CN105912179A - 一种电容传感装置的驱动扫描方法 - Google Patents

Abstract

一种电容传感装置的驱动扫描方法，所述电容传感装置包括多个电极，所述电极以行和列的形式整齐排列，对所述电容传感器进行驱动扫描时，将不少于一行和不少于一列相邻的N个电极电连接，构成一个组合电极进行驱动扫描测量，N大于一。所述电容传感装置包括驱动测量芯片，所述驱动测量芯片同时驱动构成组合电极的电极的第一开关电路，使得电极的电位相等并物理连接，构成一个组合电极。本发明的利用组合电极的设置，增加了电场强度，可以穿透厚度更大的保护层，在实际应用中，还可以降低成本。并且通过对组合电极中电极的选择，更容易侦测指纹的微小变化，当然也更容易侦测出手指对触摸屏的触摸。

Description

一种电容传感装置的驱动扫描方法

技术领域

本发明涉及一种传感装置的驱动扫描方法，尤其是一种电容传感装置的驱动扫描方法。

背景技术

随着触摸屏技术的应用于普及，触摸屏屏幕的解锁方式也从单一的按键解锁方式，变的更加多种多样，包括单向滑动解锁、图形解锁、数字解锁等多种形式，但最安全可靠的解锁方式还是通过识别指纹进行解锁。同时，指纹识别技术还可应用于门禁、保险箱等。

指纹识别技术是通过取像设备读取指纹图像，然后用计算机识别软件提取指纹的特征数据，最后通过匹配识别算法得到识别结果，以确定指纹所有人身份的生物特征识别技术。指纹识别技术主要涉及指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、数据保存、特征值的比对与匹配等过程。目前所用的指纹图像采集设备，基本上基于三种技术基础：光学技术、半导体硅技术、超声波技术。其中半导体指纹传感器包括电容式或是电感式，电容式指纹识别传感器是一集成有成千上万半导体器件的"平板″，手指贴在电容式指纹识别传感器上与其构成了电容，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小不一样，形成的电容数值也就不一样，设备将采集到的不同的数值进行汇总，完成了指纹的采集，进一步对指纹进行识别。

现有的应用于指纹识别的电容传感装置中，由于普通玻璃所能达到的厚度不足以获得指纹识别的信号，通常使用蓝宝石玻璃来实现降低厚度、耐刮的功能，以保证信号可以透过蓝宝石玻璃被接收，虽然蓝宝石玻璃现对于普通玻璃能够制作的更薄，且更具有防刮的效果，但是蓝宝石玻璃制作困难，价格昂贵。如图1所示的一种指纹识别装置，包括电极1和保护层2，相邻的电极1之间的电场线可以看出，由于电极较小，导致电场强度小，电场线小，不足以穿过保护层2识别指纹纹路4。因此，有必要提供一种可以透过普通玻璃等相对较厚保护层的电容传感装置的信号驱动扫描方法。

而对于触摸屏来说，应用于工控领域的触摸屏的具有较厚的保护层，信号不易识别，因此，也有必要提供一种可以透过较厚的保护层的电容传感装置的信号驱动扫描方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种制作成本相对较小并且能够穿过较厚的保护层的电容传感装置的驱动扫描方法。

为了解决上述问题，提供一种电容传感装置的驱动扫描方法，所述电容传感装置包括多个电极，所述电极以行和列的形式整齐排列，对所述电容传感器进行驱动扫描时，将不少于一行和不少于一列相邻的N个电极电连接，构成一个组合电极进行驱动扫描测量，N大于一。

进一步的，对于同一行或者同一列电极，在相邻的两次驱动扫描之间，组合电极中电极个数不变，构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体移动不少于一个电极。

进一步的，当构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体移动一个电极时，以所述组合电极中行或列包含的电极的数量为行或列驱动扫描次数的周期。

进一步的，当构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体移动多于一个电极时，所述组合电极旁边未构成组合电极的电极数量不应多于所述组合电极中包含的电极数量。

进一步的，组合电极中电极数量的选择取决于电极尺寸的大小和覆盖于电容传感装置上方的保护层的导电系数以及厚度的比例。

应用所述驱动扫描方法的电容传感装置，其包括感应电路和驱动测量芯片，所述驱动测量芯片驱动并接收所述感应电路的信号并进行处理运算，所述感应电路包括多个电极，所述电极以行和列的形式整齐排列，所述感应电路还包括多个与所述电极连接的第一开关电路，所述驱动测量芯片同时驱动构成组合电极的电极的第一开关电路，使得电极的电位相等并物理连接，构成一个组合电极。

进一步的，所述第一开关的路的控制极与所述驱动测量芯片电连接，所述第一开关电路的源极和漏极分别于相邻的电极电连接。

进一步的，所述感应电路还包括第二开关电路，所述第二开关电路连接所述驱动测量芯片和所述电极，用于驱动电极并测量电极间的电容。

进一步的，所述第二开关电路的控制极和源极与所述驱动测量芯片电连接，漏极与所述电极电连接。

进一步的，所述电极可分时用于驱动显示像素电路。

与现有技术相比，本发明的利用组合电极的设置，增加了电场强度，可以穿透厚度更大的保护层，在实际应用中，还可以降低成本。并且通过对组合电极中电极的选择，更容易侦测指纹的微小变化，当然也更容易侦测出手指对触摸屏的触摸。

附图说明

图1是指纹识别装置电场强度示意图。

图2是电容传感装置结构示意图。

图3是第一实施例T1至T4时刻组合电极结构示意图。

图4是电容传感装置组合电极电场强度示意图。

图5是第二实施例T1至T2时刻组合电极结构示意图。

图6是第三实施例T1至T2时刻组合电极结构示意图。

图7是电容传感装置部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，一种电容传感装置包括多个电极，所述电极呈行和列的形式整齐排列。

对所述电容传感装置进行驱动扫描时，对于同一行或者同一列的电极，图3所示的是位于同一行的电极，在T1时刻进行驱动扫描时，以第一个电极作为起始电极，将同一行、同一列相邻的N个电极电连接，构成一个组合电极进行测量，完成整个电容传感装置的驱动扫描；在T2时刻进行驱动扫描时，起始电极为T1时刻起始电极的下一个电极，即以与第一个电极相邻的第二个电极作为起始电极，以相等的N个电极电连接构成组合电极；在T3时刻进行驱动扫描时，起始电极为T2时刻起始电极的下一个电极，即以与第二个电极相邻的第三个电极作为起始电极，以相等的N个电极电连接构成组合电极，即对于同一行或者同一列的电极，在相邻的两次驱动扫描之间，构成所述组合电极的电极的数量不变，构成所述组合电极的电极的移动为下一个电极，或者说与之相邻的电极，构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体向右移动一个电极；至第N+1个时刻，开始重复T1时刻至TN时刻的电极组合方式，以所述组合电极中包含的电极的数量为驱动扫描次数的周期，即N次驱动扫描为一个行驱动扫描的周期，重复进行周期驱动扫描。通过对所述电容传感装置的每一行每一列的驱动扫描，完成对整个电容传感装置的驱动扫描。

组合电极中电极数量的选择取决于覆盖于电容传感装置上方的保护层的导电系数以及厚度，以及电极的尺寸大小。以玻璃材质为例，所述电极的数量以组合电极中电极的长度之和约等于玻璃厚度，若材质的导电系数低于玻璃，组合电极中电极的长度之和应大于材料的厚度。

如图3所示的第一实施例，以三个电极电连接构成组合电极为例，在T1时刻，处于同一行相邻的电极A11、A12、A13电连接为一个组合电极，电极A14、A15、A16电连接为一个组合电极，电极A17、A18、A19电连接为一个组合电极，对组合电极进行驱动扫描获得数据。在T2时刻，以电极A12为起始电极，电极A12、A13、A14电连接为一个组合电极，电极A15、A16、A17电连接为一个组合电极，对组合电极进行驱动扫描获得数据。在T3时刻，以电极A13为起始电极，电极A13、A14、A15电连接为一个组合电极，电极A16、A17、A18电连接为一个组合电极，对组合电极进行驱动扫描获得数据。在T4时刻，重复T1时刻的组合方式，处于同一行相邻的电极A11、A12、A13电连接为一个组合电极，电极A14、A15、A16电连接为一个组合电极，电极A17、A18、A19电连接为一个组合电极，对组合电极进行驱动扫描获得数据。以此实现当相邻的两个电极所产生的电场强度不足以穿过保护层时，采用这样组合电极的方式增加电场强度，使信号可以穿透的保护层厚度增加。

