CN105373765A - 电容式指纹感测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种电容式指纹感测装置及其方法。感测装置包含一感测阵列，其包括多个感测单元，每一感测单元包括一感测电容以及一参考电容。感测装置另包含一绝缘表面，设置于上述感测单元的上方。当一手指接触绝缘表面时，感测装置所包含的一读取模块会于一感测周期内，得到对应于每一上述感测单元的上述感测电容的一感测时间间隔，以及对应于每一上述感测单元的上述参考电容的一参考时间间隔，并根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供一感测输出，以指示上述手指的指纹波峰或波谷。本发明实施例所述的指纹感测装置及其方法无须使用模数转换器，并且仅使用到较少的模拟电路，因此可降低晶片的面积、耗电量以及制造成本。

Description

电容式指纹感测装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种电容式感测装置及其方法，且尤其涉及一种不需使用模数转换器的电容式指纹感测装置及其方法。
背景技术
近年来，随着生物识别技术逐渐成熟，许多不同的生物特征均可被用来识别使用者的身份。其中，由于指纹识别技术的识别率及准确率较其它生物特征的识别技术更好，故目前指纹识别的应用层面较广。
指纹识别的技术先感测使用者的指纹图样(pattern)，再采集指纹图样中独特的指纹特征并存储至存储器中。之后，当使用者再次按压或滑刷指纹时，指纹感测器会感测指纹图样并且采集指纹特征，以便与先前所存储的指纹特征进行比对以进行识别。若二者相符，则使用者的身份得以确认。
随着便携式电子装置的普及化，利用便携式电子装置来输入指纹特征已逐渐成为未来发展的领域。因此，需要一种具有较小面积的指纹感测装置。
当使用者按压或滑刷指纹时，已知电容式指纹感测器会感测指纹的波峰(ridge)及波谷(valley)，并且产生相对应于波峰及波谷的不同电容值。接着，利用电荷分布(charge-sharing)的方式，取得相对应于电容值的电压值，并将电压值输入一模数转换器(Analog-to-DigitalConverter)，以转换成数字码(digitalcode)，以提供给处理器，进行后续指纹识别的演算与处理。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种电容式指纹感测装置。上述指纹感测装置包括：一感测阵列，包括多个感测单元，每一感测单元包括一感测电容以及一参考电容；一绝缘表面，设置于上述感测阵列的上方；以及一读取模块，用以当一手指接触上述绝缘表面时，于一感测周期内，得到对应于每一上述感测单元的上述感测电容的一感测时间间隔，以及对应于每一上述感测单元的上述参考电容的一参考时间间隔，并根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供一感测输出，以指示上述手指的指纹波峰或波谷。
再者，本发明提供一种指纹感测方法，适用于一电容式指纹感测装置，其中上述感测装置包括具有多个感测单元的一感测阵列以及设置于上述感测阵列的上方的一绝缘表面。当一手指接触上述绝缘表面时，于一感测周期内，得到对应于每一上述感测单元的一感测电容的一感测时间间隔，以及对应于每一上述感测单元的上述参考电容的一参考时间间隔。根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供一感测输出，以指示上述手指的指纹波峰或波谷。
相比较需要使用到模数转换器的传统指纹感测装置及其方法，本发明实施例所述的指纹感测装置及其方法无须使用模数转换器，并且仅使用到较少的模拟电路，因此可降低晶片的面积、耗电量以及制造成本。
附图说明
图1为显示根据本发明一实施例所述的指纹感测装置；
图2为显示根据本发明一实施例所述的使用图1的指纹感测装置来读取使用者的手指指纹的示意图；
图3为显示使用者的手指接触到图1的指纹感测装置的剖面示意图；
图4为显示根据图1实施例所述的指纹感测装置的示意图；以及
图5为显示根据本发明一实施例所述的图4中指纹感测装置内的信号波形图。
附图标记说明如下：
100、400～指纹感测装置；
110～感测阵列；
115、415～感测单元；
120、420～绝缘表面；
