一种指纹识别传感器及其感应区域制造技术

本发明专利技术涉及指纹识别技术领域，公开了一种指纹识别传感器及其感应区域。本发明专利技术中，指纹识别传感器的感应区域包含若干个感应单元，每个感应单元顶层至少包含第一极板和第二极板，并且第一极板的顶层图案的面积大于第二极板的顶层图案的面积；在触摸时，手指与第一极板形成第一接触电容C1，与第二极板形成第二接触电容C2，第一极板和第二极板之间形成反馈电容Cf。本发明专利技术的实施方式通过优化感应区域中每个感应单元内的各极板的样式，可调节与各极板相关的电容值C1、C2和Cf的大小，从而使这些参数更利于系统灵敏度的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及指纹识别
，特别涉及一种指纹识别传感器及其感应区域。
技术介绍
指纹识别技术是最近发展起来的一种高新技术。指纹识别是利用人体的唯一性与不变性生理特征，将指纹作为人体的一种“活的身份证”或者一个随身携带的特殊印章来进行身份识别的一种技术。现有的指纹识别通常通过指纹识别传感器来实现。指纹识别传感器内置有指纹传感器阵列，用于采集指纹信息。进行指纹检测时，用户手指贴覆在指纹传感器阵列上，以形成电容(或电阻)的一极，而由于指纹中脊和谷与指纹传感器阵列的每个感应单元的极板之间的贴合程度不同，使得在各感应单元处形成的电容(或电阻)数值不同，指纹识别传感器的处理器将采集到的不同数值汇总，就完成了指纹的采集。电容式指纹识别传感器的穿透深度与感应单元顶层的一些寄生电容和感应区域上覆盖的保护层的电学特性相关。这些寄生电容值和保护层的电学特性直接决定了系统前级的有效感应信号的大小，从而决定了整个系统的灵敏度。为达到更高的灵敏度，电容式传感器首先需要从源头上解决两个问题：一是怎么优化各个参数使感应区域顶层可以盖更厚的保护层，二是感应区域顶层覆盖什么样的保护层。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种指纹识别传感器及其感应区域，使得指纹识别传感器的灵敏度得以提高。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种指纹识别传感器的感应区域，该感应区域包含若干个感应单元，每个感应单元顶层至少包含第一极板和第二极板，并且第一极板的顶层图案的面积大于第二极板的顶层图案的面积；在触摸时，手指与第一极板形成第一接触电容C1，与第二极板形成第二接触电容C2，第一极板和第二极板之间形成反馈电容Cf。本专利技术的实施方式还提供了一种指纹识别传感器，包含上述指纹识别传感器的感应区域。相对于现有技术而言，本专利技术实施方式的指纹识别传感器的感应区域包含若干个感应单元，每个感应单元顶层至少包含第一极板和第二极板，并且第一极板的顶层图案的面积大于第二极板的顶层图案的面积；在触摸时，手指与第一极板形成第一接触电容C1，与第二极板形成第二接触电容C2，第一极板和第二极板之间形成反馈电容Cf。本专利技术的实施方式通过优化感应区域中每个感应单元内的各极板的样式，可调节与各极板相关的电容值C1、C2和Cf的大小，从而使这些参数更利于系统灵敏度的提高。另外，第一极板的顶层图案的面积大于感应单元的面积的一半，C1的面积越大越好，C2的面积越小越好。通过增大第一极板的顶层图案的面积，可以提高检测精度；同时减小第二极板的顶层图案的面积，可以加快检测速度。另外，所述第一极板和所述第二极板的顶层图案分别为矩形，且相邻边对齐，可尽可能增大Cf的值。另外，所述第二极板的顶层图案为矩形，所述第一极板的顶层图案为矩形环，所述第二极板位于所述第一极板之内；或者，所述第二极板的顶层图案为圆形，所述第一极板的顶层图案为圆环，所述第二极板位于所述第一极板之内。通过将第二极板置于第一极板内，可进一步增大两个极板之间相邻边的长度，从而增大Cf的值。另外，所述第一极板与所述第二极板之间设有游离电极，所述游离电极处于悬空状态。该游离电极与第一极板和第二极板之间的间距相配合，可以增大Cf，使得Cf变化更均匀，从而提高检测精度。另外，所述指纹识别传感器包含：金属边框与外部发射源；所述金属边框环绕设置于所述感应区域的周围；所述外部发射源向所述金属边框发射第一输入信号Vin1；每一个感应单元分别包含一个内部发射源与充电电容Cin；所述内部发射源向对应的Cin发射第二输入信号Vin2，对所述Cin进行充电；其中，所述Vin2为与所述Vin1相位相反的方波，用于抵消所述Vin1中携带的直流大信号。除了利用内部发射源向感应单元内的充电电容(Cin)发射第二输入信号(Vin2)，对其进行充电，还利用外部发射源向环绕设置于感应单元阵列周围的金属边框发射第一输入信号(Vin1)，对其进行充电，由于Vin1为与Vin2相位相反的方波，可以抵消Vin1中携带的对检测无用的直流大信号，增大了有用信号在总信号中的比重，使指纹识别传感器的前端具备高增益能力，提高了信噪比，最终提高了指纹识别传感器检测的灵敏度，从而使指纹识别传感器表面可以覆盖更厚的保护层。另外，每一个感应单元还均包含放大器与复位开关；所述放大器的输入节点分别与所述第一极板、所述复位开关的第一端口相连，所述放大器的输出节点分别与所述第二极板、所述复位开关的第二端口相连；所述复位开关的第三端口用于输入复位信号。