(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのセンサを有する指紋センサを備えたセンサ基板と、
該指紋センサからの信号を測定するための少なくとも１つの集積された信号処理回路を備えた印刷配線基板と、
該指紋センサと該信号処理回路との間の相互接続用配線部を備えた基板と、
を備えるセンサ体であって、
該相互接続用配線部の基板は可撓性フィルムから作られており、
前記センサ基板は、前記可撓性フィルムから作られる可撓性基板であり、指用の好適な表面が得られるように湾曲した形状を有し、
前記センサ基板は、赤外線光源、及び赤外線光検知器を有する測定手段を更に備え、
前記赤外線光源と前記赤外線光検知器とが、前記湾曲した形状の対向する両側に配置され、
前記センサ基板が前記指紋センサを含む測定回路を備え、前記相互接続用配線部と該測定回路とが電気的に分離され、該相互接続用配線部と該測定回路とが、両者との間でエネルギと測定情報とを誘導的に転送する手段を有する、センサ体。
【請求項２】
前記印刷配線基板が外部接続用の配線部を有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項３】
前記相互接続用配線部がポリマ層上に金属化されていることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサが、電極とその近傍のガードリングを有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項５】
前記ガードリングの配線部が前記センサの電極の配線部に対して垂直であることを特徴とする、請求項４に記載のセンサ体。
【請求項６】
前記センサがいくつかのセンサ電極と、各センサ電極用のガードリングとを有し、該ガードリングが各センサ電極の電位に応じて個々に制御されることを特徴とする、請求項４または５に記載のセンサ体。
【請求項７】
前記センサが、連続的に測定されるいくつかのセンサ電極と、いくつかのガードリングとを有し、該ガードリングが前記センサの測定期間の間、前記センサの電位となるように時間多重にて制御されることを特徴とする、請求項３または４に記載のセンサ体。
【請求項８】
前記センサがいくつかのセンサ電極とガードリングとを有し、すべてのガードリングが該センサ電極の平均電位になるように制御されることを特徴とする、請求項３または４に記載のセンサ体。
【請求項９】
前記指紋センサが、少なくとも１つのドライバ電極と検知用電極の列とを有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１０】
前記検知用電極の列に関して垂直方向に指が移動している間、指から得られる容量性測定結果の２次元行列を出力するために、連続する信号を測定するように前記測定のための信号処理回路を構成することを特徴とする、請求項９に記載のセンサ体。
【請求項１１】
周囲の温度を測定するための温度センサをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１２】
周囲の湿度を検知するための湿度センサをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１３】
圧力センサをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１４】
肌接触測定用センサをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１５】
生体測定用センサを有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１６】
前記測定回路が受動回路であることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１７】
前記測定回路が、センサ情報を測定する手段と、該測定情報を前記相互接続用配線部へ誘導的に転送する手段とをさらに備えた能動回路を有することを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１８】
前記指紋センサが肌接触測定用センサであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ体。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のセンサ体を備えることを特徴とする移動端末装置。
【請求項２０】
