CN106599763B - 指纹辨识传感器及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹辨识传感器及其方法。指纹辨识传感器包括基板、多个感测电极、集成电路与保护层。基板具有第一表面与第二表面。多个感测电极设置于基板的第一表面，用以发射与接收电信号。集成电路形成于基板的第一表面，所述感测电极电性连接于集成电路。集成电路包括有多个相位偏移器，每一个相位偏移器对应地电性连接于每一个感测电极，用以控制每一个感测电极所发出的电信号的相位。保护层覆盖于基板的第一表面。

Description

指纹辨识传感器及其方法
技术领域
本发明有关于一种指纹辨识传感器及其方法，且特别有关于一种可改善电力线失焦情况的指纹辨识传感器及其方法。
背景技术
近年来，行动装置使用普遍性大增，尤其是具有触控面板的个人行动装置，更是现代人生活中与工作时仰赖的工具。为了更符合安全需求，前述具有触控面板的个人行动装置多安装有锁码程序，有些密码是数字型的、有些密码是图样型的、还有些密码是属于生物特征，如：指纹。
就使用指纹辨识技术的个人行动装置而言，由于电信号发散的现象，其内部所使用的指纹辨识传感器的感测极限多受限于覆盖于其上的各结构层的厚度，如：行动装置的触控面板的保护层。
请参照图1，图1是先前技术的指纹辨识传感器结构的示意图。先前技术中还存在有藉由于感测电极两侧施加电场的方式，来改善电力线散焦的情况。如图1所示，藉由在感测电极S的左右两侧施加电场E，便可使得感测电极S所发出的电力线向中央汇聚，以穿透至较远处，但该发明所属技术领域中具有通常知识者均能理解的是，此种作法仍具有电力线所能穿透的结构层厚度的限制。
发明内容
本发明实施例提供一种指纹辨识传感器。指纹辨识传感器包括基板、多个感测电极、集成电路与保护层。基板具有第一表面与第二表面。多个感测电极设置于基板的第一表面，用以发射与接收电信号。集成电路形成于基板的第一表面，所述感测电极电性连接于集成电路。集成电路包括有多个相位偏移器，每一个相位偏移器对应地电性连接于每一个感测电极，用以控制每一个感测电极所发出的电信号的相位。保护层覆盖于基板的第一表面。
本发明实施例还提供一种指纹辨识感测方法，包括：导通基板上的多个感测电极的第一部分；通过集成电路中对应于多个感测电极的第一部分的多个相位偏移器，控制所述感测电极；通过经控制的所述导通的感测电极发射电信号，以穿透覆盖于基板上的保护层至使用者的指纹；以及通过所述感测电极的第二部分接收通过使用者的指纹的电信号，以辨识使用者的指纹。其中，集成电路中每一相位偏移器对应地电性连接于基板上的每一感测电极，用以控制其所对应的感测电极导通时所发出的电信号的相位。
综上所述，本发明实施例所提供的指纹辨识传感器藉由相位偏移器控制指纹感测电极数组中的每一个感测电极所发出的电信号的相位，使得每个指纹感测电极所发出的电力线能够汇聚而不发散，进而能穿透较厚的保护层。除此之外，本发明实施例所提供的指纹辨识传感器也藉由将指纹感测电极数组中相邻的指纹感测电极间隔式地导通，来避免电力线直接耦合的现象，迫使电力线向上穿透至较远的距离，以穿透较厚的保护。
附图说明
图1是先前技术的指纹辨识传感器结构的示意图。
图2A是本发明一实施例中指纹辨识传感器结构的示意图。
图2B是本发明一实施例中指纹辨识传感器的功能方块图。
图3是本发明一实施例中集成电路控制指纹感测电极的示意图。
图4是本发明另一实施例中集成电路控制指纹感测电极的示意图。
图5是本发明一实施例中指纹辨识方法的流程图。
具体实施方式
在下文将参看随附图式更充分地描述各种例示性实施例，在随附图式中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供此等例示性实施例使得本发明将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，可能为了清楚而夸示了层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似组件。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但此等组件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语「及/或」包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。
请同时参照图2A与图2B，图2A是本发明一实施例中指纹辨识传感器结构的示意图，图2B是本发明一实施例中指纹辨识传感器的功能方块图。于本实施例中，指纹辨识传感器2包括基板21、多个感测电极S1～S5、集成电路22与保护层23。
如图2A所示，本实施例的指纹辨识传感器2包括基板21、多个感测电极S1～S5、集成电路22与保护层23。基板21具有第一表面211与第二表面212，多个感测电极S1～S5设置于基板21的第一表面211，用以发射与接收电信号。须说明的是，所述感测电极S1～S5以一维线性式或二维数组式排列于基板21的第一表面211，且举例来说，所述感测电极S1～S5可为形成于半导体材质、玻璃材质或薄膜材质上的晶体管，如：形成于玻璃材质或薄膜材质上的晶体管可为薄膜晶体管(Thin-Film Transistor；TFT)，但本发明于此并不限制。集成电路22形成于基板21的第一表面211，且所述感测电极S1～S5电性连接于集成电路22。保护层23覆盖于基板21的第一表面211。
进一步以图2B说明，于本实施例中，对应于每一个感测电极S1～S5，集成电路22包括有一放大器221与一处理电路222。放大器221电性连接于所对应的感测电极S1～S5，且处理电路222电性连接于放大器221，以处理所对应的指纹辨识传感器S1～S5所接收的电信号。而关于指纹辨识传感器中集成电路的放大器与处理电路对于电信号的处理应为该发明所属技术领域中具有通常知识者所习知，故于此不再赘述。
为了进一步说明本实施例中集成电路22对于指纹感测电极S1～S5的控制，请接着参照图3。图3是本发明一实施例中集成电路22控制指纹感测电极S1～S5的示意图。
于本实施例中，集成电路22包括有多个相位偏移器F1～F5，每一个相位偏移器F1～F5对应地电性连接于每一个感测电极S1～S5，用以控制每一个感测电极S1～S5所发出的电信号的相位，使得每个感测电极S1～S5当被导通时所发出的电力线能够汇聚。如前述，于本实施例中，感测电极数组中的每一个感测电极由集成电路22中所对应的相位偏移器所控制。于图3中，为便于说明，每一个感测电极S1～S5所产生的电力线以其所发出的电信号的波前作为图示。为了解决图1所绘示的先前技术的指纹辨识传感器结构中电力线发散的情况，集成电路22中的每一个相位偏移器F1～F5会调整所对应的感测电极S1～S5所发出的电信号的相位，如图3所示，各感测电极S1～S5所发出的电信号经由相对应的相位偏移器F1～F5进行相位调整后，电信号的波前便可行进汇聚至同一点。
相较于图1所绘示的先前技术的指纹辨识传感器结构中电力线发散的情况，于本实施例中，由于相位偏移器F1～F5可调整感测电极S1～S5所发出的电信号的相位，使其波前能汇聚而不发散，故可使得感测电极S1～S5所发出的电信号(即所产生的电力线)能穿透厚度较大的保护层，增加感测灵敏度。
为了再进一步说明本实施例中集成电路对于指纹感测电极的控制，请再接着参照图4。图4是本发明另一实施例中集成电路控制指纹感测电极的示意图。
首先，于图4中，以单一一列指纹感测电极做说明，相邻的部分感测电极S1～S5与S11～S15被导通，而部分感测电极S6～S10被关闭，于此情形下，被导通的感测电极S1～S5与S11～S15可作为电信号发射器，而被关闭的感测电极S6～S10可作为电信号接收器。如图4所示，由于被导通的感测电极S1～S5与被导通的感测电极S11～S15之间间隔有被关闭的感测电极S6～S10，因此被导通的感测电极S1～S5与被导通的感测电极S11～S15之间间隔了一段距离。如此一来，便能迫使被导通的感测电极S1～S5与S11～S15所发出的电信号(于图4中图示为电力线)向上穿透至较远的距离。
换句话说，于本实施例中，相邻的感测电极被控制为间隔式地导通，使得被导通的感测电极所发出的电信号能向上穿透至较远的距离，而不会使相邻的两个感测电极间产生直接耦合效应(Direct Coupling Effect)因而让电信号无法向上穿透。
总的来说，藉由相位偏移器控制指纹感测电极数组中的每一个感测电极所发出的电信号的相位，并藉由将指纹感测电极数组中相邻的指纹感测电极间隔式地导通，本实施例提供的指纹辨识传感器所发出的电信号便能穿透较后的保护层。举例来说，图2所绘示的指纹辨识传感器2的保护层23的厚度可介于400μm至700μm之间，此厚度区间包含了目前市面上广为被使用的各类行动装置面板的保护层的普遍厚度范围，但本发明于此并不限制。
除此之外，于本实施例中，指纹辨识传感器可为滑刷式(Swipe)指纹辨识传感器或按压式(Touch)指纹辨识传感器，但本发明于此并不限制。同时，此二种指纹辨识传感器的原理应为该发明所属技术领域中具有通常知识者所习知，故于此不再赘述。
接着，请参照图5，图5是本发明一实施例中指纹辨识方法的流程图。本实施例所述的指纹辨识方法500可于前述各实施例所述的指纹辨识传感器中执行，因此请一并照图1、图2A～2B、图3～4以利理解。
如图5所示，本实施例所述的指纹辨识方法500包括以下步骤。于步骤S501中，导通基板上的多个感测电极的第一部分，以发射电信号。于步骤S502中，通过集成电路中，对应于该多个感测电极的第一部分的多个相位偏移器，控制所导通的感测电极。值得注意地是，每一个相位偏移器对应地电性连接于基板上的每一个感测电极，以控制与调整其所对应的感测电极所发出的电信号的相位。同时须说明地是，步骤S502中，控制与调整每一个经导通的感测电极所发出的电信号的相位的机制为一种动态的调整机制。也就是说，根据使用者的指纹与感测电极的距离，以及外在环境因子的变化，如：温度、空气湿度，多个相位偏移器将被调整以分别地对所述感测电极的相位做出不同的控制。接着，于步骤S503中，通过经控制的所述导通的感测电极发射电信号，以穿透覆盖于基板上的保护层至使用者的指纹，且于步骤S504中，通过基板上该多个感测电极的第二部分(未经导通的感测电极)接收通过使用者的指纹的电信号。最后，于步骤S505中，通过集成电路中，对应于该多个感测电极的第二部分(未经导通的感测电极)的多个放大器，放大所述感测电极所接收的电信号，并且于步骤S506中，通过集成电路中的处理电路，处理经放大的电信号，以产生对应于使用者的指纹的感测信号。
综上所述，本发明实施例所提供的指纹辨识传感器及其指纹辨识感测方法藉由相位偏移器控制指纹感测电极数组中的每一个感测电极所发出的电信号的相位，使得每个指纹感测电极所发出的电力线能够汇聚而不发散，进而能穿透较厚的保护层。除此之外，本发明实施例所提供的指纹辨识传感器及其指纹辨识感测方法也藉由将指纹感测电极数组中相邻的指纹感测电极间隔式地导通，来避免电力线直接耦合的现象，迫使电力线向上穿透至较远的距离，以穿透较厚的保护。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【符号说明】
E：电场
S：感测电极
2：指纹辨识传感器
21：基板
211：第一表面
212：第二表面
22：集成电路
221：放大器
222：处理电路
23：保护层
S1～S5、S6～S10、S11～S15：感测电极
F1～F5：相位偏移器
500：指纹辨识感测方法
S501～S506：步骤。

Claims (12)

1.一种指纹辨识传感器，其特征在于，该指纹辨识传感器包括：
一基板，具有一第一表面与一第二表面；
多个感测电极，设置于该基板的该第一表面，用以发射与接收电信号；
一集成电路，形成于该基板的该第一表面，所述感测电极电性连接于该集成电路；以及
一保护层，覆盖于该基板的该第一表面；
其中，该集成电路包括有多个相位偏移器，每一该相位偏移器对应地电性连接于每一该感测电极，用以控制每一该感测电极所发出的电信号的相位，并且
每一该相位偏移器控制每一该感测电极所发出的电信号的相位，以将每一该感测电极所发出的电信号的波前行进汇聚至同一点，以穿透该保护层，且该保护层的厚度介于400μm至700μm之间。
2.根据权利要求1所述的指纹辨识传感器，其特征在于，其中所述感测电极以一维线性式或二维数组式排列于该基板的该第一表面。
3.根据权利要求1所述的指纹辨识传感器，其特征在于，其中所述感测电极为形成于半导体材质、玻璃材质或薄膜材质上的晶体管。
4.根据权利要求2所述的指纹辨识传感器，其特征在于，其中相邻的该感测电极被控制为间隔式地导通。
5.根据权利要求1所述的指纹辨识传感器，其特征在于，该指纹辨识传感器为一滑刷式指纹辨识传感器或一按压式指纹辨识传感器。
6.根据权利要求1所述的指纹辨识传感器，其特征在于，其中该集成电路还包括：
多个放大器，每一该放大器对应地电性连接于每一该感测电极；以及
一处理电路，电性连接于所述放大器，以处理所述感测电极所接收的电信号。
7.一种指纹辨识感测方法，适用于一指纹辨识传感器，其特征在于，该指纹辨识感测方法包括：
导通一基板上的多个感测电极的一第一部分；
通过一集成电路中对应于该多个感测电极的该第一部分的多个相位偏移器，控制所导通的感测电极；
通过经控制的所导通的感测电极发射电信号，以穿透覆盖于该基板上的一保护层至一使用者的指纹；以及
通过该基板上该多个感测电极的一第二部分接收通过该使用者的指纹的电信号，以辨识该使用者的指纹；
其中，每一该相位偏移器对应地电性连接于该基板上的每一该感测电极，用以控制其所对应的感测电极导通时所发出的电信号的相位，并且
每一该相位偏移器控制每一该感测电极所发出的电信号的相位，以将每一该感测电极所发出的电信号的波前行进汇聚至同一点，以穿透该保护层，且该保护层的厚度介于400μm至700μm之间。
8.根据权利要求7所述的指纹辨识感测方法，其特征在于，其中所述感测电极以一维线性式或二维数组式排列于该基板上。
9.根据权利要求7所述的指纹辨识感测方法，其特征在于，其中所述感测电极为薄膜晶体管。
10.根据权利要求8所述的指纹辨识感测方法，其特征在于，其中相邻的该感测电极被控制为间隔式地导通。
11.根据权利要求7所述的指纹辨识感测方法，其特征在于，其中该指纹辨识传感器为一滑刷式指纹辨识传感器或一按压式指纹辨识传感器。
12.根据权利要求7所述的指纹辨识感测方法，其特征在于，该指纹辨识感测方法还包括：
通过该集成电路中，对应于该多个感测电极的该第二部分的多个放大器，放大所述感测电极所接收的电信号；以及
通过该集成电路中一处理电路，处理经放大的电信号，以辨识该使用者的指纹。
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