【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定物の微細な凹凸などを測定するための静電容量センサ、および、タッチパッド等に用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
検出面に押し付けられた被測定物の表面の微細な凹凸を検出するセンサとしては、アレイ状に配置した電極と被検出物との静電容量の変化を測定するものとして例えば特許文献１が知られている。また指等の接触位置を静電容量の変化から測定するタッチパッドとしては、行配線と列配線を絶縁体を介して交差させ、交差部の静電容量が被検出物により変化するものとして例えば特許文献２が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２１３９０８号公報
【特許文献２】
特表平０９−５１１０８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載される技術では検出電極を選択するのにトランジスタが必要になる。例えば、指紋のように微細な形状を検出する場合、１００μｍ以下のピッチでかつ検出範囲全体に連続して、検出電極・スイッチング用トランジスタを配設する必要があり、半導体基板にこれらを集積化することが必須となる。従って広い面積の検出器を構成しようとした場合コストが上昇してしまうという問題があった。
また、特許文献２の技術では、検出感度をある程度確保するためには検出容量をある程度確保するためには、配線交差部の容量を大きくする必要がある。この際、容量を大きくするために配線幅を大きくすることが必要なため、配線ピッチを小さくできない。その結果、ある程度の感度を得る場合には微細構造の検出ができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．指紋のように微細でかつ所定の面積を有する形状を検出する場合に、製造コストの削減を図ること。
２．指紋のように微細でかつ所定の面積を有する形状を検出する場合に、充分な位置分解能を有すること。
３．上記のコスト低減と位置分解能とを同時に実現すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の静電容量センサは、絶縁基板上に複数の導体が並列して第１方向に延びる行配線と、複数の導体が並列し、前記第１方向と交差する第２方向に延びる列配線とを有し、前記行配線と前記列配線とで形成される静電容量の変化に基づいて被検出導体の接近を検出する静電容量センサであって、前記行配線および前記列配線においてそれぞれ隣り合う配線間距離で規定される検出領域が設けられ、前記検出領域には、前記静電容量の変化量を増大するように、前記行配線に接続された検出行配線と、前記列配線に接続された検出列配線とが設けられることにより上記課題を解決した。
本発明において、前記検出行配線と前記検出列配線とは、前記静電容量を形成する対向長が増大されるように位置されることが好ましい。
本発明の前記検出行配線と前記検出列配線とは、前記静電容量を形成する対向間距離が減少されるように位置されることが可能である。
また、本発明において、前記検出行配線と前記検出列配線との平面視したパターンが、くし歯状、渦巻き状、Ｌ字型状、四分円型状から選択されてなる手段を採用することもできる。
また、前記検出行配線と前記検出列配線とが、層間に誘電体層を介して互いに積層された層に形成されてなることができる。
本発明においては、前記検出行配線と前記検出列配線とは、前記静電容量の変化量を増大するように、前記被検出導体が接近する側に凸断面形状とされてなることが望ましい。
さらに、前記検出領域が連続して設けられた精細部と、前記検出領域が不連続に設けられた非精細部とを有し、前記精細部の一部または全部が作動状態を切替可能とされてなることが可能である。
また、センサ表面で被検出導体に接触可能でアース電位とされるアース配線が設けられてなることが望ましい。
【０００７】
本発明の静電容量センサは、隣り合う前記行配線どうし、および、隣り合う前記列配線どうしで囲まれた検出領域に、この検出領域を埋め尽くすように検出行配線と検出列配線とが設けられることにより、検出行配線と検出列配線とで形成される静電容量が指等の被検出物（被検出導体）の接触によって変化する量を増大することが可能となる。これにより、各検出セルにおける感度を向上することができ、トランジスタを形成することなく検出する際の分解能を向上することが可能となる。
ここで、「配線間距離で規定される」とは、周囲を行配線と列配線とで囲まれた範囲、または、この配線で囲まれた範囲と同等の面積を有する範囲を意味し、一つの組みとなる行配線と列配線により動作する検出セルに対応した範囲とすることができる。なお、本発明の静電容量センサは電極（配線）間距離が変化する必要がないので、ガラス基板等に形成することが可能である。
【０００８】
本発明において、検出行配線と検出列配線とは、検出領域を埋め尽くす際に、これらの配線間で形成される静電容量を大きくするように前記検出配線間の対向長が増大するように配置されることにより、静電容量の変化分を大きくして検出感度を向上することができる。
ここで、「対向長」は、物理量としては静電容量を形成する極板面積を意味するパラメータですが、略同一の厚み寸法を有する積層された検出配線どうしの間で静電容量を形成する際の面積であることから、実際の設計パラメータとしては長さとして認識できるものである。この場合、静電容量を形成する検出配線（電極）どうしは、いずれも同一の層に積層されたものと、それぞれ異なる層に積層された構造とを含むものである。
【０００９】
本発明において、検出行配線と検出列配線とは、検出領域を埋め尽くす際に、これらの配線間で形成される静電容量を大きくするように前記静電容量を形成する対向間距離が減少されるように位置されることにより、静電容量の変化分を大きくして検出感度を向上することができる。
ここで、「対向間距離」は、前述の「対向長」に交差する検出配線間の距離を意味し、この場合、静電容量を形成する検出配線（電極）どうしは、いずれも同一の層に積層されたものと、それぞれ異なる層に積層された構造とを含むものである。また、検出配線が異なる層に形成されている場合、実際の検出に関わる検出配線（検出行配線および検出列配線）どうしは平面視して重ならない構成とされることが好ましい。これは、検出配線どうしが特許文献２の交差部のように重なってしまうと、重なった部分の静電容量は被検出物（被検出導体）の接触・離間によって変化しないため、静電容量の変化分が小さく検出感度が低下するためである。
【００１０】
本発明における検出領域を埋める検出配線の平面パターンが、図１５〜図１８に示すようにくし歯状、渦巻き状、Ｌ字型状、四分円型状等が可能であり、これらにより、「対向長」を増大しかつ、「対向間距離」を減少して、検出配線間で形成される静電容量の変動を大きくすることが可能となる。この場合、静電容量を形成する検出配線（電極）どうしは、いずれも同一の層に積層されたものと、それぞれ異なる層に積層された構造とに適応することができる。
