CN107015710A - 具有多重生物辨识功能的触控传感器 - Google Patents

Abstract

一种具有多重生物辨识功能的触控传感器，包含投射式电容感测单元、控制单元及生物特征辨识单元，其中利用互电容感应的原理将该投射式电容感测单元的形成电容感应的分布区域影像化以产生具有多个生物特征感应图像的一感应讯息，生物特征辨识单元用以判别自控制单元传来的感应讯息中的所述生物特征感应图像是否符合已预建于该生物特征辨识数据库中的生物特征感应图像，藉以达到辨识的目的，此外投射式电容感测单元的感应电极为具有不规则图案的金属网格，藉以克服因金属网格而产生干涉纹的问题，并提升可见度。

Description

具有多重生物辨识功能的触控传感器

技术领域

一种触控传感器，尤其是一种具有多重生物辨识功能的触控传感器，并藉由金属网格的图案设计来消除干涉条纹，而提升可见度。

背景技术

如果电子装置需要认证用户，一般作法为设定特定密码。用户必须输入正确的密码，认证成功后电子装置才可被使用。近年来，利用指纹辨识装置来辨识用户的电子装置越来越多。因为指纹具有相当高的单一性，亦即，只需要让指纹辨识装置记录用户的指纹，用户无须记住特定密码，因而免于密码被偷窃或破解的风险。

此外，触控式面板的应用已经相当普遍，例如平板式计算机(tablet PC)或银行ATM机台等。若用户可直接利用触控式面板做指纹辨识，对用户而言将会更加方便。

将触控面板作为手持移动装置的输入及显示接口是已经普遍采用的技术，且大多数是采用投射式电容式触控面板。这些手持移动装置为了提高用户数据的保密性，会配合特定的认证机制来验证操作者，最常见的作法即是要求用户需输入一组正确的默认密码，若密码正确方可允许用户进一步操作。但使用密码作为认证机制，用户必须要逐一输入密码的各个字符，在操作方面相对较不便利，另一方面，密码亦可能遭别人破解、盗用，因此安全性方面亦有待提升。

而生物特征辨识具有唯一性与不变性，例如指纹、掌纹、人脸、虹膜等，都有专家学者提出相关的理论研究，目前使用在手持移动装置的生物特征主要是利用指纹，然而现有技术都只能做单一辨识而且必须使用指纹辨识芯片，而无法单以触控面板来实现多个生物特征辨识，因此必须提供一种能实现多个生物特征辨识的触控传感器。

但是指纹辨识芯片设置于触控装置上时，由于触控装置还需设置触控面板，因此触控装置能设置触控面板的面积会变小，触控装置也必须留足够大的面积给指纹辨识芯片装置，造成触控面板在触控装置上的面积受限，也连带使显示面板的大小受限。

发明内容

生物辨识的技术通常有脸部、虹膜、声纹、指纹、静脉以及笔迹辨识等，但现有技术都大多只能做单一种类的辨识，以指纹辨识而言，通常都是通过指纹辨识芯片来做指纹辨识，但指纹辨识芯片的感应面积小，只能辨识出指纹，而无法对其他生物特征同时做辨识，但现今指纹容易被复制，因此只做指纹的单一种类辨识难以保全人身财产与秘密资料。

本发明的主要目的在于提供一种有多重生物辨识功能的触控传感器，包含有一投射式电容感测单元，当一手指、一手掌、一手部或上述任一组合实质接触于该投射式电容感测单元时，或该手指、该手掌、该手部或上述任一组合在该投射式电容感测单元的感应范围时，该投射式电容感测单元的接触于该手指、该手掌、该手部或上述任一组合的区域形成电容感应；一控制单元，电性连接于该投射式电容感测单元，用以侦测该投射式电容感测单元的形成电容感应的分布区域，并将该投射式电容感测单元的形成电容感应的分布区域影像化以产生具有多个生物特征感应图像的一感应讯息，所述生物特征感应图像包含一指节纹路分布、一指节轮廓分布、一手指轮廓分布、一手掌纹路分布、一手掌轮廓分布或上述任一组合的感应图像；以及一生物特征辨识单元，电性连接于该控制单元，内建有一生物特征辨识数据库，该生物特征辨识单元用以判别自该控制单元传来的该感应讯息中的所述生物特征感应图像是否符合已预建于该生物特征辨识数据库中的生物特征感应图像。

其中，该投射式电容感测单元具有一透光基板、一第一感应电极与一第二感应电极，该第一感应电极与该第二感应电极设置于该透光基板的相对的两侧面，该第一感应电极与该第二感应电极分别具有多个第一金属网格与多个第二金属网格，所述第一金属网格与所述第二金属网格为隔着该透光基板上下相对并相互交错而共同形成一交错图案，其中所述第一金属网格与所述第二金属网格，其中所述第一金属网格与所述第二金属网格的网格宽度皆介于1.5～50微米之间。

其中，所述第一金属网格或所述第二金属网格的至少其中之一至少由多个不规则多边形所组成。

本发明利用投射式电容感测单元的互电容感应的原理，及利用控制单元来侦测投射式电容感测单元产生电容感应的分布区域，藉以影像化发生电容感应的分布区域，以产生出具有多个生物特征感应图像的感应讯息，以供生物特征辨识单元做判别比对。

由于投射式电容感测单元的感应面积远大于指纹辨识芯片，且利用投射式电容感测单元的多点触控特性，使本发明能同时辨识指节纹路分布、指节轮廓分布、手指轮廓分布、一手掌纹路分布、手掌轮廓分布或上述任一组合，因此用户能根据物品价值及文件机密性或其他实际需求来选择辨识的数量，因此不仅达成多重辨识的目的，还提供用户依据实际需求选择辨识数目的弹性度。

附图说明

图1A为本发明第一实施例的电路方块示意图。

图1B为本发明第二实施例的电路方块示意图。

图2为本发明的投射式电容感测单元的剖面示意图。

图3A为本发明的第一与第二感应电极的一实施例示意图。

图3B为图3A的第一与第二感应电极配置于透光基板时的透视示意图。

图4A为本发明的第二感应电极的另一实施例示意图。

图4B为图3A的第一感应电极与图4A的第二感应电极配置于透光基板时的透视示意图。

图5为当手掌接触于本发明的投射式电容感测单元的上视图。

图6A为投射式电容感测单元感测到图6区域A的微观示意图。

图6B为投射式电容感测单元感测到图6区域B的微观示意图。

其中，附图标记说明如下：

100 具有多重生物辨识功能的触控传感器

10 投射式电容感测单元

11 透光基板

13 第一感应电极

131 第一金属网格

15 第二感应电极

151 第二金属网格

20 控制单元

30 生物特征辨识单元

200 电子芯片

300 手掌

P 交错图案

X 第一方向

Y 第二方向

具体实施方式

以下配合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟习本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1A，本发明第一实施例的电路方块示意图，参阅图1B，本发明第二实施例的电路方块示意图。如图1A所述，本发明的具有多重生物辨识功能的触控传感器100主要包含一投射式电容感测单元10、一控制单元20与一生物特征辨识单元30。其中，该投射式电容感测单元10为互电容感应的电容传感器或其他具有隔空感应的电容传感器。

当一手指、一手掌、一手部或上述任一组合实质接触于该投射式电容感测单元10时，或该手指、该手掌、该手部或上述任一组合在该投射式电容感测单元10的感应范围时，该投射式电容感测单元10的接触于该手指、该手掌、该手部或上述任一组合的区域形成电容感应。

该控制单元20电性连接于该投射式电容感测单元10，该控制单元20用以侦测该投射式电容感测单元10的形成电容感应的分布区域，并将该投射式电容感测单元10的形成电容感应的分布区域影像化，以产生具有多个生物特征感应图像的一感应讯息，所述生物特征感应图像包含一指节纹路分布、一指节轮廓分布、一手指轮廓分布、一手掌纹路分布、一手掌轮廓分布或上述任一组合的感应图像，上述的影像化是指将形成电容感应的分布区域予以数据化，以统计或撷取电容感应的分布区域的特征及特性。

该生物特征辨识单元30电性连接于该控制单元20并内建有一生物特征辨识数据库，该生物特征辨识单元30用以判别自该控制单元20传来的该感应讯息中的所述生物特征感应图像是否符合已预建于该生物特征辨识数据库中的生物特征感应图像，如有1笔或数笔的生物特征感应图像被判别是符合，则进行后续处理或不处理，上述的是以1笔或数笔来作判别或判别符合后是否要进行后续处理视实际需求而定，在此仅是说明用的实例而已，并非用以限制本发明的范围。

本发明的一实施例中，如图1A所示，该控制单元20与该生物特征辨识单元30为各自独立的电子芯片，例如触控芯片及微处理器；或者，该控制单元20与该生物特征辨识单元30整合于单一电子芯片200中，例如为微处理器的电子芯片200，如图1B所示。

其中该投射式电容感测单元10主要包含一透光基板11、一第一感应电极13与一第二感应电极15。

参阅图2，本发明的投射式电容感测单元的剖面示意图，参阅图3A，图3A为本发明的第一与第二感应电极的一实施例示意图，参阅图3B，图3B为图3A的第一与第二感应电极配置于透光基板时的透视示意图。

如图3A所示，并请参考图2，该第一感应电极13与该第二感应电极15设置于该透光基板11的相对的两侧面，该第一感应电极13与该第二感应电极15分别具有多个第一金属网格131与多个第二金属网格151，所述第一金属网格131与所述第二金属网格151为隔着该透光基板11上下相对并相互交错而共同形成一交错图案P(如图3B所示)，其中所述第一金属网格131与所述第二金属网格151的任一网格宽度介于1.5～50微米之间，所述第一金属网格131或所述第二金属网格151的至少其中之一至少由多个不规则多边形所组成；或者，所述第一金属网格131与所述第二金属网格151的网格宽度介于25～50微米之间。

该第一感应电极13设置于透光基板11上并沿一第一方向X延伸，且该第一感应电极13包括多个第一金属网格(metal mesh)131；而该第二感应电极15设置于透光基板11上并沿一第二方向Y延伸，且第二感应电极15包括多个第二金属网格151。第一方向X较佳大体上垂直于第二方向，但并不以此为限。

所述第一金属网格131或所述第二金属网格151利用黄光微影的方式将铜箔基板蚀刻而成，其中所述第一金属网格131或所述第二金属网格151的线路宽度在3～7微米。

其中，所述第一金属网格131或所述第二金属网格151的至少其中之一至少由多个不规则多边形所组成。较佳的，所述不规则多边形主要包含多个不规则六边形，如图3A所示，所述不规则六边形大致上并不相同；要注意的是，上述的不规则多边形并不限于不规则六边形，在此仅是说明用的实例而已，并非用以限制本发明的范围，亦即只要是不规则多边形都落入本发明的范围之内，如不规则三边形、不规则四边形、不规则五边形及不规则多边形都落入本发明的范围之内。

而该交错图案P至少包含多个不规则三边形、多个不规则四边形、多个不规则六边形或上述任一组合。

本发明的一较佳实施例中，所述不规则多边形是主要包含多个不规则六边形与多个不规则五边形。

参阅图4A，图4A为本发明的第二感应电极的另一实施例示意图，参阅图4B，图4B为图3A的第一感应电极与图4A的第二感应电极配置于透光基板时的透视示意图。

如图4A～图4B所示，当所述第一金属网格131或所述第二金属网格151的其中之一由所述不规则多边形所组成时，例如所述第一金属网格131是图3A的形式时，所述第一金属网格131或所述第二金属网格151的其中另一为多个规则四边形、多个不规则四边形、多个规则六边形或多个不规则六边形，在此是以多个不规则四边形举例说明，如图4A所示的该第二感应电极15为多个不规则四边形，而当图3A的第一感应电极131与图4A的第二感应电极151所形成的交错图案P请参图4B所示。

参阅图5，图5为当手掌接触于本发明的投射式电容感测单元的上视图，参阅图6A，图6A为投射式电容感测单元感测到图6区域A的微观示意图，参阅图6B，图6B为投射式电容感测单元感测到图6区域B的微观示意图。

如图5所示，当手掌300碰触于投射式电容感测单元10上时，图5的区域A，也就是手掌的姆指部分在投射式电容感测单元10所显示的感应图像如图6A，也就是第一感应电极13与该第二感应电极15与指纹的波峰接触的金属网格会发生电容感应(非空白区)，而第一感应电极13与该第二感应电极15未与指纹波谷接触的金属网格则不会发生电容感应(空白区)，因此投射式电容感测单元10的形成电容感应的分布区域会概如指节纹路的分布，由于每个人指节纹路的分布不同，因此第一感应电极13与该第二感应电极15的金属网格会产生电容感应的区域也不同，藉以来辨识是否是符合预建的指节纹路，同样的，图5的区域B，也就是手指的部分指节，在该投射式电容感测单元10所显示的感应图像如图6B，有关手指轮廓分布、手掌轮廓分布或者与手掌纹路分布等等感应图像的感测方式及辨识原理方式，请参上述，在此不再赘述。

综上所述，生物辨识的技术通常有脸部、虹膜、声纹、指纹、静脉以及笔迹辨识等，但现有技术都大多只能做单一种类的辨识，以指纹辨识而言，通常是藉由指纹辨识芯片来做指纹辨识，但指纹辨识芯片的感应面积小，只能辨识出指纹，而无法对其他生物特征同时做辨识，但现今指纹容易被复制，因此只做指纹的单一种类辨识难以保全人身财产与秘密资料。

而本发明利用投射式电容感测单元的互电容感应的原理，及利用控制单元来侦测投射式电容感测单元产生电容感应的分布区域，藉以影像化发生电容感应的分布区域，以产生出具有多个生物特征感应图像的感应讯息，以供生物特征辨识单元30做判别比对。

由于投射式电容感测单元的感应面积远大于指纹辨识芯片，且利用投射式电容感测单元的多点触控特性，使本发明能同时辨识指节纹路分布、指节轮廓分布、手指轮廓分布、手掌纹路分布、手掌轮廓分布或上述任一组合，因此用户能根据物品价值及文件机密性或其他实际需求来选择辨识的数量，因此不仅达成多重辨识的目的，还提供用户依据实际需求选择辨识数目的弹性度。

尤其，本案以投射式电容感测单元来感测多重生物特征，因此不须另外设置指纹辨识芯片，当装设于手持式触控装置时，能实现一种极窄边框或无边框的手持式触控装置设计，使触控装置的硬件设计及配置更具弹性及美观性。

本发明的另一特点在于利用金属网格而非透明电极来做感应电极，现有的投射式电容感测单元通常不会使用金属网格来做为感应电极，因为金属网格的成本虽然便宜，但是当金属网格与彩色滤光片的遮光层(Black Matrix)平行重叠时会产生Moire干涉条纹，因而影响可见度。

为了突破此种限制，因此，本发明更提出一种具有不规则图案设计的金属网格，由于不规则图案设计的金属网格能可避免与彩色滤光片的遮光层(Black Matrix)平行重叠，因此可消除Moire干涉条纹，不影响可见度，使得金属网格作为感应电极使用不仅变得可行，同时能降低成本，尤其金属网格亦提供优异的抗电磁干扰的效果。

综上所述，本发明能提供大范围的辨识范围因而有效辨识多个生物特征，且可无需依据显示面板的薄膜晶体管阵列排列，即可于触控面板与显示面板贴合后，避免干涉纹现象的发生，藉以降低制作成本，让产品更具竞争力。

以上所述内容仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (10)

1.一种具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，包含：

一投射式电容感测单元，当一手指、一手掌、一手部或上述任一组合实质接触于该投射式电容感测单元时，或该手指、该手掌、该手部或上述任一组合在该投射式电容感测单元的感应范围时，该投射式电容感测单元的接触于该手指、该手掌、该手部或上述任一组合的区域形成电容感应；

一控制单元，电性连接于该投射式电容感测单元，用以侦测该投射式电容感测单元的形成电容感应的分布区域，并将该投射式电容感测单元的形成电容感应的分布区域影像化以产生具有多个生物特征感应图像的一感应讯息，所述生物特征感应图像包含一指节纹路分布、一指节轮廓分布、一手指轮廓分布、一手掌纹路分布、一手掌轮廓分布或上述任一组合的感应图像；以及

一生物特征辨识单元，电性连接于该控制单元，内建有一生物特征辨识数据库，该生物特征辨识单元用以判别自该控制单元传来的该感应讯息中的所述生物特征感应图像是否符合已预建于该生物特征辨识数据库中的生物特征感应图像；

其中，该投射式电容感测单元具有一透光基板、一第一感应电极与一第二感应电极，该第一感应电极与该第二感应电极设置于该透光基板的相对的两侧面，该第一感应电极与该第二感应电极分别具有多个第一金属网格与多个第二金属网格，所述第一金属网格与所述第二金属网格为隔着该透光基板上下相对并相互交错而共同形成一交错图案，其中所述第一金属网格与所述第二金属网格的网格宽度皆介于1.5～50微米之间；

其中，所述第一金属网格或所述第二金属网格的至少其中之一至少由多个不规则多边形所组成。

2.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，该投射式电容感测单元为互电容感应的电容传感器。

3.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，该控制单元与该生物特征辨识单元整合于单一电子芯片中。

4.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，该控制单元与该生物特征辨识单元为各自独立的电子芯片。

5.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，所述第一金属网格与所述第二金属网格的网格宽度介于25～50微米之间。

6.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，所述第一金属网格或所述第二金属网格利用黄光微影的方式将铜箔基板蚀刻而成，其中所述第一金属网格或所述第二金属网格的线路宽度在3～7微米之间。

7.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，该交错图案至少包含多个不规则三边形、多个不规则四边形、多个不规则六边形或上述任一组合。

8.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，所述不规则多边形主要包含多个不规则六边形。

9.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，所述不规则多边形是主要包含多个不规则六边形与多个不规则五边形。

10.依据权利要求1所述的具有多重生物辨识功能的触控传感器，其特征在于，影像化是将形成电容感应的分布区域予以数据化。