KR20210067954A - 임피던스 검출을 구비한 지문 센서 - Google Patents

Abstract

지문 검출 디바이스는 베어링면 (3)을 구비한 지지부 (3), 그 베어링면 (3) 상에 놓여진 사용자의 손가락의 피부융선의 이미지를 캡처하도록 구성된 센서 (5), 그리고 상기 베어링면 (3) 상으로 확장하는 전극들 (9)에 연결된 임피던스-측정 전자 회로 (8)를 포함하며, 전도성 트랙들 (10)이 상기 전극들 (9) 및 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8) 사이로 상기 베어링면 상으로 확장한다. 상기 전극들 (9) 중 적어도 두 개의 전극들이 적어도 두 개의 전도성 트랙들 (10)에 의해 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)에 연결된다.

Description

임피던스 검출을 구비한 지문 센서 {A fingerprint sensor with impedance detection}

본 발명은 생체 인식의 분야에 관한 것이며, 더 상세하게는 지문 센서들의 분야에 관한 것이다.

생체 인식 시스템들은 피부융선 (dermatoglyph)을, 그리고 더 상세하게는 지문을 인식함으로써 개인이 식별되는 것을 가능하게 하는 것으로 알려져 있다.

그런 시스템은 감지 요소를 포함하는 지문 검출 디바이스를 포함하며, 상기 감지 요소는, 손가락을 지지부에 대해 갖다댈 때에 그 감지 요소가 피부 융선의 이미지를 캡처할 수 있는 방식으로 상기 지지부와 연관된다. 때때로, 상기 감지 요소는 광학 센서이지만, 용량성 검출, 전기장 검출, 열 검출 ... 과 같은 다른 기술들이 존재한다.

사기꾼들이 가짜 손가락의 위에 다른 사람의 피부 융선을 만들어서 사용함으로써 생체 지문 인식 시스템을 속이려고 시도한다. 일반적으로 그런 가짜 손가락들은 사람의 피부 및 신체 특성들과는 상이한 특성들을 가진 물질들로 만들어진다.

그런 사기꾼들을 정체를 드러내기 위해서, 손가락과 접촉하는 상기 지지부의 표면에는 전극들이 제공되며, 상기 전극들은 그 전극들 사이의 임피던스를 검출하기 위한 회로에 트랙들에 의해서 연결된다; (상기 전극들 각각과 상기 손가락 피부 사이의 접촉 임피던스에 그 손가락 내부 임피던스를 더한 합과 동일한) 상기 전극들 사이의 임피던스는 가짜 손가락과 그리고 진짜 손가락과 상이하다.

통상적인 실시예에서, 상기 지지부는 유리로 만들어지며 상기 트랙들 및 전극들은 전기적 전도성 물질을 상기 유리의 표면 상에 증착시켜 형성된다. 상기 트랙들은 깨지기 쉽다는 것이 발견되며, 그리고 트랙이, 예를 들면, 스크래치에 의해 끊어지면, 임피던스에서의 상당한 증가의 결과를 가져와서, 가짜 손가락이라는 인상을 부당하게 주게 된다.

상기 트랙들은 전기적 절연 레이어 내에 덮어져 있으며, 그 전기적 절연 레이어는 손가락과의 접촉으로부터의 결과인 마모에 대한 상대적인 보호를 제공하기 위해 또한 도움이 된다.

그럼에도 불구하고, 상기 보호 레이어가, 예를 들면, 강도 높은 사용 동안에 그리고/또는 상기 검출 디바이스가 강도 높게 사용되고 있을 때에 더욱 빈번하게 수행되는 청소 조작 동안에 반복되어 문지른 결과로서 상하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 상하게 된 것은 전도성 트랙이 끊어지는 것을 또한 발생하게 할 수 있다.

본 발명의 특별한 목적은 지문 검출 디바이스들의 신뢰성을 향상시키는 것이다.

이 목적을 위해서, 본 발명에 따라 지문 검출 디바이스가 제공되며, 이 지문 검출 디바이스는 지지부, 상기 지지부 상에 놓인 사용자의 손가락의 피부융선 (dermatoglyph)의 이미지를 캡처하도록 구성된 센서, 그리고 상기 지지부 상으로 확장하는 전극들에 연결된 임피던스-측정 전자 회로를 포함하며, 상기 전극들 및 상기 임피던스-측정 전자 회로를 함께 연결하기 위해서 전도성 트랙들이 상기 지지부 상으로 확장한다. 상기 전극들 중 적어도 두 개의 전극들이 적어도 두 개의 전도성 트랙들에 의해 상기 임피던스-측정 전자 회로에 각각 연결된다.

그래서, 상기 전극을 임피던스-측정 전자 회로에 연결시키는 전도성 트랙들이 특히 마모나 스트래치로 인해서 끊어진다고 하더라도, 그 전극은 상기 임피던스-측정 전자 회로에 다른 전도성 트랙에 의해 계속 연결된다. 전극을 임피던스-측정 회로에 연결시키는 상기 트랙들 모두가 절단되어 있는 위험이 제한된다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 특별하며 비제한적인 실시예에 대한 다음의 설명을 읽으면 나타난다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

동반 도면들에 대해 참조할 것이며, 여기에서:
도 1은 본 발명의 지문 검출 디바이스의 도식적인 모습이다;
도 2는 제1 실시예에서 전극 배열의 도식적인 모습이다.
도 3은 제2 실시예에서 전극 배열의 도식적인 모습이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 자문 검출 디바이스는 지지부 (2)를 운반하는 하우징 (1)을 포함하며, 이 예에서 지지부는 유리 시트 또는 어떤 다른 투명 물질의 형상이다. 상기 지지부 (2)는 손가락을 위한 베어링면 (bearing surface)을 형성하는 외부 표면 (3) (상기 하우징 (1)의 외부 측면을 향하여 대면함) 그리고 광학 센서 (5)를 구비한 내부 표면 (4) (하우징 (1)의 내부를 향하여 대면함)을 가지며, 상기 광학 센서는 내부 표면을 바라보여 탑재되며 그리고 상기 광학 센서 (5)와 함께 하우징 (1) 내에 담겨진 전자 제어 유닛 (6)에 연결된다. 상기 광학 센서 (5)는 그 자체적으로 그리고 예로서 CCD (charge coupled device) 또는 CMOS (complementary metal oxide on silicon) 유형의 센서일 수 있다고 알려져 있으며, 그리고 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 광학 수단 뒤에 옵션으로 배열된다. 알려진 방식에서, 상기 전자 제어 유닛 (6)은 프로세서 및 다음의 목적들을 위해 알려진 방식으로 배열된 명령어들을 포함하는 프로그램을 실행시키기 위한 메모리를 포함한다:

· 상기 외부 표면 (3) 위에 놓인 손가락의 표면의 이미지를 획득하기 위해 광학 센서 (5) 제어;

· 상기 캡처된 이미지로부터 생체 특징들을 추출;

· 상기 추출된 생체 특징들을 레퍼런스 생체 특징들과 비교하고 그 비교의 결과를 나타내는 유사성 점수 계산; 그리고

· 상기 유사성 점수를 임계와 비교하며, 이는 상기 유사성 점수가 상기 임계보다 더 클 때에, 상기 추출된 생체 특징들 및 상기 레퍼런스 생체 특징들이 동일한 사람에게 속할 확률은 X% 이라고 판별된다. 이 임계는 (상기 추출된 생체 특징들 및 상기 레퍼런스 생체 특징들이 동일한 사람에게 속하지 않는 것으로 틀리게 간주되는 경우인) 오인 거절 (false rejection)들에 대한 소망된 레이트 그리고 (상기 추출된 생체 특징들 및 상기 레퍼런스 생체 특징들이 동일한 사람에게 속하는 것으로 틀리게 간주되는 경우인) 오인 수락 (false acceptance)들에 대한 소망된 레이트 사이의 타협이다.

상기 전자 제어 유닛 (6)은 상기 하우징 (1)의 외부 표면 상에 탑재된 외부 접속 커넥터 (7)에 연결된다. 상기 외부 접속 커넥터 (7)는 상기 지문 검출 디바이스가 컴퓨터에 또는 상기 전자 제어 유닛 (6)에 의해 제공된 생체 데이터를 제공받을 수 있는 어떤 다른 장비에, 또는 구내에 대한 액세스를 가지지 않은 디바이스에, 또는 상기 전자 제어 유닛 (6)에 의해 수행된 생체 데이터 비교의 결과의 함수로서 상기 전자 제어 유닛 (6)에 의헤 제어되기에 적합한 어떤 다른 장비에 연결되는 것을 가능하게 한다.

상기 전자 제어 유닛 (6)은 임피던스-측정 전자 회로 (8) (즉,, 임피던스를 측정하기 위한 회로)에 연결되며, 그리고 상기 전자 제어 유닛 (6)의 프로그램은 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)에 의해 제공된 임피던스 측정치들을, 상기 전자 제어 유닛 (6)이 진짜 손가락과 가짜 손가락을 구별하는 것을 가능하게 하는 임계와 비교하도록 구성된다. 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)는 전기적 전도성 트랙들 (10)을 경유하여 전극들 (9)에 연결된다. 상기 전극들 (9) 및 상기 전도성 트랙들 (10)은 이 예에서는 진공 증착 방법에 의해 상기 외부 표면 (3) 상에 증착된 전기적 전도성 물질로 만들어진다 (상기 전도성 물질은 처음에는 전체 표면을 덮을 수 있으며 그리고 그 후에 에칭되어 상기 전극들을 형성할 수 있지만, 예를 들면, 전기적 전도성 잉크를 이용한 프린팅 방법과 같은 다른 방법들이 예상될 수 있다). 상기 전극들 (9)은 상기 외부 표면 (3)의 중심 구역 (12) 내에서 확장된다. 다양한 상기 전극들 (9)을 연결시키는 상기 전도성 트랙들 (10)은 충분한 거리만큼 떨어져서 이격되며, 이는 상기 전도성 트랙들 (10) 사이의 전기적 또는 전자기적 결합의 위험을 제한하기 위한 것이다.

상기 외부 표면 (3)은 전기적 절연 레이어 (11) (도 1에서 실제보다 더 두꺼운 것으로 보임) 내에 덮여져 있으며, 상기 전기적 절연 레이어는 상기 전도성 트랙들 (10)을 또한 덮으며 상기 전극들 (9)이 발견될 상기 외부 표면의 중심 구역 (12)을 덮지 않고 남겨둔 직사각형 모습의 개방부를 보여준다. 이 개방부는 상기 광학 센서 (5)의 필드 내에 놓여있는 캡처 구역을 한정한다; 상기 광학 센서 (5)가 피부융선의 이미지를 캡처하는 것을 가능하게 하기 위해서 상기 손가락의 적어도 일부는 이 구역을 덮어야만 하며, 그리고 상기 손가락은 임피던스를 측정하는 것을 가능하게 하기 위해서 적어도 두 개의 전극들과 접촉해야만 한다. 이 예에서, 상기 전기적 절연 레이어 (11)를 구성하는 전기적 절연 물질은 이산화 규소이다. 이 예에서, 상기 전기적 절연 레이어 (11)는 80 나노미터 (nm)의 두께를 가진다.

의미있는 임피던스 측정치를 획득하기 위해서, 전극들 (9)의 개수가 결정되어 적어도 4개의 전극들 (9)이 상기 손가락과 접촉하도록 하며, 그래서 여섯 개의 쌍들 내의 전극들 (9)을 사용하여 각자의 임피던스 측정치들이 만들어질 수 있도록 한다. 바람직하게는, 전극들 (9)의 개수는 네 개보다 더 많다; 지문의 이미지를 캡처하면서 그 손가락의 위치가 상기 이미지 내에 주어지면, 상기 전자 제어 유닛 (6)은 어느 전극들 (9)이 상기 손가락과 접촉하고 있는지를 검출하며, 그리고 임계를 상기 손가락이 가짜인가 또는 진짜인가의 여부를 판별하기 위해 상기 손가락과 접촉한 상기 전극들 사이에서 측정된 임피던스와 비교한다 (특히, 손가락과 접촉하지 않은 전극을 사용하지 않고 측정된 어떤 임피던스도 고려되지 않아야 하며, 이는 그런 전극을 이용하여 만들어진 임피던스 측정치는 매우 높을 수 있으며 가짜 손가락을 틀리게 나타낼 수 있을 것이기 때문이다).

본 발명에 따라, 상기 전극들 (9) 각각은 적어도 두 개의 전도성 트랙들 (10)을 경유하여 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)에 연결된다.

도 2를 더 특별하게 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서, 각 전극 (9)은, 이 예에서는 약 4 밀리미터 (mm)의 직경을 가진 실질적으로 원형 모습이며, 그리고 두 개의 전도성 트랙들 (10)에 의해 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)에 연결된다.

상기 전극들 (9)은 상기 중심 구역 (12) 내에 분산되며, 이때에 전극들 (9)은 상기 중심 구역들 (12)의 경계들 둘 모두의 부근에서 그리고 상기 중심 구역 (12)의 중간 부근에서도 확장된다.

상기 중심 구역 (12)의 경계들 중 하나의 경계 부근에 위치한 각 전극 (9)에 대해, 상기 전도성 트랙들 (10)은 상기 경계에 가까운 자신의 측면 상에서 상기 전극 (9)에 연결된다. 이것은 상기 전기적 절연 레이어 (11)에 의해 덮여지지 않고 남겨진 트랙의 길이를 제한하기 위해 도움이 된다.

상기 중심 구역 (12)의 중간 부근에 위치한 각 전극 (9)에 대해, 상기 전도성 트랙들 (10)은 서로에게 정반대인 포인트들에서 상기 전극 (9)에 연결된다. 이 트랙들은 상기 전기적 절연 레이어 (11)에 의해 덮여지지 않고 남겨진 상대적으로 긴 길이들을 보여준다; 상기 두 트랙들이 서로에게 이격하도록 유지함으로써, 양 트랙들을 끊는 단일 스크래치의 위험이 제한된다.

단일의 전극 (9)에 연결된 양 전도성 트랙들 (10)은 서로에게 상대적으로 경사지며, 즉, 그것들은 서로에게 평행하지 않다.

전도성 트랙이 스크래치에 의해 끊어지는 위험은 그 스크래치가 상기 전도성 트랙의 작은 치수 내에서, 즉, 그것의 폭을 가로질러 확장될 때에 더 큰 것으로 이해될 수 있다. 단일 전극에 연결된 양 트랙들이 상이한 방향들을 가질 때에, 직선 라인에서 확장되는 단일의 스크래치가 그 전도성 트랙들 둘 모두의 폭들을 가로지러 확장될 수 없다. 또한, 청소 조작들 동안에 문지르는 것은 단일 방향에서 일반적으로 발생하며, 그래서 그렇게 문지르는 것이 동일한 전극들에 연결된 전도성 트랙들 둘 모두의 폭들을 가로질러 확장되는 스크래치들을 불러일으키는 위험이 발생하지 않게 한다.

제2 실시예의 다음의 설명에서, 도 3을 참조하면, 위에서 설명된 것들과 동일하거나 유사한 요소들에는 동일한 참조 번호들이 주어진다.

상기 제2 실시예는 상기 전극들 및 상기 전도성 트랙들이 배열된 방식에 관한 것을 제외하면 상기 제1 실시예와 동일하다

제2 실시예에서, 외부 표면 (3)의 중심 구역 (12)에서 확장하는 전극들 (9')은 실질적으로 삼각형 모습이며, 각각은 상기 중심 구역 (12)의 중간을 향하여 돌출한 정점을 가진다.

각 전극 (9')은, 상기 전극 (9') 및 상기 임피던스-측정 전자 회로 사이로 확장되는 세 개의 주 전도성 트랙들 (10')에 의해 상기 임피던스-측정 전자 회로에 연결된다. 상기 전도성 트랙들 (10')은 상기 전극 (9')에 의해 형성된 삼각형의 측면들 중 하나의 측면에 연결되는 것이 바람직하며, 이 측면은 상기 중심 구역 (12)의 중심을 향하여 돌출한 정점과는 반대인 측면이다. 동일한 전극 (9')에 연결된 전도성 트랙들 (10')은 서로 사이에 예각을 형성한다.

부차적 전도성 트랙들 (10")은 상기 주 전도성 트랙들 (10')을 함께 쌍으로 연결시키며, 이는 각 전극 (9')을 상호연결된 전도성 트랙들 (10' 및 10")의 네트워크를 경유하여 상기 임피던스-측정 전자 회로에 연결하기 위한 것이다. 이 예에서, 주 전도성 트랙들 (10')의 각 쌍을 위해 적어도 두 개의 부차적 전도성 트랙들 (10")이 존재한다. 주 전도성 트랙 (10')이 어떤 포인트에서 끊어졌다면, 그럼에도 불구하고 그것은 부차적인 전도성 트랙 (10")으로의 자신의 끊어지지 않은 부분을 경유하여 전류를 계속 운반할 수 있다.

전도성 트랙들 (10' 및 10")의 이 네트워크 배열은 상기 전극들 (9) 및 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8) 사이의 연결을 스크래치들에 대해 더욱 강건하게 만든다.

자연적으로, 본 발명은 설명된 상기 실시예들로 한정되지 않으며 청구항들에 의해 한정된 본 발명의 범위 내에 오는 임의 변형을 커버한다.

특히, 상기 검출 디바이스는 설명되거나 도시된 것과는 상이한 구조일 수 있다.

상기 주 전도성 트랙들 및/또는 부차적 전도성 트랙들의 개수(들), 위치들, 및 방위들은 설명되거나 도시된 것들과 상이할 수 있다. 상기 전도성 트랙들은 그래서 서로에게 평행할 수 있다.

한 전극으로부터 다른 전극으로, 상기 전도성 트랙들 (10)은 방위에 있어서 동일할 수 있으며 또는 그것들은 상이한 방위들을 가질 수 있다. 상기 전도성 트랙들의 방위(들)는 추측된 또는 관찰된 바람직한 문지르는 방향의 함수로서 선택될 수 있다: 예를 들면, 문지르는 것이 상기 캡처 구역의 길이 방향에서 주로 발생하는 것으로 발견되면, 상기 전도성 트랙들은, 자신들의 폭들이 상기 바람직한 문지르는 방향이 아닌 방향들로 확장되도록 방위가 정해져야 한다.

트랙들의 개수에 관하여, 상기 트랙들이 상기 절연 레이어의 마멸 및 손가락과의 접촉의 결과로서 부분적으로 덮여지지 않게 되는 경우에, 그 트랙들은 측정된 임피던스에 크게 영향을 미치지 않아야 한다.

상기 전극들의 개수, 모습들, 면적들, 및 위치들은 설명되거나 도시된 것들과 상이할 수 있다.

설명된 상기 실시예들 둘 모두를 결합하는 것이 가능하다.

상기 전극들 중 하나 이상은 단일의 전도성 트랙에 의해 상기 임피던스-측정 회로에 연결될 수 있다.

상기 전도성 트랙들의 모습들은 도시된 것들과 상이할 수 있다. 유리하게는, 상기 트랙들은 날카로운 각도들을 가지는 것을 피하기 위해 특히 트랙들 사이의 교차점들에 둥글게 된다 (연결 필렛들).

상기 캡처 구역의 모습은 직사각형일 필요는 없으며, 예를 들면, 그것은 정사각형, 십자가형, 둥근 모습, 또는 타원형일 수 있다.

상기 지문 센서는 광학식일 수 있으며, 또는 그것은 다른 기술을 사용하여 작동할 수 있다.

바람직하게는, 전극들이 끊어지는 위험을 더 제한하기 위해서 상기 절연 레이어는 상기 전도성 트랙들 및 상기 전극들의 작은 부분을 덮는다.

상기 절연 레이어의 재질 및/또는 절연 레이어의 두께는 상이할 수 있다 (그것의 두께는 예를 들면 1 마이크로미터 (um) 또는 심지어는 2 um 정도일 수 있다).

바람직하게는, 상기 전도성 트랙들 및 상기 전극들은 상기 지지부 (2)의 외부 표면 (3) 상으로 직접 확장되지만, 한 변형으로서, 상기 전도성 트랙들 및/또는 상기 전극들은 상기 지지부 (2)의 외부 표면 (3) 상으로 간접적으로 확장되며, 즉, 그것들은 상기 지지부 (2)의 외부 표면 (3)을 덮는 하나 또는 여러 레이어들 상으로 확장된다.

다른 예에 따라, 상기 전도성 트랙들 (1) 및 옵션으로는 상기 전극들 (9)을 포함하는 인듐 주석 산화물 (indium tin oxide (ITO))의 패턴은 상기 외부 표면 (3) 상으로 직접 확장되며, 그리고 이 동일한 전도성 트랙들 (10) 및 가능하다면 이 동일한 전극들 (9)을 포함한 금속인 제2 패턴은 손가락과의 전기적 전도성을 향상시키기 위해서 인듐 주석 산화물 내 상기 패턴의 모두 또는 일부를 덮는다.

상기 전도성 트랙들 (10), 그리고 가능하면 상기 전극들 (9)은 적어도 하나의 동일한 전도성 레이어로, 즉, 전도성 물질의 적어도 하나의 동일한 레이어로 형성되는 것이 유리하다.

Claims (9)

1. 지문 검출 디바이스로서,
   지지부 (2),
   상기 지지부 (2) 상에 놓인 사용자의 손가락의 피부융선 (dermatoglyph)의 이미지를 캡처하도록 구성된 센서 (5), 그리고
   상기 지지부 (2) 상으로 확장하는 전극들 (9, 9')에 연결된 임피던스-측정 전자 회로 (8)를 포함하며,
   상기 전극들 (9, 9') 및 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)를 함께 연결하기 위해서 전도성 트랙들 (10, 10')이 상기 지지부 상으로 확장하며,
   상기 지문 검출 디바이스는,
   상기 전극들 (9, 9') 중 적어도 두 개의 전극들이 적어도 두 개의 전도성 트랙들 (10, 10')에 의해 상기 임피던스-측정 전자 회로 (8)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는, 지문 검출 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   단일 전극 (9, 9')에 연결된 전도성 트랙들 (10, 10')은 서로에 대해 경사진, 지문 검출 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   단일 전극 (9, 9')에 연결된 전도성 트랙들 (10, 10')은 자신들 사이에 예각을 형성하는, 지문 검출 디바이스.
4. 제3항에 있어서,
   적어도 하나의 횡단 전도성 트랙 (10")이 단일 전극 (9')에 연결된 상기 전도성 트랙들 (10')을 함께 연결시키는, 지문 검출 디바이스.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전극들 (9) 중 적어도 하나의 전극은 실질적으로 원형 모습인, 지문 검출 디바이스.
6. 제5항에 있어서,
   실질적으로 원형 모습인 전극 (9)은 약 4mm의 직경을 가지는, 지문 검출 디바이스.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전극들 (9') 중 적어도 하나의 전극은, 베어링면 (3)의 중심 구역 (12)으로 향하여 돌출한 정점을 가진 실질적으로 삼각형 모습인, 지문 검출 디바이스.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전도성 트랙들 (10')은 상기 전극 (9')에 의해 형성된 삼각형의 측면들 중 하나의 측면에 연결되며, 이 측면은 상기 중심 구역 (12)의 중심으로 향하여 돌출한 상기 정점에 반대편 측면인, 지문 검출 디바이스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전도성 트랙들 (10)은 적어도 하나의 동일한 전도성 레이어로 형성된, 지문 검출 디바이스.

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