TW201823962A - 用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法 - Google Patents

用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201823962A
TW201823962A TW106135718A TW106135718A TW201823962A TW 201823962 A TW201823962 A TW 201823962A TW 106135718 A TW106135718 A TW 106135718A TW 106135718 A TW106135718 A TW 106135718A TW 201823962 A TW201823962 A TW 201823962A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
sensing
driving signal
circuit system
delay
pulses
Prior art date
Application number
TW106135718A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI734850B (zh
Inventor
福德瑞克 瑞曼保葛
漢斯 所恩伯羅曼
Original Assignee
瑞典商指紋卡公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞典商指紋卡公司 filed Critical 瑞典商指紋卡公司
Publication of TW201823962A publication Critical patent/TW201823962A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI734850B publication Critical patent/TWI734850B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/10—Image acquisition
    • G06V10/17—Image acquisition using hand-held instruments
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1329—Protecting the fingerprint sensor against damage caused by the finger

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本發明提供一種用於控制用以感測手指的指紋圖案的電容式指紋感測裝置的方法，該電容式指紋感測器包括複數個感測元件。每一個感測元件包括：要讓該手指觸碰的一保護性介電頂層；被排列在該頂層底下的一導電感測結構；感測電路系統，用以提供表示該手指與該感測結構之間的距離的一類比感測訊號。該指紋感測裝置進一步包括時序電路系統，其被配置成用以控制一驅動訊號的時序，該驅動訊號被配置成用以提供該手指與該感測結構之間的電位差變化。該方法包括形成包括一脈衝序列的一驅動訊號，其中，連續脈衝之間的延遲可由該時序電路系統控制。本發明還提供一感測裝置，其被配置成用以實施上述方法。

Description

用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法
本發明關於一種用於控制在指紋感測裝置內之驅動訊號的方法和系統。
各種類型生物識別系統的使用越來越多，用以提高安全性及/或增強使用者方便性。特別的是，因為指紋感測系統的小外型因子、高效能、以及使用者接受性的關係，它們已被採用於消費性電子裝置中。
在各種可利用的指紋感測原理中(例如，電容式、光學式、熱傳式、…等)，電容式感測最常被使用，特別的是，在尺寸和功率消耗為重要課題的應用中。
所有電容式指紋感測器皆提供一測量值，用以表示數個感測結構中的每一個感測結構和放置在該指紋感測器表面上或移動跨越該指紋感測器表面的一手指之間的電容。
一種常見的指紋偵測方法係基於放置在該感測器上的一手指和一下方電容式感測結構之間的感應電位差。該電位差可藉由提供一時變驅動訊號給手指、給一共同接地平面、給該指紋感測器之全部或一部分、以及前述組合來感應。據此，這會導致由受到一時變電位影響的電磁環境。
指紋感測器被整合於越來越廣範圍之可能包括許多不同類型器件的各種電子裝置中。於某些情況中，驅動訊號(其可能由該指紋感測器或連同該指紋感測器被排列的一分離裝置所產生)可能干擾或干涉其它敏感器件的操作。
據此，本領域需要提供用於指紋感測裝置之驅動訊號的一種改良的方法和系統。
鑒於上面提及和先前技術的其它缺點，本發明的目的係提供減少驅動訊號和包括指紋感測裝置的電子裝置的器件之間的干擾的方法和系統。
根據本發明第一項觀點，提供一種用於控制用以感測手指的指紋圖案的電容式指紋感測裝置的方法，該電容式指紋感測器包括複數個感測元件。每一個感測元件包括：要讓該手指觸碰的一保護性介電頂層；被排列在該頂層底下的一導電感測結構；感測電路系統，用以提供表示該手指與該感測結構之間的距離的一類比感測訊號。該指紋感測裝置進一步包括時序電路系統，其被配置成用以控制一驅動訊號的時序，該驅動訊號被配置成用以提供該手指與該感測結構之間的電位差變化。該方法包括形成包括一脈衝序列的一驅動訊號，其中，連續脈衝之間的延遲可由該時序電路系統控制。
在本申請案的內文中，「電位」一詞應該被理解成意義為「電氣電位」。據此，電位差變化應該被理解成意義為該手指與該感測結構之間以一參考電位為基準的電氣電位時間變化。
該些感測元件的優點係可被排列在包括多列與多行的陣列中。又，每一個感測結構的優點係可以金屬板的形式來提供，俾使得由該感測結構(該感測板)、該局部手指表面、以及該保護性介電頂層(以及可能局部存在於該局部手指表面與該保護層之間的任何空氣，端視該指紋圖案的紋脊與紋谷的位置而定)形成一等效的平行板電容器。因該手指與該感測結構之間的電位差變化所造成的該感測結構攜載電荷變化為此平行板電容器之電容的指示符，其接著為該感測結構與該手指表面之間的距離的指示符。因此，該指紋圖案的影像能夠藉由決定每一個感測結構與該手指之間的電容性耦合而被獲取。
有利的是，該保護性頂層，其亦可被稱為塗層，係至少20μm厚並且具有高介電強度，以便保護該指紋感測裝置的下方結構，避免受到磨損和ESD的破壞。更優的係，該保護性頂層可以約100μm厚。於某些實施例中，該保護性塗層的厚度可以在500至700μm的範圍中，或者更厚。該保護性頂層可以還包括一保護性平板，其包括一介電材料，以便在被放置在該平板上的手指和該些感測元件之間提供良好的電容性耦合。明確地說，該保護性平板的優點可以包括一玻璃或陶瓷材料，例如，化學強化玻璃、ZrO2、或藍寶石。前面提及的材料全部有提供的特性係它們很堅硬並且因而耐磨損；並且它們為介電性，因而在被放置在該保護性平板之表面上的手指和該感測裝置的感測元件之間提供良好的電容性耦合。該指紋感測裝置亦可被排列在一電子裝置的蓋玻璃或顯示玻璃底下。
又，每一個感測元件為可控，以便實施一事先決定的測量序列，其涉及一事先決定序列中不同測量狀態間的轉換。一測量狀態可以由 被提供至該感測元件中所包括之電路系統的多個控制訊號之特定組合來定義。
該驅動訊號電路系統可以包括切換電路系統，其被配置成用以在二或更多個不同電位之間切換，以便形成具有最大電壓位準和最小電壓位準的至少一驅動脈衝。替代地或組合，該驅動訊號電路系統可以包括至少一可控訊號源，其被配置成用以提供該時變激發電位。一般言之，該驅動訊號電路系統包括一可控電壓源。
該時序電路系統可被併入於一指紋感測器器件中，並且可接著提供用於驅動訊號電路系統的一控制訊號，以便提供具有以該指紋感測器器件之參考電位(舉例來說，感測器接地電位)為基準的時變激發電位的一驅動訊號。還應該注意的係，該時序電路系統和該驅動訊號電路系統可一起被排列在單一位置中，或者，它們的位置可以分開。又，於提供形成與提供時序訊號以及形成與提供驅動訊號之聯合功能的電路系統的情況中，驅動訊號電路系統以及時序電路系統等語詞會被視為等效。
據此，該時序電路系統及/或該驅動訊號電路系統可被提供在該指紋感測器器件外面並且被連接至該指紋感測器器件，以便提供該驅動訊號作為該指紋感測器器件的時變參考電位。於此情況中，該驅動訊號可以以併入該指紋感測系統的電子裝置的裝置接地電位為基準來呈現其時變驅動電位。外部驅動訊號電路系統可以利用該指紋感測器器件中所包括的時序電路系統所產生的時序控制訊號來控制。該驅動訊號電路系統亦可被稱為激發訊號電路系統。
本發明係基於瞭解包括一脈衝串或是預設頻率之一群脈衝 的驅動訊號可能干擾周圍器件的操作，舉例來說，在諸如智慧型電話的電子裝置中。因此，本發明關於形成在選定脈衝之間包括一可控延遲的驅動訊號，以便改變該驅動訊號的頻率；或者，形成一不規律的驅動訊號，以便減少或消除因該驅動訊號所發生的干擾。
根據本發明其中一實施例，該些脈衝可以有固定的工作週期，其決定連續脈衝之間的最小分隔距離。舉例來說，在用於指紋感測的取樣序列為固定的應用中，固定的工作週期可以有好處。因此，其能夠確保該取樣序列能夠在一固定的工作週期期間被實施。
根據本發明其中一實施例，該驅動訊號可以包括被排列在多群脈衝中的一脈衝序列，其中，連續脈衝群之間的延遲大於一群內的連續脈衝之間的延遲，且其中，對一群內所有脈衝來說，連續脈衝之間的延遲為相同。因此，群頻率以及一群內的脈衝的頻率會受到控制的任意脈衝串會被形成。相較於連續脈衝序列，形成多群脈衝的額外優點係總功率消耗降低。
根據本發明其中一實施例，該方法可以包括：提供一驅動訊號，該驅動訊號包括複數個脈衝序列，每一個序列包括複數群脈衝；以及控制連續脈衝序列之間的延遲，其中，連續序列之間的延遲大於連續群之間的延遲。於特定的使用情況中，例如，當該指紋感測裝置在閒置模式中並且等待偵測手指之存在時，功率消耗會藉由先定義包括多群脈衝的一脈衝序列並且藉由控制連續序列之間的延遲而進一步降低。
