專利名稱：表面壓力分布傳感器及其動作控制方法
技術領域：
本發明涉及表面壓力分布傳感器及其動作控制方法，特別涉及可降低消耗功率的表面壓力分布傳感器及其動作控制方法。
背景技術：
就檢測如指紋型樣的微細凹凸圖案的檢測裝置來說，有使用可撓性導電薄膜及薄膜晶體管(Thin Film Transistor)的表面壓力分布傳感器(例如參照專利文獻1)。
圖10是表示用來檢測指紋型樣的有源矩陣型表面壓力分布傳感器的一例。圖10(a)是平面圖，圖10(b)、(c)是圖10(a)的C-C線剖視圖。
現有表面壓力分布傳感器200是包括由形成多個單位檢測元件的TFT204a所形成的玻璃或陶瓷等的基板201，以及對向電極薄膜202。
單位檢測元件204具有TFT204a以及與TFT204a連接的接觸電極。單位檢測元件204在玻璃等的基板201上配置成矩陣狀，構成單位檢測元件204的TFT的活性層是非結晶硅膜，而接觸電極204b由氧化銦錫(ITOIndium Tin Oxide)形成。
對向電極薄膜202與基板201對置，且是在可撓性絕緣薄膜202a的背面(TFT側)蒸鍍有導電膜202b的結構。此對向電極薄膜202由涂布于基板201周圍的密封劑203固定，并且與基板201分開配置。
下文闡示該表面壓力分布傳感器的制造方法的一例。在基板201上形成TFT后，為了粘貼對向電極薄膜202，需要在基板201的周圍涂布由低溫熱固性樹脂構成的密封劑203。然后，粘貼基板201的對向電極薄膜202，再進行熱處理。由此固定基板201與對向電極薄膜202。
圖10(c)為使用此表面壓力分布傳感器檢測指紋型樣的例子。
將手指F放在表面壓力分布傳感器200上后輕輕按壓時，整個對向電極薄膜202會被壓下，仔細觀察后發現，指紋峰部與谷部的按壓力不同，因此位于峰部正下方或其最近的單位檢測元件204的接觸電極204b與對向電極薄膜202形成電接觸。但是，位于指紋的谷部正下方或其最近的單位檢測元件204的接觸電極204b與對向電極薄膜202未形成電接觸。這樣，即可將對向電極薄膜202與單位檢測元件204接觸部分的信號取出，以檢測指紋型樣。
專利文獻1日本特開平6-288845號發明內容在如上所述的現有表面壓力分布傳感器上，經常施加有來自漏極線、柵極線的掃描信號，對感測區域進行掃描。例如，在LCD等顯示裝置情況下，由于是以顯示為目的，因此也必需經常進行掃描，但在用來檢測指紋的表面壓力分布傳感器時，實際上只要在進行指紋檢測時進行最低限度的動作即可，不檢測指紋時若繼續掃描，將會造成電力的浪費。
而且，由于經常掃描，TFT就會經常持續驅動，所以TFT的老化也較快，而成為妨礙壽命延長的原因。
因此，本案的目的在于提供一種消耗功率更低，壽命更長的表面壓力分布傳感器。
本發明是鑒于上述課題而做出的發明，第1，本發明的表面壓力分布傳感器由在感測區域配置多個單位檢測元件而構成，其解決問題的方式是在測定表面壓力分布的工作模式與以及減少消耗功率的待機模式之間形成切換。
第2，表面壓力分布傳感器由在感測區域配置多個單位檢測元件而構成，其中，在上述感測區域內設有開關，從而在依序選擇上述單位檢測元件并測定表面壓力分布的工作模式與停止上述單位檢測元件的選擇動作而削減消耗功率的待機模式之間形成切換，并藉由上述開關的輸出從上述待機模式切換至上述工作模式。
而且本發明配置有多個上述開關。
本發明的上述開關設在上述單位檢測元件之間。
而且本發明在待機模式中持續選擇預定的上述單位檢測元件以作為上述開關。
第3，表面壓力分布傳感器具有由配置在絕緣基板上的多個表面壓力分布單位檢測元件以及與該單位檢測元件相對置的可撓性導電薄膜所構成的感測區域；與上述單位檢測元件的兩個端子連接，并且在上述基板上配置成矩陣狀的漏極線與柵極線；依序選擇上述漏極線的水平方向掃描電路；以及向上述柵極線輸送掃描信號的垂直方向掃描電路，以檢測出上述單位檢測元件與上述可撓性導電薄膜的接觸，其中，又具有與上述水平方向掃描電路及垂直方向掃描電路連接的傳感器控制電路；以及與上述傳感器控制電路連接的傳感器動作信號線，并藉由施加于上述傳感器動作信號線的傳感器動作信號來控制上述感測區域的激活及等待。
