CN106462734A - 用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备 - Google Patents

用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN106462734A
CN106462734A CN201580025701.3A CN201580025701A CN106462734A CN 106462734 A CN106462734 A CN 106462734A CN 201580025701 A CN201580025701 A CN 201580025701A CN 106462734 A CN106462734 A CN 106462734A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
mode
positive
negative
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580025701.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106462734B (zh
Inventor
文亚南
王仲益
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Goodix Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Publication of CN106462734A publication Critical patent/CN106462734A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106462734B publication Critical patent/CN106462734B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1365—Matching; Classification

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明适用于指纹识别技术领域，提供了一种像素感测电路。该像素感测电路处于指纹识别模式或噪声检测模式，包括：电容感测层；多个屏蔽层，包含第一类屏蔽层和第二类屏蔽层，第二类屏蔽层耦接于接地端；充电电路，耦接于电容感测层和第一类屏蔽层，包含正电压产生器，用来提供正电压，处于指纹识别模式时，充电电路周期性地提供正电压至电容感测层和第一类屏蔽层，处于噪声检测模式时，充电电路断开正电压产生器与电容感测层和第一类屏蔽层的连接，且充电电路周期性地输出电容感测层的电压至第一输出端。本发明将噪声检测功能整合入用于指纹识别的像素感测电路，使其可操作于指纹识别模式或者噪声检测模式，提高了指纹识别的精确度。

Description

用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备 技术领域
本发明属于指纹识别技术领域，尤其涉及一种用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备。
背景技术
随着科技日新月异，移动电话、数码相机、平板电脑、笔记本电脑等越来越多的便携式电子装置已经成为人们生活中的必备工具。由于便携式电子装置一般是个人使用，具有一定的隐私性，因此其内部存储的资料，例如通讯录、照片、个人资料等等，为私人所有。电子装置一旦丢失，这些资料可能会被他人所利用，而造成不必要的损失。虽然目前已有利用密码保护的方式来避免电子装置为他人所使用，但密码容易泄露或遭到破解，具有较低的安全性。并且，使用者需记住密码才能使用电子装置，若忘记密码，则会给使用者带来许多不便。因此，目前发展出利用指纹识别的方式来达到身份认证的目的，以提高个人资料的安全性。
电容式指纹识别是相当受欢迎的一种指纹识别方法，其利用感测电容变化来判断使用者指纹的峰(ridge)和谷(valley)。而电容式指纹识别的精确度易受其像素感测电路中的寄生电容影响。举例来说，为了避免电容感测层受到来自其他电路的干扰，现有技术通常会在电路布局时在电容感测层下方布局金属层，以产生屏蔽效应，避免金属层以下的电路对电容感测层产生干扰。然而，电容感测层与金属层之间会产生寄生电容，而该寄生电容的电容值往往大于因手指接触而产生的接触电容的电容值，影响像素感测电路判断接触电容的电容值，以致降低指标识别的精确度。
