专利名称：感测装置以及使用其的显示装置的制作方法
感测装置以及使用其的显示装置技术领域
本发明是有关于一种感测装置，特别是有关于一种具有差动电容/电阻测量的感 测装置。
背景技术：
已知的感测装置包括感测阵列以及检测单元。感测阵列是由多个水平感测电极以 及多个垂直感测电极所组成，其中，水平感测电极与垂直感测电极交错。当一物体(例如手 指或触控笔)接近感测阵列时，检测单元可测量与感测电极相关的电容/电阻，以检测到物 体的存在，更判断出物体的触控座标或触控位置。由检测单元所测量的电容/电阻可以是 形成在一对交错的水平与垂直感测电极的交越点上的相互电容(mutual-capacitance)、形 成在水平/垂直感测电极与物体之间的自身电容(self-capacitance)或者使形成在水平/ 垂直感测电极与一相对电极(counter electrode)之间的电阻。在感测装置的操作期间， 来自周遭环境而传送至水平与垂直感测电极的噪声耦合可能会导致错误。因此，为了关于 感测电极的电容/电阻而提供了差动测量，已消除来自周遭环境的噪声。
对于已知的差动测量，检测单元包括单一差动放大器，且此差动放大器耦接一对 感测电极，以分别产生表示电容(相互电容或自身电容)/电阻的输出电压。为了测量产生 于感测阵列的所有电容/电阻，差动放大器连续地切换耦接不同的感测电极对。因此，对于 具有大尺寸感测阵列的感测装置，包括单一差动放大器的检测单元需花费长时间去测量产 生于感测装置的感测阵列的所有电容/电阻，以检测物体的存在。发明内容
本发明提供一种感测装置，其依序地操作在多个操作期间。感测装置包括多个第 一电极、多个差动放大器、以及多个感测电路。所述第一电极依序地配置。这些差动放大 器至少包括一第一差动放大器以及一第二差动放大器，且每一差动放大器包括一第一输入 端以及一第二输入端。每一感测电路具有一输入端以及一输出端。这些感测电路至少包括 一第一感测电路、一第二感测电路、以及一第三感测电路。这些感测电路的输入端耦接多个 第一电极。这些感测电路的输出端耦接这些差动放大器。这些感测电路中至少一者的输出 端耦接第一差动放大器与第二差动放大器。
本发明另提供一种显示装置，包括一感测装置。此感测装置依序地操作在多个操 作期间，且包括多个第一电极、多个差动放大器、以及多个感测电路。这些第一电极，依序地 配置。这些差动放大器至少包括一第一差动放大器以及一第二差动放大器，且每一差动放 大器包括一第一输入端以及一第二输入端。每一感测电路具有一输入端以及一输出端。这 些感测电路至少包括一第一感测电路、一第二感测电路、以及一第三感测电路。这些感测电 路的输出端耦接这些差动放大器，且这些感测电路中至少一者的输出端耦接第一差动放大 器与第二差动放大器。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中
图1a-1c表示根据本发明一实施例，操作于多个操作期间的感测装置；
图2表示在每一操作期间中，图1a-1c的多个电极组与多个感测电路之间的耦接;
图3a_3d表示根据本发明另一实施例，操作于多个操作期间的感测装置；
图4表示在每一操作期间中，图3a_3d的多个电极组与多个感测电路之间的耦接;
图5a_5c表示根据本发明又一实施例，操作于多个操作期间的感测装置；
图6表示在每一操作期间中，图5a_5c的多个电极组与多个感测电路之间的耦接;
图7表示根据本发明一实施例的感测装置内的感测电路；以及
图8表示根据本发明另一实施例的感测装置内的感测电路。
主要元件符号说明
I 感测装置；10 检测单元；
11 传送器；12 感测阵列；
70 电流源；71…73 开关；
74 电容器；80 电压源；·
81,82 电阻器；100_1…100_4 感测电路；
101 处理器；Aint 放大器；
AMP…AMP3 差动放大器；
Cint 电容器；IN 感测电路的输入端；
IN+ 差动放大器的正输入端；
IN- 差动放大器的负输入端；
INTl-1NT4 积分器；0UT 感测电路的输出端；
0UT_AMP IN+ 差动放大器的输出端；
P1...PlO 操作期间； R1...R20 接收电极；
S21、S22、S41、S42、S61、S62 步阶；
Soutl... Sout3 输出信号；
ST 传送信号；ΤΡ··Τηι 传送电极。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1a表示根据本发明实施例的感测装置。参阅图1，感测装置I包括多个传送电极Tl-Tm、多个接收电极Rl-Rn、一检测单元10、以及一传送器11。其中，m、n都为整数。传送电极Tl-Tm依序地配置，且接收电极Rl-Rn也依序地配置。传送电极Tl-Tm与接收电极 Rl-Rn交错以形成感测阵列12。在此实施例中，以十二条接收电极Rl_R20(n=20)为例来说明。检测单元10包括多个感测电路100、多个差动放大器AMP、以及一处理器101。差动放 大器AMP的操作如同模拟数字转换器。在图1a的实施例中，以三个感测电路100_1-100_3 以及两个差动放大器AMPl与AMP2为例来说明。参阅图la，感测电路100_1_100_3分别包括 积分器INT1-1NT3，且积分器INT1-1NT3的每一者包括一放大器Aint以及一电容器Cint。 感测电路100_1-100_3的每一者具有一输入端IN以及一输出端OUT。在积分器INT1-1NT3 的每一者中，放大器Aint的一输入端稱接对应的感测电路的输入端IN,而另一输入端f禹接 感测装置I的一接地电位。对于感测电路100_1-100_3的每一者的积分器，电容器Cint耦 接于对应感测电路的输入端IN与输出端OUT之间。差动放大器AMPl与AMP2的每一者具 有一正输入端IN+、负输入端IN-、以及输出端0UT_AMP。感测电路100_1的输出端OUT耦接 差动放大器AMPl的正输入端IN+。感测电路100_2的输出端OUT耦接差动放大器AMPl的 负输入端IN-以及差动放大器AMP2的正输入端IN+。感测电路100_3的输出端OUT耦接差 动放大器AMP2的负输入端IN-。差动放大器AMPl与AMP2的输出端0UT_AMP分别产生输出 信号Soutl与Sout2至处理器101。
感测装置I操作在多个操作期间。在每一个操作期间内，既定数量的接收电极耦 接在一起，且定义为一电极组。在此实施例中，感测装置I在操作期间Pl-PlO操作(图2所 示)，且两条接收电极(既定数量=2)耦接在一起以定义为一电极组。根据感测电路的数量， 在操作期间Pl-PlO的每一者中定义三个电极组，且此三个电极组彼此不重叠。每一电极组 耦接一感测电路的输入端IN。图2表示在操作期间Pl-PlO中三个电极组与三个个感测电 路100_1-100_3之间的耦接。在图2中仅呈现在操作期间Pl-PlO中接收电极R1-R20的扫 描而没有呈现传送电极Tl-Tm的扫描。参阅图2,在作期间Pl-PlO的每一者中，每一电极组 所耦接的感测电路以其元件符号来表示。举例来说，参阅图1a与图2，在操作期间P5中，感 测电路100_1的输入端IN耦接由接收电极R9-R10所定义的电极组，感测电路100_2的输 入端IN耦接由接收电极R7-R8所定义的电极组，而感测电路100_3的输入端IN耦接由接 收电极R5-R6所定义的电极组。
参阅图1b与图2，当感测装置I切换为在操作期间P6中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由偏移一步阶S21而重新定义，其中，步阶 S21表示向上偏移一条接收电极。根据步阶S21的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦 接由接收电极RlO-Rll所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN切换为耦接由接收 电极R8-R9所定义的电极组，而感测电路100_3的输入端IN切换为耦接由接收电极R6-R7 所定义的电极组。
参阅图1c与图2，当感测装置I切换为在操作期间P7中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由偏移一步阶S22而重新定义，其中，步阶 S22表示向上偏移三条接收电极。根据步阶S22的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦 接由接收电极R13-R14所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN切换为耦接由接收电 极R11-R12所定义的电极组，而感测电路100_3的输入端IN切换为耦接由接收电极R9-R10 所定义的电极组。
接着，参阅图2，当感测装置I切换为在操作期间P8中操作时，分别耦接感测电路 100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，再次借由偏移步阶S21而重新定义。在接下来的 操作期间P9-P10中，分别耦接感测电路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由步阶S21与S22以一偏移周期来重新定义。当操作期间PlO完成时，感测装置I的操作可借由 偏移步阶S22而返回操作期间Pl。接着，在接下来的操作期间P2-P10，分别耦接感测电路 100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由重复地偏移步阶S21与S22以一偏移周期来 重新定义。在此实施利中，步阶S22大于步阶S21，且作为最大步阶。
