中，該第一可切換式電容性裝置(CCO1)並不連接該第一偏極化路徑(P+)至該參考路徑(R)，且該第二可切換式電容性裝置(CCO2)並不連接該第一偏極化路徑(P+)至該檢測路徑(S)，其中該觸摸檢測裝置可依據第三模式加以操作，該第三模式可由該選擇裝置所選擇，以及其中在該第三模式中，該第一可切換式電容性裝置(CCO1)連接該第一偏極化路徑(P+)至該參考路徑(R)，且該第二可切換式電容性裝置(CCO2)連接該第一偏極化路徑(P+)至該檢測路徑(S)，而該定址裝置藉由連接至少一第一導體至該檢測路徑(S)以選擇至少一第一導體。
  25. 如申請專利範圍第24項之系統，其中在該第三模式中，該定址裝置藉由連接第一導體至該檢測路徑(S)以選擇至少一第一導體，且藉由連接第二導體至該參考路 徑(R)以選擇至少一第二導體。
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