WO2020202785A1 - 生体認証システム及び生体情報検出装置 - Google Patents

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WO2020202785A1
WO2020202785A1 PCT/JP2020/004661 JP2020004661W WO2020202785A1 WO 2020202785 A1 WO2020202785 A1 WO 2020202785A1 JP 2020004661 W JP2020004661 W JP 2020004661W WO 2020202785 A1 WO2020202785 A1 WO 2020202785A1
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sensor
biometric information
circuit
signal
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多田 正浩
卓 中村
昭雄 瀧本
知克 衣川
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株式会社ジャパンディスプレイ
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Definitions

  • the present invention relates to a biometric authentication system and a biometric information detection device.
  • a biometric authentication system that detects biometric information such as fingerprints and vein patterns with a sensor and performs personal authentication is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the biometric information acquisition device and the authentication device communicate with each other via a network.
  • the biometric information acquisition device encodes the acquired biometric information based on the processing key and transmits it to the authentication device.
  • the authentication device receives the coded biometric information, reversely converts the coded biometric information, and performs personal authentication.
  • the method of encrypting or coding biometric information can suppress the possibility of leakage of biometric information on the network.
  • the biometric information acquisition device may possess the detected biometric information, that is, the biometric information in an unencrypted or unencoded state, or the biometric information registered in advance. Therefore, there is a possibility that biometric information may be leaked from the biometric information acquisition device.
  • An object of the present invention is to provide a biometric authentication system and a biometric information detection device capable of improving the confidentiality of biometric information.
  • the biometric authentication system is a biometric authentication system including a detection device for acquiring biometric information and an authentication device connected to the detection device via a network to perform personal authentication.
  • the apparatus includes a plurality of sensor elements, a plurality of gate lines and a plurality of signal lines provided corresponding to the plurality of sensor elements, and a gate line drive circuit for scanning the plurality of the gate lines.
  • the authentication device receives a sensor control code for controlling a plurality of the sensor elements, a memory for storing registered biometric information which is pre-registered biometric information, and an authentication request signal for starting authentication from the detection device.
  • the sensor control code setting unit includes a sensor control code setting unit for setting the sensor control code, and a communication unit for transmitting the sensor control code to the detection device.
  • the sensor control code has a plurality of gate line selection modes.
  • the gate line drive circuit scans the gate line based on the sensor control code received from the authentication device.
  • the biological information detection device includes a plurality of sensor elements, a plurality of gate lines and a plurality of signal lines provided corresponding to the plurality of sensor elements, and a gate that scans the plurality of the gate lines.
  • the gate line drive circuit scans the gate line based on a sensor control code having a line drive circuit, which is supplied from the outside and includes a plurality of gate line selection modes.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a biometric authentication system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of the detection device.
  • FIG. 3 is a plan view showing a sensor included in the detection device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the sensor.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV'of FIG.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a sensor.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a plurality of partial detection regions.
  • FIG. 8 is a timing waveform diagram showing an operation example of the sensor.
  • FIG. 9 is a timing waveform diagram showing an operation example of the read period in FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a timing waveform diagram showing an operation example of the bundle drive of the sensor.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a gate line drive circuit.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an operation example of the CDM drive.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a personal authentication method.
  • FIG. 14 is a table showing an example of the sensor control code database.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an example of a method of converting acquired biological information by a biological information processing circuit.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a personal authentication method according to the first modification.
  • FIG. 17 is a plan view showing a sensor according to the second modification.
  • FIG. 18 is a side view of the sensor according to the second modification.
  • FIG. 19 is an enlarged view of a part of the cross-sectional view of the sensor according to the second modification.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a biometric authentication system according to an embodiment.
  • the biometric authentication system 1 includes a detection device 2 and an authentication device 3.
  • the detection device 2 is a device that acquires acquired biometric information BI-D as biometric information.
  • the authentication device 3 is a device that receives acquired biometric information BI-D and performs personal authentication.
  • the detection device 2 and the authentication device 3 are connected via a network NW.
  • the network NW is a communication means such as the Internet or wireless.
  • the detection device 2 may be a single device of the detection device 2 having a communication function, may be a device incorporated in a mobile terminal such as a smartphone, a smart watch, a tablet terminal, or a mobile phone, and may be a personal computer or an ATM. , It may be applied to an electronic device such as an entry management device and an IC card.
  • the detection device 2 shown in FIG. 1 includes a display panel 5, a sensor 6, a lighting device 7, a memory 21, a communication unit 22, an image processing circuit 51, a display control circuit 52, a detection control circuit 102, and a detection circuit 40.
  • the display panel 5 displays various information such as an authentication request and an authentication result transmitted from the authentication device 3.
  • the display panel 5 is, for example, a liquid crystal display panel using a liquid crystal layer as a display element.
  • the display panel 5 is not limited to this, and the display panel such as an organic EL or ⁇ LED (micro LED) using an OLED (Organic Light Emitting Diode) as a display element, and electrophoresis using an electrophoresis element as a display element.
  • the display panel 5 may have a touch sensor that detects the contact or proximity of the finger Fg.
  • the sensor 6 may be provided with the function of a touch sensor that detects the contact or proximity of the finger Fg.
  • the detection device 2 may not have the display panel 5.
  • the display control circuit 52 is a circuit that controls the display of the display panel 5.
  • the display control circuit 52 is, for example, an MPU (Micro-Processing Unit).
  • the image processing circuit 51 outputs various signals based on the input signal IP input from the display control circuit 52.
  • the input signal IP includes a signal for displaying an image (for example, an RGB image signal).
  • the image processing circuit 51 generates an image signal OP based on the input signal IP, and outputs the image signal OP to the display panel 5.
  • the sensor 6 is a device that acquires various biological information such as fingerprints and vein patterns.
  • the sensor 6 has a plurality of sensor element PDs, and acquires acquired biometric information BI-D based on the signals detected for each of the plurality of sensor element PDs.
  • the sensor element PD is a photoelectric conversion element that outputs a signal corresponding to the irradiated light.
  • the sensor 6 is not limited to the optical sensor, and may be another detection method such as a capacitance type sensor.
  • the lighting device 7 irradiates the light L1 toward the object to be detected such as the finger Fg.
  • the lighting device 7 is, for example, a so-called side light type backlight having a light guide plate provided at a position corresponding to the detection region AA (see FIG. 2) and a plurality of light sources arranged at one end or both ends of the light guide plate. It may be.
  • a light source for example, a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) that emits light of a predetermined color is used.
  • the lighting device 7 may be a so-called direct type backlight having a light source (for example, an LED) provided directly below the detection area AA.
  • the lighting device 7 is not limited to the backlight, and may be provided on the side or above of the sensor 6, or may irradiate the light L1 from the side or above of the finger Fg. Further, the display panel 5 and the sensor may be superimposed and the display panel 5 may be used as a light source.
  • the detection control circuit 102 is a circuit that supplies various control signals to the sensor 6 and the lighting device 7 to control the acquisition of biological information.
  • the detection control circuit 102 makes an authentication request or the like in cooperation with the display control circuit 52.
  • the detection control circuit 102 may be configured by, for example, an MPU constituting the display control circuit 52.
  • the detection control circuit 102 outputs the gate drive signal VGCL and the selection signal SEL to the sensor 6 based on the sensor control code SC transmitted from the authentication device 3.
  • the sensor 6 is driven by a method based on the sensor control code SC.
  • the detection control circuit 102 outputs a lighting control signal LC to the lighting device 7 based on the sensor control code SC transmitted from the authentication device 3.
  • the lighting device 7 emits light L1 having a wavelength, light intensity / luminance, on / off frequency, etc. corresponding to the lighting control signal LC.
  • the detection circuit 40 is a circuit that performs signal processing of the detection signal Vdet detected by the sensor 6 based on the sensor control code SC.
  • the memory 21 is a circuit for storing acquired biometric information BI-D.
  • the memory 21 stores the sensor output signal Vo sequentially output from the detection circuit 40 as the acquired biometric information BI-D.
  • Various storage devices such as a semiconductor memory and a hard disk drive can be applied to the memory 21.
  • the communication unit 22 has a network interface controller for performing communication corresponding to the protocol adopted in the network NW.
  • the communication unit 22 is connected to the network NW and performs processing related to communication.
  • the authentication device 3 includes an authentication control circuit 31, a sensor control code setting unit 32, a biological information processing circuit 33, an authentication circuit 35, a memory 36, and a communication unit 37.
  • the authentication device 3 may be a server device provided in the network NW, or may be an electronic device such as a smartphone or a personal computer.
  • the memory 36 stores the sensor control code database 36a and the registered biometric information database 36b.
  • the sensor control code database 36a contains information about the sensor control code SC.
  • the sensor control code SC includes various information such as a plurality of selection modes for controlling the drive of the gate line GCL.
  • the registered biometric information database 36b includes a plurality of registered biometric information BI-Rs registered in advance for each user of the biometric authentication system 1.
  • the registered biometric information database 36b may include a plurality of types of biometric information such as fingerprints and vein patterns relating to one user.
  • the authentication control circuit 31 is a circuit that controls authentication of biometric information by supplying a control signal to each circuit of the authentication device 3 and the like.
  • the sensor control code setting unit 32 sets the sensor control code SC according to the biometric information to be detected among the plurality of sensor control code SCs stored in the memory 36 based on the control signal from the authentication control circuit 31.
  • the sensor control code setting unit 32 transmits the set sensor control code SC to the biological information processing circuit 33, and also transmits the set sensor control code SC to the detection device 2 via the communication unit 37.
  • the biometric information processing circuit 33 receives the acquired biometric information BI-D transmitted from the detection device 2.
  • the biometric information processing circuit 33 processes the acquired biometric information BI-D based on the set sensor control code SC.
  • the biometric information processing circuit 33 outputs the converted biometric information BI-DC to the authentication circuit 35.
  • the authentication circuit 35 collates the converted biometric information BI-DC with the registered biometric information BI-R acquired from the memory 36, and performs personal authentication.
  • the authentication circuit 35 transmits the authentication result to the detection device 2 via the communication unit 37.
  • the detection device 2 receives the authentication result from the authentication device 3 and performs a predetermined operation according to the authentication result. For example, when the personal authentications match, the detection device 2 permits access to various devices and network NWs. If the personal authentications do not match, the detection device 2 may display the result of the authentication mismatch on the display panel 5 and make another authentication request to the user. At this time, it is also possible to change the sensor control code SC.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional configuration of the detection device.
  • the detection device 2 is laminated in the order of the lighting device 7, the sensor 6, and the display panel 5 in the direction perpendicular to the surface of the sensor 6.
  • the lighting device 7 has a light irradiation surface 7a for irradiating light, and irradiates light L1 from the light irradiation surface 7a toward the sensor 6.
  • the sensor 6 is provided so as to face the light irradiation surface 7a of the lighting device 7. In other words, the sensor 6 is provided between the lighting device 7 and the display panel 5.
  • the light L1 emitted from the lighting device 7 passes through the sensor 6 and the display panel 5.
  • the sensor 6 can detect biological information such as the finger Fg by detecting the light L2 reflected by the detected body such as the finger Fg.
  • the biological information is, for example, a blood vessel image (vein pattern) such as a fingerprint or a vein, a pulse, a pulse wave, a blood state (blood oxygen concentration, etc.) and the like.
  • the color of the light L1 from the lighting device 7 may be different depending on the detection target.
  • the illuminating device 7 may irradiate visible light (for example, blue or green) light L1, and in the case of vein detection, the illuminating device 7 may irradiate infrared light L1. it can.
  • visible light for example, blue or green
  • infrared light L1 it can.
  • the display panel 5 When the display panel 5 is a liquid crystal display panel, the display panel 5 may display with the light L1 emitted from the lighting device 7. That is, the lighting device 7 may use both the light source of the sensor 6 and the backlight of the display panel 5. Further, when the display panel 5 is an organic EL panel, the detection device 2 may not include the lighting device 7, and the OLED which is the display element of the display panel 5 may also serve as the lighting device 7. Further, in FIG. 2, the size of the display panel 5 and the size of the sensor 6 are the same, but the sensor 6 may be superimposed on a part of the display panel 5. Further, the display panel 5 and the sensor 6 may be staggered and arranged without superimposing the display panel 5 and the sensor 6.
  • FIG. 3 is a plan view showing a sensor included in the detection device.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the sensor.
  • the sensor 6 is referred to as a base material 61, a sensor unit 10, a gate line drive circuit 15, a signal line selection circuit 16, and an analog front end circuit (hereinafter referred to as AFE (Analog Front End)). ) 48 and.
  • AFE Analog Front End
  • the control board 101 is electrically connected to the base material 61 via the flexible printed circuit board 110.
  • AFE48 is provided on the flexible printed circuit board 110.
  • the control board 101 is provided with a detection control circuit 102 and a power supply circuit 103.
  • the detection control circuit 102 supplies a control signal to the AFE 48, the sensor unit 10, the gate line drive circuit 15, and the signal line selection circuit 16 to control the detection operation of the sensor unit 10.
  • the power supply circuit 103 supplies a voltage signal such as a power supply signal VDDSNS (see FIG. 7) to the AFE 48, the sensor unit 10, and the gate line drive circuit 15.
  • the base material 61 has a detection region AA and a peripheral region GA.
  • the detection area AA is an area that overlaps with the plurality of sensor elements PD included in the sensor unit 10.
  • the sensor unit 10 is an optical sensor having a sensor element PD which is a photoelectric conversion element.
  • the sensor element PDs are arranged in a matrix in the detection region AA.
  • the peripheral region GA is a region outside the detection region AA and is a region that does not overlap with the sensor element PD. That is, the peripheral region GA is a region between the outer circumference of the detection region AA and the end portion of the base material 61.
  • the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 are provided in the peripheral region GA.
  • the sensor element PD may be a capacitance type sensor.
  • the sensor element PD included in the sensor unit 10 outputs an electric signal corresponding to the emitted light to the signal line selection circuit 16 as a detection signal Vdet. Further, the sensor unit 10 performs detection according to the gate drive signal VGCL supplied from the gate line drive circuit 15.
  • the detection control circuit 102 is a circuit that supplies control signals to the gate line drive circuit 15, the signal line selection circuit 16, and the detection circuit 40, respectively, and controls their operations.
  • the detection control circuit 102 supplies various control signals such as a start signal STV, a clock signal CK, and a reset signal RST1 to the gate line drive circuit 15. Further, the detection control circuit 102 supplies various control signals such as the selection signal SEL to the signal line selection circuit 16.
  • the gate line drive circuit 15 is a circuit that scans a plurality of gate line GCLs (see FIG. 6) based on the sensor control code SC received from the authentication device 3.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially or simultaneously selects a plurality of gate line GCLs and supplies the gate drive signal VGCL to the selected gate line GCLs.
  • the gate line drive circuit 15 selects a plurality of sensor elements PD connected to the gate line GCL.
  • the signal line selection circuit 16 is a switch circuit that sequentially or simultaneously selects a plurality of signal line SGLs (see FIG. 6) based on the sensor control code SC received from the authentication device 3.
  • the signal line selection circuit 16 connects the selected signal line SGL and the detection circuit 40 based on the selection signal SEL supplied from the detection control circuit 102. As a result, the signal line selection circuit 16 outputs the detection signal Vdet of the sensor element PD to the detection circuit 40.
  • the signal line selection circuit 16 is, for example, a multiplexer.
  • the detection circuit 40 includes an AFE 48, a signal processing unit 44, and a detection timing control unit 47.
  • the detection timing control unit 47 controls the AFE 48 and the signal processing unit 44 to operate in synchronization with each other based on the control signal supplied from the detection control circuit 102.
  • a part or all of the functions of the detection circuit 40 may be included in the detection control circuit 102.
  • AFE48 is a signal processing circuit having at least the functions of the detection signal amplification unit 42 and the A / D conversion unit 43.
  • the detection signal amplification unit 42 amplifies the detection signal Vdet.
  • the A / D conversion unit 43 converts the analog signal output from the detection signal amplification unit 42 into a digital signal.
  • the signal processing unit 44 is a logic circuit that detects a predetermined physical quantity input to the sensor unit 10 based on the output signal of the AFE 48. For example, the signal processing unit 44 can detect the unevenness of the surface of the finger Fg or the palm based on the signal from the AFE 48 when the finger Fg comes into contact with or is close to the detection surface.
  • the signal processing unit 44 outputs the sensor output signal Vo in the order of the sensor element PD scanned by the drive method (gate line GCL selection mode) based on the sensor control code SC. It is also possible to further process the digital signal input to the signal processing unit 44 based on the sensor control code SC and output it as the sensor output signal Vo.
  • the memory 21 sequentially stores the sensor output signal Vo calculated by the signal processing unit 44.
  • the acquired biometric information BI-D stored in the memory 21 is information based on the detection signal Vdet output from each sensor element PD based on the sensor control code SC. More specifically, the acquired biological information BI-D is not calculated for the detection coordinates of each sensor element PD, and is stored as, for example, information sequentially output according to the selection mode of the gate line GCL.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV'of FIG.
  • a cross section along the VV'line and a cross section of the peripheral region GA including the second switching element TrG are shown. Are schematically connected and shown. Further, in FIG. 5, the cross sections of the portion including the terminal portion 85 of the peripheral region GA are shown schematically connected.
  • the direction from the base material 61 toward the sensor element PD is defined as “upper side” or simply “upper side” in the direction perpendicular to the surface of the base material 61.
  • the direction from the sensor element PD toward the base material 61 is defined as “lower side” or simply “lower side”.
  • the “planar view” indicates an arrangement relationship when viewed from a direction perpendicular to the surface of the base material 61.
  • the sensor element PD includes a semiconductor layer 81, an upper electrode 82, and a lower electrode 83.
  • the sensor element PD is, for example, a PIN (Positive Intrinsic Negative Diode) type photodiode.
  • the sensor element PD is laminated in the order of the lower electrode 83, the semiconductor layer 81, and the upper electrode 82 on the first organic insulating layer 63a of the array substrate SUB.
