CN205193827U - 具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，包括一功能电路、多个指纹感应电极、及一指纹感应控制电路。该功能电路是由一第一电源供电，多个指纹感应电极用以感应一手指的接触。该指纹感应控制电路是由一不同于该第一电源的第二电源供电，该指纹感应控制电路连接至该多个指纹感应电极，以驱动该多个指纹感应电极，以便感应该手指的接触，其中，当进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间无共同的电流回路。
Description
技术领域
本实用新型是关于指纹辨识的技术领域，尤指一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置。
背景技术
由于电子商务的兴起，远程支付的发展一日千里，故而生物辨识的需求急速膨胀。而生物辨识技术又可区分为指纹辨识技术、虹膜辨识技术、DNA辨识技术等。考虑效率、安全、与非侵入性等要求，指纹辨识已成为生物辨识的首选技术。
纹辨识技术可分为光学式、热感应式与电容式。其中又以电容式技术在成本、省电、可靠、防伪等综合考虑中脱颖而出。
已知的电容式指纹辨识技术又可分为滑动式、全指按压式等形式。其中，以全指按压式在辨识度、效率及方便性中胜出。然而由于感应信号极其微小与周遭噪声繁杂巨大等因素，全指按压式的指纹辨识技术通常只能将感应电极与感应电路等一并做在一个集成电路芯片上，且以小于1()()微米厚度的蓝宝石膜加以保护。如此材料成本与封装工艺成本居高不下，且产品寿命与耐受性堪虑。因此业界莫不至力于提高感测灵敏度与信号噪声比，期盼能将指纹辨识感应装置整合到保护玻璃底下，甚至整合到显示面板的中，以降低成本并增进产品的寿命与耐受性。
图1A是一已知电容式的指纹信号感测的示意图。如图1A所示，其是在一基板10上设置有多个感应电极11，以进行电容(capacitance)的感应。经由走线12以将该多个感应电极11感应到的电气信号输出，以便获得一指纹影像。图1A的单层电极结构可实现指纹辨识技术。于使用时，图1A的单层电极结构可与一显示面板整合。然而单层结构的指纹传感器整合入显示面板内时，该单层透明电极结构会与显示面板的一共通电压层(Vcom)之间形成显著电容，且容易引起噪声，而降低了侦测到的指纹感应信号的准确度，因此，指纹辨识电路，为一对噪声极为敏感的电路，故在设计上需尽量避免噪声的干扰。
图1B说明指纹辨识电路受到噪声干扰的示意图，如图所示，例如智能型手机的电子装置中的指纹辨识电路芯片13是以走线14连接感应电极15，据以感应手指接触所产生的模拟信号，而电子装置中另有微处理器16以连接线17连接至其他的电路芯片18或是该指纹辨识电路芯片13，据以传输数字信号来提供电子装置的功能。而由于电子装置的小型化趋势，所述走线14及连接线17极可能非常接近，且由于电子装置中的指纹辨识电路芯片13、微处理器16及其他的电路芯片18皆是由单一电池电源所供电，此将导致走线14中的模拟信号极易受到连接线17中的控制信号所干扰，进而造成指纹辨识的错误。因此，已知的电子装置的指纹辨识电路设计实仍有予以改善的空间。
实用新型内容
本实用新型的目的主要是在提供一具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，当进行指纹感应操作时，可降低指纹辨识电路上的噪声，而提高指纹辨识电路的准确度。
为达成上述的目的，本实用新型提出一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，包括一功能电路、多个指纹感应电极、及一指纹感应控制电路。该功能电路是由一第一电源供电，多个指纹感应电极用以感应一手指的接触。该指纹感应控制电路是由一不同于该第一电源的第二电源供电，该指纹感应控制电路连接至该多个指纹感应电极，以驱动该多个指纹感应电极，以便感应该手指的指纹影像，其中，当进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间无直接的电流回路或经由一高阻抗形成直接电流回路。
其特征在于，其中，当进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间呈断开而无共同的电流回路。
其中，当非进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间呈连接而有共同的电流回路。
其还包含一个开关元件，连接于该第一电源的接地端及该第二电源的接地端之间，用以控制该第一电源及该第二电源的断开或连接。
其中，该开关元件为晶体管开关元件。
其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该开关元件皆布植于一集成电路芯片内。
其还包含一跨接于该开关元件的高阻抗元件。
其还包含至少一个光耦合电路，位于该功能电路及该指纹感应控制电路之间，用以于其间传输信号。
其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该至少一个光耦合电路皆布植于一集成电路芯片内。
其还包一电源充电回路开关，该电源充电回路开关位于该第一电源及该第二电源之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该电源充电回路开关呈接合，以便让该第一电源对该第二电源进行充电。
其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该电源充电回路开关皆布植于一集成电路芯片内。
其还包含至少一资料传输开关，该至少一资料传输开关位于该指纹感应控制电路及该功能电路之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该至少一资料传输开关呈接合，以便让该指纹感应控制电路及该功能电路进行资料传输。
