JP2020067834A - 指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出の解像度を異ならせることが可能な指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置を提供する。【解決手段】指紋検出装置は、基板と、基板に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子にそれぞれ接続された信号線と、複数の信号線を介して複数の光電変換素子と電気的に接続される検出回路と、１つの検出回路に接続される信号線の数を切り換える信号線選択回路と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置に関する。

近年、個人認証等に用いられる指紋センサとして、光学式の指紋センサが知られている（例えば、特許文献１）。光学式の指紋センサは、照射される光量に応じて出力される信号が変化する光電変換素子を有する。特許文献１に記載されている指紋センサは、フォトダイオード等の光電変換素子が半導体基板上に複数配列されている。

米国特許出願公開第２０１８／００１２０６９号明細書

指紋センサは、指や掌等の被検出体の指紋の形状に加えて、被検出体の種々の情報を検出することが要求されている。指紋を検出する際の高精細な解像度で検出を行うと、複数の異なる検出において良好に検出を行うことが困難となる場合がある。

本発明は、検出の解像度を異ならせることが可能な指紋検出装置及び指紋検出装置付き表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の指紋検出装置は、基板と、前記基板に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、複数の前記光電変換素子にそれぞれ接続された信号線と、複数の前記信号線を介して複数の前記光電変換素子と電気的に接続される検出回路と、１つの前記検出回路に接続される前記信号線の数を切り換える信号線選択回路と、を有する。

本発明の一態様の指紋検出装置付き表示装置は、指紋検出装置と、画像を表示するための表示素子を有し、前記基板と対向して配置される表示パネルと、を有する。

図１は、第１実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置の概略断面構成を示す断面図である。 図２は、第１実施形態に係る指紋検出装置を示す平面図である。 図３は、第１実施形態に係る指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。 図４は、指紋検出装置を示す回路図である。 図５は、部分検出領域を示す回路図である。 図６は、第１実施形態に係る指紋検出装置の部分検出領域の一部を模式的に示す平面図である。 図７は、第１実施形態に係る指紋検出装置の部分検出領域のフォトダイオードを模式的に示す平面図である。 図８は、図６及び図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線に沿う断面図である。 図９は、センサ部、ゲート線駆動回路及び信号線選択回路の構成例を示すブロック図である。 図１０は、第１検出モード及び第２検出モードと、時間との関係を説明するための説明図である。 図１１は、指紋検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図１２は、第１検出モードにおける読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。 図１３は、第２検出モードにおける読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。 図１４は、第２実施形態に係る指紋検出装置を示す平面図である。 図１５は、第２実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置の概略断面構成を示す断面図である。 図１６は、第２実施形態の第１変形例に係る指紋検出装置付き表示装置の画素の構成例を示す平面図である。 図１７は、第３実施形態に係る複数の部分検出領域を示す回路図である。 図１８は、第３実施形態に係る指紋検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図１９は、第４実施形態に係る指紋検出装置の動作例を説明するための説明図である。 図２０は、第４実施形態に係る指紋検出装置の動作例を説明するためのフローチャートである。 図２１は、第４実施形態の第２変形例に係る指紋検出装置付き表示装置の構成例を示すブロック図である。 図２２は、第４実施形態の第２変形例に係る指紋検出装置の動作例を説明するための説明図である。 図２３は、第５実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置の概略断面構成を示す断面図である。 図２４は、第５実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置が有するタッチパネルを示す平面図である。 図２５は、タッチパネルの駆動電極及び検出電極を示す平面図である。

発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置の概略断面構成を示す断面図である。図１に示すように、指紋検出装置付き表示装置１００は、指紋検出装置１と、表示パネル１０１と、タッチパネル１０２と、カバーガラス１０３とを有する。表示パネル１０１は、画像を表示するための複数の表示素子を有し、例えば、表示素子として発光素子を用いた有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）や無機ＥＬディスプレイ（マイクロＬＥＤ、Ｍｉｎｉ−ＬＥＤ）であってもよい。或いは、表示パネル２０は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル（ＥＰＤ：Electrophoretic Display）であってもよい。

表示パネル１０１は、第１主面１０１ａと、第１主面１０１ａと反対側の第２主面１０１ｂとを有する。第１主面１０１ａは、画像を表示する表示面であり、表示素子からの光Ｌ１をカバーガラス１０３に向けて照射する。第１主面１０１ａは、画像を表示する表示領域ＤＡを有する。

タッチパネル１０２は、表示パネル１０１の第１主面１０１ａに設けられる。タッチパネル１０２は、例えば静電容量方式により、カバーガラス１０３の表面に接触又は近接する指Ｆｇを検出する。タッチパネル１０２は、透光性を有し、光Ｌ１及び反射した光Ｌ２を透過できる。光Ｌ２は、カバーガラス１０３と空気との界面での反射光及び指Ｆｇの表面での反射光を含む。なお、指紋検出装置付き表示装置１００は、タッチパネル１０２を有さない構成であってもよい。また、表示パネル１０１は、タッチパネル１０２と一体化されていてもよく、タッチパネル１０２の機能を内蔵してもよい。

カバーガラス１０３は、表示パネル１０１及びタッチパネル１０２を保護するための部材であり、表示パネル１０１及びタッチパネル１０２を覆っている。カバーガラス１０３は、例えばガラス基板である。なお、カバーガラス１０３に限定されず、樹脂基板等がタッチパネル１０２の上に設けられていてもよい。カバーガラス１０３の表面が、指Ｆｇを検出する検出面である。

指紋検出装置１は、表示パネル１０１の第２主面１０１ｂと対向して設けられる。言い換えると、指紋検出装置１とタッチパネル１０２との間に表示パネル１０１が設けられる。指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１と、第１検出モードＭ１と異なる検出ピッチで光Ｌ２を検出する第２検出モードＭ２とを実行する。指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１において、カバーガラス１０３と空気との界面で反射した光Ｌ２を検出することで、指Ｆｇの表面の凹凸を検出できる。また、指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２において、指Ｆｇの内部で反射した光Ｌ１２（図１５参照）を検出することで、生体に関する情報を検出することができる。指紋検出装置１は大面積化が容易であるため、指紋検出装置１の検出領域ＡＡは、表示パネル１０１の表示領域ＤＡの全体と対向して設けられる。なお、これに限定されず、検出領域ＡＡは、表示パネル１０１の表示領域ＤＡの一部と対向していてもよい。

図２は、第１実施形態に係る指紋検出装置を示す平面図である。図２に示すように、指紋検出装置１は、第１基板２１と、センサ部１０と、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１２２と、電源回路１２３と、を有する。

第１基板２１には、フレキシブルプリント基板７１を介して制御基板１２１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板７１には、検出回路４８が設けられている。制御基板１２１には、制御回路１２２及び電源回路１２３が設けられている。制御回路１２２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。制御回路１２２は、センサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給して、センサ部１０の検出動作を制御する。電源回路１２３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図５参照）等の電圧信号をセンサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。

第１基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、センサ部１０が有する複数のフォトダイオードＰＤ（図４参照）が設けられた領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と、第１基板２１の端部との間の領域であり、フォトダイオードＰＤと重ならない領域である。

ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。具体的には、ゲート線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延出する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延出する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。

なお、第１方向Ｄｘは、第１基板２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、第１基板２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。

図３は、第１実施形態に係る指紋検出装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、指紋検出装置１は、さらに検出制御部１１と検出部４０と、有する。検出制御部１１の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。

センサ部１０は、光電変換素子であるフォトダイオードＰＤを有する光センサである。センサ部１０が有するフォトダイオードＰＤは、照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線選択回路１６に出力する。また、センサ部１０は、ゲート線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌにしたがって検出を行う。

検出制御部１１は、ゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御部１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号をゲート線駆動回路１５に供給する。また、検出制御部１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。

ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数の第１ゲート線ＧＣＬ（図４参照）を駆動する回路である。ゲート線駆動回路１５は、複数の第１ゲート線ＧＣＬを順次又は同時に選択し、選択された第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線駆動回路１５は、第１ゲート線ＧＣＬに接続された複数のフォトダイオードＰＤを選択する。

信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬ（図４参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御部１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、フォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。

検出部４０は、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、記憶部４６と、検出タイミング制御部４７と、画像処理部４９と、を備える。検出タイミング制御部４７は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、画像処理部４９と、が同期して動作するように制御する。

検出回路４８は、例えばアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ、Analog Front End）である。検出回路４８は、少なくとも検出信号増幅部４２及びＡ／Ｄ変換部４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換部４３は、検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

信号処理部４４は、検出回路４８の出力信号に基づいて、センサ部１０に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指が検出面に接触又は近接した場合に、検出回路４８からの信号に基づいて指Ｆｇや掌の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理部４４は、検出回路４８からの信号に基づいて生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の血管像や、脈拍等である。

記憶部４６は、信号処理部４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶部４６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ回路等であってもよい。

座標抽出部４５は、信号処理部４４において指の接触又は近接が検出されたときに、指等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出部４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。画像処理部４９は、センサ部１０の各フォトダイオードＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報及び指Ｆｇや掌の血管の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出部４５は、検出座標を算出せずにセンサ出力Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。また、座標抽出部４５及び画像処理部４９は、検出部４０に含まれていない場合であってもよい。

