(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延設された複数列の第１の電極群と、前記第１の電極群の上に層間絶縁膜を介して前記第１の方向とは交差する第２の方向に延設された複数列の第２の電極群と、前記第２の電極群の上に設けられた誘電体からなる表面保護膜とを有する指紋読み取りセンサと、
前記第１及び第２の電極の何れか一方のそれぞれに順次所定の電圧を印加すると共に、他方に順次電圧を印加して、各電極と前記表面保護膜に当接した指紋との間の静電容量を測定することにより、当該第１の電極と前記第２の電極との交点の前記静電容量の変化を測定する駆動回路と、を具備し、
前記駆動回路は、前記第１の電極及び前記第２の電極の一方ずつのそれぞれに電圧を印加した状態で、前記各電極と前記表面保護膜に当接する前記指紋との間の静電容量を第１の静電容量値として検出すると共に、前記第１の電極及び前記第２の電極の各交点を通る両電極に同時に電圧を印加した状態で、前記各電極と前記表面保護膜に当接する前記指紋との間の静電容量を第２の静電容量値として検出し、前記第１の静電容量値と前記第２の静電容量値とを比較することにより、前記各交点での静電容量変化値を取得し、この静電容量変化値のパターンにより前記指紋のパターンを取得することを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項２】
前記指紋読み取りセンサは透明であり、液晶表示装置の液晶パネルの表示領域の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の指紋読み取り装置。
【請求項３】
前記指紋読み取りセンサは、前記液晶パネルの透明基板又は偏光板の表面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の指紋読み取り装置。
【請求項４】
第１の方向に延設された複数列の第１の電極群上に層間絶縁膜を介して前記第１の方向とは交差する第２の方向に延設された複数列の第２の電極群を設けると共に表面に誘電性の表面保護膜を有する指紋読み取りセンサを用い、前記第１の電極及び前記第２の電極の何れか一方のそれぞれに順次所定の電圧を印加すると共に、他方に順次電圧を印加し、当該第１の電極と前記第２の電極との交点の静電容量の変化を測定することを特徴とする指紋読み取り方法であって、
前記第１の電極及び前記第２の電極の一方ずつのそれぞれに電圧を印加した状態で、各電極と前記表面保護膜に当接する指紋との間の静電容量を第１の静電容量値として検出すると共に、前記第１の電極及び前記第２の電極の各交点を通る両電極に同時に電圧を印加した状態で、前記各電極と前記表面保護膜に当接する前記指紋との間の静電容量を第２の静電容量値として検出し、前記第１の静電容量値と前記第２の静電容量値とを比較することにより、前記各交点での静電容量変化値を取得し、この静電容量変化値のパターンにより前記指紋のパターンを取得することを特徴とする指紋読み取り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋読み取り装置及び読み取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、秘密保持等の目的で個人を認証するためのシステムとしてＩＤ番号、パスワード等を用いたシステムがあるが、ＩＤ番号、パスワード等の漏洩等により、秘密保持性は万全ではない。一方、より高度な秘密保持性を実現するものとして、指紋読み取り装置を用いたシステムが提案されている。
【０００３】
従来、指紋読み取り装置としては、二次元アレイ状に配置された電極群と、これら電極群上に誘電体層を介して接触される指との間に生じる静電容量が指紋の凹凸に応じて異なることを使用して指紋形状を検出する静電容量型の指紋読み取り装置（特開平４−２３１８０３号公報等）が提案され、このような指紋読み取り装置が一部実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電容量式の指紋読み取りセンサは検出電極及びアクティブ素子を二次元アレイ状に設ける必要があるため、製造工程が煩雑であり且つコスト高である。また、従来、このような指紋読み取り装置を、どのような機器にどのように用いるかのアプリケーションが十分ではなく、実用化されているものは少ない。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、実際に使用する場合の使い勝手を向上し、高生産性、低コスト化を図った指紋読み取り装置及び読み取り方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、第１の方向に延設された複数列の第１の電極群と、この第１の電極群の上に層間絶縁膜を介して前記第１の方向とは交差する第２の方向に延設された複数列の第２の電極群と、この第２の電極群の上に設けられた誘電体からなる表面保護膜とを有する指紋読み取りセンサと、前記第１の電極及び前記第２の電極の何れか一方のそれぞれに順次所定の電圧を印加すると共に、他方に順次電圧を印加して、各電極と前記表面保護膜に当接した指紋との間の静電容量を測定することにより、当該第１の電極と前記第２の電極との交点近傍の前記静電容量の変化を測定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にある。
