指紋感測(cè)器的感測(cè)方法及電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明關(guān)于一種指紋感測(cè)器，尤指一種指紋感測(cè)器的感測(cè)方法及電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 請(qǐng)參閱圖12及圖13所示，一種投射電容指紋感測(cè)器50的示意圖，其包含有多個(gè)電 極板51呈矩陣式排列、一防護(hù)電極52,以及一感測(cè)電路53連接該多個(gè)電極板51。該感測(cè)電路 53用以檢測(cè)各該電極板51與手指60之間的電容量，例如電極板Plate A與手指60之間的電 容CSA，依據(jù)各電極板51與手指60之間的電容量可以獲得該手指60的指紋圖像。然而，電極板 51與手指60之間的電容量的量測(cè)，會(huì)受到其他因素影響，舉例來(lái)說(shuō)，在量測(cè)電極板Plate A 時(shí)，電極板Plate A和其周圍的電極板Plate B~Plate D之間形成的電容，以及電極板 Plate A和防護(hù)電極52(例如靜電防護(hù)電極)之間形成的電容Cfas，都會(huì)影響量測(cè)的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明主要目的提供一種指紋感測(cè)器的感測(cè)方法及 電路。
[0004] 欲達(dá)上述目的所使用的主要技術(shù)手段系令該指紋感測(cè)器的感測(cè)方法包含有：
[0005] (a)于第一時(shí)相，將一第一電壓施加至一第一端點(diǎn)，該第一端點(diǎn)連接該待量測(cè)電極 板，將一第二電壓施加至一第二端點(diǎn)，該第二端點(diǎn)連接至一讀出電路，將一第三電壓施加至 一鄰近于該待量測(cè)電極板的導(dǎo)體;其中該第一電壓減去該第二電壓為一非零的值，且第一 電壓大于或小于第二電壓；以及
[0006] (b)于第二時(shí)相，停止施加該第一電壓、該第二電壓及該第三電壓至該第一端點(diǎn)、 該第二端點(diǎn)與該導(dǎo)體，將一第四電壓施加至該導(dǎo)體，連接該第一端點(diǎn)與該第二端點(diǎn)，并且由 該讀出電路輸出該待量測(cè)電極板的量測(cè)結(jié)果;其中該第三電壓減去該第四電壓為一非零的 值，且當(dāng)?shù)谝浑妷捍笥诘诙妷簳r(shí)，第三電壓大于第四電壓，或當(dāng)?shù)谝浑妷盒∮诘诙妷?時(shí)，第三電壓小于第四電壓。
[0007] 欲達(dá)上述目的所使用的主要技術(shù)手段系令該指紋感測(cè)器的感測(cè)電路包含有：
[0008] -讀出電路，用以讀出該待量測(cè)電極板的量測(cè)結(jié)果；
[0009] -第一切換單元，包括一第一端點(diǎn)連接該待量測(cè)電極板，以及一第二端點(diǎn)連接該 讀出電路，該第一切換單元耦接一第一電壓及一第二電壓;其中該第一電壓減去該第二電 壓為一非零的值，且第一電壓大于或小于第二電壓；
[0010] 一第二切換單元，連接一導(dǎo)體至一第三電壓或一第四電壓；其中該第三電壓減去 該第四電壓為一非零的值，且當(dāng)?shù)谝浑妷捍笥诘诙妷簳r(shí)，第三電壓大于第四電壓，或當(dāng)?shù)?一電壓小于第二電壓時(shí)，第三電壓小于第四電壓；以及
[0011] -控制單元，控制該第一切換單元及第二切換單元;其中：
[0012] 在第一時(shí)相，該控制單元控制該第一切換單元與該第二切換單元，使該第一端點(diǎn) 連接該第一電壓，該第二端點(diǎn)連接該第二電壓，該第一端點(diǎn)與第二端點(diǎn)不連接，該導(dǎo)體連接 該第三電壓；
[0013] 在第二時(shí)相，該控制單元控制該第一切換單元與該第二切換單元，使該第一端點(diǎn)、 該第二端點(diǎn)與該導(dǎo)體分別不耦接該第一電壓、第二電壓及第三電壓，以及使該第一端點(diǎn)與 第二端點(diǎn)連接，并且該控制單元控制該第二切換單元，使該導(dǎo)體耦接該第四電壓。
[0014] 由上述可知，本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)方法及電路系主要令該待量測(cè)電極板的鄰 近導(dǎo)體在第一及第二時(shí)相連接至不同電位的第三及第四電壓，可以改善習(xí)知技術(shù)中待量測(cè) 電極板與其鄰近導(dǎo)體之間的邊際電容影響該待量測(cè)電極板的量測(cè)的缺陷。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1A為本發(fā)明指紋感測(cè)器的一局部結(jié)構(gòu)及其感測(cè)電路的示意圖。
[0016] 圖1B為本發(fā)明指紋感測(cè)器的另一局部結(jié)構(gòu)及其感測(cè)電路的示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明指紋感測(cè)器的又一局部結(jié)構(gòu)及其感測(cè)電路的示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)電路的第一實(shí)施例的電路圖。
[0019] 圖4A及4B為圖3分別于第一及第二時(shí)相的電路動(dòng)作圖。
[0020]圖4C為圖4A及圖4B中各個(gè)開(kāi)關(guān)的時(shí)序以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓變化的波形圖。
[0021] 圖5為本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)電路的第二實(shí)施例的電路圖。
[0022] 圖6為本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)電路的第三實(shí)施例的電路圖。
[0023] 圖7A為本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)電路的第四實(shí)施例的電路圖。
[0024] 圖7B為本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)電路的第五實(shí)施例的電路圖。
[0025] 圖8為本發(fā)明指紋感測(cè)器的感測(cè)電路的第六實(shí)施例的電路圖。
[0026]圖9A至9C為圖8分別于第一至第三時(shí)相的電路動(dòng)作圖。
[0027]圖9D為圖9A、圖9B及圖9C中各個(gè)開(kāi)關(guān)的時(shí)序以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓變化的波形圖。
[0028] 圖10A為本發(fā)明一電壓動(dòng)態(tài)范圍及切換次數(shù)圖。
[0029] 圖10B為本發(fā)明另一電壓動(dòng)態(tài)范圍及切換次數(shù)圖。
[0030] 圖11A至圖11C為圖2分別于第一至第三時(shí)相的電路動(dòng)作圖。
[0031] 圖11D為圖11A、圖11B及圖11C中各個(gè)開(kāi)關(guān)的時(shí)序以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓變化的波形 圖。
[0032]圖12為一投射電容指紋感測(cè)器的示意圖。
[0033]圖13為一手指與一投射電容指紋感測(cè)器的示意圖。
[0034] 其中，附圖標(biāo)記：
[0035] 10感測(cè)電路 11量測(cè)單元
[0036] 111第一切換單元112、112a、112b第二切換單元
[0037] 113第三切換單元
[0038] 12控制單元 13、13a讀出電路
[0039] 131多工器 14靜電防護(hù)電路
[0040] 50指紋感測(cè)器 502介電層
[0041 ] 503絕緣層 51電極板
[0042] 52防護(hù)電極 521隔離電極板
[0043] 53感測(cè)電路
【具體實(shí)施方式】