根據本發明其中一實施例，該方法可以包括在連續脈衝之間提供一隨機延遲。藉由提供一隨機延遲能夠提供沒有視頻率(apparent frequency)的訊號，其中，舉例來說，該延遲可以在1至20個時脈週期的範圍改變。因此，該驅動訊號干擾一電子裝置中另一器件的風險明顯降低。
根據本發明其中一實施例，連續脈衝之間的延遲可以以配置著該指紋感測裝置的電子裝置中的一器件的操作頻率為基礎。為確保該干擾保持最小，該驅動訊號的頻率會以一電子裝置的一器件的操作頻率為基礎而特別選定。舉例來說，此器件可以為一觸碰螢幕顯示器。假設該器件的操作頻率為已知，該驅動訊號的頻率會被選為不同於該操作頻率。
根據本發明其中一實施例，該方法可以進一步包括：偵測配置著該指紋感測裝置的電子裝置中的一天線的使用；以及增加連續脈衝之間的延遲使其大於該天線未被使用時。當要在諸如智慧型電話的電子裝置中使用天線時，主要並非該驅動訊號的頻率干擾該天線，而係該驅動訊號的總功率輸出。據此，藉由增加該驅動訊號的脈衝之間的延遲，總功率輸出會降低，從而降低該天線中的失真。明確地說，該驅動訊號可以有用於該指紋感測器之給定操作模式的一特定組態，並且當其偵測到電話的天線有作用時，或者即將被啟動時，一額外的延遲會被引進連續脈衝之間。然而，亦可在偵測到天線使用時提供具有新組態的驅動訊號，其中，該驅動訊號的總功率內容低於沒有使用天線時。該驅動訊號受控制的方式亦雷同於偵測到使用其它器件時。
根據本發明第二項觀點，提供一種用以感測手指的指紋圖案的電容式指紋感測裝置。該電容式指紋感測裝置包括複數個感測元件，每一個感測元件包括：要讓該手指觸碰的一保護性介電頂層；被排列在該頂層底下的一導電感測結構；感測電路系統，用以提供表示該手指與該感測 結構之間的距離的一類比感測訊號。該指紋感測裝置進一步包括時序電路系統，其被配置成用以控制一驅動訊號的時序，該驅動訊號被配置成用以提供該手指與該感測結構之間的電位差變化。又，該時序電路系統被配置成用以形成包括一脈衝序列的一驅動訊號，其中，連續脈衝之間的延遲可由該時序電路系統控制。
本發明第二項觀點的眾多效果與特點大部分類似上面配合本發明第一項觀點所述的效果與特點。
根據本發明其中一實施例，該感測裝置可以進一步包括一導電邊框，其被排列在該指紋感測裝置的一感測表面旁邊，其中，該驅動訊號被提供至該邊框。因此，當使用者的手指放在該指紋感測裝置上時該驅動訊號會被引進至該手指，俾使得感應一可偵測的電位差變化。該邊框係表示裸露在該感測表面處的一種導體結構，並且舉例來說，該邊框可以包括完全或部分包圍該感測裝置的一金屬框架。
根據本發明其中一實施例，該驅動訊號可被提供至該感測電路系統的一感測元件。明確地說，該驅動訊號可被連接至為該感測電路系統之一部分的電荷放大器的一正輸入。因此，該電位差變化能夠在該手指接地時藉由改變該感測結構的電位而被感應。該感測電路系統將在下面詳細說明中作說明。
根據本發明其中一實施例，該驅動訊號可被提供至該感測電路系統的一參考接地連接點。舉例來說，該驅動訊號可被連接至該感測電路系統的一共同接地平面，俾使得該電位差變化係藉由改變該共同接地的電位而被感應。
根據本發明其中一實施例，該時序電路系統可以包括驅動訊號電路系統，其被配置成用以形成和提供該驅動訊號給該感測電路系統。因此，該驅動訊號電路系統被視為該時序電路系統的一部分，俾使得該時序電路系統既控制且形成該驅動訊號。如上面討論，該時序電路系統可被排列成與該指紋感測電路系統整合，或者排列成一分開的電路。
根據本發明其中一實施例，提供一種電子裝置，其包括根據上述實施例之其中一者的指紋感測裝置。該電子裝置進一步包括操作在一預設操作頻率處的一器件；其中，該時序電路系統被配置成用以形成一驅動訊號，該驅動訊號包括以該預設操作頻率為基礎的連續脈衝間延遲。
研讀隨附的申請專利範圍和下面的說明便明白本發明的進一步特點和優點。熟習的人士便明瞭，本發明的不同特點可以組合用以創造下面所述以外的實施例，其並不脫離本發明的範疇。
1‧‧‧行動電話
2‧‧‧指紋感測裝置
5‧‧‧感測器陣列
6‧‧‧電源供應介面
7‧‧‧通訊介面
8a‧‧‧感測元件
8b‧‧‧感測元件
10a‧‧‧第一接觸墊
10b‧‧‧第二接觸墊
11‧‧‧手指
13‧‧‧保護性介電頂層
17‧‧‧導電感測結構
18‧‧‧電荷放大器
19‧‧‧時序電路系統
24‧‧‧運算放大器(op amp)
25‧‧‧第一輸入(負輸入)
26‧‧‧第二輸入(正輸入)
27‧‧‧輸出
29‧‧‧回授電容器
30‧‧‧重置電路系統
40‧‧‧讀出電路系統
41‧‧‧取樣與保持電路(S/H電路)
42‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
50‧‧‧參考接地連接點
60‧‧‧週期
61‧‧‧工作週期
62‧‧‧脈衝序列
63‧‧‧多群脈衝
64‧‧‧驅動訊號
