(57)【要約】    【課題】  出力判定回路での十分な判定期間を確保できるようにする。    【解決手段】  複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路３１を備える。また、前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路５０を更に備える。そして、前記保持回路からの出力信号持続期間Ｐｒを、前記検出回路による検出期間Ｐｓより長い期間とする。【選択図】  図１
2005077257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路を備えた入力装置であって、
前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路を更に備え、前記保持回路からの出力信号持続期間を、前記検出回路による検出期間より長い期間とした、入力装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記検出回路からの検出は、１回の検出動作ごとに非検出期間と検出期間とを要し、前記保持回路からの前記出力信号持続期間が前記検出期間より長い、入力装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記検出回路からの検出は、１回の検出動作ごとに非検出期間と検出期間とを要し、前記保持回路からの前記出力信号は前記非検出期間中にも出力される、入力装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３において、
前記非検出期間において、前記行方向線又は前記列方向線に一定電位を付与する、入力装置。
【請求項５】
被験物表面との間に形成される静電容量に対応した検出信号により、前記被験物表面の凹凸情報を読み取る静電容量検出装置であって、
複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路を備え、
前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路を更に備え、前記保持回路からの出力信号持続期間を、前記検出回路による検出期間より長い期間とした、静電容量検出装置。
【請求項６】
複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路と、前記出力判定回路を含む情報処理装置と、を備えた電子機器であって、
前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路を更に備え、前記保持回路からの出力信号持続期間を、前記検出回路による検出期間より長い期間とした、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は指紋情報等の入力を受け付けて電気信号に変換する入力装置、微小な凹凸を有する被験物の表面形状を静電容量変化として読み取る静電容量検出装置及びこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式指紋センサ等の入力装置として、例えば特開平１１−１１８４１５号公報、特開２０００−３４６６０８号公報、特開２００１−５６２０４号公報、特開２００１−１３３２１３号公報に開示されるように、単結晶シリコン基板上に形成されたセンサ電極の表面を誘電体膜で被覆し、指先の電位を基準電位として、指先とセンサ電極間に形成される静電容量が指紋の凹凸に応じて変化することを利用して指紋を認識する技術が知られている。
【特許文献１】特開平１１−１１８４１５号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６６０８号公報
【特許文献３】特開２００１−５６２０４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３３２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の静電容量式指紋センサは、単結晶シリコン基板上に形成されているために、指先を指紋センサに強く押し付けると割れてしまうという不都合があった。また、指紋センサを構成するには、指先の面積（およそ２０ｍｍ×２０ｍｍ）程度の大きさに形成する必要があるため、単結晶シリコン基板に形成すると高価になるという不都合も生じていた。
【０００４】
