指紋檢測電路及指紋辨識系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于指紋檢測技術領域，涉及一種指紋檢測電路及指紋辨識系統，尤其涉及一種增強輸出信號的指紋檢測電路及指紋辨識系統。
【背景技術】
[0002]隨著科技日新月異，移動電話、數字相機、平板電腦、筆記本電腦等越來越多的便攜式電子裝置已經成為了人們生活中必備的工具。由于便攜式電子裝置一般為個人使用，具有一定的隱私性，因此其內部儲存的數據，例如電話簿、相片、個人信息等等為私人所有。若電子裝置一旦丟失，則這些數據可能會被他人所利用，而造成不必要之損失。雖然目前已有利用密碼保護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，則會帶給使用者許多不便。因此，目前發展出利用個人指紋辨識的方式來達到身份認證的目的，以提升數據安全性。
[0003]電容式指紋辨識系統是相當受歡迎的一種指紋辨識方法，其是利用感測電容變化判斷使用者指紋的紋峰(Finger Ridge)或紋谷(Finger Valley)。詳細來說，電容式指紋辨識系統利用金屬電極來接收使用者的手指接觸，其中的指紋檢測電路可將金屬電極與使用者手指之間的電容轉換成電壓信號，并輸出至后端的指紋判斷模塊，以進行指紋識別。然而，金屬電極通常會以介電常數小的蓋板加以覆蓋，使得金屬電極與使用者手指之間的電容相當微小(其電容值大約僅數十毫微微法拉(Femtofarad，fF)左右)，指紋檢測電路輸出至指紋判斷模塊的輸出信號的電壓幅度隨之減小，由此增加了指紋辨識的困難。
[0004]現有技術中，利用增加驅動信號的電壓幅度以解決輸出信號微小的問題，如美國專利申請US20130271422 Al，其以12伏特(Volt，V)甚至16伏特的驅動信號來驅動指紋檢測電路，如此高電壓幅度的規格不但不符合便攜式電子裝置的常規電壓(3伏特或5伏特)，而且也增加電路復雜度和整體系統的功率消耗。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種增強輸出信號的指紋檢測電路及指紋辨識系統，旨在增加指紋檢測電路的輸出信號強度，且符合便攜式電子裝置的常規電壓。
[0006]本發明是這樣實現的，一種指紋檢測電路，應用于指紋辨識系統，所述指紋辨識系統將第一信號傳送至手指，所述指紋檢測電路包含有:
[0007]導電層，用來接收手指的接觸；以及
[0008]放大器，包含有:
[0009]第一輸入端，親接于所述導電層；
[0010]第二輸入端，用來接收第二信號；以及
[0011]輸出端，與所述第一輸入端之間具有第一電容；
[0012]其中，所述第一信號的第一相位與所述第二信號的第二相位相反。
[0013]本發明的目的還在于提供一種指紋辨識系統，將第一信號傳送至手指，所述指紋辨識系統包含有:多個指紋檢測電路，每一指紋檢測電路包含有:
[0014]導電層，用來接收手指的接觸；以及
[0015]放大器，包含有:
[0016]第一輸入端，親接于所述導電層；
[0017]第二輸入端，用來接收第二信號；以及
[0018]輸出端，與所述第一輸入端之間具有第一電容；
[0019]其中，所述第一信號的第一相位與所述第二信號的第二相位相反；
[0020]指紋判斷模塊，耦接于所述多個指紋檢測電路，用來判斷每一指紋檢測電路對應至手指的紋峰(Finger Ridge)或紋谷(Finger Valley)。
[0021]本發明實施例利用相位相反的二信號來驅動指紋檢測電路，以增加指紋檢測電路的輸出信號強度，而降低指紋檢測的困難度，同時降低功率消耗和生產成本，且符合便攜式電子裝置的常規電壓。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明實施例一提供的紋檢測電路的示意圖；
[0023]圖2是本發明實施例二提供的指紋辨識系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0025]如圖1所示，為本發明實施例一指紋檢測電路10的示意圖。指紋檢測電路10用于指紋辨識系統，該指紋辨識系統可產生第一信號Vi并透過金屬電極將第一信號Vi傳送至手指FG。
[0026]指紋檢測電路10包含有導電層100、放大器Amp和開關單元SW。導電層100為頂層導電層，其可為金屬電極或是集成電路布局的金屬層(Metal)，用來接收手指FG的接觸，與手指FG之間形成電容C2。放大器Amp為運算放大器，其包含有負輸入端(標示有「一」號)、正輸入端(標示有「+」號)和輸出端。負輸入端耦接于導電層100，正輸入端接收第二信號V2，輸出端輸出輸出信號Vo。開關單元SW親接于放大器Amp的負輸入端和輸出端之間。另外，第二信號V2的相位(即第二相位)與第一信號Vl的相位(即第一相位)相反，即第二信號V2可表示為V2 = — k*Vl，其中k代表任何正值常數。放大器Amp的輸出端與負輸入端(或導電層100)之間具有電容Cl，電容Cl可為放大器Amp的輸出端與導電層100所形成的多晶娃絕緣體多晶娃(Polysilicon -1nsulator - Polysilicon,PIP)電容或是金屬絕緣金屬(Metal -1nsulator - Metal, MiM)電容，或是電性連接于放大器Amp的輸出端與導電層100之間的電容，電容Cl可視為放大器Amp的反饋電容。另外，導電層100與信號地端GND形成有電容C3。
[0027]實際應用中，導電層100通常以絕緣介質(圖1未示出)覆蓋，絕緣介質可為蓋板或是鈍化層。當絕緣介質的厚度越厚或是絕緣介質的介電常數越小時，電容C2的電容值越小，而使得輸出信號Vo的電壓幅度很小。為了解決輸出信號Vo的電壓幅度很小的問題，指紋檢測電路10將第二信號V2(其與第一信號Vl相位相反)輸入至放大器Amp的正輸入端，使得輸出信號Vo的電壓幅度得以增強。
[0028]指紋檢測電路10的工作原理如下:
[0029]因第一信號Vl透過電容C2親合至放大器Amp的負輸入端，放大器Amp可產生對應于第一信號Vl的第一輸出信號VoI，第一輸出信號Vol可表不為Vol = —(C2/C1)*V1 ；同時，因放大器Amp的正輸入端接收第二信號V2，放大器Amp可產生對應于第二信號V2的第二輸出信號Vo2，第二輸出信號Vo2可表示為Vo2 = ((C1+C2+C3)/C1)*V2。如此一來，放大器Amp的輸出信號Vo為第一輸出信號Vol與第二輸出信號Vo2的總和，換句話說，輸出信號Vo可表不為:
[0030]Vo = Vol+Vo2 = — (C2/C1) *V1+ ((C1+C2+C3) /Cl)