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1. (WO2018223337) DETECTION METHOD FOR CAPACITIVE SENSING APPARATUS
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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

附图

0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010  

说明书

发明名称 : 电容式传感装置的检测方法

技术领域

[0001]
本发明涉及一种电容式传感装置的检测方法。

背景技术

[0002]
目前,电容式传感装置应用较为广泛,例如,电容式传感装置用于触摸检测、指纹识别等领域。然,电容式传感装置的成本仍然较高。
[0003]
发明内容
[0004]
本发明实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明实施方式需要提供一种电容式传感装置检测方法。
[0005]
本发明提供一种电容式传感装置的检测方法,所述电容式传感装置包括传感器单元,所述传感器单元包括多条第一电极和与所述多条第一电极绝缘交叉设置的第二电极;所述检测方法包括:
[0006]
控制所述多条第一电极依次悬空;
[0007]
提供预定的参考电压信号给未悬空的第一电极;和
[0008]
提供激励信号给所述多条第二电极。
[0009]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:接收来自所述多条第二电极输出的感测信号,以获取感测信息。
[0010]
在某些实施方式中,所述激励信号和所述预定的参考电压信号均为经一调制信号同步调制后的信号。
[0011]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:提供所述调制信号。
[0012]
在某些实施方式中,提供所述调制信号给所述电容式传感装置的一接地端。
[0013]
在某些实施方式中,所述检测方法在控制每一第一电极悬空时,控制其余的第一电极接收所述预定的参考电压信号。
[0014]
在某些实施方式中,未悬空的第一电极用作屏蔽电极。
[0015]
在某些实施方式中,分时提供所述激励信号给所述多条第二电极。
[0016]
在某些实施方式中,所述电容式传感装置进一步包括多个第一开关,与 所述多条第一电极一一对应连接,所述检测方法通过控制所述多个第一开关依次断开,来达到控制所述多条第一电极依次悬空。
[0017]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步通过闭合的第一开关提供所述预定的参考电压信号给第一电极。
[0018]
在某些实施方式中,所述电容式传感装置进一步包括多个第二开关,与所述多条第二电极一一对应连接,所述检测方法通过分时控制所述多个第二开关闭合,来达到分时提供所述激励信号给所述多条第二电极。
[0019]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:根据所述多条第二电极输出的感测信号获取用户的触摸信息或/和生物特征信息。
[0020]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:根据所述多条第二电极输出的感测信号获取用户的指纹信息。
[0021]
在某些实施方式中,所述传感器单元进一步包括绝缘基板和绝缘层,所述多条第二电极位于所述绝缘基板上,所述绝缘层位于所述多条第二电极上,所述多条第一电极位于所述绝缘层上,所述多条第一电极与所述多条第二电极的交叉处形成多个第二耦合电容,所述多条第一电极背对所述多条第二电极的一侧用于接收用户的接近输入;
[0022]
其中,未悬空的第一电极用作屏蔽电极,悬空的第一电极用于与接近或接触所述电容式传感装置的用户之间形成第一耦合电容,所述第一耦合电容和第二耦合电容串联连接。
[0023]
由于所述电容式传感装置的检测方法能够驱动所述传感器单元执行感测操作,而所述传感器单元相较于现有的具有同层共面的矩形块状电极的传感器单元的成本低,从而能够降低所述电容式传感装置的成本。
[0024]
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明实施方式的实践了解到。

附图说明

[0025]
本发明实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0026]
图1是现有的一种电容式传感装置的结构示意图;
[0027]
图2是本发明实施方式的电容式传感装置的电路框图;
[0028]
图3是图2中传感器单元一实施方式的结构示意图;
[0029]
图4是图2中传感器单元的另一实施方式的结构示意图;
[0030]
图5是本发明实施方式的电容式传感装置的截面示意图;
[0031]
图6是本发明实施方式的电容式传感装置中第一电极和第二电极与检测单元、调制单元的连接结构示意图;
[0032]
图7是本发明实施方式的电容式传感装置中的第一电极和第二电极对应与参考电路以及信号读取电路的连接结构示意图;
[0033]
图8是本发明实施方式的电容式传感装置在执行电容感测的等效电路示意图;
[0034]
图9是本发明实施方式的电容式传感装置的检测方法的流程图;
[0035]
图10是本发明实施方式的电子设备的平面示意图。

