[发明专利]电容式指纹感测装置及使用该感测装置获取指纹的方法

权利要求书

1.一种用于感测手指的指纹图案的电容式指纹感测装置，所述电容指纹感测装置包括：

保护性介电顶部层，其具有外表面，所述外表面形成要被所述手指触摸的感测表面；

导电感测结构的二维阵列，其布置在所述顶部层下方；

读取电路系统，其耦接到每一个所述导电感测结构以接收感测信号，所述感测信号基于手指与相应感测结构之间的电容性耦合，指示所述手指与所述感测结构之间的距离；以及

电声换能器，其布置在所述顶部层下方，并且被配置为产生声波，并且穿过所述保护性介电顶部层朝向所述感测表面发送所述声波，以在手指的脊部中感生超声波振动电位，所述手指放置成与所述感测表面接触。

2.根据权利要求1所述的感测装置，其中所述电声换能器是超声波发送器，其被配置为产生超声波。

3.根据权利要求1所述的感测装置，其中所述电声换能器是平面电声换能器。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的感测装置，其中所述电声换能器被配置为使得所发送的声波是平面波。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的感测装置，其中所述顶部层被配置为具有与手指的声学阻抗相匹配的声学阻抗。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的感测装置，其中所述电声换能器是压电换能器。

7.根据权利要求6所述的感测装置，其中所述电声换能器是压电微机械超声波换能器PMUT。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的感测装置，其中所述电声换能器是电容微机械超声波换能器CMUT。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的感测装置，其中所述电声换能器与所述感测结构的阵列具有相同大小。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的感测装置，包括多个电声换能器，每一个电声换能器具有的面积对应于所述感测结构的阵列的子阵列的面积。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的感测装置，其中所述感测结构的阵列布置在换能器和所述保护性介电顶部层之间。

12.根据权利要求11所述的感测装置，进一步包括延迟层，所述延迟层布置在所述电声换能器和所述感测结构的阵列之间。

13.根据权利要求12所述的感测装置，其中所述延迟层包括塑料材料或PMMA。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的感测装置，进一步包括屏蔽层，所述屏蔽层布置在所述电声换能器和所述感测结构的阵列之间，以将所述感测结构的阵列与所述电声换能器电屏蔽开。

15.根据权利要求14所述的感测装置，其中所述屏蔽层包括连接到地电位的导电结构。

16.根据权利要求1-10中任一项所述的感测装置，其中所述电声换能器布置在所述感测结构的阵列和所述保护性顶部层之间。

17.一种用于控制电容式指纹感测装置的方法，所述电容式指纹感测装置包括：

保护性介电顶部层，其具有外表面，所述外表面形成要被手指触摸的感测表面；

导电感测结构的二维阵列，其布置在所述顶部层下方；

读取电路系统，其耦接到每一个所述导电感测结构以接收感测信号，，所述感测信号基于手指与相应感测结构之间的电容性耦合，指示所述手指与所述感测结构之间的距离；以及

电声换能器，其布置在所述顶部层下方，所述方法包括：

激活所述电声换能器，产生声波，并穿过所述保护性介电顶部层朝向所述感测表面发送所述声波，以在手指的脊部中感生超声波振动电位，所述手指放置成与所述感测表面接触；以及

通过借助于所述读取电路系统读取所述手指与所述感测结构之间的电容性耦合，来获取主要指纹图像。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

在激活所述电声换能器的步骤之前，获取初始指纹图像；

将所述初始指纹图像与所述主要指纹图像进行比较；以及

如果所述初始指纹图像和所述主要指纹图像之间的差值大于预定阈值，确定指纹图像源自于真实的手指。