CN108399356A - 指纹感测装置及指纹辨识方法 - Google Patents

Abstract

一种指纹感测模块，包含多个取像元、多个辅助元、多个处理电路以及控制模块。这些取像元以M×N数组排列。每一取像元包括顶电极。这些辅助元位于取像元数组的相邻两侧，并具有P个辅助元行与Q个辅助元列。每一辅助元包括辅助电极。每个处理电路对应至少一取像元。控制模块以依序扫描方式选定这些取像元之一作为选定元，且控制模块将对应选定元的P+1行与Q+1列的区域的这些电极电性连接以接收感测信号，且控制模块将被接收的感测信号导引至对应选定元的处理电路。

Description

指纹感测装置及指纹辨识方法

技术领域

一种指纹感测装置及指纹辨识方法，特别是指一种主动电容式的指纹感测装置及指纹辨识方法。

背景技术

随着科技的发展，移动电话、个人笔记本电脑或平板等电子装置已经成为了生活中必备之工具，而这些电子系统内部储存的信息如通讯簿、相片等日异增加，已然具有相当个人化的特点。为避免重要信息遭到遗失或是盗用等情况，如今指纹感测装置已广泛地运用于电子装置。

目前常见的指纹感测装置是主动式电容指纹感测装置，其通常是透过在封装模块外围的装设驱动金属环，以将指纹感测芯片的驱动信号传递至手指以达到指纹辨识的功能。然而，于制作驱动金属环的制备工序中，需要在单体化步骤形成多个指纹感测封装模块后再于指纹感测封装模块的外围额外进行装设驱动金属环的工序或者是各别喷镀金属层，使得制程较繁复。

此外，指纹感测装置具有一保护层，保护层覆盖于感应电极且用以提供一使用者的手指触碰。感应电极接收来自手指的感测信号，经处理电路处理后获得感应电容。由于感应电容值的大小与感应电极的面积大小成正比且与保护层的厚度成反比，因此若是电极较小，感应信号较不易穿透保护层而被感应电极接收。

发明内容

本发明一实施例提出一种指纹感测模块，包含多个取像元、多个辅助元、多个处理电路以及控制模块。这些取像元以M×N数组排列，并具有M个取像元行与N个取像元列。每一取像元包括顶电极。这些辅助元位于取像元数组的相邻两侧，并具有P个辅助元行与Q个辅助元列。每一辅助元包括辅助电极。每个处理电路对应至少一取像元。控制模块以依序扫描方式选定这些取像元之一作为选定元，且控制模块将对应选定元的P+1行与Q+1列的区域的这些电极电性连接以接收感测信号，且控制模块将被接收的感测信号导引至对应选定元的处理电路。

本发明提出一种指纹辨识方法，包含依序扫描多个取像元以选定其中一取像元作为一选定元；以及，电性连接对应选定元的一区域的每一电极，以接收一感测信号。

综上所述，本发明实施例提供指纹感测模块及其指纹辨识方法，控制模块以依序扫描方式由这些取像元中选定出一选定元，再将对应选定元周围的一区域内的电极电性连接，区域整体可作为一感应电极。而后，控制模块可以控制至少一顶电极或是辅助电极发出驱动信号至手指以作为一驱动电极，且控制区域的所有电极用以接收来自手指的感测信号。相较于习知技术而言，由于本发明实施例的指纹感测模块是透过区域内的多个电极来做为一感应电极，因此可以增加感测面积，进而增加感应灵敏度。

此外，所述区域内的电极数量与辅助元行和辅助元列的数量有关。所述区域包括一个选定元以及总数为[(P+1)×(Q+1)-1]个取像元110或是辅助元120，所以区域N1可以但不限于呈现(P+1)×(Q+1)的矩形数组。本发明实施例的指纹感测模块透过在取像元数组的相邻两侧设置辅助元，从而在每次电性连接选定元周围的电极时，可以维持区域N1内的电极数量。须说明的是，区域内的电极数量与辅助元行和辅助元列的数量有关。若区域包括一个选定元以及总数为[(P+1)×(Q+1)-1]个取像元或是辅助元以呈现(P+1)×(Q+1)的数组，则需设置P个辅助元行与Q个辅助元列于取像元数组的相邻两侧。

