TWI621997B - 高效能指紋辨識裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種高效能指紋辨識裝置。複數個1對N開關電路係形成於一感應電極基板之上，每一個1對N開關電路具有一第一端點、N個第二端點、及m個控制端點。m個控制端點用以控制第一端點與N個第二端點的連接。複數個感應電極係依第一方向及第二方向排列，其中，鄰近每一個感應電極處各有對應之一個1對N開關電路。每一行感應電極與至少一條驅動及感測走線對應，至少一條驅動及感測走線電氣連接至對應之1對N開關電路的N個第二端點之一。每一列電極與m條控制走線對應，每一條控制走線電氣連接至對應之1對N開關電路的該m個控制端點之一。

Description

高效能指紋辨識裝置

本發明係關於感測之技術領域，尤指一種高效能指紋辨識裝置。

由於電子商務之興起，遠端支付之發展一日千里，故而生物辨識之商業需求急速膨脹。而生物辨識技術又可區分為指紋辨識技術、虹膜辨識技術、DNA辨識技術等。考量效率、安全、與非侵入性等要求，指紋辨識已成為生物辨識之首選技術。指紋辨識技術又有光學式、熱感應式、超音波式與電容式。其中又以電容式技術在裝置體積、成本、省電、可靠、防偽等綜合考量下脫穎而出。

習知之電容式指紋辨識技術有滑動式、全指按壓式等形式。其中，又以全指按壓式在辨識度、效率及方便性中勝出。然而由於感應訊號極其微小與周遭雜訊繁雜巨大等因素，全指按壓式之指紋辨識技術通常將感應電極與感應電路等一併做在一個積體電路晶片上。習知之指紋辨識晶片之封裝為免傷害導出線，因此以封膠體保護該等導出線，導致感應電極與手指間平白多出數十微米(μm)之距離，影響感測正確性至鉅，故以昂貴之高介電係數的藍寶石膜填充保護。也由於多出了這數十微米(μm)之距離而更不利於產品整合。常見的作法便是在保護玻璃開孔再將指紋辨識晶片以複雜方式作成按鈕鑲於孔中。 如此，不僅墊高材料成本與封裝製程成本，且產品良率、壽命與耐受性堪慮。 所以業界莫不致力於提高感測靈敏度與訊號雜訊比，期使有效感測距離能夠儘量加大，並簡化感測積體電路之封裝結構，盼能巨幅降低成本並增進產品之壽命與耐受性，故指紋辨識裝置仍有很大的改進空間。

本發明之目的主要係在提供一高效能指紋辨識裝置，其利用複數個控制走線及複數個訊號選擇開關電路，依序或動態地自各個電極感應區的複數個感應電極中選定至少一個電極為一感測區，並將該感測區周遭感應電極規劃為對應之一偏向聚焦區，且將該偏向聚焦區周遭感應電極規劃為對應之一收斂穩定區，藉此可使感測區之感應電極上的電力線聚集而拱高，藉以提升感應靈敏度，加大有效感測距離，增進訊號雜訊比，提昇感測訊號之穩定性與正確性，並巨幅降低指紋感測裝置之成本。

依據本發明之一特色，本發明提出一種高效能指紋辨識裝置，包括一感應電極基板、複數個1對N開關電路、複數個感應電極、及複數條走線。該複數個1對N開關電路是形成於該感應電極基板之上，每一個1對N開關電路具有一第一端點、N個第二端點、及m個控制端點，該m個控制端點用以控制該第一端點與該N個第二端點的連接關係，其中m,N為大於1之整數。該等感應電極係依第一方向及第二方向排列，形成複數個行與複數個列之電極矩陣，該第一方向與該第二方向約略呈垂直，其中，鄰近每一個感應電極處各有對應之一個1對N開關電路，每一行的感應電極之對應1對N開關電路的第i個第二端點係對應地電氣連接在一起，該N個第二端點其中之一 係電氣連接至其對應之該感應電極，當中，1≦i≦N。該複數條走線是區分為驅動及感測走線與控制走線，其中，每一行感應電極與至少一條驅動及感測走線對應，該至少一條驅動及感測走線電氣連接至複數個該行感應電極對應之1對N開關電路的該N個第二端點之一，每一列電極與m條控制走線對應，每一條該控制走線電氣連接至複數個該列感應電極對應之1對N開關電路的該m個控制端點之一。

