指纹检测装置的制作方法

本实用新型涉及指纹检测装置，更详细地，涉及从各指纹检测器件的内部供给相当于驱动信号的偏置信号的指纹检测装置。

背景技术：

指纹的图案因人而异，因此，在个人识别领域中经常使用。尤其，指纹作为个人认证方法，广泛使用于金融、犯罪调查、保安等的多种领域。

为了通过识别上述指纹来识别个人，研发了指纹识别传感器。指纹识别传感器为通过与人的手指相接触来识别手指指纹的设备，用作判断是否为正当的使用人员的方法。

最近，在移动通讯市场中对个人认证及强化保安的必须性急剧增大，通过移动通讯的保安相关事业正在积极进行。

作为实现指纹识别传感器的方式，已知光学方式、热传感方式及电容方式等。

其中，电容式指纹传感器的原理是，将在顶部金属板于指纹的脊(ridge) 之间形成的电容与在顶部金属板与指纹的谷(valley)之间形成的电容的差转换为电信号，将其与基准信号比较大小后，进行数字化及成像化，从而形成指纹图像。

图1为示出具有一般的电容式指纹识别装置的电子设备的图。

参照图1，设置于电子设备1的一部分的指纹识别装置包括：传感器阵列10，由多个指纹检测器件形成；以及外部电极20，形成于传感器阵列10 的周边。

外部电极20被施加驱动信号，这种驱动信号通过外部电极20传送至手指。借助传感器阵列10接收基于施加驱动信号的手指的响应信号。传感器阵列10的各指纹检测器件所接收的信号可根据是手指的脊接触相应指纹检测元还是谷接触相应指纹检测器件而不同，可通过综合包括在传感器阵列10的所有指纹检测器件所接收的信号，来获得指纹图像。

然而，这种方式的指纹识别装置需要用于施加驱动信号的外部电极20，因而可增加指纹识别装置的大小和制作费用，就电子设备1的设计观点而言，外部电极20的设置也将带来设计上的制约。

另一方面，在电子设备1的外壳为金属性的情况下，外部电极20的部分驱动信号被用于对手指与外壳之间形成的电容进行充电。

图2为示出形成图1所示的传感器阵列的指纹检测器件的结构的电路图。

形成传感器阵列10的每个指纹检测器件11由如下的部件形成，放大器 A，在与手指的关系中，形成检测电容Cf的检测电极P、反转输入端N1与检测电极P相连接，非反转输入端接收基准电压Vref；反馈电容Cfb，形成于放大器A的反转输入端N1与输出端N2之间；第一开关S1，用于接通、断开放大器A的第一输入端N1与检测电极P之间的连接；第二开关S2，用于复位反馈电容Cfb两端的电位；以及第三开关S3，用于控制接通、断开放大器A的输出电压Vout的获取。当指纹检测工作时，从外部电极供给大小为“VdrvH-VdrvL”的驱动信号Tx。

图3为说明图2所示的指纹检测器件的工作的时序图。

在图3中，对于各开关S1～S3表达为高的意味着接通状态，表达为低的意味着断开状态。

首先，在第一区间T1时间内，第二开关S2接触，第一开关S1及第三开关S3断开。随着第二开关S2成为接通状态，放大器A的反馈电容复位。

之后，在第二区间T2中，第二开关S2转换为断开状态，第一开关S1 转换为接通状态。由此，检测电极P与放大器A的第一输入端N1相连接，在放大器A形成反馈电容Cfb，并形成放大器A的输出电压Vout。

在第三区间T3中，第一开关S1及第二开关S2转换为断开状态，第三开关S3转换为接通状态，以输出在第二区间T2形成的放大器A的输出电压 Vout，这可以表达为如下所示。

[数学式1]

放大器A的输入电压为基准电压Vref，因此放大器A的增益成为

另一方面，当电子设备的外壳为金属性的情况下，由于在手指与外壳之间形成金属电容Cm，因而从外部电极所供给的部分驱动信号Tx被用于对金属电容Cm进行充电。

因此，导致驱动信号Tx在降低至规定电位Vd的状态下，被施加到手指的结果。

此时，若进行指纹检测工作，放大器A的输出电压Vout则可如下所示。

[数学式2]

