特許 6878066 指紋センサ及び指紋センサモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6878066

(24)【登録日】2021年5月6日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】指紋センサ及び指紋センサモジュール

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/28 20060101AFI20210517BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20210517BHJP

   A61B 5/1172 20160101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/28 A

   G06F3/01 510

   A61B5/1172

【請求項の数】17

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-53516(P2017-53516)

(22)【出願日】2017年3月17日

(65)【公開番号】特開2017-187478(P2017-187478A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2020年2月6日

(31)【優先権主張番号】特願2016-69293(P2016-69293)

(32)【優先日】2016年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴野 文人

(72)【発明者】

【氏名】水橋 比呂志

(72)【発明者】

【氏名】上原 利範

(72)【発明者】

【氏名】野々山 紀美代

(72)【発明者】

【氏名】倉澤 隼人

【審査官】 山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０５１３８９８８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４８５０８４０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１７３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０３９０３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３３３３２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１７６２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４６５７７０７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５６２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１０１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００３４７４０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

Ａ６１Ｂ ５／０６−５／２２

Ｇ０６Ｆ ３／００−３／０１

３／０４８−３／０４８９

３／１８

Ｇ０６Ｋ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一のガラス基板と、第二のガラス基板と、前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板との間に配置された複数のセンサ電極とを備え、前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板とが前記センサ電極を挟んで封止材により接着され、
前記封止材が前記センサ電極が配置された検出領域の外側の額縁領域に重畳して配置される指紋センサ。

【請求項2】

前記第一のガラス基板及び前記第二のガラス基板のうち少なくとも一方の厚さが１００μｍ〜３００μｍの範囲にある請求項１に記載の指紋センサ。

【請求項3】

前記第一のガラス基板の上方に前記センサ電極が配置される請求項１または請求項２に記載の指紋センサ。

【請求項4】

前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板の間の間隙に充填物が充填される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の指紋センサ。

【請求項5】

前記充填物が液晶である請求項４に記載の指紋センサ。

【請求項6】

前記第一のガラス基板に配置され、前記センサ電極へ駆動信号を供給、または検出信号を出力、の少なくとも一方を行う信号線をさらに含む請求項１から５のいずれか１項に記載の指紋センサ。

【請求項7】

前記第一のガラス基板に配置された制御線と、スイッチング素子とをさらに含み、前記信号線は前記スイッチング素子を介して前記センサ電極へ駆動信号を供給しまたは検出信号を出力し、制御線は前記スイッチング素子を介して駆動するセンサ電極を順次選択する請求項６に記載の指紋センサ。

【請求項8】

前記センサ電極と信号線または制御線との間の層に配置される第一の対向電極を備える請求項７に記載の指紋センサ。

【請求項9】

前記第二のガラス基板に配置される第二の対向電極を備える請求項８に記載の指紋センサ。

【請求項10】

前記第一の対向電極及び前記第二の対向電極はガード電極である請求項９に記載の指紋センサ。

【請求項11】

前記第二のガラス基板にセンサ駆動電極をさらに含む請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の指紋センサ。

【請求項12】

前記センサ駆動電極から発信された駆動信号を前記センサ電極が受信する請求項１１に記載の指紋センサ。

【請求項13】

前記センサ電極の解像度が２５０ｐｐｉ〜１０００ｐｐｉの範囲の画素の解像度に相当する請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の指紋センサ。

【請求項14】

前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板の全ての辺が５ｍｍから３０ｍｍの範囲にある請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の指紋センサ。

【請求項15】

前記第二のガラス基板はさらに加飾層を備える請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の指紋センサ。

【請求項16】

請求項１から１５のいずれか１項に記載の指紋センサと、前記指紋センサと外部電子機器との信号の送受信を行う制御部とを含む指紋センサモジュール。

【請求項17】

前記第一のガラス基板または前記第二のガラス基板に接続されたフレキシブル基板を含み、前記フレキシブル基板に前記制御部が配置される請求項１６に記載の指紋センサモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は指紋センサ、指紋センサモジュール及び指紋センサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年における生体認証の手段の１つとして、例えば指の表面の凹凸などの微細構造を検出可能な高解像度の静電容量式検出装置が開発されている。
しかし、このような装置のうち、従来の指紋センサは単結晶シリコン基板上に形成されているため指で押すと割れやすいという問題があった。
日本国特開２００４−３１７３５３号公報には、絶縁基板上に形成された指紋センサの耐久性が向上することについて記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３１７３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述のような指紋センサの耐久性をさらに向上させることが求められていた。さらに、指紋センサの耐久性と、検出感度とを両立させることについても求められていた。

【0005】

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた耐久性を備えた指紋センサ、指紋センサモジュール及び指紋センサの製造方法を提供することにある。さらには、耐久性とともに、検出感度を両立することも可能な、指紋センサ、指紋センサモジュール及び指紋センサの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

指紋センサは、第一のガラス基板と、第二のガラス基板と、前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板との間に配置された複数のセンサ電極とを備え、前記第一のガラス基板と前記第二のガラス基板とが前記センサ電極を挟んで封止材により接着されている。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は本実施形態に係る指紋センサの平面図である。

【図2】図２は本実施形態に係る指紋センサの側面図である。

【図3】図３は本実施形態に係る指紋センサの断面図である。

【図4】図４は本実施形態に係る指紋センサの断面図の一部の拡大図である。

【図5】図５は本実施形態に係る指紋センサの接着構造の一例を示す断面図である。

【図6】図６は本実施形態に係る指紋センサの接着構造の別の一例を示す断面図である。

【図7】図７は本実施形態に係る指紋センサの接着構造の別の一例を示す断面図である。

【図8】図８は本実施形態に係る指紋センサの検出原理の一例を示す回路図である。

【図9】図９は本実施形態に係る第二の対向電極の断面図である。

【図10】図１０は本実施形態に係る第二の対向電極の別の一例の断面図である。

【図11】図１１は本実施形態に係る第二の対向電極の平面図である。

【図12】図１２は本実施形態に係るセンサ駆動電極の断面図である。

【図13】図１３は本実施形態に係るセンサ駆動電極の別の一例の断面図である。

【図14】図１４は本実施形態に係るセンサ駆動電極の平面図である。

【図15】図１５は本実施形態に係るセンサ駆動電極の検出原理の一例を示す図である。

【図16】図１６は本実施形態に係る指紋センサの駆動方法を示す概略図である。

【図17】図１７は本実施形態に係る第二の対向電極の駆動方法を示す概略図とタイミングチャートである。

【図18】図１８は本実施形態に係るセンサ駆動電極の駆動方法を示す概略図とタイミングチャートである。

【図19】図１９は本実施形態に係る指紋センサモジュールの平面図の一例である。

【図20】図２０は本実施形態に係る指紋センサモジュールの側面図の一例である。

【図21】図２１は本実施形態に係る加飾層の断面図である。

【図22】図２２は本実施形態に係る加飾層の断面図の別の一例である。

【図23】図２３は本実施形態に係るダミー電極の平面図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、発明を実施するための実施形態につき説明する。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。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。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。本開示はあくまで一例にすぎず、当業者において適宜変更しうるものまたは容易に想到し得るものを含む。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、あくまで一例であり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。