附图说明

图1为本发明一实施例的指纹感测装置的结构示意图。

图2为对应于图1的取像元和辅助元的配置结构俯视示意图。

图3为本发明另一实施例的取像元和辅助元的配置结构俯视示意图。

图4为本发明再一实施例的取像元和辅助元的配置结构俯视示意图。

图5为本发明另一实施例的指纹感测装置的结构示意图。

图6为对应于图2的一实施例的动作时序图。

图7为本发明一实施例的指纹辨识方法的流程概要图。

图8为本发明另一实施例的指纹辨识方法的流程概要图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的指纹感测装置的结构示意图。图2为对应于图1的顶电极和辅助电极的配置结构俯视示意图。请参阅图1，指纹感测装置100包括多个取像元110、多个辅助元120、多个处理电路130以及控制模块140。这些取像元110呈现数组排列，这些辅助元120位于这些取像元110所形成的数组的相邻两侧。每个处理电路130对应至少一取像元110。控制模块140由这些取像元110中来选定其中一取像元作为选定元、将对应选定元的一区域内的电极电性连接以接收感测信号。并且，控制模块140将所述感测信号传递至对应该选定元的处理电路130。

取像元110为指纹感测装置的取像电极元，每一个取像元110所感测到的感测信号经过处理后即为指纹图像。每一个取像元110都包括一顶电极111，其中，顶电极111可与感测物(例如，手指)之间形成感测电容。实务上，顶电极111的材料可以为但不限于金属、合金、半导体等导电材料，例如但不限于，铜、银、铟锡氧化物等。

这些取像元110依据二维的直角坐目标形式以M×N数组排列，具有M个取像元行A1与N个取像元列A2。其中，这些取像元行A1由M个取像元110沿着行方向(column direction)排列，这些取像元列A2由N个取像元110沿着列方向(row direction)排列。也就是说，而这些取像元行A1与这些取像元列A2分别平行于行方向与列方向。

于取像元110所组成的数组中，M可以等于N，亦即取像元行A1的数量与取像元列A2的数量相等，从而这些取像元110呈现方块矩阵(square matrix)。或者，M也可以不等于N，亦即取像元行A1的数量与取像元列A2的数量不相等，从而这些取像元110呈现长方形矩阵(rectangular matrix)。本发明并不对取像元110的数量以及数组排列的形式加以限定。举例而言，于本实施例中，这些取像元110以5×5数组排列，具有5个取像元行A1与5个取像元列A2，并呈现方块矩阵。于另一实施例中，图3为本发明另一实施例的取像元和辅助元的配置结构俯视示意图，如图3所绘示，这些取像元110以4×5数组排列，亦即具有4个取像元行A1与5个取像元列A2，并呈现长方形矩阵。

每一个辅助元120都包括一辅助电极121，其中，辅助电极BE亦可与感测物(例如，手指)之间形成感测电容。须说明的是，辅助元120为指纹感测装置100的仿真电极元，而辅助元120的辅助电极BE用以增加感测面积，而非用以取像。实务上，辅助电极121的材料可以为但不限于金属、合金、半导体等导电材料，例如但不限于，铜、银、铟锡氧化物等。

这些辅助元120位于取像元数组的相邻两侧，并且具有P个辅助元行B1与Q个辅助元列B2。每个辅助元行B1可以包括N个辅助元120，且每个辅助元列B2可以包括M+P个辅助元120。或者是，每个辅助元行B1可以包括N+Q个辅助元120，且每个辅助元列B2可以包括M个辅助元120。依此，P个辅助元行B1和这些Q个辅助元列B2可以与这些形成M×N数组的取像元110共同形成一个(M+P)×(N+Q)电极元数组。举例而言，如图1及图2所绘示，这些取像元110呈现5×5数组，而这些辅助元120形成1个辅助元行及1个辅助元列，而这些辅助元120排列于取像元110所形成的5×5数组的相邻两侧，从而这些取像元110和这些辅助元120共同形成一个6×6数组。于另一实施例中，如图3所绘示，这些取像元110呈现4×5数组。这些辅助元120形成2个辅助元行及1个辅助元列并排列于取像元110所形成的4×5数组的相邻两侧，从而这些取像元110和这些辅助元120共同形成一个6×6电极元数组。须说明的是，这些P个辅助元行B1和这些Q个辅助元列B2的数量与对应选定元的所述区域有关(容后详述)。

于一些实施例中，辅助元120的结构可以相同或是类似于取像元110。换言之，辅助元120也可以包括与取像元110相同或相似的组件或是电路，例如是开关、电极、运算单元等。依此，可以在半导体基材上，以同一集成电路制程制作出由取像元110与辅助元120所共同形成的(M+P)×(N+Q)电极元数组，而取像元110与辅助元120会具有相同或类似的结构或是电路架构。

