JP2022154155A - Ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、容易に指紋の読み取りが可能なＩＣカードを提供することである。【解決手段】本実施形態のＩＣカードは、基板と、指紋センサと、カード基材と、を備える。基板は、ＩＣモジュール及びアンテナを含む。指紋センサは、基板に実装されるとともに、ＩＣモジュールに接続される。カード基材は、基板と、指紋センサと、を収容し、変形可能である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ＩＣカードに係る。

昨今、基板に実装されたＩＣチップ、指紋センサ等の実装品を内蔵する高機能のＩＣカードが知られている。従来の指紋センサを備えたＩＣカードは、用いられる場所によっては、使用者が検出面に指を当てにくい場合があった。（特許文献１）

特開２０１９－１９２０９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、容易に指紋の読み取りが可能なＩＣカードを提供することである。

上記課題を解決するために、本実施形態のＩＣカードは、基板と、指紋センサと、カード基材と、を備える。基板は、ＩＣモジュール及びアンテナを含む。指紋センサは、基板に実装されるとともに、ＩＣモジュールに接続される。カード基材は、基板と、指紋センサと、を収容し、変形可能である。

第１の実施形態に係るＩＣカードの構成の一例を示す平面図。 第１の実施形態に係るＩＣカードの図１のＩ－Ｉ線断面の一例を示す断面図。 第１の実施形態に係るＩＣカードが変形した際の概観の一例を示す側面図。 第２の実施形態に係るＩＣカードの構成の一例を示す平面図。 第２の実施形態に係るＩＣカードの図４のＩＩ－ＩＩ線断面の一例を示す断面図。 第２の実施形態に係るＩＣカードの変形部を分解した一例を示す斜視図。 第２の実施形態に係るＩＣカードが変形した際の概観の一例を示す側面図。

以下、図面を参照して発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＩＣカードＡを、図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係るＩＣカードＡの構成の一例を示す平面図である。図２は、第１の実施形態に係るＩＣカードの図１のＩ－Ｉ線断面の一例を示す断面図である。ＩＣカードＡは、カード基材１０１と、基板１０２と、指紋センサ１０３と、を備える。基板１０２は、ＩＣモジュール１０４（ＩＣチップ）と、アンテナコイル１０５（アンテナ）と、を備える。カード基材１０１は、長手と短手とを有する矩形状であり、センサ収容部１０６と、モジュール収容部１０７と、変形部１０８と、を備える。なお、図１及び図２において、説明の便宜上、各構成の形状を簡略化し、又は、寸法を拡大若しくは縮小して示す。また、図１において、破線で示される構成は、ＩＣカードＡの内部、又は裏面に配置されている構成を示す。

図１及び図２において、ＩＣカードＡの長手方向をＸ軸方向とし、短手方向をＹ軸方向とし、厚み方向をＺ軸方向としてＸＹＺ座標系を定めて説明する。なお、長手方向とは、ＩＣカードＡの長辺と略平行な方向のことであり、短手方向とは、ＩＣカードＡの短辺と略平行な方向のことである。また、厚み方向とは、長手方向、及び短手方向と互いに略直交する方向のことである。

ＩＣカードＡは、アンテナコイル１０５を介して図３に示す外部の端末装置１０９（外部装置）と通信可能である。例えば、ＩＣカードＡは、端末装置１０９により送信されたコマンド（処理要求）を、アンテナコイル１０５を介して受信し、受信したコマンドに応じた処理（コマンド処理）を実行する。そして、ＩＣカードＡは、コマンド処理の実行結果であるレスポンス（処理応答）を端末装置１０９にアンテナコイル１０５を介して送信する。端末装置１０９は、ＩＣカードＡと通信する装置であり、例えば、リーダ／ライタ装置を含む装置である。