[0044]本發(fā)明提出一種指紋感測(cè)器的感測(cè)方法及電路。本案的感測(cè)電路可應(yīng)用如圖12所 示的指紋感測(cè)器，該指紋感測(cè)器上的多個(gè)電極板51呈矩陣排列，多個(gè)電極板51之間會(huì)構(gòu)成 一網(wǎng)格空間，防護(hù)電極52即形成于該網(wǎng)格空間中；其中該防護(hù)電極52與該多個(gè)電極板51共 平面，如圖1A所示。在另一實(shí)施例中，如圖1B所示，該防護(hù)電極52位于該多個(gè)電極板51之上， 且該防護(hù)電極52與該多個(gè)電極板51之間具有一介電層502。在其他實(shí)施例中，在電極板51的 同一平面及其上方都設(shè)有防護(hù)電極52,這兩層的防護(hù)電極52互相電連接。
[0045]在以下的描述以及附圖中，仍以圖12所示左上四個(gè)電極板Plate A~Plate D說(shuō)明 本發(fā)明的感測(cè)電路10及其操作，并且以量測(cè)Plate A為例進(jìn)行說(shuō)明。其中，圖3所示的CSA~ Csd分別表不手指與電極板Plate A~Plate D之間的電容。Cfab、Cfac、Cfad分別表不電極板 Plate A與各相鄰電極板Plate B~Plate D形成的電容。Cfas表示電極板Plate A與防護(hù)電 極52 (例如靜電防護(hù)電極)之間形成的電容。Cpla表示其它與節(jié)點(diǎn)Nla有關(guān)的寄生電容，C p2a表 示其他與節(jié)點(diǎn)N2a有關(guān)的寄生電容;其他相似的圖號(hào)具有相似的意義，在此不再贅述。
[0046] 圖1A及圖3說(shuō)明本發(fā)明感測(cè)電路10的第一實(shí)施例，感測(cè)電路10包含有多個(gè)量測(cè)單 元11及一控制單元12,該多個(gè)量測(cè)單元11分別連接至電極板Plate A~Plate D。
[0047] 以下的說(shuō)明將以電極板Plate A作為一待量測(cè)電極板為例。待量測(cè)電極板Plate A 連接的量測(cè)單元11包含有一第一切換單元111及一讀出電路13,其它電極板Plate B~ Plate D連接的量測(cè)單元11分別包含有一第二切換單元112a及一讀出電路13。防護(hù)電極52 連接有一第二切換單元112b。
[0048] 如圖3所示，第一切換單元111包括一第一端點(diǎn)Nla連接至該待量測(cè)電極板Plate A， 以及一第二端點(diǎn)N2a連接至讀出電路13。第一切換單元111耦接第一電壓VR1至第一端點(diǎn)N la， 以及耦接第二電壓VR2至第二端點(diǎn)N2a。其中第一電壓VR1減去第二電壓V R2為一非零的值。在第 一切換單元111中，包括一第一開(kāi)關(guān)SWlA連接在第一電壓VR1與第一端點(diǎn)Nla之間，一第二開(kāi)關(guān) SW3A連接在第二電壓VR2與第二端點(diǎn)N2a之間，以及一第三開(kāi)關(guān)SW 2/di接在第一端點(diǎn)Nla與第二 端點(diǎn)N2a之間。
[0049]圖3所示的三個(gè)第二切換單元112a分別經(jīng)由第三端點(diǎn)Nlb~Nld連接至電極板Plate B~Plate D，以及經(jīng)由第四端點(diǎn)N2b~N2d分別連接至一讀出電路13。各個(gè)第二切換單元112a 耦接第一電壓VR1與第二電壓VR2。讀出電路13用以讀出待量測(cè)電極板Plate A的量測(cè)結(jié)果， 讀出電路13可為一差分電路或一緩沖器。于本實(shí)施例中，讀出電路13為一差分電路，其包含 一非反相輸入端(+ )、一反相輸入端(-)及一電壓輸出端VciA，差分電路的增益為Ga。
[0050] 第一切換單元111包括第一開(kāi)關(guān)SW1A、第二開(kāi)關(guān)SW3A、第三開(kāi)關(guān)SW2A與第四開(kāi)關(guān)SW4A。 第一開(kāi)關(guān)SW1A用以耦接第一電壓VR1至第一端點(diǎn)Nla。第二開(kāi)關(guān)SW 3A用以耦接第二電壓VR2至第 二端點(diǎn)N2a，其中第二端點(diǎn)N2a連接至差分電路的非反相輸入端(+ )。第三開(kāi)關(guān)SW2A位在第一端 點(diǎn)Nla及第二端點(diǎn)N2a之間，用以決定第一端點(diǎn)N la是否連接第二端點(diǎn)N2a。第四開(kāi)關(guān)SW4A親接在 第二電壓VR2與差分電路的反相輸入端(-)之間。
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