專利名稱：指紋讀取器件及其方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般地涉及指紋讀取器件，及其方法。
至今一些為了機密性等目的而鑒別個人的系統(tǒng)使用ID號和密碼等等，然而，用它保持機密并不完美，因為ID號和密碼可能泄露。另一方面，因為能夠保持更高級別的安全性，指紋讀取器件被建議使用。
靜電電容型指紋讀取器件(日本待審專利申請No.Hei4-231803等。)被提議用來探測指紋圖樣，通過利用下面的事實，即一組布置成二維陣列的電極之間產(chǎn)生靜電電容，手指通過絕緣材料層與電極組的接觸變化相當于指紋的皺紋。這種類型的指紋讀取器件已經(jīng)被利用。
此外，例如有提議使用圖像傳感器如CCD的光學指紋讀取器件。
然而關(guān)于什么樣的裝置來結(jié)合這種類型的指紋讀取器件，和指紋讀取器件如何使用還沒有設計良好的應用，因而很少的指紋讀取器件被采用。此外，在光學類型器件的情況，出現(xiàn)成本相對較高和結(jié)構(gòu)復雜的問題。
在這樣的條件下，本發(fā)明的基本目標是提供指紋讀取器件和方法，使能夠在實際使用時增強靈活性和減少成本。
為了實現(xiàn)上述目標，按照本發(fā)明的第一方面，指紋讀取器件特征在于包含有源矩陣液晶盒，從有源矩陣液晶盒的后表面發(fā)光的照明器件，位于有源矩陣液晶盒的一個表面、用于傳輸來自后表面的光和朝向一側(cè)端面偏轉(zhuǎn)來自表面?zhèn)鹊墓獾墓鈱蚱?，位于光導向片一?cè)表面、接收從這一側(cè)表面發(fā)出的光的光接收器件，和驅(qū)動電路，使有源矩陣液晶盒通過精確定位照明器件發(fā)出的光而精確照射指紋，也使光接收器件精確接收被指紋反射的光，從而獲得指紋的圖像。
按照本發(fā)明的第一方面，指紋用通過有源矩陣液晶盒的光精確照射，反射光穿過光導向片被接收，由此指紋的圖像能容易地獲得。
按照本發(fā)明的第二方面，按照本發(fā)明的第一方面的指紋讀取器件特征在于有源矩陣液晶盒也可以作為液晶顯示器件的液晶盒。
按照本發(fā)明的第二方面，光的精確照射能通過使用液晶顯示器件的液晶盒容易地獲得。
按照本發(fā)明的第三方面，按照本發(fā)明的第一方面的指紋讀取器件特征在于有源矩陣液晶盒可以與液晶顯示器件的液晶盒的至少一部分重疊。
按照本發(fā)明的第三方面，指紋讀取傳感器與液晶顯示器件能成為整體，并且液晶顯示器件的背景燈能用作照明器件。
按照本發(fā)明的第四方面，按照本發(fā)明的第一到第三方面的任一個的指紋讀取器件，特征在于光接收器件可以是線形傳感器，沿著光導向片的一側(cè)端面布置。
按照本發(fā)明的第四方面，反射光束被線形傳感器順序檢測，從而獲得指紋的圖像。
按照本發(fā)明的第五方面，按照本發(fā)明的第一到第三方面的任一個的指紋讀取器件，特征在于光接收器件可以由光接收元件和一個透鏡或透鏡陣列構(gòu)成，透鏡和透鏡陣列把從光導向片的一側(cè)端面發(fā)出的光聚集到光接收元件上。
按照本發(fā)明的第五方面，反射光束被光電二極管順序接收，從而獲得指紋的圖像。
按照本發(fā)明的第六方面，一種指紋讀取方法特征在于，包括以下步驟，提供有源矩陣液晶盒，提供從有源矩陣液晶盒的后表面發(fā)光的照明器件，提供有源矩陣液晶盒的一側(cè)表面上的光導向片，它傳輸來自后表面的光和朝向一側(cè)端面偏轉(zhuǎn)來自一表面?zhèn)鹊墓?，用來自有源矩陣液晶盒的后表面的光，透過有源矩陣液晶盒選擇性地精確照射接觸在光導向片上的指紋，接收指紋的反射光和從光導向片的一側(cè)端面逸出的光，從而獲得指紋的圖像。
按照本發(fā)明的第六方面，指紋用透過有源矩陣液晶盒的光精確照射，反射光透過光導向片被接收，由此能容易地獲得指紋圖像。


圖1(a)是一個截面圖，表示本發(fā)明的一個實例中的指紋讀取器件；圖1(b)是它的俯視圖；圖2(a)和2(b)是表示本發(fā)明的一個實例中的指紋讀取器件的指紋讀取傳感器的探測電極是如何排列和指紋是如何識別的視圖。
本發(fā)明的實例將在下文中描述。
圖1示意地表示一個實例中指紋讀取器件的結(jié)構(gòu)。
如圖1中所描述，一個指紋讀取器件10具有這樣的幾何結(jié)構(gòu)，光導向片12被置于有源矩陣液晶盒11的表面上，光接收器件13被齊平的置于與光導向片12在一端并排，和照明光源14被置于液晶盒11的后表面上。
在這里，有源矩陣液晶盒11采用的結(jié)構(gòu)是，第一透明基底21通過隔離物23和第二透明基底22結(jié)合，并在它們之間插入液晶層24。此外，透明電極25和有源元件26被排列在第一透明基底21的內(nèi)側(cè)，以二維陣列的形式相當于象素，面對面與液晶層24相聯(lián)系，并且提供定向的薄膜27覆蓋這些電極25和元件26。另一方面，在第二透明基底22的內(nèi)側(cè)，在液晶層24上面提供共用透明電極28和定向的薄膜29．注意偏振片31和32位于第一和第二透明基底21，22的外側(cè)。
光導向片12的功能是傳輸從照明器件14向表面一側(cè)發(fā)射的光，但不傳輸來自表面一側(cè)向后表面的光，而且引導這些光在平面方向內(nèi)，由此光從一側(cè)的端面射出。此外，光接收器件13由透鏡陣列15和光接收元件16如光電二極管構(gòu)成。注意透鏡陣列15可以由單個透鏡構(gòu)成。
此外，有源元件26由薄膜晶體管(TFT)構(gòu)成，如場效應型的絕緣柵晶體管。上面提到的有源元件26和透明電極25，可以通過在液晶顯示器件方面常規(guī)所知的典型薄膜加工過程制作。指紋讀取器件10的標準分辨率大約300dpi，就是行距大約50μm。注意有源元件26不被限定于上面描述的薄膜晶體管，也可以是薄膜二極管。
下面將簡要解釋使用指紋讀取器件10識別指紋的步驟。圖2(a)表示透明電極25和有源元件26的陣列。圖2(b)示意地表示指紋是如何識別的。
如圖2(a)所示，充當有源元件26的晶體管的源電極41，被連接到透明電極25。柵電極42連接到掃描線51。漏電極43被連接到信號線52。多條信號線52排列成使各個晶體管的漏電極43在X軸方向上連續(xù)連接。信號線52連接到X軸驅(qū)動器53上。此外多條掃描線51排列成使各個晶體管的柵電極42在Y軸方向上連續(xù)連接。掃描線5l連接到Y(jié)軸驅(qū)動器54上。
這樣，透明電極25處于通過各有源元件26有源尋址的狀態(tài)。透明電極25連接到接于X軸驅(qū)動器53的信號線52的x部分，也連接到接于Y軸驅(qū)動器54的掃描線51的y部分，并具有地址(1，1)～(x，y)。
當檢測指紋時，首先，X軸驅(qū)動器53選擇預先決定的信號線52，并在柵電極42上應用預定的電壓，在這個狀態(tài)時，一個電壓通過掃描線51加到一行中的有源元件26上。在柵電極42上應用了預定電壓后選定有源元件26，從而有源元件26被一個一個的順序選取。在面向被選中的一個象素的透明電極25的部分，液晶層24被定向并傳輸從照明器件14發(fā)射的光。
圖2(b)表示當時的一個狀態(tài)。為了更明確，只有選定的一個象素的透明電極25成為透明的，手指60從而被照明器件14來的光照射。另一方面，手指60反射的光在光導向片12的后表面的邊界偏轉(zhuǎn)，并被在平面方向傳導。這樣的傳導光被位于光導向片12并排的一側(cè)表面上的光接收器件13接收。這個操作對于所有象素都進行，由此指紋的圖像被獲取。
按照上面討論的實例中的指紋讀取器件10，指紋能通過使用有源矩陣液晶盒11和光導向片12相對容易的檢測。更進一步，這樣構(gòu)造的指紋讀取器件10采取類似于液晶顯示器件的液晶的結(jié)構(gòu)，因此能以低成本相對簡單的制作。指紋讀取器件10也能容易地與液晶板一起合并到電子裝置中，以附加到液晶顯示板上的方式。也就是，上面描述的指紋讀取器件可以容易地合并到多種具有液晶顯示器件的電子裝置中，如各種個人計算機、移動終端、移動電話、個人手持電話系統(tǒng)(PHS)和附帶顯示的卡片。
依據(jù)增強可操作性，當合并指紋讀取器件與液晶板的整體到電子裝置中和節(jié)省安裝空間時，能夠考慮各種形式。簡而言之，如果液晶顯示器件的液晶盒的分辨率幾乎與指紋讀取器件的一致，那么液晶盒、照明器件和同類的東西能完全共用，從而使相當程度減少指紋讀取器件的成本是可行的。
此外，指紋讀取器件可以重疊在液晶板的顯示區(qū)一部分或全部上。在這種情況下，一些元件如照明器件、偏振片等等可以共用，由此能降低成本和節(jié)省安裝空間。上面描述的指紋讀取傳感器能與液晶板的薄膜制造工藝分開制造，但也可以用同樣的薄膜制造工藝制造。注意，這種構(gòu)造的指紋讀取器件能布置在顯示區(qū)的一角或中心部分，甚至整個顯示區(qū)也可以用作指紋讀取傳感器，不被限制在液晶顯示區(qū)的平面方向的特定部分。
應該注意到上面討論的實例中，由透鏡陣列和光接收元件構(gòu)成的光接收器件，也可以由沿光導向片的一側(cè)端面延伸的線傳感器構(gòu)成。在這種情況下，光可以像上面討論的實例那樣按每個象素接收，或取決于光導向片的性能按每行象素接收。
綜上所述，本發(fā)明展示出效果，其中使用有源矩陣液晶盒和光導向片能識別指紋的成像，也可能容易地合并指紋讀取器件到液晶顯示器件中，從而在實際使用時增強靈活性，提高生產(chǎn)率和降低成本。
權(quán)利要求
1．一種指紋讀取器件，包括有源矩陣液晶盒；從有源矩陣液晶盒的后表面發(fā)射光的照明器件；光導向片，位于有源矩陣液晶盒的表面一側(cè)，用于傳輸從后表面來的光和朝向一側(cè)端面偏轉(zhuǎn)來自表面的光；光接收器，位于光導向片一側(cè)表面的旁邊，接收從這一側(cè)表面逸出的光；驅(qū)動電路，通過定位從照明器件發(fā)出的光，使有源矩陣液晶盒精確照射接觸在光導向片上的指紋和使光接收器能精確接收被指紋反射的光，從而獲得指紋的圖像。
2．按照權(quán)利要求1的指紋讀取器件，其中有源矩陣液晶盒也作為液晶顯示器件的液晶盒。
3．按照權(quán)利要求1的指紋讀取器件，其中有源矩陣液晶盒與液晶顯示器件的液晶盒至少重疊一部分。
4．按照權(quán)利要求1的指紋讀取器件，其中光接收器是線形傳感器，沿著光導向片的一側(cè)端面放置。
5．按照權(quán)利要求1的指紋讀取器件，其中光接收器由光接收元件和透鏡或透鏡陣列構(gòu)成，透鏡或透鏡陣列聚焦從光導向片一側(cè)端面發(fā)出的光到光接收元件上。
6．一種指紋讀取方法，包括以下步驟提供有源矩陣液晶盒；提供從有源矩陣液晶盒的后表面發(fā)光的照明裝置；提供有源矩陣液晶盒的一側(cè)表面上的光導向片，它傳輸來自后表面的光和朝向一側(cè)端面偏轉(zhuǎn)來自表面的光；用來自有源矩陣液晶盒的后表面的光，透過有源矩陣液晶盒選擇性地精確照射接觸在光導向片上的指紋；接收指紋的反射光和從光導向片的一側(cè)端面逸出的光；由此獲得指紋的圖像。
全文摘要
提供一種指紋讀取系統(tǒng),它能在實際使用時增強靈活性,提高生產(chǎn)率和降低成本。照明器件從有源矩陣液晶盒的后表面發(fā)射光。光導向片,位于有源矩陣液晶盒的表面一側(cè),用于傳輸從后表面來的光和朝向一側(cè)端面偏轉(zhuǎn)來自表面的光。光接收器,位于光導向片一側(cè)表面的旁邊,接收從這一側(cè)表面發(fā)出的光。驅(qū)動電路使有源矩陣液晶盒精確照射接觸在光導向片上的指紋,通過定位從照明器件發(fā)出的光和使光接收能精確接收被指紋反射的光,從而獲得指紋的圖像。
文檔編號G01B11/245GK1284687SQ0012264
公開日2001年2月21日 申請日期2000年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月11日
發(fā)明者河原行人, 藤田宏之, 松平努 申請人:精工電子有限公司