基板１０２には、図示しない導電パターンが印刷されており、この導電パターンが指紋認証に必要な電子回路を介してＩＣモジュール１０４と指紋センサ１０３とを電気的に接続している。例えば、基板１０２は、フィルム状のフレキシブル基板であり、プラスチックフィルムを用いた湾曲及び屈曲して変形することが可能な基板である。基板１０２は、カード基材１０１内に収容して設けられ、センサ収容部１０６と、モジュール収容部１０７と、変形部１０８とに跨って収容される。これにより、変形部１０８が外部からの力によって変形した場合でも、基板１０２が湾曲及び屈曲することで、基板１０２が破損することを回避できる。なお、基板１０２のＹ軸方向及びＺ軸方向の大きさは、カード基材１０１に収容可能な範囲、かつ基板としての機能が十分に実現可能な範囲で変形してもよい。

ＩＣモジュール１０４は、端末装置１０９から認証コマンドを受信したとき、指紋センサ１０３により取得された利用者の指紋情報を、ＩＣモジュール１０４内に記憶された指紋情報と比較することで、利用者が本人であるか否かの認証を行い、アンテナコイル１０５を介して認証結果をレスポンスとして端末装置１０９に出力する。

アンテナコイル１０５は、ループアンテナで構成され、端末装置１０９からの電磁波（磁束）により、ＩＣカードＡの起電力（動作電力）の供給を受けるとともに、端末装置１０９との間のデータ通信に用いられる。アンテナコイル１０５は、カード基材１０１のうち、モジュール収容部１０７に収容される。

指紋センサ１０３は、指紋を読み取るためのセンサである。指紋センサ１０３は、基板１０２に実装されるとともに、ＩＣモジュール１０４に接続される。また、指紋センサ１０３は、カード基材１０１の内、アンテナコイル１０５のループの外部に収容される。例えば、指紋センサ１０３は、使用者がセンサ収容部１０６から一部露出した検出面に指を押し当てることで、押し当てられた指から指紋を読み取る。指紋センサ１０３は、押し当てられた指の指紋の凹凸を検出して電気信号に変換し、指紋情報を読み取る。指紋センサ１０３の方式としては、静電容量型が一般的だが、これに限らず電界式、感圧式、周波数解析方式、光学式、感熱式、または超音波式などでもよい。

モジュール収容部１０７は、ＩＣモジュール１０４及びアンテナコイル１０５を収容する。センサ収容部１０６は、指紋センサ１０３を一部露出して収容する。例えば、モジュール収容部１０７及びセンサ収容部１０６は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を成型したプラスチックである。なお、モジュール収容部１０７及びセンサ収容部１０６は、材料として、ポリカーネード（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂など、本願出願時に一般的に用いられるプラスチックも用いることができる。モジュール収容部１０７及びセンサ収容部１０６は、Ｙ方向に長い矩形状の第１シートと、指紋センサ１０３を露出させる開口が構成された第２シートと、を一体に貼り合わせることで構成されてもよい。

変形部１０８は、モジュール収容部１０７と、センサ収容部１０６と、を物理的に連結させる。また、変形部１０８は、基板１０２の表面と裏面とに変形可能な可撓性部材を充填して構成される。例えば、変形部１０８は、シリコーンゴムを成型したゴムであり、外部からの力によって変形する。カード基材１０１は、変形部１０８が屈曲または湾曲することで、変形可能である。なお、変形部１０８に使用される材料は、ウレタンフォームなど、上記モジュール収容部１０７の面とセンサ収容部１０６の面とで構成される角度が変形可能な可撓性部材であればどのような材料であってもよい。

図３は、第１の実施形態に係るＩＣカードＡが変形した際の概観の一例を示す側面図である。使用者は、変形部１０８及び基板１０２を湾曲又は屈曲させることでＩＣカードＡを変形させ、指紋センサ１０３に指を押し当てる。使用者は、アンテナコイル１０５が収容されたモジュール収容部１０７を端末装置１０９に押し当てることで、ＩＣカードＡと端末装置１０９とを通信させる。端末装置１０９のモジュール収容部１０７を翳す位置には端末装置１０９側のアンテナコイル１１０が埋め込まれている。

例えば、図３に示すように、使用者は、センサ収容部１０６の下部を親指（不図示）で支え、指紋センサ１０３に人差し指（不図示）を押し当てるように持ち上げてＩＣカードＡを変形させる。これにより、使用者は、ＩＣカードＡの下に指を入れ、ＩＣカードＡを支えることができる。また、ＩＣカードＡの下部を支える親指を支点として指紋センサ１０３に人差し指を押し当てることで、指紋センサ１０３の検出面に対する指の接地面が広がり、指紋の読み取りが容易になる。