  • the array board SUB is a drive circuit board that drives the sensor element PD for each predetermined detection region.
  • the array substrate SUB has a base material 61, a first switching element Tr and a second switching element TrG provided on the base material 61, various wirings, and the like.
  • the semiconductor layer 81 is amorphous silicon (a-Si).
  • the semiconductor layer 81 includes an i-type semiconductor 81a, a p-type semiconductor 81b, and an n-type semiconductor 81c.
  • the i-type semiconductor 81a, the p-type semiconductor 81b, and the n-type semiconductor 81c are specific examples of photoelectric conversion elements.
  • the n-type semiconductor 81c, the i-type semiconductor 81a, and the p-type semiconductor 81b are laminated in this order in the direction perpendicular to the surface of the base material 61.
  • the opposite configuration that is, the p-type semiconductor 81b, the i-type semiconductor 81a, and the n-type semiconductor 81c may be laminated in this order.
  • the lower electrode 83 is the cathode of the sensor element PD, and is an electrode for reading the detection signal Vdet.
  • a metal material such as molybdenum (Mo) or aluminum (Al) is used.
  • the lower electrode 83 may be a laminated film in which a plurality of these metal materials are laminated.
  • the lower electrode 83 may be a conductive material having translucency such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • n-type semiconductor 81c impurities are doped in a-Si to form an n + region.
  • impurities are doped in a-Si to form a p + region.
  • the i-type semiconductor 81a is, for example, a non-doped intrinsic semiconductor, and has lower conductivity than the n-type semiconductor 81c and the p-type semiconductor 81b.
  • the upper electrode 82 is the anode of the sensor element PD, and is an electrode for supplying the power supply signal VDDSNS to the photoelectric conversion layer.
  • the upper electrode 82 is a translucent conductive layer such as ITO, and a plurality of upper electrodes 82 are provided for each sensor element PD.
  • a sixth inorganic insulating layer 62f and a seventh inorganic insulating layer 62g are provided on the first organic insulating layer 63a.
  • the sixth inorganic insulating layer 62f covers the peripheral edge of the upper electrode 82, and an opening is provided at a position overlapping the upper electrode 82.
  • the connection wiring 84 is connected to the upper electrode 82 at a portion of the upper electrode 82 where the sixth inorganic insulating layer 62f is not provided.
  • the seventh inorganic insulating layer 62g is provided on the sixth inorganic insulating layer 62f so as to cover the upper electrode 82 and the connecting wiring 84.
  • a second organic insulating layer 63b which is a flattening layer, is provided on the seventh inorganic insulating layer 62 g.
  • the power supply signal VDDSNS is supplied to the upper electrode 82 via the connection wiring 84.
  • the first switching element Tr is provided on the base material 61. At least a part of the first switching element Tr is arranged between the base material 61 and the sensor element PD.
  • the first switching element Tr includes a first semiconductor 91, a source electrode 92, a drain electrode 93, a first gate electrode 94A, and a second gate electrode 94B.
  • a first inorganic insulating layer 62a, a second inorganic insulating layer 62b, a second gate electrode 94B, a third inorganic insulating layer 62c, a first semiconductor 91, a fourth inorganic insulating layer 62d, a first gate electrode 94A, the fifth inorganic insulating layer 62e, the source electrode 92, and the drain electrode 93 are laminated in this order.
  • the first semiconductor 91 is an oxide semiconductor. More preferably, the first semiconductor 91 is a transparent amorphous oxide semiconductor (TAOS: Transparent Amorphous Oxide Semiconductor) among the oxide semiconductors.
  • TAOS Transparent Amorphous Oxide Semiconductor
  • the first semiconductor 91 is provided between the first gate electrode 94A and the second gate electrode 94B in the direction perpendicular to the base material 61. That is, the first switching element Tr has a so-called dual gate structure. However, the first switching element Tr may have a top gate structure in which the first gate electrode 94A is provided and the second gate electrode 94B is not provided, and the first gate electrode 94A is not provided and only the second gate electrode 94B is provided. It may be a bottom gate structure provided.
  • the first conductive layer 65 is provided so as to cover the end portion of the first semiconductor 91 connected to the source electrode 92.
  • the second conductive layer 66 is provided so as to cover the end portion of the first semiconductor 91 connected to the drain electrode 93.
  • the first conductive layer 65 is exposed at the bottom of the contact hole H1.
  • the source electrode 92 is electrically connected to the first semiconductor 91 via the contact hole H1 and the first conductive layer 65.
  • the second conductive layer 66 is exposed at the bottom of the contact hole H2.
  • the drain electrode 93 is electrically connected to the first semiconductor 91 via the contact hole H2 and the second conductive layer 66.
  • the third conductive layer 67 is provided on the fifth inorganic insulating layer 62e.
  • the drain electrode 93 is a third conductive layer 67 provided on the first semiconductor 91 via a fourth inorganic insulating layer 62d and a fifth inorganic insulating layer 62e.
  • the lower electrode 83 of the sensor element PD is connected to the third conductive layer 67 via the contact hole H3. That is, the third conductive layer 67 is electrically connected to the lower electrode 83 which is the cathode of the sensor element PD, and is provided between the sensor element PD and the first gate electrode 94A of the first switching element Tr. .. Further, the third conductive layer 67 has a function as a protective layer for protecting the first switching element Tr.
  • the fourth conductive layer 68 is provided between the second conductive layer 66 and the third conductive layer 67. As a result, a capacitance is formed between the second conductive layer 66 and the fourth conductive layer 68, and a capacitance is formed between the third conductive layer 67 and the fourth conductive layer 68.
  • the capacitance formed by the second conductive layer 66, the third conductive layer 67, and the fourth conductive layer 68 is the capacitance of the capacitive element Ca shown in FIG. 7.
  • each inorganic insulating layer a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), molybdenum (Mo) or an alloy thereof is used.
  • a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), molybdenum (Mo) or an alloy thereof is used.
  • each inorganic insulating layer is not limited to a single layer and may be a laminated film.
  • the peripheral region GA is provided with the second switching element TrG of the gate line drive circuit 15.
  • the second switching element TrG is provided on the same base material 61 as the first switching element Tr.
  • the second switching element TrG includes a second semiconductor 95, a source electrode 96, a drain electrode 97, and a gate electrode 98.
  • the second semiconductor 95 is polysilicon. More preferably, the second semiconductor 95 is low-temperature polysilicon (hereinafter referred to as LTPS (Low Temperature Polycrystalline Silicone)).
  • the second semiconductor 95 is provided on the first inorganic insulating layer 62a. That is, the first semiconductor 91 of the first switching element Tr is provided at a position farther from the base material 61 than the second semiconductor 95 of the second switching element TrG in the direction perpendicular to the base material 61.
  • the second semiconductor 95 may be formed of the same material as the first semiconductor 91 and may be provided in the same layer as the first semiconductor 91.
  • the source electrode 96 is electrically connected to the second semiconductor 95 via the contact hole H4.
  • the drain electrode 97 is electrically connected to the second semiconductor 95 via the contact hole H5.
  • the semiconductor of the third switching element TrS and the fourth switching element TrR shown in FIG. 6 may be an oxide semiconductor made of TAOS or the like.
  • the terminal portion 85 is provided at a position different from the region where the gate wire drive circuit 15 is provided in the peripheral region GA.
  • the terminal portion 85 has a first terminal conductive layer 86, a second terminal conductive layer 87, a third terminal conductive layer 88, and a fourth terminal conductive layer 89.
  • the first terminal conductive layer 86 is provided on the second inorganic insulating layer 62b in the same layer as the second gate electrode 94B.
  • the contact hole H6 is provided by communicating the third inorganic insulating layer 62c, the fourth inorganic insulating layer 62d, the fifth inorganic insulating layer 62e, and the first organic insulating layer 63a.
  • the second terminal conductive layer 87, the third terminal conductive layer 88, and the fourth terminal conductive layer 89 are laminated in this order in the contact hole H6, and are electrically connected to the first terminal conductive layer 86.
  • one terminal portion 85 is shown in FIG. 5, a plurality of terminal portions 85 are arranged at intervals.
  • the plurality of terminal portions 85 are electrically connected to the flexible printed circuit board 110 (see FIG. 3) by, for example, an ACF (Anisotropic Conductive Film) or the like.
  • the sensor element PD is not limited to amorphous silicon (a-Si).
  • the sensor element PD may be a PIN-type photodiode formed of LTPS rather than polysilicon, or may be formed of an organic material.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a sensor.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a plurality of partial detection regions.
  • FIG. 8 is a timing waveform diagram showing an operation example of the sensor.
  • FIG. 9 is a timing waveform diagram showing an operation example of the read period in FIG.
  • FIG. 10 is a timing waveform diagram showing an operation example of the bundle drive of the sensor.
  • the sensor unit 10 has a plurality of partial detection regions PAA arranged in a matrix.
  • a sensor element PD is provided in each of the plurality of partial detection regions PAA.
  • the gate line GCL and the signal line SGL are provided corresponding to the sensor element PD.
  • the gate line GCL extends in the first direction Dx and is connected to a plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx. Further, the plurality of gate lines GCL1, GCL2, ..., GCL8 are arranged in the second direction Dy and are connected to the gate line drive circuit 15, respectively. In the following description, when it is not necessary to distinguish between the plurality of gate lines GCL1, GCL2, ..., GCL8, it is simply referred to as the gate line GCL.
  • the first direction Dx is one direction in the plane parallel to the base material 61, and is, for example, a direction parallel to the gate line GCL.
  • the second direction Dy is one direction in the plane parallel to the base material 61, and is a direction orthogonal to the first direction Dx.
  • the second direction Dy may intersect with the first direction Dx without being orthogonal to each other.
  • the third direction Dz is a direction orthogonal to the first direction Dx and the second direction Dy, and is a direction perpendicular to the base material 61.
  • the signal line SGL extends in the second direction Dy and is connected to a plurality of partial detection regions PAA arranged in the second direction Dy. Further, the plurality of signal lines SGL1, SGL2, ..., SGL12 are arranged in the first direction Dx and are connected to the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17, respectively.
  • a sensor unit 10 is provided between the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17. Not limited to this, the signal line selection circuit 16 and the reset circuit 17 may be connected to the ends of the signal line SGL in the same direction, respectively.
  • the gate line drive circuit 15 receives various control signals such as a start signal STV, a clock signal CK, and a reset signal RST1 via a level shifter 151.
  • the gate line drive circuit 15 has a plurality of second switching elements TrG (not shown).
  • the gate line drive circuit 15 sequentially selects a plurality of gate lines GCL1, GCL2, ..., GCL8 in a time-division manner by the operation of the second switching element TrG.
  • the gate line drive circuit 15 supplies the gate drive signal VGCL to the plurality of first switching elements Tr via the selected gate line GCL.
  • a plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx are selected as detection targets.
  • the detection control circuit 102 generates various control signals such as a start signal STV, a clock signal CK, and a reset signal RST1 based on the sensor control code SC.
  • the signal line selection circuit 16 has a plurality of selection signal lines Lsel, a plurality of output signal lines Lout, and a third switching element TrS.
  • the plurality of third switching elements TrS are each provided corresponding to the plurality of signal lines SGL.
  • the six signal lines SGL1, SGL2, ..., SGL6 are connected to the common output signal line Lout1.
  • the six signal lines SGL7, SGL8, ..., SGL12 are connected to the common output signal line Lout2.
  • the output signal lines Lout1 and Lout2 are connected to AFE48, respectively.
  • the signal lines SGL1, SGL2, ..., SGL6 are used as the first signal line block
  • the signal lines SGL7, SGL8, ..., SGL12 are used as the second signal line block.
  • the plurality of selection signal lines Lsel are connected to the gates of the third switching element TrS included in one signal line block. Further, one selection signal line Lsel is connected to the gate of the third switching element TrS of the plurality of signal line blocks.
  • the selection signal lines Lsel1, Lsel2, ..., Lsel6 are connected to the third switching element TrS corresponding to the signal lines SGL1, SGL2, ..., SGL6.
  • the selection signal line Lsel1 is connected to a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL1 and a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL7.
  • the selection signal line Lsel2 is connected to a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL2 and a third switching element TrS corresponding to the signal line SGL8.
  • the detection control circuit 102 sequentially supplies the selection signal SEL to the selection signal line Lsel via the level shifter 161. As a result, the signal line selection circuit 16 sequentially selects the signal line SGL in one signal line block in a time-division manner by the operation of the third switching element TrS. Further, the signal line selection circuit 16 selects one signal line SGL at the same time in a plurality of signal line blocks. With such a configuration, the sensor 6 can reduce the number of ICs (Integrated Circuits) including the AFE48 or the number of terminals of the ICs.
  • the detection control circuit 102 sequentially selects signal line blocks according to the sensor control code SC (selects in the order of SEL1, SEL2 ...
  • SEL6 selects them in the reverse order (SEL6, SEL5 ... SEL1). Any selection order other than the above (SEL2, SEL6, ... SEL1, etc.) may be appropriately changed. Further, the arbitrary selection order may be changed for each read period Pdet described later, or may be changed at an arbitrary timing within the read period Pdet.
  • the reset circuit 17 includes a reference signal line Lvr, a reset signal line Lrst, and a fourth switching element TrR.
  • the fourth switching element TrR is provided corresponding to a plurality of signal lines SGL.
  • the reference signal line Lvr is connected to one of the source or drain of the plurality of fourth switching elements TrR.
  • the reset signal line Lrst is connected to the gates of a plurality of fourth switching elements TrR.
  • the detection control circuit 102 supplies the reset signal RST2 to the reset signal line Lrst via the level shifter 171. As a result, the plurality of fourth switching elements TrR are turned on, and the plurality of signal lines SGL are electrically connected to the reference signal line Lvr.
  • the power supply circuit 103 supplies the reference signal COM to the reference signal line Lvr. As a result, the reference signal COM is supplied to the capacitive element Ca included in the plurality of partial detection regions PAA.
  • the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16 have different selection modes for each detection mode of fingerprint detection and a plurality of different biological information (pulse wave, pulse, blood vessel image, blood oxygen concentration, etc.). May be executed.
  • the gate line drive circuit 15 may drive a plurality of gate line GCLs in a bundle.
  • the signal line selection circuit 16 may bundle a plurality of signal line SGLs and connect them to the AFE 48.
  • the signals detected in the detection area groups PAG1 and PAG2 are output to AFE48.
  • the signals from the plurality of partial detection regions PAA (sensor element PD) included in the detection region groups PAG1 and PAG2 are integrated and output to the AFE48.
  • the partial detection region PAA includes a sensor element PD, a capacitance element Ca, and a first switching element Tr.
  • FIG. 7 shows two gate lines GCL (m) and GCL (m + 1) arranged in the second direction Dy among the plurality of gate lines GCL. Further, among the plurality of signal lines SGL, two signal lines SGL (n) and SGL (n + 1) arranged in the first direction Dx are shown.
  • the partial detection region PAA is a region surrounded by the gate line GCL and the signal line SGL.
  • the first switching element Tr is provided corresponding to the sensor element PD.
  • the first switching element Tr is composed of a thin film transistor, and in this example, it is composed of an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) type TFT (Thin Film Transistor).
  • MOS Metal Oxide Semiconductor
  • the gate of the first switching element Tr belonging to a plurality of partial detection regions PAA arranged in the first direction Dx is connected to the gate line GCL.
  • the sources of the first switching element Tr belonging to the plurality of partial detection regions PAA arranged in the second direction Dy are connected to the signal line SGL.
  • the drain of the first switching element Tr is connected to the sensor element PD and the capacitance element Ca.
  • the sensor power signal VDDSNS is supplied to the sensor element PD from the power circuit 123. Further, the signal line SGL and the capacitance element Ca are supplied with a reference signal COM which is an initial potential of the signal line SGL and the capacitance element Ca from the power supply circuit 123.
  • the sensor 6 can detect a signal according to the amount of light emitted to the sensor element PD for each partial detection region PAA or for each detection region group PAG1 and PAG2.
  • the AFE48 is connected to the signal line SGL when the switch SSW is turned on during the read period Pdet (see FIG. 8).
  • the detection signal amplification unit 42 of the AFE 48 converts the fluctuation of the current supplied from the signal line SGL into the fluctuation of the voltage and amplifies it.
  • a reference voltage Vref having a fixed potential is input to the non-inverting input unit (+) of the detection signal amplification unit 42, and a signal line SGL is connected to the inverting input terminal (-).
  • the same signal as the reference signal COM is input as the reference voltage Vref.
  • the detection signal amplification unit 42 has a capacitance element Cb and a reset switch RSW. In the reset period Prst (see FIG. 8), the reset switch RSW is turned on and the charge of the capacitive element Cb is reset.
  • the sensor 6 has a reset period Prst, an exposure period Pex, and a read period Pdet.
  • the power supply circuit 123 supplies the sensor power supply signal VDDSNS to the sensor element PD over the reset period Prst, the exposure period Pex, and the read period Pdet. Further, at a time before the reset period Prst starts, the control circuit 122 supplies the reset signal RST2 of the reference signal COM and the high level voltage signal to the reset circuit 17.
  • the detection control circuit 102 supplies the start signal STV to the gate line drive circuit 15, and the reset period Prst starts.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially selects the gate line GCL based on the start signal STV, the clock signal CK, and the reset signal RST1.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially supplies the gate drive signal VGCL to the gate line GCL.
  • the gate drive signal VGCL has a pulsed waveform having a power supply voltage VDD which is a high level voltage and a power supply voltage VSS which is a low level voltage.
  • the capacitive elements Ca of all the partial detection regions PAA are sequentially electrically connected to the signal line SGL, and the reference signal COM is supplied. As a result, the capacitance of the capacitive element Ca is reset.
  • the exposure period Pex starts after the gate drive signal VGCL (M) is supplied to the gate line GCL.
  • the start timing and end timing of the actual exposure periods Pex (1), ..., Pex (M) in the partial detection region PAA corresponding to each gate line GCL are different.
  • the exposure periods Pex (1), ..., And Pex (M) are started at the timing when the gate drive signal VGCL changes from the high level voltage power supply voltage VDD to the low level voltage power supply voltage VSS in the reset period Prst, respectively.
  • the exposure periods Pex (1), ..., And Pex (M) end at the timing when the gate drive signal VGCL changes from the power supply voltage VSS to the power supply voltage VDD in the read period Pdet, respectively.
  • the exposure times of the exposure periods Pex (1), ..., Pex (M) are equal.
  • the detection control circuit 102 sets the reset signal RST2 to a low level voltage at the timing before the read period Pdet starts. As a result, the operation of the reset circuit 17 is stopped.
  • the gate line drive circuit 15 sequentially supplies the gate drive signals VGCL (1), ..., VGCL (M) to the gate line GCL as in the reset period Prst.
  • the gate line drive circuit 15 has a gate drive signal VGCL (1) having a high level voltage (power supply voltage VDD) on the gate line GCL (1) during the period t (1).
  • the detection control circuit 102 sequentially supplies the selection signals SEL1, ..., SEL6 to the signal line selection circuit 16 during the period when the gate drive signal VGCL (1) has a high level voltage (power supply voltage VDD).
  • the signal line SGL of the partial detection region PAA selected by the gate drive signal VGCL (1) is sequentially or simultaneously connected to the detection circuit 40 (AEF48).
  • the detection signal Vdet is supplied to the detection circuit 40 (AEF48) for each partial detection region PAA.
  • the gate line drive circuit 15 has gate lines GCL (2), ..., GCL (M-1), GCL (M) in the periods t (2), ..., T (M-1), t (M). ) Are supplied with high level voltage gate drive signals VGCL (2), ..., VGCL (M-1), and VGCL (M), respectively. That is, the gate line drive circuit 15 supplies the gate drive signal VGCL to the gate line GCL every period t (1), t (2), ..., T (M-1), t (M).
  • the signal line selection circuit 16 sequentially selects the signal line SGL based on the selection signal SEL every period during which each gate drive signal VGCL becomes a high level voltage.
  • the signal line selection circuit 16 sequentially connects to one AFE48 for each signal line SGL. As a result, during the read period Pdet, the sensor 6 can output the detection signal Vdet of all the partial detection areas PAA to the AFE48.
  • FIG. 9 shows an example in which the gate line drive circuit 15 selects one gate line GCL for each period t, but the present invention is not limited to this.
  • the gate line drive circuit 15 may simultaneously select two or more predetermined number of gate line GCLs and sequentially supply the gate drive signal VGCL for each predetermined number of gate line GCLs.
  • the signal line selection circuit 16 may also connect two or more predetermined number of signal line SGLs to one AFE 48 at the same time.
  • the gate line drive circuit 15 may thin out a plurality of gate line GCLs (jump over a plurality of gate line GCLs) and scan.
  • FIG. 10 shows an operation example of bundle drive by the gate line drive circuit 15 and the signal line selection circuit 16.
  • the gate line drive circuit 15 has a gate drive signal VGCL having a high level voltage (power supply voltage VDD) on the gate line block BKG (1) including a plurality of gate line GCLs.
  • the gate line block BKG (1) includes, for example, the six gate lines GCL (1) to the gate line GCL (6) shown in FIG.
  • the detection control circuit 102 simultaneously supplies the selection signals SEL1, ..., SEL6 to the signal line selection circuit 16 during the period when the gate drive signal VGCL has a high level voltage (power supply voltage VDD).
  • the signal line selection circuit 16 connects the six signal line SGLs to the AFE 48 at the same time.
  • the detection signals Vdet of the detection region groups PAG1 and PAG2 shown in FIG. 6 are supplied to AFE48, respectively.
  • the gate line drive circuit 15 has gate line blocks BKG (2), ..., BKG (s-1), BKG (in the periods ta (2), ..., Ta (s-1), ta (s).
  • High level voltage gate drive signals VGCL (2), ..., VGCL (s-1), and VGCL (s) are supplied to s), respectively. That is, the gate line drive circuit 15 simultaneously supplies the gate drive signal VGCL to the plurality of gate line GCLs for each period ta.
  • the sensor 6 can output the detection signal Vdet to the AFE48 for each detection area group PAG during the read period Pdet.
  • the sensor 6 can increase the S / N ratio in detection as compared with the case where each PAA in the partial detection region is detected. Therefore, the sensor 6 can satisfactorily detect information about the living body such as a blood vessel image. Further, in the operation example shown in FIG. 10, the time required for the detection of the entire area of the detection area AA can be shortened and the detection can be performed quickly, so that the temporal change of the blood vessel image such as the pulse wave can be satisfactorily detected. can do.
  • FIG. 10 shows an example in which the gate wire drive circuit 15 bundles and drives six gate wire GCLs, but the present invention is not limited to this.
  • the gate wire drive circuit 15 may be driven by bundling five or less gate wire GCLs, or may be driven by bundling seven or more gate wire GCLs.
  • the signal line selection circuit 16 may connect a plurality of signal line SGLs of 5 or less to the AFE48 at the same time, or may connect a plurality of signal line SGLs of 7 or more to the AFE48 at the same time.
  • the detection region groups PAG1 and PAG2 shown in FIG. 6 each include 6 ⁇ 6, a total of 36 partial detection regions PAA (sensor element PD).
  • the number of partial detection regions PAA (sensor element PD) included in the detection region groups PAG1 and PAG2 may be 35 or less, or 37 or more.
  • the number of gate line GCLs selected by the gate line drive circuit 15 and the number of signal line SGLs selected by the signal line selection circuit 16 may be different. That is, in each of the detection region groups PAG1 and PAG2, the number of partial detection regions PAA (sensor element PD) arranged in the first direction Dx and the number of partial detection regions PAA (sensor element PD) arranged in the second direction Dy are It may be different.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a gate line drive circuit.
  • the gate line drive circuit 15 includes a serial access circuit 15a, a random access circuit 15b, and a CDM access circuit 15c.
  • the gate line drive circuit 15 operates any one of the serial access circuit 15a, the random access circuit 15b, and the CDM access circuit 15c based on the selection mode of the sensor control code SC supplied from the authentication device 3. As a result, the gate line drive circuit 15 can switch the scanning method of the gate line GCL.
  • the serial access circuit 15a operates so as to sequentially select a plurality of gate line GCLs.
  • the serial access circuit 15a may be selected by time division for each gate line GCL, or may be selected by time division for each gate line block BKG.
  • the random access circuit 15b randomly selects a plurality of gate line GCLs.
  • the random access is various, such as setting all access orders of the selected gate line GCL, setting an arbitrary start position, and sequentially selecting a predetermined gate line GCL from the start position. Including the access method of.
  • the CDM access circuit 15c selects a predetermined gate line GCL from a plurality of gate line GCLs based on a predetermined code.
  • the sensor 6 may detect biometric information by code division selection drive (hereinafter referred to as CDM (Code Division Multiplexing) drive) by the CDM access circuit 15c.
  • CDM Code Division Multiplexing
  • FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an operation example of the CDM drive.
  • FIG. 12 shows an operation example of CDM drive for the four sensor elements PD-1, PD-2, PD-3, and PD-4 for the sake of clarity.
  • the CDM access circuit 15c (see FIG. 11) is based on a predetermined code among the four sensor elements PD-1, PD-2, PD-3, and PD-4 of the sensor element block BK.
  • the sensor element PD determined in the above is selected.
  • the gate drive signal VGCL is supplied to the gate line GCL corresponding to the selected sensor element PD.
  • the predetermined code is defined by the square matrix of the following equation (1), and the order of the square matrix is 4, which is the number of sensor elements PD.
  • the predetermined code is a code based on a square matrix having "1" or “-1", or “1” or “0” as an element, and any two different rows being orthogonal matrices, for example, a Hadamard matrix. ..
  • the diagonal component "-1" of the square matrix of the following equation (1) is different from the component "1" other than the diagonal component of the square matrix.
  • the CDM access circuit 15c applies the gate drive signal VGCL to the gate line GCL corresponding to the component "1" other than the diagonal component of the square matrix based on the square matrix of the following equation (1).
  • the sensor element PD corresponding to the component "1" is selected as the sensor element PD to be first selected. Further, during the period in which the sensor element PD to be first selected is selected, the gate drive signal VGCL is not applied to the gate line GCL corresponding to the component "-1", and the sensor element PD corresponding to the component "-1" is not applied. Is non-selected.
  • the intensity of the light L2 applied to the sensor element PD-2 is high. It is different from other sensor elements PD. Therefore, a differential voltage is generated in the detection signals Vdet output from the plurality of sensor elements PD (for example, the differential voltage is 20%).
  • the sensor elements PD-2, PD-3, and PD-4 corresponding to the component "1" in the first row of the square matrix of the equation (1) are selected as the first selection target.
  • the sensor element PD-1 corresponding to the component “-1” in the first row of the square matrix of the equation (1) is selected as the second selection target.
  • the signal Vdet3 1.8 is calculated.
  • the sensor elements PD-1, PD-3, and PD-4 corresponding to the component “1" in the second row of the square matrix of the equation (1) are selected as the first selection target.
  • the sensor element PD-2 corresponding to the component “-1” in the second row of the square matrix of the equation (1) is selected as the second selection target.
  • the signal processing unit 44 transmits the third detection signal Vdet3 as the acquired biometric information BI-D to the authentication device 3 (see FIG. 1).
  • the biometric information processing circuit 33 multiplies the third detection signal Vdet3 by the square matrix of the equation (1) to perform decoding.
  • the biometric information processing circuit 33 calculates the converted biometric information BI-DC based on the decoding signal Vdet4, and can recognize the presence / absence of the detection target portion Fg-a at the position of the sensor element PD-2.
  • the sensor 6 can detect the sensor 6 with a detection sensitivity four times that of the time division multiplexing (TDM) drive in the CDM drive.
  • TDM time division multiplexing
  • first to nth rows of the matrix are not limited to corresponding to the first to nth gate lines GCL of the sensor 6, and the first row of the matrix is the gate of the sensor 6 according to a separate table. It is also possible to make the Xth line of the line GCL and the second row of the matrix correspond to the Yth line which is not adjacent to the Xth line. By making the correspondence between the rows of the matrix and the gate line GCL of the sensor 6 in accordance with the provisions separately determined in this way, it is possible to enhance the security of the output of the sensor 6.
  • the authentication device 3 has the provisions separately determined as described above, and the authentication device 3 may include them in the sensor control code SC and transfer them to the detection device 2, or the authentication device 3 and the detection device 2 may use a table in which a plurality of these regulations are stored. It may be owned by both parties and include in the control code SC which of the tables is selected.
  • the decoding is divided into a plurality of procedures, a part of the decoding is performed by the signal processing unit 44 and then transmitted to the authentication device 3, and the biometric information processing circuit 33 of the authentication device 3 executes the remaining decoding. It may be a thing.
  • the sensor control code SC may include an instruction as to which stage the signal processing unit 44 should perform.
  • the detection device 2 may perform until the data (RAW data) read by the sensor is sorted into a matrix by a predetermined method, and the authentication device 3 may perform a matrix calculation on the sorted data. More specifically, as shown in FIG.
  • the gate line GCL corresponding to the first row to the Mth row of the matrix is selected and driven in each period from the period t (1) to the period t (M), and each is driven.
  • the detection device 2 sorts the data corresponding to the first to Mth lines of the matrix for each signal line SGL, and sorts each signal line SGL.
  • the data may be subjected to matrix calculation for each signal line SGL. Further, the matrix may be decomposed and the matrix calculation may be performed by both the authentication device 3 and the detection device 2.
  • FIG. 12 is just an example and can be changed as appropriate.
  • the predetermined code may be defined by the square matrix H shown in the following equation (2). Since the CDM drive and CDM access circuit 15c are described in, for example, Japanese Patent Application No. 2018-005178, the description of Japanese Patent Application No. 2018-005178 is included in the present embodiment, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a personal authentication method.
  • FIG. 14 is a table showing an example of the sensor control code database.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an example of a method of converting acquired biological information by a biological information processing circuit.
  • the detection control circuit 102 transmits an authentication request signal to the authentication device 3 (step ST11).
  • the detection control circuit 102 transmits an authentication request signal when the sensor 6 detects contact or proximity of a finger Fg or the like.
  • the detection control circuit 102 may transmit an authentication request signal based on a detection signal from the touch sensor included in the display panel 5.
  • the detection control circuit 102 transmits various information such as user information (ID) and the type of biometric information to be detected together with the authentication request signal.
  • the authentication request may be transmitted from the authentication device 3 to the detection device 2 by a trigger such as the detection device 2 being close to the authentication device 3.
  • the authentication control circuit 31 When the authentication control circuit 31 receives the authentication request signal, the authentication request signal and various information are transmitted to the sensor control code setting unit 32.
  • the sensor control code setting unit 32 sets the sensor control code SC based on various information (step ST12).
  • the sensor control code setting unit 32 sets the sensor control code SC for driving the sensor 6 and the lighting device 7 by determining a predetermined selection mode from the plurality of selection modes of the sensor control code database 36a.
  • the authentication control circuit 31 transmits the sensor control code SC received from the sensor control code setting unit 32 to the detection device 2 via the communication unit 37.
  • the sensor control code database 36a includes a plurality of sensor elements PD and a sensor control code SC for controlling the lighting device 7.
  • the sensor control code SC includes a plurality of selection modes for controlling the drive of the gate line GCL by the gate line drive circuit 15.
  • the sensor control code database 36a stores, for example, a scan direction code, a serial access code, a CDM access code, a random access code, and the like as a plurality of selection modes.
  • the scan direction code is a signal for controlling the scan direction of a plurality of gate lines GCL.
  • the gate line drive circuit 15 scans from the gate line GCL1 to the gate line GCL (M) along the forward SCAN1 (see FIG. 11) based on the scan direction code “0”. Further, the gate line drive circuit 15 scans from the gate line GCL (M) to the gate line GCL1 along the reverse direction SCAN2 (see FIG. 11) based on the scan direction code “1”.
  • the serial access code is a signal for controlling the number of simultaneously selecting a plurality of gate line GCLs.
  • the gate line drive circuit 15 operates the serial access circuit 15a based on the serial access code "01" or "10".
  • the serial access circuit 15a sequentially scans the gate line GCL one by one based on the serial access code "01" (method 1).
  • the serial access circuit 15a bundles a plurality of gate lines GCL and sequentially scans them based on the serial access code "10" (method 2).
  • the CDM access code is a signal for controlling the CDM drive by the gate line drive circuit 15.
  • the CDM access code contains information regarding a code for selecting a predetermined gate line GCL among a plurality of gate line GCLs.
  • the gate line drive circuit 15 operates the CDM access circuit 15c based on the CDM access code "01" or "10".
  • the CDM access circuit 15c selects the gate line GCL based on a predetermined code (for example, the code shown in the equation (1)) based on the CDM access code "01" (method 1) to drive the CDM.
  • the CDM access circuit 15c selects the gate line GCL based on a predetermined code (for example, the code shown in the formula (2)) different from the method 1 based on the CDM access code “10” (method 2).
  • CDM drive is performed.
  • the random access code is a signal for randomly driving the gate line GCL by the gate line drive circuit 15.
  • the gate line drive circuit 15 operates the random access circuit 15b based on the random access code "01" or "10".
  • the random access circuit 15b randomly scans a plurality of gate lines GCL based on the random access code "01" (method 1). Further, the random access circuit 15b randomly scans each of a predetermined number of gate line GCLs among the plurality of gate line GCLs based on the random access code "10" (method 2).
  • the sensor control code SC includes information on the wavelength of the light L1 emitted from the lighting device 7.
  • the lighting device 7 switches a light source (for example, an LED) to be turned on based on the lighting device code. For example, the illuminating device 7 irradiates the visible light L1 based on the illuminating device code “0”. The illuminating device 7 irradiates the near-infrared light L1 based on the illuminating device code “1”.
  • the sensor control code SC includes a plurality of selection modes of a plurality of signal line SGLs.
  • the signal line selection circuit 16 switches the connection method between the signal line SGL and the detection circuit 40 based on the signal line access code.
  • the signal line selection circuit 16 connects the selected signal line SGL as shown in FIG. 9 to the detection circuit 40 in a time division manner, for example, based on the signal line access code “00” (method 1).
  • the signal line selection circuit 16 simultaneously connects a plurality of selected signal line SGLs to the detection circuit 40 as shown in FIG. 10, based on, for example, the signal line access code “01” (method 2).
  • the signal line selection circuit 16 may drive a plurality of signal line SGLs by CDM based on, for example, the signal line access code “10” (method 3).
  • the sensor control code setting unit 32 sets the CDM access code "01" or "10" in the case of fingerprint detection, for example.
  • the sensor control code setting unit 32 may arbitrarily set a serial access code, a CDM access code, and a random access code.
  • the sensor control code setting unit 32 sets, for example, the lighting device code “0” in the case of fingerprint detection, and sets the lighting device code “1” in the case of detecting a vein pattern or the like, for example.
  • the sensor control code setting unit 32 may select the selection mode according to the time, weather, and the like. Further, it is possible to appropriately select the situation in which the detection device 2 is placed, for example, fingerprint authentication that is less susceptible to the influence of infrared rays in direct sunlight. Further, when the authentication fails once and the authentication is performed again, a mode in which the failure does not occur may be selected. For example, if authentication fails when driving in the forward direction, it is possible to scan in the reverse direction next time.
  • the detection control circuit 102 drives the sensor 6 and the lighting device 7 based on the sensor control code SC to acquire biological information (step ST13).
  • the upper figure of FIG. 15 shows the acquired biometric information BI-D detected based on the random access code "01".
  • the random access circuit 15b randomly drives a plurality of gate lines GCL in the order of gate lines GCL8, GCL10, GCL15, ..., As shown by arrows SCAN-R in FIG.
  • the detection circuit 40 sequentially stores the signals based on the detection signal Vdet of each sensor element PD in the memory 21 in the order in which the gate line GCL is scanned.