另一方面，噪声检测(Noise Detection)已广泛应用于各种不同的识别系统， 以提升识别精确度。在现有技术中，对应用于指纹识别的像素感测电路来说，若希望针对不同频率的噪声进行检测，需改变像素感测电路的时脉信号(也可称为时钟信号)，而当不同的像素感测电路检测不同频率的噪声时，不同的像素感测电路需接入不同的时脉信号，造成电路实现上的困难。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种用于指纹识别的像素感测电路，通过将噪声检测功能整合入像素感测电路，使其可操作于指纹识别模式或者噪声检测模式，提高指纹识别的精确度。
本发明是这样实现的，一种用于指纹识别的像素感测电路，处于指纹识别模式或者噪声检测模式，包括：
电容感测层；
多个屏蔽层，包含第一类屏蔽层和第二类屏蔽层，所述第二类屏蔽层耦接于接地端；以及
充电电路，耦接于所述电容感测层和所述第一类屏蔽层，包含正电压产生器，用来提供正电压；
其中，当所述像素感测电路处于指纹识别模式时，所述充电电路周期性地提供正电压至所述电容感测层和所述第一类屏蔽层；当处于噪声检测模式时，所述充电电路断开所述正电压产生器与所述电容感测层和所述第一类屏蔽层的连接，且所述充电电路周期性地输出所述电容感测层的电压至第一输出端。
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种包含多个上述的像素感测电路的指纹识别系统，其中，多个像素感测电路呈阵列排布。
本发明所要解决的第三个技术问题在于提供一种包含上述指纹识别系统的电子设备。
本发明将噪声检测功能整合入用于指纹识别的像素感测电路，使其可操作于指纹识别模式或者噪声检测模式，提高了指纹识别的精确度。更进一步地， 本发明可选择性地检测不同频率的噪声，因此，可排除特定频率的噪声对像素感测电路的干扰。
附图说明
图1A是本发明实施例一像素感测电路10的示意图；
图1B是图1A的相关信号波形图；
图2A是本发明实施例二像素感测电路20的示意图；
图2B是图2A的相关信号波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明是将噪声检测功能整合入用于指纹识别的像素感测电路，用来提高指纹识别的精确度。更进一步地，本发明可选择性地检测不同频率的噪声，因此，可排除特定频率的噪声对像素感测电路的干扰。
如图1A所示，为本发明实施例一像素感测电路10的示意图。像素感测电路10用于指纹识别系统，并耦接于逻辑模组104。逻辑模组104可根据方向信号D、噪声检测信号ND和时脉信号CK1(第一时脉信号)、CK2(第二时脉信号)，产生时脉信号PH1P(正压等电位信号)、PH1N(接地等电位信号)、CKVDD(正压时脉信号)、CKGND(接地时脉信号)，并将时脉信号PH1P、PH1N、CKVDD、CKGND、CK2传送至像素感测电路10，以控制像素感测电路10处于指纹识别模式或者噪声检测模式。
详细而言，像素感测电路10包含有电容感测层100、屏蔽层120(属于第一类屏蔽层)、122(属于第二类屏蔽层)和充电电路102。电容感测层100、屏蔽层120、122可为集成电路版图设计布局的金属层，电容感测层100与接地 端GND形成接触电容Cf(如手指触摸到电容感测层100，通过人体接地的情况)，屏蔽层122耦接于接地端GND，屏蔽层120、122之间相互间隔、绝缘，且分别与电容感测层100形成寄生电容Cp1、Cp2。充电电路102耦接于电容感测层100和屏蔽层120、122，包含有正电压产生器VG和开关S_1～S_5，根据像素感测电路10所处的模式不同，调整正电压产生器VG与电容感测层100和屏蔽层120的连接，以周期性地提供正电压VDD至电容感测层100和屏蔽层120，或者控制正电压产生器VG与电容感测层100处于浮接的状态。
具体而言，当像素感测电路10受逻辑模组104控制而处于指纹识别模式时，充电电路102对接触电容Cf及寄生电容Cp1、Cp2充电，具体为在周期T的前半周期T1(第一期间)提供正电压VDD至电容感测层100和屏蔽层120(正向模式)，或是在后半周期T2(第二期间)提供正电压VDD至屏蔽层120(负向模式)。换句话说，逻辑模组104根据方向信号D控制充电电路102周期性地提供正电压VDD至电容感测层100和屏蔽层120，以对接触电容Cf及寄生电容Cp1、Cp2充电。当像素感测电路10受逻辑模组104控制而处于噪声检测模式时，充电电路102断开正电压产生器VG与电容感测层100和屏蔽层120的连接，以维持正电压产生器VG与电容感测层100处于浮接的状态。另一方面，逻辑模组104控制充电电路102周期性地将电容感测层100的电压输出至第一输出端Vo1。
