TW201804296A - 指紋觸控裝置及其觸碰位置辨識方法 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種指紋觸控裝置及其觸碰位置辨識方法。所述之指紋觸控裝置包括有指紋觸控面板與處理電路。而所述之處理電路係電性耦接指紋觸控面板，用以透過指紋觸控面板取得至少一指紋影像，並據以計算至少一手指之觸碰位置。

Description

指紋觸控裝置及其觸碰位置辨識方法

本發明是有關於觸控領域的相關技術，尤其是有關於一種指紋觸控裝置及其觸碰位置辨識方法。

隨著科技的進步，現今的許多電子產品都會搭配觸控裝置來當作其輸入介面。舉例來說，於日常生活中常見的提款機、平板電腦、手機、或其他手持式電子產品等，都會搭配觸控裝置，以便於人們能輕易地操作這類的電子產品。

然而，如何讓觸控裝置能夠更精準地辨識使用者的觸碰位置，一直是此相關技術領域者所亟欲解決的問題。

本發明之一目的在提供一種指紋觸控裝置，其能夠更精準地辨識使用者的觸碰位置。

本發明之另一目的在提供一種應用於上述指紋觸控裝置之觸碰位置辨識方法。

本發明提出一種指紋觸控裝置，其包括有指紋觸控面板與處理電路。所述之處理電路係電性耦接指紋觸控面板，用以透過指紋觸控面板取得至少一指紋影像，並據以計算至少一手指之觸碰位置。

本發明另提出一種指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，所述之指紋觸控裝置包括有指紋觸控面板，而所述之觸碰位置辨識方法包括有下列步驟：透過指紋觸控面板取得至少一指紋影像；以及依據取得之指紋影像來計算至少一手指之觸碰位置。

本發明之指紋觸控裝置乃是透過高解析度的指紋觸控面板來取得至少一指紋影像，並利用處理電路來比對所取得之指紋影像的指紋特徵，進而能據以精準地計算至少一手指之觸碰位置。

圖1為依照本發明一實施例之指紋觸控裝置的方塊圖。如圖1所示，此指紋觸控裝置100包括有指紋觸控面板110、掃描驅動電路130與處理電路140。指紋觸控面板110包括有多個感測單元120、掃描線G1~Gn與資料線D1~Dm，其中n與m皆為正整數。每一感測單元120電性耦接掃描線G1~Gn的其中之一與資料線D1~Dm的其中之一。

在此例中，每一感測單元120包括有電晶體122與儲存電容124。而如圖1所示，在每一感測單元120中，電晶體122的控制端係電性耦接掃描線G1~Gn的其中之一，且電晶體122的第一端係電性耦接資料線D1~Dm的其中之一，儲存電容124的其中一端係電性耦接電晶體122的第二端，而儲存電容124的另一端係電性耦接共同電位Vcom。

掃描驅動電路130係透過掃描線G1~Gn電性耦接指紋觸控面板110，並用以分別提供多個掃描脈衝至掃描線G1~Gn，以利用每一掃描脈衝來開啟對應的一列感測單元120。至於處理電路140，其係透過資料線D1~Dm電性耦接指紋觸控面板110，並用以分別提供多個驅動脈衝至資料線D1~Dm，以便透過指紋觸控面板110取得至少一指紋影像，並據以計算至少一手指之觸碰位置（詳後述）。

圖2係繪示掃描脈衝與驅動脈衝的時序關係。請同時參照圖1與圖2，當掃描驅動電路130提供掃描脈衝SGk至掃描線Gk（k≦n，且k亦為正整數），那麼電性耦接至掃描線Gk的那列感測單元120就會在掃描脈衝SGk為高位準（high）時被開啟，而在此時，處理電路140會同時產生驅動脈衝SD1~SDm，並將所產生的驅動脈衝SD1~SDm分別提供給資料線D1~Dm，以便利用這些驅動脈衝SD1~SDm來對已開啟之那列感測單元120中的各儲存電容124進行充電。

