本專利文獻(xiàn)主張2014年10月6日申請(qǐng)的第62/060,526號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案以及2015年6月18日申請(qǐng)的第62/181,724號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。上述專利申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容作為本文獻(xiàn)的揭示內(nèi)容的一部分以引用方式并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利文獻(xiàn)一般涉及用于安全地訪問包含移動(dòng)裝置和可穿戴式裝置的電子裝置的指紋辨識(shí)。

背景技術(shù)：

包含例如膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能電話以及游戲系統(tǒng)等的便攜式或移動(dòng)計(jì)算裝置的電子裝置可以采用用戶認(rèn)證機(jī)構(gòu)來保護(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)且防止未授權(quán)訪問?？梢酝ㄟ^生物識(shí)別碼的一個(gè)或多個(gè)形式執(zhí)行電子裝置上的用戶認(rèn)證，所述生物識(shí)別碼的一個(gè)或多個(gè)形式可以單獨(dú)使用或作為常規(guī)密碼認(rèn)證方法的補(bǔ)充。生物識(shí)別碼的常用形式是個(gè)人的指紋圖案。指紋傳感器可以內(nèi)置于電子裝置中以讀取用戶的指紋圖案，使得裝置僅可以由裝置的授權(quán)用戶通過授權(quán)用戶的指紋圖案的認(rèn)證進(jìn)行解鎖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

此專利文獻(xiàn)描述了用于提供裝置、系統(tǒng)和技術(shù)的技藝，其用于執(zhí)行人類指紋檢測(cè)和認(rèn)證從而對(duì)包含配備有指紋檢測(cè)裝置的移動(dòng)裝置的鎖定裝置的試圖訪問的認(rèn)證。此專利文獻(xiàn)中所描述的指紋檢測(cè)裝置并入使用有源傳感器像素和放大的自電容感測(cè)。并入使用有源傳感器像素和放大的自電容感測(cè)的指紋傳感器裝置可潛在地得到若干有價(jià)值的優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，因?yàn)槭褂糜性磦鞲衅飨袼睾头糯蟮淖噪娙莞袦y(cè)不需要指紋傳感器裝置外部的激發(fā)電極，所以可以將整個(gè)指紋傳感器裝置被實(shí)施成安置在保護(hù)性蓋玻璃(例如，藍(lán)寶石)下方。玻璃下實(shí)施方案可保護(hù)指紋傳感器裝置免受環(huán)境危害影響，包含手指、濕氣、灰塵等。而且，使用有源傳感器像素和放大的自電容感測(cè)允許選擇性地驅(qū)動(dòng)掃描行或列中的所有傳感器像素以增加用于每個(gè)讀取傳感器信號(hào)的傳感器像素的數(shù)目。將通過以下描述明白這些和其它潛在優(yōu)點(diǎn)。

在一個(gè)方面中，指紋傳感器裝置包含基板和安裝在所述基板上的指紋傳感器。所述指紋傳感器包含傳感器像素陣列，以通過感測(cè)接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷而產(chǎn)生指紋數(shù)據(jù)。所述指紋傳感器裝置包含安置在所述指紋傳感器的平面處的所述基板上的壓力傳感器。所述壓力傳感器可檢測(cè)來自手指的壓力以傳送解鎖信號(hào)來啟動(dòng)指紋檢測(cè)。

指紋傳感器裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述指紋傳感器裝置可包含橫向振動(dòng)器以向手指提供觸覺反饋。所述指紋傳感器和所述壓力傳感器可集成到單個(gè)集成電路芯片中。所述指紋傳感器和所述壓力傳感器可集成到系統(tǒng)芯片中。每個(gè)傳感器像素可包含單個(gè)傳感器電極和放大器，所述放大器具有電連接到所述傳感器電極的反相端子和電連接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的非反相端子。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)可在所述傳感器電極與接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷中的至少一者之間產(chǎn)生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生具有至少部分基于所述傳感器電極與手指的脊和谷中的至少一者之間的距離的可變電容的可變電容器。所述放大器可在所述放大器的輸出端子與反相端子之間在負(fù)反饋回路中被電連接到反饋電容器。所述放大器可至少基于所述可變電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)；且所述輸出信號(hào)可用于指紋數(shù)據(jù)。所述放大器可至少基于所述可變電容和不具有額外非寄生電容的反饋電容器的反饋電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)。所述指紋傳感器可包含被電布置在行或列中的傳感器像素陣列。所述指紋傳感器可包含信號(hào)處理單元，其電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列，以處理從所述傳感器像素陣列接收的指紋數(shù)據(jù)。所述指紋傳感器可包含多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其將所述信號(hào)處理單元電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地被電連接到所述傳感器像素陣列，以向電連接到所述信號(hào)處理單元的對(duì)應(yīng)行或列中的一或多個(gè)傳感器像素選擇性地供電。所述指紋傳感器裝置可包含安置在所述傳感器芯片上的保護(hù)蓋。所述保護(hù)蓋可包含電介質(zhì)材料。所述電介質(zhì)材料可包含玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料或聚合物。

在另一方面中，一種電子裝置包含主處理器和指紋傳感器裝置。所述指紋傳感器裝置包含基板和安置在所述基板上的指紋傳感器。所述指紋傳感器包含傳感器像素陣列，以通過感測(cè)接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷而產(chǎn)生指紋數(shù)據(jù)。所述指紋傳感器裝置包含安置在所述指紋傳感器的平面處的所述基板上的壓力傳感器。所述壓力傳感器檢測(cè)來自手指的壓力以將解鎖信號(hào)傳送到所述主處理器，以將所述電子裝置解鎖且啟動(dòng)指紋檢測(cè)。

