TWI793627B - 可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片及利用其之電子設備 - Google Patents

可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片及利用其之電子設備 Download PDF

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Abstract

一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其特徵在於具有：一連接電路，具有多個開關電路，各所述開關電路均具有多個第一連接端及一第二連接端，所述多個第一連接端係與一電容陣列中之多個感測電容耦接，且各所述開關電路均係依一開關信號之控制將所述多個第一連接端併接至該第二連接端以提供一等效感測電容；以及一喚醒操作感應電路，係與多個所述第二連接端耦接以連接多個所述等效感測電容以測得多個感應結果信號，及依所述多個感應結果信號之邏輯或運算產生一喚醒信號。

Description

可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片及利用其之電子設備
本發明係有關於電容式指紋晶片，特別是關於一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片。
在現今的電子設備中，指紋辨識裝置已是常見的資安配備。常見的指紋辨識裝置有光學式和電容式兩類，其中，光學式指紋辨識裝置一般係應用在全屏指紋採集方案中，而電容式指紋辨識裝置則是應用在按鍵式的指紋採集方案中。
然而，在電容式指紋辨識裝置中，由於其掃描感測電路會用到類比數位轉換器，而類比數位轉換器在操作時會因相當高頻的時鐘信號的驅動而消耗相當大的功率，因此，對某些移動設備(例如智慧型手機)而言，該功耗會減少其電池的供電時間。
因此，本領域亟需一種新穎的電容式指紋晶片。
本發明之一目的在於揭露一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其可藉由一連接電路在一電容陣列中定義出一等效感測電容組態以感應一喚醒觸摸操作。
本發明之另一目的在於揭露一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其可藉由一比較偵測電路以低功耗的方式偵測所述的喚醒觸摸操作。
本發明之又一目的在於揭露一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其可在由所述比較偵測電路偵測到所述的喚醒觸摸操作後，再由一指紋採集電路對該電容陣列進行一指紋採集操作以節省電能。
為達前述目的，一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片乃被提出，其特徵在於具有：
一連接電路，具有多個開關電路，各所述開關電路均具有多個第一連接端及一第二連接端，所述多個第一連接端係與一電容陣列中之多個感測電容耦接，且各所述開關電路均係依一開關信號之控制將所述多個第一連接端併接至該第二連接端以提供一等效感測電容；以及
一喚醒操作感應電路，係與多個所述第二連接端耦接以連接多個所述等效感測電容以測得多個感應結果信號，及依所述多個感應結果信號之邏輯或運算產生一喚醒信號。
在一實施例中，各所述開關電路均由多個電晶體實現。
在一實施例中，該喚醒操作感應電路具有多個偵測電路及一邏輯或電路，各所述偵測電路均包含一電荷轉電壓電路及與該電荷轉電壓電路耦接之一比較電路，該電荷轉電壓電路係用以與一所述等效感測電容耦接以測得一感應電壓，該比較電路係用以將該感應電壓與一閾值電壓比較以產生一所述感應結果信號，所述感應結果信號係在該感應電壓大於該閾值電壓時呈現一作用狀態，以及該邏輯或電路係用以對多個所述感應結果信號進行所述的邏輯或運算以產生該喚醒信號。
在一實施例中，所述之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片進一步具有一控制單元，用以在該喚醒信號呈現一作用狀態時產生一致能信號以驅使一指紋採集電路對該電容陣列進行一指紋採集操作以產生指紋資料。
在一實施例中，該控制單元係一微處理器。
為達前述目的，本發明進一步提出一種電子設備，具有一中央處理單元、一顯示裝置及如前述之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其中，該中央處理單元係用以與該顯示裝置及該電容式指紋晶片通信。
在可能的實施例中，所述之電子設備可為一智慧型手機、一可攜式電腦、一車用電腦或一門禁設備。
為使　貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
本發明的原理在於：
(一)在一電容式指紋晶片內部設置一控制單元以使一電容陣列能夠作為指紋感測器或組態成觸摸感測器；
(二)在該電容式指紋晶片內部設置一可規劃之連接電路以將該電容陣列規劃成多個等效感應電容以使該電容陣列組態成觸摸感測器；以及
(三)在該電容式指紋晶片內部設置一喚醒操作感應電路以獲得所述多個等效感應電容之多個感應結果信號，並利用一比較器對所述多個感應結果信號進行一比較操作以產生一喚醒信號，從而在不使用耗電的類比數位轉換器的情況下，以低功耗的模式提供一喚醒功能。
請參照圖1，其繪示本發明之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片之一實施例的方塊圖。如圖1所示，一電容式指紋晶片100包括一電容陣列101、一連接電路102、一喚醒操作感應電路103、一控制單元104及一指紋採集電路105。
電容陣列101包含成陣列排列之M*N個感測電容，M、N均為大於1之整數，其中，M*N個感測電容係以M*N條連接走線C 11-C MN與指紋採集電路105連接，且M*N個感測電容中有I個感測電容係以I條連接走線C(1)-C(I)與連接電路102連接，I為介於1與M*N之間的整數。
