JP7205702B2

JP7205702B2 - fingerprint recognition device

Info

Publication number: JP7205702B2
Application number: JP2020157496A
Authority: JP
Inventors: 李祥宇; 金上; 杜佳勳; 林丙村
Original assignee: 速博思股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2040-09-18
Also published as: JP2022051165A

Description

本発明は、指紋認識装置に関し、特に、静電容量シールド線を有する指紋認識装置に関する。 The present invention relates to a fingerprint recognition device, and more particularly to a fingerprint recognition device with capacitive shielded lines.

電子商取引が盛んになったことで、リモート決済は一日千里の勢いで発展している。そのため、生物識別の商業的需要が急速に拡大しており、特に指紋認識技術が第１候補として選ばれている。ボーダレスモバイルディスプレイ装置が流れとなると、ディスプレイ画面の指紋認識が人気のテーマになる。超音波やアンダーディスプレイ光学検出などのソリューションは、高価で位置合わせが困難であるなど、さまざまな問題に制限があるため、普及が難しい。ＴＦＴ技術を用いて、感知電極及び選択スイッチを保護ガラス上に配置する静電容量式指紋認識技術のみは経済的である。しかしながら、保護ガラスの厚さは数百μｍであるため、感知信号は極めて微小である。また、データ線（ｄａｔａｌｉｎｅ）の長さは数センチにも及び、その面積は単一の感知電極よりもはるかに大きい。さらに、データ線同士間の距離はわずか数μｍであり、相互のクロストークは深刻である。接地された導電性電極によってノイズを隔離して遮断する従来の方法では、巨大な自己容量を発生して微小な感知信号が消えていき、さらに悪化する問題があった。したがって、データ線で感知された様々なノイズを如何にして解決するかが急務となっている。 With the rise of e-commerce, remote payment is developing at a rate of 1,000 miles a day. Therefore, the commercial demand for biometric identification is growing rapidly, with fingerprint recognition technology being chosen as a prime candidate. With borderless mobile display devices trending, fingerprint recognition on display screens will become a hot topic. Solutions such as ultrasound and under-display optical detection are difficult to spread due to various limitations, such as being expensive and difficult to align. Only capacitive fingerprint recognition technology, which uses TFT technology and places sensing electrodes and selection switches on a protective glass, is economical. However, since the thickness of the protective glass is several hundred μm, the sensing signal is extremely small. Also, the length of the data line is several centimeters and its area is much larger than that of a single sensing electrode. Moreover, the distance between data lines is only a few μm, and mutual crosstalk is serious. The conventional method of isolating and blocking noise with a grounded conductive electrode creates a huge self-capacitance, which extinguishes the minute sensed signal, which is aggravated. Therefore, there is an urgent need to solve various noises sensed on data lines.

本発明の目的は、データ線が様々なノイズを感知してしまう上記の従来技術の欠点を改善することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the above-described drawback of the prior art that the data line is sensitive to various noises.

上記目的を達成するために、本発明に係る指紋認識装置は、基板と、複数の指紋感知電極を有する指紋電極層と、複数のトランジスタスイッチ群、及び複数のデータ線を備えるトランジスタスイッチ層と、静電容量励起信号源、及びゲインが０以上である駆動回路を備える指紋検出回路と、を含み、前記複数のトランジスタスイッチ群は、前記複数の指紋感知電極と一対一対応し、前記複数のデータ線は、それぞれ第１静電容量シールド線及び第２静電容量シールド線に対応し、前記指紋電極層、前記トランジスタスイッチ層、前記複数のデータ線、前記第１静電容量シールド線及び前記第２静電容量シールド線は、前記基板と検出対象の指との間に位置し、前記指紋検出回路は、前記指紋電極層と、前記複数のトランジスタスイッチ群と、前記複数のデータ線とに電気的に接続され、前記第１静電容量シールド線は、前記検出対象の指と、対応するデータ線との間に位置し、前記第２静電容量シールド線は、前記対応するデータ線と、前記基板との間に位置し、前記対応するデータ線が前記第１静電容量シールド線と前記第２静電容量シールド線との間に位置し、前記指紋検出回路は、前記複数のトランジスタスイッチ群の何れか１つを介して選択指紋感知電極に静電容量励起信号を伝送し、前記選択指紋感知電極から前記対応するデータ線により指紋感知信号が入力されて、指紋検出動作を行うように構成されており、前記指紋検出回路は、前記駆動回路により前記指紋感知信号を処理して前記指紋感知信号と同じ位相の静電容量除去信号を出力し、前記対応するデータ線に対応する前記第１静電容量シールド線に前記静電容量除去信号を伝送して、前記検出対象の指の前記対応するデータ線への影響を排除するとともに、前記対応するデータ線に対応する前記第２静電容量シールド線に前記静電容量除去信号を伝送する。
To achieve the above object, the fingerprint recognition device according to the present invention includes a substrate, a fingerprint electrode layer having a plurality of fingerprint sensing electrodes, a transistor switch layer having a plurality of transistor switch groups and a plurality of data lines, a fingerprint detection circuit comprising a capacitive excitation signal source and a driving circuit having a gain greater than or equal to 0, wherein the plurality of transistor switch groups correspond one-to-one with the plurality of fingerprint sensing electrodes, and the plurality of data Lines correspond to the first capacitive shield line and the second capacitive shield line, respectively, the fingerprint electrode layer, the transistor switch layer, the plurality of data lines, the first capacitive shield line and the second capacitive shield line. 2. A capacitive shield line is positioned between the substrate and a finger to be detected, and the fingerprint detection circuit electrically connects the fingerprint electrode layer, the plurality of transistor switch groups, and the plurality of data lines. the first capacitive shield line is positioned between the finger to be detected and a corresponding data line; the second capacitive shield line is connected to the corresponding data line; the substrate, wherein the corresponding data line is located between the first capacitive shield line and the second capacitive shield line, and the fingerprint detection circuit comprises the plurality of transistor switches; a capacitive excitation signal is transmitted to a selected fingerprint sensing electrode through any one of the groups, and a fingerprint sensing signal is input from the selected fingerprint sensing electrode through the corresponding data line to perform a fingerprint sensing operation; wherein the fingerprint detection circuit processes the fingerprint sensing signal by the driving circuit, outputs a capacitance removal signal having the same phase as the fingerprint sensing signal, and outputs the capacitance removal signal corresponding to the corresponding data line. 1 capacitance shield line to eliminate the influence of the detection target finger on the corresponding data line by transmitting the capacitance elimination signal to the corresponding data line; The capacitance removal signal is transmitted to the capacitive shield line .

本発明の指紋認識装置では、第１静電容量シールド線及び第２静電容量シールド線と、それらに対応する対応データ線とは、同相電圧を有するため、その間の容量値を下げることができ、指紋認識装置の測定精度を向上させることができる。 In the fingerprint recognition device of the present invention, the first capacitance shield line, the second capacitance shield line, and the corresponding data lines have the same mode voltage, so that the capacitance value therebetween can be reduced. , the measurement accuracy of the fingerprint recognition device can be improved.

本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置の原理を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining the principle of a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置の原理を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining the principle of a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置の原理を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining the principle of a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 従来の指紋認識装置におけるタッチ容量検出に対するデータ線の影響を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the influence of data lines on touch capacitance detection in a conventional fingerprint recognition device; 従来の指紋認識装置におけるタッチ容量検出に対するデータ線の影響を説明するための他の模式図である。FIG. 10 is another schematic diagram for explaining the influence of data lines on touch capacitance detection in a conventional fingerprint recognition device; 本発明の静電容量シールド線によりタッチ容量検出が改善されることを説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining that touch capacitance detection is improved by the capacitive shield line of the present invention; 表示画面におけるタッチ表示エリア及び指紋検出兼タッチ表示エリアの分布を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the distribution of touch display areas and fingerprint detection and touch display areas on a display screen; 表示画面におけるタッチ表示エリア及び指紋検出兼タッチ表示エリアの分布を示す他の模式図である。FIG. 8 is another schematic diagram showing the distribution of the touch display area and the fingerprint detection and touch display area on the display screen. 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 表示画面におけるタッチ表示エリア及び指紋検出兼タッチ表示エリアの分布を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the distribution of touch display areas and fingerprint detection and touch display areas on a display screen; 本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device having a capacitive shield line of the present invention; FIG. 隣接するデータ線の相互容量を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing mutual capacitance of adjacent data lines; データ線の自己容量を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the self-capacitance of a data line; 本発明の一実施形態による静電容量シールド線を有する指紋認識装置の静電容量シールド線の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing the configuration of a capacitive shield line of a fingerprint recognition device having a capacitive shield line according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の他の実施形態による静電容量シールド線を有する指紋認識装置の静電容量シールド線の構成を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a capacitive shield line of a fingerprint recognition device having capacitive shield lines according to another embodiment of the present invention; 本発明の別の実施形態による静電容量シールド線を有する指紋認識装置の静電容量シールド線の構成を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a capacitive shielded wire of a fingerprint recognition device having a capacitive shielded wire according to another embodiment of the present invention;

本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照しながら以下に説明するが、図面は参照及び説明のためのものであり、本発明を限定するものではない。 The detailed description and technical content of the present invention are described below with reference to the drawings, which are for reference and explanation and are not limiting of the invention.

図１Ａ～図１Ｃのそれぞれは、本発明の静電容量シールド線（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｗｉｒｅ）を有する指紋認識装置の原理を説明するための模式図である。図１Ａを参照すると、データ線１３０の近接位置に第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂがそれぞれ配置されている。例えば、データ線１３０の上方に第１静電容量シールド線１４０Ａ、下方に第２静電容量シールド線１４０Ｂがそれぞれ配置されている。上記のいわゆる上方及び下方は、例えば、指紋認識装置を使用する際に操作者が一般的に使用する方向とすることができる。なお、本発明によれば、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂは、データ線１３０をその間に挟むように配置されればよい。例えば、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂは、データ線１３０の左右両側に配置されてもよい。また、本発明では、ノイズが主にデータ線１３０の片側（例えば下側）から来る場合、例えば図４に示すように単一の静電容量シールド線のみを有しても、本発明の効果を達成することができるが、本発明の特許請求の範囲は図示の実施形態に限定されない。図１Ａに示すように、第１静電容量シールド線１４０Ａは幅Ｗ１、第２静電容量シールド線１４０Ｂは幅Ｗ２、及びデータ線１３０は幅Ｗ３を有している。上記の静電容量シールド線によりデータ線１３０を上下方向に挟む方式では、静電容量シールド線により上下方向からのノイズ干渉をシールドすることができるが、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂに適切にバイアスされていなければ、深刻なクロストーク干渉問題が発生する。換言すると、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂの一端が接地し、且つデータ線１３０の一端が駆動回路（例えば増幅器）Ａ１を介して指紋感知信号を出力すると、第１静電容量シールド線１４０Ａとデータ線１３０との間に第１容量Ｃ１が生成され、第２静電容量シールド線１４０Ｂとデータ線１３０との間に第２容量Ｃ２が生成されてしまう。ここで、第１容量Ｃ１及び第２容量Ｃ２は、指紋感知信号のクロストークを引き起こし、指紋検出の精度に影響を与える。 Each of FIGS. 1A to 1C is a schematic diagram for explaining the principle of a fingerprint recognition device having a capacitance-shielding wire of the present invention. Referring to FIG. 1A, a first capacitive shield line 140A and a second capacitive shield line 140B are arranged near the data line 130, respectively. For example, the first capacitance shield line 140A is arranged above the data line 130, and the second capacitance shield line 140B is arranged below the data line 130, respectively. The so-called upwards and downwards may be, for example, directions commonly used by operators when using a fingerprint recognition device. According to the present invention, the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B may be arranged so as to sandwich the data line 130 therebetween. For example, the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B may be arranged on both left and right sides of the data line 130 . In addition, in the present invention, when noise mainly comes from one side (for example, the lower side) of the data line 130, the effect of the present invention can be obtained even if there is only a single capacitive shield line as shown in FIG. can be achieved, but the claimed invention is not limited to the illustrated embodiments. As shown in FIG. 1A, the first capacitive shield line 140A has a width W1, the second capacitive shield line 140B has a width W2, and the data line 130 has a width W3. In the method in which the data line 130 is sandwiched between the capacitive shield lines in the vertical direction, noise interference from the upper and lower directions can be shielded by the capacitive shield lines. If the capacitive shield wire 140B is not properly biased, severe crosstalk interference problems occur. In other words, when one end of the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B is grounded, and one end of the data line 130 outputs the fingerprint sensing signal through the driving circuit (eg, amplifier) A1, A first capacitance C1 is generated between the first capacitance shield line 140A and the data line 130, and a second capacitance C2 is generated between the second capacitance shield line 140B and the data line . Here, the first capacitor C1 and the second capacitor C2 cause crosstalk in the fingerprint sensing signal and affect the accuracy of fingerprint detection.

図１Ｂを参照すると、データ線１３０の指紋感知信号（選択指紋感知電極の容量検出結果から）を、ゲインが０以上である駆動回路（例えば増幅器）Ａ２により静電容量除去信号（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｓｉｇｎａｌ）に増幅して第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂに印加すると、第１静電容量シールド線１４０Ａとデータ線１３０との間に生成された第１容量Ｃ１が０になり、且つ第２静電容量シールド線１４０Ｂとデータ線１３０との間に生成された第２容量Ｃ２も０になる。そのため、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂが配置されても、出力指紋感知信号のクロストークが発生せず、検出精度にも影響しない。第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂは、データ線１３０にシールド効果をさらに提供することができる。つまり、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置は、指紋感知容量Ｃｆｓ（選択指紋感知電極に指を押すことにより生成され、データ線１３０を介して出力される検出結果）を正しく検出することができる。上記の説明では、駆動回路Ａ２のゲインが０以上であり、指紋検出が実行される場合には、指紋感知信号を同相増幅するために、駆動回路Ａ２のゲインが０より大きい（例えば１）。 Referring to FIG. 1B, the fingerprint sensing signal on the data line 130 (from the capacitance detection result of the selected fingerprint sensing electrode) is converted to a capacitance-eliminating signal by a driving circuit (eg, amplifier) A2 having a gain of 0 or more. ) and applied to the first capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B, the first capacitance C1 generated between the first capacitance shield line 140A and the data line 130 becomes 0, and the second capacitance C2 generated between the second capacitive shield line 140B and the data line 130 also becomes 0. Therefore, even if the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B are arranged, crosstalk does not occur in the output fingerprint sensing signal, and detection accuracy is not affected. The first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B may further provide a shielding effect to the data line 130. FIG. In other words, the fingerprint recognition device having the capacitive shield line of the present invention correctly detects the fingerprint sensing capacitance Cfs (the detection result generated by pressing the finger against the selected fingerprint sensing electrode and output via the data line 130). can do. In the above description, when the gain of driver circuit A2 is greater than 0 and fingerprint detection is performed, the gain of driver circuit A2 is greater than 0 (eg, 1) to in-phase amplify the fingerprint sensing signal.

図１Ｃを参照すると、データ線１３０の指紋感知信号を、ゲインが０以上である駆動回路（例えば増幅器）Ａ２により静電容量除去信号に増幅して第１静電容量シールド線１４０Ａに印加し、ゲインが０以上である他の駆動回路（例えば増幅器）Ａ３により静電容量除去信号に増幅して第２静電容量シールド線１４０Ｂに印加すると、同様に、第１静電容量シールド線１４０Ａとデータ線１３０との間に生成された第１容量Ｃ１が０になり、且つ第２静電容量シールド線１４０Ｂとデータ線１３０との間に生成された第２容量Ｃ２も０になるので、出力指紋感知信号のクロストークが発生せず、検出精度にも影響しない。つまり、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置は、指紋感知容量Ｃｆｓを正しく検出することができる。同様に、上記の説明では、駆動回路Ａ２及び駆動回路Ａ３のゲインが０以上であり、指紋検出が実行される場合には、指紋感知信号を同相増幅するために、駆動回路Ａ２及び駆動回路Ａ３のゲインが０より大きい（例えば１）。 Referring to FIG. 1C, a fingerprint detection signal on the data line 130 is amplified into a capacitance removal signal by a driving circuit (eg, an amplifier) A2 having a gain of 0 or more and applied to the first capacitance shield line 140A; When the capacitance elimination signal is amplified by another drive circuit (for example, an amplifier) A3 having a gain of 0 or more and applied to the second capacitance shield line 140B, similarly, the first capacitance shield line 140A and the data Since the first capacitance C1 generated between the line 130 becomes 0 and the second capacitance C2 generated between the second capacitive shield line 140B and the data line 130 also becomes 0, the output fingerprint There is no crosstalk of sensed signals and it does not affect the detection accuracy. That is, the fingerprint recognition device having the capacitive shield line of the present invention can correctly detect the fingerprint sensing capacitance Cfs. Similarly, in the above description, when the gain of driver circuit A2 and driver circuit A3 is greater than or equal to 0 and fingerprint detection is performed, driver circuit A2 and driver circuit A3 are used to in-phase amplify the fingerprint sensing signal. is greater than 0 (eg 1).

図２は、従来の指紋認識装置におけるタッチ容量検出に対するデータ線の影響を説明するための模式図である。同図に示すように、データ線１３０の延在長さは一般に非常に長い（指紋感知電極ＳＥに比べる）。例えば、データ線１３０の長さが２０，０００μｍである場合、その幅がわずか５μｍ（指紋感知電極ＳＥの幅より小さい）であっても、面積は１００，０００μｍ^２に達し、面積が５０ｘ５０＝２，５００μｍ^２である指紋感知電極ＳＥよりも４０倍多い。換言すると、データ線１３０が指紋感知電極ＳＥに隣接すると、使用者の指とデータ線１３０との間の静電容量Ｃｆｄｌは、指紋感知容量Ｃｆｓｅの４０倍となり、検出の精度に影響を及ぼす。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the influence of data lines on touch capacitance detection in a conventional fingerprint recognition device. As shown in the figure, the extended length of the data line 130 is generally very long (compared to the fingerprint sensing electrode SE). For example, if the length of the data line 130 is 20,000 μm, even if its width is only 5 μm (smaller than the width of the fingerprint sensing electrode SE), the area reaches 100,000 μm ² , and the area is 50×50=2. , 500 μm ² for the fingerprint sensing electrode SE. In other words, when the data line 130 is adjacent to the fingerprint sensing electrode SE, the capacitance Cfdl between the user's finger and the data line 130 will be 40 times the fingerprint sensing capacitance Cfse, affecting the accuracy of detection.

図３は、従来の指紋認識装置におけるタッチ容量検出に対するデータ線の影響を説明するための他の模式図である。同図に示すように、データ線１３０の影響に加えて、データ線１３０近傍の非選択指紋感知電極ＳＥ１～ＳＥｎと指との間にも容量Ｃｆｓｅ１～Ｃｆｓｅｎがそれぞれ存在し、非選択指紋感知電極ＳＥ１～ＳＥｎとデータ線１３０との間にも容量Ｃｆｓｅｄ１１～Ｃｆｓｅｄ１ｎが存在する。これらの容量Ｃｆｓｅｄ１１～Ｃｆｓｅｄ１ｎは、選択指紋感知電極ＳＥｍに対する指紋感知容量Ｃｆｓｅの感知精度にも影響を与える。特に、非選択指紋感知電極ＳＥ１～ＳＥｎの数は、選択指紋感知電極ＳＥｍの数よりも大きくなり、指紋感知容量Ｃｆｓｅの干渉がより深刻である。 FIG. 3 is another schematic diagram for explaining the influence of data lines on touch capacitance detection in a conventional fingerprint recognition device. As shown in the figure, in addition to the influence of the data lines 130, capacitances Cfse1 to Cfsen also exist between the fingers and the non-selected fingerprint sensing electrodes SE1 to SEn near the data lines 130, respectively. Capacitors Cfsed11 to Cfsed1n also exist between SE1 to SEn and the data line . These capacitors Cfsed11 to Cfsed1n also affect the sensing accuracy of the fingerprint sensing capacitor Cfse with respect to the selected fingerprint sensing electrode SEm. In particular, the number of non-selected fingerprint sensing electrodes SE1-SEn is greater than the number of selected fingerprint sensing electrodes SEm, and the interference of fingerprint sensing capacitors Cfse is more serious.

図４は、本発明による静電容量シールド線により、指紋認識装置におけるタッチ容量検出に対するデータ線の影響が改善されることを説明するための模式図である。図１Ｂ及び１Ｃと併せて同図を参照すると、各データ線１３０に対して少なくとも１つの静電容量シールド線（例えば、図示の第１静電容量シールド線１４０Ａ）を配置し、且つゲインが０以上である駆動回路（例えば増幅器）Ａ１によりデータ線１３０の指紋感知信号を増幅することで、当該指紋感知信号と同じ位相の静電容量除去信号を生成して第１静電容量シールド線１４０Ａに印加すると、データ線１３０と第１の静電容量シールド線１４０Ａとの間に静電容量をなくすことができる（電位差がない）。同様に、非選択指紋感知電極ＳＥ１～ＳＥｎとデータ線１３０との間に静電容量をなくすために、この静電容量除去信号を非選択指紋感知電極ＳＥ１～ＳＥｎに印加してもよい。これにより、選択指紋感知電極ＳＥｍに対する指紋感知容量Ｃｆｓｅをより正確に検出することができる。図４の実施形態では、１本の静電容量シールド線（即ち、第１静電容量シールド線１４０Ａ）のみが示され、且つ非選択指紋感知電極ＳＥ１～ＳＥｎに対して静電容量除去信号が印加されているが、本発明の他の実施形態では、干渉を低減するために、図１Ｂ及び図１Ｃと同様に、データ線１３０の上下にそれぞれ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂを設けて、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂに静電容量除去信号を印加してもよい。上記の説明では、駆動回路Ａ１のゲインが０以上であり、指紋検出が実行される場合には、指紋感知信号を同相増幅して静電容量除去信号を生成するために、駆動回路Ａ１のゲインが０より大きい（例えば１）。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining that the capacitive shield line according to the present invention improves the influence of the data line on the touch capacitance detection in the fingerprint recognition device. 1B and 1C, each data line 130 is provided with at least one capacitive shield line (eg, the first capacitive shield line 140A shown) and a gain of zero. By amplifying the fingerprint sensing signal of the data line 130 by the drive circuit (for example, amplifier) A1 described above, a capacitance removal signal having the same phase as the fingerprint sensing signal is generated and applied to the first capacitance shield line 140A. When applied, the capacitance can be eliminated (no potential difference) between the data line 130 and the first capacitance shield line 140A. Similarly, this capacitance elimination signal may be applied to the non-selected fingerprint sensing electrodes SE1-SEn to eliminate the capacitance between the non-selected fingerprint sensing electrodes SE1-SEn and the data line 130. FIG. Thereby, the fingerprint sensing capacitance Cfse for the selected fingerprint sensing electrode SEm can be detected more accurately. In the embodiment of FIG. 4, only one capacitive shield line (ie, the first capacitive shield line 140A) is shown, and the capacitive elimination signal is applied to the non-selected fingerprint sensing electrodes SE1-SEn. 1B and 1C, above and below data line 130, respectively, to reduce interference. A capacitance shield line 140B may be provided and the capacitance removal signal may be applied to the first capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B. In the above description, if the gain of drive circuit A1 is greater than or equal to 0 and fingerprint detection is performed, the gain of drive circuit A1 is set to is greater than 0 (eg 1).

図９は、表示画面４００におけるタッチ表示エリア４００Ａ及び指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂを示す模式図である。携帯用電子機器の表示画面４００には、通常、使用者がタッチ入力して情報を表示するためのタッチ表示エリア４００Ａと、使用者の身元を識別するための指紋検出エリアとが設けられている。指紋検出の解像度はタッチの解像度よりも大きいので、本発明の実施形態によれば、複数の指紋感知電極Ａ１１…Ａ１ｎ…Ａｍ１…Ａｍｎは、１つの指紋検出兼タッチ表示ユニットＡ（即ち、タッチ電極）を構成し、複数の指紋検出兼タッチ表示ユニットＡ、Ｂ、Ｃは、１つの指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂを構成することができる。表示画面４００は、複数のタッチ感知電極Ｄ、Ｅ…Ｋ、Ｌを有するタッチ表示エリア４００Ａと、指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂとを含む。上記の説明において、各タッチ感知電極の面積は、指紋感知電極の面積の５０倍以上であり、例えば、５０～１００倍であってもよく、１０００倍であってもよい。また、指紋感知電極Ａ１１…Ａ１ｎ…Ａｍ１…Ａｍｎの密度がタッチ感知電極Ｄ、Ｅ…Ｋ、Ｌの密度よりもはるかに大きいため、指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂのデータ線密度は比較的高い。タッチ表示エリア４００Ａが複数の指紋感知電極を有する指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂと同じ又は近い光透過率を有するように、タッチ表示エリア４００Ａには、複数の仮想データ線（ｄｕｍｍｙｄａｔａｌｉｎｅ）１３２が設けられていてもよい。これらの仮想データ線１３２は、その配列密度がデータ線１３０の配列密度に近くてもよく、タッチ表示エリア４００Ａ及び指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂが同じ又は近い光透過率を有し、使用者の操作時の視覚的快適度を高めるために、いかなる制御回路の接続も必要としない。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a touch display area 400A and a fingerprint detection/touch display area 400B on the display screen 400. As shown in FIG. A display screen 400 of a portable electronic device is usually provided with a touch display area 400A for displaying information by touch input by the user and a fingerprint detection area for identifying the identity of the user. . Since the resolution of fingerprint detection is greater than that of touch, according to an embodiment of the present invention, the plurality of fingerprint sensing electrodes A11...A1n...Am1...Amn can be combined into one fingerprint detection and touch display unit A (i.e. touch electrodes ), and a plurality of fingerprint detection and touch display units A, B, and C can constitute one fingerprint detection and touch display area 400B. The display screen 400 includes a touch display area 400A having a plurality of touch sensing electrodes D, E...K, L and a fingerprint detection and touch display area 400B. In the above description, the area of each touch sensing electrode is at least 50 times the area of the fingerprint sensing electrode, such as 50-100 times, or even 1000 times. In addition, since the density of the fingerprint sensing electrodes A11...A1n...Aml...Amn is much greater than the density of the touch sensing electrodes D, E...K, L, the data line density of the fingerprint detection and touch display area 400B is relatively high. The touch display area 400A has a plurality of dummy data lines 132 such that the touch display area 400A has the same or similar optical transmittance as the fingerprint detection and touch display area 400B having a plurality of fingerprint sensing electrodes. may be provided. The arrangement density of these virtual data lines 132 may be close to the arrangement density of the data lines 130, and the touch display area 400A and the fingerprint detection and touch display area 400B have the same or similar light transmittance, and the user's It does not require any control circuit connections for enhanced visual comfort during operation.

図５を参照すると、表示画面４００のタッチ領域は、例えば、上部のタッチ表示エリア４００Ａと下部の指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂとの２つの部分に分けることができる。図５及び図９と併せて参照すると、指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂにおける指紋検出兼タッチ表示ユニットＡは、複数の指紋感知電極Ａ１１…Ａ１ｎ…Ａｍ１…Ａｍｎから構成される。図１Ｂ及び１Ｃを再び参照すると、干渉を低減するために、指紋感知電極のデータ線１３０の上下にそれぞれ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂを設けて、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂにそれぞれ指紋感知信号と同じ位相の静電容量除去信号を印加する。したがって、図５に示す表示画面４００の指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂは、より正確な検出結果を得ることができ、データ線のクロストークを除去する効果を有する。 Referring to FIG. 5, the touch area of the display screen 400 can be divided into two parts, for example, an upper touch display area 400A and a lower fingerprint detection and touch display area 400B. 5 and 9, the fingerprint detection and touch display unit A in the fingerprint detection and touch display area 400B is composed of a plurality of fingerprint sensing electrodes A11...A1n...Aml...Amn. Referring again to FIGS. 1B and 1C, to reduce interference, a first capacitive shield line 140A and a second capacitive shield line 140B are provided above and below the data line 130 of the fingerprint sensing electrode, respectively. A capacitance removal signal having the same phase as the fingerprint detection signal is applied to each of the capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B. Therefore, the fingerprint detection and touch display area 400B of the display screen 400 shown in FIG. 5 can obtain more accurate detection results, and has the effect of eliminating crosstalk of data lines.

図６を参照すると、表示画面４００のタッチ領域は、タッチ表示エリア４００Ａと指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂとを有している。しかし、図５の実施形態に比べて、指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂの面積は小さい。同様に、図６及び図９と併せて参照すると、指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂにおける指紋検出兼タッチ表示ユニットＡは、複数の指紋感知電極Ａ１１…Ａ１ｎ…Ａｍ１…Ａｍｎから構成される。図１Ｂ及び１Ｃを再び参照すると、干渉を低減するために、指紋感知電極のデータ線１３０の上下にそれぞれ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂを設けて、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂにそれぞれ指紋感知信号と同じ位相の静電容量除去信号を印加する。したがって、図６に示す表示画面４００の指紋検出兼タッチ表示エリア４００Ｂは、より正確な検出結果を有し、データ線のクロストークを除去する効果を有する。 Referring to FIG. 6, the touch area of the display screen 400 has a touch display area 400A and a fingerprint detection and touch display area 400B. However, compared to the embodiment of FIG. 5, the area of the fingerprint detection and touch display area 400B is smaller. Similarly, referring to FIGS. 6 and 9 together, the fingerprint detection and touch display unit A in the fingerprint detection and touch display area 400B is composed of a plurality of fingerprint sensing electrodes A11...A1n...Am1...Amn. Referring again to FIGS. 1B and 1C, to reduce interference, a first capacitive shield line 140A and a second capacitive shield line 140B are provided above and below the data line 130 of the fingerprint sensing electrode, respectively. A capacitance removal signal having the same phase as the fingerprint detection signal is applied to each of the capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B. Therefore, the fingerprint detection and touch display area 400B of the display screen 400 shown in FIG. 6 has a more accurate detection result and has the effect of eliminating data line crosstalk.

図７Ａは、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。この指紋認識装置１０は、自己容量構造に用いられ、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００とを備えている。ここで、指紋／タッチ検出回路２００は、第１電源２１０と第１接地２１２とを有し、表示制御回路３００は、第２電源３１０と、第１接地２１２とは異なる接地である第２接地３１２とを有している。また、指紋／タッチ検出回路２００は、静電容量励起信号源（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－ｅｘｃｉｔｉｎｇｓｉｇｎａｌ）２３０と、第１増幅器２２０Ａと、第２増幅器２２０Ｂとをさらに有している。指紋認識装置１０は、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２とをさらに有している。図７Ａを参照すると、指紋検出時において（又はタッチ検出時において、図９を参照すると、複数の指紋感知電極Ａ１１…Ａ１ｎ…Ａｍ１…Ａｍｎは、タッチ検出を行うために、指紋検出兼タッチ表示ユニットＡを構成することができる）、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がオンになる（閉じる）ことで、静電容量励起信号源２３０の静電容量励起信号は、第１スイッチＳＷ１を介して選択された感知電極ＳＥｍに伝送され、感知電極ＳＥｍにおける（指紋検出結果に反応する）静電容量感知信号は、第２スイッチＳＷ２及びデータ線（図４参照）を介して第１増幅器２２０Ａに伝送され、第１増幅器２２０Ａによって指紋感知信号ＶＳに処理されることができる。また、指紋感知信号ＶＳは、第２増幅器２２０Ｂ（ゲインが０以上である駆動回路）によって指紋感知信号ＶＳと同じ位相の静電容量除去信号ＶＥに形成される。図１Ｂ及び１Ｃを再び参照すると、指紋感知電極のデータ線１３０の上下にそれぞれ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂが設けられ、指紋／タッチ検出回路２００は、干渉を低減するために、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂにそれぞれ静電容量除去信号を印加する。したがって、図７Ａに示す静電容量シールド線を有する指紋認識装置は、より正確な検出結果を得ることができ、データ線のクロストークを除去する効果を有する。上記の説明では、第２増幅器（駆動回路）２２０Ｂのゲインが０以上であり、指紋検出が実行される場合には、指紋感知信号ＶＳを同相増幅して静電容量除去信号ＶＥを生成するために、第２増幅器２２０Ｂのゲインが０より大きい（例えば１）。また、指紋検出時又はタッチ検出時において、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００との間は単一の物理的な導線により接続されており、第１接地２１２は第２接地３１２と異なる接地であり、第１電源２１０と第２電源３１０との間に共通の電流回路がないことにより、指紋検出又はタッチ検出の精度をさらに向上させることができる。
FIG. 7A is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device with capacitive shield lines of the present invention. This fingerprint recognition device 10 is used in a self-capacitance structure and comprises a fingerprint/touch detection circuit 200 and a display control circuit 300 . Here, the fingerprint/touch detection circuit 200 has a first power supply 210 and a first ground 212 , and the display control circuit 300 has a second power supply 310 and a second ground that is different from the first ground 212 . 312. The fingerprint/touch detection circuit 200 also includes a capacitance-exciting signal source 230, a first amplifier 220A and a second amplifier 220B. The fingerprint recognition device 10 further has a first switch SW1 and a second switch SW2. Referring to FIG. 7A, during fingerprint detection (or during touch detection, referring to FIG. 9, a plurality of fingerprint sensing electrodes A11...A1n...Am1...Amn are connected to the fingerprint detection and touch display unit to perform touch detection. A), the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on (closed) so that the capacitive excitation signal of the capacitive excitation signal source 230 is transmitted through the first switch SW1. The capacitive sensing signal (responsive to the fingerprint detection result) transmitted to the selected sensing electrode SEm is transmitted to the first amplifier 220A via the second switch SW2 and the data line (see FIG. 4). can be transmitted and processed into a fingerprint sensing signal VS by the first amplifier 220A. Also, the fingerprint sensing signal VS is formed into a capacitance removal signal VE having the same phase as the fingerprint sensing signal VS by the second amplifier 220B (a driving circuit having a gain of 0 or more). 1B and 1C, a first capacitive shield line 140A and a second capacitive shield line 140B are provided above and below the data line 130 of the fingerprint sensing electrode, respectively, and the fingerprint/touch detection circuit 200 can detect interference. , a capacitance elimination signal is applied to each of the first capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B. Therefore, the fingerprint recognition device having the capacitive shield lines shown in FIG. 7A can obtain more accurate detection results and has the effect of eliminating crosstalk of data lines. In the above description, when the gain of the second amplifier (drive circuit) 220B is 0 or more and fingerprint detection is performed, the fingerprint detection signal VS is amplified in phase to generate the capacitance removal signal VE. Also, the gain of the second amplifier 220B is greater than 0 (eg, 1). Also, during fingerprint detection or touch detection, the fingerprint/touch detection circuit 200 and the display control circuit 300 are connected by a single physical conductor, and the first ground 212 is different from the second ground 312. The ground and lack of a common current circuit between the first power supply 210 and the second power supply 310 can further improve the accuracy of fingerprint detection or touch detection.

図７Ｂは、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。ここで、指紋認識装置１０は、指紋検出以外の時（例えば、表示時又は信号通信時）において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がオフになる（開く）ことで、静電容量励起信号源２３０の静電容量励起信号が選択された感知電極ＳＥｍに伝達されないようにする。また、この時、表示制御回路３００が指紋／タッチ検出回路２００を充電したり、表示制御回路３００が指紋／タッチ検出回路２００との間で信号を通信したりするために、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００との間は２本の導線を介して電気的に接続されていてもよい。 FIG. 7B is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device with capacitive shield lines of the present invention. Here, the fingerprint recognition device 10 turns off (opens) the first switch SW1 and the second switch SW2 at times other than fingerprint detection (for example, at the time of display or signal communication), thereby generating a capacitance excitation signal. Prevents the capacitive excitation signal of source 230 from being transmitted to the selected sensing electrode SEm. Also, at this time, the fingerprint/touch detection circuit 200 is required for the display control circuit 300 to charge the fingerprint/touch detection circuit 200 and for the display control circuit 300 to communicate signals with the fingerprint/touch detection circuit 200 . 200 and display control circuit 300 may be electrically connected via two conductors.

図８Ａは、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。この指紋認識装置１０は、相互容量構造に用いられ、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００とを備えている。ここで、指紋／タッチ検出回路２００は、第１電源２１０と第１接地２１２とを有し、表示制御回路３００は、第２電源３１０と、第１接地２１２とは異なる接地である第２接地３１２とを有している。また、指紋／タッチ検出回路２００は、静電容量励起信号源２３０と、第１増幅器２２０Ａと、第２増幅器２２０Ｂとをさらに有している。指紋認識装置１０は、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２とをさらに有している。図８Ａを参照すると、指紋検出時又はタッチ検出時において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がオンになる（閉じる）ことで、静電容量励起信号源２３０の静電容量励起信号は、第１スイッチＳＷ１を介して選択された感知電極ＳＥｍ１に伝送されることができる。さらに、指紋／タッチ検出回路２００は、第２スイッチＳＷ２を介して他の選択された感知電極ＳＥｍ２からの（指紋検出結果に反応する）静電容量感知信号を受信して、第１増幅器２２０Ａを介して静電容量感知信号を指紋感知信号ＶＳになるように処理する。そして、指紋感知信号ＶＳは、第２増幅器２２０Ｂ（ゲインが０以上である駆動回路）によって指紋感知信号ＶＳと同じ位相の静電容量除去信号ＶＥに形成される。図１Ｂ及び１Ｃを再び参照すると、指紋感知電極のデータ線１３０の上下にそれぞれ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂが設けられ、指紋／タッチ検出回路２００は、干渉を低減するために、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂにそれぞれ静電容量除去信号を印加する。したがって、図８Ａに示す静電容量シールド線を有する指紋認識装置は、より正確な検出結果を得ることができ、データ線のクロストークを除去する効果を有する。上記の説明では、第２増幅器（駆動回路）２２０Ｂのゲインが０以上であり、指紋検出が実行される場合には、指紋感知信号ＶＳを同相増幅して静電容量除去信号ＶＥを生成するために、第２増幅器２２０Ｂのゲインが０より大きい（例えば１）。また、指紋検出時又はタッチ検出時において、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００との間は単一の物理的な導線により接続されており、第１接地２１２は第２接地３１２と異なる接地であり、第１電源２１０と第２電源３１０との間に共通の電流回路がないことにより、指紋検出又はタッチ検出の精度をさらに向上させることができる。
FIG. 8A is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device with capacitive shield lines of the present invention. This fingerprint recognition device 10 is used in a mutual capacitance structure and comprises a fingerprint/touch detection circuit 200 and a display control circuit 300 . Here, the fingerprint/touch detection circuit 200 has a first power supply 210 and a first ground 212 , and the display control circuit 300 has a second power supply 310 and a second ground that is different from the first ground 212 . 312. The fingerprint/touch detection circuit 200 also includes a capacitive excitation signal source 230, a first amplifier 220A and a second amplifier 220B. The fingerprint recognition device 10 further has a first switch SW1 and a second switch SW2. Referring to FIG. 8A, when detecting a fingerprint or detecting a touch, turning on (closing) the first switch SW1 and the second switch SW2 causes the capacitance excitation signal of the capacitance excitation signal source 230 to It can be transmitted to the selected sensing electrode SEm1 through one switch SW1. In addition, the fingerprint/touch detection circuit 200 receives the capacitive sensing signal (responsive to the fingerprint detection result) from the other selected sensing electrode SEm2 via the second switch SW2 to activate the first amplifier 220A. and processes the capacitive sensing signal to become a fingerprint sensing signal VS. Then, the fingerprint sensing signal VS is formed into a capacitance elimination signal VE having the same phase as the fingerprint sensing signal VS by the second amplifier 220B (a driving circuit having a gain of 0 or more). 1B and 1C, a first capacitive shield line 140A and a second capacitive shield line 140B are provided above and below the data line 130 of the fingerprint sensing electrode, respectively, and the fingerprint/touch detection circuit 200 can detect interference. , a capacitance elimination signal is applied to each of the first capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B. Therefore, the fingerprint recognition device having the capacitive shield lines shown in FIG. 8A can obtain more accurate detection results and has the effect of eliminating crosstalk of data lines. In the above description, when the gain of the second amplifier (drive circuit) 220B is 0 or more and fingerprint detection is performed, the fingerprint detection signal VS is amplified in phase to generate the capacitance removal signal VE. Also, the gain of the second amplifier 220B is greater than 0 (eg, 1). Also, during fingerprint detection or touch detection, the fingerprint/touch detection circuit 200 and the display control circuit 300 are connected by a single physical conductor, and the first ground 212 is different from the second ground 312. The ground and lack of a common current circuit between the first power supply 210 and the second power supply 310 can further improve the accuracy of fingerprint detection or touch detection.

図８Ｂは、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。この指紋認識装置１０は、自己容量／相互容量構造に用いられ、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００とを備えている。ここで、指紋／タッチ検出回路２００は、第１電源２１０と第１接地２１２とを有し、表示制御回路３００は、第２電源３１０と、第１接地２１２とは異なる接地である第２接地３１２とを有している。また、指紋／タッチ検出回路２００は、静電容量励起信号源２３０と、第１増幅器２２０Ａと、第２増幅器２２０Ｂとをさらに有している。指紋認識装置１０は、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２とをさらに有している。図８Ｂを参照すると、指紋検出時において、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２がオンになる（閉じる）ことで、静電容量励起信号源２３０の静電容量励起信号は、第１スイッチＳＷ１を介して選択された感知電極ＳＥｍ１、及び他の選択された感知電極ＳＥｍ２に伝送されることができる（静電容量励起信号は、第３増幅器２２０Ｃによって増幅されて他の選択された感知電極ＳＥｍ２に印加される）。さらに、指紋／タッチ検出回路２００は、第２スイッチＳＷ２を介して他の選択された感知電極ＳＥｍ２からの（指紋検出結果に反応する）静電容量感知信号を受信して、第１増幅器２２０Ａを介して静電容量感知信号を指紋感知信号ＶＳになるように処理する。そして、指紋感知信号ＶＳは、第２増幅器２２０Ｂ（ゲインが０以上である駆動回路）によって指紋感知信号ＶＳと同じ位相の静電容量除去信号ＶＥに形成される。図１Ｂ及び１Ｃを再び参照すると、指紋感知電極のデータ線１３０の上下にそれぞれ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂが設けられ、指紋／タッチ検出回路２００は、干渉を低減するために、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂにそれぞれ静電容量除去信号を印加する。したがって、図８Ｂに示す静電容量シールド線を有する指紋認識装置は、より正確な検出結果を得ることができ、データ線のクロストークを除去する効果を有する。上記の説明では、第２増幅器（駆動回路）２２０Ｂのゲインが０以上であり、指紋検出が実行される場合には、指紋感知信号ＶＳを同相増幅して静電容量除去信号ＶＥを生成するために、第２増幅器２２０Ｂのゲインが０より大きい（例えば１）。また、指紋検出時又はタッチ検出時において、指紋／タッチ検出回路２００と表示制御回路３００との間は単一の物理的な導線により接続されており、第１接地２１２は第２接地３１２と異なる接地であり、第１電源２１０と第２電源３１０との間に共通の電流回路がないことにより、指紋検出又はタッチ検出の精度をさらに向上させることができる。 FIG. 8B is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device with capacitive shield lines of the present invention. This fingerprint recognition device 10 is used in a self-capacitance/mutual capacitance structure and includes a fingerprint/touch detection circuit 200 and a display control circuit 300 . Here, the fingerprint/touch detection circuit 200 has a first power supply 210 and a first ground 212 , and the display control circuit 300 has a second power supply 310 and a second ground that is different from the first ground 212 . 312. The fingerprint/touch detection circuit 200 also includes a capacitive excitation signal source 230, a first amplifier 220A and a second amplifier 220B. The fingerprint recognition device 10 further has a first switch SW1 and a second switch SW2. Referring to FIG. 8B, when the fingerprint is detected, the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on (closed), so that the capacitance excitation signal of the capacitance excitation signal source 230 is applied to the first switch SW1. (The capacitive excitation signal is amplified by the third amplifier 220C and transmitted to the selected sensing electrode SEm1 and the other selected sensing electrode SEm2 via SEm2). In addition, the fingerprint/touch detection circuit 200 receives the capacitive sensing signal (responsive to the fingerprint detection result) from the other selected sensing electrode SEm2 via the second switch SW2 to activate the first amplifier 220A. and processes the capacitive sensing signal to become a fingerprint sensing signal VS. Then, the fingerprint sensing signal VS is formed into a capacitance elimination signal VE having the same phase as the fingerprint sensing signal VS by the second amplifier 220B (a driving circuit having a gain of 0 or more). 1B and 1C, a first capacitive shield line 140A and a second capacitive shield line 140B are provided above and below the data line 130 of the fingerprint sensing electrode, respectively, and the fingerprint/touch detection circuit 200 can detect interference. , a capacitance elimination signal is applied to each of the first capacitance shield line 140A and the second capacitance shield line 140B. Therefore, the fingerprint recognition device having the capacitive shield lines shown in FIG. 8B can obtain more accurate detection results and has the effect of eliminating crosstalk of data lines. In the above description, when the gain of the second amplifier (drive circuit) 220B is 0 or more and fingerprint detection is performed, the fingerprint detection signal VS is amplified in phase to generate the capacitance removal signal VE. Also, the gain of the second amplifier 220B is greater than 0 (eg, 1). Also, during fingerprint detection or touch detection, the fingerprint/touch detection circuit 200 and the display control circuit 300 are connected by a single physical conductor, and the first ground 212 is different from the second ground 312. The ground and lack of a common current circuit between the first power supply 210 and the second power supply 310 can further improve the accuracy of fingerprint detection or touch detection.

図１０は、本発明の静電容量シールド線を有する指紋認識装置を示す回路ブロック図である。ここで、複数の指紋感知電極及び対応する複数のトランジスタスイッチ群が示されている。つまり、複数のトランジスタスイッチ群と複数の指紋感知電極とは一対一に対応している。図１０には、各指紋感知電極に対応するトランジスタスイッチ群は３つのトランジスタスイッチ（例えば、薄膜トランジスタ）を有することが示されているが、本発明によれば、各トランジスタスイッチ群はトランジスタスイッチを１つのみ有すれば、所望な指紋感知電極選択機能を達成することができる。 FIG. 10 is a circuit block diagram showing a fingerprint recognition device having capacitive shield lines of the present invention. Here, a plurality of fingerprint sensing electrodes and a corresponding plurality of transistor switch groups are shown. That is, there is a one-to-one correspondence between the plurality of transistor switch groups and the plurality of fingerprint sensing electrodes. Although FIG. 10 shows that the transistor switch group corresponding to each fingerprint sensing electrode has three transistor switches (eg, thin film transistors), according to the present invention, each transistor switch group has one transistor switch. With only one, the desired fingerprint sensing electrode selection function can be achieved.

図１１Ａは、隣接するデータ線の相互容量を示す模式図である。隣接するデータ線２１Ｌ１と２１Ｌ２との間に相互容量Ｃｄｌが存在し、隣接するデータ線２１Ｌ２及び２１Ｌ３の間にも相互容量Ｃｄｌが存在する。データ線間の距離が非常に短いため、相互容量Ｃｄｌが指紋感知容量Ｃｆｓよりもはるかに大きいので、指紋感知の精度に影響を与えてしまう。図１１Ｂは、データ線の自己容量を示す模式図である。同図に示すように、第１静電容量シールド線１４０Ａ又はデータ線１３０の近接導体が接地し、第１静電容量シールド線１４０Ａ（又はデータ線１３０の近接導体）が適切にバイアスされていないため、データ線１３０と接地との間にも極めて大きな自己容量Ｃｓｅｌｆが存在してしまう。 FIG. 11A is a schematic diagram showing mutual capacitance of adjacent data lines. A mutual capacitance Cdl exists between the adjacent data lines 21L1 and 21L2, and a mutual capacitance Cdl also exists between the adjacent data lines 21L2 and 21L3. Due to the very short distance between the data lines, the mutual capacitance Cdl is much larger than the fingerprint sensing capacitance Cfs, thus affecting the precision of fingerprint sensing. FIG. 11B is a schematic diagram showing the self-capacitance of the data line. As shown, the first capacitive shield line 140A or the proximate conductor of the data line 130 is grounded and the first capacitive shield line 140A (or the proximate conductor of the data line 130) is not properly biased. Therefore, a very large self-capacitance Cself also exists between the data line 130 and the ground.

図１１Ｃは、本発明の一実施形態による静電容量シールド線を有する指紋認識装置の静電容量シールド線の構成を示す断面図である。同図に示すように、指紋認識装置は、上からの順に、第１静電容量シールド線１４０Ａと、第１絶縁層１５０Ａと、データ線１３０（２１Ｌ１、２１Ｌ２、２１Ｌ３）と、第２絶縁層１５０Ｂと、第２静電容量シールド線１４０Ｂとを含んでもよい。本発明の一実施形態によれば、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂの幅は、データ線１３０の幅以上であってもよい。また、データ線１３０（２１Ｌ１、２１Ｌ２、２１Ｌ３）は、通常エッチング工程により金属層をエッチングして間隔を形成するように作製されるため、データ線２１Ｌ１、データ線２１Ｌ２、及びデータ線２１Ｌ３の間には空隙が存在する。第１絶縁層１５０Ａ及び第２絶縁層１５０Ｂの厚さが極薄の場合（例えば１μｍ未満）、データ線２１Ｌ１、データ線２１Ｌ２、及びデータ線２１Ｌ３の周辺は、ほぼ第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂによってシールドされる。そして、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂが適切にバイアスされているときに、データ線のクロストーク、自己容量及び相互容量を除去することができる。 FIG. 11C is a cross-sectional view showing the configuration of the capacitive shielded wire of the fingerprint recognition device having the capacitive shielded wire according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fingerprint recognition device includes, in order from the top, a first capacitive shield line 140A, a first insulating layer 150A, data lines 130 (21L1, 21L2, 21L3), and a second insulating layer. 150B and a second capacitive shield line 140B. According to one embodiment of the present invention, the width of the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B may be greater than or equal to the width of the data line 130. FIG. In addition, since the data lines 130 (21L1, 21L2, 21L3) are manufactured by etching a metal layer by a normal etching process to form a space, there is no gap between the data lines 21L1, 21L2, and 21L3. has voids. When the thickness of the first insulating layer 150A and the second insulating layer 150B is extremely thin (for example, less than 1 μm), the periphery of the data line 21L1, the data line 21L2, and the data line 21L3 is substantially the first capacitance shield line 140A. and shielded by the second capacitance shield line 140B. And when the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B are properly biased, data line crosstalk, self-capacitance and mutual capacitance can be eliminated.

図１１Ｄは、本発明の他の実施形態による静電容量シールド線を有する指紋認識装置の静電容量シールド線の構成を示す断面図である。同図に示すように、指紋認識装置は、上からの順に、複数の指紋感知電極１１２を含む指紋電極層１１０と、第３絶縁層１５０Ｃ、第１静電容量シールド線１４０Ａと、第１絶縁層１５０Ａと、データ線１３０（２１Ｌ１、２１Ｌ２、２１Ｌ３）と、第２絶縁層１５０Ｂと、第２静電容量シールド線１４０Ｂと、基板１００とを含む。しかし、この実施形態では、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂの幅は、データ線１３０の幅よりもやや大きく形成されている。そのため、第２静電容量シールド線１４０Ｂと共にデータ線１３０を包含するように、第１静電容量シールド線１４０Ａの両端が少し垂れ下がってもよい。この場合、第１絶縁層１５０Ａ及び第２絶縁層１５０Ｂの厚さを厚くすることで、データ線の自己容量及び相互容量をさらに低減することができる。 FIG. 11D is a cross-sectional view showing the configuration of a capacitive shield line of a fingerprint recognition device having capacitive shield lines according to another embodiment of the present invention. As shown in the figure, the fingerprint recognition device includes, from top to bottom, a fingerprint electrode layer 110 including a plurality of fingerprint sensing electrodes 112, a third insulating layer 150C, a first capacitive shield line 140A, and a first insulating layer. It includes layer 150A, data lines 130 (21L1, 21L2, 21L3), a second insulating layer 150B, a second capacitive shield line 140B, and substrate 100. FIG. However, in this embodiment, the widths of the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B are formed slightly larger than the width of the data line 130 . Therefore, both ends of the first capacitive shield line 140A may droop a little to encompass the data line 130 together with the second capacitive shield line 140B. In this case, by increasing the thickness of the first insulating layer 150A and the second insulating layer 150B, the self-capacitance and mutual capacitance of the data line can be further reduced.

図１１Ｅは、本発明の別の実施形態による静電容量シールド線を有する指紋認識装置の静電容量シールド線の構成を示す断面図である。図１１Ｅに示す実施形態は、図１１Ｄの実施形態と類似しているが、指紋電極層１１０が基板１００上に直接形成されている点で異なっている。同様に、第１静電容量シールド線１４０Ａ及び第２静電容量シールド線１４０Ｂの幅は、データ線１３０の幅よりもやや大きく形成されている。そのため、第２静電容量シールド線１４０Ｂと共にデータ線１３０を包含するように、第１静電容量シールド線１４０Ａの両端が少し垂れ下がってもよい。この場合、第１絶縁層１５０Ａ及び第２絶縁層１５０Ｂの厚さを厚くすることで、データ線の自己容量及び相互容量をさらに低減することができる。上述した図１１Ｄ及び図１１Ｅでは、基板１００は、表示画面の保護ガラス、集積回路のシリコン基板、又は高分子薄膜であってもよい。上述した実施形態では、複数のデータ線は、金属導電線又は透明導電体であり、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）であってもよい。また、複数の指紋感知電極は、透明導電性材料で形成されてもよい。 FIG. 11E is a cross-sectional view showing the configuration of the capacitive shielded wire of the fingerprint recognition device having the capacitive shielded wire according to another embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 11E is similar to the embodiment of FIG. 11D except that the fingerprint electrode layer 110 is formed directly on the substrate 100. Similarly, the widths of the first capacitive shield line 140A and the second capacitive shield line 140B are formed slightly larger than the width of the data line 130 . Therefore, both ends of the first capacitive shield line 140A may droop a little to encompass the data line 130 together with the second capacitive shield line 140B. In this case, by increasing the thickness of the first insulating layer 150A and the second insulating layer 150B, the self-capacitance and mutual capacitance of the data line can be further reduced. 11D and 11E described above, the substrate 100 may be the protective glass of the display screen, the silicon substrate of the integrated circuit, or the polymer thin film. In the above-described embodiments, the plurality of data lines may be metal conductive lines or transparent conductors, such as indium tin oxide (ITO). Also, the plurality of fingerprint sensing electrodes may be formed of a transparent conductive material.

以上のように、本発明に係る静電容量シールド線を有する指紋認識装置は、第１静電容量シールド線及び第２静電容量シールド線にそれぞれ静電容量除去信号を印加するとともに、第１静電容量シールド線及び第２静電容量シールド線によりデータ線を挟むことにより、干渉を低減することができ、より正確な検出結果を得ることができる。 As described above, the fingerprint recognition device having the capacitive shield line according to the present invention applies the capacitive removal signal to the first capacitive shield line and the second capacitive shield line, respectively, and the first By sandwiching the data line between the capacitance shield line and the second capacitance shield line, interference can be reduced and more accurate detection results can be obtained.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもなく、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の全ての範囲は以下の特許請求の範囲に基づくものであり、本発明の特許請求の範囲に合致する精神とその類似の変形例は、本発明の範囲に含まれるべきであり、当業者であれば、本発明の技術的範囲内において、容易に思いつくことができ、また、その変形例や修正例も、以下の特許請求の範囲に含まれる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples, and the scope of the present invention is not limited. The scope of is based on the following claims, and the spirit and similar variations thereof that are consistent with the scope of the claims of the present invention should be included within the scope of the present invention. , can be easily conceived within the technical scope of the present invention, and variations and modifications thereof are also included in the scope of the following claims.

１０指紋認識装置
１１Ｌ１、２１Ｌ１～２１Ｌ３、２２Ｌ１～２２Ｌ３、２３Ｌ１～２３Ｌ３、１ｍＬ１、２ｍＬ１～２ｍＬ３、２ｎＬ１～２ｎＬ３データ線
１Ｙ１～１Ｙ３～８Ｙ１～８Ｙ３ゲート線
１００基板
１１０指紋電極層
１１２指紋感知電極
１３０データ線
１３２仮想データ線
１４０Ａ第１静電容量シールド線
１４０Ｂ第２静電容量シールド線
１５０Ａ第１絶縁層
１５０Ｂ第２絶縁層
１５０Ｃ第３絶縁層
２００指紋／タッチ検出回路
２１０第１電源
２１２第１接地
２２０Ａ第１増幅器
２２０Ｂ第２増幅器
２２０Ｃ第３増幅器
２３０静電容量励起信号源
３００表示制御回路
３１０第２電源
３１２第２接地
４００表示画面
４００Ａタッチ表示エリア
４００Ｂ指紋検出兼タッチ表示エリア
Ａ１、Ａ２、Ａ３駆動回路
Ｃ１第１容量
Ｃ２第２容量
Ｃｆｓ、Ｃｆｓｅ指紋感知容量
Ｃｆｄｌ、Ｃｓｅｄｌ１、Ｃｓｅｄｌ２～Ｃｓｅｄｌｎ、Ｃｆｓｅ１～Ｃｆｓｅｎ、Ｃｆｓｅｍ、Ｃｄｌ容量
Ｃｓｅｌｆ自己容量
ＳＥ指紋感知電極
ＳＥｍ、ＳＥｍ１、ＳＥｍ２選択指紋感知電極
ＳＥ１～ＳＥｎ非選択指紋感知電極
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３幅
ＳＷ１第１スイッチ
ＳＷ２第２スイッチ
ＶＳ指紋感知信号
ＶＥ静電容量除去信号
Ａ１１～Ａ１ｎ、Ａｍ１～Ａｍｎ指紋感知電極
Ａ、Ｂ、Ｃ指紋検出兼タッチ表示ユニット
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌタッチ感知電極 10 Fingerprint recognition device 11L1, 21L1~21L3, 22L1~22L3, 23L1~23L3, 1mL1, 2mL1~2mL3, 2nL1~2nL3 Data lines 1Y1~1Y3~8Y1~8Y3 Gate line 100 Substrate 110 Fingerprint electrode layer 112 Fingerprint sensing electrode 130 Data Line 132 Virtual data line 140A First capacitive shield line 140B Second capacitive shield line 150A First insulating layer 150B Second insulating layer 150C Third insulating layer 200 Fingerprint/touch detection circuit 210 First power supply 212 First ground 220A First amplifier 220B Second amplifier 220C Third amplifier 230 Capacitive excitation signal source 300 Display control circuit 310 Second power supply 312 Second ground 400 Display screen 400A Touch display area 400B Fingerprint detection and touch display area A1, A2, A3 Drive circuit C1 First capacitor C2 Second capacitor Cfs, Cfse Fingerprint sensing capacitors Cfdl, Csedl1, Csedl2 to Csedln, Cfse1 to Cfsen, Cfsem, Cdl Capacitance Cself Self-capacitance SE Fingerprint sensing electrodes SEm, SEm1, SEm2 Selected fingerprint sensing electrodes SE1 to SEn Unselected fingerprint sensing electrodes W1, W2, W3 Width SW1 First switch SW2 Second switch VS Fingerprint sensing signal VE Capacitance removal signals A11 to A1n, Am1 to Amn Fingerprint sensing electrodes A, B, C Fingerprint detection and touch display Units D, E, F, G, H, I, J, K, L Touch Sensing Electrodes

Claims

a substrate;
a fingerprint electrode layer having a plurality of fingerprint sensing electrodes;
a transistor switch layer comprising a plurality of transistor switch groups and a plurality of data lines;
a fingerprint detection circuit comprising a capacitive excitation signal source and a drive circuit having a gain greater than or equal to 0;
the plurality of transistor switch groups are in one-to-one correspondence with the plurality of fingerprint sensing electrodes;
the plurality of data lines respectively correspond to a first capacitance shield line and a second capacitance shield line;
the fingerprint electrode layer, the transistor switch layer, the plurality of data lines, the first capacitive shield line and the second capacitive shield line are positioned between the substrate and a finger to be detected;
the fingerprint detection circuit is electrically connected to the fingerprint electrode layer, the plurality of transistor switch groups, and the plurality of data lines;
The first capacitive shield line is positioned between the finger to be detected and one of the corresponding data lines, and the second capacitive shield line is positioned between the corresponding one of the plurality of data lines. and the substrate, wherein the corresponding data line is located between the first capacitive shield line and the second capacitive shield line;
The fingerprint detection circuit transmits a capacitance excitation signal to a selected fingerprint sensing electrode through one of the plurality of transistor switch groups, and outputs a fingerprint sensing signal from the selected fingerprint sensing electrode through the corresponding data line. is entered and is configured to perform a fingerprint detection operation,
The fingerprint detection circuit processes the fingerprint sensing signal by the driving circuit to output a capacitance elimination signal having the same phase as the fingerprint sensing signal, and the first capacitance shield corresponding to the data line. line to eliminate the effect of the finger to be detected on the corresponding data line, and to the second capacitive shield line corresponding to the data line. A fingerprint recognition device, characterized in that it transmits the capacitance removal signal.

The second capacitive shield line is arranged on one side of the corresponding data line opposite to the finger to be detected to prevent the influence of noise from the one side on the corresponding data line. 2. A fingerprint recognition device according to claim 1, characterized in that it is configured to reject.

2. The fingerprint recognition device according to claim 1, wherein widths of said first capacitive shield line and said second capacitive shield line are equal to or greater than the width of said corresponding data line.

2. The fingerprint recognition device of claim 1, wherein each of said transistor switch groups includes at least one thin film transistor.

The fingerprint detection circuit applies the capacitance removal signal to the peripheral fingerprint sensing electrodes of the corresponding data line during the fingerprint detection operation, thereby causing the corresponding data line to be detected through the peripheral fingerprint sensing electrodes. 2. The fingerprint recognition device of claim 1, wherein the fingerprint recognition device is configured to prevent other sensing signals and noise from crosstalking on the data lines.

the fingerprint detection circuit is powered by a first power supply;
the fingerprint recognition device further comprising a display screen powered by a second power supply;
2. The fingerprint recognition device of claim 1, wherein the plurality of fingerprint sensing electrodes are positioned within a fingerprint sensing and touch display area of the display screen.

7. The fingerprint recognition device of claim 6, wherein the plurality of fingerprint sensing electrodes are combined to serve as touch electrodes for touch detection.

8. The fingerprint recognition device according to claim 7, wherein there is no common current circuit between the first power supply and the second power supply during the fingerprint detection operation or the touch detection operation.

8. The method of claim 7, wherein a plurality of touch electrodes for touch detection are arranged in a touch display area of the display screen, and the area of each of the touch electrodes is 50 times or more the area of the fingerprint sensing electrode. Fingerprint recognition device.

further comprising a plurality of virtual data lines arranged in the touch display area such that the touch display area has the same or similar light transmittance as the fingerprint detection and touch display area comprising the plurality of fingerprint sensing electrodes. The fingerprint recognition device according to claim 9, characterized by:

2. The fingerprint recognition device according to claim 1, wherein the substrate is protective glass for a display screen, a silicon substrate for an integrated circuit, or a polymer thin film.

2. The fingerprint recognition device of claim 1, wherein the data lines are metal conductive lines or transparent conductors.

2. The fingerprint recognition device of claim 1, wherein the fingerprint sensing electrode is made of a transparent conductive material.

13. The fingerprint recognition device of claim 12, wherein the transparent conductor is indium tin oxide.