具有共模补偿的光学指纹感测系统技术方案

一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统(3)，包括多个像素元件(17)和电流源装置(25)，所述多个像素元件中的每个像素元件包括：光敏元件(27)，其被配置成提供包括指纹信号电流分量和共模信号电流分量的电流；以及积分电容器(29)，其包括第一电极(35)和第二电极(37)，所述第一电极耦接至光敏元件以接收由光敏元件提供的电流，所述电流源装置(25)耦接至多个像素元件中的每个像素元件的积分电容器的第一电极(35)。的第一电极(35)。的第一电极(35)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有共模补偿的光学指纹感测系统


[0001]本专利技术涉及用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，该指纹感测系统包括多个像素元件，每个像素元件均包括光敏元件。

技术介绍

[0002]指纹感测系统被广泛用作用于增加电子设备(例如移动电话等)的便利性和安全性的手段。在具有显示器的各种电子设备中，可能期望在显示器所占据的区域内提供指纹感测。还可能期望在显示器的相对大的区域上提供指纹感测。对于这种应用及其他应用，适合的是使用每个像素元件均包括光敏元件的所谓的光学指纹感测系统。在这样的指纹感测系统的一个示例中，指纹感测系统可以具有如下配置：彼此平行布置的多条导电的选择线；彼此平行布置且与选择线交叉的多条导电的读出线；选择电路，其耦接至多条选择线中的每条选择线，并且能够被控制成在多条选择线中的至少一条选定的选择线上提供选择信号；以及多个像素元件，其各自形成在多条选择线中的一条选择线与多条读出线中的一条读出线之间的相应交叉点处。
[0003]该传感器配置可以至少部分地使用相对具有成本效益的材料和技术来实现，例如玻璃基板或塑料基板上的TFT(薄膜晶体管)技术。
[0004]然而，应当注意其他指纹感测系统配置是可行的，例如基于CMOS的光学指纹感测系统。
[0005]由于指纹感测中通常涉及相对弱的信号，因此期望使指纹感测系统提供的信号的质量得以改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种改进的指纹感测系统，特别地是提供使信号质量得以改进的指纹感测系统。
[0007]根据本专利技术，因此提供了一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，该指纹感测系统包括多个像素元件和电流源装置，所述多个像素元件中的每个像素元件包括：光敏元件，其被配置成提供包括指纹信号电流分量和共模信号电流分量的电流；以及积分电容器，其包括第一电极和第二电极，该第一电极耦接至光敏元件以接收由光敏元件提供的电流，所述电流源装置耦接至多个像素元件中的每个像素元件的积分电容器的第一电极。
[0008]指纹信号电流分量可以取决于手指表面与每个像素元件中的光敏元件之间的距离。每个像素元件的指纹信号电流分量因此可以提供手指表面的指纹图案的指示。共模信号电流分量可以基本上独立于手指表面与光敏元件之间的距离。共模信号可以包括所谓的暗电流和/或由环境光产生的电流。取决于应用和/或环境条件，来自这些共模电流中的任一者的贡献可能是主导的。
[0009]应当注意，光敏元件可以例如是包括光敏PN结的光电二极管或晶体管，并且每个像素元件中的积分电容器可以至少部分地以光电二极管或晶体管的结电容的形式来提供。
可替选地或组合地，积分电容器可以被提供为金属
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绝缘体
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金属电容器或任何其他合适的电容器。
[0010]积分电容器的第一电极和第二电极可以被介电材料导电分离。第二电极可以耦接至指纹感测系统的参考电势。应当注意，术语“第一电极”和“第二电极”旨在从功能上被解释为能够累积电荷的导电或半导电结构。特别地，第一电极和第二电极不必是金属的。
[0011]电流源装置能够被控制成向像素元件中的积分电容器的第一电极提供补偿电流，以至少部分地补偿共模信号电流分量。
[0012]本专利技术基于以下认识：在测量链(measurement chain)中早对共模信号电流分量提供补偿可以是有益的，并且测量链中特别合适的位置是在每个像素元件的积分电容器的第一电极处。因此，可以降低使像素元件中的积分电容器以及下游测量电路(例如放大器和/或模数转换器)饱和的风险，这使指纹感测系统提供的信号的质量得以改进，这进而使指纹感测系统的测量性能得以改进。此外，由于共模信号电流可能强烈地依赖于温度，因此指纹感测系统的可用温度范围可以被扩展。
[0013]根据本专利技术的实施方式，电流源装置可以包括：电压源装置；以及多个电压电流转换器，所述多个电压电流转换器中的每个电压电流转换器具有：输入端，其耦接至电压源装置；以及输出端，其耦接至多个像素元件中的相应像素元件中所包括的积分电容器的第一电极。所述输出端可以有利地导电连接至积分电容器的第一电极。
