專(zhuān)利名稱(chēng)：指紋讀取器件及其方法
技術(shù)領(lǐng)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(jī)密性等目的而鑒別個(gè)人的系統(tǒng)使用ID號(hào)和密碼等等，然而，用它保持機(jī)密并不完美，因?yàn)镮D號(hào)和密碼可能泄露。另一方面，因?yàn)槟軌虮３指呒?jí)別的安全性，指紋讀取器件被建議使用。
靜電電容類(lèi)型指紋讀取器件(日本待審專(zhuān)利No.Hei4-231803等)被提議用來(lái)探測(cè)指紋圖樣，通過(guò)利用下面的事實(shí)，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(guò)絕緣材料層與電極組的接觸變化相當(dāng)于指紋的皺紋。一些這種類(lèi)型的指紋讀取器件已經(jīng)被利用。
可是，因?yàn)橄惹凹夹g(shù)中的靜電電容型指紋讀取傳感器，需要提供二維陣列的探測(cè)電極和有源元件，制造過(guò)程復(fù)雜和成本高。更進(jìn)一步，關(guān)于什么樣的裝置來(lái)結(jié)合這種類(lèi)型的指紋讀取器件和指紋讀取器件如何使用，還沒(méi)有設(shè)計(jì)良好的應(yīng)用，因而很少的指紋讀取器件被采用。
在這樣的條件下，本發(fā)明的基本目標(biāo)是提供指紋讀取器件和方法，使能夠在實(shí)際使用時(shí)增強(qiáng)靈活性，提高生產(chǎn)率和減少成本。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，按照本發(fā)明的第一方面，指紋讀取器件包含指紋讀取傳感器，指紋讀取傳感器包括一組在第一方向多條線排列的第一電極，一組在與第一方向相交的第二方向多條線排列、并在第一電極組上面用中間層絕緣薄膜隔開(kāi)的第二電極，和在第二電極組上面的由絕緣物質(zhì)組成的表面保護(hù)薄膜，和驅(qū)動(dòng)電路，用于通過(guò)順序施加預(yù)定電壓到任意一組第一電極和第二電極、并同時(shí)順序施加該電壓到其他電極組來(lái)測(cè)量每一個(gè)電極和接觸表面保護(hù)薄膜的指紋之間的靜電電容，和測(cè)量第一電極和第二電極之間交叉點(diǎn)的附近的靜電電容的變化。
按照本發(fā)明的第一方面，預(yù)定電壓施加到每一個(gè)第一電極，交叉點(diǎn)靜電電容的圖樣通過(guò)掃描第二電極來(lái)檢測(cè)，從而獲得指紋的圖像。
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中，驅(qū)動(dòng)電路可以檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時(shí)電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個(gè)電極上，和進(jìn)一步檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時(shí)電壓被同時(shí)施加到第一電極和第二電極的每一個(gè)交叉點(diǎn)上的兩個(gè)電極上，然后通過(guò)比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個(gè)交叉點(diǎn)上的靜電電容變化值，并從靜電電容變化值的圖樣獲得指紋圖樣。
按照本發(fā)明的第二方面，當(dāng)單獨(dú)施加電壓在每一個(gè)第一和第二電極上時(shí)，指紋和電極之間的第一靜電電容值，與同時(shí)施加電壓在每一個(gè)交叉點(diǎn)上的第一和第二電極上時(shí)的第二靜電電容值比較，從而獲得對(duì)應(yīng)交叉點(diǎn)和指紋之間的靜電電容變化值。從靜電電容變化值的圖樣獲得指紋圖樣。
按照本發(fā)明的第三方面，按照本發(fā)明的第一或第二方面的指紋讀取器件中，指紋讀取傳感器可以是透明的，并位于液晶顯示器件的液晶板的至少一部分顯示區(qū)域內(nèi)。
按照本發(fā)明的第三方面，指紋讀取傳感器與液晶板的顯示區(qū)域重疊，因此在合并到電子裝置中時(shí)能夠與液晶板一起裝配。這樣使節(jié)省安裝指紋讀取傳感器的空間是可行的。
按照本發(fā)明的第四方面，按照本發(fā)明的第三方面的指紋讀取器件中，指紋讀取傳感器可以位于偏振片或液晶板的透明基底的表面上。
按照本發(fā)明的第四方面，指紋讀取傳感器位于透明基底或偏振片上，這樣使其能與液晶板成為整體。
按照本發(fā)明的第五方面，一種指紋讀取方法包括以下步驟，排列一組第一電極在第一方向的多條線上，排列一組第二電極在與第一方向交叉的第二方向的多條線上，第二電極組通過(guò)中間層絕緣薄膜在第一電極組上面，順序施加預(yù)定電壓在任一組第一和第二電極上，同時(shí)順序施加電壓到另一組電極，通過(guò)使用其表面帶有由絕緣物質(zhì)組成的表面保護(hù)薄膜的指紋讀取傳感器，并測(cè)量第一電極和第二電極交叉點(diǎn)處的靜電電容值的變化。
按照本發(fā)明的第五方面，預(yù)定電壓被施加到每一個(gè)第一電極，交叉點(diǎn)處的靜電電容圖樣用過(guò)掃描第一電極檢測(cè)，從而獲得指紋的圖像。
按照本發(fā)明的第六方面，一種指紋讀取方法包括以下步驟，檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時(shí)電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個(gè)電極上，并檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時(shí)電壓被同時(shí)施加到第一電極和第二電極的每一個(gè)交叉點(diǎn)上的兩個(gè)電極上，通過(guò)比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個(gè)交叉點(diǎn)上的靜電電容變化值，并從靜電電容變化值的圖樣獲得指紋圖樣。
按照本發(fā)明的第六方面，當(dāng)單獨(dú)施加電壓在每一個(gè)第一和第二電極時(shí)，指紋和電極之間的第一靜電電容值，與同時(shí)施加電壓在每一個(gè)交叉點(diǎn)上的第一和第二電極時(shí)的第二靜電電容值比較，從而獲得對(duì)應(yīng)交叉點(diǎn)和指紋之間的靜電電容變化值。從靜電電容變化值的圖樣獲得指紋圖樣。


圖1(a)是一個(gè)截面圖，示意表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中的指紋讀取器件結(jié)構(gòu)；圖1(b)是它的俯視圖；圖2(a)到2(c)是說(shuō)明視圖，表示指紋是如何用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中的指紋讀取器件來(lái)識(shí)別的；圖3(a)和3(b)是截面圖，各自表示液晶顯示器件與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例中的指紋讀取器件裝配在一起。
本發(fā)明的實(shí)例將在下文中描述。
圖1示意地表示一個(gè)實(shí)例中指紋讀取器件的結(jié)構(gòu)。
如圖1中所描述，一個(gè)指紋讀取器件10具有這樣的幾何結(jié)構(gòu)，X軸電極12以預(yù)定的間隔排列在基底11上，Y軸電極14與X軸電極12正交，通過(guò)中間層絕緣薄膜13以相等的間隔排列在x軸電極12上。進(jìn)而，絕緣物質(zhì)組成的表面保護(hù)薄膜15提供于Y軸電極14上。此外，每一個(gè)X軸電極12被連接到X軸驅(qū)動(dòng)器18，每一個(gè)Y軸電極14被連接到Y(jié)軸驅(qū)動(dòng)器19。
注意指紋讀取器件10的標(biāo)準(zhǔn)分辨率大約在300dpi，就是行距大約50μm。
使用這樣結(jié)構(gòu)的指紋讀取器件10檢測(cè)指紋的步驟將被簡(jiǎn)要解釋。圖2(a)，2(b)和2(c)是表示指紋如何被檢測(cè)的示意說(shuō)明圖。
如圖1(b)所示，假如提供X軸電極12X1～12Xx的x部分和Y軸電極14Y1～14Yy的y部分，則交叉點(diǎn)的對(duì)應(yīng)地址為(1，1)～(x，y)。
在這里，首先，當(dāng)X軸驅(qū)動(dòng)器18選擇X軸電極X1并在其上施加預(yù)定電壓時(shí)，電容器Cx1在手指60和X軸電極X1之間形成(圖2(a))。這個(gè)電容器Cx1的靜電容量是X軸電極X1在縱向方向伸展的和值。此外，當(dāng)Y軸驅(qū)動(dòng)器19選擇Y軸電極Y1并在其上施加預(yù)定電壓時(shí)，電容器Cy1在手指60和X軸電極Y1之間形成(圖2(b))。這個(gè)電容器的靜電容量是Y軸電極Y1在縱向方向伸展的和值。這些數(shù)值對(duì)于X軸電極12和Y軸電極14測(cè)量，并設(shè)定為第一靜電電容值。
另一方面，X軸電極X1～Xx被順序選擇，以選擇施加預(yù)定電壓到Y(jié)軸電極Y1的持續(xù)時(shí)間，例如預(yù)定電壓順序施加在其上。這個(gè)操作獲得到的值設(shè)定為第二靜電電容值。
在這時(shí)，如果舉例，X軸電極X1被選定，在交叉點(diǎn)(1，1)附近X軸電極X1和Y軸電極Y1之間發(fā)生相互干擾，發(fā)生變化如在X軸電極X1和Y軸電極Y1之間形成電容Cxy。隨著這個(gè)變化，交叉點(diǎn)(1，1)和手指60之間的靜電電容值發(fā)生變化。由于這個(gè)靜電電容值的變化，分別從X軸電極X1和Y軸電極Y1測(cè)量的第一靜電電容值和第二靜電電容值彼此不同。也就是，如上面解釋的，分別測(cè)量的電容器Cx1和Cy1成為電容器Cx1′和Cy1′，它們的靜電電容彼此不同。
在這里，通過(guò)比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得的靜電電容變化值，取決于手指(60)和X軸電極X1和Y軸電極Y1的交叉點(diǎn)(1，1)之間的靜電電容，并因此基于朝向交叉點(diǎn)(1，1)的部分是指紋的突出部分或凹進(jìn)部分而不同。因此，如果這個(gè)變化值的量對(duì)每一交叉點(diǎn)都得到，就能形成這些變化值的圖形，獲得指紋圖形，從而指紋被讀取。
這樣構(gòu)造的指紋讀取器件10提供于液晶顯示器件的液晶板的液晶顯示區(qū)域，能容易地裝配到電子裝置中。注意X軸電極12，中間層絕緣薄膜13，Y軸電極14和表面保護(hù)薄膜15，在這種情形下當(dāng)然必須全部由透明材料組成。
圖3表示一個(gè)例子，其中指紋讀取器件位于液晶板上。
如圖3所描述，液晶板20的構(gòu)成方式是通過(guò)間隔物23連接第一透明基底21和第二透明基底22，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以二維陣列對(duì)應(yīng)于象素的形式排列在第一透明基底21的內(nèi)側(cè)，與液晶層24面對(duì)面，定向薄膜27提供來(lái)覆蓋這些電極25和元件26。另一方面，第二透明基底22的內(nèi)側(cè)，共用的透明電極28和定向薄膜29覆蓋在液晶層24的表面。注意偏振片31，32位于第一和第二透明基底21，22的外部。
在這里，圖3(a)表示一個(gè)例子，其中指紋讀取器件10位于第二透明基底22的外側(cè)。圖3(b)表示一個(gè)例子，其中指紋讀取器件10位于偏振片32上。指紋讀取器件10可以能布置在顯示區(qū)的一角或中心部分，甚至整個(gè)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。
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(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)終端、移動(dòng)電話、個(gè)人手持電話系統(tǒng)(PHS)和附帶顯示的卡片。
綜上所述，按照本發(fā)明，靜電電容型指紋讀取器件及其驅(qū)動(dòng)電路位于液晶板上，從而展示出效果，在實(shí)際使用時(shí)增強(qiáng)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，包括指紋讀取傳感器，包括一組在第一方向延伸的多條線排列的第一電極，一組在與第一方向相交的第二方向延伸的多條線排列的、并在第一電極組上面用中間層絕緣薄膜隔開(kāi)的第二電極，和在第二電極組上面的由絕緣物質(zhì)組成的表面保護(hù)薄膜；和驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)順序施加預(yù)定電壓在任意一組第一電極和第二電極、并同時(shí)順序施加該電壓到其他電極組，測(cè)量每一個(gè)電極和接觸表面保護(hù)薄膜的指紋之間的靜電電容，測(cè)量第一電極和第二電極之間交叉點(diǎn)的附近的靜電電容的變化。
2．按照權(quán)利要求1的指紋讀取器件，其中驅(qū)動(dòng)電路可以檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時(shí)電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個(gè)電極上，和進(jìn)一步檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時(shí)電壓被同時(shí)施加到第一電極和第二電極的每一個(gè)交叉點(diǎn)上的兩個(gè)電極上，然后通過(guò)比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個(gè)交叉點(diǎn)上的靜電電容變化值，并從靜電電容變化值的圖樣獲得指紋圖樣。
3．按照權(quán)利要求1或2的指紋讀取器件，其中指紋讀取傳感器是透明的，并位于液晶顯示器件的液晶板的至少一部分顯示區(qū)域內(nèi)。
4．按照權(quán)利要求3的指紋讀取器件，其中指紋讀取器件位于偏振片的表面上或液晶板的透明基底上。
5．一種指紋讀取方法，包括以下步驟排列一組第一電極在第一方向的多條線上；排列一組第二電極在與第一電極相交的第二方向的多條線上，第二電極組通過(guò)中間層絕緣薄膜在第一電極組上面；通過(guò)使用其表面帶有由絕緣物質(zhì)組成的表面保護(hù)薄膜的指紋讀取傳感器，順序施加預(yù)定電壓在任一組第一和第二電極上，同時(shí)順序施加電壓到另一組電極；并測(cè)量第一電極和第二電極交叉點(diǎn)處的靜電電容變化。
6．一種指紋讀取方法，包括以下步驟檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時(shí)電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個(gè)電極上；檢測(cè)每一個(gè)電極和接觸在表面保護(hù)薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時(shí)電壓被同時(shí)施加到第一電極和第二電極的每一個(gè)交叉點(diǎn)上的兩個(gè)電極上；通過(guò)比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個(gè)交叉點(diǎn)上的靜電電容變化值；并從靜電電容變化值的圖樣獲得指紋圖樣。
全文摘要
提供一種指紋讀取系統(tǒng),它能在實(shí)際使用時(shí)增強(qiáng)多功能性,提高生產(chǎn)率和降低成本。指紋讀取傳感器包括一組在第一方向多條線排列的第一電極,一組在與第一方向相交的第二方向多條線排列、并在第一電極組上面用中間層絕緣薄膜隔開(kāi)的第二電極,和在第二電極組上面的由絕緣物質(zhì)組成的表面保護(hù)薄膜。驅(qū)動(dòng)電路順序測(cè)量每一個(gè)電極和接觸表面保護(hù)薄膜的指紋之間的靜電電容,和測(cè)量第一電極和第二電極之間交叉點(diǎn)的附近的靜電電容的變化。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1284706SQ0012263
公開(kāi)日2001年2月21日 申請(qǐng)日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月12日
發(fā)明者河原行人, 藤田宏之, 松平努 申請(qǐng)人:精工電子有限公司