(57)【要約】  センサガラス層の上に薄い保護カバー層を含み、薄い保護カバー層とセンサガラス層との間に受信回路機構を有する指紋センサが説明される。一実施態様では、指紋センサアセンブリは、コントローラと、コントローラに電気的に結合されるように構成された金属層と、金属層およびコントローラに電気的に接続された送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、また、送信層が少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含む。
2017521797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋センサアセンブリであって、
コントローラと、
前記コントローラに電気的に結合されるように構成された金属層と、
前記金属層および前記コントローラに電気的に接続された送信層と、
少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、前記送信層が前記センサガラス層の第１の面に配置され、前記送信層が前記少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、
前記センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、前記少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、
前記受信層の上に配置された保護カバー層と
を備える指紋センサアセンブリ。
【請求項２】
前記保護カバー層が酸化アルミニウムを含む、請求項１に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項３】
前記酸化アルミニウムの厚さが約１μｍである、請求項２に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項４】
前記保護カバー層が単結晶サファイア層を含む、請求項１に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項５】
前記単結晶サファイア層の厚さが約１００μｍと２００μｍとの間である、請求項４に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項６】
前記保護カバー層が炭化ケイ素を含む、請求項１に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項７】
前記保護カバー層がダイヤモンドを含む、請求項１に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項８】
前記受信層または前記送信層のうちの少なくとも１つが酸化インジウムスズを含む、請求項１に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのガラス貫通ビアが、前記センサガラス層の前記第１の面から前記センサガラス層の前記第２の面まで延在する金属充填ブラインドビアを含み、前記金属充填ブラインドビアが、前記送信層と前記受信層との間に容量結合を提供するように構成される、請求項１に記載の指紋センサアセンブリ。
【請求項１０】
高分解能電界センサを有するカバーガラスアセンブリであって、
金属層によってコントローラに電気的に接続された送信層と、
少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、前記送信層が前記センサガラス層の第１の面に配置され、かつ、前記少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、
前記センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、前記少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、
前記受信層の上に配置された保護カバー層と
を備え、前記カバーガラスアセンブリがタッチパネルデバイスを含むように構成されるカバーガラスアセンブリ。
【請求項１１】
前記コントローラが指紋を画像化するように構成される、請求項１０に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１２】
前記コントローラがユーザの接触を画像化するように構成される、請求項１０に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１３】
前記保護カバー層が酸化アルミニウムを含む、請求項１０に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１４】
