专利名称：输入装置、电子仪器和输入装置的驱动方法
技术领域：
本发明涉及输入装置，特别是涉及把传感器单元配置为矩阵状的输入装置、电子仪器和输入装置的驱动方法。
背景技术：
以往，作为把传感器单元配置为矩阵状的输入装置，例如有指纹传感器(例如，参照专利文献1～4)或测定坐在椅子上时的压力分布的坐压传感器等。至今，指纹传感器的用途就是在认证进入机密性高的房间的人是本人的装置中使用，例如使用半导体的静电电容式指纹传感器(例如专利文献2-4)是小型、重量轻、廉价的，考虑到向移动电话、PDA(便携式信息终端)、笔记本电脑等便携式小型电子仪器或IC卡的用途。此外，即使是固定型的电子装置，在个人用途中为了保护隐私，使用用于确定本人的指纹传感器。
以往的使用半导体的指纹传感器形成在20mm×20mm的单晶硅上。静电电容式指纹传感器的构造和检测原理是用晶体管电路检测在形成在半导体表面上的矩阵状的传感器单元中生成的电极、隔着该电极上的介质薄膜与指纹的凹凸之间产生的静电电容的分布。用扫描线按顺序扫描矩阵状的传感器单元，用数据线按顺序连接到传感器单元的输出端上，输出检测的传感器单元的信息。
特开平11-118415号公报[专利文献2]特开2000-346608号公报[专利文献3]特开2001-56204号公报[专利文献4]特开2001-133213号公报可是，这些以往的静电电容式指纹传感器在单晶硅衬底上设置传感器电极或介质膜，所以如果手指强力按压检测面即介质膜，则硅衬底破裂，耐久性差。指纹传感器由于其用途，必然要求20mm×20mm左右的大�。谛枰薮蟮哪芰亢屠土Χ傻牡ゾЧ璩牡咨闲纬墒保嬖诒湮呒鄣目翁�。
作为解决所述课题的方法，本申请人提出了通过使用MIS型薄膜半导体器件(信号放大用TFT)作为传感器单元，能在廉价、耐久性优异的玻璃衬底或塑料衬底上形成的静电电容式指纹传感器。可是，这样的指纹传感器是从配置为矩阵状的各传感器单元全体读出指纹的凹凸信息(指纹信息)的。而当进行指纹认证时，常常只利用指中央部的指纹信息进行认证处理。因此，如果读出来自全部传感器单元的指纹信息，进行认证处理，则伴随着处理信息的增大，存在指纹认证的处理系统变得复杂的课题。
发明内容
因此，本发明鉴于上述各事实，其目的在于提供抑制处理信息的增大，能谋求处理系统的简化的输入装置、电子仪器和输入装置的驱动方法。
本发明的输入装置具有配置为矩阵状的多个传感器单元、输出来自所述各传感器单元的检测信息的输出部件，其特征在于包括通过多次帧扫描，从所述传感器单元读出检测信息，局部确定该传感器单元，取出成为处理对象的检测信息的选择部件。
此外，本发明的输入装置的驱动方法从配置为矩阵状的多个传感器单元输出检测信息，其特征在于对所述传感器单元进行多次帧扫描，从该传感器单元读出检测信息；根据读出的检测信息，局部确定所述传感器单元，从该确定的传感器单元取出成为处理对象的检测信息。
根据本发明，对于配置为m行n列的多个传感器单元，进行多次帧扫描。这时读出的检测信息在从全部传感器单元局部确定必要的传感器单元时利用，只用来自确定的传感器单元的检测信息进行各种处理动作。因此，能把处理信息抑制在最小限度，能谋求处理系统的简化。
本发明的输入装置中，所述选择部件由以下部分构成通过第一次的帧扫描，读出来自全部的所述传感器单元的检测信息，决定下个应该选择的特定的传感器单元的前处理部件；通过第二次以后的帧扫描，从所述特定的传感器单元取出检测信息的后处理部件。
此外，本发明的输入装置的驱动方法在从配置的矩阵状的多个传感器单元输出检测信息，其特征在于依次进行对所述传感器单元进行第一次帧扫描，从全部所述传感器单元读出检测信息，根据读出的检测信息决定下一应该选择的局部的特定传感器单元的第一步骤；进行第二次以后到多次帧扫描，从所述特定传感器单元取出成为处理对象的检测信息的第二步骤。
根据本发明，只在最初进行的第一次帧扫描中读出来自全部所述传感器单元的检测信息，然后只取出局部决定的成为处理对象的传感器单元的检测信息。即能只用1次帧扫描就确定成为处理对象的传感器单元。
本发明的所述前处理部件把从全部所述传感器单元读出的检测信息与预先决定的阈值比较，决定下一应该选择的特定的传感器单元。
此外，本发明的输入装置的驱动方法在所述第一步骤中，把从全部所述传感器单元读出的检测信息与预先决定的阈值比较，决定下一应该选择的局部的特定传感器单元。
根据本发明，根据从全部传感器单元读出的检测信息，基于与预先决定的阈值的比较的更正确的传感器单元的确定成为可能。
在本发明中，与多条扫描线与多条数据线的交叉部对应，分别设置所述传感器单元，具有扫描所述扫描线的扫描驱动器和把所述数据线连接在所述输出部件上的数据驱动器；所述后处理部件驱动所述数据线驱动器和所述数据驱动器，从而只扫描与所述特定的传感器单元对应的所述扫描线，从与所述特定的传感器单元对应的所述数据线取出检查信息。
此外，在本发明的输入装置的驱动方法中，所述传感器单元分别设置在多条扫描线与多条数据线的交叉部，在所述第二步骤中，只扫描与所述特定的传感器单元对应的所述扫描线，从与所述特定的传感器单元对应的数据线取出检查信息。
