(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリクス液晶セルと、
前記アクティブマトリクス液晶セルの裏面側から光を照射する照明手段と、
前記アクティブマトリクス液晶セルの表面側に設けられた導光板であって、その裏面側からの光を透過し、その表面側からの光を、その裏面側の境界で反射し平面方向に導き、一端面に出射する導光板と、
前記導光板の前記一端面の全体に亘って配置された当該一端面から出射する光を受光する受光手段と、
前記導光板上に当接した指紋に対して前記アクティブマトリクス液晶セルの選択された一画素を介して前記照明手段からの光を位置決め照射すると共に前記指紋からの反射光を前記受光手段により位置決め受光して当該指紋の画像を取得する駆動回路と、
を具備することを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項２】
請求項１において、前記アクティブマトリクス液晶セルは液晶表示装置の液晶セルと兼用であることを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項３】
請求項１において、前記アクティブマトリクス液晶セルは液晶表示装置の液晶セルの少なくとも一部に重ねて設けられていることを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記受光手段が、前記導光板の前記一端面に沿って設けられたラインセンサであることを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記受光手段が、受光素子と、前記導光板の前記一端面から出射する光を前記受光素子に集光するレンズ若しくはレンズアレイとからなることを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項６】
アクティブマトリクス液晶セルと、
前記アクティブマトリクス液晶セルの裏面側から光を照射する照明手段と、
前記アクティブマトリクス液晶セルの表面側に設けられた導光板であって、その裏面側からの光を透過し、その表面側からの光を、その裏面側の境界で反射し平面方向に導き、一端面に出射する導光板と、を用い、
前記導光板の表面に指紋を当接させて、前記照明手段からの光を前記アクティブマトリクス液晶セルの裏面側から当該アクティブマトリクス液晶セルの選択された一画素を介して位置決め選択しながら照射し、
且つ前記指紋での反射光を前記導光板の前記一端面の全体に亘って配置された受光手段から受光して前記指紋の画像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】
また、例えば、ＣＣＤのようなイメージセンサを用いた光学式指紋読み取り装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、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。また、特に光学式の場合には、コストが比較的高いとか複雑であるとかという問題がある。
【０００６】
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、低コスト化を図ることができる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。
【０００７】
【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、アクティブマトリクス液晶セルと、このアクティブマトリクス液晶セルの裏面側から光を照射する照明手段と、前記アクティブマトリクス液晶セルの表面側に設けられて裏面側からの光を透過するが表面側からの光を一端面に出射する導光板と、この導光板の前記一端面側にあって当該一端面から出射する光を受光する受光手段と、前記導光板上に当接した指紋に対して前記アクティブマトリクス液晶セルを介して前記照明手段からの光を位置決め照射すると共に前記指紋からの反射光を前記受光手段により位置決め受光して当該指紋の画像を取得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。
【０００８】
かかる第１の態様では、アクティブマトリクス液層セル及び導光板を用いことにより光を指紋に位置決め照射すると共に反射光を受光し、指紋の画像を容易に得ることができる。
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記アクティブマトリクス液晶セルは液晶表示装置の液晶セルと兼用であることを特徴とする指紋読み取り装置にある。
【０００９】
かかる第２の態様では、液晶表示装置の液晶セルを利用して光を容易に位置決め照射することができる。
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記アクティブマトリクス液晶セルは液晶表示装置の液晶セルの少なくとも一部に重ねて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。
【００１０】
かかる第３の態様では、指紋読み取りセンサを液晶表示装置に一体的に設けられると共に液晶表示装置のバックライトを照明手段として使用することができる。
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記受光手段が、前記導光板の前記一端面に沿って設けられたラインセンサであることを特徴とする指紋読み取り装置にある。
【００１１】
かかる第４の態様では、ラインセンサで反射光を順次検出することにより指紋の画像を取得する。
本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記受光手段が、受光素子と、前記導光板の前記一端面から出射する光を前記受光素子に集光するレンズ若しくはレンズアレイとからなることを特徴とする指紋読み取り装置にある。
【００１２】
かかる第５の態様では、フォトダイオードにより反射光を順次受光することにより指紋の画像を取得する。
本発明の第６の態様では、アクティブマトリクス液晶セルと、このアクティブマトリクス液晶セルの裏面側から光を照射する照明手段と、前記アクティブマトリクス液晶セルの表面側に設けられて裏面側からの光を透過するが表面側からの光を一端面に出射する導光板とを用い、この導光板の表面に指紋と当接させて前記アクティブマトリクス液晶セルの裏面側から当該アクティブマトリクス液晶セルを介して位置決め選択しながら照射し、且つ前記指紋での反射光を前記導光板の前記一端面から受光して前記指紋の画像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、アクティブマトリクス液層セル及び導光板を用い光を指紋に位置決め照射すると共に反射光を受光することにより、指紋の画像を容易に得ることができる。
