传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于通过减小由传感器装置引入的出现在传感器电路接收单元的最终输出信号中的噪声的影响而保证足够的信噪比(SNR)的传感器电路，适用于诸如电容传感器或者感应传感器的所有传感装置，尽管所使用的输入信号具有相对小的幅度，所述传感装置识别用户的行为和物体运行，用作输入信号的时间周期信号与要感测的用户行为的变化速度或者物体运行的变化速度相比具有相对更高的频率。通过提高触摸传感器电路的信噪比(SNR)，从而触摸传感器芯片的功耗降低，甚至无需增加根据本发明专利技术的触摸传感器面板驱动信号的幅度，并且通过去除高压驱动器，触摸传感器芯片的制造成本得以降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感装置
本专利技术涉及通过减少传感器装置引入的出现在接收单元的最终输出信号中的噪声的影响，而保证足够的信噪比(SNR)的传感器电路方法，虽然诸如电容传感器或者感应传感器的传感装置中使用的输入信号的幅度相对较小，而作为输入信号使用的时间周期信号的频率与感应到的用户行为或者物体的运动的变化速度相比相对较高。更加特别的，为了阐明本专利技术的实施例，本专利技术的内容被应用于平板显示器使用的触摸传感器，例如液晶显示器(下文中被称为“LCD”)以及有机发光二极管(下文中被称为“OLED”)。本专利技术阐明了关于虽然使用的输入信号的幅度相对较小，但通过减少在平板显示器中自身产生并由触摸传感器面板引入的噪声的影响，从而能够保证足够的信噪比(SNR)的触摸传感装置的实施例。
技术介绍
电容传感器或者感应传感器被用作多种用途。在电容传感器和感应传感器中，为了通过传感器装置感应用户的行为或者物体的运动，作为输入信号使用的时间周期信号与用户行为或者物体运动的变化速度相比具有相对高的频率。这是因为只有当输入信号具有相对高的频率时，才能在传感器装置中通过电容方法或者磁耦合现象获得具有相对高的值的输出信号。然而，由于传感器装置引入的噪声分量同样出现在传感器电路的输出信号中，为了获得足够的信噪比(SNR)，输入至传感器装置的驱动信号的幅度需要被极大的增强。为了阐明本专利技术的更详细的实施例，将本专利技术应用至包括附加到诸如LCD和OLED的平板显示器装置的触摸传感器面板的触摸传感器电路。在最近的便携式电话或者笔记本电脑(PC)中，触摸传感器面板被附加至平板显示器装置LCD和OLED中，通过使用手指或者笔等的触摸操作，所述触摸传感器面板被用作输入装置。在初始的触摸传感器面板中主要使用电阻式触摸方法。然而，初始的触摸传感器面板的缺点在于由于机械运动必需转换为触摸传感，其使用寿命短。为弥补所述缺点，主要使用采用钢化玻璃去除了机械运动的电容触摸传感器面板。所述的电容触摸传感器面板具有用于触摸传感器面板的玻璃面板被安置于平板显示器上，并且钢化玻璃被附加至所述玻璃面板的结构。尽管用手指或者笔触摸所述的钢化玻璃，但机械运动不会被传递至所述安放在钢化玻璃下的用于触摸传感器面板的玻璃面板和平板显示器装置。相应地，所述电容触摸传感器面板不存在通过重复的触摸操作导致的显示器装置使用寿命缩短的缺陷。互相不电耦合并且相互交叉设置的电极被设置在电容触摸传感器面板的玻璃面板中。所述电极通常采用透明电极(即铟锡氧化物)或者纳米线。所述电容触摸传感器面板可分为自电容测量方法和互电容测量方法。在早期阶段，主要使用测量自电容的方法。随着同一时间作出的触摸的数目变成3个或者更多，测量互电容的方法逐渐的被更多采用。此处，术语“自电容”为每行与参考点之间的电容，而术语“互电容”为相互交叉的两行之间的电容。在LCD的情况下，自电容的参考点(接地)对应于LCD公共电极(VCOM)端，而在OLED的情况下，则对应于公共阴极端。然而，在测量互电容的电容触摸方法中，例如LCD或者OLED等的平板显示器本身产生的公共电极(VCOM)噪声的信噪比(SNR)非常小。此处，所述公共电极(VCOM)噪声通常涉及LCD公共电极(VCOM)噪声和OLED公共阴极电极噪声。相应地，在此电容触摸方法下，减少由平板显示器本身产生的公共电极(VCOM)噪声的影响的机制是至关重要的。在对本专利技术的主要技术精神进行描述之前，需要首先理解LCD的结构。在本专利技术中，由于OLED中产生公共电极(VCOM)噪声的机制与LCD的相类似，所以只对LCD的结构进行描述。现有的LCD可主要分为垂直对齐(VA)方法和平面交换(IPS)方法。在垂直对齐(VA)方法中，如图1a所示，公共电极(VCOM)节点接近电容触摸传感器面板电极，这是因为，其被安置于形成LCD的两个玻璃基板中的远离LCD的背光的LCD的上层玻璃基板中。在平面交换(IPS)方法中，如图1b所示，公共电极(VCOM)节点远离所述电容触摸传感器面板电极，这是由于其被安置接近背光的LCD的下层玻璃基板中。