具有边缘补偿结构的指纹感测装置制造方法及图纸

一种用于感测手指(26)的指纹图案的指纹感测系统(3)，包括：传感器阵列(7)，其包括多个导电感测结构(10)；连接到感测结构(10)中的每个的读出电路(39)，其用于提供指示感测结构(10)与手指(26)之间的电容耦合的感测信号；第一信号提供电路(49)，其用于向传感器阵列(7)的至少一部分提供第一时变电压信号(V

【技术实现步骤摘要】
具有边缘补偿结构的指纹感测装置本专利技术申请是申请日期为2018年12月12日、申请号为“201880023155.3”、专利技术名称为“具有边缘补偿结构的指纹感测装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及指纹感测系统和感测手指的指纹图案的方法。
技术介绍
越来越多地使用各种类型的生物计量系统以便提供增强的安全性和/或增强的用户便利性。特别地，指纹感测系统得益于其形状因子小、性能高及用户接受度高已经被用于例如消费者电子设备中。在各种可用的指纹感测原理(例如电容、光学、声学、热等)中，电容感测是最常用的，特别是在尺寸和功耗是重要问题的应用中。电容式指纹传感器通常提供指示若干感测结构中的每一个与放置在指纹传感器的表面上的手指之间的电容的量度。US9383876公开了一种指纹感测系统，包括：具有多个感测结构的传感器阵列；以及连接到感测结构中的每个的读出电路，其用于提供感测信号；以及电力供应电路，其被布置成向读出电路提供基本恒定的供应电压，该供应电压是高驱动电压电位与低驱动电压电位之间的差。根据US9383876的指纹感测系统被配置成使得在指纹感测系统的操作期间，在基本保持供应电压的同时，低驱动电压电位和高驱动电压电位相对于包括该指纹感测系统的装置的参考电位同相振荡。US9152841公开了一种指纹感测系统，其包括：耦合到每个感测元件的感测结构的激励信号提供电路，其用于改变感测结构的电位以由此提供手指与感测结构之间的电位差的变化。基于在提供了电位差的这种变化的情况下来自感测元件的输出，可以确定手指的指纹图案的表示。尽管诸如上述那些的指纹系统可以实现优异的指纹图像质量，但是仍然存在改进的空间，特别是对于非常小的指纹传感器。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的一个目的是提供进一步改进的指纹感测。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于感测手指的指纹图案的指纹感测系统，包括：包括多个导电感测结构的传感器阵列；连接到感测结构中的每个的读出电路，其用于提供指示感测结构与手指之间的电容耦合的感测信号；第一信号提供电路，其用于向传感器阵列的至少一部分提供第一时变电压信号；至少一个导电边缘补偿结构，其被布置在传感器阵列之外；以及第二信号提供电路，其用于向所述至少一个边缘补偿结构提供第二时变电压信号。多个导电感测结构中的每个感测结构可以有利地被提供为金属板的形式，使得通过感测结构(金属板)、局部手指表面和覆盖感测结构的介电结构(以及可能局部存在于局部手指表面与介电结构之间的任何空气)形成一种平行板电容器。相比于在与指纹中的谷对应的位置处的感测结构，在与指纹中的脊对应的位置处的感测结构将表现出更强的与手指的电容耦合。覆盖感测结构的介电结构可以有利地包括保护性介电涂层，该涂层可以是至少20μm厚并且具有高介电强度以保护下面的结构免于磨损以及ESD。甚至更有利地，保护涂层可以是至少50μm厚。在实施方式中，覆盖感测结构的介电结构可以是数百μm厚。在这种情况下，覆盖感测结构的介电结构可以例如包括电子设备的盖玻璃。读出电路可以例如以作为手指与传感器阵列中包括的感测结构之间的电容耦合的指示的电压电平或电流的形式提供模拟感测信号。然而，根据各种实施方式，读出电路可以包括用于将模拟信号转换为数字信号的电路。这种电路可以包括例如采样电路和模数转换电路。