由于放大器A的输入电压为基准电压Vref，因而放大器A的增益成为

放大器A的输出电压Vout可根据在检测电极P与手指之间的关系中形成的电容Cf的大小不同，该值用于获取指纹图像。随着金属设备由金属性形成并形成金属电容Cm，从外部电极施加的驱动电压被减少规定电位Vd，因此指纹检测器件11的输出电压Vout也不可避免地被降低。

因此，需要开发不随着电子设备的材质而降低性能且简化其设计且在设计上无制约条件的指纹检测装置。

技术实现要素：

技术问题

本实用新型的目的在于解决上述现有技术的问题。

本实用新型的再一目的在于，提供如下的指纹检测装置：即使没有用于施加驱动信号的外部电极，也可进行指纹检测。

本实用新型的另一目的在于，即使适用指纹检测装置的电子设备由金属性形成，也防止根据输入信号分散而发生输出信号的降低。

本实用新型的还有一目的在于，即使在指纹检测装置中存在寄生电容成分，输出信号始终维持规定的增益。

本实用新型的还有一目的在于，不使用通过外部电极来施加驱动信号方式，从而可省略用于生成驱动信号的充电泵，由此可实现简化的设计。

技术方案

根据用于实现上述目的的实用新型的一实施例，提供一种指纹检测装置，包括多个指纹检测器件，各个上述指纹检测器件包括：检测电极，在与被拍摄体之间的关系中形成检测电容；放大器，第一输入端与上述检测电极相连接，向第二输入端输入偏置信号，在进行指纹检测工作的时间内，上述偏置信号用于使电位从高电平转换为低电平或从低电平转换为高电平；以及增益控制器，由选择性地连接在上述放大器的第一输入端与输出端之间的多个子反馈电容构成。

上述指纹检测装置还可包括：第一开关，连接在上述增益控制器的两端之间；以及第二开关，与上述放大器的输出端相连接，在上述第一开关维持断开状态的区间转换为接通状态。

上述偏置信号可具有高电平和低电平，在上述第一开关转换为断开状态的时间点或转换后的时间点从高电平转换为低电平或从低电平转换为高电平。

上述增益控制器可包括多个第三开关，上述多个第三开关用于使一端与上述放大器的第一输入端相连接的多个子反馈电容的另一端选择性地与上述放大器的输出端相连接。

上述指纹检测装置还可包括：第四开关，用于接通、断开向上述放大器的第一输入端供给偏置信号；以及第五开关，用于接通、断开向上述放大器的第二输入端供给偏置信号，与上述第四开关交替进行工作。

在被选为指纹检测工作对象的指纹检测器件的第五开关维持接通状态的时间内，在相邻的至少一个指纹检测器件中，上述第四开关维持接通状态。

上述指纹检测装置还可包括以包围上述另一指纹检测器件的检测电极的方式形成的保护环，在上述第四开关维持接通状态的时间内，也向另一个上述指纹检测器件的保护环供给上述偏置信号。

未被选为指纹检测工作对象的至少一个指纹检测器件的检测电极可被施加地电位或进行浮空。

另一方面，根据本实用新型的再一实施例，提供一种指纹检测装置，包括多个指纹检测器件，各个上述指纹检测器件包括：顶部导电层，用于配置在与被拍摄体之间的关系中形成检测电容的检测电极；放大器，第一输入端与上述检测电极相连接，向第二输入端输入偏置信号，在进行指纹检测工作的时间内，上述偏置信号用于使电位从高电平转换为低电平或从低电平转换为高电平；以及增益控制器，形成于配置在上述顶部导电层的下部的多个导电层之间，包括选择性地连接在上述放大器的第一输入端与输出端之间的多个子反馈电容。

上述增益控制器可包括：第一导电层，配置有与上述放大器的输出端相连接的底部电极；多个开关，用于使配置于上述第一导电层上部的第二导电层的多个子电极分别与上述底部电极选择性地相连接；以及多个反馈电容，连接在配置于上述第二导电层的上部的第三导电层的反馈电容电极与上述多个子电极之间。

