TWI575432B - 感測裝置 - Google Patents

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TWI575432B
TWI575432B TW104119039A TW104119039A TWI575432B TW I575432 B TWI575432 B TW I575432B TW 104119039 A TW104119039 A TW 104119039A TW 104119039 A TW104119039 A TW 104119039A TW I575432 B TWI575432 B TW I575432B
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Description

感測裝置
本發明是有關於一種電子裝置,特別係有關於一種感測裝置。
今日,觸控裝置已廣泛使用於電子裝置中。舉例來說,觸控裝置可應用於智慧型手機或筆記型電腦上。藉由所搭載之觸控裝置,使用者能夠輕易來操作智慧型手機或筆記型電腦。觸控裝置的觸控靈敏度將會影響使用者的操作。
一些既有的觸控裝置之觸控靈敏度並非是線性,且無法依據使用者的需求調整觸控靈敏度,也無法選擇觸發訊號的來源。因此,有需要提出一種新的觸控裝置具有線性的觸控靈敏度,以及較佳的觸控靈敏度,並且還能夠根據使用者的需求調整觸控靈敏度。
在本發明的一實施例中,一種感測裝置包括一感應元件以及一基板。感應元件經配置於一第一方向上延伸,並因應於一物件在感測裝置上引起的一觸控事件檢測出一電容。基板經配置以與感應元件界定出一第一電容,並提供一第二電容,其中第二電容與第一電容相對於感應元件呈串聯。
在本發明的一實施例中,該感測裝置更包括一訊號 源及一放大器。訊號源經配置以提供一源觸發訊號。放大器具有一輸入端耦接該感應元件,並接收該源觸發訊號。
在本發明的一實施例中,該感測裝置更包括一放大器及一第一對之導電性元件。放大器具有一輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收從該感測裝置外輸入之一觸發訊號。第一對之導電性元件經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二方向上界定出一第一迴授電容。該第一迴授電容耦接於一放大器之輸入端及輸出端之間。
在本發明的一實施例中,該感測裝置更包括一放大器、一訊號源、一第一對之導電性元件、一訊號源開關、一第一迴路開關。放大器具有輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收一觸發訊號。訊號源提供一源觸發訊號。一第一對之導電性元件,經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二方向上界定出一第一迴授電容。該第一迴授電容耦接於該放大器之輸入端及輸出端之間。一訊號源開關,耦接於該訊號源與該放大器之輸入端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置外部輸入之事件不導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件導通。第一迴路開關經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置之外部輸入之事件導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通。
在本發明之一實施例中,該第一對之導電性元件於該第一方向上具有一第一尺寸。該感測裝置更包括一第二對之導 電性元件。第二對之導電性元件經配置於該第一方向上延伸並於該第一方向上具有一第二尺寸,又於該第二方向上界定出一第二迴授電容。該第二迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。
在本發明之一實施例中,該感測裝置更包括一第一迴路開關以及一第二迴路開關。一第一迴路開關經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。一第二迴路開關經配置與該第二迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。該第一迴路開關及該第二迴路開關至少一者導通。
在本發明之一實施例中,該感測裝置更包括一放大器、一第一對之導電性元件、一第二對之導電性元件、一訊號源開關、一第一迴路開關、一第二迴路開關。放大器具有輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收一觸發訊號。一第一對之導電性元件,經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二方向上界定出一第一迴授電容。該第一迴授電容耦接於該放大器之輸入端及輸出端之間。第二對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸並於該第一方向上具有一第二尺寸,又於該第二方向上界定出一第二迴授電容;該第二迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。訊號源開關耦接於該感測裝置之一訊號源與該放大器之輸入端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置外部輸入之事件不導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件導通。第一迴路開關經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為 該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通。第二迴路開關,經配置與該第二迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通。該第一迴路開關及該第二迴路開關之至少一者因應於該觸發訊號由該感測裝置之外部輸入之事件導通。
在本發明之一實施例中,該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離。該感測裝置更包括一第三對之導電性元件。第三對之導電性元件經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離。該第二距離不同於該第一距離。
在本發明之一實施例中,該感測裝置更包括一第一迴路開關及一第三迴路開關。第一迴路開關經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。第三迴路開關經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。該第一迴路開關及該第三迴路開關至少一者導通。
在本發明之一實施例中,該感測裝置更包括一放大器、一訊號源、一第一對之導電性元件、一第三對之導電性元件、一訊號源開關、一第一迴路開關、一第三迴路開關。放大器具有輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收一觸發訊號。一訊號源提供一源觸發訊號。第一對之導電性元件經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二 方向上界定出一第一迴授電容。該第一迴授電容耦接於一放大器之輸入端及輸出端之間。該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離。第三對之導電性元件經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容。該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離。訊號源開關耦接於該訊號源與該放大器之輸入端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置外部輸入之事件不導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件導通。第一迴路開關經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通。第三迴路開關,經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之源觸發訊號之事件不導通。當該訊號源開關不導通時,該第一迴路開關及該第三迴路開關至少一者導通。
在本發明之一實施例中,該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離。該感測裝置更包括一第三對之導電性元件。一第三對之導電性元件經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離。該第二距離不同於該第一距離。
在本發明之一實施例中,該感測裝置更包括一第一迴路開關、一第二迴路開關、一第三迴路開關。第一迴路開關經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。第二迴路開關經配置與該第二迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。第三迴路開關經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通。該第一迴路開關、該第二迴路開關、該第三迴路開關至少一者導通。