次に、指紋検出装置１の回路構成例について説明する。図４は、指紋検出装置を示す回路図である。図５は、部分検出領域を示す回路図である。

図４に示すように、センサ部１０は、マトリクス状に配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを有する。複数の部分検出領域ＰＡＡには、それぞれフォトダイオードＰＤが設けられている。

第１ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。また、複数の第１ゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８は、第２方向Ｄｙに配列され、それぞれゲート線駆動回路１５に接続される。なお、以下の説明において、複数の第１ゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８を区別して説明する必要がない場合には、単に第１ゲート線ＧＣＬと表す。また、図４では説明を分かりやすくするために、８本の第１ゲート線ＧＣＬを示しているが、あくまで一例であり、第１ゲート線ＧＣＬは、ｍ本（ｍは８以上、例えばｍ＝２５６）配列されていてもよい。

信号線ＳＧＬは、第２方向Ｄｙに延在し、第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオードＰＤに接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ１２は、第１方向Ｄｘに配列されて、それぞれ信号線選択回路１６及びリセット回路１７に接続される。説明を分かりやすくするために、１２本の信号線ＳＧＬを示しているが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、ｎ本（ｎは１２以上、例えばｎ＝２５２）配列されていてもよい。また、図４では、信号線選択回路１６とリセット回路１７との間にセンサ部１０が設けられている。これに限定されず、信号線選択回路１６とリセット回路１７とは、信号線ＳＧＬの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。

ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号を、制御回路１２２（図２参照）から受け取る。指Ｆｇ等の表面の凹凸を検出する第１検出モードＭ１において、ゲート線駆動回路１５は、制御信号に基づいて、複数の第１ゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路１５は、選択された第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、第１ゲート線ＧＣＬに接続された複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給され、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡが、検出対象として選択される。

第２検出モードＭ２において、ゲート線駆動回路１５は、制御信号に基づいて、第１ゲート線ＧＣＬ１、ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ８のうち、所定数の第１ゲート線ＧＣＬを同時に選択する。例えば、ゲート線駆動回路１５は、６本の第１ゲート線ＧＣＬ１から第１ゲート線ＧＣＬ６を同時に選択し、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。ゲート線駆動回路１５は、選択された６本の第１ゲート線ＧＣＬを介して、複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを含む検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２が、それぞれ検出対象として選択される。ゲート線駆動回路１５は、所定数の第１ゲート線ＧＣＬを束ねて駆動し、所定数の第１ゲート線ＧＣＬごとに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。

信号線選択回路１６は、複数の選択信号線Ｌｓｅｌと、複数の出力信号線Ｌｏｕｔと、第３スイッチング素子ＴｒＳと、を有する。複数の第３スイッチング素子ＴｒＳは、それぞれ複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。６本の信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＧＬ７、ＳＧＬ８、…、ＳＧＬ１２は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ２に接続される。出力信号線Ｌｏｕｔ１、Ｌｏｕｔ２は、それぞれ検出回路４８に接続される。

ここで、信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＧＬ７、ＳＧＬ８、…、ＳＧＬ１２を第２信号線ブロックとする。複数の選択信号線Ｌｓｅｌは、１つの信号線ブロックに含まれる第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートにそれぞれ接続される。また、１本の選択信号線Ｌｓｅｌは、複数の信号線ブロックの第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートに接続される。具体的には、選択信号線Ｌｓｅｌ１、Ｌｓｅｌ２、…、Ｌｓｅｌ６は、信号線ＳＧＬ１、ＳＧＬ２、…、ＳＧＬ６に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと接続される。また、選択信号線Ｌｓｅｌ１は、信号線ＳＧＬ１に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ７に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。選択信号線Ｌｓｅｌ２は、信号線ＳＧＬ２に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ８に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。

制御回路１２２（図２参照）は、第１検出モードＭ１において、選択信号ＡＳＷを順次選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて信号線ＳＧＬを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路１６は、複数の信号線ブロックでそれぞれ１本ずつ信号線ＳＧＬを選択する。このような構成により、指紋検出装置１は、検出回路４８を含むＩＣ（Integrated Circuit）の数、又はＩＣの端子数を少なくすることができる。

制御回路１２２（図２参照）は、第２検出モードＭ２において、選択信号ＡＳＷを同時に選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて複数の信号線ＳＧＬ（例えば６本の信号線ＳＧＬ）を選択し、複数の信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２で検出された信号が検出回路４８に出力される。この場合、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２に含まれる複数の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）からの信号が統合されて検出回路４８に出力される。

このように、信号線選択回路１６は、第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とで、１つの検出回路４８に接続される複数の信号線ＳＧＬの数を切り換えることができる。指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２では、第１検出モードＭ１よりも大きい検出ピッチで検出を行うことができる。

検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２は、それぞれ６×６、計３６個の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）を含む。ただし、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２に含まれる部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）の数は、３５個以下でもよく、３７個以上でもよい。また、第２検出モードＭ２において、ゲート線駆動回路１５が選択する第１ゲート線ＧＣＬの数と、信号線選択回路１６が選択する信号線ＳＧＬの数とが異なっていてもよい。すなわち、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２のそれぞれにおいて、第１方向Ｄｘに並ぶ部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）の数と、第２方向Ｄｙに並ぶ部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）の数とは異なっていてもよい。また、図４では第１方向Ｄｘに隣り合う２つの検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２を示しているが、検出領域グループＰＡＧは、第１方向Ｄｘに３つ以上配列され、また、第２方向Ｄｙにも複数配列される。すなわち、複数の検出領域グループＰＡＧは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙにマトリクス状に配置される。

図３に示すように、リセット回路１７は、基準信号線Ｌｖｒ、リセット信号線Ｌｒｓｔ及び第４スイッチング素子ＴｒＲを有する。第４スイッチング素子ＴｒＲは、複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。基準信号線Ｌｖｒは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのソース又はドレインの一方に接続される。リセット信号線Ｌｒｓｔは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのゲートに接続される。

制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２をリセット信号線Ｌｒｓｔに供給する。これにより、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲがオンになり、複数の信号線ＳＧＬは基準信号線Ｌｖｒと電気的に接続される。電源回路１２３は、基準信号ＣＯＭを基準信号線Ｌｖｒに供給する。これにより、複数の部分検出領域ＰＡＡに含まれる容量素子Ｃａ（図５参照）に基準信号ＣＯＭが供給される。

図５に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、フォトダイオードＰＤと、容量素子Ｃａと、第１スイッチング素子Ｔｒとを含む。第１スイッチング素子Ｔｒは、フォトダイオードＰＤに対応して設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成されている。第１スイッチング素子Ｔｒのゲートは第１ゲート線ＧＣＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒのソースは信号線ＳＧＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのカソード及び容量素子Ｃａに接続される。

フォトダイオードＰＤのアノードには、電源回路１２３からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、容量素子Ｃａには、電源回路１２３から、容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＶＲ１が供給される。

部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。第１スイッチング素子Ｔｒがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、信号線ＳＧＬに電流が流れる。信号線ＳＧＬは、信号線選択回路１６を介して検出回路４８に接続される。これにより、指紋検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに、又は検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２ごとにフォトダイオードＰＤに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。

次に、指紋検出装置１の詳細な構成について説明する。図６は、第１実施形態に係る指紋検出装置の部分検出領域の一部を模式的に示す平面図である。図７は、第１実施形態に係る指紋検出装置の部分検出領域のフォトダイオードを模式的に示す平面図である。図８は、図６及び図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線に沿う断面図である。図６は、部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオードＰＤを除いたバックプレーン２側の構成を示す。図８では、検出領域ＡＡの層構造と周辺領域ＧＡの層構造との関係を示すために、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線に沿う断面と、周辺領域ＧＡの第５スイッチング素子ＴｒＧを含む部分の断面とを、模式的に繋げて示している。さらに、図８では、周辺領域ＧＡの端子部７２を含む部分の断面を模式的に繋げて示している。

なお、指紋検出装置１の説明において、第１基板２１の表面に垂直な方向において、第１基板２１からフォトダイオードＰＤに向かう方向を「上側」とする。フォトダイオードＰＤから第１基板２１に向かう方向を「下側」とする。また、「平面視」とは、第１基板２１の表面に垂直な方向から見た場合を示す。

図６に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、第１ゲート線ＧＣＬと、信号線ＳＧＬとで囲まれた領域である。本実施形態では、第１ゲート線ＧＣＬは、下部ゲート線ＧＣＬａと上部ゲート線ＧＣＬｂとを含む。下部ゲート線ＧＣＬａは、上部ゲート線ＧＣＬｂと重なって設けられる。下部ゲート線ＧＣＬａと上部ゲート線ＧＣＬｂとは、絶縁層（第３無機絶縁層２２ｃ及び第４無機絶縁層２２ｄ（図８参照））を介して異なる層に設けられている。下部ゲート線ＧＣＬａと上部ゲート線ＧＣＬｂとは、任意の箇所で電気的に接続され、同じ電位を有するゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給される。下部ゲート線ＧＣＬａ及び上部ゲート線ＧＣＬｂの少なくとも一方が、ゲート線駆動回路１５に接続される。なお、図６では、図面を見やすくするために下部ゲート線ＧＣＬａと上部ゲート線ＧＣＬｂとを異なる幅で示しているが、同じ幅であってもよい。