【0009】

１−１．全体構成
図１は、本実施形態に関わる指紋センサの一構成例を示す平面図である。

【0010】

指紋センサ１は、第一のガラス基板ＳＵＢ１と、第二のガラス基板ＳＵＢ２と、センサ電極ＳＥと、制御線Ｃ１と、信号線Ｓ１と、制御線駆動回路ＣＤと、信号線駆動回路ＭＵと、検出領域ＡＡと、額縁領域ＰＡとを含む。第一のガラス基板ＳＵＢ１の上にセンサ電極ＳＥが形成され、その上に第二のガラス基板ＳＵＢ２が重ねられている。すなわち、２枚のガラス基板の間にセンサ電極ＳＥが挟まれた構造となっている。

【0011】

第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２の間は、図示されない封止材で接着されている。

【0012】

指紋センサ１は、センサ電極ＳＥが配置され、指紋等を検出する検出領域ＡＡと検出領域ＡＡの外側の額縁領域ＰＡとを備える。２枚のガラス基板間に指紋検出のためのセンサ電極ＳＥを挟みガラス基板間を接着することにより、センサ電極ＳＥを物理的、化学的に保護するとともに上から押圧した際の変形、破壊を防止することができる。このような指紋センサは例えば樹脂フィルムなどで保護した指紋センサよりも耐久性に優れる。

【0013】

また、絶縁基板と樹脂フィルムなど、線膨張係数の差異の大きな部材でセンサ電極ＳＥを挟んで保護した場合、高温条件下または低温条件下での線膨張係数の違いにより指紋センサの反りが発生するが、２枚のガラス基板間にセンサ電極ＳＥを挟んで接着することでセンサの反りを防止することができる。

【0014】

第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２とを同一のガラス材料、すなわち線膨張係数が等しい材料とすると、よりセンサの反りを防止することができ、好ましい。

【0015】

また、２枚のガラス基板でセンサ電極ＳＥを挟む構造をとることによって、例えばウェットエッチング法などにより、ガラス基板の厚さを制御することが可能となる。このため、指紋センサのガラスの薄型化が容易である。すなわち、センサ電極ＳＥを挟んで２枚のガラス基板を接着することで、指紋センサの薄型化と、指紋センサの反りの防止とを両立することができる。センサ電極ＳＥと指との間に配置されるガラス基板が厚すぎると指紋センサの検出感度が低下するが、本実施形態によれば検出感度に優れた指紋センサ１を提供することが可能である。またセンサ電極ＳＥと指との間に配置されるガラス基板が薄すぎる場合には指紋センサの耐久性が低下する場合があるが、本実施形態によればガラス基板の膜厚を制御することが容易であり所望の耐久性の指紋センサ１を提供することが可能である。ガラス基板ＳＵＢ１またはＳＵＢ２の形状及び検出領域ＡＡ、額縁領域ＰＡの形状は図示した形状に限定されず、正方形、長方形、円形または多角形等であってもよい。

【0016】

第一のガラス基板ＳＵＢ１の検出領域ＡＡにはセンサ電極ＳＥが配列して配置され、額縁領域ＰＡには信号線駆動回路ＭＵと制御線駆動回路ＣＤが配置されている。センサ電極ＳＥは少なくとも検出領域ＡＡ内においてＸ方向およびＹ方向にそれぞれ配列する複数のマトリックス状のパターン形状を有する。隣接するセンサ電極ＳＥ同士はスリットにより分割されている。検出領域ＡＡに配置されるセンサ電極ＳＥは、指紋などの微細構造を検出するために、１つのセンサ電極ＳＥを画素に相当すると換算した時に２５０〜１０００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の範囲となるような密度で配置されることが好ましい。これにより、センサ電極ＳＥの解像度が２５０ｐｐｉ〜１０００ｐｐｉの範囲の画素の解像度に相当する。

【0017】

信号線駆動回路ＭＵは信号線Ｓ１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、または指紋検出のための検出信号を出力する。信号線Ｓ１は少なくとも検出領域ＡＡ内においてＹ方向に沿って延在しＸ方向に沿って配列する。１本の信号線Ｓ１がＹ方向に沿った少なくとも１列のセンサ電極ＳＥのそれぞれに対応するように配置される。信号線駆動回路ＭＵは所定の選択信号に応じて駆動検出対象の信号線Ｓ１を選択する。信号線駆動回路ＭＵには例えばマルチプレクサ回路などの選択回路が含まれる。

【0018】

制御線駆動回路ＣＤは制御線Ｃ１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。制御線Ｃ１は少なくとも検出領域ＡＡ内においてＸ方向に沿って延在しＹ方向に沿って配列する。１本の制御線Ｃ１がＸ方向に沿った少なくとも一行のセンサ電極ＳＥの所定の行の各センサ電極ＳＥのそれぞれに対応するように配置される。制御線駆動回路ＣＤには例えばシフトレジスタ回路などの転送回路やデコーダ回路などの選択回路が含まれる。

【0019】

図２は、本実施形態の指紋センサの一構成を示す側面図である。図２に示すように第二のガラス基板ＳＵＢ２の上に指Ｆを近接または接触した時に、第一のガラス基板ＳＵＢ１に形成された図示されないセンサ電極が、指の指紋を検出する。

【0020】

本実施形態では、第一のガラス基板ＳＵＢ１より、第二のガラス基板ＳＵＢ２のほうが、基板の主面の面積が狭くなっている。第二のガラス基板ＳＵＢ２の端部Ｔの近傍には段差Ｄが形成される。第一基板の上に第二基板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。

【0021】

本実施形態の指紋センサは小型化、薄型化、軽量化が容易であり、耐久性に優れ高い検出感度を備えることができる。本実施形態の指紋センサはクレジットカードなどに内蔵し、指紋認証機能付カードを提供することができる。すなわち、本実施形態の指紋センサは高解像度な薄型センサ、小型センサとして使用できる。

【0022】

本実施形態に係る指紋センサの第一のガラス基板ＳＵＢ１及び前記第二のガラス基板ＳＵＢ２のうち、少なくとも一方の厚さが１００〜３００μｍの範囲にあることが好ましい。厚さが１００μｍ未満の場合には指紋センサの耐久性が低下する場合がある。厚さが３００μｍを超えると指紋センサの感度が低下する場合がある。本実施形態に係る指紋センサの第一のガラス基板ＳＵＢ１と前記第二のガラス基板ＳＵＢ２の全ての辺は５ｍｍから３０ｍｍの範囲にあることが好ましい。ガラス基板の１辺が５ｍｍ未満の場合には指紋検出を行う解像度が不足する場合がある。ガラス基板の１辺が３０ｍｍを超えると指紋センサが大型化する場合がある。

