TWI242168B

TWI242168B - Capacitive sensor system with improved capacitance measuring sensitivity

Info

Publication number: TWI242168B
Application number: TW91108846A
Authority: TW
Inventors: Thomas Lester Andrade
Original assignee: Atrua Technologies Inc
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-29
Publication date: 2005-10-21
Also published as: JP2004534217A; AU2002305257A1; WO2002089038A3; US20030016849A1; EP1390902A2; US7256589B2; WO2002089038A2; EP1390902A4

Description

1242168 93. 5. 12 A7 _______ B7_ __^ 五、發明説明（1 ) 相關申請案之前後參照這申請案在35個U.S.C.119 (e)下，請求對4 / 2 7 / 2 〇〇 1所申請之美國臨時專利申請序號 f讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 60/287 ，230及對5/22/20〇1所申請之美國臨時專利申請序號6 0 / 2 9 2，8 5 7之優先權益 ;此處參考其整體’據此納入各該申請案。發明領域本發明通常是有關於電容性感測器裝置、系統，及方法；且更尤其是有關於增進之電容感測器裝置、系統，及方法，他們適合以積體電路技術加以製造而使用在測量指紋人造組態位置或接近感測器表面之其他電導結構的感測陣歹IJ中。發明背景經濟部智慧財產局g (工消費合作社印製迄今，以電容爲基礎之感測或電容性感測器之表現已受到限制。依實際結構而定，一標的電極與一感測電極間之電容與他們間之相對距離成反比變化，與他們間之相對距離平方成反比，或依某些函數，在反比與平方反比之間。一電容感測器系統介在其感測器範圍附近偵測到標的導體之最大距離依該系統所能解決之最小電容而定。與標的電極和感測器電極間之電容比較，如相對於其周遭環境之感測器電極電容，即參考電容較大，則顯著降低電容感測器系統之靈敏性。感測器電極獨自具顯著之參考電容。感本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4- 1242168 / up C·’、.)· '、 i.卜， A7 ___ B7_ 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 測器電極大小以一向約爲1 Ο 0微米平方大小之指紋人造組態加以說明。身爲與1 〇 0微米比較，其垂直尺寸爲小之一積體電路部位，感測器電極本身對它實際上或以機械方式安置在上面之基底具顯著之電容。爲了用在測量指紋人造組態位置，納普（knapp )在美國專利案號5，325 ，442中發表由一矩形格子之感測器電極所組成之感測器陣列。各感測電極是經由一被動式開關連接至陣列縱長之陣列接線。陣列接線是連接至電荷感測電路加以決定電容。當各感測器電極上之有效參考電容增加時即藉由陣列接線減低電容靈敏性。此外，將半導體開關引入因與標的電極之機械性接觸而可能傷及該開關，或由於在一高亮度位準環境中操作感測器中之光電流，可能造成漏電的感測器區。感測器表面可塗上.額外之塗層，降低傷害感測器之磁化率，但增加感測器對標的電極之距離。在美國專利案號6 ，049 ，620中，狄京遜（經濟部智慈財產局員工涓費合作社印製

Dickinson)等人發表一種技術，使用一低値電流源與額外之主動電路加以測量在各感測器電極之電容。將一與電容成正比之訊號切換到不再減低電容感測器系統靈敏性之陣列接線上。參考電容値是由感測器電極電容及連接至感測器電極本身之電路的電容所支配。在美國專利案號6 ，097 ，195中’艾克蘭（ Ackl and )等人發表一種方法，藉由在感測器電極與接地電位之實際支持結構之間引入一屏蔽電極，加以降低感測器本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 - 1242168 A7 B7 五、發明説明（3 ) 電極電容。將這參考電容抵消技術個別應用到各感測器電 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 極上，造成參考電容之些許降低及感測器電容靈敏性之正比增加。迴授電路中所使用之放大器爲一增益顯著小於一之源極隨耦器。這造成未完成之參考電容抵消，但不需額外電路且幾乎不需額外電力。已經說明對感測器陣列增加電路之其它電容性感測器系統。在美國專利案號6 ，1 1 4 ，8 6 2中，塔鐵尼（ Tartagni )等人發表一種具主動電路之電容感測器及設計成增進電容性感測器靈敏性之特殊電極架構。這和感測器複雜性之增加即增加從各種電源對感測器之傷害風險且從其它電源則爲降級。作爲一積體電路之感測器系統成本及其傷害風險皆與感測器尺寸成正比，對於幾乎是矩形之感測器陣列而言，該感測器尺寸經常大於1平方公分。. 非測量指紋人造組態之靜態位置，在美國專利案號 6 ，317 ，508中，克萊馬（Kramer )等人發表一種矩形縱橫比超過1 0 : 1之電容性感測器。當手指在感測經濟部智慧財產局員工消費合作社印製器表面移動時，這種感測器可測量指紋位置之電容與地點。這種非對稱陣列隨其積體電路大小之縮減，提供成比例之成本優勢。爲了沿著精細感測器方向之接線，該不對稱亦降低納普所發表感測器中之陣列接線效應。雖然這些已知設計與方法展現增進效能之機會並降低電容性感測器之成本。儘管此處所發表之本發明解決至少某些問題與限制，但這些問題與限制仍存在。本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 x 297公釐） -6 -