部分検出領域ＰＡＡは、第１スイッチング素子Ｔｒ、第１導電層６５、第２導電層６６、第３導電層６７及び第４導電層６８を含む。第１スイッチング素子Ｔｒは、第１ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとの交差部の近傍に設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、第１半導体６１、ソース電極６２、ドレイン電極６３、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂを含む。

第１半導体６１は、酸化物半導体である。より好ましくは、第１半導体６１は、酸化物半導体のうち透明アモルファス酸化物半導体（ＴＡＯＳ：Transparent Amorphous Oxide Semiconductor）である。第１スイッチング素子Ｔｒに酸化物半導体を用いることにより、第１スイッチング素子Ｔｒのリーク電流を抑制できる。

第１半導体６１は、第１方向Ｄｘに沿って設けられ、平面視で第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂと交差する。第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂは、それぞれ下部ゲート線ＧＣＬａ及び上部ゲート線ＧＣＬｂから分岐して設けられる。言い換えると、下部ゲート線ＧＣＬａ及び上部ゲート線ＧＣＬｂのうち、第１半導体６１と重なる部分がそれぞれ第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂとして機能する。第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれらの合金が用いられる。また、第１半導体６１の、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂと重なる部分にチャネル領域が形成される。

第１半導体６１の一端は、コンタクトホールＨ１を介してソース電極６２と接続される。第１半導体６１の他端は、コンタクトホールＨ２を介してドレイン電極６３と接続される。信号線ＳＧＬのうち、第１半導体６１と重なる部分がソース電極６２である。また、第３導電層６７のうち、第１半導体６１と重なる部分がドレイン電極６３として機能する。第３導電層６７は、図７に示すコンタクトホールＨ３を介して、フォトダイオードＰＤの下部電極３５と接続される。このような構成により、第１スイッチング素子Ｔｒは、フォトダイオードＰＤと信号線ＳＧＬとの間の接続と遮断とを切り換え可能になっている。

第１導電層６５は、第１半導体６１の一端と重なって設けられる。第２導電層６６、第３導電層６７及び第４導電層６８は、少なくとも一部が互いに重なって設けられ、フォトダイオードＰＤと重なる領域に設けられる。第４導電層６８は、接続部６８ｓを介して、第１方向Ｄｘに隣り合う部分検出領域ＰＡＡの第４導電層６８と接続される。

図７に示すように、フォトダイオードＰＤは、第１ゲート線ＧＣＬと、信号線ＳＧＬとで囲まれた領域に設けられる。フォトダイオードＰＤは、第３半導体３１と、上部電極３４と、下部電極３５とを含む。フォトダイオードＰＤは、例えば、ＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative Diode）型のフォトダイオードである。

電源信号線Ｌｖｓは、信号線ＳＧＬと重なって第２方向Ｄｙに延在する。上部電極３４は、接続配線３６を介して電源信号線Ｌｖｓと接続される。電源信号線Ｌｖｓは、電源信号ＶＤＤＳＶＳをフォトダイオードＰＤに供給する配線である。第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡは、共通の電源信号線Ｌｖｓに接続される。電源信号線Ｌｖｓが、信号線ＳＧＬと重なっているので、部分検出領域ＰＡＡの開口を大きくすることができる。

具体的には、図８に示すように、フォトダイオードＰＤは、バックプレーン２の第１有機絶縁層２３ａの上に、下部電極３５、第３半導体３１、上部電極３４の順に積層される。バックプレーン２は、所定の検出領域（部分検出領域ＰＡＡ又は検出領域グループＰＡＧ）ごとにセンサを駆動する駆動回路基板である。バックプレーン２は、第１基板２１と、第１基板２１に設けられた第１スイッチング素子Ｔｒ、第５スイッチング素子ＴｒＧ及び各種配線等を有する。

第３半導体３１は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）である。又は、第３半導体３１は、ポリシリコンであってもよく、より好ましくは第２半導体８１は、低温ポリシリコン（以下、ＬＴＰＳ（Low Temperature Polycrystalline Silicone）と表す）であってもよい。第３半導体３１は、ｉ型半導体３２ａ、ｐ型半導体３２ｂ及びｎ型半導体３２ｃを含む。ｉ型半導体３２ａ、ｐ型半導体３２ｂ及びｎ型半導体３２ｃは、光電変換素子の一具体例である。図８では、第１基板２１の表面に垂直な方向において、ｎ型半導体３２ｃ、ｉ型半導体３２ａ及びｐ型半導体３２ｂの順に積層されている。ただし、反対の構成、つまり、ｐ型半導体３２ｂ、ｉ型半導体３２ａ及びｎ型半導体３２ｃの順に積層されていてもよい。

ｎ型半導体３２ｃは、ａ−Ｓｉに不純物がドープされてｎ＋領域を形成する。ｐ型半導体３２ｂは、ａ−Ｓｉに不純物がドープされてｐ＋領域を形成する。ｉ型半導体３２ａは、例えば、ノンドープの真性半導体又は低不純物領域であり、ｎ型半導体３２ｃ及びｐ型半導体３２ｂよりも低い導電性を有する。

下部電極３５は、フォトダイオードＰＤのカソードであり、検出信号Ｖｄｅｔを読み出すための電極である。下部電極３５は、例えば、チタン（Ｔｉ）等の金属材料が用いられる。下部電極３５は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性を有する導電材料であってもよい。又は、下部電極３５は、複数の異なる金属材料やＩＴＯ等が複数積層された積層膜であってもよい。

上部電極３４は、フォトダイオードＰＤのアノードであり、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳを光電変換層に供給するための電極である。上部電極３４は、例えばＩＴＯ等の透光性導電層であり、フォトダイオードＰＤごとに複数設けられる。

図８に示すように、第１有機絶縁層２３ａの上に第６無機絶縁層２２ｆ及び第７無機絶縁層２２ｇが設けられている。第６無機絶縁層２２ｆは、上部電極３４の周縁部を覆い、上部電極３４と重なる位置に開口が設けられている。接続配線３６は、上部電極３４のうち、第６無機絶縁層２２ｆが設けられていない部分で上部電極３４と接続される。第７無機絶縁層２２ｇは、上部電極３４及び接続配線３６を覆って第６無機絶縁層２２ｆの上に設けられる。第７無機絶縁層２２ｇの上に平坦化層である第２有機絶縁層２３ｂが設けられる。また、第６無機絶縁層２２ｆ及び第７無機絶縁層２２ｇには、下部電極３５と重ならない位置に開口Ｈ７が設けられている。これにより、指紋検出装置１は、第１有機絶縁層２３ａに含まれる水分等を、開口Ｈ７を介して外部に逃がすことができる。

次に第１スイッチング素子Ｔｒの層構成について説明する。図８に示すように、第１スイッチング素子Ｔｒは、第１基板２１に設けられている。第１基板２１は、例えばガラス基板である。或いは、第１基板２１は、ポリイミド等の樹脂で構成された樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。

第１基板２１の上に、第１無機絶縁層２２ａ、第２無機絶縁層２２ｂ、第２ゲート電極６４Ｂ、第３無機絶縁層２２ｃ、第１半導体６１、第４無機絶縁層２２ｄ、第１ゲート電極６４Ａ、第５無機絶縁層２２ｅ、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）及びドレイン電極６３（第３導電層６７）の順に積層される。

第１無機絶縁層２２ａから第７無機絶縁層２２ｇは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）等が用いられる。また、各無機絶縁層は、単層に限定されず積層膜であってもよい。

第１導電層６５及び第２導電層６６は、第３無機絶縁層２２ｃの上に設けられる。第１導電層６５は、第１半導体６１のうちソース電極６２と接続される端部を覆って設けられる。第２導電層６６は、第１半導体６１のうちドレイン電極６３と接続される端部を覆って設けられる。

第１半導体６１は、第１基板２１に垂直な方向において、第１ゲート電極６４Ａと第２ゲート電極６４Ｂとの間に設けられる。つまり、第１スイッチング素子Ｔｒは、いわゆるデュアルゲート構造である。ただし、第１スイッチング素子Ｔｒは、第１ゲート電極６４Ａが設けられ、第２ゲート電極６４Ｂが設けられないトップゲート構造でもよく、第１ゲート電極６４Ａが設けられず、第２ゲート電極６４Ｂのみが設けられるボトムゲート構造でもよい。

ドレイン電極６３は、第１半導体６１の上側に設けられた第３導電層６７である。第４無機絶縁層２２ｄ及び第５無機絶縁層２２ｅにはコンタクトホールＨ１、コンタクトホールＨ２が設けられる。コンタクトホールＨ１の底部には第１導電層６５が露出する。ソース電極６２は、コンタクトホールＨ１及び第１導電層６５を介して第１半導体６１と電気的に接続される。同様に、コンタクトホールＨ２の底部には第２導電層６６が露出する。ドレイン電極６３は、コンタクトホールＨ２及び第２導電層６６を介して第１半導体６１と電気的に接続される。

第１導電層６５及び第２導電層６６が設けられているため、指紋検出装置１は、コンタクトホールＨ１、Ｈ２をエッチングにより形成する際に、第１半導体６１がエッチング液により除去されることを抑制できる。つまり、指紋検出装置１は、検出領域ＡＡの第１スイッチング素子Ｔｒと、周辺領域ＧＡの第５スイッチング素子ＴｒＧとを同じ工程で形成することができるため、製造コストを抑制できる。

