KR20050013487A

KR20050013487A - 입력 장치, 전자 기기 및 입력 장치의 구동방법

Info

Publication number: KR20050013487A
Application number: KR1020040042104A
Authority: KR
Inventors: 하라히로유키; 사쿠라이미키오
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-02-04
Also published as: TW200511141A; JP2005049193A; KR100658997B1; TWI250464B; US20050031175A1; CN1281916C; CN1576774A; JP3741282B2

Abstract

본 발명은 처리정보의 증대를 억제하여, 처리 시스템의 간소화를 도모할 수 있는 입력 장치, 전자장치 및 입력 장치의 구동방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

입력 장치(100)는 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 정전용량 검출 회로(31)와, 이 정전용량 검출 회로(31)로부터의 검출 정보를 출력하는 구동 회로(40)를 구비한다. 출력처리부(160)는 복수회(回)의 필드 주사에 의한 정전용량 검출 회로(31)로부터의 지문정보의 판독에 의해서, 정전용량 검출 회로(31)를 부분적으로 특정하여, 처리대상으로 되는 검출 정보만을 취출한다.

Description

입력 장치, 전자 기기 및 입력 장치의 구동방법{INPUT DEVICE, ELECTRONIC APPARATUS, AND METHOD FOR DRIVING INPUT DEVICE}

본 발명은 입력 장치, 특히 매트릭스 형상으로 센서 셀을 배치한 입력 장치, 전자 기기 및 입력 장치의 구동방법에 관한 것이다.

종래, 매트릭스 형상으로 센서 셀을 배치한 입력 장치로서는, 예를 들면, 지문센서(예를 들면, 특허문헌 1~4)나 의자에 앉았을 때의 압력분포를 측정하는 좌압(坐壓)센서 등이 있다. 지문센서의 용도는 종래부터 기밀성이 높은 방에 입실(入室)하는 사람이 본인임을 인증하는 장치에 사용하는 목적이 주된 일이었으나, 예를 들면 반도체를 사용한 정전용량식 지문센서(예를 들면, 특허문헌 2~4)는 소형 경량이며 저가로 만들 수 있도록 되어, 휴대전화, PDA(휴대정보 단말), 휴대용 컴퓨터 등의 휴대용 소형 전자 기기나 IC카드 등에의 용도를 생각할 수 있다. 이 이외에 거치형(据置型)의 전자장치에도, 개인 용도로 프라이버시를 지키기 위해서, 본인을 특정하기 위한 지문센서가 사용된다.

종래의 반도체를 사용한 정전용량식 지문센서는, 20m×20mm정도의 단결정 실리콘으로 형성되어 있었다. 정전용량식 지문센서의 구조와 검출원리는, 반도체의 표면에 형성된 매트릭스 형상의 센서 셀에 만들어진 전극과, 그 전극 상의 유전체 박막을 거쳐서 지문의 요철(凹凸) 사이에 발생하는 정전용량의 분포를 트랜지스터 회로로 검출하도록 되어 있다. 검출된 센서 셀의 정보는 주사선으로 매트릭스 형상의 센서 셀을 차례로 주사하고, 데이터 선에서 차례로 센서 셀의 출력 단부에 접속하여 출력된다(예를 들면 특허문헌 1).

(특허문헌 1) 특개평 11-118415호 공보

(특허문헌 2) 특개 2000-346608호 공보

(특허문헌 3) 특개 2001-56204호 공보

(특허문헌 4) 특개 2001-133213호 공보

그러나, 이 종래의 정전용량식 지문센서는, 단결정 실리콘 기판 위에 센서 전극이나 유전체 막이 설치되어 있기 때문에, 검출면인 유전체 막에 손가락을 강하게 누르면 실리콘 기판이 깨지게 되어 내구성이 뒤떨어진다. 또 지문센서는 그 용도에서 필연적으로 20mm×20mm 정도의 크기를 요구하게 되어, 방대한 에너지와 노력을 들여서 제조된 단결정 실리콘 기판에 형성된 경우, 고가로 이루어지는 등의 과제를 갖는다.

상기 과제를 해결하는 방법으로서, 본 출원인은 먼저 MIS형 박막 반도체 장치(신호증폭용 TFT)를 센서 셀로서 사용함으로써, 염가로 내구성이 우수한 유리 기판이나, 플라스틱 기판에도 형성 할 수 있는 정전용량식 지문센서를 제안하고 있다.

그러나 이 같은 지문센서는, 매트릭스 형상으로 배치된 각 센서 셀의 전부에서 지문의 요철 정보(지문정보)가 판독되는 구성으로 되어 있다. 한편 지문인증을 행할 때에는, 손가락 중앙부만의 지문정보를 이용하여 인증처리를 행하는 경우가 많다. 그 때문에 모든 센서 셀로부터의 지문정보를 판독하여 인증처리를 행하면, 처리정보의 증대에 수반되어 지문인증의 처리 시스템이 복잡하게 되는 등의 과제를 갖고 있었다.

그래서 본 발명은 상술의 여러가지 사정을 감안해서, 처리정보의 증대를 억제하여, 처리 시스템의 간소화를 도모할 수 있는 입력 장치, 전자 기기 및 입력 장치의 구동방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 제 1 실시예로부터의 지문센서의 전체 구성을 나타낸 설명도.

도 2는 정전용량 검출 회로의 회로도.

도 3은 증폭 회로의 회로도.

도 4는 입력 장치의 구성 블록도.

도 5는 스마트 카드에의 적용례를 나타낸 외관 구성도.

도 6은 입력 장치의 처리 플로를 나타낸 플로차트.

도 7은 주사 드라이버의 타이밍차트.

도 8은 지문정보의 취출 위치의 개념 설명도.

도 9는 제 2 실시예로부터의 지문센서의 전체 구성을 나타낸 설명도.

도 10은 입력 장치의 구성 블록도.

도 11은 주사 드라이버의 타이밍차트.

도 12는 지문정보의 취득 위치의 개념 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 지문센서

10 데이터 드라이버

20 주사 드라이버

31 정전용량 검출 회로

36 주사선

37 데이터선

81 스마트 카드

100 입력 장치

162 인증수단

172 전(前)처리 수단

174 후(後)처리 수단

본 발명에서의 입력 장치는, 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 센서 셀과, 상기 각 센서 셀로부터의 검출 정보를 출력하는 출력 수단을 구비한 입력 장치에 있어서, 복수회의 필드 주사에 의해, 상기 센서 셀로부터 검출 정보를 판독하고, 그 센서 셀을 부분적으로 특정하여 처리대상으로 되는 검출 정보를 취출(取出)하는 선택수단을 구비한 것이다.

또 본 발명에서의 입력 장치의 구동방법은, 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 각 센서 셀로부터 검출 정보를 출력하는 입력 장치의 구동방법에 있어서, 상기 센서 셀에 대하여 복수회의 필드 주사를 행하여, 그 센서 셀에서 검출 정보를 판독하고, 이 판독된 검출 정보를 기초로 상기 센서 셀을 부분적으로 특정하여, 그 특정된 센서 셀로부터 처리대상으로 되는 검출 정보를 취출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 m행 n열로 배치된 복수의 센서 셀에 대하여, 복수회의 필드 주사가 행하여진다. 그 때에 판독된 검출 정보는 모든 센서 셀로부터 필요한 센서 셀을 부분적으로 특정하는 데 이용되고, 이 특정된 센서 셀로부터의 검출 정보만으로 각종의 처리동작이 행하여진다. 따라서 처리정보를 필요 최소한으로 억제하여 처리 시스템의 간소화를 도모할 수 있게 된다.

본 발명의 입력 장치는, 상기 선택수단이 제 1 회의 필드 주사에 의해 모든 상기 센서 셀로부터의 검출 정보를 판독하고, 다음에 선택해야 할 특정의 센서 셀을 결정하는 전처리 수단과, 제 2 회 이후의 필드 주사에 의해 상기 특정의 센서 셀로부터의 검출 정보를 취출하는 후처리 수단에 의해서 구성된다.

