TWI602100B - 指紋感測裝置的操作方法及指紋感測系統 - Google Patents

指紋感測裝置的操作方法及指紋感測系統 Download PDF

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Description

指紋感測裝置的操作方法及指紋感測系統
本發明關於一種感測裝置，特別是關於一種指紋感測裝置的操作方法及指紋感測系統。
美國公開第2015/0015537A1號申請案(以下簡稱參考案)揭露一種指紋感測系統及方法，如該參考案的圖3及圖5所示，一電源供應電路輸出一第一電源信號VH及一第二電源信號VL給一指紋感測裝置，該第一電源信號VH與第二電源信號VL之間具有一差異值VCC(即VH-VL=VCC)，該差異值VCC恆維持在一固定值。
本發明之主要目的係提供一種指紋感測裝置的操作方法及指紋感測系統，可提高指紋感測裝置之感應量，並降低雜訊干擾。
欲達上述目的所使用之技術手段，該指紋感測裝置包括複數個感測器以及一高電壓輸入端以及一低電壓輸入端，該指紋感測裝置藉由該高電壓輸入端與該低電壓輸入端獲得電力以感測該複數個感測器，該方法包含：在該指紋感測裝置之掃描時相，提供第一電壓給該高電壓輸入端以及提供第二電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第一電壓差，該第一電壓大於該第二電壓；以及 在該指紋感測裝置之讀取時相，提供第三電壓給該高電壓輸入端，以及提供第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第二電壓差，該第三電壓大於該第四電壓；其中，該第一電壓差大於第二電壓差。
欲達上述目的所使用之技術手段，本發明之指紋感測系統包含有：一指紋感測裝置，包括複數個感測器，一高電壓輸入端以及一低電壓輸入端，該指紋感測裝置藉由該高電壓輸入端與該低電壓輸入端獲得電力以感測該複數個感測器；以及一電源電路，耦接該指紋感測裝置的該高電壓輸入端與該低電壓輸入端，該電源電路用以提供第一電壓，第二電壓，第三電壓以及第四電壓，其中該第一電壓大於該第二電壓，該第三電壓大於該第四電壓；該電源電路在該指紋感測裝置的掃描時相提供該第一電壓給該高電壓輸入端以及提供該第二電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第一電壓差，以及在該指紋裝置的讀取時相提供第三電壓給該高電壓輸入端以及提供第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第二電壓差：其中，該第一電壓差大於該第二電壓差。
本發明在掃描時相時，可獲得較大的指紋感測信號，在讀取時相時能降低雜訊干擾。
10‧‧‧指紋感測裝置
11‧‧‧感測器
20‧‧‧電源電路
21‧‧‧升壓電路
22‧‧‧穩壓電路
C‧‧‧電容
E1~E7‧‧‧第一電壓端~第七電壓端
P1‧‧‧第一電源信號
P2‧‧‧第二電源信號
S1~S7‧‧‧第一開關~第七開關
SVDD‧‧‧高電壓輸入端
SGND‧‧‧低電壓輸入端
Tr1~Tr2‧‧‧第一讀取時段~第二讀取時段
Ts1~Ts2‧‧‧第一掃描時段~第二掃描時段
V1~V7‧‧‧第一電壓~第七電壓
Vdx1~Vdx4‧‧‧第一電壓差~第四電壓差
圖1：本發明指紋感測系統的方塊圖。
圖2：本發明之第一電源信號、第二電源信號第一實施例的波形圖。
圖3：本發明指紋感測系統第一實施例的電路方塊圖。
圖4：圖3實施例之時序圖。
圖5：本發明指紋感測系統第二實施例的電路方塊圖。
圖6：本發明之第一電源信號、第二電源信號第二實施例的波形圖。
圖7：本發明指紋感測系統第三實施例的電路方塊圖。
圖8：圖7實施例之時序圖。
圖9：本發明之第一電源信號、第二電源信號第三實施例的波形圖。
圖10：本發明指紋感測系統第四實施例的電路方塊圖。
圖11：本發明指紋感測系統第五實施例的電路方塊圖。
圖12：圖10、圖11實施例之時序圖。
圖13：本發明指紋感測系統第六實施例的電路方塊圖。
圖14：本發明指紋感測系統第七實施例的電路方塊圖。
圖15：圖13、圖14實施例之時序圖。
請參閱圖1所示，本發明之指紋感測系統包含一指紋感測裝置10與一電源電路20。該指紋感測裝置10包括有複數個感測器11，一高電壓輸入端SVDD以及一低電壓輸入端SGND，該指紋感測裝置10藉由該高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND獲得電力以感測該複數個感測器11。在一實施例中，每個感測器11是一個獨立的電極，這些感測器11以矩陣方式排列。電源電路20耦接該高電壓輸入端SVDD以及低電壓輸入端SGND，用以提供電力給該指紋感測裝置10。電源電路20提供一第一電源信號P1至指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD，以及提供一第二電源信號P2至指紋感測裝置10的低電壓輸入端SGND。高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND的電壓變化情形即如第一電源信號P1與第二電源信號P2所示。指紋感測裝置10另包括一感測電路(圖 中未示出)耦接感測器11，用以對感測器11進行感測。指紋感測裝置10的操作包含有掃描(Scan)時相及讀取(Read)時相，該掃描時相與讀取時相交替進行，在掃描時相中，感測器11被驅動及感測而產生指紋量測信號，在讀取時相中，該指紋量測信號被讀取出來，在一實施例中，將指紋量測信號讀出並進行類比數位轉換的動作係在讀取時相中進行。
圖2說明本發明操作方法的第一實施例，其中P1-P2代表第一電源信號P1與該第二電源信號P2之間的電壓差，也就是高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差。在指紋感測裝置10之掃描時相時，電源電路20提供第一電壓V1給該高電壓輸入端SVDD以及提供第二電壓V2給該低電壓輸入端SGND，第一電壓V1大於第二電壓V2。此時的第一電源信號P1具有一第一電壓V1，該第二電源信號P2具有一第二電壓V2，該高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND之間具有第一電壓差Vdx1(Vdx1=V1-V2)。在指紋感測裝置10之讀取時相時，電源電路20提供第三電壓V3給該高電壓輸入端SVDD，以及提供第四電壓V4給該低電壓輸入端SGND，第三電壓V3大於第四電壓V4。此時第一電源信號P1的電位為第三電壓V3，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，該高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND之間具有第二電壓差Vdx2(Vdx2=V3-V4)。第一電壓差Vdx1大於第二電壓差Vdx2。根據上述說明可以了解，指紋感測裝置10在該高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND之間具有第一電壓差Vdx1時掃描感測器11，在讀取感測器11的感測訊號時，該高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND之間的電壓差減少為第二電壓差Vdx2，因此，在指紋感測裝置10的操作過程中，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差不是一個固定值。因此，本發明的操作方法明顯不同於先前技術中提到的美國公開第2015/0015537A1號專利。
舉例而言，第一電壓V1~第四電壓V4可分別是：
第一電壓V1=A*VDD
第二電壓V2=(A-1)*VDD
第三電壓V3=B*VDD
第四電壓V4=VGND
其中，A為大於1或者是大於等於2的正數或正整數，B小於1(例如0.8)，VGND為外部提供給電源電路20的接地電壓，可以是例如0，VDD是外部提供給該電源電路20的工作電壓。根據上述的例子，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND在掃描時相的第一電壓差Vdx1為V1-V2=VDD，在讀取時相的第二電壓差Vdx2為V3-V4=B*VDD。
以下以不同實施例配合圖式，進一步說明電源電路20如何提供第一電源信號P1及該第二電源信號P2給指紋感測裝置10。
請參閱圖3所示，電源電路20包含一升壓電路21及一穩壓電路22。升壓電路21包含一第一電壓端E1用以提供第一電壓V1，一第二電壓端E2用以提供第二電壓V2，第一電壓V1大於第二電壓V2。穩壓電路22包含有一第三電壓端E3用以提供該第三電壓V3，一第四電壓端E4用以提供該第四電壓V4，第三電壓V3大於第四電壓V4。電壓電路20還包括數個開關。一第一開關S1耦接在該第一電壓端E1及指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD之間，一第二開關S2耦接在第二電壓端E2及指紋感測裝置10的低電壓輸入端SGND之間，一第三開關S3耦接在該第三電壓端E3及該指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD之間，以及一第四開關S4耦接在該第四電壓端E4及指紋感測裝置10的低電壓輸入端SGND之間。升壓電路21與穩壓電路22經由該第一開關S1與第三開關S3，提供該第一電源信號P1給該指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD；升壓電路21與穩壓電路22經由第二開關S2與第四開關S4，提供該第二電源信號P2給指紋感測裝置10的低電壓輸入端SGND。