其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该至少一资料传输开关皆布植于一集成电路芯片内。
其中，该功能电路为一显示控制电路，其连接至一显示单元以控制显示单元进行影像的显示。
其中，该功能电路为一影音设备控制电路、一个人计算机、一穿戴式电子装置电路、一个人身分辨认系统、一门禁管制系统、一电子支付系统、一车辆控制电路、一导行系统、一交通管控电路、一游戏机控制电路或一设备的启动使能控制电路。
本实用新型的有益效果是，当进行指纹感应操作时，可降低指纹辨识电路上的噪声，而提高指纹辨识电路的准确度。
附图说明
为进一步说明本实用新型的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1A是一已知电容式的指纹信号感测的示意图。
图1B说明指纹辨识电路受到噪声干扰的示意图。
图2是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的一实施例的示意图。
图3A是本实用新型具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的原理的示意图。
图3B是本实用新型具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的原理的另一示意图。
图3C是本实用新型具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的原理的又一示意图。
图4是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的另一实施例的示意图。
图5是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的另一实施例的示意图。
图6是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的另一实施例的示意图。
图7是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的另一实施例的示意图。
图8是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的另一实施例的示意图。
图9是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置的另一实施例的示意图。
具体实施方式
图2是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置200的一实施例的示意图。如图2所示，该具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置200包括有一功能电路210、多个指纹感应电极220、一指纹感应控制电路230、及一开关装置240，其中，该开关装置240是为一可切换两端导通与否的开关元件241，或是包括该开关元件241及跨接于其两端的一高阻抗元件242，于本实施例中，该开关装置240是包括有该开关元件241及跨接于其两端的高阻抗元件242。
该功能电路210是为提供电子装置200的特定功能的电路，该功能电路210由一第一电源211供电。该功能电路210及第一电源211的接地端为一第一接地(Gdisp)。该功能电路210可为一显示控制电路，其连接至一显示单元(图未示)以控制显示单元进行影像的显示。在其它实施例中，该功能电路210亦可为一个人身份辨识系统、一个人计算机、一穿戴式电子装置电路、一门禁管制系统、一电子支付系统、一车辆控制系统、一导航系统、一交通管控电路、一游戏机控制电路或一设备的启动使能控制电路。
多个指纹感应电极220是用以感应一手指的接触。于图2中仅绘示一个指纹感应电极220。于实际应用中，是有多个指纹感应电极220，于一基板(图未示)上分别依据水平方向及垂直方向设置。
该指纹感应控制电路230是由一不同于该第一电源211的第二电源231供电，该指纹感应控制电路230及该第二电源231的接地端为一第二接地(Gtouch)。该指纹感应控制电路230连接至该多个指纹感应电极220，以驱动该多个指纹感应电极220，以便感应该手指的接触。其中，当进行指纹感应操作时，该第一电源211及该第二电源231之间无直接的电流回路，或经由一高组抗元件形成直接电流回路。可选择地，该指纹感应控制电路230、该第二电源231、及该开关元件241皆布植于一集成电路芯片内。
该指纹感应控制电路230还包含一指纹侦测电路233，用以侦测该多个指纹感应电极220的每一个指纹感应电极220上的指纹感应信号。
该开关装置240是连接于该第一电源211的接地端及该第二电源231的接地端之间，用以控制该第一电源211的接地端及该第二电源231的接地端的断开或连接。亦即当进行指纹感应操作时，该第一电源211及该第二电源231之间是呈断开而无共同的电流回路。当非进行指纹感应操作时，该第一电源211及该第二电源231之间是呈连接而有共同的电流回路。
该开关装置240至少包含一开关元件241，其为晶体管开关元件。该开关装置或者还包含一高阻抗元件242，该高阻抗元件242是跨接于该开关元件241，以防止该功能电路210与该指纹感应控制电路230之间形成静电位差。该高阻抗元件242可为100KΩ以上的电阻。该开关元件241的闭合或断开是由该功能电路210控制。在其它实施例中该开关元件241的闭合或断开可由指纹感应控制电路230所控制。
