JPH0561966A - Fingerprint sensor - Google Patents
Fingerprint sensorInfo
- Publication number
- JPH0561966A JPH0561966A JP21954091A JP21954091A JPH0561966A JP H0561966 A JPH0561966 A JP H0561966A JP 21954091 A JP21954091 A JP 21954091A JP 21954091 A JP21954091 A JP 21954091A JP H0561966 A JPH0561966 A JP H0561966A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- piezoelectric thin
- piezoelectric
- sensor
- plane electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電薄膜を利用した指
紋センサ、特に指の指紋パターンを検出するためのセン
サ部の構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fingerprint sensor using a piezoelectric thin film, and more particularly, to a structure of a sensor unit for detecting a fingerprint pattern of a finger.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、情報システムの発展、普及、多様
化に伴って、「万人不同」、「終生不変」という指紋情
報を用いた情報セキュリティが注目を集めている。現在
実用化されている指紋照合システムは、各種端末に組み
込むためには形状も大きく、高価であり、今後、情報シ
ステム機器に組み込み可能な小型化、あるいはカード形
状の指紋センサが切望されている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development, popularization and diversification of information systems, information security using fingerprint information such as "everyone is different" and "lifetime invariant" has been attracting attention. The fingerprint collation system currently put into practical use has a large shape and is expensive to be incorporated in various terminals, and in the future, there is a strong demand for a miniaturized or card-shaped fingerprint sensor that can be incorporated in an information system device.
【０００３】従来の指紋検出方法は、指先をガラス面な
どに押し当てて、その部分を光源で照射し、その反射光
をＣＣＤ等により光電変換して電気出力信号とし、この
電気出力信号を処理することにより、指紋を検出してい
る（例えば特開昭６０−１１４９７９号公報参照）。In the conventional fingerprint detecting method, a fingertip is pressed against a glass surface or the like, the portion is irradiated with a light source, the reflected light is photoelectrically converted by a CCD or the like into an electric output signal, and the electric output signal is processed. By doing so, the fingerprint is detected (see, for example, JP-A-60-114979).
【０００４】この様な光学式の指紋センサ以外には、感
圧シートにマトリックス電極を形成し、感圧シートの抵
抗値を電気的に取り出すこよにより、指紋パターンを圧
力的に検出する方法（例えば特開昭６３−２０４３７４
号公報）なども提案されている。In addition to such an optical fingerprint sensor, a method of pressure-sensitively detecting a fingerprint pattern by forming a matrix electrode on a pressure-sensitive sheet and electrically taking out the resistance value of the pressure-sensitive sheet (for example, JP-A-63-204374
No. gazette) is also proposed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の光
学式指紋センサにおいては、光源およびその電源やレン
ズなどを含む光学系とＣＣＤなどの光電変換素子が必要
であるため、センサ部が大型化すると共にコスト高とな
るという問題点を有していた。また上記の感圧式指紋セ
ンサにおいては、感圧シートを用いているためセンサ部
の構成が簡素であり薄型化が可能であるが、センシング
に感圧導電ゴムを用いるため、再現性、クリープなど信
頼性に欠けるという問題点を有していた。However, in the above-mentioned optical fingerprint sensor, an optical system including a light source and its power source, a lens, and the like, and a photoelectric conversion element such as a CCD are required, so that the sensor section becomes large in size. It had a problem of high cost. Further, in the pressure-sensitive fingerprint sensor described above, since the pressure-sensitive sheet is used, the structure of the sensor unit is simple and can be made thin, but since pressure-sensitive conductive rubber is used for sensing, reproducibility, creep, etc. are reliable. It had a problem of lack of sex.
【０００６】さらに、感圧式指紋センサの実用上の問題
点として、圧力検出の際の隣接素子への影響がある。こ
の問題点の解決としては、感圧シートを小片を介して絶
縁する方法あるいは感圧シートにスリットを入れて絶縁
する方法などが提案されているが、製造工程が複雑化し
てしまう。Further, as a practical problem of the pressure-sensitive fingerprint sensor, there is an influence on an adjacent element at the time of pressure detection. As a solution to this problem, a method of insulating the pressure-sensitive sheet via a small piece or a method of forming a slit in the pressure-sensitive sheet for insulation has been proposed, but the manufacturing process becomes complicated.
