TWI503757B - 指紋感測器 - Google Patents
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Description
本發明是關於一種指紋感測器，特別是指一種針對電容式指紋感測晶片的指紋影像具有加強設計的指紋感測器。
由於電容式指紋感測技術，除了要保持足夠的電容訊號，還必須克服手指觸摸時之靜電破壞；因此，一方面，為了產生足夠的電容訊號，在設計一電容式感測晶片時，必須考量使用具有較高電容值的感應電極、及具有較高介電常數且較薄之絕緣電容感應層，藉以避免其他雜散電容的產生或影響；另一方面，為了產生對於足夠的靜電保護，則需要較厚的保護層與其他靜電消除設計，如靜電保護之金屬網等。然而，當保護層的厚度增大時，將會使感應電極之電容減小；因此，如何在改善電容訊號及靜電保護兩者間取得最佳化係成為電容式指紋感測器的主要課題之一。
此外，為了改善指紋辨識率，指紋感測元件也從手指線性滑動式感應演變成平面按壓式感應。然而，平面按壓式感應必須克服各感測像素因位置不同，而具有不同的雜散電容及造成訊號傳遞的差異，以避免造成指紋影像灰度的不均等。
再者，若要利用電容感應來感測指紋中之指紋峰與指紋谷的極小電容變化，必須要設計一高靈敏度的感測電路。然而，感測電路之靈敏度越高，其伴隨的雜訊也隨之增大，尤其是針對按壓式電容感測陣列上，感測電容單元與伴隨之雜訊將隨著位在不同行、列位置之差異而有所變化。
為了解決上述問題，改善先前技術的不足，本發明目的之一係提供一種電容感應裝置，其具一偏移消除電路，並透過該偏移消除電路改善各像素之感測電容單元之寄生電容或手指乾溼的差異，藉以取得最佳的訊號雜訊比及均等的指紋灰度影像。
依據本發明之一實施例，一種指紋感測器，包含一偏移消除電路，其具有一輸入端與一輸出端，且該輸出端係對應該輸入端設置，並包含：一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關、一第一電容、一第二電容、及一第三電容。該第一開關之一端係連接該輸入端；該第二開關之一端係與該第一開關之一另端連接；該第一電容之一端係與該第一開關之該另端連接，並與該第二開關並聯，且其之一另端接地；該第二電容之一端與該第二開關之一另端連接，且其之一另端接地；該第三電容之一端與該第二開關之該端連接，該第三電容一另端係鄰接該輸出端，且該第二開關之該端介於該第一開關之該另端與該第三電容之該端之間；該第三開關之一端係連接該第三電容之該另端與該輸出端之間，且其之一另端接地；該第四開關之一端係連接該第二電容之該端，且其之一另端接地。
較佳的，該指紋感測器進一步包含一感應電路，其具有一感應輸入端與一感應輸出端，該感應輸出端係相對該感應輸入端設置，且該感應輸出端係與該輸入端連接，並包含：一第一感應開關、一第二感應開關、一參考電容、一雜散電容、及一感應電極。該第一感應開關之一端係連接該感應輸入端；一參考電容，其之一端係與該第一感應開關之一另端連接，且該參考電容之一另端接地；該第二感應開關之一端係連接於該第一感應開關之該另端與該參考
電容之該端之間；該雜散電容之一端與該第二感應開關之一另端連接，且其之一另端接地；該感應電極之一端與該第二感應開關之該另端連接，並與該雜散電容並聯，且其之一另端可視為接地。
較佳的，該感應電路具有一基板，該基板與該感應電極間具有複數個浮動電極。透過該複數個浮動電極，可遮蔽來自該基板所產生的雜散電容，以避免影響該感應電極所形成的感應電容，並降低該感應電路整體的該雜散電容。
較佳的，該第一電容之電容值與該第二電容之電容值係為可調整的。藉此以調整該第二電容與該第一電容之比值係等於該雜散電容與該參考電容之比值，使得輸出之電壓訊號可將指紋谷之電壓消除，並保留指紋峰之訊號，進而提升指紋感測之品質。
以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