根据本发明，在第二次以后的帧扫描中，只选择与特定的传感器单元对应的扫描线，进行扫描，只把对应的数据线连接输出部件上，取出检测信息。可是，完全不进行与此外的传感器单元对应的扫描、取出检测信息的动作。这样，关于对各传感器单元的扫描和来自数据线的检测信息的取出，减少不要的动作，能实现驱动传感器单元时的低耗电。
在本发明中，与多条扫描线与多条数据线的交叉部对应，分别设置所述传感器单元，具有按顺序扫描所述扫描线的扫描驱动器和把所述数据线按顺序连接在所述输出部件上的数据驱动器；所述后处理部件驱动所述数据线驱动器和所述数据驱动器，从而使与所述特定传感器单元以外对应的扫描线比与所述特定传感器单元对应的扫描线的扫描速度还快，扫描全部所述扫描线，从与所述特定传感器单元对应的数据线取出检查信息。
此外，在本发明的输入装置的驱动方法中，所述传感器单元分别设置在多条扫描线与多条数据线的交叉部，在所述第二步骤中，使与所述特定传感器单元以外对应的扫描线比与所述特定传感器单元对应的扫描线的扫描速度还快，扫描全部所述扫描线，从与所述特定传感器单元对应的所述数据线取出检查信息。
根据本发明，在第二次以后的帧扫描中，关于全部扫描线，按顺序进行扫描，但是使与不取出检测信息的传感器单元对应的扫描线的扫描速度比与取出检测信息的传感器单元对应的扫描线的扫描速度还快，从特定的传感器单元取出检测信息。这样，关于对各传感器单元的扫描和来自数据线的检测信息的取出，能减少不需要的动作，能实现驱动传感器单元时的低耗电。
在所述各发明中，传感器单元能检测各物理量，但是希望应用于检测指纹的凹凸的指纹传感器。这样，以指的指纹为检测信息的各种控制成为可能。此外，通过使用输出指纹信息的指纹传感器，能提供超小型并且超轻量的输入装置。
此外，本发明把具有指纹传感器的输入装置组合到各种电子仪器中。
作为这样的电子仪器，例如有智能卡、PDA、移动电话。任意情形下，都能提供超小型并且超轻量的电子仪器。
下面简要说明附图。
图1是表示实施例1的指纹传感器的全体结构的说明图。
图2是静电电容检测电路的电路图。
图3是放大电路的电路图。
图4是输入装置的结构框图。
图5是表示对智能卡的应用例的外观结构图。
图6是表示输入装置的处理流程的程序流程图。
图7是扫描驱动器的时序图。
图8是指纹信息的取出位置的概念说明图。
图9是表示实施例2的指纹传感器的全体结构的说明图。
图10是输入装置的结构框图。
图11是扫描驱动器的时序图。
图12是指纹信息的取出位置的概念说明图。
图中1-指纹传感器；10-数据驱动器；20-扫描驱动器；31-静电电容检测电路；36-扫描线；37-数据线；81-智能卡；100-输入装置；162-认证部件；172-前处理部件；174-后处理部件。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明本发明的首选实施例。须指出的是，以下说明的实施例并不限定权利要求书中记载的本发明的内容。此外，以下说明的结构的全部并不一定是本发明的必要条件。在各实施例中，分别描述仍沿用以往的传感器部的电路结构，通过采用与以往不同的新的驱动方法，局部选择认证所必要的被检测部的特定地方的方法。
图1是成为输入装置的传感器部的静电电容式传感器的框图。指纹传感器1由用于选择数据线37的数据驱动器10、用于选择扫描线36的扫描驱动器20、作为被检测物的指纹的检测区域而形成的有源矩阵部30、用于放大来自该有源矩阵部30的检测信号的放大电路40构成。作为采集指的表面形状的信息采集部的有源矩阵部30，把配置为m行n列的矩阵状的m条(m为2以上的整数)扫描线36和n条(n为2以上的整数)数据线37、设置在扫描线36和数据线37的交点的相当于传感器单元的静电电容检测电路31作为最小限度的构成要素。此外，在各静电电容检测电路31中分别连接与低电位一侧电源(未图示)连接的供给线39，扫描线36中产生的高电位VDD和供给线39中产生的低电位VSS的电位差外加到静电电容检测电路31上。
所述数据驱动器10由通过数字代码信号选择任意数据线37的数据解码器51、在各数据线37分别插入连接开关元件14而构成的阵列状模拟开关12构成。此外，各数据线37的一端连接在公共的数据干线38上，该数据干线38连接在放大电路40的输入一侧。N个开关元件14从数据解码器51依次适时输入选择信号，依次取得作为结果而选择的数据线37和数据干线38的电导通。扫描驱动器20由通过数字代码信号选择任意扫描线36的扫描解码器52构成，据此，从位于有效的扫描线36和选择的数据线37的交点的静电电容检测电路31，通过数据干线38把检测信息取出到放大电路40。
