TWI493416B - 觸控感測系統、電容感測裝置及電容感測方法 - Google Patents

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Description

觸控感測系統、電容感測裝置及電容感測方法
本發明是有關於一種感測裝置及其方法，且特別是有關於一種電容感測裝置及其方法。
在現今資訊時代中，人類對於電子產品之依賴性與日俱增。筆記型電腦、行動電話、個人數位助理器(personal digital assistant,PDA)、數位隨身聽等電子產品均已成為現代人生活及工作中不可或缺之應用工具。上述之電子產品均具有一輸入介面，用以輸入使用者所須指令，以使電子產品之內部系統自動執行此項指令。目前使用最廣泛之輸入介面裝置包括鍵盤(keyboard)以及滑鼠(mouse)。
對於使用者來說，使用鍵盤、滑鼠等傳統的輸入介面在部分的場合無疑會造成相當大的不便。為了解決這樣的問題，製造商便開始電子裝置上配置一個例如是觸控板(touch pad)或觸控面板(touch panel)等的觸控輸入介面，進而透過觸控板或觸控面板來取代鍵盤或滑鼠的功能。就觸控輸入介面而言，目前使用者大都是利用手指或觸控筆與觸控輸入介面之間所產生的接觸或感應行為來進行點選動作。以電容式觸控輸入介面而言，可多點觸控的特性提供更人性化的操作模式而使得電容式觸控面板逐漸受到市場的青睞。
不過，在電容式觸控輸入介面中，若是使用單端式的 感測電路，在量測待測電容的感應變化前，都必須先量測並儲存待測電容的電容值，以作為基底(base line)。之後，再把實際量測到的待測電容值減去基底，以取得待測電容的感應變化。同時，單端式的感測電路，其待測電容的量測參考值為固定，因此感測電路必須預留較大的電壓空間，以涵蓋較大的感應變化，但其準確度就相對不足。
本發明提供一種電容感測裝置，其可調整待測電容的量測參考值，使其量測結果較為準確，進而提升其量測效率。
本發明提供一種觸控感測系統，其利用電容感測裝置調整待測電容的量測參考值，使其量測結果較為準確，進而提升其量測效率。
本發明提供一種電容感測方法，其可調整待測電容的量測參考值，使其量測結果較準確，進而提升其量測效率。
本發明之一實施例提供一種電容感測裝置，其包括多個開關單元及一差動感測電路。每一開關單元具有一第一端、一第二端及一第三端，且每一開關單元之第三端耦接至對應的感測電容。差動感測電路具有一待測輸入端、一參考輸入端及一輸出端。差動感測電路的待測輸入端耦接至每一開關單元之第一端，並接收感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值，且差動感測電路的參考輸入端耦接至每一開關單元之第二端，並接收感測電容的至少其 中之一所提供的一參考電容值。在此，差動感測電路比較待測電容值與參考電容值，以於輸出端輸出對應於待測電容值與參考電容值之一第一差值。
本發明之一實施例提供一種觸控感測系統，其包括一觸控輸入介面及至少一電容感測裝置。觸控輸入介面包括多個感測電容，且電容感測裝置包括多個開關單元及一差動感測電路。每一開關單元具有一第一端、一第二端及一第三端，且每一開關單元之第三端耦接至對應的感測電容。差動感測電路具有一待測輸入端、一參考輸入端及一輸出端。差動感測電路的待測輸入端耦接至每一開關單元之第一端，並接收感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值，且差動感測電路的參考輸入端耦接至每一開關單元之第二端，並接收感測電容的至少其中之一所提供的一參考電容值。在此，差動感測電路比較待測電容值與參考電容值，以於輸出端輸出對應於待測電容值與參考電容值之一第一差值。
在本發明之一實施例中，上述之每一開關單元包括一第一開關及一第二開關。第一開關具有一第一端及一第二端。第一開關之第一端耦接至對應的感測電容，且第一開關之第二端耦接至差動感測電路之待測輸入端。第二開關具有一第一端及一第二端。第二開關之第一端耦接至第一開關之第一端，且第二開關之第二端耦接至差動感測電路之參考輸入端。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路包括一 第一電荷電壓轉換電路、一第二電荷電壓轉換電路及一差值比較單元。第一電荷電壓轉換電路耦接至每一開關單元之第一端，用以接收待測電容值，且第一電荷電壓轉換電路將待測電容值轉換為一待測電壓值。第二電荷電壓轉換電路耦接至每一開關單元之第二端，用以接收參考電容值，且第二電荷電壓轉換電路將參考電容值轉換為一參考電壓值。差值比較單元具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端。差值比較單元的第一輸入端耦接至第一電荷電壓轉換電路，用以接收待測電壓值，且第二輸入端耦接至第二電荷電壓轉換電路，用以接收參考電壓值。在此，差值比較單元比較待測電壓值與參考電壓值，以於輸出端輸出第一差值。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路包括一電荷極性轉換電路、一電荷電壓轉換電路及一差值比較單元。電荷極性轉換電路耦接至每一開關單元之第二端，用以接收參考電容值所對應的一參考電荷，並轉換參考電荷之極性。電荷電壓轉換電路耦接至每一開關單元之第一端，用以接收待測電容值所對應的一待測電荷及極性轉換後的參考電荷。在此，待測電荷之極性與參考電荷之極性不同，且待測電荷與參考電荷形成一第二差值。電荷電壓轉換電路轉換第二差值為第一差值。差值比較單元耦接至電荷電壓轉換電路，用以接收、放大並輸出第一差值。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路包括一電荷極性轉換電路以及一差值比較單元。電荷極性轉換電 路耦接至每一開關單元之第一端，用以接收待測電容值所對應的一待測電荷，並轉換待測電荷之極性。差值比較單元，耦接至每一開關單元之第二端，用以接收參考電容值所對應的一參考電荷及極性轉換後的待測電荷。在此，待測電荷之極性與參考電荷之極性不同。待測電荷與參考電荷形成一第二差值，且差值比較單元轉換第二差值為第一差值，並輸出第一差值。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路更包括一電荷非極性轉換電路，其耦接於差值比較單元與每一開關單元之第二端之間。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路包括一電荷極性轉換電路以及一差值比較單元。電荷極性轉換電路耦接至每一開關單元之第二端，用以接收參考電容值所對應的一參考電荷，並轉換參考電荷之極性。差值比較單元耦接至每一開關單元之第一端，用以接收待測電容值所對應的一待測電荷及極性轉換後的參考電荷。在此，待測電荷之極性與參考電荷之極性不同。待測電荷與參考電荷形成一第二差值，且差值比較單元轉換第二差值為第一差值，並輸出第一差值。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路更包括一電荷非極性轉換電路，其耦接於差值比較單元與每一開關單元之第一端之間。
在本發明之一實施例中，上述之差動感測電路包括一差動放大器、一比較器或一積分器。
本發明之另一實施例提供一種電容感測方法，其包括如下步驟。首先，提供多個開關單元及一差動感測電路，其中每一開關單元耦接至對應的感測電容。接著，接收感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值，並接收感測電容的至少其中之二所提供的一參考電容值。之後，比較待測電容值與參考電容值，以產生對應於待測電容值與參考電容值之一第一差值。