I 242168 I η A7 B7 經濟部智祛財產局8工消費合作社印製五、發明説明相關論著專利案號 4,210,899 4,435,056 4,429,4 1 3 4.526.043 5，195，145 5?3 2 5?442 5.43 4,446 5,778,089 5,828,773 5,978,496 6,049,620 6,05 5,324 6,061,464 6,097,195 6,114,862 6,289，1 14 6.3 17,508 6.3 6 5,888 4 曰期發明者類別 7/1980 10/1982 1/1984 7/1985 3/1993 6/1994 7/1995 7/1998 10/1998 11/1999 1 1 /2000 4/2000 5/2000 8/2 000 9/2000 9/200 1 1 1 /200 1 4/2002 史汪格（S w ο n g e r)等人芝科斯（T s i k o s) 艾德華（Edwai.ds) 伯伊（Boie)等人貝克斯（Backus)等人納普（K n a p p ) 希爾頓（Hilton)等人伯查（Borza) 塞特拉克（setlak)等人哈金（Harkin) 狄京遜等人富士枝（Fujieda) 雷傑（Leger) 艾克蘭等人塔鐵尼等人門格烈特克萊馬等人貝西等人 3 40/1 46.3E 3 40/ 1 46.3 E 3 8 2/4 73/862.04 3 82/4 3 82/4 257/503 382/124 382/126 382/124 382/124 382/124 382/124 324/719 324/662 324/124 382/124 25 0/2 0 8.1 •發明槪述本發明提供一種電容性感測器的裝置、系統與方法，其相對於已知設計，增加電容感測器靈敏性，而同時降低 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，裝· *11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0ΧΜ7公釐） -7 - 242168 正替換f A7 B7 V、一千 Π F] 五、發明説明（）耗電並增加使用時之機械活力。本發明亦提供較低成本之感測器，其至少部分起因於電路尺寸的縮減及C Μ 0 S技術的使用。電容之測量利用一電荷激勵電路，該電路爲一合C Μ〇S 電極重複充消，且當使器電極，故稱爲寄生或電極所需之器電極之陣降低電力，技術之執行。放電，測量其用這種背景電屏蔽電極相對參考位準電容大電晶體，將列列與陣列行以開關有利地、1Τ 特殊型式之切換式電容，完全適在切換式電容電路中，對感測器相關電容。一方面，可實施背景電容抵容抵消時，因屏蔽電位隨著感測於接地重複充放電。背景電容亦。爲避免這潛在問題及驅動屏蔽屏蔽分段，使得只有測量中感測正受到背景電容抵消。爲進一步取代抵消所用之主動放大器。另一方面，藉由對所有陣列行設置開關電容測量電路是增加的。在器元件加以定

接地電壓或電但在本發明某本不被辯護。之使用允許使電容背景抵消除所有Μ〇S (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製，可測量之電容比率相對於習知裝置與方法任何測量期間，可將沿著各陣列行之一感測址且對感測器單元之同時多列定址是可能的t 另一方面，可另外使用電源供應電壓與位以外之電壓或電位，並提供增進之運作，些實施例中，依據電力與電路之範圍，該成反而是，在屏蔽電極上全電源供應電位擺幅用較簡易之屏蔽電極設計。這種全擺幅增進，俾能抵消非對稱陣列中之陣列接線電容。在另一方面，藉由從感測器電極區已移本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） da 5.12 1242168 Μ _B7_ 五、發明説明（）電晶體組件，在本發明中大增機械活力及對可選取式所感應之電流的阻抗。 β u ml - --- 1— In - 士^1 j -- --gl- - m —i \, 0¾--0 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在另一方面，本發明提供一種包含一半導體積體電路之電容感測器系統，在該半導體積體電路中，沒有任何 Μ〇S裝置是在任何感測器或屏蔽電極，多個感測器與屏蔽電極，及多個電路之下或之間。在另一方面，本發明提供一種電容感測器裝置，該裝置包含：一半導體積體電路，被配置成一陣列之多個感測器電極，多個屏蔽電極，多個放大器電路，多個電荷激勵電路，以及允許連接電路與電極之間的多個開關。還有另 --方面，在任何感測器電極或屏蔽電極之下或之間的積體電路區內，這電容性感測器裝置未具Μ〇S裝置。另一方面，本發明提供一種通常操作電容性感測器之方法及操作組件電路的一種方法與步驟，加以提供預期操作與電容變化，變動，或差異偵測靈敏性。經濟部智慈財產局員工涓費合作社印製還有另一方面，本發明提供一種資訊裝置（如一電腦，個人資料助理，或智慧型電話）或結合本發明感測器之通訊裝置（如行動電話）供以指紋感測爲基礎之存取，辨認，及/或確認。圖示簡單說明爲了更徹底了解本發明之電容性感測器與感測方法的特性與優點，現在參考本發明之詳細說明，其中：第1圖說明包含實際電極與電子電路之一電容性感測本纸悵尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ g 1242168 % A7 B7 五、發明説明（）器系統的代表性實施例；第2圖爲一用以決定電氣節點之間電容之一電荷激勵型電子電路的實施例；第3圖爲一具有增進電力效率之一電荷激勵型電子電路的實施例；第4圖爲一使用局部參考電容抵消之一電容性感測器陣列之一實施例部分的圖示代表；第5圖爲一使用實際上外接於感測器區之一開關矩陣之一電容性感測器系統部分的實施例，· 第6圖說明第5圖中所說明實施例之電容性陣列感測器的兩種開關矩陣架構；第7圖爲一使用陣列行共用參考電容抵消之電容性感測器系統部分的實施例；第8圖說明第7圖中所說明實施例之電容性陣列感測器的兩種開關矩陣架構；第9圖爲一使用陣列共用參考電容抵消之電容性感測器的兩種開關矩陣架構；第1 0圖爲一使用陣列列共用參考抵消之電容性感測器系統部分的實施例；以及第1 1圖爲一使用陣列列共用參考抵消之電容性感測器系統部分的實施例及外接於感測器陣列的陣列行開關矩陣。這只是槪略圖而未依一致比例加以描繪。全篇使用相同參註數代表相同或類似之元件。 (請先閱讀背面之注意事碩再填寫本頁} 、51 經濟部智慧財產局員工消費合作社印災本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公釐） -1〇 - 1242168 A7 B7五、發明説明（8 ) 主要元件對照表 2 3 4 5 6 -—14 E 2 3 E 極 E E 極路電極極電電測電電蔽子感的考屛電單標參單單 7 8 〇 -—I 2 2 9 1

8 -—I c c c C 各晉蓉 a§ ® 老 0¾ 0¾ 電容容容容子子子子電電電電端端端電........

I—I 3 4 4 3 2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 6 7 r—Ί Τ—Η 經濟部智Β財產局Μ工消費合作社印製

2 r-H 4 I—一

6 r~H

7 〇 I—I I—I oo Γ—I 〇〇 1 2 3 C F F s s S 器源源 V 關關關容壓壓置點點開開開電電電裝 ΑννΙΡΛΤΑ-ΙΡ: : : : : : 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） _ ^ _ 1242168

9 五、發明説明（）

1 7 :非反相放大器A 8 :節點 1 6 :電源 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 5 :電源 9 :節點 1〇：電壓計 2 2 :開關S 1 1 2 3 :開關S 4

2 4 :電壓源F 1 A 2 5 :電壓源F 4 2 6 :電荷激勵電路 2 7 :開關抵消電路 2 8 :開關矩陣 2 9 :開關矩陣 3〇：外箱 3 6 :外箱經濟部智^財產局員工消費合作社印製

3 1 :感測器電極E 2 2 32 :屏蔽電極E22C 3 3 :感測電極E 2 1 3 4 :感測電極E 2 3 3 5 :感測電極E 2 4 3 7 :感測器電極E 3 3 3 8 :感測器電極E 3 2 C 3 9 :感測器電極E 3 3 C 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -12 - 1242168 $正替換買年月日 A7 B7 五 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 發明説明〇 ΤΙΓ 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製感測器電極E 3 4 C 4 :屏蔽電極 5 :屏蔽電極 2 :開關矩陣 3 :開關矩陣 4 :屏蔽電極 5 :屏蔽電極 6 :開關外箱 8 :開關外箱 7 :感測器電極E 2 3 9:感測器電極E32 5 0 :感測器電極E 3 1 5 1 :感測器電極E 3 3 8 :接線 5 3 :屏蔽電極 5 4 :屏蔽電極 2 7 :屏蔽電路 5 5 :開關 2 1 :感測電極 5 6 :開關區發明實施例之詳細說明參考背景中所說明之習知裝置與方法，認識到本發明之一目的在提供一種克服已知技術缺點的電容感測器系統本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -13 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 1242168 修經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 B7 11 五、發明説明（）。一方面，本發明增加電容感測器靈敏性，而降低耗電並增加使用之機械活力。成本之下降是由於電路尺寸之縮減以及使用未爲感測器或指紋應用而修改之C Μ〇s技術。將主要之電容測量技術實施爲一電荷激勵電路。一特殊型式之切換式電容。這種電容充分適合CMOS (或其它Μ〇S )技術之實施。不像主動電路，這電路消耗非常小之靜電力。然而，如電容性負載或操作頻率爲高時，其動態電力可是顯著的。在開關電容電路中，對感測器電極重複充放電，測量其相關電容。如使用背景電容抵消，則因屏蔽電位感測器電極所致，對地將屏蔽電極重複充放電。背景電容亦稱爲寄生或參考位準電容。爲避免這潛在問題與驅動屏蔽電極所需之大量電晶體，將屏蔽分段成只有測量中感.測器電極之陣列列與陣列行正受到背景電容抵消。爲進一步降低電力，而以開關取代供抵消用之主動放大器。爲增加能測量電容之比率，所有陣列行包含開關電容測量電路。在任何測量期間可將沿著各陣列行之一感測器元件加以定址。對感測器細胞元之同時多列定址是可能的〇另外可能使用除了電源供應電壓與接地以外之電位並提供改良之操作，但本發明並不替電路區中之電力成本辯護。反而是，在屏蔽電極上全電源供應電位擺幅之使用，允許使用較簡易之屏蔽電極設計。這種全擺幅增進電容背景抵消，俾能抵消非對稱陣列中之陣列接線電容。 -?口 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -14 - 1242168 修|替敢頁 .i u- A7 B7 年月曰五、發明説明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由從感測器電極區移除所有Μ 0 S電晶體組件，在本發明中大增機械式活力及對可選取式所感應之電流的阻抗。可預期的是當中某些M ◦ s電晶體組件維持在感測器電極區之實施例，但最好不要。現在針對圖示說明本發明裝置，系統與方法之各種實施例的額外觀點與特性。第1圖表示包含一單感測電極El (1)，一單屏蔽電極E4 (4)，一單電子電路（5)，及一參考電極 E 3 ( 3 )之一電容性感測器系統實施例之基本部件。在這實施例中，參考電極（3 )表示與標的電極E 2 ( 2 ) 相同電位，但標的電極（2 )相對於一電容性感測器中之參考電極只需爲任何靜電位。電子電路（5 )決定端子（ 6 )與（7 )間之電容，而施加一適當訊號至端子（8 ) )與屏蔽電極（4 )。第1圖更說明本發明一積體電路實施例之特性。該電極（單感測電極El (1)，參考電極E3 (3)，及屏蔽電極E 4 ( 4 )主要平行於X - Y平面中所示之積體電經濟部智慧財產局員工消費合作社印製路表面。以屏蔽電極（4 )將感測電極（1 )實際上從參考電極（3 )分開。屏蔽電極（4 )位在感測電極（1 ) 之下以及在感測電極（1 )平面之側面，或至少之上，但關於些許降低感測電極（1 )與標的電極（2 )間之電容値k 1 2方面，目前未在感測電極（1 )之上。以感測電極E 1 ( 1 )與參考電極E 3 ( 3 )間之電容k 1 3値說明由屏蔽電極E 4 ( 4 )所設置之屏蔽。如本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐） -15 - 1242168 A7 B7 —--T3 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) k 1 3値爲零，則感測電極E 1 ( 1 )與參考電極E 3 ( 3 )間之屏蔽爲理想的。一理想屏蔽電極（4 )之實際實現增加屏蔽電極（4 )之尺寸’而屏蔽電極（4 )增加電容値k 3 4。在感測器系統操作期間需要電子電路（5 ) 加以驅動這增加之電容。在這實施例中，不需實際實現一接近理想之屏敝電極（4 )。第2圖槪略表示相對於第1圖所說明之實施例的基本實際及電路設計。在感測電極E 1 ( 1 )與屏蔽電極E 4 (4 )之間測量電容器C 1 4 ( 2 0 )與電容値k 1 4。第2圖中說明電容値分別爲k34，kl3與kl2之電容器C34 (21) ，C13 (19)與C12 (18) 。電子電路（5 )測量使用三個開關S 1 ( 1 1 ) ，S 2 (1 2 )與S 3 ( 1 3 )之節點6與7間之電容.；一已知電容器C3 (14)之電容値k3 ，兩個固定電壓源F1 (1 6 )與F 2 ( 1 7 )之電位v 1與v 2 ;例如類比對數位電壓轉換裝置V ( 1 〇 )之測量電位；以及一具有電壓增益爲g之非反相放大器A ( 1 7 )。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製現在說明本發明感測器實施例之操作方法方面。首先考慮到增益g等於零之情況，節點（8 )爲一固定電位（ 7 ) °此電路以一序列之分離時間間隔來決定與電容器 012 ^18) ，C13(19)及 C14(20)相關之値（k 1 2 + k 1 3 + k 1 4 )。測量序列中之第一時間間隔被稱爲充電前間隔。開關S 1 ( 1 1 )與S 2 ( 1 2 )關閉而開關s 3 ( 1 3 )爲開。電源（1 6 )將電本纸張尺度適中國國家標準（CNS )八4規格（2丨〇χ297公釐）一 16 „ ~ 1242168 俠 Α7 Β7 五、發明説明（14) 容器（1 8 ) ，（ 1 9 )與（2 0 )充電至電位V 1 。而且，電源（15)將電容器（14)充電至電位v 2。在 .被稱爲打開間隔的下一個間隔期間，所有的開關S 1 ( 11) ，S 2 ( 1 2 )，與 S 3 ( 1 3 )打開。下一個間隔被稱爲估算間隔，在該間隔中，開關S 1 ( 1 1 )與 5 2 ( 1 2 )打開且開關S 3 ( 1 3 )關閉。累積在電容器（18) ，（19)與（20)上之電荷可說是已被、、激勵〃至電容器（1 4 )。電壓計V測量跨於電容器（ 1 4 )上之節點（7 )與（9 )間的電位v。電容値（ kl2 + kl3 + kl4)等於値 k3. ((v2/v) 一 1)/(1 一（vl/v))，使得 vl 不等於 V2。在本發明之此實施例中，將v 1或v 2設定爲零而不失其一般性。設定v 2等於零以簡化下面的說明。在弟一估算間隔後㊆決定被定義爲k s u m之電容値 (kl2+kl3+kl4)。然而，如果電容ksum 遠小於電容k 3，則電位v幾乎等於零。可藉由回到打開間隔而繼續測量序列’而後進入被稱爲充電間隔之新間隔。在充電間隔中，開關S 1 ( 1 1 )關閉，其增加節點（ 6 )之電位到v 1 。測量序列再次進入打開間隔，其後隨著估算間隔而完成第二激勵週期。電壓計（1 〇 )現在指不一不同電位或電壓v。再度，從k 3與電壓v可決定 k s u m 値。當電谷性感測器系統之目的在測量電容k 1 2 ，以決定電極E 2 ( 2 )之存在與否時’更有用的是根據電容値本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) C· 訂經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 1242168

