專利名稱：包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備。
目前，將指紋傳感用于用戶識(shí)別或驗(yàn)證的目的令人很感興趣。為此，通過(guò)指紋讀出裝置獲得個(gè)人的指紋、處理所述指紋讀出裝置的輸出并與所存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)指紋的特征數(shù)據(jù)相比較來(lái)確定是否存在匹配項(xiàng)。最普遍類型的指紋讀出裝置采用光學(xué)成像技術(shù)，其中，來(lái)自光源的光被引向玻璃棱鏡的一個(gè)面，從第二面反射，并從第三面?zhèn)鞒?，在這里，光被一種具有相關(guān)光學(xué)部件的、諸如CCD之類的電子攝像機(jī)所探測(cè)到。指頭放在第二面，在指紋的隆起線接觸玻璃面之處不發(fā)生反射。通過(guò)這種效果，攝像機(jī)可以探測(cè)到指紋的光學(xué)圖像。
最近，也提出了其它類型的指紋讀出裝置，它們依靠不同的讀出指紋圖案的技術(shù)，例如采用熱傳感、壓力傳感、電容傳感和趨膚電阻傳感等替代方法。在這些裝置中，傳感元件陣列形成個(gè)人指頭直接放置其上的傳感區(qū)域，便得不需要光學(xué)系統(tǒng)，這樣就產(chǎn)生了更緊湊的裝置。
目前，為了安全的緣故在廣泛的產(chǎn)品中結(jié)合指紋讀出裝置令人很感興趣。例如，互聯(lián)網(wǎng)(internet)的成長(zhǎng)以及在進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)商務(wù)交易時(shí)的安全需要導(dǎo)致將指紋讀出裝置植入臺(tái)式和便攜式電腦系統(tǒng)的建議。用自動(dòng)柜員機(jī)進(jìn)行銀行交易的安全性也可以通過(guò)使用指紋傳感來(lái)改進(jìn)。類似地，也提出在諸如移動(dòng)電話和智能卡之類的其它便攜式電子設(shè)備中使用指紋讀出裝置來(lái)作為防止越權(quán)使用的方法。
對(duì)于許多這類應(yīng)用，需要這樣的指紋讀出裝置，它很緊湊，特別是在涉及到便攜式電子設(shè)備的情況下，而且相對(duì)便宜。傳統(tǒng)的光學(xué)圖像讀出裝置需要光源、棱鏡和圖像傳感器，既笨重又昂貴，所以完全不適于這些應(yīng)用。在其它類型的傳感裝置中，鑒于其潛在的性能、較小的總體尺寸、易于生產(chǎn)及較低的成本，采用電容傳感方法的裝置被認(rèn)為最可靠。這種指紋讀出裝置一般包括各自包含感測(cè)電極的獨(dú)立傳感元件的陣列，指頭置于其上，并通過(guò)感測(cè)由感測(cè)電極與上覆的用戶指紋的隆起線合作產(chǎn)生的可測(cè)電容效應(yīng)來(lái)操作。
在US-A-5325442(PHB 33628)、PCT WO 97/40744(PHB 34068)和PCT IB 98/00407(PHB 34153)中描述了電容指紋讀出裝置的例子。其中，陣列中的每個(gè)傳感元件包括通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)器件連接多套地址導(dǎo)體的金屬感測(cè)電極，并且，傳感元件是這樣操作的，它利用有源矩陣尋址方案(active matrix addressing scheme)來(lái)提供對(duì)在感測(cè)電極和置于感測(cè)表面的個(gè)人指紋的相應(yīng)的上覆的隆起線或溝槽之間形成的單個(gè)電容的測(cè)量，所述感測(cè)表面由覆蓋感測(cè)電極的介質(zhì)材料層形成，指頭置于其表面上。該裝置可以是利用硅晶片的半導(dǎo)體集成電路或薄膜器件的形式，其中，傳感元件和地址導(dǎo)體包括薄膜電路單元，它們載于玻璃之類的絕緣基片上，并且是通過(guò)淀積薄膜絕緣體、金屬層和用于例如二極管或薄膜晶體管的開(kāi)關(guān)器件的非晶或多晶半導(dǎo)體成分并且將它們構(gòu)成圖案而形成的。在EP-A-0790479中描述了以集成芯片形式制造的電容型指紋讀出陣列的另一個(gè)例子。在這種器件中，每個(gè)傳感元件包括連接放大器電路的兩個(gè)橫向隔開(kāi)的感測(cè)電極。
雖然這些裝置能夠滿足一些要求，特別是關(guān)于緊湊和制造成本方面，但是還需要改進(jìn)。在使用時(shí)可能遇到的一個(gè)問(wèn)題是企圖欺詐性操作的問(wèn)題。可以想象，例如可以用具有表面形態(tài)的個(gè)人指頭的塑料復(fù)制品來(lái)“騙”裝置。因此，要是能夠確保其紋路被讀取的指頭是“活”指頭就好了。在用于移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理等小型移動(dòng)產(chǎn)品中時(shí)，對(duì)于比如其配備的簡(jiǎn)便性和使用的合宜性，以及與其它部件配合運(yùn)作的能力來(lái)說(shuō)，也需要進(jìn)一步改進(jìn)傳感裝置的性能。
因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠至少在一定程度上滿足這些要求中的一些要求的改進(jìn)類型的指紋讀出裝置或包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備，所述指紋讀出裝置具有密集的傳感元件的陣列，它們載于透明基片上，以便當(dāng)個(gè)人指紋置于陣列上時(shí)電容性地感測(cè)其隆起線，每個(gè)傳感元件具有用于與上覆的指紋部分合作產(chǎn)生電容效應(yīng)的感測(cè)電極，其特征在于陣列的傳感元件是基本上透明的，并且感測(cè)電極由透明的導(dǎo)電材料構(gòu)成。
由于使感測(cè)電極基本透明，而且有電極載于其上的基片本身也是透明的，所以傳感裝置本身成為基本上透明的。在電容型傳感裝置中，每一個(gè)傳感元件的大部分區(qū)域被電極占據(jù)，感測(cè)電極是密堆積的。因此，通過(guò)使用透明感測(cè)電極，為傳感裝置提供了基本上的透明性。本發(fā)明部分因這種透明性的實(shí)現(xiàn)而對(duì)于實(shí)現(xiàn)附加功能十分有益，而且某些現(xiàn)存類型的電容指紋讀出裝置很容易就能為此目的而以簡(jiǎn)單而方便的方式修改，因此，這種傳感裝置的功能大大提高，并使之能夠滿足很多需要。特別是它使得在傳感元件陣列之下，即在遠(yuǎn)離指頭置于其上的一側(cè)的另一側(cè)，提供現(xiàn)存類型的光學(xué)非接觸型生物測(cè)量傳感器成為可能，以便在取指紋進(jìn)一步驗(yàn)證“活”指頭的出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)陣列同時(shí)感測(cè)另外的指頭生物測(cè)量特性，比如溫度、脈速、血氧含量等，因此降低了欺詐使用的風(fēng)險(xiǎn)，而且不需要例如裝置感測(cè)區(qū)域的任何擴(kuò)大。
在PCT WO 95/26013中描述了生物測(cè)量驗(yàn)證系統(tǒng)，它包括采用攝像機(jī)的傳統(tǒng)光學(xué)型的指紋傳感器，以及使用LED發(fā)射的可見(jiàn)光與IR光的類型的脈搏血氧定量計(jì)傳感器和光電探測(cè)器。安排后一部件是為了當(dāng)指頭到位時(shí)讓指頭的各邊都位于指紋傳感器上，因此占據(jù)了指紋傳感器的更多的外部空間，而且需要一個(gè)特殊形狀的容納它們并確定指頭必須置入的凹陷的外殼。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的傳感裝置中，光學(xué)傳感器，比如包括LED和光電探測(cè)器，可置于裝置的基片之后，利用裝置的透明性，諸如脈搏、血氧水平、指頭溫度或皮膚顏色之類的另外的生物測(cè)量特性通過(guò)陣列、利用反射技術(shù)以光學(xué)的方法感測(cè)，因此保持傳感區(qū)域的緊湊。而且，不必使用特殊形狀的外殼，傳感裝置的外表面與其外殼的周圍部分通?？梢允瞧降摹Ａ硪环N方法是，可以在傳感元件陣列的后面使用光學(xué)傳感裝置，所述傳感元件陣列是屬于僅適用于感測(cè)指頭的出現(xiàn)的類型。例如，該裝置可以包括光發(fā)射器，例如用于發(fā)射穿過(guò)指紋讀出裝置的光束的LED；以及用于探測(cè)穿過(guò)指紋讀出裝置反射回來(lái)的光線的光探測(cè)器，所述反射發(fā)生在指頭置于陣列上時(shí)。這種傳感裝置可以連接到指紋讀出裝置的驅(qū)動(dòng)控制電路，并且預(yù)定當(dāng)指頭置于陣列上且被光學(xué)傳感裝置探測(cè)到時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)裝置的掃描操作。必須指出，這里使用的光的概念意在包括可見(jiàn)光之外的光譜部分，比如紅外線。
在一些情況下可能不必使感測(cè)電極透明來(lái)實(shí)現(xiàn)指紋讀出裝置的基本透明性，由于圍繞感測(cè)電極和相關(guān)的尋址電路的區(qū)域的現(xiàn)成透明性，所以當(dāng)使用非透明感測(cè)電極時(shí)，對(duì)于某些應(yīng)用目的來(lái)說(shuō)裝置已經(jīng)足夠透明。如果需要，這些透明區(qū)域的范圍可通過(guò)將感測(cè)電極占據(jù)的傳感元件的區(qū)域的比例降到最低來(lái)優(yōu)化。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供這樣的包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備，所述指紋讀出裝置具有載于透明基片上的隔開(kāi)的傳感元件的陣列，用于電容性地感測(cè)置于陣列上的個(gè)人指紋的隆起線圖案，其特征在于所述裝置包括置于與傳感元件陣列相對(duì)的基片側(cè)的光學(xué)傳感裝置，該光學(xué)傳感裝置對(duì)穿過(guò)傳感元件陣列和基片的光起反應(yīng)。
光學(xué)傳感裝置又可以是通過(guò)指紋讀出裝置以光學(xué)方法感測(cè)用戶指頭的生物測(cè)量特性的生物測(cè)量傳感器，或者是比如用于感測(cè)指頭出現(xiàn)在陣列上的光學(xué)傳感裝置。
因使用透明感測(cè)電極而產(chǎn)生的指紋讀出裝置的增加的透明性可有利地用于其它目的。特別是傳感裝置可置于顯示裝置或其一部分上，同時(shí)還使得能夠觀測(cè)顯示輸出。這種功能在比如移動(dòng)電話、某些智能卡、個(gè)人數(shù)字助理和其它便攜式電腦之類的使用顯示器的便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)提供了很大優(yōu)勢(shì)。關(guān)于把指紋讀出裝置包括在這些產(chǎn)品中的早期建議涉及在遠(yuǎn)離顯示裝置的產(chǎn)品外殼區(qū)域內(nèi)安置指紋讀出裝置，因此必需更大的外殼或者犧牲本可用于其它目的的外殼區(qū)域。當(dāng)以這種方式使用時(shí)，顯示裝置可在指紋讀出裝置的使用中起輔助作用，例如通過(guò)其顯示元件指示傳感元件陣列所覆蓋的區(qū)域，繼而在顯示器上指示指頭應(yīng)該放置的位置，以及向用戶提示操作指令。在沒(méi)有這種一體顯示裝置的有些智能卡或其它信用卡之類的產(chǎn)品的情況下，可以簡(jiǎn)單地把指紋讀出裝置安排成覆蓋在有印刷信息的區(qū)域，所述信息仍然可通過(guò)裝置看見(jiàn)。記住，在這種產(chǎn)品中可利用的空間的數(shù)量是極為有限的，這會(huì)是有利的。
指紋讀出裝置最好是這樣一種，它利用薄膜技術(shù)來(lái)制造，涉及在玻璃之類的透明絕緣基片上淀積薄膜層并且將它做成圖案，例如像上述US-A-5325442、PCT WO 97/40744和PCT IB 98/00407中所描述的。在這些說(shuō)明書(shū)中描述的裝置內(nèi)，傳感元件各自包括一個(gè)或多個(gè)薄膜晶體管型或二極管型的開(kāi)關(guān)器件，并通過(guò)一套行掃描地址導(dǎo)體和一套列讀取地址導(dǎo)體來(lái)尋址。傳感元件以適合于提供合乎指紋讀取的分辨率的間距密集在一起，每個(gè)元件的大部分區(qū)域用于感測(cè)電極。利用氧化銦錫之類的透明導(dǎo)電材料、而非在這些說(shuō)明書(shū)中所述的鉻之類的金屬作為感測(cè)電極，因此有很高的透明度?？梢圆捎靡韵路椒ㄟM(jìn)一步提高陣列的總的有效透明度讓至少多套地址導(dǎo)體之一也用透明導(dǎo)電材料來(lái)形成；或者這樣排列開(kāi)關(guān)器件，以便基本上與地址導(dǎo)體重疊、即伸展在地址導(dǎo)體的上面或下面，以便實(shí)際上減小各傳感元件的總面積內(nèi)需用于提供開(kāi)關(guān)器件的面積的大小，于是提高了傳感元件的有效孔隙率。
為著讀出指紋的目的，傳感元件的行和列陣列一般占據(jù)約2.5至3平方厘米的面積，并包括500行，每行內(nèi)有500個(gè)傳感元件。因此陣列的尺寸類似于一般用于移動(dòng)電話等內(nèi)的顯示器尺寸，因此傳感裝置可以方便地安置在顯示器上占據(jù)相同的區(qū)域。但是，在有些所用的顯示器一般不是正方形而是高度降低的矩形的產(chǎn)品中，可以想象傳感裝置可以代之以只包括一行或多行提供ID的傳感元件，或者依賴于人的指頭按擊動(dòng)作的線型傳感器，它當(dāng)指頭沿矩陣的橫向移動(dòng)時(shí)，可操作提供一系列讀數(shù)，每個(gè)讀數(shù)代表指紋的相應(yīng)的線條。然后處理這些讀數(shù)來(lái)建立完整的指紋的電子圖像。
現(xiàn)在參考附圖示范性地描述根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的實(shí)施例，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括電容型指紋讀出裝置的電子設(shè)備的實(shí)施例的局部的簡(jiǎn)化的示意圖；圖2A和2B以草圖說(shuō)明圖1的裝置的傳感元件陣列中的傳感元件的兩種示范形式的等效電路；圖3是圖1的裝置的傳感元件陣列的典型部位的示意的截面圖；圖4是示出其部件布局的傳感元件陣列的局部的示意的平面圖；圖5是結(jié)合另外的生物測(cè)量傳感器的電子設(shè)備的實(shí)施例的局部的截面圖；圖6說(shuō)明結(jié)合顯示裝置的指紋讀出裝置；圖7示出利用上覆的指紋讀出和顯示裝置的移動(dòng)電話實(shí)施例；圖8示出具有上覆其顯示屏一部分的指紋讀出裝置的便攜式電腦；以及圖9是裝有指紋讀出裝置的智能卡的平面圖。
顯然，這些圖只是示意圖，并未按比例來(lái)畫(huà)。某些尺寸可能被夸大，而其它尺寸被縮小。所有這些圖中使用相同的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的部件。
電子設(shè)備包括電容傳感型的指紋讀出裝置，其中，利用由指紋的隆起線貼近裝置的單個(gè)傳感元件引起的電容效應(yīng)來(lái)確定個(gè)人指紋隆起線的位置。在該實(shí)施例中使用的指紋讀出裝置除了隨后描述的某些差異之外，大致類似于US-A-5325442、WO 97/40744和英國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?708559.1中作為例子描述的已知的裝置，上述專利公開(kāi)的內(nèi)容被包括在本文中作為參考，它們利用薄膜技術(shù)來(lái)制造，就象用于有源矩陣LC顯示裝置之類的、涉及在絕緣玻璃基片上淀積薄膜層并將其做成圖案的其它大面積電子設(shè)備那樣。請(qǐng)參考這些說(shuō)明書(shū)以便獲得設(shè)備的指示和操作的更多細(xì)節(jié)。但是，簡(jiǎn)言之，參考圖1，指紋讀出裝置包括有源矩陣尋址傳感盤(pán)10，它具有規(guī)則隔開(kāi)的傳感元件12的X-Y陣列，包括r行(1至r)，每行有c個(gè)用于掃描指紋的傳感元件。為了簡(jiǎn)便只示出幾行和幾列。在實(shí)際中，可能有大約512行和512列傳感元件，占據(jù)大約2.5厘米×2.5厘米的面積。傳感元件12的陣列由包括行驅(qū)動(dòng)電路22和讀出電路24的尋址裝置通過(guò)多套規(guī)則隔開(kāi)的、其端部分別連接電路22和24的行(選擇)地址導(dǎo)體18和列(感測(cè))地址導(dǎo)體20來(lái)尋址，每個(gè)傳感元件分別位于兩套導(dǎo)體的交叉處。相同行的所有傳感元件都連接到行導(dǎo)體18中相應(yīng)的一個(gè)，相同列的所有傳感元件都連接到相應(yīng)的共同的列導(dǎo)體20。從電路24獲得包括掃描指紋的電子信息的輸出信號(hào)25。
圖2A說(shuō)明US-A-5325442中描述的那類典型傳感元件12的電路結(jié)構(gòu)。其中，每個(gè)元件包括薄膜晶體管32類型的開(kāi)關(guān)器件和連接薄膜晶體管32的漏極的導(dǎo)電感測(cè)電極30。薄膜晶體管的源和柵極端子分別連接到列導(dǎo)體20和行導(dǎo)體18。圖2B說(shuō)明英國(guó)專利申請(qǐng)9708559.1號(hào)中描述的那類典型傳感元件的電路結(jié)構(gòu)。在這種情況下每個(gè)傳感元件12包括一對(duì)兩端、單向、非線性二極管34和36型的開(kāi)關(guān)器件及感測(cè)電極30。第一二極管34連接在行導(dǎo)體18和感測(cè)電極30之間，第二二極管36連接在感測(cè)電極30和列導(dǎo)體20之間。如圖2B所示，二極管34和36有效地前后串聯(lián)在相關(guān)的行和列導(dǎo)體18和20之間，感測(cè)電極連接在兩個(gè)二極管之間的節(jié)點(diǎn)上。在兩個(gè)實(shí)施例中，盤(pán)10的傳感元件12和地址導(dǎo)體18和20利用標(biāo)準(zhǔn)薄膜技術(shù)來(lái)制造，所述標(biāo)準(zhǔn)薄膜技術(shù)涉及絕緣基片上若干層通過(guò)光刻定界處理的淀積和構(gòu)成圖案。薄膜晶體管最好是非晶或多晶硅，并且是傳統(tǒng)類型的。二極管30和31類似地最好由非晶或多晶硅形成，并且具有p-i-n結(jié)構(gòu)。
圖3中以簡(jiǎn)化的形式示意地示出一種形式的陣列結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，該圖是包括載于絕緣基片35上的三個(gè)完整的感測(cè)電極30的盤(pán)10的代表性部分的橫截面。在該截面中看不見(jiàn)開(kāi)關(guān)器件。包括規(guī)則隔開(kāi)且大小相等的矩形導(dǎo)電盤(pán)和延伸其間的地址導(dǎo)體20的感測(cè)電極30的陣列是由共同的淀積層形成的。比如在導(dǎo)體18和20之間于其交叉區(qū)域處備有絕緣材料。在圖2中看不見(jiàn)的一套行導(dǎo)體18由共同的淀積層形成，各行導(dǎo)體延伸于相鄰行的感測(cè)電極33之間。感測(cè)電極30以及行和列導(dǎo)體的整體延伸部分為相關(guān)的開(kāi)關(guān)器件提供接觸端子。為了結(jié)構(gòu)完整，比如氮化硅或聚酰亞胺的介質(zhì)膜36完全淀積在基片35的結(jié)構(gòu)之上，以便提供以預(yù)定距離與基片表面隔開(kāi)并基本上平行于基片表面的連續(xù)的感測(cè)表面37。
根據(jù)指紋讀出所需的分辨率特性來(lái)選擇感測(cè)電極30以及繼而傳感元件的物理尺寸和相互間隔。舉例來(lái)說(shuō)，感測(cè)電極可以在行和列兩個(gè)方向上具有約50至100微米的間距?？紤]絕緣材料的相對(duì)介電常數(shù)值和感測(cè)電極的面積來(lái)選擇介質(zhì)膜36的厚度。例如，相對(duì)介電常數(shù)約為6，約0.1微米的薄膜厚度可用于約50×50微米的感測(cè)電極。
在操作這種傳感裝置時(shí)，其指紋要掃描的指頭置于感測(cè)表面37上。然后，在指紋的隆起線處發(fā)生與表面37的實(shí)際或緊密的物理接觸。指紋輪廓的溝槽以比較大的距離與表面37隔開(kāi)。所以，隆起的指頭表面以由薄介質(zhì)膜36的厚度決定的最小距離與電極30的陣列隔開(kāi)，于是，每個(gè)感測(cè)電極30和指頭表面的相應(yīng)的上覆部分形成電容，指頭表面部分有效地處在交流地電位。所述電容作為指頭表面和感測(cè)表面37之間的間距的函數(shù)而變化，因此，由指紋隆起線圖案在盤(pán)10的傳感元件12的陣列上產(chǎn)生的電容變化實(shí)際上構(gòu)成指紋表面的三維形式的電子“圖像”。感測(cè)這些電容，以及由電路24提供的表示所述電容變化的輸出信號(hào)，并因此感測(cè)指紋的三維輪廓。
該實(shí)施例的裝置的指紋傳感元件陣列是基本上透明的。這是有利地利用這樣的事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的基片是透明材料，最好是玻璃，簡(jiǎn)單地由諸如氧化銦錫(ITO)的光學(xué)透明材料形成最好是多套行和列導(dǎo)體18和20的傳感元件12的感測(cè)電極30。比如，在行和列導(dǎo)體之間其交叉處的任何必要的絕緣層由氧化硅或氮化硅之類的透明絕緣材料形成。氮化硅或聚酰亞胺的介質(zhì)覆蓋層36類似地也是透明的。
圖4示意地示出圖2A所示類型的傳感元件12的平面圖，以便說(shuō)明典型的元件布局?？梢?jiàn)，通常是矩形的感測(cè)電極30占據(jù)傳感元件的大部分面積。要知道在感測(cè)電極30的邊與行和列導(dǎo)體的各相鄰部分之間的區(qū)域是透明的，當(dāng)感測(cè)電極30以及行和列導(dǎo)體18和20由透明導(dǎo)電材料形成時(shí)，傳感元件陣列是基本上透明的。傳感元件上透明度可能降低的唯一區(qū)域是開(kāi)關(guān)器件處。但是，如圖4所示，由薄膜晶體管，或者類似地，如果用二極管代替的話由二極管占據(jù)的實(shí)際面積與傳感元件的總面積相比是很小的，一般約占總傳感元件面積的5％至10％，對(duì)陣列總的整體透明度的影響是微乎其微的。
根據(jù)所需的透明度(這可能根據(jù)利用傳感器的透明度的特殊方式而變化)，可能不必用透明導(dǎo)電材料形成多套地址導(dǎo)體18和20。而其中的一套或兩套可能是金屬的。這樣做，總體透明度不會(huì)過(guò)度地受到影響，因?yàn)檫@些導(dǎo)體所占的面積相對(duì)于陣列的面積是比較小的。如果使用了金屬地址導(dǎo)體，為了改善透明度，可以這樣安排傳感元件的開(kāi)關(guān)器件，使得它們位于相鄰的地址導(dǎo)體部分的上面或下面。以這種方式，有效地優(yōu)化傳感元件的設(shè)計(jì)，因此使透明度最高。
指紋傳感器的透明性可有利地用于許多方面。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，可方便地把非接觸性的、其傳感取決于可見(jiàn)光或IR光之類的光的使用的附加的生物測(cè)量傳感器置于指紋傳感陣列之后。這種結(jié)構(gòu)的實(shí)施例圖解地示于圖5。指紋傳感元件陣列10置于外殼50內(nèi)，用戶手指置于其上的感測(cè)表面37向外。另一個(gè)生物測(cè)量傳感器60置于外殼之內(nèi)、在傳感陣列之下，以便借助在指紋被感測(cè)時(shí)直接穿過(guò)基本上透明的陣列的光，遠(yuǎn)程感測(cè)個(gè)人指頭的不同的生物測(cè)量特性。生物測(cè)量傳感器比如可以是脈搏血氧定量計(jì)。這樣的傳感器一般具有光源，比如LED，它發(fā)射被導(dǎo)入人體組織和探測(cè)器的紅色或紅外光束，所述探測(cè)器接收透過(guò)人體組織或者從人體組織反射的光。這種傳感器的實(shí)施例描述于引作參考的US-A-4759369。發(fā)射或反射的光的密度受血液顏色的影響，探測(cè)器產(chǎn)生作為血液顏色和個(gè)人脈搏的函數(shù)的信號(hào)，它被分解為指示血液顏色即血氧飽和水平的恒定成分，以及指示脈搏速率的隨時(shí)間變化的成分。在圖5的實(shí)施例中，傳感器被安排成以反射方式操作，光源61使具有紅色和紅外成分的光穿過(guò)傳感陣列10射向個(gè)人指頭，探測(cè)器62接收反射成分。其它類型的可以利用透過(guò)指紋傳感陣列并包括可見(jiàn)光譜之外的波長(zhǎng)范圍的射線、以非接觸的方式探測(cè)生物測(cè)量特性的的生物傳感器也可代替或結(jié)合傳感器60來(lái)使用。例如，可以想象，傳感器60可以是適合于借助從指頭發(fā)射的紅外光的轉(zhuǎn)換來(lái)感測(cè)個(gè)人指頭的皮膚溫度的溫度傳感器，或者是適合于用光學(xué)方法感測(cè)指頭的頻譜特性的傳感器。
因?yàn)閭鞲衅饔行У芈裼谥讣y傳感陣列之下，應(yīng)該指出，其內(nèi)設(shè)置指紋傳感陣列10和傳感器60的組合的設(shè)備的區(qū)域可以很緊湊，指紋傳感陣列的外表面和外殼的周圍部分可以是齊面式的，且通常是平的。以前在用于同時(shí)感測(cè)指紋和諸如脈搏或血氧飽和度之類的另外的生物測(cè)量特性的裝置中這是不可能的。
加入用于附加的生物測(cè)量特性的傳感器，通過(guò)提供進(jìn)一步驗(yàn)證，并降低比如使用指頭復(fù)制品進(jìn)行的欺詐蒙騙的可能性，大大增加了識(shí)別或驗(yàn)證的安全性。
除生物測(cè)量傳感器之外的光學(xué)傳感器也可用于指紋傳感元件陣列之后。例如，可以使用光學(xué)指頭出現(xiàn)傳感器。這可包括光學(xué)傳感裝置，所述光學(xué)傳感裝置具有LED之類的光發(fā)射器，用于發(fā)射可能是可見(jiàn)光或IR光的光束，它穿過(guò)指紋傳感元件陣列；以及光電探測(cè)器，用于探測(cè)穿過(guò)陣列的、由指頭反射回來(lái)的光。這種光學(xué)傳感裝置可以以類似于圖5中標(biāo)號(hào)60的裝置的方式的提供。該裝置可以連接到指紋讀出裝置的驅(qū)動(dòng)電路，因此，來(lái)自光電探測(cè)器的、指示指頭的出現(xiàn)的輸出可以操作用于啟動(dòng)傳感元件陣列的掃描驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)個(gè)人指頭置于陣列上時(shí)，自動(dòng)操作指紋讀出裝置來(lái)掃描指紋。
在有些情況下，傳感元件陣列可能呈現(xiàn)足夠的透明度，使得光學(xué)傳感裝置可以透過(guò)陣列感測(cè)更多的生物測(cè)量特性或者指頭的出現(xiàn)，不必使感測(cè)電極透明就能成功地操作。例如，在US-A-5325442的那類指紋讀出裝置中，陣列的透明區(qū)域不讓非透明的感測(cè)電極占據(jù)，薄膜晶體管和尋址線可能足夠使充分的光穿過(guò)陣列，以便位于陣列后面的光學(xué)傳感裝置可以執(zhí)行其欲執(zhí)行的功能。例如，可能只一部分由裝置產(chǎn)生的光束被非透明的部件阻擋，足夠數(shù)量的光仍然可以穿過(guò)傳感元件陣列，并在反射之后達(dá)到光學(xué)傳感裝置。如果必要的話，非透明感測(cè)電極的尺寸可以減小，以便從比例上增加陣列的透明區(qū)域的面積來(lái)改善整體透明度。
圖6中說(shuō)明在使用透明感測(cè)電極時(shí)，指紋傳感陣列的增加的透明度的有利應(yīng)用的另一個(gè)實(shí)施例，所述圖6示出結(jié)合在該實(shí)施例中包括矩陣液晶顯示裝置的平面面板顯示裝置70的指紋傳感陣列10。典型的矩陣LC顯示裝置包括一對(duì)通常是玻璃的、略微隔開(kāi)并沿其周邊密封在一起的面板71、72，LC材料73置于介入的空間中。面板載有電極系統(tǒng)和地址導(dǎo)體，它們形成單個(gè)顯示單元的行和列矩陣陣列，各自可能具有相關(guān)的開(kāi)關(guān)器件，比如薄膜三極管。LC顯示裝置可以利用比如側(cè)光以反射方式操作，或者以發(fā)射方式操作，在這種情況下，在裝置的遠(yuǎn)離觀察側(cè)的相鄰側(cè)一般備有背光。
如圖6中所示，顯示裝置和指紋傳感器10具有對(duì)應(yīng)的尺寸，并且，指紋傳感器直接置于顯示裝置的這里以72標(biāo)出的上面板之上、其輸出側(cè)，傳感元件陣列居最上方。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，從圖6中略去顯示裝置和傳感陣列的驅(qū)動(dòng)電路和電氣連接。可以想象面板72可代替用作直接制造在該面板的表面上的陣列所需的指紋傳感器的基片和薄膜元件。當(dāng)然，顯示裝置和指紋傳感器不必是類似的尺寸。因?yàn)榫哂休^大面積的顯示裝置，所以，可以在該面積的僅僅一部分上形成指紋傳感器，或是將指紋傳感器的基片附在顯示裝置的上板的表面上，或是直接在該面板的上表面的一部分上形成陣列。
因?yàn)橹讣y傳感器是基本上透明的，所以，由LC顯示裝置在覆蓋著傳感器的區(qū)域產(chǎn)生的顯示易于由此看見(jiàn)。顯示裝置可以是用來(lái)顯示數(shù)據(jù)圖形等等的簡(jiǎn)單的無(wú)源點(diǎn)陣型、有源矩陣型；或者是復(fù)雜類型的顯示器，比如具有七個(gè)條碼字符等等。矩陣顯示裝置通常使用多套行和列導(dǎo)體，顯示元件位于其間，這樣類似于指紋傳感陣列的結(jié)構(gòu)。因此，可以安排在傳感器陣列和顯示元件陣列中的行和列導(dǎo)體的間距相關(guān)聯(lián)，在傳感器陣列中的行和列導(dǎo)體對(duì)準(zhǔn)顯示元件陣列中的行和列導(dǎo)體，因此，尤其是如果那些地址導(dǎo)體由金屬而非氧化銦錫構(gòu)成時(shí)，傳感器陣列的地址導(dǎo)體不會(huì)使顯示輸出模糊。
雖然LC顯示裝置用于本實(shí)施例，但是也可以代之以使用包括比如電致發(fā)光或電致變色顯示服務(wù)的其它類型的光電材料的其它類型的顯示裝置也可代替使用。
諸如LC顯示裝置之類的平面面板顯示廣泛用于各種便攜式電子產(chǎn)品，諸如膝上型電腦或筆記本電腦、PDA、個(gè)人記事本(personalorganiser)、蜂窩式及無(wú)繩移動(dòng)電話機(jī)、傳呼機(jī)等。在這些產(chǎn)品中的指紋傳感有利于用戶驗(yàn)證目的，傳感器與顯示裝置以上述方式的結(jié)合特別有利。在這些產(chǎn)品中的空閑空間經(jīng)常很短缺，但是通過(guò)安排指紋傳感器覆蓋顯示裝置，傳感器和顯示器占據(jù)相同的面積，所以，不必把獨(dú)立于顯示器之外的產(chǎn)品區(qū)域用于提供指紋傳感器。
圖7和8分別示出裝有指紋傳感器的移動(dòng)電話和筆記本電腦。參考圖7，指紋傳感器10結(jié)合在電話機(jī)外殼的顯示窗80內(nèi)，覆蓋來(lái)以類似于圖6的裝置的方式顯示用戶信息的LC顯示面板70。參考圖8，指紋傳感器覆蓋LC顯示面板70的較小部分面積。為了幫助用戶正確地在指紋傳感器上放置指頭，如果必要的話，可以安排顯示面板提供指示指紋傳感器的位置的顯示。在這兩種產(chǎn)品中，使用指紋傳感器的操作指令可以顯示在面板上。
顯示裝置可以是很簡(jiǎn)單的類型，也許具有固定的顯示輸出。在這方面，可以想象，指紋讀出裝置可安裝在照亮的按鍵開(kāi)關(guān)上，當(dāng)它被照亮?xí)r，顯示固定的圖標(biāo)或指令，比如“按鍵”，這是可以通過(guò)傳感裝置看見(jiàn)的?？砂才砰_(kāi)關(guān)這樣操作指紋讀出裝置，便得只通過(guò)執(zhí)行顯示的指令，就可以自動(dòng)掃描個(gè)人指頭。
其內(nèi)指紋讀出裝置可用于提供額外的安全性的便攜式電子產(chǎn)品的另一個(gè)實(shí)施例是智能卡。曾建議在這種產(chǎn)品中安裝小的顯示裝置如LCD，在這種情況下，透明的指紋讀出裝置可類似地置于顯示裝置上。但是，透明指紋讀出裝置也可有利地用于智能卡或類似產(chǎn)品中，無(wú)需顯示裝置。裝置的透明度使出現(xiàn)在裝置之下的印刷信息可被看見(jiàn)。圖9是智能卡范例85的平面圖，它具有集成的指紋讀出裝置10和備選的下覆的顯示裝置70。
通過(guò)閱讀本公開(kāi)，其它改型對(duì)于本專業(yè)的技術(shù)人員是顯然的。這樣的改型可能涉及在指紋讀出裝置、結(jié)合這些裝置的產(chǎn)品及其部件的領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)知道的其它特征，以及用于代替或結(jié)合這里已經(jīng)描述的特征的其它特征。
權(quán)利要求
1.一種包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備，所述指紋讀出裝置具有隔開(kāi)的感測(cè)元件的陣列，它們載于透明基片上，以便當(dāng)個(gè)人指紋置于陣列上時(shí)電容性地感測(cè)其隆起線，每個(gè)感測(cè)元件包括用于與上覆的指紋部分合作產(chǎn)生電容效應(yīng)的感測(cè)電極，其特征在于所述陣列的所述感測(cè)元件是基本上透明的，并且所述感測(cè)電極由透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電子設(shè)備，其特征在于所述感測(cè)元件排列成行和列矩陣，并且通過(guò)載于基片上且延伸在所述感測(cè)元件之間的多套行和列地址導(dǎo)體來(lái)尋址。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電子設(shè)備，其特征在于至少一套所述地址導(dǎo)體由透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的電子設(shè)備，其特征在于每個(gè)感測(cè)元件包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)器件，后者連接到所述感測(cè)電極，并且被這樣安排、以便基本上與地址導(dǎo)體重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一個(gè)的電子設(shè)備，其特征在于所述感測(cè)元件陣列置于顯示裝置之上，后者的顯示輸出透過(guò)所述感測(cè)元件陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電子設(shè)備，其特征在于顯示裝置包括液晶顯示裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的電子設(shè)備，其特征在于所述裝置包括移動(dòng)通信裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的電子設(shè)備，其特征在于所述裝置包括便攜式電腦。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求5的電子設(shè)備，其特征在于所述裝置包括智能卡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電子設(shè)備，其特征在于所述裝置包括電氣開(kāi)關(guān)，并且，所述感測(cè)元件陣列延伸于可被照亮的開(kāi)關(guān)激勵(lì)元件上。
11.一種包括指紋讀出裝置的電子設(shè)備，所述指紋讀出裝置具有隔開(kāi)的感測(cè)元件的陣列，它們載于透明基片上，以便在個(gè)人指紋置于陣列上的地方電容性地感測(cè)其隆起線圖案，其特征在于所述裝置包括置于基片的、與所述感測(cè)元件陣列相對(duì)的一側(cè)的光學(xué)傳感裝置，該光學(xué)傳感裝置對(duì)穿過(guò)所述感測(cè)元件陣列和所述基片的光作出反應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至4或權(quán)利要求11之一的電子設(shè)備，其特征在于在所述基片之下設(shè)置生物測(cè)量傳感裝置，用于通過(guò)所述感測(cè)元件陣列用光學(xué)方法感測(cè)另外的生物測(cè)量特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的電子設(shè)備，其特征在于所述傳感器裝置包括利用穿過(guò)所述感測(cè)元件陣列的紅外光和可見(jiàn)光的脈搏血氧傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至4或權(quán)利要求12之一的電子設(shè)備，其特征在于在所述基片之下設(shè)置光學(xué)傳感裝置，并且安排所述光學(xué)傳感裝置通過(guò)所述感測(cè)元件陣列以光學(xué)方法感測(cè)上覆所述感測(cè)元件陣列的指頭的出現(xiàn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電子設(shè)備，其特征在于所述光學(xué)傳感裝置連接到所述指紋讀出裝置的驅(qū)動(dòng)電路，并且預(yù)定感測(cè)到指頭的出現(xiàn)時(shí)，啟動(dòng)所述指紋讀出裝置。
全文摘要
一種包括具有載于透明基片(35)上的傳感單元陣列(12)的指紋讀出裝置(10)的電子設(shè)備,指紋讀出裝置用于電容性地感測(cè)置于陣列之上的指紋的隆起線圖案,其中,裝置的透明性被用于提供額外的功能。因此,可在裝置(10)之下設(shè)置光學(xué)傳感裝置(60),以便通過(guò)裝置以光學(xué)方法感測(cè)更多的生物測(cè)量特性。通過(guò)用透明導(dǎo)電材料形成傳感電極來(lái)為裝置提供基本的透明度。在移動(dòng)電話等便攜式電子產(chǎn)品中,可安排這樣的指紋讀出裝置覆蓋顯示裝置,顯示輸出可透過(guò)裝置看見(jiàn)。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1251650SQ98803763
公開(kāi)日2000年4月26日 申請(qǐng)日期1998年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月4日
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