[发明专利]一种指纹传感器及其驱动方法

权利要求书

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：

芯片；

驱动元件，用于在开启时发射超声波信号；

压电元件，设置于所述芯片的一面上，用于将目标手指反射的超声波信号转换为电荷量；

呈阵列排布的多个像素单元，所述像素单元包括传感电极，各所述传感电极均与所述压电元件电连接；

至少一个信号检测电路，所述信号检测电路与对应的所述传感电极电连接，用于检测所述传感电极上的电荷量，并输出对应指纹信息的电信号；所述像素单元还包括电荷转移开关，所述压电元件与所述传感电极构成逻辑像素单元，所述逻辑像素单元分别与第六参考电压和电荷转移开关的第一端连接，逻辑像素单元和电荷转移开关构成电荷产生电路，用于输出对应手指指纹的电荷量，电荷转移开关的第二端连接电荷产生电路的输出端，所述电荷产生电路的输出端连接所述信号检测电路的输入端；所述信号检测电路包括积分电路；所述积分电路的输入端与对应的所述传感电极电连接，所述积分电路用于累积所述电荷量并在输出端输出对应指纹信息的电信号；所述电荷转移开关的第一端与所述传感电极电连接，所述电荷转移开关的第二端与一所述积分电路的输入端电连接；

所述信号检测电路还包括至少一个第一复位开关，每个所述电荷转移开关的第二端对应电连接一所述第一复位开关，所述第一复位开关的第二端用于输入第一参考电压；所述信号检测电路还包括比较电路；

所述比较电路的第一输入端与所述积分电路的输出端电连接、输出端与所述信号检测电路的输出端电连接，第二输入端用于输入第二参考电压；所述积分电路包括放大器、积分电容和第二复位开关；

所述放大器的第一输入端与所述积分电路的输入端电连接、输出端与所述积分电路的输出端电连接、以及第二输入端用于输入第三参考电压；

所述积分电容的第一极电连接所述放大器的第一输入端，所述积分电容的第二极电连接所述放大器的输出端；所述第二复位开关用于复位所述积分电容；所述信号检测电路还包括：

补偿电路，所述补偿电路与所述积分电路的输入端电连接，用于向积分电路注入电荷以调整积分电路电荷累计量；所述补偿电路包括补偿开关、补偿电容和第三复位开关；所述补偿电容的第一极通过所述补偿开关与所述积分电路的输入端连接；所述补偿电容的第二极与电平驱动器连接；所述补偿电容的第一极与所述第三复位开关的第一端电连接，所述第三复位开关的第二端用于输入第四参考电压；

所述指纹传感器的工作步骤包括：S1复位积分电路；其中复位的过程即使得积分电容具有一个初始的电量，所述第二复位开关直接连接积分电容的两端，复位后所述积分电容的电量等于0；

S2复位所述电荷产生电路，复位所述补偿电路，包括：所述电荷产生电路闭合所述第一复位开关进行复位；所述补偿电路通过断开所述补偿开关闭合所述第三复位开关进行复位；

S3闭合电荷转移开关，断开所述第一复位开关，闭合所述补偿开关；在步骤S3闭合所述电荷转移开关，所述电荷产生电路与所述积分电路电连接，所述补偿电路向所述积分电路注入电荷，对所述积分电路的积分电荷累计量进行调整；所述电荷产生电路的输出端通过所述电荷转移开关连接至所述积分电路的输入端，所述积分电路的输出端连接至所述比较电路的输入端，所述比较电路的输出端作为传感器的输出，所述比较电路输出翻转电压信号的时间T反映所述电荷产生电路产电荷量的大小；当所述积分电路输出电压的值变化与所述比较电路中的参考电压值交叉时，所述比较电路将输出信号翻转；所述比较电路的翻转时间为T=(Qr.end-Qr.rst)/ΔQ，其中，Qr.end为所述比较电路翻转时积分电容的电荷量，Qr.rst为所述积分电容的初始电荷量，对于给定的指纹传感器设计（Qr.end-Qr.rst）是定值，而根据式ΔQ与所述补偿电容初始化电荷量相关；S4返回步骤S2。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述芯片上设置有通孔，每个所述传感电极通过一所述通孔中的导电体与所述压电元件电连接。

3.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述导电体的材料为镍。

4.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述压电元件和/所述驱动元件的材料为压电陶瓷。