FR2792089A1 - Photosensitive device used in particular in the fingerprint sensors or imaging devices - Google Patents

Photosensitive device used in particular in the fingerprint sensors or imaging devices Download PDF

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FR2792089A1 FR9904249A FR9904249A FR2792089A1 FR 2792089 A1 FR2792089 A1 FR 2792089A1 FR 9904249 A FR9904249 A FR 9904249A FR 9904249 A FR9904249 A FR 9904249A FR 2792089 A1 FR2792089 A1 FR 2792089A1
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Francois Maurice
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    • G06K9/00Methods or arrangements for reading or recognising printed or written characters or for recognising patterns, e.g. fingerprints
    • G06K9/00006Acquiring or recognising fingerprints or palmprints
    • G06K9/00013Image acquisition
    • G06K9/0004Image acquisition by using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing

Abstract

<P>La présente invention concerne un dispositif photosensible tel qu'un détecteur d'empreintes. <P> This invention relates to a photosensitive device such as a fingerprint sensor. Ce dispositif est constitué par un substrat transparent 10, une matrice bidimensionnelle 11 déposée sur le substrat et comportant au moins un point-image formé d'une zone opaque 13 comportant un élément photodétecteur 14 associé à une fenêtre optique, des moyens d'éclairage 17, 18 du substrat sous un angle permettant la réflexion totale interne et une couche transparente 12 déposée sur la matrice et renvoyant par réflexion totale interne la lumière émise par les moyens d'éclairage vers l'élément photodétecteur.</P> This device is constituted by a transparent substrate 10, a two dimensional array 11 deposited on the substrate and comprising at least one image point formed by an opaque area 13 comprising a photodetector element 14 associated with an optical window, lighting means 17 , the substrate 18 at an angle for total internal reflection and a transparent layer 12 deposited on the matrix and returning by total internal reflection the light emitted by the illuminating means to the light detecting element. </ P>

Description

La présente invention concerne les dispositifs ou rétines photosensibles. The present invention relates to photosensitive devices or retinas.

Les dispositifs photosensibles sont utilisés dans de nombreux domaines, notamment l'imagerie ou la reconnaissance d'empreintes. The photosensitive devices are used in many areas, including imaging or fingerprint recognition. Dans le cas de la reconnaissance d'empreintes, différentes méthodes de détection d'empreintes sont utilisées. In the case of fingerprint recognition, various methods of detecting fingerprints are used. On connaît, en particulier, des méthodes de détection optique. We know, in particular, optical detection methods. Une méthode généralement utilisée est représentée sur la figure 1. Elle consiste en un prisme 1 en verre fonctionnant en réflexion totale interne. A commonly used method is shown in Figure 1. It consists of a prism 1 glass operating in total internal reflection. Ce prisme est associé à une source lumineuse comportant une lampe 2 et un réflecteur 3 dirigeant les rayons lumineux vers une face a du prisme. This prism is associated with a light source having a lamp 2 and a reflector 3 directing the light rays towards a face of the prism. Les rayons lumineux viennent se réfléchir sur la grande face b du prisme et sont renvoyés à travers la face c vers une optique 4 ou système de lentilles et une rétine photosensible 5. Si l'on pose un doigt 6 sur la grande face b du prisme 1, les zones du doigt en contact avec le prisme rompent la réflexion totale de la lumière qui entre alors dans la peau o elle est absorbée. The light rays come to reflect on the large face of the prism and b are returned through the face c to 4 or a lens optical system and a photosensitive retina 5. If one places a finger 6 on the large face of the prism b 1, areas of the finger in contact with the prism break the total reflection of the light which then enters the skin where it is absorbed. Une zone sombre est alors imagée sur la rétine 5 alors que les zones hors-contact permettent de réfléchir totalement la lumière créant des zones images claires sur la rétine 5. Ce dispositif de détection d'empreintes selon l'art antérieur présente l'inconvénient d'être A dark area is then imaged on the retina 5 while off-contact areas are used to totally reflect light creating clear image areas on the retina 5. This detection device fingerprinting prior art has the disadvantage of 'be

particulièrement encombrant. particularly bulky.

En conséquence, la présente invention a pour but de fournir un dispositif photosensible amélioré présentant l'avantage d'être compact et de pouvoir être réalisé en utilisant des techniques de dépôt en couches Accordingly, the present invention aims to provide an improved photoresponsive device having the advantage of being compact and can be carried out using deposition techniques layers

minces, bien connues de l'homme de l'art. thin, well known to those skilled in the art.

