本發(fā)明涉及一種指紋識(shí)別技術(shù)，且特別涉及一種電容式指紋識(shí)別裝置。

背景技術(shù)：

電容式指紋識(shí)別裝置具有尺寸小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用在各種電子設(shè)備中。電容式指紋識(shí)別裝置包括由多個(gè)感測(cè)電極所構(gòu)成的感測(cè)陣列，并利用感測(cè)電極相對(duì)于手指表面的脊紋與溝紋所形成的電容差異來取得指紋影像。然而，感測(cè)電極相對(duì)于脊紋與溝紋所形成的電容差異并不大。例如，感測(cè)電極相對(duì)于脊紋與溝紋所形成的電容可能只有0.1ff(femtofarad)和1ff。因此，指紋識(shí)別裝置往往很容易受到環(huán)境中的寄生電容的影響，從而無法準(zhǔn)確地識(shí)別出指紋，進(jìn)而降低了指紋識(shí)別裝置的準(zhǔn)確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種指紋識(shí)別裝置，利用阻抗元件傳送參考信號(hào)至讀取線，且鄰近讀取線的信號(hào)線也接收參考信號(hào)。因此，將可降低寄生電容對(duì)指紋識(shí)別裝置所造成的影響，從而可提升指紋識(shí)別裝置的準(zhǔn)確度。

本發(fā)明的指紋識(shí)別裝置，包括感測(cè)陣列、讀取線、第一信號(hào)源以及第一至第三信號(hào)線。感測(cè)陣列包括感測(cè)電極，以檢測(cè)指紋。讀取線設(shè)置在第一金屬層，并電性連接感測(cè)電極。第一信號(hào)源產(chǎn)生參考信號(hào)，并通過阻抗元件電性連接至讀取線。感測(cè)電極與阻抗元件響應(yīng)于參考信號(hào)產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)，且指紋識(shí)別裝置依據(jù)感測(cè)信號(hào)識(shí)別指紋。第一信號(hào)線與第二信號(hào)線設(shè)置在第一金屬層。第三信號(hào)線設(shè)置在第二金屬層。讀取線設(shè)置在第一信號(hào)線與第二信號(hào)線之間。讀取線于第二金屬層的正投影與第三信號(hào)線于第二金屬層的正投影相互重疊。第一至第三信號(hào)線接收參考信號(hào)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的指紋識(shí)別裝置還包括開關(guān)。其中，開關(guān)電性連接在讀取線與感測(cè)電極之間。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述的指紋識(shí)別裝置還包括處理電路。其中， 處理電路電性連接讀取線。當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，處理電路通過讀取線接收感測(cè)信號(hào)，并將感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成感測(cè)信息。

基于上述，本發(fā)明的指紋識(shí)別裝置是利用阻抗元件傳送參考信號(hào)至讀取線，且鄰近讀取線的信號(hào)線也接收參考信號(hào)。因此，讀取線與信號(hào)線上的信號(hào)電平將可同步變動(dòng)。如此一來，將可降低寄生電容對(duì)指紋識(shí)別裝置所造成的影響，從而可提升指紋識(shí)別裝置的準(zhǔn)確度。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合說明書附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的指紋識(shí)別裝置的示意圖。

圖2為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用以說明利用感測(cè)電極來檢測(cè)指紋的電路示意圖。

圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的感測(cè)信號(hào)的波形示意圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)的感測(cè)信號(hào)的波形示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

100：指紋識(shí)別裝置

110：感測(cè)陣列

111～113：感測(cè)電極

121：阻抗元件

122、190：信號(hào)源

130：處理電路

131：放大器

132：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

141～143：開關(guān)

150：讀取線

161～163：信號(hào)線

170：基底

181～183：金屬層

s11：第一邊緣

s12：第二邊緣

cs2：電容

cp21～cp23：寄生電容

s21：參考信號(hào)

s22：感測(cè)信號(hào)

310、320、410、420：曲線

具體實(shí)施方式

圖1為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的指紋識(shí)別裝置的示意圖。如圖1所示，指紋識(shí)別裝置100包括感測(cè)陣列110、阻抗元件121、信號(hào)源122、處理電路130、多個(gè)開關(guān)141～143、讀取線150以及多個(gè)信號(hào)線161～163。其中，阻抗元件121可例如是一電阻，且信號(hào)源122可例如是一信號(hào)產(chǎn)生電路。此外，感測(cè)陣列110包括多個(gè)感測(cè)電極111～113，以檢測(cè)使用者的指紋。

更進(jìn)一步來看，指紋識(shí)別裝置100還包括基底(substrate)170與多個(gè)金屬層181～183。其中，金屬層183、金屬層181以及金屬層182依序堆迭在基底170的上方。換言之，金屬層182設(shè)置在金屬層181與基底170之間，且金屬層181設(shè)置在金屬層183與金屬層182之間。此外，感測(cè)電極111～113設(shè)置在金屬層183。讀取線150、信號(hào)線161與信號(hào)線612設(shè)置在金屬層181。信號(hào)線163設(shè)置在金屬層182。

值得注意的是，讀取線150以及信號(hào)線161與162是位在同一金屬層181，且讀取線150設(shè)置在信號(hào)線161與162之間。此外，讀取線150與信號(hào)線163是位在不同的金屬層，且讀取線150于金屬層182的正投影與信號(hào)線163于金屬層182的正投影相互重疊。亦即，在信號(hào)線163所在的平面上，讀取線150與信號(hào)線163的正投影是重疊的。換言之，信號(hào)線161與162是設(shè)置在讀取線150的兩側(cè)。信號(hào)線163是設(shè)置在讀取線150的正下方。因此，信號(hào)線161～163將可環(huán)繞在讀取線150的左右兩側(cè)以及正下方。

開關(guān)141～143與感測(cè)電極111～113一對(duì)一對(duì)應(yīng)。每一開關(guān)電性連接在讀取線150與所對(duì)應(yīng)的感測(cè)電極之間。例如，開關(guān)141電性連接在讀取線150與感測(cè)電極111之間。另一方面，信號(hào)源122通過阻抗元件121電性連 接至讀取線150。此外，處理電路130包括放大器131與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132。其中，放大器131電性連接在讀取線150與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132之間。

在操作上，使用者的手指可按壓在位于感測(cè)陣列110上方的保護(hù)層(未繪示岀)上，進(jìn)而致使感測(cè)電極111～113與手指表面形成多個(gè)電容。此外，所形成的電容會(huì)隨著手指表面上的脊紋與溝紋而具有不同的電容量。舉例來說，脊紋至感測(cè)電極的距離不同于溝紋至感測(cè)電極的距離。因此，脊紋與感測(cè)電極之間所形成的電容大于溝紋與感測(cè)電極之間所形成的電容。

此外，手指與感測(cè)電極之間的電容可與阻抗元件121形成rc電路(resistor-capacitorcircuit)。此外，rc電路可響應(yīng)于信號(hào)源122所產(chǎn)生的參考信號(hào)產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)。由于rc電路中的電容可響應(yīng)于指紋的不同特征(例如，脊紋與溝紋)而具有不同的電容量，因此rc電路可響應(yīng)于指紋的不同特征而產(chǎn)生具有不同電平的感測(cè)信號(hào)。因此，指紋識(shí)別裝置100將可依據(jù)感測(cè)信號(hào)來識(shí)別使用者的指紋，進(jìn)而取得指紋影像。

舉例來說，指紋識(shí)別裝置100可依序?qū)ㄩ_關(guān)141～143，以依序通過感測(cè)電極111～113來檢測(cè)手指的指紋。例如，當(dāng)開關(guān)141導(dǎo)通，且其余的開關(guān)142～143不導(dǎo)通時(shí)，指紋識(shí)別裝置100可通過感測(cè)電極111來檢測(cè)手指的指紋。此外，圖2為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的用以說明利用感測(cè)電極來檢測(cè)指紋的電路示意圖。如圖2所示，在檢測(cè)期間，感測(cè)電極111與指紋之間可形成電容cs2，且阻抗元件121與電容cs2可形成一rc電路。此外，讀取線150與信號(hào)線161之間可形成一寄生電容。相似地，讀取線150與信號(hào)線162～163之間也可形成多個(gè)寄生電容。其中，圖2中的cp21～cp23用以表示讀取線150與信號(hào)線161～163所形成的寄生電容。

值得注意的是，在一實(shí)施例中，指紋識(shí)別裝置100還包括信號(hào)源190。其中，信號(hào)源122與信號(hào)源190是用以產(chǎn)生相同的參考信號(hào)s21，且信號(hào)線161～163接收信號(hào)源190所產(chǎn)生的參考信號(hào)s21。因此，如圖2所示，寄生電容cp21～cp23的兩端皆是接收參考信號(hào)s21。換言之，在檢測(cè)期間，寄生電容cp21～cp23的兩端的電壓差是維持固定不變的，進(jìn)而致使寄生電容cp21～cp23中的電荷不會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)。亦即，在等效上，寄生電容cp21～cp23對(duì)于rc電路而言可以視為不存在。如此一來，寄生電容cp21～cp23將不會(huì)對(duì)阻抗元件121與電容cs2所形成的rc電路造成影響，進(jìn)而可有效地 提升指紋識(shí)別裝置100的準(zhǔn)確度。

