(57)【要約】【課題】指紋センサ一体型タッチスクリーン装置を提供すること。【解決手段】本発明の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置は、タッチセンシングのためのタッチ領域と、タッチセンシングと指紋センシングのための指紋＆タッチ領域とを有し、タッチ領域において第１方向に沿って配線されたＴｘ電極と第２方向に沿って配線されたＲｘ電極、及び指紋＆タッチ領域において第１方向に沿って配線されたＦＴｘ電極と第２方向に沿って配線されたＦＲｘ電極を有するタッチスクリーンと、タッチ領域と指紋＆タッチ領域を介してタッチセンシングし、指紋＆タッチ領域を介して指紋センシングを行うタッチＩＣを含み、Ｒｘ電極は、複数の電極が一つにグループ化されて、多数のグループをなし、多数のグループは、タッチ領域と指紋＆タッチ領域との間の境界領域においてＲｘラインに一つずつそれぞれ区分されて接続される。【選択図】図４
2018073421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンシングのためのタッチ領域と、タッチセンシングと指紋センシングのための指紋＆タッチ領域とを有するタッチスクリーンと、
前記タッチ領域と前記指紋＆タッチ領域を介してタッチセンシングし、前記指紋＆タッチ領域を介して指紋センシングを行うタッチＩＣを含み、
前記タッチ領域は、
第１方向に沿って配線されたＴｘ電極、及び
第２方向に沿って配線されたＲｘ電極、
を有し、
前記指紋＆タッチ領域は、
前記第１方向に沿って配線されたＦＴｘ電極、及び、
前記第２方向に沿って配線されたＦＲｘ電極、
を有し、
前記Ｒｘ電極は、複数の電極が一つにグループ化されて、多数のグループを形成し、
前記多数のグループは、前記タッチ領域と前記指紋＆タッチ領域との間の境界領域においてＲｘラインに一つずつそれぞれ区分されて接続されている、
指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項２】
前記Ｒｘラインは、
前記指紋＆タッチ領域に配置されたＦＲｘ電極の間を通るように配置された、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項３】
前記ＦＴｘ電極と前記ＦＲｘ電極は、
前記タッチセンシングを行う時に多数が一つにグループ化され、
前記指紋センシングを行う時にグループが解除される、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項４】
前記ＦＲｘ電極は、
前記タッチＩＣの内部に含まれたスイッチブロックの動作に対応してグループ化されるか、またはグループが解除される、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項５】
前記Ｒｘ電極は、前記タッチスクリーン上に配置されたＲｘラインにより常時グループ化された状態を有し、
前記Ｔｘ電極は、前記タッチセンシングを行う時においてのみ複数の電極が一つにグループ化される状態を有する、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項６】
前記タッチＩＣは、前記指紋センシングを行う時に、
前記Ｒｘ電極に接続したチャネルを全てグラウンド電圧源に接続する、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項７】
前記タッチＩＣは、前記タッチセンシングを行う時に、
前記Ｒｘ電極のうちの一部の電極を有効チャネルと定義し、残った一部の電極を無効チャネルと定義し、前記無効チャネルをグラウンド電圧源に接続する、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項８】
前記タッチＩＣは、前記タッチセンシングを行う時に、
前記Ｒｘ電極のうちの一部の電極を有効チャネルと定義し、残った一部の電極を無効チャネルと定義し、前記無効チャネルを電気的にフローティングする、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項９】
前記タッチＩＣは、
前記タッチセンシングを行う時に、前記Ｔｘ電極に同一位相のセンサ駆動信号を供給し、
前記指紋センシングを行う時に、前記ＦＴｘ電極に位相が順次遅延されるセンサ駆動信号を供給する、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項１０】
前記スイッチブロックは、
指紋イネーブル信号に応じてターンオンになって、前記ＦＲｘ電極を指紋センシング部の入力端に接続する第１スイッチと、
前記タッチイネーブル信号に応じてターンオンになって、前記Ｒｘ電極をタッチセンシング部の入力端に接続する第２スイッチと、
を含む、請求項４に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項１１】
前記タッチイネーブル信号及び前記指紋イネーブル信号に応じて、
前記第１スイッチと前記第２スイッチのスイッチング動作が反対に切り変わる反転動作をする、
請求項１０に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項１２】
前記ＦＴｘ電極と前記ＦＲｘ電極は、
電気的な短絡方式により複数の電極が一つにグループ化される、
請求項３に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【請求項１３】
前記タッチスクリーンは、
表示パネル内に含まれた電極に基づいて、相互静電容量（Ｍｕｔｕａｌ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式により具現化されている、
請求項１に記載の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ技術の発達に伴い、ノート型コンピュータ、タブレットＰＣ（ｔａｂｌｅｔ  ＰＣ）、スマートフォン（ｓｍａｒｔ  ｐｈｏｎｅ）、個人携帯用情報端末機（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、現金自動入出金機（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｔｅｌｌｅｒ  Ｍａｃｈｉｎｅ）、検索案内システムなどのような多様な用途のコンピュータ基盤システム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ）が開発されてきた。これらのシステムには、通常、私生活と関連した個人情報はもちろん、営業情報または営業秘密のように秘密を要する多くのデータが格納されているため、これらのデータを保護するためには、セキュリティを強化する必要がある。
【０００３】
このために、従来から指の指紋を利用してシステムの登録または認証を行うことによって、セキュリティを強化できる指紋センサがある。指紋センサは、人間の指紋を感知するセンサである。指紋センサは、光学式指紋センサ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ  ｓｅｎｓｏｒ）と静電容量式指紋センサ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ  ｓｅｎｓｏｒ）とに大きく分けられる。
