JP3868238B2

JP3868238B2 - Data detector integrated display device and portable terminal equipped with the same

Info

Publication number: JP3868238B2
Application number: JP2001236216A
Authority: JP
Inventors: 和弘上原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP2003043981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、広く普及している携帯電話機の大半は、電話番号等の種々の情報を表示するための液晶表示部を備えている。
【０００３】
一方、一台の携帯電話機を複数人で使用する際に、電話番号や通話料の管理を個人用電話機と同一管理とするために個人認証機能のついた携帯電話機が提案されている。その例として、特開平４−３５２５４７号公報には、電話番号などを表示する表示部と、指の指紋情報を読み取る指紋データ検出部と、指紋データや電話番号データが記憶されているデータ記憶部とを備えており、指紋データ検出部で読み取った取扱者の指紋情報をデータ記憶部に記憶されている指紋データと比較し、それらが合致した際に取扱者を認証し、表示部に取扱者の電話番号などを表示するようにしたものが開示されている。
【０００４】
そして、特開平４−２３１８０３号公報には、指紋検出装置として、二次元アレイ状に配置された電極群と、それら電極群上を被覆する誘電層とを備え、誘電体層を介して接触される指との間に生じる静電容量が指紋の凹凸に応じて異なることを使用して指紋形状を検出する静電容量型のものが開示されている。
【０００５】
また、特開２００１−５２１４８号公報には、特開平４−２３１８０３号公報に開示されている指紋検出装置を指紋読み取りセンサとして液晶表示部に隣接して又は液晶表示部上に設けたものが開示されている。
【０００６】
さらに、特開平６−３１８１３６号公報には、画像表示部を備え、その画像表示部又はそれを形成する基板上にデータ入出力手段が設けられた情報入出力装置であって、表示部用電極とデータ入出力用電極とを同一電極で構成し、又はそれらを相互に隣接した電極として構成し、表示部とデータ入出力部との行駆動電極を共通にすることが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本出願の課題は、構成が簡単であることからコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいデータ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のデータ検出部一体型表示装置は、複数の走査電極線と走査電極駆動素子とからなる単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本発明は、
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備え、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への表示用の信号送信を停止すると共に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への出力を、表示用の信号送信時よりもハイインピーダンス化するように構成され、
また、上記データ検出電極線からのデータ検出開始直前の上記表示部への表示で、該表示部にデータ検出時に表示保持する所定表示を表示させるように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置である。
【００１０】
このような構成によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストとなり、しかも、走査電極駆動素子が共用されることによって消費電力が小さいものとなる。
【００１１】
また、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を停止するように構成されているので、データ検出部の駆動中は表示部の駆動が停止するので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１２】
上記所定表示は、例えば、全面黒色表示又は全面白色表示である。
【００１３】
本発明のデータ検出部一体型表示装置は携帯端末に適用が可能であり、その場合、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットが特に有効となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る携帯電話機等の指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュール１０を示す。
【００１６】
この基板モジュール１０は、ガラス基板１１に液晶表示部１２及び静電容量型の指紋データ検出部１３が構成されたものである。
【００１７】
このガラス基板１１は、矩形状であり、その長辺に沿って複数の走査電極線１４，１４，…が相互に並行して延びるように設けられている。これらの走査電極線１４，１４，…のうちの図の上半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ全長に亘っている一方、図の下半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ半分の程度の長さである。また、図の上半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、ガラス基板１１の短辺縁近傍（図１の右端）に設けられた第１ゲートドライバ（第１走査電極駆動素子）１５ａに接続されており、図の下半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ゲートドライバ１５ａの下側に設けられた第２ゲートドライバ（第２走査電極駆動素子）１５ｂに接続されている。そして、これらの走査電極線１４，１４，…と第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂとが走査電極系統を構成している。
【００１８】
ガラス基板１１の図の右側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数の表示ソース電極線（信号電極線）１６，１６，…がそれぞれ全走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらの表示ソース電極線１６，１６，…のうちの図の右半分は、各々、ガラス基板１１の長辺縁近傍（図１の下端縁右側）に設けられた第１ソースドライバ（第１信号電極駆動素子）１７ａに接続されており、図の左半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ソースドライバ１７ａの左側に設けられた第２ソースドライバ（第２信号電極駆動素子）１７ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及び表示ソース電極線１６，１６，…がその交差部を一つの画素とするアクティブマトリクス方式の液晶表示部１２を構成している。また、これらの表示ソース電極線１６，１６，…と第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂとが表示ソース電極系統（信号電極系統）を構成している。
【００１９】
ガラス基板１１の図の左側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数のデータ検出電極線１８，１８，…がそれぞれ図の上半分の走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらのデータ検出電極線１８，１８，…のうちの図の右半分は、各々、図の走査電極線１４，１４，…の下側に設けられた第１データ検出素子１９ａに接続されており、図の左半分のデータ検出電極線１８，１８，…は、各々、図の第１データ検出素子１９ａの左側に設けられた第２データ検出素子１９ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及びデータ検出電極線１８，１８，…がその交差部を一つのデータ採取部とするアクティブマトリクス方式の指紋データ検出部１３を構成している。また、これらのデータ検出電極線１８，１８，…と第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂとが指紋データ検出系統を構成している。
【００２０】
従って、以上のような構成を有する表示一体型指紋検出装置は、単一の走査電極系統を液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとなる。
【００２１】
図２は、上記液晶表示部１２の一つの画素の断面を示す。
【００２２】
この液晶表示部１２は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ^＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方が表示ソース電極線１６，１６，…に繋がった表示ソース電極２５に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に画素電極２９が設けられている。画素電極２９はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されており、コンタクトホール３０の位置において、ドレイン電極２６の下のゲート絶縁膜２２とガラス基板１１との間には電荷蓄積容量電極３１が設けられ、その電荷蓄積容量電極３１に対応したゲート絶縁膜２２が電荷蓄積容量３２の誘電体を構成している。画素電極２９の上には図示しない配向膜を介して液晶層３３が設けられていると共に液晶層３３を介した対向側には共通電極を備えた図示しない対向側基板が設けられている。この液晶表示部１２は、各画素において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、表示ソース電極２５に信号電圧が印加されることにより画素電極２９に電荷を保持し、その電荷量に応じて液晶層３３内の液晶分子の配向状態が変わることを利用して光透過度を調整し、表示を行うようにしたものである。
【００２３】
図３は、上記指紋データ検出部１３の一つのデータ検出部の断面を示す。
【００２４】
この指紋データ検出部１３は、ＴＦＴをスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ^＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方がデータ検出電極線１８，１８，…に繋がったデータ検出電極３４に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に電荷検出電極３５が設けられている。電荷検出電極３５はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されている。電荷検出電極３５の上には上層絶縁膜３６が設けられている。この指紋データ検出部１３は、各データ採取部において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、データ検出電極３４に所定電圧が印加されることにより電荷検出電極３５に指表面までの距離に対応した電荷が保持され、その電荷をデータとしてデータ検出電極３４を介して採取するようにしたものである。
【００２５】
図２及び３より明らかなように、液晶表示部１２の画素から電荷蓄積容量電極３１及び電荷蓄積容量３２を除去すると共に液晶層３３を上層絶縁膜３５に置換したものは、指紋データ検出部１３のデータ検出部と同一構成となる。
【００２６】
従って、この液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が構成されたガラス基板１１は、単一のガラス基板１１に同一のＴＦＴプロセスで液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３を同時に形成することにより作製することができるので、それぞれを別の工程で作製する場合に比べて製造工程を簡易化することができると共に製造コストを削減することができる。
【００２７】
また、ＬＳＩチップである第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂを液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３と共に同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００２８】
さらに、液晶表示部１２、指紋データ検出部１３、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂ、第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂ、第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂを同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、より一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００２９】
また、シリコンウエハ基板を用いたＣＭＯＳプロセスで、あるいはガラス基板１１又はセラミック基板を用いたポリシリコンプロセスで基板モジュール１０を形成するようにしてもよい。
【００３０】
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置である携帯電話機の基板モジュール４０を示す。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示す。
【００３１】
この基板モジュール４０は、液晶表示部１２が表示部用基板４１ａに、及び指紋データ検出部１３がデータ検出部用基板４１ｂにそれぞれ別個に構成されており、両者に共用される走査電極線１４，１４，…が可撓性の接続線（例えばＦＰＣ：Flexible Printed Circiut）４２を介して両基板４１ａ，４１ｂに亘って形成されている。その他の構成は、実施形態１と同一である。
【００３２】
図５は、この基板モジュール４０が組み込まれた第１の態様の携帯電話機５０を示す。
【００３３】
この第１の携帯電話機５０は略直方体状の電話機本体５１を有し、上面の右側下部にキーボード５２が、上面のキーボード５２の上方右側に液晶表示部１２が、及び上方左側に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が同一面にあり、電話機本体５１内では、図４に示すように、可撓性の接続線４２が折り曲げられることなく、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが左右に並んだ状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３４】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この基板モジュール４０が組み込まれた第２の態様の携帯電話機６０を示す。
【００３５】
この第２の携帯電話機６０は上側部６１ａと下側部６１ｂとからなる折り畳み式の電話機本体６１を有し、下側部６１ｂの折り畳んだ際の内側面にキーボード６２が、上側部６１ａの折り畳んだ際の内側面に液晶表示部１２が、及び上側部６１ａの液晶表示部１２側とは反対側の面に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が上側部６１ａの相互に反対側の面にあり、電話機本体６１内では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、可撓性の接続線４２が折り返されて、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが重なるような状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３６】
図８は、この基板モジュール４０が組み込まれた第３の態様の携帯電話機８０を示す。
【００３７】
この第３の携帯電話機８０は略直方体状の電話機本体８１を有し、上面下部にキーボード８２が、上面のキーボード８２の上方に液晶表示部１２が、及び右側面の液晶表示部１２の対応位置に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が隣接面にあり、電話機本体８１内では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが直角をなすように可撓性の接続線４２が折り曲げられた状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３８】
従って、このような基板モジュール４０によれば、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の位置関係の自由度が高くなるので、上記の第１〜３の態様の携帯電話機５０，６０，８０のように、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の配置をすることができる。
【００３９】
実施形態１における液晶表示部１２と指紋データ検出部１３とを同一プロセスで形成することができるという点を除いては、その他の作用効果は実施形態１と同一である。
【００４０】
（動作形態１）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１０を参照しながら説明する。なお、以下の動作制御は、走査電極系統、表示ソース電極系統及び指紋データ検出系統が接続された制御系統により実行される。
【００４１】
図１０は、動作形態１の概略タイムチャートの一例を示す。なお、この例では、走査電極線１４，１４，…を第１行〜第３２０行までとし、指紋データ検出部１３はそのうちの第１行〜第１６０行までを使用することとしているが、これに限定されるものではない。後の動作形態２及び３も同様である。
【００４２】
動作形態１は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止するものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の駆動を停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、多くの指紋データを採取し、取得したデータを比較することにより外来ノイズや汗の影響を除去して指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００４３】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００４４】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。
【００４５】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにする。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にそのような影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【００４６】
ここで、シーケンス制御としては図１１に示すようなものを挙げることができる。まず、スタートしてステップＳ１で液晶表示部１２の駆動をする。次に、ステップＳ２に進み、指紋データ検出要求の有無を判断し、「ＮＯ」の場合はＳ１に戻る。指紋データ検出要求が「ＹＥＳ」の場合はＳ３に進み、液晶表示部１２に所定表示を行う。次いで、ステップＳ４に進み、データ検出回数ｎを１にする。続いて、ステップＳ５に進み、指紋データ検出部１３を駆動する。そして、ステップＳ６に進み、検出回数ｎが設定回数Ｎか否かを判断し、「ＮＯ」の場合はステップＳ７でｎ←ｎ＋１としてステップＳ５に戻る。検出回数ｎが設定回数Ｎに等しい「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ１に戻る。
【００４７】
また、チラツキ等の表示への影響の度合いが認識し難い所定表示としては、例えば、図１２（ａ）に示すように、ノーマリーブラック方式の場合は全面黒色、図１２（ｂ）に示すように、ノーマリーホワイトの場合は全面白色、あるいは、図１２（ｃ）に示すように、それらに表示画素が少なくてよい「指紋検出中」との文字表示をしたもの、図１２（ｄ）に示すように、それらに砂時計の画像表示したもの等を挙げることができる。
【００４８】
このように、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止する構成によれば、液晶表示部１２の表示特性がデータ検出部の駆動により悪影響を受けるということが少ない。
【００４９】
（動作形態２）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１３を参照しながら説明する。
【００５０】
図１３は、動作形態２の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５１】
動作形態２は、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも同時に駆動するものである。つまり、常時は、図のｔ３期間を繰り返して（ｔ３→ｔ３→ｔ３→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、動作形態１の場合と同様に指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ１及びｔ２期間を割り込ませ、液晶表示部１２の上半分及び指紋データ検出部１３の両方を駆動した後、液晶表示部１２の下半分を駆動する。このとき、ｔ１及びｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ３→ｔ１→ｔ２→ｔ１→ｔ２〜ｔ１→ｔ２→ｔ３のようにｔ１及びｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ３期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２のみを駆動する。
【００５２】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送ると共に、各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加し、電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。従って、このようにすることによって液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３のそれぞれについてゲート電極２１への電圧印加の駆動タイミングを分ける必要がない。
【００５３】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１６１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５４】
ｔ３期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５５】
このように、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも併せて駆動する構成によれば、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の表示が停止されることなく両方を同時に使用することができる。
【００５６】
（動作形態３）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１４を参照しながら説明する。
【００５７】
図１４は、動作形態３の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５８】
動作形態３は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する一方、液晶表示部１２の下半分の駆動を指紋データ検出部１３の駆動と並行して行うものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の下半分を駆動したまま上半分の駆動のみを停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００５９】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６０】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行、１６１行、第２行、第１６２行のように走査電極線１４，１４，…の上半分及び下半分を交互に且つそれぞれ行番号の小さいものから順に順次パルス電圧を印加し、第１行から第１６０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送り、また、第１６１行から第３２０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。このとき、液晶表示部１２での１回の走査で表示に要する時間と指紋データ検出部１３での１回の走査でデータ検出に要する時間との間には差があるため、それぞれのフレームを同期させ、図に示す例では、指紋データ検出部１３の走査１回に対して液晶表示部１２の走査１回を行うようにしている。
【００６１】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにする。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にかかる影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしているので、データ検出部一体型表示装置をコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとすることができる。また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を停止するように構成されているので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００６３】
また、複数の走査電極線、複数の信号電極線及び複数のデータ検出電極線のいずれもが同一基板に形成されており、表示部とデータ検出部とが共にその基板に構成されたものとすれば、データ検出部一体型表示装置の製造工程を簡易なものとすることができる。
【００６４】
また、複数の走査電極が表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、複数の信号電極が表示部用基板に、及び複数のデータ検出電極がデータ検出部用基板にそれぞれ形成されており、表示部が表示部用基板に、データ検出部がデータ検出部用基板にそれぞれ別個に構成されているものとすれば、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような表示部及びデータ検出部の配置をすることができる。
【００６５】
また、データ検出部一体型表示装置を携帯端末に適用すれば、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットを特に有効なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図２】液晶表示部の１つの画素の模式的な断面図である。
【図３】指紋データ検出部の模式的な断面図である。
【図４】実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図５】実施形態２に係る第１の携帯電話機の斜視図である。
【図６】実施形態２に係る第２の携帯電話機の斜視図である。
【図７】第２の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図８】実施形態２に係る第３の携帯電話機の斜視図である。
【図９】第３の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図１０】動作形態１の概略タイムチャート図である。
【図１１】動作形態１のシーケンス制御を示すフローチャート図である。
【図１２】液晶表示部の駆動停止時における表示例を示す説明図である。
【図１３】動作形態２の概略タイムチャート図である。
【図１４】動作形態３の概略タイムチャート図である。
【符号の説明】
１０，４０基板モジュール
１１ガラス基板
１２液晶表示部
１３指紋データ検出部
１４走査電極線
１５ａ第１ゲートドライバ
１５ｂ第２ゲートドライバ
１６表示ソース電極線
１７ａ第１ソースドライバ
１７ｂ第２ソースドライバ
１８データ検出電極線
１９ａ第１データ検出素子
１９ｂ第２データ検出素子
２１ゲート電極
２２ゲート絶縁膜
２３活性半導体層
２４Ｎ^＋ａ-Ｓｉ層
２５表示ソース電極
２６ドレイン電極
２７絶縁保護層
２８層間絶縁膜
２９画素電極
３０コンタクトホール
３１電荷蓄積容量電極
３２電荷蓄積容量
３３液晶層
３４データ検出電極
３５電荷検出電極
３６上層絶縁膜
４１ａ表示部用基板
４１ｂデータ検出部用基板
４２接続線
５０，６０，８０携帯電話機
５１，６１，８１電話機本体
５２，６２，８２キーボード
６１ａ上側部
６１ｂ下側部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a data detection unit integrated display device and a portable terminal including the same.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, most mobile phones that have been widely used include a liquid crystal display unit for displaying various information such as telephone numbers.
[0003]
  On the other hand, when a single mobile phone is used by a plurality of people, a mobile phone with a personal authentication function has been proposed in order to make the management of telephone numbers and call charges the same as a personal phone. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-352547 discloses a display unit for displaying a telephone number, a fingerprint data detection unit for reading fingerprint information of a finger, and a data storage unit for storing fingerprint data and telephone number data. The fingerprint information of the handler read by the fingerprint data detection unit is compared with the fingerprint data stored in the data storage unit, and when they match, the handler is authenticated and the handler is displayed on the display unit. A telephone number or the like that is displayed is disclosed.
[0004]
  Japanese Laid-Open Patent Publication No. 4-231803 includes an electrode group arranged in a two-dimensional array as a fingerprint detection device and a dielectric layer covering the electrode group, and is in contact with the dielectric layer. An electrostatic capacitance type is disclosed that detects the shape of a fingerprint using the fact that the capacitance generated between the finger and the finger differs depending on the irregularities of the fingerprint.
[0005]
  Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-52148 discloses a fingerprint detection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-231803 provided as a fingerprint reading sensor adjacent to or on the liquid crystal display unit. Has been.
[0006]
  Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-318136 discloses an information input / output device provided with an image display unit and provided with data input / output means on the image display unit or a substrate on which the image display unit is formed. And the data input / output electrode are configured as the same electrode, or are configured as electrodes adjacent to each other, and the row drive electrodes of the display unit and the data input / output unit are shared.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
  An object of the present application is to provide a data detection unit-integrated display device that is compact and low-cost because of its simple configuration, and that consumes less power, and a portable terminal including the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problems, the data detection unit integrated display device of the present invention shares a single scan electrode system composed of a plurality of scan electrode lines and scan electrode driving elements in both the display unit and the data detection unit. It is what you do.
[0009]
  Specifically, the present invention provides:
  A scan electrode system comprising a plurality of scan electrode lines extending in parallel to each other and a scan electrode driving element to which each of the plurality of scan electrode lines is connected;
  A plurality of signal electrode lines extending in parallel with each other at an angle with respect to the extending direction of the plurality of scanning electrode lines, each of which intersects with each of the plurality of scanning electrode lines to form an active matrix type display unit; A signal electrode system comprising a signal electrode driving element to which each of the plurality of signal electrode lines is connected,
  A part or all of the plurality of scan electrode lines extend in parallel with each other at an angle with the direction in which the plurality of scan electrode lines extend and are different from the part where the display unit is configured. A data detection system comprising a plurality of data detection electrode lines intersecting with each other to form an active matrix type data detection unit, and a data detection element connected to each of the plurality of data detection electrode lines;
With
  When detecting data from the data detection electrode line, the display signal transmission from the signal electrode drive element to the signal electrode line is stopped, and the output from the signal electrode drive element to the signal electrode line is displayed. It is configured to be higher impedance than when transmitting,
  Further, the display on the display unit immediately before the start of data detection from the data detection electrode line is configured to display a predetermined display that is displayed and held at the time of data detection on the display unit.The data detection unit integrated display device is characterized by the above.
[0010]
  According to such a configuration, a single scan electrode system is shared by both the display unit and the data detection unit, and the configuration becomes simpler than when individual scan electrode systems are provided for each. Therefore, it is compact and low-cost, and the power consumption is reduced by sharing the scan electrode driving element.
[0011]
  Further, since the signal transmission to the signal electrode line is stopped when data is detected from the data detection electrode line, the drive of the display unit is stopped while the data detection unit is driven. Thus, the display characteristics of the display unit are not adversely affected.
[0012]
  The predetermined display is, for example, an entire black display or an entire white display.
[0013]
  The data detection unit integrated display device of the present invention can be applied to a portable terminal, and in that case, the advantage of being compact and low cost and having low power consumption is particularly effective.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
  (Embodiment 1)
  FIG. 1 shows a substrate module 10 of a fingerprint data detection unit integrated display device such as a mobile phone according to the first embodiment.
[0016]
  In the substrate module 10, a liquid crystal display unit 12 and a capacitive fingerprint data detection unit 13 are configured on a glass substrate 11.
[0017]
  The glass substrate 11 has a rectangular shape, and is provided such that a plurality of scanning electrode lines 14, 14,... Extend in parallel with each other along its long side. Of the scanning electrode lines 14, 14,..., The upper half of the figure covers almost the entire length of the long side of the glass substrate 11, while the lower half of the figure is about half of the long side of the glass substrate 11. It is about the length. The upper half of the scanning electrode lines 14, 14,... Are each a first gate driver (first scanning electrode driving element) 15 a provided in the vicinity of the short edge of the glass substrate 11 (right end in FIG. 1). The scan electrode lines 14, 14,... In the lower half of the figure are respectively connected to the second gate driver (second scan electrode driving element) 15b provided below the first gate driver 15a in the figure. It is connected to the. These scan electrode lines 14, 14,... And the first and second gate drivers 15a, 15b constitute a scan electrode system.
[0018]
  In the right half of the figure of the glass substrate 11, a plurality of display source electrode lines (signal electrode lines) 16, 16,... Are orthogonal to all the scanning electrode lines 14, 14,. And it is provided so that it may extend in parallel with each other. Of the display source electrode lines 16, 16,..., The right half of the figure is a first source driver (first signal) provided near the long edge of the glass substrate 11 (right side of the lower edge of FIG. 1). The scanning electrode lines 14, 14,... In the left half of the figure are connected to a second source driver (second signal electrode) provided on the left side of the first source driver 17a in the figure. Drive element) 17b. .. And the display source electrode lines 16, 16,... Forming a lattice constitute an active matrix type liquid crystal display unit 12 having the intersection as one pixel. The display source electrode lines 16, 16,... And the first and second source drivers 17a, 17b constitute a display source electrode system (signal electrode system).
[0019]
  In the left half of the figure of the glass substrate 11, a plurality of data detection electrode lines 18, 18,... Are orthogonal to the scanning electrode lines 14, 14,. They are provided so as to extend in parallel to each other. Of these data detection electrode lines 18, 18,..., The right half of the figure is connected to a first data detection element 19a provided on the lower side of the scanning electrode lines 14, 14,. The data detection electrode lines 18, 18,... In the left half of the figure are each connected to a second data detection element 19b provided on the left side of the first data detection element 19a in the figure. The scanning electrode lines 14, 14,... And the data detection electrode lines 18, 18,... Forming the grid constitute an active matrix fingerprint data detection unit 13 whose intersection is one data collection unit. . In addition, these data detection electrode lines 18, 18,... And the first and second data detection elements 19a, 19b constitute a fingerprint data detection system.
[0020]
  Therefore, the display-integrated fingerprint detection apparatus having the above-described configuration is configured such that a single scan electrode system is shared by both the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13, and each of the individual scan electrodes Since the configuration is simple as compared with the case where a system is provided, it is compact and low-cost and consumes less power.
[0021]
  FIG. 2 shows a cross section of one pixel of the liquid crystal display unit 12.
[0022]
  The liquid crystal display unit 12 uses a TFT (thin film transistor) as a switching element, and the glass substrate 11 and the scanning electrode lines 14, 14,... Provided thereon and the gate electrode 21 connected thereto are a gate insulating film 22. An active semiconductor layer 23 made of amorphous silicon (a-Si) is provided so as to cover the gate electrode 21 from above, and a pair of N is interposed via the active semiconductor layer 23.⁺The a-Si layers 24, 24 are provided at intervals, one of which is connected to the display source electrode 25 connected to the display source electrode lines 16, 16,... and the other is connected to the drain electrode 26. ing. The whole including the TFT is covered with an insulating protective layer 28, an interlayer insulating film 28 is provided thereon, and a pixel electrode 29 is further provided thereon. The pixel electrode 29 is connected to the drain electrode 26 through the contact hole 30. A charge storage capacitor electrode 31 is provided between the gate insulating film 22 below the drain electrode 26 and the glass substrate 11 at the position of the contact hole 30. The gate insulating film 22 corresponding to the charge storage capacitor electrode 31 constitutes a dielectric of the charge storage capacitor 32. A liquid crystal layer 33 is provided on the pixel electrode 29 through an alignment film (not shown), and a counter substrate (not shown) having a common electrode is provided on the counter side through the liquid crystal layer 33. In the liquid crystal display unit 12, in each pixel, when a predetermined voltage is applied to the gate electrode 21 and the TFT is turned on, a signal voltage is applied to the display source electrode 25 to charge the pixel electrode 29. The light transmittance is adjusted by utilizing the fact that the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 33 is changed according to the amount of electric charge, and display is performed.
[0023]
  FIG. 3 shows a cross section of one data detection unit of the fingerprint data detection unit 13.
[0024]
  The fingerprint data detection unit 13 uses a TFT as a switching element, and the glass substrate 11 and the scanning electrode lines 14, 14,... Provided thereon and the gate electrode 21 connected thereto are covered with a gate insulating film 22. In addition, an active semiconductor layer 23 made of amorphous silicon (a-Si) is provided so as to cover the gate electrode 21 from above, and a pair of N is interposed via the active semiconductor layer 23.⁺The a-Si layers 24, 24 are provided at intervals, one of which is connected to the data detection electrode 34 connected to the data detection electrode lines 18, 18,... and the other is connected to the drain electrode 26. ing. The whole including the TFT is covered with an insulating protective layer 28, an interlayer insulating film 28 is provided thereon, and a charge detection electrode 35 is further provided thereon. The charge detection electrode 35 is connected to the drain electrode 26 through the contact hole 30. An upper insulating film 36 is provided on the charge detection electrode 35. The fingerprint data detection unit 13 is configured to apply a predetermined voltage to the data detection electrode 34 when a predetermined voltage is applied to the gate electrode 21 and the TFT is turned on in each data collection unit. The electric charge corresponding to the distance to the finger surface is held in 35, and the electric charge is collected as data through the data detection electrode 34.
[0025]
  As apparent from FIGS. 2 and 3, the fingerprint data detection unit 13 is obtained by removing the charge storage capacitor electrode 31 and the charge storage capacitor 32 from the pixel of the liquid crystal display unit 12 and replacing the liquid crystal layer 33 with the upper insulating film 35. This has the same configuration as the data detection unit.
[0026]
  Therefore, the glass substrate 11 on which the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 are configured is formed by simultaneously forming the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 on the single glass substrate 11 by the same TFT process. Since it can produce, compared with the case where each is produced in another process, a manufacturing process can be simplified and manufacturing cost can be reduced.
[0027]
  Further, the first and second gate drivers 15a and 15b, which are LSI chips, may be simultaneously formed in the same process together with the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13. In this way, it is possible to further simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost.
[0028]
  Further, the liquid crystal display unit 12, the fingerprint data detection unit 13, the first and second gate drivers 15a and 15b, the first and second source drivers 17a and 17b, and the first and second data detection elements 19a and 19b are processed in the same process. You may make it form simultaneously. In this way, it is possible to further simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost.
[0029]
  Further, the substrate module 10 may be formed by a CMOS process using a silicon wafer substrate or a polysilicon process using a glass substrate 11 or a ceramic substrate.
[0030]
  (Embodiment 2)
  FIG. 4 shows a substrate module 40 of a mobile phone which is a fingerprint data detection unit integrated display device according to the second embodiment. In addition, the same part as Embodiment 1 is shown with the same code | symbol.
[0031]
  In this substrate module 40, the liquid crystal display unit 12 is configured separately on the display unit substrate 41a, and the fingerprint data detection unit 13 is configured separately on the data detection unit substrate 41b. 14,... Are formed across both substrates 41a and 41b via flexible connecting lines (for example, FPC: Flexible Printed Circiut) 42. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0032]
  FIG. 5 shows a cellular phone 50 according to the first aspect in which the substrate module 40 is incorporated.
[0033]
  The first mobile phone 50 has a substantially rectangular parallelepiped phone body 51, a keyboard 52 at the lower right side of the upper surface, a liquid crystal display unit 12 at the upper right side of the upper keyboard 52, and a fingerprint data detection unit at the upper left side. 13 are provided. That is, the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 are on the same plane, and the display unit substrate 41a and the flexible connection line 42 are not bent in the telephone body 51 as shown in FIG. The board module 40 is provided with the data detection boards 41b arranged side by side.
[0034]
  FIGS. 6A and 6B show a mobile phone 60 of the second mode in which the board module 40 is incorporated.
[0035]
  The second mobile phone 60 has a foldable telephone main body 61 composed of an upper part 61a and a lower part 61b. A keyboard 62 is folded on the inner side surface of the lower part 61b when the upper part 61a is folded. The liquid crystal display unit 12 is provided on the inner side surface at that time, and the fingerprint data detection unit 13 is provided on the surface of the upper side portion 61a opposite to the liquid crystal display unit 12 side. That is, the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 are on opposite sides of the upper side portion 61a, and within the telephone body 61, as shown in FIGS. The substrate module 40 is provided in a state in which the connection line 42 is folded and the display portion substrate 41a and the data detection substrate 41b overlap.
[0036]
  FIG. 8 shows a mobile phone 80 according to a third aspect in which the substrate module 40 is incorporated.
[0037]
  The third mobile phone 80 has a substantially rectangular parallelepiped phone body 81, a keyboard 82 at the lower part of the upper surface, the liquid crystal display unit 12 above the keyboard 82 on the upper surface, and the corresponding positions of the liquid crystal display unit 12 on the right side. Are respectively provided with fingerprint data detection sections 13. That is, the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 are adjacent to each other, and in the telephone body 81, as shown in FIGS. 9A and 9B, the display unit substrate 41a and the data detection substrate 41b are provided. The substrate module 40 is provided in a state where the flexible connection line 42 is bent so as to form a right angle.
[0038]
  Therefore, according to such a substrate module 40, the degree of freedom in the positional relationship between the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 is increased, and thus the cellular phones 50, 60, 80 of the first to third aspects described above are used. As described above, the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 can be arranged such that they are provided on the same surface, surfaces opposite to each other, or surfaces perpendicular to each other.
[0039]
  Except that the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 in the first embodiment can be formed by the same process, other functions and effects are the same as those in the first embodiment.
[0040]
  (Operation mode 1)
  An operation mode 1 of the fingerprint data detection unit-integrated display device according to the first and second embodiments will be described with reference to FIG. The following operation control is executed by a control system to which a scan electrode system, a display source electrode system, and a fingerprint data detection system are connected.
[0041]
  FIG. 10 shows an example of a schematic time chart of the operation mode 1. In this example, the scanning electrode lines 14, 14,... Are from the first line to the 320th line, and the fingerprint data detection unit 13 uses the first line to the 160th line. It is not limited to. The subsequent operation modes 2 and 3 are the same.
[0042]
  In the operation mode 1, the driving of the liquid crystal display unit 12 is stopped when the fingerprint data detection unit 13 is driven. That is, normally, the t1 period shown in the figure is repeated (t1 → t1 → t1 →...) To preferentially drive the liquid crystal display unit 12, and when the fingerprint data detection unit integrated display device is turned on or a cellular phone. In this case, only when there is a request for driving the fingerprint data detection unit 13 as in the case of inputting a personal identification number, the period t2 in the figure is interrupted to stop driving the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit. 13 is driven. At this time, the t2 period may be set once, but in order to remove a lot of fingerprint data and compare the acquired data to remove the influence of extraneous noise and sweat, the fingerprint data has certainty. For example, it is preferable to repeat the t2 period as t1 → t2 → t2 → t2−t2 → t2 → t1. Then, after fingerprint data is collected by the fingerprint data detection unit 13, the liquid crystal display unit 12 is driven again by returning to the repetition of the t1 period.
[0043]
  Here, in the t1 period, a pulse voltage is sequentially applied from the first and second gate drivers 15a, 15b to the first to 320th rows of the scanning electrode lines 14, 14,... And the data signal voltage of the row is sent from the second source drivers 17a, 17b to the display source electrode lines 16, 16,.
[0044]
  In the t2 period, a pulse voltage is sequentially applied from the first and second gate drivers 15a, 15b to the first to 160th rows of the scanning electrode lines 14, 14,... A predetermined voltage is applied to the data detection electrode lines 18, 18,... From the data detection elements 19a, 19b, and the charges held in the charge detection electrode 35 are used as data via the data detection electrode lines 18, 18,. The data is sent to the second data detection elements 19a and 19b.
[0045]
  As described above, in the configuration in which the driving of the liquid crystal display unit 12 is stopped while the fingerprint data detection unit 13 is driven, when the voltage is applied to the gate electrode 21 and the TFT of the liquid crystal display unit 12 is turned on during the period t2. In addition, the outputs of the first and second source drivers 17a and 17b are high during the t2 period so that the display data is written into the auxiliary capacitor and the display data written into the auxiliary capacitor in the last t1 period is not lost. Make impedance. Further, even if the outputs of the first and second source drivers 17a and 17b become high impedance during the period t2, the TFT of the liquid crystal display unit 12 is turned on by scanning the pulse voltage by the first gate driver 15a. This may affect the display such as flicker and the like due to rearrangement of write data charges to the feedthrough and display source electrode 25 and display source electrode parasitic capacitance. The display may be restored to the original display in the first t1 period after the end of the t2 period by switching to a predetermined display whose degree of influence is difficult to recognize.
[0046]
  Here, examples of sequence control include those shown in FIG. First, in step S1, the liquid crystal display unit 12 is driven. Next, the process proceeds to step S2, and it is determined whether or not there is a fingerprint data detection request. If the fingerprint data detection request is “YES”, the process proceeds to S3, and a predetermined display is performed on the liquid crystal display unit 12. Next, the process proceeds to step S4, and the data detection count n is set to 1. Then, it progresses to step S5 and the fingerprint data detection part 13 is driven. In step S6, it is determined whether or not the number of detections n is the set number N. If “NO”, n ← n + 1 in step S7 and the process returns to step S5. If the number of detections n is “YES” equal to the set number N, the process returns to step S1.
[0047]
  In addition, as the predetermined display whose degree of influence on the display such as flicker is difficult to recognize, for example, as shown in FIG. 12A, in the case of the normally black method, the entire surface is black, and as shown in FIG. In addition, in the case of normally white, the entire surface is white, or as shown in FIG. 12 (c), the characters displayed as “Fingerprint detection”, which requires fewer display pixels, are shown in FIG. 12 (d). As shown, an hourglass image displayed on them can be used.
[0048]
  Thus, according to the configuration in which the driving of the liquid crystal display unit 12 is stopped when the fingerprint data detection unit 13 is driven, the display characteristics of the liquid crystal display unit 12 are adversely affected by the driving of the data detection unit. Few.
[0049]
  (Operation mode 2)
  An operation mode 1 of the fingerprint data detection unit-integrated display device according to the first and second embodiments will be described with reference to FIG.
[0050]
  FIG. 13 shows an example of a schematic time chart of the operation mode 2.
[0051]
  In the operation mode 2, the liquid crystal display unit 12 is also driven simultaneously while the fingerprint data detection unit 13 is being driven. That is, normally, the t3 period shown in the figure is repeated (t3 → t3 → t3 →...) To preferentially drive the liquid crystal display unit 12 and request the drive of the fingerprint data detection unit 13 as in the case of the operation mode 1. Only when there is, the period t1 and t2 in the figure are interrupted, and after both the upper half of the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 are driven, the lower half of the liquid crystal display unit 12 is driven. At this time, the periods t1 and t2 may be set to one time. However, in order to ensure the fingerprint data as in the case of the operation mode 1, for example, t3 → t1 → t2 → t1 → t2−t1 → t2 → t3 As described above, it is preferable to repeat the t1 and t2 periods. After the fingerprint data is collected by the fingerprint data detection unit 13, the process returns to the repetition of the t3 period and only the liquid crystal display unit 12 is driven again.
[0052]
  Here, in the period t1, a pulse voltage is sequentially applied from the first and second gate drivers 15a, 15b to the first to 160th rows of the scanning electrode lines 14, 14,. The data signal voltage of the row is sent from the second source driver 17a, 17b to the display source electrode line 16, 16,..., And the data detection electrode line 18, from the first and second data detection elements 19a, 19b for each row. A predetermined voltage is applied to the first and second data detection elements 19a, 19b via the data detection electrode lines 18, 18,... As data. Accordingly, it is not necessary to separate the drive timing of voltage application to the gate electrode 21 for each of the liquid crystal display unit 12 and the fingerprint data detection unit 13 by doing in this way.
[0053]
  In the t2 period, a pulse voltage is sequentially applied from the first and second gate drivers 15a, 15b to the 161st row to the 320th row of the scanning electrode lines 14, 14,... The data signal voltage of the row is sent from the source drivers 17a, 17b to the display source electrode lines 16, 16,.
[0054]
  In the period t3, pulse voltages are sequentially applied from the first and second gate drivers 15a, 15b to the first to 320th rows of the scanning electrode lines 14, 14,... The data signal voltage of the row is sent from the source drivers 17a, 17b to the display source electrode lines 16, 16,.
[0055]
  As described above, according to the configuration in which the liquid crystal display unit 12 is also driven while the fingerprint data detection unit 13 is being driven, both the display of the liquid crystal display unit 12 is not stopped while the fingerprint data detection unit 13 is being driven. Can be used simultaneously.
[0056]
  (Operation mode 3)
  An operation mode 1 of the fingerprint data detection unit-integrated display device according to the first and second embodiments will be described with reference to FIG.
[0057]
  FIG. 14 shows an example of a schematic time chart of the operation mode 3.
[0058]
  In the operation mode 3, the driving of the upper half of the liquid crystal display unit 12 is stopped while the fingerprint data detecting unit 13 is being driven, while the driving of the lower half of the liquid crystal display unit 12 is performed in parallel with the driving of the fingerprint data detecting unit 13. It is what you do. That is, normally, the t1 period shown in the figure is repeated (t1 → t1 → t1 →...) To preferentially drive the liquid crystal display unit 12, and when the fingerprint data detection unit integrated display device is turned on or a cellular phone. In this case, only when there is a request for driving the fingerprint data detecting unit 13 as in the case of inputting the personal identification number, the upper half of the liquid crystal display unit 12 is driven while interrupting the period t2 in the figure. Only the drive is stopped and the fingerprint data detection unit 13 is driven. At this time, the t2 period may be set once, but in order to ensure the fingerprint data as in the case of the operation mode 1, for example, t2 → t2 → t2 → t2 → t1 It is preferable to repeat the period. Then, after fingerprint data is collected by the fingerprint data detection unit 13, the liquid crystal display unit 12 is driven again by returning to the repetition of the t1 period.
[0059]
  Here, in the t1 period, a pulse voltage is sequentially applied from the first and second gate drivers 15a, 15b to the first to 320th rows of the scanning electrode lines 14, 14,... And the data signal voltage of the row is sent from the second source drivers 17a, 17b to the display source electrode lines 16, 16,.
[0060]
  In the t2 period, the scan electrode lines 14, 14,... from the first and second gate drivers 15a, 15b to the first, 161, second, and 162 rows of the scan electrode lines 14, 14,. A pulse voltage is alternately applied to the upper half and the lower half in order from the smallest row number, and the first and second data detection elements 19a are applied to each row in accordance with the voltage application from the first row to the 160th row. , 19b to the data detection electrode lines 18, 18,..., And the first and second data detection are performed via the data detection electrode lines 18, 18,. .. To the element 19a, 19b, and in accordance with the voltage application from the 161st row to the 320th row, the first and second source drivers 17a, 17b are connected to the display source electrode lines 16, 16,. It sends the data signal voltage. At this time, since there is a difference between the time required for display in one scan on the liquid crystal display unit 12 and the time required for data detection in one scan in the fingerprint data detection unit 13, each frame is displayed. In the example shown in the figure, the liquid crystal display unit 12 is scanned once for the fingerprint data detection unit 13 scanned once.
[0061]
  Thus, in the configuration in which the driving of the upper half of the liquid crystal display unit 12 is stopped while the fingerprint data detection unit 13 is being driven, a voltage is applied to the gate electrode 21 during the period t2, and the upper half TFT of the liquid crystal display unit 12 is turned on. The first and second source drivers 17a during the period t2 are such that the display data is written to the auxiliary capacitor and the display data written to the auxiliary capacitor in the last t1 period is not lost when the on state is entered. , 17b is set to high impedance. Further, even if the outputs of the first and second source drivers 17a and 17b become high impedance during the period t2, the upper half TFT of the liquid crystal display unit 12 is turned on by the pulse voltage scanning by the first gate driver 15a. Since the state may affect the display such as flicker due to the rearrangement of the write data charges to the feedthrough and the display source electrode 25 and the display source electrode parasitic capacitance, the sequence control immediately before the period t2. The display may be switched back to the original display in the first t1 period after the end of the t2 period by switching to a predetermined display in which the degree of the influence is difficult to recognize.
[0062]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, since a single scan electrode system is shared by both the display unit and the data detection unit, the data detection unit-integrated display device is compact and inexpensive. In addition, power consumption can be reduced. In addition, since the signal transmission to the signal electrode is stopped when data is detected from the data detection electrode, the display characteristics of the display unit are not adversely affected by the driving of the data detection unit.
[0063]
  Also, it is assumed that the plurality of scanning electrode lines, the plurality of signal electrode lines, and the plurality of data detection electrode lines are all formed on the same substrate, and both the display unit and the data detection unit are configured on the substrate. Thus, the manufacturing process of the data detection unit integrated display device can be simplified.
[0064]
  A plurality of scanning electrodes are formed over both the display unit substrate and the data detection unit substrate, while a plurality of signal electrodes are provided on the display unit substrate and a plurality of data detection electrodes are provided for the data detection unit. If the display unit is formed on the substrate, the display unit is configured on the display unit substrate, and the data detection unit is configured separately on the data detection unit substrate, the respective surfaces are the same and opposite to each other. Alternatively, the display unit and the data detection unit can be arranged so as to be provided on surfaces perpendicular to each other.
[0065]
  Further, if the data detection unit integrated display device is applied to a portable terminal, the advantage of being compact and low cost and having low power consumption can be made particularly effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a substrate module of a fingerprint data detection unit-integrated display device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of one pixel of a liquid crystal display unit.
FIG. 3 Fingerprint data detection unitImitationIt is typical sectional drawing.
FIG. 4 is a front view of a substrate module of a fingerprint data detection unit-integrated display device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a perspective view of a first mobile phone according to a second embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a second mobile phone according to the second embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state of a board module provided in the second mobile phone.
FIG. 8 is a perspective view of a third mobile phone according to the second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state of a board module provided in a third mobile phone.
FIG. 10 is a schematic time chart diagram of operation mode 1;
FIG. 11 is a flowchart showing sequence control of operation mode 1;
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a display example when driving of the liquid crystal display unit is stopped.
FIG. 13 is a schematic time chart diagram of operation mode 2;
FIG. 14 is a schematic time chart diagram of operation mode 3;
[Explanation of symbols]
10,40 board module
11 Glass substrate
12 Liquid crystal display
13 Fingerprint data detector
14 Scanning electrode line
15a First gate driver
15b Second gate driver
16 Display source electrode line
17a First source driver
17b Second source driver
18 Data detection electrode wire
19a First data detection element
19b Second data detection element
21 Gate electrode
22 Gate insulation film
23 Active semiconductor layer
24 N⁺a-Si layer
25 Display source electrode
26 Drain electrode
27 Insulating protective layer
28 Interlayer insulation film
29 Pixel electrode
30 Contact hole
31 Charge storage capacitor electrode
32 Charge storage capacity
33 Liquid crystal layer
34 Data detection electrode
35 Charge detection electrode
36 Upper insulating film
41a Display board
41b Data detection board
42 Connection line
50, 60, 80 mobile phones
51, 61, 81 Phone body
52, 62, 82 keyboard
61a upper side
61b Lower side

Claims

A scan electrode system comprising a plurality of scan electrode lines extending in parallel to each other and a scan electrode driving element to which each of the plurality of scan electrode lines is connected;
A plurality of signal electrode lines extending in parallel with each other at an angle with respect to the extending direction of the plurality of scanning electrode lines, each of which intersects with each of the plurality of scanning electrode lines to form an active matrix type display unit; A signal electrode system comprising a signal electrode driving element to which each of the plurality of signal electrode lines is connected,
A part or all of the plurality of scan electrode lines extend in parallel with each other at an angle with the direction in which the plurality of scan electrode lines extend and are different from the part where the display unit is configured. A data detection system comprising a plurality of data detection electrode lines intersecting with each other to form an active matrix type data detection unit, and a data detection element connected to each of the plurality of data detection electrode lines;
With
When detecting data from the data detection electrode line, the display signal transmission from the signal electrode drive element to the signal electrode line is stopped, and the output from the signal electrode drive element to the signal electrode line is displayed. configured to impedance increasing than when the signal transmission,
Further, the data detection is characterized in that the display on the display unit immediately before the start of data detection from the data detection electrode line is configured to display a predetermined display to be displayed and held at the time of data detection on the display unit. Part-integrated display device.

In the data detection unit integrated display device according to claim 1 ,
The data detection unit integrated display device, wherein the predetermined display is a full black display or a full white display.

Mobile terminal characterized by comprising been a data detector integrated display device according to claim 1 or 2.