CN112766016A - 指纹识别装置、指纹识别模块及指纹识别装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种指纹识别装置、指纹识别模块及指纹识别装置的控制方法，包括一基板、一指纹识别感测元件、一第一驱动组件、以及一控制电路。指纹识别感测元件是设置于基板上，配置以接收一使用者的一手指的指纹信息。第一驱动组件是设置于基板上。控制电路配置以发送一控制信号至第一驱动组件。当手指位于指纹识别装置上时，第一驱动组件配置以根据控制信号产生形变以驱动指纹识别感测元件，以使指纹识别感测元件依序地沿着不同方向相对于基板运动。

Description

指纹识别装置、指纹识别模块及指纹识别装置的控制方法

技术领域

本公开涉及一种指纹识别装置，特别涉及一种利用压电材料增加指纹信息的指纹识别装置。

背景技术

随着科技的发展，现今许多电子装置(例如平板电脑或智能手机)皆具有指纹识别的功能。使用者可以将手指放在指纹感应器上，以进行指纹注册或者通过指纹进行装置的解锁。由于指纹注册与解锁的便利性，使得具有指纹识别器的电子装置也逐渐受到大众的喜爱。

一般而言，指纹感应器的面积通常比使用者的手指还小，因此应用程序在获取指纹的注册过程中，就必须采用分段去获取指纹，并加以缝合。然而，这种现有的指纹注册方式并无法满足对于指纹识别器的进一步要求，例如更快速的注册、增加认证可靠度等等。

因此，如何设计出可满足使用者各种需求的指纹识别装置，便是现今值得探讨与解决的课题。

发明内容

有鉴于此，本公开提出一种指纹识别装置，以解决上述的问题。

本公开提供了一种指纹识别装置，包括一基板、一指纹识别感测元件、一第一驱动组件、以及一控制电路。指纹识别感测元件是设置于基板上，配置以接收一使用者的一手指的指纹信息。第一驱动组件是设置于基板上。控制电路配置以发送一控制信号至第一驱动组件。当手指位于指纹识别装置上时，第一驱动组件配置以根据控制信号产生形变以驱动指纹识别感测元件，以使指纹识别感测元件依序地沿着不同方向相对于基板运动。

本公开提供了一种指纹识别模块，包括一基板、一指纹识别感测元件、以及一驱动组件。指纹识别感测元件是设置于基板上，配置以接收一使用者的一手指的指纹信息。驱动组件是设置于基板上。当手指位于指纹识别模块上时，驱动组件配置以根据一控制信号产生形变以驱动指纹识别感测元件，以使指纹识别感测元件依序地沿着不同方向相对于基板运动。

本公开提供了一种指纹识别装置的控制方法，包含：当一使用者的一手指设置于指纹识别装置上时，通过一指纹识别感测元件接收手指的一指纹信息，其中指纹识别感测元件位于一初始位置；通过一控制电路输出一控制信号至一驱动组件；通过驱动组件根据控制信号驱动指纹识别感测元件依序地相对于初始位置运动；以及当指纹识别感测元件依序地相对于初始位置运动时，通过指纹识别感测元件接收手指的另一指纹信息。

本公开提供一种指纹识别装置，包括至少一驱动组件(前述的第一驱动组件以及第二驱动组件)分别包含多个驱动元件(如前述的第一、第二驱动元件)，并且驱动元件可为一压电元件。当驱动元件接收到电压信号时，驱动元件可驱使指纹识别感测元件相对于一初始位置运动，并且同时指纹识别感测元件可于运动时获取使用者的指纹信息。

基于本公开的设计，指纹识别装置可以增加所感应到的指纹面积，例如手指侧面的指纹，进而提高认证的可靠度。另外，使用者可于一次按压便可以完成指纹注册，不需要通过多次按压的方式来获取指纹，大幅地缩减指纹注册的时间。

附图说明

本公开可通过之后的详细说明并配合图示而得到清楚的了解。要强调的是，按照业界的标准做法，各种特征并没有按比例绘制，并且仅用于说明的目的。事实上，为了能够清楚的说明，因此各种特征的尺寸可能会任意地放大或者缩小。

图1为根据本公开一实施例的一指纹识别装置100的方框图。

图2为根据本公开一实施例的一使用者的手指FG放置在指纹识别装置100上的侧面示意图。

图3为根据本公开一实施例的指纹识别装置100的上视图。

图4A至图4D为根据本公开一实施例的第一驱动元件驱动指纹识别感测元件102相对于基板101移动的示意图。

图5A至图5D为根据本公开一实施例的第一驱动元件驱动指纹识别感测元件102相对于基板101移动的示意图。

图6为根据本公开一实施例的指纹识别装置100的部分结构的立体示意图。

图7A与图7B分别为根据本公开一实施例的第二驱动组件110驱动指纹识别感测元件102相对于X轴以及Y轴旋转的示意图。

图8为根据本公开另一实施例的指纹识别装置100A的示意图。

图9为根据本公开另一实施例的指纹识别装置100B的示意图。

图10为根据本公开一实施例的指纹识别装置100的控制方法S100的流程图。

附图标记说明：

10～笔记本电脑

100、100A、100B～指纹识别装置

101～基板

102～指纹识别感测元件

103～盖体

104～控制电路

106～连接接口

108～第一驱动组件

1081～第一驱动元件

1082～第一驱动元件

1083～第一驱动元件

1084～第一驱动元件

110～第二驱动组件

1101～第二驱动元件

1102～第二驱动元件

1103～第二驱动元件

1104～第二驱动元件

FG～手指

S100～控制方法

S102、S104、S106、S108、S110～步骤

V～电压信号

具体实施方式

为了让本公开的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示做详细说明。其中，实施例中的各元件的配置为说明之用，并非用以限制本公开。且实施例中附图标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。

用词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是通用识别符码，因此，在各种实施例中可以互相交换。例如，虽然在一些实施例中一个元件可以被称为“第一”元件，但是在其他实施例中该元件可以被称为“第二”元件。此外，实施例中可能使用相对性的用语，例如“较低”或“底部”及“较高”或“顶部”，以描述图示的一个元件对于另一元件的相对关系。能理解的是，如果将图示的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“较低”侧的元件将会成为在“较高”侧的元件。

在此，“约”、“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，较佳是10％之内，且更佳是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”、“大约”的含义。

请参考图1至图3。图1为根据本公开一实施例的一指纹识别装置100的方框图，图2为根据本公开一实施例的一使用者的手指FG放置在指纹识别装置100上的侧面示意图，并且图3为根据本公开一实施例的指纹识别装置100的上视图。本公开的指纹识别装置100可安装于一电子装置(例如一笔记本电脑或智能手机)上，如图2所示，指纹识别装置100安装于一笔记本电脑10上。

如图1至图3所示，指纹识别装置100可包括一指纹识别模块以及一控制电路104，其中指纹识别模块包含一基板101、一指纹识别感测元件102、一盖体103、一连接接口106、一第一驱动组件108以及一第二驱动组件110。其中，盖体103是位于指纹识别装置100的顶侧，并且盖体103可为一透明材质制成。指纹识别感测元件102是设置于基板101上，配置以当使用者的手指FG设置于盖体103上时接收指纹信息。

再者，指纹识别感测元件102可具有一矩形结构，第一驱动组件108以及第二驱动组件110是设置于基板101上，对应于指纹识别感测元件102的四个侧边。控制电路104是配置以发送控制信号(例如一电压信号V)至第一驱动组件108及/或第一驱动组件108，并且第一驱动组件108以及第二驱动组件110可包含多个压电元件(例如多层压电陶瓷元件)。

举例来说，当该使用者的手指FG位于指纹识别装置100上时，第一驱动组件108以及第二驱动组件110是配置以根据所述控制信号而产生形变，借此驱动指纹识别感测元件102，以使指纹识别感测元件102沿着不同方向相对于基板101运动，进而获取更多手指FG的指纹特征(指纹信息)。详细的指纹识别感测元件102的运动方式将于之后说明。

接着，控制电路104会将获得的指纹信息通过连接接口106传送到笔记本电脑10的一处理电路(图中未表示)，以进行后续处理，例如可执行注册使用者指纹的程序。

继续参考图1至图3。如图3所示，第一驱动组件108可包含至少四个第一驱动元件(例如为前述的多层压电陶瓷元件)，分别抵接于指纹识别感测元件102的四个侧边。其中，第一驱动元件1081以及第一驱动元件1083分别抵接于指纹识别感测元件102的上下两侧边，而第一驱动元件1082以及第一驱动元件1084分别抵接于指纹识别感测元件102的左右两侧边。要注意的是，指纹识别感测元件102的数量不限于此实施例。

值得注意的是，该些第一驱动元件的尺寸是分别对应于指纹识别感测元件102的该些侧边的长度。举例来说，该些第一驱动元件的长度与该些侧边的长度相同。另外，每一第一驱动元件具有一第一面以及第二面，第一面是抵接于指纹识别感测元件102，而第二面是远离指纹识别感测元件102，并且当第一驱动元件接收控制信号时，第一面会产生形变以推挤指纹识别感测元件102移动。

接着，请同时参考图3、图4A至图4D。图4A至图4D为根据本公开一实施例的第一驱动元件驱动指纹识别感测元件102相对于基板101移动的示意图。控制电路104是配置以控制该些第一驱动元件的一来驱动指纹识别感测元件102沿着X轴方向(第一轴向)或Y轴方向(第二轴向)相对于基板101移动。如图3所示，当控制电路104未提供控制信号至第一驱动组件108时，指纹识别感测元件102位于一初始位置。接着，当控制电路104提供一控制信号(电压信号V)至第一驱动元件1081时，第一驱动元件1081产生形变以推动指纹识别感测元件102沿着Y轴方向相对于初始位置向上移动。

相似地，如图4B所示，第一驱动元件1083接收电压信号V后产生形变，以推动指纹识别感测元件102沿着-Y轴方向相对于初始位置向下移动。如图4C所示，第一驱动元件1082接收电压信号V后产生形变，以推动指纹识别感测元件102沿着X轴方向相对于初始位置向右移动。如图4D所示，第一驱动元件1084接收电压信号V后产生形变，以推动指纹识别感测元件102沿着-X轴方向相对于初始位置向左移动。

指纹识别感测元件102相对于初始位置的位置移动的方向以及提供给第一驱动元件1081～1084的电压的关系表可参考下表一。

[表一]

再者，请参考图5A至图5D。图5A至图5D为根据本公开一实施例的第一驱动元件驱动指纹识别感测元件102相对于基板101移动的示意图。于此实施例中，控制电路104可以控制该些第一驱动元件的二者来驱动指纹识别感测元件102沿着X轴方向及Y轴方向相对于基板101移动。如图5A所示，当控制电路104提供电压信号V至第一驱动元件1081以及第一驱动元件1084时，第一驱动元件1081以及第一驱动元件1084产生形变以推动指纹识别感测元件102相对于初始位置向左上方移动。

相似地，如图5B所示，第一驱动元件1081以及第一驱动元件1082接收电压信号V后产生形变，以推动指纹识别感测元件102相对于初始位置向右上方移动。如图5C所示，第一驱动元件1083以及第一驱动元件1084接收电压信号V后产生形变，以推动指纹识别感测元件102相对于初始位置向左下方移动。如图5D所示，第一驱动元件1082以及第一驱动元件1083接收电压信号V后产生形变，以推动指纹识别感测元件102相对于初始位置向右下方移动。

指纹识别感测元件102相对于初始位置的位置移动的方向以及提供给第一驱动元件1081～1084的电压的关系表可参考下表二。

[表二]

接着，请参考图2与图6。图6为根据本公开一实施例的指纹识别装置100的部分结构的立体示意图。其中，指纹识别装置100的第二驱动组件110是设置于基板101上，第二驱动组件110包含四个第二驱动元件1101～1104，分别位于指纹识别感测元件102的四个侧边，并且该些第二驱动元件1101～1104是设置于指纹识别感测元件102以及基板101之间。

控制电路104是可进一步控制该些第二驱动元件1101～1104的至少一者以驱动指纹识别感测元件102绕X轴(第一轴向)及/或Y轴(第二轴向)相对于基板101旋转。举例来说，请参考图7A与图7B，图7A与图7B分别为根据本公开一实施例的第二驱动组件110驱动指纹识别感测元件102相对于X轴以及Y轴旋转的示意图。

如图7A所示，当第二驱动元件1101接收到电压信号V时，产生Z轴方向上的形变，以驱使指纹识别感测元件102绕X轴旋转。再者，如图7B所示，当第二驱动元件1102接收到电压信号V时，产生Z轴方向上的形变，以驱使指纹识别感测元件102绕Y轴旋转。第二驱动元件1103、1104驱动指纹识别感测元件102的方式与第二驱动元件1101、1102相似，在此便不再赘述。

另外，控制电路104也可控制两个第二驱动元件产生形变，例如控制第二驱动元件1101、1102同时形变，使得指纹识别感测元件102同时绕X轴以及Y轴旋转。

接着，请参考图8，图8为根据本公开另一实施例的指纹识别装置100A的示意图。指纹识别装置100A与指纹识别装置100相似，差异在于，于此实施例中，第二驱动元件1101～1104是排列为一环状结构。

接着，请参考图9，图9为根据本公开另一实施例的指纹识别装置100B的示意图。指纹识别装置100B与指纹识别装置100A相似，差异在于，于此实施例中，指纹识别感测元件102具有一圆形结构。

于此实施例中，第一驱动组件108的四个第一驱动元件1081～1084是抵接于指纹识别感测元件102，其中第一驱动元件1081、1083是沿着Y轴方向(第二轴向)排列，第一驱动元件1082、1084是沿着X轴方向(第一轴向)排列，并且第一轴向是大致上垂直于第二轴向。

要注意的是，指纹识别感测元件102以及第二驱动元件的形状可依实际需求而调整。例如，在其他实施例中，指纹识别感测元件102也可具有跑道形状结构。

请参考图10，图10为根据本公开一实施例的指纹识别装置100的控制方法S100的流程图。在步骤S102中，当使用者的手指FG设置于指纹识别装置上时，通过指纹识别感测元件102于一初始位置接收手指FG的指纹信息(第一指纹信息)，指纹识别感测元件102位于初始位置是如图2与图3所示。

在步骤S104中，控制电路104输出控制信号至第一驱动组件108及/或第二驱动组件110。

接着，在步骤S106中，第一驱动组件108及/或第二驱动组件110根据控制信号来驱动指纹识别感测元件102依序地相对于初始位置运动。举例来说，指纹识别感测元件102可由图3中的初始位置移动到图4A的位置，接着继续依序移动到图5A的位置、图4D的位置、图5C的位置、图4B的位置、图5D的位置、图4C的位置，最后到图5B的位置。意即，指纹识别感测元件102是相对于初始位置以逆时针方向移动，但不限于此，于其他实施例中也可以顺时针方向移动。

值得注意的是，在图4A至图5D中的位置时，控制电路104也可控制第二驱动元件产生形变以驱使指纹识别感测元件102翻转。举例来说，在图4A的位置时，第二驱动元件1103可接收控制信号产生形变，以驱使指纹识别感测元件102绕X轴翻转。再者，如图5A的位置时，第二驱动元件1102、1103可接收控制信号产生形变，以驱使指纹识别感测元件102绕X轴以及Y轴翻转。其余控制指纹识别感测元件102运动的方式相似于前述方式，在此便不再赘述。

在步骤S108中，当指纹识别感测元件102依序地相对于初始位置运动时，指纹识别感测元件102会接收手指FG的另一指纹信息(第二指纹信息)。举例来说，在图4A至图5D中的每一位置分别进行一次获取指纹信息的操作。

在步骤S110中，控制电路104将获得的多个指纹信息(包含第一指纹信息以及多个第二指纹信息)进行缝合与存储，以完成指纹获取的步骤。接着，控制电路104可将缝合后的指纹信息通过连接接口106输出至传送到笔记本电脑10的处理电路，以进行指纹注册。

本公开提供一种指纹识别装置，包括至少一驱动组件(前述的第一驱动组件108以及第二驱动组件110)分别包含多个驱动元件(如前述的第一、第二驱动元件)，并且驱动元件可为一压电元件。当驱动元件接收到电压信号时，驱动元件可驱使指纹识别感测元件102相对于一初始位置运动，并且同时指纹识别感测元件102可于运动时获取使用者的指纹信息。

基于本公开的设计，指纹识别装置可以增加所感应到的指纹面积，例如手指侧面的指纹，进而提高认证的可靠度。另外，使用者可于一次按压便可以完成指纹注册，不需要通过多次按压的方式来获取指纹，大幅地缩减指纹注册的时间。

虽然本公开的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本公开的构思和范围内，当可作变动、替代与润饰。此外，本公开的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何所属技术领域中技术人员可从本申请公开内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本公开使用。因此，本公开的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本公开的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (10)

1.一种指纹识别装置，包括：

一基板；

一指纹识别感测元件，设置于该基板上，配置以接收一使用者的一手指的指纹信息；

一第一驱动组件，设置于该基板上；以及

一控制电路，配置以发送一控制信号至该第一驱动组件；

其中，当该手指位于该指纹识别装置上时，该第一驱动组件配置以根据该控制信号产生形变以驱动该指纹识别感测元件，以使该指纹识别感测元件依序地沿着不同方向相对于该基板运动。

2.如权利要求1所述的指纹识别装置，其中该指纹识别感测元件具有一矩形结构，该第一驱动组件包含四个第一驱动元件，分别抵接于该指纹识别感测元件的四个侧边。

3.如权利要求2所述的指纹识别装置，其中该控制电路配置以控制所述多个第一驱动元件的至少一者来驱动该指纹识别感测元件沿着一第一轴向及/或一第二轴向相对于该基板移动。

4.如权利要求3所述的指纹识别装置，其中所述多个第一驱动元件的尺寸分别对应于该指纹识别感测元件的所述多个侧边的长度。

5.如权利要求3所述的指纹识别装置，其中该指纹识别装置还包含一第二驱动组件，设置于该基板上，该第二驱动组件包含四个第二驱动元件，分别对应于该指纹识别感测元件的四个侧边，并且所述多个第二驱动元件设置于该指纹识别感测元件以及该基板之间。

6.如权利要求5所述的指纹识别装置，其中该控制电路进一步控制所述多个第二驱动元件的至少一者产生形变，以驱动该指纹识别感测元件绕该第一轴向及/或该第二轴向相对于该基板旋转。

7.如权利要求5所述的指纹识别装置，其中所述多个第二驱动元件排列为一环状结构。

8.如权利要求1所述的指纹识别装置，其中该指纹识别感测元件具有一圆形结构，该第一驱动组件包含四个第一驱动元件，抵接于该指纹识别感测元件，其中所述多个第一驱动元件的其中二者沿着一第一轴向排列，所述多个第一驱动元件的另外二者沿着一第二轴向排列，并且第一轴向大致上垂直于第二轴向。

9.一种指纹识别模块，包括：

一基板；

一指纹识别感测元件，设置于该基板上，配置以接收一使用者的一手指的指纹信息；以及

一驱动组件，设置于该基板上；

其中，当该手指位于该指纹识别模块上时，该驱动组件配置以根据一控制信号产生形变以驱动该指纹识别感测元件，以使该指纹识别感测元件依序地沿着不同方向相对于该基板运动。

10.一种指纹识别装置的控制方法，包含：

当一使用者的一手指设置于该指纹识别装置上时，通过一指纹识别感测元件接收该手指的一指纹信息，其中该指纹识别感测元件位于一初始位置；

通过一控制电路输出一控制信号至一驱动组件；

通过该驱动组件根据该控制信号驱动该指纹识别感测元件依序地相对于该初始位置运动；以及

当该指纹识别感测元件依序地相对于该初始位置运动时，通过该指纹识别感测元件接收该手指的另一指纹信息。

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