NO318886B1 - Multipleksing II - Google Patents

Abstract

Denne oppfinnelsen angår en sensormodul for måling av strukturer i en overflate, særlig en fingeroverflate, omfattende:. et antall sensorelementer som er lokalisert i valgte posisjoner i en felles overflate, og minst én stimuleringselektrode for å påtrykke en varierende spenning eller strøm mellom stimuleringslektroden og antallet av sensorer gjennom overflaten, nevnte sensorelementer er også koblet til en elektronisk krets, der nevnte elektroniske krets er innrettet til å måle størrelsen på nevnte kapasitans eller impedans mellom hvert sensorelement og stimuleringselektroden ved valgte tidspunkter, og der nevnte elektroniske krets omfatter inngangsmidler inkludert minst to forsterkerkretser, der hver forsterkerkrets er koblet til et sensorelement sett inklusive minst to sensorelementer for forsterkning av signalene derfra og overføring av dette til nevnte elektroniske krets, der hvert sensorelement i hvert sett er koblet til minst én kobler innrettet til å kontrollere koblingen mot forsterkerkretsen i en forutbestemt sekvens, slik at forsterkerkretsen dermed mottar et signal fra ett sensorelement om gangen.

Description

Denne oppfinnelsen angår en sensormodul er innrettet til å føle det topologiske mønster i en overflate som er i direkte kontakt med den, for eksempel et fingeravtrykk.

Markedet for biometri utvikler seg raskt. Imidlertid stilles det strenge krav for at biotri skal slå gjennom på forbrukermarkedet, med hensyn til sensorpris, kompakt utførelse, avbildningskvalitet for fingeravtrykket og kraftforbruk..

Kapasitive fingeravtrykksensorer representerer en at de mest lovende teknologiene for å realisere kompakte lavkost-fingeravtrykksensorer for konsumentmarkedet, og flere konsepter har vært foreslått i de siste årene. Sensorkonseptene kan grovt deles inn i to kategorier: Matrisesensorer, der fingeravtrykket er plassert på en todimensjonal sensorflate, og skannere eller sveipesensorer, der brukeren må trekke fingeren sin over sensoren for at den skal registrere bildet.

US-patent. 6069070 beskriver en typisk matrisetype AC-kapasitive fingeravtrykksensorer. Denne sensoren er i utgangsspunktet en silisiumbrikke (IC) som er forsynt med en todimensjonal matrise av sensorelementer (piksler) i tillegg til forsterkere og andre kretser. En driverelektrode plassert på sensorpakken, utenpå den aktive sensorflaten, brukes for å koble en AC-spenning til fingeren. AC-signalet penetrerer fingeren og kobles gjennom et dielektrisk lag til sensorelementene (Pads) på sensorens overflate. Sensorelementene er koblet til forsterkerkretser i silisiumbrikken.

Et annet eksempel på en matrisesensor er vist i US S32S442. Sensorelementene er her organisert i rekker og kolonner, og et spesifikt element kan adresseres ved å velge den relevante kolonnen eller raden. Hver rad er dermed koblet til en driverkrets som kan brukes til å påtrykke en spenning til sensorelementet, og hver kolonne er koblet til en følerkrets. For hvert sensorelement er det også en transistorkobler som kan brukes for å svitsje koblingen til driverkretsen. Ved å adressere bare en rekke av gangen og sample hvert følerelement hver gang en ny rekke adresseres kan hele matrisen aksesseres for å oppnå et fullstendig 2D-bilde av fingeroverflaten.

Disse sensorkonfigurasj onene har imidlertid flere ulemper: Av åpenbare årsaker må den aktive delen av matrisesensoren være like stor som den delen av fingeren som skal måles, med andre ord i størrelsesorden lOOmm<2>. På grunn av at prisen på silisium ICer øker proporsjonalt med brikkearealet, kan slike store brikker bli avskrekkende dyre for mange konsumentapplikasjoner.