【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、隣接素子への影響がなく、しかも小型化が可能でか
つ高分解能で信頼性の高い指紋センサを提供することを
目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a fingerprint sensor which does not affect adjacent elements, can be miniaturized, has high resolution and is highly reliable.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の指紋センサは、下面電極上に圧電薄膜を形
成したのち、上記圧電薄膜上に少なくとも圧電薄膜の厚
みの１／２の寸法だけ後退させた上面電極を形成し、上
記下面電極と上記上面電極を介して分極処理することに
より構成したセンサ素子をマトリックス状に配置した構
成を有している。In order to solve the above problems, in the fingerprint sensor of the present invention, a piezoelectric thin film is formed on the lower surface electrode, and then at least ½ of the thickness of the piezoelectric thin film is formed on the piezoelectric thin film. It has a configuration in which a sensor element configured by forming an upper surface electrode that is recessed by a dimension and performing polarization processing through the lower surface electrode and the upper surface electrode is arranged in a matrix.
【０００９】[0009]
【作用】上記手段によれば、圧電薄膜よりなる圧電セン
サ素子が指紋の山部（隆線）と接触し、（逆）圧電効果
により指紋の山部と接触している部分の各圧電素子が圧
力を電気出力信号として変換される。この圧電素子は下
面電極と上面電極を介して分極処理されており、分極処
理された部分の圧電素子のみが圧電効果を有しており、
隣接素子への影響を及ぼすことなく、指の指紋パターン
に応じた圧力分布を正確に検出するこができる。According to the above means, the piezoelectric sensor element formed of the piezoelectric thin film is in contact with the ridge (ridge) of the fingerprint, and each piezoelectric element in the portion in contact with the ridge of the fingerprint by the (reverse) piezoelectric effect. The pressure is converted as an electrical output signal. This piezoelectric element is polarized through the lower surface electrode and the upper surface electrode, and only the piezoelectric element in the polarized portion has the piezoelectric effect.
The pressure distribution according to the fingerprint pattern of the finger can be accurately detected without affecting adjacent elements.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１１】図１は本発明の指紋センサ・マトリックス
の１単位つまり１つのセンサ素子部分の構成を説明する
ための平面図である。同図において、１は下面電極４上
に少なくとも下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有する圧電薄
膜５を形成したのち、この圧電薄膜５上に下面電極４の
境界辺から少なくとも圧電薄膜５の厚みの１／２の寸法
Ｗ2 だけ後退させた上面電極６を形成し、下面電極４と
上面電極６を介して分極処理することにより構成される
センサ素子である。FIG. 1 is a plan view for explaining the structure of one unit, that is, one sensor element portion of the fingerprint sensor matrix of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a piezoelectric thin film 5 having a width W 1 of at least the width of the lower surface electrode 4 formed on the lower surface electrode 4, and then at least the thickness of the piezoelectric thin film 5 from the boundary side of the lower surface electrode 4 on the piezoelectric thin film 5. Is a sensor element formed by forming the upper surface electrode 6 which is recessed by half the dimension W 2 and subjecting it to polarization through the lower surface electrode 4 and the upper surface electrode 6.
【００１２】また、２はこのセンサ素子１を走査するた
めのスイッチング用のＭＯＳ型電界効果トランジスタ
（以下ＦＥＴと記す）であり、３はこのセンサ素子１の
出力信号のインピーダンスを低くして信号処理しやすく
するためのインピーダンス変換用ＦＥＴであり、また３
はセンサ素子１の出力信号を増幅する増幅用ＦＥＴであ
ってもよい。Further, 2 is a switching MOS field effect transistor (hereinafter referred to as FET) for scanning the sensor element 1, and 3 is signal processing by lowering the impedance of the output signal of the sensor element 1. It is an impedance conversion FET to make it easier
May be an FET for amplification that amplifies the output signal of the sensor element 1.
【００１３】圧電薄膜５より構成されるセンサ素子１の
出力は非常に小さく、しかも出力インピーダンスがきわ
めて大きいので、センサ素子１の出力を正確に読み出す
ためには、出力の増幅かインピーダンスの変換またはこ
れらの両方が必要である。Since the output of the sensor element 1 formed of the piezoelectric thin film 5 is very small and the output impedance is extremely large, in order to read the output of the sensor element 1 accurately, amplification of the output, conversion of impedance, or the like is necessary. Both are required.
