JP2017187478A - 指紋センサ、指紋センサモジュール及び指紋センサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、このような装置のうち、従来の指紋センサは単結晶シリコン基板上に形成されているため指で押すと割れやすいという問題があった。
日本国特開2004−317353号公報には、絶縁基板上に形成された指紋センサの耐久性が向上することについて記載されている。
図1は、本実施形態に関わる指紋センサの一構成例を示す平面図である。
図3は、本実施形態に関わる指紋センサ1の概略断面図の一例である。
図5は本実施形態の指紋センサの接着構造の概略断面図の一例である。第一のガラス基板SUB1と第二のガラス基板SUB2とは、額縁領域PAに重畳する領域で封止材SLにより接着されている。第一のガラス基板SUB1と第二のガラス基板SUB2と間を額縁領域PAにおいて接着した際に、検出領域AA等においてガラス基板間に生じる間隙に液晶層LQの液晶が充填される。より具体的には、第一のガラス基板SUB1の上に第一のガラス基板上回路4が形成され、その上に絶縁膜2、センサ電極SE、配向膜AL1がこの順に形成され、第二のガラス基板SUB2の上にはオーバーコート層OC、スペーサSP、配向膜AL2がこの順で形成され、これらの膜が形成された第一のガラス基板SUB1と第二のガラス基板SUB2とを額縁領域PAに配置した封止材SLで接着する。
図8に本実施形態の指紋センサの検出原理の一例を示す。図8は、センサ電極SEの検出器DTを示す回路図である。本実施形態において、検出器DTは、接続配線W1を介してセンサ電極SEに接続されている。接続配線W1とセンサ電極SEの間には図示されない信号線駆動回路MUを介していてもよい。検出器DTの個数は、例えば、接続配線W1の本数と同一である。この場合、検出器DTは接続配線W1に一対一で接続される。
図9に第二の対向電極を有する指紋センサの概略断面図の一例を示す。第二のガラス基板SUB2の第一の面7、すなわち第一のガラス基板SUB1に近い方の面に、センサ電極SEに対向する第二の対向電極CE2が形成される。第二の対向電極CE2はガード電極として機能し、好ましくは上述したアクティブガード電位が供給される。センサ電極SEの上にガラス基板を配置すると、センサ電極SEと指の間の距離が遠くなりセンサ電極SEの検出感度が低下しやすいが、指が近接または接触する側の基板すなわち第二のガラス基板SUB2の上に第二対向電極CE2を配置してアクティブガード電位と同様に、駆動信号と同一の位相及び振幅を有する電位を印加する。を印加することでセンサ電極SEから発生する駆動信号の電界を第二のガラス基板SUB2の上方に増幅させ指紋センサの検出感度を向上させる効果がある。
図12に第二のガラス基板SUB2上に配置されるセンサ駆動電極SDEの断面図の一例を示す。図12では第二のガラス基板SUB2の第一の面7(第一のガラス基板SUB1に近い方の面)にセンサ駆動電極SDEが形成されている。
センサ駆動電極SDEはITO、IZO、ZnOあるいは金属膜等の材料により形成できる。
図16は本実施形態の指紋センサの駆動方法を示すための回路図の一例である。図16では、図示されない制御部CUの制御のもと、制御線駆動回路CDは、第一制御線C1及び第二制御線C2に対してオンレベルの駆動信号CS(電源電圧Vdd)を同時に与え、第一制御線C1及び第二制御線C2以外の制御線C3、C4に対してオフレベルの駆動信号CS(電源電圧Vss)を与える。
本実施形態に関わる指紋センサは、2枚のガラス基板間にセンサ電極SEを挟み隙間なく接着する、すなわち封止材で封止したのち、ウェットエッチングによりガラス基板を溶解させガラス基板の膜厚を薄くすることができる。すなわち、2枚のガラス基板を封止材で封止した後に、エッチング液に浸漬してガラス基板を所望の膜厚に調節する。2枚のガラス基板の膜厚のそれぞれが100〜300μmの範囲となるように調節することが好ましい。エッチング工程の前にガラス基板間に液晶を充填しておくことができる。その後、必要に応じてガラス基板を切断する。この方法により薄型で検出感度の高い指紋センサを作ることができる。また小型で軽量な指紋センサを作ることができる。ガラス基板の膜厚を調整する方法としては公知の研磨方法やエッチング方法を用いることができる。ウェットエッチング法を用いるとガラスにクラックが入りにくいため好ましい。
図19は本実施形態の指紋センサモジュール15の概略平面図の一例である。図20は本実施形態の指紋センサモジュール15の概略側面図の一例である。指紋センサモジュール15は、指紋センサ1に含まれる第一のガラス基板SUB1上に接続されたフレキシブル基板10と、フレキシブル基板10の上に配置された制御部CUとを備える。制御部CUは、外部機器と指紋センサとの間で信号やデータを送受信することが可能な部品である。制御部CUは例えば信号線Sより信号線駆動回路MUを介して出力された検出信号Vrを受信する検出器DTを含む。また制御部CUは検出信号Vrをデータ変換するAFE(アナログフロントエンド)を含んでもよい。
