电容指纹传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电容指纹传感器。
【背景技术】
[0002]中国发明专利《电容指纹传感器》(申请号为201410004072.3)中提出的电容指纹传感器技术方案是在中国发明专利《电容式距离传感器》(申请号为201210403271.2)的基础上对传感方程和电路模型做了优化，提出的新的电路结构，成功实现了 “C-Q-T”的转换。
[0003]电容式指纹传感器是通过测量指纹谷线、脊线与平面传感电极阵列单元之间形成的耦合电容的大小差异来对指纹成像。当传感电极阵列与手指之间的介质层越厚的时候，电容会衰减，传感器的成像也会越模糊。由于技术的发展，商用电容式指纹传感器在传感电极和目标电极之间的介质层厚度从10um量级增加到lOOum量级。更有甚者，考虑到手机屏幕的工业设计的完整性，希望指纹传感器能直接穿透屏幕玻璃，也就是厚度400um-500um的化学强化玻璃。所以，尽可能的增强指纹传感器的成像能力成为目前衡量指纹传感器性能的重要指标。
【发明内容】
[0004]要增强“C-Q-T”型指纹传感器的成像，可以在手指与指纹传感器之间耦合驱动信号，并且提高驱动信号的幅度来增强被测量信号，增强指纹成像。常用的驱动方式有两种，一种是对手指直接耦合驱动信号，另一种是对指纹传感器的电源端或者地端耦合驱动信号。这两种驱动方式在理论模型上，对指纹成像能力的增强是等同的，但是在实际应用中，由于手指的电气特性比较复杂，很难准确建模，并且不同个体，不同温度、湿度下，电气特性都不一样，从而，对手指直接耦合驱动的方法，在设计上带来不便。一方面驱动手指的驱动信号频率不能过高，较高频率的驱动信号在手指表面传输的时候幅度上会产生梯度，使驱动信号的幅度在手指表面表现出不一致，导致指纹成像会有区域不一致；另一方面，施加到手指上的驱动信号的幅度也不宜过高，当驱动信号的峰-峰值超过4V的时候，会给人体带来不适感。给指纹传感器的电源端或者地端耦合驱动信号的方法可以很好的解决这些不足。一方面，耦合驱动信号至指纹传感器的电源端或者地端时，驱动信号不直接作用在手指上，也不会对人体带来不适感，所以驱动信号的幅度不受限制；另一方面，该驱动方式使指纹传感器的电源端和地端电位跟随驱动信号的变化而变化，不会使指纹成像产生区域不一致；还有，由于该驱动方法不需要对手指耦合驱动信号，可以不改变手机表面的工业设计，比如对于把指纹传感器置于手机盖板下的设计，只需要在手机盖板下安装指纹传感器，而不需要破坏手机盖板的完整性。
[0005]本发明的目的是将对指纹传感器的地端耦合驱动信号的方式应用于“C-Q-T”型电容指纹传感器中，使该类型传感器可以受益于该种驱动方式从而增强指纹传感器的成像。
[0006]本发明提出的指纹传感器主要有传感单元，电荷累积单元，比较电路和传感器地产生器。传感器地产生器输入端1接输入电源VIN，地端接系统地GND，输出端接指纹传感器的地端SGND ;传感单元的输出端接电荷累积单元的输入端；电荷累积单元的输入端接传感单元的输出端，输出端接比较电路的输入端；比较电路的输入端接电荷累积单元的输出端，输出端就是指纹传感器的输出。
[0007]传感器地产生器包括电感，二极管，第一开关，第二开关和第三开关:
[0008]第一开关的端口 1接传感器地产生器的输入端，端口 2接电感的端口 1 ;
[0009]第二开关的端口 1接二极管的端口 1，端口 2接地电平；
[0010]第三开关的端口 1接传感器地产生器的输出端，端口 2接地电平；
[0011]电感的端口 1接第一开关的端口 2，端口 2接二极管的端口 1 ;
[0012]二极管的端口 1接第二开关的端口 1，端口 2接传感器地产生器的输出端。
