JP4539169B2 - Ｉｃカード - Google Patents

Description

本発明は、周辺回路部を有するデバイスを備えたＩＣカード（スマートカード）に関する。

ＩＣカード（スマートカード）は、ＩＣ（集積回路）チップを搭載したカードであり、
磁気ストライプカードと比較して、高情報容量化、セキュリティ性向上（偽変造、不正使
用の防止）、複数のアプリケーションに対応可能、ホスト負荷軽減（オフライン処理が可
能）等の特徴を有する。このため、クレジットカードやキャッシュカードの他、電子マネ
ー、電子商取引、医療保健分野、鉄道・バスなどの交通分野やビルの入退出管理等への展
開が盛んに行われ始めている。これに伴い、更なるセキュリティ向上（情報保護、アクセ
ス制限等）の目的から、指紋センサを実装した個人認証機能付きＩＣカードが提案されて
いる。

また、ＩＣカードは、曲げられた際にその中央部分に応力が集中し、実装しているＩＣチップや、表示装置、指紋センサ等のデバイスが破損してしまう恐れがある。したがって、このような破損を回避するため、ＩＣチップやデバイスの実装部をなるべくカード中心部から離すべく、これらをカードの外周部に配置した技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２６３６１９号公報

ところで、指紋センサなどのデバイスは、例えば表層部にＴＦＴ（特に低温ポリシリコンＴＦＴ）等の薄膜半導体素子からなる検出回路や駆動回路などの周辺回路部が形成されている。
このような周辺回路部を有したデバイスでは、曲げ等の外力に対して非常に弱く、特に周辺回路部においてはＴＦＴが１個破損しても、デバイスが正常に動作しなくなってしまう。一方、表示装置等のデバイスにおいては、画素部のＴＦＴが１個破損しても、破損箇所の画素部がドット抜けとなるだけで、表示装置としての機能はほぼ維持される。したがって、周辺回路部を有したデバイスでは、特に周辺回路部がデバイスを十分に機能させるうえで重要となっている。
このような背景のもとに、前述したような曲げ等の外力に弱い周辺回路部に対し、特に曲げによる影響を少なくしたＩＣカードの提供が望まれている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、実装したデバイスの周辺回路部を曲げによる外力から保護するようにした、ＩＣカードを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明のＩＣカードは、周辺回路部を有するデバイスを備えたＩＣカードにおいて、前記周辺回路部が、前記ＩＣカードの外周部に配置されてなることを特徴としている。

このＩＣカードによれば、曲げ等の外力に対して弱いデバイスの周辺回路部を、ＩＣカードが曲げられた際に最も応力がかかる中心部から離れたＩＣカードの外周部に配置しているので、曲げによる応力から周辺回路部を保護し、デバイスの機能を十分に発揮させることができる。

また、前記ＩＣカードにおいては、前記周辺回路部には、該周辺回路部の駆動を制御する制御部に電気的に接続される配線接続部が備えられ、該配線接続部は、前記ＩＣカードの角部に配置されてなることが好ましい。
このようすれば、ＩＣカードの中心部から最も離れたＩＣカード角部に配線接続部を配
置しているので、曲げによる配線接続部への負荷が軽減され、周辺回路部と前記制御部との配線接続が確実なものとなる。

