CN105447442B - 调整指纹检测芯片激励电压的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调整指纹检测芯片激励电压的方法和装置，其中，调整指纹检测芯片激励电压的方法包括：S1、通过指纹检测芯片向金属环发射激励信号以检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值；或者金属环接地，指纹检测芯片向第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值；以及S2、根据耦合电容的电容值对第一检测区的激励电压进行调整。本发明实施例的调整指纹检测芯片激励电压的方法和装置，可使在封装厚度不均匀的情况下，使指纹检测芯片的所有检测单元工作在最佳状态，从而提高指纹检测的效率，进一步提升用户使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种调整指纹检测芯片激励电压的方法和装置。
背景技术
随着科技的不断进步，指纹识别的应用越来越广泛，现已成为高端智能手机必不可少的功能之一。目前，主要通过在手机内部设置电容式指纹检测芯片实现对指纹的检测。指纹检测芯片可由多个检测单元组成，可采用塑料对指纹检测芯片进行封装。由于指纹检测属于精密检测，因此对塑料封装的工艺要求非常高，塑料封装的表面厚度一般要求在100微米至200微米之间，并且针对同一类型产品的塑料封装的表面厚度，误差要求在2微米以内。
如果封装厚度过薄，检测到的图像对比度高，可能超出量程；如果封装厚度过厚，检测到的图像对比度低，成像效果差，两者均会导致检测指纹效率变差。具体地，如图1所示，当手指放在指纹检测芯片上时，手指和指纹检测芯片之间产生了耦合电容。指纹检测芯片通过检测每一个检测单元的耦合电容来检测指纹。当塑封厚度不一致时，手指和每个检测单元形成的电容就会不同。封装薄的区域，对应的电容大；封装厚的区域，对应的电容小。指纹检测芯片封装结构俯视图可如图2所示，最里面的区域为指纹检测单元，用于检测指纹的电容，围绕指纹检测单元的区域为指纹检测芯片，而围绕指纹检测芯片的区域为金属环。
在指纹检测芯片应用时，封装的厚度不均匀会导致检测单元之间的电容值不一样，使检测单元检测到的图像之间的对比度差距比较大，无法使所有检测单元工作在最佳状态。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。
为此，本发明需要提供一种调整指纹检测芯片激励电压的方法，能够使在封装厚度不均匀的情况下，使指纹检测芯片的所有检测单元工作在最佳状态。
此外，本发明还需要提供一种调整指纹检测芯片激励电压的装置。
为解决上述技术问题中的至少一个，根据本发明第一方面实施例提出了一种调整指纹检测芯片激励电压的方法，所述指纹检测芯片具有第一检测区和第二检测区，所述第一检测区和所述第二检测区均设有多个检测单元，所述第一检测区用于检测指纹电容，所述指纹检测芯片之上具有金属环，所述金属环至少部分覆盖所述第二检测区，所述方法包括以下步骤：S1、通过所述指纹检测芯片向所述金属环发射激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值；或者所述金属环接地，所述指纹检测芯片向所述第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值；以及S2、根据所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值对所述第一检测区的激励电压进行调整。
本发明实施例的调整指纹检测芯片激励电压的方法，通过检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值，并根据耦合电容的电容值对第一检测区的激励电压进行调整，可使在封装厚度不均匀的情况下，使指纹检测芯片的所有检测单元工作在最佳状态，从而提高指纹检测的效率，进一步提升用户使用体验。
本发明第二方面实施例提供了一种调整指纹检测芯片激励电压的装置，包括：指纹检测芯片，所述指纹检测芯片具有第一检测区和第二检测区，所述第一检测区和所述第二检测区均设有多个检测单元，所述第一检测区用于检测指纹电容；设置在所述指纹检测芯片之上的金属环，所述金属环至少部分覆盖所述第二检测区，其中，所述指纹检测芯片向所述金属环发射激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值；或者所述金属环接地，所述指纹检测芯片向所述第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值，以及根据所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值对所述第一检测区的激励电压进行调整。
本发明实施例的调整指纹检测芯片激励电压的装置，通过检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值，并根据耦合电容的电容值对第一检测区的激励电压进行调整，可使在封装厚度不均匀的情况下，使指纹检测芯片的所有检测单元工作在最佳状态，从而提高指纹检测的效率，进一步提升用户使用体验。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是现有技术中对指纹进行检测的效果示意图。
图2是现有技术中指纹检测芯片封装结构俯视图。
图3是根据本发明一个实施例的调整指纹检测芯片激励电压的方法的流程图。
图4是根据本发明一个实施例的指纹检测芯片封装结构俯视图。
图5是根据本发明一个实施例的指纹检测芯片封装结构侧视图。
图6是根据本发明一个实施例的调整指纹检测芯片激励电压的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的调整指纹检测芯片激励电压的方法和装置。
图3为根据本发明一个实施例的调整指纹检测芯片激励电压的方法的流程图。
如图3所示，该调整指纹检测芯片激励电压的方法，包括以下步骤：
S1、通过指纹检测芯片向金属环发射激励信号以检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值；或者金属环接地，指纹检测芯片向第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值。
