データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末
【課題】構成が簡単であることからコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいデータ検出部一体型表示装置を提供する。
【解決手段】データ検出部一体型表示装置を、相互に並行して延びる複数の走査電極線１４と走査電極駆動素子１５ａ，１５ｂとからなる走査電極系統と、各々が複数の走査電極線１４のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部１２を構成する複数の信号電極線１６と信号電極駆動素子１７ａ，１７ｂとからなる信号電極系統と、各々が複数の走査電極線１４の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線１８とデータ検出素子１９ａ，１９ｂとからなるデータ検出系統とを備えたものとする。
【解決手段】データ検出部一体型表示装置を、相互に並行して延びる複数の走査電極線１４と走査電極駆動素子１５ａ，１５ｂとからなる走査電極系統と、各々が複数の走査電極線１４のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部１２を構成する複数の信号電極線１６と信号電極駆動素子１７ａ，１７ｂとからなる信号電極系統と、各々が複数の走査電極線１４の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線１８とデータ検出素子１９ａ，１９ｂとからなるデータ検出系統とを備えたものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及している携帯電話機の大半は、電話番号等の種々の情報を表示するための液晶表示部を備えている。
【０００３】
一方、一台の携帯電話機を複数人で使用する際に、電話番号や通話料の管理を個人用電話機と同一管理とするために個人認証機能のついた携帯電話機が提案されている。その例として、特許文献１には、電話番号などを表示する表示部と、指の指紋情報を読み取る指紋データ検出部と、指紋データや電話番号データが記憶されているデータ記憶部とを備えており、指紋データ検出部で読み取った取扱者の指紋情報をデータ記憶部に記憶されている指紋データと比較し、それらが合致した際に取扱者を認証し、表示部に取扱者の電話番号などを表示するようにしたものが開示されている。
【０００４】
そして、特許文献２には、指紋検出装置として、二次元アレイ状に配置された電極群と、それら電極群上を被覆する誘電層とを備え、誘電体層を介して接触される指との間に生じる静電容量が指紋の凹凸に応じて異なることを使用して指紋形状を検出する静電容量型のものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、特許文献２に開示されている指紋検出装置を指紋読み取りセンサとして液晶表示部に隣接して又は液晶表示部上に設けたものが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、画像表示部を備え、その画像表示部又はそれを形成する基板上にデータ入出力手段が設けられた情報入出力装置であって、表示部用電極とデータ入出力用電極とを同一電極で構成し、又はそれらを相互に隣接した電極として構成し、表示部とデータ入出力部との行駆動電極を共通にすることが開示されている。
【特許文献１】特開平４−３５２５４７号公報
【特許文献２】特開平４−２３１８０３号公報
【特許文献３】特開２００１−５２１４８号公報
【特許文献４】特開平６−３１８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願の課題は、構成が簡単であることからコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいデータ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のデータ検出部一体型表示装置は、複数の走査電極線と走査電極駆動素子とからなる単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本発明は、
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備えたことを特徴とするデータ検出部一体型表示装置である。
【００１０】
このような構成によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストとなり、しかも、走査電極駆動素子が共用されることによって消費電力が小さいものとなる。
【００１１】
本発明は、複数の走査電極線、複数の信号電極線及び複数のデータ検出電極線のいずれもが同一基板に形成されており、表示部とデータ検出部とが共にその基板に構成されているものであってもよい。このような構成によれば、単一の基板に同一のプロセスで表示部及びデータ検出部を同時に形成させることができるので、製造工程が簡易なものとすることができる。
【００１２】
本発明は、複数の走査電極線が表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、複数の信号電極線が表示部用基板に、及び複数のデータ検出電極線がデータ検出部用基板にそれぞれ形成されており、表示部が表示部用基板に、及びデータ検出部がデータ検出部用基板にそれぞれ別個に構成されているものであってもよい。このような構成によれば、表示部及びデータ検出部の位置関係の自由度が高くなるので、例えば、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような表示部及びデータ検出部の配置をすることができる。
【００１３】
本発明は、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を停止するように構成されているものであってもよい。このような構成によれば、データ検出部の駆動中は表示部の駆動が停止するので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１４】
本発明は、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を併せて行うように構成されているものであってもよい。このような構成によれば、表示部及びデータ検出部を同時に使用することができる。
【００１５】
本発明のデータ検出部一体型表示装置は携帯端末に適用が可能であり、その場合、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットが特に有効となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしているので、データ検出部一体型表示装置をコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとすることができる。
【００１７】
また、複数の走査電極線、複数の信号電極線及び複数のデータ検出電極線のいずれもが同一基板に形成されており、表示部とデータ検出部とが共にその基板に構成されたものとすれば、データ検出部一体型表示装置の製造工程を簡易なものとすることができる。
【００１８】
また、複数の走査電極が表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、複数の信号電極が表示部用基板に、及び複数のデータ検出電極がデータ検出部用基板にそれぞれ形成されており、表示部が表示部用基板に、データ検出部がデータ検出部用基板にそれぞれ別個に構成されているものとすれば、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような表示部及びデータ検出部の配置をすることができる。
【００１９】
また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を停止するように構成すれば、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００２０】
また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を併せて行うように構成すれば、表示部及びデータ検出部を同時に使用することができる。
【００２１】
また、データ検出部一体型表示装置を携帯端末に適用すれば、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットを特に有効なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る携帯電話機等の指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュール１０を示す。
【００２４】
この基板モジュール１０は、ガラス基板１１に液晶表示部１２及び静電容量型の指紋データ検出部１３が構成されたものである。
【００２５】
このガラス基板１１は、矩形状であり、その長辺に沿って複数の走査電極線１４，１４，…が相互に並行して延びるように設けられている。これらの走査電極線１４，１４，…のうちの図の上半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ全長に亘っている一方、図の下半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ半分の程度の長さである。また、図の上半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、ガラス基板１１の短辺縁近傍（図１の右端）に設けられた第１ゲートドライバ（第１走査電極駆動素子）１５ａに接続されており、図の下半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ゲートドライバ１５ａの下側に設けられた第２ゲートドライバ（第２走査電極駆動素子）１５ｂに接続されている。そして、これらの走査電極線１４，１４，…と第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂとが走査電極系統を構成している。
【００２６】
ガラス基板１１の図の右側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数の表示ソース電極線（信号電極線）１６，１６，…がそれぞれ全走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらの表示ソース電極線１６，１６，…のうちの図の右半分は、各々、ガラス基板１１の長辺縁近傍（図１の下端縁右側）に設けられた第１ソースドライバ（第１信号電極駆動素子）１７ａに接続されており、図の左半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ソースドライバ１７ａの左側に設けられた第２ソースドライバ（第２信号電極駆動素子）１７ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及び表示ソース電極線１６，１６，…がその交差部を一つの画素とするアクティブマトリクス方式の液晶表示部１２を構成している。また、これらの表示ソース電極線１６，１６，…と第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂとが表示ソース電極系統（信号電極系統）を構成している。
【００２７】
ガラス基板１１の図の左側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数のデータ検出電極線１８，１８，…がそれぞれ図の上半分の走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらのデータ検出電極線１８，１８，…のうちの図の右半分は、各々、図の走査電極線１４，１４，…の下側に設けられた第１データ検出素子１９ａに接続されており、図の左半分のデータ検出電極線１８，１８，…は、各々、図の第１データ検出素子１９ａの左側に設けられた第２データ検出素子１９ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及びデータ検出電極線１８，１８，…がその交差部を一つのデータ採取部とするアクティブマトリクス方式の指紋データ検出部１３を構成している。また、これらのデータ検出電極線１８，１８，…と第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂとが指紋データ検出系統を構成している。
【００２８】
従って、以上のような構成を有する表示一体型指紋検出装置は、単一の走査電極系統を液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとなる。
【００２９】
図２は、上記液晶表示部１２の一つの画素の断面を示す。
【００３０】
この液晶表示部１２は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方が表示ソース電極線１６，１６，…に繋がった表示ソース電極２５に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に画素電極２９が設けられている。画素電極２９はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されており、コンタクトホール３０の位置において、ドレイン電極２６の下のゲート絶縁膜２２とガラス基板１１との間には電荷蓄積容量電極３１が設けられ、その電荷蓄積容量電極３１に対応したゲート絶縁膜２２が電荷蓄積容量３２の誘電体を構成している。画素電極２９の上には図示しない配向膜を介して液晶層３３が設けられていると共に液晶層３３を介した対向側には共通電極を備えた図示しない対向側基板が設けられている。この液晶表示部１２は、各画素において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、表示ソース電極２５に信号電圧が印加されることにより画素電極２９に電荷を保持し、その電荷量に応じて液晶層３３内の液晶分子の配向状態が変わることを利用して光透過度を調整し、表示を行うようにしたものである。
【００３１】
図３は、上記指紋データ検出部１３の一つのデータ検出部の断面を示す。
【００３２】
この指紋データ検出部１３は、ＴＦＴをスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方がデータ検出電極線１８，１８，…に繋がったデータ検出電極３４に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に電荷検出電極３５が設けられている。電荷検出電極３５はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されている。電荷検出電極３５の上には上層絶縁膜３６が設けられている。この指紋データ検出部１３は、各データ採取部において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、データ検出電極３４に所定電圧が印加されることにより電荷検出電極３５に指表面までの距離に対応した電荷が保持され、その電荷をデータとしてデータ検出電極３４を介して採取するようにしたものである。
【００３３】
図２及び３より明らかなように、液晶表示部１２の画素から電荷蓄積容量電極３１及び電荷蓄積容量３２を除去すると共に液晶層３３を上層絶縁膜３５に置換したものは、指紋データ検出部１３のデータ検出部と同一構成となる。
【００３４】
従って、この液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が構成されたガラス基板１１は、単一のガラス基板１１に同一のＴＦＴプロセスで液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３を同時に形成することにより作製することができるので、それぞれを別の工程で作製する場合に比べて製造工程を簡易化することができると共に製造コストを削減することができる。