【００１４】本実施例の指紋センサの特徴としては、セ
ンサ素子１部分のみの圧電薄膜５が分極処理されている
点であり、この構成とすることにより、検出部分の圧電
素子のみが圧電効果を有するため、隣接素子に圧力によ
る発生電荷が漏れることなく、指の指紋パターンに応じ
た正確な圧力分布を検出するこができる。A feature of the fingerprint sensor of the present embodiment is that the piezoelectric thin film 5 only in the sensor element 1 part is polarized. With this configuration, only the piezoelectric element in the detection part has a piezoelectric effect. Because of this, the generated charge due to pressure does not leak to the adjacent element, and an accurate pressure distribution according to the fingerprint pattern of the finger can be detected.
【００１５】本実施例において、センサ素子１の構成を
より詳細に説明するために、図１におけるＡ−Ｂ線に沿
う断面図を図２に示す。同図において、まず単結晶シリ
コン基板８上にセンサ素子１の高さを調整するために、
ＦＥＴを形成する過程で、単結晶シリコン基板８を酸化
処理することにより酸化膜７を形成したのち、真空蒸着
法あるいはスパッタリング法により、アルミニウム等か
らなる下面電極４をマスクを用いて形成する。In order to explain the structure of the sensor element 1 in this embodiment in more detail, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AB in FIG. In the figure, first, in order to adjust the height of the sensor element 1 on the single crystal silicon substrate 8,
In the process of forming the FET, the single crystal silicon substrate 8 is oxidized to form the oxide film 7, and then the lower electrode 4 made of aluminum or the like is formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method using a mask.
【００１６】次に、この下面電極４上にスパッタリング
法により少なくとも下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有し厚
みｔであるジルコンチタン酸鉛からなる圧電薄膜５を形
成し、さらにこの圧電薄膜５上に真空蒸着法あるいはス
パッタリング法により、下面電極４の境界面から少なく
とも圧電薄膜５の厚みｔの１／２の寸法Ｗ2 だけ後退さ
せたアルミニウム等からなる上面電極６を形成する。Next, a piezoelectric thin film 5 made of lead zirconate titanate having a width W 1 of at least the width of the lower electrode 4 and a thickness t is formed on the lower electrode 4 by a sputtering method, and the piezoelectric thin film 5 is further formed. An upper surface electrode 6 made of aluminum or the like is formed on the boundary surface of the lower surface electrode 4 by a vacuum evaporation method or a sputtering method so as to recede from the boundary surface of the lower surface electrode 4 by a dimension W 2 which is at least half the thickness t of the piezoelectric thin film 5.
【００１７】そして、下面電極４と上面電極６に直流電
圧を印加して圧電薄膜５を分極処理したのち、上面電極
６上に図示しない絶縁性保護膜を被覆形成することによ
り、センサ素子１を構成している。Then, a DC voltage is applied to the lower surface electrode 4 and the upper surface electrode 6 to polarize the piezoelectric thin film 5, and then an insulating protective film (not shown) is formed on the upper surface electrode 6 to form the sensor element 1. I am configuring.
【００１８】ここで、センサ素子１が指紋パターンの山
部と接触し、圧電薄膜５に圧力が加えられた際に、下面
電極４と上面電極６との間に発生する電位差つまり出力
電圧は、圧電材料の圧電定数に比例し、圧電材料の厚み
に反比例するため、この圧電薄膜の材料としては、厚さ
が均一でしかも薄く、圧電定数の大きな材料である必要
がある。これに加えて、成膜の容易性、成膜温度、膜の
均一性などを考慮すると、ジルコンチタン酸鉛系の材料
がが望ましく、この厚みｔとしては１μｍ程度が適して
いる。Here, the potential difference, that is, the output voltage, generated between the lower surface electrode 4 and the upper surface electrode 6 when the sensor element 1 comes into contact with the peak portion of the fingerprint pattern and pressure is applied to the piezoelectric thin film 5, Since it is proportional to the piezoelectric constant of the piezoelectric material and inversely proportional to the thickness of the piezoelectric material, the material of the piezoelectric thin film needs to be a material having a uniform thickness, a small thickness, and a large piezoelectric constant. In addition to this, in consideration of easiness of film formation, film formation temperature, film uniformity, and the like, a lead zirconate titanate-based material is preferable, and a thickness t of about 1 μm is suitable.
