JP2003060844A - Reader - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体を読み取る
装置に関するものであり、特に指紋を読み取る読取装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for reading a subject, and more particularly to a reading device for reading a fingerprint.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、被験者の指先の微細な凹凸により
指紋を読み取る2次元画像の読取装置として、指紋読取
装置が知られている。この指紋読取装置は、指先の指紋
を読み取るフォトセンサ部と、該フォトセンサ部の近傍
に配置されるとともにフォトセンサ部を駆動させる駆動
信号を供給するドライバ回路部とを有するフォトセンサ
デバイスを備えている。この指紋読取装置において、指
先の指紋を読み取る際には、指先をフォトセンサ部に接
触させ、このフォトセンサ部において指紋を形成する皮
膚の凹凸が光学的に認識され指紋が読み取られるように
なっている。2. Description of the Related Art Conventionally, a fingerprint reading device has been known as a two-dimensional image reading device for reading a fingerprint by fine irregularities on the fingertip of a subject. This fingerprint reading device includes a photo sensor device having a photo sensor unit for reading a fingerprint of a fingertip and a driver circuit unit arranged near the photo sensor unit and supplying a drive signal for driving the photo sensor unit. There is. In this fingerprint reading device, when reading the fingerprint of the fingertip, the fingertip is brought into contact with the photosensor portion, and the unevenness of the skin forming the fingerprint is optically recognized by the photosensor portion so that the fingerprint can be read. There is.
【0003】ところで、近年、指紋を読み取るフォトセ
ンサ部において、光透過性を高めたものが開発されてい
る。このような光透過性を有するフォトセンサ部を指紋
読取装置に適用した際には、フォトセンサ部の背面にバ
ックライトを設け、このバックライトにより光をフォト
センサ部に出射し、フォトセンサ部が、透過して指先に
当たって反射した光を認識することで指紋を読み取るよ
うに構成できる。このようなフォトセンサには、指先面
に対し法線方向(入射角が小さい)からの光を入射して
指の凸部で反射する光を読み取るものや、プリズムを利
用して全反射臨界角(入射角が大きい)の光を入射して
指の凹部で反射する光を読み取るものがある。By the way, in recent years, a photosensor portion for reading a fingerprint has been developed with improved light transmittance. When a photo sensor unit having such light transmissivity is applied to a fingerprint reading device, a backlight is provided on the back surface of the photo sensor unit, and light is emitted to the photo sensor unit by the backlight, and the photo sensor unit The fingerprint can be read by recognizing the light that is transmitted and hits the fingertip and reflected. Such photosensors include one that reads light that is incident on the fingertip surface from a direction normal to the fingertip surface (small incident angle) and that is reflected by the convex portion of the finger, or a prism that uses a prism to measure the total reflection critical angle. There is one that reads the light (incident angle is large) that is incident and reflected by the concave portion of the finger.
【0004】上記バックライトの構成としては、冷陰極
蛍光管やLED(Light Emitting Diode)などの光源
を、底面側に反射板を設置した導光板の端に配置し、導
光板から発散される光で指先を照射するサイドライト型
のものが考えられる。As the structure of the above-mentioned backlight, a light source such as a cold cathode fluorescent tube or an LED (Light Emitting Diode) is arranged at the end of a light guide plate having a reflection plate on the bottom side, and the light emitted from the light guide plate is diverged. A side-light type that illuminates the fingertip with can be considered.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶表示装置
にも適用される一般的なバックライトを、上述の指先面
に対し法線方向(入射角が小さい)からの光を照射して
指の凸部で反射する光を読み取るフォトセンサに適用す
ると、光がある程度均一に拡散してしまい、フォトセン
サの最適な感度が得られる角度での光の入射量が少な
く、センサとして高精度なセンシングができないといっ
た問題があり、光の全体の輝度を上げるためにバックラ
イトの照度をより高くするとバックライトでの消費電力
が大きくなるといった問題が生じた。本発明の課題は、
より効率的にセンシングできるバックライトを備えた読
取装置を提供することである。However, a general backlight, which is also applied to a liquid crystal display device, is applied to the fingertip surface by irradiating the fingertip surface with light from the normal direction (small incident angle). When applied to a photo sensor that reads the light reflected by the convex portion, the light diffuses to some extent, and the amount of light incident at the angle at which the optimum sensitivity of the photo sensor can be obtained is small, and highly accurate sensing as a sensor is possible. However, there is a problem in that the power consumption of the backlight increases if the illuminance of the backlight is increased to increase the overall brightness of light. The object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a reading device equipped with a backlight that can perform sensing more efficiently.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、例えば、図10に示すよう
に、入射光を表面に接触した被検体(例えば、指)で反
射させ、この反射した光を受光素子に受光させ、該受光
素子で受光した光量に基づいて光学的に被検体を読み取
るセンサ部(例えば、フォトセンサ部10)と、出射角
に応じて輝度が異なる光の最大輝度での出射角が前記セ
ンサ部感度の許容入射角範囲内である光を出射するバッ
クライト(例えば、バックライト部50)と、を備える
ことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 reflects incident light on an object (for example, a finger) which is in contact with the surface as shown in FIG. Then, the reflected light is received by the light receiving element, and the brightness differs depending on the sensor unit (for example, the photo sensor unit 10) that optically reads the subject based on the amount of light received by the light receiving unit and the emission angle. A backlight (for example, the backlight unit 50) that emits light whose emission angle at the maximum brightness of light is within the allowable incident angle range of the sensitivity of the sensor unit.
【0007】請求項1記載の発明によれば、バックライ
トの輝度を出射角に応じて変え、その最大輝度となる出
射角を、センサ部感度の許容入射角範囲内に設定するの
で、バックライトを低消費電力で効率よくセンシングす
ることができる。According to the first aspect of the invention, the brightness of the backlight is changed according to the emission angle, and the emission angle at which the maximum brightness is obtained is set within the allowable incident angle range of the sensitivity of the sensor section. Can be sensed efficiently with low power consumption.
【0008】また、請求項2記載の発明のように、請求
項1記載の読取装置において、前記バックライトの最大
輝度は、前記バックライトの所定の出射角での最小輝度
の二倍以上であることを特徴とする。このように最大輝
度を最低輝度の二倍以上とすることで、よりセンサ部感
度の許容入射角範囲に光を集光するので効率的に被検体
を読み取ることができる。According to a second aspect of the present invention, in the reading apparatus according to the first aspect, the maximum brightness of the backlight is at least twice the minimum brightness of the backlight at a predetermined emission angle. It is characterized by By setting the maximum brightness to be twice or more the minimum brightness in this way, the light is condensed in the allowable incident angle range of the sensitivity of the sensor portion, and thus the subject can be efficiently read.
【0009】そして、請求項4記載の発明のように、セ
ンサ感度の最大領域範囲が、光入射角30°〜55°及
び光入射角−30°〜−55°となるようなセンサ部を
適用してもよい。バックライトの光源としてセンサ部の
直下にないようなLEDや蛍光管は、センサ部正面に対
する出射光の輝度を最大に設定することが比較的困難で
あったが、このようなセンサ部を適用することにより光
入射角30°〜55°或いは光入射角−30°〜−55
°の範囲でセンサ部に入射すればよいので、上記範囲を
最大輝度とした斜め光を出射するようなバックライト
を、比較的簡易な構造で容易に設定することができる。Further, as in the invention described in claim 4, the sensor part is applied such that the maximum range of the sensor sensitivity is a light incident angle of 30 ° to 55 ° and a light incident angle of −30 ° to −55 °. You may. It has been relatively difficult to set the brightness of the emitted light to the front of the sensor to the maximum for an LED or a fluorescent tube that is not directly under the sensor as the light source of the backlight, but such a sensor is applied. Therefore, the light incident angle is 30 ° to 55 ° or the light incident angle is −30 ° to −55.
Since it suffices that the light is incident on the sensor unit in the range of 0 °, it is possible to easily set a backlight that emits oblique light having the maximum brightness in the above range with a relatively simple structure.
【0010】また、請求項5記載の発明のように、前記
バックライトは光源、底面導光板、該底面導光板上方に
設けられ、光の出射側に多数のプリズム部を有する光拡
散板、及び拡散シートを有するようにしてもよい。この
ような構成とすることで例えば図11に示すような輝度
分布を得ることができ、最小輝度よりも5倍以上もある
最大輝度の光の出射角をセンサ部のセンサ感度の最大領
域範囲内に設定することができるので低消費電力での読
取りが可能となる。According to a fifth aspect of the present invention, the backlight is a light source, a bottom light guide plate, a light diffusion plate provided above the bottom light guide plate and having a large number of prism portions on the light emission side, and You may make it have a diffusion sheet. With such a configuration, for example, the brightness distribution as shown in FIG. 11 can be obtained, and the emission angle of the light with the maximum brightness that is 5 times or more than the minimum brightness is within the maximum range of the sensor sensitivity of the sensor unit. Since it can be set to, reading with low power consumption is possible.
【0011】請求項14記載の発明は、請求項1〜13
のいずれか一つに記載の読取装置において、前記センサ
部10は、ダブルゲート型トランジスタ10aを有する
ことを特徴とする。The fourteenth aspect of the present invention includes the first to thirteenth aspects.
In the reading device described in any one of the above items, the sensor unit 10 has a double gate type transistor 10a.
【0012】ダブルゲート型トランジスタは、入射され
る光の方向が、入射される面の垂線方向よりずれた方向
のときに最大感度を発揮するように設定することができ
る。The double gate type transistor can be set so as to exhibit maximum sensitivity when the direction of incident light is deviated from the direction perpendicular to the incident surface.
【0013】よって、請求項14記載の発明によれば、
センサ部のセンサ感度の最大領域の入射光の範囲を正面
以外の斜め方向にすることができるので容易にバックラ
イトを設定することができる。Therefore, according to the invention of claim 14,
Since the range of the incident light in the maximum sensor sensitivity region of the sensor unit can be set in the oblique direction other than the front, the backlight can be easily set.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の指紋読取装置に係
る実施の形態について図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fingerprint reading apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0015】<第1の実施の形態>図1に示すように、
指紋読取装置Aは、指紋を定義づける指先での隆起した
凸部と凸部間に配置する線状の凹部とを光学的に読み取
る装置であって、指先を所定の位置に保持する指先保持
部Bと、指先の指紋を読み取るフォトセンサデバイスC
とを備えている。図2は、図1のX−X線断面図であ
る。<First Embodiment> As shown in FIG.
The fingerprint reading device A is a device for optically reading a raised convex portion at a fingertip that defines a fingerprint and a linear concave portion arranged between the convex portions, and is a fingertip holding portion that holds the fingertip at a predetermined position. B, and a photo sensor device C that reads the fingerprint of the fingertip
It has and. FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.
【0016】指先保持部Bは、内周が指先にフィットす
るような形状に形成され、後述するフォトセンサデバイ
スCのセンサやドライバ11〜13の半導体層を励起す
る励起光に対し不透明な部材であって、フォトセンサデ
バイスCの表面に載置されるような状態で取り付けられ
ている。指先保持部Bにおいて、指先の腹が接触する部
分には、指先の腹程度の大きさに開口された楕円形状の
開口部1が形成されている。そして、開口部1の開口し
た部分に、フォトセンサデバイスCの後述するフォトセ
ンサ部が配置されるように、指先保持部Bがフォトセン
サデバイスC上に配置されて取り付けられている。ま
た、指先保持部Bは、導電性材料から構成されるととも
に、指先保持部Bから連続した配線2を介して、接地さ
れている。従って、被験者が指先を指先保持部Bに接触
しても、指先に帯電した静電気によるフォトセンサデバ
イスCの誤作動・損傷を防ぐことができる。The fingertip holding portion B is a member opaque to the excitation light that excites the sensor of the photosensor device C and the semiconductor layers of the drivers 11 to 13 which will be described later and which is shaped so as to fit the fingertip. Therefore, the photo sensor device C is attached so as to be placed on the surface thereof. In the fingertip holding portion B, an ellipse-shaped opening 1 having an opening size as large as that of the fingertip is formed at a portion where the fingertip is in contact. Then, the fingertip holding portion B is arranged and attached on the photosensor device C so that a photosensor portion of the photosensor device C, which will be described later, is arranged in the opened portion of the opening portion 1. The fingertip holder B is made of a conductive material and is grounded via the wiring 2 continuous from the fingertip holder B. Therefore, even when the subject touches the fingertip holding portion B with the fingertip, it is possible to prevent malfunction and damage of the photosensor device C due to static electricity charged on the fingertip.
【0017】フォトセンサデバイスCは、図1、2に示
すように、透明絶縁性基板20上に設けられた、光学的
に指紋を読み取るフォトセンサ部10と、指先保持部B
の下方に配置された、該フォトセンサ部10を駆動させ
る駆動信号を供給する各種ドライバ回路部(トップゲー
トドライバ11,ボトムゲートドライバ12,ドレイン
ドライバ13)と、バックライト部50とを有する。As shown in FIGS. 1 and 2, the photosensor device C includes a photosensor portion 10 provided on a transparent insulating substrate 20 for optically reading a fingerprint and a fingertip holding portion B.
It has various driver circuit parts (top gate driver 11, bottom gate driver 12, drain driver 13), which are arranged below, and which supplies drive signals for driving the photosensor part 10, and a backlight part 50.
【0018】フォトセンサ部10は、図1に示すよう
に、前述した指先保持部Bの開口部1の開口した部分に
露出した状態で、配置されている。また、フォトセンサ
部10は、図1に示すように、マトリクス状に配置され
た複数のダブルゲートトランジスタ10a(以下、DG
−TFT10aという)により構成されている。トップ
ゲートドライバ11,ボトムゲートドライバ12,ドレ
インドライバ13の上方には不透明な指先保持部Bが配
置されているために、上方から照射される紫外線や各ド
ライバのトランジスタを励起する波長帯の光を含む外光
が直接各ドライバ11〜13に入射されることを抑える
ので、励起光による各ドライバ11〜13のトランジス
タへの誤動作や、紫外線による劣化を防止することがで
きる。As shown in FIG. 1, the photosensor portion 10 is arranged in an exposed state in the opening portion of the opening portion 1 of the fingertip holding portion B described above. Further, as shown in FIG. 1, the photo sensor unit 10 includes a plurality of double gate transistors 10a (hereinafter, referred to as DG) arranged in a matrix.
-TFT 10a). Since the opaque fingertip holder B is arranged above the top gate driver 11, the bottom gate driver 12, and the drain driver 13, ultraviolet light emitted from above and light in the wavelength band that excites the transistor of each driver are protected. Since the included external light is prevented from directly entering the drivers 11 to 13, it is possible to prevent malfunction of the transistors of the drivers 11 to 13 due to the excitation light and deterioration due to ultraviolet rays.
【0019】図3及び図4に示すように、各DG−TF
T10aは、ボトムゲート電極21と、ボトムゲート絶
縁膜22と、半導体層23と、ブロック絶縁膜24a,
24bと、不純物層25a,25b,26と、ソース電
極27a,27bと、ドレイン電極28と、トップゲー
ト絶縁膜29と、トップゲート電極30と、保護絶縁膜
31とを備える。As shown in FIGS. 3 and 4, each DG-TF
T10a is a bottom gate electrode 21, a bottom gate insulating film 22, a semiconductor layer 23, a block insulating film 24a,
24b, impurity layers 25a, 25b and 26, source electrodes 27a and 27b, a drain electrode 28, a top gate insulating film 29, a top gate electrode 30, and a protective insulating film 31.
【0020】ボトムゲート電極21は、絶縁性基板20
上に形成されている。絶縁性基板20は、可視光に対し
て透過性を有するとともに絶縁性を有する。ボトムゲー
ト電極21及び絶縁性基板20を被覆するようにして、
ボトムゲート絶縁膜22がボトムゲート電極21及び絶
縁性基板20上に設けられている。ボトムゲート電極2
1に対向するようにして、半導体層23がボトムゲート
絶縁膜22上に設けられている。この半導体層23はア
モルファスシリコン又はポリシリコン等からなり、この
半導体層23に対して可視光が入射されると、半導体層
23には電子−正孔が発生するようになっている。The bottom gate electrode 21 is formed on the insulating substrate 20.
Formed on. The insulating substrate 20 has a property of transmitting visible light and also having an insulating property. By covering the bottom gate electrode 21 and the insulating substrate 20,
The bottom gate insulating film 22 is provided on the bottom gate electrode 21 and the insulating substrate 20. Bottom gate electrode 2
The semiconductor layer 23 is provided on the bottom gate insulating film 22 so as to face No. 1. The semiconductor layer 23 is made of amorphous silicon, polysilicon, or the like, and when visible light enters the semiconductor layer 23, electrons-holes are generated in the semiconductor layer 23.
【0021】半導体層23には、ブロック絶縁膜24
a,24bが、互いに離れて並列に配設されている。不
純物層25aは半導体層23のチャネル長方向の一端部
に設けられており、他端部に不純物層25bが設けられ
ている。ブロック絶縁膜24aとブロック絶縁膜24b
との間において、不純物層26が半導体層23の中央上
に設けられており、この不純物層26は不純物層25
a、25bから離れている。そして、不純物層25a,
25b,26及びブロック絶縁膜24a,24bによっ
て、半導体層23は覆われるようになっている。平面視
して、不純物層25aの一部はブロック絶縁膜24a上
の一部に重なっており、不純物層25bはブロック絶縁
膜24b上の一部に重なっている。また、不純物層25
a,25b,26は、n型の不純物イオンがドープされ
たアモルファスシリコンからなる。A block insulating film 24 is formed on the semiconductor layer 23.
a and 24b are arranged in parallel so as to be separated from each other. The impurity layer 25a is provided at one end of the semiconductor layer 23 in the channel length direction, and the impurity layer 25b is provided at the other end. Block insulating film 24a and block insulating film 24b
And the impurity layer 26 is provided on the center of the semiconductor layer 23.
It is separated from a and 25b. Then, the impurity layers 25a,
The semiconductor layer 23 is configured to be covered with 25b, 26 and the block insulating films 24a, 24b. In plan view, a part of the impurity layer 25a overlaps a part of the block insulating film 24a, and the impurity layer 25b overlaps a part of the block insulating film 24b. In addition, the impurity layer 25
a, 25b, and 26 are made of amorphous silicon doped with n-type impurity ions.
【0022】不純物層25a上にソース電極27aが設
けられており、不純物層25b上にソース電極27bが
設けられており、不純物層26上にドレイン電極28が
設けられている。平面視して、ソース電極27aはブロ
ック絶縁膜24a上の一部に重なっており、ソース電極
27bはブロック絶縁膜24b上の一部に重なってお
り、ドレイン電極28はブロック絶縁膜24a,24b
上の一部に重なっている。また、ソース電極27a,2
7b、ドレイン電極28は互いに離れている。トップゲ
ート絶縁膜29は、ボトムゲート絶縁膜22、ブロック
絶縁膜24a,24b、ソース電極27a,27b及び
ドレイン電極28を覆うように形成されている。トップ
ゲート絶縁膜29上には、半導体層23に対向配置され
たトップゲート電極30が設けられている。トップゲー
ト絶縁膜29及びトップゲート電極30上に、保護絶縁
膜31が設けられている。A source electrode 27a is provided on the impurity layer 25a, a source electrode 27b is provided on the impurity layer 25b, and a drain electrode 28 is provided on the impurity layer 26. In plan view, the source electrode 27a overlaps part of the block insulating film 24a, the source electrode 27b overlaps part of the block insulating film 24b, and the drain electrode 28 forms the block insulating films 24a and 24b.
It overlaps the upper part. In addition, the source electrodes 27a, 2
7b and the drain electrode 28 are separated from each other. The top gate insulating film 29 is formed so as to cover the bottom gate insulating film 22, the block insulating films 24a and 24b, the source electrodes 27a and 27b, and the drain electrode 28. A top gate electrode 30 is provided on the top gate insulating film 29 so as to face the semiconductor layer 23. A protective insulating film 31 is provided on the top gate insulating film 29 and the top gate electrode 30.
【0023】以上のDG−TFT10aは、次のような
第一及び第二のダブルゲート型フォトセンサが絶縁性基
板20上に並列に配置されてなる構成となっている。す
なわち、第一のダブルゲート型フォトセンサは、半導体
層23、ブロック絶縁膜24a、ソース電極27a、ド
レイン電極28、トップゲート絶縁膜29及びトップゲ
ート電極30で構成される光キャリア蓄積部と、半導体
層23、ソース電極27a、ドレイン電極28、ボトム
ゲート絶縁膜22及びボトムゲート電極21で構成され
るMOSトランジスタとを備えており、半導体層23
は、光キャリア蓄積部の光生成領域及びMOSトランジ
スタのチャネル領域をとして機能している。一方、第二
のダブルゲート型フォトセンサは、半導体層23、ブロ
ック絶縁膜24a、ソース電極27b、ドレイン電極2
8、トップゲート絶縁膜29及びトップゲート電極30
で構成される光キャリア蓄積部と、半導体層23、ソー
ス電極27b、ドレイン電極28、ボトムゲート絶縁膜
22、ボトムゲート電極21で構成されるMOSトラン
ジスタとを備えており、半導体層23は、光キャリア蓄
積部の光生成領域及びMOSトランジスタのチャネル領
域をとして機能している。The DG-TFT 10a described above has a structure in which the following first and second double gate type photosensors are arranged in parallel on the insulating substrate 20. That is, the first double-gate type photosensor includes a semiconductor layer 23, a block insulating film 24a, a source electrode 27a, a drain electrode 28, a top gate insulating film 29, and a top gate electrode 30, and a photocarrier storage portion, and a semiconductor. The semiconductor layer 23 includes a layer 23, a source electrode 27a, a drain electrode 28, a bottom gate insulating film 22 and a bottom gate electrode 21.
