(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々がセンス電極並びにこのセンス電極及び第１アドレス導体に接続した第１切替装置を具えるセンス素子のアレイを具える指紋検知装置であって、この第１アドレス導体は、駆動回路から前記第１アドレス導体に供給される制御信号によって動作可能となって、電荷を前記センス電極に供給し、前記センス素子のセンス電極を、指紋を検知すべき検知表面上から離間して配置し、前記センス素子のセンス電極は、重なった指の個々の部分と組み合わせてキャパシタンスを形成し、前記指紋検知装置は、第２アドレス導体を通じて各センス素子に接続して前記センス素子のキャパシタンスを表す出力を発生させる検知手段を更に具える指紋検知装置において、各センス素子は、前記センス電極と前記第２アドレス導体との間に接続した第２切替装置を有し、この第２切替装置を、前記第１切替装置の動作に従う駆動回路によって動作可能にして、前記センス電極の電荷を前記第２アドレス導体に移送させるようにしたことを特徴とする指紋検知装置。
【請求項２】
前記センス素子を、行列配置するとともに、行列方向に延在する第１及び第２アドレス導体のセットに接続し、所定の行の各センス素子の第１切替装置を、第１セットの共通アドレス導体に接続し、所定の列の各センス素子の第２切替装置を、第２セットの共通アドレス導体に接続したことを特徴とする請求の範囲１記載の指紋検知装置。
【請求項３】
前記駆動回路を、前記第１セットのアドレス導体の各々に制御信号を順次供給するために配置して、行間に基づいて前記センス素子の第１切替装置を作動させるようにしたことを特徴とする請求の範囲２記載の指紋検知装置。
【請求項４】
所定の行の前記センス素子の第２切替装置を、前記センス素子の行の第１切替回路に接続したものと相違する第１セットのアドレス導体に結合し、この相違するアドレス導体に供給される制御信号によって動作可能としたことを特徴とする請求の範囲３記載の指紋検知装置。
【請求項５】
前記センス素子の行の第２切替装置を結合した第１セットのアドレス導体を、前記センス素子の隣接する行の第１切替装置を接続したアドレス導体としたことを特徴とする請求の範囲４記載の指紋検知装置。
【請求項６】
前記センス素子の第１及び第２切替装置はトランジスタを具えることを特徴とする請求の範囲１から５のうちのいずれかに記載の指紋検知装置。
【請求項７】
前記センス素子の行の第１切替装置の各々の第１主端子及び制御電極を同一アドレス導体に接続したことを特徴とする請求の範囲６記載の指紋検知装置。
【請求項８】
前記トランジスタは、第１及び第２アドレス導体のセットに加えて薄膜トランジスタを具え、前記センス素子のセンス電極を絶縁基板上に載せ置くことを特徴とする請求の範囲６又は７記載の指紋検知装置。
【請求項９】
前記センス素子並びに前記第１及び第２アドレス導体のセットは、半導体ウェファ基板上の集積回路を具えることを特徴とする請求の範囲６又は７記載の指紋検知装置。
【請求項１０】
前記駆動回路及び検知手段を、前記センス素子のアレイの基板と同一の基板上に集積したことを特徴とする請求の範囲８又は９記載の指紋検知装置。
【請求項１１】
前記センス素子のアレイのセンス電極を絶縁物によって被覆し、この絶縁物の表面は前記検知表面を提供するようにしたことを特徴とする請求の範囲１から１０までのうちのいずれかに記載の指紋検知装置。
【請求項１２】
請求の範囲１から１１のうちのいずれかによる指紋検知装置と、前記検知手段からの出力に応答して検知した指紋の特徴データを発生させる手段と、前記特徴データを一つ以上の指紋に対する記憶された特徴データと比較する手段とを具えることを特徴とする指紋認識システム。
【発明の詳細な説明】