前記酸化アルミニウムの厚さが約１μｍである、請求項１３に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１５】
前記保護カバー層が単結晶サファイア層を含む、請求項１０に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１６】
前記単結晶サファイア層の厚さが約１００μｍと２００μｍとの間である、請求項１５に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１７】
前記保護カバー層が炭化ケイ素を含む、請求項１０に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１８】
前記保護カバー層がダイヤモンドを含む、請求項１０に記載のカバーガラスアセンブリ。
【請求項１９】
指紋感知モバイルデバイスであって、
モバイルデバイスのために構成されたディスプレイアセンブリと、
金属層によってコントローラに電気的に接続された送信層であって、前記コントローラが前記ディスプレイアセンブリに電気的に結合される送信層と、
少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、前記送信層が前記センサガラス層の第１の面に配置され、かつ、前記少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、
前記センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、前記少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、
前記受信層の上に配置された保護カバー層と
を備える指紋感知モバイルデバイス。
【請求項２０】
前記ディスプレイアセンブリが液晶ディスプレイを含む、請求項１９に記載の指紋感知モバイルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年９月２５日に出願した、「ＨＩＧＨ−ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮ  ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＦＩＥＬＤ  ＳＥＮＳＯＲ  ＩＮ  ＣＯＶＥＲ  ＧＬＡＳＳ」という名称の米国出願第１４／４９６，０７３号の優先権を主張するものである。また、本出願は、特許法§１１９（ｅ）の下に、２０１４年７月２５日に出願した、「ＰＨＯＴＯＰＡＴＴＥＲＮＡＢＬＥ  ＧＬＡＳＳ  ＭＩＣＲＯ  ＥＬＥＣＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＣＥＬＬ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ」という名称の米国仮出願第６２／０２８，８８７号の利益を主張するものである。米国出願第１４／４９６，０７３号および米国仮出願第６２／０２８，８８７号は、参照により本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンを利用している電子デバイスは、今日の技術に広く用いられている。タッチスクリーンを使用している電子デバイスには、たとえばスマートフォン、スマートウォッチまたはタブレットコンピュータを含むことができる。タッチスクリーンは、たとえば指でスクリーンに接触することにより、単純な接触動作、または複数回の接触動作によってユーザが制御することができる電子視覚ディスプレイを含むことができる。ユーザは、タッチスクリーンを使用して、表示されている内容に反応し、かつ、どのように表示させるかを制御することができる（たとえばテキストサイズをズームすることによって）。タッチスクリーンにより、ユーザは、マウス、タッチパッドまたは任意の他の中間デバイス（最も近代的なタッチスクリーンのためのオプションであるスタイラス以外の）を使用するのではなく、表示されている内容と直接対話することができる。
【０００３】
指紋センサは、指紋パターンの画像を捕獲するために使用されるデバイスを含むことができる。これらの指紋パターンを使用して代表的なテンプレートを作製することができ、このテンプレートは、記憶して、個人の指紋との照合のために使用することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
カバーガラスの上に製造された高分解能電界センサが説明される。カバーガラスは、表示デバイスを引っ掻き傷、破損および他の損傷から保護するためにディスプレイの上方に置かれる。高分解能電界センサは、指、スタイラス、掌および人間の身体部分を、カバーガラス上とカバーガラスの上方の両方に静止画像化している間、カバーガラス上の指紋の細かい特徴を分解することができる。カバーガラスは、高分解能電界センサが存在していても、その強度、耐引っ掻き傷性および透明性を維持する。したがって多くの異なる対象の感知をディスプレイの上方で実施することができる。