所述電子裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。舉例來說，所述電子裝置的指紋傳感器可包含橫向振動(dòng)器以向手指提供觸覺反饋。所述指紋傳感器和所述壓力傳感器可集成到單個(gè)集成電路芯片中。所述指紋傳感器和所述壓力傳感器可集成到系統(tǒng)芯片中。每個(gè)傳感器像素可包含單個(gè)傳感器電極和放大器，所述放大器具有電連接到所述傳感器電極的反相端子和電連接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的非反相端子。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在所述傳感器電極與接觸所述指紋傳感器裝置的所述手指的所述表面的所述脊和谷中的至少一者之間產(chǎn)生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生具有至少部分基于所述傳感器電極與所述手指的所述脊和谷中的所述至少一者之間的距離的可變電容的可變電容器。所述電子裝置包含安置在所述指紋傳感器裝置上的保護(hù)蓋。所述放大器可在所述放大器的輸出端子與反相端子之間在負(fù)反饋回路中電連接到反饋電容器。所述放大器可至少基于所述可變電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)；且所述輸出信號(hào)有益于指紋數(shù)據(jù)。所述放大器可至少基于所述可變電容和不具有額外非寄生電容的反饋電容器的反饋電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)。所述指紋傳感器可包含被電布置在行或列中的傳感器像素陣列。所述指紋傳感器可包含信號(hào)處理單元，其電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列，以處理從所述傳感器像素陣列接收的指紋數(shù)據(jù)。所述指紋傳感器可包含多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其被配置成將所述信號(hào)處理單元電連接到電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列，以向電連接到所述信號(hào)處理單元的對(duì)應(yīng)行或列中的一或多個(gè)傳感器像素選擇性地供電。所述保護(hù)蓋可包含電介質(zhì)材料。所述電介質(zhì)材料可包含玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料或聚合物。所述保護(hù)蓋可安置在所述指紋傳感器裝置上以保護(hù)不與手指的表面直接接觸。安置在所述保護(hù)蓋下方的所述指紋傳感器裝置可充當(dāng)不具有機(jī)械致動(dòng)器的虛擬按鈕。所述保護(hù)蓋可安置成在所述指紋傳感器裝置上形成開口，且所述指紋傳感器裝置可包含集成保護(hù)蓋，其與所述電子裝置的保護(hù)蓋分開以保護(hù)傳感器芯片不與手指的表面直接接觸。與電子裝置的保護(hù)蓋分開的指紋傳感器裝置的集成保護(hù)蓋可包含電介質(zhì)材料。指紋傳感器裝置的集成保護(hù)蓋的電介質(zhì)材料可包含玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料或聚合物。所述電子裝置包含移動(dòng)電話。

在另一方面中，一種將移動(dòng)裝置解鎖的方法包含：通過所述移動(dòng)裝置中的指紋傳感器裝置檢測(cè)來自手指的觸摸；以及響應(yīng)于來自手指的觸摸，將喚醒信號(hào)發(fā)送到所述移動(dòng)裝置的主處理器以啟動(dòng)所述移動(dòng)裝置的喚醒。

所述方法可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。舉例來說，響應(yīng)于所述發(fā)送喚醒信號(hào)，可從主處理器接收確認(rèn)所述移動(dòng)裝置正在喚醒的響應(yīng)信號(hào)。所述方法可包含響應(yīng)于所述所接收的響應(yīng)信號(hào)而啟動(dòng)指紋檢測(cè)。所述檢測(cè)所述觸摸可包含確定所述檢測(cè)到的觸摸是否持續(xù)預(yù)定時(shí)間周期。所述檢測(cè)所述觸摸可包含檢測(cè)來自手指的壓力。所述檢測(cè)所述壓力可包含確定所述檢測(cè)到的壓力是否滿足預(yù)定量。所述方法可包含將觸覺反饋提供給手指以確認(rèn)已檢測(cè)到所述觸摸。

在另一方面中，一種指紋傳感器裝置包含基板和安置在所述基板上的傳感器芯片。所述傳感器芯片包含傳感器像素陣列，其通過感測(cè)接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷而產(chǎn)生指紋數(shù)據(jù)。每個(gè)傳感器像素包含單個(gè)傳感器電極和放大器，其有電連接到所述傳感器電極的反相端子和電連接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的非反相端子。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在所述傳感器電極與接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷中的至少一者之間產(chǎn)生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生具有至少部分基于所述傳感器電極與手指的脊和谷中的至少一者之間的距離的可變電容的可變電容器。

所述指紋傳感器裝置包含安置在所述傳感器芯片上的保護(hù)蓋。所述指紋傳感器裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述放大器可在所述放大器的輸出端子與反相端子之間在負(fù)反饋回路中電連接到反饋電容器。所述放大器可至少基于所述可變電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)；且所述輸出信號(hào)可用于指紋數(shù)據(jù)。所述放大器可至少基于所述可變電容和不具有額外非寄生電容的反饋電容器的反饋電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)。

指紋傳感器裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述傳感器芯片可包含被電布置在行或列中的傳感器像素陣列。所述傳感器芯片可包含信號(hào)處理單元，其電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列，以處理從所述傳感器像素陣列接收的指紋數(shù)據(jù)。所述傳感器芯片可包含多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其將所述信號(hào)處理單元電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列，以向電連接到所述信號(hào)處理單元的對(duì)應(yīng)行或列中的一或多個(gè)傳感器像素選擇性地供電或開啟。所述保護(hù)蓋可包含電介質(zhì)材料。所述電介質(zhì)材料可包含玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料或聚合物。

在另一方面中，電子裝置包含指紋傳感器裝置和安置于指紋傳感器裝置上的保護(hù)蓋。所述指紋傳感器裝置包含基板和安置在所述基板上的。所述傳感器芯片包含傳感器像素陣列，其被配置成通過感測(cè)接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷而產(chǎn)生指紋數(shù)據(jù)。每個(gè)傳感器像素包含單個(gè)傳感器電極和放大器，其有電連接到所述傳感器電極的反相端子和電連接到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的非反相端子。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)在所述傳感器電極與接觸所述指紋傳感器裝置的手指的表面的脊和谷中的至少一者之間產(chǎn)生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生具有至少部分基于所述傳感器電極與手指的脊和谷中的至少一者之間的距離的可變電容的可變電容器。

包含所述指紋傳感器裝置的電子裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述放大器可在所述放大器的輸出端子與反相端子之間在負(fù)反饋回路中電連接到反饋電容器。所述放大器可至少基于所述可變電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)；且所述輸出信號(hào)可用于指紋數(shù)據(jù)。所述放大器可至少基于所述可變電容和不具有額外非寄生電容的反饋電容器的反饋電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)。所述電子裝置可包含移動(dòng)電話。

包含所述指紋傳感器裝置的電子裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述傳感器芯片可包含被電布置在行或列中的傳感器像素陣列。所述傳感器芯片可包含信號(hào)處理單元，其電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列，以處理從所述傳感器像素陣列接收的指紋數(shù)據(jù)。所述傳感器芯片可包含多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其將所述信號(hào)處理單元電連接到被電布置在行或列中的所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列。所述多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可每次一行或一列地將所述信號(hào)處理單元選擇性地電連接到所述傳感器像素陣列，以向電連接到所述信號(hào)處理單元的對(duì)應(yīng)行或列中的一或多個(gè)傳感器像素選擇性地供電或開啟。所述保護(hù)蓋可包含電介質(zhì)材料。所述電介質(zhì)材料可包含玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料或聚合物。