五、發明説明（ k 1 2 ’ k i 3與k i 4來估算電壓ν。在第一估算間隔後’電壓比v / v 1等於（k s u m ) / ( k s u m + k 3 )。對於電谷k 3远大於電容k s u m之情況，在第一估算間隔後，電壓比v / v 1大槪等於2 · ( k s u m )/(ksum+k3)。藉由電壓源FI(16)以累積在電容器 C12 (18) ，C13 (19)與 C14 ( 20)中之電荷而將電容C3 (14)予以激勵上來。在某些次數N之這種充電及開關S i 1 1 ) ，S 2 ( 1 2 )與S 3 ( 1 3 )之估算週期後，針對v / v 1小於約〇· 2之情況’電壓比v / v 1大槪等於N · ( k s u m )/ (ksum + k3) o 電路輸出v對電容値k 1 2變化之估算可從電容値 k 1 2等於零時開始。此初始情況表示從第1圖中消失之標的電極E2 (2)。當電容器C13 (19)與C14 (2 0 )兩者値爲零時表示發生測量電容k 1 2之最靈敏操作點。然而，這亦顯示此解決方式過度受限，故不需這種狀況。如本發明之實施例，從電容器C 1 3 ( 1 9 )與 C 1 4 ( 2 0 )流入節點（6 )之淨電荷爲零之狀況在其最靈敏之操作點足以操作電容性感測器系統。此外，如具體化於本發明，實施非零値之電容値k 1 3。估算具有一放大器A (17)之電子電路（5)(具有非零增益g)表示增益g之値等於1/ ( 1 + ( k 1 3 / lv 1 4 ))，並未有淨電荷從電容器C13 (19)與 C 1 4 ( 2 0 )流入節點（6 )。就電容k 1 3爲零而言 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 訂

P 經濟部智慧財產局 Ά 費合社印製本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） -18 - 1242168 •丨，，V .* \12 A7 B7 五、發明説明（） ’增益値g等於1 。在電子電路（5 )之週期性激勵操作期間’放大器A ( 1 7 )驅動電壓v 1與從零開始之電壓 s十（1 0 )電壓v之間的節點（8 )。電容器C 1 3 ( 1 9 )與C 1 4 ( 2 0 )及放大器A ( 1 7 )之組合根據一週期接著一週期的方式來保持流入節點（6 )淨電荷。然而’爲使淨電荷保持流入節點（6 )，在各測量週期期間’節點（8 )之詳細訊號比節點（8 )之擺動較不重要〇第3圖顯示本發明之另一實施例，明確地說，放大器 A (17)由開關 sil (22)與 S4 (23);及電位vl a之固定電壓源fia (24)及電位v4之F4 (2 5 )來予以取代。電子電路（5 )更被分成一電荷激勵電路（2 6 )與一開關抵消電路（2 7 )。開關S 1 1 (2 2 )與開關s 1 ( 1 1 )同步打開及關閉。開關s 4 (2 3 )與開關S 3 ( 1 3 )同步打開及關閉。針對特殊組之値k 1 3與k 1 4，藉由對一特定週期次數調整 V 1 a與V 4之値，可將平均超過整個N測量週期之流入節點（6 )的淨電荷設爲零。依此方式，可在其最靈敏操作點處操作電容感測器系統。在本發明另一實施例中，更簡化了電子電路（5 )。在此實施例中，設定所有電壓源爲系統之一主要電源値， V c c或參考電位値，例如零伏特。有兩個電氣上相等之解決方式：Vcc = vl ，via 且〇 = v2，v4 ;或〇=v 1 ，v 1 a且V c c二v 2 ，v 4 。如本發明之實本纸張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -19 - 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *11 加經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 1242168