La présente invention a donc pour objet un dispositif photosensible, caractérisé en ce qu'il est constitué par - un substrat transparent, - une matrice bidimensionnelle déposée sur le substrat et comportant au moins un point-image formé d'une zone opaque comportant un élément photodétecteur, associé à une fenêtre optique, - des moyens d'éclairage du substrat sous un angle permettant la réflexion totale interne, The present invention therefore relates to a photosensitive device, characterized in that it comprises - a transparent substrate, - a two-dimensional array and deposited on the substrate comprising at least an image point formed by an opaque area comprising a member photodetector, coupled with an optical window, - means for illuminating the substrate at an angle for total internal reflection,

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- une couche transparente déposée sur la matrice et renvoyant par réflexion totale interne la lumière émise par les moyens d'éclairage - a transparent layer deposited on the matrix and returning by total internal reflection the light emitted by the lighting means

vers l'élément photodétecteur. to the photodetector element.

Selon un mode de réalisation préférentiel, le substrat transparent est réalisé en un matériau transparent tel que le verre ou le quartz. According to a preferred embodiment, the transparent substrate is made of a transparent material such as glass or quartz. La matrice est réalisée en un matériau tel que le silicium amorphe, le silicium polycristallin basse température avec un substrat en verre, le silicium polycristallin haute température avec un substrat en quartz, ou du silicium monocristallin. The matrix is ​​made of a material such as amorphous silicon, low-temperature polycrystalline silicon with a glass substrate, the polycrystalline silicon high temperature with a quartz substrate, or single crystal silicon. De préférence, l'élément photodétecteur est choisi parmi les photodiodes ou les phototransistors. Preferably, the light detecting element is selected from the photodiodes or phototransistors. De plus, la couche transparente déposée sur la matrice est constituée par une plaque de verre ou un matériau plastique et présente une épaisseur inférieure ou In addition, the transparent layer deposited on the matrix is ​​constituted by a glass plate or a plastic material and has a thickness less than or

égale à l'espacement entre éléments photodétecteurs. equal to the spacing between photosensor elements.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, la couche transparente peut être revêtue d'une couche conductrice According to another feature of the present invention, the transparent layer may be coated with a conductive layer

transparente servant à écranter les champs électriques externes. for transparent screen the external electric fields.

Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, le moyen d'éclairage du substrat comporte une lampe, un réflecteur envoyant la lumière émise par la lampe vers le substrat et un moyen permettant à la lumière d'entrer dans le substrat sous un angle According to yet another feature of the present invention, the substrate of the illumination means comprises a lamp, a reflector sending the light emitted by the lamp towards the substrate and means for allowing light to enter into the substrate at an angle

permettant la réflexion totale. allowing total reflection.

Selon un premier mode de réalisation, le moyen permettant à la lumière d'entrer sous un angle permettant la réflexion totale interne est According to a first embodiment, the means for allowing light to enter at an angle for total internal reflection is

constitué par un réseau de prismes ou un réseau de Fresnel. constituted by a prism array or a Fresnel network.

Selon un second mode de réalisation, le moyen d'éclairage du substrat est positionné de manière à utiliser ledit substrat comme guide d'ondes dirigeant la lumière vers la matrice bidimensionnelle et les zones opaques de la matrice bidimensionnelle sont revêtues côté substrat d'une couche réfléchissante. According to a second embodiment, the substrate of the illumination means is positioned to use the substrate as waveguide directing light to the two-dimensional array and the opaque areas of the two-dimensional matrix are coated side of a substrate layer reflective. Cela permet d'obtenir un système plus compact This allows for a more compact system

évitant l'utilisation d'un réseau de Fresnel ou d'un réseau de prismes. avoiding the use of a Fresnel array or prism array.

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De préférence, les points-image de la matrice bidimensionnelle sont disposés en lignes et en colonnes, l'élément photodétecteur de chaque point-image étant connecté par un circuit de commutation à une ligne de sélection et à une ligne de données. Preferably, the image points of the two-dimensional array are arranged in rows and columns, each of the point-image detecting element is connected through a switching circuit to a selection line and a data line. Les lignes de sélection sont connectées à un circuit de commande sélectionnant séquentiellement chaque ligne de sélection et les lignes de données sont connectées à un circuit de détection susceptible de lire le signal émis par l'élément The selection lines are connected to a control circuit sequentially selecting each select line and the data lines are connected to a detection circuit capable of reading the signal transmitted by the element

photodétecteur sélectionné. selected photodetector.

Ainsi, le dispositif photosensible décrit ci-dessus peut être utilisé dans des appareils tels que les capteurs d'empreintes, les Thus, the photosensitive device described above may be used in devices such as fingerprint sensors,

dispositifs d'imagerie classiques ou par contact. Conventional imaging devices or by contact.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 1 5 apparaîtront à la lecture de différents modes de réalisation décrits ciaprès avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels: La figure 1 déjà décrite est une vue schématique d'un Other features and advantages of the present invention 1 5 become apparent on reading various embodiments described hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 already described is a diagrammatic view of a

détecteur d'empreintes selon l'art antérieur. Fingerprint sensor according to the prior art.

La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un dispositif photosensible utilisé comme détecteur d'empreintes selon un mode de Figure 2 is a schematic sectional view of a photosensitive device used as fingerprint detector according to an embodiment of

réalisation de la présente invention. embodiment of the present invention.

La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation du dispositif photosensible conforme à la présente invention. Figure 3 is a schematic sectional view of another embodiment of the photosensitive device according to the present invention. Les figures 4a et 4b représentent respectivement une cellule de Figures 4a and 4b respectively show a cell

la matrice bidimensionnelle ainsi que son circuit électrique associé. the two-dimensional matrix and its associated electrical circuit.

Les figures 5a et 5b représentent schématiquement un autre mode de réalisation d'une cellule de la matrice bidimensionnelle avec son Figures 5a and 5b schematically illustrate another embodiment of a two-dimensional array of the cell with its

circuit électrique associé. associated electrical circuit.

Pour simplifier la description, notamment dans les figures 2 et To simplify the description, in particular in Figures 2 and

3, les mêmes éléments portent les mêmes références. 3, the same elements have the same references. D'autre part, par cellule dans les figures 4 et 5, on entend le point-image de la matrice On the other hand, for the cell in Figures 4 and 5, refers to the image point of the matrix

bidimensionnelle et son circuit de commutation associé. dimensional and its associated switching circuit.

Un premier mode de réalisation d'un dispositif photosensible conforme à la présente invention est représenté sur la figure 2. Ce A first embodiment of a photosensitive device according to the present invention is shown in Figure 2. This

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dispositif photosensible comporte essentiellement un substrat 10 en un matériau transparent tel que du verre ou du quartz. photosensitive device essentially comprises a substrate 10 of a transparent material such as glass or quartz. Sur ce substrat est réalisée une matrice bidimensionnelle 11 portant des zones opaques 13 dans lesquelles sont réalisés des éléments photodétecteurs 14 tels que des photodiodes ou des phototransistors et des fenêtres 15 associées à chaque photodétecteur. On said substrate is carried out a two-dimensional matrix 11 carrying opaque areas 13 in which are formed the photodetector elements 14 such as photodiodes or phototransistors and window 15 associated with each photodetector. La matrice bidimensionnelle est réalisée par des techniques de couches minces en utilisant du silicium amorphe, du silicium polycristallin basse température, du silicium polycristallin haute température, du silicium monocristallin. The two-dimensional array is performed by techniques of thin films using amorphous silicon, low-temperature polycrystalline silicon, high temperature polysilicon, monocrystalline silicon. Toutefois, si le silicium utilisé est du silicium polycristallin basse température, le substrat transparent 1 0 est réalisé en verre; However, if the silicon used is low-temperature polycrystalline silicon, the transparent substrate 1 made of glass is 0; si le silicium est du silicium polycristallin haute température, le substrat transparent 10 est réalisé en quartz et si le silicium est du silicium monocristallin, il est déposé sur un isolant transparent, qui peut être du verre ou du quartz. if silicon is the high temperature polycrystalline silicon, the transparent substrate 10 is made of quartz and if the silicon is monocrystalline silicon, is deposited on a transparent insulator, which may be glass or quartz. Sur cette matrice 1 5 bidimensionnelle dont la structure complète sera décrite de manière plus détaillée ci-après, est déposée une couche transparente 12 dont l'épaisseur est sensiblement égale ou inférieure à l'espacement entre les éléments photodétecteurs 14. Cette couche est réalisée soit par une plaque de verre soit par une couche en matériau plastique. On this two-dimensional array 1 5 whose complete structure will be described in more detail below, is deposited a transparent layer 12 whose thickness is substantially equal to or less than the spacing between the photodetector elements 14. This layer is carried out either by a glass plate or by a layer of plastic material. Elle peut être réalisée directement sur la matrice bidimensionnelle ou collée sur cette dite matrice. It can be performed directly on the two-dimensional matrix or adhered to the said matrix. Selon une caractéristique supplémentaire non représentée, cette couche 12 peut être recouverte d'une couche conductrice transparente telle qu'une couche d'lTO (oxyde d'indium et d'étain) According to an additional feature not shown, the layer 12 may be covered with a transparent conductive layer such as an ITO layer (indium tin oxide)

servant à écranter les champs électriques externes. used to screen the external electric fields.

Comme représenté sur la figure 2, le dispositif photosensible décrit cidessus est éclairé par un système d'éclairage comportant de manière connue une lampe 17 et un réflecteur 18 renvoyant les rayons lumineux rl, r'l sur la face externe du substrat 10. Le système d'éclairage est positionné de manière à permettre aux rayons lumineux d'entrer dans le dispositif photosensible selon un angle supérieur ou égal à celui de la réflexion totale interne au niveau des faces parallèles du substrat 10 et de la couche 12. De ce fait, sur la face externe côté système d'éclairage du substrat 10 est donc prévu un moyen permettant à la lumière d'entrer dans ledit substrat sous un angle permettant la réflexion totale interne. As shown in Figure 2, the photosensitive device described above is illuminated by an illumination system comprising in known manner a lamp 17 and a reflector 18 that returns the light rays rl, R'L on the external face of substrate 10. The system lighting is positioned to allow light rays to enter the photosensitive device at an angle greater than or equal to the total internal reflection at the parallel faces of the substrate 10 and the layer 12. therefore, on the outer face side lighting of the substrate 10 is therefore provided a means for light to enter into said substrate at an angle for total internal reflection. Ce moyen 16 est, de préférence, constitué par un réseau de prismes ou un réseau de Fresnel. This means 16 is preferably constituted by a prism array or a Fresnel network. Dans ce cas, si un doigt 19 In this case, if a finger 19

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est posé sur la face externe de la couche 12, les rayons lumineux rl, r'1 qui sont passés à travers le substrat 10 et sont passés à travers les fenêtres 15 de la matrice bidimensionnelle viennent se réfléchir par réflexion totale sur la face externe de la couche 12. Si le doigt 19 est posé sur la couche 12, la lumière r'l rentre dans les zones du doigt au contact et n'éclaire plus les éléments photodétecteurs 14 correspondant, tandis que dans les zones o il n'y a pas de contact, la lumière rl se is placed on the outer face of the layer 12, the light rays rl, r'1, which are passed through the substrate 10 and are passed through the windows 15 of the two-dimensional array are be reflected by total reflection on the outer face of layer 12. If the finger 19 is placed on the layer 12, the R'L light enters the regions of finger contact and no longer illuminates the photodetector 14 corresponding elements, whereas in areas where there is no contact, the light Services

réfléchit par réflexion totale et est détectée par les photodétecteurs 14. reflected by total reflection and is detected by the photodetectors 14.

On décrira maintenant avec référence à la figure 3 un autre mode de réalisation d'un dispositif photosensible conforme à la présente invention. will now be described with reference to Figure 3 another embodiment of a photosensitive device in accordance with the present invention. Dans ce cas, pour limiter l'encombrement du dispositif total, le système d'éclairage est positionné sur le côté de l'ensemble formé par le substrat 10, la matrice bidimensionnelle 11 et la couche 12, comme représenté sur la figure 3. Le système d'éclairage comporte de manière connue une lampe 17' et un réflecteur 18'. In this case, to limit the size of the total device, the illumination system is positioned on the side of the assembly formed by the substrate 10, the two-dimensional array 11 and the layer 12, as shown in Figure 3. The illumination system comprises in known manner a lamp 17 'and a reflector 18'. La lampe est positionnée de manière à envoyer les rayons lumineux r2, r'2 vers la face externe 10a du substrat 10 qui, dans ce cas, fonctionne comme un guide d'ondes. The lamp is positioned to send light rays r2, r'2 to the outer face 10a of the substrate 10 which in this case functions as a waveguide. Pour permettre le fonctionnement du dispositif photosensible, la face côté substrat 10 des zones opaques 13 de la matrice bidimensionnelle est recouverte d'une couche réfléchissante 13' telle qu'une couche métallique. To enable operation of the photosensitive device, the front side substrate 10 and opaque regions 13 of the two-dimensional array is covered with a reflecting layer 13 'such as a metal layer. Ainsi, comme représenté sur la figure 3, les rayons r2, r'2 après s'être réfléchis sur la face 10a du substrat 10, sont réfléchis soit sur les surfaces 13' soit passent à travers les fenêtres 15. Les rayons r'2 ayant traversés les fenêtres 15 sont réfléchis par réflexion totale interne sur la face externe de la couche 12 pour être renvoyés vers les photodétecteurs 14 s'il n'y a pas d'empreintes en contact avec la face externe de la couche 12. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de Thus, as shown in Figure 3, the radii r2, r'2 after being reflected on the face 10a of the substrate 10, are reflected or on the surfaces 13 'is passed through the window 15. The rays r'2 having traversed the window 15 are reflected by total internal reflection on the outer face of the layer 12 to be returned to the photodetectors 14 if there is no fingerprint in contact with the outer face of layer 12. the device described above works

manière équivalente au dispositif de la figure 2. similar to the device of Figure 2.

On décrira maintenant avec référence aux figures 4 et 5 différents modes de réalisation de la matrice bidimensionnelle dans lesquels les pointsimage comportant chacun au moins une zone opaque 13, une fenêtre 15 et un photodétecteur 14 sont disposés en lignes et en colonnes et sont connectés chacun par l'intermédiaire d'un circuit de will now be described with reference to Figures 4 and 5 different embodiments of the two-dimensional array in which pointsimage each having at least one opaque area 13, a 15 window and a photodetector 14 are arranged in rows and columns and are each connected by via a circuit

commutation à des lignes de sélection et des lignes de données, elles- switching to select lines and data lines, them-

mêmes connectées à des dispositifs de commande de sélection de lignes turn connected to line selection control devices

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et à des dispositifs de lecture des données fournies par les and reading devices of the data provided by

photodétecteurs 14 sur les lignes de données. photodetectors 14 of the data lines.

Comme représenté sur les figures 4a et 4b, le photodétecteur 14 des figures 2 et 3 est constitué par un phototransistor TP1 dont la grille est connectée à une ligne de polarisation LC et dont la source est connectée à la masse tandis que le drain est connecté à une capacité de stockage Ca1 montée en parallèle sur le phototransistor TP1. As shown in Figures 4a and 4b, the photodetector 14 of Figures 2 and 3 consists of a TP1 phototransistor whose gate is connected to an LC bias line and whose source is connected to ground while the drain is connected to a storage capacitor Ca1 connected in parallel with the phototransistor TP1. Le drain du phototransistor TPl1 est aussi connecté à la source d'un dispositif de commutation constitué par un transistor T1 du type TFT par exemple, dont la grille est connectée à une ligne de sélection L1 et dont l'autre électrode, à savoir le drain, est connectée à une ligne de données ou colonnes C1. The drain of the phototransistor TPL1 is also connected to the source of a switching device consisting of a transistor T1 of the TFT type for example, whose gate is connected to a select line L1 and the other electrode, namely the drain is connected to a data line or column C1. La cellule, immédiatement adjacente selon la direction des The cell, immediately adjacent in the direction of

colonnes, présente une structure identique à la cellule décrite cidessus. columns, has a structure identical to the cell described above.

Elle est constituée, comme représenté sur la figure 4b, d'un phototransistor TP2 dont la grille est connectée à une ligne de polarisation LC commune à la ligne de polarisation LC du phototransistor TP1. It consists, as shown in Figure 4b, a phototransistor TP2 whose gate is connected to a common bias line LC to LC bias line of the phototransistor TP1. La source du transistor TP2 est connectée à la masse. The source of the transistor TP2 is connected to ground. L'autre électrode, à savoir "le drain" dans le mode de réalisation représenté, est connectée à une borne d'une capacité de stockage Ca2 dont l'autre borne est connectée à la masse et à une des électrodes du transistor de The other electrode, namely the "drain" in the embodiment shown, is connected to one terminal of a storage capacitor Ca2 whose other terminal is connected to ground and to one electrode of the transistor

commutation T2 dont l'autre électrode est connectée à la colonne C1. T2 switch whose other electrode is connected to the column C1.

D'autre part, comme représenté sur la figure 4b, la colonne Cl1 est connectée par l'intermédiaire d'un commutateur S soit à un potentiel de référence V, soit à un circuit de lecture de charge comportant essentiellement au niveau de chaque colonne C1 un l'amplificateur A, dont la sortie est connectée par l'intermédiaire d'une capacité C sur Il'entrée. On the other hand, as shown in Figure 4b, the CI1 column is connected via a switch S to either a reference potential V or a charge readout circuit essentially comprising at each column C1 an amplifier a, whose output is connected via a capacitor C on Il'entrée. On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif des figures 4a et 4b. will now be explained the operation of the device of Figures 4a and 4b. On réalise tout d'abord une précharge des colonnes Cl... en positionnant le commutateur S de chaque colonne sur le We initially directs preload columns Cl ... by setting the S of each column on the switch

potentiel de référence V. Si l'on adresse l'ensemble des lignes L1, L2,.. . reference potential V. If we address all the lines L1, L2, ...

de la matrice bidimensionnelle, les transistors de commutation T1, T2 sont rendus passant et l'on charge les capacités Ca1, Ca2,... au potentiel V. Les transistors TP1 et TP2 sont à l'état bloqué (tension de the two-dimensional matrix, switching transistors T1, T2 are rendered conductive and one charge the capacitances Ca1, Ca2, ... the potential V. The transistors TP1 and TP2 are in the off state (voltage

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LC négative) et déchargent partiellement les capacités Cal1 et Ca2 negative LC) and partially unload Cal1 and Ca2 capacity

proportionnellement au flux de lumière que reçoit chacun d'eux. in proportion to the flux of light received by each of them.

Lors d'une opération de lecture, le commutateur S est commuté vers un circuit de lecture de charge constitué, comme mentionné ci-dessus, d'un amplificateur A dont la sortie est reliée à l'entrée par l'intermédiaire d'une capacité C. Lors de la sélection successive des lignes L1, L2,..., les transistors T1, T2 sont successivement rendus passants et les charges résiduelles stockées sur les condensateurs Ca1, Ca2 sont lues par les circuits de lecture donnant During a read operation, the switch S is switched to a charge readout circuit constituted as mentioned above, an amplifier A whose output is connected to the input through a capacitance C. When the successive selection lines L1, L2, ..., the transistors T1, T2 are successively turned on and the residual charges stored on the capacitors Ca1, Ca2 are read by the reading circuits giving

une information sur la présence ou non d'une empreinte à détecter. information about the presence or absence of a fingerprint to be detected.

On décrira maintenant, avec référence aux figures 5a et 5b, un autre mode de réalisation d'une matrice bidimensionnelle conforme à la présente invention. will now be described with reference to Figures 5a and 5b, another embodiment of a two-dimensional matrix according to the present invention. Dans ce cas, le transistor photosensible TP'l d'une cellule à sa grille connectée à la ligne de sélection L'2 de la cellule suivante. In this case, the photosensitive transistor TP'l from one cell to its gate connected to the selection line L'2 of the next cell. Sa source est connectée à une tension de référence, tandis que son drain est connecté à une des électrodes d'une capacité de stockage de charge Ca'1 et à la source d'un transistor de commutation T'1 dont la grille est connectée à la ligne L'l et dont le drain est connecté à la colonne C'1. Its source is connected to a reference voltage, while the drain thereof is connected to one of electrodes of a Ca'1 charge storage capacity and the source of a switching transistor T'1 whose gate is connected to the line l and whose drain is connected to the column C'1. Comme décrit préalablement, chaque colonne ou ligne de données C'1... est connectée par l'intermédiaire d'un commutateur S', soit à une tension de référence V' positive, soit à un lecteur de charge Le constitué de manière connue d'un amplificateur et d'une capacité montée entre la sortie de l'amplificateur et son entrée. As previously described, each column or row of data C'1 ... is connected via a switch S ', or to a reference voltage V' positive or to a load The reader consists in a manner known an amplifier and a capacitor mounted between the output of the amplifier and its input. D'autre part, comme représenté sur la figure 5a, la capacité C'al comporte une seconde On the other hand, as shown in Figure 5a, the ability al It has a second

électrode connectée à la tension de référence V'. electrode connected to the reference voltage V '.

Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne lui aussi en deux passes. The device described above also functions in two passes. Lors d'une première passe, les lignes de données ou colonnes C'1 sont chargées au potentiel de référence V'. During a first pass, the data rows or columns C'1 are charged to the reference voltage V '. Chaque ligne de sélection L'2, L'1...est activée en partant du bas et en remontant vers le haut du dispositif. Each selection line L'2, L'1 ... is activated starting from the bottom and moving upwards of the device. Lorsque la ligne L'2 est activée, le transistor T'P1 est passant et la capacité C'al est déchargée. When the line L'2 is activated, the transistor is T'P1 and ability This is al discharged. Lorsque la ligne L'1 est activée, le transistor T'1 devient passant et la capacité C'al est chargée au When the line L'1 is activated, the transistor turns T'1 and ability This al is loaded

potentiel V'. potential V '.

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Lors de la deuxième passe, on réalise la lecture des charges dans les capacités C'al.... Dans ce cas le dispositif de commutation S' est positionné de sorte que l'amplificateur de lecture Le soit connecté aux colonnes C'1.... Lors de la sélection des différentes lignes de sélection L'l1, L'2, les transistors T'1,... sont successivement passant et on lit successivement les charges des condensateurs C'al, C'a2 à l'aide des amplificateurs Le. During the second pass, there is provided the reading of the charges in this capacity al .... In this case the switching device S is positioned so that the sense amplifier is connected to the C'1 columns. ... When selecting different selection lines L1, L'2, the transistors T '1, ... are sequentially and passing successively reads the charges in the capacitors This al, a2 This in The aid amplifiers. Les valeurs des charges lues dépendent du courant de fuite des transistors T'P1, eux-mêmes proportionnels à l'éclairement qu'ils reçoivent à travers les fenêtres 5 et après réflexion totale The values ​​of the charges read depend on the leakage current of transistors T'P1 themselves proportional to the illumination they receive through windows 5 and after total reflection

éventuelle sur la face de sortie des lames 12. potential on the output face of the blades 12.

Les circuits de balayage des lignes peuvent être réalisés sur le verre en utilisant la même technologie de transistors que celle de la The line scanning circuits can be realized on the glass using the same technology of transistors as that of the

matrice (Tl, TP1, T'1, T'P1). matrix (Tl, TP1, T'1, T'P1).

De la même façon, I'extrémité d'un paquet de colonnes peut être multiplexée vers un amplificateur unique à l'aide de registres et d'interrupteurs réalisés sur le substrat isolant à l'aide de la technologie de Similarly, a vertical I'extrémité packet can be multiplexed to a single amplifier using registers and switches made on the insulating substrate using technology

transistors de la matrice. the transistor array.

Il est évident pour l'homme de l'art que les modes de réalisation décrits ci-dessus ne sont que des exemples et peuvent être It is obvious to the skilled person that the embodiments described above are only examples and can be

modifiés de nombreuses manières. modified in many ways.

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Claims (19)

REVENDICATIONS
1. Dispositif photosensible, caractérisé en ce qu'il est constitué par: un substrat transparent (10), -une matrice bidimensionnelle (11) déposée sur le substrat et comportant au moins un point-image formé d'une zone opaque (13) comportant un élément photodétecteur (14), associé à une fenêtre optique, - des moyens d'éclairage (17, 18, 17', 18') du substrat sous un angle permettant la réflexion totale interne, - une couche transparente (12) déposée sur la matrice et renvoyant par réflexion totale interne la lumière émise par les moyens 1. A photosensitive device, characterized in that it is constituted by: a transparent substrate (10), -a two-dimensional array (11) deposited on the substrate and comprising at least an image point formed by an opaque area (13) having a photodetector element (14) associated with an optical window, - lighting means (17, 18, 17 ', 18') of the substrate at an angle for total internal reflection, - a transparent layer (12) deposited on matrix and returning by total internal reflection the light emitted by the means
1 5 d'éclairage vers l'élément photodétecteur. 1 5 Lighting to the light detecting element.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'éclairage du substrat comporte une lampe (17), un réflecteur (18) renvoyant la lumière émise par la lampe vers le substrat et un moyen (1 6) permettant à la lumière d'entrer dans le substrat sous un angle 2. Device according to Claim 1, characterized in that the substrate of the illumination means comprises a lamp (17), a reflector (18) reflecting the light emitted by the lamp towards the substrate and means (1 6) allowing light to enter into the substrate at an angle
permettant la réflexion totale interne. allowing total internal reflection.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen (16) permettant à la lumière d'entrer sous un angle permettant la réflexion totale interne est constitué par un réseau de prismes ou un 3. Device according to claim 2, characterized in that the means (16) allowing light to enter at an angle for total internal reflection is constituted by a network of prisms or
réseau de Fresnel. Fresnel network.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'éclairage du substrat comporte une lampe (17') et un réflecteur (18') renvoyant la lumière émise par la lampe vers le substrat, ledit moyen d'éclairage étant positionné de manière à utiliser ledit substrat comme guide d'ondes dirigeant la lumière vers la matrice bidimensionnelle. 4. Device according to claim 1, characterized in that the substrate of the illumination means comprises a lamp (17 ') and a reflector (18') reflecting light emitted by the lamp towards the substrate, said illuminating means being positioned using said substrate as a waveguide directing light to the two-dimensional matrix. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les zones opaques de la matrice bidimensionnelle sont revêtues, côté 5. Device according to claim 4, characterized in that the opaque areas of the two-dimensional matrix are coated side
substrat, d'une couche réfléchissante (13'). substrate, a reflective layer (13 ').
2792089 2792089
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, 6. Device according to any one of claims 1 to 5,
caractérisé en ce que les éléments image de la matrice bidimensionnelle sont disposés en lignes et en colonnes, I'élément photodétecteur de chaque élément image étant connecté par un circuit de commutation à characterized in that the picture elements of the two-dimensional array are arranged in rows and columns, I'élément photodetector for each image element being connected by a switching circuit
une ligne de sélection et à une ligne de données. a selection line and a data line.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément photodétecteur est connecté aux bornes d'une capacité de stockage (Cal1, Ca2), elle-même connectée au circuit de commutation, 7. Device according to claim 6, characterized in that the light detecting element is connected to the terminals of a storage capacitor (Cal1, Ca2), itself connected to the switching circuit,
l'élément photodétecteur étant relié à une ligne de polarisation. the light detecting element being connected to a bias line.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément photodétecteur est connecté aux bornes d'une capacité de 1 5 stockage (Cal1, Ca2) dont une électrode est reliée au circuit de commutation, I'élément photodétecteur étant connecté à la ligne de 8. Device according to claim 6, characterized in that the light detecting element is connected to the terminals of a capacity of 1 5. Storage (Cal1, Ca2) of which one electrode is connected to the switching circuit, I'élément photodetector being connected to line
sélection suivante. next selection.
9. Dispositif selon les revendications 6 à 8, caractérisé en ce 9. Device according to claims 6 to 8, characterized in
que les lignes de sélection sont connectées à un circuit de commande that the selection lines are connected to a control circuit
sélectionnant séquentiellement chaque ligne de sélection. sequentially selecting each row selection.
10. Dispositif selon les revendications 6 à 8, caractérisé en ce 10. Device according to claims 6 to 8, characterized in that
que les lignes de données sont connectées à un circuit de détection susceptible de lire le signal émis par l'élément photodétecteur sélectionné. the data lines are connected to a detection circuit capable of reading the signal from the selected detecting element.
1 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1. Device according to any one of claims 1 to
, caractérisé en ce que le substrat transparent est réalisé en un Characterized in that the transparent substrate is made of a
matériau transparent tel que le verre ou le quartz. transparent material such as glass or quartz.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. Device according to any one of claims 1 to
11, caractérisé en ce que les circuits de commande sont réalisés sur le 11, characterized in that the control circuits are formed on the
substrat transparent. transparent substrate.
1 1 2792089 1 1 2792089
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, 13. Device according to any one of claims 1 to 11,
caractérisé en ce que la matrice est réalisée en un matériau tel que le characterized in that the matrix is ​​made of a material such as
silicium amorphe, le silicium polycristallin, le silicium monocristallin. amorphous silicon, polycrystalline silicon, monocrystalline silicon.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que, si le silicium polycristallin est du silicium polycristallin basse température, le substrat est en verre et si le silicium polycristallin est du silicium polycristallin 14. Device according to claim 13, characterized in that, if the polycrystalline silicon is the low temperature polysilicon, the substrate is glass and if the polycrystalline silicon is polycrystalline silicon
haute température, le substrat est en quartz. high temperature, the substrate is quartz.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, 15. Device according to any one of claims 1 to 14,
caractérisé en ce que l'élément photodétecteur est choisi parmi les characterized in that the light detecting element is selected from
photodiodes ou les phototransistors. photodiodes or phototransistors.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, 16. Device according to any one of claims 1 to 15,
caractérisé en ce que la couche transparente est constituée par une plaque characterized in that the transparent layer consists of a plate
de verre ou un matériau plastique. glass or a plastic material.
17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la couche transparente présente une épaisseur inférieure ou égale à 17. Device according to claim 15, characterized in that the transparent layer has a thickness less than or equal to
I'espacement entre éléments photodétecteurs. I'espacement between photodetector elements.
18. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la 18. Device according to claim 16, characterized in that the
couche transparente est revêtue d'une couche conductrice transparente. transparent layer is coated with a transparent conductive layer.
19. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des 19. Use of the device according to any one of
revendications 1 à 18, dans des appareils tels que les capteurs d'empreintes, Claims 1 to 18, in devices such as fingerprint sensors,
les dispositifs d'imagerie classiques ou par contact. conventional imaging devices or by contact.
20. Procédé de lecture d'une matrice photosensible selon les 20. A method of reading a photosensitive matrix as
revendications 6 et 7, caractérisé en ce que: Claims 6 and 7, characterized in that:
- lors d'une étape de précharge, on rend le dispositif de commutation passant et l'on charge les capacités de stockage à une tension de référence, puis les éléments photodetecteurs étant à l'état bloqué, on décharge les capacités proportionnellement au flux lumineux reçu par lesdits éléments photodétecteurs, et - during a precharge step, makes the switching device passing and one charge storage capacity at a reference voltage, then the photosensor elements being in the off state, the discharge capacity is in proportion to the luminous flux received by said photosensor elements, and
12 2792089 12 2792089
- lors d'une étape de lecture, les transistors de commutation sont rendus passants et on lit les charges résiduelles stockées dans les - during a read step, the switching transistors are turned on and the residual charges are stored in the bed
condensateurs de stockage. storage capacitors.
21. Procédé de lecture d'une matrice photosensible selon les 21. A method of reading a photosensitive matrix as
revendications 6 et 8, caractérisé en ce que: claims 6 and 8, characterized in that:
- lors d'une étape de précharge, on active successivement les lignes de sélection du bas vers le haut de manière a charger les capacités de stockage à un potentiel de référence, - lors d'une étape de lecture, on lit les charges des condensateurs de stockage en fonction du courant de fuite des éléments photodétecteurs - during a precharge step, successively activates the bottom select lines up so as to charge storage capacity at a reference potential, - during a reading step reads the charges of the capacitors storage depending on the leakage current of the photodetector elements
proportionnel à l'éclairement reçu. proportional to the received illumination.
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