上述多个子电极或底部电极中的至少一种能够通过金属绝缘体金属 (MIM，Metal Insulator Metal)工艺形成。

上述指纹检测装置还可包括屏蔽电极，上述屏蔽电极配置于上述顶部导电层的下部，与地电位相连接。

另外，根据本发明的又一实施例，提供如下的指纹检测装置的驱动方法，上述指纹检测装置包括多个指纹检测器件，上述指纹检测装置的驱动方法包括如下步骤：选择步骤，将特定指纹检测器件选择为指纹检测工作对象；增益确定步骤，第一输入端确定增益控制器的增益，上述增益控制器用于改变与上述特定指纹检测器件的检测电极相连接的放大器的增益；使连接在上述放大器的输入端与输出端之间的上述增益控制器复位的步骤；当完成上述复位时，使向上述放大器的第二输入端供给的偏移信号从高电平转换为低电平的步骤；以及在上述偏移信号维持低电平的时间内，与外部装置相连接，以输出上述放大器的输出信号的步骤。

上述指纹检测装置的驱动方法，在上述选择步骤之后，还可以包括偏移电位供给步骤，在上述偏移电位供给步骤中，向除上述特定指纹检测器件以外的至少一个其他指纹检测器件的检测电极供给上述偏移电位。

上述偏移电位供给步骤可以包括向保护环供给上述偏移信号的步骤，上述保护环以包围上述另一指纹检测器件的检测电极的方式形成。

上述增益确定步骤可以包括使一端与上述放大器的第一输入端相连接的多个反馈电容选择性地与上述放大器的输出端相连接的步骤。

上述增益确定步骤可以包括调节上述偏移信号的高电平和低电平之间的差值的步骤

有益效果

根据本实用新型，由于从各指纹检测器件的内部供给相当于驱动信号的偏置信号，因而可去除用于施加驱动信号的外部电极，由此可消除设计上的制约。

并且，根据本实用新型，由于不使用借助外部电极的驱动信号的施加方式，因而即使适用指纹检测装置的电子设备由金属性而成，输出信号也不会因信号分散而降低，即使存在寄生电容成分，输出信号也能够始终维持规定的增益。

并且，根据本实用新型，由于可以省略用于外部驱动信号供给的充电泵，因而芯片面积减小，从而可实现简化的设计。

附图说明

图1为示出具有一般的电容式指纹识别装置的电子设备的图。

图2为示出图1所示的指纹识别装置的结构的电路图。

图3为用于说明图2所示的指纹识别装置的工作的时序图。

图4为简要示出本实用新型的一实施例的指纹检测装置的结构的图。

图5为示出本实用新型的一实施例的指纹检测器件的结构的剖视图。

图6为示出本实用新型的一实施例的指纹检测器件的结构的电路图。

图7为用于说明本实用新型的一实施例的指纹检测方法的时序图。

图8为示出本实用新型的一实施例的指纹检测器件的输出电压变化的曲线图。

图9为示出本实用新型的另一实施例的指纹检测器件的结构的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型进行说明。但是，本实用新型能够以多种不同的方式体现，因此，并不限定于在此所说明的实施例。而且，为了在附图中准确地说明本实用新型，省略了与说明无关的部分，在整体说明书中，对类似的部分添加了类似的附图标记。

在整体说明书中，当提出一个部分与另一部分“相连接”时，包括“直接相连接”的情况和两者中间存在其他部件的“间接连接”的情况。并且，当提出一个部分“包括”另一结构要素时，只要没有特别的相反记载，并不意味着排除其他结构要素，而是还可包括其他结构要素。

以下，参照附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

图4为简要示出本实用新型的一实施例的指纹检测装置的结构的图。

参照图4，指纹检测装置包括传感器阵列100，上述传感器阵列100由形成多个行和列的多个指纹检测器件110形成。每个指纹检测器件110借助水平扫描部120和垂直扫描部130接通，并输入与指纹检测相关的信号。检测器件110的信号通过缓冲器140输出。每一列的指纹检测器件110均配置有一个缓冲器140。即，来自配置于一个列的指纹检测器件110的信号通过一个缓冲器140输出。

如图4所示，本实用新型的实施例指纹检测装置不包括用于施加驱动信号的外部电极，从每个指纹检测器件110的内部施加驱动信号，以下，将对其进行详细说明。

图5为示出图4的指纹检测器件110的结构的剖视图。

参照图5，指纹检测器件110由从下部依次配置的多个导电层M1～M5 形成。在各导电层M1～M5之间的空间可充填有如SiO2、SiN、SiNOX、玻璃等的绝缘物质。

在与作为被拍摄体的手指F的关系中，形成检测电容Cf的检测电极111 形成于作为顶部导电层的第五导电层M5。检测电极111与放大器A第一输入端N1相连接。在检测电极111与放大器A的第一输入端N1之间可形成有工作开关(未图示)，在目前成为指纹检测工作的对象的指纹检测器件110中，上述工作开关可转换为接通状态，以使检测电极111与放大器A的第一输入端N1相连接。相反地，在目前不是指纹检测工作对象的指纹检测器件110 中，工作开关维持断开状态，并且地电位可被施加或浮空到相应的指纹检测器件110的检测电极111。

用于连接检测电极111与放大器A的第一输入端N1的导线贯通第三导电层M3及第四导电层M4，为此，在第三导电层M3与第四导电层M4可形成有通孔V1、V2。

另一方面，在第五导电层M5形成有包围检测电极111的周边的屏蔽电极，即，保护环G1，保护环G1通过与地电位或其他适当的电位相连接，来最小化根据相邻的指纹检测器件110之间关系的寄生电容的形成。

在第五导电层M5上还可形成用于保护检测电极111的保护层(未图示)。保护层可保护检测电极111，以免受静电放电(ESD)和外部磨损。

在第五导电层M5的下部的第四导电层M4形成有屏蔽电极113。屏蔽电极113与地电位相连接。当指纹检测工作时，形成于第三金属层M3的第一反馈电容电极115及形成于第五金属层M5的检测电极111的电位被变动，因此在检测电极111与屏蔽电极113之间、屏蔽电极113与第一反馈电容电极115之间形成寄生电容Cp1、Cp2。

首先，借助检测电极111与屏蔽电极113之间的关系形成的第一寄生电容Cp1因手指F是否靠近或其与其他外部噪音而受到很大影响，由于屏蔽电极113与地电位相连接，因而存储在第一寄生电容Cp1的电荷从地电位逸出。即，可通过屏蔽电极113来最小化指纹检测工作时的第一寄生电容Cp1的影响。

另一方面，第二寄生电容Cp2的描述如下。屏蔽电极113与地电位相连接，第一反馈电容电极115与放大器A的第一输入端N1相连接，以具有与放大器A的第二输入端N2的电位相同的电位。从偏置信号生成部114输出的偏置信号Vbs被施加到放大器A第二输入端N2，因此使得第一反馈电容电极115与屏蔽电极113之间的电位差(电压)与偏置信号Vbs的电位相同。并且，屏蔽电极113与第一反馈电容电极115的每个宽度、两电极之间的距离、在两个电极之间存在的绝缘层(未图示)的介电常数等为设计上可知的值，因此第二寄生电容Cp2为可计算的值。这种可计算的寄生电容Cp2可通过额外的寄生电容去除电路来容易地被去除，或者也可用作通过计算来在指纹检测时所要考虑的值。而且，通过计算考虑其后，可调节后述的增益控制器112的电容大小。

综上所述，借助屏蔽电极113自然地被去除基于第一寄生电容Cp1的噪音，由于基于第二寄生电容Cp2的噪音为可计算的值，因此可以容易地去除或考虑到。即，可通过屏蔽电极113来最小化与噪音相关的影响，并且可提高指纹检测的准确性。

如上所述，本实用新型的实施例的指纹检测装置可通过与地电位相连接的第四导电层M4来去除基于静电或包括人体的外部因素的噪音，因此无需额外的边框的机构也能够实施准确性得到提高的指纹检测。

从下部依次配置的第一导电层M1、第二导电层M2、第三导电层M3用作增益控制器112，用于确定放大器A的反馈电容的大小。

具体而言，第一反馈电容电极115及第二反馈电容电极117配置于第三导电层M3及第二导电层M2，上述第二导电层M2配置于第三导电层M3下部。第一反馈电容电极115与放大器A的第一输入端N1相连接，第二反馈电容电极117与放大器A的输出端N3相连接。在第一反馈电容电极115与第二反馈电容电极117之间形成有多个子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、 Cfb_4。第二反馈电容电极117由多个子电极117_1、117_2、117_3、117_4 形成，每个子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4的一端与一个子电极 117_1、117_2、117_3、117_4相连接。每个子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、 Cfb_4的大小可相同，但可以具有不同的值。例如，当第一子反馈电容Cfb_1 的大小为X时，第二子反馈电容Cfb_2、第三子反馈电容Cfb_3、第四子反馈电容Cfb_4的大小可分别为X2、X3、X4，但并不局限于此。