[0013]当传感器地产生器采用上述构成时，其工作时序为:
[0014]步骤1-1:第一开关断开，第二开关闭合，第三开关闭合，传感器地产生器的输出端输出地电平；
[0015]步骤1-2:第一开关闭合，第二开关闭合，第三开关闭合，传感器地产生器的输出端输出地电平。
[0016]步骤1-3:第一开关闭合，第二开关断开，第三开关断开，传感器地产生器的输出端输出由电感值决定的非地电平；
[0017]步骤1-4:返回到步骤1-2。
[0018]作为本发明进一步改进的技术方案，传感器地产生器也可以由电源电路，第五开关，第六开关组成:
[0019]电源电路的输入端接传感器地产生器的输入端，输出端接第五开关的端口 1 ;
[0020]第五开关的端口 1接电源电路的输出端，端口 2接传感器地产生器的输出端；
[0021]第六开关的端口 1接传感器地产生器的输出端，端口 2接地电平。
[0022]当传感器地产生器采用上述构成时，其工作时序为，
[0023]步骤2-1:第五开关断开，第六开关闭合，传感器地产生器的输出端输出地电平；
[0024]步骤2-2:第五开关闭合，第六开关断开，传感器地产生器的输出端输出非地电平。
[0025]步骤2-3:返回到步骤2-1。
[0026]其中传感单元内:
[0027]传感电极为一个或多个电极，与初始化开关端口 1连接，与行选开关端口 1连接；所述目标电极为测量目标表面，与电平驱动器1连接，位于传感电极上方，与传感电极之间有介质层，目标电极与传感电极之间形成目标电容；
[0028]驱动电极，为一个或多个电极，与电平驱动器1连接，位于传感电极下方，与传感电极之间有介质层，驱动电极与传感电极之间形成驱动电容；
[0029]电平驱动器1，控制端与电平控制信号1连接，输出端与驱动电极连接；
[0030]电平驱动器1在电平控制信号1为低时向驱动电极输出电平VII，在电平控制信号1为高时向驱动电极输出电平V12。
[0031]行选开关端口 1与传感电极连接，端口 2连接到传感单元的输出端；
[0032]初始化开关，端口 1与传感电极连接，端口 2与参考电压1连接；
[0033]参考电压1，与初始化开关端口 2连接。
[0034]其中电荷累积单元包括参考电压2，复位开关1，和积分电容1:
[0035]参考电压2，接复位开关1的端口 1 ;
[0036]复位开关1，端口 1接参考电压2，端口 2接电荷累积单元的输出端；
[0037]积分电容1，端口 1接电荷累积单元的输出端，端口 2接指纹传感器地端。
[0038]当电荷累积单元采用此种构成时，电荷累积单元的复位时序为:
[0039]步骤3-1:闭合复位开关1 ;
[0040]步骤3-2:断开复位开关1。
[0041]作为本发明进一步改进的技术方案，电荷累积单元也可以由参考电压3，复位开关2，放大器1和积分电容2组成:
[0042]所述放大器1的输入端1连接电荷累积单元的输入端，输入端2连接参考电压3，输出端连接电荷累积单元的输出端；
[0043]所述积分电容2的端口 1连接放大器1的输入端1，端口 2连接放大器1的输出端;
[0044]所述复位开关2的端口 1连接放大器1的输入端1，端口 2连接放大器1的输出端;
[0045]所述参考电压3连接放大器1的输入端2。
[0046]当电荷累积单元采用此种构成时，电荷累积单元的复位时序为:
[0047]步骤4-1:闭合复位开关2 ;
[0048]步骤4-2:断开复位开关2。
[0049]进一步地，电荷累积单元还可以由参考电压4，复位开关3，复位开关4，放大器2、跟随开关和积分电容3组成:
[0050]所述放大器2的输入端1连接复位开关3的端口 2，输入端2连接参考电压5，输出端连接电荷累积单元的输出端；
[0051 ]所述复位开关3的端口 1连