包含所述指紋傳感器裝置的電子裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述保護(hù)蓋可安置在所述指紋傳感器裝置上以保護(hù)不與手指的表面直接接觸。安置在所述保護(hù)蓋下方的所述指紋傳感器裝置可充當(dāng)不具有機(jī)械致動(dòng)器的虛擬按鈕。

包含所述指紋傳感器裝置的電子裝置可以用多種方式實(shí)施以包含以下特征中的一或多者。所述保護(hù)蓋可安置成在所述指紋傳感器裝置上形成開口，且所述指紋傳感器裝置可包含集成保護(hù)蓋，其與所述電子裝置的保護(hù)蓋分開以保護(hù)傳感器芯片不與手指的表面直接接觸。與電子裝置的保護(hù)蓋分開的指紋傳感器裝置的集成保護(hù)蓋包含電介質(zhì)材料。指紋傳感器裝置的集成保護(hù)蓋的電介質(zhì)材料包含玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料或聚合物。

附圖說明

圖1A是展示實(shí)施使用有源傳感器像素和放大的自電容感測(cè)的示范性指紋傳感器裝置的框圖。

圖1B展示示范性傳感器像素。

圖1C是圖1B中所示的示范性傳感器像素的等效電路。

圖2是展示示范性傳感器芯片的圖。

圖3A是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置集成的示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)的橫截面圖的示意圖。

圖3B是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置集成的另一示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)的橫截面圖的示意圖。

圖4是展示示范性指紋傳感器裝置的橫截面圖的示意圖。

圖5A是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置和喚醒功能集成的示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)的橫截面圖的示意圖。

圖5B展示用于喚醒移動(dòng)裝置和指紋傳感器的反饋機(jī)構(gòu)的框圖。

圖6A是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置和壓力傳感器集成的示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)的橫截面圖的示意圖。

圖6B展示用于基于來自壓力傳感器的信號(hào)而喚醒移動(dòng)裝置和指紋傳感器的反饋機(jī)構(gòu)的框圖。

具體實(shí)施方式

配備有指紋認(rèn)證機(jī)構(gòu)的電子裝置可被惡意個(gè)人入侵，所述惡意個(gè)人會(huì)獲得授權(quán)用戶的指紋，且在類似人類手指的載體物體上復(fù)制被盜的指紋圖案，其隨后可用于將目標(biāo)裝置解鎖。因此，指紋圖案雖然是唯一生物識(shí)別符,其自身也并不是完全可靠或是安全的身份識(shí)別。在此文獻(xiàn)中所描述的技術(shù)、裝置和系統(tǒng)改進(jìn)了用于現(xiàn)有電子裝置中的指紋認(rèn)證技術(shù)，以潛在地防止被盜的指紋用于得到對(duì)目標(biāo)裝置的訪問權(quán)。

此文獻(xiàn)中所描述的實(shí)施例提供實(shí)施各種指紋檢測(cè)模塊以用于人類指紋檢測(cè)和認(rèn)證的裝置、系統(tǒng)和技術(shù)。另外，此文獻(xiàn)中所描述的實(shí)施例提供實(shí)施各種指紋檢測(cè)模塊以確定檢測(cè)到的物體是否為人類的裝置、系統(tǒng)和技術(shù)。此文獻(xiàn)中所揭示的技術(shù)可與從人獲得的額外測(cè)量進(jìn)行組合，以與人的指紋圖案組合而作為識(shí)別是否授權(quán)人正在訪問所述裝置的組合認(rèn)證方法。

圖1A是展示實(shí)施使用有源傳感器像素和放大的自電容感測(cè)的示范性指紋傳感器裝置100的框圖。自電容指紋傳感器裝置100包含安置于基板載體104上的傳感器芯片102以及安置于傳感器芯片102上的保護(hù)膜或蓋層106。保護(hù)膜或蓋層106可以包含絕緣體或電介質(zhì)材料，例如玻璃、二氧化硅(SiO2)、藍(lán)寶石、塑料、聚合物以及其它大體上類似的材料?？梢源嬖诒Ｗo(hù)膜或蓋層106以保護(hù)傳感器芯片102并且充當(dāng)手指101的表面與傳感器芯片102中的個(gè)別傳感器像素的導(dǎo)電感測(cè)電極之間的電介質(zhì)層的一部分。保護(hù)膜或蓋層106是取決于指紋傳感器裝置100的應(yīng)用的任選層。如關(guān)于圖3A和3B所描述，指紋傳感器裝置100可以穿過電子裝置(例如，移動(dòng)電話)的頂蓋玻璃的開口安置或安置在所述電子裝置的頂蓋玻璃下方。當(dāng)用于玻璃下方應(yīng)用中時(shí)，不需要保護(hù)膜或保護(hù)蓋106，因?yàn)殡娮友b置的頂蓋玻璃將用于保護(hù)傳感器芯片102并且充當(dāng)電介質(zhì)層。傳感器芯片102包含傳感器像素陣列，所述傳感器像素陣列組合地感測(cè)或捕獲來自與保護(hù)膜或蓋層106接觸的手指101的指紋數(shù)據(jù)。傳感器芯片102的每個(gè)傳感器像素基于與手指101的脊或谷相關(guān)聯(lián)的電容器的電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)(例如，電壓)。當(dāng)組合時(shí)，輸出信號(hào)表示手指101的指紋圖像。像素傳感器的數(shù)目越多，指紋圖像的分辨率越高。

在圖1B中展示示范性傳感器像素108。傳感器芯片102的傳感器像素陣列中的每個(gè)傳感器像素可大體上類似于示范性傳感器像素108。示范性傳感器像素108包含運(yùn)算放大器122以放大由示范性傳感器像素108檢測(cè)到的電容相關(guān)信號(hào)(例如，電壓信號(hào))。包含導(dǎo)電材料(例如，多種金屬中的一者)的傳感器電極112電連接到放大器122的負(fù)端子或反相端子。關(guān)于圖1B(和此專利文獻(xiàn)的其它圖)所展示和描述的放大器配置僅是一個(gè)實(shí)例，且包含正反饋配置的其它放大器配置是可能的。傳感器電極112和手指101的局部表面充當(dāng)電容器CS 130的相對(duì)的板。電容器CS 130的電容基于手指101的局部表面與傳感器電極112之間的距離‘d’(電容器CS 130的兩個(gè)板之間的距離)而變化。所述電容與電容器CS 130的兩個(gè)板之間的距離‘d’成反比。電容在傳感器電極112與手指101的脊相對(duì)時(shí)比與手指101的谷相對(duì)時(shí)更大。

另外，可在示范性傳感器像素108中的不同導(dǎo)電元件之間形成各種寄生電容器。舉例來說，寄生電容器CP1 126可在傳感器電極112與裝置接地端子114之間形成。另一寄生電容器CP2 117可在手指101的局部表面與大地接地116之間形成。裝置接地緊密地耦合到大地接地。又另一電容器CF 128可在放大器122的輸出導(dǎo)體與放大器122的負(fù)端子或反相端子之間形成，且充當(dāng)?shù)椒糯笃?22的反饋電容器。

放大器122的正端子電連接到激發(fā)信號(hào)Vin 118。可將激發(fā)信號(hào)Vin 118直接提供給每個(gè)傳感器像素中的專用放大器的正端子。通過將激發(fā)信號(hào)Vin 118直接提供給放大器122的正端子，示范性傳感器像素108變?yōu)橛性磦鞲衅飨袼?。另外，將激發(fā)信號(hào)Vin 118直接提供給放大器122的正端子消除對(duì)包含所有傳感器像素共有的激發(fā)電極的需要，這減少來自傳感器芯片102的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電(例如，金屬)層。另外，通過將激發(fā)信號(hào)Vin 118直接提供給放大器122的正端子，不將激發(fā)信號(hào)Vin 118直接施加到手指以避免刺激或傷害手指101。另外，因?yàn)椴皇褂糜糜趯⒓ぐl(fā)信號(hào)直接施加到手指的激發(fā)電極，所以可以將指紋傳感器裝置100的所有組件集成到單個(gè)封裝裝置中，且整個(gè)指紋傳感器裝置100可安置在保護(hù)蓋玻璃下方。在整個(gè)指紋傳感器裝置100安置在保護(hù)蓋玻璃下方的情況下，指紋傳感器裝置100受到保護(hù)而不受手指以及可潛在地?fù)p壞指紋傳感器的其它外部元件影響。

放大器122可至少基于可變電容器CS 130的可變電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)，且所述輸出信號(hào)可用于整個(gè)指紋數(shù)據(jù)。放大器122可至少基于所述可變電容和不具有用于輸出信號(hào)的額外非寄生電容的反饋電容器CF的反饋電容而產(chǎn)生輸出信號(hào)。如上文所描述，這部分是因?yàn)樵趥鞲衅飨袼?08中未使用例如外部裝置電極等額外電極。

圖1C是圖1B中所示的示范性傳感器像素108的等效電路110。運(yùn)算放大器122具有電連接到電容器CS 130的負(fù)或反相端子，所述電容器與寄生電容器CP2 117串聯(lián)。放大器122的負(fù)或反相端子也電連接到寄生電容器CP1 126，所述寄生電容器與電容器CS 130和CP2117的串聯(lián)組合并聯(lián)。放大器122的負(fù)或反相端子還電連接到反饋電容器CF 128。將激發(fā)信號(hào)Vin 118直接施加到放大器122的正或非反相端子。

放大器122的輸出信號(hào)124是通過示范性像素傳感器108檢測(cè)的信號(hào)的放大電壓。以下等式1展示圖1C中所示的放大器輸出124的傳遞函數(shù)。

因?yàn)橥ǔP2>100×CS，所以可將等式1簡(jiǎn)寫為以下等式2：

因?yàn)樵贑S 130的電容的變化中反映指紋數(shù)據(jù)，所以在輸出信號(hào)Vout 124中同樣反映電容的變化和指紋數(shù)據(jù)。

圖2是展示示范性傳感器芯片102的圖。傳感器芯片102可以包含像素化感測(cè)元件陣列202，所述像素化感測(cè)元件陣列可以占據(jù)傳感器芯片102的大部分。像素化感測(cè)元件陣列202中的每個(gè)傳感器像素可以包含CMOS電容傳感器或可以感測(cè)指紋特征的其它類型的傳感器。傳感器芯片102可以包含：信號(hào)處理單元204，其用于處理從像素化感測(cè)元件陣列202中的所有傳感器像素接收到的信號(hào)；以及連接單元206，其電耦合到信號(hào)處理單元204。所述信號(hào)處理單元可以包含各種信號(hào)處理組件，包含放大器、濾波器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，如大體上關(guān)于圖4所展示和描述。連接單元206可以包含多個(gè)電極，所述多個(gè)電極可以通過引線接合、凸點(diǎn)接合或其它連接方式連接到外部電路。為了便于與指紋傳感器裝置100的其它組件連接，連接單元206可以沿著傳感器芯片102的邊緣安置。

傳感器芯片102中的傳感器像素陣列202可以被布置成具有各種形狀和大小。例如，傳感器像素陣列202可以被布置成矩形形狀，其中矩形形狀的寬度大于矩形形狀的高度。矩形形狀傳感器芯片的示范性大小可以包含24×88、32×88、56×88傳感器像素。在一些實(shí)施方案中，傳感器芯片102中的傳感器像素陣列202可以被布置成正方形形狀。正方形形狀傳感器芯片102的示范性大小包含32×32、64×64、96×96以及128×128傳感器像素。

在圖2中，放大傳感器像素陣列202的子集208，以展示每個(gè)個(gè)別傳感器像素(例如，傳感器像素108)的結(jié)構(gòu)。子集208是16個(gè)傳感器像素的四乘四正方形矩陣。陣列202中的傳感器像素可逐行或逐列或逐行且逐列地電連接，以允許像CMOS圖像傳感器一樣的感測(cè)操作。所述四乘四子集中的傳感器像素中的一者210被進(jìn)一步放大以展示包含傳感器像素210的等效電路214的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)212。傳感器像素210的結(jié)構(gòu)和電路等效組件大體上類似于關(guān)于圖1B和1C中的傳感器像素108所展示和描述的結(jié)構(gòu)和電路等效組件。傳感器像素的每一行或每一列電連接到信號(hào)處理單元204以選擇性地控制傳感器像素，包含讀取表示感測(cè)數(shù)據(jù)的傳感器信號(hào)?？蓪?shí)施多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)或類似電路以提供傳感器像素的行或列與信號(hào)處理單元204之間的電連接。在操作中，每次可通過信號(hào)處理單元204選擇性地讀取或掃描傳感器像素的一行或一列以用于通過多路復(fù)用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行感測(cè)數(shù)據(jù)讀出。因此，信號(hào)處理單元204可每次一行或一列地選擇性地連接到傳感器像素的行或列且從所述行或列進(jìn)行讀取。為節(jié)約電力，每次僅可選擇性地開啟連接到處理單元204的行或列中的像素元件。

圖3A是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置100集成的示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)300的橫截面圖的示意圖。移動(dòng)裝置300可包含安置在移動(dòng)裝置300的頂蓋玻璃304下方的指紋傳感器裝置100。頂蓋玻璃304不具有開口來暴露指紋傳感器裝置100的頂表面(例如，暴露給用戶的表面)。因?yàn)橹讣y傳感器裝置100定位在頂蓋玻璃304下方，所以指紋傳感器裝置100可以在不與手指101直接接觸的情況下感測(cè)手指的指紋。

可以使用除了玻璃之外的包含各種晶體結(jié)構(gòu)的透明材料實(shí)施頂玻璃304，例如藍(lán)寶石，其在向移動(dòng)裝置300提供保護(hù)的同時(shí)允許至少可見光穿過。而且，移動(dòng)裝置300包含觸摸傳感器306以及定位在觸摸面板306下方的LCD顯示模塊310?？墒褂酶鞣N觸摸技術(shù)實(shí)施觸摸傳感器306，包含電容觸摸傳感器、電感觸摸傳感器和其他觸摸傳感器。觸摸傳感器306和LCD顯示模塊310一起形成觸摸屏組合件。當(dāng)移動(dòng)裝置300被鎖定時(shí)，可關(guān)閉LCD顯示模塊310，且移動(dòng)裝置300的主處理器和指紋傳感器裝置100可置于待機(jī)模式中。為了將移動(dòng)裝置300解鎖，例如，用戶可使用用戶的手指接觸指紋檢測(cè)模塊100。

頂蓋玻璃304可保護(hù)觸摸屏組合件的觸摸傳感器306和LCD顯示模塊310以及與頂蓋玻璃304大體上平行的除了與觸摸面板306相關(guān)聯(lián)的觸敏區(qū)域之外的移動(dòng)裝置300的頂表面的其它區(qū)域，包含指紋傳感器裝置100上方的位置。觸摸傳感器306可嵌入支撐玻璃314內(nèi)、處于頂蓋玻璃304下方。可使用類似材料實(shí)施頂蓋玻璃304和支撐玻璃314，包含用于頂蓋玻璃304的材料。支撐玻璃314可包含開口以允許指紋傳感器裝置100穿過支撐玻璃314且放置在頂蓋玻璃304下方。支撐玻璃314中的開口的位置可更接近移動(dòng)裝置300和支撐玻璃314兩者的一端。此設(shè)計(jì)中的指紋傳感器裝置100可感測(cè)來自手指101的指紋的與硬化頂蓋玻璃304的頂表面(例如，暴露給用戶的表面)的接觸，而不需要例如手指101等物體與指紋傳感器裝置100上的表面直接接觸。頂蓋玻璃304可完全覆蓋觸摸屏組合件和不具有開口的在空間上鄰接的保護(hù)表面下方的指紋傳感器裝置100兩者。

在一些實(shí)施例中，頂蓋玻璃304和支撐玻璃314結(jié)合在一起以形成整體蓋玻璃結(jié)構(gòu)，其比頂蓋玻璃304和支撐玻璃314中的任意一個(gè)明顯更厚且機(jī)械上更牢固。可使用薄粘附層(例如，環(huán)氧樹脂粘附層)結(jié)合所述兩個(gè)玻璃層。定位在支撐玻璃314的開口內(nèi)的指紋傳感器裝置100可在頂蓋玻璃304下方直接附接。

在圖3A中，指紋傳感器裝置100經(jīng)放大以展示不同組件，包含安置于基板載體104上的傳感器芯片102以及安置于傳感器芯片102上的保護(hù)膜或蓋層306。任選地，有色層320可安置在傳感器芯片102與蓋層304之間以向蓋304提供修飾上色。而且，可以在蓋304上使用透明窗口以允許光穿過。保護(hù)蓋304可由透明材料制成，例如藍(lán)寶石或氧化鋯。保護(hù)蓋304可覆蓋傳感器芯片102的整個(gè)表面。

圖3B是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置100集成的另一示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)330的橫截面圖的示意圖。移動(dòng)裝置330大體上類似于移動(dòng)裝置300，不同之處在于將指紋傳感器裝置100嵌入頂蓋玻璃304內(nèi)以便將指紋傳感器裝置100的頂表面、保護(hù)膜或蓋層106暴露于環(huán)境(包含用戶的手指101)。甚至在穿過頂蓋玻璃304暴露時(shí)，保護(hù)膜或蓋層106仍可以保護(hù)指紋傳感器裝置100，并且還充當(dāng)手指101的表面與傳感器芯片102中的每個(gè)傳感器像素的傳感器電極之間的電介質(zhì)層的一部分。

圖4是展示示范性指紋傳感器裝置400的橫截面圖的示意圖。可將示范性指紋傳感器裝置400實(shí)施為大體上類似于指紋傳感器裝置100。指紋傳感器裝置400其實(shí)包含從指紋傳感器裝置100省略的額外結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。例如，指紋傳感器400包含安置在基板載體420上的傳感器芯片410。保護(hù)蓋層430安置在傳感器芯片410上。保護(hù)蓋層可包含類似于蓋玻璃304的材料，例如玻璃、藍(lán)寶石、保護(hù)涂層材料、保護(hù)膜材料，以及其它硬化和透明材料。出于說明簡(jiǎn)明起見，在圖4中將保護(hù)蓋層430展示為單個(gè)層，但保護(hù)蓋層430可等效于蓋玻璃304、保護(hù)膜或蓋層106或所述兩個(gè)層的組合。所述保護(hù)材料可包含多個(gè)材料層，如塑料層、上色層，和頂部硬涂層。

傳感器芯片410可以大體上類似于傳感器芯片102。在圖4中所示的實(shí)例中，出于說明簡(jiǎn)明起見，將傳感器芯片410說明為包含兩個(gè)傳感器像素210。然而，如上文所描述，傳感器芯片410包含多得多的傳感器像素。而且，圖4包含傳感器芯片410的額外特征，包含傳感器像素210之間的互連。舉例來說，共同激發(fā)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)源Vin118展示為電連接到放大器122的每個(gè)正或非反相輸入。另外，傳感器像素210中的放大器122的輸出信號(hào)Vout 124使用電耦合到每個(gè)Vout 124的開關(guān)134電連接在一起，以將來自傳感器像素210的輸出信號(hào)Vout 124選擇性地輸出到濾波器138。

開關(guān)134可使用晶體管或其它切換機(jī)構(gòu)來實(shí)施，且電耦合到控制器136以控制開關(guān)134的切換。濾波器138可電耦合到放大器140，且放大器140可電耦合到模數(shù)轉(zhuǎn)換器142，以從由傳感器芯片400中的傳感器像素210感測(cè)的個(gè)別感測(cè)的電壓獲得指紋數(shù)據(jù)。

