CN104463082A - 指纹感测集成电路的手指检测元件及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指纹感测集成电路的手指检测元件及检测方法，该手指检测元件包含多个感测电极、一电容感应层、一信号处理电路、一多工处理模块以及一信号暂存区。感测电极用以界定一指纹感测区；电容感应层覆盖多个感测电极；信号处理电路设置于多个感测电极下方并与其电性连接；多工处理模块用以界定一手指检测区，手指检测区包含至少一个感测电极；信号暂存区电性连接信号处理电路，用以接收经由手指检测区所产生的一检测信号并与一预设值比较。借由仅启动至少一部分的感测电极，即可检测手指是否接近或接触，以启动或进入休眠，因此可节省电源。

Description

指纹感测集成电路的手指检测元件及检测方法

技术领域

本发明是关于一种手指检测元件及检测方法，特别是一种指纹感测集成电路的手指检测元件及检测方法。

背景技术

由于人类对于隐私权、数据安全及财产安全有更高的要求，所以生物辨识技术应运而生，其主要目的在于，从众多的目标物中，筛选并确认目标物具有正确的身分。生物辨识技术主要利用人类独有的生理特征，包括了指纹、人脸、虹膜、声音等等。由于指纹辨识易于检测；再者仪器成本较低，因此具有较广泛的应用。

在各种指纹辨识的技术中，电容式感测技术最具备前景。原因在于，感测元件可以通过集成电路的芯片整合，并且具有高元件密度及易于封装。

然而，传统的指纹辨识元件或装置，必须一直保持待机的状态，以随时辨识使用者的身分，如此则相当耗费电源，尤其是对于可携式的指纹辨识装置，容易耗尽电源，殊为不便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种指纹感测集成电路的手指检测元件及检测方法，其中包含了一多工处理模块，将部分的感测电极定义为一手指检测区。当手指检测区未检测到手指接近或接触之前，指纹感测集成电路处于休眠状态；反之，则将其唤醒。因此，手指检测区降低了指纹感测集成电路的电源消耗，尤其可应用于可携式电容式指纹感测集成电路。

为了解决先前技术的问题及达成本发明的功效，本发明的一实施例提供了一种指纹感测集成电路的手指检测元件，包含多个感测电极、一电容感应层、一信号处理电路、一多工处理模块以及一信号暂存区。多个感测电极，形成一阵列，用以界定一指纹感测区；电容感应层覆盖多个感测电极；信号处理电路设置于多个感测电极下方并与其电性连接；多工处理模块包含一第一多工处理器以及一第二多工处理器至少其中之一，其中第一多工处理器沿着一第一方向电性连接多个感测电极，第二多工处理器沿着一第二方向电性连接多个感测电极，其中第一方向与第二方向互相垂直；多工处理模块用以触动第一多工处理器与第二多工处理器中的至少其中一个以界定一手指检测区，其中手指检测区包含多个感测电极中的至少其中一个；信号暂存区则电性连接信号处理电路，用以接收经由手指检测区所产生的一检测信号并将检测信号与一预设值比较。

又根据本发明的另一实施例，提供了一种指纹感测集成电路的手指检测方法，包含下列步骤：首先，提供一指纹感测集成电路的手指检测元件并界定一手指检测区，其中指纹感测集成电路的手指检测元件包含多个感测电极、一电容感应层、一信号处理电路、一多工处理模块以及一信号暂存区。多个感测电极形成一阵列，用以界定一指纹感测区；电容感应层覆盖多个感测电极；信号处理电路设置于多个感测电极下方并与其电性连接；多工处理模块包含一第一多工处理器以及一第二多工处理器至少其中之一，其中第一多工处理器沿着一第一方向电性连接多个感测电极，第二多工处理器沿着一第二方向电性连接多个感测电极；多工处理模块用以触动第一多工处理器与第二多工处理器中的至少其中一个以界定手指检测区，手指检测区包含多个感测电极中的至少其一个；信号暂存区则电性连接信号处理电路。接着，启动手指检测区，使手指检测区产生一检测信号，并经由信号处理电路将检测信号传送至信号暂存区。最后，比较检测信号与一预设值，其中当检测信号大于或小于一预设值，则启动指纹感测区或使之休眠。

以下借由具体实施例配合所附的附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种指纹感测集成电路的手指检测元件的俯视示意图。

