TW202011261A - 具有指紋圖案識別模組之可攜式裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種提供有安全模式及操作模式的電子裝置，其中上述電子裝置包含觸控板及指紋圖案識別模組，以獲得使用者之指紋的指紋圖案。上述指紋圖案識別模組包含超音波收發器。樣本指紋係利用指紋圖案識別模組之超音波收發器擷取。

Description

具有指紋圖案識別模組之可攜式裝置
本發明係有關於可攜式裝置，特定而言係有關於具有指紋圖案識別模組之電子裝置。
行動通訊系統一般包含多個基地台以用於在不同地理傳輸區域中與行動台通訊。每一基地台提供行動台與電信網路之間之介面。目前使用或正在發展中的行動電話系統其系統地理涵蓋區域是分割成較小的獨立細胞，其透過位於細胞內的固定台與網路通訊。屬於該系統的行動電話可自由地從一細胞移動至另一細胞。當於相同系統或於外部系統之用戶欲呼叫該系統內之行動用戶時，網路必須具有該行動電話之實際位置資訊。
指紋感測器係為一種用於捕捉指紋圖案的數位影像之電子裝置。光學指紋成像牽涉到利用可見光捕捉指紋的數位影像。這種感測器在本質上係為專用的數位相機。感測器之頂層(手指放置處)係稱為觸控面。目前指紋安全裝置亦提供於觸控板旁，一般而言指紋安全裝置係由CMOS感測器形成，CMOS感測器由半導體方法製成。
於互動式平面顯示系統中一般包含主動式矩陣顯示面板及互動式螢幕。互動式螢幕包含電容矩陣，其係排列在螢幕中特定位置處。互動式螢幕係放置於主動式矩陣顯示面板上方，使得電容被排列於主動式矩陣顯示面板上方的策略性位置處。
本發明之一目的係為省略額外的CMOS指紋感測器。
本發明係提供一可攜式裝置，其包含：一控制單元；一顯示器，耦合至上述控制單元；一雙無線模組，耦合至上述控制單元以用於無線資料傳輸，其中上述雙無線模組包含一第一無線資料傳輸模組及一第二無線資料傳輸模組，用以允許使用者選擇期望的一者來與外部裝置通訊。
一用於電子裝置之安全方法包含：提供具有安全模式及操作模式之電子裝置，其中上述電子裝置包含一具有感測陣列之觸控板。樣本指紋係藉由利用感測陣列所擷取；所偵測而得之指紋係藉由在安全模式下利用感測陣列感測指紋而擷取。樣本指紋係在安全模式下與所偵測而得之指紋相比較，接著若所偵測而得之指紋與樣本指紋匹配，則解鎖電子裝置，並將電子裝置切換成操作模式。控制訊號係響應觸碰事件而產生，接續控制顯示器上所顯示之虛擬物件以響應上述控制訊號。感測陣列包含電容式感測陣列。樣本指紋包含樣本電容圖案；所偵測而得之指紋包含偵測而得之電容圖案。電子裝置包含手勢應用程式；手勢應用程式在安全模式下是失效的。手勢應用程式在操作模式下是啟動的。行動通訊裝置包含基板上之第一導電線，有機發光層係形成於第一導電線上方，第二導電線係形成於有機發光層上方，指紋X感測線及指紋Y感測線係形成於第二導電線上方，隔離層係形成於指紋Y感測線上方，以用於隔離指紋X感測線及指紋Y感測線；連接層係形成於隔離層上方，以用於連接指紋X感測線至另一指紋X感測線。指紋X感測線及指紋Y感測線係形成於行動通訊裝置之後側、前側、左側或右側。指紋X感測線及指紋Y感測線包含氧化銦錫(ITO)、奈米碳管、石墨烯、導電聚合物或其組合。
本發明係提供一可攜式裝置，其包含：一控制單元；一顯示器，耦合至上述控制單元；一超音波傳送器，位於上述顯示器下方，以偵測指紋圖案；一超音波接收器，位於上述顯示器下方，以接收來自上述指紋圖案的偵測回波，其中指紋的脊部與谷部之間的間隔係大於上述超音波傳送器所產生的超音波波長；以及一反射回波處理模組，其為響應上述偵測回波，產生一指紋資料。
上述反射回波處理模組藉由實施解調及抽樣中之至少一者來實施偵測回波的超音波資料之影像處理，藉此產生複數個影像資料。上述超音波傳送器係為超音波微機電系統(MEMS，Micro Electro Mechanical System)裝置。
上述可攜式裝置更包含一虛擬付款工具，儲存於上述行動通訊裝置內用以實施一交易，其中上述交易係透過上述指紋圖案進行驗證。上述超音波收發器包含超音波傳送器及超音波接收器。顯示器之觸控面板的像素之間的間隔係小於超音波傳送器所產生的超音波波長，藉此消除像素陣列所配置的格柵所造成的影響。可攜式裝置更包含一背景過濾器，用以過濾掉背景回波，以獲得上述指紋之偵測回波。於另一實施例中，背景過濾器係耦合至超音波傳送器，用以回復使用者之指紋的影像資料。一超音波微機電系統(MEMS)傳送器係形成於顯示器下方，以偵測使用者的指紋圖案。
10‧‧‧可攜式裝置
100‧‧‧中央控制IC
145‧‧‧作業系統(OS)
150‧‧‧輸出入(I/O)單元
155‧‧‧其他記憶體
165‧‧‧記憶體
190‧‧‧射頻模組
195‧‧‧揚聲器及麥克風
200‧‧‧安全模組
230‧‧‧手勢操作程式(應用程式)
300‧‧‧虛擬付款工具
350‧‧‧指紋識別模組
352‧‧‧指紋偵測模組
354‧‧‧超音波傳送器
356‧‧‧超音波接收器
357‧‧‧背景過濾器
358‧‧‧轉換器
359‧‧‧記憶體
360‧‧‧反射回波處理器
362‧‧‧安全處理器
370‧‧‧超音波收發器
400‧‧‧顯示器/觸控板/顯示面板
402‧‧‧指紋偵測區域(FDA)
412‧‧‧像素
420‧‧‧(觸控)感測陣列
900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800‧‧‧流程
3000‧‧‧基板
3100‧‧‧第一導電線(電極)
3200‧‧‧有機發光層
3300‧‧‧第二導電線(電極)
3400‧‧‧指紋X方向感測線
3500‧‧‧指紋Y方向感測線
3600‧‧‧隔離層
3700‧‧‧連接層
第一圖係根據本發明顯示可攜式裝置之示意圖。
第二圖係根據本發明顯示流程圖。
第三圖係根據本發明顯示橫切面圖。
第四圖係根據本發明之另一實施例顯示可攜式裝置之示意圖。
第五圖係根據本發明之一實施例顯示指紋圖案識別模組之示意圖。
第六圖係根據本發明之另一實施例顯示可攜式裝置之示意圖。
第七圖係根據本發明之另一實施例顯示具有超音波收發器之可攜式裝置的示意圖。
本發明大體上係有關於運算或可攜式裝置。該裝置包含但不限於行動通訊裝置、蜂巢式電話、個人數位助理、智慧型手機、筆記型電腦、數位靜態相機、數位攝影機、媒體播放器(MP3、MP4)、全球定位系統、平板電腦及其等同。第一圖係根據本發明之一實施例顯示具有觸控版之可攜式通訊裝置的主要元件的示意圖。如第一圖所示之實施例，可攜式裝置10包含射頻模組190。如此領域所熟知，射頻模組190包含天線。此天線係連接至收發器，其用以接收及傳送訊號。如此領域所熟知，射頻模組190更包含編解碼器(CODEC)、數位訊號處理器(DSP)及類比數位(A/D)轉換器。由於射頻模組並非本發明之特徵，故省略其詳細敘述。本發明包含中央控制IC 100、輸出入(I/O)單元150、作業系統(OS)145、記憶體165，可攜式裝置10可包含其他記憶體155例如唯讀記憶體、隨機存取記憶體及快閃記憶體。射頻模組可實施訊號傳輸及接收、頻率合成、基頻處理及數位訊號處理的功能。若可攜式裝置為行動電話，用戶識別模組(SIM)卡硬體介面係予以提供以接受用戶識別模組(SIM)卡。最後，訊號傳送至最終致動器亦即揚聲器及麥克風195或輸出入(I/O)單元150。
本發明更包含無線傳輸/接收模組(圖未示)，其耦合至中央控制IC 100。傳輸/接收模組係相容於藍芽、家用射頻、802.11x、WiFi、WiMAX標準或其進階版本。傳輸範圍(空氣)本來就不安全，故必需在無線傳輸網路中進行加密。於一實施例中，在無線傳輸網路之每一鄰近無線網路裝置之間成對加密/解密是此領域所熟知的。從無線傳輸網路之一端的一無線裝置離開至相同網路之另一端的資料框在其到達最終目的地之前，可能需要數次的加密及解密。在中央處理器上運行之作業系統係提供控制，且用於協調系統及應用程式之不同元件的功能。程式係在裝置上安裝以利用電性訊號控制功能及/或裝置所控制的功能。
可攜式電子裝置例如為行動電話、個人數位助理、媒體播放器及全球定位系統或筆記型電腦、平板電腦及遊戲機。可攜式電子裝置係配置有顯示器上的感測器陣列。感測器陣列係配置以偵測目標例如手指的存在以及被手 部的手指或手掌施力於面板表面上之位置。作為實例，感測器陣列可基於電容式感測。感測器陣列一般包含x電極陣列及y電極陣列以感測x軸及y軸觸碰事件，用以決定觸碰位置。
可攜式電子裝置包含外殼及顯示器400，其位於外殼的前表面上。可攜式電子裝置亦包含觸控感測陣列420，其位於顯示器400上。觸控板包含顯示器400及觸控感測陣列420。觸控感測陣列420可為形成於顯示器400上之手指偵測陣列，其中手指偵測陣列包含至少一電極，手指偵測陣列係用以提取使用者手指的電容，藉此產生安全圖案。於一實施例中，顯示器為可旋轉的顯示器或可彎曲的顯示器。大體上，觸控感測陣列420包含第一電極陣列及第二電極陣列，以感測第一方向及第二方向之觸碰事件，用以決定觸碰位置。電極陣列的材料可選自奈米碳管(CNTs)或石墨烯。奈米碳管係為具有圓柱形奈米結構的碳之同素異形體。特定而言，因為其非凡的導熱性及機械與電性特性，奈米碳管可應用作為各種結構材料的添加劑。另一方面，有證據顯示在徑向上其相當軟。奈米碳管之徑向彈性對於奈米碳管複合材料特別重要，其中在複合材料結構上施加負載之下內嵌的碳管在橫向上受到大幅度的變形。石墨烯具有許多非凡的特性。其強度比強度最高的鋼還要高約100倍。其有效地導熱及電且近乎透明。奈米碳管係為本質上強度最高的材料中之其中一者。奈米碳管係為石墨烯的長形中空圓柱體。雖然石墨烯薄片具有二維對稱，但奈米碳管按幾何學在軸向及徑向上具有不同特性。奈米碳管在軸向上的強度非常高已被證明。已得知其楊氏模數介於270-950GPa，抗拉強度介於11-63GPa。第一圖係根據本發明之一實施例之手持電子裝置的透視示意圖。手持電子裝置包含外殼，其將包含積體電路晶片之不同的電性元件封在其中。手持電子裝置亦包含設置於外殼內且可透過外殼的開孔視得的顯示器。顯示器提供文字、符號或圖形形式的視覺資訊。為了產生使用者輸入，手持電子裝置可包含感測陣列，其係為位於顯示器前方的透明輸入面板。當目標例如手指橫跨感測陣列表面移動時，例如從在陣列上保持一特定位置的目標以線性的、徑向的、旋轉的等等方式移動及/或用手指在陣列上輕敲，感測陣列會產生輸入訊號。在大多數的情況中，感測陣列允許使用者在圖形使用者介面中藉由單純透過手指觸碰顯示螢幕而初始移動。例如，感測陣列識別顯示器上的該觸碰及觸碰位置，而手持電子裝置 之解譯控制器將該觸碰解譯，並在之後基於該觸碰事件實施動作。根據一實施例，上述感測陣列係為多點觸碰感測裝置，其具有同時感測多個接觸點並向手持電子裝置之控制器報告該多點觸碰的能力。於一實作中，感測陣列係為多點電容式觸控螢幕，其可分為數個獨立區域。一般為透明的感測點係散佈於感測陣列的四周，每個感測點代表顯示器表面上的不同位置。感測點可位於一格柵或一像素陣列中，其中每個像素化的感測點能夠產生一訊號。每當一目標位於感測點上方時會產生該訊號。當一目標放置於多個感測點上方時，可產生多個訊號。感測點一般將觸控螢幕平面映射成座標系統例如笛卡爾座標系統或極座標系統。
手持電子裝置可設計成用以識別施加到感測陣列420之手勢，感測陣列420係耦合至控制單元，且用以基於該手勢控制手持電子裝置的方位。於一實施例中，感測陣列420係配置於手持電子裝置的前側上，以用於感測手持電子裝置的前側表面之觸碰事件。於一實施例中，感測陣列420係配置於手持電子裝置的後側上，以用於感測手持電子裝置的後側表面之觸碰事件。手勢可透過不同特定的手指動作來做出。手持電子裝置可包含手勢操作程式(應用程式)230，其可為作業系統或獨立應用程式的一部分。手勢操作程式230一般包含指令集合，其識別手勢的出現並通知一或多個軟體代理者關於該手勢及/或為回應該手勢要進行何種作動。
於一實施例中，感測輸入裝置係映射至顯示器。當映射時，感測輸入裝置上的點會與顯示器上的點重疊，亦即具有相同座標(x及y)。因此，當使用者觸碰感測輸入裝置表面時，其將會看起來很像使用者正在觸碰顯示器的相同位置處的影像。如圖所示，感測陣列係分成若干獨立且空間上可區分的感測點(或區域)，其位於各自的元件內。感測點一般是散佈於各自的元件的四周，每個感測點代表元件表面上的不同位置。感測點的數量及配置一般取決於觸碰感測表面之期望解析度。於此情況中，每當手指位於感測點上方時會產生一訊號。如此領域中具通常知識者所應得以領會，一已知時間框中訊號的數量、組合及頻率可表示手指或手掌在裝置表面上的尺寸、位置、方向、速度、加速度及壓力。作為實例，控制系統可為位於裝置外殼內的微控制器。
於感測點所產生的訊號可用以決定使用者想要如何移動顯示器上所顯示之網頁或虛擬物件。作為實例，與裝置接觸的手部之每個部位會產生一接觸區塊。每個接觸區塊會涵蓋數個感測點，因此產生數個訊號。該些訊號可群組在一起以形成代表使用者正在如何移動虛擬物件或網頁的訊號。於一實施例中，目前訊號及上一訊號之間的差異可表示使用者期望執行移動網頁的功能。接觸區塊之間的改變可進一步表示特定移動訊號。觸碰表面係分為一或多個按鈕區域，其代表裝置之區域，當其被選擇時會執行與該按鈕區域相關聯之特定按鈕功能。按鈕區域之位置及尺寸亦可客製化。例如，上一頁、下一頁等等。客製化可由使用者及/或裝置實施。
手指具有指紋，指紋係人類或其他靈長類動物的手部之任一部分的磨擦脊之按壓痕跡。指紋是用以識別個人並確認其身份的許多形式生物特徵之其中一者。磨擦脊係為手指上的表皮的凸起部位。這些有時候稱為「表皮脊」。當手指位於電容感測器上時例如於觸控板上時，指紋將會因為指紋的圖案而造成不同點有不同的電容。電容感測器利用與電容相關聯之原理，以形成指紋影像。在此成像方法中，每個感測陣列像素作用為平行板電容器之其中一個板，真皮層(其為導電的)作用為另一板，非導電的表皮層則作用為介電層。於一實例中，平行板電容器中之其中一個板包含選自奈米碳管、石墨烯、導電聚合物或其組合之材料。如上所述，奈米碳管在複合材料結構上施加負載之下在橫向上會受到大幅度的變形。石墨烯的強度比強度最高的鋼還要高約100倍。兩者均可有效地導電且近乎透明。被動式電容感測器係利用以上所概述之原理形成皮膚真皮層上的指紋圖案影像。每個感測器像素係用以測量陣列中的該點處之電容。因真皮層與谷部中的感測元件之間的體積內含空氣間隔，故電容會在指紋的脊部與谷部之間變化。表皮及感測元件區域的介電常數均為已知數值。所測量的電容數值接著用以分辨指紋脊部及谷部。當在識別模式或樣本擷取模式時，手勢應用程式會關閉(失效)，安全模組200記錄指紋所造成之電容圖案。因此，擷取了指紋的樣本。每個接觸區塊會涵蓋數個感測點，因此產生數個訊號。該些訊號可群組在一起以形成代表指紋圖案的訊號。電子裝置係提供有控制單元及觸控板，其具有耦合至控制單元之感測陣列，其中電子裝置包含耦合至控 制單元之安全模式及操作模式。
第二圖係根據本發明之一實施例的操作方法。於流程900中，指紋樣本係藉由感測手指電容圖案並使手勢應用程式失效而預備。本方法一般從流程1000開始，其中該裝置處於待機狀態。該裝置係於安全模式，沒有人可以在無指紋之情況下操作該裝置。於安全模式中，手勢應用程式未啟動或係失效(關閉)，安全模組200提取手指之每個點之電容，藉此於流程1100產生偵測電容圖案。電容圖案係與樣本電容相比較，以決定是否解鎖該裝置(流程1200)。若匹配，該裝置係被解鎖(流程1300)。在解鎖該裝置例如行動電話之後，其切換至操作模式或觸控感測模式，且其待機以等待訊號輸入(流程1400)，手勢應用程式啟動。待機一般係暗指該裝置處於準備就緒狀態，等待某件事發生，亦即使用者初始一動作。接續流程1400，程序繼續到流程1500，其中要進行一判定，該判定係關於使用者是否在觸碰該裝置。此一步驟一般係以觸碰感測裝置及一控制系統完成，當手接近該裝置時該觸碰感測裝置能夠產生訊號，該控制系統係配置成用以監控該觸碰感測裝置的活動。若判定使用者並未正在觸碰該裝置，則程序繼續回到流程1400，藉此使該裝置保持待機。若判定使用者正在觸碰該裝置，則程序繼續至流程1600，其中該觸碰被判定。虛擬付款工具300係儲存於行動電話以進行交易，其中該交易係藉由使用者手指電容所產生之安全圖案來確認。虛擬付款工具300係耦合至中央控制IC 100。
於一實施例中，一旦第二位置被判定，程序會繼續至流程1700，至少二感測點訊號係由控制器所偵測。接續流程1700，程序繼續到流程1800，其中觸碰事件係被監控，控制訊號係基於觸碰事件產生。控制訊號可用以通知該裝置內的應用程式軟體以移動螢幕上所顯示之虛擬物件或網頁，以取代藉由按鍵、游標或觸控筆來移動網頁。於一實例中，請參照第三圖，安全裝置包含形成在同一層上之指紋X方向感測線3400及指紋Y方向感測線3500。隔離層3600係形成在指紋Y方向感測線3500上以用於隔離指紋X方向感測線3400及指紋Y方向感測線3500。連接層3700係形成在隔離層3600上，以用於連接指紋X方向感測線3400。於此情況中，指紋X方向感測線3400及指紋Y方向感測線3500係以氧化銦錫(ITO)、奈米碳管、石墨烯、導電聚合物或其組合形成。 於一實例中，指紋X方向感測線3400及指紋Y方向感測線3500係形成在第二導電線(電極)3300上，第二導電線(電極)3300係形成在有機發光層3200上。有機發光層3200係形成在基板3000上的第一導電線(電極)3100上。第二導電線(電極)3300及第一導電線(電極)3100係以氧化銦錫(ITO)、奈米碳管、石墨烯、導電聚合物或其組合形成。被動式電容感測器係利用以上所概述之原理形成指紋圖案影像。電容會在指紋的脊部與谷部之間變化。所測量的電容數值接著用以分辨指紋脊部及谷部。
處理器可實施於單一晶片、多晶片或多個電性元件上。例如，不同的結構可用於處理器，包含專用或內嵌處理器、單一目的處理器、控制器、特殊應用積體電路(Application-specific integrated circuit，ASIC)等等。於大多數的情況中，處理器與作業系統一起操作以執行電腦模式並產生且利用資料。作業系統可對應於已知的作業系統例如OS/2、DOS、Unix、Linux及Palm OS。記憶體提供一儲存電腦碼的地方，記憶體可包含唯讀記憶體、隨機存取記憶體、硬碟、快閃記憶體及/或其類似。顯示器一般係配置成用以顯示圖形使用者介面，其在電子裝置的使用者與運行於其上的作業系統或應用程式之間提供一容易使用的介面。電子裝置亦包含觸控螢幕，其在操作上耦合至處理器。觸控螢幕係配置成用以從外面傳送資料至該裝置內。電子裝置亦包含感測裝置，其在操作上耦合至處理器。感測裝置亦可用以發出網頁移動命令。
手持裝置之實例包含個人數位助理、行動電話、媒體播放器、遊戲機、相機、全球定位系統接收器及其類似。因此，使用者可藉由在感測陣列上直接移動手指而移動顯示在頁面上的網頁、影像或文件。使用者可直接用手或使用者手指移動顯示在顯示器上之網頁、文字、影像、圖示。
第四圖係根據本發明之另一實施例顯示可攜式裝置之示意圖。具有含觸控面板之顯示器400的可攜式裝置10之主要元件係顯示於第四圖。於此實施例中，可攜式裝置10更包含指紋識別模組350，用以透過使用者的指紋認證使用者之身份。如第五圖所示，指紋識別模組350包含指紋偵測模組352，用以當使用者之手指按壓可攜式裝置10之觸控板370上的偵測區域時，獲得指紋 圖案之影像資料。指紋偵測模組352包含超音波傳送器354、超音波接收器(超音波感測器)356及轉換器358。超音波傳送器354係配置成用以產生超音波以偵測使用者的指紋。指紋的脊部及谷部之間的間隔會改變，上述間隔係大於超音波傳送器354所產生的超音波波長。超音波傳送器354係以20千赫茲到若干吉赫茲的頻率運作。超音波接收器(超音波感測器)356係用於感測使用者手指所反射的超音波之超音波回波訊號。轉換器358係適於將超音波接收器356所接收的超音波回波訊號轉換成數位訊號。轉換器358將類比超音波資料轉換成數位資料。例如，轉換器358可包含類比數位轉換器(ADC，analog-to-digital converter)。超音波傳送器354及超音波接收器356係設置於顯示器400之下方，如第六圖所示。於一實施例中，指紋識別模組350亦包含反射回波處理器或處理模組(影像處理器)360，用以處理影像資料，以產生一掃描(反射)指紋圖案並將該掃描(反射)指紋圖案與一儲存在可攜式裝置10內之預先儲存的圖案比較，以驗證影像資料，以及一安全處理器362，用以產生一交易碼，以基於影像資料的驗證而授權交易。反射回波處理器360可藉由對數位超音波資料進行影像處理而獲得影像資料。詳細而言，反射回波處理器130可藉由實施解調(demodulation)及抽樣(decimation)之至少一者而實施超音波資料的影像處理，藉此產生複數個影像資料。在數位訊號處理中，抽樣係減少訊號的取樣速率的程序。反射回波處理器360及安全處理器362可整合成特定數位處理器。於一實施例中，指紋識別模組350可包含一數位運算元件，其包含數位處理器及用以儲存指令及資料之記憶體，數位運算元件係配置成在操作上耦合至超音波接收器356(轉換器358)，以計算使用者之指紋。超音波傳送器354可為超音波微機電系統(MEMS)裝置，其包含壓電薄膜裝置(壓電晶體)，用以產生超音波。壓電薄膜裝置係由超音波微機電系統(MEMS)裝置之換能器(transducer)所產生的電流所驅動。
如第六圖所示，超音波傳送器354及超音波接收器356係配置於顯示器400之指紋偵測區域(FDA)402之下方。從超音波傳送器354發射出來的超音波係傳送至目標的表面，接著從目標表面反射離開，接續由超音波接收器356所接收。轉換器358係用以將超音波回波訊號轉換成數位訊號。例如，超音波傳送器354及超音波接收器356係設置於顯示器400之下方。例如，超音波傳送器354可產生複數個不同的超音波波長。具有觸控面板之顯示器400包含 像素412的陣列。每個像素412包含三個子像素。於某些實施例中，每個子像素可對應於特定顏色例如紅色、綠色或藍色。像素412及子像素可配置成一沿著水平軸及垂直軸的重複圖案，水平軸及垂直軸大體上互相垂直。子像素可具有大體上矩形形狀、方形、圓形、橢圓形或鋸齒形形狀。每個像素412具有水平像素間距，其可定義為沿著水平軸的兩個相鄰像素之對應特徵之間的距離。每個像素412亦具有垂直像素間距，其可定義為沿著垂直軸的兩個相鄰像素之對應特徵之間的距離。於某些實施例中，水平像素間距可大約為50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米或任何適當尺寸。於某些實施例中，垂直像素間距可大約為50微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米或任何適當尺寸。像素412之水平像素間距或垂直像素間距係小於超音波傳送器354所產生的超音波訊號之波長。對於在25℃由超音波傳送器354所產生的40千赫茲超音波訊號而言，一半波長等於4.25微米。超音波訊號的頻率可選擇成使得當超音波訊號遇到具有觸控面板之顯示器400時不會發生干擾或繞射。換言之，傳播至顯示器400之超音波傳送器354所產生的超音波訊號僅產生兩個互動行為，即反射及透射。在非觸控模式中，使用者手指不會接觸或碰觸顯示面板400之透明基板，指紋識別模組350係啟動且超音波訊號係從超音波傳送器354發射出以產生超音波訊號，其從觸控面板400反射離開並由超音波接收器356所感測或記錄，以形成一背景超音波訊號。背景超音波訊號係由轉換器358轉換，以形成第一數位資料，其可儲存於記憶體359中。於觸控模式中，當使用者之手指位於將顯示面板400封在其中之透明基板上時，指紋識別模組350接著啟動，超音波傳送器354可產生偵測超音波，偵測反射回波訊號係背景訊號及從使用者手指反射離開且由超音波接收器356所傳送及感測或記錄的手指回波訊號之疊加波。偵測反射回波訊號係由轉換器358轉換，以形成第二數位資料，其可儲存於記憶體359中。第二數位資料係由背景過濾器357過濾掉第一數位資料，以回復指紋影像資料。背景過濾器357係用以過濾掉背景回波，以獲得指紋之偵測回波。背景過濾器357係耦合至超音波接收器356，以回復指紋影像資料。反射回波處理器360處理指紋偵測模組352之超音波接收器356所獲得之指紋影像資料，以產生掃描指紋圖案。於一實例中，反射回波處理器360可利用用於掃描指紋圖案之類似拼接演算法。
請參照第七圖，指紋識別模組350包含超音波收發器370，其可包含超音波傳送器及超音波接收器。超音波傳送器及超音波接收器可實施為單一超音波收發器。超音波收發器370係適於接收在傳送具有一畫面速率之未對焦或散焦超音波訊號之後所反射之超音波回波訊號。超音波收發器370產生未對焦或散焦超音波訊號並將所產生的超音波訊號傳送至觸控面板400。例如，未對焦超音波訊號可為平面波，散焦超音波訊號可為扇形球面波。超音波收發器370藉由接收顯示器400所反射之回波訊號而獲得類比形式的超音波資料。反射回波處理器(影像處理器)360係適於藉由處理數位訊號而產生複數個影像資料。反射回波處理器360處理指紋偵測模組352之超音波收發器370所獲得之指紋影像資料，以產生掃描指紋圖案。如以上所提到，反射回波處理器360可利用用於掃描指紋圖案之類似拼接演算法。若因接收為響應傳送散焦超音波訊號而反射的回波訊號，產生了具有不同尺寸之影像資料，則反射回波處理器360可將具有不同尺寸之指紋影像資料編輯成預定尺寸的影像資料。包含指紋偵測模組352之本發明的可攜式裝置10的優點包含超音波收發器能夠超音波感測至觸控面板上指紋的真皮層內，由於表皮層下方的真皮層不易磨壞及玷汙故擷取到的指紋比光學感測所獲得者較為清晰且完整，以及無需包含排列在螢幕內特定位置處的電容矩陣之互動式螢幕。
根據本發明，指紋識別模組350可用作為用以初始交易、解鎖裝置、存取控制或存取遠端伺服器之安全特徵的一部分。於進一步的實施例中，來自指紋識別模組350的資料可用作為加密技術的一部分。安全處理器362產生交易或授權碼以基於指紋圖案影像資料的驗證而授權交易，其中交易碼係透過與讀卡機之接觸式方法或透過近場通訊(NFC)的非接觸式方法傳送。
於一實施例中，可攜式裝置10包含指紋識別模組350，顧客按壓顯示面板400之透明基板以驗證使用者的身份。指紋資料亦可用以加密帳戶資訊。於一實施例中，當顧客將手指按壓至顯示面板400之透明基板時，可攜式裝置的短距無線收發器將會傳送交易訊號至販賣機。此亦授權販賣機從行動電話複製顧客的帳戶檔案。此方法將防止鄰近的某人在傳輸至販賣機的期間攔截短距收發器檔案資料。因皮膚表面不平坦，具有山脊和山谷獨特圖案，處理 器可根據從皮膚反彈的聲波壓力數據來映射指紋，而聲波還可檢測血流，而避免指紋複製，可在掃描指紋取得數毫米深資料。可穿透1mm多厚度面板、或1mm以下玻璃，用超音波的穿透性執行指紋辨識。
對熟悉此領域技藝者，本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本發明之精神。在不脫離本發明之精神與範圍內所作之修改與類似的配置，均應包含在下述之申請專利範圍內，此範圍應覆蓋所有類似修改與類似結構，且應做最寬廣的詮釋。
10‧‧‧可攜式裝置
100‧‧‧中央控制IC
145‧‧‧作業系統
150‧‧‧輸出入(I/O)單元
155‧‧‧其他記憶體
165‧‧‧記憶體
190‧‧‧射頻模組
195‧‧‧揚聲器及麥克風
200‧‧‧安全模組
230‧‧‧手勢操作程式(應用程式)
300‧‧‧虛擬付款工具
350‧‧‧指紋識別模組
400‧‧‧顯示器/觸控板/顯示面板
420‧‧‧(觸碰)感測陣列

Claims (10)

  1. 一種行動通訊裝置，包含：一控制單元；一顯示器，耦合至該控制單元；一超音波傳送器，位於該顯示器下方，用以偵測使用者之一指紋圖案；一超音波接收器，位於該顯示器下方，用以接收來自該指紋圖案之偵測回波，其中指紋之脊部及谷部之間的間隔係大於該超音波傳送器所產生之超音波波長；以及一反射回波處理模組，其產生一指紋資料以響應該偵測回波。
  2. 一種行動通訊裝置，包含：一控制單元；一顯示器，耦合至該控制單元；一超音波傳送器，位於該顯示器下方，用以偵測使用者之一指紋圖案；一超音波接收器，位於該顯示器下方，用以接收來自該指紋圖案之偵測回波；以及一反射回波處理模組，其產生一指紋資料以響應該偵測回波。
  3. 一種行動通訊裝置，包含：一控制單元；一顯示器，耦合至該控制單元；一超音波微機電系統傳送器，位於該顯示器下方，用以偵測使用者之一指紋圖案；一超音波接收器，位於該顯示器下方，用以接收來自該指紋圖案之偵測回 波；以及一反射回波處理模組，其產生一指紋資料以響應該偵測回波。
  4. 如請求項1、2或3所述之行動通訊裝置，其中該行動通訊裝置包含耦合至該控制單元之一安全模式及一操作模式。
  5. 如請求項1、2或3所述之行動通訊裝置，更包含一虛擬付款工具，儲存於該行動通訊裝置內用以實施一交易，其中該交易係透過該指紋圖案進行驗證。
  6. 如請求項1、2或3所述之行動通訊裝置，其中該反射回波處理模組藉由實施解調及抽樣之至少一者來實施該偵測回波的超音波資料的影像處理，藉此產生複數個影像資料。
  7. 如請求項1或2所述之行動通訊裝置，其中該超音波傳送器係為超音波微機電系統裝置。
  8. 如請求項1或2所述之行動通訊裝置，其中該顯示器之觸控面板的像素之間的間隔係小於該超音波傳送器所產生之該超音波波長，藉此消除像素陣列所配置的格柵所造成的影響。
  9. 如請求項1、2或3所述之行動通訊裝置，更包含一背景過濾器，耦合至該超音波接收器，用以過濾掉一背景回波，以獲得該指紋之該偵測回波並回復指紋影像資料。
  10. 如請求項3所述之行動通訊裝置，其中該使用者之指紋的脊部及谷部之間的間隔係大於該超音波微機電系統傳送器所產生之超音波波長。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI760035B (zh) * 2020-12-22 2022-04-01 大陸商業泓科技（成都）有限公司 顯示裝置
TWI791195B (zh) * 2020-05-07 2023-02-01 聯詠科技股份有限公司 電子電路和用於產生指紋影像的方法
TWI803962B (zh) * 2021-09-03 2023-06-01 台亞半導體股份有限公司 超聲波陣列收發方法及其模組

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI697828B (zh) * 2018-11-29 2020-07-01 宏碁股份有限公司 具備超音波觸控的電子裝置
US11573665B2 (en) * 2021-03-31 2023-02-07 Apple Inc. Beamforming optimization for segmented thin-film acoustic imaging systems incorporated in personal portable electronic devices

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101883209B1 (ko) * 2013-12-12 2018-08-30 퀄컴 인코포레이티드 마이크로기계식 초음파 트랜스듀서 및 디스플레이
US20160335469A1 (en) * 2014-04-10 2016-11-17 Kuo-Ching Chiang Portable Device with Security Module
US10325136B1 (en) * 2015-09-29 2019-06-18 Apple Inc. Acoustic imaging of user input surfaces

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI791195B (zh) * 2020-05-07 2023-02-01 聯詠科技股份有限公司 電子電路和用於產生指紋影像的方法
TWI760035B (zh) * 2020-12-22 2022-04-01 大陸商業泓科技（成都）有限公司 顯示裝置
TWI803962B (zh) * 2021-09-03 2023-06-01 台亞半導體股份有限公司 超聲波陣列收發方法及其模組

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