JPH0561966A - 指紋センサ - Google Patents
指紋センサInfo
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- JPH0561966A JPH0561966A JP21954091A JP21954091A JPH0561966A JP H0561966 A JPH0561966 A JP H0561966A JP 21954091 A JP21954091 A JP 21954091A JP 21954091 A JP21954091 A JP 21954091A JP H0561966 A JPH0561966 A JP H0561966A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型化が可能でかつ高分解能で信頼性の高い
指紋センサを提供することを目的とする。 【構成】 １は、下面電極４と、その上の、少なくとも
下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有する圧電薄膜５と、この
圧電薄膜５上に下面電極４の境界辺から少なくとも圧電
薄膜５の厚みの１／２の寸法Ｗ2 だけ後退させて形成さ
れた上面電極６を具備し、下面電極４と上面電極６を介
して分極処理することにより構成される単位センサ素子
である。２はこのセンサ素子１を走査するためのスイッ
チング用のＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴ
と記す）であり、３はこのセンサ素子１の出力信号用の
インピーダンス変換用ＦＥＴである。この単位センサ素
子を半導体基板上にマトリックス状に複数個配置させて
指紋センサとする。
指紋センサを提供することを目的とする。 【構成】 １は、下面電極４と、その上の、少なくとも
下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有する圧電薄膜５と、この
圧電薄膜５上に下面電極４の境界辺から少なくとも圧電
薄膜５の厚みの１／２の寸法Ｗ2 だけ後退させて形成さ
れた上面電極６を具備し、下面電極４と上面電極６を介
して分極処理することにより構成される単位センサ素子
である。２はこのセンサ素子１を走査するためのスイッ
チング用のＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴ
と記す）であり、３はこのセンサ素子１の出力信号用の
インピーダンス変換用ＦＥＴである。この単位センサ素
子を半導体基板上にマトリックス状に複数個配置させて
指紋センサとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電薄膜を利用した指
紋センサ、特に指の指紋パターンを検出するためのセン
サ部の構成に関する。
紋センサ、特に指の指紋パターンを検出するためのセン
サ部の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報システムの発展、普及、多様
化に伴って、「万人不同」、「終生不変」という指紋情
報を用いた情報セキュリティが注目を集めている。現在
実用化されている指紋照合システムは、各種端末に組み
込むためには形状も大きく、高価であり、今後、情報シ
ステム機器に組み込み可能な小型化、あるいはカード形
状の指紋センサが切望されている。
化に伴って、「万人不同」、「終生不変」という指紋情
報を用いた情報セキュリティが注目を集めている。現在
実用化されている指紋照合システムは、各種端末に組み
込むためには形状も大きく、高価であり、今後、情報シ
ステム機器に組み込み可能な小型化、あるいはカード形
状の指紋センサが切望されている。
【０００３】従来の指紋検出方法は、指先をガラス面な
どに押し当てて、その部分を光源で照射し、その反射光
をＣＣＤ等により光電変換して電気出力信号とし、この
電気出力信号を処理することにより、指紋を検出してい
る（例えば特開昭６０−１１４９７９号公報参照）。