在操作期间Pl-PlO的每一者中，传送器11提供传送信号ST至传送电极Tl-Tm，因 此引起了在传送电极Tl-Tm与接收电极R1-R20之间的电容耦合。根据在操作期间Pl-PlO 的每一者中三个电极组与感测电路100_1-100_3之间的耦接，由差动放大器AMPl与AMP2 所产生的输出信号Soutl与Sout2根据电容耦合而改变。因此，输出信号Soutl与Sout2 表不在传送电极Tl-Tm与三个电极组之间的相互电容。处理器101接收输出信号Soutl与 Sout2，且当物体接触感测阵列12时，根据输出信号Soutl与Sout2来检测物体的存在，使 得可判断物体的触控座标或触控位置。
参阅图2，在操作期间Pl与P3-P10的每一者中，三个电极组的每一者的接收电极 为依序配置的。然而，在操作期间P2中，耦接感测电路100_2的输入端IN的电极组内的接 收电极Rl与R20并非依序配置的。
在一些实施利中，于每一操作期间，三条接收电极耦接在一起以定义为一电极组。 在这些实施利中，是以十八条接收电极R1-R18 (n=18)为例来说明，且感测装置I操作在 九个操作期间P1-P9 (如图3a与图4所示)。由于感测电路的数量没有改变，因此在操作 期间P1-P9的每一者中仍定义三个电极组，且每一电极组耦接一感测电路的输入端IN。图 4表示在操作期间P1-P9中三个电极组与三个个感测电路100_1-100_3之间的耦接。在图 4中仅呈现在操作期间P1-P9中接收电极R1-R18的扫描而没有呈现传送电极Tl-Tm的扫 描。参阅图4，在作期间P1-P9的每一者中，每一电极组所耦接的感测电路以其元件符号来 表示。举例来说，参阅图3a与图2，在操作期间P4中，感测电路100_1的输入端IN耦接由 接收电极R7-R9所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN耦接由接收电极R4-R6所定 义的电极组，而感测电路100_3的输入端IN耦接由接收电极R1-R3所定义的电极组。
参阅图3b与图4，当感测装置I切换为在操作期间P5中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由偏移一步阶S41而重新定义，其中，步阶 S41表示向上偏移一条接收电极。根据步阶S41的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦 接由接收电极R8-R10所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN切换为耦接由接收电 极R5-R7所定义的电极组，而感测电路100_3的输入端IN切换为耦接由接收电极R2-R4所 定义的电极组。
参阅图3c与图4，当感测装置I切换为在操作期间P6中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由偏移步阶S41而重新定义。根据步阶S41 的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦接由接收电极R9-R11所定义的电极组，感测电 路100_2的输入端IN切换为耦接由接收电极R6-R8所定义的电极组，而感测电路100_3的 输入端IN切换为耦接由接收电极R3-R5所定义的电极组。
参阅图3d与图4，当感测装置I切换为在操作期间P7中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由偏移一步阶S42而重新定义，其中，步阶 S42表示向上偏移四条接收电极。根据步阶S42的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦 接由接收电极R13-R15所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN切换为耦接由接收电极R10-R12所定义的电极组，而感测电路100_3的输入端IN切换为耦接由接收电极R7-R9 所定义的电极组。
接着，参阅图4，当感测装置I切换为在操作期间P8中操作时，分别耦接感测电路 100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，再次借由偏移步阶S41而重新定义。在接下来的 操作期间P9中，分别耦接感测电路100_1-100_3的输入端IN的三个电极组，借由步阶S41 以一偏移周期来重新定义。当操作期间P9完成时，感测装置I的操作可借由偏移步阶S42 而返回操作期间Pl。接着，在接下来的操作期间P2-P9，分别耦接感测电路100_1-100_3的 输入端IN的三个电极组，借由重复地偏移步阶S41与S42以一偏移周期来重新定义。在此 实施利中，步阶S42大于步阶S41，且作为最大步阶。
参阅图4，在操作期间Pl与P4-P9的每一者中，三个电极组的每一者的接收电极为 依序配置的。然而，在操作期间P2与P3中，三个电极组中一者的接收电极非连续配置的。 举例来说，在操作期间P2，耦接感测电路100_2的输入端IN的电极组内的接收电极Rl与 R17-R18并非依序配置的。
