JP2021039539A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メモリの容量の増大を抑制することができる検出装置を提供する。【解決手段】検出装置は、基板と、基板に設けられ、基板に平行な第１方向に配列された複数の検出電極と、基板に設けられ、第１方向と交差する第２方向に配列された複数の駆動電極と、選択信号に基づいて検出電極を選択する第２選択回路と、駆動電極を選択する第１選択回路と、複数の検出電極のうち、選択された複数の検出電極に接続される検出器と、第２選択回路が、複数の検出電極を選択する１つの期間に、第１選択回路が複数の駆動電極を走査することで、選択された複数の検出電極から検出器を介して出力される複数の検出信号を、ひとまとまりの出力データとして記憶するメモリと、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、検出装置に関する。

指紋センサは、指紋の凹凸に応じた容量変化を検出することで、検出面に接触した指の指紋の形状を検出する（例えば、特許文献１）。指紋センサの検出結果は、例えば、個人認証等に用いられる。特許文献１に記載されている指紋センサでは、複数の行配線と、複数の列配線とが交差して配置される。複数の列配線は、列配線の数に応じたビット数を有する符号に基づいて駆動される。

特開２００５−１５２２２３号公報

特許文献１では、列配線が単一の符号で駆動されている期間に、複数の行配線に接続されたセレクタの接続が切り替えられる。さらに、列配線が異なる符号で駆動されている期間ごとにセレクタの接続が切り替えられる。つまり、符号のビット数に応じた全ての期間で、複数の行配線から検出信号がそれぞれ検出され、これら１フレーム分の検出信号が、メモリに保存される。このため、メモリの容量が増大する可能性がある。

本発明は、メモリの容量の増大を抑制することができる検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る検出装置は、基板と、前記基板に設けられ、前記基板に平行な第１方向に配列された複数の検出電極と、前記基板に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の駆動電極と、選択信号に基づいて前記検出電極を選択する第２選択回路と、前記駆動電極を選択する第１選択回路と、複数の前記検出電極のうち、選択された複数の検出電極に接続される検出器と、前記第２選択回路が、複数の前記検出電極を選択する１つの期間に、前記第１選択回路が複数の前記駆動電極を走査することで、前記選択された複数の検出電極から前記検出器を介して出力される複数の検出信号を、ひとまとまりの出力データとして記憶するメモリと、を有する。

図１は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示す平面図である。 図３は、駆動電極及び検出電極を示す平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ’断面図である。 図５は、実施形態に係るセンサ、第２選択回路、検出器及びメモリを説明するための説明図である。 図６は、実施形態に係る検出装置の動作を示すタイミングチャートである。 図７は、１フレーム期間に、選択される駆動電極と、選択される検出電極との関係を説明するための説明図である。 図８は、第１選択回路の選択動作を説明するための説明図である。 図９は、メモリに記憶される出力データの一例を示す説明図である。 図１０は、出力データ取得期間と、信号処理期間との関係を説明するための説明図である。 図１１は、変形例に係る検出装置の構成例を示す平面図である。

本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。なお、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。また、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。

（実施形態）
図１は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、検出装置１は、センサ１０と、検出制御回路１１と、第１選択回路１５と、第２選択回路１６と、検出回路４０とを備える。

検出装置１は、静電容量方式により、センサ１０に接触又は近接する被検出体（例えば指等）の表面の凹凸の情報を検出することで指紋を検出する指紋検出装置である。なお、被検出体は指に限らず、表面の凹凸に応じて検出電極Ｒｘ又は駆動電極Ｔｘの少なくとも一方と形成される容量が変化すればよく、例えば、掌紋でも良い。また、センサ１０は、複数のセンサ素子ＳＥが配置される検出領域ＦＡを有し、センサ素子ＳＥは、検出領域ＦＡにおけるセンサ素子ＳＥの位置および被検出体の表面の凹凸に応じた検出信号Ｓを出力する。センサ素子ＳＥは、検出電極Ｒｘおよび駆動電極Ｔｘからなり、より具体的には、検出電極Ｒｘおよび駆動電極Ｔｘの交点を示す。

検出制御回路１１は、センサ１０の検出動作を制御する回路である。具体的には、検出制御回路１１は、カウンタ回路１１ａを含む。カウンタ回路１１ａは、検出制御回路１１のクロック信号のパルスを計測する。そして、カウンタ回路１１ａは、そのパルス数の計測値に基づいて、駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘを選択するタイミングを制御するためのタイミング制御信号を生成する。検出制御回路１１は、カウンタ回路１１ａから供給されるタイミング制御信号に基づいて、第１選択回路１５、第２選択回路１６及び検出回路４０に対して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。

第１選択回路１５（駆動電極選択回路）は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＳＥＬｙに基づいて駆動電極Ｔｘを選択するスイッチ回路（マルチプレクサ）である。選択信号ＳＥＬｙは、所定の符号に基づく信号である。言い換えると、第１選択回路１５は、第２方向Ｄｙに配列されたセンサ素子ＳＥを所定の符号である選択信号ＳＥＬｙに基づいて選択する選択回路である。所定の符号は、「１」又は「−１」、若しくは「１」又は「０」を要素とし、任意の異なった２つの行が直交行列となる正方行列、例えば、アダマール行列に基づく符号である。例えば、１行目の第１選択回路１５は、アダマール行列の行または列を駆動電極Ｔｘの第１方向Ｄｘの位置に対応付け、列又は行ごとに含まれる「１」または「−１」を対象として選択した駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｖｔｘを供給する。駆動信号Ｖｔｘは、例えば、所定の周波数（例えば数ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度）の交流矩形波である。なお、駆動信号Ｖｔｘの交流波形は、サイン波や三角波であってもよい。

第２選択回路１６（検出電極選択回路）は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＳＥＬｘ（ＳＥＬｘ１−ＳＥＬｘ６）に基づいて検出電極Ｒｘを選択するスイッチ回路（マルチプレクサ）である。第２選択回路１６は、選択された検出電極Ｒｘと検出回路４０とを接続する。また、第２選択回路１６は、選択された検出電極Ｒｘからの検出信号Ｓを検出回路４０に出力する。言い換えると、選択信号ＳＥＬｙに基づいて第１選択回路１５によって選択された複数の行に対応し、かつ、選択信号ＳＥＬｘに基づいて第２選択回路１６によって選択された列に対応する複数の検出素子ＳＥが検出回路４０に接続され、選択信号ＳＥＬｙおよび選択信号ＳＥＬｘに基づいて選択された複数の検出素子ＳＥの各々の検出信号Ｓｉの統合値が検出信号Ｓとして出力される。

検出回路４０は、検出制御回路１１から供給される制御信号と、センサ１０から供給される検出信号Ｓに基づいて、指の形状や指紋を検出する回路である。例えば、検出回路４０は、センサ１０に接触又は近接する指等の表面の凹凸に応じた検出信号Ｓの変化を検出する。

検出回路４０は、検出信号増幅回路４２と、Ａ／Ｄ変換回路４３と、メモリ４４と、信号処理回路４５と、通信回路４６と、検出タイミング制御回路４７と、を備える。検出タイミング制御回路４７は、検出制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、検出信号増幅回路４２と、Ａ／Ｄ変換回路４３と、メモリ４４と、信号処理回路４５と、通信回路４６と、が同期して動作するように制御する。

検出信号増幅回路４２は、検出信号Ｓを増幅する。検出信号増幅回路４２は、例えば、複数の積分回路と、複数の積分回路にそれぞれ接続される端子を有する。第２選択回路１６は、検出信号増幅回路４２の端子と、選択された検出電極Ｒｘとを接続する。Ａ／Ｄ変換回路４３は、検出信号増幅回路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。検出器ＤＥＴは、検出信号増幅回路４２及びＡ／Ｄ変換回路４３を有する。検出信号増幅回路４２及びＡ／Ｄ変換回路４３は、例えばアナログ・フロント・エンド（Analog Front End：AFE）回路である。

メモリ４４は、センサ１０の、選択された複数の検出電極Ｒｘから検出器ＤＥＴを介して出力される複数の検出信号Ｓを、ひとまとまりの出力データＲＤとして記憶する記憶回路である。メモリ４４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ回路等であってもよい。出力データＲＤは、信号処理回路４５の信号処理が行われる前の、ローデータ（生のデータ）とも呼ばれる。