第１導電層６５、第２導電層６６及び第３導電層６７は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料又はこれらの合金が用いられる。第１導電層６５及び第２導電層６６は、コンタクトホールＨ１、Ｈ２を形成する際にエッチングの進行を抑制する導電材料であればよい。

第３導電層６７は、平面視で、フォトダイオードＰＤと重なる領域に設けられる。第３導電層６７は、第１半導体６１、第１ゲート電極６４Ａ及び第２ゲート電極６４Ｂの上側にも設けられる。つまり、第３導電層６７は、第１基板２１に垂直な方向において、第１ゲート電極６４Ａと下部電極３５との間に設けられる。これにより、第３導電層６７は、第１スイッチング素子Ｔｒを保護する保護層としての機能を有する。

第２導電層６６は、第１半導体６１と重ならない領域において、第３導電層６７と対向して延在する。また、第１半導体６１と重ならない領域において、第４無機絶縁層２２ｄの上に第４導電層６８が設けられる。第４導電層６８は、第２導電層６６と第３導電層６７との間に設けられる。これにより、第２導電層６６と第４導電層６８との間に容量が形成され、第３導電層６７と第４導電層６８との間に容量が形成される。第２導電層６６、第３導電層６７及び第４導電層６８により形成される容量は、図５に示す容量素子Ｃａの容量である。第４導電層６８の下部及び第１ゲート電極６４Ａの下部には、それぞれバリア層６８ａ、６４Ａａが設けられる。バリア層６８ａ、６４Ａａは、例えば酸化アルミニウム等の酸化物により構成される。

第１有機絶縁層２３ａは、ソース電極６２（信号線ＳＧＬ）及びドレイン電極６３（第３導電層６７）を覆って、第５無機絶縁層２２ｅの上に設けられる。第１有機絶縁層２３ａは、第１スイッチング素子Ｔｒや、各種導電層で形成される凹凸を平坦化する平坦化層である。下部電極３５は、第１有機絶縁層２３ａに設けられたコンタクトホールＨ３を介して第３導電層６７と電気的に接続される。すなわち、第３導電層６７は、フォトダイオードＰＤのアノードである下部電極３５と電気的に接続されるとともに、フォトダイオードＰＤと、第１スイッチング素子Ｔｒの第１ゲート電極６４Ａとの間に設けられる。

周辺領域ＧＡには、ゲート線駆動回路１５の第５スイッチング素子ＴｒＧが設けられている。第５スイッチング素子ＴｒＧは、第１スイッチング素子Ｔｒと同一の第１基板２１に設けられる。第５スイッチング素子ＴｒＧは、第２半導体８１、ソース電極８２、ドレイン電極８３及びゲート電極８４を含む。第１基板２１の上に、第１無機絶縁層２２ａ、第２半導体８１、第２無機絶縁層２２ｂ、ゲート電極８４、第３無機絶縁層２２ｃ、第４無機絶縁層２２ｄ、第５無機絶縁層２２ｅ、ソース電極８２及びドレイン電極８３の順に積層される。

第２半導体８１は、ポリシリコンである。より好ましくは、第２半導体８１は、ＬＴＰＳである。ＬＴＰＳを用いた第５スイッチング素子ＴｒＧは、６００℃以下のプロセス温度で製造できる。このため、ゲート線駆動回路１５や信号線選択回路１６等の回路を、第１スイッチング素子Ｔｒと同一基板上に形成できる。ポリシリコンは、ａ−Ｓｉに比べキャリアの移動度が高い。このため、指紋検出装置１は、第５スイッチング素子ＴｒＧにポリシリコンを用いることにより、ゲート線駆動回路１５を小型化できる。この結果、指紋検出装置１は、周辺領域ＧＡの面積を小さくすることができる。また、ポリシリコンを用いた第５スイッチング素子ＴｒＧは、ａ−Ｓｉに比べ信頼性が高い。

第１スイッチング素子Ｔｒの第１半導体６１は、第１基板２１に垂直な方向において、第５スイッチング素子ＴｒＧの第２半導体８１よりも第１基板２１から離れた位置に設けられる。これにより、ポリシリコンからなる第２半導体８１と、酸化物半導体からなる第１半導体６１を同一の第１基板２１に形成できる。

ゲート電極８４は、第２ゲート電極６４Ｂと同層に設けられる。第５スイッチング素子ＴｒＧは、いわゆるトップゲート構造である。ただし、第５スイッチング素子ＴｒＧは、デュアルゲート構造でもよく、ボトムゲート構造でもよい。

ソース電極８２及びドレイン電極８３は、第１スイッチング素子Ｔｒのソース電極６２及びドレイン電極６３と同層に設けられる。コンタクトホールＨ４、Ｈ５は、第２無機絶縁層２２ｂから第５無機絶縁層２２ｅに亘って設けられる。ソース電極８２は、コンタクトホールＨ４を介して第２半導体８１と電気的に接続される。ドレイン電極８３は、コンタクトホールＨ５を介して第２半導体８１と電気的に接続される。

端子部７２は、周辺領域ＧＡのうち、ゲート線駆動回路１５が設けられた領域とは異なる位置に設けられる。端子部７２は、第１端子導電層７３、第２端子導電層７４、第３端子導電層７５及び第４端子導電層７６を有する。第１端子導電層７３は、第２ゲート電極６４Ｂと同層に、第２無機絶縁層２２ｂの上に設けられる。コンタクトホールＨ６は、第３無機絶縁層２２ｃ、第４無機絶縁層２２ｄ、第５無機絶縁層２２ｅ及び第１有機絶縁層２３ａを連通して設けられる。

第２端子導電層７４、第３端子導電層７５及び第４端子導電層７６は、コンタクトホールＨ６内に、この順で積層され、第１端子導電層７３と電気的に接続される。第２端子導電層７４は、第３導電層６７等と同じ材料を用い、同じ工程で形成できる。また、第３端子導電層７５は、下部電極３５と同じ材料を用い、同じ工程で形成できる。第４端子導電層７６は、接続配線３６及び電源信号線Ｌｖｓ（図７参照）と同じ材料を用い、同じ工程で形成できる。

なお、図８では１つの端子部７２を示しているが、端子部７２は間隔を有して複数配列される。複数の端子部７２は、例えばＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）等により、フレキシブルプリント基板７１（図１参照）と電気的に接続される。

次に、指紋検出装置１の動作例について説明する。図９は、センサ部、ゲート線駆動回路及び信号線選択回路の構成例を示すブロック図である。図１０は、第１検出モード及び第２検出モードと、時間との関係を説明するための説明図である。図１１は、指紋検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図１２は、第１検出モードにおける読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。図１３は、第２検出モードにおける読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。

図９に示すように、指紋検出装置１は、さらにインバータ１５ｃ、保護回路１５５及び端子２９を含む。保護回路１５５は、保護抵抗素子や保護ダイオードを含む。制御基板１２１（図２参照）から供給される各種信号は、保護回路１５５を介してゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６及びリセット回路１７に供給される。なお、信号線選択回路１６の出力信号線Ｌｏｕｔは、保護回路１５５の保護ダイオードを介さずに検出回路４８に接続される。これにより、センサ部１０から出力される信号強度の低下を抑制できる。

ゲート線駆動回路１５は、シフトレジスタ１５ａ及びバッファ回路１５ｂを含む。インバータ１５ｃは、制御回路１２２からリセット信号ＲＳＴ１を受け取って、反転リセット信号をシフトレジスタ１５ａに出力する。反転リセット信号は、リセット信号ＲＳＴ１を反転した電圧信号である。シフトレジスタ１５ａは、外部の制御回路１２２から供給されるリセット信号ＲＳＴ１、クロック信号ＣＬＫ、スタート信号ＳＴＶ、電源電圧ＶＤＤ、ＶＳＳに基づいて、順次、出力信号をバッファ回路１５ｂに出力する。バッファ回路１５ｂは、シフトレジスタ１５ａからの出力信号を受け取って、制御信号ＯＥ１、ＯＥ２にしたがって電源電圧ＶＤＤ、ＶＳＳに基づいてゲート駆動信号Ｖｇｃｌを生成する。バッファ回路１５ｂは、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを第１ゲート線ＧＣＬに供給する。

ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、切り換え制御信号ＳＷＭ１、ＳＷＭ２に基づいて、第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とを切り換える。

図１０に示すように、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１で検出フレーム（１Ｆ）の検出を実行した後に、第２検出モードＭ２で検出フレーム（１Ｆ）の検出を複数回繰り返し実行する。検出フレーム（１Ｆ）は、検出領域ＡＡの全体と重なる領域、すなわち、全ての第１ゲート線ＧＣＬを駆動することで、指Ｆｇ等の被検出体を検出可能な領域である。ただし、検出フレーム（１Ｆ）は、検出領域ＡＡのうち、一部の領域を検出する場合であってもよい。

第２検出モードＭ２では、第１検出モードＭ１よりも大きい検出ピッチで検出を行うため、１検出フレーム（１Ｆ）の検出に要する期間を短くすることができる。指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２を繰り返し実行することにより、第２検出モードＭ２の検出精度を高めることができ、また、被検出体の時間的な変化を検出することができる。具体的には、指紋検出装置１は、指Ｆｇ内部の血管像の時間的な変化に基づいて、脈拍等の生体に関する情報を検出することができる。

