BRPI0913096A2 - leitor de impressão digital, cartão e método para sua operação - Google Patents

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Abstract

LEITOR DE IMPRESSÃO DIGITAL, CARTÃO E MÉTODO PARA SUA OPERAÇÃO. A presente invenção refere-se a um leitor (8) de impressão digital que compreende um sensor (12) de impressão digital adaptado para emitir as informações com relação a uma impressão digital de um dedo que contrata uma superfície do sensor, e um elemento rígido (10) que compreende uma indentação/cavidade ou orifício passante, o sensor sendo posicionado na indentação/cavidade/orifício (26) passante de modo que a superfície sensível seja exposta aos circundantes. O elemento rígido evitará que o leitor se quebre. Além disso, o elemento rígido tem uma ou mais partes de superfície eletricamente condutiva posicionadas de forma adjacentes à superfície sensível do sensor e sendo adaptadas para serem contratadas por um dedo que também contata o sensor, de modo que o elemento rígido forma parte do leitor.

Description

x 1/10 Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LEITOR DE IMPRESSÃO DIGITAL, CARTÃO E MÉTODO PARA SUA OPERAÇÃO".
; A presente invenção refere-se a um leitor de impressão digital e, em particular, a um leitor de impressão digital mais reforçado que é útil, por - 5 exemplo, em cartões de crédito e outros tipos de elementos que são flexíveis até certo ponto.
Os leitores de impressão digital podem ser vistos, por exemplo, em WOS99/41696 e WO2005/124659.
Em geral, os leitores de impressão digital têm como base uma tecnologia que não é flexível, o que causa um problema quando fornecida em elementos flexíveis.
Em um primeiro aspecto, a invenção refere-se a um leitor de im- pressão digital que compreende: - um sensor de impressão digital adaptado para emitir as infor- —mações que se relacionam a uma impressão digital de um dedo que contata uma superfície sensível do sensor; - um elemento rígido que compreende uma indentação/cavidade ou orifício passante.
o sensor sendo posicionado na indentação/cavidade/orifício pas- santede modo que a superfície sensível é exposta a circundantes.
No presente contexto, um leitor de impressão digital é para ser interpretado de forma geral como um elemento adaptado para determinar as informações que se relacionam a uma impressão digital de um dedo.
Um sensor de impressão digital é um elemento adaptado para detectar pelo menos parte de uma impressão digital e em geral faz isso com a utilização de uma superfície de detecção ou sensível. Um sensor de im- pressão digital pode ser adaptado para determinar a impressão digital inteira (parte relevante) em uma medição, ou seja, tem uma superfície sensível de um tamanho suficiente para que a parte relevante do dedo contate ela ao mesmo tempo ou pode ser adaptado para ter o dedo passando pelo sensor de modo a detectar as partes da impressão digital de forma sequêncial.
A emissão de informações do sensor pode ser qualquer tipo de i 2/10 informações que podem ser derivadas sobre a impressão digital. Estas po- dem ser informações 2D que descrevem as posições/formatos de sulcos ou É vales da impressão digital ou dados mais complexos e/ou mais compactos. Isto se diferencia de maneira ampla de sensor para sensor.
EB No presente contexto, um elemento rígido é um elemento que fornece/sustenta o sensor com rigidez suficiente para não flexionar demais quando exposto a uma força predeterminada. Naturalmente, esta caracterís- tica irá se diferenciar de aplicação para aplicação, dependendo do quão re- forçado o sensor precisa ser, mas para a utilização, por exemplo, em cartão de crédito, uma rigidez preferencial é de 100 N/mm? ou mais, tal como 150 N/mm?, de preferência 200 N/mm? ou mais, tal como 250 N/mm?, de prefe- rência 300 N/mm? ou mais, tal como 350 N/mm?, de preferência 400 N/mm? ou mais.
