CN1657864A - 静电电容检测装置及其检测条件的检索方法及指纹传感器 - Google Patents

静电电容检测装置及其检测条件的检索方法及指纹传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种指纹传感器(1)包括：静电电容检测电路(31)，根据与在指尖表面之间形成的静电电容、输出包含指纹凹凸信息的检测信号；指纹检测部分(30)，由多个静电电容检测电路(31)排列在相互交叉的行方向及列方向而形成；多条扫描线(36)；扫描线驱动器(20)，其驱动扫描线(36)；数据线(37)；数据线驱动器(10)，其驱动数据线(37)；检索单元(10，20，40)，在选择有排列在多条扫描线(36)中至少一条扫描线(36)上的多个静电电容检测电路的状态下，通过改变凹凸信息的检测条件以检索凹凸信息的检测条件。这样，能在短时间内检索出用于作为静电电容变化读取指纹凹凸信息的检测条件。

Description

静电电容检测装置及其检测条件的检索方法及指纹传感器
技术领域
本发明涉及将具有指纹等微小凹凸的被检测物的表面形状作为静电电容变化来读取的静电电容检测技术。
背景技术
现有技术中，是在单晶硅基板上形成由指纹传感器读出指纹凹凸信息的检测电路(比如，特开平11-118415号公报、特开2000-346608号公报、特开2001-56204号公报、特开2001-133213号公报)。指纹传感器按该用途由于必然要求20mm×20mm左右的大小，在单晶硅基板上对其形成时，使指纹传感器的价格高昂。作为解决此问题的方法，有提议用MIS型薄膜半导体装置的指纹传感器(特开2003-254706号公报)。通过使用MIS型薄膜半导体装置，可以在玻璃基板或塑料基板上形成指纹传感器。
但是，像这样的指纹传感器，根据温度、湿度、皮肤状态、指压等各种各样原因的变化，参照电位等最佳值也随每次指纹检测时而变化，为此，有必要重新将检测条件设定为最佳值。现有的指纹传感器的结构即使在检索最佳检测条件情况下，也同读出指纹凹凸信息的处理一样，从分布在指纹检测部分的所有静电容量检测电路读出信息。为此，需要花费很多时间来进行检测条件的检索。
专利文献1：特开平11-118415号公报；
专利文献2：特开2000-346608号公报；
专利文献3：特开2001-56204号公报；
专利文献4：特开2003-254706号公报；
专利文献5：特开2001-133213号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种静电电容检测装置、指纹传感器、生物测定认证装置、及静电电容检测条件的检索方法，能在短时间内检索出用于以静电电容变化读取具有微小凹凸的被检测物表面形状的检测条件。
为解决上述课题，本发明的静电电容检测装置，包括：多个静电电容检测电路，根据与在被检测物表面之间形成的静电电容、输出承载被检测物表面凹凸信息的检测信号；检测部分，在相互交叉的行方向及列方向上排列配置多个静电电容检测电路；和检索单元，在选择了排列配置在多行中至少一行或者多列中至少一列的静电电容检测电路的状态下，通过改变凹凸信息的检测条件，检索凹凸信息的检测条件。在检测部分的行方向及列方向排列有多个静电电容检测电路时，通过驱动排列在多行中至少一行或者多列中至少一列的静电电容检测电路来读取被检测物表面的凹凸信息，能在短时间内检索凹凸信息的最佳检测条件。
本发明的静电电容检测装置，也可以构成为还包括选择单元，其选择排列配置在多行中至少一行或者多列中至少一列的静电电容检测电路。仅添加简单电路就能实现选择单元。
本发明的静电电容检测装置，也可以构成为还包括：行选择单元，以行为单位顺次选择排列配置在行方向上的多个静电电容检测电路；和列选择单元，以列为单位顺次选择排列配置在列方向上的多个静电电容检测电路；行选择单元或者列选择单元顺次选择排列在各行或各列的静电电容检测电路，在选择了排列在特定行或者特定列的静电电容检测电路的时刻，停止顺次选择；检索单元，在选择了排列在特定行或者特定列的静电电容检测电路的状态下，通过改变凹凸信息的检测条件，检索凹凸信息的检测条件。通过按照上述方式驱动行选择单元和列选择单元，选择排列在选定行或选定列上的静电电容检测电路，能检索凹凸信息的检测条件。
在此，优选：在检索凹凸信息的检测条件时所选择的行或者列为位于检测部分的大致中央部分的行或者列。通过在检索凹凸信息的检测条件时选择的行或者列位于检测部分的大致中央部分，可以让检索凹凸信息的检测条件时选择的静电电容检测电路接近在与被检测物表面之间形成的静电电容的程度。
