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Diese
Erfindung betrifft das Gebiet der Fingerabdruck-Bildabtastung und
-Detektion; das heißt, die
Detektion der Einzelheiten bzw. Teils eines Fingerabdrucks, wie
z. B. Erhöhungsabschlüsse bzw. Erhöhungsendungen
oder Gratabschlüsse
bzw. Gratendungen und Bifurkatione bzw. Verzweigungen oder Gabelungen.
Spezieller betrifft diese Erfindung einen Mehrfachpixel-Kapazitäts-Typ-Fingerabdruck-Sensor.
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Wie
es gut bekannt ist, ist der Fingerabdruck eines Menschen aus Linien
oder Graten zusammengesetzt, welche sowohl Abzweigungsabschnitte
als auch Verzweigungen bzw. Bifurkatione und abrupte bzw. sofortige
Abschlüsse
oder Endpunkte haben. Diese Abzweigungsabschnitte, Verzweigungen,
Abschlüsse
und Endpunkte sind auch als Einzelheiten bekannt. Die Fingerabdrücke werden
durch die Orte von und die Beziehung zwischen diesen Einzelheiten identifiziert.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten Kapazitätssensor,
der operiert, um Fingerabdruck-Einzelheiten zu fühlen oder zu detektieren. Die
Verwendung von Sensoren des Kapazitätstyps sind im Allgemeinen
bekannt.
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Die
Veröffentlichung
SENSORS AND ACTUATORS, Jan./Feb. 1989, Nr. 1/2, auf den Seiten 141–153, beinhaltet
z. B. einen Artikel, der INTEGRATED TACTILE IMAGER WITH AN INTRINSIC CONTOUR
DETECTION OTPION betitelt ist, der bei der Fourth International
Conference on Solid-State Sensors and Actuators (Transducers '87), Tokyo, Japan,
2.–5.
Juni 1987, präsentiert
wurde. Dieser Artikel beschreibt einen integrierten kapazitiv taktilen
Abbildungssensor bzw. einen integrierten kapazitiv taktilen abbildenden
Sensor, der eine Mehrfachschichtkonstruktion mit einer unteren Keramikhalterung
einem 9-Zeilen/9-Spalten-Array bzw. einer 9-Zeilen/9-Spalten-Anordnung
von quadratischen Aluminiumelektroden, die auf einer Siliziumscheibenintegrierten
Schaltung beinhaltet sind, eine flexible und isolierende Zwischenschicht,
die aus Naturgummi zusammengesetzt ist bzw. aus Naturgummi besteht, eine
dünne leitende
Gummischicht und eine obere schützende
Schicht aufweist. In dieser Vorrichtung hängt die Kapazität von der
lokalen Deformation der Naturgummischicht ab. Die 81 individuellen
Aluminiumelektroden dieser Vorrichtung stellen eine kapazitive Messung
eines Vertiefungsmusters innerhalb der Naturgummischicht zur Verfügung, wobei
diese Vertiefung durch eine Druckverteilung, die auf der oberen
schützenden
Schicht bzw. Schutzschicht agiert bzw. aktiv ist, verursacht wird.
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Die
Verwendung eines Sensors eines Kapazitätstyps, um die Einzelheiten
eines menschlichen Fingerabdrucks zu fühlen bzw. abzutasten, ist ebenso
bekannt.
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Die
Veröffentlichung
IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, Band 18, Nr. 1, Januar 1997, Seiten 19–20, beinhaltet
einen Artikel, der betitelt ist mit NOVEL FINGERPRINT SCANNING ARRAYS
USING POLYSILICON TFT'S
OF GLASS AND POLYMER SUBSTRATES. Dieser Artikel beschreibt einen
zweidimensionalen (2D), 200 × 200,
kapazitätsabtastendes
bzw. kapazitätsfühlendes
Array bzw. Feld, das aus 40.000 einzelnen bzw. individuellen Pixeln
hergestellt ist. Jedes Pixel des Arrays schließt zwei Dünnschichttransistoren (TFTs)
und eine Kondensatorsplatte ein. Jedes Arraypixel bzw. Feldpixel
befindet sich bei bzw. in dem Schnittpunkt einer Arrayzeile und
einer Arrayspalte und jedes Arraypixel ist individuell adressierbar,
und zwar durch bzw. über
Zeilen-Treiberschaltungen und Spalten-Treiberschaltungen.
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Betrachtet
man die zwei TFTs, hiernach als TFT-A und TFT-B bezeichnet, die
mit einem gegebenen Pixel verbunden sind, so sind die Drainelektroden
des TFT-A und TFT-B an die Kondensatorplatte der Pixel angeschlossen,
sind die Gateelektrode und die Sourceelektrode des TFT-A an einen
Zeilenkonduktor bzw. Zeilenleiter ange schlossen, der mit dem Pixel
verbunden ist, ist das Gate des TFT-B an den folgenden Zeilenkonduktor
angeschlossen, und ist die Source des TFT-B an einen Spaltenkonduktor bzw.
Spaltenleiter angeschlossen, der mit dem Pixel verbunden ist.
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Ein
dünner
(0,1 Mikrometer) Siliziumnitridisolator liegt auf der Kondensatorplatte
von jedem Arraypixel auf. Wenn die Erhöhungen bzw. Grate eines Fingerabdrucks
direkt über
der Kondensatorplatte liegen, wird ein Kondensator zwischen der
Kondensatorplatte und dem Finger ausgebildet. Dieser Kondensator
wird aufgeladen, wenn ein Zeilenpuls (8 bis 10 VDC und von 10 bis
100 Mikrosekunden Dauer) an das Pixel über bzw. durch einen Zeilenkonduktor bzw.
Zeilenleiter angelegt wird, der mit diesem Pixel und dem TFT-A verbunden
ist. Diese gespeicherte Ladung wird danach auf den Spaltenkonduktor
bzw. Spaltenleiter des Pixels durch den TFT-B transferiert, wenn
ein Zeilenpuls an die folgende Zeilenelektrode angelegt wird.
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Ferner
ist die Publikation 1997 IEEE INTERNATIONAL SOLID-STATE CIRCUITS
CONFERENCE von Interesse, die einen Artikel beinhaltet, der auf
Seite 200 beginnt, der mit A 390 DPI LIVE FINGERPRINT IMAGER BASED
ON FEEDBACK CAPACITIVE SENSING SCHEME betitelt ist. Dieser Artikel
beschreibt einen Einzelchip, ein 200 × 200-Elementarray bzw. -Elementfeld,
eine 2-metalldigitale CMOS-Technologie,
einen Sensor, der auf einer Feedback-Kapazitätsabtastung bzw. Rückkopplungs-Kapazitätsabtastung
basiert und der arbeitet, um die elektrische Feldvariation zu detektieren,
die durch die Oberfläche
der Fingerhaut induziert wird. In jedem Element des Arrays bzw.
Feldes werden zwei horizontal beabstandete Metallplatten von dem
aufliegenden bzw. darüber
liegenden und angrenzenden Abschnitt der Hautoberfläche des
Fingers durch ein Passivierungsoxid bzw. Neutralisierungsoxid separiert.