連接電路102具有J個開關電路， J為I之因數，各開關電路均具有(J/I)個第一連接端以與I條連接走線C(1)-C(I)中之(I/J)條連接走線連接，及一第二連接端以與J條連接走線E(1)-E(J)中之一條連接走線連接，且各開關電路均係依一開關信號SW之控制將(I/J)個所述第一連接端併接至所述第二連接端。依此，連接電路102即可提供J個等效感測電容給喚醒操作感應電路103，其中，各等效感測電容均包含(I/J)個感測電容。另外，各開關電路均可由多個電晶體實現。
請參照圖2a-2b，其為圖1之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片之連接電路102所提供之兩種等效感測電容的組態的示意圖。如圖2a所示，電容陣列101包含8*8個感測電容，其中四個角落的感測電容分別連接到C(1)、C(2)、C(3)及C(4)，然後C(1)、C(2)、C(3)及C(4)分別連接至E(1)、E(2)、E(3)及E(4)，亦即，在此實施例中J = I = 4；以及如圖2b所示，電容陣列101包含8*8個感測電容，其中第2及6行的感測電容分別連接到{C(1)、C(2)、C(3)、C(4)、C(5)、C(6)、C(7)、C(8)}及{C(9)、C(10)、C(11)、C(12)、C(13)、C(14)、C(15)、C(16)}，然後{C(1)、C(2)、C(3)、C(4)、C(5)、C(6)、C(7)、C(8)}及{C(9)、C(10)、C(11)、C(12)、C(13)、C(14)、C(15)、C(16)}分別連接至E(1)及E(2)，亦即，在此實施例中J = 2，I = 16。
喚醒操作感應電路103係藉由J條連接走線E(1)-E(J)連接 J個等效感測電容以感測J個感應結果信號，再依J個所述感應結果信號之邏輯或運算產生一喚醒信號S WK。請參照圖3，其繪示圖1之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片之喚醒操作感應電路103之一實施例之方塊圖。如圖3所示，喚醒操作感應電路103具有J個偵測電路(各由一電荷轉電壓電路103a及一比較電路103b組成)及一邏輯或電路103c。
各電荷轉電壓電路103a均與E(1)-E(J)中之一條連接走線連接以將一等效感測電容上之電荷轉成一感應電壓信號V Sx並將其傳送至一比較電路103b，x為1至J中之一整數，該比較電路103b將感應電壓信號V Sx與一閾值電壓比較以產生一感應結果信號CMPx，感應結果信號CMPx係在感應電壓信號V Sx大於該閾值電壓時呈現一作用狀態(高邏輯電位)；以及邏輯或電路103c係用以對J個感應結果信號CMP1-CMPJ進行一邏輯或運算以產生所述喚醒信號S WK。
值得一提的，由於喚醒操作感應電路103只用到比較電路103b而未使用耗電的類比數位轉換器，因此本發明可以用很省電的方式為電容式指紋晶片提供喚醒功能。
控制單元104係用以產生該開關信號SW，且係用以在所述喚醒信號S WK呈現作用狀態(高邏輯電位)時產生一致能信號    EN。另外，控制單元104可為一微處理器。
指紋採集電路105係依致能信號EN之控制，經由M*N條走線C 11-C MN對電容陣列101之M*N個感測電容進行一指紋採集操作以產生指紋資料D FP。
依上述的說明，本發明進一步提出一種電子設備。請參照圖4，其繪示本發明之電子設備之一實施例的方塊圖。如圖4所示，一電子設備200具有一中央處理單元210、一顯示裝置220及一電容式指紋晶片230，其中，電容式指紋晶片230係由電容式指紋晶片100實現，且中央處理單元210係用以與顯示裝置220及電容式指紋晶片230通信。另外，電子設備200可為一智慧型手機、一可攜式電腦、一車用電腦或一門禁設備。
藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點：
1.本發明的可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片可藉由一連接電路在一電容陣列中定義出一等效感測電容組態以感應一喚醒觸摸操作。
2.本發明的可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片可藉由一比較偵測電路以低功耗的方式偵測所述的喚醒觸摸操。
3.本發明的可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片可在由所述比較偵測電路偵測到所述的喚醒觸摸操作後，再由一指紋採集電路對該電容陣列進行一指紋採集操作以節省電能。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請　貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
100:電容式指紋晶片 101:電容陣列 102:連接電路 103:喚醒操作感應電路 103a:電荷轉電壓電路 103b:比較電路 103c:邏輯或電路 104:控制單元 105:指紋採集電路 200:電子設備 210:中央處理單元 220:顯示裝置 230:電容式指紋晶片
圖1繪示本發明之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片之一實施例的方塊圖。 圖2a-2b為圖1之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片之連接電路所提供之兩種等效感測電容的組態的示意圖。 圖3繪示圖1之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片之喚醒操作感應電路103之一實施例之方塊圖。 圖4繪示本發明之電子設備之一實施例的方塊圖。
100:電容式指紋晶片
101:電容陣列
102:連接電路
103:喚醒操作感應電路
104:控制單元
105:指紋採集電路

