具曲面基板的生物辨识装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具曲面基板的生物辨识装置，包含一曲面基板、一感应电极层以及多个选择开关。该感应电极层布置于该曲面基板的一侧，该感应电极层包含多个电极。该些选择开关依序地或动态地选定至少一个电极为一个或一个以上的感应电极组。本实用新型提供的具曲面基板的生物辨识装置，当进行指纹感测操作时，可利用其内凹曲面的机构特性，适度定位手指的按压位置与角度，减少指纹变形量，加大有效侦测面积，提高指纹侦测与辨识的正确性。
【专利说明】
具曲面基板的生物辨识装置
技术领域
[0001]本实用新型有关一种具曲面基板的生物辨识装置，尤指一种以指纹特征为辨识依据的具曲面基板的生物辨识装置。
【背景技术】
[0002]生物特征的感测与比对技术早已成熟并广泛被应用于个人的身份辨识与确认。现有的生物辨识方式有指纹辨识、声纹辨识、虹膜辨识、视网膜辨识等。基于安全舒适与辨识效率等综合考量，指纹辨识已成为生物辨识的主流方式。指纹辨识通常涉及扫描输入一使用者的指纹或影像，并储存此影像及/或该指纹独有的特征，再将此扫描指纹的特征资料与资料库中已建立的指纹参考资讯作比对，以辨识或确认个人的身份。
[0003]指纹辨识的影像输入可分为光学扫描、热影像感应、电容式感应等方式。光学扫描方式由于装置体积较大难以应用于移动式电子装置，热影像感应的正确性与可靠性不佳亦无法成为主流，故电容式影像感测逐渐成为移动式电子装置的生物辨识的主流技术。
[0004]由于电子商务与远端支付的发展一日千里，且电子保全与自动化门禁系统蓬勃发展故而生物辨识的需求急速膨胀;而生物辨识技术又可区分为指纹辨识技术、虹膜辨识技术、DNA辨识技术等。考量效率、安全、与非侵入性等要求，指纹辨识已成为生物辨识的首选技术。指纹辨识技术又有光学式、热感应式与电容式。其中又以电容式技术在成本、省电、可靠、防伪等综合考量中脱颖而出。
[0005]现有的电容式指纹辨识技术有滑动式、全指按压式等形式。又以全指按压式在辨识度、效率及方便性中胜出。然而由于感应信号极其微小与周遭巨大杂讯等因素，全指按压式的指纹辨识技术通常只能将感应电极与感应电路等一并做在一个集成电路晶片上，且以小于101M厚度的蓝宝石膜加以保护。如此材料成本与封装制程成本居高不下，且其产品寿命与耐受性堪虑。因此业界莫不致力于提高感测灵敏度与信号杂讯比，期盼能将感应电极置于非集成电路的基材上，以利增加感测面积、降低成本并增进产品的寿命与耐受性，故指纹辨识技术仍有很大的改进空间。
[0006]此外，请参阅图1为先前技术平面式手指感测器的分解图。图1为美国苹果公司(Apple Inc.)于美国专利局(USPTO)所申请的公开专利，其公开号为US 2013/0181949。该公开专利揭示一种手指感测器，如图1所示，使用者手指1A在具有平面手指感测区的指纹感测器20A上进行滑动或按压操作，通过指纹感测器集成电路(IC)感测出手指动作的轨迹。然而，平面结构的指纹感测或辨识装置，仅能在同一水平面侦测指纹，故手指需施以相当的压力以贴合侦测平面，指纹也因压力而产生变形;指纹面积变大且指纹谷面积变小，同时其纹路亦产生扭曲且每次侦测的变形量皆不同，因此，侦测到的指纹影像模糊失真，不仅增加后段程式处理的困难且降低辨识通过率。
【实用新型内容】
[0007]为了解决上述问题，本实用新型新型提供一种具曲面基板的生物辨识装置，以克服现有技术的问题。
[0008]本实用新型提供的具曲面基板的生物辨识装置，包含:
[0009]一曲面基板；
[0010]—感应电极层，布置于该曲面基板的一侧，该感应电极层包含多个电极;及
[0011 ]多个选择开关，依序地或动态地选定至少一个电极为一个或一个以上的感应电极组。
[0012]作为优选技术方案，该曲面基板为弧面基板或球面基板。
[0013]作为优选技术方案，该曲面基板为高分子薄膜基板、金属基板或超薄软性玻璃基板。
[0014]更优选地，该高分子薄膜为聚亚酰胺高分子薄膜。
[0015]更优选地，该金属基板的材质为不锈钢、铝、铜、钛、铁、钨、银、锡或前述之合金或液态合金。
[0016]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含一走线层，位于该感应电极层背向该曲面基板的一侧，该走线层包含多条走线，每一走线对应电气交连到该感应电极层的至少一电极。
[0017]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含一绝缘层，布置于该感应电极层与该走线层之间。
[0018]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含一走线层，位于该感应电极层面向该曲面基板的一侧，该走线层包含多条走线，每一走线对应电气交连到该感应电极层的至少一电极。
[0019]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含一绝缘层，布置于该感应电极层与该走线层之间。
[0020]作为优选技术方案，每一该选择开关为一薄膜电晶体开关或一场效电晶体开关。[0021 ]作为优选技术方案，该多个选择开关布置于该曲面基板上。
[0022]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含一保护层，位于该感应电极层背向该曲面基板的一侧。
[0023]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含一定位部，以引导与定位指尖位置。
[0024]作为优选技术方案，该定位部为一挡块结构或一凸块结构。
[0025]作为优选技术方案，上述具曲面基板的生物辨识装置，还包含至少一自电容感测控制电路。
[0026]作为优选技术方案，该至少一自电容感测控制电路布置于一集成电路内。
[0027]作为优选技术方案，该集成电路粘结或压焊于该曲面基板上。
[0028]作为优选技术方案，该集成电路粘结或压焊于一软性电路板上，该软性电路板的一端连接至该曲面基板。
[0029]作为优选技术方案，该曲面基板沿着一个维度的曲率半径大于0.5公分。
[0030]本实用新型能够达到如下效果:
[0031]本实用新型提供的具曲面基板的生物辨识装置，当进行指纹感测操作时，可利用其内凹曲面的机构特性，适度定位手指的按压位置与角度，减少指纹变形量，加大有效侦测面积，提高指纹侦测与辨识的正确性。
【附图说明】
[0032]图1为先前技术平面式手指感测器的分解图；
[0033]图2A为本实用新型曲面基板第一实施例的立体图；
[0034]图2B为本实用新型具曲面基板的生物辨识装置第一实施例的使用状态图；
[0035]图3A为本实用新型曲面基板第二实施例的立体图；
[0036]图3B为本实用新型具曲面基板的生物辨识装置第二实施例的使用状态图；
[0037]图3C为本实用新型生物辨识装置的定位部第一实施例的示意图；
[0038]图3D为本实用新型生物辨识装置的定位部第二实施例的示意图；
[0039]图4A为本实用新型曲面基板第三实施例的立体图；
[0040]图4B为本实用新型具曲面基板的生物辨识装置第三实施例的使用状态图；
[0041]图5A为本实用新型生物辨识装置的层叠结构第一实施例的示意图；
[0042]图5B为本实用新型生物辨识装置的层叠结构第二实施例的示意图；
[0043]图5C为本实用新型生物辨识装置的层叠结构第三实施例的示意图；
[0044]图6为本实用新型生物辨识装置的层叠结构的立体分解图；及
[0045]图7为本实用新型生物辨识装置的层叠结构的局部放大图。
[0046]【符号说明】
[0047]〔现有技术〕
[0048]1A手指；
[0049]20A指纹感测器；
[0050]〔本实用新型〕
[0051 ]100生物辨识装置；
[0052]10曲面基板；
[0053]10’曲面基板；
[0054]20感应电极层；
[0055]30绝缘层；
[0056]40走线层；
[0057]50保护层；
[0058]60定位部；
[0059]90指纹；
[0060]2011~20mn电极；
[0061]4011~40mn选择开关；
[0062]Dl第一方向；
[0063]D2第二方向。
【具体实施方式】
[0064]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0065]有关本实用新型的技术内容及详细说明，配合图式说明如下:
[0066]请参阅图2A与图3A分别为本实用新型曲面基板第一实施例与第二实施例的立体图。图2A与图3A表现该基板(substrate)为可弯曲(curved)或可烧式(flexible)的板体结构。该基板经弯曲后所形成一曲面，并且沿该曲面的径向方向(radial direct 1n)定义为一第一方向Dl，沿该曲面的轴向方向(axial direct1n)定义为一第二方向D2。其中该曲面基板10为弧面基板，但不以此为限制。依据本实用新型的一实施方式，该曲面基板10沿着一个维度(第一方向Dl或是第二方向D2)的曲率半径大于0.5公分。
[0067]进一步参阅图2B与图3B分别为本实用新型具曲面基板的生物辨识装置第一实施例与第二实施例的使用状态图。本实用新型以指纹特征为辨识依据的具曲面基板的生物辨识装置100，因此，使用者通过将手指按压在该生物辨识装置100上进行指纹辨识，以达到使用者的身份辨识。图2B与图3B两种不同的实施例分别实现:在图2B中，使用者手指按压在该生物辨识装置100上的指向为该第一方向Dl，亦即该径向方向；以及在图3B中，使用者手指按压在该生物辨识装置100上的指向为该第二方向D2，亦即该轴向方向。
[0068]值得一提，对图2B该第一实施例而言，该曲面基板的弯曲程度，可配合(fit)手指指面弧度设计，使得手指完全地贴附在该曲面基板上。再者，由于手指按压在该生物辨识装置100上的指向为径向方向，因此，该弯曲表面的一侧能够阻挡手指，以达到手指定位在该生物辨识装置100上，进行按压辨识操作。
[0069]对图3B该第二实施例而言，该曲面基板的弯曲程度，可配合手指指围设计，使得手指充分地包覆在该曲面基板上。再者，由于手指按压在该生物辨识装置100上的指向为轴向方向，因此，该生物辨识装置100更包含一定位部60，以达到手指定位在该生物辨识装置100上，进行按压辨识操作。配合参阅图3C与图3D分别为本实用新型生物辨识装置100的定位部60第一实施例与第二实施例的示意图。具体而言，对图3C该第一实施例而言，该定位部60为一挡块结构，因此，当使用者手指沿轴向方向延伸而抵触该挡块结构时，则表示手指已定位在合适(理想)的侦测区域。对图3D该第二实施例而言，该定位部60为一凸块结构，因此，当使用者手指沿轴向方向延伸而抵触该凸块结构时，则表示手指已定位在合适(理想)的侦测区域。值得一提，该定位部60可由该基板一体成型设计，或额外加工制成。然而，上述该些定位部60的实施态样仅为说明实现定位侦测之用，而非对本实用新型加以限制。是以，能够达成定位侦测目的的定位部60变化的实施例，皆应包括于本实用新型的范畴中。至于该生物辨识装置100的结构说明，将于后文有详细的阐述。
[0070]请参阅图4A与图4B分别为本实用新型曲面基板第三实施例的立体图与本实用新型具曲面基板的生物辨识装置第三实施例的使用状态图。在本实施例中，该基板10可经过曲面定型模化处理为球面基板，更具体而言，该球面基板可为圆形曲面基板或椭圆形曲面基板，不以此为限制，仅在于表现使用者手指可按压在弯曲的曲面上，使得手指指面贴合在该曲面基板10上，能够增加有效的侦测范围，以提高指纹辨识准确度。
[0071]请参阅图5A至图5C分别为本实用新型生物辨识装置的层叠结构第一实施例至第三实施例的示意图。该些图示是以表现使用者手指按压在该生物辨识装置100上的指向为该轴向方向的前视图。图5A该生物辨识装置100的层叠结构由上而下包含一曲面基板10、一感应电极层20、一绝缘层30、一走线层40以及一保护层50。在本实施例中，该曲面基板10为高分子薄膜(polymer thin film)基板或超薄软性玻璃基板。更进一步，该高分子薄膜可为聚亚酰胺(polyimide, PI)高分子薄膜。该超薄软性玻璃基板的厚度小于200μηι。值得一提，该绝缘层30提供该感应电极层20与该走线层40之间的电气绝缘之用。此外，该保护层50提供抗氧化、防潮的保护作用。
[0072]图5Β该生物辨识装置100层叠结构由上而下包含该保护层50、该感应电极层20、该绝缘层30、该走线层40以及该曲面基板10。图5Β该第二实施例与图5Α该第一实施例最大的差异在于该保护层50与该曲面基板10为互换配置。由于指纹特征受限于指纹90纹峰与纹谷距离较短，存在着不容易感测的难度，因此，在本实施例中，尽管该保护层50与该曲面基板10为互换配置，然而，该感应电极层20仍配置于该层叠结构的第二层(由上而下)位置，使得该感应电极层20尽可能地缩短与手指接触面的距离，使得该感应电极层20上的电极(配合参见图6)能够提高感测精确度。值得一提，本实用新型该生物辨识装置100配合发明人先前新型的自电容感测电路(中国台湾专利公告号TW 1473001 )，可在手指接触面与感应电极层20之间101M以上间距状态下，提供准确地指纹影像感测。
[0073]图5C该生物辨识装置100的层叠结构由上而下包含该保护层50、该感应电极层20、该绝缘层30、该走线层40、该绝缘层30以及该曲面基板10’。本实施例中，该曲面基板10’为金属基板。更进一步，该金属为不锈钢(stainless steel )、招(aluminum)、铜(copper)、钛(titanium)、妈(tungsten)、银、锡、铁或前述的合金或液态合金(liquid alloy)。也因为该曲面基板10’为金属基板，因此，该曲面基板10’与该走线层40之间设置该绝缘层30以提供电气绝缘之用。再者，该金属曲面基板10’同时兼具高频电磁波的屏蔽功能。
[0074]配合参阅图6为本新型生物辨识装置的层叠结构之立体分解图。图6是对应图5A该生物辨识装置100的层叠结构实施例。如上所述，该生物辨识装置100之层叠结构由上而下系包含该曲面基板10、该感应电极层20、该绝缘层30、该走线层40以及该保护层50。在本实施例中，该些电极2011?20mn设置于该感应电极层20上，并且每一该电极2011?20mn为矩形为一实施态样，然而，并不以此为限制。在其他实施态样中，该些电极2011?20mn可依电路设计的需求，设计为其他几何图形的形状，例如圆形、正方形、菱形、三角形或多边形。
[0075]在本实施例中，该走线层40设置有多个选择开关4011?40mn。其中，每一该选择开关为一薄膜电晶体(thin film transistor circuit, TFT)开关或一场效电晶体(fieldeffect transistor circuit, FET)开关。值得一提，虽然图式该些选择开关4011?40mn通过走线对应电气交连到该感应电极层20的至少一电极2011?20mn，例如，该选择开关4011对应电气交连至该电极2011，该选择开关40mn对应电气交连至该电极20mn，然而，并不以此为限制。在其他实施态样中，任一选择开关4011?40mn可通过走线对应电气交连到该感应电极层20的多个电极2011?20mn。借此，利用该些选择开关4011?40mn可简化走线的设计与配置，进而改善电磁干扰。在其他实施态样中，该些选择开关4011?40mn可布置于该曲面基板10上，同样地，可通过走线对应电气交连到该感应电极层20的该些电极2011?20mn。
[0076]在本实施例中，该些选择开关依序地或动态地选定至少一个电极为一个或一个以上的感应电极组以遂行指纹的侦测。其详细运作方法请参考发明人先前的相关新型说明书记载，不另赘述。前开相关专利案号如下列:申请号103128567，新型案号M491216及M493114。
[0077]参阅图7为本新型生物辨识装置的层叠结构的局部放大图。根据图7，可以明显地看出，当使用者手指按压在该生物辨识装置100上时，手指指纹90直接接触该曲面基板10，并且通过对指纹90纹峰与纹谷不同电荷聚集而产生的不同电荷量(或电容量)，达到指纹辨识的目的。
[0078]此外，本实用新型该具曲面基板的生物辨识装置100更具体说明如下。一实施例先将相关电极、薄膜电晶体开关电路及走线等制作于软性平面基板上，再作曲面定型模化处理使成为内凹的弧形或内凹的球面形。其中，定型模化处理可利用加热固化、辐射照射固化、紫外线照射固化等方法实现。此外，亦可利用多层(两层以上)的基板构造，借局部蚀刻薄化或弱化而弯曲塑型。另一实施例先将相关电极、薄膜电晶体开关电路及走线等制作于软性平面基板上，再粘贴于具特定曲面的固化外框机构上使形成幅合人体工学的侦测曲面。
[0079]再者，本实用新型该生物辨识装置100更包含至少一自电容感测控制电路，其中，该至少一自电容感测控制电路的较佳实施例请参考发明人先前的新型专利，其专利公告号为TW 1473001。其中，该至少一自电容感测控制电路布置于一集成电路内。该集成电路可直接粘结或压焊于该曲面基板10上;或者，该集成电路粘结或压焊于一软性电路板上，该软性电路板的一端连接至该曲面基板10。
[0080]综上所述，本实用新型具有以下的特征与优点:
[0081]1、本实用新型的该生物辨识装置100为直接设置于薄膜基板上的层叠结构，以提供手指按压的指纹辨识功能，无须封装制程的导入，如此可减少成本，并且简化制程；
[0082]2、有别于现有平面结构的指纹辨识装置仅能提供水平面的手指动作侦测，本实用新型该生物辨识装置100为曲面结构，能够增加有效的侦测面积并减少指纹的变形，以撷取更多且正确的指纹侦测数据，进而提高指纹辨识准确度；
[0083]3、平面层叠制成后，再经过曲面定型模化处理，可提供轴向与径向的指纹辨识操作，以增加使用的便利性与适应性；
[0084]4、利用该定位部60，可为挡块结构或凸块结构，提供手指定位于侦测区域，进而提高指纹辨识的正确性与准确度;及
[0085]5、通过该些选择开关4011?40mn，可简化走线的设计与配置，进而改善电磁干扰。
[0086]以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1.一种具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，包含: 一曲面基板； 一感应电极层，布置于该曲面基板的一侧，该感应电极层包含多个电极;及 多个选择开关，依序地或动态地选定至少一个电极为一个或一个以上的感应电极组。2.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该曲面基板为弧面基板或球面基板。3.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该曲面基板为高分子薄膜基板、金属基板或软性玻璃基板。4.如权利要求3所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该高分子薄膜为聚亚酰胺高分子薄膜。5.如权利要求3所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该金属基板的材质为不锈钢、招、铜、钛、铁、妈、银或锡。6.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含一走线层，位于该感应电极层背向该曲面基板的一侧，该走线层包含多条走线，每一走线对应电气交连到该感应电极层的至少一电极。7.如权利要求6所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含一绝缘层，布置于该感应电极层与该走线层之间。8.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含一走线层，位于该感应电极层面向该曲面基板的一侧，该走线层包含多条走线，每一走线对应电气交连到该感应电极层的至少一电极。9.如权利要求8所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含一绝缘层，布置于该感应电极层与该走线层之间。10.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，每一该选择开关为一薄膜电晶体开关或一场效电晶体开关。11.如权利要求10所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该多个选择开关布置于该曲面基板上。12.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含一保护层，位于该感应电极层背向该曲面基板的一侧。13.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含一定位部。14.如权利要求13所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该定位部为一挡块结构或一凸块结构。15.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，还包含至少一自电容感测控制电路。16.如权利要求15所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该至少一自电容感测控制电路布置于一集成电路内。17.如权利要求16所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该集成电路粘结或压焊于该曲面基板上。18.如权利要求16所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该集成电路粘结或压焊于一软性电路板上，该软性电路板的一端连接至该曲面基板。19.如权利要求1所述的具曲面基板的生物辨识装置，其特征在于，该曲面基板沿着一个维度的曲率半径大于0.5公分。
【文档编号】G06K9/00GK205507798SQ201620113220
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】李祥宇, 金上, 林丙村
【申请人】速博思股份有限公司