实务上，倘若取像元110与辅助元120具有相同的结构及电路架构，则可以依据取像元数组的扫描顺序或是扫描方向而对具有相同的架构的一(M+P)×(N+Q)电极元数组划分出一M×N电极元数组来作为取像元数组，而余下的电极元则作为辅助元120。例如但不限于，如图1所示，以左上侧的取像元110a为第一时点的选定元且在(M+P)×(N+Q)电极元数组中划分出其中靠左上侧的M×N电极元数组来作为取像元数组；或是，如图4所示，以右上侧的取像元110a为第一时点的选定元且在(M+P)×(N+Q)电极元数组中划分出其中靠右上侧的M×N电极元数组来作为取像元数组。

这些处理电路130可依不同的电性设计而对应至少一取像元110，接收所对应的取像元110的感测信号并且处理此感测信号。于一实施例中，如图1所绘示，处理电路130可以设置于每一取像元行A1之外，并且依照线路设计而电性连接至每一行的取像元行A1，也就是说，每一取像元行A1中的每一个取像元110都共享同一个处理电路130。图5为本发明另一实施例的指纹感测装置的结构示意图。于另一实施例中，如图5所绘示，各处理电路130设置于各取像元110内并且与各取像元110的顶电极111电性连接。

实务上，处理电路130可以为运算放大电路，感测信号可以依据不同的电性设计而传递至处理电路130的第一输入端，而处理电路130的第二输入端(未绘示)可以耦接一参考电压源，依此，处理电路130可以透过输出端(未绘示)输出一处理信号至后端处理电路(未绘示)，从而可知感测电容值。须说明的是，第一输入端可以是反向输入端，而第二输入端可以是正相输入端，不过本发明并不以此为限。此外，后端处理电路可以但不限于包括缓冲存储器(RAM buffer)，积分器(integrator)，差分电路(differential circuit)、模拟数字数据转换器ADC(analog to digital converter，ADC)等。

控制模块140以依序扫描方式选定这些取像元110之一作为一选定元；并且，控制模块140将对应选定元周围的P+1行与Q+1列的一区域N1内的电极电性连接；并且，控制区域N1的所有电极(顶电极111或是辅助电极121)用以接收来自手指的感测信号。具体而言，对应选定元周围的区域N1整体可视为一感应电极。须说明的是，所述区域N1包括选定元以及[(P+1)×(Q+1)-1]个取像元110或是辅助元120，而区域N1可以但不限于呈现(P+1)×(Q+1)的矩形数组。

实务上，控制模块140能够透过自定义或是默认的扫描顺序进行选定出一选定元。请参阅图2以及配合参阅图1，举例来说，控制模块140可以先由第一个取像列A2的取像元110a至110e中依序逐一选出一个取像元以作为选定元并且依据不同的选定元逐一电性连接该选定元周围的区域N1内的电极，再由第二个取像列A2的取像元110f至110j中依序逐一选出一个取像元以作为选定元并且依据不同的选定元逐一电性连接该选定元周围的区域N1内的电极。以此类推，直至逐一选定最后一个取像列A2的取像元110u至110y。须说明的是，在两次相邻的扫描时点之间，当前时点的选定元为前一时点的选定元整体向旁侧(例如是但不限于，左右两侧、上下两侧、或是斜上斜下两侧)移动至少一个电极而选定。

接着，在控制模块140依序对每一取像元行A1或是取像元列A2进行扫描而选出选定元后，控制模块140将对应选定元周围的P+1行与Q+1列的一区域N1内的电极彼此电性连接。构成当前时点的区域N1相较于构成前一时点的区域N1的电极数量相同，且为由前一时点的区域N1对应选定元的移动而整体向旁侧移动一个电极。在区域N1中的每个电极(顶电极111或是辅助电极121)都可以与手指之间产生感应电容，依此，每次扫描出选定元后所构成的区域N1整体可视为一感应电极。控制模块140透过对应每次扫描的选定元的区域N1来接收手指的感测信号以进行感测，进而能够获得手指的指纹图像。

需说明的是，所述区域N1内的电极数量与辅助元行B1和辅助元列B2的数量有关。具体而言，由于区域N1呈现(P+1)×(Q+1)的数组，因此除了一个选定元的顶电极110以外，仍需要总数为[(P+1)×(Q+1)-1]个电极以维持区域N1内的电极数量。详细来说，当控制模块140依序选定至位于某一取像行A1或取像列A2的端点的取像元110(例如但不限于是最后一个取像元110)作为选定元时，选定元周围的取像元110的顶电极111的数量将不足以构成用以感测的区域N1。因此，辅助元120设置于取像元数组的相邻两侧，且辅助元120可用来弥补取像数组边缘的取像元120的数量，以使每次扫描的区域N1内的电极数量能够一致，以维持每次扫描的感应电极的面积。因此，辅助元120并非作为指纹图像的取像点，其仅是用来补足区域N1内的电极数量，以维持组成感应电极的区域N1的面积。当手指触碰(或接触)由取像元110和辅助元120所共同形成的(M+P)×(N+Q)电极元数组中，每一区域N1内感测到的感测信号仅只透过取像元110会将感测到的感测信号传输至对应的而所感测到的感测信号经过处理后即为指纹图像，而辅助元120的辅助电极BE用以维持区域N1的感测面积。需特别说明的是，本发明并不对区域N1内的电极的总数量以及所呈现的数组大小及形状加以限制。