【０００４】
光学式指紋センサは、内部からＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの光源を照射し、指紋の隆線（ｒｉｄｇｅ）により反射された光をＣＭＯＳイメージセンサを介して感知する原理を利用したものである。光学式指紋センサは、ＬＥＤを利用して指紋をスキャンするため、小型化に限界があり、また光源自体が高価であるため製造費が上昇するという問題点がある。
【０００５】
静電容量式指紋は、指紋センサと接触する隆線と谷（ｖａｌｌｅｙ）との間に帯電される電気量の差を利用したものである。
【０００６】
従来の静電容量式指紋センサとしては、「静電容量式センサパッケージング（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｐａｃｋａｇｉｎｇ）」という名称にて２０１３年１１月２１日付で公開された以下の特許文献１（米国公開特許第ＵＳ２０１３／０３０７８１８号）が知られている。前記米国公開特許公報に記載された静電容量式指紋センサは、特定プッシュボタン（ｐｕｓｈ  ｂｕｔｔｏｎ）と結合したアセンブリ形態で構成されており、容量性プレートとユーザの指紋（隆線と谷）との間の静電容量を測定するための回路が印刷されたシリコンウエハを含む。
【０００７】
一般に、人間の指紋の隆線と谷（ｖａｌｌｅｙ）との間の距離は、略３００μｍ〜５００μｍと極めて微細なため、前記米国公報の静電容量式指紋センサは、高解像度センサアレイと指紋認識処理のためのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｈｉｐ）製作が必要であり、このために、センサアレイとＩＣとを一体に形成できるシリコンウエハを利用している。しかしながら、シリコンウエハを利用して高解像度のセンサアレイとＩＣを共に形成する場合、プッシュボタンと共に指紋センサを結合するためのアセンブリ構造が必要となるため、構成が複雑になるだけでなく、非表示領域（ベゼル領域）が増加するという問題点があった。また、プッシュボタン（例えば、スマートフォンのホームキー）と指紋センサとが重なるように形成されるので、その厚さが増加するだけでなく、指紋センシング領域がプッシュボタンの大きさに左右される問題点があった。
【０００８】
このような問題点を解決するために、タッチセンサスクリーンの領域を指紋識別領域として利用する技術などが開発されてきた。このような技術には、「指紋識別用容量性タッチセンサ（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｔｏｕｃｈ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ  ａ  ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）」という名称にて２０１３年１０月２２日付で登録された以下の特許文献２（米国登録特許第ＵＳ８，５６４，３１４号）と、「指紋認識一体型静電容量タッチスクリーン」という名称で２０１４年８月１８日付で登録された以下の特許文献３（大韓民国登録特許第１０−１４３２９８８号）が知られている。
【０００９】
図１は、従来の容量性センシングパネルの駆動電極とセンシング電極の配列を概略的に示す平面図で、図２は、従来の指紋認識一体型静電容量タッチスクリーンの構成を示す図であり、図３Ａは、一般的なタッチセンサパターンから生じる相互容量を示す図で、図３Ｂは、高密度センサパターンから生じる相互容量を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、指紋識別用容量性タッチセンサは、タッチ駆動電極１（ｘ）とタッチセンシング電極１（ｙ）を含むタッチセンサ３と、指紋駆動電極５（ｘ）と指紋センシング電極５（ｙ）を含む指紋センサ５とを含む。このような、指紋識別用容量性タッチセンサは、画面領域に部分的に別の指紋センサ５が配置されているため、指紋センサ５領域がタッチされない、またはその周辺領域のタッチ性能が低下するという問題点があった。
【００１１】
図２に示すように、指紋認識一体型静電容量タッチスクリーンは、タッチパネルＡＡ、電極接続ラインＢＢ、及びタッチコントローラＣＣを含む。前記構成においてタッチパネルＡＡは、互いに交差するよう配列される第１チャネル電極Ａ１（Ｔｘ及びＲｘのうち、いずれか一つ）と第２チャネル電極Ａ２（Ｔｘ及びＲｘのうち、残りの一つ）との組み合わせにより、微細チャネルＡ３が形成される。これらの微細チャネルＡ３のうち、指紋認識センサＡ４領域を除いた残りの領域の微細チャネルＡ３は、複数でグループ化されてタッチ信号の感知のためのタッチグループチャネルＡ５として機能し、指紋認識センサＡ４の領域に該当する微細チャネルＡ３のそれぞれは、指紋認識チャネルＡ６として機能するよう構成される。しかしながら、前記指紋認識一体型静電容量タッチスクリーンは、タッチグループチャネルＡ５として機能する微細チャネル（タッチチャネル）のため、タッチチャネル間の相互静電容量（Ｃｍ）がかなり増加する。すなわち、図３Ｂの高密度センサパターンでは、タッチチャネル間の相互静電容量（Ｃｍ）が図３Ａの一般的なタッチセンサパターンに比べて、数十〜数百倍増加する。相互静電容量が増加すると、タッチセンサのセンシング感度が低下するため、タッチ動作発生時にタッチを認識できないなどの誤作動が発生しうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国公開特許第ＵＳ２０１３／０３０７８１８号
【特許文献２】米国登録特許第ＵＳ８，５６４，３１４号
【特許文献３】大韓民国登録特許第１０−１４３２９８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、タッチスクリーン及びタッチＩＣを含む指紋センサ一体型タッチスクリーン装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
タッチスクリーンは、タッチセンシングのためのタッチ領域と、タッチセンシングと指紋センシングのための指紋＆タッチ領域とを有し、タッチ領域で第１方向に沿って配線されたＴｘ電極と第２方向に沿って配線されたＲｘ電極、及び指紋＆タッチ領域で第１方向に沿って配線されたＦＴｘ電極と第２方向に沿って配線されたＦＲｘ電極を有する。タッチＩＣは、タッチ領域と指紋＆タッチ領域を介してタッチセンシングし、指紋＆タッチ領域を介して指紋センシングを行う。Ｒｘ電極は、複数の電極が一つにグループ化されて多数のグループをなし、多数のグループは、タッチ領域と前記指紋＆タッチ領域との間の境界領域においてＲｘラインに一つずつそれぞれ区分されて接続される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の容量性センシングパネルの駆動電極とセンシング電極の配列を概略的に示す平面図である。
【図２】従来の指紋認識一体型静電容量タッチスクリーンの構成を示す図である。
【図３Ａ】一般的なタッチセンサパターンから生じる相互容量を示す図である。