また、前記デバイスが矩形状である場合に、前記デバイスはその一方の側の長辺が前記ＩＣカードの一方の側の短辺に近接され、かつ該短辺に沿うように配置されてなることが好ましい。
このようにすれば、デバイスは、ＩＣカードの短辺近傍に配置されるので、ＩＣカードの中央部にはデバイスが配置されないようになる。また、ＩＣカードは矩形状であるため、その長辺の長さ方向に曲げられやすくなっており、ＩＣカードが長辺の長さ方向に曲げられた際にはその長辺の長さ方向での中央部に大きな負荷がかかる。したがって、ＩＣカード中心部にデバイスが配置されていないので、デバイスおよびその周辺回路部は、ＩＣカードの長辺の長さ方向の曲げによる力の影響をあまり受けず、これらは保護されるようになる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１、図２は、本発明のＩＣカード１の実施形態を示す図である。
図１は、ＩＣカード１を示す分解斜視図である。
ＩＣカード１は、プラスチック等の基材６１、６２が張り合わされて形成された基板６０と、２枚の基材６１、６２の間に挟持されたＩＣチップ４０（制御部）と電気泳動表示デバイス（デバイス）１０と指紋センサ（デバイス）３０とを備えて構成された略矩形状のものである。なお、基材６１には、ＩＣチップ４０及び指紋センサ３０及び電気泳動表示デバイス１０が収容される開口部６１ａ、６１ｂ、６１ｃが設けられている。
さらに、基材６１、６２の露出面側には、透明な保護フィルム６３、６４が貼り付けられ、紫外線や外力からの保護が図られている。なお、保護フィルム６３には、接触用ＩＣ端子５１を露出させるために、開口部６３ａ及び、指紋センサ３０を露出させるために、開口部６３ｂが設けられてる。

図２に示すように、前記指紋センサー３０は矩形状のものであり、その一方の側の長辺がＩＣカード１の一方の側の短辺に近接し、かつこれに沿うようにして配置されている。ＩＣチップ４０は、前記短辺に近接し、かつ前記指紋センサ３０の近傍に配置されている。また、前記基材６２の他方の短辺側には、矩形状である前記電気泳動表示デバイス１０の長辺が近接し、かつ沿うように配置されている。
また、前記指紋センサ３０は後述する検出回路２２や駆動回路２４等からなる周辺回路部３２を備え、また電気泳動表示デバイス１０も周辺回路部１８を備えており、これら周辺回路部３２、１８はＩＣカード１の外周部に配置されている。
前記周辺回路部３２、１８には、配線５によってＩＣチップ４０と電気的に接続される配線接続部３１、１９が形成され、これら配線接続部３１、１９はＩＣカードの角部に配置されている。

また、図１示すように、ＩＣカード１はカード端末等の外部装置（不図示）との情報交換を行うインターフェイスとして外部装置と直接接触する接触用ＩＣ端子５１と、外部装置と一定周波数の電波を受信・送信する非接触型ＩＣ用アンテナ５２とを備えている。接触用ＩＣ端子５１は、基板６１の上面に露出するようにＩＣチップ４０の上面に形成されたものである。一方、非接触型ＩＣ用アンテナ５２は、２枚の基材６１、６２の間にコイル状に形成されたものである。なお、本実施形態では、接触用ＩＣ端子と非接触型ＩＣ用アンテナとを備えるコンビカード（デュアルインターフェイス）について説明するが、接触用ＩＣ端子のみを備える場合（ＩＳＯ７８１６参照）や、非接触型ＩＣ用アンテナのみを備える場合（ＩＳＯ１４４４３等参照）、或いは、接触用ＩＣチップと非接触用ＩＣチップを備えるハイブリッドカードであってもよい。

図３は、ＩＣチップ４０の構成を示す模式図である。
ＩＣチップ４０は、指紋センサ３０に取り込まれた指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部４１と、特定の指紋パターンの特徴量等の各種情報を記憶するメモリ４２と、データ処理部４１により抽出された特徴量とメモリ４２に記憶された特徴量とを比較する比較部４３と、ＩＣカード１の動作を制御する制御機能部４４とを備えて構成されたものである。また、制御機能部４４からの指示に基づいて、電気泳動表示デバイス１０に所望の文字、数字或いは記号を表示させことができる。
そして、比較部４３には、接触用ＩＣ端子５１及び非接触型ＩＣ用アンテナ５２が接続される。

図４は、指紋センサ３０の構成を示す模式図であって、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は断面図である。
指紋センサ３０は、静電容量型、すなわち凹凸を有する指紋と検出面３０ａとの間の距離に応じて変化する静電容量を測定して、指紋パターンを検出するセンサである。静電容量型の指紋センサ３０は、光源が不要であるために薄型化することが容易であり、かつ表面保護層（パッシベーション膜）を適切に選択することによって、耐傷性を向上させることができるという特徴がある。