【００１９】また、スイッチング用ＦＥＴ２および増幅
用またはインピーダンス変換用ＦＥＴ３は、単結晶シリ
コン基板８上にイオン注入法により形成されたｎ型ある
いはｐ型のソースおよびドレインと多結晶シリコンゲー
トにより構成され、増幅用またはインピーダンス変換用
ＦＥＴ３のゲート１０からセンサ部の下面電極４が取り
出され、ソース１１からセンサ部の上面電極６が取り出
され、ドレイン１２は電極１３を介してスイッチング用
ＦＥＴのドレイン１４と接続され、かつこの電極１３を
介してドレイン抵抗１５が接続されており、電極１６は
図示しない電源のプラス側に接続されている。The switching FET 2 and the amplifying or impedance converting FET 3 are composed of an n-type or p-type source and drain formed by ion implantation on a single crystal silicon substrate 8 and a polycrystalline silicon gate, The lower surface electrode 4 of the sensor portion is taken out from the gate 10 of the amplification or impedance conversion FET 3, the upper surface electrode 6 of the sensor portion is taken out from the source 11, and the drain 12 is connected to the drain 14 of the switching FET through the electrode 13. The drain resistance 15 is connected via the electrode 13, and the electrode 16 is connected to the positive side of a power source (not shown).
【００２０】ドレイン抵抗１５の大きさにより、センサ
出力の増幅かインピーダンス変換が実現される（当然増
幅とインピーダンス変換の両方の機能を実現することも
できる）。またスイッチング用ＦＥＴ２のゲート１７に
は電極１８を介して制御信号が印加され、ソース１９か
ら電極２０を介して出力信号を検出している。Depending on the size of the drain resistance 15, amplification of the sensor output or impedance conversion can be realized (both functions of amplification and impedance conversion can also be realized). A control signal is applied to the gate 17 of the switching FET 2 via the electrode 18, and an output signal from the source 19 is detected via the electrode 20.
【００２１】ここで、指紋の山部の構造（隆線構造）
は、空間周波数２〜３本／ｍｍの細かいパターンであ
り、指紋の谷部（谷線）の幅は狭い所では１００μｍ程
度になるため、指紋パターンを再現性良く正確に入力す
るためには、センサとして５０μｍ（２０本／ｍｍ）程
度の分解能が必要になってくる。従って、検出面積を２
０×２０〜２５×２５ｍｍとし分解能を５０μｍとする
と、４００×４００〜５００〜５００個（１６万画素〜
２５万画素）のセンサ単位を構成する必要がある。Here, the structure of the mountain portion of the fingerprint (ridge structure)
Is a fine pattern with a spatial frequency of 2-3 lines / mm, and the width of the valley portion (valley line) of the fingerprint is about 100 μm in a narrow place. Therefore, in order to input the fingerprint pattern with good reproducibility, A resolution of about 50 μm (20 lines / mm) is required as a sensor. Therefore, the detection area is 2
Assuming that the resolution is 0 × 20 to 25 × 25 mm and the resolution is 50 μm, 400 × 400 to 500 to 500 (160,000 pixels to
It is necessary to configure a sensor unit of 250,000 pixels).
【００２２】つまり、図１に示したセンサ素子１とスイ
ッチング用ＦＥＴ２と増幅用またはインピーダンス用Ｆ
ＥＴ３とにより構成される、一辺が約５０μｍの１つの
サンサ単位（図中の斜線部領域）を、図３に示した様に
マトリックス状に複数個配置することにより、本実施例
における指紋センサを構成している。That is, the sensor element 1, the switching FET 2 and the amplifying or impedance F shown in FIG.
By arranging a plurality of one sensor unit (hatched area in the figure), which is composed of ET3 and has a side of about 50 μm, in a matrix as shown in FIG. I am configuring.
【００２３】この構成により、指紋の山部と谷部とを検
出することが可能となり、指の指紋パターンに応じた圧
力分布を精度良く検出することができる。なお、本実施
例においては、１つのセンサ単位をマトリックス状に整
列配置しているが、これに限定されるものではなく、例
えば千鳥形状に配列させることも可能である。With this configuration, it is possible to detect the peaks and valleys of the fingerprint, and it is possible to accurately detect the pressure distribution according to the fingerprint pattern of the finger. In the present embodiment, one sensor unit is arranged in a matrix, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to arrange in a zigzag shape, for example.
【００２４】また、本実施例においては、電気出力信号
の検出手段として、単結晶シリコンのＦＥＴアレイを用
いたが、この理由について説明する。In this embodiment, the FET array of single crystal silicon is used as the means for detecting the electric output signal. The reason for this will be described.
【００２５】上記ＦＥＴアレイ以外の検出方法として
は、ＣＣＤにより出力信号を転送する方法もあるが、最
小取扱電荷が約６．３×１０-17Ｃであるため、圧電薄
膜による小さな出力電荷を正確に検出するための充分な
諧調が得られないという問題点がある。As a detection method other than the above-mentioned FET array, there is a method of transferring an output signal by a CCD, but since the minimum handling charge is about 6.3 × 10 -17 C, a small output charge by the piezoelectric thin film can be accurately measured. However, there is a problem in that a sufficient gradation cannot be obtained for detection.
