本發(fā)明涉及一種電容判讀電路及指紋辨識(shí)系統(tǒng)，尤其涉及一種可降低寄生電容影響的電容判讀電路及指紋辨識(shí)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科技日新月異，移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、筆記本電腦等越來越多攜帶型電子裝置已經(jīng)成為了人們生活中必備的工具。由于攜帶型電子裝置通常供個(gè)人使用，而具有一定的隱私性，因此其內(nèi)部?jī)?chǔ)存的數(shù)據(jù)，例如電話簿、相片、個(gè)人信息等等為私人所有。一旦電子裝置丟失，則這些數(shù)據(jù)可能被他人所利用，而造成不必要的損失。雖然目前已有利用密碼保護(hù)的方式來避免電子裝置為他人所使用，但密碼容易泄露或遭到破解，具有較低的安全性。并且，用戶需記住密碼才能使用電子裝置，若忘記密碼，則會(huì)帶給使用者許多不便。因此，目前發(fā)展出利用個(gè)人指紋辨識(shí)系統(tǒng)的方式來達(dá)到身份認(rèn)證的目的，以提升數(shù)據(jù)安全性。

在習(xí)知技術(shù)中，電容式指紋辨識(shí)系統(tǒng)是相當(dāng)受歡迎的一種指紋辨識(shí)方法，其系利用接觸層接受來自使用者的手指接觸，并感測(cè)接觸層的電容變化，以判斷使用者指紋的紋蜂(fingerridge)或紋谷(fingervalley)。為了避免接觸層受到來自其他電路的干擾，習(xí)知技術(shù)通常會(huì)在電路布局時(shí)在接觸層下方布局一屏蔽層，以產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，避免屏蔽層以下的電路對(duì)接觸層產(chǎn)生干擾。然而，接觸層與屏蔽層的間會(huì)產(chǎn)生寄生電容，而寄生電容的電容值往往大于因接觸而產(chǎn)生的接觸電容的電容值，影響電容判讀電路或電容式指紋辨識(shí)系統(tǒng)判斷接觸電容的電容值，以致于降低了指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種可降低寄生電容影響的電容判讀電路及指紋辨識(shí)系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一電容判讀電路，包含有一接觸層，用來接受一手指之接觸；一屏蔽層，設(shè)置于所述接觸層的下方，所述屏蔽層與所述接觸層形成一寄生電容；一驅(qū)動(dòng)電路，耦接于所述接觸層及所述屏蔽層，用來于一第一時(shí)間提供一第一電壓至所述接觸層及所述屏蔽層；一感測(cè)電路，電性連接于所述接觸層，用來于一第二時(shí)間感測(cè)所述接觸電容；以及一第一開關(guān)，其一端電性連接于所述屏蔽層，另一端電性連接于所述驅(qū)動(dòng)電路或所述接觸層。本發(fā)明提供的電容判讀電路及指紋辨識(shí)系統(tǒng)可消除寄生電容的效應(yīng)，提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度及效能。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)的所述第二端電性連接于所述驅(qū)動(dòng)電路。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)于所述第二時(shí)間斷開所述驅(qū)動(dòng)電路與所述屏蔽層之間的連結(jié)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路包含有一驅(qū)動(dòng)開關(guān)，用來控制所述接觸層接收所述第一電壓；其中，所述驅(qū)動(dòng)開關(guān)于所述第一時(shí)間導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)的所述第二端電性連接于所述接觸層。

優(yōu)選地，所述第一開關(guān)于所述第二時(shí)間導(dǎo)通所述接觸層與所述屏蔽層之間的連結(jié)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路包含有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)，分別用來控制所述接觸層和所述屏蔽層接收所述第一電壓；其中，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)開關(guān)于所述第一時(shí)間導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述感測(cè)電路包含有一放大器；一積分電容，耦接于所述放大器的一輸入端及一輸出端。

為了更好解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一指紋辨識(shí)系統(tǒng)系統(tǒng)，包含一感測(cè)電路；復(fù)數(shù)個(gè)像素電路，耦接于所述感測(cè)電路，每一像素電路包含有一接觸層，用來接受一手指之接觸，所述接觸層與所述手指形成一接觸電容；一屏蔽層，設(shè)置于所述接觸層的下方，所述屏蔽層與所述接觸層形成一寄生電容；一驅(qū)動(dòng)電路，電性連接于所述接觸層及所述屏蔽層，用來于一第一時(shí)間提供一第一電壓至所述接觸層及所述屏蔽層；以及一第一開關(guān)，包含有一第一端，電性連接于所述屏蔽層；以及一第二端，電性連接于所述驅(qū)動(dòng)電路或所述接觸層；其中，所述感測(cè)電路于一第二時(shí)間感測(cè)所述復(fù)數(shù)個(gè)像素電路的所述接觸電容。