静电电容检测电路31在有源矩阵部30中配置为m行n列的矩阵状，检测按照与被检测物的距离而变化的静电电容。更具体而言，如图2所示，包含选择元件即选择晶体管32；依存于指纹那样的被检测物的表面凹凸形状而静电电容Cd会变化的信号检测元件33；信号放大元件即信号放大晶体管34；具有固定的静电电容Cs的基准电容器35。信号放大晶体管34希望由栅极、栅绝缘膜、半导体膜构成的信号放大用MIS型薄膜半导体器件构成。此外，选择晶体管32希望由栅极、栅绝缘膜、半导体膜构成的选择用MIS型薄膜半导体器件构成。在本发明中，信号放大用MIS型薄膜半导体器件的漏极连接在选择用MIS型薄膜半导体器件的源极上，信号放大用MIS型薄膜半导体器件的源极连接在供给线39上，信号放大用MIS型薄膜半导体器件的栅极连接在构成信号检测元件33的电容检测电极和基准电容器35的连接点上(在图2中，MIS型薄膜半导体器件的源极为S，漏极为D，栅极表示为G)。这样，选择用MIS型薄膜半导体器件的源极和供给线39通过与用电容检测电极检测的电荷Q感应的信号放大用MIS型薄膜半导体器件彼此连接。此外，在本发明中，选择用MIS型薄膜半导体器件的漏极连接在数据线37上，选择用MIS型薄膜半导体器件的栅极与扫描线36和基准电容器35的一端连接。
在本发明中，通过具有静电电容Cs的电容器和具有按照被检测物的表面形状而变化的静电电容Cd的电容器之间产生的电荷Q，使信号放大用MIS型薄膜半导体器件的栅极电位变化。而且，如果使选择用MIS型薄膜半导体器的漏极和源极间导通，在信号放大用MIS型薄膜半导体器的漏极上外加给定电压，则按照感应的电荷Q，流过信号放大用MIS型薄膜半导体器件的漏极和源极间的电流I显著放大。感应的电荷Q自身不流向任何地方，而被保存，所以因漏极电压升高，或测定时间延长，电流I的测定也变得容易。
由所述金属-绝缘膜-半导体膜构成的MIS型薄膜半导体器件通常形成在玻璃衬底上，所以作为以廉价制造需要大面积的半导体集成电路的技术而知名，具体而言，在最近应用于液晶显示装置中。因此，如果用薄膜半导体器件生成应用于指纹传感器中的静电电容检测电路31，就没必要使用称作单晶硅衬底的消耗很大能量而制造的高价衬底，不消耗宝贵的地球资源，能以廉价制作该装置。此外，薄膜半导体器件通过应用称作SUFTLA(特开平11-312811号公报或S.Utsunomiya et.al.Society for InformationDisplay p.916(2000))的复制技术，能在塑料衬底上生成半导体集成电路，所以静电电容检测电路31也从单晶硅衬底解放，能形成在塑料衬底上。
图3是放大电路40的电路图。放大电路40由2级的电流反射镜电路41、42构成，第一级的电流反射镜电路41的一部分成为由所述静电电容检测电路31置换的结构。更具体而言，电流反射镜电路41除了静电电容检测电路31，还具有P沟道晶体管61～65、N沟道晶体管66、67，在高电位VDD线和低电位VSS线之间分别连接按顺序连接晶体管61和选择晶体管32和信号放大晶体管634的串联电路、依次连接晶体管64、66、67的串联电路。
此外，在与晶体管61、32的连接点和与晶体管64、66的连接点之间分别连接晶体管65的漏极和源极，对晶体管61、64、65的各栅极提供时钟CLK。在高电位VDD线和晶体管65的漏极之间、高电位VDD线和晶体管65的源极之间分别连接晶体管62、63，这些晶体管62、63的栅极连接在晶体管63的漏极上。而且，当时终CLK为H(高)电平时，根据流入静电电容检测电路31的晶体管32、34的电流量I与由于提供给晶体管67的栅极的基准电压而流入晶体管66、67的电流量I’的差作为电压发生在晶体管65的漏极和源极之间。
而第二级的电流反射镜电路42具有P沟道晶体管68～70、N沟道晶体管71～73，晶体管68、71的串联电路、晶体管69、72的串联电路分别连接在高电位VDD线和晶体管73的漏极之间。此外，在晶体管68、71的连接点和晶体管69、72的连接点之间分别连接晶体管70的漏极和源极，对晶体管70、73的各栅极提供时钟CLK。晶体管68、69的栅极连接在晶体管69的漏极上，晶体管73的源极连接在低电位VSS线上。而且，当时钟CLK为H电平时，与所述电流量I和I’的差平衡的电压外加到晶体管71、72的各栅极上，从晶体管68、71的连接点取出放大的输出OUT。须指出的是，图中所示的放大电路40只是一例，可以适当置换为其他电路结构。
说明所述指纹传感器1的动作，当根据提供给扫描驱动器20的数字代码信号，依次从m条扫描线36中选择特定的一条扫描线36时，则该扫描线36变为有效，成为高电位VDD。结果，连接在该扫描线36上的静电电容检测电路31的选择用放大晶体管32变为导通状态。而信号放大晶体管34的栅极电压由寄生于信号放大晶体管34自身的电容Ct(参照图2)以及基准电容器35的电容Cs与信号检测元件33的电容Cd的电容比决定。
当指纹的山(凸部)挨着静电电容检测电路31的表面时，信号检测元件33的电容Cd对于Ct、Cs，十分大，信号放大晶体管34的栅极电压就接近GND(接地)电位。其结果，信号放大晶体管34成为近似截止的状态，在信号放大晶体管34的漏极和源极间流过极微弱的电流I。通过测定该电流I，能判定测定部位为指纹图案的山。相反，当指纹的谷(凹部)与静电电容检测电路31的表面相对时，信号检测元件33的电容Cd对于Ct、Cs，十分�。藕欧糯缶骞�34的栅极电压接近高电位VDD。结果，信号放大晶体管34变为导通状态，在信号放大晶体管34的漏极和源极之间流过大的电流I。通过测定该电流I，能判定测定部位为指纹图案的谷。