第4，表面壓力分布傳感器具有由配置在絕緣基板上的多個表面壓力分布單位檢測元件以及與該單位檢測元件相對置的可撓性導電薄膜構成的感測區域；與上述單位檢測元件的兩個端子連接，并且在上述基板上配置成矩陣狀的漏極線與柵極線；依序選擇上述漏極線的水平方向掃描電路；以及向上述柵極線輸送掃描信號的垂直方向掃描電路，以檢測出上述單位檢測元件與上述可撓性導電薄膜的接觸，其中，又具有與上述水平方向掃描電路及垂直方向掃描電路連接的傳感器控制電路；與上述傳感器控制電路連接的傳感器動作信號線；以及配置在上述感測區域內，并控制該感測區域的激活及等待的開關，并藉由來自上述開關的傳感器動作信號來控制上述感測區域的激活及等待。
而且本發明配置有多個上述開關。
而且，本發明的上述開關設在上述單位檢測元件之間，與上述傳感器動作信號線連接，并根據上述開關與上述可撓性導電薄膜的接觸，使上述傳感器動作信號產生變化。
而且，本發明的上述開關使多個上述單位檢測元件當中一部分的該單位檢測元件保持待機狀態，并根據作為上述開關的單位檢測元件與上述可撓性導電薄膜的接觸，使上述傳感器動作信號產生變化。
第5，在具有感測區域的多個單位檢測元件、以及用來選擇上述單位檢測元件的掃描電路的表面壓力傳感器的控制方法中，通過下述工作模式的轉變以解決上述問題，即，在待機模式下，上述掃描電路停止，同時，持續進行經常從上述單位檢測元件中選擇出至少一部分的動作，并且根據上述所選擇的單位檢測元件的輸出，使上述掃描電路工作。
第6，本發明的表面壓力分布傳感器的動作控制方法是藉由來自垂直方向掃描電路的掃描信號依序掃描設在絕緣基板上的多條柵極線，然后將柵極信號輸送到與上述柵極線連接的表面壓力分布的單位檢測元件，并驅動上述單位檢測元件，并且藉由來自水平方向掃描電路的掃描信號依序掃描與上述柵極線交叉的漏極線，以檢測出作為感測區域的上述單位檢測元件和與該單位檢測元件對置的可撓性導電薄膜是否有接觸，其中，將傳感器動作信號施加于與上述垂直方向掃描電路及水平方向掃描電路連接的傳感器控制電路，然后根據上述傳感器控制電路的切斷及導通來控制上述感測區域的等待及驅動。
第7，本發明的表面壓力分布傳感器的動作控制方法是藉由來自垂直方向掃描電路的掃描信號依序掃描設在絕緣基板上的多條柵極線，然后將柵極信號輸送到與上述柵極線連接的表面壓力分布的單位檢測元件，并驅動上述單位檢測元件，并且藉由來自水平方向掃描電路的掃描信號依序掃描與上述柵極線交叉的漏極線，以檢測出作為感測區域的上述單位檢測元件和與該單位檢測元件對置的可撓性導電薄膜是否有接觸，其中，將產生于上述感測區域的傳感器動作信號施加于上述傳感器控制電路，然后根據上述傳感器控制電路的切斷及導通來控制上述感測區域的等待及驅動。
并且，本發明將設在上述單位檢測元件間、且與上述傳感器動作信號線連接的開關與上述可撓性導電薄膜是否有接觸作為上述傳感器動作信號。
而且，本發明經常驅動多個上述單位檢測元件當中少數的該單位檢測元件，并且將上述少數的單位檢測元件與上述可撓性導電薄膜是否有接觸作為上述傳感器動作信號。
再者，本發明藉由上述傳感器動作信號來控制上述表面壓力分布傳感器的外圍電路的激活及等待
圖1是用來說明本發明的(a)平面圖，(b)剖視圖。
圖2是用來說明本發明的分解立體圖。
圖3是用來說明本發明的(a)剖視圖，(b)工作簡圖。
圖4是用來說明本發明的(a)平面圖，(b)電路簡圖。
圖5是用來說明本發明的電路簡圖。
圖6是用來說明本發明的(a)平面圖，(b)剖視圖。
圖7是用來說明本發明的(a)電路簡圖，(b)等效電路圖。
圖8是用來說明本發明的電路簡圖。