1‧‧‧指紋感測器
10‧‧‧感應絕緣層
12‧‧‧感應電極
14‧‧‧行多工器
16‧‧‧列多工器
18‧‧‧控制器
20‧‧‧感應電路
22‧‧‧感應輸入端
24‧‧‧感應輸出端
30‧‧‧第一感應開關
32‧‧‧第二感應開關
40‧‧‧參考電容
42‧‧‧雜散電容
44‧‧‧感應電容
44A‧‧‧指紋峰感應電容
44B‧‧‧指紋谷感應電容
50‧‧‧放大器
52‧‧‧放大器
60‧‧‧偏移消除電路
62‧‧‧輸入端
64‧‧‧輸出端
70‧‧‧第一開關
72‧‧‧第二開關
74‧‧‧第三開關
76‧‧‧第四開關
80‧‧‧第一電容
82‧‧‧第二電容
84‧‧‧第三電容
90‧‧‧電路連接開關
92‧‧‧電路輸出開關
100‧‧‧處理器
140‧‧‧行掃描線
160‧‧‧列掃描線
1000‧‧‧手指
1000A‧‧‧指紋峰
1000B‧‧‧指紋谷
圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例之指紋感測器。
圖2A為一示意圖，顯示本發明一實施例之指紋感測器的感應電極與使用狀態。
圖2B為一示意圖，顯示本發明一實施例之指紋感測器的感應電極與參考電容之配置。
圖2C為一示意圖，顯示本發明一實施例之指紋感測器的基板與感應電極間具有複數個浮動電極。
圖3為一示意圖，顯示本發明一實施例之指紋感測器的感應電路與偏移消除電路。
請參照圖1，其顯示本發明一實施例之指紋感測器1之元件架構。指紋感測器1包含一感應絕緣層10、複數個感應電極12、一行多工器14、一列多工器16、一控制器18、及一偏移消除電路60。其中，複數個感應電極12與感應絕緣層10鄰接，並與行多工器14、列多工器16、及偏移消除電路60電性連接，而行多工器14與列多工器16係與控制器18電性連接。更詳細的說明，每一感應電極12係為一個像素，複數個感應電極12形成一特定的像素陣列，而該特定像素陣列具有一特定之行數與一特定之列數，行多工器14與列多工器16係根據一預設程式及控制器18的控制，藉以將複數個感應電極12之訊號以該預設程式所產生之一特定順序的訊號輸出至偏移消除電路60，並藉由偏移消除電路60濾除或減少雜散/寄生電容的影響，進而輸出一處理過的訊號至一處理器100中，而處理器100係用以轉換該處理過的訊號成為可供該處理器100、其他處理器(未顯示)或使用者可判讀的資訊。較佳的，偏移消除電路60與處理器100間連接一處理訊號放大器(未顯示)。較佳的，偏移消除電路60係與行多工器14或列多工器16電性連接，藉以輸出該處理過的訊號至處理器100。
請參照圖2A，顯示本發明一實施例之感應電極12之電路與使用狀態。其中，感應絕緣層10之一端設有感應電極12，感應絕緣層10之一另端係供一使用者之至少一手指1000接觸。感應電極12連接一感應電路20，感應電路20具有一感應輸入端22與一感應輸出端24，並包含一第一感應開關30、一第二感應開關32、一參考電容40、及一雜散電容42；其中，該雜散電容42係感應電極12與鄰近之電路(如電晶體、訊號線或其他電子元件等)產生之電容，該雜散
電容42係可表示如圖2A之位置。當該使用者之一手指1000接觸感應絕緣層10時，則會在感應電極12與該手指1000之指紋的指紋峰1000A與指紋谷1000B間分別形成對應的感應電容44；亦即，感應電極12分別對應一指紋峰1000A與一指紋谷1000B形成一指紋峰感應電容44A與一指紋谷感應電容44B。更詳細的說明，感應輸出端24係相對感應輸入端22設置；第一感應開關30之一端連接感應輸入端22；第二感應開關32之一端係與第一感應開關30之一另端連接；參考電容40之一端係與第一感應開關30之該另端連接，且其之一另端接地；雜散電容42之一端與第二感應開關32之一另端連接，且其之一另端接地；感應電極12或感應電容44(44A、44B)之一端與第二感應開關32之該另端連接，並與雜散電容42並聯，且其之一另端可視為接地。較佳的，感應電路20之感應輸出端24可再串聯一放大器50；較佳的，放大器50包含一電流鏡(未顯示)與一源極隨耦器(未顯示)。應注意的是，在一實施範例中，感應電極12係為感應電路20之主要元件之一；亦即感應電路20包含感應電極12。