本発明に係る指紋センサにはさらに加飾層が含まれていても良い。
加飾層16は任意の着色層を用いることができる。加飾層16はブラックマトリクスであってもよい。
本発明に係る指紋センサは、指紋検出に限らず、生体の微細構造を検出する小型かつ薄型のセンサ用途に用いることができる。
Claims (20)
- 第一のガラス基板と、第二のガラス基板と、前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板との間に配置された複数のセンサ電極とを備え、前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板とが前記センサ電極を挟んで封止材により接着されている指紋センサ。
- 前記第一のガラス基板及び前記第二のガラス基板のうち少なくとも一方の厚さが100μm〜300μmの範囲にある請求項1に記載の指紋センサ。
- 前記第一のガラス基板の上方に前記センサ電極が配置される請求項1または請求項2に記載の指紋センサ。
- 前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板の間の間隙に充填物が充填される請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記充填物が液晶である請求項4に記載の指紋センサ。
- 前記封止材が前記センサ電極が配置された検出領域の外側の額縁領域に重畳して配置される請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記封止材が前記第二のガラス基板の全面に重畳して配置される請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記第一のガラス基板に配置され、前記センサ電極へ駆動信号を供給、または検出信号を出力、の少なくとも一方を行う信号線をさらに含む請求項1から7のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記第一のガラス基板に配置された制御線と、スイッチング素子とをさらに含み、前記信号線は前記スイッチング素子を介して前記センサ電極へ駆動信号を供給しまたは検出信号を出力し、制御線は前記スイッチング素子を介して駆動するセンサ電極を順次選択する請求項8に記載の指紋センサ。
- 前記センサ電極と信号線または制御線との間の層に配置される第一の対向電極を備える請求項9に記載の指紋センサ。
- 前記第二のガラス基板に配置される第二の対向電極を備える請求項10に記載の指紋センサ。
- 前記第一の対向電極及び前記第二の対向電極はガード電極である請求項11に記載の指紋センサ。
- 前記第二のガラス基板にセンサ駆動電極をさらに含む請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記センサ駆動電極から発信された駆動信号を前記センサ電極が受信する請求項13に記載の指紋センサ。
- 前記センサ電極の解像度が250ppi〜1000ppiの範囲の画素の解像度に相当する請求項1から請求項14のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板の全ての辺が5mmから30mmの範囲にある請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 前記第二のガラス基板はさらに加飾層を備える請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の指紋センサ。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の指紋センサと、前記指紋センサと外部電子機器との信号の送受信を行う制御部とを含む指紋センサモジュール。
- 前記第一のガラス基板または前記第二のガラス基板に接続されたフレキシブル基板を含み、前記フレキシブル基板に前記制御部が配置される請求項18に記載の指紋センサモジュール。
- 第一のガラス基板と第二のガラス基板との間にセンサ電極を封止した後に、ウェットエッチングにより前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板との厚さを100〜300μmの範囲に調整する指紋センサの製造方法。
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