信号処理回路４５は、メモリ４４から生のデータとして出力データＲＤを受け取って、出力データＲＤの信号処理を行う回路である。信号処理回路４５は、例えば、出力データＲＤに含まれる検出信号Ｓのソートやデコードを行うことで、画像データＩＤを生成する。より具体的には、信号処理回路４５は、複数の検出素子ＳＥの検出信号Ｓｉの統合値である検出信号Ｓを所定の符号であるアダマール行列で逆演算することによって、複数の検出素子ＳＥの各々の検出信号Ｓｉを復号する復号処理回路を含む。なお、検出信号Ｓｉは、選択信号ＳＥＬｙによって選択された駆動電極Ｔｘと、選択信号ＳＥＬｘによって選択された検出電極Ｒｘとの交点の信号に対応する。画像データＩＤは、被検出体（例えば指等）の形状や指紋を示す二次元情報である。

通信回路４６は、外部制御回路１００と通信を行う。通信回路４６は、画像データＩＤを出力信号Ｖｏとして外部制御回路１００に送信する。通信回路４６と外部制御回路１００との通信は、例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）である。外部制御回路１００は、例えば、通信回路１４６と、認証回路１４７を有する。通信回路１４６は、通信回路４６からの画像データＩＤを認証回路１４７に出力し、認証回路１４７は、画像データＩＤと、あらかじめ保存されたユーザの基準生体情報とを照合し、画像データＩＤと基準生体情報とが一致するかどうか判断することで認証を行う。

又は、検出回路４０は、信号処理回路４５を有さず、メモリ４４に記憶された出力データＲＤを出力信号Ｖｏｕｔとして出力してもよい。この場合、外部制御回路１００が、信号処理回路１４５を有し、通信回路１４６から出力データＲＤが信号処理回路１４５に入力され、信号処理回路４５と同様の信号処理により画像データＩＤを生成し、認証回路１４７は、信号処理回路１４５により生成された画像データＩＤに基づいて生体情報の認証を行う。また、検出装置１は、通信回路４６を有さずに、認証回路１４７を有しても良い。この場合、認証回路１４７は、信号処理回路４５によって生成された画像データＩＤに基づいて生体情報の認証を行い、その結果を出力信号Ｖｏｕｔとして出力する。

検出回路４０及び検出制御回路１１は、検出用ＩＣ（Integrated Circuit）として基板２１（図２参照）の周辺領域ＧＡに実装されていてもよい。或いは、検出回路４０及び検出制御回路１１は、周辺領域ＧＡに接続された配線基板７６に実装された検出用ＩＣに含まれていてもよい。ただし、検出回路４０の機能の一部は、外部のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）の機能として設けられてもよい。

次に、検出装置１の検出電極Ｒｘ及び駆動電極Ｔｘの構成について説明する。図２は、実施形態に係る検出装置の構成例を示す平面図である。

図２に示すように、検出装置１は、基板２１と、複数の検出電極Ｒｘと、複数の駆動電極Ｔｘと、を含む。基板２１は、可視光を透過可能な透光性を有する基板であって、例えば、ガラス基板である。なお、基板２１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１０は、透光性を有するセンサである。

駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘは、検出領域ＦＡに設けられている。複数の駆動電極Ｔｘは、第２方向Ｄｙに並んで配置されている。複数の駆動電極Ｔｘは、それぞれ第１方向Ｄｘに延在している。複数の検出電極Ｒｘは、第１方向Ｄｘに並んで配置されている。複数の検出電極Ｒｘは、それぞれ第２方向Ｄｙに延在している。平面視で、複数の駆動電極Ｔｘは、複数の検出電極Ｒｘと交差して設けられる。複数の駆動電極Ｔｘと複数の検出電極Ｒｘのそれぞれの交点がセンサ素子ＳＥに対応する。

本明細書において、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙは、基板２１の表面に対して平行な方向である。第１方向Ｄｘは、第２方向Ｄｙと直交する。ただし、第１方向Ｄｘは、第２方向Ｄｙと直交しないで交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向である。第３方向Ｄｚは、例えば、基板２１の法線方向に対応する。なお、以下、平面視とは、第３方向Ｄｚから見た場合の位置関係を示す。

第１選択回路１５及び第２選択回路１６は、基板２１の周辺領域ＧＡに設けられる。駆動電極Ｔｘは、第１選択回路１５に電気的に接続される。各検出電極Ｒｘは、第２選択回路１６を介して、基板２１の周辺領域ＧＡに設けられた配線基板７６に電気的に接続される。配線基板７６は、例えば、フレキシブルプリント基板である。又は、配線基板７６はリジッド基板でもよい。

検出電極Ｒｘと駆動電極Ｔｘとの交差部分に、それぞれ静電容量が形成される。センサ１０において、第１選択回路１５は、駆動電極Ｔｘを時分割的に順次選択し、選択された駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｖｔｘを供給する。そして、接触又は近接する指等の表面の凹凸による、駆動電極Ｔｘと検出電極Ｒｘとの間の容量変化に応じた検出信号Ｓが検出電極Ｒｘから出力される。これにより、センサ１０により指紋検出が行われる。

図２では、第１選択回路１５、第２選択回路１６等の各種回路が、基板２１の周辺領域ＧＡに設けられている場合を示しているが、これはあくまで一例である。各種回路の少なくとも一部は、配線基板７６に実装された検出用ＩＣに含まれていてもよい。

図３は、駆動電極及び検出電極を示す平面図である。図３に示すように、検出電極Ｒｘの形状は、平面視で、ジグザグ状の金属細線である。検出電極Ｒｘは、全体として第２方向Ｄｙに延在している。具体的には、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ＲｘＢＥ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。第１直線部ＲｘＬ１及び複数の第２直線部ＲｘＬ２は、金属細線である。また、屈曲部ＲｘＢＥは、第１直線部ＲｘＬ１と第２直線部ＲｘＬ２とを接続している。

第１直線部ＲｘＬ１は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと交差するＤ１方向に延びている。第２直線部ＲｘＬ２は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと交差するＤ２方向に延びている。第２方向Ｄｙに対して、Ｄ１方向は、Ｄ２方向とは反対側に傾斜する。

配置間隔Ｐｒｘは、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ＲｘＢＥの間隔である。また、配置間隔Ｐｒｙは、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ＲｘＢＥの間隔である。本実施形態では、例えば、配置間隔Ｐｒｘは配置間隔Ｐｒｙよりも小さい。

複数の駆動電極Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３、Ｔｘ−４、…は、第２方向Ｄｙに並んで配置される。駆動電極Ｔｘ−１、Ｔｘ−２は、検出電極Ｒｘの第１直線部ＲｘＬ１と交差する。駆動電極Ｔｘ−３、Ｔｘ−４は、検出電極Ｒｘの第２直線部ＲｘＬ２と交差する。なお、以下の説明において、駆動電極Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、Ｔｘ−３、Ｔｘ−４、…を区別して説明する必要がない場合には、単に駆動電極Ｔｘと表す。

複数の駆動電極Ｔｘは、それぞれ複数の電極部ＴｘＥと、複数の接続部ＴｘＣ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ＴｘＥは第１方向Ｄｘに並んでおり、互いに離隔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ＴｘＣは、複数の電極部ＴｘＥのうち隣り合う電極部ＴｘＥ同士を接続している。また、第３方向Ｄｚから見て、１本の検出電極Ｒｘは、隣り合う電極部ＴｘＥの間を通って接続部ＴｘＣと交差している。複数の電極部ＴｘＥ及び複数の接続部ＴｘＣは、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料で構成される。

電極部ＴｘＥは、第１電極部ＴｘＥ１と、第１電極部ＴｘＥ１とは異なる形状を有する第２電極部ＴｘＥ２と、を含む。第３方向Ｄｚから見て、第１電極部ＴｘＥ１と、第２電極部ＴｘＥ２はそれぞれ平行四辺形である。なお、電極部ＴｘＥは、それぞれ平行四辺形状であるが、矩形状、多角形状、異形状であってもよい。

駆動電極Ｔｘ−１及び駆動電極Ｔｘ−２は、複数の第１電極部ＴｘＥ１を備える。複数の第１電極部ＴｘＥ１は、第１直線部ＲｘＬ１に沿って設けられ、それぞれ、第１直線部ＲｘＬ１と平行な２辺と、第１直線部ＲｘＬ１と直交する２辺とを有する四角形状である。また、駆動電極Ｔｘ−３及び駆動電極Ｔｘ−４は、複数の第２電極部ＴｘＥ２を備える。複数の第２電極部ＴｘＥ２は、第２直線部ＲｘＬ２に沿って設けられ、それぞれ、第２直線部ＲｘＬ２と平行な２辺と、第２直線部ＲｘＬ２と直交する２辺とを有する四角形状である。

これにより、第１電極部ＴｘＥ１及び第２電極部ＴｘＥ２は、ジグザグ状の検出電極Ｒｘに沿って配置される。また、検出電極Ｒｘと、各電極部ＴｘＥとの離隔距離を一定の長さにすることができる。なお、１つの第１直線部ＲｘＬ１又は第２直線部ＲｘＬ２に対応する電極部ＴｘＥの数は、１つでも３以上の整数であってもよい。

また、第２方向Ｄｙにおける駆動電極Ｔｘの配置間隔をＰｔとする。配置間隔Ｐｔは、検出電極Ｒｘの屈曲部ＲｘＢＥの配置間隔Ｐｒｙの１／２程度である。なお、これに限定されず、配置間隔Ｐｔは、配置間隔Ｐｒｙの１／ｊ（ｊは１以上の整数である）であってもよい。配置間隔Ｐｔは、例えば５０μｍ以上、１００μｍ以下である。

また、１つの駆動電極Ｔｘにおいて、接続部ＴｘＣの長手方向は、全て第１方向Ｄｘであり、複数の接続部ＴｘＣは同一直線上に配置される。これにより、検出電極Ｒｘと交差する接続部ＴｘＣの形状が揃うため、検出電極Ｒｘと接続部ＴｘＣとの間の容量のばらつきを抑制できる。また、複数の接続部ＴｘＣと重なる領域に金属層ＴｘＣａが設けられる。これにより、接続部ＴｘＣを細幅に設けた場合でも、接続部ＴｘＣと金属層ＴｘＣａとの積層体の抵抗値を抑制することができる。

なお、複数の接続部ＴｘＣが同一直線上に設けられる構成に限定されず、第１方向Ｄｘに隣り合う複数の接続部ＴｘＣにおいて、第２方向Ｄｙでの位置が異なって配置されていてもよい。この場合、電極部ＴｘＥと比べて光の透過率が低い金属層ＴｘＣａが一直線状に並ばないので、検出装置１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。

ダミー電極ＴｘＤ１、ダミー電極ＴｘＤ２及びダミー電極ＴｘＤ３は、第２方向Ｄｙに隣り合う駆動電極Ｔｘの間に設けられる。具体的には、Ｄ１方向に隣り合う第１電極部ＴｘＥ１の間には、ダミー電極ＴｘＤ１が設けられ、Ｄ２方向に隣り合う第２電極部ＴｘＥ２の間には、ダミー電極ＴｘＤ２が設けられる。また、第１電極部ＴｘＥ１と第２電極部ＴｘＥ２との間には、ダミー電極ＴｘＤ３が設けられる。ダミー電極ＴｘＤ１、ダミー電極ＴｘＤ２及びダミー電極ＴｘＤ３と各電極部ＴｘＥとは、スリットＳＬにより離隔している。なお、以下の説明において、ダミー電極ＴｘＤ１、ダミー電極ＴｘＤ２及びダミー電極ＴｘＤ３を区別して説明する必要がない場合には、単にダミー電極ＴｘＤと表す。ダミー電極ＴｘＤは、ＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料であり、駆動電極Ｔｘと同じ材料で形成される。

ダミー電極ＴｘＤ１は、第１直線部ＲｘＬ１と平行な２辺と、第１直線部ＲｘＬ１と直交する２辺とを有する四角形状である。ダミー電極ＴｘＤ２は、第２直線部ＲｘＬ２と平行な２辺と、第２直線部ＲｘＬ２と直交する２辺とを有する四角形状である。ダミー電極ＴｘＤ３は、第１直線部ＲｘＬ１と直交する辺ｓ１と、第２直線部ＲｘＬ２と直交する辺ｓ２と、第１直線部ＲｘＬ１と平行な辺ｓ３と、第２直線部ＲｘＬ２と平行な辺ｓ４と、を有する。第２方向Ｄｙにおけるダミー電極ＴｘＤの配置間隔Ｐｄは、駆動電極Ｔｘの配置間隔Ｐｔと等しい。

検出電極Ｒｘを挟んで配置された複数のスリットＳＬは、同一直線上に揃わないように配置される。言い換えると、スリットＳＬの延長方向には、検出電極Ｒｘを挟んで電極部ＴｘＥが配置される。これにより、電極部ＴｘＥ及びダミー電極ＴｘＤが設けられていない部分が、小さいピッチで屈曲するように配置されるので、検出装置１は、検出領域ＦＡに意図しない模様（例えば、モアレ、光を反射した模様）が発生することを抑制することができる。

図３に示すセンサ１０では、駆動電極Ｔｘの形状と検出電極Ｒｘの形状との位置関係が電極間で揃っているこのため、駆動電極Ｔｘの容量のばらつきや、検出電極Ｒｘの容量のばらつきが小さい。また、センサ１０における座標の算出の補正等も実行し易いという利点がある。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ’断面図である。なお、図４では、検出領域ＦＡの層構造と周辺領域ＧＡの層構造との関係を示すために、検出領域ＦＡのＩＶ−ＩＶ’線に沿う断面と、周辺領域ＧＡのトランジスタＴｒＳを含む部分の断面とを、模式的に繋げて示している。トランジスタＴｒＳは、第１選択回路１５が有する素子である。

図４に示すように、基板２１は、第１面２１ａと、第１面２１ａと反対側の第２面２１ｂとを有する。駆動電極Ｔｘ及び検出電極Ｒｘは、基板２１の第１面２１ａ側に設けられる。具体的には、第１面２１ａには、絶縁膜２２及び絶縁膜２３が積層される。駆動電極Ｔｘは、絶縁膜２３の上に設けられる。電極部ＴｘＥ及び金属層ＴｘＣａは、絶縁膜２３の上に設けられ、接続部ＴｘＣは、金属層ＴｘＣａを覆って設けられる。絶縁膜２４は、駆動電極Ｔｘを覆って絶縁膜２３の上に設けられる。

検出領域ＦＡにおいて、検出電極Ｒｘは絶縁膜２４の上に設けられている。検出電極Ｒｘは、接続部ＴｘＣ及び金属層ＴｘＣａと重なる位置に設けられる。絶縁膜２４により、検出電極Ｒｘと駆動電極Ｔｘとの間が絶縁されている。検出電極Ｒｘは、例えば、第１金属層１４１、第２金属層１４２及び第３金属層１４３を有する。第３金属層１４３上に第２金属層１４２が設けられており、第２金属層１４２上に第１金属層１４１が設けられている。

例えば、第１金属層１４１、第３金属層１４３の材料には、モリブデン（Ｍｏ）又はモリブデン合金が用いられる。第２金属層１４２の材料には、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金が用いられる。第１金属層１４１は、第２金属層１４２よりも可視光の反射率が低い。

絶縁膜２５は、検出電極Ｒｘ及び絶縁膜２４の上に設けられる。絶縁膜２５によって、検出電極Ｒｘの上面及び側面は覆われている。絶縁膜２５には、シリコン窒化膜あるいはシリコン酸窒化膜あるいはアクリル樹脂など、高屈折率で低反射率の膜が用いられる。

駆動電極Ｔｘは、検出領域ＦＡから周辺領域ＧＡまで延在し、トランジスタＴｒＳに接続される。トランジスタＴｒＳは、ゲート電極１０３、半導体層１１３、ソース電極１２３及びドレイン電極１２５を有する。ゲート電極１０３は、基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２は、ゲート電極１０３の上に設けられる。半導体層１１３は、絶縁膜２２の上に設けられる。なお、ゲート電極１０３は、半導体層１１３の上に設けられても良い。

絶縁膜２３は、半導体層１１３の上に設けられる。ソース電極１２３及びドレイン電極１２５は、絶縁膜２３の上に設けられる。ソース電極１２３は、絶縁膜２３に設けられたコンタクトホール２３Ｈ１を介して半導体層１１３と接続される。ドレイン電極１２５は、絶縁膜２３に設けられたコンタクトホール２３Ｈ２を介して半導体層１１３と接続される。

ソース電極１２３及びドレイン電極１２５の上に絶縁膜２４Ａが設けられる。駆動電極Ｔｘは、絶縁膜２４Ａに設けられたコンタクトホール２４Ｈを介してドレイン電極１２５と接続される。なお、絶縁膜２４と絶縁膜２４Ａは別層として設けられているがこれに限られない。例えば、絶縁膜２４は、トランジスタＴｒＳおよび金属層ＴｘＣａの上に配置され、金属層ＴｘＣａの上の絶縁膜２４は、第３金属層１４３と金属層ＴｘＣａを絶縁するように配置される。この場合は、接続部ＴｘＣは、第３金属層１４３と導通しないように金属層ＴｘＣＡ上の絶縁膜２４の周辺で金属層ＴｘＣａの一部を覆う。そして、絶縁膜２５が絶縁膜２４で覆われていない電極部ＴｘＥ等を覆う。

次に、検出装置１の駆動方法について説明する。図５は、実施形態に係るセンサ、第２選択回路、検出器及びメモリを説明するための説明図である。なお、図５では、複数の駆動電極Ｔｘ及び複数の検出電極Ｒｘを、模式的に直線状に示している。

図５に示すように、ｍ本の検出電極Ｒｘ−１、Ｒｘ−２、…、Ｒｘ−ｍが第１方向Ｄｘに配列される。検出電極Ｒｘの数ｍは、例えばｍ＝１９２である。また、ｎ本の駆動電極Ｔｘ−１、Ｔｘ−２、…、Ｔｘ−ｎが第２方向Ｄｙに配列される。駆動電極Ｔｘの数ｎは、例えばｎ＝２５６である。言い換えると、ｍ×ｎ個のセンサ素子ＳＥが配置される。

ここで、検出電極ブロックＲｘＢが複数設けられている。１つの検出電極ブロックＲｘＢは、隣り合って配置された複数の検出電極Ｒｘで構成される。図５に示す例では、１つの検出電極ブロックＲｘＢが有する検出電極Ｒｘの数ｋは、ｋ＝６である。検出電極ブロックＲｘＢ−１は、検出電極Ｒｘ−１、Ｒｘ−２、…、Ｒｘ−６を有する。検出電極ブロックＲｘＢ−２は、検出電極Ｒｘ−７、…、Ｒｘ−１２を有する。検出電極ブロックＲｘＢ−ｐは、検出電極Ｒｘ−（ｍ−５）、…、Ｒｘ−ｍを有する。検出電極ブロックＲｘＢの数ｐは、検出電極Ｒｘの数ｍの１／ｋ（図５では、ｐ＝ｍ／６）である。

複数の検出器ＤＥＴ−１、ＤＥＴ−２、…、ＤＥＴ−ｐは、複数の検出電極ブロックＲｘＢ−１、ＲｘＢ−２、…、ＲｘＢ−ｐごとに設けられる。より具体的には、複数の検出器ＤＥＴ−１、ＤＥＴ−２、…、ＤＥＴ−ｐは、それぞれ、第２選択回路１６及び複数の出力信号線Ｌｏｕｔ−１、Ｌｏｕｔ−２、…、Ｌｏｕｔ−ｐを介して、検出電極ブロックＲｘＢ−１、ＲｘＢ−２、…、ＲｘＢ−ｐに接続される。

検出器ＤＥＴは、複数の検出電極Ｒｘのうち、第２選択回路１６により選択された検出電極Ｒｘに接続される。検出電極ブロックＲｘＢ−１のうち、第２選択回路１６により選択された１又は複数の検出電極Ｒｘが、出力信号線Ｌｏｕｔ−１を介して検出器ＤＥＴ−１に接続される。同様に、検出電極ブロックＲｘＢ−ｐのうち、第２選択回路１６により選択された１又は複数の検出電極Ｒｘが、出力信号線Ｌｏｕｔ−ｐを介して検出器ＤＥＴ−ｐに接続される。

第２選択回路１６は、複数の選択信号線Ｌｓｅｌ−１、Ｌｓｅｌ−２、…、Ｌｓｅｌ−６と、複数のスイッチング素子ＳＷｘ１、ＳＷｘ２、…、ＳＷｘ６と、を有する。複数のスイッチング素子ＳＷｘ１、ＳＷｘ２、…、ＳＷｘ６は、各検出電極ブロックＲｘＢに設けられる。複数のスイッチング素子ＳＷｘ１、ＳＷｘ２、…、ＳＷｘ６は、それぞれ、選択信号線Ｌｓｅｌ−１、Ｌｓｅｌ−２、…、Ｌｓｅｌ−６を介して選択信号ＳＥＬｘ１、ＳＥＬｘ２、…、ＳＥＬｘ６が供給される。複数のスイッチング素子ＳＷｘ１、ＳＷｘ２、…、ＳＷｘ６は、それぞれ、選択信号ＳＥＬｘ１、ＳＥＬｘ２、…、ＳＥＬｘ６に基づいて、検出電極Ｒｘと出力信号線Ｌｏｕｔとの間の接続状態と非接続状態とを切り替える。

例えば、複数のスイッチング素子ＳＷｘ１に高レベル電圧の選択信号ＳＥＬｘ１が供給された場合、複数のスイッチング素子ＳＷｘ１はそれぞれオンとなる。これにより、各検出電極ブロックＲｘＢの選択された検出電極Ｒｘ−１、Ｒｘ−７、…、Ｒｘ−（ｍ−５）は、出力信号線Ｌｏｕｔ−１、Ｌｏｕｔ−２、…、Ｌｏｕｔ−ｐと接続状態となり、検出器ＤＥＴ−１、ＤＥＴ−２、…、ＤＥＴ−ｐと接続される。この結果、選択された検出電極Ｒｘから、それぞれ検出信号Ｓが各検出器ＤＥＴに出力される。

一方、複数のスイッチング素子ＳＷｘ２、…、ＳＷｘ６に低レベル電圧の選択信号ＳＥＬｘ２、…、ＳＥＬｘ６が供給された場合、複数のスイッチング素子ＳＷｘ２、…、ＳＷｘ６はそれぞれオフとなる。これにより、各検出電極ブロックＲｘＢの非選択の検出電極Ｒｘは、出力信号線Ｌｏｕｔと非接続状態となる。この結果、非選択の検出電極Ｒｘから、それぞれ検出信号Ｓが各検出器ＤＥＴに出力されない。検出制御回路１１は、時分割的に、高レベル電圧の選択信号ＳＥＬｘ１から選択信号ＳＥＬｘ６を供給することで、検出電極ブロックＲｘＢの検出電極Ｒｘを順次選択する。

また、第１選択回路１５は、複数のスイッチング素子ＳＷｙ１、ＳＷｙ２、ＳＷｙ３、…、ＳＷｙｎ−２、ＳＷｙｎ−１、ＳＷｙｎを有する。スイッチング素子ＳＷｙの一方端は、それぞれｎ個の駆動電極Ｔｘと接続され、他方端は、駆動信号Ｖｔｘを供給する配線Ｌ１と接続される。スイッチング素子ＳＷｙは、検出制御回路１１から供給される選択信号ＳＥＬｙ１〜ＳＥＬｙ２５６に基づいて、選択された駆動電極Ｔｘと配線Ｌ１を接続し、選択された駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｖｔｘを供給する。

図６は、実施形態に係る検出装置の動作を示すタイミングチャートである。図６は、１フレーム（１Ｆ）の検出を行う期間のタイミングチャートを示している。なお、１フレームの検出とは、検出領域ＦＡの全体の検出を示し、複数の駆動電極Ｔｘと複数の検出電極Ｒｘとの全ての交差部分での検出信号Ｓの検出を行うのに要する期間である。

図６に示すように、１フレームの検出は、検出制御回路１１から供給されるリセット信号ＲＳＴに基づいて開始される。カウンタ回路１１ａは、ユニットカウント（Ｕｎｉｔ ｃｎｔ）を、順次カウントする。ユニットカウントは、選択される駆動電極Ｔｘと、選択される検出電極Ｒｘとの組み合わせのパターンごとに、１つずつ加算される。検出電極ブロックＲｘＢに含まれる検出電極Ｒｘの数ｋが例えばｋ＝６であり、駆動電極Ｔｘの数ｎが、例えばｎ＝２５６である場合、ユニットカウントは、６×２５６＝１５３６までカウントされると１フレームの検出が終了する。

１フレームの検出が開始されると、検出制御回路１１は、選択信号ＳＥＬｘ１、ＳＥＬｘ２、…、ＳＥＬｘ６を時分割的に順次、第２選択回路１６に供給する。第２選択回路１６は、選択信号ＳＥＬｘ１、ＳＥＬｘ２、…、ＳＥＬｘ６に基づいて、各検出電極ブロックＲｘＢに含まれる複数の検出電極Ｒｘのうち、１又は複数の検出電極Ｒｘを時分割的に選択する。

第２選択回路１６に高レベル電圧の選択信号ＳＥＬｘが供給される期間に、第１選択回路１５には、選択信号ＳＥＬｙが時分割的に供給される。例えば、第２選択回路１６が、複数の検出電極Ｒｘ（例えば、検出電極Ｒｘ−１、Ｒｘ−７、…、Ｒｘ−（ｍ−５））を同時に選択している１つの期間に、第１選択回路１５は、複数の駆動電極Ｔｘを順次走査する。言い換えると、選択信号ＳＥＬｘによって特定の列のセンサ素子ＳＥ（検出電極Ｒｘ）が選択された期間において、所定の符号に応じた選択信号ＳＥＬｙ１、…、ＳＥＬｙｎに基づいて、特定の行のセンサ素子（駆動電極Ｔｘ）を選択する動作が、全ての選択パターンについて実施される。

なお、選択信号ＳＥＬｙは、第１選択回路１５が有するトランジスタＴｒＳ（図４参照）のゲート駆動信号に対応し、選択信号ＳＥＬｙが高レベル電圧になると、トランジスタＴｒＳがオンになり、駆動電極Ｔｘが選択される。選択された駆動電極Ｔｘには、駆動信号Ｖｔｘが供給される。

具体的には、第２選択回路１６に高レベル電圧の選択信号ＳＥＬｘ１（第１選択信号）が供給される。第２選択回路１６は選択信号ＳＥＬｘ１に基づいて、複数の検出電極ブロックＲｘＢのそれぞれから検出電極Ｒｘ−１、Ｒｘ−７、…、Ｒｘ−（ｍ−５）（第１検出電極）を同時に選択する。選択信号ＳＥＬｘ１がオン（高レベル電圧）の期間に、第１選択回路１５には、選択信号ＳＥＬｙ１、ＳＥＬｙ２、…、ＳＥＬｙ２５６が時分割的に供給される。これにより、第１選択回路１５は、複数の駆動電極Ｔｘを順次走査する。各選択信号ＳＥＬｙ１、ＳＥＬｙ２、…、ＳＥＬｙ２５６がオンになる期間は、選択信号ＳＥＬｘ１がオンになる期間よりも短い。

全ての選択信号ＳＥＬｙ１〜ＳＥＬｙ２５６に基づいて、すべての選択パターンに対応する駆動電極Ｔｘが走査された後、第２選択回路１６に高レベル電圧の選択信号ＳＥＬｘ２（第２選択信号）が供給される。第２選択回路１６は選択信号ＳＥＬｘ２に基づいて、複数の検出電極ブロックＲｘＢのそれぞれから検出電極Ｒｘ−２、Ｒｘ−８、…、Ｒｘ−（ｍ−４）（第２検出電極）を同時に選択する。選択信号ＳＥＬｘ２がオン（高レベル電圧）の期間に、第１選択回路１５には、選択信号ＳＥＬｙ１、ＳＥＬｙ２、…、ＳＥＬｙ２５６が時分割的に供給される。これにより、第１選択回路１５は、各選択信号ＳＥＬｙが示す選択パターンに応じて、複数の駆動電極Ｔｘを順次走査する。この駆動が、選択信号ＳＥＬｘ３から選択信号ＳＥＬｘ６まで繰り返し実行されて、１フレームの検出が終了する。

図７は、１フレーム期間に、選択される駆動電極と、選択される検出電極との関係を説明するための説明図である。なお、図７では、左側から右側に向かって、時間ｔの経過を示している。

図７に示すように、選択信号ＳＥＬｘ１がオンの期間に、第２選択回路１６は、検出電極Ｒｘ−１、Ｒｘ−７、Ｒｘ−１３、Ｒｘ−１９、…、Ｒｘ−（（ｐ×６）−５）を選択する。選択されたが検出電極Ｒｘがそれぞれ検出器ＤＥＴに接続される。選択された複数の検出電極Ｒｘの選択パターンを維持したまま、第１選択回路１５は、各選択信号ＳＥＬｙ１、…、ＳＥＬｙｎが示す選択パターンに応じて、複数の駆動電極Ｔｘを走査する。なお、図７に示すＨカウント（Ｈｃｎｔ）は、選択信号ＳＥＬｙが示す選択パターンに応じて駆動電極Ｔｘを１回走査するごとに１つ加算され、選択信号ＳＥＬｙｎが示す選択パターンに応じた駆動電極Ｔｘの走査が終了するとリセットされる。つまり、ＨカウントがＨｎまでカウントされると、選択信号ＳＥＬｘのオン、オフが切り替えられる。

選択信号ＳＥＬｘ１がオン、かつ、ＨカウントがＨ１の場合、選択信号ＳＥＬｙ１が示す選択パターンに応じた駆動電極Ｔｘに駆動信号Ｖｔｘが供給され、選択された複数（ｐ本）の検出電極Ｒｘから、それぞれ検出信号Ｓが検出器ＤＥＴに出力される。選択信号ＳＥＬｙ１が示す選択パターンに応じた駆動電極Ｔｘが選択される１期間では、ｐ個の検出信号Ｓが出力される。選択信号ＳＥＬｘ１がオンの期間にＨカウントがＨ１からＨｎまでカウントされる。つまり、選択信号ＳＥＬｙ１、…、選択信号ＳＥＬｙｎが示すそれぞれの選択パターンに応じて駆動電極Ｔｘが走査されるｎ個の各期間に、選択された検出電極Ｒｘからｐ個の検出信号Ｓが順次出力される。これにより、メモリ４４は、選択信号ＳＥＬｘ１がオンの期間に、選択された複数の検出電極Ｒｘから検出器ＤＥＴを介して出力されるｐ×ｎ個の検出信号Ｓを、ひとまとまりの出力データＲＤ１として記憶する。

言い換えると、ひとまとまりの出力データＲＤ１は、選択信号ＳＥＬｘ１がオンの期間に、複数の検出器ＤＥＴから出力されメモリ４４が受け取るデジタルデータであって、１フレーム分の出力データＲＤの一部を構成するデジタルデータである。より具体的には、ひとまとまりの出力データＲＤ１は、全ての駆動電極Ｔｘが走査された場合に、第２選択回路１６により選択されたｐ本の検出電極Ｒｘからの検出信号Ｓで構成され、非選択の検出電極Ｒｘからの検出信号Ｓの情報を含まないデータである。

同様に、第２選択回路１６に、選択信号ＳＥＬｘ２、ＳＥＬｘ３、…、ＳＥＬｘ６が供給される期間ごとに、選択信号ＳＥＬｙ１、…、選択信号ＳＥＬｙｎが示すそれぞれの選択パターンに応じて複数の駆動電極Ｔｘが走査され、メモリ４４は、それぞれの期間にひとまとまりの出力データＲＤ２、ＲＤ３、ＲＤ４、ＲＤ５、ＲＤ６を記憶する。つまり、メモリ４４は、異なる選択信号ＳＥＬｘ１、ＳＥＬｘ２、…、ＳＥＬｘ６ごとに出力される検出信号Ｓを、それぞれ異なる出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６として記憶する。

信号処理回路４５は、出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６をそれぞれ受け取って、ソート及びデコード等の信号処理を行う。これにより、信号処理回路４５は、出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６に基づいて、画像データＩＤ１、ＩＤ２、…、ＩＤ６をそれぞれ生成する。

信号処理回路４５は、画像データＩＤ１、ＩＤ２、…、ＩＤ６を、通信回路４６を介して外部回路に出力する。外部回路は、画像データＩＤ１、ＩＤ２、…、ＩＤ６を統合して、ユーザの指紋等の生体情報を取得する。なお、信号処理回路４５が、出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６に基づいて、１つの画像データＩＤを生成してもよい。

図８は、第１選択回路の選択動作を説明するための説明図である。第１選択回路１５は、所定の符号に基づきセンサ素子ＳＥ（駆動電極Ｔｘ）を選択する符号選択動作を実施する。図８においては、理解を容易にするために、所定の符号として数１に示される次数が４のアダマール行列に基づき、４つのセンサ素子ＳＥ（駆動電極Ｔｘ）に対して符号選択動作を行う場合を例示するが、所定の符号であるアダマール行列の次数は４に限らず、４以上の数値であっても良く、かつ、所定の符号が対応付けられる第２方向Ｄｙに配列されたセンサ素子ＳＥ（駆動電極Ｔｘ）の数も４以上であっても良い。図８（Ａ）は、第１選択回路に選択信号ＳＥＬｙ１が供給される期間Ｔｃ１を示し、図８（Ｂ）は、第１選択回路に選択信号ＳＥＬｙ２が供給される期間Ｔｃ２を示し、図８（Ｃ）は、第１選択回路に選択信号ＳＥＬｙ３が供給される期間Ｔｃ３を示し、図８（Ｄ）は、第１選択回路に選択信号ＳＥＬｙ４が供給される期間Ｔｃ４を示す。なお、選択信号ＳＥＬｙ１、ＳＥＬｙ２、ＳＥＬｙ３、ＳＥＬｙ４は、それぞれアダマール行列の各列の「１」に対応するセンサ素子ＳＥ（駆動電極Ｔｘ）を選択する選択信号ＳＥＬｙｐ（ＳＥＬｙ１ｐ、ＳＥＬｙ２ｐ、ＳＥＬｙ３ｐ、ＳＥＬｙ４ｐ）と、アダマール行列の「−１」に対応するセンサ素子ＳＥ(駆動電極Ｔｘ)を選択する選択信号ＳＥＬｙｍ（ＳＥＬｙ１ｍ、ＳＥＬｙ２ｍ、ＳＥＬｙ３ｍ、ＳＥＬｙ４ｍ）を含む。また、期間Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ３、Ｔｃ４は、それぞれ、選択信号ＳＥＬｙｐによって選択される期間Ｔｃｐ（Ｔｃ１ｐ、Ｔｃ２ｐ、Ｔｃ３ｐ、Ｔｃ４ｐ）と、選択信号ＳＥＬｙｍによって選択される期間Ｔｃｍ（Ｔｃ１ｍ、Ｔｃ２ｍ、Ｔｃ３ｍ、Ｔｃ４ｍ）を含む。

図８（Ａ）に示す通り、期間Ｔｃ１ｐにおいて、検出制御回路１１から選択信号ＳＥＬｙ１ｐが供給される。選択信号ＳＥＬｙ１ｐはアダマール行列の１列目の「１」に対応し、すべての駆動電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、Ｔｘ４が配線Ｌ１と接続され、駆動信号Ｖｔｘが供給される。そして、検出電極Ｒｘから検出信号Ｓ１ｐが出力される。また、期間Ｔｃ１ｍにおいて、検出制御回路１１から選択信号ＳＥＬｙ１ｍが供給される。選択信号ＳＥＬｙ１ｍはアダマール行列の１列目の「−１」に対応し、すべての駆動電極Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｔｘ３、Ｔｘ４が配線Ｌ１と非接続とされ、駆動信号Ｖｔｘが供給されない。そして、検出電極Ｒｘから検出信号Ｓ１ｍが出力される。
図８（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）も同様に、選択信号ＳＥＬｙｐおよびＳＥＬｙｍに応じた検出信号Ｓ２ｐ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｐ、Ｓ３ｍ、Ｓ４ｐ、Ｓ４ｍが順次出力される。

信号処理部は、検出信号Ｓｐから検出信号Ｓｍを引くことで検出信号Ｓを取得して、検出信号Ｓをアダマール行列で逆演算することで復号し、各センサ素子ＳＥからの検出信号を取得する。なお、検出信号Ｓは、検出信号Ｓｐから検出信号Ｓｍを差し引く場合に限らず、検出信号Ｓｐ若しくは検出信号Ｓｍの一方のみを求めて、所定の演算式によってアダマール行列で逆演算できるような検出信号Ｓを算出しても良い。このようにすることによって、選択信号ＳＥＬｙｐ又はＳＥＬｙｍに基づきセンサ素子ＳＥを選択する期間Ｔｃｐ又はＴｃｍの一方を省略することが出来る。

図９は、メモリに記憶される出力データの一例を示す説明図である。出力データＲＤは、複数の検出器ＤＥＴ（ＤＥＴ−１からＤＥＴ−ｐ）から出力された検出信号Ｓが、ユニットカウント（又は、Ｈカウント）ごとにパラレルに記憶される。検出信号Ｓは、検出器ＤＥＴの番号（１からｐ）及びユニットカウント（又は、Ｈカウント）のカウント数ｎと対応付けられて記憶される。

例えば、出力データＲＤ１では、検出信号Ｓ（１、１）から検出信号Ｓ（ｐ、ｎ）までの信号がひとまとまりのデータとして記憶される。出力データＲＤ２では、検出信号Ｓ（１、ｎ＋１）から検出信号Ｓ（ｐ、２ｎ）までの信号がひとまとまりのデータとして記憶される。同様に出力データＲＤ６では、検出信号Ｓ（１、５ｎ＋１）から検出信号Ｓ（ｐ、Ｎ）までの信号がひとまとまりのデータとして記憶される。ただし、Ｎは、６×ｎである。

図１０は、出力データ取得期間と、信号処理期間との関係を説明するための説明図である。図１０は、横軸が時間であり、縦軸がＨカウントのカウント数である。図１０に示すように、検出装置１は、１フレームの検出に含まれる期間ごとに、出力データＲＤの記憶と画像データＩＤの生成とを繰り返し実行する。具体的には、期間ｔ１において、第２選択回路１６は、選択信号ＳＥＬｘ１に基づいて検出電極Ｒｘを選択し、第１選択回路１５は、選択信号ＳＥＬｙ１、…、ＳＥＬｙｎに基づいて駆動電極Ｔｘを走査する。これにより、メモリ４４は、出力データＲＤ１を取得する。

次に、期間ｔ１の後、期間ｔ２において、信号処理回路４５は、メモリ４４から出力データＲＤ１を受け取って、ソートやデコーダ等の信号処理を行う。これにより、信号処理回路４５は、出力データＲＤ１に基づいて、画像データＩＤ１を生成する。

次に、期間ｔ２の後、期間ｔ３において、第２選択回路１６は、選択信号ＳＥＬｘ２に基づいて検出電極Ｒｘを選択し、第１選択回路１５は、選択信号ＳＥＬｙ１、…、ＳＥＬｙｎに基づいて駆動電極Ｔｘを走査する。これにより、メモリ４４は、出力データＲＤ２を取得する。

期間ｔ３の後、期間ｔ４において、信号処理回路４５は、メモリ４４から出力データＲＤ２を受け取って、出力データＲＤ２に基づいて、画像データＩＤ２を出力する。

このように、検出装置１は、１フレーム分の検出を行う期間に、異なる複数の出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６は時分割で記憶され、かつ、出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６が記憶される期間ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７、ｔ９、ｔ１１と、信号処理回路４５が信号処理を行う期間ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８、ｔ１０、ｔ１２とが、交互に配置される。

検出装置１の駆動方法の比較例として、例えば、第１選択回路１５が１つの選択信号ＳＥＬｙ１に基づいて駆動電極Ｔｘを選択している期間に、第２選択回路１６が検出電極Ｒｘを選択信号ＳＥＬｘ１から選択信号ＳＥＬｘ６まで順次走査する方法がある。第１選択回路１５が選択信号ＳＥＬｙ２、…、ＳＥＬｙｎに応じて駆動電極Ｔｘの選択パターンを変更するごとに、第２選択回路１６は選択信号ＳＥＬｘ１から選択信号ＳＥＬｘ６に応じて検出電極Ｒｘを選択する。信号処理回路４５での信号処理において、選択信号ＳＥＬｙ１、…、ＳＥＬｙｎに応じたすべての選択パターンで駆動電極Ｔｘを走査した検出信号Ｓが必要であり、メモリ４４には、ひとまとまりの出力データとして１フレーム分の検出信号Ｓ、すなわちｍ×ｎ個の検出信号Ｓが記憶される。

本実施形態の検出装置１では、上述したように、第２選択回路１６が、複数の検出電極Ｒｘを選択する１つの期間に、第１選択回路１５が複数の駆動電極Ｔｘを走査する。つまり、１つの選択信号ＳＥＬｘが高レベル電圧の期間に、選択信号ＳＥＬｙ１、…、ＳＥＬｙｎに応じたすべての選択パターンで駆動電極Ｔｘが走査される。これにより、メモリ４４は、選択された複数の検出電極Ｒｘから検出器ＤＥＴを介して出力される複数の検出信号Ｓを、ひとまとまりの出力データＲＤとして記憶する。出力データＲＤに含まれる検出信号Ｓの数は、ｐ×ｎ個に削減される。ｐ×ｎ個は、検出器ＤＥＴの数と、駆動電極Ｔｘの数との積である。

また、出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６は、選択信号ＳＥＬｘごとに取得される。信号処理回路４５は、出力データＲＤ１、ＲＤ２、…、ＲＤ６ごとに、時分割で信号処理を実行して画像データＩＤを生成する。このため、メモリ４４に１フレーム分の検出信号Ｓを保存する必要がなく、例えば、１フレーム分の１／６のデータ量に抑制できる。これにより、メモリ４４の容量の増大を抑制することができる。

また、出力データＲＤのデータ数が小さくなるので、信号処理回路４５が行う信号処理の負荷を抑制することができる。

なお、上述した検出装置１の駆動方法はあくまで一例であり適宜変更することができる。例えば、検出電極Ｒｘの数ｍは、ｍ＝１９２に限定されず、１９１以下でもよく、１９３以上でもよい。駆動電極Ｔｘの数ｎは、ｎ＝２５６に限定されず、２５５以下でもよく、２５７以上でもよい。１つの検出電極ブロックＲｘＢが有する検出電極Ｒｘの数ｋは、ｋ＝６に限定されず、５以下でもよく、７以上でもよい。

第１選択回路１５は、駆動電極Ｔｘ−１から駆動電極Ｔｘ−ｎまで、順次走査しているがこれに限定されない。第１選択回路１５は、例えば、複数の駆動電極Ｔｘを束ねて駆動電極ブロックごとに駆動してもよい。又は、第１選択回路１５は、駆動電極Ｔｘを間引いて（複数本の駆動電極Ｔｘを飛び越して）走査してもよい。

（変形例）
図１１は、変形例に係る検出装置の構成例を示す平面図である。図１１に示すように、検出装置１Ａは、基板１０１と、第１回路基板２０と、第２回路基板３０とを備える。例えば、第２回路基板３０の一方の面側に基板１０１と第１回路基板２０とが配置されている。第１回路基板２０は、例えば、フレキシブルプリント基板である。第２回路基板３０は、例えば、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）等のリジッド基板である。第１回路基板２０は、基板１０１と第２回路基板３０とを中継している。

センサ１０Ａは、絶縁性の基板１０１と、基板１０１の一方の面側に設けられた複数の検出電極ＲｘＡ（検出素子ＳＥＡ）と、複数のスイッチ素子ＳＷ１と、スイッチ素子ＳＷ１に接続する走査線ＧＣＬと、スイッチ素子ＳＷ１に接続するデータ線ＳＧＬと、検出電極ＴｘＡ（駆動電極）と、を備える。スイッチ素子ＳＷ１は、例えば、薄膜トランジスタである。走査線ＧＣＬは、スイッチ素子ＳＷ１に走査信号を供給するための配線である。走査線ＧＣＬは、例えば、スイッチ素子ＳＷ１がトランジスタの場合、トランジスタのゲートに接続される。データ線ＳＧＬは、走査線ＧＣＬからの走査信号に応じて、検出電極ＲｘＡと電気的に接続される配線である。言い換えると、データ線ＳＧＬは、検出電極ＲｘＡから検出信号Ｓｖが出力される配線である。データ線ＳＧＬは、例えば、スイッチ素子ＳＷ１がトランジスタの場合、トランジスタのソースに接続される。基板１０１は、例えば絶縁基板であって、ガラス材料、若しくは、ポリイミドのような有機材料で形成される。

第１選択回路１１５及び第２選択回路１１６は、基板１０１の一方の面側にそれぞれ設けられている。データ線ＳＧＬは第２選択回路１１６に接続されている。走査線ＧＣＬは第１選択回路１１５に接続されている。

検出領域ＦＡには、検出電極ＲｘＡやスイッチ素子ＳＷ１が配置される。センサ１０Ａの周辺領域ＧＡには、検出領域ＦＡが四角形状である場合、少なくともその１辺に沿って形成される。センサ１０Ａの周辺領域ＧＡは、検出電極ＴｘＡ（駆動電極）が配置されている。センサ１０Ａは、更に導電体２６を有する。導電体２６は、周辺領域ＧＡに配置される。より具体的には、検出電極ＲｘＡと検出電極ＴｘＡの間に配置される。導電体２６は、検出回路４０と接続される。導電体２６は、外部物体（例えば、指）のセンサ１０Ａへの接近を検出するための電極である。例えば、導電体２６は、駆動信号生成回路１１０と接続され、駆動信号Ｖｓが供給される。そして、指が導電体２６に接近すると、導電体２６と指との間に静電容量が生じ、導電体２６の容量値が増大する。導電体２６と接続された検出回路４０によって、導電体２６の容量値の変化を検出することで、外部物体（例えば、指）のセンサ１０Ａへの接近を検出することができる。なお、検出回路４０は、検出回路４０が導電体２６によって指の接近を検知するまで、検出制御回路１１の検出電極ＴｘＡへの駆動信号Ｖｓの供給および検出回路４０の検出電極ＲｘＡからの検出信号Ｓｖの受信を停止し、導電体２６によって指の接近を検知した場合に、検出制御回路１１および検出回路４０の検出電極ＴｘＡおよび検出電極ＲｘＡへの動作を開始するようにしてもよい。ここで、導電体２６のみを動作するモードを待ち受けモードとする。

検出電極ＴｘＡは、駆動信号Ｖｓが供給される。検出電極ＴｘＡは、例えば、検出電極ＲｘＡが配置される検出領域ＦＡの外側に配置される。より具体的には、検出電極ＴｘＡは、導電体２６より外側に配置されている。つまり、センサ１０Ａと検出電極ＴｘＡとの間に、導電体２６が配置されている。検出電極ＲｘＡ、導電体２６及び検出電極ＴｘＡは、互いに離間して配置されている。

第１選択回路１１５は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＳＥＬｙに基づいて、選択した走査線ＧＣＬに走査信号を供給する。言い換えると、第１選択回路１１５は、走査線ＧＣＬに接続された行方向（Ｘ方向）に接続された複数の検出電極ＲｘＡ（検出素子ＳＥＡ）を選択する選択回路である。第２選択回路１１６は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＳＥＬｘに基づいて、選択したデータ線ＳＧＬを検出回路４０に接続する。言い換えると、第２選択回路１１６は、データ線ＳＧＬに接続された列方向（Ｙ方向）に接続された複数の検出電極ＲｘＡ（検出素子ＳＥＡ）を選択する選択回路である。

例えば、図１１に示すように、センサ１０Ａは、検出電極ＲｘＡと、走査線ＧＣＬ（ｋ）、ＧＣＬ（ｋ＋１）、ＧＣＬ（ｋ＋２）、ＧＣＬ（ｋ＋３）と、データ線ＳＧＬ（ｌ）、ＳＧＬ（ｌ＋１）、ＳＧＬ（ｌ＋２）、ＳＧＬ（ｌ＋３）とを有する。ｋ、ｌはそれぞれ１以上の整数である。検出電極ＲｘＡは、行方向（Ｘ方向）及び列方向（Ｙ方向）にそれぞれ並んで配置されている。走査線ＧＣＬ（ｋ）、ＧＣＬ（ｋ＋１）、ＧＣＬ（ｋ＋２）、ＧＣＬ（ｋ＋３）は、スイッチ素子ＳＷ１をオン、オフするための配線である。走査線ＧＣＬ（ｋ）、ＧＣＬ（ｋ＋１）、ＧＣＬ（ｋ＋２）、ＧＣＬ（ｋ＋３）は、列方向（Ｙ方向）に並び、行方向（Ｘ方向）に延在している。データ線ＳＧＬ（ｌ）、ＳＧＬ（ｌ＋１）、ＳＧＬ（ｌ＋２）、ＳＧＬ（ｌ＋３）は、検出信号Ｓｖを出力するための配線である。データ線ＳＧＬ（ｌ）、ＳＧＬ（ｌ＋１）、ＳＧＬ（ｌ＋２）、ＳＧＬ（ｌ＋３）は、行方向（Ｘ方向）に並び、列方向（Ｙ方向）に延在している。なお、以下の説明で、走査線ＧＣＬ（ｋ）、ＧＣＬ（ｋ＋１）、ＧＣＬ（ｋ＋２）、ＧＣＬ（ｋ＋３）を区別して説明する必要がないときは、単に走査線ＧＣＬという。また、データ線ＳＧＬ（ｌ）、ＳＧＬ（ｌ＋１）、ＳＧＬ（ｌ＋２）、ＳＧＬ（ｌ＋３）を区別して説明する必要がないときは、単にデータ線ＳＧＬという。

第１選択回路１１５は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＳＥＬｙに基づいて、複数の走査線ＧＣＬの中から所定の走査線ＧＣＬ（例えば、ＧＣＬ（ｋ）、ＧＣＬ（ｋ＋２））を選択する。そして、第１選択回路１１５は、選択した走査線ＧＣＬ（ｋ）、ＧＣＬ（ｋ＋２）に所定の電圧（走査信号）を印加する。これにより、ｋ行目に属する検出電極ＲｘＡと、（ｋ＋２）行目に属する検出電極ＲｘＡは、データ線ＳＧＬ（ｌ）、ＳＧＬ（ｌ＋１）、ＳＧＬ（ｌ＋２）、ＳＧＬ（ｌ＋３）を介して第２選択回路１１６に接続される。第２選択回路１１６は、検出制御回路１１から供給される信号に基づいて、複数のデータ線ＳＧＬの中から所定のデータ線ＳＧＬ（例えば、ＳＧＬ（ｋ））を選択する。そして、第２選択回路１１６は、選択したデータ線ＳＧＬ（ｋ）を検出回路４０に接続する。これにより、ｋ行ｌ列目の検出電極ＲｘＡと、（ｋ＋２）行ｌ列目の検出電極ＲｘＡとから検出回路４０に検出信号Ｓｖが供給される。

変形例の検出装置１Ａにおいて、センサ１０Ａに指が接触又は近接した状態（接触状態）では、検出電極ＴｘＡに指が接触する。そして、検出制御回路１１から検出電極ＴｘＡに供給される駆動信号Ｖｓは、指と、センサ１０Ａを保護する絶縁性の保護層（例えば、絶縁性樹脂）とを介して検出電極ＲｘＡに影響を与える。つまり、指が検出電極ＴｘＡの一部として作用する。このため、接触状態では、検出電極ＴｘＡと検出電極ＲｘＡとの離隔距離が実質的に小さくなる。更に、指の凹部および凸部では、検出電極ＲｘＡとの距離に差が生じ、指の凹部に生じる容量値よりも指の凸部に生じる容量値の方が大きくなる。これにより、検出装置１Ａは、駆動信号Ｖｓが指を介さない場合と比べて、指の表面の凹凸が検出電極ＲｘＡの容量変化に反映され易く、指紋の検出感度が高くなる。このため、外部物体（例えば、指）等に対する検出感度の向上が可能な検出装置１Ａを提供することができる。

また、図１１に示すように、基板１０１には、センサ１０Ａと、例えば、駆動信号生成回路１１０と、カウンタ回路１１６Ａとが設けられている。センサ１０Ａに含まれる検出電極ＲｘＡは、走査線ＧＣＬを介して第１選択回路１１５と接続されている。また、センサ１０Ａに含まれる検出電極ＲｘＡは、データ線ＳＧＬを介して第２選択回路１１６の入力側に接続されている。カウンタ回路１１６Ａは、第１選択回路１１５と、第２選択回路１６と、駆動信号生成回路１１０と、に配線を介して接続している。第１選択回路１１５は、検出電極ＲｘＡと検出電極ＴｘＡとの間に配置される。また、導電体２６は、第１選択回路１１５と検出電極ＲｘＡとの間に配置される。

第１回路基板２０には、ＩＣ１２１が設けられている。第２選択回路１１６の出力側は、複数の配線１６Ａを介してＩＣ１２１の複数の端子に接続している。また、導電体２６は、配線１６Ｂを介してＩＣ１２１の１つの端子に接続している。また、カウンタ回路１１６Ａは、配線を介してＩＣ１２１に接続している。また、駆動信号生成回路１１０は、配線を介してＩＣ１２１に接続されている。

第２回路基板３０の一方の面側には、検出電極ＴｘＡが設けられている。駆動信号生成回路１１０は、ＩＣ１２１、及び、第２回路基板３０上の配線を介して検出電極ＴｘＡに接続している。検出電極ＴｘＡは、センサ１０Ａを囲むリング形状でもよいが、図１１に示すように、センサ１０Ａを囲むリングの一部を欠いた形状であってもよい。例えば、センサ１０Ａを囲む四角形のリングにおいて、４辺のうちの１辺を欠いた形状であってもよい。例えば、検出電極ＴｘＡは、平面視において、センサ１０Ａと第２選択回路１１６とを接続するデータ線ＳＧＬに重畳しないように配置してもよい。また、検出電極ＴｘＡは、平面視において、第２選択回路１１６とＩＣ１２１とを接続する配線１６Ａに重畳しないように配置してもよい。これにより、検出電極ＴｘＡに供給される駆動信号Ｖｓが、データ線ＳＧＬ又は配線１６Ａに影響してノイズとなることを抑制することができる。

図１に示した検出制御回路１１の少なくとも一部の構成と、検出回路４０の少なくとも一部の構成は、ＩＣ１２１に含まれている。例えば、図１に示した検出回路４０の各種構成のうち、検出信号増幅回路４２と、Ａ／Ｄ変換回路４３と、メモリ４４と、信号処理回路４５と、通信回路４６と、検出タイミング制御回路４７とは、ＩＣ１２１に含まれている。また、図１に示した検出制御回路１１の各種構成のうち、少なくとも一部の回路は、ＩＣ１２１に含まれている。また、図１に示した検出回路４０の少なくとも一部の構成は、基板１０１上に形成されている。例えば、図１に示した検出制御回路１１の各種構成のうち、カウンタ回路１１６Ａ、及び、駆動信号生成回路１１０は、基板１０１上に形成されている。なお、ＩＣ１２１は、駆動信号生成回路１１０及び検出電極ＴｘＡと接続される回路として保護回路を有してもよい。保護回路は、例えば、ダイオードであり、検出電極ＴｘＡからＩＣ１２１を伝ってセンサ１０ＡにＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）が伝うことから保護する。

なお、図１に示した検出制御回路１１の少なくとも一部の構成は、第１選択回路１１５に含まれていてもよい。また、図１に示した検出制御回路１１の少なくとも一部の構成、又は、検出回路４０の少なくとも一部の構成は、ＩＣ１２１とは別個に設けられた、第２回路基板３０上に配置されたＩＣに含まれていてもよい。例えば、保護回路は、第２回路基板３０上に設けられ、ＩＣ１２１を介さずに、駆動信号生成回路１１０と検出電極ＴｘＡとに接続されてもよい。また、第２回路基板３０に接続された外部基板上に配置されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に、検出制御回路１１、及び、検出回路４０の少なくとも一部の構成は、含まれていてもよい。また、基板１０１は、図示しない集積回路を有していてもよい。この場合、図１に示した検出制御回路１１の少なくとも一部の構成、又は、検出回路４０の少なくとも一部の構成は、基板１０１が有する集積回路に含まれていてもよい。例えば、検出回路４０の各種構成のうち、検出信号増幅回路４２は、基板１０１が有する集積回路に含まれていてもよい。

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 検出装置
１０、１０Ａ センサ
１１ 検出制御回路
１５、１１５ 第１選択回路
１６、１１６ 第２選択回路
２０ 第１回路基板
２１、１０１ 基板
３０ 第２回路基板
４０ 検出回路
４２ 検出信号増幅回路
４３ Ａ／Ｄ変換回路
４４ メモリ
４５ 信号処理回路
４６ 通信回路
４７ 検出タイミング制御回路
ＤＥＴ 検出器
ＧＣＬ 走査線
ＳＧＬ データ線
Ｒｘ、ＲｘＡ、ＴｘＡ 検出電極
ＲｘＬ１ 第１直線部
ＲｘＬ２ 第２直線部
ＲｘＢＥ 屈曲部
Ｔｘ 駆動電極
ＴｘＥ１ 第１電極部
ＴｘＥ２ 第２電極部
ＴｘＣ 接続部
ＴｘＤ、ＴｘＤ１、ＴｘＤ２、ＴｘＤ３ ダミー電極
ＳＥＬｘ、ＳＥＬｘ１、ＳＥＬｘ２、ＳＥＬｙ、ＳＥＬｙ１、ＳＥＬｙ２ 選択信号

Claims (6)

1. 基板と、
   前記基板に設けられ、前記基板に平行な第１方向に配列された複数の検出電極と、
   前記基板に設けられ、前記第１方向と交差する第２方向に配列された複数の駆動電極と、
   選択信号に基づいて前記検出電極を選択する第２選択回路と、
   前記駆動電極を選択する第１選択回路と、
   複数の前記検出電極のうち、選択された複数の検出電極に接続される検出器と、
   前記第２選択回路が、複数の前記検出電極を選択する１つの期間に、前記第１選択回路が複数の前記駆動電極を走査することで、前記選択された複数の検出電極から前記検出器を介して出力される複数の検出信号を、ひとまとまりの出力データとして記憶するメモリと、を有する
   検出装置。
2. 前記メモリは、異なる前記選択信号ごとに出力される複数の前記検出信号を、それぞれ異なる前記出力データとして記憶する
   請求項１に記載の検出装置。
3. 前記メモリに記憶された前記出力データを受け取って、複数の前記検出信号の信号処理を行う信号処理回路を含み、
   １フレーム分の検出を行う期間に、異なる複数の前記出力データは時分割で記憶され、かつ、前記出力データが記憶される期間と、前記信号処理回路が前記信号処理を行う期間とが、交互に配置される
   請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
4. 複数の前記検出電極で構成される検出電極ブロックを複数有し、
   前記第２選択回路は、第１選択信号に基づいて、複数の前記検出電極ブロックのそれぞれから第１検出電極を選択し、前記第１選択信号が高レベル電圧の期間に、前記第１選択回路が複数の前記駆動電極を走査し、
   前記第２選択回路は、第２選択信号に基づいて、複数の前記検出電極ブロックのそれぞれから第２検出電極を選択し、前記第２選択信号が高レベル電圧の期間に、前記第１選択回路が複数の前記駆動電極を走査する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の検出装置。
5. 複数の前記検出器を有し、
   複数の前記検出器は、複数の前記検出電極ブロックごとに設けられ、
   前記ひとまとまりの出力データが有する複数の前記検出信号の数は、前記検出器の数と、前記駆動電極の数との積である
   請求項４に記載の検出装置。
6. 前記検出電極は、複数の第１直線部と、前記第１直線部と交差する方向に延びる複数の第２直線部と、前記第１直線部と前記第２直線部とを接続する屈曲部と、を有し、
   複数の前記第１直線部及び複数の前記第２直線部は金属細線であり、
   前記駆動電極は、透光性導電体である
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出装置。

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