TWM480158U - 觸控面板測試設備 - Google Patents

Description

觸控面板測試設備

本創作係關於一種測試設備，尤指一種測試觸控面板之設備，其係利用特殊的電路來偵測觸控面板上微小電容訊號之測試設備。

目前觸控技術包括電阻式、電容式、紅外線式、聲波式、光學式、電磁感應式與數位式等。其中電阻式因為結構簡單且成本具有優勢，長期享有最高市佔率，而表面電容式技術在耐受性、光學上的優勢是電阻式無可比擬的，但是過去雖受限於專利限制，加上成本較高，所以其市佔率始終不及電阻式，而近年來由於該些專利限制已過期可供社會大眾使用，且受惠於光學技術之進步，因此將帶來電容式普及的新契機。

綜合上述，測試電容式觸控面板之需求，有逐漸增加之趨勢。然而，電容式觸控面板之電容訊號輸出極微小(fF等級)且容易受到雜訊干擾，所以需要能抵抗雜訊及隔離電路中之雜散電容之電路系統來準確地感測該微小電容訊號。

第1圖顯示習知用來將觸控面板之欲偵測微小訊號放大之電路之示意圖，該電路係使用一放大器將欲偵測的微小電容訊號Vin放大，再於放大器的輸入端耦接兩個PN二極體作為靜電放電(ESD)保護電路。但是PN二極體為一空乏型接面二極體，本身會形成微小電容(例如寄生電容(Parasitic Capacitor))，如此輸出訊號Vout無法從輸入微小電容訊號Vin中得知可靠的電容值，且因為PN二極體微小電容的影響將導致輸出訊號Vout變化容易受到輸入訊號Vin夾帶的直流(DC)電壓/電流干擾。第2圖顯示另一習知電路之示意圖，使用一電容Cbias，讓節點電壓Vg的電壓與直流(DC)電壓/電流無關，排除直流的影響，而可準確地偵測輸入訊號 Vin的變化。但是PN二極體仍會產生微小電容，電路依舊無法得到可靠的電容值。

有鑑於此，仍有必要開發新的偵測微小電容訊號之偵測裝置，能抵抗雜訊及隔離電路中之雜散電容，可準確地感測該微小電容訊號且適用於量測電容式觸控面板之功能。

針對上述問題，為了符合產業上之要求，本創作之目的之一在提供一種測試設備及其偵測裝置，可準確地感測該微小電容訊號且適用於量測電容式觸控面板之功能。

為了達到上述目的，本創作一實施例提供一種測試設備，用以測試一觸控面板之功能。該測試設備包含有複數個感測器、一偵測模組及一判斷模組。

該些感測器用以感測該觸控面板之複數個微小電容訊號。

該偵測模組係接收並處理該複數個微小電容訊號，以產生複數個輸出訊號，且該偵測模組包含有複數個偵測單元。每一該偵測單元耦接一該感測器。該偵測單元包含有一輸入節點(Ng)、一運算單元、至少一補償單元及至少一靜電放電保護單元。該輸入節點(Ng)接收該微小電容訊號。該運算單元耦接該輸入節點(Ng)，並處理或放大該過濾後之微小電容訊號，以產生該輸出訊號。該補償單元之第一端耦接該輸入節點，且第二端用以接收一補償訊號。該靜電放電保護單元，用以對該測試設備與該觸控面板進行靜電放電保護，且其第一端耦接一電源，第二端耦接該補償單元之第二端並形成一第一節點。其中，該補償訊號於該第一節點產生之電壓位準，等於該微小電容訊號於該輸入節點產生電壓位準。

該判斷模組耦接該偵測模組，且根據該複數個輸出訊號判斷該觸控面板是否通過測試。

上述實施例中，該至少一補償單元可包含有：一第一補償單元，其第一端耦接該輸入節點且第二端用以接收一補償訊號；與一第二補償單元，其第一端耦接該輸入節點且第二端用以接收一補償訊號；以及， 該至少一靜電放電保護單元可包含有：一第一靜電放電保護單元，其第一端耦接一第一電源，第二端耦接該第一補償單元之第二端並形成一第一節點；與一第二靜電放電保護單元，其第一端耦接一第二電源，第二端耦接該第二補償單元之第二端並形成一第二節點。

本創作之另一實施例提供一種用以偵測觸控面板之偵測裝置，包含有一感測器以及一偵測單元。該感測器係用以感測該觸控面板之一微小電容訊號，該偵測單元耦接該感測器。該偵測單元包含有：一輸入節點(NG)，接收該微小電容訊號，於該輸入節點產生一節點電壓；一運算單元，處理或放大該微小電容訊號，以產生一輸出訊號；至少一靜電放電保護單元，耦接該輸入節點，以執行靜電放電保護功能；以及，至少一補償單元，提供至少一等於該節點電壓之回授電壓至該靜電放電保護單元的另一端，以補償該靜電放電保護單元之雜散電容對該節點電壓造成之影響。