【図３Ｂ】高密度センサパターンから生じる相互容量を示す図である。
【図４】実験例による指紋センサ一体型タッチスクリーン装置が適用された表示装置を示した図である。
【図５】実験例によるタッチセンシングと指紋センシングの差異点を説明するための図である。
【図６】実験例によるタッチセンシングと指紋センシングの差異点を説明するための別の図である。
【図７】図４の実験例に示す遮蔽電極の構造及びその機能を説明するための図である。
【図８】実験例の問題点を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかる指紋センサ一体型タッチスクリーン装置が適用された表示装置を示したブロック図である。
【図１０】タッチスクリーン上において具現可能な指紋＆タッチ領域の位置を示す図である。
【図１１】指紋センサ一体型タッチスクリーン装置の電極構造図である。
【図１２】タッチ領域を中心に示した電極構造図である。
【図１３】指紋＆タッチ領域を中心に示した電極構造図である。
【図１４】相互静電容量の大きさを減らす方案を示した図である。
【図１５】相互静電容量の大きさを減らす方案を示した別の図である。
【図１６】タッチセンシングを行うタッチセンシングモードを説明するための図である。
【図１７】指紋センシングを行う指紋センシングモードを説明するための図である。
【図１８】実施の形態の改善点を説明するための図である。
【図１９】寄生静電容量の不均一を解消するための方案を説明するための図である。
【図２０】相互静電容量の不均一を解消するための方案を説明するための図である。
【図２１】相互静電容量の不均一を解消するための方案を説明するための別の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態にかかる具体的な実施の形態を添付された図面を参照して説明する。
【００１７】
本発明の指紋センサ一体型タッチスクリーン装置が適用される表示装置は、液晶表示素子（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  （ＤＩＳ）ｐｌａｙ；ＬＣＤ）、電界放出表示素子（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  （ＤＩＳ）ｐｌａｙ；ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  （ＤＩＳ）ｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、有機発光ダイオード表示素子（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  （ＤＩＳ）ｐｌａｙ；ＯＬＥＤ）、電気泳動表示素子（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ；ＥＰＤ）などの表示素子に基づいて具現化されることができる。以下の実施の形態において、液晶表示素子を中心に説明するが、本発明の表示装置は、液晶表示素子に限定されない。ただし、以下の説明において、本発明と関連した公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明にするおそれがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
出願人は、静電容量式指紋に基づいて指紋センサ一体型タッチスクリーン装置を表示装置に具現する際、タッチセンサの静電容量均一化のための方案を模索するための実験を行った。以下、実験例を説明する。
【００１９】
以下で説明されるＴｘ電極とＦＴｘ電極は、第１方向に沿って配線され、信号を供給するための駆動用電極であり、Ｒｘ電極とＦＲｘ電極は、第２方向に沿って配線され、信号をセンシングするためのセンシング用電極である。しかしながら、Ｔｘ電極及びＲｘ電極の役割とＦＴｘ電極及びＦＲｘ電極の役割が互いに異なるためにそれらの名称を区分したことを理解しなければならない。
【００２０】
＜実験例＞
図４は、実験例による指紋センサ一体型タッチスクリーン装置が適用された表示装置を示した図であり、図５及び図６は、実験例によるタッチセンシングと指紋センシングの差異点を説明するための図であり、図７は、図４の実験例に示す遮蔽電極の構造及びその機能を説明するための図であり、図８は、実験例の問題点を説明するための図である。
【００２１】
図４ないし図６に示すように、実験例は、表示装置において指紋センサ一体型タッチスクリーン装置ＴＳＰである。実験例による指紋センサ一体型タッチスクリーン装置ＴＳＰは、タッチセンシングだけがなされるタッチ領域ＴＡＲとタッチセンシングと指紋センシングが選択的になされる指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲを有する。
【００２２】
タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎ、及び指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、高密度電極パターンで形成される。
【００２３】
Ｔｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎとは、タッチセンシング用電極Ｔｘ、Ｒｘに該当し、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、指紋＆タッチセンシング用電極ＦＴｘ、ＦＲｘに該当する。
【００２４】
Ｔｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎとは、ＴｘラインＴｘＬ１〜ＴｘＬｎとＲｘラインＲｘＬ１〜ＲｘＬｎを介してタッチＩＣのチャネルに接続され、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、ＦＴｘラインＦＴｘＬ１〜ＦＴｘＬｎとＦＲｘラインＦＲｘＬ１〜ＦＲｘＬｎを介して、タッチＩＣのチャネルにそれぞれ接続される。Ｒｘ電極Ｒｘ１〜ＲｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、微細電極として形成されるが、Ｒｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、パッド領域ＲＰＡＤＡにおいて一つにグループ化されて多数のグループをなし、多数のグループは、ＲｘラインＲｘＬ１〜ＲｘＬｎに一つずつそれぞれ区分されて接続される。
【００２５】
タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎとは、指紋センシングに求められるほどの高い解像力を必要としない。したがって、タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎとは領域別に区分されるようにグループ化され、グループ化された領域は、同時に駆動及びセンシングされる。以上のような動作によって、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置ＴＳＰの消費電力及びタッチリポートレートは低減される。
