連接；或者，所述第三控制電極通過一限流元件與所述感測電極連接。優選地，所述限流元件包括電阻。相應地，所述限流元件可以起到防ESD、保護電容式傳感器的作用。
[0095]所述電容式傳感器包括多個傳感單元(sensor)。每一傳感單元包括一所述感測電極。另外，優選地，每一傳感單元還包括一所述差分對管，或者，相鄰的傳感單元各自包括一所述差分對管中的一晶體管。
[0096]通過選擇具有合適跨導的晶體管，當目標物體接近或觸摸感測電極時，所述差分對管的晶體管對參考信號的變化量進行轉換以及放大，產生二不同的第一交流信號，并將二不同的第一交流信號分別疊加至相同的第二恒定直流信號上，對應產生所述二不同的第二交流信號給控制電路。其中，所述第二恒定直流信號為第一恒定直流信號的一半。相應地，所述感測信號較強，所述控制電路根據所述感測信號獲得的感測結果較準。
[0097]對于本實用新型的電容式傳感器:或者每個傳感單元輸出單一電流信號作為感測信號；或者每個傳感單元輸出差分信號作為感測信號；或者相鄰的傳感單元輸出差分信號作為感測信號；其中，所述差分信號如為差分電流信號；更優選地，組成差分對管的晶體管輸出的感測信號為放大的信號；相應地，具有所述電容式傳感器的電容式傳感裝置的感測精度較高。
[0098]下面結合附圖對電容式傳感裝置的電路結構、芯片組、電容式感測系統的電路結構、電容式傳感裝置的封裝結構、電容式感測模組的組裝結構、以及電子設備的結構等的各種實施方式進行描述。
[0099]電容式傳感裝置的電路結構
[0100]請參閱圖1，圖1為本實用新型電容式傳感裝置的第一實施方式的示意圖。所述電容式傳感裝置1用于應用在一電子設備(圖未示)中，執行感測操作。所述電子設備如為移動電話、平板電腦、電視、遙控裝置、智能門鎖、穿戴式設備等各種智能設備。所述電容式傳感裝置1包括控制電路11和電容式傳感器13。所述控制電路11與所述電容式傳感器13連接。所述控制電路11用于控制電容式傳感器13執行感測操作，所述電容式傳感器13輸出相應的感測信號給所述控制電路11。所述控制電路11進一步根據所述感測信號獲得相應的感測信息。
[0101]所述電容式傳感器13包括基板130、多個傳感單元131、和接地線133。所述接地線133和所述多個傳感單元131設置在所述基板130的同側，且所述接地線133環繞各傳感單元131設置。需要說明的是，圖1中示出的傳感單元131的數量僅為示意，實際產品的傳感單元131的數量可少于或多于圖1中所示的數量。
[0102]所述多個傳感單元131與所述控制電路11連接，用于執行感測操作，輸出感測信號給控制電路11。
[0103]在本實施方式中，所述接地線133用于連接所述電子設備的調制地NGND，接收調制信號。所述調制信號包括接地信號和驅動信號，所述驅動信號高于所述接地信號。所述調制信號如為包括接地信號與驅動信號交替變化的周期性方波信號。其中，所述接地信號如為電子設備的設備地的接地信號，所述設備地的接地信號為恒定電壓信號，如為0V(伏)。
[0104]所述基板130如為半導體基板等。所述半導體基板如為硅基板等。
[0105]在本實施方式中，所述控制電路11設置在所述基板130上，并與所述多個傳感單元131設置在所述基板130的同側。可變更地，在其它實施方式中，所述控制電路11集成在一控制芯片中，所述控制芯片壓合在所述基板130上。
[0106]在本實施方式中，所述多個傳感單元131呈陣列式排布，如矩陣式排布。然，本實用新型并不限制所述多個傳感單元131的具體排布方式，例如，在其它實施方式中，所述多個傳感單元131也可呈其它規則方式或非規則方式排布。