图3A是本实用新型具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置200的原理的示意。其中左侧电流回路电路的A点与右侧电流回路电路的B点是电气连接在一起，亦即两不共地且不共电源的电路之间仅有一共点(A/B)；即A点可视同为B点；如图3A所示，该A点相对于第二接地(Gtouch)的电压为(9V*R2)/(R1+R2)，该B点相对于第一接地(Gdisp)的电压为(5V*R4)/(R3+R4)。亦即右侧电路的电源5V对左侧电路并无影响，同时左侧电路的电源9V对右侧电路亦无影响。
图3B是本实用新型具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置200的原理的另一示意图。如图3B所示，左右两侧不共地的电路仅有一点相连接(C点即D点)，左侧电路包含有一交流信号源Vt，其是一三角波信号；右侧电路包含有另一交流信号源Vd，其是一正弦波信号；由于左右两电路之间并无共同电流回路，故示波器A相对于第二接地点(Gt)在C点所量测到的为一三角波信号，其振幅为(Vt*Z2)/(Z1+Z2)，其中并无右侧正弦波信号源的成份。同样的示波器B相对于第一接地点(Gd)在D点所量测到的为一正弦波信号，其振幅为(Vd*Z4)/(Z3+Z4)，其中并无左侧三角波信号源的成份。亦即左右两侧电路中的交流信号彼此不会互相影响。
图3C是本实用新型具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置200的原理的又一示意图。如图3C所示左右两侧电路不共地，无共同电流回路且无任何连接点。Ct为左侧电路的E点与右侧电路的F点之间的杂散电容，Ctdg为左侧电路的地点(第二接地点)与右侧电路的地点(第一接地点)之间的杂散电容。左侧电路包含有一交流信号源Vt，其是一三角波信号；右侧电路包含有一交流信号源Vd，其是一正弦波信号；当Ctdg极小时，其阻抗几近无限大，故示波器A相对于第二接地(Gt)在E点所量测到的为一三角波信号，其振幅为(Vt*Z2)/(Z1+Z2)，其中并无右侧正弦波信号源的成份；同样的示波器B相对于第一接地点(Gd)在F点所量测到的为一正弦波信号，其振幅为(Vd*Z4)/(Z3+Z4)，其中并无左侧三角波信号的成份。亦即左右两侧电路中的交流信号彼此不会互相影响。
在图3B与图3C中，左右两侧的交流信号源Vt与Vd可代表无共同电流回路的两个电路各别的作动信号以及叠加在双方电源上的噪声，其可能为各种频率与各式波形信号的组合，图例中的三角波与正弦波只是为方便描述说明，并非以此为限。
由图3A、图3B与图3C可知，当进行指纹感应操作时，由于该第一电源211及该第二电源231之间无共同的电流回路，因此该功能电路210上的信号或噪声不会对该指纹感应控制电路230造成影响，因此可降低指纹辨识电路230上的噪声，进而提高该指纹感应控制电路230指纹感应操作时的灵敏性与准确度。
图4是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置400的另一实施例的示意图。其与图2主要差别在于移除该至少一个开关元件241及该高阻抗元件242，并新增至少一个光耦合电路410，该至少一个光耦合电路410是位于该功能电路210及该指纹感应控制电路230之间，用以于其间传输信号。可选择地，该指纹感应控制电路230、该第二电源231、及该至少一个光耦合电路410皆布植于一集成电路芯片内。
图5是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置500的另一实施例的示意图。其与图2主要差别在于新增一电源充电回路开关510，该电源充电回路开关510是位于该第一电源211及该第二电源231之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该电源充电回路开关510呈接合，以便让该第一电源211对该第二电源231的一可充电电容2311进行充电。在本实施例中所述开关元件的闭合与断开是由该功能电路210所控制。在其它实施例中，所述开关元件的闭合与断开可由该指纹感应控制电路230控制。可选择地，该指纹感应控制电路230、该第二电源231、及该电源充电回路开关510皆布植于一集成电路芯片内。
图6是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置600的另一实施例的示意图。其与图5主要差别在于新增至少一个光耦合电路410，该至少一个光耦合电路410是位于该功能电路210及该指纹感应控制电路230之间，用以于其间传输信号。
图7是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置700的另一实施例的示意图。其与图2主要差别在于新增至少一资料传输开关710，该至少一资料传输开关710是位于该指纹感应控制电路230及该功能电路210之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该至少一资料传输开关710呈接合，以便让该指纹感应控制电路230及该功能电路210进行资料传输。在本实施例中，所述开关元件是由该功能电路210所控制。在其它可能实施例中，所述开关元件的开合可由该指纹感应控制电路230所控制。可选择地，该指纹感应控制电路230、该第二电源231、及该至少一资料传输开关710皆布植于一集成电路芯片内。
图8是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置800的另一实施例的示意图。其与图6主要差别在于移除该至少一个光耦合电路410，并新增至少一资料传输开关710，该至少一资料传输开关710是位于该指纹感应控制电路230及该功能电路210之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该至少一资料传输开关710呈接合，以便让该指纹感应控制电路230及该功能电路210进行资料传输。在本实施例中，所述开关元件的开合是由功能电路210所控制。在其它可能实施例中，所述开关元件的开合可由指纹感应控制电路230所控制。
