TW397918B - Electronic apparatus comprising fingerprint sensing devices - Google Patents

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TW397918B TW087120738A TW87120738A TW397918B TW 397918 B TW397918 B TW 397918B TW 087120738 A TW087120738 A TW 087120738A TW 87120738 A TW87120738 A TW 87120738A TW 397918 B TW397918 B TW 397918B
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Gerard Francis Harkin
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Description

五、發明說明（8) 平面圖； 案號 87120738 β 年 百 ' 科‘止 - I補充 修 正 ' %r a 圖5係穿過合併附加生物感測器之電子裝置實例部分之 剖面圖； 圖6說明結合一顯示裝置之指紋感測元件； 圖7顯示使用裝配指紋感測與顯示裝置之範例行動電 話； 圖8顯示具有其顯示螢幕部分裝配指紋感測元件之可攜 式電腦，及 圖9係顯示合併一指紋感測元件佈置之智慧型卡平面 圖； 應瞭解的是圖式只不過係概要地，且未依比例繪製，某 些尺寸可能已減小而在其他可能已誇大。相同參考數字在 遍及圖式中係指相同或相似裝置。 元件符號說明 10 感測墊 12 感測元件 18 行位址導體 2 0 列位址導體 2 2 行驅動電路 2 4 感測電路 25 輸出 3 0 感測電極 32 薄膜電晶體 34 二極體 3 5 .基板
O:\56\56359.ptc 第12頁 2000. 05.05.012 五、發明說明（1) ;^發明有關 目前對於使 當效益。對此 其輪出處理且 是否存在相符 像技術，其中 第二面反射， 置之電子相機 二面上，且此 過此效應，指 最近已有其 感測指紋圖案 與膚阻感測之 疋義為一感測 且消除 為了 泛產品 網路成 上型與 全性亦 感測元 型卡一 對許 關連於 一光學 安全理 範圍中 長與安 會可攜 可使用 件在其 樣防止 多這些 可攜式 包含指紋感測元件之電 用者確認或證實目的之 而言’個人指紋係藉— 與一個以上指紋之儲存 。指紋感測元件之最普 一光源之光線係指引進 且從第三面通過，此處 形式彳貞測，例如一 C C D 處指紋稜紋接觸玻璃面 紋之光學影像可藉相機 他指紋感測元件形式， ’使用例如；像熱感測 另選處理方法。在這些 區域’在其上直接地放 系統之需求，其可造成 由’目前更有興趣於合 。例如，當導引網際網 全需求已導致指紋感測 式電腦系統。使用自動 指紋感測改進。同樣地 他可攜式電子設備中， 非授權使用之裝置。 應用而言，具有指紋感 電子設備，其係兼具相 子裝置。 1软感測使用已有相 ，紋感測元件獲得， 诗性資料比較以測定 通形式使用一光學影 入 玻璃棱鏡‘面，從 其籍一具相關光學裝 ° 一手指係放置在第 ，反射不再發_生。經 偵測。 其依據不同技術用以 、壓感測、電容感測 中，感測元件·之陣列 置/個人手指指尖， 一祚常相容性裝置。 併指紋感測元件在廣 路商業交易時，網際 元件之建議以建入桌 櫃員機之銀行交易安 ，其以建議使用指紋 例如行動電話與智慧 測元件需求，特別是 容的且相當廉價的。
第5頁 _案號87120738 行年女月孑曰 修正_ 五、發明說明（9) 36 二極體 3 7 感測表面 38 電介體膜 50 殼體 6 0 生物感測器 6 1 光源 6 2 偵測器 7 0 平板顯示裝置 7 1 玻璃平板 7 2 玻璃平板 73 LC材料 80 顯示視窗 85 智慧型卡 電子裝置包含電容感測型式之指紋感測元件，其中個人 指紋稜紋之位置係使用由指紋稜紋接近至裝置之個別感測 元件造成的電容效應而測定。在此實例中使用之指紋感測 元件大致係，脫離將隨後說明之某些差異，相似於說明在 US-A- 5 3 2 544 2, WO 9 7 /4 0 744號美國專利與英國專利申請編 號9 7 0 8 5 5 9 . 1實例中之已知裝置，其揭示係在此合併參 考，其係使用薄膜技術製造，如使用在其他廣泛區域電子 裝置，例如在一絕緣、玻璃、基板上併發沉積與薄膜層模 製之主動矩陣L C顯示裝置。參考係帶引這些規格用於更多 的裝置說明與操作細節。惟，簡單地且參考圖1 ，指紋感 測元件包含定址具規則間隔感測元件1 2 X - Y陣列之感測墊