这里，信号放大晶体管34的源极与低电位VSS的供给线39连接，所以电流I的流向变为从数据线37流入静电电容检测电路31的方向。所述特定的扫描线36为有效的状态下，根据提供给数据驱动器10的数字代码信号，从连接数据线37和放大电路40的n个模拟开关12中依次选择特定的一个模拟开关12，变为有效。结果，与指纹的凹凸信息相应的电流从放大电路40通过该有效的模拟开关12，流向静电电容检测电路31。作为输出来自静电电容检测电路31的检测信息的输出部的放大电路40如上所述，由2级的电流反射镜电路41、42构成。在第一级的电流反射镜电路41中，当提供H电平的时钟CLK时，进行向静电电容检测电路31流入的电流量I和由于基准电压VR而流入晶体管66、67的电流量I’的比较。该比较结果在第二级的电流反射镜电路42中外加到晶体管71、72的各栅极上，取出放大的输出OUT。
这里，更详细说明放大电路40的结构。当时钟CLK为L电平时，晶体管61和64都变为导通。此外，晶体管65也导通，晶体管65的两端(源极和漏极)都变为H电平。该电压外加在第二级的电流反射镜电路42上，但是在第二级的电流反射镜电路42中，晶体管73处于截止、晶体管70处于导通状态，所以输出接近晶体管68、69的阈值电压。
而当时钟为H电平时，晶体管61和64都变为截止。此外，晶体管65也变为截止，在晶体管65的两端(源极和漏极)产生流向静电电容检测电路的晶体管32、34的电流I与由于提供给晶体管67的栅极的基准电压VR而流向晶体管66、67的电流I’的差。该电压外加到第二级的电流反射镜电路42的晶体管71、72的栅极上。晶体管73导通，作为一种电阻起作用，晶体管70为截止状态。因此，把外加导晶体管71、72的栅极上的电压放大，从晶体管17的漏极输出。
通过在有源矩阵部30内，对设置为m行n列的静电电容检测电路31重复实施以上的动作，实现与有源矩阵部30的表面接触的指纹图案的检测。更具体而言，按各传感器单元检测指纹的凹凸，例如从位于第一行的各列的静电电容检测电路31按顺序检测指纹的凹凸后，检测第二行的指纹的凹凸。结果，使用指纹传感器1能按周期取入指纹图象。
使用上述的SUFTLA技术能在塑料衬底上形成静电电容检测电路31。基于单晶硅技术的指纹传感器在塑料衬底上立刻破裂，或不具有足够的大�。匀狈κ涤眯�。而本实施例的塑料衬底上的静电电容检测电路31在塑料衬底上即使为足以覆盖手指的面积，也不用担心破裂，能作为塑料衬底上的指纹传感器1利用。
从指纹传感器1读出的检测信息(指纹信息)能在连接在该指纹传感器1上的处理系统中利用。图4表示包含指纹传感器1的输入装置的概要结构。本实施例的输入装置100比较登记的指纹数据的图象和从指纹传感器1取得的指纹数据的图象，按照比较结果输出作为控制信息的认证信息。此外，在本实施例中，能从处理系统输出指示在数据驱动器10和扫描驱动器20中，从位于哪个位置的静电电容检测电路31以怎样的顺序取出指纹信息的数字代码信号。
因此，这里的输入装置100除了作为指纹信息取入部的指纹传感器1，还包含指纹信息分析部130、指纹数据登记部140、指纹数据存储部150、输出处理部160。
指纹信息分析部130分析从指纹传感器1取得的每一帧指纹信息，对输出处理部160输出分析结果。指纹数据登记部140进行登记上述的指纹数据的处理。更具体而言，指纹数据登记部140把从指纹传感器1取入的被检测部的各部位的输出OUT合成为一个指纹数据，登记它。此外，指纹数据存储部150存储用指纹数据登记部140登记的指纹数据。输出处理部160包含进行比对从指纹传感器1取入的指纹信息和存储在指纹数据存储部150中的指纹数据的认证处理的认证电路。该认证电路相当于图中的认证部件162。此外，输出处理部160具有把基于认证部件162的认证处理的结果作为认证信息输出的认证信息输出部件164。
本实施例的认证部件162具有抑制输出处理部160中的处理信息的增大，用于实现处理系统的简化的选择部件170。该选择部件170通过基于提供给指纹传感器1的数字解码器信号DCODE的多次帧扫描，从配置为m行n列的静电电容检测电路31的全部或一部分读出指纹信息，确定位于指纹认证所必要的位置的静电电容检测电路31。而且，具有从确定的静电电容检测电路31高效取出成为指纹认证的处理对象的检测信息的功能。即通过附加选择部件170，根据通过多次帧扫描，从检测部取出的检测信息，确定作为处理对象所必要的检测部的位置，只从该决定的检测部高效取出检测信息。
