指纹检测电路以及指纹传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物特征识别技术领域，具体而言，涉及一种指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法。
【背景技术】
[0002]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的运用到人们的日常生活之中。由于在生物特征认证中具有很高可靠性和性价比，指纹认证已经成为了当前生物特征认证的主流。随着指纹传感技术的逐渐成熟，指纹识别技术会很快且广泛的应用到我们的日常生活之中来，特别是应用到移动设备之中。
[0003]目前，电容感应式的指纹检测装置在进行指纹检测时，如果手指上存在死皮、污渍残留和水渍等干扰，其采集到的指纹图像质量会变差，从而影响到后续的处理和导致用户体验降低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种指纹检测电路、指纹传感器以及指纹检测方法，使得指纹谷和指纹脊因杂质的存在而无法准确的被区分的问题得到了改善。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下:
[0006]本实用新型提供了一种指纹检测电路，应用于指纹传感器，所述指纹检测电路包括提供激励信号VFin的激励信号源、用于连接手指的外部电极、检测传感器、隔离电极、电压缓冲器以及对所述检测传感器的电荷量进行积分的积分器。
[0007]所述激励信号源、所述外部电极、所述检测传感器、所述隔离电极以及所述电压缓冲器依次串联连接。
[0008]其中，当所述外部电极被手指接触时，所述激励信号源提供的激励信号VFin经过所述外部电极后变化为待测信号VF' ιη，所述待测信号通过被测电容Cf耦合到所述检测传感器；
[0009]所述电压缓冲器提供与所述激励信号对应的补偿信号VREF2，所述补偿信号￥!^2通过寄生电容C-耦合到所述检测传感器，对所述待测信号VF' ιη进行补偿；
[0010]所述积分器根据预设的积分周期，对所述检测传感器的电荷量积分累加；
[0011]所述积分器对积分累加后的总电荷进行计算，得到与所述外部电极接触的手指指纹对应的电压幅值，以用于指纹传感器生成指纹图像。
[0012]优选地，所述外部电极与所述检测传感器之间电连接一被测电容Cf，所述检测传感器与所述隔离电极之间电连接一寄生电容Cbcit,所述电压缓冲器的输入端连接一补偿信号VREF2，所述电压缓冲器的输出端连接所述隔离电极。
[0013]优选地，所述积分器包括运算放大器和跨接在所述运算放大器的输出端和反向输入端之间的积分电容Cint，所述运算放大器的反向输入端与所述检测传感器连接，所述运算放大器的正向输入端连接基准电压Vrefi，所述运算放大器的输出端为所述指纹检测电路的输出端。
[0014]优选地，所述指纹检测电路还包括第一开关，所述第一开关串联于所述电压缓冲器与所述隔离电极之间。
[0015]优选地，所述指纹检测电路还包括第二开关，所述第二开关串联于所述检测传感器与所述运算放大器的反向输入端之间。
[0016]优选地，所述指纹检测电路还包括第三开关，所述第三开关与所述积分电容并联。
[0017]优选地，所述激励信号源为射频信号源。
[0018]本实用新型实施例还提供了一种指纹传感器，所述指纹传感器包括多个呈阵列排布的像素单元，所述像素单元包括上述的指纹检测电路。
[0019]优选地，所述像素单元包括集成有所述指纹检测电路的指纹检测芯片，所述检测传感器为所述指纹检测芯片中顶层金属构成的金属电极。
[0020]优选地，所述隔离电极由所述指纹检测芯片中的次顶层金属构成，所述隔离电极将所述检测传感器包裹，使得所述检测传感器与外界隔离。
[0021]本实用新型实施提供的指纹检测电路以及指纹传感器，在对指纹信号进行采集时，提供对应的补偿信号，对检测传感器感应到的电荷进行补偿，放大了指纹谷和指纹脊之间的信号差，能够在手指存在杂质时，保证指纹识别的准确性，提高指纹图像的质量。
[0022]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
[0024]图1为本实用新型实施例提供的指纹传感器的像素单元排列示意图。
[0025]图2为本实用新型实施例提供的指纹传感器的像素单元中的指纹检测电路的示意图。
[0026]图3是本实用新型实施例提供的指纹传感器进行检测指纹的实施流程图。