图2为本发明另一实施例的一种指纹感测集成电路的手指检测元件的俯视示意图。

图3为本发明一实施例的一种指纹感测集成电路的部分剖面示意图。

图4为本发明一实施例的一种指纹感测集成电路的手指检测方法的方块流程图。

【附图标记说明】

1   指纹感测集成电路的手指检测元件

10  感测电极

11  指纹感测区

20  电容感应层

30  信号处理电路

40  多工处理模块

41  第一多工处理器

42  第二多工处理器

43  手指检测区

50  信号暂存区

51  运算单元

52  比较单元

60  绝缘层

70  保护层

80  控制单元

X  第一方向

Y  第二方向

S1  提供一指纹感测集成电路的手指检测元件并界定一手指检测区

S2  启动手指检测，使之产生一检测信号，并将检测信号经由信号处理电路传送至信号暂存区

S3  将检测信号以及一预设值进行比较

S4  根据比较结果，启动指纹感测区或使之休眠

具体实施方式

请参考图1、图2及图3，图1及图2所示为根据本发明实施例的一种指纹感测集成电路的手指检测元件的俯视示意图，图3则为本发明一实施例的一种指纹感测集成电路的部分剖面示意图。指纹感测集成电路的手指检测元件1，包含多个感测电极10、一电容感应层20、一信号处理电路30、一多工处理模块40以及一信号暂存区50。多个感测电极10，形成一阵列，用以界定一指纹感测区11；电容感应层20覆盖多个感测电极10。于一实施例中，电容感应层20由沉积法沉积硅氧氮化物所制造而成，或由氮化硅及氧化硅交替堆叠沉积所制造而成。信号处理电路30设置于多个感测电极10下方并与其电性连接；多工处理模块40包含一第一多工处理器41以及一第二多工处理器42至少其中之一，其中第一多工处理器41沿着一第一方向X电性连接多个感测电极10，第二多工处理器42沿着一第二方向Y电性连接多个感测电极10，其中第一方向X与第二方向Y互相垂直；多工处理模块40用以触动第一多工处理器41与第二多工处理器42中的至少其中一个以界定一手指检测区43，其中手指检测区43包含多个感测电极10中的至少其中一个；信号暂存区50则电性连接信号处理电路30，用以接收经由手指检测区43所产生的一检测信号并将其与一预设值比较。

请再参考图1及图2，于一实施例中，手指检测区43以一固定频率连续扫描以产生检测信号，因此手指检测区43可以持续处于检测状态。例如，可用以检测手指接近或接触所产生的感应电容并得到一电位差信号以决定是否启动指纹感测集成电路。若电位差信号高于(或低于)一临界值，则重新启动指纹感测集成电路或持续保持启动状态，反之则将使其休眠或继续保持休眠状态。由于手指检测元件1仅启动部分的感测电极10以形成一手指检测区43，毋须完全启动指纹感测集成电路，并自动检测手指是否接近或接触，以切换启动或休眠的状态，因此可以节省电源。另外，手指检测区43可以是一点状检测区、一线状检测区(如图2所示)、一面状检测区(如图1所示)或其任意组合。点状检测区可以是一点或是多点的感测电极10；线状检测区可以是一条或多条直线的感测电极10，不限于直线或斜线；面状检测区可由方型区域的感测电极10所形成，例如m×n阵列的感测电极10形成的手指检测区43，或其他规则或不规则的形状。

再如图1及图2所示，于一实施例中，其中信号暂存区50更包含一运算单元51，用以运算检测信号。例如，对于所得到的电位差信号，可以相加或进行其他运算处理，再根据运算过的检测信号与预设值比较，以决定启动指纹感测区11或使之休眠。又于另一实施例中，信号暂存区50更包含一比较单元52，用以比较检测信号(或是运算过的该检测信号)以及预设值。

请参考图3，图3所示为指纹感测集成电路的手指检测元件1的部分剖面图，其中更包含一绝缘层60以及一保护层70。绝缘层60设置于多个感测电极10与信号处理电路30之间；保护层70则覆盖电容感应层20。绝缘层60的作用在于隔离电容感应层20与信号处理电路30，避免信号干扰或是短路。保护层70则用以保护电容感应层20与感测电极10，防止外界损伤。

此外，请参考图4，此处提供了一种指纹感测集成电路的手指检测方法，包含下列步骤(请同时参考图1至图3)：首先，提供一指纹感测集成电路的手指检测元件1并界定一手指检测区43(S1)，其中指纹感测集成电路的手指检测元件1包含多个感测电极10、一电容感应层20、一信号处理电路30、一多工处理模块40以及一信号暂存区50。多个感测电极10形成一阵列，用以界定一指纹感测区11；电容感应层20覆盖多个感测电极10；信号处理电路30设置于多个感测电极10下方并与其电性连接；多工处理模块40包含一第一多工处理器41以及一第二多工处理器42至少其中之一，其中第一多工处理器41沿着一第一方向X电性连接多个感测电极10，第二多工处理器42沿着一第二方向Y电性连接多个感测电极10；多工处理模块40用以触动第一多工处理器41与第二多工处理器42中的至少其中一个以界定手指检测区43，手指检测区43包含多个感测电极10中的至少其一个；信号暂存区50则电性连接信号处理电路30。