逻辑模组104可根据方向信号D而控制像素感测电路10在正向模式和负向模式之间切换。当像素感测电路10受控而处于指纹识别模式且为正向模式时，充电电路102在周期T的前半周期T1提供正电压VDD至电容感测层100和屏蔽层120，使电容感测层100和屏蔽层120具有相同的电位，此时充电电路102对接触电容Cf和寄生电容Cp2充电；在周期T的后半周期T2导通接地端GND与屏蔽层120的连接，电容Cp2、Cf的电荷流向电容Cp1，而形成输出电压至第一输出端Vo1。当像素感测电路10受控而处于指纹识别模式且为负向模式时，充电电路102在前半周期T1导通接地端GND与电容感测层100和 屏蔽层120的连接，以清空电容Cf、Cp1、Cp2的电荷，而充电电路102在后半周期T2提供正电压VDD至屏蔽层120，此时充电电路102对寄生电容Cp1充电，寄生电容Cp1的电荷会流向Cp2、Cf，而形成输出电压至第一输出端Vo1。
为了实现前述操作，开关S_1(第一感测开关)耦接于电压产生器VG和电容感测层100之间，开关S_2(第二感测开关)耦接于接地端GND和电容感测层100之间，开关S_3(第一屏蔽开关)耦接于正电压产生器VG和屏蔽层120之间，开关S_4(第二屏蔽开关)耦接于接地端GND和屏蔽层120之间，开关S_5(输出开关)耦接于电容感测层100和第一输出端Vo1之间。在正向模式时，逻辑模组104通过时脉信号PH1P控制开关S_1在前半周期T1导通、通过时脉信号CKVDD控制开关S_3在前半周期T1导通，提供正电压至电容感测层100和屏蔽层120，对接触电容Cf和寄生电容Cp2充电；逻辑模组104通过时脉信号CKGND控制开关S_4在后半周期T2导通，在前半周期T1存储在电容Cp2、Cf的电荷会流向电容Cp1，此时第一输出端Vo1的输出电压值为在负向模式时，逻辑模组104通过时脉信号CKVDD控制开关S_3在后半周期T2导通，提供正电压VDD至屏蔽层120，对电容Cp1充电，电容Cp1的电荷会流向电容Cp2、Cf，此时第一输出端Vo1的输出电压值为逻辑模组104通过时脉信号PH1N和CKGND分别控制开关S_2和开关S_4在前半周期T1导通，导通接地端与电容感测层100和屏蔽层120的连接。
由上述可知，逻辑模组104是根据方向信号D、噪声检测信号ND和时脉信号CK1、CK2，产生时脉信号PH1P、PH1N、CKVDD、CKGND来控制开关S_1～S_4的导通状态；其中，时脉信号PH1P用来控制开关S_1的导通状态，时脉信号PH1N用来控制开关S_2的导通状态，时脉信号CKVDD用来控制开关S_3的导通状态，时脉信号CKGND用来控制S_4的导通状态。举例来说，如图1B所示，为图1A的相关信号的波形图。时脉信号CK1在前半周期T1具 有一脉波，时脉信号CK2在后半周期T2具有一脉波。当方向信号D等于1(代表正向模式)和噪声检测信号ND等于0(代表指纹识别模式)的期间，时脉信号CKVDD与PH1P即为时脉信号CK1，时脉信号CKGND即为时脉信号CK2，时脉信号PH1N持续为0；相反地，当方向信号D等于0(代表负向模式)和噪声检测信号ND等于0的期间，时脉信号CKVDD即为时脉信号CK2，时脉信号CKGND与PH1N即为时脉信号CK1，时脉信号PH1P持续为0。另外，开关S_5在周期T的后半周期T2导通，开关S_5由时脉信号CK2控制。如此一来，充电电路102即可周期性地将电容感测层100的电压输出至第一输出端Vo1，可根据第一输出端Vo1的电压值判断接触电容Cf的电容值。
另一方面，当噪声检测信号ND等于1(代表噪声检测模式)时，无论方向信号D为何值，时脉信号PH1P、PH1N、CKVDD、CKGND皆为0，即充电电路102断开正电压产生器VG与电容感测层100和屏蔽层120的连接，以维持正电压产生器VG与电容感测层100处于浮接的状态，此时第一输出端Vo1的电压即为噪声，第一输出端Vo1可耦接至后端的噪声检测模组以进行噪声检测。
另外，电容感测层100之上可覆盖钝化层(又可称为绝缘的介质层，图中未示出)，则电容感测层100可透过钝化层接受来自使用者的接触(如手指的接触)；其中，钝化层可为玻璃或者蓝宝石等材质，且不限于此。屏蔽层120、122设置于电容感测层100的正下方且平行于电容感测层100，且屏蔽层120、122相对于电容感测层100的投影结果与电容感测层100重叠。屏蔽层120、122用来对屏蔽层以下的电路产生屏蔽效应。