Fingeravtrykkskannere, der brukeren skal trekke fingeren sin over sensoren, har ikke samme lengde som fingeravtrykket og kan derfor være mindre og med kostnadseffektiv. På grunn av deres reduserte størrelse og lavere pris kan skannersensorer være et bedre valg for de typiske masseproduserte applikasjonene. Skannere krever bare et begrenset antall sensorlinjer, og mens bredden på sensoren fremdeles må tilsvare bredden på fingeravtrykket, trenger bare sensorlengden å være noen få millimeter eller til og med mindre. Det lineære arrangementet av sensorelementer gir også mer fleksibilitet i utformingen av koblingen mellom sensoren og fingeren - den må ikke nødvendigvis være en flat overflate slik som matrisesensorene ofte er.

Patentsøknaden PCT/NOO1/0023 8 viser et eksempel på en skannende sensor der den integrerte kretsen med forsterkere osv (ASIC) er montert på baksiden av et substrat. Substratet er for eksempel silisium, keramikk eller glass. Oversiden av substratet er utstyrt med et antall ledende elementer (pads) for føling av kapasitans og ledende vias/hull er laget gjennom substratet for å koble hvert sensorelement (pad til en tilsvarende inngangskontakt til ASICen. Sensorelementene er dekket med et dielektrisk materiale. Den beskrvne sensoren omfatter et i det vesentlige lineært array av sensorelementer med én fullstendig, enkeltlinje, og tilleggs-sensorelementer for å bestemme hastigheten til fingeren. Alternativt kan to linjer med forskjøvne sensorelementer brukes, og lesingen av de to linjene kan brukes for å tilveiebringe hastigheten . Hastighetsmålingene er nødvendige for å bygge opp et todimensjonalt bilde basert på utlesningene fra sensoren. Eksempler på andre skannende sensorer er vist i PCT/NO98/00182, PCT/NO01/00239, US 6,289,114, og EP 0 735 502 A2.

Den substratbasert sensoren i PCT/NOO 1/00238 har flere fordeler: Det er mulig å trekke inn signalbaner på substratet, hvilket gjør det mulig å frakoble størrelsen på ASICen fra både bredden og lengden på fingeravtrykket som skal avleses. Dette gjør det mulig å designe en mye mindre IC-brikke og dermed spare kostnader. I tillegg vil substratet, som er langt billigere å lage pr areal, virke som en beskyttelse mot mekanisk påvirkning eller omgivelsene for den følsomme ASIC brikken på baksiden. Sensoren har en svært lav profil, og hvis levert med f.eks BGA-baller vil den ikke måtte pakkes videre før den monteres på et hovedkort, for eksempel i en telefon.

Sensoren har også fordelen at driverelektrodene for stimulering av fingeren med et AC-signal kan integreres direkte på overflaten til substratet. Disse driverelektrodene kan kobles til jord gjennom en ESD-beskyttet halvlederinnrettning, slik at enhver ESD-utladning fra fingeren vil gå til elektroden heller enn til sensorelementene.

Innretningen i PCT/NO01/00238 krever imidlertid at et stort antall lederspor, i prinsippet et for hvert sensorelement i en linje, kan kobles til ASIC'en, enten ved hjelp av via-hull gjennom substratet eller med wire-bondinger eller TAB (Tape Automated Bonding) på sidene. Dette har flere ulemper: For gjennomgående viahull må den anvendte substrat-teknologien tillate et stort antall viahull innen et relativt lite område. Dette gjør substratprosessen komplisert og kan også eksludere bruken av bestemte substratmaterialer eller prosesser.

For wire-bonding eller TAB er det store antallet koblinger upraktisk og gir tilleggskostnader til sensoren. I tillegg må denne typen koblinger beskyttes, for eksempel av en "glop-top", og dermed legge til høyde rundt kanten av sensoren. Dette er upraktisk i forhold til trekking av fingeren, særlig hvis den lange siden av sensoren må bli brukt for å koble alle kanalene.

