CN102651066A - 指纹成像装置及应用于该指纹成像装置的指纹成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指纹成像装置及应用于该指纹成像装置的指纹成像方法，该指纹成像装置包含：电源模组，包含第一极性端与第二极性端；第一导体层，该第一导体层与该电源模组的该第一极性端耦接；非导体层，包含第一面与第二面；以及电泳层，包含复数个带电粒子，该电泳层设置于该第一导体层和该非导体层之间，且以该非导体层封装该电泳层；当使用者与该电源模组的该第二极性端耦接，且该使用者的手指按压在该第二面上时，该手指的指纹脊与该第一导体层之间产生第一电场，使该复数个带电粒子在该电泳层移动，并形成指纹影像，本发明可使整个指纹成像装置结构简单且成本降低。

Description

指纹成像装置及应用于该指纹成像装置的指纹成像方法

技术领域

本发明关于一种指纹成像装置，特别是关于一种结构简单、应用多样的指纹成像装置，以及应用于该指纹成像装置的指纹成像方法。

背景技术

传统指纹成像的装置所应用的技术为：光学全反射技术、电容传感技术以及超声波扫瞄技术。然而，光学全反射技术与电容传感技术感测汗多或稍脏的手指常会遇到成像模糊或甚至不能成像的问题；而超声波扫瞄技术则具有成本太高与耗电过多的问题，无法满足消费者需求。此外，现有技术的结构太过复杂，整体结构过于厚重，造成使用者携带不便且占空间，无法满足市场对于电子产品在轻度与薄度的要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种指纹成像装置以及应用于该指纹成像装置的指纹成像方法。经由本发明，可达到指纹成像装置结构简单、轻薄且成本降低的目的。

本发明提供一种指纹成像装置，包含：电源模组，包含第一极性端与第二极性端；电泳层，具有第一面与第二面，且包含复数个带电粒子；第一导体层，设置于该电泳层的该第一面，且与该电源模组之该第一极性端耦接；以及非导体层，设置于该电泳层的该第二面，且封装该电泳层；其中当使用者与该电源模组的该第二极性端耦接，且该使用者的手指按压在该非导体层上时，该手指的指纹脊与该第一导体层之间产生第一电场，使该复数个带电粒子在该电泳层移动，并形成指纹影像。

根据本发明所述的指纹成像装置，该第一导体层或该非导体层是透明的。

根据本发明所述的指纹成像装置，更包含导电极，该导电极与该第二极性端耦接，该使用者藉由接触该导电极以与该电源模组的该第二极性端耦接。

根据本发明所述的指纹成像装置，更包含影像感测单元，该影像感测单元设置于该电泳层外部，且朝向该第一导体层或该非导体层设置，以撷取该指纹影像。

根据本发明所述的指纹成像装置，更包含储存单元，该储存单元用以储存该影像感测单元所撷取到的该指纹影像。

根据本发明所述的指纹成像装置，更包含：转换器，该转换器用以转换该第一极性端与第二极性端的电性；以及第二导体层，该第二导体层可移除地覆盖于该非导体层上，其中当该第二导体层覆盖于该非导体层上且耦接该第二极性端，且该转换器转换该第一极性端与该第二极性端的电性时，该第二导体层与该第一导体层之间产生第二电场，使该复数个带电粒子根据该第二电场于该电泳层移动，以清除该指纹影像。

本发明更提供一种应用于指纹成像装置的指纹成像方法，该指纹成像装置包含电源模组、电泳层、第一导体层、与非导体层，其中该电源模组包含第一极性端与第二极性端；该电泳层，具有第一面与第二面，且包含复数个带电粒子；该第一导体层，设置于该电泳层的该第一面，且与该电源模组的该第一极性端耦接；以及该非导体层，设置于该电泳层的该第二面，且封装该电泳层，该指纹成像方法包含：使用者与该电源模组的该第二极性端耦接；以及使用者的手指按压在非导体层上，以在该手指的指纹脊与该第一导体层之间产生第一电场，使得该复数个带电粒子在该电泳层移动，并形成指纹影像。

根据本发明所述的指纹成像方法，更包含：撷取该指纹影像。

根据本发明所述的指纹成像方法，更包含：储存该指纹影像。

根据本发明所述的指纹成像方法，更包含：转换该第一极性端与第二极性端的电性；以及于该非导体层上，覆盖第二导体层，并耦接该第二导体层至该第二极性端，以在该第二导体层与该第一导体层之间产生第二电场，使该复数个带电粒子根据该第二电场于该电泳层移动，以清除该指纹影像。

