用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置和具有其的指紋識(shí)別裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置和一種具有該用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置的指紋識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在進(jìn)行指紋識(shí)別的過(guò)程中，主要采用了電容傳感器技術(shù)的指紋傳感器與手指接觸部分也即檢測(cè)面板，檢測(cè)面板由多個(gè)微小的檢測(cè)單元構(gòu)成，一個(gè)檢測(cè)單元可稱為一個(gè)像素，其中，指紋檢測(cè)像素可以是二維分布。當(dāng)進(jìn)行指紋識(shí)別時(shí)，手指放置在檢測(cè)面板上，由于手指紋路的原因，紋峰直接接觸到檢測(cè)面板，而紋谷則與檢測(cè)面板有一小段距離，該距離與紋谷的谷深對(duì)應(yīng)，如果能將此距離識(shí)別出來(lái)，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(guò)手指改變指紋識(shí)別檢測(cè)面板表面的電場(chǎng)分布，進(jìn)而檢測(cè)出指紋特征。
[0003]上面提到的檢測(cè)指紋方法可通過(guò)電容檢測(cè)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于此原理的指紋檢測(cè)方法已有多種實(shí)現(xiàn)方式，其中一種檢測(cè)方式是:通過(guò)檢測(cè)手指與位于檢測(cè)面板下方的頂層金屬電極形成的電容，在結(jié)構(gòu)上，通常檢測(cè)面板上每一個(gè)檢測(cè)像素對(duì)應(yīng)著一個(gè)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(cè)矩陣并作為指紋檢測(cè)時(shí)的一個(gè)極板；同時(shí)因?yàn)槭种傅膶?dǎo)體特征，當(dāng)手指放置在檢測(cè)面板上時(shí)，手指就構(gòu)成了與指紋二維檢測(cè)矩陣的極板對(duì)應(yīng)的另一個(gè)極板，這些極板構(gòu)成的電容與指紋的表面特征--對(duì)應(yīng)，紋峰對(duì)應(yīng)的極板間距離小感應(yīng)電容較大，紋谷則相反，通過(guò)檢測(cè)此感應(yīng)電容，就可確定指紋表面特征；另一種檢測(cè)方式為:每一檢測(cè)像素包含兩個(gè)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(jìn)行指紋檢測(cè)時(shí)，當(dāng)手指放置于檢測(cè)面板上，極板間的電場(chǎng)分布將發(fā)生改變，進(jìn)而改變了他們之間的固定電容，紋峰與紋谷對(duì)電場(chǎng)的影響不一樣，因此也就能分辨出紋峰與紋谷。
[0004]目前用半導(dǎo)體感應(yīng)電容實(shí)現(xiàn)的指紋傳感器中，其面向手指的上層結(jié)構(gòu)通常包含多層由金屬構(gòu)成的導(dǎo)體層，這些導(dǎo)體層之間還包含相應(yīng)的隔離層，最上層的導(dǎo)體層是與手指對(duì)應(yīng)的指紋檢測(cè)極板，各導(dǎo)體層之間形成的電容或作為用來(lái)處理頂層檢測(cè)電容所檢測(cè)指紋信號(hào)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(cè)精度。
[0005]然而，寄生電容不僅存在于各導(dǎo)體層之間，在相鄰的各頂層檢測(cè)電極、各導(dǎo)體層到地之間也存在寄生電容。寄生電容對(duì)檢測(cè)精度的影響主要來(lái)自兩個(gè)方面:一方面，通常這些寄生電容與檢測(cè)電容之間是并聯(lián)關(guān)系，例如，由于寄生電容Cp的存在，輸入信號(hào)由Vin變?yōu)閂in*Cf/(Cf+Cp)，寄生電容Cp通常大于指紋形成的電容Cf，這樣會(huì)顯著降低了指紋檢測(cè)的精度；另一方面，寄生電容通常將來(lái)自襯底的噪聲耦合到檢測(cè)電容上，降低了指紋檢測(cè)的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0007]為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提出一種用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置。該電容檢測(cè)裝置提高了指紋檢測(cè)精度，同時(shí)有效降低了電路噪聲，并顯著減小了電路的功耗和面積。
[0008]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種指紋識(shí)別裝置。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出的用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置，包括:檢測(cè)屏和導(dǎo)體邊框，所述檢測(cè)屏包括多個(gè)檢測(cè)單元，每個(gè)所述檢測(cè)單元包括??第一導(dǎo)體層至第四導(dǎo)體層，其中，所述第一導(dǎo)體層和觸摸所述檢測(cè)屏的手指形成感應(yīng)電容，所述第一導(dǎo)體層和第二導(dǎo)體層之間形成反饋電容，所述第三導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層之間形成積分電容，當(dāng)所述手指與所述檢測(cè)屏接觸時(shí)所述手指與所述導(dǎo)體邊框電連接；檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置用于在采樣階段對(duì)所述感應(yīng)電容和反饋電容進(jìn)行充電，并在積分階段測(cè)量控制所述感應(yīng)電容和反饋電容中的電荷向所述積分電容轉(zhuǎn)移，同時(shí)測(cè)量所述積分電容在所述積分階段的電壓變化量，并根據(jù)所述電壓變化量計(jì)算所述感應(yīng)電容。
[0010]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置，可通過(guò)檢測(cè)裝置在采樣階段對(duì)感應(yīng)電容和反饋電容進(jìn)行充電，并在積分階段測(cè)量控制感應(yīng)電容和反饋電容中的電荷向積分電容轉(zhuǎn)移，同時(shí)測(cè)量積分電容在積分階段的電壓變化量，并根據(jù)該電壓變化量計(jì)算感應(yīng)電容，以實(shí)現(xiàn)指紋的識(shí)別，至少具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)通過(guò)將指紋信號(hào)的電容數(shù)字化，避免了一般指紋檢測(cè)中的前端檢測(cè)部分，使得電路規(guī)模顯著減小，較小的電路規(guī)模具有較低的電路噪聲與功耗，從而具有較高的指紋檢測(cè)精度和較低的能耗；(2)通過(guò)運(yùn)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(huì)有電荷的轉(zhuǎn)移，消除了寄生電容對(duì)輸入信號(hào)的影響，并消除了開關(guān)器件對(duì)檢測(cè)精度的影響，從而提高了檢測(cè)精度。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面實(shí)施例提出的指紋識(shí)別裝置，包括:本發(fā)明第一方面實(shí)施例所述的用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的指紋識(shí)別裝置，可通過(guò)用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置中的檢測(cè)裝置，在采樣階段對(duì)感應(yīng)電容和反饋電容進(jìn)行充電，并在積分階段測(cè)量控制感應(yīng)電容和反饋電容中的電荷向積分電容轉(zhuǎn)移，同時(shí)測(cè)量積分電容在積分階段的電壓變化量，并根據(jù)該電壓變化量計(jì)算感應(yīng)電容，以實(shí)現(xiàn)指紋的識(shí)別，至少具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)通過(guò)將指紋信號(hào)的電容數(shù)字化，避免了一般指紋檢測(cè)中的前端檢測(cè)部分，使得電路規(guī)模顯著減小，較小的電路規(guī)模具有較低的電路噪聲與功耗，從而具有較高的指紋檢測(cè)精度和較低的能耗；(2)通過(guò)運(yùn)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(huì)有電荷的轉(zhuǎn)移，消除了寄生電容對(duì)輸入信號(hào)的影響，并消除了開關(guān)器件對(duì)檢測(cè)精度的影響，從而提高了檢測(cè)精度。
[0013]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0014]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置的示意圖；
[0017]圖3為圖2中的一個(gè)檢測(cè)單元的指紋檢測(cè)原理圖；以及
[0018]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的用于指紋識(shí)別的電容檢測(cè)裝置的指紋檢測(cè)原理圖。
[0019]附圖標(biāo)號(hào):
[0020]100:檢測(cè)屏；110檢測(cè)單元；111:第一導(dǎo)體層； 112:
第二導(dǎo)體層；
[0021]113:第三導(dǎo)體層；114:第四導(dǎo)體層；115:第五導(dǎo)體層； 200:導(dǎo)體邊框；
[0022]300:檢測(cè)裝置； 310:參考電壓提供模塊；320:放大模塊；
[0023]330電壓檢測(cè)模塊；340:切換控制模塊；4:檢測(cè)陣列；5:手指。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描