在本發明之一實施例中,該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離。該感測裝置更包括一第三對之導電性元件及一第三迴路開關。第三對之導電性元件經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離。該第二距離不同於該第一距離。第三迴路開關經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之源觸發訊號事件不導通。當該訊號源開關不導通時,該第一迴路開關、該第二迴路開關、該第三迴路開關之至少一者導通。
在本發明之一實施例中,一種感測裝置包括一感應元件、一基板、一放大器。感應元件經配置以因應於一物件在該感測裝置上引起的一觸控事件檢測出一電容。基板與該感應元件界定出一第一電容,並提供一第二電容。放大器具有一輸出端,其中,該放大器之輸出端上之電壓值是該第一電容與及該第二電容之電容值的函數。
在本發明之一實施例中,該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該第一電容與及該第二電容之電容值之關係可表示如下:
符號Vin1可視為一源觸發訊號的電壓值。該觸發訊號為該感測裝置之一訊號源提供。符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值。符號Cin代表一電容器的電容值。該觸發訊號經由該電容器輸入至該放大器之輸入端。符號G為該放大器之開迴路增益。符號CF代表該電容的電容值。符號CPF代表該第一電容之電容值。符號CJUN代表該第二電容之電容值。
在本發明之一實施例中,該感測裝置更包括一第一對之導電性元件。第一對之導電性元件界定出一第一迴授電容。該放大器之輸出端上之電壓值是該第一迴授電容之電容值的函數。
在本發明之一實施例中,該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該第一迴授電容之電容值之關係可表示如下:
符號Vin2可視為一觸發訊號的電壓值。該觸發訊號從該感測裝置之外部輸入。符號Vout可視為該放大器之輸出端上 之電壓值。符號G為該放大器之開迴路增益。符號CF代表該電容的電容值。符號CPF代表該第一電容之電容值。符號CJUN代表該第二電容之電容值。符號C1代表該第一迴授電容之電容值。
在本發明之一實施例中,第一對之導電性元件於一第一方向上具有一第一尺寸,該第一迴授電容之電容值由該第一尺寸決定。該感測裝置更包括一第二對之導電性元件。一第二對之導電性元件,於該第一方向上具有一第二尺寸,並界定出一第二迴授電容,該第二迴授電容之電容值由該第二尺寸決定。該放大器之輸入端及輸出端間之等效電容值為該第一迴授電容及該第二迴授電容之電容值之總和,該放大器之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
在本發明之一實施例中,該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該等效電容值之關係可表示如下:
符號Vin2可視為一觸發訊號的電壓值。該觸發訊號從該感測裝置之外部輸入。符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值。符號G為該放大器之開迴路增益。符號CF代表該電容的電容值。符號CPF代表該第一電容之電容值。符號CJUN代表該第二電容之電容值。符號C1代表該第一迴授電容之電容值。符號C2代表該第二迴授電容之電容值。
在本發明之一實施例中,第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於一第二方向上相距 一第一距離,該第一迴授電容之電容值由該第一距離決定。該感測裝置更包括一第三對之導電性元件。一第三對之導電性元件經配置以界定出一第三迴授電容。該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離。該第二距離不同於該第一距離。第三迴授電容之電容值由該第二距離決定。該放大器之輸入端及輸出端間之等效電容值為該第一迴授電容及該第三迴授電容之電容值之總和,該放大器之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
在本發明之一實施例中,該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於一第二方向上相距一第一距離。該第一迴授電容之電容值由該第一距離決定。該感測裝置更包括一第三對之導電性元件。一第三對之導電性元件經配置以界定出一第三迴授電容。該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離。該第二距離不同於該第一距離。第三迴授電容之電容值由該第二距離決定。該放大器之輸入端及輸出端間之等效電容值為該第一迴授電容、該第二迴授電容、該第三迴授電容之電容值之總和,該放大器之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
在本發明之一實施例中,該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該等效電容值之關係可表示如下:
符號Vin2可視為一觸發訊號的電壓值。該觸發訊號 從該感測裝置之外部輸入。符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值。符號G為該放大器之開迴路增益。符號CF代表該電容的電容值。符號CPF代表該第一電容之電容值。符號CJUN代表該第二電容之電容值。符號C1代表該第一迴授電容之電容值。符號C2代表該第二迴授電容之電容值。符號C3代表該第三迴授電容之電容值。
在一些實施例中,藉由加入迴路開關,使用者能夠選擇感測裝置之觸控靈敏度。
此外,在一些實施例中,藉由增加第二電容來相對於放大器之第二輸入端串聯第一電容,能使感測裝置之觸控靈敏度較佳。
再者,在一些實施例中,藉由加入迴路開關以及訊號源開關,使用者能夠選擇觸發訊號的來源,因此感測裝置具有較佳的適用性。
上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點,俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解,這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。
1‧‧‧感測裝置
10‧‧‧感測單元
15‧‧‧物件
17‧‧‧保護層
101‧‧‧感測單元
10n‧‧‧感測單元
20‧‧‧感應元件
CF‧‧‧電容
22‧‧‧訊號源
GND‧‧‧參考接地
Vin1‧‧‧源觸發訊號
Cin‧‧‧電容器
CPF‧‧‧第一電容
OP‧‧‧放大器
Vref‧‧‧參考電壓
24‧‧‧基板
26‧‧‧摻雜區
CJUN‧‧‧第二電容
Vout‧‧‧偵測訊號
FD‧‧‧第一方向
SD‧‧‧第二方向
25‧‧‧放大器電路
3‧‧‧感測裝置
30‧‧‧感測單元
Vin2‧‧‧觸發訊號
22A‧‧‧導電性元件
22B‧‧‧導電性元件
C1‧‧‧第一迴授電容
CP1‧‧‧第一電容
35‧‧‧放大器電路
4‧‧‧感測裝置
40‧‧‧感測單元
SW1‧‧‧第一迴路開關
SW0‧‧‧訊號源開關
22‧‧‧訊號源
5‧‧‧感測裝置
50‧‧‧感測單元
24A‧‧‧導電性元件
24B‧‧‧導電性元件
C2‧‧‧第二迴授電容
CP2‧‧‧第一電容
W1‧‧‧第一尺寸
W2‧‧‧第二尺寸
55‧‧‧放大器電路
6‧‧‧感測裝置
60‧‧‧感測單元
SW2‧‧‧第二迴路開關
65‧‧‧放大器電路
7‧‧‧感測裝置
70‧‧‧感測單元
8‧‧‧感測裝置
80‧‧‧感測單元
26A‧‧‧導電性元件
26B‧‧‧導電性元件
C3‧‧‧第三迴授電容
CP3‧‧‧第一電容
D1‧‧‧距離
D2‧‧‧距離
9‧‧‧感測裝置
90‧‧‧感測單元
SW3‧‧‧第三迴路開關
10‧‧‧感測裝置
100‧‧‧感測單元
11‧‧‧感測裝置
110‧‧‧感測單元
115‧‧‧放大器電路
12‧‧‧感測裝置
120‧‧‧感測單元
13‧‧‧感測裝置
130‧‧‧感測單元
藉由參照前述說明及下列圖式,本揭露之技術特徵及優點得以獲得完全瞭解。
圖1為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之上視示意圖。
圖2A為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖
圖2B為圖2A之感測裝置在小訊號模式下的放大器電路之電路圖。
圖3A為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖3B為圖3A之感測裝置在小訊號模式下的放大器電路之電路圖。
圖4為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖5A為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖5B為圖5A之感測裝置在小訊號模式下的放大器電路之電路圖。
圖6A為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖6B為圖6A之感測裝置在小訊號模式下的放大器電路之電路圖。
圖7為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖8為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖9為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖10為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖11A為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖11B為圖11A之感測裝置在小訊號模式下的放大器電路之電路圖。