Function as the light generation region of the photocarrier storage portion and the channel region of the MOS transistor. On the other hand, the second double-gate type photo sensor includes the semiconductor layer 23, the block insulating film 24a, the source electrode 27b, and the drain electrode 2.
8. Top gate insulating film 29 and top gate electrode 30
And a MOS transistor composed of a semiconductor layer 23, a source electrode 27b, a drain electrode 28, a bottom gate insulating film 22, and a bottom gate electrode 21. It functions as the light generation region of the carrier storage portion and the channel region of the MOS transistor.
【0024】そして、DG−TFT10aにおいて、図
1及び図3に示すように、トップゲート電極30はトッ
プゲートライン(以下、TGLという)に、ボトムゲー
ト電極21はボトムゲートライン(以下、BGLとい
う)に、ドレイン電極28はドレインライン(以下、D
Lという)に、ソース電極27a,27bは接地された
グラウンドライン(以下、GLという)にそれぞれ接続
されている。In the DG-TFT 10a, as shown in FIGS. 1 and 3, the top gate electrode 30 is a top gate line (hereinafter referred to as TGL) and the bottom gate electrode 21 is a bottom gate line (hereinafter referred to as BGL). In addition, the drain electrode 28 is a drain line (hereinafter, D
Source electrodes 27a and 27b are connected to a ground line (hereinafter referred to as GL), which is grounded.
【0025】なお、図1〜4において、ブロック絶縁膜
24a,24b、トップゲート絶縁膜29、トップゲー
ト電極30上に設けられた保護絶縁膜31は、窒化シリ
コン等の透光性の絶縁膜からなり、また、トップゲート
電極30及びTGLはITO(Indium-Tin-Oxide)等の
透光性の導電性材料からなり、ともに可視光に対し高い
透過率を示す。一方、ソース電極27a,27b、ドレ
イン電極28、ボトムゲート電極21及びBGLは、ク
ロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択され
た可視光の透過を遮断する材質により構成されている。
なお、保護絶縁膜31は、図1に示す指先支持部Bの開
口部1から露出し、指先の凸部が接触する箇所となる。
なお、絶縁性基板20の下方には、DG−TFT10a
が励起する波長域の光をフォトセンサ部10に照射する
バックライト50(後述する)が配置されている。In FIGS. 1 to 4, the protective insulating film 31 provided on the block insulating films 24a and 24b, the top gate insulating film 29, and the top gate electrode 30 is made of a transparent insulating film such as silicon nitride. In addition, the top gate electrode 30 and the TGL are made of a transparent conductive material such as ITO (Indium-Tin-Oxide), and both show a high transmittance for visible light. On the other hand, the source electrodes 27a and 27b, the drain electrode 28, the bottom gate electrode 21, and the BGL are made of a material selected from chromium, a chromium alloy, aluminum, an aluminum alloy, or the like that blocks transmission of visible light.
The protective insulating film 31 is exposed from the opening 1 of the fingertip support portion B shown in FIG. 1 and becomes a place where the convex portion of the fingertip comes into contact.
In addition, below the insulating substrate 20, the DG-TFT 10a is provided.
A backlight 50 (described later) that irradiates the photosensor unit 10 with light in the wavelength range that is excited by the light source is disposed.
【0026】上述したフォトセンサ部10は、指先保持
部Bの開口部1及びその周辺にマトリクス状にDG−T
FT10aが配置される状態になっている。そして、指
紋照合時に帯電した指先が指先保持部Bに接触し保持さ
れると、指先を介して放電されるとともに、指の容量に
よる電圧変化又は電流変化を後述するコントローラ14
が検知し、フォトセンス、すなわち指紋読取処理するた
めに光源部52を発光するとともに制御信号Tcntをト
ップゲートドライバ11に、制御信号Bcntをボトムゲ
ートドライバ12に、制御信号Dcntをドレインドライ
バ13に、送信する。コントローラ14は、指特有のキ
ャパシタによる電気的変位を読み取り制御信号Tcnt、
制御信号Bcnt、制御信号Dcntを出力することが可能で
あるのみならず指以外の指とは異なるキャパシタの被検
体が接触した場合の電気的変位を読み取り、被検体が指
でないことを認証して制御信号Tcnt、制御信号Bcnt、
制御信号Dcntを出力しないようにすることが可能であ
る。The photo sensor unit 10 described above has a matrix of DG-Ts in and around the opening 1 of the fingertip holder B.
The FT 10a is in a placed state. Then, when the charged fingertip is brought into contact with and held by the fingertip holding portion B during fingerprint collation, the controller 14 which will be discharged via the fingertip, and will also change voltage or current due to the capacitance of the finger, which will be described later.
Is detected, and the light source 52 is emitted for the photo sense, that is, the fingerprint reading process, the control signal Tcnt is sent to the top gate driver 11, the control signal Bcnt is sent to the bottom gate driver 12, and the control signal Dcnt is sent to the drain driver 13. Send. The controller 14 reads the electric displacement due to the capacitor peculiar to the finger and reads the control signal Tcnt,
In addition to being able to output the control signal Bcnt and the control signal Dcnt, the electrical displacement when the subject of the capacitor other than the finger other than the finger comes into contact is read and it is verified that the subject is not the finger. Control signal Tcnt, control signal Bcnt,
It is possible not to output the control signal Dcnt.
【0027】ここで、図1に示すように、トップゲート
ドライバ11は、フォトセンサ部10のTGLに接続さ
れ、駆動信号を各TGLに順次選択的に出力するシフト
レジスタであって、コントローラ14から出力される制
御信号群Tcntに応じて、複数のTGLに適宜リセッ
ト電圧(+25〔V〕)又はキャリア蓄積電圧(−15
〔V〕)を印加するものである。ボトムゲートドライバ
12は、フォトセンサ部10のBGLに接続され、駆動
信号を各BGLに順次選択的に出力するシフトレジスタ
であって、コントローラ14から出力される制御信号群
Bcntに応じて複数のBGLに適宜チャネル形成用電
圧(+10〔V〕)又はチャネル非形成用電圧(±0
〔V〕)を印加するものである。ドレインドライバ13
は、フォトセンサ部10のDLに接続され、コントロー
ラ14から出力される制御信号群Dcntに応じて全て
のDLに基準電圧(+10〔V〕)を印加することで、
電荷をプリチャージさせる。そして、ドレインドライバ
13は、プリチャージ後の所定期間において、各ダブル
ゲートトランジスタ10aでの入射された光量に応じて
変位するDL電圧又は各DG−TFT10aのソース−
ドレイン間を流れるドレイン電流を検知し、データ信号
DATAとしてコントローラ14に出力するものであ
る。Here, as shown in FIG. 1, the top gate driver 11 is a shift register which is connected to the TGL of the photosensor section 10 and sequentially and selectively outputs a drive signal to each TGL. Depending on the output control signal group Tcnt, the reset voltage (+25 [V]) or the carrier storage voltage (-15) is appropriately applied to the plurality of TGLs.
[V]) is applied. The bottom gate driver 12 is a shift register that is connected to the BGL of the photo sensor unit 10 and sequentially and selectively outputs a drive signal to each BGL. The bottom gate driver 12 is a plurality of BGLs according to the control signal group Bcnt output from the controller 14. In addition, a channel forming voltage (+10 [V]) or a channel non-forming voltage (± 0
[V]) is applied. Drain driver 13
Is connected to the DL of the photo sensor unit 10 and applies the reference voltage (+10 [V]) to all the DLs according to the control signal group Dcnt output from the controller 14,
Precharge the charge. Then, the drain driver 13 has a DL voltage that varies in accordance with the amount of incident light in each double gate transistor 10a or a source of each DG-TFT 10a in a predetermined period after precharge.
The drain current flowing between the drains is detected and output to the controller 14 as a data signal DATA.
【0028】コントローラ14は、制御信号群Tcn
t,Bcntによってそれぞれトップゲートドライバ1
1,ボトムゲートドライバ12を制御して、両ドライバ
から行毎に所定のタイミングで所定レベルの信号を出力
させる。これにより、フォトセンサ部10の各行を順次
リセット状態、フォトセンス状態、読み出し状態とさせ
る。コントローラ14は、また、制御信号群Dcntに
よりドレインドライバ13にDLの電位変化を読み出さ
せ、データ信号DATAとして順次取り込んでいくもの
である。The controller 14 controls the control signal group Tcn.
Top gate driver 1 by t and Bcnt respectively
1, the bottom gate driver 12 is controlled so that both drivers output signals of a predetermined level for each row at a predetermined timing. As a result, each row of the photo sensor unit 10 is sequentially brought into the reset state, the photo sense state, and the read state. The controller 14 also causes the drain driver 13 to read the potential change of DL by the control signal group Dcnt, and sequentially captures it as the data signal DATA.
【0029】次に、フォトセンスについて詳細に説明す
ると、フォトセンサ部10を構成するDG−TFT10
aはトップゲート電極30に印加されている電圧が+2
5〔V〕で、ボトムゲート電極21に印加されている電
圧が±0〔V〕であると、トップゲート電極30と半導
体層23との間に配置される窒化シリコンからなるトッ
プゲート絶縁膜29と半導体層23とに蓄積されている
正孔が吐出され、リセット状態とされる。DG−TFT
10aは、ソース電極27a,27bとドレイン電極2
8間が±0〔V〕、トップゲート電極30に印加されて
いる電圧が−15〔V〕、ボトムゲート電極21に印加
されている電圧が±0〔V〕の場合、半導体層23への
光の入射によって発生した正孔−電子対のうちの正孔が
半導体層23及びトップゲート絶縁膜29に蓄積される
フォトセンス状態となる。この所定期間に蓄積される正
孔の量は光量に依存している。Next, the photo sense will be described in detail. The DG-TFT 10 which constitutes the photo sensor section 10.
a is the voltage applied to the top gate electrode 30 is +2
When the voltage applied to the bottom gate electrode 21 is ± 0 [V] at 5 [V], the top gate insulating film 29 made of silicon nitride and disposed between the top gate electrode 30 and the semiconductor layer 23. The holes accumulated in the semiconductor layer 23 and the semiconductor layer 23 are discharged, and a reset state is set. DG-TFT
10a is a source electrode 27a, 27b and a drain electrode 2
8 is ± 0 [V], the voltage applied to the top gate electrode 30 is -15 [V], and the voltage applied to the bottom gate electrode 21 is ± 0 [V]. Holes of the hole-electron pairs generated by the incidence of light are accumulated in the semiconductor layer 23 and the top gate insulating film 29, resulting in a photosense state. The amount of holes accumulated during this predetermined period depends on the amount of light.
【0030】フォトセンス状態において、バックライト
50はDG−TFT10aに向け光を照射するが、この
ままではDG−TFT10aの半導体層23の下方に位
置するボトムゲート電極21が遮光するので、半導体層
23には充分なキャリアが生成されない。このとき、D
G−TFT10a上方の保護絶縁膜31上に指先を載置
すると、指紋の紋様に沿った指先の凹部の直下にあたる
半導体層23には、保護絶縁膜31等で反射された光が
あまり入射されない。In the photo-sensing state, the backlight 50 irradiates the DG-TFT 10a with light. However, the bottom gate electrode 21 located below the semiconductor layer 23 of the DG-TFT 10a shields light from the DG-TFT 10a. Does not generate enough carriers. At this time, D
When the fingertip is placed on the protective insulating film 31 above the G-TFT 10a, the light reflected by the protective insulating film 31 or the like is not much incident on the semiconductor layer 23 which is directly below the concave portion of the fingertip along the fingerprint pattern.
【0031】このように光の入射量が少なくて充分な量
の正孔が半導体層23に蓄積されずに、トップゲート電
極30に印加されている電圧が−15〔V〕で、ボトム
ゲート電極に印加されている電圧が+10〔V〕となる
と、トップゲート電極30の電界により半導体層内に空
乏層が広がり、nチャネルがピンチオフされ、半導体層
23が高抵抗となる。一方、フォトセンス状態におい
て、指先の凸部の直下にあたるDG−TFT10aの半
導体層23には、保護絶縁膜31等で反射された光が入
射されるとともに、充分な量の正孔が半導体層内に蓄積
された状態で、このような電圧が印加された場合は、蓄
積されている正孔がトップゲート電極30に引き寄せら
れて保持されることにより、この正孔の電荷がトップゲ
ート電極30の電界を緩和するので、半導体層23のボ
トムゲート電極21側にnチャネルが形成され、半導体
層23が低抵抗となる。これらの読み出し状態における
半導体層23の抵抗値の違いが、DLの電位の変化とな
って現れる。As described above, the incident amount of light is small and a sufficient amount of holes are not accumulated in the semiconductor layer 23, the voltage applied to the top gate electrode 30 is -15 [V], and the bottom gate electrode is When the voltage applied to +10 [V] is applied, the depletion layer spreads in the semiconductor layer due to the electric field of the top gate electrode 30, the n-channel is pinched off, and the semiconductor layer 23 has a high resistance. On the other hand, in the photosensing state, the light reflected by the protective insulating film 31 is incident on the semiconductor layer 23 of the DG-TFT 10a which is directly below the convex portion of the fingertip, and a sufficient amount of holes are generated in the semiconductor layer. When such a voltage is applied to the top gate electrode 30, the accumulated holes are attracted to and retained by the top gate electrode 30, so that the charges of the holes are accumulated in the top gate electrode 30. Since the electric field is relaxed, the n-channel is formed on the bottom gate electrode 21 side of the semiconductor layer 23, and the semiconductor layer 23 has a low resistance. The difference in the resistance value of the semiconductor layer 23 in these read states appears as a change in the DL potential.
【0032】さらに上述したフォトセンスに関して、フ
ォトセンサ部10を構成するDG−TFT10aの駆動
原理について、図5(a)〜(f)の模式図を参照して
説明する。With respect to the above-mentioned photosense, the driving principle of the DG-TFT 10a constituting the photosensor section 10 will be described with reference to the schematic diagrams of FIGS.
【0033】DG−TFT10aの半導体層23のチャ
ネル形成領域は、不純物層25a、26間及び不純物層
25b、26間のブロック絶縁膜24a,24bの下に
発生するため、チャネル長はブロック絶縁膜24a,2
4bのチャネル長方向の長さに等しい。したがって、図
5(a)に示すように、ボトムゲート電極21(BG)
に印加されている電圧が±0〔V〕であるときは、トッ
プゲート電極30(TG)に印加されている電圧が+2
5〔V〕であっても、ソース、ドレイン電極27a,2
7b,28の直下の半導体層23では、トップゲート電
極30(TG)に印加されている電圧でなく、ソース、
ドレイン電極27a,27b,28の印加電圧に、より
強く影響されるので半導体層23にはチャネル長方向に
連続したnチャネルが形成されず、ドレイン電極28
(D)に+10〔V〕の電圧が印加されても、ドレイン
電極28(D)とソース電極27a,27b(S)との
間に電流は流れない。また、この状態では、後述するよ
うに半導体層23及び半導体層23のチャネル領域直上
のブロック絶縁膜24a,24bに蓄積された正孔が同
じ極性のトップゲート電極30(TG)の電圧により反
発し、吐出される。以下、この状態をリセット状態とい
う。Since the channel formation region of the semiconductor layer 23 of the DG-TFT 10a is generated under the block insulating films 24a and 24b between the impurity layers 25a and 26 and between the impurity layers 25b and 26, the channel length is the block insulating film 24a. , 2
4b is equal to the length in the channel length direction. Therefore, as shown in FIG. 5A, the bottom gate electrode 21 (BG) is formed.
When the voltage applied to the gate electrode is ± 0 [V], the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG) is +2.
Even if the voltage is 5 [V], the source / drain electrodes 27a, 2
In the semiconductor layer 23 immediately below 7b and 28, the source, not the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG),
Since the applied voltage to the drain electrodes 27a, 27b, 28 is more strongly influenced, the n-channel continuous in the channel length direction is not formed in the semiconductor layer 23.
Even if a voltage of +10 [V] is applied to (D), no current flows between the drain electrode 28 (D) and the source electrodes 27a and 27b (S). Further, in this state, as will be described later, the holes accumulated in the semiconductor layer 23 and the block insulating films 24a and 24b immediately above the channel regions of the semiconductor layer 23 are repelled by the voltage of the top gate electrode 30 (TG) having the same polarity. , Is ejected. Hereinafter, this state is referred to as a reset state.
【0034】図5(b)に示すように、トップゲート電
極30(TG)に印加されている電圧が−15〔V〕で
あり、ボトムゲート電極21(BG)に印加されている
電圧が±0〔V〕であるときは、半導体層23にはnチ
ャネルが形成されず、ドレイン電極28(D)に+10
〔V〕の電圧が印加されても、ドレイン電極28(D)
とソース電極27a,27b(S)との間に電流は流れ
ない。As shown in FIG. 5B, the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG) is -15 [V], and the voltage applied to the bottom gate electrode 21 (BG) is ±. When it is 0 [V], the n-channel is not formed in the semiconductor layer 23, and +10 is formed in the drain electrode 28 (D).
Even if the voltage of [V] is applied, the drain electrode 28 (D)
No current flows between the source electrode 27a and the source electrode 27b (S).
【0035】このように、半導体層23のチャネル領域
の両端とトップゲート電極30(TG)との間にそれぞ
れドレイン電極28(D)とソース電極27a,27b
(S)が配置されているため、チャネル領域の両端は、
ドレイン電極28(D)とソース電極27a,27b
(S)との電界に影響されるため、トップゲート電極3
0(TG)のみの電界では連続したチャネルを形成する
ことができない。従って、ボトムゲート電極21(B
G)に印加されている電圧が±0〔V〕である場合に
は、トップゲート電極30(TG)に印加されている電
圧の如何に関わらず、半導体層23にチャネルが形成さ
れることはない。As described above, the drain electrode 28 (D) and the source electrodes 27a and 27b are provided between both ends of the channel region of the semiconductor layer 23 and the top gate electrode 30 (TG), respectively.
Since (S) is arranged, both ends of the channel region are
Drain electrode 28 (D) and source electrodes 27a, 27b
The top gate electrode 3 is affected by the electric field with (S).
A continuous channel cannot be formed with an electric field of 0 (TG) only. Therefore, the bottom gate electrode 21 (B
When the voltage applied to G) is ± 0 [V], a channel is not formed in the semiconductor layer 23 regardless of the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG). Absent.
【0036】図5(c)に示すように、トップゲート電
極30(TG)に印加されている電圧が+25〔V〕で
あり、ボトムゲート電極21(BG)に印加されている
電圧が+10(V)であるときは、半導体層23のボト
ムゲート電極(BG)21側にnチャネルが形成され
る。これにより、半導体層23が低抵抗化し、ドレイン
電極28に+10〔V〕の電圧が印加されると、ドレイ
ン電極28(D)とソース電極27a,27b(S)と
の間に電流が流れる。As shown in FIG. 5C, the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG) is +25 [V], and the voltage applied to the bottom gate electrode 21 (BG) is +10 ( V), an n channel is formed on the bottom gate electrode (BG) 21 side of the semiconductor layer 23. As a result, the resistance of the semiconductor layer 23 is lowered, and when a voltage of +10 [V] is applied to the drain electrode 28, a current flows between the drain electrode 28 (D) and the source electrodes 27a and 27b (S).
【0037】図5(d)に示すように、後述するように
半導体層23内に十分な量の正孔が蓄積されず、トップ
ゲート電極30(TG)に印加されている電圧が−15
〔V〕であると、ボトムゲート電極21(BG)に印加
されている電圧が+10〔V〕であっても、半導体層2
3の内部に空乏層が広がり、nチャネルがピンチオフさ
れて、半導体層23が高抵抗化する。このため、ドレイ
ン電極28に+10〔V〕の電圧が印加されても、ドレ
イン電極28(D)とソース電極27a,27b(S)
との間に電流が流れない。以下、この状態を第1の読み
出し状態という。As shown in FIG. 5D, as will be described later, a sufficient amount of holes are not accumulated in the semiconductor layer 23, and the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG) is -15.
When it is [V], even if the voltage applied to the bottom gate electrode 21 (BG) is +10 [V], the semiconductor layer 2
3, the depletion layer spreads inside, the n-channel is pinched off, and the semiconductor layer 23 has a high resistance. Therefore, even if a voltage of +10 [V] is applied to the drain electrode 28, the drain electrode 28 (D) and the source electrodes 27a, 27b (S)
No current flows between and. Hereinafter, this state is referred to as a first read state.
【0038】半導体層23には入射された励起光の光量
に応じて正孔−電子対が生じる。このとき図5(e)に
示すように、トップゲート電極30(TG)に印加され
ている電圧が−15〔V〕であり、ボトムゲート電極2
1(BG)に印加されている電圧が±0〔V〕である
と、電子−正孔対のうち正極性の正孔が半導体層23及
び半導体層23のチャネル領域直上のブロック絶縁膜2
4a,24bに蓄積される。以下、上述したリセット状
態となり、後述する読み出し状態となるまでにおけるこ
の状態をフォトセンス状態という。なお、こうしてトッ
プゲート電極30(TG)の電界に応じて半導体層23
内に蓄積された正孔は、リセット状態となるまで半導体
層23から吐出されることはない。Hole-electron pairs are generated in the semiconductor layer 23 in accordance with the amount of incident excitation light. At this time, as shown in FIG. 5E, the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG) is −15 [V], and the bottom gate electrode 2
When the voltage applied to 1 (BG) is ± 0 [V], positive holes in the electron-hole pair are the semiconductor layer 23 and the block insulating film 2 immediately above the channel region of the semiconductor layer 23.
It is stored in 4a and 24b. Hereinafter, this state up to the reset state described above and the read state described later is referred to as a photosense state. Note that, in this way, the semiconductor layer 23 is responsive to the electric field of the top gate electrode 30 (TG).
The holes accumulated therein are not ejected from the semiconductor layer 23 until the reset state is reached.
【0039】図5(f)に示すように、トップゲート電
極30(TG)に印加されている電圧が−15〔V〕で
あり、ボトムゲート電極21(BG)に印加されている
電圧が+10(V)であっても、半導体層23内に正孔
が蓄積されている場合には、蓄積されている正孔が負電
圧の印加されているトップゲート電極30(TG)に引
き寄せられて保持され、トップゲート電極30(TG)
に印加されている負電圧が半導体層23に及ぼす影響を
緩和する方向に働く。このため、半導体層23のボトム
ゲート電極21(BG)側にnチャネルが形成され、半
導体層23が低抵抗化して、ドレイン電極28に+10
(V)の電圧が供給されると、ドレイン電極28(D)
とソース電極27a,27b(S)との間に電流が流れ
る。以下、この状態を第2の読み出し状態という。As shown in FIG. 5 (f), the voltage applied to the top gate electrode 30 (TG) is -15 [V], and the voltage applied to the bottom gate electrode 21 (BG) is +10. Even at (V), when holes are accumulated in the semiconductor layer 23, the accumulated holes are attracted to and retained by the top gate electrode 30 (TG) to which a negative voltage is applied. And the top gate electrode 30 (TG)
Acts to reduce the influence of the negative voltage applied to the semiconductor layer 23. Therefore, the n-channel is formed on the bottom gate electrode 21 (BG) side of the semiconductor layer 23, the resistance of the semiconductor layer 23 is reduced, and the drain electrode 28 is +10.
When the voltage of (V) is supplied, the drain electrode 28 (D)
A current flows between the source electrode 27a and the source electrode 27b (S). Hereinafter, this state is referred to as a second read state.
【0040】ここで、トップゲートドライバ11,ボト
ムゲートドライバ12,ドレインドライバ13を備える
ドライバ回路部は、基本構成として複数のTFT(Thin
Film Transistor)を備えている。各TFTは、いずれ
もnチャネルMOS型の電界効果トランジスタで構成さ
れ、ゲート絶縁膜に窒化シリコンを用い、半導体層にア
モルファスシリコンを用いている。上記各TFTは、D
G−TFT10aとともに同じ製造プロセス中に製造さ
れ、概ねDG−TFT10aと同じ構造である。Here, the driver circuit section including the top gate driver 11, the bottom gate driver 12, and the drain driver 13 has a plurality of TFTs (Thin
Film Transistor). Each TFT is composed of an n-channel MOS type field effect transistor, silicon nitride is used for the gate insulating film, and amorphous silicon is used for the semiconductor layer. Each of the above TFTs is D
It is manufactured in the same manufacturing process as the G-TFT 10a, and has substantially the same structure as the DG-TFT 10a.
【0041】具体的には、図4に示すDG−TFT10
aの断面構造を参照して説明すると、上述したドライバ
回路部は、トップゲート電極30が積層されていないト
ランジスタ群34を備えている。トランジスタ群34の
各トランジスタは、基本構造は概ね同じであるが後述す
るようにその機能により寸法、形状が異なるように設計
されている。そして、ドライバ回路部に備えられるトラ
ンジスタ群34を覆うように、指先保持部Bが設けられ
ている。Specifically, the DG-TFT 10 shown in FIG.
Explaining with reference to the sectional structure of a, the driver circuit section described above includes a transistor group 34 in which the top gate electrode 30 is not stacked. The transistors of the transistor group 34 have basically the same basic structure, but are designed to have different sizes and shapes depending on their functions, as will be described later. A fingertip holding portion B is provided so as to cover the transistor group 34 provided in the driver circuit portion.
【0042】ここで、上述したトップゲートドライバ1
1及びボトムゲートドライバ12(図1参照)につい
て、詳細に説明する。なお、トップゲートドライバ11
及びボトムゲートドライバ12は、図6に示すシフトレ
ジスタが適用されたものである。フォトセンサ部10に
配設されたDG−TFT10aの行数(TGL、BGL
の数)をnとすると、トップゲートドライバ11及びボ
トムゲートドライバ12は、図6に示すように、ゲート
信号を出力するn個の段RS(1)〜RS(n)と、段
RS(n)等を制御するためのダミー段RS(n+1)
及びダミー段RS(n+2)とから構成される。なお、
図6に示すシフトレジスタは、nが2以上の偶数である
場合の構成を示すものである。また、段RS(1)は一
段目、段RS(2)は二段目、…、段RS(n)はn段
目、段RS(n+1)はn+1段目、段RS(n+2)
はn+2段目をそれぞれ示すものである。Here, the top gate driver 1 described above is used.
1 and the bottom gate driver 12 (see FIG. 1) will be described in detail. The top gate driver 11
The bottom gate driver 12 is one to which the shift register shown in FIG. 6 is applied. The number of rows (TGL, BGL) of the DG-TFT 10a arranged in the photo sensor unit 10
6), the top gate driver 11 and the bottom gate driver 12 have n stages RS (1) to RS (n) that output gate signals and a stage RS (n) as shown in FIG. ) Etc. dummy stage RS (n + 1) for controlling
And a dummy stage RS (n + 2). In addition,
The shift register shown in FIG. 6 shows a configuration when n is an even number of 2 or more. The stage RS (1) is the first stage, the stage RS (2) is the second stage, ..., The stage RS (n) is the nth stage, the stage RS (n + 1) is the n + 1th stage, and the stage RS (n + 2).
Indicates the n + 2nd stage.
【0043】一番目の段RS(1)には、コントローラ
14からのスタート信号Dstが入力される。図6に示
すシフトレジスタがトップゲートドライバ11である場
合、スタート信号Dstのハイレベルは+25〔V〕で
あり、スタート信号Dstのローレベルは−15〔V〕
である。一方、図6に示すシフトレジスタがボトムゲー
トドライバ12である場合、スタート信号Dstのハイ
レベルは+10〔V〕であり、スタート信号Dstのロ
ーレベルは−15〔V〕である。The start signal Dst from the controller 14 is input to the first stage RS (1). When the shift register shown in FIG. 6 is the top gate driver 11, the high level of the start signal Dst is +25 [V] and the low level of the start signal Dst is -15 [V].
Is. On the other hand, when the shift register shown in FIG. 6 is the bottom gate driver 12, the high level of the start signal Dst is +10 [V] and the low level of the start signal Dst is -15 [V].
【0044】また、二番目以降の段RS(2)〜段RS
(n)には、それぞれの前段RS(1)〜段RS(n−
1)からの出力信号OUT(1)〜OUT(n−1)が
入力信号として入力される。図6に示すシフトレジスタ
がトップゲートドライバ11である場合、各段の出力信
号OUT(1)〜出力信号OUT(n)が、対応する1
〜n行目のTGLに出力される。一方、図6に示すシフ
トレジスタがボトムゲートドライバ12である場合、各
段の出力信号OUT(1)〜出力信号OUT(n)が、
対応する1〜n行目のBGLに出力される。The second and subsequent stages RS (2) to RS
In (n), each preceding stage RS (1) to stage RS (n-
The output signals OUT (1) to OUT (n-1) from 1) are input as input signals. When the shift register shown in FIG. 6 is the top gate driver 11, the output signal OUT (1) to the output signal OUT (n) of each stage corresponds to 1.
It is output to the TGL of the nth row. On the other hand, when the shift register shown in FIG. 6 is the bottom gate driver 12, the output signals OUT (1) to OUT (n) of the respective stages are:
It is output to the corresponding BGL of the 1st to nth rows.
【0045】さらに、段RS(n+2)以外の段RS
(1)〜段RS(n+1)には、それぞれの後段RS
(2)〜段RS(n+2)からの出力信号OUT(2)
〜OUT(n+2)がリセット信号として入力される。
段RS(n+2)には、コントローラ14からのリセッ
ト信号Dentが入力される。図6に示すシフトレジス
タがトップゲートドライバ11である場合、リセット信
号Dentのハイレベルは+25〔V〕であり、リセッ
ト信号Dentのローレベルは−15〔V〕である。一
方、図6に示すシフトレジスタがボトムゲートドライバ
12である場合、リセット信号Dentのハイレベルは
+10〔V〕であり、リセット信号Dentのローレベ
ルは−15〔V〕である。Further, the stages RS other than the stage RS (n + 2)
(1) to the stage RS (n + 1) include the succeeding stage RSs.
(2) to output signal OUT (2) from the stage RS (n + 2)
~ OUT (n + 2) is input as a reset signal.
The reset signal Dent from the controller 14 is input to the stage RS (n + 2). When the shift register shown in FIG. 6 is the top gate driver 11, the high level of the reset signal Dent is +25 [V] and the low level of the reset signal Dent is −15 [V]. On the other hand, when the shift register shown in FIG. 6 is the bottom gate driver 12, the high level of the reset signal Dent is +10 [V] and the low level of the reset signal Dent is −15 [V].
【0046】各段RS(k)(kは1〜n+2の任意の
整数)には、コントローラ14から基準電圧Vssが印
加される。図6に示すシフトレジスタがトップゲートド
ライバ11である場合、基準電圧Vssのレベルは−1
5〔V〕である。一方、図6に示すシフトレジスタがボ
トムゲートドライバ12である場合、基準電圧Vssの
レベルは±0〔V〕である。また各段RS(k)には、
コントローラ14から定電圧Vddが印加される。図6
に示すシフトレジスタがトップゲートドライバ11であ
る場合、定電圧Vddのレベルは+25〔V〕である。
一方、図6に示すシフトレジスタがボトムゲートドライ
バ12である場合、定電圧Vddのレベルは+10
〔V〕である。A reference voltage Vss is applied from the controller 14 to each stage RS (k) (k is an arbitrary integer of 1 to n + 2). When the shift register shown in FIG. 6 is the top gate driver 11, the level of the reference voltage Vss is -1.
It is 5 [V]. On the other hand, when the shift register shown in FIG. 6 is the bottom gate driver 12, the level of the reference voltage Vss is ± 0 [V]. Also, in each stage RS (k),
A constant voltage Vdd is applied from the controller 14. Figure 6
When the shift register shown in (1) is the top gate driver 11, the level of the constant voltage Vdd is +25 [V].
On the other hand, when the shift register shown in FIG. 6 is the bottom gate driver 12, the level of the constant voltage Vdd is +10.
[V].
【0047】奇数番目の段RS(k)には、コントロー
ラ14からのクロック信号CK1が入力される。また、
偶数番目の段RS(k)には、クロック信号CK2が入
力される。クロック信号CK1,CK2はそれぞれ、シ
フトレジスタの出力信号をシフトしていくタイムスロッ
トのうちの所定期間、タイムスロット毎に交互にハイレ
ベルとなる。すなわち、一のタイムスロットのうちの所
定の間クロック信号CK1がハイレベルとなった場合、
そのタイムスロットの間ではクロック信号CK2がロー
レベルとなり、次のタイムスロットの間ではクロック信
号CK1がローレベルであるとともに所定期間の間クロ
ック信号CK2がハイレベルとなる。The clock signal CK1 from the controller 14 is input to the odd-numbered stages RS (k). Also,
The clock signal CK2 is input to the even-numbered stages RS (k). The clock signals CK1 and CK2 are alternately set to a high level for each time slot for a predetermined period of time slots in which the output signal of the shift register is shifted. That is, when the clock signal CK1 is at the high level for a predetermined period of one time slot,
During the time slot, the clock signal CK2 is at low level, during the next time slot, the clock signal CK1 is at low level and the clock signal CK2 is at high level for a predetermined period.
【0048】図6に示すシフトレジスタがトップゲート
ドライバ11である場合、クロック信号CK1,CK2
は、ハイレベルが+25〔V〕、ローレベルが−15
〔V〕である。一方、図6に示すシフトレジスタがボト
ムゲートドライバ12である場合、ハイレベルが+10
〔V〕、ローレベルが±0〔V〕である。When the shift register shown in FIG. 6 is the top gate driver 11, clock signals CK1 and CK2 are used.
Is +25 [V] for high level and -15 for low level
[V]. On the other hand, when the shift register shown in FIG. 6 is the bottom gate driver 12, the high level is +10.
[V], the low level is ± 0 [V].
【0049】そして、図6に示すように、トップゲート
ドライバ11及びボトムゲートドライバ12を構成する
上述したシフトレジスタの各段RS(k)は、基本構成
として、トランジスタ群34である六つのTFT41〜
46を備えている。なお、TFT41〜46は、いずれ
もnチャネルMOS型の電界効果トランジスタであり、
ゲート絶縁膜に窒化シリコンが用いられ、半導体層にア
モルファスシリコンが用いられている。Then, as shown in FIG. 6, each stage RS (k) of the above-mentioned shift register constituting the top gate driver 11 and the bottom gate driver 12 has, as a basic configuration, six TFTs 41 to 41 which are the transistor group 34.
It is equipped with 46. Each of the TFTs 41 to 46 is an n-channel MOS type field effect transistor,
Silicon nitride is used for the gate insulating film, and amorphous silicon is used for the semiconductor layer.
【0050】図6及び図7に示すように、一番目の段R
S(1)のゲート電極及びドレイン電極には、スタート
信号Dstが入力されている。一番目の段RS(1)以
外の各段RS(k)のTFT41のゲート電極及びドレ
イン電極は、前段RS(k−1)のTFT45のソース
電極に接続され、TFT41のソース電極は、TFT4
4のゲート電極、TFT42のドレイン電極及びTFT
43のゲート電極に接続されている。各段RS(k)の
TFT41のソース電極、TFT44のゲート電極、T
FT42のドレイン電極、TFT43のゲート電極に接
続される配線には、この配線自体に関係するTFT41
〜44の寄生容量やこの配線自体によって、電荷を蓄積
するための容量Ca(k)が形成される。As shown in FIGS. 6 and 7, the first stage R
The start signal Dst is input to the gate electrode and the drain electrode of S (1). The gate electrode and the drain electrode of the TFT 41 of each stage RS (k) other than the first stage RS (1) are connected to the source electrode of the TFT 45 of the preceding stage RS (k−1), and the source electrode of the TFT 41 is the TFT 4
4 gate electrode, TFT 42 drain electrode and TFT
It is connected to the gate electrode of 43. The source electrode of the TFT 41 of each stage RS (k), the gate electrode of the TFT 44, T
The wiring connected to the drain electrode of the FT 42 and the gate electrode of the TFT 43 includes the TFT 41 related to this wiring itself.
The parasitic capacitances of ~ 44 and the wiring itself form a capacitance Ca (k) for accumulating charges.
【0051】TFT43のドレイン電極は、TFT46
のソース電極及びTFT45のゲート電極に接続され、
TFT42のソース電極及びTFT43のソース電極に
は基準電圧Vssが印加されている。そして、TFT4
6のゲート電極及びドレイン電極には、定電圧Vddが
印加されている。また、奇数段のTFT44のドレイン
電極にはクロック信号CK1が入力され、偶数段のTF
T44のドレイン電極にはクロック信号CK2が入力さ
れている。各段のTFT44のソース電極は、TFT4
5のドレイン電極に接続され、TFT45のソース電極
には、基準電圧Vssが印加されている。TFT42の
ゲート電極には、次段からの出力信号OUT(k+1)
が入力されている。The drain electrode of the TFT 43 is the TFT 46.
Connected to the source electrode of and the gate electrode of the TFT 45,
The reference voltage Vss is applied to the source electrode of the TFT 42 and the source electrode of the TFT 43. And TFT4
A constant voltage Vdd is applied to the gate electrode and drain electrode of No. 6. Further, the clock signal CK1 is input to the drain electrode of the odd-numbered TFT 44, and the even-numbered TF
The clock signal CK2 is input to the drain electrode of T44. The source electrode of the TFT 44 in each stage is the TFT 4
5, the reference voltage Vss is applied to the source electrode of the TFT 45. The output signal OUT (k + 1) from the next stage is applied to the gate electrode of the TFT 42.
Has been entered.
【0052】次に、各段RS(k)に備えられているT
FT41〜46の機能を説明する。TFT41のゲート
電極及びドレイン電極には、前段RS(k−1)からの
出力信号OUT(k−1)が入力されているか(この場
合、kは2〜n+2)、或いは、コントローラ14から
スタート信号Dstが入力されている(この場合、kは
1)。出力信号OUT(k−1)又はスタート信号Ds
tがハイレベルになった場合に、TFT41はオン状態
となり、ドレイン電極からソース電極に電流が流れ、T
FT41はハイレベルの出力信号OUT(k−1)また
はスタート信号Dstをソース電極に出力するようにな
っている。ここで、TFT42がオフ状態である場合に
は、TFT41のソース電極から出力されたハイレベル
の出力信号OUT(k−1)またはスタート信号Dst
により、容量Ca(k)が蓄積されるようになってい
る。一方、出力信号OUT(k−1)又はスタート信号
Dstがローレベルになった場合に、TFT41はオフ
状態となり、TFT41のドレイン電極〜ソース電極に
電流が流れないようになっている。Next, the T provided in each stage RS (k)
The functions of the FTs 41 to 46 will be described. Whether the output signal OUT (k-1) from the preceding stage RS (k-1) is input to the gate electrode and the drain electrode of the TFT 41 (in this case, k is 2 to n + 2), or the start signal is input from the controller 14. Dst is input (in this case, k is 1). Output signal OUT (k-1) or start signal Ds
When t becomes high level, the TFT 41 is turned on, current flows from the drain electrode to the source electrode, and T
The FT 41 outputs a high level output signal OUT (k-1) or a start signal Dst to the source electrode. Here, when the TFT 42 is in the off state, the high-level output signal OUT (k-1) or the start signal Dst output from the source electrode of the TFT 41 is output.
Thus, the capacity Ca (k) is accumulated. On the other hand, when the output signal OUT (k-1) or the start signal Dst becomes low level, the TFT 41 is turned off and no current flows through the drain electrode to the source electrode of the TFT 41.
【0053】TFT46のゲート電極及びドレイン電極
には、定電圧Vddが印加されている。これにより、T
FT46は常にオン状態となっており、TFT46のド
レイン電極〜ソース電極に電流が流れ、TFT46は略
定電圧Vddレベルの信号をソース電極に出力するよう
になっている。TFT46は、定電圧Vddを分圧する
負荷としての機能を有する。A constant voltage Vdd is applied to the gate electrode and drain electrode of the TFT 46. This gives T
The FT 46 is always in an ON state, a current flows through the drain electrode to the source electrode of the TFT 46, and the TFT 46 outputs a signal of a substantially constant voltage Vdd level to the source electrode. The TFT 46 has a function as a load that divides the constant voltage Vdd.
【0054】TFT43は、容量Ca(k)に電荷が蓄
積されていないときにオフ状態となり、TFT46から
出力された定電圧Vddレベルの信号によって容量Cb
(k)が蓄積するようになっている。一方、TFT43
は、容量Ca(k)に電荷が蓄積されているときにオン
状態となり、TFT43のドレイン電極〜ソース電極に
電流が流れることにより、TFT43は容量Cb(k)
に蓄積された電荷を排出するようになっている。The TFT 43 is turned off when electric charge is not stored in the capacitor Ca (k), and the capacitor Cb is generated by the constant voltage Vdd level signal output from the TFT 46.