本发明的静电电容检测装置，包括；多个静电电容检测电路，根据与在被检测物表面之间形成的静电电容、输出承载被检测物表面凹凸信息的检测信号；检测部分，在相互交叉的行方向及列方向排列配置多个静电电容检测电路而形成；多条扫描线，以行为单位顺次选择排列在行方向上的多个静电电容检测电路；扫描线驱动器，驱动扫描线；数据线，传递从排列在列方向上的多个静电电容检测电路输出的检测信号；数据线驱动器，驱动数据线；检索单元，在选择了排列在多条扫描线中至少一条扫描线上的多个静电电容检测电路的状态下、通过改变凹凸信息的检测条件，检索凹凸信息的检测条件。在检测部分的行方向及列方向排列有多个静电电容检测电路时，通过驱动排列在至少一条扫描线上的多个静电电容检测电路来读取被检测物表面的凹凸信息，能在短时间内检索凹凸信息的最佳检测条件。
本发明的静电电容检测装置，包括；多个静电电容检测电路，根据与在被检测物表面之间形成的静电电容、输出承载被检测物表面凹凸信息的检测信号；检测部分，在相互交叉的行方向及列方向排列配置多个静电电容检测电路而形成；多条扫描线，以行为单位选择排列在行方向上的多个静电电容检测电路；扫描线驱动器，驱动扫描线；数据线，传递从排列在列方向上的多个静电电容检测电路输出的检测信号；数据线驱动器，驱动数据线；检索单元，在选择了排列在多条数据线中至少一条数据线上的多个静电电容检测电路的状态下、通过改变凹凸信息的检测条件，检索凹凸信息的检测条件。在检测部分的行方向及列方向排列有多个静电电容检测电路时，通过驱动排列在至少一条数据线上的多个静电电容检测电路来读取被检测物表面的凹凸信息，能在短时间内检索凹凸信息的最佳检测条件。
本发明的指纹传感器，包括本发明的静电电容检测装置，以能读取指纹凹凸信息。通过将指尖表面作为被检测物表面来读取其凹凸信息，能取得指纹信息。
本发明的生物测定识别装置，包括本发明的指纹传感器。这里，“生物测定学认证装置”是指具有使用指纹信息作为生物测定学信息来进行本人认证功能的装置，除包括IC卡、现金卡、信用卡、身份证明书等各种卡片介质之外，还包括电子交易的本人认证装置、入退室管理装置、计算机终端装置的认证装置等所有安全系统。
本发明的静电电容检测条件的检索方法，用于通过驱动将多个静电电容检测电路排列成多行及多列而形成的静电电容检测装置，检索静电电容检测条件，多个静电电容检测电路根据与在被检测物表面之间形成的静电电容，输出承载被检测物表面凹凸信息的检测信号。检测方法包括：选择过程，选择排列在多行中至少一行或者多列中至少一列的静电电容检测电路；检索过程，在选择了静电电容检测电路的状态下、通过改变凹凸信息的检测条件，检索凹凸信息检测条件。在检测部分的行方向及列方向排列有多个静电电容检测电路时，通过驱动排列在多行中至少一行或者多列中至少一列的静电电容检测电路来读取被检测物表面的凹凸信息，能在短时间内检索凹凸信息的最佳检测条件。
本发明的静电电容检测条件的检索方法，还包括：停止过程，顺次选择排列在各行或者各列上的静电电容检测电路，在选择了排列在特定行或者特定列的静电电容检测电路时刻，停止顺次选择；和检索过程，在选择了排列在特定行或者特定列的静电电容检测电路的状态下、通过改变凹凸信息的检测条件，检索凹凸信息的检测条件。通过按照上述方式驱动行选择单元和列选择单元，选择排列在选定行或选定列上的静电电容检测电路，能检索凹凸信息的检测条件。
本发明的的静电电容检测条件的检索方法，在检索凹凸信息的检测条件时所选择的行或者列为位于检测部分的大致中央部分的行或者列。通过在检索凹凸信息的检测条件时选择的行或者列位于检测部分的大致中央部分，可以让在检索凹凸信息的检测条件时选择的静电电容检测电路接近在与被检测物表面之间形成的静电电容的程度。
依据本发明，在检测部分的行方向及列方向排列有多个静电电容检测电路时，通过驱动排列在多行中至少一行或者多列中至少一列上的多个静电电容检测电路来读取被检测物表面的凹凸信息，能在短时间内检索凹凸信息的最佳检测条件。
附图说明：
图1是第一实施方式的指纹传感器电路结构图。
图2是数据线驱动器的电路结构图。
图3是扫描线驱动器的电路结构图。
图4是静电电容检测电路的电路结构图。
图5是时钟同步NAND电路的电路结构图。
图6是放大电路的电路结构图。
图7是第一实施方式的时序图。
图8是静电电容检测电路的截面图。
图9是智能卡的结构图。
图10是记载了认证流程的流程图。
图11是第二实施方式的指纹传感器电路结构图。
图12是数据线驱动器的电路结构图。
图13是第二实施方式的时序图。
