JP2557796B2 - 圧電型面圧入力パネル - Google Patents

圧電型面圧入力パネル

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電効果を利用して指
紋のような微細な面圧力分布を検出するのに好適な圧電
型面圧入力パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】微細な面圧力分布の一例として指紋のパ
ターンを考えてみると、従来の指紋パターン検出用の面
圧入力パネルとしては、圧力に応じて導電度が変化する
導電性ゴムとマトリクス状の走査電極とを積層し、指を
パネルに押しあてたときの指紋の山と谷による押圧力の
差による導電度の変化をＯＮ／ＯＦＦの状態で検出する
ようにした装置や、この装置の導電性ゴムの代わりに抵
抗膜を用い、指紋の山が抵抗膜に接触する時の面積で抵
抗膜の抵抗値が変化することを利用した装置、あるいは
半導体製造技術を用いて半導体基板上に圧電薄膜を上面
電極と下面電極とで挟んで形成するとともにＭＯＳ型電
界効果トランジスタを形成した指紋センサ（特開平５ー
６１９６６号）などが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、指紋パ
ターンが微細なだけに導電性ゴムや抵抗膜を用いる装置
の場合は製造技術上あるいは検出回路上の問題があり、
半導体製造技術を用いた装置にあっては製造設備やシリ
コン基板などの材料が高価であり、歩留りが良くないた
めパネルがコスト高となり、大きな検出エリアが取れな
いという問題がある。
【０００４】一方、圧電フィルムや圧電振動子を用いて
圧力分布を検出するセンサが提案されている（たとえ
ば、特開昭６２−２１３２号、特開昭６３−２０８７３
４号、特開平３−２８７０３４号）。しかしこれらのセ
ンサは指紋パターンのように平面的に同時に圧力が掛か
る場合の検出はできないものであり、指紋パターンのよ
うな５０〜１００μｍの微細な構造のものを実現するこ
とが製造上困難である。
【０００５】本発明は安価で構造が簡単な圧電型面圧入
力パネルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、圧電フィルムの表面と裏面に複
数の走査電極をマトリクス状に形成したマトリクス圧電
センサと、圧電振動体などの高周波で振動させることの
できる振動体とを積層して圧電型面圧入力パネルを構成
した。
【０００７】
【作用】本発明は以上の構成によって、あらかじめ高周
波振動体を振動させておき、面分布圧力を圧電センサの
多数の圧力検出ポイントで受け、マトリクス状走査電極
で走査することによって面圧力分布を検出する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【０００９】図１は本発明による面圧入力パネルの分解
斜視図である。
【００１０】２はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレー
ト）などの絶縁保護フィルム、３は圧電効果を有する圧
電フィルムで、その表面と裏面にはアルミニウムまたは
銅などの導電材料の走査電極３ａおよび３ｂが互いに直
交するように蒸着されている。この圧電フィルム３とそ
の両面走査電極３ａおよび３ｂとでマトリクス圧電セン
サを構成している。圧電フィルム３の製造方法は種々知
られているが、本実施例では、ポリフッ化ビニリデンな
どのような樹脂シートの両面に導電膜を形成し、両面に
形成した導電膜を電極としてその間に高電圧を短時間印
加すると樹脂シートに圧電特性が付加されるので、その
後エッチングにより両面に走査電極３ａと３ｂを形成す
る方法が採用される。
【００１１】４はＰＥＴなどの絶縁フィルムで作られた
絶縁膜、５は圧電セラミック板５ａを上面振動電導板５
ｂと下面電導板５ｃとで挟んで構成した圧電振動体であ
り、面圧入力パネル１は、これらの部材を積層して構成
したものである。
【００１２】指紋パターンを検出する場合には、走査電
極３ａどうしおよび３ｂどうしは５０〜６０μｍ程度の
細かい間隔で配置されるので、マトリクス圧電センサに
はこの間隔で多数の圧力検出ポイントができる。
【００１３】図２は面圧入力パネル１の断面図である。
【００１４】図３は本発明による面圧入力パネルを用い
て指紋を検出する検出回路のブロック線図である。
【００１５】図３において、マトリクス圧電センサの上
面に形成されたＸ方向走査電極３ａはＸ方向選択スイッ
チ１０に接続され、下面に形成されたＹ方向走査電極３
ｂはＹ方向選択スイッチ１１に接続され、圧電振動体５
