[发明专利]一种射频式微电容指纹采集芯片及采集方法

说明书

一种射频式微电容指纹采集芯片以及采集方法，该芯片包括多个参考感测单元、多个感测单元形成的二维感测单元阵列、绝缘层、作为手指的接触面的绝缘基板、射频信号产生电路、射频驱动电极、用于提供打开或关断感测单元所需的电源偏置的开关信号、以及提供感测单元所需的充放电时序信号的感测单元阵列控制器、模数转换阵列、控制模数转换阵列增益的数模转换器、感测单元偏差校正电路、指纹图像缓存器、指纹图像输出控制器和图像信号处理器。通过改进感测单元的结构和增加感测单元偏差校正电路使得本发明所提供的射频式微电容指纹采集芯片能够解决指纹残留、其他射频辐射干扰、假手指和探测深度问题，且该芯片能够将其嵌入到电容触摸屏中。

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域,尤其涉及一种射频式微电容指纹采集芯片及其采集方法。

背景技术

随着人们对信息安全的要求越来越高，活体生物特征认证和身份识别越来越多地运用到人们的日常生活中。指纹认证作为在生物特征认证中具有很高的可靠性和性价比，已经成为了当前生物认证的主流。与此同时，指纹采集技术也高速发展，一个更低成本、更快速度、小体积、低功耗、高动态范围及高探测深度的指纹传感器将会占领巨大的市场，因此，具有上述优点的指纹传感器成为当前研究的重点，其中，电容式指纹传感器成为当前的主流产品之一。

随着指纹传感技术的逐渐成熟，苹果公司推出的先进指纹传感技术已经应用到移动手机及其它电子产品中，甚至中国第三代身份证需也采用指纹传感技术进行指纹信息的登记。不难预测，指纹识别技术会很快且广泛的应用到我们日常生活中来,特别是应用到移动设备中。

与此同时，高需求必然对指纹传感器的性能的要求会变得越来越高。一个好的指纹识别系统，不仅可以从算法上解决指纹传感器中存在的不足，更应该从根本上解决传感器的采集质量问题。也就是说，应用到移动设备上的指纹传感器，其必须有非常高的探测深度来满足应用要求，最好是能够将指纹传感器置于触控面板之下或集成到触控面板内而不影响其性能和移动设备的外观。

现有的国内指纹传感器都是纯电容式的指纹传感器，其指纹残留和其它污渍残留相对于射频式指纹传感器来说影响非常大，而且其探测深度不超过20um厚的绝缘介质。如中国专利号ZL021059608和申请号为201220476953均提供了一种电容式指纹读取方式，由于手指的直接接触面到感测阵列的感测电极之间的绝缘层是由厚度仅有几um的无机化合物构成，从而导致其疏水性、抗残留性、抗压性和抗静电特性极差。

本领域技术人员清楚，要达到20KV以上的静电保护则要求传感器感测电极之上的绝缘介质的厚度大于20um。现有的国外指纹传感器仅AUTHENTEC,FPC和VALIDITY三个公司实现了射频式指纹采集，AUTHENTEC和FPC两个公司的射频式采集原理基本同源，如美国专利US6512381，实现射频式指纹采集，能很好的抗指纹残留和其他污渍残留,其探测深度也仅几十um，由于一个射频脉冲对应检测一个或多个指纹像素，在某些射频辐射较强的应用场合其抗干扰能力较差。

当这个射频脉冲受到干扰时，该一个像素或多个像素将受到干扰。VALIDITY公司的传感器其使用的是液晶显示模块的典型结构(Chip-on-flex，简称COF)原理，该传感器的工作原理本身就限制了传感器只能是滑动形式的，而滑动式的指纹传感器在用户体验效果上表现得非常差，以至于该类传感器不能广泛的使用。

例如，请参阅图1，图1是现有技术的指纹传感器的感测单元结构示意图。如图所示，现有感测单元1包含：由手指10跟感测电极形成的感测电容11、由感测电极与放大器的输出电极形成的边缘电容12、放大器13和复位开关电路14；该感测单元1通过检测由射频信号15发出的经手指反射的射频信号大小，该信号经电容积分放大电路放大后由后续的电路进一步处理，根据感测电容11值的不同检测到不同强度的射频信号，从而实现指纹采集。该方法对于手指10与感测电极之间的介质比较厚时(大于200u)，需要对感测单元1进行校正，且校正难度较大，而且，该方法的一个射频脉冲信号对应一个或多个像素，这样的射频信号在受到辐射干扰时局部感测单元将受到严重的干扰。