O:\56\56359.ptc 第12a頁 2000.05.05.013 五、發明說明（2) 需要光源、稜鏡與影像感測器之 體積大且昂貴的，且因此完全不 元件種類，那些使用電容感測處 效率、低整體尺寸、製造簡單與 承错。大致上，此指紋感測元件 每個包括一感測電極，在其上放 一放置在使用者指紋稜紋上面感 效應操作。 電容式指紋感測元件之實例係 (PHB 3 3628 )，PCT W0 97/40 744 9 8/004 07 (PHB 34 1 53 )等專利中 中每個感測元件由連結經一個以 之金屬感測電極組成，且感測元 體系操作以提供在每個感測電極 極上面介電體材料層提供之感測 置稜紋或凹紋間形成之個別電容 手指。裝置可為一半導體積體電 或一薄膜裝_置，其中感測元件與 緣基板例如；玻璃上之薄膜電路 膜絕緣體與金屬層與非結晶性或 成用於切換裝置，例如二極體或 片形式產製之電容型式指紋感測 明在£?4-07 904 79中。在這些裝 結至一放大電路之二個橫向間隔 傳統光學影像感測元件係 適宜如此使用。其他感測 理方法係考慮在它們潛在 低費用之觀點中提供 包含個別感測元件陣列 置—手指，且藉感測結合 測電極產生之可測量電容 說明在US-A-53 25442 (PHB 34068)與PCT IB 。在這些專利中，在陣列 上切換裝置至位址導體組 件係使用一主動矩陣定位 與放置在藉放置在感測電 表面上個人指紋之個別上 剩量，且在其表面上放置 路形式，使用一石夕晶片， 位址導體包含載裝在一絕 巢置，且藉沉積與模製爲 多結晶性半導體混合物形 薄膜電晶體。以一積體晶 元件陣列之另一實例係說 置中，每個感測元件由連 感測電極組成。
第6頁 案號 87120738 修正 五、發明說明（li) i補充… 係使用標準薄膜技術製造，矣ηΐΓϋ?3晰度流程併發許 多層之沉積與模製在絕緣基板上。TFTs較佳係非結晶性或 多結晶性的及傳統形式的。二極體3 4與3 6同樣地較佳係由 非結晶性矽或多結晶性矽形成且具有p - i - η構造。 陣列結構形式之實例係概要地顯示且簡述在圖3中，其 係穿過包含承載在絕緣基板上三個完整感測電極3 0之感測 墊1 0代表部分之剖面圖。在此剖面中未顯示切換裝置。包 含規則間隔、且同等尺寸、矩形傳導性墊、且在其間擴張 之位址導體2 0之感測電極3 0陣列係由一共同沉積層定義。 絕緣材料係在它們跨越區域提供於位址導體1 8及2 0之間。 在圖3中未顯示之行導體1 8係由具延伸在感測電極3 0鄰近 行之間每個行導體之共同沉積層形成。感測電極3 0與行及 列導體之完整擴張係用以提供相關切換裝置之接觸終端。 為了完成構造，例如氮化矽或聚醯亞胺類之電介體膜3 8係 完全地沉積在基板3 5構造上以從且大致上平行基板表面提 供間隔一預定距離之連續性感測表面3 7。 感測電極3 0且感測元件之物理性尺寸與共同性空間係根 據指紋感測所需之解析度性質選擇。藉實例方式，感測電 極在行與列方向中可具有約5 0至1 0 0微米間距。電介體膜 3 8厚度係考慮絕緣材料相對容許度與感測電極面積之值選 擇。例如，一約6之相對容許度與一約0. 1微米膜厚度可與 約5 0 X 5 0微米感測電極使用。. 在此感測.元件细作中1掃目苗指紋之手指係放置在感測表 面3 7上。與表面3 7實際的或緊接、身體接'觸然後發生在指
O:\56\56359.ptc 第14頁 2000.05.05.015 五、發明說明（3) ' 雖然這些裝置能夠滿足一些需求，特別是有關相容 製造費用’有改進之需求。經歷使用之一問題係嘗試 = 的操作。其可想像一具表面地形之锢人手指塑性複製汽 以"愚弄裝置。因此，其將有效能夠確保讀取列印手用 一"活生生的”手指。其亦希望改進感測元件能力更進== 關於它們的配置簡易性與使用之適 ，有 品，例如行動電話、個人數位助生二二 結合其他裝置作用。 从 因此，本發明之一目的係提供指紋感測元件之改良形 式’或包含指紋感測元件之電子裝置，其至少能夠滿足 份諸需求之一些内容。 如本發明之一内容’其提供包含具緊密間隔感測元件障 列之指紋感測元件之電子裝置載裝在一透明基板上用於當 放置在陣列上時電容式感測個人指紋稜紋，每個感測元件 具有一感測電極用於結合一上置指紋部分產生一電容效 應’其特徵在陣列之感測元件大致上與透明傳導性材料形 成之感測電極係透明的。 藉由製作大致上透明的感測電極，且實際上在載裝電極 上之基板本身係透明的’感測元件本身變成大致上透明， 的。在電容型式感測元件中’每個感測元件區域之主要比 例係為感測電極佔據，且感測電極係緊密地封裝。因此， 藉使用透明的感測電極，大致的透明度係提供至感測元 件。本發明從此透明度可為相當有利以促進額外功能性之 現實部分地產生，且亦肯定某已知電容式指紋感測元件種
m.