图4示出了电容传感装置组合电极电场强度示意图。由图4可以看出，由电极1组成的组合电极10所能够产生较大的电场强度，电场线长，能够穿过保护层2识别指纹纹路的变化。

上述实施例中，在相邻的两次驱动扫描之间，构成所述组合电极的电极的数量不变，构成所述组合电极的电极的所在位置错开一个电极的位置，移动至与之相邻的下一个电极。在实际应用中，可以根据需要，如测量精度的不同，测量目标的尺寸不同，选择两次驱动扫描之间，构成所述组合电极的所在位置错开的电极数量，不限于错开一个电极，可以错开多个电极，即构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相邻或者间隔不少于一个电极，整体向右移动不少于一个电极，在一个周期内构成所述组合电极的电极移动方向是同向的。当然移动的方向并不是对于技术方案的限定，也可以向左向移动，对于列方向的驱动扫描，是上下方向的移动。当构成所述组合电极的所在位置错开的电极数量为多个时，所述组合电极旁边未构成组合电极的电极数量不应多于所述组合电极中包含的电极数量。即当所述组合电极前面未构成组合电极的电极数量多于多数组合电极中包含的电极数量时，应开始重复前面的驱动扫描方式，即重新进行T1时刻到前一时刻的驱动扫描。

如图5所示的第二实施例，所述组合电极中所述电极的选择，并不限于，同一行或者同一列相邻的电极，也可以将某一角度斜向相邻的电极进行电连接构成组合电极。需要说明的是，图5中的虚线仅表示电极之间的电连接关系，并不是表明具有导线直接连接。在对斜向组合电极进行驱动扫描时，相邻两次驱动扫描之间，所述组合电极相对于横向的角度不变。在对所述组合电极进行驱动扫描时，行方向的驱动扫描和列方向的驱动扫描与实施例一中的驱动扫描方式相同，在相邻的两次驱动扫描之间，构成所述组合电极的电极所在位置错开不少于一个电极的位置。行方向和列方向进行驱动扫描时，构成所述组合电极的所在位置错开的电极数量可以相同也可以不同，根据需要进行选择。如图2的第二实施例中，所述组合电极的同一行中仅包含一个电极，因此，可仅在列方向上进行错位的驱动扫描方式，T1时刻，所述第一个组合电极是由电极A11、A22、A33构成，T2时刻，所述第一个组合电极是由电极A21、A32、A43构成。与所述组合电极的同一行中仅包含一个电极相对应的，若组合电极同一列中仅包含一个电极时，可仅在行方向进行错位的方式进行驱动扫描。

如图6所示的第三个实施例所示，构成所述组合电极的电极的选择方式，也可以进行多行多列的选择，将若干行若干列的电极电连接为一个组合电极，与上述斜向的组合电极相似，进行行方向的驱动扫描和列方向的驱动扫描时，在相邻的两次驱动扫描之间，构成所述组合电极的电极的所在位置错开不少于一个电极的位置。行方向和列方向上构成所述组合电极的所在位置错开的电极数量可以相同也可以不同，根据需要进行选择。如图6所示，T1时刻，所述第一个组合电极是由电极A11、A12、A13、A21、A22、A23、A31、A32、A33组成，T2时刻，所述第一个组合电极是由A21、A22、A23、A31、A32、A33、A41、A42、A43组成。

上述三个实施例中，组合电极中电极数量的选择仅是举例说明，并不是对电极数量选择的限制，而应根据实际情况的中电极尺寸大小覆盖于电容传感装置上方的保护层的导电系数以及厚度的比例进行选择。