每個(gè)傳感器像素210可包含復(fù)位開關(guān)132，以在感測(cè)事件之間將電容器中的電容復(fù)位或放電。來自前一感測(cè)事件的電容應(yīng)在后續(xù)感測(cè)事件之前被復(fù)位或放電，或進(jìn)行就緒以確保對(duì)指紋數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確感測(cè)和捕獲。

可使用有效半導(dǎo)體層和絕緣層(例如，SiO2)的各種組合實(shí)施包含傳感器電極112和其它導(dǎo)電層元件的傳感器芯片410的電路。另外，所述有效和絕緣層可安置和布置成使將激發(fā)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin 114分布到傳感器像素的導(dǎo)電元件與傳感器電極112之間的電場(chǎng)最小化。實(shí)際上，激發(fā)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin 114的導(dǎo)電元件與傳感器電極112之間的電場(chǎng)甚至在存在時(shí)也不用作或另外提供為放大器122的輸入。因此，傳感器芯片400中的每個(gè)傳感器像素210的所感測(cè)的信號(hào)獨(dú)立于激發(fā)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin 114的導(dǎo)電元件與傳感器電極112之間的電場(chǎng)。

類似于圖2，圖4展示每個(gè)傳感器像素210的等效電路110。先前關(guān)于圖2描述了包含等效電路110中的電容器的各種組件。

圖5A是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置和喚醒功能集成的示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)的橫截面圖的示意圖。圖5A類似于圖3A且包含由相同的參考數(shù)字識(shí)別的類似結(jié)構(gòu)組件。如圖5A中所示，移動(dòng)裝置501可包含安置在移動(dòng)裝置501的頂蓋玻璃304下方的指紋傳感器裝置500。頂蓋玻璃304不具有開口來暴露指紋傳感器裝置500的頂表面(例如，暴露給用戶的表面)。因?yàn)橹讣y傳感器裝置500定位在頂蓋玻璃304下方，所以指紋傳感器裝置500可以在不與手指101直接接觸的情況下感測(cè)手指的指紋。而且，在圖5A中所示的實(shí)施方案中不需要物理控制按鈕。指紋傳感器裝置500還可包含橫向振動(dòng)器以在不同的振蕩振動(dòng)中向手指提供觸覺反饋。

可以使用除了玻璃之外的包含各種晶體結(jié)構(gòu)的透明材料實(shí)施頂玻璃304，例如藍(lán)寶石，其在向移動(dòng)裝置300提供保護(hù)的同時(shí)允許至少可見光穿過。而且，移動(dòng)裝置300包含觸摸傳感器306以及定位在觸摸面板306下方的LCD顯示模塊310?？墒褂酶鞣N觸摸技術(shù)實(shí)施觸摸傳感器306，包含電容觸摸傳感器、電感觸摸傳感器和其他觸摸傳感器。觸摸傳感器306和LCD顯示模塊310一起形成觸摸屏組合件。當(dāng)移動(dòng)裝置300被鎖定時(shí)，可關(guān)閉LCD顯示模塊310，且移動(dòng)裝置300的主處理器504和指紋傳感器裝置500可置于待機(jī)模式中。為了將移動(dòng)裝置501解鎖或喚醒，例如，用戶可使用定位在頂蓋玻璃304上的用戶的手指接觸指紋檢測(cè)模塊500。當(dāng)指紋檢測(cè)模塊500例如經(jīng)由電容感測(cè)來感測(cè)定位在頂蓋玻璃304上的手指時(shí)，那么將信號(hào)發(fā)送到移動(dòng)裝置501的主處理器504以作為啟動(dòng)喚醒或解鎖序列的反饋機(jī)制，從而將移動(dòng)裝置501喚醒或解鎖，且使用指紋檢測(cè)模塊500啟動(dòng)指紋感測(cè)。為了濾出無(wú)意的觸摸，指紋檢測(cè)模塊500可需要將所感測(cè)維持預(yù)定持續(xù)時(shí)間的觸摸以作為用于將喚醒或解鎖信號(hào)發(fā)送到主處理器504的閾值。

頂蓋玻璃304可保護(hù)觸摸屏組合件的觸摸傳感器306和LCD顯示模塊310以及與頂蓋玻璃304大體上平行的除了與觸摸面板306相關(guān)聯(lián)的敏感觸摸區(qū)域之外的移動(dòng)裝置300的頂表面的其它區(qū)域，包含指紋傳感器裝置500上方的位置。觸摸傳感器306可嵌入支撐玻璃314內(nèi)、處于頂蓋玻璃304下方。可使用類似材料實(shí)施頂蓋玻璃304和支撐玻璃314，包含用于頂蓋玻璃304的材料。支撐玻璃314可包含開口以允許指紋傳感器裝置500穿過支撐玻璃314且放置在頂蓋玻璃304下方。支撐玻璃314中的開口的位置可更接近移動(dòng)裝置501和支撐玻璃314兩者的一端。此設(shè)計(jì)中的指紋傳感器裝置500可感測(cè)來自手指101的指紋的與硬化頂蓋玻璃304的頂表面(例如，暴露給用戶的表面)的接觸，而不需要例如手指101等物體與指紋傳感器裝置500上的表面直接接觸。頂蓋玻璃304可完全覆蓋觸摸屏組合件和不具有開口的在空間上鄰接的保護(hù)表面下方的指紋傳感器裝置500兩者。

在一些實(shí)施例中，頂蓋玻璃304和支撐玻璃314結(jié)合在一起以形成整體蓋玻璃結(jié)構(gòu)，其比頂蓋玻璃304和支撐玻璃314中的任意一個(gè)明顯更厚且機(jī)械上更牢固?？墒褂帽≌掣綄?例如，環(huán)氧樹脂粘附層)結(jié)合所述兩個(gè)玻璃層。定位在支撐玻璃314的開口內(nèi)的指紋傳感器裝置500可在頂蓋玻璃304下方直接附接。

在圖5A中，指紋傳感器裝置500經(jīng)放大以展示不同組件，包含安置于基板載體504上的傳感器芯片502以及安置于傳感器芯片502上的保護(hù)膜或蓋層306。任選地，有色層320可安置在傳感器芯片502與蓋層304之間以向蓋304提供修飾上色。而且，可以在蓋304上使用透明窗口以允許光穿過。保護(hù)蓋304可由透明材料制成，例如藍(lán)寶石或氧化鋯。保護(hù)蓋304可覆蓋傳感器芯片502的整個(gè)表面。