此外，每一个感应单元还均包含一个反相器；所述反相器与所述复位开关的第三端口相连。这样，反相器可以增加输出驱动的能力。另外，所述放大器包含：第一P沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管PMOS、第二PMOS、第一N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管NMOS与第二NMOS；所述第一PMOS的栅极用于输入第一偏置电压Vbp1，源极用于输入工作电压VDD，漏极与所述第二PMOS的源极相连；所述第二PMOS的栅极用于输入第二偏置电压Vbp2，漏极与所述第一NMOS的漏极相连，并作为所述放大器的输出节点；所述第一NMOS的栅极用于输入第三偏置电压Vbn1，源极与所述第二NMOS的漏极相连；所述第二NMOS的栅极为所述放大器的输入节点，源极接地。该放大器是反相器结构放大器，结构简单，所占面积小，可以置于指纹识别传感器中一个感应单元有限的面积范围内，保证了本专利技术实施方式的可行性。另外，所述感应区域表面覆盖有保护层，所述保护层为宝石盖板或陶瓷盖板，可以实现抗静电、耐磨等功能，又能保证灵敏度。另外，宝石盖板或陶瓷盖板为圆形或矩形盖板。此外，所述指纹识别传感器位于电子产品的正面或背面。这些灵活设置为电子产品制造商提供了多种选择，有利于指纹识别传感器的推广应用。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的指纹识别传感器的感应区域的顶层图案示意图；图2是根据本专利技术第一实施方式的指纹识别传感器的感应区域的感应单元与手指接触形成电容示意图；图3是根据本专利技术第二实施方式的指纹识别传感器的感应区域的顶层图案示意图；图4是根据本专利技术第二实施方式的指纹识别传感器的感应区域的顶层图案又一示意图；图5是根据本专利技术第三实施方式的指纹识别传感器的感应区域的顶层图案示意图；图6是根据本专利技术第四实施方式的指纹识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，所述感应区域包含若干个感应单元，每个感应单元顶层至少包含第一极板和第二极板，并且第一极板的顶层图案的面积大于第二极板的顶层图案的面积；在触摸时，手指与第一极板形成第一接触电容C1，与第二极板形成第二接触电容C2，第一极板和第二极板之间形成反馈电容Cf。

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，所述感应区域包含
若干个感应单元，每个感应单元顶层至少包含第一极板和第二极板，并且第
一极板的顶层图案的面积大于第二极板的顶层图案的面积；
在触摸时，手指与第一极板形成第一接触电容C1，与第二极板形成第
二接触电容C2，第一极板和第二极板之间形成反馈电容Cf。
2.根据权利要求1所述的指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，
所述第一极板的顶层图案的面积大于感应单元的面积的一半。
3.根据权利要求1所述的指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，
所述第一极板和所述第二极板的顶层图案分别为矩形，第一极板和第二极板
并列设置且相邻边对齐。
4.根据权利要求1所述的指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，
所述第二极板的顶层图案为矩形，所述第一极板的顶层图案为矩形环，所述
第二极板位于所述第一极板之内。
5.根据权利要求1所述的指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，
所述第二极板的顶层图案为圆形，所述第一极板的顶层图案为圆环，所述第
二极板位于所述第一极板之内。
6.根据权利要求1所述的指纹识别传感器的感应区域，其特征在于，
所述第一极板与所述第二极板之间设有游离电极，所述游离电极处于悬空状
态。
7.一种指纹识别传感器，其特征在于，包含如权利要求1至6任意一
种指纹识别传感器的感应区域。
8.根据权利要求7所述的指纹识别传感器，其特征在于，包含：金属
边框与外部发射源；
所述金属边框环绕设置于所述感应区域的周围；
所述外部发射源向所述金属边框发射第一输入信号Vin1；
每一个感应单元分别包含一个内部发射源与充电电容Cin；所述内部发
射源向对应的Cin发射第二输入信号Vin2，对所述Cin进行充电；
其中，所述Vin2为与所述Vin1相位相反的方波，用于抵消所述Vin1
中携带的直流大信号。
9.根据权利要求8所述的指纹识别传感器，其特征在于，每一个感应
单元还均包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：东尚清，赵祥桂，王乐，杨军，程泰毅，
申请(专利权)人：上海思立微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31