[实用新型]用于指纹识别的电容检测装置和具有其的指纹识别装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种用于指纹识别的电容检测装置和一种具有该用于指纹识别的电容检测装置的指纹识别装置。

背景技术

目前在进行指纹识别的过程中，主要采用了电容传感器技术的指纹传感器与手指接触部分也即检测面板，检测面板由多个微小的检测单元构成，一个检测单元可称为一个像素，其中，指纹检测像素可以是二维分布。当进行指纹识别时，手指放置在检测面板上，由于手指纹路的原因，纹峰直接接触到检测面板，而纹谷则与检测面板有一小段距离，该距离与纹谷的谷深对应，如果能将此距离识别出来，就能分辨出指纹的纹峰和纹谷，也就得到了指纹的特征；另一种方式是通过手指改变指纹识别检测面板表面的电场分布，进而检测出指纹特征。

上面提到的检测指纹方法可通过电容检测方式来实现。基于此原理的指纹检测方法已有多种实现方式，其中一种检测方式是：通过检测手指与位于检测面板下方的顶层金属电极形成的电容，在结构上，通常检测面板上每一个检测像素对应着一个金属极板，这些金属极板在行与列的方向上二维分布，组成二维检测矩阵并作为指纹检测时的一个极板；同时因为手指的导体特征，当手指放置在检测面板上时，手指就构成了与指纹二维检测矩阵的极板对应的另一个极板，这些极板构成的电容与指纹的表面特征一一对应，纹峰对应的极板间距离小感应电容较大，纹谷则相反，通过检测此感应电容，就可确定指纹表面特征；另一种检测方式为：每一检测像素包含两个极板，极板之间交替排列并位于不同金属层上，他们之间就形成了固定电容，进行指纹检测时，当手指放置于检测面板上，极板间的电场分布将发生改变，进而改变了他们之间的固定电容，纹峰与纹谷对电场的影响不一样，因此也就能分辨出纹峰与纹谷。

目前用半导体感应电容实现的指纹传感器中，其面向手指的上层结构通常包含多层由金属构成的导体层，这些导体层之间还包含相应的隔离层，最上层的导体层是与手指对应的指纹检测极板，各导体层之间形成的电容或作为用来处理顶层检测电容所检测指纹信号的电容如积分电容或作为寄生电容，但是，如果是寄生电容，将影响指纹检测精度。

然而，寄生电容不仅存在于各导体层之间，在相邻的各顶层检测电极、各导体层到地之间也存在寄生电容。寄生电容对检测精度的影响主要来自两个方面：一方面，通常这些寄生电容与检测电容之间是并联关系，例如，由于寄生电容Cp的存在，输入信号由Vin变为Vin*Cf/(Cf+Cp)，寄生电容Cp通常大于指纹形成的电容Cf，这样会显著降低了指纹检测的精度；另一方面，寄生电容通常将来自衬底的噪声耦合到检测电容上，降低了指纹检测的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种用于指纹识别的电容检测装置。该电容检测装置提高了指纹检测精度，同时有效降低了电路噪声，并显著减小了电路的功耗和面积。

本实用新型的第二个目的在于提出一种指纹识别装置。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面实施例提出的用于指纹识别的电容检测装置，包括：检测屏和导体边框，所述检测屏包括多个检测单元，每个所述检测单元包括：第一导体层至第四导体层，其中，所述第一导体层和触摸所述检测屏的手指形成感应电容，所述第一导体层和第二导体层之间形成反馈电容，所述第三导体层和第四导体层之间形成积分电容，当所述手指与所述检测屏接触时所述手指与所述导体边框电连接；检测装置，所述检测装置用于在采样阶段对所述感应电容和反馈电容进行充电，并在积分阶段测量控制所述感应电容和反馈电容中的电荷向所述积分电容转移，同时测量所述积分电容在所述积分阶段的电压变化量，并根据所述电压变化量计算所述感应电容。

根据本实用新型实施例的用于指纹识别的电容检测装置，可通过检测装置在采样阶段对感应电容和反馈电容进行充电，并在积分阶段测量控制感应电容和反馈电容中的电荷向积分电容转移，同时测量积分电容在积分阶段的电压变化量，并根据该电压变化量计算感应电容，以实现指纹的识别，至少具有以下优点：（1）通过将指纹信号的电容数字化，避免了一般指纹检测中的前端检测部分，使得电路规模显著减小，较小的电路规模具有较低的电路噪声与功耗，从而具有较高的指纹检测精度和较低的能耗；（2）通过运算放大器将寄生电容保持在固定的电位，使得在电路工作中寄生电容不会有电荷的转移，消除了寄生电容对输入信号的影响，并消除了开关器件对检测精度的影响，从而提高了检测精度。

为了实现上述目的，本实用新型第二方面实施例提出的指纹识别装置，包括：本实用新型第一方面实施例所述的用于指纹识别的电容检测装置。