具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置的制造方法
專利名稱:具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，該生物辨識裝置包括:一基板；一感應電極層設置于基板的一側，感應電極層包含多個感應電極及至少一抑制電極；多個選擇開關及多條走線，至少部分選擇開關及走線電氣連接至對應的感應電極；及一反射遮蔽電極層，設置于感應電極層的一側且包含至少一反射遮蔽電極。借由反射遮蔽電極及抑制電極可提高感測靈敏度與信號噪聲比，使感應電極與指紋間的感測距離能夠盡量加大。
【專利說明】
具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置
技術領域
[0001]本實用新型有關一種生物辨識裝置，尤指一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置。
【背景技術】
[0002]由于電子商務的興起，遠程支付的發(fā)展一日千里，因而生物辨識的商業(yè)需求急速膨脹。生物辨識技術又可區(qū)分為指紋辨識技術、虹膜辨識技術、DNA辨識技術等。考慮效率、安全、與非侵入性等要求，指紋辨識已成為生物辨識的首選技術。指紋辨識技術又有光學式、熱感應式、超音波式與電容式。其中又以電容式技術在裝置體積、成本、省電、可靠、防偽等綜合考慮下脫穎而出。
[0003]現(xiàn)有的電容式指紋辨識技術有滑動式、全指按壓式等形式。其中，又以全指按壓式在辨識度、效率及方便性中勝出。然而由于感應信號極其微小與周遭噪聲繁雜具大等因素，全指按壓式的指紋辨識技術通常只能將感應電極與感應電路等一并做在一個集成電路芯片上，且以小于100微米(μπι)厚度的藍寶石膜加以保護。如此材料成本與封裝制程成本居高不下，且產(chǎn)品壽命與耐受性堪慮。因此業(yè)界莫不致力于提高感測靈敏度與信號噪聲比，使感應電極與指紋間的感測距離能夠盡量加大，以利感測集成電路的封裝能夠簡化，或直接將其置于保護玻璃下作感應;更甚者，期盼能進一步將感應電極置于非集成電路之外的基材上以顯著減少芯片面積，并將感應電極整合到保護玻璃底下，甚至整合到顯示面板之中，巨幅降低成本并增進產(chǎn)品的壽命與耐受性，因指紋辨識技術仍有很大的改進空間。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，包括:
[0005]—基板；
[0006]—感應電極層設置于該基板的一側，該感應電極層包含多個感應電極及至少一抑制電極；
[0007]多個選擇開關及多條走線，至少部分選擇開關及部分走線電氣連接至對應的該感應電極;及
[0008]—反射遮蔽電極層，設置于該感應電極層的一側；該反射遮蔽電極層包含至少一反射遮蔽電極。
[0009]其中，每一該感應電極均被該抑制電極所包圍，并且每一該感應電極與該抑制電極之間均具有一間隙。
[0010]該多個選擇開關區(qū)分為多個選擇開關組;其中一個選擇開關組的每一個選擇開關對應到至少一個該感應電極。
[0011]每一該走線電氣交連到至少一選擇開關；
[0012]還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該感應電極層與該反射遮蔽電極層之間；
[0013]該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層背向該感應電極層的一側，
[0014]該生物辨識裝置還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該反射遮蔽電極層與該多個開關電路暨走線之間。
[0015]該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層。
[0016]該多個選擇開關為場效晶體管。
[0017]該場效晶體管形成于該基板上。
[0018]還包括一感應偵測電路，且該感應偵測電路形成于該基板上。
[0019]該多個選擇開關為薄膜晶體管。
[0020]該薄膜晶體管電路形成于該基板上。
[0021]還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，且該集成電路芯片黏結或壓焊于該基板上。
[0022]還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，該集成電路黏結或壓焊于一電路板上，并經(jīng)由一軟性電路板的電路走線與該基板的該多條走線電氣連接。
[0023]該基板的材料為玻璃、高分子薄膜材料、金屬、硅或硅的化合物。
[0024]該多個感應電極為圓形、菱形、正方形或矩形。
[0025]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0026]1.由于在感應電極外側具有與其電氣隔絕的抑制電極，且感應電極層的一側具有反射遮蔽電極，因此提高感測靈敏度與信號噪聲比，使感應電極與指紋間的感測距離能夠盡量加大。
[0027]2.若在感應電極、反射遮蔽電極及抑制電極上加上適當偏壓，即可使電力線更集中在感應電極的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可更提升感應靈敏度與信號噪聲比。
[0028]3.本實用新型的感應電極可置于非集成電路的基材(例如金屬基材、高分子基材)上以顯著減少芯片面積。
【附圖說明】
[0029]圖1A為本實用新型生物辨識裝置的感應電極層的上視圖。
[0030]圖1B為本實用新型生物辨識裝置的另一范例感應電極層上視圖。
[0031]圖2A為本實用新型生物辨識裝置的感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖。
[0032]圖2B為本實用新型生物辨識裝置的另一范例感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖。
[0033]圖3A為說明本實用新型生物辨識裝置的感測操作示意圖。
[0034]圖3B為說明本實用新型生物辨識裝置的另一范例感測操作示意圖。
[0035]圖4A為本實用新型生物辨識裝置的側視圖。
[0036]圖4B為說明本實用新型生物辨識裝置的反射遮蔽電極層作用示意圖。
[0037]圖4C為本實用新型生物辨識裝置的詳細側視圖。
[0038]圖4D為本實用新型生物辨識裝置的組件側視圖。
[0039]圖5A為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例詳細側視圖。
[0040]圖5B為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例詳細側視圖。[0041 ]圖5C為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例詳細側視圖。
[0042]圖6A本實用新型生物辨識裝置的另一范例側視圖。
[0043]圖6B為對應圖6A的詳細側視圖。
[0044]圖7A為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖。
[0045]圖7B為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖。
[0046]圖7C為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖。
[0047]圖8A為本實用新型生物辨識裝置的感側操作示意圖。
[0048]圖SB為本實用新型生物辨識裝置的感側操作的另一示意圖。
[0049]圖中:
[0050]100生物辨識裝置；
[0051 ]10,14,12 基板；
[0052]16電路板；
[0053]18軟性電路板；
[0054]20開關電路層；
[0055]22選擇開關；
[0056]23信號切換開關；
[0057]24 走線；
[0058]30第一絕緣層；
[0059]32第二絕緣層；
[0060]34第三絕緣層；
[0061 ]40，40’反射遮蔽電極層；
[0062]42反射遮蔽電極；
[0063]43整片式反射遮蔽電極；
[0064]50感應電極層；
[0065]52感應電極；
[0066]56抑制電極；
[0067]57 間隙；
[0068]60保護層；
[0069]70感應偵測電路；
[0070]72生物辨識傳感器；
[0071 ]720生物辨識偵測單元；
[0072]722偵測信號產(chǎn)生器；
[0073]74A第一信號處理電路；
[0074]74B第二信號處理電路；
[0075]76參考信號源；
[0076]80導通孔；
[0077]90遮蔽電極層。
【具體實施方式】
[0078]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。
[0079]請參閱圖1A為本實用新型生物辨識裝置100的感應電極層50的上視圖，本實用新型的一特點為在感應電極層50上的感應電極52外側加上與其電氣隔絕的抑制電極56，以提升感應靈敏度與信號噪聲比。如圖1A所示，抑制電極56至少部分環(huán)繞(例如可以完全環(huán)繞)每一感應電極52且與該感應電極52電氣隔絕。圖1A所示的感應電極52為四方形，且抑制電極56也界定出對應的四方形間隙57;然感應電極也可為其他形狀，例如參見圖1B所示的圓形，且抑制電極56也有對應的圓形間隙57。除上述范例外，感應電極52的形狀可為其他幾何圖形，例如，三角形、正方形、矩形、菱形或其他多邊形。
[0080]圖2A為本實用新型生物辨識裝置的感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖，在感應電極層50上具有如圖1A所示的四方形感應電極52及抑制電極56，在感應電極層50的下方為一反射遮蔽電極層40，且具有多個反射遮蔽電極42。如此圖所示，每一反射遮蔽電極42對應一感應電極52且大體上也為四方形，然而此反射遮蔽電極42也可為任意形狀，只要能涵括(encompass)每一感應電極52在反射遮蔽電極層40上的投影即可;每一反射遮蔽電極42的面積以大于其相對應的感應電極52與其周遭間隙57的總面積為較佳。再者，參見圖2B，為本實用新型生物辨識裝置的另一范例感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖，其中在反射遮蔽電極層40具有一整片式反射遮蔽電極43，且此整片式反射遮蔽電極43可為任意形狀，只要能涵括所有感應電極52在反射遮蔽電極層40上的投影即可。另外，依據(jù)本實用新型其余實施方式，反射遮蔽電極42或是整片式反射遮蔽電極43只要其電力線能自抑制電極56的間隙57露出即可(例如參見圖4B所示范例)，在此情況下，反射遮蔽電極42也可不需涵括(encompass)感應電極52在反射遮蔽電極層40上的投影。
[0081]參見圖3A，為說明本實用新型生物辨識裝置100的感測操作示意圖，復配合圖2A，在圖3A所示的生物辨識裝置100也具有多個排列方式配置的反射遮蔽電極42_1?42_n。多數(shù)的感應電極52_1?52_n經(jīng)由多數(shù)走線24而與多數(shù)的選擇開關22A_1?22A_n(亦即第一組選擇開關)分別電氣連接，再經(jīng)由走線而與感應偵測電路(b1metric controller)70電連接。多數(shù)的反射遮蔽電極42j?42_n經(jīng)由多數(shù)走線24而與多數(shù)的選擇開關22B_1?22B_n(亦即第二組選擇開關)分別電氣連接，再經(jīng)由走線而與感應偵測電路70電連接;該感應偵測電路70以自電容偵測電路為較佳。此感應偵測電路70具有一生物辨識傳感器(b1metricdetector) 72，一第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)及一第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)。此生物辨識傳感器72具有一生物辨識偵測單元(b1metric sensingunit)720及一偵測信號產(chǎn)生器(sensing signal generator) 722。感應偵測電路70可控制選擇開關22而選擇多數(shù)的感應電極52其中一個(例如圖3A所示的感應電極52_2)及對應的反射遮蔽電極42 (例如圖3A所示的反射遮蔽電極42_2 )。再者，感應偵測電路70的偵測信號產(chǎn)生器722產(chǎn)生一周期性或是非周期性感測信號(例如一指紋感測信號)SI并由生物辨識偵測單元720將此信號經(jīng)由選擇開關22A_2傳送到對應的感應電極52_2。生物辨識偵測單元720又將感應電極52_2上的感應信號SI’經(jīng)由第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)處理之后變成一反射偏向信號S2，并將此反射偏向信號S2傳送到對應的反射遮蔽電極42_2。依據(jù)一種實施方式，此感應信號SI’經(jīng)由第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)處理之后變成一抑制信號S3更將此抑制信號S3傳送到抑制電極56，因此，被選擇的感應電極52_2上所產(chǎn)生的感應信號為SI’，而對應反射遮蔽電極42_2接收反射偏向信號S2，且此兩個信號可為同相信號(例如都是正值信號)，而抑制電極56接收為反相信號的抑制信號S3(例如負值信號)。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52上為正電位信號，且在對應反射遮蔽電極42上加上正電位信號，及在抑制電極56加上負電位信號，則會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，偵測信號產(chǎn)生器722也可產(chǎn)生周期性信號、非周期性信號、對稱或不對稱信號。其中，該周期性的信號例如弦波、方波或三角波等。
[0082]另外，依據(jù)另一種實施方式，此抑制電極56經(jīng)由選擇開關22_S3而接收一參考信號源76所輸出的預定位準信號S4(例如較感應信號SI’位準低的信號)。同樣地，感應信號SI’經(jīng)由同相放大器74A處理之后變成一反射偏向信號，并隨后傳送到對應的反射遮蔽電極42_
2。因此，被選擇的感應電極52_2的感應信號及對應反射遮蔽電極42_2接收的信號為同相信號(例如都是較大正值信號)，而抑制電極56接收較小正值信號。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52及反射遮蔽電極42上為較大正值信號，且在抑制電極56加上較小正值信號，同樣會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，感應偵測電路70也可經(jīng)由選擇開關22_SI?22_S3而選擇性地將預定位準信號S4供應至所有(或是被選擇)感應電極52及反射遮蔽電極42，及供應至抑制電極56，其中預定位準信號S4可為零電位、正電位、負電位、或交變信號。
[0083]圖3B為說明本實用新型生物辨識裝置的另一范例感測操作示意圖，此圖的生物辨識裝置100采用圖2B所示的整片式反射遮蔽電極43。類似地，多數(shù)的感應電極52_1?52_5經(jīng)由多數(shù)走線24而與多個選擇開關22_1?22_5分別電氣連接，再經(jīng)由走線而與感應偵測電路70電連接。整片式反射遮蔽電極43經(jīng)由走線24而與感應偵測電路70電連接，而抑制電極56由走線而與一選擇開關22_S電連接，再經(jīng)由走線而電連接到感應偵測電路70。同樣地，該感應偵測電路70具有一生物辨識傳感器72，一第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)及一第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)。此生物辨識傳感器72具有一生物辨識偵測單元720及一偵測信號產(chǎn)生器722。感應偵測電路70可控制選擇開關22而選擇多個感應電極22其中一個(例如圖3B所示的感應電極52_2)，且偵測信號產(chǎn)生器722產(chǎn)生一周期性或是非周期性感測信號(例如一指紋感測信號)SI并由生物辨識偵測單元720將此信號經(jīng)由選擇開關22_2傳送到對應的感應電極52_2。生物辨識偵測單元720又將感應電極52_2上的感應信號SI’經(jīng)由第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)處理之后變成一反射偏向信號S2，并隨后傳送此反射偏向信號S2到整片式反射遮蔽電極43。依據(jù)一種實施方式，此感應信號SI’經(jīng)由第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)處理之后變成一抑制信號S3而傳送到抑制電極56，因此，被選擇的感應電極52_2上的感應信號為SI’，而整片式反射遮蔽電極43接收反射偏向信號S2，且此兩個信號例如可為同相信號(例如都是正值信號)，而抑制電極56接收為反相信號的抑制信號S3(例如負值信號)。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52上為正電位信號，且在整片式反射遮蔽電極43上加上正電位信號，及在抑制電極56加上負電位信號，則會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，并減少感應電極52周遭的抑制電極56上方電場對該感應電極52的干擾，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，偵測信號產(chǎn)生器722也可產(chǎn)生周期性信號、非周期性信號、對稱或不對稱信號。其中，該周期性的信號例如弦波、方波或三角波等。
[0084]另外，依據(jù)另一種實施方式，此抑制電極56經(jīng)由選擇開關22_S3而接收一參考信號源76所輸出的預定位準信號S4(例如較感應信號SI’位準低的信號)。同樣地，感應信號SI’經(jīng)由同相放大器74A處理之后變成一反射偏向信號，并隨后傳送到整片式反射遮蔽電極43。因此，被選擇的感應電極52_2上的感應信號及整片式反射遮蔽電極43接收的信號為同相信號(例如都是較大正值信號)，而抑制電極56接收較小正值信號。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52及整片式反射遮蔽電極43上為較大正值信號，且在抑制電極56加上較小正值信號，同樣會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，并減少感應電極52周遭的抑制電極56上方電場對該感應電極52的干擾，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，感應偵測電路70也可經(jīng)由選擇開關22_S1?22_S3而選擇性地將預定位準信號S4供應至所有(或是被選擇)感應電極52，及供應至整片式反射遮蔽電極43與抑制電極56，其中預定位準信號S4可為零電位、正電位、負電位、或交變信號。
[0085]參見圖4A-圖4D，分別為本實用新型生物辨識裝置的側視圖、反射遮蔽電極層作用示意圖、本實用新型生物辨識裝置的詳細側視圖及組件側視圖。如圖4A所示，依據(jù)本實用新型一范例的生物辨識裝置100具有由下而上排列的一基板10、一開關電路層20、一第一絕緣層30、一反射遮蔽電極層40、一第二絕緣層32、一感應電極層50及一保護層60。再者，于此多層結構中，開關電路層20具有多個選擇開關22及多條走線24;反射遮蔽電極層40可具有如圖2A所示的多個彼此分離的反射遮蔽電極42或是如圖2B所示的整片式反射遮蔽電極43;感應電極層50具有多個感應電極52及至少一抑制電極56。由于開關電路層20、反射遮蔽電極層40及感應電極層50上具有金屬走線及電極，因此彼此之間須有絕緣層(第一絕緣層30及第二絕緣層32)使其電性隔絕。參見圖4B，若在感應電極52上為正電位信號，且在反射遮蔽電極42上加上正電位信號，及在抑制電極56加上負電位信號，則會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。參見圖4C，在基板10上的開關電路層20具有個選擇開關22及多條走線24，且走線經(jīng)由導穿孔(Viahole) 80而電氣連接到對應的感應電極52，使感應電極52可以電氣連接到對應的選擇開關22，此外，抑制電極56經(jīng)由導穿孔(未標號)而電氣連接到對應的走線(未圖示)，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的選擇開關22。同樣的，反射遮蔽電極42也經(jīng)由導穿孔(未標號)而電氣連接到對應的走線(未圖示)，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的選擇開關22。如圖4D所示，此選擇開關22例如可以為薄膜晶體管(TFT)開關，且經(jīng)由走線22及導通孔80而電氣連接到對應的感應電極52 ο同樣地，雖然未具體繪示出來，抑制電極56經(jīng)由導穿孔而電氣連接到對應的走線，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的TFT選擇開關22。同樣的，反射遮蔽電極42也經(jīng)由導穿孔而電氣連接到對應的走線，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的TFT選擇開關22。在圖4A-圖4D所示的生物辨識裝置100中，其感應電極52、抑制電極56及反射遮蔽電極42可如圖1A-圖2B所示方式實現(xiàn)。此外，該保護層60提供抗氧化、防潮的保護作用。
[0086]在圖4A-圖4D所示范例中，該基板10為玻璃、高分子薄膜材料、金屬、硅或硅的化合物材料的基板。具體而言，上述金屬基板為不銹鋼、鋁、銅、鐵、銀、錫、鎢或前述的合金。感應電極52、抑制電極56與反射遮蔽42電極為透明導電材料或不透明導電材料所制成。透明導電材料為氧化銦錫(indium tin oxide , ITO)、氧化鋅錫(zinc tin oxide , ZTO)、氧化鋅(ZnO)、鎵鋅氧化物(GZO)導電高分子、納米碳管、石墨烯或厚度小于50nm的銀膜。其中，該不透明導電材料為鉻、鋇、鉬、鋁、銀、銅、鈦、鎳、鉭、鈷、鎢、鎂、鈣、鉀、鋰、銦或前述的合金或氟化鋰與鋁組成物、氟化鎂與鋁組成物或氧化鋰與鋁組成物。
[0087]圖5A-圖5C為本實用新型生物辨識裝置的其他不同實施例詳細側視圖，如圖5A所示，此范例的生物辨識裝置類似圖4C所示范例，因此類似的組件采用類似的圖號。與圖4C所示范例相比較，圖5A所示生物辨識裝置的保護層60在裝置的最下側，而基板10位在裝置的最上側，且基板10較佳者可為玻璃基板，以達成防刮效果;此實施例亦適宜采用高分子薄膜材料為基板10，并將該薄膜基板黏貼于觸控屏幕的保護玻璃下方作生物辨識操作。此外，由于保護層60并不需有防刮效果，使得其材料選擇性較為寬廣，例如此保護層60也可為環(huán)氧樹脂或其他裝置基板的延伸。
[0088]圖5B所示的生物辨識裝置100為類似的圖4C所示范例，然基板為金屬基板12，例如不銹鋼、鋁、銅、鐵、銀、錫、鎢或前述的合金的基板。如此圖所示，此集成電路70可為集成電路芯片形式且黏結或壓焊于一電路板16上，再經(jīng)由一軟性電路板18的電路走線與該基板12的走線電氣連接。再者，此感應偵測電路70的集成電路芯片也可直接黏結或壓焊于該金屬基板12上。于此范例中，該選擇開關22例如可為薄膜晶體管開關22，并且成長于該金屬基板12上。
[0089]圖5C所示的生物辨識裝置100為類似的圖4C所示范例，然基板為硅質基板14，且在開關電路層20中可以集成電路制作技術另外制作出如圖3A所示的感應偵測電路70電路，使得生物辨識裝置100整體而言可以IC化。再者，保護層60例如可為集成電路封裝材料，如陶瓷或是藍寶石封裝材料。此外，于此范例中，該選擇開關22例如可為場效晶體管開關22，并且成長于該硅質基板14上。
[0090]圖6A本實用新型生物辨識裝置的另一范例側視圖，圖6B為對應圖6A的詳細側視圖。此些圖標所示范例類似于圖4C所示范例，因此類似的組件采用類似的圖號。在圖6A及6B所示的生物辨識裝置100另外包含在開關電路層20及反射遮蔽電極層40之間的遮蔽電極層90，用以提供該多條走線及該多個感應電極更佳的屏蔽噪聲干擾功能。
[0091]圖7A-圖7C為本實用新型生物辨識裝置的其他實施例側視圖。圖7A的生物辨識裝置100類似于圖4C所示范例，因此類似的組件采用類似的圖號。在圖7A中，將開關22及走線24制作于反射遮蔽電極層40’，因此可減少疊層結構的層數(shù)。此外，復參見圖2A及圖4B，反射遮蔽電極42并不需要布滿整個反射遮蔽電極層40，因此在圖7A的反射遮蔽電極層40’的不具反射遮蔽電極42的多余空間可以配置開關22及對應的走線24。
[0092]圖7B為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖，此范例類似于圖7A的范例，然生物辨識裝置的保護層60在裝置的最下側，而基板10位在裝置的最上側，且基板10較佳者可為玻璃基板，以達成防刮效果;此實施例亦適宜采用高分子薄膜材料為基板10，并將該薄膜基板黏貼于觸控屏幕的保護玻璃下方作生物辨識操作。此外，由于保護層60并不需有防刮效果，使得其材料選擇性較為寬廣，例如此保護層60也可為其他裝置基板的延伸。
[0093]圖7C為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖，此范例類似于圖7A的范例，然基板為金屬基板12，例如不銹鋼、鋁、銅、鐵、銀、錫、鎢或前述的合金的基板。故其金屬基板與含開關與走線的反射遮蔽電極層40’之間布置有絕緣層30。此金屬基板12可經(jīng)由軟性電路板而電性連接到另一集成電路，如圖3A所示的感應偵測電路70。
[0094]圖8A為本實用新型生物辨識裝置100的感測操作示意圖，此生物辨識裝置100例如可為圖2A及圖3A所示的生物辨識裝置100，亦即在反射遮蔽電極層40有多數(shù)的反射遮蔽電極42，且多個感應電極52對應到第一組選擇開關22A，而多數(shù)的反射遮蔽電極42對應到第二組選擇開關22B。再者，借由信號切換開關23，而可將反射遮蔽信號S2或是預定位準信號S4選擇性的供應到被選定的反射遮蔽電極42。此反射遮蔽信號S2例如可為圖3A所示的第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)所產(chǎn)生;而預定位準信號S4例如可為圖3A所示的參考信號源76所輸出的預定位準信號S4。該預定位準信號S4可為零電位、正電位、負電位或交變信號。
[0095]圖SB為本實用新型生物辨識裝置的感側操作的另一示意圖，此生物辨識裝置100例如可為圖2B及圖3B所示的生物辨識裝置100，亦即在反射遮蔽電極層40僅具有一整片式反射遮蔽電極43。因此多個感應電極52對應到一組選擇開關22，而整片式反射遮蔽電極43對應到一信號切換開關23而選擇性接收反射遮蔽信號S2或是預定位準信號S4。此反射遮蔽信號S2例如可為圖3A所示的第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)所產(chǎn)生;而預定位準信號S4例如可為圖3A所示的參考信號源76所輸出的預定位準信號S4。
[0096]以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，包括: 一基板； 一感應電極層設置于該基板的一側，該感應電極層包含多個感應電極及至少一抑制電極； 多個選擇開關及多條走線，至少部分選擇開關及部分走線電氣連接至對應的該感應電極;及 一反射遮蔽電極層，設置于該感應電極層的一側;該反射遮蔽電極層包含至少一反射遮蔽電極。2.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，其中，每一該感應電極均被該抑制電極所包圍，并且每一該感應電極與該抑制電極之間均具有一間隙。3.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關區(qū)分為多個選擇開關組;其中一個選擇開關組的每一個選擇開關對應到至少一個該感應電極。4.根據(jù)權利要求3的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，每一該走線電氣交連到至少一選擇開關。5.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該感應電極層與該反射遮蔽電極層之間。6.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層背向該感應電極層的一側， 該生物辨識裝置還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該反射遮蔽電極層與該多個開關電路暨走線之間。7.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層。8.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關為場效晶體管。9.根據(jù)權利要求8的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該場效晶體管形成于該基板上。10.根據(jù)權利要求9的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一感應偵測電路，且該感應偵測電路形成于該基板上。11.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關為薄膜晶體管。12.根據(jù)權利要求11的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該薄膜晶體管電路形成于該基板上。13.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，且該集成電路芯片黏結或壓焊于該基板上。14.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，該集成電路黏結或壓焊于一電路板上，并經(jīng)由一軟性電路板的電路走線與該基板的該多條走線電氣連接。15.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該基板的材料為玻璃、高分子薄膜材料、金屬、硅或硅的化合物。16.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個感應電極為圓形、菱形、正方形或矩形。
【文檔編號】G06K9/00GK205721836SQ201620397929
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李祥宇, 金上, 林丙村
【申請人】速博思股份有限公司
【專利摘要】本實用新型公開一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，該生物辨識裝置包括:一基板；一感應電極層設置于基板的一側，感應電極層包含多個感應電極及至少一抑制電極；多個選擇開關及多條走線，至少部分選擇開關及走線電氣連接至對應的感應電極；及一反射遮蔽電極層，設置于感應電極層的一側且包含至少一反射遮蔽電極。借由反射遮蔽電極及抑制電極可提高感測靈敏度與信號噪聲比，使感應電極與指紋間的感測距離能夠盡量加大。
【專利說明】
具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置
技術領域
[0001]本實用新型有關一種生物辨識裝置，尤指一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置。
【背景技術】
[0002]由于電子商務的興起，遠程支付的發(fā)展一日千里，因而生物辨識的商業(yè)需求急速膨脹。生物辨識技術又可區(qū)分為指紋辨識技術、虹膜辨識技術、DNA辨識技術等。考慮效率、安全、與非侵入性等要求，指紋辨識已成為生物辨識的首選技術。指紋辨識技術又有光學式、熱感應式、超音波式與電容式。其中又以電容式技術在裝置體積、成本、省電、可靠、防偽等綜合考慮下脫穎而出。
[0003]現(xiàn)有的電容式指紋辨識技術有滑動式、全指按壓式等形式。其中，又以全指按壓式在辨識度、效率及方便性中勝出。然而由于感應信號極其微小與周遭噪聲繁雜具大等因素，全指按壓式的指紋辨識技術通常只能將感應電極與感應電路等一并做在一個集成電路芯片上，且以小于100微米(μπι)厚度的藍寶石膜加以保護。如此材料成本與封裝制程成本居高不下，且產(chǎn)品壽命與耐受性堪慮。因此業(yè)界莫不致力于提高感測靈敏度與信號噪聲比，使感應電極與指紋間的感測距離能夠盡量加大，以利感測集成電路的封裝能夠簡化，或直接將其置于保護玻璃下作感應;更甚者，期盼能進一步將感應電極置于非集成電路之外的基材上以顯著減少芯片面積，并將感應電極整合到保護玻璃底下，甚至整合到顯示面板之中，巨幅降低成本并增進產(chǎn)品的壽命與耐受性，因指紋辨識技術仍有很大的改進空間。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，包括:
[0005]—基板；
[0006]—感應電極層設置于該基板的一側，該感應電極層包含多個感應電極及至少一抑制電極；
[0007]多個選擇開關及多條走線，至少部分選擇開關及部分走線電氣連接至對應的該感應電極;及
[0008]—反射遮蔽電極層，設置于該感應電極層的一側；該反射遮蔽電極層包含至少一反射遮蔽電極。
[0009]其中，每一該感應電極均被該抑制電極所包圍，并且每一該感應電極與該抑制電極之間均具有一間隙。
[0010]該多個選擇開關區(qū)分為多個選擇開關組;其中一個選擇開關組的每一個選擇開關對應到至少一個該感應電極。
[0011]每一該走線電氣交連到至少一選擇開關；
[0012]還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該感應電極層與該反射遮蔽電極層之間；
[0013]該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層背向該感應電極層的一側，
[0014]該生物辨識裝置還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該反射遮蔽電極層與該多個開關電路暨走線之間。
[0015]該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層。
[0016]該多個選擇開關為場效晶體管。
[0017]該場效晶體管形成于該基板上。
[0018]還包括一感應偵測電路，且該感應偵測電路形成于該基板上。
[0019]該多個選擇開關為薄膜晶體管。
[0020]該薄膜晶體管電路形成于該基板上。
[0021]還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，且該集成電路芯片黏結或壓焊于該基板上。
[0022]還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，該集成電路黏結或壓焊于一電路板上，并經(jīng)由一軟性電路板的電路走線與該基板的該多條走線電氣連接。
[0023]該基板的材料為玻璃、高分子薄膜材料、金屬、硅或硅的化合物。
[0024]該多個感應電極為圓形、菱形、正方形或矩形。
[0025]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0026]1.由于在感應電極外側具有與其電氣隔絕的抑制電極，且感應電極層的一側具有反射遮蔽電極，因此提高感測靈敏度與信號噪聲比，使感應電極與指紋間的感測距離能夠盡量加大。
[0027]2.若在感應電極、反射遮蔽電極及抑制電極上加上適當偏壓，即可使電力線更集中在感應電極的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可更提升感應靈敏度與信號噪聲比。
[0028]3.本實用新型的感應電極可置于非集成電路的基材(例如金屬基材、高分子基材)上以顯著減少芯片面積。
【附圖說明】
[0029]圖1A為本實用新型生物辨識裝置的感應電極層的上視圖。
[0030]圖1B為本實用新型生物辨識裝置的另一范例感應電極層上視圖。
[0031]圖2A為本實用新型生物辨識裝置的感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖。
[0032]圖2B為本實用新型生物辨識裝置的另一范例感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖。
[0033]圖3A為說明本實用新型生物辨識裝置的感測操作示意圖。
[0034]圖3B為說明本實用新型生物辨識裝置的另一范例感測操作示意圖。
[0035]圖4A為本實用新型生物辨識裝置的側視圖。
[0036]圖4B為說明本實用新型生物辨識裝置的反射遮蔽電極層作用示意圖。
[0037]圖4C為本實用新型生物辨識裝置的詳細側視圖。
[0038]圖4D為本實用新型生物辨識裝置的組件側視圖。
[0039]圖5A為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例詳細側視圖。
[0040]圖5B為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例詳細側視圖。[0041 ]圖5C為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例詳細側視圖。
[0042]圖6A本實用新型生物辨識裝置的另一范例側視圖。
[0043]圖6B為對應圖6A的詳細側視圖。
[0044]圖7A為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖。
[0045]圖7B為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖。
[0046]圖7C為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖。
[0047]圖8A為本實用新型生物辨識裝置的感側操作示意圖。
[0048]圖SB為本實用新型生物辨識裝置的感側操作的另一示意圖。
[0049]圖中:
[0050]100生物辨識裝置；
[0051 ]10,14,12 基板；
[0052]16電路板；
[0053]18軟性電路板；
[0054]20開關電路層；
[0055]22選擇開關；
[0056]23信號切換開關；
[0057]24 走線；
[0058]30第一絕緣層；
[0059]32第二絕緣層；
[0060]34第三絕緣層；
[0061 ]40，40’反射遮蔽電極層；
[0062]42反射遮蔽電極；
[0063]43整片式反射遮蔽電極；
[0064]50感應電極層；
[0065]52感應電極；
[0066]56抑制電極；
[0067]57 間隙；
[0068]60保護層；
[0069]70感應偵測電路；
[0070]72生物辨識傳感器；
[0071 ]720生物辨識偵測單元；
[0072]722偵測信號產(chǎn)生器；
[0073]74A第一信號處理電路；
[0074]74B第二信號處理電路；
[0075]76參考信號源；
[0076]80導通孔；
[0077]90遮蔽電極層。
【具體實施方式】
[0078]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。
[0079]請參閱圖1A為本實用新型生物辨識裝置100的感應電極層50的上視圖，本實用新型的一特點為在感應電極層50上的感應電極52外側加上與其電氣隔絕的抑制電極56，以提升感應靈敏度與信號噪聲比。如圖1A所示，抑制電極56至少部分環(huán)繞(例如可以完全環(huán)繞)每一感應電極52且與該感應電極52電氣隔絕。圖1A所示的感應電極52為四方形，且抑制電極56也界定出對應的四方形間隙57;然感應電極也可為其他形狀，例如參見圖1B所示的圓形，且抑制電極56也有對應的圓形間隙57。除上述范例外，感應電極52的形狀可為其他幾何圖形，例如，三角形、正方形、矩形、菱形或其他多邊形。
[0080]圖2A為本實用新型生物辨識裝置的感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖，在感應電極層50上具有如圖1A所示的四方形感應電極52及抑制電極56，在感應電極層50的下方為一反射遮蔽電極層40，且具有多個反射遮蔽電極42。如此圖所示，每一反射遮蔽電極42對應一感應電極52且大體上也為四方形，然而此反射遮蔽電極42也可為任意形狀，只要能涵括(encompass)每一感應電極52在反射遮蔽電極層40上的投影即可;每一反射遮蔽電極42的面積以大于其相對應的感應電極52與其周遭間隙57的總面積為較佳。再者，參見圖2B，為本實用新型生物辨識裝置的另一范例感應電極層及反射遮蔽電極層的立體圖，其中在反射遮蔽電極層40具有一整片式反射遮蔽電極43，且此整片式反射遮蔽電極43可為任意形狀，只要能涵括所有感應電極52在反射遮蔽電極層40上的投影即可。另外，依據(jù)本實用新型其余實施方式，反射遮蔽電極42或是整片式反射遮蔽電極43只要其電力線能自抑制電極56的間隙57露出即可(例如參見圖4B所示范例)，在此情況下，反射遮蔽電極42也可不需涵括(encompass)感應電極52在反射遮蔽電極層40上的投影。
[0081]參見圖3A，為說明本實用新型生物辨識裝置100的感測操作示意圖，復配合圖2A，在圖3A所示的生物辨識裝置100也具有多個排列方式配置的反射遮蔽電極42_1?42_n。多數(shù)的感應電極52_1?52_n經(jīng)由多數(shù)走線24而與多數(shù)的選擇開關22A_1?22A_n(亦即第一組選擇開關)分別電氣連接，再經(jīng)由走線而與感應偵測電路(b1metric controller)70電連接。多數(shù)的反射遮蔽電極42j?42_n經(jīng)由多數(shù)走線24而與多數(shù)的選擇開關22B_1?22B_n(亦即第二組選擇開關)分別電氣連接，再經(jīng)由走線而與感應偵測電路70電連接;該感應偵測電路70以自電容偵測電路為較佳。此感應偵測電路70具有一生物辨識傳感器(b1metricdetector) 72，一第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)及一第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)。此生物辨識傳感器72具有一生物辨識偵測單元(b1metric sensingunit)720及一偵測信號產(chǎn)生器(sensing signal generator) 722。感應偵測電路70可控制選擇開關22而選擇多數(shù)的感應電極52其中一個(例如圖3A所示的感應電極52_2)及對應的反射遮蔽電極42 (例如圖3A所示的反射遮蔽電極42_2 )。再者，感應偵測電路70的偵測信號產(chǎn)生器722產(chǎn)生一周期性或是非周期性感測信號(例如一指紋感測信號)SI并由生物辨識偵測單元720將此信號經(jīng)由選擇開關22A_2傳送到對應的感應電極52_2。生物辨識偵測單元720又將感應電極52_2上的感應信號SI’經(jīng)由第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)處理之后變成一反射偏向信號S2，并將此反射偏向信號S2傳送到對應的反射遮蔽電極42_2。依據(jù)一種實施方式，此感應信號SI’經(jīng)由第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)處理之后變成一抑制信號S3更將此抑制信號S3傳送到抑制電極56，因此，被選擇的感應電極52_2上所產(chǎn)生的感應信號為SI’，而對應反射遮蔽電極42_2接收反射偏向信號S2，且此兩個信號可為同相信號(例如都是正值信號)，而抑制電極56接收為反相信號的抑制信號S3(例如負值信號)。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52上為正電位信號，且在對應反射遮蔽電極42上加上正電位信號，及在抑制電極56加上負電位信號，則會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，偵測信號產(chǎn)生器722也可產(chǎn)生周期性信號、非周期性信號、對稱或不對稱信號。其中，該周期性的信號例如弦波、方波或三角波等。
[0082]另外，依據(jù)另一種實施方式，此抑制電極56經(jīng)由選擇開關22_S3而接收一參考信號源76所輸出的預定位準信號S4(例如較感應信號SI’位準低的信號)。同樣地，感應信號SI’經(jīng)由同相放大器74A處理之后變成一反射偏向信號，并隨后傳送到對應的反射遮蔽電極42_
2。因此，被選擇的感應電極52_2的感應信號及對應反射遮蔽電極42_2接收的信號為同相信號(例如都是較大正值信號)，而抑制電極56接收較小正值信號。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52及反射遮蔽電極42上為較大正值信號，且在抑制電極56加上較小正值信號，同樣會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，感應偵測電路70也可經(jīng)由選擇開關22_SI?22_S3而選擇性地將預定位準信號S4供應至所有(或是被選擇)感應電極52及反射遮蔽電極42，及供應至抑制電極56，其中預定位準信號S4可為零電位、正電位、負電位、或交變信號。
[0083]圖3B為說明本實用新型生物辨識裝置的另一范例感測操作示意圖，此圖的生物辨識裝置100采用圖2B所示的整片式反射遮蔽電極43。類似地，多數(shù)的感應電極52_1?52_5經(jīng)由多數(shù)走線24而與多個選擇開關22_1?22_5分別電氣連接，再經(jīng)由走線而與感應偵測電路70電連接。整片式反射遮蔽電極43經(jīng)由走線24而與感應偵測電路70電連接，而抑制電極56由走線而與一選擇開關22_S電連接，再經(jīng)由走線而電連接到感應偵測電路70。同樣地，該感應偵測電路70具有一生物辨識傳感器72，一第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)及一第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)。此生物辨識傳感器72具有一生物辨識偵測單元720及一偵測信號產(chǎn)生器722。感應偵測電路70可控制選擇開關22而選擇多個感應電極22其中一個(例如圖3B所示的感應電極52_2)，且偵測信號產(chǎn)生器722產(chǎn)生一周期性或是非周期性感測信號(例如一指紋感測信號)SI并由生物辨識偵測單元720將此信號經(jīng)由選擇開關22_2傳送到對應的感應電極52_2。生物辨識偵測單元720又將感應電極52_2上的感應信號SI’經(jīng)由第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)處理之后變成一反射偏向信號S2，并隨后傳送此反射偏向信號S2到整片式反射遮蔽電極43。依據(jù)一種實施方式，此感應信號SI’經(jīng)由第二信號處理電路74B(例如一反相放大器)處理之后變成一抑制信號S3而傳送到抑制電極56，因此，被選擇的感應電極52_2上的感應信號為SI’，而整片式反射遮蔽電極43接收反射偏向信號S2，且此兩個信號例如可為同相信號(例如都是正值信號)，而抑制電極56接收為反相信號的抑制信號S3(例如負值信號)。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52上為正電位信號，且在整片式反射遮蔽電極43上加上正電位信號，及在抑制電極56加上負電位信號，則會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，并減少感應電極52周遭的抑制電極56上方電場對該感應電極52的干擾，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，偵測信號產(chǎn)生器722也可產(chǎn)生周期性信號、非周期性信號、對稱或不對稱信號。其中，該周期性的信號例如弦波、方波或三角波等。
[0084]另外，依據(jù)另一種實施方式，此抑制電極56經(jīng)由選擇開關22_S3而接收一參考信號源76所輸出的預定位準信號S4(例如較感應信號SI’位準低的信號)。同樣地，感應信號SI’經(jīng)由同相放大器74A處理之后變成一反射偏向信號，并隨后傳送到整片式反射遮蔽電極43。因此，被選擇的感應電極52_2上的感應信號及整片式反射遮蔽電極43接收的信號為同相信號(例如都是較大正值信號)，而抑制電極56接收較小正值信號。復配合圖4B所示的反射遮蔽電極層作用示意圖，若在感應電極52及整片式反射遮蔽電極43上為較大正值信號，且在抑制電極56加上較小正值信號，同樣會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，并減少感應電極52周遭的抑制電極56上方電場對該感應電極52的干擾，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。此外，感應偵測電路70也可經(jīng)由選擇開關22_S1?22_S3而選擇性地將預定位準信號S4供應至所有(或是被選擇)感應電極52，及供應至整片式反射遮蔽電極43與抑制電極56，其中預定位準信號S4可為零電位、正電位、負電位、或交變信號。
[0085]參見圖4A-圖4D，分別為本實用新型生物辨識裝置的側視圖、反射遮蔽電極層作用示意圖、本實用新型生物辨識裝置的詳細側視圖及組件側視圖。如圖4A所示，依據(jù)本實用新型一范例的生物辨識裝置100具有由下而上排列的一基板10、一開關電路層20、一第一絕緣層30、一反射遮蔽電極層40、一第二絕緣層32、一感應電極層50及一保護層60。再者，于此多層結構中，開關電路層20具有多個選擇開關22及多條走線24;反射遮蔽電極層40可具有如圖2A所示的多個彼此分離的反射遮蔽電極42或是如圖2B所示的整片式反射遮蔽電極43;感應電極層50具有多個感應電極52及至少一抑制電極56。由于開關電路層20、反射遮蔽電極層40及感應電極層50上具有金屬走線及電極，因此彼此之間須有絕緣層(第一絕緣層30及第二絕緣層32)使其電性隔絕。參見圖4B，若在感應電極52上為正電位信號，且在反射遮蔽電極42上加上正電位信號，及在抑制電極56加上負電位信號，則會使電力線更集中在感應電極52的上方表面(對應用戶手指接觸位置)，可提升感應靈敏度與信號噪聲比。參見圖4C，在基板10上的開關電路層20具有個選擇開關22及多條走線24，且走線經(jīng)由導穿孔(Viahole) 80而電氣連接到對應的感應電極52，使感應電極52可以電氣連接到對應的選擇開關22，此外，抑制電極56經(jīng)由導穿孔(未標號)而電氣連接到對應的走線(未圖示)，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的選擇開關22。同樣的，反射遮蔽電極42也經(jīng)由導穿孔(未標號)而電氣連接到對應的走線(未圖示)，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的選擇開關22。如圖4D所示，此選擇開關22例如可以為薄膜晶體管(TFT)開關，且經(jīng)由走線22及導通孔80而電氣連接到對應的感應電極52 ο同樣地，雖然未具體繪示出來，抑制電極56經(jīng)由導穿孔而電氣連接到對應的走線，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的TFT選擇開關22。同樣的，反射遮蔽電極42也經(jīng)由導穿孔而電氣連接到對應的走線，再經(jīng)過對應走線而電氣連接到對應的TFT選擇開關22。在圖4A-圖4D所示的生物辨識裝置100中，其感應電極52、抑制電極56及反射遮蔽電極42可如圖1A-圖2B所示方式實現(xiàn)。此外，該保護層60提供抗氧化、防潮的保護作用。
[0086]在圖4A-圖4D所示范例中，該基板10為玻璃、高分子薄膜材料、金屬、硅或硅的化合物材料的基板。具體而言，上述金屬基板為不銹鋼、鋁、銅、鐵、銀、錫、鎢或前述的合金。感應電極52、抑制電極56與反射遮蔽42電極為透明導電材料或不透明導電材料所制成。透明導電材料為氧化銦錫(indium tin oxide , ITO)、氧化鋅錫(zinc tin oxide , ZTO)、氧化鋅(ZnO)、鎵鋅氧化物(GZO)導電高分子、納米碳管、石墨烯或厚度小于50nm的銀膜。其中，該不透明導電材料為鉻、鋇、鉬、鋁、銀、銅、鈦、鎳、鉭、鈷、鎢、鎂、鈣、鉀、鋰、銦或前述的合金或氟化鋰與鋁組成物、氟化鎂與鋁組成物或氧化鋰與鋁組成物。
[0087]圖5A-圖5C為本實用新型生物辨識裝置的其他不同實施例詳細側視圖，如圖5A所示，此范例的生物辨識裝置類似圖4C所示范例，因此類似的組件采用類似的圖號。與圖4C所示范例相比較，圖5A所示生物辨識裝置的保護層60在裝置的最下側，而基板10位在裝置的最上側，且基板10較佳者可為玻璃基板，以達成防刮效果;此實施例亦適宜采用高分子薄膜材料為基板10，并將該薄膜基板黏貼于觸控屏幕的保護玻璃下方作生物辨識操作。此外，由于保護層60并不需有防刮效果，使得其材料選擇性較為寬廣，例如此保護層60也可為環(huán)氧樹脂或其他裝置基板的延伸。
[0088]圖5B所示的生物辨識裝置100為類似的圖4C所示范例，然基板為金屬基板12，例如不銹鋼、鋁、銅、鐵、銀、錫、鎢或前述的合金的基板。如此圖所示，此集成電路70可為集成電路芯片形式且黏結或壓焊于一電路板16上，再經(jīng)由一軟性電路板18的電路走線與該基板12的走線電氣連接。再者，此感應偵測電路70的集成電路芯片也可直接黏結或壓焊于該金屬基板12上。于此范例中，該選擇開關22例如可為薄膜晶體管開關22，并且成長于該金屬基板12上。
[0089]圖5C所示的生物辨識裝置100為類似的圖4C所示范例，然基板為硅質基板14，且在開關電路層20中可以集成電路制作技術另外制作出如圖3A所示的感應偵測電路70電路，使得生物辨識裝置100整體而言可以IC化。再者，保護層60例如可為集成電路封裝材料，如陶瓷或是藍寶石封裝材料。此外，于此范例中，該選擇開關22例如可為場效晶體管開關22，并且成長于該硅質基板14上。
[0090]圖6A本實用新型生物辨識裝置的另一范例側視圖，圖6B為對應圖6A的詳細側視圖。此些圖標所示范例類似于圖4C所示范例，因此類似的組件采用類似的圖號。在圖6A及6B所示的生物辨識裝置100另外包含在開關電路層20及反射遮蔽電極層40之間的遮蔽電極層90，用以提供該多條走線及該多個感應電極更佳的屏蔽噪聲干擾功能。
[0091]圖7A-圖7C為本實用新型生物辨識裝置的其他實施例側視圖。圖7A的生物辨識裝置100類似于圖4C所示范例，因此類似的組件采用類似的圖號。在圖7A中，將開關22及走線24制作于反射遮蔽電極層40’，因此可減少疊層結構的層數(shù)。此外，復參見圖2A及圖4B，反射遮蔽電極42并不需要布滿整個反射遮蔽電極層40，因此在圖7A的反射遮蔽電極層40’的不具反射遮蔽電極42的多余空間可以配置開關22及對應的走線24。
[0092]圖7B為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖，此范例類似于圖7A的范例，然生物辨識裝置的保護層60在裝置的最下側，而基板10位在裝置的最上側，且基板10較佳者可為玻璃基板，以達成防刮效果;此實施例亦適宜采用高分子薄膜材料為基板10，并將該薄膜基板黏貼于觸控屏幕的保護玻璃下方作生物辨識操作。此外，由于保護層60并不需有防刮效果，使得其材料選擇性較為寬廣，例如此保護層60也可為其他裝置基板的延伸。
[0093]圖7C為本實用新型生物辨識裝置的另一實施例側視圖，此范例類似于圖7A的范例，然基板為金屬基板12，例如不銹鋼、鋁、銅、鐵、銀、錫、鎢或前述的合金的基板。故其金屬基板與含開關與走線的反射遮蔽電極層40’之間布置有絕緣層30。此金屬基板12可經(jīng)由軟性電路板而電性連接到另一集成電路，如圖3A所示的感應偵測電路70。
[0094]圖8A為本實用新型生物辨識裝置100的感測操作示意圖，此生物辨識裝置100例如可為圖2A及圖3A所示的生物辨識裝置100，亦即在反射遮蔽電極層40有多數(shù)的反射遮蔽電極42，且多個感應電極52對應到第一組選擇開關22A，而多數(shù)的反射遮蔽電極42對應到第二組選擇開關22B。再者，借由信號切換開關23，而可將反射遮蔽信號S2或是預定位準信號S4選擇性的供應到被選定的反射遮蔽電極42。此反射遮蔽信號S2例如可為圖3A所示的第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)所產(chǎn)生;而預定位準信號S4例如可為圖3A所示的參考信號源76所輸出的預定位準信號S4。該預定位準信號S4可為零電位、正電位、負電位或交變信號。
[0095]圖SB為本實用新型生物辨識裝置的感側操作的另一示意圖，此生物辨識裝置100例如可為圖2B及圖3B所示的生物辨識裝置100，亦即在反射遮蔽電極層40僅具有一整片式反射遮蔽電極43。因此多個感應電極52對應到一組選擇開關22，而整片式反射遮蔽電極43對應到一信號切換開關23而選擇性接收反射遮蔽信號S2或是預定位準信號S4。此反射遮蔽信號S2例如可為圖3A所示的第一信號處理電路74A(例如一同相放大器)所產(chǎn)生;而預定位準信號S4例如可為圖3A所示的參考信號源76所輸出的預定位準信號S4。
[0096]以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，包括: 一基板； 一感應電極層設置于該基板的一側，該感應電極層包含多個感應電極及至少一抑制電極； 多個選擇開關及多條走線，至少部分選擇開關及部分走線電氣連接至對應的該感應電極;及 一反射遮蔽電極層，設置于該感應電極層的一側;該反射遮蔽電極層包含至少一反射遮蔽電極。2.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，其中，每一該感應電極均被該抑制電極所包圍，并且每一該感應電極與該抑制電極之間均具有一間隙。3.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關區(qū)分為多個選擇開關組;其中一個選擇開關組的每一個選擇開關對應到至少一個該感應電極。4.根據(jù)權利要求3的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，每一該走線電氣交連到至少一選擇開關。5.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該感應電極層與該反射遮蔽電極層之間。6.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層背向該感應電極層的一側， 該生物辨識裝置還包括一絕緣層，該絕緣層布置于該反射遮蔽電極層與該多個開關電路暨走線之間。7.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關及該多條走線設置于該反射遮蔽電極層。8.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關為場效晶體管。9.根據(jù)權利要求8的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該場效晶體管形成于該基板上。10.根據(jù)權利要求9的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一感應偵測電路，且該感應偵測電路形成于該基板上。11.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個選擇開關為薄膜晶體管。12.根據(jù)權利要求11的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該薄膜晶體管電路形成于該基板上。13.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，且該集成電路芯片黏結或壓焊于該基板上。14.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，還包括一集成電路芯片的感應偵測電路，該集成電路黏結或壓焊于一電路板上，并經(jīng)由一軟性電路板的電路走線與該基板的該多條走線電氣連接。15.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該基板的材料為玻璃、高分子薄膜材料、金屬、硅或硅的化合物。16.根據(jù)權利要求1的具有反射遮蔽電極的生物辨識裝置，其特征在于，該多個感應電極為圓形、菱形、正方形或矩形。
【文檔編號】G06K9/00GK205721836SQ201620397929
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】李祥宇, 金上, 林丙村
【申請人】速博思股份有限公司
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