【０００５】
したがって、センサガラス層の上に薄い保護カバー層を含み、薄い保護カバー層とセンサガラス層との間に受信回路機構を有する指紋センサが説明される。一実施態様では、指紋センサアセンブリは、コントローラと、コントローラに電気的に結合されるように構成された金属層と、金属層およびコントローラに電気的に接続された送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、また、送信層が少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含む。
【０００６】
一実施態様では、本開示による例示的技法を使用した高分解能電界センサを有するカバーガラスアセンブリは、金属層によってコントローラに電気的に接続された送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、かつ、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含み、カバーガラスアセンブリは、タッチパネルデバイスを含むように構成される。
【０００７】
一実施態様では、本開示による例示的技法を使用した高分解能電界センサを有するカバーガラスアセンブリは、モバイルデバイスのために構成されたディスプレイアセンブリと、金属層によってコントローラに電気的に接続された送信層であって、コントローラがディスプレイアセンブリに電気的に結合される送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、かつ、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含む。
【０００８】
この概要は、以下の、発明を実施するための形態、の中でさらに説明される概念の選択を単純な形態で紹介するために提供されたものである。この概要には、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することは意図されておらず、また、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることも意図されていない。
【０００９】
発明を実施するための形態は、添付の図を参照して説明されている。説明および図における異なる実例の中の同じ参照番号の使用は、同様のアイテムまたはまったく同じアイテムを示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】分厚い保護カバー層およびセンサガラスを含むタッチパネルデバイスの一実施形態を示す部分断面側面図である。
【図２】本開示の一例示的実施態様による、タッチパネルデバイスおよび／または薄い保護カバー層およびガラス貫通ビアを有するセンサガラスを含むカバーガラスデバイスの一実施形態を示す部分断面側面図である。
【図３】本開示の一例示的実施態様による、タッチパネルデバイスおよび／またはカバーガラスデバイスであって、その底部中央部分に指紋センサを含むカバーガラスデバイスの一実施形態を示す正面図である。
【図４】本開示の一例示的実施態様による、タッチパネルデバイスおよび／またはカバーガラスデバイスであって、その底部右側部分に指紋センサを含むカバーガラスデバイスの一実施形態を示す正面図である。
【図５】本開示の一例示的実施態様による、タッチパネルデバイスおよび／またはカバーガラスデバイスであって、その全体にわたって指紋センサを含むカバーガラスデバイスの一実施形態を示す正面図である。
【図６】本開示の一例示的実施態様による、ガラス貫通ビアおよび薄い保護カバー層を有するセンサガラス層を含む指紋センサの一実施形態を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
概説
いくつかの既存のスマートフォンおよび計算デバイスには、ホームボタンの中または背面上に指紋センサが追加されている。通常、表示領域に対する設計傾向は、前面の縁を増やし、かつ、潜在的に側面を取り囲むことである。将来的には物理的なホームボタンはもはや存在しなくなり、指紋センサは、表示領域の上に置かなければならず、また、接触センサ、スタイラスセンサ、ホバーセンサおよび／または動作センサと共存しなければならなくなるものと思われる。
【００１２】
指紋センサは、分厚いカバーガラス（たとえば場合によっては０．５〜０．７ｍｍ）のため、低い感度を有し得る。詳細には、分厚い保護カバーガラスを有するこれらの指紋センサの感度は、酸化インジウムスズ層が保護カバーガラスの下方に伝統的に置かれたディスプレイの上方で指紋を正確に検出するには低すぎることがある。
【００１３】
説明されている指紋センサは、指紋センサおよびカバーガラスデバイスによって感知された指紋を画像化し、指紋センサおよびカバーガラスデバイスと接触している複数の指の動きを容量画像化し、指紋センサおよびカバーガラスデバイスの上方の指（「ホバリング」している）のおおよその位置、ならびに指紋センサおよびカバーガラスデバイスの近傍の手の動き（「動作」）を容量画像化することができる。本明細書において開示される指紋センサおよびタッチパネルデバイスは、センサガラス層と保護カバー層との間に受信層を置き、かつ、センサガラス層中のガラス貫通ビアによってリード線を受信層からセンサガラス層の反対側の送信層まで配線することによって改良型感度を提供する。さらに、指紋センサおよびカバーガラスデバイスは、薄い保護カバー層およびガラス貫通ビア構成のため、より薄い指紋センサおよびより速い指紋検出を提供する。
【００１４】
容量性接触センサは、通常、送信行（「ｘ」に平行）と受信列（「ｙ」に平行）との間の相互キャパシタンスを提供するように構築される。送信行および受信列は、センサの頂部表面（たとえば保護カバー層１３６）から同じ距離に位置していてもよく、または受信列は、頂部表面のより近くにすることができる。実施態様では、保護カバーガラスの典型的な厚さは、０．４ｍｍから０．７ｍｍにすることができる。コントローラ集積回路は、信号（通常、５０ＫＨｚから１０ＭＨｚの周波数範囲の信号）を送信行に提供し、かつ、受信した信号の振幅および位相から受信列に対する相互キャパシタンスの変化を検出する。相互キャパシタンスのこれらの変化は、送信行および受信列の交点によって画定されるピクセルの近傍における指、スタイラスおよび／または対象の存在を示す。実施態様では、接触センサの空間周期（「ピッチ」）は、通常、約５ｍｍにすることができる。
【００１５】
スタイラスの先端は、しばしば指の先端よりも小さく、通常、直径１ｍｍから２ｍｍである。したがって接触センサは、しばしば、スタイラスの位置をより良好に特定するために、より細かい空間分解能に対して最適化することができる。接触センサのピッチは約５ｍｍにすることができるが、接触センサは、ある単一のピクセルおよび隣接するピクセルの空間感度の知識を使用してスタイラスの位置をより良好に突きとめる。カバーガラスの厚さは、０．４ｍｍから０．７ｍｍにすることができ、この厚さは、容量性接触センサの厚さと同様である。
【００１６】
指紋センサは、指紋の背と谷を検出し、かつ、画像化することができなければならない。これらの指紋特徴は、数百ミクロン（たとえば４００μｍ）のピッチを有しており、また、谷は背の下方数百ミクロンに位置している。これらの指紋特徴の正確な画像を形成するためには、より細かい指紋センサピッチが必要である。産業標準（および特定の政府アプリケーションに必要な標準）のピッチは５０ミクロンであり、典型的な接触センサの５ｍｍピッチのほぼ１００分の１である。指紋の細かい背および谷の容量感知には、接触センサに対する規格である０．４ｍｍから０．７ｍｍよりも著しく薄いカバーガラスが必要である。
【００１７】
ホバーセンサは、ホバーセンサの上方２〜３センチメートルから数センチメートルに位置している指の存在を検出しなければならない。そのためには、ｘおよびｙ座標における指のおおよその位置を与える必要がある。ホバーセンサは、しばしば、異なる低空間分解能モードで動作するタッチパネルを含むことができる。これは、たとえば複数の送信要素および受信要素をまとめてグループにすることによって達成することができる。動作センサは、タッチパネル上またはタッチパネルの上方の手の動きを検出し、かつ、分類するためのホバーセンサの拡張部分を含むことができる。
【００１８】
しかしながらいくつかのタッチパネルは、５ｍｍの典型的なピッチでは、それらは、単純に、約４００ｕｍのピッチを有する指紋の背を空間的に大まかにアンダーサンプリングするので、指紋の細かい特徴を分解することができない。
【００１９】
既存の容量性指紋センサは、シリコン集積回路を含むことができる。シリコン集積回路は不透明であり、指紋センサが機能するために必要な場所であるディスプレイの上に置くことはできない。光学技法を使用している他の指紋センサには、指紋とカメラとの間に長い距離が必要であり、したがってモバイルデバイスのためには総じて不適切である。
【００２０】
本明細書において開示される指紋センサは、約５０ミクロンから１００ミクロンの送信および受信ピッチを使用し、送信層およびとりわけ受信層を実際の指のより近くへ移動させ、かつ、堅くて、事実上、耐引っ掻き傷性の材料を保護カバーガラスに使用することによって指紋の感知を解決する。最良の指紋画像を得るためには、受信層は、指から１００ミクロン未満離れて位置していなければならない。
【００２１】
