電容檢測電路及其檢測方法以及指紋傳感器的製作方法
2023-07-24 17:46:36 2
專利名稱:電容檢測電路及其檢測方法以及指紋傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測微小電容的電容檢測電路和檢測方法以及應用該方法的指紋傳感器。
背景技術：
以往，作為生物統計技術(生物識別技術)中最有希望的指紋傳感器，在2個薄膜表面上以給定間隔分別形成列布線和行布線，在通過介入絕緣膜等相隔給定間隔相向配置該薄膜而形成的壓敏式電容傳感器正在開發。在該壓敏式電容傳感器中當放置手指時對應於指紋的形狀，薄膜形狀發生變形，列布線和行布線的間隔根據位置而變化，指紋的形狀作為列布線和行布線交點的電容被檢測。在該壓敏式電容傳感器中，作為為檢測不滿數百fF(千萬億分之一法拉)的電容而可以應用的現有技術，可以舉出通過開關電容電路將電容變換為電信號的檢測電路。這是將通過由第一傳感器驅動信號驅動而對檢測對象的電容進行檢測的傳感器電容元件、和通過由第二傳感器驅動信號驅動並成為檢測電路基準電容的參照電容元件連接到共同的開關電容電路，由交互動作的第一和第二採樣保持部對各個輸出信號分別採樣後，求取採樣結果的差，由此獲得檢測信號的檢測電路。
在共同的開關電容電路中，該檢測電路，成為檢測對象的電容Cs與反饋電容Cf成反比，可以穩定進行檢測，並且在開關電容電路的復位開關(反饋控制開關)的柵電極與其它電極之間的寄生電容上積蓄的電荷Qd洩漏到其它電極的影響(偏移量)抵消。另外，對於在開關電容電路的基準電位的偏置成分和輸入信號等中包含的低頻噪聲，通過求取兩個採樣結果的差，也可以期待具有在某種程度上除去噪聲的效果(比如，專利文獻1)。
專利文獻1特開平8-145717公報(第0018～0052段、圖1～圖4/對應美國專利文獻第5,633,594)不過，上述以往的檢測電路，被設計用於穩定檢測單一電容的變化，而要在區域型傳感器那樣多條列布線和行布線成矩陣狀，檢測列布線和行布線的交差點附近的微小電容的電路中適用時，則會產生問題。
具體講，作為指紋傳感器的解析度要求在50μm左右，通過交差列布線和行布線形成的電容值Cs及其變化量ΔCs為不滿數百fF(千萬億分之一法拉)的微小值。為此，所存在的問題要想沒有誤差且穩定形成要求與檢測對象電容Cs幾乎相同程度電容值的參照電容Cr是很困難的，由於檢測信號受到參照電容Cr變動等的影響，不能得到具有足夠S/N比的檢測信號。
進一步，所存在的問題在於對於矩陣型傳感器，在多條行布線上必須分別連接多個開關電容電路和參照電容Cr，對於某一個列布線，在交差的各行布線上連接的多個參照電容Cr之間發生無序偏差，在檢測系統全體中，各參照電容很難作為基準電容。
發明內容
本發明在考慮上述情況而進行的發明，其目的在於提供一種不使用可能成為測定誤差原因的參照電容Cr，通過差動運算，即使沒有Cr時也可除去偏置，能夠準確捕捉相當於微小電容的輸出電壓的電容檢測電路及其檢測方法以及指紋傳感器。
本發明提供的第一種電容檢測電路，其用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，包括列布線驅動裝置，其向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號。所述電容檢測電路還包括行電壓輸出裝置，其在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；和運算裝置，其運算從所述行電壓輸出裝置輸出的第三電壓和第四電壓之差；對所述列布線以及行布線交差的每個交差點求出所述第三電壓和第四電壓之差。所述電容檢測電路進一步包括最大值檢測裝置，其用於求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；偏置設定裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；和校正裝置，其從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
依據該構成，由於採用獲取上述充電時的輸出電壓和上述放電時的輸出電壓之差的構成，在對上述交差點的電容進行充放電的電流上始終在一定方向上重疊的饋通對放電電流的影響可以抵消。並且由上述最大值檢測手段檢測的最大值比給定值小時，認為是沒有放置手指的狀態、將此作為偏置值保存，而比給定值大時、作為放置有手指的狀態、根據所得到的值校正偏置值，所以能夠讓放置了手指時的值的變化明顯化。