必須注意的是，驅動脈衝SD1~SDm的致能時間必須小於掃描脈衝SGk的致能時間，以便讓已開啟之那列感測單元120中的各儲存電容124能在掃描脈衝SGk為高位準但驅動脈衝SD1~SDm為低位準（low）的這段期間內，可以透過資料線D1~Dm對處理電路140進行放電，以便處理電路140依據這些儲存電容124所儲存之電荷量來建立對應於這列感測單元120的影像。當每列感測單元120皆以上述方式操作一次時，處理電路140便能據以建立一張完整畫面的影像。而當使用者的手指有觸碰到指紋觸控面板110時，那麼在處理電路140建立一張完整畫面的影像後，此影像中就會包含有至少一個指紋影像，因此處理電路140就可以依據所取得之每一指紋影像的指紋特徵來計算至少一手指的觸碰位置。

在另一實施例中，當處理電路140透過指紋觸控面板110取得多個指紋影像時，處理電路140更可依據所取得之每一指紋影像的指紋特徵來辨識出觸碰到指紋觸控面板110的手指數目，並據以計算對應之多個手指的多個觸碰位置。

此外，在又另外一個實施例中，處理電路140還可依據所取得之每一指紋影像的指紋特徵來判斷對應之一手指沿一長軸（此長軸係平行於該手指所指方向）的旋轉角度，並據以決定是否修正此手指的觸碰位置，以圖3來舉例說明之。圖3為使用者操作一手機的示意圖。請參照圖3，假設圖中的手機300採用了本發明的指紋觸控裝置100（圖中未繪示），且手機300的顯示面板已與指紋觸控裝置100之指紋觸控面板110整合成一個觸控顯示面板310，那麼如圖3所示，當使用者在操作手機300的即時通訊軟體時，處理電路140便可依據左手拇指之指紋影像的指紋特徵來判斷左手拇指沿著長軸320的旋轉角度，此長軸320係平行於左手拇指所指方向（如箭頭322所指方向），並據以決定是否修正左手拇指的觸碰位置。

如果處理電路140判斷出左手拇指的旋轉角度在預設角度範圍內時，那麼處理電路140便不修正左手拇指的觸碰位置，這可以讓處理電路140的觸碰位置修正操作不會太過靈敏。反之，如果處理電路140判斷出左手拇指的旋轉角度超過了預設角度範圍時，那麼處理電路140就會修正左手拇指的觸碰位置。以圖3所示為例，當處理電路140判斷出左手拇指的旋轉角度超過了預設角度範圍，且處理電路140判斷出左手拇指係沿著長軸320做逆時針旋轉時，那麼處理電路140便會將左手拇指之觸碰位置的X座標左移一預設距離，以圖4來說明之。圖4為修正觸碰位置之其中一例。在圖4中，標示310表示觸控顯示面板，標示X1表示左手拇指的原觸碰位置，而標示X1’則表示修正後之左手拇指的觸碰位置。因此，當使用者原想用其左手拇指按壓虛擬鍵盤上的按鍵A，卻因視角關係而誤按到按鍵S時，便可藉由這樣的修正操作來將左手拇指的觸碰位置由按鍵S的座標左移至按鍵A的座標。當然，上述之預設距離係可依照實際的設計需求而改變，本發明並無限定任何特定的值。

再以圖3所示為例，當處理電路140判斷出右手拇指的旋轉角度超過了預設角度範圍，且處理電路140判斷出右手拇指係沿著長軸330（此長軸330係平行於右手拇指所指方向，如箭頭332所指方向）做順時針旋轉時，那麼處理電路140便會將右手拇指之觸碰位置的X座標右移一預設距離，再以圖4來說明之。如圖4所示，標示X2表示右手拇指的原觸碰位置，而標示X2’則表示修正後之右手拇指的觸碰位置。

總結上述的觸碰位置修正操作，當處理電路140判斷出一手指的旋轉角度超過了預設角度範圍，且判斷出此手指係沿一長軸做順時針旋轉時，那麼處理電路140便將此手指之觸碰位置的X座標右移一預設距離。而當處理電路140判斷出一手指的旋轉角度超過了預設角度範圍，且判斷出此手指係沿一長軸做逆時針旋轉時，那麼處理電路140便將此手指之觸碰位置的X座標左移一預設距離。

圖5為依照本發明另一實施例之指紋觸控裝置的方塊圖。如圖5所示，此指紋觸控裝置500包括有指紋觸控面板510、掃描驅動電路530與處理電路540。指紋觸控面板510包括有多個感測單元520、掃描線G1~Gn、資料線D1~Dm與讀取線C1~Cm。每一感測單元520電性耦接掃描線G1~Gn的其中之一、資料線D1~Dm的其中之一與讀取線C1~Cm的其中之一。

在此例中，每一感測單元520包括有電晶體522、儲存電容524與電晶體526，其中電晶體522具有第一端、第二端與控制端，而電晶體526具有第三端、第四端與控制端。電晶體522之控制端電性耦接掃描線G1~Gn的其中之一，電晶體522之第一端電性耦接資料線D1~Dm的其中之一。儲存電容524之其中一端電性耦接電晶體522之第二端。電晶體526之控制端電性耦接電晶體522之控制端，電晶體526之第三端電性耦接儲存電容524之另一端，而電晶體526之第四端電性耦接讀取線C1~Cm的其中之一。在此例中，處理電路540係提供驅動脈衝至資料線D1~Dm，並透過讀取線C1~Cm來接收各儲存電容524的放電電流。而由於指紋觸控裝置500的操作方式與指紋觸控裝置100的操作方式相似，在此便不再贅述。

根據以上各實施例，本領域之通常知識者當可歸納出本發明之指紋觸控裝置的一些基本操作步驟，其步驟如圖6所示。圖6為依照本發明一實施例之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，所述之指紋觸控裝置包括有指紋觸控面板，而所述之觸碰位置辨識方法包括有下列步驟：透過指紋觸控面板取得至少一指紋影像（如步驟S602所示）；以及依據取得之指紋影像來計算至少一手指之觸碰位置（如步驟S604所示）。

綜上所述，本發明之指紋觸控裝置乃是透過高解析度的指紋觸控面板來取得至少一指紋影像，並利用處理電路來比對所取得之指紋影像的指紋特徵，進而能據以精準地計算至少一手指之觸碰位置。此外，由於本發明之指紋觸控裝置採用這樣的操作，因此即便使用者的手指是觸碰到觸控顯示面板310的邊緣，本發明之指紋觸控裝置仍然可藉由取得之指紋紋路來計算出手指的觸碰位置，不會發生如傳統觸控裝置因感測到的資料不足而無法正確計算出手指之觸碰位置的情形。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、500‧‧‧指紋觸控裝置
110、510‧‧‧指紋觸控面板
120、520‧‧‧感測單元
122、522、526‧‧‧電晶體
124、524‧‧‧儲存電容
130、530‧‧‧掃描驅動電路
140、540‧‧‧處理電路
300‧‧‧手機
310‧‧‧觸控顯示面板
320、330‧‧‧長軸
322、332‧‧‧箭頭
C1~Cm‧‧‧讀取線
D1~Dm‧‧‧資料線
G1~Gn‧‧‧掃描線
SD1~SDm‧‧‧驅動脈衝
S602、S604‧‧‧步驟
SGk‧‧‧掃描脈衝
Vcom‧‧‧共同電位
X1、X2‧‧‧原觸碰位置
X1’、X2’‧‧‧修正後的觸碰位置

圖1為依照本發明一實施例之指紋觸控裝置的方塊圖； 　　圖2係繪示掃描脈衝與驅動脈衝的時序關係； 　　圖3為使用者操作一手機的示意圖； 　　圖4為修正觸碰位置之其中一例； 　　圖5為依照本發明另一實施例之指紋觸控裝置的方塊圖； 　　圖6為依照本發明一實施例之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法。

S602、S604‧‧‧步驟

Claims (21)

1. 一種指紋觸控裝置，包括： 一指紋觸控面板；以及 一處理電路，電性耦接該指紋觸控面板，用以透過該指紋觸控面板取得至少一指紋影像，並據以計算至少一手指之一觸碰位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的指紋觸控裝置，其中當該處理電路透過該指紋觸控面板取得多個指紋影像時，該處理電路更依據每一指紋影像之指紋特徵來辨識出一手指數目，並據以計算對應之多個手指的多個觸碰位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述的指紋觸控裝置，其中該處理電路還依據每一指紋影像之指紋特徵來判斷對應之一手指沿一長軸之一旋轉角度，並據以決定是否修正該手指之該觸碰位置，其中該長軸係平行於該手指所指方向。
4. 如申請專利範圍第3項所述的指紋觸控裝置，其中當該處理電路判斷該旋轉角度超過一預設角度範圍時，該處理電路便修正該手指之該觸碰位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述的指紋觸控裝置，其中當該處理電路判斷該旋轉角度超過該預設角度範圍，且該處理電路判斷該手指係沿該長軸做順時針旋轉時，該處理電路便將該手指之該觸碰位置的X座標右移一預設距離。
6. 如申請專利範圍第4項所述的指紋觸控裝置，其中當該處理電路判斷該旋轉角度超過該預設角度範圍，且該處理電路判斷該手指係沿該長軸做逆時針旋轉時，該處理電路便將該手指之該觸碰位置的X座標左移一預設距離。
7. 如申請專利範圍第3項所述的指紋觸控裝置，其中當該處理電路判斷該手指之該旋轉角度在一預設角度範圍內時，該處理電路便不修正該手指之該觸碰位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述的指紋觸控裝置，其中該指紋觸控面板包括： 多條掃描線； 多條資料線；以及 多個感測單元，每一感測單元電性耦接該些掃描線的其中之一與該些資料線的其中之一。
9. 如申請專利範圍第8項所述的指紋觸控裝置，其中每一感測單元包括： 一電晶體，具有一第一端、一第二端及一控制端，該控制端電性耦接該些掃描線的其中之一，該第一端電性耦接該些資料線的其中之一；以及 一儲存電容，其一端電性耦接該第二端，而另一端電性耦接一共同電位。
10. 如申請專利範圍第1項所述的指紋觸控裝置，其中該指紋觸控面板包括： 多條掃描線； 多條資料線； 多條讀取線；以及 多個感測單元，每一感測單元電性耦接該些掃描線的其中之一、該些資料線的其中之一與該些讀取線的其中之一。
11. 如申請專利範圍第10項所述的指紋觸控裝置，其中每一感測單元包括： 一第一電晶體，具有一第一端、一第二端及一第一控制端，該第一控制端電性耦接該些掃描線的其中之一，該第一端電性耦接該些資料線的其中之一； 一儲存電容，其一端電性耦接該第二端；以及 一第二電晶體，具有一第三端、一第四端及一第二控制端，該第二控制端電性耦接該第一控制端，該第三端電性耦接該儲存電容之另一端，該第四端電性耦接該些讀取線的其中之一。
12. 如申請專利範圍第9或第11項所述的指紋觸控裝置，其中該處理電路係依據每一感測單元所儲存的電荷量來取得該些指紋影像。
13. 如申請專利範圍第8或第10項所述的指紋觸控裝置，其更包括： 一掃描驅動電路，電性耦接該些掃描線，並用以分別提供多個掃描脈衝至該些掃描線。
14. 如申請專利範圍第8或第10項所述的指紋觸控裝置，其中該處理電路更用以分別提供多個驅動脈衝至該些資料線。
15. 一種指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，該指紋觸控裝置包括有一指紋觸控面板，該觸碰位置辨識方法包括： 透過該指紋觸控面板取得至少一指紋影像；以及 依據取得之該些指紋影像來計算至少一手指之一觸碰位置。
16. 如申請專利範圍第15項所述之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，其中當取得多個指紋影像時，更依據每一指紋影像之指紋特徵來辨識出一手指數目，並據以計算對應之多個手指的多個觸碰位置。
17. 如申請專利範圍第15項所述之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，其更包括依據每一指紋影像之指紋特徵來判斷對應之一手指沿一長軸之一旋轉角度，並據以決定是否修正該手指之該觸碰位置，其中該長軸係平行於該手指所指方向。
18. 如申請專利範圍第17項所述之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，其中當該手指之該旋轉角度超過一預設角度範圍時，便修正該手指之該觸碰位置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，其中當該旋轉角度超過該預設角度範圍，且判斷該手指係沿該長軸做順時針旋轉時，便將該手指之該觸碰位置的X座標右移一預設距離。
20. 如申請專利範圍第18項所述之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，其中當該旋轉角度超過該預設角度範圍，且判斷該手指係沿該長軸做逆時針旋轉時，便將該手指之該觸碰位置的X座標左移一預設距離。
21. 如申請專利範圍第17項所述之指紋觸控裝置的觸碰位置辨識方法，其中當該手指之該旋轉角度在一預設角度範圍內時，便不修正該手指之該觸碰位置。