130、430～电源模块；
140、440～读取模块；
150～处理器；
210、410～手指；
220、320～指纹波峰；
230～电容值曲线；
240～指纹图样；
310、490～半导体基底；
330～指纹波谷；
431、436～电流源；
432、433、437、438～开关；
435A、435B～切换单元；
450～比较单元；
452、454～比较器；
460～判断单元；
462～异或门；
464～计数器；
470～时脉产生器；
480～电压源；
C1、C2、Ctop～电容；
Cref～参考电容；
CLK～时脉信号；
CMPsen、CMPref～比较结果；
CNT～感测输出；
E1-E3～电极；
GND～接地端；
Isen～感测电流；
Iref～参考电流；
SW、SWB～切换信号；
Vbias～偏压信号；
Vdd～数字电压源；
Vdda～模拟电压源；
Vsen～感测电压；
Vref～参考电压；以及
VXOR～差异信号。
具体实施方式
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
图1为显示根据本发明一实施例所述的指纹感测装置100。指纹感测装置100包括感测阵列110、绝缘表面120、电源模块130、读取模块140以及处理器150。在此实施例中，感测阵列110、电源模块130、读取模块140以及处理器150设置在半导体基底内。感测阵列110由多个感测单元115以二维方式排列而成。绝缘表面120设置在半导体基底上，并覆盖于感测阵列110的全部感测单元115之上。相应于处理器150所提供的切换信号SW，电源模块130可在感测周期Psen内提供感测电流Isen以及参考电流Iref至感测阵列110的感测单元115。此外，在重置周期Prst内，电源模块130可对感测单元115进行重置。于是，在感测周期Psen时，读取模块140可得到感测阵列110中每一感测单元115的感测电压Vsen以及参考电压Vref，并根据感测电压Vsen以及参考电压Vref来提供对应于每一感测单元115的感测输出CNT至处理器150。接着，处理器150可根据全部感测单元115的感测输出CNT来判断是否有使用者的手指接触绝缘表面120，并可根据每一感测单元115的感测输出CNT来判断出感测输出CNT为对应于手指的指纹波峰(ridge)或指纹波谷(valley)。于是，处理器150可根据全部感测单元115的感测输出CNT而得到二阶化(binary)或是灰阶化(graylevel)的指纹信息，以供后续程序使用，例如可经由指纹识别演算法来执行指纹识别操作等。
图2为显示根据本发明一实施例所述的使用图1的指纹感测装置100来读取使用者的手指指纹的示意图。在图2中，当手指210接触到指纹感测装置100时，手指210表面的不规则形状指纹波峰220会通过绝缘表面120触压感测单元115。于是，指纹感测装置100可得到对应于指纹波峰220的电容值曲线230，并根据电容值曲线230的形状而辨认出指纹波峰220的形状，而得到指纹图样240。接着，其他电路或装置便可根据指纹图样240来进行后续处理。
图3为显示使用者的手指接触到图1的指纹感测装置100的剖面示意图。在图3中，绝缘表面120设置在半导体基底310的上方。一般而言，绝缘表面120由集成电路工艺的最后一道保护介电层所制成。绝缘表面120的厚度为d1，其中绝缘表面120的等效电容C1由厚度d1所决定。标号320表示手指的指纹波峰，其中手指的指纹波峰320会直接接触到绝缘表面120。此外，标号330表示手指的指纹波谷，其中手指的指纹波谷330与绝缘表面120之间的距离为d2，且指纹波谷与绝缘表面120之间的电容C2由距离d2所决定。如先前所描述，感测阵列110由多个感测单元115所形成。每一感测单元115包括电极E1、E2与E3，其中电极E1、E2与E3分别由半导体基底310内的不同金属层所形成。电极E1由顶层金属层(topmetal)所形成，并设置在绝缘表面120的下方，以及绝缘表面120与电极E1之间绝缘层的厚度为d3，其中该绝缘层的等效电容Ctop由厚度d3所决定。因此，当指纹波峰320接触到绝缘表面120时，指纹波峰320与电极E1之间的感测电容Csen由电容Ctop与电容C1串联所形成。此外，相比较指纹波峰320的感测电容Csen，指纹波谷330与电极E1之间的感测电容Csen由电容Ctop、电容C1以及电容C2串联所形成。