专利名称:主动式生物特征感测器及使用其的电子装置的制作方法传统的生物特征感测器(譬如是指纹感测器)感测的方法有几种,例如光学的感测原理,其缺点为无法有效感测干手指及脏污,而且需要一光学照明及成像系统,不仅消耗功率高且体积庞大。另外最常见的就是利用电容量测的半导体芯片,其优点是功耗小且体积小,但缺点为无法感测湿手指。另外有利用压力感测的方式,其特点是必须要提供一容易受压变形的结构,但是手指按压此感测器的力道必须足够。若手指接触此感测器的力道不够或没有按压到此感测器,则无法得到好的感测结果。另外以上技术都无法感测皮下组织, 作为更多生物信息的收集。另外一种方法是利用红外线感测皮下血管的技术,可以解决上述的量测缺点,但是复杂的光学系统使其体积,功耗及价格都不易普及应用。为解决以上所有问题,本发明将提供一主动式生物特征感测器,达到低功耗、体积小,不仅可以检测表面的生物特征,例如指纹,更可能检测皮下的生物特征,例如血管等信肩、O
因此,本发明的一个目的是提供一种低功耗、体积小、并能有效感测表面及皮下的生物特征且不受距离大幅影响的主动式生物特征感测器及使用其的电子装置。为达上述目的,本发明提供一种主动式生物特征感测器包含一第一载体、一固定第一电极、一悬浮第二电极、一支撑结构以及一驱动信号产生器。第一电极设置于第一载体。第二电极设置成面对第一电极。支撑结构隔开第一电极及第二电极,以使第一电极及第二电极形成一容置空间。信号产生器输出一驱动信号至第一电极或第二电极,以使第二电极产生第一振动波。第一振动波受一生物特征干扰而转变成第二振动波。此外,本发明亦提供一种使用前述主动式生物特征感测器的电子装置。通过本发明的上述主动式生物特征感测器,可以达成主动感测的功能,对于按压力道不够的手指的指纹仍能有相当好的感测效果。值得注意的是,由于主动感测的特征,故可以增加一个休眠及唤醒控制模块,使主动检测的第一振动波不用持续发出。或者,亦可增加一个感测功能以感测第一电极与第二电极的电容,以整合主动与被动检测的功能。本发明实施例的主动式生物特征感测器及使用其的电子装置,功耗低,体积小,并且能有效感测表面及皮下的生物特征且不受距离大幅影响。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。在附图中图IA显示依据本发明第一实施例的主动式生物特征感测器的示意图。图IB显示第二电极与间隔层的一种结合方式。图IC显示第二电极与间隔层的另一种结合方式。图ID显示第二载体及第二电极的组合。图2显示第一电极与第二电极的相对运动状态的一种模式。图3显示依据本发明的生物特征感测器的每一感测元架构的一实施例。图4与图5显示依据本发明的生物特征感测器的应用。附图标号 Cl:电容C2:电容F :手指/生物特征FV :纹谷FR :纹峰OP :运算放大器SI :驱动信号S2 :感测信号Wl :第一振动波W2 :第二振动波I :生物特征感测器2 :笔记本电脑3 鼠标光标4:移动电话5 :感测元10 :第一载体20:第一电极22 :显示模块23 :处理模块30 :驱动信号产生器40:第二电极41 :第二中间材料层42 :显示模块43 :处理模块45:第三中间材料层50:支撑结构/间隔层51 :第三中间材料层55 :容置空间60:读取电路70 :第二载体
Wlo图3显示依据本发明的生物特征感测器的每一感测元包含电路架构的一实施例。如图3所不,电容Cl代表第一电极20与第二电极40之间的电容,而电容C2为一参考电容。在本实施例中,读取电路60包含一运算放大器0P,通过运算放大器OP的连接方式,将第一电极20连接于OP的负输入端,而OP的正输入端则电连接至一接地电位或者一固定电压,由于OP的特性,其两输入端视为等电位,因此第一电极20也视为接地电位,因此当输入一驱动信号SI于第二电极40时,两者会因电压差产生的静电力将悬浮的第二电极40吸往第一电极20,因而使得两者间的距离变近,因而使电容值Cl变大。通过OP及参考电容C2的转换,可以在OP的输出端得到一对应的S2信号。因此,如果输入的SI是固定周期变化,则没有受到干扰的感测元其S2输出也将是与SI相同相位的输出,且两者的振幅关系为S2 =S1*C1/C2。如果感测元受干扰,例如手指纹峰接触,则Cl值将受干扰使得输出的S2产生变化。图4与图5显示依据本发明的生物特征感测器的应用。如图4所示,生物特征感测器I可以被应用在笔记本电脑2,例如作为指纹输入装置,或者利用手指移动以控制鼠标光标3的移动及相关的按键功能。如图5所示,生物特征感测器I可以被应用在行动装置,例如电话4,以达到相同于前述的功能,并控制移动电话4的软件及硬件相关操作。其中,作为指向装置的生物特征感测器I利用可以取代传统机械操作装置的方向选取及按压选取,更可以提供左击、右击、双轴卷动、放大、缩小、切换、双击(Double click),以及长按超过一预定时间后进入预设应用程序等功能。当然除了上述笔记本电脑2及移动电话4的应用夕卜,本发明生物特征感测器I更可以被应用在任何需要指纹输入装置或指向性装置的电子装置。因此,本发明更提供一种具有前述生物特征感测器I的电子设备,以控制此电子设备的操作。 因此,本发明的电子装置2/4包含一感测装置(生物特征感测器)I、一显示模块22/42及一处理模块23/43。如图4所示,感测装置I被装设在笔记本电脑2中,处理模块23(可为中央处理器,CPU)再根据具有表面纹路分布的物体(如物体5,在此为手指)在感测装置I上移动所造成多点变形的变化,来控制应用程序(如光标3的移动或人机介面),并控制显示模块22对应显示应用程序的画面(如人机介面的画面)。如图5所示,感测装置I被装设于移动电话4中,并以上述的方式操作移动电话4的显示模块42。更有甚者,在本应用例子,感测装置I可以不只当作光标3移动的控制或屏幕画面的切换等等功能,也可以提供压力感测,甚至当作取代机械式的按钮使用。除此之外,感测装置也可以读取足够的手指纹路信息作为生物辨识使用,甚至手指皮肤以下的其他生物信息以做为医疗或生物辨识使用。因此,本发明更提供一种电子装置,其包含前述的主动式生物特征感测器I、一处理模块23/43以及一显示模块22/42。处理模块23/43电连接至主动式生物特征感测器1,并接收感测信号S2,并处理及判别感测信号S2在至少一特定应用程序的意涵,譬如根据生物特征F在主动式生物特征感测器I上移动所造成多点变形的变化来控制一应用程序。至少一特定应用程序的意涵包含生物特征辨识或鼠标光标移动。显示模块22/42电连接至处理模块23,并显示对应应用程序的一画面。通过本发明的上述主动式生物特征感测器,可以达成主动感测的功能,对于按压力道不够的手指的指纹仍能有相当好的感测效果。值得注意的是,由于主动感测的特征,故可以增加一个休眠及唤醒控制模块,使主动检测的第一振动波不用持续发出。或者,亦可增加一个感测功能以感测第一电极与第二电极的电容,以整合主动与被动检测的功能。在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅方便说明本发明的技术内容,而非将本发明狭义地限制于上述实施例,在不超出本发明的精神及权利要求范围的情况,所做的种种变化实施,皆属于本发明的范围。
本发明公开了一种主动式生物特征感测器,包含一第一载体、一固定第一电极、一悬浮第二电极、一支撑结构以及一驱动信号产生器。第一电极设置于第一载体。第二电极设置成面对第一电极。支撑结构隔开第一电极及第二电极,以使第一电极及第二电极形成一容置空间。驱动信号产生器输出一驱动信号至第一电极或第二电极,以使第二电极产生第一振动波。第一振动波受一生物特征干扰而转变成第二振动波。一种使用前述感测器的电子装置亦一并揭露。本发明实施例的主动式生物特征感测器及使用其的电子装置,功耗低,体积小,并且能有效感测表面及皮下的生物特征且不受距离大幅影响。
主动式生物特征感测器及使用其的电子装置制作方法
- 专利详情
- 全文pdf
- 权力要求
- 说明书
- 法律状态
查看更多专利详情
下载专利文献
下载专利
同类推荐
-
马丁·哈德, 格哈德·森格山下秀人, 饭岛好隆山下秀人, 饭岛好隆山下秀人, 饭岛好隆彭雅莉, 胡飞中西惠, 棚桥一裕
您可能感兴趣的专利
-
崔正忠, 韩芳吴海燕
专利相关信息
-
田福祯