在一些其他实施利中，如图5a所示，检测单元10包括四个感测电路以及三个差动 放大器。即是，与图1a比较起来，检测单元10更包括一感测电路1004以及一差动放大器 AMP3。感测电路100_4包括积分器INT4，且具有与感测电路100_1_1003相同的电路架构。 差动放大器AMP3具有正输入端IN+、负输入端IN-、以及输出端0UT_AMP。感测电路100_3 的输出端除了耦接差动放大器AMP2的负输入端IN-，也耦接差动放大器AMP3的正输入端 IN+。感测电路100_4的输出端OUT耦接差动放大器AMP3的负输入端IN-。差动放大器 AMP3的输出端0UT_AMP产生一输出信号Sout3至处理器101。
在图5a中，在每一操作期间，两条接收电极耦接在一起以定义为一电极组，且以 十八条接收电极R1-R18为例来说明。因此，如图6所示，感测装置I操作在六个操作期间 P1-P6。由于感测电路的数量等于四，因此在操作期间P1-P6的每一者中定义四个电极组。 此四个电极组彼此不重叠。图6表示在操作期间P1-P6中四个电极组与四个个感测电路 100_1-100_4之间的耦接。在图6中仅呈现在操作期间P1-P6中接收电极R1-R18的扫描而 没有呈现传送电极Tl-Tm的扫描。参阅图6，在作期间P1-P6的每一者中，每一电极组所耦 接的感测电路以其元件符号来表示。举例来说，参阅图5a与图6，在操作期间P3中，感测电 路100_1的输入端IN耦接由接收电极R9-R10所定义的电极组，感测电路100_2的输入端 IN耦接由接收电极R7-R8所定义的电极组，感测电路100_3的输入端IN耦接由接收电极 R5-R6所定义的电极组，而感测电路100_4的输入端IN耦接由接收电极R3-R4所定义的电 极组。
参阅图5b与图6，当感测装置I切换为在操作期间P4中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_4的输入端IN的四个电极组，借由偏移一步阶S61而重新定义，其中，步阶 S61表示向上偏移一条接收电极。根据步阶S61的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦 接由接收电极RlO-Rll所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN切换为耦接由接收电 极R8-R9所定义的电极组，感测电路100_3的输入端IN切换为耦接由接收电极R6-R7所定 义的电极组，而感测电路100_4的输入端IN耦接由接收电极R4-R5所定义的电极组。
参阅图5c与图6，当感测装置I切换为在操作期间P5中操作时，分别耦接感测电 路100_1-100_4的输入端IN的四个电极组，借由偏移一步阶S62而重新定义，其中，步阶S22表示向上偏移五条接收电极。根据步阶S62的偏移，感测电路100_1的输入端切换为耦接由接收电极R15-R16所定义的电极组，感测电路100_2的输入端IN切换为耦接由接收电极R13-R14所定义的电极组，感测电路100_3的输入端IN切换为耦接由接收电极R11-R12 所定义的电极组，而感测电路100_4的输入端IN耦接由接收电极R9-R10所定义的电极组。
接着，参阅图6，当感测装置I切换为在操作期间P6中操作时，分别耦接感测电路 100_1-100_4的输入端IN的四个电极组，再次借由偏移步阶S61而重新定义。当操作期间 P6完成时，感测装置I的操作可借由偏移步阶S62而返回操作期间P1。接着，在接下来的操作期间P2-P6，分别耦接感测电路100_1-100_4的输入端IN的四个电极组，借由重复地偏移步阶S61与S62以一偏移周期来重新定义。在此实施利中，步阶S62大于步阶S61，且作为最大步阶。
参阅图6，在操作期间Pl与P3-P6的每一者中，三个电极组的每一者的接收电极为依序配置的。然而，在操作期间P2中，耦接感测电路100_3的输入端IN的电极组内的接收电极Rl与R18并非依序配置的。
在操作期间P1-P6的每一者中，传送器11提供传送信号ST至传送电极Tl_Tm，因此引起了在传送电极Tl-Tm与接收电极R1-R18之间的电容耦合。根据在操作期间P1-P6 的每一者中四个电极组与感测电路100_1-100_4之间的耦接，由差动放大器AMP1-AMP3所产生的输出信号Soutl-Sout3根据电容耦合而改变。因此，输出信号Soutl-Sout3表示在传送电极Tl-Tm与四个电极组之间的相互电容。处理器101接收输出信号Soutl-Sout3，且当物体接触感测阵列12时，根据输出信号Soutl-Sout3来检测物体的存在，使得可判断物体的触控座标或触控位置。
表I表示在如图1a-1c与图2的实施例与图5a_5c与图6的实施例所示两接收电极耦接在一起以定义为一电极组的情况下，检测单元10的差动放大器的数量(以”x”表示)、在每一操作期间中耦接检测单元10的接收电极的数量、与最大步阶的接收电极偏移的数量之间的关系。
权利要求