圖9是用來說明本發明的(a)平面圖，(b)電路簡圖。
圖10是用來說明現有技術的(a)平面圖，(b)剖視圖，(c)剖視圖。
符號說明1基板；2對向電極薄膜；4單位檢測元件；4a薄膜晶體管，TFT；4b接觸電極；8柵極線；9漏極線；60控制信號線；70水平方向掃描電路、H掃描儀；80垂直方向掃描電路、V掃描儀；90傳感器控制電路；91傳感器動作信號線；92“與”門；94開關檢測晶體管；95“或”門；102、103開關；SE傳感器動作信號。
具體實施例方式
以下說明本發明的具體實施方式
。
利用圖1～圖5說明本發明的實施方式1。
圖1表示表面壓力分布傳感器的結構。圖1(a)是平面圖，圖1(b)是圖1(a)的A-A線剖視圖。如圖所示，表面壓力分布傳感器100是以密封劑3使基板1與由可撓性導電薄膜構成的對向電極薄膜2粘合的結構。
基板1是玻璃等制的絕緣性基板，在基板1上由密封劑3包圍的內側，多個單位檢測元件4配置成矩陣狀。在密封劑3的內側設有接觸件6。與單位檢測元件4連接、并且用來傳送向柵極信號線8及漏極線9等輸入的各種信號的未圖示的配線集中在基板1側緣的外部連接端子7，經由FPC等(未圖示)將基板1與外置的控制電路連接。
對向電極薄膜2的結構，是在PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯，Polyethylene terephthalate)或PEN(聚萘二甲酸乙二酯，Polyethylenenaphthalate)等可撓性絕緣薄膜2a的背面(TFT側)蒸鍍金屬導電膜2b，例如金膜。
密封劑3是固化前為液狀、經加熱而固化的熱固性樹脂。
單位檢測元件4具有本身為開關元件的TFT4a、以及與該TFT4a連接的接觸電極4b。TFT4a的活性層是硅膜，優選為多晶硅膜。接觸電極4b是形成在覆蓋TFT4a的絕緣膜上的導電膜，例如由ITO(IndiumTin Oxide)形成。
設置的接觸部(contact)6是用于將GND電位供應至對向電極薄膜2，并且由含有鋁Al構成的接觸墊以及設置于其上的熱固性導電粒子的接觸樹脂構成。
圖2是表面壓力分布傳感器的分解立體圖。如圖所示，在基板1上有配置成矩陣狀的柵極線8及漏極線9。如后所述，在柵極線8施加有柵極信號，在漏極線9施加有掃描信號。在柵極線8與漏極線9的交點分別對應配置有TFT4a，且TFT4a的柵極連接于柵極線8，漏極端子連接于漏極線9，而源極端子連接于接觸電極4b。用來將輸入至柵極線8及漏極線9等的各種信號加以傳送的未圖示配線集中在基板1的側緣，并且連接于外部連接端子7。
下面用圖3來說明表面壓力分布傳感器100的動作。圖3(a)是將手指F放在表面壓力分布傳感器100上的狀態，圖3(b)是表面壓力分布傳感器100的電路概念圖。
單位檢測元件4的TFT4a在基板1上形成由多晶硅層構成的活性層11，并利用已知方法進行摻雜而形成源極區域S以及漏極區域D。并形成有全面覆蓋活性層11的柵極絕緣膜12，且在其上方形成有柵極電極8a。柵極電極8a與柵極線8形成一體。在柵極電極8a上設有層間絕緣膜13，并且經由接觸孔使活性層11的漏極端子D與漏極線9連接，使源極端子S與取出電極9a連接。該取出電極9a是由與漏極線9同層的例如Al所構成。在其上方還層積有平坦化膜14，可使下層的凹凸平坦化。在平坦化膜14上配置有經由接觸孔與取出電極9a接觸的由ITO構成的接觸電極4b。
將手指F放在表面壓力分布傳感器100上之后輕輕按壓時，如圖3(a)所示，整個對向電極薄膜2被壓下。此時，由于指紋峰部及谷部的按壓力不同，因此峰部正下方或其最近的對向電極薄膜2將深陷，指紋的谷部則幾乎沒什么凹陷。因此，對應于峰部位置的單位檢測元件4的接觸電極4b與對向電極薄膜2的導電膜2b接觸，對應于指紋谷部位置的單位檢測元件4的接觸電極4b則不與導電膜2b接觸。