在上述電容檢測電路中，進一步設置放大裝置，其將上述各交差點的第三電壓和第四電壓放大後輸出；和放大率調整裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測出的最大值比預先設定的增益設定用最大值判定基準值大時，減小用於對所述各交差點的第三電壓以及第四電壓進行放大的放大率，並且，在由所述最大值檢測裝置所檢測出的最小值比預先設定的增益設定用最小值判定基準值小時，增大用於對所述各交差點的第三電壓以及第四電壓進行放大的放大率。
依據該構成，作為指紋傳感器的特點、手指強力按壓與手指弱力按壓時、檢測信號整體的強度出現差異，作為指紋傳感器的特點、由於峰與谷數據的對比度重要、即使整體強度弱、通過提高整個檢測系統的增益、可以調整測定數據的對比度、即使整體強度低、也可以確保測試數據的對比度。
在上述電容檢測電路中，進一步包括保存所述偏置電壓的非易失性存儲器，在當電源剛接入之後由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值比預先設定的偏置設定用基準值大時，採用所述非易失性存儲器中保存的所述偏置電壓進行偏置校正。
本發明提供第二種電容檢測電路，其用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，包括列布線驅動裝置，其向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號。所述電容檢測電路還包括行電壓輸出裝置，其分別設置在所述各行布線上，在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；保持裝置，其對應所述各行電壓輸出裝置設置、保持從所述行電壓輸出裝置輸出的電壓；選擇裝置，其依次選擇所述保持裝置的輸出後輸出；模擬/數字轉換裝置，其將所述選擇裝置的輸出變換為數字數據；運算裝置，其保存所述模擬/數字轉換裝置的輸出，基於所保存的各數據對所述各列布線以及行布線的交差點運算所述第三電壓與第四電壓之差電壓；最大值檢測裝置，其用於求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；偏置設定裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；和校正裝置，其從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
依據該構成，對多條上述列布線依次施加測定用的信號，與此對應，保持並依次選擇成為對象的行布線的測定數據，進行模擬/數字轉換，與電容檢測並行處理數據，所以能高效地處理測定數據。
本發明提供一種指紋傳感器，具有上述電容檢測電路。
依據該構成，不採用參照電容而獲得相當於微小電容的輸出電壓，採用並行處理高效率處理數據、可靠識別放置了手指的狀態、即使在測定數據的對比度低的情況下也可以調整對比度、所以可以可靠識別指紋。
本發明提供一種電容檢測方法，其用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，並向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號。在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；運算從所述行電壓輸出裝置輸出的第三電壓和第四電壓之差；對所述列布線以及行布線交差的每個交差點求出所述第三電壓和第四電壓之差；求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；在所檢測的所述最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
依據該構成，由於採用獲取上述充電時的輸出電壓和上述放電時的輸出電壓之差的構成，在對上述交差點的電容進行充放電的電流上始終在一定方向上重疊的饋通對放電電流的影響可以抵消。
圖1表示有關本發明第一實施方式的整體構成框圖。
圖2表示區域型傳感器的平面圖和截面圖。
圖3表示壓敏式區域型指紋傳感器的動作示意圖。
圖4表示區域型指紋傳感器的列布線和行布線間的電容矩陣的概念圖。
圖5表示同實施方式用的傳感器部以及開關電容電路的電路圖。
圖6表示同實施方式的檢測信號以及開關電容電路的控制信號的時序圖。
圖7表示同實施方式的選擇器以及列布線的控制信號的時序圖。
圖8表示第二實施方式的偏置校正方法的流程圖。
圖9表示第三實施方式的整體框圖。
圖10表示同實施方式的增益調整方法的流程圖。
圖11表示第四實施方式所示的整體框圖。