1.一种感测装置，依序地操作在多个操作期间，包括 多个第一电极，依序地配置； 多个差动放大器，至少包括一第一差动放大器以及一第二差动放大器，且每一该差动放大器包括一第一输入端以及一第二输入端；以及 多个感测电路，每一该感测电路具有一输入端以及一输出端，其中，所述感测电路至少包括一第一感测电路、一第二感测电路、以及一第三感测电路； 其中，所述感测电路的所述输入端耦接所述第一电极； 其中，所述感测电路的所述输出端耦接所述差动放大器；以及 其中，所述感测电路中至少一者的该输出端耦接该第一差动放大器与该第二差动放大器。
2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，在所述操作期间，预设耦接所述感测电路的所述第一电极借由偏移一偏移周期的一第一步阶与一第二步阶来定义，且该第二步阶大于该第一步阶。
3.如权利要求2所述的感测装置，其特征在于，当该操作装置切换为操作在所述操作期间中的一第一操作期间时，预设耦接所述感测电路的所述第一电极的每一者以偏移该第一步阶来重新定义。
4.如权利要求3所述的感测装置，其特征在于，当该操作装置由该第一操作期间切换为操作在所述操作期间中的一第二操作期间时，预设耦接所述感测电路的所述第一电极的每一者以偏移该第二步阶来重新定义。
5.如权利要求2所述的感测装置，其特征在于，具有一既定数量的所述第一电极耦接在一起以定义为一电极组，且至少定义一第一电极组、一第二电极组、以及一第三电极组； 其中，该第一感测电路的该输入端耦接该第一电极组； 其中，该第二感测电路的该输入端耦接该第二电极组；以及 其中，该第三感测电路的该输入端耦接该第三电极组。
6.如权利要求5所述的感测装置，其特征在于，该第一感测电路的该输出端耦接该第一差动放大器的该第一输入端； 其中，该第二感测电路的该输出端耦接该第一差动放大器的该第二输入端以及该第二差动放大器的该第一输入端；以及 该第三感测电路的该输出端耦接该第二差动放大器的该第二输入端。
7.如权利要求5所述的感测装置，其特征在于，在所述第一电极中还定义一第四电极组； 其中，所述差动放大器还包括一第三差动放大器，且所述感测电路更包括一第四感测电路；以及 其中，该第三感测电路的该输出端更耦接该第三差动放大器的该第一输入端，且该第四感测电路的该输入端与该输出端分别耦接该第四电极组以及该第三差动放大器的该第二输入端。
8.如权利要求1所述的感测装置，还包括 多个第二电极，与所述第一电极交错； 其中，所述第一与第二差动放大器产生多个输出信号，所述输出信号表示在所述第二电极与所述第一电极之间的相互电容。
9.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，耦接所述第一、第二、与第三感测电极中的一者的所述第一电极不重叠于耦接所述第一、第二、与第三感测电极中的另两者的所述第一电极。
10.一种显示装置，包括 一感测装置，依序地操作在多个操作期间，且包括 多个第一电极，依序地配置； 多个差动放大器，至少包括一第一差动放大器以及一第二差动放大器，且每一该差动放大器包括一第一输入端以及一第二输入端；以及 多个感测电路，每一该感测电路具有一输入端以及一输出端，其中，所述感测电路至少包括一第一感测电路、一第二感测电路、以及一第三感测电路； 其中，所述感测电路的所述输出端耦接所述差动放大器，且所述感测电路中至少一者的该输出端耦接该第一差动放大器与该第二差动放大器。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，对于所述第一、第二、与第三感测电路的每一者而言，在所述操作期间的每一者中，借由偏移一偏移周期的一第一步阶与一第二步阶中一者来切换耦接具有预设数量的所述第一电极，且该第二步阶大于该第一步阶。
12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，在所述操作期间的每一者中，耦接所述第一、第二、与第三感测电极中的一者的所述第一电极不重叠于耦接所述第一、第二、与第三感测电极中的另两者的所述第一电极。
全文摘要
本发明公开一种感测装置以及使用其的显示装置。感测装置依序地操作在多个操作期间。感测装置包括多个第一电极、多个差动放大器、以及多个感测电路。所述第一电极依序地配置。所述差动放大器至少包括一第一差动放大器以及一第二差动放大器，且每一差动放大器包括一第一输入端以及一第二输入端。每一感测电路具有一输入端以及一输出端。所述感测电路至少包括一第一感测电路、一第二感测电路、以及一第三感测电路。所述感测电路的输入端耦接多个第一电极。所述感测电路的输出端耦接所述差动放大器。所述感测电路中至少一者的输出端耦接第一差动放大器与第二差动放大器。
文档编号G06F3/045GK103019484SQ20121028829
公开日2013年4月3日 申请日期2012年8月14日 优先权日2011年8月15日
发明者此下真司, 松井义和, 桥本和幸 申请人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美电子股份有限公司