[發明專利]電容式指紋感測單元與增強電容式指紋讀取器及感測方法

有效

• 申請號: 201610009727.5
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN106951818B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 林繼周;和正平
• 申請（專利權）人: 旭景科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 賈滿意

本發明提供了一種電容式指紋感測單元，包括：基底結構，具有至少一層第一金屬層及形成充電電路與工作電路，基底結構用以交替地接收充電電壓，及分派來自充電電路的電荷到工作電路的電容于停止接收充電電壓時；及指紋感測結構，形成于基底結構上；指紋感測結構包括第一金屬間電介層、第二金屬層、第二金屬間電介層、第三金屬層及鈍化層，其中基底結構分派來自充電電路的電荷到指紋感測結構的電容于停止接收充電電壓時。通過增加第一金屬間電介層與第二金屬間電介層的厚度，使得寄生電容C_p能減少，使得增強電容式指紋感測單元的靈敏度可以改善，以獲得增強電容式指紋讀取器。本發明還提供了一種增強電容式指紋讀取器及感測方法。

技術領域

本發明涉及指紋檢測技術領域，特別是涉及一種電容式指紋感測單元與增強電容式指紋讀取器及感測方法。

背景技術

為了安全考慮，有許多的人體生理特征能被用來提供人員識別，這些人體生理特征諸如指紋、視網膜、虹膜、DNA、或甚至是人臉特征。對所有能分辨各人某些生理特征的設備來說，指紋讀取器是價格對低廉且復雜度也是最低的，同時鑒別結果一般都還不錯。此外，存儲指紋細節所需要的數據大小不大(在120字節到2K字節之間)，這造就了指紋辨識設備廣泛地使用于任何領域。

許多感測技術可用來獲取指紋，較普及的是光學式和電容式指紋偵測技術。光學式指紋感測模塊利用來自手指表面反射光強度，來探知手指探測區中哪里是脊部，哪里是谷部。光學式技術的優點是可靠性和低成本。然而，因為嵌入式光學透鏡的尺寸，而光學指紋模塊的感測外形無法進一步做小，光學式傳感器的困難便在無法嵌入可攜式設備中。另一方面，電容式指紋辨識模塊是由硅芯片所制成，并且可以是非常微小。在某些例子中，當指紋影像是由滑動掃描所取得時，該指紋傳感器也就更加的輕薄纖巧。電容式型指紋辨識模塊小巧的外形使得它適用于可攜式應用，如門禁徽章、銀行卡、手機、平板計算機、USB保護鎖等。

電容式指紋傳感器的基礎物理原理是兩個平行金屬板的電容器的電容值與兩個板之間的距離成反比。電容式指紋傳感器由指紋感測單元陣列組成，每一感測單元包括感測板。使用該感測板當作電容器的一個極板，以及將人體的表皮組織作為另一極板，手指的脊部與谷部可由測量得到的不同電容值定位下來。目前的技術中有許多關于電容式指紋辨識模塊的現有技術。舉例來說，美國專利第6,114,862號揭露一種距離傳感器，具有一電容式元件。該電容式元件交替地具有第一電容器板與第二電容器板，該第一電容器板面對第二電容器板設置，對第二電容器板的距離進行測量。在有指紋的情況下，第二電容器板直接由手指皮膚表面定義，該傳感器包括反相放大器，介于該電容式元件連接形成的負反饋支路的輸入與輸出之間。由提供電荷到反相放大器的輸入端，電壓成正比于被測量的距離在輸出端獲得。雖然傳感器的架構簡單，但放大器遭受均勻性問題，且它們的能量效率不好。

另一個現有技術公開于美國專利第7,663,380號，請參閱圖1A與圖1B。一電容式指紋傳感器包含指紋電容器C_F、參考電容器C_S、第一晶體管33、第二晶體管34、第三晶體管35與第四晶體管36。指紋電容器C_F具有一電容，其可以是谷部電容C_FV，也可以是脊部電容C_FR。參考電容器C_S具有一電容C_S，其中C_FVC_SC_FR。第一晶體管33被配置以對參考電容器C_S進行預充電。第二晶體管34被配置以對指紋電容器C_F進行預充電。第三晶體管35被配置以對參考電容器C_S及指紋電容器C_F的電荷進行重分布。第四晶體管36被配置以在重分布后，輸出參考電容器C_S的電壓。