在本发明的实施例中，指纹检测芯片具有第一检测区和第二检测区，其中，第一检测区和第二检测区均由多个检测单元组成，第一检测区用于检测指纹电容。指纹检测芯片之上可具有金属环，该金属环至少部分覆盖第二检测区。如图4所示，第二检测区为金属环与指纹检测芯片纵向重叠的区域，因此，可在第二检测区设置多个检测单元，用来检测金属环与第二检测区中多个检测单元形成的耦合电容的电容值。此外，指纹检测芯片外包裹有塑封，塑封区围绕第二检测区。举例来说，如图5所示，可在第二检测区域设置8个检测单元。由于第一检测区域为正方形，因此围绕第一检测区域的第二检测区域则为方形条状区域，可在四个方向分别设置两个检测单元。应当理解的是，检测单元可根据实际应用具体设置，此处仅为示例，并不作为限定。
在本发明的实施例中，可通过两种方式检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值。第一种方式为互电容检测，通过指纹检测芯片向金属环发射激励信号以检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值。第二种方式为自电容检测，可将金属环接地，指纹检测芯片向第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值。
其中，塑封的厚度决定电容值的大小，具体可根据电容公式C＝εS/4πkd得知电容C与塑封厚度d的关系。其中，ε为介电常数和k为静电力常数，面积S为指纹检测芯片的检测单元的单位面积，也为常数。所以，电容C可以认为和塑封厚度d成反比。即塑封比较厚的区域，对应的电容小，塑封比较薄的区域，对应的电容大。
S2、根据第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值对第一检测区的激励电压进行调整。
在本发明的实施例中，如果第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则保持第一检测区的激励电压不变；如果第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值小于或等于第一预设阈值，则增加第一检测区的激励电压；如果第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值大于或等于第二预设阈值，则减小第一检测区的激励电压。具体地，根据公式Q＝V*C可知，电量Q保持不变时，电压V与电容C成反比。举例来说，第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值保持在第一预设阈值与第二预设阈值之间时，说明无需调整激励电压；第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值小于或等于第一预设阈值时，需要增加激励电压；第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值大于或等于第二预设阈值时，需要减小激励电压。最终，使得所有检测单元获得的电量保持一致，从而实现所有检测单元工作在最佳状态。
在本发明的一个实施例中，第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值为多个数值，可通过计算出多个数值的平均值，然后再与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较，从而进一步进行判断。
此外，在增加或减小第一检测区的激励电压之后，还可对应地增加或减小第二检测区的激励电压，并重复执行步骤S1-S2，直至第二检测区中的多个检测单元与金属环之间的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值。
本发明实施例的调整指纹检测芯片激励电压的方法，通过检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值，并根据耦合电容的电容值对第一检测区的激励电压进行调整，可使在封装厚度不均匀的情况下，使指纹检测芯片的所有检测单元工作在最佳状态，从而提高指纹检测的效率，进一步提升用户使用体验。
为实现上述目的，本发明还提出一种调整指纹检测芯片激励电压的装置。
图6为根据本发明一个实施例的调整指纹检测芯片激励电压的装置的结构示意图。
如图6所示，该调整指纹检测芯片激励电压的装置，包括：指纹检测芯片100和金属环200。
在本发明的实施例中，指纹检测芯片100具有第一检测区110和第二检测区120，其中，第一检测区110和第二检测区120均由多个检测单元组成，第一检测区110用于检测指纹电容。金属环200可设置在指纹检测芯片100之上，该金属环200至少部分覆盖第二检测区120。如图4所示，第二检测区120为金属环200与指纹检测芯片100纵向重叠的区域，因此，可在第二检测区120设置多个检测单元，用来检测金属环200与第二检测区120中多个检测单元形成的耦合电容的电容值。此外，指纹检测芯片100外包裹有塑封，塑封区围绕第二检测区120。举例来说，如图5所示，可在第二检测区域120设置8个检测单元。由于第一检测区域110为正方形，因此围绕第一检测区域110的第二检测区域120则为方形条状区域，可在四个方向分别设置两个检测单元。应当理解的是，检测单元可根据实际应用具体设置，此处仅为示例，并不作为限定。
在本发明的实施例中，可通过两种方式检测第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值。第一种方式为互电容检测，通过指纹检测芯片100向金属环200发射激励信号以检测第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值。第二种方式为自电容检测，可将金属环200接地，指纹检测芯片100向第二检测区120中的多个检测单元施加激励信号以检测第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值。
其中，塑封的厚度决定电容值的大小，具体可根据电容公式C＝εS/4πkd得知电容C与塑封厚度d的关系。其中，ε为介电常数和k为静电力常数，面积S为指纹检测芯片的检测单元的单位面积，也为常数。所以，电容C可以认为和塑封厚度d成反比。即塑封比较厚的区域，对应的电容小，塑封比较薄的区域，对应的电容大。
如果第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则保持第一检测区110的激励电压不变；如果第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值小于或等于第一预设阈值，则增加第一检测区110的激励电压；以及如果第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值大于或等于第二预设阈值，则减小第一检测区110的激励电压。