在本發明之一實施例中，上述之電容感測方法更包括如下步驟。在接收待測電容值後，轉換待測電容值為一待測電壓值。在接收參考電容值後，轉換參考電容值為一參考電壓值。
在本發明之一實施例中，在比較待測電容值與參考電容值的步驟中，比較待測電壓值與參考電壓值，以產生第一差值。
在本發明之一實施例中，在接收參考電容值的步驟中，接收參考電容值的所對應的一參考電荷，並轉換參考電荷之極性。在接收待測電容值的步驟中，接收待測電容值的所對應的一待測電荷，其中待測電荷之極性與參考電荷之極性不同。
在本發明之一實施例中，上述之電容感測方法更包括接收待測電荷及極性轉換後的參考電荷，以產生一第二差值。
在本發明之一實施例中，在比較待測電容值與參考電容值的步驟中，轉換第二差值為第一差值，以產生對應於 待測電容值與參考電容值之第一差值。
在本發明之一實施例中，在接收參考電容值的步驟中，接收參考電容值的所對應的一參考電荷。在接收待測電容值的步驟中，接收待測電容值的所對應的一待測電荷，並轉換待測電荷之極性，其中待測電荷之極性與參考電荷之極性不同。
在本發明之一實施例中，上述之電容感測方法更包括接收參考電荷及極性轉換後的待測電荷，以產生一第二差值。
在本發明之一實施例中，在比較待測電容值與參考電容值的步驟中，轉換第二差值為第一差值，以產生對應於待測電容值與參考電容值之第一差值。
在本發明之一實施例中，在比較待測電容值與參考電容值的步驟中，藉由一差動放大器、一比較器或一積分器產生第一差值。
基於上述，在本發明之實施例中，電容感測裝置可控制開關單元，使差動感測電路之參考輸入端接收感測電容的至少其中之一所提供的參考電容值，以作為待測電容量測時的參考電容值。因此，電容感測裝置可調整待測電容的量測參考值，使其量測結果較為準確，進而提升其量測效率。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在電容式觸控輸入介面中，感測電容的電容值是依據感測電容對應於觸控輸入介面上的位置是否被觸碰而決定。當感測電容對應於觸控輸入介面上的位置被觸碰時，觸碰物體會產生一對應的電容變化，而與感測電容形成一待測電容。
在本發明之實施例中，除了待測電容以外，其他的感測電容之電容值可作為量測待測電容時的參考值。因此，在比較待測電容值與參考電容值後，便可決定觸碰物體對應於觸控輸入介面的觸碰位置。
在底下的實施例中，將以觸控面板做為觸控輸入介面的範例實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者當知觸控面板並非用以限定本發明的觸控輸入介面。同時，本發明亦不限定於觸控式的輸入介面，舉凡任何以電容感測方式的輸入介面皆為本發明所欲保護之範疇。
圖1為本發明一實施例之觸控感測系統的電路方塊圖。請參照圖1，在本實施例中，觸控感測系統100包括電容感測裝置110及一觸控輸入介面120，其中觸控輸入介面120例如是顯示器的觸控面板或其他具觸控感測功能的觸控板，其包括多個感測電容。
圖2A為圖1之電容感測裝置110的電路方塊示意圖。請同時參照圖1及圖2A，本實施例之電容感測裝置110包括多個開關單元SW1 、…SWn-1 、SWn 、SWn+1 、…~SWi 及一差動感測電路118。在此，每一開關單元分別耦接至 觸控輸入介面120中對應的感測電容C(1)~C(i)，並分別受控於對應的一對控制訊號S1 (1)與S2 (1)、…S1 (n-1)與S2 (n-1)、S1 (n)與S2 (n)、S1 (n+1)與S2 (n+1)、…~S1 (i)與S2 (i)。
在本實施例中，感測電容的電容值是依據感測電容對應於觸控輸入介面上的位置是否被觸碰而決定。以感測電容C(n)為例，當感測電容C(n)對應於觸控輸入介面上的位置被觸碰時，觸碰物體會產生一對應的電容變化△C。此時，感測電容C(n)與電容變化△C形成一待測電容C(n)+△C。之後，藉由開關單元SWn 的控制，待測電容C(n)+△C之電容值可藉由差動感測電路118感測得知變化。
另外，在本實施例中，除了待測電容C(n)+△C以外，其他的感測電容之電容值可作為量測待測電容時的參考值。例如，藉由開關單元SWn-1 或SWn+1 ，感測電容C(n-1)或C(n+1)之電容值可傳送至差動感測電路118，作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本實施並不以此為限。
差動感測電路118會進行比較待測電容值與參考電容值，而其輸出端則是輸出對應於待測電容值與參考電容值之一第一差值。在本實施例中，此第一差值例如是一電壓差值。因此，電容感測裝置110的後級電路(未繪示)藉由此第一差值，便可決定觸控輸入介面上觸碰的位置。另外，本實施例之觸控感測系統可應用於自電容型觸控感測系統或互電容型觸控感測系統。
詳細而言，圖2B為圖2A之開關單元的電路示意圖， 其中圖2B所繪示者是以開關單元SWn 為例說明，然而其他開關單元亦可以此為類推。請同時參照圖2A及圖2B，在本實施例中，開關單元SWn 包括一第一開關210及一第二開關220，分別由控制訊號S1 (n)與S2 (n)所控制。而差動感測電路118在一實施例中，包括電荷電壓轉換電路112、114及差值比較單元116。例如，電荷電壓轉換電路112可作為差動感測電路之一待測輸入端，而電荷電壓轉換電路114可作為差動感測電路之一參考輸入端。
在此，第一開關210之一端耦接至待測電容C(n)+△C，另一端則耦接至差動感測電路118的電荷電壓轉換電路112。另外，第二開關220之一端耦接至第一開關210，另一端則耦接至差動感測電路118的電荷電壓轉換電路114。
在本實施例中，當感測電容C(n)對應於觸控輸入介面上的位置被觸碰時，觸碰物體會產生對應的電容變化△C。此時，第一開關210受控於控制訊號S1 (n)而開啟，且第二開關220受控於控制訊號S2 (n)而關閉。因此，待測電容C(n)+△C的電容值會被電荷電壓轉換電路112所接收。
另一方面，在本實施例中，可以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本發明並不以此為限。此時，開關單元SWn+1 之第一開關(未繪示)受控於控制訊號S1 (n+1)而開啟，且開關單元SWn+1 之第二開關(未繪示)受控於控制訊號S2 (n+1)而關閉。因此，感測電容C(n+1)的電容值會被電荷電壓轉換電路114 所接收，以作為參考電容值。
因此，在以感測電容C(n+1)的電容值作為參考電容值的情況下，圖2A之電容感測裝置110可繪示如圖3所示之電路示意圖。在此，為了方便說明起見，圖3僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路118，並未繪示其對應的開關單元。
請參考圖3，以感測電容C(n+1)的電容值作為參考電容值時，電荷電壓轉換電路112接收待測電容C(n)+△C之待測電容值，並將待測電容值轉換為一對應的待測電壓值，之後再將其傳送至差值比較單元116。同時，電荷電壓轉換電路114接收感測電容C(n+1)之電容值作為參考電容值，並將參考電容值轉換為一對應的參考電壓值，之後再將其傳送至差值比較單元116。
接著，差值比較單元116比較待測電壓值與參考電壓值，以於其輸出端輸出對應於待測電容值與參考電容值之第一差值，進而決定觸控輸入介面上的被觸碰的位置。在本實施例中，第一差值例如是一電壓差值。
一般而言，觸控輸入介面的感測電容彼此間的電容值差異並不大。因此，待測電容值C(n)+△C與參考電容值C(n+1)之差值為△C([C(n)+△C]-C(n+1)=△C)。
