电容式指纹识别传感器和电子设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921321240.6 (22)申请日 2019.08.15 (73)专利权人 上海思立微电子科技有限公司 地址 201203 上海市浦东新区盛夏路560号 2幢1003室 (72)发明人 杨军石震 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 陈烨李辉 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2006.01) G06K 9/20(2006.01) G06K 9/22(2006.01) G06F 21/32(2013.01) (54)实用新型。

2、名称 电容式指纹识别传感器和电子设备 (57)摘要 本申请公开了一种电容式指纹识别传感器 和电子设备， 包括： 基板； 位于基板表面呈阵列分 布的指纹感应单元， 设置在基板表面的多个第一 驱动线和多个第二驱动线， 第二驱动线与第一驱 动线交叉连接形成指纹感应单元， 每个指纹感应 单元包括： 感应极板和与其连接的开关器件， 每 个第一驱动线能通过开关器件导通或截断感应 极板， 感应极板与指纹构成指纹电容， 每个第二 驱动线与开关器件连接； 驱动单元， 驱动单元与 至少一个第二驱动线通过第一开关连接； 信号处 理单元， 包括： 积分电路， 积分电路与至少一个第 二驱动线通过第二开关连接， 第一开关。

3、的闭合/ 断开状态与第二开关相反。 本申请提供的指纹识 别传感器能实现大面积识别， 并能够提高指纹识 别的灵敏度。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 210142336 U 2020.03.13 CN 210142336 U 1.一种电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 包括： 基板； 位于所述基板表面呈阵列分布的指纹感应单元； 设置在所述基板表面的按第一预定距离间隔排列的多个第一驱动线； 设置在所述基板表面的按第二预定距离间隔排列的多个第二驱动线， 所述第二驱动线 与所述第一驱动线交叉连接形成所述指纹感应单元， 每个所述指纹感应单元包括： 感应极 板和与其连接的开关器件， 每个所述。

4、第一驱动线能通过所述开关器件导通或截断所述感应 极板， 所述感应极板与指纹构成指纹电容， 每个所述第二驱动线与所述开关器件连接； 用于为所述开关器件提供导通信号的驱动单元， 所述驱动单元与至少一个所述第二驱 动线通过第一开关连接； 信号处理单元， 包括： 积分电路， 所述积分电路与至少一个所述第二驱动线通过第二开 关连接， 所述第一开关的闭合/断开状态与所述第二开关相反。 2.如权利要求1所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述开关器件具有输出 端、 连接端和控制端， 所述连接端与所述输出端均与所述控制端相连， 所述控制端与所述第 二驱动线相连， 所述输出端与所述第一驱动线相连， 所述。

5、连接端与所述感应极板相连， 在所述第一开关闭合时， 所述第二开关断开， 所述驱动单元能依次经所述第二驱动线、 第一驱动线、 第二驱动线为所述控制端提供导通信号， 指纹电容存储电荷； 在所述第一开关 断开时， 所述第二开关闭合， 电荷能依次经所述第一驱动线、 开关器件、 第二驱动线传递至 所述信号处理单元进行处理以生成输出信号。 3.如权利要求1所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述第二开关具有相对的 第一端和第二端， 所述第二开关的第一端连接所述第二驱动线， 所述第二开关的第二端连 接所述积分电路， 所述信号处理单元还包括补偿电路； 所述补偿电路包括： 补偿电容、 第四开关和第五开关。

6、； 其中， 所述第四开关的第一端与 第一电源电压连接， 所述第四开关的第二端与所述补偿电容的上极板连接， 所述第五开关 的第一端与第二电源电压连接， 所述第五开关的第二端与所述补偿电容的上极板连接； 所述补偿电容的上极板分别与所述第四开关的第二端和所述第五开关的第二端连接， 所述补偿电容的下极板与所述积分电路连接， 所述补偿电容的下极板与所述第二开关的第 二端连接； 所述第四开关与所述第一开关同时闭合或断开， 所述第五开关与所述第二开关同时闭 口或断开。 4.如权利要求3所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述积分电路包括积分放 大器、 积分电容和第三开关； 其中， 所述积分放大器包括。

7、负输入端、 正输入端和输出端， 所述积分放大器的负输入端 与所述补偿电路连接， 所述负输入端与所述第二开关的第二端连接， 所述积分放大器的正 输入端与参考电压相连； 所述积分电容的上极板与所述积分放大器的负输入端连接， 所述 积分电容的下极板与所述积分放大器的输出端连接； 所述第三开关的第一端与所述积分电容的上极板连接， 所述第三开关的第二端与所述 积分电容的下极板连接， 所述第三开关与所述第一开关同时闭合或断开， 所述第三开关闭 合时， 所述积分电路处于复位模式。 权利要求书 1/2 页 2 CN 210142336 U 2 5.如权利要求1所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述第。

8、一驱动线与所述第 二驱动线的材料均为透明的金属或氧化物导体。 6.如权利要求5所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述第一驱动线与所述第 二驱动线的材料为铟锡氧化物。 7.如权利要求1所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述第一预定距离与所述 第二预定距离均为100300 m。 8.如权利要求1所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述第一驱动线与所述第 二驱动线之间的夹角为90 。 9.如权利要求1所述的电容式指纹识别传感器， 其特征在于， 所述驱动单元设置有电荷 泵用于提升电压。 10.一种电子设备， 其特征在于， 包括如权利要求1-9中任一项所述的电容式指纹识别 传。

9、感器。 权利要求书 2/2 页 3 CN 210142336 U 3 电容式指纹识别传感器和电子设备 技术领域 0001 本申请涉及指纹识别技术领域， 尤其涉及一种电容式指纹识别传感器和电子设 备。 背景技术 0002 由于指纹具有终身不变性、 唯一性和方便性， 可以提供较高级别的身份安全认证。 目前的指纹识别传感器通常包括： 光学指纹识别传感器和电容式指纹识别传感器。 其中， 利 用电容式指纹识别传感器识别的原理是： 当手指贴合在感应区域时， 手指贴面与感应面形 成了指纹电容。 由于手指表皮层的凹凸不平， 凸的地方称为 “脊” ， 凹的地方称为 “谷” ，“脊” 和 “谷” 与感应面之间的实。

10、际距离不同， 形成的电容数值也不相同， 从而能够将指纹信息转 化为相应的电信号并输出。 最后将采集到的信号进行处理， 能获得反应指纹信息的图像， 通 过与之前存入的指纹信息进行对比则完成指纹识别过程。 0003 现有技术中， 通常是以指纹识别传感器本身的感应区域作为感应面， 而考虑到成 本的因素， 指纹识别传感器本身的感应区域无法做到大面积， 这使得指纹识别区域小， 导致 传感器采集到的指纹信息少， 造成识别困难。 实用新型内容 0004 为解决上述问题， 本申请提供了一种电容式指纹识别传感器和电子设备， 能实现 大面积识别， 并能够提高指纹识别的灵敏度。 提供的技术方案如下所述： 0005 。

11、一种电容式指纹识别传感器， 包括： 0006 基板； 0007 位于所述基板表面呈阵列分布的指纹感应单元； 0008 设置在所述基板表面的按第一预定距离间隔排列的多个第一驱动线； 0009 设置在所述基板表面的按第二预定距离间隔排列的多个第二驱动线， 所述第二驱 动线与所述第一驱动线交叉连接形成所述指纹感应单元， 每个所述指纹感应单元包括： 感 应极板和与其连接的开关器件， 每个所述第一驱动线能通过所述开关器件导通或截断所述 感应极板， 所述感应极板与指纹构成指纹电容， 每个所述第二驱动线与所述开关器件连接； 0010 用于为所述开关器件提供导通信号的驱动单元， 所述驱动单元与至少一个所述第 。

12、二驱动线通过第一开关连接； 0011 信号处理单元， 包括： 积分电路， 所述积分电路与至少一个所述第二驱动线通过第 二开关连接， 所述第一开关的闭合/断开状态与所述第二开关相反。 0012 作为一种优选的实施方式， 所述开关器件具有输出端、 连接端和控制端， 所述连接 端与所述输出端均与所述控制端相连， 所述控制端与所述第二驱动线相连， 所述输出端与 所述第一驱动线相连， 所述连接端与所述感应极板相连， 0013 在所述第一开关闭合时， 所述第二开关断开， 所述驱动单元能依次经所述第二驱 动线、 第一驱动线、 第二驱动线为所述控制端提供导通信号， 指纹电容存储电荷； 在所述第 说明书 1/8。

13、 页 4 CN 210142336 U 4 一开关断开时， 所述第二开关闭合， 电荷能依次经所述第一驱动线、 开关器件、 第二驱动线 传递至所述信号处理单元进行处理以生成输出信号。 0014 作为一种优选的实施方式， 所述第二开关具有相对的第一端和第二端， 所述第二 开关的第一端连接所述第二驱动线， 所述第二开关的第二端连接所述积分电路， 所述信号 处理单元还包括补偿电路； 0015 所述补偿电路包括： 补偿电容、 第四开关和第五开关； 其中， 所述第四开关的第一 端与第一电源电压连接， 所述第四开关的第二端与所述补偿电容的上极板连接， 所述第五 开关的第一端与第二电源电压连接， 所述第五开关。

14、的第二端与所述补偿电容的上极板连 接； 0016 所述补偿电容的上极板分别与所述第四开关的第二端和所述第五开关的第二端 连接， 所述补偿电容的下极板与所述积分放大器的负输入端连接， 所述补偿电容的下极板 与所述第二开关的第二端连接； 0017 所述第四开关与所述第一开关同时闭合或断开， 所述第五开关与所述第二开关同 时闭口或断开。 0018 作为一种优选的实施方式， 所述积分电路包括积分放大器、 积分电容和第三开关； 0019 其中， 所述积分放大器包括负输入端、 正输入端和输出端， 所述积分放大器的负输 入端与所述补偿电路连接， 所述负输入端与所述第二开关的第二端连接， 所述积分放大器 的正。

15、输入端与参考电压相连； 所述积分电容的上极板与所述积分放大器的负输入端连接， 所述积分电容的下极板与所述积分放大器的输出端连接； 0020 所述第三开关的第一端与所述积分电容的上极板连接， 所述第三开关的第二端与 所述积分电容的下极板连接， 所述第三开关与所述第一开关同时闭合或断开， 所述第三开 关闭合时， 所述积分电路处于复位模式。 0021 作为一种优选的实施方式， 所述第一驱动线与所述第二驱动线的材料均为透明的 金属或氧化物导体。 0022 作为一种优选的实施方式， 所述第一驱动线与所述第二驱动线的材料为铟锡氧化 物。 0023 作为一种优选的实施方式， 所述第一预定距离与所述第二预定距。

16、离均为100300 m。 0024 作为一种优选的实施方式， 所述第一驱动线与所述第二驱动线之间的夹角为90 。 0025 作为一种优选的实施方式， 所述驱动单元设置有电荷泵用于提升电压。 0026 一种电子设备， 包括所述的电容式指纹识别传感器。 0027 有益效果： 0028 本申请实施方式提供的电容式指纹识别传感器以及电子设备， 在第一开关闭合 时， 第二开关断开， 驱动单元能通过第二驱动线为指纹感应单元中的开关器件提供导通信 号， 此时当手指按压在识别区域时， 能够与指纹感应单元中的感应极板形成指纹电容并储 存电荷； 在第一开关断开时， 第二开关闭合， 电荷能经开关器件、 第一驱动线输。

17、出电荷并经 第二驱动线传递至所述信号处理单元中的积分电路进行处理以生成输出信号。 0029 在本申请实施方式中， 由于开关器件本身存在有寄生电容， 在第一开关闭合时， 开 关器件中的寄生电容和指纹电容均能注入电荷， 当第二开关闭合时， 指纹电容和寄生电容 说明书 2/8 页 5 CN 210142336 U 5 中存储的电荷均通过开关器件、 第一驱动线通过第二驱动线传输给积分电路， 从而能够减 小开关器件寄生电容带来的影响， 有利于提升指纹识别的灵敏度。 另外， 本申请通过设置阵 列分布的指纹感应单元， 指纹感应单元阵列构成该电容式指纹识别传感器的感测区域， 能 够扩大指纹识别区域， 当手指按。

18、压在感测区域时， 通过第一驱动线和第二驱动线能够选取 对应的指纹识别区域， 从而进行指纹信息的采集。 0030 参照后文的说明和附图， 详细公开了本申请的特定实施方式， 指明了本申请的原 理可以被采用的方式。 应该理解， 本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。 0031 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多 个其它实施方式中使用， 与其它实施方式中的特征相组合， 或替代其它实施方式中的特征。 0032 应该强调， 术语 “包括/包含” 在本文使用时指特征、 整件、 步骤或组件的存在， 但并 不排除一个或更多个其它特征、 整件、 步骤或组件的存在或附加。 附。

19、图说明 0033 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 申请的一些实施例， 对于本领域技术人员来讲， 在不付出创造性劳动力的前提下， 还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0034 图1为本申请实施方式提供的电容式指纹识别传感器结构示意图； 0035 图2为本申请实施方式提供的一个指纹感应单元的结构示意图； 0036 图3为本申请实施方式提供的指纹感应单元阵列； 0037 图4为本申请实施方式提供的信号处理单元的电路结构图； 0038 图5为本申请实施方式提供的电子设备示意图。

20、。 0039 附图标记说明： 0040 1、 基板； 2、 指纹感应单元； 21、 感应极板； 22、 开关器件； 23、 指纹电容； 3、 第一驱动 线； 4、 第二驱动线； 5、 驱动单元； 6、 信号处理单元； 61、 积分放大器； 10、 电子屏幕； 20、 识别区 域； S1、 第一开关； S2、 第二开关； S3、 第三开关； S4、 第四开关； S5、 第五开关。 具体实施方式 0041 下面将结合附图和具体实施方式， 对本实用新型的技术方案作详细说明， 应理解 这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制范围， 在阅读了本实用新型之后， 本领 域技术人员对本实用新型的各种等价形。

21、式的修改均落入本申请所限定的范围内。 0042 需要说明的是， 当元件被称为 “设置于” 另一个元件， 它可以直接在另一个元件上 或者也可以存在居中的元件。 当一个元件被认为是 “连接” 另一个元件， 它可以是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。 本文所使用的术语 “垂直的” 、“水平的” 、“上” 、 “下” 、“左” 、“右” 以及类似的表述只是为了说明的目的， 并不表示是唯一的实施方式。 0043 下文是以获取用户指纹信息作为主述场景来阐述的。 但基于上文描述可知， 本实 用新型实施例的保护范围并不因此而受到限定。 在本说明书中， 将本实用新型实施例的电 容式指纹识别传感器在。

22、正常使用状态下， 指向或面对使用者的方向定义为 “上” ， 将与之相 反， 或者背对使用者的方向定义为 “下” 。 说明书 3/8 页 6 CN 210142336 U 6 0044 下面将结合图1至图5对本实用新型实施例的电容式指纹识别传感器进行解释和 说明。 需要说明的是， 为了便于说明， 在本实用新型的实施例中， 相同的附图标记表示相同 的部件。 而为了简洁， 在不同的实施例中， 省略对相同部件的详细说明， 且相同部件的说明 可互相参照和引用。 0045 具体的， 将图1至图5中所示意的向上的方向定义为 “上” ， 将图1至图5中所示意的 向下的方向定义为 “下” 。 值得注意的是， 本。

23、说明书中的对各方向定义， 只是为了说明本实用 新型技术方案的方便， 并不限定本实用新型实施例的电容式指纹识别传感器在包括但不限 定于使用、 测试、 运输和制造等等其他可能导致装置方位发生颠倒或者位置发生变换的场 景中的方向。 0046 如图1至图3所示， 本申请提供了一种电容式指纹识别传感器， 包括： 基板1； 位于所 述基板1表面呈阵列分布的指纹感应单元2； 设置在所述基板1表面的按第一预定距离间隔 排列的多个第一驱动线3； 设置在所述基板1表面的按第二预定距离间隔排列的多个第二驱 动线4， 所述第二驱动线4与所述第一驱动线3交叉连接形成所述指纹感应单元2， 每个所述 指纹感应单元2包括： 。

24、感应极板21和与其连接的开关器件22， 每个所述第一驱动线3能通过 所述开关器件22导通或截断所述感应极板21， 所述感应极板21与指纹构成指纹电容23， 每 个所述第二驱动线4与所述开关器件22连接； 用于为所述开关器件22提供导通信号的驱动 单元5， 所述驱动单元5与至少一个所述第二驱动线4通过第一开关S1连接； 信号处理单元6， 信号处理单元6， 包括： 积分电路， 所述积分电路与至少一个所述第二驱动线4通过第二开关 S2连接， 所述第一开关S1的闭合/断开状态与所述第二开关S2相反。 0047 本申请实施方式提供的电容式指纹识别传感器以及电子设备， 在第一开关S1闭合 时， 第二开关S。

25、2断开， 驱动单元5能通过第二驱动线4为指纹感应单元2中的开关器件22提供 导通信号， 此时当手指按压在识别区域时， 能够与指纹感应单元2中的感应极板21形成指纹 电容23并储存电荷； 在第一开关S1断开时， 第二开关S2闭合， 电荷能经开关器件22、 第一驱 动线3输出电荷并经第二驱动线4传递至所述信号处理单元6进行处理以生成输出信号。 0048 在本申请实施方式中， 由于开关器件22本身存在有寄生电容， 在第一开关S1闭合 时， 开关器件22中的寄生电容和指纹电容23均能注入电荷， 当第二开关S3闭合时， 指纹电容 23和寄生电容中存储的电荷均通过开关器件22、 第一驱动线3通过第二驱动线。

26、4传输给信号 处理单元6， 从而能够减小开关器件22寄生电容带来的影响， 有利于提升指纹识别的灵敏 度。 另外， 本申请通过设置阵列分布的指纹感应单元2， 指纹感应单元2阵列构成该电容式指 纹识别传感器的感测区域， 能够扩大指纹识别区域， 当手指按压在感测区域时， 通过第一驱 动线3和第二驱动线4能够选取对应的指纹识别区域， 从而进行指纹信息的采集。 0049 具体的， 所述基板1的材料为绝缘材料， 以提高基板1表面上指纹感应单元2之间的 隔离性。 优选的， 基板1为玻璃基板。 如图3所示， 基板1表面上设置有呈阵列分布的指纹感应 单元2。 所述指纹感应单元2阵列构成了该电容式指纹识别传感器的。

27、感测平面， 该感测平面 与能够导电的手指指纹之间形成有平面发射电场， 用于采集指纹信息。 每个所述指纹感应 单元2包括感应极板21和开关器件22， 所述开关器件22与感应极板21相连接， 感应极板21与 指纹形成指纹电容23。 具体的， 当手指按压在感测区域上时， 感应极板21与指纹在所述平面 发射电场中构成的指纹电容23的电容大小与感测平面和指纹之间的距离相关， 该电容式指 纹识别传感器根据与指纹电容23相关的电压信号获取相应的指纹信息。 所述开关器件22用 说明书 4/8 页 7 CN 210142336 U 7 于控制指纹感应单元2中感应极板21所获得的电压信号输出， 当开关器件22导通。

28、时， 该指纹 感应单元2将电压信号输出。 0050 如图1和图2所示， 所述基板1的表面设置有多个按第一预定距离间隔排列的第一 驱动线3， 以及多个沿第二预定距离间隔排列的第二驱动线4。 第一驱动线3与第二驱动线4 均为导电材料， 第一驱动线3和第二驱动线4均交叉设置并电性连接， 从而形成所述的指纹 感应单元2。 其中， 每个第一驱动线3能通过指纹感应单元2中的开关器件22与感应极板21导 通或截断， 即当开关器件22导通时， 感应极板21所获得的电压信号能够通过第一驱动线3输 出， 每个第二驱动线4与开关器件22连接， 从而能够为开关器件22传输导通信号。 0051 所述第一驱动线3和第二驱。

29、动线4的实际个数本申请不作限制， 可以根据所需的指 纹识别感应区域来进行调整。 在本申请实施例中， 第一驱动线3和第二驱动线4之间的夹角 优选为90 ， 即第一驱动线3和第二驱动线4可以沿行方向、 列方向进行设置。 所述第一驱动 线3与第二驱动线4交叉设置有形成指纹感应单元2的阵列。 0052 在本实施方式中， 所述第一驱动线3与所述第二驱动线4的材料均为透明的金属或 氧化物导体， 通过在基板1表面设置透明的驱动线形成透明电极， 在保证电性连接的同时不 影响电子屏幕的显示效果。 优选的， 所述第一驱动线3与所述第二驱动线4的材料为铟锡氧 化物。 0053 在本实施方式中， 所述第一预定距离与所。

30、述第二预定距离均为100300 m。 通过 设置第一预定距离和第二预定间距100300 m， 使得指纹感应单元2的尺寸在该范围内， 在 能够保证指纹感应单元2稳定采集到指纹电信号的同时， 还能防止指纹的 “谷” 与 “脊” 位于 同一指纹感应单元2中， 避免无法区分电信号。 0054 所述驱动单元5用于为所述开关器件22提供导通信号， 所述驱动单元5与至少一个 所述第二驱动线4通过第一开关S1连接。 优选的， 所述驱动单元5设置有电荷泵用于提升电 压， 从而提高指纹识别传感器的灵敏度。 信号处理单元6用于读取第一驱动线3传输的电压 信号， 所述信号处理单元6包括积分电路， 所述积分电路用于将电。

31、压信号放大并输出， 所述 积分电路与至少一个所述第二驱动线4通过第二开关S2连接。 所述第一开关S1的闭合/断开 状态与所述第二开关S2相反。 0055 具体的， 所述第一开关S1可以在第一时钟信号PH1的控制下进行开关动作， 当第一 时钟信号PH1为高电平时， 第一开关S1闭合， 当第一时钟信号PH1为低电平时， 第一开关S1断 开。 当第一开关S1处于闭合状态时， 相应于用户的触摸操作， 驱动单元5通过第二驱动线4、 以及与第二驱动线4交叉连接的第一驱动线3为开关器件22提供电压信号， 当用户手指按压 在感测区域上时， 与指纹感应单元2阵列中的感应极板21形成指纹电容23， 指纹电容23存。

32、储 电荷。 0056 第二开关S2可以在第二时钟信号PH2的控制下进行开关动作， 第二时钟信号PH2与 第一时钟信号PH1反相。 即当第一时钟信号PH1为高电平时， 第二时钟信号PH2为低电平， 当 第一时钟信号PH1为低电平时， 第二时钟信号PH2为高电平。 当第一时钟信号PH1为高电平 时， 第一开关S1闭合， 第二开关S2断开。 当第二时钟信号PH2为高电平时， 第一开关S1断开， 第二开关S2闭合。 在本实施例中， 当第一时钟信号PH1为高电平时， 第一开关S1闭合时， 第二 开关S2断开， 指纹电容23存储电荷， 当第一时钟信号PH1为低电平时， 第一开关S1断开， 第二 开关S2闭。

33、合， 指纹电容23存储的电荷将由开关器件22、 第一驱动线3经与其交叉连接的第二 说明书 5/8 页 8 CN 210142336 U 8 驱动线4传输至信号处理单元6。 0057 进一步的， 如图2所示， 所述开关器件22具体可以是薄膜晶体管器件。 所述开关器 件21具有输出端、 连接端和控制端， 所述连接端与所述输出端均与所述控制端相连， 所述控 制端与所述第二驱动线4相连， 所述输出端与所述第一驱动线3相连， 所述连接端与所述感 应极板21相连。 在所述第一开关S1闭合时， 所述第二开关S2断开， 所述驱动单元5能依次经 所述第二驱动线4、 第一驱动线3、 第二驱动线4为所述控制端提供导。

34、通信号， 指纹电容23存 储电荷。 在所述第一开关S1断开时， 所述第二开关S2闭合， 电荷能依次经所述第一驱动线3、 开关器件22、 第二驱动线4传递至所述信号处理单元6进行处理以生成输出信号。 0058 在本实施例中， 所述开关器件22在指纹感应单元2阵列中， 存在有寄生电容。 当第 一时钟信号PH1为高电平时， 第一开关S1闭合、 第二开关S2断开时， 开关器件22的接通驱动 单元5提供的驱动电压， 开关器件22和指纹电容23均注入电荷。 当第一时钟信号PH1为低电 平时， 第一开关S1断开、 第二开关S2闭合， 开关器件22中的寄生电容和指纹电容23均能够通 过开关器件22、 第一驱动。

35、线3将电荷输出， 从而能够减小开关器件22寄生电容带来的影响。 0059 如图4所示， 所述第二开关S2具有相对的第一端和第二端， 所述第二开关S2的第一 端连接所述第二驱动线4， 所述第二开关S2的第二端连接所述信号处理单元6的积分电路， 所述信号处理单元6包括： 积分电路和补偿电路， 在所述第一开关S1从闭合状态切换至断开 状态的过程中， 存储至所述补偿电路的电荷的变化量与所述指纹电容23中的基底电容(图 中未示出)存储的电荷量相等。 所述积分电路包括积分放大器61、 积分电容Cref和第三开关 S3， 其中， 所述积分放大器61包括负输入端、 正输入端和输出端， 所述积分放大器61的负输。

36、 入端与所述补偿电路连接， 所述负输入端与所述第二开关S2的第二端连接， 所述积分放大 器61的正输入端与参考电压Vref相连。 所述积分电容Cref的上极板与所述积分放大器61的 负输入端连接， 所述积分电容Cref的下极板与所述积分放大器61的输出端连接。 所述第三 开关S3具有相对的第一端和第二端， 所述第三开关S3的第一端与所述积分电容Cref的上极 板连接， 所述第三开关S3的第二端与所述积分电容Cref的下极板连接， 所述第三开关S3与 所述第一开关S1同时闭合或断开， 在所述第三开关S3闭合时， 所述积分电路处于复位模式。 0060 具体的， 所述第三开关S3可以在第一时钟相位P。

37、H1的控制下进行开关动作。 即当第 一时钟相位PH1为高电平时， 第二时钟相位PH2为低电平， 第一开关S1闭合， 第二开关S2断 开， 第三开关S3闭合， 指纹电容23存储电容， 该积分电路为复位模式； 当第一时钟相位PH1为 低电平时， 第二时钟相位PH2为高电平， 第一开关S1断开， 第二开关S2闭合， 第三开关S3断 开， 积分电路和补偿电路参与电荷的传递。 0061 由于指纹电容23包括指纹的脊电容以及谷电容， 而脊电容以及谷电容均可以等效 为基底电容和有效电容， 指纹检测主要是根据脊电容和谷电容中各自包括的有效电容完成 指纹检测。 但是脊电容以及谷电容中的基底电容远远大于各自对应的。

38、有效电容， 从而导致 指纹电容23的基底电容也会产生固定的基底信号， 该基底信号在完成积分放大处理后将导 致输出饱和， 大大降低输出动态范围， 使输出信号严重失真。 在本实施例中， 通过设置补偿 电路， 在所述第一开关S1从闭合状态切换至断开状态的过程中， 存储至所述补偿电路的电 荷的变化量与所述指纹电容23中的基底电容以及开关器件22中的寄生电容存储的电荷量 相等， 从而能够消除基底电容和寄生电容对积分电路的影响。 0062 在本实施方式中， 所述补偿电路包括： 补偿电容Cs、 第四开关S4和第五开关S5。 其 说明书 6/8 页 9 CN 210142336 U 9 中， 所述第四开关S4。

39、的第一端与第一电源电压V1连接， 所述第四开关S4的第二端与所述补 偿电容Cs的上极板连接， 所述第五开关S5的第一端与第二电源电压V2连接， 所述第五开关 S5的第二端与所述补偿电容Cs的上极板连接。 所述补偿电容Cs的上极板分别与所述第四开 关S4的第二端和所述第五开关S5的第二端连接， 所述补偿电容Cs的下极板与所述积分放大 器61的负输入端连接， 所述补偿电容Cs的下极板与所述第二开关S2的第二端连接。 所述第 四开关S4与所述第一开关S1、 所述第三开关S3同时闭合或断开， 所述第五开关S5与所述第 二开关S2同时闭口或断开。 0063 具体的， 所述第四开关S4可以在第一时钟相位P。

40、H1的控制下进行开关动作。 即当第 一时钟相位PH1为高电平时， 第二时钟相位PH2为低电平， 第一开关S1闭合， 第二开关S2断 开， 第三开关S3闭合， 第四开关S4闭合， 指纹电容23存储电容， 该积分电路为复位模式； 当第 一时钟相位PH1为低电平时， 第二时钟相位PH2为高电平， 第一开关S1断开， 第二开关S2闭 合， 第三开关S3断开， 第四开关S4断开。 0064 所述第五开关S5可以在第二时钟相位PH2的控制下进行开关动作。 即当第二时钟 相位PH2为高电平时， 第一时钟相位PH1为低电平， 第一开关S1断开， 第二开关S2闭合， 第三 开关S3断开， 第四开关S4断开， 第。

41、五开关S5闭合； 当第二时钟相位PH2为低电平时， 第一时钟 相位PH1为高电平， 第一开关S1闭合， 第二开关S2断开， 第三开关S3闭合， 第四开关S4闭合， 第五开关S5断开。 0065 在本申请实施方式中， 该电容式指纹识别传感器的一个积分处理周期包括当第一 时钟相位PH1为高电平同时第二时钟相位PH2为低电平的第一阶段， 以及当第一时钟信号 PH1为低电平同时第二时钟信号PH2为高电平的第二阶段。 当处于第一阶段时， 第一开关S1、 第三开关S3和第四开关S4为闭合状态， 第二开关S2和第五开关S5为断开状态； 当处于第二 阶段时， 即第二开关S2和第五开关S5为闭合状态， 第一开关。

42、S1、 第三开关S3和第四开关S4为 断开状态。 0066 请参阅图1和图4， 在第一阶段时， 第一开关S1、 第三开关S3和第四开关S4为闭合状 态， 同时， 第二开关S2和第五开关S5为断开状态。 指纹感应单元2通过第一驱动线3以及第二 驱动线4与驱动单元5接通， 指纹电容23存储电荷。 设定指纹电容为Cf， 驱动单元5提供的电 压为Vd。 当处于第一阶段时， 第一开关S1闭合， 指纹电容23存储的电荷量为CfVd， 指纹感 应单元2中的寄生电容存储的电荷量为C寄 生Vd； 第三开关S3闭合， 积分电路处于复位模式； 第四开关S4闭合， 补偿电容Cs的上级板通过第四开关S4接通第一电源电压。

43、V1， 补偿电容Cs 的下极板接积分电路， 则补偿电容Cs存储的电荷量为Cs(V1-Vref)。 0067 在处于第二阶段时， 第二开关S2和第五开关S5闭合， 同时， 第一开关S1、 第三开关 S3和第四开关S4为断开状态。 第二开关S2闭合时， 指纹电容23中的感应极板21通过第二开 关S2接通积分电路和补偿电路， 指纹电容23以及寄生电容上的电荷传递至补偿电容Cs和积 分电容Cref。 所述补偿电容Cs的上级板接通第二电源电压V2， 补偿电容Cs存储的电荷的变 化量为Cs(V1-Vref)-Cs(V2-Vref)， 所述积分电容Cref存储的电荷为Cref(Vref- Vout)。 由电。

44、荷守恒定律可得： 0068 (Cf+C寄 生)(Vd-Vref)Cs(V1-Vref)-Cs(V2-Vref)+Cref(Vref-Vout) (1) 0069 (Cf+C寄 生)(Vd-Vref)Cs(V1-V2)+Cref(Vref-Vout) (2) 说明书 7/8 页 10 CN 210142336 U 10 0070通过公式(2)可以得出： 0071 其中， CfC基 底+C有 效， 则： 0072 (Cf+C寄 生)(Vd-Vref)C基 底(Vd-Vref)+C有 效(Vd-Vref)+C寄 生(Vd-Vref) (4) 0073 将公式(4)带到公式(3)中， 可以得出： 00。

45、74 VoutVref-C基 底(Vd-Vref)+C有 效(Vd-Vref)+C寄 生(Vd-Vref)Cs(V1-V2)/Cref 0075 通过设置Cs(V1-V2)C基 底(Vd-Vref)+C寄 生(Vd-Vref)， 具体可以通过调节V1-V2的 差值或者Cs的大小， 使得基底电容和寄生电容上的电荷量全部转移至补偿电容Cs上， 从而 抵消基底电容和寄生电容对积分电路输出信号的影响， 进而提高了积分电路的输出动态范 围， 有利于提升指纹识别的灵敏度。 0076 本申请实施方式还提供了一种电子设备， 如图5所示， 包括所述的电容式指纹识别 传感器。 所述电容式指纹识别传感器可以对应于图。

46、5中的识别区域20。 在本实施例中， 通过 设置大面积电容式指纹识别传感器， 增加了指纹识别的感测面积， 也可用于全面屏指纹识 别， 即电子屏幕10的显示区域均可以为识别区域20， 从而提高用户体验。 0077 为了实现电子设备的基本功能， 本实用新型实施例中的电子设备还可以包括其他 必需的模块或部件。 以移动智能手机为例， 其还可以包括外部电路、 通信模块、 电池等。 0078 需要说明的是， 电子设备所包括的其他必需的模块或部件， 可以选用任意合适的 现有构造。 为清楚简要地说明本实用新型所提供的技术方案， 在此将不再对上述部分进行 赘述， 说明书附图也进行了相应简化。 但应该理解， 本实。

47、用新型在范围上并不因此而受到限 制。 0079 具体的， 当本实用新型实施例的电容式指纹识别传感器被配置于电子设备中时， 电子设备可以基于该电容式指纹识别传感器获取用户的指纹特征信息， 用以与存储的指纹 信息进行匹配， 以实现对当前用户的身份验证， 从而确认其是否有相应的权限来对电子设 备执行相关的操作。 0080 本实用新型实施例的电容式指纹识别传感器可以被应用在包括但不限于移动智 能手机、 平板电子设备、 计算机、 GPS导航仪、 个人数字助理、 智能可穿戴设备等电子设备中。 0081 需要说明的是， 在本申请的描述中， 术语 “第一” 、“第二” 等仅用于描述目的和区别 类似的对象， 两。

48、者之间并不存在先后顺序， 也不能理解为指示或暗示相对重要性。 此外， 在 本申请的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以上。 0082 应该理解， 以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。 通过阅读上述描 述， 在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易 见的。 出于全面之目的， 所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本 文中。 说明书 8/8 页 11 CN 210142336 U 11 图1 说明书附图 1/3 页 12 CN 210142336 U 12 图2 图3 说明书附图 2/3 页 13 CN 210142336 U 13 图4 图5 说明书附图 3/3 页 14 CN 210142336 U 14 。