【００３５】
また、ＬＳＩチップである第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂを液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３と共に同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００３６】
さらに、液晶表示部１２、指紋データ検出部１３、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂ、第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂ、第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂを同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、より一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００３７】
また、シリコンウエハ基板を用いたＣＭＯＳプロセスで、あるいはガラス基板１１又はセラミック基板を用いたポリシリコンプロセスで基板モジュール１０を形成するようにしてもよい。
【００３８】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置である携帯電話機の基板モジュール４０を示す。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示す。
【００３９】
この基板モジュール４０は、液晶表示部１２が表示部用基板４１ａに、及び指紋データ検出部１３がデータ検出部用基板４１ｂにそれぞれ別個に構成されており、両者に共用される走査電極線１４，１４，…が可撓性の接続線（例えばＦＰＣ：Flexible Printed Circiut）４２を介して両基板４１ａ，４１ｂに亘って形成されている。その他の構成は、実施形態１と同一である。
【００４０】
図５は、この基板モジュール４０が組み込まれた第１の態様の携帯電話機５０を示す。
【００４１】
この第１の携帯電話機５０は略直方体状の電話機本体５１を有し、上面の右側下部にキーボード５２が、上面のキーボード５２の上方右側に液晶表示部１２が、及び上方左側に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が同一面にあり、電話機本体５１内では、図４に示すように、可撓性の接続線４２が折り曲げられることなく、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが左右に並んだ状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００４２】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この基板モジュール４０が組み込まれた第２の態様の携帯電話機６０を示す。
【００４３】
この第２の携帯電話機６０は上側部６１ａと下側部６１ｂとからなる折り畳み式の電話機本体６１を有し、下側部６１ｂの折り畳んだ際の内側面にキーボード６２が、上側部６１ａの折り畳んだ際の内側面に液晶表示部１２が、及び上側部６１ａの液晶表示部１２側とは反対側の面に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が上側部６１ａの相互に反対側の面にあり、電話機本体６１内では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、可撓性の接続線４２が折り返されて、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが重なるような状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００４４】
図８は、この基板モジュール４０が組み込まれた第３の態様の携帯電話機８０を示す。
【００４５】
この第３の携帯電話機８０は略直方体状の電話機本体８１を有し、上面下部にキーボード８２が、上面のキーボード８２の上方に液晶表示部１２が、及び右側面の液晶表示部１２の対応位置に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が隣接面にあり、電話機本体８１内では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが直角をなすように可撓性の接続線４２が折り曲げられた状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００４６】
従って、このような基板モジュール４０によれば、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の位置関係の自由度が高くなるので、上記の第１〜３の態様の携帯電話機５０，６０，８０のように、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の配置をすることができる。
【００４７】
実施形態１における液晶表示部１２と指紋データ検出部１３とを同一プロセスで形成することができるという点を除いては、その他の作用効果は実施形態１と同一である。
【００４８】
（動作形態１）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１０を参照しながら説明する。なお、以下の動作制御は、走査電極系統、表示ソース電極系統及び指紋データ検出系統が接続された制御系統により実行される。
【００４９】
図１０は、動作形態１の概略タイムチャートの一例を示す。なお、この例では、走査電極線１４，１４，…を第１行〜第３２０行までとし、指紋データ検出部１３はそのうちの第１行〜第１６０行までを使用することとしているが、これに限定されるものではない。後の動作形態２及び３も同様である。
【００５０】
動作形態１は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止するものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の駆動を停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、多くの指紋データを採取し、取得したデータを比較することにより外来ノイズや汗の影響を除去して指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００５１】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５２】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。
【００５３】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にそのような影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【００５４】
ここで、シーケンス制御としては図１１に示すようなものを挙げることができる。まず、スタートしてステップＳ１で液晶表示部１２の駆動をする。次に、ステップＳ２に進み、指紋データ検出要求の有無を判断し、「ＮＯ」の場合はＳ１に戻る。指紋データ検出要求が「ＹＥＳ」の場合はＳ３に進み、液晶表示部１２に所定表示を行う。次いで、ステップＳ４に進み、データ検出回数ｎを１にする。続いて、ステップＳ５に進み、指紋データ検出部１３を駆動する。そして、ステップＳ６に進み、検出回数ｎが設定回数Ｎか否かを判断し、「ＮＯ」の場合はステップＳ７でｎ←ｎ＋１としてステップＳ５に戻る。検出回数ｎが設定回数Ｎに等しい「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ１に戻る。
【００５５】
また、チラツキ等の表示への影響の度合いが認識し難い所定表示としては、例えば、図１２（ａ）に示すように、ノーマリーブラック方式の場合は全面黒色、図１２（ｂ）に示すように、ノーマリーホワイトの場合は全面白色、あるいは、図１２（ｃ）に示すように、それらに表示画素が少なくてよい「指紋検出中」との文字表示をしたもの、図１２（ｄ）に示すように、それらに砂時計の画像表示したもの等を挙げることができる。
【００５６】
このように、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止する構成によれば、液晶表示部１２の表示特性がデータ検出部の駆動により悪影響を受けるということが少ない。
【００５７】
（動作形態２）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１３を参照しながら説明する。
【００５８】
図１３は、動作形態２の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５９】
動作形態２は、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも同時に駆動するものである。つまり、常時は、図のｔ３期間を繰り返して（ｔ３→ｔ３→ｔ３→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、動作形態１の場合と同様に指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ１及びｔ２期間を割り込ませ、液晶表示部１２の上半分及び指紋データ検出部１３の両方を駆動した後、液晶表示部１２の下半分を駆動する。このとき、ｔ１及びｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ３→ｔ１→ｔ２→ｔ１→ｔ２〜ｔ１→ｔ２→ｔ３のようにｔ１及びｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ３期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２のみを駆動する。
【００６０】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送ると共に、各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加し、電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。従って、このようにすることによって液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３のそれぞれについてゲート電極２１への電圧印加の駆動タイミングを分ける必要がない。
【００６１】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１６１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６２】
ｔ３期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６３】
このように、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも併せて駆動する構成によれば、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の表示が停止されることなく両方を同時に使用することができる。
【００６４】
（動作形態３）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１４を参照しながら説明する。
【００６５】
図１４は、動作形態３の概略タイムチャートの一例を示す。
【００６６】
動作形態３は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する一方、液晶表示部１２の下半分の駆動を指紋データ検出部１３の駆動と並行して行うものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の下半分を駆動したまま上半分の駆動のみを停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００６７】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６８】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行、１６１行、第２行、第１６２行のように走査電極線１４，１４，…の上半分及び下半分を交互に且つそれぞれ行番号の小さいものから順に順次パルス電圧を印加し、第１行から第１６０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送り、また、第１６１行から第３２０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。このとき、液晶表示部１２での１回の走査で表示に要する時間と指紋データ検出部１３での１回の走査でデータ検出に要する時間との間には差があるため、それぞれのフレームを同期させ、図に示す例では、指紋データ検出部１３の走査１回に対して液晶表示部１２の走査１回を行うようにしている。
【００６９】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にかかる影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態１に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図２】液晶表示部の１つの画素の模式的な断面図である。
【図３】指紋データ検出部のの模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る第１の携帯電話機の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る第２の携帯電話機の斜視図である。
【図７】第２の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る第３の携帯電話機の斜視図である。
【図９】第３の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図１０】動作形態１の概略タイムチャート図である。
【図１１】動作形態１のシーケンス制御を示すフローチャート図である。
【図１２】液晶表示部の駆動停止時における表示例を示す説明図である。
【図１３】動作形態２の概略タイムチャート図である。
【図１４】動作形態３の概略タイムチャート図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，４０ 基板モジュール
１１ ガラス基板
１２ 液晶表示部
１３ 指紋データ検出部
１４ 走査電極線
１５ａ 第１ゲートドライバ
１５ｂ 第２ゲートドライバ
１６ 表示ソース電極線
１７ａ 第１ソースドライバ
１７ｂ 第２ソースドライバ
１８ データ検出電極線
１９ａ 第１データ検出素子
１９ｂ 第２データ検出素子
２１ ゲート電極
２２ ゲート絶縁膜
２３ 活性半導体層
２４ Ｎ＋ａ-Ｓｉ層
２５ 表示ソース電極
２６ ドレイン電極
２７ 絶縁保護層
２８ 層間絶縁膜
２９ 画素電極
３０ コンタクトホール
３１ 電荷蓄積容量電極
３２ 電荷蓄積容量
３３ 液晶層
３４ データ検出電極
３５ 電荷検出電極
３６ 上層絶縁膜
４１ａ 表示部用基板
４１ｂ データ検出部用基板
４２ 接続線
５０，６０，８０ 携帯電話機
５１，６１，８１ 電話機本体
５２，６２，８２ キーボード
６１ａ 上側部
６１ｂ 下側部
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及している携帯電話機の大半は、電話番号等の種々の情報を表示するための液晶表示部を備えている。
【０００３】
一方、一台の携帯電話機を複数人で使用する際に、電話番号や通話料の管理を個人用電話機と同一管理とするために個人認証機能のついた携帯電話機が提案されている。その例として、特許文献１には、電話番号などを表示する表示部と、指の指紋情報を読み取る指紋データ検出部と、指紋データや電話番号データが記憶されているデータ記憶部とを備えており、指紋データ検出部で読み取った取扱者の指紋情報をデータ記憶部に記憶されている指紋データと比較し、それらが合致した際に取扱者を認証し、表示部に取扱者の電話番号などを表示するようにしたものが開示されている。
【０００４】
そして、特許文献２には、指紋検出装置として、二次元アレイ状に配置された電極群と、それら電極群上を被覆する誘電層とを備え、誘電体層を介して接触される指との間に生じる静電容量が指紋の凹凸に応じて異なることを使用して指紋形状を検出する静電容量型のものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、特許文献２に開示されている指紋検出装置を指紋読み取りセンサとして液晶表示部に隣接して又は液晶表示部上に設けたものが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、画像表示部を備え、その画像表示部又はそれを形成する基板上にデータ入出力手段が設けられた情報入出力装置であって、表示部用電極とデータ入出力用電極とを同一電極で構成し、又はそれらを相互に隣接した電極として構成し、表示部とデータ入出力部との行駆動電極を共通にすることが開示されている。
【特許文献１】特開平４−３５２５４７号公報
【特許文献２】特開平４−２３１８０３号公報
【特許文献３】特開２００１−５２１４８号公報
【特許文献４】特開平６−３１８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願の課題は、構成が簡単であることからコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいデータ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のデータ検出部一体型表示装置は、複数の走査電極線と走査電極駆動素子とからなる単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本発明は、
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備え、
上記信号電極系統に位置する走査電極線の部分と上記データ検出系統に位置する走査電極線の部分とが直結されており、それらの間に他の素子を含まず、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への表示用の信号送信を停止すると共に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への出力を、表示用の信号送信時よりもハイインピーダンス化するように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置である。
【００１０】
このような構成によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストとなり、しかも、走査電極駆動素子が共用されることによって消費電力が小さいものとなる。
【００１１】
また、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を停止するように構成されており、データ検出部の駆動中は表示部の駆動が停止するので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１２】
本発明のデータ検出部一体型表示装置は携帯端末に適用が可能であり、その場合、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットが特に有効となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしているので、データ検出部一体型表示装置をコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとすることができる。また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を停止するように構成されているので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１４】
また、データ検出部一体型表示装置を携帯端末に適用すれば、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットを特に有効なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る携帯電話機等の指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュール１０を示す。
【００１７】
この基板モジュール１０は、ガラス基板１１に液晶表示部１２及び静電容量型の指紋データ検出部１３が構成されたものである。
【００１８】
このガラス基板１１は、矩形状であり、その長辺に沿って複数の走査電極線１４，１４，…が相互に並行して延びるように設けられている。これらの走査電極線１４，１４，…のうちの図の上半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ全長に亘っている一方、図の下半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ半分の程度の長さである。また、図の上半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、ガラス基板１１の短辺縁近傍（図１の右端）に設けられた第１ゲートドライバ（第１走査電極駆動素子）１５ａに接続されており、図の下半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ゲートドライバ１５ａの下側に設けられた第２ゲートドライバ（第２走査電極駆動素子）１５ｂに接続されている。そして、これらの走査電極線１４，１４，…と第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂとが走査電極系統を構成している。
【００１９】
ガラス基板１１の図の右側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数の表示ソース電極線（信号電極線）１６，１６，…がそれぞれ全走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらの表示ソース電極線１６，１６，…のうちの図の右半分は、各々、ガラス基板１１の長辺縁近傍（図１の下端縁右側）に設けられた第１ソースドライバ（第１信号電極駆動素子）１７ａに接続されており、図の左半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ソースドライバ１７ａの左側に設けられた第２ソースドライバ（第２信号電極駆動素子）１７ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及び表示ソース電極線１６，１６，…がその交差部を一つの画素とするアクティブマトリクス方式の液晶表示部１２を構成している。また、これらの表示ソース電極線１６，１６，…と第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂとが表示ソース電極系統（信号電極系統）を構成している。
【００２０】
ガラス基板１１の図の左側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数のデータ検出電極線１８，１８，…がそれぞれ図の上半分の走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらのデータ検出電極線１８，１８，…のうちの図の右半分は、各々、図の走査電極線１４，１４，…の下側に設けられた第１データ検出素子１９ａに接続されており、図の左半分のデータ検出電極線１８，１８，…は、各々、図の第１データ検出素子１９ａの左側に設けられた第２データ検出素子１９ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及びデータ検出電極線１８，１８，…がその交差部を一つのデータ採取部とするアクティブマトリクス方式の指紋データ検出部１３を構成している。また、これらのデータ検出電極線１８，１８，…と第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂとが指紋データ検出系統を構成している。
【００２１】
従って、以上のような構成を有する表示一体型指紋検出装置は、単一の走査電極系統を液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとなる。
【００２２】
図２は、上記液晶表示部１２の一つの画素の断面を示す。
【００２３】
この液晶表示部１２は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方が表示ソース電極線１６，１６，…に繋がった表示ソース電極２５に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に画素電極２９が設けられている。画素電極２９はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されており、コンタクトホール３０の位置において、ドレイン電極２６の下のゲート絶縁膜２２とガラス基板１１との間には電荷蓄積容量電極３１が設けられ、その電荷蓄積容量電極３１に対応したゲート絶縁膜２２が電荷蓄積容量３２の誘電体を構成している。画素電極２９の上には図示しない配向膜を介して液晶層３３が設けられていると共に液晶層３３を介した対向側には共通電極を備えた図示しない対向側基板が設けられている。この液晶表示部１２は、各画素において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、表示ソース電極２５に信号電圧が印加されることにより画素電極２９に電荷を保持し、その電荷量に応じて液晶層３３内の液晶分子の配向状態が変わることを利用して光透過度を調整し、表示を行うようにしたものである。
【００２４】
図３は、上記指紋データ検出部１３の一つのデータ検出部の断面を示す。
【００２５】
この指紋データ検出部１３は、ＴＦＴをスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方がデータ検出電極線１８，１８，…に繋がったデータ検出電極３４に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に電荷検出電極３５が設けられている。電荷検出電極３５はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されている。電荷検出電極３５の上には上層絶縁膜３６が設けられている。この指紋データ検出部１３は、各データ採取部において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、データ検出電極３４に所定電圧が印加されることにより電荷検出電極３５に指表面までの距離に対応した電荷が保持され、その電荷をデータとしてデータ検出電極３４を介して採取するようにしたものである。
【００２６】
図２及び３より明らかなように、液晶表示部１２の画素から電荷蓄積容量電極３１及び電荷蓄積容量３２を除去すると共に液晶層３３を上層絶縁膜３５に置換したものは、指紋データ検出部１３のデータ検出部と同一構成となる。
【００２７】
従って、この液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が構成されたガラス基板１１は、単一のガラス基板１１に同一のＴＦＴプロセスで液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３を同時に形成することにより作製することができるので、それぞれを別の工程で作製する場合に比べて製造工程を簡易化することができると共に製造コストを削減することができる。
【００２８】
また、ＬＳＩチップである第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂを液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３と共に同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００２９】
さらに、液晶表示部１２、指紋データ検出部１３、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂ、第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂ、第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂを同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、より一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００３０】
また、シリコンウエハ基板を用いたＣＭＯＳプロセスで、あるいはガラス基板１１又はセラミック基板を用いたポリシリコンプロセスで基板モジュール１０を形成するようにしてもよい。
【００３１】
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置である携帯電話機の基板モジュール４０を示す。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示す。
【００３２】
この基板モジュール４０は、液晶表示部１２が表示部用基板４１ａに、及び指紋データ検出部１３がデータ検出部用基板４１ｂにそれぞれ別個に構成されており、両者に共用される走査電極線１４，１４，…が可撓性の接続線（例えばＦＰＣ：Flexible Printed Circiut）４２を介して両基板４１ａ，４１ｂに亘って形成されている。その他の構成は、実施形態１と同一である。
【００３３】
図５は、この基板モジュール４０が組み込まれた第１の態様の携帯電話機５０を示す。
【００３４】
この第１の携帯電話機５０は略直方体状の電話機本体５１を有し、上面の右側下部にキーボード５２が、上面のキーボード５２の上方右側に液晶表示部１２が、及び上方左側に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が同一面にあり、電話機本体５１内では、図４に示すように、可撓性の接続線４２が折り曲げられることなく、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが左右に並んだ状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３５】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この基板モジュール４０が組み込まれた第２の態様の携帯電話機６０を示す。
【００３６】