图14是第二实施方式的指纹传感器电路结构图。
图15是扫描线驱动器的电路结构图。
图16是第三实施方式的时序图。
图17是第四实施方式的时序图。
图中：1、2、3-指纹传感器(静电电容检测装置)，10-数据线驱动器(列选择单元)，20-扫描线驱动器(行选择单元)，12、22-调整控制电路(选择单元)，30-指纹检测部分。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面参照各附图说明本发明第一实施方式涉及的指纹传感器(静电电容检测装置)。图4是显示将被检测者的指纹凹凸信息作为静电电容变化读取、并将其变换为电流信号的静电电容检测电路31的电路结构。静电电容检测电路31包括用于选择同一检测电路31的选择晶体管32、在被检测者的指尖和传感器电极之间形成的静电电容33、根据静电电容33的微小电容变化放大包含指纹凹凸信息的检测信号的信号放大晶体管34、传递用于控制选择晶体管32开关的信号的扫描线36、传递检测信号的数据线37、取得信号放大晶体管34的地电位Vss的低电位电源线39、电容值一定的标准电容Cs。如设定静电电容33的电容值为Cd，则根据被检测者的指纹凹凸和传感器电极(参照图8)之间的距离决定检测电容Cd。
按照上述结构，如在扫描线36上输出逻辑电平H的信号，选择晶体管32为开状态，则数据线37流经由信号放大晶体管34的栅极电位决定的检测电流。该检测电流中包含有指纹的凹凸信息。信号放大晶体管34的栅极电位由信号放大晶体管34自身的寄生电容Ct(图中未表示)、标准电容Cs、检测电容Cd各容量比来决定。比如，当被检测者的指尖靠近传感器电容时，如指纹的凸部接近传感器电极，则检测电容Cd相对寄生电容Ct、标准电容Cs变得很大，信号放大晶体管34的栅极电位接近地电位Vss。其结果，信号放大晶体管34变为大致导通状态，信号放大晶体管34的源/漏极之间流经相当微弱的检测电流。另一方面，如指纹的凹部接近传感器电极，则检测电容Cd相当于寄生电容Ct、标准电容Cs变得非常小，信号放大晶体管34的栅极电位接近扫描线36的电位。在扫描线36为激活状态的情况下，扫描线36的电位为高电位Vdd。其结果，信号放大晶体管34成为大致导通状态，信号放大晶体管34的源/漏极之间流经比上述微弱电流大的检测电流。这里，由于信号放大晶体管34的源极端子连接低电位电源线39，流经信号放大晶体管34的检测电流的流向成为由数据线37向低电位电源线39流入。总之，包含被检测者指纹凹凸信息的检测电流以从外部电路向静电电容31流入方式被输出。
图8是以传感器电极为中心的静电电容检测电路31的截面结构图。如该图所示，静电电容检测电路21由信号放大晶体管34和传感器电极72形成，其中信号放大晶体管34输出包含指纹凹凸信息的检测信号，传感器电极72用于在其与被检测者之间形成静电电容33。信号放大晶体管34是包含栅电极68、栅绝缘膜67、多晶硅层(活性层)63、源电极65、漏电极66而构成的晶体管。静电电容33为根据指纹的凹凸图形其电容值变化的可变电容。指尖F的电位设定为标准电位。传感器电极72连接栅电极68，并将根据指纹的凹凸检测电容Cd的变化传递给信号放大晶体管34，以使通过流经沟道的漏极电流的放大作用能传感静电电容变化。
图1表示指纹传感器1的电路结构。指纹传感器1主要包括用于选择数据线37的数据线驱动器10、用于选择扫描线36的扫描线驱动器20、矩阵状排列上述静电电容检测电路31的指纹检测部分(有源矩阵部分)30、用于放大由静电电容检测电路31输出的检测信号的放大电路40。指纹检测部分30中，静电电容检测电路31呈矩阵状(n行×m列)排列，n条扫描线36和n条低电位电源线39沿着行方向布线，m条数据线37沿着列方向布线。数据线驱动器10的构成除包含有用于从模拟点顺次驱动时生成选择数据线37的时序信号的移位寄存器11、缓冲器13、用于选择数据线37的模拟开关14之外，还包含调整控制电路12的结构，其中调整控制电路12仅选择在检索指纹检测条件时预先决定的选定数据线。扫描线驱动器20由生成顺次选择扫描线36的时序信号的移位寄存器21和缓冲器23而构成。