具体实施方式

[0036]
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0037]
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0038]
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039]
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设定进行描述。 当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0040]
进一步地,所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员应意识到,没有所述特定细节中的一个或更多,或者采用其它的结构、组元等,也可以实践本发明的技术方案。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构或者操作以避免模糊本发明。
[0041]
请参阅图1,图1为现有的一种电容式传感装置的结构示意图。所述电容式传感装置100包括基板10、多个感测电极12、和检测电路16。所述多个感测电极12形成在所述基板10上,且所述多个感测电极12呈二维阵列式排布,即形成传感阵列14。所述多个感测电极12同层共面,且每个感测电极12形成一感测像素点。所述检测电路16形成在基板10上,位于所述传感阵列14的外围。所述检测电路16与每个感测电极12电性连接,用于提供激励信号给各感测电极12,驱动各感测电极12执行感测操作。进一步地,所述检测电路16接收来自感测电极12输出的感测信号并根据所述感测信号获取感测信息。
[0042]
所述电容式传感装置100例如可但不局限于执行触摸检测、和/或,执行生物信息检测,比如,所述电容式传感装置100用于检测指纹、掌纹、耳纹等生物体的纹路信息。所述生物体例如为人体但并不局限为人体,也可为其它合适的生物体。
[0043]
然而,由于所述检测电路16与每个感测电极12例如通过导线一一电性连接,因此,如果感测电极12的数量较多时,将对导线的布置增加较大的难度,从而增加电容式传感装置100的制作成本。另外,为满足电性要求,导线与导线之间必须具有一定的间隔,因此布置的导线越多,电容式传感装置100的尺寸越大,来保证电容式传感装置100的良率,从而不利于电容式传感装置100的小型化发展。
[0044]
尤其地,当所述电容式传感装置100例如为小尺寸的生物信息感测模组 或图像感测模组时,上述的技术问题更加突出。一般地,小尺寸的生物信息感测模组或图像感测模组被设置在例如移动终端的非显示区,例如,位于Home键的位置、位于移动终端的背面、和侧面等。然,可变更地,所述生物信息感测模组或图像感测模组也可设置在例如移动终端的显示区。其中,显示区为移动终端显示图像的区域。
[0045]
为至少解决上述技术问题之一,本发明提出一种新的电容式传感装置200。请一并参阅图2与图3,图2为本发明的电容式传感装置200的电路框图,图3为图2所示电容式传感装置200的传感器单元的一实施方式的结构示意图。所述电容式传感装置200可用于执行生物信息感测、触摸感测等功能中的任意一种或几种。所述电容式传感装置200包括传感器单元22、检测单元24、和调制单元26。
[0046]
所述传感器单元22包括多条第一电极222和多条第二电极224。所述多条第一电极222和所述多条第二电极224绝缘交叉排列。
[0047]
所述调制单元26用于产生调制信号M。
[0048]
所述检测单元24用于接收所述调制信号M,并通过提供激励信号Vref给所述多条第二电极224、控制所述多条第一电极222依次悬空、以及提供一预定的参考电压信号Vp给未悬空的第一电极222,来驱动所述传感器单元22执行感测操作。
[0049]
其中,所述激励信号Vref为经过所述调制信号M调制后的信号。
[0050]
由于本申请的电容式传感装置200包括所述多条第一电极222和所述多条第二电极224,且所述多条第一电极222和所述多条第二电极224绝缘交叉,每一交叉处则对应形成一感测像素点,因此,相较于上述现有的电容式传感装置,本申请的电容式传感装置在保证感测像素点足够多的情况下,所述多条第一电极222和所述多条第二电极224连接至检测单元24的导线的数量减少,从而,可降低电容式传感装置200的成本。
[0051]
进一步地,由于导线数量减少,也可利于所述电容式传感装置200朝小型化发展。
[0052]
另外,由于所述激励信号Vref为经过所述调制信号M调制后的信号,因此,可以提高所述电容式传感装置200的信噪比,进而提高所述电容式传感装置200的感测精度。
[0053]
在一些实施方式中,所述激励信号Vref随所述调制信号M的变化而变化。例如,所述激励信号Vref随所述调制信号M的升高而升高、随所述调制信号M的降低而降低。
[0054]
所述检测单元24进一步接收来自第二电极224输出的感测信号Vd,以获取感测信息。所述预定的参考电压信号Vp例如为经过所述调制信号M调制后的信号。
