指纹检测装置及其驱动方法制造方法及图纸

一种指纹检测装置，包括多个指纹传感器设备。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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】指纹检测装置及其驱动方法背景1.专利
本专利技术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，本专利技术涉及指纹检测装置，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。专利技术概述本专利技术的一个目的是解决以上描述的现有技术的问题。本专利技术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。本专利技术的又一个目的是抑制外部噪声对指纹检测装置的影响。根据本专利技术的一个方面，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。指纹检测装置还可以包括：第一开关、第二开关、第三开关以及n个第四开关，第一开关被配置成切换在第一导电层和放大器的输出端之间的连接；第二开关连接在放大器的输入端和放大器的输出端之间并且被配置成重置增益控制器；第三开关连接至放大器的输出端并且被配置成选择性地输出输出信号；n个第四开关中的每个开关均连接在每个子电极和第四导电层之间并且被配置成选择性地改变增益。第一开关可以仅在驱动电压被施加的同时保持接通状态，并且可以独立于邻近的感测电极从所述感测电极输入响应信号；第二开关可以在驱动电压被施加之前保持接通状态并且重置增益控制器；并且第三开关可以仅在驱动电压被施加之后保持接通状态并且独立于邻近的感测电极输出放大器的输出信号。第三导电层可以形成为金属-绝缘体-金属(MIM)结构的一部分。第一导电层可以包括与感测电极间隔地形成的护环，以包围感测电极并连接至接地电位。第二导电层可以包括反馈电容电极和护环，反馈电容电极与第三导电层形成反馈电容；护环与反馈电容电极间隔地形成以包围反馈电容电极并且被施加接地电位。根据本专利技术的另一方面，提供了一种驱动包括多个指纹传感器设备的指纹检测装置的方法，多个指纹传感器设备具有从顶部到底部按顺序布置的第一导电层至第三导电层。该方法包括：确定在第二导电层和部分地形成在所述第二导电层的下面的第三导电层之间形成的并且改变放大器的增益的增益控制器的增益；重置在放大器的输入端和放大器的输出端之间连接的增益控制器；将在第一导电层中形成的感测电极连接至放大器的输入端，使得根据驱动电压的施加，来自受试者的响应信号从感测电极输入至放大器；以及将放大器的输出端连接至外部装置以输出放大器的输出信号。被施加接地电位的屏蔽层还可以形成在第一导电层和第二导电层之间。驱动电压可以通过外部电极施加至受试者。驱动电压可以通过在第一导电层中与感测电极间隔地形成的驱动电压施加电极而施加至受试者。增益控制器的增益的确定可以包括：将在形成于第三导电层中的n个子电极和第二导电层之间形成的n个反馈电容选择性地连接至放大器的输出端。增益控制器的增益的确定可以包括：将在第三导电层下面形成的并且与放大器的输出端连接的第四导电层选择性地连接至n个反馈电容。增益控制器的重置、响应信号至放大器的输入、以及放大器输出端和外部装置的连接可以相互排他地执行。响应信号至放大器的输入、以及放大器的输出信号至外部装置的输出可以独立于邻近的指纹传感器设备的操作而被执行。附图简述通过参考附图详细描述本专利技术的示例实施例，本专利技术的以上的和其他的目的、特征和优点对于本领域技术人员来说将变得更加明显，其中：图1是显示根据本专利技术的实施例的指纹检测装置的示意配置的图示；图2是用于描述根据本专利技术的第一实施例的指纹传感器设备的配置的图示；图3和图4分别是显示根据本专利技术的第一实施例的指纹传感器设备的配置的截面图和立体图；图5是用于描述根据本专利技术的第一实施例的指纹传感器设备的操作的时序图；图6是用于描述根据本专利技术的第二实施例的指纹传感器设备的配置的图示；并且图7和图8分别是显示根据本专利技术的第二实施例的指纹传感器设备的配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹检测装置，包括多个指纹传感器设备，其中，所述多个指纹传感器设备中的每一个包括：第一导电层，在所述第一导电层中形成有被配置成接收根据驱动电压的施加而来自受试者的响应信号的感测电极；屏蔽层，所述屏蔽层形成在所述第一导电层的下面，并且接地电位被施加到所述屏蔽层；第二导电层，所述第二导电层形成在所述屏蔽层的下面；第三导电层，所述第三导电层部分地形成在所述第二导电层的下面；增益控制器，所述增益控制器形成在所述第二导电层和所述第三导电层之间，并且被配置成选择性地改变增益；以及放大器，所述放大器被配置成生成通过像所述增益一样多地放大所述响应信号而形成的输出信号，其中，所述响应信号和所述输出信号独立于邻近的指纹传感器设备被接收和输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种指纹检测装置，包括多个指纹传感器设备，其中，所述多个指纹传感器设备中的每一个包括：第一导电层，在所述第一导电层中形成有被配置成接收根据驱动电压的施加而来自受试者的响应信号的感测电极；屏蔽层，所述屏蔽层形成在所述第一导电层的下面，并且接地电位被施加到所述屏蔽层；第二导电层，所述第二导电层形成在所述屏蔽层的下面；第三导电层，所述第三导电层部分地形成在所述第二导电层的下面；增益控制器，所述增益控制器形成在所述第二导电层和所述第三导电层之间，并且被配置成选择性地改变增益；以及放大器，所述放大器被配置成生成通过像所述增益一样多地放大所述响应信号而形成的输出信号，其中，所述响应信号和所述输出信号独立于邻近的指纹传感器设备被接收和输出。2.根据权利要求1所述的指纹检测装置，还包括外部电极，所述外部电极被配置成将所述驱动电压施加于所述受试者。3.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其中，所述第一导电层包括：驱动电压施加电极，其被配置成将所述驱动电压施加于所述受试者；以及感测电极，其与所述驱动电压施加电极间隔开并且被配置成接收来自所述受试者的所述响应信号。4.根据权利要求1所述的指纹检测装置，其中，所述第三导电层包括n个子电极，所述n个子电极部分地形成在所述第二导电层的下面，以连同所述第二导电层形成n个反馈电容，并且所述n个子电极中的每个子电极均选择性地连接至所述放大器的输出端以改变所述增益。5.根据权利要求4所述的指纹检测装置，还包括第四导电层，所述第四导电层被连接至所述放大器的输出端，并且选择性地连接至所述n个子电极中的每个子电极。6.根据权利要求4所述的指纹检测装置，其中，所述第三导电层包括在所述子电极之间形成的保护电极，所述保护电极与所述子电极中的每一个间隔开并且连接至接地电位。7.根据权利要求4所述的指纹检测装置，还包括：第一开关，所述第一开关被配置成切换在所述第一导电层和所述放大器的输出端之间的连接；第二开关，所述第二开关被连接在所述放大器的输入端和所述放大器的输出端之间并且被配置成重置所述增益控制器；第三开关，所述第三开关连接至所述放大器的输出端并且被配置成选择性地输出所述输出信号；以及n个第四开关，每个第四开关连接在每个子电极和所述第四导电层之间，并且被配置成选择性地改变所述增益。8.根据权利要求7所述的指纹检测装置，其中，所述第一开关仅在所述驱动电压被施加的同时保持接通状态，并且独立于邻近的感测电极输入来自所述感测电极的响应信号，所述第二开关在所述驱动电压被施加之前保持接通状态并且重置所述增益控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·伯恩斯特因，赫曼特·马迪亚，金庆生，安建俊，
申请(专利权)人：艾戴克斯公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO