[发明专利]电容式指纹传感器

说明书

【技术领域】

本发明是有关一种指纹传感器，特别是一种电容式指纹传感器。

【背景技术】

电容式指纹传感器的原理是检测人体手指的脊部以及谷部间的电容变化。谷部的正常深度约为20-35μm，其中，填充空气时的介电常数为1。人体组织的介电常数约为4-8，因此，微小的电容变化可被电容式指纹传感器所检测。

请参照图1以说明基于电荷分享方法的电容式指纹传感器的感测方法。电容式指纹传感器包含多个阵列排列的感测单元SU。当指纹FP与电容式指纹传感器接触时，指纹FP的脊部以及谷部具有电容C3。而封装电容式指纹传感器会形成氧化层OL，其具有电容C2。因此，电容C2以及电容C3彼此串接则具有电容值Cs，其能够以下列公式计算得到：

1/Cs＝1/C2+1/C3

其中C2以及C3分别代表电容C2以及电容C3的电容值。

量测电容值Cs的变化可由以下步骤实现。首先，导通开关S1并断开开关S2，以偏压Va对电容C0预先充电。接着断开开关S1以及导通断关S2，使电容C0中的电荷重新分布，如此即产生偏压V1，其能够以下列公式计算得到：

V1＝Va*C0/(C0+C1+Cs)，其中，C0以及C1分别代表电容C0以及电容C1的电容值。电容C1为电路的寄生杂散电容。感测单元SU11的感 测节点的偏压V1通过缓冲放大器BA输出偏压V2，其能够以下列公式计算得到：

V2＝g*V1

其中g为缓冲放大器BA的增益。每一感测单元SU具有一缓冲放大器BA，其是由列开关Sr1以及行开关Sc1-Sc3控制输出至取样电容Csh。举例而言，感测单元SU11是由列开关Sr1以及行开关Sc1控制输出；感测单元SU12是由列开关Sr1以及行开关Sc2控制输出；感测单元SU13是由列开关Sr1以及行开关Sc3控制输出。最后，模拟至数字转换器ADC将取样电容Csh的偏压V3转换为数字格式。由于制程或其它因素的影响，感测单元间的缓冲放大器会有增益的变动，加上寄生杂散电容C1与电容C2影响，导致每一感测单元所输出偏压的均匀性较差，因而影响后续的信号处理，例如直流移位(DC subtraction)。

此外，请参照图2，其显示传统封装的电容式指纹传感器的剖面图。电容式指纹感测芯片120设置于基板110。金线130用以连接电容式指纹感测芯片120上的导电接点121以及基板110上的导线架111。完成芯片粘合以及打线接合后，整个芯片以一高介电填充材料140模封。然而，在模封制程时，电容式指纹感测芯片120以及填充材料140间的热膨胀系数的差异将会造成管芯痕迹(die mark)或翘曲，如图2所示的高度差H。因此，若翘曲的电容式指纹传感器设置于一保护玻璃下，电容式指纹传感器以及保护玻璃间将形成一空气层或粘着胶体，导致感测信号的强度降低，且劣化感测单元间的信号均匀度。

综上所述，如何使每一感测单元所输出的偏压具有较佳的均匀性便是目前极需努力的目标。

【发明内容】

本发明提供一种电容式指纹传感器，其储存每一感测单元的直流偏移参数以及增益补偿参数，以补偿每一感测单元所感测的感测信号，使每一感测单元所输出的感测信号具有较佳的均匀性。

本发明一实施例的电容式指纹传感器包含一电容式感测阵列、一补偿存储器、一数字至模拟转换器以及一补偿电路。电容式感测阵列包含多个阵列排列的感测单元，其中，电容式感测阵列逐一输出每一感测单元所测得的一感测信号。补偿存储器用以储存每一感测单元的一直流偏移参数以及一增益补偿参数。数字至模拟转换器与补偿存储器电性连接，用以依据直流偏移参数输出一直流偏移补偿信号。补偿电路与电容式感测阵列、补偿存储器以及数字至模拟转换器电性连接，并依据直流偏移补偿信号以及增益补偿参数逐一补偿每一感测单元所测得的感测信号，以输出一补偿后感测信号。

以下借由具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

【附图说明】

图1为一示意图，显示已知的电容式指纹传感器的部分电路。

图2为一示意图，显示已知的电容式指纹传感器的封装结构。

图3为一曲线图，显示电容式指纹传感器的封装翘曲与信号强度的关系。

图4为一方块图，显示本发明一实施例的电容式指纹传感器。

图5为一电路图，显示本发明一实施例的电容式指纹传感器的补偿电路。

图6为一方块图，显示本发明另一实施例的电容式指纹传感器。

【符号说明】

110 基板