形成第二反馈电容电极117的子电极117_1、117_2、117_3、117_4按照子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4的数量形成。附图中，例示了由4 个子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4形成的情况，但子反馈电容Cfb_1、 Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4的数量也可以与此不同，由此形成第二反馈电容电极 117的子电极117_1、117_2、117_3、117_4的数量也会不同。每个子电极117_1、 117_2、117_3、117_4选择性地与放大器A的输出端N3相连接。即，多个子电极117_1、117_2、117_3、117_4可借助多个第三开关S3_1、S3_2、S3_3、 S3_4选择性地与放大器A的输出端N3相连接。由此，仅选择子反馈电容 Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4中的一部分，并且被选择的多个子反馈电容 Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4的合成电容进行放大器A反馈电容的功能。例如，假设选择第一子反馈电容Cfb_1和第二子反馈电容Cfb_2的情况下，该两个子反馈电容的并列合成电容进行放大器A的反馈电容的功能。

放大器A的输出电压Vout与由增益控制器112确定的反馈电容的大小成反比，随着反馈电容的大小由第三开关S3_1、S3_2、S3_3、S3_4而改变，放大器A的输出电压范围也可以改变。

例如，当需要提高指纹检测的灵敏度时(当需要扩大放大器输出电压的范围时)，利用第三开关S3_1、S3_2、S3_3、S3_4断开目前连接中的子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4中的一部分连接，以减少反馈电容的大小，相反地，当需要降低指纹检测的灵敏度时(当需要缩小放大器输出电压的范围时)，利用第三开关S3_1、S3_2、S3_3、S3_4进一步连接目前断开中的子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4中的一部分，以增加反馈电容的大小。即，由于放大器A的反馈电容由增益控制器112改变，因此可以优化指纹检测的灵敏度。例如，可根据装载有指纹检测装置的电子设备的电源电压、涂层厚度、各种噪音等的因素，适当调节放大器A的反馈电容的大小，来优化指纹检测的灵敏度。

另一方面，第一开关S1连接在放大器A的第一输入端N1与输出端N3 之间。第一开关S1作为用于复位放大器A的反馈电容的开关，在指纹检测准备步骤中接通，在指纹检测步骤中断开。

第三导电层M3包括包围第一反馈电容电极115的保护环G2，这种保护环G2与地电位或其他适当的电位相连接，以阻断来自相邻的检测像素的干扰。

虽然未图示，在第二反馈电容电极117的多个子电极117_1、117_2、 117_3、117_4之间及与整个第二反馈电容电极117的相邻的区域也可以进一步形成相同用途的保护环。

另一方面，形成于第二导电层M2的第二反馈电容电极117可通过金属绝缘体金属工艺制作。在通过金属绝缘体金属工艺制作第二反馈电容电极117 的情况下，其本身具有电容，可省略子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4 中的至少一部分。

作为最下部导电层的第一导电层M1形成于配置有第二反馈电容电极 117的第二导电层M2的下部，在这种第一导电层M1配置有底部电极119，上述底部电极119借助第三开关S3_1、S3_2、S3_3、S3_4选择性地与第二反馈电容电极117的多个子电极117_1、117_2、117_3、117_4中的至少一个相连接。并且，第一导电层M1还可以配置有用于路由放大器A的工作电源或其他信号的电极以及与地电位相连接的电极等。与第二反馈电容电极117相同地，底部电极119也可以通过金属绝缘体金属工艺制作。

放大器A的第二输入端N2接收偏置信号Vbs。偏置信号Vbs为由偏置信号生成部114生成的信号，其信号的电位可由偏置信号生成部114调节。根据一实施例，偏置信号Vbs可以是具有电位变化的方波信号。具体地，偏置信号Vbs可以是具有两种电位电平的信号，即，高电平VbsH和低电平 VbsL。

并且，指纹检测器件110作为连接有检测电极111和放大器A的第一输入端N1的指纹检测工作对象，可基于电路特性或与相邻的指纹检测器件110 的关系等形成寄生电容Cp3，这种寄生电容Cp3可等同于与放大器A的第一输入端N1相连接。成为指纹检测工作对象的指纹检测器件110的寄生电容 Cp3可具有大约数十至百fF左右的值。

图6示出图5的指纹检测器件的等价电路图，图7为用于说明本实用新型的一实施例的指纹检测器件的指纹检测工作的时序图。并且，图8为示出指纹检测器件的输出电压值的变化的曲线图。