前記センサ体の少なくとも一部が、前記移動端末装置のカバーの中に、成型などでカプセル化されることを特徴とする、請求項１９に記載の移動端末装置。
【請求項２１】
前記センサ体が可撓性フィルムの基板を有し、該可撓性フィルムの基板が前記移動端末装置のカバーの中にカプセル化されることを特徴とする、請求項１９に記載の移動端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器内の環境条件を検知するセンサ体及び／又はユーザの生体測定変数を検知するセンサ体に関する。上記の条件は、ユーザの検証と、機器の所在位置と、環境を示す種々の特性とを含むものであってもよい。本発明は移動端末装置で利用することが望ましい。
【背景技術】
【０００２】
移動端末装置内にセンサを設けて、移動端末装置にその環境条件を検知させたいという要望が存在する。端末装置のユーザ認証に利用したり、ユーザから出る他の生体測定変数の測定に利用したりすることが可能な指紋センサやその他の生体測定センサを求める要望も存在する。この情報は、例えばユーザインタフェースプロファイルと、移動端末装置のユーザインタフェースの様々な設定とを制御するための環境情報及び／又はユーザ情報を用いる状況認知用アプリケーション（context awareness applications）に利用することができる。本発明は一般的な検知構成体に関するものであるが、まず一例として指紋センサを用いる従来技術について以下説明する。
【０００３】
例えば、肌のインピーダンスをベースとするセンサ、熱センサ、光センサなど、数種類の指紋センサが存在する。移動端末装置のような小型機器のユーザの認証を行うための最も実際的な解決方法として容量性インピーダンス測定をベースとする方法がある。肌のインピーダンスの変化を測定する容量性指紋センサという基本的着想が図１（Ａ）及び（Ｂ）に記載されている。指１０１がセンサアレイの上で徐々に引かれるとき、センサアレイ１２０による肌のインピーダンス値の測定が行われる。電極表面と、肌の表面内部の導電性含塩層との間の静電容量は、導電層までの距離の関数として変動する。変動するエアーギャップと肌の表面の死んだハニーセルとによって、容量性センサの電極を形成する導電層１２１、１２２に対する静電容量１２５が形成される。
【０００４】
図２は、肌のインピーダンスの概略的な等価回路とインピーダンスの測定原理とを含む別の例を示す図である。肌には、固定された抵抗の組織成分２０２と、固定された抵抗の表面成分２０３とがある。測定静電容量には、固定成分２７２と、指の表面の形状に応じて変動する変動成分２７１も含まれる。交流電圧２８１を駆動電極２２２に印加することにより、また、センサ電極２２１からの信号を測定することにより、容量性指紋センサは変動する容量成分の測定を行う。信号は低雑音増幅器２８２で増幅され、駆動電極とセンサ電極間の位相差が測定される（２８３）。バッファ２８５を用いて信号入力と同じ電位に保たれるガード電極により干渉を抑制することが可能となる。
【０００５】
指紋センサ及びほとんどの他のセンサは信号処理回路も必要とし、この信号処理回路はシリコンベースの集積回路であることが望ましい。指紋センサを設けるための一つの解決方法として、容量性測定電極と信号処理用電子装置の双方として機能する集積回路の利用がある。その場合、この集積回路は機器の表面に装着されることになる。しかし、指紋の容量性画像の取得に必要な面積はほぼ１平方センチメートルのスケールである。この面積は測定電極としてシリコン集積回路を使うには非常に広い面積である。さらに、この測定は、測定原理に応じて１列又は行列で構成される数百の容量性画素から構成される。多くの配線部が必要となり、測定電極は集積回路から電気的に分離されることを必要とする。したがって容量性電極を信号処理用シリコン集積回路と接続するためのコスト効率のよい方法が必要とされている。
【０００６】
従来技術による一つの典型的な解決方法が米国特許第５，８８７，３４３号と第６，０６７，３６８号に記載されている。測定電極を形成するために別個の絶縁用平面基板を使用することにより上記問題は解決される。上記基板には相互接続用配線部と、この基板を貫通するバイアとが含まれる。この基板は、信号処理能力とデータ処理能力とを含むシリコン集積回路と接続される。しかし、多数の相互接続用配線部を狭いスペース内で接続しなければならないため上記解決方法では製造が複雑なものとなる。またこのような配線部はあまり強固ではなく、移動中の使用時に構造が壊れやすい傾向がある。
【０００７】
従来技術による別の解決方法として、シリコンウェーハ上に測定電極を直接形成する方法がある。この方法は単純な相互接続用配線部の構成につながる方法であるが、電極用として広い面積が必要なためこの解決法には広いシリコン表面が必要となる。
【０００８】
従来技術の解決方法に伴う一つの欠点としてセンサの人間工学に関わる欠点がある。センサと指との間に十分な接触面積をつくるために、平らなセンサに対してかなり強く１本の指を押圧する必要がある。したがって、センサ表面に沿って適切に指を押圧し、スライドを行わないと、しばしば測定の失敗を生じることがある。
【０００９】
指紋センサに関わる別の問題点として、人工の指を簡単に製造してユーザＩＤ（アイデンティティ）を偽造できるという欠点がある。従来技術による指紋センサでは、プラスチック製の人工の模作品と生きている組織から成る指とを高い信頼性で識別することはできない。
【００１０】
従来技術による解決方法の別の問題点として様々なセンサの位置付けに関する問題がある。環境条件を検知するために、センサは機器外部の環境と相互作用を行う必要がある。したがって機器のカバー上にセンサを配置することが望ましい。この種のセンサは一般に機器のメインの印刷配線基板（ＰＷＢ）に固定され、これらのセンサはカバーの穴を貫通して機器ハウジングの表面まで延在するようにつくられている。しかし、移動端末装置などの現代機器の表面は３次元の湾曲部を持つ設計が行われる傾向がある。したがって、ＰＷＢとカバー表面間の距離が変動し、そのためセンサ構造の設計が困難なものとなっている。センサは、機器カバーの表面に所定位置を持つことが望ましい。また、所定のセンサ位置を達成するためのメインＰＷＢのレイアウト設計が困難な場合もある。この問題に対する一つの解決方法として機器のカバーにセンサを固定する方法があるが、その場合、カバーへのセンサの取付け及びセンサとメインの印刷配線基板との間の配線部の実装が量産時に困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５，８８７，３４３号
【特許文献２】米国特許第６，０６７，３６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は前述の欠点に関連する改善策をセンサ体に与えることである。本発明のセンサ体によって、良好なセキュリティ特性と人間工学的適性、並びに連続的製造に対する良好な適合性を与えることが容易になる。したがって、特に、移動用アプリケーションにおけるセンサのコスト効率と信頼性とに対する実質的な改善が本発明により得られることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、少なくとも一つのセンサと、少なくとも一つのセンサから出される信号を測定するための少なくとも一つの信号処理用集積回路と、前記少なくとも一つのセンサと前記集積回路間の相互接続用配線部とを備えたセンサ体において、前記基板は前記相互接続用配線部の少なくとも一部を形成する基板を有し、前記基板はさらに前記少なくとも一つのセンサの機能部品として動作するように構成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明はまた、本発明に基づくセンサ体を備えた移動端末装置にも関する。
【００１５】
本発明の一つの好ましい実施形態は少なくともセンサと、電極と、集積回路とを可撓性基板上に備えるものである。このような構成体は例えば移動局のカバーの中に成型されるものであってもよい。
【００１６】
本発明のさらなる好ましい実施形態は従属クレームに記載されている。
【００１７】
本発明の一つの着想は、センサの少なくとも一部を形成する基板であって、さらに、他のセンサ用基板としても機能することが望ましい基板をセンサ体に設けることである。デバイスカバーの形状をなぞる形状に形成できるように上記基板は可撓性を有するものであることが望ましい。また本発明は、センサの性能の最適化に利用可能な、電極構造用の２次元又は３次元の形状を作成する方法についても記述するものである。指の形状をなぞるように２次元又は３次元の表面構造が設計されていると、センサ表面に沿って指をスライドさせるとき非常に小さな圧力で済むことになる。このようにしてセンサの利用が人間工学に適ったものとなり、非常に信頼性の高い測定が行われる。
【００１８】
また本発明はマルチセンサマイクロシステムの実現も容易にするものである。チップ・オン・フレックス（ＣＯＦ）技術を利用して３次元モジュールにセンサ素子及びＡＳＩＣなどの測定用電子装置を一体化することが可能となる。ＣＯＦ技術は、例えば、センサとＡＳＩＣチップの配線と取付け用の基板としての可撓性カプトン（Kapton）フィルムの利用をベースとする技術である。頂部に成型ポリマカバーを用いることによりＩＣとセンサを保護することができる。可撓性回路基板（カプトンフィルムなど）によって２Ｄや３Ｄ構造の形成が可能となり、その結果、デバイスカバーの近傍にセンサと電子装置の一部の配置が可能となる。
【００１９】
指紋センサに湾曲面の形成が可能となることにより、光吸収による血液循環の光学的検知を一体に行うことが可能となる。このようにして、指が生きている人間に属するものであることを検証することが可能となる。
【００２０】
別のタイプのセンサをセンサユニットに一体化することも可能である。例えば、本発明の一実施形態では、発光ダイオードと光検知式検出器とが指形の溝の対向する両側に配置され、指を貫通する光の吸収測定が図られる。使用される光の波長は、生身の指内の血液に起因して最大の吸収信号が生じるような波長である。このようにして、ユーザの指から酸化ヘモグロビンの検知を行うことが可能となる。したがって、この方法により心拍レートのモニタを行うことが可能となる。これによって、識別子（ＩＤ）の偽造を意図するいかなる人工製の指の利用も非常に困難なものとなる。さらに、温度センサＴＳと光センサＬＳなどの他のセンサを指形の溝の中に一体に設け、指紋センサパッケージの中へ埋め込むようにすることが可能である。一般に、基板として可撓性フィルムを使用することにより、所望の位置にセンサを配置する柔軟性が得られる。例えば、可撓性フィルムはデバイスカバーの形状をなぞるものにすることができる。
【００２１】
本発明の別の着想として、例えば移動電話などのカバー内に一体化することが可能な誘導的同調型容量性センサがある。コンデンサ電極と接触する抵抗材料から結果として生じる抵抗損失に対して高感度であるように同調コンデンサ型センサが示される。インピーダンス測定に基づいて、同調センサのＱ値の低下により材料の接触が示される。したがってセンサ電極とのガルバニック接触は不要となる。同じ共振周波数又は異なる共振周波数でいくつかの同調センサとの誘導性結合が可能となる。又は、その結合によってセンサ側からの変調を行うことが可能となる。異なる共振周波数の利用により異なるセンサ素子間での識別が可能となる。測定用電子装置を含むマルチチップモジュールと誘導的同調型容量性センサとを誘導的に結合できる一方で、組立て段階での追加的な配線が不要となる。このようにして完全封止型の防水デバイスを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の製造工程は量産に適し、本発明を既存のセンサ測定コンセプトと電子装置に適用して、デバイスの製造をさらにコスト効率のよいものにすることが可能となる。
【００２３】
次に、添付図面に基づいて例示の実施形態を参照しながら本発明についてさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は容量性指紋センサの使用を示し、（Ｂ）は従来技術の容量性指紋センサの動作原理を示す図である。
【図２】能動的保護を用いた肌のインピーダンスの測定を説明するブロック図である。
【図３】本発明に基づく例示的構成体の横断面図であり、ユニットの電極用及び電気接続部用表面として機能するように可撓性基板が利用されることを示す。
【図４】本発明に基づく例示的構成体の横断面図であり、電極用及びユニットの電気接続部用の表面として機能するように可撓性基板が曲げられることを示す。
【図５】本発明に基づく例示的構成体の横断面図であり、可撓性基板上に取り付けられた追加のセンサが設けられることを示す。
【図６】本発明に基づく例示的構成体の平面図であり、可撓性基板上に取り付けられた、指紋センサと、光センサと、その他のセンサとが設けられることを示す。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明に基づく例示的構成体の斜視図及び横断面図であり、可撓性基板上に取り付けられた指紋センサと、光センサと、その他のセンサとが設けられることを示す。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、本発明に基づく構成体用の例示的な接触電極の平面図、横断面図及び該接触電極を備えた接触測定用等価回路図である。
【図９】本発明に基づく例示的構成体の横断面図であり、可撓性基板を用いて取り付けられた光センサ及びその他のセンサと共に誘導性肌接触測定用センサが設けられることを示す。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、誘導性接触測定のための第１及び第２の実施形態の回路図である。
【図１１】いくつかのセンサを測定するためのセンサを備えた例示的なマルチチャネルの誘導性測定の回路図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明に基づく受動的及び能動的誘導性接触測定用の例示的な回路図である。
【図１３】本発明に基づく例示的構成体における保護を示す図である。
【図１４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明に基づいて電極を構成するための第１実施形態の横断面図及び平面図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明に基づいて電極を構成するための第２実施形態の横断面図及び平面図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明に基づいて電極を構成するための第３実施形態の横断面図及び平面図である。
【図１７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、本発明に基づいて電極を構成するための第４実施形態の平面図及び横断面図である。
【図１８】可撓性基板を備えた回路用の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１（Ａ）、１（Ｂ）及び図２については上記従来技術についての記載部分で説明した。
【００２６】
図３は、電極−指インタフェースの２次元又は３次元の形状を可能にする本発明の実施形態を示す図である。可撓性印刷配線基板の一方の端部は電極３２２用として使用され、基板３６３の他方の端部は外部接続用として使用される。図３はまた可撓性基板の金属化表面とＡＳＩＣ３８０間の接続も示している。バイア３２３、３２４と、可撓性フィルムの両面の金属化とを利用して電極３２２とガード（ｇｕａｒｄ）３３０とに対する配線が施される。可撓性基板と、センサと、ＡＳＩＣとを備えた構成体を直接成型して移動電話などのカバー３６８にすることが可能である。
【００２７】
図４は本発明によるセンサ体の一実施形態を示し、可撓性印刷配線基板（ＰＷＢ）又はフィルム基板４６３をユニットの下方へ曲げ、はんだボール４７８を可撓性基板に付けることにより他の電子装置との接続が行われる。この実施形態では、可撓性基板の他端がユニットの上方へ曲げられ、可撓性基板の端部が電極として使用される。ＡＳＩＣ４８０との接続部４２３、４２４は図３の実施形態の場合と同様に形成することができる。可撓性基板の電極端部で、一方の金属化表面４３０は検知用電極として機能し、可撓性基板の第２の金属化表面４３４はガード電極として機能する。この構成体をプラスチック４６８の中へ成型して、単体部品を形成することが可能となる。
【００２８】
図５は、指紋センサ電極５２０に加えて、可撓性基板５６３上に別のセンサのセット５９１を設けた本発明による構成体による一実施形態を示す。これらのセンサには、光センサ、温度センサ、湿度センサ、圧力センサ、加速度センサ、位置決めセンサ、生体測定センサなどが含まれる。デバイスの外側部分とセンサとの間に検知用インタフェースを設けるために可撓性基板に開口部５９２が設けられる。可撓性基板５６３の他方の端部には、ＡＳＩＣ回路５８０と、外部回路との電気接続部５７８とが設けられる。
【００２９】
図６及び図７は、本発明に基づく例示的構成体を示し、可撓性基板上にとり付けられた指紋センサ、光センサ及び他のセンサが設けられる。図６は上記構成体の平面図を示し、図７（Ａ）はその斜視図を示し、図７（Ｂ）はその断面図を示す。ＡＳＩＣ６８０は印刷配線基板６９９上に装着される。この印刷配線基板６９９はデバイスの他の電子装置用として使用する基板であってもよい。ＡＳＩＣは可撓性基板６６３と接続される。この可撓性基板６６３はＡＳＩＣをセンサ及び電極と接続する。センサ基板６６８も可撓性基板で形成してもよい。このセンサ基板は、指６０１用の好適な表面が得られるように湾曲した形状を持つ基板である。この例示的構成体では、指紋センサ用として８個の電極６２２が可撓性基板上に設けられている。赤外線ＬＥＤ６９５とフォトダイオード６９６とを用いて光パルスオキシメータセンサが形成される。ＬＥＤが出力する赤外線パルス光は、ビーム光が指６０１を貫通した後フォトダイオードにより測定される。このようにして、指が血液を含むことを、血液の濃度が心臓のパルス出力に応じて変動することにより検証することが可能となる。また上記構成体は、周囲の温度や指の温度の測定に使用可能な温度センサ６９７も備えている。この構成体は、周囲の光を測定する光センサ６９８を備えるようにしてもよい。この情報は例えばデバイスのディスプレイの強度の制御に使用することが可能である。上記構成体は、さらに周囲の湿度を測定する湿度センサを備えてもよい。