換句話說，以感測電容C(n+1)的電容值作為參考電容值時，差動感測電路118分別藉由電荷電壓轉換電路112及114接收待測電容值C(n)+△C與參考電容值C(n+1)，其差值為△C。之後，待測電容值及參考電容值分別被轉 換為待測電壓值及參考電壓值。接著，差動感測電路118再藉由差值比較單元116比較待測電壓值及參考電壓值，以輸出對應於差值△C的電壓差值。
在本實施例中，電容感測裝置110是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在其他實施例中，電容感測裝置110也可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，或是其他的感測電容做為參考電容值，在此便不再贅述。也就是說，在本發明之實施例中，電容感測裝置110可以待測電容以外的任一感測電容的電容值作為其量測時的參考電容值。
在本發明之另一實施例中，電容感測裝置110也可同時利用感測電容C(n+1)及C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。
圖4為圖2A之電容感測裝置110之電路示意圖，其同時利用感測電容C(n+1)及C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。為了方便說明起見，圖4僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路118，並未繪示其對應的開關單元。
圖5繪示圖2A之電容感測裝置110的感測電容之電容值分佈圖，其中感測電容因製程差異而使其電容值有所差異。值得注意的是，電容值的分佈趨勢一般為單向漸增或單向漸減的分布。在本實施例中，感測電容之電容值分佈為單向漸增。因此，由圖5可知，電容值[C(n-1)+C(n+1)]/2 約等於電容值C(n)。
請參照圖4及圖5，在本實施例中，電容感測裝置110同時利用感測電容C(n+1)及C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。所以，參考電容值為[C(n-1)+C(n+1)]/2，而待測電容值為C(n)+△C，其差值為[C(n)+△C]-[C(n-1)+C(n+1)]/2=[C(n)+△C]-C(n)=△C。
類似地，差動感測電路118分別藉由電荷電壓轉換電路112及114將待測電容值及參考電容值分別被轉換為待測電壓值及參考電壓值。之後，差動感測電路118再藉由差值比較單元116比較待測電壓值及參考電壓值，以輸出對應於差值△C的電壓差值。
因此，在本發明之實施例中，電容感測裝置110可以待測電容以外的任一感測電容的電容值作為其量測時的參考電容值，或是同時利用感測電容C(n+1)及C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。
在本實施例中，是以感測電容C(n+1)及C(n-1)為例，在其他實施例中，電容感測裝置110亦可同時以感測電容C(n+2)及C(n-2)作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，或是以任何可與待測電容C(n)形成電容差值為△C的感測電容之組合作為參考電容值。
圖6為本發明實施例之電容感測裝置的電路示意圖。在此，為了方便說明起見，圖6僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路118，並未繪示其對應的開關單元。圖7為圖6之電容感測裝置110作 動時的時脈波形圖。
請參考圖6及圖7，在本實施例中，電容感測裝置110是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。同時，電荷電壓轉換電路112及114例如是圖6所示之電荷重分配電路的架構，而差值比較單元116例如是一比較器。
在電容感測裝置110作動時，電荷電壓轉換電路112及114的開關112a、112c、114a、114c受控於時脈訊號ψ1 ，而電荷電壓轉換電路112及114的開關112b、114b受控於時脈訊號ψ2 。
因此，當時脈訊號ψ1 為高準位時，開關112a、112c、114a、114c為開啟，系統電壓Vcc分別對感測電容C(n+1)及待測電容C(n)+△C充電，而此時儲存電容C1處於放電狀態。在此，系統電壓Vcc對感測電容C(n+1)及待測電容C(n)+△C所提供的充電電荷例如分別是Q1及Q2。
之後，當時脈訊號ψ2 為高準位時，開關112b、114b為開啟，使充電電荷Q1於時脈訊號ψ2 期間在電容C(n)、△C、C1間重新分配。因此，節點A的電壓值為Q1/[C(n)+△C+C1]，而Q1=Vcc×[C(n)+△C]。亦即是，此時電荷電壓轉換電路112將待測電容C(n)+△C的電容值轉換為待測電壓值，並輸入至差值比較單元116的正輸入端。
另一方面，類似於電荷電壓轉換電路112，電荷電壓轉換電路114同時也將參考電容C(n+1)的電容值轉換為參考電壓值，並輸入至差值比較單元116的負輸入端。因此， 節點B的電壓值為Q2/[C(n+1)+C2]，而Q2=Vcc×C(n+1)。
所以，在電容感測裝置110完成一次時脈訊號ψ1 、ψ2 後，差值比較單元116比較待測電壓值及參考電壓值的電壓差值，並輸出至後級電路，進而決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元116是以比較器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元116例如是一差動放大器。當差值比較單元116為差動放大器時，其可比較並放大待測電壓值及參考電壓值的電壓差值，並輸出至後級電路，以提升判斷觸碰位置的準確率。另外，在另一實施例中，差值比較單元116也可以一積分器來實施。此時，積分器可比較並積分放大待測電壓值及參考電壓值的電壓差值。
另外，在本實施例中，電容感測裝置110是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置110亦可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。此時，差值比較單元116所接收之參考電壓值為Q2/[C(n-1)+C2]，而Q2=Vcc×C(n-1)。在另一實施例中，電容感測裝置110亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。此時，差值比較單元116所接收之參考電壓值如下：Q2/[(C(n+1)+C(n-1))/2+C2]
而Q2=Vcc×[C(n+1)+C(n-1)]/2。
因此，在本發明之實施例中，電容感測裝置可控制開關單元，使差動感測電路之參考輸入端接收上述電容的至少其中之一所提供的參考電容值，以作為待測電容量測時的參考電容值。因此，電容感測裝置可調整待測電容的量測參考值，使其量測結果較為準確，進而提升其量測效率。
圖8為圖3之電容感測裝置的另一電路示意圖。同樣地，為了方便說明起見，圖8僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路118’，並未繪示其對應的開關單元。圖7為圖8之電容感測裝置110’作動時的時脈波形圖。