なお、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１及び第２検出モードＭ２をどのように実行してもよい。例えば、第１検出モードＭ１の検出を複数の検出フレーム（１Ｆ）で繰り返し実行してもよい。また、指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２を実行した後に繰り返し第１検出モードＭ１を実行してもよい。

図１１に示すように、指紋検出装置１は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔを有する。電源回路１２３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔに亘って、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳをフォトダイオードＰＤのアノードに供給する。また、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する前の時刻に、制御回路１２２は、高レベル電圧信号の基準信号ＶＲ１及びリセット信号ＲＳＴ２を、リセット回路１７に供給する。制御回路１２２は、ゲート線駆動回路１５にスタート信号ＳＴＶを供給し、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。

リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、ゲート線駆動回路１５に含まれるシフトレジスタ１５ａは、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ及びリセット信号ＲＳＴ１に基づいて、順次第１ゲート線ＧＣＬを選択する。ゲート線駆動回路１５は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを第１ゲート線ＧＣＬに順次供給する。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌは、高レベル電圧である電源電圧ＶＤＤと低レベル電圧である電源電圧ＶＳＳとを有するパルス状の波形を有する。図１１では、ｍ本（例えばｍ＝２５６）の第１ゲート線ＧＣＬが設けられており、各第１ゲート線ＧＣＬに、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１、…、Ｖｇｃｌｍが順次供給される。

これにより、リセット期間Ｐｒｓｔでは、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａは、順次信号線ＳＧＬと電気的に接続されて、基準信号ＶＲ１が供給される。この結果、容量素子Ｃａの容量がリセットされる。

ゲート駆動信号Ｖｇｃｌｍが第１ゲート線ＧＣＬに供給された後に、露光期間Ｐｅｘが開始する。なお、各第１ゲート線ＧＣＬに対応する部分検出領域ＰＡＡでの、実際の露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｍは、開始のタイミング及び終了のタイミングが異なっている。露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｍは、それぞれ、リセット期間Ｐｒｓｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧の電源電圧ＶＤＤから低レベル電圧の電源電圧ＶＳＳに変化したタイミングで開始される。また、露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｍは、それぞれ、読み出し期間Ｐｄｅｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが電源電圧ＶＳＳから電源電圧ＶＤＤに変化したタイミングで終了する。露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｍの露光時間の長さは等しい。

露光期間Ｐｅｘでは、各部分検出領域ＰＡＡで、フォトダイオードＰＤに照射された光に応じて電流が流れる。この結果、各容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。

読み出し期間Ｐｄｅｔが開始する前のタイミングで、制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２を低レベル電圧にする。これにより、リセット回路１７の動作が停止する。読み出し期間Ｐｄｅｔでは、リセット期間Ｐｒｓｔと同様に、ゲート線駆動回路１５は、第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１、…、Ｖｇｃｌｍを順次供給する。

具体的には、第１検出モードＭ１では、図１２に示すように、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ１において、第１ゲート線ＧＣＬ１に、高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１を供給する。制御回路１２２は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１が高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）の期間に、選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６を、信号線選択回路１６に順次供給する。これにより、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１により選択された部分検出領域ＰＡＡの信号線ＳＧＬが順次、又は同時に検出回路４８に接続される。この結果、検出信号Ｖｄｅｔが部分検出領域ＰＡＡごとに検出回路４８に供給される。

同様に、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ２、…、ｔ（ｍ−１）、ｔｍにおいて、第１ゲート線ＧＣＬ２、…、ＧＣＬ（ｍ−１）、ＧＣＬｍに、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ２、…、Ｖｇｃｌ（ｍ−１）、Ｖｇｃｌｍを供給する。すなわち、ゲート線駆動回路１５は、第１検出モードＭ１において、期間ｔ１、ｔ２、…、ｔ（ｍ−１）、ｔｍごとに、第３の数（図１２では、第３の数は１である）の第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。各ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧となる期間ごとに、信号線選択回路１６は選択信号ＡＳＷに基づいて、順次信号線ＳＧＬを選択する。第１検出モードＭ１において、信号線選択回路１６は、第１の数（図１２では、第１の数は１である）の信号線ＳＧＬごとに順次、１つの検出回路４８に接続する。これにより、読み出し期間Ｐｄｅｔで、指紋検出装置１は、全ての部分検出領域ＰＡＡの検出信号Ｖｄｅｔを検出回路４８に出力することができる。

図１３に示すように、第２検出モードＭ２では、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ１において、複数の第１ゲート線ＧＣＬ１から第１ゲート線ＧＣＬ６に、高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１を供給する。制御回路１２２は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ１が高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）の期間に、選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６を、同時に信号線選択回路１６に供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第２検出モードＭ２において、第１の数よりも大きい第２の数（図１３では、第２の数は６である）の信号線ＳＧＬを同時に検出回路４８に接続する。この結果、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２（図４参照）の検出信号Ｖｄｅｔがそれぞれ検出回路４８に供給される。

同様に、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ２、…、ｔ（ｓ−１）、ｔｓにおいて、第１ゲート線ＧＣＬ７から第１ゲート線ＧＣＬ１２、…、第１ゲート線ＧＣＬ（ｍ−１１）から第１ゲート線ＧＣＬ（ｍ−６）、第１ゲート線ＧＣＬ（ｍ−５）から第１ゲート線ＧＣＬｍに、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ２、…、Ｖｇｃｌ（ｓ−１）、Ｖｇｃｌｓを供給する。つまり、ゲート線駆動回路１５は、第２検出モードＭ２において、期間ｔ１、ｔ２、…、ｔ（ｓ−１）、ｔｓごとに、第３の数と異なる第４の数（図１３では、第４の数は６である）の第１ゲート線ＧＣＬに同時にゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。

これにより、読み出し期間Ｐｄｅｔで、指紋検出装置１は、検出領域グループＰＡＧごとに検出信号Ｖｄｅｔを検出回路４８に出力することができる。これにより、指紋検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに検出する場合に比べて、第２検出モードＭ２の検出におけるＳ／Ｎ比を高めることができる。

図１３では、第２検出モードＭ２において、ゲート線駆動回路１５が６本の第１ゲート線ＧＣＬを束ねて駆動する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路１５は５本以下の第１ゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよいし、７本以上の第１ゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよい。また、信号線選択回路１６は、５本以下の複数の信号線ＳＧＬを同時に検出回路４８に接続してもよいし、７本以上の複数の信号線ＳＧＬを同時に検出回路４８に接続してもよい。

指紋検出装置１は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔを、繰り返し実行して指紋検出を行ってもよい。或いは、指紋検出装置１は、タッチパネル１０２が指Ｆｇ等の検出面への接触又は近接したことを検出したタイミングで、検出動作を開始してもよい。

なお、図１１及び図１２では、第１検出モードＭ１において、ゲート線駆動回路１５が、複数の第１ゲート線ＧＣＬに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する場合を示したがこれに限定されない。センサ部１０は、符号分割選択駆動（以下、ＣＤＭ（Code Division Multiplexing）駆動と表す）により、第１検出モードＭ１の検出を行ってもよい。すなわち、ＣＤＭ駆動では、ゲート線駆動回路１５は、所定の符号に基づいて、期間ｔ、ｔ１、…、ｔ（ｍ−１）、ｔｍごとに異なる組み合わせの複数の第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給してもよい。検出部４０は、各期間での検出信号Ｖｄｅｔを復号処理することで各部分検出領域ＰＡＡごとの検出信号を演算する。

以上説明したように、本実施形態の指紋検出装置１は、第１基板２１と、第１基板２１に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子（フォトダイオードＰＤ）と、複数の光電変換素子にそれぞれ接続された信号線ＳＧＬと、複数の信号線ＳＧＬを介して複数の光電変換素子と電気的に接続される検出回路４８と、１つの検出回路４８に接続される複数の信号線ＳＧＬの数を切り換える信号線選択回路１６と、を有する。

信号線選択回路１６は、第１検出モードＭ１において、第１の数（例えば、１）の信号線ＳＧＬを１つの検出回路４８に接続し、第１検出モードＭ１と異なる検出ピッチで光を検出する第２検出モードＭ２において、第１の数よりも大きい第２の数（例えば、６）の信号線ＳＧＬを検出回路４８に接続する。

これによれば、指紋検出装置１は、信号線選択回路１６の動作により、第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とで、第１方向Ｄｘにおける検出の解像度を異ならせることができる。具体的には、指紋検出装置１は、指紋を検出する第１検出モードＭ１では、部分検出領域ＰＡＡごとに小さい検出ピッチで検出を実行し、血管像等の生体に関する情報を検出する第２検出モードＭ２では、第１検出モードＭ１よりも大きい検出ピッチで検出を実行する。これにより、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１では、高精細に指紋を検出するとともに、第２検出モードＭ２では、Ｓ／Ｎ比を向上させて、血管像等の生体に関する情報を良好に検出することができる。また、第２検出モードＭ２では迅速に検出することができるので、脈波等の血管像の時間的な変化を良好に検出することができる。

また、指紋検出装置１は、複数の光電変換素子のそれぞれに設けられた複数の第１スイッチング素子Ｔｒと、複数の第１スイッチング素子Ｔｒのそれぞれに接続された第１ゲート線ＧＣＬと、第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給するゲート線駆動回路１５と、を有する。ゲート線駆動回路１５は、第１検出モードＭ１において、第３の数の第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給し、第２検出モードＭ２において、第３の数と異なる第４の数の第１ゲート線ＧＣＬに同時にゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。