[0107]請參閱圖2，圖2為圖1所示電容式傳感裝置1的電路結構示意圖。需要說明的是，在圖2中，為了圖示清楚，僅示出4個傳感單元131。所述傳感單元131包括感測電極14和傳感電路15。所述感測電極14能夠以電容方式耦合到目標物體，用于加載參考信號。所述傳感電路15用于根據感測電極14因目標物體的接近或觸摸所引起參考信號的變化，而對應產生二不同的第二交流信號，并輸出所述二不同的第二交流信號給所述控制電路11。
[0108]在本實施方式，所述二不同的第二交流信號為差分信號，且為差分電流信號。所述二不同的第二交流信號例如是用以計算目標物體的預定生物信息，所述預定生物信息如為指紋。然，在其它實施方式中，所述二不同的第二交流信號也可為差分電壓信號。
[0109]所述感測電極14采用金屬材料、金屬氧化物導電材料、導電復合材料、石墨稀材料、碳納米管材料中的任意一種制成。
[0110]在本實施方式中，所述多個傳感單元131的結構相同。然，在其它實施方式中，所述多個傳感單元131的結構可不同，例如，感測電極14的形狀和大小不同。
[0111]請一并參閱圖3與圖4，圖3為圖2所示電容式傳感器13的部分電路結構示意圖。圖4為圖2所示電容式傳感裝置1的部分電路結構示意圖。以下描述以一傳感單元131、且目標物體為手指F為例進行說明，其它傳感單元131的結構與工作原理類似，不再贅述。所述傳感電路15根據感測電極14上因手指F的接近或觸摸所引起參考信號的變化，而對應輸出感測信號。在手指F接近或觸摸感測電極14時，手指F的指紋脊或指紋谷與感測電極14形成耦合電容Cf，所述耦合電容Cf通過人體阻抗Z電連接至地球大地或所述電子設備的設備地。優選地，所述耦合電容Cf通過人體阻抗Z電連接所述電子設備的設備地。所述設備地通常為電子設備的供電電源的負極。供電電源如為電池。
[0112]所述傳感電路15包括轉換電路151。所述轉換電路151用于響應感測電極14因手指F的接近或觸摸所引起參考信號的變化，而對應產生二不同的第二交流信號。
[0113]在本實施方式中，所述轉換電路151轉換感測電極14因手指F的接近或觸摸所引起參考信號的變化量為二不同的第一交流信號，并疊加所述二不同的第一交流信號分別至一相同的第二恒定直流信號上，對應產生所述二不同的第二交流信號。其中，二不同的第一交流信號為差分電流信號。
[0114]優選地，所述轉換電路151包括差分對管D。所述差分對管D響應感測電極14因手指F的接近或觸摸所引起參考信號的變化，而對應產生二不同的第二交流信號。
[0115]所述差分對管D包括第三晶體管T3與第四晶體管T4。所述第三晶體管T3包括第三控制電極C3、第五傳輸電極S5、和第六傳輸電極S6。所述第六傳輸電極S6用于傳輸一第二交流信號。在本實施方式中，所述第三控制電極C3與所述感測電極14為二電極，所述第三控制電極C3直接連接所述感測電極14。然，在其它實施方式中，見圖5，所述第三控制電極C3也可通過限流元件L連接所述感測電極14，所述限流元件L包括電阻R，起到防ESD的作用。另外，所述第三控制電極C3與所述感測電極14也可為同一電極。
[0116]所述第四晶體管T4包括第四控制電極C4、第七傳輸電極S7、和第八傳輸電極S8。所述第七傳輸電極S7連接所述第五傳輸電極S5。所述第七傳輸電極S7與所述第五傳輸電極S5進一步用于與一電流源111連接。所述電流源111用于提供第一恒定直流信號，所述第一恒定直流信號為第二恒定直流信號的二倍，如第一恒定直流信號的大小為I，則第二恒定直流信號的大小為(1/2)。優選地，定義一節點N位于所述第七傳輸電極S7和所述第五傳輸電極S5之間，所述差分對管D通過所述節點N連接所述電流源111。所述第八傳輸電極S8用于傳輸另一第二交流信號。