較佳的，進一步參照圖2B，其顯示本發明一實施範例之感應電極12與參考電容40之相關配置。每一感應電極12及其對應之感應電路20之元件係配置於行多工器14與列多工器16(如圖1所示)分別之行掃描線140與列掃描線160間所構成之網路間，第一感應開關30、第二感應開關32、及參考電容40係配置於感應電極12之任一側；亦即，第一感應開關30、第二感應開關32、及參考電容40係與感應電極12間為非重疊的配置；而透過第一感應開關30、第二感應開關32、及參考電容40係與感應電極12間為非重疊的配置，可避免因感測電極12下方具有其他可能有固定電壓的第一感應開關30、第二感應開關32、或參考電容40之存在，藉以避免過多的雜訊電容的產生。較佳的，如圖2C所示，感應電路20具有一基板26，基板26與感應電極12間具有複數個浮動電極(Floating Electrodes)28，藉以遮蔽來自基板26所產生的雜散電容，以避免影響感應電極
12所形成的感應電容44，並降低感應電路20整體的雜散電容42。較佳的，浮動電極28係為一金屬電極。較佳的，感應電極12與基板26間具有一絕緣材料200。其中，參考電容40係利用電晶體之MOS(金屬氧化物半導體)電容中的閘極薄氧化層的特性，藉以縮減參考電容40的面積與體積，且同時增加參考電容40之電容值；並透過參考電容40之面積與體積之縮減，進而增加感應電極12可分布之面積，而提升感應電容值。藉由以上配置，可提高參考電容40與感應電容44之電容值，並降低雜散電容42對整體感應電路20之影響。
請參照圖3，其顯示本發明一實施例之指紋感測器之感應電路20及偏移消除電路60之電路示意圖。其中，由於雜散電容42之影響，感應電路20經電荷分享後會產生相當大程度的偏移訊號，影響訊號判讀的正確性與辨識性；因此，為了改善偏移訊號的問題，本發明導入一偏移消除電路60與感應電路20連接。其中，偏移消除電路60具有一輸入端62與一輸出端64，並包含一第一開關70、一第二開關72、一第三開關74、一第一電容80、一第二電容82、及一第三電容84。輸出端64係對應輸入端62設置，且感應電路20之感應輸出端24係與偏移消除電路60之輸入端62連接；第一開關70之一端係連接輸入端62；第二開關72之一端係與第一開關70之一另端連接；第一電容80之一端係與第一開關70之該另端連接，並與第二開關72並聯，且其之一另端接地；第二電容82之一端與第二開關72之一另端連接，且其之一另端接地；第三電容84之一端與第二開關72之該端連接，該第三電容84之一另端係連接輸出端64，且該第二開關72之該端介於該第一開關70之該另端與該第三電容84之該端之間；第三開關74之一端係連接第三電容84之該另端與輸出端64之間，且第三開關74之一另端接地；第四開關76之一端係連接第二電容82之該端，且其之一另端接地。較佳的，一電路連接開關90串聯於感應電路20與偏移消除電路60之間；更詳細的說，電路連接開關90連接於感應輸出端24與輸入端62之間。較佳的，偏移消除電路60
之輸出端64係與處理器100電性連接。較佳的，一電路輸出開關92設置於偏移消除電路60與一處理器100之間。較佳的，偏移消除電路60之輸出端64可再串聯一放大器52。較佳的，電路輸出開關92之一端係分別與第三電容之84該另端及第三開關74連接，且電路輸出開關92之一另端係與並輸出端64連接。
透過以上本發明指紋感測器1之感應電路20與偏移消除電路60之配置，本發明之指紋感測器1可用於感測一使用者之指紋，並說明如下步驟一至步驟五：
步驟一