于是，当手指接触绝缘表面120时，指纹波峰320与指纹波谷330会对应到不同的电容值，其中对应于指纹波谷330的感测电容Csen小于对应于指纹波峰320的感测电容Csen。因此，图1的读取模块140便可经由电极E1得到对应于感测电容Csen的感测电压Vsen。再者，电极E2设置在电极E1的下方，而电极E3设置在电极E2的下方，其中电极E3耦接于接地端GND。电极E2与电极E3之间绝缘层的厚度为d4，而该绝缘层的等效电容Cref由厚度d4所决定。因此，图1的读取模块140便可经由电极E2得到对应于参考电容Cref的参考电压Vref。
图4为显示根据图1实施例所述的指纹感测装置400的示意图。指纹感测装置400包括绝缘表面420、由多个感测单元415所组成的感测阵列、电源模块430以及读取模块440以及处理器(未显示)，其中感测单元415、电源模块430以及读取模块440以及处理器设置在半导体基底490中，而绝缘表面420设置在半导体基底490上。感测单元415包括电极E1、E2与E3，其中电极E1与E2也耦接于电源模块430以及读取模块440。电源模块430包括切换单元435A与切换单元435B。切换单元435A包括电流源431以及开关432与433。电流源431耦接于模拟电压源Vdda以及开关432之间，用以提供感测电流Isen。开关432耦接于电流源431以及感测单元415的电极E1之间，其中开关432由来自处理器的切换信号SW所控制。开关433耦接于感测单元415的电极E1以及接地端GND之间，其中开关433由切换信号SWB所控制，以及切换信号SW与切换信号SWB为互补。相似地，切换单元435B包括电流源436以及开关437与438。电流源436耦接于模拟电压源Vdda以及开关437之间，用以提供参考电流Iref。开关437耦接于电流源436以及感测单元415的电极E2之间，其中开关437由切换信号SW所控制。开关438耦接于感测单元415的电极E2以及接地端GND之间，其中开关438由切换信号SWB所控制。在电源模块430中，当切换信号SW控制开关432与437为导通而切换信号SWB控制开关433与438为不导通时，电流源431与436会分别提供感测电流Isen以及参考电流Iref至感测单元415的电极E1与E2，以便对感测电容Csen以及参考电容Cref进行充电。反之，当切换信号SW控制开关432与437为不导通而切换信号SWB控制开关433与438为导通时，感测单元415的电极E1与E2会被耦接于接地端GND，以重置感测电容Csen以及参考电容Cref。值得注意的是，感测电流Isen以及参考电流Iref可根据实际应用而调整。
在图4中，读取模块440包括比较单元450与判断单元460。比较单元450包括比较器452与454。比较器452与454的非反相(正相)输入端均耦接于电压源480，用以接收偏压信号Vbias。值得注意的是，偏压信号Vbias可根据实际应用而调整。比较器452的反相输入端耦接于感测单元415的电极E1，用以接收感测电压Vsen。因此，比较器452可对感测电压Vsen与偏压信号Vbias进行比较，而得到比较结果CMPsen(即为感测时间间隔)。值得注意的是，比较器452包括电位位移器(levelshifter)，用以将比较结果CMPsen的高电位从模拟电源电位Vdda转换成数字电源电位Vdd。一般而言，模拟电源电位Vdda大于数字电源电位Vdd。此外，比较器454的反相输入端耦接于感测单元415的电极E2，用以接收参考电压Vref。因此，比较器454可对参考电压Vref与偏压信号Vbias进行比较，而得到比较结果CMPref(即为参考时间间隔)。同样地，比较器454包括电位位移器，用以将比较结果CMPref的高电位从模拟电源电位Vdda转换成数字电源电位Vdd。判断单元460包括异或(XOR)门462以及计数器464。异或门462的两输入端分别耦接于比较器452与比较器454的输出端，用以根据比较结果CMPsen以及比较结果CMPref来提供差异信号VXOR。举例而言，若比较结果CMPsen不同于比较结果CMPref，则异或门462会提供具有高逻辑电位的差异信号VXOR。反之，若比较结果CMPsen相同于比较结果CMPref，则异或门462会提供具有低逻辑电位的差异信号VXOR。