TWI764649B - 具振動回饋及指紋感測的按鍵模組、應用於按鍵模組之指紋感測模組及其控制方法 - Google Patents

具振動回饋及指紋感測的按鍵模組、應用於按鍵模組之指紋感測模組及其控制方法

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TWI764649B
TWI764649B TW110111064A TW110111064A TWI764649B TW I764649 B TWI764649 B TW I764649B TW 110111064 A TW110111064 A TW 110111064A TW 110111064 A TW110111064 A TW 110111064A TW I764649 B TWI764649 B TW I764649B
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Abstract

本發明為一種具振動回饋及指紋感測的按鍵模組、應用於按鍵模組之指紋感測模組及其控制方法，該指紋感測模組具有上下疊合設置的指紋感測單元及振動單元，當指紋感測單元感測到指紋時，控制單元或電子裝置之主機判斷指紋是否通過認證，若未通過認證，則致動振動單元，讓使用者能透過振動來即時得知並未通過認證，而能迅速更換手指或移動手指位置，以加速認證過程，避免使用者空等，以提昇使用者體驗。

Description

具振動回饋及指紋感測的按鍵模組、應用於按鍵模組之指紋感測模組及其控制方法
本發明係關於一種電子裝置，特別是一種具振動回饋及指紋感測的按鍵模組、應用於按鍵模組的指紋感測模組及其控制方法。
由於可攜式電子裝置的普及，大幅提昇使用者將可攜式電子裝置帶到各種場合使用的機率，也提高了使用者將各種機密或重要資訊存放在可攜式電子裝置中的比例，可攜式電子裝置的使用者驗證機制也因此越來越受到重視。傳統的可攜式電子裝置係以密碼作為使用者驗證機制，但密碼被破解或被窺視的機會較高，故防護性較低。因而，目前逐漸開始採用生物特徵辨識作為使用者驗證機制，則難以被破解、也無從因窺視而盜取，故逐漸在可攜式電子裝置中構成重要配件。在各種生物特徵辨識方式中，指紋辨識為目前的主流，使得可攜式電子裝置中開始設置指紋感應模組來加以辨識使用者之指紋，並將感應結果作為使用者驗證機制。
基於可攜式電子裝置要求輕薄短小的特性，故現有技術的指紋感應模組係整合於其中一按鍵(例如電源鍵)以節省空間，然而，當使用者將手指置放於具有指紋感應模組的按鍵上時，除了指紋認證通過時可由可攜式電子裝置的螢幕顯示得知以外，在其餘狀態下，使用者無從得知此時指紋感應模組是正在辨識指紋、抑或是已辨識完成但未通過認證，如此則使用者將耗費許多時間在等待，等到經過一定時間後，使用者方能依據經驗意會到並未通過認證，平白浪費使用者的時間。
有鑑於此，本發明係為了增進使用者體驗而創作，以期解決現有技術中使用者無法快速得知指紋認證進度的問題。
為達到上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為提供一種應用於按鍵模組之指紋感測模組，其包括：一控制單元；一指紋感測單元，其與該控制單元電連接；及一振動單元，其與該控制單元電連接並設置於該指紋感測單元下方。
一種具振動回饋及指紋感測的按鍵模組，其包括：前述之指紋感測模組；一按鍵開關，其設置於該振動單元下方；及一鍵帽，其蓋設於該指紋感測單元上方。
本發明亦提供使用前述之指紋感測模組的控制方法，其包含以下步驟： 當偵測到一手指時，該指紋感測單元進行指紋感測，並產生一指紋感測結果；該控制單元或一主機係依據該指紋感測結果判斷是否通過認證；若判斷並未通過認證，則該控制單元控制該振動單元執行一第一回饋。
本發明的優點在於，藉由彎折組裝讓振動單元在軸向上重疊設置於指紋感測單元下方，藉此以縮小在水平方向上的寬度及整體體積，藉此讓指紋感測模組或按鍵模組便於容置於按鍵內部；另外，亦透過振動單元即時執行的回饋，讓使用者能第一時間透過手指感受到振動單元的回饋，來即時得知是否通過認證，則使用者無須空等，而能有效提昇使用者體驗。
1:按鍵模組
100:電子裝置
10:控制單元
20:指紋感測單元
30:振動單元
40:按鍵開關
50:鍵帽
60:基板
601:第一區域
602:第二區域
603:第三區域
604:第一彎折部
605:第二彎折部
61:第一線路層
62:第二線路層
60A:基板
601A:第一區域
602A:第二區域
603A:第三區域
604A:第四區域
605A:第一彎折部
606A:第二彎折部
607A:第三彎折部
60B:基板
61B:第一線路層
62B:第二線路層
63:第一支撐板
64:第二支撐板
圖1為電子裝置之外觀立體圖；圖2為電子裝置之部份區域放大立體圖；圖3為本發明之按鍵模組的第一實施例之側視剖面示意圖；圖4為本發明之按鍵模組的部份元件方塊圖；圖5為本發明之按鍵模組的控制方法之第一實施例的流程圖；圖6為本發明之按鍵模組的控制方法之第二實施例的流程圖；圖7為本發明之指紋感測模組的第一實施例在未組裝前的俯視圖；圖8為本發明之指紋感測模組的第一實施例在未組裝前的側視圖；圖9A為本發明之指紋感測模組的第一實施例在第一種組裝態樣的側視圖；圖9B為本發明之指紋感測模組的第一實施例在第二種組裝態樣的側視圖； 圖10為本發明之指紋感測模組的第二實施例在未組裝前的側視圖；圖11為本發明之指紋感測模組的第二實施例在第一種組裝態樣的側視圖；圖12為本發明之按鍵模組的部份元件在未組裝前的俯視圖；圖13為本發明之按鍵模組的部份元件在未組裝前的側視圖；圖14A為本發明之按鍵模組的部份元件在第一種組裝態樣的側視圖；圖14B為本發明之按鍵模組的部份元件在第二種組裝態樣的側視圖；圖15為本發明之指紋感測模組的第三實施例的側視圖。
以下配合圖式及本發明之實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，其中圖式僅為了說明目的而已被簡化，並通過描述本發明的元件和組件之間的關係來說明本發明的結構或方法發明，因此，圖中所示的元件不以實際數量、實際形狀、實際尺寸以及實際比例呈現，尺寸或尺寸比例已被放大或簡化，藉此提供更好的說明，已選擇性地設計和配置實際數量、實際形狀或實際尺寸比例，而詳細的元件佈局可能更複雜。
請參閱圖1至4所示，本發明之具振動回饋及指紋感測的按鍵模組1設置於電子裝置100中，作為該電子裝置100的其中一按鍵，以圖為例係作為電源鍵。該按鍵模組1包含有一控制單元10、一指紋感測單元20、一振動單元30、一按鍵開關40及一鍵帽50。其中，該控制單元10、該指紋感測單元20及該振動單元30可構成一指紋感測模組。該指紋感測單元20與該振動單元30係分別電連接於該控制單元10，該振動單元30設置於該指紋感測單元20下方，該按鍵開關40設置於該振動單元30下方，該鍵帽50蓋設於該指紋感測單元20上方， 該鍵帽50與該指紋感測單元20之間可設有黏著層(例如水膠)。該鍵帽50可為一體成形，或該鍵帽50可為預設環壁面後再覆蓋一蓋體而組裝設置。該指紋感測單元20係用以感測指紋，在一實施例中，該指紋感測單元20具有一感應陣列，藉由該感應陣列偵測對應指紋的電容變化，以獲得指紋影像。在一實施例中，該振動單元30為一壓電元件或為帶有振動馬達的元件，以壓電元件作為該振動單元30時，可獲得較小的體積並能節省製造成本。在一實施例中，該振動單元30的振動方式為沿該振動單元30與該指紋感測單元20上下疊合設置的軸向上下振動。當使用者下壓該按鍵模組1時，該按鍵開關40傳遞已被觸發的訊息該控制單元10，以對應執行觸發該按鍵開關40時所應執行的指令。以圖2所示之電源按鍵為例，該按鍵開關40被觸發時將對應執行開啟電源、睡眠、或喚醒等預設指令。
請參閱圖5之流程圖配合圖1至4之結構圖所示，本發明之按鍵模組1控制方法主要包含以下步驟：首先當偵測到一手指(S11)時，該指紋感測單元20開始執行指紋感測(S12)，該指紋感測單元20將所獲得的指紋影像傳遞給該控制單元10或該電子裝置100之主機(圖中未示)，則該控制單元10或該電子裝置100之主機依據該指紋影像而產生一指紋感測結果，且該控制單元10或該電子裝置100之主機依據該指紋感測結果來判斷該指紋感測結果是否通過認證，亦即以是否與所預存之使用者指紋資料相符來判斷是否通過認證，當判斷並未通過認證時(S13)，該控制單元20係控制該振動單元30執行一第一回饋(S14)，例如短振動一次或數次、長振動一次或數次長短振動所構成之具特殊振頻的振動組合等回饋。
因此，使用者可透過該振動單元30之第一回饋，快速得知其指紋並未通過認證，而得儘速以移動手指位置或更換手指等方式，再次進行指紋認證，故使用者將無須耗費空等的時間。
在另一實施例中，請參閱圖6之流程圖配合圖1至4之結構圖所示，本發明之按鍵模組1控制方法包含以下步驟：首先偵測物件(S21)，判斷是否偵測到一手指(S22)；若未偵測到手指則回到步驟S21繼續偵測物件，若偵測到手指則該指紋感測單元20開始執行指紋感測(S23)，此時可同時由控制單元10控制該振動單元30執行一第三回饋，以讓使用者得知已開始進行指紋感測；該指紋感測單元20將所獲得的指紋影像傳遞給該控制單元10或該電子裝置100之主機(圖中未示)，則該控制單元10或該電子裝置100之主機依據該指紋影像而產生一指紋感測結果，且該控制單元10或該電子裝置100之主機依據該指紋感測結果來判斷該指紋感測結果是否通過認證(S24)；當判斷並未通過認證時，該控制單元20控制該振動單元30執行一第一回饋(S25)，當判斷通過認證時，該控制單元20控制該振動單元30執行一第二回饋(S26)。其中該第一回饋、該第二回饋、及該第三回饋均為不相同的回饋，可為短振動一次或數次、長振動一次或數次等回饋。因此，使用者可透過該振動單元30的不同回饋，來判別目前指紋感測的進度及結果。
本發明之指紋感測模組之具體結構可有多種不同實施態樣，以下列舉數種，但非用以限制本發明。
請參閱圖7及圖8所示，在一實施例中，該控制單元10、該指紋感測單元20及該振動單元30設置於一基板60上，該基板60可為一軟性電路板(FPC)。該基板60具有相對的一第一側面及一第二側面，該基板60並包含有 一第一區域601、一第二區域602、及一第三區域603，該第二區域602位於該第一區域601與該第三區域603之間，該第一區域601及該第二區域602之間以一第一彎折部604相連接，該第二區域602與該第三區域603之間以一第二彎折部605相連接，該第一彎折部604之寬度W4小於該第一區域601之寬度W1、小於該第二區域602之寬度W2、小於該第三區域603之寬度W3，該第二彎折部605之寬度W5小於該第一區域601之寬度W1、小於該第二區域602之寬度W2、小於該第三區域603之寬度W3，使得該基板60彎折時，能以較窄之該第一彎折部604及該第二彎折部605作為彎折處及供布置走線。該控制單元10設置於該第三區域603的第一側面上，該指紋感測單元20設置於該第二區域602的第一側面上，該振動單元30設置於該第一區域601的第一側面上，在一實施例中，該指紋感測單元20透過設置於該第一側面的一第一線路層61與該控制單元10形成電連接，該振動單元30透過設置於該第二側面的一第二線路層62與該控制單元10形成電連接；在另一實施例中，亦可為該指紋感測單元20透過設置於該第二側面的該第二線路層62與該控制單元10形成電連接，該振動單元30透過設置於該第一側面的該第一線路層61與該控制單元10形成電連接。
請參閱圖9A所示，該第一彎折部604係加以彎折而使得該振動單元30在軸向上重疊設置於該指紋感測單元20下方，彎折後相對於該第一區域601的第二線路層62與相對於該第二區域602的第一線路層61之間可設有支撐元件(圖中未示)。更進一步而言，請參閱圖9B所示，該第二彎折部605亦可加以彎折，使得該控制單元10位於該振動單元30與該指紋感測單元20下方。前述圖9A及9B之實施樣態係透過彎折組裝讓該振動單元30在軸向上重疊設置於該指 紋感測單元20下方，藉此以縮小在水平方向上的寬度及整體體積，藉此讓該指紋感測模組或該按鍵模組便於容置於按鍵內部。
請參閱圖10及圖11所示，在一實施例中，更進一步包含有一第一支撐板63及一第二支撐板64，該第一支撐板63設置於該第二區域602之第二側面以對應該指紋感測單元20，該第二支撐板64設置於該第一區域601之第二側面以對應該振動單元30，當該第一彎折部604彎折時，該第一支撐板63與該第二支撐板64相貼靠以提高結構穩固性。在一實施例中，可僅包含該第一支撐板63或包含該第二支撐板64其中之一，亦能提供支撐效果。
請參閱圖12及圖13所示，在一實施例中，該控制單元10、該指紋感測單元20、該振動單元30及該按鍵開關40設置於一基板60A上，該基板60A可為一軟性電路板。該基板60A具有相對的一第一側面及一第二側面，該基板60A並包含有一第一區域601A、一第二區域602A、一第三區域603A及一第四區域604A，該第二區域602A位於該第一區域601A與該第三區域603A之間，該第三區域603A位於該第二區域602A與該第四區域604A之間，該第一區域601A及該第二區域602A之間以一第一彎折部605A相連接，該第二區域602A與該第三區域603A之間以一第二彎折部606A相連接，該第三區域603A與該第四區域604A之間以一第三彎折部607A相連接，該第一彎折部605A之寬度W5A小於該第一區域601A之寬度W1A、小於該第二區域602A之寬度W2A、小於該第三區域603A之寬度W3A、小於該第四區域604A之寬度W4A，該第二彎折部606A之寬度W6A小於該第一區域601A之寬度W1A、小於該第二區域602A之寬度W2A、小於該第三區域603A之寬度W3A、小於該第四區域604A之寬度W4A，該第三彎折部607A之寬度W7A小於該第一區域601A之寬度W1A、小於該第二區域602A之寬 度W2A、小於該第三區域603A之寬度W3A、小於該第四區域604A之寬度W4A，使得該基板60A彎折時，能以較窄之該第一彎折部605A、該第二彎折部606A、及該第三彎折部607A作為彎折處。該控制單元10設置於該第四區域604A的第一側面上，該指紋感測單元20設置於該第二區域602A的第一側面上，該振動單元30設置於該第一區域601A的第一側面上，該按鍵開關40設置於該第三區域603A的第一側面上。請參閱圖14A所示，該第一彎折部605A係加以彎折而使得該振動單元30在軸向上重疊設置於該指紋感測單元20下方，該第二彎折部606A係加以彎折而使得該按鍵開關40同樣在軸向上重疊設置於該振動單元30下方。更進一步而言，請參閱圖14B所示，該第三彎折部607A亦可加以彎折，使得該控制單元10位於該振動單元30、該指紋感測單元20及該按鍵開關40下方，以縮小所佔據的空間。
請參閱圖15配合圖4所示，在一實施例中，該指紋感測單元20及該振動單元30設置於一基板60B之相異側面，該控制單元10不與該指紋感測單元20和該振動單元30設置於同一基板60B上，而可單獨設置於另一電路板或設置於電子裝置的基板上(圖中均未示)，該基板60B上分別設有一第一線路層61B及一第二線路層62B，該第一線路層61B用以電連接該指紋感測單元20及該控制單元10，該第二線路層62B用以電連接該振動單元30及該控制單元10。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是 未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
1:按鍵模組
10:控制單元
20:指紋感測單元
30:振動單元
40:按鍵開關
50:鍵帽

Claims (17)

  1. 一種具振動回饋及指紋感測的按鍵模組，其包括：一控制單元；一指紋感測單元，其與該控制單元電連接；一振動單元，其與該控制單元電連接並設置於該指紋感測單元下方，該指紋感測單元與該振動單元設置於同一基板上，其中該基板為一軟性電路板，該指紋感測單元與該振動單元係設置於該軟性電路板之一第一側面，該基板係彎折使該振動單元位於該指紋感測單元之下方；一按鍵開關，其設置於該振動單元下方；及一鍵帽，其蓋設於該指紋感測單元上方。
  2. 如請求項1所述之按鍵模組，其中該基板具有一第一區域、一第二區域及一彎折部，該振動單元設於該第一區域，該指紋感測單元設於該第二區域，該彎折部設置於該第一區域及該第二區域之間以供彎折。
  3. 如請求項2所述之按鍵模組，其中該軟性電路板之一第二側面係相對於該第一側面位於該軟性電路板之相異側面，一第一線路層及一第二線路層分別設置於該第一側面及該第二側面，該第一線路層電連接該指紋感測單元與該控制單元，該第二線路層電連接該振動單元與該控制單元。
  4. 如請求項1所述之按鍵模組，其中當彎折該軟性電路板時，一支撐板設置於該指紋感測單元與該振動單元之間。
  5. 如請求項1所述之按鍵模組，其中該按鍵開關成型於該軟性電路板之該第一側面上，再彎折該軟性電路板以使該按鍵開關設置於該振動單元下方。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之按鍵模組，其中該控制單元設置於該基板上。
  7. 如請求項1至5中任一項所述之按鍵模組，其中該振動單元為一壓電元件，其振動方式為沿該振動單元與該指紋感測單元上下疊合設置的軸向振動。
  8. 一種應用於按鍵模組之指紋感測模組，其包括：一控制單元；一指紋感測單元，其與該控制單元電連接；及一振動單元，其與該控制單元電連接並設置於該指紋感測單元下方，該指紋感測單元與該振動單元設置於同一基板上，其中該基板為一軟性電路板，該指紋感測單元與該振動單元係設置於該軟性電路板之一第一側面，該基板係彎折使該振動單元位於該指紋感測單元之下方。
  9. 如請求項8所述之指紋感測模組，其中該基板具有一第一區域、一第二區域及一彎折部，該振動單元設於該第一區域，該指紋感測單元設於該第二區域，該彎折部設置於該第一區域及該第二區域之間以供彎折。
  10. 如請求項9所述之指紋感測模組，其中該軟性電路板之一第二側面係相對於該第一側面位於該軟性電路板之相異側面，一第一線路層及一第二線路層分別設置於該第一側面及該第二側面，該第一線路層電連接該指紋感測單元與該控制單元，該第二線路層電連接該振動單元與該控制單元。
  11. 如請求項8所述之指紋感測模組，其中當彎折該軟性電路板時，一支撐板設置於該指紋感測單元與該振動單元之間。
  12. 如請求項8至11中任一項所述之指紋感測模組，其中該控制單元設置於該基板上。
  13. 如請求項8至11中任一項所述之指紋感測模組，其中該振動單元為一壓電元件，其振動方式為沿該振動單元與該指紋感測單元上下疊合設置的軸向振動。
  14. 一種應用於按鍵模組的指紋感測模組之控制方法，其中該指紋感測模組包含一控制單元、一指紋感測單元及一振動單元，該指紋感測單元及該振動單元分別與該控制單元電連接，該指紋感測單元與該振動單元設置於同一基板上，該控制方法包含以下步驟：當偵測到一手指時，該指紋感測單元進行指紋感測，並產生一指紋感測結果；該控制單元或一主機係依據該指紋感測結果判斷是否通過認證；及若判斷並未通過認證，則該控制單元控制該振動單元執行一第一回饋。
  15. 如請求項14所述之應用按鍵模組的指紋感測模組之控制方法，其中若該控制單元或該主機判斷該指紋感測結果通過認證，則該控制單元控制該振動單元執行一第二回饋，其中該第二回饋相異於該第一回饋。
  16. 如請求項14所述之應用於按鍵模組的指紋感測模組之控制方法，其中當偵測到一手指時，該控制單元控制該振動單元執行一第三回饋，該第三回饋相異於該第一回饋。
  17. 如請求項15所述之應用於按鍵模組的指紋感測模組之控制方法，其中當偵測到一手指時，該控制單元控制該振動單元執行一第三回饋，該第三回饋相異於該第一回饋，該第三回饋相異於該第二回饋。
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