本實(shí)用新型涉及指紋檢測裝置，具體而言，涉及如下的指紋檢測裝置：實(shí)時地測量驅(qū)動信號的大小，并根據(jù)測量的大小來控制整個系統(tǒng)，從而補(bǔ)償驅(qū)動信號衰減現(xiàn)象。

背景技術(shù)：

指紋的紋路因人而異，因此被廣泛應(yīng)用于個人識別領(lǐng)域。尤其，指紋作為個人認(rèn)證手段而廣為應(yīng)用于金融、犯罪調(diào)查、安全等多樣的領(lǐng)域。

為了通過識別這種指紋來識別個人而開發(fā)了指紋傳感器。指紋傳感器為使人的手指接觸并識別手指的指紋的裝置，其被用作能夠判斷是否為正當(dāng)?shù)挠脩舻氖侄巍?/p>

作為實(shí)現(xiàn)指紋識別傳感器的方式，已知有光學(xué)方式、熱感測方式以及電容方式等多樣的識別方式。其中，電容方式的指紋識別傳感器在人的手指表面接觸到導(dǎo)電性感測圖案時通過檢測基于指紋的谷和脊線的形狀的電容變化而獲取指紋的模樣(指紋圖案)。

最近，通過便攜式裝置不僅可以提供諸如電話、短消息發(fā)送服務(wù)之類的通信功能，還提供金融、安全等使用個人信息的多樣的附加功能，而且，對于便攜式裝置的鎖定裝置的必要性顯得更為重要。為了提高這種便攜式裝置的鎖定效果，大力開發(fā)著安裝有借助指紋傳感器的鎖定裝置的終端。

在檢測指紋時，施加驅(qū)動信號并利用其響應(yīng)信號來執(zhí)行檢測，此時，只有利用作為檢測對象的手指施加驅(qū)動信號，各個檢測墊才能檢測準(zhǔn)確的響應(yīng)信號。然而，在實(shí)際識別指紋時，用戶將會利用一只手抓住終端，并檢測另一只手的指紋。此時，驅(qū)動信號將會從作為檢測對象的手指通過與抓住終端的手接觸的終端的金屬外殼部分而流出并分散。即，驅(qū)動信號被電壓分配到作為檢測對象的手指、與金屬外殼連接的其他電路構(gòu)成等而衰減。

隨著驅(qū)動信號的衰減，從輸出根據(jù)驅(qū)動信號的供應(yīng)而引起的響應(yīng)的傳感 器墊的輸出信號的大小也可能會衰減而輸出，據(jù)此，將會對指紋檢測造成不利的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本實(shí)用新型的目的在于解決上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題。

此外，本實(shí)用新型的目的在于，在檢測指紋時，對施加到手指的驅(qū)動信號隨著在手指和金屬外殼之間的電壓分配而減少的程度進(jìn)行監(jiān)控，并據(jù)此而補(bǔ)償驅(qū)動信號的大小或者補(bǔ)償從傳感器墊輸出的輸出信號的大小，從而實(shí)現(xiàn)正常的指紋檢測。

技術(shù)手段

根據(jù)用于達(dá)成如上所述的目的的本實(shí)用新型的一實(shí)施例，提供一種如下的指紋檢測裝置，包括：向手指外部電極，施加驅(qū)動信號；傳感器陣列，包含用于輸出基于所述驅(qū)動信號的施加而產(chǎn)生的響應(yīng)信號的多個傳感器墊，且與所述外部電極相鄰布置；驅(qū)動信號供應(yīng)部，包含緩存器，該緩存器對應(yīng)于所輸入的信號而根據(jù)預(yù)設(shè)的增益輸出所述驅(qū)動信號；以及補(bǔ)償部，用于基于從所述驅(qū)動信號供應(yīng)部輸出的施加到所述手指的驅(qū)動信號的大小來補(bǔ)償由于向所述手指和金屬外殼的電壓分配而導(dǎo)致的所述驅(qū)動信號的衰減。

所述緩存器可以在電源電壓和地電位之間輸出所述驅(qū)動信號，所述補(bǔ)償部可以將所述驅(qū)動信號的大小與至少一個基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果而確定用于調(diào)節(jié)所述緩存器的所述電源電壓的緩存器電源電壓控制值。

所述補(bǔ)償部可以將所述驅(qū)動信號的大小與一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，并基于比較結(jié)果來確定用于調(diào)節(jié)所述緩存器的增益的緩存器增益控制值。

所述補(bǔ)償部可以將所述驅(qū)動信號的大小與至少一個基準(zhǔn)值比較，并基于比較結(jié)果來確定用于補(bǔ)償從所述傳感器墊輸出的檢測電壓的檢測電壓控制值。

所述指紋檢測裝置還可以包括：檢測電路，與各個所述傳感器墊連接；信號處理部，對來自所述檢測電路的輸出信號進(jìn)行處理，而且所述補(bǔ)償部可以將所述確定的檢測電壓控制值采用到所述檢測電路或者信號處理部。

所述檢測電壓控制值可以采用到所述信號處理部內(nèi)的可編程增益放大器(PGA)或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。

所述補(bǔ)償部可以將所述驅(qū)動信號的大小與預(yù)設(shè)的理想值進(jìn)行對比而執(zhí)行所示補(bǔ)償。

另外，根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，提供一種指紋檢測裝置的操作方法，所述指紋檢測裝置包含多個傳感器墊，輸出基于驅(qū)動信號的施加而產(chǎn)生的來自手指的響應(yīng)信號，包括如下的步驟：向緩存器供應(yīng)啟動信號以及預(yù)定的輸入信號，從而使所述緩存器根據(jù)預(yù)設(shè)的增益來輸出驅(qū)動信號；測量從所述緩存器輸出而施加到所述手指的驅(qū)動信號的大??；以及根據(jù)所述測量結(jié)果而確定用于補(bǔ)償因所述手指以及金屬外殼之間的電壓分配引起的所述驅(qū)動信號的衰減的控制值。

技術(shù)效果

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，由于能夠?qū)κ┘拥绞种傅尿?qū)動信號的實(shí)際電壓進(jìn)行監(jiān)控，因此可以實(shí)時地監(jiān)控根據(jù)金屬外殼和手指之間的電壓分配而產(chǎn)生的衰減程度。而且，可以據(jù)此而實(shí)現(xiàn)針對驅(qū)動信號的大小的控制或者針對來自傳感器墊的輸出信號的大小的控制，因此可以有效地補(bǔ)償根據(jù)驅(qū)動信號的衰減而導(dǎo)致的影響。其結(jié)果，具有可以不受由驅(qū)動信號的衰減引起的影響而生成正常的指紋圖像的效果。

本實(shí)用新型的效果并不局限于上述的效果，將理解的是，本實(shí)用新型的詳細(xì)的說明或者從記載于權(quán)利要求范圍中的本實(shí)用新型的構(gòu)成推出的所有的效果均包括于本實(shí)用新型。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的電子設(shè)備的示意性的構(gòu)成的圖。

圖2是示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置的構(gòu)成的圖。

圖3是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置的構(gòu)成的圖。

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的驅(qū)動信號的波形圖。

圖5是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置的比較部的構(gòu)成的圖。

圖6是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置的比較部的操作的圖。

圖7是示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的指紋檢測裝置的構(gòu)成的圖。

圖8是說明根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例而控制驅(qū)動信號的結(jié)果的波形圖。

圖9是用于說明根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的指紋檢測裝置中的驅(qū)動信號衰減補(bǔ)償方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下，將會參照附圖而對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。然而，本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)為多種互不相同的形態(tài)，因此本實(shí)用新型并不局限于在本文中說明的實(shí)施例。而且，為了能夠?qū)Ρ緦?shí)用新型加以明確的說明，附圖中省去了與說明無關(guān)的部分，并且貫穿整個說明書，對類似的部分使用了類似的附圖符號。

在整個說明書中，當(dāng)提到某一部分與另一部分“連接”時，其除了“直接連接”的情形以外，還包括中間夾設(shè)有其他部件而“間接連接”的情形。另外，當(dāng)記載為某一部分“包含”某一種構(gòu)成要素時，在沒有特別的相反記載的情況下，其含義并不在于排除其他構(gòu)成要素，而是在于保留具備其他構(gòu)成因素的可能性。

以下，參照附圖而對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖1是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的電子設(shè)備的示意性的構(gòu)成的圖。

參照圖1，電子設(shè)備可以在至少一部分具備有指紋檢測裝置100。在附圖中，圖示為指紋檢測裝置100形成于電子設(shè)備的一側(cè)的邊緣位置，然而形成于任何位置都不會脫離本實(shí)用新型的范圍。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的電子設(shè)備可以是執(zhí)行預(yù)定的數(shù)據(jù)處理而執(zhí)行用戶所期望的操作的數(shù)據(jù)設(shè)備。電子設(shè)備可以具備輸入部和顯示部300，而且可以通過顯示部300將針對根據(jù)用戶通過輸入部輸入的預(yù)定操作指令而實(shí)現(xiàn)的操作的狀態(tài)提供給用戶。此外，電子設(shè)備可以包括外蓋玻璃500，以用于保護(hù)顯示部300，并形成電子設(shè)備的前面。

在圖1中，圖示為電子設(shè)備的顯示部300以觸摸屏方式實(shí)現(xiàn)，并其本身同時起到輸入部的功能，但是，輸入部例如可以鍵盤或者小鍵盤的方式實(shí)現(xiàn)，從而相對獨(dú)立于顯示部300而具備。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的電子設(shè)備需要被理解為配置有存儲器單元并搭載了微處理器而具備運(yùn)算能力的、包括諸如平板個人計算機(jī)(PC)、智 能手機(jī)、個人計算機(jī)、工作站、個人數(shù)字助理(PDA)、連網(wǎng)平板、移動電話、導(dǎo)航之類的數(shù)字設(shè)備在內(nèi)的術(shù)語。

根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置100可以由若手指觸碰到傳感器上則讀取指紋的區(qū)域(area)方式等來實(shí)現(xiàn)。然而根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的指紋檢測裝置100并不局限于此，還可以由滑動型來實(shí)現(xiàn)。滑動型指紋檢測裝置100以如下方式識別指紋：檢測以滑動方式移動的手指的指紋，從而讀取片段形式的指紋圖像，然后將這些片段指紋圖像整合為一個圖像而實(shí)現(xiàn)完整的指紋圖像。

指紋檢測裝置100包含由多個指紋傳感器元件來構(gòu)成的傳感器陣列110、外部電極130。外部電極130相對獨(dú)立于傳感器陣列110而配備。外部電極130執(zhí)行將用于感測指紋的驅(qū)動信號發(fā)送到被測體(手指)的功能。

在圖1中，示出了外部電極130以包圍傳感器陣列110的環(huán)形(ring)形態(tài)形成的實(shí)施例，然而外部電極130還可以以僅包圍傳感器陣列110的一部分的方式形成。此外，也可以以框架的形態(tài)與傳感器陣列110隔離而形成，還可以以布置于與傳感器陣列110的上表面相同的平面或者平行的平面的方式形成為預(yù)定的形狀(例如，翻轉(zhuǎn)的“U”字形狀)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的外部電極130并不局限于特定的形態(tài)。

外部電極130需要向被測體發(fā)送驅(qū)動信號，因此由導(dǎo)電金屬來形成，而且指紋檢測裝置100與外部電極一起以模塊的形態(tài)搭載于電子設(shè)備。

在檢測指紋時，將會檢測基于驅(qū)動信號的施加的來自手指的響應(yīng)信號，然而驅(qū)動信號只有被作為檢測對象的手指施加才能使各個檢測墊輸出準(zhǔn)確的檢測信號。但是，在實(shí)際識別指紋時，用戶需要利用一只手抓住終端，并利用另一只手來識別指紋，因此驅(qū)動信號將會通過抓住終端的手所接觸的終端的金屬包裝部分而從作為識別對象的手指流出并分散。即，存在著驅(qū)動信號被電壓分配到作為檢測對象的手指、終端的金屬外殼而衰減的問題。

作為對其進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N方法，有著如下的技術(shù)：在指紋檢測裝置100的傳感器陣列內(nèi)的傳感器墊區(qū)域布置監(jiān)控墊，并通過來自監(jiān)控墊的輸出信號的大小來補(bǔ)償傳感器墊的輸出電壓。

具體而言，測量來自隔離地布置于傳感器墊的內(nèi)部，或者與傳感器墊形成絕緣而隔離地布置的監(jiān)控墊的輸出信號的大小，并根據(jù)測量的值來確定控制值，從而將其用于補(bǔ)償來自傳感器墊的輸出電壓。

另外，在本實(shí)用新型中，將對外部電極130供應(yīng)的驅(qū)動信號與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而在比較結(jié)果為預(yù)定值以下的情況下進(jìn)行將其補(bǔ)償?shù)牟僮鳌Ｈ绻獠侩姌O130由多個實(shí)現(xiàn)，則將供應(yīng)至至少一個外部電極130的驅(qū)動信號與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。以下，將對此進(jìn)行說明。

圖2是示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置的構(gòu)成的圖。

參照圖2，指紋檢測裝置100包含具備于芯片外部(external)的外部電極130以及由多個傳感器墊構(gòu)成的傳感器陣列110。各個傳感器墊與檢測電路連接，而且在手指接觸到指紋檢測裝置100的情況下輸出基于手指表面的檢測結(jié)果值。對此，在下文中進(jìn)行詳細(xì)的說明。

在指紋檢測裝置100的芯片內(nèi)部(internal)具備有驅(qū)動信號供應(yīng)部210以及補(bǔ)償部220，其中，補(bǔ)償部220測量從驅(qū)動信號供應(yīng)部210輸出的驅(qū)動信號Vdrv的大小，并根據(jù)測量的值而確定需要采用到電路的增益的控制值。補(bǔ)償部220執(zhí)行基于驅(qū)動信號Vdrv的大小來補(bǔ)償其衰減的功能。補(bǔ)償部220可以根據(jù)一實(shí)施例而包含在芯片的控制邏輯(control logic)，但是本實(shí)用新型的范圍并不局限于此。此外，在芯片的內(nèi)部可以進(jìn)一步包含用于對從傳感器陣列110輸出的信號進(jìn)行處理的檢測電路等，對此，將在下文中進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。

如上所述，通過外部電極130施加的驅(qū)動信號Vdrv將會通過被測體而輸入到傳感器墊，這種驅(qū)動信號Vdrv可以通過驅(qū)動信號供應(yīng)部210而供應(yīng)。

這種驅(qū)動信號供應(yīng)部210可以包含一個以上的電源供應(yīng)用緩存器211。緩存器211可以接收啟動信號(enable signal)ENB而通過第一端子A輸出驅(qū)動信號Vdrv，并使驅(qū)動信號不受電路或者環(huán)境等的影響。

緩存器211在從移動裝置供應(yīng)的電源電壓VDD和地面電位之間，對應(yīng)于輸入的信號VdrvIN而根據(jù)預(yù)設(shè)的增益來輸出驅(qū)動信號Vdrv。

補(bǔ)償部220包含：比較部221，將從第一端子A輸出的驅(qū)動信號Vdrv的大小與一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；控制值確定部222，基于來自比較部221輸出的輸出值來確定針對電路的至少一部分增益的控制值。來自第一端子A的驅(qū)動信號Vdrv通過第二端子B而輸入到比較部221，而且來自控制值確定部222的輸出信號通過第三端子C而輸出，并作為針對電路一部分的增益控制值而使用。

與緩存器211連接的第一端子A、與比較部221連接的第二端子B彼此通過中間節(jié)點(diǎn)TxOUT IN而連接。中間節(jié)點(diǎn)TxOUT IN是形成于芯片外部的節(jié)點(diǎn)，是用于考慮金屬外殼和手指之間的電壓分配而測量施加到手指的實(shí)際的驅(qū)動信號的節(jié)點(diǎn)。針對補(bǔ)償部220的比較部221和控制值確定部222的操作將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖3是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的指紋檢測裝置的構(gòu)成的圖。

參照圖3，指紋檢測裝置包含由構(gòu)成多個行和列的多個指紋傳感器元件111構(gòu)成的傳感器陣列110。各個指紋傳感器元件111包含傳感器墊SP以及接收來自所述傳感器墊SP的輸出信號的檢測電路SC。在圖3中，僅示出了一個檢測電路SC，然而每個指紋傳感器元件111具備一個檢測電路SC。檢測電路SC可以包含用于放大來自各個檢測面墊SP的輸出信號的運(yùn)算放大器。

來自多個檢測電路SC的輸出信號輸入到信號處理部140。

信號處理部140可以包含：濾波器部141、采樣及保持(Sample and Hold)部142、相關(guān)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)器(Related Data Calibration：RDC)143、可編程增益放大器(Programmable Gain Amplifier：PGA)144、差分信號發(fā)生器(Differential Signal Generator：DSG)145、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter：ADC)146。

濾波器部141執(zhí)行去除來自指紋傳感器元件111的輸出數(shù)據(jù)的噪聲的功能。濾波器部141是用于對從多個指紋傳感器元件111輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析而獲取指紋圖像的部件，然而指紋傳感器元件111的輸出數(shù)據(jù)中不得不包含由外部噪聲引起的數(shù)據(jù)成分。因此，濾波器部141配備低通濾波器等而執(zhí)行去除這些噪聲的功能。

采樣及保持部142執(zhí)行如下功能：對通過濾波器部141而去除噪聲的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣及保持，并存儲該值。采樣及保持部142的采樣周期可以根據(jù)預(yù)定的時鐘信號而得到控制。

RDC 143執(zhí)行如下的功能：對采樣及保持部142的輸出數(shù)據(jù)(即，在去除噪聲的影響之后以預(yù)定的周期被采樣的來自指紋傳感器元件111的輸出數(shù)據(jù))調(diào)節(jié)移位。

PGA 144執(zhí)行以預(yù)定的比率放大檢測數(shù)據(jù)的功能。人的手指指紋由脊線(ridge)和谷(valley)來構(gòu)成，因此，將會根據(jù)指紋檢測元件111中抵接有脊線還是谷而生成不同的輸出數(shù)據(jù)。即，在脊線抵接到指紋檢測元件111的 情況和谷抵接到指紋檢測元件111的情況下，將會輸出彼此不同的大小的輸出數(shù)據(jù)，此時，可以控制為如下：如果想要增大其大小的差異，則可以提高PGA144的增益；相反，如果想要減小其大小的差異，則可以降低PGA 144的增益。

ADC 146執(zhí)行將模擬形態(tài)的檢測數(shù)據(jù)數(shù)字化的功能。轉(zhuǎn)換為數(shù)字形態(tài)的數(shù)據(jù)輸入到輸入輸出部150。

輸入到輸入輸出部150的數(shù)據(jù)以傳感器陣列110的整體數(shù)據(jù)的形態(tài)輸出，而且從輸入輸出部150輸出的值被傳遞給后續(xù)的主機(jī)裝置(例如，移動裝置或者移動裝置內(nèi)的特定的智能元件或者特定的應(yīng)用等)，并通過整合而實(shí)現(xiàn)指紋圖像的生成。

感測電路SC、信號處理部140以及輸入輸出部配置于圖2的芯片內(nèi)部(Internal)區(qū)域。

根據(jù)一實(shí)施例的驅(qū)動信號供應(yīng)部210如上所述地包含通過第一端子A輸出驅(qū)動信號Vdrv的緩存器211。此外，驅(qū)動信號供應(yīng)部210可以包含向緩存器211供應(yīng)電源電壓VDD的電源供應(yīng)部212。

根據(jù)一實(shí)施例的補(bǔ)償部220還包括如下的補(bǔ)償部220：將施加到外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv的大小與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較之后，控制電路的一部分的增益。

補(bǔ)償部220包含：比較部221，將從與緩存器211連接的第一端子A輸出并施加到外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv的大小與一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；控制值確定部222，根據(jù)所述比較部221的比較結(jié)果而確定需要采用到電路的一部分的增益的控制值(即，補(bǔ)償?shù)某潭?，并確定用于采用這種補(bǔ)償程度的控制值。

比較部221可以由可比較驅(qū)動信號Vdrv的大小與一個以上的基準(zhǔn)值的一般的模擬電路來實(shí)現(xiàn)。在一例中，比較部221可以包含如下的比較器：基準(zhǔn)電壓可根據(jù)電壓分配器而選擇性地改變，而且將驅(qū)動信號Vdrv和所述基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，對此，在下文中進(jìn)行詳細(xì)的說明。基準(zhǔn)值可以是預(yù)設(shè)的理想值(ideal value)，例如，在人的手指在指紋檢測裝置被金屬包裝之前接觸到傳感器墊SP的情況下所測到的傳感器墊的輸出電壓值，然而并不局限于此。

控制值確定部222基于比較部221的輸出值來確定用于對來自傳感器墊SP的輸出信號(即，檢測電壓)進(jìn)行放大而補(bǔ)償?shù)臋z測電壓控制值。例如， 控制值確定部222按從比較部221輸出的輸出值來預(yù)先匹配對應(yīng)于該輸出值的檢測電壓控制值并進(jìn)行存儲，之后在每一次操作時，都可以為了放大從傳感器墊SP輸出的檢測電壓而采用基于比較部221的輸出值的檢測電壓控制值。

作為一實(shí)施例，控制值確定部222可以將已確定的檢測電壓控制值采用到與傳感器墊SP連接的檢測電路SC(CON 1)。具體而言，可以以使包含在檢測電路SC并放大來自傳感器墊SP的輸出信號的運(yùn)算放大器的增益得到控制的方式進(jìn)行采用。

作為另一實(shí)施例，控制值確定部222還可以將已確定的檢測電壓控制值反映到包含在信號處理部140的PGA 144(CON2)。PGA144是通過編程方式而根據(jù)需求選擇放大器或者放大率的構(gòu)成要素。PGA144執(zhí)行放大檢測電路SC的輸出信號的功能，因此，如果確定的檢測電壓控制值被采用到PGA 144，則可以增加來自與手指的脊線抵接的傳感器墊SP的輸出信號與來自與手指的谷抵接的傳感器墊SP的輸出信號之間的差異。

作為又一實(shí)施例，控制值確定部222可以將已確定的檢測電壓控制值反映到在ADC 146中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時的增益(CON 3)。

即，控制值確定部222可以對檢測電路SC、PGA 144以及ADC 146中的至少一個采用已確定的檢測電壓控制值。

控制值確定部222可以由執(zhí)行預(yù)定的算法的程序模塊或者固件等來實(shí)現(xiàn)。

以下，對施加到外部電極130的驅(qū)動信號的衰減以及其補(bǔ)償進(jìn)行詳細(xì)的說明。

圖4是示出根據(jù)一實(shí)施例的驅(qū)動信號的波形的圖。圖示于圖4的上端的圖形表示理想情況下的驅(qū)動信號的波形；圖示于下端的圖形是表示實(shí)際驅(qū)動信號的波形的圖形。

參照圖4，在理想的情況下，施加到外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv可以是矩形波信號。即，可以是占空比(duty ratio)恒定，而且交替地輸出預(yù)定大小的高信號Vdrv_H以及低信號Vdrv_L的信號。

然而，在實(shí)際情況下，驅(qū)動信號Vdrv的最大值的大小可能會根據(jù)緩存器211的操作或者周圍環(huán)境而衰減預(yù)定部分Vloss。若驅(qū)動信號Vdrv的大小衰減，則從指紋傳感器元件輸出的信號的大小會減小，因此，可能會對指紋圖像的生成造成不良的影響。

因此，若將實(shí)際從緩存器211輸出而施加到外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv 的大小和基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，則可以與理想的情況對比而測出當(dāng)前的驅(qū)動信號Vdrv的衰減程度，并可以基于此而確定用于放大來自傳感器墊輸出的輸出電壓的增益。圖5是示出根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例的比較部的一例的圖。

如上所述，比較部211包含將驅(qū)動信號Vdrv和一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較的比較器com。

在比較器com的第一輸入端輸入有驅(qū)動信號Vdrv，并且在第二輸入端輸入有一個以上的基準(zhǔn)電壓。比較器com將與驅(qū)動信號Vdrv和基準(zhǔn)電壓之間的比較結(jié)果對應(yīng)的值作為輸出值Vout而輸出。

驅(qū)動信號Vdrv可以通過預(yù)定的電阻Rx而轉(zhuǎn)換之后被輸入。電阻Rx可以具有預(yù)設(shè)的電阻值，也可以是可變電阻。顯然，電阻Rx可能被省去，而且還可以是電路設(shè)計中生成的寄生電阻值。在電阻Rx被省去的情況下，驅(qū)動信號Vdrv將直接輸入到比較器com。

在比較器com的第二輸入端可以交替地連接有電壓分配器VD的多個輸出節(jié)點(diǎn)。電壓分配器VD可以包含在電源電壓VDD和地面電位之間以串聯(lián)方式連接的多個電阻。

隨著電源電壓VDD被供應(yīng)至多個電阻，從而可以以一個以上的基準(zhǔn)電壓來分配。作為電源電壓VDD，可以直接利用安裝于指紋檢測裝置內(nèi)部的元件的電源電壓，還可以利用將該電源電壓通過電平位移等而變化的電壓。

通過多個電阻分配的一個以上的基準(zhǔn)電壓交替地輸入到比較器com的第二輸入端?？梢愿鶕?jù)要將比較器com的輸出值區(qū)分為幾位(bit)的信號而使基準(zhǔn)電壓的個數(shù)變得不同。當(dāng)基準(zhǔn)電壓的個數(shù)為N時，比較器com的輸出值可以為log2N。例如，當(dāng)比較器com的基準(zhǔn)電壓為4時，作為比較器210的輸出值，可以輸出“00”、“01”、“10”、“11”等2位的信號。

例如，如圖6所示，若要將驅(qū)動信號Vdrv的大小分為四個階段而檢測，則基準(zhǔn)電壓的個數(shù)(即，N值)應(yīng)為4，此時，比較器com的輸出值可以以2位輸出。若驅(qū)動信號Vdrv大于基準(zhǔn)電壓VT[2]，則2位的輸出值中的最上位的位值為“1”；相反，如果驅(qū)動信號Vdrv小于基準(zhǔn)電壓VT[2]，則最上位的位值為“0”。此外，如果來自監(jiān)控墊120的電壓Vdetect大于基準(zhǔn)電壓VT[2]，并且還大于基準(zhǔn)電壓VT[3](VT[3]>VT[2])，則最下位的位值為“1”，從而比較器210的最終輸出值Vout為“11”。相反，如果大于基準(zhǔn)電壓VT[2]且小于基準(zhǔn)電壓VT[3]，則比較器210的最終輸出值Vout為“10”。

基準(zhǔn)電壓之間的分配間隔可以在驅(qū)動信號Vdrv的最大值和最小值之間設(shè)定為預(yù)定的值，然而因?yàn)槠淠康脑谟陂g接地測量由環(huán)境因素引起的其衰減值Vloss，所以可以以如下方式設(shè)計：在特定范圍內(nèi)，例如，在理想的情況下，越接近驅(qū)動信號Vdrv的最大值Vdrv_H(參照圖4)，則使基準(zhǔn)電壓之間的分布間隔緊密。然而并不局限于此，可以將包含在電壓分配器VD的電阻的值適當(dāng)?shù)剡x擇而產(chǎn)生所期望的基準(zhǔn)電壓。

在圖5中，示出了僅包含一個比較器com的實(shí)施例，然而顯然可以根據(jù)基準(zhǔn)電壓的個數(shù)由多個比較器com來實(shí)現(xiàn)。

控制值確定部222(參照圖3)可以基于比較部221的輸出值Vout來確定用于補(bǔ)償傳感器墊SP的輸出電壓的檢測電壓控制值?？梢曰谕ㄟ^比較部221的輸出值Vout來掌握的驅(qū)動信號Vdrv的大小來確定用于補(bǔ)償傳感器墊SP的輸出電壓的檢測電壓控制值。

作為一實(shí)施例，控制值確定部222可以根據(jù)一實(shí)施例而預(yù)先存儲按基于比較部221的輸出值的二進(jìn)制信號而匹配的電壓值或者需要采用的檢測電壓控制值。此外，與此不同地，控制值確定部222可以預(yù)先存儲按基于比較部221的輸出值的二進(jìn)制信號而匹配的電壓值或者需要采用的檢測電壓控制值。

圖7是示出根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的指紋檢測裝置的構(gòu)成及其操作的圖。

參照圖7，可以看出在圖3的指紋檢測裝置中，驅(qū)動信號供應(yīng)部710以及補(bǔ)償部720的構(gòu)成或者其操作已變得不同。

對根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的驅(qū)動信號供應(yīng)部710而言，用于輸出驅(qū)動信號Vdrv的緩存器711的增益可能會改變。此外，對根據(jù)本實(shí)用新型的又一實(shí)施例的驅(qū)動信號供應(yīng)部710而言，供應(yīng)于此的電源電壓VDD的大小將會改變。

為此，根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的補(bǔ)償部720包含：比較部721，將被施加到外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv與一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較；控制值確定部722，根據(jù)比較部721的比較結(jié)果而確定用于調(diào)節(jié)待供應(yīng)給緩存器711的電源電壓VDD的大小的緩存器電源電壓控制值或者用于調(diào)節(jié)緩存器711的增益的緩存器增益控制值。根據(jù)一實(shí)施例，雖然未在圖2中單獨(dú)地示出，但是控制值確定部722的輸出可以通過在芯片內(nèi)部獨(dú)立地連接的信號線而連接到電源電壓控制值或者緩存器711。根據(jù)另一實(shí)施例，如圖7所示， 控制值確定部722的輸出可以連接到主機(jī)裝置的應(yīng)用處理器(Application Processor：AP)，而且AP可以基于控制值確定部722的輸出而分別向緩存器電源電壓控制值或者緩存器711輸出控制信號。

具體而言，比較部721將施加到外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv的大小(即，緩存器711的輸出信號的大小)和一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。比較部721的詳細(xì)的構(gòu)成與參照圖5說明的構(gòu)成相同。

通過比較部721進(jìn)行的比較結(jié)果輸入到控制值確定部722?？刂浦荡_定部722基于比較部721的輸出值來生成用于調(diào)節(jié)緩存器711的增益的緩存器增益控制值，并將其采用到緩存器711(CON 4)，或者生成用于調(diào)節(jié)緩存器711的電源電壓VDD的大小的緩存器電源電壓控制值，并將其傳遞給電源供應(yīng)部712(CON 5)。在圖7中，示出了緩存器711的增益通過這種控制而被調(diào)節(jié)為M倍的例和從電源供應(yīng)部712供應(yīng)給緩存器711的電源電壓被調(diào)節(jié)為N倍的例。電源供應(yīng)部712中的電源電壓調(diào)節(jié)電路可以通過一般的電壓變換電路來實(shí)現(xiàn)。例如，可以由如下部件實(shí)現(xiàn)：電荷泵(charge pump)電路，將電荷充電到預(yù)定的電容，之后輸出由所述充電的電荷引起的電壓加上輸入電壓而得到升壓的電壓；或者變壓器，利用電感器之間的互感而使輸入電壓升壓。

作為一例，控制值確定部722基于來自比較部721的輸出信號而生成用于確定緩存器711的增益的緩存器增益控制值，從而直接或間接地采用到緩存器711(CON 4)。緩存器711的增益可以通過調(diào)節(jié)反饋?zhàn)杩沟拇笮〉纫话愕姆椒▉磉M(jìn)行調(diào)節(jié)。

作為另一例，控制值確定部722可以生成用于調(diào)節(jié)緩存器711的電源電壓VDD的大小的緩存器電源電壓控制值，并將其供應(yīng)至電源供應(yīng)部712(CON 5)。接收到這種緩存器電源電壓控制值的電源供應(yīng)部712可以將供應(yīng)至緩存器711的電源電壓VDD的大小增加例如N倍。為此，電源供應(yīng)部712可以配備有用于將電源電壓增加N倍的放大電路。在此，N和M可以是大于0的整數(shù)。

控制值確定部722為了實(shí)現(xiàn)所述操作，可以存儲根據(jù)來自比較部712的輸出信號而生成或傳遞的控制值的種類或者其大小。

圖8是示出在參照圖7而說明的實(shí)施例中驅(qū)動信號被放大的結(jié)果的波形圖。

參照圖8，驅(qū)動信號Vdrv在理想的情況下可以是交替地輸出預(yù)定大小的高信號Vdrv_H以及低信號Vdrv_L的矩形波信號。

如果驅(qū)動信號Vdrv的大小由于存在于電路的寄生成分而衰減了相當(dāng)于Vloss的大小，則可以通過比較部721而感測這種現(xiàn)象。即，比較部721感測驅(qū)動信號Vdrv的大小為減少了相當(dāng)于Vloss的大小后的大小，并且根據(jù)這種感測結(jié)果，控制值確定部722可以生成用于調(diào)節(jié)緩存器711的增益的緩存器增益控制值，并將其采用到緩存器711(CON 4)，或者生成用于調(diào)節(jié)電源電壓VDD的大小的緩存器電源電壓控制值并傳遞給電源供應(yīng)部712(CON 5)。