【0023】

１−２．指紋センサの構成例
図３は、本実施形態に関わる指紋センサ１の概略断面図の一例である。

【0024】

第一のガラス基板ＳＵＢ１の上に、センサ回路３が形成されている。センサ回路３には、図示されない制御線、信号線等の配線と、前記制御線より供給される制御信号によりセンサ電極ＳＥに前記信号線からの駆動信号を供給するスイッチ素子とを含む。センサ回路３の上に平坦化膜ＰＬＮが形成される。平坦化膜ＰＬＮは例えばアクリル樹脂などの有機材料で形成される。有機材料を用いると平坦化膜ＰＬＮの膜厚を厚くできるためセンサ電極ＳＥや第一の対向電極ＣＥ１と、センサ回路３との間の寄生容量を低減することができ、センサの検出速度および検出感度の向上や消費電力の削減が可能である。

【0025】

平坦化膜ＰＬＮの上にセンサ電極ＳＥに対向する第一の対向電極ＣＥ１が形成される。第一の対向電極ＣＥ１は例えばガード電極としての機能を有する。指紋センサのような微細構造を認識する高解像度な入力検出装置においては、多数の小さなセンサ電極ＳＥが検出領域に密に配置されることとなるため、これらを順次駆動する駆動回路や選択回路及び制御配線が必要となるため、これらを含むセンサ回路とセンサ電極ＳＥとの間にガード電極を配置することでノイズを低減したり寄生容量を低減することができる。第一の対向電極ＣＥ１は例えばインジウム錫酸化物ＩＴＯのような導電層で形成され、例えば少なくともセンサ電極ＳＥが配置された検出領域ＡＡ内全面を覆うベタパターン形状に形成される。ただし第一の対向電極ＣＥ１が複数に分割されたパターン形状であってもよい。第一の対向電極ＣＥ１はＩＴＯで形成されていてもよく、インジウム亜鉛酸化物ＩＺＯ、酸化亜鉛ＺｎＯ等のような透光性導電材料でも良く、金属等の遮光性導電材料であってもよい。検出領域ＡＡ全面を覆うように第一の対向電極ＣＥ１をセンサ電極ＳＥに対向させるとガード効果が向上するので好ましい。

【0026】

第一の対向電極ＣＥ１は浮遊電位でも良く、所定の電位が供給されてもよい。第一の対向電極ＣＥ１に供給されるアクティブガード電位としては限定されるものではないが、第一の対向電極ＣＥ１にセンサ電極ＳＥに供給される駆動信号と同位相の信号を、センサ電極ＳＥに供給するタイミングと同一のタイミングで供給するとセンサ電極ＳＥとセンサ回路３との間の寄生容量を低減する効果が高く好ましい。このようにセンサの駆動信号と同期したガード信号をアクティブガード電位とする。アクティブガード電位の信号の電圧はセンサの駆動信号と同一の位相を有するものであればよい。駆動信号と同一の位相及び振幅を有する同波形のアクティブガード電位を用いることがより好ましい。

【0027】

第一の対向基板ＣＥ１の上に、絶縁膜２が形成され、絶縁膜２の上にセンサ電極ＳＥが形成される。センサ電極ＳＥは例えばＩＴＯで形成される。センサ電極ＳＥはＩＺＯ,ＺｎＯあるいは金属膜で形成されていてもよい。センサ電極ＳＥの上に配向膜ＡＬ１が形成される。

【0028】

一方、第二のガラス基板ＳＵＢ２の上にオーバーコート層（保護層）ＯＣが形成される。オーバーコート層ＯＣの上にスペーサＳＰが形成される。スペーサＳＰの上に配向膜ＡＬ２が形成される。前記配向膜ＡＬ１と配向膜ＡＬ２の間に液晶層ＬＱが配置される。すなわち、第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間に形成される空隙に液晶層ＬＱの液晶が充填されている。第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間は額縁領域ＰＡにおいて接着されるので、ガラス基板間の間隙に液晶を充填しない場合はガラス基板間に真空層あるいは空気層が含まれる。センサ電極ＳＥと、指が触れる側の基板（この実施形態では第二のガラス基板ＳＵＢ２）との間に真空層や空気層が配置されると指紋センサの検出感度が低下する場合があるので、例えば液晶のような充填物を充填することが好ましい。また、後述する通り、第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間の間隙に封止材を充填してもよい。

【0029】

第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間に充填した液晶が外部に漏れたり、また第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間の間隙に外部から空気が入ったりしないように、第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２とは、隙間なく封止材で接着されている、すなわち封止されていることが好ましい。

【0030】

図４は、第一のガラス基板ＳＵＢ１に形成されたセンサ回路の拡大図の一例である。図４は、図１の指紋センサのＸ方向に沿った断面図の拡大概略図である。図４に示すように、第一のガラス基板ＳＵＢ１の上に、制御線Ｃ１と補助ガード電極ＳＧＥ（Ｓｕｂ Ｇｕａｒｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が形成される。制御線Ｃ１及び補助ガード電極ＳＧＥは第一のガラス基板ＳＵＢ１の上に直接形成されてもよく、絶縁膜等を介して形成されてもよい。補助ガード電極ＳＧＥは、信号線Ｓ１と第一のガラス基板ＳＵＢ１との間に配置され、制御線Ｃ１と同一の導電材料、例えば金属で形成される。制御線Ｃ１及び補助ガード電極ＳＧＥの上に第一絶縁膜１１が形成されている。第一半導体層ＳＣ１は、第一絶縁膜１１の上に形成されている。第一半導体層ＳＣ１は、制御線Ｃ１と対向した２個のチャネル領域を有している。第一半導体層ＳＣ１は、第一の対向電極ＣＥ１に対してセンサ電極ＳＥの反対側に位置している。第一半導体層ＳＣ１は、例えば多結晶シリコンで形成されている。第一半導体層ＳＣ１は、酸化物半導体、アモルファスシリコンで形成されていてもよい。第二絶縁膜１２は、第一絶縁膜１１及び第一半導体層ＳＣ１の上に形成されている。

【0031】

信号線Ｓ１、第一導電層ＣＬ１及び第一補助配線Ａ１は、第二絶縁膜１２の上に形成されている。信号線Ｓ１、第一導電層ＣＬ１及び第一補助配線Ａ１は、第一の対向電極ＣＥ１に対してセンサ電極ＳＥの反対側に位置している。信号線Ｓ１、第一導電層ＣＬ１及び第一補助配線Ａ１は、同一の導電材料で形成され、例えば金属で形成されている。

【0032】

ここで第一補助配線Ａ１はコンタクトホールＣＨａ１を介して第一の対向電極ＣＥ１にアクティブガード電位を供給するための配線である。

【0033】

また、信号線Ｓ１は、第二絶縁膜１２に形成されたコンタクトホールＣＨａ１を通って第一半導体層ＳＣ１の一端部に接続されている。

【0034】

信号線Ｓ１と第一のガラス基板ＳＵＢ１との間に補助ガード電極ＳＧＥを設けることで第一のガラス基板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Ｓ１へのノイズを遮蔽することができる。