[0055]
所述多条第一电极222用于以电容方式耦合至目标物体。所述电容式传感装置200用于感测是否有所述目标物体的触摸,和/或,感测所述目标物体的生物特征信息。所述生物特征信息例如为指纹信息、掌纹信息、耳纹信息等生物体上的合适纹路信息。所述目标物体对应例如为手指、手掌、耳朵等。
[0056]
所述检测单元24通过断开与第一电极222的连接,来使得所述第一电极222悬空。当所述检测单元24在断开与一条第一电极222的连接时,其与之前断开连接的第一电极222重新进行电连接。
[0057]
在一些实施方式中,所述多条第一电极222沿第一方向间隔排列,且每条第一电极222沿第二方向延伸。所述多条第二电极224沿第二方向间隔排列,且每条第二电极224沿第一方向延伸。所述第一方向与所述第二方向不同。所述第一方向和第二方向例如但不局限于垂直关系。如图3所示,在本实施方式中,所述第一电极222作为行电极,在Y方向上依次排列,即第1行、第2行、第3行…第m行,其中,m为大于1的自然数。所述第二电极224作为列电极,在X方向上依次排列,即第1列、第2列、第3列…第n列,其中,n为大于1的自然数。所述多条第一电极222和多条第二电极224之间的交叉区域形成第二耦合电容CF,即该电容式传感装置200可形成有m*n个第二耦合电容CF(见图6)。可变更地,第一方向和第二方向例如也可以呈一定的夹角设置,例如45°、60°等。在本实施方式中,所述多条第一电极222和所述多条第二电极224呈矩形条状,然,可变更地,所述多条第一电极222和所述多条第二电极224也可呈其它合适的形状,例如,弯曲条状等。
[0058]
请参阅图4,图4为所述传感器单元22的另一实施方式的结构示意图。所述多条第一电极222沿第一方向间隔排列,且每条第一电极222包括多个第一子电极222a和连接相邻第一子电极222a的导线222b。多条第二电极224 沿第二方向间隔排列,且每条第二电极224包括多个第二子电极224a和连接相邻第二子电极224a的导线224b。第一方向和第二方向不同,例如为但不局限于垂直关系。如图4所示,第一电极222作为行电极,在Y方向上依次排列,例如第1行、第2行、第3行…第7行;第二电极224作为列电极,在X方向上依次排列,例如第1列、第2列、第3列…第8列。第一电极222和第二电极224之间的交叉区域形成第二耦合电容CF(见图6),因此,图4所示的传感器单元22可形成有7*8=56个第二耦合电容CF。需要说明的是,此处的个数56只是一示例,实际产品的个数多于或少于56个都是可以的,厂商可根据产品需要对应设置。可变更地,第一方向和第二方向例如也可以呈一定的夹角设置,例如为45°、60°等。在本实施方式中,所述第一电极222和第二电极224为矩形块状,然,本申请并不局限于此,所述第一电极222和第二电极224也可为其它合适的形状。相较图3所示的第一电极222和第二电极224,图4所示的第一电极222和第二电极224的长度变短。
[0059]
可以理解的是,上述各实施方式中第一电极222的结构与第二电极224的结构可以进行多种组合及变形,只要第一电极222和第二电极224呈绝缘交叉设置即可。
[0060]
上述第一电极222和第二电极224例如可由透明导电材料制成,所述透明导电材料例如为氧化铟锡(ITO)材料、氧化铟锌(IZO)材料等。然,可变更地,所述第一电极222和第二电极224也可由其它合适的导电材料制成,例如,金属材料、合金材料等等。由于第一电极222和第二电极224均为导电电极,因此在第一电极222和第二电极224之间通过设置绝缘材料进行电性隔离。
[0061]
请参阅图5,图5为本申请电容式传感装置200的截面示意图。在一些实施方式中,上述传感器单元22可进一步包括基板220和绝缘层226。所述多条第二电极224设置在基板220上,绝缘层226设置在多条第二电极224上,多条第一电极222设置在绝缘层226上。其中,所述多条第一电极222背对所述多条第二电极224的一侧用于接收用户的接近输入。定义第一电极222和第二电极224所在的区域为感测区I,定义基板220上位于感测区I周围的区域为非感测区II。可选地,所述检测单元24和调制单元26位于基板220的非感测区II。然,可变更地,所述检测单元24和调制单元26也可通 过例如软性电路电路板等连接件与所述基板220连接,而并非限定检测单元24和调制单元26设置在基板220上。
[0062]
所述基板220为绝缘基板,例如为玻璃基板、薄膜基板等合适类型的基板。
[0063]
在一些实施方式中,上述检测单元24例如通过硅工艺处理集成在一颗感测芯片中,上述调制单元26例如通过硅工艺处理集成在一颗控制芯片中。当然,所述检测单元24和调制单元26也不限定分别集成在一颗芯片上,也可以考虑合适的情况而集成在几颗芯片上,例如两颗、三颗等。所述感测芯片和控制芯片例如通过玻璃上芯片(Chip On Glass,COG)的方式或覆晶薄膜(Chip On Film,COF)的方式绑定(Bonding)在基板220上。所述检测单元24和调制单元26进一步例如通过柔性电路板等合适的连接件连接至外部电路(图未示)。