图9是本实用新型一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置900的另一实施例的示意图。其揭露图8中该指纹侦测电路233的详细电路图。如图9所示，该指纹侦测电路233包含一差动放大器910、一第一阻抗920、一第二阻抗930、一第一电容940、及一信号源950。图9中自电容侦测电路的技术为已知，例如可参考本案创作人的专利公告号CN10268174B(专利名称：微量阻抗变化检测装置；对应美国专利公告号US8,704,539B2)。
由前述说明可知，本实用新型当进行指纹感应操作时，由于该第一电源211及该第二电源231之间无共同的电流回路，因此该功能电路210上的信号或噪声不会对该指纹感应控制电路230造成影响，因此可降低指纹辨识电路230上的噪声，进而可提高该指纹感应控制电路230指纹感应操作时的准确度。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本实用新型所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (15)
1.一种具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，包括：
一功能电路，由一第一电源供电；
多个指纹感应电极，以感应一手指的接触；以及
一指纹感应控制电路，由一不同于该第一电源的第二电源供电，该指纹感应控制电路连接至该多个指纹感应电极，以驱动该多个指纹感应电极，以便感应该手指的指纹影像，
其中，当进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间无共同的电流回路。
2.如权利要求1所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，当进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间呈断开而无共同的电流回路。
3.如权利要求2所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，当非进行指纹感应操作时，该第一电源及该第二电源之间呈连接而有共同的电流回路。
4.如权利要求3所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其还包含一个开关元件，连接于该第一电源的接地端及该第二电源的接地端之间，用以控制该第一电源及该第二电源的断开或连接。
5.如权利要求4所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该开关元件为晶体管开关元件。
6.如权利要求5所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该开关元件皆布植于一集成电路芯片内。
7.如权利要求4所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其还包含一跨接于该开关元件的高阻抗元件。
8.如权利要求1所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其还包含至少一个光耦合电路，位于该功能电路及该指纹感应控制电路之间，用以于其间传输信号。
9.如权利要求8所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该至少一个光耦合电路皆布植于一集成电路芯片内。
10.如权利要求1所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其还包一电源充电回路开关，该电源充电回路开关位于该第一电源及该第二电源之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该电源充电回路开关呈接合，以便让该第一电源对该第二电源进行充电。
11.如权利要求10所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该电源充电回路开关皆布植于一集成电路芯片内。
12.如权利要求1所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其还包含至少一资料传输开关，该至少一资料传输开关位于该指纹感应控制电路及该功能电路之间，其中，当非进行指纹感应操作时，该至少一资料传输开关呈接合，以便让该指纹感应控制电路及该功能电路进行资料传输。
13.如权利要求12所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该指纹感应控制电路、该第二电源、及该至少一资料传输开关皆布植于一集成电路芯片内。
14.如权利要求1所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该功能电路为一显示控制电路，其连接至一显示单元以控制显示单元进行影像的显示。
15.如权利要求1所述的具专用独立电源指纹辨识电路的电子装置，其特征在于，其中，该功能电路为一影音设备控制电路、一个人计算机、一穿戴式电子装置电路、一个人身分辨认系统、一门禁管制系统、一电子支付系统、一车辆控制电路、一导行系统、一交通管控电路、一游戏机控制电路或一设备的启动使能控制电路。
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