[0117]第三控制電極C3用于加載第一參考信號，第四控制電極C4用于加載第二參考信號。相應地，當第三控制電極C3與所述感測電極14為同一電極時，或者第三控制電極C3直接連接所述感測電極14時，所述感測電極14所加載的參考信號也為第一參考信號。需要說明的是，當第三控制電極C3通過限流元件L與感測電極14連接時，所述感測電極14所加載的參考信號與所述第三控制電極C3所加載的第一參考信號不同。
[0118]優選地，所述第三控制電極C3所接收的第一參考信號與所述第四控制電極C4所接收的第二參考信號相同，即，所述差分對管D接收共模信號輸入。然，所述第三控制電極C3所接收的第一參考信號與所述第四控制電極C4所接收的第二參考信號也可相差一定差值，如0.05V(伏)、0.1V(伏)等，第一參考信號與第二參考信號仍視為相同。在傳感單元131每次被激活執行感測的過程中，所述第三控制電極C3與所述第四控制電極C4分別用于按預定時間間隔(如周期性)對應加載第一參考信號與第二參考信號。定義第三控制電極C3與所述第四控制電極C4接收第一參考信號與第二參考信號的時段為充電時段，在每相鄰兩充電時段之間的時段包括感測時段。在感測時段，第一參考信號被停止傳輸給第三控制電極C3，第二參考信號被停止傳輸所述第四控制電極C4，所述感測單元131執行感測。
[0119]在本實施方式中，所述第一參考信號與第二參考信號為經調制的電壓信號。
[0120]在感測時段，由于第三控制電極C3與第四控制電極C4與接地線133之間均存在寄生電容，當未有手指接近或觸摸感測電極14時，所述第一參考信號與所述第二參考信號相對所述接地線133上的信號保持相對不變；當有手指接近或觸摸感測電極14時，所述第一參考信號相對所述接地線133上的信號發生改變，所述第二參考信號相對所述接地線133上的信號保持相對不變。
[0121]具體地，當手指接近或觸摸感測電極14時，所述第三晶體管T3轉換感測電極14上的參考信號的變化量為第一交流信號i，并加載所述第一交流信號i于一第二恒定直流信號上，從而于第六傳輸電極S6上形成第二交流信號(I/2)+i。相應地，由差分對管D的元件性質，所述第四晶體管T4轉換感測電極14上的參考信號的變化量為第一交流信號(_i)，并加載所述第一交流信號(_i)于一第二恒定直流信號上，從而于第八傳輸電極S8上形成第二交流信號(I/2)-1。所述二第二交流信號(1/2)+1、(1/2)-1之和與所述第一恒定直流信號的大小I相等。也即，所述差分對管D響應第一參考信號R1的變化而對應產生從電流源111到第六傳輸電極S6和第八傳輸電極S8的第二交流信號輸出。
[0122]需要說明的是，通過選擇具有合適跨導的差分對管D，所述第一交流信號可以被不同程度的放大，因此，相對于參考信號的變化量或者電量的變化量來講，第一交流信號更強。相應地，所述控制電路11根據第二交流信號中所攜帶的第一交流信號來對應獲知手指的指紋圖像信息則更加準確。尤其對于差分對管D，所述控制電路11對接收到的二不同第二交流信號進行相減運算，可以得到二倍的第一交流信號，進一步提高了信號的強度。
[0123]優選地，所述傳感電路15進一步包括第一開關單元K1。所述第一開關單元K1連接于所述節點N與所述電流源111之間，用于控制是否在所述差分對管D與所述電流源111之間進行電流傳輸。
[0124]所述第一開關單元K1包括第一晶體管T1。所述第一晶體管T1包括第一控制電極C1、第一傳輸電極S1、和第二傳輸電極S2。所述第一控制電極C1用于響應一掃描信號對應控制第一傳輸電極S1與第二傳輸電極S2之間是否導通。第一傳輸電極S1用于連接所述電流源111。第二傳輸電極S2用于連接所述節點N。
[0125]優選地，所述第一開關單元K1進一步包括第二晶體管T2。所述第二晶體管T2包括第二控制電極C2、第三傳輸電極S3、和第四傳輸電極S4。所述第二控制電極C2用于響應一掃描信號對應控制第三傳輸電極S3與第四傳輸電極S4之間是否導通。第三傳輸電極S3用于連接第二傳輸電極S2。第四傳輸電極S4用于連接所述節點N。第二晶體管T2與第一晶體管T1形成二級開關。在本實施方式中，形成二級開關可更有利于控制電路11來靈活控制哪一或哪些傳感單元131被激活，另外，后面也會說明，根據與所述二級開關相連接的掃描線之間位置關系可以確定傳感單元131的位置。可變更地，在其它實施方式中，所述第一開關單元K1也可僅包括第一晶體管T1。進一步地，所述第一開關單元K1并非限定包括第一晶體管T1與第二晶體管T2，也可包括其它合適類型的開關元件。更進一步地，所述第一開關單元K1也可設置在控制電路11中，而非傳感單元131中，甚至，所述第一開關單元K1也可被省略，對應地，在感測電極14與控制電路11之間設置類似的第一開關單元K1也是可以的。
[0126]更優選地，所述傳感電路15進一步包括第二開關單元K2。所述第二開關單元K2用于控制是否傳輸第一參考信號給第三控制電極C3、以及控制是否傳輸第二參考信號給第四控制電極C4。由于差分對管D與感測電極14相關聯，因此，第二控制單元K2對應控制是否傳輸參考信號給所述感測電極14。
[0127]優選地，所述第二開關單元K2包括第五晶體管T5和第六晶體管T6。
[0128]所述第五晶體管T5包括第五控制電極C5、第九傳輸電極S9、和第十傳輸電極S10。其中，第五控制電極C5用于響應一掃描信號而對應控制第九傳輸電極S9與第十傳輸電極S10是否導通。第九傳輸電極S9用于接收第一參考信號。第十傳輸電極S10連接第三控制電極C3。
[0129]所述第六晶體管T6包括第六控制電極C6、第^ 傳輸電極S11、和第十二傳輸電極S12。其中，第六控制電極C6用于響應一掃描信號而對應控制第^^一傳輸電極S11與第十二傳輸電極S12是否導通。第十一傳輸電極用于接收第二參考信號。第十二傳輸電極S12連接第四控制電極C4。
[0130]可變更地，在其它實施方式中，所述第二開關單元K2也可設置在控制電路11中，而非傳感單元131中。另外，第二開關單元K2并非限定包括第五晶體管T5和第六晶體管T6，也可為包括其它合適類型的開關元件。
[0131]更優選地，所述傳感電路15進一步包括第一補償單元Ml和第二補償單元M2。所述第一補償單元Ml設置在第十傳輸電極S10與第三控制電極C3之間，用于補償第五晶體管T5關閉時第十傳輸電極S10與第三控制電極C3之間的電壓。所述第二補償單元M2設置在第十二傳輸電極S12與第四控制電極C4之間，用于補償第六晶體管T6關閉時第十二傳輸電極S12與第四控制電極C4之間的電壓。
[0132]優選地，所述第一補償單元Ml包括第七晶體管T7。所述第七晶體管T7包括第七控制電極C7、第十三傳輸電極S13、和第十四傳輸電極S14。其中，第七控制電極C7用于響應一掃描信號而控制第十三傳輸電極S13和第十四傳輸電極S14是否導通。第十三傳輸電極S13連接第十傳輸電極S10。第十四傳輸電極S14連接第三控制電極C3。第十三傳輸電極S13和第十四傳輸電極S14短接。
[0133]所述第二補償單元M2包括第八晶體管T8。所述第八晶體管T8包括第八控制電極C8、第十五傳輸電極S15、和第十六傳輸電極S16。其中，第八控制電極C8用于響應一掃描信號而控制第十五傳輸電極S15和第十六傳輸電極S16是否導通。第十五傳輸電極S15連接第十二傳輸電極S12。第十六傳輸電極S16連接第四控制電極C4。第十五傳輸電極S15和第十六傳輸電極S16短接。
[0134]第七晶體管T7用于和第五晶體管T5交替導通，導通的第七晶體管T7在第五晶體管T5截止時補償第三控制電極C3與第十傳輸電極S10之間的電壓；第八晶體管T8用于和第六晶體管T6交替導通，導通的第八晶體管T8在第六晶體管T6截止時補償第四控制電極C4與第十二傳輸電極S12之間的電壓。