[0064]
由于本申请的传感器单元22为在绝缘基板220上形成第一电极222与第二电极224,因此,相较于在硅基板上形成感测电极的传感器单元而言,本申请包含所述传感器单元22的电容式传感装置200的制造成本进一步降低。
[0065]
在一些实施方式中,所述调制单元26例如输出所述调制信号M给检测单元24的接地端c(见图8),作为检测单元24的地信号。所述地信号对应为变化的信号。相应地,所述检测单元24的电信号均以所述变化的地信号作为电压参照基准信号。当地信号变化时,所述检测单元24中的电信号均随所述地信号的变化而变化。从而,所述检测单元24的所有信号均为经所述调制信号M调制后的信号。
[0066]
可变更地,在其它实施方式中,所述调制单元26也可以输出调制信号M给检测单元24的电源端d(见图8)或参考电源端(图未示)等,也能够达到对检测单元24中的所有信号进行调制的效果。
[0067]
由于检测单元24中的所有信号均为经所述调制信号M调制后的信号,因此,所述多条第一电极222和所述多条第二电极224上的信号均为经所述调制信号M调制后的信号,从而,可以降低相邻第一电极222之间的横向寄生电容、相邻第二电极224之间的横向寄生电容等的不利影响。另外,还可以提高激励信号Vref的信噪比,进而提高感测信号Vd的信噪比,进而进一 步提高所述电容式传感装置200的感测精度。
[0068]
请再参阅图5,在一些实施方式中,上述传感器单元22可进一步包括保护层228。所述保护层228设置在所述多条第一电极222以及绝缘层266上,以避免所述第一电极222与外界直接接触而损坏第一电极222,从而影响感测效果。然,可变更地,在其它实施方式中,所述保护层228也可被省略。另外,例如,当电容式传感装置200为生物信息感测模组时,所述保护层228也可被替换为封装体,所述传感器单元22、感测芯片和控制芯片封装在所述封装体和所述基板220之间。所述封装体用于包覆所述传感器单元22、感测芯片和控制芯片,以及填充传感器单元22、感测芯片和控制芯片之间的间隙。所述封装体例如但不局限为由环氧树脂等材料制成。
[0069]
请一并参阅图5与图6,图6为第一电极222和第二电极224与检测单元24和调制单元26的连接结构示意图。当有目标物体400接触所述电容式传感装置200的感测区I时,所述目标物体400与所述多条第一电极222之间形成第一耦合电容CS。另外,所述多条第一电极222与所述多条第二电极224之间形成多个第二耦合电容CF。其中,悬空的第一电极222与目标物体400之间形成的第一耦合电容CS是和第二耦合电容CF串联连接于检测单元24与大地之间。相对地,未悬空的第一电极222由于接收所述预定的参考电压信号Vp,则用作屏蔽电极,相应地,未悬空的第一电极222与目标物体400之间形成的第一耦合电容CS被屏蔽掉,不会被检测单元24所检测到。因此,目标物体400与悬空的第一电极222之间形成的第一耦合电容CS对检测单元24获取感测信息是关键的,能够被检测单元24所检测到。在本实施方式中,所述目标物体为手指400。
[0070]
一般地,人体与大地连接。相应地,当目标物体例如为人体的手指400时,则所述第一耦合电容CS与第二耦合电容CF相当于串联连接于检测单元24与大地之间。
[0071]
需要说明的是,在本申请中,词语“接触”包括直接触摸和接近这两种情况。
[0072]
在一些实施方式中,所述检测单元24包括参考电路240、多个第一开关S1、和控制电路242。所述参考电路240通过所述多个第一开关S1与所述多条第一电极222一一对应连接。所述参考电路240用于提供所述预定的参考 电压信号Vp给所述多条第一电极222。所述控制电路242与所述多个第一开关S1连接,用于控制所述多个第一开关S1断开或闭合。需要说明的是,在图6中,由于只示出一条第一电极222,相应地,仅示出一个第一开关S1。
[0073]
所述检测单元24通过所述控制电路242控制所述多个第一开关S1依次断开,来实现控制所述多条第一电极222依次悬空。
[0074]
在电容式传感装置200执行感测时,当所述控制电路242控制所述第一开关S1断开达预定的时间之后,闭合当前断开的第一开关222,并再断开另一个闭合的第一开关222。从而,实现依次断开所述多条第一开关S1,使得所述多条第一电极222依次悬空,进而实现感测操作。
[0075]
在一些实施方式中,该预定的参考电压信号Vp为一恒定电压信号经过调制信号M调制后的信号。然,可变更地,该预定的参考电压信号Vp也可为一恒定电压信号。其中,当该预定的参考电压信号Vp为恒定电压信号时,所述参考电路240优选设置在所述控制芯片而非感测芯片中。所述参考电路240在所述控制芯片中是以系统地或设备地为电压参照基准。所述系统地或设备地上的信号一般为0伏的恒定电压信号。
[0076]
