JPH0466828A - 面圧力分布検出素子 - Google Patents

面圧力分布検出素子

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JPH0466828A
JPH0466828A JP2179735A JP17973590A JPH0466828A JP H0466828 A JPH0466828 A JP H0466828A JP 2179735 A JP2179735 A JP 2179735A JP 17973590 A JP17973590 A JP 17973590A JP H0466828 A JPH0466828 A JP H0466828A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は指紋のような微細な面圧力分布を検出するのに
好適な面圧力分布検出素子に関する。
（従来技術） 従来、物体の面上に作用する荷重の２次元的分布を多数
のロードセルをマトリクス状に並べたり、多数の電極対
をマトリクス状に形成し、それらの素子をスキャニング
することにより測定する方法か知られており（たとえば
特開昭６２−７１８２８号および特開昭６２−２２６０
３０号公報）、自動車のシートやロボットの手先などに
加わる荷重や圧力の分布を測定するのに用いられている
。
これらの方法は、ロードセルや電極対などの素子か比較
的大きなものであることから、上述したような物体上で
の２次元的圧力分布を測定するには好適であるが、たと
えば指紋のような凹凸が１ｍｍ当り４本という微細な密
度の圧力分布の測定には向いていない。
そこで本発明者は、特開昭６３−３１００８７号におい
て、指紋のような微細な面圧力分布を測定するのに、圧
力の強さに応じて抵抗値か変化する導電ゴムのような感
圧シートを用い、圧力分布による抵抗値の変化を電気的
に走査して取り出すようにした検出装置を提案している
。
また、特開昭６２−２２６０３０号においては、多数の
電極対をマトリクス状に対向させて配置し、圧力か加え
られた部分の電極対の間隔か変化してその電極対により
形成される静電容量か変化するのを検出することにより
圧力分布を測足する装置も知られている。
しかし、本発明者か上記装置を試作し、微細な面圧力分
布を検出すべく種々実験を行った結果、装置の製作に多
大の工夫を要することもさることなから、微細な圧力の
変化か明確に検出しにくいという現実的な問題に直面す
るとともに、マクロの世界ではほとんど無視てきる接触
抵抗の問題かこのようなミクロの世界になると意外に大
きく影響することに気か付いた。
（発明の目的および構成） そこで本発明者はこの接触抵抗に着目し、接触抵抗の変
化を利用して微細な面圧力分布を検出しようとするもの
で、本発明は簡潔な構成の像細な面圧力分布を検出する
素子を提供することを目的とし、この目的を達成するた
めに、絶縁基板上に微細な間隔て形成した複数の第１の
走査電極上に、抵抗膜を介して第１の走査電極と直交す
る方向に微細な間隔て複数の第２の走査電極を形成して
面圧力分布検出素子を構成したものである。
（実施例） 以下本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明による面圧力分布検出素子の一実施例を
示しており、面圧力分布検出素子は、Ｘ軸方向の走査電
極ｌを形成した絶縁基板２の上に、Ｙ軸方向の走査電極
３を形成したフィルム４を接着して構成したものである
。
すなわち、厚さ０．８ｍｍのセラミックス基板２の上に
蒸着またはスパッタリングにより全面に銀膜を約１０ｐ
ｍの厚さて形成し、エツチングによりＸ軸方向の走査電
極ｌを形成する。走査電極１の幅はたとえば６０ｐｍ、
電極間距離はたとえば４０μｍである。
次に走査電極ｌを形成したセラミックス基板２の全面に
蒸着により抵抗薄膜を約厚さ２．ｍに形成し、ホトエツ
チングにより走査電極１上に等間隔に抵抗膜５を形成す
る。この抵抗Ｍ５の膜厚方向の抵抗値は数１００Ω〜数
にΩである。
その後、セラミックス基板２の全面に蒸着により酸化膜
または二酸化タンクステンを厚さ約７ｇｍに形成し、ホ
トエツチングにより走査電極１上て抵抗膜５の間および
隣り合う走査電極ｌの間て抵抗膜５の間に残してスペー
サ６を形成する。
別途、ポリイミドまたはポリエステルのフィルム４の全
面に銅を蒸着し、エツチングによりＹ軸方向の走査電極
３を形成したものを用意し、このフィルム４をその走査
電極３かセラミックス基板２上の抵抗膜５の上に乗るよ
うに走査電極１と直交させて異方性接着剤を用いてセラ
ミックス基板２に接着する。Ｙ軸方向の走査電極３の輻
および電極間の間隔はＸ軸方向の走査電極１と同しであ