I tillegg må det være en ASIC inngangskanal, og muligens også en forforsterker, for hvert sensorelement-område på toppflaten. Siden både i/o-området, forsterkeren og relatert ESD-beskyttelses-kretser opptar plass på ASICen vil det være vanskelig å redusere størrelsen på brikken under en viss grense. Dette kan gjøre det vanskelig å nå de ekstremt lave produksjonskostnadene som kreves for en masseprodusert sensor.

Norsk patentsøknad nr 2003 0970 viser en metode for å redusere antallet inngangskanaler ved hjelp av en form for multipleksing på et passivt substrat. Metoden bruker en AC-variant av det DC-baserte måleprinsippet beskrevet i US 5325442, der driverspenningen påtrykkes gjennom sensorelementet og kapasitansen eller impedansen måles mot en ekstern, jordet elektrode i kontakt med fingeren. I denne søknaden er sensorelementene delt inn i et antall undergrupper kalt rekker og kolonner (bruken av uttrykkene "rekker" og "kolonner" behøver ikke å bety at sensorelementene er fysisk organisert i form av en matrise på substratet, men heller at hvert element i det i det vesentlige lineære arrayet har en dobbeltkobling, med én kobling til driverenheten og en annen til følerkretsen.) Til sammenligning med måleprinsippet i US 6069070 har imidlertid måleprinsippet i NO 2003 0970 lavere følsomhet. Dette på grunn av organiseringen av kapasitansnettverket gjennom hvilket AC-spenningen er koblet til fingeren og målesporet. Under ellers like omstendigheter vil en viss driverspenning gi et høyere signal hvis den er koblet direkte til fingeren som i US 6069070 enn sensorelementene i NO 2003 0970.

En annen ulempe med prisnippet i NO 2003 0970 er at støy i fingeren kobles til alle sensorene som er koblet til samme følerkrets, og ikke bare til elementet som er aktivert av driverelektroden. Dette vil øke påvirningen av støy i fingeren i forhold til antallet sensorelementer koblet til hver følerkrets.

Dermed er det et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en sensormodul med høy følsomhet, i hvilken antallet nødvendige kanaler er svært lavt, og der substratet er laget i en prosess med muligheter for lave produksjonskostnader pr areal. Sensoren består fortrinnsvis av et i det vesentlige lineært array med sensorelementer laget på et substrat, der sensorelementene i det i det vesentlige lineære arrayet er organisert i et antall "rader" og "kolonner", der disse benevnelsene bare refererer til måten de er koblet elektrisk og ikke hvordan de er organisert geometrisk. Hver kolonne av sensorelementer er koblet til en følerkrets i en annen brikke (ASIC) montert separat eller på baksiden av sensorsubstratet. Koblingen mellom hvert sensorelement og lederen mot følerkretsen er kontrollert ved at minst én kobler er laget i topplagene til substratet. Kobleren opereres ved et kontrollsignal felles for alle elementene i én rad. Kontrollsignalet kommer fra ASIC en. Koblingene mellom ASICen og substratet blir realisert ved wire bonds, flip-chip, TAB eller andre "første-nivå" pakketeknikker. Koblingene fra sensorelementene til bindeområdene (bonding pads) kan enten være på toppflaten (finger-siden) eller på baksiden. I det sistnevnte tilfellet må koblingene rutes fra forsiden av brikken til baksiden av substratet, enten via hull eller gjennom ledere på siden av kretsen. Substratet er fortrinnsvis et silisium (eller annet halvledende) substrat eller et passivt substrat med integrerte halvlederkoblere, for eksempel i form av tynnfilm-transistorer (TFT'er). I det vesentlige alle aktive innretninger (forsterkere, filtere, digitale kretser) er fabrikert på selve ASICen, slik at substratprosessen blir så enkel som mulig. En typisk substratprosess kan være et silisium-substrat med bare 1-3 lag av dopede halvledere og 2-3 metall-lag, som vil være tilstrekkelig for å fabrikere for eksempel en enkel MOS-kobler.

Den foreliggende oppfinnelsen gir lave kostnader, lavt strømforbruk, høye signalnivåer, god pålitelighet mot mekanisk påvirkning eller påvirkning fra omgivelsene og enkelt pakking og montering. Oppfinnelsen er kjennetegnet slik som angitt i det selvstendige kravet.

Ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er sensoren en skanner med et i det vesentlige lineært array av fortrinnsvis AC-kapasitive sensorelementer lagt på et substrat. Et sensorelement er fortrinnsvis en elektrode dekket av et dielektrisk materiale. Funksjonen til sensorelementene kan for eksempel være å måle kapasitans eller AC-impedans mellom et sensorelement og en driverelektrode på siden av sensorarrayet. Dette kan for eksempel gjøres ved å måles strømmen som går fra driverelektroden gjennom fingeren og dielektrikumet til sensorelementet.

Sensorelementene er organisert i et antall undergrupper, kalt "rader" og "kolonner", (som diskutert over impliserer ikke bruken av uttrykkene "rader" og "kolonner" at sensorelementene er fysisk organisert i en matrise på substratet, men heller at hvert element i den i det vesentlige lineære arrayet funksjonelt tilhører en rad og en kolonne).

En kolonne av sensorelementer (dvs et element i hver rad) er koblet til en felles signalbane som i sin tur er koblet til en inngangskanal på ASICen. For hver rad av sensorelementer er det en kontroll-elektrode som kan brukes til å aktivere elementene i denne raden alene. Når en rad er aktivert av kontroll-elektroden vil signalbanene motta et målesignal fra elementene i denne raden. På samme måte, når en rad er deaktivert vil signalbanene ikke motta noe signal fra elementene i denne raden.

Sensorsubstratet inneholder videre midler for aktivering og deaktivering av forskjellige rader. Koblermidlene er fortrinnsvis laget i en halvlederprosess på substratet. For å spare kostnader er det et formål med denne oppfinnelsen at koblermidlene blir laget med så få aktive lag som mulig. For eksempel kan en kobler enten lages som en MOSFET, JFET eller en bipolar transistor kontrollert av spenningen på kontroll-elektroden. Slike komponenter kan lages i en svært enkelt silisium- eller TFT-prosess ved bruk av bare 1-2 dopede lag, mye mindre enn det som trengs for en full CMOS-prosess eller lignende. Produksjonskostnadene kan dermed holdes på et minimum. Alternativt kan en kobler realiseres som en diode med en DC-bias bestemt av kontrollelektroden. Som vil være kjent for en fagmann på området vil DC-biasnivået brukes for å kontrollere kapasitansen og impedansen til dioden, og dermed gjøre det mulig å modifisere strømflyten gjennom den.

Koblerne er fortrinnsvis designet på en slik måte at dens impedans kan kontrolleres ved bruk av kontrollspenningen. For eksempel kan kontrollspenningen brukes til å koble mellom tilstander med høy (kobler "lukket") eller lav (kobler "åpen") impedans. For å gjøre prinsippet mer selektivt kan to koblere settes parallelt: en kobler som åpner og lukker kontakten til signalbanen og en andre kobler som samtidig lukker og åpner kontakten mot referansepotensialet, for eksempel jord. Poenget her er at når den første kobleren er lukket og den andre kobleren er åpen vil signalstrømmen gå til nevnte referansepotensiale heller enn signalbanen.

I en alternativ utførelse er det en kontrollerbar kobler bare til referansepotensialet, og kontakten mot signalbanen er tilveiebrakt gjennom en fast impedans (for eksempel en kapasitans).

Oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor med henvisning til de vedlagte tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler.

Figur 1 illustrerer skjematisk kretsen assosiert med et sensorelement.

Figur 2 illustrerer en skjematisk krets ifølge oppfinnelsen, der flere

sensorelementer er koblet til et felles signalspor gjennom koblere.

Figur 3 viser en alternativ krets tilknyttet ett sensorelement.

Figur 4 og 5 illustrerer en sensor ifølge oppfinnelsen sett ovenfra.

Figur 6 og 7 illustrerer longitudinale snitt av to forskjellige utførelser av sensoren.

Figur 8 illustrerer et tverrsnitt av de øverste lagene til en utførelse av sensoren.

I en foretrukket utførelse, vist i detalj i figurene 4,5,6 og 7, består oppfinnelsen av et substrat 2 som kan lages i for eksempel silisium. På toppoverflaten på substratet over hvilken en finger som skal avbildes trekkes er et antall sensorelementer 5 definert, så som ledende områder laget i en tynnfilm-prosess. Sensorelementene er koblet til signalbanene og/eller et valgfritt referansepotensiale gjennom en kobler 17 laget i halvledersubstratet. Sensorelementene er organisert gruppevis i et i det vesentlige lineært array. Sensorelementene kan fortrinnsvis dekkes med et dielektrikum 8 (så som S1O2, SiN, eller polyimid). Det i det vesentlige lineære arrayet kan for eksempel arrangeres som en enkelt linje med tilleggs-sensorelementer eller grupper av elementer 6 for deteksjon av hastighet og/eller retningen til bevegelsen, inkludert rotasjon, til fingeren over sensoren. Disse bevegelsesmålingene kan enten brukes for å korrigere bildet i forhold til variasjoner i fingerhastigheten, trekkeretning eller rotasjon, eller for å bevege markøren over en skjerm ("mus").

Fortrinnsvis er sensoren utstyrt med ete antall signalbaner 10 som fører til inngangskanalene på ASICen 4. Til hver signalbane er et antall sensorelementer 5 (en kolonne) koblet via et antall koblere 17, for eksempel en kobler for hvert sensorelement. Koblerne kan skrus på og av for å påtrykke kontrollspenningen på et antall aktiveringselektroder 11. Hver aktiveringselektrode 11 er koblet på én rad 22 av sensorelementer. Når bare én av rekkene er skrudd på eller aktivert vil signalbanene bare motta en signalstrøm fra denne raden. Det vil si at ved å svitsje mellom de forskjellige aktiveringselektrodene kan sensorelementene adresseres individuelt, en rekke om gangen.

Nevnte aktiveringselektroder 11 og spor 10 kan for eksempel være laget i et ledende materiale (metall eller doped halvleder) på toppen av sensoren, for eksempel i samme lag som sensorelementene. For å rute koblingene for de doskjellige kolonnene og radene til de individuelle sensorelementene kan to ledende lag med vias mellom lagene brukes. Fortrinnsvis er begge disse lagene fabrikert på oversiden av sensorsubstratet 2. I tillegg bør det fortrinnsvis være et skjermende lag 24 mellom lederne og fingeren.

Som visualisert i figur 8 kan kobleren for eksempel være laget som en MOSFET-innretning. I denne konfigurasjonen tjener aktiverings- eller kontroll-elektroden 11 som en gate-elektrode på transistoren, mens sensorelementet 5 og signalbanen 10 er koblet til de to dopede kilde og drain-regionene 25. Når en passende spenning er påtrykket gate vil en ledende kanal bli åpnet mellom kilden og gate, og innretningen vil være i "åpen" eller "på" tilstand, som vil være velkjent for en fagperson på området. Likeledes kan spenningen brukes for å stenge kanalen og skru transistoren av. Ekstra dopede lag eller dielektriske strukturer kan brukes for å isolerede forskjellige koblerne fra hverandre.

I en foretrukket utførelse er sensoroverflaten i det minste delvis dekket av en driverelektrode 7 eller andre ledende plan, som påtrykker en AC-spenning på fingeren. Denne elektroden kan være i direkte kontakt med på påførte fingeren 1 eller dekket av et dielektrisk materiale.

Figur 3 illustrerer tilfellet som er diskutert over i hvilket koblerne 17 er designet for å tilveiebringe en kontrollerbar impedans som kan kontrolleres ved bruk av kontrollspenningen. For eksempel kan kontrollspenningen brukes for å veksle mellom en tilstand med høy (kobler "lukket") eller lav (kobler "lav) impedans. For å gjøre

prinsippet med selektivt kan to koblere gjøres parallelle: en kobler som åpner og lukker kontakten mot signalbanen og en annen kobler som samtidig lukker og åpner kontakten mot referansepotensialet, for eksempel jord. Poenget her er at når den første kobleren lukkes og den andre kobleren åpnes vil signalstrømmen gå til referansepotensialet heller enn til signalbanen. I en alternativ utførelse er det en kontrollerbar kobler bare mot referansepotensialet, og kontakten til signalbanen føres via en fast impedans (f.eks en kapasitans).

I en foretrukket utførelse omfatter substratet et antall via hull 3 gjennom hvilke tilkoblinger fra signalbanene 10 og aktiveringselektrodene 11 føres gjennom substratet 2 til baksiden. Via-hullene 3 kan for eksempel være laget ved våt- eller tørr-etsing og deretter isolert fra substratet. Dette kan gjøres for eksempel ved oksidasjon eller depneringsteknikker. Et ledende materiale kan deretter deponeres i viahullene for å gi elektrisk kontakt gjennom substratet. Fortrinnsvis er hullene hermetisk forseglet. Hvis nødvendig kan tilleggsruting inkluderes mellom bunnenden av hullene og substratets koblingsområder (bonding areas) på en ASIC 4 som er montert på baksiden av substratet (f.eks ved flip-chip eller wire bonding).

I en alternativ foretrukket utførelse, vist i figur 4, er der ingen hull 3 gjennom substratet, men koblinger fra ASICen 4 til signalbaner 10 og aktiveringselektroder 11 på substratet er laget på kanten av substratet 2, for eksempel ved bruk av wire bonding 9 eller TAB-koblinger. På grunn av det begrensede antallet av nødvendige koblinger kan wire bindingen i noen tilfeller være en mer praktisk og billigere løsning enn bruke av vias 3. En ulempe med wire bindingen er av de strekker seg over toppflaten på substratet, og gjør det vanskelig å oppnå en helt flat overflate på sensoren, noe som ville en fordel ut fra ergometriske hensyn. Denne ulempen kan løses ved etsing av et trinn 26 i overflaten, for eksempel på en av kantene, slik at sensorelementene er plassert på det høyeste nivået og wire bonding-områdene på det laver nivået. Etsingen av et slikt trinn kan for eksempel gjøres ved bruk av våt, anisotro etsing (KOH eller TMAH) og påfølgende passivisering (f.eks oksidering) på substratet. Sporene som kobler de to nivåene og wire bond-områdene på det lave nivået kan være laget med vanlige tynnfilm-prosesser ved bruk av fotoresist som dekker trinnene.

Substratet og ASICen kan for eksempel plasseres på en felles leder-ramme 20 og kobles av wire bondene 9, f.eks direkte eller via lederrammen. Den sammensatte lederrammen kan deretter støpes inn i plast 21.

I tilfellet med silisium eller andre ledende eller halvledende substrat-typer holdes substratet 2 fortrinnsvis på et fast potensial..

