[发明专利]指纹检测装置及其驱动方法

说明书

背景

1.发明领域

本发明涉及指纹检测装置以及驱动指纹检测装置的方法。更具体地，本发明涉及指纹检测装置，其中，关于使用反馈电容来检测指纹的方面敏感度根据需要被恰当地调整，并且外部噪声、静电放电等等的影响被抑制；并且涉及指纹检测装置的驱动方法。

2.相关技术的讨论

指纹图谱对于每个人来说均不同，并且因此广泛使用于个人识别。具体来说，指纹在各个领域(诸如，金融、犯罪调查、安全等等)中广泛地使用作为用于个人认证的手段。

指纹检测传感器已发展到通过检测指纹识别个体。指纹识别传感器是接触个人的手指并且识别手指的指纹的设备，并且用作用于确定他/她是否是合法用户的手段。

最近，对于个人认证和安全增强的需求在移动市场中快速增长，并且正在积极进行通过移动系统的与安全相关的业务。

反映这个趋势，在很多公司中积极开展对于使半导体类型的单片指纹传感器商业化的研究。然而，为了在移动终端中使用指纹检测传感器芯片，需要高敏感电容式传感器电路和对噪声不敏感的其他电路，用于获得可靠的指纹图像。进一步地，由于指纹检测芯片通常安装在移动装置中，因此低功率是芯片的基本特征。

各种检测方法(诸如，光学方法、热感测方法、以及电容式方法)被认为是实现指纹检测传感器的方法。

在它们之中，电容式指纹传感器的原理在于通过将在最上面的金属板和指纹的脊线之间形成的电容与在最上面的金属板和指纹的谷线之间形成的电容的差转换成电信号以比较电信号的大小与参考信号的大小，并且然后进行数字化并成像来形成指纹图像。

作为处理由最上面的金属板感测的信号的方法，可以提供电荷共享方法、反馈电容式感测方法、采样和保持方法、电荷转移方法等。在它们之中，反馈电容式感测方法具有的优点在于，由于电路简单，因此可以在获得高质量图像的同时降低传感器电极(即，最上面的金属板)的大小。然而，使用反馈电容式感测方法的指纹传感器具有的问题在于，最佳灵敏度没有被提供在信号处理中。原因在于由于在最上面的金属板上形成的模具结构的厚度，因此难以准确地检测通过在最上面的金属板和手指的脊线之间的关系形成的响应信号与在最上面的金属板和手指的谷线之间的关系形成的响应信号的差。也就是说，在手指和最上面的金属板之间设置的模具结构的厚度变化可以限制参考电压的操作范围，并且作为使由指纹检测装置形成的指纹图像的品质降级的决定性因素。

因此，一种实现反馈电容式感测类型的指纹检测装置的技术，以获得最优灵敏度等级并且对周围环境中的各种变化不敏感。

发明概述

本发明的一个目的是解决以上描述的现有技术的问题。

本发明的另一个目的是基于环境可变地优化反馈电容式感测类型的指纹检测装置的灵敏度等级。

本发明的又一个目的是抑制外部噪声对指纹检测装置的影响。

根据本发明的一个方面，提供了包括多个指纹传感器设备的指纹检测装置。多个指纹传感器设备中的每个指纹传感器设备均包括第一导电层、屏蔽层、第二导电层、第三导电层、增益控制器以及放大器，在第一导电层中形成被配置成根据驱动电压的施加接收来自受试者的响应信号的感测电极；屏蔽层形成在第一导电层的下面并且被施加接地电位；第二导电层形成在屏蔽层的下面；第三导电层部分地形成在第二导电层的下面；增益控制器形成在第二导电层和第三导电层之间并且被配置成选择性地改变增益；放大器被配置成生成通过像增益一样多地放大响应信号而形成的输出信号。响应信号和输出信号与邻近的指纹传感器设备无关地被接收和输出。

指纹检测装置还可以包括外部电极，其被配置成将驱动电压施加至受试者。

第一导电层可以包括被配置成将驱动电压施加至受试者的驱动电压施加电极，以及与驱动电压施加电极间隔开且被配置成接收来自受试者的响应信号的感测电极。

第三导电层可以包括部分地形成在第二导电层的下面的n个子电极以连同第二导电层形成n个反馈电容，并且n个子电极中的每个子电极均可以选择性地连接至放大器的输出端以改变增益。

指纹检测装置还可以包括与放大器的输出端连接的第四导电层，并且第四导电层选择性地连接至n个子电极中的每个子电极。

第三导电层可以包括在子电极之间形成的保护电极，保护电极与所述子电极中的每一个均间隔开并且连接至接地电位。