TWI564814B - 調整指紋檢測晶片激發電壓的方法和調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置 - Google Patents

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Description

調整指紋檢測晶片激發電壓的方法和調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置
本發明涉及指紋識別技術領域，尤其涉及一種調整指紋檢測晶片激發電壓的方法和裝置。
隨著科技的不斷進步，指紋識別的應用越來越廣泛，現已成為高端智慧手機必不可少的功能之一。目前，主要通過在手機內部設置電容式指紋檢測晶片實現對指紋的檢測。指紋檢測晶片可由多個檢測單元組成，可採用塑膠對指紋檢測晶片進行封裝。由於指紋檢測屬於精密檢測，因此對塑膠封裝的製程要求非常高，塑膠封裝的表面厚度一般要求在100微米至200微米之間，並且針對同一類型產品的塑膠封裝的表面厚度，誤差要求在2微米以內。
如果封裝厚度過薄，檢測到的圖像對比度高，可能超出量程；如果封裝厚度過厚，檢測到的圖像對比度低，成像效果差，兩者均會導致檢測指紋效率變差。具體地，如第1圖所示，當手指放在指紋檢測晶片上時，手指和指紋檢測晶片之間產生了耦合電容。指紋檢測晶片通過檢測 每一個檢測單元的耦合電容來檢測指紋。當塑封厚度不一致時，手指和每個檢測單元形成的電容就會不同。封裝薄的區域，對應的電容大；封裝厚的區域，對應的電容小。指紋檢測晶片封裝結構俯視圖可如第2圖所示，最裡面的區域為指紋檢測單元，用於檢測指紋的電容，圍繞指紋檢測單元的區域為指紋檢測晶片，而圍繞指紋檢測晶片的區域為金屬環。
在指紋檢測晶片應用時，封裝的厚度不均勻會導致檢測單元之間的電容值不一樣，使檢測單元檢測到的圖像之間的對比度差距比較大，無法使所有檢測單元工作在最佳狀態。
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。
為此，本發明需要提供一種調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，能夠使在封裝厚度不均勻的情況下，使指紋檢測晶片的所有檢測單元工作在最佳狀態。
此外，本發明還需要提供一種調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置。
為解決上述技術問題中的至少一個，根據本發明第一方面實施例提出了一種調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，該指紋檢測晶片具有第一檢測區和第二檢測區，該第一檢測區和該第二檢測區均設有多個檢測單元，該第一檢測區用於檢測指紋電容，該指紋檢測晶片之上具有金屬環，該金屬環至少部分覆蓋該第二檢測區，該方法包括以下步驟：S1、通過該指紋檢測晶片向該金屬環發射激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測 單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值；或者該金屬環接地，該指紋檢測晶片向該第二檢測區中的多個檢測單元施加激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值；以及S2、根據該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值對該第一檢測區的激發電壓進行調整。
本發明實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，通過檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值，並根據耦合電容的電容值對第一檢測區的激發電壓進行調整，可使在封裝厚度不均勻的情況下，使指紋檢測晶片的所有檢測單元工作在最佳狀態，從而提高指紋檢測的效率，進一步提升用戶使用體驗。
本發明第二方面實施例提供了一種調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，包括：指紋檢測晶片，該指紋檢測晶片具有第一檢測區和第二檢測區，該第一檢測區和該第二檢測區均設有多個檢測單元，該第一檢測區用於檢測指紋電容；設置在該指紋檢測晶片之上的金屬環，該金屬環至少部分覆蓋該第二檢測區，其中，該指紋檢測晶片向該金屬環發射激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值；或者該金屬環接地，該指紋檢測晶片向該第二檢測區中的多個檢測單元施加激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值，以及根據該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值對該第一檢測區的激發電壓進行調整。
本發明實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，通過檢 測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值，並根據耦合電容的電容值對第一檢測區的激發電壓進行調整，可使在封裝厚度不均勻的情況下，使指紋檢測晶片的所有檢測單元工作在最佳狀態，從而提高指紋檢測的效率，進一步提升用戶使用體驗。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐瞭解到。
S1、S2‧‧‧步驟
100‧‧‧指紋檢測晶片
110‧‧‧第一檢測區
120‧‧‧第二檢測區
200‧‧‧金屬環
第1圖是現有技術中對指紋進行檢測的效果示意圖。
第2圖是現有技術中指紋檢測晶片封裝結構俯視圖。
第3圖是根據本發明一個實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法的流程圖。
第4圖是根據本發明一個實施例的指紋檢測晶片封裝結構俯視圖。
第5圖是根據本發明一個實施例的指紋檢測晶片封裝結構側視圖。
第6圖是根據本發明一個實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置的結構示意圖。
下面詳細描述本發明的實施例，該實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
下面參考附圖描述根據本發明實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法和裝置。
第3圖為根據本發明一個實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法的流程圖。
如第3圖所示，該調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，包括以下步驟：S1、通過指紋檢測晶片向金屬環發射激發信號以檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值；或者金屬環接地，指紋檢測晶片向第二檢測區中的多個檢測單元施加激發信號以檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值。
在本發明的實施例中，指紋檢測晶片具有第一檢測區和第二檢測區，其中，第一檢測區和第二檢測區均由多個檢測單元組成，第一檢測區用於檢測指紋電容。指紋檢測晶片之上可具有金屬環，該金屬環至少部分覆蓋第二檢測區。如第4圖所示，第二檢測區為金屬環與指紋檢測晶片縱向重疊的區域，因此，可在第二檢測區設置多個檢測單元，用來檢測金屬環與第二檢測區中多個檢測單元形成的耦合電容的電容值。此外，指紋檢測晶片外包裹有塑封，塑封區圍繞第二檢測區。舉例來說，如第5圖所示，可在第二檢測區域設置8個檢測單元。由於第一檢測區域為正方形，因此圍繞第一檢測區域的第二檢測區域則為方形條狀區域，可在四個方向分別設置兩個檢測單元。應當理解的是，檢測單元可根據實際應用具體設置，此處僅為示例，並不作為限定。
在本發明的實施例中，可通過兩種方式檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值。第一種方式為互電容檢測，通過指紋檢測晶片向金屬環發射激發信號以檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值。第二種方式為自電容檢測，可將金屬環接地，指紋檢測晶片向第二檢測區中的多個檢測單元施加激發信號以檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值。
其中，塑封的厚度決定電容值的大小，具體可根據電容公式C=ε S/4πkd得知電容C與塑封厚度d的關係。其中，ε為介電常數和k為靜電力常數，面積S為指紋檢測晶片的檢測單元的單位面積，也為常數。所以，電容C可以認為和塑封厚度d成反比。即塑封比較厚的區域，對應的電容小，塑封比較薄的區域，對應的電容大。
S2、根據第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值對第一檢測區的激發電壓進行調整。
在本發明的實施例中，如果第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值，則保持第一檢測區的激發電壓不變；如果第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值小於或等於第一預設閥值，則增加第一檢測區的激發電壓；如果第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於或等於第二預設閥值，則減小第一檢測區的激發電壓。具體地，根據公式Q=V*C可知，電量Q保持不變時，電壓V與電容C成反比。舉例來說，第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成 的耦合電容的電容值保持在第一預設閥值與第二預設閥值之間時，說明無需調整激發電壓；第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值小於或等於第一預設閥值時，需要增加激發電壓；第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於或等於第二預設閥值時，需要減小激發電壓。最終，使得所有檢測單元獲得的電量保持一致，從而實現所有檢測單元工作在最佳狀態。
在本發明的一個實施例中，第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值為多個數值，可通過計算出多個數值的平均值，然後再與第一預設閥值和第二預設閥值進行比較，從而進一步進行判斷。
此外，在增加或減小第一檢測區的激發電壓之後，還可對應地增加或減小第二檢測區的激發電壓，並重複執行步驟S1-S2，直至第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值。
本發明實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，通過檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值，並根據耦合電容的電容值對第一檢測區的激發電壓進行調整，可使在封裝厚度不均勻的情況下，使指紋檢測晶片的所有檢測單元工作在最佳狀態，從而提高指紋檢測的效率，進一步提升用戶使用體驗。
為實現上述目的，本發明還提出一種調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置。
第6圖為根據本發明一個實施例的調整指紋檢測晶片激發電 壓的裝置的結構示意圖。
如第6圖所示，該調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，包括：指紋檢測晶片100和金屬環200。
在本發明的實施例中，指紋檢測晶片100具有第一檢測區110和第二檢測區120，其中，第一檢測區110和第二檢測區120均由多個檢測單元組成，第一檢測區110用於檢測指紋電容。金屬環200可設置在指紋檢測晶片100之上，該金屬環200至少部分覆蓋第二檢測區120。如第4圖所示，第二檢測區120為金屬環200與指紋檢測晶片100縱向重疊的區域，因此，可在第二檢測區120設置多個檢測單元，用來檢測金屬環200與第二檢測區120中多個檢測單元形成的耦合電容的電容值。此外，指紋檢測晶片100外包裹有塑封，塑封區圍繞第二檢測區120。舉例來說，如第5圖所示，可在第二檢測區域120設置8個檢測單元。由於第一檢測區域110為正方形，因此圍繞第一檢測區域110的第二檢測區域120則為方形條狀區域，可在四個方向分別設置兩個檢測單元。應當理解的是，檢測單元可根據實際應用具體設置，此處僅為示例，並不作為限定。
在本發明的實施例中，可通過兩種方式檢測第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值。第一種方式為互電容檢測，通過指紋檢測晶片100向金屬環200發射激發信號以檢測第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值。第二種方式為自電容檢測，可將金屬環200接地，指紋檢測晶片100向第二檢測區120中的多個檢測單元施加激發信號以檢測第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值。
其中，塑封的厚度決定電容值的大小，具體可根據電容公式C=ε S/4πkd得知電容C與塑封厚度d的關係。其中，ε為介電常數和k為靜電力常數，面積S為指紋檢測晶片的檢測單元的單位面積，也為常數。所以，電容C可以認為和塑封厚度d成反比。即塑封比較厚的區域，對應的電容小，塑封比較薄的區域，對應的電容大。
如果第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值，則保持第一檢測區110的激發電壓不變；如果第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值小於或等於第一預設閥值，則增加第一檢測區110的激發電壓；以及如果第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值大於或等於第二預設閥值，則減小第一檢測區110的激發電壓。
具體地，根據公式Q=V*C可知，電量Q保持不變時，電壓V與電容C成反比。舉例來說，第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值保持在第一預設閥值與第二預設閥值之間時，說明無需調整激發電壓；第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值小於或等於第一預設閥值時，需要增加激發電壓；第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值大於或等於第二預設閥值時，需要減小激發電壓。最終，使得所有檢測單元獲得的電量保持一致，從而實現所有檢測單元工作在最佳狀態。
在本發明的一個實施例中，第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值為多個數值，可通過計算出多 個數值的平均值，然後再與第一預設閥值和第二預設閥值進行比較，從而進一步進行判斷。
此外，在增加或減小第一檢測區110的激發電壓之後，對應地增加或減小第二檢測區120的激發電壓，並重複檢測第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值，並根據該耦合電容的電容值對第一檢測區110的激發電壓進行調整，直至第二檢測區120中的多個檢測單元與金屬環200之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值。
本發明實施例的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，通過檢測第二檢測區中的多個檢測單元與金屬環之間形成的耦合電容的電容值，並根據耦合電容的電容值對第一檢測區的激發電壓進行調整，可使在封裝厚度不均勻的情況下，使指紋檢測晶片的所有檢測單元工作在最佳狀態，從而提高指紋檢測的效率，進一步提升用戶使用體驗。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限 定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵“上”或“下”可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵“之上”、“上方”和“上面”可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情 況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
S1、S2‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，其特徵在於，該指紋檢測晶片具有第一檢測區和第二檢測區，該第一檢測區和該第二檢測區均設有多個檢測單元，該第一檢測區用於檢測指紋電容，該指紋檢測晶片之上具有金屬環，該金屬環至少部分覆蓋該第二檢測區，該方法包括以下步驟：S1、通過該指紋檢測晶片向該金屬環發射激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值；或者該金屬環接地，該指紋檢測晶片向該第二檢測區中的多個檢測單元施加激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值；以及S2、根據該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值對該第一檢測區的激發電壓進行調整。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，其中，如果該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值，則保持該第一檢測區的激發電壓不變；如果該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值小於或等於該第一預設閥值，則增加該第一檢測區的激發電壓；以及如果該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於或等於該第二預設閥值，則減小該第一檢測區的激發電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，其中，該第二檢測區圍繞該第一檢測區。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，其中，該指紋檢測晶片還包括圍繞該第二檢測區的塑封區。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的方法，其中，在增加或減小該第一檢測區的激發電壓之後，還包括：對應地增加或減小該第二檢測區的激發電壓，並重複執行該步驟S1-S2，直至該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值。
  6. 一種調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，其特徵在於，包括：指紋檢測晶片，該指紋檢測晶片具有第一檢測區和第二檢測區，該第一檢測區和該第二檢測區均設有多個檢測單元，該第一檢測區用於檢測指紋電容；設置在該指紋檢測晶片之上的金屬環，該金屬環至少部分覆蓋該第二檢測區，其中，該指紋檢測晶片向該金屬環發射激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值；或者該金屬環接地，該指紋檢測晶片向該第二檢測區中的多個檢測單元施加激發信號以檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值，以及根據該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值對該第一檢測區的激發電壓進行調整。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，其中，如果該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值，則保持該第一檢測區的激發電壓不變；如果該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值小於或等於該第一預設閥值，則增加該第一檢測區的 激發電壓；以及如果該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於或等於該第二預設閥值，則減小該第一檢測區的激發電壓。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，其中，該第二檢測區圍繞該第一檢測區。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，其中，該指紋檢測晶片還包括圍繞該第二檢測區的塑封區。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的調整指紋檢測晶片激發電壓的裝置，其中，在增加或減小該第一檢測區的激發電壓之後，對應地增加或減小該第二檢測區的激發電壓，並重複檢測該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值，並根據該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值對該第一檢測區的激發電壓進行調整，直至該第二檢測區中的多個檢測單元與該金屬環之間形成的耦合電容的電容值大於第一預設閥值且小於第二預設閥值。
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