65‧‧‧脈衝序列
66‧‧‧脈衝序列
67‧‧‧驅動訊號
現在將參考附圖更詳細說明本發明的前述和其它觀點，附圖顯示本發明的一範例實施例，其中：圖1概略圖解根據本發明一實施例的指紋感測裝置的應用；圖2概略圖解根據本發明一實施例的指紋感測裝置；圖3所示的係根據本發明一實施例的指紋感測裝置的一部分的概略剖面圖和電路圖；圖4所示的係根據本發明一實施例的指紋感測裝置的一部分的概略剖面圖和電路圖；圖5所示的係根據本發明一實施例的指紋感測裝置的一部分的概略剖 面圖和電路圖；圖6A至E概略圖解根據本發明範例實施例的驅動訊號；圖7概略圖解根據本發明範例實施例的驅動訊號；以及圖8A至B為概略圖解根據本發明實施例之指紋感測裝置的功能的方塊圖。
在本詳細說明中，根據本發明的系統和方法的各種實施例主要參考被配置在行動電話中的電容式指紋感測裝置來說明。
圖1概略圖解根據本發明一範例實施例的指紋感測裝置2的應用，其形式為具有一整合式指紋感測裝置2的行動電話1。舉例來說，該指紋感測裝置2可用於解鎖行動電話1以便驗證使用者的身分及/或用於授權利用該行動電話進行的交易、…等。根據本發明各種實施例的指紋感測裝置2亦可使用在其它裝置中，例如，平板電腦、膝上型電腦、智慧卡、或是其它類型的消費性電子。
圖2概略顯示圖1中的行動電話1中包括的指紋感測裝置2。如圖2中所見，該指紋感測裝置2包括一感測器陣列5、一電源供應介面6、以及一通訊介面7。該感測器陣列5包括大量感測元件8a至b(為避免混淆圖面僅以元件符號表示其中兩個感測元件)，每一個感測元件為可控制用以感測該感測元件8a至b中所包括的一感測結構和接觸該感測器陣列5之頂表面的手指表面之間的距離。
電源供應介面6包括第一接觸墊10a和第二接觸墊10b，此處顯示為焊接墊，用以將一供應電壓Vsupply連接至該指紋感測裝置2。
通訊介面7包括數個焊墊，以便可以控制該指紋感測裝置2並且用以從該指紋感測裝置2處獲取指紋資料。應該注意的係，亦可採用其它類型的通訊和供應電壓連接線，例如，透過貫穿基板的連接線。
圖3所示的係沿著如圖2中所示之直線A-A'所取得之根據本發明一實施例的指紋感測裝置2的一部分的概略剖面圖和電路圖，手指11放置在感測器陣列5的頂端。該指紋感測裝置包括複數個感測元件8，每一者皆包括：要讓手指11觸碰的一保護性介電頂層13；在該頂層13底下的一導電感測結構17，此處的形式為一金屬板17。該感測元件8進一步包括感測電路系統，其包括：一電荷放大器18；以及時序電路系統19，用以控制並且提供一驅動訊號VDRV給如圖3中略示的手指。於本說明中，驅動訊號提供電路系統被視為併入於時序電路系統19中。舉例來說，該驅動訊號提供電路系統會包括一可控制電壓源。如圖3中所示，手指11的一紋脊位於該感測結構17正上方，其表示該手指11和該感測結構17之間最小距離，如該介電頂層13之定義。
電荷放大器18包括至少一放大器級，此處概略圖解為一運算放大器(op amp)24，其具有：一第一輸入(負輸入)25，被連接至該感測結構17；一第二輸入(正輸入)26，被連接至接地或另一參考電位；以及一輸出27。此外，該電荷放大器18還包括：一回授電容器29，被連接在該第一輸入25與該輸出27之間；以及重置電路系統，此處功能性圖解為一切換器30，用以允許該回授電容器29的可控制放電。該電荷放大器18可藉由操作該重置電路系統30被重置，用以放電該回授電容器29。
如負回授配置的op amp 24的常見情況，第一輸入25處的電 壓隨動第二輸入26處的電壓。端視該特殊放大器配置而定，第一輸入25處的電位可以和第二輸入26處的電位實質上相同，或者，在第一輸入25處的電位和第二輸入26處的電位之間可以為一實質上固定的偏移。在圖3的配置中，該電荷放大器的第一輸入25被虛擬接地。
當一時變電位藉由驅動訊號提供電路系統19被提供至手指11時，一對應的時變電位差會出現在感測結構17和該手指11之間。該手指11和該感測結構17之間的感應電位差變化接著會在該電荷放大器18的輸出27上造成一感測電壓。舉例來說，該時變電位VDRV可以透過一邊框(未顯示)被提供至該手指，該邊框的形式為被排列圍繞該指紋感測表面的一導電框架。
圖3中的方塊圖在該感測元件8外面圖解讀出電路系統40，其包括一取樣與保持電路(S/H電路)41以及一類比至數位轉換器(Analog-to-Digital Converter，ADC)42。
該讀出電路系統40被連接至該電荷放大器18的輸出27，用以接收和用以取樣該感測訊號VS。該讀出電路系統40可以包括或被連接至一控制單元，其控制該讀出電路系統40中所包括的獨特取樣與保持(S&H)電路41，以便在以一驅動訊號之時序為基準的所希望的時間點處取樣該感測訊號VS。
該取樣電路系統41被連接至一類比至數位轉換器42，其被配置成用以將類比取樣轉換成表示該感測結構17和該手指11之間的電容性耦合並且因而表示距離的一數位感測訊號。
又，亦可以藉由使用多工器將複數個像素連接至一取樣與保 持電路系統模組41而在許多不同像素之間共用該取樣與保持電路系統41和該ADC 42。據此，該電荷放大器18的輸出27，及/或該輸出取樣與保持電路系統41可被連接至一多工器。舉例來說，一取樣與保持電路系統模組41能夠由一行像素共用。
圖4概略圖解雷同於圖3的電路圖。圖4中的差別在時序電路系統19係被連接至op amp 24的第二輸入26。如上面討論，op amp 24的第一輸入25的電位實質上隨動第二輸入26處的電位(也就是，電壓)，俾使得由該時序電路系統19提供的驅動訊號實際上被施加至該感測結構17。因此，該手指11和該感測結構17之間的電位差變化係藉由提供一驅動訊號至該op amp 24的第二輸入26而達成。
圖5同樣概略圖解雷同於圖3的電路圖。在圖5中，時序電路系統19係被連接至表示為SGND的感測裝置的參考接地連接點50。因此，該手指11和該感測結構17之間的電位差變化係藉由提供一驅動訊號至該參考接地連接點而達成，俾使得該感測裝置的接地電位隨動該驅動訊號電位。同樣重要應該注意的係，該手指11分開接地，其意義為該手指11沒有和該感測電路系統共用該接地連接點。
在圖6A中圖解具有一固定頻率的驅動訊號。如上面討論，本發明希望能夠形成包括一脈衝序列的驅動訊號，其中，連續脈衝之間的延遲可由該時序電路系統19來控制。所述方法同樣可視為在一脈衝序列中的連續脈衝之間以可控制方式插入一延遲。換言之，相關特點係能夠形成在連續脈衝之間有一可控制延遲的生成驅動訊號。據此，該可控制延遲可以全部在本發明範疇內的許多不同方式形成。
又，該時序電路系統能夠以熟習本技術人士已知的各種形式提供。舉例來說，該時序電路系統可以包括一可控時脈、一狀態機、一脈衝產生器、以及用於形成該所希望驅動訊號的類似物。
圖6B圖解工作週期61為50%的脈衝的週期60。於本發明的實施例中，該脈衝的工作週期61為固定，因而決定連續脈衝之間的最小分離距離為半週期。於此實施例中，連續脈衝之間的延遲等於固定數量的半週期。
圖6C概略圖解一驅動訊號VDRV其包括被排列在多群脈衝63中的一脈衝序列62。連續脈衝群63之間的延遲大於一群脈衝63內的連續脈衝之間的延遲，而且對一群63內所有脈衝來說，連續脈衝之間的延遲為相同。此處的群63雖然圖解為包括四個脈衝；然而，一群脈衝原則上可以包括>1的任何數量脈衝。
圖6D概略圖解一驅動訊號64，VDRV，其包括複數個脈衝序列65、66，每一個序列包括複數群脈衝63。連續脈衝序列之間的延遲大於連續群之間的延遲。
鑒於上述，熟習的人士便明瞭，有無限可能的脈衝序列和脈衝群形成組合，俾使得能夠形成符合一特殊應用之需求的驅動訊號。
圖6E概略圖解一驅動訊號67，VDRV，其在連續脈衝之間有一隨機延遲，用以防止該驅動訊號的頻率和該電子裝置中其它器件的共振頻率重疊。因此，一器件受到該驅動訊號干擾的風險會降低。
舉例來說，連續脈衝之間的延遲會被選擇落在1至20個時脈週期的範圍中，其可應用於如圖6E中所示在連續脈衝之間有一隨機延遲 的脈衝序列以及如圖6C至D中所示的範例中。實際上，連續脈衝之間的時間的範圍可以從微秒(舉例來說，1μs)上達至約100ms。
圖7概略圖解一範例，其中，一驅動訊號的頻率，fDRV，係以其中配置著該指紋感測裝置的電子裝置中的一器件的操作頻率，f，為基礎。明確地說，該驅動訊號VDRV的頻率fDRV經過選擇使得其不會與該操作頻率f重疊。
在圖8A的方塊圖中同樣描繪形成具有不同於器件之操作頻率的頻率的驅動訊號的功能。還應該注意的係，較佳地，該驅動訊號的頻率不重疊該器件之操作頻率的諧波(overtone)。
舉例來說，該器件可以為諸如智慧型電話或平板的可攜式電子裝置中的觸碰螢幕。該器件亦可以為一智慧卡中的微處理器、積體電路、或類似物。該指紋感測裝置可以包括被配置成用以偵測該電子裝置中各種其它器件之使用的電路系統；或者，該指紋感測裝置可以從該電子裝置的控制電路系統處接收關於此些器件之使用的相關資訊。
一指紋感測裝置經常被配置在具有無線通訊功能的電子裝置中，因此，包括用於傳送及/或接收無線訊號的一或更多根天線。此天線亦可能受到一指紋感測裝置中的驅動訊號干擾。於有天線的情況中，主要並非該驅動訊號的頻率影響該天線，而係該時序電路系統所提供的總功率。因此，當偵測到天線的使用時，或者當控制電路系統提供表示該天線即將被使用的資訊時，會希望控制該驅動訊號俾便降低來自該時序電路系統的輸出功率，如圖8B所示。明確地說，圖8B圖解當天線沒有作用時所使用的時序電路系統的輸出功率P1會使得當天線有作用時的輸出功率P2會 低於P1。
又，已經觀察到，如配合圖3的討論，該驅動訊號被提供至邊框的電路佈局比較可能干擾被排列相鄰於該邊框的觸碰顯示器的操作。對照下，如配合圖5的討論，該驅動訊號被提供至該指紋感測裝置的參考接地位準的電路佈局對該天線的操作的影響較大。
即使本文已參考特定範例實施例說明過本發明，熟習本技術的人士仍將明白許多不同變更、修正、以及類似物。另外，應該注意的係，該系統與方法的一部分可被省略、互換、或是以不同方式排列，該系統與方法仍能實施本發明的功能。