當偵測指紋時，即當使用者之手指與感應電極12間形成一感應電容44時，感應輸入端22輸入一第一感應電壓，第一感應開關30係為接通，第二感應開關32係為斷開，第一開關70係為斷開，參考電容40兩端具有一第一電壓差VO1
。其中，該第一感應電壓之值係為Vb
，參考電容40具有一電容值Co
，該第一電壓差VO1
之值係大致上等於該第一感應電壓之值。
步驟二
當參考電容40兩端具有第一電壓差VO1
後，第一感應開關30係為斷開，第二感應開關32係為接通，第一開關70係為斷開，藉此產生第一次之電荷分享，使參考電容40、雜散電容42、及感應電容44之兩端具有一第二電壓差VO2
。其中，雜散電容42具有一電容值Cp
，感應電容44具有一電容值CS
，該第二電壓差VO2
之值係可表示為下式(1)：VO2
=Vb
Co
/(Co
+Cp
+CS
) (1)
較佳的，在步驟一或步驟二中，第三開關74是預設為接通的，藉以使第三電容84之兩端無電壓差。
步驟三
當感應電路20具有第二電壓差VO2
後，第一感應開關30係為斷開，第二感應開關32係為接通，第一開關70係為接通，第二開關72係為斷開，第三開關74係為接通，第四開關76係為接通，並待第三電容84儲存一特定電量後，將預設為接通狀態之第三開關74與第四開關76轉換為斷開，藉以使第三電容84之兩端具有一取樣電壓差，且該取樣電壓差係大致上等於第二電壓差VO2
之值。更詳細的說明，因為第三開關74之斷開，使具有該特定電量之第三電容84不會再產生充電或放電的效應，進而使第三電容84之兩端的該取樣電壓差將維持一定值，且該定值等同第二電壓差VO2
之值。
步驟四
當第三電容84之兩端具有該取樣電壓差後，第一感應開關30係為接通，第二感應開關32係為斷開，第一開關70係為接通，第二開關72係為斷開，第三開關74係為斷開，第四開關76係為斷開，感應輸入端22輸入一第二感應電壓，使第三電容84之該端產生一端第一電壓VEA1
，且端第一電壓VEA1
之值係大致上等於該第二感應電壓之值；而基於第三電容84之兩端的該取樣電壓差仍維持為第二電壓差VO2
之值，第三電容84之該另端產生一另端第一電壓VEB1
。在一實施範例中，若該第二感應電壓之值係與該第一感應電壓之值相等，另端第一電壓VEB1
之值係可表示如下式(2)：VEB1
=Vb
(Cp
+CS
)/(Co
+Cp
+CS
) (2)
由式(2)觀之，應注意的是，在一理想情況下，雜散電容42之值Cp
=0；此時，當感測一指紋谷時，將分別得到如下式(2a)、(2b)所示的一理想狀態的指紋峰訊號VIDEA-A
與一理想狀態的指紋谷訊號VIDEA-B
：VIDEA-A
=Vb
(CSA
)/(Co
+CSA
) (2a)
VIDEA-B
=Vb
(CSB
)/(Co
+CSB
) (2b)
其中，當在理想情況下，因指紋谷電容44B之值CSB
極小，使理想狀態的指紋谷訊號VIDEA-B
趨近於零，進而使得理想狀態的指紋峰訊號VIDEA-A
將與理想狀態的指紋谷訊號VIDEA-B
間產生極大的比值，並透過一般的訊號處理即可很輕易地辨識且清晰地產生指紋峰與指紋谷的影像。然而，實際上，式(2)之作為一指紋辨識輸出訊號的另端第一電壓VEB1
中的雜散電容42之值Cp
係無法被省略，使得習知指紋感測器所量測之指紋峰訊號與指紋谷訊號間的差異不夠大，進而使得辨識效果不佳或辨識後影像解析度不良與灰度不均勻。鑒此，本發明之下列步驟五將利用偏移消除電路60中各元件之配置，藉以消除或減少雜散電容42對輸出訊號的影響，進而提升本發明之指紋感測器1可正確辨識指紋峰與指紋谷的訊號，並藉以產生清晰的影像。
步驟五
待第二感應電壓輸入後，並造成第三電容84產生端第一電壓VEA1
與另端第一電壓VEB1
後，第一開關70係為斷開，使偏移消除電路60之電荷係儲存且保留於第一電容80；其中，若第一電容80具有一電容值CS/H
，且若該第二感應電壓之值
係與該第一感應電壓之值相等，則第一電容80儲存之一電荷QS/H-C