Da die Distanz zwischen der Haut und der Oberfläche des Sensors die Anwesenheit
bzw. Präsenz von
Erhöhungen
bzw. Graten und Tälern
des Fingerabdrucks identifiziert, stellt ein Elementenarray bzw. Elementenfeld
ein komplettes Fingerabdruckmuster bereit.
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In
jedem Element des Arrays bzw. des Feldes werden die zwei Metallplatten
jeweils an den Eingang und den Ausgang eines Hoch-Gewinn-Invertierers
angeschlossen, um dadurch einen Ladungsintegrator auszubilden. Im
Betrieb wird der Ladungsintegrator zuerst zurückgesetzt, indem der Eingang
und der Ausgang bzw. die Eingabe und die Ausgabe des Inverters kurzgeschlossen
werden. Eine feste Ladungsmenge wird dann vom Eingang abgesenkt bzw.
heruntergehen, wobei verursacht wird, dass die Ausgangsspannung
umgekehrt proportional zu einem Feedback-Kapazitätswert bzw. Rückkopplungs-Kapazitätswert schwingt,
der umgekehrt proportional ist zu der Distanz zu den Graten und
Tälern des
Fingerabdrucks. Das Zellenarray bzw. Zellenfeld oder die Sensoren
stellen somit das komplette Fingerabdruckmuster bereit. Das Fingerabdruckbild
erscheint, wenn der Finger von dem Array bzw. Feld entfernt wird.
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Das
US-Patent 4,353,056 ist in der Hinsicht von Interesse, indem es
sich auf einen Fingerabdruckssensor vom Kapazitätstyp bezieht, wobei ein Finger
auf die Oberfläche
des Sensors gepresst wird, um die Erhöhungen bzw. Grate und Täler des
Fingerabdrucks zu lesen. Die Sensoroberfläche hat eine große Anzahl
von Kondensatoren mit einer kleinen physikalischen Größe, die
damit verbunden ist. Zwei Sensoren werden beschrieben. Bei einem
ersten Sensortyp trägt
ein elektrischer Isolator eine Anzahl von flexiblen und horizontal
beabstandeten gekrümmten
Metallelektroden, wobei zwei angrenzende Metallelektroden davon
einen Kondensator aufweisen bzw. umfassen. Eine schützende Isolationsschicht
bzw. ein schützender
Isolationsfilm liegt auf dem elektrischen Isolator und wenn ein
Finger in physikalischen Kontakt mit diesem schützenden Isolationsfilm bzw.
Isolationsschutzschicht gebracht wird, werden die Metallelektroden
physikalisch deformiert, wobei dadurch die Kapazität von der
großen
Anzahl von Kondensatoren in Übereinstimmung
mit dem Grat/Tal-Muster des Fingerabdrucks selektiv geändert wird.
Bei einem zweiten Sensortyp trägt
die obere Oberfläche
bzw. Fläche
eines Erhöhungsträgers bzw.
eines Gratträgers
eine Anzahl von horizontal beabstandeten und flachen Metallelektroden
in einer festen bzw. fixierten Position über der Ebene der Metallelektroden
ist, die sequenzielle Anordnung eines flexiblen Isolators, einer
flexiblen Elektrode und einer flexiblen Schutzmembran platziert.
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Ein
Kondensator ist zwischen der oberen flexiblen Elektrode und jeder
der unteren und fest positionierten Flachmetallelektroden ausgebildet.
Wenn das Ende eines Fingers in Kontakt mit der flexiblen Membran
gebracht wird, wird die flexible Elektrode wellig bzw. wellenförmig, und
zwar in Übereinstimmung
mit den Graten- bzw. Erhöhungen/Täler-Muster
des Fingerabdrucks.
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Zusätzlich betrifft
das US-Patent 5,325,442 einen Fingerabdruckssensor des Kapazitätstyps mit einem
Abtastpad bzw. Fühlfeld,
das ein ebenes Array bzw. Feld aus Zeilen/Spalten-Abtastelementen
mit einem Abstand von ungefähr
100 Mikrometern aufweist. Jedes Abtastelement ist in bzw. bei dem Schnittpunkt
eines Zeilenkonduktors bzw. Zeilenleiters und eines Spaltenkonduktors
bzw. Spaltenleiters angeordnet. Eine Vielzahl dieser Abtastelemente bzw.
Fühlelemente
baut ein Array bzw. ein Feld von regulär beabstandeten und relativ
gleich großen Rechtecken
auf.
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Jedes
Abtastelement von diesem Patent schließt eine erste ungeerdete, physikalisch
vergrabene und ebene bzw. planare Metallkondensatorplatte ein, die
von einer elektrisch geerdeten Fingerfläche bzw. Fingeroberfläche, die
eine zweite Kondensatorplatte ausbildet dielektrisch beabstandet
ist, wie in der Schaltung dieses Patents in 2 gezeigt ist. Bei den 7a bis 7b dieses
Patents schließt
die finger-eingreifende Oberfläche
bzw. die finger-einnehmende Oberfläche freigelegte bzw. belichtete
und geerdete Metallfilm- bzw. Metallschichtkonduktoren 53 ein,
die physikalisch in die Finger eingreifen, um eine Operation von
der Schaltung von 2 sicherzustellen,
indem die Finger verlässlich
geerdet werden, um dadurch verlässlich
die oben beschriebene zweite Kondensatorplatte zu erden.
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Die
Abtastelemente werden hergestellt, indem ein fotolithografisches
Verfahren bzw. ein fotolithografischer Prozess verwendet wird, und
jedes individuelle Abtastelement schließt einen Dünnfilmtransistor (TFT) in der
Form eines Feldeffekttransistors (FET) ein. Jedes FET-Gate ist an
einen Zeilenkonduktor bzw. Zeilenleiter angeschlossen, jede FET-Source
ist an einen Spaltenkonduktor bzw. Spaltenleiter angeschlossen,
und jeder FET-Drain ist an eine Abtastelektrode angeschlossen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst jedes Abtastelement einen Abtastkondensator, der zwischen einer
Abtastelektrode und dem Finger ausgebildet ist. In einer anderen
Ausführungsform
schließt
jedes Abtastelement ein elektrisch isoliertes und leitendes Pad
bzw. Feld ein, das physikalisch eingreift bzw. einnimmt und elektrisch
durch die Finger geerdet ist.
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Die
EP-0 790 479 beschreibt einen Distanzsensor mit einem Kapazitätselement,
das wiederum eine erste Armatur hat, die gegenüber liegend einer zweiten Armatur
positioniert bzw. angeordnet ist, dessen Distanz zu messen sein
wird. In dem Fall des Fingerabdrucks bzw. Fingerdruckens wird die
zweite Armatur direkt durch die Hautoberfläche bzw. Hautfläche des
Fingers, der zu drucken ist, definiert.
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Die
EP-A-0 457 398 beschreibt eine Vorrichtung, um Fingerabdruckmusterinformationen
zu erhalten. Die Kapazität
zwischen einzelnen Abtastelementen in einem Array bzw. Feld und
den jeweiligen Fingeroberflächenabschnitten,
die über
den Elementen liegen bzw. auf den Elementen liegen, wird abgetastet
bzw. gefühlt,
um eine Varianz der Kapazität, wie
festgelegt bzw. bestimmt durch den Abstand bzw. die Beabstandung
von dem Array bzw. Feld der Erhöhung
oder durch das Muster des Fingerabdrucks, bereitzustellen.