一方、指紋センサをガラス基板やプラスチック基板上に形成しようとする場合には、検出信号を保持するメモリなどの回路を基板上に作り込むことが困難である。検出信号を増幅してそのままマイコンなどの出力判定回路に出力する場合には、検出信号の持続期間が短いと、出力判定回路で検出情報を判定することが困難となる。特に動作速度を向上させようとした場合に、出力判定回路での十分な判定期間を確保できなくなるという不都合が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は上述の問題点を解決し、出力判定回路での十分な判定期間を確保することのできる入力装置、静電容量検出装置及びこれを備えた電子機器を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の入力装置は、複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路を備える。また、前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路を更に備える。そして、前記保持回路からの出力信号持続期間を、前記検出回路による検出期間より長い期間とするものである。
【０００７】
前記検出回路からの検出が、１回の検出動作ごとに非検出期間と検出期間とを要する場合も、前記保持回路からの前記出力信号持続期間が前記検出期間より長い期間とする。また、前記保持回路からの前記出力信号を前記非検出期間中にも出力されることで、同様の効果が期待される。
【０００８】
上記入力装置において、前記非検出期間に、前記行方向線又は前記列方向線に一定電位を付与することとしてもよい。
【０００９】
本発明の静電容量検出装置は、被験物表面との間に形成される静電容量に対応した検出信号により、前記被験物表面の凹凸情報を読み取るものである。そして、複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路を備える。そして、前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路を更に備え、前記保持回路からの出力信号持続期間を、前記検出回路による検出期間より長い期間とする。
【００１０】
本発明の電子機器は、複数の行方向線と複数の列方向線とが互いに交差するように配置され、前記行方向線と前記列方向線との交差部に対応してそれぞれ設けられた検出回路と、前記出力判定回路を含む情報処理装置と、を備えている。そして、前記検出回路からの検出情報を一定期間保持して出力判定回路に出力する保持回路を更に備え、前記保持回路からの出力信号持続期間を、前記検出回路による検出期間より長い期間としている。
【００１１】
本発明の電子機器は、アクティブマトリクスとこれを駆動し情報処理する処理装置とを備えた機器一般をいい、例えばＩＣカード、キャッシュカード、クレジットカード、身分証明書などの各種カード媒体の他に、電子商取引の本人認証装置、入退室管理装置、コンピュータ端末装置の認証装置などが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［発明の実施形態１．］
以下、各図を参照して本発明の好適な第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１は上述の静電容量検出回路３１をマトリクス状に配列した静電容量式指紋センサ１のブロック図である。同図に示すように同指紋センサ１は、データ線３７を選択するためのデータドライバ１０と、走査線３６を選択するための走査ドライバ２０と、指紋検出部として機能するアクティブマトリクス部３０と、検出信号を増幅するための増幅回路４０と、増幅回路４０の出力を一定期間保持するための保持回路５０と、を備えて構成されている。
【００１４】
データドライバ１０は、データ線３７を順次選択するタイミングを決定するシフトレジスタ１１と、アナログスイッチ１２を備えて構成されている。走査ドライバ２０は、走査線３６を順次選択するタイミングを決定するシフトレジスタ２１を備えて構成されている。
【００１５】
アクティブマトリクス部３０には静電容量検出回路３１がマトリクス状（Ｍ行×Ｎ列）に配列されており、Ｍ本の走査線３６とＭ本の低電位電源線ＶＳＳは行方向に沿って配線され、Ｎ本のデータ線３７は列方向に沿って配線されている。上記の構成において、Ｍ本の走査線３６が１ライン毎にアクティブになると、ある時点においてアクティブになっている走査線３６上に並ぶＮ本のデータ線３７がアナログスイッチ１２により順次選択されて増幅回路４０に接続するように点順次駆動される。
【００１６】
図２は被験者の指紋の凹凸情報を電気信号に変換する静電容量検出回路３１の回路構成図である。同検出回路３１は、同検出回路３１を選択するための選択トランジスタ３２と、被験者の指先とセンサ電極との間に形成される静電容量３３と、静電容量３３の微小な容量変化を基に指紋の凹凸情報を担う検出信号を出力する信号出力素子３４と、選択トランジスタ３２の開閉制御を行うための信号を伝達する走査線３６と、検出信号を伝達するためのデータ線３７と、検出信号の出力経路を構成する低電位電源線ＶＳＳと、容量値一定の基準容量Ｃｓを備えて構成されている。静電容量３３の容量値をＣｄとすると、検出容量Ｃｄは被験者の指紋の凹凸とセンサ電極（図６参照）との間の距離に応じて定まる。信号出力素子３４としては、検出容量Ｃｄに対応した検出信号を出力する素子であれば特に限定されるものではないが、検出容量Ｃｄの大小に応じて電流増幅作用を行う信号増幅素子（電流増幅素子）などが好適である。このような信号増幅素子として、本実施形態においては、ゲート端子（電流制御端子）、ソース端子（電流出力端子）、及びドレイン端子（電流入力端子）から成る三端子トランジスタを例示するが、これに限られるものではない。
【００１７】
上述の構成において、走査線３６上に論理レベルＨの信号が出力され、選択トランジスタ３２が開状態になると、データ線３７には信号出力素子３４のゲート電位で定まる検出電流が流れる。この検出電流は検出容量Ｃｄに対応する検出信号として処理される。検出信号には指紋の凹凸情報が含まれている。信号出力素子３４のゲート電位は、信号出力素子３４自体の寄生容量Ｃｔ（図示せず）と、基準容量Ｃｓと、検出容量Ｃｄとのそれぞれの容量比によって定まる。
【００１８】
例えば、被験者の指先をセンサ電極に近づけた場合に、指紋の凸部がセンサ電極に近接すると、検出容量Ｃｄは寄生容量Ｃｔ、基準容量Ｃｓに対して十分に大きくなり、信号出力素子３４のゲート電位はグランド電位に近づく。この結果、信号出力素子３４は略オフ状態となり、信号出力素子３４のソース／ドレイン間には極めて微弱な電流が流れる。一方、指紋の凹部がセンサ電極に近接すると、検出容量Ｃｄは寄生容量Ｃｔ、基準容量Ｃｓに対して十分に小さくなり、信号出力素子３４のゲート電位は走査線３６の電位に近づく。走査線３６がアクティブとなっている状態では、走査線３６の電位は高電位ＶＤＤである。この結果、信号出力素子３４は略オン状態となり、信号出力素子３４のソース／ドレイン間には上述の微弱電流よりも大きな電流が流れる。ここで、信号出力素子３４のソース端子は低電位電源線ＶＳＳに接続しているため、信号出力素子３４を流れる検出電流の向きはデータ線３７から低電位電源線ＶＳＳへ流れ込む向きとなる。つまり、被験者の指紋の凹凸情報を担う検出信号は外部回路から静電容量検出回路３１へ流れ込むように出力される。なお、信号出力素子３４のソース端子を高電位電源線に接続することにより、静電容量検出回路３１からデータ線３７に流れ出す向きに電流が流れるようにしてもよい。
【００１９】
図３は静電容量検出回路３１の検出信号を増幅する増幅回路４０の回路構成図である。増幅回路４０は、前段のカレントミラー回路４１と、後段のカレントミラー回路４２を備えて構成されている。前段のカレントミラー回路４１では、ゲート電位が参照電圧ＶＲに保持されたＭＯＳトランジスタ４１ａが出力する一定の参照電流Ｉrefと、信号出力素子３４が出力する検出電流Ｉdatとを比較し、後段のカレントミラー回路４２では、参照電流Ｉrefと検出電流Ｉdatとの差分を増幅した信号ＤＯＵＴを出力する。参照電流Ｉrefは検出電流Ｉdatの最大値と最小値のほぼ中間となるように予め設定されている。予め定められた所定の閾値と信号ＤＯＵＴの信号レベルを比較することによって、２値データから成る指紋情報を得ることが可能となる。
【００２０】
尚、同図において、ＣＬＫ信号はシフトレジスタ１１に入力するパルス信号と同一であり、アナログスイッチ１２の切換タイミングに同期している。
【００２１】
図４は、保持回路５０の回路図である。保持回路５０は、増幅回路４０の出力ＤＯＵＴを取り込むクロックドインバータ５４、クロックドインバータ５４の出力を保持するラッチ回路５２、ラッチ回路５２からの出力を増幅するバッファ回路５３により構成されている。
【００２２】
図５は、第１実施形態による指紋センサにおけるデータドライバ１０のタイミングチャートである。データドライバ１０のシフトレジスタ１１に供給されるクロック信号ＣＬＫに従い、スタートパルスＳＰの信号（レベルＨ）が、シフトレジスタの各段の出力Ｘ（ｋ）として伝達されていく。シフトレジスタの出力Ｘ（ｋ）がレベルＨになると、アナログスイッチ１２が導通状態となってデータ線３７が選択される。これにより、当該データ線３７を通じて検出回路３１からの出力を検出するセンシング期間Ｐｓが開始される。データ線３７からの出力ＬＤＯＵＴはグローバルデータ線７０に伝達され、増幅回路４０に入力される。
【００２３】
増幅回路４０の出力信号ＤＯＵＴは、保持回路５０のクロックドインバータ５４を経由して、ラッチ回路５２に格納される。格納されたデータはバッファ回路５３により増幅され、センサ外部へと出力される。そして、この保持回路５０の出力信号ＯＵＴを、外部に設けられたマイコン（図示せず）などの出力判定回路により読み出す。
【００２４】
次に、シフトレジスタ１１の出力がレベルＬになると、アナログスイッチ１２が非導通状態となるので、データ線３７は非選択状態となり、センシング期間Ｐｓが終了する。しかし、保持回路５０ではデータが一定期間保持され、マイコンへの出力信号ＯＵＴが維持されるので、マイコンに出力される信号ＯＵＴの持続期間Ｐｒはセンシング期間Ｐｓより長くとることができる。