為了更好解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種消除寄生電容的方法，包含于所述第一時(shí)間，提供所述第一電壓至所述接觸層及所述屏蔽層；以及于所述第二時(shí)間，將所述屏蔽層浮接。

優(yōu)選地，于所述第二時(shí)間將所述屏蔽層浮接的步驟包含于所述第二時(shí)間，斷開所述第一開關(guān)。

優(yōu)選地，于所述第二時(shí)間，所述感測(cè)電路對(duì)接觸電容進(jìn)行電容感測(cè)，以產(chǎn)生一輸出電壓。

為了更好解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種消除寄生電容的方法，包含于所述第一時(shí)間，提供所述第一電壓至所述接觸層及所述屏蔽層；以及于所述第二時(shí)間，將所述接觸層與所述屏蔽層透過所述第一開關(guān)相互連接。

優(yōu)選地，于所述第二時(shí)間將所述接觸層與所述屏蔽層透過所述第一開關(guān)相互連接包含于所述第二時(shí)間，導(dǎo)通所述第一開關(guān)。

優(yōu)選地，于所述第二時(shí)間，所述感測(cè)電路對(duì)接觸電容進(jìn)行電容感測(cè)，以產(chǎn)生一輸出電壓。

本發(fā)明提供的電容判讀電路及指紋辨識(shí)系統(tǒng)，其利用連接于屏蔽層與驅(qū)動(dòng)電路之間的開關(guān)，使得屏蔽層于感測(cè)階段中呈現(xiàn)浮接的狀態(tài)，或利用連接于屏蔽層與接觸層之間的開關(guān)，使得屏蔽層與接觸層于感測(cè)階段中具有相同的電位，進(jìn)而消除寄生電容的效應(yīng)，以提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度及效能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一電容判讀電路的示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一電容判讀電路的示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一指紋辨識(shí)系統(tǒng)的示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一指紋辨識(shí)系統(tǒng)的示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例一感測(cè)電路的示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例一寄生電容消除流程的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一電容判讀電路10的示意圖。電容判讀電路10可應(yīng)用于一指紋辨識(shí)系統(tǒng)，用來判讀一接觸電容的電容大小，其包含有一接觸層100、一屏蔽層102、一驅(qū)動(dòng)電路104、一感測(cè)電路106以及一開關(guān)sw1(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求所述的第一開關(guān))。接觸層100可為集成電路布局的一頂層金屬層(topmetal)，用來接受一手指fg的接觸，接觸層100與手指fg形成一接觸電容cf。屏蔽層102可為集成電路布局的另一金屬層(metal)，其布局于接觸層100的正下方，并與接觸層100形成一寄生電容cp。屏蔽層102用來對(duì)屏蔽層102以下的電路產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)，以避免屏蔽層102以下的電路對(duì)接觸層100產(chǎn)生干擾。驅(qū)動(dòng)電路104與感測(cè)電路106皆電性連接于接觸層100，于一驅(qū)動(dòng)階段中(drivingphase，對(duì)應(yīng)權(quán)利要求所述的第一時(shí)間)，驅(qū)動(dòng)電路104提供一第一電壓v1至接觸層100及屏蔽層102，以對(duì)接觸電容cf及寄生電容cp充電(即儲(chǔ)存電荷)，即將接觸層100及屏蔽層102驅(qū)動(dòng)至第一電壓v1，其中第一電壓v1可為一固定電壓或是一正電壓vdd；于一感測(cè)階段中(sensingphase，對(duì)應(yīng)權(quán)利要求所述的第二時(shí)間)，感測(cè)電路106對(duì)接觸電容cf進(jìn)行電容感測(cè)，以產(chǎn)生一輸出電壓vo。電容判讀電路10可將輸出電壓vo傳遞至一后端電路(未繪示于圖1)，以判斷電容判讀電路10所在的位置為對(duì)應(yīng)至手指fg的一紋蜂(fingerridge)或一紋谷(fingervalley)。