此外，计数器464可根据时脉信号CLK来计数差异信号VXOR维持在高逻辑电位的周期数量。举例来说，计数器464为上数计数器(upcounter)。当差异信号VXOR为高逻辑电位时，计数器464会相应于时脉信号CLK而从初始值(initialvalue)开始往上计数，直到差异信号VXOR变为低逻辑电位。当差异信号VXOR变为低逻辑电位时，计数器464会停止计数，并根据计数的结果来提供感测输出CNT。再者，时脉信号CLK由时脉产生器470所提供，以及处理器可控制时脉产生器470来改变时脉信号CLK的频率，以便调整整体的解析度。在一实施例中，时脉产生器470包括锁相回路(phaselockloop，PLL)。于是，根据每一感测单元415的感测输出CNT，处理器可得到手指410的指纹图样。
图5为显示根据本发明一实施例所述的图4中指纹感测装置400内的信号波形图。同时参考图4与图5，当使用者的手指410接触绝缘表面420时，标号510表示感测单元415对指纹波谷(即感测电容Csen由电容Ctop、电容C1与电容C2所形成)进行感测的示范波形变化，而标号520表示感测单元415对指纹波峰(即感测电容Csen由电容Ctop与电容C1所形成)进行感测的示范波形变化。值得注意的是，图5所显示的信号波形仅是个例子，并非用以限定本发明。首先，在重置周期Prst1内，处理器会提供具有高逻辑电位的切换信号SW至电源模块430，以便控制开关432与437为不导通。同时地，处理器会提供具有低逻辑电位的切换信号SWB至电源模块430，以便导通开关433与438。于是，电极E1上的感测电压Vsen以及电极E2上的参考电压Vref会分别经由开关433与438耦接于接地端GND，即对感测电容Csen与参考电容Cref进行放电。接着，在感测周期Psen1内，处理器会提供具有高逻辑电位的切换信号SWB至电源模块430，以便控制开关433与438为不导通。同时地，处理器会提供具有低逻辑电位的切换信号SW至电源模块430，以便导通开关432与437。于是，电源模块430会提供感测电流Isen对感测电容Csen进行充电。同时地，电源模块430也会提供参考电流Iref对参考电容Cref进行充电。在此实施例中，对应于感测电容Csen的感测电压Vsen以电阻-电容(RC)效应的方式增加，而对应于参考电容Cref的参考电压Vref以线性方式增加。在感测周期Psen1内，比较单元450内的比较器452会将感测电压Vsen与偏压信号Vbias进行比较，以得到比较结果CMPsen(即为感测时间间隔Tvalley)。举例来说，当感测电压Vsen小于偏压信号Vbias时，比较结果CMPsen为低逻辑电位。接着，在时间点t1，感测电压Vsen会大于偏压信号Vbias，则比较结果CMPsen会变为高逻辑电位。同时地，比较单元450内的比较器454会将参考电压Vref与偏压信号Vbias进行比较，以得到比较结果CMPref(即为参考时间间隔Tref)。举例来说，当参考电压Vref小于偏压信号Vbias时，比较结果CMPref为低逻辑电位。接着，在时间点t2，参考电压Vref会大于偏压信号Vbias，则比较结果CMPref会变为高逻辑电位。如先前所描述，比较结果CMPsen与比较结果CMPref的高逻辑电位相同于数字电源电位Vdd。在感测周期Psen1内，判断电路460的异或门462会根据比较结果CMPsen以及比较结果CMPref来提供差异信号VXOR。举例来说，在时间点t1与t2之间(即时间差Tdiff1)，比较结果CMPsen的逻辑电位不同于比较结果CMPref的逻辑电位，于是差异信号VXOR为高逻辑电位。接着，计数器464会根据时脉信号CLK来计数差异信号VXOR为高逻辑电位的周期数量。接着，在时间点t2之后，比较结果CMPsen的逻辑电位相同于比较结果CMPref的逻辑电位，于是差异信号VXOR为低逻辑电位，而计数器464会停止计数。在此实施例中，读取模块440可将感测电压Vsen转换为感测时间间隔Tvalley，以及将参考电压Vref转换为参考时间间隔Tref，并得到感测时间间隔Tvalley与参考时间间隔Tref之间的时间差Tdiff1(Tdiff1＝Tvalley-Tref)。接着，计数器464会根据对应于时间差Tdiff1的差异信号VXOR来提供感测输出OUT1。于是，处理器可根据感测输出OUT1来判断感测电容Csen是否包括电容C2，以进一步判别出为指纹波峰或是指纹波谷。由于计数器464的输出为一数值，因此可以直接将此数值提供给处理器，以进行后续的指纹识别处理，而无须使用到模数转换器。