修正 _案號 87120738 五、發明說明（12) 紋稜紋。在指紋輪廓中凹處係藉一相當大的距離隔離表面 3 7。稜紋之手指表面因此係藉薄電介體膜3 8厚度測定之最 小距離隔離電極3 0陣列，且每個感測電極30與手指表面之 個別配置部分形成一電容，手指表面部分係有效地在一 a c 接地電位。電容變化如在手指表面’與感測表面3 7之間間隔 函數，且藉指紋棱紋圖案在感測墊1 0感測元件1 2陣列上產 生之電容變化因此有效地構成指紋表面三次元形式之電子 π影像11。感測這些電容，且一輸出藉電路2 4提供變化指 示，且因此提供指紋三次元輪廓。 在此實例中裝置之指紋感測元件陣列大致上係透明的。 此係有效地利用基板係一透明材料，較佳是玻璃，之事實 完成，且簡化地藉形成感測元件1 2之感測電極3 0，且較佳 是和行與列導體1 8及2 0 —樣，由一光學式透明傳導性材料 組成’例如I Τ 0。在它們橫越處在行與列導體之間任何必 要的絕緣層係形成透明的絕緣材料，例如矽氧化物或氮化 物。矽氮化物之電介體覆蓋層3 8係同樣為透明的。 圖4概要地顯示在圖2 Α中顯示種類之感測元件陣列1 2平 面圖以說明一主要裝置佈置。如顯·示，大致矩形之感測電 極3 0佔據感測元件之主要區域比例。其將肯定在感測電極 3 0側邊與行與列導體之個別鄰近部分之間區域係透明的， 且感測電極3 0與行與列導體1 8及2 0係由透明的傳導性材料 形成，感測元件陣列將大致地透明的。祇有透明度減少之 感測元件區域係在切換裝置。惟，如T F T佔據之實際區 域，如圖4中顯示，或若替代使用同樣地為二極體佔據，
O:\56\56359.ptc 第15頁 2000.05.05.016 五、發明說明（4)
類對 it H 此感测元件：易地能夠：一簡單的且傳統的方法修改，如 求之姓果1 顯增加且保持它們能舜滿足一些需 種類；式生::是，if為可能提供已知光學、非接觸式 遠離在測：在；測元件陣列下面，即在其側邊上 如溫度、脈搏Ii ^Λ A i j附加手指生物特性，例 同時如-指紋ίί行；：：：r”類 ，此減少不實使用之危險，二“活何生/二手指呈現， 大。 …南任何裝置感測區域放 二生物認證系統係說明在PCT 包含使用-相機傳統光學型式 2 013專利中，其 LED’S放射可見與IR光線種類之曰搏感^器，結合使用 偵測器。後者組件係配置使告放、搏氧化：感測器與-光 時，放置在手指一側，且田 在心紋感測器上之位置 進的空間，且需要—特殊據指紋感測器之更 手指必須放置進入之凹處的適應’且定 感測元件、包含LED，s盥—也 關於如本發明之 在裝置基板後面，且使用筆、置丨、測器日之光學感測器可定位 例如脈搏、血液氧位準、手=透。月度、附加生物特性’ 射技術經過陣列光學式咸曰度或皮膚顏色，使用一反 者，特殊形狀殼體無需使'用，因此保持感測區域緊密。再 而使用，且咸刺开 殼體之周圍部分通常可蛊、T a』几件之外部表面與其 -_j一 土口 / Λ » * 件可使用•感測元件陣列U二“块:光學式感測元 呈現之型式。例如，I w ;、、、適宜感測一手指 置可包含-光線放射器，{列如用於 第8頁 五、發明說明（5) 放射一光束 紋感測元件 列上時，則 元件之驅動 測元件偵測 將肯定在此 見光線，例 在一些狀 成指紋感測 圍繞感測電 透明的感測 透明的區域 例至最小最 含具間隔感 一透明基板 紋圖案，其 感測元件陣 測元件陣列 光學感測 用以光學式 感測元件用 由透明的 可有效地使 觀察時，感 經過指 反射回 將發生 控制電 之手指 使用之 如紅外 態中， 元件之 極區域 電極時 内容可 佳化。 測元件 上用於 特徵在 列之基 與基板 元件可 感測一 以在陣 感測電 用於其 測元件 紋感測 來光線 。像這 路，且 安排以 光線項 光線。 其可能 大致透 之現存 裝置可 藉減少 因此， 陣列之 電容式 裝置包 板侧邊 之光線 再次為 使用者 列上感 極使用 他目的 可配置 元件之LED 之光偵測器 樣的感測元 根據放置在 自動地初始 目係意圖包 不必要製作 明度，且對 透明度與相 適當地透明 感測電極佔 如本發明之 指紋感測元 感測放置在 括一光學感 ，其先學感 與用於偵測經過指 ，若一手指呈現在陣 件可連結至指紋感測 陣列上且藉光學式感 裝置之掃瞄操作。其 括光譜部分，而非可 透明的 某些目 關位置 的。若 據之感 另一内 件之電 陣列上 測元件 測元件 感測電極以完 的而言，由於 電路當使用不 有需要，這些 測元件區域比 容，其提供包 子裝置載裝在 之嗰人指紋稜 ，配置在相對 係回應通經感 一生物感測器經過指紋感測元# 手指之其他生物特性，或一光學 測一手指呈現。 造成指紋感測元件之增進透明度 ，特別是，當依然容許顯示輸出 在一顯示裝置，或其一部分上。
五、發明說明（6) 此能力提供可觀優點在使用 例如行動電話、某些智慧型 腦。合併指紋感測元件在此 紋感測元件在遠離顯示裝置 一較大的外殼或犧牲可能以 外殼區域。當以此方法使用 紋感測元件利用性，例如， 測元件陣列區域，與在手指 些類似不可具有一積體顯示 用卡實例中，指紋感測元件 紋資訊區域上面，其資訊經 記載在此產品種類中可用空 指紋感測元件較佳係使用 沉積與薄膜層模製在一透明 例如揭示於US-A-5 32544 2, 9 8/ 0 04 0 7專利中者。在說明 個感測元件包括一個以上切 式，且係藉一組行、掃猫、 址導體定位。感測元件係在 提供一適宜指紋讀取之解析 係專用於感測電極。藉使用 測電極，而如說明在這些規 等級透明度。陣列之整體有 性材料形成至少位址導體組 顯示器之可攜式電子產品中， 卡、PDAs、與其他可攜式電 產品中之早期建議關連配置指 產品外殼之區域中，因此需要 別的方式已使用於其他目的之 時，顯示.裝置可操作以協助指 藉經過其顯示裝置指引放置感 應放置上面之顯示位置。在一 裝置產品之智慧型卡或其他信 可簡易地安排以放置在載裝指 過裝置依然將可見。此可有利 間量係嚴格地限制。 薄膜技術製造種類構成，併發 、絕緣、基板上，例如玻璃， PCT WO 97/40744 與PCT IB 於這些說明書内之裝置中，每 換裝置，以TFTs或二極體形 位址導體與一組列、讀出、位 適當間距緊密地間隔在一起，以 度，每個裝置區域之主要比例 如I TO透明傳導性材料用於感 格一樣之鉻金屬，則提供一高 效透明度可藉同樣從透明傳導 之一或藉配置切換裝置而更進
第10頁 五、發明說明（7) 地改進，使與一位址導體大致地重疊，即；在一位址導體 上下擴延，有效地使減少區域量在需要奉獻於切換裝置供 給之每個感測元件之全部區域内，直增加感測元件之有效 孑L隙比率。 對感測指紋目的而言，感測元件之行與列陣列大致佔據 一約2 . 5至3平方公分區域，且包含約在每行中具5 0 0感測 元件之5 0 0行。陣列尺寸因此係相等於大致在行動電話之 類中使用之顯示器尺寸，使感測元件可便利地配置在顯示 器上以佔據相同區域。惟，在某些產品中，使用之顳示器 通常不僅係正方形而且具減少高度之矩形，其想像感測元 件反而可剛好包含一個或一些感測元件之行，提供一 I D或 線性感測器型式，其依靠一個人手指指尖之揮擊動作，且 當手指指尖係橫向地陣列時，其係可操作以提供一系列讀 數，每個代表個別的指紋串列。這些讀數然後係處理以建 立完整指紋之電子影像。 根據本發明電子裝置之實例現將參考隨附之圖式說明， 其中： 圖1係根據本發明包含電容型式指紋感測元件之電子裝 置實例部分簡化概要圖； ， 圖2 A與2 B概要地說明二個感測元件實例形式之同等電路 在圖1裝置之感測元件陣列中； 圖3係穿過圖1裝置之感測元件陣列主要部分之概要剖靣 圖， 圖4係顯示其裝置佈置之感測.元件陣列主要部分之概要
第11頁 五、發明說明（8) 平面圖； 案號 87120738 β 年 百 ' 科‘止 - I補充 修 正 ' %r a 圖5係穿過合併附加生物感測器之電子裝置實例部分之 剖面圖； 圖6說明結合一顯示裝置之指紋感測元件； 圖7顯示使用裝配指紋感測與顯示裝置之範例行動電 話； 圖8顯示具有其顯示螢幕部分裝配指紋感測元件之可攜 式電腦，及 圖9係顯示合併一指紋感測元件佈置之智慧型卡平面 圖； 應瞭解的是圖式只不過係概要地，且未依比例繪製，某 些尺寸可能已減小而在其他可能已誇大。相同參考數字在 遍及圖式中係指相同或相似裝置。 元件符號說明 10 感測墊 12 感測元件 18 行位址導體 2 0 列位址導體 2 2 行驅動電路 2 4 感測電路 25 輸出 3 0 感測電極 32 薄膜電晶體 34 二極體 3 5 .基板
O:\56\56359.ptc 第12頁 2000. 05.05.012 _案號87120738 行年女月孑曰 修正_ 五、發明說明（9) 36 二極體 3 7 感測表面 38 電介體膜 50 殼體 6 0 生物感測器 6 1 光源 6 2 偵測器 7 0 平板顯示裝置 7 1 玻璃平板 7 2 玻璃平板 73 LC材料 80 顯示視窗 85 智慧型卡 電子裝置包含電容感測型式之指紋感測元件，其中個人 指紋稜紋之位置係使用由指紋稜紋接近至裝置之個別感測 元件造成的電容效應而測定。在此實例中使用之指紋感測 元件大致係，脫離將隨後說明之某些差異，相似於說明在 US-A- 5 3 2 544 2, WO 9 7 /4 0 744號美國專利與英國專利申請編 號9 7 0 8 5 5 9 . 1實例中之已知裝置，其揭示係在此合併參 考，其係使用薄膜技術製造，如使用在其他廣泛區域電子 裝置，例如在一絕緣、玻璃、基板上併發沉積與薄膜層模 製之主動矩陣L C顯示裝置。參考係帶引這些規格用於更多 的裝置說明與操作細節。惟，簡單地且參考圖1 ，指紋感 測元件包含定址具規則間隔感測元件1 2 X - Y陣列之感測墊
O:\56\56359.ptc 第12a頁 2000.05.05.013 五、發明說明（9) =的主動矩陣，由每値具C感測元件之Γ -指紋…簡化祇顯示-些行與列。實際上 了犯具有約5 1 2行與51 2列感測元件/佔據約 x 2.5cms面積。感測元件12之陣列係藉包含一行 端之】=與—感測電路24之位址裝置經連結在它們的末 20:ΐ Ϊ的行（選擇）位址導體18與列(感測）位址導體 與24個別地與感測元件係定位在二組導 以二父；；？相同行中所有感測元件係連結至個別的 2 列中所有感測元件係連結至個別的、 共同的列導體2〇。包含一揞瞄扣料 ^ 電路24獲得。 ~田才曰紋之電子表現輸出25係從 件=ί:;:~“325442專利中描述類型之典型感測元 之切換f置ί遠姓在此實例中，每個裝置由&TFT 32形式 ί Γ ΐτ\ Λ FT 32鴻極之電氣傳導性感測電_ ί - / ff^ ^ ^ ^ ^ ^ - ^'i «20 中描述類型之二明ί央國專利申請編號9 7 0 8 5 5 9· 1 個心感測元件之電路結·。在此實例中，每 ^ 一I, 0 體34係連結在行導^ ^ ^ ^电極3 0組成。第一個二'極 體36係連結在感極30之間’且第二個二極 二極體34盥36 ^ t电和I 體2〇之間。如圖2B顯示， 極體：間節連結在與連結至在二個二 在二者實例中，咸、、、, =本相關的仃與列導體1 8及20之間。 貝1墊1 0之感測元件1 2與位址導體1 8及20
案號 87120738 修正 五、發明說明（li) i補充… 係使用標準薄膜技術製造，矣ηΐΓϋ?3晰度流程併發許 多層之沉積與模製在絕緣基板上。TFTs較佳係非結晶性或 多結晶性的及傳統形式的。二極體3 4與3 6同樣地較佳係由 非結晶性矽或多結晶性矽形成且具有p - i - η構造。 陣列結構形式之實例係概要地顯示且簡述在圖3中，其 係穿過包含承載在絕緣基板上三個完整感測電極3 0之感測 墊1 0代表部分之剖面圖。在此剖面中未顯示切換裝置。包 含規則間隔、且同等尺寸、矩形傳導性墊、且在其間擴張 之位址導體2 0之感測電極3 0陣列係由一共同沉積層定義。 絕緣材料係在它們跨越區域提供於位址導體1 8及2 0之間。 在圖3中未顯示之行導體1 8係由具延伸在感測電極3 0鄰近 行之間每個行導體之共同沉積層形成。感測電極3 0與行及 列導體之完整擴張係用以提供相關切換裝置之接觸終端。 為了完成構造，例如氮化矽或聚醯亞胺類之電介體膜3 8係 完全地沉積在基板3 5構造上以從且大致上平行基板表面提 供間隔一預定距離之連續性感測表面3 7。 感測電極3 0且感測元件之物理性尺寸與共同性空間係根 據指紋感測所需之解析度性質選擇。藉實例方式，感測電 極在行與列方向中可具有約5 0至1 0 0微米間距。電介體膜 3 8厚度係考慮絕緣材料相對容許度與感測電極面積之值選 擇。例如，一約6之相對容許度與一約0. 1微米膜厚度可與 約5 0 X 5 0微米感測電極使用。. 在此感測.元件细作中1掃目苗指紋之手指係放置在感測表 面3 7上。與表面3 7實際的或緊接、身體接'觸然後發生在指
O:\56\56359.ptc 第14頁 2000.05.05.015 修正 _案號 87120738 五、發明說明（12) 紋稜紋。在指紋輪廓中凹處係藉一相當大的距離隔離表面 3 7。稜紋之手指表面因此係藉薄電介體膜3 8厚度測定之最 小距離隔離電極3 0陣列，且每個感測電極30與手指表面之 個別配置部分形成一電容，手指表面部分係有效地在一 a c 接地電位。電容變化如在手指表面’與感測表面3 7之間間隔 函數，且藉指紋棱紋圖案在感測墊1 0感測元件1 2陣列上產 生之電容變化因此有效地構成指紋表面三次元形式之電子 π影像11。感測這些電容，且一輸出藉電路2 4提供變化指 示，且因此提供指紋三次元輪廓。 在此實例中裝置之指紋感測元件陣列大致上係透明的。 此係有效地利用基板係一透明材料，較佳是玻璃，之事實 完成，且簡化地藉形成感測元件1 2之感測電極3 0，且較佳 是和行與列導體1 8及2 0 —樣，由一光學式透明傳導性材料 組成’例如I Τ 0。在它們橫越處在行與列導體之間任何必 要的絕緣層係形成透明的絕緣材料，例如矽氧化物或氮化 物。矽氮化物之電介體覆蓋層3 8係同樣為透明的。 圖4概要地顯示在圖2 Α中顯示種類之感測元件陣列1 2平 面圖以說明一主要裝置佈置。如顯·示，大致矩形之感測電 極3 0佔據感測元件之主要區域比例。其將肯定在感測電極 3 0側邊與行與列導體之個別鄰近部分之間區域係透明的， 且感測電極3 0與行與列導體1 8及2 0係由透明的傳導性材料 形成，感測元件陣列將大致地透明的。祇有透明度減少之 感測元件區域係在切換裝置。惟，如T F T佔據之實際區 域，如圖4中顯示，或若替代使用同樣地為二極體佔據，
O:\56\56359.ptc 第15頁 2000.05.05.016 五、發明說明（12) 比較感測元件全部區域係非常小，大致上約5至1 0 %全部感 測元件區域，一般整體上效應，陣列透明度將忽略。 依據所需透明度等級，其可根據#殊方法變化，其中利 用感測器之透明度，其可無必要由透明傳導性材料形成位 址導體1 8及2 0組。替代一或二組可為金屬_。在此方法中， 當這些導體佔據之區域在相關陣列區域中比較上係小時， 整體透明度未不適當地影響。為了改進透明度，若使用金 屬位址導體，可配置感測元件之切換裝置，使放置在位址 導體鄰近部分之上或在位址導體鄰近部分之下。在此方法 中，有效地最佳化感測元件之設計，使透明度增加至最 大。. 指紋感測器之透明度可以各種方法有利使用。在一特殊 實例中，非接觸種類之附加生物感測器，其依靠在可見 光線或I R光線使用之感測，可輕易地配置在指紋感測陣列 之後。像這樣的實例係圖式顯示在圖5中。指紋感測元件 陣列10係載裝在一具其感測表面37之殼體50中，使甩者手 指係向外放置在上面。一更進的生物感測器6 0係配置在感 測元件下面之殼體内，使同時當感測指紋時藉穿過大致地 透明陣列指引之光線細微地感測人員手指之不同生物特， 性。例如，生物感測器可為一脈搏氧化計。像這樣的感測 器大致具有L E D s光源，放射指引在人類組織上之紅色與紅 外光束，與接收傳送穿過或從組織反射光線之偵測器。此 種感測器之實例係說明在參考引用之美國專利4 7 5 9 3 6 9號 中。傳送或反射光線之強度係受血液顏色影響，且偵測器
第16頁 五、發明說明（13) 色函數之訊號與可分離成顏色之固定裝置指示 ，與血液之氧飽和位準與脈衝比率之時間變化 在圖5實例中，感測器係配置以操作在具光源 式中指引具紅色與紅外裝置之光線穿過感測陣 員手指且具接收反射裝置之偵測器光線。其他 種類能夠使用傳輸穿過指紋感測陣列之幅射以 法偵測一生物特性，且包括可見光譜以外之波 可使用或附加感測器6 0。例如，其想像感測器 藉從手指放射之紅外衰減以感測人員手指皮膚 感測器，或適宜光學感測手指光譜特性之感測 器係有效地埋在指紋感測陣列下面，其將肯定 列1 0與感測器6 0結合提供之設備區域可非常相 陣列外部表面與充溢殼體且大致平坦之周圍區 此已不可能在同時感測一指紋與另一生物特性 中，例如；脈搏或氧餘和。 ’_ 物特性之感測器合併藉經過複製手指之使用提 認與減少不正欺瞒可能性大大地增加認可或認 產生企液顏 之人員脈搏 裝置指示。 3 6 1之反射模 歹1J1 0向前人 生物感測器 非接觸式方 長範圍，亦 60可為適宜 溫度之溫度 器。 因為感測 指紋感測陣 容指紋感測 _域。.前述’_ 二者之配置 一附加生 供更進的確 證之確實性。 , 光學感測器而非生物感測器可使用在指紋感測元件陣列 之後。例如，可使用一光學手指呈現感測器。此可包含具 一光放射器之光學感測元件，例如·，一 L E D，用於放射一 光束，其可為可見或I R光線，其係指引穿過指紋感測元件 陣列與一光偵測器用於藉一手指偵測穿過陣列反射之光
第17頁 五、發明說明（14) 線。像這樣的光學感測元件可以相等方法提供至圖5中參 考之裝置6 0。裝置可連結至指紋感測元件之驅動電路，使 從手指呈現光偵測器指示之輸出可操作以啟使感測元件陣 列之掃瞄驅動。因此，當人員手指係放置在陣列之上時， 指紋感測元件係自動地操作以掃瞄它自己的指紋。 在一些狀態中，感測元件陣列可能會展示.一充分透明度 等級以促使光學感測元件用於穿過陣列感測一更進的生物 特性或手指呈現以成功地操作，而無必要必須使感測電極 透明。例如，在US-A-53 25442專利指紋感測裝置型態中， 陣列之透明區域未受不透明電極佔據，T F T s與位址線路可 適當以容許足夠的光線以通經位置在陣列後面之光學感測 元件陣列以執行其意圖功能。例如，其可能祇有藉裝置產 生之光束部分係藉不透明裝置阻塞，且適宜的光線量依然 係能夠通經感測元件陣列，在.反射之後，以到達光學感測 元件。若有必要.，不透明感測電極之尺寸可減少，使比例 地增加陣列之透明區域面積以改進整體透明度。 當使用透明感測電極時增加指紋感測陣列透明度有效使 用之另一實例係說明在圖6中，其顯示結合一平板顯示裝 置7 0之指紋感測陣列1 0，包含在一矩陣液晶顯示裝置之，實 例中。一典型矩陣LC顯示裝置包含具配置在插入空間之LC 材料73之一對平板71、72，通常為玻璃，些微地間隔離開 且密封在一起圍繞它們的周邊。平板載裝定義個別顯示裝 置之行及列矩陣之電極與位址導體之系統，每個可能具有 一相關的切換裝置，例如一薄膜電晶體。LC顯示裝置可使
第18頁
' ι·ιι 五、發明說明（16) 其他光電子材料種類之复 ^ 或電致變色顯示服務。/、顯示裝置型式，例如電致發光 :板顯示器，例如以顯 式电子產品種類中，如？ t置，係廣泛地使用在一可攜 個人規劃器、行動電話、，膝上型或筆記型電腦、pDAs、 f、。在此產品中指紋感測2狀與無線式二者、㈣器等 珂述方法中具顯示裝夕汗有利於使用者確認目的，且在 產品中自由空間常常係成^測15結合係特別有利。在這些 在顯示裝置上面，感測^ ^視，但藉配置指紋感測器使放 能夠奉獻一產品區域^ 顯示器佔據相同區域，且避免 供給。 而’分離從顯示器至一指紋感測器 圖7與8個別地顯示—行 記型電腦實例。參考圖7，扣電话與一合併指紋感測器之筆 體之顯示視窗巾，放在Lc/_紋器10係合併在電話殼 顯示使用者資訊至圖6配置。不/ 〇 =面=相似方法提供以 一相當小的LC顯*板7〇區、考圖8 ;:紋感測ϋ放置在 地定位-手指在指紋感測器。助-使用者正確 配置以提供—顯示幕以指 =而要時，顯不板可 巧作說明可顯示在平板上^ ' 出。在:匕關係；」，,可能具有一固定顯示翰 按鐽Μ Μ 木 >/、心像如紋感測元件可安裝在一照明式 "按下ν讫虽照売時’其顯示-固定圖例或說明，例如； 測元件，使單單蕻遵"§ 1關可配置以操作指紋感 使早早豬遵二顯不說明一人員指紋將自動地掃 第20頁 五、發明說明（17) 。 一可攜式電子產品之另一實例，其中一指紋感測元件可 用以提供額外的安全性係一智慧型卡。其已建議一小顯示 裝置，例如；一LCD，可合併在像這樣的產品中，在其實 例中，透明指紋感測元件同樣地可配置在顯示裝置之上。 惟，透明指紋感測元件亦可用以有利於一智慧型卡或無一 顯示裝置之類似產品。裝置之透明度將促使列印資訊呈現 在觀視裝置下面。圖9係一實例智慧型卡8 5之平面圖，具 有一整合式指紋感測元件1 0與一選配件，放在顯示裝置下 面7 0。 從閱讀本文，習於此技者將明瞭其他修改型式，諸此修 改可關連於指紋感測元件、合併於此之產品與其裝置領域 中已熟知之其他特性，且其可使用替代物或附加物至在此 已說明之特性。
第21頁

Claims (1)

  1. 六、申請專利範圍 1. 一種包含 之電子 上時可 感測電 在感測 質上呈 2 ·如 件係以 導體組 3.如 中一組 4 ·如 感測元 且係配 5. 如 件之陣 元件陣 6. 如 置包含 裝置， 做電容 極以結 元件陣 透明。 申請專 行與列 定位， 申請專 之位址 申請專 件包括 置使實 申請專 列係配 列而傳 申請專 液 曰曰 如 包含 申請專 行動電 8.如申請專 可攜式 申請專 包含一 9.如 一具有一間隔感測元件陣列之指紋感測元件 係載裝在一透明基板上，用以當放置在陣列 式感測個人指紋稜紋Y每個感測元件包含一 合一上置指紋部分產生一電容效應，其特徵 列因感測電極係由透明傳導性材料形成而實 利範圍第1項之電子裝置，其特徵在感測元 矩陣配置，及藉載裝在基板上之行與列位址 且在感測元件之間擴延。 利範圍第2項之電子裝置，其特徵在至少其 導體係透明傳導性材料形成。 利範圍第2或3項之電子裝置，其特徵在每個 至少一個切換裝置，其係連結至感測電極， 質上與一位址導體重疊。 利範圍第1項之電子裝置，其特徵在感測元 置在一顯示裝置上，其顯示輸出係經過感測 輸。 利範圍第5項之電子裝置，其特徵在顯示裝 顙示裝置。 ， 利範圍第5項之電子裝置，其特徵在該裝置 訊裝置。 利範圍第5項之電子裝置，其特徵在該裝置 電腦。 利範圍第1或5項之電子裝置，其特徵在該裝
    第22頁 六、申請專利範圍 置包含一智慧型卡。 勺=，如申請專利範圍第1項之電子裝置，其特徵在該裝置 包3 —電氣開關，且感測元件陣列在-一可亮驅動開關裝置 上擴延。 11' 一種包含一具有一間隔感測元件陣列之指紋感測元 件之％子農置’係載裝在一透明基板上用於電容式感測放 置t陣列上之個人指紋稜紋圖案，其特徵在該裝置包括一 光學感測元件，配置在相對感測元件陣列之基板側邊，其 光學感測元件係回應於通過感測元件陣列與基板之光線。 如申請專利範圍第丨或丨丨項之電子裝置，其特徵在一 生物感測元件係配置在基板下面，經由感測元件陣列兩以 光學式感測個人指紋之附加生物特性。 _ 1 3.如申請專利範圍第丨2項之電子裝置，其特徵在感測 元件包含一脈博氧化計感測器，係使用經.過感測元件陣列 之紅外與可見光線而傳輸。 、1 4.如申請專利範圍第1項之電子裝置，其特徵在一光學 感測元件係配置在基板下面，且安排經過感測元件陣列以 光學式感測放在感測元件陣列上面手指呈現。 、1 5.如申請專利範圍第丨4項之電子裝置，其特徵在光學 感剛元件係連結至指紋感測元件之驅動電路，且係配置以 根據由此感測之手指呈現而操作指紋感測元件。 第23頁
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