【００２６】さらに、アモルファスシリコンあるいは多
結晶シリコンの薄膜トランジスタ（ＴＥＴ）を用いてス
イッチング素子を構成する方法もあるが、両者とも単結
晶シリコンのＦＥＴに比較して、漏れ電流が大きいた
め、μｓｅｃオーダの非常に短時間の間に出力信号を読
み出す必要があるという問題点がある。Further, there is a method of forming a switching element by using a thin film transistor (TET) made of amorphous silicon or polycrystalline silicon. However, both of them have a large leak current as compared with a FET made of single crystal silicon, so that they are on the order of μsec. There is a problem that it is necessary to read the output signal in a very short time.
【００２７】これに比較して、単結晶シリコン上に増幅
素子またはインピーダンス変換素子とスイッチング素子
とを構成することにより、単結晶シリコンはアモルファ
スシリコンあるいは多結晶シリコンと比較して、漏れ電
流が１０2 〜１０4 倍程度少なく、出力信号の読み取り
時間がｍｓｅｃ〜ｓｅｃオーダになるため、圧電薄膜に
よる小さな出力電荷を正確に検出することが可能とな
る。In comparison with this, by forming an amplifying element or an impedance conversion element and a switching element on single crystal silicon, single crystal silicon has a leakage current of 10 2 as compared with amorphous silicon or polycrystalline silicon. Since the output signal reading time is on the order of msec to sec, which is about 10 4 times less, it is possible to accurately detect a small output charge due to the piezoelectric thin film.
【００２８】次に、この指紋センサの出力信号の検出方
法を説明する。説明を簡略化するために、３行×３列の
マトリックス状の検出素子から構成される指紋センサの
回路図を図３に示す。同図において、まず制御端子
Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3 のうち１つの制御端子例えばＣ1 に正電
圧を加え、他の制御端子Ｃ2 ，Ｃ3 を０電圧にすると、
制御端子Ｃ1 に接続されているスイッチング用ＦＥＴ２
１１、２１２、２１３のみがオン状態となり、インピー
ダンス変換用ＦＥＴ３１１、３１２、３１３によりセン
サ素子１１１、１１２、１１３の出力をインピーダンス
変換して、ドレイン抵抗４１１、４１２、４１３を介し
てセンサ素子１１１、１１２、１１３の出力信号の読み
出しが可能な状態となる。Next, a method of detecting the output signal of this fingerprint sensor will be described. For simplification of the description, FIG. 3 shows a circuit diagram of a fingerprint sensor including detection elements in a matrix of 3 rows × 3 columns. In the figure, first , when a positive voltage is applied to one of the control terminals C 1 , C 2 and C 3 , for example C 1 , and the other control terminals C 2 and C 3 are set to 0 voltage,
Switching is connected to the control terminal C 1 FET2
Only the elements 11, 212, 213 are turned on, the impedance conversion FETs 311, 312, 313 perform impedance conversion on the outputs of the sensor elements 111, 112, 113, and the sensor elements 111, 112 are drained via the drain resistors 411, 412, 413. , 113, the output signals can be read.
【００２９】次に出力端子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3のうち１つの
出力端子例えばＲ1 を選択することにより、センサ素子
１１１の出力信号のみが読み出されることになる。Next, by selecting one of the output terminals R 1 , R 2 and R 3 such as R 1 , only the output signal of the sensor element 111 is read out.
【００３０】この様に、制御端子Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3を用い
て行を選択し、出力端子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3 を用いて列を選
択することにより、この行と列との交差する部分に接続
された特定のセンサ素子の出力信号を順次読み出すこと
が可能となる。Thus, by selecting a row using the control terminals C 1 , C 2 and C 3 and a column using the output terminals R 1 , R 2 and R 3 , this row and column are It becomes possible to sequentially read the output signal of the specific sensor element connected to the intersecting portion of the.