替换頁I 牟月曰丨 A7 B7 五、發明説明（17) 施例’這些解決方式需要在實際設計中，尤其是在屏蔽電極設計中適當地選取k 1 3與k 1 4，俾能確保大槪零淨電荷流入節點（6 )。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 對於第1圖中本發明之實施例，藉由測量標的電極 E 2 ( 2 ) ’與感測電極E 1 ( 1 )間之電容値k 1 2可偵測電極E 2 ( 2 )之存在。爲了使用電容測量，在包含感測電極E 1 ( 1 )之X 一 γ平面上方找尋標的電極E 2 (2 )之位置，本發明之這實施例加入緊鄰X 一 γ平面中 E 1 ( 1 )之額外電極，形成一陣列。預期加入緊鄰屏蔽電極E 4 ( 4 )之額外電極以及額外電子電路（5 )。第 4圖表示一樣本3 x3元件，即在相同屏蔽電極E 4 ( 4 ' )上方之相同感測電極E 1 ( 1 )之X — Y陣列，並表示適合作爲一積體電路結構之相同電子電路（5 )。在這技術中已知有與這種個別電路陣列連接並加以定址有關之接線而爲避免屏蔽其它結構而未加以顯示。實際上，使用大於3 χ3之陣列尺寸，但這些較大陣列使用相同之操作原理作爲將說明本發明實施例原理之一 3x3陣列。有一在參考電位之電氣共同電極Ε3 (3) 經濟部智慧財產局g (工消費合作社印製。只說明一在未知靜電位之標的電極Ε 2 ( 2 )，但由所說明之電容性感測器系統可同時感測多於一個之電極。雖然系統結構實際上爲電極Ε 1 ( 1 )與Ε 4 ( 4 )之X - Υ陣列，但電子電路（5 )之陣列更困難並需要額外電路區且對整個電容感測器系統增加複雜性。數個電極El (1)與Ε4 (4)對共有電子電路（本纸張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20 - 1242168 A7 B7 —^jg- - - 五、發明説明（） 5 )降低X - Y陣列電容性感測器系統之複雜性。作爲另一實施例之說明，第5圖說明要實施一 4 X 4陣列實例之中心兩陣列行所需之詳細連結。爲淸楚起見，只顯示兩開關矩陣（2 8 )與（2 9 )。由於將電極（1 )與（4 ) 連接至開關（2 8 )與電路（5 )之接線縱長的有害效應，該實施例對當中縮減Y方向中陣列長度之X 一 γ陣列有優先優勢。在第二陣列行中，E 2 1爲一由接線連接至開關 S 1 A與S 1 B間共同點之感測電極。d 2 4爲一由接線連接至開關S 4 A與S 4 B間共同點之感測電極。屏蔽電極E 2 1 C由一接線連接至開關S 1 C而屏蔽電極 E 2 4 C由一接線連接至開關S 4 C。在第三陣列行中， E 3 1爲一由接線連接至開關T 1 A與T 1 B間.共同點之

感測電極。E 3 4爲一由接線連接至開關T 4 A與T 4 B 間共同點之感測電極。屏蔽電極E 3 1 C爲一接線連接至開關T 1 C而屏蔽電極E 3 4 C由一接線連接至開關 T 4 C。

藉由適當地閉合開關S 1 B至S 4 B，感測器電極 E2 1至E24中之一是連接至電路（5)之節點（6) 。藉由適當地閉合一或更多開關S 1 A至S 4 A或S 1 C 至S4C(28)，所選取之電極E21至E24及/或 E 2 1 C至E 2 4 C變成連接至節點（8 )之屏蔽電極。藉由適當選取屏蔽元件，能改變如電子電路（5 )所見之電容値k 1 3與k 1 4並增進及預期使電容感測器操作達本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210ΧΜ7公釐） -21 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智¾財產局β工消費合作社印製 1242168 ii!-,- ;i v •十. ； r .乂 ;^r ^ Α7 Β7 五、發明説明（）最佳化。相同型式之T開關 2 架構允許第三陣列行選取一感測電極並將它連接至節點（6 )及/或一或更多屏敝電極並將匕（他們）連接至卽點（8 )。因開關矩陣 (2 8 )與（2 9 )爲電子式，他們可被快速切換故許多標的電極Ε 2 ( 2 )之位置可在感測器電極（1 )之X 一 Υ平面上方。第6圖更說明本發明一實施例中所使用開關外箱（ 3 0與（3 6 )之特定特性。感測器電極Ε 2 2 ( 3 1 ) 是連接至節點（6 )。屏蔽電極Ε 2 2 C ( 3 2 )是連接至節點（8 )。類似地，感測電極Ε 2 1 ( 3 3 )， Ε 2 3 ( 3 4 )，與Ε24 (35)是連接至節點（8) 且作用爲屏蔽電極。而且，感測器電極Ε33 (37)最連接至節點（6) 〇E33C(39) ，E34C(4〇 )與Ε 3 2 C ( 3 8 )是連接至節點（8 )。陣列行中之其它感測器電極則未連接。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製極。}比行對 A 定電化 2 例列。3 特蔽體 4 施陣 }E 的屏具 { 實二 4 極明有點陣圖第 4 電說所觀矩 6 於彳蔽常中一關第對 A 屏通行另開和。2 之所列之，圖半 E } 例陣明較 5 | 極 8 施 I 發比第低電 { 實在本數與降蔽點中。使個。量屏節圖示結中件線之至 7 所連例元接}接第中之施 3 之 8 連於例 } 實 \ 行丨一對施 5 圖 2 列點有相實 4 6 其陣節只明圖丨第有各至行說 7 與和}於接列。圖第} 圖 3 行連陣}8 如 4 5 4 平一三 5 第 4 第丨，有第 4 { 與與較只於 {

