偏移调节指纹检测装置及其驱动方法_4

文档序号:9766167阅读:来源:国知局
偏移。 阳134] 如T2区间的A区域中所示,从传感器衬垫120产生的偏移可W不W很定的曲线波 状发生。根据一实施例,在该情况下,偏移采样及保持部212的采样周期可W控制成T2区 间的时间间隔,并且对不恒定的偏移的信号进行加法运算来采样其总和之后将其输出。
[0135] 偏移采样及保持部212在一个帖Fl内,反馈开关S2关闭之后,在施加驱动信号 Vdf义前的T2区间内进行采样,并且把通过采样保留并储存的值在作为驱动信号V dJ勺施 加被终止的时间点的T4区间内输出,W使PGA 230接收该值。目P,本发明中,偏移采样及保 持部212检测偏移的操作可W在维持接通状态的反馈开关S2因为被断开而使反馈电容器 得到初始化之后进行。PGA 230接收的偏移数据可W与C区域中图示的相同,并且该数据为 采样及保持部212在T2区间内采样的值。
[0136] 观察T3A区间的操作的话,在该区间内驱动信号到施加,并且来自传感器衬 垫120的响应信号经过传感电路140而被检测为输出端的输出信号OUTPUT。图7中,虽然 在T3区间的输出信号OUTPUT的波形中没有示出,但是输出信号OUTPUT包括手指指纹的接 触与否及传感器衬垫120上发生的偏移,所W可被检测为多种形态。 阳137] 在T3区间内观察S/H data的话,数据采样及保持部211在该区间内收到有效信 号,从而随着驱动信号Vdfy的施加,可W进行对由传感电路140检测的输出信号OUTPUT的 采样。然后,数据采样及保持部211把通过采样保留并储存的值在终止驱动信号Vdu的施 加的巧区间内输出,并传送给PGA 230。
[0138] 数据采样及保持部211采样并输出的数据中可包含偏移,并且只有从该数据中消 除偏移采样及保持部212输出的偏移,才能得到消除根据各传感器衬垫120的特性任意发 生的偏移的数据。
[0139] 观察T4区间及巧区间的操作的话,驱动信号Vd"的施加终止、输入开关Sl及输 出开关S3被断开,并且不能检测到输出信号OUTPUT。
[0140] 在该区间内,PGA 230可把从针对数据采样及保持部211接收的响应信号的数据 中减去从偏移采样及保持部212接收的偏移后,对剩下的数据信号进行放大。 阳141] 具体地,PGA 230在T4区间,通过偏移输入部接收从偏移采样及保持部212输出 的偏移,并且在巧区间内通过数据输入部接收从数据采样及保持部212输出的数据信号。
[0142] 参考图7的话,在T4区间,S/H offset OUT信号与PGA offset信号一致,运是因 为偏移采样及保持部212的输出直接输入到PGA 230,并且与此相同地可W确认,在巧区 间,S/H data OUT信号与PGA data信号一致。 阳143] 根据一实施例,如图7所示,PGA 230可优先收到偏移,并在一段时间后接收与响 应信号对应的数据,并且在响应信号的数据中消除偏移后,对消除偏移的数据进行放大。
[0144] 如上文所述,根据PGA 230而偏移被调节且被放大的数据经过ADC 300被转换成 数字信号,并且指纹检测装置组合经转换的数字信号而得到指纹图像。得到的指纹图像是 由各传感器衬垫120的操作环境、在工艺上产生的构造的差异、各传感器衬垫120的在传感 器阵列130内的位置等产生的任意的偏移引起的影响被最小化的具有一定品质的图像。
[0145] W下,参考图8及图10,对根据本发明的另一实施例的如下方法进行说明:偏移消 除部250作为传感信号调节部200的一个构成要素被包含于信号调节部200,并且W基准电 压为基础调节传感信号的平均电平,从而消除偏移。 阳146] 图8为概略地示出根据本发明的一实施例的通过偏移消除部250进行偏移补偿的 指纹检测装置的构造的方块图。 阳147] 图8中示出的根据一实施例的指纹检测装置由传感器衬垫120、传感器阵列130、 传感电路140、传感信号调节部200、ADC 300构成,并且传感信号调节部200可W包括采样 及保持部220及偏移消除部250。