【００３１】なお、上記実施例においては、センサ部本
体の構成のみについて記載したが、上記回路構成以外に
も、制御端子を用いて行を選択する回路と出力端子を用
いて列を選択する回路および出力信号の処理回路が別途
必要であるが、これらの周辺回路構成については、特に
限定されるものではなく、本実施例においては、センサ
基板として半導体基板を用いているため、上記周辺回路
部をセンサの周辺部に一体形成することも可能である。Although only the structure of the sensor unit main body is described in the above embodiment, a circuit for selecting a row using the control terminal and a circuit for selecting a column using the output terminal are provided in addition to the above circuit structure. Although a separate output signal processing circuit is required, the configuration of these peripheral circuits is not particularly limited. In the present embodiment, since the semiconductor substrate is used as the sensor substrate, the peripheral circuit section Can also be integrally formed on the peripheral portion of the sensor.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上のように本発明は、下面電極上に圧
電薄膜を形成したのち、この圧電薄膜上に下面電極の境
界より少なくとも圧電薄膜の厚みの１／２の寸法だけ後
退させた上面電極を形成し、下面電極と上面電極を介し
て分極処理することにより構成したセンサ素子をマトリ
ックス状に配置した構成とすることにより、隣接素子へ
の影響を及ぼすことなく、圧電薄膜センサ素子による指
の指紋パターンに応じた圧力分布を精度良く検出するこ
とができるため、小型化が可能でありかつ高分解能で指
紋パターンを検出することができる優れた指紋センサを
実現できるものである。As described above, according to the present invention, after the piezoelectric thin film is formed on the lower surface electrode, the upper surface of the piezoelectric thin film is receded from the boundary of the lower surface electrode by at least half the thickness of the piezoelectric thin film. By forming the electrodes and arranging the sensor elements, which are configured by performing polarization processing through the lower surface electrode and the upper surface electrode, in a matrix, the fingers of the piezoelectric thin film sensor element can be provided without affecting adjacent elements. Since the pressure distribution according to the fingerprint pattern can be accurately detected, it is possible to realize an excellent fingerprint sensor that can be downsized and can detect the fingerprint pattern with high resolution.
【図１】本発明の指紋センサの一実施例におけるセンサ
素子部分の平面図FIG. 1 is a plan view of a sensor element portion in an embodiment of a fingerprint sensor of the present invention.
【図２】図１の実施例におけるＡ−Ｂ線に沿う断面図FIG. 2 is a sectional view taken along the line AB in the embodiment of FIG.
【図３】同実施例の全体構成を示す平面図FIG. 3 is a plan view showing the overall configuration of the same embodiment.
【図４】同実施例の指紋センサの回路図FIG. 4 is a circuit diagram of the fingerprint sensor of the same embodiment.
１ センサ素子 ２ スイッチング用ＦＥＴ ３ インピーダンス変換用ＦＥＴ ４ 下面電極 ５ 圧電薄膜 ６ 上面電極 ７ 酸化膜 ８ 単結晶シリコン基板 １０ インピーダンス変換用ＦＥＴのゲート １１ インピーダンス変換用ＦＥＴのソース １２ インピーダンス変換用ＦＥＴのドレイン １３、１６、１８、２０ 電極 １４ スイッチング用ＦＥＴのドレイン １５ ドレイン抵抗 １７ スイッチング用ＦＥＴのゲート １９ スイッチング用ＦＥＴのソース １１１、１１２、１１３ センサ素子 １２１、１２２、１２３ センサ素子 １３１、１３２、１３３ センサ素子 ２１１、２１２、２１３ スイッチング用ＦＥＴ ２２１、２２２、２２３ スイッチング用ＦＥＴ ２３１、２３２、２３３ スイッチング用ＦＥＴ ３１１、３１２、３１３ インピーダンス用ＦＥＴ ３２１、３２２、３２３ インピーダンス用ＦＥＴ ３３１、３３２、３３３ インピーダンス用ＦＥＴ ４１１、４１２、４１３ ドレイン抵抗 ４２１、４２２、４２３ ドレイン抵抗 ４３１、４３２、４３３ ドレイン抵抗 Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 制御端子 Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 出力端子 Ｖ 電源端子 Ｇ アース1 Sensor element 2 FET for switching 3 FET for impedance conversion 4 Lower surface electrode 5 Piezoelectric thin film 6 Upper surface electrode 7 Oxide film 8 Single crystal silicon substrate 10 Gate of impedance conversion FET 11 Source of impedance conversion FET 12 Drain of impedance conversion FET 13, 16, 18, 20 Electrodes 14 Drain of switching FET 15 Drain resistance 17 Gate of switching FET 19 Source of switching FET 111, 112, 113 Sensor element 121, 122, 123 Sensor element 131, 132, 133 Sensor element 211, 212, 213 Switching FETs 221, 222, 223 Switching FETs 231, 232, 233 Switching FETs 311, 312, 313 Impedance ET 321, 322, 323 impedance for FET 331, 332, 333 impedance for FET 411, 412, 413 drain resistance 421, 422, 423 drain resistance 431, 432, 433 drain resistance C 1, C 2, C 3 control terminal R 1 , R 2 , R 3 output terminal V power supply terminal G ground
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Kawasaki 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (3)
配置して、各圧電薄膜素子に加えられた圧力を電気出力
信号に変換することにより、指の指紋情報を検出する指
紋センサにおいて、下面電極上に圧電薄膜を形成したの
ち、前記圧電薄膜上に少なくとも圧電薄膜の厚みの１／
２の寸法だけ後退させた上面電極を形成し、前記下面電
極と前記上面電極を介して分極処理することにより、セ
ンサ素子を構成することを特徴とする指紋センサ。1. A fingerprint sensor for detecting fingerprint information of a finger by arranging a plurality of piezoelectric thin film elements in a matrix and converting the pressure applied to each piezoelectric thin film element into an electric output signal. After forming the piezoelectric thin film on the electrode, at least 1 / thickness of the piezoelectric thin film is formed on the piezoelectric thin film.