依据区域N1的面积以及选定元的位置，对应于选定元周围的区域N1的电极可以仅包括顶电极111，或是可以包括顶电极111与辅助电极121。举例而言，于一实施例中，如图2所绘示，若是区域N1为2×2的数组，则需设置1个辅助元行A1以及1个辅助元列A2于取像元数组的相邻两侧。依此，若控制模块140依序选定至取像元110y作为选定元时，则区域N1y包括取像元110y以及辅助元120e、120j、120k。于另一实施例中，如图3所绘示，若是区域N1为3×2的数组，则需设置2个辅助元行A1以及1个辅助元列A2于取像元数组的相邻两侧。依此，若控制模块140依序选定至取像元110c作为选定元时，则区域N1c包括取像元110c、110d、110g、110h以及辅助元120a、120b。若控制模块140依序选定至取像元110t作为选定元时，则区域N1t包括取像元110t以及辅助元120i、120j、120n、120o、120p。

控制模块140可以依据处理电路130的设置方式而透过不同的电性设计来电性连接区域N1内的电极。于此实施例中，请参阅图1，控制模块140包括时序控制器141、M+P个第一时序控制线T1以及至少N+Q个第二时序控制线T2、多个开关电路SW1～SW4，以与这些取像元110以及这些辅助元120电性连接。处理电路130可以设置于每一取像元行A1之外，而这些第一时序控制线T1对应各取像元行A1而与各处理电路130电性连接。具体来说，时序控制器141可透过部分的开关电路SW1控制对应选定元周围的P+1个第一时序控制线T1，而这些第一时序控制线T1可透过控制多个开关电路SW4的导通而与P+1个取像元行A1或辅助元行B1中的所有顶电极111或者或所有辅助元120的辅助电极121电性连接；同时，时序控制器141可透过部分的开关电路SW2控制对应选定元周围的Q+1个第二时序控制线T2，而这些第二时序控制线T2可透过控制多个开关电路SW3的导通而与Q+1个取像元列A2或辅助元列B2中的所有取像元110的顶电极111或者所有辅助元120的辅助电极121电性连接。依此，使得对应选定元周围的P+1行与Q+1列的区域N1内的电极能够彼此电性连接。

于另一实施例，请参阅图5，控制模块140包括多个开关电路SW5、SW6。这些开关电路SW5、SW6设置于各个取像元110以及各辅助元120之间，而各处理电路130设置于各取像元110内并且分别与各取像元110的顶电极111电性连接。依此，控制模块140能够透过控制对应选定元周围的开关电路SW5、SW6导通以使对应选定元周围的P+1行与Q+1列的区域N1内的取像元120的顶电极111或各辅助元120的辅助电极121能够彼此电性连接依此，使得对应选定元周围的P+1行与Q+1列的区域N1内的电极能够彼此电性连接。须说明的是，于图5中，控制模块亦可以包括时序控制器(未绘示)来控制这些开关电路SW5、SW6的导通顺序或时间，本发明并不对开关电路SW5、SW6的设置位置以及导通顺序加以限定。

控制模块140可以依据不同的电性设计而使区域N1所接收的感测信号导引至对应的处理电路130。图6为对应于图2的一实施例之动作时序图。请参阅图2并配合参阅图1及图6，于一实施例中，控制模块140包括时序控制器141、多个第一时序控制线T1以及多个第二时序控制线T2、多个开关电路SW1～SW4，以与这些取像元110以及这些辅助元120电性连接。处理电路130可以设置于每一取像元行A1之外，且透过对应的第一时序控制线T1而与对应各取像元行A1电性连接。于一时间点时，当控制模块140选定取像元110a作为选定元时，控制模块140透过开关电路SW21、SW22开启第二时序控制线T21、T22，从而第二时序控制线T21、T22透过导通部分的开关电路SW3以与对应的取像元列A2中取像元110a～110j的顶电极以及辅助元120a、120b的辅助电极121电性连接；以及，控制模块140透过开关电路SW11、SW12开启第一时序控制线T11、T12，从而第一时序控制线T11、T12透过导通部分的开关电路SW4以与对应的取像元行A1中的取像元110a、110b、110f、110g、110k、110l、110p、110q、110u、110v的顶电极111以及辅助元120f、120g的辅助电极121电性连接。依此，这些取像元110a、110b、110f、110g即可构成区域N1a，且区域N1a内的顶电极111彼此电性连接以成为一组合的感应电极。也就是说，对应选定元110a周围的2×2区域N1a内的电极能够彼此电性连接，以接收手指的感测信号。