また、使用者がセンサ収容部１０６を持ち、モジュール収容部１０７を端末装置１０９に押し当てることで、変形部１０８が変形前の状態に戻ろうとする力によってモジュール収容部１０７の全面が端末装置１０９のアンテナコイル１１０の埋め込み部分に強く押し当てられる。これにより、アンテナコイル１０５と端末装置１０９との距離が近くなり、ＩＣモジュール１０４と端末装置１０９との通信が容易になる。しかも、ＩＣカードＡの変形部１０８が変形してモジュール収容部１０７のアンテナコイル１０５の面が端末装置１０９のアンテナコイル１１０の面とが平行になり、アンテナコイル１０５の磁気結合が密になる。その結果、端末装置１０９からＩＣカードＡに供給される磁気エネルギーも最大になり、ＩＣカードＡでの誘導起電力も最大になることから、端末装置１０９とＩＣカードＡとの通信が極めて良好になるものである。

ＩＣカードＡは、少なくとも角度θ方向に変形する。角度θは、変形部１０８が変形する前の指紋センサ１０３の検出面に略平行な面の中心線Ｃと、変形部１０８が変形した後の指紋センサ１０３の検出面に略平行な面の中心線Ｃ´と、がなす角度である。

変形する方向は、図１に示されているＩＣカードＡの上面と、指紋センサ１０３が露出している面と、が平行でなくなる方向、またはＹ軸を中心に回転する方向、と言い換えることができる。これにより、使用者が指紋センサ１０３に指を押し当てた際に、変形部１０８を変形させることで、指紋センサ１０３と人差し指との接触圧力が高まり、指紋の読み取りが容易になる。

カード基材１０１は、少なくともアンテナコイル１０５と、指紋センサ１０３と、の間が変形可能であればよい。例えば、ＩＣカードＡは、モジュール収容部１０７と、センサ収容部１０６の間にある変形部１０８が外部からの力によって湾曲、屈曲、または回動すればよい。これにより、ＩＣカードＡは、使用者が指紋センサ１０３に指を押し当てた状態で変形部１０８が変形し、アンテナコイル１０５を端末装置１０９に押し当てることで、ＩＣモジュール１０４と端末装置１０９との通信が良好に行われる。

なお、ＩＣカードＡは、モジュール収容部１０７、センサ収容部１０６、及び変形部１０８が弾性部材であって、ＩＣカードＡ全体が外部からの力によって変形可能であってもよい。つまり、ＩＣカードＡがどのような素材及び構成であっても、アンテナコイル１０５と、指紋センサ１０３と、の間が、少なくとも指紋センサ１０３が露出している面に対して交差する方向に変形可能であればよい。

第１の実施形態に係るＩＣカードＡによれば、可撓性部材である変形部１０８及び基板１０２が外部からの力によって湾曲又は屈曲することで、変形可能である。変形部１０８は、アンテナコイル１０５と、指紋センサ１０３と、の間にあり、少なくとも指紋センサ１０３が露出している面に対して交差する方向に変形可能である。これにより、ＩＣカードＡは、指紋を読み取る際に、外部からの力によって変形することで、容易に指紋を読み取ることが可能である。また、変形部１０８が変形した状態で端末装置１０９に押し当てられることで、変形部１０８が変形前の状態に戻る力によってアンテナコイル１０５が強く端末装置１０９に押し当てられ、ＩＣモジュール１０４と端末装置１０９との通信が良好になる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、変形部２０１に屈曲部材を有し、指紋センサ１０３（第１の指紋センサ）に加えて第２の指紋センサ２０５を有する点で、第１の実施形態とは異なる。なお、以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態に係るＩＣカードＢを、図４乃至図７を用いて説明する。図４は、第２の実施形態に係るＩＣカードＢの構成の一例を示す平面図である。図５は、第２の実施形態に係るＩＣカードＢの図４のＩＩ－ＩＩ線断面の一例を示す断面図である。また、図６は、第２の実施形態に係るＩＣカードＢの変形部２０１を分解した一例を示す斜視図である。さらに、図７は、ＩＣカードが変形した際の概観の一例を示す側面図である。

