TWI597669B

TWI597669B - 指紋感測器

Info

Publication number: TWI597669B
Application number: TW105115412A
Authority: TW
Inventors: 劉子維
Original assignee: 晨星半導體股份有限公司
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-09-01
Also published as: TW201741930A; US10339356B2; US20170337411A1

Description

指紋感測器

本發明係關於一種指紋感測器，尤指一種具有以不垂直方式交錯之驅動電極以及感測電極之電容式指紋感測器。

近年來，隨著科技的進步，資料取得的方式越來越多樣，使得個人隱私資料的保全越來越不容易。傳統確保個人隱私的方式係透過密碼保護，然而使用密碼進行身分認證，不僅密碼容易被洩漏或破解，使用者亦容易忘記密碼，造成諸多不便。藉此，生物辨識技術應運而生。透過人類獨有的生理特徵，例如指紋、虹膜或聲音，辨識特定使用者的身分。由於指紋影像取得容易，具有十指皆可登錄驗証的多重性，且指紋感測器具有體積小、效能高且使用者接受度較高的優點，因此指紋辨識技術越來越獲得重視，並已逐漸應用至各種消費性電子產品中。

在目前指紋感測技術中，電容式指紋感測器由於可與積體電路整合且易於封裝，最為普遍且常用。傳統電容式指紋感測器係由條狀驅動電極與條狀感測電極構成，驅動電極與感測電極並相互交錯形成感應單元，透過感應指紋的波峰與波谷與感應單元的電容變化取得完整指紋影像。

傳統指紋感測器中，任兩相鄰之驅動電極之間的間距係彼此相同，且任兩相鄰之感測電極之間的間距係彼此相同，此係最直觀的設計方式。然而，由於指紋辨識技術在辨識上一般係針對指紋特徵點的相關位置、特徵條紋的角度與方向以及指紋圖像做比對，若欲擷取較密集的影像資訊，傳統指紋感測器必須提高整體辨識的解析度，而無法針對指紋的特定區域擷取較密集的影像資訊。此外，為提高整體辨識的解析度，傳統指紋感測器須進一步縮減驅動電極之間的間距與感測電極之間的間距，但此設計會降低指紋感測器偵測指紋波峰與波谷的耦合電容差異，進而降低感測到的指紋圖像準確度。

本發明之主要目的在於提供一種指紋感測器，以針對不同區域的指紋獲取較密集的指紋圖像資訊，或提高指紋偵測的準確度。

本發明之一實施例提供一種指紋感測器，包括一中央區以及一周邊區。指紋感測器包括複數條第一觸控電極條與複數條第二觸控電極條。第一觸控電極條沿著第一方向依序排列。第二觸控電極條沿著不同於第一方向之第二方向依序排列，且各第一觸控電極條分別與各第二觸控電極條相交錯，以形成複數個交錯處，其中各第一觸控電極條與各第二觸控電極條於各交錯處具有一最大夾角，且對應同一第一觸控電極條且分別位於中央區與周邊區內之兩個最大夾角彼此不相同。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第1圖，第1圖繪示了本發明第一實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第1圖所示，指紋感測器100A具有一指紋辨識區102，且指紋辨識區102可包括一中央區102a以及一周邊區102b。本實施例之周邊區102b圍繞中央區102a，但不限於此。本發明之周邊區102b可設置於中央區102a的至少一側。並且，指紋感測器100A包括複數條第一觸控電極條104以及複數條第二觸控電極條106。第一觸控電極條104沿著第一方向D1依序排列。第二觸控電極條106沿著不同於第一方向D1之第二方向D2依序排列，且各第一觸控電極條104分別與各第二觸控電極條106相交錯，以形成複數個交錯處。第一方向D1與第二方向D2可分別例如為y軸與x軸，但不限於此，且亦可互換。各第一觸控電極條104與各第二觸控電極條106於各交錯處具有一最大夾角 _L，且對應同一第一觸控電極條104之兩個最大夾角 _L彼此不相同。較佳地，此兩不同的最大夾角 _L分別位於中央區102a與周邊區102b內。換言之，中央區102a內之兩相鄰第一觸控電極條104與兩相鄰之第二觸控電極條106圍繞出之第一面積A1會與周邊區102b內之兩相鄰第一觸控電極條104與兩相鄰之第二觸控電極條106圍繞出之第二面積A2不相等。因此，透過同一第一觸控電極條104與不同的第二觸控電極條106具有不同的最大夾角 _L，指紋感測器100A可分別於中央區102a與周邊區102b內具有不同的感測特性。舉例而言，由於中央區102a內之第一面積A1不同於周邊區102b內之第二面積A2，因此可分別於中央區102a與周邊區102b內具有不同的感測解析度，或者可分別於中央區102a與周邊區102b內具有不同的耦合電容差異，但本發明不限於此，兩不同的最大夾角 _L亦可均位於中央區102a或位於周邊區102b內。

於本實施例中，各第一觸控電極條104與各第二觸控電極條106以非垂直方式彼此相交錯，且彼此絕緣，並於各交錯處形成一感應單元108，用以感測對應之指紋圖像。舉例而言，第一觸控電極條104與第二觸控電極條106可分別為驅動電極與感測電極，且第一觸控電極條104設置於第二觸控電極條106與手指之間，但不限於此，亦可互換。第一觸控電極條104與第二觸控電極條106可設置於基板110的同一側，且兩者之間可形成有絕緣層(圖未示)，以電性絕緣兩者。或者，第一觸控電極條104與第二觸控電極條106可分別形成同一基板的兩相對側上，或分別形成於不同基板上並透過黏著層接合，但本發明不限於此。

請參考第2圖，且一併參考第1圖，第2圖繪示了本發明第一實施例之第一觸控電極條與第二觸控電極條的俯視示意圖。如第1圖與第2圖所示，複數條第一觸控電極條104可彼此平行設置，且各第一觸控電極條104可分別沿一第一方向D1之直線對稱，使各第一觸控電極條104的中心點沿著第一方向D1設置。對應同一第一觸控電極條104之最大夾角 _L從第一觸控電極條104的中心點朝兩端逐漸變大。具體而言，各第一觸控電極條104可分別為弧狀。舉例而言，弧狀之各第一觸控電極條104的中心點與其一端在第一方向D1上的偏移量可為例如約10微米，但不限於此。如圖所示，複數條第一觸控電極條104可至少區分為第一部分PA1與第二部分PA2。第一部分PA1中之第一觸控電極條104的第一側邊分別朝向第一方向D1彎曲，第一部分PA1之第一觸控電極條104相對於第一側邊之第二側邊則是面向第一方向D1的相反方向，使得第一部分PA1之第一觸控電極條104之第一側邊與第二側邊分別為凹側邊與凸側邊。因此，對應第一部分PA1之最大夾角 _L係夾設於第一部分PA1之第一觸控電極條104的第二側邊與第二觸控電極條106之間。相反地，第二部分PA2中之第一觸控電極條104相對於第一側邊之第二側邊分別朝向第一方向D1的相反方向彎曲，其第一側邊則是面向第一方向D1，使得第二部分PA2之第一觸控電極條104的第一側邊與第二側邊分別為凸側邊與凹側邊。第二部分PA2與第一部分PA1可依序沿著第一方向D1設置，使第一部分PA1之第一觸控電極條104凸出之第二側邊面對第二部分PA2之第一觸控電極條104凸出的第一側邊。因此，第二部分PA2之最大夾角 _L係夾設於第二部分PA2之第一觸控電極條104的第一側邊與第二觸控電極條106之間。較佳地，第一部分PA1與第二部分PA2可對稱於指紋辨識區102的中心點。於另一變化實施例中，第一部分PA1與第二部分PA2之第一觸控電極條104的第一側邊可均為凸側邊或均為凹側邊。值得說明的是，儘管第一部分PA1與第二部分PA2之第一觸控電極條104的彎曲方向不同，但透過彎曲的設計，第一部分PA1與第二部分PA2之第一觸控電極條104與第二觸控電極條106的最大夾角 _L可從第一觸控電極條104的中心點朝兩端逐漸增加，使得中央區102a內的最大夾角 _L小於周邊區102b內的最大夾角 _L。

此外，鄰近指紋辨識區102之中心點的兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距(pitch)可不同於遠離指紋辨識區102之中心點的兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距，即鄰近與遠離指紋辨識區102之中心點之第一觸控電極條104之節距並不相同。於本實施例中，第一部分PA1中鄰近第二部分PA2之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距大於第一部分PA1中遠離第二部分PA2之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距，且第二部分PA2中鄰近第一部分PA1之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距大於第二部分PA2中遠離第一部分PA1之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距。具體而言，第一部分PA1之第一觸控電極條104可進一步包括第一子部分SP1與第二子部分SP2，第一子部分SP1係位於第二子部分SP2與第二部分PA2之間，例如：第一子部分SP1可橫跨中央區102a，第二子部分SP2則位於周邊區102b內，但本發明不限於此。第一子部分SP1中兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間具有一第一節距P1，第二子部分SP2之兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間具有一第二節距P2，且第一節距P1大於第二節距P2。因此，相較於節距較小之第二子部分SP1，節距較大之第一子部分SP1較鄰近第二部分PA2，較佳地可較接近指紋辨識區102的中心點。舉例而言，本實施例之第一子部分SP1之兩相鄰之第一觸控電極條104之間距與第二子部分SP2之兩相鄰之第一觸控電極條104之間距彼此相同，但第一子部分SP1之各第一觸控電極條104之寬度係大於第二子部分SP2之各第一觸控電極條104之寬度，因此第一節距P1可大於第二節距P2。第一子部分SP1之各第一觸控電極條104之寬度可例如約為50微米，第二子部分SP2之各第一觸控電極條104之寬度可例如為30微米，且兩相鄰之第一觸控電極條104之間距可例如為20微米，因此第一節距P1可例如為70微米，第二節距P2可例如為50微米。但本發明並不限於此設計方式。於另一變化實施例中，第一節距P1大於第二節距P2之設計方式亦可為第一子部分SP1之各第一觸控電極條104之寬度與第二子部分SP2之各第一觸控電極條104之寬度相同，且第一子部分SP1之兩相鄰之第一觸控電極條104之間距大於第二子部分SP2之兩相鄰之第一觸控電極條104之間距。

同樣地，第二部分P2可進一步包括第三子部分SP3與第四子部分SP4。本實施例之第三子部分SP3係位於第四子部分SP4與第一部分PA1之間，例如：第三子部分SP3可橫跨中央區102a，第四子部分SP4則位於周邊區102b內。第三子部分SP3中之兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間具有第三節距P3，第四子部分SP3中之兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間具有第四節距P4，且第三節距P3大於第四節距P4，因此相較於節距較小之第四子部分SP4，節距較大之第三子部分SP3較鄰近第一部分P1，較佳地可較接近指紋辨識區102的中心點。更佳地，第一節距P1可與第三節距P3相同，且第二節距P2可與第四節距P4相同。由於第二部分PA2之第三節距P3大於第四節距P4的設計方式係與第一部分PA1相同，因此不多贅述。於另一變化實施例中，各第一節距P1、各第二節距P2、各第三節距P3與各第四節距P4亦可依據特定設計而分別彼此不相同。

再者，本實施例之第二觸控電極條106雖與第一觸控電極條104排列於不同的方向上，但可具有相同的結構。具體來說，第二觸控電極條106亦可為弧狀，且彼此平行設置。因此，第二觸控電極條106與第一觸控電極條104的最大夾角 _L亦可從第二觸控電極條106的中心點朝兩端逐漸增加，使得中央區102a內的最大夾角 _L與周邊區102b內的最大夾角 _L有更明顯的差異。各第二觸控電極條106可分別對稱於第二方向D2，使各第二觸控電極條106的中心點沿著第二方向D2設置。舉例而言，弧狀之各第二觸控電極條106的中心點與其一端在第二方向D2上的偏移量可分別為約10微米，但不限於此。相交錯之第一觸控電極條104與第二觸控電極條106的至少其中之一可為弧狀。於又一變化實施例中，相交錯之第一觸控電極條104與第二觸控電極條106的其中之一為弧狀，且相交錯之第一觸控電極條104與第二觸控電極條106的其中之一可為直條狀。

第二觸控電極條106可包括第三部分PA3以及第四部分PA4。第三部分PA3之第二觸控電極條106的第三側邊分別朝向第二方向D2彎曲，其相對於第三側邊之第四側邊則是面向第二方向D2的相反方向，使得第三部分PA3之第二觸控電極條106之第三側邊與第四側邊分別為凹側邊與凸側邊。相反地，第四部分PA4之第二觸控電極條106的第三側邊與第四側邊分別為凸側邊與凹側邊。第四部分PA4與第三部分PA3可依序沿著第二方向D2設置，且第三部分PA3之第二觸控電極條106凸出之第四側邊面對第四部分PA4之第二觸控電極條106凸出的第三側邊。較佳地，第三部分PA3與第四部分PA4亦可對稱於指紋辨識區102的中心點。於另一變化實施例中，第三部分PA3與第四部分PA4之第二觸控電極條106的第三側邊可均為凸側邊或均為凹側邊。

於本實施例中，第三部分PA3與第四部分PA4之第二觸控電極條106亦可分別具有不同的節距。第三部分PA3中鄰近第四部分PA4之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距大於第三部分PA3中遠離第四部分PA4之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距，且第四部分PA4中鄰近第三部分PA3之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距大於第四部分PA4中遠離第三部分PA3之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距。具體來說，第三部分PA3之第二觸控電極條106可分別包括第五子部分SP5以及第六子部分SP6，其中第五子部分SP5設置於第六子部分SP6與第四部分PA4之間，例如第五子部分SP5可橫跨中央區102a，第六子部分SP6則位於周邊區102b內。第五子部分SP5中兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間之第五節距P5可大於第六子部分SP6中兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間之第六節距P6，因此相較於節距較小之第六子部分SP6，節距較大之第五子部分SP5較鄰近第四部分PA4，較佳地可較接近指紋辨識區102的中心點。本實施例之第五子部分SP5之各第二觸控電極條106之寬度係與第六子部分SP6之各第二觸控電極條106之寬度相同，但第五子部分SP5之兩相鄰之第二觸控電極條106之間距係大於第六子部分SP6之兩相鄰之第二觸控電極條106之間距，因此第五節距P5可大於第六節距P5。舉例而言，第五子部分SP5之兩相鄰之第二觸控電極條106之間距可例如為50微米，第六子部分SP6之兩相鄰之第二觸控電極條106之間距可例如為30微米，且各第二觸控電極條106之寬度可例如約為20微米，因此第五節距P5可例如為70微米，第六節距P6可例如為50微米。但本發明並不限於此設計方式。於另一變化實施例中，第五節距P5大於第六節距P6之設計方式亦可為第五子部分SP5之兩相鄰之第二觸控電極條106之間距與第六子部分SP6之兩相鄰之第二觸控電極條106之間距相同，且第五子部分SP5之各第二觸控電極條106之寬度大於第六子部分SP6之各第二觸控電極條106之寬度。

第四部分PA4之第二觸控電極條106可分別包括第七子部分SP7以及第八子部分SP8，其中第七子部分SP7設置於第八子部分SP8與第三部分PA3之間，例如第七子部分SP7可橫跨中央區102a，第八子部分SP8則位於周邊區102b內。第七子部分SP7中兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間之第七節距P7可大於第八子部分SP8中兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間之第八節距P8。因此，相較於節距較小之第八子部分SP8，節距較大之第七子部分SP7較鄰近第三部分PA3，較佳地可較接近指紋辨識區102的中心點。由於第四部分PA4之第七節距P8大於第八節距P8的設計方式係與第三部分PA3相同，因此不多贅述。於本實施例中，第五節距P5與第七節距P7可彼此相同，第六節距P6可與第八節距P8彼此相同。並且，第五節距P5可與第一節距P1相同，且第六節距P6可與第二節距P2相同，但本發明不限於此。於另一變化實施例中，第五節距P5亦可不同於第一節距P1，及/或第六節距P6可不同於第二節距P2。或者，各第五節距P5、各第六節距P6、各第七節距P7與各第八節距P8亦可依據特定設計而分別彼此不相同。

下文將進一步詳述本實施例之指紋感測器的功效。由於本實施例之第一部分PA1與第三部分PA3之交錯區域係與第一部分PA1以及第四部分PA4之交錯區域、第二部分PA2以及第三部分PA3之交錯區域以及第二部分PA2以及第四部分PA4之交錯區域呈對稱關係，因此下文以第一部分PA1與第三部分PA3之交錯區域為例作說明，但不限於此。於本實施例之指紋感測器100A中，由於第一觸控電極條104與第二觸控電極條106均設計為弧狀，且位於中央區102a內之第一子部分SP1的第一節距P1較位於周邊區102b內之第二子部分SP2之第二節距P2大，因此中央區102a內之第一子部分SP1之兩相鄰第一觸控電極條104與第五子部分SP5之兩相鄰之第二觸控電極條106所圍繞出的第一面積A1係大於周邊區102b內之第二子部分SP2之兩相鄰第一觸控電極條104與第五子部分SP5之兩相鄰第二觸控電極條106所圍繞出的第二面積A2。如此一來，當手指按壓於指紋感測器100A上時，手指與中央區102a內的第一面積A1的耦合電容較大，使得中央區102a內的感應單元108所感應到指紋波峰與波谷之間的耦合電容差異大於周邊區102b內對應第五子部分SP5的感應單元108所感應到的耦合電容差異，進而提升中央區102a內的指紋感測器100A的靈敏度。並且，由於周邊區102b內之第二子部分SP2之第二節距P2較小，因此周邊區102b內之單位面積的感應單元108的數量大於中央區102a內之單位面積的感應單元108的數量，也就是周邊區102b內的感應單元108的配置密度較高，使指紋感測器100A於周邊區102b內具有較高的解析度。儘管第二節距P2較小，使對應第二子部分SP2之耦合電容差異較低，但由於第二觸控電極條106亦為弧狀，因此第二子部分SP2之第一觸控電極條104與第五子部分SP5之第二觸控電極條106的最大夾角 _L大於第一子部分SP1之第一觸控電極條104與第五子部分SP5之第二觸控電極條106的最大夾角 _L，進而有效地提升第二面積A2，並彌補對應第二子部分SP2之耦合電容差異，以均勻化中央區102a與周邊區102b內的耦合電容差異。更進一步而言，雖然第六子部分SP6的第六節距P6亦小於第五子部分SP5之第五節距P5，使位於周邊區102b角落的第二子部分SP2之兩相鄰第一觸控電極條104與第六子部分SP6之兩相鄰之第二觸控電極條106所圍繞出的第三面積A3較小，但第二子部分SP2與第六子部分SP6交錯區域係鄰近第一觸控電極條104與第二觸控電極條106的端點，因此第二子部分PA2之第一觸控電極條104與第六子部分SP6之第二觸控電極條106的最大夾角 _L係大於第二子部分SP2之第一觸控電極條104與第五子部分SP5之第二觸控電極條106的最大夾角 _L，使得第二子部分SP2與第六子部分SP6交錯區域內的耦合電容差異可受到彌補。如此還可有效地均勻化周邊區102b內的耦合電容差異。因此，本實施例之指紋感測器100A可在提高指紋感測器100A周邊區102b的解析度的情況下透過調整周邊區102b內之最大夾角 _L來均勻化整個指紋感測器100A的耦合電容差異。

