TWI518604B - 具有裝置接地耦接之手指耦接電極及陣列屏蔽電極之電子裝置及相關方法 - Google Patents

Description

具有裝置接地耦接之手指耦接電極及陣列屏蔽電極之電子裝置及相關方法 相關申請案

本申請案是2012年12月18日申請之題為「BIOMETRIC FINGER SENSOR INCLUDING ARRAY SHIELDING ELECTRODE AND RELATED METHODS」之申請中的美國申請案第13/718,307號之部份接續申請案，且亦主張2012年5月4日申請之題為「SYSTEM FOR MEASURING FINGERPRINTS AT A DISTANCE FROM THE FINGERPRINT SENSOR USING HIGHER VOLTAGE ELECTRIC FIELDS」的相關美國臨時申請案第61/642,832號之權利，該等案之全部內容特此以引用之方式併入本文中。

本發明係關於電子領域，且更特定而言，係關於手指感測裝置及相關方法。

指紋感測及匹配為用於個人識別或驗證之可靠且廣泛使用之技術。詳言之，常用的指紋識別方法涉及掃描樣本指紋或樣本指紋之影像，及儲存該影像及/或指紋影像之獨特特性。可比較樣本指紋之特性與已在資料庫中之參考指紋的資訊以判定對人之適當識別(諸如出 於驗證目的)。

在已讓與給本發明之受讓人的Setlak之美國專利第5,953,441號中揭示用於指紋感測之特別有利方法，該案之全部內容以引用之方式併入本文中。指紋感測器係一種藉由電場信號來驅動使用者之手指且用在積體電路基板上的電場感測像素之陣列來感測電場的積體電路感測器。

Mainguet之美國專利第6,289,114號(其讓與給本發明之受讓人且全部內容以引用之方式併入)揭示一種包括一手指感測積體電路(IC)之指紋感測器。該手指感測IC包括置放於上部電極與下部電極之間的一壓電或熱電材料層以提供表示指紋之脊及谷的影像之電信號。

在Setlak之美國專利第7,361,919號中揭示用於多生物測定指紋感測之特別有利方法，該案讓與給本發明之受讓人且全部內容以引用之方式併入。Setlak專利揭示一種多生物測定手指感測器，其感測使用者手指之具有不同匹配選擇性的不同生物測定特性。

指紋感測器可對於電子裝置(且更特定而言，例如，攜帶型裝置)中之驗證及/或鑑認特別有利。此指紋感測器可(例如)由攜帶型電子裝置之外殼來承載，且可經定大小以感測單一手指之指紋。舉例而言，來自佛羅里達州，墨爾本(Melbourne,Florida)之AuthenTec公司(本發明之受讓人)的AES3400感測器廣泛用於多種筆記型電腦、桌上型電腦及PC周邊設備。其他指紋感測器(例如，亦來自佛羅里達州，墨爾本之AuthenTec公司的AES850)為一以對感測器效能或耐久性有減少影響的方式擴展觸控螢幕及具QWERTY鍵盤的智慧型電話之基於觸碰之功能性的多功能智慧型感測器。因此，指紋感測器可特別有利於在(例如)沒有密碼的情況下且(更特定而言)在不必鍵入密碼(其常常係耗時的)的情況下提供對電子裝置之更方便存取。指紋感測器亦可特別有利於啟動電子裝置上之一或多個應用程式。

Benkley,III之美國專利申請公開案第2011/0175703號揭示一種使用一安裝於開關上或其周圍之阻抗感測器柵格陣列的電子成像器。更特定而言，Benkley,III揭示一種併入於一允許整合感測器操作(諸如，指紋感測器操作)之感測器總成中的開關。指紋感測器在與電力開關或導覽選擇開關一起使用時可用於鑑認。鑑認可用以完全地存取裝置或存取不同層級的資訊。

Fadell等人之美國專利申請公開案第2009/0083850號揭示一電子裝置中之嵌入式鑑認系統。更特定而言，Fadell等人揭示經由指紋鑑認一使用者以提供對先前不可用之資源或內容的存取。電子裝置可允許使用者進行鑑認以獲得用於存取受限制資源之特定時間量。

Abiko等人之美國專利第7,809,168號揭示一種生物測定資訊輸入裝置。更特定而言，Abiko等人揭示一種用於基於由指紋感測器收集之部分指紋影像而偵測手指相對於指紋感測器之移動方向的移動方向偵測構件。

此外，雖然用於電子裝置之指紋感測器可特別有利於鑑認、導覽等，但此等手指感測器通常需要將使用者之手指置放得非常接近於手指感測像素之陣列。對於緊密接近於使用者手指的需要通常使將指紋感測器機械封裝及整合於電子裝置中的工作更困難且成本更高。