ＩＣカードＢは、変形部２０１を備える。変形部２０１は、羽板２０２と、回転軸２０３と、を備える。羽板２０２は、軸筒２０４を備える。また、ＩＣカードＢは、指紋センサを複数有し、第１の指紋センサ１０３と、第２の指紋センサ２０５とを備える。なお、図４乃至図６において、説明の便宜上、各構成の形状を簡略化し、又は、寸法を拡大若しくは縮小して示す。また、図４において、破線で示される構成は、ＩＣカードＢの内部、又は裏面に配置されている構成を示す。図４及び図７において、ＩＣカードＢの長手方向をＸ軸方向とし、短手方向をＹ軸方向とし、表裏方向をＺ軸方向としてＸＹＺ座標系を定めて説明する。なお、長手方向とは、ＩＣカードＢの長辺と略平行な方向のことであり、短手方向とは、ＩＣカードＢの短辺と略平行な方向のことである。また、表裏方向とは、長手方向、及び短手方向と互いに略直交する方向であって、ＩＣカードＢの厚み方向のことである。

変形部２０１は、変形可能な屈曲部材で構成されている。例えば、変形部２０１は蝶番機構であり、２枚の羽板２０２が１本の金属製の回転軸２０３で繋がれる平蝶番である。なお、変形部２０１は、任意の位置で変形した状態が維持可能であるトルクヒンジを用いて、常にセンサ収容部１０６とモジュール収容部１０７とが略水平な状態を維持できるようにしてもよい。また、羽板２０２及び回転軸２０３の材料に関しては、上記センサ収容部１０６及びモジュール収容部１０７と同様に様々な材料を用いることができる。

モジュール収容部１０７と、センサ収容部１０６とは、カード基材１０１の内部に収容される羽板２０２及び軸筒２０４と回転軸２０３とによって連結される。第２の実施形態では、モジュール収容部１０７と、センサ収容部１０６と、の間は、羽板２０２に備えられる軸筒２０４が一部露出する。なお、カード基材１０１は、弾性部材などによって軸筒２０４を収容してもよい。

羽板２０２ａは、ＡＢＳ樹脂で成形されたプラスチックであり、モジュール収容部１０７に収容され、図示しないビスによってカード基材１０１に固定される。羽板２０２ｂは、センサ収容部１０６に収容され、図示しないビスによってカード基材１０１に固定される。羽板２０２ａ及び２０２ｂは、軸筒２０４に回転軸２０３が挿入されることで回動自在に繋がる。なお、羽板２０２は、Ｚ軸方向における基板１０２より上部のカード基材１０１に固定されてもよいし、基板１０２より下部のカード基材１０１に固定されていてもよい。

また、軸筒２０４ｂは、Ｙ軸方向に穿孔されており、基板１０２の一部が穿孔された穴を通る。これにより、変形部２０１が変形した際に基板１０２が合わせて湾曲及び屈曲し、基板１０２が破損することを避けることができる。

回転軸２０３は、軸筒２０４に挿入される芯棒である。回転軸２０３は、二つの半円柱が組み合わさった芯棒であり、二つの半円柱の間を軸筒２０４ｂの穿孔された穴を通った基板１０２が通る。変形部２０１は、羽板２０２が外部からの力によって回転軸２０３を支点に回動することによって変形する。

なお、羽板２０２ａに備えられる軸筒２０４ａに穿孔され、軸筒２０４ａの穿孔された穴から基板１０２を通してもよい。また、変形に伴う基板１０２が湾曲及び屈曲するためのバッファとして、基板１０２は、回転軸２０３に巻回されてもよい。また、回転軸２０３は、２つの軸筒２０４ａ及び２０４ｂの芯棒であって、一方の軸筒２０４ａから挿入されて、軸筒２０４ｂを通り、他方の軸筒２０４ａに挿入されるようになっている。また、回転軸２０３を２本に分割し、軸筒２０４ａの両側からそれぞれ挿入し、回転軸２０３の先端部が軸筒２０４ｂに挿入される構成であってもよい。