どに押し当てて、その部分を光源で照射し、その反射光
をＣＣＤ等により光電変換して電気出力信号とし、この
電気出力信号を処理することにより、指紋を検出してい
る（例えば特開昭６０−１１４９７９号公報参照）。
【０００４】この様な光学式の指紋センサ以外には、感
圧シートにマトリックス電極を形成し、感圧シートの抵
抗値を電気的に取り出すこよにより、指紋パターンを圧
力的に検出する方法（例えば特開昭６３−２０４３７４
号公報）なども提案されている。
圧シートにマトリックス電極を形成し、感圧シートの抵
抗値を電気的に取り出すこよにより、指紋パターンを圧
力的に検出する方法（例えば特開昭６３−２０４３７４
号公報）なども提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の光
学式指紋センサにおいては、光源およびその電源やレン
ズなどを含む光学系とＣＣＤなどの光電変換素子が必要
であるため、センサ部が大型化すると共にコスト高とな
るという問題点を有していた。また上記の感圧式指紋セ
ンサにおいては、感圧シートを用いているためセンサ部
の構成が簡素であり薄型化が可能であるが、センシング
に感圧導電ゴムを用いるため、再現性、クリープなど信
頼性に欠けるという問題点を有していた。
学式指紋センサにおいては、光源およびその電源やレン
ズなどを含む光学系とＣＣＤなどの光電変換素子が必要
であるため、センサ部が大型化すると共にコスト高とな
るという問題点を有していた。また上記の感圧式指紋セ
ンサにおいては、感圧シートを用いているためセンサ部
の構成が簡素であり薄型化が可能であるが、センシング
に感圧導電ゴムを用いるため、再現性、クリープなど信
頼性に欠けるという問題点を有していた。
【０００６】さらに、感圧式指紋センサの実用上の問題
点として、圧力検出の際の隣接素子への影響がある。こ
の問題点の解決としては、感圧シートを小片を介して絶
縁する方法あるいは感圧シートにスリットを入れて絶縁
する方法などが提案されているが、製造工程が複雑化し
てしまう。
点として、圧力検出の際の隣接素子への影響がある。こ
の問題点の解決としては、感圧シートを小片を介して絶
縁する方法あるいは感圧シートにスリットを入れて絶縁
する方法などが提案されているが、製造工程が複雑化し
てしまう。
【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、隣接素子への影響がなく、しかも小型化が可能でか
つ高分解能で信頼性の高い指紋センサを提供することを
目的とする。
で、隣接素子への影響がなく、しかも小型化が可能でか
つ高分解能で信頼性の高い指紋センサを提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の指紋センサは、下面電極上に圧電薄膜を形
成したのち、上記圧電薄膜上に少なくとも圧電薄膜の厚
みの１／２の寸法だけ後退させた上面電極を形成し、上
記下面電極と上記上面電極を介して分極処理することに
より構成したセンサ素子をマトリックス状に配置した構
成を有している。
に、本発明の指紋センサは、下面電極上に圧電薄膜を形
成したのち、上記圧電薄膜上に少なくとも圧電薄膜の厚
みの１／２の寸法だけ後退させた上面電極を形成し、上
記下面電極と上記上面電極を介して分極処理することに
より構成したセンサ素子をマトリックス状に配置した構
成を有している。
【０００９】
【作用】上記手段によれば、圧電薄膜よりなる圧電セン
サ素子が指紋の山部（隆線）と接触し、（逆）圧電効果
により指紋の山部と接触している部分の各圧電素子が圧
力を電気出力信号として変換される。この圧電素子は下
面電極と上面電極を介して分極処理されており、分極処
理された部分の圧電素子のみが圧電効果を有しており、
隣接素子への影響を及ぼすことなく、指の指紋パターン
に応じた圧力分布を正確に検出するこができる。
サ素子が指紋の山部（隆線）と接触し、（逆）圧電効果
により指紋の山部と接触している部分の各圧電素子が圧
力を電気出力信号として変換される。この圧電素子は下
面電極と上面電極を介して分極処理されており、分極処
理された部分の圧電素子のみが圧電効果を有しており、
隣接素子への影響を及ぼすことなく、指の指紋パターン
に応じた圧力分布を正確に検出するこができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００１１】図１は本発明の指紋センサ・マトリックス
の１単位つまり１つのセンサ素子部分の構成を説明する
ための平面図である。同図において、１は下面電極４上
に少なくとも下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有する圧電薄
膜５を形成したのち、この圧電薄膜５上に下面電極４の
境界辺から少なくとも圧電薄膜５の厚みの１／２の寸法
Ｗ2 だけ後退させた上面電極６を形成し、下面電極４と
上面電極６を介して分極処理することにより構成される
センサ素子である。
の１単位つまり１つのセンサ素子部分の構成を説明する
ための平面図である。同図において、１は下面電極４上
に少なくとも下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有する圧電薄
膜５を形成したのち、この圧電薄膜５上に下面電極４の
境界辺から少なくとも圧電薄膜５の厚みの１／２の寸法
Ｗ2 だけ後退させた上面電極６を形成し、下面電極４と
上面電極６を介して分極処理することにより構成される
センサ素子である。
【００１２】また、２はこのセンサ素子１を走査するた
めのスイッチング用のＭＯＳ型電界効果トランジスタ
（以下ＦＥＴと記す）であり、３はこのセンサ素子１の
出力信号のインピーダンスを低くして信号処理しやすく
するためのインピーダンス変換用ＦＥＴであり、また３
はセンサ素子１の出力信号を増幅する増幅用ＦＥＴであ
ってもよい。
めのスイッチング用のＭＯＳ型電界効果トランジスタ
（以下ＦＥＴと記す）であり、３はこのセンサ素子１の
出力信号のインピーダンスを低くして信号処理しやすく
するためのインピーダンス変換用ＦＥＴであり、また３
はセンサ素子１の出力信号を増幅する増幅用ＦＥＴであ
ってもよい。
【００１３】圧電薄膜５より構成されるセンサ素子１の
出力は非常に小さく、しかも出力インピーダンスがきわ
めて大きいので、センサ素子１の出力を正確に読み出す
ためには、出力の増幅かインピーダンスの変換またはこ
れらの両方が必要である。
出力は非常に小さく、しかも出力インピーダンスがきわ
めて大きいので、センサ素子１の出力を正確に読み出す
ためには、出力の増幅かインピーダンスの変換またはこ
れらの両方が必要である。
【００１４】本実施例の指紋センサの特徴としては、セ
ンサ素子１部分のみの圧電薄膜５が分極処理されている
点であり、この構成とすることにより、検出部分の圧電
素子のみが圧電効果を有するため、隣接素子に圧力によ
る発生電荷が漏れることなく、指の指紋パターンに応じ
た正確な圧力分布を検出するこができる。
ンサ素子１部分のみの圧電薄膜５が分極処理されている
点であり、この構成とすることにより、検出部分の圧電
素子のみが圧電効果を有するため、隣接素子に圧力によ
る発生電荷が漏れることなく、指の指紋パターンに応じ
た正確な圧力分布を検出するこができる。
【００１５】本実施例において、センサ素子１の構成を
より詳細に説明するために、図１におけるＡ−Ｂ線に沿
う断面図を図２に示す。同図において、まず単結晶シリ
コン基板８上にセンサ素子１の高さを調整するために、
ＦＥＴを形成する過程で、単結晶シリコン基板８を酸化
処理することにより酸化膜７を形成したのち、真空蒸着
法あるいはスパッタリング法により、アルミニウム等か
らなる下面電極４をマスクを用いて形成する。
より詳細に説明するために、図１におけるＡ−Ｂ線に沿
う断面図を図２に示す。同図において、まず単結晶シリ
コン基板８上にセンサ素子１の高さを調整するために、
ＦＥＴを形成する過程で、単結晶シリコン基板８を酸化
処理することにより酸化膜７を形成したのち、真空蒸着
法あるいはスパッタリング法により、アルミニウム等か