為了降低/消除寄生電容cp對(duì)判讀接觸電容cf電容值的影響，開關(guān)sw1的一端電性連接于屏蔽層102，另一端電性連接于驅(qū)動(dòng)電路104。于驅(qū)動(dòng)階段中，開關(guān)sw1導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)電路104與屏蔽層102之間之鏈接，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電路104提供第一電壓v1至接觸層100以及屏蔽層102，即驅(qū)動(dòng)電路104同時(shí)將接觸層100以及屏蔽層102驅(qū)動(dòng)至第一電壓v1。另外，于感測(cè)階段中，開關(guān)sw1斷開驅(qū)動(dòng)電路104與屏蔽層102之間之連結(jié)，而使得屏蔽層102呈現(xiàn)浮接(floating)的狀態(tài)。需注意的是，于感測(cè)階段中，因屏蔽層102為浮接狀態(tài)，寄生電容cp對(duì)感測(cè)電路106的回路不會(huì)造成影響，進(jìn)而降低噪聲，提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度。

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一電容判讀電路20的示意圖。電容判讀電路20與電容判讀電路10相似，故相同組件沿用相同符號(hào)。與電容判讀電路10不同的是，電容判讀電路20包含一驅(qū)動(dòng)電路204及一開關(guān)sw2(對(duì)應(yīng)權(quán)利要求所述的第一開關(guān))，開關(guān)sw2電性連接于接觸層100與屏蔽層102之間(即開關(guān)sw2的一端電性連接于屏蔽層102，另一端電性連接于接觸層100)，而驅(qū)動(dòng)電路204的一輸出端電性連接于接觸層100，另一輸出端電性連接于屏蔽層102。于驅(qū)動(dòng)階段中，驅(qū)動(dòng)電路204同時(shí)提供第一電壓v1至接觸層100以及屏蔽層102，即驅(qū)動(dòng)電路204同時(shí)將接觸層100以及屏蔽層102驅(qū)動(dòng)至第一電壓v1。另外，于感測(cè)階段中，開關(guān)sw2導(dǎo)通接觸層100與屏蔽層102之間之連結(jié)，而使得接觸層100與屏蔽層102具有相同的電位，此時(shí)寄生電容cp中的電荷會(huì)被清空，于感測(cè)階段中,因?yàn)榻佑|層100與屏蔽層102具有相同的電位，因此寄生電容cp等于0,寄生電容cp對(duì)感測(cè)電路的回路不會(huì)造成影響,進(jìn)而降低噪聲,提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度。

習(xí)知技術(shù)中，屏蔽層通常為接地或電性連接于一固定電壓，屏蔽層與接觸層所形成的寄生電容會(huì)對(duì)感測(cè)電路判讀接觸電容的造成影響，而降低指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度。相較之下，本發(fā)明利用開關(guān)sw1，使得屏蔽層102于感測(cè)階段中呈現(xiàn)浮接的狀態(tài)，或利用開關(guān)sw2，使得屏蔽層102與接觸層100于感測(cè)階段中具有相同的電位，進(jìn)而消除寄生電容cp于感測(cè)階段對(duì)感測(cè)電路造成的影響，以提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度。

此外，圖1及圖2為用來說明單一電容判讀電路之實(shí)施例，其系用以偵測(cè)特定位置之接觸電容cf，因此若將多個(gè)電容判讀電路適當(dāng)排列及整合，則可進(jìn)一步判斷手指fg之紋蜂或紋谷。

舉例來說，請(qǐng)參考圖3及圖4，圖3及圖4分別為本發(fā)明實(shí)施例一指紋辨識(shí)系統(tǒng)30及一指紋辨識(shí)系統(tǒng)40的示意圖。指紋辨識(shí)系統(tǒng)30包含復(fù)數(shù)個(gè)像素電路px3、一復(fù)用器mux以及一感測(cè)電路306，而指紋辨識(shí)系統(tǒng)40包含復(fù)數(shù)個(gè)像素電路px4、一復(fù)用器mux以及一感測(cè)電路306。像素電路px3及像素電路px4分別類似于指紋辨識(shí)電路10及指紋辨識(shí)電路20，故相同組件沿用相同符號(hào)。感測(cè)電路306透過復(fù)用器mux耦接于復(fù)數(shù)個(gè)像素電路px3的接觸層100(或是耦接于復(fù)數(shù)個(gè)像素電路px4的接觸層100)，以于不同時(shí)間感測(cè)復(fù)數(shù)個(gè)像素電路px3中不同像素電路px3的接觸層100所形成的接觸電容cf(或是于不同時(shí)間感測(cè)復(fù)數(shù)個(gè)像素電路px4中不同像素電路px4的接觸層100所形成的接觸電容cf)。關(guān)于像素電路px3、px4的詳細(xì)操作可參考前述實(shí)施例之相關(guān)段落，在此不贅述。指紋辨識(shí)系統(tǒng)30及指紋辨識(shí)系統(tǒng)40皆可消除寄生電容cp對(duì)判讀接觸電容cf電容值的影響，以提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度。