第２の指紋センサ２０５は、指紋を読み取るためのセンサである。第１の指紋センサ１０３は基板１０２の表側に実装されるとともに、第２の指紋センサ２０５は、基板１０２の裏面に実装される。そして、第１の指紋センサ１０３及び第２の指紋センサ２０５はともに、ＩＣモジュール１０４に接続される。また、第２の指紋センサ２０５も、カード基材１０１の内、アンテナコイル１０５のループの外部に収容される。例えば、第２の指紋センサ２０５は、使用者がセンサ収容部１０６から一部露出した検出面に指を押し当てることで、押し当てられた指から指紋を読み取る。第２の指紋センサ２０５は、押し当てられた指の指紋の凹凸を検出して電気信号に変換し、指紋情報を読み取る。指紋センサの方式としては、静電容量型が一般的だが、これに限らず電界式、感圧式、周波数解析方式、光学式、感熱式、または超音波式などでもよい。

図７は、第２の実施形態に係るＩＣカードＢが変形した際の概観の一例を示す側面図である。図４に示すように、第１の指紋センサ１０３と第２の指紋センサ２０５は、カード基材１０１の表裏にカード基材１０１の面と直交する方向に重なって備えられる。例えば、図７に示すように、使用者は、センサ収容部１０６の下部にある第２の指紋センサ２０５に親指（不図示）を押し当て、第１の指紋センサ１０３に人差し指（不図示）を押し当てるように、指で挟んで持ち上げてＩＣカードＢを変形させる。この際、第２の指紋センサ２０５は、押し当てられた親指から指紋を取得する。また、第１の指紋センサ１０３は、押し当てられた人差し指から指紋を取得する。これにより、ＩＣカードＢは、一方の指紋センサから指紋を取得できなかった場合でも、もう一方の指紋センサから指紋を取得することが出来る。したがって、複数の指紋センサを用いて認証を行うことで、良好な指紋の認証が可能である。

第２の実施形態に係るＩＣカードＢによれば、蝶番機構である変形部２０１及び基板１０２が外部からの力によって湾曲、屈曲及び回動することで変形可能である。これにより、ＩＣカードＢは、指紋を読み取る際に、使用者が指で挟持する力によって第１の指紋センサ１０３および第２の指紋センサ２０５に指を押圧することができる。また、回転軸２０３を支点として変形部２０１が回動することで、モジュール収容部１０７が端末装置１０９のアンテナコイル１１０に密に近接させることができるので、確実に指紋を読み取ることができる。さらに、蝶番機構を採用することによって、耐久性に富んだ曲げ機構を実現できるので、長年の使用にも好適なＩＣカードＢを構築可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０１ カード基材
１０２ 基板
１０３ 指紋センサ（第１の指紋センサ）
１０４ ＩＣモジュール
１０５ アンテナコイル
１０６ センサ収容部
１０７ モジュール収容部
１０８ 変形部
１０９ 端末装置
１１０ アンテナコイル
２０１ 変形部
２０２ 羽板
２０３ 回転軸
２０４ 軸筒
２０５ 第２の指紋センサ
Ａ ＩＣカード
Ｂ ＩＣカード

Claims (6)

1. ＩＣモジュール及びアンテナを含む基板と、
   前記基板に実装されるとともに、前記ＩＣモジュールに接続される指紋センサと、
   前記基板と、前記指紋センサと、を収容し、変形可能であるカード基材と、
   を有するＩＣカード。
2. 前記カード基材は、前記ＩＣモジュールを収容するモジュール収容部と、前記指紋センサを収容するセンサ収容部と、変形可能である変形部と、を有する請求項１に記載のＩＣカード。
3. 前記変形部は、可撓性部材で構成される、請求項２に記載のＩＣカード。
4. 前記変形部は、屈曲部材で構成される、請求項２に記載のＩＣカード。
5. 前記アンテナはループアンテナで構成され、前記指紋センサは、前記カード基材の内、前記ループアンテナの外部に収容される、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のＩＣカード。
6. 前記指紋センサは複数有し、
   前記指紋センサは、前記カード基材の表裏に前記カード基材の面と直交する方向に重なって備えられる、請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のＩＣカード。

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