ASICen 4 (eller et ekvivalent elektronisk signalbehandlingssystem) inneholder et antall forsterkere 16 for å forsterke signalet som er assosiert med hver signalkanal, i tillegg til andre signalbehandlende kretser. En skjematisk versjon av det foretrukne målesystemet er vist i figur 1. Et AC-spenningssignal fra driverelektroden 7 kobles til sensorelementet 5 gjennom fingeren og kapasitansen 13 gjennom sensorens dielektrikum. I tilfellet med en fingerrygg i kontakt med overflaten direkte over sensorelementet vil den variable kapasitansen være høy. Når kobleren 17 er åpen og dette elementet dermed er aktivt vil dette føre til at en AC-strøm går til inngangskanalen og gjennom tilbakekoblingsimpedansen 19, og gir et utgangssignal fra forsterkeren 16.

I tilfellet med en dal vil kapasitansen 14 være svært liten og det vil være praktisk talt ingen signalstrøm. I tilfellet der kobleren 17 er stengt vil det ikke være noen strømflyt og dermed ingen signal uansett fingerens tilstand. Signalstrømmen i hver kanal kan være forsterket og demodulert (for eksempel synkront) av egnede kretser i ASICen.

Endelig innholder ASICen minst én logisk krets for mating av aktiveringselektrodene 11 med passende kontrollspenninger. Aktiveringselektroden kan for eksempel være et svitsjbart DC potensiale kobler til n utgangskanaler gjennom en multiplekser, eller en annen koblerinnretning som mater én aktiveringselektrode av gangen med passende kontrollspenninger. Antallet n er her for eksempel lik antallet aktiveringselektroder 11 på substratet. Multiplekseren kan for eksempel være programmert slik at det innen en viss tidsramme tilsvarende en begrenset bevegelse av fingeren (for eksempel mindre enn 50 um), hver rad av sensorarrayet blir aktivert en gang med kontrollspenningen gjennom den tilhørende elektroden, én rad om gangen. For hver gang en rad er aktivert overvåkes minst én gang, slik at en full utlesning av en kolonne foretas. På den måten blir alle sensorelementene i det i det vesentlige lineære sensorarrayet aksessert innen tidsrammen. Dette gir et fullstendig "linjeskan" av fingeren, i tillegg til valgfrie utlesninger fra sensorelementene som brukes for å detektere fingerhastigheten. Hastighetsdeteksjonen utføres ved sammenligning og korrelering av tidshistoriene fra sensorpar som er adskilt av en kjent avstand i retningen til fingerbevegelsen. Basert på detektert hastighet blir linjeskannene deretter brukt for å rekonstruere en riktig skalert 2-D bildet av fingeren.

Fortrinnsvis består en kolonne av sensorelementer av en gruppe med naboelementer. Fortrinnsvis er elementene slik organisert at to naboelementer i samme kolonne alltid aksesseres etter hverandre. Hvis utgangssignalet fra en enkelt sensorkanal blir lavpass-flltrert vil det være ekvivalent med å påtrykke et geometrisk lavpassfilter til bildet. Dette er fordelaktig fra av støyreduksjons- og bildekvalitetshensyn. Den geometriske organiseringen av radene og kolonnene av sensorelementer kan imidlertid utføres på et antall forskjellige måter innen rekkevidden av denne oppfinnelsen.

En sensor med en linje av 256 elementer med 50 um avstand kan for eksempel ha 10 rader og 32 kolonner av sensorelementer. 8 rader kan for eksempel brukes for avbildningslinjen og de gjenværende to for hastighetsmålinger og pekerfunksjonalitet, som beskrevet i patentsøknad nr application PCT/NO01/00244. Denne sensoren krever en ASIC med 32 inngangskanaler og forsterkere, og 10 utgangskontakterfor tilkobling av forskjellige aktiveringselektroder. Med andre ord kreves 42 kontakter mellom ASICen og oversiden av substratet, i stedet for 320 kanaler for pirsnippet som er beskrevet i PCT/NOO1/00238. I tillegg kommer tilkoblingene for driverelektrode og jord, og muligens andre individuelle tilkoblinger. Sensorelementer som tilhører forskjellige funksjonaliteten kan dele den samme aktiveringselektroden 11.

I tillegg til den beskrevne versjonel over kan oppfinnelsen også være i form av andre utførelser. For eksempel er bruken av "strøm-målende" inverterende forsterkerkobling bare et eksempel. Andre prinsipper, for eksempel basert på en ikke-inverterende kobling beskrevet i figur 1, og andre skjemaer, inkludert spenningsmåler-teknikker, kan brukes.

Videre kan aktiveringselektroden påtrykke en DC-spenning i stedet for en AC-spenning, og utgjøre skape et DC-kapasitivt måleprinsipp. I dette tilfellet kan for eksempel forsterkerne byttes ut eller suppleres med en kombinasjon av teller eller spenningsnivå-detektor (komparator).

Våte fingre kan i mange tilfeller gi et problem hvis fingeravtrykk-dalene er fyllt med svette eller annet ledende materiale. Ved å legge til en "lokal" elektrode nær hver undergruppe av sensorelementer og gi denne elektroden for eksempel det samme signalet som den tilhørende aktiveringselektroden, og dermed bruke det prinsippet som er beskrevet i PCT/NO02/00465, som er inkludert her referanse, kan sensoren undertrykke effekten av svært våte fingre.

Claims (7)

1. Sensormodul for måling av strukturer i en overflate, særlig en fingeroverflate, omfattende: et antall sensorelementer som er lokalisert i valgte posisjoner i en felles overflate, og minst én stimuleringselektrode for å påtrykke en varierende spenning eller strøm mellom stimuleringslektroden og antallet av sensorer gjennom overflaten, nevnte sensorelementer er også koblet til en elektronisk krets, der nevnte elektroniske krets er innrettet til å måle størrelsen på nevnte kapasitans eller impedans mellom hvert sensorelement og stimuleringselektroden ved valgte tidspunkter, karakterisert ved at nevnte elektroniske krets omfatter inngangsmidler inkludert minst to forsterkerkretser, der hver forsterkerkrets er koblet til et sensorelement sett inklusive minst to sensorelementer for forsterkning av signalene derfra og overføring av dette til nevnte elektroniske krets, der hvert sensorelement i hvert sett er koblet til minst én kobler innrettet til å kontrollere koblingen mot forsterkerkretsen i en forutbestemt sekvens, slik at forsterkerkretsen dermed mottar et signal fra ett sensorelement om gangen..

2. Sensormodul ifølge krav 1, der sensorelementene utgjør et i det vesentlige lineært array som utgjør en fmgeravtrykksensor innrettet til å måle en fingeroverflate som beveges over sensorelementene, der det lineære arrayet er innrettet til å måle bevegelsen mellom sensoren og overflaten, og der den elektroniske kretsen er innrettet til å kombinere de målte verdiene og generere en representasjon av overflatemønsteret.

3. Sensormodul ifølge krav 1, der sensorelementene er plassert på et substrat, hvilket substrat omfatter ledere som kobler sensorelementene til den elektroniske kretsen.

4. Sensormodul ifølge krav 3, der substratet er forsynt med et antall åpninger gjennom hvilke elektriske kontakter blir koblet sensorelementene blir ledet, og at den elektroniske kretsen er plassert på motsatt side av substratet i forhold til sensorelementene.

5. Sensormodul ifølge krav 3, der substratet er laget i silisium, glass, keramikk eller et polymermateriale.

6. Sensorbrikke ifølge krav 3, der substratet er en helvleder og der elektroniske kretser er definert i overflaten på substratet.

7. Sensormodul ifølge krav 1, der de elektroniske kretsene omfatter kontrollmidler for styring av koblerne for å aktivere dem i en gitt sekvens, for derved å muliggjøre for de elektroniske kretsene å assosiere kjente posisjoner med aktiveringstidspunktene for hvert sensorelement og dermed for å bestemme posisjonen som tilsvarer signalet fra hver forsterker.