指纹感测器的感测方法及电路技术

本发明专利技术是一种指纹感测器的感测方法及电路，该感测方法包括以下步骤：(a)于第一时相，将一第一电压施加至一待测量电极板以及一邻近于该待测量电极板的导体，并设定一感测电容的电压，其中该感测电容耦接在一运算放大器的一第一输入端与输出端之间，在该第一时相下，该待测量电极板不连接该运算放大器的第一输入端；以及(b)于第二时相，停止施加该第一电压至该待测量电极板与该导体，将一第二电压施加至该导体与该运算放大器的一第二输入端，并将该待测量电极板连接至该第一输入端，以使该感测电容的电压发生变化；本发明专利技术有助于避免待测量电极板与周围导体之间的电容影响该待测量电极板的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种指纹感测器，尤指一种指纹感测器的感测方法及电路。
技术介绍
现有投射式电容指纹感测电路检测电极板与手指间的平板电容。如图11所示，电极板PA～PD分别与手指F形成四个平板电容，感测电路50测量这些平板电容，并分别输出电压信号VOA～VOD，这些电压信号VOA～VOD被用来识别电极板PA～PD上方的指纹。感测电路50耦接该四个电极板PA～PD。电极板PA～PD之间存在有边际电容。由于边际电容随指纹深浅的大小变化的特性与平板电容相反，因此测量电容时所获得电压信号VOA会变小，故有必要进一步改良之。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的缺陷，本专利技术主要目的是提供一种指纹感测器的感测方法及电路，可改善待测量电极板与其他导体之间的边际电容影响待测量电极板的检测。欲达上述目的所使用的主要技术手段，是令该指纹感测器的感测方法用以感测一指纹感测器中的一待测量电极板，该感测方法包含：(a)于第一时相，将一第一电压施加至该待测量电极板以及一邻近于该待测量电极板的导体，并设定一感测电容的电压，其中该感测电容耦接在一运算放大器的一第一输入端与输出端之间，在该第一时相下，该待测量电极板不连接该运算放大器的第一输入端；以及(b)于第二时相，停止施加该第一电压至该待测量电极板与该导体，将一第二电压施加至该导体与该运算放大器的一第二输入端，并将该待测量电极板连接至该第一输入端，以使该感测电容的电压发生变化。>欲达上述目的所使用的主要技术手段，本专利技术的感测电路包含：一第一运算放大器，包含有一第一输入端、一第二输入端及一输出端；一第一感测电容，耦接于该第一运算放大器的该第一输入端与该输出端之间；一第一切换单元，其一端连接该待测量电极板，另一端连接一第一电压；一第二切换单元，耦接在该待测量电极板与该第一运算放大器的该第一输入端之间；一第三切换单元，耦接在该第一运算放大器的该输出端与该第一输入端之间；一第四切换单元，其一端连接一导体，另一端连接该第一电压；以及一第五切换单元，其一端连接该导体，另一端连接一第二电压；其中：在第一时相，该第二切换单元与该第五切换单元打开，该第一切换单元闭合，使得该待测量电极板连接至该第一电压，该第四切换单元闭合，使得该导体连接至该第一电压，该第三切换单元闭合；在第二时相，该第一，第三与第四切换单元打开，第五切换单元闭合，该第一运算放大器的该第二输入端与该导体连接该第二电压，该第二切换单元闭合，使得该待测量电极板连接至该第一运算放大器的第一输入端。上述本专利技术指纹感测器的感测方法及电路将该待测量电极板以外的全部或一部份导体，在第一时相及第二时相下分别耦接至不同电压，以消除边际电容的影响。附图说明图1：本专利技术指纹感测器的第一实施例的部份结构示意图。图2：图1感测电路的电路图。图3A及3B：图2于第一及第二时相的电路动作图。图3C：在图3A第一时相与图3B第二时相中各个切换单元的状态以及各个节点的电压变化的波形图。图4：本专利技术指纹感测器的第二实施例的部份剖面结构示意图。图5A及5B：应用于图4的感测电路的电路动作图。图5C：在图5A第一时相与图5B第二时相时各个切换单元的状态以及各个节点的电压变化的波形图。图6说明一既有指纹感测器的静电防护结构示意图。图7：图6感测电路的电路图。图8A及8B：图7于第一及第二时相的电路动作图。图8C：在图8A第一时相与图8B第二时相时各个切换单元的状态以及各个节点的电压变化的波形图。图9A：本专利技术指纹感测器的第三实施例的部份结构示意图。图9B：图9A在第一时相与第二时相时各个切换单元的状态以及各个节点的电压变化的波形图。图10A：本专利技术指纹感测器的第四实施例的部份结构示意图。图10B：图10A在第一时相与第二时相时各个切换单元的状态以及各个节点的电压变化的波形图。图11：既有指纹感测器的部份结构示意图。其中，附图标记：10、10a、10b、10c感测电路11、11a测量单元12、12a、12b控制单元13静电防护电路14多工器20隔离电极板21介电层50感测电路具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。图1为一指纹感测器的示意图，该指纹感测器具有多个电极板PA～PD呈矩阵排列，这些电极板PA～PD连接至一感测电路10。感测电路10的组成如图2所示，包含有多个测量单元11。