これによれば、指紋検出装置１は、ゲート線駆動回路１５の動作により、第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とで、第２方向Ｄｙにおける検出の解像度を異ならせることができる。また、指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２において、異なる種類の検出、例えば血管像の検出及び脈拍の検出を行う場合、それぞれの検出において解像度を異ならせてもよい。指紋検出装置１は、脈拍の検出において、血管像の検出よりも大きい検出ピッチで検出を行ってもよい。

また、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とを実行することで、生体に関する情報に基づいて、第１検出モードＭ１において検出された指紋が、偽造されたものかどうかを判別することができる。

なお、指紋検出装置１の構成は適宜変更することができる。例えば、図６から図８に示す部分検出領域ＰＡＡの構成はあくまで一例であり、フォトダイオードＰＤ及び各導電層の平面形状や、各スイッチング素子の層構造は適宜変更できる。例えば、第１スイッチング素子Ｔｒの第１半導体６１及び第５スイッチング素子ＴｒＧの第２半導体８１は、同じ材料を用いて構成されていてもよい。

（第２実施形態）
図１４は、第２実施形態に係る指紋検出装置を示す平面図である。図１５は、第２実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置の概略断面構成を示す断面図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。

図１４に示すように、第２実施形態の指紋検出装置１は、第１ゲート線駆動回路１５Ａと、第２ゲート線駆動回路１５Ｂと、光源１８と、を有する。第１ゲート線駆動回路１５Ａと、第２ゲート線駆動回路１５Ｂとは、検出領域ＡＡを挟んで第１方向Ｄｘに隣り合う。第１ゲート線駆動回路１５Ａは、第１検出モードＭ１において、第３の数（例えば、１）の第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。また、第２ゲート線駆動回路１５Ｂは、第２検出モードＭ２において、第４の数（例えば、６）の複数の第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。

これにより、上述した第１実施形態と同様に、第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とで、第２方向Ｄｙにおける検出ピッチ（解像度）を異ならせることができる。第１ゲート線駆動回路１５Ａ及び第２ゲート線駆動回路１５Ｂは、それぞれ第１検出モードＭ１と第２検出モードＭ２とに対応して設けられているため、回路構成を簡易にできる。

光源１８は、第１基板２１の周辺領域ＧＡに設けられている。光源１８は、第１光源１８ａ、第２光源１８ｂ及び第３光源１８ｃを有しており、検出領域ＡＡの３辺を囲むように設けられる。第１光源１８ａは、第１ゲート線駆動回路１５Ａと第１基板２１の端部との間において、第１ゲート線駆動回路１５Ａに沿って設けられる。第２光源１８ｂは、検出領域ＡＡを挟んで、信号線選択回路１６とは反対側の周辺領域ＧＡに設けられる。第３光源１８ｃは、第２ゲート線駆動回路１５Ｂと第１基板２１の端部との間において、第２ゲート線駆動回路１５Ｂに沿って設けられる。

光源１８は、不可視光として、例えば近赤外光（少なくとも波長８４０ｎｍ以上８５０ｎｍ以下）を出射する。光源１８は、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）により構成される。又は、光源１８は、複数の無機ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を配列することで構成される。

図１５に示すように、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１において、表示パネル１０１から出射された可視光の光Ｌ１を利用して、指紋を検出する。具体的には、指紋検出装置１は、光Ｌ１のうち、カバーガラス１０３と空気との界面及び指Ｆｇの表面で反射した光Ｌ２を検出する。

指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２において、光源１８から出射された近赤外光の光Ｌ１１を利用して、生体に関する情報を検出する。具体的には、指紋検出装置１は、光Ｌ１１のうち、指Ｆｇの内部で反射した光Ｌ１２を検出する。これにより、指紋検出装置１は、指Ｆｇの生体に関する情報を検出する。第２検出モードＭ２において近赤外光を用いることで、指Ｆｇの表面での反射や散乱が抑制され、第２検出モードＭ２におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、図１４に示す光源１８の配置は、あくまで一例であり適宜変更することができる。第１光源１８ａ、第２光源１８ｂ及び第３光源１８ｃのうち、一部が設けられていない場合であってもよい。

（第２実施形態の第１変形例）
図１６は、第２実施形態の第１変形例に係る指紋検出装置付き表示装置の画素の構成例を示す平面図である。図１４及び図１５に示す第２実施形態では、光源１８が第１基板２１に設けられているが、これに限定されない。図１６に示すように、表示パネル１０１の画素Ｐｉｘが光源１８Ａを有していてもよい。画素Ｐｉｘは、赤色画素ＰｉｘＲと、緑色画素ＰｉｘＧと、青色画素ＰｉｘＢと、光源１８Ａとを含む。赤色画素ＰｉｘＲ、緑色画素ＰｉｘＧ、青色画素ＰｉｘＢ及び光源１８ＡはＯＬＥＤで構成される。赤色画素ＰｉｘＲは、赤色の光を出射する。緑色画素ＰｉｘＧは、緑色の光を出射する。青色画素ＰｉｘＢは、青色の光を出射する。光源１８Ａは、不可視光の近赤外光を出射する。このため、光源１８Ａからの光により表示パネル１０１の表示画像の画質が低下することを抑制できる。

赤色画素ＰｉｘＲと緑色画素ＰｉｘＧとは第１方向Ｄｘに並ぶ。赤色画素ＰｉｘＲと青色画素ＰｉｘＢとは第２方向Ｄｙに並ぶ。光源１８Ａと緑色画素ＰｉｘＧとは第２方向Ｄｙに並ぶ。光源１８Ａと青色画素ＰｉｘＢとは第１方向Ｄｘに並ぶ。複数の画素Ｐｉｘは、表示パネル１０１の表示領域ＤＡにマトリクス状に配列される。なお、画素Ｐｉｘを構成する各画素及び光源１８Ａの配置は、あくまで一例であり適宜変更できる。例えば、画素Ｐｉｘは、４色以上の光を出射する複数の画素を有していてもよい。また、赤色画素ＰｉｘＲ、緑色画素ＰｉｘＧ、青色画素ＰｉｘＢ及び光源１８Ａが第１方向Ｄｘに並んでいてもよい。

指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１において、表示パネル１０１の赤色画素ＰｉｘＲ、緑色画素ＰｉｘＧ及び青色画素ＰｉｘＢの少なくとも１つ以上の画素から出射された可視光の光Ｌ１を利用して、指紋を検出する。

指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２において、表示パネル１０１の光源１８Ａから出射された近赤外光の光Ｌ１１を利用して、生体に関する情報を検出する。光源１８Ａが表示パネル１０１に設けられている場合であっても、指紋検出装置１は、良好に生体に関する情報を検出することができる。

（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態に係る複数の部分検出領域を示す回路図である。図１８は、第３実施形態に係る指紋検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。

図１７に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、それぞれ第２スイッチング素子ＴｒＡと、第２ゲート線ＧＣＬＡ１、ＧＣＬＡ２、…、ＧＣＬＡｍとを有する。なお、以下の説明において、第２ゲート線ＧＣＬＡ１、ＧＣＬＡ２、…、ＧＣＬＡｍを区別して説明する必要がない場合には、第２ゲート線ＧＣＬＡと表す。

複数の第２スイッチング素子ＴｒＡは、複数のフォトダイオードＰＤのそれぞれに設けられる。第２ゲート線ＧＣＬＡは、複数の第２スイッチング素子ＴｒＡのそれぞれに接続される。具体的には、第２ゲート線ＧＣＬＡは、複数の第２スイッチング素子ＴｒＡのゲートに接続される。第２スイッチング素子ＴｒＡのソース又はドレインの一方にフォトダイオードＰＤのカソードが接続され、第２スイッチング素子ＴｒＡのソース又はドレインの他方に容量素子Ｃａ及び第１スイッチング素子Ｔｒのソース又はドレインが接続される。

図１８は、第２検出モードＭ２における指紋検出装置１の動作例を示す。図１８に示すように、ゲート線駆動回路１５は、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、第４の数（例えば、６）の複数の第１ゲート線ＧＣＬに、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを順次供給する。また、ゲート線駆動回路１５は、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、全ての第２ゲート線ＧＣＬＡに、低レベル電圧のゲート駆動信号ＶＧＬを供給する。

これにより、リセット期間Ｐｒｓｔでは、第４の数の第１ゲート線ＧＣＬに接続された第１スイッチング素子Ｔｒが順次オンになり、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａの容量がリセットされる。一方、リセット期間Ｐｒｓｔでは、全ての第２スイッチング素子ＴｒＡがオフになり、容量素子ＣａとフォトダイオードＰＤとが遮断される。つまり、第１スイッチング素子Ｔｒがオンになっても、フォトダイオードＰＤから容量素子Ｃａに電流が流れないため、露光期間Ｐｅｘは開始されない。

ゲート線駆動回路１５は、露光期間Ｐｅｘにおいて、全ての第２ゲート線ＧＣＬＡに同時に高レベル電圧のゲート駆動信号ＶＧＬを供給する。これにより、全ての第２スイッチング素子ＴｒＡがオンになり、容量素子ＣａとフォトダイオードＰＤとが接続される。本実施形態では、複数の部分検出領域ＰＡＡでの、露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｓは、ゲート駆動信号ＶＧＬが高レベル電圧となっている期間であり、開始のタイミング及び終了のタイミングが互いに等しい。すなわち、露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｓは、ゲート駆動信号ＶＧＬが低レベル電圧から高レベル電圧に遷移したタイミングで開始し、高レベル電圧から低レベル電圧に遷移したタイミングで終了する。