藉由本发明，使整个指纹成像装置结构简单且成本降低。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图示，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1A为本发明一实施例的指纹成像装置的结构示意图；

图1B为本发明一实施例的指纹成像装置的操作示意图；

图1C为本发明一实施例的使用者的手指的示意图；

图1D与图1E为本发明一实施例的指纹影像示意图；

图1F为本发明另一实施例中，指纹成像装置撷取指纹影像的示意图；

图1G为本发明另一实施例中，指纹成像装置清除该指纹影像的示意图；

图1H为本发明一实施例中，电源模组的示意图；

图2A为本发明另一实施例的指纹成像装置的结构示意图；

图2B-图2C为本发明又一实施例的指纹成像装置的第二导体层的位置示意图；

图2D-图2E为本发明又一实施例的指纹成像装置的操作示意图；

图3为本发明又一实施例的指纹成像装置的结构示意图；

图4为本发明又一实施例的指纹成像装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例的指纹成像装置的的指纹成像方法的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参见图1A和图1B，图1A和图1B为本发明第一实施例的结构以及操作示意图。首先，请先参见图1A，本发明的指纹成像装置100包含电源模组Vs，电泳层20、第一导体层10以及非导体层30。该电源模组100，包含第一极性端D1与第二极性端D2；该电泳层20具有第一面20A与第二面20B，且包含复数个带电粒子21；第一导体层10，设置于该电泳层20的该第一面20A，且与该电源模组Vs的该第一极性端D1耦接；以及非导体层30，设置于该电泳层20的该第二面20B，且封装该电泳层20。实际操作上，请参见图1B，使用者与该电源模组Vs的该第二极性端D2耦接，且该使用者的手指40按压在该非导体层30上时，即可操作本发明的指纹成像装置100。需说明的是，使用者与该电源模组Vs的该第二极性端D2耦接的方法，并不限于图1B中的手指，只要使用者的身体或手部直接地或间接地与该第二极性端D2耦接即可。

详言之，请接着参见图1B并对照图1C至图1E。首先，请先参见图1C，图1C所示为使用者的手指40。一般而言，手指40的指纹包含凸起的指纹脊41与凹陷的指纹谷42。因此当使用者的手指40按压在该非导体层30上时，由于指纹脊41与指纹谷42构造上的不同，使用者的指纹脊41与指纹谷42与该第一导体层10之间会产生强度不同的电场。在本实施例中，由于指纹脊41与第一导体层10的距离比指纹谷42与第一导体层10的距离短，因此使用指纹脊41与第一导体层10所形成的第一电场E1会比指纹谷42与第一导体层10所形成的电场(未示)强。从而，藉由适当地整该电源模组Vs的电压或该非导体层30与该第一导体层10之间的距离，可使对应到指纹脊41的带电粒子在该电泳层20中移动，而对应到指纹谷42的带电粒子在该电泳层20中不动，进而在该电泳层20的该第一面20A或该第二面20B形成指纹影像。举例而言，请参见图1D与图1E并对照图1B，本实施例中该复数个带电粒子具有第一颜色，该第一颜色例如可为任何颜色，如白色。较佳地，该带电粒子21的颜色宜与该电泳层中电泳液的颜色不同。举例而言，请参见图1B，当该第二极性端D2提供负电压，且该复数个带电粒子带正电，且该使用者的手指40与该第二极性端D2耦接，并按压在该非导体层30上时，对应到该指纹脊41的粒子会移动到该第一面20A上，而对应到该指纹谷42的粒子会停留在该第二面20B上。从而，如图1D所示，该第二面20B会形成如图1D所示的指纹影像，其中该指纹脊41在该第二面20B对应指纹脊线条41’，该指纹谷42在该第二面20B对应指纹谷线条42’，其中该指纹脊线条41’所显示的色彩对应该第一颜色。另一方面，如图1E所示，该第一面20A也会形成如图1E所示的指纹影像，其中该指纹谷线条42”所显示的色彩对应该第一颜色。在本实施例中，该第一导体层10及/或该非导体层30宜为透明，使得该指纹影像可以显示在该第一导体层10及/或该非导体层30。