依據本發明之另一特色，本發明提出一種高效能指紋辨識裝置，包括一感應電極基板、及至少兩個感應電極區。該至少兩個感應電極區位於該感應電極基板上，每一該等感應電極區包含複數個1對N開關電路、複數個感應電極、以及複數條走線。該複數個1對N開關電路係形成於該感應電極基板之上，每一個1對N開關電路具有一第一端點、N個第二端點、及m個控制端點，該m個控制端點用以控制該第一端點與該N個第二端點的連接關係，其中m,N為大於1之整數。複數個感應電極係依第一方向及第二方向排列形成複數個行與複數個列之電極矩陣，該第一方向與該第二方向約略呈垂直，其中，鄰近每一個感應電極處各有對應之一個1對N開關電路，每一行的感應電極之對應1對N開關電路的第i個第二端點係對應地電氣連接在一起，該N個第二端點其中之一係電氣連接至其對應之該感應電極，當中，1≦i≦N。該複數條走線係區分為驅動及感測走線與控制走線，分別貫穿各個感應電極區同一行與同一列的各個感應電極，其中，每一行感應電極與至少一條驅動及感測走線對應，該至少一條驅動及感測走線電氣連接至複數個該行感應電極對應之1對N開關電路的該N個第二端點之一，每一列電極與m條控制走線對應，每一條該控 制走線電氣連接至複數個該列感應電極對應之1對N開關電路的該m個控制端點之一。