指紋センサ３０は、可撓性を有する基板１５を備えており、この基板１５上には、所定の間隔を空けて互いに平行に形成された複数の信号線１６と、この信号線１６に対して直交するように所定の間隔を空けて互いに平行に形成された複数の走査線１７とが設けられている。
複数の走査線と複数の信号線１６との交点のそれぞれに対応する位置には、トランジスタ等によって構成されるスイッチング素子１２が設けられている。
これらの信号線１６、走査線１７およびスイッチング素子１２によって、アクティブマトリクスアレイ１３が構成されており、このアクティブマトリクスアレイ１３の上には、検出電極１１が各スイッチング素子１２に対応する位置にマトリックス状に設けられている。各検出電極１１は、アクティブマトリクスアレイ１３の全面を覆うように絶縁膜（パッシベーション膜）１４にて覆われており、絶縁膜１４は、ＩＣカード１の利用者の指Ｆと接触可能になっている。

なお、アクティブマトリクスアレイ１３としては、半導体基板上に形成されたＭＯＳトランジスタアレイ、絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いることができる。
そして、信号線１６は、その一端で周辺回路部３２である検出回路２２に接続され、走査線１７は、その一端で周辺回路部３２である駆動回路２４に接続される。更に、検出回路２２及び駆動回路２４は、配線接続部３１である接続端子２６に接続される。
この検出回路２２及び駆動回路２４は、ＴＦＴ（特に低温ポリシリコンＴＦＴ）により形成される。したがって、検出回路２２及び駆動回路２４は、検出面３０ａと同様に、指紋センサ３０の表層部に形成されている。

このような構成を有する指紋センサ３０においては、図４（ｂ）に示すように、指Ｆが検出面３０ａに接触すると、指Ｆとマトリックス状に配置された各検出電極１１との間に、２次元的に分布する静電容量が発生する（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３等）。この２次元的に分布した各静電容量の値をアクティブマトリクスアレイ１３によって電気的に読み出すことにより、指Ｆの表面に形成された微細な凹凸形状のパターン（指紋パターン）を検出することができる。

図５は、電気泳動表示デバイス１０の断面を示す図である。
プラスチック等の可撓性を有する基材９ｅ上に、電極フィルム９ｄ、電気泳動表示層９ｃ、電極フィルム９ｂ及びこの表示部を保護する表面保護層９ａが積層されている。なお、表面保護層９ａは省略することも可能である。
電極フィルム９ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド等の寸法安定性の優れた透明なプラスチックフィルムに電極が形成されているものである。電極フィルム９ｄも同様な基材の電極が形成されてなるものであるが、必ずしも透明性は要求されない。なお、電極フィルム９ｂと電極フィルム９ｄとは、上下動通電極９ｆにより導通される。
電極フィルム（第一電極）９ｂは、全面に同一の電位がかかる共通電極となり、一方、電極フィルム（第二電極）９ｄにはアクティブマトリックス電極或いはセグメント電極等が形成されて駆動電極となる。

少なくとも一種類以上の電気泳動粒子は、予め正または負に帯電させられており、また、分散媒と電気泳動粒子とは、互いに異なる着色がなされていてもよい。例えば白の粒子である酸化チタンを正電荷に、一方黒の粒子であるカーボンブラックを負電荷にした場合、二つの電極フィルム９ｂ、９ｄに電界を印加して、電極フィルム９ｂが負極、電極フィルム９ｄが正極になると、正に帯電した白の粒子が電極フィルム９ｂ側に引かれ、黒の粒子が電極フィルム９ｄ側に引かれるので、電極フィルム９ｂを透明電極としておくことにより、電極フィルム９ｂ側の上方から観察すると、その部分が白く見えるようになる。逆に、電極フィルム９ｂが正極、電極フィルム９ｄが負極になった場合には、正に帯電した白の粒子が電極フィルム９ｄ側に引かれ、黒の粒子が電極フィルム９ｂ側に引かれるので、電極フィルム９ｂの上方から観察するとその部分が黒く見える。
電気泳動表示デバイス１０は、上述したマイクロカプセル９を多数有しているので、電極フィルム９ｂ、９ｄの各アドレス電極の電界を制御することで、所望の文字、数字、或いは記号を表示させることができる。