圖中1…傳感器部，4a、4b、4c…電容檢測電路，11…列布線(上電極)，12…行布線(下電極)，18…電容，21…運算放大器，24…模擬開關，41…列布線驅動部(列布線驅動裝置)，42…開關電容電路(行電壓輸出裝置)，43時序控制電路(行電壓輸出裝置)，44…採樣保持電路(保持裝置)，45…選擇電路(選擇裝置)，46…A/D轉換器(模擬/數字轉換裝置)，47…運算控制電路(運算裝置)(最大值檢測裝置)(基準設定裝置)(校正裝置)(放大率調整裝置)，51…可變增益放大器(放大裝置)，61…初級選擇電路(選擇裝置)，62…後級選擇電路(選擇裝置)具體實施方式
以下，參照
本發明第一實施方式。
圖1為本發明第一實施方式的整體構成框圖。圖中，列布線驅動部41(列布線驅動裝置)，向傳感器部1的各列布線，順次輸出對特定電位上升和下降的信號。當沒有輸出信號的時候，保持為接地電位。來自傳感器部1的各行布線的輸出信號被輸入到電容檢測電路4a。
電容檢測電路4a接收傳感器部1的輸出信號，檢測列布線和行布線的各交差點的電容。以下說明電容檢測電路4a的內部功能。在每條行布線上連接開關電容電路42、42…。開關電容電路42、42…輸出該電路42所連接的行布線的各交差點的電容所對應的電壓。採樣存儲器電路44、44…保持開關電容電路42、42…的輸出信號，輸出到選擇電路45。選擇電路45根據時序控制電路43輸出的切換信號，採樣存儲器電路44、44…的各輸出順次有選擇地輸出到A/D轉換器46。A/D轉換器46將輸入信號變換為數位訊號，輸出到運算控制電路47。運算控制電路47將A/D轉換器46的輸出數據依次保存在內部存儲器中，然後基於所保存的各數據算出傳感器部1的列布線、行布線的各交差點的電容並輸出計算結果。時序控制電路43進行裝置各部的時序控制。
圖2(a)為傳感器部1的平面圖、圖2(b)為截面圖。如圖2(a)所示，比如，以50μm間距排列配置的列布線11和行布線12交差。如圖2(b)所示，在基板13上配置行布線12、在其上層疊絕緣膜14、再在其上設置空隙15的間隔後配置薄膜16、薄膜16的下面配有列布線11。在列布線11與行布線12的交差點附近介入空隙15與絕緣膜14，形成電容。
當手指放置於上述傳感器部1的上面時，如圖3所示，根據手指17的凹凸，薄膜16與列布線11變形，空隙15發生變化，這樣在列布線11和行布線12的交差點的附近形成的電容發生變化。
圖4為傳感器部1的列布線和行布線間的電容矩陣的概念圖。傳感器部1由矩陣狀的電容18、18…構成、連接列布線驅動部41和電容檢測電路4a。
圖5為開關電容電路42的構成電路圖。如該圖所示，開關電容電路42由運算放大器21、在運算放大器21的反相輸入端與輸出端之間連接的反饋電容Cf以及用於反饋電容Cf的電荷放電的模擬開關24構成。並且、運算放大器21的非反相輸入端與基準電位連接。還有，在圖中，Cp為運算放大器21的寄生電容、Cs為上述交差點的電容、Cy為檢測對象以外的列布線的電容的總和。
接下來，參照圖6和圖7說明圖1和圖5所示電路的動作。
列布線驅動部41基於時序控制電路43輸出的時鐘脈衝、生成一定寬度的脈衝信號，並且從傳感器部1的第一列開始按第二列、第三列…的順序依次施加(參照圖6(c)和圖7(f))。另外這時，向輸出脈衝信號的列線以外的列線輸出接地電位。時序控制電路43如圖6(b)和圖7(a)所示，列布線驅動信號在上升前的瞬間和下降前的瞬間向開關電容電路42輸出復位信號，另外，如圖6(d)、7(b)所示，在上述復位信號稍前的時刻向採樣保持電路44輸出採樣保持信號。
另外，該時序控制電路43，在採樣保持信號間，向選擇電路45輸出N個(N為採樣保持電路44的數目)切換信號。這樣，如圖7(c)所示、通過一個採樣保持信號在採樣保持電路44、44...所保持的各信號，在下一個採樣保持信號之前的期間、依次、通過選擇電路向A/D轉換器供給，這裡，被轉換為數字數據，寫入到運算控制電路47內的存儲器。
下面說明開關電容電路42的動作。首先，在圖6所示的時刻t1，如果從時序控制電路43輸出復位信號，模擬開關24(圖5)成為接通狀態，反饋電容Cf被放電，運算放大器21的輸出OUT成為基準電位。接下來，如果該復位信號變為截止狀態，通過模擬開關24的柵極寄生電容形成的饋通，運算放大器21的輸出電壓稍微有所上升(參照圖6(a)的符號Fd)。接著，在時刻t2，列布線驅動信號上升時，同一信號通過列布線和行布線的交差點的電容Cs加到運算放大器的反相輸入端，這樣，運算放大器21的輸出OUT如圖6(a)所示，緩慢下降。
接下來，在時刻t3，如果從時序控制電路43輸出採樣保持信號，這時運算放大器21的輸出OUT的電壓Va被保持在採樣保持電路44中。接著，在時刻t4，再次輸出復位信號，反饋電容Cf被放電，運算放大器21的輸出OUT又回到基準電壓。接下來，復位信號成為截止狀態，如上述情況一樣通過模擬信號24的柵極寄生電容形成的饋通，運算放大器21的輸出電壓稍微有所上升。