【００３０】
指紋センサを設ける代わりに、又は、指紋センサを設けることに加えて、１乃至いくつかの肌接触測定用センサを設けると好適な場合がある。肌接触測定用センサは、例えばデバイスが手に把持されているか、又は、移動局がユーザの耳に触れている（すなわち移動局は通話用として用いられている）かのチェックに利用することができる。
【００３１】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は肌との接触電極の一例を示す図である。図８（Ａ）は電極の平面図を示し、図８（Ｂ）は電極と電極の配線部の横断面図を示す図である。外側リングを形成する中心電極７１０と電極７１２との間のインピーダンスの測定により肌との接触が確定される。電極７１１はガードリングとして機能する。またガード電極は能動電極７１０と７１２の下にガードディスク７１３も形成する。これらの電極はプラスチック７１４の中に成型することが可能であり、かくして例えば別個の部品を形成したり、デバイスカバーの中へ一体化したりすることができる。またカバーの表面上に薄いパッシベーション層７１５が形成される。
【００３２】
図８（Ｃ）は、図８（Ａ）及び（Ｂ）に基づく例示の接触電極を備えた肌との接触測定用等価回路を示す図である。実際の肌のインピーダンスＲ_ｓｋ_１は、交流Ｉ_ａｃ_ｉｎを中心電極と外部電極とへ印加することにより測定される。接触静電容量Ｃ_ｃｏｎｔａｃｔ_１とＣ_ｃｏｎｔａｃｔ_２は肌のインピーダンスと直列に現れる。ポイントｎ３で測定された電圧はまた、電極配線Ｒ_ｓの抵抗により、並びに、基板効果の誘導性成分Ｌ_ｐと、抵抗成分Ｒ_ｐと、容量性成分Ｃ_ｐとにより影響を受ける。
【００３３】
図９は本発明に基づく例示的構成体の横断面図を示し、可撓性基板を用いて取り付けられた光センサ及び他のセンサと一体に誘導性肌接触測定用センサが設けられる。導電性ポリマなどからつくることができる導電電極８１０と８１２とへ交流を印加することにより肌との接触測定が行われる。電極は、別のコイル８１５から誘導性エネルギを受け取る平らなコイル８１６の端部と接続される。コイル８１５は、デバイスカバー８１４から短い距離のところにある可撓性基板８６３上に配置される。他のセンサは、可撓性基板上のセンサボックス８９１内へインストールされる。センサとデバイスの周囲の環境との間に検知用インタフェースを設けるために基板とデバイスカバーとを貫通する開口部８９２が設けられる。可撓性基板とデバイスカバーの間にはガスケット８９３が設けられ、上記開口部をデバイスの内部空間からシールする。この可撓性基板はさらに、測定データの処理を行うための測定用電子装置と測定用回路とが設けられたＡＳＩＣ回路８８０と接続される。上記可撓性基板によりセンサとＡＳＩＣ間に配線部が設けられる。ＡＳＩＣと基板とはさらにデバイスの印刷配線基板８９９と接続（８７８）される。
【００３４】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、肌との接触を誘導的に測定する二つの基本原理を示す図である。図１０（Ａ）では、回路は固定された静電容量を持ち、したがって固定された共振周波数を持つ。肌との接触は、共振回路に対するオン／オフのスイッチング効果を持つ。図１０（Ｂ）では、回路が可変コンデンサと低いＱ値とを持つため、肌との接触効果に対応して共振周波数の変動が可能となる。この回路により、肌との接触効果に関するさらに正確な情報が得られるが、その一方で、複雑さとエネルギ消費量はより大きくなる。図１０（Ａ）及び（Ｂ）はセンサ側が受動ＬＣ共振器である回路を示している。しかし、図１２（Ｂ）に示すような能動測定回路の利用も可能である。
【００３５】
図１１は、誘導性センサ結合を備えた構成体を示す図であり、異なる測定周波数を用いていくつかのセンサの測定を行う回路を備える。この構成体には、各々が共振回路を形成する三つのセンサ回路、Ｃｂｌ-Ｌｂ１-Ｓ１、Ｃｂ２-Ｌｂ２-Ｓ２、Ｃｂ３-Ｌｂ３-Ｓ３が含まれる。一次共振回路Ｌａ-Ｃａは、静電容量Ｃａを制御することにより異なる周波数に対応する調整を行うことができる。周波数掃引ロジックＦ１は、共振周波数と、増幅器Ｇ１と制御ブロックＣＮ１とを備えた自己発振システムの周波数との双方を制御する。周波数は、各センサの共振周波数をカバーする周波数帯域内で掃引される。相関器を用いて、どのセンサがその個々の共振周波数で共振しているかを確定したり、各センサ回路について正確な共振周波数を確定したりすることが可能となる。
【００３６】
図１２（Ａ）は受動的誘導構成体を備えた肌との接触測定用等価回路を示す。一次コイルＬ_１５、Ｃ_１５へ交流を印加し、インピーダンスＺの測定を行うことにより実際の肌のインピーダンスＲ_ｓｋが測定される。コイル間でのエネルギ移動（エネルギ伝達）に起因して、測定電流が二次コイルＬ_１６、Ｃ_１６へ誘起される。二次インピーダンスは、実際の肌抵抗値Ｒ_ｓｋと、肌／電極接触時に現れる接触静電容量Ｃ_ｃｏｎｔａｃｔ_１とＣ_ｃｏｎｔａｃｔ_２とにより影響を受ける。肌抵抗Ｒ_ｓｋの値は一般に１キロオームである。肌が電極と接触するとき、その効果は、二次コイルと並列にインピーダンスＺ_ｅｑをスイッチＳで接続した場合と同じである。Ｚ_ｅｑの値は肌の抵抗値と接触静電容量とにより決定され、その値は一般に例えば２００キロオームである。この場合、一次インピーダンスＺの測定を行うことにより二次インピーダンスの変化を検知することができる。
【００３７】
図１２（Ｂ）は能動的誘導構成体を備えた肌との接触測定用等価回路を示す。この構成では、能動測定回路１１４５が設けられ、上記能動測定回路は誘導性結合によりタンク回路からその動作電力を受け取る。回路１１４５はポイント１１１０と１１１２との間のインピーダンスを測定し、誘導性結合の変調により測定値の転送を行う。この変調により、検知器（検波器）側から測定されたインピーダンスが変化する場合もあれば、この変調により、タンク回路の発振周波数が変化する場合もある。周波数を変動させるために、回路Ｃ-Ｌ_１５とＬ_１６-Ｃ_１６とは広い周波数帯域の範囲で発振するように設計されている。いくつかのセンサを測定するために一つの回路１１４５を利用することも可能である。変調に伴い、各センサから得られる測定値を検知器へ連続して転送することが可能となる。
【００３８】
前述の各図では、誘導性結合という着想を肌との接触測定に利用するものとして説明した。しかし誘導性測定という本発明の着想は、決して、肌との接触測定の実施に限定されるものではない。この誘導的な構成体は任意のタイプのセンサに対するエネルギの印加に、また、センサ出力の測定に利用することが可能である。誘導性測定という本発明の着想は、本発明による基板を含むセンサ体の場合の利用にのみ限定されるものでもない。誘導性結合は、カバー上のセンサと内部の電子装置との間にまったくセンサ配線が施されない完全封止型のカバー構造を提供する可能性を与えるものである。
【００３９】
以下、本発明に基づく構成体で電極に対する遮蔽／保護（ｇｕａｒｄｉｎｇ）を行うためのいくつかの解決方法を提示する。これらの例は指紋センサに関連するものではあるが、上記解決方法は例えば肌との接触測定などで利用することも可能である。
【００４０】
図１３は、基板１２６３上の例示的な検知用電極１２２２とガード電極１２２８の平面図と断面図とを示す。ガード電極１２２８は電極間に絶縁層１２２９を設けて検知用電極１２２２の下に配置される。この実施形態では、ガード電極はさらに広い表面を有している。ガード電極がバッファ増幅器１２８５によりセンサ電極と同じ電位に保たれる結果、隣接する材料や干渉によりセンサ電極への負荷が少なくなる。なお図１３では、センサがモールドされる、例えばプラスチックなどの材料１２６６をも示している。
【００４１】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に基づく電極配置の第１実施形態の断面図と平面図とを示す。この実施形態では、検知用電極ｓは二つのガード層ｇの間にある導電層上で導かれる。このようにして検知用電極のための効果的な保護を行うことが可能となる。ドライブ電極Ｄは上部導電層上で導かれる。
【００４２】
図１５（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に基づく電極配置の第２実施形態の断面図と平面図とを示す。この実施形態では、検知用電極ｓは、ガード層ｇと、接地されたＥＭＣ層との間にある導電層上で導かれる。ドライブ電極Ｄは上部導電層上で導かれる。
【００４３】
図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に基づく電極配置の第３実施形態の断面図と平面図とを示す。この実施形態では、検知用電極ｓは二つの接地されたＥＭＣ層の間にある導電層上で導かれる。ガード部はそれ自身の層を持っていないが、センサ電極及びドライブ電極と同じ層の上で導かれる。これはガード電極配線部と検知用電極配線部とが互いに対して垂直である場合に可能となる。
【００４４】
図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に基づく電極配置の第４実施形態の平面図と断面図とを示す。この実施形態では、ガード部とドライブ電極配線部とは上部層上にあり、検知用電極配線部に対して垂直である。検知用電極配線部は二つの接地されたＥＭＣ層の間で導かれ、したがって、検知用電極配線部に対する同軸タイプの遮蔽が行われる。
【００４５】
最も効果的な保護を行うためには、検知用電極がガード増幅器により個々に制御される個々のガード部を備えることが望ましい。しかし、検知用電極は時間多重法で読み出される場合が多いため、一つのガード増幅器を使用し、現在読み出されている検知用電極のガード電極にこのガード増幅器を常時接続することが好適である。別の可能性として移動画素による保護を利用することができる。
【００４６】
ガード電極がすべての検知用電極に共通であれば、例えばアース（受動的保護）や検知用電極の平均電位などとガード電極との接続が可能となる。干渉を減らす一つの別の可能性として、例えばデバイスカバーなどを介してユーザの手とドライブ電極とを接続する方法がある。
【００４７】
図１８は、可撓性基板を用いて本発明に基づく構成体を製造する例示的プロセスを示す図である。これらの図は、関係する製造段階が実行された後に製造されるべきユニットの横断面を示す。最初、段階１１で、ポリイミド基板を用いてオーバーレイの製作が行われる。また相互接続部が銅でパターン化される。段階１２で、接着剤が塗布され、ダイがオーバーレイと接着される。段階１３で、プラスチック基板がダイの周りに成型される。段階１４で、バイアが穴あけされ、金属化部分がスパッタリングされて電気接続部が形成される。最後に、段階１５には、パッシベーションと、外部インタフェースを設けるためのはんだボールのデポジションとが含まれる。
【００４８】
上記の実施形態を参照しながら本発明について上述した。そして、本発明のいくつかの産業上の利点について説明した。本発明が、上記の実施形態のみに限定されものではなく、本発明の思想及び本願請求項の範囲に含まれるすべての可能な実施形態を含むものであることは明らかである。例えば、本発明のセンサ体の着想は、移動端末装置での利用に限定されるものではなく、多くの他の構成要素と使用目的において適用可能である。また本発明は上述の材料の使用に限定されるものではない。本発明の誘導的な測定の思想は、本発明の基板利用を伴うセンサ体が存在しないような実施構成をも含む独立した発明とみなすこともできる。
【符号の説明】
【００４９】
３２２，４２２，６２２    センサ電極
３２３，３２４，４２３，４２４    接続部（バイア）
３３０，４３４    ガード
３６３，４６３，６６３，６６８    基板
３６８    移動電話などのカバー
３８０，４８０，６８０    ＡＳＩＣ
７１０，７１２    能動電極
７１１    ガード電極
８１０，８１２    電極
８１４    デバイスカバー
８６３    基板
８８０    ＡＳＩＣ
８９９    印刷配線基板
１２２２    検知用電極
１２２８    ガード電極
１２６３    基板
【図１】
0005491356.tif 000002
【図２】
0005491356.tif 000003
【図３】
0005491356.tif 000004
【図４】
0005491356.tif 000005
【図５】
0005491356.tif 000006
【図６】
0005491356.tif 000007
【図７】
0005491356.tif 000008
【図８】
0005491356.tif 000009
【図９】
0005491356.tif 000010
【図１０】
0005491356.tif 000011
【図１１】
0005491356.tif 000012
【図１２】
0005491356.tif 000013
【図１３】
0005491356.tif 000014
【図１４】
0005491356.tif 000015
【図１５】
0005491356.tif 000016
【図１６】
0005491356.tif 000017
【図１７】
0005491356.tif 000018
【図１８】
0005491356.tif 000019