本発明は、各々がセンス電極並びにこのセンス電極及び第１アドレス導体に接続した第１切替装置を具えるセンス素子のアレイを具える指紋検知装置であって、この第１アドレス導体は、駆動回路から前記第１アドレス導体に供給される制御信号によって動作可能となって、電荷を前記センス電極に供給し、前記センス素子のセンス電極を、指紋を検知すべき検知表面上から離間して配置し、前記センス素子のセンス電極は、重なった指の個々の部分と組み合わせてキャパシタンスを形成し、前記指紋検知装置は、第２アドレス導体を通じて各センス素子に接続して前記センス素子のキャパシタンスを表す出力を発生させる検知手段を更に具える指紋検知装置に関するものである。また、本発明は、このような装置を組み込んだ指紋認識システムに関するものである。
このような種類の指紋検知装置は、米国特許出願明細書第３２５４４２号に記載されている。この装置では、センス素子を行列アレイに配置し、センス素子の切替装置は、行列アドレス導体を通じて駆動回路に接続した薄膜トランジスタ、すなわち、ＴＦＴを具える。１行の検知素子のＴＦＴのゲートを、共通の列導体にそれぞれ接続し、同時に、１列の全ての検知素子のＴＦＴのソースを、共通の列アドレス導体にそれぞれ接続する。各ＴＦＴのドレイン電極をセンス素子のセンス電極に接続する。センス電極は、その上の絶縁材料及びその絶縁材料の上に配置された指紋部分とともにキャパシタを構成する。行アドレス導体を走査回路に接続し、この走査回路は、ゲーティング（選択）信号を各行アドレス周期中に各行導体に供給して、各行のセンス素子のＴＦＴを順次ターンオンする。ゲーティング信号と同時に、予め設定された電位を列アドレス導体に供給してキャパシタを充電する。これらキャパシタの個々のキャパシタンスは、指紋の溝の隆起の存在によって決定されるようなセンス電極からの指紋部分の間隔に依存し、駆動回路に組み込まれた電流、すなわち、電荷検知増幅回路を用いて、キャパシタの充電中列導体に流れる充電電流を検知することによって測定される。行アドレス周期の終端で、ＴＦＴはターンオフされ、ゲーティング信号が次の行導体に供給されて、次の行のセンス素子のＴＦＴをターンオンする。センス素子の各行はこのようにして順にターンオンされ、指紋の隆起パターンによってセンス素子のアレイ上に生じた検知キャパシタの変動によって、指紋表面の３次元形態を提供する。
指紋のキャパシタンスイメージの連続的な読出し、すなわち相違する指紋の読出しを可能にするために、連続的なフィールド走査動作中、センス層を再びアドレス指定する前にセンス電極上の電荷を除去し又は少なくとも減少させる。これを、センス電極と地面との間に接続された各センス素子に抵抗を組み込み、連続的な読出しサイクル中列導体に供給される予め設定された電圧を変動させ、又は、駆動回路を配置して連続的な読出しサイクル中に中間リセットサイクルを有するようにすることによって達成される。例えばドープされた半導体材料を用いて抵抗を設けることは困難であり、センス素子アレイの製造を複雑にし、それに対して、他の二つの放電形態では、駆動回路を複雑にする。さらに、クロストークの問題を最小にするこの装置では、良好に制御し、すなわちＴＦＴのリークを低くし、かつ、アレイの両端間のＴＦＴのリーク特性がほぼ一様であることが重要である。特にＴＦＴを重合体基板上に形成する場合、これを達成するのは困難となるおそれがある。連続的な読出しを達成できる速度は、これら放電形態の必要とも両立される。
本発明の目的は、向上した指紋検知装置を提供することである。
本発明の１態様によれば、冒頭で説明した種類の指紋検知装置は、各センス素子は、前記センス電極と前記第２アドレス導体との間に接続した第２切替装置を有し、この第２の切替装置を、前記第１切替装置の動作に従う駆動回路によって動作可能にして、前記センス電極の電荷を前記第２アドレス導体に移送させるようにしたことを特徴とするものである。