【0035】

なお、第一のガラス基板ＳＵＢ１の上に信号線Ｓ１を最初に形成させ、制御線Ｃ１をその上方に形成してもよい。その場合は補助ガード電極ＳＧＥは制御線Ｃ１と第一のガラス基板ＳＵＢ１との間に形成される。補助ガード電極ＳＧＥは、信号線と同一の層、若しくは同一の材料で形成されていてもよい。

【0036】

補助ガード電極ＳＧＥには第一補助配線Ａ１を介してアクティブガード電位を供給することができる。アクティブガード電位は特に限定されるものではないが、センサ電極ＳＥの駆動信号に同期したアクティブガード電位を供給することにより信号線Ｓ１や制御線Ｃ１とセンサ電極ＳＥとの寄生容量をさらに低減させることができる。第一の対向電極ＣＥ１に加えて第一のガラス基板ＳＵＢ１にさらに近い方向にこのような補助シールド電極を一層追加することにより高い寄生容量低減効果が得られる。

【0037】

第一導電層ＣＬ１は、第二絶縁膜１２に形成されたコンタクトホールを通って第一半導体層ＳＣ１のチャネル領域の間に接続されている。第一補助配線Ａ１は、第二絶縁膜１２に形成されたコンタクトホールを通って第一半導体層ＳＣ１の他端部に接続されている。

【0038】

第三絶縁膜１３は、第二絶縁膜１２、信号線Ｓ１、第一導電層ＣＬ１及び第一補助配線Ａ１の上に形成されている。第三絶縁膜１３は、第一導電層ＣＬ１と対向し第一導電層ＣＬ１に開口したコンタクトホールを有している。第三絶縁膜１３は図３の平坦膜ＰＬＮに相当する層であり有機材料で形成されることが好ましい。

【0039】

第一の対向電極ＣＥ１は、第三絶縁膜１３の上に形成されている。第一の対向電極ＣＥ１は、第三絶縁膜１３に形成されたコンタクトホールＣＨａ１を通って第一補助配線Ａ１に接続される。

【0040】

対向電極ＣＥ１は、第一検出スイッチＤＳ１と対向し、第三絶縁膜１３のコンタクトホールを取り囲んだ第一開口ＯＰ１を有している。対向電極ＣＥ１は、第一開口ＯＰ１だけではなく、例えば、対向電極ＣＥ１は、第二検出スイッチと対向した第二開口、第三検出スイッチと対向した第三開口、第四検出スイッチと対向した第四開口などの複数の開口を有している。

【0041】

第四絶縁膜１４は、第一導電層ＣＬ１、第三絶縁膜１３及び対向電極ＣＥ１の上に形成されている。第四絶縁膜１４は、第一導電層ＣＬ１と対向し、第一導電層ＣＬ１に開口したコンタクトホールを有している。センサ電極ＳＥは、第四絶縁膜１４の上に形成され、第一開口ＯＰ１と対向している。センサ電極ＳＥは、第一開口ＯＰ１及び第四絶縁膜１４のコンタクトホールを通って第一導電層ＣＬ１に接続されている。

【0042】

第一導電層ＣＬ１、第一半導体層ＳＣ１、第一スイッチング素子ＤＳ１ａを含む第１検出スイッチＤＳ１は本発明に関わるスイッチ素子の一具体例である。

【0043】

第一スイッチング素子ＤＳ１ａは、制御線Ｃ１に電気的に接続された第一電極と、信号線Ｓ１に電気的に接続された第二電極と、センサ電極ＳＥに電気的に接続された第三電極とを含み、上記第一電極がＴＦＴ（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のゲート電極、第二及び第三電極の一方がソース電極、第二及び第三電極の他方がドレイン電極として機能するようになっており第一制御線Ｃ１からセンサ電極ＳＥに選択信号が供給されると第一スイッチング素子ＤＳ１ａがオンとなってセンサ電極ＳＥに第一信号線Ｓ１から駆動信号が供給され、また検出信号が第一信号線Ｓ１に出力されるようになっている。

【0044】

なお、指紋センサを駆動するスイッチング素子としては少なくとも第一スイッチング素子ＤＳ１ａがあれば動作するが、本実施形態では非選択のセンサ電極ＳＥにアクティブガード電位を印加するために、さらに第二スイッチング素子ＤＳ１ｂを備えている。第二スイッチング素子ＤＳ１ｂは、第一制御線Ｃ１に電気的に接続された第一電極と、第一補助配線Ａ１に電気的に接続された第二電極と、センサ電極ＳＥに電気的に接続された第三電極とを有し、上記第一電極がＴＦＴ（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のゲート電極、第二及び第三電極の一方がソース電極、第二及び第三電極の他方がドレイン電極として機能するようになっており第一制御線Ｃ１からセンサ電極ＳＥに選択信号が供給されると第二スイッチング素子ＤＳ１ｂがオンとなってセンサ電極ＳＥに第一補助配線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。

【0045】

なお、このように第一検出スイッチＤＳ１が直列に接続された第一スイッチング素子ＤＳ１ａと第二スイッチング素子ＤＳ１ｂとを含む場合には、どちらかのスイッチング素子がオンの時にはもう一方はオフになるようになっている。第一及び第二スイッチング素子ＤＳ１ａ、ＤＳ１ｂは、例えば互いに導電型の異なる薄膜トランジスタ、例えばＮチャネル型の薄膜トランジスタとＰチャネル型の薄膜トランジスタで形成されている。

【0046】

第一及び第二スイッチング素子ＤＳ１ａ、ＤＳ１ｂは、トップゲート型あるいはボトムゲート型のいずれであってもよい。第一及び第二スイッチング素子ＤＳ１ａ、ＤＳ１ｂの半導体層は、多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ：ｐｏｌｙ-Ｓｉ）によって形成されているが、多結晶シリコンに限らず非晶質シリコンや酸化物半導体などによって形成されていてもよい。

【0047】

信号線Ｓ１及び補助配線Ａ１に対する検出スイッチＤＳ１の接続関係は上述した例に限定されるものではなく各検出スイッチＤＳ１の第一スイッチング素子の第二電極が第一補助配線Ａ１に接続され、各検出スイッチＤＳ１の第二スイッチング素子の第二電極が信号線Ｓ１に接続されていてもよい。

【0048】

１−３．接着構造
図５は本実施形態の指紋センサの接着構造の概略断面図の一例である。第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２とは、額縁領域ＰＡに重畳する領域で封止材ＳＬにより接着されている。第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２と間を額縁領域ＰＡにおいて接着した際に、検出領域ＡＡ等においてガラス基板間に生じる間隙に液晶層ＬＱの液晶が充填される。より具体的には、第一のガラス基板ＳＵＢ１の上に第一のガラス基板上回路４が形成され、その上に絶縁膜２、センサ電極ＳＥ、配向膜ＡＬ１がこの順に形成され、第二のガラス基板ＳＵＢ２の上にはオーバーコート層ＯＣ、スペーサＳＰ、配向膜ＡＬ２がこの順で形成され、これらの膜が形成された第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２とを額縁領域ＰＡに配置した封止材ＳＬで接着する。