在图6中，在装载指纹检测装置的电子设备由金属性材料形成的情况下，金属电容Cm意味着在与手指的关系中形成的电容。另一方面，在放大器A 的第一输入端N1与输出端N3之间形成的增益控制器112作为可变电容，进行放大器A的反馈电容的作用。具体而言，增益控制器112所具有的电容成为参照图5说明的借助第三开关S3_1、S3_2、S3_3、S3_4选择的一个以上的子反馈电容Cfb_1、Cfb_2、Cfb_3、Cfb_4的合成电容。以下，将借助增益控制器112形成的放大器A的反馈电容标记为“Cfb”。

另一方面，偏置信号Vbs为通过偏置信号生成部114供给的信号，并且可以是具有如下特征的信号，即，维持高电平VbsH并按照规定周期在检测时间点降至低电平VbsL，或者维持低电平VbsL并按照规定周期在检测时间点升至高电平VbsL。这种偏置信号Vbs可以是借助时钟信号控制的信号，也体现为多种方式，如交流(AC)电压或直流(DC)电压等。以下，对偏置信号Vbs为具有如下特性的信号的情况进行说明，即，维持高电平VbsH并按照规定周期在检测时间点降至低电平VbsL。但是，以下说明也适用于与之相反的情况。

以下，参照图6至图8，对一实施例的指纹检测器件110的指纹检测工作进行说明。

在图7中，相对第一开关S1、第二开关S2表达为高电平的意味着接通状态，表达为低电平的意味着断开状态。

首先，在作为休止区间的第一区间T1，第一开关S1及第二开关S2均维持断开状态。

此时，由检测电极111与手指之间的关系形成的检测电容Cf和寄生电容 Cp3借助维持高电平VbsH的偏置信号Vbs充电，所充电的电荷量如下。

[数学式3]

Q1＝VbsH·(Cf+Cp3)

在作为复位区间的第二区间T2，第一开关S1从断开状态转换为接通状态。由此，增益控制器112的两端电位成为通电位并被复位。并且，在第二区间T2期间，放大器A的输出电压Vout与放大器A的第一输入端N1及第二输入端N2电位相同。即，如图8所示，输出电压Vout维持向放大器A的第二输入端N2输入的偏置信号Vbs的电位，即，高电平VbsH的值。

在第一开关S1转换为断开状态的同时或第一开关S1转换为断开状态后，作为工作区间的第三区间T3开始。在第三区间T3中，偏置信号Vbs降至低电平VbsL。当偏置信号Vbs降至低电平VbsL时，可以存储在检测电容 Cf和寄生电容Cp3的电荷量Q2如下。

[数学式4]

Q2＝VbsL·(Cf+Cp3)

参照数学式3和数学式4，由于VbsH>VbsL，因而Q1>Q2。即，随着偏置信号Vbs在第三区间T3降至低电平VbsL，在第二区间T2向检测电容Cf 进行充电的电荷量Q1中的一部分逸出，逸出的电荷量Q1、Q2移动到放大器 A的反馈电容Cfb，所移动的电荷量Q3可如下所示。

[数学式5]

Q3＝Q1-Q2＝(VbsH-VbsL)(Cf+Cp3)

另一方面，在偏置信号Vbs转换为低电平VbsL之后或维持低电平VbsL 的时间内的特定时间点，第二开关S2转换为接通状态，以获取工作区间的放大器A的输出电压Vout。当第二开关S2转换为接通状态时，放大器A的输出电压Vout可被传输到对所接收的信号进行存储、处理或加工的外部装置。

作为输出区间的第四区间T4内，偏置信号Vbs也维持低电平VbsL，由此，放大器A的第一输入端N1的电位也维持偏置信号Vbs的低电平VbsL。在该区间，用于获取放大器A的输出电压Vout的第二开关S2维持接通状态，此时，存储于放大器A的反馈电容Cfb的电荷量Q4维持在第三区间T3移动的电荷量Q3原样，使得以下数学式成立。

[数学式6]

Q4＝(VbsL-Vout)Cfb＝Q3＝(VbsH-VbsL)(Cf+Cp3)

其中，放大器A的输出电压Vout总结如下。

[数学式7]