【００１１】
また、前記検出配線が、それぞれ誘電体層を介して互いに異なる層に積層されることができ、これにより、これらの検出行配線・検出列配線間の距離をフォトリソグラフィー等の配線形成手段に起因する限界値よりも小さくして、これらの検出配線間における静電容量の変化分を大きくして検出感度を向上することができる。つまり、検出配線どうしの配線間距離を等しくした場合、検出行配線どうしの配線間距離が検出列配線の配線幅まで小さくすることができ、これにより、層厚み寸法を小さくすることにより、配線間距離をフォトリソ形成限界より小さくすることも可能となる。
【００１２】
本発明において、静電容量を形成する検出配線どうしがいずれも同一の層に積層された場合、検出配線が被検出導体が接近する側に凸断面形状とされることにより、配線間で形成された静電容量の変化量を増大することができる。
具体的には、互いにテーパを有するものあるいは、断面三角形状、断面略半円形状等、他の構造も可能である。また、隣り合った検出電極どうしで形成される電気力線のうち、被検出導体の接触時と非接触時とで変化する電気力線を増大するように隣あう電極のほうに向いた面を形成するものであれば上記の断面形状に限るものではない。
また、静電容量を形成する検出配線どうしが、それぞれ異なる層に積層された場合、接触した被検出導体から遠い方の検出配線には上記のようにテーパ等を形成する断面形状とすることができ、これにより同一の層にある場合と同様の効果を得ることができる。また、被検出導体に近い方の配線のテーパは、被検出導体と遠い方の配線との中間に向けた面を、被検出導体の接触時と非接触時とで変化する電気力線を増大するように形成することができる。
【００１３】
さらに、検出領域の連続する精細部において、全ての検出領域を作動させる全域動作状態（認証状態）と、検出領域が不連続に配置される非精細部における検出領域の密度（配置間隔）に等しい精細部のみを作動状態としてそれ以外の検出領域を非作動状態とする部分動作状態（座標入力状態）と、を切替可能とされてなることにより、例えば、ポインティングデバイスとしてのタッチセンサーの一部分に精細部を設けてこの精細部を指紋センサとすることが可能となる。これにより、指紋センサとタッチパッドを一体に形成することが可能であるとともに、指紋センサとしての高精細検出および、タッチパッドとしての高速スキャン検出を可能とすることができる。なお、精細部において、動作切替をおこなうのは全体ではなくその一部分のみとしてもよい。ここで、指紋センサである精細部（またはその精細部付近）における行配線・列配線のピッチは検出領域のピッチと等しいが、タッチパッドとして使用する非精細部においては、不連続に設けられた検出領域のピッチと行配線・列配線のピッチとが等しく設定されることができる。
【００１４】
また、アース電位とされて表面に接続されるアース配線が設けられ、これによりセンサ表面に接触した被検出導体とアース配線とを同電位（アース電位）とすることができ、被検出導体の電位を確実にアース電位とし、検出配線間の静電容量変化を大きくするとともに被検出導体からの電気的ノイズを低減し、安定な測定を可能とすることができる。静電容量を形成する検出配線どうしが、それぞれ異なる層に積層された場合、配線のうち被検出導体から遠い位置にある配線とアース配線とを同じ層に形成することができる。
具体的には、一層目の配線と同じ層に形成されたアース配線の上で、二層目の配線と交差しない部分で二層目の配線と同じ層に一層目のアース配線へ接続されるスルーホールを有するアース配線（二層目）を設け、さらに、このアース配線（二層目）の上に、二層目のアース配線へ接続されるスルーホールを有しセンサ表面まで到達するアース配線（三層目）を設けることができる。なお、このアース配線は全ての検出領域に対応して設けなくてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る静電容量センサの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における静電容量センサの等価回路を示す説明図であり、図２は本発明の静電容量センサの要部拡大平面図であり、図３は本発明の静電容量センサの要部拡大断面図である。図において、符号１０は静電容量センサである。
【００１６】
本実施形態における静電センサ１０は、指紋センサをして適応されるもので、ガラス基板１３上に、第１方向Ｘ平行として多数配列された行配線１４と、この行配線１４を覆う絶縁膜１５と、絶縁膜１５上に、第１方向Ｘと交わる第２方向Ｙ平行として多数配列された列配線１７と、この行配線１７を覆う絶縁膜１６とを有する。これら行配線１４と列配線１７とで囲まれた領域が検出領域３０とされている。
【００１７】
行配線１４は、例えば０．１μｍ厚のＩＴＯ膜から構成され、厚さ０．７ｍｍのガラス基板１３上に３０〜１００μｍピッチ、例えば５０μｍピッチで２００本形成される。絶縁膜１５は、Ｓｉ３ Ｎ４ 等のＳｉＮｘ を積層しものであればよい。それぞれの行配線１４は、静電容量を検出する容量検出回路２２に接続されている。
列配線１７は、例えば０．１μｍ厚のｌＴＯ膜から構成され、絶縁膜１５上に３０〜１００μｍピッチ、例えば５０μｍピッチで２００本形成される。それぞれの列配線１７は、列選択回路２３に接続されている。こうした列選択回路２３は、静電容量の測定時に選択された列配線１７以外を全てグランド側に接続する。
【００１８】
検出領域３０には、この検出領域３０を埋め尽くすように検出行配線３４と検出列配線３７とが設けられる。この検出行配線３４は行配線１４と同じ高さに設けられ、また検出列配線３７は列配線１７と同じ高さに設けられる。ここで、高さとは、ガラス基板１３上で同じ層内にあることを意味しており、検出行配線３４は行配線１４とが絶縁膜１５内に設けられ、また検出列配線３７は列配線１７とが絶縁膜１６内に設けられること意味する。
【００１９】
この検出行配線３４と検出列配線３７とは、検出領域３０を埋め尽くす際に、これらの配線１４，１７間で形成される静電容量を大きくするように検出配線３４，３７間の対向長が増大するように配置されるとともに、静電容量を形成する対向間距離が減少されるように位置される。具体的には、検出領域３０を埋める検出配線３４，３７の平面パターンが、図２に示すように、くし歯状とされることができる。このように検出配線３４，３７を平面視して互いにその隙間を埋めるようにくし歯状に形成することで、検出配線３４，３７間の「対向長」を増大しかつ、「対向間距離」を減少して、検出配線３４，３７間で形成される静電容量の変動を大きくすることが可能となる。
【００２０】
このような静電容量センサ１０表面に被検出導体Ｆとしての指等を接触させた場合、指紋の凹部に対応するピクセルにおいては、図４に示すように、検出行電極３４と検出列電極３７とで形成される静電容量は被検出導体Ｆの接触していない初期容量値からあまり変化しない。これに対し、指紋の凸部に対応するピクセルにおいては、図５に示すように、検出列電極３７から検出行電極３４に向かっていた電気力線Ｄのうち一部の電気力線ｄが指（被検出導体）Ｆに向かい、結果として検出配線３４，３７間で形成される静電容量は被検出導体Ｆの接触していない初期容量値に比べて小さくなる。
【００２１】
本実施形態の静電容量センサ１０は、上述したような構成によって、図１に示す等価回路に示すように、行配線１４と列配線１７とが交差している交差部２１に対応した検出領域３０における静電容量の変化を容量検出回路２２で検出することができる。こうして、絶縁膜１６の表面に微細な凹凸面が押し付けられた際に発生する、多数の検出領域３０の静電容量の変化を検出することによって、被測定物Ｆの凹凸面の形状を信号データとして出力することが可能になる。
【００２２】
容量検出回路２２は、例えば、図６に示すような回路が用いられ、測定時には列選択回路２３で選択されている列配線１７以外は全てグランド側に接続されるとともに、同一の行配線１４上の測定対象外の静電容量は全て寄生容量として測定系に並列に入力されるが、寄生容量の反対側の電極がグランド側に接続されていることにより、キャンセルすることが可能になっている。こうした構成によって、微細な凹凸面の検出、即ち微小な静電容量の変化を精度良く検出することが可能になる。その結果半導体基板等高価な材料を使うことなく低コスト化を実現でき、またドットピッチを小さくした場合でも、各ドットの初期静電容量、静電容量の変化量を大きくしてセンサの感度を向上することができる。
【００２３】
このような静電容量センサ１０は用途を限定するものではないが、静電容量センサ１０を例えば指紋センサに適用した例として、図７に示すように、例えば携帯電話２６の持ち主認証システムなどに適用することができる。近年は携帯電話２６などで決済などを行うことが考えられているが、携帯電話２６に静電容量センサ１０を形成することによって、静電容量センサ１０に押し付けられた指紋を正確に検出して、予め登録された指紋データと照合することで持ち主を正しく認証することができる。なお、図７においては、携帯電話２６の液晶等の表示画面２６ａに形成した例を図示している。この場合、配線１４，１７および検出配線３４，３７を透明電極で形成して静電容量センサ（指紋センサ）１０を光透過型とすることにより、表示画面２６ａ以外の部分に指紋センサ１０を配置する必要がなく小型化を図ることができる。
【００２４】
以下、本発明に係る静電容量センサの第２実施形態を図面に基づいて説明する。
図８は本実施形態の静電容量センサの要部拡大平面図であり、図９は本実施形態の静電容量センサの要部拡大断面図である。
【００２５】
本実施形態の静電容量センサ１０が、前述した実施形態と異なるのは、センサ表面１０ａに接続されたアース配線Ａが設けられた点である。
即ち、図８，図９に示すように、アース配線Ａは、行配線１４、検出行配線３４と同じ高さ位置に設けられたアース配線３３と、列配線１７、検出列配線３７と同じ高さ位置に設けられたアース配線３５と、センサ表面１０ａに設けられたアース配線３６とを有する。アース配線３３は行配線１４と平行に設けられて、アース電位とされている。アース配線３５，３６はそれぞれガラス基板１３側のアース配線３３，３５と電気的に接続されるようにスルーホールにより接続されている。
【００２６】
本実施形態によれば、アース配線Ａが設けられたことによりセンサ表面１０ａに接触した被検出導体Ｆとアース配線Ａとを同電位（アース電位）とすることができ、被検出導体Ｆの電位を強制的にアース電位として、検出配線３４，３７間の静電容量変化を大きくするとともに被検出導体Ｆからの電気的ノイズを低減し、安定な測定を可能とすることができる。
【００２７】
以下、本発明に係る静電容量センサの第３実施形態を図面に基づいて説明する。
図１０は本実施形態の静電容量センサの模式平面図である。
【００２８】
本実施形態においては、上述した各実施形態と異なるところは、検出領域３０が連続して設けられた精細部Ｓと、検出領域３０が不連続に設けられた非精細部Ｔとを有し、精細部Ｓが作動状態を切替可能とされてなる点である。
本実施形態の静電容量センサ１０では、図１０において、精細部Ｓは中央付近とされ、検出領域３０が密に連続して設けられている。また、非精細部Ｔは精細部Ｓの周囲に位置して、検出領域３０が粗になるように設けられている。
また、精細部Ｓでは、配線１４，１７間隔が５０μｍピッチ、２５６本ずつ設けられ、非精細部Ｔでは、配線１４，１７間隔は３．２ｍｍで、精細部Ｓ周囲の左右上下にそれぞれ６本ずつ設けられる。
【００２９】
この実施形態では、検出領域３０の連続する精細部Ｓにおいて、全ての検出領域３０を作動させる全域動作状態（認証状態）と、検出領域３０が不連続に配置される非精細部Ｔにおける検出領域３０の密度（配置間隔）に等しい検出領域３０のみを作動状態としてそれ以外の検出領域３０を非作動状態とする部分動作状態（座標入力状態）と、を切替可能とされる。具体的には、非精細部Ｔはポインティングデバイスとしてのタッチパッドとして使用され、その一部を指紋センサとして検出可能な精細部Ｓとするものである。
【００３０】
このような静電容量センサ１０では、図示しない切替回路部によって精細部Ｓの動作を指紋センサとタッチパッドとの動作切替をおこなう。具体的には、非精細部Ｔの出力はセンサ表面での指（被検出導体）の動きを検出するものとされ、精細部Ｓは、この動きを検出する座標入力状態の場合には、非精細部Ｔと同程度の密度とされる検出領域３０からの信号のみを出力するように設定され、また、指紋認識をおこなうパターン認識状態（認証状態）においては、精細部Ｓの全ての検出領域３０からの信号を出力するように設定される。
【００３１】
また、この精細部Ｓの動作状態切替は図１１に示すようにおこなわれる。
まず、Ｓ１で示すように、ノートパソコン等において、起動時または待機画面を解除しようとした場合には、Ｓ２に示すように、切替回路部によって精細部Ｓの動作モードが指紋センサ（認証状態）に設定される。次に、Ｓ３で示すように、画面にはＬＯＧＩＮ画面を表示するとともに、指紋認証かキーボード等によるパスワードの入力を選択する選択画面を表示する。ここで、Ｓ４においてキーボード等による入力を選択した場合には、Ｓ５のように動作モードをタッチパッド（座標入力状態）として、パスワードの入力を待つ。また、Ｓ４において指紋認証を選択した場合には、Ｓ６に示すように精細部Ｓにおいて認証動作にはいり、当人の指紋であることが確認された場合には、Ｓ７に示すように、精細部Ｓの動作モードをタッチパッド（座標入力状態）に切り替え、Ｓ８に示すようにＬＯＧＩＮを完了し通常作業可能な状態とする。
【００３２】
本実施形態においては、タッチパッドＴの一部分に精細部Ｓを設けてこの精細部Ｓを指紋センサとすることが可能となる。これにより、指紋センサとタッチパッドを一体に形成することが可能であるとともに、指紋センサとしての高精細検出および、タッチパッドとしての高速スキャン検出を同時に可能とすることができる。
【００３３】
以下、本発明に係る静電容量センサの第４実施形態を図面に基づいて説明する。
図１２〜図１４は本実施形態の静電容量センサの模式断面図である。
【００３４】
本実施形態においては、上述した各実施形態と異なるところは、検出配線３４，３７が同一層内に形成された点である。
この検出行配線３４と検出列配線３７とは、静電容量の変化量を増大するように、被検出導体Ｆが接近する側に凸断面形状とされている。
具体的には、それぞれの断面形状が、図１２に示すように、略半円状とされるもの、図１３に示すように、互いにテーパ面Ｍを有するもの、あるいは、図１４に示すように、断面三角形状とすることができる。このような構成とすることにより、隣り合った検出電極３４，３７どうしで形成される電気力線のうち、被検出導体Ｆの接触時と非接触時とで変化する電気力線ｄ（図４，図５参照）を増大するように隣あう電極のほうに向いた面Ｍを形成するものである。
【００３５】
この実施形態によれば、静電容量を形成する検出配線３４，３７どうしがいずれも同一の層に積層され、検出配線３４，３７が被検出導体Ｆが接近する側に凸断面形状とされることにより、配線１４，１７間で形成された静電容量の変化量を増大することが可能となる。
【００３６】
さらに、上述した第１〜第３実施形態のように静電容量を形成する検出配線３４，３７どうしが、それぞれ異なる層に積層された構造の場合、接触した被検出導体Ｆから遠い方の検出行配線３４には上記のようにテーパ等を形成する断面形状とすることができ、これにより本実施形態のように同一の層にある場合と同様の効果を得ることができる。また、被検出導体Ｆに近い方の検出列配線３７のテーパ面Ｍは、被検出導体Ｆと遠い方の検出行３４配線との中間に向くようにして、被検出導体Ｆの接触時と非接触時とで変化する電気力線ｄ（図４，図５参照）を増大するように形成することができる。
【００３７】
なお、上述の各実施形態において、検出電極３４，３７の検出領域３０における配置パターンはくし歯状だけでなく、図１５に示す渦巻き状、図１６に示すＬ字型状、図１７に示す四分円型状等が可能である。また、くし歯としても、行配線１４と列配線１７によって囲まれた範囲を検出領域とするのではなく、図１８に示すように、行配線１４を跨いだ領域を検出領域３０とすることも可能である。
いずれにしても、検出配線３４，３７の「対向長」を増大しかつ、「対向間距離」を減少して、検出配線間で形成される静電容量の変動を大きくすることが可能であれば、どのようなパターンでもかまわない。また、静電容量を形成する検出配線３４，３７どうしは、第１〜第３実施形態のように、異なる層に積層されている場合と、第４実施形態のように、同一の層に積層されたものと、それぞれに適応することができる。
【００３８】
さらに、本発明の静電容量センサは指紋センサ以外にも、図１９に示すように、印章読み取り装置等として適応することが可能である。すなわち、被検出導体（指）Ｆのかわりに、非導電性の被検出物（印鑑）Ｆ２の形状を検出する際であっても、上記の各実施形態における静電容量センサ１０の表面に接触するように導電膜Ｆ０を有する導電性フィルムＦ１または、図示しないが、導電性ゴム等可撓性を揺する導電膜を配置し、このフィルムの上から印鑑を載置することで、形状（印章）読み取りをおこなうことが可能となる。
【００３９】
（実施例）
本発明の実施例を説明する。
上述の第１実施形態と等しい構造を有する静電容量センサにおける検出領域を作成し、その静電容量の変化量を測定した。
【００４０】
検出領域を５０μｍ角とした際の検出配線の諸元および静電容量の値を記す。
ａ）
検出配線幅寸法：３μｍ
検出行配線どうし、および検出列配線どうしの配線間距離：２μｍ
検出配線の配線周囲長さ：約３００μｍ
静電容量初期値Ｃ０：４８ｆＦ
静電容量の変化分Ｃｘ：２６ｆＦ
Ｃｘ／Ｃ０＝０．５４
ｂ）
検出配線幅寸法：３μｍ
検出行配線どうし、および検出列配線どうしの配線間距離：０μｍ
検出配線の配線周囲長さ：約７３００μｍ
静電容量初期値Ｃ０：４８ｆＦ
静電容量の変化分Ｃｘ：２６ｆＦ
Ｃｘ／Ｃ０＝０．５４
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、隣り合う前記行配線どうし、および、隣り合う前記列配線どうしで囲まれた検出領域に、この検出領域を埋め尽くすように検出行配線と検出列配線とが設けられることにより、検出行配線と検出列配線とで形成される静電容量が指等の被検出物（被検出導体）の接触によって変化する量を増大することが可能となることにより、各検出セルにおける感度を向上することができ、トランジスタを形成することなく検出する際の分解能を向上することが可能となるという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電容量センサの等価回路を示す説明図である。
【図２】本発明に係る静電容量センサの第１実施形態における要部拡大平面図である。
【図３】本発明の静電容量センサの第１実施形態における要部拡大断面図である。
【図４】本発明の静電容量センサの第１実施形態における動作を示す説明断面図である。
【図５】本発明の静電容量センサの第１実施形態における動作を示す説明断面図である。
【図６】容量検出回路の一例を示す等価回路図である。
【図７】本発明の面圧分布センサを備えた携帯電話を示す外観斜視図である。
【図８】本発明に係る静電容量センサの第２実施形態における要部拡大平面図である。
【図９】本発明の静電容量センサの第２実施形態における要部拡大断面図である。
【図１０】本発明に係る静電容量センサの第３実施形態における模式平面図である。
【図１１】本発明に係る静電容量センサの第３実施形態における動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る静電容量センサの第４実施形態における要部拡大断面図である。
【図１３】本発明に係る静電容量センサの第４実施形態における要部拡大断面図である。
【図１４】本発明に係る静電容量センサの第４実施形態における要部拡大断面図である。
【図１５】本発明に係る静電容量センサの平面パターンを示す模式図である。
【図１６】本発明に係る静電容量センサの平面パターンを示す模式図である。
【図１７】本発明に係る静電容量センサの平面パターンを示す模式図である。
【図１８】本発明に係る静電容量センサの平面パターンを示す模式図である。
【図１９】本発明に係る静電容量センサの他の実施形態を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１０…静電容量センサ、１４…行配線（配線）、１７…列配線（配線）、３０…検出領域、３４…検出行配線（検出配線）、３７…検出列配線（検出配線）、Ｓ…精細部、Ｔ…非精細部、Ｆ…被検出導体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique suitable for use in a capacitance sensor, a touch pad, and the like for measuring fine irregularities of a measurement object.
[0002]
[Prior art]
As a sensor for detecting fine irregularities on the surface of the object to be measured pressed against the detection surface, for example, Patent Document 1 is known as a sensor for measuring a change in electrostatic capacitance between electrodes arranged in an array and the object to be detected. It has been. In addition, as a touch pad for measuring the contact position of a finger or the like from the change in capacitance, it is assumed that the row wiring and the column wiring intersect with each other through an insulator, and the capacitance at the intersection changes depending on the object to be detected. Patent document 2 is known.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-213908 A
[Patent Document 2]
Japanese Translation of National Publication No. 09-51086
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique described in Patent Document 1 requires a transistor to select a detection electrode. For example, when detecting a fine shape such as a fingerprint, it is necessary to dispose detection electrodes and switching transistors continuously at the pitch of 100 μm or less and throughout the entire detection range, and these are integrated on a semiconductor substrate. It is essential. Therefore, there is a problem that the cost increases when a detector having a large area is constructed.
Further, in the technique of Patent Document 2, in order to ensure a certain degree of detection sensitivity, it is necessary to increase the capacitance at the wiring intersection in order to ensure a certain amount of detection capacity. At this time, since it is necessary to increase the wiring width in order to increase the capacitance, the wiring pitch cannot be reduced. As a result, there is a problem that the fine structure cannot be detected when a certain degree of sensitivity is obtained.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and intends to achieve the following object.
1. To reduce the manufacturing cost when detecting a fine shape having a predetermined area such as a fingerprint.
2. Sufficient position resolution is required when detecting a fine shape such as a fingerprint having a predetermined area.
3. Realize the above cost reduction and position resolution at the same time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The capacitance sensor of the present invention includes a row wiring extending in a first direction with a plurality of conductors arranged in parallel on an insulating substrate, and a column wiring extending in a second direction intersecting the first direction with the plurality of conductors arranged in parallel. And a capacitance sensor for detecting the approach of the detected conductor based on a change in capacitance formed by the row wiring and the column wiring, respectively in the row wiring and the column wiring. A detection area defined by a distance between adjacent wirings is provided, and the detection area includes a detection row wiring connected to the row wiring and the column wiring so as to increase a change amount of the capacitance. The above-described problems have been solved by providing the connected detection column wiring.
In the present invention, it is preferable that the detection row wiring and the detection column wiring are positioned so that a facing length that forms the capacitance is increased.
The detection row wiring and the detection column wiring according to the present invention may be positioned such that a distance between opposing surfaces forming the capacitance is reduced.
Further, in the present invention, means is adopted in which the pattern in plan view of the detection row wiring and the detection column wiring is selected from a comb-tooth shape, a spiral shape, an L-shape, and a quadrant shape. You can also.
In addition, the detection row wiring and the detection column wiring may be formed in a layer that is laminated on each other via a dielectric layer.
In the present invention, it is desirable that the detection row wiring and the detection column wiring have a convex cross-sectional shape on the side closer to the detected conductor so as to increase the amount of change in the capacitance.
Furthermore, it has a fine part in which the detection area is provided continuously and a non-fine part in which the detection area is provided discontinuously, and a part or all of the fine part can be switched between operating states. It is possible to become.
In addition, it is desirable to provide a ground wiring that can be brought into contact with the conductor to be detected on the sensor surface and has a ground potential.
[0007]
In the capacitance sensor of the present invention, the detection row wiring and the detection column wiring are provided so as to fill the detection region in the detection region surrounded by the adjacent row wirings and the adjacent column wirings. As a result, it is possible to increase the amount by which the electrostatic capacitance formed by the detection row wiring and the detection column wiring changes due to the contact of a detected object (detected conductor) such as a finger. Thereby, the sensitivity in each detection cell can be improved, and the resolution at the time of detection without forming a transistor can be improved.
Here, “defined by the distance between wirings” means a range surrounded by row wiring and column wiring, or a range having an area equivalent to the range surrounded by this wiring. A range corresponding to a detection cell that operates by a set of row wiring and column wiring can be used. Note that the capacitance sensor of the present invention does not need to change the distance between electrodes (wirings), and can be formed on a glass substrate or the like.
[0008]
In the present invention, when the detection row wiring and the detection column wiring fill the detection area, the opposing length between the detection wirings is increased so as to increase the capacitance formed between these wirings. As a result of the arrangement, the change in capacitance can be increased to improve the detection sensitivity.
Here, the “opposite length” is a parameter that means the electrode plate area that forms the capacitance as a physical quantity, but the capacitance is formed between the stacked detection wirings having substantially the same thickness dimension. Therefore, the actual design parameter can be recognized as the length. In this case, the detection wirings (electrodes) that form the electrostatic capacitance include those laminated on the same layer and structures laminated on different layers.
[0009]
In the present invention, when the detection row wiring and the detection column wiring fill up the detection area, the distance between the opposing electrodes forming the capacitance is reduced so as to increase the capacitance formed between the wirings. By being positioned as described above, it is possible to increase the amount of change in capacitance and improve detection sensitivity.
Here, the “distance between opposing surfaces” means the distance between the detection wirings intersecting the above-mentioned “opposing length”. In this case, the detection wirings (electrodes) forming the capacitance are all in the same layer. And a structure laminated in different layers. Further, when the detection wirings are formed in different layers, it is preferable that the detection wirings (detection row wirings and detection column wirings) related to actual detection do not overlap each other in plan view. This is because, if the detection wirings overlap each other like the intersection of Patent Document 2, the capacitance of the overlapped part does not change due to contact / separation of the detected object (detected conductor). This is because the change is small and the detection sensitivity is lowered.
[0010]
The planar pattern of the detection wiring that fills the detection region in the present invention can be comb-like, spiral, L-shaped, quadrant, or the like as shown in FIGS. By increasing the “opposing length” and reducing the “distance between the opposing”, it is possible to increase the fluctuation of the capacitance formed between the detection wirings. In this case, the detection wirings (electrodes) that form the electrostatic capacitance can be applied to a structure in which they are stacked in the same layer and a structure in which they are stacked in different layers.
[0011]
In addition, the detection wirings can be stacked on different layers through dielectric layers, respectively, and thereby the distance between these detection row wirings and detection column wirings can be attributed to wiring forming means such as photolithography. The detection sensitivity can be improved by making the change in capacitance between these detection wirings larger than the limit value to be detected. In other words, when the distance between the detection wirings is made equal, the distance between the detection row wirings can be reduced to the wiring width of the detection column wiring, thereby reducing the layer thickness dimension, It is also possible to make the distance smaller than the photolithography formation limit.
[0012]
In the present invention, when the detection wirings that form the capacitance are stacked on the same layer, the detection wiring is formed between the wirings by forming a convex cross section on the side where the detected conductor approaches. The amount of change in electrostatic capacity can be increased.
Specifically, other structures such as those having a taper to each other, a triangular cross section, a substantially semicircular cross section, and the like are possible. In addition, among the electric lines of force formed between adjacent detection electrodes, the surface facing the adjacent electrodes is increased so as to increase the electric lines of force that change depending on whether the detected conductor is in contact or not. If it forms, it will not restrict to said cross-sectional shape.
In addition, when the detection wirings that form the capacitance are stacked in different layers, the detection wiring far from the contacted detection conductor may have a cross-sectional shape that forms a taper or the like as described above. This makes it possible to obtain the same effect as in the same layer. In addition, the taper of the wire closer to the detected conductor increases the lines of electric force that change between when the detected conductor is in contact and when it is not in contact with the surface facing the middle of the detected conductor and the farther wire. Can be formed.
[0013]
Furthermore, in the fine part where the detection areas are continuous, the entire operation state (authentication state) in which all the detection areas are operated is equal to the density of the detection areas (arrangement interval) in the non-fine parts where the detection areas are discontinuously arranged. It is possible to switch between the partial operation state (coordinate input state) in which only the fine part is in the operating state and the other detection areas are in the non-operating state. It is possible to provide a portion and provide this fine portion as a fingerprint sensor. Accordingly, the fingerprint sensor and the touch pad can be integrally formed, and high-definition detection as the fingerprint sensor and high-speed scan detection as the touch pad can be made possible. In the fine part, the operation switching may be performed not on the whole but only on a part thereof. Here, the pitch of the row wiring and the column wiring in the fine part (or the vicinity of the fine part) which is a fingerprint sensor is equal to the pitch of the detection area, but in the non-fine part used as a touch pad, it is provided discontinuously. The pitch of the detection area and the pitch of the row wiring / column wiring can be set equal.
[0014]
In addition, an earth wiring that is connected to the surface with an earth potential is provided, so that the detected conductor in contact with the sensor surface and the earth wiring can have the same potential (earth potential). Can be reliably set to the ground potential, the capacitance change between the detection wirings can be increased, and the electrical noise from the detected conductor can be reduced, enabling stable measurement. When the detection wirings forming the capacitance are stacked in different layers, the wirings far from the detected conductor and the ground wirings can be formed in the same layer.
Specifically, on the ground wiring formed in the same layer as the first-layer wiring, it is connected to the first-layer ground wiring in the same layer as the second-layer wiring at a portion not intersecting with the second-layer wiring. Provide ground wiring (second layer) with through-holes, and have ground holes on the ground wiring (second layer) that reach the sensor surface with through-holes connected to the second-layer ground wiring. (Third layer) can be provided. Note that this ground wiring may not be provided corresponding to all detection areas.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a capacitance sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an equivalent circuit of a capacitance sensor in the present embodiment, FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of the capacitance sensor of the present invention, and FIG. 3 is a capacitance of the present invention. It is a principal part expanded sectional view of a sensor. In the figure, reference numeral 10 denotes a capacitance sensor.
[0016]
The electrostatic sensor 10 according to the present embodiment is adapted as a fingerprint sensor, and a plurality of row wirings 14 arranged in parallel in the first direction X on a glass substrate 13 and an insulating film covering the row wirings 14. 15 and a plurality of column wirings 17 arranged in parallel in the second direction Y intersecting the first direction X and the insulating film 16 covering the row wirings 17. A region surrounded by the row wirings 14 and the column wirings 17 is a detection region 30.
[0017]
The row wirings 14 are made of, for example, an ITO film having a thickness of 0.1 μm, and 200 lines are formed on a glass substrate 13 having a thickness of 0.7 mm at a pitch of 30 to 100 μm, for example, 50 μm. The insulating film 15 is made of Si 3 N 4 SiN etc. x What is necessary is just to laminate | stack. Each row wiring 14 is connected to a capacitance detection circuit 22 that detects electrostatic capacitance.
The column wiring 17 is made of, for example, a 0.1 μm thick lTO film, and 200 lines are formed on the insulating film 15 at a pitch of 30 to 100 μm, for example, 50 μm. Each column wiring 17 is connected to a column selection circuit 23. Such a column selection circuit 23 connects all except the column wiring 17 selected at the time of capacitance measurement to the ground side.
[0018]
In the detection area 30, detection row wirings 34 and detection column wirings 37 are provided so as to fill the detection area 30. The detection row wiring 34 is provided at the same height as the row wiring 14, and the detection column wiring 37 is provided at the same height as the column wiring 17. Here, the height means that they are in the same layer on the glass substrate 13, the detection row wiring 34 is provided in the insulating film 15, and the detection column wiring 37 is a column wiring. 17 is provided in the insulating film 16.
[0019]
The detection row wiring 34 and the detection column wiring 37 are opposed to each other between the detection wirings 34 and 37 so as to increase the capacitance formed between the wirings 14 and 17 when the detection region 30 is filled. Are arranged so as to increase, and the distance between the faces forming the capacitance is reduced. Specifically, the planar pattern of the detection wirings 34 and 37 filling the detection region 30 can be comb-shaped as shown in FIG. Thus, by forming the detection wirings 34 and 37 in a comb shape so as to fill the gaps in plan view, the “opposite length” between the detection wirings 34 and 37 is increased and the “inter-opposite distance” is increased. It is possible to increase the fluctuation of the capacitance formed between the detection wirings 34 and 37.
[0020]
When a finger or the like as the conductor to be detected F is brought into contact with the surface of the capacitance sensor 10 as described above, in the pixel corresponding to the concave portion of the fingerprint, as shown in FIG. The capacitance formed by the above and the like does not change much from the initial capacitance value where the detected conductor F is not in contact. On the other hand, in the pixel corresponding to the convex portion of the fingerprint, as shown in FIG. 5, some of the electric lines of force d of the electric lines of force D from the detection column electrodes 37 toward the detection row electrodes 34 are finger points. As a result, the capacitance formed between the detection wirings 34 and 37 is smaller than the initial capacitance value where the detection conductor F is not in contact.
[0021]
The capacitance sensor 10 of the present embodiment has a configuration as described above, and a detection region corresponding to an intersection 21 where the row wirings 14 and the column wirings 17 intersect as shown in the equivalent circuit shown in FIG. The capacitance change at 30 can be detected by the capacitance detection circuit 22. In this way, by detecting changes in the capacitance of the large number of detection regions 30 that occur when a fine uneven surface is pressed against the surface of the insulating film 16, the shape of the uneven surface of the object F to be measured is represented by signal data. Can be output as
[0022]
For example, a circuit as shown in FIG. 6 is used as the capacitance detection circuit 22, and at the time of measurement, all except the column wiring 17 selected by the column selection circuit 23 are connected to the ground side, and on the same row wiring 14. All of the capacitances not measured are input in parallel to the measurement system as parasitic capacitance, but can be canceled by connecting the electrode on the opposite side of the parasitic capacitance to the ground side. . With such a configuration, it is possible to detect a minute uneven surface, that is, to detect a minute change in capacitance with high accuracy. As a result, cost reduction can be achieved without using expensive materials such as semiconductor substrates, and even if the dot pitch is reduced, the initial capacitance of each dot and the amount of change in capacitance can be increased to increase the sensitivity of the sensor. Can be improved.
[0023]
Such a capacitance sensor 10 is not limited in its application, but as an example in which the capacitance sensor 10 is applied to a fingerprint sensor, for example, as shown in FIG. Can be applied. In recent years, it has been considered to make payments with the mobile phone 26 or the like, but by forming the capacitance sensor 10 on the mobile phone 26, the fingerprint pressed against the capacitance sensor 10 can be accurately detected. The owner can be correctly authenticated by checking with fingerprint data registered in advance. FIG. 7 shows an example in which the mobile phone 26 is formed on a display screen 26 a such as a liquid crystal display. In this case, the wirings 14 and 17 and the detection wirings 34 and 37 are formed of transparent electrodes, and the capacitance sensor (fingerprint sensor) 10 is of a light transmission type, so that the fingerprint sensor 10 is disposed in a portion other than the display screen 26a. There is no need to do so, and miniaturization can be achieved.
[0024]
Hereinafter, a second embodiment of a capacitance sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is an enlarged plan view of the main part of the capacitance sensor of the present embodiment, and FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the capacitance sensor of the present embodiment.
[0025]
The capacitance sensor 10 of the present embodiment is different from the above-described embodiment in that a ground wiring A connected to the sensor surface 10a is provided.
That is, as shown in FIGS. 8 and 9, the ground wiring A has the same height as the ground wiring 33 provided at the same height as the row wiring 14 and the detection row wiring 34, and the same height as the column wiring 17 and the detection column wiring 37. It has a ground wiring 35 provided at this position and a ground wiring 36 provided on the sensor surface 10a. The ground wiring 33 is provided in parallel with the row wiring 14 and is at a ground potential. The ground wires 35 and 36 are connected by through holes so as to be electrically connected to the ground wires 33 and 35 on the glass substrate 13 side, respectively.
[0026]
According to the present embodiment, since the ground wiring A is provided, the detected conductor F in contact with the sensor surface 10a and the ground wiring A can be set to the same potential (ground potential). Is forcibly set to the ground potential, the capacitance change between the detection wirings 34 and 37 is increased, and the electrical noise from the detected conductor F is reduced, thereby enabling stable measurement.
[0027]
Hereinafter, a third embodiment of a capacitance sensor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a schematic plan view of the capacitance sensor of this embodiment.
[0028]
In the present embodiment, the difference from each of the embodiments described above is that there is a fine portion S in which the detection regions 30 are continuously provided and a non-definition portion T in which the detection regions 30 are provided discontinuously, This is the point where the fine part S can be switched in the operating state.
In the capacitance sensor 10 of the present embodiment, in FIG. 10, the fine portion S is located near the center, and the detection regions 30 are provided densely and continuously. Further, the non-definition part T is provided around the fine part S so that the detection region 30 becomes rough.
Further, in the fine portion S, the spacing between the wirings 14 and 17 is provided at a pitch of 256 μm, and each 256 wires is provided, and in the non-definition portion T, the spacing between the wirings 14 and 17 is 3.2 mm. It is provided one by one.
[0029]
In this embodiment, in the fine part S where the detection areas 30 are continuous, the entire operation state (authentication state) in which all the detection areas 30 are operated, and the detection area in the non-definition part T where the detection areas 30 are discontinuously arranged It is possible to switch between a partial operation state (coordinate input state) in which only the detection region 30 equal to the density (arrangement interval) 30 is in an operating state and the other detection regions 30 are in an inactive state. Specifically, the non-definition part T is used as a touch pad as a pointing device, and a part thereof is a fine part S that can be detected as a fingerprint sensor.
[0030]
In such a capacitance sensor 10, the operation of the fine part S is switched between the fingerprint sensor and the touch pad by a switching circuit unit (not shown). Specifically, the output of the non-definition part T is to detect the movement of the finger (detected conductor) on the sensor surface, and the fine part S is not in the coordinate input state for detecting this movement. In the pattern recognition state (authentication state) in which only signals from the detection region 30 having the same density as the fine portion T are output and in which fingerprint recognition is performed, all detection regions of the fine portion S are detected. 30 is set to output a signal from 30.
[0031]
Further, the operation state switching of the fine part S is performed as shown in FIG.
First, as shown in S1, in a notebook personal computer or the like, when starting or canceling the standby screen, as shown in S2, the operation mode of the fine unit S is changed to the fingerprint sensor (authentication state) by the switching circuit unit. Set to Next, as shown in S3, a LOGIN screen is displayed on the screen, and a selection screen for selecting password authentication by fingerprint authentication or a keyboard is displayed. Here, when the input by the keyboard or the like is selected in S4, the operation mode is set to the touch pad (coordinate input state) as in S5, and the password input is waited. If fingerprint authentication is selected in S4, the authentication operation is entered in the fine part S as shown in S6. If it is confirmed that the fingerprint is the person's fingerprint, the fine part is shown in S7. The operation mode of S is switched to the touch pad (coordinate input state), and as shown in S8, LOGIN is completed and a normal operation is possible.
[0032]
In the present embodiment, it is possible to provide a fine portion S on a part of the touch pad T and use the fine portion S as a fingerprint sensor. Accordingly, the fingerprint sensor and the touch pad can be formed integrally, and high-definition detection as the fingerprint sensor and high-speed scan detection as the touch pad can be simultaneously performed.
[0033]
Hereinafter, 4th Embodiment of the electrostatic capacitance sensor which concerns on this invention is described based on drawing.
12 to 14 are schematic cross-sectional views of the capacitance sensor of this embodiment.
[0034]
The present embodiment is different from the above-described embodiments in that the detection wirings 34 and 37 are formed in the same layer.
The detection row wiring 34 and the detection column wiring 37 have a convex cross-sectional shape on the side where the detected conductor F approaches so as to increase the amount of change in capacitance.
Specifically, each cross-sectional shape is substantially semicircular as shown in FIG. 12, those having tapered surfaces M as shown in FIG. 13, or as shown in FIG. The cross section can be triangular. By adopting such a configuration, among the lines of electric force formed between the adjacent detection electrodes 34 and 37, the electric lines of force d that change between when the detected conductor F is in contact and when it is not in contact (FIG. 4). , See FIG. 5), the surface M facing the adjacent electrodes is formed.
[0035]
According to this embodiment, the detection wirings 34 and 37 forming the electrostatic capacitance are both laminated on the same layer, and the detection wirings 34 and 37 are formed in a convex cross-sectional shape on the side where the detected conductor F approaches. As a result, the amount of change in the capacitance formed between the wirings 14 and 17 can be increased.
[0036]
Further, in the case where the detection wirings 34 and 37 that form the capacitance are stacked in different layers as in the first to third embodiments described above, detection farther from the contacted detected conductor F is performed. As described above, the row wiring 34 can have a cross-sectional shape in which a taper or the like is formed. As a result, the same effect as in the case of being in the same layer as in the present embodiment can be obtained. Further, the taper surface M of the detection column wiring 37 closer to the detected conductor F is directed to the middle between the detected conductor F and the farther detection row wiring 34 so that the detection conductor F is not in contact with the detection conductor F. It can be formed so as to increase the electric lines of force d (see FIGS. 4 and 5) that change depending on the contact.
[0037]
In each of the embodiments described above, the arrangement pattern of the detection electrodes 34 and 37 in the detection region 30 is not limited to the comb-like shape, but the spiral shape shown in FIG. 15, the L shape shown in FIG. 16, and the quadrant shown in FIG. A circular shape or the like is possible. Also, as a comb, a range surrounded by the row wirings 14 and the column wirings 17 is not set as a detection region, but a region straddling the row wirings 14 may be set as a detection region 30 as shown in FIG. Is possible.
In any case, it is possible to increase the “opposite length” of the detection wirings 34 and 37 and decrease the “distance between the opposing surfaces” to increase the variation in capacitance formed between the detection wirings. Any pattern is acceptable. In addition, the detection wirings 34 and 37 forming the capacitance are stacked in different layers as in the first to third embodiments, and in the same layer as in the fourth embodiment. And can be adapted to each.
[0038]
Furthermore, the electrostatic capacity sensor of the present invention can be applied as a seal reading device or the like as shown in FIG. 19 in addition to the fingerprint sensor. That is, instead of the detected conductor (finger) F, even when detecting the shape of the non-conductive detected object (seal) F2, the surface of the capacitance sensor 10 in each of the above embodiments is contacted. A conductive film F1 having a conductive film F0 or a conductive film that swings flexibility, such as conductive rubber (not shown), is placed, and a seal is placed on the film to form a shape (stamp) Reading can be performed.
[0039]
(Example)
Examples of the present invention will be described.
A detection region in the capacitance sensor having the same structure as that of the first embodiment was created, and the amount of change in the capacitance was measured.
[0040]
The specifications of the detection wiring and the capacitance value when the detection area is 50 μm square are described.
a)
Detection wiring width dimension: 3μm
Distance between wirings of detection row wirings and detection column wirings: 2 μm
Wiring perimeter of detection wiring: approx. 300 μm
Capacitance initial value C0: 48 fF
Capacitance change Cx: 26 fF
Cx / C0 = 0.54
b)
Detection wiring width dimension: 3μm
Distance between wirings of detection row wirings and detection column wirings: 0 μm
Wiring perimeter of detection wiring: approx. 7300 μm
Capacitance initial value C0: 48 fF
Capacitance change Cx: 26 fF
Cx / C0 = 0.54
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, the detection row wiring and the detection column wiring are provided in the detection region surrounded by the adjacent row wirings and the adjacent column wirings so as to fill the detection region. Since the capacitance formed by the detection row wiring and the detection column wiring can be increased by the amount of change caused by the contact of the detected object (detected conductor) such as a finger, the sensitivity in each detection cell As a result, it is possible to improve the resolution at the time of detection without forming a transistor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an equivalent circuit of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part in the first embodiment of the capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part in the first embodiment of the capacitance sensor of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing the operation in the first embodiment of the capacitance sensor of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing an operation in the first embodiment of the capacitance sensor of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram illustrating an example of a capacitance detection circuit.
FIG. 7 is an external perspective view showing a mobile phone provided with the surface pressure distribution sensor of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged plan view of a main part in a second embodiment of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a second embodiment of the capacitance sensor of the present invention.
FIG. 10 is a schematic plan view of a capacitance sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation in the third embodiment of the capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a fourth embodiment of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a fourth embodiment of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a main part in a fourth embodiment of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 15 is a schematic diagram showing a planar pattern of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram showing a planar pattern of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 17 is a schematic diagram showing a planar pattern of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 18 is a schematic diagram showing a planar pattern of a capacitance sensor according to the present invention.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of a capacitance sensor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Capacitance sensor, 14 ... Row wiring (wiring), 17 ... Column wiring (wiring), 30 ... Detection area | region, 34 ... Detection row wiring (detection wiring), 37 ... Detection column wiring (detection wiring), S ... Fine part, T ... Non-definition part, F ... Detected conductor