本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -22 - 1242168 A7 B7 20 五、發明説明（）開關外箱（4 6 )與（4 8 )。在第二陣列行中，感測器電極E 2 3 ( 4 7 )是連接至節點（6 )。第二陣列行中 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 之所有其它電極則未連接。在第三陣列行中，感測器電極 E 3 2 (49)是連接至節點（6) °E31 (5〇）與 E33 (51)亦連接至（8)且作用爲屏蔽電極。第5 — 8圖表示實施例之一共同特性，明確地說，所有開關元件（2 8 ) 、 (29) 、 (30) 、 (36)、 (42) 、 (43) 、（46)與（48)以及電子電路 (5 )實際上位在感測器電極陣列（1 )外部。此處將感測器陣列區界定爲X-Y平面中之積體電路區，該X - Y 平面是在感測器電極（1 )間之下方。第5 — 8圖中所說明實施例之另一共同特性爲個別將各陣列行加以定址。可將來自不同陣列行之感測電極（1 )加以同時定.址。所有陣列行可同時測量每行之一感測器電極（1 )。然而，由於參考電極（3 )與屏蔽電極（4 )之緊密接近，從電子電路（5 )經由接線（8 )要同時驅動第7與第8圖中所有屏蔽電極所需之電力是重大的。經濟部智慧財產局資工消費合作社印製第9圖說明所有屏蔽電極（5 3 )爲共同並爲一開關抵消電路（2 7 )所驅動之架構的一實施例。對於一由1 微米二氧化矽從諸如積體電路基底之一參考電極（3 )加以分開之5 m m X 5 m m平方屏蔽電極（5 3 )，屏蔽電極（5 3 )與參考電極（3 )間之電容大槪爲9 0 0兆分之一法拉。沿著陣列列而非陣列行，將感測電極組合起來可顯著降低這電容。本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23 - 經濟部智£財產局員工消費合作社印製 1242168 / 奶 θ Α7 Β7 五、發明説明（）第1 0圖表示用以建置屏蔽電極（54)及其各別開關抵消電路（2 7 )之适另外結構與方法的一貫施例◦如第5 - 8圖，屏蔽電極（2 7 )維持在陣列邊緣。增加開關（5 5 )至各感測電極（2 1 )可完成降低電荷激勵電路（2 6 )之個數。該開關允許電容性感測器（1 )在陣列邊緣連接至電荷激勵電路（2 6 )。因連接開關（5 5 )之接線與屏蔽電極（5 4 )垂直’故可同時測纛屏蔽電極（5 4 )上方之感測器電極（1 )的個別電容。操作鄰近陣列行中之開關抵消電路（2 7 )可增進屏蔽，但在開關抵消電路（2 7 )中需花額外之電力。爲增進感測器之機械活力，在第1 1圖中表示感測器之另一實施例，第1 1圖與第1 0圖唯一不同處爲開關（ 5 5 )實際上在感測電極陣列區外移動且局部組.合起來作爲一開關區（5 6 )。如以第5 — 8圖中所說明之電容性感測器系統，在感測電極（1 )之間加入接線，從感測電極（1 )攜載訊號至各別開關（5 5 )裝置。由於將電極 (1 )連接至開關（5 5 )之接線縱長的有害效應，該實施例對當中縮減Y方向中陣列長度之X - Y陣列有優先優勢。將認識到的是可分別使用本發明之感測器或將它倂入各種其它裝置或系統中。例如，可使用本發明之感測器與感測方法且因此提供一種資訊裝置（如一電腦，個人資料助理，或智慧型電話）或結合本發明感測器之通訊裝置（如行動電話或具有通訊能力之其它資訊裝置）供以指紋感 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2!0X 297公釐） -24 - 1242168 A7 B7 五、發明説明（、測爲基礎之存取，辨認，及/或確認。在一實施例例中，本發明提供一種整合式或以其它方式連結至一無線智慧通訊裝置表面之以電容性感測器爲基礎之指紋擦刷感測器。圖解與說明起見已經提出本發明特定實施例之前項說明。他們並非用來詳盡一切或限制本發明爲所發表之精確形式，且明顯地，鑒於以上傳授，許多修飾與變更是可能的。爲了最佳說明本發明之原理及其實際應用而選取並說明這實施例，因此使熟於該技術之其它人善用本發明及具各種修飾之各種實施例，該各種修飾適於所預期之特殊用途。預期以到此所附加之申請專利項目及其對等項目加以界定本發明之範圍。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 - 25- 本纸浪尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（21〇χ 297公釐）

Claims

年A.猶f I A8 B8 C8 D8 「、申請專利範圍 1 附件2A: 第9 1 1 08846號專利申請案中文申請專利範圍替換本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國94年3月24日修正 1 . 一種在積體電路中之電容感測器裝置，包含：一感測器電極陣列，該陣列係配置成一 η列與m行之二維陣列；一屏蔽電極陣列，該陣列係配置成一 m行之一維陣列， m個電荷激勵電路； m個放大器，各自具有連結至該等電荷激勵電路之個別的一個電荷激勵電路之輸入的輸入及連結至該屏蔽電極陣列中之個別屏蔽電極的輸出；第一 m個群之η個開關，第一 m個群之η個開關的每一個開關係和感測器電極陣列中之個別行相關聯，並且係連接在該行中之感測器電極之個別的一些感測器電極與m 個放大器之個別的一個放大器的輸出之間；以及經濟部智慧財產局員工消費合作社印製第二m個群之η個開關，第二m個群之η個開關的每一個開關係和感測器電極陣列中之個別行相關聯，並且係連接在該行中之感測器電極之個別的一些感測器電極與m 個電荷激勵電路之個別的一個電荷激勵電路的輸出之間。 2 ·如申請專利範圍第1項之電容感測器裝置，其中，積體電路內之切換裝置沒有一個是在任何感測器或屏蔽電極之下或之間。私紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1242168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 3 · —種在積體電路中之電容感測器裝置，包含：一感測器電極陣列，該陣列係配置成一 η列與m行之二維陣列；一屏蔽電極陣列，該陣列係配置成一 m行之一維陣歹[J m個電荷激勵電路，各自具有連結至屏蔽電極陣列中之個別屏蔽電極的輸出； m個開關抵消電路，各自具有第一及第二輸出位準，且同步切換至該等電荷激勵電路之個別的一個電荷激勵電路的輸出；第一 m個群之η個開關，第一 m個群之η個開關的每一個開關係和感測器電極陣列中之個別行相關聯，並且係連接在該行中之感測器電極之個別的一些感測器電極與m 個開關抵消電路之個別的一個開關抵消電路的輸出之間；以及第二m個群之η個開關，第二m個群之η個開關的每一個開關係和感測器電極陣列中之個別行相關聯，並且係連接在該行中之感測器電極之個別的一些感測器電極與m 個電荷激勵電路之個別的一個電荷激勵電路的輸出之間。 4 .如申請專利範圍第3項之電容感測器裝置，其中，積體電路內之切換裝置沒有一個是在任何感測器或屏蔽電極之下或之間。 5 . —種在積體電路中之電容感測器裝置，包含：一感測器電極陣列，該陣列係配置成一 η列與m行之本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1242168 A8 B8 C8 D8 _ 六、申請專利範圍 3 二維陣列； (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 一屏蔽電極陣列，該陣列係配置成一 η列之一維陣歹ij m個電荷激勵電路； η個切換式位準驅動器，各自具有連接至η個屏蔽電極之個別的一個屏蔽電極的輸出，且當被定址時，同步切換至該等電荷激勵電路之所選擇的一個電荷激勵電路，且在第一與第二輸出位準之間；以及 m個區塊之η個開關，各個區塊之η個開關對應於屏蔽電極陣列中的一行，並且係連接在該行中之感測器電極之個別的一些感測器電極與m個電荷激勵電路的其中一個電荷激勵電路之間。 6 ·如申請專利範圍第5項之電容感測器裝置，其中，積體電路內之切換裝置沒有一個是在任何感測器或屏蔽電極之下或之間。 7 · —種電容感測器系統，包含：多個感測器電極；經濟部智慧財產局員工消費合作社印製多個屏蔽電極，各自在多個感測器電極的至少其中一個感測器電極之下；多個電荷激勵電路，各自係和一群感測器電極相關聯 ;以及多個開關抵消電路，各自係和至少一屏蔽電極相關聯 ’並且被組構來和一開關同步切換於電荷激勵電路之個別的一個電荷激勵電路中。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公7T： 1242168 A8 B8 C8 D8 4 •、申請專利範圍 8 · —種電容感測器裝置，包含：多個感測器電極，該等感測器電極係配置成一陣列；多個屏蔽電極，各自在多個感測器電極的至少其中一個感測器電極之下；多個放大器電路，各自係和至少一屏蔽電極相關聯；多個電荷激勵電路，各自係和一群感測器電極相關聯第一組開關，各自係連接在感測器電極之個別的一個感測器電極與該感測器電極下方的屏蔽電極之間；以及第二組開關，各自係連接在感測器電極之個別的一個感測器電極與和該感測器電極相關聯的電荷激勵電路之間 0 9 .如申請專利範圍第8項之電容感測器裝置，其中，沒有一個開關是在任何感測器或屏蔽電極之下或之間。 1 0 . —種用以偵測電容性變化之電容性感測器，而該變化係和在感測器表面之手指的出現相關聯，包含一感測器區，被多個平行於感測器之表面的感測器電極所佔據；多個屏蔽電極，各自係配置在至少一感測器電極與至少一參考電極之間；以及多個電路，被組構來使該等感測器電極之所選擇的一些感測器電極及該等屏蔽電極之所選擇的一些屏蔽電極充電或放電，該等電子電路包含切換裝置，而沒有任何一個切換裝置係實際位於該感測器區之中或之下。表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [242168 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製申請專利範圍 5 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其該等電子電路爲主動電路。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其該等電子電路包含屏蔽抵消電路。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其多個感測器電極被配置於該感測器區中成爲一具有多個列與多個行的陣列，且各行係可個別定址的。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之電容性感測器，其中，不同列中之感測電極係可同時定址的。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其中，電容性感測器爲一指紋擦刷感測器，其讓指尖能夠相對於感測器而移動並與感測器表面實際接觸。 1 6 .如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其中，多個電路各自包含一電荷激勵電子電路，用以決定和至少一感測器電極相關聯之電容値。 1 7 ·如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其中，該等電子電路包含用於局部參考電容抵消的電路。 1 8 ·如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其中，多個電路各自包含一實際上位於感測器區以外的開關矩陣。 1 9 ·如申請專利範圍第1 〇項之電容性感測器，其中，該等電子電路包含用於行共用參考電容抵消的電路。 2 0 ·如申請專利範圍第1 〇項之電容性感測器，其中，該等電子電路包含於用陣列共用參考電容抵消的電路中中中 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 1242168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 Ο 2 1 ·如申請專利範圍第1 0項之電容性感測器，其 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 中，該等電子電路包含用於列共用參考電容抵消的電路。 2 2 ·如申請專利範圍第1 〇項之電容性感測器，其中，該等電子電路包含用於列共甩參考抵消及位於感測器陣列以外之行開關矩陣的電路。 