読み出し期間Ｐｄｅｔでは、指紋検出装置１は、上述した例と同様に、検出領域グループＰＡＧごとに検出信号Ｖｄｅｔが検出回路４８に出力される。

本実施形態では、露光期間Ｐｅｘ１、…、Ｐｅｘｓが等しいため、第２検出モードＭ２において、脈波等の血管像の時間的な変化を検出する際に、血管像の歪みが生じることを抑制することができる。

（第４実施形態）
図１９は、第４実施形態に係る指紋検出装置の動作例を説明するための説明図である。図２０は、第４実施形態に係る指紋検出装置の動作例を説明するためのフローチャートである。

図１９及び図２０に示すように、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１の検出を実行する（ステップＳＴ１）。ゲート線駆動回路１５が、第１ゲート線ＧＣＬ１から第１ゲート線ＧＣＬｍに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給することで、指紋検出装置１は、第１検出領域ＡＡ１で検出を行う。第１検出領域ＡＡ１は、第１検出モードＭ１の検出を行う領域であり、検出領域ＡＡ（図２参照）の全領域と重なる領域である。ただし、第１検出領域ＡＡ１は、検出領域ＡＡの一部であってもよい。

検出部４０（図３参照）は、指紋検出があるかどうかを判定する（ステップＳＴ２）。指紋検出がない場合（ステップＳＴ２、Ｎｏ）、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１の検出を繰り返し実行する。

指紋検出がある場合（ステップＳＴ２、Ｙｅｓ）、画像処理部４９は、検出信号Ｖｄｅｔに基づいて画像処理を行い（ステップＳＴ３）、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報を生成する。

検出領域設定部１１Ａ（図２１参照）は、第１検出モードＭ１における複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、指紋検出領域ＡＡＦを取得する（ステップＳＴ４）。具体的には、検出領域設定部１１Ａは、検出部４０で演算された指Ｆｇの指紋の位置情報に基づいて、指紋検出領域ＡＡＦを取得する。指紋検出領域ＡＡＦは、図１９に示すように、第２方向Ｄｙにおいて、指Ｆｇの指紋が検出された領域である。

次に、検出領域設定部１１Ａは、第１検出領域ＡＡ１よりも小さい第２検出領域ＡＡ２を設定する（ステップＳＴ５）。検出領域設定部１１Ａは、指紋検出領域ＡＡＦから第２方向Ｄｙにずれた領域を第２検出領域ＡＡ２として設定する。検出領域設定部１１Ａは、第２検出領域ＡＡ２と指紋検出領域ＡＡＦとのずれ量を、あらかじめ設定されたオフセット値に基づいて算出してもよい。検出領域設定部１１Ａは、画像処理部４９で生成された二次元情報（指紋の形状）や、タッチパネル１０２からの情報に基づいて、第２検出領域ＡＡ２を設定してもよい。

指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２の検出を実行する（ステップＳＴ６）。この際、ゲート線駆動回路１５は、第２検出領域ＡＡ２の第１ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、指紋検出装置１は、第１検出領域ＡＡ１よりも小さい第２検出領域ＡＡ２で検出を行う。

第２検出モードＭ２の検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、指紋検出装置１は、血管像や脈拍等の生体に関する情報を検出することができる（ステップＳＴ７）。

以上のように、指紋検出装置１は、第１検出モードＭ１での検出結果に基づいて、第１検出領域ＡＡ１よりも小さい第２検出領域ＡＡ２で第２検出モードＭ２の検出を行うことができる。これにより、指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２の検出に要する時間を短縮することができる。したがって、指紋検出装置１は、第２検出モードＭ２の検出を短時間で繰り返し実行することができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、又、脈拍等の生体に関する情報の時間的な変化を精度よく検出することができる。

（第４実施形態の第２変形例）
図２１は、第４実施形態の第２変形例に係る指紋検出装置付き表示装置の構成例を示すブロック図である。図２２は、第４実施形態の第２変形例に係る指紋検出装置の動作例を説明するための説明図である。

図２１に示すように、指紋検出装置付き表示装置１００において、検出部４０は、第１検出回路４８Ａと、第２検出回路４８Ｂとを有する。第１検出回路４８Ａは、タッチパネル１０２からの検出信号ＶｄｅｔＴを受け取って、上述した検出回路４８と同様の信号処理を行う。第２検出回路４８Ｂは、図３に示す検出回路４８と同様であり、詳細な説明は省略する。図２１では省略しているが、検出部４０は、図３と同様に、第１検出回路４８Ａ及び第２検出回路４８Ｂのそれぞれに、信号処理部や座標抽出部を備えていてもよい。

検出制御部１１は、検出領域設定部１１Ａを有する。検出領域設定部１１Ａは、第１検出領域ＡＡ１及び第２検出領域ＡＡ２を設定する演算回路である。本実施形態では、検出制御部１１は、タッチパネル１０２及び指紋検出装置１の検出動作を制御する。検出制御部１１及び検出部４０は、１つのＩＣで構成されていてもよいし、２つ以上のＩＣで構成されていてもよい。

図２２に示すように、指紋検出装置付き表示装置１００は、タッチパネル１０２によりタッチ検出モードＭｔを実行し、指Ｆｇ等の検出領域ＡＡへの接触又は近接を検出する。タッチ検出モードＭｔにおいて検出部４０が指Ｆｇ等の検出領域ＡＡへの接触又は近接を検出した場合、検出部４０はタッチパネル１０２からの検出信号ＶｄｅｔＴに基づいて指Ｆｇの位置情報を演算する。検出部４０は、指Ｆｇの位置情報を検出領域設定部１１Ａに出力する。

検出領域設定部１１Ａは、指Ｆｇの位置情報に基づいて、第１検出領域ＡＡ１を設定する。言い換えると、検出領域設定部１１Ａは、タッチパネル１０２からの検出信号ＶｄｅｔＴに基づいて、第１検出領域ＡＡ１を設定する。検出領域設定部１１Ａは、少なくとも指Ｆｇと重なる領域を含む第１検出領域ＡＡ１を設定する。第１検出領域ＡＡ１は、検出領域ＡＡよりも小さい領域である。その後、指紋検出装置１は、図１９及び図２０に示した動作例と同様に第１検出モードＭ１及び第２検出モードＭ２の検出を実行する。

本変形例では、上述した第４実施形態に比べて、タッチパネル１０２による指Ｆｇの位置情報に基づいて、第１検出モードＭ１で検出を行う第１検出領域ＡＡ１を限定して行うことができる。このため、第１検出モードＭ１の検出に要する時間を短くすることができ、検出信号Ｖｄｅｔの信号処理及び画像処理に要する時間も短縮することができる。

（第５実施形態）
図２３は、第５実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置の概略断面構成を示す断面図である。図２４は、第５実施形態に係る指紋検出装置付き表示装置が有するタッチパネルを示す平面図である。図２５は、タッチパネルの駆動電極及び検出電極を示す平面図である。

本実施形態において、指紋検出装置１Ａは、タッチパネル１０２と光学式センサ１０４とを含む。タッチパネル１０２は、検出制御部１１からの制御信号に基づいて、指Ｆｇの接触又は近接を検出するタッチ検出と、指Ｆｇの表面の凹凸を検出する指紋検出（第１検出モードＭ１）とを行う。光学式センサ１０４は、上述した指紋検出装置１と同様の構成であり詳細な説明は省略する。ただし、光学式センサ１０４は、第２検出モードＭ２の検出を行い、第１検出モードＭ１の検出は行わない。

図２４に示すように、タッチパネル１０２は、第２基板１１１と、第２基板１１１の一方の面１１１ａ側に設けられたセンサ部１１２と、駆動電極ドライバ１１５と、検出電極選択回路１１６と、第１検出回路４８Ａとを備える。センサ部１１２は、駆動電極Ｔｘ（図２５参照）と、検出電極Ｒｘ（図２５参照）と、を含む。

第２基板１１１は、可視光を透過可能な透光性を有するガラス基板である。又は、第２基板１１１は、ポリイミド等の樹脂で構成された透光性の樹脂基板又は樹脂フィルムであってもよい。センサ部１１２は、透光性を有するセンサである。

駆動電極ドライバ１１５は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、センサ部１１２の駆動電極Ｔｘに駆動信号を供給する回路である。駆動電極Ｔｘに供給される駆動信号は、例えば交流の矩形波である。検出電極選択回路１１６は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、センサ部１１２の検出電極Ｒｘを選択して、検出電極Ｒｘと第１検出回路４８Ａとを接続する。第１検出回路４８Ａは、フレキシブルプリント基板１１７の上に設けられている。ただし、第１検出回路４８Ａは、光学式センサ１０４に接続されたフレキシブルプリント基板７１又は制御基板１２１に設けられていてもよい。

次に、検出電極Ｒｘ及び駆動電極Ｔｘの形状について説明する。図２５に示すように、検出電極Ｒｘは、複数の駆動電極Ｔｘと交差している。複数の検出電極Ｒｘと、複数の駆動電極Ｔｘとの間に静電容量が形成される。タッチパネル１０２は、いわゆる相互静電容量方式（ミューチャル方式）によりタッチ検出及び指紋検出を行うことができる。