根據本創作的測試設備及偵測裝置，可準確地感測該微小電容訊號且適用於量測電容式觸控面板之功能。

100‧‧‧測試設備

200‧‧‧感測器

300‧‧‧偵測模組

310‧‧‧偵測單元

321,322‧‧‧補償單元

331,332‧‧‧靜電放電保護單元

340‧‧‧運算單元

400‧‧‧判斷模組

Ng‧‧‧輸入節點

N1‧‧‧第一節點

N2‧‧‧第二節點

Vg‧‧‧輸入節點之電壓位準

10‧‧‧待測物

第1圖顯示習知訊號放大技術之示意圖。

第2圖顯示改良第1圖的習知訊號放大技術之示意圖。

第3圖顯示根據本創作之一實施例的測試設備100之示意圖。

第4圖顯示根據本創作一實施例的偵測單元310之示意圖。

第5圖顯示根據本創作另一實施例的偵測單元310之示意圖。

第6圖顯示根據本創作另一實施例的偵測單元310之示意圖。

第7A及7B圖顯示根據本創作一實施例的運算單元之示意圖。

以下，詳細說明本創作的實施態樣。

本創作之一實施例揭露一測試設備100。第3圖顯示根據本創作之一實施例的測試設備100之示意圖。該測試設備100包含有複數個 感測器200、一偵測模組300及一判斷模組400。

該些感測器200用以感測該待測物10(觸控面板)之複數個微小電容訊號Vin。須注意，為簡化說明的複雜度，圖示中感測器200係以簡單的線段繪製，熟悉本領域之技術者應能根據圖示與說明理解，而採用各種目前現有或未來發展出之感測器來實施。該偵測模組300係接收並處理該複數個微小電容訊號Vin，以產生複數個輸出訊號Vout，且該偵測模組300包含有複數個偵測單元310。每一該偵測單元310耦接一該感測器200。例如該測試設備100可包含12(4x3)個感測器200及12個偵測單元310。第4圖顯示根據本創作一實施例之偵測單元310之示意圖。該偵測單元310包含有一輸入節點(Ng)、一運算單元340、兩個補償單元321,322、兩個靜電放電保護單元331,332及一濾波單元Cbias。該濾波單元Cbias耦接該輸入節點(Ng)，用以過濾該微小電容訊號之直流成份。

如第4圖所示，其中補償單元321之第一端耦接該輸入節點且第二端用以接收一補償訊號，而補償單元322之第一端耦接該輸入節點(Ng)且第二端用以接收一補償訊號。其中，該補償訊號於該第一節點(N1)產生之電壓位準，等於該微小電容訊號於該輸入節點(Ng)產生電壓位準(Vg)，用以使該微小電容訊號，不受到該靜電放電保護單元所產生之一寄生電容的干擾。如該圖之示例中，該補償訊號為該輸出(負回授)訊號。而補償單元322接收補償訊號後，於第二節點(N2)產生之電壓位準V2亦會等於電壓位準(Vg)。因此，節點N1、Ng之間與節點Ng、N1之間的電位相同，無電流流通於第一電源(+Vdd)與第二電源(-Vdd)之間，所以靜電放電保護單元331、332形成之寄生電容(Parasitic Capacitor)便無作用，而無法對通過節點Ng之微小電容訊號Vin造成影響。

靜電放電保護單元331、332係提供電路靜電放電保護之功能。該靜電放電保護單元331之第一端耦接一第一電源(+Vdd)，第二端耦接該補償單元321之第二端並形成一第一節點(N1)；而靜電放電保護單元332，其第一端耦接一第二電源(-Vdd或接地)，第二端耦接該補償單元322之第二端並形成一第二節點(N2)。

運算單元340耦接輸入節點(Ng)，並處理或放大該過濾後之微小電容訊號，以產生輸出訊號Vout。

該判斷模組400耦接該偵測模組300，且根據該複數個輸出訊號判斷該觸控面板是否通過測試(GO/NG)，若是通過測試(GO)歸類為良品，若不通過(NG)歸類為不良品。

依照此方式之設計，本創作實施例之偵測單元310所偵測的微小電容訊號Vin，將不會受到靜電放電保護單元331、332所形成之寄生電容干擾，而可解決習知技術之問題，達成準確偵測訊號之功效。

此外，於另一實施例中(未圖示)，該補償訊號可由一電源或其他外部裝置提供，使該第一節點(N1)產生之電壓位準，等於該微小電容訊號於該輸入節點(Ng)產生電壓位準(Vg)。此方式亦可達相同的效果，解決靜電放電保護單元331、332所形成之寄生電容干擾問題。

第5圖顯示根據本創作另一實施例的偵測單元310之示意圖。同時參照第4圖及第5圖，本實施例(第5圖)與上述實施例(第4圖)不同之處，在於第5圖之該偵測單元更包含兩個RC低通濾波器(第一RC低通濾波器及第二RC低通濾波器)，第一RC低通濾波器耦接該第一節點(N1)、該靜電放電保護單元331的第一端及該運算單元340的輸出端，而第二RC低通濾波器耦接該第二節點(N2)、該靜電放電保護單元332的第一端及該運算單元340的輸出端，用以穩定地提供該補償訊號。須注意，此處之RC低通濾波器僅為示例，本創作可採用目前現有或為來發展出之各種濾波器來實施。