应用于上述驱动扫描方法的电容传感装置，如图7所示(图7中仅显示了部分电极)，所述电容传感装置包括感应电路和驱动测量芯片5，所述驱动测量芯片5驱动并接收所述感应电路的信号并进行处理运算。所述感应电路包括多个电极1、多个第一开关电路6、多个第二开关电路7，所述第一开关电路6、第二开关电路7分别与所述电极1连接。所述第一开关电路6的控制极60与所述驱动测量芯片5电连接，所述第一开关电路的源极61和漏极62分别与相邻的电极1电连接；所述第二开关电路7的控制极70和源极71与所述驱动测量芯片5电连接，漏极72与所述电极1电连接。每个所述电极1都通过第一开关电路6相互连接，通过第二开关电路7被驱动测量芯片5驱动，扫描测量电极间的电容。所述驱动测量芯片通过所述第一开关电路6的控制极60控制第一开关电路6的打开和关断。所述电容传感装置的所述驱动测量芯片同时驱动构成组合电极的电极的第一开关电路，使得电极的电位相等并物理连接，构成一个组合电极。通过驱动第二开关电路测量组合电极之间的电容。

所述电极还可以分时用于驱动显示像素电路，如在其不作为扫描电极应用时，用于AMOLED的显示驱动等，提高所述电极的利用率。

本发明的驱动扫描方法分别适用于指纹纹路的微小电容量测量，和侦测是否有手指或者其他导体(如电容笔)划动过电极上方的保护层表面。

与现有技术相比，本发明的利用组合电极的设置，增加了电场强度，可以穿透厚度更大的保护层，在实际应用中，还可以降低成本。并且通过对组合电极中电极的选择，更容易侦测指纹的微小电容变化，当然也更容易侦测出手指对触摸屏的触摸的较大电容变化。

Claims (10)

1.一种电容传感装置的驱动扫描方法，所述电容传感装置包括多个电极，所述电极以行和列的形式整齐排列，其特征在于：对所述电容传感器进行驱动扫描时，将不少于一行或不少于一列相邻的N个电极电连接，构成一个组合电极进行驱动扫描测量，N大于一。

2.如权利要求1所述的驱动扫描方法，其特征在于：对于同一行或者同一列电极，在相邻的两次驱动扫描之间，组合电极中电极个数不变，构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体移动不少于一个电极。

3.如权利要求2所述的驱动扫描方法，其特征在于：当构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体移动一个电极时，以所述组合电极中行或列包含的电极的数量为行或列驱动扫描次数的周期。

4.如权利要求2所述的驱动扫描方法，其特征在于：当构成所述组合电极的电极与前一时刻构成组合电极的电极相比整体移动多于一个电极，所述组合电极旁边未构成组合电极的电极数量不应多于所述组合电极中包含的电极数量。

5.如权利要求1所述的驱动扫描方法，其特征在于：组合电极中电极数量的选择取决于电极尺寸大小和覆盖于电容传感装置上方的保护层的导电系数以及厚度的比例以及需要感测电容变化范围的大小。

6.一种应用于权利要求1所述的驱动扫描方法的电容传感装置，其包括感应电路和驱动测量芯片，所述驱动测量芯片驱动并接收所述感应电路的信号并进行处理运算，所述感应电路包括多个电极，所述电极以行和列的形式整齐排列，其特征在于：所述感应电路还包括多个与所述电极连接的第一开关电路，所述驱动测量芯片同时驱动构成组合电极的电极的第一开关电路，使得电极的电位相等并物理连接，构成一个组合电极。

7.如权利要求6所述的电容传感装置，其特征在于：所述第一开关电路的控制极与所述驱动测量芯片电连接，所述第一开关电路的源极和漏极分别于相邻的电极电连接。

8.如权利要求6所述的电容传感装置，其特征在于：所述感应电路还包括第二开关电路，所述第二开关电路连接所述驱动测量芯片和所述电极，用于驱动测量电极间的电容。

9.如权利要求8所述的电容传感装置，其特征在于：所述第二开关电路的控制极和源极与所述驱动测量芯片电连接，漏极与所述电极电连接。

10.如权利要求6所述的电容传感装置，其特征在于：所述电极可分时用于驱动显示像素电路。