TWI630555B - 具有包含時序電路系統的感測元件之電容式指紋感測器 - Google Patents

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TWI630555B
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Abstract

本發明係有關於一種用於感測一手指的一指紋圖案之電容式指紋感測裝置，該電容式指紋感測器係包括複數個感測元件，其分別包含：一保護的介電頂端層，其將被該手指所觸碰；一被配置在該頂端層下面的導電的感測結構；連接至該感測結構的電荷量測電路，其係用於依序地轉變在至少一第一量測狀態以及一第二量測狀態之間以執行一量測序列，此係從該電荷量測電路產生一指出藉由該感測結構所載有的一電荷的一變化之輸出信號，該變化係產生自一在該手指與該感測結構之間的電位差上的一變化；以及連接至該電荷量測電路的時序電路，其係用於控制該些量測狀態中的至少一個的一時序。

Description

具有包含時序電路系統的感測元件之電容式指紋感測器
本發明係有關於一種電容式指紋感測裝置以及一種感測一指紋圖案之方法。
各種類型的生物識別系統係越來越多被使用，以便於提供增大的安全性及/或強化的使用者便利性。
尤其，指紋感測系統由於其小的形狀因數、高的效能、以及使用者的接受度，而例如已經被採用在消費者電子裝置中。
在各種可利用的指紋感測原理(例如，電容式、光學式、熱感式等等)中，電容式感測是最普遍使用的，尤其是在其中尺寸及功率消耗是重要因素的應用中。
所有的電容式指紋感測器係提供一項指出在數個感測結構與一置放在該指紋感測器的表面上、或是移動橫跨該指紋感測器的表面的手指之間的電容之量測。
某些電容式指紋感測器是被動式讀出在感測結構與手指之間的電容。然而，此係需要在感測結構的每一個與手指之間的一相當大的電容。因此，此種被動的電容式感測器通常是被設置有一覆蓋該些感測結 構之非常薄的保護層，此係使得此種感測器對於刮痕及/或ESD(靜電放電)是相當敏感的。
US 7 864 992係揭示一種指紋感測系統，其中一驅動信號係藉由脈動(pulsing)一被配置在感測器陣列附近的導電的結構而被注入到手指中，並且量測在該感測器陣列中的感測結構所載有的電荷之產生的變化。
此種類型的所謂的主動式指紋感測系統一般是致能在一遠比上述被動的系統高的信號雜訊比下，該電容與感測結構的量測。於是，此係容許有相當厚的保護塗層，並且因此容許有更強健的電容式指紋感測器，其可以內含在遭受到相當大磨損的用品中，例如是行動電話。
然而，仍然有改善的空間。尤其，透過甚至更厚的保護塗層來提供指紋感測及/或提供相關於信號雜訊比的進一步改善的效能將會是所期望的。
考慮到習知技術的上述以及其它的缺點，本發明之一目的是達成一種改良的電容式指紋感測裝置，尤其是一種透過非常厚的保護塗層來提供改善的感測效能之電容式指紋感測裝置。
根據本發明的一第一特點，其因此提出一種用於感測一手指的一指紋圖案之電容式指紋感測裝置，該電容式指紋感測器係包括複數個感測元件，其分別包含一保護的介電頂端層，其將被該手指所觸碰；一被配置在該頂端層下面的導電的感測結構；連接至該感測結構的電荷量測電路，其係用於依序地轉變在至少一第一量測狀態以及一第二量測狀態之間以執行一量測序列，此係從該電荷量測電路產生一指出藉由該感測結構所 載有的一電荷的一變化之輸出信號，該變化係產生自一在該手指與該感測結構之間的電位差上的一變化；以及連接至該電荷量測電路的時序電路，其係用於控制該些量測狀態中的至少一個的一時序。
該感測結構可以有利的是用一金屬板的形式來加以設置，因而一種類型的平行板電容器係藉由該感測結構(感測板)、本地的手指表面、以及保護塗層(以及任何可能本地存在於該本地的手指表面與保護塗層之間的空氣)而被形成。
該保護塗層可以有利的是至少20μm厚的，並且具有一高的介電強度以保護該指紋感測裝置的下面的結構免於磨損與撕裂以及ESD。甚至更有利的是，該保護塗層可以是至少50μm厚的。在實施例中，該保護塗層可以是數百μm厚的。
該"電荷量測電路"是任何能夠提供一指出藉由該感測結構所載有的一電荷的一變化的輸出信號之電路。該輸出信號可以是類比或數位的。例如該輸出信號可以用相關於一參考電位的一電位的形式來加以提供。在各種的實施例中，該電荷量測電路可以包括一電荷放大器。
該電荷量測電路可以是可控制以執行一預設的量測序列，其係涉及在一預設的序列中轉變在不同的量測狀態之間。一量測狀態可以是藉由被提供至該電荷量測電路之控制信號的某一組合所界定的。
應注意到的是，在根據本發明的實施例的電容式指紋感測裝置中之每一個感測元件或是群組的感測元件係包括時序電路，因而該電荷量測電路的量測狀態中的至少一個的時序控制是在每一個感測元件或是群組的感測元件中本地加以控制的。
換言之，至少一量測狀態的時點以及持續期間中的至少一個是在每一個感測元件或是群組的感測元件中本地加以控制的。因此可以說成該時序電路是作用為一本地的狀態機，其可以是非同步或同步的、或是其之一組合。
本發明是根據體會到該些感測元件的越快的操作將會容許有多個來自每一個感測元件的讀出，此於是將會提供改善的電容量測/感測效能，例如是在信號雜訊比以及共模雜訊的降低之方面。
本案發明人已經進一步體認到該些感測元件之所要的較快的操作可以藉由在該些感測元件或是群組的感測元件中提供本地的時序而被致能、或者至少是變成非常容易的。
藉由提供至少在量測狀態之間的最有迫切時限的轉變之本地的時序，該量測時間可被縮短，且/或可以使得該電容式指紋感測裝置的設計變得容易。譬如，將不需要小心地繞線某些時序控制信號至每一個感測元件，而是該時序可以藉由選擇一特定的感測元件或是群組的感測元件的一外部信號來加以起始。
應注意到的是，一種電容式指紋感測裝置可包括大量的感測元件，例如是至少100個感測元件的級數。某些電容式指紋感測裝置可包括相當大數量的感測元件，例如是至少10000個感測元件。若該讀出頻率係從譬如1MHz被增高到譬如20MHz，則在不同的感測元件的導通時間上的差異可能會使得利用外部的中央時序控制來實現與量測相關的時序要求變成是困難的、或甚至實際上是不可能的。
於是，本發明的實施例係提供一較高的讀出頻率，其於是容 許有改善的量測效能，並且進一步致能多個輸出信號的組合(其有時被稱為一種類型的濾波)，藉此該共模雜訊可被降低，並且該信號雜訊比可被增大。
此於是容許透過例如是一電子裝置(例如一行動電話)的一按鈕或蓋子的一部分之較厚的塗層之量測。再者，降低該指紋感測器的能量消耗及/或縮短獲得一指紋表示(影像)所需的時間是可能的。
根據實施例，每一個感測元件的時序電路可以進一步連接到至少一額外的感測元件，以用於額外控制此至少一額外的感測元件的一狀態。譬如，該時序電路可以控制相鄰的感測元件，以提供適當的電壓位準至其個別的感測結構。
根據本發明的各種實施例，該時序電路可被組態設定以控制該電荷量測電路，以在一藉由一第一事件以及一相關於該第一事件的時間延遲所界定的轉變時間從該第一量測狀態轉變至該第二量測狀態。
該第一事件可以是獨立地由該時序電路所提供的、或者該第一事件可以是由在該感測元件外部的電路所提供的。
根據各種實施例，該時序電路可以有利的是包括至少一第一延遲元件，其係具有一用於接收一界定該第一事件的第一信號的輸入、以及一用於提供一界定一相關於該第一事件被延遲的第二事件的第二信號的輸出。
該第一信號可以是一時變的電壓，並且該第一事件譬如可以是藉由該第一信號的一上升側或是下降側所界定的。
該第一信號可以是在該感測元件內部產生的、或者可以根據各種實施例而被提供為一在該感測元件之外產生的信號，其例如可以被稱 為一啟動信號。
該第二信號可以被視為該第一信號的一延遲的版本，但應瞭解的是除了延遲以外的其它轉換也可能已經施加在該第一信號上，以形成該第二信號。譬如，該第一信號可能已經額外被放大、及/或衰減、及/或反相、等等，以形成該第二信號。
該第一延遲元件可以有利的是包括半導體電路，例如是一或多個邏輯閘。
藉由該第二信號所界定的第二事件可以有利的是包括上述從該第一量測狀態至該第二量測狀態的轉變。
根據各種實施例，該第一延遲元件的輸出可以耦接至該電荷量測電路，以用於容許該第二信號能夠控制該電荷量測電路的操作。
該第一延遲元件的輸出可以直接連接至該電荷量測電路、或是在該第一延遲元件與該電荷量測電路之間可以有額外的電路。譬如，上述的第二信號以及一額外的信號可以被輸入到一邏輯閘，並且該邏輯閘的輸出可被用來控制該電荷量測電路的操作。
再者，該時序電路可以額外包括一第二延遲元件，其係具有一耦接至該第一延遲元件的輸出之輸入、以及一用於提供一界定一相關於該第二事件而被延遲的第三事件的第三信號之輸出。
此第三事件可以牽涉到控制該電荷量測電路，以從上述的第二量測狀態轉變至一第三量測狀態。
為了該目的，該第二延遲元件的輸出可以耦接至該電荷量測電路，以用於容許該第三信號能夠控制該電荷量測電路的操作。
再者，根據各種實施例，該時序電路可以進一步包括至少一耦接在該第一延遲元件的輸出與該第二延遲元件的輸入之間的邏輯閘。藉此，藉由該第二延遲元件而被延遲的該信號可以被做成是上述的第二信號以及一額外的控制信號的一邏輯函數，該額外的控制信號可以是在該感測元件內部產生的、或是從在該感測元件外部的電路提供的。這些實施例因此將會容許有上述的第二事件之條件式的控制。
根據該電荷量測電路的配置，上述的量測序列可包括不同數量的量測狀態。該時序電路可以有利的是透過配置成一菊鍊配置的複數個延遲元件的設置以適配於量測狀態的數量，其中一延遲元件的一輸出係耦接至該序列中的下一個延遲元件的輸入。延遲元件的數量可以適配於量測狀態的數量，但是並不需要直接對應於在該量測序列中的量測狀態的數量。
作為利用一或數個延遲元件之一替代方案或是互補者，該時序電路可包括一或數個前饋及/或回授迴路結合一或數個邏輯閘。此可以容許形成實際較小的時序電路，此可以使得該指紋感測裝置的設計變得容易，且/或容許有較小的感測元件。
在實施例中，延遲元件的序列可以是一閉迴路的序列，其可以或是可以不受一外部的信號控制的。在實施例中，在輸出一指出在該手指與該感測結構之間的電容性耦合的信號之前或是同時，容許一感測元件自主地"執行經過"數個量測週期可能是有利的。
在各種的實施例中，將該電容式指紋感測裝置配置以容許一第一感測元件或是群組的感測元件能夠開始一第二感測元件或是群組的感測元件的量測序列可能是有利的。例如，在該指紋感測裝置的列或行中的 每一個感測元件或是群組的感測元件可以依序地彼此觸發，以執行一量測序列。此將會容許例如是一整個行或列的快速的掃描，此可以從該整個行或列產生一快速的平均信號。此種平均信號譬如可以是有用於雜訊抵消、等等。
根據各種實施例，上述的量測序列可以至少包括一重置狀態，其中在該電荷量測電路的一輸出之電位係參照到該感測結構的一電位。
該電荷量測電路可包括一電荷放大器，其係包含一連接至該感測結構的負輸入；一正輸入；一輸出；一連接在該負輸入與該輸出之間的回授電容器；以及至少一在該正輸入及負輸入與該輸出之間的放大器級，其中該電荷放大器係以一在該負輸入的電位實質依循一在該正輸入的電位的此種方式來加以配置。
在這些實施例中，該電荷量測電路可以進一步包括重置電路，其係可控制以導電地連接該負輸入以及該輸出，放電該回授電容器。
該重置電路可以耦接至內含在該感測元件中的該時序電路，並且該時序電路可以控制該重置電路以放電該回授電容器，以藉此將該電荷量測電路轉變至上述的重置狀態。
接著，該時序電路可以控制該重置電路以從該輸出斷開該負輸入，藉此容許該回授電容器能夠保持一電荷。此事件將會使得該電荷量測電路從該重置狀態轉變至一量測備妥狀態，其中藉由該感測結構所載有的電荷可以利用該電荷放大器來加以量測。
根據實施例，該指紋感測裝置可以進一步包括提供激勵信號的電路，其係用於提供一呈現相關於該手指的一電位的一時變的激勵電位 之激勵信號，該時變的激勵電位係包含從一第一電位至一第二電位並且回到該第一電位之反復出現的變化；該些感測元件的每一個可以進一步包括連接至該電荷量測電路的解調變電路，其係用於組合來自該電荷量測電路的該輸出信號以及一時序相關於該激勵信號的解調變信號以提供一組合的信號，該組合的信號係包含一指出藉由該感測結構所載有的該電荷的該變化之DC信號成分；以及該指紋感測裝置可以進一步包括連接至該些感測元件的每一個的讀出電路，其係用於根據來自該些感測元件的每一個的該DC信號成分來提供該指紋圖案的一表示。
於是，一時變的電位應該被理解為表示一具有一相關於一參考電位隨著時間而改變的大小之電位。該時變的激勵電位譬如可以被提供為一脈波串，其係具有一脈波重複頻率、或是脈波重複頻率的一組合。在此種脈波串中的脈波例如可以是方波脈波。或者是，該時變的激勵電位可被提供為一正弦波、或是正弦波的一組合。
本案發明人已經體認到該些感測元件之所要的較快的操作可以藉由以該感測信號之所要的資訊內容(亦即，上述的在藉由該感測結構所載有的電荷上的變化)係藉由一DC信號或是一接近DC信號(相關於該指紋感測系統的一參考電位之固定的電壓)來加以指出的此種方式，在該感測元件或是群組的感測元件中本地至少部份地解調變該感測信號來加以達成，而在功率消耗上並無對應的增加。
藉由從每一個感測元件輸出由該感測結構所載有的該電荷的該變化為一DC信號成分，將不需要在電位上對抗該讀出線的寄生電容以上下移動該讀出線，此係提供每一讀出事件之大為降低的能量消耗。
根據各種實施例，該電容式指紋感測裝置可以進一步包括提供激勵信號的電路，其係連接至該正輸入並且被配置以將一在該正輸入的電位從一第一電位改變至一第二電位，以藉此改變該感測結構的一電位，藉此提供在該手指與該感測結構之間的電位差上的變化。
該提供激勵信號的電路可以是切換電路，其係被配置以切換在被提供於不同的線上的兩個或多個不同的電位之間。替代或是組合地，該提供激勵信號的電路可包括至少一被配置以提供一例如是方波電壓信號或是正弦波電壓信號之時變的電位之信號源。
根據實施例，每一個感測元件可包括用於該特定的感測元件的提供激勵信號的電路。
再者，對於每一個感測元件而言，該時序電路可以連接至該提供激勵信號的電路，以用於在一第一激勵轉變時間提供一第一激勵控制信號至該提供激勵信號的電路，以用於在電位上觸發從該第一電位至該第二電位的變化；並且在一第二激勵轉變時間提供一第二激勵控制信號至該提供激勵信號的電路，以用於在電位上觸發一從該第二電位回到該第一電位的變化。
根據各種實施例，該電荷量測電路可包括取樣電路，其係用於在該手指與該感測結構之間的該電位差上的變化之前的一第一取樣時間取樣一指出藉由該感測結構所載有的一電荷的信號；以及在該手指與該感測結構之間的該電位差上的變化之後的一第二取樣時間取樣指出藉由該感測結構所載有的該電荷之該信號。
該取樣電路可包括第一及第二取樣電容器、以及切換電路， 其係可控制以在該第一取樣時間提供上述指出藉由該感測結構所載有的該電荷的信號至該第一取樣電容器，並且在該第二取樣時間提供該信號至該第二取樣電容器。
在第一及第二取樣時間取樣該感測信號的程序係大致被稱為關聯的雙重取樣，並且移除該指紋感測裝置可能遭受到的偏移以及共模雜訊的至少低頻的成分之大部分。
該時序電路可以有利的是連接至該取樣電路，以用於在該第一取樣時間提供一第一取樣控制信號至該取樣電路以用於執行該第一信號的取樣；並且在該第二取樣時間提供一第二取樣控制信號至該取樣電路以用於執行該第二信號的取樣。
在各種的實施例中，根據本發明的電容式指紋感測裝置可以有利的是進一步包括讀出電路，其係連接至該些感測元件的每一個並且被配置以根據來自該些感測元件的每一個的該輸出信號以提供該指紋圖案的一表示。
該指紋圖案的該表示可以由該讀出電路提供至其它在該電容式指紋感測裝置外部的電路。
根據本發明的各種實施例的電容式指紋感測裝置可以有利的是內含在一電子裝置中，其進一步包括處理電路，該處理電路係被配置以：從該指紋感測裝置獲得該指紋圖案的該表示；根據該表示來認證一使用者；以及只有在該使用者根據該表示而被認證後，才執行至少一使用者請求的程序。該電子裝置例如可以是一例如行動電話或平板電腦的手持式通訊裝置、一電腦、或是一例如手錶或類似者的電子式可穿戴的用品。
根據本發明的一第二特點，其係提供有一種感測一手指的一指紋圖案之方法，其係利用一包括複數個感測元件的電容式指紋感測器，該複數個感測元件係分別包含：一保護的介電頂端層，其將被該手指所觸碰；一被配置在該頂端層下面的導電的感測結構；以及連接至該感測結構的電荷量測電路，其係用於依序地轉變在至少一第一量測狀態以及一第二量測狀態之間以執行一量測序列，此係從該電荷量測電路產生一指出藉由該感測結構所載有的一電荷的一變化之輸出信號，該變化係產生自一在該手指與該感測結構之間的電位差上的一變化，其中對於該些感測元件的每一個而言，該方法係包括以下步驟：提供一界定一第一事件的第一信號；延遲該第一信號以用於提供一界定一在時間上相關於該第一事件而被延遲的第二事件的第二信號；以及利用該第二信號作為一控制信號來控制該電荷量測電路，以從該第一量測狀態轉變至該第二量測狀態。
該延遲的步驟可以有利的是包括使得該第一信號通過一延遲元件的步驟。
根據各種實施例，該電容式指紋感測裝置可包括取樣電路，其係用於取樣該電荷量測裝置的輸出信號；提供激勵信號的電路，其係用於提供在該手指與該感測結構之間的電位差上的變化；以及讀出電路，其係連接至該些感測元件的每一個並且被配置以根據來自該些感測元件的每一個的該輸出信號以提供該指紋圖案的一表示，並且該方法可以包括以下的步驟：提供一選擇信號以用於選擇一感測元件；延遲該選擇信號以用於提供一重置信號；提供該重置信號至該電荷量測電路以用於將該電荷量測電路轉變至一重置狀態；延遲該重置信號以用於提供一量測備妥信號；提 供該量測備妥信號至該電荷量測電路，以用於終止該重置狀態並且轉變至一量測備妥狀態；延遲該量測備妥信號以用於提供一第一取樣控制信號；在一第一取樣時間提供該第一取樣控制信號至該取樣電路，以用於觸發一指出藉由該感測結構所載有的一電荷之第一信號的取樣；延遲該第一取樣控制信號以用於提供一第一激勵控制信號；提供該第一激勵控制信號至該提供激勵信號的電路，以用於達成在該手指與該感測結構之間的電位差上的該變化；延遲該第一激勵控制信號以用於提供一第二取樣控制信號；並且在一第二取樣時間提供該第二取樣控制信號至該取樣電路，以用於觸發一指出藉由該感測結構所載有的一電荷之第二信號的取樣。
透過本發明的此第二特點的進一步實施例以及所獲得的效果係大部分類似於上述針對於本發明的第一特點的那些實施例以及所獲得的效果。
1‧‧‧行動電話
2‧‧‧指紋感測裝置
5‧‧‧感測器陣列
6‧‧‧電源供應器介面
7‧‧‧通訊介面
8‧‧‧感測元件
10a‧‧‧第一接觸墊
10b‧‧‧第二接觸墊
20‧‧‧電容式指紋感測器
21‧‧‧陣列
22‧‧‧電容式感測元件
23‧‧‧列選擇電路
24‧‧‧行選擇電路
26‧‧‧讀出電路
27‧‧‧狀態機
28‧‧‧激勵信號放大器
29‧‧‧指令
30‧‧‧保護的介電頂端層
31‧‧‧手指
32‧‧‧導電的感測結構(板)
33‧‧‧電荷放大器
34‧‧‧重置開關
35‧‧‧負輸入
36‧‧‧正輸入
37‧‧‧輸出
38‧‧‧回授電容器
39‧‧‧放大器
41‧‧‧取樣保持電路(S/H電路)
42‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)
50‧‧‧電荷量測電路
51‧‧‧時序電路
53‧‧‧輸出
73‧‧‧可控制的電壓源
74‧‧‧取樣保持電路
75‧‧‧第一取樣電容器
76‧‧‧第一取樣開關
77‧‧‧第一輸出
79‧‧‧第二取樣電容器
80‧‧‧第二取樣開關
81‧‧‧第二輸出
83‧‧‧第一AND閘
84‧‧‧第一延遲元件
85‧‧‧第二延遲元件
86‧‧‧第二AND閘
87‧‧‧第一反相器
88‧‧‧第三延遲元件
89‧‧‧第四延遲元件
90‧‧‧第三AND閘
91‧‧‧第二反相器
92‧‧‧第五延遲元件
93‧‧‧第六延遲元件
94‧‧‧第四AND閘
95‧‧‧第三反相器
96‧‧‧第七延遲元件
97‧‧‧第八延遲元件
98‧‧‧第五AND閘
99‧‧‧第四反相器
100‧‧‧延遲元件
101‧‧‧第一CMOS反相器
102‧‧‧第二CMOS反相器
ACT‧‧‧啟動信號
C-ACT‧‧‧行啟動信號
DRV‧‧‧驅動(激勵)信號
R-ACT‧‧‧列啟動信號
RST‧‧‧重置信號
S1‧‧‧第一取樣控制信號
S2‧‧‧第二取樣控制信號
S0-S9‧‧‧量測狀態
本發明的這些特點以及其它特點現在將會參考展示本發明的一範例實施例之所附的圖式來更詳細地加以描述，其中：圖1係概要地描繪一包括根據本發明的一範例實施例的一種指紋感測系統之行動電話；圖2係概要地展示在圖1中的指紋感測裝置；圖3a-b是根據習知技術的一指紋感測裝置的概要的方塊圖；圖3c是概要地描繪在圖3a-b中的指紋感測裝置的操作的電路圖；圖4是描繪用於根據本發明的實施例的電容式指紋感測裝置以及用於根據在圖3c中的習知技術的指紋感測裝置之一範例的量測序列的時序圖； 圖5a-b係概要地描繪內含在根據本發明的實施例的一指紋感測裝置中的一感測元件；圖6a是在圖5b中的感測元件的一部分的概要的電路圖，其係包含該電荷量測電路；圖6b係概要地描繪一用於控制藉由在圖6a中的電荷量測電路所執行的量測序列的時序之時序電路；以及圖7是內含在圖6b的時序電路中的一延遲元件的電路圖。
在本案的詳細說明中，根據本發明的指紋感測裝置及方法的各種實施例係主要參考一種電容式指紋感測裝置來加以敘述的，其中每一個感測元件係包括電荷量測電路，其係包含一用於量測藉由該感測結構所載有的電荷的電荷放大器；提供激勵信號的電路，其係用於提供一激勵或驅動信號至該感測結構；以及時序電路，其係包括複數個用於控制該電荷放大器以及該提供激勵信號的電路的操作之延遲元件。再者，該電容式指紋感測裝置係被描繪為一觸控感測器，其被給定尺寸並且配置以從一靜止的手指獲得一指紋表示。
應注意到的是，此絕非限制本發明的範疇，本發明同樣良好地包含例如是一種電容式指紋感測裝置，其係包含另一電路配置以用於量測在藉由該感測結構所載有的電荷上的變化，該變化係產生自一在該手指與該感測結構之間的電位差上的變化。再者，本發明並不限於其中在電位差上的此變化係藉由驅動該感測元件的感測結構來加以達成之電容式指紋感測裝置。該電位差可以替代地藉由直接、或是經由與一或數個目前被選 擇用於感測的感測元件不同的其它感測元件來提供該激勵信號至該手指來加以達成。此種其它感測元件可被程式化以作用為驅動元件。其它的感測器陣列配置，例如是一種用於從一移動的手指獲得一指紋表示之所謂的滑動式(swipe)感測器(或是線感測器)亦在本發明的如同藉由所附的申請專利範圍所界定的範疇內。
圖1係概要地描繪根據本發明的一範例實施例的一種指紋感測裝置的一應用，其係具有一行動電話1以及一整合的指紋感測裝置2的形式。該指紋感測裝置2例如可被使用於解鎖該行動電話1，且/或用於授權利用該行動電話來加以實行的交易、等等。
圖2係概要地展示內含在圖1的行動電話1中的指紋感測裝置2。如同在圖2中可見的，該指紋感測裝置2係包括一感測器陣列5、一電源供應器介面6以及一通訊介面7。該感測器陣列5係包括大量的感測元件8(該些感測元件中只有一個是已經利用一元件符號來指出，以避免圖面的凌亂)，每一個感測元件都是可控制的，以感測介於一內含在該感測元件8中的感測結構(頂端板)與一接觸該感測器陣列5的頂表面的手指的表面之間的一距離。
該電源供應器介面6係包括第一接觸墊10a以及第二接觸墊10b，其在此被展示為焊墊，以用於一供應電壓Vsupply至該指紋感測器2的連接。
該通訊介面7係包括一些焊墊，以用於容許控制該指紋感測器2並且用於從該指紋感測器2獲得指紋資料。
為了有助於本發明的實施例的理解，已知的電容式指紋感測 器的一個例子現在將會參考圖3a-c來加以提供。
圖3a是根據習知技術的一電容式指紋感測器20的概要的方塊圖。參照圖3a，該指紋感測器20係包括一陣列21的電容式感測元件22、列選擇電路23、行選擇電路24、讀出電路26、一狀態機27以及一激勵信號放大器28。
該狀態機27係接收由指向狀態機27的寬箭頭29所描繪的指令，並且根據所接收到的指令，該狀態機27係控制列選擇電路23、行選擇電路24、以及讀出電路26。該狀態機27亦提供一激勵信號，以用於經由該激勵信號放大器28來提供驅動脈波至該手指。
在已經控制該列選擇電路23以及行選擇電路24以選擇一如同在圖3b中概要地指出的特定的感測元件22之後，該狀態機27亦提供時序控制信號至內含在該感測元件22中的電荷量測電路，並且提供至該讀出電路以用於讀出由該感測元件22所提供的感測信號。尤其，該狀態機27係控制該感測元件22以及讀出電路26以執行一量測序列，該量測序列係包括在複數個序列的量測狀態之間的轉變。此將會在以下參考圖3c以及在圖4中的範例的時序圖來更加詳細地加以描述。
圖3c部分是在圖3a-b的指紋感測裝置20中的感測元件22中之一的概要的橫截面圖，並且部分是描繪如同藉由該狀態機27控制的指紋感測裝置20的操作之功能方塊圖。
參照圖3c，該感測元件22係包括一將被一手指31(圖3c係概要地展示一手指圖案的單一凸起紋的橫截面)觸碰之保護的介電頂端層30、一導電的感測結構(板)32、以及一電荷放大器33。該電荷放大器33係 包括一負輸入35、一正輸入36、一輸出37、一回授電容器38、以及一放大器39。
該負輸入35係連接至該感測結構(板)32，該正輸入36係連接至接地，並且該輸出37係連接至該讀出電路26。
該回授電容器38係連接在該負輸入35與輸出37之間而且界定該電荷放大器33的放大，並且該感測元件22進一步包括一並聯該回授電容器38的重置開關34。
在該感測元件22之外，在圖3c中的方塊圖係概要地指出該狀態機27、激勵信號放大器28、以及包括一取樣保持電路(S/H電路)41以及一類比至數位轉換器(ADC)42的讀出電路26。
當該指紋感測裝置20是在操作中時，該狀態機27係控制該電荷放大器33以及讀出電路26的時序，即如同將會在以下參考圖3a-c以及額外參考圖4來加以描述者。
圖4係描繪用於根據習知技術的指紋感測器20以及用於根據本發明的各種實施例的指紋感測器2之一範例的量測序列。如同透過在以下提供的說明而將會明顯的是，在該習知技術的指紋感測器20與根據本發明的實施例的指紋感測器之間的主要差異是，在圖4中描繪的量測序列或是其它適當的量測序列可以更快地加以執行，此係致能較快的讀出及/或來自每一個感測元件的多個讀數，其係產生改善的量測效能。
參照圖4，在其中所展示的時序圖係從頂端到底部包括一啟動信號ACT、一驅動(激勵)信號DRV、一重置信號RST、一第一取樣控制信號S1、以及一第二取樣控制信號S2。
在該時序圖之下的是，一起構成上述的量測序列之量測狀態S0-S9的序列係概要地加以指出。
為了在圖3a-b中的感測元件22的啟動，指出該感測元件22的一列選擇的信號以及一行選擇的信號通常可加以提供。在圖4之簡化及概要的時序圖中，此種選擇信號係藉由單一啟動信號ACT來加以表示。
在一第一時間t1，該感測元件22係藉由該啟動信號ACT從低到高的轉變來加以啟動。此例如可以牽涉到啟動該放大器39。在和時間t1實質相同的時點，由該狀態機27經由激勵信號放大器28而提供至手指31的驅動(激勵)信號DRV係被控制以從低變成高的。該驅動信號DRV譬如可以透過和一手指電極，例如是一至少部份圍繞該指紋感測器20的邊框(未顯示)的電流連接，而被提供至該手指。或者是，該驅動信號DRV可以電容性耦合至該手指31，其例如是藉由施加該驅動信號至一或數個目前並非在一感測狀態，而是在一驅動狀態的感測元件。
在該時間t1，因此有從該量測序列的"非作用中的(inactive)"狀態S0至第一量測狀態S1的轉變。
該驅動信號DRV至該手指31的施加將會產生在藉由該感測結構32所載有的電荷上的變化。在某段時間以容許來自該電荷放大器的輸出信號穩定化之後，一重置信號RST係在時間t2加以提供，以閉路該重置開關34來藉此放電該回授電容器，並且使得在該電荷放大器33的輸出37的電位參照到該感測結構(板)32的電位。
透過該重置信號的第一側的提供，有一個從該第一量測狀態S1至該第二量測狀態S2(重置狀態)的轉變。
該重置開關34係在時間t3被放開(被容許再次開路)，藉此轉變至第三量測狀態S3(量測備妥狀態)。
在時間t4，有一轉變至第四量測狀態S4，其中該第一取樣控制信號S1係從低變為高的，以控制該取樣保持電路41以取樣在該電荷放大器33的輸出37的感測信號。
在時間t5，有一轉變至第五量測狀態S5，其中該第一取樣控制信號S1係從高變為低的。
接著，在時間t6，該驅動信號DRV係從高變為低的，以改變在該手指21與感測結構32之間的電位差。此也是至第六量測狀態S6的轉變，即如同在圖4中概要地指出者。
在時間t7，有一轉變至第七量測狀態S7，其中該第二取樣控制信號S2係從低變為高的，以控制該取樣保持電路41來第二次取樣在該電荷放大器33的輸出37的感測信號。
在時間t8，有一轉變至第八量測狀態S8，其中該第二取樣控制信號S2係從高變為低的。
最後，在時間t9，有一轉變至第九量測狀態S9，其中該感測元件22係被解除啟動，並且該驅動信號DRV再次從低變為高的。該第九量測狀態S9是和最初的"非作用中的"狀態S0相同的。
儘管未顯示在圖4的時序圖中，該量測序列可以額外包含控制該ADC 42以將該S/H 41的輸出轉換成為一代表在該手指31與感測結構32之間的電容耦合之數位值。
在圖3a-b的習知技術的指紋感測系統中，在量測狀態之間 的轉變的時序係藉由全域的狀態機，針對於該些感測元件22的每一個來加以控制。例如，由於信號線至該些感測元件22的繞線，狀態轉變的時序可能會隨著感測元件的不同而稍微變化。譬如，該重置信號RST的時序可能會在感測元件之間有所變化。若在該第二時間t2的轉變至該重置狀態S2之前有充分的時間及/或在該第三時間t3從該重置狀態S2轉變至該量測備妥狀態S3之後有充分的時間，則該量測將會是成功的。然而，若該量測頻率被增高而使得用於該量測週期之總可利用的時間被縮短，則在量測狀態之間的全域控制的轉變的時序上的變化係變成過大的情況可能會出現，因而該量測係受到影響。
如同在以下將會進一步描述的，此情況可加以改善，並且在一較高的量測頻率下的電容式指紋量測係透過本發明的實施例而被提供。
圖5a-b係概要地描繪內含在根據本發明的實施例的一種電容式指紋感測裝置中的一感測元件。
首先參考圖5a，來自在圖2中的感測器陣列5之一感測元件8係和其最接近的相鄰者一起被展示。如同在以上參考在圖3a-c中的習知技術的電容式指紋感測裝置20所述的，將要感測在其感測結構與手指31之間的電容性耦合的感測元件可以利用來自列選擇電路以及行選擇電路的啟動信號來加以選擇。此種啟動信號在圖5a中係被指出為R-ACT以及C-ACT。像是此種的啟動信號亦被提供以選擇在根據上述的習知技術的指紋感測裝置20中之一特定的感測元件22。亦如同以上所提及的，在該指紋感測裝置20中，有額外的時序控制信號從該狀態機27被指定路由至每一個感測元件22。在圖3a-c的指紋感測器20中，例如是該重置信號RST的這些 額外的時序控制信號係從該狀態機27提供至每一個感測元件，以提供如上參考圖4所述的量測序列的至少一部分之中央時序控制。
如同將會在以下加以描述的，根據本發明的實施例的電容式指紋感測裝置係相對地在每一個感測元件8或是群組的感測元件中本地提供用於在該量測序列中的狀態轉變之時序控制信號。此係容許有譬如具有例如是上述的重置控制信號RST的控制信號之更一致且精確的時序之改善的時序控制。
參照圖5b，在該電容式指紋感測裝置2中的每一個感測元件8係包括電荷量測電路50以及時序電路51。
該電荷量測電路50係連接至該感測結構(板)32以用於量測藉由該感測結構32所載有的電荷的變化，該變化係產生自在該手指31與感測結構32之間的電位差上的變化。如上參考圖4所述的，此量測係藉由執行包括轉變通過一序列的量測狀態之一量測序列來加以實行。該電荷量測電路50係具有一輸出53以用於提供一指出藉由該感測結構32所載有的電荷的變化之信號，該變化係產生自在該感測結構32的電位與該手指31的電位之間的電位差上的變化。
該時序電路51係連接至該電荷量測電路50，以用於控制該些量測狀態中的至少一個的一時序。
如同在圖5b中概要地描繪的，該時序電路可以接收一或數個控制信號以用於觸發該感測元件8的一量測操作。譬如，上述的列與行啟動信號R-ACT及C-ACT可以藉由該時序電路50來加以接收，此之後可以獨立地提供各種的時序控制信號至該電荷量測電路50，即如同藉由在圖 5b中的箭頭概要地指出者。
在此所提供而且利用來自圖4的量測狀態表示S0-S9的例子中，內含在該感測元件8中的時序電路51係因此控制在圖4中指出的量測狀態中的至少一個的時序。
透過此種本地的控制內含在該量測序列中的量測狀態中的至少一個的時序，在量測狀態之間的轉變的時序可以更準確及/或一致地加以控制，此係容許在轉變之間有較短的時間，此於是容許有較高的量測頻率。
在圖5b中的電荷量測電路50的一範例實施例現在將會參考圖6a來加以描述。
在圖6a中的電荷量測電路50係包括一電荷放大器33、在此是藉由一可控制的電壓源73來加以表示的提供激勵信號的電路、以及取樣保持電路74。
如上針對於在圖3b中的感測元件22所述的，在圖6a的電荷量測電路50中的電荷放大器係包括一負輸入35、一正輸入36、一輸出37、一回授電容器38、以及一放大器39。
該負輸入35係連接至該感測結構(板)32，並且該輸出37係連接至內含在該感測元件8中的取樣保持電路74。
該回授電容器38係連接在該負輸入35與輸出37之間而且界定該電荷放大器33的放大，並且該感測元件22進一步包括一並聯該回授電容器38的重置開關34。
並非是直接連接至接地或是另一參考電位，該正輸入36而 是連接至該可控制的電壓源73。
該取樣保持電路74係包括一第一取樣電容器75、一第一取樣開關76及一第一輸出77、以及一第二取樣電容器79、一第二取樣開關80以一第二輸出81。
如同藉由在圖6a中的箭頭概要地指出的，該電荷量測電路50可被控制，以利用上述的控制信號(該啟動信號ACT、重置信號RST、驅動控制信號DRV、第一取樣控制信號S1、以及第二取樣控制信號S2)來執行以上參考圖4所述的量測序列。當參考圖4所述的量測序列已經被執行時，在該取樣保持電路74的第一輸出77與第二輸出81之間的電位差將會指出在該感測結構32與手指31之間的電容性耦合。
應注意到的是，在圖6a中的電路圖已經被簡化以使得本發明的實施例的說明變得容易。譬如，在該感測元件8的輸出的位準轉換已經被省略。然而，位準轉換的實施方式對於具有此項技術的通常知識者而言是簡單的。
由於該電荷放大器係以一在該負輸入35的電位實質依循一在該正輸入36的電位(所謂的虛擬的接地)的此種方式來加以配置，因此在該感測結構(板)32的電位將會實質依循透過該可控制的電壓源73的控制而被提供至該正輸入36之相對於包括該電容式指紋感測裝置2的電子裝置的一參考電位之時變的電位。
由於該手指31的電位相關於該電子裝置的參考電位是實質固定的(例如是透過一在該電子裝置與使用者的手之間的電連接)，因此在該電荷放大器33的正輸入36的電位之隨著時間的變化將會在該手指31與感 測結構32之間的電位差上產生變化，其於是將會導致藉由該感測結構32所載有的電荷的變化，該變化係指出在該手指31與感測結構(板)32之間的電容性耦合。
為了使得從指紋感測器2輸出一指出該手指31的指紋圖案的指紋圖案信號變得容易，在該取樣保持電路74的輸出之間的電壓VSH可以利用一類比至數位轉換器而被轉換成為數位形式，該類比至數位轉換器如同在圖3a-c中概要地指出地可被設置在該感測器陣列之外。
參考圖6b，在圖5b中的時序電路51之一範例的配置現在將會加以描述。如同在圖6b中可見的，該時序電路51係包括一第一AND閘83、一第一延遲元件84、一第二延遲元件85、一第二AND閘86、一第一反相器87、一第三延遲元件88、一第四延遲元件89、一第三AND閘90、一第二反相器91、一第五延遲元件92、一第六延遲元件93、一第四AND閘94、一第三反相器95、一第七延遲元件96、一第八延遲元件97、一第五AND閘98、以及一第四反相器99。
如同在圖6b中概要地指出的，該列啟動信號R-ACT以及行啟動信號C-ACT係被輸入至該第一邏輯AND閘83。同樣亦參照到圖6a，該第一AND閘83的輸出係被提供至該電荷量測電路50的放大器39以作為上述的啟動信號ACT、被提供至該第一延遲元件84的輸入、並且被提供至該第四AND閘94。該第一延遲元件84的輸出係被提供至該第二AND閘86，並且被提供至該第二延遲元件85的輸入。該第二延遲元件85的輸出係經由該第一反相器87而被提供至該第二AND閘86，並且被提供至該第三延遲元件88的輸入。該第三延遲元件88的輸出係被提供至該第三AND閘 90的輸入，並且被提供至該第四延遲元件89的輸入。該第四延遲元件89的輸出係經由該第二反相器91而被提供至該第三AND閘90，並且被提供至該第五延遲元件92的輸入。該第五延遲元件92的輸出係被提供至該第六延遲元件93的輸入。該第六延遲元件93的輸出係經由該第三反相器95而被提供至該第四AND閘94，並且被提供至該第七延遲元件96的輸入。該第七延遲元件96的輸出係被提供至該第八延遲元件97的輸入以及該第五AND閘98的輸入。最後，該第八延遲元件97的輸出係經由該第四反相器99而被提供至該第五AND閘98的輸入。
當包括在圖6a中的電荷量測電路50以及在圖6b中的時序電路51的感測元件8係藉由將該列啟動信號R-ACT以及行啟動信號C-ACT兩者設定為高的而被選出時，用於該感測元件8的啟動信號ACT係變為高的(在參考圖4的時間t1)。來自該第一AND閘83的輸出係通過該第一延遲元件84，並且被延遲一第一時間延遲ΔT1以提供該啟動信號ACT的一第一延遲的版本至該第二AND閘86。
該第一時間延遲ΔT1係在圖4中對應於t2-t1，並且決定該第一量測狀態S1的持續期間。
來自該第一延遲元件84的輸出亦被提供至該第二延遲元件85的輸入，並且被延遲以提供該啟動信號ACT的一第二延遲的版本。
該啟動信號ACT的第二延遲的版本係經由該第一反相器87而被提供至該第二AND閘86的輸入，以在該第二AND閘86的輸出上達成該重置控制信號RST。
該第二時間延遲ΔT2係在圖4中對應於t3-t2，並且決定該第 二量測狀態S2的持續期間(其中該重置控制信號RST是高的)。
該時序電路51的其餘部分係用相同的方式作用，其中該些延遲元件是被配置以達成在圖4的時序圖中所展示的控制信號。
於是，該第三時間延遲ΔT3係在圖4中對應於t4-t3並且決定該第三量測狀態S3的持續期間，該第四時間延遲ΔT4係在圖4中對應於t5-t4並且決定該第四量測狀態S4的持續期間，依此類推。
應注意到的是，該時序電路51是用於描繪利用延遲元件以及邏輯閘的一組合，以用於本地控制內含在該感測元件中的電荷量測電路的量測狀態的時序的原理之一簡化的例子。根據實際的實施方式，該時序電路可包括用於譬如是信號成形及/或時序之額外或是其它的電路。根據在此提供的說明，熟習技術者將會能夠在無過度的負擔下設計一時序電路之適當的實施方式。
應瞭解的是，較少或是額外的時序控制信號可以根據特定實施例，從該時序電路51獨立地提供至該感測電路50。
圖7係展示一延遲元件100之一舉例說明的例子，其可以內含在圖6a的時序電路51中。
該延遲元件100係包括串聯連接的一第一CMOS反相器101以及一第二CMOS反相器102。此延遲元件的時間延遲將會依據內含在該延遲元件100中的構件的尺寸而定，並且該時間延遲因此可以在設計該延遲元件時加以設定。若相當長的延遲時間是所要的，則另外的CMOS反相器可加以串聯耦接。
熟習此項技術者係理解到本發明絕非受限於上述的較佳實 施例。相反地，許多修改及變化都可能是在所附的申請專利範圍的範疇之內。
在該申請專利範圍中，該字詞"包括"並不排除其它的元件或步驟，並且該不定冠詞"一"或是"一個"並不排除複數。單一處理器或是其它單元可以實現在該申請專利範圍中所述的數個項目的功能。單純的事實是某些手段係被闡述在相互不同的附屬項申請專利範圍中，但是此並非指出這些手段的一組合無法有利地被利用。一電腦程式可以被儲存/散布在一例如是和其它硬體一起供應或是作為其它硬體的部分之一光學儲存媒體或是一固態的媒體的適當的媒體上，但是亦可以用其它形式來加以散布，例如是經由網際網路或是其它有線或無線的電信系統。任何在該申請專利範圍中的元件符號都不應該被解釋為限制該範疇。

Claims (25)

  1. 一種用於感測一手指的一指紋圖案之電容式指紋感測裝置，該電容式指紋感測裝置係包括複數個感測元件，該複數個感測元件中的每一個感測元件分別包含：一保護的介電頂端層，其將被該手指所觸碰；一被配置在該頂端層下面的導電的感測結構；連接至該感測結構的電荷量測電路，其係用於依序地轉變在至少一第一量測狀態以及一第二量測狀態之間以執行一量測序列，此係從該電荷量測電路產生一指出藉由該感測結構所載有的一電荷的一變化之輸出信號，該變化係產生自一在該手指與該感測結構之間的電位差上的一變化；以及連接至該電荷量測電路的時序電路，其係用於獨立地提供至少一時序控制信號至該電荷量測電路，藉以控制該些量測狀態中的至少一個的一時序，其中該時序電路包括至少一延遲元件。
  2. 根據申請專利範圍第1項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路係被組態設定以控制該電荷量測電路以在一藉由一第一事件以及一相關於該第一事件的時間延遲所界定的轉變時間從該第一量測狀態轉變至該第二量測狀態。
  3. 根據申請專利範圍第2項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路係包括至少一第一延遲元件，其係具有一用於接收一界定該第一事件的第一信號的輸入、以及一用於提供一界定一相關於該第一事件而被延遲的第二事件的第二信號的輸出。
  4. 根據申請專利範圍第3項之電容式指紋感測裝置，其中該第二事件係包括從該第一量測狀態至該第二量測狀態的轉變。
  5. 根據申請專利範圍第3項之電容式指紋感測裝置，其中該第一延遲元件的輸出係耦接至該電荷量測電路，以用於容許該第二信號能夠控制該電荷量測電路的操作。
  6. 根據申請專利範圍第3項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路進一步包括一第二延遲元件，其係具有一耦接至該第一延遲元件的輸出之輸入、以及一用於提供一界定一相關於該第二事件而被延遲的第三事件的第三信號之輸出。
  7. 根據申請專利範圍第6項之電容式指紋感測裝置，其中該第二延遲元件的輸出係耦接至該電荷量測電路，以用於容許該第三信號能夠控制該電荷量測電路的操作。
  8. 根據申請專利範圍第6項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路進一步包括至少一耦接在該第一延遲元件的輸出與該第二延遲元件的輸入之間的邏輯閘。
  9. 根據申請專利範圍第3項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路係包括複數個延遲元件，每一個延遲元件係具有一輸入以及一輸出，該些延遲元件係被配置成一序列的延遲元件，其係以該些延遲元件的每一個的輸出係耦接至在該序列的延遲元件中的一下一個的輸入之此種方式而被配置。
  10. 根據申請專利範圍第9項之電容式指紋感測裝置，其中該序列是一閉迴路的序列。
  11. 根據申請專利範圍第2項之電容式指紋感測裝置，其中，對於該些延遲元件的每一個延遲元件，該第一事件係藉由一在該感測元件之外產生的啟動信號來加以提供的。
  12. 根據申請專利範圍第1項之電容式指紋感測裝置，其中該量測序列至少包括：一重置狀態，其中在該電荷量測電路的一輸出的一電位係參照到該感測結構的一電位。
  13. 根據申請專利範圍第1項之電容式指紋感測裝置，其中該電荷量測電路係包括一電荷放大器，其係包含：一連接至該感測結構的負輸入；一正輸入；一輸出；一連接在該負輸入與該輸出之間的回授電容器；以及至少一在該正輸入及負輸入與該輸出之間的放大器級，其中該電荷放大器係以一在該負輸入的電位實質依循一在該正輸入的電位的此種方式來加以配置。
  14. 根據申請專利範圍第13項之電容式指紋感測裝置，其中該電容式指紋感測裝置進一步包括：提供激勵信號的電路，其係連接至該正輸入並且被配置以將一在該正輸入的電位從一第一電位改變至一第二電位，以藉此改變該感測結構的一電位，藉此提供在該手指與該感測結構之間的電位差上的變化。
  15. 根據申請專利範圍第14項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路係連接至該提供激勵信號的電路以用於：在一第一激勵轉變時間提供一第一激勵控制信號至該提供激勵信號的電路，以用於在電位上觸發從該第一電位至該第二電位的變化；以及在一第二激勵轉變時間提供一第二激勵控制信號至該提供激勵信號的電路，以用於在電位上觸發一從該第二電位回到該第一電位的變化。
  16. 根據申請專利範圍第1項之電容式指紋感測裝置，其中：該指紋感測裝置進一步包括提供激勵信號的電路，其係用於提供一呈現一相關於該手指的一電位的時變的激勵電位之激勵信號，該時變的激勵電位係包含從一第一電位至一第二電位並且回到該第一電位之反復出現的變化；該些感測元件的每一個進一步包括連接至該電荷量測電路的解調變電路，其係用於組合來自該電荷量測電路的該輸出信號以及一時序相關於該激勵信號的解調變信號以提供一組合的信號，該組合的信號係包含一指出藉由該感測結構所載有的該電荷的該變化之DC信號成分；以及該指紋感測裝置進一步包括連接至該些感測元件的每一個的讀出電路，其係用於根據來自該些感測元件的每一個的該DC信號成分來提供該指紋圖案的一表示。
  17. 根據申請專利範圍第16項之電容式指紋感測裝置，其中該解調變電路係包括信號放大電路，以用於將該感測信號乘上該解調變信號。
  18. 根據申請專利範圍第16項之電容式指紋感測裝置，其中該解調變電路進一步包括一低通濾波器，以用於容許該DC信號成分通過，同時移除較高頻的成分。
  19. 根據申請專利範圍第1項之電容式指紋感測裝置，其中該電荷量測電路係包括取樣電路以用於：在該手指與該感測結構之間的該電位差上的該變化之前的一第一取樣時間取樣一指出藉由該感測結構所載有的一電荷之信號；以及在該手指與該感測結構之間的該電位差上的該變化之後的一第二取樣時間取樣指出藉由該感測結構所載有的該電荷之該信號。
  20. 根據申請專利範圍第19項之電容式指紋感測裝置，其中該時序電路係連接至該取樣電路以用於：在該第一取樣時間提供一第一取樣控制信號至該取樣電路以用於執行該第一信號的取樣；以及在該第二取樣時間提供一第二取樣控制信號至該取樣電路以用於執行該第二信號的取樣。
  21. 根據申請專利範圍第1項之電容式指紋感測裝置，其進一步包括讀出電路，其係連接至該些感測元件的每一個並且被配置以根據來自該些感測元件的每一個的該輸出信號以提供該指紋圖案的一表示。
  22. 一種電子裝置，其係包括：根據申請專利範圍第21項之指紋感測裝置；以及處理電路，其係被配置以：從該指紋感測裝置獲得該指紋圖案的該表示；根據該表示來認證一使用者；以及只有在該使用者根據該表示而被認證後，才執行至少一使用者請求的程序。
  23. 一種感測一手指的一指紋圖案之方法，其係利用一包括複數個感測元件的電容式指紋感測器，該複數個感測元件中的每一個感測元件係分別包含：一保護的介電頂端層，其將被該手指所觸碰；一被配置在該頂端層下面的導電的感測結構；以及連接至該感測結構的電荷量測電路，其係用於依序地轉變在至少一第一量測狀態以及一第二量測狀態之間以執行一量測序列，此係從該電荷量測電路產生一指出藉由該感測結構所載有的一電荷的一變化之輸出信號，該變化係產生自一在該手指與該感測結構之間的電位差上的一變化，其中該方法係對於該些感測元件的每一個感測元件包括以下步驟：提供一界定一第一事件的第一信號；在該感測元件中，利用至少一延遲元件來延遲該第一信號以用於提供一界定一在時間上相關於該第一事件而被延遲的第二事件的第二信號；以及利用該第二信號作為一控制信號來控制該電荷量測電路，以從該第一量測狀態轉變至該第二量測狀態。
  24. 根據申請專利範圍第23項之方法，其中該延遲的步驟係包括以下步驟：使得該第一信號通過該至少一延遲元件。
  25. 根據申請專利範圍第23項之方法，其中該電容式指紋感測裝置係包括：取樣電路，其係用於取樣該電荷量測裝置的輸出信號；提供激勵信號的電路，其係用於提供在該手指與該感測結構之間的電位差上的該變化：以及讀出電路，其係連接至該些感測元件的每一個並且被配置以根據來自該些感測元件的每一個的該輸出信號以提供該指紋圖案的一表示，其中該方法係包括以下步驟：提供一選擇信號以用於選擇一感測元件；延遲該選擇信號以用於提供一重置信號；提供該重置信號至該電荷量測電路，以用於轉變該電荷量測電路至一重置狀態；延遲該重置信號以用於提供一量測備妥信號；提供該量測備妥信號至該電荷量測電路，以用於終止該重置狀態並且轉變至一量測備妥狀態；延遲該量測備妥信號以用於提供一第一取樣控制信號；在一第一取樣時間提供該第一取樣控制信號至該取樣電路，以用於觸發一指出藉由該感測結構所載有的一電荷之第一信號的取樣；延遲該第一取樣控制信號以用於提供一第一激勵控制信號；提供該第一激勵控制信號至該提供激勵信號的電路，以用於達成在該手指與該感測結構之間的電位差上的該變化；延遲該第一激勵控制信號以用於提供一第二取樣控制信號；以及在一第二取樣時間提供該第二取樣控制信號至該取樣電路，以用於觸發一指出藉由該感測結構所載有的一電荷之第二信號的取樣。
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