圖12為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
圖13為根據本揭露之一些實施例,感測裝置之示意圖。
為了使具有通常知識者能徹底地瞭解本發明,將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結構。顯然地,本發明的實現並未限定於相關領域之具有通常知識者所熟習的特殊細節。另一方 面,眾所周知的結構或步驟並未描述於細節中,以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下,然而除了這些詳細描述之外,本發明還可以廣泛地施行在其他實施例中,且本發明的範圍不受限定,其以後附的申請專利範圍為準。
圖1為根據本揭露一些實施例,感測裝置1之上視示意圖。感測裝置1可安裝於一電子裝置,例如智慧型手機,筆記型電腦,個人行動助理,或是平板電腦上。感測裝置1包括一感測陣列,該感測陣列包括複數個感測單元10,由具有防刮、抗靜電之一保護層17所遮蓋。該等感測單元10用以感測一物件15,例如是手指或是觸控筆,經由保護層17觸控於感測裝置1所引起之一觸控事件。
圖2A為根據本揭露一些實施例,感測裝置1之示意圖。參照圖2A,感測裝置1包括一訊號源22、一電容器Cin、一基板24以及複數個感測單元101-10n。
訊號源22耦接一參考接地GND,且經配置以提供一源觸發訊號Vin1。在一些實施例中,源觸發訊號Vin1包括脈波訊號。
電容器Cin經配置以隔絕從訊號源22輸入之直流成分。為了方便起見,符號Cin亦代表電容器Cin的電容值。
基板24包含複數個摻雜區26。每一摻雜區26對應一個感測單元。基板24之電壓準位可視為一參考接地GND,而摻雜區26免於被施加偏壓。在本實施例中,基板24為p型基板,而摻雜區26為n型井區(n-well region)。在一些實施例中,基板24為n型基板,而摻雜區26為p型井區(p-well region)。基於此摻雜方式,基板24及摻雜區26於其接面形成空乏區。因此,基板26提供一第二電容CJUN。第二電容CJUN例如是空乏電容。為了方便說明, 符號CJUN亦代表第二電容CJUN之電容值。
在一些既有的方法中,並未思及於感應元件(例如感應元件20)之下方設置井區(例如摻雜區26)。因為若在感應元件之下方設置井區,可能有漏電流的風險。相對的,本揭露卻在感應元件的下方設置井區,藉此提升感測裝置的靈敏度,其將詳細描述於下文。關於漏電流的風險,在本揭露中,漏電流的情況不容易發生,即使發生漏電流,其值也很小,可忽略不計。
該等感測單元包括一感測單元101至一感測單元10n,其中n屬於正整數。該等感測單元101-10n大致上具有相同的元件、設置、操作方式。在本實施例中,該等感測單元101-10n共用基板24。在一些實施例中,該等感測單元101-10n共用訊號源22。以感測單元101為例,操作時,感測單元101偵測到由物件15引起之一觸控事件。此外,感測單元101包括一感應元件20、一放大器OP、一摻雜區26。
感應元件20經配置於一第一圖案化導電層,並沿著一第一方向FD延伸。又,感應元件20經配置以面向觸控感測裝置1(或觸控保護層17)之物件15。此外,感應元件20經配置以與摻雜區26界定出一第一電容CPF。為了方便起見,於下文中,符號CPF亦代表第一電容CPF的電容值。第一電容CPF與第二電容CJUN相對於感應元件20呈串聯。在一些實施例中,感應元件20經配置於摻雜區26之正上方。在一些實施例中,感應元件20之一部份經配置於摻雜區26之正上方。感應元件20包括,但不限定於,多晶矽(poly)或是金屬(metal)。
放大器OP在半導體製程中形成於基板24上及/或基板24內。為了方便說明,放大器OP以電路符號的方式呈現。放大器OP具有第一輸入端(例如非反向輸入端,"+"端)、第二輸入端 (例如反向輸入端,"-"端)以及一輸出端。第一輸入端經配置以耦接一參考電壓Vref。第二輸入端經配置以耦接該感應元件20以及摻雜區26。此外,第二輸入端經配置以接收源觸發訊號Vin1。
操作時,感測裝置1經配置以因應於物件15在感測裝置1上引起的一觸控事件檢測出一電容CF。為了方便起見,於下文中,符號CF亦代表電容CF的電容值。具體而言,操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置1上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,物件15、基板24、訊號源22、感應單元101構成一放大器電路,如圖2B所示。
圖2B為圖2A之感測裝置1在小訊號模式下的一放大器電路25之電路圖。參照圖2B,在小訊號模式下,參考電壓Vref視為一參考接地GND,且物件15之電壓準位也可視為參考接地GND。因此,放大器OP之第一輸入端耦接於參考接地GND以及電容CF耦接於參考接地GND。第一電容CPF與第二電容CJUN串聯於放大器OP之第二輸入端與參考接地GND之間。電容CF耦接於放大器OP之第二輸入端與參考接地GND之間。
放大器OP於第二輸入端接收源觸發訊號Vin1,放大源觸發訊號Vin1並於輸出端輸出偵測訊號Vout。偵測訊號Vout為放大後的源觸發訊號Vin1。偵測訊號Vout與源觸發訊號Vin1之關係可表示為如下之式子(1):
其中,符號G為放大器OP之開迴路增益,符號Cin代表電容器Cin的電容值,符號CF代表感應電容的電容值,符號CPF代表第一電容之電容值,符號CJUN代表第二電容之電容值。又, 為感應電容CPF及第二電容CJUN串聯後之等效電容值。此外,在式子(1)中,符號Vout可視為偵測訊號的電壓值,而符號Vin1可視為源觸發訊號的電壓值;偵測訊號Vout之電壓值本質上相同於放大器OP之輸出端上之電壓值。
偵測訊號Vout與源觸發訊號Vin1之比值之絕對值代表放大器電路25之增益。由式子(1)可知,放大器電路25之增益是該等效電容值(即,)的函數。該等效電容值增加時,放大器電路25之增益下降,反之亦然。
又,放大器OP之輸出端上之電壓值是第二電容CJUN之電容值的函數。舉例來說,第二電容CJUN之電容值減少時,放大器OP之輸出端上之電壓值增加。同理,放大器OP之輸出端上之電壓值是第一電容CPF之電容值的函數。此外,放大器OP之輸出端上之電壓值是第一電容CPF及第二電容CJUN之電容值的函數。
在一些既有的方法中,基板中不存在井區(例如摻雜區26)。在不考慮其他第一電容的情況下,感應元件20與基板間定義出一單一個電容CX,其中符號CX亦代表電容CX的電容值。在此情況下,舉例來說,偵測訊號Vout與源觸發訊號Vin1之關係可表示為如下之式子(2):
其中,符號Cx為感應元件20與基板間定義出之電容值。
比較式子(1)及(2),差別在於,式子(1)包括 一項(),而式子(2)包括一項(CX)。由於感應元件20與摻雜區26界定出的第一電容CPF本質上相同於感應元件20與基板界定之電容CX。因此,該項()之數值小於該項(CX)之數值。由此可知,在式子(1)中偵測訊號Vout與源觸發訊號Vin1之比值之絕對值大於在式子(2)中偵測訊號Vout與源觸發訊號Vin1之比值之絕對值。比值之絕對值較大者之觸控靈敏度較佳。因此,感測裝置1之觸控靈敏度較佳。
在圖2B之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使放大器電路25之增益較高,感測裝置1之觸控靈敏度較佳。
圖3A為根據一些實施例,感測裝置3之示意圖。參照圖3A,感測裝置3類似於圖2A之感測裝置1,差別在於,感測裝置3包括複數個感測單元30。為了圖式方便,圖3A僅顯示一個感測單元30。感測單元30類似於圖2A之感測單元101,差別在於感測單元30包括第一對的導電性元件22A及22B。第一對之導電性元件22A及22B經配置於與感應元件20不同之圖案化導電層,其詳細描述如下。第一對之導電性元件22A及22B於第一方向FD上延伸。第一對之導電性元件22A與導電性元件22B界定出第一迴授電容C1。為了方便起見,於下文中,符號C1亦代表第一迴授電容C1的電容值。
導電性元件22A經配置於一第二圖案化導電層,並沿著第一方向FD延伸。導電性元件22A耦接感應元件20以及基板24。導電性元件22A包括,但不限定於,多晶矽或是金屬。
導電性元件22B經配置於一第三圖案化導電層,並沿著第一方向FD延伸。導電性元件22B與導電性元件22A於一第二方向SD上被,例如絕緣物質,分隔。在一些實施例中,第一方向FD 正交於第二方向SD。導電性元件22B耦接放大器OP之輸出端。為了圖式方便,以參考接地GND之電路符號代表基板24之電壓準位。導電性元件22B與基板24界定出第一電容CP1。導電性元件22B包括,但不限定於,多晶矽或是金屬。
在操作時,感測裝置3經配置以因應於物件15在感測裝置3上引起的一觸控事件檢測出一電容CF。具體而言,操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置3上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,一觸發訊號Vin2因應於該觸控事件,由感測裝置3之外部輸入,並經由電容CF耦合至放大器OP的第二輸入端。在一些實施例中,觸發訊號Vin2係由感測裝置3之外部之裝置提供。在一些實施例中,觸發訊號Vin2係由感測裝置3產生,但輸出至感測裝置3之外部,然後進入感測裝置3。此外,在觸控事件發生期間,物件15、基板24、感測單元30構成一放大器電路,如圖3B所示。