この第２の携帯電話機６０は上側部６１ａと下側部６１ｂとからなる折り畳み式の電話機本体６１を有し、下側部６１ｂの折り畳んだ際の内側面にキーボード６２が、上側部６１ａの折り畳んだ際の内側面に液晶表示部１２が、及び上側部６１ａの液晶表示部１２側とは反対側の面に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が上側部６１ａの相互に反対側の面にあり、電話機本体６１内では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、可撓性の接続線４２が折り返されて、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが重なるような状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３７】
図８は、この基板モジュール４０が組み込まれた第３の態様の携帯電話機８０を示す。
【００３８】
この第３の携帯電話機８０は略直方体状の電話機本体８１を有し、上面下部にキーボード８２が、上面のキーボード８２の上方に液晶表示部１２が、及び右側面の液晶表示部１２の対応位置に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が隣接面にあり、電話機本体８１内では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが直角をなすように可撓性の接続線４２が折り曲げられた状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３９】
従って、このような基板モジュール４０によれば、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の位置関係の自由度が高くなるので、上記の第１〜３の態様の携帯電話機５０，６０，８０のように、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の配置をすることができる。
【００４０】
実施形態１における液晶表示部１２と指紋データ検出部１３とを同一プロセスで形成することができるという点を除いては、その他の作用効果は実施形態１と同一である。
【００４１】
（動作形態１）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１０を参照しながら説明する。なお、以下の動作制御は、走査電極系統、表示ソース電極系統及び指紋データ検出系統が接続された制御系統により実行される。
【００４２】
図１０は、動作形態１の概略タイムチャートの一例を示す。なお、この例では、走査電極線１４，１４，…を第１行〜第３２０行までとし、指紋データ検出部１３はそのうちの第１行〜第１６０行までを使用することとしているが、これに限定されるものではない。後の動作形態２及び３も同様である。
【００４３】
動作形態１は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止するものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の駆動を停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、多くの指紋データを採取し、取得したデータを比較することにより外来ノイズや汗の影響を除去して指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００４４】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００４５】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。
【００４６】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にそのような影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【００４７】
ここで、シーケンス制御としては図１１に示すようなものを挙げることができる。まず、スタートしてステップＳ１で液晶表示部１２の駆動をする。次に、ステップＳ２に進み、指紋データ検出要求の有無を判断し、「ＮＯ」の場合はＳ１に戻る。指紋データ検出要求が「ＹＥＳ」の場合はＳ３に進み、液晶表示部１２に所定表示を行う。次いで、ステップＳ４に進み、データ検出回数ｎを１にする。続いて、ステップＳ５に進み、指紋データ検出部１３を駆動する。そして、ステップＳ６に進み、検出回数ｎが設定回数Ｎか否かを判断し、「ＮＯ」の場合はステップＳ７でｎ←ｎ＋１としてステップＳ５に戻る。検出回数ｎが設定回数Ｎに等しい「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
また、チラツキ等の表示への影響の度合いが認識し難い所定表示としては、例えば、図１２（ａ）に示すように、ノーマリーブラック方式の場合は全面黒色、図１２（ｂ）に示すように、ノーマリーホワイトの場合は全面白色、あるいは、図１２（ｃ）に示すように、それらに表示画素が少なくてよい「指紋検出中」との文字表示をしたもの、図１２（ｄ）に示すように、それらに砂時計の画像表示したもの等を挙げることができる。
【００４９】
このように、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止する構成によれば、液晶表示部１２の表示特性がデータ検出部の駆動により悪影響を受けるということが少ない。
【００５０】
（動作形態２）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１３を参照しながら説明する。
【００５１】
図１３は、動作形態２の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５２】
動作形態２は、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも同時に駆動するものである。つまり、常時は、図のｔ３期間を繰り返して（ｔ３→ｔ３→ｔ３→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、動作形態１の場合と同様に指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ１及びｔ２期間を割り込ませ、液晶表示部１２の上半分及び指紋データ検出部１３の両方を駆動した後、液晶表示部１２の下半分を駆動する。このとき、ｔ１及びｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ３→ｔ１→ｔ２→ｔ１→ｔ２〜ｔ１→ｔ２→ｔ３のようにｔ１及びｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ３期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２のみを駆動する。
【００５３】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送ると共に、各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加し、電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。従って、このようにすることによって液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３のそれぞれについてゲート電極２１への電圧印加の駆動タイミングを分ける必要がない。
【００５４】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１６１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５５】
ｔ３期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５６】
このように、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも併せて駆動する構成によれば、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の表示が停止されることなく両方を同時に使用することができる。
【００５７】
（動作形態３）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１４を参照しながら説明する。
【００５８】
図１４は、動作形態３の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５９】
動作形態３は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する一方、液晶表示部１２の下半分の駆動を指紋データ検出部１３の駆動と並行して行うものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の下半分を駆動したまま上半分の駆動のみを停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００６０】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６１】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行、１６１行、第２行、第１６２行のように走査電極線１４，１４，…の上半分及び下半分を交互に且つそれぞれ行番号の小さいものから順に順次パルス電圧を印加し、第１行から第１６０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送り、また、第１６１行から第３２０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。このとき、液晶表示部１２での１回の走査で表示に要する時間と指紋データ検出部１３での１回の走査でデータ検出に要する時間との間には差があるため、それぞれのフレームを同期させ、図に示す例では、指紋データ検出部１３の走査１回に対して液晶表示部１２の走査１回を行うようにしている。
【００６２】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にかかる影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態１に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図２】液晶表示部の１つの画素の模式的な断面図である。
【図３】指紋データ検出部のの模式的な断面図である。
【図４】実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図５】実施形態２に係る第１の携帯電話機の斜視図である。
【図６】実施形態２に係る第２の携帯電話機の斜視図である。
【図７】第２の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図８】実施形態２に係る第３の携帯電話機の斜視図である。
【図９】第３の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図１０】動作形態１の概略タイムチャート図である。
【図１１】動作形態１のシーケンス制御を示すフローチャート図である。
【図１２】液晶表示部の駆動停止時における表示例を示す説明図である。
【図１３】動作形態２の概略タイムチャート図である。
【図１４】動作形態３の概略タイムチャート図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，４０ 基板モジュール
１１ ガラス基板
１２ 液晶表示部
１３ 指紋データ検出部
１４ 走査電極線
１５ａ 第１ゲートドライバ
１５ｂ 第２ゲートドライバ
１６ 表示ソース電極線
１７ａ 第１ソースドライバ
１７ｂ 第２ソースドライバ
１８ データ検出電極線
１９ａ 第１データ検出素子
１９ｂ 第２データ検出素子
２１ ゲート電極
２２ ゲート絶縁膜
２３ 活性半導体層
２４ Ｎ＋ａ-Ｓｉ層
２５ 表示ソース電極
２６ ドレイン電極
２７ 絶縁保護層
２８ 層間絶縁膜
２９ 画素電極
３０ コンタクトホール
３１ 電荷蓄積容量電極
３２ 電荷蓄積容量
３３ 液晶層
３４ データ検出電極
３５ 電荷検出電極
３６ 上層絶縁膜
４１ａ 表示部用基板
４１ｂ データ検出部用基板
４２ 接続線
５０，６０，８０ 携帯電話機
５１，６１，８１ 電話機本体
５２，６２，８２ キーボード
６１ａ 上側部
６１ｂ 下側部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及している携帯電話機の大半は、電話番号等の種々の情報を表示するための液晶表示部を備えている。
【０００３】
一方、一台の携帯電話機を複数人で使用する際に、電話番号や通話料の管理を個人用電話機と同一管理とするために個人認証機能のついた携帯電話機が提案されている。その例として、特許文献１には、電話番号などを表示する表示部と、指の指紋情報を読み取る指紋データ検出部と、指紋データや電話番号データが記憶されているデータ記憶部とを備えており、指紋データ検出部で読み取った取扱者の指紋情報をデータ記憶部に記憶されている指紋データと比較し、それらが合致した際に取扱者を認証し、表示部に取扱者の電話番号などを表示するようにしたものが開示されている。
【０００４】
そして、特許文献２には、指紋検出装置として、二次元アレイ状に配置された電極群と、それら電極群上を被覆する誘電層とを備え、誘電体層を介して接触される指との間に生じる静電容量が指紋の凹凸に応じて異なることを使用して指紋形状を検出する静電容量型のものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、特許文献２に開示されている指紋検出装置を指紋読み取りセンサとして液晶表示部に隣接して又は液晶表示部上に設けたものが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、画像表示部を備え、その画像表示部又はそれを形成する基板上にデータ入出力手段が設けられた情報入出力装置であって、表示部用電極とデータ入出力用電極とを同一電極で構成し、又はそれらを相互に隣接した電極として構成し、表示部とデータ入出力部との行駆動電極を共通にすることが開示されている。
【特許文献１】特開平４−３５２５４７号公報
【特許文献２】特開平４−２３１８０３号公報
【特許文献３】特開２００１−５２１４８号公報
【特許文献４】特開平６−３１８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願の課題は、構成が簡単であることからコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいデータ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のデータ検出部一体型表示装置は、複数の走査電極線と走査電極駆動素子とからなる単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本発明は、
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備えたことを特徴とするデータ検出部一体型表示装置である。
【００１０】
このような構成によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストとなり、しかも、走査電極駆動素子が共用されることによって消費電力が小さいものとなる。
【００１１】
本発明は、複数の走査電極線、複数の信号電極線及び複数のデータ検出電極線のいずれもが同一基板に形成されており、表示部とデータ検出部とが共にその基板に構成されているものであってもよい。このような構成によれば、単一の基板に同一のプロセスで表示部及びデータ検出部を同時に形成させることができるので、製造工程が簡易なものとすることができる。
【００１２】