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Während frühere Vorrichtungen,
wie oben beschrieben, im Allgemeinen nützlich für ihre begrenzt gedachte Anwendung
ist, verbleibt bzw. bleibt ein Bedarf in der Technik für einen
Fingerabdrucksensor des Kapazitätstyps,
wobei das Fingerabdruckmuster von einer ungeerdeten Fingerspitze
abgetastet bzw. gefühlt
wird und wobei die Konstruktion und Anordnung des Sensors minimiert
oder verhindert, dass eine elektrostatische Aufladung bzw. Ladung,
die durch einen menschlichen Körper
befördert bzw. getragen
werden kann, die Operation eines Fingerabdrucksensors vom Kapazitätstyp stört.
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Entsprechend
des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Bereitstellen einer elektrostatischen Entladung für ein kapazitives
Fingerabdruckmuster-Detektionsfeld bereitgestellt, das die Schritte
umfasst bzw. aufweist, wonach ein Fingerabdruckmuster-Detektionsfeld
bereitgestellt wird, das eine Anzahl von individuellen Hautabstandsfühlzellen
hat, die in einer eng beabstandeten physikalischen Konfiguration
angeordnet sind; eine dielektrische Schicht für das Feld wird bereitgestellt, wobei
die dielektrische Schicht eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche hat;
eine ungeerdete Fingerspitze wird platziert, die das Fingerabdruckmuster
auf der oberen Oberfläche
hat; jede Fühlzelle bzw.
Abtastzelle wird mit einem Verstärker
bereitgestellt, der einen ungeerdeten Eingangsknoten und einen ungeerdeten
Ausgangsknoten hat; eine ungeerdete Ausgangsknoten-zu-Eingangsknoten-Rückkopplung
für jeden
der Verstärker
wird bereitgestellt, wobei die Rückkopplung
für die
Fingerabdruckmuster sensitiv ist; die Rückkopplung wird für jeden
der Verstärker
mittels (1) einer ersten Kondensatorplatte, die innerhalb der dielektrischen
Schicht vertikal unter der oberen Oberfläche der dielektrischen Schicht
angeordnet ist und mit dem ungeerdeten Eingangsknoten verbunden
ist, (2) einer zweiten Kondensatorplatte, die innerhalb der dielektrischen
Schicht vertikal unter der oberen Oberfläche der dielektrischen Schicht
in enger horizontaler räumlicher
Beziehung zu der ersten Kondensatorplatte platziert ist und mit dem
ungeerdeten Ausgangsknoten verbunden ist, und (3) der ungeerdeten
Fingerspitze in vertikaler räumlicher
Beziehung zu der ersten und zweiten Kondensatorplatte bereitgestellt;
wobei ein Metallpfad innerhalb der dielektrischen Schicht vertikal
unter der oberen Oberfläche
der dielektrischen Schicht bereitgestellt wird, um räumlich die
erste und zweite Kondensatorplatte zu umgeben, aber nicht physisch bzw.
physikalisch in Eingriff zu nehmen; und der Metallpfad mit der Erde
verbunden wird, um dadurch die Eingangs- und Ausgangsknoten von
einem elektrostatischen Potenzial zu schützen, dass durch die Fingerspitze
getragen werden kann, und zwar in einer Art und Weise, die nicht
den ungeerdeten Zustand der Fingerspitze stört.
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Entsprechend
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abstandsmessapparat zum
Bereitstellen eines Ausgangssignals bereitgestellt, das das Grat/Tal-Fingerabdruckmuster
einer Fingerspitze anzeigt, wobei der Apparat aufweist, ein physikalisches
Feld mit einer Vielzahl individueller Abstandsfühl-Kondensatorzellen bzw. Abstandsfühl-Kapazitätszellen;
wobei jede Kondensatorzelle bzw. Kapazitätszelle eine erste und eine
zweite elektrisch ungeerdete Kondensatorplatte enthält, die elektrisch
voneinander isoliert sind und unterhalb einer ungeerdeten dielektrischen
Oberfläche
platziert sind, die für
eine physische bzw. physikalische Assoziation mit einem Abschnitt
einer elektrisch ungeerdeten Fingerspitze angepasst ist; wobei jede
Kondensatorzelle bzw. Kapazitätszelle
einen Verstärker enthält, der
einen elektrisch ungeerdeten Eingangsknoten hat, der mit der ersten
Kondensatorplatte verbunden ist, und der einen elektrisch ungeerdeten Ausgangsknoten
hat, der mit der zweiten Kondensatorplatte verbunden ist; wobei
die erste und die zweite Kondensatorplatte angepasst ist, einen
Rückkopplungskondensator
mit einer ungeerdeten Fingerspitze auszubilden, die sich gegenwärtig auf
der dielektrischen Oberfläche
befindet, wobei der Rückkopplungskondensator
eine Verstärkerrückkopplung
als eine Funktion eines Abstands zwischen einem Abschnitt des ungeerdeten
Fingerspitzen-Grat/Talmusters und der dielektrischen Oberfläche bereitstellt; wobei
elektrisch geerdete Metallpfadmittel unterhalb der ungeerdeten dielektrischen
Oberfläche
platziert sind, und zwar in einer Art und Weise, so dass sie elektrisch
von einer jeden Kondensatorplatte einer jeden der Kondensatorzellen
isoliert sind, und in einer Art und Weise, eine jede der Kondensatorplatten
einer jeden der Kondensatorzellen bzw. Kapazitätszellen physisch bzw. physikalisch
zu umgeben.
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Wie
es gut bekannt ist, schließt
ein Kapazitätssensorarray
bzw. -feld des allgemeinen Typs, der in Fingerabdruckmuster-Erkennungs-/Detektionssystemen
Anwendung findet, ein im Allgemeinen ebenes bzw. planares Array
bzw. Feld von vielen in Zei len/Spalten angeordneten und individuellen
kapazitiven Abtastzellen bzw. kapazitiven Fühlzellen ein, wobei jede individuelle
bzw. einzelne Abtastzelle bzw. Fühlzelle
ein Pixel des Arrays bzw. Felds umfasst.
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Bei
einem Typ eines Sensorarrays bzw. Sensorfelds, mit welchem die Ausführungsformen
dieser Erfindung Anwendung finden können, schließt jede Abtastzelle
bzw. Fühlzelle
im Allgemeinen eine oder mehrere im Allgemeinen dielektrisch abgedeckte bzw.
abgeschirmte und ungeerdete Metallkondensatorplatten mit bzw. auf
höchstem
Niveau ein. Eine ungeerdete Fingerspitze, die eine andere Kondensatorplatte
ausbildet, wird auf der oberen dielektrischen Oberfläche des
Arrays bzw. des Feldes platziert bzw. angeordnet und die Zellen,
die mit einem Fingerabdruckgrat physikalisch in Berührung sind,
erfahren eine gesteigerte bzw. erhöhte Kapazität, und zwar verglichen zu jenen
Zellen, die eine kurze Distanz unter einem Fingerabdrucktal beabstandet
sind.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung finden mit einer Konstruktion und einer
Anordnung Anwendung, wobei jede derartige Zelle eine Verstärkerschaltung
einschließt,
dessen Ausgang/Eingang rückkopplungszusammenhängend bzw.
rückkopplungsverbunden
ist, und zwar durch eine Verbund-Kondensatorschaltung bzw. zusammengesetzte
Kondensatorschaltung, die aus den ungeerdeten einen oder mehreren
im Allgemeinen Metallkondensatorplatten mit bzw. auf höchstem Niveau und
dielektrisch abgedeckten bzw. abgeschirmten Metallkondensatorplatten
aufgebaut sind, und der ungeerdeten Fingerspitze, die eine andere
Kondensatorplatte ausbildet.
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Bei
diesem besonderen Typ der ungeerdeten Ausgangs-/Eingangs-Rückkopplungs-Schaltungskonfiguration
kann die elektrostatische Aufladung bzw. Ladung, die manchmal durch
einen menschlichen Körper
befördert
bzw. getragen wird, ausreichend hoch sein, um durch die oberste
Passivierungsschicht bzw. Neutralisationsschicht oder die dielektrische
Schicht, die alle Zellen abdeckt bzw. abschirmt, hindurch zu brechen
bzw. hindurch zu gelangen und/oder um die Gateoxid- Durchbruchsspannung
einer Abtastschaltung bzw. einer Fühlschaltung zu überschreiten,
die an die eine oder mehreren dielektrisch abgedeckten Metallkondensatorplatten
angeschlossen ist.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die elektrostatische Entladungs-(ESD-)Durchführung von einem derartigen Kapazitätssensorarray
bzw. Kapazitätssensorfeld verbessern,
indem jede individuelle dielektrisch abgeschirmte bzw. abgedeckte
Kondensatorplatte mit einer Metallgitterarbeit, metallvermaschten
Leitungen oder einem Metallmuster, das direkt zum Systemerdungspotenzial
angeschlossen ist, physikalisch umgeben, aber nicht physikalisch
berührt
wird.
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Beispiele
eines derartig geerdeten Metallmusters schließen ein, aber begrenzen nicht
auf ein Metallmuster, das im Allgemeinen dieselbe horizontale Ebene
wie die Kondensatorplatte(n) besetzt, die von einer elektrostatischen
Ladung bzw. Aufladung zu schützen
ist (sind), ein Metallmuster, das im Allgemeinen eine horizontale
Ebene besetzt, die vertikal über
der horizontalen Ebene angeordnet ist, die durch die Kondensatorplatte(n)
besetzt ist (sind), die von einer elektrostatischen Ladung bzw.
Aufladung zu schützen
ist (sind), ein Metallmuster, das im Allgemeinen eine horizontale
Ebene besetzt, die vertikal unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet
ist, die durch die Kondensatorplatte(n) besetzt ist (sind), die von
einer elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung zu schützen ist
(sind), und ein Metallmuster, das eine horizontale Ebene besetzt,
die vertikal unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet ist, die
durch die Kondensatorplatte(n) besetzt ist (sind), die von einer elektrostatischen
Ladung bzw. Aufladung zu schützen
ist (sind), und schließt
eine Vielzahl von Metallfingern ein, die sich vertikal aufwärts erstrecken,
um im Allgemeinen die Kondensatorplatte(n) zu umgeben. Im Geiste
von diesem letzteren Beispiel brauchen geerdete Metallmuster innerhalb
des Umfangs dieser Erfindung keine physikalisch kontinuierlich geerdete Metallmuster.
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Bei
den Ausführungsformen
der Erfindung kann das geerdete ESD-Schutzmetall-Gitter-/Vermaschung bzw. Vernetzung/Muster
bei bzw. auf demselben physikalischen dielektrisch abgedeckten bzw. abgeschirmten
Niveau, oder Ebene platziert bzw. angeordnet sein, wie die oben
beschriebenen eine oder mehreren Metallkondensatorplatten oder das
geerdete ESD-Schutz-Gitter/Vermaschung bzw. Vernetzung/Muster kann
auf einem etwas höheren
physikalischen und dielektrisch abgedeckten bzw. abgeschirmten Niveau
platziert bzw. angeordnet sein. Es ist kritisch bei den Ausführungsformen
dieser Erfindung, dass das geerdete ESD-Schutz-Gitter/Vermaschung
bzw. Vernetzung/Muster physikalisch und elektrisch von der oberen
dielektrischen Oberfläche bzw.
Fläche,
die die Fingerspitze berührt,
isoliert ist. Auf diesem Weg wird die Fingerspitze durch den physikalischen
Kontakt mit dieser oberen dielektrischen Fläche bzw. Oberfläche nicht
unerwünscht
geerdet. Das Erden der Fingerspitze ist bei diesem Typ des Kapazitätsabtastungsarrays
bzw. Kapazitätsabtastungsfelds
unerwünscht,
da eine geerdete Fingerspitze ebenso einen Abschnitt bzw. einen
Teil der Ausgangs-/Eingangs-Rückkopplungsschaltung
des Verstärkers
erden würde,
was somit den Verstärker
im Allgemeinen unbrauchbar bzw. unwirksam macht.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
im Besonderen Anwendung finden, wenn das geerdete Schutzgitter davon
als ein Abschnitt bzw. ein Teil eines Fest-Zustand-Kapazitiv-Sensors
für ein
Fingerabdruckerkennungssystem bereitgestellt wird, das ein periodisches
Array bzw. Feld von integrierten Schaltungen (ICs) und dielektrisch
vergrabenen Kondensatorplatten einschließt; wobei z. B. jedes Arraypixel
bzw. Feldpixel eine signalinvertierende Schaltung einschließt, dessen
Ausgang und Eingang jeweils an einen von einem Paar von im Allgemeinen
ganz oben angeordneten, dielektrisch vergrabenen und im Allgemeinen
coplanaren Metallkondensatorplatten angeschlossen ist. Bei dieser
Konstruktion und Anordnung ist die Fingerspitze, die einer Fingerabdruckmusterabtastung/-erkennung unterworfen
wird, physikalisch auf oder sehr nahe angrenzend an eine ganz oben
angeordnete dielektrische oder passivierte bzw. neutralisierte Oberfläche bzw.
Fläche
der Fest-Zustand-Abtastungsstruktur platziert.
Die Anwesenheit eines ungeerdeten Fingerspitzenhaut grates über bzw.
quer zu einem Paar dielektrisch vergrabener coplanarer Metallplatten
arbeitet, um eine Kapazitivkopplung zwischen dem Kondensatorplattenpaar
zu induzieren, und zwar relativ zu bzw. gegenüber z. B., einer angrenzende
Zelle, dessen vergrabene Kondensatorplatten mit einem ungeerdeten
Fingerspitzenhauttal zusammenarbeiten. Das gesamte Fingerabdruckmuster
kann somit digitalisiert werden, indem die Differenzen in den angrenzenden
Zellkapazitivwerten abgetastet bzw. gefühlt werden.
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Die
ESD-Immunität
bzw. -Sicherheit eines derartigen Fest-Zustand-Arrays bzw. Fest-Zustand-Feldes kann
relativ schwach bzw. dürftig
sein, da bei diesem Typ einer Schaltungskonfiguration es gewöhnlich ist,
die vergrabenen und ungeerdeten Kondensatorplatten der Zelle mit
den Transistorgates zu verbinden, und/oder die ungeerdeten und vergrabenen
Kondensatorplatten der Zelle an ein Systemmassepotenzial anzuschließen bzw.
zu verbinden, und zwar auf dem Weg von bzw. mittels in Sperrrichtung
betriebenen Dioden. Bei diesem Konstruktions- und Anordnungstyp
kann die elektrostatische Ladung bzw. Aufladung, die manchmal von
einem menschlichen Körper
und seiner Fingerspitze getragen bzw. befördert wird, die im Bereich
von mehreren Kilovolt (kV) liegen kann, ausreichend hoch sein, um
durch die obere dielektrische Schicht/Passivierungs- bzw. Neutralisierungsschicht
der Fest-Zustand-Zelle durchzubrechen bzw. hindurch zu gelangen
und somit wird das Potenzial an ungeerdeten Schaltungsknoten, die
mit den vergrabenen Kondensatorplatten verbunden sind, erhöht, um die
Gateoxid-Durchbruchsspannung der Transistorgates zu überschreiten,
die an diese Kondensatorplatten angeschlossen sind. Zusätzlich,
falls die elektrostatisch induzierte Spannung der Fingerspitze,
die über
bzw. quer zu der oben erwähnten
Masseverbindungsdioden bzw. Erdungsverbindungsdioden aufgebaut wurde,
die Oxiddurchbruchsspannung überschreitet,
kann das Gateoxid zerbrochen bzw. gebrochen werden, wobei somit
die verbundene Arrayzelle bzw. Feldzelle beschädigt wird.
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Um
die ESD-Immunität
bzw. ESD-Sicherheit eines derartigen Fest-Zustand-Arrays bzw. Fest-Zustand-Feldes
zu verbessern, arbeiten die Ausführungsformen
der vorlie genden Erfindung, um jede Kondensatorplatte mit einem
Gitter oder einer Vermaschung bzw. Vernetzung von Metallleitungen
zu umgeben, die direkt an das Systemmassepotenzial bzw. Systemerdungspotenzial
angeschlossen sind. Bei den Ausführungsformen
dieser Erfindung kann dieses neue und ungewöhnlich geerdete Gitter/Vermaschung
bzw. Vernetzung von Metallleitungen platziert bzw. angeordnet, vergraben
oder in derselben horizontalen Ebene wie jener, die durch die Kondensatorplatten
besetzt ist, geroutet bzw. geleitet werden oder das/die Gitter/Vermaschung
bzw. Vernetzung von Metallleitungen können platziert bzw. angeordnet,
vergraben oder in einer höheren
horizontalen Ebene geroutet bzw. geleitet werden, als die Ebene, die
durch die vergrabenen Kondensatorplatten besetzt ist. In diesem
zweiten Fall besitzt das Gitter-/ die Vermaschung bzw. Vernetzung
von Metallleitungen eine Ebene, die physikalisch näher an der
Fingerspitze ist, als die die Ebene der vergrabenen Kondensatorplatten,
aber von dieser dielektrisch isoliert bleibt.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden
für den
Fachmann ersichtlich, nachdem auf die folgende detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
davon Bezug genommen wird, wobei die Beschreibung auf die Zeichnungen
Bezug nimmt.
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1, 2 und 3 beziehen
sich auf die oben erwähnte
EP-A-0 790 479. Das Abtastarray bzw. das Abtastfeld von 1 schließt eine große Anzahl von individuellen
Abtastzellen bzw. Fühlzellen
von 2, 3 ein, und kann beim Fingerabdruck verwendet
werden. Die/das ESD-Schutzvorrichtung/-Schutzverfahren der vorliegenden
Erfindung findet innerhalb jeder Zelle des Abtastarrays bzw. Abtastfeldes
der 1 Anwendung.
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4 ist eine Seitenansicht
von einer Abtastzelle bzw. Fühlzelle
des ungeerdeten Rückkopplungstyps,
der in 2 gezeigt ist,
wobei die 4 die Art
und Weise zeigt, in der die zwei Kondensatorplatten der Zelle auf
eine gemeinsame horizontale Ebene angeordnet werden, und innerhalb
des Körpers
einer dielektrischen Schicht vergraben wird, dessen oberste Oberfläche bzw.
Fläche
für das
physikalische Eingreifen von einem Fingerabdruckgrat angepasst ist,
wobei 4 ein geerdetes
Metallgitter der vorliegenden Erfindung zeigt, das arbeitet, um
die ungeerdeten Kondensatorplatten von dem elektrostatischen Potenzial
zu schützen,
das durch die ungeerdete Fingerspitze befördert werden kann, und wobei 4 eine Ausführungsform
der Erfindung zeigt, wobei das geerdete Metallgitter oder Metallmuster
im Allgemeinen dieselbe horizontale Ebene wie die Kondensatorplatte(n)
besetzt, um von der elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung geschützt zu sein.
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5 ist eine Draufsicht der
zwei Kondensatorplatten der Fühlzelle
bzw. Abtastzelle von 4 und
ein Abschnitt bzw. Teil der Kondensatorplatten der angrenzenden
Abtastzellen bzw. Fühlzellen,
wobei 5 die geometrische
Form und Form des geerdeten Metallgitters und die Art und Weise,
in der dieses Metallgitter alle Kondensatorplatten von allen Abtastzellen
bzw. Fühlzellen
umgibt, besser zeigt.
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6 ist eine Seitenansicht,
die ähnlich
zu 4 ist, die eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem geerdeten Metallmuster zeigt, das eine im
Allgemeinen horizontale Ebene besetzt, die vertikal unterhalb der
horizontalen Ebene angeordnet ist, die durch die Kondensatorplatte(n)
besetzt ist, um von einer elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung
geschützt
zu werden bzw. zu sein.
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7 ist eine Seitenansicht,
die ähnlich
zu 6 ist, die eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem geerdeten Metallmuster zeigt, das eine im
Allgemeinen horizontale Ebene besetzt, die vertikal oberhalb der
horizontalen Ebene angeordnet ist, die durch die Kondensatorplatte(n)
besetzt ist, um von einer elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung
geschützt
zu werden bzw. zu sein.
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8 ist eine Seitenansicht,
die ähnlich
zu 7 ist, die eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem geerdeten Metallmuster zeigt, das eine horizontale
Ebene besetzt, die vertikal unterhalb der horizontalen Ebene angeordnet
ist, die durch die Kon densatorplatte(n) besetzt ist, um von einer
elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung geschützt zu werden bzw. zu sein,
wobei dieses Metallmuster eine Vielzahl von Metallfingern einschließt, die
sich vertikal aufwärts
erstrecken, um im Allgemeinen die Kondensatorplatte(n) zu umgeben,
um von einer elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung geschützt zu sein.
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Die 1, 2 und 3 sind
auf die zuvor erwähnte
EP-A-0 790 479 bezogen. Die 2 und 3 zeigen eine Abtastzelle
bzw. Fühlzelle 2 der 1, wobei jede Zelle operiert
bzw. arbeitet, um die Distanz "d" zu einem vertikal
verbundenen Teil einer Fingerspitze 18 zu messen oder zu
bestimmen. Das Array bzw. Feld 3 von 1 schließt eine große Anzahl von individuellen
Abtastzellen bzw. Fühlzellen 2 von 2 ein und kann beim Fingerabdruck
verwendet werden. Die/das ESD-Schutzvorrichtung/-Schutzverfahren
der vorliegenden Erfindung findet innerhalb jeder Zelle 2 des
Arrays bzw. Feldes 3 Anwendung.
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1, die in der X-Y-Ebene
genommen ist, ist eine Draufsicht einer integrierten Schaltungs-(IC)-Vorrichtung 1,
die ein im Allgemeinen ebenes Mehrfachpixel, Mehrfachzeilen/-spalten,
Sensorarray bzw. Sensorfeld 3, mit einer relativ großen Anzahl
von individuellen Fest-Zustand-Kapazitiv-Sensorzellen 2 der 2 einschließt. Die
Zellen 2 arbeiten zusammen bzw. in Kombination, um einen elektrischen
Ausgang 10 mit einer Zeitabfolge bereitzustellen, der das
Mehrfachpixel-Fingerabdruckmuster einer ungeerdeten Fingerspitze 18 umfasst,
die auf der dielektrischen oberen Oberfläche bzw. Fläche 125 des Arrays
bzw. Feldes 3 platziert bzw. angeordnet ist.
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Das
Array bzw. Feld 3 beinhaltet eine Anzahl N von horizontalen
oder sich in X-Richtung
erstreckender Zeilen individueller Kapazitätssensorzellen 2,
wobei jede Zeile eine Anzahl M individueller Sensorzellen darin
aufweist, und das Feld bzw. Array 3 die Anzahl M von vertikalen
oder sich in Y-Richtung erstreckender Spalten individueller Kapazitätssensorzellen 2 beinhaltet,
wobei jede Spalte die Anzahl N individueller Sensorzellen 2 darin
aufweist.
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Die
Anzahlen bzw. Zahlen N und M sind Integerzahlen bzw. Ganzzahlen,
die zueinander gleich oder nicht gleich sein können. Die Anzahl von individuellen
Bildelemente, Pixeln oder Zellen 2 innerhalb des Arrays
bzw. Feldes 3 ist ziemlich groß und gleicht dem Produkt M × N. Ein
Beispiel ist 512 × 512
Pixel oder Zellen 2 innerhalb des Arrays bzw. Feldes 3,
wobei das Array bzw. Feld 3 eine physikalische Größe von ungefähr 20 mm
zu ungefähr
25 mm hat bzw. ist.
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Jede
individuelle Zelle 2 innerhalb des Arrays bzw. Feldes 3 ist
durch die Wirkung bzw. den Wert der Zelle, die physikalisch an dem
Schnittpunkt einer horizontalen Zeile und einer vertikalen Spalte innerhalb
des Arrays bzw. Feldes 3 angeordnet ist, adressierbar.
Die Art und Weise, bei der die individuellen Sensorzellen 2 des
Arrays bzw. Feldes 3 adressiert und ausgelesen werden,
um ein Mehrfachpixel-Fingerabdruckmuster
zu digitalisieren, ist in Fachkreisen bzw. dem Fachmann gut bekannt
und bildet keine Begrenzung dieser Erfindung.
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Die
IC-Vorrichtung 1 schließt eine horizontale Abtaststufe
bzw. Fühlstufe
oder ein Netzwerk 6 und eine vertikale Abtaststufe bzw.
Fühlstufe
oder ein Netzwerk 5 zum sequenziellen Abfragen oder Lesen einer
Zelle 2 zu einer Zeit ein, und zwar entsprechend einem
vorbestimmten Zellabtastmuster. Vorzugsweise weisen die Stufen 5 und 6 Verschieberegister
oder Decoder auf, die arbeiten, um die Ausgänge 17 der Zellen 2 sequenziell
abzufragen.
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einem geerdeten Metallgitter
oder einer Vermaschung oder Vernetzung, einer Konstruktion und Anordnung 40,
die elektrisch von den dielektrisch abgedeckten bzw. abgeschirmten
oder dielektrisch vergrabenen Kondensatorplatten 23 und 24 der 2, 4 und 5 isoliert
ist, aber physikalisch mit diesen verbunden ist.
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Es
ist für
diese Erfindung wichtig, dass dieses diese elektrisch geerdete Gitter/Vermaschung bzw.
Vernetzung 40 physikalisch und elektrisch von der oberen
Oberfläche 150 der
dielektrischen Schicht 25, auf der die ungeerdete Fingerspitze 18 platziert wird,
isoliert ist. Das die geerdete Metallgitter/Vermaschung bzw. Vernetzung 40 operiert,
um die vielen individuellen ungeerdeten elektrischen Knoten, wie
z. B. die Knoten 16, 17, von irgendeinem elektrostatischen
Potenzial zu schützen,
das durch eine Person getragen bzw. befördert wird, dessen Fingerabdruck abzutasten
bzw. zu fühlen
oder zu detektieren ist, und zwar auf dem Weg bzw. mittels des physikalischen
Platzierens eines Fingers oder Fingerspitzenabschnitts 18 auf
der oberen Oberfläche
bzw. Fläche 125 der
dielektrischen Schicht 25 der 2.
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Die
IC-Vorrichtung 1 schließt eine geerdete Versorgungsstufe/Logikstufe
oder ein Netzwerk 7 ein, das operiert, um die Komponenten
der IC-Vorrichtung 1, einschließlich aller Zellen 2 zu
versorgen, und zwar mit den notwendigen Betriebsspannungen und um
den Ablauf der Schritte zu steuern, die zum Betrieb der IC-Vorrichtung 1 notwendig
sind. Im Besonderen stellt eine geerdete DC-Spannungsquelle 12 eine
DC-Bezugsspannung
Vr bereit. Ein Puffer 8 ist an die Ausgänge 17 aller Zellen 2 angeschlossen. Der
Ausgang 10 des Puffers 8 wird auf die Systemmasse 100 bezogen
und umfasst den Ausgang der IC-Vorrichtung 1, wobei die
Serien-Signalsequenz am Ausgang 10 durch eine Operation
der Abtaststufen 5 und 6 gesteuert werden.
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2 zeigt schematisch die
Schaltungsdetails einer einzelnen Zelle 2 des Arrays bzw.
Feldes 3 der 1,
wobei alle Zellen 2 im Allgemeinen identisch in der Konstruktion
und in der Anordnung sind. Jede Zelle 2 schließt einen
Signal invertierenden Verstärker 13 mit
kleiner Leistung mit einem beispielhaften Gewinn von ungefähr 1000
bis ungefähr
2000 ein. Der Anschluss 21 und die Systemerde bzw. Systemmasse 100 umfasst
den massebezogenen Eingang zu der Schaltung von 2 und den Anschluss 21 und den
Eingangskondensator 20, der an den Eingang 16 des
Verstärkers 13 angeschlossen
ist. Der Anschluss 17 und die Systemerde bzw. Systemmasse 100 umfasst
den massebezogenen Ausgang der Zelle 2 und des Verstärkers 13.
Jede Zelle 2 schließt ferner
zwei X-Y-planare ungeerdete Armaturen bzw. Anker oder ungeerdete
Metallkondensatorplatten 23, 24 ein, die im Allgemeinen
gleich groß sind
bzw. von gleicher Fläche
sind und horizontal oder in X-Richtung voneinander innerhalb der
gemeinsamen X-Y-horizontalen Ebene beabstandet sind. Eine dünne dielektrische
Schicht 25 oder eine dünne
Passivierungsschicht bzw. Neutralisierungsschicht 25 deckt die
obere Oberfläche
bzw. Fläche
der Kondensatorplatten 23, 24 und die obere horizontale
Oberfläche bzw.
Fläche 125 der
Schicht 25 ab, stellt eine aktive Arrayfläche bzw.
Feldfläche
für den
physikalischen Kontakt mit der ungeerdeten Hautfläche 18 einer
Fingerspitze einer Person bereit, deren Fingerabdruckmuster abzutasten
bzw. zu fühlen
oder zu bestimmen ist. Die dielektrische Schicht 25 kann
die ganze Fläche
bzw. das ganze Gesicht des oberen Abschnitts der IC-Vorrichtung 1 abdecken,
die das Array bzw. Feld 3 und seine individuellen Zellen 2 beinhaltet.
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Beim
Anwenden wird eine ungeerdete Fingerspitze 18 einer Person
auf die obere Fläche 125 der
dielektrischen Schicht 25 des Arrays bzw. Felds 3 platziert.
Die Fingerspitzenhautfläche 18 bildet
dadurch eine ungeerdete Armatur bzw. einen ungeerdeten Anker oder
eine ungeerdete Elektrode (siehe ferner 133 von 3), die vertikal übereinander
liegen und der oberen X-Y-planaren Fläche der ungeerdeten Kondensatorplatten 23, 24 gegenüber liegen. Wie
in 3 gezeigt ist, arbeitet
eine ungeerdete Hautfläche 18,
um mit den Platten 23, 24 einen ersten Kondensator 34 und
einen zweiten Kondensator 33 zu definieren, wobei die reihenverbundenen
zusammengesetzten Kondensatoren 33, 34 in einer
negativen Rückkopplungsart
und Weise vom ungeerdeten Verstärkerausgang 17 zum
ungeerdeten Verstärkereingang 16 verbunden
ist.
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Jede
Zelle 2 schließt
ferner eine normale Öffnungsrückstellung,
eine Steuerung oder einen Startschalter 19 ein, und zwar
vorzugsweise in der Form eines MOS-Schalters. Der Schalter 19 arbeitet
selektiv und momentan bzw. augenblicklich, um den ungeerdeten Verstärkereingang 16 zum
ungeerdeten Verstärkerausgang 17 kurz
zu schließen.
Der Schalter 19 wird durch ein Steuersignal "R" gesteuert, das durch die Versor gungs-
und Logikeinheit 7 der 1 bereitgestellt
wird. Beim Start einer Fingerabdruckerfassungsoperation werden die
Schalter 19 aller Arrayzellen bzw. Feldzellen 2 momentan
bzw. augenblicklich geschlossen und das Eingangs-/Ausgangsspannungsniveau bei allen Zelleneingängen 21 wird somit
bei einer konstanten Größe gehalten
bzw. beibehalten. Auf diesem Weg wird die Eingangsspannung 21 aller
Zellen 2 auf dasselbe Potenzial gebracht wie die Ausgangsspannung 17 der
Zelle.
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Kurz
danach arbeitet die Versorgungs- und Logikeinheit 7, um
alle Rückstellungsschalter 19 zu öffnen und
um alle ungeerdeten Zelleingänge 21 mit einer
Schrittspannung bzw. Stufenspannung zu versorgen, die in der Größe gleich
ist zu der Referenzspannung bzw. Bezugsspannung Vr, und zwar relativ zu
bzw. gegenüber
der Systemmasse bzw. Systemerde 100. Eine elektrische Ladung
wird nun zu jedem der Zelleingangskondensatoren 20 induziert,
wobei somit das Lesen der lokalen und individuellen Z-Richtungszellendistanzen "d" erlaubt wird, die zwischen den ungeerdeten
Kondensatorplatten 23, 24 einer Zelle und jener
Zelle existieren, die darüber
liegen und die der ungeerdeten Hautoberfläche 18.
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Die
Abtaststufen 5, 6 von 1 arbeiten nun, um sequenziell das Lesen
oder Abfragen der vielen Zellen 2 innerhalb des Arrays
bzw. Feldes 3 zu ermöglichen.
Auf diesem Weg arbeitet der Puffer 8, um sequenziell einen
seriellen Signalausgang 10 bereitzustellen, und zwar in
der Form einer Sequenz von Spannungsgraustufen bzw. Spannungsgrauniveaus,
die ein dreidimensionales Auslesen und Anzeigen der Hautoberfläche 18 der
Fingerspitze bereitstellt, die augenblicklich bzw. gegenwärtig auf
der oberen dielektrischen Fläche 125 des
Arrays bzw. Feldes 3 angesiedelt ist.
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3 ist eine äquivalente
Schaltung der Einzelzellenschaltung, die in 2 gezeigt ist. Die Eingangskapazität des Verstärkers 13 wird
bei 30 gezeigt, die Ausgangskapazität des Verstärkers 13 wird bei 31 gezeigt,
das Systemmassepotenzial bzw. Systemerdepotenzial ist bei 100 gezeigt,
und die zwei oben erwähnten
Reihen bzw. Serien, die an die hautempfindlichen Kondensatoren angeschlossen
sind, sind bei 133, 33, 34 gezeigt.
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Bei
diesem Typ des kapazitätsabtastenden Arrays
bzw. Feldes 3, wobei die Verstärkerkonfiguration jeder Zelle
(siehe 2) die ungeerdete
Ausgang-17-zu-Eingang-16-Rückkopplungsschaltung einschließt, die
die Elemente 23, 25, 18, 25, 24 einschließt, kann
ein hohes elektrostatisches Potenzial, das manchmal durch den menschlichen
Körper
getragen bzw. befördert
wird, eine Fingerspitze 18 dazu veranlassen, unerwünschte und
potenzielle schaltungsdestruktive Spannungen zu produzieren, die bei
bzw. in den Verstärkerschaltungsmoden,
wie z. B. 16 und 17, induziert werden.
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Mit
Bezug auf die Seitenansicht von 4 und
die Draufsicht von 5 stellt
die vorliegende Erfindung ein geerdetes Metallgitter oder eine vermaschte
Konstruktion bzw. Maschenkonstruktion und eine Anordnung 40 bereit,
die von allen Kondensatorplatten 23 und 24 elektrisch
isoliert sind, aber physikalisch mit diesen verbunden sind, die
innerhalb der dielektrischen Schicht 25 vergraben sind
oder darunter angeordnet sind. Während
es bevorzugt ist, dass beide Kondensatorplatten 23, 24 und
das Gitter/die Vermaschung bzw. Vernetzung 40 innerhalb des
Körpers
der dielektrischen Schicht 25 vergraben ist, wie es in
den 4 und 5 gezeigt ist, können innerhalb
des Geistes und des Umfangs dieser Erfindung eine oder beide der
zwei Komponenten Kondensatorplatten 23, 24 und
das Gitter/die Vermaschung bzw. Vernetzung 40 getragen
bzw. befördert werden,
und zwar durch die Bodenfläche
bzw. unterste Fläche 225 der
dielektrischen Schicht 25, wie es in 2 gezeigt ist. Zusätzlich können innerhalb des Geistes
und des Umfangs dieser Erfindung die zwei Komponenten Kondensatorplatten 23, 24 und das
Gitter/die Vermaschung bzw. die Vernetzung 40 in einer
gemeinsamen horizontalen oder X-Y-Ebene angeordnet sein oder sie
können
in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordnet sein. Wenn sie
in unterschiedlichen horizontalen Ebenen angeordnet sind, ist es
bevorzugt, aber nicht wesentlich, dass die Ebene des Gitters/der
Vermaschung bzw. Vernetzung 40 näher an der dielektrischen Fläche 125 angeordnet
ist als die Kondensatorplatten 23, 24, wie es
durch die gepunktete Line 325 der 4 gezeigt ist.
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Es
ist für
diese Erfindung wichtig, dass sowohl die Kondensatorplatten 23, 24 als
auch das/die elektrisch geerdete Gitter/Vermaschung bzw. Vernetzung 40 vertikal
unter der oberen Oberfläche
bzw. Fläche 125 der
dielektrischen Schicht physikalisch angeordnet wird. Auf diesem
Weg wird das Gitter/die Vermaschung bzw. Vernetzung 40 von
der oberen Fläche 125 der
dielektrischen Schicht 25 physikalisch und elektrisch isoliert,
und zwar nachdem die ungeerdete Fingerspitze 18 während der
Erfassung des Fingerabdruckmusters platziert wird.
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In
der 4 ist das geerdete
Gitter/die Vermaschung bzw. Vernetzung 40 das/die mit nur
einer Zelle der 2 verbunden
ist, gezeigt. In einer ähnlichen
Art und Weise ist jedoch das geerdete Metallgitter/die Vermaschung
bzw. Vernetzung 40 mit jeder der Zellen 2 der 1 verbunden, wie es besser durch
die Draufsicht der 5 gezeigt
ist. Das Gitter/die Vermaschung bzw. Vernetzung 40 operiert, um
alle ungeerdeten Verstärkerknoten
aller Abtastzellen bzw. Fühlzellen 2 von
irgendeinem elektrostatischen Potenzial zu schützen, das durch eine Person getragen
bzw. befördert
werden kann, dessen Fingerabdruck abzutasten bzw. zu fühlen oder
zu detektieren ist, und zwar auf dem Weg bzw. mittels des physikalischen
Platzierens des Fingerspitzenabschnitts 18 auf oder nahe
angrenzend an die obere Fläche 125 der
dielektrischen Schicht 25.
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Wie
in 5 gezeigt ist, ist
jede Kondensatorplatte durch eine dielektrisch definierte Lückenfläche bzw.
durch einen dielektrisch definierten Lückenbereich 41 umgeben,
der einen Abschnitt der dielektrischen Schicht 25 aufweist.
Beispielsweise ist die Breite 41 der Lückenfläche bzw. des Lückenbereichs gewöhnlich gleich
zu einigen paar Mikroinches.
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6 ist eine Seitenansicht,
die ähnlich
zu 4 ist, die eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem geerdeten Metallmuster 600 zeigt,
das eine im Allgemeinen horizontale Ebene 601 besitzt,
die vertikal unterhalb der horizontalen Ebene 602 angeordnet ist,
die durch eine oder mehrere Kondensatorplatten 23 besetzt
ist, die von einer elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung zu schützen sind,
die durch einen Finger getragen bzw. befördert werden kann, der auf einer
horizontalen dielektrischen Oberfläche bzw. Fläche 125 sesshaft bzw.
angesiedelt ist.
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7 ist eine Seitenansicht,
die ähnlich
zu 6 ist, die eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem geerdeten Metallmuster 603 zeigt,
das eine im Allgemeinen horizontale Ebene 604 besetzt,
die vertikal oberhalb der horizontalen Ebene 602 angeordnet
ist, die durch eine oder mehrere Kondensatorplatten 23 besetzt
ist, um von der elektrostatischen Ladung bzw. Aufladung geschützt zu werden,
die durch einen Finger getragen bzw. befördert werden kann, der auf
einer horizontalen dielektrischen Fläche 125 sesshaft bzw.
angesiedelt ist.
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8 ist eine Seitenansicht,
die ähnliche
zu 7 ist, die eine Ausführungsform
der Erfindung mit einem geerdeten Metallmuster 610 zeigt,
das eine horizontale Ebene 611 besetzt, die vertikal unterhalb der
horizontalen Ebene 602 angeordnet ist, die durch ein oder
mehrere Kondensatorplatten 23 besetzt ist, die von der
elektrostatischen Aufladung zu schützen sind, die durch einen
Finger getragen bzw. befördert werden
kann, der auf einer horizontalen dielektrischen Fläche 125 platziert
wird. Bei dieser Ausführungsform
schließt
das Metallmuster 610 eine Vielzahl von Metallfingern 620 ein,
die sich vertikal aufwärts
erstrecken, um im Allgemeinen eine Kondensatorplatte 23 zu
umgeben, die von der elektrostatischen Ladung zu schützen ist,
die durch einen Finger getragen bzw. befördert werden kann, der auf
einer horizontalen dielektrischen Fläche 125 platziert
wird. In 8 ist es gezeigt,
dass die oberen Enden der Finger 620 in einer Ebene 621 abschließen, die
im Allgemeinen mit der oberen Fläche
bzw. Oberfläche der
Kondensatorplatte(n) 23 zusammenfällt, so viel es in der 4 gezeigt ist. Es sollte
jedoch bemerkt werden, dass die oberen Enden der Finger 620 unterhalb
der Kondensatorplatte(n) 23 angeordnet werden können, wie
in 6, oder die oberen
Enden der Finger 629 können über der
(den) Kondensatorplatte(n) 23, wie in 7, angeordnet sein.
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8 ist ferner für den allgemeinen
Umfang dieser Erfindung von Interesse, bei der diese Ausführungsform
zeigt, dass innerhalb des Umfangs dieser Erfindung eine Kondensatorplatte,
die Metallmuster beschützt,
das Bereitstellen einer kontinuierlichen Einkreisung der Kondensatorplatte
nicht braucht, die von den Finger tragenden bzw. Finger befördernden elektrostatischen
Spannungen zu schützen
ist.
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Diese
Erfindung wurde im Detail beschrieben, während Bezug auf die bevorzugten
Ausführungsformen
davon gemacht wurde. Da man jedoch schätzt, dass der Fachmann nach
dem Lernen dieser Erfindung leicht noch andere Ausführungsformen dieser
Erfindung visualisieren wird, ist es nicht gedacht, dass diese oben
detaillierte Beschreibung als eine Begrenzung des Umfangs dieser
Erfindung, wie sie durch die angehängten bzw. anhängigen Ansprüche definiert
ist, genommen wird.