解決電子裝置之封裝的一些方法包括一特殊模製之封裝，該封裝在模製物中具有一開口，從而允許手指緊密接近手指感測陣列。特殊化的封裝增加此等感測器之成本。

對於使用者之手指接近手指感測像素之陣列的需要可限制能置放於手指感測像素之陣列之上的材料之厚度，此可愈加限制陣列區域之上保護性及裝飾性塗層兩者之使用。將此等感測器以機械方式整合至其主機裝置中通常需要手指感測器突出穿過電子裝置之機殼中的孔，以使得可將手指感測像素之陣列定位成與機殼之外表面大約齊 平。

然而，此等安裝配置之負面態樣可包括增加了密封電子裝置機殼或外殼中之用於手指感測器之開口以防止濕氣、灰塵及其他污染物進入的難度及成本。額外地，手指感測器自其中突出之機殼或外殼中之開口可能對於電子裝置之所意欲外觀而言在裝飾性方面不可接受，且在一些裝置中在機殼中之開口中安裝手指感測器可係困難且成本高的。

可能需要擴展基於電場之手指感測器的範圍，使得感測器可透過顯著較厚之介電材料(諸如，模製塑膠結構)來成像手指。在手指感測像素之陣列上使用一增大厚度的材料層可導致增加之電力消耗。更特定而言，增大厚度的材料層通常需要較大驅動電壓以驅動至使用者之手指中。距手指感測像素陣列之較大距離及增加之驅動電壓可導致手指影像之雜訊增大，此對於(例如)鑑認可為不合需要的。

鑒於前述背景，因此本發明之目標係提供一可自一位於距生物測定手指感測像素電極之陣列相對較大距離處的手指產生雜訊減少的手指影像的電子裝置。

根據本發明之此及其他目標、特徵及優點係由一可包括一外殼及電路的電子裝置來提供，該電路由該外殼承載並具有與之相關聯之裝置接地。該電子裝置可包括(例如)生物測定手指感測像素電極之陣列，及在生物測定手指感測像素之陣列外部的陣列屏蔽電極。電子裝置亦可包括在陣列屏蔽電極外部並耦接至裝置接地之一手指耦接電極。電子裝置可進一步包括(例如)能夠產生用於生物測定手指感測像素電極之陣列的一驅動信號及用於陣列屏蔽電極之補償驅動信號的一驅動電路。因此，電子裝置可自位於距手指感測像素之陣列相對較大距離處的手指產生一雜訊減少的一手指影像。

驅動電路可能夠產生包含驅動信號之經縮放複製之補償驅動信號。電子裝置可進一步包括感測放大器電路，其耦接至生物測定手指感測像素電極之陣列並具有與之相關聯之不同於裝置接地的一電路參考。驅動電路可能夠產生(例如)在裝置接地與電路參考之間的驅動信號。

陣列屏蔽電極可包括(例如)複數個屏蔽像素電極。電子裝置可進一步包括在陣列屏蔽電極與生物測定手指感測像素電極之陣列之間的一參考電極。電子裝置可進一步包括(例如)在生物測定手指感測像素電極之陣列與參考電極之間的一虛設生物測定手指感測像素電極區域。

電子裝置可包括在生物測定手指感測像素電極之陣列之上的一介電蓋。半導體基板可承載生物測定手指感測像素電極之陣列。

電路可包括(例如)能夠執行至少一無線通信功能的無線通信電路。輸入裝置可承載生物測定手指感測像素電極之陣列。驅動電路可(例如)能夠產生為在10至20伏特之範圍內的振幅下及在1至5MHz之頻率下的方波之一驅動信號。

方法態樣係針對一種製造一可包括電路的電子裝置之方法，該電路具有與之相關聯之一裝置接地。該方法可包括形成在生物測定手指感測像素電極之陣列外部的一陣列屏蔽電極及形成在陣列屏蔽電極外部並耦接至裝置接地的一手指耦接電極。該方法亦可包括(例如)形成能夠產生用於生物測定手指感測像素之陣列的一驅動信號及用於陣列屏蔽電極之補償驅動信號的一驅動電路。