  • the detection device 2 can acquire the acquired biometric information BI-D. That is, the acquired biometric information BI-D is acquired in the order corresponding to the drive of the sensor element PD, that is, the gate line GCL scanned based on the sensor control code SC, without rearranging the signals of each sensor element PD. Will be done.
  • the acquired biometric information BI-D is information different from the biometric information of the actual user, and the biometric information of the actual user is not held in the detection device 2.
  • FIG. 15 shows the acquired biometric information BI-D in the case of random access, but even when the same object to be detected is detected, the serial access code, CDM access code, random access code, and scan direction code In combination, different patterns of acquired biometric information BI-D are detected.
  • FIG. 15 shows a case where the signal lines SGL are sequentially connected to the detection circuit 40 one by one.
  • the operation of the signal line selection circuit 16 (order of connection between the signal line SGL and the detection circuit 40, the number of lines, etc.) may be different based on the signal line access code.
  • the serial access code, the CDM access code, the random access code, the scan direction code, and the signal line access code By combining the serial access code, the CDM access code, the random access code, the scan direction code, and the signal line access code, different patterns of acquired biometric information BI-D are detected.
  • the detection control circuit 102 transmits the acquired biometric information BI-D to the authentication device 3 via the communication unit 22 (step ST14). That is, in the biometric authentication system 1, the biometric information of the actual user is not transmitted or received between the detection device 2 and the authentication device 3. That is, when the detection device 2 outputs the acquired biometric information BI-D acquired according to the selection mode to the outside, the acquired biometric information BI-D is output in a state where it cannot be restored without the sensor control code SC.
  • the biometric information processing circuit 33 receives the acquired biometric information BI-D. Further, the biometric information processing circuit 33 receives information about the sensor control code SC from the sensor control code setting unit 32. The biometric information processing circuit 33 converts the acquired biometric information BI-D acquired according to the selection mode based on the sensor control code SC (step ST15). Specifically, as shown in FIG. 15, the biometric information processing circuit 33 displays the acquired biometric information BI-D arranged in the order of the scanned gate lines GCL based on the sensor control code SC. Arrange in the order of arrangement of the gate line GCL, such as GCL2, ..., GCL17. As a result, the biometric information processing circuit 33 can obtain the converted biometric information BI-DC.
  • the authentication circuit 35 performs individual authentication by collating the converted biometric information BI-DC received from the biometric information processing circuit 33 with the registered biometric information BI-R received from the memory 36 (step ST16).
  • the authentication control circuit 31 transmits the individual authentication result received from the authentication circuit 35 to the detection device 2 (step ST17).
  • the detection device 2 confirms that the user is the user based on the individual authentication result, the detection device 2 executes a predetermined process (for example, permission to access the device on which the detection device 2 is mounted).
  • the biometric authentication system 1 includes a detection device 2 that acquires biometric information, and an authentication device 3 that is connected to the detection device 2 via a network NW and performs personal authentication.
  • the detection device 2 has a plurality of sensor elements PD, a plurality of gate line GCL, a plurality of signal line SGL, and a gate line drive circuit 15.
  • the plurality of gate lines GCL and the plurality of signal lines SGL are connected to the plurality of sensor elements PD via the first switching element Tr.
  • the gate line drive circuit 15 scans a plurality of gate line GCLs.
  • the authentication device 3 collates the acquired biometric information BI-D acquired by the detection device 2 with the stored registered biometric information BI-R to perform personal authentication.
  • the authentication device 3 has a memory 36, a sensor control code setting unit 32, and a communication unit 37.
  • the memory stores the sensor control code SC that controls the plurality of sensor elements PD of the detection device 2 and the registered biometric information BI-R registered in advance.
  • the sensor control code setting unit 32 sets the sensor control code SC when the authentication request signal for starting authentication is received from the detection device 2.
  • the communication unit 37 transmits the sensor control code SC to the detection device 2.
  • the plurality of sensor control code SCs include a plurality of selection modes of the plurality of gate line GCLs, and the gate line drive circuit 15 scans the gate line GCL based on the sensor control code SC received from the authentication device 3. ..
  • the authentication device 3 further includes a biometric information processing circuit 33 and an authentication circuit 35.
  • the biometric information processing circuit 33 converts the acquired biometric information BI-D acquired according to the selection mode based on the sensor control code SC.
  • the authentication circuit 35 collates the biometric information BI-DC converted by the biometric information processing circuit 33 with the registered biometric information BI-R.
  • the plurality of sensor elements PD are driven based on the selection mode of the sensor control code SC received from the authentication device 3.
  • the detection device 2 transmits the acquired biometric information BI-D acquired by being driven by the sensor control code SC to the authentication device 3. Further, the registered biometric information BI-R is stored in the authentication device 3. Therefore, the acquired biometric information BI-D different from the actual biometric information is stored on the terminal side having the detection device 2, and the detection device 2 holds the actual biometric information and the registered biometric information BI-R. do not do. Further, the actual biometric information is not transmitted or received between the detection device 2 and the authentication device 3. As a result, the biometric authentication system 1 can enhance the confidentiality of biometric information.
  • the detection device 2 transfers the biometric information to the authentication device 3 in an encrypted state.
  • the detection device 2 can also acquire information indicating that the user is currently performing biological activity, such as blood flow information and pulse of the user. It is also possible to encrypt the information indicating these biological activities. It is also possible to encrypt data such as fingerprints and veins for biometric authentication, and transmit information indicating biometric activity to the authentication device 3 without encryption.
  • the biometric authentication system 1 can enhance the confidentiality of biometric information as compared with the method of performing encryption with a so-called encryption key or the like.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a personal authentication method according to the first modification.
  • FIG. 13 shows a case where the biometric information processing circuit 33 converts the acquired biometric information BI-D based on the sensor control code SC, but the present invention is not limited to this.
  • the biometric authentication system 1 executes steps ST11 to ST14 in the same manner as in FIG.
  • the biometric information processing circuit 33 receives the registered biometric information BI-R stored in the memory 36 and converts the registered biometric information BI-R based on the sensor control code SC (step ST21). For example, when the sensor control code SC is a random access code, the biometric information processing circuit 33 converts the registered biometric information BI-R in the same order as the random drive of the gate line GCL by the random access circuit 15b.
  • the authentication circuit 35 performs individual authentication by collating the acquired biometric information BI-D received from the detection device 2 with the converted registered biometric information BI-R received from the biometric information processing circuit 33 (step ST22). ).
  • the authentication control circuit 31 transmits the authentication result received from the authentication circuit 35 to the detection device 2 (step ST23).
  • the authentication device 3 does not convert the acquired biometric information BI-D. Therefore, the biometric information processing circuit 33 performs the conversion of the registered biometric information BI-R shown in step ST21 in parallel with step ST13 (see FIG. 13) in which the detection device 2 acquires the acquired biometric information BID. Can be executed.
  • FIG. 17 is a plan view showing a sensor according to the second modification.
  • the sensor 6A of the second modification is a capacitance type sensor.
  • the sensor 6A of the second modification includes the first substrate SUB1, the second substrate SUB2, a plurality of sensor elements PDA, a plurality of gate lines GCLA, a plurality of signal lines SGLA, and a gate. It has a line drive circuit 15A and a signal line selection circuit 16A.
  • the plurality of sensor elements PDA have a sensor electrode SE, and each of them outputs a detection signal Vdet according to a change in capacitance between the sensor element PDA and the finger Fg.
  • the plurality of sensor electrodes SE are provided in a matrix in the detection region AA of the first substrate SUB1. In FIG. 17, the plurality of sensor electrodes SE are arranged in 4 rows and 4 columns, but they are only schematically shown and are not limited thereto. The area, arrangement pitch, and number of the plurality of sensor electrodes SE can be changed according to the detection resolution and the like.
  • the gate line GCLA extends in the first direction Dx and connects a plurality of sensor electrodes SE arranged in the first direction Dx to the gate line drive circuit 15A.
  • the signal line SGLA extends in the second direction Dy and connects a plurality of sensor electrodes SE arranged in the second direction Dy to the signal line selection circuit 16A.
  • the sensor element PDA has, for example, a detection switch DS1 connected to the sensor electrode SE, and the gate line GCLA and the signal line SGLA are connected to the sensor electrode SE via the switch element.
  • the gate line drive circuit 15A supplies a selection signal via the gate line GCLA based on the sensor control code SC received from the authentication device 3, and selects the sensor electrode SE to be driven.
  • the gate line drive circuit 15A selects the sensor electrode SE row arranged in the second direction Dy.
  • the signal line selection circuit 16A supplies a drive signal for fingerprint detection to the sensor electrode SE via the signal line SGLA, or receives the detection signal Vdet detected by the sensor electrode SE and detects the detection circuit 40 (see FIG. 4). Output to. In other words, the signal line selection circuit 16A selects the sensor electrode SE sequence arranged in the first direction Dx.
  • FIG. 18 is a side view of the sensor according to the second modification.
  • the second substrate SUB2 is superposed on the first substrate SUB1. That is, the structure is such that the sensor electrode SE is sandwiched between the two substrates.
  • the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 are, for example, a glass substrate or a resin substrate.
  • the second substrate SUB2 may be a coating layer composed of an inorganic insulating film or an organic insulating film.
  • the area of the main surface of the second substrate SUB2 is smaller than that of the first substrate SUB1.
  • a step D is formed in the vicinity of the end portion T of the second substrate SUB2.
  • signal wiring, a flexible board, a terminal (connector), and the like can be arranged in a region where the second board SUB2 does not overlap on the first board SUB1.
  • the detection signal Vdet corresponding to the capacitance change between the sensor electrode SE and the finger Fg due to the unevenness of the surface of the finger Fg is the sensor electrode. Output from SE.
  • FIG. 19 is an enlarged view of a part of the cross-sectional view of the sensor according to the second modification.
  • FIG. 19 is an enlarged schematic view of a cross-sectional view of the sensor 6A of FIG. 17 along the first direction Dx.
  • a detection switch DS1 an auxiliary guard electrode SGE, a control line C1, an auxiliary wiring A1, a conductive layer CL1 and a counter electrode CE1 are further provided on the first substrate SUB1.
  • the counter electrode CE1 faces the sensor electrode SE via the insulating film 14. Further, the counter electrode CE1 is provided on the detection switch DS1 via the insulating film 13.
  • the detection switch DS1 includes a first switching element DS1a and a second switching element DS1b.
  • the gate wire GCLA, the control wire C1, the insulating film 11, the semiconductor layer SC1, the insulating film 12, the signal line SGLA, and the auxiliary wiring A1 are laminated in this order on the first substrate SUB1.
  • the first switching element DS1a and the second switching element DS1b have a semiconductor layer SC1 formed continuously.
  • the sensor electrode SE is connected to the semiconductor layer SC1 via the conductive layer CL1.
  • the first switching element DS1a is a switching element that switches the connection state between the sensor electrode SE and the signal line SGLA based on the selection signal supplied to the gate line GCLA.
  • the second switching element DS1b is a switching element that switches the connection state between the sensor electrode SE and the counter electrode CE1 based on the control signal supplied to the control line C1.
  • the counter electrode CE1 is connected to the auxiliary wiring A1 via the contact hole CHa1 provided in the insulating film 13.
  • the auxiliary wiring A1 is connected to the semiconductor layer SC1.
  • the first switching element DS1a and the second switching element DS1b operate so that when one of them is turned on (conducting state), the other is turned off (non-conducting state). That is, the sensor electrode SE selected by the gate line drive circuit 15A based on the sensor control code SC is electrically connected to the signal line SGLA with the first switching element DS1a turned on and the second switching element DS1b turned off. To. As a result, the drive signal is supplied from the signal line SGLA to the sensor electrode SE, and the detection signal Vdet is output to the signal line SGLA.
  • the first switching element DS1a is turned off and the second switching element DS1b is turned on, so that the active guard potential is supplied to the sensor electrode SE from the auxiliary wiring A1.
  • the active guard potential is, for example, a potential synchronized with the drive signal of the sensor electrode SE.
  • the non-selective sensor electrode SE may be supplied with a fixed potential or may be a floating potential.
  • auxiliary guard electrode SGE is provided between the signal line SGLA and the first substrate SUB1.
  • noise from the lower side of the first substrate SUB1 (the surface opposite to the surface on which the sensor electrode SE is formed) to the signal line SGLA can be shielded.
  • the plurality of sensor electrodes SE are driven based on the selection mode of the sensor control code SC received from the authentication device 3.
  • the detection device 2 transmits the biometric information BI-D acquired from the sensor 6A, which is driven by the sensor control code SC, to the authentication device 3. That is, the detection device 2 transfers the biometric information detected by the sensor 6A to the authentication device 3 in an encrypted state.
  • the biometric authentication system 1 can enhance the confidentiality of biometric information.
  • the sensor 6A is not limited to the self-capacitance type touch detection.
  • the sensor 6A may perform mutual capacitance type touch detection.
  • the sensor 6A is provided with a drive electrode and a detection electrode instead of the sensor electrode SE, and a drive signal is supplied to the drive electrode selected by the drive electrode selection circuit instead of the gate line drive circuit 15A, and the signal line
  • the detection electrode selected by the detection electrode selection circuit instead of the drive circuit 16A outputs a detection signal that changes according to the state of surface irregularities such as finger Fg.
  • At least one of the drive electrode selection circuit and the detection electrode selection circuit selects the drive electrode or the detection electrode based on the selection mode of the sensor control code SC received from the authentication device 3.