这里，CLKX是成为选择数据线37的时序基准的时钟信号，CLKBX是其反相信号，RSTX是数据线驱动器10的复位信号，SPX是数据线驱动器10的开始脉冲信号，ACC是用于在指纹检测条件检索时选择特定的数据线37的调整控制信号，CLKY是成为选择扫描线36的时序基准的时钟信号，CLKBY是其反相信号，RSTY是扫描线驱动器20的复位信号，SPY是扫描线驱动器20的开始脉冲信号，OUT是由放大电路40放大了的指纹检测信号。进行指纹检测时，复位信号RSTX和调整控制信号ACC成为高电平(High)，数据线驱动器10和扫描线驱动器20进行通常的移位寄存器动作。扫描线驱动器20与时钟信号CLKY同步顺次传送开始脉冲信号SPY的输入信息。另一方面，数据线驱动器10与扫描线驱动器20的动作在时序上配合，与时钟信号CLKX同步顺次传送开始脉冲信号SPX。通过此，对配置在指纹检测部分30内的静电电容检测电路31按各行以及各列一个一个进行选择，以进行指纹检测动作。
另外，本说明书中的“行方向”或者“列方向”是为了方便区分以矩阵状排列的静电电容检测电路31的排列方向而使用的。因此，这些方向也能称为是相互交叉的“第一方向”或者“第二方向”。还有，有时数据线驱动器10称为列选择单元，扫描线驱动器20称为行选择单元。
图2表示数据线驱动器10的详细电路结构。如该图所示，移位寄存器11包括时钟同步反相器(clocked invertor)15、反相器16、时钟同步NAND电路17，其中时钟同步反相器15控制从移位寄存器前段输入的脉冲信号的接收，反相器16将时钟同步反相器15的输出反相，时钟同步NAND电路17反相控制反相器16的输出(向移位寄存器后段的输出)。调整控制电路12包括反相器18和NAND电路19，其中反相器18反相从移位寄存器11的输出，NAND电路19将反相器18的输出信号与调整控制信号ACC进行逻辑与非后，向后段的缓冲器13输出信号。XSEL{1}、XSEL{2}、…、XSEL{m}是用于开关控制m个模拟开关14的缓冲输出。这里，上述时钟同步NAND电路17包括图5所示电路结构。
图3表示扫描线驱动器20的详细电路结构。如该图所示，移位寄存器21包括时钟同步反相器24、反相器25、时钟同步NAND电路26，其中时钟同步反相器24控制从移位寄存器前段输入的脉冲信号的接收，反相器25将时钟同步反相器24的输出反相，时钟同步NAND电路26反相控制反相器25的输出(向移位寄存器后段的输出)。YSEL{1}、YSEL{2}、…、YSEL{n}是向扫描线36输出的缓冲输出。这里，所述时钟同步NAND电路26包括与图5所示电路结构同样的结构(将CLKX、CLKBX、RSTX分别置换为CLKY、CLKBY、RSTY的结构)。
图6表示放大电路40的电路结构。放大电路40用于放大静电电容检测电路31的检测信号，包括前段的电流反射镜电路41和后段的电流反射镜电路42。前段电流反射镜电路41将固定参照电流Iref和检测电流Idat进行比较，其中固定参照电流Iref由栅极电位保持在参照电位VR的晶体管38输出，检测电流Idat由信号放大晶体管34输出。后段电流反射镜电路42输出将参照电流Iref与检测电流Idat的差放大后的检测信号OUT。通过比较该检测信号OUT与预先设定的给定阈值的信号电平，能够得到由二进制数据构成的指纹信号。由于参照电流Iref是根据参照电位VR决定的，通过调整参照电位VR，可以增加参照电流Iref与检测电流Idat的差，从而能调整指纹的对比度。另外，在该图中，CLK信号是与输入给移位寄存器11的脉冲信号同一信号，与模拟开关14的切换时序同步。
图7表示检索指纹检测条件的准备期间的时序图。在该准备期间，输入给数据线驱动器10的复位信号RSTX成为低电平(Low)。通过此，包含在构成数据线驱动器10的移位寄存器11中的所有时钟同步NAND的输出成为高电平，移位寄存器11各段的输出全部成为低电平。如在该状态下将调整控制信号ACC设定为低电平，则仅设置在调整控制电路12的NAND电路19的段的缓冲输出(图2中为XSEL{m/2})成为高电平，因此仅对应的模拟开关14成为选择状态。其他模拟开关14成为非选择状态。其结果，仅一条选定数据线37成为激活状态。如这样，调整控制电路12的功能是作为选择选定数据线37的选择单元。另一方面，关于扫描线驱动器20，与通常的指纹检测时一样将复位信号RSTY设定为高电平，以开始脉冲SPY的下降时间为起点，与时钟信号CLKY、时钟反相信号CLKBY同步顺次选择扫描线36。该图中，表示输入三次开始脉冲SPY的情况，成为扫描三次上述选定数据线37。由一次扫描，反映指纹凹凸信息的电流流经选定数据线37连接的n个静电电容检测电路31。