依据本发明，撷取该指纹影像的实施例请参见图1F，本实施例中，该指纹成像装置100更包含影像感测单元50，该影像感测单元50设置于该电泳层20外部，且朝向该第一导体层10或该非导体层30设置，以撷取该指纹影像。在本发明的一较佳实施例，该影像感测单元50设置于该第一导体层10下方，但本发明的实施态样并不局限于此，请参见图1F，该影像感测单元50亦可设置于该非导体层30上方，只要该影像感测单元50可感测到该指纹影像，皆应包含在本发明的专利范围。本发的又一实施例中，该指纹成像装置100可更包含储存单元(未示)，该储存单元用以储存该影像感测单元50所撷取到的该指纹影像，其中该储存单元可以有线或无线的方式与该影像感测单元50进行讯号传输或连结。依据本发明的其中一个实施态样，储存在该储存单元的指纹影像可进一步地做为指纹辨识的比对基准，但本发明的专利范围并不限于此。

依据本发明，该指纹成像装置100重置的方式与结构的实施例，请参见图1G并对照图1H。依据本实施例，该指纹成像装置100更包含转换器S以及第二导体层60。如图1H所示，该转换器S可位于该电源模组Vs中，用以转换该第一极性端与第二极性端的电性。如图1G所示，该第二导体层60可移除地覆盖于该非导体层30上，此处，第二导体层60通过连接机构连接于该指纹成像装置100上，当需要利用该第二导体层60时，可以通过手动或机动操作使得该第二导体层60覆盖于该非导体层30上，当不需要利用该第二导体层60时，可以通过手动或机动操作使得该第二导体层60卷起或者移至该指纹成像装置100的预留位置，所谓预留位置用于容置该第二导体层60，其中当该第二导体层60覆盖于该非导体层30上且耦接该第二极性端D2，且该转换器S转换该第一极性端与该第二极性端的电性时，(举例而言，如图1G所示，该第一极性端D1的电性由正电转为负电，该第二极性端的电性由负电转为正电时)，该第二导体层60与该第一导体层10之间产生第二电场E2，使该复数个带电粒子21根据该第二电场E2于该电泳层20移动，以清除该指纹影像，并使该指纹成像装置100重置。

本发明的又一实施例，请参见图2A、图2B与图2C，本实施例中，该指纹成像装置100更可包含导电极70，该导电极70与该第二极性端D2耦接。较佳地，请参见图2B与图2C，该导电极70宜位于该电泳层20的该第二面20B的周边或一侧。根据本实施例，该导电极70的操作方式请参见图2D与图2E。本实施例的第一种操作方式，请参见图2D，使用者的手指40可一部分接触该导电极70，另一部分按压在该非导体层30上，以让按压在该非导体层30上的手指的指纹脊与该第一导体层10之间产生第一电场E1，使该复数个带电粒子21在该电泳层20移动，并形成该另一部分手指的指纹影像。本实施例的另一种操作方式，请参见图2E，使用者的手部可一个手指接触该导电极70，另一个手指按压在该非导体层30上，以让按压在在该非导体层30上的另一指手指的指纹脊与该第一导体层10之间产生该第一电场E1，使该复数个带电粒子21在该电泳层20移动，并形成该另一指手指的指纹影像。

须补充说明的是，本发明的实施方式，并不限于说明书所述，本领域技术人员应能轻易思及各种实施态样。举例而言，该复数个带电粒子21在初始状态时，并不限于位在该电泳层20的该第一面20A。如图3所示，该复数个电粒子21在初始状态时亦可位于该电泳层20的该第二面20B。操作上，只要将该电源模组Vs的该第一极性端D1与该第二极性端D2的电性做适当调整，即可达成指纹成像的功能。此外，依据本发明该复数个带电粒子21的电性不限于正电。请参见图4，该复数个带电粒子21的电性亦可为负电。

请接着参见图5，图5为本发明一实施例的指纹成像装置的指纹成像方法的流程图。该指纹成像装置请参见先前图示图1A至图4，该指纹成像装置100包含电源模组Vs、电泳层20、第一导体层10、与非导体层30，其中该电源模组Vs包含第一极性端D1与第二极性端D2；该电泳层20，具有第一面20A与第二面20B，且包含复数个带电粒子21；该第一导体层10，设置于该电泳层20的该第一面20A，且与该电源模组Vs的该第一极性端D1耦接；以及该非导体层30，设置于该电泳层20的该第二面20B，且封装该电泳层20，该指纹成像方法包含以下步骤：