舉例來說，圖3為依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的感測(cè)信號(hào)的波形示意圖。具體而言，當(dāng)感測(cè)電極111是檢測(cè)到指紋中的脊紋時(shí)，感測(cè)電極111與指紋所形成的電容cs2的電容量可例如是1ff。亦即，當(dāng)感測(cè)電極111檢測(cè)到指紋中的脊紋時(shí)，rc電路中的電容cs2將可被調(diào)整至1ff，進(jìn)而致使rc電路輸出如曲線310所示的感測(cè)信號(hào)s22。另一方面，當(dāng)感測(cè)電極111是檢測(cè)到指紋中的溝紋時(shí)，感測(cè)電極111與指紋所形成的電容cs2的電容量可例如是0.1ff。亦即，當(dāng)感測(cè)電極111檢測(cè)到指紋中的溝紋時(shí)，rc電路中的電容cs2將可被調(diào)整至0.1ff，進(jìn)而致使rc電路輸出如曲線320所示的感測(cè)信號(hào)s22。

具體而言，指紋識(shí)別裝置100中的信號(hào)線161～163環(huán)繞在讀取線150的左右兩側(cè)以及正下方，且信號(hào)線161～163與讀取線150是接收相同的參考信號(hào)s21。換言之，讀取線150與其周圍的信號(hào)線161～163上的信號(hào)電平是同步變動(dòng)的。因此，讀取線150與其周圍的信號(hào)線161～163所形成的寄生電容cp21～cp23將可以視為不存在，進(jìn)而可有效地提升指紋識(shí)別裝置100的準(zhǔn)確度。

相對(duì)地，就現(xiàn)有的指紋識(shí)別裝置而言，讀取線與其周圍的信號(hào)線上的信號(hào)往往無法同步變動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致讀取線與其周圍的信號(hào)線所形成的寄生電容影響現(xiàn)有的指紋識(shí)別裝置的操作。舉例來說，圖4為現(xiàn)有技術(shù)的感測(cè)信號(hào)的波形示意圖，其中曲線410與曲線420分別為現(xiàn)有的指紋識(shí)別裝置因應(yīng)指紋中的脊紋與溝紋所產(chǎn)生的感測(cè)信號(hào)。如曲線410與420所示，在寄生電容的影響下，現(xiàn)有的指紋識(shí)別裝置因應(yīng)指紋中的脊紋與溝紋所產(chǎn)生的感測(cè)信號(hào)將非常地接近，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)有的指紋識(shí)別裝置無法正確地識(shí)別出指紋紋路。

請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1與圖2。處理電路130中的放大器131可放大感測(cè)信號(hào)s22，且模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132可將放大后的感測(cè)信號(hào)s22轉(zhuǎn)換成感測(cè)信息。由于阻抗元件121與電容cs2所形成的rc電路可響應(yīng)于指紋的不同特征而輸出具有不同電平的感測(cè)信號(hào)s22，因此處理電路130也可響應(yīng)于指紋的不同特征產(chǎn)生不同的感測(cè)信息。因此，處理電路130將可參照感測(cè)信息來判別感測(cè)電極111所檢測(cè)到的指紋是否為脊紋或是溝紋，進(jìn)而可參照判別 結(jié)果來產(chǎn)生指紋影像。

更進(jìn)一步來看，感測(cè)陣列110包括相鄰的第一邊緣s11與第二邊緣s12。其中，開關(guān)141～143鄰近第一邊緣s11，且處理電路130鄰近第二邊緣s12。亦即，放大器131與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132鄰近第二邊緣s12。此外，讀取線150沿著感測(cè)陣列110的第一邊緣s11與第二邊緣s12延伸。讀取線150、信號(hào)線161與信號(hào)線162相互平行，且讀取線150、信號(hào)線161與信號(hào)線162的形狀為一l型。此外，在一實(shí)施例中，感測(cè)電極111～113可分別為一金屬板，且讀取線150以及信號(hào)線161～163可分別為一l型金屬線。

綜上所述，本發(fā)明的指紋識(shí)別裝置是利用三條信號(hào)線環(huán)繞在一條讀取線的左右兩側(cè)以及正下方，且所述信號(hào)線與讀取線接收相同的參考信號(hào)。因此，讀取線與其周圍的信號(hào)線上的信號(hào)電平將可同步變動(dòng)，進(jìn)而可以有效地降低讀取線與其周圍的信號(hào)線所形成的寄生電容對(duì)指紋識(shí)別裝置所造成的影響，從而提升指紋識(shí)別裝置的準(zhǔn)確度。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的變動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。