請進一步參考第3圖，第3圖繪示了指紋對應指紋感測器的關係示意圖。如第3圖所示，指紋FP可具有複數個特徵區域R1、R2、R3、R4。舉例而言，特徵區域R1可為指紋FP的中心點，特徵區域R2可為指紋FP條紋的分叉點，特徵區域R3可為指紋FP條紋的端點，特徵區域R4可為指紋FP條紋的三角點。於本實施例中，特徵區域R1、R2、R3可位於中央區102a內，特徵區域R4可位於周邊區102b內。值得說明的是，在進行指紋FP辨識時會針對指紋FP特定區域內的特徵區域R1、R2、R3、R4以及整個指紋FP的圖像作辨識，因此本實施例之指紋感測器100A可在維持一定解析度的情況下提高耦合電容差異，使得指紋感測器100A偵測位於中央區102a與周邊區102b內之特徵區域R1、R2、R3、R4時可具有均勻的耦合電容差異，以提高指紋FP圖像的準確度，且同時透過提高周邊區102b的解析度來獲取較多位於周邊區102b內的指紋FP圖像資訊，以提高指紋FP辨識度。

本實施例之指紋感測器並不以上述實施例為限。下文將依序介紹本發明之其它變化實施例之指紋感測器，且為了便於比較各變化實施例之相異處並簡化說明，在下文之各變化實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各變化實施例之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。

請參考第4圖，第4圖繪示了本發明第一實施例之第一變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第4圖所示，相較於上述實施例，於本變化實施例所提供之指紋感測器100B中，第一部分PA1’中鄰近第二部分PA2’之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距小於第一部分PA1’中遠離第二部分PA2’之任兩相鄰之第一觸控電極條106之中心點之間的節距，且第二部分PA2’中鄰近第一部分PA1’之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距小於第二部分PA2’中遠離第一部分PA1’之任兩相鄰之第一觸控電極條104之中心點之間的節距。具體而言，鄰近第二部分PA2’之第一子部分SP1’之各第一節距P1’係小於遠離第二部分PA2’之第二子部分SP2’之各第二節距P2’，且鄰近第一部分PA1’之第三子部分SP3’之各第三節距P3’小於遠離第一部分PA1’之第四子部分SP4’之各第四節距P4’。同樣地，本實施例之第三部分PA3’中鄰近第四部分SP4’之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距小於第三部分PA3’中遠離第四部分PA4’之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距，且第四部分PA4’中鄰近第三部分PA3’之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距小於第四部分PA4’中遠離第三部分PA3’之任兩相鄰之第二觸控電極條106之中心點之間的節距。也就是說，第五子部分SP5’之各第五節距P5’係小於第六子部分SP6’之各第六節距P6’，且第七子部分SP7’之各第七節距P7’小於第八子部分SP8’之各第八節距P8’。

於本實施例之指紋感測器100B中，由於中央區102a內之各第一節距P1’、各第三節距P3’、各第五節距P5’與各第七節距P7’分別小於周邊區102b內之各第二節距P2’、各第四節距P4’、各第六節距P6’與各第八節距P8’，因此中央區102a內之兩相鄰第一觸控電極條104與兩相鄰之第二觸控電極條106所圍繞出的第一面積A1’係小於周邊區102b內之兩相鄰第一觸控電極條104與兩相鄰第二觸控電極條106所圍繞出的第二面積A2’。藉此，周邊區102b內之單位面積的感應單元108’的數量小於中央區102a內之單位面積的感應單元108’的數量，也就是說中央區102a內之第一觸控電極條104的佈置密集度可被提高，進而增加指紋感測器100B於中央區102a內的解析度。因此，本實施例之指紋感測器100B可提高對應中央區102a之指紋被擷取的圖像解析度，以獲得較多位於中央區102a內之指紋的特徵區域，以提高指紋辨識度。

請參考第5圖，第5圖繪示了本發明第一實施例之第二變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第5圖所示，相較於第一變化實施例，在本變化實施例所提供之指紋感測器100C中，各第二觸控電極條106”分別為直條狀。於另一變化實施例中，中央區102a內之兩相鄰第一觸控電極條104之中心點之間的節距亦可大於周邊區102b內之兩相鄰第一觸控電極條104之中心點之間的節距。

本發明之第一觸控電極條與第二觸控電極條並不限為弧狀，亦可為其他形狀，以達到非垂直方式相交錯的目的。請參考第6圖，第6圖繪示了本發明第一實施例之第三變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第6圖所示，相較於第二變化實施例，本變化實施例所提供之指紋感測器100D的第一觸控電極條104D為彎折狀。具體而言，各第一觸控電極條104D包括複數條第一條狀部104D1以及複數條第二條狀部104D2，且各第一條狀部104D1與各第二條狀部104D2沿著第二方向D2交替設置並串聯，以形成一彎折狀之第一觸控電極條104D。各第一條狀部104D1沿著不平行且不垂直於第一方向D1與第二方向D2之第三方向D3延伸，且各第二條狀部104D2沿著不平行且不垂直於第一方向D1與第二方向D2之第四方向D4延伸。於本實施例中，第三方向D3係不同於第四方向D4。舉例而言，第三方向D3與第一方向D1的夾角小於90度，而第四方向D4與第一方向D1的夾角大於90度。並且，各第二觸控電極條106”係分別與對應之第一條狀部104D1或對應之第二條狀部104D2交錯，使得第一觸控電極條104D與第二觸控電極條106”以非垂直方式相交錯。由於各第一觸控電極條104D與各第二觸控電極條106”於各交錯處的最小夾角小於90度，因此相較於各第一觸控電極條104D與各第二觸控電極條106”以垂直方向相交錯，本實施例之各第一觸控電極條104D與各第二觸控電極條106”之間的耦合電容較大，故各感應單元108D可具有較大的感應量，進而提升指紋感測器100D的指紋辨識度。於另一變化實施例中，各第二觸控電極條106”亦可於第一條狀部104D1與第二條狀部104D2之交界處與各第一觸控電極條104D交錯。

請參考第7圖，第7圖繪示了本發明第一實施例之第四變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第7圖所示，相較於第三變化實施例，本變化實施例所提供之指紋感測器100E的第一觸控電極條104E與第二觸控電極條106”均為直條狀。並且，第一觸控電極條104E係沿著第四方向延伸，而與第二觸控電極條106”以非垂直方式相交錯，也就是各第一觸控電極條104E與各第二觸控電極條106”於各交錯處的最小夾角小於90度，因此各感應單元108E亦可具有較大的感應量。

請參考第8圖，第8圖繪示了本發明第五變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第8圖所示，於本實施例所提供之指紋感測器100F中，各第一觸控電極條104F包括一主軸112以及複數個分支組114，各第二觸控電極條106F包括複數個彎折結構116以及複數條連接線118。另外，於同一第一觸控電極條104F中，各分支組114包括兩分支部114a，分別從主軸112的兩側延伸出，且彼此不平行。於同一第二觸控電極條106F中，彎折結構112連接於兩相鄰之連接線118之間，使彎折結構116與連接線118串聯成一第一觸控電極條106F。具體而言，各彎折結構116包括一第三條狀部116a以及一第四條狀部116b，第三條狀部116a的一端與第四條狀部116b的一端連接，且第三條狀部116a與第四條狀部116b的最小夾角小於180度。並且，兩相鄰連接線118分別與彎折結構116之第三條狀部116a的外側以及第四條狀部116b的外側連接。並且，各第一觸控電極條104F的主軸112係於第三條狀部116a與第四條狀部116b交界處橫跨第二觸控電極條106F，以形成感應單元108F。值得說明的是，於各感應單元108F中，各分支組114係設置於對應之彎折結構116之第三條狀部116a與第四條狀部116b之間，且各分支組114之分支部114a係分別與第三條狀部116a以及第四條狀部116b平行，使得分支部114a可與第三條狀部116a以及第四條狀部116b產生耦合電容，其用以決定感應單元108F的感應電容大小。透過本變化實施例分支組114與彎折結構116的設計，各感應單元108F的感應電容可透過增加分支部114a的長度以及第三條狀部116a以及第四條狀部116b的長度來提升，進而提高指紋感測器100F的指紋辨識度。於本實施例中，不同彎折結構116之第三條狀部116a與第四條狀部116b可具有相同長度，且不同分支組114之分支部114a可具有相同長度。於另一變化實施例中，不同彎折結構116之第三條狀部116a與第四條狀部116b可依據相對應的位置而具有不同的長度，且不同分支組114之分支部114a亦可依據相對應的位置具有不同的長度。舉例而言，對應指紋的特徵區域的第三條狀部116a與第四條狀部116b以及分支部114a可具有較長的長度，使得對應之感應單元108F具有較大的感應量，而其他區域的第三條狀部116a與第四條狀部116b以及分支部114a則具有較短的長度。

請參考第9圖，第9圖繪示了本發明第二實施例之指紋感測器的俯視示意圖。如第9圖所示，相較於第一實施例，於本實施例所提供之指紋感測器200中，第一觸控電極條204與第二觸控電極條206位於中央區102a內之部分係為弧狀，且以非垂直方式交錯，且第一觸控電極條104與第二觸控電極條106位於周邊區102b內之部分可為垂直交錯或以其他非垂直交錯的方式交錯。換言之，第一觸控電極條204位於周邊區102b內之部分與位於中央區102內之部分的形狀不同。於本實施例中，中央區102a內之第一觸控電極條204與第二觸控電極條206可與第一實施例相同，因此不多贅述。本實施例之第一觸控電極條204與第二觸控電極條206於周邊區102b內之結構係不同於中央區內102a之結構。以周邊區102b內之第一觸控電極條204與第二觸控電極條206為垂直交錯為例而言，各第一觸控電極條204與各第二觸控電極條206可分別包括直條部204a、206a，位於周邊區102b內，且指紋感測器100可另包括直條狀第三觸控電極條208與直條狀第四觸控電極條210，設置於周邊區102b內，其中第三觸控電極條208沿著第一方向D1設置，且第四觸控電極條210沿著第二方向D2設置。第三觸控電極條208係與第二觸控電極條206之直條部206a交錯，且第四觸控電極條210係與第一觸控電極條204之直條部204a交錯。值得說明的是，本實施例可透過差異化中央區102a與周邊區102b內之感測解析度以及耦合電容差異來針對特定區域的指紋進行感測並獲取較準確之指紋圖像與較多的指紋特徵區域。於另一變化實施例中，中央區102a內之第一觸控電極條204與第二觸控電極條206亦可應用上述之第一實施例之任一變化實施例。於又一變化實施例中，第一觸控電極條204與第二觸控電極條206位於中央區102a內之部分可為直條狀，而位於周邊區102b之部分為弧狀，且以非垂直方式交錯。於此情況下，位於周邊區102b內之第三觸控電極條208與第四觸控電極條210為弧狀。

綜上所述，於本發明之指紋感測器中，透過將第一觸控電極條與第二觸控電極條設計為彎曲結構並搭配節距之不同，指紋感測器可針對不同區域的指紋獲取較密集的指紋圖像資訊，或提高指紋偵測的準確度。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100A、100B、100C、100D、100E、100F、200‧‧指紋感測器

102‧‧指紋辨識區

102a‧‧中央區

102b‧‧周邊區

104、104D、104E、104F、204‧‧第一觸控電極條

104D1‧‧第一條狀部

104D2‧‧第二條狀部

106、106”、106F、206‧‧第二觸控電極條

108、108’、108D、108E、108F‧‧‧感應單元

110‧‧‧基板

112‧‧‧主軸

114‧‧‧分支組

114a‧‧‧分支部

116‧‧‧彎折結構

116a‧‧‧第三條狀部

116b‧‧‧第四條狀部

118‧‧‧連接線

204a、206a‧‧‧直條部

208‧‧‧第三觸控電極條

210‧‧‧第四觸控電極條

PA1、PA1’‧‧‧第一部分

PA2、PA2’‧‧‧第二部分

PA3、PA3’‧‧‧第三部分

PA4、PA4’‧‧‧第四部分

SP1、SP1’‧‧‧第一子部分

SP2、SP2’‧‧‧第二子部分

SP3、SP3’‧‧‧第三子部分

SP4、SP4’‧‧‧第四子部分

SP5、SP5’‧‧‧第五子部分

SP6、SP6’‧‧‧第六子部分

SP7、SP7’‧‧‧第七子部分

SP8、SP8’‧‧‧第八子部分

θ_L‧‧‧最大角度

P1、P1’‧‧‧第一節距

P2、P2’‧‧‧第二節距

P3、P3’‧‧‧第三節距

P4、P4’‧‧‧第四節距

P5、P5’‧‧‧第五節距

P6、P6’‧‧‧第六節距

P7、P7’‧‧‧第七節距

P8、P8’‧‧‧第八節距

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

D3‧‧‧第三方向

D4‧‧‧第四方向

A1、A1’‧‧‧第一面積

A2、A2’‧‧‧第二面積

A3、A3’‧‧‧第三面積

第1圖繪示了本發明第一實施例之指紋感測器的俯視示意圖。第2圖繪示了本發明第一實施例之第一觸控電極條與第二觸控電極條的俯視示意圖。第3圖繪示了指紋對應指紋感測器的關係示意圖。第4圖繪示了本發明第一實施例之第一變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。第5圖繪示了本發明第一實施例之第二變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。第6圖繪示了本發明第一實施例之第三變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。第7圖繪示了本發明第一實施例之第四變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。第8圖繪示了本發明第五變化實施例之指紋感測器的俯視示意圖。第9圖繪示了本發明第二實施例之指紋感測器的俯視示意圖。

104‧‧‧第一觸控電極條

106‧‧‧第二觸控電極條

PA1‧‧‧第一部分

PA2‧‧‧第二部分

PA3‧‧‧第三部分

PA4‧‧‧第四部分

SP1‧‧‧第一子部分

SP2‧‧‧第二子部分

SP3‧‧‧第三子部分

SP4‧‧‧第四子部分

SP5‧‧‧第五子部分

SP6‧‧‧第六子部分

SP7‧‧‧第七子部分

SP8‧‧‧第八子部分

θ_L‧‧‧最大角度

P1‧‧‧第一節距

P2‧‧‧第二節距

P3‧‧‧第三節距

P4‧‧‧第四節距

P5‧‧‧第五節距

P6‧‧‧第六節距

P7‧‧‧第七節距

P8‧‧‧第八節距

D1‧‧‧第一方向

D2‧‧‧第二方向

A1‧‧‧第一面積

A2‧‧‧第二面積

A3‧‧‧第三面積

Claims

一種指紋感測器，包括一中央區以及一周邊區，且指紋感測器包括：複數條第一觸控電極條，沿著一第一方向排列；以及複數條第二觸控電極條，沿著不同於該第一方向之一第二方向排列，且各該第一觸控電極條分別與各該第二觸控電極條相交錯，以形成複數個交錯處，其中各該第一觸控電極條與各該第二觸控電極條於各該交錯處具有一最大夾角，且對應同一該第一觸控電極條且分別位於該中央區與該周邊區內之兩個該等最大夾角彼此不相同。
如請求項1所述之指紋感測器，其中對應同一該第一觸控電極條之該等最大夾角從該第一觸控電極條的中心點朝兩端逐漸變大。
如請求項1所述之指紋感測器，其中各該第一觸控電極條與各該第二觸控電極條以非垂直方式相交錯。
如請求項1所述之指紋感測器，其中一第一部分之該等第一觸控電極條分別朝向該第一方向彎曲，一第二部分之該等第一觸控電極條分別朝向該第一方向之相反方向彎曲，該第二部分之該等第一觸控電極條與該第一部分之該等第一觸控電極條依序沿著該第一方向設置。
如請求項4所述之指紋感測器，其中該第一部分中鄰近該第二部分之任兩相鄰之該等第一觸控電極條之中心點之間的節距(pitch)大於該第一部分中遠離該第二部分之任兩相鄰之該等第一觸控電極條之中心點之間的節距。
如請求項4所述之指紋感測器，其中該第一部分中鄰近該第二部分之任兩相鄰之該等第一觸控電極條之中心點之間的節距小於該第一部分中遠離該第二部分之任兩相鄰之該等第一觸控電極條之中心點之間的節距。
如請求項4所述之指紋感測器，其中一第三部分之該等第二觸控電極條分別朝向該第二方向彎曲，一第四部分之該等第二觸控電極條分別朝向該第二方向之相反方向彎曲，該第四部分之該等第二觸控電極條與該第三部分之該等第二觸控電極條依序沿著該第二方向設置。
如請求項7所述之指紋感測器，其中該第三部分中鄰近該第四部分之任兩相鄰之該等第二觸控電極條之中心點之間的節距大於該第三部分中遠離該第四部分之任兩相鄰之該等第二觸控電極條之中心點之間的節距。
如請求項7所述之指紋感測器，其中該第三部分中鄰近該第四部分之任兩相鄰之該等第二觸控電極條之中心點之間的節距小於該第三部分中遠離該第四部分之任兩相鄰之該等第二觸控電極條之中心點之間的節距。
如請求項4所述之指紋感測器，其中各該第二觸控電極條分別為直條狀。
如請求項1所述之指紋感測器，其中各該第一觸控電極條的中心點與一端在該第一方向上的偏移量為約10微米。
如請求項1所述之指紋感測器，其中該周邊區之該最大夾角被調整以均勻化該指紋感測器感應到一指紋波峰與波谷之間的複數個耦合電容差異。
一種指紋感測器，包括一中央區以及一周邊區，且指紋感測器包括：複數條第一觸控電極條，沿著一第一方向排列；以及複數條第二觸控電極條，沿著不同於該第一方向之一第二方向排列，且各該第一觸控電極條分別與各該第二觸控電極條相交錯，以形成複數個交錯處，其中該中央區內之兩相鄰第一觸控電極條與兩相鄰之第二觸控電極條圍繞出之一第一面積與該周邊區內之兩相鄰第一觸控電極條與兩相鄰之第二觸控電極條圍繞出之一第二面積不相等。
如請求項13所述之指紋感測器，其中各該第一觸控電極條與各該第二觸控電極條以非垂直方式相交錯。
如請求項13所述之指紋感測器，其中該第一面積大於該第二面積。
如請求項15所述之指紋感測器，其中各該第一觸控電極條與各該第二觸控電極條於各該交錯處形成一感應單元，該周邊區內之單位面積的該等感應單元的數量大於該中央區內之單位面積的該等感應單元的數量。
如請求項13所述之指紋感測器，其中該第一面積小於該第二面積。
如請求項17所述之指紋感測器，其中各該第一觸控電極條與各該第二觸控電極條於各該交錯處形成一感應單元，該周邊區內之單位面積的該等感應單元的數量小於該中央區內之單位面積的該等感應單元的數量。
如請求項13所述之指紋感測器，其中相交錯之一該第一觸控電極條與一該第二觸控電極條的至少其中之一為弧狀。
如請求項19所述之指紋感測器，其中相交錯之該第一觸控電極條與該第二觸控電極條的其中之一為直條狀。
如請求項13所述之指紋感測器，其中一該第一觸控電極條位於該周邊區內之一部分與位於該中央區之另一部分形狀不同，該等部分之其中之一為弧狀。
如請求項1所述之指紋感測器，其中該周邊區之該最大夾角被調整以均勻化該指紋感測器感應到一指紋波峰與波谷之間的複數耦合電容差異。
一種指紋感測器，包括一中央區以及一周邊區，且指紋感測器包括：複數條第一觸控電極條，沿著一第一方向排列，其中各該第一觸控電極條包括一主軸以及複數個分支組；以及複數條第二觸控電極條，沿著不同於該第一方向之一第二方向排列，且各該第一觸控電極條與各該第二觸控電極條以非垂直方式相交錯，其中各該第二觸控電極條包括複數個彎折結構以及複數條連接線，各該彎折結構連接於兩相鄰之該等連接線之間，各該主軸橫跨該等第一觸控電極條，且各該分支組分別對應一該彎折結構設置。
如請求項23所述之指紋感測器，其中各該分支組包括兩分支部，分別從對應之該主軸之兩側延伸出，且彼此不平行，各該彎折結構包括一第三條狀部以及一第四條狀部，且各該分支組之該等分支部係分別與對應之該彎折結構之該第三條狀部以及該第四條狀部平行。