(K) is accumulated. On the other hand, the TFT 43
Is turned on when electric charge is accumulated in the capacitor Ca (k), and a current flows from the drain electrode to the source electrode of the TFT 43, so that the TFT 43 has a capacity Cb (k).
It is designed to discharge the charge accumulated in the.
【0055】TFT45は、容量Cb(k)に電荷が蓄
積されていないときにオフ状態となり、容量Cb(k)
に電荷が蓄積されているときにオン状態となる。TFT
44は、容量Ca(k)に電荷が蓄積されているときに
オン状態となり、容量Ca(k)に電荷が蓄積されてい
ないときにオフ状態となる。従って、TFT45がオフ
状態のときにはTFT44はオン状態となり、TFT4
5がオン状態のときにはTFT44はオフ状態となるよ
うになっている。The TFT 45 is turned off when no charge is stored in the capacitor Cb (k), and the capacitor Cb (k) is turned off.
It is turned on when electric charges are accumulated in. TFT
The capacitor 44 is turned on when electric charges are accumulated in the capacitor Ca (k), and is turned off when electric charges are not accumulated in the capacitor Ca (k). Therefore, when the TFT 45 is in the off state, the TFT 44 is in the on state, and the TFT 4
The TFT 44 is turned off when 5 is turned on.
【0056】TFT45のソース電極には、基準電圧V
ssが印加されている。オン状態となったTFT45
は、基準電圧Vssレベル(ローレベル)の信号を、ド
レイン電極から当該段RS(k)の出力信号OUT
(k)として出力するようになっている。オフ状態とな
ったTFT45は、TFT44のソース電極から出力さ
れた信号のレベルを当該段RS(k)の出力信号OUT
(k)として出力するようになっている。The reference voltage V is applied to the source electrode of the TFT 45.
ss is applied. TFT 45 turned on
Is a reference voltage Vss level (low level) signal from the drain electrode to the output signal OUT of the stage RS (k).
(K) is output. The TFT 45 in the off state sets the level of the signal output from the source electrode of the TFT 44 to the output signal OUT of the stage RS (k).
(K) is output.
【0057】TFT44のドレイン電極には、クロック
信号CK1又はCK2が入力されている。TFT44が
オフ状態である場合には、TFT44は、ドレイン電極
に入力されたクロック信号CK1又はCK2の出力を遮
断するようになっている。TFT44がオン状態である
場合に、TFT44は、ローレベルのクロック信号CK
1又はCK2をソース電極に出力するようになってい
る。ここで、TFT44がオン状態である場合には、T
FT45がオフ状態であるから、ローレベルのクロック
信号CK1又はCK2が当該段RS(k)の出力信号O
UT(k)として出力される。The clock signal CK1 or CK2 is input to the drain electrode of the TFT 44. When the TFT 44 is off, the TFT 44 blocks the output of the clock signal CK1 or CK2 input to the drain electrode. When the TFT 44 is in the ON state, the TFT 44 outputs the low level clock signal CK.
1 or CK2 is output to the source electrode. Here, when the TFT 44 is in the ON state, T
Since the FT 45 is in the off state, the low-level clock signal CK1 or CK2 is the output signal O of the stage RS (k).
It is output as UT (k).
【0058】一方、TFT44がオン状態である場合
に、ハイレベルのクロック信号CK1又はCK2がドレ
イン電極に入力されると、ゲート電極及びソース電極並
びにそれらの間のゲート絶縁膜からなる寄生容量に電荷
が蓄積される。すなわち、ブートストラップ効果によっ
て、容量Ca(k)の電位が上昇して、容量Ca(k)
の電位がゲート飽和電圧にまで達すると、TFT44の
ソース−ドレイン電流が飽和するようになっている。こ
れにより、オン状態のTFT44は、ハイレベルのクロ
ック信号CK1又はCK2と略同電位となる信号を、ソ
ース電極に出力するようになっている。ここで、TFT
44がオン状態である場合には、TFT45がオフ状態
であるから、ハイレベルのクロック信号CK1又はCK
2が、当該段RS(k)の出力信号OUT(k)として
出力される。On the other hand, when the high-level clock signal CK1 or CK2 is input to the drain electrode when the TFT 44 is in the ON state, the parasitic capacitance composed of the gate electrode and the source electrode and the gate insulating film between them is charged. Is accumulated. That is, the potential of the capacitance Ca (k) rises due to the bootstrap effect, and the capacitance Ca (k)
The source-drain current of the TFT 44 is saturated when the potential of the gate voltage reaches the gate saturation voltage. As a result, the TFT 44 in the ON state outputs a signal having substantially the same potential as the high-level clock signal CK1 or CK2 to the source electrode. Where TFT
When 44 is in the ON state, the TFT 45 is in the OFF state, so the high-level clock signal CK1 or CK
2 is output as the output signal OUT (k) of the stage RS (k).
【0059】TFT42のゲート電極には、次の段RS
(k+1)(この場合、kは1〜n+1)の出力信号O
UT(k+1)が入力される。TFT42は、ゲート電
極に入力される出力信号OUT(k+1)がハイレベル
の場合にオン状態となり、容量Ca(k)に蓄積された
電荷を排出するようになっている。The gate electrode of the TFT 42 is connected to the next stage RS.
(K + 1) (where k is 1 to n + 1) output signal O
UT (k + 1) is input. The TFT 42 is turned on when the output signal OUT (k + 1) input to the gate electrode is at high level, and discharges the electric charge accumulated in the capacitor Ca (k).
【0060】なお、ダミー段RS(n+2)のTFT4
2においては、リセット信号Dendが、コントローラ
14からTFT42のゲート電極に入力されるが、次の
走査での三番目の出力信号OUT(3)を代用してもよ
い。The TFT 4 of the dummy stage RS (n + 2)
In 2, the reset signal Dend is input from the controller 14 to the gate electrode of the TFT 42, but the third output signal OUT (3) in the next scan may be used instead.
【0061】次に、上述したトップゲートドライバ11
及びボトムゲートドライバ12の動作について図8を参
照して説明する。図中、1つのT分の期間が一選択期間
である。なお、トップゲートドライバ11とボトムゲー
トドライバ12とは、実質的には信号の入力タイミング
と基準電圧Vssのレベルが異なり、これに合わせて出
力信号の出力タイミングとレベルとが異なるだけなの
で、ボトムゲートドライバ12については、トップゲー
トドライバ11と異なる部分だけを説明することとす
る。Next, the above-mentioned top gate driver 11
The operation of the bottom gate driver 12 will be described with reference to FIG. In the figure, one T period is one selection period. Note that the top gate driver 11 and the bottom gate driver 12 are substantially different in the signal input timing and the level of the reference voltage Vss, and only the output signal output timing and the level are different accordingly. Regarding the driver 12, only the part different from the top gate driver 11 will be described.
【0062】図8に示すように、タイミングT0におい
て、ハイレベル(+25〔V〕)のスタート信号Dst
がコントローラ14から一番目の段RS(1)に入力さ
れる。スタート信号Dstは、一水平期間が終了するタ
イミングT1までの所定期間においてハイレベルのまま
となっている。As shown in FIG. 8, at timing T0, the high-level (+25 [V]) start signal Dst is generated.
Is input to the first stage RS (1) from the controller 14. The start signal Dst remains high level for a predetermined period until the timing T1 when one horizontal period ends.
【0063】タイミングT0では、TFT41がオン状
態となり、TFT41のドレイン電極に入力されたハイ
レベルの入力信号(スタート信号Dst)がソース電極
から出力される。TFT42がオフ状態となっているた
め、TFT41のソース電極から出力されたハイレベル
の入力信号によって、容量Ca(1)に電荷が蓄積され
る。容量Ca(1)に電荷が蓄積されることによって、
容量Ca(1)の電位が上昇し、TFT43,44がそ
れぞれオン状態となる。そして、ハイレベルのスタート
信号Dstが入力されている期間はオン状態のTFT4
4のドレイン電極にローレベル(−15〔V〕)のクロ
ック信号CK1が入力され、このローレベルのクロック
信号CK1が当該段RS(1)の出力信号OUT(1)
として出力される。At timing T0, the TFT 41 is turned on, and the high-level input signal (start signal Dst) input to the drain electrode of the TFT 41 is output from the source electrode. Since the TFT 42 is in the off state, the high level input signal output from the source electrode of the TFT 41 causes the charge to be accumulated in the capacitor Ca (1). By accumulating charges in the capacitor Ca (1),
The potential of the capacitor Ca (1) rises and the TFTs 43 and 44 are turned on. Then, the TFT 4 in the ON state during the period when the high-level start signal Dst is input.
The low-level (-15 [V]) clock signal CK1 is input to the drain electrode of No. 4, and this low-level clock signal CK1 is the output signal OUT (1) of the stage RS (1).
Is output as.
【0064】タイミングT0後タイミングT1の前に、
スタート信号Dstがローレベルとなり、TFT43,
44がオフ状態となる。なお、この場合、容量Ca
(1)には電荷が蓄積されている。TFT44がオフ状
態となることによって、TFT46のソース電極に定電
圧Vddレベル(+25〔V〕)の信号が出力され、容
量Cb(1)に電荷が蓄積される。容量Cb(1)に電
荷が蓄積されることによって、TFT45がオン状態と
なり、これにより、基準電圧Vssレベル(−15
〔V〕)の信号が当該段RS(1)の出力信号OUT
(1)として出力される。After timing T0 and before timing T1,
The start signal Dst becomes low level, and the TFT 43,
44 is turned off. In this case, the capacity Ca
The electric charge is accumulated in (1). When the TFT 44 is turned off, a signal of a constant voltage Vdd level (+25 [V]) is output to the source electrode of the TFT 46, and the electric charge is accumulated in the capacitor Cb (1). The charge is accumulated in the capacitor Cb (1) to turn on the TFT 45, which causes the reference voltage Vss level (−15).
[V]) is the output signal OUT of the stage RS (1).
It is output as (1).
【0065】次に、タイミングT1でクロック信号CK
1がハイレベル(+25〔V〕)になる。すると、TF
T44のゲート電極及びソース電極並びにそれらの間の
ゲート絶縁膜からなる寄生容量がチャージアップされ
る。すなわち、容量Ca(1)がチャージアップされ、
ブートストラップ効果によって容量Ca(1)の電位が
ゲート飽和電圧に達すると、TFT44のドレイン電極
とソース電極との間に流れる電流が飽和する。これによ
り、当該段RS(1)から出力される出力信号OUT
(1)は、クロック信号CK1と略同電位の+25
〔V〕となり、ハイレベルである。なお、クロック信号
CK1がハイレベルである期間は、TFT44の寄生容
量がチャージアップされることにより、容量Ca(1)
の電位も略+45〔V〕にまで達する。Next, at the timing T1, the clock signal CK
1 becomes high level (+25 [V]). Then TF
The parasitic capacitance formed by the gate electrode and the source electrode of T44 and the gate insulating film between them is charged up. That is, the capacitance Ca (1) is charged up,
When the potential of the capacitor Ca (1) reaches the gate saturation voltage due to the bootstrap effect, the current flowing between the drain electrode and the source electrode of the TFT 44 is saturated. As a result, the output signal OUT output from the stage RS (1) is output.
(1) is +25 having substantially the same potential as the clock signal CK1.
[V], which is at a high level. Note that, while the clock signal CK1 is at the high level, the capacitance Ca (1) is charged by the parasitic capacitance of the TFT 44 being charged up.
Also reaches a potential of approximately +45 [V].
【0066】次に、タイミングT1後タイミングT2の
前に、クロック信号CK1がローレベル(−15
〔V〕)になる。これにより、出力信号OUT(1)の
レベルも略−15〔V〕となる。また、TFT44の寄
生容量へチャージされた電荷が放出され、容量Ca
(1)の電位が低下する。Next, after the timing T1 and before the timing T2, the clock signal CK1 is at a low level (-15
[V]). As a result, the level of the output signal OUT (1) also becomes approximately -15 [V]. Further, the electric charge charged to the parasitic capacitance of the TFT 44 is released, and the capacitance Ca
The potential of (1) decreases.
【0067】また、タイミングT1からT2までの所定
期間、一番目の段RS(1)から出力されているハイレ
ベルの出力信号OUT(1)は、二番目の段RS(2)
のTFT41のゲート電極及びドレイン電極に入力され
ている。これにより、一番目の段RS(1)にハイレベ
ルのスタート信号Dstが入力された場合と同様に、二
番目の段RS(2)の容量Ca(2)に電荷が蓄積され
る。タイミングT1からT2までの一部の間、二番目の
段RS(2)においては、TFT44がオン状態、TF
T45がオフ状態となる。そして、ハイレベルの入力信
号(出力信号OUT(1))が入力されている期間は、
オン状態のTFT44のドレイン電極にローレベル(−
15〔V〕)のクロック信号CK2が入力され、このロ
ーレベルのクロック信号CK2が当該段RS(2)の出
力信号OUT(2)として出力される。The high level output signal OUT (1) output from the first stage RS (1) during the predetermined period from timing T1 to T2 is the second stage RS (2).
Is input to the gate electrode and the drain electrode of the TFT 41. As a result, as in the case where the high-level start signal Dst is input to the first stage RS (1), charges are accumulated in the capacitor Ca (2) of the second stage RS (2). During a part of the timing T1 to T2, in the second stage RS (2), the TFT 44 is in the ON state, TF
T45 is turned off. Then, during the period when the high-level input signal (output signal OUT (1)) is input,
A low level (-
15 [V]) of the clock signal CK2 is input, and the low-level clock signal CK2 is output as the output signal OUT (2) of the stage RS (2).
【0068】次に、タイミングT2になると、クロック
信号CK2がハイレベル(+25〔V〕)になる。する
と、段RS(2)のTFT44のゲート電極及びソース
電極並びにそれらの間のゲート絶縁膜からなる寄生容量
がチャージアップされる。すなわち、容量Ca(2)が
チャージアップされ、ブートストラップ効果によって容
量Ca(2)の電位がゲート飽和電圧に達すると、TF
T44のドレイン電極とソース電極との間に流れる電流
が飽和する。これにより、当該段RS(2)から出力さ
れる出力信号OUT(2)は、クロック信号CK2と略
同電位の+25〔V〕となり、ハイレベルである。な
お、クロック信号CK2がハイレベルである期間は、T
FT44の寄生容量がチャージアップされることによ
り、容量Ca(2)の電位も略+45〔V〕にまで達す
る。Next, at the timing T2, the clock signal CK2 becomes high level (+25 [V]). Then, the parasitic capacitance formed by the gate electrode and the source electrode of the TFT 44 of the stage RS (2) and the gate insulating film between them is charged up. That is, when the capacitance Ca (2) is charged up and the potential of the capacitance Ca (2) reaches the gate saturation voltage due to the bootstrap effect, TF
The current flowing between the drain electrode and the source electrode of T44 is saturated. As a result, the output signal OUT (2) output from the stage RS (2) becomes +25 [V], which is substantially the same potential as the clock signal CK2, and is at a high level. It should be noted that while the clock signal CK2 is at the high level, T
As the parasitic capacitance of the FT 44 is charged up, the potential of the capacitance Ca (2) also reaches approximately +45 [V].
【0069】また、タイミングT2後タイミングT3前
において、ハイレベルの出力信号OUT(2)が、一番
目の段RS(1)のTFT42のゲート電極に入力され
る。これにより、段RS(1)の容量Ca(1)の電位
は基準電圧Vssとなる。Further, after the timing T2 and before the timing T3, the high-level output signal OUT (2) is input to the gate electrode of the TFT 42 of the first stage RS (1). As a result, the potential of the capacitor Ca (1) of the stage RS (1) becomes the reference voltage Vss.
【0070】次に、タイミングT2後タイミングT3の
前に、クロック信号CK2がローレベル(−15
〔V〕)になる。これにより、出力信号OUT(2)の
レベルも略−15〔V〕となる。また、TFT44の寄
生容量へチャージされた電荷が放出され、容量Ca
(2)の電位が低下する。Next, after the timing T2 and before the timing T3, the clock signal CK2 is at a low level (-15
[V]). As a result, the level of the output signal OUT (2) also becomes approximately -15 [V]. Further, the electric charge charged to the parasitic capacitance of the TFT 44 is released, and the capacitance Ca
The potential of (2) decreases.
【0071】以下同様に、次のタイミングT1までの間
で、一走査期間Q以内に、各段の出力信号OUT(1)
〜OUT(n)が順次ハイレベルとなる。すなわち、ハ
イレベルの出力信号の出力される段が順次次の段にシフ
トしていくようになっている。ハイレベルの出力信号O
UT(1)〜OUT(n)は、次段にシフトされても逓
減することがない。そして、一走査期間Q後に再びスタ
ート信号Dstがハイレベルとなり、以降の段RS
(1)〜段RS(n)で上述の動作が繰り返されるよう
になっている。In the same manner, the output signal OUT (1) of each stage is output within one scanning period Q until the next timing T1.
~ OUT (n) sequentially becomes high level. That is, the stage where the high-level output signal is output is sequentially shifted to the next stage. High level output signal O
UT (1) to OUT (n) do not decrease even if they are shifted to the next stage. Then, after one scanning period Q, the start signal Dst becomes a high level again, and the subsequent stages RS
The above operation is repeated in (1) to the stage RS (n).
【0072】なお、TGLの最終段RS(n)におい
て、ハイレベルの出力信号OUT(n)が次段のダミー
RS(n+1)に出力された後も、容量Ca(n)の電
位はハイレベルのままである。そして、ハイレベルの出
力信号OUT(n)が次段RS(n+1)に出力される
と、ダミー段RS(n+1)の出力信号OUT(n+
1)により、最終段RS(n)のTFT42がオン状態
となり、容量Ca(n)の電位は基準電圧Vssにな
る。同様に、ダミー段RS(n+2)の出力信号OUT
(n+2)により、ダミー段RS(n+1)のTFT4
2がオン状態となり、容量Ca(n+1)の電位は基準
電圧Vssになる。そして、ハイレベルのリセット信号
Dentがダミー段RS(n+2)のTFT42に入力
されることにより、ダミー段RS(n+2)の電位は、
ハイレベルから基準電圧Vssになる。In the final stage RS (n) of the TGL, even after the high level output signal OUT (n) is output to the dummy RS (n + 1) of the next stage, the potential of the capacitor Ca (n) is high level. It remains. When the high-level output signal OUT (n) is output to the next stage RS (n + 1), the output signal OUT (n +) of the dummy stage RS (n + 1) is output.
Due to 1), the TFT 42 of the final stage RS (n) is turned on, and the potential of the capacitor Ca (n) becomes the reference voltage Vss. Similarly, the output signal OUT of the dummy stage RS (n + 2)
By (n + 2), the TFT 4 of the dummy stage RS (n + 1)
2 is turned on, and the potential of the capacitor Ca (n + 1) becomes the reference voltage Vss. Then, by inputting the high-level reset signal Dent to the TFT 42 of the dummy stage RS (n + 2), the potential of the dummy stage RS (n + 2) becomes
The reference voltage Vss changes from the high level.
【0073】また、ボトムゲートドライバ12の動作
は、トップゲートドライバ11の動作とほぼ同じである
が、コントローラ14から入力されるクロック信号CK
1,CK2のハイレベルが+10〔V〕であるため、各
段RS(k)(この場合、kは1〜n)の出力信号ou
t(k)のハイレベルはほぼ+10〔V〕であり、この
際の容量Ca(k)のレベルは+18〔V〕程度であ
る。ボトムゲートドライバ12のクロック信号CK1,
CK2がハイレベルとなっている期間は、トップゲート
ドライバ11のクロック信号CK1,CK2がハイレベ
ルとなっている期間より短い。The operation of the bottom gate driver 12 is almost the same as that of the top gate driver 11, but the clock signal CK input from the controller 14 is used.
Since the high level of 1 and CK2 is +10 [V], the output signal ou of each stage RS (k) (k is 1 to n in this case)
The high level of t (k) is approximately +10 [V], and the level of the capacitance Ca (k) at this time is approximately +18 [V]. Clock signal CK1, of the bottom gate driver 12
The period in which CK2 is at high level is shorter than the period in which the clock signals CK1 and CK2 of the top gate driver 11 are at high level.
【0074】なお、上記のシフトレジスタを適用したト
ップゲートドライバ11及びボトムゲートドライバ12
は、コントローラ14からの制御信号群Tcnt,Bc
ntに従って、TGL,BGLを順次選択して所定の電
圧を印加するものである。この制御信号群Tcnt,B
cntに、上記したクロック信号CK1,CK2、スタ
ート信号Dst、リセット信号Dend、定電圧Vdd
及び基準電圧Vssが含まれる。The top gate driver 11 and the bottom gate driver 12 to which the above shift register is applied.
Is a control signal group Tcnt, Bc from the controller 14.
According to nt, TGL and BGL are sequentially selected and a predetermined voltage is applied. This control signal group Tcnt, B
The clock signals CK1 and CK2, the start signal Dst, the reset signal Dend, and the constant voltage Vdd are added to cnt.
And the reference voltage Vss.
【0075】図9に、上述したフォトセンサ部10の光
の感度の分布データを示した。この図9では、横軸をフ
ォトセンサ部10に入射する光の角度を示し、フォトセ
ンサ部10の入射面に対する垂線方向を0°としてい
る。なお、フォトセンサ部10では図3に示すように実
質的に左右対称形状に構成されているため、マイナス方
向の角度においてもグラフ縦軸に対して対称な同じ感度
特性を有するものとなっている。また、縦軸をフォトセ
ンサ部10に入射される光の角度に応じて貯まる電荷を
示し、ここではフォトセンサ部10の垂直方向0°方向
から入射される際に貯まる電荷量(白電圧)を2Vとし
ている。縦軸において数値が高いほど、感度が高くなっ
ている。つまり、上記構成のフォトセンサ部10のセン
サ感度の最大領域は、光入射角30°〜55°及び光入
射角−30°〜−55°、フォトセンサ部10のセンサ
感度の許容入射角約−75°〜約75°となっており、
垂直方向から入射される場合より斜めに入射される光の
方がセンサ感度が高いものとなっている。FIG. 9 shows distribution data of the light sensitivity of the above-mentioned photosensor section 10. In FIG. 9, the horizontal axis represents the angle of light incident on the photosensor unit 10, and the direction perpendicular to the incident surface of the photosensor unit 10 is 0 °. Since the photo sensor unit 10 is formed in a substantially left-right symmetric shape as shown in FIG. 3, it has the same sensitivity characteristic symmetrical with respect to the vertical axis of the graph even at an angle in the minus direction. . In addition, the vertical axis represents the electric charge accumulated according to the angle of the light incident on the photo sensor unit 10, and here, the electric charge amount (white voltage) accumulated when the photo sensor unit 10 is incident from the vertical direction of 0 ° is shown. It is set to 2V. The higher the value on the vertical axis, the higher the sensitivity. That is, the maximum region of the sensor sensitivity of the photosensor unit 10 having the above-described configuration is the light incident angle of 30 ° to 55 ° and the light incident angle of −30 ° to −55 °, and the allowable incident angle of the sensor sensitivity of the photosensor unit 10 is about −. It is between 75 ° and about 75 °,
Light incident obliquely has a higher sensor sensitivity than light incident in the vertical direction.
【0076】ここで、図2及び図4で示された絶縁性基
板20の下方に設けられたバックライト50の詳細な構
成の一例を図10に示す。図10に示すバックライト5
0は、平面形状の底面拡散導光板511を備える導光シ
ステム部51と該導光システム部51の導光板511の
周囲に配置されたLED(Light-Emitting Diode)或い
は熱陰極放電管や冷陰極放電管からなる直管型やL字型
の蛍光管等からなる光源部52とから構成される。な
お、本実施の形態では光源部52をLEDとし、コント
ローラ14に従いDG−TFT10aが励起する波長域
の光を導光板511に照射するように構成されている。Here, FIG. 10 shows an example of a detailed structure of the backlight 50 provided below the insulating substrate 20 shown in FIGS. 2 and 4. Backlight 5 shown in FIG.
Reference numeral 0 denotes a light guide system unit 51 having a planar bottom diffusion light guide plate 511 and an LED (Light-Emitting Diode) arranged around the light guide plate 511 of the light guide system unit 51, a hot cathode discharge tube, or a cold cathode. The light source unit 52 includes a straight tube type L-shaped fluorescent tube and a L-shaped fluorescent tube. In the present embodiment, the light source unit 52 is an LED, and the light guide plate 511 is configured to emit light in the wavelength range excited by the DG-TFT 10 a according to the controller 14.
【0077】図10に示す導光システム部51は、一側
面511aから光源部52の光が入射し、内部で拡散し
て光を放射する底面拡散導光板(導光体)511と、拡
散導光板511の底面511cを覆う反射板512と、
底面拡散導光板511の表面(光出射面)511bを覆
うように、且つ、底面拡散導光板511の表面511b
から放射される配光を導光板511の表面511bに対
して該上面511bの垂直方向からずれた方向に集め、
出射光を、バックライト50の配光の最大輝度の出射角
を、バックライト50の正面の垂線上からずれた方向と
なるように出射する光拡散板513と、光拡散板513
の表面を覆うように配置された拡散シート514とを備
える。なお、上記拡散導光板511は、底面511cを
覆っている反射板512の他に、図示しないが、LED
である光源部52が配置された側面及び上面を除いて反
射部材で覆われた状態となっている。拡散シート514
の面は、フォトセンサ部10の面と平行に配置されてい
る。The light guide system section 51 shown in FIG. 10 has a bottom diffusion light guide plate (light guide body) 511 which receives the light from the light source section 52 from one side surface 511a, diffuses the light inside, and emits the light. A reflection plate 512 that covers the bottom surface 511c of the light plate 511;
The surface (light emitting surface) 511b of the bottom diffusion light guide plate 511 is covered, and the surface 511b of the bottom diffusion light guide plate 511 is covered.
The light distribution emitted from the light guide plate 511 in the direction deviated from the vertical direction of the upper surface 511b with respect to the surface 511b of the light guide plate 511,
A light diffusion plate 513 and a light diffusion plate 513 for emitting the emission light so that the emission angle of the maximum brightness of the light distribution of the backlight 50 is displaced from the direction perpendicular to the front surface of the backlight 50.
And a diffusion sheet 514 arranged so as to cover the surface of the. The diffusion light guide plate 511 is not limited to the reflection plate 512 covering the bottom surface 511c, but is not shown in the figure.
It is in a state of being covered with a reflecting member except for the side surface and the upper surface on which the light source unit 52 is arranged. Diffusion sheet 514
The surface of is arranged in parallel with the surface of the photosensor unit 10.
【0078】底面拡散導光板511は、例えばアクリル
などの透明樹脂製のものである。この実施の形態の底面
拡散導光板511では、底面に光を拡散させる処理、例
えば白色拡散ドットが印刷されている。そして、光源部
52に対向する一端面511aで入射した光源部52の
光が内部で拡散するように構成されている。反射板51
2は、導光板511内に入射された光が漏れるのを防ぐ
ためのものであり鏡面反射性を有している。The bottom diffusion light guide plate 511 is made of a transparent resin such as acrylic. In the bottom surface diffusion light guide plate 511 of this embodiment, a process for diffusing light, for example, white diffusion dots are printed on the bottom surface. Then, the light of the light source unit 52, which is incident on the one end surface 511a facing the light source unit 52, is configured to diffuse inside. Reflector 51
Reference numeral 2 is for preventing the light incident on the inside of the light guide plate 511 from leaking and has specular reflection.
【0079】拡散板(図10ではプリズムシートで示
す)513は、基本的に透明で、かつ、表面に細かい多
数の凹凸を有する周知のものである。また、拡散板51
3は、例えば、光の出射側に断面三角形状の山の面と谷
の面とが多数連続して配置された、多数のプリズム部5
15が形成された状態となっている。そして、このよう
な拡散板513においては、様々な角度で透過する光を
屈折させて、前方に向かう光の成分を増加させることが
知られている。なお、拡散板513は、その表面に多数
の細かな凹凸を有し、透過させる光の角度を各凹凸の面
の角度と、光の入射角と、界面における屈折率の違い当
により、変えるとともに、反射する光を乱反射した状態
とするものである。この実施の形態の拡散板513は、
上面に段面三角形状の突条部が、対向する2つの側辺間
に多数平行に並べた状態で設けられた状態となってい
る。そして、拡散板513は、導光板511上に、拡散
板513の上面のプリズム部515を、光源部52から
光が入射する端面511aから該端面511aに対向す
る端面511dに延在するように設置されている。つま
り、光源部52から底面拡散導光板511への入射する
光の伝播方向と平行にプリズム部515が延在するよう
に配置されている。The diffuser plate (indicated by a prism sheet in FIG. 10) 513 is a well-known one which is basically transparent and has many fine irregularities on its surface. In addition, the diffusion plate 51
3 has a large number of prism portions 5 in which, for example, a large number of peak surfaces and valley surfaces having a triangular cross section are continuously arranged on the light emission side.
15 is formed. Then, in such a diffusion plate 513, it is known that light transmitted at various angles is refracted to increase the component of light traveling forward. The diffuser plate 513 has a large number of fine irregularities on its surface, and changes the angle of light to be transmitted depending on the angle of the surface of each irregularity, the incident angle of light, and the difference in the refractive index at the interface. The diffused light is reflected. The diffusion plate 513 of this embodiment is
A plurality of stepped triangular protrusions are provided on the upper surface in a state of being arranged in parallel between two opposing side edges. The diffusing plate 513 is installed on the light guide plate 511 so that the prism portion 515 on the upper surface of the diffusing plate 513 extends from the end surface 511a on which light is incident from the light source section 52 to the end surface 511d facing the end surface 511a. Has been done. That is, the prism portion 515 is arranged so as to extend in parallel to the propagation direction of the light incident from the light source portion 52 to the bottom diffusion light guide plate 511.
【0080】なお、この例の拡散板513として使用で
きるものとしては、例えば、KIMOTO社製のライト
アップ100PBU、ライトアップ100S、ライトア
ップ100SX、ライトアップ100MX−A、ライト
アップ100TL、ライトアップ100SH等や、住友
スリーエム株式会社製の輝度上昇フィルム(BEFIII
90/50T、BEFIII90/50M等)などがあ
る。なお、その他の拡散板を使用するものとしても良
い。また、拡散シート514は、周知のものもであり、
反射ドットを目立たなくできるとともに、光を正面方向
に集めてバックライト50の正面輝度を高くする働きを
有している。As the diffusing plate 513 of this example, for example, Light Up 100PBU, Light Up 100S, Light Up 100SX, Light Up 100MX-A, Light Up 100TL, Light Up 100SH, etc. manufactured by KIMOTO Co., Ltd. And the brightness enhancement film (BEFIII) manufactured by Sumitomo 3M Limited.
90 / 50T, BEFIII 90 / 50M, etc.). In addition, you may use the other diffuser plate. Further, the diffusion sheet 514 is a well-known one,
In addition to making the reflective dots inconspicuous, it has the function of increasing the front brightness of the backlight 50 by collecting light in the front direction.
【0081】上記バックライト50の構成では、光源部
52、例えばLEDを駆動させることで発光させ、光源
部52からの光が導光システム部51の拡散導光板51
1に入射すると、バックライト50の配光の最大輝度
が、バックライト50の正面、ここでは拡散シート51
4の出射面の垂線方向(フォトセンサ部10の入射面に
対する垂線方向)に対して斜めの方向、詳細には、バッ
クライト50の正面の垂線方向を0°とした際に、−1
0°〜−70°の範囲内となっている。In the structure of the backlight 50, the light source section 52, for example, an LED is driven to emit light, and the light from the light source section 52 is diffused and guided by the light guide system 51 of the light guide system section 51.
1, the maximum brightness of the light distribution of the backlight 50 is at the front of the backlight 50, here the diffusion sheet 51.
4 is an oblique direction with respect to the normal direction of the exit surface (the normal direction to the entrance surface of the photosensor unit 10), specifically, −1 when the normal direction of the front surface of the backlight 50 is 0 °.
It is in the range of 0 ° to −70 °.
【0082】本実施の形態のバックライト50による明
るさの分布を図11に示す。図11では、住友スリーエ
ム株式会社製の輝度上昇フィルム(BEFIII90)を
用いたときのバックライト50の正面の垂線方向を0°
とした際の配光の分布を示し、この0°の垂線を軸とし
て拡散シート514からの光の出射角が光源部52側に
傾斜するほど出射角の正の値が増大し、光源部52と反
対側に傾斜するほど負の角度の絶対値が増大するように
定義されている。縦軸は単位面積当たりの明るさを示
す。この図11に示すように、本実施の形態のバックラ
イト50の配光の最大輝度の出射角は、バックライト5
0の正面の出射面の垂線方向(フォトセンサ部10の入
射面に対する垂線方向)を0°とした際に、垂線方向に
対して45°以上傾いた方向、つまり、−50°付近の
方向となっている。FIG. 11 shows the brightness distribution of the backlight 50 of the present embodiment. In FIG. 11, when the brightness enhancement film (BEFIII90) manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd. is used, the vertical direction of the front surface of the backlight 50 is 0 °.
Shows the distribution of the light distribution, and the positive value of the emission angle increases as the emission angle of the light from the diffusion sheet 514 is inclined toward the light source unit 52 side with the perpendicular line of 0 ° as an axis. It is defined that the absolute value of the negative angle increases as it inclines to the opposite side. The vertical axis represents the brightness per unit area. As shown in FIG. 11, the emission angle of the maximum luminance of the light distribution of the backlight 50 according to the present embodiment is determined by the backlight 5
When the normal direction of the exit surface of the front surface of 0 (the normal direction to the incident surface of the photosensor unit 10) is 0 °, the direction inclined by 45 ° or more with respect to the normal direction, that is, the direction near −50 ° Has become.
【0083】次に、指紋読取装置Aにおいて、被験者の
指紋を読み取る際の動作を説明する。被験者は、まず、
図1に示すように、指先が指先保持部Bにフィットする
ように、指先を指先保持部Bに接触させる。また指先が
指先保持部Bに接触すると、指のキャパシタが加わるこ
とにより指先保持部Bで変位する電圧又は電流をコント
ローラ14が検知する。そして、コントローラ14は、
フォトセンスを開始するように制御信号群Tcnt,B
cnt,Dcntをそれぞれトップゲートドライバ1
1、ボトムゲートドライバ12,ドレインドライバ13
に供給するとともに、光源部52に発光信号を供給す
る。これに応じて光源部52からの光が拡散板513に
より適宜所定の角度に集光されて拡散シート514の表
面からフォトセンサ部10に向けて出射され、トップゲ
ートドライバ11、ボトムゲートドライバ12,ドレイ
ンドライバ13は、フォトセンサ部10の各DG−TF
T10aに適宜信号を出力し、行毎にフォトセンスす
る。Next, the operation of the fingerprint reading device A when reading the fingerprint of the subject will be described. First, the subject
As shown in FIG. 1, the fingertip is brought into contact with the fingertip holding portion B so that the fingertip fits the fingertip holding portion B. When the fingertip comes into contact with the fingertip holder B, the controller 14 detects the voltage or current displaced by the fingertip holder B due to the addition of the finger capacitor. Then, the controller 14
Control signal groups Tcnt, B to start photosense
Top gate driver 1 for cnt and Dcnt respectively
1, bottom gate driver 12, drain driver 13
And a light emission signal to the light source unit 52. In response to this, the light from the light source unit 52 is condensed at a predetermined angle by the diffusion plate 513 and emitted from the surface of the diffusion sheet 514 toward the photosensor unit 10, and the top gate driver 11, the bottom gate driver 12, The drain driver 13 is used for each DG-TF of the photo sensor unit 10.
An appropriate signal is output to T10a to perform photo sensing for each row.
【0084】ここで、図1を参照して、フォトセンスに
ついて説明すると、導光システム部51から照射される
照射光は、ボトムゲート電極21により、直接、半導体
層23には入射されず、保護絶縁膜31に向かって進行
する。指先の凸部は、保護絶縁膜31に接触しており、
バックライト50から出射され指先に当たった照射光は
乱反射し、凸部の直下に配置されたDG−TFT10a
の半導体層23に入射され、半導体層23で光量に応じ
て電子−正孔対が生成される。一方、指先の凹部は、保
護絶縁膜31に接触していないので乱反射が起こらず、
その直下のDG−TFT10aの半導体層23に、充分
なキャリアが生成される程の光が入射されることはな
い。Photosensing will be described with reference to FIG. 1. Irradiation light emitted from the light guiding system section 51 is not directly incident on the semiconductor layer 23 by the bottom gate electrode 21 and is protected. It proceeds toward the insulating film 31. The convex portion of the fingertip is in contact with the protective insulating film 31,
Irradiation light emitted from the backlight 50 and hitting the fingertip is diffusely reflected, and the DG-TFT 10a arranged immediately below the convex portion.
Incident on the semiconductor layer 23, and electron-hole pairs are generated in the semiconductor layer 23 according to the amount of light. On the other hand, since the concave portion of the fingertip is not in contact with the protective insulating film 31, diffuse reflection does not occur,
Light enough to generate sufficient carriers is not incident on the semiconductor layer 23 of the DG-TFT 10a immediately below it.
【0085】DG−TFT10aは、生成された電子−
正孔対のうちの正孔を、トップゲート電極30に印加さ
れたキャリア蓄積電圧(−15〔V〕)により、半導体
層23及びトップゲート絶縁膜29に蓄積させ、この正
孔による電荷がキャリア蓄積電圧の影響を緩和させる。
一定時間経過後、ボトムゲート電極21の電位は、チャ
ネル非形成電圧(0〔V〕)からチャネル形成電圧(+
10〔V〕)に変わると、蓄積された正孔の量が多い
程、言い換えると、入射された光の量が多い程、DG−
TFT10aでドレイン電流値が大きくなり、DLの電
位の変位も大きくなる。そして、ドレインドライバ13
は、DLの電位を行毎に読み取り、データ信号DATA
に変換してコントローラ14に出力し、その結果、被験
者の指紋パターンが読み取られるようになっている。The DG-TFT 10a is composed of the generated electrons.
The holes of the hole pairs are accumulated in the semiconductor layer 23 and the top gate insulating film 29 by the carrier accumulation voltage (-15 [V]) applied to the top gate electrode 30, and the charges due to the holes are carriers. Reduces the effect of accumulated voltage.
After a certain period of time, the potential of the bottom gate electrode 21 changes from the channel non-formation voltage (0 [V]) to the channel formation voltage (+).
10 [V]), the larger the amount of accumulated holes, in other words, the larger the amount of incident light, DG−.
The drain current value increases in the TFT 10a, and the displacement of the DL potential also increases. Then, the drain driver 13
Reads the DL potential row by row and outputs the data signal DATA.
Is output to the controller 14, and as a result, the fingerprint pattern of the subject is read.
【0086】上述した指紋パターンを読み取る動作にお
いて、フォトセンサ部10に備えられているDG−TF
T10aの具体的な動作について、図12(a)〜
(i)に示す模式図を参照して説明する。なお、以下の
説明において、1Tの期間は、図8に示す1T分の一選
択期間と同じ長さを有するものとする。また、説明を簡
単にするため、フォトセンサ部10に配置されているD
G−TFT10aのうち、最初の三行のみを考えること
とする。In the above-described operation of reading the fingerprint pattern, the DG-TF provided in the photo sensor unit 10
About concrete operation of T10a, FIG.
This will be described with reference to the schematic diagram shown in (i). In the following description, the 1T period has the same length as the 1T selection period shown in FIG. Further, in order to simplify the description, the D
Only the first three rows of the G-TFT 10a will be considered.
【0087】まず、タイミングT1からT2までの1T
の期間において、図12(a)に示すように、トップゲ
ートドライバ11は、一行目のTGLに+25〔V〕を
印加し、二、三行目(他の全行)のTGLに−15
〔V〕を印加する。すなわち、トップゲートドライバ1
1の段RS(1)からハイレベルの出力信号が出力さ
れ、段RS(2),RS(3)からローレベルの出力信
号が出力される。一方、ボトムゲートドライバ12は、
すべてのBGLに0〔V〕を印加する。すなわち、ボト
ムゲートドライバ12の段RS(1)〜RS(3)から
ローレベルの出力信号が出力される。この期間におい
て、一行目のDG−TFT10aがリセット状態(図5
(a)参照)となり、二、三行目のDG−TFT10a
が前の垂直期間での読み出し状態を終了した状態(フォ
トセンスに影響しない状態)となる。First, 1T from timing T1 to T2
12A, the top gate driver 11 applies +25 [V] to the TGLs of the first row and −15 to the TGLs of the second and third rows (all other rows) during the period.
[V] is applied. That is, the top gate driver 1
The high level output signal is output from the first stage RS (1), and the low level output signal is output from the stages RS (2) and RS (3). On the other hand, the bottom gate driver 12
0 [V] is applied to all BGLs. That is, low-level output signals are output from the stages RS (1) to RS (3) of the bottom gate driver 12. During this period, the DG-TFT 10a in the first row is in the reset state (see FIG.
(See (a)), and the DG-TFT 10a in the second and third rows.
Indicates that the read state in the previous vertical period has been completed (state not affecting photosense).