20‧‧‧電子裝置

21‧‧‧攜帶型外殼

22‧‧‧處理器

23‧‧‧顯示器

24‧‧‧按鈕開關/輸入裝置

25‧‧‧無線收發器/無線通信電路

30‧‧‧生物測定手指感測器

30'‧‧‧生物測定手指感測器

31‧‧‧生物測定手指感測像素之陣列/生物測定手指感測像素

31'‧‧‧生物測定手指感測像素之陣列

32‧‧‧半導體基板

32'‧‧‧半導體基板

33‧‧‧手指驅動電極

33'‧‧‧手指驅動電極

34‧‧‧陣列屏蔽電極

34'‧‧‧屏蔽像素

35‧‧‧虛設生物測定手指感測像素區域

36‧‧‧接地電極

37‧‧‧介電佈線基板

37'‧‧‧介電佈線基板

38‧‧‧介電蓋

40‧‧‧使用者之手指

41‧‧‧黏接層

41'‧‧‧黏接層

42‧‧‧手指驅動電路

42'‧‧‧手指驅動電路

45‧‧‧導電手指驅動電極襯墊

45'‧‧‧導電手指驅動電極襯墊

46‧‧‧彎曲上表面

47‧‧‧手指驅動信號

48‧‧‧補償手指驅動信號

49‧‧‧介電材料

49'‧‧‧介電材料

51‧‧‧通孔

52‧‧‧通孔

52'‧‧‧通孔

70‧‧‧圖表

71‧‧‧像素特徵曲線

80‧‧‧圖表

81‧‧‧像素特徵曲線

120‧‧‧電子裝置

121‧‧‧外殼

122‧‧‧處理器

123‧‧‧顯示器

124‧‧‧按鈕開關

125‧‧‧無線通信電路

130‧‧‧手指生物測定感測器

131‧‧‧生物測定手指感測像素電極之陣列/生物測定手指感測像素電極/生物測定手指感測像素之陣列

132‧‧‧半導體基板

132a‧‧‧基板

133‧‧‧手指耦接電極

134‧‧‧陣列屏蔽電極

135‧‧‧虛設生物測定手指感測像素區域

136‧‧‧參考電極/接地電極

137‧‧‧介電層佈線基板

140‧‧‧使用者之手指

141‧‧‧黏接層

142‧‧‧驅動電路

145‧‧‧導電手指耦接電極襯墊

147‧‧‧驅動信號

148‧‧‧補償驅動信號

149‧‧‧介電材料

151‧‧‧通孔

152‧‧‧通孔

172‧‧‧電路參考/電路接地

173‧‧‧感測放大器電路

174‧‧‧裝置接地

175‧‧‧電路

177‧‧‧電壓調節器

Vcc‧‧‧電壓供應

Ze‧‧‧手指耦接電極阻抗

Zf‧‧‧手指阻抗

Zg‧‧‧參考阻抗

Zr‧‧‧參考阻抗

圖1為根據本發明之包括生物測定手指感測器的電子裝置之平面圖。

圖2為圖1之電子裝置及生物測定手指感測器之示意方塊圖。

圖3為圖1之生物測定手指感測器的俯視圖。

圖4為圖3之生物測定手指感測器之一部分的橫截面圖。

圖5為圖1之生物測定手指感測器之一部分的放大橫截面圖。

圖6為根據本發明之另一實施例的生物測定手指感測器之一部分的橫截面圖。

圖7為沒有陣列屏蔽電極之生物測定手指感測器的模擬電壓之圖表。

圖8為根據本發明之生物測定手指感測器之模擬電壓的圖表。

圖9為根據本發明之另一實施例的包括生物測定手指感測器之電子裝置的平面圖。

圖10為圖9之電子裝置及生物測定手指感測器之示意方塊圖。

圖11為圖9之生物測定手指感測器之一部分的橫截面圖。

圖12為根據本發明之說明耦接至裝置接地的手指耦接電極之示意電路圖。

現將參看隨附圖式更完整地描述本發明，在隨附圖式中展示本發明之較佳實施例。然而，可以許多不同形式體現本發明且不應將其解釋為限於本文中所陳述之實施例。確切言之，提供此等實施例，使得此揭示內容將為詳盡且完整的，且此揭示內容將會把本發明之範疇完整地傳達給熟習此項技術者。相同數字貫穿全文參考相同元件，且將加撇記法及以100為增量的數字用以參考不同實施例中之相同元件。

最初參看圖1及圖2，現在描述電子裝置20。電子裝置20說明性地包括一攜帶型外殼21及由該攜帶型外殼承載之一處理器22。電子裝置20說明性地為一行動無線通信裝置，例如，蜂巢式電話或智慧型電話。電子裝置20可為另一類型電子裝置，例如，平板電腦、膝上型電 腦，等等。

無線收發器25亦被承載於攜帶型外殼21中且耦接至處理器22。無線收發器25與處理器22協作以執行(例如)用於語音及/或資料通信之至少一無線通信功能。在一些實施例中，電子裝置20可不包括無線收發器25或其他無線通信電路。