【００２５】
以上の動作をアクティブマトリクス面内において繰り返す。
【００２６】
このようにすることにより、マイコンによる読出しのための期間を十分に確保することができる。これにより、検出精度の向上および動作速度の向上を図ることができる。
【００２７】
図６はセンサ電極を中心とする静電容量検出回路３１の断面構造図である。同図に示すように、静電容量検出回路３１には、指紋の凹凸情報を担う検出信号を出力する信号出力素子３４と、被験者の指先Ｆとの間に静電容量３３を形成するためのセンサ電極（検出電極）７１とが形成されている。信号出力素子３４は、ゲート電極７０、ゲート絶縁膜６８、多結晶シリコン層６３、ソース／ドレイン電極６９を含んで構成されるＭＯＳトランジスタである。静電容量３３は指紋の凹凸パターンに応じてその容量値が変化する可変容量である。指先Ｆの電位は基準電位に設定されている。センサ電極７１はゲート電極７０に接続しており、指紋の凹凸による検出容量Ｃｄの変化を信号出力素子３４に伝達し、チャネルを流れるドレイン電流の増幅作用によって静電容量変化をセンシングできるように構成されている。
【００２８】
同図に示す静電容量検出回路３１を製造するには、絶縁性基板６１上に酸化シリコンなどの下地絶縁膜６２を積層し、その上にアモルファスシリコンを成膜して結晶化させ、多結晶シリコン層６３を形成する。次いで、多結晶シリコン層６３上にゲート絶縁膜６８とゲート電極７０を形成し、自己整合的に多結晶シリコン層６３に不純物を注入・拡散し、ソース／ドレイン領域を形成する。次いで、第１層間絶縁膜６４を形成した後、コンタクトホールを開口してソース／ドレイン電極６９を形成する。さらに、第２層間絶縁膜６５、６６を積層してコンタクトホールを開口し、センサ電極７１を形成する。最後に、表面全体をパッシベーション膜６７で被覆する。ここで、第２層間絶縁膜６５、６６が二層構造となっているのは、下層の第２層間絶縁膜６５で平坦性を確保し、上層の第２層間絶縁膜６６で所望の膜厚を得るためであるが、単層構造としてもよい。
【００２９】
尚、絶縁性基板６１上にトランジスタ等の半導体素子を形成するには、上述の製法に限らず、例えば、特開平１１−３１２８１１号公報やS.Utsunomiya et. al. Society for Information Display p. 916(2000)に開示された剥離転写技術を適用することで、トランジスタ等の半導体素子を絶縁性基板６１上に形成してもよい。剥離転写技術を適用すれば、絶縁性基板６１として、プラスチック基板やガラス基板などの適度な強度を有する安価な基板を採用できるため、静電容量式指紋センサ１の機械的強度を高めることができる。
【００３０】
次に、静電容量式指紋センサ１の応用例について説明する。図７はスマートカード８１のブロック図を示しており、上述した静電容量式指紋センサ１と、ＣＰＵやメモリ素子などを実装したＩＣチップ８２と、液晶ディスプレイなどの表示装置８３を備えて構成されている。ＩＣチップ８２にはバイオメトリクス情報として、カード所有者の指紋情報が登録されている。
【００３１】
図８はこのスマートカード８１の認証手順を示している。カード使用者が指先を指紋センサ１に接触させることによって、スマートカード８１に指紋情報が入力されると（ステップＳ１）、この指紋情報は予め登録された指紋情報と照合される（ステップＳ２）。ここで、指紋が一致すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、暗証番号が発行される（ステップＳ３）。次いで、カード所有者によって暗証番号が入力される（ステップＳ４）。ステップＳ３で発行された暗証番号と、ステップＳ４で入力された暗証番号が一致しているか否かがチェックされ（ステップＳ５）、一致している場合には（ステップＳ５；ＹＥＳ）、カードの使用が許可される（ステップＳ６）。
【００３２】
このように、暗証番号に加えて指紋情報によって本人の認証を行うことによって、セキュリティの高いスマートカードを提供できる。バイオメトリクス認証機能を実装したスマートカードはキャッシュカード、クレジットカード、身分証明書などに利用できる。本実施形態の指紋センサは、本人認証を行うためのあらゆるバイオメトリクス認証装置に応用できる。例えば、室内への入退室管理を行うセキュリティシステムとして、本実施形態の指紋センサをドアに取り付けておき、当該指紋センサに入力された入室者の指紋情報と予め登録された指紋情報を照合し、両者が一致する場合には入室を許可する一方で、両者が一致しない場合には入室を不許可とし、必要に応じて警備会社等に通報するシステムにも応用できる。また、インターネットなどのオープンネットワークを通じた電子商取引においても、本人確認のためのバイオメトリクス認証装置として本実施形態の指紋センサは有効に応用できる。さらに、コンピュータ端末装置のユーザ認証装置や、複写機の複写機使用者の管理装置などにも広く応用できる。
