(57)【要約】【課題】面圧分布センサにおいてセンサ領域は常にスキャンしており、非センシング時の消費電力が増大する問題があった。また、ＴＦＴを常に駆動させるので、ＴＦＴの長寿命化を阻む問題もあった。【解決手段】Ｈスキャナ、Ｖスキャナに接続するセンサ制御回路を設ける。センサ領域の非センシング状態を検知してセンサ制御回路を遮断し、ＨスキャナおよびＶスキャナを待機モードとする。これにより、非センシング時の消費電力を大幅に削減し、ＴＦＴの劣化を抑制することができる。【選択図】　　図５
2004109066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ領域に複数の単位検出素子を配置してなる面圧分布センサにおいて、
面圧分布を測定する動作モードと、消費電力を削減した待機モードを切り換えることを特徴とする面圧分布センサ。
【請求項２】
センサ領域に複数の単位検出素子を配置してなる面圧分布センサにおいて、
前記センサ領域内にスイッチを有し、
前記単位検出素子を順次選択して面圧分布を測定する動作モードと、前記単位検出素子の選択動作を停止して消費電力を削減した待機モードを切り換え、前記スイッチの出力によって前記待機モードから前記動作モードへ切り換えることを特徴とする面圧分布センサ。
【請求項３】
前記スイッチを複数配置することを特徴とする請求項２に記載の面圧分布センサ。
【請求項４】
前記スイッチは、前記単位検出素子の間に設けられることを特徴とする請求項２に記載の面圧分布センサ。
【請求項５】
所定の前記単位検出素子を待機モード中選択しつづけて前記スイッチとすることを特徴とする請求項２に記載の面圧分布センサ。
【請求項６】
絶縁基板上に複数配置された面圧分布の単位検出素子と該単位検出素子に相対向して設けられた可撓性導電フィルムとからなるセンサ領域と、前記単位検出素子の２つの端子に接続し前記基板上にマトリクス状に配置されたドレイン線およびゲート線と、前記ドレイン線を順次選択する水平方向走査回路と、前記ゲート線に走査信号を送る垂直方向走査回路とを有し、前記単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触を検出する面圧分布センサにおいて、
前記水平方向走査回路および垂直方向走査回路に接続するセンサ制御回路と、
前記センサ制御回路に接続するセンサ動作信号線とを更に具備し、前記センサ動作信号線に印加されるセンサ動作信号により、前記センサ領域の起動および待機を制御することを特徴とする面圧分布センサ。
【請求項７】
絶縁基板上に複数配置された面圧分布の単位検出素子と該単位検出素子に相対向して設けられた可撓性導電フィルムとからなるセンサ領域と、前記単位検出素子の２つの端子に接続し前記基板上にマトリクス状に配置されたドレイン線およびゲート線と、前記ドレイン線を順次選択する水平方向走査回路と、前記ゲート線に走査信号を送る垂直方向走査回路とを有し、前記単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触を検出する面圧分布センサにおいて、
前記水平方向走査回路および垂直方向走査回路に接続するセンサ制御回路と、
前記センサ制御回路に接続するセンサ動作信号線と、
前記センサ領域内に配置され該センサ領域の起動および待機を制御するスイッチを更に具備し、前記スイッチからのセンサ動作信号により、前記センサ領域の起動および待機を制御することを特徴とする面圧分布センサ。
【請求項８】
前記スイッチを複数配置することを特徴とする請求項７に記載の面圧分布センサ。
【請求項９】
前記スイッチは、前記単位検出素子の間に設けられて前記センサ動作信号線と接続され、前記スイッチと前記可撓性導電フィルムとの接触に応じて前記センサ動作信号が変化することを特徴とする請求項７に記載の面圧分布センサ。
【請求項１０】
前記スイッチは、多数の前記単位検出素子のうち一部の該単位検出素子を待機中に駆動させたものであり、前記スイッチとなる単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触に応じて前記センサ動作信号が変化することを特徴とする請求項７に記載の面圧分布センサ。
【請求項１１】
センサ領域の複数の単位検出素子と、前記単位検出素子を選択する走査回路とを有する面圧分布センサの制御方法において、
待機モードにおいて、前記走査回路を停止するとともに、前記単位検出素子の少なくとも一部を常に選択し続け、
前記選択した単位検出素子の出力に応じて前記走査回路を動作させる動作モードに移行することを特徴とする面圧分布センサの動作制御方法。
【請求項１２】
垂直方向走査回路からの走査信号により絶縁基板上に複数設けられたゲート線を順次走査して前記ゲート線に接続する面圧分布の単位検出素子にゲート信号を送り前記単位検出素子を駆動し、水平方向走査回路からの走査信号により前記ゲート線と交差するドレイン線を順次走査してセンサ領域となる前記単位検出素子と該単位検出素子に相対向する可撓性導電フィルムとの接触の有無を検出する面圧分布センサの動作制御方法において、
前記垂直方向走査回路および水平方向走査回路に接続するセンサ制御回路にセンサ動作信号を印加して、前記センサ制御回路の遮断および導通により前記センサ領域の待機および駆動を制御することを特徴とする面圧分布センサの動作制御方法。
【請求項１３】
垂直方向走査回路からの走査信号により絶縁基板上に複数設けられたゲート線を順次走査して前記ゲート線に接続する面圧分布の単位検出素子にゲート信号を送り前記単位検出素子を駆動し、水平方向走査回路からの走査信号により前記ゲート線と交差するドレイン線を順次走査してセンサ領域となる前記単位検出素子と該単位検出素子に相対向する可撓性導電フィルムとの接触の有無を検出する面圧分布センサの動作制御方法において、
前記センサ領域から発生するセンサ動作信号を前記センサ制御回路に印加して、前記センサ制御回路の遮断および導通により前記センサ領域の待機および駆動を制御することを特徴とする面圧分布センサの動作制御方法。
【請求項１４】
前記単位検出素子間に設けられ前記センサ動作信号線に接続するスイッチと前記可撓性導電フィルムとの接触の有無を前記センサ動作信号とすることを特徴とする請求項１３に記載の面圧分布センサの動作制御方法。
【請求項１５】
多数の前記単位検出素子のうち少数の該単位検出素子を常に駆動させ、前記少数の単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触の有無を前記センサ動作信号とすることを特徴とする請求項１３に記載の面圧分布センサの動作制御方法。
【請求項１６】
前記センサ動作信号により前記面圧分布センサの周辺回路の起動および待機を制御することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の面圧分布センサの動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面圧分布センサおよびその動作制御方法にかかり、特に消費電力を低減できる面圧分布センサおよびその動作制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
指紋パターンのような微細な凹凸パターンの検出装置として、可撓性導電フィルム及び薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いた面圧分布センサがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１０には、指紋パターンを検出するアクティブマトリクス型面圧分布センサの一例を示す。図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）（ｃ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【０００４】
従来の面圧分布センサ２００は、多数の単位検出素子となるＴＦＴ２０４ａが形成されたガラスまたはセラミックなどの基板２０１と、対向電極フィルム２０２とから構成される。
【０００５】
単位検出素子２０４は、ＴＦＴ２０４ａとこれに接続された接触電極とを有する。単位検出素子２０４は、ガラス等の基板２０１上にマトリクス状に配置され、単位検出素子２０４を構成するＴＦＴの活性層はアモルファスシリコン膜であり、接触電極２０４ｂはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）により形成される。
【０００６】
対向電極フィルム２０２は、基板２０１と相対向して設けられ、可撓性絶縁フィルム２０２ａの裏面（ＴＦＴ側）に導電膜２０２ｂを蒸着した構造である。この対向電極フィルム２０２は、基板２０１の周囲に塗布したシール剤２０３により固着され、基板２０１と離間して配置される。
【０００７】
この面圧分布センサの製造方法の一例を示す。基板２０１にＴＦＴを形成後、対向電極フィルム２０２を貼り付けるため、基板２０１の周囲に低温の熱硬化性樹脂からなるシール剤２０３を塗布する。その後、基板２０１の対向電極フィルム２０２を貼り付け、熱処理を行う。これにより基板２０１と対向電極フィルム２０２が固着される。
【０００８】
図１０（ｃ）には、この面圧分布センサを用いて指紋パターンを検出する例を示す。
【０００９】
面圧分布センサ２００に指Ｆを乗せて軽く押すと、対向電極フィルム２０２は全体が押し下げられるが、細かく観察すると、指紋の山の部分と谷の部分とでは押圧力が異なるために、山の部分の真下またはそのごく近傍に位置する単位検出素子２０４の接触電極２０４ｂは対向電極フィルム２０２と電気的に接触する。ところが指紋の谷の部分の真下またはその近傍に位置する単位検出素子２０４の接触電極２０４ｂは対向電極フィルム２０２とは電気的に接触しない。このように、対向電極フィルム２０２と単位検出素子２０４が接触した部分の信号を取出して、指紋パターンを検出する。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−２８８８４５号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く従来の面圧分布センサでは、ドレイン線、ゲート線からの走査信号が常に印加され、センサ領域をスキャンしている。例えば、ＬＣＤ等の表示装置の場合には、表示を目的とすることから常時スキャンすることも必然性があるが、指紋を検出する面圧分布センサの場合には、実際には指紋検出時のみ最低限動作していればよく、指紋を検出しないときにスキャンし続けるのは、消費電力の浪費となる。
【００１２】
また、常時スキャンすることにより、ＴＦＴは常に駆動し続けることになり、ＴＦＴの劣化も早く長寿命化を阻害する原因となっていた。
【００１３】
そこで、本願はより低消費電力で寿命の長い面圧分布センサを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題に鑑みてなされ、第１に、センサ領域に複数の単位検出素子を配置してなる面圧分布センサにおいて、面圧分布を測定する動作モードと、消費電力を削減した待機モードを切り換えることにより解決するものである。
【００１５】
第２に、センサ領域に複数の単位検出素子を配置してなる面圧分布センサにおいて、前記センサ領域内にスイッチを有し、前記単位検出素子を順次選択して面圧分布を測定する動作モードと、前記単位検出素子の選択動作を停止して消費電力を削減した待機モードを切り換え、前記スイッチの出力によって前記待機モードから前記動作モードへ切り換わることにより解決するものである。
