AT413897B - Vorrichtung zum erfassen eines fingerabdruckes - Google Patents

Description

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AT 413 897 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdruckes mit einer lichtdurchlässigen, eine Fingerauflage bildenden Decklage, auf deren der Fingerauflage abgewandten Seite eine an eine Auswerteschaltung angeschlossene Lage lichtempfindlicher Elemente in einer Matrixanordnung und lichtemittierende Elemente vorgesehen sind. 5

Um einen Fingerabdruck digital erfassen zu können, ohne den Fingerabdruck zunächst optisch durch ein Linsensystem abzubilden, ist es bekannt (WO 97/036544 A1), lichtempfindliche Elemente, vorzugsweise Photodioden oder Phototransistoren, in Dünnschichttechnik auf einem durchsichtigen Träger aus Glas oder Quarz anzuordnen und mit einer lichtemittierenden Lage io beispielsweise aus Elektrolumineszenzdioden abzudecken. Da die lichtempfindlichen Elemente in einer Matrix reihenweise angeordnet und die Elementreihen voneinander durch lichtdurchlässige Zwischenräume voneinander getrennt sind, kann von der lichtemittierenden Lage Licht durch die lichtdurchlässigen Zwischenräume und den durchsichtigen Träger auf den Finger geworfen werden, der zum Erfassen seines Fingerabdruckes an den als Fingerauflage dienen-15 den Träger angelegt wird. Das an den Leisten und Vertiefungen der Haut unterschiedlich reflektierte Licht wird von den lichtempfindlichen Elementen erfaßt, deren von der Stärke des reflektierten Lichtes abhängigen elektrischen Signale elementenweise in eine Auswerteschaltung zum Erstellen eines digitalen Abbildes eines Fingerabdruckes übertragen werden. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdruckes ist vor allem der durch den 20 Einsatz von lichtempfindlichen Elementen auf der Basis anorganischer Halbleiter bedingte Konstruktionsaufwand, wozu noch kommt, daß die Beleuchtung des zu erfassenden Fingerabdruckes nur durch vergleichsweise schmale Zwischenräume zwischen den lichtempfindlichen Elementen vorgenommen werden kann. 25 Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdruckes der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß mit einfachen konstruktiven Mitteln ein digitales Abbild eines Fingerabdruckes erhalten werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß auf der der Fingerauflage gegenüberlie-30 genden Seite der Decklage eine photoaktive Schicht auf der Basis organischer Halbleiter zwischen zwei Elektrodenschichten aus einander kreuzenden Leiterbahnen angeordnet ist, von denen die Leiterbahnen zwischen der photoaktiven Schicht und der Decklage lichtdurchlässig ausgebildet sind, und daß die photoaktive Schicht die lichtempfindlichen und die lichtemittierenden Elemente im Kreuzungsbereich der Leiterbahnen der beiden Elektrodenschichten bildet. 35

Aufgrund des Einsatzes einer photoaktiven Schicht auf der Basis organischer Halbleiter ergeben sich vergleichsweise einfache Konstruktionsbedingungen, die einerseits auf der Löslichkeit der organischen Halbleiterwerkstoffe in herkömmlichen Lösungsmitteln und anderseits auf einer im Vergleich zu anorganischen Halbleitern geringen Beweglichkeit der Ladungsträger beruhen, 40 so daß es keiner besonderen Maßnahmen bedarf, um einzelne lichtempfindliche Bereiche voneinander abzugrenzen. Diese lichtempfindlichen Bereiche werden durch die einander kreuzenden Leiterbahnen der beidseits an der photoaktiven Schicht anliegenden Elektrodenschichten bestimmt, weil der Ladungstransport im wesentlichen auf den Kreuzungsbereich der Leiterbahnen beschränkt ist und der Einfluß einer Ladungsbewegung zwischen benachbarten Kreu-45 zungsbereichen der Leiterbahnen innerhalb der photoaktiven Schicht im allgemeinen vernachlässigt werden kann. Dazu kommt, daß solche photoaktiven Schichten bei einem entsprechenden Aufbau durch ein Anlegen einer Anregungsspannung auch Licht emittieren, so daß es keiner gesonderten lichtemittierenden Lage bedarf. Es können ja ausgewählte Bereiche der photoaktiven Schicht über die zugehörigen Leiterbahnen der beiden Elektrodenschichten zur so Lichtemission mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Um dieses Licht für die Beleuchtung und Erfassung des Fingerabdruckes verwenden zu können, ist die Elektrodenschicht zwischen der photoaktiven Schicht und der Decklage lichtdurchlässig auszubilden.

Die Forderungen einerseits nach einer hohen Lichtempfindlichkeit und anderseits nach einer 55 guten Lichtausbeute bei geringer Anregungsenergie verlangen hinsichtlich des Aufbaus der 3

AT 413 897 B photoaktiven Schicht im allgemeinen unterschiedliche Maßnahmen. Aus diesem Grunde kann die photoaktive Schicht im Bereich der lichtemittierenden Elemente einen gegenüber den Bereichen der lichtempfindlichen Elemente unterschiedlichen Aufbau aufweisen. Dieser unterschiedliche Aufbau bringt wegen der Löslichkeit organischer Halbleiter in herkömmlichen Lösungsmit-s teln keine Schwierigkeiten mit sich, zumal die Lösungen punktweise nebeneinander aufgebracht werden können. Dies bedeutet beispielsweise, daß für die lichtempfindlichen Bereiche der photoaktiven Schicht zwei molekulare Komponenten, nämlich eine konjugierte Polymerkomponente als Elektronendonator und eine Fullerenkomponente als Elektronenakzeptor, eingesetzt werden können, während für die lichtemittierenden Elemente lediglich ein konjugier-io tes Polymer Verwendung findet. Durch das Fehlen eines Elektronenakzeptors kann beim Anlegen einer elektrischen Spannung an diese Polymerbereiche Licht emittiert werden, das zur Beleuchtung des zu erfassenden Fingerabdruckes dient und nach einer diffusen Reflexion von den lichtempfindlichen Bereichen der photoaktiven Schicht erfaßt und ausgewertet werden kann. 15

Durch die Vorgabe bestimmter lichtemittierender Bereiche der photoaktiven Schicht ist es zweckmäßig, die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente in Abhängigkeit von der örtlichen Lage der jeweils angesteuerten lichtemittierenden Elemente in die Auswerteschaltung auszulesen, so daß der gesamte Fingerabdruck aus nacheinander beleuchteten Abschnitten 20 bereichsweise erfaßt und aus den erfaßten Einzelbereichen zusammengesetzt wird, was die zur Verfügung zu stellende Anregungsenergie für die lichtemittierenden Elemente begrenzt, die ja in einer beliebigen Reihenfolge nacheinander angesteuert werden können.

Das Auslesen der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente kann nicht nur in örtlicher 25 Abhängigkeit von den lichtemittierenden Elementen, sondern auch in zeitlicher Abhängigkeit von der Ansteuerung der lichtemittierenden Elemente vorgenommen werden. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, daß das am Fingerabdruck reflektierte Licht ausgewertet wird und das emittierte Licht vor seiner Reflexion am Fingerabdruck keinen Einfluß auf die Auswertung hat. Es werden ja durch eine solche zeitliche Abhängigkeit Ladungsbewegungen 30 zwischen lichtemittierenden und lichtempfindlichen Elementen ausgeschlossen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdruckes in einem 35 schematischen Querschnitt,

Fig. 2 die Vorrichtung nach der Fig. 1 in einer schematischen, zum Teil aufgerissenen Draufsicht und

Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Ansteuerung und Auswertung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdruckes. 40

Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, weist die dargestellte Vorrichtung zum Erfassen eines in der Fig. 1 strichpunktiert angedeuteten Fingerabdruckes 1 eine photoaktive Schicht 2 auf, an der zwei Elektrodenschichten 3, 4 aus einander kreuzenden Leiterbahnen 5, 6 anliegen. Die photoaktive Schicht 2 ist auf der Basis organischer Halbleiter aufgebaut, deren 45 Ladungsbeweglichkeit parallel zur Schichtfläche vergleichsweise klein ist, so daß sich im Kreuzungsbereich der Leiterbahnen 5, 6 voneinander im wesentlichen getrennte photoaktive Elemente ergeben. Um einerseits den Fingerabdruck 1 durch eine lichtdurchlässige, eine Fingerauflage bildende Decklage 7 beleuchten und anderseits das diffus am Fingerabdruck 1 reflektierte Licht zur Abbildung des Fingerabdruckes erfassen zu können, werden einzelne durch den so Kreuzungsbereich bestimmte Leiterbahnen 5, 6 örtlich vorgegebene Bereiche der photoaktiven Schicht 2 als lichtemittierende Elemente 8 und die übrigen Bereich als lichtempfindliche Elemente 9 verwendet. Obwohl es grundsätzlich möglich ist, einen Aufbau der photoaktiven Schicht 2 so zu wählen, daß die einzelnen Elemente im Kreuzungsbereich der Leiterbahnen 5, 6 in Abhängigkeit von der Ansteuerung entweder als lichtemittierende Elemente 8 oder als 55 lichtempfindliche Elemente 9 dienen können, kann durch einen unterschiedlichen Aufbau der

Claims (4)

1. 4 AT 413 897 B photoaktiven Schicht 2 für die lichtemittierenden und die lichtempfindlichen Elemente 8, 9 die Lichtausbeute und die Lichtempfindlichkeit gesteigert werden. Zu diesem Zweck besteht die photoaktive Schicht 2 im örtlichen Bereich der lichtemittierenden Elemente 8 vorzugsweise nur aus einem konjugierten Polymer, während sich die photoaktive Schicht im übrigen Bereich aus 5 zwei molekularen organischen Komponenten, nämlich einer konjugierten Polymerkomponente als Elektronendonator und einer Fullerenkomponente als Elektronenakzeptor, zusammensetzt. In den Fig. 1 und 2 sind diese unterschiedlichen Bereiche der aktiven Schicht 2 angedeutet. Mit dem unterschiedlichen Aufbau der lichtemittierenden Elemente 8 und der lichtempfindlichen io Elemente 9 sind diese Elemente auch unterschiedlich anzusteuern. Während die lichtempfindlichen Elemente 9 gemäß der Fig. 3 über die Leiterbahnen 5, 6 an eine Auswerteschaltung 10 angeschlossen sind, werden die lichtemittierenden Elemente 8 über eine Steuereinrichtung 11 angesteuert, die mit den einander im Bereich der lichtemittierenden Elemente 8 kreuzenden Leiterbahnen 5, 6 verbunden ist. Wegen des für die Beleuchtung des Fingerabdruckes und die 15 Erfassung des reflektierten Lichtes notwendigen Lichtdurchtrittes durch die Elektrodenschicht 3 sind die Leiterbahnen 5 dieser Elektrodenschicht 3 lichtdurchlässig auszubilden. Um die durch rillenförmige Vertiefungen voneinander getrennten Hautleisten eines Fingerabdruckes 1 zu erfassen, werden zunächst die lichtemittierenden Elemente 8 der photoaktiven 20 Schicht 2 vorzugsweise in einer zeitlichen Abfolge nacheinander angesteuert, um das am Fingerabdruck 1 des an der Decklage 7 anliegenden Fingers diffus reflektierte Licht über lichtempfindliche Elemente 9 zu erfassen. Diese lichtempfindlichen Elemente 9 werden in Abhängigkeit von der örtlichen Lage der lichtemittierenden Elemente 8 innerhalb der Elementenmatrix ausgewählt, um die von der Lichtstärke des reflektierten Lichtes abhängigen Ausgangssignale der 25 lichtempfindlichen Elemente 9 über die zugehörigen Leiterbahnen 5, 6 in die Auswerteschaltung 10 auszulesen. Der Fingerabdruck wird somit bereichsweise erfaßt und die jeweils für sich erfaßten Bereiche zum vollständigen Abbild des Fingerabdruckes zusammengesetzt. Um Störeinflüsse zwischen benachbarten Elementen 8, 9 der photoaktiven Schicht zu vermeiden, können die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente 9 in zeitlicher Abhängigkeit von der 30 Ansteuerung der lichtemittierenden Elemente 8 in die Auswerteschaltung ausgelesen werden, so daß über die lichtempfindlichen Elemente 9 lediglich das reflektierte Licht erfaßt wird. Patentansprüche: 35 1. Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdruckes mit einer lichtdurchlässigen, eine Fingerauflage bildenden Decklage, auf deren der Fingerauflage abgewandten Seite eine an eine Auswerteschaltung angeschlossene Lage lichtempfindlicher Elemente in einer Matrixanordnung und lichtemittierende Elemente vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß 40 auf der der Fingerauflage gegenüberliegenden Seite der Decklage (7) eine photoaktive Schicht (2) auf der Basis organischer Halbleiter zwischen zwei Elektrodenschichten (3, 4) aus einander kreuzenden Leiterbahnen (5, 6) angeordnet ist, von denen die Leiterbahnen (5) zwischen der photoaktiven Schicht (2) und der Decklage (7) lichtdurchlässig ausgebildet sind, und daß die photoaktive Schicht (2) die lichtempfindlichen und die lichtemittieren- 45 den Elemente (8, 9) im Kreuzungsbereich der Leiterbahnen (5, 6) der beiden Elektroden schichten (3, 4) bildet.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoaktive Schicht (2) im Bereich der lichtemittierenden Elemente (8) einen gegenüber den Bereichen der lichtemp- 50 findlichen Elemente (9) unterschiedlichen Aufbau aufweist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente (9) in Abhängigkeit von der örtlichen Lage der jeweils angesteuerten lichtemittierenden Elemente (8) in die Auswerteschaltung (10) auslesbar sind. 55 5 AT 413 897 B
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente (9) in zeitlicher Abhängigkeit von der Ansteuerung der lichtemittierenden Elemente (8) in die Auswerteschaltung (10) auslesbar sind. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55