[0014]针对每个像素元件可以有一个电压电流转换器，或者一个电压电流转换器可以服务于一组像素元件中的每个像素元件。
[0015]此外，电压源装置可以包括向多个电压电流转换器中的每个电压电流转换器提供电压的单个电压源，或者电压源装置可以包括多个电压源。例如，多个电压源中的每个电压源可以提供针对时序和/或幅度适合于给定的一组像素元件的电压。
[0016]根据实施方式，每个电压电流转换器可以是电容器，其是可以在制造指纹感测系统时易于形成的相对简单的部件。此外，可以使电流消耗保持相对低。然而，应当注意，电压电流转换器也可以通过其他电路元件例如晶体管和/或电阻器来实现。
[0017]在每个电压电流转换器是电容器的实施方式中，电压电流转换器的输入端可以是电压电流转换器电容器的第一电极，并且电压电流转换器的输出端可以是第二电极，该第二电极通过介电材料而与电压电流转换器电容器的第一电极导电分离。
[0018]根据实施方式，电压源装置可以有利地被配置成输出随时间变化的电压。特别地，该电压可以有利地在预定义的积分时间期间随时间变化，在该预定义的积分时间期间，像素元件中的积分电容器耦接至光敏元件以接收由像素元件的光敏元件提供的电流。因此，可以动态地对共模电流分量进行补偿。
[0019]有利地，电压源装置可以被配置成输出在预定义的积分时间段内随时间逐渐增大或减小的电压。电压的逐渐变化应当优选地是增大还是减小将通常取决于光敏元件的配置。该增大或减小可以有利地在整个预定义积分时间段期间发生。
[0020]在实施方式中，指纹感测系统可以包括共模感测电路，该共模感测电路被配置成感测影响共模信号电流分量的至少一个特性。电压控制电路可以耦接至共模感测电路，并且可以被配置成从共模感测电路获取信号，以及基于来自共模感测电路的信号来控制至少一个可控电压源的操作。
[0021]共模感测电路可以有利地包括光敏元件，该光敏元件可以优选地具有与像素元件中的光敏元件相同的配置和特性。共模感测电路可以有利地与每个像素元件基本相同，可能的例外是被遮光。可替选地或组合地，共模感测电路可以被配置成感测一个或更多个其他特性，例如指示像素元件的温度的特性。
[0022]在预期暗电流是共模信号电流分量的主要贡献者的实施方式和/或应用中，可以提供不透明结构来为共模感测电路中的光敏元件遮光。在其他实施方式中，共模感测电路中的光敏元件可以暴露于光中，并且来自共模感测电路的信号可以指示背景光的变化，背景光可能作为共模信号电流分量影响测量。
[0023]此外，根据各种实施方式，共模感测电路可以包括：第一光敏元件，其布置在与多个像素元件中的给定像素元件相关的第一位置处；以及第二光敏元件，其布置在与所述给定像素元件相关的不同于第一位置的第二位置处。
[0024]在这些实施方式中，可以对指纹感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统(3)，包括：多个像素元件(17)，所述多个像素元件中的每个像素元件包括：光敏元件(27)，其被配置成提供包括指纹信号电流分量和共模信号电流分量的电流；以及积分电容器(29)，其包括第一电极(35)和第二电极(37)，所述第一电极(35)耦接至所述光敏元件以接收由所述光敏元件提供的电流；以及电流源装置(25)，其耦接至所述多个像素元件中的每个像素元件(17)的积分电容器(29)的第一电极(35)，所述电流源装置(25)能够被控制成向所述像素元件(17)的积分电容器(29)的第一电极(35)提供补偿电流。2.根据权利要求1所述的指纹感测系统(3)，其中，所述电流源装置(25)包括：电压源装置(39)；以及多个电压电流转换器(41)，所述多个电压电流转换器中的每个电压电流转换器具有：输入端(43)，其耦接至所述电压源装置(39)；以及输出端(45)，其耦接至所述多个像素元件中的相应像素元件(17)中所包括的积分电容器(29)的第一电极(35)。3.根据权利要求2所述的指纹感测系统(3)，其中，每个电压电流转换器(41)是电容器。4.根据权利要求2或3所述的指纹感测系统(3)，其中，所述电压源装置(39)被配置成输出随时间变化的电压。5.根据权利要求4所述的指纹感测系统(3)，其中：在每个像素元件(17)中，所述积分电容器(29)耦接至所述光敏元件(27)以在预定义积分时间段期间接收由所述光敏元件提供的电流；并且所述电压源装置(39)被配置成输出在所述预定义积分时间段内随时间逐渐减小的电压。6.根据权利要求2至5中任一项所述的指纹感测系统(3)，其中，所述电压源装置包括：至少一个可控电压源(40)；以及电压控制电路(42)，其耦接至所述至少一个可控电压源以控制所述至少一个可控电压源的操作。7.根据权利要求6所述的指纹感测系统(3)，其中：所述指纹感测电路还包括共模感测电路(49a
‑
49c)，所述共模感测电路被配置成感测影响所述共模信...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯，
申请(专利权)人：指纹卡安娜卡敦知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：