請參考圖7及圖8，在本實施例中，電容感測裝置110’是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。同時，電荷電壓轉換電路112’及114’例如是圖8所示之電荷重分配電路的架構，而差值比較單元116例如是一比較器。在此，圖8之電容感測裝置110’與圖6之電容感測裝置110主要的差異在於實現電荷電壓轉換電路之電荷重分配電路的架構不同。
在本實施例中，於電容感測裝置110’作動時，電荷電壓轉換電路112’及114’的開關112d、112f、114d、114f受控於時脈訊號ψ1 ，而電荷電壓轉換電路112’及114’的開關112e、114e受控於時脈訊號ψ2 。
因此，當時脈訊號ψ1 為高準位時，開關112d、112f、114d、114f為開啟，系統電壓Vcc分別對電荷電壓轉換電路112’及114’內的儲存電容充電，而此時感測電容C(n+1) 及待測電容C(n)+△C為處於放電狀態。在本實施例中，假設儲存電容C3、C4的電容值相等，其值為Ci，但本發明並不限於此。在此，系統電壓Vcc對儲存電容C3、C4所提供的充電電荷例如是Qi。
之後，當時脈訊號ψ2 為高準位時，開關112e、114e為開啟，使充電電荷Qi於時脈訊號ψ2 期間在電容C(n)、△C、Ci間重新分配。因此，節點A的電壓值為Qi/[C(n)+△C+Ci]，而Qi=Vcc×Ci。亦即是，此時電荷電壓轉換電路112’將待測電容C(n)+△C的電容值轉換為待測電壓值，並輸入至差值比較單元116的正輸入端。
另一方面，類似於電荷電壓轉換電路112’，電荷電壓轉換電路114’同時也將參考電容C(n+1)的電容值轉換為參考電壓值，並輸入至差值比較單元116的負輸入端。因此，節點B的電壓值為Qi/[C(n+1)+Ci]，而Qi=Vcc×Ci。
所以，在電容感測裝置110’完成一次時脈訊號ψ1 、ψ2 後，差值比較單元116比較待測電壓值及參考電壓值的電壓差值，並輸出至後級電路，進而決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元116是以比較器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元116例如是差動放大器。當差值比較單元116為差動放大器時，其可比較並放大待測電壓值及參考電壓值的電壓差值，並輸出至後級電路，以提升判斷觸碰位置的準確率。另外，在另一實施例中，差值比較單元116也可以一積分 器來實施。此時，積分器可比較並積分放大待測電壓值及參考電壓值的電壓差值。
另外，在本實施例中，電容感測裝置110’是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置110’亦可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。此時，差值比較單元116所接收之參考電壓值為Qi/[C(n-1)+Ci]，而Qi=Vcc×Ci。在另一實施例中，電容感測裝置110’亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。此時，差值比較單元116所接收之參考電壓值為Qi/[(C(n+1)+C(n-1))/2+Ci]，而Qi=Vcc×Ci。
圖9為本發明一實施例之電容感測裝置的電路方塊圖。請參照圖9，本實施例之電容感測裝置910與圖2A之電容感測裝置110兩者之間的差異例如在於電容感測裝置910之差動感測電路918包括一電荷電壓轉換電路912、一電荷極性轉換電路914及一差值比較單元916。
在本實施例中，電荷極性轉換電路914用以接收待測電容C(n)+△C所對應的待測電荷，並於轉換待測電荷之極性後，將其輸出至電荷電壓轉換電路912。電荷電壓轉換電路912用以接收參考電容所對應的參考電荷及經過極性反轉的待測電荷，其中經過極性反轉的待測電荷與參考電荷的極性相反。
因此，經過極性反轉的待測電荷與參考電荷在節點D 會互相抵銷，並產生一第二差值。所以，在本實施例中，第二差值為一電荷差值。之後，電荷電壓轉換電路912將電荷差值轉換為電壓差值，並輸入差值比較單元916。
在本實施例中，差值比較單元916例如是一積分器，但本發明並不限於此。因此，差值比較單元916將電壓差值積分放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
圖10A為本發明另一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。請參考圖10A，本實施例之電容感測裝置1010例如是應用在自容型的觸控系統，但本發明並不限於此。在本實施例中，差動感測電路1018包括一電荷電壓轉換電路1012、一電荷極性轉換電路1014及一差值比較單元1016。
為了方便說明起見，圖10A僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路1018，並未繪示其對應的開關單元。圖7為圖10A之電容感測裝置1010作動時的時脈波形圖。
請參考圖7及圖10A，在本實施例中，電容感測裝置1010是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本發明並不限於此。
當時脈訊號ψ1 為高準位時，待測電容C(n)+△C所儲存的電荷在電容C(n)+△C、C5、C7間重新分配，而參考電容C(n+1)所儲存的電荷在電容C(n+1)、C6、C8間重新分配。之後，當時脈訊號ψ2 為高準位時，就待測輸入端 而言，儲存在電容C7的待測電荷之極性會被反轉，並提供節點E。例如，電容C7會將重新分配後的待測電荷之極性由正轉負，以於節點E得到經過極性反轉的待測電荷。同時，就參考輸入端而言，儲存在電容C8的參考電荷之極性不會被反轉而是直接被提供至節點E。因此，經過極性反轉的待測電荷與參考電荷的極性相反，且兩者在節點E會互相抵銷，並產生一電荷差值。同時，電荷電壓轉換電路1012將電荷差值轉換為電壓差值，並輸入差值比較單元1016。
所以，在電容感測裝置1010完成一次時脈訊號ψ1 、ψ2 後，差值比較單元1016之正輸入端接收電壓差值，並將其積分放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元1016是以積分器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元1016例如是差動放大器或比較器。
另外，在本實施例中，電容感測裝置1010是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1010亦可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1010亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。
此外，在本實施例中，電容感測裝置1010是將待測 電荷的極性反轉，再與參考電荷抵銷後得到電荷差值，但本發明並不限於此。在其他實施例中，電容感測裝置1010也可將參考電荷的極性反轉後，再與待測電荷抵銷，以得到一電荷差值。之後，電荷電壓轉換電路再將電荷差值轉換為電壓差值，進而差值比較單元1016將電壓差值積分放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
圖10B為本發明另一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。請參考圖10B，本實施例之電容感測裝置1010’例如是應用在自容型的觸控系統，但本發明並不限於此。在本實施例中，電容感測裝置1010’與圖10A之電容感測裝置1010的差異例如在於電荷電壓轉換電路1012’及電荷極性轉換電路1014’的電路架構。