接着，在重置周期Prst2内，电极E1上的感测电压Vsen以及电极E2上的参考电压Vref会分别经由开关433与438而耦接于接地端GND，即对感测电容Csen与参考电容Cref进行放电。接着，在感测周期Psen2内，电源模块430会提供感测电流Isen对感测电容Csen进行充电。同时地，电源模块430也会提供参考电流Iref对参考电容Cref进行充电。在此实施例中，对应于感测电容Csen的感测电压Vsen以电阻-电容效应的方式增加，而对应于参考电容Cref的参考电压Vref以线性方式增加。在感测周期Psen2内，比较单元450内的比较器452会将感测电压Vsen与偏压信号Vbias进行比较，以得到比较结果CMPsen(即为感测时间间隔Tridge)。在时间点t3，感测电压Vsen会大于偏压信号Vbias，则比较结果CMPsen会变为高逻辑电位。同时地，比较单元450内的比较器454会将参考电压Vref与偏压信号Vbias进行比较，以得到比较结果CMPref(即为参考时间间隔Tref)。在时间点t4，参考电压Vref会大于偏压信号Vbias，则比较结果CMPref会变为高逻辑电位。如先前所描述，比较结果CMPsen与比较结果CMPref的高逻辑电位相同于数字电源电位Vdd。在感测周期Psen2内，判断电路460的异或门462会根据比较结果CMPsen以及比较结果CMPref来提供差异信号VXOR。举例来说，在时间点t3与t4之间(即时间差Tdiff2)，比较结果CMPsen的逻辑电位不同于比较结果CMPref的逻辑电位，于是差异信号VXOR为高逻辑电位。接着，计数器464会根据时脉信号CLK来计数差异信号VXOR。接着，在时间点t4之后，比较结果CMPsen的逻辑电位相同于比较结果CMPref的逻辑电位，于是差异信号VXOR为低逻辑电位，而计数器464会停止计数。在此实施例中，读取模块440可将感测电压Vsen转换为感测时间间隔Tridge，以及将参考电压Vref转换为参考时间间隔Tref，并得到感测时间间隔Tridge与参考时间间隔Tref之间的时间差Tdiff2(Tdiff2＝Tridge-Tref)。接着，计数器464会根据对应于时间差Tdiff2的差异信号VXOR来提供感测输出OUT2。于是，处理器可根据感测输出OUT2来判断感测电容Csen是否包括电容C2，以进一步判别出为指纹波峰或是指纹波谷。由于计数器464的输出为一数值，因此可以直接将此数值提供给处理器，以进行后续的指纹识别处理，而无须使用到模数转换器。
根据本发明的实施例，利用已知的感测电流Isen、参考电流Iref，以及偏压信号Vbias，指纹感测装置可仅使用比较器来将感测电容Csen转换成感测时间间隔Tsen(例如图5的Tridge与Tvalley)以及将参考电容Cref转换成参考时间间隔Tref。接着，指纹感测装置可仅使用数字电路来进行运算，以得到感测时间间隔Tsen与参考时间间隔Tref之间的时间差Tdiff(例如图5的Tdiff1与Tdiff2)。接着，指纹感测装置会根据对应于时间差Tdiff的感测输出CNT来得到指纹图样，以便进行后续的指纹识别运算。因此，相比较需要使用到模数转换器的传统指纹感测装置，本发明实施例所述的指纹感测装置无须使用模数转换器，并且仅使用到较少的模拟电路，因此可降低晶片的面积、耗电量以及制造成本。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作些许的改动与润饰，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求范围所界定的为准。

Claims (26)

1.一种电容式指纹感测装置，包括：
一感测阵列，包括多个感测单元，每一感测单元包括一感测电容以及一参考电容；
一绝缘表面，设置于上述感测阵列的上方；以及
一读取模块，用以当一手指接触上述绝缘表面时，于一感测周期内，得到对应于每一上述感测单元的上述感测电容的一感测时间间隔，以及对应于每一上述感测单元的上述参考电容的一参考时间间隔，并根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供一感测输出，以指示上述手指的指纹波峰或波谷。