圖5B是展示用于使用指紋檢測(cè)模塊將圖5A的裝置解鎖的示范性過程520的過程流程圖。處理520包含通過指紋傳感器芯片(例如，指紋模塊500的指紋傳感器芯片502)檢測(cè)來自頂蓋上的手指的觸摸(522)。響應(yīng)于檢測(cè)到的觸摸，指紋傳感器芯片502將喚醒或解鎖信號(hào)傳送到主處理器以指示將裝置解鎖且啟動(dòng)指紋檢測(cè)以向用戶提供訪問權(quán)的請(qǐng)求(524)。響應(yīng)于所傳送的喚醒或解鎖信號(hào)，指紋傳感器芯片502從主處理器接收指示裝置被解鎖且就緒的響應(yīng)信號(hào)(526)。指紋傳感器芯片502響應(yīng)于從主處理器接收到所述響應(yīng)信號(hào)而啟動(dòng)指紋檢測(cè)。

在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)來自手指的觸摸可包含檢測(cè)持續(xù)滿足閾值時(shí)間的預(yù)定時(shí)間周期的觸摸。此確保濾出任何無(wú)意的觸摸，且裝置不會(huì)被無(wú)意地解鎖。在一些實(shí)施方案中，橫向振動(dòng)器可在不同的振蕩振動(dòng)中向手指提供觸覺反饋，以向用戶指示手指觸摸已經(jīng)成功將裝置喚醒或解鎖。

圖6A是展示與觸摸屏組合件和指紋傳感器裝置和壓力傳感器集成的示范性裝置(例如移動(dòng)裝置)的橫截面圖的示意圖。圖6A類似于圖5A且包含由相同的參考數(shù)字識(shí)別的類似結(jié)構(gòu)組件。如圖6A中所示，移動(dòng)裝置300可包含安置在移動(dòng)裝置601的頂蓋玻璃304下方的指紋傳感器裝置600。頂蓋玻璃304不具有開口來暴露指紋傳感器裝置600的頂表面(例如，暴露給用戶的表面)。因?yàn)橹讣y傳感器裝置600定位在頂蓋玻璃304下方，所以指紋傳感器裝置600可以在不與手指101直接接觸的情況下感測(cè)手指的指紋。而且，在圖6A中所示的實(shí)施方案中不需要物理控制按鈕。

指紋傳感器裝置600包含安置在基板載體上的指紋傳感器芯片602，其類似于指紋傳感器芯片102。指紋傳感器裝置600還可包含在與指紋傳感器芯片602相同的平面處安置在基板載體604上的壓力傳感器606。在一些實(shí)施方案中，指紋傳感器芯片602和壓力傳感器606集成到單個(gè)集成電路(IC)中。在一些實(shí)施方案中，指紋傳感器芯片602和壓力傳感器安置在基板載體604上以作為系統(tǒng)芯片(SOC)。在一些實(shí)施方案中，指紋傳感器芯片602和壓力傳感器606安置為單獨(dú)的IC?？墒褂昧鞲衅?、基于壓電的裝置、微機(jī)電系統(tǒng)(MEM)裝置或用于感測(cè)壓力或力的其它機(jī)械和電氣裝置來實(shí)施壓力傳感器606。壓力或力傳感器可與橫向振動(dòng)器耦合以在不同的振蕩振動(dòng)中向手指提供觸覺反饋。

可以使用除了玻璃之外的包含各種晶體結(jié)構(gòu)的透明材料實(shí)施頂玻璃304，例如藍(lán)寶石，其在向移動(dòng)裝置601提供保護(hù)的同時(shí)允許至少可見光穿過。而且，移動(dòng)裝置601包含觸摸傳感器306以及定位在觸摸面板306下方的LCD顯示模塊310?？墒褂酶鞣N觸摸技術(shù)實(shí)施觸摸傳感器306，包含電容觸摸傳感器、電感觸摸傳感器和其他觸摸傳感器。觸摸傳感器306和LCD顯示模塊310一起形成觸摸屏組合件。當(dāng)移動(dòng)裝置601被鎖定時(shí)，可關(guān)閉LCD顯示模塊310，且移動(dòng)裝置601的主處理器608和指紋傳感器裝置600可置于待機(jī)模式中。為了將移動(dòng)裝置601解鎖或喚醒，例如，用戶可使用定位在頂蓋玻璃304上的用戶的手指接觸指紋檢測(cè)模塊600。當(dāng)指紋檢測(cè)模塊600例如經(jīng)由電容感測(cè)來感測(cè)定位在頂蓋玻璃304上的手指時(shí)，那么將信號(hào)發(fā)送到移動(dòng)裝置601的主處理器608以作為啟動(dòng)喚醒或解鎖序列的反饋機(jī)制，從而將移動(dòng)裝置601喚醒或解鎖，且使用指紋檢測(cè)模塊600啟動(dòng)指紋感測(cè)。為了濾出無(wú)意的觸摸，指紋檢測(cè)模塊600可需要使用預(yù)定量的壓力來維持所感測(cè)的觸摸以滿足用于將喚醒或解鎖信號(hào)發(fā)送到主處理器608的閾值。在一些實(shí)施方案中，可需要將所述預(yù)定量的壓力施加預(yù)定時(shí)間量以滿足壓力閾值和持續(xù)時(shí)間閾值兩者。

頂蓋玻璃304可保護(hù)觸摸屏組合件的觸摸傳感器306和LCD顯示模塊310以及與頂蓋玻璃304大體上平行的除了與觸摸面板306相關(guān)聯(lián)的觸敏區(qū)域之外的移動(dòng)裝置300的頂表面的其它區(qū)域，包含指紋傳感器裝置600上方的位置。觸摸傳感器306可嵌入支撐玻璃314內(nèi)、處于頂蓋玻璃304下方?？墒褂妙愃撇牧蠈?shí)施頂蓋玻璃304和支撐玻璃314，包含用于頂蓋玻璃304的材料。支撐玻璃314可包含開口以允許指紋傳感器裝置600穿過支撐玻璃314且放置在頂蓋玻璃304下方。支撐玻璃314中的開口的位置可更接近移動(dòng)裝置601和支撐玻璃314兩者的一端。此設(shè)計(jì)中的指紋傳感器裝置600可感測(cè)來自手指101的指紋的與硬化頂蓋玻璃304的頂表面(例如，暴露給用戶的表面)的接觸，而不需要例如手指101等物體與指紋傳感器裝置600上的表面直接接觸。頂蓋玻璃304可完全覆蓋觸摸屏組合件和不具有開口的在空間上鄰接的保護(hù)表面下方的指紋傳感器裝置100兩者。

在一些實(shí)施例中，頂蓋玻璃304和支撐玻璃314結(jié)合在一起以形成整體蓋玻璃結(jié)構(gòu)，其比頂蓋玻璃304和支撐玻璃314中的任意一個(gè)明顯更厚且機(jī)械上更牢固?？墒褂帽≌掣綄?例如，環(huán)氧樹脂粘附層)結(jié)合所述兩個(gè)玻璃層。定位在支撐玻璃314的開口內(nèi)的指紋傳感器裝置600可在頂蓋玻璃304下方直接附接。

在圖6A中，指紋傳感器裝置600經(jīng)放大以展示不同組件，包含安置于基板載體604上的傳感器芯片602以及安置于傳感器芯片602上的保護(hù)膜或蓋層306。任選地，有色層320可安置在傳感器芯片602與蓋層304之間以向蓋304提供修飾上色。而且，可以在蓋304上使用透明窗口以允許光穿過。保護(hù)蓋304可由透明材料制成，例如藍(lán)寶石或氧化鋯。保護(hù)蓋304可覆蓋傳感器芯片602的整個(gè)表面。

圖6B展示用于基于來自壓力傳感器的信號(hào)而喚醒移動(dòng)裝置和指紋傳感器的反饋機(jī)構(gòu)的框圖。處理620包含通過指紋傳感器芯片(例如，指紋模塊600的指紋傳感器芯片602)檢測(cè)來自頂蓋上的手指的觸摸(622)。響應(yīng)于檢測(cè)到的觸摸，指紋傳感器芯片602將喚醒或解鎖信號(hào)傳送到主處理器608以指示將裝置解鎖且啟動(dòng)指紋檢測(cè)以向用戶提供訪問權(quán)的請(qǐng)求(624)。響應(yīng)于所傳送的喚醒或解鎖信號(hào)，指紋傳感器芯片602從主處理器接收指示裝置被解鎖且就緒的響應(yīng)信號(hào)(626)。指紋傳感器芯片602響應(yīng)于從主處理器接收到所述響應(yīng)信號(hào)而啟動(dòng)指紋檢測(cè)。

在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)來自手指的觸摸可包含檢測(cè)滿足閾值壓力值的預(yù)定量的壓力的觸摸。在一些實(shí)施方案中，除了滿足閾值持續(xù)時(shí)間的預(yù)定時(shí)間周期之外，還必須滿足所述壓力閾值。此確保濾出任何無(wú)意的觸摸，且裝置不會(huì)被無(wú)意地解鎖。在一些實(shí)施方案中，橫向振動(dòng)器可在不同的振蕩振動(dòng)中向手指提供觸覺反饋，以向用戶指示手指觸摸已經(jīng)成功將裝置喚醒或解鎖。

已經(jīng)描述了使用所揭示的自電容感測(cè)技術(shù)的指紋傳感器裝置(例如，指紋傳感器100、400、500和600)的各種實(shí)施方案、實(shí)例和實(shí)施例。在此專利文獻(xiàn)中描述的實(shí)施使用像素放大的有源傳感器像素陣列的自電容感測(cè)指紋傳感器裝置可以得到各種優(yōu)點(diǎn)。舉例來說，實(shí)施使用像素放大的有源傳感器像素陣列的自電容感測(cè)指紋傳感器裝置與無(wú)源傳感器像素相比可提高信噪比，而不需要直接的傳感器像素激發(fā)和傳感器信號(hào)放大。在傳感器像素的掃描或讀取期間，可使用激發(fā)或驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vin 118來選擇性地激發(fā)或驅(qū)動(dòng)被掃描或讀取的傳感器像素行或列中的所有傳感器像素。因?yàn)轵?qū)動(dòng)被掃描或讀取的所有傳感器像素，所以所有讀取或掃描的傳感器像素用于傳感器信號(hào)且因此增強(qiáng)信噪比。

在另一實(shí)例中，在此專利文獻(xiàn)中所描述的自電容感測(cè)指紋傳感器裝置不使用指紋傳感器裝置外部的激發(fā)電極來用于直接刺激手指。沒有外部激發(fā)電極允許以下配置：整個(gè)指紋傳感器裝置可安置在移動(dòng)裝置的保護(hù)蓋玻璃下方。玻璃下配置可保護(hù)指紋傳感器裝置免受外部條件和物體(包含手指、灰塵、濕氣和其它有害物體)的影響。另外，玻璃下配置允許除了機(jī)械按鈕設(shè)計(jì)之外的虛擬按鈕設(shè)計(jì)。虛擬按鈕具有較少的可潛在地折斷的移動(dòng)部分，且提供比簡(jiǎn)單的推動(dòng)按鈕更大數(shù)目的用戶輸入選項(xiàng)。舉例來說，可使用不同的觸摸手勢(shì)實(shí)現(xiàn)虛擬按鈕，包含輕觸、揮掃、觸摸并保持、多次輕敲等，從而指示不同的輸入選項(xiàng)。

盡管本專利文獻(xiàn)含有許多細(xì)節(jié)，但是這些細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制任何發(fā)明或可以主張的內(nèi)容的范圍，而是對(duì)特定發(fā)明的特定實(shí)施例特有的特征的描述。本專利文獻(xiàn)中在單獨(dú)實(shí)施例的上下文中描述的某些特征也可以在單個(gè)實(shí)施例中組合實(shí)施。相反，在單個(gè)實(shí)施例的上下文中描述的各個(gè)特征也可以單獨(dú)地或在任何合適的子組合中在多個(gè)實(shí)施例中實(shí)施。此外，盡管特征可能在上文描述為在某些組合中起作用且甚至起初如此主張，但是來自所主張組合的一或多個(gè)特征在一些情況下可以從所述組合中刪除，并且所主張組合可以針對(duì)子組合或子組合的變化。

類似地，盡管在圖中以特定次序描繪操作，但是這不應(yīng)理解為需要按所示的特定次序或按連續(xù)次序執(zhí)行此類操作，或執(zhí)行所有所說明的操作以實(shí)現(xiàn)所希望的結(jié)果。此外，本專利文獻(xiàn)中描述的實(shí)施例中的各種系統(tǒng)組件的分離不應(yīng)理解為在所有實(shí)施例中需要此種分離。

僅描述了幾個(gè)實(shí)施方案和實(shí)例，并且可以基于本專利文獻(xiàn)中描述和說明的內(nèi)容做出其它實(shí)施方案、增強(qiáng)和變化。