したがって、センサガラス層の上に薄い保護カバー層を含み、薄い保護カバー層とセンサガラス層との間に受信回路機構を有する指紋センサが説明される。一実施態様では、指紋センサアセンブリは、コントローラと、コントローラに電気的に結合されるように構成された金属層と、金属層およびコントローラに電気的に接続された送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、また、送信層が少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含む。実施態様では、本開示による例示的技法を使用した高分解能電界センサを有するカバーガラスアセンブリは、金属層によってコントローラに電気的に接続された送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、かつ、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含み、カバーガラスアセンブリは、タッチパネルデバイスを含むように構成される。実施態様では、本開示による例示的技法を使用した高分解能電界センサを有するカバーガラスアセンブリは、モバイルデバイスのために構成されたディスプレイアセンブリと、金属層によってコントローラに電気的に接続された送信層であって、コントローラがディスプレイアセンブリに電気的に結合される送信層と、少なくとも１つのガラス貫通ビアを含むセンサガラス層であって、送信層がセンサガラス層の第１の面に配置され、かつ、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合されるセンサガラス層と、センサガラス層の第２の面に配置された受信層であって、少なくとも１つのガラス貫通ビアに電気的に結合される受信層と、受信層の上に配置された保護カバー層とを含む。
【００２２】
例示的実施態様
図１および図２は、指紋センサ１００の横断面図を示したものである。指紋センサ１００は、指紋センサアセンブリ、カバーガラスアセンブリおよび／または指紋感知モバイルデバイスを含むことができる。図１および図２に示されているように、指紋センサ１００は、送信層１０４、センサガラス層１０８、受信層１１２および保護カバー層１１６を含むことができる。送信層１０４（たとえばセンサガラスの第１の面に配置されている）は、受信層１１２の上方の領域に強い電界を駆動するように機能することができる。特定の一実施形態では、送信層１０４は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）行の層を含むことができる。酸化インジウムスズは、その導電率および光透明性のため、良好な信号経路指定層として働くことができる。さらに、実施形態では、酸化インジウムスズは薄い膜として形成することができる。酸化インジウムスズ層は、物理気相堆積、電子ビーム蒸着および／またはスパッタリングなどの技法を使用して堆積させることができる。いくつかの追加実施形態では、送信層１０４は、金属メッシュ、銀ナノワイヤおよび／または炭素ナノワチューブを含むことができる。
【００２３】
実施態様では、送信層１０４は金属層１０６に電気的に結合することができ、この金属層１０６は、小さいスケールでのリソグラフィ、堆積およびエッチングなどの技法を使用して、またはより大きいスケールのためのプレーシングワイヤリングなどの他の技法を使用して形成することができる。金属層１０６は、受信層１１２、送信層１０４、またはフレキシブルフラットケーブルおよび／またはフレキシブル印刷回路基板にコントローラ１３０の供給、入力および出力を接続するように機能することができる。フレキシブル印刷回路基板および／または金属層１０６は、コントローラ１３０をたとえば印刷回路基板１３８に接続することができる。図２に示されているように、１３８は、フレキシブル印刷回路基板および／または印刷回路基板を含むことができる。さらに、コントローラ１３０は、受信層１１２の上の線と送信層１０４の上の線との間の相互キャパシタンスの変化を検出することができる。実施形態では、金属層１０６は、銅線、アルミニウム線、等々などの任意の適切な導電材料を含むことができる。
【００２４】
指紋センサ１００は、図１および図２に示されているセンサガラス層１０８を含むことができる。実施態様では、センサガラス層１０８は、ディスプレイアセンブリ１０２から指紋センサ１００を介してユーザに光を引き渡し、その一方で機械的な支持を提供するように構成された薄いガラス基板を含むことができる。いくつかの実施形態では、厚さが約４００ミクロンのセンサガラス層１０８は、強度と適切な空間変調伝達関数の両方を送信層１０４に提供することができる。センサガラス層１０８は、厚さを変更することができることが企図されている（たとえば３００ミクロン、５００ミクロン、等々）。特定の一実施形態では、センサガラス層１０８は、圧縮残留応力を表面に生成するために、イオン交換を使用した溶融アルカリ塩槽中の液浸によって製造されたアルカリ−アルミノケイ酸塩シート強化ガラスなどの薄いガラス基板を含む。別の実施形態では、センサガラス層１０８は、ソーダ石灰石英ガラスを含むことができる。他のタイプのガラスを同じく利用することができることが企図されている。センサガラス層１０８は、耐破損性になるように選択し、および／または構成することができる。追加強度が望ましい場合、指紋センサ１００は、いくつかの実施形態では少なくとも１つの追加センサガラス層１０８を含むことができる。特定の一実施形態では、送信層１０４と金属層１０６との間に、追加強度のための第２のセンサガラス層１０８を積層することができる。特定の一実施形態では、送信層１０４は、チップ−オン−ガラス構成のコントローラ１３０、ならびに／あるいはマザーボードもしくは他のデバイスから信号を受信し、および／またはマザーボードもしくは他のデバイスに信号を送信するように構成されたリボンケーブルを含む配線パターンを含むことができる。
【００２５】
センサガラス層１０８は、少なくとも１つのガラス貫通ビア１１０を含むことができる。実施態様では、ガラス貫通ビア１１０は、基板貫通ビアをセンサガラス層１０８中に含むことができる。ガラス貫通ビア１１０は、導電材料、たとえば銅で埋め戻すことができ、または導電材料でコーティングすることができる。銅および／または導電材料は、送信層１０４および／または受信層１１２に電気的に結合することができる。特定の一例では、少なくとも１つのガラス貫通ビア１１０は、センサガラス層１０８の第１の面からセンサガラス層１０８の第２の面まで延在する金属充填ブラインドビアを含むことができ、金属充填ブラインドビアは、送信層１０４と受信層１１２との間に容量結合を提供するように構成される。ブラインドビアは、センサガラス層１０８の一方の面でのみ露出されるビアを含むことができる。一例では、ガラス貫通ビア１１０はレーザ穿孔することができる。いくつかの実施態様では、指紋センサ１００は、受信層１１２からの受信信号を送信層１０４にもたらすベゼル領域（たとえば指紋センサ１００の縁の外部領域および／またはその近傍の領域）に配置された複数のガラス貫通ビア１１０を含むことができる。ガラス貫通ビア１１０を利用することは、センサガラス層１０８の第１の面の送信層１０４からセンサガラス層１０８の第２の面の受信層１１２までのリード線を取り除き、また、撓みケーブルを除去し、かつ、センサガラス層１０８の受信層１１２側（たとえば送信層１０４から遠位のセンサガラス層１０８の側）の厄介な配線を不要にするように機能することができる。受信信号を受信層１１２からガラス貫通ビア１１０を介して送信層１０４へもたらすことにより、より整然とした、より薄い、また、よりコンパクトなアセンブリが提供される。
【００２６】
指紋センサ１００は、センサガラス層１０８の上に配置された受信層１１２を含むことができる。受信層１１２は、指紋、接触、スタイラス、ホバリングする指または手の動作によるキャパシタンスの変化を感知するように機能する。実施態様では、受信層１１２は、センサガラス層１０８の表面にパターン化することができる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの透明な導体を含むことができる。受信層１１２は、物理気相堆積、電子ビーム蒸着および／または化学気相堆積などの技法を使用して堆積させることができる。受信層１１２は、信号を経路指定するように、ならびに／または少なくとも１つのガラス貫通ビア１１０によって、送信層１０４への電気通信および／もしくは送信層１０４からの電気通信を提供するように構成することができる。
【００２７】
指紋センサ１００は、受信層１１２およびセンサガラス層１０８の上に配置された保護カバー層１１６を含むことができる。保護カバー層１１６は、指紋センサ１００のための保護層および／またはカバー層を含むことができ、また、耐引っ掻き傷性にすることができ、かつ、受信層１１２のための絶縁を提供することができる。特定の一実施形態では、保護カバー層１１６は、受信層１１２およびセンサガラス層１０８の上に積層することができるサファイアなどの薄い単結晶層を含むことができる。サファイアは、堅い天然材料であり、容易に引っ掻き傷がつかない。サファイアは、保護カバー層１１６として良好に機能することができる。保護カバー層１１６がサファイアを含む特定の一実施形態では、単結晶サファイア層は、約１００μｍから約２００μｍの厚さにすることができる。別の特定の実施形態では、保護カバー層１１６は、堅くて薄い膜を含むことができる。この特定の実施形態では、保護カバー層１１６は、たとえば窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素および／またはダイヤモンドを含むことができる。特定の一実施形態では、保護カバー層１１６は、約１μｍの厚さの酸化アルミニウムの層を含む。実施態様では、堅くて薄い膜を含む保護カバー層１１６は、センサガラス層１０８および／または受信層１１２（たとえば酸化インジウムスズ層）と全面的に接触する絶縁保護コーティングであってもよい。
【００２８】
保護カバー層１１６は、指紋センサ１００のための保護コーティングおよび／または無反射コーティングとして働くことができる。保護カバー層１１６は接触表面として機能し、ユーザは、その上で１本または複数本の指、スタイラス、等々を使用して、タッチスクリーンデバイス１００にコマンドを入力することができる。いくつかの実施態様では、保護カバー層１１６は、少なくとも実質的に透明な誘電体である。薄い保護カバー層１１６を利用することにより、受信層１１２をユーザの指またはスタイラスの数百ミクロン、数十ミクロン、さらには数ミクロン内に配置することができる。サファイアおよび／または薄い膜の高い誘電率は、感度をさらに高くする。
【００２９】
図１に示されているように、指紋センサ１００は、ディスプレイアセンブリ１０２（たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および／または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ））を含むことができる。ＬＣＤを使用している一実施態様では、ディスプレイアセンブリ１０２は、液晶の光変調特性を使用するディスプレイを含むことができる。ＬＣＤディスプレイは、液晶溶液を間に有する２枚の偏光材料のシートを利用することができる。液体を通って流れる電流によって結晶が整列し、したがって光はそれらを透過することができない。各結晶は、光の透過を許容するか、または光を阻止するかのいずれかであるシャッタとして機能する。ディスプレイアセンブリ１０２のいくつかの実施形態は、ビデオディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、電子視覚ディスプレイ、コンピュータモニタおよび／またはアクティブマトリックス有機発光ダイオードを含むことができる。別の特定の実施形態では、ディスプレイアセンブリ１０２は、スマートフォンまたはタブレットコンピュータに利用されるアクティブマトリックス有機発光ダイオードを含むことができる。ディスプレイアセンブリ１０２のいくつかの他の例は、エレクトロルミネセンスディスプレイ（ＥＬＤ）またはプラズマディスプレイパネルを含むことができる。
【００３０】
図２に示されている実施形態では、指紋センサ１００は、ディスプレイアセンブリ１０２（たとえば液晶ディスプレイ）を含むことができ、ディスプレイアセンブリ１０２の上にセンサガラス層１０８が配置される。この実施形態では、受信層１１２および送信層１０４は、酸化インジウムスズ（または他の適切な材料）の第２の層１２４の中に形成された導電ブリッジ１１８を有するセンサガラス層１０８の上の第１の層１２２（たとえば受信層１１２および送信層１０４を含む単一の酸化インジウムスズ層）の中にパターン化することができる。第１の層１２２は、受信層１１２の列を連続する列にすることができる、各行／列交点における少なくとも１つの誘電体パッチ１２０（たとえば薄膜パッチ）によって第２の層１２４から物理的および／または電気的に分離することができる。
【００３１】
指紋センサ１００は、接触、スタイラス、ホバーおよび動作を感知することができる。これは、送信層１０４（たとえば送信行）を電気的にまとめてグループにし、また、受信層１１２（たとえば受信列）を同じくまとめてグループにして、より広い感知要素を形成することによって実施される。図３〜図４に示されている実施態様などのいくつかの実施態様では、指紋感知部分１０３を指紋センサ１００および保護カバー層１１６の小さい領域に限定することができる。これらの実施態様では、例示的１ｃｍ２指紋感知面積は、ピッチが５０ミクロンの適切な指紋感知を提供することができ、これは、約２００本の送信線および約２００本の受信線を要求し得る。これらの線の各々は、コントローラ１３０上の接触パッドに電気的におよび／または物理的に接続することができる。
【００３２】
いくつかの実施態様では、総合的デバイス（たとえばスマートフォン、タブレットコンピュータ、等々）の指紋感知部分１０３は、図５に示されているタッチパネルデバイスなどのカバーガラスデバイス全体のより広い部分を含むことができる。面積がより広い指紋センサ１００は、拡張機能を可能にすることができる。
【００３３】
図６に示されているように、指紋センサ１００は、ユーザを認証するように構成されたコントローラ１３０を含むことができる。コントローラ１３０は、プロセッサ１３２、通信モジュール１３６および／またはメモリ１３４をさらに含むことができる。実施態様では、プロセッサ１３２は、コントローラ１３０のための処理機能を提供することができ、また、プロセッサ１３２は、任意の数のプロセッサ、マイクロコントローラまたは他の処理システムを含むことができ、また、コントローラ１３０によってアクセスまたは生成されるデータおよび他の情報を記憶するための常駐または外部メモリを含むことができる。プロセッサは、本明細書において説明されている技法を実現する指紋感知アプリケーションなどの１つまたは複数のソフトウェアプログラムを実行することができる。プロセッサ１３２は、プロセッサ１３２が形成される材料、または中で使用される処理機構によって制限されず、したがって半導体および／またはトランジスタ（たとえば電子集積回路（ＩＣ）構成要素を使用した）、等々を介して実現することができる。
【００３４】
通信モジュール１３６は、指紋センサ１００および／またはシステムホストの構成要素と通信するように動作的に構成することができる。また、通信モジュール１３６は、プロセッサ１３２と通信的に結合することも可能である（たとえば指紋センサ１００からの入力をプロセッサ１３２に通信するために）。また、通信モジュール１３６および／またはプロセッサ１３２は、たとえばインターネット、セルラー電話網、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、ワイヤレスネットワーク、公衆電話網および／またはイントラネットを含む様々な異なるネットワークと通信するように構成することも可能である。一実施態様では、通信モジュール１３６は、指紋センサ１００の構成要素間の感知線を含むことができる。
【００３５】
メモリ１３４は、コントローラ１３０の動作に関連する、本明細書において説明されているステップおよび／または機能を実施するようにプロセッサ１３２および／またはコントローラ１３０の他の構成要素に命令するためのソフトウェアプログラムおよび／またはコードセグメント、アルゴリズムまたは他のデータなどの様々なデータを記憶するための記憶機能を提供する有形コンピュータ可読媒体の一例である。したがってメモリ１３４は、指紋センサ１００（その構成要素を含む）を動作させるための命令のプログラム、データ、等々などのデータを記憶することができる。単一のメモリ１３４が説明されているが、広範囲にわたる様々なタイプのメモリおよびメモリの組合せ（たとえば有形メモリ、非一時的メモリ）を使用することができる。メモリ１３４は、プロセッサ１３２と一体にすることも、独立型メモリを備えることも、またはそれらの両方の組合せにすることも可能である。
【００３６】
メモリ１３４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ（たとえばセキュアデジタル（ＳＤ）メモリカード、ｍｉｎｉ−ＳＤメモリカードおよび／またはｍｉｃｒｏ−ＳＤメモリカード）、磁気メモリ、光メモリ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）メモリデバイス、ハードディスクメモリ、外部メモリ、および他のタイプのコンピュータ可読記憶媒体などの取外し可能メモリ構成要素および非取外し可能メモリ構成要素を含むことができる。実施態様では、指紋センサ１００および／またはメモリ１３４は、加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード、ユニバーサル加入者識別モジュール（ＵＳＩＭ）カード、ユニバーサル集積回路カード（ＵＩＣＣ）、等々によって提供されるメモリなどの取外し可能集積回路カード（ＩＣＣ）メモリを含むことができる。
【００３７】
結論
以上、主題について、構造的特徴および／またはプロセス操作に特化された言語で説明したが、添付の特許請求の範囲で定義されている主題は、必ずしも上で説明した特定の特徴または動作に限定されないことを理解されたい。そうではなく、上で説明した特定の特徴および動作は、特許請求の範囲を実現する例示的形態として開示されている。
【符号の説明】
【００３８】
１００  指紋センサ、タッチスクリーンデバイス
１０２  ディスプレイアセンブリ
１０３  指紋感知部分
１０４  送信層
１０６  金属層
１０８  センサガラス層
１１０  ガラス貫通ビア
１１２  受信層
１１６、１３６  保護カバー層
１１８  導電ブリッジ
１２０  誘電体パッチ
１２２  第１の層
１２４  第２の層
１３０  コントローラ
１３２  プロセッサ
１３４  メモリ
１３６  通信モジュール
１３８  印刷回路基板
【図１】
2017521797.tif 000003
【図２】
2017521797.tif 000004
【図３】
2017521797.tif 000005
【図４】
2017521797.tif 000006
【図５】
2017521797.tif 000007
【図６】
2017521797.tif 000008
【国際調査報告】
2017521797.tif 000009
2017521797.tif 000010
2017521797.tif 000011