接下來，在時刻t5，列布線驅動信號下降，通過同一信號的列布線和行布線的交差點的電容Cs被放電，隨此，運算放大器21的輸出OUT緩慢上升。接下來在時刻t6，如果從時序控制電路43輸出採樣保持信號，此時運算放大器21的輸出OUT電壓Vb被保持在採樣保持電路44中。接下來在時刻t7，輸出復位信號，反饋電容Cf被放電，運算放大器21的輸出OUT返回基準電壓。接下來重複上述動作。
在上述測定中，無論輸出OUT從基準電壓下降時還是上升時，通過模擬開關24的饋通電流形成的偏置Vk在+方向發生。根據這種實施方式，在檢測對象的電容Cs為數十到數百飛法的情況時該饋通形成的偏置不能忽略。在上述測定中、Va0＝-Va+Vk成為與檢測對象電容Cs成比例的電壓，所測定的電壓為Va，該電壓Va包含偏置引起的誤差Vk。
Va＝-Va0+Vk這裡，在該實施方式中，也測定了檢測對象電容Cs放電時的電壓Vb。這裡，電壓Vb0＝Vb-Vk成為與電容Cs成比例的電壓、被測定的電壓成為Vb＝Vb0+Vk這些電壓Va、Vb通過採樣保持電路44保持、接下來對所保持的電壓進行A/D轉換、寫入到運算控制電路47內的存儲器中。然後，在運算控制電路47中、進行Vb-Va＝(Vb0+Vk)-(Vk-Va0)＝Vb0+Va0的運算，這樣，得到不含有偏置誤差的測定值。
如上所述，根據上述實施方式，通過得到列布線的電位上升時與下降時的開關電容電路的輸出信號之差，能測定沒有饋通影響的電容值。另外，通過設置選擇器，花費測定時間的開關電容電路的測定在各線並行進行，能夠提高傳感器整體的測定速度。
接下來、說明本發明第二實施方式。
在上述第一實施方式中由於沒有基準，傳感器部1的構成，特別是沒有放置手指時的電容的差異，如果引起傳感器部1變化，則測定值也會不同。為此，在本第二實施方式中，預先準備有偏置校正數據。
即，如圖8所示，全交差點的測定結束後、在上述運算結果出來的時刻，根據全交差點的測定值的最大值和最小值運算最大振幅值(步驟Sa1)。接著，判斷該最大振幅值是否超過預先設定的基準值。並且，判斷結果為「否」時、判斷測試在沒有將手指放置到傳感器部1的情況下進行、首先、求測定值的平均值、接著、從各測定值減去平均值後求出偏置值(步驟Sa3)。接下來、在存儲器中保存該偏置值(步驟Sa4)。另一方面，根據全交差點的測定值的最大值和最小值求出的最大振幅值超過預定設定的基準值時，判斷手指放置在傳感器部1上、在測定值中減去存儲器中的偏置值求得校正後的測定值(步驟Sa5)。
另外，在偏置校正中、從電源接通時、手指被置於區域型傳感器上、不能採集偏置值時、得到從電源接通時測定值超過基準值、判斷在電源接通一開始手指就已放置，該測定值不用於偏置值，在這以前的電源接通時所採集的偏置值存儲於非易失性存儲器中、這樣、在下一次電源接通時作為偏置值使用即可。
如上所述，依據上述實施方式，預先準備偏置校正數據，由此用於測定值的校正、可以穩定測定電容值。
接下來，參照圖9和圖10說明本發明的第三實施方式。
圖9表示本發明第三實施方式的整體構成框圖。在本第三實施方式中，列布線驅動部41以及傳感器部1與圖1相同，其不同點在於在電容檢測電路4b中，在選擇電路45和A/D轉換器46之間插入可變增益放大器51、進一步設置根據運算控制電路47輸出的增益級別控制信號、調整可變增益放大器51的增益級別的功能。該功能的目的是作為指紋傳感器的特徵、如果數據的峰與谷的部分強度大小能相對地判別、由於絕對強度大小則不成為問題、比如、根據手指置於傳感器時的強度、在測定數據的絕對強度降低時、為了讓峰和谷的強度差顯著、提高可變增益放大器51的增益、確保測定數據的對比度。
圖10表示運算控制電路47和可變增益放大器51的增益級別調整的流程圖。以下、根據該圖說明本實施方式的動作。
首先算出輸出信號的最大值、最小值以及信號振幅值(步驟Sb1)，判斷信號振幅值是否超過基準值(步驟Sb2)。並且，當判斷結果為「否」時，認為沒有調整增益級別的必要，不進行任何操作，結束增益級別調整動作。另一方面，步驟Sb2被判斷為「是」時，判斷最大值是否超過基準值(步驟Sb3)。判斷結果為「是」時，判斷現在的增益級別是否為最小(步驟Sb4)，其判斷結果為「否」時，增益級別下降一個等級(步驟Sb5)，結束增益級別調整動作。另一方面，判斷結果為「是」時，由於不能進行增益級別的下降調整，不進行任何操作，結束增益級別調整動作。另外，步驟Sb3的判斷結果為「否」時判斷最小值是否在基準以下(步驟Sb6)。判斷結果為「是」時，判斷現在的增益級別是否為最大(步驟Sb7)，判斷結果為「否」時、增益級別上升一個等級(步驟Sb8)，結束增益級別調整動作。另一方面，判斷結果為「是」時，由於不能進行增益級別的上升調整，不進行任何操作結束增益級別調整動作。另外，步驟Sb6的判斷結果為「否」時，不進行任何操作結束增益級別調整動作。
另外，在增益級別調整中，檢測到手指沒有置於傳感器的狀態時也可以固定增益級別。
如上所述，依據上述實施方式，在數據的峰與谷之對比度重要的指紋傳感器中，揭示手指輕輕放置，檢測出輸出整體的強度低時，通過調整放大器的增益，能夠確保數據的峰與谷之對比度。
接下來，說明本發明第四實施方式。
圖11表示本發明第四實施方式整體構成框圖。依據該第四實施方式，列布線驅動部41和傳感器部1與圖1相同，其不同點在於在電容檢測電路4c中，開關電容電路42的輸入端與傳感器部1之間插入初級選擇電路61，並且在採樣保持電路44與A/D轉換器46之間插入後級選擇電路62，減少開關電容電路42與採樣保持電路44的設置數。下面說明該實施方式的動作。
本發明第四實施方式的動作與第一實施方式的動作基本相同，但是各行布線的測定順序不同、與此同步，時序控制電路43向各部輸出控制信號。比如初級選擇電路61的輸入通道數為P、通過一個開關電容電路42和採樣保持電路44、測定連接在P條行布線上的電容。作為具體例子，連接在一個初級選擇器61的P條行布線中、首先選擇第一行布線進行測定，接著依次測定第二、第三、…第P條行布線的方法。這時，後級選擇器62相當於第一實施方式中的選擇器45動作。
如上所述，依據上述實施方式，通過將選擇電路分為前級和後級，能夠減少開關電容電路42和採樣保持電路44的設置數目。
如上所述，依據本發明，能夠準確捕捉微小電容變化。
權利要求
1.一種電容檢測電路，其用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，包括列布線驅動裝置，其向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號，其特徵在於，所述電容檢測電路還包括行電壓輸出裝置，其在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；和運算裝置，其運算從所述行電壓輸出裝置輸出的第三電壓和第四電壓之差；對所述列布線以及行布線交差的每個交差點求出所述第三電壓和第四電壓之差；所述電容檢測電路進一步包括最大值檢測裝置，其用於求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；偏置設定裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；和校正裝置，其從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
2.根據權利要求
1所述的電容檢測電路，其特徵在於，進一步設置放大裝置，其將所述各交差點的第三電壓和第四電壓放大後輸出；和放大率調整裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測出的最大值比預先設定的增益設定用最大值判定基準值大時，減小用於對所述各交差點的第三電壓以及第四電壓進行放大的放大率，並且，在由所述最大值檢測裝置所檢測出的最小值比預先設定的增益設定用最小值判定基準值小時，增大用於對所述各交差點的第三電壓以及第四電壓進行放大的放大率。
3.根據權利要求
1所述的電容檢測電路，其特徵在於，進一步包括保存所述偏置電壓的非易失性存儲器，在當電源剛接入之後由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值比預先設定的偏置設定用基準值大時，採用所述非易失性存儲器中保存的所述偏置電壓進行偏置校正。
4.一種電容檢測電路，其用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，包括列布線驅動裝置，其向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號，其特徵在於，所述電容檢測電路還包括行電壓輸出裝置，其分別設置在所述各行布線上，在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；保持裝置，其對應所述各行電壓輸出裝置設置、保持從所述行電壓輸出裝置輸出的電壓；選擇裝置，其依次選擇所述保持裝置的輸出後輸出；模擬/數字轉換裝置，其將所述選擇裝置的輸出變換為數字數據；運算裝置，其保存所述模擬/數字轉換裝置的輸出，基於所保存的各數據對所述各列布線以及行布線的交差點運算所述第三電壓與第四電壓之差電壓；最大值檢測裝置，其用於求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；偏置設定裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；和校正裝置，其從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