圖4提供圖3的時序圖，其中，"S1,S2"之波形表示該第一開關S1與第二開關S2的控制信號，"S3,S4"之波形表示該第三開關S3與第四開關S4的控制信號，在各開關的控制信號中，高電位代表開關閉合，低電位代表開關打開。
在該指紋感測裝置10的掃描時相，第一開關S1與第二開關S2閉合(導通)，第三開關S3與第四開關S4打開(斷路)，此時第一電源信號P1的電位為第一電壓V1，第二電源信號P2的電位為第二電壓V2，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第一電壓差Vdx1。在指紋感測裝置10的讀取時相，第一開關S1與第二開關S2打開，第三開關S3與第四開關S4閉合，此時第一電源信號P1的電位為第三電壓V3，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第二電壓差Vdx2。
在掃描時相中提供較高準位的第一電壓V1及第二電壓V2給該指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD及低電壓輸入端SGND，有助於在偵測感測器11時獲得較大的指紋量測信號。指紋量測信號愈大，愈容易正確地判斷該指紋量測信號是對應指紋的紋峰(ridge)或紋谷(valley)。在讀取時相中，穩壓電路22能夠提供低雜訊與高穩定的第三電壓V3及第四電壓V4給該指紋感測裝置10，有助於在讀取指紋量測信號的過程中，降低雜訊干擾。在讀取時相時的第二電壓差Vdx2低於在掃描時相時的第一電壓差Vdx1，有助於省電。在一實施例中，第三電壓V3、第四電壓V4以及第二電壓差Vdx2的值為在讀取時相時足以供指紋感測裝置10內的相關類比電路運作的最小值。
在一實施例中，電源電路20內各元件的接地端連接在一起，都具有相同的接地電位VGND。如果圖3的第四電壓端E4為接地端(ground)，該第四電壓端F4也可以如圖5所示由升壓電路21提供，或者是其他具有接地電位 VGND的電壓端點。圖5所示實施例的電路操作可參考圖4的時序圖，在此不再贅述。
指紋感測裝置10之讀取時相可以進一步區分成第一讀取時段Tr1及第二讀取時段Tr2，其中第一讀取時段Tr1早於第二讀取時段Tr2。圖6說明本發明操作方法的第二實施例。圖6與圖2的差異在於高電壓輸入端SVDD在讀取時相之第二讀取時段Tr2的狀態。如圖6的第一電源信號P1與第二電源信號P2所示，提供第三電壓V3給該高電壓輸入端SVDD的步驟係在第一讀取時段Tr1進行，此時電源電路20提供第四電壓V4給低電壓輸入端SGND，使得高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND之間的電壓差在第一讀取時段Tr1為第二電壓差VdX2。在讀取時相的第二讀取時段Tr2，電源電路20提供第五電壓V5給該高電壓輸入端SVDD，並且仍維持提供第四電壓V4給低電壓輸入端SGND，第五電壓V5小於該第三電壓V3，此時高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第三電壓差Vdx3，第三電壓差Vdx3為第五電壓V5減去第四電壓V4的差值(Vdx3=V5-V4)，第三電壓差Vdx3小於該第二電壓差Vdx2。其他的操作請參考圖2的相關說明，在此不再贅述。
在根據圖6的一實施例中，第一電壓V1~第五電壓V5分別是：
第一電壓V1=A*VDD
第二電壓V2=(A-1)*VDD
第三電壓V3=B*VDD
第四電壓V4=VGND
第五電壓V5=M*VDD
其中，A是大於1或者是大於等於2的正數或正整數，且1>B>M，VGND為外部提供給電源電路20的接地電壓，可以是例如0，VDD是外部提供給該電源電路20的工作電壓。在這個例子中，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端 SGND在掃描時相的第一電壓差Vdx1為V1-V2=VDD，在讀取時相的第一讀取時段Tr1的第二電壓差Vdx2為V3-V4=B*VDD，在第二讀取時段Tr2的第三電壓差Vdx3為V5-V4=M*VDD，Vdx1(VDD)>Vdx2(B*VDD)>Vdx3(M*VDD)。
