[发明专利]电容式感测阵列调制

说明书

本发明涉及电容式感测阵列调制。一种电容式指纹传感器可由感测元件的阵列形成。该阵列的每个电容式感测元件记录随着电容耦合的电容而变化的电压。手指可电容地耦接至传感器的各个电容式感测元件，从而使得传感器可感测每个电容式感测元件与指纹的肌肉之间的电容。可通过感测随着手指与感测芯片之间的相对电压改变的、电容式感测元件上的电压变化来检测电容信号。替代地，可通过感测随着手指和感测芯片之间的相对电压改变的、由电容式感测元件接收到的电荷变化来检测电容信号。

本申请是申请日为2013年4月12日、申请号为201310224334.2、名称为“电容式感测阵列调制”的发明专利申请的分案申请。

对相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年4月13日提交、发明名称为“Capacitive Sensing ArrayModulation”的第61/623，941号美国临时专利申请、在2012年5月18日提交、发明名称为“Inductive Boost Circuit and Fingerprint Sensing Systems”的第61/649，203号美国临时专利申请、在2012年6月29日提交、发明名称为“Capacitive Sensing ArrayModulation”的第61/666，579号美国临时专利申请、在2012年6月29日提交、发明名称为“Capacitive Sensing Array”的第61/666，610号美国临时专利申请、在2013年3月15日提交、发明名称为“Capacitive Sensing Array Modulation”的第13/842，635号美国发明专利申请的优先权，上述专利申请均通过引用的方式并入本文，就像在这里全部充分公开一样。

技术领域

这里所描述的实施方式一般涉及可用来支持指纹感测的电路，包括升压电路，例如电感式升压电路。

背景技术

下列术语是示例性的，并非旨在以任何方式进行限制。文本“电容式感测元件”及其变体，一般指代任意种类的一个或多个数据元素，包括关于单个位置感测到的信息。例如且非限制性的，电容式感测元件可包括关于指纹图像的相对小的区域的数据或其它信息。在阅读本申请之后，本领域技术人员将认识到，这些术语表述适用于技术、方法、物理元件以及系统(无论目前是否知晓)，包括阅读本申请之后本领域技术人员推断出或者可推断的其扩展。

指纹感测技术已变得广泛使用，并且常常用来提供对敏感电子设备和/或数据的安全访问。一般来说，电容式指纹传感器可用来通过测量经过电容式传感器的每个电容式感测元件的电容来确定指纹图像。电容越高，相邻或者上面的手指的表面距离电容式感测元件越近。因而，相比指纹谷，指纹脊在下面的电容式感测元件中提供更高的电容。

电容式指纹传感器至少存在两种形式，即主动式和被动式。主动电容式传感器常用于电子设备，以提供用户的生物特征安全性和识别。

主动式电容式传感器初始激励被感测的手指的表皮。表皮的电容在每个电容式感测元件处测量。例如，通过在电容式感测元件阵列的调制频率的低电压阶段和高电压阶段期间测量电容式感测元件的电压和/或电荷，可测量出或确定出电容。电压差可用来确定电容。图1中示出了主动式电容式传感器的一种实施例。

如图1所示，主动式指纹传感器包括传感器芯片100上的电容式感测元件阵列102和驱动环104。电容式感测元件阵列102的电压没有直接被驱动或者调制，而是由驱动放大器106调制驱动环104。这又激励手指108，并且由于手指108的电压电势随着驱动环104的调制而改变，因此随着驱动环被调制，在电容式感测元件阵列102的每个电容式感测元件处的电压和/或电荷改变。

在这种传感器中，施加至驱动环的电压可能是有限的。通常，驱动环电压不超过4伏的峰-峰电压。超过此的电压可能将手指激励到过高的电压；此过度的激励可通过人检测为他们手指中的“刺痛”或者不舒服的感觉。虽然人可感测到刺痛的精确电压随着人的不同而变化，但是4伏的峰-峰电压通常被视为阈值，超过该阈值可注意到这种感觉。