二つの切替装置を、駆動回路によって連続的に操作されるように配置して、センス電極及びその上の指紋部分によって形成されたキャパシタを充電した後にキャパシタに依存する電荷量を検知される第２セットのアドレス導体に移送するという利点によって、高速かつ信頼性の所定のアレイからの読出しが可能になり、重要なことには、リセットサイクルを導入し又は駆動信号を変動させることによる走査速度に制限が課されるとともに駆動回路を複雑にして走査速度に悪影響を及ぼす抵抗を用いた既知の装置のように、個別のセンス素子のキャパシタンスを放電する必要がなくなる。本発明によれば、センス素子を走査するのに必要な制御信号を非常に簡単な形態にすることができ、高速動作を行うことができる複雑でない駆動回路を用いることができる。
好適には、前記センス素子と、行列配置するとともに、行列方向に延在する第１及び第２アドレス導体のセットに接続し、所定の行の各センス素子の第１切替装置を、第１セットの共通アドレス導体に接続し、所定の列の各センス素子の第２切替装置を、第２セットの共通アドレス導体に接続する。この場合、前記駆動回路を、前記第１セットのアドレス導体の各々に制御信号を順次供給するために配置して、行間に基づいて前記センス素子の第１切替装置を作動させることができる。
好適には、所定の行の前記センス素子の第２切替装置を、前記センス素子の行の第１切替回路に接続したものと相違する第１セットのアドレス導体に結合し、この相違するアドレス導体に供給される制御信号によって動作可能とする。便宜的には、前記センス素子の行の第２切替装置を結合した第１セットのアドレス導体を、前記センス素子の隣接する行の第１切替装置を接続したアドレス導体とする。
前記センス素子の第１及び第２切替装置はトランジスタを具えることができる。第１切替装置に関して、好適には、トランジスタの第１主端子を、その制御電極が接続された第１セットのアドレス導体に結合し、第２主端子を、センス素子のセンス電極に接続する。このようにして、第１切替装置の動作に応答してセンス電極に供給される電位が、切替装置を操作するのに用いられる制御電極によって適切に設けられる。また、所定の行の第１切替装置の第１主端子を個別の電源ラインに接続することができる。好適な実施の形態では、センス素子のアレイのトランジスタは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を具え、このＴＦＴを、アドレス導体のセット及びセンス電極とともに、例えば重合体材料又はガラス製の絶縁支持部上に設ける。センス素子の性質によって、ＴＦＴに対する低い、すなわち、制御されたリーク及び一様性の要求は、従来の具えに比べて重大でなくなる。ＴＦＴの制御された、すなわち、低いリークの必要がなくなることは、ガラスよりも重合体基板上でＴＦＴを用いる方が容易であるＴＦＴ製造の要求を、さほど厳密にしなくすることができる。薄膜技術を用いる際の製造上の容易の観点からは第１及び第２切替装置を同種のものとするのが好適であるが、第１切替装置を、第１セットの関連のアドレス導体とセンス電極との間に接続した、例えば、薄膜ダイオードを具える２端子の非線形切替装置とすることもできる。ＴＦＴは非結晶シリコン装置を具えることができる。しかしながら、好適な形態ではＴＦＴは多結晶シリコンＴＦＴを具える。便利なように、好適には、駆動回路を支持部上に集積し、センス素子ＴＦＴ及びアドレス導体のセットと同時に製造し、これを、ポリシリコン技術を用いて容易に行うことができる。この場合、理想的には多数スマートカード等への統合に適切な廉価かつコンパクトな検知装置を得ることができる。
