[發(fā)明專利]電容式指紋傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510895291.X
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN106852695A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 駱彥汝;王建勛;吳岱锜
• 申請（專利權(quán)）人: 康達(dá)生命科學(xué)有限公司
• 主分類號: A61B5/1172
• 分類號: A61B5/1172;A61B5/107
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 郭蔚

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明是有關(guān)一種指紋傳感器，特別是一種電容式指紋傳感器。

【背景技術(shù)】

電容式指紋傳感器的原理是檢測人體手指的脊部以及谷部間的電容變化。谷部的正常深度約為20-35μm，其中，填充空氣時的介電常數(shù)為1。人體組織的介電常數(shù)約為4-8，因此，微小的電容變化可被電容式指紋傳感器所檢測。

請參照圖1以說明基于電荷分享方法的電容式指紋傳感器的感測方法。電容式指紋傳感器包含多個陣列排列的感測單元SU。當(dāng)指紋FP與電容式指紋傳感器接觸時，指紋FP的脊部以及谷部具有電容C3。而封裝電容式指紋傳感器會形成氧化層OL，其具有電容C2。因此，電容C2以及電容C3彼此串接則具有電容值Cs，其能夠以下列公式計算得到：

1/Cs＝1/C2+1/C3

其中C2以及C3分別代表電容C2以及電容C3的電容值。

量測電容值Cs的變化可由以下步驟實現(xiàn)。首先，導(dǎo)通開關(guān)S1并斷開開關(guān)S2，以偏壓Va對電容C0預(yù)先充電。接著斷開開關(guān)S1以及導(dǎo)通斷關(guān)S2，使電容C0中的電荷重新分布，如此即產(chǎn)生偏壓V1，其能夠以下列公式計算得到：

V1＝Va*C0/(C0+C1+Cs)，其中，C0以及C1分別代表電容C0以及電容C1的電容值。電容C1為電路的寄生雜散電容。感測單元SU11的感 測節(jié)點(diǎn)的偏壓V1通過緩沖放大器BA輸出偏壓V2，其能夠以下列公式計算得到：

V2＝g*V1

其中g(shù)為緩沖放大器BA的增益。每一感測單元SU具有一緩沖放大器BA，其是由列開關(guān)Sr1以及行開關(guān)Sc1-Sc3控制輸出至取樣電容Csh。舉例而言，感測單元SU11是由列開關(guān)Sr1以及行開關(guān)Sc1控制輸出；感測單元SU12是由列開關(guān)Sr1以及行開關(guān)Sc2控制輸出；感測單元SU13是由列開關(guān)Sr1以及行開關(guān)Sc3控制輸出。最后，模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC將取樣電容Csh的偏壓V3轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。由于制程或其它因素的影響，感測單元間的緩沖放大器會有增益的變動，加上寄生雜散電容C1與電容C2影響，導(dǎo)致每一感測單元所輸出偏壓的均勻性較差，因而影響后續(xù)的信號處理，例如直流移位(DC subtraction)。

此外，請參照圖2，其顯示傳統(tǒng)封裝的電容式指紋傳感器的剖面圖。電容式指紋感測芯片120設(shè)置于基板110。金線130用以連接電容式指紋感測芯片120上的導(dǎo)電接點(diǎn)121以及基板110上的導(dǎo)線架111。完成芯片粘合以及打線接合后，整個芯片以一高介電填充材料140模封。然而，在模封制程時，電容式指紋感測芯片120以及填充材料140間的熱膨脹系數(shù)的差異將會造成管芯痕跡(die mark)或翹曲，如圖2所示的高度差H。因此，若翹曲的電容式指紋傳感器設(shè)置于一保護(hù)玻璃下，電容式指紋傳感器以及保護(hù)玻璃間將形成一空氣層或粘著膠體，導(dǎo)致感測信號的強(qiáng)度降低，且劣化感測單元間的信號均勻度。

綜上所述，如何使每一感測單元所輸出的偏壓具有較佳的均勻性便是目前極需努力的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種電容式指紋傳感器，其儲存每一感測單元的直流偏移參數(shù)以及增益補(bǔ)償參數(shù)，以補(bǔ)償每一感測單元所感測的感測信號，使每一感測單元所輸出的感測信號具有較佳的均勻性。

本發(fā)明一實施例的電容式指紋傳感器包含一電容式感測陣列、一補(bǔ)償存儲器、一數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器以及一補(bǔ)償電路。電容式感測陣列包含多個陣列排列的感測單元，其中，電容式感測陣列逐一輸出每一感測單元所測得的一感測信號。補(bǔ)償存儲器用以儲存每一感測單元的一直流偏移參數(shù)以及一增益補(bǔ)償參數(shù)。數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器與補(bǔ)償存儲器電性連接，用以依據(jù)直流偏移參數(shù)輸出一直流偏移補(bǔ)償信號。補(bǔ)償電路與電容式感測陣列、補(bǔ)償存儲器以及數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器電性連接，并依據(jù)直流偏移補(bǔ)償信號以及增益補(bǔ)償參數(shù)逐一補(bǔ)償每一感測單元所測得的感測信號，以輸出一補(bǔ)償后感測信號。

以下借由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。

【附圖說明】

圖1為一示意圖，顯示已知的電容式指紋傳感器的部分電路。

圖2為一示意圖，顯示已知的電容式指紋傳感器的封裝結(jié)構(gòu)。

圖3為一曲線圖，顯示電容式指紋傳感器的封裝翹曲與信號強(qiáng)度的關(guān)系。

圖4為一方塊圖，顯示本發(fā)明一實施例的電容式指紋傳感器。

圖5為一電路圖，顯示本發(fā)明一實施例的電容式指紋傳感器的補(bǔ)償電路。

圖6為一方塊圖，顯示本發(fā)明另一實施例的電容式指紋傳感器。

【符號說明】

110 基板