CN108733996B - 指纹识别模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹识别模块，包括感应平面、电路板、控制单元、指纹感应元件以及位置感应元件，指纹感应元件与位置感应元件皆设置于感应平面以及电路板之间，指纹感应元件用以感应放置于感应平面上的手指的指纹影像，位置感应元件电性连接于控制单元，用以感应手指于感应平面的触摸压力，以供控制单元获得手指在感应平面上的位置。本发明提供的指纹识别模块同时具有指纹感应功能以及位置感应功能。

Description

指纹识别模块
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，具体而言，涉及通过指纹识别使用者身份的指纹识别模块。
背景技术
近年来，指纹识别技术已广泛应用于各种电子装置上。请参阅图1与图2，图1为现有指纹识别模块应用于电子装置的结构示意图，图2为图1所示电子装置的侧视图。电子装置1包括玻璃盖板11、纹识别模块12以及多个功能按键13(如音量控制键)，且纹识别模块12设置于电子装置1内并位于玻璃盖板11，亦即IFS(Invisible Fingerprint Sensor)配置方式，而功能按键13则使用者触压以供使用者对电子装置1进行控制，如使用者可通过音量控制键调整电子装置1的音量的大小。
其中，使用者可输入自己的指纹影像于电子装置1内以供电子装置1存档，之后使用者就能通过指纹识别模块12输入自己的指纹以进行身份识别，进而解锁电子装置1。利用指纹识别技术来解锁电子装置1比以往手动输入密码的解锁方式更为快速与便捷，故相当受到使用者的青睐。
然而，现有技术的缺点在于：第一、仅利用指纹影像进行使用者的身份识别在信息安全的保护上仍显不足，例如，有心人士容易利用无意识行为能力的使用者(如睡眠中的使用者)的手指进行电子装置1的解锁；第二、指纹识别模块12占据电子装置1的设置空间，确仅能提供指纹识别的单一功能；第三、电子装置1的功能按键13为实体按键，其亦占据电子装置1的设置空间，并增加防水设计的复杂度。
是以，现有的指纹识别模块12以及具有指纹识别模块12的电子装置1具有改善的空间。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种指纹识别模块，特别是一种同时具有指纹感应功能以及位置感应功能的指纹识别模块，因此指纹识别模块能够进行双重的身分识别，有效提升信息安全的保护，除此之外，应用该指纹识别模块的电子装置还能够减少实体按键(如用来控制音量的实体按键、用来放大缩小的实体按键、用来翻页的实体按键等)的设置，借此微小化电子装置的体积以及简化防水设计的复杂度。
于一优选实施例中，本发明提供一种指纹识别模块，包括：
一感应平面；
一电路板；
一控制单元；
一指纹感应元件，设置于该感应平面以及该电路板之间，用以感应放置于该感应平面上的一手指的一指纹影像；以及
一位置感应元件，设置于该感应平面以及该电路板之间，并电性连接于该控制单元，用以感应该手指于该感应平面上的至少一触摸压力，以供该控制单元获得该手指在该感应平面上的一位置。
附图说明
图1为现有指纹识别模块应用于电子装置的结构示意图。
图2为图1所示电子装置的侧视图。
图3为本发明指纹识别模块于一优选实施例的结构示意图。
图4为图3所示指纹识别模块应用于一电子装置的结构示意图。
图5为本发明于一优选实施例的使用者的手指处在图3所示指纹识别模块的感应平面上的多个位置分别与第一压力感测部及第二压力感测部之间的感应关系示意图。
图6为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的滑动行为而进行音量控制的操作示意图。
图7为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的滑动行为而进行放大缩小控制(zoom control)的操作示意图。
图8为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的滑动行为而进行翻页控制(zoom control)的操作示意图。
图9为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的触摸行为而进行密码输入的操作示意图。
图10为本发明指纹识别模块应用于身分识别的一优选流程方框图。
图11为本发明指纹识别模块应用于身分识别的另一优选流程方框图。
附图标记说明：
1电子装置 2电子装置
11玻璃盖板 12纹识别模块
13功能按键 21玻璃盖板
22纹识别模块 221感应平面
222电路板 223指纹感应元件
224位置感应元件 225控制单元
226发光元件 227导光结构
2241第一压力感测部 2242第二压力感测部
L光束 S11步骤
S12步骤 S13步骤
S21步骤 S22步骤
S23步骤
具体实施方式
请参阅图3与图4，图3为本发明指纹识别模块于一优选实施例的结构示意图，图4为图3所示指纹识别模块应用于一电子装置的结构示意图。于本优选实施例中，电子装置2为一手持移动装置，但不以此为限，且电子装置2包括暴露于外的玻璃盖板21以及设置于电子装置2中的纹识别模块22。其中，指纹识别模块22包括感应平面221、电路板222、指纹感应元件223、位置感应元件224以及控制单元225，感应平面221位于玻璃盖板21上，电路板222设置于电子装置2内，而指纹感应元件223以及位置感应元件224设置于感应平面221以及电路板222之间。
再者，指纹感应元件223是用以于使用者的手指放置于感应平面221上时感应手指的指纹影像，而位置感应元件224包括第一压力感测部2241以及第二压力感测部2242，且第一压力感测部2241以及第二压力感测部2242分别用以感测使用者的手指于感应平面221上的触摸压力。于本优选实施例中，指纹感应元件223是设置于第一压力感测部2241以及第二压力感测部2242之间，且电路板222为柔性电路板222(FPC)或软硬复合板，而指纹感应元件223、第一压力感测部2241以及第二压力感测部2242皆是通过表面粘着技术(SMT)而设置于电路板222上，且指纹感应元件223是通过栅格阵列(LGA)方式或球栅阵列(BGA)方式而被封装，但上述仅为实施例，并不以上述为限，熟知本技艺人士皆可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计。
又，于本优选实施例中，控制单元225设置于电子装置2内，且指纹感应元件223以及位置感应元件224皆通过电路板222而电性连接于控制单元225；其中，第一压力感测部2241以及第二压力感测部2242分别位于感应平面221的两侧，因此控制单元225可依据第一压力感测部2241的感测结果以及第二压力感测部2242的感测结果而获得使用者的手指在感应平面221上的位置。以下以图5举例说明。
请参阅图5，其为本发明于一优选实施例的使用者的手指处在图3所示指纹识别模块的感应平面上的多个位置分别与第一压力感测部及第二压力感测部之间的感应关系示意图。图5示意了当控制单元225接收到第一压力感测部2241的感测压力值以及第二压力感测部2242的感测压力值分别为4单位以及0单位时，控制单元225获得使用者的手指处在感应平面221上的位置A；当控制单元225接收到第一压力感测部2241的感测压力值以及第二压力感测部2242的感测压力值分别为3单位以及1单位时，控制单元225获得使用者的手指处在感应平面221上的位置B；当控制单元225接收到第一压力感测部2241的感测压力值以及第二压力感测部2242的感测压力值皆为2单位时，控制单元225获得使用者的手指处在感应平面221上的位置C；当控制单元225接收到第一压力感测部2241的感测压力值以及第二压力感测部2242的感测压力值分别为1单位以及3单位时，控制单元225获得使用者的手指处在感应平面221上的位置D；当控制单元225接收到第一压力感测部2241的感测压力值以及第二压力感测部2242的感测压力值分别为0单位以及4单位时，控制单元225获得使用者的手指处在感应平面221上的位置E。而，上述仅为一种实施例，并不以此局限控制单元225依据第一压力感测部2241的感测结果以及第二压力感测部2242的感测结果获得使用者的手指在感应平面221上的位置的获得方式。
进一步地，本发明指纹识别模块22的控制单元225还能够依据使用者的手指于一预定时间区间中以一顺序在感应平面221上所触摸的多个位置而判断手指的操作行为，而通过判断手指的操作行为，控制单元225可进而驱动电子装置2提供相对应的功能，以下以图6～图9举例说明，但下述仅为实施例，并不以此局限控制单元225通过手指的操作行为而驱动电子装置2提供相应的功能的执行方式。
请同步参阅图5与图6，图6为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的滑动行为而进行音量控制的操作示意图。当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上往方向D1移动时，如控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中按序触摸感应平面221上的位置A、位置B以及位置C时，控制单元225判断手指的操作行为是往右滑动行为。相反地，当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上往方向D2移动时，如控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中按序触摸感应平面221上的位置D、位置C以及位置B时，控制单元225判断手指的操作行为是往左滑动行为。其中，图6示意了当控制单元225判断使用者的手指在感应平面221上进行往右滑动行为时，控制单元225驱动电子装置2提升音量，而当控制单元225判断使用者的手指在感应平面221上进行往左滑动行为时，控制单元225驱动电子装置2降低音量。
请同步参阅图5与图7，图7为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的滑动行为而进行放大缩小控制(zoom control)的操作示意图。当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上往方向D1移动时，如控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中按序触摸感应平面221上的位置C、位置D以及位置E时，控制单元225判断手指的操作行为是往右滑动行为。相反地，当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上往方向D2移动时，如控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中按序触摸感应平面221上的位置E、位置D、位置C以及位置B时，控制单元225判断手指的操作行为是往左滑动行为。其中，图7示意了当控制单元225判断使用者的手指在感应平面221上进行往右滑动行为时，控制单元225驱动电子装置2进行放大控制，如放大电子装置2所显示的图片，而当控制单元225判断使用者的手指在感应平面221上进行往左滑动行为时，控制单元225驱动电子装置2进行缩小控制，如缩小电子装置2所显示的图片。
请同步参阅图5与图8，图8为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的滑动行为而进行翻页控制(zoom control)的操作示意图。当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上往方向D1移动时，如控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中按序触摸感应平面221上的位置B、位置C以及位置D时，控制单元225判断手指的操作行为是往右滑动行为。相反地，当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上往方向D2移动时，如控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中按序触摸感应平面221上的位置C、位置B以及位置A时，控制单元225判断手指的操作行为是往左滑动行为。其中，图8示意了当控制单元225判断使用者的手指在感应平面221上进行往右滑动行为时，控制单元225驱动电子装置2进行下一页控制，如驱使电子装置2所显示的网页翻到下一页，而当控制单元225判断使用者的手指在感应平面221上进行往左滑动行为时，控制单元225驱动电子装置2进行上一页控制，如驱使电子装置2所显示的网页翻到上一页。
请参阅图9，其为本发明于一优选实施例的使用者通过其手指在指纹识别模块的感应平面上的触摸行为而进行密码输入的操作示意图。于本优选实施例中，电子装置2中具有一密码CEBA，其可为电子装置2所预设的密码，亦可为经由使用者通过预先的手动设定而储存，且指纹识别模块22可供使用者进行密码输入。当控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上按序触摸感应平面221上的位置C(步骤P1)、位置E(步骤P2)、位置B(步骤P3)以及位置A(步骤P4)时，控制单元225判断手指的操作行为是密码输入行为且符合预定顺序，即判断密码输入行为正确，此时，控制单元225驱动电子装置2开启特定功能，如允许进入作业系统或启动指纹识别功能。相反地，若控制单元225判断使用者的手指于预定时间区间中在感应平面221上所按序触摸的位置非符合预定顺序，则判断密码输入行为错误。
请再度参阅图3与图4，于本优选实施例中，指纹识别模块22还包括至少一发光元件226，其电性连接于控制单元225，并邻近于电路板222，主要是通过其所产生的光束L来指示指纹识别模块22的感应平面221的位置或指纹识别模块22的使用状态，以下会以图10举例说明，但不以此局限发光元件226的指示用途。优选者，但不以此为限，指纹识别模块22还包括导光结构227，其是环绕感应平面221且邻近于发光元件226，用以引导发光元件226的光束L在导光结构227内行进，并进而从感应平面221的周缘输出。
请参阅图10，其为本发明指纹识别模块应用于身分识别的一优选流程方框图。首先，电子装置2处于闲置模式，且控制单元225会判断是手指是否触压指纹识别模块22的感应平面221(步骤S11)，若控制单元225判断无手指触压指纹识别模块22的感应平面221，则电子装置2仍处于闲置状态，而若控制单元225判断手指已触压指纹识别模块22的感应平面221，则发光元件226呈现闪烁状态，以指示使用者可开始通过手指在感应平面221上进行密码输入行为，且控制单元225会通过位置感应元件224判断手指的密码输入行为是否正确(步骤S12)。
接着，若控制单元225判断手指的密码输入行为错误，发光元件226呈现熄灭状态，以指示使用者密码输入错误，且电子装置2回到闲置模式，而若控制单元225判断手指的密码输入行为正确，则发光元件226恒亮数秒后熄灭，以指示使用者密码输入正确，且控制单元225会进而驱动指纹感应元件223感应手指的指纹影像，并识别指纹感应元件223所获得的指纹影像是否符合正确的指纹影像(步骤S13)。
最后，若控制单元225识别指纹感应元件223所获得的指纹影像不符合正确的指纹影像，电子装置2回到闲置模式，而若控制单元225识别指纹感应元件223所获得的指纹影像符合正确的指纹影像，则允许进入电子装置2的作业系统。
请参阅图11，其为本发明指纹识别模块应用于身分识别的另一优选流程方框图。首先，电子装置2处于闲置模式，且控制单元225会判断是手指是否触压指纹识别模块22的感应平面221(步骤S21)，若控制单元225判断无手指触压指纹识别模块22的感应平面221，则电子装置2仍处于闲置状态，而若控制单元225判断手指已触压指纹识别模块22的感应平面221，则驱动指纹感应元件223感应手指的指纹影像，并识别指纹感应元件223所获得的指纹影像是否符合正确的指纹影像(步骤S22)。
接着，若控制单元225识别指纹感应元件223所获得的指纹影像不符合正确的指纹影像，电子装置2回到闲置模式，而若控制单元225识别指纹感应元件223所获得的指纹影像符合正确的指纹影像，则发光元件226呈现闪烁状态，以指示使用者开始通过手指在感应平面221上进行密码输入行为，且控制单元225会通过位置感应元件224判断手指的密码输入行为是否正确(步骤S23)。
最后，若控制单元225判断手指的密码输入行为错误，发光元件226呈现熄灭状态，以指示使用者密码输入错误，且电子装置2回到闲置模式，而若控制单元225判断手指的密码输入行为正确，则发光元件226恒亮数秒后熄灭，以指示使用者密码输入正确，且允许进入电子装置2的作业系统。
根据以上地说明可知，本发明指纹识别模块22提供了除了能够提供指纹的感应功能，亦能够提供位置的感应功能，因此应用该指纹识别模块22的电子装置2可减少实体按键(如用来控制音量的实体按键、用来放大缩小的实体按键、用来翻页的实体按键等)的设置，进而微小化电子装置2的体积以及简化防水设计的复杂度。除此之外，本发明指纹识别模块22还能够进行双重的身分识别，如指纹识别与密码确认，有效提升信息安全的保护。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用以限定本发明的权利要求，因此凡其它未脱离本发明所公开的构思下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本公开的权利要求内。

Claims (10)

1.一种指纹识别模块，包括：
一感应平面；
一电路板；
一控制单元；
一指纹感应元件，设置于该感应平面以及该电路板之间，用以感应放置于该感应平面上的一手指的一指纹影像；以及
一位置感应元件，设置于该感应平面以及该电路板之间，并电性连接于该控制单元，用以感应该手指于该感应平面上的至少一触摸压力，以供该控制单元获得该手指在该感应平面上的一位置；其中该位置感应元件包括一第一压力感测部以及一第二压力感测部，且该第一压力感测部以及该第二压力感测部分别位于该感应平面的两侧；其中，该控制单元是依据该第一压力感测部的感测结果以及该第二压力感测部的感测结果而获得该手指在该感应平面上的该位置。
2.如权利要求1所述的指纹识别模块，其中该指纹感应元件设置于该第一压力感测部以及该第二压力感测部之间。
3.如权利要求1所述的指纹识别模块，其中该控制单元是依据该手指于一预定时间区间中以一顺序在该感应平面上所触摸的多个位置而判断该手指的一操作行为。
4.如权利要求3所述的指纹识别模块，其中该操作行为是一密码输入行为，当该控制单元判断该手指于该预定时间区间中在该感应平面上所触摸的该多个位置分别符合多个预定位置，且判断该手指触摸该多个位置的该顺序符合一预定顺序时，该控制单元判断该密码输入行为正确。
5.如权利要求4所述的指纹识别模块，其中该指纹感应元件是于该控制单元判断该密码输入行为正确后感应该指纹影像；抑或是
该控制单元是于该指纹感应元件感应该指纹影像后依据该位置感应元件所感应的该至少一触摸压力而判断该密码输入行为。
6.如权利要求3所述的指纹识别模块，其中该操作行为是一滑动行为。
7.如权利要求6所述的指纹识别模块，其中该滑动行为是用以进行一音量控制、一放大缩小控制或一翻页控制。
8.如权利要求1所述的指纹识别模块，还包括一发光元件，该发光元件电性连接于该控制单元，用以指示该指纹识别模块的一使用状态。
9.如权利要求1所述的指纹识别模块，其中该指纹感应元件是以一表面粘着技术而设置于该电路板上；抑或是
该位置感应元件是以一表面粘着技术而设置于该电路板上。
10.如权利要求1所述的指纹识别模块，其中该电路板为柔性电路板。
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