らなる下面電極４をマスクを用いて形成する。
【００１６】次に、この下面電極４上にスパッタリング
法により少なくとも下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有し厚
みｔであるジルコンチタン酸鉛からなる圧電薄膜５を形
成し、さらにこの圧電薄膜５上に真空蒸着法あるいはス
パッタリング法により、下面電極４の境界面から少なく
とも圧電薄膜５の厚みｔの１／２の寸法Ｗ2 だけ後退さ
せたアルミニウム等からなる上面電極６を形成する。
法により少なくとも下面電極４の幅の寸法Ｗ1 を有し厚
みｔであるジルコンチタン酸鉛からなる圧電薄膜５を形
成し、さらにこの圧電薄膜５上に真空蒸着法あるいはス
パッタリング法により、下面電極４の境界面から少なく
とも圧電薄膜５の厚みｔの１／２の寸法Ｗ2 だけ後退さ
せたアルミニウム等からなる上面電極６を形成する。
【００１７】そして、下面電極４と上面電極６に直流電
圧を印加して圧電薄膜５を分極処理したのち、上面電極
６上に図示しない絶縁性保護膜を被覆形成することによ
り、センサ素子１を構成している。
圧を印加して圧電薄膜５を分極処理したのち、上面電極
６上に図示しない絶縁性保護膜を被覆形成することによ
り、センサ素子１を構成している。
【００１８】ここで、センサ素子１が指紋パターンの山
部と接触し、圧電薄膜５に圧力が加えられた際に、下面
電極４と上面電極６との間に発生する電位差つまり出力
電圧は、圧電材料の圧電定数に比例し、圧電材料の厚み
に反比例するため、この圧電薄膜の材料としては、厚さ
が均一でしかも薄く、圧電定数の大きな材料である必要
がある。これに加えて、成膜の容易性、成膜温度、膜の
均一性などを考慮すると、ジルコンチタン酸鉛系の材料
がが望ましく、この厚みｔとしては１μｍ程度が適して
いる。
部と接触し、圧電薄膜５に圧力が加えられた際に、下面
電極４と上面電極６との間に発生する電位差つまり出力
電圧は、圧電材料の圧電定数に比例し、圧電材料の厚み
に反比例するため、この圧電薄膜の材料としては、厚さ
が均一でしかも薄く、圧電定数の大きな材料である必要
がある。これに加えて、成膜の容易性、成膜温度、膜の
均一性などを考慮すると、ジルコンチタン酸鉛系の材料
がが望ましく、この厚みｔとしては１μｍ程度が適して
いる。
【００１９】また、スイッチング用ＦＥＴ２および増幅
用またはインピーダンス変換用ＦＥＴ３は、単結晶シリ
コン基板８上にイオン注入法により形成されたｎ型ある
いはｐ型のソースおよびドレインと多結晶シリコンゲー
トにより構成され、増幅用またはインピーダンス変換用
ＦＥＴ３のゲート１０からセンサ部の下面電極４が取り
出され、ソース１１からセンサ部の上面電極６が取り出
され、ドレイン１２は電極１３を介してスイッチング用
ＦＥＴのドレイン１４と接続され、かつこの電極１３を
介してドレイン抵抗１５が接続されており、電極１６は
図示しない電源のプラス側に接続されている。
用またはインピーダンス変換用ＦＥＴ３は、単結晶シリ
コン基板８上にイオン注入法により形成されたｎ型ある
いはｐ型のソースおよびドレインと多結晶シリコンゲー
トにより構成され、増幅用またはインピーダンス変換用
ＦＥＴ３のゲート１０からセンサ部の下面電極４が取り
出され、ソース１１からセンサ部の上面電極６が取り出
され、ドレイン１２は電極１３を介してスイッチング用
ＦＥＴのドレイン１４と接続され、かつこの電極１３を
介してドレイン抵抗１５が接続されており、電極１６は
図示しない電源のプラス側に接続されている。
【００２０】ドレイン抵抗１５の大きさにより、センサ
出力の増幅かインピーダンス変換が実現される（当然増
幅とインピーダンス変換の両方の機能を実現することも
できる）。またスイッチング用ＦＥＴ２のゲート１７に
は電極１８を介して制御信号が印加され、ソース１９か
ら電極２０を介して出力信号を検出している。
出力の増幅かインピーダンス変換が実現される（当然増
幅とインピーダンス変換の両方の機能を実現することも
できる）。またスイッチング用ＦＥＴ２のゲート１７に
は電極１８を介して制御信号が印加され、ソース１９か
ら電極２０を介して出力信号を検出している。
【００２１】ここで、指紋の山部の構造（隆線構造）
は、空間周波数２〜３本／ｍｍの細かいパターンであ
り、指紋の谷部（谷線）の幅は狭い所では１００μｍ程
度になるため、指紋パターンを再現性良く正確に入力す
るためには、センサとして５０μｍ（２０本／ｍｍ）程
度の分解能が必要になってくる。従って、検出面積を２
０×２０〜２５×２５ｍｍとし分解能を５０μｍとする
と、４００×４００〜５００〜５００個（１６万画素〜
２５万画素）のセンサ単位を構成する必要がある。
は、空間周波数２〜３本／ｍｍの細かいパターンであ
り、指紋の谷部（谷線）の幅は狭い所では１００μｍ程
度になるため、指紋パターンを再現性良く正確に入力す
るためには、センサとして５０μｍ（２０本／ｍｍ）程
度の分解能が必要になってくる。従って、検出面積を２
０×２０〜２５×２５ｍｍとし分解能を５０μｍとする
と、４００×４００〜５００〜５００個（１６万画素〜
２５万画素）のセンサ単位を構成する必要がある。
【００２２】つまり、図１に示したセンサ素子１とスイ
ッチング用ＦＥＴ２と増幅用またはインピーダンス用Ｆ
ＥＴ３とにより構成される、一辺が約５０μｍの１つの
サンサ単位（図中の斜線部領域）を、図３に示した様に
マトリックス状に複数個配置することにより、本実施例
における指紋センサを構成している。
ッチング用ＦＥＴ２と増幅用またはインピーダンス用Ｆ
ＥＴ３とにより構成される、一辺が約５０μｍの１つの
サンサ単位（図中の斜線部領域）を、図３に示した様に
マトリックス状に複数個配置することにより、本実施例
における指紋センサを構成している。
【００２３】この構成により、指紋の山部と谷部とを検
出することが可能となり、指の指紋パターンに応じた圧
力分布を精度良く検出することができる。なお、本実施
例においては、１つのセンサ単位をマトリックス状に整
列配置しているが、これに限定されるものではなく、例
えば千鳥形状に配列させることも可能である。
出することが可能となり、指の指紋パターンに応じた圧
力分布を精度良く検出することができる。なお、本実施
例においては、１つのセンサ単位をマトリックス状に整
列配置しているが、これに限定されるものではなく、例
えば千鳥形状に配列させることも可能である。
【００２４】また、本実施例においては、電気出力信号
の検出手段として、単結晶シリコンのＦＥＴアレイを用
いたが、この理由について説明する。
の検出手段として、単結晶シリコンのＦＥＴアレイを用
いたが、この理由について説明する。
【００２５】上記ＦＥＴアレイ以外の検出方法として
は、ＣＣＤにより出力信号を転送する方法もあるが、最
小取扱電荷が約６．３×１０-17Ｃであるため、圧電薄
膜による小さな出力電荷を正確に検出するための充分な
諧調が得られないという問題点がある。
は、ＣＣＤにより出力信号を転送する方法もあるが、最
小取扱電荷が約６．３×１０-17Ｃであるため、圧電薄
膜による小さな出力電荷を正確に検出するための充分な
諧調が得られないという問題点がある。
【００２６】さらに、アモルファスシリコンあるいは多
結晶シリコンの薄膜トランジスタ（ＴＥＴ）を用いてス
イッチング素子を構成する方法もあるが、両者とも単結
晶シリコンのＦＥＴに比較して、漏れ電流が大きいた
め、μｓｅｃオーダの非常に短時間の間に出力信号を読
み出す必要があるという問題点がある。
結晶シリコンの薄膜トランジスタ（ＴＥＴ）を用いてス
イッチング素子を構成する方法もあるが、両者とも単結
晶シリコンのＦＥＴに比較して、漏れ電流が大きいた
め、μｓｅｃオーダの非常に短時間の間に出力信号を読
み出す必要があるという問題点がある。
【００２７】これに比較して、単結晶シリコン上に増幅
素子またはインピーダンス変換素子とスイッチング素子
とを構成することにより、単結晶シリコンはアモルファ
スシリコンあるいは多結晶シリコンと比較して、漏れ電
流が１０2 〜１０4 倍程度少なく、出力信号の読み取り
時間がｍｓｅｃ〜ｓｅｃオーダになるため、圧電薄膜に
よる小さな出力電荷を正確に検出することが可能とな
る。
素子またはインピーダンス変換素子とスイッチング素子
とを構成することにより、単結晶シリコンはアモルファ
スシリコンあるいは多結晶シリコンと比較して、漏れ電
流が１０2 〜１０4 倍程度少なく、出力信号の読み取り
時間がｍｓｅｃ〜ｓｅｃオーダになるため、圧電薄膜に
よる小さな出力電荷を正確に検出することが可能とな
る。
【００２８】次に、この指紋センサの出力信号の検出方
法を説明する。説明を簡略化するために、３行×３列の
マトリックス状の検出素子から構成される指紋センサの
回路図を図３に示す。同図において、まず制御端子
Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3 のうち１つの制御端子例えばＣ1 に正電
圧を加え、他の制御端子Ｃ2 ，Ｃ3 を０電圧にすると、
制御端子Ｃ1 に接続されているスイッチング用ＦＥＴ２
１１、２１２、２１３のみがオン状態となり、インピー
ダンス変換用ＦＥＴ３１１、３１２、３１３によりセン
サ素子１１１、１１２、１１３の出力をインピーダンス
変換して、ドレイン抵抗４１１、４１２、４１３を介し
てセンサ素子１１１、１１２、１１３の出力信号の読み
出しが可能な状態となる。
法を説明する。説明を簡略化するために、３行×３列の
マトリックス状の検出素子から構成される指紋センサの
回路図を図３に示す。同図において、まず制御端子
Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3 のうち１つの制御端子例えばＣ1 に正電
圧を加え、他の制御端子Ｃ2 ，Ｃ3 を０電圧にすると、
制御端子Ｃ1 に接続されているスイッチング用ＦＥＴ２
１１、２１２、２１３のみがオン状態となり、インピー
ダンス変換用ＦＥＴ３１１、３１２、３１３によりセン
サ素子１１１、１１２、１１３の出力をインピーダンス
変換して、ドレイン抵抗４１１、４１２、４１３を介し
てセンサ素子１１１、１１２、１１３の出力信号の読み
出しが可能な状態となる。
【００２９】次に出力端子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3のうち１つの
出力端子例えばＲ1 を選択することにより、センサ素子
１１１の出力信号のみが読み出されることになる。
出力端子例えばＲ1 を選択することにより、センサ素子
１１１の出力信号のみが読み出されることになる。
【００３０】この様に、制御端子Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3を用い
て行を選択し、出力端子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3 を用いて列を選
択することにより、この行と列との交差する部分に接続
された特定のセンサ素子の出力信号を順次読み出すこと
が可能となる。
て行を選択し、出力端子Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3 を用いて列を選
択することにより、この行と列との交差する部分に接続
された特定のセンサ素子の出力信号を順次読み出すこと
が可能となる。
【００３１】なお、上記実施例においては、センサ部本
体の構成のみについて記載したが、上記回路構成以外に
も、制御端子を用いて行を選択する回路と出力端子を用
いて列を選択する回路および出力信号の処理回路が別途
必要であるが、これらの周辺回路構成については、特に
限定されるものではなく、本実施例においては、センサ
基板として半導体基板を用いているため、上記周辺回路
部をセンサの周辺部に一体形成することも可能である。
体の構成のみについて記載したが、上記回路構成以外に
も、制御端子を用いて行を選択する回路と出力端子を用
いて列を選択する回路および出力信号の処理回路が別途
必要であるが、これらの周辺回路構成については、特に
限定されるものではなく、本実施例においては、センサ
基板として半導体基板を用いているため、上記周辺回路
部をセンサの周辺部に一体形成することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明は、下面電極上に圧
電薄膜を形成したのち、この圧電薄膜上に下面電極の境
界より少なくとも圧電薄膜の厚みの１／２の寸法だけ後
退させた上面電極を形成し、下面電極と上面電極を介し
て分極処理することにより構成したセンサ素子をマトリ
ックス状に配置した構成とすることにより、隣接素子へ
の影響を及ぼすことなく、圧電薄膜センサ素子による指
の指紋パターンに応じた圧力分布を精度良く検出するこ
とができるため、小型化が可能でありかつ高分解能で指
紋パターンを検出することができる優れた指紋センサを
実現できるものである。
電薄膜を形成したのち、この圧電薄膜上に下面電極の境
界より少なくとも圧電薄膜の厚みの１／２の寸法だけ後
退させた上面電極を形成し、下面電極と上面電極を介し
て分極処理することにより構成したセンサ素子をマトリ
ックス状に配置した構成とすることにより、隣接素子へ
の影響を及ぼすことなく、圧電薄膜センサ素子による指
の指紋パターンに応じた圧力分布を精度良く検出するこ
とができるため、小型化が可能でありかつ高分解能で指
紋パターンを検出することができる優れた指紋センサを
実現できるものである。
【図１】本発明の指紋センサの一実施例におけるセンサ
素子部分の平面図
素子部分の平面図
【図２】図１の実施例におけるＡ−Ｂ線に沿う断面図
【図３】同実施例の全体構成を示す平面図
【図４】同実施例の指紋センサの回路図
１ センサ素子 ２ スイッチング用ＦＥＴ ３ インピーダンス変換用ＦＥＴ ４ 下面電極 ５ 圧電薄膜 ６ 上面電極 ７ 酸化膜 ８ 単結晶シリコン基板 １０ インピーダンス変換用ＦＥＴのゲート １１ インピーダンス変換用ＦＥＴのソース １２ インピーダンス変換用ＦＥＴのドレイン １３、１６、１８、２０ 電極 １４ スイッチング用ＦＥＴのドレイン １５ ドレイン抵抗 １７ スイッチング用ＦＥＴのゲート １９ スイッチング用ＦＥＴのソース １１１、１１２、１１３ センサ素子 １２１、１２２、１２３ センサ素子 １３１、１３２、１３３ センサ素子 ２１１、２１２、２１３ スイッチング用ＦＥＴ ２２１、２２２、２２３ スイッチング用ＦＥＴ ２３１、２３２、２３３ スイッチング用ＦＥＴ ３１１、３１２、３１３ インピーダンス用ＦＥＴ ３２１、３２２、３２３ インピーダンス用ＦＥＴ ３３１、３３２、３３３ インピーダンス用ＦＥＴ ４１１、４１２、４１３ ドレイン抵抗 ４２１、４２２、４２３ ドレイン抵抗 ４３１、４３２、４３３ ドレイン抵抗 Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 制御端子 Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 出力端子 Ｖ 電源端子 Ｇ アース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】複数個の圧電薄膜素子をマトリックス状に
配置して、各圧電薄膜素子に加えられた圧力を電気出力
信号に変換することにより、指の指紋情報を検出する指
紋センサにおいて、下面電極上に圧電薄膜を形成したの
ち、前記圧電薄膜上に少なくとも圧電薄膜の厚みの１／
２の寸法だけ後退させた上面電極を形成し、前記下面電
極と前記上面電極を介して分極処理することにより、セ
ンサ素子を構成することを特徴とする指紋センサ。 - 【請求項２】各圧電薄膜素子の出力信号を増幅またはイ
ンピーダンス変換する増幅素子またはインピーダンス変
換素子と、前記増幅素子またはインピーダンス変換素子
の出力を順次走査するスイッチング素子とを備えている
ことを特徴とする請求項１記載の指紋センサ。 - 【請求項３】圧電薄膜がジルコンチタン酸鉛系薄膜であ
ることを特徴とする請求項１記載の指紋センサ。
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