顯示器23亦由攜帶型外殼21承載且耦接至處理器22。顯示器23可(例如)為液晶顯示器(LCD)，或可為另一類型顯示器，如熟習此項技術者將瞭解。

手指操作之輸入裝置(說明性地呈按鈕開關24之形式)亦由攜帶型外殼21承載且耦接至處理器22。按鈕開關24與處理器22協作以回應於按鈕開關之操作而執行一或多個裝置功能。舉例而言，一裝置功能可包括電子裝置20之通電或斷電，經由無線通信電路25起始通信，及/或執行選單功能。

更特定而言，關於選單功能，處理器22可基於對按鈕開關24之按壓而改變顯示器23以展示可用應用程式之選單。換言之，按鈕開關24可為一首頁開關或按鈕，或鍵。處理器22亦可基於對按鈕開關24之按壓而在由處理器執行之應用程式之間雙態觸發。當然，可基於按鈕開關24來執行其他裝置功能，例如，手指生物測定資料註冊及/或手指生物測定資料匹配。在一些實施例中，手指操作輸入裝置24可為一不同類型的手指操作輸入裝置，例如，形成觸控螢幕顯示器之部分。其他或額外手指操作輸入裝置可由攜帶型外殼21承載。

另外，現參看圖3至圖5，生物測定手指感測器30係由按鈕開關24承載以感測使用者之手指40。手指感測器30係由按鈕開關24承載，使得當使用者接觸及/或向下按壓按鈕開關時，獲得來自使用者之手指40的手指生物測定資料，例如，以用於手指匹配及/或手指註冊以被儲存及稍後用於匹配。

手指生物測定資料可包括指紋細節點(minutae)資料、脊及/或谷指紋影像資料、脊流資料、手指小孔資料，等等。舉例而言，生物測定手指感測器30可為一如Setlak之美國專利第5,953,441號中描述及/或如Gozzini之美國專利第6,927,581號中描述的手指感測器，且該等專利案讓與給本發明之受讓人且其全部內容以引用之方式併入本文中。

生物測定手指感測器30包括生物測定手指感測像素之陣列31以收納與其相鄰之使用者手指40。手指生物測定感測像素之陣列31係由半導體基板32(例如，矽基板)承載。手指感測像素之陣列31可為任一陣列大小(如熟習此項技術者將瞭解)，但可被特定地定大小以由按鈕開關24承載。生物測定手指感測像素之陣列31說明性地呈正方形形狀。在一些實施例中，生物測定手指感測像素之陣列31可具有不同形狀。

每一生物測定手指感測像素31可為電場感測像素，且更特定而言，為高阻抗電場感測像素。在一些實施例中，每一手指感測像素可為(例如)電容性感測像素，或其他類型之感測像素。如熟習此項技術者將瞭解，每一手指感測像素31包括一手指感測電極。

生物測定手指感測器30進一步包括由半導體基板32承載且橫向地在生物測定手指感測像素的陣列31外部之一虛設生物測定手指感測像素區域35。虛設生物測定手指感測像素區域35包括不用於生物測定手指感測之虛設像素。虛設生物測定手指感測像素區域35之虛設像素可耦接一電壓參考(例如，接地)，或可電學浮動。

接地電極36亦由半導體基板32承載且橫向地在生物測定手指感測像素之陣列31外部，或更特定而言在虛設生物測定手指感測像素區域35外部。換言之，虛設生物測定手指感測像素區域35橫向地在接地電極36與生物測定手指感測像素之陣列31之間。虛設生物測定手指感測像素區域35及接地電極36說明性地呈一遵循生物測定手指感測像素 之陣列31之正方形形狀的正方形環之形狀。在一些實施例中，虛設生物測定手指感測像素區域35及接地電極36可不為正方形及/或環形，例如，虛設生物測定手指感測像素區域及接地電極中之每一者可為圓環及/或其中可具有一或多個中斷。

介電佈線基板37係在生物測定手指感測像素之陣列、虛設像素區域35及接地電極36之上。更特定而言，生物測定手指感測像素之陣列、虛設像素區域35及接地電極36鄰近於介電佈線基板37之底表面。

生物測定手指感測器30包括一橫向地在生物測定手指感測像素之陣列31外部的陣列屏蔽電極34，且由介電佈線基板37之上表面承載。陣列屏蔽電極34亦說明性地呈正方形環之形狀且可具有(例如)約0.2mm之大小ε(圖5)。當然，在一些實施例中，陣列屏蔽電極34可不呈正方形環之形狀及/或其中可具有一或多個中斷，且可具有一不同大小。

藉由介電佈線基板37中之通孔51而耦接陣列屏蔽電極34。陣列屏蔽電極34部分地在接地電極36之上。

生物測定手指感測器30說明性地包括一橫向地在陣列屏蔽電極34外部之手指驅動電極33。藉由在手指驅動電極33與介電佈線基板37之頂表面之間的一導電手指驅動電極襯墊45而耦接手指驅動電極33。換言之，手指驅動電極33係由導電手指驅動電極襯墊45承載並耦接至導電手指驅動電極襯墊45，導電手指驅動電極襯墊45藉由一通孔52延伸至半導體基板32。在手指驅動電極33與陣列屏蔽電極34之間可存在約0.1mm之距離δ。黏接層41可將手指驅動電極33緊固至介電佈線基板37。換言之，黏接層41在介電佈線基板37與手指驅動電極33之間。

手指驅動電極33亦說明性地呈環之形狀。當然，在一些實施例中，手指驅動電極33可不呈環之形狀及/或其中可具有一或多個中斷。介電材料49填充組件與連接(亦即，手指感測像素30之陣列，虛 設生物測定手指感測像素區域35，接地電極36及通孔51、52)之間的任何空間。

介電蓋38係在生物測定手指感測像素之陣列31、虛設手指感測像素區域35、接地電極36、陣列屏蔽電極34，及手指驅動電極33之上。介電蓋38可(例如)為塑膠的，且可具有適於使用者之手指的輪廓。換言之，介電蓋38可具有用於在按鈕開關24之操作期間在其上面收納使用者手指40的一彎曲上表面46。舉例而言，介電蓋38可具有70mm之曲率半徑。在一些實施例中，手指驅動電極33亦可具有一彎曲上表面，其可係特別有利的，此係因為手指驅動電極相對接近於使用者之手指40。

當然，在一些實施例中，介電蓋38可不具有一彎曲上表面或可具有一相對平坦上表面。舉例而言，在介電蓋38具有一平坦上表面的情況下，介電材料層可由平坦上表面承載。介電材料可(例如)為z軸各向異性介電材料。在美國專利第6,088,471號中描述了z軸各向異性介電材料的與手指感測器相關之另外細節，該專利與本申請案具有共同發明者且讓與給本申請案之受讓人，且該專利之全部內容以引用之方式併入本文中。

在一些實施例中，手指驅動電極33可由介電蓋38承載或與介電蓋38整體地形成。因此，當介電蓋38位於生物測定手指感測像素之陣列31、虛設手指感測像素區域35、接地電極36、陣列屏蔽電極34及導電手指驅動電極襯墊45之上時，手指驅動電極33接觸或耦接至導電手指驅動電極襯墊。

手指驅動電極33經組態以將手指驅動信號經由使用者手指40耦合至生物測定手指感測像素之陣列31。當然，手指驅動電極33可經由一個以上使用者手指耦合手指驅動信號，且可使用一個以上手指驅動電極。

手指驅動電路42耦接至手指驅動電極33。手指驅動電路42可包括(例如)一射頻驅動信號產生器。手指驅動電路42產生手指驅動信號47，手指驅動信號47可為2MHz手指驅動信號。在一些實施例中，手指驅動信號可(例如)接近5MHz。

手指驅動電路42亦耦接至陣列屏蔽電極34，且產生用於陣列屏蔽電極之一補償手指驅動信號48。補償手指驅動信號48可具有相對於手指驅動信號之一不同量值或偏移。在一特別有利實施例中，補償手指驅動信號48呈用於陣列屏蔽電極34之經反相手指驅動信號的形式。換言之，經反相手指驅動信號與用於手指驅動電極33之手指驅動信號有約180度相位差，如下文將更詳細地解釋。

如熟習此項技術者將瞭解，手指生物測定感測裝置20藉由將一小電信號(手指驅動信號47)自手指驅動電極33注入至使用者手指40之皮膚的導電層中而操作。接著量測由皮膚之該導電層產生的電場之形狀。

手指驅動電極33經組態以藉由作為絕緣電極手指驅動操作而注入小電信號至使用者手指中，此係因為使用者之手指40未與手指驅動電極33直接接觸。換言之，手指驅動電極33與使用者之手指40的表面相隔介電蓋38之厚度。絕緣手指驅動電極33上之電信號電容性地耦合至附近皮膚表面。歸因於耦合之信號衰減取決於若干參數之組合，該等參數包括接近電極之皮膚區域的面積、介電蓋38之厚度(亦即，在手指驅動電極33與使用者手指40之間的介電材料之厚度)、介電蓋之電性質，及手指皮膚自身的電性質。

重要地是注意到介電蓋38在手指驅動電極33之上(亦即，絕緣手指驅動系統)由於在使用者手指40與手指驅動電極之間的距離增加而傾向於(例如)減少在乾燥厚皮膚手指與潮濕薄皮膚手指之間的驅動信號衰減之變化。為了解決平均衰減之差，可增加自手指驅動電路42施 加至手指驅動電極33之手指驅動信號的電壓。手指驅動電壓之典型電壓可(例如)在18伏特以上。然而，生物測定手指感測器30可需要顯著較小的動態範圍以便能夠處置手指皮膚變化。

此外，由於(例如)生物測定手指感測器30之相對較小大小，使得其可由電子裝置20之按鈕開關24承載，電壓(例如，手指驅動信號)可自手指驅動電極33洩漏。此可引起感測場失真，且因此引起由生物測定手指感測像素之陣列31感測的生物測定資料之失真。手指驅動電路42有利地產生用於陣列屏蔽電極34之經反相手指驅動信號以減少或消除自手指驅動電極33之洩漏。換言之，陣列屏蔽電極34減少由於手指驅動電極33相對緊密鄰近生物測定手指感測像素之陣列31而產生的場失真或雜訊。另外，接地電極36減少或阻止來自陣列屏蔽電極34之洩漏。

如熟習此項技術者將瞭解，上文描述之配置可特別有利於大小相對小之手指生物測定感測器，(例如)以供用於行動電子裝置。舉例而言，手指生物測定感測像素之陣列31的例示性大小α可為約4.8mm(圖3)。直至手指驅動電極33之生物測定手指感測器30之長度β可為5.8mm(圖3)。換言之，可在手指生物測定手指感測像素之陣列31與手指驅動電極33之間存在1mm。生物測定手指感測器30之總大小或直徑γ可為約10.9mm(圖3)。換言之，手指驅動電極在其最厚部分處之大小可為約5.1mm。

在一些實施例中，手指驅動電路42可基於使用者之手指中之給定者而執行電壓平衡。如熟習此項技術者將瞭解，不同手指具有不同洩漏特徵曲線(profile)。手指驅動電路42可基於手指類型調整手指驅動信號及經反相手指驅動信號之電壓。當然，手指驅動電路42可執行其他及/或額外平衡或補償功能。

現參看圖6，在另一實施例中，陣列屏蔽電極可呈屏蔽像素34'之 形式。更特定而言，上文參看圖3至圖5描述的虛設生物測定手指感測像素區域及接地電極係以由半導體基板32'承載並橫向地在生物測定手指感測像素之陣列31'外部的屏蔽像素34'來替代。屏蔽像素34'結構上類似於生物測定感測像素31'，但經組態使得其不執行感測手指生物測定資料之功能。

手指驅動電路42'除耦接至手指驅動電極33'外亦耦接至屏蔽像素34'，且產生用於陣列屏蔽電極之一補償手指驅動信號。類似於上文描述之實施例，補償手指驅動信號可具有相對於手指驅動信號的不同量值或偏移，且可為用於屏蔽像素34'的經反相手指驅動信號之形式。

現參看圖7中之圖表70，說明一像素特徵曲線71。特徵曲線中之每一水平平坦點為一像素板，如熟習此項技術者將瞭解。尖峰對應於使用者手指40中之脊。所說明之像素特徵曲線係在沒有升高的場成形電極或陣列屏蔽電極34的情況下針對乾燥手指。應注意，對應於0與約0.4mm之間的電壓為自驅動信號之洩漏的效應。換言之，在0與0.4mm之間的電壓係不合需要的。自0.4mm至2.5mm，依據電壓的剩餘像素特徵曲線由於基板之曲率而上升，如熟習此項技術者將瞭解。

現參看圖8中之圖表80，說明另一像素特徵曲線81。像素特徵曲線係在具有陣列屏蔽電極34(使得V_shield=0.02*V_drive)的情況下針對乾燥手指。如熟習此項技術者將瞭解，自手指驅動電極之電壓洩漏減少。

一方法態樣係針對一製造生物測定手指感測器30之方法。該方法包括形成在生物測定手指感測像素之陣列31外部的一陣列屏蔽電極34及形成在陣列屏蔽電極外部之一手指驅動電極33。該方法進一步包括耦接手指驅動電路42以產生用於手指驅動電極33之一手指驅動信號並產生用於陣列屏蔽電極34之一經反相手指驅動信號。

現參看圖9至圖12，在另一實施例中，電子裝置120包括(例如)由外殼121承載之電路175，外殼121可包括處理器122、顯示器123及能夠執行至少一無線通信功能的無線通信電路125。當然，電路175可包括其他或額外電路。電路175具有與之相關聯之一裝置接地174。

電子裝置120亦包括包含生物測定手指感測像素電極之陣列131的一手指生物測定感測器130，(例如)如上文所描述。輸入裝置(例如，呈按鈕開關124之形式)可承載生物測定手指感測像素電極之陣列131。

陣列屏蔽電極134在生物測定手指感測像素之陣列外部。例如，如上文參看圖6所描述，在其他實施例中之陣列屏蔽電極可藉由屏蔽像素電極來提供，如熟習此項技術者將瞭解。

手指耦接電極133在陣列屏蔽電極134外部且耦接至裝置接地173。感測放大器電路173耦接至生物測定手指感測像素電極之陣列131，且具有與之相關聯之一不同於裝置接地174的電路參考172。類似於上文描述之實施例，手指耦接電極133可由一導電手指耦接電極襯墊145承載並耦接至該導電手指耦接電極襯墊145，該導電手指耦接電極襯墊145經由通孔152延伸至半導體基板132。當然，如熟習此項技術者將瞭解，可使用其他耦接配置，包括雙積體電路(IC)方法。

驅動電路142能夠產生用於生物測定手指感測像素電極之陣列131的一驅動信號147。驅動信號147可經產生為(例如)在10至20伏特範圍內之振幅下及在1至5MHz之頻率下的一方波。換言之，與上文描述之實施例相對比，驅動電路142驅動生物測定手指感測像素電極之陣列131及感測放大器電路173而非手指耦接電極133。

圖12中更特定地說明被驅動的生物測定手指感測像素電極之陣列131的此配置。手指耦接電極133耦接至裝置接地174，使得驅動電路142相對於手指耦接電極及裝置接地來驅動電路參考172。手指耦接 電極阻抗Ze係界定於使用者之手指140與手指耦接電極133之間，手指耦接電極133又耦接至裝置接地174。手指阻抗Zf存在於使用者之手指140與生物測定手指感測像素電極131之間。參考阻抗Zg存在於生物測定手指感測像素電極131與第一IC之基板132a之間。參考阻抗Zr存在於第二IC之電路接地172與包括於亦在第二IC上之感測電路173中的放大器之非反相輸入之間。電壓調節器177亦可耦接至電壓供應Vcc與電路接地172或裝置接地174之間。

與驅動手指耦接電極133相對比，感測放大器電路173可能不會在其輸入與其接地之間經受相對較高電壓驅動信號。感測放大器電路173可能可經受小差別電壓。然而，來自感測放大器電路173之輸出信號可並非參考接地電位的，而是可隨內部激勵信號或如下文較詳細描述之驅動信號147而定。可在隨後信號路徑中應用主動位準偏移電路以移除驅動信號並產生參考接地電位之輸出。

當與感測放大器電路173相關聯之電路參考172被(例如)驅動至高時，感測放大器電路辨識出裝置接地手指耦接電極133變為負，因此可需要陣列屏蔽電極134相對於電路參考為正以使其對於感測放大器電路表現為經反相。因此，驅動電路142亦能夠產生用於陣列屏蔽電極134並在裝置接地174與電路參考172之間的一補償驅動信號148。補償驅動信號148包括驅動信號147之經縮放複製。更特定而言，補償驅動信號148包括相對於與感測放大器電路173相關聯之電路參考來驅動生物測定手指感測像素之陣列131的信號147之經縮放複製。且相對於裝置接地174，補償驅動信號148「隨」驅動信號147「而定」。因此，補償信號148表現為與驅動信號147同相且大於驅動信號147。如熟習此項技術者將瞭解，補償驅動信號148可減少雜訊，因為耦接耦接至裝置接地174之手指耦接電極133可引起來自關於手指耦接電極133的生物測定手指感測像素電極之陣列131的增加之雜訊或洩漏。

類似於上文參看圖1至圖5描述之實施例，參考電極136係在陣列屏蔽電極134與生物測定手指感測像素電極之陣列131之間。虛設生物測定手指感測像素電極區域135可在生物測定手指感測像素電極之陣列131與參考電極136之間。黏接層141係在介電層佈線基板137與手指耦接電極133之間，且介電材料149填充組件與連接(例如，生物測定手指感測像素電極之陣列131，接地電極136及通孔151、152)之間的空間，亦如上文描述。介電蓋係在生物測定手指感測像素電極之陣列131之上(圖5)，且半導體基板132可承載生物測定手指感測像素電極之陣列。

一方法態樣係針對一製造電子裝置120之方法。電子裝置120包括電路175，該電路具有與之相關聯之一裝置接地174。該方法包括形成在生物測定手指感測像素電極之陣列131外部的一陣列屏蔽電極134。該方法亦包括形成在陣列屏蔽電極134外部並耦接至裝置接地174的一手指耦接電極133。該方法亦包括形成能夠產生用於生物測定手指感測像素電極之陣列131的一驅動信號147及用於陣列屏蔽電極134之補償驅動信號148的一驅動電路142。