本発明は、複数の走査電極線が表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、複数の信号電極線が表示部用基板に、及び複数のデータ検出電極線がデータ検出部用基板にそれぞれ形成されており、表示部が表示部用基板に、及びデータ検出部がデータ検出部用基板にそれぞれ別個に構成されているものであってもよい。このような構成によれば、表示部及びデータ検出部の位置関係の自由度が高くなるので、例えば、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような表示部及びデータ検出部の配置をすることができる。
【００１３】
本発明は、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を停止するように構成されているものであってもよい。このような構成によれば、データ検出部の駆動中は表示部の駆動が停止するので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１４】
本発明は、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を併せて行うように構成されているものであってもよい。このような構成によれば、表示部及びデータ検出部を同時に使用することができる。
【００１５】
本発明のデータ検出部一体型表示装置は携帯端末に適用が可能であり、その場合、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットが特に有効となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしているので、データ検出部一体型表示装置をコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとすることができる。
【００１７】
また、複数の走査電極線、複数の信号電極線及び複数のデータ検出電極線のいずれもが同一基板に形成されており、表示部とデータ検出部とが共にその基板に構成されたものとすれば、データ検出部一体型表示装置の製造工程を簡易なものとすることができる。
【００１８】
また、複数の走査電極が表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、複数の信号電極が表示部用基板に、及び複数のデータ検出電極がデータ検出部用基板にそれぞれ形成されており、表示部が表示部用基板に、データ検出部がデータ検出部用基板にそれぞれ別個に構成されているものとすれば、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような表示部及びデータ検出部の配置をすることができる。
【００１９】
また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を停止するように構成すれば、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００２０】
また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を併せて行うように構成すれば、表示部及びデータ検出部を同時に使用することができる。
【００２１】
また、データ検出部一体型表示装置を携帯端末に適用すれば、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットを特に有効なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る携帯電話機等の指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュール１０を示す。
【００２４】
この基板モジュール１０は、ガラス基板１１に液晶表示部１２及び静電容量型の指紋データ検出部１３が構成されたものである。
【００２５】
このガラス基板１１は、矩形状であり、その長辺に沿って複数の走査電極線１４，１４，…が相互に並行して延びるように設けられている。これらの走査電極線１４，１４，…のうちの図の上半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ全長に亘っている一方、図の下半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ半分の程度の長さである。また、図の上半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、ガラス基板１１の短辺縁近傍（図１の右端）に設けられた第１ゲートドライバ（第１走査電極駆動素子）１５ａに接続されており、図の下半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ゲートドライバ１５ａの下側に設けられた第２ゲートドライバ（第２走査電極駆動素子）１５ｂに接続されている。そして、これらの走査電極線１４，１４，…と第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂとが走査電極系統を構成している。
【００２６】
ガラス基板１１の図の右側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数の表示ソース電極線（信号電極線）１６，１６，…がそれぞれ全走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらの表示ソース電極線１６，１６，…のうちの図の右半分は、各々、ガラス基板１１の長辺縁近傍（図１の下端縁右側）に設けられた第１ソースドライバ（第１信号電極駆動素子）１７ａに接続されており、図の左半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ソースドライバ１７ａの左側に設けられた第２ソースドライバ（第２信号電極駆動素子）１７ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及び表示ソース電極線１６，１６，…がその交差部を一つの画素とするアクティブマトリクス方式の液晶表示部１２を構成している。また、これらの表示ソース電極線１６，１６，…と第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂとが表示ソース電極系統（信号電極系統）を構成している。
【００２７】
ガラス基板１１の図の左側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数のデータ検出電極線１８，１８，…がそれぞれ図の上半分の走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらのデータ検出電極線１８，１８，…のうちの図の右半分は、各々、図の走査電極線１４，１４，…の下側に設けられた第１データ検出素子１９ａに接続されており、図の左半分のデータ検出電極線１８，１８，…は、各々、図の第１データ検出素子１９ａの左側に設けられた第２データ検出素子１９ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及びデータ検出電極線１８，１８，…がその交差部を一つのデータ採取部とするアクティブマトリクス方式の指紋データ検出部１３を構成している。また、これらのデータ検出電極線１８，１８，…と第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂとが指紋データ検出系統を構成している。
【００２８】
従って、以上のような構成を有する表示一体型指紋検出装置は、単一の走査電極系統を液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとなる。
【００２９】
図２は、上記液晶表示部１２の一つの画素の断面を示す。
【００３０】
この液晶表示部１２は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方が表示ソース電極線１６，１６，…に繋がった表示ソース電極２５に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に画素電極２９が設けられている。画素電極２９はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されており、コンタクトホール３０の位置において、ドレイン電極２６の下のゲート絶縁膜２２とガラス基板１１との間には電荷蓄積容量電極３１が設けられ、その電荷蓄積容量電極３１に対応したゲート絶縁膜２２が電荷蓄積容量３２の誘電体を構成している。画素電極２９の上には図示しない配向膜を介して液晶層３３が設けられていると共に液晶層３３を介した対向側には共通電極を備えた図示しない対向側基板が設けられている。この液晶表示部１２は、各画素において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、表示ソース電極２５に信号電圧が印加されることにより画素電極２９に電荷を保持し、その電荷量に応じて液晶層３３内の液晶分子の配向状態が変わることを利用して光透過度を調整し、表示を行うようにしたものである。
【００３１】
図３は、上記指紋データ検出部１３の一つのデータ検出部の断面を示す。
【００３２】
この指紋データ検出部１３は、ＴＦＴをスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方がデータ検出電極線１８，１８，…に繋がったデータ検出電極３４に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に電荷検出電極３５が設けられている。電荷検出電極３５はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されている。電荷検出電極３５の上には上層絶縁膜３６が設けられている。この指紋データ検出部１３は、各データ採取部において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、データ検出電極３４に所定電圧が印加されることにより電荷検出電極３５に指表面までの距離に対応した電荷が保持され、その電荷をデータとしてデータ検出電極３４を介して採取するようにしたものである。
【００３３】
図２及び３より明らかなように、液晶表示部１２の画素から電荷蓄積容量電極３１及び電荷蓄積容量３２を除去すると共に液晶層３３を上層絶縁膜３５に置換したものは、指紋データ検出部１３のデータ検出部と同一構成となる。
【００３４】
従って、この液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が構成されたガラス基板１１は、単一のガラス基板１１に同一のＴＦＴプロセスで液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３を同時に形成することにより作製することができるので、それぞれを別の工程で作製する場合に比べて製造工程を簡易化することができると共に製造コストを削減することができる。
【００３５】
また、ＬＳＩチップである第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂを液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３と共に同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００３６】
さらに、液晶表示部１２、指紋データ検出部１３、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂ、第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂ、第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂを同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、より一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００３７】
また、シリコンウエハ基板を用いたＣＭＯＳプロセスで、あるいはガラス基板１１又はセラミック基板を用いたポリシリコンプロセスで基板モジュール１０を形成するようにしてもよい。
【００３８】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置である携帯電話機の基板モジュール４０を示す。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示す。
【００３９】
この基板モジュール４０は、液晶表示部１２が表示部用基板４１ａに、及び指紋データ検出部１３がデータ検出部用基板４１ｂにそれぞれ別個に構成されており、両者に共用される走査電極線１４，１４，…が可撓性の接続線（例えばＦＰＣ：Flexible Printed Circiut）４２を介して両基板４１ａ，４１ｂに亘って形成されている。その他の構成は、実施形態１と同一である。
【００４０】
図５は、この基板モジュール４０が組み込まれた第１の態様の携帯電話機５０を示す。
【００４１】
この第１の携帯電話機５０は略直方体状の電話機本体５１を有し、上面の右側下部にキーボード５２が、上面のキーボード５２の上方右側に液晶表示部１２が、及び上方左側に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が同一面にあり、電話機本体５１内では、図４に示すように、可撓性の接続線４２が折り曲げられることなく、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが左右に並んだ状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００４２】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この基板モジュール４０が組み込まれた第２の態様の携帯電話機６０を示す。
【００４３】
この第２の携帯電話機６０は上側部６１ａと下側部６１ｂとからなる折り畳み式の電話機本体６１を有し、下側部６１ｂの折り畳んだ際の内側面にキーボード６２が、上側部６１ａの折り畳んだ際の内側面に液晶表示部１２が、及び上側部６１ａの液晶表示部１２側とは反対側の面に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が上側部６１ａの相互に反対側の面にあり、電話機本体６１内では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、可撓性の接続線４２が折り返されて、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが重なるような状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００４４】
図８は、この基板モジュール４０が組み込まれた第３の態様の携帯電話機８０を示す。
【００４５】
この第３の携帯電話機８０は略直方体状の電話機本体８１を有し、上面下部にキーボード８２が、上面のキーボード８２の上方に液晶表示部１２が、及び右側面の液晶表示部１２の対応位置に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が隣接面にあり、電話機本体８１内では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが直角をなすように可撓性の接続線４２が折り曲げられた状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００４６】
従って、このような基板モジュール４０によれば、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の位置関係の自由度が高くなるので、上記の第１〜３の態様の携帯電話機５０，６０，８０のように、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の配置をすることができる。