第一信号提供电路和第二信号提供电路中任一者或二者可以是切换电路，其被配置成在不同线路上提供的两个或更多个不同电位之间进行切换。替选地或组合地，第一信号提供电路和第二信号提供电路中任一者或二者可以包括至少一个信号源，其被配置成提供时变电位，例如方波电压信号或正弦波电压信号。此外，第一信号提供电路和第二信号提供电路可以被提供为单独的电路，或者被提供为连接到传感器阵列和/或读出电路以及布置在传感器阵列之外的边缘补偿结构二者的公共电路。应当注意，第一时变电压信号和第二时变电压信号二者都相对于同一参考电位(例如，包括指纹感测系统的设备的参考电位)是时变的。设备的这种参考电位可以称为“设备地电位”。在一些实施方式中，传感器阵列的参考电位——“传感器地电位”——可以相对于设备地电位恒定，并且在其它实施方式中，传感器地电位可以是时变的。在这样的实施方式中，第一时变电位可以相对于传感器地电位基本恒定(同时相对于设备地电位时变)。此外，应该注意，手指的电位通常可以处于相对于“设备地电位”基本恒定的水平，至少对于指纹获取的相关时间尺度而言。例如，用户身体实际上可以为没有连接到某个全局参考电位(如电源地电位)的便携式设备限定“设备地电位”。用户身体可以为其限定设备地电位的这种便携式设备可以例如是移动通信设备或智能卡等。提供给传感器阵列的至少一部分的第一时变电压信号将引起感测结构中的至少一个与手指之间的时变电位差。该时变电位差使得读出电路能够提供指示感测结构中的每个与手指之间的电容耦合的感测信号。所述至少一个边缘补偿结构可以是在传感器阵列的边缘处的相对靠近感测结构布置的任何导电结构。例如，至少一个边缘补偿结构可以被布置成与传感器阵列的边缘相距小于0.5mm。有利地，所述至少一个边缘补偿结构可以被布置成与传感器阵列的边缘相距小于0.1mm(传感器阵列的边缘处的最接近的感测结构的边缘)。对于感测结构而言，能够感测到的总电容耦合将不仅取决于感测结构与手指之间的局部距离，还取决于感测结构附近的其它导电结构。例如，如US9152841中所述，通过控制邻近的感测结构的电位以跟随当前活动的(在感测模式下)感测结构的电位(与之一起变化)，可以显著减小邻近的感测结构对总电容耦合的贡献。然而，布置在传感器阵列的边缘处的感测结构不会被邻近的感测结构围绕。这导致感测结构与其周围环境之间的电容耦合比更靠近传感器阵列的中间的电容耦合强，而且可能不均匀。这将影响基于来自读出电路的感测信号形成的指纹图像(或其它表示)。对于相对大的指纹传感器而言，可以通过图像处理等忽略或充分补偿这种影响。对于相对小(并因此更具成本效益)的指纹传感器而言，指纹传感器能够针对传感器阵列的整个区域提供良好的图像质量变得更加重要。本专利技术人现在已经认识到，可以通过在传感器阵列之外提供至少一个导电边缘补偿结构并向该至少一个边缘补偿结构提供合适的时变电压信号来显著减小这种边缘影响。根据各种实施方式，第二信号提供电路可以有利地被配置成与第一时变电压信号同步地提供第二时变电压信号。第二时变电压信号可以例如有利地与第一时变电压信号基本同相。根据实施方式，第二时变电压信号可以有利地使得传感器阵列边缘处的感测结构与邻近的边缘补偿结构之间的电位差至少在与对感测结构与手指之间的电容耦合的感测相关的时间点处保持基本恒定。由此，可以显著降低寄生电容对感测结构附近的结构的影响。哪个时间点与感测相关可能根据所使用的感测方法而不同，并且技术人员将能够例如基于电路模拟在没有过度的负担的情况下确定这些时间点。例如，在所谓的相关双采样(其中感测信号在两个采样时间被采样)的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感测手指(26)的指纹图案的指纹感测系统(3)，包括：/n传感器阵列(7)，其包括多个导电感测结构(10)；/n连接到所述感测结构(10)中的每个的读出电路(39)，其用于提供指示所述感测结构(10)与所述手指(26)之间的电容耦合的感测信号；/n第一信号提供电路(49)，其用于向所述传感器阵列(7)的至少一部分提供第一时变电压信号(V

