[實用新型]用于指紋識別的電容檢測裝置和具有其的指紋識別裝置

有效

• 申請號: 201320871000.X
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN203964928U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 張自寶;張杰;楊云
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24;G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及電子技術領域，特別涉及一種用于指紋識別的電容檢測裝置和一種具有該用于指紋識別的電容檢測裝置的指紋識別裝置。

背景技術

目前在進行指紋識別的過程中，主要采用了電容傳感器技術的指紋傳感器與手指接觸部分也即檢測面板，檢測面板由多個微小的檢測單元構成，一個檢測單元可稱為一個像素，其中，指紋檢測像素可以是二維分布。當進行指紋識別時，手指放置在檢測面板上，由于手指紋路的原因，紋峰直接接觸到檢測面板，而紋谷則與檢測面板有一小段距離，該距離與紋谷的谷深對應，如果能將此距離識別出來，就能分辨出指紋的紋峰和紋谷，也就得到了指紋的特征；另一種方式是通過手指改變指紋識別檢測面板表面的電場分布，進而檢測出指紋特征。

上面提到的檢測指紋方法可通過電容檢測方式來實現。基于此原理的指紋檢測方法已有多種實現方式，其中一種檢測方式是：通過檢測手指與位于檢測面板下方的頂層金屬電極形成的電容，在結構上，通常檢測面板上每一個檢測像素對應著一個金屬極板，這些金屬極板在行與列的方向上二維分布，組成二維檢測矩陣并作為指紋檢測時的一個極板；同時因為手指的導體特征，當手指放置在檢測面板上時，手指就構成了與指紋二維檢測矩陣的極板對應的另一個極板，這些極板構成的電容與指紋的表面特征一一對應，紋峰對應的極板間距離小感應電容較大，紋谷則相反，通過檢測此感應電容，就可確定指紋表面特征；另一種檢測方式為：每一檢測像素包含兩個極板，極板之間交替排列并位于不同金屬層上，他們之間就形成了固定電容，進行指紋檢測時，當手指放置于檢測面板上，極板間的電場分布將發生改變，進而改變了他們之間的固定電容，紋峰與紋谷對電場的影響不一樣，因此也就能分辨出紋峰與紋谷。

目前用半導體感應電容實現的指紋傳感器中，其面向手指的上層結構通常包含多層由金屬構成的導體層，這些導體層之間還包含相應的隔離層，最上層的導體層是與手指對應的指紋檢測極板，各導體層之間形成的電容或作為用來處理頂層檢測電容所檢測指紋信號的電容如積分電容或作為寄生電容，但是，如果是寄生電容，將影響指紋檢測精度。

然而，寄生電容不僅存在于各導體層之間，在相鄰的各頂層檢測電極、各導體層到地之間也存在寄生電容。寄生電容對檢測精度的影響主要來自兩個方面：一方面，通常這些寄生電容與檢測電容之間是并聯關系，例如，由于寄生電容Cp的存在，輸入信號由Vin變為Vin*Cf/(Cf+Cp)，寄生電容Cp通常大于指紋形成的電容Cf，這樣會顯著降低了指紋檢測的精度；另一方面，寄生電容通常將來自襯底的噪聲耦合到檢測電容上，降低了指紋檢測的精度。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本實用新型的第一個目的在于提出一種用于指紋識別的電容檢測裝置。該電容檢測裝置提高了指紋檢測精度，同時有效降低了電路噪聲，并顯著減小了電路的功耗和面積。

本實用新型的第二個目的在于提出一種指紋識別裝置。

為了實現上述目的，本實用新型第一方面實施例提出的用于指紋識別的電容檢測裝置，包括：檢測屏和導體邊框，所述檢測屏包括多個檢測單元，每個所述檢測單元包括：第一導體層至第四導體層，其中，所述第一導體層和觸摸所述檢測屏的手指形成感應電容，所述第一導體層和第二導體層之間形成反饋電容，所述第三導體層和第四導體層之間形成積分電容，當所述手指與所述檢測屏接觸時所述手指與所述導體邊框電連接；檢測裝置，所述檢測裝置用于在采樣階段對所述感應電容和反饋電容進行充電，并在積分階段測量控制所述感應電容和反饋電容中的電荷向所述積分電容轉移，同時測量所述積分電容在所述積分階段的電壓變化量，并根據所述電壓變化量計算所述感應電容。

根據本實用新型實施例的用于指紋識別的電容檢測裝置，可通過檢測裝置在采樣階段對感應電容和反饋電容進行充電，并在積分階段測量控制感應電容和反饋電容中的電荷向積分電容轉移，同時測量積分電容在積分階段的電壓變化量，并根據該電壓變化量計算感應電容，以實現指紋的識別，至少具有以下優點：（1）通過將指紋信號的電容數字化，避免了一般指紋檢測中的前端檢測部分，使得電路規模顯著減小，較小的電路規模具有較低的電路噪聲與功耗，從而具有較高的指紋檢測精度和較低的能耗；（2）通過運算放大器將寄生電容保持在固定的電位，使得在電路工作中寄生電容不會有電荷的轉移，消除了寄生電容對輸入信號的影響，并消除了開關器件對檢測精度的影響，從而提高了檢測精度。

為了實現上述目的，本實用新型第二方面實施例提出的指紋識別裝置，包括：本實用新型第一方面實施例所述的用于指紋識別的電容檢測裝置。