[发明专利]包括各向异性介电覆层的指纹检测器及其相关方法

说明书

本发明涉及个人识别和验证领域，更具体地说，本发明涉及指纹检测和处理领域。

指纹检测和比较技术是一种可靠而且被广泛应用的个人识别或验证技术。具体地说，普通的指纹识别方法包括扫描指纹取样或指纹图象，并保存所说图象和/或该指纹图象的独特特征。例如为了验证身份，可以将指纹取样的特征与已经记录在数据库中的参照指纹信息进行比较，以判定正确的人员身份。

一般的电子指纹检测器基于用可见光、红外光或超声波辐照手指表面。利用例如某种摄像机采集反射能量，对所得图象进行帧化、数字化处理，并以静止数字图象形式保存。美国专利说明书US-4210899中公开了与安全访问应用，例如许可一个人进入一个地点或允许进入一台计算机终端，的中央处理工作站配合使用的一种光学扫描指纹读取器。美国专利说明书US-4525859中也公开了用于摄取指纹图象的一种视频摄像机，并使用指纹中的小花纹，即指纹纹脊的分叉和末端来判断是否与参照指纹数据库匹配。

但是，光学检测方法会受到染污手指的影响，或者光学检测器可能会被指纹照片或印制图象而不是真实的活体指纹蒙骗。此外，光学检测方案可能需要在手指接触表面与相应的成象元件之间有较大的间隔。另外，这种检测器一般要求精确对准和光束的复杂扫描。

美国专利说明书US-4353056公开了另一种检测活体指纹的方法。具体地说，该专利公开了设置在与该装置检测表面平行的一个平面中的极小电容器的一个阵列。当一个手指触摸检测表面并使该表面变形时，这些串联连接的电容器的电压分布会发生变化。然后利用多重通道技术确定每个电容器上的电压。但是，检测器所使用的弹性材料存在长期稳定性的问题。此外，驱动和扫描每个电容器的多重通道技术可能相对较慢和繁琐。而且，噪声和杂散电容可能对相对较小而且密集排列的多个电容器产生不利影响。

美国专利US-5325442中公开了一种包括多个检测电极的指纹检测器。通过为每一个检测电极提供一个相关的开关装置可以实现这些检测电极的灵敏寻址。每个检测电极与手指表面的对应覆盖部分有效地形成一个电容器，而所说手指表面为地电位。检测器可以利用半导体晶片和集成电路技术制作。放置手指的介电材料可以由氮化硅或聚酰亚胺制成，这些材料可以在检测电极阵列之上形成一个连续的覆层。

但是，由于相邻的电极彼此相互影响，驱动如在Knapp等人的专利中所述的密集排列检测电极阵列可能是很困难的。这种检测器存在的另一个难点可能是，当皮肤和任何杂质的导电率可能会因人而极大地不同，甚至在一个指纹范围内也会存在差异时。它区分指纹纹脊和纹谷的能力。这种检测器的再一个难点，与许多光学检测器一样，对于指纹的不同部分可能需要相对复杂的快速图象采集处理，以产生可以使用的信号电平和对比度，从而能够准确地确定指纹的纹脊和纹谷。美国专利说明书US-4811414公开了对光学生成的指纹图象进行噪声平均、辐照均衡、定向滤光、曲率校正、和标度校正的多种方法。但是，所说的各个处理步骤是复杂的，并且需要下游处理器巨大的计算量。其它指纹电路的信号处理可能也是相对复杂，从而昂贵和/或慢速的。

本发明包括一种指纹检测器，所说检测器包括一个集成电路片，所说电路片包括至少一层形成用于检测指纹的电场检测电极阵列的导电层，与所说集成电路片的电场检测电极阵列相邻设置和与手指接触的一层介电覆层，所说介电覆层包括用于将电场聚焦在每个电场检测电极处的一个Z-轴各向异性介电层，其中所说Z-轴各向异性介电层构成所说集成电路片的最外层保护面。

本发明还包括用于制造一种指纹检测器的一种方法，该方法包括以下步骤：

形成一个集成电路片，所说电路片包括至少一层具有用于检测指纹的电场检测电极阵列的导电层；形成与所说集成电路片的电场检测电极阵列相邻并与手指接触的一层介电覆层，所说介电覆层包括用于将电场聚焦在每个电场检测电极处的一层Z-轴各向异性介电层，其中所说形成介电覆层的步骤包括形成该介电覆层使得所说Z-轴各向异性介电层构成所说集成电路片的最外层保护面。

本发明的一个目的是提供这样一种保护覆层，并且使得能够与所说检测器的集成电路片交换信号和功率。

本发明的其它目的和优点由下述的一种指纹检测器实现，所说检测器包括一个集成电路片，所说电路片包括具有一个电场检测电极阵列的一个导电层，和与所说电场检测电极阵列相邻设置的一层介电覆层，其中所说介电覆层包括用于将电场聚焦到每个电场检测电极的一层Z-轴各向异性介电层。换句话说，所说介电覆层可以相对较厚，但是由于存在介电材料的Z-轴各向异性，电场在通过所说介电覆层时不会发生散焦。