放大器A的输入电压为偏置信号Vbs的低电平VbsL的电位，因此放大器A的增益成为

参照数学式7，可知与寄生电容Cp3的值无关，放大器A的增益始终相同。即，即使存在可以等效为与放大器A的第一输入端N1相连接的寄生电容Cp3，其增益也始终相同。

参照图8，在与放大器A的输出端N3相连接着的第二开关S2转换为接通状态后到达正常状态的情况下，可知放大器A的输出电压Vout成为由数学式7表达的值。

并且，参照图8，可知，当第二开关S2转换为接通状态后到达正常状态时，放大器A的输出电压Vout可根据是手指的谷接触检测电极111还是脊接触检测电极111而不同。

在手指的谷接触的情况下，与脊接触的情况相比检测电极111与手指的皮肤之间的距离相对较远，由此检测电容Cf变小。因此，在数学式7中，与脊接触的情况相比放大器A的输出电压Vout相对变大。按照这种原理，通过放大器A的输出电压Vout可知手指指纹中的哪个部位接触各检测电极111，综合来自整个指纹检测器件110的输出电压Vout，可获取指纹图像。

另一方面，参照图7，放大器A的输出电压Vout与偏置信号Vbs的高电平VbsH和低电平VbsL的差值成正比。因此，可通过适当调节偏置信号Vbs 的高电平VbsH和低电平VbsL，来控制放大器A的增益。即，放大器A的增益不仅可通过包括在增益控制器112第三开关S3_1、S3_2、S3_3、S3_4(参照图5)来控制，也可以通过调节偏置信号Vb来控制。像这样，可通过多种方法来控制施加到指纹检测器件110的输出电压Vout的增益，因此本实用新型的指纹检测装置不仅适用于便携式设备，还可适用于多种设备。

并且，在装载指纹检测装置的电子设备由金属性材料形成的情况下，若通过与指纹检测器件110另行设置的外部电极供给指纹检测工作时所需的驱动信号，则该驱动信号中的一部分被用于对因金属性材质而形成的金属电容 Cm进行充电，其结果导致降低部分驱动信号的最大电位等的现象，由此，也可降低指纹检测器件110的输出电压Vout，但根据本实用新型的实施例，通过设置于指纹检测器件110的内部的放大器A供给相当于驱动信号的偏置信号Vbs，因此即使电子设备由金属性材质形成，偏置信号Vbs也不会分散到金属电容Cm或由外部环境产生的其他寄生电容。因此，在任何环境下，均可防止指纹检测器件110的输出电压Vout的降低。并且，无需额外设置用于供给驱动信号的外部电极，因此电子设备具有设计上的优点，不需要通过外部电极供给驱动信号时所需的电荷泵电路等，从而减小整个芯片面积并降低部件费用。

另一方面，偏置信号Vbs在重复下一个检测区间，即，图7中的第一区间T1时或在此之前，重新变更为高电平VbsH。

图9为示出本实用新型的另一实施例的指纹检测装置的指纹传感器阵列的图。

参照图9，在本实用新型的另一实施例的指纹检测装置中，指纹检测器件110a、110b的放大器Aa、Ab的第一输入端N1a、N1b及第二输入端N2a、 N2b分别与第四开关S4、S4b及第五开关S5a、S5b相连接。

具体而言，第四开关S4、S4b的一端与放大器Aa、Ab的第一输入端N1a、 N1b相连接，另一端接收偏置信号Vbs。即，第四开关S4、S4b进行如下的功能，即，接通、断开向放大器Aa、Ab的第一输入端N1a、N1b供给偏置信号Vbs。

另一方面，第五开关S5a、S5b的一端与放大器Aa、Ab的第二输入端 N2a、N2b相连接，另一端接收偏置信号Vbs。即，第五开关S5a、S5b进行如下的功能，即，接通、断开向放大器Aa、Ab的第二输入端N2a、N2b供给偏置信号Vbs。

这种第四开关S4、S4b和第五开关S5a、S5b互相交替地接通、断开。

如果现在对第一指纹检测器件110a实施指纹检测工作，需要对包括在第一指纹检测器件110a的放大器Aa的第二输入端N2a供给偏置信号Vbs，因此第一指纹检测器件110a的第五开关S5a转换为接通状态。