또 본 발명에서의 입력 장치의 구동방법은, 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 각 센서 셀로부터 검출 정보를 출력하는 입력 장치의 구동방법에 있어서, 상기 센서 셀에 대하여 제 1 회의 필드 주사를 행하여, 모든 상기 센서 셀로부터 검출 정보를 판독하고, 이 판독된 검출 정보를 기초로 다음에 선택해야 할 부분적인 특정의 센서 셀을 결정하는 제 1 수순과, 제 2 회 이후 1 내지 복수의 필드 주사를행하여, 상기 특정의 센서 셀로부터 처리대상으로 되는 검출 정보를 취출하는 제 2 수순을 차례로 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 모든 상기 센서 셀로부터의 검출 정보를 판독하는 것은, 최초에 행하여지는 제 1 회째의 필드 주사만이며, 그 후는 부분적으로 특정한 처리대상으로 되는 센서 셀의 검출 정보만이 취출된다. 즉, 단 1 회의 필드 주사로 처리대상으로 되는 센서 셀을 특정할 수 있다.

본 발명에서의 상기 전처리 수단은, 모든 상기 센서 셀로부터 판독된 검출 정보를 미리 정해진 임계치와 비교하여, 다음에 선택해야 할 특정의 센서 셀을 결정하도록 구성된다.

또 본 발명에서의 입력 장치의 구동방법은 상기 제 1 수순에서, 모든 상기 센서 셀로부터 판독된 검출 정보를 미리 정해진 임계치와 비교하여, 다음에 선택해야 할 부분적인 특정의 센서 셀을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 모든 센서 셀로부터 판독된 검출 정보를 기초로, 미리 정해진 임계치와의 비교에 의해 보다 정확한 센서 셀의 특정이 가능하게 된다.

본 발명에서는 복수의 주사선과 복수의 데이터선의 교차부에 대응하여 상기 센서 셀을 각각 설치하고, 상기 주사선을 주사하는 주사 드라이버와, 상기 데이터선을 상기 출력 수단에 접속하는 데이터 드라이버를 구비하는 동시에, 상기 후처리 수단은 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 주사선만을 주사하고, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 데이터선에서만 검사 정보를 취출하도록, 상기 주사 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 구동시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서의 입력 장치의 구동방법에서는, 상기 센서 셀은 복수의 주사선과 복수의 데이터선의 교차부에 각각 설치되고, 상기 제 2 수순에서 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 주사선만을 주사하여, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 데이터선으로부터 검사 정보를 취출하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 제 2 회 이후의 필드 주사에서는, 특정의 센서 셀에 대응하는 주사선만을 선택하여 주사가 행하여지고, 대응하는 데이터선만을 출력 수단에 연결하여 검출 정보가 취출된다. 그러나 그 이외의 센서 셀에 대응하는 주사나, 검출 정보를 취출하는 동작은 전혀 행하지 않는다. 이 같이 하여 각 센서 셀에 대한 주사와, 데이터 선으로부터의 검출 정보의 취출에 관하여, 불피요한 동작을 삭감해서, 센서 셀을 구동하는 데 있어서의 저소비 전력화를 도모할 수 있다.

본 발명에서는 복수의 주사선과 복수의 데이터선의 교차부에 대응하여 상기 센서 셀을 각각 설치하고, 상기 주사선을 차례로 주사하는 주사 드라이버와, 상기 데이터선을 상기 출력 수단에 차례로 접속하는 데이터 드라이버를 구비하는 동시에, 상기 후처리 수단은 상기 특정의 센서 셀 이외에 대응하는 주사선을, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 주사선보다 주사속도를 고속으로 하여, 모든 상기 주사선을 주사하고, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 데이터선으로부터 검사 정보를 취출하도록, 상기 주사 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 구동시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또 본 발명에서의 입력 장치의 구동방법에서는, 상기 센서 셀은 복수의 주사선과 복수의 데이터선의 교차부에 각각 설치되고, 상기 제 2 수순으로 상기 특정의센서 셀 이외에 대응하는 주사선을, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 주사선보다 주사속도를 고속으로 하고, 모든 상기 주사선을 주사하여, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 데이터 선으로부터 검사 정보를 취출하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 제 2 회 이후의 필드 주사에서는, 모든 주사선에 대하여 차례로 주사를 행하지만, 검출 정보를 취출하지 않은 센서 셀에 대응하는 주사선의 주사속도를, 검출 정보를 취출하는 센서 셀에 대응하는 주사선보다 고속으로 하여, 특정의 센서 셀로부터 검출 정보를 취출한다. 이 같이 하여 각 센서 셀에 대응하는 주사와, 데이터선으로부터의 검출 정보의 취출에 관하여, 불필요한 동작을 삭감하여 센서 셀을 구동하는 데 있어서 저소비 전력화를 도모할 수 있다.

상기 각 발명에 있어서, 센서 셀은 여러가지 물리량을 검출 할 수 있으나, 특히 지문의 요철을 검출하는 지문센서에 적용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 손가락의 지문을 검출 정보로 한 여러 가지 제어가 가능하게 된다. 또 지문정보를 출력하는 지문센서를 사용함으로써 초소형이며 또한 초경량인 입력 장치를 제공할 수 있다.

또 본 발명은 지문센서를 구비한 입력 장치를, 각종의 전자 기기에 조립하여도 좋다.

이와 같은 전자 기기로서는, 예를 들면 스마트 카드, PDA, 휴대전화 등이 있다. 어느 경우에도 초소형이며 또한 초경량인 전자 기기로서의 제공이 가능하게 된다.

이하, 본 발명에서의 적절한 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또 이하에 설명하는 실시예는 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다. 또 이하에 설명되는 구성의 전부가 본 발명의 필수 요건이라고는 할 수 없다. 각 실시예에서는 종래의 센서부의 회로구성을 그대로 사용하면서, 종래와는 다른 신규의 구동방법을 채용함으로써, 인증에 필요하게 되는 피검출부의 특정 개소를 부분적으로 선택하는 방법에 대하여 기술한다.

실시예 1

도 1은 입력 장치의 센서부로 이루어지는 정전용량식 지문센서(1)의 블록도이다. 지문센서(1)는 데이터 선(37)을 선택하기 위한 데이터 드라이버(10)와, 주사선(36)을 선택하기 위한 주사 드라이버(20)와, 피검출물인 지문의 검출 영역으로서 형성되는 액티브 매트릭스 부(30)와, 이 액티브 매트릭스 부(30)로부터의 검출 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로(40)에 의해 구성된다. 손가락의 표면 형상을 채취하는 정보채취부로서의 액티브 매트릭스 부(30)는, m행 n열의 매트릭스(행렬) 상으로 배치된 m개(m은 2 이상의 정수)의 주사선(36)과, n개(n은 2 이상의 정수)의 데이터선(37), 및 주사선(36)과 데이터 선(37)과의 교점에 설치된 센서 셀에 상당하는 정전용량 검출 회로(31)를 최소한의 구성요소로 하고 있다. 또 각 정전용량 검출 회로(31)에는 저전위 측 전원(도시 생략)에 연결되는 공급선(39)이 각각 접속되고, 액티브된 주사선(36)에 발생하는 고전위(VDD)와, 공급선(39)에 발생하는 저전위(VSS)의 전위차가, 정전용량 검출 회로(31)에 인가되는 구성으로 되어 있다.

상기 데이터 드라이버(10)는, 디지털 코드 신호에 의해서 임의 데이터 선(37)을 선택하기 위한 데이터 디코더(51)와, 각 데이터 선(37)에 스위치소자(14)를 각각 삽입 접속하여 구성되는 어레이상의 아날로그 스위치(12)로 이루어진다. 또 각 데이터 선(37)의 일단(一端)은 공통되는 데이터 간선(幹線)(38)에 접속되고, 이 데이터 간선(38)이 증폭 회로(40)의 입력측에 접속된다. N개의 스위치 소자(14)는 데이터 디코더(51)로부터 순차 적시(適時) 선택신호가 입력되고, 결과로서 선택된 데이터 선(37)과 데이터 간선(38)과의 전기적인 도통이 순차 취하여 행해진다. 주사 드라이버(20)는 디지털 코드 신호에 의해서 임의 주사선(36)을 선택하기 위한 주사 디코더(52)에 의해서 구성되고, 이에 의해 액티브된 주사선(36)과 선택된 데이터선(37)과의 교점에 있는 정전용량 검출 회로(31)로부터, 데이터 간선(38)을 통해서 증폭 회로(40)에 검출 정보가 취출된다.

정전용량 검출 회로(31)는 액티브 매트릭스 부(30)에서 m행 n열의 매트릭스 형상으로 배치되고, 피검출물과의 거리에 따라서 변화되는 정전용량을 검출한다. 보다 구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이 선택 소자인 선택 트랜지스터(32)와, 예를 들면 지문과 같은 피검출물의 표면의 요철 형상에 의존하여 정전용량(Cd)이 변화되는 신호검출 소자(33)와, 신호증폭 소자인 신호증폭 트랜지스터(34)와, 고정의 정전용량(Cs)을 갖는 기준 콘덴서(35)를 포함해서 구성된다. 신호증폭 트랜지스터(34)는 바람직하기로는 게이트 전극과 게이트 절연막과 반도체 막으로 이루어지는 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치로 구성된다. 또 선택 트랜지스터(32)는 바람직하기로는 게이트 전극과 게이트 절연막과 반도체막으로 이루어지는 선택용 MIS형 박막 반도체 장치로 구성된다. 본 발명에서는 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치의 드레인이 선택용 MIS형 박막 반도체 장치의 소스에 접속되고, 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치의 소스가 공급선(39)에 접속되고, 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치의 게이트 전극이 신호검출 소자(33)를 구성하는 용량검출 전극과 기준 콘덴서(35)의 접속점에 접속된다(도 2에서는 MIS형 박막 반도체 장치의 소스를 S, 드레인을 D, 게이트 전극을 G로 표시하고 있다). 이렇게 해서 선택용 MIS형 박막 반도체 장치의 소스와 공급선(39)과는, 용량검출 전극에서 검출된 전하 Q에 감응되는 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치를 개재하여 서로 접속된다. 또 본 발명에서는 선택용 MlS형 박막 반도체 장치의 드레인이 데이터선(37)에 접속되고, 선택용 MIS형 박막 반도체 장치의 게이트 전극이 주사선(36)과 기준 콘덴서(35)의 일단에 접속된다.

본 발명에서는 정전용량(Cs)을 갖는 콘덴서와, 피검출물의 표면 형상에 따라서 변화되는 정전용량(Cd)을 갖는 콘덴서 사이에 발생된 전하 Q에 의해서, 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치의 게이트 전위를 변화시킨다. 또 선택용 MlS형 박막 반도체 장치의 드레인·소스간을 도통 시켜서, 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치의 드레인에 소정의 전압을 인가하면, 유기(誘起)된 전하 Q에 따라서 신호증폭용 MIS형 박막 반도체 장치의 드레인·소스간에 흐르는 전류 I가 현저하게 증폭된다. 유기된 전하 Q 자체는 어디에도 흐르지 않고 보존되므로, 드레인 전압을 높게 하거나 또는 측정 시간을 길게 하는 등으로 전류I의 측정도 용이하게 된다.

상기 금속-절연막-반도체막으로 이루어지는 MIS형 박막 반도체 장치는, 통상 유리 기판에 제조되므로, 대면적을 필요로 하는 반도체 집적회로를 저가로 제조하는 기술로 알려져 있고, 구체적으로 근래에는 액정표시장치 등에 응용되고 있다.따라서 지문센서 등에 적용되는 정전용량 검출 회로(31)를 박막 반도체 장치에 제작하면, 단결정 실리콘 기판 등 많은 에너지를 소비하여 만들어진 고가의 기판을 사용할 필요가 없어, 귀중한 지구자원을 소비하지 않고 저가로 당해 장치를 제작할 수 있다. 또 박막 반도체 장치는 SUFTLA (특개평11-312811호 공보나 S. Utsunomiya et. al. Society for Information Display p.916(2000))로 불리는 전사기술을 적용하는 것으로, 반도체 집적회로를 플라스틱 기판 위에 제작할 수 있으므로, 정전용량 검출 회로(31)도 단결정 실리콘 기판으로부터 해방되어서 플라스틱 기판 위에 형성할 수 있다.

도 3은 증폭 회로(40)의 회로도이다. 증폭 회로(40)는 2단의 커런트 미러 회로(41, 42)로 구성되고, 1단째의 커런트 미러 회로(41)의 일부가 상기 정전용량 검출 회로(31)에 의해 치환된 구성으로 되어 있다. 보다 구체적으로는 커런트 미러 회로(41)는 정전용량 검출 회로(31) 이외에, P채널 트랜지스터(61~65)와, N채널 트랜지스터(66, 67)를 구비하고, 고전위(VDD) 라인과 저전위(VSS) 라인 사이에, 트랜지스터(61), 선택 트랜지스터(32) 및 신호증폭 트랜지스터(34)를 차례로 접속한 직렬회로(7), 트랜지스터(64, 66, 67)를 차례로 접속한 직렬회로가 각각 접속된다. 또 트랜지스터(61, 32)와의 접속점과 트랜지스터(64, 66)의 접속점 사이에, 트랜지스터(65)의 드레인·소스가 각각 접속되고, 트랜지스터(61, 64, 65)의 각 게이트에 클록(CLK)이 주어진다. 고전위(VDD) 라인과 트랜지스터(65)의 드레인, 및 고전위(VDD) 라인과 트랜지스터(65)의 소스 사이에는, 트랜지스터(62, 63)의 드레인이 각각 접속되고, 이 트랜지스터(62, 63)의 게이트가 트랜지스터(63)의 드레인에 접속된다. 또 클록(CLK)이 H(고) 레벨인 때에, 정전용량 검출 회로(31)의 트랜지스터(32, 34)에 흘러드는 전류량(I)과, 트랜지스터(67)의 게이트에 주어지는 기준전압(VR)에 의해서, 트랜지스터(66, 67)에 흘러드는 전류량(I') 과의 차가, 트랜지스터(65)의 드레인·소스간에 전압으로서 발생하도록 되어 있다.

한편, 2단째의 커런트 미러 회로(42)는, P채널 트랜지스터(68~70)와, N채널 트랜지스터(71~73)를 구비하고, 트랜지스터(68, 71)의 직렬회로와, 트랜지스터(69, 72)의 직렬회로가, 고전위(VDD) 라인과 트랜지스터(73)의 드레인 사이에 각각 접속된다. 또 트랜지스터(68, 71)의 접속점과 트랜지스터(69, 72)의 접속점 사이에, 트랜지스터(70)의 드레인·소스가 각각 접속되고, 트랜지스터(70, 73)의 각 게이트에 클록(CLK)이 주어진다. 또 트랜지스터(68, 69)의 게이트가 트랜지스터(69)의 드레인에 접속되고, 트랜지스터(73)의 소스가 저전위(VSS) 라인에 접속된다. 또 클록(CLK)이 H레벨인 때에, 상기 전류량(I)과 전류량(I')의 차에 알맞는 전압이 트랜지스터(71, 72)의 각 게이트에 인가되어, 트랜지스터(68, 71)의 접속점으로부터 증폭된 출력(OUT)이 취출된다. 또 도면 중에 나타낸 증폭 회로(40)는 어디까지나 일례에 불과하여, 다른 회로구성으로 적당히 치환되어도 좋다.

상기 지문센서(1)의 동작에 대하여 설명하면, 주사 드라이버(20)에 주어지는 디지털 코드 신호에 의해서, m개의 주사선(36) 중에서 특정한 1개의 주사선(36)이 순차 선택되면, 당해 주사선(36)은 액티브하게 되어 고전위(VDD)가 된다. 그 결과 당해 주사선(36)에 연결되는 정전용량 검출 회로(31)의 선택용 증폭 트랜지스터(32)가 ON 상태로 된다. 한편 신호증폭 트랜지스터(34)의 게이트 전압은, 신호증폭 트랜지스터(34) 자체에 기생하는 용량(Ct) (도 2 참조) 및 기준 콘덴서(35)의 용량(Cs)과, 신호검출 소자(33)의 용량(Cd)과의 용량비에 의해서 정해진다.

지문의 산(凸부)이 정전용량 검출 회로(31)의 표면에 접했을 때는, 신호검출 소자(33)의 용량(Cd)이 용량(Ct, Cs)에 대하여 충분히 커져서, 신호증폭 트랜지스터(34)의 게이트 전압은 GND (그라운드) 전위에 접근된다. 그 결과 신호증폭 트랜지스터(34)는 대략 OFF 상태로 되고, 신호증폭 트랜지스터(34)의 드레인·소스간에는 극히 미약한 전류(I)가 흐른다. 이 전류(I)를 측정함으로써, 측정 개소가 지문 패턴의 산(山)임을 판정할 수 있다. 반대로 지문의 골짜기(凹부)가 정전용량 검출 회로(31)의 표면에 대향했을 때는, 신호검출 소자(33)의 용량(Cd)이 용량(Ct, Cs)에 대하여 충분히 작아져서 신호증폭 트랜지스터(34)의 게이트 전압은 고전위(VDD)에 접근한다. 그 결과 신호증폭 트랜지스터(34)는 대략 ON 상태로 되어서, 신호증폭 트랜지스터(34)의 드레인·소스간에는 큰 전류(I)가 흐른다. 이 전류(I)를 측정함으로써 측정 개소가 지문 패턴의 골짜기임을 판정 할 수 있다.

여기서, 신호증폭 트랜지스터(34)의 소스는 저전위(VSS)의 공급선(39)과 접속되어 있기 때문에, 전류(I)의 흐르는 방향은 데이터 선(37)으로부터 정전용량 검출 회로(31)에 흘러드는 방향으로 된다. 상기 특정한 주사선(36)이 액티브된 상태에 있어서, 데이터 드라이버(10)에 주어지는 디지털 코드 신호에 의해서, 데이터선(37)과 증폭 회로(40)를 잇는 n개의 아날로그 스위치(12) 중에서, 특정한 1개의 아날로그 스위치(12)가 순차 선택되어 액티브로 된다. 그 결과 증폭회로(40)에서 그 액티브된 아날로그 스위치(12)를 통해서 정전용량 검출 회로(31)를 향해서, 지문의 요철 정보에 따른 전류(I)가 흐른다. 정전용량 검출 회로(31)로부터의 검출 정보를 출력하는 출력부로서의 증폭 회로(40)는, 상술한 바와 같이 2단의 커런트 미러 회로(41, 42)로 구성된다. 1단째의 커런트 미러 회로(41)에 있어서, H레벨의 클록(CLK)이 주어져 있을 때에, 정전용량 검출 회로(31)를 향해서 흘러드는 전류량(I)과, 기준전압(VR)에 의해서 트랜지스터(66, 67)에 흘러드는 전류량(I')과의 비교가 행하여진다. 이 비교 결과는, 2단째의 커런트 미러 회로(41)에서 트랜지스터(71, 72)의 각 게이트에 인가되어서 증폭된 출력(OUT)이 취출된다.

여기서, 증폭 회로(40)의 구성을 보다 상세히 설명한다. 클록(CLK)이 L레벨일 때에는, 트랜지스터(61)와 트랜지스터(64)가 모두 ON으로 된다. 또 트랜지스터(65)도 도통하여, 트랜지스터(65)의 양단(소스 및 드레인)은 어느 것도 H레벨로 된다. 이 전압이 2단째의 커런트 미러 회로(42)에 인가되지만, 이 2단째의 커런트 미러 회로(42)에 있어서는 트랜지스터(73)가 OFF되고, 트랜지스터(70)가 ON되어 있으므로, 출력은 트랜지스터(68, 69)의 임계치 전압(스레스홀드 전압)에 접근된다.

한편, 클록(CLK)이 H레벨인 때에는, 트랜지스터(61)와 트랜지스터(64)는 모두 OFF로 된다. 또 트랜지스터(65)도 OFF로로 되고, 트랜지스터(65)의 양단(소스 및 드레인)에, 정전용량 검출 회로의 트랜지스터(32, 34)에 흐르는 전류(I)와, 트랜지스터(67)의 게이트에 주어지는 기준전압(VR)에 의해서 트랜지스터(66, 67)에 흐르는 전류(I')와의 차가 트랜지스터(65)의 양단(소스 및 드레인)에 생긴다. 이전압이 2단째의 커런트 미러 회로(42)의 트랜지스터(71, 72)의 게이트에 인가된다. 트랜지스터(73)는 ON되어 일종의 저항으로서 기능하며, 트랜지스터(70)는 OFF되어 있다. 따라서 트랜지스터(71, 72)의 게이트에 가해지는 전압이 증폭되어서, 트랜지스터(71)의 드레인으로부터 출력된다.

이상의 동작을, 액티브 매트릭스 부(30) 내에 있어서, m행 n열로 설치된 정전용량 검출 회로(31)의 각각에 대하여 반복 실시함으로써, 액티브 마트릭스 부(30)의 표면에 맞닿는 지문 패턴의 검출이 실현된다. 보다 구체적으로는 예를 들면 제 1 행의 각 열에 위치하는 정전용량 검출 회로(31)로부터 차례로 지문의 요철을 검출한 후, 제 2 행의 지문의 요철을 검출하는 등과 같이 센서 셀마다 지문의 요철을 검출한다. 그 결과 지문센서(1)를 사용하여 주기적으로 지문화상을 입력할 수 있다.

정전용량 검출 회로(31)는 상술한 SUFTLA 기술을 사용하여, 플라스틱 기판 위에 형성될 수 있다. 단결정 실리콘 기술에 의한 지문센서는, 플라스틱 상에서는 바로 깨지거나, 또는 충분한 크기를 갖고 있지 않기 때문에 실용성이 부족하다. 이에 대하여 본 실시예에 의한 플라스틱 기판 위의 정전용량 검출 회로(31)는, 플라스틱 기판 위에서 손가락을 감싸기에 충분히 큰 면적으로 하여도 깨질 우려가 없어, 플라스틱 기판 위로부터의 지문센서(1)로서 이용할 수 있다.

지문센서(1)에서 판독되는 검출 정보(지문정보)는, 이 지문센서(1)에 접속하는 여러가지 처리 시스템에 이용 할 수 있다. 도 4는 지문센서(1)를 포함하는 입력 장치의 개요 구성을 나타내고 있다. 본 실시예에서의 입력 장치(100)는, 등록한 지문 데이터의 화상과 지문센서(1)로부터 입력되는 지문정보의 화상을 비교하여, 그 비교 결과에 따라서 제어정보로서의 인증정보를 출력하다. 또 본 실시예에서는 처리 시스템에서 데이터 드라이버(10)와 주사 드라이버(20)에, 어느 위치에 있는 정전용량 검출 회로(31)에서 어떠한 순번으로 지문정보를 취출하는지를 지령하는 디지털 코드 신호를 출력할 수 있도록 되어 있다. 그 때문에 여기에서의 입력 장치(100)는 지문정보 취입부로서의 지문센서(1) 이외에, 지문정보 해석부(130), 지문 데이터 등록부(140), 지문 데이터 기억부(150), 출력처리부(160)를 포함한다.

지문정보 해석부(130)는, 지문센서(1)에서 입력한 1필드 마다 지문정보를 해석하고, 그 해석결과를 출력처리부(160)에 대하여 출력하다. 지문 데이터 등록부(140)는 상술의 지문 데이터를 등록하는 처리를 행한다. 보다 구체적으로는 지문 데이터 등록부(140)는, 지문센서(1)에서 취입(取入)되는 피검출부의 각 부위의 출력(OUT)을 연결하여 하나의 지문 데이터로 하고, 이를 등록한다. 또 지문 데이터 기억부(150)는 지문 데이터 등록부(140)에서 등록된 지문 데이터를 기억한다. 출력처리부(160)는 지문센서(1)에서 취입된 지문정보와, 지문 데이터 기억부(150)에 기억된 지문 데이터를 조회하는 인증처리를 행하는 인증회로를 포함한다. 이 인증회로는, 도면 중의 인증수단(162)에 상당한다. 또 출력처리부(160)는 인증수단(162)에 의한 인증처리의 결과를 인증정보로서 출력하는 인증정보 출력 수단(164)을 구비한다.

특히, 본 실시예의 인증수단(162)은 출력처리부(160)로부터의 처리정보의 증대를 억제하여 처리 시스템의 간소화를 도모하기 위한 선택수단(170)을 구비하고 있다. 이 선택수단(170)은 지문센서(1)에 공급하는 디지털 코드 신호(DCODE)에 기초한 복수회의 필드 주사에 의해, m행 n열로 배치된 정전용량 검출 회로(31)의 전부 또는 일부로부터 지문정보를 판독하여, 지문인증에 필요한 위치에 있는 정전용량 검출 회로(31)를 특정한다. 그리고 이 특정된 정전용량 검출 회로(31)로부터, 지문인증의 처리대상으로 되는 검출 정보를 양호한 효율로 취출하는 기능을 갖는다. 즉 선택수단(170)을 부가함으로써, 복수회의 필드 주사에 의해 검출부로부터 취출되는 검출 정보에 기초하여, 처리대상으로서 필요한 검출부의 위치를 특정하고, 그 특정된 검출부만으로부터 효율적으로 검출 정보를 취출하도록 되어 있다.

선택수단(170)은 지문센서(1)에 대하여 복수회의 필드 주사를 행하는 디지털 코드 신호(DCODE)를 공급한다. 여기에서는 기능상, 제 1 회의 필드 주사를 행하는 전처리 수단(172)과, 제 2 회 이후의 1 내지 복수회의 필드 주사를 행하는 후처리 수단(174)을 구비하여 구성된다. 전처리 수단(172)은 제 1 회의 필드 주사에 의해 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터의 지문정보를 판독하고, 이 판독된 지문정보와 지수 데이터 기억부(150)에 미리 기억된 임계치로 이루어지는 지문 데이터와의 비교에 의해서, 다음에 선택해야 할 특정의 정전용량 검출 회로(31)를 결정한다. 이에 의해서 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터의 지문정보를 기초로, 미리 정해진 임계치와의 비교에 의해서 보다 정확한 정전용량 검출 회로(31)의 특정이 가능하게 된다. 또 후처리 수단(174)은 제 2 회 이후의 필드 주사에 의해 특정의 정전용량 검출 회로(31)로부터 지문인증의 처리대상으로 되는 지문정보를 취출한다. 특히본 실시예에서는 후처리 수단(174)으로부터 데이터 드라이버(10) 및 주사 드라이버(20)에 주어지는 디지털 코드 신호에 의해서, 처리대상으로 되는 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응한 주사선(36)만이 주사되고, 또한 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응한 데이터선(37)만이 스위치 소자(14)에 의해서 데이터 간선(38)과 접속된다. 즉, 특정의 정전용량 검출 회로(31) 이외의 정전용량 검출 회로(31)는, 주사 드라이버(20)에 의한 주사도, 데이터 드라이버(10)에 의한 지문정보의 취출도 행하지 않는다. 이에 의해서 지문센서(1)로부터의 불필요한 동작을 삭감하고, 정전용량 검출 회로(31)를 구동하는 데 있어서의 저소비 전력화를 도모하고 있다.

상기 구성의 입력 장치(100)는 개인(個人) 인증기능을 겸하여 구비한 스마트 카드에 적용된다. 스마트 카드는 현금카드(bank card)나 크레디트 카드(credit card), 신분 증명서(Identity card) 등으로 사용되고, 이 보안 레벨을 현저하게 높인 후에, 또 개인 지문정보를 카드 외부에 유출시키지 않고 보호하는 등의 우수한 기능을 갖는다.

도 6은 스마트 카드(81)에의 적용례를 나타낸 것이다. 카드모재(母材)(80)의 표면 상에는, 정전용량식의 지문센서(1), IC 칩(82), 예를 들면 액정 패널 등의 표시장치(83)가 각각 설치된다. IC 칩(82)에는, 상기 도 4에 나타낸 지문센서(1) 이외의 입력 장치(100)의 각부(各部)가 메립되어 있다.

개인인증을 행하고 있지 않은 카드에서는, 사전에 카드에 기억 등록된 암호번호와, 카드 사용자가 입력한 암호번호가 동일한 경우에, 그 카드를 사용할 수 있다. 그 때문에 카드 소유자 이외에서도 암호번호를 알 수 있다면, 카드를 부정사용할 수 있다.

한편, 지문센서(1)에 의한 개인인증을 행하는 카드에서는, 미리 카드 내의 메모리에 저장된 지문 데이터와, 지문센서(1)로부터의 지문정보가 합치된 경우에만 암호번호를 발행한다. 이 발행된 암호번호와, 카드 사용권이 입력된 암호번호가 동일하면, 그 카드를 사용 할 수 있다.

도 6은 본 실시예에서의 입력 장치(100)의 처리 플로를 나타낸 것이다. 도 6에 나타낸 처리를 실행하기 위한 프로그램은, 상기 IC 칩(82) 내의 기억수단(도시 생략)에 저장된다. 동일 IC 칩(82)에 설치되는 CPU (도시 생략)는 이 프로그램에 따라서 처리를 행한다.

먼저, 입력 장치(100)는 지문 데이터 등록부(140)가 처리 실행하는 등록 모드에서, 입력 대상으로 되는 유저의 지문 등록을 행한다. 그 때 3차원 형상의 손가락 지문에 대하여, 1매의 화상을 지문 데이터로서 등록한다. 손가락의 각 부위의 화상을 취입하여, 하나의 지문 데이터를 생성하다. 지문 데이터 등록부(140)는 손가락을 액티브 매트릭스 부(30)의 표면(검출면)에 대하여 자연스러운 각도로 꽉 눌렀을 때의 지문센서(1)로부터의 지문정보를 취입한다. 마찬가지로 손가락을 최대한 좌측으로 기울인 상태와, 손가락을 최대한 우측으로 기울인 상태와, 손가락을 최대한 앞쪽으로 기울인 상태와, 손가락을 최대한 안쪽 깊숙히 기울인 상태의 각 지문정보를 각각 취입한다. 지문 데이터 등록부(140)는 이 5개의 지문정보에 의해서 얻어지는 지문의 화상을 연결하여, 하나의 등록 지문 화상인 지문 데이터를 생성하고, 이를 지문 데이터 기억부(150)에 기억한다(스텝 S400).

상기 지문 데이터의 등록을 행한 후, 출력처리부(160)의 인증수단(162)에 의한 지문인증이 행하여진다. 인증수단(162)은 지문인증의 처리를 행할 때, 지문센서(1)에 대하여 복수회의 필드 주사를 행하여, 검출면에 손가락을 댄 지문센서(1)로부터 지문정보를 판독한다. 이 때의 지문센서(1)에서의 주사 드라이버(20)의 타이밍차트를 도 7에 나타낸다. 아울러 지문인증에 필요한 지문정보의 취출 위치의 개념도를 도 8에 나타낸다. 주사 드라이버(20)에 접속하는 m개의 주사선(36)은, YSELl, YSEL2, …, YSEL{m-1}, YSEL{m}의 순으로 배열하여 구성된다. 또 데이터 드라이버(10)에 접속하는 n개의 데이터선(37)은 XSEL1, XSEL2, …, XSEL{n-1}, XSEL{n}의 순으로 배열하여 구성되고, 이 격자상으로 배열된 주사선(36) 및 데이터선(37)에 의해서, 액티브 매트릭스 부(30)에 판독 영역(A1)이 형성된다.

인증수단(162)은 인증 대상 위치를 탐색하기 위해, 스텝 (S410)에서, 인증수단(162)을 기동한 직후의 제 1 필드의 주사로, 액티브 매트릭스부(30)에 배치된 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터, 지문의 요철 정보를 판독한다. 이 동작은 전처리 수단(172)에 의해서 행하여진다. 전처리 수단(172)은, YSEL1, YSEL2, …, YSEL{m-1}, YSEL{m}의 순으로, 모든 주사선(36)을 순차 선택하고, 그 선택된 주사선(36)에 고전위(VDD)의 전원전압을 공급하도록, 주사 드라이버(20)에 대하여 디지털 코드 신호를 출력한다(도 7의 제 1 필드 참조). 또 데이터 드라이버(10)에 주어지는 디지털 코드 신호(DCODE)에 의해서, 선택된 1개의 주사선(36)이 고전위(VDD)로 되어 있는 사이에, XSEL1, XSEL2, …, XSEL{n-1}, XSEL{n}의 순으로모든 데이터선(37)을 순차 선택하고, 그 선택된 데이터선(37)에 접속하는 스위치 소자(14)를 ON으로 한다. 이에 의해서 선택한 주사선(36)과 선택된 데이터선(37)과의 교차점에 있는 모든 정전용량 검출 회로(31)에서 지문의 요철 정보가 판독된다.

이 지문정보는 증폭 회로(40)에서 증폭된 후, 지문센서(1)로부터 출력되어서 지문정보 해석부(130)에 취입된다. 전처리 수단(172)은, 지문정보 해석부(130)에서 해석된 지문정보를 기초로, 지문인증으로서 필요한 정전용량 검출 회로(31)의 2차원상의 위치를 특정한다. 이 인증에 필요한 센서 셀의 위치결정은, 예를 들면 제 1 회째의 필드 주사로 지문센서(1)로부터 얻어진 지문 화상의 윤곽을 기초로 하여도 좋고, 또는 지문화상 중에 있는 몇가지 특징점을 기초로 하여도 좋다. 스텝(S420)에 선택할 특정의 정전용량 검출 회로(31)가 결정되면, 인증수단(162)은 후처리 수단(174)에 의한 제 2 회째 이후의 필드 주사를 실행한다. 또 여기에서는 주사선(36)의 YSEL{p0}~YSEL{p3}에 대응한 위치가, 지문인증에 필요한 것으로 한다. 또 도면에 나타내지 않았으나 데이터 드라이버(10)측에 있어서도 똑 같은 결정을 행하고, 데이터선(37)의 XSEL{q0}로부터 XSEL{q3}에 대응한 위치가, 지문인증에 필요한 것으로 한다. 도 8에는 전처리 수단(172)에 의해서 결정한 지문인증 대응 개소(A2)를 나타내고 있다.

스텝(S430)에서, 제 1 회의 필드 주사에 계속되는 제 2 회 이후의 필드 주사에서는, 지문인증에 필요한 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)만을 차례로 주사하고, 또한 이 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 데이터선(37)으로부터만 취출할 수 있는 디지털 코드 신호(DCODE)가, 후처리 수단(174)으로부터 주사 드라이버(20) 및 데이터 드라이버(10)에 송출(送出)된다. 주사 드라이버(20)의 주사 디코더(52)는, 지문인증에 필요 없는 주사선(36) (YSEL1~YSEL{p0-1}, 및 YSEL{p3+1}~YSEL{m})는 선택 하지 않고, 지문인증에 필요한 주사선(36)(YSEL{p0}~YSEL{p3})만을 선택하고, 이 선택된 주사선(36)에 고전위(VDD)의 전원 전압을 순차 공급한다. 한편 데이터 드라이버(10)의 데이터 디코더(51)도, 지문인증에 필요가 없는 데이터선(37) (XSEL1~XSEL{q0-1}, 및 XSEL{q3+1}~XSEL{n})는 선택하지 않고, 지문인증에 필요한 데이터선(37)(XSEL+q0}~XSEL{q3})만을 선택하고, 이 선택한 데이터선(37)에 접속하는 스위치 소자(14)만을 순차 ON으로 한다. 이에 의해서, 상기 지문인증 대응 개소(A2)에 위치하는 정전용량 검출 회로(31)로부터의 지문정보만이, 출력 수단인 구동 회로(40)로부터 출력된다.

상기 스텝(S430)에서의 필드 주사는, 바람직하기로는 복수회 반복 행하여지며(스텝 S440), 소정 회수(예를 들면 3회)의 필드 주사가 종료되면, 스텝(S450)에서 지문 데이터와의 인증확인이 인증수단(162)에 의해서 행하여진다. 여기에서 인증수단(162)은, 제 2 회째 이후의 각 회의 필드 주사로 입력한 지문정보를 평균화하여 최종적인 지문정보를 제작한다. 이 최종적인 지문정보는 지문 데이터 기억부(150)에 미리 기억된 지문 데이터와 비교 조회되고, 지문에 의한 인증이 행하여진다. 인증의 결과는 인증정보 출력 수단(164)으로 출력되어, 예를 들면 표시장치(83)에 표시된다.

또한, 도 6의 처리 플로에서의 지문 데이터 기억부(140)나 출력처리부(160)의 기동은, 예를 들면 검출면에 손가락을 댔을 때의 압력을 검출하여 행하여도 좋고, 입력 장치(100)에 스타트 스위치를 설치하고, 이 스타트 스위치의 압동(押動)검출에 의해서 행하여도 좋다.

상술한 처리 플로에서는, 전처리 수단(172)에 의해서 지문인증에 필요하게 되는 손가락의 위치에 대응한 정전용량 검출 회로(31)만을 선택하고 있다. 이에 의해서 지문인증에 불필요한 정전용량 검출 회로(31)에 전원 전압을 공급하는 것도, 지문정보를 취출하기 위한 스위치 소자(14)의 동작을 행하는 것도 생략하고, 지문센서(1)의 고속 동작을 도모할 수 있게 된다.

또 데이터 드라이버(10) 및 주사 드라이버(20)의 불필요한 동작을 삭감하여, 지문센서(1)로서의 저소비 전력화가 가능하게 된다. 또 지문센서(1)로부터의 지문정보를 이용하여 인증처리 등의 처리동작을 행할 때에도, 처리정보의 증대를 억제하여, 지문인증 시스템을 간소화할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에서는 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 정전용량 검출 회로(31)와, 이 정전용량 검출 회로(31)로부터의 검출 정보를 출력하는 구동 회로(40)를 구비한 입력 장치(100)에 있어서, 복수회의 필드 주사에 의해, 정전용량 검출 회로(31)에서 검출 정보를 판독하고, 또 정전용량 검출 회로(31)를 부분적으로 특정하여 처리대상으로 되는 검출 정보를 취출하는 선택수단으로서의 인증수단(162)을 구비하고 있다.

이 경우, m행 n열에 배치된 복수의 정전용량 검출 회로(31)에 대하여, 복수회의 필드 주사가 행하여진다. 그 때, 정전용량 검출 회로(31)로부터 판독된 검출 정보가, 필요한 정전용량 검출 회로(31)를 부분적으로 특정하는데 이용되고, 이 특정된 정전용량 검출 회로(31)로부터의 검출 정보만으로, 인증처리 등의 각종 처리동작이 실행된다. 따라서 처리정보를 필요 최소한으로 억제하여, 처리 시스템의 간소화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 이는 매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 각 정전용량 검출 회로(31)로부터 지문정보를 출력하는 입력 장치(100)의 구동방법에 있어서, 정전용량 검출 회로(31)에 대하여 복수회의 필드 주사를 행하여 정전용량 검출 회로(31)로부터 지문정보를 판독하고, 이 판독한 지문정보를 기초로 정전용량 검출 회로(31)를 부분적으로 특정하여, 처리대상으로 되는 지문정보만을 취출하는 것으로서도 실현된다.

본 실시예의 인증수단(162)은 제 1 회의 필드 주사에 의해 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터의 지문정보를 판독하고, 다음에 선택해야 할 특정의 정전용량 검출 회로(31)를 결정하는 전처리 수단(172)과, 제 2 회 이후의 필드 주사에 의해 특정의 정전용량 검출 회로(31)로부터 검출 정보를 취출하는 후처리 수단(174)에 의해서 구성된다.

이에 의하면, 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터의 검출 정보를 판독하는 것은, 최초에 행하여지는 제 1 회째의 필드 주사만으로, 그 후는 처리대상으로 되는 정전용량 검출 회로(31)의 검출 정보만이 부분적으로 취출된다. 즉, 단 1 회의 필드 주사만으로 처리대상으로 되는 정전용량 검출 회로(31)를 특정할 수 있다.

이는 정전용량 검출 회로(31)에 대하여 제 1 회의 필드 주사를 행하여, 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터 지문정보를 판독하고, 이 판독된 지문정보를 기초로 다음에 선택해야 할 부분적인 특정의 정전용량 검출 회로(31)를 결정하는 제 1 수순과, 제 2 회 이후의 필드 주사를 행하여, 특정의 정전용량 검출 회로(31)로부터 처리대상으로 되는 지문정보를 취출하는 제 2 수순을 차례로 행하는 방법으로도 실현된다.

또한, 특히 전처리 수단(172)은 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터 판독된 지문정보를 미리 정해진 임계치와 비교하여, 다음에 선택해야 할 특정의 정전용량 검출 회로(31)를 결정하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이 같이 하면 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터 판독한 지문정보를 기초로, 미리 정해진 임계치와의 비교에 의한 보다 정확한 정전용량 검출 회로(31)의 특정이 가능하게 된다. 또 이것은 상기 제 1 수순으로, 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터 판독된 지문정보를 미리 정해진 임계치와 비교하여, 순차로 선택할 부분적인 정전용량 검출 회로(31)를 특정하는 방법으로도 실현된다.

본 실시예에서는 복수의 주사선(36)과 복수의 데이터선(37)의 교차부에 대응하여 정전용량 검출 회로(31)를 각각 설치하고, 주사선(36)을 차례로 주사하는 주사 드라이버(20)와, 데이터 선(37)을 구동 회로(40)에 차례로 접속하는 데이터 드라이버(10)를 구비하고 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 후처리 수단(174)은 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)만을 차례로 주사하고, 또한 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 데이터선(37)만을 구동 회로(40)에 연결하여 지문정보를 취출하도록, 주사 드라이버(20)와 데이터 드라이버(10)를 구동시키고 있다.

이에 의하면, 제 2 회째 이후의 필드 주사에서는, 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)만을 선택하여 주사가 행하여져서, 대응하는 데이터 선(37)만을 구동 회로(40)에 연결하여 지문정보가 취출된다. 그러나 그 이외의 필요 없는 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)의 주사나, 데이터 선(37)을 구동 회로(40)에 연결한 지문정보의 취출은 전혀 행하여지고 있지 않다. 이렇게 해서 각 정전용량 검출 회로(31)에 대한 주사와, 데이터 선으로부터의 지문정보의 취득에 관하여, 불필요한 동작을 삭감하여, 정전용량 검출 회로(31)를 구동하는 데 있어서의 저소비 전력화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 이는 상기 제 2 수순으로 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)만을 차례로 주사하고, 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 데이터선(37)으로부터 지문정보를 취출하는 방법을 채용하여도 실현된다.

실시예 2

도 9는 제 2 실시예에서의 정전용량식 지문센서(1)의 블록도이다. 이 실시예에서는 상술한 데이터 디코더(51) 대신으로 통상의 표시장치에서의 아날로그 점순차 구동을 실현하기 위한 시프트 레지스터(11)가 데이터 드라이버(10)에 설치되어 있다. 또 주사 드라이버(20)에는 주사선(36)을 순차 선택하기 위한 시프트 레지스터(21)가 주사 디코더(52) 대신으로 설치된다. 시프트 레지스터(11)는 외부로부터 스타트 펄스가 주어지면, 별도로 주어지는 클록에 동기하여, 모든 주사선(36)을 차례로 선택 주사한다. 그 이외의 지문센서(1)의 구성은 각 정전용량 검출 회로(31)나 증폭 회로(40)의 회로구성을 포함해서 제 1 실시예와 공통되어 있다.

도 10은 입력 장치의 구성 블록도이다. 제 1 실시예와 다른 점은, 인증수단(162)으로부터 지문센서(1)로의 디지털 코드 신호(DCODE)의 출력선 대신에, 스타트 펄스(SP)와 클록(CLK)의 출력선이 설치되어 있는 점이다. 입력 장치(100)의 각부의 기능적인 구성은 제 1 실시예와 공통되어 있다.

지문 데이터의 등록이나, 지문정보의 판독 및 취득의 구조는, 도 6에서의 처리 플로와 같으므로, 여기에서는 제 1 실시예와 다른 동작에 대해서만 설명한다. 도 11은 본 실시예에서의 주사 드라이버(20)의 타이밍차트를 나타낸 것이나, 여기에서는 지문센서(1)에 스타트 펄스(SP)를 줌으로써, 각 필드의 주사가 개시된다. 또 주사 드라이버(20)의 시프트 레지스터(21)는, 스타트 펄스(SP)가 주어지면, 클록(CIK)에 동기하여 모든 주사선(36)을 1개씩 액티브로 한다.

보다 구체적인 동작을 설명하면, 제 1 수순으로서, 인증수단(162)은 인증대상 위치를 탐색하기 위해서, 스텝(S410)에서 인증수단(162)을 기동한 직후의 제 1 필드의 주사로, 액티브 매트릭스 부(30)에 배치된 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터, 지문의 요철 정보를 판독한다. 이 동작은 전처리 수단(172)에 의해서 행하여지지만, 주사 드라이버(20)나 데이터 드라이버(10)에 주어지는 클록(CLK)의 주파수는, 모두 표준치로 설정된다. 전처리 수단(172)은 YSEL1, YSEL2, …, YSEL{m-1}, YSEL{m}의 순으로 모든 주사선(36)을 순차 선택하고, 그 선택된 주사선(36)에 고전위(VDD)의 전원전압을 공급한다. 그리고 선택된 1개의 주사선(36)이고전위(VDD)로 되어 있는 동안에, 모든 데이터선(37)에 접속하는 스위치 소자(14)를 순차 선택하여 ON으로 한다. 이에 의해서 선택된 주사선(36)과 선택된 데이터선(37)과의 교차점에 있는 모든 정전용량 검출 회로(31)로부터 지문의 요철 정보가 판독된다.

전처리 수단(172)은 제 1 회째의 필드 주사에 의해 얻어진 지문정보를 기초로, 지문인증으로서 필요한 정전용량 검출 회로(31)의 위치를 특정한다. 여기서는 주사선(36)의 YSEL{p0}~YSEL{p3}에 대응한 위치는 지문인증에 필요한 것으로 한다. 도 12에서는 전처리 수단(172)에 의해서 결정된 지문인증 대응 개소(A2)를 나타내고 있다.

제 2 수순으로서, 제 1 회의 필드 주사에 계속되는 제 2 회 이후의 필드 주사에서는, 후처리 수단(174)은 똑 같이 모든 주사선(36)을 순차로 선택하여 주사를 행한다. 다만, 주사 드라이버(20)에 의해서 지문인증에 필요 없는 주사선(36) (YSEL1~YSEL{p0-1}, 및 YSEL{p3+1}~YSEL{m})의 순차 선택을 고속으로 행하도록 하고, 이 때데이터 드라이버(1O)는 동작시키지 않도록 한다. 이 주사 드라이버(20)의 고속화를 실현하기 위해서, 주사 드라이버(20)에 주는 클록(CLK)의 주파수를 상기 표준치보다 높게 하고, 또 클록(CLK)을 고속으로 주고 있는 동안은, 데이터 드라이버(10)에의 스타트 펄스나 클록을 공급하지 않도록 한다. 도 11에서는 지문인증에 필요 없는 주사선(36)에 대하여, 클록 주파수를 2배로 하여 순차 선택을 행하고 있으나, 실제로는 수 100배의 고속동작이 가능하다. 한편 지문인증에 필요한 주사선(36)(YSEL{p0}~YSEL{p3})에 관하여는, 주사 드라이버(20)에 주는 클록(CLK)의 주파수를 통상의 속도인 표준치로 되돌린다. 동시에 데이터 드라이버(10)에 스타트 펄스나 클록을 주어서, 이 데이터 드라이버(10)를 동작시키고, 스위치 소자(14)를 ON으로 한 데이터 선(37)에 의해 정전용량 검출 회로(31)로부터의 지문정보를 순차로 취출한다.

이러한 본 실시예에서는, 지문인증에 필요 없는 정전용량 검출 회로(31)를 고속으로 동작시킨 결과, 지문센서(1)의 고속 동작을 도모할 수 있다. 또 데이터 드라이버(10)는 지문인증에 필요하게 되는 손가락의 위치에 대응한 주사선(36)의 선택시만 동작하므로, 데이터 드라이버(10) 및 주사 드라이버(20)의 불필요한 동작이 삭감되어, 지문센서(1)의 저소비 전력화도 가능하게 된다. 또 지문센서(1)로부터의 지문정보를 이용하여 인증처리 등의 처리동작을 행할 때에도, 처리정보의 증대를 억제하여 지문인증 시스템을 간소화할 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에서는 복수의 주사선(36)과 복수의 데이터 선(37)의 교차부에 대응하여 정전용량 검출 회로(31)를 각각 설치하여, 주사선(36)을 차례로 주사하는 주사 드라이버(20)와, 데이터 선(37)을 구동 회로(40)에 차례로 접속하는 데이터 드라이버(10)를 구비하고 있다. 그리고 후처리 수단(174)은 특정의 정전용량 검출 회로(31) 이외에 대응하는 주사선(36)을, 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)보다 주사속도를 고속으로 하고, 모든 주사선(36)을 차례로 주사하여, 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 데이터선(37)으로부터 지문정보를 취출하도록, 주사 드라이버(20)와 데이터 드라이버(10)를 구동시키는 구성을 갖고 있다.

이 경우, 제 2 회 이후의 필드 주사에서는, 모든 주사선(36)에 대하여 차례로 주사를 행하지만, 지문정보를 취출하지 않은 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)의 주사속도를, 지문정보를 취출하는 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)보다 고속으로 하여, 특정의 정전용량 검출 회로(31)로부터 지문정보를 취출한다. 이 같이 하여 각 정전용량 검출 회로(31)에 대한 주사와, 데이터선(37)으로부터의 지문정보의 취득에 관하여 불필요한 동작이 삭감되어, 정전용량 검출 회로(31)를 구동하는 데 있어서의 저소비 전력화를 도모할 수 있게 된다.

또한, 이는 상기 제 2 수순으로, 상기 특정의 정전용량 검출 회로(31) 이외에 대응하는 주사선(36)을, 상기 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 주사선(36)보다 주사속도를 고속으로 하여, 모든 상기 주사선(36)을 차례로 주사하고, 특정의 정전용량 검출 회로(31)에 대응하는 데이터 선(37)으로부터 지문정보를 취출하는 것으로도 실현된다.

상기 어느 실시예에서도, 센서 셀로서 지문의 요철을 검출하는, 예를 들면, 정전용량 검출 회로(31)가 이용되고 있다. 이에 의해서 손가락의 지문을 검출 정보로 한 여러 가지의 제어가 가능하게 된다. 또 지문정보를 출력하는 지문센서(1)를 사용함으로써, 초소형이며 또한 초경량인 입력 장치를 제공할 수 있다.

또한, 이 같은 지문센서(1)를 구비한 입력 장치(100)를 장치하여, 예를 들면 스마트 카드(81) 이외에, PDA나 휴대전화 등 각종의 전자 기기에 이용 할 수 있다. 이에 의해서 초소형이며 또한 초경량으로 지문의 등록이나 지문의 인증에 적합한 전자 기기로서의 제공이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변형 실시가 가능하다. 예를 들면 피검출물로서는 지문 이외의 것이라도 좋고, 예를 들면 압력분포나 온도분포를 측정하는 각종 센서 등에도 적용할 수 있다. 또 지문센서(1)로서, 상기 각 실시 예와 같은 정전용량을 검출하는 방식 이외의 것을 적용하여도 좋다. 각 실시예에서는 지문센서(1)로부터 취출한 지문정보를 개인의 인증에 이용하고 있으나, 그 이외의 각종 처리에도 이용할 수 있다. 예를 들면 지문의 6축 방향의 이동을 취하여, 표시장치에서의 포인터의 이동이나, 표시화상의 스크롤 등의 표시 제어에 이용하여도 좋다.

이상의 설명에 따르면, 본 발명에 따르면, 처리정보의 증대를 억제하여, 처리 시스템의 간소화를 도모할 수 있는 입력 장치, 전자 기기 및 입력 장치의 구동방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 센서 셀과, 상기 각 센서 셀로부터의 검출 정보를 출력하는 출력 수단을 구비한 입력 장치에 있어서,

복수회의 필드 주사에 의해서, 상기 센서 셀로부터 검출 정보를 판독하고, 그 센서 셀을 부분적으로 특정하여 처리 대상으로 되는 검출 정보를 취출(取出)하는 선택 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 선택 수단은 제 1 회의 필드 주사에 의해 모든 상기 센서 셀로부터의 검출 정보를 판독하여, 다음에 선택해야 할 특정의 센서 셀을 결정하는 전처리(前處理) 수단과, 제 2 회 이후의 필드 주사에 의해 상기 특정의 센서 셀로부터 검출 정보를 취출하는 후처리(後處理) 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 입력 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 전처리 수단은 모든 상기 센서 셀로부터 판독한 검출 정보를 미리 정해진 임계치와 비교하여, 다음에 선택해야 할 특정의 센서 셀을 결정하는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

복수의 주사선과 복수의 데이터선의 교차부에 대응하여 상기 센서 셀을 각각 설치하고, 상기 주사선을 주사하는 주사 드라이버와, 상기 데이터 선을 상기 출력수단에 접속하는 데이터 드라이버를 구비하는 동시에,

상기 후처리 수단은 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 주사선만을 주사하고, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 데이터선으로부터만 검사 정보를 취출하도록, 상기 주사 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 구동시키는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

복수의 주사선과 복수의 데이터선의 교차부에 대응하여 상기 센서 셀을 각각 설치하고, 상기 주사선을 차례로 주사하는 주사 드라이버와, 상기 데이터선을 상기 출력 수단에 차례로 접속하는 데이터 드라이버를 구비하는 동시에,

상기 후처리 수단은 상기 특정의 센서 셀 이외에 대응하는 주사선을, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 주사선보다도 주사 속도를 고속으로 하여, 모든 상기 주사선을 주사하고, 상기 특정의 센서 셀에 대응하는 상기 데이터선으로부터 검사 정보를 취출하도록, 상기 주사 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 구동시키는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 센서 셀은 지문의 요철(凹凸)을 검출하는 것임을 특징으로 하는 입력 장치.
제 1 항에 기재된 입력 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
매트릭스 형상으로 배치되는 복수의 각 센서 셀로부터 검출 정보를 출력하는 입력 장치의 구동방법에 있어서,

상기 센서 셀에 대하여 복수회의 필드 주사를 행하여, 그 센서 셀에서 검출 정보를 판독하고,

이 판독된 검출 정보를 기초로 상기 센서 셀을 부분적으로 특정하여, 그 특정된 센서 셀로부터 처리 대상으로 되는 검출 정보를 취출하는 것을 특징으로 하는 입력 장치의 구동방법.