可表示如下式(3)：QS/H-C
=CS/H
×Vb
(3)
接著，接通第二開關72，藉此產生第二次之電荷分享，使使第三電容84之該端產生一端第二電壓VEA2
；其中，若第二電容82具有一電容值COS
，則端第二電壓VEA2
可表示如下式(4)：VEA2
=Vb
(CS/H
)/(CS/H
+COS
) (4)
並基於第三電容84之兩端的該取樣電壓差仍維持為第二電壓差VO2
之值，第三電容84之該另端產生一另端第二電壓VEB2
可表示如下式(5)：VEB2
=Vb
(Cp
+CS
)/(Co
+Cp
+CS
)-Vb
×COS
/(CS/H
+COS
) (5)
其中，式(5)之另端第二電壓VEB2
係相對式(2)之另端第一電壓VEB1
為一雜散電容消除方程式。
在一實施範例中，根據前述步驟五所得之另端第二電壓VEB2
，即係為一偏壓消除電壓或前述所謂處理過的訊號，並可將該處理過的訊號傳輸至一處理器100中；或者，在一另實施範例中，該處理過的訊號係可選擇地經過一放大器52或一訊號轉換器(未顯示)後再傳輸至該處理器100中。
更詳細的說明，當一感應電極12上係為一指紋峰1000A時，其對應的指紋峰感應電容44A之值係為CSA
，其對應另端第二電壓VEB2
所產生之一指
紋峰偏壓消除輸出電壓VA
之值係可表示如下式(6)：VA
=Vb
{[(CSA
+CP
)/(Co
+Cp
+CSA
)]-[COS
/(CS/H
+COS
)]} (6)
當一感應電極12上係為一指紋谷1000B時，其對應的指紋谷感應電容44B之值係為CSB
，其對應另端第二電壓VEB2
所產生之一指紋谷偏壓消除輸出電壓VB
之值係可表示如下式(7)：VB
=Vb
{[(CSB
+CP
)/(Co
+Cp
+CSB
)]-[COS
/(CS/H
+COS
)]} (7)
其中，因為指紋谷感應電容44B之值CSB
係遠小於參考電容40之值Co
與雜散電容42之值Cp
，故式(7)可省略指紋谷感應電容44B之值CSB
，並簡化如下式(8)：
其中，在一實施範例中，設計第二電容82與第一電容80之比值COS
/CS/H
大致上等於雜散電容42與參考電容40之比值Cp
/Co
，則指紋谷偏壓消除輸出電壓VB
之值則為零，指紋峰偏壓消除輸出電壓VA
之值可表示如下式(9)：VA
=(Vb
×Co
×CSA
)/[(Co
+Cp
+CSA
)(Co
+Cp
)]=(Vb
×CSA
)/[(Co
+Cp
+CSA
)(1+Cp
/Co
)] (9)
較佳的，第一電容80與第二電容82之值係為可調整的，並藉此可因應不同位置之感應電極12所具有之不同參考電容40及雜散電容42之差異，而
設定或調整對應之第一電容80與第二電容82，使指紋峰偏移消除輸出電壓VA
與指紋谷偏移消除輸出電壓VB
之比值增大，特別是使指紋谷偏移消除輸出電壓VB
等於零或趨近零，藉以使指紋峰與指紋谷之感測訊號之差異更明顯及產生更清晰的影像。在一實施範例中，第一電容80與第二電容82係分別具有至少二個不同大小電容值，藉以調整第一電容80之值與雜散電容42之值的比例，以及調整第二電容82之值與參考電容40之值的比例，使指紋谷偏壓消除輸出電壓VB
之值等於零、趨近於零、或相對指紋峰之偏壓消除輸出電壓VA
之值於訊號處理中係可忽略或明顯辨識的，以達成指紋感測訊號之最佳化。較佳的，在一實施範例中，第一電容80與第二電容82係分別具有至少三個不同大小電容值。
應注意的是，為了達成第二電容82與第一電容80之比值COS
/CS/H
大致上等於雜散電容42與參考電容40之比值Cp
/Co
，可透過在製程上使用對應類型之電容。舉例而言，若參考電容40及雜散電容42分別為一電晶體式電容及一電極板式電容，則可分別對應地使用一電晶體式電容及電極板式電容作為第二電容82及第一電容80。藉此，可達成模擬各電容在製程中的偏移量，並透過偏移消除電路60使偏移量校正。惟，應注意的是，第二電容80並不以電晶體式電容為限，第二電容80亦可為其他類型之電容，例如多晶矽電容(PIP Capacitor)或金屬絕緣層金屬電容(MIM Capacitor)；且第二電容80亦不以上述舉例之電容種類為限。