此外，實行所請求發明的熟習人士在研讀圖式、揭示內容、以及隨附申請專利範圍中亦能理解與完成所揭實施例的變化例。在申請專利範圍中，「包括」一詞不排除其它元件或步驟，而不定冠詞「一」則不排除複數。在彼此不同的專利附屬項中述及的特定測量值不表示使用此些測量值的組合沒有優點。

Claims (19)

  1. 一種用於控制電容式指紋感測裝置的方法，該電容式指紋感測裝置用以感測手指的指紋圖案，該電容式指紋感測裝置包括複數個感測元件，每一個感測元件包括：一保護性介電頂層，其被該手指觸碰；一導電感測結構，其被排列在該頂層底下；感測電路系統，其被配置成用以提供表示該手指與該感測結構之間的距離的一類比感測訊號，該指紋感測裝置進一步包括：時序電路系統，其被配置成用以控制一驅動訊號的時序，該驅動訊號被配置成用以提供該手指與該感測結構之間的電位差變化；該方法包括：形成包括一脈衝序列的一驅動訊號，其中，連續脈衝之間的延遲可由該時序電路系統控制。
  2. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中，該些脈衝有固定的工作週期，用以決定連續脈衝之間的最小分隔距離。
  3. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中，該驅動訊號包括被排列在多群脈衝中的一脈衝序列，其中，連續脈衝群之間的延遲大於一群內的連續脈衝之間的延遲，且其中，對一群內所有脈衝來說，連續脈衝之間的延遲為相同。
  4. 根據申請專利範圍第3項的方法，其包括提供一驅動訊號，該驅動訊號包括複數個脈衝序列，每一個序列包括複數群脈衝；以及控制連續脈衝序列之間的延遲，其中，連續序列之間的延遲大於連續群之間的延遲。
  5. 根據申請專利範圍第1項的方法，其包括在連續脈衝之間提供一隨機 延遲。
  6. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中，連續脈衝之間的延遲在1至20個時脈週期的範圍中。
  7. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中，連續脈衝之間的延遲係以配置著該指紋感測裝置的電子裝置中的一器件的操作頻率為基礎。
  8. 根據申請專利範圍第7項的方法，其中，一固定延遲被提供在連續脈衝之間，俾使得該驅動訊號具有不同於該操作頻率的特徵。
  9. 根據申請專利範圍第7項的方法，其中，該器件係一電子裝置的觸碰螢幕顯示器。
  10. 根據申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括偵測配置著該指紋感測裝置的電子裝置中的一天線的使用；以及增加連續脈衝之間的延遲使其大於該天線未被使用時。
  11. 一種用以感測手指的指紋圖案的電容式指紋感測裝置，該電容式指紋感測裝置包括複數個感測元件，每一個感測元件包括：一保護性介電頂層，其被該手指觸碰；一導電感測結構，其被排列在該頂層底下；感測電路系統，其被配置成用以提供表示該手指與該感測結構之間的距離的一類比感測訊號，該指紋感測裝置進一步包括：時序電路系統，其被配置成用以控制一驅動訊號的時序，該驅動訊號被配置成用以提供該手指與該感測結構之間的電位差變化；其中，該時序電路系統被配置成用以形成包括一脈衝序列的一驅動訊號，其中，連續脈衝之間的延遲可由該時序電路系統控制。
  12. 根據申請專利範圍第11項的感測裝置，其進一步包括一導電邊框，其被排列在該指紋感測裝置的一感測表面旁邊，其中，該驅動訊號被提供至該邊框。
  13. 根據申請專利範圍第11項的感測裝置，其中，該驅動訊號被提供至該感測電路系統的一感測元件。
  14. 根據申請專利範圍第11項的感測裝置，其中，該驅動訊號被提供至該感測電路系統的一參考接地連接點。
  15. 根據申請專利範圍第11項的感測裝置，其中，該時序電路系統包括驅動訊號電路系統，其被配置成用以形成和提供該驅動訊號給該感測電路系統。
  16. 一種電子裝置，其包括：根據申請專利範圍第11項的指紋感測裝置；以及操作在一預設操作頻率處的一器件；其中，該時序電路系統被配置成用以形成一驅動訊號，該驅動訊號包括以該預設操作頻率為基礎的連續脈衝間延遲。
  17. 根據申請專利範圍第16項的電子裝置，其中，該時序電路系統被配置成用以形成一驅動訊號，該驅動訊號在連續脈衝之間包括一固定延遲，俾使得該驅動訊號呈現不同於該操作頻率的一固定頻率。
  18. 根據申請專利範圍第16項的電子裝置，其中，該時序電路系統被配置成用以形成一驅動訊號，該驅動訊號在連續脈衝之間包括一隨機延遲。
  19. 根據申請專利範圍第17項的電子裝置，其進一步包括一天線，其中，該指紋感測裝置被配置成用以偵測該天線的使用，以及增加連續脈衝之間 的延遲使其大於該天線未被使用時。
TW106135718A 2016-12-21 2017-10-18 用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法 TWI734850B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1651700 2016-12-21
SE1651700-5 2016-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201823962A true TW201823962A (zh) 2018-07-01
TWI734850B TWI734850B (zh) 2021-08-01

Family

ID=62554697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106135718A TWI734850B (zh) 2016-12-21 2017-10-18 用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10002280B1 (zh)
EP (1) EP3559859A4 (zh)
CN (1) CN110073360A (zh)
TW (1) TWI734850B (zh)
WO (1) WO2018117939A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020047715A1 (en) * 2018-09-03 2020-03-12 Texas Instruments Incorporated Touch sensor circuit
WO2020224309A1 (zh) * 2019-05-03 2020-11-12 神亚科技股份有限公司 具有指纹感测功能的电子装置
CN111062371A (zh) * 2020-01-19 2020-04-24 宁波爱芯微电子有限公司 一种指纹传感器
US11727711B2 (en) * 2020-07-03 2023-08-15 Fingerprint Cards Anacatum Ip Ab Fingerprint sensing system and method using thresholding
CN114217705B (zh) * 2021-11-09 2024-05-24 深圳市芯生半导体有限公司 触摸检测电路及检测方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9725571D0 (en) * 1997-12-04 1998-02-04 Philips Electronics Nv Electronic apparatus comprising fingerprint sensing devices
US6636053B1 (en) * 2001-11-02 2003-10-21 Stmicroelectronics, Inc. Capacitive pixel for fingerprint sensor
TW583592B (en) * 2002-04-03 2004-04-11 Lightuning Tech Inc Capacitive fingerprint sensor
US7965877B2 (en) * 2005-10-24 2011-06-21 Baohua Qi Fingerprint sensing device using pulse processing
KR102481798B1 (ko) * 2006-06-09 2022-12-26 애플 인크. 터치 스크린 액정 디스플레이
JP2008067059A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Act Lsi:Kk フィードバック制御により遅延量を連続的かつ精密に可変設定可能なパルス遅延回路システム
JP5098042B2 (ja) 2008-02-13 2012-12-12 株式会社ワコム 位置検出装置及び位置検出方法
JP6067302B2 (ja) * 2012-09-28 2017-01-25 シナプティクス・ジャパン合同会社 半導体装置
KR101376228B1 (ko) * 2013-07-17 2014-04-01 실리콘 디스플레이 (주) 광학식 및 정전용량방식으로 지문인식이 가능한 지문인식센서
CN103793688B (zh) * 2014-01-23 2017-04-19 深圳市汇顶科技股份有限公司 生物特征识别装置和电子设备
GB2527290B (en) 2014-06-13 2021-01-06 Arm Ip Ltd A wearable device having a fingerprint sensor
US9460576B2 (en) 2014-12-22 2016-10-04 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensing device with demodulation circuitry in sensing element
US9449212B2 (en) * 2014-12-22 2016-09-20 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensor with sensing elements comprising timing circuitry
US9721140B2 (en) 2015-02-16 2017-08-01 Elan Microelectronics Corporation Sensing method of fingerprint sensor and related sensing circuit
TWI541731B (zh) * 2015-04-27 2016-07-11 瑞鼎科技股份有限公司 電容式指紋感測裝置及電容式指紋感測方法
TWI619044B (zh) 2015-07-23 2018-03-21 瑞鼎科技股份有限公司 電容式指紋感測裝置及電容式指紋感測方法
CN105589597B (zh) * 2015-12-14 2018-11-27 厦门天马微电子有限公司 触控显示基板、触控显示基板的触控驱动方法及液晶显示面板
CN105590110A (zh) * 2016-03-07 2016-05-18 南昌欧菲生物识别技术有限公司 一种指纹传感器及包含其的电子设备
TWI727040B (zh) * 2016-05-13 2021-05-11 瑞典商指紋卡公司 用於雜訊偵測的指紋感測裝置及其中的方法
TWI719203B (zh) * 2016-05-13 2021-02-21 瑞典商指紋卡公司 用於雜訊偵測的指紋感測裝置及其中的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3559859A1 (en) 2019-10-30
CN110073360A (zh) 2019-07-30
TWI734850B (zh) 2021-08-01
WO2018117939A1 (en) 2018-06-28
US20180173921A1 (en) 2018-06-21
US10002280B1 (en) 2018-06-19
EP3559859A4 (en) 2020-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI734850B (zh) 用於控制在指紋感測裝置內之訊號的系統和方法
US11093088B2 (en) Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
US10817116B2 (en) Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
US10031632B2 (en) Pseudo driven shield
KR102614959B1 (ko) 공통모드억제를 갖는 지문감지장치
US9110545B2 (en) Apparatus and associated methods
EP3238134B1 (en) Capacitive fingerprint sensor with sensing elements comprising timing circuitry
KR101772491B1 (ko) Tft 지문 센서를 위한 장치 및 방법
KR20180129743A (ko) Tft 지문 센서를 위한 장치 및 방법
CN106249973B (zh) 一种内嵌式触摸屏、其驱动方法及显示装置
KR20170084134A (ko) 감지소자에 복조회로를 갖는 정전용량식 지문감지장치
US20120182225A1 (en) Detection of Predetermined Objects with Capacitive Touchscreens or Touch Panels
KR101810543B1 (ko) 동기신호 입력부를 갖는 지문센서
EP3356998B1 (en) Method and fingerprint sensing device with finger lost detection
US10108838B2 (en) Fingerprint sensing and body area network communication system
TW202101188A (zh) 高解析觸碰感應裝置及方法
CN109669585B (zh) 可确定导电类型的电容式触摸感测
KR102712497B1 (ko) 에지 보정 구조를 갖는 지문 감지 장치
US20190057235A1 (en) Biometric identification apparatus having multiple electrodes