【0049】

液晶層ＬＱはガラス間接着後に封止材ＳＬにあらかじめ設けられた注入口から液晶を注入したのち、注入口をさらに封止して充填できる。

【0050】

第一のガラス基板ＳＵＢ１または第二のガラス基板ＳＵＢ２の上に液晶を滴下し、液晶の周辺領域に封止材を印刷したのちガラスを貼りあわせ硬化させるＯＤＦ方式を用いてもよい。

【0051】

図６は、指紋センサの接着構造の変形例である。本変形例では第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間の間隙に封止材ＳＬを充填している。本変形例では、封止材ＳＬは額縁領域ＰＡ及び検出領域ＡＡの全面、すなわち少なくとも第二のガラス基板ＳＵＢ２の全面に重畳して配置され、第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間を接着する。

【0052】

この時は第一のガラス基板ＳＵＢ１、または第二のガラス基板ＳＵＢ２の上全面に行き渡る量の封止材ＳＬを塗布または印刷したのち、ガラス基板間を貼りあわせ、加熱等の硬化工程を行うことによってガラス基板間を接着する。

【0053】

封止材ＳＬとしては、例えば接着剤の熱硬化型エポキシ樹脂などを用いることができる。このような封止材を用いることによって２枚のガラス基板間の間隙が全面的に均一になるように接着することができる。このような封止材を用いてガラス基板間を隙間なく接着する、すなわち封止することができる。なお、図６では、第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２とに配向膜ＡＬが形成されているが、本変形例においては配向膜ＡＬはなくても良い。

【0054】

図７は図６の変形例である。基板の全面に重畳して封止材ＳＬを配置して第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２とを接着する場合に、スペーサＳＰを配置しなくても良い。

【0055】

スペーサＳＰを配置する場合は第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間の間隙を全面的により均一にする効果が得られる。

【0056】

スペーサＳＰを配置しない場合は第一のガラス基板ＳＵＢ１と第二のガラス基板ＳＵＢ２との間の間隙に封止材を充填した際に気泡が生じる可能性を低下できる。

【0057】

１−４．検出原理
図８に本実施形態の指紋センサの検出原理の一例を示す。図８は、センサ電極ＳＥの検出器ＤＴを示す回路図である。本実施形態において、検出器ＤＴは、接続配線Ｗ１を介してセンサ電極ＳＥに接続されている。接続配線Ｗ１とセンサ電極ＳＥの間には図示されない信号線駆動回路ＭＵを介していてもよい。検出器ＤＴの個数は、例えば、接続配線Ｗ１の本数と同一である。この場合、検出器ＤＴは接続配線Ｗ１に一対一で接続される。

【0058】

図８に示すように、検出器ＤＴは、積分器ＩＮと、リセットスイッチＲＳＴと、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とを有している。積分器ＩＮは、演算増幅器ＡＭＰと、コンデンサＣＯＮとを有している。この例では、コンデンサＣＯＮは、演算増幅器ＡＭＰの非反転入力端子と出力端子との間に接続されている。リセットスイッチＲＳＴは、コンデンサＣＯＮに並列に接続されている。スイッチＳＷ１は、信号源ＳＧと接続配線Ｗ１との間に接続されている。スイッチＳＷ１は、信号源ＳＧから接続配線Ｗ１などを介してセンサ電極ＳＥにセンサ駆動信号Ｖｗを与えるかどうかを切替える。スイッチＳＷ２は、接続配線Ｗ１と、演算増幅器ＡＭＰの非反転入力端子との間に接続されている。スイッチＳＷ２は、検出信号Ｖｒを上記非反転入力端子に入力するかどうかを切替える。

【0059】

上記のような検出器ＤＴを利用する場合、まず、スイッチＳＷ１をオンにし、スイッチＳＷ２をオフにし、接続配線Ｗ１などを介してセンサ電極ＳＥにセンサ駆動信号Ｖｗを書き込む。次いで、スイッチＳＷ１をオフにした後、スイッチＳＷ２をオンにし、センサ電極ＳＥから接続配線Ｗ１などを介して取り出した検出信号Ｖｒを上記非反転入力端子に入力する。積分器ＩＮは、入力された電圧（検出信号Ｖｒ）を時間で積分する。これにより、積分器ＩＮは、入力された電圧に比例した電圧を出力信号Ｖｏｕｔとして出力することができる。その後、リセットスイッチＲＳＴをオフにすることにより、コンデンサＣＯＮの電荷は放出され、出力信号Ｖｏｕｔの値はリセットされる。

【0060】

本実施形態の検出原理は接続配線Ｗ１を介してセンサ電極ＳＥにセンサ駆動信号Ｖｗを書き込み、検出信号Ｖｒを読み取る自己容量静電方式を一例として示したが、検出原理はこれに限定されない。

【0061】

１−５．第二の対向電極の構造について
図９に第二の対向電極を有する指紋センサの概略断面図の一例を示す。第二のガラス基板ＳＵＢ２の第一の面７、すなわち第一のガラス基板ＳＵＢ１に近い方の面に、センサ電極ＳＥに対向する第二の対向電極ＣＥ２が形成される。第二の対向電極ＣＥ２はガード電極として機能し、好ましくは上述したアクティブガード電位が供給される。センサ電極ＳＥの上にガラス基板を配置すると、センサ電極ＳＥと指の間の距離が遠くなりセンサ電極ＳＥの検出感度が低下しやすいが、指が近接または接触する側の基板すなわち第二のガラス基板ＳＵＢ２の上に第二対向電極ＣＥ２を配置してアクティブガード電位と同様に、駆動信号と同一の位相及び振幅を有する電位を印加する。を印加することでセンサ電極ＳＥから発生する駆動信号の電界を第二のガラス基板ＳＵＢ２の上方に増幅させ指紋センサの検出感度を向上させる効果がある。

【0062】

また、ガラス基板を挟むとセンサ電極ＳＥと指の間の距離が遠くなり、第二のガラス基板ＳＵＢ２上の指紋の凹凸の凹の部分と凸の部分までのセンサ電極ＳＥからの距離が異なるために検出信号を算出した際に得られる指紋データがぼやけることがあるが、このような第二対向電極ＣＥ２を配置しアクティブガード電位と同様に、駆動信号と同一の位相及び振幅を有する電位を供給することでセンサの信号強度を向上させることができるのでデータのぼやけを改善できる。第二の対向電極ＣＥ２に供給される電位は駆動信号と同一の電位であることが好ましい。

【0063】

第二の対向電極ＣＥ２はＩＴＯで形成されるが、これに限定されず金属膜であってもよい。第二の対向電極ＣＥ２は、導電経路６を介して、センサ回路接続配線５に接続されている。導電経路６は、銀ペーストや導電テープなどである。センサ回路３は、第一のガラス基板ＳＵＢ１上に形成されており、センサ回路接続配線５に接続されている。第二の対向電極ＣＥ２にはセンサ回路接続配線５を通してセンサ回路３から駆動信号が供給される。しかしこのような導通経路に限定されず例えば第二のガラス基板ＳＵＢ２上に駆動信号供給回路を形成してもよい。