較佳的，請覆參考圖2B，前述特定像素陣列之每一行或每一列配置有一對應的偏移消除電路60，藉以針對每一行或每一列之個別的電氣特性調整第一電容80與第二電容82，進而改善指紋感測器的辨識正確性與影像清晰度。較佳的，每一該特定像素係配置一對應的偏移消除電路60。
應注意的是，上述說明書所提及之用語「大致上等於」係涵蓋因電路相關元件於實際操作或訊號量測時可能產生的誤差範圍，而本發明之請求
項所記載之用語「等於」應被定義與理解為包含一合理的誤差範圍。較佳的，該合理的誤差範圍係在±20%之內。
以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
20‧‧‧感應電路
22‧‧‧感應輸入端
24‧‧‧感應輸出端
30‧‧‧第一感應開關
32‧‧‧第二感應開關
40‧‧‧參考電容
42‧‧‧雜散電容
44‧‧‧感應電容
50‧‧‧放大器
52‧‧‧放大器
60‧‧‧偏移消除電路
62‧‧‧輸入端
64‧‧‧輸出端
70‧‧‧第一開關
72‧‧‧第二開關
74‧‧‧第三開關
76‧‧‧第四開關
80‧‧‧第一電容
82‧‧‧第二電容
84‧‧‧第三電容
90‧‧‧電路連接開關
92‧‧‧電路輸出開關
100‧‧‧處理器
Claims (10)
- 一種指紋感測器，包含：一偏移消除電路，具有一輸入端與一輸出端，且該輸出端係對應該輸入端設置，並包含：一第一開關，其之一端係連接該輸入端；一第二開關，其之一端係與該第一開關之一另端連接；一第一電容，其之一端係與該第一開關之該另端連接，並與該第二開關並聯，且其之一另端接地；一第二電容，其之一端與該第二開關之一另端連接，且其之一另端接地；一第三電容，其之一端與該第二開關之該端連接，該第三電容之一另端係連接該輸出端，且該第二開關之該端介於該第一開關之該另端與該第三電容之該端之間；一第三開關，其之一端係連接該第三電容之該另端與該輸出端之間，且該第三開關之一另端接地；以及一第四開關，其之一端係連接該第二電容之該端，且其之一另端接地。
- 如請求項1所述之指紋感測器，進一步包含：一感應電路，具有一感應輸入端與一感應輸出端，該感應輸出端係相對該感應輸入端設置，且該感應輸出端係與該輸入端串聯，並包含：一第一感應開關，其之一端連接該感應輸入端；一參考電容，其之一端係與該第一感應開關之一另端連接，且該參考電容之一另端接地； 一第二感應開關，其之一端係連接於該第一感應開關之該另端與該參考電容之該端之間；一雜散電容，其之一端與該第二感應開關之一另端連接，且其之一另端接地；以及一感應電極，其之一端與該第二感應開關之該另端連接，並與該雜散電容並聯，且其之一另端接地。
- 如請求項2所述之指紋感測器，進一步包含一感應絕緣層、一行多工器、一列多工器、以及一控制器；複數個該感應電極與該感應絕緣層鄰接，且複數個該感應電極係與該行多工器及該列多工器電性連接，該行多工器及該列多工器係與該控制器電性連接。
- 如請求項2所述之指紋感測器，其中，該感應電路具有一基板，該基板與該感應電極間具有複數個浮動電極。
- 如請求項2所述之指紋感測器，其中，當該感應電極形成一感應電容時，該感應輸入端輸入一第一感應電壓，該第一感應開關係為接通，該第二感應開關係為斷開，該第一開關係為斷開，該參考電容兩端具有一第一電壓差；當該參考電容兩端具有該第一電壓差後，該第一感應開關係為斷開，該第二感應開關係為接通，該第一開關係為斷開，該參考電容、該雜散電容、及該感應電容之兩端具有一第二電壓差；當該感應電路具有該第二電壓差後，該第一感應開關係為斷開，該第二感應開關係為接通，該第一開關係為接通，該第二開關係為斷開，該第三開關係為接通，該第四開關係為接通，並待該第三電容儲存一特定電量後，將預設為接通狀態之該第三和第四開關轉換為斷開，藉以使該第三電容之兩端具有一取樣電壓差，且該取樣電壓差係等於第二電壓差 