各测量单元11包含有一运算放大器(即OPA～OPD)、一感测电容(即Cfba～Cfbd)，以及一第一至第三切换单元(即SW1A～SW1D、SW2A～SW2D、SW3A～SW3D)。控制单元12用以控制该第一至第三切换单元SW1A～SW1D、SW2A～SW2D、SW3A～SW3D。如图2示，各测量单元11的组成大致相同。以电极板PA连接的测量单元11为例，运算放大器OPA包含有一反相输入端INA、一非反相输入端IPA及一输出端O/PA，感测电容Cfba耦接于运算放大器OPA的反相输入端INA与输出端O/PA之间。第一切换单元SW1A的一端连接至电极板PA，另一端连接至第一电压VR2，第二切换单元SW2A耦接在电极板PA与运算放大器OPA的反相输入端INA之间，第三切换单元SW3A耦接在运算放大器OPA的输出端O/PA与反相输入端INA之间，运算放大器OPA的非反相输入端IPA连接第二电压VR1。图号CFAB、CFBC、CFCD、CFAC、CFBD、CFAD分别表示两电极板之间存在的边际电容。除了手指与电极板之间的平板电容以及前述边际电容之外，其他对应于节点A～D的寄生电容以Cp1a～Cp1d表示。对应于各反相输入端节点INA～IND的寄生电容则以Cp2a～Cp2d来表示。以下以测量该电极板PA为例(即电极板PA为待测量电极)，说明图2电路的操作方法。于第一时相(激励时相)下，如图3A所示，所有的第二切换单元SW2A～SW2D打开。第一切换单元SW1A～SW1D闭合，使得该第一端点A～D耦接至一第一电压VR2，也就是说，电极板PA～PD都连接第一电压VR2。所有该第三切换单元SW3A～SW3D闭合。在其他实施例中，在第一时相时，只有待测量电极板PA连接的测量单元11中的第三切换单元SW3A闭合，运算放大器OPA的输出端O/PA与反相输入端INA形成短路，此时感测电容Cfba的电压为0(理论值)。第三切换单元SW3A闭合的目的在设定感测电容Cfba的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹感测器的感测方法，其特征在于，用于感测该指纹感测器的一待测量电极板，该感测方法包含：(a)于第一时相，将一第一电压施加至该待测量电极板以及一邻近于该待测量电极板的导体，并设定一感测电容的电压，其中该感测电容耦接在一运算放大器的一第一输入端与输出端之间，在该第一时相下，该待测量电极板不连接该运算放大器的第一输入端；以及(b)于第二时相，停止施加该第一电压至该待测量电极板与该导体，将一第二电压施加至该导体与该运算放大器的一第二输入端，并将该待测量电极板连接至该第一输入端，以使该感测电容的电压发生变化。

【技术特征摘要】
2015.11.23 TW 104138843;2014.12.26 US 62/096,8941.一种指纹感测器的感测方法，其特征在于，用于感测该指纹感测器的一待测量电极
板，该感测方法包含：
(a)于第一时相，将一第一电压施加至该待测量电极板以及一邻近于该待测量电极板
的导体，并设定一感测电容的电压，其中该感测电容耦接在一运算放大器的一第一输入端
与输出端之间，在该第一时相下，该待测量电极板不连接该运算放大器的第一输入端；以及
(b)于第二时相，停止施加该第一电压至该待测量电极板与该导体，将一第二电压施加
至该导体与该运算放大器的一第二输入端，并将该待测量电极板连接至该第一输入端，以
使该感测电容的电压发生变化。
2.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于，该导体为邻近该待测量电极板的一第
一电极板，该第一电极板用于感测指纹。
3.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于，该导体为邻近该待测量电极板的一防
护电极，该防护电极用以提供静电防护。
4.根据权利要求1所述的感测方法，其特征在于：
于步骤(a)进一步将该第一电压施加至一隔离电极板；其中该隔离电极板设置于该待
测量电极的下方；
于步骤(b)进一步停止施加该第一电压，并将该第二电压施加至该隔离电极板。
5.一种指纹感测器的感测电路，其特征在于，用以感测该指纹感测器中的一待测量电
极板，该感测电路包含：
一第一运算放大器，包含有一第一输入端、一第二输入端及一输出端；
一第一感测电容，耦接于该第一运算放大器的该第一输入端与该输出端之间；
一第一切换单元，其一端连接该待测量电极板，另一端连接一第一电压；
一第二切换单元，耦接在该待测量电极板与该第一运算放大器的该第一输入端之间；
一第三切换单元，耦接在该第一运算放大器的该输出端与该第一输入端之间；
一第四切换单元，其一端连接一导体，另一端连接该第一电压；以及
一第五切换单元，其一端连接该导体，另一端连接一第二电压；
其中：
在第一时相，该第二切换单元与该第五切换单元打开，该第一切换单元闭合，使得该待
测量电极板连接至该第一电压，该第四切换单元闭合，使得该导体连接至该第一电压，该第
三切换单元闭合；
在第二时相，该第一，第三与第四切换单元打开，第五切换单元闭合，该第一运...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昭锜，
申请(专利权)人：义隆电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71