[0148] 采样及保持部220的功能为对从传感电路140输出的响应信号的数据进行采样并 保留,然后储存其值。并且采样及保持部220的采样周期被预定的时钟信号控制。
[0149] 偏移消除部250的功能为调节采样及保持部220的输出数据的偏移。具体地,偏 移消除部250可W包括:基准电压提供部251,提供一定电平的基准电压、偏移调节部252, 把从采样及保持部220得到的响应信号的平均电平调节成基准电压提供部251提供的基准 电平。
[0150] 基准电压提供部251把从指纹检测装置内的电压提供电路输入的电压调节到一 定的电平,从而提供基准电压W消除偏移。 阳151]例如,夹设指纹检测装置内的电压供给电路提供5V到偏移消除部250,则根据指 纹检测装置的操作状态及外部环境等,所输入的5V的电压可能变为4. 8V或5. IV等。此时, 偏移调节部252在基准电压提供部251提供的基准电压为5V时,从采样及保持部220得到 的响应信号的平均电平高于基准电压的话降低该电压,并且在响应信号的平均电平低于基 准电压的话提升该电压,如上所述的用于稳定所述响应信号的平均电平的偏移调节部252 的负反馈功能的执行是W基准电压提供部251提供的基准电压为基础进行的。 阳152] 如此,偏移消除部250把根据指纹检测装置的操作状态而出现的响应信号的不稳 定的平均电平变化中包含的偏移W基准电压为基础进行消除,从而可W提高指纹检测装置 中得到的指纹图像的品质。
[0153] 偏移调节部252可W W基准电压提供部251提供的基准电压为基础,调节来自各 传感器衬垫120的响应信号的平均电平。
[0154] 指纹检测装置中接触有同一个手指的期间内,各个传感器衬垫120中输出的响应 信号的平均电平也会因传感器衬垫120、传感器阵列130、传感电路140而而可能持续变化。 [0K5] 各传感器衬垫120自身的操作环境会因传感器阵列130内的传感器衬垫120的位 置、由工艺设计产生的传感器衬垫120的设计差异、溫度和湿度等环境的差异而不同。据 此,各传感器衬垫120中输出的响应信号的偏移会变得不同,并且一个传感器衬垫120的偏 移也会随着时间的不同而不同。 阳156] 偏移调节部252实时调节因上述理由产生的偏移,把从各传感器衬垫120的响应 信号的平均电平调节为基准电压,从而消除偏移。 阳157] 根据上文所述,因偏移消除部250的操作,同一个指纹与指纹检测装置接触时,可 W消除随着传感器衬垫120的自身操作产生的偏移,并且可W消除因人而异的手指特性及 外部环境等引起的偏移的变化。
[0158] 根据本发明的一实施例的偏移消除部250的输出端中增设了放大器,从而可W放 大从基准电压消除偏移的输出电压。所述放大器可W相当于PGA253,并且此时PGA 253可 W包含于偏移消除部250。 阳159] 图9为示出根据本发明的一实施例的偏移消除部250的形态的图。
[0160] 参考图9,偏移消除部250可W由基准电压提供部251及偏移调节部252组成。 阳161] 根据一实施例,基准电压提供部251可W由第二晶体管M2及电阻Rl组成,并且偏 移调节部252可W由第一晶体管Ml、第一及第二电容器CU C2组成。 阳162] 本发明的第一及第二晶体管M1、N2为场效应晶体管(field effect transistor), 并且可W包括:栅(gate)、源(source)、漏(化ain)电极。