2 3 . —種操作電容性感測器以捕捉至少一部分指紋之方法，該方法包含：藉由重複地充電及放電各感測器電極，和重複地充電及放電配置在該感測器電極與參考電極之間的屏蔽電極來測量和多個感測器電極相關聯之電容値，藉此，屏蔽電極的電位跟隨著感測器電極的電位之後；以及至少部分根據所測量之電容値來重建至少一部分的指紋。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之方法，其中，各感測器電極形成具有一參考電極的第一電容器及具有配置在感測器電極與參考電極間之屏蔽電極的第二電容器，且其中，測量包含充電及放電該屏蔽電極，以使在感測器電極的放電期間，從第一電容器及第二電容器流到經切換之電容器電路的電荷達最小。 2 5 .如申請專利範圍第2 3項之方法，其中，多個感測器電極係配置成一矩陣，且其中，測量包含充電及放電一置於一行感測器電極與參考電極之間的屏蔽電極。 2 6 .如申請專利範圍第2 3項之方法，其中，多個 (CNS ) Α4規格（210X297公釐） 8 6 11 42 2 8 88 8 ABCD 六、申請專利範圍 7 感測器電極係配置成一矩陣，且其中，測量包含充電及放電置於該陣列的感測器電極與參考電極之間的屏蔽電極。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 7 .如申請專利範圍第2 3項之方法，其中，多個感測器電極係配置成一矩陣，且其中，測量包含充電及放電一置於一行感測器電極與參考電極之間的屏蔽電極。 2 8 ·如申請專利範圍第5項之電容感測器裝置，其中，屏蔽電極陣列包含多個屏蔽電極，並且感測器電極陣列包含多個感測器電極，多個屏蔽電極之各者將感測器電極之至少其中一者和至少一參考電極分開。 2 9 · —種電容感測器系統，包含：多個感測器電極；多個屏蔽電極；至少一參考電極，其中，該多個屏蔽電極之各者將感測器電極之至少其中一者和至少一參考電極分開；以及多個電路，各自被組構來測量和一群之多個感測器電極相關聯的電容値，其中，在多個電路中，沒有任何一個切換裝置是在任何感測器或屏蔽電極之下或之間。 3 0 · —種電容感測器裝置，包含：經濟部智慧財產局員工消費合作社印製至少一參考電極；多個感測器電極，係配置成一陣列於該至少一參考電極之上；多個屏蔽電極，各自在至少一感測器電極與至少一參考電極之間；多個放大器電路，各自係和至少一屏蔽電極相關聯；本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公H 一 1242168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8 多個電荷激勵電路，各自係和陣列中的一行感測器電極相關聯；以及 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 多個開關，讓電路與電極之間得以連接。 3 1 . —種用以偵測電容性變化之電容性感測器，該變化係和在感測器表面之手指的出現相關聯，包含：至少一參考電極；多個感測器電極，係置於該至少一參考電極之上，且佔據感測器的區域；多個屏蔽電極，各自係配置在該至少一感測器電極與該至少一參考電極之間；以及電子電路，被連接到該等感測器電極及該等屏蔽電極，且被組構來測量和該等感測器電極及該等屏蔽電極相關聯的電容値，其中，沒有任何一個切換裝置係位於由該等感測器電極所佔據的區域中。 3 2 . —種用以偵測電容性變化之電容性感測器，該變化係和在感測器表面之手指的出現相關聯，該電容性感測器包含：多個感測器電極；經濟部智慧財產局員工消費合作社印製多個屏蔽電極，各自係和至少一感測器電極相關聯；以及多個電路，各自被組構來藉由重複地充電或放電該電極來測量和多個感測器電極之所選擇的一個感測器電極相關聯之電容値，並且藉由重複地充電或放電和所選擇之感測器電極相關聯之屏蔽電極來提供參考電容抵消，使得屏本尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1242168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 9 蔽電極的電位跟隨著所選擇之感測器電極的電位之後。 3 3 _ —種包含電容感測器之通訊裝置，其包含：多個感測器電極；多個屏蔽電極，各自係和至少一感測器電極相關聯；以及多個電子電路，各自被組構來重複地充電及放電多個感測器電極之所選擇的一個感測器電極，以測量其相關的電容値，並且重複地充電及放電和所選擇之感測器電極相關聯之屏蔽電極，使得屏蔽鼋極的電位跟隨著所選擇之感測器電極的電位之後。 3 4 . —種包含電容感測器之通訊裝置，其包含：一感測器區，被多個平行於感測器之表面的感測器電極所佔據；多個屏蔽電極，各自係在至少一感測器電極之下；以及多個電路，被組構來使該等感測器電極之所選擇的一些感測器電極及該等屏蔽電極之所選擇的一些屏蔽電極充電或放電，該等電子電路包含切換裝置，而沒有任何一個切換裝置係實際位於該感測器區之中或之下。 3 5 · —種電容性感測器，包含：一感測器電極；一屏蔽電極，係置於感測器電極與參考電極之間；以及一經切換之電容器電路，係連接到該感測器電極和連本紙張尺度適用_@國家標準（〇^ )》4^^ (210\297公釐) -9 - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1242168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接到該屏蔽電極，並且被組構來充電及放電該感測器電極，以及和該感測器電極之充電及放電同步地充電及放電該屏蔽電極。 3 6 .如申請專利範圍第3 5項之電容性感測器，其中，感測器電極形成具有參考電極之第一電容器及具有屏蔽電極之第二電容器，且其中，經切換之電容器電路包含第三電容器，並且被進一步組構來充電及放電該屏蔽電極，以便當感測器電極被放電時，使從第一電容器及第二電容器流入第三電容器內的電荷達最小。 3 7 . —種操作電容性感測器以捕捉至少一部分之指紋的方法，該方法包含：藉由控制連接在多個電荷激勵電路與多個感測器電極之間的第一多個開關及連接在多個屏蔽抵消電路與多個屏蔽電極之間的第二多個開關來測量和置於感測器元件區中之多個屏蔽電極上之多個感測電極相關聯的電容値，以達成參考電容抵消，該參考電容抵消係選自包含局部參考電容抵消、行共用參考電容抵消、陣列共用參考電容抵消、及列共用參考電容抵消的組中；以及經濟部智慧財產局員工消費合作社印製至少部分根據所測量之電容値來重建至少一部分的指紋；以及其中，第一多個開關及第二多個開關係位於由多個感測電極所佔據之區域以外。 3 8 · —種操作具有多個感測器電極以偵測電容性變化之電容性感測器的方法，該變化係和一手指與電容性感 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ΠΟ - 1242168 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 11 測器之間的互動相關聯，該方法包含： -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 使置於和感測器與手指間之互動相關聯之區域中的多個感測器電極重複地充電及放電；使多個屏蔽電極和該等感測器電極之充電及放電同步地充電及放電，以達成參考電容抵消，該等屏蔽電極係置於該等感測器電極與至少一參考電極之間；及測量在多個感測器電極中之電容上的變化；以及其中，該參考電容抵消係選自包含局部參考電容抵消、行共用參考電容抵消、陣列共用參考電容抵消、及列共用參考抵消的組中。 3 9 .如申請專利範圍第5項之電容感測器裝置，其中，屏蔽電極陣列係一未接地之屏蔽電極陣列。 4 0 .如申請專利範圍第3 2項之電容感測器裝置，其中，各電子電路包含一電荷激勵電路及一屏蔽抵消電路〇 4 1 .如申請專利範圍第5項之電容感測器裝置，其中，各電荷激勵電路係可操作來使該等屏蔽電極之至少其中一者相對於接地而充電及放電。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2 .如申請專利範圍第2 4項之方法，其中，測量包含藉由和第一開關同步地切換第二開關來操作包含該第一開關之電荷激勵電路及包含該第二開關之屏蔽抵消電路本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' 11 *