[0027]图中标记为:
[0028]激励信号源101、外部电极102、检测传感器103、隔离电极104、电压缓冲器105、积分器106、运算放大器107;
[0029]第一开关swl、第二开关SW2、第三开关sw3;
[0030]指纹传感器100、像素单元200。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032]参阅图1，是本实用新型实施例提供的指纹传感器100的像素单元排列示意图，特别地，所述指纹传感器100包括多个呈阵列排布的像素单元200，每一个像素单元200都包括有指纹检测电路。
[0033]当手指与指纹传感器100接触时，其中多个像素单元200被接触。被接触的像素单元200根据指纹检测电路检测到的结果生成像素图像。其中，被接触的像素单元200生成的图像组合起来，得到完整的指纹图像。
[0034]指纹特征包括手指表皮上的纹线，包括指纹谷和指纹脊。由于指纹谷和指纹脊分别具有不同的高度，当手指与指纹传感器100接触时，不同位置的指纹特征导致的指纹检测电路的电压变化量是不同的。根据电压变化量的区别，像素单元200即可生成对应的像素图像。
[0035]如2图所示，本实用新型实施例提供的指纹传感器100的像素单元200中的指纹检测电路的示意图。
[0036]所述指纹检测电路包括提供激励信号VFin的激励信号源101、用于被手指触摸的外部电极102、检测传感器103、隔离电极104、电压缓冲器105以及对所述检测传感器103的电荷量进行积分的积分器106。
[0037]所述激励信号源101、所述外部电极102、所述检测传感器103、所述隔离电极104以及所述电压缓冲器105依次串联连接。
[0038]在本实施例中，所述激励信号源101为射频信号源。具体地，所述外部电极102与所述检测传感器103之间电连接一被测电容Cf，所述检测传感器103与所述隔离电极104之间电连接一寄生电容Cbot。所述电压缓冲器105包括一输入端以及一输出端，所述输入端连接一补偿信号Vref2，所述输出端连接所述隔离电极104。
[0039]所述积分器106包括运算放大器107和跨接在所述运算放大器107的输出端和反向输入端之间的积分电容Cint。所述运算放大器107的反向输入端与所述检测传感器103电性连接，所述运算放大器107的正向输入端电连接一基准电压Vrefi。所述运算放大器107的输出端作为所述指纹检测电路的输出端。
[0040]所述激励信号源101发出的激励信号VFin经过所述外部电极102后变化为待测信号VF7 ιη，所述待测信号VF' ιη通过所述被测电容Cf耦合到所述检测传感器103。所述电压缓冲器105提供与所述激励信号对应的补偿信号VREF2，所述补偿信号Vref2通过所述寄生电容Cbcit耦合到所述检测传感器103，对所述待测信号VF'…进行补偿。所述积分器106根据预设的积分周期，对所述检测传感器103的电荷量进行积分累加。所述积分器106对积分累加后的总电荷进行计算，得到与所述外部电极102接触的手指指纹对应的电压信号(如电压幅值)。
[0041 ] 进一步地，所述指纹检测电路还包括第一开关swl，所述第一开关swl串联于所述电压缓冲器105与所述隔离电极104之间。所述指纹检测电路还包括第二开关sw2，所述第二开关sw2串联于所述检测传感器103与所述运算放大器107的反向输入端之间。所述指纹检测电路还包括第三开关sw3，所述第三开关sw3与所述积分电容并联。在所述外部电极102与手指接触之前，所述第一开关swl、第二开关sw2以及第三开关sw3闭合，使所述检测传感器103和所述积分电容CintI的电荷清零。
[0042]在指纹传感器100包括的多个像素单元200中，都设置有指纹检测芯片，像素单元200所包括的指纹检测电路集成于指纹检测芯片中。所述检测传感器103为所述指纹检测芯片中顶层金属构成的金属电极。所述隔离电极104由所述指纹检测芯片中的次顶层金属构成，所述隔离电极104将所述检测传感器103包裹，使得所述检测传感器103与外界隔离。
[0043]指纹传感器100通过指纹检测电路检测指纹的方法如图3所示，具体的方法如以下描述。
[0044]步骤SlOl，初始化。
[0045]在所述外部电极102与手指接触之前，闭合所述第一开关swl、第二开关sw2、第三开关sw3，使所述检测传感器103和所述积分电容Cint上的电荷清零，防止指纹检测电路进行指纹检测时，所述检测传感器103和所述积分电容Cint上的残留电荷