【0088】次に、タイミングT2からT3までの1T
の期間において、図12(b)に示すように、ハイレベ
ルの出力信号がトップゲートドライバ11の段RS
(2)にシフトして、トップゲートドライバ11は、二
行目のTGLに+25〔V〕を印加し、他のTGLに−
15〔V〕を印加する。一方、ボトムゲートドライバ1
2は、すべてのBGLに0〔V〕を印加する。この期間
において、一行目のDG−TFT10aがフォトセンス
状態(図5(e)参照)となり、二行目のDG−TFT
10aがリセット状態(図5(a)参照)となり、三行
目のDG−TFT10aが前の垂直期間での読み出し状
態を終了した状態(フォトセンスに影響しない状態)と
なる。Next, 1T from timing T2 to T3
12B, the high-level output signal changes to the stage RS of the top gate driver 11 during the period of
Shifting to (2), the top gate driver 11 applies +25 [V] to the TGL of the second row and-to the other TGL.
Apply 15 [V]. On the other hand, bottom gate driver 1
2 applies 0 [V] to all BGLs. During this period, the DG-TFT 10a in the first row is in the photosense state (see FIG. 5E), and the DG-TFT in the second row is in the photosense state.
10a is in a reset state (see FIG. 5A), and the DG-TFT 10a in the third row is in a state in which the reading state in the previous vertical period has been completed (state that does not affect photosense).
【0089】次に、タイミングT3からT4までの1T
の期間において、図12(c)に示すように、ハイレベ
ルの出力信号がトップゲートドライバ11の段RS
(3)にシフトして、トップゲートドライバ4は、三行
目のTGLに+25〔V〕を印加し、他のTGLに−1
5〔V〕を印加する。一方、ボトムゲートドライバ12
は、すべてのBGLに0〔V〕を印加する。この期間に
おいて、一、二行目のDG−TFT10aがフォトセン
ス状態(図5(e)参照)となり、三行目のDG−TF
T10aがリセット状態(図5(a)参照)となる。Next, 1T from timing T3 to T4
12C, the high-level output signal changes to the stage RS of the top gate driver 11 during the period
Shifting to (3), the top gate driver 4 applies +25 [V] to the TGL in the third row and -1 to the other TGLs.
5 [V] is applied. On the other hand, the bottom gate driver 12
Applies 0 [V] to all BGLs. During this period, the DG-TFTs 10a in the first and second rows are in the photo-sensing state (see FIG. 5E), and the DG-TFs in the third row are DG-TF.
T10a is in the reset state (see FIG. 5 (a)).
【0090】次に、タイミングT4からT4.5までの
0.5Tの期間において、図12(d)に示すように、
トップゲートドライバ11は、すべてのTGLに−15
〔V〕を印加する。一方、ボトムゲートドライバ12
は、すべてのBGLに0〔V〕を印加する。また、ドレ
インドライバ13は、すべてのDLに+10〔V〕を印
加する。この期間において、すべての行のDG−TFT
10aがフォトセンス状態(図5(e)参照)となる。Next, in the period of 0.5T from the timing T4 to T4.5, as shown in FIG.
The top gate driver 11 is -15 for all TGLs.
[V] is applied. On the other hand, the bottom gate driver 12
Applies 0 [V] to all BGLs. Further, the drain driver 13 applies +10 [V] to all DLs. During this period, all rows of DG-TFTs
10a becomes the photo sense state (see FIG. 5 (e)).
【0091】次に、タイミングT4.5からT5までの
0.5Tの期間において、図12(e)に示すように、
トップゲートドライバ11は、すべてのTGLに−15
〔V〕を印加する。一方、ボトムゲートドライバ5は、
一行目のBGLに+10〔V〕を印加し、他のBGLに
0〔V〕を印加する。すなわち、ボトムゲートドライバ
12の段RS(1)からハイレベルの出力信号が出力さ
れ、段RS(2),RS(3)からローレベルの出力信
号が出力される。この期間において、一行目のDG−T
FT10aが第一または第二の読み出し状態(図5
(d)又は(f)参照)となり、二、三行目のDG−T
FT10aがフォトセンス状態(図5(e)参照)のま
まとなる。Next, in the period of 0.5T from timing T4.5 to T5, as shown in FIG.
The top gate driver 11 is -15 for all TGLs.
[V] is applied. On the other hand, the bottom gate driver 5
+10 [V] is applied to the BGL in the first row, and 0 [V] is applied to the other BGL. That is, the high level output signal is output from the stage RS (1) of the bottom gate driver 12, and the low level output signal is output from the stages RS (2) and RS (3). During this period, the first line DG-T
The FT 10a is in the first or second read state (see FIG. 5).
(See (d) or (f)), and DG-T in the second and third lines
The FT 10a remains in the photosense state (see FIG. 5E).
【0092】ここで、一行目のDG−TFT10aで
は、フォトセンス状態となっていたタイミングT2から
T4.5までの期間で十分な光が半導体層23に照射さ
れていると、第二の読み出し状態(図5(f)参照)と
なって半導体層23内にnチャネルが形成されるため、
対応するDL上の電荷がディスチャージされる。一方、
タイミングT2からT4.5までの期間で十分な光が半
導体層23に照射されていないと、第一の読み出し状態
(図5(d)参照)となって半導体層23内のnチャネ
ルがピンチオフされるため、対応するDL上の電荷はデ
ィスチャージされない。ドレインドライバ13は、タイ
ミングT4.5からT5までの期間で各DL上の電位を
読み出して、データ信号DATAに変換し、一行目のD
G−TFT10aが検出したデータとしてコントローラ
14に供給する。Here, in the DG-TFT 10a in the first row, when the semiconductor layer 23 is irradiated with sufficient light during the period from the timing T2 to the timing T4.5 in the photosensing state, the second reading state is obtained. (See FIG. 5 (f)) and an n-channel is formed in the semiconductor layer 23.
The charge on the corresponding DL is discharged. on the other hand,
If the semiconductor layer 23 is not sufficiently irradiated with light during the period from the timing T2 to T4.5, the n-channel in the semiconductor layer 23 is pinched off in the first read state (see FIG. 5D). Therefore, the charges on the corresponding DL are not discharged. The drain driver 13 reads the potential on each DL in the period from timing T4.5 to timing T5, converts it into the data signal DATA, and outputs D in the first row.
The data is supplied to the controller 14 as data detected by the G-TFT 10a.
【0093】次に、タイミングT5からT5.5までの
0.5Tの期間において、図12(f)に示すように、
トップゲートドライバ11は、すべてのTGLに−15
〔V〕を印加する。一方、ボトムゲートドライバ12
は、すべてのBGLに0〔V〕を印加する。また、ドレ
インドライバ13は、すべてのDLに+10〔V〕を印
加する。この期間において、一行目のDG−TFT10
aが読み出しを終了した状態となり、二、三行目のDG
−TFT10aがフォトセンス状態(図5(e)参照)
となる。なお、タイミングT5からT5.5の間では、
ボトムゲートドライバ12の段RS(1)のハイレベル
の出力信号が段RS(2)に入力されるが、段RS
(2)に入力されるクロック信号CK2がハイレベルに
なっていないため、二行目のBGLが0〔V〕に印加さ
れている。Next, in the period of 0.5T from the timing T5 to T5.5, as shown in FIG.
The top gate driver 11 is -15 for all TGLs.
[V] is applied. On the other hand, the bottom gate driver 12
Applies 0 [V] to all BGLs. Further, the drain driver 13 applies +10 [V] to all DLs. During this period, the DG-TFT 10 in the first row is
a has finished reading, and the DG in the second and third rows
-TFT 10a is in a photo sense state (see FIG. 5 (e))
Becomes In addition, between the timing T5 and T5.5,
The high level output signal of the stage RS (1) of the bottom gate driver 12 is input to the stage RS (2).
Since the clock signal CK2 input to (2) is not at the high level, the BGL of the second row is applied to 0 [V].
【0094】次に、タイミングT5.5からT6までの
0.5Tの期間において、図12(g)に示すように、
トップゲートドライバ11は、すべてのTGLに−15
〔V〕を印加する。一方、ハイレベルの出力信号がボト
ムゲートドライバ12の段RS(2)にシフトして、ボ
トムゲートドライバ12は、二行目のBGLに+10
〔V〕を印加し、他のBGLに0〔V〕を印加する。こ
の期間において、一行目のDG−TFT10aが読み出
しを終了した状態となり、二行目のDG−TFT10a
が第一または第二の読み出し状態(図5(d)または
(f)参照)となり、三行目のDG−TFT10aがフ
ォトセンス状態(図5(e)参照)となる。Next, in the period of 0.5T from timing T5.5 to timing T6, as shown in FIG.
The top gate driver 11 is -15 for all TGLs.
[V] is applied. On the other hand, the high-level output signal shifts to the stage RS (2) of the bottom gate driver 12, and the bottom gate driver 12 adds +10 to the second row BGL.
[V] is applied, and 0 [V] is applied to the other BGL. During this period, the DG-TFT 10a in the first row is in a state where the reading is completed, and the DG-TFT 10a in the second row is
Becomes the first or second read state (see FIG. 5D or 5F), and the DG-TFT 10a in the third row becomes the photosense state (see FIG. 5E).
【0095】ここで、二行目のDG−TFT10aで
は、フォトセンス状態となっていたタイミングT3から
T5.5までの期間で十分な光が半導体層23に照射さ
れていると、第二の読み出し状態(図5(f)参照)と
なって半導体層23内にnチャネルが形成されるため、
対応するDL上の電荷がディスチャージされる。一方、
タイミングT3からT5.5までの期間で十分な光が半
導体層23に照射されていないと、第一の読み出し状態
(図5(d)参照)となって半導体層23内のnチャネ
ルがピンチオフされるため、対応するDL上の電荷はデ
ィスチャージされない。ドレインドライバ13は、タイ
ミングT5.5からT6までの期間で各DL上の電位を
読み出して、データ信号DATAに変換し、二行目のD
G−TFT10aが検出したデータとしてコントローラ
14に供給する。Here, in the DG-TFT 10a in the second row, when the semiconductor layer 23 is irradiated with sufficient light during the period from the timing T3 to T5.5 in the photosensing state, the second reading is performed. In this state (see FIG. 5F), an n channel is formed in the semiconductor layer 23,
The charge on the corresponding DL is discharged. on the other hand,
If the semiconductor layer 23 is not sufficiently irradiated with light during the period from timing T3 to timing T5.5, the n-channel in the semiconductor layer 23 is pinched off in the first read state (see FIG. 5D). Therefore, the charges on the corresponding DL are not discharged. The drain driver 13 reads the potential on each DL in the period from timing T5.5 to timing T6, converts it into the data signal DATA, and outputs D in the second row.
The data is supplied to the controller 14 as data detected by the G-TFT 10a.
【0096】次に、タイミングT6からT6.5までの
0.5Tの期間において、図12(h)に示すように、
トップゲートドライバ11は、すべてのTGLに−15
〔V〕を印加する。一方、ボトムゲートドライバ12
は、すべてのBGLに0〔V〕を印加する。また、ドレ
インドライバ13は、すべてのDLに+10〔V〕を印
加する。この期間において、一、二行目のDG−TFT
10aが読み出しを終了した状態となり、三行目のDG
−TFT10aがフォトセンス状態(図5(e)参照)
となる。Next, in the period of 0.5T from the timing T6 to T6.5, as shown in FIG.
The top gate driver 11 is -15 for all TGLs.
[V] is applied. On the other hand, the bottom gate driver 12
Applies 0 [V] to all BGLs. Further, the drain driver 13 applies +10 [V] to all DLs. During this period, the first and second rows of DG-TFT
10a is in a state where reading has been completed, and DG in the third row
-TFT 10a is in a photo sense state (see FIG. 5 (e))
Becomes
【0097】次に、タイミングT6.5からT7までの
0.5Tの期間において、図12(i)に示すように、
トップゲートドライバ11は、すべてのTGLに−15
〔V〕を印加する。一方、ハイレベルの出力信号がボト
ムゲートドライバ12の段RS(3)にシフトして、ボ
トムゲートドライバ12は、三行目のBGLに+10
〔V〕を印加し、他のBGLに0〔V〕を印加する。こ
の期間において、一、二行目のDG−TFT10aが読
み出しを終了した状態となり、三行目のDG−TFT1
0aが第一または第二の読み出し状態(図5(d)また
は(f)参照)となる。Next, in the period of 0.5T from the timing T6.5 to T7, as shown in FIG.
The top gate driver 11 is -15 for all TGLs.
[V] is applied. On the other hand, the high-level output signal shifts to the stage RS (3) of the bottom gate driver 12, and the bottom gate driver 12 adds +10 to the third row BGL.
[V] is applied, and 0 [V] is applied to the other BGL. During this period, the DG-TFTs 10a in the first and second rows are in a state of having finished reading, and the DG-TFT1 in the third row
0a is the first or second read state (see FIG. 5D or 5F).
【0098】ここで、三行目のダブルゲートトランジス
タ7では、フォトセンス状態となっていたタイミングT
4からT6.5までの期間で十分な光が半導体層23に
照射されていると、第二の読み出し状態(図5(f)参
照)となって半導体層23内にnチャネルが形成される
ため、対応するDL上の電荷がディスチャージされる。
一方、タイミングT4からT6.5までの期間で十分な
光が半導体層23に照射されていないと、第一の読み出
し状態(図5(d)参照)となって半導体層23内のn
チャネルがピンチオフされるため、対応するDL上の電
荷はディスチャージされない。ドレインドライバ13
は、タイミングT6.5からT7までの期間で各DL上
の電位を読み出して、データ信号DATAに変換し、三
行目のDG−TFT10aが検出したデータとしてコン
トローラ14に供給する。Here, in the double-gate transistor 7 in the third row, the timing T when it is in the photo-sensing state.
When the semiconductor layer 23 is irradiated with sufficient light in the period from 4 to T6.5, the second read state (see FIG. 5F) is established and an n-channel is formed in the semiconductor layer 23. Therefore, the charge on the corresponding DL is discharged.
On the other hand, if the semiconductor layer 23 is not sufficiently irradiated with light in the period from the timing T4 to T6.5, the first read state (see FIG. 5D) results and n in the semiconductor layer 23 is reached.
Since the channel is pinched off, the charge on the corresponding DL is not discharged. Drain driver 13
Reads the potential on each DL in the period from timing T6.5 to timing T7, converts it into a data signal DATA, and supplies it to the controller 14 as data detected by the DG-TFT 10a in the third row.
【0099】こうしてドレインドライバ13から行毎に
供給されたデータ信号DATAに対して、コントローラ
14が所定の処理を行うことで、被験者の指先の指紋パ
ターンが読み取られるようになっている。In this way, the controller 14 performs a predetermined process on the data signal DATA supplied from the drain driver 13 for each row, so that the fingerprint pattern of the fingertip of the subject can be read.
【0100】ここで、フォトセンサ部10の入射角を図
11の出射角の定義に合わせて、バックライト50の出
射面の垂線方向、つまりフォトセンサ部10の入射面の
垂線方向を0°の軸として光源部52側に傾斜するほど
入射角の負の絶対値が増大し、光源部52と反対側に傾
斜するほど入射角の正の値が増大するように定義する
と、上記フォトセンサ部10の最大センサ感度領域は、
図9での説明から明らかなように、フォトセンサ部10
での光入射角30°〜55°(拡散シート514での光
出射角30°〜55°に対応)、フォトセンサ部10で
の光入射角−30°〜−55°(拡散シート514での
光出射角−30°〜−55°に対応)、となっており、
本実施の形態の指紋読取装置Aのバックライト50はこ
の範囲内に最大輝度の出射角があるように光を集光する
ことができるので、垂直方向から出射されるバックライ
トに比べて、つまり、フォトセンサ部10の裏面から該
裏面の垂線方向から入射される場合よりセンサ感度が高
いものとなっている。なおこの最大センサ感度領域内の
最大輝度は、輝度が最低の角度での輝度の二倍以上が望
ましく、より望ましくは三倍以上、さらに望ましくは五
倍以上あるとよい。そして、本実施の形態の指紋読取装
置Aのバックライト50は、この角度の範囲内に最大輝
度を設けるように集光しているため、指紋読取装置Aで
は、バックライト50は光源部52の消費電力を少なく
して導光システム部51から、より効率的に光を出射す
ることができ、この出射光により、フォトセンサ部10
が最大感度領域、つまり安定した読み取りが行える領域
で指紋を読み取ることができる。Here, the incident angle of the photosensor unit 10 is set to 0 ° in the direction of the normal of the emission surface of the backlight 50, that is, the normal direction of the incident surface of the photosensor unit 10 in accordance with the definition of the emission angle of FIG. The photosensor unit 10 is defined such that the negative absolute value of the incident angle increases as the axis is inclined toward the light source unit 52 side, and the positive absolute value of the incident angle is increased as the axis is inclined toward the side opposite to the light source unit 52. The maximum sensor sensitivity area of
As is clear from the description in FIG. 9, the photo sensor unit 10
Light incident angle of 30 ° to 55 ° (corresponding to light emitting angle of 30 ° to 55 ° on the diffusion sheet 514), and light incident angle of −30 ° to −55 ° on the photosensor unit 10 (on the diffusion sheet 514). It corresponds to the light emission angle of -30 ° to -55 °).
Since the backlight 50 of the fingerprint reader A according to the present embodiment can collect light so that the emission angle of maximum brightness is within this range, that is, compared with the backlight emitted from the vertical direction, that is, The sensor sensitivity is higher than in the case where light is incident from the back surface of the photo sensor unit 10 in the direction perpendicular to the back surface. The maximum brightness in the maximum sensor sensitivity region is preferably twice or more, more preferably three times or more, and further preferably five times or more as high as the brightness at the lowest angle. Since the backlight 50 of the fingerprint reading device A according to the present embodiment focuses the light so that the maximum brightness is provided within the range of this angle, in the fingerprint reading device A, the backlight 50 of the light source unit 52 is provided. Light can be more efficiently emitted from the light guide system unit 51 with reduced power consumption, and the emitted light allows the photosensor unit 10 to emit light.
The fingerprint can be read in the maximum sensitivity area, that is, in the area where stable reading is possible.
【0101】このように上記指紋読取装置Aによれば、
フォトセンサ部10に光を照射するバックライト50の
光の最大輝度の出射角を、許容入射角の範囲約−75°
〜約75°(拡散シート514での許容出射角約−75
°〜約75°)内にしただけでなく、特に最大センサ感
度領域となるフォトセンサ部10での光入射角30°〜
55°、−30°〜−55°内にすることにより光源部
の消費電力の低減化を図ったが、許容入射角の範囲内に
十分大きい輝度があれば、効率よくセンシングできる。As described above, according to the fingerprint reader A,
The emission angle of the maximum brightness of the light of the backlight 50 that irradiates the photo sensor unit 10 with light is set to a range of the allowable incident angle of about −75 °.
Approximately 75 ° (Allowable emission angle of the diffusion sheet 514 is approximately −75
The angle of incidence of light at the photosensor unit 10 is 30 ° to 30 °, which is the maximum sensor sensitivity region.
Although the power consumption of the light source unit is reduced by setting the angle within the range of 55 °, −30 ° to −55 °, if the luminance is sufficiently large within the allowable incident angle range, the sensing can be performed efficiently.
【0102】ここで図13に示すように、バックライト
500の構成として、反射板512の上部の底面拡散導
光板511の上方に、2枚の拡散板513を、互いのプ
リズム部515の延在方向が直交するように配置する。
すると、バックライト500では、図14に示すように
最大輝度の出射角が垂直方向に近づくようになる。図1
4は、2枚の拡散板513として住友スリーエム株式会
社製の輝度上昇フィルム(BEFIII90)を用いたと
きのバックライト500の輝度分布を示すグラフである
が、光出射面に対する垂直方向の角度を0°とした場
合、−22°付近に集光され、−22°付近が最大輝度
の出射角となり、許容入射角の範囲内に光を集光するこ
とによりバックライトの消費電力を抑えることができ
る。ただしバックライト500はバックライト50に比
べて拡散板513の数が増えるためにコスト高になると
ともに拡散板513の光吸収により輝度が全体的に低く
なる。Here, as shown in FIG. 13, as the structure of the backlight 500, two diffusion plates 513 are extended above the bottom diffusion light guide plate 511 above the reflection plate 512 so that the prism portions 515 extend from each other. Arrange so that the directions are orthogonal.
Then, in the backlight 500, as shown in FIG. 14, the emission angle of the maximum brightness comes closer to the vertical direction. Figure 1
4 is a graph showing the luminance distribution of the backlight 500 when using a brightness enhancement film (BEFIII90) manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd. as the two diffusion plates 513, the angle in the direction perpendicular to the light emitting surface is 0. When the angle is set to °, light is condensed in the vicinity of -22 °, the emission angle of maximum brightness is in the vicinity of -22 °, and the power consumption of the backlight can be suppressed by condensing the light within the range of the allowable incident angle. . However, in the backlight 500, the number of the diffusion plates 513 is increased as compared with the backlight 50, so that the cost is increased and the light absorption of the diffusion plates 513 lowers the brightness as a whole.
【0103】また、上記のように構成された指紋読取装
置Aにおいて、バックライトは該バックライトの上部に
配置されたフォトセンサ部10に、バックライトの正面
の垂線に対して傾いた斜め方向が最大輝度の出射角であ
る光を照射するように構成されていれば、どのように構
成されていてもよい。以下、図15〜図27を参照し
て、指紋読取装置Aが備えるバックライトの構成の変形
例を説明する。なお、変形例としてのバックライトを説
明する上で、上述したバックライト50を構成する部材
と同部材を用いた場合には、同符号、同名称を付して説
明は省略する。Further, in the fingerprint reading apparatus A having the above-described structure, the backlight is arranged so that the photo sensor unit 10 arranged above the backlight is tilted in an oblique direction with respect to the vertical line in front of the backlight. Any configuration may be used as long as it is configured to emit light having an emission angle of maximum brightness. Hereinafter, modified examples of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device A will be described with reference to FIGS. In the description of the backlight as a modified example, when the same member as the above-mentioned member constituting the backlight 50 is used, the same reference numeral and the same name are given and the description thereof will be omitted.
【0104】<変形例1>図15に、上述した構成の指
紋読取装置Aの有するバックライト50の変形例として
のバックライトの構成を示す。図15に示すバックライ
ト50Aは、光源部52と、導光システム部51の構成
において、拡散板513を拡散導光板511の上面51
1bに密着して設けた導光システム部51Aとを備え
る。なお、拡散板513のプリズム部515の延在方向
は上述した導光システム部51における拡散板513の
プリズム部515と同様な方向で配置されている。つま
り、導光システム部51Aでは、拡散板513を底面拡
散導光板511との間に空気層を形成させず、密着した
状態で配置させている。なお、これら拡散板513及び
底面拡散導光板511とは粘着材などで接着させた構成
としてもよい。このとき粘着材は、底面拡散導光板51
1あるいは拡散板513の基材に近い屈折率を有するも
のを用いると、内部での乱反射による光の減衰を抑制し
てより好適な効果を得ることができる。<Modification 1> FIG. 15 shows a structure of a backlight as a modification of the backlight 50 included in the fingerprint reading device A having the above-described structure. In the backlight 50A shown in FIG. 15, in the configuration of the light source unit 52 and the light guide system unit 51, the diffusion plate 513 is the upper surface 51 of the diffusion light guide plate 511.
1B and the light guide system part 51A provided closely. The extending direction of the prism portion 515 of the diffusion plate 513 is arranged in the same direction as the prism portion 515 of the diffusion plate 513 in the light guide system unit 51 described above. That is, in the light guide system unit 51A, the diffusion plate 513 is arranged in close contact with the bottom diffusion light guide plate 511 without forming an air layer. The diffusion plate 513 and the bottom diffusion light guide plate 511 may be bonded to each other with an adhesive material or the like. At this time, the adhesive is the bottom diffusion light guide plate 51.
If one having a refractive index close to that of the base material of the diffusion plate 513 or the diffusion plate 513 is used, attenuation of light due to diffused reflection inside can be suppressed, and a more preferable effect can be obtained.
【0105】<変形例2>図16に上述した構成の指紋
読取装置Aの有するバックライト50の変形例2として
のバックライトの構成を示す。図16に示す導光システ
ム部51Bは、光源部(LED)52に隣接する一端面
511fから該光源部52の光が入射し、内部で拡散し
て光を放射する拡散導光板(導光体)511Bと、拡散
導光板511Bの底面511cを覆う反射板512と、
拡散導光板511Bの上面511gを覆うように配置さ
れた拡散シート514とを備える。なお、上記拡散導光
板511Bは、底面511cを反射板512で覆ってい
る反射板512の他に、図示しないが、光源部52が配
置された側面及び上面を除いて反射板で覆われた状態と
なっている。<Modification 2> FIG. 16 shows a structure of a backlight as a modification 2 of the backlight 50 included in the fingerprint reading device A having the above-described structure. A light guide system unit 51B shown in FIG. 16 is a diffusion light guide plate (light guide body) in which light from the light source unit 52 is incident from one end surface 511f adjacent to the light source unit (LED) 52 and diffuses inside to emit the light. ) 511B and a reflector 512 that covers the bottom surface 511c of the diffused light guide plate 511B,
And a diffusion sheet 514 arranged so as to cover the upper surface 511g of the diffusion light guide plate 511B. The diffused light guide plate 511B is not covered with the reflector 512 which covers the bottom surface 511c with the reflector 512, but is covered with the reflector except the side surface and the upper surface where the light source unit 52 is arranged. Has become.
【0106】拡散導光板511Bの表面511gは、多
数の細かい凹凸部を備えるプリズム形状に形成され、凸
部は光源部52から光が入射する端面511fから該端
面511fに対向する端面511hに延在するように形
成されている。つまり、光源部52から拡散導光板51
1Bへの入射する光の伝播方向と平行にプリズムを構成
する凸部が延在するように配置され、上面511gから
出射される光を表面511gに対して該表面511gの
垂直方向からずれた方向に集め、最大輝度の出射角がバ
ックライト50Bの表面(ここでは、拡散シート514
の表面)の垂線からずれる方向となるようになってい
る。このように、拡散導光板511Bの表面に直接プリ
ズム部が形成された状態となっているので、両者を別体
にした構成と比べて光透過性が向上されている。The surface 511g of the diffusing light guide plate 511B is formed in a prism shape having a large number of fine uneven portions, and the convex portions extend from the end surface 511f on which light is incident from the light source unit 52 to the end surface 511h facing the end surface 511f. Is formed. That is, from the light source unit 52 to the diffusion light guide plate 51.
A convex portion forming a prism is arranged so as to extend in parallel to the propagation direction of light incident on 1B, and the light emitted from the upper surface 511g is displaced from the surface 511g in the direction perpendicular to the surface 511g. And the emission angle of the maximum brightness is the surface of the backlight 50B (here, the diffusion sheet 514
The surface of the) is to be displaced from the perpendicular. In this way, since the prism portion is directly formed on the surface of the diffusion light guide plate 511B, the light transmissivity is improved as compared with the configuration in which the both are separated.
【0107】<変形例3>図17に上述した構成の指紋
読取装置Aの有するバックライト50の変形例3として
のバックライトの構成を示す。図17に示すバックライ
ト50Cでは、バックライト50の構成において、表面
に断面三角形のプリズム部515を多数備えた拡散板5
13に代えて、表面に断面略半円形状の多数のプリズム
部(住友化学製 ルミスルー)516を備える第2拡散
板513Cを備えた構成となっている。つまり、第2拡
散板513Cを拡散導光板511の上面に配置した導光
システム部50Cでは、光源部52から底面拡散導光板
511への入射する光の伝播方向と平行に多数のプリズ
ム部516が延在するように配置され、バックライト5
0Dの表面から出射される光を表面に対して該表面の垂
直方向からずれた方向に集められ、バックライト50D
の配光の最大輝度の出射角がバックライト50Dの表面
(ここでは、拡散シート514の表面)の垂線からずれ
る方向となるようになっている。また、光源部52の光
は段面半円形のプリズム部516を備えた第2拡散板5
13Dを透過することで、バックライト50D正面から
出射される光の面内均一化が図られている。つまり、配
光の最大輝度の出射角が傾いているとともに、略均一化
された光をフォトセンサ部10に出射することができ
る。<Modification 3> FIG. 17 shows a structure of a backlight as a modification 3 of the backlight 50 included in the fingerprint reading device A having the above-described structure. In the backlight 50C shown in FIG. 17, in the configuration of the backlight 50, the diffusion plate 5 having a large number of prism portions 515 having a triangular cross section on the surface thereof.
Instead of No. 13, the second diffusion plate 513C is provided with a large number of prism portions (Sumitomo Chemical Lumithrough) 516 having a substantially semicircular cross section on the surface. That is, in the light guide system unit 50C in which the second diffusion plate 513C is arranged on the upper surface of the diffusion light guide plate 511, a large number of prism portions 516 are arranged in parallel with the propagation direction of the light incident from the light source unit 52 to the bottom diffusion light guide plate 511. The backlight 5 is arranged so as to extend.
The light emitted from the 0D surface is collected in a direction deviated from the direction perpendicular to the surface to the backlight 50D.
The emission angle of the maximum brightness of the light distribution is shifted from the vertical line of the surface of the backlight 50D (here, the surface of the diffusion sheet 514). In addition, the light of the light source unit 52 is the second diffusion plate 5 including the prism portion 516 having a semicircular step surface.
By transmitting 13D, the light emitted from the front surface of the backlight 50D is made uniform in the plane. That is, the emission angle of the maximum brightness of the light distribution is inclined, and substantially uniform light can be emitted to the photo sensor unit 10.
【0108】なお、図17では、多数の段面半円形状の
プリズム部516を第2拡散導光板511Cに形成した
構成としたが、これに限らず、底面拡散導光板511の
表面形状を、同断面略半円形状に形成してもよい。この
ように底面拡散導光板511の表面を断面略半円形状の
プリズム形状に形成すれば、上述したものと同様の効果
を得ることができることは勿論、上述のものと比べて、
光透過率が向上するとともに、一層の薄型化を図ること
ができる。In FIG. 17, a large number of stepped semicircular prism portions 516 are formed on the second diffusion light guide plate 511C, but the invention is not limited to this, and the surface shape of the bottom diffusion light guide plate 511 is You may form in a substantially semicircular shape with the same cross section. If the surface of the bottom surface diffusion light guide plate 511 is formed in the shape of a prism having a substantially semicircular cross section in this manner, the same effects as those described above can be obtained, and, of course, compared with the above,
The light transmittance can be improved and the thickness can be further reduced.
【0109】<変形例4>図18に示すバックライト5
0Dの構成は、LEDからなる光源部52と、光源部5
2の光を図示しないフォトセンサ部10側に照射する導
光システム部51Dとを備える。<Modification 4> Backlight 5 shown in FIG.
The configuration of 0D includes a light source unit 52 including an LED and a light source unit 5
And a light guide system unit 51D that irradiates the photosensor unit 10 side with two lights.
【0110】導光システム部51Dは、略平面状に形成
され、一端面511jから光源部52の光が入射される
とともに底面部に多数のプリズム部517が形成された
底面プリズム導光板511Dと、底面プリズム導光板5
11Dの底面511kを覆う反射板512と、底面プリ
ズム導光板511Dの光出射面である表面511bを覆
うように配置された光拡散板513と、光拡散板513
を上方から覆う拡散シート514とを備える。The light guide system portion 51D is formed in a substantially flat shape, and the bottom prism light guide plate 511D having a bottom surface portion on which a large number of prism portions 517 are formed while light from the light source portion 52 is incident from the one end surface 511j, Bottom prism light guide plate 5
A reflection plate 512 that covers the bottom surface 511k of 11D, a light diffusion plate 513 that is arranged so as to cover the surface 511b that is the light emission surface of the bottom prism light guide plate 511D, and a light diffusion plate 513.
And a diffusion sheet 514 that covers the above from above.
【0111】底面プリズム導光板511Dは、透明樹脂
から成形され、一端面から入射した光源部52の光が底
面部に至った際に、該底面部のプリズム部517で散乱
させて、表面511bである光出射面から出射させるよ
うに構成されている。多数のプリズム部517は略水平
な底面プリズム導光板511Dの底面に、光源部52か
ら入射する光の方向と交差する方向に延在する切欠部5
17aを多数所定間隔開けて平行に形成することでな
る。The bottom prism light guide plate 511D is molded from a transparent resin, and when the light of the light source section 52 that has entered from one end surface reaches the bottom section, it is scattered by the prism section 517 of the bottom section and is reflected on the surface 511b. It is configured to emit light from a certain light emitting surface. The large number of prism parts 517 are formed on the bottom surface of the substantially horizontal bottom prism light guide plate 511D, and the cutout parts 5 extend in a direction intersecting the direction of light incident from the light source part 52.
A large number of 17a are formed in parallel at a predetermined interval.
【0112】このように形成されたバックライト50D
の配光の最大輝度の出射角は、図19に示すように、バ
ックライトの出射面の垂線方向(フォトセンサ部10の
入射面に対する垂線方向)を0°とした場合、0°〜−
40°の角度範囲の方向となる。このように構成された
バックライト50Dによれば、上述したバックライト5
0と比べ、底面拡散型の導光板511に変えて、底面プ
リズム導光板511Dを用いているので、底面拡散せ
ず、導光板内部での光の損失が少なく、広い角度領域の
光を高効率で光出射面から出射することができる。この
ように光効率が向上されているので、一層の低消費電力
化が図られた指紋読取装置を実現することができる。な
お、図18の導光システム部51Dでは、拡散板513
の代わりに図17に示す断面略半円形状の多数のプリズ
ム部516を備える第2拡散板513Cを適用してもよ
い。Backlight 50D formed in this way
As shown in FIG. 19, the maximum luminance emission angle of the light distribution is 0 ° to − when the direction of the normal of the emission surface of the backlight (the direction of the normal to the incident surface of the photosensor unit 10) is 0 °.
The direction of the angle range is 40 °. According to the backlight 50D configured as described above, the backlight 5 described above is used.
Compared with 0, since the bottom surface prism light guide plate 511D is used instead of the bottom surface diffusion type light guide plate 511, the bottom surface is not diffused, light loss inside the light guide plate is small, and light in a wide angle region is highly efficient. Can be emitted from the light emitting surface. Since the light efficiency is improved in this way, it is possible to realize a fingerprint reading device with further reduced power consumption. In addition, in the light guide system unit 51D of FIG.
Instead of the above, a second diffusion plate 513C including a large number of prism portions 516 having a substantially semicircular cross section shown in FIG. 17 may be applied.
【0113】<変形例5>図20に上述した構成の指紋
読取装置Aの有するバックライト50の変形例5として
のバックライトの構成を示す。図20に示すバックライ
ト50Eの構成は、LEDからなる光源部52と、該光
源部52の光を図示しないフォトセンサ部10側に照射
する導光システム部51Eとを備える。導光システム部
51Eは、上述した変形例4のバックライト50Dの導
光システム部51Dの構成(図18参照)において、拡
散板513を省いた構成であり、導光システム部51D
で用いられたものと同様の反射板512と拡散シート5
14との間に、底面プリズム導光板511Dが配設され
たものである。<Modification 5> FIG. 20 shows the structure of a backlight as a modification 5 of the backlight 50 included in the fingerprint reading device A having the above-described structure. The configuration of the backlight 50E shown in FIG. 20 includes a light source section 52 formed of an LED and a light guide system section 51E for irradiating the photosensor section 10 side (not shown) with light from the light source section 52. The light guide system unit 51E has a configuration in which the diffusion plate 513 is omitted from the configuration of the light guide system unit 51D of the backlight 50D of Modification 4 described above (see FIG. 18).
The same reflector 512 and diffusion sheet 5 used in
The bottom prism light guide plate 511D is disposed between the bottom surface 14 and the base plate 14.
【0114】図21にバックライト50Eの出射面の垂
線方向(フォトセンサ部10の入射面に対する垂線方
向)を0°とした際の明るさの分布を示す。つまり、バ
ックライト50Eによれば、バックライト50Eの正面
の配光の最大輝度の出射角が、前記正面の垂線方向より
傾いた方向となっており、垂線方向より45°(または
−45°)以上傾いた方向、−70°の方向となってお
り、−70°の方向となっている。このように、配光最
大輝度の出射角の方向が−70°であるバックライト5
0Eを用いて、該バックライト50Eの上部に配置され
たフォトセンサ部10を照射する構成としても、フォト
センサ部10を正面配光時と同じ感度を維持させた状態
にすることができる。FIG. 21 shows the brightness distribution when the direction of the normal to the exit surface of the backlight 50E (the direction of the normal to the incident surface of the photosensor section 10) is 0 °. That is, according to the backlight 50E, the emission angle of the maximum brightness of the light distribution on the front surface of the backlight 50E is in a direction inclined with respect to the vertical direction of the front surface and is 45 ° (or −45 °) from the vertical direction. The tilted direction is −70 °, and is −70 °. In this way, the backlight 5 in which the direction of the emission angle of the maximum light distribution is −70 °
Even when the photosensor unit 10 arranged above the backlight 50E is illuminated by using 0E, the photosensor unit 10 can be kept in the same sensitivity as in the front light distribution.
【0115】<変形例6>上記変形例5としてのバック
ライト50Eで用いられた底面プリズム導光板511D
は透明樹脂製のものとしたが、図22に示すように、反
射板512、拡散シート514との間に配設された導光
板を、該導光板の主材料と異なる屈折率を有する物質と
の混合材料からなり、その屈折率差によって光を拡散さ
せるように構成した拡散材入り底面プリズム導光板51
8としてもよい。図22に示すバックライト50Fは、
光源部52と、光源部52からの光をフォトセンサ部1
0側に照射する導光システム部51Fとを備え、導光シ
ステム部51Fの有する拡散材入り底面プリズム導光板
518を、該導光板518の主材料と屈折率の異なるフ
ィラー材料を混合して形成している。<Modification 6> The bottom prism light guide plate 511D used in the backlight 50E as Modification 5 described above.
22 is made of transparent resin. However, as shown in FIG. 22, the light guide plate disposed between the reflection plate 512 and the diffusion sheet 514 is a substance having a refractive index different from that of the main material of the light guide plate. Bottom prism light guide plate 51 containing a diffusing material, which is made of a mixed material of the above and is configured to diffuse light by the difference in the refractive index.
It may be eight. The backlight 50F shown in FIG.
The light source unit 52 and the light from the light source unit 52 are connected to the photo sensor unit 1.
A bottom prism light guide plate 518 with a diffusing material, which is provided in the light guide system part 51F and is mixed with a main material of the light guide plate 518 and a filler material having a different refractive index. is doing.
【0116】ここでは、導光板518の主原料518a
を屈折率n=1.49のアクリルとし、フィラー材料
(拡散材)518bとして屈折率n=1.42の樹脂ビ
ーズ518bとしている。この樹脂ビーズ518bをア
クリル518aに混合することで拡散材入り底面プリズ
ム導光板518は形成されている。この樹脂ビーズ51
8bにより、拡散材入り底面プリズム導光板518内を
光が伝播する際に、該光が拡散される。なお、樹脂ビー
ズ518bとしてシリコン、エポキシ樹脂などが挙げら
れる。また、上記拡散材入り底面プリズム導光板518
を構成する主原料とフィラー材料(拡散材)との屈折率
差は、0.03〜0.4であることが好ましい。Here, the main raw material 518a of the light guide plate 518 is used.
Is an acrylic resin having a refractive index n = 1.49, and a filler material (diffusing material) 518b is a resin bead 518b having a refractive index n = 1.42. A bottom prism light guide plate 518 containing a diffusing material is formed by mixing the resin beads 518b with acrylic 518a. This resin bead 51
By 8b, when the light propagates in the bottom prism light guide plate 518 containing the diffusing material, the light is diffused. Note that, as the resin beads 518b, silicon, epoxy resin, or the like can be given. In addition, the bottom prism light guide plate 518 containing the diffusing material is used.
The difference in the refractive index between the main raw material and the filler material (diffusing material) constituting the is preferably 0.03 to 0.4.
【0117】<変形例7>図23に示すバックライト5
0Gは、光源部52と導光システム部51Gとを備え
る。導光システム部51Gは、反射板512と、光源部
52に対向する一端面519aを有し該一端面519a
から光源部52の光が入射する楔形導光板519と、楔
形導光板519の上面を覆うように配置された拡散シー
ト514とを備える。楔形導光板519は、光出射面と
なる表面519bが略水平に設けられ、底面519cが
前記表面519bに対して傾斜し、光源部52側から漸
次細くなるように断面略三角形状に形成されている。<Modification 7> Backlight 5 shown in FIG.
The 0G includes a light source unit 52 and a light guide system unit 51G. The light guide system unit 51G has a reflection plate 512 and one end face 519a facing the light source unit 52, and the one end face 519a.
The wedge-shaped light guide plate 519 on which the light from the light source unit 52 enters is provided, and the diffusion sheet 514 arranged so as to cover the upper surface of the wedge-shaped light guide plate 519. The wedge-shaped light guide plate 519 has a surface 519b serving as a light emitting surface that is substantially horizontal, a bottom surface 519c that is inclined with respect to the surface 519b, and is formed in a substantially triangular cross-section so that it gradually becomes thinner from the light source 52 side. There is.
【0118】また、楔形導光板519の底面部には、底
面519cに互いに平行で且つ前記一端面519aと平
行に延在する切欠部519dが形成されることでなる多
数のプリズム部520が設けられ、これらプリズム部5
20の一面(一辺)は反射板して機能している。これら
プリズム部520により楔形導光板519内で伝播され
た光は拡散されるようになっている。反射板512は、
傾斜する底面519cに沿って配置されており、楔形導
光板519の底面519cから外方に出射される光を反
射させるものである。Further, the bottom surface portion of the wedge-shaped light guide plate 519 is provided with a large number of prism portions 520 formed by forming notches 519d extending parallel to the bottom surface 519c and parallel to the one end surface 519a. , These prism parts 5
One surface (one side) of 20 functions as a reflector. The light propagated in the wedge-shaped light guide plate 519 is diffused by the prism portions 520. The reflector 512 is
It is arranged along the inclined bottom surface 519c and reflects the light emitted outward from the bottom surface 519c of the wedge-shaped light guide plate 519.
【0119】この導光システム部51Gでは、光源部5
2からの入射される光を光出射面である表面519bか
ら出射させる機能を有する導光板519を楔形としてい
るので、光源部52からの光を集中させて光出射面51
9bから出射させることができる。よって、平面視同形
状の平板の導光板よりも出射効率を増加させることがで
き、これにより平板状の導光板を用いて上方のフォトセ
ンサ部10に該フォトセンサ部が指紋読み取りに必要な
光の量を出射する構成のバックライトよりも、光源部の
光を弱くして、平板状の導光板と同等の光出力量を得る
ことができる。よって、光源部の低消費電力化を実現す
ることができる。なお、図23の導光システム部51G
では、楔形導光板519内に図22の導光板519の主
材料と屈折率の異なるフィラー材料からなる樹脂ビーズ
518bを混合してもよい。In the light guide system section 51G, the light source section 5
Since the light guide plate 519 having a function of causing the light incident from the light source 2 to be emitted from the surface 519b, which is a light emitting surface, has a wedge shape, the light from the light source unit 52 is concentrated and the light emitting surface 51 is concentrated.
It can be emitted from 9b. Therefore, the emission efficiency can be increased more than that of a flat light guide plate having the same shape in a plan view, and thus, the light guide plate having a flat shape is used to allow the photo sensor unit 10 above to emit light necessary for reading a fingerprint. It is possible to weaken the light of the light source section and obtain the same light output amount as that of the flat light guide plate as compared with the backlight configured to emit the above amount. Therefore, low power consumption of the light source unit can be realized. In addition, the light guide system unit 51G of FIG.
Then, resin beads 518b made of a filler material having a different refractive index from the main material of the light guide plate 519 of FIG. 22 may be mixed in the wedge-shaped light guide plate 519.
【0120】<変形例8>図24に変形例8としてのバ
ックライト50Hを示す。図24に示すバックライト5
0Hは、光源部52と、該光源部52からの光を上方の
フォトセンサ部に出射する導光システム部51Hとを備
える。導光システム部51Hは、対向配置された反射板
512Hと拡散シート514との間に配置される導光板
を、光源部側の一端面521aから離れる方向に向かっ
て漸次細くなる断面略三角形状とし、且つ底面521b
を湾曲させた形状の底面湾曲型導光板521としてい
る。この底面湾曲型導光板521の表面、つまり光出射
面は水平面となっている。なお、反射板512Hは前記
底面湾曲型導光板521の底面521bに沿った形状に
湾曲しており、断面円弧状のものとなっている。<Modification 8> FIG. 24 shows a backlight 50H as a modification 8. Backlight 5 shown in FIG.
The 0H includes a light source unit 52 and a light guide system unit 51H that emits light from the light source unit 52 to an upper photo sensor unit. In the light guide system unit 51H, the light guide plate disposed between the reflection plate 512H and the diffusion sheet 514 which are arranged opposite to each other has a substantially triangular cross section which gradually becomes narrower in the direction away from the one end face 521a on the light source unit side. And the bottom surface 521b
Is a curved bottom light guide plate 521. The surface of the bottom curved light guide plate 521, that is, the light emitting surface is a horizontal plane. The reflection plate 512H is curved in a shape along the bottom surface 521b of the curved bottom light guide plate 521 and has an arc-shaped cross section.
【0121】底面湾曲型導光板521の底面521bの
湾曲度合いは、光源に近い側では、光出射面である上面
521cに対する角度差が大きくなるように構成されて
いる。つまり、図25に示すように、底面521bにお
いて、表面521cに対する角度が大きい光源側部分で
反射した光L1は底面湾曲型導光板521の表面521
cの光源側で出射され、表面521cに対する角度が小
さい底面部分で反射した光L2は表面521において光
源部52から離れた部分から出射される。この構成より
底面湾曲型導光板521の光出射面である表面521c
から出射される光は、その最大輝度の出射角は表面52
1cの垂線に対して傾いた方向であるが、画内均一性の
向上が図られたものとなっている。なお、図24の導光
システム部51Hでは、底面湾曲型導光板521内に図
22の導光板519の主材料と屈折率の異なるフィラー
材料からなる樹脂ビーズ518bを混合してもよい。The degree of curvature of the bottom surface 521b of the bottom curved light guide plate 521 is such that the angle difference with respect to the top surface 521c, which is the light emitting surface, is large on the side closer to the light source. That is, as shown in FIG. 25, on the bottom surface 521b, the light L1 reflected by the light source side portion having a large angle with respect to the surface 521c is the surface 521 of the bottom curved light guide plate 521.
The light L2 emitted from the light source side of c and reflected by the bottom surface portion having a small angle with respect to the surface 521c is emitted from the portion of the surface 521 away from the light source unit 52. With this configuration, the front surface 521c which is the light emitting surface of the bottom curved light guide plate 521 is formed.
The light emitted from the surface has an emission angle of maximum brightness at the surface 52.
Although it is a direction inclined with respect to the perpendicular line of 1c, the uniformity within the image is improved. In the light guide system 51H of FIG. 24, resin beads 518b made of a filler material having a different refractive index from the main material of the light guide plate 519 of FIG. 22 may be mixed in the bottom curved light guide plate 521.
【0122】<変形例9>図26に示すバックライト5
0Iは、光源部52と導光システム部51Iとを備え、
この導光システム部51Iは、反射板512と拡散シー
ト514との間に、一側面522aから光源部52の光
が入射する階段状導光板522が配設されたものであ
る。この階段状導光板522は、平面視矩形状をなし、
光出射面522bとなる上面が階段状に形成されてい
る。<Modification 9> Backlight 5 shown in FIG.
0I includes a light source unit 52 and a light guide system unit 51I,
In this light guide system unit 51I, a staircase-shaped light guide plate 522, through which light from the light source unit 52 enters from one side surface 522a, is arranged between the reflection plate 512 and the diffusion sheet 514. The step-shaped light guide plate 522 has a rectangular shape in a plan view,
The upper surface to be the light emitting surface 522b is formed in a step shape.
【0123】つまり、階段状導光板522の上面522
bは複数の高さの異なる段面523と、段面523とを
接続する段差面524とを有し、光源部52側から離隔
するにしたがって断面523の高さが低くなっている。
また、各段面523は底面522cと平行に形成され、
段差面524は底面522cと直交するように形成され
ており、段面523と段差面524との接合部分でる角
がすべて同一平面内に配置されるものとなっている。That is, the upper surface 522 of the stepwise light guide plate 522.
b has a plurality of step surfaces 523 having different heights, and a step surface 524 connecting the step surfaces 523, and the height of the cross section 523 becomes lower as the distance from the light source unit 52 side increases.
Further, each step surface 523 is formed parallel to the bottom surface 522c,
The step surface 524 is formed so as to be orthogonal to the bottom surface 522c, and all the corners of the joint between the step surface 523 and the step surface 524 are arranged in the same plane.
【0124】階段状導光板522は、角が水平面に位置
するように設置され、これにより底面522cは光源部
52側から離隔する方向に向かって上がるように傾斜し
て配置される。そして、反射板512は 傾斜した底面
522cに沿って該底面522cを覆うように配置され
ている。このバックライト50Iでは、図27に示すよ
うに、階段状導光板522の一端面522a側から入射
した光源部52の光は、階段状導光板522内では、上
下の界面(底面や段面等)で効率の高い全反射を繰り返
し(図中矢印L3参照)、光出射面、特に、段差面52
4から、バックライト上方のフォトセンサ部10側に出
射する。このような光出射面では効率の高い垂直出射が
多くなる。これにより、階段状導光板522内での出射
効率が上昇し、光源部52からの光出力を小さくして
も、フォトセンサ部が必要な光をフォトセンサ部に出射
することができる。つまり、光源部52の低消費電力化
が可能となる。The staircase-shaped light guide plate 522 is installed so that its corners are located on a horizontal plane, and thus the bottom surface 522c is arranged so as to be inclined so as to rise in the direction away from the light source 52 side. The reflector 512 is arranged along the inclined bottom surface 522c so as to cover the bottom surface 522c. In this backlight 50I, as shown in FIG. 27, the light of the light source unit 52 that is incident from the one end surface 522a side of the staircase light guide plate 522 has upper and lower interfaces (bottom surface, step surface, etc.) inside the staircase light guide plate 522. ), High-efficiency total reflection is repeated (see arrow L3 in the figure), and the light emitting surface, especially the step surface 52
From the light source 4, the light is emitted to the photo sensor unit 10 side above the backlight. On such a light emitting surface, the number of highly efficient vertical emission increases. As a result, the emission efficiency in the staircase light guide plate 522 is increased, and even if the light output from the light source unit 52 is reduced, the photosensor unit can emit the necessary light to the photosensor unit. That is, the power consumption of the light source unit 52 can be reduced.
【0125】このような上述した各変形例1〜9のバッ
クライトを備えた指紋読取装置Aでは、上述したバック
ライト50,500を備える指紋読取装置Aと同様の作
用を得ることができることにより、フォトセンサ部10
の光を集光させてセンサ感度を維持しつつ、光効率が向
上され、低消費電力化を図ることができる。In the fingerprint reader A having the backlight of each of the above-described modifications 1 to 9, the same operation as that of the fingerprint reader A having the backlights 50 and 500 described above can be obtained. Photo sensor unit 10
The light efficiency can be improved and the power consumption can be reduced while concentrating the light and maintaining the sensor sensitivity.
【0126】なお、上記読取装置は、携帯電話等の情報
端末、パーソナルコンピュータに付属して未登録者のア
クセス制限するため、またドアや出入り口に配置するこ
とで予め登録されていない者の侵入防止を行うため、の
個人認証デバイスに適用することができる。The above-mentioned reading device is attached to an information terminal such as a mobile phone or a personal computer in order to restrict access to unregistered persons, and is also placed at a door or entrance to prevent intrusion of persons who are not registered in advance. It can be applied to personal authentication devices for.
【0127】[0127]
【発明の効果】本発明によれば、バックライトの輝度を
出射角に応じて変え、その最大輝度となる出射角を、セ
ンサ部感度の許容入射角範囲内に設定するので、バック
ライトを低消費電力で効率よくセンシングすることがで
きる。According to the present invention, the luminance of the backlight is changed according to the emission angle, and the emission angle that maximizes the luminance is set within the allowable incident angle range of the sensitivity of the sensor unit. Sensing can be performed efficiently with power consumption.
【0128】また、センサ部を、ダブルゲート型TFT
イメージセンサを有するものとすると、斜め光を最大感
度で被検体を読み取ることができ、バックライト光源の
出射光の角度の設定が容易なので、全面的により明るく
発光させる必要がなく、該バックライトの低消費電力化
を図ることができる。Further, the sensor section is a double gate type TFT.
If an image sensor is provided, the subject can be read with maximum sensitivity for oblique light, and the angle of the emitted light of the backlight light source can be easily set, so that it is not necessary to make the entire surface emit brighter light. Low power consumption can be achieved.
【図1】本実施の形態に係る指紋読取装置のフォトセン
サデバイスの回路構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a photo sensor device of a fingerprint reading device according to the present embodiment.
【図2】図1におけるX−X断面を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an XX section in FIG.
【図3】前記指紋読取装置に設けられたフォトセンサ部
のダブルゲートトランジスタの具体的な態様を示す平面
図である。FIG. 3 is a plan view showing a specific mode of a double gate transistor of a photo sensor unit provided in the fingerprint reading device.
【図4】前記ダブルゲートトランジスタの具体的な態様
を示す図であり、図3におけるZ−Z断面を示す断面図
である。FIG. 4 is a diagram showing a specific mode of the double gate transistor and is a cross-sectional view showing a ZZ cross section in FIG. 3;
【図5】前記フォトセンサ部を構成するダブルゲートト
ランジスタの駆動原理を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a driving principle of a double gate transistor which constitutes the photo sensor unit.
【図6】前記ドライバ回路部を構成するトップゲートド
ライバ又はボトムゲートドライバの全体構成を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a top gate driver or a bottom gate driver which constitutes the driver circuit unit.
【図7】前記トップゲートドライバ又はボトムゲートド
ライバの各段の回路構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of each stage of the top gate driver or the bottom gate driver.
【図8】前記トップゲートドライバ又はボトムゲートド
ライバの動作を示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing an operation of the top gate driver or the bottom gate driver.
【図9】フォトセンサ部10の光の感度のデータを示す
図である。FIG. 9 is a diagram illustrating data of light sensitivity of the photo sensor unit 10.
【図10】本実施の形態の指紋読取装置のバックライト
の構成を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of a backlight of the fingerprint reading device according to the present embodiment.
【図11】図10で示すバックライトにより出射される
光の明るさの分布を示す図である。11 is a diagram showing a distribution of brightness of light emitted by the backlight shown in FIG.
【図12】前記指紋読取装置において、被験者の指紋読
取動作を説明するための模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a fingerprint reading operation of a subject in the fingerprint reading device.
【図13】表面に多数のプリズム部が設けられた拡散板
を2枚用いて構成されたバックライトの構成を示す斜視
図である。FIG. 13 is a perspective view showing a configuration of a backlight configured by using two diffusion plates each having a large number of prisms on the surface.
【図14】図13のバックライトにより出射される光の
配光曲線を示す図である。14 is a diagram showing a light distribution curve of light emitted by the backlight of FIG.
【図15】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図16】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図17】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a modified example of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図18】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図19】図18で示すバックライトが出射する光の配
光曲線を示した図である。19 is a diagram showing a light distribution curve of light emitted from the backlight shown in FIG.
【図20】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図21】図20で示すバックライトが出射する光の配
光曲線を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a light distribution curve of light emitted by the backlight shown in FIG. 20.
【図22】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図23】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図24】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a modification of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図25】図24のバックライトが備える底面湾曲型導
光板において光の反射状態を示す図である。25 is a diagram showing a light reflection state in the curved bottom light guide plate included in the backlight of FIG. 24.
【図26】指紋読取装置が備えるバックライトの構成の
変形例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a modified example of the configuration of the backlight included in the fingerprint reading device.
【図27】図26で示すバックライトの備える階段状導
光板の断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view of a stepwise light guide plate included in the backlight shown in FIG.
A 指紋読取装置(読み取り装置)
B 指先保持部
C フォトセンサデバイス
10 フォトセンサ部(センサ部)
10a ダブルゲートトランジスタ
50,50A,50B,50C,50D,50E,50
F,50G,50H,50I バックライト(バック
ライト部)
51,51A,51B,51C,51D,51E,51
F,51G,51H,51I 導光システム部
52 光源部
511 底面拡散導光板(導光体)
511a 一側面
511b 光出射面
511B 拡散導光板(導光体)
511C 拡散導光板(導光体)
511D 底面プリズム導光板(導光体)
512H 反射板
513,513C,513D 拡散板
515,516,517 プリズム部
518 底面プリズム導光板(導光体)
518a 主原料
518b 樹脂ビーズ(混合材料)
519 楔形導光板(導光体)
520 プリズム部
521 底面湾曲型導光板(導光体)
522 階段状導光板(導光体)
522b 上面A Fingerprint reader (reader) B Fingertip holder C Photo sensor device 10 Photo sensor part (sensor part) 10a Double gate transistor 50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E, 50
F, 50G, 50H, 50I Backlight (backlight part) 51, 51A, 51B, 51C, 51D, 51E, 51
F, 51G, 51H, 51I Light guide system part 52 Light source part 511 Bottom diffusion light guide plate (light guide) 511a One side surface 511b Light emission surface 511B Diffuse light guide plate (light guide) 511C Diffuse light guide plate (light guide) 511D Bottom prism light guide plate (light guide) 512H Reflecting plates 513, 513C, 513D Diffusing plates 515, 516, 517 Prism section 518 Bottom prism light guide plate (light guide) 518a Main raw material 518b Resin beads (mixed material) 519 Wedge-shaped light guide plate (Light guide) 520 Prism 521 Bottom curved light guide plate (light guide) 522 Stepwise light guide plate (light guide) 522b Top surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 AA49 AA56 BB05 CC16 DD01 DD05 FF42 FF63 GG03 GG07 HH02 HH12 HH15 JJ03 JJ18 JJ26 LL01 LL12 QQ03 QQ12 QQ31 QQ47 UU07 5B047 AA01 AA25 BB02 BC12 BC14 CA19 CB04 CB05 5C024 AX03 DX04 EX47 GX04 5C051 AA01 DB28 DC07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 2F065 AA02 AA49 AA56 BB05 CC16 DD01 DD05 FF42 FF63 GG03 GG07 HH02 HH12 HH15 JJ03 JJ18 JJ26 LL01 LL12 QQ03 QQ12 QQ31 QQ47 UU07 5B047 AA01 AA25 BB02 BC12 BC14 CA19 CB04 CB05 5C024 AX03 DX04 EX47 GX04 5C051 AA01 DB28 DC07
Claims (14)
せ、この反射した光を受光素子に受光させ、該受光素子
で受光した光量に基づいて光学的に被検体を読み取るセ
ンサ部と、 出射角に応じて輝度が異なる光の最大輝度での出射角が
前記センサ部感度の許容入射角範囲内である光を出射す
るバックライトと、 を備えることを特徴とする読取装置。1. A sensor unit that reflects incident light on a subject in contact with a surface thereof, causes the light receiving element to receive the reflected light, and optically reads the subject based on the amount of light received by the light receiving element, A reading device, comprising: a backlight that emits light having an emission angle at maximum luminance that varies depending on the emission angle within the allowable incident angle range of the sensitivity of the sensor unit.
ックライトの所定の出射角での最小輝度の二倍以上であ
ることを特徴とする請求項1記載の読取装置。2. The reading device according to claim 1, wherein the maximum brightness of the backlight is at least twice the minimum brightness of the backlight at a predetermined emission angle.
約−75°〜約75°であることを特徴とする請求項1
または2記載の読取装置。3. The allowable incident angle range of the sensitivity of the sensor unit is about −75 ° to about 75 °.
Or the reading device described in 2.
囲は、光入射角30°〜55°及び光入射角−30°〜
−55°であることを特徴とする請求項1〜請求項3の
いずれか一つに記載の読取装置。4. The maximum range of the sensor sensitivity of the sensor unit is a light incident angle of 30 ° to 55 ° and a light incident angle of −30 ° to.
The reading device according to claim 1, wherein the reading device has an angle of −55 °.
該底面導光板上方に設けられ、光の出射側に多数のプリ
ズム部を有する光拡散板、及び拡散シートを有すること
を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載
の読取装置。5. The backlight is a light source, a bottom light guide plate,
The reading according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a light diffusion plate provided above the bottom light guide plate and having a large number of prism portions on a light emission side, and a diffusion sheet. apparatus.
は、それぞれ断面略半円型であることを特徴とする請求
項5記載の読取装置。6. The reading device according to claim 5, wherein each of the plurality of prism portions included in the light diffusion plate has a substantially semicircular cross section.
る底面プリズム導光板であることを特徴とする請求項5
または6記載の読取装置。7. The bottom prism light guide plate is a bottom prism light guide plate having a notch on the bottom surface.
Or the reading device according to item 6.
多数のプリズム部を有する導光板、及び拡散シートを有
することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一
つに記載の読取装置。8. The backlight according to claim 1, further comprising a light source, a light guide plate having a plurality of prisms on a light emitting side, and a diffusion sheet. Reader.
を有する底面プリズム導光板、及び拡散シートを有する
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一つに
記載の読取装置。9. The reading device according to claim 1, wherein the backlight includes a light source, a bottom prism light guide plate having a cutout portion on a bottom surface, and a diffusion sheet.
プリズム導光板の主材料と屈折率の異なるフィラー材料
を混合してなることを特徴とする請求項9記載の読取装
置。10. The reader according to claim 9, wherein the bottom prism light guide plate is formed by mixing a main material of the bottom prism light guide plate and a filler material having a different refractive index.
であることを特徴とする請求項9または10記載の読取
装置。11. The reading device according to claim 9, wherein the bottom prism light guide plate is a wedge-shaped light guide plate.
を特徴とする請求項9または10記載の読取装置。12. The reading device according to claim 9, wherein the bottom surface of the light guide is a curved surface.
階段形状に形成されている導光板、及び拡散シートを有
することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一
つに記載の読取装置。13. The backlight according to claim 1, further comprising a light source, a light guide plate having a light emitting surface formed in a stepped shape, and a diffusion sheet. Reader.
ンジスタを有することを特徴とする請求項1〜13のい
ずれか一つに記載の読取装置。14. The reading device according to claim 1, wherein the sensor unit has a double gate type transistor.
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