电容式图像传感器制造技术

本发明专利技术提供一种电容式图像传感器。所述电容式图像传感器包括第一电荷放大器、第二电荷放大器以及差分放大器。第一电荷放大器耦接至传感器阵列的多个感测电极中的一个感测电极。差分放大器具有第一输入端、第二输入端以及差分输出端对。差分放大器的第一输入端耦接至第一电荷放大器。差分放大器的第二输入端耦接至第二电荷放大器。

【技术实现步骤摘要】
电容式图像传感器
本专利技术涉及一种图像传感器，尤其涉及一种电容式图像传感器。
技术介绍
电容式图像传感器，例如指纹传感器，包括具有多个感测电极的传感器阵列、读取电路(readoutcircuit)和模拟数字转换器。传感器阵列携载手指电容的电荷，读取电路将电荷转换为感测信号，模拟数字转换器将感测信号转换为指纹图像相关的数字信号。然而，一般的读取电路容易受到系统电压的噪声(即电源噪声)的影响，导致产生不正确的感测信号。
技术实现思路
本专利技术提供一种电容式图像传感器，通过对称式读取电路架构来消除电源噪声的干扰。本专利技术的实施例提供一种电容式图像传感器。所述电容式图像传感器包括第一电荷放大器、第二电荷放大器以及差分放大器。第一电荷放大器耦接至传感器阵列的多个感测电极中的一个感测电极。差分放大器具有第一输入端、第二输入端以及差分输出端对。差分放大器的第一输入端耦接至第一电荷放大器。差分放大器的第二输入端耦接至第二电荷放大器。基于上述，本专利技术诸实施例所述电容式图像传感器使用电路架构相似的两个电荷放大器。第一电荷放大器用以接收对应于传感器阵列的一个感测电极的感测结果，并提供感测信号给差分放大器的第一输入端。第二电荷放大器用以提供参考电压信号给差分放大器的第二输入端。通过对称式读取电路架构，所述电容式图像传感器可以有效消除电源噪声的干扰。本专利技术的另一实施例提供一种电容式图像传感器。所述电容式图像传感器包括传感器阵列，所述传感器阵列包括多个感测电极和多个参考电极，其中所述多个参考电极设置在传感器阵列的中间区域。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是电容式图像传感器的电路方块示意图。图2是依照本专利技术的一实施例所示出的一种电容式图像传感器的电路方块示意图。图3是依照本专利技术的一实施例说明图2所示第一电荷放大器与第二电荷放大器的电路方块示意图。图4是依照本专利技术的另一实施例所示出的一种电容式图像传感器的电路方块示意图。图5是说明图3所示差分放大器的输入信号的波形示意图。图6是说明图4所示差分放大器的输入信号的波形示意图。图7是依照本专利技术的又一实施例所示出的一种电容式图像传感器的电路方块示意图。符号说明：100：电容式图像传感器110：传感器阵列111：感测电极120：读取电路121：电荷放大器122：参考电压产生器123：差分放大器200：电容式图像传感器210：传感器阵列211：感测电极220：读取电路221：第一电荷放大器221a：感测信号222：第二电荷放大器222a：参考电压信号223：差分放大器224：多工电路225：开关400：电容式图像传感器413：参考电极420：参考感测信号700：电容式图像传感器710：传感器阵列711：感测电极713：参考电极720：参考感测信号A1、A3、A4：运算放大器AVDD：系统电压C1：电容C2、C3、C4：反馈电容OUTdiff1、OUTdiff2：差模输出信号SW1、SW3、SW4：复位开关V1、V2：参考电压VCOM：参考电压信号Vin：输入电压信号Vout：输出电压信号具体实施方式在本案说明书全文(包括申请专利范围)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以通过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。图1是电容式图像传感器100的电路方块(circuitblock)示意图。电容式图像传感器100包括传感器阵列(sensorarray)110与读取电路(readoutcircuit)120。传感器阵列110包括多个感测电极。读取电路120包括多个电荷放大器(chargeamplifier)121和单端转差分放大器(singletodifferentialamplifier，以下称差分放大器)123，每一电荷放大器121对应至一感测电极。基于叙述方便，图1仅示出一个电荷放大器121。每一个感测电极电性耦接至一个对应的电荷放大器121的输入端，举例来说，图1的感测电极111电性耦接至一个对应的电荷放大器121。在一些实施例中，读取电路120可以被实现为一个集成电路，而传感器阵列110可以被实现为另一个集成电路。在另一些实施例中，读取电路120与传感器阵列110可以被整合在同一个集成电路。电荷放大器121包括运算放大器A1、反馈电容C2以及复位开关SW1。运算放大器A1具有反相输入端、非反相输入端与输出端。运算放大器A1的反相输入端作为电荷放大器121的输入端。运算放大器A1的非反相输入端耦接至参考电压V1。运算放大器A1的输出端耦接至差分放大器123的第一输入端。反馈电容C2耦接于运算放大器A1的反相输入端与运算放大器A1的输出端之间。复位开关SW1耦接于运算放大器A1的反相输入端与运算放大器A1的输出端之间，用来控制反馈电容C2放电。在电荷放大器121量测感测电极111携载的电荷时，复位开关SW1位于关闭(不导通)状态。电荷放大器121用来接收输入电压信号Vin，输入电压信号Vin是碰触电容式图像传感器100的手指的信号，并且电荷放大器121放大输入电压信号Vin以产生输出电压信号Vout。当周期性驱动信号或定电压通过导体，例如电容式图像传感器100上的金属环，耦接至手指时，即产生输入电压信号Vin。输入电压信号Vin视为对应于感测电极111的感测结果，感测结果和手指与感测电极111之间形成的电容C1的电荷相关。精确来说，电容C1形成于手指纹峰或手指纹谷与感测电极111之间。输出电压信号Vout视为电荷放大器121输出的感测信号。电荷放大器121的放大比例由电容C1与反馈电容C2的电容值来决定，也即所述输出电压信号Vout＝Vin*(C1/C2)。差分放大器123的第一输入端经由多工电路(开关)124耦接至多个感测电极所对应的多个电荷放大器的输出端。举例来说，当多工电路124将电荷放大器121的输出端电性耦接至差分放大器123的第一输入端时，电荷放大器121可以将关于感测电极111的感测信号(即输出电压信号Vout)经由多工电路124传送至差分放大器123的第一输入端。差分放大器123的第二输入端耦接至参考电压V2，参考电压V2由参考电压产生器122产生。差分放大器123可以将电荷放大器121所输出的感测信号(单端信号)转换为差模输出信号(differentialoutputsignal)OUTdiff1，然后将此差模输出信号OUTdiff1提供给下一级电路(未示出)。下一级电路可以是另一差分放大器或模拟数字转换器(analog-to-digitalconverter)。然而，任何非理想共模扰动都会造成单端电路(例如电荷放大器)的输出信号异常抖动。电荷放大器121与参考电压产生器122皆被供应系统电压AVDD，但是二者的运作特性不同。电荷放大器121用来接收输入电压信号Vin，也就是来自感测电极的感测结果，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式图像传感器，其特征在于，所述电容式图像传感器包括：第一电荷放大器，耦接至传感器阵列的多个感测电极中的一个感测电极；第二电荷放大器；以及差分放大器，具有第一输入端、第二输入端以及差分输出端对，其中所述差分放大器的所述第一输入端耦接至所述第一电荷放大器，以及所述差分放大器的所述第二输入端耦接至所述第二电荷放大器。