【００１６】
また、前記スイッチを複数配置することを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記スイッチは、前記単位検出素子の間に設けられることを特徴とするものである。
【００１８】
また、所定の前記単位検出素子を待機モード中選択しつづけて前記スイッチとすることを特徴とするものである。
【００１９】
第３に、絶縁基板上に複数配置された面圧分布の単位検出素子と該単位検出素子に相対向して設けられた可撓性導電フィルムとからなるセンサ領域と、前記単位検出素子の２つの端子に接続し前記基板上にマトリクス状に配置されたドレイン線およびゲート線と、前記ドレイン線を順次選択する水平方向走査回路と、前記ゲート線に走査信号を送る垂直方向走査回路とを有し、前記単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触を検出する面圧分布センサにおいて、前記水平方向走査回路および垂直方向走査回路に接続するセンサ制御回路と、前記センサ制御回路に接続するセンサ動作信号線とを更に具備し、前記センサ動作信号線に印加されるセンサ動作信号により、前記センサ領域の起動および待機を制御することにより解決するものである。
【００２０】
第４に、絶縁基板上に複数配置された面圧分布の単位検出素子と該単位検出素子に相対向して設けられた可撓性導電フィルムとからなるセンサ領域と、前記単位検出素子の２つの端子に接続し前記基板上にマトリクス状に配置されたドレイン線およびゲート線と、前記ドレイン線を順次選択する水平方向走査回路と、前記ゲート線に走査信号を送る垂直方向走査回路とを有し、前記単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触を検出する面圧分布センサにおいて、前記水平方向走査回路および垂直方向走査回路に接続するセンサ制御回路と、前記センサ制御回路に接続するセンサ動作信号線と、前記センサ領域内に配置され該センサ領域の起動および待機を制御するスイッチを更に具備し、前記スイッチからのセンサ動作信号により、前記センサ領域の起動および待機を制御することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記スイッチを複数配置することを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記スイッチは、前記単位検出素子の間に設けられて前記センサ動作信号線と接続され、前記スイッチと前記可撓性導電フィルムとの接触に応じて前記センサ動作信号が変化することを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記スイッチは、多数の前記単位検出素子のうち一部の該単位検出素子を待機中に駆動させたものであり、前記スイッチとなる単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触に応じて前記センサ動作信号が変化することを特徴とするものである。
【００２４】
第５に、センサ領域の複数の単位検出素子と、前記単位検出素子を選択する走査回路とを有する面圧分布センサの制御方法において、待機モードにおいて、前記走査回路を停止するとともに、前記単位検出素子の少なくとも一部を常に選択し続け、前記選択した単位検出素子の出力に応じて前記走査回路を動作させる動作モードに移行することにより解決するものである。
【００２５】
第６に、垂直方向走査回路からの走査信号により絶縁基板上に複数設けられたゲート線を順次走査して前記ゲート線に接続する面圧分布の単位検出素子にゲート信号を送り前記単位検出素子を駆動し、水平方向走査回路からの走査信号により前記ゲート線と交差するドレイン線を順次走査してセンサ領域となる前記単位検出素子と該単位検出素子に相対向する可撓性導電フィルムとの接触の有無を検出する面圧分布センサの動作制御方法において、前記垂直方向走査回路および水平方向走査回路に接続するセンサ制御回路にセンサ動作信号を印加して、前記センサ制御回路の遮断および導通により前記センサ領域の待機および駆動を制御することにより解決するものである。
【００２６】
第７に、垂直方向走査回路からの走査信号により絶縁基板上に複数設けられたゲート線を順次走査して前記ゲート線に接続する面圧分布の単位検出素子にゲート信号を送り前記単位検出素子を駆動し、水平方向走査回路からの走査信号により前記ゲート線と交差するドレイン線を順次走査してセンサ領域となる前記単位検出素子と該単位検出素子に相対向する可撓性導電フィルムとの接触の有無を検出する面圧分布センサの動作制御方法において、前記センサ領域から発生するセンサ動作信号を前記センサ制御回路に印加して、前記センサ制御回路の遮断および導通により前記センサ領域の待機および駆動を制御することにより解決するものである。
【００２７】
また、前記単位検出素子間に設けられ前記センサ動作信号線に接続するスイッチと前記可撓性導電フィルムとの接触の有無を前記センサ動作信号とすることを特徴とするものである。
【００２８】
また、多数の前記単位検出素子のうち少数の該単位検出素子を常に駆動させ、前記少数の単位検出素子と前記可撓性導電フィルムとの接触の有無を前記センサ動作信号とすることを特徴とするものである。
【００２９】
更に、前記センサ動作信号により前記面圧分布センサの周辺回路の起動および待機を制御することを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１から図５を用いて本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００３２】
