专利名称：指纹读取器件及其方法
技术领域：
本发明一般地涉及指纹读取器件，及其方法。
至今一些为了机密性等目的而鉴别个人的系统使用ID号和密码等等，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。)被提议用来探测指纹图样，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。这种类型的指纹读取器件已经被利用。
此外，例如有提议使用图像传感器如CCD的光学指纹读取器件。
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设计良好的应用，因而很少的指纹读取器件被采用。此外，在光学类型器件的情况，出现成本相对较高和结构复杂的问题。
在这样的条件下，本发明的基本目标是提供指纹读取器件和方法，使能够在实际使用时增强灵活性和减少成本。
为了实现上述目标，按照本发明的第一方面，指纹读取器件特征在于包含有源矩阵液晶盒，从有源矩阵液晶盒的后表面发光的照明器件，位于有源矩阵液晶盒的一个表面、用于传输来自后表面的光和朝向一侧端面偏转来自表面侧的光的光导向片，位于光导向片一侧表面、接收从这一侧表面发出的光的光接收器件，和驱动电路，使有源矩阵液晶盒通过精确定位照明器件发出的光而精确照射指纹，也使光接收器件精确接收被指纹反射的光，从而获得指纹的图像。
按照本发明的第一方面，指纹用通过有源矩阵液晶盒的光精确照射，反射光穿过光导向片被接收，由此指纹的图像能容易地获得。
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有源矩阵液晶盒也可以作为液晶显示器件的液晶盒。
按照本发明的第二方面，光的精确照射能通过使用液晶显示器件的液晶盒容易地获得。
按照本发明的第三方面，按照本发明的第一方面的指纹读取器件特征在于有源矩阵液晶盒可以与液晶显示器件的液晶盒的至少一部分重叠。
按照本发明的第三方面，指纹读取传感器与液晶显示器件能成为整体，并且液晶显示器件的背景灯能用作照明器件。
按照本发明的第四方面，按照本发明的第一到第三方面的任一个的指纹读取器件，特征在于光接收器件可以是线形传感器，沿着光导向片的一侧端面布置。
按照本发明的第四方面，反射光束被线形传感器顺序检测，从而获得指纹的图像。
按照本发明的第五方面，按照本发明的第一到第三方面的任一个的指纹读取器件，特征在于光接收器件可以由光接收元件和一个透镜或透镜阵列构成，透镜和透镜阵列把从光导向片的一侧端面发出的光聚集到光接收元件上。
按照本发明的第五方面，反射光束被光电二极管顺序接收，从而获得指纹的图像。
按照本发明的第六方面，一种指纹读取方法特征在于，包括以下步骤，提供有源矩阵液晶盒，提供从有源矩阵液晶盒的后表面发光的照明器件，提供有源矩阵液晶盒的一侧表面上的光导向片，它传输来自后表面的光和朝向一侧端面偏转来自一表面侧的光，用来自有源矩阵液晶盒的后表面的光，透过有源矩阵液晶盒选择性地精确照射接触在光导向片上的指纹，接收指纹的反射光和从光导向片的一侧端面逸出的光，从而获得指纹的图像。
按照本发明的第六方面，指纹用透过有源矩阵液晶盒的光精确照射，反射光透过光导向片被接收，由此能容易地获得指纹图像。
图1(a)是一个截面图，表示本发明的一个实例中的指纹读取器件；图1(b)是它的俯视图；图2(a)和2(b)是表示本发明的一个实例中的指纹读取器件的指纹读取传感器的探测电极是如何排列和指纹是如何识别的视图。
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指纹读取器件的结构。
如图1中所描述，一个指纹读取器件10具有这样的几何结构，光导向片12被置于有源矩阵液晶盒11的表面上，光接收器件13被齐平的置于与光导向片12在一端并排，和照明光源14被置于液晶盒11的后表面上。
在这里，有源矩阵液晶盒11采用的结构是，第一透明基底21通过隔离物23和第二透明基底22结合，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的内侧，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的内侧，在液晶层24上面提供共用透明电极28和定向的薄膜29．注意偏振片31和32位于第一和第二透明基底21，22的外侧。
光导向片12的功能是传输从照明器件14向表面一侧发射的光，但不传输来自表面一侧向后表面的光，而且引导这些光在平面方向内，由此光从一侧的端面射出。此外，光接收器件13由透镜阵列15和光接收元件16如光电二极管构成。注意透镜阵列15可以由单个透镜构成。
此外，有源元件26由薄膜晶体管(TFT)构成，如场效应型的绝缘栅晶体管。上面提到的有源元件26和透明电极25，可以通过在液晶显示器件方面常规所知的典型薄膜加工过程制作。指纹读取器件10的标准分辨率大约300dpi，就是行距大约50μm。注意有源元件26不被限定于上面描述的薄膜晶体管，也可以是薄膜二极管。
下面将简要解释使用指纹读取器件10识别指纹的步骤。图2(a)表示透明电极25和有源元件26的阵列。图2(b)示意地表示指纹是如何识别的。
如图2(a)所示，充当有源元件26的晶体管的源电极41，被连接到透明电极25。栅电极42连接到扫描线51。漏电极43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43在X轴方向上连续连接。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42在Y轴方向上连续连接。扫描线5l连接到Y轴驱动器54上。
这样，透明电极25处于通过各有源元件26有源寻址的状态。透明电极25连接到接于X轴驱动器53的信号线52的x部分，也连接到接于Y轴驱动器54的扫描线51的y部分，并具有地址(1，1)～(x，y)。
当检测指纹时，首先，X轴驱动器53选择预先决定的信号线52，并在栅电极42上应用预定的电压，在这个状态时，一个电压通过扫描线51加到一行中的有源元件26上。在栅电极42上应用了预定电压后选定有源元件26，从而有源元件26被一个一个的顺序选取。在面向被选中的一个象素的透明电极25的部分，液晶层24被定向并传输从照明器件14发射的光。
图2(b)表示当时的一个状态。为了更明确，只有选定的一个象素的透明电极25成为透明的，手指60从而被照明器件14来的光照射。另一方面，手指60反射的光在光导向片12的后表面的边界偏转，并被在平面方向传导。这样的传导光被位于光导向片12并排的一侧表面上的光接收器件13接收。这个操作对于所有象素都进行，由此指纹的图像被获取。
按照上面讨论的实例中的指纹读取器件10，指纹能通过使用有源矩阵液晶盒11和光导向片12相对容易的检测。更进一步，这样构造的指纹读取器件10采取类似于液晶显示器件的液晶的结构，因此能以低成本相对简单的制作。指纹读取器件10也能容易地与液晶板一起合并到电子装置中，以附加到液晶显示板上的方式。也就是，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)和附带显示的卡片。
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，能够考虑各种形式。简而言之，如果液晶显示器件的液晶盒的分辨率几乎与指纹读取器件的一致，那么液晶盒、照明器件和同类的东西能完全共用，从而使相当程度减少指纹读取器件的成本是可行的。
此外，指纹读取器件可以重叠在液晶板的显示区一部分或全部上。在这种情况下，一些元件如照明器件、偏振片等等可以共用，由此能降低成本和节省安装空间。上面描述的指纹读取传感器能与液晶板的薄膜制造工艺分开制造，但也可以用同样的薄膜制造工艺制造。注意，这种构造的指纹读取器件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，不被限制在液晶显示区的平面方向的特定部分。
应该注意到上面讨论的实例中，由透镜阵列和光接收元件构成的光接收器件，也可以由沿光导向片的一侧端面延伸的线传感器构成。在这种情况下，光可以像上面讨论的实例那样按每个象素接收，或取决于光导向片的性能按每行象素接收。
综上所述，本发明展示出效果，其中使用有源矩阵液晶盒和光导向片能识别指纹的成像，也可能容易地合并指纹读取器件到液晶显示器件中，从而在实际使用时增强灵活性，提高生产率和降低成本。
权利要求
1．一种指纹读取器件，包括有源矩阵液晶盒；从有源矩阵液晶盒的后表面发射光的照明器件；光导向片，位于有源矩阵液晶盒的表面一侧，用于传输从后表面来的光和朝向一侧端面偏转来自表面的光；光接收器，位于光导向片一侧表面的旁边，接收从这一侧表面逸出的光；驱动电路，通过定位从照明器件发出的光，使有源矩阵液晶盒精确照射接触在光导向片上的指纹和使光接收器能精确接收被指纹反射的光，从而获得指纹的图像。
2．按照权利要求1的指纹读取器件，其中有源矩阵液晶盒也作为液晶显示器件的液晶盒。
3．按照权利要求1的指纹读取器件，其中有源矩阵液晶盒与液晶显示器件的液晶盒至少重叠一部分。
4．按照权利要求1的指纹读取器件，其中光接收器是线形传感器，沿着光导向片的一侧端面放置。
5．按照权利要求1的指纹读取器件，其中光接收器由光接收元件和透镜或透镜阵列构成，透镜或透镜阵列聚焦从光导向片一侧端面发出的光到光接收元件上。
6．一种指纹读取方法，包括以下步骤提供有源矩阵液晶盒；提供从有源矩阵液晶盒的后表面发光的照明装置；提供有源矩阵液晶盒的一侧表面上的光导向片，它传输来自后表面的光和朝向一侧端面偏转来自表面的光；用来自有源矩阵液晶盒的后表面的光，透过有源矩阵液晶盒选择性地精确照射接触在光导向片上的指纹；接收指纹的反射光和从光导向片的一侧端面逸出的光；由此获得指纹的图像。
全文摘要
提供一种指纹读取系统,它能在实际使用时增强灵活性,提高生产率和降低成本。照明器件从有源矩阵液晶盒的后表面发射光。光导向片,位于有源矩阵液晶盒的表面一侧,用于传输从后表面来的光和朝向一侧端面偏转来自表面的光。光接收器,位于光导向片一侧表面的旁边,接收从这一侧表面发出的光。驱动电路使有源矩阵液晶盒精确照射接触在光导向片上的指纹,通过定位从照明器件发出的光和使光接收能精确接收被指纹反射的光,从而获得指纹的图像。
文档编号G01B11/245GK1284687SQ0012264
公开日2001年2月21日 申请日期2000年8月10日 优先权日1999年8月11日
发明者河原行人, 藤田宏之, 松平努 申请人:精工电子有限公司