專利名稱：指紋讀取器件及其方法
技術領域：
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。
靜電電容類型指紋讀取器件(日本待審專利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。一些這種類型的指紋讀取器件已經(jīng)被利用。
可是，因為先前技術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電極和有源元件，制造過程復雜和成本高。更進一步，關于什么樣的裝置來結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。
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，提高生產率和減少成本。
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的第二電極，和在第二電極組上面的由絕緣物質組成的表面保護薄膜，和驅動電路，用于通過順序施加預定電壓到任意一組第一電極和第二電極、并同時順序施加該電壓到其他電極組來測量每一個電極和接觸表面保護薄膜的指紋之間的靜電電容，和測量第一電極和第二電極之間交叉點的附近的靜電電容的變化。
按照本發(fā)明的第一方面，預定電壓施加到每一個第一電極，交叉點靜電電容的圖樣通過掃描第二電極來檢測，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，驅動電路可以檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個電極上，和進一步檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時電壓被同時施加到第一電極和第二電極的每一個交叉點上的兩個電極上，然后通過比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個交叉點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，當單獨施加電壓在每一個第一和第二電極上時，指紋和電極之間的第一靜電電容值，與同時施加電壓在每一個交叉點上的第一和第二電極上時的第二靜電電容值比較，從而獲得對應交叉點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。
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，第二電極組通過中間層絕緣薄膜在第一電極組上面，順序施加預定電壓在任一組第一和第二電極上，同時順序施加電壓到另一組電極，通過使用其表面帶有由絕緣物質組成的表面保護薄膜的指紋讀取傳感器，并測量第一電極和第二電極交叉點處的靜電電容值的變化。
按照本發(fā)明的第五方面，預定電壓被施加到每一個第一電極，交叉點處的靜電電容圖樣用過掃描第一電極檢測，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，檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個電極上，并檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時電壓被同時施加到第一電極和第二電極的每一個交叉點上的兩個電極上，通過比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個交叉點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，當單獨施加電壓在每一個第一和第二電極時，指紋和電極之間的第一靜電電容值，與同時施加電壓在每一個交叉點上的第一和第二電極時的第二靜電電容值比較，從而獲得對應交叉點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)是一個截面圖，示意表示本發(fā)明的一個實例中的指紋讀取器件結構；圖1(b)是它的俯視圖；圖2(a)到2(c)是說明視圖，表示指紋是如何用本發(fā)明的一個實例中的指紋讀取器件來識別的；圖3(a)和3(b)是截面圖，各自表示液晶顯示器件與本發(fā)明的一個實例中的指紋讀取器件裝配在一起。
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構。
如圖1中所描述，一個指紋讀取器件10具有這樣的幾何結構，X軸電極12以預定的間隔排列在基底11上，Y軸電極14與X軸電極12正交，通過中間層絕緣薄膜13以相等的間隔排列在x軸電極12上。進而，絕緣物質組成的表面保護薄膜15提供于Y軸電極14上。此外，每一個X軸電極12被連接到X軸驅動器18，每一個Y軸電極14被連接到Y軸驅動器19。
注意指紋讀取器件10的標準分辨率大約在300dpi，就是行距大約50μm。
使用這樣結構的指紋讀取器件10檢測指紋的步驟將被簡要解釋。圖2(a)，2(b)和2(c)是表示指紋如何被檢測的示意說明圖。
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，則交叉點的對應地址為(1，1)～(x，y)。
在這里，首先，當X軸驅動器18選擇X軸電極X1并在其上施加預定電壓時，電容器Cx1在手指60和X軸電極X1之間形成(圖2(a))。這個電容器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Y軸驅動器19選擇Y軸電極Y1并在其上施加預定電壓時，電容器Cy1在手指60和X軸電極Y1之間形成(圖2(b))。這個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)值對于X軸電極12和Y軸電極14測量，并設定為第一靜電電容值。
另一方面，X軸電極X1～Xx被順序選擇，以選擇施加預定電壓到Y軸電極Y1的持續(xù)時間，例如預定電壓順序施加在其上。這個操作獲得到的值設定為第二靜電電容值。
在這時，如果舉例，X軸電極X1被選定，在交叉點(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。隨著這個變化，交叉點(1，1)和手指60之間的靜電電容值發(fā)生變化。由于這個靜電電容值的變化，分別從X軸電極X1和Y軸電極Y1測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(1，1)之間的靜電電容，并因此基于朝向交叉點(1，1)的部分是指紋的突出部分或凹進部分而不同。因此，如果這個變化值的量對每一交叉點都得到，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和表面保護薄膜15，在這種情形下當然必須全部由透明材料組成。
圖3表示一個例子，其中指紋讀取器件位于液晶板上。
如圖3所描述，液晶板20的構成方式是通過間隔物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以二維陣列對應于象素的形式排列在第一透明基底21的內側，與液晶層24面對面，定向薄膜27提供來覆蓋這些電極25和元件26。另一方面，第二透明基底22的內側，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)表示一個例子，其中指紋讀取器件10位于第二透明基底22的外側。圖3(b)表示一個例子，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。
綜上所述，按照本發(fā)明，靜電電容型指紋讀取器件及其驅動電路位于液晶板上，從而展示出效果，在實際使用時增強靈活性，提高生產率和降低成本。
權利要求
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的第二電極，和在第二電極組上面的由絕緣物質組成的表面保護薄膜；和驅動電路，通過順序施加預定電壓在任意一組第一電極和第二電極、并同時順序施加該電壓到其他電極組，測量每一個電極和接觸表面保護薄膜的指紋之間的靜電電容，測量第一電極和第二電極之間交叉點的附近的靜電電容的變化。
2．按照權利要求1的指紋讀取器件，其中驅動電路可以檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個電極上，和進一步檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時電壓被同時施加到第一電極和第二電極的每一個交叉點上的兩個電極上，然后通過比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個交叉點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。
4．按照權利要求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，第二電極組通過中間層絕緣薄膜在第一電極組上面；通過使用其表面帶有由絕緣物質組成的表面保護薄膜的指紋讀取傳感器，順序施加預定電壓在任一組第一和第二電極上，同時順序施加電壓到另一組電極；并測量第一電極和第二電極交叉點處的靜電電容變化。
6．一種指紋讀取方法，包括以下步驟檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第一電容值，此時電壓被施加到第一電極組和第二電極組的每一個電極上；檢測每一個電極和接觸在表面保護薄膜上的指紋之間的靜電電容，作為第二電容值，此時電壓被同時施加到第一電極和第二電極的每一個交叉點上的兩個電極上；通過比較第一靜電電容值和第二靜電電容值獲得每一個交叉點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),它能在實際使用時增強多功能性,提高生產率和降低成本。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的第二電極,和在第二電極組上面的由絕緣物質組成的表面保護薄膜。驅動電路順序測量每一個電極和接觸表面保護薄膜的指紋之間的靜電電容,和測量第一電極和第二電極之間交叉點的附近的靜電電容的變化。
文檔編號G06T1/00GK1284706SQ0012263
公開日2001年2月21日 申請日期2000年8月11日 優(yōu)先權日1999年8月12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