因此，在像素感测电路10处于指纹识别模式时，指纹识别系统可根据第一输出端Vo1的电压值判断接触电容Cf的电容值，进而侦测指纹的峰(ridge)和谷(valley)。详细来说，接触电容Cf的电容值会随使用者的手指接近电容感测层100时而变化。当使用者未接近电容感测层100时，接触电容Cf的电容值可视为0，而当使用者接近电容感测层100时，接触电容Cf具有非0电容值。 更进一步地，当使用者指纹的峰位于像素感测电路10所在的位置时，电容感测层100和接地端之间形成电容值较大的接触电容Cf；相反地，当使用者指纹的谷位于像素感测电路10所在的位置时，电容感测层100和接地端之间形成电容值较小的接触电容Cf。简而言之，指纹识别系统可感应接触电容Cf的电容值变化，判断像素感测电路10的位置对应于指纹的峰或者谷。另一方面，当像素感测电路10处于噪声检测模式时，电容感测层100和屏蔽层120均处于浮接状态，第一输出端Vo1输出的噪声提供给后端噪声检测模组以进行噪声检测，指纹识别系统即可利用后端噪声检测模组的检测结果提升整体指纹识别的精确度。
更进一步地，为了使像素感测电路10的输出电压更能够反映出接触电容Cf电容值的变化，可在第一输出端Vo1另外耦接一积分器，以提升指纹识别精确度。需要注意的是，像素感测电路10在正向模式中，因第一输出端Vo1的电压值对接触电容Cf进行积分可得即第一输出端Vo1的电压值随接触电容Cf的电容值增加而增加；相反地，在负向模式时，因第一输出端Vo1的电压值对接触电容Cf进行积分可得即第一输出端Vo1的电压值随接触电容Cf的电容值增加而减小。因此，该积分器需应正向模式或者负向模式中正确地调整其操作模式，以提升指纹识别的精确度。
如图2A所示，为本发明实施例二像素感测电路20的示意图。像素感测电路20与像素感测电路10结构类似，故相同组件沿用相同的符号，与像素感测电路10的不同之处在于，像素感测电路20还包含一双向积分器200，且像素感测电路20的逻辑模组204(与逻辑模组104为同一个，仅增加部分逻辑电路)是根据方向信号D、噪声检测信号ND和时脉信号CK1、CK2，产生时脉信号 CKVDD、CKGND、PH1P、PH1N、PH2P、PH2N，并将时脉信号CKVDD、CKGND、PH1P、PH1N、PH2P、PH2N、CK2传送至充电电路102。双向积分器200耦接于第一输出端Vo1并接收方向信号D，其受控于逻辑模组204，而可在正向模式时，进行正向积分，并在负向模式时，进行负向积分。
具体来说，双向积分器200包含放大器OP、积分电容Cint、参考电压产生器VGref和开关SP1、SP2、SN1、SN2。放大器OP包含正输入端(图中标示为+)、负输入端(图中标示为-)和第二输出端Vo2，且放大器OP的负输入端耦接于第一输出端Vo1，积分电容Cint包含第一端Tn1和第二端Tn2。当双向积分器200进行正向积分时，逻辑模组204控制开关SP1、SP2、SN1、SN2而使积分电容Cint的第一端Tn1耦接于放大器OP的负输入端，而积分电容Cint的第二端Tn2耦接于第二输出端Vo2；当双向积分器200进行负向积分时，逻辑模组204控制开关SP1、SP2、SN1、SN2而使积分电容Cint的第一端Tn1耦接于第二输出端Vo2，而积分电容Cint的第二端Tn2耦接于放大器OP的负输入端。参考电压产生器VGref用来产生参考电压Vref至放大器OP的正输入端。
具体来说，开关SP1(第一正向开关)耦接于放大器OP的负输入端与积分电容Cint的第一端Tn1之间，开关SP2(第二正向开关)耦接于积分电容Cint的第二端Tn2与第二输出端Vo2之间，开关SN1(第一负向开关)耦接于放大器OP的负输入端与积分电容Cint的第二端Tn2之间，开关SN2(第二负向开关)耦接于积分电容Cint的第一端Tn1与第二输出端Vo2之间。其中逻辑模组204透过时脉信号PH2P控制开关SP1和开关SP2在正向模式时导通，使得积分电容Cint的第一端Tn1耦接于放大器OP的负输入端，而第二端Tn2耦接于第二输出端Vo2；逻辑模组204透过时脉信号PH2N控制开关SN1和开关SN2在负向模式时导通，使得积分电容Cint的第一端Tn1耦接于第二输出端Vo2，而第二端Tn2耦接于放大器OP的负输入端。
由上述可知，逻辑模组204可根据时脉信号CK2和方向信号D产生时脉 信号PH2P(正向时脉信号)、PH2N(负向时脉信号)，进而控制开关SP1、SP2、SN1、SN2的导通情形；其中，时脉信号PH2P用来控制开关SP1、SP2的导通状态，时脉信号PH2N用来控制SN1、SN2的导通状态。此外，如同逻辑模组104，逻辑模组204也产生时脉信号CKVDD、CKGND。在本实施例中，逻辑模组204可先利用时脉信号CK1和方向信号D产生时脉信号PH1P、PH1N，及利用时脉信号CK2和方向信号D产生时脉信号PH2P、PH2N，再利用时脉信号PH1P、PH2N和噪声检测信号ND产生时脉信号CKVDD，及利用时脉信号PH2P、PH1N和噪声检测信号ND产生时脉信号CKGND。详细来说，时脉信号PH1P、PH1N、PH2P、PH2N可由以下布尔逻辑方程式产生：
PH1P＝CK1&D&(！ND)，PH1N＝CK1&(！D)&(！ND)；
PH2P＝CK2&D，PH2N＝CK2&(！D)；
