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

背景技術(shù)：

電容式指紋識別裝置具有尺寸小、成本低等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用在各種電子設(shè)備中。電容式指紋識別裝置包括由多個感測電極所構(gòu)成的感測陣列，并利用感測電極相對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，感測電極相對于脊紋與溝紋所形成的電容差異并不大。例如，感測電極相對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，從而無法準確地識別出指紋，進而降低了指紋識別裝置的準確度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

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

在本發(fā)明的一實施例中，上述的指紋識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，處理電路通過讀取線接收感測信號，并將感測信號轉(zhuǎn)換成感測信息。

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

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

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明一實施例的指紋識別裝置的示意圖。

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

圖3為依據(jù)本發(fā)明一實施例的感測信號的波形示意圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)的感測信號的波形示意圖。

附圖標記說明：

100：指紋識別裝置

110：感測陣列

111～113：感測電極

121：阻抗元件

122、190：信號源

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

s22：感測信號

310、320、410、420：曲線

具體實施方式

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

更進一步來看，指紋識別裝置100還包括基底(substrate)170與多個金屬層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，感測電極111～113設(shè)置在金屬層183。讀取線150、信號線161與信號線612設(shè)置在金屬層181。信號線163設(shè)置在金屬層182。

值得注意的是，讀取線150以及信號線161與162是位在同一金屬層181，且讀取線150設(shè)置在信號線161與162之間。此外，讀取線150與信號線163是位在不同的金屬層，且讀取線150于金屬層182的正投影與信號線163于金屬層182的正投影相互重疊。亦即，在信號線163所在的平面上，讀取線150與信號線163的正投影是重疊的。換言之，信號線161與162是設(shè)置在讀取線150的兩側(cè)。信號線163是設(shè)置在讀取線150的正下方。因此，信號線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與感測電極111～113一對一對應(yīng)。每一開關(guān)電性連接在讀取線150與所對應(yīng)的感測電極之間。例如，開關(guān)141電性連接在讀取線150與感測電極111之間。另一方面，信號源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陣列110上方的保護層(未繪示岀)上，進而致使感測電極111～113與手指表面形成多個電容。此外，所形成的電容會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，脊紋至感測電極的距離不同于溝紋至感測電極的距離。因此，脊紋與感測電極之間所形成的電容大于溝紋與感測電極之間所形成的電容。

此外，手指與感測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)于信號源122所產(chǎn)生的參考信號產(chǎn)生感測信號。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信號。因此，指紋識別裝置100將可依據(jù)感測信號來識別使用者的指紋，進而取得指紋影像。

舉例來說，指紋識別裝置100可依序?qū)ㄩ_關(guān)141～143，以依序通過感測電極111～113來檢測手指的指紋。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，指紋識別裝置100可通過感測電極111來檢測手指的指紋。此外，圖2為依據(jù)本發(fā)明一實施例的用以說明利用感測電極來檢測指紋的電路示意圖。如圖2所示，在檢測期間，感測電極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與信號線161之間可形成一寄生電容。相似地，讀取線150與信號線162～163之間也可形成多個寄生電容。其中，圖2中的cp21～cp23用以表示讀取線150與信號線161～163所形成的寄生電容。

值得注意的是，在一實施例中，指紋識別裝置100還包括信號源190。其中，信號源122與信號源190是用以產(chǎn)生相同的參考信號s21，且信號線161～163接收信號源190所產(chǎn)生的參考信號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s21。換言之，在檢測期間，寄生電容cp21～cp23的兩端的電壓差是維持固定不變的，進而致使寄生電容cp21～cp23中的電荷不會產(chǎn)生流動。亦即，在等效上，寄生電容cp21～cp23對于rc電路而言可以視為不存在。如此一來，寄生電容cp21～cp23將不會對阻抗元件121與電容cs2所形成的rc電路造成影響，進而可有效地 提升指紋識別裝置100的準確度。

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

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

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

請繼續(xù)參照圖1與圖2。處理電路130中的放大器131可放大感測信號s22，且模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器132可將放大后的感測信號s22轉(zhuǎn)換成感測信息。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信號s22，因此處理電路130也可響應(yīng)于指紋的不同特征產(chǎn)生不同的感測信息。因此，處理電路130將可參照感測信息來判別感測電極111所檢測到的指紋是否為脊紋或是溝紋，進而可參照判別 結(jié)果來產(chǎn)生指紋影像。

更進一步來看，感測陣列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沿著感測陣列110的第一邊緣s11與第二邊緣s12延伸。讀取線150、信號線161與信號線162相互平行，且讀取線150、信號線161與信號線162的形狀為一l型。此外，在一實施例中，感測電極111～113可分別為一金屬板，且讀取線150以及信號線161～163可分別為一l型金屬線。

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

雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，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)可作些許的變動與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準。