在某些实施方式中,第一开关S1可以为薄膜晶体管开关。例如非晶硅薄膜晶体管开关、低温多晶硅薄膜晶体管开关、高温多晶硅薄膜晶体管开关、金属氧化物薄膜晶体管开关等等。其中金属氧化物薄膜晶体管开关如为氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管开关。相应地,栅极为控制电极,用于控制开关的通/断;源极为第一传输电极,并与参考电路240连接;漏极为第二传输电极,并与第一电极222连接。然,可变更地,在其它实施方式中,该第一开关S1也可以为其它合适类型的开关,如,双极型三极管开关。当然,该第一开关S1还可以为电磁开关,例如继电器等。例如,当第一开关S1为薄膜晶体管等合适类型的开关时,所述多个第一开关S1可以直接在基板220上形成,从而降低了制作成本。
[0077]
请再参阅图6,在一些实施方式中,所述检测单元24可进一步包括多个信号读取电路244,所述多个信号读取电路244用于与所述多条第二电极222连接,提供激励信号Vref给所述多条第二电极224,并接收所述多条第二电极224输出的感测信号Vd,以获取感测信息。在本实施方式中,所述多个信号读取电路244的数量等于第二电极224的数量,所述多个信号读取电路244 与所述多条第二电极224一一对应连接。所述多个信号读取电路244能够同时输出激励信号Vref给所有的第二电极222,并同时将所有的第二电极224输出的感测信号Vd一次读完。
[0078]
需要说明的是,在图6中,由于只示出一条第二电极224,因此,为了清楚明了,所述检测单元24中也只示出一个信号读取电路244。然,实际上,每一第二电极224对应分别连接一信号读取电路244。
[0079]
可变更地,在另一些实施方式中,所述多个信号读取电路244的数量少于所述多条第二电极224的数量。相应地,至少部分或全部的信号读取电路244被复用,分时驱动位于不同位置的第二电极224工作。
[0080]
在某些变更实施方式中,如图7所示,该检测单元24可进一步包括多个第二开关S2。所述多个第二开关S2与所述多条第二电极224一一对应连接。所述控制电路242与所述多个第二开关S2连接,用于控制所述多个第二开关S2断开或闭合。所述多个信号读取电路244的个数少于所述多个第二开关S2的个数。至少部分或全部的信号读取电路244分别连接至少二第二开关S2,连接至少二第二开关S2的信号读取电路244分时驱动与该至少二第二开关S2分别连接的第二电极224。
[0081]
在图7所示的实施方式中,所述多个第二开关S2的数量是所述多个信号读取电路244的两倍,每一信号读取电路244分别连接两个第二开关S2。相应地,所述控制电路242例如每次同时控制一半数量的第二开关S2闭合,所有的信号读取电路244每次通过一半数量闭合的第二开关S2同时驱动一半数量的第二电极224工作,通过两次切换,所述多个信号读取电路244驱动所有的第二电极224执行完一次完整检测。如此,通过分时复用,使得所述多个信号读取电路244的个数大大减少,从而降低了电容式传感装置200的制造成本。
[0082]
工作时,当所述检测单元24依次断开与多条第一电极222的连接时,所述多个信号读取电路244分时与所述多条第二电极224电连接。通过所述控制电路242控制第二开关S2的断开或闭合,使得所述多个信号读取电路244对第二电极224输出的感测信号Vd进行分时读取。如图7所示,每个信号读取电路244均连接两个第二开关S2,以其中位于左侧的第一个信号读取电路244为例,在进行感测信号Vd的读取时,所述控制电路242先控制与 该信号读取电路244相连接的、且位于左侧的一个第二开关S2a闭合,并控制位于右侧的第二开关S2b断开;待与该第二开关S2a连接的第二电极224的感测信号Vd被读取后,所述控制电路242再控制信号读取电路244连接的另一个第二开关S2b闭合,第二开关S2a断开,以读取与该第二开关S2b连接的第二电极224的感测信号Vd。
[0083]
需要说明的是,为了清楚区分,与位于左侧的第一个信号读取电路244相连接的二第二开关S2在此被分别标示为S2a和S2b。
[0084]
再例如,所述多个第二开关S2的数量是所述多个信号读取电路244的3倍,每一信号读取电路244连接三个第二开关S2,相应地,所有的信号读取电路244每次同时驱动三分之一的第二电极224工作,通过三次切换,所述多个信号读取电路244驱动所有的第二电极224执行完一次完整检测。本申请前述对信号读取电路244的数量只是举例说明,然,本申请并不以此为限,厂商可根据产品规格以及产品品质等需求,对应设置相应数量的信号读取电路244即可。
[0085]
当所述多个第二开关S2例如为薄膜晶体管等合适类型的开关时,所述多个第二开关S2也可设置在基板220上。
[0086]
请一并参阅图6与图7,所述控制电路242例如逐行控制第一开关S1断开。然,可变更地,所述控制电路242也可隔行控制第一开关S1断开,比如,所述控制电路242先控制位于奇数行的第一开关S1逐个断开,然后再控制偶数行的第一开关S1逐个断开。所述控制电路242控制所述多个第一开关S1的断开时序不受本申请在此列举的方式,只要控制电路242在控制当前的第一开关S1断开时,并控制前一断开的第一开关S1闭合,按如此控制方式操作,能够实现控制所有的第一开关S1依次断开的这种方式,都应落入本申请的保护范围。