100‧‧‧高效能指紋辨識裝置

110‧‧‧感應電極基板

120‧‧‧1對N開關電路

130‧‧‧感應電極

140‧‧‧走線

150‧‧‧驅動及感測走線

160‧‧‧控制走線

a‧‧‧第一端點

b、b1、b2、b3‧‧‧第二端點

c、c1、c2、c3‧‧‧控制端點

via2、via3、131‧‧‧慣孔

11L1~11L3、12L1~12L3、13L1~13L3、...、1nL1~1nL3‧‧‧驅動及感測走線

4nL1~4nL3‧‧‧驅動及感測走線

1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、...、PY1~PY3‧‧‧控制走線

SW1、SW2、SW3、SW4‧‧‧開關

170‧‧‧積體電路晶片

171‧‧‧自電容偵測電路

172‧‧‧至少一個一增益大於零之放大電路

173‧‧‧訊號選擇開關電路

174‧‧‧電容偵測訊號產生電路

175‧‧‧參考電壓產生電路

176‧‧‧電容偵測訊號

177‧‧‧放大電容偵測訊號

Vref‧‧‧參考電壓訊號

1701‧‧‧感測區

1703‧‧‧偏向聚焦區

1705‧‧‧收斂穩定區

1731、1732、1733‧‧‧訊號選擇開關電路

178‧‧‧感應訊號

610‧‧‧軟性電路板

620‧‧‧電路板

630‧‧‧軟性排線

710‧‧‧薄膜電晶體開關暨走線層

720‧‧‧感應電極層

730‧‧‧保護層

740‧‧‧第一遮蔽電極層

750‧‧‧第二遮蔽層

760‧‧‧絕緣層

770‧‧‧金屬感應電極基板

810‧‧‧控制電路

910‧‧‧感應電極區

圖1係本發明之一種高效能指紋辨識裝置的上視圖。

圖2係本發明之一種高效能指紋辨識裝置的另一上視圖。

圖3係本發明之1對N開關電路的電路圖。

圖4係本發明之控制走線與驅動及感測走線之示意圖。

圖5係本發明之高效能指紋辨識裝置的另一示意圖。

圖6係本發明之積體電路晶片的電路圖。

圖7A至圖7C係本發明之積體電路晶片與該感應電極基板關係的示意圖。

圖8A至圖8D係本發明複數個1對N開關電路、複數個感應電極、及複數條走線的疊層圖。

圖9係本發明之高效能指紋辨識裝置的又一示意圖。

圖10係本發明之高效能指紋辨識裝置的另一上視圖。

圖11係本發明圖10的另一示意圖。

圖12係本發明之高效能指紋辨識裝置的又一上視圖。

圖13係本發明之控制走線與驅動及感測走線之示意圖。

圖14係本發明之控制走線與驅動及感測走線之又一示意圖。

圖15係本發明之高效能指紋辨識裝置的另一示意圖。

圖16係本發明之高效能指紋辨識裝置的更一示意圖。

圖17係本發明之高效能指紋辨識裝置的使用示意圖。

圖18係本發明之高效能指紋辨識裝置的使用示意圖。

圖1係本發明之一種高效能指紋辨識裝置100的上視圖，如圖所示，該高效能指紋辨識裝置100包括有一感應電極基板110、複數個1對N開關電路120、複數個感應電極130、複數條走線140(分為驅動及感測走線150與控制走線160)、及一積體電路晶片170(見於圖5)。

該感應電極基板110係一高分子薄膜基板，一玻璃基板，一藍寶石基板，一陶磁基板，或一金屬基板。

該複數個1對N開關電路120係形成於該感應電極基板110之上。 該複數個1對N開關電路120較佳為薄膜電晶體電路。每一個1對N開關電路具有一第一端點a、N個第二端點b、及m個控制端點c。該m個控制端點c用以控制該第一端點a與該N個第二端點b的連接，其中m、N為大於1之整數。 於本實施例中，該1對N開關電路120係為1對3開關電路，故其具有一第一端點a、3個第二端點b1、b2、b3、及3個控制端點c1、c2、c3。

該複數個感應電極130係依第一方向及第二方向排列形成複數個行與複數個列之電極矩陣，該第一方向與該第二方向約略呈垂直。其中，鄰近每一個感應電極處各有對應之一個1對N開關電路120。每一行的感應電極之對應1對N開關電路的第i個第二端點係對應地電氣連接在一起，該N個第二端點其中之一係電氣連接至其對應之該感應電極，當中，1≦i≦N。亦即，同一行的1對N開關電路的第一個第二端點b1均電氣連接在一起，同一行的1對N開 關電路的第二個第二端點b2均電氣連接在一起，同一行的1對N開關電路的第三個第二端點b3均電氣連接在一起，而當有N個第二端點時，亦是如此。

複數條走線140係區分為驅動及感測走線150與控制走線160，其中，每一行感應電極與至少一條驅動及感測走線150對應。於本實施例中，每一行感應電極係對應至一條驅動及感測走線150。例如，第一行感應電極係對應至一條驅動及感測走線11L1，第二行感應電極係對應至一條驅動及感測走線12L1，第三行感應電極係對應至一條驅動及感測走線13L1，...，第n行感應電極係對應至一條驅動及感測走線1nL1。 每一條該驅動及感測走線電氣連接至複數個該行感應電極對應之1對N開關電路的該N個第二端點之一。例如，該驅動及感測走線11L1電氣連接至第一行感應電極對應之所有1對3開關電路的第一個第二端點b1，該1對3開關電路的第二個第二端點b2則經由一貫孔via2連接至一第一遮蔽電極層740(見於圖8A)，該1對3開關電路的第三個第二端點b3則經由一貫孔via3連接至一第二遮蔽電極層750(見於圖8C)。於其他實施例中，所有的該1對3開關電路的第二個第二端點b2可經由貫孔via2均連接到其他電氣訊號，例如一第一電壓共點(Vcom1或Vref1)。同樣地，所有的該1對3開關電路的第三個第二端點b3可經由貫孔via3均連接到其他電氣訊號，例如一第二電壓共點(Vcom2或Vref2)。

圖2係本發明之一種高效能指紋辨識裝置100的另一上視圖，其與圖1主要差別在於至少一條驅動及感測走線150於圖2中係為三條驅動及感測走線150。例如，第一行感應電極係對應至三條驅動及感測走線11L1~11L3，第二行感應電極係對應至三條驅動及感測走線12L1~12L3，第三行 感應電極係對應至三條驅動及感測走線13L1~13L3，...，第n行感應電極係對應至三條驅動及感測走線1nL1~1nL3。每一條該驅動及感測走線電氣連接至複數個該行感應電極對應之1對N開關電路的該N個第二端點之一。例如，該驅動及感測走線11L1電氣連接至第一行感應電極對應之所有1對3開關電路的第一個第二端點b1，該驅動及感測走線11L2電氣連接至第一行感應電極對應之所有1對3開關電路的第二個第二端點b2，該驅動及感測走線11L3電氣連接至第一行感應電極對應之所有1對3開關電路的第三個第二端點b3，該驅動及感測走線1nL3電氣連接至第N行感應電極對應之所有1對3開關電路的第三個第二端點b3。