步骤S11：使用者与该电源模组Vs的该第二极性端D2耦接。

步骤S12：使用者的手指按压在该非导体层30上，以在该手指的指纹脊41与该第一导体层10之间产生第一电场E1，使得该复数个带电粒子21在该电泳层20移动，并形成指纹影像。

步骤S13：撷取该指纹影像。

步骤S14：储存该指纹影像。

步骤S15：转换该第一极性端D1与第二极性端D2的电性。

步骤S16：于该非导体层30上，覆盖第二导体层60，并耦接该第二导体层60至该第二极性端D2，以在该第二导体层60与该第一导体层10之间产生第二电场E2，使该复数个带电粒子21根据该第二电场E2于该电泳层20移动，以清除该指纹影像。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹成像装置，其特征在于包含：

电源模组，包含第一极性端与第二极性端；

电泳层，具有第一面与第二面，且包含复数个带电粒子；

第一导体层，设置于该电泳层的该第一面，且与该电源模组的该第一极性端耦接；以及

非导体层，设置于该电泳层的该第二面，且封装该电泳层；

其中当使用者与该电源模组的该第二极性端耦接，且该使用者的手指按压在该非导体层上时，该手指的指纹脊与该第一导体层之间产生第一电场，使该复数个带电粒子在该电泳层移动，并形成指纹影像。

2.如权利要求1所述的指纹成像装置，其特征在于，该第一导体层或该非导体层是透明的。

3.如权利要求1所述的指纹成像装置，其特征在于，更包含导电极，该导电极与该第二极性端耦接，该使用者藉由接触该导电极以与该电源模组的该第二极性端耦接。

4.如权利要求1所述的指纹成像装置，其特征在于，更包含影像感测单元，该影像感测单元设置于该电泳层外部，且朝向该第一导体层或该非导体层设置，以撷取该指纹影像。

5.如权利要求4所述的指纹成像装置，其特征在于，更包含储存单元，该储存单元用以储存该影像感测单元所撷取到的该指纹影像。

6.如权利要求1所述的指纹成像装置，其特征在于，更包含：

转换器，该转换器用以转换该第一极性端与该第二极性端的电性；以及

第二导体层，该第二导体层可移除地覆盖于该非导体层上；

其中，当该第二导体层覆盖于该非导体层上且耦接该第二极性端，且该转换器转换该第一极性端与该第二极性端的电性时，该第二导体层与该第一导体层之间产生第二电场，使该复数个带电粒子根据该第二电场于该电泳层移动，以清除该指纹影像。

7.一种应用于指纹成像装置的指纹成像方法，该指纹成像装置包含电源模组、电泳层、第一导体层与非导体层，其中该电源模组包含第一极性端与第二极性端；该电泳层，具有第一面与第二面，且包含复数个带电粒子；该第一导体层，设置于该电泳层的该第一面，且与该电源模组的该第一极性端耦接；以及该非导体层，设置于该电泳层的该第二面，且封装该电泳层，其特征在于，该指纹成像方法包含：

使用者与该电源模组的该第二极性端耦接；以及

使用者的手指按压在非导体层上，以在该手指的指纹脊与该第一导体层之间产生第一电场，使得该复数个带电粒子在该电泳层移动，并形成指纹影像。

8.如权利要求7所述的指纹成像方法，其特征在于，该指纹成像装置更包含影像感测单元，该影像感测单元设置于该电泳层外部，且朝向该第一导体层或该非导体层设置，该指纹成像方法更包含利用该影像感测单元撷取该指纹影像。

9.如权利要求8所述的指纹成像方法，其特征在于，该指纹成像装置更包含更包含储存单元，该指纹成像方法更包含储存该指纹影像至该储存单元。

10.如权利要求7所述的指纹成像方法，其特征在于，该指纹成像装置更包含转换器以及第二导体层，该转换器用以转换该第一极性端与该第二极性端的电性，该第二导体层可移除地覆盖于该非导体层上；该指纹成像方法更包含：

利用该转换器转换该第一极性端与该第二极性端的电性；以及

于该非导体层上，覆盖第二导体层，并耦接该第二导体层至该第二极性端，以在该第二导体层与该第一导体层之间产生第二电场，使该复数个带电粒子根据该第二电场于该电泳层移动，以清除该指纹影像。

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