應注意本文中描述之生物測定手指感測器可包括於任一電子裝置中，或可用作一待耦接至其他裝置或電路或結合其他裝置或電路一起使用的獨立生物測定手指感測器。在受益於前文描述及相關聯之圖式中所呈現之教示之後，熟習此項技術者將想到本發明之許多修改及其他實施例。因此，應理解本發明並非限制於所揭示之特定實施例，且修改及實施例意欲包括於附加之申請專利範圍的範疇內。

20‧‧‧電子裝置

21‧‧‧攜帶型外殼

23‧‧‧顯示器

30‧‧‧生物測定手指感測器

31‧‧‧生物測定手指感測像素之陣列/生物測定手指感測像素

40‧‧‧使用者之手指

42‧‧‧手指驅動電路

Claims (17)

1. 一種電子裝置，其包含：一外殼；電路，其由該外殼承載並具有與之相關聯之一裝置接地；生物測定手指感測像素電極之一陣列；一陣列屏蔽電極，其在生物測定手指感測像素之該陣列外部；一手指耦接電極，其在該陣列屏蔽電極外部並耦接至該裝置接地；及驅動電路，其能夠產生用於生物測定手指感測像素電極之該陣列的一驅動信號及一補償驅動信號，該補償驅動信號包含用於該陣列屏蔽電極之該驅動信號之一經縮放複製(a scaled replica of the drive signal)。
2. 如請求項1之電子裝置，其進一步包含感測放大器電路，該感測放大器電路耦接至生物測定手指感測像素電極之該陣列並具有與之相關聯的不同於該裝置接地的一電路參考；且其中該驅動電路能夠產生在該裝置接地與該電路參考之間的該驅動信號。
3. 如請求項1之電子裝置，其中該陣列屏蔽電極包含複數個屏蔽像素電極。
4. 如請求項1之電子裝置，其進一步包含在該陣列屏蔽電極與生物測定手指感測像素電極之該陣列之間的一參考電極。
5. 如請求項4之電子裝置，其進一步包含在生物測定手指感測像素電極之該陣列與該參考電極之間的一虛設生物測定手指感測像素電極區域。
6. 如請求項1之電子裝置，其進一步包含在生物測定手指感測像素 電極之該陣列之上的一介電蓋。
7. 如請求項1之電子裝置，其進一步包含承載生物測定手指感測像素電極之該陣列的一半導體基板。
8. 如請求項1之電子裝置，其中該電路包含能夠執行至少一無線通信功能之無線通信電路。
9. 如請求項1之電子裝置，其進一步包含承載生物測定手指感測像素電極之該陣列的一輸入裝置。
10. 如請求項1之電子裝置，其中該驅動電路能夠產生作為在10至20伏特之一範圍內之一振幅下及在1至5MHz之一頻率下之一方波的該驅動信號。
11. 一種製造包含電路之一電子裝置的方法，該電路具有與之相關聯之一裝置接地，該方法包含：形成在生物測定手指感測像素電極之一陣列外部的一陣列屏蔽電極；形成在該陣列屏蔽電極外部並耦接至該裝置接地之一手指耦接電極；及形成能夠產生用於生物測定手指感測像素之該陣列的一驅動信號及一驅動電路，該補償驅動信號包含用於該陣列屏蔽電極之該驅動信號之一經縮放複製。
12. 如請求項11之方法，其進一步包含形成感測放大器電路，該感測放大器電路耦接至生物測定手指感測像素電極之該陣列並具有與之相關聯的不同於該裝置接地的一電路參考；且其中該驅動電路能夠產生在該裝置接地與該電路參考之間的該驅動信號。
13. 如請求項11之方法，其中形成該陣列屏蔽電極包含：形成複數個屏蔽像素電極。
14. 如請求項11之方法，其進一步包含形成在該陣列屏蔽電極與生物 測定手指感測像素電極之該陣列之間的一參考電極。
15. 如請求項14之方法，其進一步包含形成在生物測定手指感測像素電極之該陣列與該參考電極之間的一虛設生物測定手指感測像素電極區域。
16. 如請求項11之方法，其進一步包含將一介電蓋定位於生物測定手指感測像素電極之該陣列之上。
17. 如請求項11之方法，其中形成該驅動電路包含：形成該驅動電路以能夠產生作為在10至20伏特之一範圍內之一振幅下及在1至5MHz之一頻率下的一方波之該驅動信號。