每一列電極與m條控制走線160對應。於本實施例中，每一列感應電極係對應至三條控制走線160。例如，第一列感應電極係對應至三條控制走線1Y1~1Y3，...，第P列感應電極係對應至三條控制走線PY1~PY3。每一條該控制走線電氣連接至複數個該列感應電極對應之1對N開關電路的該m個控制端點之一。例如，該控制走線1Y1電氣連接至第一列感應電極對應之所有1對3開關電路的第一個控制端點c1，該控制走線1Y2電氣連接至第一列感應電極對應之所有1對3開關電路的第二個控制端點c2，該控制走線1Y3電氣連接至第一列感應電極對應之所有1對3開關電路的第三個控制端點c3。該控制走線PY1電氣連接至第P列感應電極對應之所有1對3開關電路的第一個控制端點c1。該控制走線PY2電氣連接至第P列感應電極對應之所有1對3開關電路的第二個控制端點c2，該控制走線PY3電氣連接至第P列感應電極對應之所有1對3開關電路的第三個控制端點c3。

於本實施例中，控制走線160與1對N開關電路120之間的關係是為一位有效編碼(one-hot encoding)。亦即，如圖2所示，1對N開關電路120為1對3開關電路時，該1對3開關電路有m(=3)個控制端點，則同一列的1對3開關電路對應之控制走線160則為三條。

於其他實施例中，控制走線160與1對N開關電路120之間的關係是為二位元編碼(binary encoding)。圖3係本發明1對N開關電路120的電路圖。如圖3所示，其係本發明1對3開關電路之另一實施例，該1對3開關電路有4個控制端點，且由兩條控制走線160(1Y1,1Y2)所控制。亦即，同一列的1對3開關電路對應之控制走線160為兩條。

當控制走線1Y1為低電位(=0)時，開關SW1為導通狀態(ON)、開關SW2為斷開狀態(OFF)，驅動及感測走線11L3則經由開關SW1、貫孔(via)131與感應電極130電氣連接。當控制走線1Y1為高電位(=1)且控制走線1Y2為低電位(=O)時，開關SW1為斷開狀態(OFF)，開關SW2、SW3為導通狀態(ON)，驅動及感測走線11L2則經由開開關SW2、SW3、貫孔(via)131與感應電極130電氣連接。當控制走線1Y1為高電位(=1)且控制走線1Y2為高電位(=1)時，開關SW1、SW3為斷開狀態(OFF)，開關SW2、SW4為導通狀態(ON)，驅動及感測走線11L1則經由開開關SW2、SW4、貫孔(via)131與感應電極130電氣連接。

圖4係本發明控制走線160與驅動及感測走線150之示意圖。如圖4所示，該m條控制走線160係先平行於該第一方向至其對應列，再沿垂直於第一方向延伸而佈置。控制走線1Y1~1Y3係與第一列感應電極130對應的1對3開關電路120電氣連接，因此控制走線1Y1~1Y3係沿垂直於第一方向延伸而橫跨第一列感應電極130。

圖5係本發明之高效能指紋辨識裝置100的另一示意圖。該積體電路晶片170係黏結於該感應電極基板110上。該積體電路晶片170 電氣連接至該N條驅動及感測走線11L1~11L3、12L1~12L3、13L1~13L3、...、1nL1~1nL3及控制走線1Y1~1Y3、...PY1~PY3。圖6係本發明之該積體電路晶片170的電路圖。積體電路晶片170包含至少一自電容偵測電路171、至少一個增益大於零之放大電路172、複數個訊號選擇開關電路173、一電容偵測訊號產生電路174、及一參考電壓產生電路175。