相反地，目前未成为指纹检测工作的对象且与第一指纹检测器件110a相邻的至少一个第二指纹检测器件110b中，由于不需要向放大器Ab的第二输入端N2b提供偏置信号Vbs，因此第五开关S5b维持断开状态。在第五开关 S5b维持断开状态的时间内，第四开关S4b转换为接通状态，并向放大器Ab 的第一输入端N1b供给偏置信号Vbs。由此，在第四开关S4b维持接通状态的时间内，与放大器Ab的第一输入端N1b相连接的第二指纹检测器件110b 的检测电极111b的电位始终与偏置信号Vbs的电位相同。

另一方面，在成为指纹检测工作对象的第一指纹检测器件110a中，也向放大器Aa的第二输入端N2a供给偏置信号Vbs，因此与放大器Aa的第一输入端N1a相连接的检测电极111a的电位也与偏置信号Vbs的电位相同。

由于供给至第一指纹检测器件110a和第二指纹检测器件110b的偏置信号Vbs被同步，因而第一指纹检测器件110a的检测电极111a与第二指纹检测器件110b的检测电极111b的电位维持相同。即，当对第一指纹检测器件 110a实施指纹检测工作时，第一指纹检测器件110a的检测电极111a的电位维持与相邻的其他检测电极111b的电位相同。

在图9中，示出了第一指纹检测器件110a的检测电极111a及第二指纹检测器件110b的检测电极111b相邻的情况，但根据本实用新型的实施例，如上所述，由于供给至第一指纹检测器件110a和第二指纹检测器件110b的偏置信号Vbs被同步，因而即使上述多个检测电极111a、111b隔开配置，也维持相同电位，从而可进行准确的检测。

在两个导体相邻配置且在其之间设置有具有规定的介电常数的物质的情况下，若两个导体之间的电位差收敛至接近0，则借助两个导体之间的电位差引起的电荷量也收敛至接近0，因此借助两个导体之间的关系形成的寄生电容被去除。

因此，根据图9所示的实施例，当进行第一指纹检测器件110a的指纹检测工作时，若第一指纹检测器件110a的检测电极111a的电位与相邻的检测电极111b的电位维持相同电位，则可去除借助相邻的多个检测电极111a、111b 之间的关系形成的寄生电容。

根据本实用新型的实施例的指纹检测装置，使多个检测电极 111a、111b维持相同电位，以去除检测电极111a、111b之间的寄生电容，因此即使没有包围各检测电极111a、111b的保护环G1(参照图5)，也可以去除噪音。

另一方面，根据另一实施例，如上所述，可在各指纹检测器件110a、110b 的检测电极111a、111b的周边设置保护环G1(参照图5)，以包围相应检测电极111a、111b，在此情况下，也可以向保护环G1供给偏置信号Vbs，上述保护环G1包围未被选为指纹检测工作对象的第二指纹检测器件110b的检测电极111b。形成于成为指纹检测工作对象的第一指纹检测器件110a的检测电极111a的周边的保护环G1可与地电位相连接，来进行阻断外部噪音的作用。

根据实施例，成为指纹检测工作对象的第一指纹检测器件110a可以是多个。即，可同时在多个第一指纹检测器件110a实现指纹检测工作，在此情况下，同时被选择的多个第一指纹检测器件110a的每个第五开关S5a维持接通状态，在此时间内，在未被选为指纹检测工作对象的第二指纹检测器件110b 中，第四开关S4b可维持接通状态。另一方面，当作为指纹检测工作的对象被选择的多个第一指纹检测器件110a相互相邻配置时，因指纹检测工作时所产生的信号的流动等而发生信号干扰，或因在指纹检测器件110a之间形成寄生电容而降低指纹检测的准确性，为了防止这种情况，在同时选择多个第一指纹检测器件110a作为指纹检测工作的对象的情况下，优选地，多个第一指纹检测器件110a以相互隔开的方式选择。

上述本实用新型的说明用于例示，可以理解的是，本实用新型所属技术领域的普通技术人员可在不变更本实用新型的技术思想或必须特征的情况下，可简单地变形为其它具体方式。因此，以上所记述的实施例在所有方面仅为例示，并不是限定的。例如，以单一型进行说明的各结构要素可分散来实施，与此相同，以分散的形态所说明的结构要素还能够以结合的形态实施。

本实用新型的范围通过后述的实用新型要求保护范围示出，实用新型要求保护范围的含义及范围并从其等同概念所导出的所有变更或变形的形态包括于本实用新型的范围。