于此时点，控制模块140可以控制在区域N1a之内的取像元110a、110b、110f、110g的顶电极111接收来自手指的感测信号。接下来，控制模块140控制处理电路131的开关I1、J1、K1、I2导通，以将区域N1a接收到的感测信号经由取像元110a以及第一时序控制线T11传递至对应取像元110a的处理电路131，从而处理电路131将转换出对应的指纹图像。

于下一时间点时，当控制模块140选取像元110b作为选定元，控制模块140仍维持导通开关电路SW21、SW22以继续开启第二时序控制线T21、T22，以及控制模块140透过开关电路SW12、SW13开启第一时序控制线T12、T13，从而第一时序控制线T12、T13透过导通部分的开关电路SW4以与对应的取像元行A1中的取像元110b、110c、110g、110h、110l、110m、110q、110r、110v、110w的顶电极111以及辅助元120g、120h的辅助电极121电性连接。依此，这些取像元110b、110c、110g、110h即为区域N1a，且区域N1a内的顶电极111彼此电性连接以成为一组合的感应电极。也就是说，对应选定元110a周围的2×2区域N1b内的电极能够彼此电性连接，以接收手指的感测信号。

于此时点，控制模块140可以控制在区域N1b之内的取像元110b、110c、110g、110h的顶电极111接收来自手指的感测信号。接下来，控制模块140控制处理电路131的开关I2、J2、K2、I3导通，以将区域N1a接收到的感测信号经由取像元110b以及第一时序控制线T12传递至对应取像元110a的处理电路132，从而处理电路131将转换出对应的指纹图像。

据此，控制模块140维持开启第二时序控制线T21、T22，并且透过依序导通开关电路SW11～SW16以对应开启不同的第一时序控制线T1，从而控制模块140能够依扫描方法所选定的选定元依序由取像元110a至取像元110e且对应地将区域N1a～N1e接收到的感测信号依序经由不同的第一时序控制线T1传递至处理电路131～136。

以此顺序接续换行，当控制模块140依扫描方法依序选定取像元110f至取像元110j作为选定元时，控制模块140可以维持开启第二时序控制线T22、T21，并且透过依序导通开关电路SW11～SW16以对应开启不同的第一时序控制线T1。依此，控制模块140能够对应地将区域N1f～N1j接收到的感测信号依序经由不同的第一时序控制线T1传递至处理电路131～136。

以此类推，于最末时间点时，控制模块140可选定取像元110y作为选定元，而区域N1y内的取像元110y的顶电极111以及辅助元120e、120j、120k的辅助电极121彼此电性连接以成为一组合的感应电极，以接收手指的感测信号。于此时点，控制模块140可以控制在区域N1y之内的取像元110和辅助元120接收来自手指的感测信号。接下来，控制模块140控制处理电路131的开关I5、J5、K5、I6导通，以将区域N1y接收到的感测信号经由取像元110y以及第一时序控制线T15传递至对应取像元110y的处理电路136。

于另一实施例中，请参阅图5以及配合参阅图2，控制模块140包括多个设置于各个取像元110以及各辅助元120之间的开关电路SW5、SW6，而各处理电路130设置于各取像元110内并且分别与各取像元110的顶电极111电性连接。于一时间点时，当控制模块140选定取像元110a作为选定元时，控制模块(未绘示)透过导通开关电路SW5a、SW5b、SW6a、SW6b以使取像元110a、110b、110f、110g的顶电极111彼此电性连接，依此，这些取像元110a、110b、110f、110g即为区域N1a。同样地，于此时点，控制模块140可以控制在区域N1a之内的取像元110a、110b、110f、110g的顶电极111接收来自手指的感测信号。接下来，控制模块140将区域N1a接收到的感测信号经由取像元110a的顶电极111传递至对应取像元110a的处理电路131，从而处理电路131将转换出对应的指纹图像。

于下一时间点时，当控制模块140选定取像元110b作为选定元，控制模块透过导通开关电路SW5b、SW5c、SW6b、SW6c以使取像元110b、110c、110g、110h的顶电极111彼此电性连接，依此，这些取像元110b、110c、110g、110h即为区域N1b。同样地，于此时点，控制模块140可以控制在区域N1b之内的取像元110b、110c、110g、110h的顶电极111接收来自手指的感测信号。接下来，控制模块140将区域N1b接收到的感测信号经由取像元110b的顶电极111传递至对应取像元110b的处理电路132，从而处理电路132将转换出对应的指纹图像。以此类推，并接续换行以感测至最末取像元(如图2所示即为取像元110y)。须特别注意的是，于图5中，控制模块140亦可以透过时序控制器(未绘示)同时维持导通开关电路SW5a～SW5j，而后再依序导通SW6a～SW6f，并以此顺序接续换行。本发明实施例并不对开关电路的导通顺序加以限定。

于一些实施例中，在控制模块140控制区域N1接收来自手指的感测信号之前，控制模块140更可以控制至少一顶电极111或是辅助电极121发出驱动信号至手指。换言之，控制模块140可以控制至少一顶电极111或是辅助电极121发出驱动信号至手指，且控制区域N1内的电极接收来自手指的感测信号，其中感测信号为根据驱动信号所形成。

具体来说，于一实施例中，当控制模块140选定一取像元作为选定元且电性连接对应选定元的区域N1内的电极，控制模块140可以控制区域N1以外的至少一顶电极111或是辅助电极121为驱动电极以发出驱动信号至手指且控制区域N1以内的电极接收来自手指的感测信号。

于另一实施例中，当控制模块140选定一取像元作为选定元且电性连接对应选定元的区域N1内的电极，控制模块140可以控制区域N1以内的至少一电极或是所有电极作为驱动电极以发出驱动信号且控制区域N1以内的电极接收来自手指的感测信号。

于再一实施例中，当控制模块140选定一取像元作为选定元且电性连接对应选定元的区域N1内的电极，控制模块140可以控制所有取像元110的顶电极111以及所有的辅助元120的辅助电极121都作为驱动电极以发出驱动信号且控制区域N1以内的电极接收来自手指的感测信号。

图7为本发明一实施例的指纹辨识方法的流程概要图。请参阅图7，本发明之一实施例的指纹辨识方法适用于一指纹感测装置100，且包括依序扫描多个取像元以选定其中一个取像元110作为一选定元(步骤S1)以及电性连接对应选定元的区域N1内的每一电极，以接收感测信号(步骤S2)。

于步骤S1，控制模块140能够透过自定义或是默认的扫描顺序依序对每一取像元行A1或是取像元列A2进行扫描以选定其中一取像元110作为一选定元。例如是，控制模块140可以更包括驱动单元(未绘示)以及多条扫描线(未绘示)，并且驱动单元依序驱动这些扫描线以于这些取像元110数组中选定出一个取像元110。须说明的是，在两次相邻的扫描时点之间，当前时点的选定元为前一时点的选定元整体向旁侧移动至少一个电极而选定。

于步骤S2，控制模块140将对应选定元周围的P+1行与Q+1列的区域N1内的电极彼此电性连接，以接收感测信号。于此实施例中，请参阅图6以及配合参阅图1，控制模块140包括时序控制器141、M+P个第一时序控制线T1以及至少N+Q个第二时序控制线T2、多个开关电路SW1～SW4而与这些取像元110以及这些辅助元120电性连接。放大处理电路130可以设置于每一取像元行A1之外，而这些第一时序控制线T1对应各取像元行A1而与各放大处理电路130电性连接。须说明的是，由于控制模块140根据放大处理电路130的设置方式而透过不同的电性设计来电性连接区域N1内的电极，故于此，在步骤S2的一些实施例中，步骤2可以包括步骤S21a以及步骤S21b。于步骤S21a，时序控制器141可透过部分的开关电路SW1控制对应选定元周围的P+1个第一时序控制线T1，以使这些选定元周围的P+1个第一时序控制线T1与顶电极111或者或辅助元120的辅助电极121电性连接。于步骤S21b，时序控制器141可透过部分的开关电路SW2控制对应选定元周围的Q+1个第二时序控制线T2，以使而这些对应选定元周围的Q+1个第二时序控制线T2与顶电极111或者辅助电极121电性连接。依此，对应选定元周围的P+1行与Q+1列的区域N1内的电极能够彼此电性连接，以接收感测信号。

此外，在一些实施例中，指纹辨识方法更包括将区域N1所接收的感测信号导引至对应的处理电路130(步骤S4)。由于控制模块1400根据处理电路130的设置方式而透过不同的电性设计来将区域N1所接收的感测信号导引至对应的处理电路130，故于此，在步骤S4的一些实施例中，步骤4可以是步骤S41。请参阅图7以及配合参阅图1，控制模块140控制选定元将区域N1所接收的感测信号透过所对应的第一时序控制线T1传递至对应于选定元的取像元行A1的处理电路(步骤S41)，从而处理电路131将转换出对应的指纹图像。

此外，在另一些实施例中，在控制模块140控制区域N1内的电极彼此电性连接以接收来自手指的感测信号(步骤S2)之前，指纹辨识方法可以更包括控制模块140控制至少一取像元110的顶电极111或是辅助元120的辅助电极121发出驱动信号输出至手指(步骤S3)。值得说明的是，控制模块140可以控制不同的电极发出驱动信号。举例而言，控制模块140可以控制区域N1以外的至少一顶电极111或是辅助电极121为驱动电极(步骤S31)、或者是，控制区域N1以内的至少一电极或是所有电极作为驱动电极、或者是，控制所有取像元110的顶电极111以及所有的辅助元120的辅助电极121都作为驱动电极。

在这些实施例中，步骤3(可以是但不限于步骤31、步骤32或步骤33)可以比步骤S211及步骤S212先执行，也就是说，控制模块140可以先控制区域N1以外的至少一顶电极111或是辅助电极121发出驱动信号至手指，而后控制区域N1的所有电极(顶电极111或是辅助电极121)接收来自手指的感测信号。不过，本发明并不以此为限。

图8为本发明另一实施例的指纹辨识方法的流程概要图。步骤S1与前述大致相同，故于此由步骤S2开始说明。请参阅图8。

于步骤S2，控制模块140将对应选定元周围的P+1行与Q+1列的区域N1内的电极彼此电性连接。在此实施例中，请参阅图8以及配合参阅图4，控制模块140包括多个开关电路SW5、SW6。这些开关电路SW5、SW6设置于各个取像元110以及各辅助元120之间，而各处理电路130设置于各取像元110内并且分别与各取像元110的顶电极111电性连接。须说明的是，由于控制模块140根据处理电路130的设置方式而透过不同的电性设计来电性连接区域N1内的电极，故于此步骤S2可以包括步骤S22。于步骤S22，控制模块140透过导通部分的开关电路SW5、SW6以使对应选定元周围的区域N1内的电极电性连接，以接收一感测信号。

此外，在一些实施例中，指纹辨识方法更包括将区域N1所接收的感测信号导引至对应的处理电路130(步骤S4)。于此，在步骤S4的一些实施例中，步骤4可以是步骤S42。请参阅图8以及配合参阅图5，控制模块140控制选定元将区域N1接收到的感测信号经由选定元的顶电极111传递至对应于选定元的处理电路130(步骤S42)，从而处理电路131将转换出对应的指纹图像。

同样地，在另一些实施例中，在控制模块140控制区域N1内的电极彼此电性连接以接收来自手指的感测信号(步骤S2)之前，指纹辨识方法可以更包括控制模块140控制至少一取像元110的顶电极111或是辅助元120的辅助电极121发出驱动信号输出至手指(步骤S3)。在这些实施例中，步骤3(可以是但不限于步骤31、步骤32或步骤33)可以比步骤S211及步骤S212先执行，也就是说，控制模块140可以先控制区域N1以外的至少一顶电极111或是辅助电极121发出驱动信号至手指，而后控制区域N1的所有电极(顶电极111或是辅助电极121)接收来自手指的感测信号。不过，本发明并不以此为限。

综上所述，本发明实施例提供指纹感测模块及其指纹辨识方法，控制模块以依序扫描方式由这些取像元中选定出一选定元，再将对应选定元周围的一区域内的电极电性连接，区域整体可作为一感应电极。而后，控制模块可以控制至少一顶电极或是辅助电极发出驱动信号至手指以作为一驱动电极，且控制区域的所有电极用以接收来自手指的感测信号。相较于习知技术而言，由于本发明实施例的指纹感测模块是透过区域内的多个电极来做为一感应电极，因此可以增加感测面积，进而增加感应灵敏度。而且，透过区域外的至少一个电极作为驱动电极，以发出驱动信号。

此外，所述区域内的电极数量与辅助元行和辅助元列的数量有关。所述区域包括一个选定元以及总数为[(P+1)×(Q+1)-1]个取像元110或是辅助元120，所以区域N1可以但不限于呈现(P+1)×(Q+1)的矩形数组。

本发明实施例的指纹感测模块透过在取像元数组的相邻两侧设置辅助元，从而在每次电性连接选定元周围的电极时，可以维持区域N1内的电极数量。须说明的是，区域内的电极数量与辅助元行和辅助元列的数量有关。若区域包括一个选定元以及总数为[(P+1)×(Q+1)-1]个取像元或是辅助元以呈现(P+1)×(Q+1)的数组，则需设置P个辅助元行与Q个辅助元列于取像元数组的相邻两侧。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神所作些许之更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

附图标记

100 指纹感测装置

110、110a～110y 取像元

111 顶电极

120、120a～120p 辅助元

121 辅助电极

130、131～136 处理电路

140 控制模块

141 时序控制器

A1 取像元行

A2 取像元列

B1 辅助元行

B2 辅助元列

N1、N1a～N1y 区域

I1～I6、J1～J6、K1～K6 开关

SW1～SW6、SW11～SW16、SW21、SW22、SW3、SW4、SW5a～SW5j、SW6a～SW6f 开关电路

S1、S2、S211、S212、S21a、S21b、SW22、S3、S4、S41、S42 步骤

T1、T11～T15 第一时序控制线

T2、T21、T22 第二时序控制线

Claims (17)

1.一种指纹感测装置，包括：

多个取像元，以M×N数组排列，并具有M个取像元行与N个取像元列，每一该取像元包括一顶电极；

多个辅助元，位于该取像元数组的相邻两侧，并具有P个辅助元行与Q个辅助元列，每一该辅助元包括一辅助电极；

多个处理电路，每一该处理电路对应至少一该取像元；以及

一控制模块，以依序扫描方式选定该些取像元之一作为一选定元，且该控制模块将对应该选定元的P+1行与Q+1列的一区域的该些电极电性连接以接收一感测信号，且该控制模块将该被接收的感测信号导引至对应该选定元的该处理电路。

2.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中该控制模块包括M+P个第一时序控制线以及N+Q个第二时序控制线，且该些第一时序控制线依序电性连接至该些取像元行以及该些辅助元行，该些第二时序控制线依序电性连接至该些取像元列以及该些辅助元列，以将对应该选定元的P+1行与Q+1列的一区域的该些电极电性连接。

3.如权利要求2所述的指纹感测装置，该些处理电路分别透过该些第一时序控制线分别电性连接至第1个该取像元行至第M个该取像元行，该选定元透过所对应的该第一时序控制线传递该感测信号至对应于该选定元的该取像元行的该处理电路。

4.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中该控制模块包括多个开关电路，该些开关电路依序电性连接各取像元以及各辅助元，以将对应该选定元的P+1行与Q+1列的一区域的该些电极电性连接。

5.如权利要求4所述的指纹感测装置，其中，该些处理电路分别电性连接至每一该取像元，该选定元透过对应的该处理电路传递该感测信号至对应于该选定元的该处理电路。

6.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中该控制模块控制未被电性连接的该些电极的至少之一发出一驱动信号。

7.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中该控制模块控制对应该选定元的P+1行与Q+1列的该区域的该些电极的至少之一发出一驱动信号。

8.如权利要求1所述的指纹感测装置，其中该控制模块控制所有取像元以及所有的辅助元发出一驱动信号。

9.一种指纹辨识方法，适用于一指纹感测装置，包括：

依序扫描多个取像元以选定其中一该取像元作为一选定元；以及

电性连接对应该选定元的一区域的每一该电极，以接收一感测信号。

10.如权利要求9所述的指纹辨识方法，其中电性连接对应该选定元的该区域的该步骤包括：

多个第一时序控制线依序电性连接至该些取像元行以及该些辅助元行；以及

多个第二时序控制线依序电性连接至该些取像元列以及该些辅助元列，以将对应该选定元的该区域的该些电极电性连接。

11.如权利要求10所述的指纹辨识方法，该指纹辨识方法更包括：

该选定元透过所对应的该第一时序控制线传递该感测信号至对应于该选定元的该取像元行的该处理电路。

12.如权利要求9所述的指纹辨识方法，其中电性连接对应该选定元的该区域的该步骤包括：

透过多个开关电路依序电性连接该些取像元以及该些辅助元。

13.如权利要求12所述的指纹辨识方法，该指纹辨识方法更包括：

该选定元透过对应的该处理电路传递该感测信号至对应于该选定元的该处理电路。

14.如权利要求9所述的指纹辨识方法，其中该指纹感测装置更包括多个处理电路，且该些处理电路分别电性连接各该取像元，该指纹辨识方法更包括：

对应于该选定元的该运算单元接收并处理该感测信号。

15.如权利要求9所述的指纹辨识方法，更包括：

控制该些未被电性连接的至少一该电极发送一驱动信号。

16.如权利要求9所述的指纹辨识方法，更包括：

控制对应该选定元的P+1行与Q+1列的一区域的该些电极的至少一发出一驱动信号。

17.如权利要求9所述的指纹辨识方法，更包括：

控制所有取像元以及所有的辅助元发出一驱动信号。