根據圖6的實施例，第一電源信號P1在讀取時相先降至第三電壓V3，再從第三電壓V3降至第五電壓V5。在一實施例中，指紋感測置10內的類比電路是在第一讀取時段Tr1處理讀取到的指紋感測信號。第三電壓V3與第二電壓差Vdx2係用以供該類比電路在第一讀取時段Tr1進行運作所需的最低電壓，該類比電路在第一讀取時段Tr1完成運作之後，在第二讀取時段Tr2將高電壓輸入端SVDD的電位進一步降低至第五電壓V5，可以更提昇省電的效果。
圖7所示的實施例用來實現圖6所示的操作。圖7較圖3多了一第五電壓端E5與一第五開關S5。在圖7中，穩壓電路22更包括一第五電壓端E5用以提供該第五電壓V5，第五電壓V5大於該第四電壓V4且小於該第三電壓V3。第五開關S5係耦接在該第五電壓端E5及指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD之間。其他細節及可能的變化請參考圖3及圖5的說明，在此不再贅述。
圖8提供圖7實施例的時序圖，在該指紋感測裝置10的掃描時相，該第一開關S1與第二開關S2閉合，該第三~第五開關S3~S5打開，此時第一電源信號P1的電位為第一電壓V1，第二電源信號P2的電位為第二電壓V2，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第一電壓差Vdx1。在讀取時相的第一讀取時段Tr1，第一開關S1、第二開關S2與第五開關S5打開，第三開關S3與第四開關S4閉合，此時第一電源信號P1的電位為第三電壓V3，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第二電壓差Vdx2，第二電壓差Vdx2小於第一電壓差Vdx1。在讀取時相的第二讀取時段Tr2，第一開關S1、第二開關S2與第三開關S3打開，第四開關S4與第五開關S5閉合，此時第一電源信號P1的電位為第五電 壓V5，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第三電壓差Vdx3。第三電壓差Vdx3小於第二電壓差Vdx2。
指紋感測裝置10之掃描時相亦可以進一步區分成第一掃描時段Ts1及第二掃描時段Ts2，其中第一掃描時段Ts1早於第二掃描時段Ts2。圖9說明本發明操作方法的第三實施例。圖9與圖2的差異在於高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND在掃描時相之第一掃描時段TS1的狀態。如圖9的第一電源信號P1與第二電源信號P2所示，提供第一電壓V1給該高電壓輸入端SVDD以及提供第二電壓V2給低電壓輸入端SGND的步驟係在第二掃描時段Ts2進行，此時高電壓輸入端SVDD與該低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第一電壓差Vdx1。在掃描時相的第一掃描時段Ts1，電源電路20提供第七電壓V7給該高電壓輸入端SVDD，並且提供第四電壓V4給低電壓輸入端SGND，第七電壓V7小於第一電壓V1並且大於第三電壓V3。此時高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第四電壓差Vdx4，第四電壓差Vdx4為第七電壓V7減去第四電壓V4的差值(Vdx4=V7-V4)，第四電壓差Vdx4小於第一電壓差Vdx1且大於第二電壓差Vdx2。其他的操作請參考圖2的相關說明，在此不再贅述。
在根據圖9的一實施例中，第一電壓V1~第四電壓V4與第七電壓V7分別是：
第一電壓V1=A*VDD
第二電壓V2=(A-1)*VDD
第三電壓V3=B*VDD
第四電壓V4=VGND
第七電壓V7=N*VDD
其中，A是大於1或者是大於等於2的正數或正整數，且N>B，N可以是大於、小於或等於1的正數或正整數，且選擇適當的N值及VGND的大小仍可維持該第四電壓差Vdx4小於該第一電壓差Vdx1。VGND為外部提供給電源電路20的接地電壓，可以是例如0，VDD是外部提供給該電源電路20的工作電壓。在VGND為0的例子中，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND在掃描時相的第一掃描時段Ts1的第四電壓差Vdx4為V7-V4=N*VDD，在第二掃描時段Ts2的第一電壓差Vdx1為V1-V2=VDD，在讀取時相的第二電壓差Vdx2為V3-V4=B*VDD，Vdx1(VDD)>Vdx4(N*VDD)>Vdx2(B*VDD)。
圖10與11所示的兩個實施例都可以用來實現圖9所示的操作。圖10與11較圖3多了一第七電壓端E7與一第七開關S7。第七電壓端E7係用以提供第七電壓，第七電壓V7小於第一電壓V1並且大於第三電壓V3。第七開關S7係耦接在該第七電壓端E7與指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD之間。在圖10的實施例中，第七電壓V7大於或等於工作電壓VDD，第七電壓端E7是位於升壓電路21，也就是由升壓電路21提供第七電壓V7。在圖11的實施例中，第七電壓V7小於或等於工作電壓VDD。第七電壓端E7是位於穩壓電路22，也就是由穩壓電路22提供第七電壓V7。若第七電壓V7為外部提供給該電源電路20的工作電壓VDD，該第七電壓端E7也可以由電源電路20內的其他的電路元件提供，或者是其他具有工作電壓VDD的電壓端點。其他細節及可能的變化請參考圖3及圖5的說明，在此不再贅述。
圖12提供圖10與11所示實施例的時序圖，在該指紋感測裝置10的掃描時相的第一掃描時段TS1，該第一開關S1、第二開關S2與第三開關S3打開，第四開關S4與第七開關S7閉合，此時第一電源信號P1的電位為第七電壓V7，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第四電壓差Vdx4。在掃描時相的第二掃描時段Ts2， 第一開關S1與第二開關S2閉合，第三開關S3、第四開關S4與第七開關S7打開，此時第一電源信號P1的電位為第一電壓V1，第二電源信號P2的電位為第二電壓V2，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第一電壓差Vdx1，第四電壓差Vdx4小於第一電壓差Vdx1。在讀取時相，第一開關S1、第二開關S2與第七開關S7打開，第三開關S3與第四開關S4閉合，此時第一電源信號P1的電位為第三電壓V3，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第二電壓差Vdx2。第二電壓差Vdx2小於第四電壓差Vdx4。
相較於圖10與11，圖13與圖14省略了第一電壓端E1，並且多了一電容C。在圖13與14所示的實施例中，一電容C耦接在該指紋感測裝置10的高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間。升壓電路21或穩壓電路22不提供第一電壓V1，電源電路20是藉由第二電壓V2與電容C的組合，在掃描時相提供高電壓給指紋辨識裝置10的高電壓輸入端SVDD。其他細節及可能的變化請參考圖10及圖11的說明，在此不再贅述。
圖15提供圖13與14所示實施例的時序圖，在該指紋感測裝置10的掃描時相的第一掃描時段TS1，第二開關S2與第三開關S3打開，第四開關S4與第七開關S7閉合，此時第一電源信號P1的電位為第七電壓V7，第二電源信號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第四電壓差Vdx4(Vdx4=V7-V4)，電容C被充電。在掃描時相的第二掃描時段Ts2，第二開關S2閉合，第三開關S3、第四開關S4與第七開關S7打開，此時第一電源信號P1的電位為V2+V7-V4，第二電源信號P2的電位為第二電壓V2，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差仍為第四電壓差Vdx4。在讀取時相，第一開關S1、第二開關S2與第七開關S7打開，第三開關S3與第四開關S4閉合，此時第一電源信號P1的電位為第三電壓V3，第二電源信 號P2的電位為第四電壓V4，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間的電壓差為第二電壓差Vdx2。第二電壓差Vdx2小於第四電壓差Vdx4。
在根據圖15的一實施例中，第二~第四電壓V2~V4與第七電壓V7分別是：
第二電壓V2=(A-1)*VDD
第三電壓V3=B*VDD
第四電壓V4=VGND
第七電壓V7=1*VDD
其中，A大於1或者是大於等於2的正數或正整數，B小於1，VGND為外部提供給電源電路20的接地電壓，可以是例如0。VDD是外部提供給該電源電路20的工作電壓。在這個例子中，高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND在掃描時相的第四電壓差Vdx4為V7-V4=VDD，在讀取時相的第二電壓差Vdx2為V3-V4=B*VDD，Vdx4(VDD)>Vdx2(B*VDD)。
根據圖15可以理解，圖13與圖14的電源電路20在第一掃描時段Ts1提供第七電壓V7給高電壓輸入端SVDD以及提供第四電壓V4給低電壓輸入端SGND，使得高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間在第一掃描時段Ts1具有第四電壓差Vdx4。電源電路20在第二掃描時段Ts2提供第二電壓V2給低電壓輸入端SGND。電源電路20在讀取時相提供第三電壓V3給高電壓輸入端SVDD以及提供第四電壓V4給低電壓輸入端SGND，使得高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間在讀取時相具有第二電壓差Vdx2。
相較於圖10與圖11，圖13與圖14的升壓電路21不需另外提供第一電壓V1，指紋辨識裝置10的高電壓輸入端SVDD在掃描時相仍然可獲得一個較第二電壓V2高的輸入電壓。如此一來，該升壓電路21的設計或製程的要求及複雜度可以降低。從另一個角度來看，如果圖13的升壓電路21是提供第一電壓 V1並省略第二電壓V2，則高電壓輸入端SVDD可以獲得較第一電壓V1更高的電壓，這表示可以對感測器11施加更大的電壓以獲得更大的感測訊號。
前述實施例中，提供第一電壓V1給高電壓輸入端SVDD的步驟，也可以藉由圖13或14的配置來實現，也就是在掃描時相的第一掃描時段先對電容C充電，在第二掃描時段再提供第二電壓V2至低電壓輸入端SGND，使高電壓輸入端SVDD獲得第一電壓V1。以圖13所示配置獲得的第一電壓V1等於電壓V2+V7-V4，並且獲得的第一電壓差Vdx1等於第四電壓差Vdx4，兩者均為V7-V4。在圖9與圖15中，第四電壓差Vdx4不大於第一電壓V1。
上述實施例可以使用準位觸發(level-trigger)的方式進行運作，在上述實施例中，各開關的閉合或打開的時間點可以提早或延遲。掃描感測器11的步驟是在該高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間具有第一電壓差Vdx1時進行。在該高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND之間具有第二電壓差Vdx2時，類比電路讀取及處理感測器11的感測信號。在一些實施例中，升壓電路21用於提供大於或等於VDD的電壓，穩壓電路22用於提供小於或等於VDD的電壓。
將上述不同的實施例予以組合是可能的。例如圖6至圖8所示的實施例，可以結合圖9至15的實施例，使得高電壓輸入端SVDD與低電壓輸入端SGND在掃描時相具有第四電壓差Vdx4與第一電壓差Vdx1，在讀取時相具有第二電壓差Vdx2與第三電壓差Vdx3。
在一實施例中，高電壓輸入端SVDD的電壓係作為指紋辨識裝置10的工作電壓，低電壓輸入端SGND的電壓係作為指紋辨識裝置10的接地電壓。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例 進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
P1‧‧‧第一電源信號
P2‧‧‧第二電源信號
V1~V4‧‧‧第一電壓~第四電壓
Vdx1‧‧‧第一電壓差
Vdx2‧‧‧第二電壓差

Claims (22)

  1. 一種指紋感測裝置的操作方法，該指紋感測裝置包括複數個感測器以及一高電壓輸入端以及一低電壓輸入端，該高電壓輸入端與該低電壓輸入端耦接至一電源電路，該指紋感測裝置藉由該高電壓輸入端與該低電壓輸入端獲得電力以感測該複數個感測器，該方法包含： 在該指紋感測裝置之掃描時相，提供第一電壓給該高電壓輸入端以及提供第二電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第一電壓差，該第一電壓大於該第二電壓；以及 在該指紋感測裝置之讀取時相，提供第三電壓給該高電壓輸入端，以及提供第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第二電壓差，該第三電壓大於該第四電壓； 其中，該第一電壓差大於第二電壓差。
  2. 如請求項1所述指紋感測裝置的操作方法，其中，該掃描時相包含一第一掃描時段及一第二掃描時段，該第一掃描時段早於該第二掃描時段，該提供第一電壓給該高電壓輸入端以及提供第二電壓給該低電壓輸入端的步驟係在該第二掃描時段進行，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第二掃描時段具有該第一電壓差，該操作方法更包括在該掃描時相的第一掃描時段提供一第七電壓給該高電壓輸入端以及提供該第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一掃描時段具有第四電壓差，該第七電壓小於該第一電壓並且大於該第三電壓； 其中，該第四電壓差不大於該第一電壓差且大於該第二電壓差。
  3. 如請求項1所述指紋感測裝置的操作方法，其中更包括一電容耦接在該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間，該掃描時相包含一第一掃描時段及一第二掃描時段，該第一掃描時段早於該第二掃描時段，該操作方法更包括在該掃描時相的第一掃描時段提供一第七電壓給該高電壓輸入端以及提供該第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一掃描時段具有第四電壓差，該第七電壓大於該第三電壓，以及在該第二掃描時段提供該第二電壓至該低電壓輸入端，以實現該提供第一電壓給該高電壓輸入端的步驟，其中該第四電壓差等於該第一電壓差。
  4. 如請求項1至3任一項所述指紋感測裝置的操作方法，其中，該讀取時相包含一第一讀取時段及一第二讀取時段，該第一讀取時段早於該第二讀取時段，該提供第三電壓給該高電壓輸入端的步驟係在該第一讀取時段進行，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一讀取時段具有該第二電壓差，該操作方法更包括在該讀取時相時的第二讀取時段，提供一第五電壓給該高電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第二讀取時段具有第三電壓差，該第五電壓小於該第三電壓； 其中，該第三電壓差小於該第二電壓差。
  5. 如請求項1所述指紋感測裝置的操作方法，其中，該第三電壓小於提供給該電源電路之工作電壓。
  6. 如請求項1所述指紋感測裝置的操作方法，其中，該第四電壓為該電源電路之接地電壓。
  7. 如請求項2或3所述指紋感測裝置的操作方法，其中，該第七電壓等於提供給該電源電路之工作電壓。
  8. 一種指紋感測系統，包括： 一指紋感測裝置，包括複數個感測器，一高電壓輸入端以及一低電壓輸入端，該指紋感測裝置藉由該高電壓輸入端與該低電壓輸入端獲得電力以感測該複數個感測器；以及 一電源電路，耦接該指紋感測裝置的該高電壓輸入端與該低電壓輸入端，該電源電路用以提供第一電壓，第二電壓，第三電壓以及第四電壓，其中該第一電壓大於該第二電壓，該第三電壓大於該第四電壓； 該電源電路在該指紋感測裝置的掃描時相提供該第一電壓給該高電壓輸入端以及提供該第二電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第一電壓差，以及在該指紋裝置的讀取時相提供第三電壓給該高電壓輸入端以及提供第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第二電壓差： 其中，該第一電壓差大於該第二電壓差。
  9. 如請求項8所述之指紋感測系統，其中該電源電路包含：       一升壓電路，用以提供第一電壓與第二電壓，該第一電壓大於該第二電壓；       一穩壓電路，用以提供第三電壓；以及       一第四電壓端，用以提供第四電壓，該第三電壓大於該第四電壓。
  10. 如請求項9所述之指紋感測系統，其中該電源電路更包括一第七電壓端用以提供第七電壓，該第七電壓小於該第一電壓並且大於該第三電壓，該掃描時相包含一第一掃描時段及一第二掃描時段，該第一掃描時段早於該第二掃描時段，該電源電路在該第一掃描時段提供該第七電壓給該高電壓輸入端，以及提供該第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一掃描時段具有第四電壓差，以及在該第二掃描時段提供該第一電壓給該高電壓輸入端以及提供該第二電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第二掃描時段具有該第一電壓差； 其中，該第四電壓不大於該第一電壓差且大於該第二電壓差。
