JPH0797057B2 - 面圧力分布検出素子 - Google Patents

面圧力分布検出素子

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JPH0797057B2 JP2179735A JP17973590A JPH0797057B2 JP H0797057 B2 JPH0797057 B2 JP H0797057B2 JP 2179735 A JP2179735 A JP 2179735A JP 17973590 A JP17973590 A JP 17973590A JP H0797057 B2 JPH0797057 B2 JP H0797057B2
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact

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が知られており（たとえば
特開昭62−71828号および特開昭62−226030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が比較
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
に応じて抵抗値が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、圧力が加えられた部
分の電極対の間隔が変化してその電極対により形成され
る静電容量が変化するのを検出することにより圧力分布
を測定する装置も知られている。
しかし、本発明者が上記装置を試作し、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がら、微細な圧力の
変化が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できる接触
抵抗の問題が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が付いた。
（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微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で形成した複数の第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で複数の第２の走査電極を形成して
なり、外から受ける面圧力により前記第１の走査電極お
よび第２の走査電極と前記抵抗膜との間の接触抵抗が変
化することにより面圧力の大きさを検出するように面圧
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１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10μｍの厚
さで形成し、エッチングによりＸ軸方向の走査電極１を
形成する。走査電極１の幅はたとえば60μｍ、電極間距
離はたとえば40μｍである。
次に走査電極１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２μｍに形成し、ホトエッ
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。この抵抗膜５の膜厚方向の抵抗値は数100Ω〜数Ｋ
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
または二酸化タングステンを厚さ約７μｍに形成し、ホ
トエッチングにより走査電極１上で抵抗膜５の間および
隣り合う走査電極１の間で抵抗膜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、エッチングにより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がセラミックス基板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の幅
および電極間の間隔はＸ軸方向の走査電極１と同じであ
る。こうしてマトリクス状の面圧力分布検出素子の基本
構成が完成する。
第２図は上述した工程で製作された検出素子を出力取り
出し用配線とともに示したもので、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１およびＹ軸方向の走査電極３に所定のタ
ミングで走査信号が順次加えられる。
上記検出素子の駆動方法および駆動回路ならびに圧力検
出回路は本発明の要旨ではないのでここでは詳細に説明
しないが、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ょう
とする場合は、検出素子をたとえば2cm×2cmの面積のも
のとして構成し、素子（もちろん上面は保護用の薄膜フ
ィルムで覆う）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
力が異なり、山の部分では走査電極１と３の交差部の抵
抗膜５が押されるためその接触抵抗が小さくなり、谷の
部分では抵抗膜５に圧力が加わらないためその接触抵抗
は大きい。
走査電極１と３には所定のタイミングで走査信号が順次
加えられているので、両走査電極に同時に走査信号が加
わった交差部の接触抵抗が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ができる。
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じ構成部分
には同じ参照数字を付してある。
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１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10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が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
間隔で抵抗棒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じて調整すればよ
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
が完成する。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じである。
第１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
パターンだけでなく、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、本発明においては、絶縁基板上に
微細な間隔で形成した複数の第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
で複数の第２の走査電極を形成して面圧力分布検出素子
を構成したので、微細な面圧力分布が抵抗膜の接触抵抗
の変化として検出でき、素子の構成がきわめて簡潔にな
り、しかも圧力変化が正確に検出できる。
【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、1
0……異方抵抗セラミックス板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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なり、外から受ける面圧力
    により前記第１の走査電極および第２の走査電極と前記
    抵抗膜との間の接触抵抗が変化することにより面圧力の
    大きさを検出することを特徴とする面圧力分布検出素
    子。
  2. 【請求項２】前記抵抗膜が、前記第１の走査電極と前記
    第２の走査電極との公差部にのみ、隣接する交差部に設
    けられた抵抗膜から電気的に分離して形成された請求項
    １に記載の面圧力分布検出素子。
  3. 【請求項３】前記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または２に記載
    の面圧力分布検出素子。
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