具体地，根据公式Q＝V*C可知，电量Q保持不变时，电压V与电容C成反比。举例来说，第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值保持在第一预设阈值与第二预设阈值之间时，说明无需调整激励电压；第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值小于或等于第一预设阈值时，需要增加激励电压；第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值大于或等于第二预设阈值时，需要减小激励电压。最终，使得所有检测单元获得的电量保持一致，从而实现所有检测单元工作在最佳状态。
在本发明的一个实施例中，第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值为多个数值，可通过计算出多个数值的平均值，然后再与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较，从而进一步进行判断。
此外，在增加或减小第一检测区110的激励电压之后，对应地增加或减小第二检测区120的激励电压，并重复检测第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值，并根据该耦合电容的电容值对第一检测区110的激励电压进行调整，直至第二检测区120中的多个检测单元与金属环200之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值。
本发明实施例的调整指纹检测芯片激励电压的装置，通过检测第二检测区中的多个检测单元与金属环之间形成的耦合电容的电容值，并根据耦合电容的电容值对第一检测区的激励电压进行调整，可使在封装厚度不均匀的情况下，使指纹检测芯片的所有检测单元工作在最佳状态，从而提高指纹检测的效率，进一步提升用户使用体验。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种调整指纹检测芯片激励电压的方法，其特征在于，所述指纹检测芯片具有第一检测区和第二检测区，所述第一检测区和所述第二检测区均设有多个检测单元，所述第二检测区围绕所述第一检测区，所述第一检测区用于检测指纹电容，所述指纹检测芯片之上具有金属环，所述金属环至少部分覆盖所述第二检测区，所述方法包括以下步骤：
S1、通过所述指纹检测芯片向所述金属环发射激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值；或者
所述金属环接地，所述指纹检测芯片向所述第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值；以及
S2、根据所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值对所述第一检测区的激励电压进行调整，其中，如果所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则保持所述第一检测区的激励电压不变；如果所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值小于或等于所述第一预设阈值，则增加所述第一检测区的激励电压；以及如果所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值大于或等于所述第二预设阈值，则减小所述第一检测区的激励电压。
2.如权利要求1所述的调整指纹检测芯片激励电压的方法，其特征在于，所述指纹检测芯片还包括围绕所述第二检测区的塑封区。
3.如权利要求1所述的调整指纹检测芯片激励电压的方法，其特征在于，在增加或减小所述第一检测区的激励电压之后，还包括：
对应地增加或减小所述第二检测区的激励电压，并重复执行所述步骤S1-S2，直至所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值。
4.一种调整指纹检测芯片激励电压的装置，其特征在于，包括：
指纹检测芯片，所述指纹检测芯片具有第一检测区和第二检测区，所述第二检测区围绕所述第一检测区，所述第一检测区和所述第二检测区均设有多个检测单元，所述第一检测区用于检测指纹电容；
设置在所述指纹检测芯片之上的金属环，所述金属环至少部分覆盖所述第二检测区，其中，
所述指纹检测芯片向所述金属环发射激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值；或者所述金属环接地，所述指纹检测芯片向所述第二检测区中的多个检测单元施加激励信号以检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值，以及根据所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值对所述第一检测区的激励电压进行调整，其中，如果所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值，则保持所述第一检测区的激励电压不变；如果所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值小于或等于所述第一预设阈值，则增加所述第一检测区的激励电压；以及如果所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值大于或等于所述第二预设阈值，则减小所述第一检测区的激励电压。
5.如权利要求4所述的调整指纹检测芯片激励电压的装置，其特征在于，所述指纹检测芯片还包括围绕所述第二检测区的塑封区。
6.如权利要求4所述的调整指纹检测芯片激励电压的装置，其特征在于，在增加或减小所述第一检测区的激励电压之后，对应地增加或减小所述第二检测区的激励电压，并重复检测所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值，并根据所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值对所述第一检测区的激励电压进行调整，直至所述第二检测区中的多个检测单元与所述金属环之间形成的耦合电容的电容值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值。
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