圖3B為圖3A之感測裝置3在小訊號模式下的一放大器電路35之電路圖。參照圖3B,第一電容CPF與第二電容CJUN串聯於放大器OP之第二輸入端與參考接地GND之間。第一迴授電容C1耦接於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間。第一迴授電容C1建立放大器OP之第二輸入端與輸出端之間之一第一迴授路徑。
放大器OP於第二輸入端接收觸發訊號Vin2,並放大觸發訊號Vin2以於輸出端輸出偵測訊號Vout。偵測訊號Vout與觸發訊號Vin2之關係可表示為如下之式子(3):
其中,符號G為放大器OP之開迴路增益。
類似於圖2B之圖式說明,放大器OP之輸出端上之電壓值是第一迴授電容C1的函數。
類似於圖2B之圖式說明,在圖3B之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使放大器電路35之增益較高,感測裝置3之觸控靈敏度較佳。
圖4為根據一些實施例,感測裝置4之示意圖。參照圖4,感測裝置4類似於圖3A之感測裝置3,差別在於,感測裝置4包括一感測單元40、一訊號源22、一電容器Cin、一訊號源開關SW0。感測單元40類似於圖3A之感測單元30,差別在於感測單元40更包括一第一迴路開關SW1。
訊號源開關SW0耦接於訊號源22與放大器OP之第二輸入端之間,並經配置以因應於一觸發訊號(例如觸發訊號Vin2)由外部輸入之一事件不導通,但因應於一觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1之一事件導通,其詳細的操作將描述於下文中。
第一迴路開關SW1經配置以與第一迴授電容C1串聯於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間,並經配置以因應於一觸發訊號(例如觸發訊號Vin2)由外部輸入之一事件導通,但因應於一觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1之一事件不導 通,其詳細的操作將描述於下文中。
在本實施例中,使用者可選擇觸發訊號是由訊號源22提供,或是由感測裝置4之外部輸入。舉例來說,在一操作模式中,使用者選擇觸發訊號是由訊號源22提供。此時,訊號源開關SW0因應於觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1事件導通,但第一迴路開關SW1因應於觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1之事件不導通。於此情況下,觸發訊號Vin2不會輸入之放大器OP之第二輸入端,而源觸發訊號Vin1經由電容CIN耦合至放大器OP之第二輸入端。除此之外,在該操作模式中,由於觸發訊號是由訊號源22提供,因此物件15之電壓準位相當於參考接地GND。操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置4上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,在此操作模式下,感測裝置4於小訊號模式下之放大器電路本質上相同於圖2B所示之放大器電路25。
在另一操作模式中,使用者選擇觸發訊號是由感測裝置4之外部輸入。亦即,使用者選擇觸發訊號Vin2。此時,訊號源開關SW0經配置以因應於一觸發訊號由外部輸入之一事件不導通,但第一迴路開關SW1經配置以因應於一觸發訊號由外部輸入之一事件導通。於此情況下,源觸發訊號Vin1不會輸入之放大器OP之第二輸入端,而觸發訊號Vin2輸入至放大器OP之第二輸入端。操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置4上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,在此操作模式下,感測裝置4於小訊號模式下之放大器電路本質上相同於圖3B所示之放大器電路35。
在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1及訊號源開關SW0,使用者能夠選擇觸發訊號的來源,因此感測裝置4具 有較佳的適用性。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在圖4之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置4之觸控靈敏度較佳。
圖5A為根據一些實施例,感測裝置5之示意圖。參照圖5A,感測裝置5類似於圖3A之感測裝置3,差別在於,感測裝置5包括感測單元50。感測單元50類似於圖3A之感測單元30,差別在於,感測單元50更包括第二對之導電性元件24A及24B。第二對之導電性元件24A及24B界定出第二迴授電容C2。為了方便起見,於下文中,符號C2亦代表第二迴授電容C2的電容值。
導電性元件24A經配置於一第二圖案化導電層,並沿著第一方向FD延伸。導電性元件24A耦接感應元件20以及基板24。導電性元件24A包括,但不限定於,多晶矽或是金屬。在一些實施例中,導電性元件24A可配置於除了第一圖案化導電層以外的圖案化導電層。
導電性元件24B經配置於一第三圖案化導電層,並沿著第一方向FD延伸。導電性元件24B與導電性元件24A於一第二方向SD上被,例如絕緣物質,分隔。導電性元件24B耦接放大器OP之輸出端。導電性元件22B與基板24界定出第一電容CP2。導電性元件22B包括,但不限定於,多晶矽或是金屬。
在一些實施例中,導電性元件24A與導電性元件22A不配置於同一圖案化導電層,且導電性元件24B與導電性元件22B不配置於同一圖案化導電層。
第一對之導電性元件22A及22B在第一方向FD上具有一第一尺寸W1。第二對之導電性元件24A及24B在第二方向上具有一第二尺寸W2。在一些實施例中,第一尺寸W1相同於第二尺寸 W2。在一些實施例中,第一尺寸W1小於第二尺寸W2。在一些實施例中,第一尺寸W1大於第二尺寸W2。
在本實施例中,第一迴授電容C1之電容值由第一尺寸W1決定,並且正相關於第一尺寸W1。第二迴授電容C2之電容值由第二尺寸W2決定,並且正相關於第二尺寸W2。
操作時,感測裝置5經配置以因應於物件15在感測裝置5上引起的一觸控事件檢測出一電容CF。具體而言,操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置5上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,物件15、基板24、感應單元50構成一放大器電路,如圖5B所示。
圖5B為圖5A之感測裝置5在小訊號模式下之一放大器電路55之電路圖。參照圖5B,放大器電路55類似於圖3B之放大器電路35,差別在於,放大器電路55更包括第二迴授電容C2及第一電容CP2
第二迴授電容C2耦接於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間。第二迴授電容C2建立放大器OP之第二輸入端與輸出端之間之一第二迴授路徑。
第一電容CP2耦接於放大器OP之輸出端與參考接地GND之間。
放大器OP於第二輸入端接收觸發訊號Vin2,並放大觸發訊號Vin2以於輸出端輸出偵測訊號Vout。偵測訊號Vout與觸發訊號Vin2之關係可表示為如下之式子(4):
類似於圖2B之圖式說明,在圖5B之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使放大器電路55之增益較高,感測裝置5之觸控靈敏度較佳。
圖6A為根據一些實施例,感測裝置6之示意圖。參照圖6A,感測裝置6類似於圖5A之感測裝置5,差別在於,感測裝置6包括一感測單元60。感測單元60類似於圖5A之感測單元50,差別在於,感測單元60更包括一第一迴路開關SW1以及一第二迴路開關SW2。
第一迴路開關SW1經配置與第一迴授電容C1串聯於放大器OP之第二輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於一受控訊號選擇性導通。第一迴路開關SW1選擇性切斷第一迴授電容C1建立之第一迴授路徑。
第二迴路開關SW2經配置與第二迴授電容C2串聯於放大器OP之第二輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該受控訊號選擇性導通。第二迴路開關SW2選擇性切斷第二迴授電容C2建立之第二迴授路徑。
除此之外,因應於該受控訊號,第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2之至少一者導通。詳細的操作將描述於下文中。
在操作時,感測裝置6經配置以因應於物件15在感測 裝置6上引起的一觸控事件檢測出一電容CF。具體而言,操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置6上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,一觸發訊號Vin2因應於該觸控事件,由感測裝置3之外部輸入,並經由電容CF耦合至放大器OP的第二輸入端。此外,在觸控事件發生期間,物件15、基板24、感測單元60構成一放大器電路,如圖6B所示。
圖6B為圖6A之感測裝置6在小訊號模式下之一放大器電路65之電路圖。參照圖6B,放大器電路65類似於圖5B之放大器電路55,差別在於,放大器電路65更包括第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2。