A fingerprint sensor, wherein a sensor element is formed by forming an upper surface electrode that is recessed by a dimension of 2 and performing polarization processing through the lower surface electrode and the upper surface electrode.
ンピーダンス変換する増幅素子またはインピーダンス変
換素子と、前記増幅素子またはインピーダンス変換素子
の出力を順次走査するスイッチング素子とを備えている
ことを特徴とする請求項１記載の指紋センサ。2. An amplification element or impedance conversion element for amplifying or impedance-converting an output signal of each piezoelectric thin film element, and a switching element for sequentially scanning the output of the amplification element or impedance conversion element. The fingerprint sensor according to claim 1.
ることを特徴とする請求項１記載の指紋センサ。3. The fingerprint sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric thin film is a lead zircon titanate thin film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21954091A JP2943437B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Fingerprint sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21954091A JP2943437B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Fingerprint sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0561966A true JPH0561966A (en) | 1993-03-12 |
| JP2943437B2 JP2943437B2 (en) | 1999-08-30 |
Family
ID=16737096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21954091A Expired - Fee Related JP2943437B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | Fingerprint sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943437B2 (en) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0649116A1 (en) * | 1993-10-19 | 1995-04-19 | Enix Corporation | Piezoelectric surface pressure input panel |
| WO1999034080A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Enix Corporation | Lock and switch using pressure-type fingerprint sensor |
| EA001521B1 (en) * | 1997-12-26 | 2001-04-23 | Эникс Корпорейшн | Lock and switch using pressure-type fingerprint sensor |
| JP2001216084A (en) * | 1999-12-17 | 2001-08-10 | Nokia Mobile Phones Ltd | Data input device |
| JP2003506693A (en) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Piezo film fingerprint scanner |
| KR100393191B1 (en) * | 2001-05-12 | 2003-07-31 | 삼성전자주식회사 | Fingerprint sensor using piezoelectric membrane |
| US6980672B2 (en) | 1997-12-26 | 2005-12-27 | Enix Corporation | Lock and switch using pressure-type fingerprint sensor |
| KR100581051B1 (en) * | 2004-09-02 | 2006-05-17 | 한국표준과학연구원 | Input output wire for tactile sensor using three-component force sensors |
| KR100914026B1 (en) * | 2007-06-12 | 2009-08-28 | 한국세라믹기술원 | The Method for Manufacturing Fingerprint Sensor Using Piezoelectric Thin Film |
| JPWO2008108042A1 (en) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | シャープ株式会社 | Display panel substrate, display panel, display device, and display panel substrate manufacturing method |
| JP2016004940A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor device and manufacturing method of the same |
| US10254894B2 (en) | 2015-12-23 | 2019-04-09 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10282046B2 (en) | 2015-12-23 | 2019-05-07 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10310659B2 (en) | 2014-12-23 | 2019-06-04 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10318038B2 (en) | 2014-12-23 | 2019-06-11 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10496210B2 (en) | 2012-04-07 | 2019-12-03 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure sensing display device |
| US10817116B2 (en) | 2017-08-08 | 2020-10-27 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel |
| US11093088B2 (en) | 2017-08-08 | 2021-08-17 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP21954091A patent/JP2943437B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0649116A1 (en) * | 1993-10-19 | 1995-04-19 | Enix Corporation | Piezoelectric surface pressure input panel |
| US5515738A (en) * | 1993-10-19 | 1996-05-14 | Enix Corporation | Piezoelectric surface pressure input panel |
| WO1999034080A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-08 | Enix Corporation | Lock and switch using pressure-type fingerprint sensor |