选择部件170对指纹传感器1供给进行多次帧扫描的数字代码信号DCODE。这里，在功能上，具有进行第一次帧扫描的前处理部件172和进行第二次以后的1到多次帧扫描的后处理部件174。前处理部件172通过第一次帧扫描读出来自全部静电电容检测电路31的指纹信息，通过比较读出的指纹信息和预先存储在指纹数据存储部150中的成为阈值的指纹数据，决定下一应该选择的特定的静电电容检测电路31。据此，根据来自全部静电电容检测电路31的指纹信息，基于与预先决定的阈值的比较的更确认的静电电容检测电路31的决定成为可能。在本实施例中，根据从后处理部件174向数据驱动器10以及扫描驱动器20提供的数字代码信号，只扫描与成为处理对象的特定的静电电容检测电路31对应的扫描线36，并且通过开关元件14只把与特定的静电电容检测电路31对应的数据线37与数据干线38连接。即特定的静电电容检测电路31以外的静电电容检测电路31不进行基于扫描驱动器20的扫描、基于数据驱动器10的指纹信息的取出。据此，减少指纹传感器1中的不要的动作，实现驱动静电电容检测电路31上的低耗电。
所述结构的输入装置100应用于兼具个人认证功能的智能卡。智能卡在现金卡(bankcard)或信用卡(credit card)、身份证(Identity card)等中使用，具有显著提高它们的安全水平，并且保护个人指纹信息，使它们不会流出到卡外的优异功能。
图5表示对智能卡81的应用例。在卡母材80的表面上分别设置静电电容式的指纹传感器1、IC芯片82、液晶面板等显示装置83。在IC芯片82中嵌入所述图4所示的指纹传感器1以外的输入装置100的各部。
在不进行个人认证的卡中，当预先存储在卡中的密码与卡使用者输入的密码相等时，就能使用该卡。因此，如果卡的所有者以外能知道密码，就能非法使用卡。
而在进行基于指纹传感器1的个人认证的卡中，只当预先存储在卡内存储器中的指纹数与来自指纹传感器1的指纹信息一致时，才发行密码。如果发行的密码与卡使用者输入的密码相等时，就能使用该卡。
图6表示本实施例的输入装置100的处理流程。用于执行图6所示的处理的程序存储在所述IC芯片82内的存储部件(未图示)中。设置在相同IC芯片82中的CPU(未图示)根据该程序进行处理。
首先，输入装置100在指纹数据登记部140处理执行的登记模式下，进行成为取入对象的用户的指纹登记。这时，关于三维形状的指的指纹，把一个图象作为指纹数据登记。因此，取入各部位的图象，生成一个指纹数据。指纹数据登记部140取入把手指以自然的角度对有源矩阵部30的表面(检测面)按压时的来自指纹传感器1的指纹信息。同样，分别取入把手指以最大限度向左倾斜的状态、把手指以最大限度向由倾斜的状态、把手指以最大限度向跟前倾斜的状态、把手指以最大限度向里倾斜的状态的各指纹信息。指纹数据登记部140合成由这5个指纹信息取得的指纹的图象，生成一个登记指纹图象即指纹数据，把它存储在指纹数据存储部150中(步骤S400)。
进行所述指纹数据的登记后，进行基于输出处理部160的认证部件162的指纹认证。认证部件162进行指纹认证的处理时，对指纹传感器1进行多次帧扫描，从把手指放在检测面上的指纹传感器1读出指纹信息。图7表示这时的指纹传感器1的扫描驱动器20的时序图。图8表示指纹认证所必要的指纹信息的取出位置的概念图。连接在扫描驱动器20上的m条扫描线36按YSEL1、YSEL2、…、YSEL{m-1}、YSEL{m}的顺序排列。此外，连接在数据驱动器10上的n条数据线37按XSEL1、XSEL2、…、XSEL{m-1}、XSEL{m}的顺序排列，通过这些排列为格子状的扫描线36和数据线37，在有源矩阵部30上形成读出区域A1。
认证部件162为了探索认证对象位置，在步骤S410中，在起动认证部件162之后的第一帧的扫描中，从配置在有源矩阵部30中的全部静电电容检测电路31读出指纹的凹凸信息。该动作由前处理部件172进行。前处理部件172对扫描驱动器20输出数字代码信号，从而按YSEL1、YSEL2、…、YSEL{m-1}、YSEL{m}的顺序，依次选择全部扫描线36，对选择的扫描线36供给高电位VDD的电源电压(参照图7的第一帧)。然或，根据提供给数据驱动器10的数字代码信号DCODE，在选择的一条扫描线36变为高电位VDD时，按XSEL1、XSEL2、…、XSEL{m-1}、XSEL{m}的顺序，依次选择全部数据线37，使连接在选择的数据线37上的开关元件14导通。据此，从位于选择的扫描线36和选择的数据线37的交叉点的全部静电电容检测电路31读出指纹的凹凸信息。
该指纹信息由放大电路40放大后，由指纹传感器1输出，取入到指纹信息分析部130中。前处理部件172根据由指纹信息分析部130分析的指纹信息，决定作为指纹认证所必要的静电电容检测电路31的二维状的位置。根据在第一次的帧扫描中从指纹传感器1取得的指纹图象的轮廓进行该认证所必要的传感器单元的位置决定，或者根据位于指纹图象中的几个特征点进行。如果在步骤S420中决定应该选择的特定的静电电容检测电路31，认证部件162就执行基于后处理部件174的第二次以后的帧扫描。须指出的是，这里，与扫描线36的YSEL{p0}到YSEL{p3}对应的位置在指纹认证中是必要的。此外，虽然未图示，但是在数据驱动器10一侧也进行同样的决定，与数据线37的XSEL{q0}到XSEL{q3}对应的位置在指纹认证中是必要的。图8表示由前处理部件172决定的指纹认证对应部位A2。
在步骤S430中，在接着第一次帧扫描的第二次以后的帧扫描中，只按顺序扫描与指纹认证所必要的特定静电电容检测电路31对应的扫描线36，并且把只从与该特定的静电电容检测电路31对应的数据线37取出指纹信息的数字代码信号DCODE从后处理部件174发送给扫描驱动器20和数据驱动器10。扫描驱动器20的扫描解码器52不选择指纹认证中没必要的扫描线36(YSEL1～YSEL{p0-1}、YSEL{p3+1}～YSEL{m})，只选择指纹认证所必要的扫描线36(YSEL{p0}到YSEL{p3})，对选择的扫描线36依次供给高电位VDD的电源电压。而数据驱动器10的数据解码器51也不选择指纹认证中没必要的数据线37(XSEL1～XSEL{q0-1}、XSEL{q3+1}～XSEL{n})，只选择指纹认证所必要的数据线37(XSEL{q0}到XSEL{q3})，按顺序使连接在选择的数据线37上的开关元件14导通。据此，从输出部件即驱动电路40只输出来自位于所述指纹认证对应部位A2的静电电容检测电路31的指纹信息。
所述步骤S430的帧扫描希望重复进行多次(步骤S440)，如果给定次数(例如3次)的帧扫描结束，则与步骤S450的指纹数据的认证确认由认证部件162进行。这里，认证部件162把第二次以后的各次帧扫描中取入的指纹信息平均化，生成最终的指纹信息。该最终的指纹信息与预先存储在指纹数据存储部150中的指纹数据比对，进行基于指纹的认证。认证的结果输出到认证信息输出部件，显示在显示装置83上。
须指出的是，可以检测把手指放在检测面上时的压力，进行图6的处理流程的指纹数据存储部140和输出处理部160的起动，也可以在输入装置100上设置开始开关，通过该开始开关的压动检测来进行。
在上述的处理流程中，通过前处理部件172只选择与指纹认证所必要的手指位置对应的静电电容检测电路31。据此，能省略对指纹认证中不要的静电电容检测电路31供给电源电压、进行用于取出指纹信息的开关元件14的动作，能实现指纹传感器1的高速动作。
此外，削减数据驱动器10和扫描驱动器20的不要的动作，作为指纹传感器1的低耗电成为可能。利用来自指纹传感器1的指纹信息进行认证处理等处理动作时，能抑制处理信息的增大，简化指纹认证系统。
如上所述，在本实施例中，在具有配置为矩阵状的多个静电电容检测电路31、输出来自该静电电容检测电路31的检测信息的驱动电路40的输入装置100中，包括通过多次帧扫描，从静电电容检测电路31读出检测信息，局部确定静电电容检测电路31，取出成为处理对象的检测信息的选择部件的认证部件162。
这时，对配置为m行n列的多个静电电容检测电路31，进行多次帧扫描。这时，从静电电容检测电路31读出的检测信息在局部确定必要的静电电容检测电路31时利用，只用确定的来自静电电容检测电路31的检测信息执行认证处理等各种处理动作。因此，能把处理信息抑制在必要的最小限度，能实现处理系统的简化。
在从配置为矩阵状的多个静电电容检测电路31输出指纹信息的输入装置100的驱动方法中，对静电电容检测电路31进行多次帧扫描，从静电电容检测电路31读出指纹信息，根据读出的指纹信息，局部确定静电电容检测电路31，只取出成为处理对象的指纹信息，从而实现它。
本实施例的认证部件162包括通过第一次的帧扫描读出来自全部静电电容检测电路31的指纹信息，决定下一应该选择的特定静电电容检测电路31的前处理部件172；通过第二次以后的帧扫描，从特定的静电电容检测电路31取出检测信息的后处理部件174。
这样，只在最初进行的第一次的帧扫描中读出来自全部静电电容检测电路31的检测信息，此后，只局部取出成为处理对象的静电电容检测电路31的检测信息。即只用1次帧扫描就能决定成为处理对象的静电电容检测电路31。
而且，这也能通过按顺序执行以下的步骤的方法实现对静电电容检测电路31进行第一次的帧扫描，从全部静电电容检测电路31读出指纹信息，根据读出的指纹信息，决定下一应该选择的局部的特定静电电容检测电路31的第一步骤；进行第二次以后的帧扫描，从特定的静电电容检测电路31取出成为处理对象的指纹信息的第二步骤。
此外，前处理部件172希望采用把从全部静电电容检测电路31读出的指纹信息与预先设定的阈值比较，决定下一应该选择的特定的静电电容检测电路31的结构。据此，根据从全部静电电容检测电路31读出的指纹信息，基于与预先决定的阈值的比较的更确认的静电电容检测电路31的决定成为可能。而且，这也能在所述第一步骤中把从全部静电电容检测电路31读出的指纹信息与预先设定的阈值比较，决定下一应该选择的特定的静电电容检测电路31的方法实现。
在本实施例中，与多条扫描线36和多条数据线37的交叉部对应，分别设置静电电容检测电路31，具有按顺序扫描扫描线36的扫描驱动器20、按顺序把数据线37连接到驱动电路40上的数据驱动器10。在这样的结构中，后处理部件174驱动扫描驱动器20和数据驱动器10，从而按顺序只扫描与特定的静电电容检测电路31对应的扫描线36，并且只把与特定的静电电容检测电路31对应的数据线37连接到驱动电路40上，取出指纹信息。
这样，在第二次以后的帧扫描中，只选择与特定的静电电容检测电路31对应的扫描线36，进行扫描，只把对应的数据线37连接到驱动电路40上，取出指纹信息。但完全不进行除此之外的没必要的静电电容检测电路31对应的扫描线36的扫描，或把数据线37连接到驱动电路40上的指纹信息的取出。这样，对于对静电电容检测电路31的扫描、和来自数据线的指纹信息的取出而言，能减少不必要的动作，实现驱动静电电容检测电路31上的低耗电。
此外，也能采用在所述第二步骤中只按顺序扫描与特定的静电电容检测电路31对应的扫描线36，从与特定的静电电容检测电路31对应的数据线37取出指纹信息的方法，实现它。
图9是实施例2的静电电容式指纹传感器1的框图。在该实施例中，代替所述数据解码器51，在数据驱动器10上设置用于实现通常的显示装置中的模拟点的依次驱动的移位寄存器11。此外，在扫描驱动器20中，代替扫描解码器52，设置用于依次选择扫描线36的移位寄存器21。如果考虑从外部提供开始脉冲，移位寄存器11就与另外提供的时钟同步，按顺序选择扫描全部扫描线36。此外的指纹传感器1的结构包含各指纹传感器1或放大电路40的电路结构，与实施例1是公共的。
图10是输入装置的结构框图。与实施例1的不同点在于代替从认证部件162到指纹传感器1的数字代码信号DCODE的输出线，设置开始脉冲SP和时钟CLK的输出线。输入装置100的各部的功能上的结构与实施例1是公共的。
指纹数据的登记、指纹信息的读出和取出的结构与图6的处理流程同样，所以这里只说明与实施例1不同的动作。图11表示本实施例的扫描驱动器20的时序图，但是这里，通过对指纹传感器1提供开始脉冲SP，开始各帧的扫描。另外，扫描驱动器20的移位寄存器21在得到开始脉冲SP后，就与时钟CLK同步，一条一条使全部扫描线36有效。
下面说明更具体的动作。作为第一步骤，认证部件162为了探索认证对象位置，在步骤S410中，在起动认证部件162之后的第一帧扫描中，从配置在有源矩阵部30中的全部静电电容检测电路31读出指纹的凹凸信息。该动作由前处理部件172进行，但是提供给扫描驱动器20或数据驱动器10的时钟CLK的频率全部设定为标准值。前处理部件172按照YSEL1、YSEL2、…、YSEL{m-1}、YSEL{m}的顺序，依次选择全部扫描线36，对选择的扫描线36供给高电位VDD的电源电压。然后，当选择的1条扫描线36变为高电位VDD时，依次选择连接在全部数据线37上的开关元件14，使其导通。据此，从位于选择的扫描线36和选择的数据线37的交叉点的全部静电电容检测电路31读出指纹的凹凸信息。
前处理部件172根据从第一次帧扫描取得的指纹信息，决定作为指纹认证所必要的静电电容检测电路31的位置。这里，与扫描线36的YSEL{p0}到YSEL{p3}对应的位置在指纹认证中是必要的。在图12中，表示由前处理部件172决定的指纹认证对应部位A2。
作为第二步骤，在接着第一次帧扫描的第二次以后的帧扫描中，后处理部件174同样依次选择全部扫描线36，进行扫描。可是，通过扫描驱动器20，高速地依次选择指纹认证中没必要的扫描线36(YSEL1～YSEL{p0-1}、YSEL{p3+1}～YSEL{m})，这时数据驱动器10不工作。为了实现扫描驱动器20的高速化，使提供给扫描驱动器20的时钟CLK的频率比所述标准值高，此外在高速提供时钟CLK时，不供给对数据驱动器10的开始脉冲或时钟。在图11中，关于指纹认证中没必要的扫描线36，使时钟频率为2倍，依次进行选择，但是实际上数百倍的高速动作是可能的。而关于指纹认证中必要的扫描线36(YSEL{p0}到YSEL{p3})，使提供给扫描驱动器20的时钟CLK的频率回到通常的速度即标准值。同时对数据驱动器10提供开始脉冲或时钟，使数据驱动器10工作，通过使开关元件14变为导通的数据线37，依次读出来自静电电容检测电路31的指纹信息。
在本实施例中，以高速使指纹认证中没必要的扫描线36工作的结果是能谋求指纹传感器1的高速动作。此外，数据驱动器10只在选择与指纹认证中成为必要的手指位置对应的扫描线36时工作，所以能减少数据驱动器10和扫描驱动器20的不必要的动作，指纹传感器1的低耗电也成为可能。利用来自指纹传感器1的指纹信息，进行认证处理等处理动作时，能抑制处理信息的增大，能简化指纹认证系统。
如上所述，在本实施例中，与多条扫描线36和多条数据线37的交叉部对应，设置静电电容检测电路31，具有按顺序扫描扫描线36的扫描驱动器20和按顺序把数据线37连接在放大电路40上的数据驱动器10。而且，后处理部件174具有以下结构使与特定静电电容检测电路31以外对应的扫描线36比与特定静电电容检测电路31对应的扫描线36的扫描速度高，从特定静电电容检测电路31取出指纹信息。
这时，在第二次以后的帧扫描中，关于全部扫描线36进行扫描，但是使与不取出指纹信息的静电电容检测电路31对应的扫描线36比与取出指纹信息的静电电容检测电路31对应的扫描线36的扫描速度还高，从特定的静电电容检测电路31取出指纹信息。这样，关于对各静电电容检测电路31的扫描、来自数据线37的指纹信息的取出，能减少不要的动作，能实现驱动静电电容检测电路31时的低耗电。
而且，通过在所述第二步骤中，使与特定静电电容检测电路31以外对应的扫描线36比与特定静电电容检测电路31对应的扫描线36的扫描速度高，按顺序扫描全部扫描线36，从与特定的静电电容检测电路31对应的数据线37取出指纹信息，也能实现它。
在所述任意实施例中，利用检测指纹的凹凸的静电电容检测电路31作为传感器单元。据此，把手指的指纹作为检测信息的各种控制成为可能。此外，通过使用输出指纹信息的指纹传感器1，能提供超小型并且超轻量的输入装置。
通过组入具有这样的指纹传感器1的输入装置100，例如除了智能卡81，也能在PDA或移动电话等各种电子仪器中利用。据此，能提供超小型并且超轻量的适合于指纹的登记和指纹认证的电子仪器。
须指出的是，本发明并不局限于上述实施例，在本发明的要旨的范围内能进行各种变形。例如作为被检测物，可以是指纹以外的，例如也能应用于测定压力分布或温度分布的各种传感器终。此外，作为指纹传感器1，可以应用所述各实施例那样的检测静电电容的方式以外的方式。在各实施例中，在个人认证中利用从指纹传感器1取出的指纹信息，但是在此外的各种处理中也能利用。例如捕捉指纹的6轴方向的移动，在显示装置的指针移动、显示装置的滚动等显示控制中利用。
权利要求
1.一种输入装置，具有配置为矩阵状的多个传感器单元、和输出来自所述各传感器单元的检测信息的输出部件，其特征在于具有通过多次帧扫描，从所述传感器单元读出检测信息，部分特定该传感器单元，取出成为处理对象的检测信息的选择部件。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征在于所述选择部件由以下部分构成通过第一次的帧扫描，读出来自全部的所述传感器单元的检测信息，决定下个应该选择的特定的传感器单元的前处理部件；通过第二次以后的帧扫描，从所述特定的传感器单元取出检测信息的后处理部件。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征在于所述前处理部件把从全部所述传感器单元读出的检测信息与预先决定的阈值进行比较，决定下一应该选择的特定的传感器单元。
4.根据权利要求2和3所述的输入装置，其特征在于对应多条扫描线与多条数据线的交叉部分别设置所述传感器单元，具有扫描所述扫描线的扫描驱动器和把所述数据线连接在所述输出部件上的数据驱动器；所述后处理部件驱动所述数据线驱动器和所述数据驱动器，从而只扫描与所述特定的传感器单元对应的所述扫描线，并只从与所述特定的传感器单元对应的所述数据线取出检查信息。
5.根据权利要求2和3所述的输入装置，其特征在于对应多条扫描线与多条数据线的交叉部分别设置所述传感器单元，具有按顺序扫描所述扫描线的扫描驱动器和把所述数据线按顺序连接在所述输出部件上的数据驱动器；所述后处理部件驱动所述数据线驱动器和所述数据驱动器，从而使与所述特定传感器单元以外对应的扫描线比与所述特定传感器单元对应的扫描线的扫描速度还快，扫描全部所述扫描线，从与所述特定传感器单元对应的数据线取出检查信息。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的输入装置，其特征在于所述传感器单元检测指纹的凹凸。
7.一种电子仪器，其特征在于具有权利要求1～5中任意一项所述的输入装置。
8.一种输入装置的驱动方法，从配置为矩阵状的多个传感器单元输出检测信息，其特征在于对所述传感器单元进行多次帧扫描，从该传感器单元读出检测信息；根据读出的检测信息，部分特定所述传感器单元，从该特定的传感器单元取出成为处理对象的检测信息。
全文摘要
本发明提供抑制处理信息的增大，能实现处理系统的简化的输入装置、电子仪器和输入装置的驱动方法。输入装置(100)具有配置为矩阵状的多个静电电容检测电路(31)、输出来自静电电容检测电路(31)的检测信息的驱动电路(40)。输出处理部(160)通过基于多次帧扫描的来自静电电容检测电路(31)的指纹信息的读出，局部决定静电电容检测电路(31)，只取出成为处理对象的检测信息。
文档编号G01B7/28GK1576774SQ200410063828
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月12日 优先权日2003年7月28日
发明者原弘幸, 樱井干夫 申请人:精工爱普生株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