為了方便說明起見，圖10B僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路1018’，並未繪示其對應的開關單元。圖10C為圖10B之電容感測裝置1010’作動時的時脈波形圖。在本實施例中，每兩個時脈訊號ψ0 之間的期間例如是一感測期間。
請參考圖10B及圖10C，在本實施例中，電容感測裝置1010’是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本發明並不限於此。
當時脈訊號ψ0 為高準位時，待測電容C(n)+△C以及參考電容C(n+1)經由電荷電壓轉換電路1012’接地。也就是說，待測電容C(n)+△C以及參考電容C(n+1)所儲存的 電荷係經由電荷電壓轉換電路1012’中對應於時脈訊號ψ0 的開關放電，以清除在前一感測期間內待測電容C(n)+△C以及參考電容C(n+1)所儲存的電荷。
接著，當時脈訊號ψ1 為高準位時，待測電容C(n)+△C所儲存的電荷在電容C(n)+△C、C5、C7間重新分配，而參考電容C(n+1)所儲存的電荷在電容C(n+1)、C6間重新分配。之後，當時脈訊號ψ2 為高準位時，就待測輸入端而言，儲存在電容C7的待測電荷之極性會被反轉，並提供節點E。例如，電容C7會將重新分配後的待測電荷之極性由正轉負，以於節點E得到經過極性反轉的待測電荷。同時，就參考輸入端而言，參考電容C(n+1)所儲存的電荷會被傳送至電容C8儲存，而其參考電荷之極性不會被反轉而是直接被提供至節點E。因此，經過極性反轉的待測電荷與參考電荷的極性相反，且兩者在節點E會互相抵銷，並產生一電荷差值。同時，電荷電壓轉換電路1012’將電荷差值轉換為電壓差值，並輸入差值比較單元1016。之後，當時脈訊號ψ0 為高準位時，電容感測裝置1010’進行另一感測期間的操作。
所以，在本實施例中，電容感測裝置1010在每一感測期間內(亦即完成一次時脈訊號ψ1 、ψ2 後)，差值比較單元1016之正輸入端接收電壓差值，並將其積分放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元1016是以積分器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元 1016例如是差動放大器或比較器。
另外，在本實施例中，電容感測裝置1010’是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1010’亦可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1010’亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。
此外，在本實施例中，電容感測裝置1010’是將待測電荷的極性反轉，再與參考電荷抵銷後得到電荷差值，但本發明並不限於此。在其他實施例中，電容感測裝置1010’也可將參考電荷的極性反轉後，再與待測電荷抵銷，以得到一電荷差值。之後，電荷電壓轉換電路再將電荷差值轉換為電壓差值，進而差值比較單元1016將電壓差值積分放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
圖11為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。請參照圖11，在本實施例中，電容感測裝置1110之差動感測電路1118包括一電荷極性轉換電路1112及一差值比較單元1116。在此，差值比較單元1116例如是一積分器。
為了方便說明起見，圖11僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路1118，並未繪示其對應的開關單元。圖7為圖11之電容感測裝置1110 作動時的時脈波形圖。
請參考圖7及圖11，在本實施例中，電容感測裝置1110是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本發明並不限於此。
當時脈訊號ψ2 為高準位時，系統電壓Vcc分別對待測電容C(n)+△C及參考電容C(n+1)充電。之後，當時脈訊號ψ1 為高準位時，就待測電容而言，其所儲存的電荷於時脈訊號ψ1 期間在電容C(n)+△C、C10間重新分配。接著，電容C10再對重新分配後的待測電荷作極性反轉，以於時脈訊號ψ2 再次為高準位時，在節點F得到經過極性反轉的待測電荷。另一方面，就參考電容而言，其所儲存的電荷會被提供至節點F作為參考電荷。因此，經過極性反轉的待測電荷與參考電荷在節點F會互相抵銷，並產生一電荷差值。
所以，在電容感測裝置1110完成一次時脈訊號ψ2 、ψ1 後，差值比較單元1116之正輸入端接收電荷差值，並將其累積放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元1116是以積分器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元1116例如是差動放大器或比較器。
另外，在本實施例中，電容感測裝置1110是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1110亦可以感 測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1110亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。
此外，在本實施例中，電容感測裝置1110是將待測電荷的極性反轉，再與參考電荷抵銷後得到電荷差值，但本發明並不限於此。在其他實施例中，電容感測裝置1110也可先將參考電荷的極性反轉後，再與待測電荷抵銷，以得到電荷差值。差值比較單元1116將電荷差值積分放大並轉換電壓差值後，再輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
圖12A為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。請參照圖12A，本實施例之電容感測裝置1110’與圖11之電容感測裝置1110兩者之間的差異例如在於差動感測電路1118’更包括一電荷非極性轉換電路1114。
為了方便說明起見，圖12A僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路1118’，並未繪示其對應的開關單元。圖7為圖12A之電容感測裝置1110’作動時的時脈波形圖。
請參考圖7及圖12A，在本實施例中，電容感測裝置1110’是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本發明並不限於此。
當時脈訊號ψ2 為高準位時，系統電壓Vcc分別對待測電容C(n)+△C及參考電容C(n+1)充電。之後，當時脈 訊號ψ1 為高準位時，就待測電容而言，其所儲存的電荷於時脈訊號ψ1 期間在電容C(n)+△C、C10間重新分配。接著，電容C10再對重新分配後的待測電荷作極性反轉，以於節點G得到經過極性反轉的待測電荷。同時，就參考電容而言，其所儲存的電荷於時脈訊號ψ1 期間在電容C(n+1)、C12間重新分配。