另外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路及感測(cè)電路的電路結(jié)構(gòu)為公知，故簡(jiǎn)述如下。請(qǐng)參考圖5至圖7，圖5及圖6分別為本發(fā)明實(shí)施例一驅(qū)動(dòng)電路504及一驅(qū)動(dòng)電路604的示意圖，圖7分別為本發(fā)明實(shí)施例一感測(cè)電路706的示意圖。驅(qū)動(dòng)電路504可用來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路104，其包含一驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1接收第一電壓v1,于驅(qū)動(dòng)階段中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1導(dǎo)通(on)；于感測(cè)階段中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1斷開(off)。另外，驅(qū)動(dòng)電路604可用來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路204，其可包含驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1、sd2，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1的一端接收第一電壓v1,另一端電性連接于接觸層100，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd2的一端接收第一電壓v1,另一端電性連接于屏蔽層102,于驅(qū)動(dòng)階段中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1,sd2導(dǎo)通(on)；于感測(cè)階段中，驅(qū)動(dòng)開關(guān)sd1,sd2斷開(off)。

另外，感測(cè)電路706可用來實(shí)現(xiàn)感測(cè)電路106、306，其可包含一感測(cè)開關(guān)ss、一放大器amp以及一積分電容cint。積分電容cint耦接于放大器amp的一輸入端及一輸出端之間，放大器amp及積分電容cint形成一積分器，感測(cè)開關(guān)ss耦接于放大器amp的輸入端與接觸層100之間。于驅(qū)動(dòng)階段中，感測(cè)開關(guān)ss斷開；于感測(cè)階段中，感測(cè)開關(guān)ss導(dǎo)通，接觸電容cf中的電荷會(huì)流至積分電容cint而儲(chǔ)存于積分電容cint中。積分器可據(jù)此產(chǎn)生輸出電壓vo，并將輸出電壓vo傳遞至后端電路，以感測(cè)接觸電容cf，進(jìn)而判斷手指fg的紋蜂或紋谷。

另外，一般來說，寄生電容cp會(huì)影響積分器里的回授電路，而使放大器amp的噪聲較大，而降低電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的效能。相較之下，本發(fā)明可消除寄生電容cp的效應(yīng)，降低放大器amp的噪聲，進(jìn)而提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的效能。

關(guān)于本發(fā)明電容判讀電路/像素電路的運(yùn)作，可進(jìn)一步歸納為一寄生電容消除流程，請(qǐng)參考圖8，圖8為本發(fā)明實(shí)施例一寄生電容消除流程80的示意圖。寄生電容消除流程80可由電容判讀電路10、20或像素電路px3、px4來執(zhí)行。如圖8所示，寄生電容消除流程80包含以下步驟：

步驟800：將接觸層100及屏蔽層102驅(qū)動(dòng)至第一電壓v1。

步驟802：將屏蔽層102浮接，或是將接觸層100與屏蔽層102相互連接。

寄生電容消除流程80中的步驟800可代表于驅(qū)動(dòng)階段中，電容判讀電路10、20或像素電路px3、px4所執(zhí)行的運(yùn)作，步驟802可代表于感測(cè)階段中，電容判讀電路10、20或像素電路px3、px4所執(zhí)行的運(yùn)作。于步驟802中，電容判讀電路10或像素電路px3利用斷開開關(guān)sw1，使得屏蔽層102呈現(xiàn)浮接(floating)的狀態(tài)；而電容判讀電路20或像素電路px4利用導(dǎo)通開關(guān)sw2，使得接觸層100與屏蔽層102相互連接且具有相同的電位。其余寄生電容消除流程80的操作細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考前述相關(guān)段落，于此不再贅述。

綜上所述，本發(fā)明利用連接于屏蔽層與驅(qū)動(dòng)電路之間的開關(guān)，使得屏蔽層于感測(cè)階段中呈現(xiàn)浮接的狀態(tài)，或利用連接于屏蔽層與接觸層之間的開關(guān)，使得屏蔽層與接觸層于感測(cè)階段中具有相同的電位，進(jìn)而消除寄生電容的效應(yīng)，以提升電容感測(cè)或指紋辨識(shí)的精準(zhǔn)度及效能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。