然而，由于平面交换(IPS)方法中触摸传感器面板和LCD之间除了具有相对高电阻值的防止静电薄膜之外不存在导电面板，因此所述触摸传感器面板电极直接暴露于驱动TFT或者源驱动的视频模拟信号(即灰度信号)。LCD的像素包括两个电极、安置于两个电极之间的液晶、颜色过滤器等。所述电极由所述玻璃面板之上的铟锡氧化物(ITO)等制成的透明电极形成。如图2所示，通过TFT开关从源驱动接收的表示灰度的模拟信号被应用至所述两个电极中的一个。大约5V的直流(DC)电压被共同应用至另一个公共节点的所有像素。这样的公共节点被称为公共电极(VCOM)节点。通常地，电容触摸传感器面板在所述触摸传感器面板本身不包括接地或者参考电极，由于所述电容触摸传感器面板直接设置于所述LCD上，所以LCD公共电极(VCOM)节点用作电容触摸传感器面板的参考电压节点。参照图2，在LCD中，根据对应于各行的门驱动线G1至G3的位置，对它们按顺序进行驱动。大量的(全高清(HD)的情况下大约6000个)TFT开关的门节点与每个门驱动线相耦合。相应地，相对高的几十pF的电容被耦合至一个门驱动线。门驱动信号在断开时维持大约-5V的值，在打开时维持大约+25V的值。相应地，由于所述门驱动信号的上升沿及下降沿时间中，在短时间内会产生非常大的电压变动，所以可以由“CdV/dt”表示的非常高的位移电流IN(t)经过TFT的门电容CGD和液晶电容CLC流动至LCD公共电极(VCOM)节点。图3为显示了由于图2所示的门驱动线的驱动信号而产生的公共电极(VCOM)噪声的机制的示意图。参照图3，所述位移电流IN(t)经由透明电极形成的公共电极(VCOM)平面，然后通过LCD公共电极(VCOM)驱动电路(driver)的输出电阻(RO)来流动，因此LCD公共电极(VCOM)的波形在所述门驱动信号的上升沿和下降沿时刻呈现为脉冲形式。然而，如图2所示，所述门驱动信号顺序地移动至下一个门驱动线。公共电极(VCOM)噪声在所有门驱动线的门驱动器信号的每个上升沿和下降沿区间具有脉冲形状的波形。如上所述的电容触摸方法分为测量自电容的方法和测量互电容的方法。由于触摸时人体和地球之间的电容增加，自电容的值增加。相应地，根据这种现象来确定触摸是否存在。进一步地，由于其具有大约20pF或者更多的相对高的值，自电容对LCD公共电极(VCOM)噪声相对不敏感。然而，在所述电容触摸方法中，如果同时触摸位置的数量为3个或者更多，则需要测量互电容。如果存在触摸操作，则在一个触摸位置相互交叉的两个电极间的互电容值减小。所述互电容值为大约1pF，由于触摸操作，所述互电容值减少大约10％至20％。如本专利技术的图8所示，互电容CM.i,j一侧的电极X[j]耦合至电荷放大器的输入端，其另一侧的电极Y[i]耦合至驱动信号发生单元120。所述CM.i,j为第i个Y电极Y[i]与第j个X电极X[j]之间的互电容。当电极Y[i]与电极X[j]相交的位置产生触摸操作时，互电容CM.i,j的值减少大约10％至20％，电荷放大器的输出电压幅度也因此减小。这是因为，电荷放大器的输出电压幅度以与CM.i,j的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感装置，包括：传感器装置，配置为识别用户的行为或者物体的运动；第一接收单元，配置为响应于所述传感器装置的输出信号而运作；第二接收单元，配置为联动于所述第一接收单元的输出信号而运作；反馈信号发生单元，配置为联动于所述第一接收单元的输出信号而运作；周期信号发生单元，配置为产生周期信号；驱动信号发生单元，耦合至所述周期信号发生单元的输出信号以及所述反馈信号发生单元的输出信号，并配置为产生传感器装置驱动信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.06 KR 10-2012-01407121.一种传感装置，包括：传感器装置，配置为识别用户的行为或者物体的运动；第一接收单元，配置为响应于所述传感器装置的输出信号而运作；第二接收单元，配置为联动于所述第一接收单元的输出信号而运作；反馈信号发生单元，配置为联动于所述第一接收单元的输出信号而运作；周期信号发生单元，配置为产生周期信号；驱动信号发生单元，耦合至所述周期信号发生单元的输出信号以及所述反馈信号发生单元的输出信号，并配置为产生传感器装置驱动信号。2.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述周期信号发生单元产生正弦波、脉冲波和三角波中的任一种。3.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述第二接收单元包括一个或者多个乘法器以及斩波器，以降低所述传感器装置引入噪声的影响。4.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述驱动信号发生单元包括谐振器。5.根据权利要求1所述的传感装置，其中：所述第一接收单元包括电荷放大器；所述电荷放大器包括运放。6.根据权利要求5所述的传感装置，其中：所述电荷放大器的转移函数的频率特性具有带通特性，以阻止使用于所述电荷放大器中的运放的输出端电压饱和的现象。7.根据权利要求5所述的传感装置，其中，所述电荷放大器，利用所述运放的自高频特性，阻止运放的输出端电压饱和的现象。8.根据权利要求5所述的传感装置，其中所述周期信号发生单元的输出信号的频率落入所述电荷放大器的转移函数的通过频带的范围。9.根据权利要求5所述的传感装置，其中所述驱动信号发生单元包括谐振器，其中谐振器的共振频率落入所述电荷放大器的转移函数的通过频带的范围。10.根据权利要求1所述的传感装置，其中，通过对所述传感器装置反馈回来的信号和所述周期信号发生单元的输出信号进行合成，所述驱动信号发生单元的所述传感器装置驱动信号抵消由所述传感器装置引入的部分噪声信号分量。11.根据权利要求4所述的传感装置，其中由所述传感器装置引入的噪声的频率分量中，具有所述谐振器的共振频率的90％至110％范围的频率分量通过负反馈操作而衰减。12.根据权利要求4所述的传感装置，其中：所述传感器装置包括：可变传感器装置(131)，配置为应用并接收所述驱动信号发生单元的所述传感器装置驱动信号，根据要感测的物理量，产生数值可变的输出信号，并作为所述第一接收单元的输入信号而进行传输；以及固定传感器装置(133)，配置为应用并接收所述驱动信号发生单元的所述传感器装置驱动信号，产生与要感测的物理量无关的数值恒定的输出信号，并作为所述第一接收单元输入信号而进行传输；其中，在谐振器的共振频率上，所述可变传感器装置(131)的转移函数和所述固定传感器装置(133)的转移函数间的差值为50％或者更低。13.根据权利要求12所述的传感装置，其中所述可变传感器装置(131)的输出信号和所述固定传感器装置(133)的输出信号，对于分别所引起的噪声的频率特性和时域特性相同。14.根据权利要求12所述的传感装置，其中：所述第一接收单元分别接收所述可变传感器装置(131)的输出信号以及所述固定传感器装置(133)的输出信号，产生根据所述可变传感器装置(131)的输出信号而确定的第一输出信号以及根据所述固定传感器装置(133)的输出信号而确定的第二输出信号，将所述第一输出信号作为所述第二接收单元的输入信号提供，将所述第一输出信号和所述第二输出信号作为所述反馈信号发生单元的输入信号提供。15.根据权利要求1所述的传感装置，其中所述第一接收单元的转移函数具有带通频率特性。16.根据权利要求4所述的传感装置，其中所述驱动信号发生单元的所述传感器装置驱动信号，在所述传感器装置所引入的噪声信号分量中，共振频率的90％至110％范围的频段中抵消。17.根据权利要求1所述的传感装置，其中：所述第二接收单元包括：乘法电路，配置为使得所述第一接收单元的部分输出信号和所述周期信号发生单元的输出信号相乘；以及积分器或者低通滤波器，配置为所述乘法电路的输出信号耦合至输入端；其中，所述乘法电路包括乘法器或者斩波器电路中的任一个。18.一种传感装置，包括：平板显示器，配置为包括使用电容方法识别触摸操作的触摸传感器面板；接收单元，配置为响应于所述触摸传感器面板的输出信号而运行；反馈信号发生单元，配置为联动于所述接收单元的输出信号而运行；周期信号发生单元，配置为产生周期信号；以及驱动信号发生单元，耦合至所示周期信号发生单元的输出信号和所述反馈信号发生单元的输出信号，配置为产生触摸传感器面板驱动信号。19.根据权利要求18所述的传感装置，其中所述触摸传感器面板的第一方向的导线和第二方向的导线不会电力短路。20.根据权利要求18所述的传感装置，其中所述触摸传感器面板和所述反馈信号发生单元一起包含在形成反馈环路的部件中。21.根据权利要求18的传感装置，其中通过使用所述接收单元的部分或者全部输出信号，用于驱动所述触摸传感器面板的所述驱动信号发生单元的所述触摸传感器面板驱动信号发生改变。22.根据权利要求18所述的传感装置，其中作为所述反馈信号发生单元的输出信号和所述周期信号发生单元的输出信号的合成信号，所述驱动信号发生单元的所述触摸传感器面板驱动信号被应用至所述触摸传感器面板。23.根据权利要求18所述的传感装置，其中所述驱动信号发生单元包括谐振器。24.根据权利要求18所述的传感装置，其中所述周期信号发生单元产生正弦波、脉冲波或者三角波。25.根据权利要求18所述的传感装置，其中所述接收单元包括：乘法器或者斩波器之...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴鸿浚，李祥铢，吕东熹，李宰承，
申请(专利权)人：浦项工科大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR