CN1283833A - 指纹读取器件 - Google Patents

Abstract

提供一种指纹读取器件,能在实际使用时增强灵活性,提高生产率和降低成本。指纹读取器件包括液晶板上的静电电容型指纹读取传感器和它的驱动电路。指纹读取传感器包括在预定位置布置的探测电极,分别连接到探测电极的有源元件,和它们的表面保护薄膜。

Description

指纹读取器件

本发明总地涉及指纹读取器件，特别是静电电容型的指纹读取器件。

至今一些为了机密性等目的而识别个人的系统使用ID号和密码等，然而，用它保持机密并不完美，因为ID号和密码可能泄露。另一方面，因为能够保持更高级别的安全性，指纹读取器件被建议使用。

静电电容型指纹读取器件(日本待审专利申请No.Hei4-231803，等)被提出用来探测指纹图样，通过利用下面的事实，即一组布置成二维阵列的电极之间产生静电电容，手指通过绝缘材料层与电极组的接触变化相当于指纹的皱纹。一些这种类型的指纹读取器件已经被利用。

然而关于什么样的装置来结合这种类型的指纹读取器件，和指纹读取器件如何使用还没有良好设计的应用，因而很少的指纹读取器件被采用。

在这样的条件下，本发明的基本目标是提供能够在实际使用时增强灵活性、提高生产率和减少成本的指纹读取器件。

为了实现上述目标，按照本发明的第一方面，指纹读取器件包含提供在液晶面板上的静电电容型指纹读取传感器，和它的驱动电路。指纹读取传感器包括预先定位的探测电极，分别连接到探测电极的有源元件，和其表面上的保护膜。

按照本发明的第一方面，指纹读取传感器提供在液晶面板的邻近区内，由此，指纹读取器件容易应用到安装有液晶面板的电子装置中。

按照本发明的第二方面，按照本发明的第一方面的指纹读取器件，特征在于探测电极和有源元件可以排列为二维阵列。

按照本发明的第二方面，指纹的图像能被排列为二维阵列的探测电极读取。

按照本发明的第三方面，按照本发明的第一或第二方面的指纹读取器件，特征在于液晶板可以有一对透明基底，透明基底中的一个可以有突起的部分突出在显示区域的外部，并且指纹读取传感器可以提供于突出的部分上。

按照本发明的第三方面，指纹读取传感器能与液晶板合并为一体，装入电子装置中，等等，节省安装空间。

按照本发明的第四方面，按照本发明的第三方面的指纹读取器件，特征在于指纹读取传感器可以与液晶板的透明电极和有源元件一起形成，通过同样的工艺制作于一个透明基底上面。

按照本发明的第四方面，指纹读取传感器在形成液晶板的透明电极和薄膜有源元件的过程中同时形成，由此制造成本能相当大地降低。

按照本发明的第五方面，在按照本发明的第三或第四方面的指纹读取器件中，指纹读取传感器的有源元件可以是薄膜晶体管。

按照本发明的第五方面，指纹读取传感器的薄膜晶体管能用与液晶板的薄膜晶体管相同的加工工艺形成。

按照本发明的第六方面，在按照本发明的第一或第二方面的指纹读取器件中，指纹读取传感器的探测电极可以是透明电极，而且指纹读取传感器可以提供于液晶板的至少一部分显示区域中。

按照本发明的第六方面，指纹读取传感器重叠于液晶板的显示区域上，因此把指纹读取传感器和液晶板一起装入电子装置等是可行的，并节省指纹读取传感器的安装空间。

按照本发明的第七方面，按照本发明的第六方面的指纹读取传感器，可以提供于透明基底的表面上，或液晶板的偏振片的表面上。

按照本发明的第七方面，指纹读取传感器提供于透明基底或偏振片上，从而与液晶板成为一整体。

按照本发明的第八方面，在按照本发明的第六或第七方面的指纹读取器件中，指纹读取传感器的有源元件可以是薄膜晶体管。

按照本发明的第八方面，由透明电极和薄膜晶体管组成的指纹读取传感器，能容易地用与液晶板相同的加工工艺制造。

图1是一个视图，表示本发明的一个实例中，装有指纹读取器件的液晶显示器件的外部轮廓；

图2是一个截面图，表示本发明的一个实例中，装有指纹读取器件的液晶显示器件；

图3(a)是一个俯视图，示意表示本发明的一个实例中，装有指纹读取器件的液晶显示器件的基本元件；图3(b)是它的截面图；

图4(a)和4(b)是视图，表示本发明的一个实例中，指纹读取器件的指纹读取传感器的探测电极如何排列和指纹如何被识别；

图5(a)和5(b)是截面图，示意表示本发明的另一个实例中，装有指纹读取器件的液晶板。

本发明的实例将在下文中描述。

图1示意地表示一个实例中装有指纹读取器件的液晶显示器件的结构。

如图1所描述，一个液晶显示器件10包括指纹读取传感器12，接近于液晶显示单元11，尽管未表示出来，也有驱动这些元件的驱动电路。

在这里，构成液晶显示单元11和指纹读取传感器12的液晶板的结构略图将在图2中解释，示意地表示它的截面图。

如图1和图2所示，液晶板单元20的液晶显示单元11构成方式，是通过隔离物23结合第一透明基底21和第二透明基底22，并在它们之间插入液晶层24。此外，透明电极25和有源元件26被排列在第一透明基底21上，以二维阵列的形式相当于象素，面对面与液晶层24相联系，并且提供定向的薄膜27覆盖这些电极25和元件26。另一方面，在第二透明基底22的下面，在液晶层24上面提供共用电极28和定向的薄膜29。注意偏振片31和32提供于第一和第二透明基底21，22的外部。

在这里，第一透明基底21在它的一边末端有一个突出的部分，突出于第二透明基底22。突出的部分上提供有指纹读取传感器12和与液晶显示单元11的连线。

指纹读取传感器12包括探测电极35和有源元件36，排列成二维阵列，并覆盖有说明为绝缘薄膜的保护薄膜37。

图3(a)一个俯视图，示意表示第一透明基底21。液晶显示单元11的透明电极25和有源元件26，指纹读取传感器12的探测电极35和有源元件36，排列成如图3(a)所示的几何形状。图3(b)表示一个在显示或探测基底上的结构。注意液晶显示单元11和指纹读取传感器12的电极和有源元件，被排列成二维阵列，与实际结构不同。

此外，上面讨论的实例给出一个例子，其中透明基底21的突出部分包含驱动电路。也可以采用一个结构，其中基底的突出部分至少连线的接线端，而驱动电路通过软电缆等连接。

在这里，有源元件26和36的每一个由薄膜晶体管(TFT)构成，如场效应型的绝缘栅晶体管。下文中将以液晶显示单元11为例进行讨论。后面也将提到，指纹读取传感器12基本采用同样的结构。

连接到充当有源元件26的晶体管的源区41的源电极42，被连接到透明电极25。在栅极氧化物层43上的栅电极44连接到扫描线51。连接到漏区45的漏电极46被连接到信号线52。多条信号线52排列成使各个晶体管的漏电极46在Y轴方向上串联连接。信号线52连接到X轴驱动器53上。此外多条扫描线51排列成使各个晶体管的栅电极44在X轴方向上串联连接。扫描线51连接到Y轴驱动器54上。

此外，有源元件36的源电极被连接到透明电极35上，栅电极被串联连接到扫描线61上。此外，漏电极被串联连接到信号线62上，信号线被连接到X轴驱动器63上。扫描线61被连接到Y轴驱动器64上。

这样，构成液晶显示单元11的透明电极25和有源元件26，和指纹读取传感器12的探测电极35和有源元件36，能够通过常规所知的典型薄膜加工工艺同时制造。为了更明确，液晶显示单元11和指纹读取传感器12采用相当大程度相同的结构，除了尺寸和元件之间的行距不同，并且指纹读取传感器12的制造过程能与液晶板的显示单元的制造同时进行。制造成本因此能被降低相当大的水平。注意如果用相同的工艺制造，探测电极35和透明电极25的组成材料相同，然而，探测电极35本身不必须是透明电极，并且可以由另外的材料组成。

液晶显示单元11的分辨率取决于所用的应用，并没有特别的限制，然而，指纹读取传感器12的分辨率大约300dpi，就是行距大约50μm的标准值。而且，有源元件25，35不被限定为上面描述的薄膜晶体管，也可以是薄膜二极管。

接下来，指纹读取传感器12读取指纹的步骤将被简要解释。

图4(a)表示指纹读取传感器12的探测电极35的阵列。图4(b)示意地表示正在读取指纹的状态。

如图4(a)所示，探测电极35处于通过有源元件36激活寻址的状态。探测电极35被连接到连接于X轴驱动器63的信号线62的x部分，和连接到连接于Y轴驱动器64的扫描线62的y部分，并具有地址(1,)～(x,y)。

当检测指纹时，首先，X轴驱动器63选择预先决定的信号线62，并在栅电极上应用预定的电压，在这个状态时，一个适当的电压例如10V通过全部的扫描线61加到所有有源元件36上。在栅电极上应用了预定电压后选定有源元件36，这个适当电压因此被应用到连接于选定的有源元件36的探测电极35上。图4(b)表示这种情况时的状态。在这个时刻，由虚线表示的电容C[(x,y-1),(x,y),(x,y+1)]在手指70和探测电极35之间形成。这些电容C的电容值取决于探测电极和手指之间的距离。较大的电容值发生在指纹的较大凸出的部分，相反较小的电容值发生在指纹的较深的凹进部分。

上面描述的电容值能被X轴驱动器63通过每一条线62检测到。然后，这个操作为每一条扫描线61进行，由此在每一个探测电极35和手指之间产生的电容值能被检测。指纹的图像从而能够形成。

按照上面讨论的实例，指纹读取器件可以是用被附加到液晶板上的方式提供。此外，指纹读取传感器能通过液晶板的薄膜制造过程制造，因此在合并器件到各种电子装置中时可能节省空间，而且也减少成本。

此外，上面描述的指纹读取器件可以容易地合并到多种具有液晶显示器件的电子装置中，如各种个人计算机、移动终端、移动电话、个人手持电话系统(PHS)和附加显示的卡片。在这个场合，根据上面描述的结构，指纹读取传感器12的表面比液晶板的表面更加凹进，从而其优点是凹进部分的外围边能作为放置手指的引导，和能容易实现手指的对齐。

这样，依据增强可操作性，当合并指纹读取器件与液晶板的整体到电子装置中和节省安装空间时，指纹探测传感器可以重叠在液晶板的显示区上。

这样的例子在图5(a)和5(b)中描述。图5(a)表示一个例子是指纹探测传感器12位于第二透明基底22的外部。图5(b)表示一个例子是指纹探测传感器12位于偏振片32的上面。注意执行相同功能的部件在上面讨论的实例中用同样的数字标注，重复的解释被省略了。

指纹读取传感器能与液晶板的薄膜制造过程分开制造，但也可以用同样的薄膜制造过程制造。在这种情况下，要求指纹读取传感器12的探测电极实际上是透明电极。

此外，这种构造的指纹读取传感器12能布置在显示区的一角或中心部分，甚至整个显示区也可以用作指纹读取传感器，没有被限制在液晶显示区的平面方向的特定部分。

此外，上面讨论的每一个实例都以指纹读取传感器的每一个探测电极布置为二维阵列的几何形状为例，但其实并不限定在这种布局。探测电极也可以布置为一维，而指纹也能用在这些探测电极上滑动手指时扫描的方法探测。注意指纹读取传感器的结构与上面描述的相同，除了一维的布局，因此其详细解释在这里被省略。

带有一维布置的电极的指纹读取传感器优点在于，当安装在小型移动终端上使用的时候，能节省空间。

综上所述，按照本发明，静电电容型指纹读取传感器及其驱动电路提供于液晶板上，从而显示出能在实际使用时增强灵活性的效果，提高生产率和降低成本。

Claims (8)

1．一种指纹读取器件，包括：

提供于液晶板上的静电电容型指纹读取传感器；

和它的驱动电路，其中指纹读取传感器包括在预定位置布置的探测电极，分别连接到探测电极的有源元件，和在它们的表面的保护薄膜。

2．按照权利要求1的指纹读取器件，其中探测电极和有源元件以二维阵列方式排列。

3．按照权利要求1或2的指纹读取器件，其中液晶板有一对透明基底，透明基底中的一个有伸出的部分突出在显示区外部，而且指纹读取传感器位于突出的部分上。

4．按照权利要求3的指纹读取器件，其中指纹读取传感器与一个透明基底上液晶板的透明电极和有源元件一起用同样的过程制作。

5．按照权利要求3或4的指纹读取器件，其中指纹读取传感器的有源元件是薄膜晶体管。

6．按照权利要求1或2的指纹读取器件，其中指纹读取传感器的探测电极是透明电极，而且指纹读取传感器至少位于液晶板的一部分显示区域内。

7．按照权利要求6的指纹读取器件，其中指纹读取传感器位于透明基底的表面或液晶板的偏振片的表面。

8．按照权利要求6或7的指纹读取器件，其中指纹读取传感器的有源元件是薄膜晶体管。

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