【技术特征摘要】
20171221 SE 1751604-81.一种用于感测手指(26)的指纹图案的指纹感测系统(3)，包括：
传感器阵列(7)，其包括多个导电感测结构(10)；
连接到所述感测结构(10)中的每个的读出电路(39)，其用于提供指示所述感测结构(10)与所述手指(26)之间的电容耦合的感测信号；
第一信号提供电路(49)，其用于向所述传感器阵列(7)的至少一部分提供第一时变电压信号(V1(t))；
至少一个导电边缘补偿结构(11；13；15；17；19；21；23；25；79；81)，其被布置在所述传感器阵列(7)之外；以及
第二信号提供电路(63；65)，其用于向所述至少一个边缘补偿结构(11；13；15；17；19；21；23；25；79；81；83)提供第二时变电压信号(V2(t))。


2.根据权利要求1所述的指纹感测系统(3)，其中，所述第二信号提供电路(63；65)被配置成与所述第一时变电压信号(V1(t))同步地提供所述第二时变电压信号(V2(t))。


3.根据权利要求1或2所述的指纹感测系统(3)，其中，所述读出电路(39)包括：
多个感测电路(41)，所述多个感测电路中的每个感测电路被布置在所述多个感测结构中的相应一组感测结构(10)的下面，并且连接到所述相应一组感测结构(10)；以及
信号路由与调节电路(43)，其用于路由和/或调节去往和/或来自所述多个感测电路(41)的信号，
所述信号路由与调节电路(43)至少部分地被布置在所述至少一个边缘补偿结构(11；13；15；17；19；21；23；25；79；81；83)的下面。


4.根据权利要求1或2所述的指纹感测系统(3)，其中，所述传感器阵列(7)、所述读出电路(39)和所述至少一个边缘补偿结构(11；13；15；17；19；21；23；25；79；81；83)包括在指纹传感器部件中。


5.根据权利要求4所述的指纹感测系统，其中，所述指纹传感器部件包括：
部件基板；
在所述部件基板上形成的有源电路；以及
所述有源电路上的多个金属层。


6.根据权利要求5所述的指纹感测系统，其中，所述多个感测结构和所述至少一个边缘补偿结构形成在所述多个金属层中最顶部的金属层中。


7.根据权利要求1或2所述的指纹感测系统(3)，其中：
所述传感器阵列(7)中的所述感测结构(10)被布置成行和列；并且
所述指纹感测系统(3)包括多个边缘补偿结构(11；13；15；17；19；21；23；25)，所述多个边缘补偿结构包括：
多个左近端边缘补偿结构(11)，每个左近端边缘补偿结构被布置在所述行中的对应行的左侧；以及
多个右近端边缘补偿结构(13)，每个右近端边缘补偿结构被布置在所述行中的对应行的右侧。


8.根据权利要求7所述的指纹感测系统(3)，其中，所述第二信号提供电路(63；65)连接到所述左近端边缘补偿结构(11)中的每个以及所述右近端边缘补偿结构(13)中的每个，并且所述第二信号提供电路能够被控制以向所述左近端边缘补偿结构的一组(11a至11c)和/或向所述右近端边缘补偿结构的一组(13a至13c)提供所述第二时变电压信号(V2(t))。


9.根据权利要求8所述的指纹感测系统(3)，其中，所述第二信号提供电路(63；65)能够被控制以向所述左近端边缘补偿结构中与感测结构的一行(10a至10c)对准的至少一个左近端边缘补偿结构(11a至11c)同时提供所述第二时变电压(V2(t))信号，并且向所述右近端边缘补偿结构中与感测结构的所述一行对准的至少一个右近端边...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·里戴克，沃特·布雷韦特，
申请(专利权)人：指纹卡有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE