JP2005156291A - Capacity detection type sensor - Google Patents

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Masaru Kawabata
賢 川畑
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacity detection type sensor capable of acquiring a detection signal having reduced manufacturing cost, a high resolution and a high S/N ratio when detecting a shape having a fine and predetermined area such as a fingerprint. <P>SOLUTION: This capacity detection type sensor is a capacity detection type sensor formed by disposing matrically row wiring and column wiring on a substrate. The sensor has a driving electrode elongated from the row wiring on a crossing part between the row wiring and the column wiring, a detection electrode pairing with the driving electrode and elongated from the column wiring adjacently to the driving electrode, and a floating electrode disposed on the upper part of the driving electrode and the detection electrode through an interlayer insulating film. The sensor is constituted so as to detect a displacement current changing corresponding to the distance between a detection object and the floating electrode and flowing from the driving electrode to the detection electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被測定物の微細な凹凸などを測定するためのセンサ、および、タッチパッド等に用いて好適な容量検出型センサに関する。   The present invention relates to a sensor for measuring fine unevenness of an object to be measured, and a capacitance detection type sensor suitable for use in a touch pad or the like.

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。
特開2000−213908号公報 特表平09−511086号公報
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 that measures the contact position of a finger or the like from the change in capacitance, the row wiring and the column wiring are crossed through an insulator, and the capacitance at the intersection changes depending on the object to be detected. For example, Patent Document 2 is known.
JP 2000-213908 A Japanese Translation of National Publication No. 09-51086

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ための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。したがって、広い面積の検出器を構成しようとした場合、工程数の増加及び歩留まりの低下によりコストが上昇してしまうという問題があった。   However, the technique described in Patent Document 1 requires a transistor for selecting a detection electrode. For example, when detecting a minute shape such as a fingerprint, it is necessary to dispose detection electrodes and switching transistors at a pitch of 100 μm or less and continuously over the entire detection range, and these are integrated on a semiconductor substrate. It is essential to do. Therefore, when a detector having a large area is configured, there is a problem that the cost increases due to an increase in the number of processes and a decrease in yield.

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して、配線交差部の容量を大きくする必要がある。
この容量を大きくする際に、構造的に、交差部を形成する行配線及び列配線の配線幅を大きくすることが必要であり、行配線及び列配線各々の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(検出対象に対する高い分解能の検出)ができないという問題があった。
さらに、特許文献2の技術では、上述したように、交差部の容量を大きくできないため、容量変化量を十分なレベルで得ることができず、検出信号のレベルが不十分なS/N比しか有さないという欠点があった。
In the technique of Patent Document 2, in order to secure detection sensitivity to some extent, it is necessary to secure detection capacitance to some extent and to increase the capacitance at the wiring intersection.
When this capacity is increased, it is necessary to increase the wiring width of the row wiring and the column wiring that form the intersection, and the wiring pitch of each of the row wiring and the column wiring cannot be reduced. As a result, there is a problem that when a certain degree of sensitivity is obtained, the fine structure cannot be detected (detection with high resolution for the detection target).
Furthermore, in the technique of Patent Document 2, as described above, since the capacitance of the intersection cannot be increased, the capacitance change amount cannot be obtained at a sufficient level, and the detection signal level is insufficient. There was a drawback of not having it.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、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,高い分解能,及びS/N比の大きい検出信号が得られる容量検出型センサを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when detecting a fine shape such as a fingerprint having a predetermined area, detection with a reduction in manufacturing cost, high resolution, and a large S / N ratio is achieved. An object of the present invention is to provide a capacitance detection type sensor capable of obtaining a signal.

本発明の容量検出型センサは、基板上に行配線と列配線をマトリクス状に配設された容量検出型センサであり、前記行配線と列配線との交差部において、該列配線から延在された駆動電極と、該駆動電極と対をなし、駆動電極に隣接して行配線から延在された検出電極と、層間絶縁膜を介して前記駆動電極及び検出電極上部に配設されたフローティング電極とを有し、被検出物と前記フローティング電極との距離に応じて変化する、前記駆動電極から前記検出電極に流れる変位電流を検出する。   The capacitance detection type sensor of the present invention is a capacitance detection type sensor in which row wiring and column wiring are arranged in a matrix on a substrate, and extends from the column wiring at the intersection of the row wiring and column wiring. A drive electrode paired with the drive electrode, a detection electrode extending from the row wiring adjacent to the drive electrode, and a floating disposed above the drive electrode and the detection electrode via an interlayer insulating film A displacement current flowing from the drive electrode to the detection electrode, which varies depending on the distance between the object to be detected and the floating electrode.

本発明の容量検出型センサは、上記構成により、半導体基板等を用いてトランジスタを構成するときに用いる高価な材料を使う必要が無く、かつ簡易な製造工程で作成できるため、材料及び製造工程を含む製造コストの低減を実現する。
また、本発明の容量検出型センサは、検出の分解能を上げるため、列配線及び行配線の各配線のピッチを詰め、ドットピッチを小さくした場合でも、フローティング電極と駆動電極及び検出電極とが平面視により重なるように構成され、容量結合されているため、被検出物が上記フローティング電極に近づくことによる、駆動電極から検出電極に対し、フローティング電極を介して流れる変位電流の変化を測定することで、各ドット(交差部)の容量変化を大きく検出することができ、検出信号の信号レベルのS/N比を向上させることを可能とする。
さらに、本発明の容量検出型センサは、該検出物がフローティング電極近傍にない場合、フローティング電極上部への漏れ電界は極めて小さいため、光学式のセンサと異なり、センサの上部に付着する誘電性物質の影響を受けにくく、指紋センサ等へ応用した場合、残留指紋等の影響を受けにくい。
The capacitance detection type sensor of the present invention does not need to use an expensive material used when a transistor is formed using a semiconductor substrate or the like, and can be manufactured with a simple manufacturing process. Including the reduction of manufacturing costs.
Further, the capacitance detection type sensor of the present invention has a flat floating electrode, drive electrode, and detection electrode even when the pitch of each of the column wiring and the row wiring is reduced and the dot pitch is reduced in order to increase the detection resolution. Since it is configured to overlap by visual observation and is capacitively coupled, by measuring the change in displacement current flowing through the floating electrode from the drive electrode to the detection electrode due to the detected object approaching the floating electrode Thus, the capacitance change of each dot (intersection) can be detected largely, and the S / N ratio of the signal level of the detection signal can be improved.
Furthermore, in the capacitance detection type sensor of the present invention, when the detected object is not in the vicinity of the floating electrode, the leakage electric field to the upper part of the floating electrode is extremely small. Therefore, unlike the optical sensor, the dielectric substance attached to the upper part of the sensor When applied to a fingerprint sensor or the like, it is difficult to be affected by residual fingerprints.

本発明の容量検出型センサは、前記駆動電極及び検出電極各々が、列配線または行配線との接続部を除き、前記フローティング電極により覆われているため、このフローティング電極と、駆動電極及び検出電極との結合容量が大きくなり、被検出物のフローティング電極との距離により変位電流の変化を大きく得ることができる。   In the capacitance detection type sensor of the present invention, each of the drive electrode and the detection electrode is covered with the floating electrode except for a connection portion with a column wiring or a row wiring. And the displacement current can be greatly changed depending on the distance between the detection object and the floating electrode.

本発明の容量検出型センサは、前記フローティング電極上部に絶縁膜が設けられているため、このフローティング電極を保護することができる。   Since the capacitance detection type sensor of the present invention is provided with an insulating film on the floating electrode, the floating electrode can be protected.

本発明の容量検出型センサは、前記絶縁膜の所定の部分に、前記フローティング電極の一部を露出させる開口部が設けられているため、被検出物とフローティング電極との接触の有無により、駆動電極から検出電極に流れる変位電流が大幅に変化するため、ドットピッチを小さくした場合でも、被検出物が上記フローティング電極に近づくことによる、駆動電極から検出電極に対し、フローティング電極を介して流れる変位電流の変化を測定することで、各ドット(交差部)の容量変化を大きく検出することができ、検出信号の信号レベルのS/N比を向上させることを可能とする。   In the capacitance detection type sensor according to the present invention, an opening that exposes a part of the floating electrode is provided in a predetermined portion of the insulating film, so that it can be driven depending on whether or not the object to be detected is in contact with the floating electrode. Since the displacement current flowing from the electrode to the detection electrode changes significantly, even when the dot pitch is reduced, the displacement that flows from the drive electrode to the detection electrode via the floating electrode due to the detected object approaching the floating electrode By measuring the change in current, the capacitance change of each dot (intersection) can be detected greatly, and the S / N ratio of the signal level of the detection signal can be improved.

本発明の容量検出型センサは、前記絶縁膜を貫通するとともに、前記フローティング電極と電気的に導通する突起部が該フローティング電極に設けられているため、直接に被検出物がフローティング電極に接触しないため、このフローティング電極を保護しつつ、被検出物と電気的に接触させることができる。   In the capacitance detection type sensor according to the present invention, since the protruding portion that penetrates the insulating film and is electrically connected to the floating electrode is provided on the floating electrode, the detected object does not directly contact the floating electrode. Therefore, it is possible to make electrical contact with an object to be detected while protecting the floating electrode.

以上説明したように、集積回路の製造に比較して簡易な方法でセンサを形成できるため、製造コストを低減させ、かつ、駆動電圧及び検出電圧とフローティング電極とを結合させているため、駆動電圧と検出電圧との間の変位電流が、被検出物によるフローティング電極の変化に対応して、大きく変化することとなり、検出信号の信号レベルのS/N比を向上させることを可能とするという効果が得られる。   As described above, since the sensor can be formed by a simpler method compared to the manufacturing of the integrated circuit, the manufacturing cost is reduced, and the driving voltage and the detection voltage are combined with the floating electrode. The displacement current between the detection voltage and the detection voltage changes greatly corresponding to the change of the floating electrode caused by the detection object, and the S / N ratio of the signal level of the detection signal can be improved. Is obtained.

本発明の容量検出型センサは、基板上に行配線と列配線とをマトリクス状に配設されたものであり、行配線と列配線との交差部において、この列配線から延在された駆動電極と、この駆動電極と対をなし、駆動電極に隣接して行配線から延在された検出電極と、層間絶縁膜を介して前記駆動電極及び検出電極上部に配設されたフローティング電極とを有し、被検出物とフローティング電極との距離に応じて変化する、駆動電極から検出電極に流れる変位電流を検出する。
ここで、駆動電極及び検出電極とが上記フローティング電極と重なるように形成され、すなわち、容量結合されており、駆動電極から検出電極に対して、このフローティング電極を介して変位電流が流れる構成となっている。
In the capacitance detection type sensor of the present invention, row wiring and column wiring are arranged in a matrix on a substrate, and a drive extended from this column wiring at the intersection of the row wiring and column wiring. A pair of electrodes, a detection electrode extending from the row wiring adjacent to the drive electrode, and a floating electrode disposed on the drive electrode and the detection electrode via an interlayer insulating film. A displacement current flowing from the drive electrode to the detection electrode, which varies depending on the distance between the object to be detected and the floating electrode, is detected.
Here, the drive electrode and the detection electrode are formed so as to overlap the floating electrode, that is, capacitively coupled, and a displacement current flows from the drive electrode to the detection electrode via the floating electrode. ing.

以下、本発明の第1の実施形態による容量検出型センサを図面を参照して説明する。図1は同実施形態による容量検出型センサの一構成例を示すブロック図であり、図2は本発明の容量検出型センサの要部拡大平面図であり、図3は図2における線分A−Aにおける線視断面図である。
本実施形態における容量検出型センサにおいて、指紋センサをして適応されるもので、ガラス基板1上には、第1の導電膜により形成された第1方向X平行として多数配列された行配線13と、この行配線13から延在された検出電極3と、この検出電極3の対の駆動電極2とが形成されている。
行配線13,検出電極3及び駆動電極2上には、層間絶縁膜4を介して、第2の導電膜により、フローティング電極5と、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12とが形成されている。
A capacitance detection type sensor according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a capacitance detection type sensor according to the embodiment, FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of the capacitance detection type sensor of the present invention, and FIG. 3 is a line segment A in FIG. It is a line sectional view in -A.
The capacitance detection type sensor according to this embodiment is applied as a fingerprint sensor, and a plurality of row wirings 13 are arranged on the glass substrate 1 as a parallel in the first direction X formed by the first conductive film. And the detection electrode 3 extended from this row wiring 13 and the drive electrode 2 of this detection electrode 3 pair are formed.
On the row wiring 13, the detection electrode 3, and the drive electrode 2, a large number of arrays are arranged in parallel with the floating electrode 5 in the second direction Y intersecting the first direction X by the second conductive film via the interlayer insulating film 4. The column wiring 12 is formed.

ここで、検出電極3及び駆動電極2とフローティング電極5との構成において、平面視により、駆動電極2と検出電極3とを、フローティング電極5が完全に覆うように重ねられた構成となっている。
駆動電極2各々は、一方の端部において、コンタクト14を介して、列配線12と電気的に接続されている。すなわち、駆動電極2は列配線12から延在された形状を有している。
パッシベーション膜6は、フローティング電極5及び列配線12上に、これら第2の導電膜が湿気に弱い金属等を用いた場合、外部の環境(湿気など)から保護するために設けられている。このフローティング電極5の部分が、被検出物の検出部分(以下、ピクセルとする)となっている。
Here, in the configuration of the detection electrode 3 and the drive electrode 2 and the floating electrode 5, the drive electrode 2 and the detection electrode 3 are overlapped so that the floating electrode 5 is completely covered in plan view. .
Each drive electrode 2 is electrically connected to the column wiring 12 through a contact 14 at one end. That is, the drive electrode 2 has a shape extending from the column wiring 12.
The passivation film 6 is provided on the floating electrode 5 and the column wiring 12 in order to protect from the external environment (such as moisture) when the second conductive film uses a metal or the like that is vulnerable to moisture. The part of the floating electrode 5 is a detection part (hereinafter referred to as a pixel) of the detection object.

行配線13は、例えば指紋検出を想定した場合、500dpi以上の位置分解能及び10mm角程度の検出エリアが必要とされるため、第1の導電膜である0.1μm厚のITO膜から構成され、厚さ0.7mmのガラス製の基板1上に30〜100μmピッチ、例えば50μmピッチで200本形成される。層間絶縁膜4は、Si3N4等のSixNy(窒化シリコン膜)を積層したものであればよい。それぞれの行配線13は、静電容量を検出する容量検出回路11に接続されている。
また、列配線12は、例えば第2の導電膜である0.1μm厚のlTO膜から構成され、層間絶縁膜4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12は、列選択回路10に接続されている。
こうした列選択回路10は、静電容量の測定時に選択された列配線12以外を全てグランド側に接続する。
For example, when assuming the detection of fingerprints, the row wiring 13 requires a position resolution of 500 dpi or more and a detection area of about 10 mm square, and thus is composed of a 0.1 μm thick ITO film as the first conductive film, 200 pieces are formed on a glass substrate 1 having a thickness of 0.7 mm at a pitch of 30 to 100 μm, for example, a pitch of 50 μm. The interlayer insulating film 4 may be any film in which SixNy (silicon nitride film) such as Si3N4 is laminated. Each row wiring 13 is connected to a capacitance detection circuit 11 that detects electrostatic capacitance.
The column wirings 12 are made of, for example, a 0.1 μm-thick lTO film as a second conductive film, and 200 lines are formed on the interlayer insulating film 4 at a pitch of 30 to 100 μm, for example, 50 μm. Each column wiring 12 is connected to the column selection circuit 10.
Such a column selection circuit 10 connects all except the column wiring 12 selected at the time of capacitance measurement to the ground side.

次に、第1の実施形態による容量検出型センサの動作例を図4及び図5を用いて説明する。
上記構造により各ピクセルにおいて各駆動電極2及び検出電極3と、フローティング電極5との間に容量が生じ、全体の等価回路は図1のように表される。このような回路から各容量を測定するために一般に図4のような回路を用いる。すなわち、容量検出回路11内においてI/V変換回路20が行配線13各々に設けられており、容量100に変位電流を流し、オペアンプ22と容量21とから構成されるI/V変換回路20により、上記変位電流の電流値を電圧値に変換して出力Voとして出力する。この時の出力Voは以下に示す(1)式で表される。
Next, an operation example of the capacitance detection type sensor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
With the above structure, capacitance is generated between each drive electrode 2 and detection electrode 3 and the floating electrode 5 in each pixel, and the entire equivalent circuit is expressed as shown in FIG. In order to measure each capacitance from such a circuit, a circuit as shown in FIG. 4 is generally used. That is, an I / V conversion circuit 20 is provided in each of the row wirings 13 in the capacitance detection circuit 11, a displacement current is passed through the capacitance 100, and the I / V conversion circuit 20 configured by the operational amplifier 22 and the capacitance 21 is used. The current value of the displacement current is converted into a voltage value and output as an output Vo. The output Vo at this time is expressed by the following equation (1).

Figure 2005156291
Figure 2005156291

ここで、測定後、スイッチ23をオンすることにより、容量21に蓄積された電荷を放電させ、測定時にスイッチ23をオフ状態にする。
しかし、本実施形態では測定対象となる容量は、指(被検出物)とフローティング電極5との間の結合容量により変化する。
このため、図4における容量100は、図5に示す容量200の等価回路で置き換えられることになる。
この時出力は、以下の(2)式で表される。
Here, after the measurement, the switch 23 is turned on to discharge the charge accumulated in the capacitor 21, and the switch 23 is turned off at the time of measurement.
However, in the present embodiment, the capacitance to be measured varies depending on the coupling capacitance between the finger (detected object) and the floating electrode 5.
Therefore, the capacitor 100 in FIG. 4 is replaced with an equivalent circuit of the capacitor 200 shown in FIG.
At this time, the output is expressed by the following equation (2).

Figure 2005156291
Figure 2005156291

ただし、容量値Caは駆動電極2及びフローティング電極5間の容量101の容量値であり、また、検出電極3及びフローティング電極5間の容量102の容量値である。ここで、容量101及び102は等しい容量値となるよう形成されている。容量値Cbは駆動電極2及び検出電極3間の寄生容量103の容量値である。容量値Cxは、フローティング電極5及び被検出物7間の容量100の容量値である。   However, the capacitance value Ca is the capacitance value of the capacitance 101 between the drive electrode 2 and the floating electrode 5, and the capacitance value of the capacitance 102 between the detection electrode 3 and the floating electrode 5. Here, the capacitors 101 and 102 are formed to have the same capacitance value. The capacitance value Cb is a capacitance value of the parasitic capacitance 103 between the drive electrode 2 and the detection electrode 3. The capacitance value Cx is a capacitance value of the capacitance 100 between the floating electrode 5 and the object 7 to be detected.

図6はセンサ表面及び被検出物7の距離と、センサの出力の関係を示す図である。
理想的なケースでは、被検出物7が十分離れているときは容量値Cx=0であり、出力Voは以下に示す(3)式により表される。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distance between the sensor surface and the object 7 to be detected and the output of the sensor.
In an ideal case, when the detected object 7 is sufficiently far away, the capacitance value Cx = 0, and the output Vo is expressed by the following equation (3).

Figure 2005156291
Figure 2005156291

また、被検出物が十分近づいている場合、または接触している場合、Cx=C0となり、出力Voは以下の(4)式により表される。     When the detected object is sufficiently close or in contact, Cx = C0, and the output Vo is expressed by the following equation (4).

Figure 2005156291
Figure 2005156291

ここで、被検出物7と、フローティング電極5と、これらの間に介挿されているパッシベーション膜6により、フローティング電極5の平面視の大きさの平行平板容量が形成され、容量値C0は、パッシベーション膜6の厚さと、フローティング電極5の面積と、材料である誘電体の誘電率とから求まる数値である。
すなわち、I/V変換器20に流れる変位電流による出力電圧Voは、パッシベーション膜6に被検出物7が近づき、CxがC0に近づくことにより、容量102(容量値Ca)から出力される変位電流が、容量101(容量値Ca)及び容量100(容量値Cx)とにより分流されることで減少することとなる。
Here, a parallel plate capacitance having a size in plan view of the floating electrode 5 is formed by the detected object 7, the floating electrode 5, and the passivation film 6 interposed therebetween, and the capacitance value C0 is This is a numerical value obtained from the thickness of the passivation film 6, the area of the floating electrode 5, and the dielectric constant of the dielectric material.
That is, the output voltage Vo due to the displacement current flowing through the I / V converter 20 is the displacement current output from the capacitor 102 (capacitance value Ca) when the detected object 7 approaches the passivation film 6 and Cx approaches C0. Is reduced by being shunted by the capacitor 101 (capacitance value Ca) and the capacitor 100 (capacitance value Cx).

例えば、層間絶縁膜4及びパッシベーション膜6の材料としてSixNy(窒化シリコン膜;誘電率ε=7)を用い、膜厚を300nmとし、図2に示す形状において、フローティング電極5を50μm×50μm,駆動電極2及び検出電極3を50μm×25μmとするレイアウトを用いると、各容量値がCa=170fF、Cb=10fF、CO=340fFとなる。
そして、容量値Cf=1pF、V1=5Vとすると、被検出物7がパッシベーション膜6から十分離れているときにVo(off)=0.48V、被検出物7がパッシベーション膜6に接触しているときにVo(on)=0.26Vとなり、被検出物の有無において差電圧△Vo=0.22Vの出力変化を得ることができる。
また、被検出物7が十分離れた様態からセンサ表面(パッシベーション膜6)に接触するまで、出力V0は図6に示すように単調に変化するため、距離に応じた多諧調レベルで検出結果を出力させることができ、被検出物が指紋であるとするとこの指紋形状を忠実に取り込むことができる。
For example, SixNy (silicon nitride film; dielectric constant ε = 7) is used as the material of the interlayer insulating film 4 and the passivation film 6, the film thickness is 300 nm, and the floating electrode 5 is driven by 50 μm × 50 μm in the shape shown in FIG. When the layout in which the electrode 2 and the detection electrode 3 are 50 μm × 25 μm is used, the capacitance values are Ca = 170 fF, Cb = 10 fF, and CO = 340 fF.
When the capacitance values Cf = 1 pF and V1 = 5 V, Vo (off) = 0.48 V when the detected object 7 is sufficiently separated from the passivation film 6 and the detected object 7 is in contact with the passivation film 6. In this case, Vo (on) = 0.26V, and the output change of the difference voltage ΔVo = 0.22V can be obtained in the presence or absence of the object to be detected.
Further, since the output V0 changes monotonously as shown in FIG. 6 from the state in which the detected object 7 is sufficiently separated from the sensor surface (passivation film 6), the detection result is obtained at a multi-tone level corresponding to the distance. If the object to be detected is a fingerprint, the fingerprint shape can be captured faithfully.

さらに、図7に示すように、駆動電極2及び検出電極3各々を、列配線12または行配線13及び各配線との接続部を除き、フローティング電極5A及び5Bにより覆うような構造にすると、駆動電極2及び検出電極3間もフローティング電極5Bが設けられることとなり、駆動電極2及び検出電極3間の電界を遮蔽することとなり、容量値Cb=0とし、かつ容量値Caを約2倍にすることができる。
このとき、本実施形態における容量検出型センサにおいて、ガラス基板1上には、第2の導電膜により形成されたフローティング電極5Aと、層間絶縁膜4Aを介して第1の導電膜により、第1方向X平行として多数配列された行配線13及びこの行配線13から延在された検出電極3とこの検出電極3の対の駆動電極2とが形成されている。
行配線13,検出電極3及び駆動電極2上には、層間絶縁膜4Bを介して、第2の導電膜により、フローティング電極5Bと、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12とが形成されている。
Furthermore, as shown in FIG. 7, when each of the drive electrode 2 and the detection electrode 3 is covered with the floating electrodes 5A and 5B except for the column wiring 12 or the row wiring 13 and the connection portion with each wiring, Since the floating electrode 5B is also provided between the electrode 2 and the detection electrode 3, the electric field between the drive electrode 2 and the detection electrode 3 is shielded, the capacitance value Cb = 0 and the capacitance value Ca is approximately doubled. be able to.
At this time, in the capacitance detection type sensor according to the present embodiment, the floating electrode 5A formed of the second conductive film is formed on the glass substrate 1 and the first conductive film is interposed between the first insulating film 4A and the interlayer insulating film 4A. A large number of row wirings 13 arranged in parallel in the direction X, detection electrodes 3 extending from the row wirings 13, and drive electrodes 2 of pairs of the detection electrodes 3 are formed.
On the row wiring 13, the detection electrode 3, and the drive electrode 2, a large number of floating electrodes 5 </ b> B are arranged in parallel with the second direction Y intersecting the first direction X by the second conductive film through the interlayer insulating film 4 </ b> B. The column wiring 12 is formed.

ここで、フローティング電極5Aとフローティング電極5Bとは、コンタクトにより電気的に接続されており、すでに述べたように、列配線12及び行配線13との接続部を除いて、検出電極3及び駆動電極2を完全に覆う構成となっている。
駆動電極2各々は、一方の端部において、コンタクト14を介して、列配線12と電気的に接続されている。
パッシベーション膜6は、フローティング電極5及び列配線12上に、これら第2の導電膜が湿気に弱い金属等を用いた場合、外部の環境(湿気など)から保護するために設けられている。このフローティング電極5Bの部分が、被検出物の検出部分(以下、ピクセルとする)となっている。
Here, the floating electrode 5A and the floating electrode 5B are electrically connected by a contact, and as described above, the detection electrode 3 and the drive electrode are excluded except for the connection portion between the column wiring 12 and the row wiring 13. 2 is completely covered.
Each drive electrode 2 is electrically connected to the column wiring 12 through a contact 14 at one end.
The passivation film 6 is provided on the floating electrode 5 and the column wiring 12 in order to protect from the external environment (such as moisture) when the second conductive film uses a metal or the like that is vulnerable to moisture. The portion of the floating electrode 5B is a detection portion (hereinafter referred to as a pixel) of the detection object.

これにより、被検出物7がパッシベーション膜6(容量検出型センサの表面)から十分な距離を有して離れているとき出力Vo(off)=0.43Vであり、被検出物7がパッシベーション膜6に接触しているときVo(on)=0.14Vとなり、差電圧△Vo=0.29Vと出力変化を大きくすることができる。
また、容量検出型センサの表面における被検出物の有無により、より大きな差電圧を得るためには、パッシベーション膜6の膜厚を薄くしたり、パッシベーション膜6の材料にTiO2(酸化チタン)などの高誘電率材料を用いることも効果的である。
Thus, when the detected object 7 is separated from the passivation film 6 (the surface of the capacitance detection type sensor) with a sufficient distance, the output Vo (off) = 0.43V, and the detected object 7 is the passivation film. Vo (on) = 0.14V when touching 6 and the difference in voltage ΔVo = 0.29V can be increased.
Further, in order to obtain a larger voltage difference depending on the presence or absence of an object to be detected on the surface of the capacitance detection type sensor, the thickness of the passivation film 6 is reduced, or the material of the passivation film 6 is made of TiO2 (titanium oxide) or the like. It is also effective to use a high dielectric constant material.

すなわち、第1の実施形態による容量検出型センサ表面に被検出物7(指などの導体)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、フローティング電極5と被検出物7とが所定の距離を有し、出力Vo(off)の電圧値となり、十分な距離を有して離れているときの初期電圧値とあまり変化がない。
一方、指紋の凸部に対応するピクセルにおいては、フローティング電極5と被検出物7とが接触し、出力Vo(in)の電圧値となり、上記V(off)との間で十分なΔVoを得ることができる。
That is, when the detected object 7 (conductor such as a finger) is brought into contact with the surface of the capacitance detection type sensor according to the first embodiment, the floating electrode 5 and the detected object 7 are in the pixel corresponding to the concave portion of the fingerprint. It has a predetermined distance and becomes a voltage value of output Vo (off), and there is not much change from the initial voltage value when it is separated with a sufficient distance.
On the other hand, in the pixel corresponding to the convex portion of the fingerprint, the floating electrode 5 and the detected object 7 come into contact with each other to obtain a voltage value of output Vo (in), and a sufficient ΔVo is obtained between the above V (off). be able to.

本実施形態の静電容量センサは、上述したような構成によって、図4及び図5に示す等価回路に示すように、行配線13と列配線12とが交差している交差部に対応した検出部分における静電容量の変化を、変位電流の変化として求め、I/V変換回路20により検出することができる。こうして、パッシベーション膜6の表面に微細な凹凸面が押し付けられた際に発生する、多数の検出部分の静電容量の変化を検出することによって、被検出物7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。   The capacitance sensor of the present embodiment has a configuration as described above, and detection corresponding to an intersection where the row wiring 13 and the column wiring 12 intersect as shown in the equivalent circuits shown in FIGS. 4 and 5. A change in capacitance in the portion can be obtained as a change in displacement current and detected by the I / V conversion circuit 20. In this way, by detecting changes in the capacitance of a large number of detection portions that occur when a fine uneven surface is pressed against the surface of the passivation film 6, the shape of the uneven surface of the detected object 7 is used as signal data. It becomes possible to output.

容量検出回路11は、上述したような、図5及び6に示すようなI/V変換回路20が用いられ、測定時には列選択回路10で選択されている列配線12以外の列配線は全てグランド側(接地電位)に接続されるとともに、同一の行配線13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。
The capacitance detection circuit 11 uses the I / V conversion circuit 20 as shown in FIGS. 5 and 6 as described above, and all the column wirings other than the column wiring 12 selected by the column selection circuit 10 are grounded during measurement. All of the capacitances that are not to be measured on the same row wiring 13 are input in parallel to the measurement system as parasitic capacitances, but the electrodes on the opposite side of the parasitic capacitances are connected to the ground side. It is possible to cancel by being connected to.
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.

本発明の第2の実施形態を図8を用いて説明する。図8は、第2の実施形態による容量検出型センサの断面図である(平面図は図2と同様)。図3に示す第1の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図8に示す装置が第1の実施形態と異なる点は、フローティング電極5上のパッシベーション膜6に開口部30が設けられている点である。
すなわち、第1の実施形態(図3)の構造においてフローティング電極5上部のパッシベーション膜6を取り除き、フローティング電極5の一部を露出させた構造になっている。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the capacitance detection type sensor according to the second embodiment (a plan view is the same as FIG. 2). The same parts as those of the first embodiment shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The apparatus shown in FIG. 8 is different from the first embodiment in that an opening 30 is provided in the passivation film 6 on the floating electrode 5.
That is, in the structure of the first embodiment (FIG. 3), the passivation film 6 on the floating electrode 5 is removed, and a part of the floating electrode 5 is exposed.

センサ部等価回路は図9に示すようにフローティング電極5に対して、被検出物7が接触するか否か、すなわち、フローティング電極5にスイッチSWxを設けて、接地電位に接続する構成として等価的に表すことができる。
すなわち、図4における容量100は、図9に示す容量300の等価回路で置き換えられることになる。
これにより被検出物7が十分離れているときの出力は(1)式と同様であるが、接触した場合、出力は以下の(5)式として表される。
As shown in FIG. 9, the sensor unit equivalent circuit is equivalent to whether the object to be detected 7 is in contact with the floating electrode 5, that is, the switch SWx is provided on the floating electrode 5 and connected to the ground potential. Can be expressed as
That is, the capacitor 100 in FIG. 4 is replaced with an equivalent circuit of the capacitor 300 shown in FIG.
As a result, the output when the detected object 7 is sufficiently separated is the same as that in the expression (1), but when it is touched, the output is expressed as the following expression (5).

Figure 2005156291
Figure 2005156291

そして、第1の実施形態と同様な各絶縁膜の厚さを用い、フローティング電極5,駆動電極2及び検出電極3の電極サイズにしたとき、フローティング電極5と被検出物7との距離が十分離れている場合に出力Vo(off)=0.48Vとなり、フローティング電極5と被検出物7とが電気的に接触している場合に出力Vo (on)=0.05Vとなり、差電圧△Vo=0.43Vの出力変化を得ることができる。
図6に示すセンサ表面(フローティング電極5表面)及び被検出物7の距離と、出力Voとの関係から判るように、第2の実施形態の出力Voは接触及び非接触との状態において、急激に出力Voが変化するため、被検出物7のセンサ表面の有無の検出には有効である。
When the insulating film thicknesses similar to those of the first embodiment are used and the electrode sizes of the floating electrode 5, the drive electrode 2, and the detection electrode 3 are used, the distance between the floating electrode 5 and the detected object 7 is sufficient. The output Vo (off) = 0.48V when they are separated, and the output Vo (on) = 0.05V when the floating electrode 5 and the detected object 7 are in electrical contact, and the differential voltage ΔVo. = 0.43V output change can be obtained.
As can be seen from the relationship between the distance between the sensor surface (floating electrode 5 surface) and the detected object 7 shown in FIG. 6 and the output Vo, the output Vo of the second embodiment is abrupt in contact and non-contact. Since the output Vo changes, the detection object 7 is effective for detecting the presence or absence of the sensor surface.

また、図8に示す構造を用いることにより、例えば、図10に示すように、絶縁膜有機膜等によりパッシベーション膜31を厚くし、このパッシベーション膜31表面に凹凸をつけることもできる。
ここで、フローティング電極5には、披検出物7との電気的な接触を得ることができるように、突起32が設けられている。
上述した構成により、第1の実施形態の効果に加えて、被検出物7が指の場合、センサ表面(パッシベーション膜31表面)に凹凸を設けることにより、スベリ感等の感触(フィーリング)を向上させることができ、センサ特性を劣化させずに、この感触の向上を実現することが可能となる。
Further, by using the structure shown in FIG. 8, for example, as shown in FIG. 10, the passivation film 31 can be thickened by an insulating film organic film or the like, and the surface of the passivation film 31 can be made uneven.
Here, the floating electrode 5 is provided with a protrusion 32 so that electrical contact with the detection object 7 can be obtained.
With the above-described configuration, in addition to the effects of the first embodiment, when the object 7 to be detected is a finger, the sensor surface (passivation film 31 surface) is provided with unevenness to provide a feeling such as a smooth feeling. It is possible to improve this feeling without deteriorating the sensor characteristics.

さらに、図11に示すように、各ピクセル部(フローティング電極5からなる検出部分)にアース電極50を形成し(設けて)、被検出物7の表面電位を接地(アース)電位に固定するようにし、よりフローティング電極5と被検出物7との電気的な接触状態と、非接触状態との出力Voの差電圧を大きく、すなわち感度を向上させることができ、これにより、常にフローティング電極5に接触する被検出物7の電位を接地電位とすることができるため、外来電波性ノイズの影響を受けにくくすることが可能となる。
図11の容量検出型センサの構造を、図12及び13を用いて行う。図12及び13は、各々図11の線分B−B,C−Cの断面図である。図2と同様な構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 11, a ground electrode 50 is formed (provided) in each pixel portion (detection portion including the floating electrode 5), and the surface potential of the detection object 7 is fixed to the ground (earth) potential. Therefore, the voltage difference between the output Vo between the floating electrode 5 and the object 7 to be detected and the non-contact state can be increased, that is, the sensitivity can be improved. Since the potential of the object 7 to be detected can be set to the ground potential, it is possible to make it less susceptible to external radio noise.
The structure of the capacitance detection type sensor of FIG. 11 is performed with reference to FIGS. 12 and 13 are cross-sectional views taken along lines BB and CC in FIG. 11, respectively. The same components as those in FIG.

駆動電極2及び検出電極3を形成したと同様に、第1の導電膜により、この駆動電極2及び検出電極3の間に接地配線51を形成する。そして、層間絶縁膜4にコンタクト55を形成して、第2の導電膜により接地配線51に対して電気的に接続されたアース電極50(接地電位)が設けられる。
アース電極50上部のパッシベーション膜6が除去され、開口部54が設けられ、被検出物7にアース電極50が直接接触して、被検出物7を接地電位にするようにしている。
また、駆動電極2及び検出電極3の上部も各々パッシベーション膜6が除去され、それぞれ開口部52,開口部53が設けられており、被検出物7が直接に各電極に電気的に接触できる構成となっている。
Similarly to the case where the drive electrode 2 and the detection electrode 3 are formed, the ground wiring 51 is formed between the drive electrode 2 and the detection electrode 3 by the first conductive film. Then, a contact 55 is formed in the interlayer insulating film 4, and a ground electrode 50 (ground potential) electrically connected to the ground wiring 51 by a second conductive film is provided.
The passivation film 6 on the ground electrode 50 is removed, an opening 54 is provided, and the ground electrode 50 is in direct contact with the detected object 7 so that the detected object 7 is at the ground potential.
Further, the passivation film 6 is also removed from the upper part of the drive electrode 2 and the detection electrode 3, respectively, and an opening 52 and an opening 53 are provided, respectively, so that the detected object 7 can be in direct electrical contact with each electrode. It has become.

また、フローティング電極5,駆動電極2及び検出電極3の各電極の電極材料、基板1の材料は、特に制限されるものでなく、この電極材料として、ITO(インジウム−スズ酸化物)の透明電極、基板1をガラス、プラスチック等の透明基板により形成することも可能である。
すなわち、容量検出型センサ全体を透明にすることができ、図14に示すように携帯機器の表示面に形成することも可能になる。
例えば、容量検出型センサSを、指紋センサに適用した例として、図14に示すように、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。
Further, the electrode material of each electrode of the floating electrode 5, the drive electrode 2 and the detection electrode 3 and the material of the substrate 1 are not particularly limited, and as this electrode material, a transparent electrode made of ITO (indium-tin oxide) The substrate 1 can be formed of a transparent substrate such as glass or plastic.
That is, the entire capacitance detection type sensor can be made transparent, and can be formed on the display surface of the portable device as shown in FIG.
For example, as an example in which the capacitance detection type sensor S is applied to a fingerprint sensor, it can be applied to an owner authentication system of a mobile phone 26 as shown in FIG.

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に容量検出型センサSを形成することによって、容量検出型センサS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14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、列配線12,行配線13および駆動電極2,検出電極3,フローティング電極5等を透明電極で形成して容量検出型センサ(指紋センサ)S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Sを配置する必要がなく小型化を図ることができる。
また、図7の構成の容量検出型センサに対しても、図8,10,11の構成のように、被検出物7を直接、すなわち電気的にパッシベーション膜5Bに接触させる構成を用いることが可能である。
なお、以上説明した各実施形態で、行配線と列配線との交差部において、駆動電極を行配線から延在させ、検出電極を列配線から延在させるとともに、各行配線および各列配線にそれぞれI/V変換回路を有する行選択回路および容量検出回路を接続するように構成してもよいことは言うまでもないことである。
In recent years, it has been considered to make payments with the mobile phone 26 and the like, but by forming the capacitance detection type sensor S on the mobile phone 26, the fingerprint pressed against the capacitance detection type sensor S can be accurately detected. The owner can be correctly authenticated by checking with fingerprint data registered in advance. In FIG. 14, an example in which the display screen 26 a such as a liquid crystal of the mobile phone 26 is formed is illustrated. In this case, the column wiring 12, the row wiring 13, the drive electrode 2, the detection electrode 3, the floating electrode 5 and the like are formed of transparent electrodes, and the capacitance detection type sensor (fingerprint sensor) S is made to be a light transmission type. It is not necessary to arrange the fingerprint sensor S in a portion other than 26a, and the size can be reduced.
For the capacitance detection type sensor having the configuration shown in FIG. 7, it is also possible to use a configuration in which the detection object 7 is directly or electrically contacted with the passivation film 5B as in the configurations of FIGS. Is possible.
In each embodiment described above, at the intersection of the row wiring and the column wiring, the drive electrode extends from the row wiring, the detection electrode extends from the column wiring, and each row wiring and each column wiring is respectively It goes without saying that the row selection circuit having the I / V conversion circuit and the capacitance detection circuit may be connected.

本発明に係る容量検出型センサの等価回路の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the equivalent circuit of the capacity | capacitance detection type sensor based on this invention. 本発明に係る容量検出型センサの検出部分の拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a detection portion of the capacitance detection type sensor according to the present invention. 図2の第1の実施形態における線分A−Aにおける線視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in the first embodiment of FIG. 2. 検出部分の容量と、この容量に流れる変位電流を電圧に変換する、容量検出回路11内のI/V変換回路20の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the I / V conversion circuit 20 in the capacity | capacitance detection circuit 11 which converts the capacity | capacitance of a detection part and the displacement current which flows into this capacity | capacitance into a voltage. 検出部分の容量と、この容量に流れる変位電流を電圧に変換する、容量検出回路11内のI/V変換回路20の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the I / V conversion circuit 20 in the capacity | capacitance detection circuit 11 which converts the capacity | capacitance of a detection part and the displacement current which flows into this capacity | capacitance into a voltage. センサ表面及び被検出物間の距離と、検出結果の出力Voとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance between a sensor surface and a to-be-detected object, and the output Vo of a detection result. 図2の第1の実施形態の変形例に係る容量検出型センサの検出部部分の線視断面図である。。It is a line sectional view of the detection part of the capacity detection type sensor concerning the modification of a 1st embodiment of Drawing 2. . 図2の第2の実施形態による容量検出型センサの検出部部分の線視断面図である。It is a line sectional view of the detection part of the capacity detection type sensor by a 2nd embodiment of Drawing 2. 検出部分の容量と、この容量に流れる変位電流を電圧に変換する、容量検出回路11内のI/V変換回路20の構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the I / V conversion circuit 20 in the capacity | capacitance detection circuit 11 which converts the capacity | capacitance of a detection part and the displacement current which flows into this capacity | capacitance into a voltage. 第2の実施形態の変形例による容量検出型センサの検出部部分の線視断面図である。It is line sectional drawing of the detection part part of the capacity | capacitance detection type sensor by the modification of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形例に係る容量検出型センサの検出部部分の拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a detection portion of a capacitance detection type sensor according to a modification of the second embodiment. 図11における線分B−Bにおける線視断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 11. 図11における線分C−Cにおける線視断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 11. 本発明の容量検出型センサを指紋センサとして用いた携帯電話を示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the mobile phone using the capacity | capacitance detection type | mold sensor of this invention as a fingerprint sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板
2…駆動電極
3…検出電極
4,4A,4B…層間絶縁膜
5,5A,5B…フローティング電極
6,31…パッシベーション膜
7…被検出物
10…列選択回路
11…容量検出回路
12…列配線
13…行配線
14,55…コンタクト
21…容量(帰還容量)
22…オペアンプ
23…スイッチ
26…携帯電話
26a…表示画面
30,52,53,54…開口部
50…アース電極
51…接地配線
100,101,102,103,200,300…容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Drive electrode 3 ... Detection electrode 4, 4A, 4B ... Interlayer insulation film 5, 5A, 5B ... Floating electrode 6, 31 ... Passivation film 7 ... Object to be detected 10 ... Column selection circuit 11 ... Capacitance detection circuit 12 ... Column wiring 13 ... Row wiring 14,55 ... Contact 21 ... Capacitance (feedback capacity)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Operational amplifier 23 ... Switch 26 ... Mobile phone 26a ... Display screen 30, 52, 53, 54 ... Opening 50 ... Ground electrode 51 ... Grounding wiring 100, 101, 102, 103, 200, 300 ... Capacitance

Claims (5)

基板上に行配線と列配線をマトリクス状に配設された容量検出型センサであり、
前記行配線と列配線との交差部において、該列配線から延在された駆動電極と、
該駆動電極と対をなし、駆動電極に隣接して行配線から延在された検出電極と、
層間絶縁膜を介して前記駆動電極及び検出電極上部に配設されたフローティング電極と
を有し、
被検出物と前記フローティング電極との距離に応じて変化する、前記駆動電極から前記検出電極に流れる変位電流を検出することを特徴とする容量検出型センサ。
A capacitance detection type sensor in which row wiring and column wiring are arranged in a matrix on a substrate,
A driving electrode extending from the column wiring at the intersection of the row wiring and the column wiring;
A detection electrode paired with the drive electrode and extending from the row wiring adjacent to the drive electrode;
A floating electrode disposed on the drive electrode and the detection electrode via an interlayer insulating film,
A capacitance detection type sensor that detects a displacement current flowing from the drive electrode to the detection electrode, which changes in accordance with a distance between a detection object and the floating electrode.
前記駆動電極及び検出電極各々が、列配線または行配線との接続部を除き、前記フローティング電極により覆われていることを特徴とする請求項1記載の容量検出型センサ。   2. The capacitance detection type sensor according to claim 1, wherein each of the drive electrode and the detection electrode is covered with the floating electrode except for a connection portion with a column wiring or a row wiring. 前記フローティング電極上部に絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の容量センサ。   The capacitive sensor according to claim 1, wherein an insulating film is provided on the floating electrode. 前記絶縁膜の所定の部分に、前記フローティング電極の一部を露出させる開口部が設けられていることを特徴とする請求項3記載の容量検出型センサ。   4. The capacitance detection type sensor according to claim 3, wherein an opening for exposing a part of the floating electrode is provided in a predetermined portion of the insulating film. 前記絶縁膜を貫通するとともに、前記フローティング電極と電気的に導通する突起部が該フローティング電極に設けられていることを特徴とする請求項3記載の容量検出型センサ。
4. The capacitance detection type sensor according to claim 3, wherein a protrusion that penetrates the insulating film and is electrically connected to the floating electrode is provided on the floating electrode.
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