  11. 如請求項8所述之指紋感測系統，其中該電源電路包含： 一升壓電路，用以提供第二電壓； 一穩壓電路，用以提供第三電壓； 一第四電壓端，用以提供第四電壓，該第三電壓大於該第四電壓； 一第七電壓端，用以提供第七電壓，該第七電壓大於該第三電壓；以及 一電容，耦接在該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間； 該指紋感測電路的操作包括一掃描時相與一讀取時相，該掃描時相包含一第一掃描時段及一第二掃描時段，該第一掃描時段早於該第二掃描時段，該電源電路在該第一掃描時段提供該第七電壓給該高電壓輸入端以及提供該第四電壓給該低電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一掃描時段具有該第四電壓差，該電源電路在第二掃描時段藉由提供該第二電壓給該低電壓輸入端，以實現在該掃描時相提供該第一電壓給該高電壓輸入端，其中該第四電壓差等於該第一電壓差。
  12. 如請求項9至11任一項所述之指紋感測系統，其中，該穩壓電路更提供第五電壓，該第五電壓大於該第四電壓且小於該第三電壓，該讀取時相包含一第一讀取時段及一第二讀取時段，該第一讀取時段早於該第二讀取時段，該電源電路在該第一讀取時段提供該第三電壓給該高電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一讀取時段具有該第二電壓差，以及在該第二讀取時段提供該第五電壓給該高電壓輸入端，使得該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第二讀取時段具有第三電壓差； 其中，該第三電壓差小於該第二電壓差。
  13. 如請求項8所述之指紋感測系統，其中，該第三電壓小於提供給該電源電路的一工作電壓。
  14. 如請求項8所述之指紋感測系統，其中，該第四電壓為該電源電路之接地電壓。
  15. 如請求項10或11所述之指紋感測系統，其中，該第七電壓等於提供給該電源電路的一工作電壓。
  16. 一種指紋感測裝置，包括： 複數個感測器；以及 一高電壓輸入端以及一低電壓輸入端，其中該高電壓輸入端以及該低電壓輸入係耦接到一電源電路其提供該指紋感測裝置電力以感測該些感測器； 其中，該指紋感測裝置於感測該些感測器時具有一掃描時相以及一讀取時相，於該掃描時相時該高電壓輸入端以及該低電壓輸入端之間具有第一電壓差，於該讀取時相時該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間具有第二電壓差，其中該第一電壓差大於該第二電壓差。
  17. 如請求項16所述之指紋感測裝置，其中，於該掃描時相時該高電壓輸入端以及該低電壓輸入端分別接收該電源電路提供的一第一電壓及一第二電壓，該第一電壓大於該第二電壓；於該讀取時相時該高電壓輸入端以及該低電壓輸入端分別接收該電源電路提供的一第三電壓及一第四電壓，該第三電壓大於該第四電壓。
  18. 如請求項17所述之指紋感測裝置，其中，該掃描時相包含一第一掃描時段及一第二掃描時段，該第一掃描時段早於該第二掃描時段，在該第二掃描時段時該高電壓輸入端以及該低電壓輸入端分別接收該第一電壓及該第二電壓，使該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第二掃描時段具有該第一電壓差；在該第一掃描時段時該高電壓輸入端接收該電源電路提供的一第七電壓，該低電壓輸入端接收該第四電壓，使該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一掃描時段具有第四電壓差，該第七電壓小於該第一電壓並且大於該第三電壓； 其中，該第四電壓差不大於該第一電壓差且大於該第二電壓差。
  19. 如請求項17或18所述之指紋感測裝置，其中，該讀取時相包含一第一讀取時段及一第二讀取時段，該第一讀取時段早於該第二讀取時段，在該第一讀取時段時該高電壓輸入端以及該低電壓輸入端分別接收該第三電壓及該第四電壓，使該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第一讀取時段具有該第二電壓差；在該第二讀取時段時該高電壓輸入端接收該電源電路提供的一第五電壓，該低電壓輸入端接收該第四電壓，使該高電壓輸入端與該低電壓輸入端之間在該第二讀取時段具有第三電壓差，該第五電壓小於該第三電壓； 其中，該第三電壓差小於該第二電壓差。
  20. 如請求項17所述之指紋感測裝置，其中，該第三電壓小於提供給該電源電路之工作電壓。
  21. 如請求項17所述之指紋感測裝置，其中，該第四電壓為該電源電路之接地電壓。
  22. 如請求項18所述之指紋感測裝置，其中，該第七電壓等於提供給該電源電路之工作電壓。
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