  • Biometric authentication system 2 Detection device 3 Authentication device 5 Display panel 6, 6A Sensor 7 Lighting device 10 Sensor unit 15, 15A Gate line drive circuit 16, 16A Signal line selection circuit 17 Reset circuit 21, 36 Memory 22, 37 Communication unit 31 Authentication control circuit 32 Sensor control code setting unit 33 Biological information processing circuit 35 Authentication circuit 40 Detection circuit 51 Image processing circuit 52 Display control circuit 61 Base material 102 Detection control circuit BI-D acquisition biometric information BI-R registered biometric information BI-DC Biological information after conversion GCL, GCLA Gate line NW network PD sensor element SGL, SGLA signal line Tr 1st switching element

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Abstract

生体認証システムは、検出装置と、個人認証を行う認証装置と、を有する生体認証システムであって、検出装置は、複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子に対応して設けられた複数のゲート線及び複数の信号線と、複数のゲート線を走査するゲート線駆動回路と、を有し、認証装置は、複数のセンサ素子を制御するセンサ制御コードと、あらかじめ登録された生体情報である登録生体情報を記憶するメモリと、認証を開始する認証要求信号を検出装置から受け取った場合に、センサ制御コードを設定するセンサ制御コード設定部と、センサ制御コードを検出装置に送信する通信部と、を有し、センサ制御コードには、複数のゲート線の選択モードが複数含まれており、ゲート線駆動回路は、認証装置から受け取ったセンサ制御コードに基づいてゲート線を走査する。

Description

生体認証システム及び生体情報検出装置
 本発明は、生体認証システム及び生体情報検出装置に関する。
 指紋や静脈パターン等の生体情報をセンサで検出して個人認証を行う生体認証システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されている個人認証方法は、ネットワークを介して生体情報取得装置と認証装置とが通信を行う。生体情報取得装置は、取得された生体情報を加工キーに基づいてコード化して認証装置に送信する。認証装置は、コード化された生体情報を受信し、コード化された生体情報を逆変換して、個人認証を行う。
特開2002-91920号公報
 生体情報を暗号化やコード化する方法では、ネットワーク上で生体情報が漏洩する可能性を抑制できる。しかし、生体情報取得装置は、検出された生体情報、すなわち暗号化又はコード化されていない状態の生体情報や、あらかじめ登録された生体情報を保有している場合がある。このため、生体情報取得装置から生体情報が漏洩する可能性がある。
 本発明は、生体情報の秘匿性を向上させることが可能な生体認証システム及び生体情報検出装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様の生体認証システムは、生体情報を取得する検出装置と、前記検出装置とネットワークを介して接続され、個人認証を行う認証装置と、を有する生体認証システムであって、前記検出装置は、複数のセンサ素子と、複数の前記センサ素子に対応して設けられた複数のゲート線及び複数の信号線と、複数の前記ゲート線を走査するゲート線駆動回路と、を有し、前記認証装置は、複数の前記センサ素子を制御するセンサ制御コードと、あらかじめ登録された生体情報である登録生体情報を記憶するメモリと、認証を開始する認証要求信号を前記検出装置から受け取った場合に、前記センサ制御コードを設定するセンサ制御コード設定部と、前記センサ制御コードを前記検出装置に送信する通信部と、を有し、前記センサ制御コードには、複数の前記ゲート線の選択モードが複数含まれており、前記ゲート線駆動回路は、前記認証装置から受け取った前記センサ制御コードに基づいて前記ゲート線を走査する。
 本発明の一態様の生体情報検出装置は、複数のセンサ素子と、複数の前記センサ素子に対応して設けられた複数のゲート線及び複数の信号線と、複数の前記ゲート線を走査するゲート線駆動回路と、を有し、外部から供給され、前記ゲート線の選択モードが複数含まれたセンサ制御コードに基づいて前記ゲート線駆動回路は、前記ゲート線を走査する。
図1は、実施形態に係る生体認証システムの構成例を示すブロック図である。 図2は、検出装置の概略断面構成を示す断面図である。 図3は、検出装置が有するセンサを示す平面図である。 図4は、センサの構成例を示すブロック図である。 図5は、図3のV-V’断面図である。 図6は、センサを示す回路図である。 図7は、複数の部分検出領域を示す回路図である。 図8は、センサの動作例を表すタイミング波形図である。 図9は、図8における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。 図10は、センサの束ね駆動の動作例を表すタイミング波形図である。 図11は、ゲート線駆動回路の構成例を示すブロック図である。 図12は、CDM駆動の動作例を説明するための説明図である。 図13は、個人認証方法を示すフローチャートである。 図14は、センサ制御コードデータベースの一例を示す表である。 図15は、生体情報処理回路による取得生体情報の変換方法の一例を説明するための説明図である。 図16は、第1変形例に係る個人認証方法を示すフローチャートである。 図17は、第2変形例に係るセンサを示す平面図である。 図18は、第2変形例に係るセンサの側面図である。 図19は、第2変形例に係るセンサの断面図の一部の拡大図である。
 発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
(実施形態)
 図1は、実施形態に係る生体認証システムの構成例を示すブロック図である。図1に示すように、生体認証システム1は、検出装置2と、認証装置3と、を有する。検出装置2は、生体情報として取得生体情報BI-Dを取得する装置である。認証装置3は、取得生体情報BI-Dを受け取って個人認証を行う装置である。検出装置2と認証装置3とは、ネットワークNWを介して接続される。ネットワークNWは、例えばインターネットやワイヤレス等の通信手段である。
 検出装置2は、通信機能を有する検出装置2単体の装置であってもよく、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレット端末、携帯電話等の携帯端末に組み込まれたものであってもよく、パーソナルコンピュータ、ATM、入室管理装置、ICカード等の電子機器に適用したものであってもよい。
 図1に示す検出装置2は、表示パネル5、センサ6、照明装置7、メモリ21、通信部22、画像処理回路51、表示制御回路52、検出制御回路102及び検出回路40を備える。表示パネル5は、認証装置3から送信された認証要求や認証結果等、各種情報を表示する。表示パネル5は、例えば表示素子として液晶層を用いた液晶表示パネルである。ただし、表示パネル5は、これに限定されず、表示素子としてOLED(Organic Light Emitting Diode)を用いた有機EL又はμLED(マイクロLED)等の表示パネル、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル(EPD:Electrophoretic Display)等、他の表示パネルであってもよい。また、表示パネル5は、指Fgの接触又は近接を検出するタッチセンサを有していてもよい。もちろんセンサ6に指Fgの接触又は近接を検出するタッチセンサの機能を持たせても良い。また、検出装置2は、表示パネル5を有さないものであってもよい。
 表示制御回路52は、表示パネル5の表示を制御する回路である。表示制御回路52は、例えばMPU(Micro-Processing Unit)である。画像処理回路51は、表示制御回路52から入力される入力信号IPに基づいた各種信号の出力を行う。入力信号IPは、画像を表示させるための信号(例えばRGB画像信号)を含む。表示の際に、画像処理回路51は、入力信号IPに基づいて画像信号OPを生成し、画像信号OPを表示パネル5に出力する。
 センサ6は、指紋や静脈パターン等の各種生体情報を取得する装置である。センサ6は、複数のセンサ素子PDを有し、複数のセンサ素子PDごとに検出された信号に基づいて取得生体情報BI-Dを取得する。センサ素子PDは、照射された光に応じた信号を出力する光電変換素子である。なお、センサ6は、光学式センサに限定されず、静電容量式センサ等、他の検出方式であってもよい。
 照明装置7は、指Fg等の被検出体に向けて光L1を照射する。照明装置7は、例えば、検出領域AA(図2参照)に対応する位置に設けられた導光板と、導光板の一方端又は両端に並ぶ複数の光源とを有する、いわゆるサイドライト型のバックライトであってもよい。光源として、例えば、所定の色の光を発する発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられる。また、照明装置7は、検出領域AAの直下に設けられた光源(例えば、LED)を有する、いわゆる直下型のバックライトであっても良い。また、照明装置7は、バックライトに限定されず、センサ6の側方や上方に設けられていてもよく、指Fgの側方や上方から光L1を照射してもよい。また、表示パネル5とセンサとを重畳させ、表示パネル5を光源として利用してもよい。
 検出制御回路102は、センサ6及び照明装置7に各種制御信号を供給して、生体情報の取得を制御する回路である。検出制御回路102は、表示制御回路52と連携して認証要求等を行う。検出制御回路102は、例えば表示制御回路52を構成するMPUによって構成されるものあってもよい。検出制御回路102は、認証装置3から送信されたセンサ制御コードSCに基づいて、ゲート駆動信号VGCL、選択信号SELをセンサ6に出力する。これにより、センサ6は、センサ制御コードSCに基づいた方式で駆動する。また、検出制御回路102は、認証装置3から送信されたセンサ制御コードSCに基づいて、照明制御信号LCを照明装置7に出力する。これにより、照明装置7は、照明制御信号LCに対応した波長、光量/輝度、オン/オフの周波数等を有する光L1を出射する。
 検出回路40は、センサ制御コードSCに基づいてセンサ6で検出された検出信号Vdetの信号処理を行う回路である。メモリ21は、取得生体情報BI-Dを記憶する回路である。メモリ21は、検出回路40から順次出力されたセンサ出力信号Voを取得生体情報BI-Dとして記憶する。メモリ21は、例えば半導体メモリ、ハードディスクドライブ等、各種の記憶装置を適用できる。
 通信部22は、ネットワークNWで採用されているプロトコルに対応する通信を行うためのネットワークインタフェースコントローラを有する。通信部22は、ネットワークNWに接続され、通信に関する処理を行う。
 認証装置3は、認証制御回路31、センサ制御コード設定部32、生体情報処理回路33、認証回路35、メモリ36及び通信部37を有する。認証装置3は、ネットワークNWに設けられたサーバー装置であってもよく、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の電子機器等であってもよい。
 メモリ36は、センサ制御コードデータベース36a、登録生体情報データベース36bを記憶する。センサ制御コードデータベース36aは、センサ制御コードSCに関する情報を含む。センサ制御コードSCは、ゲート線GCLの駆動を制御するための複数の選択モード等の各種情報を含む。登録生体情報データベース36bは、生体認証システム1の利用者ごとにあらかじめ登録された、複数の登録生体情報BI-Rを含む。登録生体情報データベース36bは、利用者一人に関する指紋、静脈パターン等の複数種類の生体情報を含んでいてもよい。
 認証制御回路31は、認証装置3の各回路等に制御信号を供給して、生体情報の認証を制御する回路である。センサ制御コード設定部32は、認証制御回路31からの制御信号に基づいて、メモリ36に記憶された複数のセンサ制御コードSCのうち、検出する生体情報に応じたセンサ制御コードSCを設定する。センサ制御コード設定部32は、設定したセンサ制御コードSCを、生体情報処理回路33に送信し、また、通信部37を介して検出装置2に送信する。
 生体情報処理回路33は、検出装置2から送信された取得生体情報BI-Dを受け取る。生体情報処理回路33は、設定されたセンサ制御コードSCに基づいて、取得生体情報BI-Dの情報処理を行う。生体情報処理回路33は、変換後の生体情報BI-DCを認証回路35に出力する。
 認証回路35は、変換後の生体情報BI-DCと、メモリ36から取得した登録生体情報BI-Rとを照合して、個人認証を行う。認証回路35は、通信部37を介して認証結果を検出装置2に送信する。
 検出装置2は、認証装置3から認証結果を受け取って、認証結果に応じた所定の動作を行う。例えば、個人認証が一致した場合には、検出装置2は、各種機器やネットワークNWへのアクセスを許可する。また、個人認証が一致しない場合には、検出装置2は、認証不一致の結果を表示パネル5により表示し、再度の認証要求をユーザーに対して行ってもよい。この際、センサ制御コードSCを変更することも可能である。
 次に検出装置2及びセンサ6の構成について説明する。図2は、検出装置の概略断面構成を示す断面図である。図2に示すように、検出装置2は、センサ6の表面に垂直な方向において、照明装置7、センサ6、表示パネル5の順に積層されている。
 照明装置7は、光を照射する光照射面7aを有し、光照射面7aからセンサ6に向けて光L1を照射する。センサ6は、照明装置7の光照射面7aと対向して設けられる。言い換えると、センサ6は照明装置7と表示パネル5との間に設けられる。
 照明装置7から照射された光L1は、センサ6及び表示パネル5を透過する。センサ6は、例えば、指Fg等の被検出体で反射した光L2を検出することで、指Fg等の生体情報を検出することができる。生体情報は、例えば、指紋や静脈等の血管像(静脈パターン)や脈拍、脈波、血液の状態(血中酸素濃度等)等である。照明装置7からの光L1の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。例えば、指紋検出の場合には、照明装置7は可視光(例えば青色又は緑色)の光L1を照射し、静脈検出の場合には、照明装置7は赤外光の光L1を照射することができる。
 表示パネル5が液晶表示パネルである場合に、表示パネル5は照明装置7から照射された光L1で表示を行ってもよい。つまり、照明装置7は、センサ6の光源と、表示パネル5のバックライトを兼用してもよい。また、表示パネル5が有機ELパネルである場合には、検出装置2は照明装置7を備えず、表示パネル5の表示素子であるOLEDが照明装置7を兼用してもよい。また、図2では、表示パネル5のサイズとセンサ6のサイズとを同一としているが、表示パネル5の一部にセンサ6が重畳するものであってもよい。また、表示パネル5とセンサ6とを重畳させず、表示パネル5とセンサ6とをずらして配置してもよい。
 図3は、検出装置が有するセンサを示す平面図である。図4は、センサの構成例を示すブロック図である。図3に示すように、センサ6は、基材61と、センサ部10と、ゲート線駆動回路15と、信号線選択回路16と、アナログフロントエンド回路(以下、AFE(Analog Front End)と表す)48とを有する。
 基材61には、フレキシブルプリント基板110を介して制御基板101が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板110には、AFE48が設けられている。制御基板101には、検出制御回路102及び電源回路103が設けられている。検出制御回路102は、AFE48、センサ部10、ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16に制御信号を供給して、センサ部10の検出動作を制御する。電源回路103は、電源信号VDDSNS(図7参照)等の電圧信号をAFE48、センサ部10及びゲート線駆動回路15に供給する。
 基材61は、検出領域AAと、周辺領域GAとを有する。検出領域AAは、センサ部10が有する複数のセンサ素子PDと重なる領域である。センサ部10は、光電変換素子であるセンサ素子PDを有する光センサである。センサ素子PDは検出領域AAにマトリクス状に配列される。周辺領域GAは、検出領域AAの外側の領域であり、センサ素子PDと重ならない領域である。すなわち、周辺領域GAは、検出領域AAの外周と基材61の端部との間の領域である。ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16は、周辺領域GAに設けられる。上述した通り、センサ素子PDは静電容量方式のセンサであってもよい。
 図4に示すように、センサ部10が有するセンサ素子PDは、照射される光に応じた電気信号を、検出信号Vdetとして信号線選択回路16に出力する。また、センサ部10は、ゲート線駆動回路15から供給されるゲート駆動信号VGCLに従って検出を行う。
 検出制御回路102は、ゲート線駆動回路15、信号線選択回路16及び検出回路40にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御回路102は、スタート信号STV、クロック信号CK、リセット信号RST1等の各種制御信号をゲート線駆動回路15に供給する。また、検出制御回路102は、選択信号SEL等の各種制御信号を信号線選択回路16に供給する。
 ゲート線駆動回路15は、認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCに基づいて複数のゲート線GCL(図6参照)を走査する回路である。ゲート線駆動回路15は、複数のゲート線GCLを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線GCLにゲート駆動信号VGCLを供給する。これにより、ゲート線駆動回路15は、ゲート線GCLに接続された複数のセンサ素子PDを選択する。
 信号線選択回路16は、認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCに基づいて複数の信号線SGL(図6参照)を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路16は、検出制御回路102から供給される選択信号SELに基づいて、選択された信号線SGLと、検出回路40とを接続する。これにより、信号線選択回路16は、センサ素子PDの検出信号Vdetを検出回路40に出力する。信号線選択回路16は、例えばマルチプレクサである。
 検出回路40は、AFE48と、信号処理部44と、検出タイミング制御部47と、を備える。検出タイミング制御部47は、検出制御回路102から供給される制御信号に基づいて、AFE48と、信号処理部44とが同期して動作するように制御する。なお、検出回路40の機能の一部又は全部は、検出制御回路102に含まれていてもよい。
 AFE48は、少なくとも検出信号増幅部42及びA/D変換部43の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅部42は、検出信号Vdetを増幅する。A/D変換部43は、検出信号増幅部42から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
 信号処理部44は、AFE48の出力信号に基づいて、センサ部10に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。例えば、信号処理部44は、指Fgが検出面に接触又は近接した場合に、AFE48からの信号に基づいて指Fgや掌の表面の凹凸を検出できる。信号処理部44は、センサ制御コードSCに基づいた駆動方式(ゲート線GCLの選択モード)により走査されたセンサ素子PDの順にセンサ出力信号Voを出力する。なお、センサ制御コードSCに基づき、信号処理部44に入力されたデジタル信号をさらに処理してセンサ出力信号Voとして出力することも可能である。
 メモリ21は、信号処理部44で演算されたセンサ出力信号Voを順次保存する。メモリ21に保存される取得生体情報BI-Dは、センサ制御コードSCに基づいて各センサ素子PDから出力される検出信号Vdetに基づいた情報である。より具体的には、取得生体情報BI-Dは、各センサ素子PDの検出座標の演算が行われず、例えば、ゲート線GCLの選択モードにしたがって順次出力された情報として保存される。
 図5は、図3のV-V’断面図である。図5では、検出領域AAの層構造と周辺領域GAの層構造との関係を示すために、V-V’線に沿う断面と、周辺領域GAの第2スイッチング素子TrGを含む部分の断面とを、模式的に繋げて示している。さらに、図5では、周辺領域GAの端子部85を含む部分の断面を模式的に繋げて示している。
 なお、センサ6の説明において、基材61の表面に垂直な方向において、基材61からセンサ素子PDに向かう方向を「上側」又は単に「上」とする。センサ素子PDから基材61に向かう方向を「下側」又は単に「下」とする。また、「平面視」とは、基材61の表面に垂直な方向から見た場合の配置関係を示す。
 図5に示すように、センサ素子PDは、半導体層81と、上部電極82と、下部電極83とを含む。センサ素子PDは、例えば、PIN(Positive Intrinsic Negative Diode)型のフォトダイオードである。
 具体的には、センサ素子PDは、アレイ基板SUBの第1有機絶縁層63aの上に、下部電極83、半導体層81、上部電極82の順に積層される。アレイ基板SUBは、所定の検出領域ごとにセンサ素子PDを駆動する駆動回路基板である。アレイ基板SUBは、基材61と、基材61に設けられた第1スイッチング素子Tr、第2スイッチング素子TrG及び各種配線等を有する。
 半導体層81は、アモルファスシリコン(a-Si)である。半導体層81は、i型半導体81a、p型半導体81b及びn型半導体81cを含む。i型半導体81a、p型半導体81b及びn型半導体81cは、光電変換素子の一具体例である。図5では、基材61の表面に垂直な方向において、n型半導体81c、i型半導体81a及びp型半導体81bの順に積層されている。ただし、反対の構成、つまり、p型半導体81b、i型半導体81a及びn型半導体81cの順に積層されていてもよい。
 下部電極83は、センサ素子PDのカソードであり、検出信号Vdetを読み出すための電極である。下部電極83は、例えば、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)等の金属材料が用いられる。又は、下部電極83は、これらの金属材料が複数積層された積層膜であってもよい。下部電極83は、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性を有する導電材料であってもよい。
 n型半導体81cは、a-Siに不純物がドープされてn+領域を形成する。p型半導体81bは、a-Siに不純物がドープされてp+領域を形成する。i型半導体81aは、例えば、ノンドープの真性半導体であり、n型半導体81c及びp型半導体81bよりも低い導電性を有する。
 上部電極82は、センサ素子PDのアノードであり、電源信号VDDSNSを光電変換層に供給するための電極である。上部電極82は、例えばITO等の透光性導電層であり、センサ素子PDごとに複数設けられる。
 図5に示すように、第1有機絶縁層63aの上に第6無機絶縁層62f及び第7無機絶縁層62gが設けられている。第6無機絶縁層62fは、上部電極82の周縁部を覆い、上部電極82と重なる位置に開口が設けられている。接続配線84は、上部電極82のうち、第6無機絶縁層62fが設けられていない部分で上部電極82と接続される。第7無機絶縁層62gは、上部電極82及び接続配線84を覆って第6無機絶縁層62fの上に設けられる。第7無機絶縁層62gの上に平坦化層である第2有機絶縁層63bが設けられる。上部電極82は、接続配線84を介して電源信号VDDSNSが供給される。
 第1スイッチング素子Trは、基材61の上に設けられる。第1スイッチング素子Trの少なくとも一部は、基材61とセンサ素子PDとの間に配置される。第1スイッチング素子Trは、第1半導体91、ソース電極92、ドレイン電極93、第1ゲート電極94A及び第2ゲート電極94Bを含む。基材61の上に、第1無機絶縁層62a、第2無機絶縁層62b、第2ゲート電極94B、第3無機絶縁層62c、第1半導体91、第4無機絶縁層62d、第1ゲート電極94A、第5無機絶縁層62e、ソース電極92及びドレイン電極93の順に積層される。
 第1半導体91は、酸化物半導体である。より好ましくは、第1半導体91は、酸化物半導体のうち透明アモルファス酸化物半導体(TAOS:Transparent Amorphous Oxide Semiconductor)である。第1スイッチング素子Trに酸化物半導体を用いることにより、第1スイッチング素子Trのリーク電流を抑制できる。
 第1半導体91は、基材61に垂直な方向において、第1ゲート電極94Aと第2ゲート電極94Bとの間に設けられる。つまり、第1スイッチング素子Trは、いわゆるデュアルゲート構造である。ただし、第1スイッチング素子Trは、第1ゲート電極94Aが設けられ、第2ゲート電極94Bが設けられないトップゲート構造でもよく、第1ゲート電極94Aが設けられず、第2ゲート電極94Bのみが設けられるボトムゲート構造でもよい。
 第1導電層65は、第1半導体91のうちソース電極92と接続される端部を覆って設けられる。第2導電層66は、第1半導体91のうちドレイン電極93と接続される端部を覆って設けられる。コンタクトホールH1の底部には第1導電層65が露出する。ソース電極92は、コンタクトホールH1及び第1導電層65を介して第1半導体91と電気的に接続される。同様に、コンタクトホールH2の底部には第2導電層66が露出する。ドレイン電極93は、コンタクトホールH2及び第2導電層66を介して第1半導体91と電気的に接続される。
 第3導電層67は、第5無機絶縁層62eの上に設けられる。本実施形態では、ドレイン電極93は、第1半導体91の上に第4無機絶縁層62d及び第5無機絶縁層62eを介して設けられた第3導電層67である。また、センサ素子PDの下部電極83は、コンタクトホールH3を介して第3導電層67と接続される。すなわち、第3導電層67は、センサ素子PDのカソードである下部電極83と電気的に接続されるとともに、センサ素子PDと、第1スイッチング素子Trの第1ゲート電極94Aとの間に設けられる。また、第3導電層67は、第1スイッチング素子Trを保護する保護層としての機能を有する。
 第4導電層68は、第2導電層66と第3導電層67との間に設けられる。これにより、第2導電層66と第4導電層68との間に容量が形成され、第3導電層67と第4導電層68との間に容量が形成される。第2導電層66、第3導電層67及び第4導電層68により形成される容量は、図7に示す容量素子Caの容量である。
 第1導電層65から第4導電層68は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)等の金属材料又はこれらの合金が用いられる。各無機絶縁層は、シリコン酸化膜(SiO)、シリコン窒化膜(SiN)又はシリコン酸化窒化膜(SiON)等が用いられる。また、各無機絶縁層は、単層に限定されず積層膜であってもよい。
 周辺領域GAには、ゲート線駆動回路15の第2スイッチング素子TrGが設けられている。第2スイッチング素子TrGは、第1スイッチング素子Trと同一の基材61に設けられる。第2スイッチング素子TrGは、第2半導体95、ソース電極96、ドレイン電極97及びゲート電極98を含む。
 第2半導体95は、ポリシリコンである。より好ましくは、第2半導体95は、低温ポリシリコン(以下、LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicone)と表す)である。第2半導体95は、第1無機絶縁層62aの上に設けられる。つまり、第1スイッチング素子Trの第1半導体91は、基材61に垂直な方向において、第2スイッチング素子TrGの第2半導体95よりも基材61から離れた位置に設けられる。ただし、第2半導体95は、第1半導体91と同じ材料で形成され、第1半導体91と同層に設けられていてもよい。
 ソース電極96は、コンタクトホールH4を介して第2半導体95と電気的に接続される。ドレイン電極97は、コンタクトホールH5を介して第2半導体95と電気的に接続される。なお、図6に示す第3スイッチング素子TrS及び第4スイッチング素子TrRの半導体は、TAOS等からなる酸化物半導体であってもよい。
 端子部85は、周辺領域GAのうち、ゲート線駆動回路15が設けられた領域とは異なる位置に設けられる。端子部85は、第1端子導電層86、第2端子導電層87、第3端子導電層88及び第4端子導電層89を有する。第1端子導電層86は、第2ゲート電極94Bと同層に、第2無機絶縁層62bの上に設けられる。コンタクトホールH6は、第3無機絶縁層62c、第4無機絶縁層62d、第5無機絶縁層62e及び第1有機絶縁層63aを連通して設けられる。
 第2端子導電層87、第3端子導電層88及び第4端子導電層89は、コンタクトホールH6内に、この順で積層され、第1端子導電層86と電気的に接続される。なお、図5では1つの端子部85を示しているが、端子部85は間隔を有して複数配列される。複数の端子部85は、例えばACF(Anisotropic Conductive Film)等により、フレキシブルプリント基板110(図3参照)と電気的に接続される。
 なお、センサ素子PDは、アモルファスシリコン(a-Si)に限定されない。例えば、センサ素子PDは、ポリシリコンより好ましくはLTPSにより形成されたPIN型フォトダイオードでもよく、有機材料により形成されていてもよい。
 次に、センサ6の回路構成例及び動作例について説明する。図6は、センサを示す回路図である。図7は、複数の部分検出領域を示す回路図である。図8は、センサの動作例を表すタイミング波形図である。図9は、図8における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。図10は、センサの束ね駆動の動作例を表すタイミング波形図である。
 図6に示すように、センサ部10は、マトリクス状に配列された複数の部分検出領域PAAを有する。複数の部分検出領域PAAには、それぞれセンサ素子PDが設けられている。ゲート線GCL及び信号線SGLは、センサ素子PDに対応して設けられる。
 ゲート線GCLは、第1方向Dxに延在し、第1方向Dxに配列された複数の部分検出領域PAAと接続される。また、複数のゲート線GCL1、GCL2、…、GCL8は、第2方向Dyに配列され、それぞれゲート線駆動回路15に接続される。なお、以下の説明において、複数のゲート線GCL1、GCL2、…、GCL8を区別して説明する必要がない場合には、単にゲート線GCLと表す。ゲート線GCLの数は8本であるが、あくまで一例であり、ゲート線GCLは、M本(Mは8以上、例えばM=256)配列されていてもよい。
 なお、第1方向Dxは、基材61と平行な面内の一方向であり、例えば、ゲート線GCLと平行な方向である。また、第2方向Dyは、基材61と平行な面内の一方向であり、第1方向Dxと直交する方向である。なお、第2方向Dyは、第1方向Dxと直交しないで交差してもよい。第3方向Dzは、第1方向Dx及び第2方向Dyと直交する方向であり、基材61に垂直な方向である。
 信号線SGLは、第2方向Dyに延在し、第2方向Dyに配列された複数の部分検出領域PAAに接続される。また、複数の信号線SGL1、SGL2、…、SGL12は、第1方向Dxに配列されて、それぞれ信号線選択回路16及びリセット回路17に接続される。信号線SGLの数は12本であるが、あくまで一例であり、信号線SGLは、N本(Nは12以上、例えばN=252)配列されていてもよい。また、図6では、信号線選択回路16とリセット回路17との間にセンサ部10が設けられている。これに限定されず、信号線選択回路16とリセット回路17とは、信号線SGLの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。
 ゲート線駆動回路15は、スタート信号STV、クロック信号CK、リセット信号RST1等の各種制御信号を、レベルシフタ151を介して受け取る。ゲート線駆動回路15は、複数の第2スイッチング素子TrG(図示は省略する)を有している。ゲート線駆動回路15は、第2スイッチング素子TrGの動作により、複数のゲート線GCL1、GCL2、…、GCL8を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路15は、選択されたゲート線GCLを介して、複数の第1スイッチング素子Trにゲート駆動信号VGCLを供給する。これにより、第1方向Dxに配列された複数の部分検出領域PAAが、検出対象として選択される。なお、検出制御回路102は、スタート信号STV、クロック信号CK、リセット信号RST1等の各種制御信号を、センサ制御コードSCに基づいて生成する。
 信号線選択回路16は、複数の選択信号線Lselと、複数の出力信号線Loutと、第3スイッチング素子TrSと、を有する。複数の第3スイッチング素子TrSは、それぞれ複数の信号線SGLに対応して設けられている。6本の信号線SGL1、SGL2、…、SGL6は、共通の出力信号線Lout1に接続される。6本の信号線SGL7、SGL8、…、SGL12は、共通の出力信号線Lout2に接続される。出力信号線Lout1、Lout2は、それぞれAFE48に接続される。
 ここで、信号線SGL1、SGL2、…、SGL6を第1信号線ブロックとし、信号線SGL7、SGL8、…、SGL12を第2信号線ブロックとする。複数の選択信号線Lselは、1つの信号線ブロックに含まれる第3スイッチング素子TrSのゲートにそれぞれ接続される。また、1本の選択信号線Lselは、複数の信号線ブロックの第3スイッチング素子TrSのゲートに接続される。
 具体的には、選択信号線Lsel1、Lsel2、…、Lsel6は、信号線SGL1、SGL2、…、SGL6に対応する第3スイッチング素子TrSと接続される。また、選択信号線Lsel1は、信号線SGL1に対応する第3スイッチング素子TrSと、信号線SGL7に対応する第3スイッチング素子TrSと、に接続される。選択信号線Lsel2は、信号線SGL2に対応する第3スイッチング素子TrSと、信号線SGL8に対応する第3スイッチング素子TrSと、に接続される。
 検出制御回路102(図4参照)は、レベルシフタ161を介して、選択信号SELを順次選択信号線Lselに供給する。これにより、信号線選択回路16は、第3スイッチング素子TrSの動作により、1つの信号線ブロックにおいて信号線SGLを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路16は、複数の信号線ブロックで同時に1本ずつ信号線SGLを選択する。このような構成により、センサ6は、AFE48を含むIC(Integrated Circuit)の数、又はICの端子数を少なくすることができる。なお、検出制御回路102は、センサ制御コードSCに従い信号線ブロックを順次選択(SEL1,SEL2・・・SEL6の順序で選択)したり、逆順(SEL6、SEL5・・・SEL1)で選択したり、前記以外の任意の選択順(SEL2、SEL6、・・・SEL1等)に適宜変更するものであってもよい。また、任意の選択順は、後述する読み出し期間Pdet毎に変更してもよいし、読み出し期間Pdet内の任意のタイミングで変更するものであってもよい。
 図6に示すように、リセット回路17は、基準信号線Lvr、リセット信号線Lrst及び第4スイッチング素子TrRを有する。第4スイッチング素子TrRは、複数の信号線SGLに対応して設けられている。基準信号線Lvrは、複数の第4スイッチング素子TrRのソース又はドレインの一方に接続される。リセット信号線Lrstは、複数の第4スイッチング素子TrRのゲートに接続される。
 検出制御回路102は、リセット信号RST2を、レベルシフタ171を介してリセット信号線Lrstに供給する。これにより、複数の第4スイッチング素子TrRがオンになり、複数の信号線SGLは基準信号線Lvrと電気的に接続される。電源回路103は、基準信号COMを基準信号線Lvrに供給する。これにより、複数の部分検出領域PAAに含まれる容量素子Caに基準信号COMが供給される。
 なお、ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16は、指紋の検出及び異なる複数の生体情報(脈波、脈拍、血管像、血中酸素濃度等)のそれぞれの検出モードごとに、異なる選択モードを実行してもよい。例えば、ゲート線駆動回路15は、複数のゲート線GCLを束ねて駆動してもよい。また、信号線選択回路16は、複数の信号線SGLを束ねてAFE48に接続してもよい。これにより、検出領域グループPAG1、PAG2で検出された信号がAFE48に出力される。この場合、検出領域グループPAG1、PAG2に含まれる複数の部分検出領域PAA(センサ素子PD)からの信号が統合されてAFE48に出力される。
 図7に示すように、部分検出領域PAAは、センサ素子PDと、容量素子Caと、第1スイッチング素子Trとを含む。図7では、複数のゲート線GCLのうち、第2方向Dyに並ぶ2つのゲート線GCL(m)、GCL(m+1)を示す。また、複数の信号線SGLのうち、第1方向Dxに並ぶ2つの信号線SGL(n)、SGL(n+1)を示す。部分検出領域PAAは、ゲート線GCLと信号線SGLとで囲まれた領域である。第1スイッチング素子Trは、センサ素子PDに対応して設けられる。第1スイッチング素子Trは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFT(Thin Film Transistor)で構成されている。
 第1方向Dxに並ぶ複数の部分検出領域PAAに属する第1スイッチング素子Trのゲートは、ゲート線GCLに接続される。第2方向Dyに並ぶ複数の部分検出領域PAAに属する第1スイッチング素子Trのソースは、信号線SGLに接続される。第1スイッチング素子Trのドレインは、センサ素子PD及び容量素子Caに接続される。
 センサ素子PDには、電源回路123からセンサ電源信号VDDSNSが供給される。また、信号線SGL及び容量素子Caには、電源回路123から、信号線SGL及び容量素子Caの初期電位となる基準信号COMが供給される。
 部分検出領域PAAに光が照射されると、センサ素子PDには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Caに電荷が蓄積される。第1スイッチング素子Trがオンになると、容量素子Caに蓄積された電荷に応じて、信号線SGLに電流が流れる。信号線SGLは、信号線選択回路16の第3スイッチング素子TrSを介してAFE48に接続される。これにより、センサ6は、部分検出領域PAAごとに、又は検出領域グループPAG1、PAG2ごとにセンサ素子PDに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。
 AFE48は、読み出し期間Pdet(図8参照)にスイッチSSWがオンになり、信号線SGLと接続される。AFE48の検出信号増幅部42は、信号線SGLから供給された電流の変動を電圧の変動に変換して増幅する。検出信号増幅部42の非反転入力部(+)には、固定された電位を有する基準電圧Vrefが入力され、反転入力端子(-)には、信号線SGLが接続される。本実施形態では、基準電圧Vrefとして基準信号COMと同じ信号が入力される。また、検出信号増幅部42は、容量素子Cb及びリセットスイッチRSWを有する。リセット期間Prst(図8参照)において、リセットスイッチRSWがオンになり、容量素子Cbの電荷がリセットされる。
 図8に示すように、センサ6は、リセット期間Prst、露光期間Pex及び読み出し期間Pdetを有する。電源回路123は、リセット期間Prst、露光期間Pex及び読み出し期間Pdetに亘って、センサ電源信号VDDSNSをセンサ素子PDに供給する。また、リセット期間Prstが開始する前の時刻に、制御回路122は、基準信号COM及び高レベル電圧信号のリセット信号RST2を、リセット回路17に供給する。検出制御回路102は、ゲート線駆動回路15にスタート信号STVを供給し、リセット期間Prstが開始する。
 リセット期間Prstにおいて、ゲート線駆動回路15は、スタート信号STV、クロック信号CK及びリセット信号RST1に基づいて、順次ゲート線GCLを選択する。ゲート線駆動回路15は、ゲート駆動信号VGCLをゲート線GCLに順次供給する。ゲート駆動信号VGCLは、高レベル電圧である電源電圧VDDと低レベル電圧である電源電圧VSSとを有するパルス状の波形を有する。図8では、M本(例えばM=256)のゲート線GCLが設けられており、各ゲート線GCLに、ゲート駆動信号VGCL(1)、…、VGCL(M)が順次供給される。
 これにより、リセット期間Prstでは、全ての部分検出領域PAAの容量素子Caは、順次信号線SGLと電気的に接続されて、基準信号COMが供給される。この結果、容量素子Caの容量がリセットされる。
 ゲート駆動信号VGCL(M)がゲート線GCLに供給された後に、露光期間Pexが開始する。なお、各ゲート線GCLに対応する部分検出領域PAAでの、実際の露光期間Pex(1)、…、Pex(M)は、開始のタイミング及び終了のタイミングが異なっている。露光期間Pex(1)、…、Pex(M)は、それぞれ、リセット期間Prstでゲート駆動信号VGCLが高レベル電圧の電源電圧VDDから低レベル電圧の電源電圧VSSに変化したタイミングで開始される。また、露光期間Pex(1)、…、Pex(M)は、それぞれ、読み出し期間Pdetでゲート駆動信号VGCLが電源電圧VSSから電源電圧VDDに変化したタイミングで終了する。露光期間Pex(1)、…、Pex(M)の露光時間の長さは等しい。
 露光期間Pexでは、各部分検出領域PAAで、センサ素子PDに照射された光に応じて電流が流れる。この結果、各容量素子Caに電荷が蓄積される。
 読み出し期間Pdetが開始する前のタイミングで、検出制御回路102は、リセット信号RST2を低レベル電圧にする。これにより、リセット回路17の動作が停止する。読み出し期間Pdetでは、リセット期間Prstと同様に、ゲート線駆動回路15は、ゲート線GCLにゲート駆動信号VGCL(1)、…、VGCL(M)を順次供給する。
 具体的には、図9に示すように、ゲート線駆動回路15は、期間t(1)において、ゲート線GCL(1)に、高レベル電圧(電源電圧VDD)のゲート駆動信号VGCL(1)を供給する。検出制御回路102は、ゲート駆動信号VGCL(1)が高レベル電圧(電源電圧VDD)の期間に、選択信号SEL1、…、SEL6を、信号線選択回路16に順次供給する。これにより、ゲート駆動信号VGCL(1)により選択された部分検出領域PAAの信号線SGLが順次、又は同時に検出回路40(AEF48)に接続される。この結果、検出信号Vdetが部分検出領域PAAごとに検出回路40(AEF48)に供給される。
 同様に、ゲート線駆動回路15は、期間t(2)、…、t(M-1)、t(M)において、ゲート線GCL(2)、…、GCL(M-1)、GCL(M)に、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号VGCL(2)、…、VGCL(M-1)、VGCL(M)を供給する。すなわち、ゲート線駆動回路15は、期間t(1)、t(2)、…、t(M-1)、t(M)ごとに、ゲート線GCLにゲート駆動信号VGCLを供給する。各ゲート駆動信号VGCLが高レベル電圧となる期間ごとに、信号線選択回路16は選択信号SELに基づいて、順次信号線SGLを選択する。信号線選択回路16は、信号線SGLごとに順次、1つのAFE48に接続する。これにより、読み出し期間Pdetで、センサ6は、全ての部分検出領域PAAの検出信号VdetをAFE48に出力することができる。
 なお、図9では、ゲート線駆動回路15が期間tごとに1本のゲート線GCLを選択する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路15は、2以上の所定数のゲート線GCLを同時に選択し、所定数のゲート線GCLごとに順次ゲート駆動信号VGCLを供給してもよい。また、信号線選択回路16も、2以上の所定数の信号線SGLを同時に1つのAFE48に接続してもよい。また更には、ゲート線駆動回路15は、複数のゲート線GCLを間引いて(複数本のゲート線GCLを飛び越して)走査してもよい。
 図10は、ゲート線駆動回路15及び信号線選択回路16による束ね駆動の動作例を示す。図10に示すように、ゲート線駆動回路15は、期間ta(1)において、複数のゲート線GCLを含むゲート線ブロックBKG(1)に、高レベル電圧(電源電圧VDD)のゲート駆動信号VGCLを供給する。ゲート線ブロックBKG(1)は、例えば、図6に示す6本のゲート線GCL(1)からゲート線GCL(6)を含む。検出制御回路102は、ゲート駆動信号VGCLが高レベル電圧(電源電圧VDD)の期間に、選択信号SEL1、…、SEL6を、同時に信号線選択回路16に供給する。これにより、信号線選択回路16は、6本の信号線SGLを同時にAFE48に接続する。この結果、図6に示す検出領域グループPAG1、PAG2の検出信号VdetがそれぞれAFE48に供給される。
 同様に、ゲート線駆動回路15は、期間ta(2)、…、ta(s-1)、ta(s)において、ゲート線ブロックBKG(2)、…、BKG(s-1)、BKG(s)に、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号VGCL(2)、…、VGCL(s-1)、VGCL(s)を供給する。つまり、ゲート線駆動回路15は、期間taごとに、複数のゲート線GCLに同時にゲート駆動信号VGCLを供給する。
 これにより、読み出し期間Pdetで、センサ6は、検出領域グループPAGごとに検出信号VdetをAFE48に出力することができる。センサ6は、部分検出領域PAAごとに検出する場合に比べて、検出におけるS/N比を高めることができる。したがって、センサ6は、血管像等の生体に関する情報を良好に検出することができる。また、図10に示す動作例では、検出領域AAの全領域の検出に要する時間を短縮して、迅速に検出することができるので、脈波等の血管像の時間的な変化を良好に検出することができる。
 図10では、ゲート線駆動回路15が6本のゲート線GCLを束ねて駆動する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路15は5本以下のゲート線GCLを束ねて駆動してもよいし、7本以上のゲート線GCLを束ねて駆動してもよい。また、信号線選択回路16は、5本以下の複数の信号線SGLを同時にAFE48に接続してもよいし、7本以上の複数の信号線SGLを同時にAFE48に接続してもよい。
 なお、図6に示す検出領域グループPAG1、PAG2は、それぞれ6×6、計36個の部分検出領域PAA(センサ素子PD)を含む。ただし、検出領域グループPAG1、PAG2に含まれる部分検出領域PAA(センサ素子PD)の数は、35個以下でもよく、37個以上でもよい。また、図10において、ゲート線駆動回路15が選択するゲート線GCLの数と、信号線選択回路16が選択する信号線SGLの数とが異なっていてもよい。すなわち、検出領域グループPAG1、PAG2のそれぞれにおいて、第1方向Dxに並ぶ部分検出領域PAA(センサ素子PD)の数と、第2方向Dyに並ぶ部分検出領域PAA(センサ素子PD)の数とは異なっていてもよい。
 図11は、ゲート線駆動回路の構成例を示すブロック図である。図11に示すように、ゲート線駆動回路15は、シリアルアクセス回路15a、ランダムアクセス回路15b及びCDMアクセス回路15cを含む。ゲート線駆動回路15は、認証装置3から供給されるセンサ制御コードSCの選択モードに基づいて、シリアルアクセス回路15a、ランダムアクセス回路15b及びCDMアクセス回路15cのいずれか1つを動作させる。これにより、ゲート線駆動回路15は、ゲート線GCLの走査方法を切り換えることができる。
 シリアルアクセス回路15aは、上述したように、複数のゲート線GCLを順次選択するように動作する。シリアルアクセス回路15aは、1本のゲート線GCLごとに時分割で選択してもよく、ゲート線ブロックBKGごとに時分割で選択してもよい。ランダムアクセス回路15bは、複数のゲート線GCLをランダムに選択する。なお、ここでのランダムアクセスとは、選択するゲート線GCLの全てのアクセス順番を設定するもの、任意の開始位置を設定し、当該開始位置から所定のゲート線GCLを順次選択するもの等、各種のアクセス方法含む。CDMアクセス回路15cは、所定の符号に基づいて、複数のゲート線GCLのうち所定のゲート線GCLを選択する。センサ6は、CDMアクセス回路15cにより符号分割選択駆動(以下、CDM(Code Division Multiplexing)駆動と表す)により、の生体情報の検出を行ってもよい。
 図12は、CDM駆動の動作例を説明するための説明図である。図12では、説明をわかりやすくするために、4つのセンサ素子PD-1、PD-2、PD-3、PD-4についてCDM駆動の動作例を示す。図12に示すように、CDMアクセス回路15c(図11参照)は、センサ素子ブロックBKの4つのセンサ素子PD-1、PD-2、PD-3、PD-4のうち、所定の符号に基づいて決められたセンサ素子PDを選択する。選択されたセンサ素子PDに対応するゲート線GCLにゲート駆動信号VGCLを供給する。
 例えば、所定の符号は、下記式(1)の正方行列で定義され、正方行列の次数はセンサ素子PDの数である4になる。所定の符号は、「1」又は「-1」、若しくは「1」又は「0」を要素とし、任意の異なった2つの行が直交行列となる正方行列、例えば、アダマール行列に基づく符号である。下記式(1)の正方行列の対角成分「-1」は、当該正方行列の対角成分以外の成分「1」と異なる。CDMアクセス回路15cは、下記式(1)の正方行列に基づいて、正方行列の対角成分以外の成分「1」に対応するゲート線GCLにゲート駆動信号VGCLを印加する。成分「1」に対応するセンサ素子PDが、第1選択対象のセンサ素子PDとして選択される。また、第1選択対象のセンサ素子PDが選択された期間において、成分「-1」に対応するゲート線GCLにはゲート駆動信号VGCLが印加されず、成分「-1」に対応するセンサ素子PDは、非選択となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 センサ素子PDのうちセンサ素子PD-2に、指Fg等の検出対象部分Fg-a(例えば、指Fgの凹凸や静脈)がある場合、センサ素子PD-2に照射される光L2の強度が他のセンサ素子PDと異なる。このため、複数のセンサ素子PDから出力される検出信号Vdetにおいて、差分の電圧が生じる(例えば差分の電圧は20%とする)。
 第1時間帯では、式(1)の正方行列の1行目の成分「1」に対応するセンサ素子PD-2、PD-3、PD-4が第1選択対象として選択される。検出回路40が第1時間帯で検出する第1検出信号Vdet1は、(0)+(0.8)+(1)+(1)=2.8になる。次に、第2時間帯では、式(1)の正方行列の1行目の成分「-1」に対応するセンサ素子PD-1が第2選択対象として選択される。検出回路40が第2時間帯で検出する第2検出信号Vdet2は、(1)+(0)+(0)+(0)=1になる。信号処理部44は、第1時間帯で検出された第1検出信号Vdet1=2.8と、第2時間帯で検出された第2検出信号Vdet2=1.0との差分から、第3検出信号Vdet3=1.8を演算する。
 第3時間帯では、式(1)の正方行列の2行目の成分「1」に対応するセンサ素子PD-1、PD-3、PD-4が第1選択対象として選択される。第4時間帯では、式(1)の正方行列の2行目の成分「-1」に対応するセンサ素子PD-2が第2選択対象として選択される。信号処理部44は、第3時間帯で検出された第1検出信号Vdet1=3.0と、第4時間帯で検出された第2検出信号Vdet2=0.8との差分から、第3検出信号Vdet3=2.2を演算する。第5時間帯から第8時間帯も同様であり、信号処理部44は、第1時間帯から第8時間帯で4つの第3検出信号Vdet3=(1.8、2.2、1.8、1.8)を演算する。
 信号処理部44は、第3検出信号Vdet3を取得生体情報BI-Dとして認証装置3(図1参照)に送信する。生体情報処理回路33は、第3検出信号Vdet3を、式(1)の正方行列で掛け合わせ、復号を行う。これにより、生体情報処理回路33は、復号信号Vdet4としてVdet4=(4.0、3.2、4.0、4.0)を演算する。生体情報処理回路33は、復号信号Vdet4に基づいて、変換後の生体情報BI-DCを演算し、センサ素子PD-2の位置に、検出対象部分Fg-aの有無を認識できる。このように、センサ6は、CDM駆動では、時分割選択(TDM)駆動の4倍の検出感度で検出することができる。
 尚、行列の1行目からn行目までを、センサ6のゲート線GCLの1本目からn本目に対応させることに限定されず、別に持つテーブルに従い、行列の1行目をセンサ6のゲート線GCLのX本目、行列の2行目をX本目とは隣接しないY本目に対応させることも可能である。このように行列の行とセンサ6のゲート線GCLとの対応関係を別途定める規定に従わせることで、センサ6の出力のセキュリティ性を高めることが可能となる。同様に、行列の列とセンサ6の信号線SGLとの関係も別途定める規定に従い、行列上では隣接した列であったとしても、センサ6の信号線SGLは隣接しないように駆動することも可能である。以上に示した別途定める規定は認証装置3が有し、センサ制御コードSCに含ませて検出装置2に転送するもよいし、それら規定を複数格納したテーブルを認証装置3と検出装置2との双方が保有し、テーブル中のどれを選択するかを制御コードSCに含ませるものであってもよい。また、復号化を複数の手続に分割し、一部の復号化は信号処理部44で行った後に認証装置3に送信し、認証装置3の生体情報処理回路33が残りの復号化を実行するものであってもよい。この場合、どのステージまでを信号処理部44に行わせるかについての指示をセンサ制御コードSCに含ませてもよい。例えば、検出装置2は、センサが読み出したデータ(RAWデータ)を所定の方法で行列にソートするまでを行い、認証装置3がソートされたデータに対する行列演算を行うものであってもよい。より具体的には、図9のように、期間t(1)から期間t(M)の各期間で行列の1行目からM行目に対応するゲート線GCLを選択して駆動し、各期間tにおいて信号線SGL1から信号線SGL6を順次選択した場合、検出装置2が信号線SGL毎の行列の1行目からM行目に対応するデータにソートし、信号線SGL毎にソートされたデータを信号線SGL毎に行列演算を行ってもよい。また、行列を分解し、行列演算を認証装置3と検出装置2との双方で行うものであってもよい。
 図12は、あくまで一例であり、適宜変更できる。例えば、所定の符号は、下記の式(2)に示す正方行列Hで定義されてもよい。CDM駆動及びCDMアクセス回路15cは、例えば特願2018-005178号に記載されているので、特願2018-005178号の記載を本実施形態に含め、記載を省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 次に、図1、図6、図11及び図13から図15を参照しつつ、生体認証システム1による、認証方法について説明する。図13は、個人認証方法を示すフローチャートである。図14は、センサ制御コードデータベースの一例を示す表である。図15は、生体情報処理回路による取得生体情報の変換方法の一例を説明するための説明図である。
 図13に示すように、検出制御回路102は、認証要求信号を認証装置3に送信する(ステップST11)。検出制御回路102は、センサ6が、指Fg等の接触又は近接を検出した場合に、認証要求信号を送信する。これに限定されず、検出制御回路102は、表示パネル5が備えるタッチセンサからの検出信号に基づいて認証要求信号を送信してもよい。検出制御回路102は、認証要求信号とともに利用者の情報(ID)や、検出する生体情報の種類等の各種情報を送信する。また、検出装置2が認証装置3に近接した等のトリガーにより、認証要求が認証装置3から検出装置2に送信されるものであってもよい。
 認証制御回路31は、認証要求信号を受信した場合に、認証要求信号及び各種情報をセンサ制御コード設定部32に送信する。センサ制御コード設定部32は、各種情報に基づいてセンサ制御コードSCを設定する(ステップST12)。センサ制御コード設定部32は、センサ制御コードデータベース36aが有する複数の選択モードから所定の選択モードを決定することで、センサ6及び照明装置7を駆動するためのセンサ制御コードSCを設定する。認証制御回路31は、センサ制御コード設定部32から受け取ったセンサ制御コードSCを、通信部37を介して検出装置2に送信する。
 図14に示すようにセンサ制御コードデータベース36aには、複数のセンサ素子PD及び照明装置7を制御するためのセンサ制御コードSCが含まれる。センサ制御コードSCには、ゲート線駆動回路15によるゲート線GCLの駆動を制御するための複数の選択モードが複数含まれている。センサ制御コードデータベース36aは、複数の選択モードとして、例えば、スキャン方向コード、シリアルアクセスコード、CDMアクセスコード、ランダムアクセスコード等を記憶している。
 選択モードのうち、例えばスキャン方向コードは、複数のゲート線GCLのスキャン方向を制御するための信号である。ゲート線駆動回路15は、スキャン方向コードの「0」に基づいて、順方向SCAN1(図11参照)に沿ってゲート線GCL1からゲート線GCL(M)に走査する。また、ゲート線駆動回路15は、スキャン方向コードの「1」に基づいて、逆方向SCAN2(図11参照)に沿ってゲート線GCL(M)からゲート線GCL1に走査する。
 また、選択モードのうち、シリアルアクセスコードは、複数のゲート線GCLを同時に選択する数を制御するための信号である。ゲート線駆動回路15は、シリアルアクセスコードの「01」又は「10」に基づいて、シリアルアクセス回路15aを動作させる。シリアルアクセス回路15aは、シリアルアクセスコードの「01」(方式1)に基づいて、ゲート線GCLを1つずつ順次走査する。シリアルアクセス回路15aは、シリアルアクセスコードの「10」(方式2)に基づいて、複数のゲート線GCLを束ねて順次走査する。
 CDMアクセスコードは、ゲート線駆動回路15によるCDM駆動を制御するための信号である。CDMアクセスコードは、複数のゲート線GCLのうち所定のゲート線GCLを選択する符号に関する情報を含む。ゲート線駆動回路15は、CDMアクセスコードの「01」又は「10」に基づいて、CDMアクセス回路15cを動作させる。CDMアクセス回路15cは、CDMアクセスコードの「01」(方式1)に基づいて、ゲート線GCLを所定の符号(例えば、式(1)に示す符号)に基づいて選択してCDM駆動を行う。CDMアクセス回路15cは、CDMアクセスコードの「10」(方式2)に基づいて、方式1とは異なる所定の符号(例えば、式(2)に示す符号)に基づいてゲート線GCLを選択してCDM駆動を行う。
 ランダムアクセスコードは、ゲート線駆動回路15によりゲート線GCLをランダムに駆動させるための信号である。ゲート線駆動回路15は、ランダムアクセスコードの「01」又は「10」に基づいて、ランダムアクセス回路15bを動作させる。ランダムアクセス回路15bは、ランダムアクセスコードの「01」(方式1)に基づいて、複数のゲート線GCLをランダムに走査する。また、ランダムアクセス回路15bは、ランダムアクセスコードの「10」(方式2)に基づいて、複数のゲート線GCLのうち、所定数のゲート線GCLごとにランダムに走査する。
 センサ制御コードSCは、照明装置7から照射される光L1の波長に関する情報を含む。照明装置7は、照明装置コードに基づいて、点灯させる光源(例えばLED)を切り換える。例えば、照明装置7は、照明装置コードの「0」に基づいて、可視光の光L1を照射する。照明装置7は、照明装置コードの「1」に基づいて、近赤外光の光L1を照射する。
 また、センサ制御コードSCには、複数の信号線SGLの選択モードが複数含まれている。信号線選択回路16は、信号線アクセスコードに基づいて、信号線SGLと検出回路40との接続方法を切り換える。信号線選択回路16は、例えば、信号線アクセスコードの「00」(方式1)に基づいて、図9に示したように選択された信号線SGLを時分割で検出回路40に接続する。信号線選択回路16は、例えば、信号線アクセスコードの「01」(方式2)に基づいて、図10に示したように選択された複数の信号線SGLを同時に検出回路40に接続する。また、信号線選択回路16は、例えば、信号線アクセスコードの「10」(方式3)に基づいて、複数の信号線SGLをCDM駆動してもよい。
 センサ制御コード設定部32は、例えば、指紋検出の場合にCDMアクセスコードの「01」又は「10」を設定する。又は、センサ制御コード設定部32は、シリアルアクセスコード、CDMアクセスコード、ランダムアクセスコードを任意に設定してもよい。また、センサ制御コード設定部32は、例えば、指紋検出の場合に照明装置コードの「0」を設定し、例えば、静脈パターン等の検出の場合に照明装置コードの「1」を設定する。センサ制御コード設定部32は、時刻、気象等に応じて選択モードを選んでもよい。また、検出装置2の置かれている状況、例えば直射日光下においてはより赤外線の影響を受けづらい指紋の認証を選択する、等適宜選択可能である。また、一度認証が失敗し再度認証を行う場合は、失敗が起きないと考えられるモードを選択してもよい。例えばスキャン方向を順方向で駆動した際に認証が失敗した場合、次回は逆方向にスキャンする、等が可能である。
 次に、検出制御回路102は、センサ制御コードSCに基づいてセンサ6及び照明装置7を駆動し、生体情報を取得する(ステップST13)。図15の上図には、ランダムアクセスコードの「01」に基づいて検出された取得生体情報BI-Dを示す。ランダムアクセス回路15bは、センサ制御コードSCに基づいて、図15の矢印SCAN-Rに示すように、ゲート線GCL8、GCL10、GCL15、…の順にランダムに複数のゲート線GCLを駆動する。
 検出回路40は、ゲート線GCLが走査された順番に各センサ素子PDの検出信号Vdetに基づく信号を順次メモリ21に記憶させる。これにより、検出装置2は、取得生体情報BI-Dを取得することができる。つまり、取得生体情報BI-Dは、各センサ素子PDの信号が再配列されず、センサ素子PDの駆動、すなわち、センサ制御コードSCに基づいて走査されたゲート線GCLの順に応じた配列で取得される。取得生体情報BI-Dは、実際の利用者の生体情報とは異なる情報であり、実際の利用者の生体情報は、検出装置2に保持されない。
 図15では、ランダムアクセスの場合の取得生体情報BI-Dを示したが、同一の被検出体を検出した場合であっても、シリアルアクセスコード、CDMアクセスコード、ランダムアクセスコード及びスキャン方向コードの組み合わせで、それぞれ異なるパターンの取得生体情報BI-Dが検出される。
 また、図15では、信号線SGLを1つずつ順次、検出回路40に接続した場合を示している。これに限定されず、信号線アクセスコードに基づいて、信号線選択回路16の動作(信号線SGLと検出回路40との接続の順番、本数等)を異ならせてもよい。シリアルアクセスコード、CDMアクセスコード、ランダムアクセスコード及びスキャン方向コードと、信号線アクセスコードの組み合わせで、それぞれ異なるパターンの取得生体情報BI-Dが検出される。
 次に、検出制御回路102は、通信部22を介して、取得生体情報BI-Dを認証装置3に送信する(ステップST14)。つまり、生体認証システム1では、検出装置2と認証装置3との間で、実際の利用者の生体情報は送受信されない。つまり、検出装置2が、選択モードにしたがって取得された取得生体情報BI-Dを外部に出力する際、センサ制御コードSCが無ければ復元出来ない状態で取得生体情報BI-Dが出力される。
 生体情報処理回路33は、取得生体情報BI-Dを受け取る。また、生体情報処理回路33は、センサ制御コード設定部32から、センサ制御コードSCに関する情報を受け取る。生体情報処理回路33は、選択モードにしたがって取得された取得生体情報BI-Dをセンサ制御コードSCに基づいて変換する(ステップST15)。具体的には、生体情報処理回路33は、図15に示すように、センサ制御コードSCに基づいて、走査されたゲート線GCLの順に配列された取得生体情報BI-Dを、ゲート線GCL1、GCL2、…、GCL17のように、ゲート線GCLの配置の順番に並べる。これにより、生体情報処理回路33は、変換された生体情報BI-DCを得ることができる。
 認証回路35は、生体情報処理回路33から受け取った変換された生体情報BI-DCと、メモリ36から受け取った登録生体情報BI-Rとを照合することで、個体認証を行う(ステップST16)。
 認証制御回路31は、認証回路35から受け取った個体認証結果を検出装置2に送信する(ステップST17)。検出装置2は、個体認証結果に基づいて利用者本人であることを確認した場合に、所定の処理(例えば、検出装置2が搭載される機器へのアクセス許可等)を実行する。
 以上説明したように、生体認証システム1は、生体情報を取得する検出装置2と、検出装置2とネットワークNWを介して接続され、個人認証を行う認証装置3とを有する。検出装置2は、複数のセンサ素子PDと、複数のゲート線GCL及び複数の信号線SGLと、ゲート線駆動回路15とを有する。複数のゲート線GCL及び複数の信号線SGLは、複数のセンサ素子PDに第1スイッチング素子Trを介して接続される。ゲート線駆動回路15は、複数のゲート線GCLを走査する。認証装置3は、検出装置2が取得した取得生体情報BI-Dと、記憶された登録生体情報BI-Rとを照合して個人認証を行う。認証装置3は、メモリ36と、センサ制御コード設定部32と、通信部37とを有する。メモリは、検出装置2の複数のセンサ素子PDを制御するセンサ制御コードSCと、あらかじめ登録された登録生体情報BI-Rを記憶する。センサ制御コード設定部32は、認証を開始する認証要求信号を検出装置2から受け取った場合に、センサ制御コードSCを設定する。通信部37は、センサ制御コードSCを検出装置2に送信する。複数のセンサ制御コードSCには、複数のゲート線GCLの選択モードが複数含まれており、ゲート線駆動回路15は、認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCに基づいてゲート線GCLを走査する。
 認証装置3は、さらに、生体情報処理回路33と、認証回路35と、を有する。生体情報処理回路33は、選択モードにしたがって取得された取得生体情報BI-Dを、センサ制御コードSCに基づいて変換する。認証回路35は、生体情報処理回路33により変換された生体情報BI-DCと、登録生体情報BI-Rとを照合する。
 これによれば、複数のセンサ素子PDは認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCの選択モードに基づいて駆動する。検出装置2は、センサ制御コードSCによる駆動で取得した取得生体情報BI-Dを認証装置3に送信する。また、登録生体情報BI-Rは、認証装置3に記憶される。このため、検出装置2を有する端末側には、実際の生体情報とは異なる取得生体情報BI-Dが記憶されており、検出装置2は、実際の生体情報及び登録生体情報BI-Rを保持しない。また、検出装置2と認証装置3との間で、実際の生体情報の送受信が行われない。これにより、生体認証システム1は、生体情報の秘匿性を高めることができる。つまり、検出装置2は生体情報を暗号化(符号化)した状態で認証装置3に転送することとなる。尚、検出装置2は、ユーザーの血流情報や脈拍等のユーザーが現在生体活動を行っていることを示す情報を取得することも可能である。これら生体活動を示す情報についても暗号化を施すことも可能である。また、生体認証のための指紋、静脈等のデータは暗号化を施し、生体活動を示す情報については暗号化を施さずに認証装置3に送信することも可能である。
 また、取得生体情報BI-Dは、センサ制御コードSCに基づくセンサ6の駆動で取得されるので、センサ制御コードSCが漏洩した場合でも、センサ6の情報がないと取得生体情報BI-Dの変換が困難である。したがって、いわゆる暗号鍵等による暗号化を行う方法に比べて、生体認証システム1は、生体情報の秘匿性を高めることができる。
(第1変形例)
 図16は、第1変形例に係る個人認証方法を示すフローチャートである。図13では、生体情報処理回路33が、取得生体情報BI-Dをセンサ制御コードSCに基づいて変換する場合を示したが、これに限定されない。
 図16に示すように、生体認証システム1は、図13と同様にステップST11からステップST14を実行する。生体情報処理回路33は、メモリ36に記憶された登録生体情報BI-Rを受け取って、登録生体情報BI-Rをセンサ制御コードSCに基づいて変換する(ステップST21)。例えば、センサ制御コードSCがランダムアクセスコードの場合、生体情報処理回路33は、ランダムアクセス回路15bによるゲート線GCLのランダムな駆動の順番と同じ順番で登録生体情報BI-Rを変換する。
 認証回路35は、検出装置2から受け取った取得生体情報BI-Dと、生体情報処理回路33から受け取った変換された登録生体情報BI-Rとを照合することで、個体認証を行う(ステップST22)。認証制御回路31は、認証回路35から受け取った認証結果を検出装置2に送信する(ステップST23)。
 なお、第1変形例では、認証装置3において取得生体情報BI-Dの変換が行われない。このため、生体情報処理回路33は、ステップST21に示した登録生体情報BI-Rの変換を、検出装置2が取得生体情報BI-Dを取得するステップST13(図13参照)と、並行して実行することができる。
(第2変形例)
 図17は、第2変形例に係るセンサを示す平面図である。第2変形例のセンサ6Aは、静電容量方式のセンサである。図17に示すように、第2変形例のセンサ6Aは、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、複数のセンサ素子PDAと、複数のゲート線GCLAと、複数の信号線SGLAと、ゲート線駆動回路15Aと、信号線選択回路16Aと、を有する。
 複数のセンサ素子PDAは、センサ電極SEを有し、それぞれが、指Fgとの間の容量変化に応じた検出信号Vdetを出力する。複数のセンサ電極SEは、第1基板SUB1の検出領域AAにマトリクス状に設けられる。図17では、複数のセンサ電極SEは4行4列で配置されているが、あくまで模式的に示したものであり、これに限定されない。複数のセンサ電極SEは、検出の解像度等に応じて、面積、配置ピッチ、個数を変更できる。
 ゲート線GCLAは、第1方向Dxに延在し、第1方向Dxに配列された複数のセンサ電極SEとゲート線駆動回路15Aを接続する。信号線SGLAは、第2方向Dyに延在し、第2方向Dyに配列された複数のセンサ電極SEと信号線選択回路16Aを接続する。センサ素子PDAは、例えば、センサ電極SEと接続された検出スイッチDS1を有し、ゲート線GCLA及び信号線SGLAはスイッチ素子を介してセンサ電極SEと接続される。ゲート線駆動回路15Aは、認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCに基づいて、ゲート線GCLAを介して選択信号を供給し、駆動対象のセンサ電極SEを選択する。言い換えると、ゲート線駆動回路15Aは、第2方向Dyに配列されたセンサ電極SE行を選択する。信号線選択回路16Aは、信号線SGLAを介してセンサ電極SEに指紋検出のための駆動信号を供給し、又はセンサ電極SEで検出された検出信号Vdetを受け取って検出回路40(図4参照)に出力する。言い換えると、信号線選択回路16Aは、第1方向Dxに配列されたセンサ電極SE列を選択する。
 図18は、第2変形例に係るセンサの側面図である。図18に示すように、第1基板SUB1の上に、第2基板SUB2が重ねられている。すなわち、2枚の基板の間にセンサ電極SEが挟まれた構造となっている。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、例えば、ガラス基板や樹脂基板である。なお、第2基板SUB2は、無機絶縁膜又は有機絶縁膜で構成されたコーティング層でもよい。
 第1基板SUB1より、第2基板SUB2のほうが、基板の主面の面積が狭くなっている。第2基板SUB2の端部Tの近傍には段差Dが形成される。第1基板SUB1の上に第2基板SUB2が重畳しない領域には、例えば信号配線、フレキシブル基板、端子(コネクタ)等を配置できる。
 センサ6Aは、第2基板SUB2の上に指Fgが近接又は接触した場合に、指Fgの表面の凹凸による、センサ電極SEと指Fgとの間の容量変化に応じた検出信号Vdetがセンサ電極SEから出力される。
 図19は、第2変形例に係るセンサの断面図の一部の拡大図である。図19は、図17のセンサ6Aの、第1方向Dxに沿った断面図の拡大概略図である。図19に示すように、第1基板SUB1の上に、さらに、検出スイッチDS1、補助ガード電極SGE、制御線C1、補助配線A1、導電層CL1及び対向電極CE1が設けられる。対向電極CE1は、絶縁膜14を介してセンサ電極SEと対向する。また、対向電極CE1は、絶縁膜13を介して検出スイッチDS1の上に設けられる。
 検出スイッチDS1は、第1スイッチング素子DS1aと、第2スイッチング素子DS1bと、を含む。第1基板SUB1の上に、ゲート線GCLA及び制御線C1、絶縁膜11、半導体層SC1、絶縁膜12、信号線SGLA及補助配線A1の順に積層される。第1スイッチング素子DS1a及び第2スイッチング素子DS1bは、連続して形成された半導体層SC1を有する。センサ電極SEは、導電層CL1を介して半導体層SC1と接続される。
 第1スイッチング素子DS1aは、ゲート線GCLAに供給された選択信号に基づいて、センサ電極SEと信号線SGLAとの接続状態を切り換えるスイッチング素子である。第2スイッチング素子DS1bは、制御線C1に供給された制御信号に基づいて、センサ電極SEと対向電極CE1との接続状態を切り換えるスイッチング素子である。対向電極CE1は、絶縁膜13に設けられたコンタクトホールCHa1を介して補助配線A1と接続される。補助配線A1は半導体層SC1に接続される。
 第1スイッチング素子DS1a及び第2スイッチング素子DS1bは、いずれか一方がオン(導通状態)になると、他方がオフ(非導通状態)になるように動作する。つまり、センサ制御コードSCに基づいて、ゲート線駆動回路15Aにより選択されたセンサ電極SEは、第1スイッチング素子DS1aがオン、第2スイッチング素子DS1bがオフとなり、信号線SGLAと電気的に接続される。これにより、センサ電極SEに信号線SGLAから駆動信号が供給され、また検出信号Vdetが信号線SGLAに出力されるようになっている。
 一方、非選択のセンサ電極SEは、第1スイッチング素子DS1aがオフ、第2スイッチング素子DS1bがオンとなり、センサ電極SEに補助配線A1からアクティブガード電位が供給されるようになっている。アクティブガード電位は、例えば、センサ電極SEの駆動信号に同期した電位である。これにより、非選択のセンサ電極SEと、信号線SGLAや制御線C1との寄生容量を低減させることができる。なお、非選択のセンサ電極SEは、固定された電位が供給されてもよいし、浮遊電位でもよい。
 また、補助ガード電極SGEは、信号線SGLAと第1基板SUB1との間に設けられる。これにより、第1基板SUB1の下側(センサ電極SEが形成された面と反対側の面)から信号線SGLAへのノイズを遮蔽することができる。
 第2変形例においても、複数のセンサ電極SEは認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCの選択モードに基づいて駆動する。検出装置2は、センサ制御コードSCによる駆動で取得したセンサ6Aからの取得生体情報BI-Dを認証装置3に送信する。つまり、検出装置2は、センサ6Aで検出された生体情報を暗号化(符号化)した状態で認証装置3に転送することとなる。これにより、生体認証システム1は、生体情報の秘匿性を高めることができる。なお、センサ6Aは、自己静電容量方式のタッチ検出に限定されない。センサ6Aは、相互静電容量方式のタッチ検出を実行してもよい。この場合、センサ6Aは、センサ電極SEに換えて、駆動電極と検出電極が設けられ、ゲート線駆動回路15Aに換えて駆動電極選択回路によって選択された駆動電極に駆動信号が供給され、信号線駆動回路16Aに換えて検出電極選択回路によって選択された検出電極は、指Fg等の表面の凹凸の状態に伴い変化する検出信号を出力する。駆動電極選択回路又は検出電極選択回路の少なくとも一方は、認証装置3から受け取ったセンサ制御コードSCの選択モードに基づいて駆動電極又は検出電極を選択する。
 以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
 1 生体認証システム
 2 検出装置
 3 認証装置
 5 表示パネル
 6、6A センサ
 7 照明装置
 10 センサ部
 15、15A ゲート線駆動回路
 16、16A 信号線選択回路
 17 リセット回路
 21、36 メモリ
 22、37 通信部
 31 認証制御回路
 32 センサ制御コード設定部
 33 生体情報処理回路
 35 認証回路
 40 検出回路
 51 画像処理回路
 52 表示制御回路
 61 基材
 102 検出制御回路
 BI-D 取得生体情報
 BI-R 登録生体情報
 BI-DC 変換後の生体情報
 GCL、GCLA ゲート線
 NW ネットワーク
 PD センサ素子
 SGL、SGLA 信号線
 Tr 第1スイッチング素子

Claims (13)

  1.  生体情報を取得する検出装置と、前記検出装置とネットワークを介して接続され、個人認証を行う認証装置と、を有する生体認証システムであって、
     前記検出装置は、
     複数のセンサ素子と、
     複数の前記センサ素子に対応して設けられた複数のゲート線及び複数の信号線と、
     複数の前記ゲート線を走査するゲート線駆動回路と、を有し、
     前記認証装置は、
     複数の前記センサ素子を制御するセンサ制御コードと、あらかじめ登録された生体情報である登録生体情報を記憶するメモリと、
     認証を開始する認証要求信号を前記検出装置から受け取った場合に、前記センサ制御コードを設定するセンサ制御コード設定部と、
     前記センサ制御コードを前記検出装置に送信する通信部と、を有し、
     前記センサ制御コードには、複数の前記ゲート線の選択モードが複数含まれており、
     前記ゲート線駆動回路は、前記認証装置から受け取った前記センサ制御コードに基づいて前記ゲート線を走査する
     生体認証システム。
  2.  前記センサ制御コードは、複数の前記ゲート線の選択モードとして、複数の前記ゲート線の走査方向の情報、複数の前記ゲート線を同時に選択する数に関する情報、複数の前記ゲート線のうち所定の前記ゲート線を選択する符号に関する情報及び複数の前記ゲート線をランダムに駆動する情報の少なくとも2つ以上を有する
     請求項1に記載の生体認証システム。
  3.  前記認証装置は、さらに、
     前記選択モードにしたがって取得された取得生体情報を、前記センサ制御コードに基づいて変換する生体情報処理回路と、
     前記生体情報処理回路により変換された生体情報と、前記登録生体情報とを照合する認証回路と、を有する
     請求項1又は請求項2に記載の生体認証システム。
  4.  前記認証装置は、さらに、
     前記メモリに記憶された前記登録生体情報を、前記センサ制御コードに基づいて変換する生体情報処理回路と、
     前記生体情報処理回路により変換された前記登録生体情報と、前記選択モードにしたがって取得された取得生体情報とを照合する認証回路と、を有する
     請求項1又は請求項2に記載の生体認証システム。
  5.  複数の前記センサ素子は、照射された光に応じた信号を出力する光電変換素子である
     請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の生体認証システム。
  6.  前記検出装置は、前記光を照射する照明装置を有し、
     前記センサ制御コードは、前記照明装置から照射される前記光の波長に関する情報を含む
     請求項5に記載の生体認証システム。
  7.  前記センサ制御コードには、複数の前記信号線の選択モードが複数含まれており、
     前記検出装置は、前記センサ制御コードに基づいて、複数の前記信号線のうち選択された前記信号線と検出回路とを接続する信号線選択回路を有する
     請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の生体認証システム。
  8.  複数のセンサ素子と、
     複数の前記センサ素子に対応して設けられた複数のゲート線及び複数の信号線と、
     複数の前記ゲート線を走査するゲート線駆動回路と、を有し、
     外部から供給され、前記ゲート線の選択モードが複数含まれたセンサ制御コードに基づいて前記ゲート線駆動回路は、前記ゲート線を走査する
     生体情報検出装置。
  9.  前記センサ制御コードは、複数の前記ゲート線の選択モードとして、複数の前記ゲート線の走査方向の情報、複数の前記ゲート線を同時に選択する数に関する情報、複数の前記ゲート線のうち所定の前記ゲート線を選択する符号に関する情報及び複数の前記ゲート線をランダムに駆動する情報の少なくとも2つ以上を有する
     請求項8に記載の生体情報検出装置。
  10.  前記選択モードにしたがって取得された取得生体情報を外部に出力する際、前記センサ制御コードが無ければ復元出来ない状態で出力される
     請求項8又は請求項9に記載の生体情報検出装置。
  11.  前記センサ素子は、照射された光に応じた信号を出力する光電変換素子である
     請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。
  12.  前記光を照射する照明装置を有し、
     前記センサ制御コードは、前記照明装置から照射される前記光の波長に関する情報を含む
     請求項11に記載の生体情報検出装置。
  13.  前記センサ制御コードには、前記信号線の選択モードが複数含まれており、
     前記センサ制御コードに基づいて、前記信号線と検出回路とを接続する信号線選択回路を有する
     請求項8から請求項12のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。
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