Claims (9)

  1. 一種可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其特徵在於具有：一連接電路，具有多個開關電路，各所述開關電路均具有多個第一連接端及一第二連接端，所述多個第一連接端係與一電容陣列中之多個感測電容耦接，且各所述開關電路均係依一開關信號之控制將所述多個第一連接端併接至該第二連接端以提供一等效感測電容；以及一喚醒操作感應電路，係與多個所述第二連接端耦接以連接多個所述等效感測電容以測得多個感應結果信號，及依所述多個感應結果信號之邏輯或運算產生一喚醒信號；其中，該喚醒操作感應電路具有多個偵測電路及一邏輯或電路，各所述偵測電路均包含一電荷轉電壓電路及與該電荷轉電壓電路耦接之一比較電路，該電荷轉電壓電路係用以與一所述等效感測電容耦接以測得一感應電壓，該比較電路係用以將該感應電壓與一閾值電壓比較以產生一所述感應結果信號，所述感應結果信號係在該感應電壓大於該閾值電壓時呈現一作用狀態，以及該邏輯或電路係用以對多個所述感應結果信號進行所述的邏輯或運算以產生該喚醒信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其中，各所述開關電路均由多個電晶體實現。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其進一步具有一控制單元，用以在該喚醒信號呈現一作用狀態時產生一致能信號以驅使一指紋採集電路對該電容陣列進行一指紋採集操作以產生指紋資料。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之可規劃喚醒感測組態之電容式指紋晶片，其中，該控制單元係一微處理器。
  5. 一種電子設備，具有一中央處理單元、一顯示裝置及一電容式指紋晶片，其中，該中央處理單元係用以與該顯示裝置及該電容式指紋晶片通信，且該電容式指紋晶片具有： 一連接電路，具有多個開關電路，各所述開關電路均具有多個第一連接端及一第二連接端，所述多個第一連接端係與一電容陣列中之多個感測電容耦接，且各所述開關電路均係依一開關信號之控制將所述多個第一連接端併接至該第二連接端以提供一等效感測電容；以及一喚醒操作感應電路，係與多個所述第二連接端耦接以連接多個所述等效感測電容以測得多個感應結果信號，及依所述多個感應結果信號之邏輯或運算產生一喚醒信號；其中，該喚醒操作感應電路具有多個偵測電路及一邏輯或電路，各所述偵測電路均包含一電荷轉電壓電路及與該電荷轉電壓電路耦接之一比較電路，該電荷轉電壓電路係用以與一所述等效感測電容耦接以測得一感應電壓，該比較電路係用以將該感應電壓與一閾值電壓比較以產生一所述感應結果信號，所述感應結果信號係在該感應電壓大於該閾值電壓時呈現一作用狀態，以及該邏輯或電路係用以對多個所述感應結果信號進行所述的邏輯或運算以產生該喚醒信號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電子設備，其中，各所述開關電路均由多個電晶體實現。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電子設備，其中該電容式指紋晶片進一步具有一控制單元，用以在該喚醒信號呈現一作用狀態時產生一致能信號以驅使一指紋採集電路對該電容陣列進行一指紋採集操作以產生指紋資料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電子設備，其中，該控制單元係一微處理器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電子設備，其係由一智慧型手機、一可攜式電腦、一車用電腦和一門禁設備所組成群組所選擇的一種電子設備。
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