本發(fā)明屬于指紋感測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容型指紋傳感器、指紋感測裝置及其識別控制方法。

背景技術(shù)：

在信息時代當(dāng)中，現(xiàn)有的消費電子設(shè)備多用指紋識別系統(tǒng)以安全的承載或獲取用戶的個體身體信息。而其中一種已經(jīng)得到普遍應(yīng)用的指紋識別系統(tǒng)就是電容型指紋識別系統(tǒng)。

電容型指紋識別系統(tǒng)本質(zhì)上是在傳感器上的感應(yīng)極板與手指指紋之間形成電勢差，通過足夠的電勢差產(chǎn)生可感應(yīng)電容的電場，再而利用感應(yīng)電容以及電路系統(tǒng)進(jìn)行量化，并且將量化后的結(jié)果矩陣化或3d呈現(xiàn)，從而分辨出指紋中的脊和谷，最后通過指紋算法進(jìn)行比對，判斷出被感應(yīng)手指所帶指紋信息是否與所存儲指紋信息是否一致。因此，要想準(zhǔn)確的判斷出指紋的一致性，感應(yīng)電容必須準(zhǔn)確并且精細(xì)，檢測電容的感應(yīng)極板所感應(yīng)的感應(yīng)電容要相對獨立，并且感應(yīng)極板分辨率需要足夠高，這樣才能保證感應(yīng)信息的精確性和獨立性。

然而，為了消費電子設(shè)備的便捷性以及優(yōu)越的用戶體驗，當(dāng)前消費電子設(shè)備集成了相當(dāng)多的功能單元，導(dǎo)致指紋識別的傳感器所能占用的空間少；而為了整體的美觀或者為了整體的機(jī)械強(qiáng)度，指紋識別傳感器可能置于厚度達(dá)到500um的玻璃下方甚至顯示屏下方，導(dǎo)致感應(yīng)距離進(jìn)一步地增大。

因此，現(xiàn)有的電容型指紋傳感器存在當(dāng)介質(zhì)層厚度增加時，由于感應(yīng)距離增加使感應(yīng)電場擴(kuò)散，感應(yīng)電容出現(xiàn)重疊區(qū)域，引起感應(yīng)極板的感應(yīng)電容垂直分量比重降低，使得所感應(yīng)出的指紋脊和指紋谷交疊，導(dǎo)致感應(yīng)電容信息不準(zhǔn)確、指紋分辨率低，指紋信息不足從而無法準(zhǔn)確完成指紋驗證的問題；同時，還存在生產(chǎn)原料受限、制造成本高，不利于大批量的生產(chǎn)以及良品率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電容型指紋傳感器、指紋感測裝置及識別控制方法，旨在解決現(xiàn)有的電容型指紋傳感器存在當(dāng)介質(zhì)層厚度增加時感應(yīng)電容信息不準(zhǔn)確、指紋分辨率低而無法準(zhǔn)確完成指紋驗證以及生產(chǎn)原料受限、制造成本高、不利于大批量的生產(chǎn)以及良品率低的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種電容型指紋傳感器，包括基板，還包括：

介質(zhì)層，所述介質(zhì)層包括第一介電常數(shù)介質(zhì)層和第二介電常數(shù)介質(zhì)層，所述第一介電常數(shù)介質(zhì)層和所述第二介電常數(shù)介質(zhì)層在垂直于所述基板的方向交替設(shè)置，所述介質(zhì)層遠(yuǎn)離基板的一端與人體表皮組織接觸；所述介質(zhì)層用于形成所述電容型指紋傳感器的內(nèi)電場通道；

圖案化導(dǎo)體層，通過膠合層與所述介質(zhì)層粘結(jié)，包括至少三層導(dǎo)體層；所述圖案化導(dǎo)體層用于根據(jù)預(yù)設(shè)電壓構(gòu)建靜電透鏡；

電容感應(yīng)導(dǎo)體層，通過連接通孔連接所述圖案化導(dǎo)體層，包括陣列式排列的多個感應(yīng)極板；所述電容感應(yīng)導(dǎo)體層用于當(dāng)所述人體表皮組織與所述介質(zhì)層接觸時，獲取所述人體表層組織與所述感應(yīng)極板間的感應(yīng)電容；

讀出電路，設(shè)置于所述基板上，連接所述電容感應(yīng)導(dǎo)體層的所述感應(yīng)極板，用于獲取所述感應(yīng)電容的模擬信號，將獲取的所述模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并輸出；

處理控制單元，連接所述讀出電路和所述圖案化導(dǎo)體層，用于判斷所述數(shù)字信號所反映的指紋信息，并根據(jù)判斷結(jié)果控制所述預(yù)設(shè)電壓以改變所述圖案化導(dǎo)體層構(gòu)建的所述靜電透鏡的電場焦點。

本發(fā)明的另一目的還在于提供一種指紋感測裝置，所述指紋感測裝置包括如上所述的電容型指紋傳感器。

本發(fā)明的第三個目的還在于提供一種基于如上所述的電容型指紋傳感器的識別控制方法，所述方法包含下述步驟：

a.施加預(yù)設(shè)電壓至圖案化導(dǎo)體層以使所述圖案化導(dǎo)體層構(gòu)建靜電透鏡；

b.當(dāng)所述人體表皮組織與所述介質(zhì)層接觸時，獲取所述人體表層組織與所述感應(yīng)極板間的感應(yīng)電容；

c.獲取所述感應(yīng)電容的模擬信號，將獲取的所述模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；

d.通過算法獲取所述數(shù)字信號所反映的指紋信息，根據(jù)所述指紋信息計算指紋圖像的清晰度并與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值比較，若所述清晰度低于所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值，則更改所述預(yù)設(shè)電壓以改變所述靜電透鏡的電場焦點，并重返步驟a；若所述清晰度等于所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值，則輸出指紋信息并結(jié)束控制進(jìn)程。

本發(fā)明通過介質(zhì)層構(gòu)建的具有第一介電常數(shù)和第二介電常數(shù)的內(nèi)電場通道以及圖案化導(dǎo)體層根據(jù)預(yù)設(shè)電壓構(gòu)建的能夠?qū)崿F(xiàn)電場焦點變化的靜電透鏡，實現(xiàn)準(zhǔn)確的感應(yīng)垂直方向電容，從傳感的最原始感應(yīng)轉(zhuǎn)變點實現(xiàn)所感應(yīng)電容的精確度，避免源頭感應(yīng)參數(shù)出現(xiàn)信號混疊，從根本上解決現(xiàn)有的感應(yīng)電容信息不準(zhǔn)確、指紋分辨率低，指紋信息不足從而無法準(zhǔn)確完成指紋驗證的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個實施例提供的電容型指紋傳感器的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖2-1是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的第六導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-2是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的第五導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-3是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的通孔層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-4是本發(fā)明第一實施例提供的電容型指紋傳感器的第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-5是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的第三導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-6是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的第二導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-7是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的第一導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-8是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的第六導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-9是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的第五導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-10是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的通孔層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-11是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-12是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的第三導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-13是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的第二導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-14是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種形式的第一導(dǎo)體層和第四導(dǎo)體層俯視圖；

圖2-15是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的感應(yīng)單元的感應(yīng)極板層與dnw構(gòu)建的隔離阱層的俯視圖；

圖2-16是本發(fā)明的第一實施例提供的電容型指紋傳感器的感應(yīng)單元的感應(yīng)極板層與dnw構(gòu)建的另一隔離阱層的俯視圖；

圖3是本發(fā)明第一實施例提供的電容型指紋傳感器的另一種剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的第二實施例提供的電容型指紋傳感器的剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖4-1～4-5是本發(fā)明的第二實施例提供的電容型指紋傳感器的圖案化導(dǎo)體層4的同層電壓控制電場俯視示意圖；

圖5是本發(fā)明的一個實施例提供的基于電容型指紋傳感器的識別控制方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1示出了本發(fā)明的一個實施例提供一種電容型指紋傳感器，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下：

一種電容型指紋傳感器，包括基板(圖中未示出)，還包括介質(zhì)層2、圖案化導(dǎo)體層4、電容感應(yīng)導(dǎo)體層6、讀出電路7以及處理控制單元8。

介質(zhì)層2，介質(zhì)層2包括第一介電常數(shù)介質(zhì)層201和第二介電常數(shù)介質(zhì)層202，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201和第二介電常數(shù)介質(zhì)層202在垂直于基板的方向交替設(shè)置，介質(zhì)層2遠(yuǎn)離基板的一端與人體表皮組織1接觸；介質(zhì)層2用于形成電容型指紋傳感器的內(nèi)電場通道。

在本發(fā)明實施例中，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201和第二介電常數(shù)介質(zhì)層202在垂直于基板的方向按預(yù)設(shè)規(guī)律交替設(shè)置，其中，預(yù)設(shè)規(guī)律主要是指介質(zhì)層2在垂直方向上與圖案化導(dǎo)體層4和電容感應(yīng)導(dǎo)體層6相應(yīng)的圖案化相關(guān)，具體根據(jù)實際生產(chǎn)情況進(jìn)行相應(yīng)更改。在發(fā)明本實施例的具體應(yīng)用中，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201的介電常數(shù)高于第二介電常數(shù)介質(zhì)層202的介電常數(shù)，具體的，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201的介質(zhì)為高介電常數(shù)介質(zhì)，第二介電常數(shù)介質(zhì)層202的介質(zhì)為低介電常數(shù)介質(zhì)。

在本發(fā)明實施例中，通過構(gòu)建差異化內(nèi)電場通道的介質(zhì)層2，利用不同介電常數(shù)材料對電場的影響從而影響感應(yīng)電容的變化，進(jìn)一步提高感應(yīng)電容與所感應(yīng)指紋的精確對應(yīng)。

圖案化導(dǎo)體層4，通過膠合層3與介質(zhì)層2粘結(jié)，包括至少三層導(dǎo)體層；圖案化導(dǎo)體層4用于根據(jù)預(yù)設(shè)電壓構(gòu)建靜電透鏡。

在本發(fā)明實施例中，膠合層3具體用于粘結(jié)圖案化導(dǎo)體層4和介質(zhì)層2，可以是透明光學(xué)膠，如oca(opticallyclearadhesive)光學(xué)膠或透明光敏膠。

在本發(fā)明實施例中，圖案化導(dǎo)體層4包括至少三層導(dǎo)體層，具體地，可以包括三層導(dǎo)體層。圖案化導(dǎo)體層4中各導(dǎo)體層均具有陣列式的圖案，各層間的陣列式圖案對應(yīng)相同。該陣列式圖案的形狀根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

在本發(fā)明實施例中，圖案化導(dǎo)體層4的各個導(dǎo)體層根據(jù)預(yù)設(shè)電壓在相鄰兩導(dǎo)體層間構(gòu)成了電場，電場間構(gòu)成了靜電透鏡。其中，預(yù)設(shè)電壓根據(jù)電容型指紋傳感器實際應(yīng)用中的實際情況進(jìn)行調(diào)整，具體地，根據(jù)感應(yīng)的指紋圖像的清晰度進(jìn)行調(diào)整，而靜電透鏡的電場焦點則根據(jù)預(yù)設(shè)電壓的調(diào)整而改變。

在本發(fā)明實施例中，通過控制預(yù)設(shè)電壓微調(diào)靜電透鏡的電場焦點，能夠?qū)崿F(xiàn)精確化指紋的掃描。

電容感應(yīng)導(dǎo)體層6，通過連接通孔5連接圖案化導(dǎo)體層4，包括陣列式排列的多個感應(yīng)極板6011；電容感應(yīng)導(dǎo)體層6用于當(dāng)人體表皮組織1與介質(zhì)層2接觸時，獲取人體表層組織與感應(yīng)極板6011間的感應(yīng)電容。

在本發(fā)明實施例中，電容感應(yīng)導(dǎo)體層6的多個感應(yīng)極板6011進(jìn)行陣列式的排列，其中，感應(yīng)極板6011的圖案大小可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變；感應(yīng)極板6011的圖案形狀也可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

在本發(fā)明實施例中，連接通孔5的圖案形狀可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形。

在本發(fā)明實施例中，當(dāng)手指表皮組織與介質(zhì)層2接觸時，電容感應(yīng)導(dǎo)體層6能夠感應(yīng)出在每個感應(yīng)極板6011和置于介質(zhì)層2的外部表面上的手指表皮組織中指紋谷101和指紋脊102之間的電容性耦合。

讀出電路7，設(shè)置于基板上，連接電容感應(yīng)導(dǎo)體層6的感應(yīng)極板6011，用于獲取感應(yīng)電容的模擬信號，將獲取的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

在本發(fā)明實施例中，讀出電路7通過一定的控制信號以及激勵信號將感應(yīng)電容轉(zhuǎn)換成模擬電信號，之后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬電信號轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號。其中，讀出電路7具體包括模擬信號讀取電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。

處理控制單元8，連接讀出電路7和圖案化導(dǎo)體層4，用于判斷數(shù)字信號所反映的指紋信息，并根據(jù)判斷結(jié)果控制預(yù)設(shè)電壓以改變圖案化導(dǎo)體層4構(gòu)建的靜電透鏡的電場焦點。

在本發(fā)明實施例中，處理控制單元8通過算法獲取數(shù)字信號所反映的指紋信息，根據(jù)指紋信息計算指紋圖像的清晰度并與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值比較，若清晰度低于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值，則更改預(yù)設(shè)電壓以改變靜電透鏡的電場焦點，通過不同更改電壓從而改變靜電透鏡的電場焦點，直至獲得最清晰的圖形，并不再更改電壓。

以下結(jié)合工作原理對圖1的電容型指紋傳感器作進(jìn)一步說明：

當(dāng)人體表皮組織1與介質(zhì)層2接觸時，電容感應(yīng)導(dǎo)體層6在圖案化導(dǎo)體層4構(gòu)建的靜電透鏡的電場中獲取人體表皮組織1的指紋谷101和指紋脊102與感應(yīng)極板6011間的感應(yīng)電容，并將感應(yīng)電容輸出至讀出電路7，讀出電路7將感應(yīng)電容轉(zhuǎn)化為模擬信號，再將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并輸出至處理控制單元8，處理控制單元8判斷數(shù)字信號所反映的指紋信息，并根據(jù)判斷結(jié)果控制預(yù)設(shè)電壓以改變圖案化導(dǎo)體層4構(gòu)建的靜電透鏡的電場焦點，再次感應(yīng)電容以獲取指紋信息，不斷重復(fù)前述流程，直至獲得最清晰的指紋圖形。

本發(fā)明實施例通過介質(zhì)層2形成的具有第一介電常數(shù)和第二介電常數(shù)的內(nèi)電場通道以及圖案化導(dǎo)體層4根據(jù)預(yù)設(shè)電壓構(gòu)建的能夠?qū)崿F(xiàn)電場焦點變化的靜電透鏡，實現(xiàn)準(zhǔn)確的感應(yīng)垂直方向電容，從傳感的最原始感應(yīng)轉(zhuǎn)變點實現(xiàn)所感應(yīng)電容的精確度，避免源頭感應(yīng)參數(shù)出現(xiàn)信號混疊，從根本上解決現(xiàn)有的感應(yīng)電容信息不準(zhǔn)確、指紋分辨率低，指紋信息不足從而無法準(zhǔn)確完成指紋驗證的問題。

實施例一：

圖2示出了本發(fā)明第一實施例所提供的對應(yīng)圖1所示的電容型指紋傳感器的剖面結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明第一實施例相關(guān)的部分，詳述如下：

進(jìn)一步的，如圖2所示，在圖1的基礎(chǔ)上，為了能夠協(xié)作獨立感應(yīng)電容的產(chǎn)生，電容型指紋傳感器還包括圖案化導(dǎo)體覆蓋層9，圖案化導(dǎo)體覆蓋層9按預(yù)設(shè)規(guī)律覆蓋在介質(zhì)層2的表面；圖案化導(dǎo)體覆蓋層9用于當(dāng)人體表皮組織1與之接觸時，根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)律圖案化分隔指紋。

在本發(fā)明實施例中，預(yù)設(shè)規(guī)律具體是指圖案化導(dǎo)體覆蓋層9覆蓋在介質(zhì)層2的第二介電常數(shù)介質(zhì)層202表面上。

在本發(fā)明實施例中，圖案化導(dǎo)體覆蓋層9可以通過沉淀、蝕刻或印刻等手段將一層薄導(dǎo)體有規(guī)律而平滑地覆刻在介質(zhì)層2表面，使之能與手指接觸，有助于以一定的規(guī)律圖案化分隔指紋，協(xié)作獨立感應(yīng)電容的產(chǎn)生。

進(jìn)一步的，如圖2所示，在圖1的基礎(chǔ)上，圖案化導(dǎo)體層4包括第一導(dǎo)體層401、第二導(dǎo)體層402以及第三導(dǎo)體層403，第二導(dǎo)體層402的預(yù)設(shè)電壓高于第一導(dǎo)體層401的預(yù)設(shè)電壓和第三導(dǎo)體層403的預(yù)設(shè)電壓；第二導(dǎo)體層402和第一導(dǎo)體層401形成第一電場，第二導(dǎo)體層402和第三導(dǎo)體層403形成第二電場。圖中404代表電場線。

在本發(fā)明實施例中，第一電場和第二電場構(gòu)成了靜電透鏡。其中，預(yù)設(shè)電壓根據(jù)電容型指紋傳感器實際應(yīng)用中的實際情況進(jìn)行調(diào)整，具體地，根據(jù)感應(yīng)的指紋圖像的清晰度進(jìn)行調(diào)整，而靜電透鏡的電場焦點則根據(jù)預(yù)設(shè)電壓的調(diào)整而改變。

在本發(fā)明實施例中，第一導(dǎo)體層401、第二導(dǎo)體層402以及第三導(dǎo)體層403均具有陣列式的圖案，各層間的陣列式圖案對應(yīng)相同。該陣列式圖案的形狀根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

進(jìn)一步的，如圖2所示，在圖1的基礎(chǔ)上，電容感應(yīng)導(dǎo)體層6還包括由陣列式排列的多個感應(yīng)極板6011形成的第四導(dǎo)體層601，以及第五導(dǎo)體層602和第六導(dǎo)體層603；第四導(dǎo)體層601通過多個連接通孔5連接第五導(dǎo)體層602，第五導(dǎo)體層602通過連接通孔5連接第六導(dǎo)體層603。

在本發(fā)明實施例中，第五導(dǎo)體層602主要由下級感應(yīng)極板6021和下級輔助感應(yīng)極板6022形成的導(dǎo)體層，第六導(dǎo)體層603主要由次下級感應(yīng)極板6031和次下級輔助感應(yīng)極板6032形成的導(dǎo)體層。

在本發(fā)明實施例中，第四導(dǎo)體層601、第五導(dǎo)體層602以及第六導(dǎo)體層603均具有陣列式的圖案，各層間的圖案大小可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變；圖案形狀也可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

例如，如圖2-1～圖2-8所示(圖中sl代表剖面線)，在圖2的基礎(chǔ)上，第一導(dǎo)體層401、第二導(dǎo)體層402、第三導(dǎo)體層403、第四導(dǎo)體層601、第五導(dǎo)體層602以及第六導(dǎo)體層603的圖案化形狀都可以是正四邊形。第四導(dǎo)體層601與第一導(dǎo)體層401、第二導(dǎo)體層402、第三導(dǎo)體層403、第五導(dǎo)體層602以及第六導(dǎo)體層603層間的情況具體可以如下：

具體地，如圖2-1所示，感應(yīng)單元的感應(yīng)極板6011陣列式的排列，每個感應(yīng)極板6011為正四邊形，第六導(dǎo)體層603圍繞在每個感應(yīng)極板6011形成框架網(wǎng)絡(luò)。

具體地，如圖2-2所示，第五導(dǎo)體層602圍繞在每個感應(yīng)極板6011形成框架網(wǎng)絡(luò)。

具體地，如圖2-3所示，第四導(dǎo)體層601與第五導(dǎo)體層602的連接通孔5層或者第六導(dǎo)體層603與第五導(dǎo)體層602的連接通孔5層圍繞在每個感應(yīng)極板6011形成框架網(wǎng)絡(luò)。

具體地，如圖2-4所示，感應(yīng)極板6011陣列和周圍框架網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了第四導(dǎo)體層601。

具體地，如圖2-5所示，第三導(dǎo)體層403圍繞在每個感應(yīng)極板6011形成框架網(wǎng)絡(luò)，第三導(dǎo)體層403的部分區(qū)域覆蓋住感應(yīng)極板6011陣列。

具體地，如圖2-6所示，第二導(dǎo)體層402圍繞在每個感應(yīng)極板6011形成框架網(wǎng)絡(luò)，第二導(dǎo)體層402的部分區(qū)域覆蓋住感應(yīng)極板6011陣列。

具體地，如圖2-7所示，第一導(dǎo)體層401圍繞在每個感應(yīng)極板6011形成框架網(wǎng)絡(luò)，第一導(dǎo)體層401的部分區(qū)域覆蓋住感應(yīng)極板6011陣列。

電容感應(yīng)導(dǎo)體層6中每相鄰兩個連接通孔5將與之連接的第四導(dǎo)體層601、第五導(dǎo)體層602、第六導(dǎo)體層603以及沿每相鄰兩個連接通孔5縱向延伸方向之間的圖案化導(dǎo)體層4分隔形成感應(yīng)單元，每個感應(yīng)單元的感應(yīng)極板6011分別通過對應(yīng)的第五導(dǎo)體層602的通孔和第六導(dǎo)體層603的通孔連接讀出電路7。

在本發(fā)明實施例中，第三導(dǎo)體層403、第四導(dǎo)體層601、第五導(dǎo)體層602、第六導(dǎo)體層603及這些導(dǎo)體層之間的連接通孔5和它們下方的其它層一起構(gòu)建各個獨立感應(yīng)單元之間的隔離屏蔽層，能夠有效的屏蔽相鄰感應(yīng)單元的噪聲。

電容感應(yīng)導(dǎo)體層6還包括多個輔助感應(yīng)單元，輔助感應(yīng)單元根據(jù)預(yù)設(shè)組合設(shè)置于感應(yīng)單元的四周，預(yù)設(shè)輔助感應(yīng)單元用于輔助增強(qiáng)感應(yīng)單元的電場。

在本發(fā)明實施例中，輔助感應(yīng)單元可以根據(jù)實際需要選擇多種組合，例如可以選擇周邊8個感應(yīng)單元作為輔助感應(yīng)單元以輔助增強(qiáng)電場，也可以選擇上下左右4個感應(yīng)單元作為輔助感應(yīng)單元，或者選擇周邊25個感應(yīng)單元作為輔助感應(yīng)單元，或者其它組合單元，只要屬于輔助增強(qiáng)電場功能，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

例如，如圖2-8～圖2-14所示(圖中，sl代表剖面線)，在圖2以及圖2-1～圖2-7的基礎(chǔ)上，選擇周邊8個感應(yīng)單元作為輔助感應(yīng)單元輔助增強(qiáng)電場，在層面上即選擇感應(yīng)極板6011周邊的8個感應(yīng)單元的感應(yīng)極板作為輔助感應(yīng)單元的輔助感應(yīng)極板6012輔助增強(qiáng)電場。

進(jìn)一步的，如圖2所示，在圖1的基礎(chǔ)上，電容型指紋傳感器還包括由多個隔離單元10組成的隔離層，每個隔離單元10對應(yīng)一個感應(yīng)單元，隔離單元10用于對感應(yīng)單元進(jìn)行深度隔離。

在本發(fā)明實施例中，每個感應(yīng)單元可以采用dnw(deepnwell，深n阱)手段進(jìn)行深度隔離，也可以采用其他隔離手段進(jìn)行隔離，整個芯片是數(shù)模混合系統(tǒng)，通過dnw可以很好的隔離其它非相關(guān)控制所帶來噪聲干擾，比如數(shù)字邏輯開關(guān)噪聲、芯片襯底噪聲、相鄰感應(yīng)單元的噪聲等。

具體地，如圖2-15和圖2-16所示，感應(yīng)單元2110和輔助感應(yīng)單元2111陣列式的排列，每個感應(yīng)單元2110和輔助感應(yīng)單元2111的周圍都有dnw隔離阱包圍，以隔離其它非相關(guān)控制所帶來噪聲干擾。

進(jìn)一步的，如圖3所示，在圖1的基礎(chǔ)上，圖案化導(dǎo)體層4包括第三介電常數(shù)介質(zhì)層11，第三介電常數(shù)介質(zhì)層11填充在導(dǎo)體層之間。具體的，第三介電常數(shù)介質(zhì)層11的介質(zhì)為高介電常數(shù)介質(zhì)。

在本發(fā)明實施例中，圖案化導(dǎo)體層4內(nèi)部高介電常數(shù)的第三介電常數(shù)介質(zhì)層11可以與第四導(dǎo)體層601使用相同的掩模，以此減少掩模成本。

在本發(fā)明實施例中，第三介電常數(shù)介質(zhì)層11結(jié)合介質(zhì)層2的第一介電常數(shù)介質(zhì)層201和第二介電常數(shù)介質(zhì)層202，構(gòu)建了差異化的內(nèi)電場通道，利用不同介電常數(shù)材料對電場的影響從而影響感應(yīng)電容的變化，能夠進(jìn)一步提高感應(yīng)電容與所感應(yīng)指紋的精確對應(yīng)。

實施例二：

圖4示出了本發(fā)明第二實施例所提供的對應(yīng)圖2所示的電容型指紋傳感器的剖面結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明第二實施例相關(guān)的部分，詳述如下：

進(jìn)一步的，如圖4所示，在圖2和圖3的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高感應(yīng)的指紋圖像的分辨率和清晰度，可以將電容感應(yīng)導(dǎo)體層6的每個感應(yīng)極板6011的面積擴(kuò)大到圖2所示實施例一中感應(yīng)極板6011面積的4倍，相應(yīng)的，感應(yīng)極板6011對應(yīng)的感應(yīng)單元、感應(yīng)單元對應(yīng)的周邊的圖案化導(dǎo)體層4、感應(yīng)單元對應(yīng)的隔離層、圖案化導(dǎo)體層4對應(yīng)的介質(zhì)層2以及介質(zhì)層2中的圖案化導(dǎo)體覆蓋層9等也相應(yīng)增大到圖2所示實施例一的4倍。

此時，感應(yīng)單元周邊的用于形成靜電透鏡的同層圖案化導(dǎo)體層4分立成獨立的面板，并且面板電壓可獨立控制。

以下以圖案化導(dǎo)體層4中的第一層導(dǎo)體層分立成的面板為例，如圖4-1～圖4-5(圖中404為電場線)所示，說明同層圖案化導(dǎo)體層4分立的獨立面板的控制情況：

具體地，如圖4-1所示，當(dāng)控制面板1`與面板3`的電壓相同，而面板2`與面板4`的電壓相同并且低于面板1`與面板3`的電壓時，四個面板間的得到控制的感應(yīng)電場線截面5`處于四個面板中垂線交叉線的中心正四邊形區(qū)域。

具體地，如圖4-2所示，當(dāng)控制面板3`與面板4`的電壓相同，而面板1`與面板2`的電壓相同并且低于面板3`與面板4`的電壓時，四個面板間的得到控制的感應(yīng)電場線截面5`處于四個面板中垂線交叉線的左上角正四邊形區(qū)域。

具體地，如圖4-3所示，當(dāng)控制面板3`與面板2`的電壓相同，而面板1`與面板4`的電壓相同并且低于面板3`與面板2`的電壓時，四個面板間的得到控制的感應(yīng)電場線截面5`處于四個面板中垂線交叉線的右上角正四邊形區(qū)域。

具體地，如圖4-4所示，當(dāng)控制面板1`與面板2`的電壓相同，而面板3`與面板4`的電壓相同并且低于面板1`與面板2`的電壓時，四個面板間的得到控制的感應(yīng)電場線截面5`處于四個面板中垂線交叉線的右下角正四邊形區(qū)域。

具體地，如圖4-5所示，當(dāng)控制面板1`與面板4`的電壓相同，而面板3`與面板2`的電壓相同并且低于面板1`與面板4`的電壓時，四個面板間的得到控制的感應(yīng)電場線截面5`處于四個面板中垂線交叉線的左下角正四邊形區(qū)域。

本發(fā)明實施例通過同時控制感應(yīng)極板6011周邊的4個面板和不同導(dǎo)體層的電壓以形成不同的靜電透鏡，用一塊感應(yīng)極板6011并根據(jù)多次讀取感應(yīng)信號構(gòu)建增加分辨率的圖形，從而使得感應(yīng)單元的感應(yīng)面積以及感應(yīng)電場都得到了提高，感應(yīng)效果大約可以達(dá)到?jīng)]有擴(kuò)大感應(yīng)面積時的4倍，相對實施例一而言，可以進(jìn)一步提高感應(yīng)圖像的分辨率和清晰度。

本發(fā)明的一個實施例還提供一種指紋感測裝置，指紋感測裝置包括如上的電容型指紋傳感器。

圖5示出了本發(fā)明另一實施例所提供的電容型指紋傳感器的識別控制方法的流程圖，該方法基于上述實施例中的任一種電容型指紋傳感器執(zhí)行，具體請參閱圖1～圖4以及圖1～圖4對應(yīng)的實施例中的相關(guān)描述，此處不贅述。本實施例的電容型指紋傳感器的識別控制方法包括：步驟s101、步驟s102、步驟s103以及步驟s104。具體地：

步驟s101：施加預(yù)設(shè)電壓至圖案化導(dǎo)體層4以使圖案化導(dǎo)體層4構(gòu)建靜電透鏡。

在本發(fā)明實施例中，圖案化導(dǎo)體層4包括至少三層導(dǎo)體層，具體地，可以包括三層導(dǎo)體層。圖案化導(dǎo)體層4中各導(dǎo)體層均具有陣列式的圖案，各層間的陣列式圖案對應(yīng)相同。該陣列式圖案的形狀根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

在發(fā)明本實施例中，圖案化導(dǎo)體層4的各個導(dǎo)體層根據(jù)預(yù)設(shè)電壓在相鄰兩導(dǎo)體層間構(gòu)成了電場，電場間構(gòu)成了靜電透鏡。其中，預(yù)設(shè)電壓根據(jù)電容型指紋傳感器實際應(yīng)用中的實際情況進(jìn)行調(diào)整，具體地，根據(jù)感應(yīng)的指紋圖像的清晰度進(jìn)行調(diào)整，而靜電透鏡的電場焦點則根據(jù)預(yù)設(shè)電壓的調(diào)整而改變。

在本發(fā)明實施例中，步驟s101具體包括：

施加預(yù)設(shè)電壓至圖案化導(dǎo)體層4的第一導(dǎo)體層401、第二導(dǎo)體層402以及第三導(dǎo)體層403，控制第二導(dǎo)體層402的預(yù)設(shè)電壓高于第一導(dǎo)體層401的預(yù)設(shè)電壓和第三導(dǎo)體層403的預(yù)設(shè)電壓，構(gòu)建由第二導(dǎo)體層402和第一導(dǎo)體層401形成的第一電場以及由第二導(dǎo)體層402和第三導(dǎo)體層403形成的第二電場。在本發(fā)明實施例中，第一電場和第二電場間構(gòu)成了靜電透鏡。

在本發(fā)明實施例中，第一導(dǎo)體層401、第二導(dǎo)體層402以及第三導(dǎo)體層403均具有陣列式的圖案，各層間的陣列式圖案對應(yīng)相同。該陣列式圖案的形狀根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可以是正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

在本發(fā)明實施例中，通過控制預(yù)設(shè)電壓微調(diào)靜電透鏡的電場焦點，能夠?qū)崿F(xiàn)精確化指紋的掃描。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明實施例中，步驟s101之后，還包括步驟：

步驟s1011：將圖案化導(dǎo)體覆蓋層9覆蓋在介質(zhì)層2的表面；

步驟s1012：當(dāng)人體表皮組織1與介質(zhì)層2接觸時，根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)律圖案化分隔指紋。

在本發(fā)明實施例中，預(yù)設(shè)規(guī)律具體是指圖案化導(dǎo)體覆蓋層9覆蓋在介質(zhì)層2的第二介電常數(shù)介質(zhì)層202表面上。

在本發(fā)明實施例中，圖案化導(dǎo)體覆蓋層可以通過沉淀、蝕刻或印刻等手段將一層薄導(dǎo)體有規(guī)律而平滑地覆刻在介質(zhì)層2表面，使之能與手指接觸，有助于以一定的規(guī)律圖案化分隔指紋，協(xié)作獨立感應(yīng)電容的產(chǎn)生。

步驟s102：當(dāng)人體表皮組織1與在垂直于基板的方向交替設(shè)置的第一介電常數(shù)介質(zhì)層201和第二介電常數(shù)介質(zhì)層202接觸時，獲取人體表層組織與感應(yīng)極板6011間的感應(yīng)電容。

在發(fā)明本實施例中，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201和第二介電常數(shù)介質(zhì)層202在垂直于基板的方向按預(yù)設(shè)規(guī)律交替設(shè)置，其中，預(yù)設(shè)規(guī)律主要是指介質(zhì)層2在垂直方向上與圖案化導(dǎo)體層4和電容感應(yīng)導(dǎo)體層6相應(yīng)的圖案化相關(guān)，具體根據(jù)實際生產(chǎn)情況進(jìn)行相應(yīng)更改。在發(fā)明本實施例的具體應(yīng)用中，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201的介電常數(shù)高于第二介電常數(shù)介質(zhì)層202的介電常數(shù)，具體的，第一介電常數(shù)介質(zhì)層201的介質(zhì)為高介電常數(shù)介質(zhì)，第二介電常數(shù)介質(zhì)層202的介質(zhì)為低介電常數(shù)介質(zhì)。

在發(fā)明本實施例中，通過構(gòu)建差異化內(nèi)電場通道的介質(zhì)層2，利用不同介電常數(shù)材料對電場的影響從而影響感應(yīng)電容的變化，進(jìn)一步提高感應(yīng)電容與所感應(yīng)指紋的精確對應(yīng)。

在發(fā)明本實施例中，多個感應(yīng)極板6011為陣列式的排列，其中，感應(yīng)極板6011的圖案大小可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變；感應(yīng)極板6011的圖案形狀也可以根據(jù)用戶的實際需要進(jìn)行改變，可為正四邊形、或矩形、或正六邊形、或圓形以及或橢圓形，或者其他多邊形，甚至可以是不同形狀圖案的組合。

在本發(fā)明實施例中，當(dāng)手指表皮組織人體表皮組織1與介質(zhì)層2接觸時，電容感應(yīng)導(dǎo)體層6能夠感應(yīng)出在每個感應(yīng)極板6011和置于介質(zhì)層2的外部表面上的手指之間的電容性耦合。

步驟s103：獲取感應(yīng)電容的模擬信號，將獲取的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

在本發(fā)明實施例中，步驟s103可以具體為通過一定的控制信號以及激勵信號將感應(yīng)電容轉(zhuǎn)換成模擬電信號，之后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬電信號轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號。

步驟s104：通過算法獲取數(shù)字信號所反映的指紋信息，根據(jù)指紋信息計算指紋圖像的清晰度并與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值比較，若清晰度低于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值，則更改預(yù)設(shè)電壓以改變靜電透鏡的電場焦點，并重返步驟s101；若清晰度等于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值，則輸出指紋信息并結(jié)束控制進(jìn)程。

在本發(fā)明實施例中，通過算法獲取數(shù)字信號所反映的指紋信息，根據(jù)指紋信息計算指紋圖像的清晰度并與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值比較，若清晰度低于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)值，則更改預(yù)設(shè)電壓以改變靜電透鏡的電場焦點，通過不同更改電壓從而改變靜電透鏡的電場焦點，直至獲得最清晰的圖形，并不再更改電壓。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明實施例中，步驟s104之前，包括：

步驟s1041：將感應(yīng)電容或者數(shù)字信號進(jìn)行隔離。

在本發(fā)明實施例中，感應(yīng)電容或者數(shù)字信號可以采用dnw(deepnwell，深n阱)手段進(jìn)行深度隔離，也可以采用其他隔離手段進(jìn)行隔離，整個芯片是數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，通過dnw可以很好的隔離其它非相關(guān)控制所帶來噪聲干擾，比如數(shù)字邏輯開關(guān)噪聲、芯片襯底噪聲、相鄰感應(yīng)單元的噪聲等。

在本發(fā)明實施例通過介質(zhì)層2構(gòu)建具有第一介電常數(shù)和第二介電常數(shù)的內(nèi)電場通道以及通過圖案化導(dǎo)體層4構(gòu)建能夠?qū)崿F(xiàn)電場焦點變化的靜電透鏡，實現(xiàn)準(zhǔn)確的感應(yīng)垂直方向電容，從傳感的最原始感應(yīng)轉(zhuǎn)變點實現(xiàn)所感應(yīng)電容的精確度，避免源頭感應(yīng)參數(shù)出現(xiàn)信號混疊，從根本上解決現(xiàn)有的感應(yīng)電容信息不準(zhǔn)確、指紋分辨率低，指紋信息不足從而無法準(zhǔn)確完成指紋驗證的問題。

在本發(fā)明實施例中，流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認(rèn)為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機(jī)可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計算機(jī)的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，"計算機(jī)可讀介質(zhì)"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下：具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機(jī)盤盒(磁裝置)，隨機(jī)存取存儲器(ram)，只讀存儲器(rom)，可擦除可編輯只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)。另外，計算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因為可以例如通過對紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得程序，然后將其存儲在計算機(jī)存儲器中。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“第一實施例”、“第二實施例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。