接着，启动手指检测区43，使手指检测区43产生一检测信号，并将检测信号经由信号处理电路30传送至信号暂存区50(S2)。最后，比较检测信号以及一预设值(S3)，根据比较结果，其中当检测信号大于(或小于)预设值，则重新启动指纹感测区11或使之继续保持启动状态(S4)。反之，则使其继续保持休眠或从启动状态进入休眠状态(S4)。其余关于指纹感测集成电路的手指检测元件1的原理及其他实施例已于前文所述，于此不予赘言。

综上所述，本发明提供了一种指纹感测集成电路的手指检测元件及检测方法，其中包含了一多工处理模块，将部分的感测电极定义为一手指检测区。当手指检测区未检测到手指接近或接触之前，指纹感测集成电路处于休眠状态；反之，则将其唤醒。因此，手指检测区降低了指纹感测集成电路的电源消耗，尤其可应用于可携式电容式指纹感测集成电路。

以上所述的实施例及附图仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明之内容并据以实施，当不能以的限定本发明的权利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利范围内。

Claims (10)

1.一种指纹感测集成电路的手指检测元件，包含：

多个感测电极，形成一阵列，用以界定一指纹感测区；

一电容感应层，覆盖该多个感测电极；

一信号处理电路，设置于该多个感测电极下方并与其电性连接；

一多工处理模块，包含一第一多工处理器以及一第二多工处理器至少其中之一，其中该第一多工处理器沿着一第一方向电性连接该多个感测电极，该第二多工处理器沿着一第二方向电性连接该多个感测电极，其中该第一方向与该第二方向互相垂直；该多工处理模块用以触动该第一多工处理器与该第二多工处理器中的至少其中一个以界定一手指检测区，其中该手指检测区包含该多个感测电极中的至少其中一个；以及

一信号暂存区，电性连接该信号处理电路，用以接收经由该手指检测区所产生的一检测信号并与一预设值比较。

2.如权利要求1所述的指纹感测集成电路的手指检测元件，其特征在于，该信号暂存区更包含一运算单元，用以运算该检测信号。

3.如权利要求1所述的指纹感测集成电路的手指检测元件，其特征在于，该信号暂存区更包含一比较单元，用以比较该检测信号以及该预设值。

4.如权利要求1所述的指纹感测集成电路的手指检测元件，其特征在于，更包含：

一绝缘层，设置于该多个感测电极与该信号处理电路之间；以及

一保护层，覆盖该电容感应层。

5.如权利要求1所述的指纹感测集成电路的手指检测元件，其特征在于，更包含一控制单元，该控制单元电性连接该多工处理模块，用以决定该手指检测区的范围，并控制该多工模块以界定该手指检测区。

6.一种指纹感测集成电路的手指检测方法，包含：

提供一指纹感测集成电路的手指检测元件并界定一手指检测区，其中该指纹感测集成电路的手指检测元件包含：

多个感测电极，其形成一阵列，用以界定一指纹感测区；

一电容感应层，覆盖该多个感测电极；

一信号处理电路，设置于该多个感测电极下方并与其电性连接；

一多工处理模块，包含一第一多工处理器以及一第二多工处理器至少其中之一，其中该第一多工处理器沿着一第一方向电性连接该多个感测电极，该第二多工处理器沿着一第二方向电性连接该多个感测电极；该多工处理模块用以触动该第一多工处理器与该第二多工处理器中的至少其中一个以界定该手指检测区，该手指检测区包含该多个感测电极中的至少其中一个；以及

一信号暂存区，电性连接该信号处理电路；以及

启动该手指检测区，使该手指检测区产生一检测信号，并经由该信号处理电路将该检测信号传送至该信号暂存区；以及

将该检测信号以及一预设值进行比较，其中当该检测信号大于或小于一预设值，则启动该指纹感测区或使之休眠。

7.如权利要求6所述的指纹感测集成电路的手指检测方法，其特征在于，该信号暂存区更包含一运算单元，用以运算该检测信号，使得运算过的该检测信号，经由该信号处理电路传送至该信号暂存区。

8.如权利要求6所述的指纹感测集成电路的手指检测方法，其特征在于，更包含以一控制单元决定该手指检测区的范围，并控制该多工模块以界定该手指检测区。

9.如权利要求6所述的指纹感测集成电路的手指检测方法，其特征在于，该手指检测区以一固定频率连续产生该检测信号。

10.如权利要求6所述的指纹感测集成电路的手指检测方法，其特征在于，该手指检测区为一点状检测区、一线状检测区、一面状检测区或其任意组合。