TWI772059B - 指紋辨識裝置及其指紋辨識方法 - Google Patents

指紋辨識裝置及其指紋辨識方法 Download PDF

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Abstract

本發明指紋辨識裝置，包括：一基板；一感測器，位於該基板上，且其周圍包括複數個感測手指觸摸墊；一震盪器，其電性連結該複數個感測手指觸摸墊，並輸出至少一震盪頻率訊號；一計時器，輸出一時脈訊號至該震盪器；及一計數及數位比較器，對該震盪頻率訊號進行計數及比較。本發明指紋辨識方法，包括：該震盪器接收該時脈訊號並輸出該震盪頻率訊號；一手指觸摸該複數個感測手指觸摸墊；及對該震盪頻率訊號及觸摸後的該震盪頻率訊號進行計數及比較。本發明應用於電子產品之顯示面，且感測手指是否觸摸於該指紋辨識裝置。

Description

指紋辨識裝置及其指紋辨識方法
本發明係關於一種指紋辨識領域，特別係指一種指紋辨識裝置及其指紋辨識方法。
生物辨識技術，例如：指紋辨識、聲紋辨識及視網膜辨識等，已逐漸成熟而廣泛地應用於個人之身分辨識與確認。由於指紋特徵資料相較於其他種類之生物特徵資料的所需儲存空間較小，故指紋辨識成為生物辨識技術中的主流。因此，目前市面上諸多產品，例如：筆記型電腦、平板電腦、手機等皆已整合有指紋辨識功能，藉以提升使用安全性。
由於習知之電容式的指紋辨識裝置需要另外搭配外框(如鐵框)來接觸使用者之手指，以確定是否有觸碰事件發生，如欲將指紋辨識裝置附於電子產品之顯示面時，如此會降低顯示面之可視度，因而限制了指紋辨識裝置應用於電子產品的特定位置，且額外搭配外框也增加了指紋辨識裝置的製造成本。
鑑於上述之先前技術可改善，因此發明人提供一種指紋辨識裝置及其指紋辨識方法，以解決習知指紋辨識裝置的缺點。
本發明之主要目的在於提供一種指紋辨識裝置，其無須額外搭配外框，而能將其應用於產品之顯示面。
本發明之另一目的在於提供一種指紋辨識裝置，其無須額外搭配外框，故能降低習知指紋辨識裝置的製造成本。
本發明之又一目的在於提供一種指紋辨識裝置的指紋辨識方法，其能有效感測手指是否觸摸於該指紋辨識裝置。
本發明提供一種指紋辨識裝置及其指紋辨識方法，本發明指紋辨識裝置，包括：一基板；一感測器，位於該基板上，包含有複數個手指圖像感測墊及複數個感測手指觸摸墊，該複數個感測手指觸摸墊圍繞於該複數個手指圖像感測墊之外圍；一震盪器，其以複數個節點電性連結該複數個感測手指觸摸墊，並輸出至少一震盪頻率訊號；一計時器，輸出一時脈訊號至該震盪器；及一計數及數位比較器，接收該震盪頻率訊號，並對該震盪頻率訊號進行計數及比較，藉此判定一手指是否觸摸該感測器；其中，當判定手指有效觸摸該感測器時，該複數個手指圖像感測墊啟動，以感測使用者的手指圖像。
本發明指紋辨識裝置的一實施例，其中該複數個感測手指觸摸墊設於該感測器最外圍的第1~3行。
本發明指紋辨識裝置的一實施例，其中該感測器上更覆蓋一介電層。
本發明指紋辨識裝置的一實施例，其中該震盪器、該計時器及該計數及數位比較器皆設於一晶片中。
本發明指紋辨識裝置的一實施例，其中該手指觸摸該感測器，該手指和該複數個感測手指觸摸墊之間產生一觸摸電容，且該計數及數位比較器測得觸摸後的該震盪頻率訊號於一預定時間內的震盪次數減少，即該震盪頻率訊號的頻率降低。
本發明紋辨識裝置的指紋辨識方法之一實施例，其步驟包括：提供該指紋辨識裝置一電壓源後並校準；該震盪器接收該計時器輸出的該時脈訊號並輸出該震盪頻率訊號；一手指觸摸該複數個感測手指觸摸墊，產生一觸摸電容，並影響該震盪頻率訊號；及該計數及數位比較器接收該震盪頻率訊號及觸摸後的該震盪頻率訊號，並對其進行計數及比較，該計數及數位比較器測得觸摸後的該震盪頻率訊號於一預定時間內的震盪次數減少，即該震盪頻率訊號的頻率降低，且該預定時間內的震盪次數減少或該震盪頻率訊號的頻率降低至一預定值時，表示該手指觸摸該複數個感測手指觸摸墊為一有效的觸摸事件，當判斷為有效的觸摸事件時，啟動該複數個手指圖像感測墊，以感測使用者的手指圖像。
1:基板
2:感測器
21:感測手指觸摸墊
22:手指圖像感測墊
3:震盪器
31:震盪頻率訊號
4:計時器
41:時脈訊號
5:計數及數位比較器
6:手指
71,72:介電層
Cs:觸摸電容
Cp:對地電容
NA:節點
圖1為本發明指紋辨識裝置之一實施例的俯視示意圖。
圖2為本發明指紋辨識裝置之一實施例的側視示意圖。
圖3為本發明指紋辨識裝置之一實施例手指觸摸指紋辨識裝置的側視示意圖。
圖4為本發明紋辨識裝置的指紋辨識方法之一實施例的步驟流程圖。
圖5為本發明紋辨識裝置及其指紋辨識方法之一實施例的各種訊號波形圖。
請參考圖1至圖3，本發明一實施例的一指紋辨識裝置，包括：一基板1；一感測器2，位於該基板1上，且該感測器2包含有複數個手指圖像感測墊22及複數個感測手指觸摸墊21，該複數個感測手指觸摸墊21圍繞於該複數個手指圖像感測墊22之外圍；一震盪器3，其以複數個節點NA電性連結該複數個感測手指觸摸墊21，並輸出至少一震盪頻率訊號31；一計時器4，輸出一時脈訊號41至該震盪器3；及一計數及數位比較器5，接收該震盪頻率訊號31，並對該震盪頻率訊號31進行計數及比較，藉此判定一手指6是否觸摸該感測器2；其中，當判定手指有效觸摸該感測器2時，該複數個手指圖像感測墊22啟動，以感測使用者的手指圖像。
該指紋辨識裝置的該感測器2上更覆蓋一介電層71及另一介電層72，該介電層71表示為封裝感測手指觸摸墊21之介電材，而介電層72係為用於與待測手指接觸的介電材，例如玻璃，由於該基板1、該感測器2及該介電層71、72皆由透明材料所組成，故該指紋辨識裝置於本實施例中係設於一電子產品的顯示面(圖未式)，但並不限於此，該指紋辨識裝置也可設於該電子產品的其他部位。
其中該複數個感測手指觸摸墊21係設於該感測器2最外圍的第1~3行，於本實施例中複數個感測手指觸摸墊21設於該感測器2最外圍的第1行，而位 於該感測器2的中央的該複數個手指圖像感測墊22用以感測一手指圖像，當該手指圖像確認為使用者本人的手指圖像時，即對該顯示裝置進行解鎖。
當該手指6未觸摸該複數個感測手指觸摸墊21，該複數個感測手指觸摸墊21和該基板1之間即具有一對地電容Cp(如圖2所示)，當該手指6觸摸該複數個感測手指觸摸墊21，該手指6和複數個感測手指觸摸墊21之間更產生一觸摸電容Cs(如圖3所示)，且該計數及數位比較器5測得觸摸後的該震盪頻率訊號31於一預定時間內的震盪次數減少，即該震盪頻率訊號的頻率降低。
此外，該震盪器3、該計時器4及該計數及數位比較器5皆設於一晶片8中，該晶片8係為一指紋辨識及觸控的整合晶片，但並不限於此。
請再參考圖4及圖5，本發明一實施例的指紋辨識裝置的指紋辨識方法，其步驟包括：步驟1：提供該指紋辨識裝置一電壓源後並校準(請見圖5中的開啟電壓及校準訊號)；步驟2：該震盪器3接收該計時器4輸出的該時脈訊號(圖5中的時脈訊號)並輸出該震盪頻率訊號(圖5中的震盪頻率訊號)；步驟3：該手指6觸摸該複數個感測手指觸摸墊21，產生該觸摸電容Cs，並影響該震盪頻率訊號31；及步驟4：該計數及數位比較器5接收該震盪頻率訊號31(圖5中觸摸事件前的震盪頻 率訊號)及觸摸後的該震盪頻率訊號31(圖5中觸摸事件後的震盪頻率訊號)，並對其進行計數、記憶及比較。
其中該計數及數位比較器5測得觸摸後的該震盪頻率訊號31於一預定時間(圖5中的tduty)內的震盪次數減少，即該震盪頻率訊號的頻率降低。
此外，該預定時間內的震盪次數減少或該震盪頻率訊號的頻率降低至一預定值時，表示該手指觸摸該複數個感測手指觸摸墊為一有效的觸摸事件，再啟動該感測器2中央的複數個手指圖像感測墊22，以感測使用者的手指圖像，如此可避免使用者之誤觸並節省電能。
綜上所述，本發明指紋辨識裝置及其指紋辨識方法，無須額外搭配外框，能應用於電子產品之顯示面，並降低指紋辨識裝置的製造成本，且能有效感測手指是否觸摸於該指紋辨識裝置。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1:基板
2:感測器
21:感測手指觸摸墊
3:震盪器
31:震盪頻率訊號
4:計時器
41:時脈訊號
5:計數及數位比較器
6:手指
71,72:介電層
Cs:觸摸電容
Cp:對地電容
NA:節點

Claims (5)

  1. 一種指紋辨識裝置，包括：一基板；一感測器，位於該基板上，包含有複數個手指圖像感測墊及複數個感測手指觸摸墊，該複數個感測手指觸摸墊圍繞於該複數個手指圖像感測墊之外圍；一震盪器，其以複數個節點電性連結該複數個感測手指觸摸墊，並輸出至少一震盪頻率訊號；一計時器，輸出一時脈訊號至該震盪器；及一計數及數位比較器，接收該震盪頻率訊號，並對該震盪頻率訊號進行計數及比較，藉此判定一手指是否觸摸該感測器；其中，當判定手指有效觸摸該感測器時，該複數個手指圖像感測墊啟動，以感測使用者的手指圖像。
  2. 如請求項1所述之指紋辨識裝置，其中該複數個感測手指觸摸墊設於該感測器最外圍的第1~3行。
  3. 如請求項1所述之指紋辨識裝置，其中該感測器上更覆蓋一介電層。
  4. 如請求項1所述之指紋辨識裝置，其中該手指觸摸該感測器，該手指和該複數個感測手指觸摸墊之間產生一觸摸電容，且該計數及數位比較器測得觸摸後的該震盪頻率訊號於一預定時間內的震盪次數減少，即該震盪頻率訊號的頻率降低。
  5. 如請求項1所述指紋辨識裝置的一種指紋辨識方法，其步驟包括： 提供該指紋辨識裝置一電壓源後並校準；該震盪器接收該計時器輸出的該時脈訊號並輸出該震盪頻率訊號；一手指觸摸該複數個感測手指觸摸墊，產生一觸摸電容，並影響該震盪頻率訊號；及該計數及數位比較器接收該震盪頻率訊號及觸摸後的該震盪頻率訊號，並對其進行計數及比較，該計數及數位比較器測得觸摸後的該震盪頻率訊號於一預定時間內的震盪次數減少，即該震盪頻率訊號的頻率降低，且該預定時間內的震盪次數減少或該震盪頻率訊號的頻率降低至一預定值時，表示該手指觸摸該複數個感測手指觸摸墊為一有效的觸摸事件，當判斷為有效的觸摸事件時，啟動該複數個手指圖像感測墊，以感測使用者的手指圖像。
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