の上面振動電導板５ｂと下面電導板５ｃはたとえば１Ｍ
Ｈｚの発振器１２に接続されている。Ｘ方向選択スイッ
チ１０の出力端子とＹ方向選択スイッチ１１の出力端子
は差動アンプ１３に接続され、比較回路１４が発振器１
２の発振出力と差動アンプ１３の出力とを比較するよう
に接続されている。
【００１６】さて、このように構成された面圧入力パネ
ル１を用いて指紋を検出するには、まず発振器１２を駆
動して圧電振動体５の電導板５ｂと５ｃの間に例えば１
ＭＨｚの高周波信号を印加して圧電振動体５を微細に連
続して振動させておく。圧電センサに圧力がかからない
状態では、圧電振動体５の微細振動は、そのままの周波
数（１ＭＨｚ）で圧電フィルム３に伝わる。
【００１７】ここで図２に示すように絶縁保護フィルム
２上に指Ｆを乗せると、指紋の山の部分が圧電センサに
当たり、その部位において圧電振動体５の振動が妨げら
れ、振幅、振動数ともに変化させられる。その結果圧電
センサに当たっている山の部位のみ圧電振動体５から伝
搬される振動の振動数および振幅が変化することにな
る。
【００１８】図３に示した検出回路において、Ｘ方向選
択スイッチ１０とＹ方向選択スイッチ１１を切り替えて
Ｘ方向の任意の走査電極とＹ方向の任意の走査電極を選
択し、その電極から出力する信号を差動アンプ１３に送
る。差動アンプ１３は両信号の差を増幅する。たとえ
ば、圧電振動体５を１ＭＨｚで振動させている場合、指
紋パターンの谷の部分が当たっている走査電極交点に対
してはその交点部分の圧電フィルム３は押圧力を受けな
いため圧電振動体５による振動はなんら影響を受けない
ために差動アンプ１３の出力信号の周波数は１ＭＨｚで
あるが、山の部分が当たっている交点部分の圧電フィル
ム３はその山の部分により押圧力を受けるために差動ア
ンプ１３の出力信号の周波数はたとえば９９９８０Ｈｚ
となる。そこで比較回路１４において、発振器１２から
の出力信号（周波数が１ＭＨｚ）と差動アンプ１３から
の出力信号とを比較すれば、指紋パターンの谷の部分が
当たる走査電極交点に対しては比較の結果が０であるの
に対して、山の部分が当たる走査電極交点に対しては比
較の結果が｜１ＭＨｚ−９９９８０Ｈｚ｜＝２０Ｈｚと
なる。そこで比較回路１４はこの比較結果から各交点に
指紋パターンの山の部分が当たっているのか谷の部分が
当たっているのかを判断することができる。Ｘ方向選択
スイッチ１０およびＹ方向選択スイッチ１１を所定のタ
イミングで切り替えることによって面圧力入力パネル１
の全面に分布するすべての圧力検出ポイントに対して比
較回路１４で指紋パターンの山と谷を調べることができ
る。面圧入力パネル１の出力信号から指紋パターンを検
出するための信号処理については本発明の要旨ではない
ので説明は省略する。
【００１９】上記実施例ではマトリクス圧電センサを振
動させるのに圧電振動体を用いたが、本発明はこれに限
らず他の高周波振動体を用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造および構造が比較的簡単で、安価な微細な面分布圧
力が検出できる。本発明による圧電型面圧入力パネルは
指紋のような山と谷との間隔が５０〜１００μｍという
微細な圧力分布の検出に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による面圧入力パネルの一実施例の一部
分解斜視図である。
【図２】図１に示した面圧入力パネルを積層した状態で
示す側面図である。
【図３】本発明による面圧入力パネルを用いた指紋検出
回路のブロック図である。
【符号の説明】
１ 面圧入力パネル ２ 絶縁保護フィルム ３ 圧電フィルム ３ａ、３ｂ 走査電極 ４ 絶縁フィルム ５ 圧電振動体 ５ａ 圧電セラミック板 ５ｂ 上面振動電導板 ５ｃ 下面電導板

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧電フィルムの表面と裏面に複数の走査
    電極をマトリクス状に形成したマトリクス圧電センサ
    と、高周波振動体とを積層してなることを特徴とする圧
    電型面圧入力パネル。
  2. 【請求項２】 前記高周波振動体が圧電振動体である請
    求項１に記載の圧電型面圧入力パネル。
  3. 【請求項３】 圧電フィルムの表面と裏面に複数の走査
    電極を微細間隔でマトリクス状に形成したマトリクス圧
    電センサと、圧電振動体とを絶縁膜を介して積層してな
    ることを特徴とする圧電型指紋入力パネル。
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