【００３３】
尚、上記の説明においては、本発明の静電容量検出装置の実施形態として、指紋センサを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、あらゆる被験物の微小凹凸パターンを静電容量変化として読み取る装置に応用できる。例えば、動物の鼻紋の認識などにも応用できる。
［発明の実施形態２．］
図９は本発明の第２実施形態に係る静電容量検出回路３１をマトリクス状に配列した静電容量式指紋センサ１のブロック図である。同図に示すように同指紋センサ１は、データ線３７を選択するためのデータドライバ１０と、走査線３６を選択するための走査ドライバ２０と、指紋検出領域としてのアクティブマトリクス部３０と、検出信号を増幅するための増幅回路４０と、増幅回路４０の出力を一定期間保持する保持回路５０と、を備えて構成されている。
【００３４】
データドライバ１０は、データ線３７を順次選択するタイミングを決定するシフトレジスタ１１と、データ線３７にプリチャージ電圧を供給するためのプリチャージ用トランジスタ１３と、プリチャージ期間を設定するプリチャージ期間選択回路１４を備えて構成されている。
【００３５】
走査ドライバ２０は、走査線３６を順次選択するタイミングを決定するシフトレジスタ２１を備えて構成されている。アクティブマトリクス部３０には静電容量検出回路３１がマトリクス状（Ｍ行×Ｎ列）に配列されており、Ｍ本の走査線３６とＭ本の低電位電源線ＶＳＳは行方向に沿って配線され、Ｎ本のデータ線３７とＮ本のデータ側選択線５１は列方向に沿って配線されている。
【００３６】
図１０は上記第２実施形態に用いられる静電容量検出回路３１の回路構成図である。同検出回路３１は、上述した選択トランジスタ３２、静電容量３３、信号出力素子３４、走査線３６、データ線３７、基準容量Ｃｓ、低電位電源線ＶＳＳに加えて、データ線選択トランジスタ３５、データ側選択線５１を備えて構成されている。同図に示す静電容量検出回路３１は上述した第１実施形態と同様に、アクティブマトリクス部３０においてＭ行×Ｎ列に配列され、データドライバ１０と走査ドライバ２０の制御によって、静電容量３３の検出容量Ｃｄが読み取られる。
【００３７】
ある特定のデータ線３７に着目すると、当該データ線３７には、列方向に並ぶＭ個の静電容量検出回路３１からの検出信号が順次出力されるため、ｍ行ｎ列に配置されている静電容量検出回路３１から検出信号が出力された後に、（ｍ＋１）行ｎ列に配置されている静電容量検出回路３１から検出信号が出力されると、データ線３７の電位がばらつくため、安定したセンシングができないという不都合が生じる。つまり、同一のデータ線３７上には検出容量Ｃｄに対応して異なる電流レベルの検出信号が異なるタイミングで出力されるため、後段の静電容量検出回路３１から出力される検出信号は、前段の静電容量検出回路３１から出力された検出信号の影響を受けることになる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、データ線３７上に検出信号を出力する前段階として、データ線３７を所定の電位ＶＤＤにプリチャージすることによって、データ線３７の電位を安定化させる。データ線選択トランジスタ３５は、データ線３７と信号出力素子３４との間の電気的な通電／遮断を制御するトランジスタであり、データ線３７をプリチャージしている段階では、閉状態となるように制御される。データ線選択トランジスタ３５の開閉制御はデータ側選択線５１によって制御される。
【００３９】
図１１は第２実施形態に用いられる増幅回路４０の回路構成図を示し、図１２は第２実施形態に用いられる保持回路５０の回路構成図を示す。図３及び図４のＣＬＫ信号に替えてＥＮＢ信号としている点、及びデータ線選択トランジスタ３５が追加されている点を除けば、基本的な構成は上述した第１実施形態と同じである。
【００４０】
図１３はデータドライバ１０から出力される各種信号のタイミングチャートである。同図において、ＳＰはスタートパルス、ＣＬＫはクロック信号、Ｘ｛１｝，Ｘ｛２｝，…，Ｘ｛Ｎ｝はシフトレジスタ１１の出力信号、ＥＮＢはプリチャージ用トランジスタ１３を開閉制御するためのイネーブル信号、ＸＳＥＬ｛１｝，ＸＳＥＬ｛２｝，…，ＸＳＥＬ｛Ｎ｝はデータ側選択線５１に出力される選択信号である。データドライバ１０内のシフトレジスタ１１の順次選択により一つの静電容量検出回路３１が選択される期間のうち、前半をプリチャージ期間Ｐｐとし、後半をセンシング期間Ｐｓと定める。
【００４１】
プリチャージ期間Ｐｐにおいては、ＥＮＢ信号は非アクティブ（論理レベルＬ）となり、プリチャージトランジスタ１３は開状態となる。シフトレジスタ１１から論理レベルＨの出力信号Ｘ｛ｋ｝が出力されると、ｋ番目のアナログスイッチ１４ａが導通し、ｋ列目のデータ線３７が電位ＶＤＤにプリチャージされる。このとき、イネーブル信号の論理レベルはＬであるから、論理積回路１４ｂの出力は論理レベルＬとなり、データ側選択線５１にはＬレベルの信号が出力される。これにより、データ線選択トランジスタ３５は閉状態となり、電源ＶＤＤから静電容量検出回路３１への電流の流れ込みを抑制する。
【００４２】
プリチャージ動作が終了すると、センシング期間Ｐｓに移行し、イネーブル信号はアクティブ（論理レベルＨ）となる。すると、プリチャージトランジスタ１３は閉状態となり、電源ＶＤＤからデータ線３７への電源供給（プリチャージ）は休止される一方、論理積回路１４ｂにはＨレベルの出力信号Ｘ｛ｋ｝と、Ｈレベルのイネーブル信号が入力され、論理積回路１４ｂの出力線となるデータ側選択線５１にはＨレベルの信号が出力される。すると、ｋ列目のデータ側選択線５１にはＨレベルのパルスが出力され、ｋ列目に並ぶデータ線選択トランジスタ３５は開状態となる。これにより、信号出力素子３４は、データ線選択トランジスタ３５、及び選択トランジスタ３２を介してデータ線３７に接続する。さらに、図１１に示す増幅回路４０において、ＥＮＢがアクティブになるため、データ線３７を通じて静電容量検出回路３１に流れ込む検出電流が、増幅回路４０にて増幅される。
【００４３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、センシングの前段階でデータ線３７のプリチャージ動作を行うことにより、センシング時のデータ線３７の電位を安定させ、動作マージンを広げることができる。さらに、データ線３７の電位が安定しているため、より高速な指紋情報の検出が可能となる。
【００４４】
そして、本実施形態では保持回路５０によってセンシング期間Ｐｓの終了後もマイコンに対する出力信号ＯＵＴの出力を持続できるので、マイコン読出し期間Ｐｒをセンシング期間Ｐｓより長く取ることができる。これにより、検出精度を向上することができるとともに、高速動作が可能になる。
【００４５】
尚、プリチャージ用の電源電圧については、上述のＶＤＤに限らず、任意の電圧を用いることが可能であり、静電容量検出回路３１の構成によって好ましい初期電位を与えればよい。例えば、信号出力素子３４のソース端子を高電位電源線に接続することにより、静電容量検出回路３１からデータ線３７に流れ出す向きに電流が流れるようにした場合には、データ線３７に対する初期電位としてはＶＳＳ等の低電位が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１実施形態の静電容量式指紋センサのブロック図である。
【図２】第１実施形態に用いられる静電容量検出回路の回路構成図である。
【図３】第１実施形態に用いられる増幅回路の回路構成図である。
【図４】第１実施形態に用いられる保持回路の回路構成図である。
【図５】第１実施形態による指紋センサにおけるタイミングチャートである。
【図６】第１実施形態の静電容量検出回路の断面図である。
【図７】第１実施形態の静電容量式指紋センサを実装した応用例である。
【図８】第１実施形態の認証手順を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態の静電容量式指紋センサのブロック図である。
【図１０】第２実施形態に用いられる静電容量検出回路の回路構成図である。
【図１１】第２実施形態に用いられる増幅回路の回路構成図である。
【図１２】第２実施形態に用いられる保持回路の回路構成図である。
【図１３】第２実施形態による指紋センサにおけるタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１…静電容量式指紋センサ  １０…データドライバ  ２０…走査ドライバ  ３０…アクティブマトリクス部  ３１…静電容量検出回路  ３２…選択トランジスタ  ３３…静電容量  ３４…信号出力素子  ３５…データ線選択トランジスタ  ３６…走査線  ３７…データ線  ５０…保持回路  ５１…データ側選択線  Ｃｓ…基準容量  Ｃｄ…検出容量  ＶＳＳ…低電位電源線  Ｐｒ…読出し期間（出力信号持続期間）  Ｐｓ…センシング期間（検出期間）
【図１】
2005077257.tif 000003
【図２】
2005077257.tif 000004
【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】
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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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