【0064】

図１０に図９の変形例を示す。本変形例では第二のガラス基板ＳＵＢ２の第二の面８、すなわち第一のガラス基板と反対側の方の面に、センサ電極ＳＥに対向する第二の対向電極ＣＥ２が形成される。このように第二のガラス基板ＳＵＢ２の第二の面８に形成された第二の対向電極ＣＥ２は、より指に近い場所で駆動信号の電界を増幅することができるので指紋センサの検出感度や精度を向上させる効果が高い。

【0065】

図１１に第二の対向基板ＣＥ２の平面図を示す。第二の対向電極ＣＥ２は第二のガラス基板ＳＵＢ２の上に平面視で重畳し、かつセンサ電極ＳＥに重畳しないよう各センサ電極ＳＥの周辺を取り囲むパターンに形成されている。第二の対向電極ＣＥ２は検出領域ＡＡを囲んで額縁領域ＰＡにも形成され額縁領域ＰＡの第二の対向電極ＣＥ２の電極幅は検出領域ＡＡ内の第二の対向電極ＣＥ２の電極幅よりも広くなっている。このようなパターン形状とすることでセンサ電極ＳＥから発生される駆動信号を遮蔽せずに駆動信号を増幅できる。ただし第二の対向電極ＣＥ２のパターン形状はこれに限定されるものではない。

【0066】

センサ回路接続配線５はコネクタ９に接続され、コネクタ９を介してセンサ回路３に接続される。第二の対向電極ＣＥ２を駆動する方法はこれに限定されずコネクタ９を介してフレキシブル基板などの駆動回路から第二の対向電極ＣＥ２を駆動してもよい。

【0067】

１−６．第二のガラス基板上のセンサ駆動電極について
図１２に第二のガラス基板ＳＵＢ２上に配置されるセンサ駆動電極ＳＤＥの断面図の一例を示す。図１２では第二のガラス基板ＳＵＢ２の第一の面７（第一のガラス基板ＳＵＢ１に近い方の面）にセンサ駆動電極ＳＤＥが形成されている。

【0068】

センサ駆動電極ＳＤＥは導電経路６によりセンサ回路接続配線５に接続されている。センサ駆動電極ＳＤＥにはセンサ回路接続配線５を介してセンサ回路３から駆動信号を供給することができる。しかしこれに限定されず第二のガラス基板上に駆動信号供給電源を配置してもよい。

【0069】

センサ駆動電極ＳＤＥから駆動信号が送信され、指を介してセンサ電極ＳＥは前記駆動信号を受信信号として受信する。この受信信号を基に指紋センサに近接または接触した指紋を認識できる。すなわちこの場合のセンサ電極ＳＥは検出電極として機能する。

【0070】

図１３に図１２の変形例を示す。図１３ではセンサ駆動電極ＳＤＥが第二のガラス基板ＳＵＢ２の第二の面８に形成されている。この変形例はセンサ駆動電極ＳＤＥが指に近くなるので指紋センサの検出感度が向上する。

【0071】

図１４に第二のガラス基板上のセンサ駆動電極ＳＤＥの平面図を示す。センサ駆動電極ＳＤＥは指紋センサ１の額縁領域ＰＡに検出領域ＡＡを取り囲むように形成されている。
センサ駆動電極ＳＤＥはＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯあるいは金属膜等の材料により形成できる。

【0072】

次に図１５に本実施形態の検出原理の一例を示す。センサ駆動電極ＳＤＥを駆動電極とし、センサ電極ＳＥを検出電極として指紋を検出する方法の一例としてＲＦ方式が挙げられる。先に述べた静電容量方式は、指Ｆの表面の凹凸による容量変化の違いにより指紋を検出するものであるが、ＲＦ方式は指の表皮のさらに奥の伝導性を持った真皮に高周波数の駆動信号を送信し、真皮細胞により生じた電界を検出信号として検出するものである。図１５ではセンサ駆動電極ＳＤＥより高周波のセンサ駆動信号Ｖｗが送信され、センサ駆動信号Ｖｗに指Ｆの真皮細胞の微細構造等の情報を持った電界による変化が追加された検出信号Ｖｒを検出電極（ここではセンサ電極ＳＥ）が受信する。しかしセンサ駆動電極ＳＤＥとセンサ電極ＳＥとを用いて指紋のような微細構造を検出する原理としてはこれに限定されるものではない。

【0073】

１−７．指紋センサの駆動方法について
図１６は本実施形態の指紋センサの駆動方法を示すための回路図の一例である。図１６では、図示されない制御部ＣＵの制御のもと、制御線駆動回路ＣＤは、第一制御線Ｃ１及び第二制御線Ｃ２に対してオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）を同時に与え、第一制御線Ｃ１及び第二制御線Ｃ２以外の制御線Ｃ３、Ｃ４に対してオフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）を与える。

【0074】

この時オンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）は制御線Ｃの選択信号であり、オフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）は制御線Ｃの非選択信号である。これにより、１行目と２行目の検出スイッチＤＳは導通状態となる。また、信号線駆動回路ＭＵにおいては、第二制御スイッチＣＳＷ２及び第三制御スイッチＣＳＷ３を導通状態とし、第一制御スイッチＣＳＷ１及び第四制御スイッチＣＳＷ４を非導通状態とする。第６制御スイッチＣＳＷ６に関しても非導通状態とする。

【0075】

これにより、１行目と２行目のセンサ電極ＳＥのうち、斜線を付した４個の隣り合うセンサ電極ＳＥが電気的に束ねられて選択された状態となる。センサ駆動信号Ｖｗは、第一乃至第８信号線Ｓ１乃至Ｓ８のうち、第二信号線Ｓ２、第三信号線Ｓ３、第六信号線Ｓ６、及び第七信号線Ｓ７に与えられる。これにより、１本の接続配線Ｗ１を介し、それぞれ束ねられた４個のセンサ駆動電極ＳＥに対して、一括して、センサ駆動信号Ｖｗの書込みと、検出信号Ｖｒの読取りとを行なうことができる。

【0076】

続くセンシング期間において、例えば、信号線駆動回路ＭＵが第二制御スイッチＣＳＷ２及び第三制御スイッチＣＳＷ３を導通状態とし、第一制御スイッチＣＳＷ１及び第四制御スイッチＣＳＷ４、第六制御スイッチＣＳＷ６を非導通状態とすることで、４個の隣り合うセンサ電極ＳＥの電気的な束をそれぞれ信号線一本分右にずらすことができる。このように、複数のセンサ電極ＳＥを所定のピッチでずらしながら検出する動作を繰り返し、得られた出力信号を足し合わせて算出することによって、高解像度かつぼやけの少ない指紋データが得られる。

【0077】

接続配線Ｗ１の先は図示されない制御部ＣＵに接続されている。制御部ＣＵは各制御信号や選択信号を制御し、検出信号の検出回路及び出力結果の演算回路、駆動信号の供給電源、検出信号のデジタル化などを行うＡＦＥ（アナログフロントエンド）等を含んでいてもよい。

【0078】

図１７に第一の対向電極と第二の対向電極を含む静電容量方式の指紋センサの駆動方法について示す。図１７において、各センサ電極ＳＥは、信号線Ｓ１〜Ｓ２に接続されるスイッチング素子ＤＳ１ａ〜６ａと、補助配線Ａ１、Ａ２とに接続されるスイッチング素子ＤＳ１ｂ〜６ｂとにそれぞれ接続されている。制御線駆動回路ＣＤは制御線Ｃにオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）またはオフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）を供給する。図１７の回路においては、制御線駆動回路ＣＤはオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）を一行ずつずらしながら次の行の制御線Ｃに供給して、駆動対象の制御線Ｃを選択し、選択されない制御線Ｃにはオフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）が供給される。それぞれの制御線Ｃには一行のラインに属する複数のセンサ電極ＳＥに接続された各スイッチング素子が接続されている。オンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が供給された制御線Ｃに接続されたスイッチング素子ＤＳ３ａ、ＤＳ４ａはセンサ電極ＳＥと信号線Ｓ１、Ｓ２とを導通し、かつスイッチング素子ＤＳ３ｂ、ＤＳ４ｂはセンサ電極ＳＥと補助配線Ａ１、Ａ２とを非導通にする。オフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）が供給された制御線Ｃに接続されたスイッチング素子ＤＳ１ａ、ＤＳ２ａ、ＤＳ５ａ、ＤＳ６ａはセンサ電極ＳＥと信号線Ｓ１、Ｓ２とを非導通にし、かつスイッチング素子ＤＳ１ｂ、ＤＳ２ｂ、ＤＳ５ｂ、ＤＳ６ｂはセンサ電極ＳＥと補助配線Ａ１、Ａ２とを導通する。

【0079】

なお図１７では信号線Ｓには信号線駆動回路ＭＵを介してセンサ駆動信号Ｖｗが供給されている。補助配線Ａには信号線駆動回路ＭＵを介して、制御部ＣＵからアクティブガード電位Ｖａが供給されている。すなわちオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が印加される制御線Ｃに属するセンサ電極ＳＥには信号線駆動回路ＭＵを介してセンサ駆動信号Ｖｗが供給され、かつ検出信号Ｖｒが出力される。オフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）が印加される制御線Ｃに属するセンサ電極ＳＥには信号線駆動回路ＭＵを介してアクティブガード電位Ｖａが供給される。

【0080】

図１７の右図のタイミングチャートでは制御線Ｃｎ、Ｃｎ+１、Ｃｎ+２にタイミングをずらしてオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が供給され、選択されるセンサ電極ＳＥの行が一行ずつずらして駆動するようになっている。図１７の左図は、制御線Ｃｎ+１が選択されているときの接続状態（右図の点線で囲まれたタイミングの接続状態）を示しており、制御線Ｃｎ+１にオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が供給され、隣り合う２つのセンサ電極ＳＥのグループＳＥｎ+１が選択されているので、信号線駆動回路ＭＵを介して、制御部ＣＵからセンサ電極ＳＥｎ+１にセンサ駆動信号Ｖｗが供給され、センサ電極ＳＥｎとセンサ電極ＳＥｎ+２にはガード信号Ｖａが供給される。図１７では図示されない第一の対向電極ＣＥ１はセンサ電極ＳＥに対向して検出領域ＡＡの全面に重畳するように配置されている。第二の対向電極ＣＥ２は検出領域ＡＡ及び額縁領域ＰＡのセンサ電極ＳＥに重畳しない領域に重畳して、センサ電極ＳＥの外周に沿って配置されている。第一の対向電極ＣＥ１及び第二の対向電極ＣＥ２には、いずれかの制御線Ｃの指紋センサ検出期間全ての期間にわたってセンサ駆動信号Ｖｗと同一の位相及び振幅を有するアクティブガード電位Ｖａがセンサ駆動信号Ｖｗと同期して供給されている。

【0081】

図１８にセンサ駆動電極を含むＲＦ方式の指紋センサの駆動方法について示す。図１８において、各センサ電極ＳＥは、信号線Ｓ１〜Ｓ２に接続されるスイッチング素子ＤＳ１ａ〜６ａにそれぞれ接続されている。

【0082】

スイッチング素子ＤＳ１ａ〜ＤＳ６ａはｎ型薄膜トランジスタを含む。制御線駆動回路ＣＤは制御線Ｃにオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）またはオフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）を供給する。図１８の回路においては、制御線駆動回路ＣＤはオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）を一行ずつずらしながら次の行の制御線Ｃに供給して、駆動対象の制御線を選択し、選択されない制御線にはオフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）が供給される。

【0083】

それぞれの制御線Ｃには一行のラインに属する複数のセンサ電極ＳＥに接続された各スイッチング素子が接続されている。オンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が供給された制御線Ｃに接続されたスイッチング素子ＤＳ３ａ、ＤＳ４ａはセンサ電極ＳＥと信号線Ｓ１、Ｓ２とを導通し、オフレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｓｓ）が供給された制御線Ｃに接続されたスイッチング素子ＤＳ１ａ、ＤＳ２ａ、ＤＳ５ａ、ＤＳ６ａはセンサ電極ＳＥと信号線Ｓ１、Ｓ２とを非導通にする。センサ電極ＳＥは信号線Ｓを介して信号線駆動回路ＭＵ及び制御部ＣＵに対して検出信号Ｖｒを出力する。

【0084】

図１８の右図のタイミングチャートでは制御線Ｃｎ、Ｃｎ+１、Ｃｎ+２にタイミングをずらしてオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が供給され、選択されるセンサ電極ＳＥの行が一行ずつずらして検出するようになっている。図１８の左図は、制御線Ｃｎ+１が選択されているときの接続状態（右図の点線で囲まれたタイミングの接続状態）を示しており、制御線Ｃｎ+１にオンレベルの駆動信号ＣＳ（電源電圧Ｖｄｄ）が供給され、隣り合う２つのセンサ電極ＳＥのグループＳＥｎ+１が選択されているので、信号線駆動回路ＭＵを介して、センサ電極ＳＥｎ+１から制御部ＣＵに検出信号Ｖｒが出力される。

【0085】

図１８ではセンサ駆動電極ＳＤＥは額縁領域ＰＡに沿って配置されている。センサ駆動電極ＳＤＥには、いずれかの制御線Ｃの指紋センサ検出期間の間の全ての期間にわたってセンサ駆動信号Ｖｗが供給されている。

【0086】

選択された制御線に属するセンサ電極ＳＥは、センサ駆動電極ＳＤＥから供給された電波を、指を介して受信し、信号線Ｓに検出信号Ｖｒが出力される。制御部ＣＵは、図示されない検出器ＤＴを含み、センサ電極ＳＥからの検出信号Ｖｒを検出する。

【0087】

なお、図１８では、選択されない制御線（オフレベルの駆動信号ＣＳが供給される制御線）の行に属するセンサ電極ＳＥは信号線Ｓに接続されない、すなわち検出回路に接続されないのでフローティング電位となっている。