由于各次扫描，在指纹检测动作各不相同的检测条件下进行，以检索最佳指纹检测条件。具体地，放大电路40从Vdd到Vss扫描参照电位VR，根据检测信号OUT判断此时静电电容检测电路31的检测灵敏度。即，当参照电位VR＝Vss时，晶体管38成为大致截止状态，参照电流Iref成为接近最小值的电流值，因此从各静电电容检测电路31输出的检测信号OUT全部成为高电平。另一方面，当参照电位VR＝Vdd时，晶体管38成为大致导通状态，参照电流Iref成为接近最大值的电流值，从各静电电容检测电路31输出的检测信号OUT全部成为低电平。参照电位VR的最佳值为Vss～Vdd范围内。由于参照电位VR的最佳值根据温度、湿度、皮肤状态、指压等各外界要因变化的指纹检测情况而变化，因此通过进行指纹检测时作为指纹检测的事前准备、检索最佳指纹检测条件(比如、参照电位VR的值)，可以提高指纹检测精度。数据线驱动器10、扫描线驱动器20及放大电路40具有作为检索指纹检测条件的检索单元的功能。
那么，如上述那样检索指纹检测条件结束时，设定复位信号RSTX及调整控制信号ACC为高电平，进行指纹检测。该指纹检测，根据作为事前准备检索的最佳指纹检测条件，进行指纹检测。
另外，作为在检索指纹检测条件时被选择的数据线37，优选为能确实读取指纹凹凸信息的数据线37，比如，优选为在指纹检测部分30中接近指尖(被检测物)的大致中央部分位置处布线的数据线37。当将指尖靠近指纹检测部分30时，由于可以认为接近指尖中央部分处大致为指纹检测部分30的中央，因此优选为选择m条数据线37中的中央第(m/2)条布线的数据线37作为选定数据线37、。
另外，作为上述说明中的数据线驱动器10，虽然是在通常的使用移位寄存器11的结构的基础上设置有调整控制电路12，但并不局限于所涉及的结构，还可以使用通过数字编码信号选择个别数据线37的解码器。还有，作为检索指纹检测条件时使用的数据线37并不局限于m条数据线37中的中央第(m/2)条布线的数据线37，也可以是能读取指纹凹凸信息的任意数据线37。再有，用于检索指纹检测条件时使用的数据线37的条数并不局限于一条，可以使用多条。
下面，说明关于指纹传感器1的应用例。图9显示的是智能卡81的概略结构图，其构成包括上述指纹传感器1、安装有CPU或储存器元件等的IC芯片82、液晶显示器等的显示装置83。IC芯片82中登记有作为生物测定学信息的卡片所有人的指纹信息。图10表示该智能卡81的认证流程。通过卡片使用者将指尖接触指纹传感器1，如在智能卡81中输入有指纹信息(步骤S1)，则核对该指纹信息与预先登记的指纹信息(步骤S2)。这里，如指纹一致(步骤S2为“是”)，则发放密码(步骤S3)。接着，由卡片所有人输入密码(步骤S4)。然后核对在步骤S3发放的密码与在步骤S4输入的密码是否一致(步骤S5)，当一致时(步骤S5为“是”)，许可卡片使用(步骤S6)。
这样，通过附加上密码和指纹信息来进行本人认证，可以提供安全性高的智能卡。安装有生物测定学认证功能的智能卡可以用于现金卡、信用卡、身份证明书等。本实施方式的指纹传感器，可以应用于用以进行本人认证的所谓生物测定学认证装置中。比如，还可以应用于、作为对室内进出门管理的安全系统，可以预先将本实施方式的指纹传感器安装于门上，将输入给该指纹传感器的入室人的指纹信息与预先登记的指纹信息进行核对，当二者一致时许可入室，而当二者不一致时不允许入室，并根据需要通知警备机构。
另外，在通过因特网等开放网络的电子交易中，也可以将本实施方式的指纹传感器有效应用于作为本人确认用生物测定学认证装置。还有，还可以广泛应用于计算机终端装置的用户认证装置或复印机的复印机使用者管理装置等。再有，本发明的静电电容检测装置并不局限于指纹检测，还适用于作为静电电容变化读取具有微小凹凸的被检测物表面形状的装置。
根据本实施方式，不必以排列在指纹检测部分30的所有n×m个静电电容检测电路31为对象来进行最佳指纹检测条件的检索，而是以连接在选定数据线37上的n个静电电容检测电路31为对象来进行最佳指纹检测条件的检索，为此可以在短时间内检索指纹检测条件。通过此，可以缩短包含检索指纹检测条件所用时间在内的指纹检测所需总时间，从而实现高速检测、低耗电。其中，为缩短进行检索指纹检测条件的准备期间所需时间，有必要让扫描线驱动器20的驱动速度到达与数据线驱动器10相同程度的高速化(详细情况将后述)。
(第二实施方式)
下面，说明本发明的第二实施方式涉及的指纹传感器。图11表示本实施方式涉及的指纹传感器2的电路结构。如图所示，与图1中赋予符号相同的符号表示相同电路，这里省略详细说明。与上述第一实施方式不同的是在本实施方式中数据线驱动器10内没有安装调整控制电路12。图12表示数据线驱动器10的详细电路结构。在上述第一实施方式中是通过设置调整控制电路12来选择在检索指纹检测条件时成为激活状态的选定数据线37的结构，由于在本实施方式中没有安装如调整控制电路12那样的特殊硬件，通过在数据线驱动器10的驱动方式上想办法来选择在检索指纹检测条件时成为激活状态的选定数据线37。