[0087]
图7中参考电路240具有一输出端(未标示),以输出预定的参考电压信号,且该输出端分别连接多个第一开关S1,从而降低了电容式传感装置200的制造成本。然,可变更地,也可以设置多个参考电路,每个参考电路对应输出预定的参考电压信号,且每个参考信号源与多个第一开关S1一一对应连接。又或者,所述参考电路240包括多个输出端,所述多个输出端与所多个第一开关S1连接。
[0088]
请一并参阅图7和图8,在一些实施方式中,所述信号读取电路244包括放大器Q和反馈支路F。其中,所述放大器Q包括同相端a、反相端b、接地端c、电源端d、和输出端Vout,所述反馈支路F连接在所述反相端b和所述输出端Vout之间,所述反相端b进一步通过第二开关S2连接第二电极224。所述同相端a用于接收激励信号Vref。所述接地端c用于加载所述调制信号M。所述电源端d用于加载一电源电压。所述反馈支路F包括反馈电容CB和第三开关S3,反馈电容CB和第三开关S3并联连接于所述反相端b与输出端Vout之间。
[0089]
工作时,所述放大器Q处于虚短状态,所述同相端a与反相端的电压相同。相应地,所述激励信号Vref依次通过同相端a、反相端b、和闭合的第二开关S2输出给第二电极224。同时,所述控制电路242(见图6)控制所述多个第一开关S1依次断开,所述参考电路240通过闭合的第一开关S1提供预定的参考电压信号Vp给第一电极222。例如当有手指400(见图6)接近悬空的第一电极222时,由于手指400与悬空的第一电极222之间形成的第一耦合电容CS是与第二耦合电容CF串接在信号读取电路244与大地之间,而未悬空的第一电极222用作屏蔽电极,因此,所述多条第二电极224对应输出的感测信号Vd会有差别。其中,所述第二电极224用于通过所述反馈支路F输出相应的感测信号Vd给输出端Vout。从而,所述检测单元24能够根据所述多条第二电极224输出的感测信号Vd获取相应的感测信息。比如,获取指纹图像信息,又或者,获取触摸操作信息。
[0090]
需要说明的是,当所述电容式传感装置200例如执行指纹感测时,由于手指400的指纹包括脊和谷,因此,脊和悬空的第一电极222之间形成第一耦合电容CS的电容值大于谷和悬空的第一电极222之间形成第一耦合电容CS的电容值。
[0091]
所述信号读取电路244并不限于本申请图8所示的电路,也可为其它合适类型的电路,只要能够实现传输激励信号Vref给第二电极224,并接收来自第二电极224输出的感测信号Vd即均落在本申请的保护范围。
[0092]
另外,本申请的检测单元24中可选择进一步在输出端Vout之后增加滤波电路、放大电路、模数转换电路等电路。
[0093]
请参阅图9,图9为本申请的电容式传感装置的检测方法的一实施方式 的流程图。所述检测方法包括:
[0094]
步骤S1:控制所述多条第一电极依次悬空;
[0095]
步骤S2:提供预定的参考电压信号给未悬空的第一电极;和
[0096]
步骤S3:提供激励信号给所述多条第二电极。
[0097]
需要说明的是,该检测方法的三个步骤并不局限于上述先后执行顺序,即上述三个步骤也可以同时执行。步骤S1中控制所述多条第一电极依次悬空,是指每次控制时只有一条第一电极处于悬空状态,其余的第一电极均处于未悬空状态。换句话说,每次控制时,若需要控制第一电极处于悬空状态时,假设该第一电极当前已经处于悬空状态,则不对该第一电极进行控制,假设该第一电极当前处于未悬空状态,则控制该第一电极处于悬空状态。
[0098]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:接收来自所述多条第二电极输出的感测信号,以获取感测信息。
[0099]
在某些实施方式中,所述激励信号和所述预定的参考电压信号均为经一调制信号同步调制后的信号。由于所述激励信号和所述预定的参考电压信号均为经过所述调制信号调制后的信号,因此,可以提高所述电容式传感装置的信噪比,进而提高所述电容式传感装置的感测精度。
[0100]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:提供所述调制信号。该调制信号例如但不限于方波信号、正弦波信号、锯齿波信号等等。
[0101]
在某些实施方式中,提供所述调制信号给所述电容式传感装置的一接地端。通过提供调制信号给电容式传感装置的接地端,作为该电容式传感装置的地信号。因此,地信号为对应变化的信号,相应地,该电容式传感装置的电信号均以变化的地信号作为电压参照基准信号。
[0102]
在某些实施方式中,所述检测方法在控制每一第一电极悬空时,控制其余的第一电极接收所述预定的参考电压信号。
[0103]
在某些实施方式中,未悬空的第一电极用作屏蔽电极。当有目标物体接近电容式传感装置,第一电极与目标物体以电容耦合方式形成第一耦合电容,而未悬空地第一电极由于接收预定地参考电压信号,则用作屏蔽电极,换句话说,未悬空地第一电极与目标物体之间形成地第一耦合电容被屏蔽掉,在执行电容感测时不会被检测到。
[0104]