次に、ＩＣカード１の指紋照合装置の動作について説明する。
まず、ＩＣカード１の使用者は、ＩＣカード１を把持し、続いて、指紋センサ３０の検出面３０ａに指Ｆを載せる。
指紋センサ３０では、検出面３０ａに指Ｆが触れると、指Ｆとマトリックス状に配置された各検出電極１１との間に、２次元的に分布する静電容量が発生する。そして、この静電容量の値をアクティブマトリクスアレイ１３によって電気的に読み出すことにより、指Ｆの指紋パターンが検出される。
そして、検出された指紋パターンは、ＩＣチップ４０のデータ処理部４１に転送され特徴量が抽出される。この特徴量は、例えば指紋線の傾き量、分岐の位置、分岐の数等である。更に、求められた特徴量は、比較部４３に転送され、メモリ４２に格納されている特定の特徴量と比較される。

そして、２つの特徴量が一致した場合には、一致信号が照合結果として、接触用ＩＣ端子５１及び非接触型ＩＣ用アンテナ５２を介して外部装置に出力される。
すなわち、この場合、一致信号を調べることにより、検出された指紋パターンがメモリ４２に格納されている特定の特徴量と同一の特徴量を持つことが確認できる。従って、メモリ４２に特定の個人の指紋の特徴量を予め格納しておくことにより、ＩＣカード１の使用者を特定することができる。
このようにして、ＩＣカード１の使用時に個人情報をより安全に取り扱うことが可能となっている。

また、ＩＣカード１は矩形状になっていることで、その長辺の長さ方向に曲げられやすくなっている。したがって、不測にＩＣカード１に外力が働くことで、ＩＣカード１に曲げ応力がかかり、内部に実装されているデバイスの周辺回路部３２、１８に影響が及ぶことがある。
しかし、本実施形態のＩＣカード１にあっては、曲げ等の外力に対して弱い指紋センサ３０及び電気泳動表示デバイス１１等デバイスの周辺回路部３２、１８がＩＣカード１の外周部に配置されているので、中心部にある場合に比べ、曲げの影響を受けにくくなっており、したがって、これら周辺回路部３２、１８を備えたデバイスを曲げから保護することで、その耐久性を高めることができる。

また、デバイスとＩＣチップ４０とを配線接続する配線接続部３１、１９をＩＣカード１の角部、つまりＩＣカード１の中心部から最も離れた位置に配置しているので、曲げの影響が少なくなって曲げから配線接続部３１、１９が保護され、これにより周辺回路部３２、１８とＩＣチップ４０との配線接続が確実となって安定したデバイスの動作が可能となる。

また、デバイスはその長辺がＩＣカード１の短辺側に配置されているので、ＩＣカードの中央部にはデバイスが配置されないようになる。したがって、ＩＣカードが曲がり易い長辺の長さ方向への曲げからデバイスおよびその周辺回路部３２、１８が保護されようになる。よって、実装されているデバイスの周辺回路部３２、１８に対し、曲げによる影響を小さくすることができる。

次に、本発明のＩＣカード１の、別の実施形態を示す。なお、ここで説明する実施形態において、ＩＣカード１上での各デバイス、ＩＣチップ４０の配置については、図２に示した場合と同じとする。
前述の図４（ａ）に示したように、指紋センサ３０の表層部には、検出面３０ａ、駆動回路２４、検出回路２２、接続端子２６が形成されている。さらにデータメモリー回路や指紋センサであれば比較回路も同時に形成されても良い。この検出回路２２及び駆動回路２４は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により構成されるので、外部からの衝撃に対して脆弱である。
したがって、検出回路２２及び駆動回路２４に外力が加わると、指紋センサ３０の検出結果に誤差が発生したり、指が検出面だけでなく駆動回路や検出回路の上にも押し当てられた場合は、指紋の検出が不安定になったりする。
このため、指紋センサ３０をＩＣカード１に実装する際には、検出回路２２及び駆動回路２４に外力が加わらないようにする必要がある。

