[發(fā)明專利]電容式影像傳感器與操作該電容式影像傳感器的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710379707.1
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN108958555B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林繼周;和正平
• 申請（專利權(quán)）人: 旭景科技有限公司
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044;G06K9/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 景懷宇

1.一種電容式影像傳感器，包括：

多個電容式感測單元，形成一陣列，每一電容式感測單元用以轉(zhuǎn)換一接近手指的表面的一部分與該電容式感測單元的一上表面間的距離成一輸出電位，其中該輸出電位的值由施加至該電容式感測單元的一驅(qū)動信號所改變；

至少一取樣保存電路，用以擷取及保存不同的輸出電位；

至少一信號調(diào)適電路，每一包括至少一差分放大器，用以放大該取樣保存電路保存的二電位間的差量；

一驅(qū)動源，用以提供該驅(qū)動信號至該些電容式感測單元，

其中該驅(qū)動信號是由一正波形和/或一負波形引起的電位變化；在重設(shè)階段中，電容式感測單元的每一部分的電位設(shè)定為一定值；保存在取樣保存電路中二輸出電位間的差量是一噪訊降低數(shù)值，代表該電容式感測單元與其上手指的部分表面間的距離；在對應(yīng)的正波形或負波形下，該取樣保存電路保存至少一第一輸出電位與一第二輸出電位；該電容式影像傳感器為每一像素依序收集在對應(yīng)正波形與負波形下的該噪訊降低數(shù)值，并映射該噪訊降低數(shù)值到對應(yīng)的電容式感測單元的位置以得到該手指的減噪影像；及

其中該電容式感測單元進一步包括：

一感測電極；

一電壓隨耦器，其中該電壓隨耦器的一輸入節(jié)點連接到該感測電極，該電壓隨耦器的一輸出節(jié)點連接到該取樣保存電路；

一比較電容器，其中該比較電容器的一節(jié)點電連接到該電壓隨耦器，該比較電容器的另一節(jié)點電連接到該驅(qū)動源；及

一偏壓源電路，用以提供不同偏壓至該感測電極，

其中該比較電容器、一部分偏壓源電路，及該電壓隨耦器為形成于一隔離井中的MOS裝置。

2.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該正波形與該負波形的形狀對稱。

3.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該正波形或該負波形是階梯函數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該至少一信號調(diào)適電路進一步包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換來自該差分放大器的輸出電位為一數(shù)字化數(shù)值。

5.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該隔離井使用深N阱植入結(jié)構(gòu)。

6.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該比較電容器包括一參考電容器與一寄生電容。

7.如權(quán)利要求6所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該參考電容器為金屬氧化半導(dǎo)體場效晶體管電容器、多晶硅-介電層-多晶硅電容器或金屬-介電層-金屬電容器。

8.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該電容式影像傳感器進一步包括一控制與輸出輸入電路，用以處理該電容式影像傳感器的時序與數(shù)據(jù)輸入/輸出。

9.如權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器，其特征在于，該取樣保存電路進一步包括：

第二電荷保存電容器，用以保存由該電壓隨耦器發(fā)送之輸出電位；及

至少一選取開關(guān)，用以于該些電荷保存電容器間進行切換。

10.一種用于操作權(quán)利要求1所述的電容式影像傳感器以降噪訊的方法，包括步驟：

在一第一感測階段，當(dāng)驅(qū)動源提供一第一輸入波形時，讀取一第一量測結(jié)果并保存于該取樣保存電路；

在一第二感測階段，當(dāng)驅(qū)動源提供一第二輸入波形時，讀取一第二量測結(jié)果并保存于該取樣保存電路；

在一輸出階段，依照第一與第二量測結(jié)果間的差異由該差分放大器給定噪訊降低數(shù)值；

為每一像素依序收集在對應(yīng)正波形與負波形下得到的該些噪訊降低數(shù)值；

轉(zhuǎn)換該些噪訊降低數(shù)值為數(shù)字化噪訊降低數(shù)值；及

映射該些數(shù)字化噪訊降低數(shù)值到對應(yīng)的電容式感測單元的位置。

11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，如果該第一輸入波形為正波形，該第二輸入波形為負波形；如果該第一輸入波形為負波形，該第二輸入波形為正波形。