【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、アクティブマトリクス液晶セル１１の表面側に導光板１２を配置すると共にその一端面の外側に受光手段１３を配置し、液晶セル１１の裏面側には照明手段１４を配置したものである。
【００１５】
ここで、アクティブマトリクス液晶セル１１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を設けた構造を有する。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。
【００１６】
導光板１２は、照明手段１４からの光は表面側にそのまま透過するが、表面側からの光は裏面側に透過せずに平面方向に導いて一端面から出射するように作用する。また、受光手段１３は、レンズアレイ１５及びフォトダイオードなどの受光素子１６からなる。なお、レンズアレイ１５は一つのレンズとしてもよい。
また、アクティブ素子２６は、例えば、電界効果型絶縁ゲートトランジスタなどの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）から構成される。このようなアクティブ素子２６及び透明電極２５は、従来から知られている一般的な薄膜製造プロセスで液晶表示装置と同様に形成することができる。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。なお、アクティブ素子２６は、上述した薄膜トランジスタに限定されず、薄膜ダイオードであってもよい。
【００１７】
次に、指紋読み取り装置１０による指紋読み取りの手順を簡単に説明する。図２（ａ）には透明電極２５及びアクティブ素子２６の配列を示し、図２（ｂ）には指紋読み取り状態を模式的に示したものである。
図示するように、アクティブ素子２６であるトランジスタのソース電極４１は、透明電極２５に接続され、ゲート電極４２は走査線５１に接続されており、ドレイン電極４３は信号線５２に接続されている。信号線５２は、各トランジスタのドレイン電極４３をＸ軸方向に直列に接続するように複数本設けられており、各信号線５２は、Ｘ軸ドライバ５３に接続されている。また、走査線５１は、各トランジスタのゲート電極４２をＹ軸方向に直列に接続するように複数本設けられており、各走査線５１は、Ｙ軸ドライバ５４に接続されている。
【００１８】
このように各透明電極２５は各アクティブ素子２６を介してアクティブアドレッシングされており、Ｘ軸ドライバ５３に接続されたｘ本の信号線５２と、Ｙ軸ドライバ５４に接続されたｙ本の走査線５１とに接続されて、（１，１）〜（ｘ，ｙ）のアドレスを有する。
指紋を検出する際には、まず、Ｘ軸ドライバ５３を介して所定の信号線５２を選択してゲート電極４２に所定の電圧をかけ、この状態で走査線５１を介して一列ずつのアクティブ素子２６に、電圧を印加する。これにより、ゲート電極４２に所定の電圧が印加されて選択されたアクティブ素子２６が一つずつ順次選択され、選択された一画素分の透明電極２５に対向した領域の液晶層２４が配向し、照明手段１４からの光を透過するようになる。
【００１９】
このときの状態が図２（ｂ）である。すなわち、選択された一画素分のみが透光性となり、照明手段１４からの光が指６０に照射される。一方、指６０からの反射光は、導光板１２の裏面側の境界で反射されて平面方向に導かれ、一端面に設けられた受光手段１３で受光される。これを全ての画素に対して行うことにより、指紋のイメージを取得することができる。
【００２０】
以上説明した実施形態の指紋読み取り装置１０によると、アクティブマトリクス液晶セル１１及び導光板１２を用いることにより、比較的容易に指紋を検出することができる。また、かかる指紋読み取り装置１０は、液晶表示装置の液晶構造と類似する構造であるため、低コストで比較的簡便に製造することができ、液晶表示パネルに付随させて電子機器等に液晶パネルと共に組み込むことが容易である。すなわち、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。
【００２１】
このように液晶パネルと一体化して電子機器への組み込みの際の取り扱い性の向上を図ると共に、省スペース化を図るという観点からすると、種々の形態が考えられる。すなわち、液晶表示装置の液晶セルの解像度が指紋読み取り装置のそれとほぼ一致する場合には、液晶セル及び照明手段等を完全に共用することができ、これにより、指紋読み取り装置の大幅な低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、指紋読み取り装置を液晶パネルの表示領域の一部又は全体に重ねて設けるようにしてもよい。この場合にも、例えば、照明手段、偏光板等、部品の一部を共用することもでき、低コスト化、省スペース化を図ることができる。このような指紋読み取りセンサは、液晶パネルの薄膜製造プロセスとは別に行う必要があるが、同様な薄膜製造プロセスで形成することができる。なお、このような指紋読み取り装置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センサとしてもよい。
【００２３】
なお、上述した実施形態では、受光手段を、レンズアレイ及び受光素子から構成したが、導光板の一端面の全体に亘って設けられたラインセンサとしてもよい。この場合、上述した実施形態と同様に一画素ずつ受光するよううしてもよいし、導光板の性能によっては画素一列ずつ受光するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アクティブマトリクス液晶セル及び導光板を用いることにより、指紋の画像を読み取ることができ、また、液晶表示装置に容易に組み込むことができ、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の指紋読み取りセンサの検出電極の配列及び指紋読み取り状態を示す図である。
【符号の説明】
１０  指紋読み取り装置
１１  アクティブマトリクス液晶セル
１２  導光板
１３  受光手段
１４  照明手段
１５  レンズアレイ
１６  受光素子
２１  第１の透明基板
２２  第２の透明基板
２５  透明電極
２６  アクティブ素子
５１  信号線
５２  走査線
５３  Ｘ軸ドライバ
５４  Ｙ軸ドライバ
【図１】
0004381517.tif 000002
【図２】
0004381517.tif 000003