之值；當該第三電容之兩端具有該取樣電壓差後，該第一感應開關係為接通，該第二感應開關係為斷開，該第一開關係為接通，該第二開關係為斷開，該第三開關係為斷開，該第四開關係為斷開，該感應輸入端輸入一第二感應電壓，使該第三電容之該端產生一端第一電壓，該第三電容該另端產生一另端第一電壓；當該第三電容產生該端第一電壓與該另端第一電壓後，該第一開關係為斷開，使該偏移消除電路之電荷係儲存於該第一電容；再接通該第二開關，使該第三電容之該端產生一端第二電壓，該第三電容之該另端產生一另端第二電壓。
- 如請求項5所述之指紋感測器，其中，該第一感應電壓之值係為Vb ，該第二感應電壓之值係等於該第一感應電壓之值，該參考電容具有一電容值Co ，該雜散電容具有一電容值Cp ，該感應電容具有一電容值CS ，該第一電容具有一電容值CS/H ，該第二電容具有一電容值COS ，該另端第二電壓之值係為Vb (Cp +CS )/(Co +Cp +CS )-Vb ×COS /(CS/H +COS )。
- 如請求項2至請求項6中之任一項所述之指紋感測器，其中，該感應電容與該第二電容係由電晶體式電容所形成，且該雜散電容與該第一電容係由電極板式電容所形成。
- 如請求項1至請求項6中之任一項所述之指紋感測器，其中，該第一電容之電容值與該第二電容之電容值係為可調整的。
- 如請求項7所述之指紋感測器，其中，該感應電容與該第二電容係由電晶體式電容所形成，該雜散電容與該第一電容係由電極板式電容所形成。
- 如請求項2至請求項6中之任一項所述之指紋感測器，其中，該第二電容與該第一電容之比值係等於該雜散電容與該參考電容之比值。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7102364B2 (en) * | 2003-11-06 | 2006-09-05 | Alps Electric Co., Ltd. | Capacitance detecting circuit and detecting method, and fingerprint sensor employing the same |
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-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7102364B2 (en) * | 2003-11-06 | 2006-09-05 | Alps Electric Co., Ltd. | Capacitance detecting circuit and detecting method, and fingerprint sensor employing the same |
| CN103513764A (zh) * | 2007-09-18 | 2014-01-15 | 森赛格公司 | 用于感觉刺激的方法和设备 |
| TW201337783A (zh) * | 2012-01-17 | 2013-09-16 | Apple Inc | 具有用於耦合電極及畫素感測軌跡之畫素感測電路之手指感測器及其相關方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI611330B (zh) * | 2015-11-30 | 2018-01-11 | 指紋卡公司 | 用於雜訊抑制的類比取樣系統及方法 |
| TWI796552B (zh) * | 2019-12-27 | 2023-03-21 | 大陸商敦泰電子(深圳)有限公司 | 指紋識別方法及裝置 |
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