[0135]需要說明的是，此處描述第七晶體管T7與第八晶體管T8導通與否，是指第七控制電極C7與第八控制電極C8分別響應掃描信號而對應分別控制第七晶體管T7與第八晶體管T8導通，而非第七晶體管T7的第十三傳輸電極S13和第十四傳輸電極S14短接而在第十三傳輸電極S13和第十四傳輸電極S14之間導通、非第八晶體管T8的第十五傳輸電極S15和第十六傳輸電極S16短接而在第十五傳輸電極S15和第十六傳輸電極S16之間導通。
[0136]可變更地，在其它實施方式中，所述第一補償單元Ml與第二補償單元M2可被省略。另外，所述第一補償單元Ml與第二補償單元M2并非限定分別包括第七晶體管T7與第八晶體管T8，也可包括其它合適類型的開關元件。
[0137]為了避免漏電流，對于傳感電路15中的部分或全部晶體管，以第一晶體管T1為例，可進一步包括與各晶體管相串聯的晶體管，如圖6所示。
[0138]所述傳感電路15中的第一至第八晶體管T1?T8采用薄膜晶體管、雙極性三極管、和金屬氧化物半導體場效應管中的任意一種、或任意幾種的組合。
[0139]所述薄膜晶體管包括N型薄膜晶體管、P型薄膜晶體管中的任意一種、或二種的組入口 ο
[0140]所述薄膜晶體管包括非晶硅薄膜晶體管、低溫多晶硅薄膜晶體管、高溫多晶硅薄膜晶體管、金屬氧化物薄膜晶體管中的任意一種、或任意幾種的組合。
[0141]當傳感電路15中的一晶體管采用薄膜晶體管時，所述薄膜晶體管的柵極用作控制電極，源極與漏極分別用作傳輸電極；當傳感電路15中的一晶體管采用雙極性三極管時，所述雙極性三極管的基極用作控制電極，集電極與發射極分別用作傳輸電極；當傳感電路15中的一晶體管采用金屬氧化物半導體場效應管時，所述金屬氧化物半導體場效應管的柵極用作控制電極，源極與漏極分別用作傳輸電極。
[0142]請再一并參閱圖2和圖3，所述電容式傳感器13進一步包括多個掃描線群組G1、多個信號線群組G2、和多條參考信號線R。其中，所述掃描線群組G1用于傳輸掃描線信號給所述多個傳感單元131。所述信號線群組G2用于在所述多個傳感單元131與所述控制電路11之間傳輸電流信號。所述多條參考信號線R用于傳輸第一參考信號和第二參考信號給所述多個傳感單元131。
[0143]一信號線群組G2連接至少二傳感單元131。一掃描線群組G1連接至少二傳感單元131。優選地，在本實施方式中，每一信號線群組G2連接一列傳感單元131。不同列傳感單元131連接不同信號線群組G2。相鄰二列傳感單元131之間設置一信號線群組G2。
[0144]所述信號線群組G2包括第一信號線G21、第二信號線G22、和第三信號線G23。對于每一信號線群組G2:所述第一信號線G21、第二信號線G22、和第三信號線G23沿列方向延伸，且所述第一信號線G21、第二信號線G22、和第三信號線G23沿行方向依次排布。進一步地，同一列的傳感單元131的第一晶體管T1的第一傳輸電極S1連接同一第一信號線G21。同一列的傳感單元131的第三晶體管T3的第六傳輸電極S6連接同一第二信號線G22。同一列的傳感單元131的第四晶體管的第八傳輸電極S8連接同一第三信號線G23。所述第一信號線G21進一步用于與電流源111連接，傳輸所述第一恒定直流信號。所述第二信號線G22與所述第三信號線G23進一步用于與一處理電路113連接。所述第二信號線G22與所述第三信號G23在所述傳感單元131與所述處理電路113之間并行傳輸電流信號。當有手指接近或觸摸感測電極14而引起參考信號的變化時，所述第二信號線G22與所述第三信號G23在所述傳感單元131與所述處理電路113之間并行傳輸第二交流信號；當未有手指接近或觸摸感測電極14時，所述第二信號線G22與所述第三信號G23在所述傳感單元13