【００４７】
実施形態１における液晶表示部１２と指紋データ検出部１３とを同一プロセスで形成することができるという点を除いては、その他の作用効果は実施形態１と同一である。
【００４８】
（動作形態１）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１０を参照しながら説明する。なお、以下の動作制御は、走査電極系統、表示ソース電極系統及び指紋データ検出系統が接続された制御系統により実行される。
【００４９】
図１０は、動作形態１の概略タイムチャートの一例を示す。なお、この例では、走査電極線１４，１４，…を第１行〜第３２０行までとし、指紋データ検出部１３はそのうちの第１行〜第１６０行までを使用することとしているが、これに限定されるものではない。後の動作形態２及び３も同様である。
【００５０】
動作形態１は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止するものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の駆動を停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、多くの指紋データを採取し、取得したデータを比較することにより外来ノイズや汗の影響を除去して指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００５１】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５２】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。
【００５３】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にそのような影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【００５４】
ここで、シーケンス制御としては図１１に示すようなものを挙げることができる。まず、スタートしてステップＳ１で液晶表示部１２の駆動をする。次に、ステップＳ２に進み、指紋データ検出要求の有無を判断し、「ＮＯ」の場合はＳ１に戻る。指紋データ検出要求が「ＹＥＳ」の場合はＳ３に進み、液晶表示部１２に所定表示を行う。次いで、ステップＳ４に進み、データ検出回数ｎを１にする。続いて、ステップＳ５に進み、指紋データ検出部１３を駆動する。そして、ステップＳ６に進み、検出回数ｎが設定回数Ｎか否かを判断し、「ＮＯ」の場合はステップＳ７でｎ←ｎ＋１としてステップＳ５に戻る。検出回数ｎが設定回数Ｎに等しい「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ１に戻る。
【００５５】
また、チラツキ等の表示への影響の度合いが認識し難い所定表示としては、例えば、図１２（ａ）に示すように、ノーマリーブラック方式の場合は全面黒色、図１２（ｂ）に示すように、ノーマリーホワイトの場合は全面白色、あるいは、図１２（ｃ）に示すように、それらに表示画素が少なくてよい「指紋検出中」との文字表示をしたもの、図１２（ｄ）に示すように、それらに砂時計の画像表示したもの等を挙げることができる。
【００５６】
このように、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止する構成によれば、液晶表示部１２の表示特性がデータ検出部の駆動により悪影響を受けるということが少ない。
【００５７】
（動作形態２）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１３を参照しながら説明する。
【００５８】
図１３は、動作形態２の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５９】
動作形態２は、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも同時に駆動するものである。つまり、常時は、図のｔ３期間を繰り返して（ｔ３→ｔ３→ｔ３→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、動作形態１の場合と同様に指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ１及びｔ２期間を割り込ませ、液晶表示部１２の上半分及び指紋データ検出部１３の両方を駆動した後、液晶表示部１２の下半分を駆動する。このとき、ｔ１及びｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ３→ｔ１→ｔ２→ｔ１→ｔ２〜ｔ１→ｔ２→ｔ３のようにｔ１及びｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ３期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２のみを駆動する。
【００６０】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送ると共に、各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加し、電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。従って、このようにすることによって液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３のそれぞれについてゲート電極２１への電圧印加の駆動タイミングを分ける必要がない。
【００６１】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１６１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６２】
ｔ３期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６３】
このように、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも併せて駆動する構成によれば、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の表示が停止されることなく両方を同時に使用することができる。
【００６４】
（動作形態３）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１４を参照しながら説明する。
【００６５】
図１４は、動作形態３の概略タイムチャートの一例を示す。
【００６６】
動作形態３は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する一方、液晶表示部１２の下半分の駆動を指紋データ検出部１３の駆動と並行して行うものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の下半分を駆動したまま上半分の駆動のみを停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００６７】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６８】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行、１６１行、第２行、第１６２行のように走査電極線１４，１４，…の上半分及び下半分を交互に且つそれぞれ行番号の小さいものから順に順次パルス電圧を印加し、第１行から第１６０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送り、また、第１６１行から第３２０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。このとき、液晶表示部１２での１回の走査で表示に要する時間と指紋データ検出部１３での１回の走査でデータ検出に要する時間との間には差があるため、それぞれのフレームを同期させ、図に示す例では、指紋データ検出部１３の走査１回に対して液晶表示部１２の走査１回を行うようにしている。
【００６９】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にかかる影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態１に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図２】液晶表示部の１つの画素の模式的な断面図である。
【図３】指紋データ検出部のの模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る第１の携帯電話機の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る第２の携帯電話機の斜視図である。
【図７】第２の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る第３の携帯電話機の斜視図である。
【図９】第３の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図１０】動作形態１の概略タイムチャート図である。
【図１１】動作形態１のシーケンス制御を示すフローチャート図である。
【図１２】液晶表示部の駆動停止時における表示例を示す説明図である。
【図１３】動作形態２の概略タイムチャート図である。
【図１４】動作形態３の概略タイムチャート図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，４０ 基板モジュール
１１ ガラス基板
１２ 液晶表示部
１３ 指紋データ検出部
１４ 走査電極線
１５ａ 第１ゲートドライバ
１５ｂ 第２ゲートドライバ
１６ 表示ソース電極線
１７ａ 第１ソースドライバ
１７ｂ 第２ソースドライバ
１８ データ検出電極線
１９ａ 第１データ検出素子
１９ｂ 第２データ検出素子
２１ ゲート電極
２２ ゲート絶縁膜
２３ 活性半導体層
２４ Ｎ＋ａ-Ｓｉ層
２５ 表示ソース電極
２６ ドレイン電極
２７ 絶縁保護層
２８ 層間絶縁膜
２９ 画素電極
３０ コンタクトホール
３１ 電荷蓄積容量電極
３２ 電荷蓄積容量
３３ 液晶層
３４ データ検出電極
３５ 電荷検出電極
３６ 上層絶縁膜
４１ａ 表示部用基板
４１ｂ データ検出部用基板
４２ 接続線
５０，６０，８０ 携帯電話機
５１，６１，８１ 電話機本体
５２，６２，８２ キーボード
６１ａ 上側部
６１ｂ 下側部
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広く普及している携帯電話機の大半は、電話番号等の種々の情報を表示するための液晶表示部を備えている。
【０００３】
一方、一台の携帯電話機を複数人で使用する際に、電話番号や通話料の管理を個人用電話機と同一管理とするために個人認証機能のついた携帯電話機が提案されている。その例として、特許文献１には、電話番号などを表示する表示部と、指の指紋情報を読み取る指紋データ検出部と、指紋データや電話番号データが記憶されているデータ記憶部とを備えており、指紋データ検出部で読み取った取扱者の指紋情報をデータ記憶部に記憶されている指紋データと比較し、それらが合致した際に取扱者を認証し、表示部に取扱者の電話番号などを表示するようにしたものが開示されている。
【０００４】
そして、特許文献２には、指紋検出装置として、二次元アレイ状に配置された電極群と、それら電極群上を被覆する誘電層とを備え、誘電体層を介して接触される指との間に生じる静電容量が指紋の凹凸に応じて異なることを使用して指紋形状を検出する静電容量型のものが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、特許文献２に開示されている指紋検出装置を指紋読み取りセンサとして液晶表示部に隣接して又は液晶表示部上に設けたものが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、画像表示部を備え、その画像表示部又はそれを形成する基板上にデータ入出力手段が設けられた情報入出力装置であって、表示部用電極とデータ入出力用電極とを同一電極で構成し、又はそれらを相互に隣接した電極として構成し、表示部とデータ入出力部との行駆動電極を共通にすることが開示されている。
【特許文献１】特開平４−３５２５４７号公報
【特許文献２】特開平４−２３１８０３号公報
【特許文献３】特開２００１−５２１４８号公報
【特許文献４】特開平６−３１８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願の課題は、構成が簡単であることからコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいデータ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のデータ検出部一体型表示装置は、複数の走査電極線と走査電極駆動素子とからなる単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本発明は、
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備え、
上記信号電極系統に位置する走査電極線の部分と上記データ検出系統に位置する走査電極線の部分とが直結されており、それらの間に他の素子を含まず、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への表示用の信号送信を停止すると共に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への出力を、表示用の信号送信時よりもハイインピーダンス化するように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置である。
【００１０】
このような構成によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストとなり、しかも、走査電極駆動素子が共用されることによって消費電力が小さいものとなる。
【００１１】
また、データ検出電極線からのデータ検出時に信号電極線への信号送信を停止するように構成されており、データ検出部の駆動中は表示部の駆動が停止するので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１２】
本発明のデータ検出部一体型表示装置は携帯端末に適用が可能であり、その場合、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットが特に有効となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、単一の走査電極系統を表示部及びデータ検出部の両方で共用するようにしているので、データ検出部一体型表示装置をコンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとすることができる。また、データ検出電極からのデータ検出時に信号電極への信号送信を停止するように構成されているので、データ検出部の駆動により表示部の表示特性が悪影響を受けるということがない。
【００１４】
また、データ検出部一体型表示装置を携帯端末に適用すれば、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいというメリットを特に有効なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る携帯電話機等の指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュール１０を示す。