[0163] 观察偏移消除部250的布置的话,基准电压提供部251内的第二晶体管M2的漏极 可W施加输入电压Vdd,并且输入电压Vdd可W被指纹检测装置的控制部控制。第二晶体管 M2的源极可W连接有电阻R1,并且电阻的另一端可W与第二晶体管M2的栅极一起连接到 第二节点N2(基准电压节点)。 阳164] 偏移调节部252内的第一晶体管Ml的漏极与第二节点N2 (基准电压节点)连接, 并且第二节点N2 (基准电压节点)维持基准电压提供部251提供的基准电压VfW后,随着 偏移消除部250的输入值Vm而变化,从而可W具有偏移消除部250的输出值V。。,。第一晶 体管Ml的源极与接地电势连接,并且栅极与第一节点Nl (响应信号输入节点)连接而与第 一及第二电容器CU C2的电极连接。 阳1化]根据本发明的一实施例的指纹检测装置中,来自采样及保持部220的响应信号变 成偏移消除部250的输入值Vi。,从而通过第一电容器Cl输入给第一节点Nl (相应信号输 入节点)。 阳166] 第二电容器C2可W与通过第一电容器Cl输入有输入值Vi。的第一节点Nl (响应 信号节点)和形成成为偏移消除部250的最终输出的输出值V。。,的第二节点N2 (基准电压 节点)连接。
[0167] W下,对构成偏移消除部250的基准电压提供部251及偏移调节部252进行说明。
[0168] 基准电压提供部251内的第二晶体管M2可W起到如下作用,即,令从漏极接收的 输入电压Vdd经过第二晶体管M2及电阻Rl而形成的基准电压V fW维持为一定。例如,基准 电压AU减少的话,第二晶体管M2的栅电压也一起减少,据此漏极的电流减小,从而电阻Rl 上的电压降会减少,所W基准电压Vfef上升,从而维持基准电压V W。 阳169] 与此相反,基准电压Vw增加的话,第二晶体管M2的栅电压也一起增加,并且漏极 电流也会增加,从而电阻Rl上的电压降也会增加而使基准电压Vf。:再次减少。
[0170] 如此,基准电压提供部251内的第二晶体管M2与可变电阻一起操作,从而防止基 准电压Vuf随着指纹检测装置的操作环境及各传感器衬垫120自身的差异而变化。 阳171] 根据一实施例的偏移调节部252由第一晶体管Ml、第一及第二电容器C1、C2组成。 偏移调节部252使偏移消除部250的输入值Vm位于基准电压提供部251提供的基准电压 V。油平值,从而可W调节输出电压V。。,的偏移。
[0172] W偏移调节部252的操作为例说明的话,偏移消除部250在进行初始操作之前的 第一及第二节点N1、N2(响应信号输入节点、基准电压节点)可W被设定成同一电势。随着 第一及第二节点N1、N2(响应信号输入节点、基准电压节点)具有相同电势,第二电容器C2 中可W不存在充电的电荷量。
[0173] 根据一实施例,为了使第一及第二节点N1、N2(响应信号输入节点、基准电压节 点)的电位相同,存在如图中Sl的开关,从而在偏移消除部250进行初始操作之前可W成 短路状态,并且在偏移消除部250的操作时转换成断开状态。开关Sl可W根据指纹检测装 置内的控制部而进行实现接通/断开。
[0174] 在如上所述的状态下,施加有偏移消除部250的输入值Vm的话,通过输入值V1。和 基准电压Vw之间的差充电到第一及第二电容器CU C2的电荷量会变化,并且第一晶体管 Ml可输出使输入值Vm的变化量W将基准电压V W作为为平均值而变化的电压值。 阳17引具体地,根据从采样及保持部220施加到偏移消除部250的输入值Vm与作为第一 节点Nl (响应信号输入节点)的初始电压的基准电压Vw之间的差而在电容器Cl中充电 有电荷,据此第一节点Nl (响应信号输入节点)的电压
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