根據(jù)這種控制，通過驅(qū)動信號供應(yīng)部710而輸出的驅(qū)動信號Vdrv將會上升預(yù)定部分。

例如，如圖8所示，可以通過控制而使驅(qū)動信號Vdrv的高信號的最小值Vdrv-Vloss與理想的情況下的高信號Vdrv_H的值相同。

在上文中，將圖3的實(shí)施例和圖7的實(shí)施例分別單獨(dú)地說明，但是兩個實(shí)施例可以彼此組合。

例如，在根據(jù)來自比較部的輸出信號而調(diào)節(jié)緩存器的增益的同時，還可以調(diào)節(jié)用于處理傳感器墊的輸出信號的檢測電路、PGA或者ADC的增益。此外，在所述示例中，可以控制緩存器的電源電壓來代替調(diào)節(jié)緩存器的增益，而且上文中說明的所有的增益控制可以同時進(jìn)行。

另外，顯然，可以同時執(zhí)行所述實(shí)施例中說明的控制方法CON 1～CON 5中的至少兩種。

圖9是用于說明根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的指紋檢測裝置中的驅(qū)動信號衰減補(bǔ)償方法的流程圖。

以下，參照圖3、圖7以及圖9對驅(qū)動信號衰減補(bǔ)償方法進(jìn)行說明。

首先，提取供應(yīng)至外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv(S910)，該外部電極130與包含多個傳感器墊SP的傳感器陣列110相鄰布置。

通過將提取到的驅(qū)動信號Vdrv與一個以上的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較而掌握當(dāng)前供應(yīng)至外部電極130的驅(qū)動信號Vdrv的大小(S920)。這種比較可以借助比較部221、721而通過所述驅(qū)動信號Vdrv與從電壓分配器VD(參照圖5)輸出的至少一個基準(zhǔn)值之間的比較來執(zhí)行。

若掌握驅(qū)動信號Vdrv的大小，則基于此而確定控制對象，并確定需要采用的控制值(S930)。這種確定步驟通過控制值確定部222或者722而實(shí)現(xiàn)， 而且可以存儲有關(guān)于按測量的驅(qū)動信號Vdrv的大小分別進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ男畔ⅰ?/p>

若已通過這種方法確定控制值，則控制值確定部222或者722通過控制驅(qū)動信號供應(yīng)部710而使驅(qū)動信號Vdrv的大小上升，或者使來自構(gòu)成傳感器陣列的傳感器墊SP的輸出信號得到補(bǔ)償(S940)。

針對驅(qū)動信號供應(yīng)部710的控制而言，可以通過生成使輸出驅(qū)動信號Vdrv的緩存器711的增益得到調(diào)節(jié)的緩存器增益控制值(S941)，或者生成緩存器電源電壓控制值以使緩存器711的電源電壓VDD上升，從而控制電源供應(yīng)部712(S942)。

另外，作為補(bǔ)償來自傳感器墊SP的輸出信號的方法，可以采用如下的方法：對接收來自傳感器墊SP的輸出信號的檢測電路SC的運(yùn)算放大器采用通過比較結(jié)果而確定的檢測電壓控制值(S943)，或者對放大傳感器陣列110整體的輸出信號的PGA144采用已確定的檢測電壓控制值(S944)。此外，還可以對將傳感器陣列110整體的輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的ADC 146的數(shù)字轉(zhuǎn)換采用對應(yīng)的檢測電壓控制值(S945)。

根據(jù)本實(shí)用新型，可以通過測量施加到外部電極的驅(qū)動信號的大小而根據(jù)衰減程度放大驅(qū)動信號的大小，或者控制針對從傳感器墊輸出的信號的電路中的一部分的增益而適當(dāng)?shù)乇３种讣y圖像的生成所需要的信號的大小。

此外，根據(jù)本實(shí)用新型，基于由最初供應(yīng)至指紋檢測裝置的驅(qū)動信號本身衰減的大小來進(jìn)行補(bǔ)償操作，因此，可以進(jìn)行基于驅(qū)動信號的衰減程度而直接控制。據(jù)此，可以從根本上解決響應(yīng)如下的驅(qū)動信號而感測的指紋圖像劣化的問題，即該驅(qū)動信號被分散到除了手指以外的金屬外殼而被衰減。

另外，根據(jù)本實(shí)用新型，可以根據(jù)電路設(shè)計的方便性而通過多樣的方式補(bǔ)償驅(qū)動信號的衰減。

如上所述的對本實(shí)用新型的說明僅僅是為了提供示例而進(jìn)行的，在本實(shí)用新型所屬的技術(shù)領(lǐng)域中具有基本知識的人員均可理解可以不改變本實(shí)用新型的技術(shù)思想或必要的特征而容易地將本實(shí)用新型變形為其他具體的形態(tài)。因此，需要理解上述的實(shí)施例在所有層面上都是示例性的，而并不是局限性的。例如，本說明書中以單一型說明的各個構(gòu)成要素可以被分散實(shí)施，同樣，以分散型說明的構(gòu)成要素也可以通過結(jié)合的形式得到實(shí)施。

本實(shí)用新型的范圍須由權(quán)利要求書界定，而且，需要理解，可從權(quán)利要 求書的含義、范圍以及與之等同的概念導(dǎo)出的所有的變更或者變形的形態(tài)均包含在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。