【００１７】
この基板モジュール１０は、ガラス基板１１に液晶表示部１２及び静電容量型の指紋データ検出部１３が構成されたものである。
【００１８】
このガラス基板１１は、矩形状であり、その長辺に沿って複数の走査電極線１４，１４，…が相互に並行して延びるように設けられている。これらの走査電極線１４，１４，…のうちの図の上半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ全長に亘っている一方、図の下半分は、ガラス基板１１の長辺のほぼ半分の程度の長さである。また、図の上半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、ガラス基板１１の短辺縁近傍（図１の右端）に設けられた第１ゲートドライバ（第１走査電極駆動素子）１５ａに接続されており、図の下半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ゲートドライバ１５ａの下側に設けられた第２ゲートドライバ（第２走査電極駆動素子）１５ｂに接続されている。そして、これらの走査電極線１４，１４，…と第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂとが走査電極系統を構成している。
【００１９】
ガラス基板１１の図の右側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数の表示ソース電極線（信号電極線）１６，１６，…がそれぞれ全走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらの表示ソース電極線１６，１６，…のうちの図の右半分は、各々、ガラス基板１１の長辺縁近傍（図１の下端縁右側）に設けられた第１ソースドライバ（第１信号電極駆動素子）１７ａに接続されており、図の左半分の走査電極線１４，１４，…は、各々、図の第１ソースドライバ１７ａの左側に設けられた第２ソースドライバ（第２信号電極駆動素子）１７ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及び表示ソース電極線１６，１６，…がその交差部を一つの画素とするアクティブマトリクス方式の液晶表示部１２を構成している。また、これらの表示ソース電極線１６，１６，…と第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂとが表示ソース電極系統（信号電極系統）を構成している。
【００２０】
ガラス基板１１の図の左側半分には、ガラス基板１１の短辺に沿って複数のデータ検出電極線１８，１８，…がそれぞれ図の上半分の走査電極線１４，１４，…に直交し且つ相互に並行して延びるように設けられている。これらのデータ検出電極線１８，１８，…のうちの図の右半分は、各々、図の走査電極線１４，１４，…の下側に設けられた第１データ検出素子１９ａに接続されており、図の左半分のデータ検出電極線１８，１８，…は、各々、図の第１データ検出素子１９ａの左側に設けられた第２データ検出素子１９ｂに接続されている。そして、格子を形成する走査電極線１４，１４，…及びデータ検出電極線１８，１８，…がその交差部を一つのデータ採取部とするアクティブマトリクス方式の指紋データ検出部１３を構成している。また、これらのデータ検出電極線１８，１８，…と第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂとが指紋データ検出系統を構成している。
【００２１】
従って、以上のような構成を有する表示一体型指紋検出装置は、単一の走査電極系統を液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の両方で共用するようにしており、それぞれに個別の走査電極系統を設けた場合に比べて構成が簡単となるので、コンパクトで且つ低コストであり、しかも、消費電力が小さいものとなる。
【００２２】
図２は、上記液晶表示部１２の一つの画素の断面を示す。
【００２３】
この液晶表示部１２は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方が表示ソース電極線１６，１６，…に繋がった表示ソース電極２５に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に画素電極２９が設けられている。画素電極２９はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されており、コンタクトホール３０の位置において、ドレイン電極２６の下のゲート絶縁膜２２とガラス基板１１との間には電荷蓄積容量電極３１が設けられ、その電荷蓄積容量電極３１に対応したゲート絶縁膜２２が電荷蓄積容量３２の誘電体を構成している。画素電極２９の上には図示しない配向膜を介して液晶層３３が設けられていると共に液晶層３３を介した対向側には共通電極を備えた図示しない対向側基板が設けられている。この液晶表示部１２は、各画素において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、表示ソース電極２５に信号電圧が印加されることにより画素電極２９に電荷を保持し、その電荷量に応じて液晶層３３内の液晶分子の配向状態が変わることを利用して光透過度を調整し、表示を行うようにしたものである。
【００２４】
図３は、上記指紋データ検出部１３の一つのデータ検出部の断面を示す。
【００２５】
この指紋データ検出部１３は、ＴＦＴをスイッチング素子とするものであり、ガラス基板１１及びその上に設けられた走査電極線１４，１４，…及びそれに繋がったゲート電極２１がゲート絶縁膜２２で被覆されていると共に、その上からゲート電極２１を覆うようにアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる活性半導体層２３が設けられており、さらに、その活性半導体層２３を介して一対のＮ＋ａ-Ｓｉ層２４，２４が間隔をおいて設けられ、そのうちの一方がデータ検出電極線１８，１８，…に繋がったデータ検出電極３４に、他方がドレイン電極２６にそれぞれ接続された構成となっている。そして、ＴＦＴを含む全体が絶縁保護層２８で被覆されていると共にその上に層間絶縁膜２８が設けられ、さらにその上に電荷検出電極３５が設けられている。電荷検出電極３５はコンタクトホール３０を通してドレイン電極２６に接続されている。電荷検出電極３５の上には上層絶縁膜３６が設けられている。この指紋データ検出部１３は、各データ採取部において、ゲート電極２１に所定電圧が印加されてＴＦＴがオン状態となった際に、データ検出電極３４に所定電圧が印加されることにより電荷検出電極３５に指表面までの距離に対応した電荷が保持され、その電荷をデータとしてデータ検出電極３４を介して採取するようにしたものである。
【００２６】
図２及び３より明らかなように、液晶表示部１２の画素から電荷蓄積容量電極３１及び電荷蓄積容量３２を除去すると共に液晶層３３を上層絶縁膜３５に置換したものは、指紋データ検出部１３のデータ検出部と同一構成となる。
【００２７】
従って、この液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が構成されたガラス基板１１は、単一のガラス基板１１に同一のＴＦＴプロセスで液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３を同時に形成することにより作製することができるので、それぞれを別の工程で作製する場合に比べて製造工程を簡易化することができると共に製造コストを削減することができる。
【００２８】
また、ＬＳＩチップである第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂを液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３と共に同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００２９】
さらに、液晶表示部１２、指紋データ検出部１３、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂ、第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂ、第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂを同一プロセスで同時に形成するようにしてもよい。このようにすれば、より一層の製造工程の簡易化及び製造コストの削減を図ることができる。
【００３０】
また、シリコンウエハ基板を用いたＣＭＯＳプロセスで、あるいはガラス基板１１又はセラミック基板を用いたポリシリコンプロセスで基板モジュール１０を形成するようにしてもよい。
【００３１】
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置である携帯電話機の基板モジュール４０を示す。なお、実施形態１と同一部分は同一符号で示す。
【００３２】
この基板モジュール４０は、液晶表示部１２が表示部用基板４１ａに、及び指紋データ検出部１３がデータ検出部用基板４１ｂにそれぞれ別個に構成されており、両者に共用される走査電極線１４，１４，…が可撓性の接続線（例えばＦＰＣ：Flexible Printed Circiut）４２を介して両基板４１ａ，４１ｂに亘って形成されている。その他の構成は、実施形態１と同一である。
【００３３】
図５は、この基板モジュール４０が組み込まれた第１の態様の携帯電話機５０を示す。
【００３４】
この第１の携帯電話機５０は略直方体状の電話機本体５１を有し、上面の右側下部にキーボード５２が、上面のキーボード５２の上方右側に液晶表示部１２が、及び上方左側に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が同一面にあり、電話機本体５１内では、図４に示すように、可撓性の接続線４２が折り曲げられることなく、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが左右に並んだ状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３５】
図６（ａ）及び（ｂ）は、この基板モジュール４０が組み込まれた第２の態様の携帯電話機６０を示す。
【００３６】
この第２の携帯電話機６０は上側部６１ａと下側部６１ｂとからなる折り畳み式の電話機本体６１を有し、下側部６１ｂの折り畳んだ際の内側面にキーボード６２が、上側部６１ａの折り畳んだ際の内側面に液晶表示部１２が、及び上側部６１ａの液晶表示部１２側とは反対側の面に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が上側部６１ａの相互に反対側の面にあり、電話機本体６１内では、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、可撓性の接続線４２が折り返されて、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが重なるような状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３７】
図８は、この基板モジュール４０が組み込まれた第３の態様の携帯電話機８０を示す。
【００３８】
この第３の携帯電話機８０は略直方体状の電話機本体８１を有し、上面下部にキーボード８２が、上面のキーボード８２の上方に液晶表示部１２が、及び右側面の液晶表示部１２の対応位置に指紋データ検出部１３がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３が隣接面にあり、電話機本体８１内では、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、表示部用基板４１ａ及びデータ検出用基板４１ｂが直角をなすように可撓性の接続線４２が折り曲げられた状態で基板モジュール４０が設けられている。
【００３９】
従って、このような基板モジュール４０によれば、液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の位置関係の自由度が高くなるので、上記の第１〜３の態様の携帯電話機５０，６０，８０のように、それぞれを同一面、相互に反対側の面、あるいは相互に直角をなす面に設けるような液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３の配置をすることができる。
【００４０】
実施形態１における液晶表示部１２と指紋データ検出部１３とを同一プロセスで形成することができるという点を除いては、その他の作用効果は実施形態１と同一である。
【００４１】
（動作形態１）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１０を参照しながら説明する。なお、以下の動作制御は、走査電極系統、表示ソース電極系統及び指紋データ検出系統が接続された制御系統により実行される。
【００４２】
図１０は、動作形態１の概略タイムチャートの一例を示す。なお、この例では、走査電極線１４，１４，…を第１行〜第３２０行までとし、指紋データ検出部１３はそのうちの第１行〜第１６０行までを使用することとしているが、これに限定されるものではない。後の動作形態２及び３も同様である。
【００４３】
動作形態１は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止するものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の駆動を停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、多くの指紋データを採取し、取得したデータを比較することにより外来ノイズや汗の影響を除去して指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００４４】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００４５】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。
【００４６】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にそのような影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【００４７】
ここで、シーケンス制御としては図１１に示すようなものを挙げることができる。まず、スタートしてステップＳ１で液晶表示部１２の駆動をする。次に、ステップＳ２に進み、指紋データ検出要求の有無を判断し、「ＮＯ」の場合はＳ１に戻る。指紋データ検出要求が「ＹＥＳ」の場合はＳ３に進み、液晶表示部１２に所定表示を行う。次いで、ステップＳ４に進み、データ検出回数ｎを１にする。続いて、ステップＳ５に進み、指紋データ検出部１３を駆動する。そして、ステップＳ６に進み、検出回数ｎが設定回数Ｎか否かを判断し、「ＮＯ」の場合はステップＳ７でｎ←ｎ＋１としてステップＳ５に戻る。検出回数ｎが設定回数Ｎに等しい「ＹＥＳ」の場合は、ステップＳ１に戻る。
【００４８】
また、チラツキ等の表示への影響の度合いが認識し難い所定表示としては、例えば、図１２（ａ）に示すように、ノーマリーブラック方式の場合は全面黒色、図１２（ｂ）に示すように、ノーマリーホワイトの場合は全面白色、あるいは、図１２（ｃ）に示すように、それらに表示画素が少なくてよい「指紋検出中」との文字表示をしたもの、図１２（ｄ）に示すように、それらに砂時計の画像表示したもの等を挙げることができる。
【００４９】
このように、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の駆動を停止する構成によれば、液晶表示部１２の表示特性がデータ検出部の駆動により悪影響を受けるということが少ない。
【００５０】