図１は面圧分布センサの構造を示す。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図の如く面圧分布センサ１００は、基板１と、可撓性導電フィルムよりなる対向電極フィルム２とをシール剤３によって固着した構造である。
【００３３】
基板１はガラス等の絶縁性基板であり、基板１上のシール剤３に囲われた内側には、多数の単位検出素子４がマトリクス状に配置されている。シール剤３の内側にはコンタクト６が配置される。単位検出素子４と接続し、ゲート信号線８やドレイン信号線９等へ入力される各種信号を伝達する図示しない配線は、基板１の側縁の外部接続端子７に集められ、ＦＰＣ等（不図示）を介して基板１と外付けの制御回路とを接続する。
【００３４】
対向電極フィルム２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの可撓性絶縁フィルム２ａの裏面（ＴＦＴ側）に例えば金のような金属の導電膜２ｂを蒸着した構造である。
【００３５】
シール剤３は、硬化前は液状で、加熱することにより硬化する熱硬化性樹脂である。
【００３６】
単位検出素子４は、スイッチング素子であるＴＦＴ４ａと、これに接続された接触電極４ｂとを有する。ＴＦＴ４ａの活性層はシリコン膜、特に好ましくはポリシリコン膜である。接触電極４ｂはＴＦＴ４ａを覆った絶縁膜の上に形成された導電膜であり、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）により形成される。
【００３７】
コンタクト６は、対向電極フィルム２にＧＮＤ電位を与えるために設けられ、Ａｌよりなるコンタクトパッドとその上に設けられた熱硬化性の導電粒子を含んだコンタクト樹脂より構成される。
【００３８】
図２は面圧分布センサの分解斜視図を示す。図に示したように、基板１上には、ゲート線８とドレイン線９がマトリクス状に配置されている。後述するが、ゲート線８にはゲート信号が、ドレイン線９には走査信号がそれぞれ印加される。ゲート線８とドレイン線９との交点にそれぞれ対応してＴＦＴ４ａが配置され、ＴＦＴ４ａのゲートがゲート線８に、ドレイン端子がドレイン線９に、そしてソース端子が接触電極４ｂに接続されている。ゲート線８やドレイン線９等へ入力される各種信号を伝達する図示しない配線は、基板１の側縁に集められ、外部接続端子７に接続される。
【００３９】
次に図３を用いて面圧分布センサ１００の動作について説明する。図３（ａ）は、面圧分布センサ１００に指Ｆを乗せた状態を示し、図３（ｂ）は、面圧分布センサ１００の回路概念図である。
【００４０】
単位検出素子４のＴＦＴ４ａは、基板１上にポリシリコン層からなる活性層１１を形成し、既知の方法により不純物を導入してソース領域Ｓおよびドレイン領域Ｄが形成されている。活性層１１の全面を覆ってゲート絶縁膜１２が形成され、その上にゲート電極８ａが形成されている。ゲート電極８ａはゲート線８と一体的に形成されている。ゲート電極８ａ上に層間絶縁膜１３が設けられ、コンタクトホールを介して、活性層１１のドレイン端子Ｄがドレイン線９と接続され、ソース端子Ｓが取り出し電極９ａと接続されている。取り出し電極９ａは、ドレイン線９と同層の例えばＡｌよりなる。その上にさらに平坦化膜１４が積層されており、下層の凹凸を平坦化している。平坦化膜１４上には、コンタクトホールを介して取り出し電極９ａとコンタクトするＩＴＯよりなる接触電極４ｂが配置されている。
【００４１】
面圧分布センサ１００に指Ｆを乗せて軽く押すと、図３（ａ）の如く対向電極フィルム２の全体が押し下げられる。このとき、指紋の山の部分と谷の部分とでは押圧力が異なるために、山の部分の真下またはそのごく近傍の対向電極フィルム２は大きくへこみ、谷の部分ではあまりへこまない。従って、山の位置に対応する単位検出素子４の接触電極４ｂは対向電極フィルム２の導電膜２ｂと接触し、谷の位置に対応する単位検出素子４の接触電極４ｂは、導電膜２ｂと接触しない。
【００４２】
対向電極フィルム２の導電膜２ｂは抵抗１５を介して接地されている。面圧分布センサ１００のドレイン線９はＨスキャナ７０に接続されており、ゲート線８はＶスキャナ８０に接続されている。Ｖスキャナ８０からは所定のタイミングでゲート線８に順次走査信号が切り替えて出力される。今、あるゲート線８にある電位（「Ｈ」レベル）のゲート信号が印加されているとする。ゲート信号が印加されたゲート線８に接続されたＴＦＴ４ａは、全て導通状態（オン）となる。その間にＨスキャナ７０から所定のタイミングでドレイン線９に順次走査信号が切り替えて印加される。
【００４３】
指Ｆの山によって対向電極フィルム２が湾曲して接触電極４ｂと接触していると、走査信号として電圧が一旦上昇しても、ＴＦＴ４ａ、抵抗１５を介して電流が抜けるため、電圧は低下する。指Ｆの谷で対向電極フィルム２が接触電極４ｂと接触していない場合、走査信号の電圧は低下せず維持される。これを検出器１６によって電圧信号として読み出すと、１行分の面圧分布が計測できる。そして、選択するゲート線８を順次切り替えてゲート信号を印加し、面圧分布センサ１００のすべての単位検出素子４からの信号を読み出し、面全体の面圧分布が計測できる。
【００４４】
検出器１６は、上述したようにドレイン線９から分岐させて接続した電圧計測器でもよいし、ドレイン線９に直列に挿入した電流計測器でもよいが、電圧計測器の方が、回路構成を単純にできるので、本実施形態では電圧計測器を採用している。
【００４５】
図４は、本発明の面圧分布センサ２のセンサ領域２０の一例を示す概要図である。
【００４６】