Em uma modalidade preferencial, o elemento rígido compreende uma camada de um polímero, um metal, fibra de vidro/epóxi, tal como um PCB, que define a rigidez geral do elemento rígido e que tem uma espessura de 0,2mm ou mais, tal como 0,4mm ou mais, 0,9mm ou mais, Imm ou mais.
De preferência, a indentação/cavidade ou orifício passante tem uma extensão ao longo de uma superfície externa principal do elemento rígi- do para que o sensor seja posicionado aí com a superfície sensível oposta ao elemento rígido.
Em uma primeira modalidade: - o elemento rígido compreende um ou mais dos primeiros con- dutores elétricos; - o sensor compreende um ou mais dos segundos condutores elétricos adaptados para transportar as informações de saída, cada um dos segundos condutores sendo conectado a um primeiro condutor.
Nesta modalidade, o elemento rígido pode ser um PCB, onde os primeiros condutores elétricos são formados nas camadas condutivas do PCB.
Em uma modalidade, tal como a primeira modalidade, o elemen- to rígido adicionalmente compreende um ou mais partes de superfície eletri-
: 3/10 camente condutiva posicionadas de forma adjacente à superfície sensível do sensor e sendo adaptadas para serem contatadas por um dedo que também : contata o sensor. Estas partes de superfície condutiva podem alternativa ou adicionalmente ser posicionadas adjacentes a um borda externa da indenta- - 5 çâo/cavidade/orifício passante.
Neste contexto, “de forma adjacente” significará que o dedo con- tatará tanto a(s) parte(s) de superfície eletricamente condutiva quanto a par- te de superfície sensível do sensor ao mesmo tempo. Assim, normalmente, a parte de superfície sensível e a(s) parte(s) de superfície eletricamente con- dutiva não terão mais que 5 mm, tal como 3 mm, de preferência não mais que 2 ou 1 mm para cada uma.
Naquela modalidade, é preferencial que o leitor adicionalmente compreenda meios para fornecer um sinal à(s) parte(s) de superfície condu- tiva onde o sensor é adaptado para fornecer as informações de saída com base no sinal fornecido à(s) parte(s) de superfície.
De preferência, a conhecida Medição Capacitiva Ativa ("Active Capacitive Measurement") é utilizada, em que um sinal de RF é inserido no dedo através da(s) superfície(s) condutiva(s) e os elementos sensíveis do sensor detectarão o sinal, como antenas, como a força do sinal depende da capacitância/conexão resistiva, da distância entre a pele e o pixel.
Também, o posicionamento do sensor e das superfície(s) condu- tiva(s) em uma posição fixa em relação um ao outro irá aprimorar a detecção e a estrutura da montagem.
Naquela ou em outra modalidade, o leitor compreende adicio- —nalmente um elemento de processamento que compreende as informações de identidade, o elemento de processamento sendo adaptado para: - receber as informações de saída do sensor; - comparar as informações recebidas com as informações de i- dentidade; e - determinar uma correspondência entre as informações recebi- das e as informações de identidade.
Neste contexto, a “correspondência” se relacionará ao tipo real
É 4/10 de informações. O que é importante é que, a partir das informações pode-se determinar se a impressão digital detectada/sentida corresponde àquela in- : formação que se relaciona a qual foi armazenada. Assim, a identidade de uma pessoa pode ser determinada com - 5 base nas informações de impressão digital determinada e nas informações de identidade predeterminadas, que pode ser armazenada em ou em con- junto com o sensor. Com relação a isso, a identificação positiva da pessoa ou a cor- respondência de informações pode levar à execução de um aplicativo que só está disponível mediante a identificação positiva. Este aplicativo pode se relacionar à transmissão de dados como parte de uma transação monetária ou abertura de uma porta/acesso a uma área. Qualquer aplicativo hoje con- trolado por smart cards ou símbolos de identificação pode ser inicializado desta maneira.
Um aspecto particularmente interessante se relaciona a um ta- manho de cartão de crédito que compreende um sensor de impressão digital de acordo com o primeiro aspecto da invenção.
Um tamanho de cartão de crédito é um cartão que tem uma di- mensão mais longa de 15 cm ou menos e uma espessura de 3 mm ou me- nos. De fato, um tamanho como este de cartões de crédito padrão é prefe- rencial. Uma definição deste tipo de cartão é o então conhecido cartão de tamanho ID-1.
Tais cartões de crédito precisam ser flexíveis, como é declarado no padrão ISO/IEC 10373-1, o cartão, submetido a uma carga de teste, pre- cisater uma deformação entre 35 e 13 mm e precisa retornar a não mais que 1,5mm a partir da sua condição plana dentro de um minuto, depois que a carga for removida.
Esta flexibilidade exigida causa um problema ao sensor. Assim, é preferencial que o sensor seja enriquecido, ou os circundantes do sensor sejam enrijecidos pelo elemento rígido. Além disso, é desejado manter uma flexibilidade/rigidez geral exigida do cartão, de modo que a extensão do ele- mento rígido, ao longo do lado mais comprido de um cartão retangular, não é
É 5/10 mais de 25%, tal como não mais que 20%. Assim, o restante do cartão pode ser permitido flexionar, enquanto os circundantes do sensor são mais rígi- : dos.
Neste aspecto, é preferencial que o cartão adicionalmente com- . 5 preendaum elemento de processamento adaptado para receber as informa- ções de saída do sensor, em que o elemento rígido adicionalmente compre- ende uma ou mais partes de superfície eletricamente condutiva cada uma conectada ao elemento de processamento. Assim, o sinal do sensor pode ser fornecido ao elemento de processamento através do elemento rígido, que pode ser um PCB ao qual o elemento de processamento pode ser co- nectado para também fornecer a este elemento uma determinada rigidez e protegê-lo de flexão excessiva.
Um aspecto final da invenção refere-se a um método de opera- ção do leitor de impressão digital de acordo com o primeiro aspecto ou um —cartãode acordo com o aspecto particularmente interessante, o método que compreende: - um dedo que contata uma superfície sensível do sensor; - o Sensor emissor que corresponde às informações de saída.
Assim, o sensor é sustentado ou enriquecido pelo elemento rígi- dotanto durante a operação quanto durante os períodos inativos, quando o usuário pode manusear o leitor de uma maneira mais casual.
Em uma modalidade, o elemento rígido compreende um ou mais dos primeiros condutores elétricos, o método que compreende conduzir as informações de saída ao(s) primeiro(s) condutor(es) elétrico(s). Assim, o e- lemento rígido é utilizado não apenas para enrijecer, mas também para transportar os sinais para longe do sensor.
Naquela ou em outra modalidade, a etapa de contato compreen- de o dedo que contata de forma adicional uma ou mais partes de superfície eletricamente condutiva do elemento rígido posicionado de forma adjacente ao superfície sensível do sensor. Em seguida, e, em particular, quando a etapa de emissão compreende fornecer um sinal à(s) de superfície condutiva e fornecer as informações de saída com base no sinal fornecido à(s) parte(s)
de superfície, uma melhor leitura da impressão digital pode ser obtida.
Posicionar o sensor em relação ao elemento rígido e utilizar também a superfície do elemento rígido levará a uma montagem mais sim- À ples enquanto facilita uma boa relação entre as posições relativas dos dois . 5 elementos.
Em outra modalidade, o método adicionalmente compreende as etapas de: - comparar as informações de saída com as informações de i- dentidade predeterminadas e - determinar uma correspondência entre as informações recebi- das e as informações de identidade.
Assim, a identidade de uma pessoa ou a disponibilidade da pes- soa para utilizar, por exemplo, o cartão, por exemplo, para transações, aces- so ou similares, pode ser determinada e um elemento de processamento do cartão ou similares pode subsequentemente ser utilizado para controlar as operações adicionais que são permitidas/executadas/iniciadas apenas quando a impressão digital correta foi inserida.
A seguir, as modalidades preferenciais da invenção serão des- critas com referência aos desenhos, em que: - a figura 1 ilustra uma modalidade preferencial vista a partir do topo; - as figuras 2 e 3 ilustram seções transversais de duas modali- dades diferentes; e - a figura 4 ilustra dois métodos de detecção.
Na figura 1, uma modalidade preferencial de um cartão ou leitor 8 que tem um sensor 12 posicionado em ou em uma superfície de um ele- mento rígido/PCB 10 para que um dedo passe pelo sensor 12, para assim emitir as informações com relação à impressão digital do dedo.
Na presente modalidade, o sensor 12 é adaptado para o movi- mento extenso do dedo (estrutura alongada). Alternativamente, um sensor de grande área pode ser utilizado, cujo é adaptado para detectar a impres- são digital sem movimento do dedo.
É 7no O presente sensor 12 é do tipo conhecido de medição capacitiva ativa, que exige um ou mais eletrodos 14 e 16 fornecidos adjacentes a ele de modo que um sinal seja fornecido no dedo enquanto ele passa. Este tipo É de sensor pode ser visto em WOS99/41696. Isto é descrito adicionalmente . 5 abaixo.
Além disso, um processador 24 pode ser fornecido no PCB 10 para receber as informações emitidas do sensor 12 e fornecer ou controlar o(s) sinal(is) fornecidos aos eletrodos 14 e 16.
A transferência de energia/comunicação entre o processador 24 e circundantes, tal como um leitor de cartão ou similares, pode ser controla- da através de eletrodos 18, 20, 22, que são fornecidos ao redor do sensor
12. As posições destes eletrodos, entretanto, podem ser escolhidas livre- mente. Naturalmente, tal transferência de energia ou comunicação também pode, adicional ou alternativamente, ocorrer além dos eletrodos 14 e 16.
Para fornecer o PCB 10 e os elementos fixos a isso em um car- tão 8, eles podem ser laminados basicamente da mesma maneira que os chips, etc. são laminados em smart cards hoje em dia.
Nas figuras 2 e 3, as seções transversais ao longo da linha som- breada na figura 1 são vistas. As duas figuras ilustram as modalidades alter- nativas onde o sensor 12 ou é fornecido em uma cavidade/indentação 26 (vide a figura 2) ou em um orifício passante 26' (vide a figura 3) do PCB 10.
Observa-se que a espessura dos eletrodos 14, 16, 18 e 20 po- dem ser exageradas, mas qualquer posição dos mesmos e qualquer espes- sura dos mesmos podem, a princípio, ser utilizadas. Os eletrodos mais es- —pessos também auxiliam no fornecimento de um elemento rígido 10 que sus- tenta o sensor 12.
De preferência, a superfície de pelo menos o sensor 12 e eletro- dos 14 e 16 são próximas uma da outra e na mesma altura, de modo a ga- rantir que o dedo que passa contatará todas estas superfícies.
Observa-se que o fornecimento do sensor 12 na cavida- de/orifício passante 26/26' fornece inúmeras vantagens. Uma vantagem é que o sensor 12 é protegido pelo PCB 10, que de preferência é relativamen-
te rígido. Este sensor de área maior ou alongada 12 pode quebrar de forma fácil, as como normalmente tem a resistência e fragilidade de vidro, e como : pode ser desejado para fornecer um sensor muito fino 12. Realmente, pode ser desejado compactar o sensor 12 a uma espessura de 100 um, por e- - 5 xemplo, demodo ater a espessura geral a menor possível.
Um sensor 12 fino assim pode exigir apenas uma indentação ou cavidade muito oca no PCB 10, enquanto sensores maiores ou mais espes- sos 12 podem exigir um orifício passante que depende da espessura do PCB 10.
Para fornecer o sensor 12 com a rigidez desejada, o PCB 10 ou PCB pode ser um PBC de camada múltipla, tal como quatro camadas, que tem uma resistência de curvatura de 200 a 1000 N/mm?, tal como entre 460 e 580 N/mm?, que é aquela de um substrato de PBC de epóxil/fibra de viro de 1,6 mm (IPC-TM-650, método de teste 2.4.4).
Naturalmente, esta rigidez pode ser alterada mediante a altera- ção da espessura ou composição do PCB 10.
O sensor 12 pode ser preso ao PCB 10 de qualquer maneira de- sejada. Normalmente, o sensor 12 será conectado eletricamente a um ou mais condutores elétricos (não ilustrados) do PCB 10, e esta conexão pode ser suficiente. Alternativa ou adicionalmente, um adesivo ou solda/soldagem pode ser utilizado.
Normalmente, o PCB 10 terá inúmeros elementos condutores que interconectam os eletrodos 14, 16, 18, 20 e 22 com o processador 24 e o sensor 12. Estes podem ser fornecidos sobre a superfície do PCB 10 e/ou nelaem uma estrutura de múltiplas camadas.
Atualmente, o PCB 10 pode ser utilizado em um cartão de crédi- to de chip 8, através do qual o processador 24 pode ser utilizado para con- trolar tanto os dados do sensor 12, comprar os dados obtidos aos dados ar- mazenados de modo a determinar se a pessoa que contata o cartão é permi- tida para utilizar o cartão, bem como as transações normais/comunicação controladas pelos cartões com chip. Alternativamente, os múltiplos proces- sadores (chips, ASICs, FPGAs ou uma combinação dos mesmos) podem ser utilizados.
Naturalmente, qualquer tipo de comunicação pode ser utilizado, tal como através de eletrodos 18, 20, 22, sem fio (por exemplo, rádio, RF, Í RFID, infravermelho, campos eletromagnéticos) ou através de outros eletro- .- 5 dos Como mencionado acima, o método de medição preferencial é o método de medição capacitiva ativa como é utilizado pelos sensores dos Cartões de Impressão Digital AB da Suécia que oferece diversas vantagens, tais como alta qualidade de imagem de recebimento, elementos de pixel programáveis e 256 valores de escala cinza a partir de todo elemento de pixel. Os sensores contêm pequenas placas de captura, cada uma com seu próprio circuito elétrico embutido no chip. Os sensores utilizam FPC próprio método HSPA ("High Sensitive Pixel Amplifier") que permite que cada ele- mento de pixel no sensor detecte sinal muito fraco, o que melhora a qualida- dedeimagem para todos os tipos de dedos.
A medição de capacitância direta e ativa é ilustrada no topo e fi- nal, respectivamente, da figura 4.
As cargas elétricas extremamente fracas, enviadas através do dedo, são criadas construindo um padrão entre os sulcos ou vales do dedo e as placasdo sensor. Com a utilização destas cargas, o sensor mede o pa- drão de capacitância pela superfície.
Este produto também tem um revestimento protetor, 25 a 30 ve- zes mais espesso que outros fornecedores, que auxilia os sensores a per- manecer a exigência da Classe de Padrão da Comunidade 4 de 15kV para eletricidade estática (ESD), bem como para desgaste.
A capacitância é a capacidade de manter uma carga elétrica. O sensor 12 contém dezenas de milhares de pequenas placas capacitivas, ca- da uma com a o seu próprio circuito elétrico embutido no chip. Quando o dedo é posicionado no sensor, cargas elétricas extremamente fracas são criadas, construindo um padrão entre os vales e sulcos dos dedos e as pla- cas do sensor. Com a utilização destas cargas, o sensor mede o padrão de capacitância pela superfície. Os valores medidos são digitalizados pelo sen-
á 10/10 sor e em seguida enviados ao microprocessador próximo.
A superfície de um sensor capacitivo é um conjunto ordenado de placas, capaz de medir a capacitância entre as placas e o contorno da im- É pressão digital. Isto pode ser feito diretamente mediante a aplicação de uma - 5 carga elétrica à placa.
O método final da figura 4, que é o método preferencial, é cha- mado de método de medição Ativa, algumas vezes chamado de medição capacitiva Reflexiva ou Indutiva e traz diversas vantagens. Com a utilização de lógica programável interna à configuração de sensor capacitivo, é possí- vellere ajustar a recepção do sensor a diferentes tipos de pele e condições. Outro benefício importante é que as comunicações de sinal reforçado entre a superfície da impressão digital e as placas de sensor permitem a introdução de camada de revestimento protetora, forte, até 25 a 30 vezes mais espessa que outros fornecedores, na superfície de sensor. Isto permite que o sensor sustente até e bem acima da exigência de descarga eletrostática de 15kV (ESD), bem como testes de ciclo de desgaste para mais de 1 milhão de to- ques ao sensor.

Claims (12)

' 118 REIVINDICAÇÕES
1. Leitor (8) de impressão digital que compreende: - um sensor (12) de impressão digital adaptado para emitir as in- : formações que se relacionam a uma impressão digital de um dedo que con- - 5 tatauma superfície sensível do sensor (12); caracterizado pelo fato de que compreende: - um elemento rígido (10) que compreende uma indenta- ção/cavidade ou orifício passante, o sensor (12) sendo posicionado na indentação/cavidade/orifício (26) passante de modo que a superfície sensível é exposta à área circun- dante, em que o elemento rígido (10) compreende adicionalmente uma ou mais partes eletricamente condutoras posicionadas de forma adjacente à superfície sensível do sensor (12) e sendo adaptadas para serem contata- dasporum dedo que também contata o sensor (12).
2. Leitor (8), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: - o elemento rígido (10) compreende um ou mais dos primeiros condutores elétricos; - o sensor (12) compreende um ou mais dos segundos conduto- res elétricos adaptados para transportar as informações de saída, cada um dos segundos condutores sendo conectado a um primeiro condutor.
3. Leitor (8), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente os meios para fornecer um sinal à(s) parte(s) de superfície condutiva, onde o sensor (12) é adaptado para fornecer as informações de saída com base no sinal fornecido à(s) parte(s) de superfície.
4. Leitor (8), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o elemento rígido (10) tem uma espessura de 0,2 mm ou mais.
5. Leitor (8), de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um processador (24) que compreende as informações de identidade, o processador (24)
É 2/3 sendo adaptado para: - receber as informações de saída do sensor (12); - comparar as informações recebidas às informações de identi- Ô dade; e - 5 - determinar uma correspondência entre as informações recebi- das e as informações de identidade.
6. Cartão do tamanho de um cartão de crédito caracterizado pelo fato de que compreende um sensor (12) de impressão digital, como definido em qualquer das reivindicações 1 a 5.
7. Cartão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um processador (24) adaptado para receber as informações de saída do sensor (12), em que o elemento rígido (10) adicionalmente compreende uma ou mais partes de superfície eletrica- mente condutiva cada uma conectada ao processador (24).
8. Método para operação do leitor (8) de impressão digital, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, ou um cartão como defi- nido na reivindicação 6 ou 7, o método caracterizado pelo fato de que com- preende: - contatar um dedo em uma superfície sensível do sensor (12); - emitir através do sensor (12) informações de saída correspon- dentes.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento rígido (10) compreende um ou mais dos primeiros condutores elétricos, o método que compreende conduzir as informações de saída ao(s) primeiro condutor(es) elétrico(s).
10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de contato compreende o dedo que contata de for- ma adicional uma ou mais partes de superfície eletricamente condutiva do elemento rígido (10) posicionado de forma adjacente à superfície sensível do sensor(12).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pe- lo fato de que a etapa de emissão compreende fornecer um sinal à(s) par-
te(s) de superfície condutiva e fornecer as informações de saída com base no sinal fornecido à(s) parte(s) de superfície.
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a : 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: - 5 - comparar as informações de saída às informações de identida- de predeterminadas e - determinar uma correspondência entre as informações recebi- das e as informações de identidade.
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BRPI0913096-9A 2008-05-22 2009-05-20 Leitor de impressão digital, cartão e método para sua operação BRPI0913096B1 (pt)

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