第6圖顯示根據本創作另一實施例的偵測單元310之示意圖。同時參照第4圖及第6圖，本實施例(第6圖)與上述實施例(第4圖)不同之處，在於第6圖之該偵測單元更包含兩個運算器G1及G2，G1的輸入端耦接該運算單元340的輸出端且運算器G1的輸出端耦接該第一節點(N1)，運算器G2的輸入端耦接該運算單元340的輸出端且運算器G2的輸出端耦接該第二節點(N2)，用以穩定地提供該補償訊號。

上述實施例中，該補償單元可為一PN接面二極體。而該運 算單元可為一放大器，例如第7A圖之反相閉迴路放大器或第7B圖之金氧半場效電晶體(MOSFET)。上述之實施例中，該微小電容訊號包含的電容值小於或等於1pF，當然，此數據僅為示例，本創作並不限於此數據。再者，該判斷模組可由一接收該輸出訊號之介面及一處理系統來實施，例如該處理系統可為一電腦。

綜上所述，根據本創作的偵測裝置及測試設備，可偵測微小電容訊號且提供免受干擾之偵測裝置及測試觸控面板用之測試設備，可準確地感測微小電容訊號，特別適用於測試電容式觸控面板或附有電容式觸控面板之各式電子製品。

以上雖以特定實施例說明本創作，但並不因此限定本創作之範圍，只要不脫離本創作之要旨，熟悉本技藝者瞭解在不脫離本創作的意圖及範圍下可進行各種變形或變更，例如於偵測單元可包含2、4或6個補償單元，或者可包含2、4或6個靜電放電保護單元。又，例如該待測物可為附有觸控面板之各式電子製品。

100‧‧‧測試設備

200‧‧‧感測器

300‧‧‧偵測模組

400‧‧‧判斷模組

Claims (11)

1. 一種測試設備，用以測試一觸控面板之功能，包含有：複數個感測器，用以感測一待測物之複數個微小電容訊號；一偵測模組，係接收並處理該複數個微小電容訊號，以產生複數個輸出訊號，其中該偵測模組包含有：複數個偵測單元，每一該偵測單元耦接一該感測器，該偵測單元包含有：一輸入節點(Ng)，接收該微小電容訊號；一運算單元，耦接該輸入節點(Ng)，並處理或放大該過濾後之微小電容訊號，以產生該輸出訊號；至少一補償單元，其第一端耦接該輸入節點，第二端用以接收一補償訊號；至少一靜電放電保護單元，用以對該測試設備與該觸控面板進行靜電放電保護，且其第一端耦接一電源，第二端耦接該補償單元之第二端並形成一第一節點；其中該補償訊號於該第一節點產生之電壓位準，等於該微小電容訊號於該輸入節點產生電壓位準；一判斷模組，耦接該偵測模組，根據該複數個輸出訊號判斷該觸控面板是否通過測試。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該至少一補償單元包含有：一第一補償單元，其第一端耦接該輸入節點且第二端用以接收一補償訊號；與一第二補償單元，其第一端耦接該輸入節點且第二端用以接收一補償訊號；以及 該至少一靜電放電保護單元包含有：一第一靜電放電保護單元，其第一端耦接一第一電源，第二端耦接該第一補償單元之第二端並形成一第一節點；與一第二靜電放電保護單元，其第一端耦接一第二電源，第二端耦接該第二補償單元之第二端並形成一第二節點。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該補償訊號為該輸出(負回授)訊號。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該偵測單元更包含有一濾波單元，耦接該輸入節點(Ng)，用以過濾該微小電容訊號之直流成份。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該補償訊號係由一電源所提供。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該偵測單元更包含有至少一低通濾波器，耦接該第一節點、該靜電放電保護單元的第一端及該運算單元的輸出端，用以穩定地提供該補償訊號。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該偵測單元更包含有至少一放大器，其輸入端耦接該運算單元的輸出端且輸出端耦接該第一節點，用以穩定地提供該補償訊號。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該補償單元為一PN接面二極體，該運算單元為一放大器。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該運算單元為一反相閉迴路放大器或一金氧半場效電晶體(MOSFET)。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之測試設備，其中該待測物為一觸控面板或附有觸控面板之各式電子製品。
11. 一種偵測裝置，用以偵測觸控面板之功能，包含有： 一感測器，用以感測該觸控面板之一微小電容訊號；以及一偵測單元，耦接該感測器，該偵測單元包含有：一輸入節點(NG)，接收該微小電容訊號，於該輸入節點產生一節點電壓；一運算單元，處理或放大該微小電容訊號，以產生一輸出訊號；至少一靜電放電保護單元，耦接該輸入節點，以執行靜電放電保護功能；至少一補償單元，提供至少一等於該節點電壓之回授電壓至該靜電放電保護單元的另一端，以補償該靜電放電保護單元之雜散電容對該節點電壓造成之影響。