面圧分布センサ２は、ガラスなどの絶縁基板１上に面圧分布の単位検出素子４を行列状に複数配置し、単位検出素子４に相対向して対向電極フィルム（図４では不図示）を設ける。複数の単位検出素子４と対向電極フィルム２からなる破線の領域がセンサ領域２０である。また、基板１上には、列方向に延びる複数のドレイン線９と、行方向に延びる複数のゲート線８が配置され、ドレイン線９とゲート線８のそれぞれの交点に対応して単位検出素子４が配置される。単位検出素子４は、ＴＦＴ４ａと接触電極４ｂとから構成されている。ＴＦＴ４ａのドレインＤがドレイン線９に、ゲートＧがゲート線８に、ソースＳが単位検出素子４の接触電極４ｂにそれぞれ接続されている。
【００４７】
センサ領域２０側辺には、列側にドレイン線９を順次選択する水平方向走査回路（以降Ｈスキャナと称する）７０が、行側にゲート線８にゲート信号を送る垂直方向走査回路（以降Ｖスキャナと称する）８０が配置される。
【００４８】
更に、センサ領域２０の動作を制御するセンサ制御回路９０をＨスキャナ７０およびＶスキャナ８０に接続する。センサ制御回路９０については後述する。
【００４９】
また、ここでの図示は省略するが、面圧分布センサは外部制御回路が接続されている。外部接続回路は、面圧分布センサを動作させるための各種制御信号や電源電圧ＶＤＤ等を供給する。外部制御回路は、通常のＣＭＯＳ回路であって、例えば３Ｖの低電圧で動作し、出力する制御信号も３Ｖの振幅である。
【００５０】
次に、面圧分布センサの動作について説明する。Ｖスキャナ８０は、複数のゲート線８から所定のゲート線８を順次選択してゲート電圧ＶＧを印加し、そのゲート線８に接続されたＴＦＴ４ａをオンする。Ｖスキャナ８０は垂直スタート信号ＶＳＴによって１本目のゲート線８を選択し、垂直クロックＶＣＬＫに応じて次のゲート線８に順次切り替えて選択する。
【００５１】
Ｈスキャナ７０は、複数のドレイン線９から所定のドレイン線９を順次選択し、ＴＦＴ４ａに信号を供給する。Ｈスキャナ７０は水平スタート信号ＨＳＴによって最初のドレイン線９を選択し、水平クロックＨＣＬＫに応じて次のドレイン線９に順次切り替えて選択する。
【００５２】
上記垂直クロックＶＣＬＫや水平クロックＨＣＬＫは、外部制御回路が出力する３Ｖの振幅の低電圧クロックを電位変換回路によって昇圧することによって生成される。
【００５３】
図４（ｂ）は、Ｈスキャナ７０を示す回路図である。Ｈスキャナ７０は、複数のシフトレジスタ７１とシフトレジスタ７１の出力Ｑがゲートに接続された複数のドレイン線選択トランジスタ７２とを有する。各段のシフトレジスタ７１には外部制御回路より供給される制御信号を電位変換回路によって昇圧した水平クロックＨＣＬＫが入力される。ドレイン線選択トランジスタ７２はシフトレジスタ７１の出力がゲートに接続され、各ドレイン線選択トランジスタ７２のドレインは、データ読み出し線７３に接続され、各ドレイン線選択トランジスタのソースはドレイン線９に接続されている。
【００５４】
１段目のシフトレジスタ７１には水平スタート信号ＨＳＴが入力される。シフトレジスタはＨＳＴが入力されると水平クロックＨＣＬＫ１周期の間出力端子Ｑの出力が「Ｈ」になる。シフトレジスタ７１の出力によってドレイン線選択トランジスタ７２の１つがオンとなり、選択されているゲート線８とドレイン線９の交点に配置された単位検出素子４を構成するＴＦＴ４ａが駆動状態（センシング可能な状態）となる。このとき当該ＴＦＴ４ａの接触電極４ｂと対向電極フィルム２が接触すると、接地された対向電極フィルム２を介して電流が流れるので、その電流（または電圧）の変化がデータ読み出し線７３に出力され、指紋の山が検出される。
【００５５】
シフトレジスタ７１の出力は同時に２段目のシフトレジスタ７１に入力され、シフトレジスタ７１の出力は、次の水平クロックＨＣＬＫ１周期の間「Ｈ」になり、単位検出素子４のＴＦＴ４ａがオンしてセンシング可能な駆動状態となる。そしてシフトレジスタ７１の出力によって次のシフトレジスタ７１がオンする。以下同様にシフトレジスタ７１が順次「Ｈ」になってドレイン線９を順次選択し、全単位検出素子４を駆動する。
【００５６】
１行分全てのドレイン線９が選択された後、垂直クロックＶＣＬＫが次の周期になってＶスキャナ８０は次のゲート線８にゲート電圧ＶＧを供給し、再び水平スタート信号ＨＳＴが入力され、シフトレジスタ７１の出力が「Ｈ」になる。
【００５７】
ここで、図示は省略するが、Ｖスキャナ８０も複数のシフトレジスタよりなる構成であり、Ｈスキャナと同様の動作を行う。
【００５８】
図５に示す如く、本発明の実施形態においては、更に、Ｈスキャナ７０およびＶスキャナ８０に接続するセンサ制御回路９０を設ける。センサ制御回路９０の一例を説明すると、センサ動作信号線９１と、ＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴが印加される制御信号線６０との論理積回路（以下ＡＮＤゲートと称する）である。センサ動作信号線９１には、センサ領域２０の起動と待機を制御するセンサ動作信号ＳＥが印加され、ＡＮＤゲート９２の遮断および導通を行い、Ｈスキャナ７０およびＶスキャナ８０を制御することで面圧分布センサ２の動作モードおよび待機モードを切り換え制御するものである。
【００５９】
第１の実施の形態においては、外部ＩＣ１１０からセンサ動作信号線９１にセンサ動作信号ＳＥを印加する。例えば、センサ領域２０の押下（センシング）が一定時間（例えば３分）ない場合、センサ領域２０を待機モードにするために、外部ＩＣ１１０はセンサ動作信号ＳＥを「Ｌ」レベルに変化させる。これによって、ＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴのレベルに関わらず、ＡＮＤゲートは全て「Ｌ」レベルを出力する。すなわち、Ｖスキャナ８０、Ｈスキャナ７０が停止するので、センサ領域２０のＴＦＴ４ａはスキャンされず、待機モードとなる。このように単位検出素子４の選択動作を停止することで、消費電力を低減できる。
【００６０】
これを再び動作モードにするには、例えばセンサ領域２０外に設けたスイッチ１０１を押下する。外部スイッチ１０１が押下されると、外部ＩＣ１１０よりセンサ動作信号線９１に「Ｈ」レベルが出力され、ＡＮＤゲートがＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴに応じた出力を行うので、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０が起動し、センシング可能な状態となる。
【００６１】
ここで、一定時間センシングがない場合に待機モードにするのではなく、センサのオンオフを全て外部スイッチ１０１により制御しても良い。センサ駆動時にオンスイッチを押下すると「Ｈ」のセンサ動作信号ＳＥが印加され、センサ終了後にオフスイッチを押下すると「Ｌ」のセンサ動作信号ＳＥが印加されるものである。
【００６２】
更に、１つのスイッチで押下するたびに「Ｈ」「Ｌ」が交互に印加されるのでも良い。
【００６３】
尚、センサ制御回路は一例であり、外部回路からのセンサ動作信号ＳＥにより、各クロックの待機モードを制御できる回路構成であれば、図示したものに限らない。
【００６４】
また、各スキャナの待機モードへの切り換えだけでなく、バッファ等周辺回路への電源供給も停止できるものとする。例えば、上述したように、外部回路から供給される３Ｖの信号を、面圧分布センサ２の内部で昇圧して各駆動信号としている場合、昇圧回路をも停止すると、低消費電力の効果が更に大きい。
【００６５】
次に、図６と図７を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６６】
図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のスイッチ１０２部のＢ−Ｂ線断面図である。尚、単位検出素子４、および面圧分布センサ２の構造は、第１の実施形態と同様であり、各スキャナ７０、８０の構成は図４と同様であるので詳細な説明は省略し、同一構成要素は同一符号を用いる。
【００６７】
本実施形態は、図６の如く、センサ領域２０にセンサ動作信号ＳＥを印加するスイッチ１０２を設けるものである。センサ制御回路９０の構成は第１の実施形態と同様にＡＮＤゲート９２を有し、センサ動作信号線９１にはスイッチ１０２からの信号が印加される。
【００６８】
スイッチ１０２はセンサ領域２０内に１つだけ配置してもよいが、図６（ａ）の如く、センシング時に指の接触領域がばらついても、少なくともいずれか１つのスイッチ１０２が押下されるよう、センサ領域２０に複数個なるべく均等に配置する。例えば、図の如く中心部と周辺部に設けるとよい。
【００６９】
また、スイッチ１０２は、図６（ｂ）の如く接触電極１０２ｂと配線１０２ａのみで構成される。スイッチ１０２は、単位検出素子４の間の領域に配置され、単位検出素子４の取り出し電極９ａとスイッチ１０２の配線１０２ａが、接触電極４ｂと接触電極１０２ｂとがそれぞれ同層で形成されている。センサ領域２０のどこかが指によって押下された時、対向電極フィルム２とスイッチ１０２の接触電極１０２ｂが接触し導通する。
【００７０】
図７を用いてセンサ制御回路９０の動作を説明する。図７（ａ）は回路概略図であり、図７（ｂ）はスイッチ１０２部分の等価回路図である。
【００７１】
センサ制御回路９０の構成は第１の実施の形態と同様のＡＮＤゲート９２であり、一定時間センシングがないと、「Ｌ」レベルがセンサ動作信号線９１に印加される。ＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴの各制御信号とセンサ動作信号ＳＥのＡＮＤゲート９２であるので、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０はスキャンが停止し、待機モードとなる。
【００７２】
センシング時には、必ず対向電極フィルム２が押下される。センシングのため待機モードのセンサ領域２０を押下すると、センサ領域２０に複数点在するスイッチ１０２のいずれかが押下される。スイッチ１０２と対向電極フィルム２とが接触すると、スイッチ１０２の接触電極１０２ｂの電位が変動し、外部ＩＣ１１０で検知される。外部ＩＣ１１０はスイッチ１０２の出力に応じて「Ｈ」レベルのセンサ動作信号ＳＥをセンサ動作信号線９１に出力する。ＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴの各制御信号はＡＮＤゲート９２を介して出力され、Ｈスキャナ７０およびＶスキャナ８０が選択動作を開始し、センサ領域２０が動作モードとなる。つまり、スイッチ１０２の導通と実質同時にスキャンが駆動しセンシング可能となる。また非センシング状態が一定時間経過すると、外部ＩＣ１１０は「Ｌ」レベルを出力し、両スキャナは停止する。
【００７３】
また、図８には、第３の実施形態として、外部ＩＣを介さず、電流のリークにより自動的に待機モードとする回路の一例を示す。本実施形態は、スイッチ１０２を有し、センサ動作信号ＳＥで切り替える点については、第２の実施形態と同様である。
【００７４】
センサ動作信号線９１には、放電用トランジスタ９３を更に設け、スイッチ１０２からの配線を外部ＩＣを介さずセンサ動作信号線９１に接続する。センサ制御回路９０は、センサ動作信号線９１と制御信号線６０のＡＮＤゲートである。まず、センシング時にセンサ領域２０を押下すると対向電極フィルム２がスイッチ１０２と接触する。対向電極フィルム２には例えば３Ｖ程度の電圧が印加されており、接触によりセンサ動作信号線９１には「Ｈ」レベルが印加される。ＡＮＤゲートは、ＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴに応じた出力を行い、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０が選択動作を行って指紋の検出が行える動作モードとなる。
【００７５】
指を離すと、スイッチ１０２の導通がなくなり、センサ動作信号線９１の電流は放電用トランジスタ９３により徐々に放電され、センサ動作信号ＳＥは「Ｌ」レベルとなる。すなわちセンサ動作信号ＳＥが「Ｌ」レベルとなるので、ＡＮＤゲート９２の出力が「Ｌ」レベルで固定され、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０が停止し待機モードとなる。つまり指で押下している間のみスキャン可能となり、無駄な電流の消費がない面圧分布センサを提供できる。また、センサ領域２０の待機モードも、一定時間経過後ではなく指をセンサ領域２０から離すと、放電用トランジスタ９３からのリーク電流により待機モードにすることができる。
【００７６】
また、外部ＩＣ１１０にセンサ動作信号ＳＥを出力し、再び面圧分布センサ２内にセンサ動作信号ＳＥを入力する必要がないので、外部ＩＣ１１０との接続ピン数を削減できる。
【００７７】
尚、センサ制御回路は一例であり、センサ動作信号ＳＥにより、センサ制御回路９０の待機モードを制御できる回路構成であれば、図示したものに限らない。
【００７８】
また、各スキャナの待機モードへの切り換えだけでなく、バッファ等周辺回路への電源供給も停止できるものとする。
【００７９】
図９に、本発明の第４の実施の形態を示す。図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は回路概要図である。尚、単位検出素子４、および面圧分布センサ２の各スキャナの構成は図４と同様であるので詳細な説明は省略し、同一構成要素は同一符号とする。
【００８０】
本実施形態も、センサ領域２０にセンサ動作信号ＳＥを印加するスイッチ１０３を設けるものである。センサ制御回路９０の構成は、センサ動作信号線９１の反転と制御信号線のＡＮＤゲート９２とし、センサ動作信号線９１にはスイッチ１０３からの信号が印加される。
【００８１】
スイッチ１０３は、図の如く多数の単位検出素子４のうち数個をスイッチ１０３として利用する。スイッチ１０３となる単位検出素子４にはＨスキャナ７０、Ｖスキャナ８０の駆動によらず、スキャナ以外のルートから信号が供給され、待機モードの間常に選択されつづけ、駆動状態となる。センシング時には、スイッチ１０３の単位検出素子４は他の単位検出素子４と共に順次選択され順次駆動状態になる。また、待機モード時には、スキャナの停止によって他の単位検出素子４のＴＦＴ４ａはオフするが、スイッチ１０３の単位検出素子４はＨスキャナ及びＶスキャナが停止しても論理和回路（以下ＯＲゲートと称する）９５からの信号によってスイッチ１０３の行のＴＦＴ４ａは待機モードの間常にオンしている。
【００８２】
また、スイッチ１０３となる単位検出素子４は、センシング時に指の接触領域がばらついてもいずれかのスイッチ１０３が押下されるよう、センサ領域２０に均等に複数個配置する。例えば、図の如く中心部と周辺部に設けるとよい。
【００８３】
図９（ｂ）の回路概略図を用いて動作を説明する。
【００８４】
スイッチ１０３となる単位検出素子４が接続するドレイン線９は分岐してスイッチ検出トランジスタ９４に接続される。図ではスイッチ１０３が接続されるドレイン線９のみを示したが、図９（ａ）の如くスイッチ１０３は複数あるので、各スイッチ１０３が接続するドレイン線９は同様に分岐し、他のスイッチ検出トランジスタ９４に接続される。また、スイッチ検出トランジスタ９４のゲートはセンサ動作信号線９１に接続される。
【００８５】
センサ制御回路９０の構成は第１の実施の形態と同様のＡＮＤゲート９２であり、非センシング状態が一定時間経過すると、上記実施形態とは逆に、センサ動作信号ＳＥとして「Ｈ」レベルがセンサ動作信号線９１に印加される。ＶＣＬＫ、ＶＳＴ、ＨＣＬＫ、ＨＳＴの各制御信号とセンサ動作信号ＳＥの反転のＡＮＤゲート９２であるので、ＡＮＤゲート９２の出力は「Ｌ」レベルで固定され、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０はスキャンを停止し、待機モードとなる。
【００８６】
また、スイッチ１０３に接続されるゲート線８には、センサ動作信号線９１とのＯＲゲート９５を設ける。本実施形態においてはセンサ動作信号ＳＥが「Ｈ」レベルの時、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０が「Ｌ」レベルで待機モードとなり、センサ領域２０がスイッチ１０３を除いてがオフの状態となる。スイッチ１０３となる単位検出素子４のゲートにはゲート線８を介してセンサ動作信号線９１のＯＲゲート９５からの出力が印加されるようになっているので、Ｖスキャナ８０が停止していても、センサ動作信号ＳＥが「Ｈ」であるためスイッチ１０３のＴＦＴ４ａは、センサ動作信号ＳＥが「Ｈ」の間常に動作モードとなる。センサ領域２０がオン状態（センシング時）の場合は、ＯＲゲート９５の出力はゲート信号によって変化するのでスイッチ１０３のＴＦＴ４ａも他の単位検出素子４と同様にスキャンされる。
【００８７】
次に、センサ領域２０を指で押下すると、例えば３Ｖが印加されている対向電極フィルム２を介して電流が流れ、その変化でドレイン線からの分岐線９ｂ、スイッチ検出トランジスタ９４を介して出力され、これによりＩＣがセンサ動作信号ＳＥ「Ｌ」レベルに変化する。ＡＮＤゲート９２を介して駆動信号が供給され、Ｈスキャナ７０、Ｖスキャナ８０は駆動し、Ｖスキャナ８０が１つのゲート線を選択中にＨスキャナ７０が全てのドレイン線を順次選択して単位検出素子４を順次駆動させ、動作モードとなる。このとき、ＯＲゲート９５により、スイッチ１０３も他の行と同様、Ｖスキャナ８０の出力する走査信号に応じて順次選択され、駆動状態となる。センサ動作信号ＳＥは、スイッチ検出トランジスタ９４のゲートにも供給されており、「Ｌ」レベルでスイッチ検出トランジスタ９４はオフする。このときスイッチ１０３となる単位検出素子４が出力してもスイッチ検出トランジスタ９４が開かず、スイッチ１０３としての動作はしない。つまり、通常の単位検出素子４となり、動作モードにおいて指紋の山が接触すればそれを検出する素子となる。また、センサ領域２０もスキャンされているので、指紋はデータ読み出し線７３を介して出力され、測定される。