第２基板１１１に垂直な方向から見て、検出電極Ｒｘの形状は、ジグザグ状の線である。検出電極Ｒｘは、ジグザグしながら第２方向Ｄｙに延びている。検出電極Ｒｘは、金属材料で形成される。検出電極Ｒｘの材料として、アルミニウム、モリブデン又はこれらの合金等が用いられる。検出電極Ｒｘは、複数の第１直線部ＲｘＬ１と、複数の第２直線部ＲｘＬ２と、複数の屈曲部ＲｘＢと、を有する。第２直線部ＲｘＬ２は、第１直線部ＲｘＬ１と交差する方向に延びている。また、屈曲部ＲｘＢは、第１直線部ＲｘＬ１と第２直線部ＲｘＬ２とを接続している。

一例を挙げると、第１直線部ＲｘＬ１は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと交差する方向に延びている。第２直線部ＲｘＬ２も、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと交差する方向に延びている。第１直線部ＲｘＬ１と第２直線部ＲｘＬ２は、第１方向Ｄｘに平行な仮想線（図示せず）を軸に、左右対称となるように配置されている。

複数の検出電極Ｒｘの各々において、第２方向Ｄｙにおける屈曲部ＲｘＢの配置間隔をＰｒｙとする。また、隣り合う検出電極Ｒｘ間において、第１方向Ｄｘにおける屈曲部ＲｘＢの配置間隔をＰｒｘとする。本実施形態では、例えば、Ｐｒｘ＜Ｐｒｙとなっている。

図２５に示すように、第２方向Ｄｙに並ぶ複数の駆動電極Ｔｘの各々（例えば、Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３、Ｔｘ−４…）は、複数の電極部１３０と、複数の接続部１２７とをそれぞれ有する。複数の駆動電極Ｔｘの各々において、複数の電極部１３０は第１方向Ｄｘに並んでおり、互いに離して配置されている。また、複数の駆動電極Ｔｘの各々において、接続部１２７は、複数の電極部１３０のうち第１方向Ｄｘに隣り合う電極部同士を接続している。また、第２基板１１１（図２４参照）の法線方向Ｄｚから見て、１本の検出電極Ｒｘは、隣り合う電極部１３０の間を通って接続部１２７と交差している。駆動電極Ｔｘは、ＩＴＯ等の透光性の導電材料で構成されている。

第２方向Ｄｙにおける接続部１２７の配置間隔をＰｂとする。接続部１２７の配置間隔Ｐｂは、駆動電極Ｔｘの配置間隔Ｐｔの０．５倍であることが好ましい。また、各駆動電極Ｔｘにおいて、接続部１２７は、第１方向Ｄｘに平行で電極部１３０の中心を通る中心線Ｌｃｅｎｔを挟んで、一方の側と他方の側とに交互に配置されていることが好ましい。これにより、電極部１３０と比べて光の透過率が低い接続部１２７が一直線状に並ばないので、センサ部１０はモアレ等の意図しない模様の発生を抑制することができる。

なお、図２５はあくまで一例であり、タッチパネル１０２は他の構成であってもよい。例えば、タッチパネル１０２は、自己静電容量方式（セルフ方式）によりタッチ検出及び指紋検出を行ってもよい。この場合、タッチパネル１０２は、マトリクス状に配列された複数の検出電極の各々の容量変化に基づいて検出を行うことができる。

以上のように、本実施形態の指紋検出装置１Ａは、光学式センサ１０４とタッチパネル１０２とを有する。光学式センサ１０４は、第１基板２１と、第１基板２１に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子（フォトダイオードＰＤ）と、を含む。タッチパネル１０２は、第１基板２１と対向する第２基板１１１と、第２基板１１１に設けられた複数の検出電極Ｒｘと、を含む静電容量式のタッチパネルである。タッチパネル１０２は、被検出体の接触又は近接を検出するタッチ検出モードＭｔと、タッチ検出モードＭｔの検出ピッチよりも小さい検出ピッチで被検出体の表面の凹凸を検出する第１検出モードＭ１とを実行する。光学式センサ１０４は、第１検出モードＭ１の検出ピッチよりも大きい検出ピッチで被検出体の内部の情報を検出する第２検出モードＭ２を実行する。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。

１、１Ａ 指紋検出装置
２ バックプレーン
１０ センサ部
１５ ゲート線駆動回路
１６ 信号線選択回路
１７ リセット回路
２１ 第１基板
４８ 検出回路
１００ 指紋検出装置付き表示装置
１０１ 表示パネル
１０２ タッチパネル
ＡＡ 検出領域
ＧＡ 周辺領域
ＧＣＬ 第１ゲート線
ＧＣＬＡ 第２ゲート線
ＰＡＡ 部分検出領域
ＰＤ フォトダイオード
ＳＧＬ 信号線
ＡＳＷ 選択信号
Ｖｇｃｌ、ＶＧＬ ゲート駆動信号
Ｔｒ 第１スイッチング素子
ＴｒＡ 第２スイッチング素子

Claims (17)

1. 基板と、
   前記基板に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、
   複数の前記光電変換素子にそれぞれ接続された信号線と、
   複数の前記信号線を介して複数の前記光電変換素子と電気的に接続される検出回路と、
   １つの前記検出回路に接続される前記信号線の数を切り換える信号線選択回路と、を有する
   指紋検出装置。
2. 前記信号線選択回路は、
   第１検出モードにおいて、第１の数の前記信号線ごとに順次、１つの前記検出回路に接続し、
   前記第１検出モードと異なる検出ピッチで前記光を検出する第２検出モードにおいて、前記第１の数よりも大きい第２の数の前記信号線を同時に前記検出回路に接続する
   請求項１に記載の指紋検出装置。
3. 複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数の第１スイッチング素子と、
   複数の前記第１スイッチング素子のそれぞれに接続された第１ゲート線と、
   前記第１ゲート線に駆動信号を供給するゲート線駆動回路と、を有し、
   前記ゲート線駆動回路は、
   前記第１検出モードにおいて、第３の数の前記第１ゲート線に前記駆動信号を供給し、
   前記第２検出モードにおいて、前記第３の数と異なる第４の数の前記第１ゲート線に同時に前記駆動信号を供給する
   請求項２に記載の指紋検出装置。
4. 複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数の第２スイッチング素子と、
   複数の前記第２スイッチング素子のそれぞれに接続された第２ゲート線と、を有し、
   前記ゲート線駆動回路は、全ての前記第２ゲート線に同時に前記駆動信号を供給する
   請求項３に記載の指紋検出装置。
5. 前記第２スイッチング素子のソース又はドレインの一方に前記光電変換素子が接続され
   前記第２スイッチング素子のソース又はドレインの他方に容量素子及び前記第１スイッチング素子のソース又はドレインが接続される
   請求項４に記載の指紋検出装置。
6. 前記ゲート線駆動回路は、第１ゲート線駆動回路と、第２ゲート線駆動回路とを有し、
   前記第１ゲート線駆動回路は、前記第１検出モードにおいて、前記第３の数の前記第１ゲート線に前記駆動信号を供給し、
   前記第２ゲート線駆動回路は、前記第２検出モードにおいて、前記第４の数の複数の前記第１ゲート線に前記駆動信号を供給する
   請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
7. 前記第１検出モードの検出を実行する第１検出領域と、前記第２検出モードの検出を実行する第２検出領域とを設定する検出領域設定部を有し、
   前記検出領域設定部は、前記第１検出モードにおける複数の前記光電変換素子からの信号に基づいて、前記第１検出領域よりも小さい第２検出領域を設定し、
   前記ゲート線駆動回路は、前記第２検出領域の前記ゲート線に駆動信号を供給する
   請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
8. 被検出体の接触又は近接を検出するタッチパネルを有し、
   前記検出領域設定部は、前記タッチパネルからの検出信号に基づいて、前記第１検出領域を設定する
   請求項７に記載の指紋検出装置。
9. 前記基板は、複数の前記光電変換素子が設けられた検出領域と、前記検出領域の外周と前記基板の端部との間の周辺領域とを有し、
   前記周辺領域には、光を出射する光源が設けられている
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
10. 前記光源は、近赤外光を出射する
    請求項９に記載の指紋検出装置。
11. 複数の前記光電変換素子は、第１検出モードにおいて、被検出体で反射された可視光を検出し、第２検出モードにおいて、前記光源から出射され、前記被検出体で反射された光を検出する
    請求項９又は請求項１０に記載の指紋検出装置。
12. 前記光源は、ＯＬＥＤである
    請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
13. 前記光源は、無機ＬＥＤである
    請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
14. 前記光電変換素子は、アモルファスシリコンを含むＰＩＮ型ダイオードである
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
15. 前記光電変換素子は、ポリシリコンを含むＰＩＮ型ダイオードである
    請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の指紋検出装置。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の指紋検出装置と、
    画像を表示するための表示素子を有し、前記基板と対向して配置される表示パネルと、を有する
    指紋検出装置付き表示装置。
17. 前記表示素子はＯＬＥＤであり、前記表示パネルは、可視光を出射する複数の画素と、前記画素と並んで配置され不可視光を出射する光源とを含む
    請求項１６に記載の指紋検出装置付き表示装置。

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