(57)【要約】【課題】指の押圧力によるディスプレイへの影響を防止することができる指紋読取センサを提供する。【解決手段】文字又は画像を表示するための画像表示部４０と、所定の波長の光を透過する第１及び第２の透明基板６１、６２と、第１の透明基板６１の第２の面と第２の透明基板６２の第１の面との間に形成された回路であって、第２の透明基板６２の第２の面に指が当接したときに指紋を読み取るための指紋検出回路７１、７２と、画像表示部４０の表示画面と第１の透明基板６１の第１の面とが対向するように、画像表示部４０及び第１の透明基板６１を所定の間隔で保持するスペーサ６３とを具備する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋を読み取るためのセンサであって、
文字又は画像を表示するための表示パネルと、
前記表示パネルとの間に所定の間隔を保つように配置され、それぞれ第１及び第２の面を有し、所定の波長の光を透過する第１及び第２の基板と、
前記第１の基板の第２の面と前記第２の基板の第１の面との間にマトリクス状に形成された複数の回路であって、前記第２の基板の第２の面に指が当接したときに、各々の回路が指との間で発生する静電容量を検出する前記複数の回路と、を具備する指紋読取センサ。
【請求項２】
前記表示パネルの表示面と前記第１の基板の第１の面とが対向するように、前記表示パネル及び前記第１の基板を所定の間隔で保持する保持手段を更に具備する請求項１記載の指紋読取センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋を読み取るための指紋読取センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、指紋を読み取るための指紋読取センサ又は指紋読み取り装置が用いられている。このような指紋読取センサ又は指紋読み取り装置においては、近年、省スペース化が求められてきている。
上記のような省スペース化の要請に応えるものとして、液晶パネルと指紋読み取りセンサ又は指紋読み取り装置を一体としたものが知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。
【０００３】
特許文献１には、液晶パネル上に設けられた静電容量式の指紋読み取りセンサと、その駆動回路とを具備し、前記指紋読み取りセンサは、所定の位置に配置された検出電極と、該検出電極のそれぞれに接続されたアクティブ素子と、表面に設けられた保護膜とを有することを特徴とする指紋読み取り装置が掲載されている。しかしながら、特許文献１に掲載された指紋読み取り装置は、液晶パネルの表示領域上に指紋読み取りセンサを配置したものではない。
【０００４】
また、特許文献２には、アクティブマトリクス液晶セルと、このアクティブマトリクス液晶セルの裏面側から光を照射する照明手段と、アクティブマトリクス液晶セルの表面側に設けられて裏面側からの光を透過するが表面側からの光を一端面に出射する導光板と、この導光板の一端面側にあって当該一端面から出射する光を受光する受光手段と、導光板上に当接した指紋に対してアクティブマトリクス液晶セルを介して照明手段からの光を位置決め照射すると共に指紋からの反射光を受光手段により位置決め受光して当該指紋の画像を取得する駆動回路とを具備することを特徴とする指紋読み取り装置が掲載されている。しかしながら、特許文献２に掲載された指紋読み取り装置においては、指紋を読み取る際に、指の押圧力が指紋読み取り装置を介して液晶パネルにかかってしまうおそれがある。指の押圧力が液晶パネルにかかってしまった場合には、液晶パネルに一時的な異常が発生したり、液晶パネルの破壊が生ずることがあり得る。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５２１４８号公報（第１頁、図２）
【特許文献２】
特開２００１−５２１５１号公報（第１頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、省スペース化を図りながら、指の押圧力のディスプレイへの影響を防止することができる指紋読取センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係る指紋読取センサは、指紋を読み取るためのセンサであって、文字又は画像を表示するための表示パネルと、表示パネルとの間に所定の間隔を保つように配置され、それぞれ第１及び第２の面を有し、所定の波長の光を透過する第１及び第２の基板と、第１の基板の第２の面と第２の基板の第１の面との間にマトリクス状に形成された複数の回路であって、第２の基板の第２の面に指が当接したときに、各々の回路が指との間で発生する静電容量を検出する複数の回路とを具備する。
【０００８】
ここで、表示パネルの表示面と第１の基板の第１の面とが対向するように、表示パネル及び第１の基板を所定の間隔で保持する保持手段を更に具備することとしても良い。