2.如权利要求1所述的电容式指纹感测装置，其中每一上述感测单元包括：
一第一电极，设置在上述绝缘表面的下方；
一第二电极，设置在上述第一电极的下方；以及
一第三电极，设置在上述第二电极的下方，耦接于一接地端，
其中当上述手指接触上述绝缘表面时，上述感测电容由上述第一电极与上述手指所形成，以及上述参考电容由上述第二电极与上述第三电极所形成。
3.如权利要求1所述的电容式指纹感测装置，还包括：
一电源模块，用来提供一感测电流至上述感测电容，以产生一感测电压，以及用来提供一参考电流至上述参考电容，以产生一参考电压。
4.如权利要求3所述的电容式指纹感测装置，其中上述读取模块还用来接收上述感测电压，以产生上述感测时间间隔，用来接收上述参考电压，以产生上述参考时间间隔，以及用来根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，产生上述感测输出。
5.如权利要求2所述的电容式指纹感测装置，还包括：
一电源模块，包括：
一第一切换单元，用以于上述感测周期内，提供一感测电流至上述感测单元的上述第一电极，以对上述感测电容充电，进而产生一感测电压；以及
一第二切换单元，用以于上述感测周期内，提供一参考电流至上述感测单元的上述第二电极，以对上述参考电容充电，进而产生一参考电压。
6.如权利要求5所述的电容式指纹感测装置，其中在一重置周期内，上述感测单元的上述第一电极与上述第二电极分别经由上述第一切换单元以及上述第二切换单元耦接于上述接地端，以对上述感测电容以及上述参考电容进行放电。
7.如权利要求6所述的电容式指纹感测装置，其中上述第一切换单元包括：
一第一电流源，耦接于一电压源，用以产生上述感测电流；
一第一开关，耦接于上述第一电流源以及上述感测单元的上述第一电极之间，用以对上述感测电容进行充电；以及
一第二开关，耦接于上述感测单元的上述第一电极以及上述接地端之间，用以对上述感测电容进行放电，
以及上述第二切换单元包括：
一第二电流源，耦接于上述电压源，用以产生上述参考电流；
一第三开关，耦接于上述第二电流源以及上述感测单元的上述第二电极之间，用以对上述参考电容进行充电；以及
一第四开关，耦接于上述感测单元的上述第二电极以及上述接地端之间，用以对上述参考电容进行放电。
8.如权利要求3或5所述的电容式指纹感测装置，其中上述读取模块包括：
一比较单元，用以对上述感测电压以及一偏压信号进行比较，而得到一第一比较结果，以及对上述参考电压以及上述偏压信号进行比较，而得到一第二比较结果；以及
一判断单元，用以根据上述第一比较结果与上述第二比较结果，而得到上述感测输出。
9.如权利要求8所述的电容式指纹感测装置，其中上述第一比较结果表示对应于上述感测电压的上述感测时间间隔，以及上述第二比较结果表示对应于上述参考电压的上述参考时间间隔，其中上述感测输出表示上述感测时间间隔与上述参考时间间隔的一时间差。
10.如权利要求8所述的电容式指纹感测装置，其中上述比较单元包括：
一第一比较器，具有用以接收上述偏压信号的一非反相输入端、接收上述感测电压的一反相输入端，以及提供上述第一比较结果的一输出端；以及
一第二比较器，具有用以接收上述偏压信号的一非反相输入端、接收上述参考电压的一反相输入端，以及提供上述第二比较结果的一输出端。
11.如权利要求10所述的电容式指纹感测装置，其中上述第一比较器以及上述第二比较器各包括一电位位移器，分别用以将上述第一比较结果以及上述第二比较结果的一高电位从一模拟电源电位转换成一数字电源电位，其中上述模拟电源电位大于上述数字电源电位。
12.如权利要求8所述的电容式指纹感测装置，其中上述判断单元包括：
一异或门，用以根据上述第一比较结果以及上述第二比较结果而产生一差异信号；以及
一计数器，用以根据一时脉信号来计数上述差异信号，以提供上述感测输出。
13.如权利要求1所述的电容式指纹感测装置，还包括：
一处理器，用以根据对应于每一上述感测单元的上述感测输出，而得到上述手指的指纹图样。
14.一种指纹感测方法，适用于一电容式指纹感测装置，其中上述感测装置包括具有多个感测单元的一感测阵列以及设置于上述感测阵列的上方的一绝缘表面，包括：
当一手指接触上述绝缘表面时，于一感测周期内，得到对应于每一上述感测单元的一感测电容的一感测时间间隔，以及对应于每一上述感测单元的上述参考电容的一参考时间间隔；以及
