CN205121586U - 降低寄生电容的指纹辨识感测器 - Google Patents
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Abstract
一种降低寄生电容的指纹辨识感测器，包含一检测导电板、一第一导电板、一第二导电板以及一电压补偿元件，该检测导电板与一手指接触以检测一指纹，该第一导电板位于该检测导电板远离该手指一侧，并与该检测导电板之间形成一检测电容，该第二导电板位于该第一导电板远离该检测导电板一侧，并与该第一导电板之间形成一寄生电容，该电压补偿元件的电性连接于该第二导电板，并提供一补偿电压于该第二导电板，以降低该寄生电容对该检测电容的干扰及影响。
Description
技术领域
本实用新型为涉及一种指纹辨识感测器，尤其涉及一种降低寄生电容的指纹辨识感测器。
背景技术
传统进行身份辨识的方式有许多种，例如以设定密码、证件辨认(相片或证号等)及签名等方式进行确认，然而随着电子科技的快速发展与演进，近年来，以不易被仿效及伪造且具有专一性的个人生物特征，作为身份辨识的辨识特征，逐渐受到青睐并蓬勃发展。
常见的以个人生物特征进行辨识的方法，例如脸部轮廓辨识、虹膜辨识及指纹辨识等，其中又以指纹辨识的独特性、方便性与专一性最高，而快速发展并广泛地使用。现有涉及指纹辨识的相关技术如中国台湾发明公开专利第201447711号的「电容式指纹感测集成电路的手指感测结构」所示，其揭露一种电容式指纹集成电路的手指感测结构，包含多个感测电极、一电容感应层、一手指感测金属层、一共同导电层、一信号处理电路、一绝缘层以及一保护层，该些感测电极形成一阵列用以界定一感测区，该电容感应层覆盖于该些感测电极，该手指感测金属层设置于该电容感应层上并具有多个鱼骨状结构，该共同导电层连接该些鱼骨状结构并环绕该感测区用以将信号传出，该信号处理电路设置于该些感测电极下方并与其电性连接，该绝缘层设置于该些感测电极与该信号处理电路之间，该保护层覆盖该电容感应层与该手指感测金属层。
由此可见，上述专利申请案是藉由一手指接近或接触该手指感测金属层时所产生的一电容，并利用该电容感应层检测该电容以启动一指纹感测集成电路。然而，于电子电路中，除了原本经由设计产生的该电容外，在其他电子元件之间，将因彼此距离靠近而产生并非原始设计或原先预期的寄生电容(或称杂散电容)，该寄生电容会干扰原先设计且具有功能性的该电容，而影响该电容的功能及特性，造成使用上的不便。
实用新型内容
本实用新型的主要目的，在于解决现有指纹辨识感测器中，因寄生电容的产生而干扰感测电容，影响指纹辨识的问题。
为达上述目的，本实用新型提供一种降低寄生电容的指纹辨识感测器，该指纹辨识感测器包含：
一与一手指接触以检测一指纹的检测导电板；
一位于该检测导电板远离该手指一侧的第一导电板，该检测导电板与该第一导电板之间形成一检测电容；
一位于该第一导电板远离该检测导电板一侧的第二导电板，该第一导电板与该第二导电板之间形成一寄生电容；
一设置于该第二导电板远离该第一导电板的一侧的基板；以及
一电性连接于该第二导电板的电压补偿元件，该电压补偿元件动态地提供一补偿电压至该第二导电板以降低该寄生电容。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中该电压补偿元件择自于一缓冲器、一运算放大器及一源极跟随器所组成的群组。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中该电压补偿元件包括一与该第一导电板电性连接的输入端、一与该第二导电板电性连接的输出端、一与一第一电压电性连接的第一电源端以及一与该基板电性连接的第二电源端。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中更包含一第一开关、一第二开关以及一充电电容，该第二开关的一端电性连接于该第一导电板和该电压补偿元件的该输入端，另一端电性连接于该第一开关和该充电电容，该第一开关的一端电性连接于一外部电压，另一端电性连接于该充电电容和该第二开关。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中更包括一电性连接于该第一导电板和接地之间的第三开关。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中该补偿电压为相等于一参考电压。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中该补偿电压和一参考电压之间具有一小于15％的差异值。
上述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其中该电压补偿元件电性连接于该第一导电板和该第二导电板，该电压补偿元件动态地根据该第一导电板的一参考电压提供该补偿电压。
如上所述，藉由该电压补偿元件提供该补偿电压于该第二导电板，以降低该寄生电容，藉此达到防止该寄生电容干扰该检测电容，使该检测电容得以正常运作的功效。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1，为本实用新型一实施例的电路结构示意图；
图2，为图1的等效电路图。
具体实施方式
涉及本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下，请参阅图1及图2所示，为本实用新型一实施例的电路示意图，如图所示，本实用新型为一种降低寄生电容的指纹辨识感测器，包含一检测导电板10、一第一导电板20、一第二导电板30、一基板40以及一电压补偿元件50，该检测导电板10与一手指60接触以检测一指纹，该第一导电板20位于该检测导电板10远离该手指60一侧，当该手指60接近或接触该检测导电板10时，将于该检测导电板10与该第一导电板20之间形成一检测电容Cs，该检测电容Cs为有功能性地被设计用来检测及辨识该指纹上的一纹路态样。
该第二导电板30位于该第一导电板20远离该检测导电板10一侧，当该检测电容Cs形成后，便于该第一导电板20与该第二导电板30之间形成一寄生电容Cp(或称杂散电容)，该寄生电容Cp是发生于电路元件因彼此过于靠近所形成的一种非预期的电容形式，该寄生电容Cp会干扰该检测电容Cs，进而影响该检测电容Cs的功能与特性，故有排除的必要。于本实施例中，该电压补偿元件50的两端分别连接于该第一导电板20和该第二导电板30，并动态地根据该第一导电板20的一参考电压提供一补偿电压至该第二导电板30，以降低该寄生电容Cp对该检测电容Cs的影响，举例来说，该电压补偿元件50可为任何可提供该补偿电压的一主动式驱动元件，例如一缓冲器(Buffer)、一运算放大器(Operationalamplifier，简称OP)或一源极跟随器(Sourcefollower)等，以上仅为举例说明，本实用新型并不限于此。于本实用新型中，只要该电压补偿元件50的一端电性连接于该第二导电板30，并动态地提供该补偿电压至该第二导电板30，即可达降低该寄生电容Cp对该检测电容Cs的影响的功效；另一方面，该第一导电板20的该参考电压为一随时间变动的值，而「动态地」是指该电压补偿元件50时时刻刻根据该参考电压的变动，而输出相对应的该补偿电压至该第二导电板30。于本实用新型的一实施例中，该补偿电压相近于该参考电压，例如两者之间具有一小于15％的差异值，而于另一实例中，该补偿电压为等于该参考电压。前述的15％仅为举例，本实用新型并不限于此例。
于本实施例中，该电压补偿元件50是采用该缓冲器，该电压补偿元件50包括一与该第一导电板20电性连接的输入端、一与该第二导电板30电性连接的输出端、一与一第一电压VCC电性连接的第一电源端以及一与该基板40电性连接的第二电源端。此外，本实施例是以该检测导电板10和该基板40之间设置该第一导电板20和该第二导电板30作为举例说明，然于其他实施例中，该检测导电板10和该基板40之间亦可设置更多层的导电板结构，而将该电压补偿元件50电性连接于可参考该寄生电容Cp而输出与该寄生电容Cp相等的电压的位置，即可达成本实用新型的功效。
于一实施例中，该指纹辨识感测器更可包含一第一开关SW1、一第二开关SW2、一第三开关SW3以及一充电电容C0，该第一开关SW1的一端电性连接于一外部电压VDD，另一端电性连接于该充电电容C0和该第二开关SW2，该第一开关SW1控制该外部电压VDD是否对该充电电容C0进行充电。该第二开关SW2的一端电性连接于该第一开关SW1和该充电电容C0，另一端电性连接于该第一导电板20和该电压补偿元件50的该输入端，该第二开关SW2为控制是否对该检测电容Cs进行电荷分享(Chargesharing)，该第三开关SW3则电性连接于该第一导电板20和接地之间，用以控制是否清除电荷(Reset)。
进一步说明如下，当该手指60接触该检测导电板10以对该指纹进行辨识时，将于该检测导电板10与该第一导电板20之间形成该检测电容Cs，该检测电容Cs进而诱导该寄生电容Cp于该第一导电板20与该第二导电板30之间形成，此时，该电压补偿元件50主动地提供该补偿电压于该第二导电板30，以降低该寄生电容Cp，进而消除该寄生电容Cp对该检测电容Cs的影响，达到避免该寄生电容Cp影响该检测电容Cs的功能的功效。
综上所述，藉由该电压补偿元件主动地提供该补偿电压于该第一导电板与该第二导电板，以降低该寄生电容，进而达到避免该寄生电容影响该检测电容的功效；此外，以上的实施例是以被动式指纹辨识装置作为说明，然本实用新型并不限于此，亦可应用于主动式指纹辨识装置。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，该指纹辨识感测器包含：
一与一手指接触以检测一指纹的检测导电板；
一位于该检测导电板远离该手指一侧的第一导电板，该检测导电板与该第一导电板之间形成一检测电容；
一位于该第一导电板远离该检测导电板一侧的第二导电板，该第一导电板与该第二导电板之间形成一寄生电容；
一设置于该第二导电板远离该第一导电板的一侧的基板；以及
一电性连接于该第二导电板的电压补偿元件，该电压补偿元件动态地提供一补偿电压至该第二导电板以降低该寄生电容。
2.如权利要求1所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，该电压补偿元件择自于一缓冲器、一运算放大器及一源极跟随器所组成的群组。
3.如权利要求1所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，该电压补偿元件包括一与该第一导电板电性连接的输入端、一与该第二导电板电性连接的输出端、一与一第一电压电性连接的第一电源端以及一与该基板电性连接的第二电源端。
4.如权利要求3所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，更包含一第一开关、一第二开关以及一充电电容，该第二开关的一端电性连接于该第一导电板和该电压补偿元件的该输入端，另一端电性连接于该第一开关和该充电电容，该第一开关的一端电性连接于一外部电压，另一端电性连接于该充电电容和该第二开关。
5.如权利要求4所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，更包括一电性连接于该第一导电板和接地之间的第三开关。
6.如权利要求1所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，该补偿电压为相等于一参考电压。
7.如权利要求1所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，该补偿电压和一参考电压之间具有一小于15％的差异值。
8.如权利要求1所述的降低寄生电容的指纹辨识感测器，其特征在于，该电压补偿元件电性连接于该第一导电板和该第二导电板，该电压补偿元件动态地根据该第一导电板的一参考电压提供该补偿电压。
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