【０００９】
上記のように構成した本発明によれば、省スペース化を図りながら、指の押圧力のディスプレイへの影響を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る指紋読取センサを用いた携帯電話装置の概要を示す図である。図１に示すように、携帯電話装置１は、筐体２と、アンテナ３と、受信部４と、送信部５と、ベースバンド処理部６と、音声処理部７と、スピーカ８と、マイク９と、本発明の一実施形態としての指紋読取及び画像表示装置１０と、指紋読取信号処理部１１と、ＬＣＤドライバ１２と、スイッチ２１〜３２とを具備する。
【００１１】
受信部４は、アンテナ３を介して携帯電話用周波数帯の電波を受信し、信号に変換する。受信部４から出力された信号は、ベースバンド処理部６に入力される。
ベースバンド処理部６は、受信した信号にベースバンド処理を施し、音声データを音声処理部７に出力し、画像データ、文字データ、制御データ等をＣＰＵ１１に出力する。また、ベースバンド処理部６は、音声処理部７から音声データを、ＣＰＵ１１から文字データ、制御データ等を受け取り、携帯電話用周波数帯の信号に変換して送信部５に出力する。
【００１２】
送信部５は、ベースバンド処理部６から受信した信号を変換し、アンテナ３を介して携帯電話用周波数帯の電波を送信する。
音声処理部７は、ベースバンド処理部６から受け取った音声データを音声信号に変換してスピーカ８を駆動し、スピーカ８が音声を出力する。また、音声処理部７は、マイク９から受け取った音声信号を音声データに変換し、ベースバンド処理部６に出力する。
【００１３】
ＬＣＤドライバ１２は、ＣＰＵから受け取った画像信号に基づいて、指紋読取及び画像表示装置１０に画像を表示させる。
指紋読取及び画像表示装置１０は、ＬＣＤドライバ１２から受け取った信号に基づいて画像を表示し、また、ユーザの指紋を読み取って得られた信号を出力する。この信号は、指紋読取信号処理部１１に入力されて所定の信号処理を施された後、ＣＰＵ１３に入力される。
【００１４】
ＣＰＵ１３は、スイッチ２１〜３２から受け取った指示信号等に応じて、ベースバンド処理部６及び音声処理部７を制御する。また、ＣＰＵ１３は、ベースバンド処理部６から画像データ、文字データ等を受け取ってＬＣＤドライバ１２に出力し、指紋読取及び画像表示装置１０に画像、文字等を表示させる。さらに、ＣＰＵ１３は、ユーザの指紋を読み取って得られた信号に基づいて、ユーザの指紋の認識処理等を行う。
【００１５】
図２は、携帯電話装置１の外観を示す図である。図２に示すように、筐体２の図中上方の側面には、アンテナ３が取り付けられている。また、筐体２の図中上方には、スピーカ８が配置されており、スピーカ８の図中下方には、指紋読取及び画像表示装置１０が配置されている。さらに、指紋読取及び画像表示装置１０の図中下方には、スイッチ２１〜３２が配列され、その図中下方には、マイク９が配置されている。スイッチ２１〜３０の表面には、「１」〜「０」がそれぞれ印字され、スイッチ３１の表面には、「＊」が印字され、スイッチ３２の表面には、「＃」が印字されている。
【００１６】
図３は、図２中のＩＩ−ＩＩ’線における、指紋読取及び画像表示装置１０の断面図である。図３に示すように、指紋読取及び画像表示装置１０は、画像表示部４０と、第１の透明基板６１と、第２の透明基板６２と、スペーサ６３とを具備する。
画像表示部４０は、透過型液晶ディスプレイであり、発光部４１と、第１の偏光板４２と、第３の透明基板４３と、第１の配向膜４４と、第４の透明基板４５と、スペーサ４６と、共通透明電極４７と、第２の配向膜４８と、第２の偏光板４９とを具備する。
【００１７】
第１の偏光板４２の図３中の上面には、第３の透明基板４３が形成されている。第３の透明基板４３の図３中の上方には、スペーサ４６の一端が固着されており、スペーサ４６の他端には、第４の透明基板４５が固着されている。また、スペーサ４６の内側であって第３の透明基板４３の図３中の上面には、複数のトランジスタ５１及び透明電極５２がマトリクス状に形成されている。第３の透明基板４３並びに複数のトランジスタ５１及び透明電極５２上には、第１の配向膜４４が形成されている。
スペーサ４６の内側であって第３の透明基板４５の図３中の下面には、共通透明電極４７が形成されており、共通透明電極４７の図３中の下面には、第２の配向膜４８が形成されている。
【００１８】
スペーサ４６、第１の配向膜４４、及び、第２の配向膜４８によって形成される空間には、液晶５０が封入されている。
発光部４１は、所定の波長の光を図３中の上方に出射し、発光部４１から出射された光は、第１の偏光板４２を透過することによって偏光となり、第３の透明基板４３及び第１の配向膜４４を透過する。
【００１９】
トランジスタ５１がオンのとき、トランジスタ５１に接続された透明電極５２と共通透明電極４７との間に電位差が生じるため、透明電極５２と共通透明電極４７との間に位置する液晶分子が図３中の垂直方向に整列され、第１の配向膜４４を透過した偏光は液晶５０を透過して第２の配向膜４８に到達する。一方、トランジスタ５１がオフのとき、トランジスタ５１に接続された透明電極５２と共通透明電極４７との間に電位差が生じないため、透明電極５２と共通透明電極４７との間に位置する液晶分子が整列されない。従って、透明基板４３を透過した偏光は、液晶５０を透過せず、第２の配向膜４８に到達しない。
【００２０】
液晶５０を透過した偏光は、第２の配向膜４８、共通透明電極４７、第４の透明基板４５、及び、第２の偏光板４９を透過する。
従って、複数のトランジスタ５１の内の所定のトランジスタのみをオンにし、オンになっているトランジスタに接続された透明電極５２の部分のみ偏光を透過させることにより、文字又は画像を表示させることができる。
【００２１】
図４は、図３の第１及び第２の透明基板６１、６２の内の領域６５の部分を拡大した図である。第１の透明基板６１と第２の透明基板６２の間には、複数の指紋検出回路がマトリクス状に形成されている。図４においては、マトリクス状に形成された複数の指紋検出回路の内の２個の指紋検出回路７１、７２を示している。
【００２２】
図５は、図４の指紋検出回路７１を示す図である。図５に示すように、指紋検出回路７１は、トランジスタＱ１と、配線８１、８３と、電極８２と、遮光膜６７とを具備する。
第１の透明基板６１の図５中の上面には、ゲート９１が形成されており、第１の透明基板６１及びゲート９１の図５中の上面には、第１の絶縁膜９２が形成されている。第１の絶縁膜９２の内のゲート９１の上方に相当する部分は、図５中の上方向に凸状となっている。第１の絶縁膜９２の内の凸状部分を覆うように、アモルファス層９３が形成されている。
第１の絶縁膜９２の図５中の上面であって第１の絶縁膜９２の内の凸状部分の右方には、電極８２が形成されている。電極８２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等によって構成することができる。
【００２３】
アモルファス層９３の図５中の上面中央部には、第２の絶縁膜（エッチング保護膜）９４が形成されている。
第２の絶縁膜９４の図５中の左端部の上面〜アモルファス層９３の左端部の上面には、ソース９５が形成されており、第２の絶縁膜９４の図５中の右端部の上面〜アモルファス層９３の右端部の上面には、ドレイン９６が形成されている。
これらのゲート９１、第１の絶縁膜９２、アモルファス層９３、第２の絶縁膜９４、ソース９５、及び、ドレイン９６が、トランジスタＱ１を構成する。
【００２４】
ソース９５の図５中の上面〜第１の絶縁膜９２の上面には、ソース９５に電荷を供給するための配線８１が形成されており、ドレイン９６の図５中の上面〜電極８２の左端部の上面には、配線８３が形成されている。
第１の絶縁膜９２、配線８１、第２の絶縁膜９４、配線８３、及び、電極８２の図５中の上面には、第５の透明基板６６が形成されている。第５の透明基板６６の図５中の上面であって、トランジスタＱ１の上方には、遮光膜６７が形成されている。遮光膜６７は、クロム等によって構成することができる。
【００２５】
第５の透明基板６６及び遮光膜６７の図５中の上面には、第６の透明基板６８が形成されている。第５の透明基板６６及び第６の透明基板６８が、第２の透明基板６２を構成する。なお、第５の透明基板６６及び第６の透明基板６８は、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）によってそれぞれ構成することができる。
電極８２は、第２の透明電極６２の図５中の上面に指が当接したときに（図３、図４参照）、指とキャパシタを構成する。
なお、指紋検出回路７２の回路構成も、図５に示す指紋検出回路７１の回路構成と同様である。
【００２６】
再び図４を参照すると、第２の透明基板６２の図４中の上面の内の指紋検出回路７１の上部に相当する部分には、指６４の谷部が位置しており、第２の透明基板６２の図４中の上面の内の指紋検出回路７２の上部に相当する部分には、指６４の山部が位置している。そのため、指紋検出回路７１内の電極８２と指６４との間の距離は、指紋検出回路７２内の電極８２と指６４との間の距離より長くなっている。従って、指紋検出回路７２内の電極８２と指６４によって構成されるキャパシタの静電容量は、指紋検出回路７２内の電極８２と指６４によって構成されるキャパシタの静電容量と異なる。
【００２７】
再び図１を参照すると、指紋読取信号処理部１１は、指紋読取及び画像表示装置１０内の複数の指紋検出回路に定電流を供給する。各指紋検出回路内の電極８２の電位は、各指紋検出回路と指６４によって構成されるキャパシタの静電容量によって定まる。指紋読取信号処理部１１は、各指紋検出回路内の電極８２の電位を検出することにより、指６４の凹凸、すなわち指紋を読み取ることができる。
【００２８】
再び図３を参照すると、ユーザが指６４を第２の透明基板６２の図３中の上面に押し当てたときに、指６４の押圧力により、第１の透明基板６１及び第２の透明基板６２が図３中の下方向に撓むことが生じ得る。しかしながら、第１の透明基板６１及び第２の透明基板６２が図３中の下方向に撓んだ場合であっても、第１の透明基板６１が画像表示部４０に接触することはない。
このように、指紋読取及び画像表示装置１０によれば、指６４の押圧力による画像表示部４０への影響を防止することができる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態に係る指紋読取センサについて説明する。図６は、本発明の第２の実施形態としての指紋読取及び画像表示装置１１０を示す図である。図６に示すように、指紋読取及び画像表示装置１１０は、画像表示部１４０と、第７の透明基板１６１と、第８の透明基板１６２と、スペーサ１６３とを具備する。第７の透明基板１６１と第８の透明基板１６２の間には、複数の指紋検出回路がマトリクス状に形成されている。
画像表示部１４０は、透過型液晶ディスプレイであり、発光部４１と、第１の偏光板４２と、第９の透明基板１４３と、第１の配向膜４４と、第４の透明基板４５と、スペーサ４６と、共通透明電極４７と、第２の配向膜４８と、第２の偏光板４９とを具備する。スペーサ４６の内側であって第９の透明基板１４３の図６中の上面には、複数のトランジスタ５１及び透明電極５２がマトリクス状に形成されている。スペーサ４６、第１の配向膜４４、及び、第２の配向膜４８によって形成される空間には、液晶５０が封入されている。
【００３０】
指紋読取及び画像表示装置１１０においては、先に説明した指紋読取及び画像表示装置１０と比して、第７の透明基板１６１の図６中の水平方向の長さ、第８の透明基板１６２の図６中の水平方向の長さ、第９の透明基板１４３の図６中の水平方向の長さ、及び、スペーサ１６３の図６中の垂直方向の長さが、第１の透明基板６１の図３中の水平方向の長さ、第２の透明基板６２の図３中の水平方向の長さ、第３の透明基板４３の図３中の水平方向の長さ、及び、スペーサ６３の図３中の垂直方向の長さよりもそれぞれ長くなっている。
そして、第９の透明基板１４３の上面端部に、スペーサ１６３の一端が固着されており、スペーサ１６３の他端に、第７の透明基板１６１が固着されている。
【００３１】
図６に示すように、ユーザが指６４を第８の透明基板１６２の図６中の上面に押し当てたときに、指６４の押圧力により、第７の透明基板１６１及び第８の透明基板１６２が図６中の下方向に撓むことが生じ得る。しかしながら、第７の透明基板１６１及び第８の透明基板１６２が図６中の下方向に撓んだ場合であっても、第７の透明基板１６１が画像表示部１４０に接触することはない。
このように、指紋読取及び画像表示装置１１０によれば、指６４の押圧力による画像表示部１４０への影響を防止することができる。
【００３２】
なお、第１及び第２の実施形態においては、画像表示部４０、１４０として透過型液晶ディスプレイを用いているが、反射型液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）ディスプレイ、プラズマディスプレイ等を用いることとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る指紋読取センサを用いた携帯電話装置の図。
【図２】図１の携帯電話装置の外観を示す図。
【図３】図２中のＩＩ−ＩＩ’線での断面図。
【図４】図３中の領域６５の拡大図。
【図５】図４の指紋検出回路７１を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る指紋読取センサを示す図。
【符号の説明】
１  携帯電話装置、２  筐体、３  アンテナ、４  受信部、５  送信部、６  ベースバンド処理部、７  音声処理部、８  スピーカ、９  マイク、１０、１１０  指紋読取及び画像表示装置、１１  指紋読取信号処理部、１２  ＬＣＤドライバ、１３  ＣＰＵ、２１〜３２  スイッチ、４０、１４０  画像表示部、４１発光部、４２、４９  偏光板、４３、４５、６１、６２、６６、６８、１４３、１６１、１６２  透明基板、４４、４８  配向膜、４６、６３、１６３  スペーサ、４７  共通透明電極、５０  液晶、６４  指、６７  遮光膜、７１、７２指紋検出回路、８１、８３  配線、８２  電極、９１  ゲート、９２、９４  絶縁膜、９３  アモルファス層、９５  ソース、９６  ドレイン、Ｑ１  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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