电容式传感器的传感单元的制作方法_5

文档序号:9417041阅读:来源:国知局
七晶体管Τ7对第十传输电极SlO与第三控制电极C3之间的电压进行补偿,导通的第八晶体管Τ8对第十二传输电极S12与第四控制电极C4之间的电压进行补偿。
[0143]可以看出,在此感测时段t2,第一扫描信号Υ1、第二扫描信号Υ2、第三扫描信号Y3、第一参考信号R1、和第二参考信号R2均被调制信号M的驱动信号W抬高,且,第一参考信号Rl相对调制信号M未发生改变。相应地,第六传输电极S6输出的信号12与第八传输电极S8输出的信号13保持不变。第二信号线G22与第三信号线G23对应传输第二恒定直流信号12与13给处理电路113。所述处理电路113根据所述第二恒定直流信号12获知未有目标物体接近或触摸此感测电极14。
[0144]需要说明的是,如果未设置第七晶体管T7,当第五晶体管T5截止时,第十传输电极SlO处的载流子(电子或空穴,根据第五晶体管T5的类型而定)会对第三控制电极C3的电压有影响,相对地,当设置第七晶体管T7时,导通的第七晶体管T7会在第五晶体管T5截止时吸收所述载流子或释放与所述载流子电性相反的载流子(具体根据第五晶体管T5的类型选择),从而保持第三控制电极C3处的电压相对调制信号M保持不变。类似地,设置第八晶体管T8,以保持第四控制电极C4处的电压相对调制信号M保持不变。
[0145]在充电时段t3,与充电时段tl的充电原理类似或相同,第一参考信号Rl被再次提供给第三控制电极C3,对第三控制电极C3充电;第二参考信号R2被再次提供给第四控制电极C4,对第四控制电极C4充电。在此充电时段t3,所述信号12与13均为第二恒定直流信号,大小为1/2。
[0146]在感测时段t4,与感测时段t2的工作原理类似或相同,只不过,第一参考信号Rl相对调制信号M发生改变,相应地,所述差分对管D对应于第六传输电极S6和第八传输电极S8形成二不同的第二交流信号(1/2)+1、(1/2)-1,并分别通过第二信号线G22和第三信号线G23并行传输给处理电路113。所述处理电路113根据所述第二交流信号(I/2)+1、(1/2) -1获知有目标物体接近或触摸此感测电极14。
[0147]如上所述,区域BI中的第一行传感单元131被扫描完成。接下来,可以采用逐行扫描或隔行扫描的方式对区域BI中的其它行的传感单元131进行如上类似扫描,从而完成对整个区域BI的扫描。类似地,依次完成对其它区域B2、B3、和B4的扫描,进而完成对整个电容式传感器13的扫描。关于对于区域BI中的其它行传感单元131、和其它区域B2、B3、和B4的传感单元131的具体扫描过程,此处不再赘述。
[0148]由于本发明电容式传感装置I的控制电路11接收的是来自电容式传感器13的感测信号为差分电流信号,因此,所述电容式传感装置I的感测精度可以得到提高,从而有利于提升用户体验。
[0149]在上面实施方式的工作原理中,以所述时间T包括二充电时段tl和t3、以及二感测时段t2和t4为例进行说明,然,可变更地,在其它实施方式中,所述时间T包括二放电时段tl和t3、以及二感测时段t2和t4,相应地,所述调制信号M的驱动信号为负电平,所述参考信号产生电路117提供给差分对管D的第一参考信号Rl与第二参考信号R2对应为负电平,即,对感测电极14、第三控制电极C3、以及第四控制电极C4进行放电,此放电时间段即被定义为放电时段。
[0150]请参阅图14,图14为本发明电容式传感装置的第二实施方式的电路结构示意图。电容式传感装置2与电容式传感装置I的区别在于:第一,电容式传感装置2的电容式传感器23的传感单元231的结构略不同于电容式传感装置I的电容式传感器13的传感单元131的结构;第二,电容式传感装置2的控制电路21控制电容式传感器23执行感测的工作原理略不同于电容式传感装置I的控制电路11控制电容式传感器13执行感测的工作原理。下面对电容式传感装置2与电容式传感装置I相区别的结构以及工作原理进行相关说明,然,电容式传感装置2与电容式传感装置I的较相似或相同之处,此处不再赘述,对于本领域的技术人员,其根据前面对电容式传感装置I的结构与工作原理的描述,能够无需创造性劳动自然扩展到所述电容式传感装置2上。
[0151]请一并参阅图15与图16,图15为图14所示一列方向上相邻二传感单元231的电路结构示意图。图16为图14的电容式传感装置2的部分电路结构示意图。以下描述以二相邻传感单元231、且目标物体为手指F为例进行说明,其它传感单元231的结构与工作原理类似,不再赘述。所述传感电路25包括转换电路251。所述转换电路251用于响应感测电极24因手指F的接近或触摸所引起参考信号的变化,而对应产生第二交流信号。优选地,所述转换电路251转换感测电极24因手指F的接近或触摸所引起参考信号的变化量为第一交流信号,并叠加所述第一交流信号至一第二恒定直流信号上,对应产生所述第二交流信号。优选地,所述第一交流信号与第二交流信号均为电流信号。然,在其它实施方式中,所述第二交流信号也可为电压信号。
[0152]在本实施方式中,所述转换电路251包括第三晶体管N3。所述第三晶体管N3响应感测电极24因手指F的接近或触摸所引起参考信号的变化,而对应产生第二交流信号。优选地,所述第三晶体管N3对感测电极24因目标物体的接近或触摸所引起的参考信号的变化量进行转换以及放大,对应产生所述第二交流信号。
[0153]所述第三晶体管N3用于与相邻传感单元231的第三晶体管N3组成差分对管(未标示)。例如,对于一传感单元231的第三晶体管N3:用于与行方向上相邻的传感单元231的第三晶体管N3形成差分对管;或/和,用于与列方向上相邻的传感单元231的第三晶体管N3形成差分对管。
[0154]优选地,所述各传感单元231的第三晶体管N3用于分时与行方向和列方向上不同位置的相邻传感单元231的第三晶体管N3分别组成差分对管。S卩,任意相邻的二传感单元231用于组成一传感单元组233 (见图15)。在本实施方式中,同一列的传感单元231共用一电流源211,同一行中相邻的传感单元231的第三晶体管N3在需要组成差分对管时,共用一电流源211 (见图14)。
[0155]在电容式传感器23执行感测时,与同一电流源211相电连接的二相邻且被激活的传感单元231中的第三晶体管N3形成差分对管,所述二相邻且被激活的传感单元231中的第三晶体管N3的第五传输电极P5电连接同一电流源211。由差分对管的元件性质,对于所述二相邻且被激活的传感单元231:不管是其中一个传感单元231还是两个传感单元231中的感测电极24被目标物体接近或触摸所引起参考信号的变化时,所述二传感单元231中的第三晶体管N3于第六传输电极P6上分别形成第二交流信号,且二第三晶体管N3分别形成的第二交流信号同幅同频反相,为差分信号,二者之和与所述电流源211提供的第一恒定直流信号相等。
[0156]优选地,所述各传感单元231的传感电路25进一步包括第一开关单元Ql。所述第一开关单元Ql连接于第五传输电极P5与所述电流源211之间,用于控制是否在所述第五传输电极P5与所述电流源211之间进行电流传输。
[0157]所述第一开关单元Ql包括第一晶体管NI。所述第一晶体管NI包括第一控制电极V1、第一传输电极P1、和第二传输电极P2。所述第一控制电极Vl用于响应一扫描信号对应控制第一传输电极Pl与第二传输电极P2之间是否导通。第一传输电极Pl用于连接所述电流源211。第二传输电极P2用于连接所述第五传输电极P5。
[0158]优选地,所述第一开关单元Ql进一步包括第二晶体管N2。所述第二晶体管N2包括第二控制电极V2、第三传输电极P3、和第四传输电极P4。所述第二控制电极V2用于响应一扫描信号对应控制第三传输电极P3与第四传输电极P4之间是否导通。第三传输电极P3用于连接第二传输电极P2。
[0159]更优选地,所述传感电路25进一步包括第二开关单元Q2。所述第二开关单元Q2用于控制是否传输第一参考信号给第三控制电极V3。第三晶体管N3与感测电极24相关联,因此,第二开关单元Q2对应控制是否传输参考信号给所述感测电极24。
[0160]在本实施方式中,所述第三控制电极V3与所述感测电极24为二电极,所述第三控制电极V3直接连接所述感测电极24。在其它实施方式中,所述第三控制电极V3也可通过限流元件连接连接所述感测电极24,所述限流元件包括电阻,起到防ESD的作用。另外,所述第三控制电极V3与所述感测电极24也可为同一电极。
[0161]优选地,所述第二开关单元Q2包括第五晶体管N5。所述第五晶体管N5包括第五控制电极V5、第九传输电极P9、和第十传输电极PlO。其中,第五控制电极V5用于响应一扫描信号而对应控制第九传输电极P9与第十传输电极PlO是否导通。第九传输电极P9用于接收第一参考信号。第十传输电极PlO连接第三控制电极V3。
[0162]更优选地,所述传感电路25进一步包括第一补偿单元Ul。所述第一补偿单元Ul设置在第十传输电极PlO与第三控制电极V3之间,用于补偿第五晶体管N5关闭时第十传输电极PlO与第三控制电极V3之间的电压。
[0163]优选地,所述第一补偿单元Ul包括第七晶体管N7。所述第七晶体管N7包括第七控制电极V7、第十三传输电极P13、和第十四传输电极P14。其中,第七控制电极V7用于响应一扫描信号而控制第十三传输电极P13和第十四传输电极P14是否导通。第十三传输电极P13连接第十传输电极P10。第十四传输电极P14连接第三控制电极V3。第十三传输电极P13和第十四传输电极P14短接。
[0164]第七晶体管N7用于和第五晶体管N5交替导通,导通的第七晶体管N7在第五晶体管N5截止时补偿第三控制电极V3与第十传输电极PlO之间的电压。
[0165]请再参阅图15与图16,所述电容式传感器23进一步包括多个扫描线群组G3、多个信号线群组G4、和多条参考信号线X。其中,所述扫描线群组G3用于传输扫描线信号给所述多个传感单元231。所述信号线群组G4用于在所述多个传感单元231与所述控制电路21之间传输电流信号。所述多条参考信号线X用于传输第一参考信号给所述多个传感单元231。
[0166]所述扫描线群组G3包括第一扫描线G31、第二扫描线G32、第三扫描线G33、和第四扫描线G34。所述信号线群组G4包括第一信号线G41、第二信号线G42、和第三信号线G43。
[0167]对于位于同一列的二相邻传感单元231:—传感单元231中的第三晶体管N3的第六传输电极P6用于与第二信号线G42连接,另一传感单元231中的第三晶体管N3的第六传输电极P6用于与第三信号线G43连接;所述二相邻传感单元231的第三晶体管N3的第五传输电极P5通过同一第一信号线G41相连接。
[0168]对于每一信号线群组G4:所述第一信号线G41、第二信号线G42、和第三信号线G43沿列方向延伸,且所述第一信号线G41、第二信号线G42、和第三信号线G43沿行方向依次排布。
[0169]在本实施方式中,奇数行的传感单元231均连接第二信号线G42,偶数行的传感单元231均连接第三信号线G43。可变更地,在其它实施方式中,奇数行的传感单元231均连接第三信号线G43,偶数行的传感单元231均连接第二信号线G42。
[0170]第一扫描线G31与第二扫描线G32绝缘交叉排列。
[0171]优选地,同一列的第一晶体管N3的控制电极V3连接至同一第一扫描线G31。同一行的第二晶体管N2的第二控制电极V2连接到同一第二扫描线G32。同一行的第五晶体管N5的第五控制电极V5连接到同一第三扫描线G33。同一行的第七晶体管N7的第七控制电极V7连接到同一第四扫描线G34。同一行的第五晶体管N5的第九传输电极P9连接到同一参考信号线X。
[0172]由于电容式传感器23的多个传感单元231响应感测电极24因目标物体的接近或触摸所引起参考信号的变化,而对应产生第二交流信号给控制电路21,因此,电容式传感器23输出的感测信号较强且稳定性较高。
[0173]所述电容式传感装置2的工作原理如下。
[0174]在本实施方式中
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