【0088】

１−８．指紋センサの製造方法
本実施形態に関わる指紋センサは、２枚のガラス基板間にセンサ電極ＳＥを挟み隙間なく接着する、すなわち封止材で封止したのち、ウェットエッチングによりガラス基板を溶解させガラス基板の膜厚を薄くすることができる。すなわち、２枚のガラス基板を封止材で封止した後に、エッチング液に浸漬してガラス基板を所望の膜厚に調節する。２枚のガラス基板の膜厚のそれぞれが１００〜３００μｍの範囲となるように調節することが好ましい。エッチング工程の前にガラス基板間に液晶を充填しておくことができる。その後、必要に応じてガラス基板を切断する。この方法により薄型で検出感度の高い指紋センサを作ることができる。また小型で軽量な指紋センサを作ることができる。ガラス基板の膜厚を調整する方法としては公知の研磨方法やエッチング方法を用いることができる。ウェットエッチング法を用いるとガラスにクラックが入りにくいため好ましい。

【0089】

１−９．指紋センサモジュール
図１９は本実施形態の指紋センサモジュール１５の概略平面図の一例である。図２０は本実施形態の指紋センサモジュール１５の概略側面図の一例である。指紋センサモジュール１５は、指紋センサ１に含まれる第一のガラス基板ＳＵＢ１上に接続されたフレキシブル基板１０と、フレキシブル基板１０の上に配置された制御部ＣＵとを備える。制御部ＣＵは、外部機器と指紋センサとの間で信号やデータを送受信することが可能な部品である。制御部ＣＵは例えば信号線Ｓより信号線駆動回路ＭＵを介して出力された検出信号Ｖｒを受信する検出器ＤＴを含む。また制御部ＣＵは検出信号Ｖｒをデータ変換するＡＦＥ（アナログフロントエンド）を含んでもよい。

【0090】

制御部ＣＵは第一のガラス基板ＳＵＢ１の上に配置されていてもよい。また信号線駆動回路ＭＵおよび制御線駆動回路ＣＤが第一のガラス基板ＳＵＢ１上になくフレキシブル基板１０上に配置された制御部ＣＵに含まれていても良い。センサ電極ＳＥに接続された信号線Ｓは、図示されない接続配線Ｗ１を介して、信号線駆動回路ＭＵから制御部ＣＵに接続されている。

【0091】

指紋センサモジュール１５は、フレキシブル基板１０上に配置された制御部ＣＵを介して、指紋センサモジュール１５を例えばパソコン、携帯電話、タブレット、生体認証機能付カード等の電子機器に内蔵させるときに、制御部ＣＵと電子機器のＯＳ（オペレーションシステム）やアプリケーションプロセッサとの間で任意の選択信号、制御信号、同期信号をやりとりし、ＯＳから指紋センサを制御することが容易である。また、制御部ＣＵを介して検出器ＤＴから検出された検出データを、電子機器の例えばアプリケーションプロセッサに送信し、検出データから所定の指紋データへの画像変換、データ補正処理、任意の認証システムやソフトウェアとの関連付けを行うことが容易である。制御部ＣＵは指紋センサモジュール１５が内蔵される表示装置の表示回路制御ドライバや指紋センサ１が内蔵されるタッチパネル（指紋センサよりも大型のタッチパネル）のタッチ検出ドライバ等と信号の授受を行いモジュール間の同期や検出データの処理を行ってもよい。このように薄型化、小型化され、耐久性の高い指紋センサモジュール１５は、あらゆる電子機器に容易に組み込み可能であり、電子機器の中に直接指紋センサを一体化させて作りこむよりも製造コストが低く汎用性に優れる。

【0092】

１−１０．加飾層
本発明に係る指紋センサにはさらに加飾層が含まれていても良い。

【0093】

図２１に本実施形態に係る加飾層の断面図の一例を示す。図２１では第二のガラス基板ＳＵＢ２とオーバーコート層ＯＣの間に加飾層１６が第二のガラス基板ＳＵＢ２の全面に重畳して配置される。加飾層がオーバーコート層を兼ねていてもよい。

【0094】

図２２は本実施形態に係る加飾層の断面図の別の一例である。図２２に示される通り、加飾層１６は額縁領域ＰＡにのみ重畳して配置されてもよい。
加飾層１６は任意の着色層を用いることができる。加飾層１６はブラックマトリクスであってもよい。

【0095】

図２３に額縁領域ＰＡに形成されたダミー電極ＤＥの平面図を示す。ダミー電極ＤＥはセンサ電極ＳＥと同じ層で形成されていてもよい。ダミー電極ＤＥが額縁領域ＰＡに配置された加飾層１６と重畳するように形成されていてもよい。ダミー電極ＤＥには、アクティブガード電位が供給されていてもよい。

【0096】

１−１１．その他の機能
本発明に係る指紋センサは、指紋検出に限らず、生体の微細構造を検出する小型かつ薄型のセンサ用途に用いることができる。

【符号の説明】

【0097】

１…指紋センサ、ＳＥ…センサ電極、ＳＵＢ１…第一のガラス基板、ＳＵＢ２…第二のガラス基板、ＭＵ…信号線駆動回路、ＣＤ…制御線駆動回路、ＡＡ…検出領域、ＰＡ…額縁領域、Ｓ…信号線、Ｃ…制御線、Ｆ…指、Ｔ…第二のガラス基板の端部、Ｄ…段差、ＳＰ…スペーサ、ＯＣ…オーバーコート（保護）層、ＡＬ…配向膜、ＬＱ…液晶層、２…絶縁膜、ＣＥ１…第一の対向電極、ＰＬＮ…平坦化膜、３…センサ回路、ＳＧＥ…補助ガード電極、１１…第一絶縁膜、ＳＣ１…第一半導体層、１２…第二絶縁膜、Ａ１…第一補助配線、ＣＬ１…第一導電層、１３…第三絶縁膜、１４…第四絶縁膜、ＳＬ…封止材、４…第一のガラス基板上回路、ＤＴ…検出器、Ｗ,Ｗ１…接続配線、ＩＮ…積分器、ＲＳＴ…リセットスイッチ、ＳＷ１…スイッチ、ＳＷ２…スイッチ、ＡＭＰ…演算増幅器、ＣＯＮ…コンデンサ、Ｖｗ…センサ駆動信号、Ｖｒ…検出信号、ＳＧ…信号源、Ｖｏｕｔ…出力信号、ＣＥ２…第二の対向電極、５…センサ回路接続配線、６…導電経路、３…センサ回路、７…第二のガラス基板の第一の面、８…第二のガラス基板の第二の面、９…コネクタ、ＳＤＥ…センサ駆動電極、ＣＳ(Ｖｄｄ)…オンレベルの駆動信号、ＣＳ(Ｖｓｓ)…オフレベルの駆動信号、ＤＳ…検出スイッチ、ＣＳＷ…制御スイッチ、Ｖａ…アクティブガード電位、１５…指紋センサモジュール、１６…加飾層、１０…フレキシブル基板、ＣＵ…制御部、ＤＥ…ダミー電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】