5.一種指紋傳感器，具有電容檢測電路；所述電容檢測電路用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，並包括列布線驅動裝置，其向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號，其特徵在於，所述電容檢測電路還包括行電壓輸出裝置，其在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；和運算裝置，其運算從所述行電壓輸出裝置輸出的第三電壓和第四電壓之差；對所述列布線以及行布線交差的每個交差點求出所述第三電壓和第四電壓之差；所述電容檢測電路進一步包括最大值檢測裝置，其用於求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；偏置設定裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；和校正裝置，其從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
6.一種指紋傳感器，具有電容檢測電路；所述電容檢測電路用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，並包括列布線驅動裝置，其向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號，其特徵在於，所述電容檢測電路還包括行電壓輸出裝置，其分別設置在所述各行布線上，在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；保持裝置，其對應所述各行電壓輸出裝置設置、保持從所述行電壓輸出裝置輸出的電壓；選擇裝置，其依次選擇所述保持裝置的輸出後輸出；模擬/數字轉換裝置，其將所述選擇裝置的輸出變換為數字數據；運算裝置，其保存所述模擬/數字轉換裝置的輸出，基於所保存的各數據對所述各列布線以及行布線的交差點運算所述第三電壓與第四電壓之差電壓；最大值檢測裝置，其用於求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；偏置設定裝置，其在由所述最大值檢測裝置所檢測的最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；和校正裝置，其從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
7.一種電容檢測方法，其用於具有多條行布線和列布線相向形成的矩陣狀的檢測線的區域型傳感器中，檢測所述列布線以及行布線交差的各交差點附近的微小電容，並向所述列布線輸出上升到第一電壓然後下降到第二電壓的信號；其特徵在於，在所述列布線被所述第一電壓驅動時輸出與所述交差點的電容充電的電流對應的第三電壓，而在所述列布線被所述第二電壓驅動時輸出與所述交差點的電容放電的電流對應的第四電壓；運算從所述行電壓輸出裝置輸出的第三電壓和第四電壓之差；對所述列布線以及行布線交差的每個交差點求出所述第三電壓和第四電壓之差；求出在所述交差點所檢測出的所述第三電壓和第四電壓之間的差電壓中的最大值以及最小值；在所檢測的所述最大值減去最小值所算出的最大振幅值比預先設定的偏置設定用基準值小時，將所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓與所述各差電壓的平均值相減之後的值作為偏置電壓設定在存儲部中；從所述各交差點中的第三電壓和第四電壓之差電壓中減去所述存儲部內的偏置電壓，將減算結果作為偏置校正後的數據輸出。
專利摘要
提供一種電容檢測電路及其檢測方法以及指紋傳感器。區域型傳感器部(1)將多條行布線和列布線配置成矩陣狀，在布線的交差點的附近產生微小電容。電容檢測電路(4a)檢測區域型傳感器部(1)的電容。列布線驅動部(41)向列布線輸出第一電壓和接下來的第二電壓。開關電容電路(42)向列布線施加了第一電壓時，輸出與電容充電放電對應的第三電壓，向列布線施加了第二電壓時，輸出與電容充電放電對應的第四電壓。運算控制電路(47)對各交差點的電容運算第三電壓和第四電壓之差。這樣，即使不使用成為測定誤差的原因的參照電容，也可以可靠捕捉微小電容。
文檔編號G01D5/241GKCN1326083SQ200410058721
公開日2007年7月11日 申請日期2004年7月29日
發明者梅田裕一, 齋藤潤一 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5),