【００８８】
スイッチ１０３として動作する単位検出素子４は、センサ領域２０内に複数設けられ、それぞれが接続されるドレイン線から分岐してそれぞれスイッチ検出トランジスタ９４に接続される。スイッチ検出トランジスタ９４の１つの端子は別の箇所のスイッチ検出トランジスタ９４の１つの端子と統合される。これは、複数のスイッチ１０３のうちいずれかが導通することで、センサ領域２０が押されたことを検出するためである。
【００８９】
有る一定時間が経過すると、外部ＩＣから「Ｈ」レベルがセンサ動作信号線９１に印加される。これでＡＮＤゲート９０は全て「Ｌ」となり、スキャナは待機モードとなる。また、スイッチ検出トランジスタ９４のゲートは「Ｈ」レベルとなり、スイッチ１０３の監視を開始する。センシング再開時にスイッチ１０３を押下すると、スイッチは導通しＯＵＴにスイッチが押された情報が出力される。この信号によりＩＣは「Ｌ」を出力しＨスキャナ、Ｖスキャナは再び起動する。
【００９０】
このように指で押下することでスキャン可能となり、スイッチ１０３の単位検出素子４のみを常時駆動させているだけで、非センシング時の無駄な電流の消費がない面圧分布センサを提供できる。
【００９１】
また、少数の単位検出素子４をスイッチとして利用できるので、第２および第３の実施形態のように別途スイッチを設ける必要もなく、センサ領域２０は従来構造のまま、消費電力を低減できる面圧分布センサを提供できる。
【００９２】
尚、センサ制御回路は一例であり、センサ動作信号ＳＥにより、各クロックの待機モードを制御できる回路構成であれば、図示したものに限らない。
【００９３】
また、各スキャナの待機モードへの切り換えだけでなく、バッファ等周辺回路への電源供給も停止できるものとする。
【００９４】
【発明の効果】
本発明によれば、面圧分布センサの非センシング状態の間、待機モードとしてスキャナ等を停止させることができるので、消費電力を大幅に削減できる。センサ領域の検出が一定時間ない場合、センサ領域のスキャンを停止し、センサ領域を待機モードとする。センシング時に外部スイッチを押下することで、スキャンを再開し、センシングを行う動作モードとする。これによりセンシング時のみ各単位検出素子をスキャンすればよいので、常にスキャンしていた従来と比較して大幅に消費電力を削減することができる。
【００９５】
また、非センシング時にセンサ領域のスキャンを停止することによって、ＴＦＴの劣化を抑制した面圧分布センサを提供することができる。
【００９６】
また、センサ領域に別途スイッチを設け、対向電極フィルムとの接触でスイッチを導通させることで、センシングの間のみ単位検出素子をスキャンすることができる。一定時間経過後センサ領域をオフする方法よりも更に消費電力を削減できる。
【００９７】
更に、多数の単位検出素子のうち一部の単位検出素子をスイッチとして利用すれば、センシング時のみ単位検出素子をスキャンすることができ、一定時間経過後センサ領域をオフする方法よりも消費電力を削減できる。また、スイッチの単位検出素子は常に駆動させるため多少の電力の消費は発生するが、単位検出素子をスイッチとして利用するため別途スイッチを設ける必要がなく、従来構造で実施でき、スペースに限界のある場合に大変有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図２】本発明を説明するための分解斜視図である。
【図３】本発明を説明するための（ａ）断面図、（ｂ）動作概要図である。
【図４】本発明を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）回路概要図である。
【図５】本発明を説明するための回路概要図である。
【図６】本発明を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図７】本発明を説明するための（ａ）回路概要図、（ｂ）等価回路図である。
【図８】本発明を説明するための回路概要図である。
【図９】本発明を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）回路概要図である。
【図１０】従来技術を説明するための（ａ）平面図、（ｂ）断面図、（ｃ）断面図である。
【符号の説明】
１　　　基板
２　　　対向電極フィルム
４　　　単位検出素子
４ａ　　ＴＦＴ
４ｂ　　接触電極
８　　　ゲート線
９　　　ドレイン線
６０　　制御信号線
７０　　Ｈスキャナ
８０　　Ｖスキャナ
９０　　センサ制御回路
９１　　センサ動作信号線
９２　　ＡＮＤゲート
９４　　スイッチ検出トランジスタ
９５　　ＯＲゲート
１０２　スイッチ
１０３　スイッチ
ＳＥ　センサ動作信号
【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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【図７】
2004109066.tif 000009
【図８】
2004109066.tif 000010
【図９】
2004109066.tif 000011
【図１０】
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