图13表示数据线驱动器10动作的时序图。如该图所示，在准备期间和指纹检测期间中复位信号RSTX均为高电平，数据线驱动器10成为可动作状态。如在检索指纹检测条件准备期间输入开始脉冲SPX，则数据线驱动器10与时钟信号CLKX和时钟反相信号CLKBX同步，顺次激活XSEL{1}、XSEL{2}、…，顺次选择数据线37。其中，由于扫描线驱动器20的复位信号RSTY为低电平，扫描线驱动器20停止工作(期间A1)。然后，在XSEL{m/2}成为激活状态的时刻停止时钟信号CLKX及时钟反相信号CLKBX。此时，仅布线的第(m/2)条选定数据线37成为选择状态。这里，如将扫描线驱动器20的复位信号RSTY设定为高电平，则扫描线驱动器20与时钟信号CLKX和时钟反相信号CLKBX同步，顺次选择扫描线36(期间B)。通过该扫描线36的顺次选择，顺次选择连接在选定数据线37的n个静电电容检测电路31，从放大电路40向各静电电容检测电路31流入反映指纹凹凸信息的电流。期间B中，设定参照电位VR为Vss～Vdd范围内的各种值以取得检测信号OUT，检索最佳参照电位VR。当指纹检测条件的检索结束后，设定扫描线驱动器20的复位信号RSTY为低电平，并且再次开始向数据线驱动器10输入时钟信号CLKX和时钟反相信号CLKBX，直到最后第m条为止，选择数据线37(期间A2)，准备期间结束。另外，期间A2中并非一定要进行选择数据线37动作，也可以在期间B的检索指纹检测条件结束后的阶段中复位数据线驱动器10。
按照本实施方式，不必安装新硬件，通过在数据线驱动器10的驱动方式上想办法，能选择选定数据线37以检索最佳指纹检测条件。因此，与第一实施方式一样，能在短时间内进行指纹检测条件最佳化，实现指纹传感器2的高速动作及低耗电。其中，为缩短进行检索指纹检测条件的准备期间所需时间，有必要设定扫描线驱动器20的驱动速度到达与数据线驱动器10相同程度的高速化(详细情况将后述)。
(第三实施方式)
下面，说明本发明的第三实施方式涉及的指纹传感器。图14表示本实施方式涉及的指纹传感器3的电路结构。如图所示，与图1中赋予符号相同的符号表示相同电路，这里省略其详细说明。与上述第一实施方式不同的是在本实施方式中扫描线驱动器20内安装有调整控制电路22。调整控制电路22是能在检索指纹检测条件时仅选择选定扫描线36的结构，具有作为选择选定扫描线36的功能。图15表示扫描线驱动器20的详细电路结构。如该图所示，移位寄存器21包括时钟同步反相器24、反相器25、时钟同步NAND电路26，其中时钟同步反相器24控制从移位寄存器前段输入的脉冲信号的接收，反相器25将时钟同步反相器24的输出反相，时钟同步NAND电路26反相控制反相器25的输出(向移位寄存器后段的输出)。调整控制电路22包括反相器27和NAND电路28，其中反相器27反相从移位寄存器21的输出，NAND电路28将反相器27的输出信号与调整控制信号ACC取逻辑与非后，向后段的缓冲器13输出信号。YSEL{1}、YSEL{2}、…、YSEL{m}是用于驱动n条扫描线36的缓冲输出。
图16表示为检索指纹检测条件的准备期间的时序图。在该准备期间，输入给扫描线驱动器20的复位信号RSTY成为低电平。通过此，包含在构成扫描线驱动器20的移位寄存器21中的所有时钟同步NAND电路26的输出成为高电平，移位寄存器21各段的输出全部成为低电平。如在该状态下将调整控制信号ACC设定为低电平，则仅设置了NAND电路28的段的缓冲输出(图15中为YSEL{m/2})成为高电平，因此仅对应的选定扫描线36成为选择状态。其他扫描线36成为非选择状态。另一方面，数据线驱动器10将复位信号RSTY设定为高电平，与时钟信号CLKX、时钟反相信号CLKBX同步顺次选择数据线37。该图中，显示的是输入三次开始脉冲SPX的情况，成为扫描三次上述选定扫描线36。由一次扫描，反映指纹凹凸信息的电流流经选定扫描线36连接的m个静电电容检测电路31。通过在各次扫描中，在指纹检测动作各不相同的检测条件下进行，以检索最佳指纹检测条件。指纹检测条件的检索方法如上面所述。
另外，作为在检索指纹检测条件时被选择的扫描线36，优选为能确实读取指纹凹凸信息的扫描线36，比如，优选为在指纹检测部分30中接近指尖(被检测物)的大致中央部分位置处布线的扫描线36。当将指尖靠近指纹检测部分30时，由于可以认为接近指尖中央部分处大致为指纹检测部分30的中央，因此优选为选择n条扫描线36中的中央第(n/2)条布线的扫描线36作为选定扫描线36。