在本實施例中,使用者可選擇感測裝置6之觸控靈敏度。舉例來說,假設第一迴授電容C1之電容值大於第二迴授電容C2之電容值。若使用者認為目前之觸控靈敏度不佳,則使用者可操控感測裝置6,使得第一迴路開關SW1因應於一受控訊號不導通,但第二迴路開關SW2因應於一受控訊號導通。由於第二迴授電容C2之電容值較小,因此此配置反映出來的觸控靈敏度較高。相對的,若使用者認為目前之觸控靈敏度過於靈敏,則使用者可操控感測裝置6,使得第一迴路開關SW1因應於該受控訊號導通,但第二迴路開關SW2因應於該受控訊號不導通。由於第一迴授電容C1之電容值較大,因此此配置反映出來的觸控靈敏度較低。
此外,在一些實施例中,第一迴路開關SW1與第二迴路開關SW2皆因應於受控訊號導通。在此情況下,放大器電路65大致上相同於圖5B之放大器電路55。
又,本揭露亦包括第一迴授電容C1之電容值小於或等於第二迴授電容C2之電容值之實施例,該實施例的電路操作亦類似於上述,於此不再贅述。
在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2,使用者能夠選擇感測裝置6之觸控靈敏度。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在圖6B之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使放大器電路65之增益較高,感測裝置6之觸控靈敏度較佳。
圖7為根據一些實施例,感測裝置7之示意圖。參照圖7,感測裝置7類似於圖6A之感測裝置6,差別在於,感測裝置7更包括一訊號源22、一電容器Cin、一訊號源開關SW0、感測單元70。
訊號源開關SW0之操作大致上相同於圖4之訊號源開關SW0之操作。感測單元70之第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2之操作大致上相同於圖6A之感測單元60之第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2之操作,差別在於,感測單元70之第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2皆更因應於一觸發訊號(例如觸發訊號Vin2)由外部輸入之一事件導通,但因應於一觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1之一事件不導通。簡言之,當訊號源開關SW0因應於受控訊號導通時,第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2皆因應於受控訊號不導通。當訊號源開關SW0因應於受控訊號不導通時,第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2之至少一者因應於該受控訊號導通。
此外,因應於受控訊號,第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2至少一者導通。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1與第二迴路開關SW2皆因應於受控訊號不導通,但訊號源開關SW0因應於受控訊號導通。在此情況下,感測裝置7之放大器電路大致上相同於圖2B之放大器電路25。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1因應於受控訊號導通,但第二迴路開關SW2及訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置7之放大器電路大致上相同於圖3B之放大器電路35。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1及訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通,但第二迴路開關SW2因應於受控訊號導通。在此情況下,感測裝置7之放大器電路大致上相同於圖3B之放大器電路35,差別在於,參照圖3B,不是第一迴授電容C1,是第二迴授電容C2耦接於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2皆因應於受控訊號導通,但訊號源開關SW0因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置7之放大器電路大致上相同於圖5B之放大器電路55。
在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2,使用者能夠選擇感測裝置7之觸控靈敏度。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在圖7之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置7之觸控靈敏度較佳。
又,類似於圖4之圖式說明,在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、訊號源開關SW0,使用者能夠選擇觸發訊號的來源,因此感測裝置7具有較佳的適用性。
圖8為根據一些實施例,感測裝置8之示意圖。參照圖8,感測裝置8類似於圖3A之感測裝置3,差別在於感測裝置8包括感測單元80。感測單元80類似於圖3A之感測單元30,差別在於,感測單元更包括一第三對之導電性元件26A及26B。第三對之導電 性元件26A及26B經配置於第一方向FD上延伸。第三對之導電性元件26A及26B界定出第三迴授電容C3。為了方便起見,於下文中,符號C3亦代表第三迴授電容C3的電容值。第三迴授電容C3建立放大器OP之第二輸入端及輸出端間之一第三迴授路徑。
導電性元件26A經配置於一第二圖案化導電層,並沿著第一方向FD延伸。導電性元件26A耦接感應元件20以及基板24。導電性元件26A包括,但不限定於,多晶矽或是金屬。
導電性元件26B經配置於一第四圖案化導電層,並沿著第一方向FD延伸。導電性元件26B與導電性元件26A於第二方向SD上被,例如絕緣物質,分隔。導電性元件26B耦接放大器OP之輸出端。導電性元件26B與基板24界定出第一電容CP3。導電性元件26B包括,但不限定於,多晶矽或是金屬。
導電性元件22A與導電性元件22B於第二方向SD上分隔一距離D1。明確來說,導電性元件22A所在之圖案化導電層相鄰於導電性元件22B所在之圖案化導電層。
導電性元件26A與導電性元件26B於第二方向SD上分隔一距離D2。距離D2不同於距離D1。明確來說,導電性元件26A與導電性元件26B至少相隔一圖案化導電層。
舉例來說,在半導體製程中,導電性元件22A由第四金屬層(metal-4 later,M4)製作,導電性元件22B由第三金屬層(metal-3 later,M3)製作。導電性元件26A也由第四金屬層製作,但導電性元件26B卻由第二金屬層(metal-2 later,M2)製作。因此,距離D2大於距離D1。
在本實施例中,導電性元件22A與26A配置於同一圖案化導電層。然而,在一些實施例中,導電性元件22A與26A不配置於同一圖案化導電層。
在本實施例中,第一迴授電容C1的電容值由距離D1決定,並且負相關於距離D1。第三迴授電容C3的電容值由距離D2決定,並且負相關於距離D2。當距離D1及距離D2不同時,第一迴授電容C1及第三迴授電容C3的電容值不同。
除此之外,在一些實施例中,類似於圖5A之圖式說明,第三對之導電性元件26A及26B在第一方向FD上之尺寸不同於第一對之導電性元件22A及22B在第一方向FD上之尺寸。
操作時,感測裝置8經配置以因應於物件15在感測裝置8上引起的一觸控事件檢測出一電容CF。具體而言,操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置8上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,物件15、基板24、感應單元80構成一放大器電路。
感測裝置8之放大器電路類似於圖5B之感測裝置5之放大器電路55,差別在於,參照圖5B,第二迴授電容C2被第三迴授電容C3取代。
類似於圖2B之圖式說明,放大器OP之第二輸入端及輸出端間之等效電容值為第一迴授電容C1及第三迴授電容C3之電容值之總和,放大器OP之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
類似於圖2B之圖式說明,在圖8之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置8之觸控靈敏度較佳。
圖9為根據一些實施例,感測裝置9之示意圖。參照圖9,感測裝置9類似於圖8之感測裝置8,差別在於,感測裝置9包括感測單元90。感測單元90類似於圖8之感測單元80,差別在於,感測單元90更包括第一迴路開關SW1及第三迴路開關W3。
第一迴路開關SW1之配置及操作大致上相同於圖6A之第一開關SW1之操作。
第三迴路開關SW3經配置與第三迴授電容C3串聯於放大器OP之第二輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該受控訊號選擇性導通。第三迴路開關SW3選擇性切斷第三迴授電容C3建立之第三迴授路徑。
除此之外,因應於該受控訊號,第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3之至少一者導通。
操作第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3之方式大致上相同於在圖6A之圖式說明中操作第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2之方式。
類似於圖6A之圖式說明,在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3,使用者能夠選擇感測裝置9之觸控靈敏度。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在本實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置9之觸控靈敏度較佳。
圖10為根據一些實施例,感測裝置10之示意圖。參照圖10,感測裝置10類似於圖9之感測裝置9,差別在於,感測裝置10更包括訊號源22、一電容器Cin、一訊號源開關SW0、感測單元100。
訊號源開關SW0之操作大致上相同於圖4之訊號源開關SW0之操作。感測單元100之第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3之操作大致上相同於圖9之感測單元90之第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3之操作,差別在於,感測單元100之第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3皆更因應於一觸發訊號(例如 觸發訊號Vin2)由外部輸入之一事件導通,但因應於一觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1之一事件不導通。簡言之,當訊號源開關SW0因應於受控訊號導通時,第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號不導通。但當訊號源開關SW0因應於
受控訊號不導通時,第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3至少一者因應於受控訊號導通。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1與第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號不導通,但訊號源開關SW0因應於受控訊號導通。在此情況下,感測裝置10之放大器電路大致上相同於圖2B之放大器電路25。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1因應於受控訊號導通,但第三迴路開關SW3及訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置10之放大器電路大致上相同於圖3B之放大器電路35。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1及訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通,但第三迴路開關SW3因應於受控訊號導通。在此情況下,感測裝置10之放大器電路大致上相同於圖3B之放大器電路35,差別在於,參照圖3B,不是第一迴授電容C1,是第三迴授電容C3耦接於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號導通,但訊號源開關SW0因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置7之放大器電路大致上相同於圖8之感測裝置8之放大器電路。
在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1及第三 迴路開關SW3,使用者能夠選擇感測裝置10之觸控靈敏度。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在圖7之實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置10之觸控靈敏度較佳。
又,類似於圖4之圖式說明,在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1、第三迴路開關SW3、訊號源開關SW0,使用者能夠選擇觸發訊號的來源,因此感測裝置10具有較佳的適用性。
圖11A為根據一些實施例,感測裝置11之示意圖。參照圖11A,感測裝置11類似於圖5A之感測裝置5,差別在於,感測裝置11更包括一感測單元110。感測單元110類似於圖5A之感測單元50,差別在於,感測單元110更包括一第三對之導電性元件26A及26B。感測裝置11之第三對之導電性元件26A及26B大致上相同於圖8之感測裝置8之第三對之導電性元件26A及26B。
操作時,感測裝置11經配置以因應於物件15在感測裝置11上引起的一觸控事件檢測出一電容CF。具體而言,操作時,感應元件20經配置以因應於物件15在感測裝置11上引起的觸控事件檢測出電容CF。在觸控事件發生期間,物件15、基板24、感應單元110構成一放大器電路,如圖11B所示。
圖11B為圖11A之感測裝置11在小訊號模式下之一放大器電路115之電路圖。參照圖11B,放大器電路115類似於圖5B之放大器電路55,差別在於,放大器電路65更包括第三迴授電容C3。第三迴授電容C3提供放大器OP之第二輸入端及輸出端間之一第三迴授路徑。
第一迴授電容C1、第二迴授電容C2、第三迴授電容C3並聯於放大器OP之第二輸入端及輸出端之間。
放大器OP於第二輸入端接收觸發訊號Vin2,並放大 觸發訊號Vin2以於輸出端輸出偵測訊號Vout。偵測訊號Vout與觸發訊號Vin2之關係可表示為如下之式子(5):
類似於圖2B之圖式說明,放大器OP之輸入端及輸出端間之等效電容值為第一迴授電容C1、第二迴授電容C2、第三迴授電容C3之電容值之總和,放大器OP之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
類似於圖2B之圖式說明,在本實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使放大器電路115之增益較高,感測裝置11之觸控靈敏度較佳。
圖12為根據一些實施例,感測裝置12之示意圖。參照圖12,感測裝置12類似於圖11A之感測裝置11,差別在於,感測裝置12包括感測單元120。感測單元120類似於圖11A之感測單元110,差別在於,感測單元更包括第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3。
操作第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3之方式大致上相同於圖6A操作第一迴路開關SW1及第二迴路開關SW2之方式,以及大致上相同於圖9操作第一開關SW1及第三開關SW3之方式。亦即,因應於該受控訊號,第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3之至少一者導 通。
類似於圖6A之圖式說明,在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3,使用者能夠選擇感測裝置12之觸控靈敏度。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在本實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置12之觸控靈敏度較佳。
圖13為根據一些實施例,感測裝置13之示意圖。參照圖13,感測裝置13類似於圖12之感測裝置12,差別在於,感測裝置13更包括訊號源22、電容器Cin、訊號源開關SW0、感測單元130。
訊號源開關SW0之操作大致上相同於圖4之訊號源開關之操作。感測單元130之第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3之操作大致上相同於圖12之第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3之操作,差別在於,圖12之第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3皆更因應於一觸發訊號(例如觸發訊號Vin2)由外部輸入之一事件導通,但因應於一觸發訊號為訊號源22提供之源觸發訊號Vin1之一事件不導通。簡言之,當訊號源開關SW0因應於受控訊號導通時,第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號不導通。然而,當訊號源開關SW0因應於受控訊號不導通時,第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3至少一者因應於受控訊號導通。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2與第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號不導通,但訊號源開關SW0卻因應於受控訊號導通。在此情況下,感測裝置13之放 大器電路本質上相同於圖2B之放大器電路25。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1因應於受控訊號導通,但第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3、訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置13之放大器電路本質上相同於圖3B之放大器電路35。
在一些實施例中,第二迴路開關SW2因應於受控訊號導通,但第一迴路開關SW1、第三迴路開關SW3、訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置13之放大器電路類似於圖3B之放大器電路35,差別在於,參照圖3B,不是第一迴授電容C1,是第二迴授電容C2耦接於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間。
在一些實施例中,第三迴路開關SW3因應於受控訊號導通,但第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置13之放大器電路類似於圖3B之放大器電路35,差別在於,參照圖3B,不是第一迴授電容C1,是第三迴授電容C3耦接於放大器OP之第二輸入端與輸出端之間。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1及第二迴路開關皆因應於受控訊號導通,但第三迴路開關SW3及訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置13之放大器電路本質上相同於圖5B之放大器電路55。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1及第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號導通,但第二迴路開關SW2及訊號源開關SW0皆因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置13之放大器電路本質上相同於圖8之感測裝置8之放大器電路。
在一些實施例中,第一迴路開關SW1、第二迴路開 關SW2與第三迴路開關SW3皆因應於受控訊號導通,但訊號源開關SW0卻因應於受控訊號不導通。在此情況下,感測裝置13之放大器電路本質上相同於圖11B之感測裝置11之放大器電路115。
在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3,使用者能夠選擇感測裝置13之觸控靈敏度。
此外,類似於圖2B之圖式說明,在本實施例中,藉由增加第二電容CJUN來相對於放大器OP之第二輸入端串聯第一電容CPF,能使感測裝置13之觸控靈敏度較佳。
又,類似於圖4之圖式說明,在本實施例中,藉由加入第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2、第三迴路開關SW3、訊號源開關SW0,使用者能夠選擇觸發訊號的來源,因此感測裝置13具有較佳的適用性。
雖然本發明已經以與結構特徵或方法動作之特定的語言進行描述,然而應當理解的是,附加的申請專利範圍的發明標的並不受限於前文所描述的具體特徵或動作。相反地,前文描述及揭露之具體特徵或動作係做為實施至少一些申請專利範圍之實施例或實施權利要求的示範性形式。
本揭露於此提供了各種實施例的操作。對於某些或整體操作予以描述的順序不應當被解釋或暗示為這些操作的必然順序。本發明所屬領域具有通常知識者能夠理解描述的順序是可以替換的。另外,需要理解的是,並非所有操作都必然出現在本揭露提供的每個實施例中。
應可理解於本揭露中所描述的層、特性、元件被描繪於相對於彼此的特定維度,像是結構性維度或方向。舉例來說,在一些實施例中,為了簡化及容易瞭解,相同的實際維度本質上 與於本揭露中所繪製者不盡相同。
雖然本揭露已經針對一或多種實施方式進行描述及陳述,但是基於對該說明書和圖示的閱讀和理解,對於本發明所屬領域具有通常知識者而言將會出現等同的變化和修改形式。本揭露包括所有這樣的修改和變化並且僅由以下之權利要求的範圍所限定。特別的是,關於以上所描述組件(例如,部件、資源等)所執行的各種功能,即使在結構上與執行這裡所說明的本揭露不等同,但除非另做說明,否則被用來描述此類元件的術語將會對應到執行所描述元件的特定功能(在功能上等同的)的任何元件。此外,雖然僅關於若干實施方式之一公開了本揭露的特定特徵,但是在任何給定或特別的應用中,此類的特徵可以與想要的或有優點的其他實施方式的一個或多個其他特徵相結合。
1‧‧‧感測裝置
15‧‧‧物件
17‧‧‧保護層
101‧‧‧感測單元
10n‧‧‧感測單元
20‧‧‧感應元件
CF‧‧‧電容
22‧‧‧訊號源
GND‧‧‧參考接地
Vin1‧‧‧源觸發訊號
CIN‧‧‧電容器
CPF‧‧‧第一電容
OP‧‧‧放大器
Vref‧‧‧參考電壓
24‧‧‧基板
26‧‧‧摻雜區
CJUN‧‧‧第二電容
Vout‧‧‧偵測訊號
FD‧‧‧第一方向
SD‧‧‧第二方向

Claims (22)

  1. 一種感測裝置,包括:一感應元件,經配置於一第一方向上延伸,並因應於一物件在該感測裝置上引起的一觸控事件檢測出一電容;以及一基板,經配置以與該感應元件界定出一第一電容,並提供一第二電容,其中該第二電容與該第一電容相對於該感應元件呈串聯。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置,更包括:一訊號源,經配置以提供一源觸發訊號;以及一放大器,具有一輸入端耦接該感應元件,並接收該源觸發訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置,更包括:一放大器,具有一輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收從該感測裝置外輸入之一觸發訊號;以及一第一對之導電性元件,經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二方向上界定出一第一迴授電容;該第一迴授電容耦接於一放大器之輸入端及輸出端之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置,更包括:一放大器,具有輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收一觸發訊號;一訊號源,提供一源觸發訊號;一第一對之導電性元件,經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二 方向上界定出一第一迴授電容;該第一迴授電容耦接於該放大器之輸入端及輸出端之間;一訊號源開關,耦接於該訊號源與該放大器之輸入端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置外部輸入之事件不導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件導通;以及一第一迴路開關,經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置之外部輸入之事件導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之感測裝置,其中該第一對之導電性元件於該第一方向上具有一第一尺寸,該感測裝置更包括:一第二對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸並於該第一方向上具有一第二尺寸,又於該第二方向上界定出一第二迴授電容,其中該第二迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之感測裝置,更包括:一第一迴路開關,經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通;以及一第二迴路開關,經配置與該第二迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通, 其中,該第一迴路開關及該第二迴路開關至少一者導通。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置,更包括:一放大器,具有輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收一觸發訊號;一訊號源,提供一源觸發訊號;一第一對之導電性元件,經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二方向上界定出一第一迴授電容,其中,該第一迴授電容耦接於該放大器之輸入端及輸出端之間;一第二對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸並於該第一方向上具有一第二尺寸,又於該第二方向上界定出一第二迴授電容,其中,該第二迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間;一訊號源開關,耦接於該感測裝置之一訊號源與該放大器之輸入端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置外部輸入之事件不導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件導通;一第一迴路開關,經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通;以及一第二迴路開關,經配置與該第二迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之該源觸發訊號之事件不導通, 其中,該第一迴路開關及該第二迴路開關之至少一者因應於該觸發訊號由該感測裝置之外部輸入之事件導通。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之感測裝置,其中該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離,該感測裝置更包括:一第三對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,其中,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間;該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之感測裝置,更包括:一第一迴路開關,經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通;以及一第三迴路開關,經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通,其中,該第一迴路開關及該第三迴路開關至少一者導通。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之感測裝置,更包括:一放大器,具有輸入端耦接該感應元件,並經配置以接收一觸發訊號;一訊號源,提供一源觸發訊號;一第一對之導電性元件,經配置於與該感應元件不同之圖案化導電層,並於該第一方向上延伸,並於一第二 方向上界定出一第一迴授電容,其中,該第一迴授電容耦接於一放大器之輸入端及輸出端之間;該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離;一第三對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,其中,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間;該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離;一訊號源開關,耦接於該訊號源與該放大器之輸入端之間,並經配置以因應於該觸發訊號由該感測裝置外部輸入之事件不導通,但因應於該觸發訊號為該訊號源提供之源觸發訊號之事件導通;一第一迴路開關,經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之源觸發訊號事件不導通;以及一第三迴路開關,經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之源觸發訊號之事件不導通,其中,當該訊號源開關不導通時,該第一迴路開關及該第三迴路開關至少一者導通。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之感測裝置,其中該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離,該感測裝置更包括: 一第三對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間;該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之感測裝置,更包括:一第一迴路開關,經配置與該第一迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通;一第二迴路開關,經配置與該第二迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通;以及一第三迴路開關,經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以選擇性導通,其中,該第一迴路開關、該第二迴路開關、該第三迴路開關至少一者導通。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之感測裝置,其中該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第一距離,該感測裝置更包括:一第三對之導電性元件,經配置於該第一方向上延伸,並於該第二方向上界定出一第三迴授電容,其中,該第三迴授電容與該第一迴授電容並聯於該放大器之輸入端及輸出端之間;該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離;以及 一第三迴路開關,經配置與該第三迴授電容串聯於該放大器之輸入端及輸出端之間,並經配置以因應於該觸發訊號為該訊號源提供之源觸發訊號之事件不導通,其中,當該訊號源開關不導通時,該第一迴路開關、該第二迴路開關、該第三迴路開關之至少一者導通。
  14. 一種感測裝置,包括:一感應元件,經配置以因應於一物件在該感測裝置上引起的一觸控事件檢測出一電容;一基板,與該感應元件界定出一第一電容,並提供一第二電容;以及一放大器,具有一輸出端,其中,該放大器之輸出端上之電壓值是該第一電容與及該第二電容之電容值的函數。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之感測裝置,其中該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該第一電容與及該第二電容之電容值之關係可表示如下: 其中,符號Vin1可視為該觸發訊號的電壓值,其中該觸發訊號為該感測裝置之一訊號源提供,符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值,符號Cin代表一電容器的電容值,其中該觸發訊號經由該電容器輸入至該放大器之輸入端,符號G為該放大器之開迴路增益,符號CF 代表該電容的電容值,符號CPF代表該第一電容之電容值,符號CJUN代表該第二電容之電容值。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之感測裝置,更包括:一第一對之導電性元件,界定出一第一迴授電容;該放大器之輸出端上之電壓值是該第一迴授電容的電容值的函數。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之感測裝置,其中該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該第一迴授電容之電容值之關係可表示如下: 其中,符號Vin2可視為該觸發訊號的電壓值,其中該觸發訊號從該感測裝置之外部輸入,符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值,符號G為該放大器之開迴路增益,符號CF代表該電容的電容值,符號CPF代表該第一電容之電容值,符號CJUN代表該第二電容之電容值,符號C1代表該第一迴授電容之電容值。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之感測裝置,其中該第一對之導電性元件於一第一方向上具有一第一尺寸,該第一迴授電容之電容值由該第一尺寸決定,該感測裝置更包括:一第二對之導電性元件,於該第一方向上具有一第二尺寸,並界定出一第二迴授電容,該第二迴授電容之電容值由該第二尺寸決定, 其中該放大器之輸入端及輸出端間之等效電容值為該第一迴授電容及該第二迴授電容之電容值之總和,該放大器之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之感測裝置,其中該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該等效電容值之關係可表示如下: 其中,符號Vin2可視為該觸發訊號的電壓值,其中該觸發訊號從該感測裝置之外部輸入,符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值,符號G為該放大器之開迴路增益,符號CF代表該電容的電容值,符號CPF代表該第一電容之電容值,符號CJUN代表該第二電容之電容值,符號C1代表該第一迴授電容之電容值,符號C2代表該第二迴授電容之電容值。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之感測裝置,該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於一第二方向上相距一第一距離,該第一迴授電容之電容值由該第一距離決定,該感測裝置更包括:一第三對之導電性元件,經配置以界定出一第三迴授電容;該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離;該第三迴授電容之電容值由該第二距離決定, 其中該放大器之輸入端及輸出端間之等效電容值為該第一迴授電容及該第三迴授電容之電容值之總和,該放大器之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之感測裝置,該第一對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於一第二方向上相距一第一距離,該第一迴授電容之電容值由該第一距離決定,該感測裝置更包括:一第三對之導電性元件,經配置以界定出一第三迴授電容;該第三對之導電性元件包括一第一導電性元件及一第二導電性元件,其於該第二方向上相距一第二距離,其中,該第二距離不同於該第一距離;該第三迴授電容之電容值由該第二距離決定,其中該放大器之輸入端及輸出端間之等效電容值為該第一迴授電容、該第二迴授電容、該第三迴授電容之電容值之總和,該放大器之輸出端上之電壓值為該等效電容值之函數。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之感測裝置,其中該放大器之輸入端接收一觸發訊號,而該放大器之輸出端上之電壓值與該等效電容值之關係可表示如下: 其中,符號Vin2可視為該觸發訊號的電壓值,其中該觸發訊號從該感測裝置之外部輸入,符號Vout可視為該放大器之輸出端上之電壓值,符號G為該放大器之開迴路 增益,符號CF代表該電容的電容值,符號CPF代表該第一電容之電容值,符號CJUN代表該第二電容之電容值,符號C1代表該第一迴授電容之電容值,符號C2代表該第二迴授電容之電容值,符號C3代表該第三迴授電容之電容值。
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