應注意的是，在本實施例中，電容C12並不會反轉參考電荷之極性，而是於時脈訊號ψ2 為高準位時，直接將參考電荷提供至節點G。因此，經過極性反轉的待測電荷與參考電荷於時脈訊號ψ2 再次為高準位時，會在節點G互相抵銷，並產生一電荷差值。
所以，在電容感測裝置1110’完成一次時脈訊號ψ1 、ψ2 後，差值比較單元1116之正輸入端接收電荷差值，並將其累積放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元1116是以積分器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元1116例如是差動放大器或比較器。
另外，在本實施例中，電容感測裝置1110’是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1110’亦可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1110’亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測 電容C(n)+△C時的參考電容值。
此外，在本實施例中，電容感測裝置1110’是將待測電荷的極性反轉，再與參考電荷抵銷後得到電荷差值，但本發明並不限於此。在其他實施例中，電容感測裝置1110’也可先將參考電荷的極性反轉後，再與待測電荷抵銷，以得到電荷差值。差值比較單元1116將電荷差值積分放大並轉換電壓差值後，再輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
圖12B為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。請參照圖12B，本實施例之電容感測裝置1110”與圖12A之電容感測裝置1110’兩者之間的差異例如在於電荷非極性轉換電路1114”的電路架構。
為了方便說明起見，圖12B僅繪示感測電容C(n-1)及C(n+1)、待測電容C(n)+△C及差動感測電路1118”，並未繪示其對應的開關單元。圖10C為圖12B之電容感測裝置1110”作動時的時脈波形圖。在本實施例中，每兩個時脈訊號ψ0 之間的期間例如是一感測期間。
請參考圖10C及圖12B，在本實施例中，電容感測裝置1110”是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值，但本發明並不限於此。
當時脈訊號ψ0 為高準位時，系統電壓Vcc分別對待測電容C(n)+△C及參考電容C(n+1)充電。之後，當時脈訊號ψ1 為高準位時，就待測電容而言，其所儲存的電荷於時脈訊號ψ1 期間在電容C(n)+△C、C10間重新分配。 接著，當時脈訊號ψ2 為高準位時，電容C10再對重新分配後的待測電荷作極性反轉，以於節點G得到經過極性反轉的待測電荷。同時，就參考電容而言，其所儲存的電荷於時脈訊號ψ2 期間在電容C(n+1)、C12間重新分配。
應注意的是，在本實施例中，電容C12並不會反轉參考電荷之極性，而是於時脈訊號ψ2 為高準位時，直接將參考電荷提供至節點G。因此，經過極性反轉的待測電荷與參考電荷於時脈訊號ψ2 為高準位時，會在節點G互相抵銷，並產生一電荷差值。
所以，在本實施例中，電容感測裝置1110”在每一感測期間內(亦即完成一次時脈訊號ψ1 、ψ2 後)，差值比較單元1116之正輸入端接收電荷差值，並將其累積放大後，輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
在本實施例中，差值比較單元1116是以積分器為例，但本發明不以此為限。在另一實施例中，差值比較單元1116例如是差動放大器或比較器。
另外，在本實施例中，電容感測裝置1110”是以感測電容C(n+1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1110”亦可以感測電容C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。在另一實施例中，電容感測裝置1110”亦可同時以感測電容C(n+1)、C(n-1)之電容值作為量測待測電容C(n)+△C時的參考電容值。
此外，在本實施例中，電容感測裝置1110”是將待測 電荷的極性反轉，再與參考電荷抵銷後得到電荷差值，但本發明並不限於此。在其他實施例中，電容感測裝置1110”也可先將參考電荷的極性反轉後，再與待測電荷抵銷，以得到電荷差值。差值比較單元1116將電荷差值積分放大並轉換電壓差值後，再輸出至後級電路，以決定觸控輸入介面上的觸碰位置。
圖13為本發明一實施例之電容感測方法的步驟流程圖。請同時參照圖2A及圖13，本實施例之電容感測方法包括如下步驟。首先，在步驟S1100中，提供多個開關單元SW1 ~SWi 及一差動感測電路118，其中每一開關單元耦接至對應的感測電容。接著，在步驟S1102中，接收感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值，例如接收待測電容C(n)+△C提供的待測電容值。之後，在步驟S1104中，接收感測電容的至少其中之二所提供的一參考電容值，例如接收感測電容C(n-1)及C(n+1)所提供的待測電容值。繼之，在步驟S1106中，藉由差動感測電路比較待測電容值與參考電容值，以產生對應於待測電容值與參考電容值之第一差值。
另外，本發明之實施例的電容感測方法可以由圖1~圖12A實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。
綜上所述，在本發明之實施例中，電容感測裝置可控制開關單元，使差動感測電路之參考輸入端接收感測電容的至少其中之一所提供的參考電容值，以作為待測電容量 測時的參考電容值。因此，電容感測裝置可調整待測電容的量測參考值，使其量測結果較為準確，進而提升其量測效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧觸控感測系統
110、910、1010、1110、1010’、1110’、1110”‧‧‧電容感測裝置
120‧‧‧觸控輸入介面
112、114、112’、114’、912、1012、1012’‧‧‧電荷電壓轉換電路
116、916、1016、1116‧‧‧差值比較單元
118、118’、918、1018、1018’、1118、1118’、1118”‧‧‧差動感測電路
210‧‧‧第一開關
220‧‧‧第二開關
112a~112f、114a~114f‧‧‧開關
914、1014、1014’、1112‧‧‧電荷極性轉換電路
1114、1114”‧‧‧電荷非極性轉換電路
ψ0 、ψ1 、ψ2 ‧‧‧時脈訊號
A、B、D、E、F、G‧‧‧節點
Vcc‧‧‧系統電壓
C1~C4‧‧‧儲存電容
C5~C12‧‧‧電容
△C‧‧‧電容變化
C(1)~C(i)‧‧‧感測電容
SW1 ~SWi ‧‧‧開關單元
S1 (1)~S1 (i)、S2 (1)~S2 (i)‧‧‧控制訊號
S1100、S1102、S1104、S1106‧‧‧步驟
圖1為本發明一實施例之觸控感測系統的電路方塊圖。
圖2A為圖1之電容感測裝置的電路方塊圖。
圖2B為圖2A之開關單元的電路示意圖。
圖3為圖2A之電容感測裝置之電路示意圖。
圖4為圖2A之電容感測裝置之電路示意圖。
圖5繪示圖2A之電容感測裝置的感測電容之電容值分佈圖。
圖6為圖3之電容感測裝置的電路示意圖。
圖7為電容感測裝置作動時的時脈波形圖。
圖8為圖3之電容感測裝置的另一電路示意圖。
圖9為本發明一實施例之電容感測裝置的電路方塊圖。
圖10A為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。
圖10B為本發明另一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。
圖10C為圖10B之電容感測裝置1010’作動時的時脈波形圖。
圖11為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。
圖12A為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。
圖12B為本發明一實施例之電容感測裝置的電路示意圖。
圖13為本發明一實施例之電容感測方法的步驟流程圖。
S1100、S1102、S1104、S1106‧‧‧步驟

Claims (30)

  1. 一種電容感測裝置，連接至一觸控輸入介面，其中該觸控輸入介面包括以一陣列方式排列的多個感測電容，該電容感測裝置包括：多個開關單元，每一開關單元具有一第一端、一第二端及一第三端，且每一開關單元之該第三端耦接至該些感測電容中對應的一感測電容；以及一差動感測電路，具有一待測輸入端、一參考輸入端及一輸出端，該待測輸入端耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該些感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值，且該參考輸入端耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該些感測電容的至少其中之二所提供的一參考電容值，其中該至少其中之一感測電容及該至少其中之二感測電容位於一陣列中的同一行，該至少其中之二感測電容分別位於該陣列中的不同兩列，其中該差動感測電路比較該待測電容值與該參考電容值，以於該輸出端輸出對應於該待測電容值與該參考電容值之一第一差值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中每一開關單元包括：一第一開關，具有一第一端及一第二端，該第一開關之該第一端耦接至對應的該感測電容，且該第一開關之該第二端耦接至該差動感測電路之該待測輸入端；以及一第二開關，具有一第一端及一第二端，該第二開關 之該第一端耦接至該第一開關之該第一端，且該第二開關之該第二端耦接至該差動感測電路之該參考輸入端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路包括：一第一電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值，且該第一電荷電壓轉換電路將該待測電容值轉換為一待測電壓值；一第二電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值，且該第二電荷電壓轉換電路將該參考電容值轉換為一參考電壓值；以及一差值比較單元，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第一輸入端耦接至該第一電荷電壓轉換電路，用以接收該待測電壓值，且該第二輸入端耦接至該第二電荷電壓轉換電路，用以接收該參考電壓值，其中該差值比較單元比較該待測電壓值與該參考電壓值，以於該輸出端輸出該第一差值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷，並轉換該參考電荷之極性；一電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷及極性轉換後的該參考電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷 之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該電荷電壓轉換電路轉換該第二差值為該第一差值；以及一差值比較單元，耦接至該電荷電壓轉換電路，用以接收該第一差值，其中該差值比較單元放大並輸出該第一差值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷，並轉換該待測電荷之極性；一電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷及極性轉換後的該待測電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該電荷電壓轉換電路轉換該第二差值為該第一差值；以及一差值比較單元，耦接至該電荷電壓轉換電路，用以接收該第一差值，其中該差值比較單元放大並輸出該第一差值。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷，並轉換 該待測電荷之極性；以及一差值比較單元，耦接至該每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷及該極性轉換後的待測電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該差值比較單元轉換該第二差值為該第一差值，並輸出該第一差值。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路更包括：一電荷非極性轉換電路，耦接於該差值比較單元與每一開關單元之該第二端之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷，並轉換該參考電荷之極性；以及一差值比較單元，耦接至該每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷及極性轉換後的該參考電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該差值比較單元轉換該第二差值為該第一差值，並輸出該第一差值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路更包括： 一電荷非極性轉換電路，耦接於該差值比較單元與每一開關單元之該第一端之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電容感測裝置，其中該差動感測電路包括一差動放大器、一比較器或一積分器。
  11. 一種觸控感測系統，包括：一觸控輸入介面，包括以一陣列方式排列的多個感測電容；以及至少一電容感測裝置，包括：多個開關單元，每一開關單元具有一第一端、一第二端及一第三端，且每一開關單元之該第三端耦接至對應的該感測電容；以及一差動感測電路，具有一待測輸入端、一參考輸入端及一輸出端，該待測輸入端耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該些感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值，且該參考輸入端耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該些感測電容的至少其中之二所提供的一參考電容值，其中該至少其中之一感測電容及該至少其中之二感測電容位於一陣列中的同一行，該至少其中之二感測電容分別位於該陣列中的不同兩列，其中該差動感測電路比較該待測電容值與該參考電容值，以於該輸出端輸出對應於該待測電容值與該參考電容值之一第一差值。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其 中每一開關單元包括：一第一開關，具有一第一端及一第二端，該第一開關之該第一端耦接至對應的該感測電容，且該第一開關之該第二端耦接至該差動感測電路之該待測輸入端；以及一第二開關，具有一第一端及一第二端，該第二開關之該第一端耦接至該第一開關之該第一端，且該第二開關之該第二端耦接至該差動感測電路之該參考輸入端。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路包括：一第一電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值，且該第一電荷電壓轉換電路將該待測電容值轉換為一待測電壓值；一第二電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值，且該第二電荷電壓轉換電路將該參考電容值轉換為一參考電壓值；以及一差值比較單元，具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，該第一輸入端耦接至該第一電荷電壓轉換電路，用以接收該待測電壓值，且該第二輸入端耦接至該第二電荷電壓轉換電路，用以接收該參考電壓值，其中該差值比較單元比較該待測電壓值與該參考電壓值，以於該輸出端輸出該第一差值。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二 端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷，並轉換該參考電荷之極性；一電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷及極性轉換後的該參考電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該電荷電壓轉換電路轉換該第二差值為該第一差值；以及一差值比較單元，耦接至該電荷電壓轉換電路，用以接收該第一差值，其中該差值比較單元放大並輸出該第一差值。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷，並轉換該待測電荷之極性；一電荷電壓轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷及極性轉換後的該待測電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該電荷電壓轉換電路轉換該第二差值為該第一差值；以及一差值比較單元，耦接至該電荷電壓轉換電路，用以接收該第一差值，其中該差值比較單元放大並輸出該第一 差值。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷，並轉換該待測電荷之極性；以及一差值比較單元，耦接至該每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷及該極性轉換後的待測電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該差值比較單元轉換該第二差值為該第一差值，並輸出該第一差值。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路更包括：一電荷非極性轉換電路，耦接於該差值比較單元與每一開關單元之該第二端之間。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路包括：一電荷極性轉換電路，耦接至每一開關單元之該第二端，用以接收該參考電容值所對應的一參考電荷，並轉換該參考電荷之極性；以及一差值比較單元，耦接至該每一開關單元之該第一端，用以接收該待測電容值所對應的一待測電荷及極性轉換後的該參考電荷， 其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同，該待測電荷與該參考電荷形成一第二差值，且該差值比較單元轉換該第二差值為該第一差值，並輸出該第一差值。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路更包括：一電荷非極性轉換電路，耦接於該差值比較單元與每一開關單元之該第一端之間。
  20. 如申請專利範圍第11項所述之觸控感測系統，其中該差動感測電路包括一差動放大器、一比較器或一積分器。
  21. 一種電容感測裝置的電容感測方法，該電容感測裝置連接至一觸控輸入介面，其中該觸控輸入介面包括以一陣列方式排列的多個感測電容，該電容感測方法包括：提供多個開關單元及一差動感測電路，其中每一開關單元耦接至該些感測電容中對應的一感測電容；接收該些感測電容的至少其中之一所提供的一待測電容值；接收該些感測電容的至少其中之二所提供的一參考電容值，其中該至少其中之一感測電容及該至少其中之二感測電容位於一陣列中的同一行，該至少其中之二感測電容分別位於該陣列中的不同兩列；以及比較該待測電容值與該參考電容值，以產生對應於該待測電容值與該參考電容值之一第一差值。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之電容感測方法，更 包括：在接收該待測電容值後，轉換該待測電容值為一待測電壓值；以及在接收該參考電容值後，轉換該參考電容值為一參考電壓值。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之電容感測方法，其中在比較該待測電容值與該參考電容值的步驟中，比較該待測電壓值與該參考電壓值，以產生該第一差值。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之電容感測方法，其中：在接收該參考電容值的步驟中，接收該參考電容值的所對應的一參考電荷，並轉換該參考電荷之極性；在接收該待測電容值的步驟中，接收該待測電容值的所對應的一待測電荷，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之電容感測方法，更包括：接收該待測電荷及極性轉換後的該參考電荷，以產生一第二差值。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之電容感測方法，其中在比較該待測電容值與該參考電容值的步驟中，轉換該第二差值為該第一差值，以產生對應於該待測電容值與該參考電容值之該第一差值。
  27. 如申請專利範圍第21項所述之電容感測方法，其 中：在接收該參考電容值的步驟中，接收該參考電容值的所對應的一參考電荷；在接收該待測電容值的步驟中，接收該待測電容值的所對應的一待測電荷，並轉換該待測電荷之極性，其中該待測電荷之極性與該參考電荷之極性不同。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之電容感測方法，更包括：接收該參考電荷及極性轉換後的該待測電荷，以產生一第二差值。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之電容感測方法，其中在比較該待測電容值與該參考電容值的步驟中，轉換該第二差值為該第一差值，以產生對應於該待測電容值與該參考電容值之該第一差值。
  30. 如申請專利範圍第21項所述之電容感測裝置，其中在比較該待測電容值與該參考電容值的步驟中，藉由一差動放大器、一比較器或一積分器產生該第一差值。
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