本発明の他の態様によれば、本発明の一態様による指紋検知装置と、前記検知手段からの出力に応答して検知した指紋の特徴データを発生させる手段と、前記特徴データを一つ以上の指紋に対する記憶された特徴データと比較する手段とを具えることを特徴とする指紋認識システムを設ける。
本発明による指紋検知装置及びこれを組み込んだ指紋認識システムの実施の形態を、添付図面を参照して例示によって説明する。
図１は、関連のアドレス指定回路とともにセンス素子のアレイを示す検知装置の実施の形態の簡単な線図である。
図２は、図１の装置のアレイの二つの代表的な検知素子の等価回路を線図的に示す。
図３は、検知装置の動作を説明するための検知装置の一部の断面図である。
図４は、装置の動作に用いられる代表的な駆動波形を示す。
図５ａ及び５ｂは、装置に用いられるセンス回路の他の形態を示す。
図６は、検知装置を用いる指紋認識システムを簡単なブロック図で示す。
図面は単なる線図であり、寸法どおりでないことを理解する必要がある。所定の寸法を誇張するとともの他の寸法を減少させている。図面中、同一参照番号を同一又は類似部分に付すものとする。
図１を参照すると、指紋検知装置は、能動マトリックスアドレス指定結合位置パッド１０を具え、この能動マトリックスアドレス指定結合位置パッド１０は、規則的な間隔で配置されたセンス素子１２のＸ−Ｙアレイを有し、このＸ−Ｙアレイは、センス素子１２は、指紋を走査するように動作することができるｃセンス素子をそれぞれ有するｒ行（１〜ｒ）からなる。簡単のために、数行及び数列のみを示す。実際には、５１２行及び５１２列のセンス素子があり、各センス素子は、約２．５ｃｍ×２．５ｃｍの区域を占有する。
図２も参照すると、アレイの各センス素子は、本例ではｎ型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態の３端子切替装置１６に接続したセンス電極１４と、ｎ型ＦＥＴの形態の第２切替装置１７とを具える。センス素子のＸ−Ｙアレイは、規則的な間隔で配置された行（選択）アドレス導体１８及び規則的な間隔で配置された列（検知）アドレス導体２０を通じてアドレス指定され、これら個々の素子を、２セットの導体の各交差部に配置する。同一行の全てのセンス素子を、行導体１８の隣接する対に接続し、同一列の全てのセンス素子を、共通の各列導体２０に接続する。列導体１８を、その端部で行駆動回路２２に接続し、この行駆動回路２２は、デジタルシフトレジスタ回路に接続し、列導体２０を、その端部で検知回路２４に接続する。
図２から明らかなように、最初及び最後以外の各行導体１８を、二つの隣接行のセンス素子に関連させ及び共有させている。所定の行の各センス素子の第１ＦＥＴのゲート電極及びソース端子を、相互接続し、したがって、同一行導体１８、例えばｎ番目の導体に接続し、同時に、そのドレインをセンス電極１４に接続する。所定の行の各センス素子の第２ＦＥＴ１７のゲート電極を、他の関連の行導体１９、例えばそれに続くｎ＋１番目の導体に接続し、この第２ＦＥＴ１７のソース及びドレイン端末を、センス電極１４及び関連の列導体２０にそれぞれ接続する。次の行のセンス素子の各々の第１及び第２ＦＥＴ１６及び１７のゲートを、ｎ＋１番目の行導体１８及びけｎ＋２番目の行導体１８にそれぞれ接続する、等々。パッド１０のセンス素子１２並びにアドレス導体１８及び２０は、例えば能動マトリックスアドレス指定表示装置で用いられるような一般的な薄膜技術を用いて製造されるが、製造方法をここで詳細に説明する必要はないように思われる。簡潔には、それは、絶縁基板上の複数の層のホトリソグラフィック工程による堆積及び規定を意味する。電極１４並びにアドレス導体１８及び２０のセットを金属で形成することができ、ＦＥＴ１６を、例えばガラス、重合体又は水晶の適切な絶縁基板を用いた非結晶シリコン又は多結晶シリコンの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）として形成することができる。第１切替装置はＦＥＴを具える必要がなく、代わりにダイオード構造、例えば、行導体とセンス電極との間に接続した薄膜ｐ−ｉ−ｎ装置又は他の２端子非線形切替装置とすることができる。薄膜装置技術を用いるのが好適である間、検知パッド１０を、半導体ウェファ及び集積回路技術を用いて製造することもできることがわかる。
アレイ構成の１形態の１例を、三つの完全なセンス電極１４を具えるパッド１０の断面図である図３に線図的かつ簡単に示す。この断面に見えないＦＥＴ装置１６及び１７を、ＦＥＴのゲート絶縁層を構成する絶縁材料、例えば、窒化珪素の堆積層とともに、ＦＥＴのチャネルを構成する非結晶又は多結晶シリコン金属の堆積層から、絶縁基板３０上に形成する。規則的に配置されるとともに等しいサイズの矩形導電パッドを具えるセンス電極１４と、これらの間に延在するアドレス導体２０のセットを、堆積金属層から規定する。電極１４の集積範囲は、ＦＥＴ１６及び１７のドレインコンタクト及びソースコンタクトをそれぞれ形成し、導体２０の集積範囲は、ＦＥＴ１７のドレインコンタクトを形成する。絶縁材料を、導体１８及び２０の間でこれらが交差する領域に設ける。図３に見えない行導体１８のセットを、センス電極１４の隣接行間に延在するそれぞれ行導体を有する堆積金属層から形成し、各行導体は、例えば図３で２１を付したようにその長さに沿って配置した集積範囲を有し、ＦＥＴ１６及び１７のゲート電極として作用する。
検知それぞれの構造を完全にするために、例えば、窒化珪素又はポリイミドの絶縁フィルム３２を、基板３０上の構造全体に亘って堆積して、基板表面から離間するとともにそれにほぼ平行な連続的な検知表面３４を設ける。
センス電極１４の物理的な寸法を、指紋検知の所望の分解能の特性に従って選択する。一例によれば、センス電極は、行列方向に約５０〜１００μｍのピッチを有することができる。絶縁フィルム３２の厚さを、このフィルムに用いられる材料の相対的な誘電率の値を考慮して選択する。例えば、約４の相対的な誘電率に対して、約０．５μｍの膜厚を用いることができる。
この検知装置を作動させるに当たり、指紋を走査すべき指を検知表面３４上に配置する。表面３４に対する実際の、すなわち、密接な物理的接触は、図３に示したように指紋の隆起部で生じ、図３では、指表面３７の一部の３６の隆起部を示す。指紋プロファイルの溝は、幾分大きな距離で表面３４から離れている。したがって、隆起のある指の表面は、肉薄の絶縁フィルム３２の厚さによって決定された最小距離によって電極１４のアレイから離される。各センス電極１４及びそれに対応する指表面の重なり部分は、図３に破線で示したようにキャパシタ３５の対向電極を形成し、指の表面部によって構成されたその上側電極を接地電位とする。介在絶縁フィルム３２と、指の表面部分及び検知表面３４間の任意のエアギャップとは、キャパシタ絶縁物を提供する。これら個々のキャパシタのキャパシタンスは、指表面と検知表面３４との間隔ｄの関数として変動し、指紋の隆起部が表面３４に接触すると大きいキャパシタンスが発生し、指紋の溝がセンス電極１４に重なると小さいキャパシタンスが発生する。したがって、指紋の隆起パルスによってパッド１０のセンス素子１２のアレイ全体に亘って発生したキャパシタンスの変動は、指紋表面の３次元形態の電子「イメージ」を有効に構成する。これらキャパシタンスは、検知装置内で検知され、変動を表す出力を検知し、したがって、指紋の３次元プロファイルを検知する。
アレイ中の個々のセンス素子１２間のキャパシタンス変動を、次のようにして検知する。各センス素子を、その関連の行、選択及び列、検知導体１８及び２０を通じてアドレス指定する。行駆動回路２２を配置して、電圧パルスの形態の選択（ゲーティング）信号を具える制御信号を各行アドレス導体１８に供給し、その後、各行導体は選択信号を行１から順次受信する。三つの連続する行導体に供給される駆動波形の一例を図４に示す。行導体１８、例えば、ｎ番目の行導体に供給される選択パルス信号Ｖｓは、行方向の全てのセンス素子１２のＴＦＴ１６をターンオンして、センス素子の行の関連のキャパシタ３５を、パルス信号の近似的なレベル、すなわち、Ｖｓまで充電する。この選択信号Ｖｓの終端で、ＴＦＴ１６はターンオフし、電荷は、行のキャパシタ３５の各々に保持される。各キャパシタに充電される電荷量ｑは、そのキャパシタンスＣに依存し、したがって、Ｃ．Ｖｓに等しくなる。その直後に、選択パルス信号は、それに続くｎ＋１番目の行導体１８に供給され、同様にして次の行のセンス素子のＴＦＴ１６をターンオンし、その関連のキャパシタンス３５を充電する。同時に、この次の選択信号は、センス素子の以前の行のＴＦＴ１７もターンオンし、その行のセンス素子のセンス電極１４の各々をそれに関連する列導体２０の各々に有効に接続する。列導体は仮想的には接地され、電極１４に保持された電荷は列導体に流れ、それは、回路２４の電荷センス増幅器によって検知される。その行のセンス素子の各々のキャパシタに充電された電荷は、同時に読み出され、回路２４の各列導体２０及び各電荷センス増幅器を通じてこのように検出される。各キャパシタからの電荷量は、キャパシタのサイズに依存し、したがって、接続されたセンス電極１４に指紋の隆起部又は溝が重なるかによって決定される。隆起部が電極１４に重なる場合、所定の電荷量が読み出され、それに対して、溝が電極に重なる場合、読み出される電荷量はほぼ零になる。
したがって、このようにして、行導体に供給される単一選択パルスは、所定の行のセンス素子のキャパシタを充電するとともに直前の行のセンス素子のキャパシタを読み出すことができる。このようにして、センス素子の各行は、選択信号を行導体１８に順次供給することによって、二つの連続的な選択信号の持続時間に対応する行アドレス周期中アドレス指定されて指紋を走査し、一つの完全なフィールド周期中アレイの全行をアドレス指定した後、キャパシタ特性の完全な「イメージ」が構成される。代表的には、選択信号Ｖｓを持続時間Ｔｓ中約２０μｍとして、１秒間に約７フレームにすることができる。
図５ａは、回路２４の電荷センス増幅器の形態を示し、図示した部分は、二つの隣接する列導体２０に作用する。この回路では、列導体２０を、容量性帰還とともに電荷増幅器５０に接続し、そのアナログ出力は、シフトレジスタ４５の作動スイッチ４６によって同様に連続的に切り替えられて、出力ライン４７上に直列パルス列を供給し、そのパルスの大きさは、各列導体の電荷の流れを表す。列導体に対して仮想接地レベルにセットする電荷増幅器５０は、増幅器の分流キャパシタを放電するためにスイッチ５２を走査するリセットライン５１に供給されるリセットパルスによって、センス素子のアドレス指定された連続する行の間の周期にリセットされる。
図５ｂにおいて、電流検知増幅器を用いて三つの隣接する列導体に対する別の検知回路を示す。列導体２０を、抵抗性帰還とともに各電流増幅器４０に接続し、その出力は、サンプル−ホールド回路４１に供給される。増幅器のバイアス状態は、列導体２０の上記仮想接地レベルをセットする。これら回路４１は、同様に作動され、共通ライン４２に沿って供給されるサンプルパルスによって、行導体１８に供給されるゲーティングパルスに対して同期がとられる。回路４１のアナログ出力を、シフトレジスタ４５の作動スイッチ４６によって順次切り替えて、ライン４７に沿ってパルスの直列出力を発生させ、そのパルスの大きさは、導体２０の各々の瞬時の電流値を表す。
例えばデジタルラッチタイプ回路を具える他の適切なタイプの検知手段を用いることができる。
所定の行の各センス素子のキャパシタ３５が充電され、その後１行アドレス周期中読出しのために放電されるので、統合周期、すなわち、次のアドレス周期の前にリセットすべきセンス素子を必要としない。所定の行のセンス素子は、行アドレス周期の終端で有効に放電される。指紋の容量性イメージの複数の読出しを、連続的なフィールド周期に亘って連続的かつ急速に行うことができ、すなわち、連続的な動作中の相違する指紋の読出しを、所望の場合には容易に行うことができる。センス素子の行の充電／放電サイクルは数μ秒のみ要するので、アレイのセンス素子の読出しに伴う高速走査が可能である。ＴＦＴ１６及び１７に対する漏洩要求は、米国特許出願明細書第５３２５４４２号の既知の装置に比べて重要でなく、アレイの両端間のこの特性の高い一様性に体図面クロック要求はさほど重要でない。ＴＦＴ１６のソース端子は、行導体の選択信号の比較的短周期を除いて０Ｖである。ＴＦＴ１６及び１７が所定のゲート／ソースキャパシタンスを表すことを予測することができる。センス素子の読出し中、キャパシタ３５は０Ｖ（列導体電位）まで放電する。ＴＦＴ１７に供給される選択信号Ｖｓの立下がり縁は、電圧をセンス電極１４とＴＦＴ１６との間の接合部に結合することができる。隆起がこのセンス電極１４に重なる場合、キャパシタ３５のキャパシタンスは、ＴＦＴ１６及び１７のゲート／ソースキャパシタンスに比べて大きい。しかしながら、溝がセンス電極１４に重なると、キャパシタンスは、ゲート／ソースキャパシタンスに比べて小さい。その結果、小電圧が行アドレス周期の終了後この接合部に現れるが、所望の場合には、ＴＦＴを製造する際に自己位置合わせプロセスを用い、及び／又は、ＴＦＴ１６をＴＦＴ１７に対して適切にスケーリングすることによってこれを減少させることができる。一般に、ＴＦＴ１７のソース端子とドレイン端子との間の低安定状態電圧は、列導体の無視できるクロストーク電流を伴う。この装置は、非常に簡単な駆動形態を必要とするという別の利点を有し、これによって簡単な電圧パルス信号を列導体に順次供給し、行駆動回路の簡単な形態を利用できるようになり、雑音比に対して非常に良好な信号を提供する。
上記実施の形態において、各行導体１８を二つの隣接するセンス素子行によって共有する場合、センス素子の各行を、代わりにそれ自身の行導体の各対に接続することかできるが、この場合、センス素子の各隣接行間で二つの個別の行導体を設ける必要がある。また、センス素子の行のセンス電極に供給される電圧を、ＴＦＴ１６のソース端子に接続されたセンス素子の行に関連する二つの行導体１８間で行方向に延在する補助導体によって発生させることができる。センス素子の全ての行に対する補助導体を、アレイの一方の側、好適には行駆動回路２２に対向する側に相互接続し、適切なレベルの電位源に結合する。この場合、センス素子のキャパシタを、ＴＦＴ１６の両端間の電圧降下のためにＶｓより僅かに低いレベルよりはこの電圧レベルまで充電する。
行駆動回路２２及び検知回路２４を具える装置の駆動回路を、センス素子のアレイを支持するとともにセンス素子と同時に製造した基板と同一の基板上に集積することができ、これによって、廉価かつコンパクトな検知装置を提供する。このような集積を、ポリシリコン薄膜技術を用いて手頃に行うことができる。低温ポリシリコンプロセス技術を用いる場合、基板を、プラスチック材料、好適には、可撓性の重合体材料とすることができる。このような検知装置を、スマートなカードに容易に組み込むことができる。
導電材料のストリップを、装置の絶縁物３２の上側表面上に直接配置することができ、これらは、例えばライン又は格子パターンとしてセンス電極１４の隣接行間、隣接列間又はその両方の間のスペース全体に亘って延在し、接地される。
個別の、導電パッド電極のマトリックスを、絶縁層の表面上に設けることができ、その各々は、その表面上に存在し、キャパシタ３５の対向プレートを形成するためにセンス電極１４に対して同様なサイズ及び形状である。指紋の隆起は、これら隆起が接触する電極パッドのうちの特定のものを接地し、この際、キャパシタ３５のキャパシタンスは、センス電極１４の区域、それに対向するパッド電極及び介在絶縁層３２の厚さによって決定され、その結果、ほぼ同一でより特有のキャパシタンスが、全ての隆起接触位置で得られる。それ以外の場所では、指の表面部が下層のパッド電極から離され、キャパシタンス容量は、既に説明したようにこの間隔に依存する。
図６は、ここではブロック６０で示した検知装置を組み込んだ指紋認識システムを線形ブロックで示す。このシステムは、装置の検知回路からの出力に応答して検知した指紋の特徴データを付与する手段と、この特徴データを一つ以上の記憶特徴データと比較する手段とを具える。検知装置から得られる出力を、既知の光学指紋検知装置のイメージセンサから供給されるビデオ出力に匹敵する形態で発生させる。したがって、当業者には明らかなように、検知装置以外のシステムの要素を、一般に、光学検知装置を用いるシステムで用いられる種類のものとすることができる。一般的な実務によれば、特徴データは、詳細な溝ラインの方向及び相対位置、すなわち、ラインの端部及び分岐に関する上記の形態をとることができる。特徴データを発生させ及び比較するために検知装置から得られる上記の処理は、既知の形態及び技術に従うことができる。本発明の検知装置が指紋の３次元プロファイルの情報を提供することができるので、詳細の空間位置に加えて位相的な特徴を利用することによって、向上した識別又は確証の精度を得ることができるが、低い精度が許容される場合、当然、２次元溝パターンに対する情報のみを理由仕手、必要な処理を簡単にすることができる。簡潔には、適切な状況では、装置６０からの出力は、詳細な位置のような検知された指紋の特徴の形態を検知するためにプログラムされた分析回路６１に供給される。回路６１からのデータは、標準的なアルゴリズムが複数の指紋の特徴データとそのデータとを比較するコンピュータ６２に供給される。すなわち、単一指紋は、システムが識別に用いられるか又は端になる確証に用いられるかに依存し、これら複数の指紋の特徴データは、記憶装置６３に保持され、コンピュータ６２は、整合が見つかるか否かに応じて出力を発生させる。
回路６１をプログラムして、高精度の認識に対して検知装置によって付与された３次元情報を利用し、又は、適切な識別によって装置６０からの特定の出力信号値を選択し、この際、既知の光学検知装置から得られるのと同様な２値イメージの性質の２次元溝パターンを表す特定の情報を利用する。
したがって、要約すると、重なった指紋部分が共にキャパシタを形成するセンス電極をそれぞれ有するセンス素子のアレイを具える指紋検知装置を開示する。キャパシタは、第１アドレス導電を通じた第１切替装置の動作によって充電される。この際、第２切替装置を、センス電極の電荷を第２アドレス導電に移送するように動作させ、この場合、この電荷が検知され、したがって、供給されたキャパシタンスを表す出力となる。先ず、信頼性のある走査が行われる。センス素子の行列アレイは、行列導体のセットを用いて手頃にアドレス指定され、装置を、絶縁支持部上の切替装置及び集積駆動回路のような薄膜装置、例えばＴＦＴを用いて実現することができる。
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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