【００２６】
図面に示す一つの第１Ｔｘ電極Ｔｘ１は、多数の微細電極が一つにグループ化された状態を示したものである。第１Ｔｘ電極Ｔｘ１と同様に、タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎとは、微細電極が一つにグループ化された状態を示したものである。図５に示すように、タッチセンシングを行う時には、一つのタッチセンシング部ＴＳ１が一つにグループ化されたタッチセンシング用電極のＲｘ電極Ｒｘをセンシングするようになる。
【００２７】
これと異なり、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、指紋センシングまたはタッチセンシングを行う。タッチセンシングを行う時に、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、領域別に区分されるようにグループ化され、グループ化された領域は、同時に駆動及びセンシングされる。図５に示すように、タッチセンシングを行う時には、一つの指紋＆タッチセンシング部ＴＳ２が一つにグループ化された指紋＆タッチセンシング用電極のＦＲｘ電極ＦＲｘをセンシングするようになる。
【００２８】
指紋センシングを行う時に、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、高い解像力が必要である。したがって、グループは解除され、各々の電極は個別に駆動及びセンシングされる。このように、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、指紋の隆線と谷との間に複数位置するよう微細に具現化され、高い解像力でセンシングするようになるので、指紋センシングの正確性を向上させることができる。図５に示すように、指紋センシングを行う時には、多数の指紋＆タッチセンシング部ＦＳ１〜ＦＳ８が多数の指紋センシング用電極のＦＲｘ電極ＦＲｘをセンシングするようになる。
【００２９】
上述の説明により分かるように、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲをセンシングする指紋＆タッチセンシング部ＦＳ１〜ＦＳ８、ＴＳ２は、タッチＩＣの内部に配置されたスイッチブロックＳＢの動作により多数の電極をセンシングするか、またはグループ化された電極をセンシングするようになる。
【００３０】
図６に示すように、タッチセンシングを行うタッチセンシングモードＴＭＯＤＥ期間の間に、Ｔｘ電極は、グループ単位で順次駆動する。そのため、同じグループに属するＴｘ電極は、同じ波形（同一位相波形）のセンサ駆動信号ｔｘ１〜ｔｘ４の供給を受ける。これと異なり、指紋センシングを行う指紋センシングモードＦＭＯＤＥ期間の間に、Ｔｘ電極は、各電極単位で順次駆動する。そのため、各Ｔｘ電極は、順次に発生された波形（順次遅延波形）のセンサ駆動信号ｔｘ１〜ｔｘ４の供給を受ける。
【００３１】
タッチＩＣの内部に配置された指紋センシング部ＦＳＵは、指紋イネーブル信号ＦＥＮに対応してアクティブになり、タッチセンシング部ＴＳＵは、タッチイネーブル信号ＴＥＮに対応してアクティブになる。指紋イネーブル信号ＦＥＮとタッチイネーブル信号ＴＥＮとは、ホストシステムから発生及び出力されることができる。指紋センシング部ＦＳＵ及びタッチセンシング部ＴＳＵは、オペアンプＦＳ３〜ＦＳ６、ＴＳ２とセンシングキャパシタｃｆｂ＿ｆ、ｃｆｂ＿ｔを有する。
【００３２】
指紋イネーブル信号ＦＥＮが供給されると、スイッチブロックＳＢの第１スイッチＳＷ１はターンオンになる。このとき、第２スイッチＳＷ２は、ターンオフになった状態である。第１スイッチＳＷ１のターンオン動作により、指紋センシング部ＦＳＵは、それぞれ分離されたＲｘ電極をセンシングするようになる。
【００３３】
タッチイネーブル信号ＦＥＮが供給されると、スイッチブロックＳＢの第２スイッチＳＷ２は、ターンオンになる。このとき、第１スイッチＳＷ１は、ターンオフになった状態である。第２スイッチＳＷ２のターンオン動作により、タッチセンシング部ＴＳＵは、グループ化されたＲｘ電極をセンシングするようになる。すなわち、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２とは、スイッチング動作が反対に変わる反転動作（ターンオン時間とターンオフ時間が反対である）を行う。
【００３４】
図４及び図７に示すように、実験例は、タッチセンシングと指紋センシングが可能な指紋センサ一体型タッチスクリーン装置である。実験例は、タッチセンシングと指紋センシングが可能であるが、タッチセンシングのための電極と指紋センシングのための電極が共存するようになることによって、これらの間のＣｍ／Ｃｐ不均一が発生するという問題がある。Ｃｍは、相互静電容量（Ｍｕｔｕａｌ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を意味し、Ｃｐは、寄生静電容量（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を意味する。
【００３５】
実験例では、Ｃｍ／Ｃｐ不均一問題を解消するために、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲを取り囲む形態で遮蔽電極ＳＨＥを形成した。図７のように、遮蔽電極ＳＨＥは、グラウンド電圧源ＧＮＤに接続される。このような構造によって、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲとタッチ領域ＴＡＲでは、電気的な干渉をある程度緩和できるようになった。
【００３６】
しかしながら、実験例は、図８から分かるように、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置のセンシング領域（Ｓｅｎｓｉｎｇ領域１〜Ｓｅｎｓｉｎｇ領域４を区画する部分参照）が計４つに区分されるため、これらの領域間のＣｍ／Ｃｐ不均一によって、期待されたタッチ性能が得られなかった。
【００３７】
以上のような問題が発生する理由を研究した結果、複数のＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎが一つにグループ化されて動作し、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとの交差領域で一般電極を形成したこと、及び複数のＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎが一つにグループ化されて動作し、ＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎの周辺を通ることが原因であることが判明した。すなわち、グループ化された電極は、これらと接続したラインよりさらに広い領域を占めるようになるので、これと交差または隣接する電極またはラインと共にＣｐを増加させる要因になることがわかった。
【００３８】
＜実施の形態＞