（動作形態２）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１３を参照しながら説明する。
【００５１】
図１３は、動作形態２の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５２】
動作形態２は、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも同時に駆動するものである。つまり、常時は、図のｔ３期間を繰り返して（ｔ３→ｔ３→ｔ３→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、動作形態１の場合と同様に指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ１及びｔ２期間を割り込ませ、液晶表示部１２の上半分及び指紋データ検出部１３の両方を駆動した後、液晶表示部１２の下半分を駆動する。このとき、ｔ１及びｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ３→ｔ１→ｔ２→ｔ１→ｔ２〜ｔ１→ｔ２→ｔ３のようにｔ１及びｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ３期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２のみを駆動する。
【００５３】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第１６０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送ると共に、各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加し、電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送る。従って、このようにすることによって液晶表示部１２及び指紋データ検出部１３のそれぞれについてゲート電極２１への電圧印加の駆動タイミングを分ける必要がない。
【００５４】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１６１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５５】
ｔ３期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００５６】
このように、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２をも併せて駆動する構成によれば、指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の表示が停止されることなく両方を同時に使用することができる。
【００５７】
（動作形態３）
上記実施形態１及び２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の動作形態１について図１４を参照しながら説明する。
【００５８】
図１４は、動作形態３の概略タイムチャートの一例を示す。
【００５９】
動作形態３は、指紋データ検出部１３を駆動しているときは液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する一方、液晶表示部１２の下半分の駆動を指紋データ検出部１３の駆動と並行して行うものである。つまり、常時は、図のｔ１期間を繰り返して（ｔ１→ｔ１→ｔ１→…）液晶表示部１２の駆動を優先的に行い、指紋データ検出部一体型表示装置のスイッチをオンした際や携帯電話機の場合に暗証番号をインプットした際のように指紋データ検出部１３の駆動の要求があった際にのみ、図のｔ２期間を割り込ませて液晶表示部１２の下半分を駆動したまま上半分の駆動のみを停止して指紋データ検出部１３を駆動する。このとき、ｔ２期間を１回としてもよいが、動作形態１の場合と同様に指紋データの確実性を持たせるために、例えばｔ１→ｔ２→ｔ２→ｔ２〜ｔ２→ｔ２→ｔ１のようにｔ２期間を繰り返し行うことが好ましい。そして、指紋データ検出部１３により指紋データを採取した後はｔ１期間の繰り返しに戻り再び液晶表示部１２を駆動する。
【００６０】
ここで、ｔ１期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行から第３２０行に順次パルス電圧を印加し、それに合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。
【００６１】
ｔ２期間では、第１及び第２ゲートドライバ１５ａ，１５ｂから走査電極線１４，１４，…の第１行、１６１行、第２行、第１６２行のように走査電極線１４，１４，…の上半分及び下半分を交互に且つそれぞれ行番号の小さいものから順に順次パルス電圧を印加し、第１行から第１６０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂからデータ検出電極線１８，１８，…に所定電圧を印加すると共に電荷検出電極３５に保持された電荷をデータとしてデータ検出電極線１８，１８，…を介して第１及び第２データ検出素子１９ａ，１９ｂに送り、また、第１６１行から第３２０行への電圧印加に合わせて各行毎に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂから表示ソース電極線１６，１６，…にその行のデータ信号電圧を送る。このとき、液晶表示部１２での１回の走査で表示に要する時間と指紋データ検出部１３での１回の走査でデータ検出に要する時間との間には差があるため、それぞれのフレームを同期させ、図に示す例では、指紋データ検出部１３の走査１回に対して液晶表示部１２の走査１回を行うようにしている。
【００６２】
このように指紋データ検出部１３の駆動中に液晶表示部１２の上半分の駆動を停止する構成では、ｔ２期間中にゲート電極２１に電圧が印加されて液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となった際に、補助容量に表示データが書き込まれて最後のｔ１期間で補助容量に書き込んだ表示データが失われることがないように、ｔ２期間中は第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしておくことが好適である。また、ｔ２期間中に第１及び第２ソースドライバ１７ａ，１７ｂの出力がハイインピーダンスになるようにしても、第１ゲートドライバ１５ａによるパルス電圧の走査により液晶表示部１２の上半分のＴＦＴがオン状態となることによりフィードスルーや表示ソース電極２５及び表示ソース電極寄生容量への書き込みデータ電荷の再配置によるチラツキ等の表示への影響が及ぶこともあるので、シーケンス制御により、ｔ２期間の直前にかかる影響の度合いが認識し難い所定表示に切り替えて、ｔ２期間の終了後の最初のｔ１期間で表示を元に戻すようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、データ検出部一体型表示装置及びそれを備えた携帯端末について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態１に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図２】液晶表示部の１つの画素の模式的な断面図である。
【図３】指紋データ検出部のの模式的な断面図である。
【図４】実施形態２に係る指紋データ検出部一体型表示装置の基板モジュールの正面図である。
【図５】実施形態２に係る第１の携帯電話機の斜視図である。
【図６】実施形態２に係る第２の携帯電話機の斜視図である。
【図７】第２の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図８】実施形態２に係る第３の携帯電話機の斜視図である。
【図９】第３の携帯電話機内に設けられた基板モジュールの状態を示す説明図である。
【図１０】動作形態１の概略タイムチャート図である。
【図１１】動作形態１のシーケンス制御を示すフローチャート図である。
【図１２】液晶表示部の駆動停止時における表示例を示す説明図である。
【図１３】動作形態２の概略タイムチャート図である。
【図１４】動作形態３の概略タイムチャート図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，４０ 基板モジュール
１１ ガラス基板
１２ 液晶表示部
１３ 指紋データ検出部
１４ 走査電極線
１５ａ 第１ゲートドライバ
１５ｂ 第２ゲートドライバ
１６ 表示ソース電極線
１７ａ 第１ソースドライバ
１７ｂ 第２ソースドライバ
１８ データ検出電極線
１９ａ 第１データ検出素子
１９ｂ 第２データ検出素子
２１ ゲート電極
２２ ゲート絶縁膜
２３ 活性半導体層
２４ Ｎ＋ａ-Ｓｉ層
２５ 表示ソース電極
２６ ドレイン電極
２７ 絶縁保護層
２８ 層間絶縁膜
２９ 画素電極
３０ コンタクトホール
３１ 電荷蓄積容量電極
３２ 電荷蓄積容量
３３ 液晶層
３４ データ検出電極
３５ 電荷検出電極
３６ 上層絶縁膜
４１ａ 表示部用基板
４１ｂ データ検出部用基板
４２ 接続線
５０，６０，８０ 携帯電話機
５１，６１，８１ 電話機本体
５２，６２，８２ キーボード
６１ａ 上側部
６１ｂ 下側部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備えたことを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記複数の走査電極線、上記複数の信号電極線及び上記複数のデータ検出電極線はいずれもが同一基板に形成されており、
上記表示部と上記データ検出部とは共に上記基板に構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記複数の走査電極線は表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、上記複数の信号電極線は該表示部用基板に、及び上記複数のデータ検出電極線は該データ検出部用基板にそれぞれ形成されており、
上記表示部は上記表示用基板に、及び上記データ検出部は上記データ検出用基板にそれぞれ別個に構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に上記信号電極線への信号送信を停止するように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に上記信号電極線への信号送信を併せて行うように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載されたデータ検出部一体型表示装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備え、
上記信号電極系統に位置する走査電極線の部分と上記データ検出系統に位置する走査電極線の部分とが直結されており、それらの間に他の素子を含まず、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への表示用の信号送信を停止すると共に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への出力を、表示用の信号送信時よりもハイインピーダンス化するように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
【請求項１】
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備えたことを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記複数の走査電極線、上記複数の信号電極線及び上記複数のデータ検出電極線はいずれもが同一基板に形成されており、
上記表示部と上記データ検出部とは共に上記基板に構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記複数の走査電極線は表示部用基板及びデータ検出部用基板の両方に亘って形成されている一方、上記複数の信号電極線は該表示部用基板に、及び上記複数のデータ検出電極線は該データ検出部用基板にそれぞれ形成されており、
上記表示部は上記表示用基板に、及び上記データ検出部は上記データ検出用基板にそれぞれ別個に構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項４】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に上記信号電極線への信号送信を停止するように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置において、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に上記信号電極線への信号送信を併せて行うように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載されたデータ検出部一体型表示装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に並行して延びる複数の走査電極線と、該複数の走査電極線のそれぞれが接続された走査電極駆動素子と、からなる走査電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、各々、該複数の走査電極線のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式の表示部を構成する複数の信号電極線と、該複数の信号電極線のそれぞれが接続された信号電極駆動素子と、からなる信号電極系統と、
上記複数の走査電極線の延びる方向と角度をなして相互に並行して延び、上記表示部が構成されている部位とは異なる部位において、各々、上記複数の走査電極線の一部又は全部のそれぞれと交差してアクティブマトリクス方式のデータ検出部を構成する複数のデータ検出電極線と、該複数のデータ検出電極線のそれぞれが接続されたデータ検出素子と、からなるデータ検出系統と、
を備え、
上記信号電極系統に位置する走査電極線の部分と上記データ検出系統に位置する走査電極線の部分とが直結されており、それらの間に他の素子を含まず、
上記データ検出電極線からのデータ検出時に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への表示用の信号送信を停止すると共に、上記信号電極駆動素子から上記信号電極線への出力を、表示用の信号送信時よりもハイインピーダンス化するように構成されていることを特徴とするデータ検出部一体型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたデータ検出部一体型表示装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３３８０３４（Ｐ２００６−３３８０３４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６９１８９（Ｐ２００６−１６９１８９）
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【分割の表示】特願２００１−２３６２１６（Ｐ２００１−２３６２１６）の分割
【原出願日】平成１３年８月３日（２００１．８．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【分割の表示】特願２００１−２３６２１６（Ｐ２００１−２３６２１６）の分割
【原出願日】平成１３年８月３日（２００１．８．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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