而时脉信号CKVDD、CKGND由以下布尔逻辑方程式产生：
CKVDD＝(PH1P|PH2N)&(！ND)；
CKGND＝(PH2P|PH1N)&(！ND)；
如此一来，逻辑模组204即可透过时脉信号PH1P、PH1N、PH2P、PH2N、CKVDD、CKGND，以分别控制控制开关SP1、SP2、控制开关SN1、SN2、开关S_1～S_4的导通状态，充电电路102和双向积分器200即可实现上述相关段落所描述的电路行为。
上述多个时脉信号的波形图可参看图2B。如图2B所示，在指纹识别模式中(噪声检测信号ND等于0)，当方向信号D等于1时，时脉信号PH1P即为时脉信号CK1，时脉信号PH2P即为时脉信号CK2，时脉信号Ph1N、Ph2N均为0，时脉信号CKVDD为时脉信号PH1P(即时脉信号CK1)，时脉信号CKGND为时脉信号PH2P(即时脉信号CK2)，即在正向模式中，第一输出端Vo1的电压值随接触电容Cf的电容值增加而增加时，双向积分器200进行正向积分。另一方面，当方向信号D等于0时，时脉信号PH1N即为时脉信号CK1，时脉信号PH2N即为时脉信号CK2，时脉信号PH1P、PH2P均为0，时脉信号 CKVDD为时脉信号PH1N(即时脉信号CK2)，时脉信号CKGND为时脉信号PH2N(即时脉信号CK1)，即在负向模式中，第一输出端Vo1的电压值随接触电容Cf的电容值增加而减小时，此时双向积分器200进行负向积分，使第二输出端Vo2的积分结果仍然为正。因此，无论方向信号D为何值，像素感测电路20的双向积分器200均可正确地对接触电容Cf所存储的电荷进行积分，而双向积分器200的第二输出端Vo2所输出的电压可提供后端指纹识别模组进行指纹识别。
另一方面，在噪声检测模式中(噪声检测信号ND等于1时)，无论方向信号D为何值，时脉信号CKVDD、CKGND、PH1P、PH1N均为0，此时双向积分器200仍根据方向信号D进行正向积分或者反向积分，第二输出端Vo2所输出的积分结果均为来自噪声的积分结果，后端噪声检测模组即可利用第二输出端Vo2所输出的电压值进行噪声检测。
需要注意的是，方向信号D具有方向频率，即方向信号D在一固定期间中方向信号D为1的比率(又可称为占空比)，方向信号D的方向频率与在噪声检测模式时像素感测电路检测噪声的频率相关。举例来说，当方向信号D的方向频率为50％，即方向信号D为010101相互交替的信号时，在指纹识别模式中，来自外在环境的噪声籍由正向积分和负向积分相互交替而完全抵消，进而提升指纹识别的精确度，而且当时脉信号CK1、CK2的频率为F Hz(即周期T的倒数)时，影响指纹识别的噪声频率位于F/2Hz，即对噪声频率的取样率为F/2Hz。更进一步地，在噪声检测模式时，双向积分器200仅对频率于F/2Hz的噪声进行积分，如此一来，即可监测频率于F/2Hz的噪声。以此类推，像素感测电路20可利用固定的时脉信号CK1、CK2，籍由调整方向信号D的方向频率，以调整在噪声检测时的取样频率，即可监测于取样频率的噪声量级。
在现有技术中，若希望针对不同频率的噪声进行检测，需通过改变时脉信号CK1、CK2，当不同像素感测电路欲侦测不同频率的噪声时，不同像素感测电路需接入不同的时脉信号CK1、CK2，有实现上的困难。相较之下，本发明 的像素感测电路可操作于指纹识别模式或者噪声检测模式，以提升指纹识别的精确度，并根据方向信号在正向模式和负向模式之间切换，并籍由调整方向信号的方向频率，以调整于噪声检测时的取样频率，以选择性地侦测不同频率的噪声。
需要注意的是，上述实施例是用以说明本发明的概念，本领域技术人员当可据以做不同的修饰，而不限于此。举例来说，方向信号D的产生方式并未有所限，方向信号D可为伪随机码(Pseudo Random Code)，或是哈达码(Hadamard Code)，或利用码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)的位移寄存器(Shift Register)来产生，并未有所限。
另一方面，屏蔽层的个数并未有所限，可利用多个屏蔽层以达到屏蔽效果；例如，根据导通方式，多个屏蔽层可区分为第一类屏蔽层和第二类屏蔽层，其中，第一类屏蔽层是耦接于电容感测电路的屏蔽层，而第二类屏蔽层是耦接于接地端的屏蔽层。因此，第一类屏蔽层与电容感测层之间可形成第一寄生电容，第二类屏蔽层与电容感测层之间可形成第二寄生电容，第一寄生电容的电容值与第一类屏蔽层中每一屏蔽层的面积、长度、形状等相关，同样的，第二寄生电容的电容值与第二类屏蔽层中每一屏蔽层的面积、长度、形状等相关，而参考电压的电压值则根据第一寄生电容和第二寄生电容的电容值经适当设计而得。因此，利用多个屏蔽层以达到屏蔽效果也满足本发明的要求。
综上所述，本发明的像素感测电路可操作于指纹识别模式或者噪声检测模式，以提升指纹识别的精确度，并根据方向信号在正向模式和负向模式之间切换，并籍由调整方向信号的方向频率，以调整噪声检测时的取样频率，以选择性地侦测不同频率的噪声。
本发明实施例还提供一种包含多个上述的像素感测电路的指纹识别系统，其中，多个像素感测电路呈阵列排布，即包含的多个电容感测层呈阵列排布，形成供手指接触平面。
本发明实施例还提供一种包含上述指纹识别系统的电子设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
工业实用性
本发明公开的用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备，将噪声检测功能整合入用于指纹识别的像素感测电路，使其可操作于指纹识别模式或者噪声检测模式，提高了指纹识别的精确度。并根据方向信号在正向模式和负向模式之间切换，并籍由调整方向信号的方向频率，以调整噪声检测时的取样频率，以选择性地侦测不同频率的噪声，可排除特定频率的噪声对像素感测电路的干扰。

Claims (12)

  1. 一种用于指纹识别的像素感测电路，处于指纹识别模式或者噪声检测模式，所述像素感测电路包括：
    电容感测层；
    多个屏蔽层，包含第一类屏蔽层和第二类屏蔽层，所述第二类屏蔽层耦接于接地端；以及
    充电电路，耦接于所述电容感测层和所述第一类屏蔽层，包含正电压产生器，用来提供正电压；
    其中，当所述像素感测电路处于指纹识别模式时，所述充电电路周期性地提供正电压至所述电容感测层和所述第一类屏蔽层；当处于噪声检测模式时，所述充电电路断开所述正电压产生器与所述电容感测层和所述第一类屏蔽层的连接，且所述充电电路周期性地输出所述电容感测层的电压至第一输出端。
  2. 如权利要求1所述的像素感测电路，其中，所述像素感测电路在正向模式和负向模式之间进行切换。
  3. 如权利要求2所述的像素感测电路，其中，当处于指纹识别模式且为正向模式时，所述充电电路在一个周期的第一期间向所述电容感测层和所述第一类屏蔽层提供正电压，在一个周期的第二期间导通接地端与所述第一类屏蔽层的连接；当处于指纹识别模式且为负向模式时，所述充电电路在所述第一期间导通接地端与所述电容感测层和所述第一类屏蔽层的连接，在所述第二期间向所述第一类屏蔽层提供正电压。
  4. 如权利要求3所述的像素感测电路，其中，所述充电电路包含：
    输出开关，耦接于所述电容感测层和所述第一输出端之间；
    第一感测开关，耦接于所述正电压产生器和所述电容感测层之间；
    第二感测开关，耦接于接地端和所述电容感测层之间；
    第一屏蔽开关，耦接于所述正电压产生器和所述第一类屏蔽层之间；以及
    第二屏蔽开关，耦接于接地端和所述第一类屏蔽层之间；
    其中，所述输出开关在第二期间导通；
    其中，当为正向模式时，所述第一感测开关和所述第一屏蔽开关在所述第一期间导通，所述第二屏蔽开关在所述第二期间导通；
    其中，当为负向模式时，所述第一屏蔽开关在所述第二期间导通，所述第二感测开关和所述第二屏蔽开关在所述第一期间导通。
  5. 如权利要求4所述的像素感测电路，其中，所述像素感测电路还包括逻辑模组，所述逻辑模组接收第一时脉信号、第二时脉信号、方向信号和噪声检测信号，并根据所述第一时脉信号、所述第二时脉信号、所述方向信号和所述噪声检测信号产生正压等电位信号、接地等电位信号、正压时脉信号和接地时脉信号，所述正压等电位信号用来控制所述第一感测开关的导通状态，所述接地等电位信号用来控制所述第二感测开关的导通状态，所述正压时脉信号用来控制所述第一屏蔽开关的导通状态，所述接地时脉信号用来控制所述第二屏蔽开关的导通状态，其中，所述方向信号控制所述像素感测电路处于正向模式或者负向模式。
  6. 如权利要求2-5任一项所述的像素感测电路，其中，还包括双向积分器，耦接于所述第一输出端，当为正向模式时，进行正向积分，当为负向模式时，进行负向积分。
  7. 如权利要求6所述的像素感测电路，其中，所述双向积分器包括：
    放大器，包含正输入端、负输入端和第二输出端；以及
    积分电容，包含第一端和第二端；
    其中，当所述双向积分器进行正向积分时，所述积分电容的第一端耦接于所述放大器的负输入端，所述积分电容的第二端耦接于所述第二输出端；当所述双向积分器进行负向积分时，所述积分电容的第一端耦接于所述第二输出端，所述积分电容的第二端耦接于所述放大器的负输入端。
  8. 如权利要求7所述的像素感测电路，其中，所述双向积分器还包括：
    第一正向开关，耦接于所述放大器的负输入端和所述积分电容的第一端之 间；
    第二正向开关，耦接于所述积分电容的第二端和所述第二输出端之间；