図９は、本発明の実施の形態にかかる指紋センサ一体型タッチスクリーン装置が適用された表示装置を示したブロック図であり、図１０は、タッチスクリーン上において具現可能な指紋＆タッチ領域の位置を示す図であり、図１１は、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置の電極構造図であり、図１２は、タッチ領域を中心に示した電極構造図であり、図１３は、指紋＆タッチ領域を中心に示した電極構造図であり、図１４及び図１５は、相互静電容量の大きさを低減させる方案を示した図である。
【００３９】
図９に示すように、本発明の実施の形態にかかる指紋センサ一体型タッチスクリーン装置は、表示装置と共に具現される。表示装置は、表示パネル（ＤＩＳ）、表示パネル駆動回路１２、１４、１６及びホストシステム１８を含む。指紋センサ一体型タッチスクリーン装置は、タッチスクリーンＴＳＰ及びタッチＩＣ２０を含む。
【００４０】
表示パネル（ＤＩＳ）は、２枚の基板の間に形成された液晶層を含む。表示パネル（ＤＩＳ）のピクセルアレイは、データライン（Ｄ１〜Ｄｍ、ｍは正の整数）とゲートライン（Ｇ１〜Ｇｎ、ｎは正の整数）により画定されるピクセル領域に形成されたピクセルを含む。ピクセルの各々は、データラインＤ１〜ＤｍとゲートラインＧ１〜Ｇｎとの交差部に形成されたＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、データ電圧を充填する画素電極、画素電極に接続されて液晶セルの電圧を維持させるためのストレージキャパシタ（Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｃｓｔ）などを含むことができる。
【００４１】
表示パネル（ＤＩＳ）の上部基板には、ブラックマトリックス、カラーフィルターなどが形成されることができる。表示パネル（ＤＩＳ）の下部基板は、ＣＯＴ（Ｃｏｌｏｒ  ｆｉｌｔｅｒ  Ｏｎ  ＴＦＴ）構造により具現化されることができる。この場合に、ブラックマトリックスとカラーフィルターは、表示パネル（ＤＩＳ）の下部基板に形成されることができる。共通電圧が供給される共通電極は、表示パネル（ＤＩＳ）の上部基板または下部基板に形成されることができる。表示パネル（ＤＩＳ）の上部基板と下部基板の各々には、偏光板が付着され、液晶と接する内面に液晶のプレチルト角を設定するための配向膜が形成される。表示パネル（ＤＩＳ）の上部基板と下部基板との間には、液晶セルのセルギャップ（Ｃｅｌｌ  ｇａｐ）を維持するためのカラムスペーサが形成される。
【００４２】
表示パネル（ＤＩＳ）の背面の下には、バックライトユニットが配置されることができる。バックライトユニットは、エッジ型（ｅｄｇｅ  ｔｙｐｅ）または直下型（Ｄｉｒｅｃｔ  ｔｙｐｅ）バックライトユニットにより具現化され、表示パネル（ＤＩＳ）に光を照射する。表示パネル（ＤＩＳ）は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなど、公知されたいかなる液晶モードによっても具現化されることができる。
【００４３】
表示パネル駆動回路１２、１４、１６は、データ駆動回路１２、スキャン駆動回路１４及びタイミングコントローラ１６を含み、入力映像のビデオデータを表示パネル（ＤＩＳ）のピクセルに書き込むための動作を行う。
【００４４】
データ駆動回路１２は、タイミングコントローラ１６から入力されるデジタルビデオデータＲＧＢをアナログ正極性／負極性ガンマ補償電圧に変換して、データ電圧を出力する。データ駆動回路１２から出力されたデータ電圧は、データラインＤ１〜Ｄｍに供給される。スキャン駆動回路１４は、データ電圧に同期されるゲートパルス（またはスキャンパルス）をゲートラインＧ１〜Ｇｎに順次供給して、データ電圧が書き込まれる表示パネル（ＤＩＳ）のピクセルラインを選択する。
【００４５】
タイミングコントローラ１６は、ホストシステム１８から入力される垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、データイネーブル信号（Ｄａｔａ  Ｅｎａｂｌｅ；ＤＥ）、メインクロック（ＭＣＬＫ）などのタイミング信号を受け取って、データ駆動回路１２とスキャン駆動回路１４の動作タイミングを同期させる。スキャンタイミング制御信号は、ゲートスタートパルス（Ｇａｔｅ  Ｓｔａｒｔ  Ｐｕｌｓｅ；ＧＳＰ）、ゲートシフトクロック（Ｇａｔｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｃｌｏｃｋ；ＧＳＣ）、ゲート出力イネーブル信号（Ｇａｔｅ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｅｎａｂｌｅ；ＧＯＥ）などを含む。データタイミング制御信号は、ソースサンプリングクロック（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｃｌｏｃｋ；ＳＳＣ）、極性制御信号（Ｐｏｌａｒｉｔｙ；ＰＯＬ）、ソース出力イネーブル信号（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｅｎａｂｌｅ；ＳＯＥ）などを含む。
【００４６】
ホストシステム１８は、テレビシステム、セットボックス、ナビゲーションシステム、ＤＶＤプレーヤー、ブルーレイプレーヤー、個人用コンピュータ（ＰＣ）、ホームシアターシステム、電話システム（Ｐｈｏｎｅ  ｓｙｓｔｅｍ）のうち、いずれか一つにより具現化されることができる。ホストシステム１８は、スケーラ（ｓｃａｌｅｒ）を内蔵したＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ｃｈｉｐ）を含んで、入力映像のデジタルビデオデータＲＧＢを表示パネル（ＤＩＳ）に表示するのに適したフォーマットに変換する。ホストシステム１８は、デジタルビデオデータと共にタイミング信号（Ｖｓｙｎｃ、Ｈｓｙｎｃ、ＤＥ、ＭＣＬＫ）をタイミングコントローラ１６に送信する。また、ホストシステム１８は、タッチＩＣ２０から入力されるタッチレポートと関連した応用プログラムを実行する。
【００４７】
タッチスクリーンＴＳＰは、表示パネル（ＤＩＳ）内に含まれた電極に基づいて相互静電容量（Ｍｕｔｕａｌ  Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式により具現化される。タッチスクリーンＴＳＰは、第１方向に沿って互いに並列して配列されるＴｘ電極ライン（またはＴｘチャネル）、第２方向に沿って並べて配列されて、Ｔｘ電極ラインと交差するＲｘ電極ライン（またはＲｘチャネル）、及びＴｘ電極ラインとＲｘ電極ラインとの交差点ごとに形成された相互容量センサを含むことができる。各相互容量センサは、Ｔｘ電極ラインに接続されたＴｘ電極、Ｒｘ電極ラインに接続されたＲｘ電極、及びＴｘ電極とＲｘ電極との間に位置する絶縁層を含む。Ｔｘ電極ラインは、センサの各々にセンサ駆動信号を印加して、センサに電荷を供給する駆動信号配線である。Ｒｘ電極ラインは、センサに接続されてセンサの電荷をタッチＩＣ２０に供給するセンサ配線である。相互容量センシング方法は、Ｔｘ電極ラインを介して相互容量センサのＴｘ電極にセンサ駆動信号を印加して、相互容量センサに電荷を供給し、センサ駆動信号と同期して相互容量センサの容量変化をＲｘ電極とＲｘ電極ラインを介してセンシングすることにより、タッチ入力をセンシングできる。
【００４８】
タッチスクリーン装置ＴＳＰは、タッチセンシングだけがなされるタッチ領域ＴＡＲとタッチセンシングと指紋センシングが選択的になされる指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲとを有する。指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲは、図１０の（ａ）または（ｂ）はもちろん、これと類似の他の形態で領域を区分できる。以下、説明の便宜のために、図１０の（ａ）を基準に説明する。
【００４９】
タッチＩＣ２０は、Ｔｘ電極ラインにセンサ駆動信号を供給する駆動信号供給部と、Ｒｘ電極ラインをセンシングする駆動信号センシング部とを含む。駆動信号センシング部には、タッチセンシング部と指紋センシング部とが含まれる。
【００５０】
タッチＩＣ２０は、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲのＦＲｘラインをタッチセンシング部または指紋センシング部に選択的に接続するスイッチブロックをさらに含む。スイッチブロックは、外部から印加されるタッチイネーブル信号及び指紋イネーブル信号に応じてそのスイッチング動作を行う。タッチＩＣ２０は、センシングを介して獲得したタッチ座標情報ＴＤＡＴＡと指紋感知情報ＦＤＡＴＡをホストシステム１８に送信する。
【００５１】
図９及び図１１ないし図１５に示すように、タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎ、及び指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、高密度電極パターンで形成される。Ｔｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、タッチセンシング用電極Ｔｘ、Ｒｘに該当し、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、指紋＆タッチセンシング用電極ＦＴｘ、ＦＲｘに該当する。
【００５２】
Ｔｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、ＴｘラインＴｘＬ１〜ＴｘＬｎとＲｘラインＲｘＬ１〜ＲｘＬｎを介してタッチＩＣ２０のチャネルに接続され、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとは、ＦＴｘラインＦＴｘＬ１〜ＦＴｘＬｎとＦＲｘラインＦＲｘＬ１〜ＦＲｘＬｎを介してタッチＩＣ２０のチャネルにそれぞれ接続される。
【００５３】
タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、タッチセンシングを行う。Ｒｘ電極Ｒｘ１〜ＲｘｎとＴｘ電極Ｔｘ１〜Ｔｘｎは、微細電極で形成される。Ｔｘ電極Ｔｘ１〜Ｔｘｎは、タッチＩＣ２０の内部に存在するスイッチブロックにより複数の電極が一つにグループ化されるか、またはグループが解除される。
【００５４】
これとは異なり、Ｒｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、図１２のように、タッチ領域ＴＡＲと指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲとの間の境界領域において複数の電極が一つにグループ化されて多数のグループをなし、これらの多数のグループは、ＲｘラインＲｘＬ１〜ＲｘＬｎに一つずつそれぞれ区分されて接続される。例えば、多数のＲｘ電極は、一つにグループ化されて第１Ｒｘ電極Ｒｘ１を形成するようになり、第１Ｒｘ電極Ｒｘ１は、タッチ領域ＴＡＲと指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲとの間の境界領域で一つの第１ＲｘラインＲｘＬ１に接続される。
【００５５】
すなわち、タッチ領域ＴＡＲに配置されたＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、タッチ領域ＴＡＲと指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲとの間の境界領域で複数の電極が一つにグループ化されるように物理的な接続構造を取る。そして、ＲｘラインＲｘＬ１〜ＲｘＬｎは、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎの間を通ってタッチＩＣ２０に接続されるように配置される。
【００５６】
Ｒｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎが上のような構造を取るようになることによって、Ｒｘ電極Ｒｘ１〜ＲｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎとの間に発生するＣｍ／Ｃｐは相当部分減少するようになる。その結果、タッチセンシングのための電極と指紋センシングのための電極が共存するようになることによって発生するＣｍ／Ｃｐが不均一になる問題は、実験例より顕著に減少するようになることが判明した。これに対する実験結果を図１８に示す。
【００５７】
タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、指紋センシングに求められるような高い解像力を必要としない。したがって、タッチ領域ＴＡＲに配置されたＴｘ電極Ｔｘ１〜ＴｘｎとＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、領域別に区分されるようにグループ化され、グループ化された領域は、同時に駆動及びセンシングされる。以上のような動作によって、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置ＴＳＰの消費電力及びタッチリポートレートは低減される。
【００５８】
図面に示す一つの第１Ｔｘ電極Ｔｘ１は、多数の微細電極が電気的な短絡方式により一つにグループ化された状態を示している。第１Ｔｘ電極Ｔｘ１と同様に、タッチ領域ＴＡＲに配置された残りのＴｘ電極Ｔｘ２〜Ｔｘｎもまた、電気的な短絡方式により微細電極が一つにグループ化される。Ｔｘ電極Ｔｘ１〜Ｔｘｎは、微細電極が電気的な短絡方式により領域別にグループ化されるが、Ｒｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎは、微細電極が物理的な短絡方式により領域別にグループ化される差異点がある。
【００５９】
指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、指紋センシングまたはタッチセンシングを行う。指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、微細電極で形成される。ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、タッチＩＣ２０の内部に存在するスイッチブロックにより、複数の電極が一つにグループ化されるか、またはグループが解除される。
【００６０】
タッチセンシングを行う時に、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、領域別に区分されるようにグループ化され、グループ化された領域は、同時に駆動及びセンシングされる。
【００６１】
タッチセンシングを行う時に、第１ＦＴｘないし第５ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘ５は、タッチＩＣ２０の内部に存在するスイッチブロックにより第１ＦＴｘＬ１ないし第５ＦＴｘＬ５ラインＦＴｘＬ１〜ＦＴｘＬ５が一つの群のようになることによって、Ｔｘｎ＋１電極Ｔｘｎ＋１及びＴｘｎ＋１ラインになる。そして、第１ＦＲｘないし第４ＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘ４は、タッチＩＣ２０の内部に存在するスイッチブロックにより、第１ＦＲｘＬ１ないし第４ＦＲｘＬ４ラインＦＲｘＬ１〜ＦＲｘＬ４が一つの群のようになることによって、Ｒｘ１’電極Ｒｘ１’及びＲｘ１’ラインになる。
【００６２】
このような形態で第１ＦＴｘないし第１０ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘ１０は、Ｔｘｎ＋１電極Ｔｘｎ＋１とＴｘｎ＋２電極Ｔｘｎ＋２になり、第１ＦＲｘないし第ｕＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｕは、Ｒｘ１’電極Ｒｘ１’ないしＲｘｎ’電極Ｒｘｎ’になる。一方、示す図面では第１ＦＴｘないし第１０ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘ１０が二つのＴｘ電極及びＴｘラインを形成することを一例としたが、これは説明の便宜のためのものに過ぎない。そして、第１ＦＲｘないし第ｕＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｕは、無数に多くの電極及びラインを含み、これらの数と第１Ｒｘないし第ｎＲｘ電極Ｒｘ１〜Ｒｘｎを構成する微細電極の数は、類似／同一である。これは、ＴｘラインとＦＴｘラインもまた同様である。
【００６３】
指紋センシングを行う時、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、高い解像力を必要とする。したがって、グループは解除され、各々の電極は、個別に駆動及びセンシングされる。このように、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに配置されたＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘｎとＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘｎは、指紋の隆線と谷との間に複数位置するよう微細に具現化され、高い解像力でセンシングを行うようになるので、指紋センシングの正確性を向上させることができる。
【００６４】
図１４に示すように、タッチＩＣ２０は、タッチ領域ＴＡＲにおいてタッチセンシングを行う時、相互静電容量の大きさを低減させるための第１スイッチング動作を行うことができる。このために、タッチＩＣ２０は、無効チャネルＮＲｘを電気的にフローティング（Ｆｌｏａｔｉｎｇ）させ、有効チャネルＥＲｘに対してのみセンシングを行うようスイッチブロックを制御する。
【００６５】
図１５に示すように、タッチＩＣ２０は、タッチ領域ＴＡＲにおいてタッチセンシングを行う時、相互静電容量の大きさを低減させるための第２スイッチング動作を行うことができる。このために、タッチＩＣ２０は、無効チャネルＮＲｘをグラウンド電圧源ＧＮＤに接続させ、有効チャネルＥＲｘに対してのみセンシングを行うようスイッチブロックを制御する。
【００６６】
図１４及び図１５の動作は、タッチセンシングを行う時に実行されるので、これはタッチ領域ＴＡＲだけでなく、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲに対しても同様に適用されることができる。そして、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲを介して指紋センシングがなされる時、タッチ領域ＴＡＲのすべてのチャネルは、グラウンド電圧源ＧＮＤに接続されうる。この場合、相互静電容量の大きさを低減させることができることはもちろん、Ｃｐを減少させることができるようになるので、指紋センシングの正確性を向上させることができるようになる。
【００６７】
以下、指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲにおいてなされるタッチセンシングと指紋センシングについて具体的に説明する。
【００６８】
図１６は、タッチセンシングを行うタッチセンシングモードを説明するための図で、図１７は、指紋センシングを行う指紋センシングモードを説明するための図であり、図１８は、実施の形態の改善点を説明するための図である。
【００６９】
図１０及び図１６に示すように、タッチセンシングを行うタッチセンシングモードＴＭＯＤＥ期間の間に、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘ１０は、２個のグループに分けられて順次駆動する。そのため、第１ＦＴｘグループに属するＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘ５は、同じ波形（同一位相波形）の第ＦＴｘｎ＋１センサ駆動信号ｆｔｘｎ＋１の供給を受ける。そして、第２ＦＴｘグループに属するＦＴｘ電極ＦＴｘ６〜ＦＴｘ１０は、同じ波形（同一位相波形）の第ＦＴｘｎ＋２センサ駆動信号ｆｔｘｎ＋２の供給を受ける。第ＦＴｘｎ＋１センサ駆動信号ｆｔｘｎ＋１は、第ＦＴｘｎ＋２センサ駆動信号ｆｔｘｎ＋２に先立ってロジックハイ形態で出力されるのを一例としたが、これに限定されない。
【００７０】
タッチセンシングを行うタッチセンシングモードＴＭＯＤＥ期間の間に、有効チャネルＥＲｘに対してのみセンシングを行うようスイッチブロックＳＢが制御されるが、これを説明すれば、次の通りである。ただし、スイッチブロックＳＢの第２スイッチＳＷ２は、タッチイネーブル信号に対応して４個のＦＲｘ電極を有効チャネルＥＲｘと定義し、これらに対してのみセンシングを行うようターンオンされるのを一例とする。しかしながら、有効チャネルＥＲｘに含まれたＦＲｘ電極の数は多数であるから、これに限定されない。  本開示では、接触感知を行うとき、タッチＩＣは、Ｒｘ電極のいくつかを有効チャネルとして定義し、残りのＲｘ電極のうちのいくつかを無効チャネルとして定義し、非有効チャネルを接地電圧源に接続するか、チャネルを電気的にフローティング状態にする。
【００７１】
タッチセンシングを行うタッチセンシングモードＴＭＯＤＥ期間の間にスイッチブロックＳＢの第２スイッチＳＷ２がターンオンになる。スイッチブロックＳＢの第２スイッチＳＷ２がターンオンになると、第１ないし第１０ＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘ１０のうち、有効チャネルＥＲｘに該当する４個のＦＲｘ電極のみが一つにグループ化される。４個のＦＲｘ電極は一つのＲｘ１’電極Ｒｘ１’または一つのＲｘ１’ラインと定義される。第１タッチセンシング部ＴＳ１は、一つのＲｘ１’電極Ｒｘ１’または一つのＲｘ１’ラインと電気的に接続され、これを通じて一つにグループ化された第１グループをセンシングするようになる。
【００７２】
スイッチブロックＳＢの第２スイッチＳＷ２がターンオンになると、第１１ないし第２０ＦＲｘ電極ＦＲｘ１１〜ＦＲｘ２０のうち、有効チャネルＥＲｘに該当する４個のＦＲｘ電極のみが一つにグループ化される。４個のＦＲｘ電極は、一つのＲｘ２’電極Ｒｘ２’または一つのＲｘ２’ラインと定義される。第２タッチセンシング部ＴＳ２は、一つのＲｘ２’電極Ｒｘ２’または一つのＲｘ２’ラインと電気的に接続され、これを通じて一つにグループ化された第２グループをセンシングするようになる。
【００７３】
スイッチブロックＳＢの第２スイッチＳＷ２がターンオンになると、第１及び第２タッチセンシング部ＴＳ１、ＴＳ２はセンシング動作を行うが、第１ないし第２０指紋センシング部ＦＳ１〜ＦＳ２０は、センシング動作を行わない。そして有効チャネルＥＲｘに含まれないＦＲｘ電極（または無効チャネル）は、フローティング状態になるか、グラウンド電圧源に接続される。
【００７４】
図１０及び図１７に示すように、指紋センシングを行う指紋センシングモードＦＭＯＤＥ期間の間に、ＦＴｘ電極ＦＴｘ１〜ＦＴｘ１０は、電極単位で順次駆動する。そのため、第１ＦＴｘ電極Ｆｔｘ１ないし第１０ＦＴｘ電極Ｆｔｘ１０は、それぞれ異なる波形（順次遅延波形）の第ＦＴｘ１センサ駆動信号Ｆｔｘ１ないし第ＦＴｘ１０センサ駆動信号Ｆｔｘ１０の供給を受ける。第ＦＴｘ１センサ駆動信号Ｆｔｘ１は、第ＦＴｘ２センサ駆動信号ｆｔｘ２に先立ってロジックハイ形態で出力されることを一例としたが、これに限定されない。これと同様に、先立って出力されたセンサ駆動信号と次に出力されたセンサ駆動信号は、第１期間の差を有することができる。
【００７５】
指紋センシングを行う指紋センシングモードＦＭＯＤＥ期間の間に、すべてのチャネルをセンシングするようにスイッチブロックＳＢが制御されるが、これを説明すると、以下のとおりである。
【００７６】
指紋センシングを行う指紋センシングモードＦＭＯＤＥ期間の間に、スイッチブロックＳＢの第１スイッチＳＷ１がターンオンになる。スイッチブロックＳＢの第１スイッチＳＷ１がターンオンになると、第１ないし第２０ＦＲｘ電極ＦＲｘ１〜ＦＲｘ２０のそれぞれに対するセンシング動作を行うようになる。
【００７７】
第１指紋センシング部ＦＳ１は、第１ＦＲｘラインＦＲｘＬ１に接続した第１ＦＲｘ電極ＦＲｘ１と電気的に接続され、これを通じてセンシングするようになる。このように、第１指紋センシング部ＦＳ１ないし第２０指紋センシング部ＦＳ２０は、第１ＦＲｘ電極ＦＲｘ１ないし第２０ＦＲｘ電極ＦＲｘ２０をセンシングするようになる。第１指紋センシング部ＦＳ１ないし第２０指紋センシング部ＦＳ２０は、同時センシングまたは順次センシングを行うことができる。
【００７８】
スイッチブロックＳＢの第１スイッチＳＷ１がターンオンになると、第１ないし第２０指紋センシング部ＦＳ１〜ＦＳ２０は、センシング動作を行うが、第１及び第２タッチセンシング部ＴＳ１、ＴＳ２はセンシング動作を行わない。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態は、Ｒｘ電極のうち、タッチ電極部（または一般電極センサ部）と指紋＆タッチ電極部（または微細電極センサ部）とを分離するものの、同一電極同士Ｃｍ／Ｃｐが均一になるよう設計される。その結果、本発明の実施の形態は、図１８にて分かるように、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置のセンシング領域が二箇所に区分されるが、これらの領域間のＣｍ／Ｃｐが類似するように形成され、タッチ性能はもちろんのこと指紋センサの性能及び感度もまた向上する。
【００８０】
上述の本発明の実施の形態のような方式を利用しても、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置または表示装置の構造または駆動方法によって、Ｃｍ／Ｃｐが不均一となる問題が発生し得る。以下、これを改善するための他の実施の形態を提案する。
【００８１】
図１９は、寄生静電容量の不均一を解消するための方案を説明するための図であり、図２０及び図２１は、相互静電容量の不均一を解消するための方案を説明するための図である。
【００８２】
本発明の他の実施の形態によれば、Ｒｘ電極のうち、タッチ電極部Ｒｘ（または一般電極センサ部）と指紋＆タッチ電極部ＦＲｘ（または微細電極センサ部）は、互いに分離される。タッチ電極部Ｒｘと指紋＆タッチ電極部ＦＲｘは、上述の実施の形態の構造により分離及び区分されるが、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置または表示装置の構造または駆動方法によって、Ｃｍ／Ｃｐが不均一になる問題が発生し得る。
【００８３】
しかしながら、以下の方法を利用すると、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置または表示装置の構造または駆動方法に適した方式でタッチ及び指紋センシングを行うようにして、Ｃｍ／Ｃｐの不均一問題を解消できる。
【００８４】
［寄生静電容量の不均一解消方案］
本発明の他の実施の形態では、図１９のように、タッチ電極部Ｒｘをセンシングするタッチセンシング部と、指紋＆タッチ電極部ＦＲｘをセンシングする指紋センシング部を差動増幅型オペアンプ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に基づいて具現する。差動増幅型オペアンプは、差動入力だけが増幅され、雑音信号である同相信号利得は０になるから、寄生静電容量（Ｃｐ）の不均一問題を解消するのに役に立つ。
【００８５】
［相互静電容量の不均一解消方案］
本発明の他の実施の形態では、図２０のように、センサ駆動信号の駆動電圧(Driving voltage)を例えば３．３Ｖとすれば、これを累積センシングし、累積回数に基づいてタッチまたは指紋センシング結果を導き出すようタッチＩＣを具現する。本発明のさらに他の実施の形態では、図２１のように、センサ駆動信号の駆動電圧(Driving voltage)を例えば３．３Ｖとすれば、タッチ領域ＴＡＲの駆動電圧と指紋＆タッチ領域ＦＴＡＲの駆動電圧とを別にして、駆動及びセンシングするようにタッチＩＣを具現する。
【００８６】
以上、本発明は、Ｒｘ電極をタッチ電極部と指紋＆タッチ電極部とに物理的に分離して、Ｃｍ／Ｃｐが均一となるようにすることにより、タッチ性能はもちろんのこと指紋センサの性能及び感度を向上できるという効果がある。また、本発明は、指紋センサ一体型タッチスクリーン装置または表示装置の構造または駆動方法に適した方式でタッチ及び指紋センシングを行うようにして、Ｃｍ／Ｃｐが不均一になる問題を解消できるという効果がある。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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