TWI764396B - 具阻抗偵測的指紋感測器 - Google Patents

具阻抗偵測的指紋感測器

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Abstract

一種指紋偵測裝置，包括：一支撐件(2)，其具有一支承表面(3)；一感測器(5)，其配置成擷取放置在該支承表面(3)上之使用者的手指之皮紋的影像；以及一阻抗測量電子電路(8)，其連接至在該支承表面(3)上延伸之電極(9)、在該等電極(9)與該阻抗測量電子電路(8)之間的該支承表面上延伸之導電走線(10)。該等電極(9)中之至少兩者藉由至少兩條導電走線(10)連接至該阻抗測量電子電路(8)。

Description

具阻抗偵測的指紋感測器
本發明係有關於生物辨識的領域，更具體地，係有關於指紋感測器的領域。
已知的生物辨識系統，其能夠藉由辨識皮紋(特別是指紋)來識別個人。
這樣的系統包括指紋偵測裝置，所述指紋偵測裝置包括與手指支撐件相關聯之敏感元件，使得當手指抵靠在支撐件上時，敏感元件可以擷取皮紋的影像。通常，敏感元件係光學感測器，但是還存在其它技術，例如，電容偵測、電場偵測、熱偵測...。
詐騙者試圖藉由使用上面製作有一些其它人的皮紋之假手指來欺騙生物指紋辨識系統。通常，這樣的假手指由具有與人的皮膚及身體特性不同之特性的材料製成。
為了揭露這樣的詐騙者，已在與手指接觸之支撐件的表面上設置電極，這些電極藉由走線連接至用於偵測電極之間的阻抗之電路：電極與假手指及與真手指之間的阻抗(等於每個電極與手指皮膚之間的接觸阻抗之和加上手指內部的阻抗)是不同的。
在一個習知實施例中，支撐件由玻璃製成，並且走線及電極藉由在玻璃表面上沉積導電材料來形成。發現走線是易碎的，並且當例如因刮痕而中斷走線時，會導致阻抗顯著增加，從而錯誤地產生假手指的印象。
走線以電絕緣層來覆蓋，所述電絕緣層亦用於提供走線不受與手指接觸而引起的磨損之影響的相關保護。
然而，保護層會例如因在密集使用期間及/或在清潔操作期間重複摩擦而損壞；當密集地使用偵測裝置時，這些操作會更頻繁地執行。這種損壞亦可能導致導電走線被中斷。
本發明的一個特定目的係要提高指紋偵測裝置的可靠性。
為了這個目的，依據本發明，提供一種指紋偵測裝置，該指紋偵測裝置包括：一支撐件；一感測器，其配置成擷取放置在該支撐件上之使用者的手指之皮紋的影像；以及一阻抗測量電子電路，其連接至在該支撐件上延伸之電極、導電走線，該等導電走線係在該支撐件上延伸，以便將該等電極與該阻抗測量電子電路連接在一起。該等電極中之至少兩者各自藉由至少兩條導電走線連接至該阻抗測量電子電路。
因此，即使將該電極連接至該阻抗測量電子電路的該等導電走線中之一特別是因磨損或刮痕而被切 斷，該電極仍藉由另一條導電走線保持連接至該阻抗測量電子電路。所有走線將一個電極連接至該阻抗測量電路的風險係有限的。
在閱讀以下對本發明的一個特定且非限制性實施例的描述後，將立即顯現出本發明的其它特徵及優點。
1:外殼
2:支撐件
3:外表面
4:內表面
5:光學感測器
6:電子控制單元
7:外部連接連接器
8:阻抗測量電子電路
9:電極
9':電極
10:導電走線
10':主要導電走線
10":次要導電走線
11:電絕緣層
12:中心區域
參考附圖，其中：圖1係本發明的指紋偵測裝置之示意圖；圖2係在第一實施例中之電極配置的示意圖；以及圖3係在第二實施例中之電極配置的示意圖。
參考圖1及圖2，本發明的指紋偵測裝置包括帶有支撐件2的外殼1，在此實例中，支撐件2為玻璃片或任何其它透明材料的形式。支撐件2具有構成用於手指的支承表面之外表面3(面向外殼1的外部)(支撐件提供機械阻力，防止手指沿其抵靠外表面3的方向移動)及內表面4(面向外殼1的內部)，內表面4安裝有面向它且連接至電子控制單元6的光學感測器5，電子控制單元6與光學感測器5一起容納在外殼1中。光學感測器5本身係已知的，並且舉例來說，它可以是電荷耦合元件(CCD)或互補式金氧半導體(CMOS)類型的感測器，以及它可任選地配置在包括至少一個透鏡的光學裝置之後。電子控制單元6以已知方式包括處理器及記憶體，以便執行包含以已知方式配置成用於下列目的的指令之程式： 控制光學感測器5，以獲取放置在外表面3上之手指表面的影像；從擷取的影像中擷取生物特徵；將擷取的生物特徵與參考生物特徵進行比較，並計算表示比較結果的相似度分數；以及將相似度分數與臨界值進行比較，並以如下方式來進行判定：當相似度分數大於臨界值時，擷取的生物特徵與參考生物特徵屬於同一個人的機率為X%。此臨界值係期望的錯誤拒絕率(錯誤地認為擷取的生物特徵與參考生物特徵不屬於同一個人)與期望的錯誤接受率(錯誤地認為擷取的生物特徵與參考生物特徵屬於同一個人)之間的折衷。
電子控制單元6連接至安裝在外殼1的外表面上之外部連接連接器7。外部連接連接器7使指紋偵測裝置能夠連接至電腦或連接至能夠由電子控制單元6來提供生物資料之任何其它設備或連接至用於禁止進入房屋及其地基的裝置或連接至適合於由電子控制單元6根據電子控制單元6執行之生物資料比較的結果來進行控制之任何其它設備。
電子控制單元6連接至阻抗測量電子電路8(亦即，用於測量阻抗的電路)，並且電子控制單元6的程式配置成將阻抗測量電子電路8所提供之阻抗測量值與使電子控制單元6能夠區分真手指與假手指之臨界值進行比較。阻抗測量電子電路8經由導電走線10連接至電極9。電極9與導電走線10由在此實例中藉由真空 沉積方法沉積在外表面3上之導電材料製成(導電材料可以先覆蓋整個表面，然後被蝕刻，以形成電極，然而，可以設想其它方法，例如，用導電油墨印刷的方法)。電極9在外表面3的中心區域12中延伸。連接各種電極9的導電走線10間隔開足夠的距離，以限制所述導電走線10之間的電或電磁耦合之任何風險。