    第一负向开关，耦接于所述放大器的负输入端和所述积分电容的第二端之间；以及
    第二负向开关，耦接于所述积分电容的第一端和所述第二输出端之间；
    其中，所述第一正向开关和所述第二正向开关在正向模式时导通，所述第一负向开关和所述第二负向开关在负向模式时导通。
  9. 如权利要求8所述的像素感测电路，其中，所述逻辑模组还根据所述第二时脉信号和所述方向信号产生正向时脉信号和负向时脉信号，所述正向时脉信号用来控制所述第一正向开关和所述第二正向开关的导通状态，所述负向时脉信号用来控制第一负向开关和所述第二负向开关的导通状态。
  10. 如权利要求2所述的像素感测电路，其中，所述方向信号具有方向频率，当为噪声检测模式时，所述像素感测电路检测特定频率的噪声，所述特定频率与所述方向频率相关。
  11. 一种指纹识别系统，包含多个如权利要求1-10任一项所述的像素感测电路，其中，多个像素感测电路呈阵列排布。
  12. 一种电子设备，包含如权利要求11所述的指纹识别系统。
CN201580025701.3A 2015-04-24 2015-04-24 用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备 Active CN106462734B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2015/077401 WO2016169051A1 (zh) 2015-04-24 2015-04-24 用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106462734A true CN106462734A (zh) 2017-02-22
CN106462734B CN106462734B (zh) 2019-09-27

Family

ID=57143696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580025701.3A Active CN106462734B (zh) 2015-04-24 2015-04-24 用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10095908B2 (zh)
EP (1) EP3287938A4 (zh)
KR (1) KR101908211B1 (zh)
CN (1) CN106462734B (zh)
WO (1) WO2016169051A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107077256B (zh) 2017-01-24 2020-09-08 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹辨识系统及电子装置
CN108134595B (zh) * 2018-01-09 2021-08-27 京东方科技集团股份有限公司 一种噪声检测电路、噪声检测方法及纹路识别装置
CN109901757A (zh) * 2019-03-11 2019-06-18 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其控制方法和控制装置、显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080069413A1 (en) * 2004-06-18 2008-03-20 Fingerprint Cards Ab Fingerprint Sensor Equipment
CN102012758A (zh) * 2009-09-04 2011-04-13 晨星软件研发(深圳)有限公司 触控模块、显示装置及其制造方法
CN103679163A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 成都方程式电子有限公司 新型电容式指纹图像采集系统
CN203964928U (zh) * 2013-12-27 2014-11-26 比亚迪股份有限公司 用于指纹识别的电容检测装置和具有其的指纹识别装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050094855A1 (en) * 2003-10-29 2005-05-05 Proano Cesar H. Fingerprint imaging using a flat panel detector
KR101931737B1 (ko) 2012-07-17 2018-12-26 삼성디스플레이 주식회사 터치 스크린 패널 및 그의 구동방법