【技术特征摘要】
2017.05.31 US 62/513,4251.一种电容式图像传感器，其特征在于，所述电容式图像传感器包括：第一电荷放大器，耦接至传感器阵列的多个感测电极中的一个感测电极；第二电荷放大器；以及差分放大器，具有第一输入端、第二输入端以及差分输出端对，其中所述差分放大器的所述第一输入端耦接至所述第一电荷放大器，以及所述差分放大器的所述第二输入端耦接至所述第二电荷放大器。2.根据权利要求1所述的电容式图像传感器，其特征在于，所述第一电荷放大器包括：运算放大器，具有反相输入端、非反相输入端与输出端，其中所述运算放大器的所述反相输入端耦接至所述传感器阵列的所述感测电极，所述运算放大器的所述非反相输入端耦接至参考电压，以及所述运算放大器的所述输出端耦接至所述差分放大器的所述第一输入端；反馈电容，耦接于所述运算放大器的所述反相输入端与所述运算放大器的所述输出端之间；以及复位开关，耦接于所述运算放大器的所述反相输入端与所述运算放大器的所述输出端之间。3.根据权利要求1所述的电容式图像传感器，其特征在于，所述第二电荷放大器包括：运算放大器，具有反相输入端、非反相输入端与输出端，其中所述运算放大器的所述非反相输入端耦接至参考电压，以及所述运算放大器的所述输出端耦接至所述差分放大器的所述第二输入端；反馈电容，耦接于所述运算放大器的所述反相输入端与所述运算放大器的所述输出端之间；以及复位开关，耦接于所述运算放大器的所述反相输入端与所述运算放大器的所述输出端之间。4.根据权利要求3所述的电容式图像传感器，其特征在于，所述第二电荷放大器的所述运算放大器的所述反相输入端耦接至参考电极，以及所述第二电荷放大器的所述运算放大器用以输出参考感测信号给所述差分放大器的所述第二输入端。5.根据权利要求1所述的电容式图像传感器，其特征在于，所述第二电荷放大器的反相输入端耦接至参考电极，以及所述第二电荷放大器用以输出参考感测信号给所述差分放大器的所述第二输入端。6.根据权利要求5所述的电容式图像传感器，其特征在于，所述参考电极为所述传感器阵列的电极。7.根据权利要求5所述的电容式图像传感器，其特征在于，所述参考电极分离于所述传感器阵列并且靠近所述传感器阵列。8.根据权利要求5所述的电容式图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈季廷，
申请(专利权)人：联咏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71