根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供一感测输出，以指示上述手指的指纹波峰或波谷。
15.如权利要求14所述的指纹感测方法，其中每一上述感测单元包括：
一第一电极，设置在上述绝缘表面的下方；
一第二电极，设置在上述第一电极的下方；以及
一第三电极，设置在上述第二电极的下方，耦接于一接地端，
其中当上述手指接触上述绝缘表面时，上述感测电容由上述第一电极与上述手指所形成，以及上述参考电容由上述第二电极与上述第三电极所形成。
16.如权利要求14所述的指纹感测方法，还包括：
经由上述电容式指纹感测装置的一电源模块，提供一感测电流至上述感测电容，以产生一感测电压；以及
经由上述电源模块，提供一参考电流至上述参考电容，以产生一参考电压。
17.如权利要求16所述的指纹感测方法，其中上述根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供上述感测输出的步骤还包括：
根据上述感测电压，产生上述感测时间间隔；以及
根据上述参考电压，产生上述参考时间间隔。
18.如权利要求15所述的指纹感测方法，还包括：
经由一第一切换单元，于上述感测周期内，提供一感测电流至上述感测单元的上述第一电极，以对上述感测电容充电，进而产生一感测电压；以及
经由一第二切换单元，于上述感测周期内，提供一参考电流至上述感测单元的上述第二电极，以对上述参考电容充电，进而产生一参考电压。
19.如权利要求18所述的指纹感测方法，其中在一重置周期内，上述感测单元的上述第一电极与上述第二电极分别经由上述第一切换单元以及上述第二切换单元耦接于上述接地端，以对上述感测电容以及上述参考电容进行放电。
20.如权利要求19所述的指纹感测方法，其中上述第一切换单元包括：
一第一电流源，耦接于一电压源，用以产生上述感测电流；
一第一开关，耦接于上述第一电流源以及上述感测单元的上述第一电极之间，用以对上述感测电容进行充电；以及
一第二开关，耦接于上述感测单元的上述第一电极以及上述接地端之间，用以对上述感测电容进行放电，
以及上述第二切换单元包括：
一第二电流源，耦接于上述电压源，用以产生上述参考电流；
一第三开关，耦接于上述第二电流源以及上述感测单元的上述第二电极之间，用以对上述参考电容进行充电；以及
一第四开关，耦接于上述感测单元的上述第二电极以及上述接地端之间，用以对上述参考电容进行放电。
21.如权利要求16或18所述的指纹感测方法，其中上述根据上述感测时间间隔以及上述参考时间间隔，提供上述感测输出的步骤还包括：
经由上述电容式指纹感测装置的一比较单元，对上述感测电压以及一偏压信号进行比较，而得到一第一比较结果；
经由上述比较单元，对上述参考电压以及上述偏压信号进行比较，而得到一第二比较结果；以及
根据上述第一比较结果与上述第二比较结果，而得到上述感测输出。
22.如权利要求21所述的指纹感测方法，其中上述第一比较结果表示对应于上述感测电压的上述感测时间间隔，以及上述第二比较结果表示对应于上述参考电压的上述参考时间间隔，其中上述感测输出表示上述感测时间间隔与上述参考时间间隔的一时间差。
23.如权利要求21所述的指纹感测方法，其中上述比较单元包括：
一第一比较器，具有用以接收上述偏压信号的一非反相输入端、接收上述感测电压的一反相输入端，以及提供上述第一比较结果的一输出端；以及
一第二比较器，具有用以接收上述偏压信号的一非反相输入端、接收上述参考电压的一反相输入端，以及提供上述第二比较结果的一输出端。
24.如权利要求23所述的指纹感测方法，其中上述第一比较器以及上述第二比较器各包括一电位位移器，分别用以将上述第一比较结果以及上述第二比较结果的一高电位从一模拟电源电位转换成一数字电源电位，其中上述模拟电源电位大于上述数字电源电位。
25.如权利要求21所述的指纹感测方法，其中上述根据上述第一比较结果与上述第二比较结果，而得到上述感测输出的步骤还包括：
根据上述第一比较结果以及上述第二比较结果而产生一差异信号；以及
根据一时脉信号来计数上述差异信号，以提供上述感测输出。
26.如权利要求14所述的指纹感测方法，还包括：
根据对应于每一上述感测单元的上述感测输出，而得到上述手指的指纹图样。
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