JP6066061B2 (ja) * 2013-01-23 2017-01-25 Toto株式会社 静電容量式タッチセンサ
CN103886281B (zh) * 2014-01-14 2017-08-29 敦泰电子有限公司 电场式指纹识别装置及其状态控制方法和假体识别方法
TWI526945B (zh) * 2014-08-26 2016-03-21 神盾股份有限公司 電容式指紋感測裝置及其指紋感測方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080069413A1 (en) * 2004-06-18 2008-03-20 Fingerprint Cards Ab Fingerprint Sensor Equipment
CN102012758A (zh) * 2009-09-04 2011-04-13 晨星软件研发(深圳)有限公司 触控模块、显示装置及其制造方法
CN103679163A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 成都方程式电子有限公司 新型电容式指纹图像采集系统
CN203964928U (zh) * 2013-12-27 2014-11-26 比亚迪股份有限公司 用于指纹识别的电容检测装置和具有其的指纹识别装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170083735A1 (en) 2017-03-23
KR101908211B1 (ko) 2018-10-15
US10095908B2 (en) 2018-10-09
WO2016169051A1 (zh) 2016-10-27
EP3287938A4 (en) 2018-12-26
CN106462734B (zh) 2019-09-27
EP3287938A1 (en) 2018-02-28
KR20170003980A (ko) 2017-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6750059B2 (ja) 改良された感知素子を備えた容量指紋センサ
US10346667B2 (en) Capacitance determining circuit and fingerprint recognition system
US7868874B2 (en) Methods and systems for detecting a position-based attribute of an object using digital codes
US8669843B2 (en) Fingerprint detection device and method and associated touch control device with fingerprint detection
CN103425370A (zh) 电容式位置传感器系统
US20060290677A1 (en) Trackpad sensitivity compensation
EP3321849A1 (en) Fingerprint recognition system and electronic device
CN106462734A (zh) 用于指纹识别的像素感测电路、系统和电子设备
EP3537336A1 (en) Fingerprint sensor and terminal device
EP3195198A1 (en) Fingerprint sensor with sync signal input
US11206019B2 (en) Capacitance detection circuit, capacitance detection method, touch chip, and electronic device
TW201809996A (zh) 觸控感測單元及具有該觸控感測單元的指紋觸控裝置
KR101855648B1 (ko) 향상된 지문 인식 센서 및 이에 포함되는 전하 누적 감지 회로
EP3327615B1 (en) Fingerprint recognition system
CN113963380A (zh) 指纹检测电路、指纹识别模组和电子装置
Yeo Capacitive fingerprint sensor circuit using pseudo-direct scheme for mobile applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant