DE10105286A1 - Fingerabdrucksensor - Google Patents

Abstract

Der Fingerabdrucksensor umfasst Sensorelemente zur Bilderfassung, die auf einem Substrat aus einem von einem Halbleitermaterial verschiedenen Material in einem Raster angeordnet sind sowie zur Ansteuerung der Sensorelemente eine Schaltung aus Polymertransistoren und/oder Polymerdioden (T1, T2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fingerabdrucksensor, der insbesondere als Foliensensor realisiert werden kann.

Zur Aufnahme von Fingerabdrücken sind kapazitiv messende Sen­ sorelemente geeignet, die in einem Raster der Größe einer Fingerspitze angeordnet sind. Das einzelne Sensorelement be­ steht im Wesentlichen aus einer kleinen Leiterplatte, die als Platte eines Kondensators gegenüber der Fingerspitze wirkt. Die verschiedenen Kapazitäten können durch Anlegen geeigneter Spannungen und anschließendes Messen der auf den Leitern vor­ handenen Ladungen bestimmt werden. Kapazitiv messende Finger­ abdrucksensoren sind z. B. beschrieben in der Veröffentli­ chung von M. Tartagni und R. Guerrieri: "A 390 dpi Live Fin­ gerprint Imager Based on Feedback Capacitive Sensing Scheme" in 1997 IEEE International Solid-State Circuits Conference, S. 200-201.

In der DE 198 33 211 ist ein Verfahren zur Bestimmung sehr kleiner Kapazitäten beschrieben, das bei einem Fingerabdruck­ sensor verwendet werden kann. In einer rasterförmigen Anord­ nung von Kondensatoren, die aus Paaren elektrischer Leiter­ flächen gebildet werden, wird bei diesem Verfahren eine Auf­ teilung in Gruppen vorgenommen. Die Leiterflächen je einer Gruppe werden durch eine Leseleitung elektrisch leitend mit­ einander verbunden, die Leiterflächen je einer Gruppe werden getrennt voneinander mit je einer Steuerleitung elektrisch leitend verbunden. An jeweils eine Steuerleitung wird während einer vorgegebenen Zeit ein elektrisches Potential derart an­ gelegt, dass eine Potenzialdifferenz zwischen der Steuerlei­ tung und mehreren Leseleitungen auftritt, die die Kondensato­ ren, die aus je mindestens einer mit der Steuerleitung ver­ bundenen Leiterfläche und je mindestens einer mit einer die­ ser Leseleitungen verbundenen Leiterfläche gebildet werden, auflädt. Die Ladung wird über jede Leseleitung gesondert auf je einen Sammelkondensator abgeführt und das an die Steuer­ leitung angelegte Potenzial abgeschaltet. Mittels einer Schaltung wird ein jeweiliges Potenzial, das einen Ladezu­ stand des betreffenden Sammelkondensators gegenüber einem Be­ zugspotential definiert, der betreffenden Leseleitung nieder­ ohmig eingeprägt. Diese letzten Schritte werden so oft wie­ derholt, bis eine vorgegebene Anzahl von Aufladungen stattge­ funden hat oder bis an jedem Sammelkondensator eine Potenzi­ aldifferenz anliegt, die einen vorgegebenen Wert übersteigt. Für jede Leseleitung wird die Ladung oder Potenzialdifferenz des Sammelkondensators bzw. die Anzahl der Aufladungen be­ stimmt.

Ein Verfahren, einen Fingerabdrucksensor mit Polysilizium- Dünnfilm-Transistoren auf Glas- oder Polymerfilmsubstraten herzustellen, ist in der Veröffentlichung von N. D. Young et al. in IEEE Electron Device Letters 18, 19-20 (1997) be­ schrieben. Statt den Fingerabdrucksensor zusammen mit der Auswerte- und Ansteuerschaltung aus elektronischen Bauelemen­ ten auf einem Halbleiterchip auszubilden, kann der Sensor auf einer Kunststofffolie hergestellt werden und mit einer sepa­ raten Auswerteschaltung auf einem Halbleiterchip kombiniert werden.

Bei einer Ausführung mit zwei verschiedenen Substraten sind die Betriebseigenschaften des Sensors schlechter, insbesonde­ re ist der Signal-Rausch-Abstand geringer als bei der Ausfüh­ rung auf einem gemeinsamen Halbleiterchip. Eine Ausführung mit nur einem Halbleiterchip hat aber den Nachteil, dass der Fingerabdrucksensor eine relativ große Halbleiterfläche bean­ sprucht, so dass die Herstellungskosten vergleichsweise hoch sind.

Transistoren aus organischem Kunststoffmaterial sind z. B. beschrieben in dem Artikel von A. Bonnoit und R. Kielbasa: "Evaluation des performances de circuits logiques réalisés à partir de transistors MIS organiques" in L'Onde Électrique 74, 18-24 (1994).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preisgünstig herstellbare Variante eines Foliensensors mit guten Betriebs­ eigenschaften anzugeben.

Diese Aufgabe wird mit dem Fingerabdrucksensor mit den Merk­ malen des Anspruches 1 gelöst. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäße Fingerabdrucksensor umfasst Sensorele­ mente zur Bilderfassung, die auf einem Substrat aus einem von einem Halbleitermaterial verschiedenen Material in einem Ra­ ster angeordnet sind, sowie zur Ansteuerung der Sensorelemen­ te eine Schaltung aus Polymertransistoren und/oder Polymer­ dioden, die wie eingangs erwähnt an sich bekannt sind. Ein Verfahren, wie es in der oben zitierten DE 198 33 211 be­ schrieben ist, kann in dem erfindungsgemäßen Fingerabdruck­ sensor realisiert werden, indem zur Ansteuerung Transistoren oder Dioden aus organischem Kunststoff verwendet werden.

Es folgt eine Beschreibung eines bevorzugten Beispiels des erfindungsgemäßen Fingerabdrucksensors anhand der beigefügten Figur, die ein Schaltungsschema zeigt.

Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einer rasterförmigen An­ ordnung von Sensorelementen, die hier mit den zugehörigen Schaltungssymbolen dargestellt sind. Eine Leiterplatte, die als einzelnes Sensorelement zur Erfassung eines Bildpunktes durch eine kapazitive Messung vorgesehen ist, bildet eine Kondensatorplatte einer Messkapazität C_M. Diese Messkapazität wird über Transistoren als Schalter T1, T2 adressiert. Dafür sind eine jeweilige Spaltenauswahlleitung A und eine jeweili­ ge Zeilenauswahlleitung 1 vorhanden.

Wenn über diese Auswahlleitungen A, 1 ein bestimmtes Sensor­ element, das heißt die entsprechende Messkapazität C_M, ausge­ wählt wird, werden die Transistoren T1, T2, leitend geschal­ tet. Über die Leitung 3 wird das Betriebspotenzial V durchge­ schaltet, so dass die auf der Messkapazität angesammelte La­ dung durch den Transistor T1 auf die Leitung 2 abfließen kann. Die Ladung wird auf den Messkondensator C geleitet und dort vorzugsweise in mehreren Ladezyklen gesammelt. Die ange­ sammelte Ladung besitzt einen ausreichend hohen Wert, um ohne allzu hohen Aufwand messtechnisch erfasst werden zu können. Die in dieser Schaltung in jedem Bildpunkt vorhandenen Tran­ sistoren T1, T2 sind erfindungsgemäß durch Polymertransisto­ ren realisiert.

Der erfindungsgemäße Fingerabdrucksensor kann vorzugsweise als Foliensensor mit einer Kunststofffolie als Substrat aus­ gebildet sein. Die Auswertung des jeweiligen Messergebnisses erfolgt in einer dafür vorgesehenen elektronischen Schaltung, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ebenfalls auf der Folie durch Bauelemente in organischem Kunststoff ausge­ bildet sein kann.

Claims (3)

1. Fingerabdrucksensor, bei dem Sensorelemente zur Bilder­ fassung auf einem Substrat aus einem von einem Halbleiterma­ terial verschiedenen Material in einem Raster angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung der Sensorelemente Polymertransistoren und/oder Polymerdioden vorhanden sind.

2. Fingerabdrucksensor nach Anspruch 1, bei dem das Sub­ strat eine Kunststofffolie ist.

3. Fingerabdrucksensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Po­ lymertransistoren als Komponenten einer Auswerteschaltung vorhanden sind.