【０００７】
かかる第１の態様では、第１の電極毎に所定の電圧を印加すると共に第１の電極を走査して交点の静電容量のパターンを検出することにより、指紋のイメージを取得する。
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記駆動回路は、前記第１の電極及び前記第２の電極の一方ずつのそれぞれに電圧を印加した状態で、各電極と前記表面保護膜に当接する指紋との間の静電容量を第１の静電容量値として検出すると共に、前記第１の電極及び前記第２の電極の各交点を通る両電極に同時に電圧を印加した状態で、各電極と前記表面保護膜に当接する指紋との間の静電容量を第２の静電容量値として検出し、前記第１の静電容量値と前記第２の静電容量値とを比較することにより、各交点での静電容量変化値を取得し、この静電容量変化値のパターンにより前記指紋のパターンを取得することを特徴とする指紋読み取り装置にある。
【０００８】
かかる第２の態様では、第１の電極及び第２の電極のそれぞれに単独で電圧を印加した際の指紋との間の第１の静電容量値と、各交点に交差する第１及び第２の電極に同時に電圧を印加した際の第２の静電容量値との比較より、各交点と指紋との間の静電容量変化値を取得し、このパターンより指紋のパターンを取得する。
【０００９】
本発明の第３の態様では、第１又は２の態様において、前記指紋読み取りセンサは透明であり、液晶表示装置の液晶パネルの表示領域の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする指紋読み取り装置にある。
かかる第３の態様では、液晶パネルの表示領域に重ねて指紋読み取りセンサが設けられているので、電子機器等への搭載の際に液晶パネルと一緒に搭載でき且つ指紋読み取りセンサの設置スペースの省スペース化を図ることができる。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記指紋読み取りセンサは、前記液晶パネルの透明基板又は偏光板の表面に設けられていることを特徴とする指紋読み取り装置にある。
かかる第４の態様では、指紋読み取りセンサを透明基板又は偏光板に設けることにより液晶パネルとの一体化が図られる。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１の方向に延設された複数列の第１の電極群上に層間絶縁膜を介して前記第１の方向とは交差する第２の方向に延設された複数列の第２の電極群を設けると共に表面に誘電性の表面保護膜を有する指紋読み取りセンサを用い、前記第１の電極及び前記第２の電極の何れか一方のそれぞれに順次所定の電圧を印加すると共に、他方に順次電圧を印加し、当該第１の電極と前記第２の電極との交点の静電容量の変化を測定することを特徴とする指紋読み取り方法にある。
【００１２】
かかる第５の態様では、第１の電極毎に所定の電圧を印加すると共に第１の電極を走査して交点の静電容量のパターンを検出することにより、指紋のイメージを取得する。
本発明の第６の態様は、第５の態様において、前記第１の電極及び前記第２の電極の一方ずつのそれぞれに電圧を印加した状態で、各電極と前記表面保護膜に当接する指紋との間の静電容量を第１の静電容量値として検出すると共に、前記第１の電極及び前記第２の電極の各交点を通る両電極に同時に電圧を印加した状態で、各電極と前記表面保護膜に当接する指紋との間の静電容量を第２の静電容量値として検出し、前記第１の静電容量値と前記第２の静電容量値とを比較することにより、各交点での静電容量変化値を取得し、この静電容量変化値のパターンにより前記指紋のパターンを取得することを特徴とする指紋読み取り方法にある。
【００１３】
かかる第６の態様では、第１の電極及び第２の電極のそれぞれに単独で電圧を印加した際の指紋との間の第１の静電容量値と、各交点に交差する第１及び第２の電極に同時に電圧を印加した際の第２の静電容量値との比較より、各交点と指紋との間の静電容量変化値を取得し、このパターンより指紋のパターンを取得する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
図１には一実施形態にかかる指紋読み取り装置の概略構成を示す。
同図に示すように、指紋読み取り装置１０は、基板１１上に、所定の間隔で配置されたＸ軸電極１２と、層間絶縁膜１３を介してＸ軸電極１２上にＸ軸電極１２とは直交して等間隔に配置されたＹ軸電極１４と、Ｙ軸電極１４上に配置された誘電体からなる表面保護膜１５とからなるセンサと、さらに、各Ｘ軸電極１２に接続されたＸ軸ドライバ１８と、Ｙ軸電極１４に接続されたＹ軸ドライバ１９とからなる駆動回路とを有している。
【００１５】
なお、指紋読み取り装置１０の解像度は５０μｍ程度のピッチで３００ｄｐｉ程度が標準的である。
このような指紋読み取り装置１０を用いて指紋を検出する場合の手順を簡単に説明する。図２は指紋の検出を模式的に説明する図である。
図１（ｂ）に示すように、Ｘ軸電極１２がＸ１〜Ｘｘまでｘ本あり、Ｙ軸電極１４がＹ１〜Ｙｙまでｙ本あるとすると、各交点には（１，１）〜（ｘ，ｙ）のアドレスが付与される。
【００１６】
ここで、まず、Ｘ軸ドライバ１８により、Ｘ軸電極Ｘ１を選択して所定の電圧を印加すると、指６０とＸ軸電極Ｘ１との間にキャパシタＣｘ１が形成する（図２（ａ））。このキャパシタＣｘ１の静電容量は、Ｘ軸電極Ｘ１の長手方向に亘っての合計値である。また、Ｙ軸ドライバ１９を用いて、Ｙ軸電極Ｙ１を選択して所定の電圧を印加すると、指６０とＹ軸電極Ｙ１との間にキャパシタＣｙ１が形成する（図２（ｂ））。このキャパシタＣｙ１の静電容量は、Ｙ軸電極Ｙ１の長手方向に亘っての合計値である。これを各Ｘ軸電極１２及びＹ軸電極１４について測定し、第１の静電容量値とする。
【００１７】
一方、例えば、Ｙ軸電極Ｙ１に所定の電圧を印加したまま、Ｘ軸電極Ｘ１〜Ｘｘを順次選択して、例えば、所定の電圧を順次印加していく。これを第２の静電容量値とする。
このとき、例えば、Ｘ軸電極Ｘ１が選択された場合には、交点（１，１）近傍では、Ｘ軸電極Ｘ１及びＹ軸電極Ｙ１との間で相互干渉が生じ、例えば、Ｘ軸電極Ｘ１とＹ軸電極Ｙ１との間にキャパシタＣｘｙが形成される等の変化が生じる。これにより、交点（１，１）と指６０との間の静電容量値が変化する。この静電容量値の変化により、Ｘ軸電極Ｘ１及びＹ軸電極Ｙ１について測定される第１の静電容量値と第２の静電容量値とが異なる。すなわち、上述したように別途測定したキャパシタＣｘ１及びＣｙ１は、異なる静電容量を有する、キャパシタＣｘ１′及びＣｙ１′となる。
【００１８】
ここで、第１の静電容量値と第２の静電容量値とを比較することにより得られる静電容量変化値は、Ｘ軸電極Ｘ１とＹ軸電極Ｙ１との交点（１，１）と指６０との間の静電容量に依存するから、交点（１，１）に対向する部分が指紋の突起部か溝部かで変化値が異なる。従って、この変化値の大きさを各交点毎に取得してパターン化すれば、指紋のパターンと関連したパターンを得ることができ、これにより、指紋を読み取ることができる。
【００１９】
このような指紋読み取りセンサ１０は、例えば、液晶表示装置の液晶パネルの液晶表示領域に設けることで、電子機器等への組付けを容易にするすることができる。なお、この場合には、Ｘ軸電極１２，層間絶縁膜１３、Ｙ軸電極１４及び表面保護膜１５の全てを透明材料で形成しなければならないことは言うまでもない。
【００２０】
図３には、指紋読み取り装置を液晶パネルに設けた例を示す。
図面に示すように、液晶パネル２０は、第１の透明基板２１と第２の透明基板２２とをスペーサ２３を介して接合し、その間に液晶層２４を設けることにより構成される。また、第１の透明基板２１の内側には、液晶層２４に対向して、画素別に、透明電極２５及びアクティブ素子２６が二次元アレイ状に設けられ、これらを覆うように配向膜２７が設けられている。一方、第２の透明基板２２の内側には、液晶層２４を挟んで共通透明電極２８及びその表面を覆う配向膜２９が設けられている。なお、第１の透明基板２１及び第２の透明基板２２の外側には偏光板３１，３２が設けられている。
【００２１】
ここで、図３（ａ）は、第２の透明基板２２の外側に指紋読み取り装置１０を設けた例を示し、図３（ｂ）は偏光板３２上に指紋読み取り装置１０を設けた例である。このような指紋読み取り装置１０の液晶表示領域の平面方向の配置も特に限定されず、表示領域の隅部でも、中央部でもよく、さらには、表示領域全体を指紋読み取り装置としてもよい。
【００２２】
このような指紋読み取り装置は、液晶表示装置を具備する各種電子機器、例えば、各種パソコン、携帯端末、携帯電話、ＰＨＳ等に容易に組み込むことが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶パネル上に静電容量式の指紋読み取りセンサとその駆動回路とを設けることにより、実際に使用する場合の使い勝手を向上し、高生産性、低コスト化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る指紋読み取り装置の概略構成を示す断面図及び平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る指紋読み取り装置による指紋の読み取りを説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る指紋読み取り装置を搭載した液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１０  指紋読み取り装置
１１  基板
１２  Ｘ軸電極
１３  層間絶縁膜
１４  Ｙ軸電極
１５  表面保護膜
１８  Ｘ軸ドライバ
１９  Ｙ軸ドライバ
【図１】
0004233698.tif 000002
【図２】
0004233698.tif 000003
【図３】
0004233698.tif 000004