該電容偵測訊號產生電路174產生一電容偵測訊號176，該電容偵測訊號176經由該至少一個增益大於零之放大電路172放大後，產生一放大電容偵測訊號177，該增益大於零之放大電路172之增益值較佳為1。該參考電壓產生電路175產生一參考電壓訊號Vref，參考電壓訊號Vref較佳為一直流電壓。經由該複數個訊號選擇開關電路173之選擇，將N個相關電容偵測訊號(電容偵測訊號176、放大電容偵測訊號177、參考電壓訊號Vref)傳送至各行感應電極所對應之該N條驅動及感測走線150(11L1~11L3、12L1~12L3、13L1~13L3、...、1nL1~1nL3)。如圖6所示，經由訊號選擇開關電路1731之選擇，可將參考電壓訊號Vref傳送至驅動及感測走線13L1，經由訊號選擇開關電路1732之選擇，可將電容偵測訊號176傳送至驅動及感測走線13L2，經由訊號選擇開關電路1733之選擇，可將放大電容偵測訊號177傳送至驅動及感測走線13L3。 同時，並經其中一條驅動及感測走線輸入一感應訊號178至該自電容偵測電路171，亦即如圖6所示，該電容感應訊號178由驅動及感測走線13L2傳送至該自電容偵測電路171。

圖7A至圖7C至本發明該積體電路晶片170與該感應電極基板110之關係的示意圖。於圖7A中，該積體電路晶片170係黏結於該感應電極基板110上。於圖7B中，該積體電路晶片170係黏結於一軟性電路板610 上，軟性電路板610再黏結於該感應電極基板110，俾使該積體電路晶片170與該感應電極基板110電氣連接。於圖7C中，該積體電路晶片170係黏結於一電路板620上，該電路板620再經由一軟性排線630與該感應電極基板110電氣連接。

圖8A至圖8D至係本發明複數個1對N開關電路120、複數個感應電極130、及複數條走線140的疊層圖。於本實施例中，複數個1對N開關電路120及該複數條走線140係位在一薄膜電晶體開關暨走線層710，而該複數個感應電極130則位於一感應電極層720。如圖8A所示，該感應電極層720之上有一保護層730，在薄膜電晶體開關暨走線層710與感應電極層720之間，有一第一遮蔽電極層740，以免薄膜電晶體開關暨走線層710的訊號干擾到在感應電極層720中的複數個感應電極130。亦即第一遮蔽電極層740係位於該複數個感應電極與該等驅動及感測走線與控制走線之間，

在該薄膜電晶體開關暨走線層710之下則為該感應電極基板110。於圖8B中，係如圖8A之該保護層730與該感應電極基板110的位置互換。於圖8C中，其與圖8A相似，只是在該薄膜電晶體開關暨走線層710與該感應電極基板110之間新增一第二遮蔽層750。於圖8D中，其與圖8C相似，只是在該薄膜電晶體開關暨走線層710背向該感應電極基板110的一面設有一絕緣層760及一金屬感應電極基板770。

圖9係本發明高效能指紋辨識裝置100的又一示意圖。該高效能指紋辨識裝置100更包含一控制電路810，係佈置於該感應電極基板110上，且其輸出係連接至該等控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、...、PY1~PY3。該控制電路810較佳為一位移暫存器電路，該位移暫存器電路係執行至少兩位元平行位移操作，俾使該控制電路810經由該控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、...、 PY1~PY3，以控制各列之感應電極與哪些驅動及感測走線11L1~11L3、12L1~12L3、...、1nL1~1nL3電氣連接。

圖10係本發明之高效能指紋辨識裝置100的另一上視圖，如圖10所示，該高效能指紋辨識裝置100包括有一感應電極基板110、及至少兩個感應電極區910。於本實施例中，其係顯示四個感應電極區910。每一個感應電極區910包括有複數個1對N開關電路120、複數個感應電極130、複數條走線140(分為驅動及感測走線150與控制走線160)、及一積體電路晶片170(見於圖15)。

如圖10所示，其與圖1類似。亦即於一個感應電極區910中，同一行的1對N開關電路的第一個第二端點b1均電氣連接在一起，同一行的1對N開關電路120的第二個第二端點b2均電氣連接在一起，同一行的1對N開關電路120的第三個第二端點b3均電氣連接在一起，而當有N個第二端點時，亦是如此。如圖10所示，1對N開關電路120係是一個1對3開關電路。

圖11係本發明圖10的另一示意圖。於圖11中，該1對3開關電路係使用薄膜電晶體予以具體實現(implement)。

圖12係本發明之高效能指紋辨識裝置100的又一上視圖，如圖12所示，其與圖11主要區別在於驅動及感測走線11L2、11L3和驅動及感測走線31L2、31L3電氣連接，而以標號31L2、31L3代表該兩條驅動及感測走線。亦即，同一行感應電極區之部份該至少一條驅動及感測走線係電氣相連接。同樣地，驅動及感測走線1nL2、1nL3和驅動及感測走線3nL2、3nL3電氣連接，而以標號3nL2、3nL3代表該兩條驅動及感測走線，驅動及感測走線2nL2、2nL3和驅動及感測走線4nL2、4nL3電氣連接，而以標號4nL2、4nL3代表該兩條驅動及感測走線。在圖12中，可將電容偵測訊號176經由驅動及感測走線11L1施加於左上的感應電極區，及將電容偵測訊號176 經由驅動及感測走線31L1施加於左下的感應電極區。藉此，上半部的感應電極區與下半部的感應電極區可同時進行偵測。

圖13係本發明控制走線160與驅動及感測走線150之示意圖。如圖15所示，該m條控制走線160係先平行於該第一方向至其對應列，再沿垂直於第一方向延伸而佈置。控制走線11Y1~11Y3係與第一列感應電極130對應的1對3開關電路120電氣連接，因此控制走線11Y1~11Y3係沿垂直於第一方向延伸而橫跨第一列感應電極130。驅動及感測走線21L1連接至右上感應電極區中的同一列的感應電極130，驅動及感測走線41L1連接至右下感應電極區中的同一列的感應電極130，因此驅動及感測走線41L1無需延伸至右上感應電極區中。

圖14係本發明之控制走線160與驅動及感測走線150的又一示意圖。如圖14所示，左上感應電極區、左下感應電極區、右上感應電極區、及右下感應電極區的第一列電極均由控制走線11Y1~11Y3，以控制1對3開關電路中該第一端點a連接至3個第二端點b1、b2、b3中的哪一個第二端點。藉此可以減少控制走線在第一方向上佈設走線的面積。

圖15係本發明高效能指紋辨識裝置100的另一示意圖。該積體電路晶片170係黏結於該感應電極基板110上。該感應電極基板110的複數個感應電極130被區分為m×n個感應電極區910。亦即，在該感應電極基板110上有m列感應電極區及n行感應電極區910。該積體電路晶片170具有m×n個自電容偵測電路171。每一個自電容偵測電路171對應於一個感應電極區910。亦即，該複數個自電容偵測電路171之數量不少於該等感應電極區910之數量。該積體電路晶片170的詳細電路可參閱圖 6，亦即該積體電路晶片170更包含複數個訊號選擇開關電路173，且經由該複數個訊號選擇開關電路173之選擇，將相關電容偵測訊號(電容偵測訊號176、放大電容偵測訊號177、參考電壓訊號Vref)傳送至各行電極所對應之該至少一條驅動及感測走線11L1~11L3、12L1~12L3、13L1~13L3、...、4nL1~4nL3。

圖16係本發明之高效能指紋辨識裝置100的更一示意圖。該高效能指紋辨識裝置100更包含一控制電路810，係佈置於該感應電極基板110上，且其輸出係連接至該等控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、...、PY1~PY3。該控制電路810較佳為一位移暫存器電路，該移暫存器電路係執行至少兩位元平行位移操作，俾使該控制電路810經由該控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、...、PY1~PY3，以控制各列之感應電極與哪些驅動及感測走線11L1~11L3、12L1~12L3、...、1nL1~1nL3電氣連接。

圖17係本發明高效能指紋辨識裝置100的使用示意圖，其係依據圖2的架構。如圖17所示，經由該控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、...、5Y1~5Y3及複數個訊號選擇開關電路173的設定，可以形成只有一個感應電極130，其上有電容偵測訊號176的一感測區1701。在感測區1701外有一偏向聚焦區1703，該偏向聚焦區1703具有八個感應電極130，該等感應電極130具有放大電容偵測訊號177。在偏向聚焦區1703外有一收斂穩定區1705，該收斂穩定區1705具有十六個感應電極130，該等感應電極130具有參考電壓訊號Vref。

圖18係本發明高效能指紋辨識裝置100的使用示意圖，其係依據圖1及圖8C的架構。如圖18所示，該1對3開關電路的第二個第二端點b2經由一貫孔via2連接至一第一遮蔽電極層740，該1對3開關電路的第三個第二端點b3經由一貫孔via3連接至一第二遮蔽電極層750。該第一遮蔽電極層740連接至放大電容偵測訊號177，第二遮蔽電極層750則連接至參考電壓訊號 Vref。經由該控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、…、5Y1~5Y3及複數個訊號選擇開關電路173的設定，可以形成只有一個感應電極130，其上有電容偵測訊號176的一感測區1701。在第一列及第五列中具有十個感應電極130，該等感應電極130具有參考電壓訊號Vref，因此連接至放大電容偵測訊號177的線以虛線繪示。在第二列及第四列中具有十個感應電極130，該等感應電極130具有放大電容偵測訊號177，因此連接至參考電壓訊號Vref的線以虛線繪示。

由前述說明可知，本發明可經由該複數個控制走線1Y1~1Y3、2Y1~2Y3、…、5Y1~5Y3及複數個訊號選擇開關電路173依序或動態地自各個電極感應區的複數個感應電極130中選定至少一個電極130為一感測區1701，並將該感測區1701周遭感應電極130規劃為對應之一偏向聚焦區1703，且將該偏向聚焦區1703周遭感應電極130規劃為對應之一收斂穩定區1705，藉此可使感測區1701之感應電極130上的電力線聚集而拱高，藉以提升感應靈敏度，加大有效感測距離，增進訊號雜訊比，提昇感測訊號之穩定性與正確性，並巨幅降低指紋感測裝置之成本。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

Claims (21)

1. 一種高效能指紋辨識裝置，包括：一感應電極基板；複數個1對N開關電路，其形成於該感應電極基板之上，每一個1對N開關電路具有一第一端點、N個第二端點、及m個控制端點，該m個控制端點用以控制該第一端點與該N個第二端點的連接關係，其中m,N為大於1之整數；複數個感應電極，該等感應電極係依第一方向及第二方向排列形成複數個行與複數個列之電極矩陣，該第一方向與該第二方向呈垂直，其中，鄰近每一個感應電極處各有對應之一個1對N開關電路，每一行的感應電極之對應1對N開關電路的第i個第二端點係對應地電氣連接在一起，該N個第二端點其中之一係經該1對N開關電路電氣連接至其對應之該感應電極，當中，1≦i≦N；複數條走線，係區分為驅動及感測走線與控制走線，其中，每一行感應電極與至少一條驅動及感測走線對應，該至少一條驅動及感測走線電氣連接至複數個該行感應電極對應之1對N開關電路的該N個第二端點之一，每一列感應電極與m條控制走線對應，每一條該控制走線電氣連接至複數個該列感應電極對應之1對N開關電路的該m個控制端點之一；以及一控制電路，係佈置於該感應電極基板上，且該控制電路輸出係連接至該等控制走線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高效能指紋辨識裝置，其更包含一積體電路晶片，該積體電路晶片包含至少一自電容偵測電路，且該積體電路晶片電氣連接至該至少一條驅動及感測走線。
3. 如申請專利範圍第2項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片又包含複數個訊號選擇開關電路，且經由該複數個訊號選擇開關電路之選擇，將相關電容偵測訊號傳送至各行感應電極所對應之該至少一條驅動及感測走線。
4. 如申請專利範圍第2項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片電氣連接至該m條控制走線，該m條控制走線係先平行於該第一方向至其對應列再沿垂直於第一方向延伸而佈置。
5. 如申請專利範圍第2項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片係黏結於該感應電極基板上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高效能指紋辨識裝置，其更包含一遮蔽電極層，其係位於該複數個感應電極與該至少一條驅動及感測走線與控制走線之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該控制電路係為一位移暫存器電路，該位移暫存器電路係執行至少兩位元平行位移操作。
8. 如申請專利範圍第7項所述之高效能指紋辨識裝置，其更包含一積體電路晶片，該積體電路晶片包含至少一自電容偵測電路，且該積體電路晶片電氣連接至該至少一條驅動及感測走線與該控制電路，俾使該控制電路經由該控制走線以控制各列之感應電極與哪些該至少一條驅動及感測走線電氣連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片更包含複數個訊號選擇開關電路，且經由該複數個訊號選擇開關電路之選擇，將相關電容偵測訊號傳送至各行感應電極所對應之該至少一條驅動及感測走線，並經該至少一條驅動及感測走線之其中一條驅動及感測走線輸入一感應訊號至該自電容偵測電路。
10. 一種高效能指紋辨識裝置，包含：一感應電極基板；及至少兩個感應電極區，位於該感應電極基板上，每一該等感應電極區包含：複數個1對N開關電路，其形成於該感應電極基板之上，每一個1對N開關電路具有一第一端點、N個第二端點、及m個控制端點，該m個控制端點用以控制該第一端點與該N個第二端點的連接關係，其中m,N為大於1之整數；複數個感應電極，係依第一方向及第二方向排列形成複數個行與複數個列之電極矩陣，該第一方向與該第二方向呈垂直，其中，鄰近每一個感應電極處各有對應之一個1對N開關電路，每一行的感應電極之對應1對N開關電路的第i個第二端點係對應地電氣連接在一起，該N個第二端點其中之一係經該1對N開關電路電氣連接至其對應之該感應電極，當中，1≦i≦N；複數條走線，係區分為驅動及感測走線與控制走線，分別貫穿各個感應電極區同一行與同一列的各個感應電極，其中，每一行感應電極與至少一條驅動及感測走線對應，該至少一條驅動及感測走線電氣連接至複數個該行感應電極對應之1對N開關電路的該N個第二端點之一，每一列感應電極與m條控制走線對應，每一條該控制走線電氣連接至複數個該列感應電極對應之1對N開關電路的該m個控制端點之一；以及一控制電路，係佈置於該感應電極基板上，且該控制電路輸出係連接至該等控制走線。
11. 如申請專利範圍第10項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，同一行感應電極區之部份該至少一條驅動及感測走線係電氣相連接。
12. 如申請專利範圍第10項所述之高效能指紋辨識裝置，其更包含一積體電路晶片，該積體電路晶片包含複數個自電容偵測電路，且該積體電路晶片電氣連接至該至少一條驅動及感測走線。
13. 如申請專利範圍第12項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該複數個自電容偵測電路之數量不少於該等感應電極區之數量。
14. 如申請專利範圍第12項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片更包含複數個訊號選擇開關電路，且經由該複數個訊號選擇開關電路之選擇，將相關電容偵測訊號傳送至各行感應電極所對應之該至少一條驅動及感測走線。
15. 如申請專利範圍第12項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片電氣連接至該m條控制走線，該m條控制走線係先平行於該第一方向至其對應列再沿垂直於第一方向延伸而佈置。
16. 如申請專利範圍第12項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片係黏結於該感應電極基板上。
17. 如申請專利範圍第10項所述之高效能指紋辨識裝置，其更包含一遮蔽電極層，其係位於該複數個感應電極與該至少一條驅動及感測走線與控制走線之間。
18. 如申請專利範圍第11項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該控制電路係為一位移暫存器電路，該位移暫存器電路係執行至少兩位元平行位移操作。
19. 如申請專利範圍第18項所述之高效能指紋辨識裝置，其更包含一積體電路晶片，該積體電路晶片包含複數個自電容偵測電路，且該積體電路晶片電氣連接至該至少一條驅動及感測走線與該控制電路，俾使該控制電路經由該控制走線以控制各列之感應電極與哪些驅動及感測走線電氣連接。
20. 如申請專利範圍第19項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該複數個自電容偵測電路之數量不少於該等感應電極區之數量。
21. 如申請專利範圍第19項所述之高效能指紋辨識裝置，其中，該積體電路晶片又包含複數個訊號選擇開關電路，且經由該複數個訊號選擇開關電路之選擇，將相關電容偵測訊號傳送至各行感應電極所對應之該至少一條驅動及感測走線，並經該至少一條驅動及感測走線之其中一條驅動及感測走線輸入一感應訊號至該自電容偵測電路。