在某些实施方式中,分时提供所述激励信号给所述多条第二电极。具体 地,以先后提供两次激励信号为例,先提供所述激励信号给一部分第二电极,驱动该部分第二电极工作,然后再提供所述激励信号给剩下的第二电极,驱动剩下的第二电极工作。如此通过激励信号的分时复用,使得激励信号提供源的数量可以大大减少,从而也降低了电容式传感装置的制造成本。本申请中激励信号的提供次数只是举例说明,本申请不以此为限,例如可以先后分3次、4次提供激励信号。
[0105]
在某些实施方式中,所述电容式传感装置进一步包括多个第一开关,与所述多条第一电极一一对应连接,所述检测方法通过控制所述多个第一开关依次断开,来达到控制所述多条第一电极依次悬空。
[0106]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步通过闭合的第一开关提供所述预定的参考电压信号给第一电极。
[0107]
在某些实施方式中,所述电容式传感装置进一步包括多个第二开关,与所述多条第二电极一一对应连接,所述检测方法通过分时控制所述多个第二开关闭合,来达到分时提供所述激励信号给所述多条第二电极。
[0108]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:根据所述多条第二电极输出的感测信号获取用户的触摸信息或/和生物特征信息。
[0109]
在某些实施方式中,所述检测方法进一步包括:根据所述多条第二电极输出的感测信号获取用户的指纹信息。
[0110]
在某些实施方式中,所述传感器单元进一步包括绝缘基板和绝缘层,所述多条第二电极位于所述绝缘基板上,所述绝缘层位于所述多条第二电极上,所述多条第一电极位于所述绝缘层上,所述多条第一电极与所述多条第二电极的交叉处形成多个第二耦合电容,所述多条第一电极背对所述多条第二电极的一侧用于接收用户的接近输入;
[0111]
其中,未悬空的第一电极用作屏蔽电极,悬空的第一电极用于与接近或接触所述电容式传感装置的用户之间形成第一耦合电容,所述第一耦合电容和第二耦合电容串联连接。
[0112]
由于所述电容式传感装置的检测方法能够驱动所述传感器单元执行感测操作,而所述传感器单元相较于现有的具有同层共面的矩形块状电极的传感器单元的成本低,从而能够降低所述电容式传感装置的成本。
[0113]
所述电容式传感装置如为上述任一实施方式的电容式传感装置200。
[0114]
请参阅图10,图10为本申请的电子设备的一实施方式的结构示意图。所述电子设备500例如但不局限于消费性电子产品、家居式电子产品、车载式电子产品、或穿戴式电子产品等任何合适类型的产品。其中,消费性电子产品例如为手机、平板电脑、笔记本电脑、桌面显示器、电脑一体机等各类合适的电子产品。家居式电子产品例如为智能门锁、电视、冰箱等各类合适的电子产品。车载式电子产品例如如为车载导航仪、车载DVD等各类合适的电子产品。穿戴式电子产品例如为手表、手环、戒指等各类合适的电子产品。
[0115]
所述电子设备500包括上述任一实施方式的电容式传感装置200。
[0116]
在某些实施方式中,所述电子设备500可进一步包括显示区501和非显示区502。其中,所述电子设备500对应显示区501设置显示屏,用于显示画面等。非显示区502位于显示区501周围。通常地,所述电子设备500的正面包括保护盖板503。
[0117]
所述电容式传感装置200例如为一生物信息感测模组或图像感测模组,设置在所述电子设备500的非显示区502,例如设置在Home键对应的位置。具体地,所述电容式传感装置200可隐藏于保护盖板503的下方。可变更地,所述电容式传感装置200也可曝露在保护盖板503的一通孔处。另外,所述电容式传感装置200也可设置在电子设备500的侧面或背面等合适的位置。
[0118]
进一步地,当所述电容式传感装置200为生物信息感测模组或图像感测模组时,所述电容式传感装置200也可位于显示区501,例如,所述电容式传感装置200的传感器单元22(见图3)位于显示区501的局部区域。
[0119]
需要说明的是,当所述电容式传感装置200为生物信息感测模组或图像感测模组时,所述生物信息感测模组或图像感测模组也可执行触摸感测。
[0120]
所述电容式传感装置200的传感器单元22(见图3)也可位于显示区501的全部区域。可选地,所述电容式传感装置200执行触摸感测与生物特征信息感测。例如,所述电容式传感装置200用于执行触摸感测,且局部区域用于执行生物特征信息感测。又例如,所述电容式传感装置200也可为分时执行触摸感测与生物特征信息感测等等,如此,所述电子设备500可全屏执行生物特征信息感测。
[0121]
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示 意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0122]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式,可以理解的是,上述实施方式是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