具体的には、図６（ａ）に示すように、指紋センサ３０を基材６１の開口部６１ｂと基材６２とから形成される凹部６５に収納すると、指紋センサ３０の検出面３０ａが開口部６１ｂの位置に配置される。そして、開口部６１ｂの縁６６の位置には、指紋センサ３０の検出回路２２が配置される。そして、指紋センサ３０の検出回路２２と基材６１との接触位置には、外部からの衝撃が検出回路２２に伝わらないようにする、或いは伝わりづらくする緩衝部６７が設けられる。また、駆動回路２４及び接続端子２６と、基材６１との接触位置にも同様の緩衝部６７が設けられているものとする。

緩衝部６７は、スポンジ等の弾力性に富んだ材料や、ポリイミド等の有機材料で形成する。この他、図６（ｂ）に示すように、基材６１が直接、検出回路２２及び駆動回路２４に接触しないように、空隙Ｓを設けるようにしてもよい。
このように、指紋センサ３０の検出回路２２及び駆動回路２４を緩衝部６６により保護して、指紋センサ３０の誤動作等、ひいてはＩＣカード１の不具合を防止することができる。
以上、説明したように、本実施形態のＩＣカード１によれば、基材６１に形成される凹部６１ｂに指紋センサ３０等のデバイスを収容保持する実装構造において、指紋センサ３０等の上面に存在する検出回路２２及び駆動回路２４等の脆弱部を外力から保護する緩衝部６７を凹部６５の縁部６６に形成した。これにより、指紋センサ３０等の検出回路２２及び駆動回路２４等が緩衝部６７により保護されるので、指紋センサ３０等の機能を十分に発揮することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。例えば、前記実施形態では表示デバイスとして電気泳動表示デバイス１０を用いたが、これに代えて有機ＥＬ表示や液晶表示等を用いることもできる。

ＩＣカードの分解斜視図。 ＩＣカードの正面図。 ＩＣチップの構成を示す模式図。 （ａ）は指紋センサの構成図、（ｂ）は指紋センサの断面図。 電気泳動表示デバイスの構成を示す模式図。 （ａ）、（ｂ）は、本発明のＩＣカードの別形態における断面図。

符号の説明

１…ＩＣカード、１０…電気泳動表示デバイス（デバイス）、１８…周辺回路部、１９…配線接続部、２２…検出回路（周辺回路部）、２４…駆動回路（周辺回路部）、３０…指紋センサ（デバイス）、３１…配線接続部、３２…周辺回路部、４０…ＩＣチップ（制御部）

Claims (4)

1. 検出回路及び駆動回路を有する指紋センサと、
   前記指紋センサが設けられる第１の基材と、
   前記第１の基板に貼り合わされるとともに前記指紋センサを露出させる開口部が形成された第２の基材と、を備え、
   前記検出回路及び駆動回路は、前記第１の基材の外周部に配置され、
   前記開口部の縁は、前記指紋センサの外周部に設けられた前記検出回路及び駆動回路を覆うように張り出した状態に形成されており、
   前記縁の張り出した部分と前記指紋センサとの間には緩衝部が設けられていることを特徴とするＩＣカード。
2. 検出回路及び駆動回路を有する指紋センサと、
   前記指紋センサが設けられる第１の基材と、
   前記第１の基板に貼り合わされるとともに前記指紋センサを露出させる開口部が形成された第２の基材と、を備え、
   前記検出回路及び駆動回路は、前記第１の基材の外周部に配置され、
   前記開口部の縁は、前記指紋センサの外周部に設けられた前記検出回路及び駆動回路を覆うように張り出した状態に形成されており、
   前記縁の張り出した部分と前記指紋センサとの間には空隙が設けられていることを特徴とするＩＣカード。
3. 前記検出回路及び駆動回路には、該検出回路及び駆動回路の駆動を制御する制御部に電気的に接続される配線接続部が備えられ、該配線接続部は、前記第１の基材の角部に配置されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣカード。
4. 前記指紋センサは矩形状からなり、前記指紋センサはその一方の側の長辺が前記第１の基材の一方の側の短辺に近接され、かつ該短辺に沿うように配置されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＩＣカード。

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