る。こうしてマトリクス状の面圧力分布検出素子の基本
構成か完成する。
第２図は上述した工程て製作された検出素子な出力取り
出し用配線とともに示したものて、Ｘ軸方向の走査電極
１は配線７に接続され、Ｙ軸方向の走査電極３は配線８
に接続されている。
図示しない外部回路から配線７および８を介してＸ軸方
向の走査電極ｌおよびＹ軸方向の走査電極３に所定のタ
ミングて走査信号か順次加えられる。
上記検出素子の駆動方法および駆動回路ならひに圧力検
出回路は本発明の要旨ではないのでここては詳細に説明
しないか、必要ならば本発明者の先願である特願昭６３
−２３６２１２号を参照されたい。
さて、上記検出素子を用いてたとえば指紋を検出しよう
とする場合は、検出素子をたとえば２　ｃ　ｍ　Ｘ　２
　ｃ　ｍの面精のものとして構成し、素子（もちろん上
面は保護用の薄膜フィルムて覆う）上に指紋を検出しよ
うとする指先を載せて軽く押すと、指紋パターンの山と
谷で素子に加わる圧力か異なり、山の部分ては走査電極
ｌと３の交差部の抵抗膜５か押されるためその接触抵抗
が小さくなり、谷の部分ては抵抗膜５に圧力か加わらな
いためその接触抵抗は大きい。
走査電極ｌと３には所定のタイミンクで走査信号が順次
加えられているのて、再走査電極に同時に走査信号か加
わった交差部の接触抵抗か電流信号に変換されて外部に
取り出されるので、この信号を処理することにより指紋
パターンを判別することかできる。
第３図は本発明による面圧力分布検出素子の他の実施例
を示す。図中、第１図に示した構成部分と同し構成部分
には同し参照数字を付しである。
この実施例の検出素子は、セラミックス基板２の上に第
１図の実施例と同様に銀のＸ軸方向走査電極ｌを形成し
、その上面に下面に銀のＸ軸方向走査電極１０ａを蒸着
などの方法で形成した異方抵抗セラミックス板ｌＯを配
置し、その上面に下面にＹ軸方向の走査電極３を蒸着な
どの方法で形成した透明フィルム４をそのＹ軸方向の走
査電極３か異方抵抗セラミックス板に当るように配置す
る。
異方抵抗セラミックス板１０は第４図に示すように、厚
さ約２ｍｍのセラミックス板１０ｂの厚さ方向に約３０
〜５０μｍの間隔て抵抗棒１０ｃを分散して埋込んだ抵
抗板であり、厚さ方向に抵抗棒１本当り３５０Ωの抵抗
値を有する。抵抗棒１０ｂの間隔および抵抗値は必要に
応して調整すればよい。
こうしてマトリクス状の面圧力分布検出素子の基本構成
か完成する。この検出素子の駆動方法および駆動回路は
第１図に示した実施例の場合と同しである。
８１図に示した実施例において、抵抗膜５はＸ軸方向の
走査電極とＹ軸方向の走査電極との交差部にのみ形成し
たが、基板全面に設けてもよい。
本発明による面圧力分布検出素子は指紋のような微細な
パターンたけてなく、印鑑やサインのような正確なパタ
ーンを検出するのにも好適である。
（発明の効果） 以上説明したように１本発明においては、絶縁基板上に
微細な間隔て形成した複数の第１の走査電極上に、抵抗
膜を介して第１の走査電極と直交する方向に微細な間隔
て複数の第２の走査電極を形成して面圧力分布検出素子
を構成したのて、微細な面圧力分布か抵抗膜の接触抵抗
の変化として検出てき、素子の構成かきわめて簡潔にな
り、しかも圧力変化か正確に検出てきる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による面圧力分布検出素子の一実施例の
部分破断斜視図、第２図は第１図に示した面圧力分布検
出素子を配線とともに示した図、第３図は本発明による
面圧力分布検出素子の他の実施例の部分破断斜視図、第
４図は第３図に示した面圧力素子に用いる異方抵抗セラ
ミックス板の断面図である。 １．３・・・走査電極、２・・・セラミックス基板、４
・・・フィルム、５・・・抵抗膜、６・・・スペーサ、
７．８・・・配線、１０・・・異方抵抗セラミックス板
第１図 第２図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）絶縁基板上に微細な間隔で複数の第１の走査電極
    を形成し、前記第１の走査電極上に抵抗膜を介して該第
    １の走査電極と直交する方向に微細な間隔で複数の第２
    の走査電極を形成して成ることを特徴とする面圧力分布
    検出素子。
  2. （２）前記抵抗膜が第１の走査電極と第２の走査電極と
    の交差部にのみ形成された請求項１に記載の面圧力分布
    検出素子。
  3. （３）絶縁基板上の隣接する抵抗膜と抵抗膜との間にス
    ペーサが形成された請求項１に記載の面圧力分布検出素
    子。
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