权利要求书

[权利要求 1]
一种电容式传感装置的检测方法,所述电容式传感装置包括传感器单元,所述传感器单元包括多条第一电极和与所述多条第一电极绝缘交叉设置的第二电极;所述检测方法包括: 控制所述多条第一电极依次悬空; 提供预定的参考电压信号给未悬空的第一电极;和 提供激励信号给所述多条第二电极。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述检测方法进一步包括:接收来自所述多条第二电极输出的感测信号,以获取感测信息。
[权利要求 3]
如权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述激励信号和所述预定的参考电压信号均为经一调制信号同步调制后的信号。
[权利要求 4]
如权利要求3所述的检测方法,其特征在于:所述检测方法进一步包括:提供所述调制信号。
[权利要求 5]
如权利要求4所述的检测方法,其特征在于:提供所述调制信号给所述电容式传感装置的一接地端。
[权利要求 6]
如权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述检测方法在控制每一第一电极悬空时,控制其余的第一电极接收所述预定的参考电压信号。
[权利要求 7]
如权利要求1所述的检测方法,其特征在于:未悬空的第一电极用作屏蔽电极。
[权利要求 8]
如权利要求1所述的检测方法,其特征在于:分时提供所述激励信号给所述多条第二电极。
[权利要求 9]
如权利要求1所述的检测方法,其特征在于:所述电容式传感装置进一步包括多个第一开关,与所述多条第一电极一一对应连接,所述检测方法通过控制所述多个第一开关依次断开,来达到控制所述多条第一电极依次悬空。
[权利要求 10]
如权利要求9所述的检测方法,其特征在于:所述检测方法进一步通过闭合的第一开关提供所述预定的参考电压信号给第一电极。
[权利要求 11]
如权利要求8所述的检测方法,其特征在于:所述电容式传感装置进一步包括多个第二开关,与所述多条第二电极一一对应连接,所述检测方 法通过分时控制所述多个第二开关闭合,来达到分时提供所述激励信号给所述多条第二电极。
[权利要求 12]
如权利要求2所述的检测方法,其特征在于:所述检测方法进一步包括:根据所述多条第二电极输出的感测信号获取用户的触摸信息或/和生物特征信息。
[权利要求 13]
如权利要求2所述的检测方法,其特征在于:所述检测方法进一步包括:根据所述多条第二电极输出的感测信号获取用户的指纹信息。
[权利要求 14]
如权利要求12所述的检测方法,其特征在于:所述传感器单元进一步包括绝缘基板和绝缘层,所述多条第二电极位于所述绝缘基板上,所述绝缘层位于所述多条第二电极上,所述多条第一电极位于所述绝缘层上,所述多条第一电极与所述多条第二电极的交叉处形成多个第二耦合电容,所述多条第一电极背对所述多条第二电极的一侧用于接收用户的接近输入; 其中,未悬空的第一电极用作屏蔽电极,悬空的第一电极用于与接近或接触所述电容式传感装置的用户之间形成第一耦合电容,所述第一耦合电容和第二耦合电容串联连接。

附图

[ 图 0001]  
[ 图 0002]  
[ 图 0003]  
[ 图 0004]  
[ 图 0005]  
[ 图 0006]  
[ 图 0007]  
[ 图 0008]  
[ 图 0009]  
[ 图 0010]