另外，作为上述说明中的扫描线驱动器20，虽然是在通常的使用移位寄存器21的结构的基础设置有调整控制电路22，但并不局限于所涉及的结构，还可以使用通过数字编码信号选择个别扫描线36的解码器。还有，作为检索指纹检测条件时使用的扫描线36并不局限于n条扫描线36中的中央第(n/2)条布线的扫描线36，也可以是能读取指纹凹凸信息的任意扫描线36。再有，用于检索指纹检测条件时使用的扫描线36的条数并不局限于一条，可以使用多条。
根据本实施方式，不必以排列在指纹检测部分30的所有n×m个静电电容检测电路31为对象来进行最佳指纹检测条件的检索，而是可以以连接在选定扫描线36上的m个静电电容检测电路31为对象来进行最佳指纹检测条件的检索，为此可以在短时间内检索指纹检测条件。通过此，可以缩短包含检索指纹检测条件所用时间在内的指纹检测所需总时间，从而实现高速检测、低耗电。
另外，在上述第一及第二实施方式的检索指纹检测条件的准备期间中如将驱动扫描线驱动器20的速度设定为与通常的指纹信息读取时速度相同，则导致准备期间所需时间与通常的指纹信息读取时间相同，结果，与使用排列在指纹检测部分30的所有n×m个静电电容检测电路31以检索指纹检测条件的方式的现有技术例相比，并不能缩短准备期间。相反，按照本实施方式，可以不出现这些不良情况，通过仅在准备期间中将驱动数据线驱动器10的速度设定为与通常的指纹信息读取时速度相同，就能够与现有技术相比缩短准备期间。更详细的说明如下。比如，在指纹检测部分30排列有100×100个静电电容检测电路31(m＝100，n＝100)。设定从一个静电电容检测电路31读取信息所需时间为1μs，则1帧量的读取时间成为100×100×10μs＝10ms。另外，在通常的读取指纹信息时，相对于数据线驱动器10的驱动速度为500kHz，扫描线驱动器的驱动速度为其1/m＝1/100的5kHz。因此，如将在准备期间中驱动数据线驱动器10和扫描线驱动器20的速度设定为与通常的指纹信息读取时速度相同，则通过驱动数据线驱动器10进行指纹检测条件检索的第三实施方式的准备期间所需时间成为通过驱动扫描线驱动器20进行指纹检测条件检索的第一或第二实施方式的准备期间所需时间的1/100即可完成。通过此，在本实施方式由于没有必要在准备期间提高扫描线驱动器20的驱动能力，能够使要求规格保持在低水平，从而实现低成本化。
(第四实施方式)
下面，说明本发明的第四实施方式涉及的指纹传感器。本实施方式的指纹传感器电路结构与第二实施方式的指纹传感器2的电路结构相同，因此为说明方便，省略图示。在上述第三实施方式中是通过设置调整控制电路22来选择在检索指纹检测条件时成为激活状态的选定扫描线36的结构，由于在本实施方式中没有安装如调整控制电路22那样的特殊硬件，通过在扫描线驱动器20的驱动方式上想办法来选择在检索指纹检测条件时成为激活状态的选定扫描线36。
图17表示扫描线驱动器20的动作的时序图。在进行指纹检测条件的检索的准备期间中扫描线驱动器20的复位RSTY成为高电平。如在检索指纹检测条件的准备期间输入开始脉冲SPY，则扫描线驱动器20与时钟信号CLKY和时钟反相信号CLKBY同步，顺次激活YSEL{1}、YSEL{2}、…，顺次选择扫描线36。其中，由于数据线驱动器10的复位信号RSTX为低电平，数据线驱动器10停止工作(期间A1)。因此，在YSEL{n/2}成为激活状态时刻停止时钟信号CLKY及时钟反相信号CLKBY。此时，仅布线的第(n/2)条选定扫描线36成为选择状态。这里，如将数据线驱动器10的复位信号RSTX设定为高电平，则数据线驱动器10与时钟信号CLKX和时钟反相信号CLKBX同步，顺次选择数据线37(期间B)。通过该数据线37的顺次选择，顺次选择连接在选定扫描线36的m个静电电容检测电路31，从放大电路40向各静电电容检测电路31流入反映指纹凹凸信息的电流。在期间B中，设定参照电位VR为Vss～Vdd范围内的各种值以取得检测信号OUT，检索最佳参照电位VR。当指纹检测条件的检索结束后，设定数据线驱动器10的复位信号RSTX为低电平，并且再次开始向扫描线驱动器20输入时钟信号CLKY和时钟反相信号CLKBY，直到最后第n条为止，选择扫描线36(期间A2)，准备期间结束。另外，期间A2中并非一定要进行选择扫描线36动作，也可以在期间B的检索指纹检测条件结束后的阶段中复位扫描线驱动器20。
按照本实施方式，不必安装新硬件，通过在扫描线驱动器20的驱动方式上下功夫，能选择选定扫描线36以检索最佳指纹检测条件。因此，与第三实施方式一样，能在短时间内进行指纹检测条件最佳化，实现指纹传感器2的高速动作及低耗电。

Claims (11)

1、一种静电电容检测装置，其特征在于，包括：
多个静电电容检测电路，根据与在被检测物表面之间形成的静电电容、输出承载所述被检测物表面凹凸信息的检测信号；
检测部分，在相互交叉的行方向及列方向上排列配置所述多个静电电容检测电路；和
检索单元，在选择了排列配置在所述多行中至少一行或者所述多列中至少一列的静电电容检测电路的状态下，通过改变所述凹凸信息的检测条件，检索所述凹凸信息的检测条件。
2、根据权利要求1所述的静电电容检测装置，其特征在于，还包括选择单元，其选择排列配置在所述多行中至少一行或者所述多列中至少一列的静电电容检测电路。
3、根据权利要求1所述的静电电容检测装置，其特征在于，还包括：
行选择单元，以行为单位顺次选择排列配置在行方向上的多个静电电容检测电路；和
列选择单元，以列为单位顺次选择排列配置在列方向上的多个静电电容检测电路；
所述行选择单元或者所述列选择单元顺次选择排列在各行或各列的静电电容检测电路，在选择了排列在特定行或者特定列的静电电容检测电路的时刻，停止顺次选择；
所述检索单元，在选择了排列在所述特定行或者所述特定列的静电电容检测电路的状态下，通过改变所述凹凸信息的检测条件，检索所述凹凸信息的检测条件。
4、根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测装置，其特征在于，在检索所述凹凸信息的检测条件时所选择的行或者列为位于所述检测部分的大致中央部分的行或者列。
5、一种静电电容检测装置，其特征在于，包括；
多个静电电容检测电路，根据与在被检测物表面之间形成的静电电容、输出承载所述被检测物表面凹凸信息的检测信号；
检测部分，在相互交叉的行方向及列方向排列配置所述多个静电电容检测电路而形成；
多条扫描线，以行为单位顺次选择排列在行方向上的多个静电电容检测电路；
扫描线驱动器，驱动所述扫描线；
数据线，传递从排列在列方向上的多个静电电容检测电路输出的检测信号；
数据线驱动器，驱动所述数据线；
检索单元，在选择了排列在所述多条扫描线中至少一条扫描线上的多个静电电容检测电路的状态下、通过改变所述凹凸信息的检测条件，检索所述凹凸信息的检测条件。
6、一种静电电容检测装置，其特征在于，包括；
多个静电电容检测电路，根据与在被检测物表面之间形成的静电电容、输出承载所述被检测物表面凹凸信息的检测信号；
检测部分，在相互交叉的行方向及列方向排列配置所述多个静电电容检测电路而形成；
多条扫描线，以行为单位选择排列在行方向上的多个静电电容检测电路；
扫描线驱动器，驱动所述扫描线；
数据线，传递从排列在列方向上的多个静电电容检测电路输出的检测信号；
数据线驱动器，驱动所述数据线；
检索单元，在选择了排列在所述多条数据线中至少一条数据线上的多个静电电容检测电路的状态下、通过改变所述凹凸信息的检测条件，检索所述凹凸信息的检测条件。
7、一种指纹传感器，其特征在于，包括权利要求1～6项中任一项所述的静电电容检测装置，以能读取指纹凹凸信息。
8、一种生物测定识别装置，其特征在于，包括权利要求7所述的指纹传感器。
9、一种静电电容检测条件的检索方法，用于通过驱动将多个静电电容检测电路排列成多行及多列而形成的静电电容检测装置，检索静电电容检测条件，所述多个静电电容检测电路根据与在被检测物表面之间形成的静电电容，输出承载所述被检测物表面凹凸信息的检测信号，其特征在于，所述检测方法包括：
选择过程，选择排列在所述多行中至少一行或者所述多列中至少一列的静电电容检测电路；
检索过程，在选择了所述静电电容检测电路的状态下、通过改变所述凹凸信息的检测条件，检索所述凹凸信息检测条件。
10、根据权利要求9所述的静电电容检测条件的检索方法，其特征在于，还包括：
停止过程，顺次选择排列在各行或者各列上的静电电容检测电路，在选择了排列在特定行或者特定列的静电电容检测电路时刻，停止顺次选择；和
检索过程，在选择了排列在所述特定行或者所述特定列的静电电容检测电路的状态下、通过改变所述凹凸信息的检测条件，检索所述凹凸信息的检测条件。
11、根据权利要求9或者10所述的静电电容检测条件的检索方法，其特征在于，
在检索所述凹凸信息的检测条件时所选择的行或者列为位于所述检测部分的大致中央部分的行或者列。
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