电子设备及其电容式感测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电容式感测系统以及具有所述电容式感测系统的电子设备，尤其涉及一种指纹感测系统以及具有所述指纹感测系统的电子设备。
【背景技术】
[0002]目前，越来越多的电子设备(如:手机、平板电脑等)都会设置有一种或多种感测系统，如用于感测触摸操作的触摸感测系统、用于感测人体生物特征的生物特征感测系统等，所述生物特征包括指纹、掌纹等，而触摸感测系统以及生物特征感测系统多以电容式感测系统来执行感测操作。
[0003]所述电容式感测系统通常包括传感器板以及电容检测电路，所述传感器板用于以电容耦合方式耦合到目标物体，所述目标物体如为用户的手指。所述电容检测电路为所述传感器板提供驱动信号，并接收来自传感器板输出的感测信号，进而实现感测目标物体的预定信息。所述预定信息如为生物特征信息、触摸信息等。
[0004]所述电容检测电路通常包括电源端、接地端、和信号传输端。所述电源端与接地端用于接收电源电压，以保证所述电容检测电路正常工作。所述信号传输端为不同于所述电源端与接地端的第三端，所述信号传输端用于传输所述电容检测电路与所述传感器板之间的信号，如所述驱动信号、感测信号。
[0005]然，所述传感器板与所述接地端之间存在寄生电容，此寄生电容是与目标物体和传感器板之间的电容相叠加的，如果目标物体和传感器板之间的电容过小，则所述感测信号的质量太差而无法检测，从而影响感测精度。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种感测精度较高的电容式感测系统以及具有所述电容式感测系统的电子设备。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0008]一种电容式感测系统，包括:
[0009]传感器板，用于以电容方式耦合到目标物体来执行感测操作；
[0010]电容检测电路，所述电容检测电路包括信号传输端和接地端，所述电容检测电路用于通过所述信号传输端提供第一激励信号给所述传感器板，以驱动所述传感器板执行感测操作，所述电容检测电路的接地端用于加载第一调制信号，所述第一激励信号随所述第一调制信号的变化而变化。
[0011]优选地，所述第一激励信号随所述第一调制信号的变化而变化，用以减小所述传感器板与所述接地端之间寄生电容的充放电电量。
[0012]优选地，所述第一调制信号与所述第一激励信号为电压信号，所述第一激励信号的电压随所述第一调制信号的电压的升高而升高、随所述第一调制信号的电压的降低而降低。
[0013]优选地，所述第一激励信号的幅度变化大小与所述第一调制信号的幅度变化大小对应相同。
[0014]优选地，所述第一激励信号与所述第一调制信号为周期性变化的信号。
[0015]优选地，所述第一激励信号与所述第一调制信号或为同频信号，或为同频同相信号，或为同幅同频同相信号，或为同频信号、且所述第一激励信号的相位相对第一调制信号的相位具有一定的延迟。
[0016]优选地，所述接地端用于加载第一电源信号，所述第一电源信号包括所述第一调制信号，所述电容检测电路进一步包括电源端，所述电源端用于加载第二电源信号，第二电源信号的电压高于第一电源信号的电压，所述第二电源信号随所述第一调制信号的变化而变化，或者所述第二电源信号随所述第一电源信号的变化而变化。
[0017]优选地，所述第二电源信号与所述第一调制信号为同频信号，或者所述第二电源信号与所述第一电源信号为同频信号。
[0018]优选地，所述第一电源信号、所述第二电源信号均为电压信号，所第二电源信号的电压随所述第一调制信号的电压的升高而升高、随所述第一调制信号的电压的降低而降低，或者所第二电源信号的电压随所述第一电源信号的电压的升高而升高、随所述第一电源信号的电压的降低而降低。
[0019]优选地，所述第二电源信号与所述第一电源信号之间的电压差为所述电容检测电路工作的电源电压。
[0020]优选地，所述电容检测电路中的电压均随所述第一电源信号的电压的升高而升高、随所述第一电源信号的电压的降低而降低。
[0021]优选地，所述第一调制信号至少包括第一电平与第二电平，所述第一电平的电压不同于所述第二电平的电压。
[0022]优选地，所述第一调制信号包括第一电平与第二电平交替出现的方波信号，其中，所述第一电平与第二电平的电压情况为下述三种情况中的任意一种:
[0023]第一:第一电平的电压为正电压，第二电平的电压为O ;
[0024]第二:第一电平的电压为0，第二电平的电压为负电压；
[0025]第三:第一电平的电压为正电压，第二电平的电压为负电压，所述第一电平的电压的绝对值等于或者不等于所述第二电平的电压的绝对值。
[0026]优选地，所述电容检测电路在所述接地端的电平为第一电平时，从所述传感器板读取第一信号，并在所述接地端的电平为第二电平时，从所述传感器板读取第二信号，通过所述读取的第一信号与第二信号获得目标物体的预定信息。
[0027]优选地，所述第一调制信号进一步包括第三电平，所述第二电平的电压介于第一电平的电压与第三电平的电压之间，所述第一调制信号包括由第一电平、第二电平、第三电平三者构成的二级阶梯方波信号。
[0028]优选地，所述电容检测电路在所述接地端的电平为第一电平时，从所述传感器板读取第一信号，在所述接地端的电平为第二电平时，从所述传感器板读取第二信号，在所述接地端的电平为第三电平时，从所述传感器板读取第三信号，并在所述接地端的电平从第三电平切换为第二电平时，从所述传感器板读取第四信号，通过所述读取的第一信号、第二信号、第三信号与第四信号获得目标物体的预定信息。
[0029]优选地，所述电容式感测系统进一步包括控制电路，所述电容检测电路的接地端与所述控制电路电连接，所述控制电路用于施加所述第一调制信号到所述电容检测电路的接地端。
[0030]优选地，所述电容检测电路的电源端与所述控制电路电连接，所述控制电路用于施加所述第一电源信号给所述接地端，施加第二电源信号给所述电源端。
[0031]优选地，所述控制电路包括接地端，所述控制电路的接地端的电压为O伏、或者为所述电容式感测系统所在的电子设备的系统地电压、或者为一电子设备的系统地电压、或者为恒定电压。
[0032]优选地，所述电容式感测系统进一步包括屏蔽电极，所述屏蔽电极至少设置于所述传感器板的周围。
[0033]优选地，所述屏蔽电极为下述的任意一种情况:
[0034]第一，所述屏蔽电极包括多个电极，分布于所述传感器板的周围；
[0035]第二，所述屏蔽电极为中间镂空的电极，所述传感器板对应所述屏蔽电极的镂空区域设置；
[0036]第三，所述屏蔽电极与所述传感器板层叠设置，且沿垂直层叠的方向，所述屏蔽电极的周边超出所述传感器板的外围。
[0037]优选地，所述电容式感测系统进一步包括散热板，所述散热板用于对所述电容式感测系统进行散热，所述散热板还用于作为所述屏蔽电极。
[0038]优选地，所述传感器板与所述散热板层叠设置，沿垂直层叠的方向，所述散热板的外围超出所述传感器板的边缘。
[0039]优选地，所述电容式感测系统进一步包括多个引线框，所述屏蔽电极与所述多个引线框位于同一层，由相同材料制成。
[0040]优选地，所述电容检测电路与所述传感器板集成在一电容检测电路芯片中，所述电容式感测系统进一步包括基板，所述电容检测电路芯片设置在所述基板上，所述屏蔽电极设置在所述基板上。
[0041]优选地，所述基板为印刷电路板或软性电路板。
[0042]优选地，所述屏蔽电极由金属或者其它导电材料制成。
[0043]优选地，所述屏蔽电极电连接至所述电容检测电路的接地端，用于接收所述第一调制信号。
[0044]优选地，所述传感器板包括多个电容感测极板，所述电容检测电路通过量测多个电容感测极板与所述目标物体之间的电容，来获得所述目标物体的预定信息。
[0045]优选地，所述多个电容感测极板排列成感应阵列，所述屏蔽电极至少设置在所述感应阵列的周围。
[0046]优选地，所述电容检测电路除用于在所述接地端加载所述第一调制信号时、提供所述第一激励信号驱动所述传感器板来执行第一检测模式外，还进一步用于在所述接地端加载第二调制信号时、提供第二激励信号驱动所述传感器板来执行第二检测模式，其中，第一调制信号不同于第二调制信号，第一激励信号不同于第二激励信号。
[0047]优选地，所述第二激励信号随所述第二调制信号的变化而变化。
[0048]优选地，所述第二激励信号随所述第二调制信号的变化而变化，用以减小所述传感器板与所述接地端之间寄生电容的充放电电量。
[0049]优选地，所述第二调制信号与所述第二激励信号为电压信号，所述第二激励信号的电压随所述第二调制信号的电压的升高而升高、随所述第二调制信号的电压的降低而降低。
[0050]优选地，所述第二激励信号的幅度变化大小与所述第二调制信号的幅度变化大小对应相同。
[0051]优选地，所述第二激励信号与所述第二调制信号为周期性变化的信号。
[0052]优选地，所述第二激励信号与所述第二调制信号或为同频信号，或为同频同相信号，或为同幅同频同相信号，或为同频信号、且所述第二激励信号的相位相对第二调制信号的相位具有一定的延迟。38、根据权利要求31所述的电容式感测系统，其特征在于，所述第二调制信号至少包括第四电平与第五电平，其中，第四电平的电压不同于第五电平的电压。
[0053]优选地，第一检测模式为指纹感测模式，第二检测模式为触摸检测模式，其中，当所述电容式感测系统处于触摸检测模式时，所述电容检测电路用于驱动所述传感器板执行触摸检测操作，感测目标物体对所述传感器板的触摸；当所述电容式感测系统处于指纹检测模式时，所述电容检测电路用于驱动所述传感器板执行指纹感测操作，感测目标物体的指纹。
[0054]优选地，第一调制信号与第二调制信号均为周期性变化的信号，其中，第一调制信号的频率大于第二调制信号的频率。
[0055]优选地，第一调制信号的电压峰峰值大于第二调制信号的电压峰峰值。
[0056]优选地，第一激励信号与第二激励信号均为周期性变化的信号，其中，第一激励信号的频率大于第二激励信号的频率。
[0057]优选地，第一激励信号的电压峰峰值大于第二激励信号的电压峰峰值。
[0058]优选地，所述电容检测电路根据所述传感器板是否被触摸，来对应驱动所述传感器板是否执行指纹感测操作；
[0059]若所述传感器板被触摸，所述电容检测电路则切换提供第二调制信号为第一调制信号给所述接地端、切换提供第二激励信号为第一激励信号给传感器板，用以执行指纹感测；
[0060]若所述传感器板未被触摸，所述电容检测电路提供第二调制信号给所述接地端、提供第二激励信号给所述传感器板，用以执行触摸感测。
[0061 ] 优选地，所述电容检测电路通过量测所述传感器板与所述目标物体之间的电容感测所述传感器板是否被触摸。
[0062]优选地，所述电容检测电路集成于一电容检测电路芯片中，所述控制电路集成于一控制电路芯片中，所述电容检测电路芯片和所述控制电路芯片或者封装在一个集成电路封装里，或者分别封装在两个集成电路封装里。
[0063]优选地，所述电容式感测系统进一步包括屏蔽电极，所述屏蔽电极至少设置于所述传感器板的周围，其中:
[0064]内含所述电容检测电路芯片的集成电路封装包括与所述电容检测电路芯片相连接的引线框，所述屏蔽电极与所述引线框位于同一层，且由相同材料制成；或/和
[0065]内含所述电容检测电路芯片的集成电路封装包括散热板，所述散热板用于对所述电容检测电路芯片进行散热，还用于作为所述屏蔽电极上；或/和
[0066]内含所述电容检测电路芯片的集成电路封装包括基板，所述电容检测电路芯片设置在所述基板上，所述基板进一步设置所述屏蔽电极。
[0067]优选地，所述电容检测电路驱动所述传感器板执行感测操作，以获得所述目标物体的预定信息，其中，所述预定信息包括目标物体的生物特征信息和/或触摸操作信息。
[0068]优选地，所述生物特征信息为指纹信息。
[0069]优选地，所述触摸操作信息为是否有目标物体接近或触摸所述传感器板。
[0070]优选地，所述电容式感测系统为指纹感测系统。
[0071]优选地，所述电容式感测系统为节省驱动环的电容式感测系统。
[0072]优选地，所述电容检测电路通过提供所述第一激励信号对所述传感器板进行自电容检测，以实现感测操作。
[0073]优选地，所述电容式感测系统用于感测目标物体为手指的预定信息。
[0074]优选地，所述传感器板包括多个电容感测极板，所述电容检测电路包括多个感测单元和多个选择单元，每一感测单元通过一选择单元与至少一电容感测极板连接，每一感测单元进一步与所述接地端电连接，每一感测单元通过所述选择单元给所述电容感测极板提供第一激励信号，并接收来自所述电容感测极板的感测信号，通过所述感测信号获得目标物体的预定信息。
[0075]优选地，所述选择单元用于选择感测单元与哪些电容感测极板电导通，其中，通过所述多个选择单元，所述电容检测电路同时或分时输出所述第一激励信号给所述多个电容感测极板。
[0076]优选地，所述感测单元包括运算放大器和反馈支路，所述运算放大器包括同相端、反相端、和输出端，所述反相端通过一选择单元连接至少一电容感测极板，所述反馈支路连接于反相端与输出端之间，所述运算放大器连接所述接地端。
[0077]优选地，所述运算放大器的同相端接收一参考电压，所述参考电压随所述第一调制信号的电压升高而升高、随所述第一调制信号的电压下降而下降。
[0078]优选地，所述反相端输出所述第一激励信号给所述电容感测极板。
[0079]优选地，所述运算放大器工作时处于虚短状态。
[0080]优选地，所述反馈支路包括一反馈电容，所述反馈电容连接于反相端与输出端之间，所述感测单元进一步包括计算单元，所述计算单元与所述输出端连接，所述计算单元通过所述反馈电容上的电荷或电压变化来获得所述目标物体的预定信息。
[0081]优选地，所述传感器板包括多个电容感测极板，所述电容检测电路通过量测多个电容感测极板与所述目标物体之间的电容，来获得所述目标物体的预定信息。
[0082]本实用新型进一步提供一种电子设备，其中，所述电子设备包括如上所述的电容式感测系统。
[0083]优选地，所述电子设备进一步包括显示装置、控制按钮、壳体中任意一种、二种或全部，所述电容式感测系统或者设置于所述显示装置的显示区域中，或者设置于所述控制按钮下，或者设置于所述壳体内。
[0084]本实用新型上述电容式感测系统、电子设备通过提供第一调制信号，第一激励信号随第一调制信号的变化而变化，从而降低所述接地端与所述电容感测极板之间的寄生电容的充放电电量，进而可以提高感测精度。
[0085]本实用新型又提供一种电容式感测系统，包括:
[0086]传感器板，用于以电容耦合方式耦合到目标物体来执行感测操作；
[0087]电容检测电路，所述电容检测电路包括信号传输端和调制端，所述电容检测电路用于通过所述信号传输端提供第一激励信号给所述传感器板，以驱动所述传感器板执行感测操作，所述电容检测电路的调制端用于加载第一调制信号，所述第一激励信号随所述第一调制信号的变化而变化。
[0088]优选地，所述电容检测电路中的电压均随所述调制端的电压的变化而变化。
[0089]优选地，所述第一激励信号随所述第一调制信号的变化而变化，用以减小所述传感器板与所述接地端之间寄生电容的充放电电量。
[0090]优选地，所述第一调制信号与所述第一激励信号为电压信号，所述第一激励信号的电压随所述第一调制信号的电压的升高而升高、随所述第一调制信号的电压的降低而降低。
[0091]优选地，所述第一激励信号的幅度变化大小与所述第一调制信号的幅度变化大小对应相同。
[0092]优选地，所述第一激励信号与所述第一调制信号为周期性变化的信号。
[0093]优选地，所述第一激励信号与所述第一调制信号或为同频信号，或为同频同相信号，或为同幅同频同相信号，或