| EA001521B1 (en) * | 1997-12-26 | 2001-04-23 | Эникс Корпорейшн | Lock and switch using pressure-type fingerprint sensor |
| US6980672B2 (en) | 1997-12-26 | 2005-12-27 | Enix Corporation | Lock and switch using pressure-type fingerprint sensor |
| JP2003506693A (en) * | 1999-08-09 | 2003-02-18 | クロス マッチ テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Piezo film fingerprint scanner |
| JP2001216084A (en) * | 1999-12-17 | 2001-08-10 | Nokia Mobile Phones Ltd | Data input device |
| US7787666B2 (en) | 1999-12-17 | 2010-08-31 | Nokia Mobile Phones Ltd. | Sensing data input |
| KR100393191B1 (en) * | 2001-05-12 | 2003-07-31 | 삼성전자주식회사 | Fingerprint sensor using piezoelectric membrane |
| KR100581051B1 (en) * | 2004-09-02 | 2006-05-17 | 한국표준과학연구원 | Input output wire for tactile sensor using three-component force sensors |
| JPWO2008108042A1 (en) * | 2007-03-01 | 2010-06-10 | シャープ株式会社 | Display panel substrate, display panel, display device, and display panel substrate manufacturing method |
| KR100914026B1 (en) * | 2007-06-12 | 2009-08-28 | 한국세라믹기술원 | The Method for Manufacturing Fingerprint Sensor Using Piezoelectric Thin Film |
| US10496210B2 (en) | 2012-04-07 | 2019-12-03 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure sensing display device |
| JP2016004940A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 大日本印刷株式会社 | Pressure sensor device and manufacturing method of the same |
| US10310659B2 (en) | 2014-12-23 | 2019-06-04 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10318038B2 (en) | 2014-12-23 | 2019-06-11 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10254894B2 (en) | 2015-12-23 | 2019-04-09 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10282046B2 (en) | 2015-12-23 | 2019-05-07 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Pressure-sensitive touch panel |
| US10817116B2 (en) | 2017-08-08 | 2020-10-27 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel |
| US11093088B2 (en) | 2017-08-08 | 2021-08-17 | Cambridge Touch Technologies Ltd. | Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2943437B2 (en) | 1999-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3003311B2 (en) | Fingerprint sensor | |
| JP2943437B2 (en) | Fingerprint sensor | |
| EP0836417B1 (en) | Fingerprint sensing devices and systems incorporating such | |
| US5400662A (en) | Matrix type surface pressure distribution detecting element | |
| US4429413A (en) | Fingerprint sensor | |
| US5778089A (en) | Driver circuit for a contact imaging array | |
| US6483931B2 (en) | Electrostatic discharge protection of a capacitve type fingerprint sensing array | |
| JP3053007B2 (en) | Fingerprint sensor | |
| US6333989B1 (en) | Contact imaging device | |
| TW424207B (en) | Fingerprint sensing devices and systems incorporating such | |
| US5907627A (en) | Contact imaging device | |
| EP0457398B1 (en) | Fingerprint sensing | |
| US6636053B1 (en) | Capacitive pixel for fingerprint sensor | |
| US10378961B2 (en) | Thermal pattern sensor | |
| JPH11204002A (en) | Solid state capacitance switch | |
| JPH11248665A (en) | Non-intrusive detection method for physical matter on detection surface by capacity type sensor | |
| Hashido et al. | A capacitive fingerprint sensor chip using low-temperature poly-Si TFTs on a glass substrate and a novel and unique sensing method | |
| US4547792A (en) | Selective access array integrated circuit | |
| EP0566337B1 (en) | Matrix type surface pressure distribution detecting element | |
| US4827146A (en) | Photoelectric conversion element image sensor with combined field effect transistor having compact size | |
| US11101423B2 (en) | Method of manufacturing a device comprising a material acquiring an electrical property after have been subjected to an electric polarisation | |
| EP0042604B1 (en) | Selective access array integrated circuit | |
| EP4191870A1 (en) | Sensor weak signal reading circuit | |
| JP2004069481A (en) | Fingerprint sensor | |
| JPH06265406A (en) | Pyroelectric infrared sensor array |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080625 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |