TWM526119U - 具指紋辨識功能的觸控檢測裝置 - Google Patents

Description

具指紋辨識功能的觸控檢測裝置

本創作係有關於一種觸控檢測裝置，且特別是關於一種具指紋辨識功能的觸控檢測裝置。

如果行動裝置需要認證使用者，一般作法為設定特定密碼。使用者必須輸入正確的密碼，認證成功後電子裝置才可被使用。近年來，利用指紋辨識裝置來辨識使用者的電子裝置越來越多。因為指紋具有相當高的單一性，亦即，只需要讓指紋辨識裝置記錄使用者的指紋，使用者無須記住特定密碼，因而免於密碼被偷竊或破解的風險。

而現行最為常見的指紋辨識裝置係獨立設置於行動裝置上，例如設置於筆記型電腦鍵盤之固定一側，或設置於行動電話之背側或一端底側的固定位置上。由於均和行動裝置的觸控檢測裝置，如觸控螢幕彼此獨立，必需單獨佈設在行動裝置的螢幕外，佔據行動裝置額外體積，致使無法有效縮減行動裝置之總體積，和行動裝置現行輕、薄、短、小的設計理念不符。

因此，本創作提供一種具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，以解決先前技藝中指紋辨識裝置和觸控檢測裝置須分別設置於行動裝置上，致使行動裝置體積無法有效縮減的缺點。

本創作內容之一技術態樣是在提供一種具指紋辨識功能的觸控檢測裝置具有一感測電極、一模式選擇電路、一觸控檢測電路和一指紋辨識電路。模式選擇電路耦接感測電極。觸控檢測電路和指紋辨識電路耦接模式選擇電路。模式選擇電路可選擇觸控檢測電路或指紋辨識電路和感測電極耦接。當模式選擇電路選擇指紋辨識電路耦接感測電極時，感測電極以第一分辨率擷取的一使用者指紋資料。當模式選擇電路選擇觸控檢測電路耦接感測電極時，感測電極以第二分辨率擷取觸碰資料進行觸碰位置檢測，其中該第一分辨率大於該第二分辨率。

在一實施例中，感測電極更包括複數條第一軸向感測電極，沿一第一軸向排列，複數條第二軸向感測電極，沿一第二軸向排列以及一絕緣層，設置於此些條第一軸向感測電極條和此些條第二軸向感測電極間。其中此些條第一軸向感測電極以及此些條第二軸向感測電極彼此絕緣且交叉排列。

在一實施例中，每一第一軸向感測電極以及每一第二軸向感測電極的電極寬度為50μm，且任兩相鄰第一軸 向感測電極間，和任兩相鄰第二軸向感測電極間之距離是20μm。

在一實施例中，指紋辨識電路根據一互電容原理驅動此些條第一軸向感測電極以及此些條第二軸向感測電極以擷取此使用者指紋資料。

在一實施例中，指紋辨識電路係根據一自電容原理驅動此些條第一軸向感測電極以及此些條第二軸向感測電極以擷取此使用者指紋資料。其中遠離此使用者指紋的此些條第一軸向感測電極或此些條第二軸向感測電極被接地。

在一實施例中，模式選擇電路更包括舵個第一切換元件，分別設置於任兩相鄰第一軸向感測電極，以及任兩相鄰第二軸向感測電極間，當任兩相鄰第一軸向感測電極或任兩相鄰第二軸向感測電極間之第一切換元件被導通時，該任兩相鄰第一軸向感測電極或任兩相鄰第二軸向感測電極形成一並聯結構。

在一實施例中，模式選擇電路更根據此第二分辨率，分組此些條第一軸向感測電極和此些條第二軸向感測電極，每一組中之第一切換元件被導通，使得每一組中之此些條第一軸向感測電極和每一組中之此些條第二軸向感測電極形成一並聯結構，以同時接收此觸控檢測電路的一驅動信號。

在一實施例中，模式選擇電路更包括複數個第二切換元件，分別設置於此些第一軸向感測電極和此觸控檢測 電路，以及此些第二軸向感測電極和此觸控檢測電路間，其中當此模式選擇電路選擇此指紋辨識電路耦接此感測電極時，此些個第二切換元件被斷開，以及，當此模式選擇電路選擇此觸控檢測電路耦接此感測電極時，此些個第二切換元件被導通。

在一實施例中，此模式選擇電路更包括複數個第三切換元件，分別設置於此些第一軸向感測電極和此指紋辨識電路，以及此些第二軸向感測電極和此指紋辨識電路間，其中當此模式選擇電路選擇此指紋辨識電路耦接此感測電極時，此些個第三切換元件被導通，以及，當此模式選擇電路選擇此觸控檢測電路耦接此感測電極時，此些個第三切換元件被斷開。

綜上所述，本創作之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由於本技術方案是直接將用於觸控檢測的感測電極作為指紋辨識電極，不需於行動裝置上額外佈設指紋辨識電極，因此可讓行動裝置的可顯示區域最大化。再者，因為不需額外進行指紋辨識電極之製作，不需變更原電極的製作流程，在製程上相當方便且節省成本。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本創作之技術方案提供更進一步的解釋。

100‧‧‧觸控檢測裝置

110‧‧‧感測電極

111‧‧‧第一軸向感測電極

112‧‧‧第二軸向感測電極

113‧‧‧第一軸向驅動線

114‧‧‧第二軸向驅動線

120‧‧‧模式選擇電路

121‧‧‧第一切換元件

122‧‧‧第二切換元件

123‧‧‧第三切換元件

130‧‧‧觸控檢測電路

140‧‧‧指紋辨識電路

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施 例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖所示為根據本創作一實施例之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置概略圖。

第2圖所示是依照本創作一較佳實施例第一軸向感測電極以及第二軸向感測電極的放大圖示。

第3圖所示為根據本創作一較佳實施例的模式選擇電路概略圖示。

為了使本創作內容之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施例，圖式中相同之號碼代表相同或相似之元件。但所提供之實施例並非用以限制本創作所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本創作所涵蓋的範圍。

其中圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。另一方面，眾所週知的元件與步驟並未描述於實施例中，以避免對本創作造成不必要的限制。

本創作具指紋辨識功能的觸控檢測裝置是直接將用於觸控檢測的感測電極作為指紋辨識電極，因此，不需於行動裝置上額外佈設指紋辨識電極，可有效縮減行動裝置之總體積。且由於行動裝置上並不需設置用來進行指紋辨識的非顯示區域，因此可讓行動裝置的可顯示區域最大化。再者，因為是直接將用於觸控檢測的感測電極作為指 紋辨識電極，不需額外進行指紋辨識電極之製作，因此不需變更原電極的製作流程，在製程上相當方便且節省時效和製程成本。

第1圖所示為根據本創作一實施例之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置概略圖。此觸控檢測裝置100，包括一感測電極110、一模式選擇電路120、一觸控檢測電路130以及一指紋辨識電路140。觸控檢測電路130以及指紋辨識電路140共同耦接到模式選擇電路120，而由模式選擇電路120根據一控制信號，選擇觸控檢測電路130或指紋辨識電路140來和感測電極110耦接。當模式選擇電路120選擇觸控檢測電路130和感測電極110耦接時，感測電極110所擷取的使用者觸摸信號會透過模式選擇電路120傳送給觸控檢測電路130來進行觸控位置檢測。而當模式選擇電路120選擇指紋辨識電路140來和感測電極110耦接時，感測電極110所擷取的使用者指紋影像資料會透過模式選擇電路120傳送給指紋辨識電路140進行比對。

其中，感測電極110更包括複數條沿著橫向(例如X軸方向)進行排列的第一軸向感測電極111，以及複數條沿著縱向(例如Y軸方向)進行排列的第二軸向感測電極112，其中第一軸向感測電極111以及第二軸向感測電極112彼此交叉排列，且第一軸向感測電極111和第二軸向感測電極112間設有一透明絕緣層，用以電性隔絕第一軸向感測電極111以及第二軸向感測電極112，因此第一軸向感測電極111以及第二軸向感測電極112彼此絕緣且交叉排列。 而每一第一軸向感測電極111和一第一軸向驅動線113連接，以透過第一軸向驅動線113耦接模式選擇電路120。每一第二軸向感測電極112和一第二軸向驅動線114連接，以透過第二軸向驅動線114耦接模式選擇電路120。在一較佳實施例中，由於本案感測電極110需同時進行觸控位置檢測與指紋影像資料擷取，為使所擷取的指紋影像資料具有一定之分辨率，因此，在一較佳實施例中，如第2圖所示的放大圖示，本案的第一軸向感測電極111以及第二軸向感測電極112的電極寬度W較佳是採用50μm，而任兩相鄰電極間的間距d較佳是採用20μm。

另一方面，當進行觸控位置檢測時，例如以互電容方式進行觸控位置檢測，通常是依序送出驅動信號驅動其中一軸向的感測電極，並搭配逐條接收另一軸向感測電極上的感應信號來完成每一交錯點的定址，因此感測電極的分辨率會影響掃描檢測時間。為了避免因為擷取指紋影像資料所增加的感測電極分辨率造成觸控反應速度下降，因在一較佳實施例中，本創作更於模式選擇電路120中設置多個第一切換元件，藉以將同一軸向相鄰的複數條感測電極彼此並聯作為單一的感測電極，改變感測電極110分辨率，從指紋辨識時使用的第一分辨率變換成觸控檢測時使用的第二分辨率，其中第一分辨率大於第二分辨率，以在進行觸控位置檢測時提高觸控反應速度。

第3圖所示為根據本創作一較佳實施例的模式選擇電路概略圖示，其中係以改變第二軸向感測電極112的 分辨率為例來進行說明，然而，同樣之切換電路結構亦可用於切換第一軸向感測電極111中。根據本實施例，兩相鄰之第二軸向驅動線114間設置一第一切換元件121，藉以在進行觸控位置檢測時讓第一切換元件121導通，使得相鄰兩第二軸向感測電極112形成並聯架構共同作為一感測電極，同時接收觸控檢測電路130傳送的驅動信號，來將第二軸向感測電極112的分辨率，從進行指紋辨識時使用的第一分辨率變換成較小第二分辨率以增加觸控反應速度。在一實施例中，以形成寬度400μm的感測電極為例，由於每一第二軸向感測電極112的電極寬度是50μm，而電極間的間距是20μm，因此將以5條第二軸向感測電極112為一組形成並聯結構來共同作為一感測電極，將分辨率從進行指紋辨識時使用的第一分辨率變換成較小第二分辨率。因此，此複數條第二軸向感測電極112會以5條第二軸向感測電極112為一組的方式進行分組，並將每一組中之第一切換元件121導通，使得此組中的5條第二軸向感測電極112形成並聯結構來共同作為一感測電極，再透過一第二切換元件122和觸控檢測電路130耦接。因此，觸控檢測電路130即可透過第二切換元件122將驅動信號同時傳送給同一組並聯的5條第二軸向感測電極112以進行觸控位置檢測。其中，所並聯的第二軸向感測電極112數目並不以本實施例為限，可根據實際使用情況進行調整。

此外，每一第二軸向驅動線114和觸控檢測電路130間設置的第二切換元件122可根據第二軸向感測電極 112的分組狀況，導通對應的第二切換元件122，使得觸控檢測電路130可透過此第二切換元件122將驅動信號傳送給同一組中並聯的第二軸向感測電極112。此外，為配合感測電極分辨率的改變，本創作更以等比例方式進行座標變換來定位觸碰位置，例如，以具有1000條第二軸向感測電極112的觸控面板為例，原本1000條第二軸向感測電極112之位置若分別為1~1000，再以5條第二軸向感測電極112為一組進行分組後，由於係以5：1的比例方式進行座標變換，因此新的感測電極位置將為1~200。

另一方面，每一第二軸向驅動線114和指紋辨識電路140間更具有一第三切換元件123，因此可透過切換第一切換元件121、第二切換元件122和第三切換元件123，讓第二軸向感測電極112耦接觸控檢測電路130或指紋辨識電路140。例如，當導通第一切換元件121和第二切換元件122而斷開第三切換元件123時，第二軸向感測電極112耦接觸控檢測電路130來進行觸控位置檢測。反之，若導通第三切換元件123而斷開第一切換元件121和第二切換元件122時，第二軸向感測電極112則耦接指紋辨識電路140來進行指紋影像資料的比對。換言之，模式選擇電路120除了可選擇觸控檢測電路130或指紋辨識電路140和感測電極110耦接外，更可在進行觸控位置檢測時改變感測電極110的分辨率以增加增加觸控反應速度。

在一較佳實施例中，本創作是以互電容方式驅動感測電極110擷取指紋影像資料。在以第一軸向感測電極111 面對使用者手指指紋的感測電極架構中，當進行互電容方式驅動時，第一軸向感測電極111會被依序驅動，並逐條接收第二軸向感測電極112上的感應信號，由於電容量和距離成反比，因此當使用者手指放到第一軸向感測電極111上時，紋脊與第一軸向感測電極111接觸的部份會有較大的電容量，紋溝的部份電容量則較小，指紋辨識電路140即可透過接收第二軸向感測電極112上的感應信號分辨電容量的大小而感測出指紋影像資料。而在另一實施例中，本創作亦可採用自電容方式進行指紋影像資料擷取，在自電容的驅動方式中，第一軸向感測電極111會被依序驅動，第二軸向感測電極112則接地，依此，指紋辨識電路140即可透過接收第一軸向感測電極111和第二軸向感測電極112，亦即接地間電容量的大小改變而感測出一指紋影像資料。

此外，請再次參閱第1圖，在一實施例中，進行指紋影像擷取區域可事先在感測電極110中加以定義。其中，此指紋影像擷取區可定義於感測電極110任何一部分。當行動裝置被觸發時，於觸控面板的定義位置上會對應顯示此指紋擷取區，且此時模式選擇電路120會選擇指紋辨識電路140和感測電極110耦接，使用者即可將手指按壓於觸控面板上的指紋影像擷取區，藉由感測電極110擷取使用者之指紋影像資料後，由模式選擇電路120傳送給指紋辨識電路140進行比對，於指紋正確時開啟行動通訊裝置之操作功能。當行動通訊裝置開啟後，模式選擇電路120 會選擇觸控檢測電路130和感測電極110耦接，從而進行觸控位置檢測。

依此，本創作之整合式指紋辨識裝置是直接將用於觸控檢測的感測電極作為指紋辨識電極，不需於行動裝置上額外佈設指紋辨識電極，由於可移除用來進行指紋辨識的非顯示區域，因此可讓行動裝置的可顯示區域最大化。再者，因為不需額外進行指紋辨識電極之製作，因此不需變更原電極的製作流程，在製程上相當方便且節省製程成本。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧觸控檢測裝置

110‧‧‧感測電極

111‧‧‧第一軸向感測電極

112‧‧‧第二軸向感測電極

113‧‧‧第一軸向驅動線

114‧‧‧第二軸向驅動線

120‧‧‧模式選擇電路

130‧‧‧觸控檢測電路

140‧‧‧指紋辨識電路

Claims (9)

1. 一種具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，至少包含：一感測電極；一模式選擇電路，耦接該感測電極；一觸控檢測電路，耦接該模式選擇電路；以及一指紋辨識電路，耦接該模式選擇電路，其中該模式選擇電路選擇該觸控檢測電路以及該指紋辨識電路其中之一來耦接該感測電極，其中當該模式選擇電路選擇該指紋辨識電路耦接該感測電極時，該感測電極以第一分辨率擷取的一使用者指紋資料，以及當該模式選擇電路選擇該觸控檢測電路耦接該感測電極時，該感測電極以第二分辨率擷取觸碰資料進行觸碰位置檢測，其中該第一分辨率大於該第二分辨率。
2. 如請求項1所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該感測電極更包括：複數條第一軸向感測電極，沿一第一軸向排列；複數條第二軸向感測電極，沿一第二軸向排列；以及一絕緣層，設置於該些條第一軸向感測電極條和該些條第二軸向感測電極間，其中該些條第一軸向感測電極以及該些條第二軸向感測電極彼此絕緣且交叉排列。
3. 如請求項2所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝 置，其中每一該些第一軸向感測電極以及每一該些第二軸向感測電極的電極寬度為50μm，以及任兩相鄰第一軸向感測電極間，和任兩相鄰第二軸向感測電極間之距離是20μm。
4. 如請求項2所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該指紋辨識電路根據一互電容原理驅動該些條第一軸向感測電極以及該些條第二軸向感測電極以擷取該使用者指紋資料。
5. 如請求項2所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該指紋辨識電路係根據一自電容原理驅動該些條第一軸向感測電極以及該些條第二軸向感測電極以擷取該使用者指紋資料，其中遠離該使用者指紋的該些條第一軸向感測電極或該些條第二軸向感測電極被接地。
6. 如請求項2所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該模式選擇電路更包括複數個第一切換元件，分別設置於任兩相鄰第一軸向感測電極，以及任兩相鄰第二軸向感測電極間，其中當任兩相鄰第一軸向感測電極或任兩相鄰第二軸向感測電極間之第一切換元件被導通時，該任兩相鄰第一軸向感測電極或任兩相鄰第二軸向感測電極形成一並聯結 構。
7. 如請求項6所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該模式選擇電路根據該第二分辨率，分組該些條第一軸向感測電極和該些條第二軸向感測電極，每一組中之第一切換元件被導通，使得每一組中之該些條第一軸向感測電極和每一組中之該些條第二軸向感測電極形成一並聯結構，以同時接收該觸控檢測電路的一驅動信號。
8. 如請求項2所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該模式選擇電路更包括複數個第二切換元件，分別設置於該些第一軸向感測電極和該觸控檢測電路，以及該些第二軸向感測電極和該觸控檢測電路間，其中當該模式選擇電路選擇該指紋辨識電路耦接該感測電極時，該些個第二切換元件被斷開，以及當該模式選擇電路選擇該觸控檢測電路耦接該感測電極時，該些個第二切換元件被導通。
9. 如請求項2所述之具指紋辨識功能的觸控檢測裝置，其中該模式選擇電路更包括複數個第三切換元件，分別設置於該些第一軸向感測電極和該指紋辨識電路，以及該些第二軸向感測電極和該指紋辨識電路間，其中當該模式選擇電路選擇該指紋辨識電路耦接該感測電極時，該些個第三切換元件被導通，以及 當該模式選擇電路選擇該觸控檢測電路耦接該感測電極時，該些個第三切換元件被斷開。