TWM493712U - 具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置 - Google Patents

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Description

具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置
本創作係關於一種物辨識裝置之結構，尤指一種具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置。
生物特徵之感測與比對技術早已成熟並廣泛被應用於個人之身份辨識與確認。習知的生物辨識方式有指紋辨識、聲紋辨識、虹膜辨識、視網膜辨識等。基於安全舒適與辨識效率等綜合考量，指紋辨識已成為生物辨識之主流方式。指紋辨識通常涉及掃描輸入一使用者之指紋或影像，並儲存此影像及/或該指紋獨有之特徵，再將此掃描指紋之特徵資料與資料庫中已建立之指紋參考資訊作比對，以辨識或確認個人之身份。
指紋辨識之影像輸入可分為光學掃描、熱影像感應、電容式感應等方式。光學掃描方式由於裝置體積較大難以應用於移動式電子裝置，熱影像感應之正確性與可靠性不佳亦無法成為主流，故電容式影像咸測逐漸成為移動式電子裝置之生物辨識的主流技術。
習知之電容式影像感測技術大多直接將感應 電極與偵測電路實現於單一積體電路上，藉以提高訊號雜訊比(Signal noise ratio,SNR)及訊號檢出品質。電容式影像感測又可區分為線狀滑動掃描式與全面積偵測式，前者還原定位困難致使影像失真，影像品質不佳。後者使用積體電路製程(IC製程)，使用晶圓面積太大，導致價格居高不下。且兩者皆有封裝繁複困難、機械強度不佳，而易破損、易受水氣腐蝕破壞等缺點，以致裝置可靠度與使用壽命皆難以提昇至使用者滿意。
圖1係一習知電容式感測之示意圖。如圖1所示，其係在一基板110上設置有複數個感應電極120。每一個感應電極120經由一對應之走線130電氣連接至一控制器140。該控制器140分別驅動複數個感應電極120，以進行自感應電容(self-capacitance)之感應，俾獲得一指紋影像。習知感應電極120的大小約為5釐米×5釐米以下。走線130的寬度遠較感應電極120的大小為小。當為提昇感測影像的解析度而降低感應電極120的大小時，走線130上的感應電量會對感應電極120的感應電量造成可觀的影響，故而習知技術感應電極120的大小無法有效地降低。因此，如何提昇指紋辨識裝置之機械強度與使用壽命，並降低成本及提昇解析度尚有廣大的改善空間。
本創作之主要目的在提供一種具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其採用液晶面板的製程，可 大幅節省材料成本，及提高訊號雜訊比，且可適合高解析度的生物辨識裝置。
依據本創作之目的，本創作提出一種具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，包括有一基板、複數個感應電極、複數個選擇元件、複數條選擇走線、複數條感測訊號讀出線、及一控制單元。該複數個感應電極位於該基板之一側的表面，以形成一感測平面。該複數個選擇元件的每一個選擇元件係對應至一個感應電極，每一個選擇元件具有一第一端點、一第二端點及一第三端點，其中該第一端點可經由一貫孔連接至該對應的感應電極。該複數條選擇走線的每一條選擇走線連接到至少一個選擇元件的第二端點。該複數條感測訊號讀出線的每一條感測訊號讀出線連接到至少一個該選擇元件的第三端點。該控制單元經由該複數條選擇走線及複數條感測訊號讀出線分別連接至該複數個選擇元件，以讀出該每一個選擇元件對應的感應電極之感測訊號；其中，該複數個選擇元件、該複數條選擇走線、及該複數條感測訊號讀出線係被該複數個感應電極所遮罩。
110‧‧‧基板
120‧‧‧感應電極
130‧‧‧走線
140‧‧‧控制器
200‧‧‧具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置
210‧‧‧基板
220‧‧‧感應電極
230‧‧‧選擇元件
240‧‧‧選擇走線
250‧‧‧感測訊號讀出線
260‧‧‧控制單元
270‧‧‧貫孔
231,232,233,234,235‧‧‧選擇元件
241‧‧‧選擇走線
251‧‧‧感測訊號讀出線
a‧‧‧第一端點
b‧‧‧第二端點
c‧‧‧第三端點
310‧‧‧第一絕緣層
320‧‧‧第二絕緣層
A,C‧‧‧源極/汲極
B‧‧‧閘極
ch‧‧‧通道
(A)~(G)‧‧‧步驟
圖1係一習知電容式感測之示意圖。
圖2係本創作之一種具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置一實施例的示意圖。
圖3係本創作具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置之疊層示意圖。
圖4係本創作具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置之製造方法之流程圖。
圖5係本創作使用之示意圖。
圖2係本創作之一種具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置200一實施例的示意圖，如圖2所示，該具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置200包括有一基板210、複數個感應電極220、複數個選擇元件230、複數條選擇走線240、複數條感測訊號讀出線250、及一控制單元260。
該基板210可為高分子薄膜、或玻璃。該複數個感應電極220位於該基板210之一側的表面，該複數個感應電極220係以行及列的方式排列，以形成一感測平面。該複數個感應電極220的每一個感應電極220可為多邊形、圓形、橢圓形、矩形或方形，以矩形或方形為較佳。該複數個感應電極220的每一個感應電極220的寬度係小於或等於100微米(μm)，該複數個感應電極220的每一個感應電極220的長度係小於或等於100微米(μm)。
該複數個感應電極220的每一個感應電極220係金屬導電材料。該金屬導電材料係為下列其中之一：鉻、鋇、鋁、銀、銅、鈦、鎳、鉭、鈷、鎢、鎂、鈣、鉀、鋰、銦、及其合金。
該複數個選擇元件230的每一個選擇元件係對應至一個感應電極220。每一個選擇元件具有一第一端點a、一第二端點b及一第三端點c，其中該第一端點a可經由一貫孔(via)270連接至該對應的感應電極220。
複數條選擇走線240的每一條選擇走線240連接到至少一個選擇元件230的第二端點b。如圖2所示，該選擇走線241連接到一行之選擇元件231,232,233的第二端點b。
複數條感測訊號讀出線250的每一條感測訊號讀出線250連接到至少一個該選擇元件的第三端點c。如圖2所示，該感測訊號讀出線251連接到一列之選擇元件233,234,235的第三端點c。
該控制單元260經由該複數條選擇走線240及複數條感測訊號讀出線250分別連接至該複數個選擇元件230，以讀出該每一個選擇元件230對應的感應電極220之感測訊號，其中，該複數個選擇元件230、該複數條選擇走線240、及該複數條感測訊號讀出線250係被該複數個感應電極220所遮罩。亦即該複數個選擇元件230的位置係在該複數個感應電極220的位置對應處，只是在不同層。而該複數條選擇走線240及該複數條感測訊號讀出線250的大部分亦在該複數個感應電極220的位置對應處，只是在不同層。
該每一個選擇元件230係一薄膜電晶體(TFT)。亦即本創作之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置200可採取液晶面板(LCD)的製程製造。習知之指紋辨識的感 測晶片係實現於單一積體電路上，亦即其係使用積體電路(IC)製程製造。積體電路(IC)製程係於晶圓上進行相關元件的製造，而本創作由於採用液晶面板(LCD)的製程，其係在玻璃或高分子薄膜上進行相關元件的製造。玻璃或高分子薄膜的成本遠低於晶圓的成本，故本創作可以有效地降低製造成本。該薄膜電晶體的一閘極(Gate)係對應至該第二端點b，該薄膜電晶體的一源極/汲極係對應至該第一端點a，該薄膜電晶體的另一源極/汲極係對應至該第三端點c。
圖3係本創作具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置200之疊層示意圖。圖4係本創作具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置200之製造方法之流程圖。請一併參閱圖3及圖4。首先於步驟(A)中，提供一基板210，該基板210可為高分子薄膜、或玻璃。於步驟(B)中，在該基板210上形成複數個感應電極220。於步驟(C)中，在每一個感應電極220上分別形成一第一絕緣層310。
於步驟(D)中，在每一個第一絕緣層310中分別形成一貫孔(via)270。於步驟(E)中，在每一個第一絕緣層310上分別形成TFT電晶體通道的一源極/汲極A、TFT電晶體通道的另一源極/汲極C、及與該另一源極/汲極C連接之感測訊號讀出線250。在圖3中，由於與該另一源極/汲極C連接之感測訊號讀出線250係垂直於圖面，故未標示。
於步驟(F)中，在每一個第一絕緣層310、一源極/汲極A及另一源極/汲極C上形成TFT電晶體通道(channel)ch及一第二絕緣層320。於步驟(G)中，在TFT電晶 體通道(channel)ch及一第二絕緣層320上形成TFT電晶體的閘極B及與閘極B連接之選擇走線240。
圖5係本創作使用之示意圖。如圖5所示，當一使用者的手指觸碰該基板210時，感應電極220會進行電容式感測，控制單元260可經由感測訊號讀出線250讀出感應電極220所感測的訊號。於本創作中，由於選擇元件230、選擇走線240的大部分、及感測訊號讀出線250的大部分均在感應電極220下方，故選擇元件230、選擇走線240、及感測訊號讀出線250不會因手指的觸碰，而產生感測訊號，因此控制單元260可正確地讀出感應電極220所感測的訊號。
當感應電極的大小降至100微米(μm)x100微米(μm)時，一手指若為1公分(1cm)x1公分(1cm)，則一手指將會觸碰10000個感應電極。此時於圖1的習知技術中，會使上百條甚至上千條的走線感測到感應電壓。上百條甚至上千條的走線的面積遠大於一個感應電極120的面積，因此上百條甚至上千條的走線所產生的感應電壓會大於一個感應電極120產生的感應電壓，故而訊號雜訊比會大為降低。所以習知技術的感應電極的大小無法降低，並不適用於高解析度的生物辨識裝置。
反觀本創作，由於選擇元件230、選擇走線240的大部分、及感測訊號讀出線250的大部分均在感應電極220下方，故選擇元件230、選擇走線240、及感測訊號讀出線250不會因手指的觸碰而產生感應電壓，因此控制單元 260可正確地讀出感應電極220所感測的訊號。同時，本創作技術可使用液晶面板(LCD)的製程製造，遠較習知之指紋辨識裝置採用積體電路(IC)製程便宜，故本創作可以有效地降低製造成本。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
200‧‧‧具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置
210‧‧‧基板
220‧‧‧感應電極
230‧‧‧選擇元件
240‧‧‧選擇走線
250‧‧‧感測訊號讀出線
260‧‧‧控制單元
270‧‧‧貫孔
231,232,233,234,235‧‧‧選擇元件
241‧‧‧選擇走線
251‧‧‧感測訊號讀出線
a‧‧‧第一端點
b‧‧‧第二端點
c‧‧‧第三端點

Claims (8)

  1. 一種具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，包括有：一基板；複數個感應電極，位於該基板之一側的表面，以形成一感測平面；複數個選擇元件，每一個選擇元件係對應至一個感應電極，每一個選擇元件具有一第一端點、一第二端點及一第三端點，其中該第一端點連接至該對應的感應電極；複數條選擇走線，每一條選擇走線連接到至少一個選擇元件的第二端點；複數條感測訊號讀出線，每一條感測訊號讀出線連接到至少一個該選擇元件的第三端點；以及一控制單元，經由該複數條選擇走線及複數條感測訊號讀出線分別連接至該複數個選擇元件，以讀出該每一個選擇元件對應的感應電極之感測訊號；其中，該複數個選擇元件、該複數條選擇走線、及該複數條感測訊號讀出線係被該複數個感應電極所遮罩。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其中，該每一個選擇元件係一薄膜電晶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，該薄膜電晶體的一閘極係對應至該第二端點，該薄膜電晶體的一源極/汲極係對應至該第一端點，該薄膜電晶體的另一源極/汲極係對應至該第三端點。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其中，該複數個感應電極的每一個感應電極為多邊形、圓形、橢圓形、矩形或方形。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其中，該複數個感應電極的每一個感應電極的寬度係小於或等於100微米，該複數個感應電極的每一個感應電極的長度係小於或等於100微米。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其中，該複數個感應電極的每一個感應電極係金屬導電材料。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其中，該金屬導電材料係為下列其中之一：鉻、鋇、鋁、銀、銅、鈦、鎳、鉭、鈷、鎢、鎂、鈣、鉀、鋰、銦、及其合金。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具有遮罩功能的感應電極之生物辨識裝置，其中，該基板係為高分子薄膜、或玻璃。
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