外表面3以電絕緣層11來覆蓋(在圖1中顯示成比實際要厚)，電絕緣層11亦覆蓋導電走線10並呈現出矩形的開口，留下外表面3之可找到電極9的未覆蓋中心區域12。此開口界定位於光學感測器5的視野中之擷取區域：手指的至少一部分必須覆蓋此區域，以便使光學感測器5能夠擷取皮紋的影像，並且手指必須與至少兩個電極接觸，以便能夠測量阻抗。在此實例中，構成電絕緣層11的電絕緣材料係二氧化矽。在此實例中，電絕緣層11具有80奈米(nm)的厚度。
為了獲得有意義的阻抗測量，判定電極9的數量，使得至少四個電極9與手指接觸，從而可以使用六對電極9進行個別的阻抗測量。較佳地，電極9的數量大於四個：在擷取指紋影像且考慮到手指在影像中之位置的同時，電子控制單元6偵測哪些電極9與手指接觸，並且將臨界值與接觸手指的所述電極之間所測得的阻抗進行比較，以便判定手指是假的還是真的(具體而言，無需考慮使用未與手指接觸之電極所測得的任何阻抗，因為用這樣的電極進行的任何阻抗測量值都非常高，並且會錯誤地表示假的手指)。
依據本發明，每個電極9經由至少兩條導電走線10連接至阻抗測量電子電路8。
更特別地參考圖2，在本發明的第一實施例中，每個電極9係大致圓形的，其在此實例子中具有約4毫米(mm)的直徑，並且它藉由兩條導電走線10連接至阻抗測量電子電路8。
電極9分佈在中心區域12內，其中電極9在中心區域12的邊界附近且在中心區域12的中間附近延伸。
對於位於中心區域12的邊界中之一附近的每個電極9，導電走線10在電極9之靠近所述邊界的側上連接至電極9。這用於限制未被電絕緣層11覆蓋之走線的長度。
對於位於中心區域12的中間附近之每個電極9，導電走線10在直徑上彼此相對的位置處連接至電極9。這些走線呈現未被電絕緣層11覆蓋之相對較長的長度：藉由使兩條走線保持彼此分開，可以限制單一刮痕中斷兩條走線的任何風險。
連接至單個電極9的兩條導電走線10相對於彼此成傾斜，亦即，它們彼此不平行。
可以理解，當刮痕在導電走線的較小尺寸上(亦即，橫越其寬度)延伸時，刮痕中斷導電走線的風險較大。當連接至單個電極的兩條走線具有不同的方向時，朝直線延伸的單個刮痕(通常)不能延伸越過兩條導電走線的寬度。並且，在清潔操作期間的摩擦通常發生 在單個方向上，因此這樣的摩擦不會有引起延伸越過連接至同一個電極之兩條導電走線的寬度之刮痕的風險。
在下面第二實施例之參考圖3的描述中，與上述相同或相似的元件被賦予相同的元件符號。
除了關於電極及導電走線的配置方式外，第二實施例與第一實施例相同。
在第二實施例中，在外表面3的中心區域12中延伸的電極9'係大致三角形的，每個電極具有指向中心區域12的中間之頂點。
每個電極9'藉由在所述電極9'與阻抗測量電子電路之間延伸的三條主要導電走線10'連接至阻抗測量電子電路。導電走線10'較佳地連接至由電極9'形成之三角形的一邊，此邊係與指向中心區域12的中心之頂點相對的邊。連接至同一個電極9'的導電走線10'彼此之間形成銳角。
次要導電走線10"成對地將主要導電走線10'連接在一起，以便經由互連的導電走線10'及10"之網路將每個電極9'連接至阻抗測量電子電路。在此實例中，對於每對主要導電走線10'，至少有兩條次要導電走線10"。可以理解，如果一條主要導電走線10'在某個位置處被中斷，則它仍可以繼續經由其非中斷部分將電流輸送至一條次要導電走線10"。
導電走線10'及10"的這種網路配置使得電極9與阻抗測量電子電路8之間的連接更耐刮痕。
當然，本發明並非侷限於所描述的實施例，而是涵蓋落入由權利請求項所界定之本發明範圍內之任何變型例。
具體地，偵測裝置可以具有與所描述或顯示之結構不同的結構。
主要導走線及/或次要導電走線的數量、位置及方向可以與所描述或顯出的不同。因此，導電走線可以彼此平行。
從一個電極至另一個電極，導電走線10可以在方向上相同或者它們可以具有不同的方向。可以根據假定或觀察到的較佳摩擦方向來選擇導電走線的方向：例如，如果發現摩擦主要發生在擷取區域的長邊方向上，則應該對導電走線進行定向，使得其寬度朝不同於較佳摩擦方向的方向延伸。
關於走線的數量，如果走線因絕緣層的磨損及與手指的接觸而部分露出，則它們必須不會顯著影響所測量的阻抗。
電極的數量、形狀、面積及位置可以與所描述或所顯示的不同。
可以將所描述的兩個實施例組合。
電極中之一個或多個可以藉由單條導電走線連接至阻抗測量電路。
導電走線的形狀可以與所顯示的不同。有利地，使走線變圓，以避免特別是在走線之間的相交(連接填角(connection fillets))處具有銳角。
擷取區域的形狀不必是矩形的，例如，它可以是正方形的、十字形的、圓形的或卵形的。
指紋感測器可以是光學的，或者它可以使用其它技術進行操作。
較佳地，絕緣層覆蓋導電走線及電極的一小部分，以便進一步限制電極被中斷的任何風險。
絕緣層的材料及/或其厚度可以是不同的(例如，其厚度可以高達1微米(μm)或甚至2μm)。
較佳地，導電走線及電極直接在支撐件2的外表面3上延伸，但是作為一個變型例，導電走線及/或電極間接地在支撐件2的外表面3上延伸，亦即，它們在覆蓋支撐件2的外表面3之一層或多層上延伸。依據另一個實例，包括導電走線10及任選的電極9之銦錫氧化物(ITO)的圖案直接在外表面3上延伸，並且包括這些相同的導電走線10及可能的這些相同的電極9之金屬的第二圖案覆蓋銦錫氧化物的全部或部分圖案，以便改善與手指的電導。
導電走線10及電極9有利地由至少一個導電層(亦即，以至少一個導電材料層)形成。
1:外殼
2:支撐件
3:外表面
4:內表面
5:光學感測器
8:阻抗測量電子電路
9:電極
10:導電走線
11:電絕緣層
12:中心區域

Claims (8)

  1. 一種指紋偵測裝置，包括：一支撐件(2)；一感測器(5)，其配置成擷取放置在該支撐件(2)上之使用者的手指之皮紋的影像；以及一阻抗測量電子電路(8)，其連接至在該支撐件(2)上延伸之電極(9、9')、導電走線(10、10')，該等導電走線(10、10')係在支撐件(2)上延伸，以便將該等電極(9、9')與該阻抗測量電子電路(8)連接在一起，該指紋偵測裝置的特徵在於，該等電極(9、9')中之至少兩者各自藉由至少兩條導電走線(10、10')連接至該阻抗測量電子電路(8)，且其中連接至單個電極(9、9')之該等導電走線(10、10')相對於彼此成傾斜。
  2. 如請求項1之裝置，其中連接至單個電極(9、9')之該等導電走線(10、10')在其間形成銳角。
  3. 如請求項2之裝置，其中至少一條橫向導電走線(10")將連接至單個電極(9')的該等導電走線(10')連接在一起。
  4. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中該等電極(9)中之至少一者係大致圓形的。
  5. 如請求項4之裝置，其中大致圓形的該電極(9)具有約4mm的直徑。
  6. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中該等電極(9')中之至少一者係大致三角形的，其一頂點指向一支承表面(3)的中心區域(12)。
  7. 如請求項6之裝置，其中該等導電走線(10')連接至由該電極(9')形成之三角形的一邊，該邊係與指向該中心區域(12)的中心之該頂點相對的邊。
  8. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中該等導電走線(10)由至少一個導電層形成。
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