對向電極薄膜2的導電膜2b經由電阻15而接地。表面壓力分布傳感器100的漏極線9連接于H掃描儀70，柵極線8連接于V掃描儀80。從V掃描儀80以預定的時序依序切換掃描信號而輸出至柵極線8。此時，對某柵極線8施加某電位(“H”電平)的柵極信號。連接于施加有柵極信號的柵極線8的TFT4a呈全導通狀態(ON)。在此期間從H掃描儀70以預定的時序依序切換掃描信號而施加于漏極線9。
利用手指F的峰部使對向電極薄膜2彎曲而與接觸電極4b接觸時，就掃描信號來說，即使電壓上升，電流也會經由TFT4a、電阻15而泄漏，導致電壓下降。當對向電極薄膜2由于是手指F的谷部而不與接觸電極4b接觸時，掃描信號的電壓并不會降低而得以維持。利用檢測器16將上述狀態作為電壓信號讀出時，即可計測一行的表面壓力分布。然后，可依序切換所要選擇的柵極線8而施加柵極信號，并且讀出來自表面壓力分布傳感器100的所有單位檢測元件4的信號，以計測整面的表面壓力分布。
檢測器16可為如上所述從漏極線9分支而連接的電壓計，亦可為串聯插入漏極線9的電流計，但由于使用電壓計的電路結構較簡單，因此本實施方式采用電壓計。
圖4為本發明的表面壓力分布傳感器2的感測區域20的簡要示意圖。
表面壓力分布傳感器2是在玻璃等絕緣基板1上將多個表面壓力分布單位檢測元件4配置成矩陣狀，并且在單位檢測元件4對向設置對向電極薄膜(圖4中未圖示)。由多個單位檢測元件4及對向電極薄膜2構成的虛線區域為感測區域20。而且，在基板1上配置著沿列方向延伸的多條漏極線9、以及沿行方向延伸的多條柵極線8，并且在對應于漏極線9與柵極線8的各個交點配置單位檢測元件4。單位檢測元件4由TFT4a及接觸電極4b構成。TFT4a的漏極D連接著漏極線9，柵極G連接著柵極線8，源極S則連接著單位檢測元件4的接觸電極4b。
在感測區域20側邊配置有沿列側依序選擇漏極線9的水平方向掃描電路(以下稱為H掃描儀)70，且配置有沿行側將柵極信號送至柵極線8的垂直方向掃描電路(以下稱為V掃描儀)80。
再將用來控制感測區域20的動作的傳感器控制電路90與H掃描儀70及V掃描儀80連接。關于傳感器控制電路90容后敘述。
另外，表面壓力分布傳感器連接有外部控制電路，在此省略圖示。外部連接電路用于輸入表面壓力分布傳感器工作所需的各種控制信號及電源電壓VDD等。外部控制電路是一般的CMOS電路，例如以3V的低電壓工作，輸出的控制信號也是3V的振幅。
下面說明表面壓力分布傳感器的工作情況。V掃描儀80從多條柵極線8中依序選擇預定的柵極線8而施加柵極電壓VG，并且使連接于該柵極線8的TFT4a導通。V掃描儀80由垂直開始信號VST選擇第1條柵極線8，并且根據垂直時鐘脈沖VCLK依序切換而選擇下一條柵極線8。
H掃描儀70從多條漏極線9中依序選擇預定的漏極線9，并且將信號輸送至TFT4a。H掃描儀70根據水平起始信號HST選擇最初的漏極線9，并且根據水平時鐘脈沖HCLK依序切換而選擇下一條漏極線9。
上述垂直時鐘脈沖VCLK及水平時鐘脈沖HCLK是通過電位變換電路使外部控制電路所輸出的3V振幅的低電壓時鐘脈沖升壓而產生的。
圖4(b)表示H掃描儀70的電路圖。H掃描儀70具有多個移位寄存器71；以及使移位寄存器71的輸出Q連接于柵極的多個漏極線選擇晶體管72。利用電位變換電路，使由外部控制電路輸入的控制信號升壓的水平時鐘脈沖HCLK輸送到各段的移位寄存器71。漏極線選擇晶體管72使移位寄存器71的輸出與柵極連接，各漏極線選擇晶體管72的漏極與數據讀取線73連接，各漏極線選擇晶體管的源極與漏極線9連接。
水平起始信號HST輸入第1段的移位寄存器71。一旦有HST輸入時，移位寄存器將使水平時鐘脈沖HCLK一周期期間的輸出端子Q的輸出變成“H”。藉由移位寄存器71的輸出使漏極線選擇晶體管72中的一個導通，并且使構成配置在所選擇的柵極線8與漏極線9的交點的單位檢測元件4的TFT4a形成驅動狀態(可感測狀態)。此時，當該TFT4a的接觸電極4b與對向電極薄膜2接觸時，電流會經由接地的對向電極薄膜2而流動，因此該電流(或電壓)的變化會輸出至數據讀取線73，從而檢測出指紋峰部。
移位寄存器71的輸出同時輸入至第2段的移位寄存器71，移位寄存器71的輸出在下一個水平時鐘脈沖HCLK一周期期間變成“H”，并且使單位檢測元件4的TFT4a導通而形成可感測的驅動狀態。然后，藉由移位寄存器71的輸出使下一個移位寄存器71導通。以下同樣，依序使移位寄存器71成為“H”而依序選擇漏極線9，而驅動所有單位檢測元件4。
選擇完一行的所有漏極線9后，垂直時鐘脈沖VCLK會變成下一個周期，V掃描儀80會將柵極電壓VG輸送至下一條柵極線8，再輸入水平起始信號HST，使移位寄存器71的輸出變成“H”。
V掃描儀80也是由多個移位寄存器所構成，并且進行與H掃描儀相同的動作，在此省略圖示。
如圖5所示，本發明實施方式還設有與H掃描儀70及V掃描儀80連接的傳感器控制電路90。舉一例說明傳感器控制電路90，即為傳感器動作信號線91與施加有VCLK、VST、HCLK、HST的控制信號線60的邏輯積電路(以下稱為“與”門)。本發明采取將控制感測區域20的激活及等待的傳感器動作信號SE施加在傳感器動作信號線91上，并且進行“與”門92的切斷及導通，通過控制H掃描儀70及V掃描儀80，控制表面壓力分布傳感器2的工作模式及待機模式的切換。
在實施方式1當中是從外部IC110對傳感器動作信號線91施加傳感器動作信號SE。例如，如果感測區域20的按下(感測)不到一定時間(例如3分鐘)，感測區域20將置于待機模式，因此外部IC110會使傳感器動作信號SE變成“L”電平。因此，不管VCLK、VST、HCLK、HST的電平如何，“與”門都會全部輸出“L”電平。亦即，V掃描儀80、H掃描儀70會停止，因此，不會掃描感測區域20的TFT4a，而成為待機模式。這樣，藉由使單位檢測元件4的選擇動作停止，可降低消耗功率。
如果要再使其成為工作模式，則按下例如設在感測區域20外的開關101。按下外部開關101時，由外部IC110對傳感器動作信號線91輸出“H”電平，并且使“與”門進行與VCLK、VST、HCLK、HST對應的輸出，因此H掃描儀70、V掃描儀80被激活，而形成可感測的狀態。
在此，在一定時間內沒有感測時，亦可不置于待機模式，而是利用外部開關101來控制所有傳感器的導通/切斷(ON/OFF)。驅動傳感器時按下ON開關，就會施加“H”的傳感器動作信號SE，結束感測后按下OFF開關時，就會施加“L”的傳感器動作信號SE。
而且，亦可利用一個開關，在每次按下時，交替施加“H”、“L”。
此外，傳感器控制電路僅為一例，只要是可藉由來自外部電路的傳感器動作信號SE控制各時鐘脈沖的待機模式的電路結構，則不限于圖中所示的實施例。
而且，本發明不只是各掃描儀切換至待機模式，還可停止對緩沖器等外圍電路的電源供應。例如，如上所述，將由外部電路輸入的3V信號，在表面壓力分布傳感器2內部升壓而作為各驅動信號的情況下，如果使升壓電路也停止，低消耗功率的效果會更大。
接下來，利用圖6及圖7來說明本發明的實施方式2。
圖6(a)是平面圖，圖6(b)是圖6(a)的開關102的B-B線剖視圖。另外，單位檢測元件4以及表面壓力分布傳感器2的結構與實施方式1相同，各掃描儀70、80的結構與圖4相同，因此省略詳細的說明，而且同一結構元件使用同一符號。
本實施方式如圖6所示，設有用于對感測區域20施加傳感器動作信號SE的開關102。傳感器控制電路90的結構與實施方式1同樣具有“與”門92，而且對傳感器動作信號線91施加來自開關102的信號。
開關102可在感測區域20內僅配置一個，也可如圖6(a)所示，在感測區域20盡量均勻配置多個開關，當進行感測時，即使手指的接觸區域分散，也可按下至少任一個開關102。例如，如圖所示，可設置在中心部及外圍部。
而且，開關102的結構如圖6(b)所示，僅具有接觸電極102b及配線102a。開關102配置在單位檢測元件4之間的區域，而且使單位檢測元件4的讀取電極9a與開關102的配線102a、接觸電極4b與接觸電極102b分別形成在同一層。當手指按下感測區域20的任一處時，對向電極薄膜2與開關102的接觸電極102b就會接觸并導通。
利用圖7來說明傳感器控制電路90的動作。圖7(a)是電路簡圖，圖7(b)是開關102部分的等效電路圖。
傳感器控制電路90的結構是與實施方式1同樣的“與”門92，如果一定時間內沒有感測，就會對傳感器動作信號線91施加“L”電平。由于是VCLK、VST、HCLK、HST的各控制信號與傳感器動作信號SE的“與”門92，因此H掃描儀70、V掃描儀80會停止掃描，而成為待機模式。
進行感測時，必須按下對向電極薄膜2。為了進行感測而按下待機模式的感測區域20時，會按下分散在感測區域20的多個開關102的任一個。當開關102與對向電極薄膜2接觸時，開關102的接觸電極102b的電位會產生變動，可由外部IC110檢測得知。外部IC110與開關102的輸出相應，將“H”電平的傳感器動作信號SE輸出至傳感器動作信號線91。VCLK、VST、HCLK、HST的各控制信號經由“與”門92而輸出，并且使H掃描儀70及V掃描儀80開始進行選擇動作，使感測區域20成為工作模式。亦即，實際上開關102導通的同時會驅動掃描而進行感測。另外，如果非感測狀態經過一定時間時，外部IC110會輸出“L”電平，兩個掃描儀將會停止。
另外，圖8是實施方式3，表示不經由外部IC，而藉由電流的泄漏自動形成待機模式的電路的一例。本實施方式具有開關102，并且利用傳感器動作信號SE切換，這與實施方式2相同。
在傳感器動作信號線91還設有放電用晶體管93，并且使來自開關102的配線不經由外部IC而連接于傳感器動作信號線91。傳感器控制電路90是傳感器動作信號線91與控制信號線60的“與”門。首先，進行感測時若按下感測區域20，則對向電極薄膜2會與開關102接觸。在對向電極薄膜2施加例如3V電壓，由于接觸，而對傳感器動作信號線91施加“H”電平。“與”門會進行對應VCLK、VST、HCLK、HST的輸出，并且使H掃描儀70、V掃描儀80進行選擇動作而成為可進行指紋檢測的工作模式。
放開手指時，開關102的導通便消失，傳感器動作信號線91的電流會由放電用晶體管93而慢慢放電，傳感器動作信號SE就會變成“L”電平。亦即，當傳感器動作信號SE變成“L”電平時，“與”門92的輸出會固定在“L”電平，H掃描儀70、V掃描儀80就會停止而成為待機模式。也就是說，只有在手指按下期間才能進行掃描，因而可提供不會徒然消耗電流的表面壓力分布傳感器。另外，感測區域20的待機模式亦可不必經過一定時間后，而是當手指離開感測區域20時，藉由來自放電用晶體管93的漏電流而成為待機模式。
而且，由于不需要對外部IC110輸出傳感器動作信號SE，再對表面壓力分布傳感器2內輸入傳感器動作信號SE，因此可減少與外部IC110連接的接觸腳(contact pin)數。
此外，傳感器控制電路僅為一例，只要是可通過傳感器動作信號SE來控制傳感器控制電路90的待機模式的電路結構，則不限于圖中所示的實施例。
而且，本發明不只是各掃描儀切換至待機模式，還可停止對緩沖器等外圍電路的電源供應。
圖9表示本發明的實施方式4。圖9(a)是平面圖，圖9(b)是電路簡圖。此外，單位檢測元件4以及表面壓力分布傳感器2的各掃描儀的結構與圖4相同，因此省略詳細的說明，而且同一結構元件使用同一符號。
本實施方式也是在感測區域20設置用來施加傳感器動作信號SE的開關103。傳感器控制電路90的結構是形成傳感器動作信號線91的反轉與控制信號線的“與”門92，并對傳感器動作信號線91施加來自開關103的信號。
開關103如圖所示，將多個單位檢測元件4當中的幾個用作開關103。在作為開關103的單位檢測元件4中，并不會受到H掃描儀70、V掃描儀80的驅動的影響，而可從掃描儀以外的路徑輸入信號，并且在待機模式期間經常持續選擇，成為驅動狀態。進行感測時，開關103的單位檢測元件4與其它單位檢測元件4皆依序選擇，而依序形成驅動狀態。另外，在待機模式時，其它單位檢測元件4的TFT4a會因為掃描儀的停止而切斷，但開關103的單位檢測元件4即使H掃描儀及V掃描儀停止，開關103的行(Row)TFT4a也會依據邏輯和電路(以下稱為“或”門)95的信號，而在待機模式期間總是保持導通。
另外，作為開關103的單位檢測元件4在感測區域20均勻配置多個，當進行感測時，即使手指的接觸區域分散，也可按下任一個開關103。例如，如圖所示，可設置在中心部及外圍部。
以下利用圖9(b)的電路簡圖來說明其動作。
作為開關103的單位檢測元件4所連接的漏極線9分路連接開關檢測晶體管94。圖中僅顯示出開關103所連接的漏極線9，但如圖9(a)所示，開關103有多個，因此各開關103所連接的漏極線9同樣是分路并連接著其它開關檢測晶體管94。另外，開關檢測晶體管94的柵極與傳感器動作信號線91相連。
傳感器控制電路90的結構是與實施方式1相同的“與”門92，當非感測狀態經過一定時間時，與上述實施方式相反，對傳感器動作信號線91施加“H”電平的傳感器動作信號SE。由于是VCLK、VST、HCLK、HST的各控制信號與傳感器動作信號SE的反轉“與”門92，因此“與”門92的輸出會固定在“L”電平，H掃描儀70、V掃描儀80會停止掃描，而成為待機模式。
另外，在連接著開關103的柵極線8上，設有傳感器動作信號線91的“或”門95。在本實施方式中，當傳感器動作信號SE為“H”電平時，H掃描儀70、V掃描儀80為“L”電平，形成待機模式，且感測區域20除了開關103之外會成為切斷(OFF)的狀態。在作為開關103的單位檢測元件4的柵極經由柵極線8而施加有來自傳感器動作信號線91的“或”門95的輸出，因此即使V掃描儀80停止，傳感器動作信號SE還是“H”，所以開關103的TFT4a在傳感器動作信號SE為“H”期間總保持工作模式。當感測區域20為導通(ON)狀態(感測時)時，“或”門95的輸出會隨柵極信號而變化，因此同樣也會與其它單位檢測元件4一樣掃描開關103的TFT4a。
其次，用手指按下感測區域20時，電流會經由例如施加有3V的對向電極薄膜2而流動，并且藉由該變化，經由來自漏極線的分路9b、開關檢測晶體管94而輸出，由此使IC變成傳感器動作信號SE“L”電平。經由“與”門92輸入驅動信號，H掃描儀70、V掃描儀80工作，當V掃描儀80選擇一條柵極線時，H掃描儀70會依序選擇所有的漏極線，使單位檢測元件4依序驅動，而成為工作模式。此時，藉由“或”門95，開關103與其它行同樣地，也是根據V掃描儀80輸出的掃描信號而依序選擇，并成為驅動狀態。傳感器動作信號SE也會輸送至開關檢測晶體管94的柵極，而且開關檢測晶體管94會在“L”電平下形成OFF狀態。此時，即使作為開關103的單位檢測元件4輸出，開關檢測晶體管94也不會導通，開關103并不會動作。也就是會變成通常的單位檢測元件4，而在工作模式中，若與指紋的峰部接觸則會成為檢測出該指紋的元件。而且也會掃描感測區域20，因此指紋可經由數據讀取線73而輸出，并加以測定。
作為開關103而動作的單位檢測元件4在感測區域20內設有多個，并且從各自連接的漏極線分路，然后分別連接開關檢測晶體管94。開關檢測晶體管94的一個端子與其它部位的開關檢測晶體管94的一個端子合并。之所以這樣，是因為采取使多個開關103當中的任何一個導通的方式，可用于檢測感測區域20是否受到按壓。
經過某一定時間后，從外部IC將“H”電平施加于傳感器動作信號線91。因此“與”門90全部都會變成“L”，而掃描儀成為待機模式。而且，開關檢測晶體管94的柵極會變成“H”電平，并開始監視開關103。再次開始進行感測時，一旦按下開關103，開關就會導通，并且對輸出端(OUT)輸出開關受到按壓的信息。藉由此信號，IC會輸出“L”，H掃描儀、V掃描儀會再度被激活。
如上所述，手指按下時即可進行掃描，只要經常僅驅動開關103的單位檢測元件4，即可提供未感測時不會徒然消耗電流的表面壓力分布傳感器。
而且，由于可將少數的位檢測元件4用作開關，因此不需要如實施方式2及3所述地另外設置開關，而可提供一種感測區域20仍維持現有結構，卻可降低消耗功率的表面壓力分布傳感器。
此外，傳感器控制電路僅為一例，只要是可藉由傳感器動作信號SE來控制各時鐘脈沖的待機模式的電路結構，則不限于圖中所示實施例。
而且，而且，本發明不只是各掃描儀切換至待機模式，還可停止對緩沖器等外圍電路的電源供應。
發明的效果根據本發明，在表面壓力分布傳感器的非感測狀態期間，由于可利用待機模式使掃描儀等停止，因此可大幅減少消耗功率。在一定期間內未檢測感測區域時，則停止感測區域的掃描，使感測區域成為待機模式。進行感測時則按下外部開關，由此再開始進行掃描，形成可進行感測的工作模式。由此，只在進行感測時掃描各單位檢測元件即可，因此與經常維持掃描狀態的現有技術相比，可大幅減少消耗功率。
而且，本發明可提供一種表面壓力分布傳感器，采取未感測時即停止掃描感測區域的方式，來抑制TFT的老化。
在感測區域另外設置開關，通過與對向電極薄膜的接觸使開關導通，由此即可僅在感測期間掃描單位檢測元件。與經過一定時間后使感測區域切斷(OFF)的方法相比，可進一步減少消耗功率。
另外，只要將多個單位檢測元件當中一部分的單位檢測元件用作開關，即可僅在進行感測時掃描單位檢測元件，與經過一定時間后使感測區域形成OFF狀態的方法相比，可進一步減少消耗功率。而且，為了經常使開關的單位檢測元件驅動，多少會產生功率的消耗，但是將單位檢測元件用作開關時便不需另外設置開關，而可在現有結構下實施，對空間有限的情況來說相當有效。
權利要求
1.一種表面壓力分布傳感器，通過在感測區域配置多個單位檢測元件而構成，其特征在于，可在測定表面壓力分布的工作模式、及減少消耗功率的待機模式之間切換。
2.一種表面壓力分布傳感器，通過在感測區域配置多個單位檢測元件而構成；其特征在于，在所述感測區域內設有開關，在依序選擇所述單位檢測元件并測定表面壓力分布的工作模式、與停止所述單位檢測元件的選擇動作以減少消耗功率的待機模式之間形成切換；并依據所述開關的輸出而從所述待機模式切換至所述工作模式。
3.如權利要求2所述的表面壓力分布傳感器，其特征在于，配有多個所述開關。
4.如權利要求2所述的表面壓力分布傳感器，其特征在于，所述開關設在所述單位檢測元件之間。
5.如權利要求2所述的表面壓力分布傳感器，其特征在于，在待機模式中持續選擇預定的所述單位檢測元件以作為所述開關。
6.一種表面壓力分布傳感器，具有由配置在絕緣基板上的多個表面壓力分布單位檢測元件以及與該單位檢測元件相對置的可撓性導電薄膜所構成的感測區域；與所述單位檢測元件的兩個端子連接，并且在所述基板上配置成矩陣狀的漏極線與柵極線；依序選擇所述漏極線的水平方向掃描電路；以及將掃描信號輸送到所述柵極線的垂直方向掃描電路，以檢測出所述單位檢測元件與所述可撓性導電薄膜的接觸，其特征在于，還具有與所述水平方向掃描電路及垂直方向掃描電路的傳感器控制電路相連的動作信號線，根據施加于所述傳感器動作信號線的傳感器動作信號，來控制所述感測區域的激活及等待。
7.一種表面壓力分布傳感器，具有由配置在絕緣基板上的多個表面壓力分布單位檢測元件以及與所述單位檢測元件對置的可撓性導電薄膜所構成的感測區域；與所述單位檢測元件的兩個端子連接，并且在所述基板上配置成矩陣狀的漏極線與柵極線；依序選擇所述漏極線的水平方向掃描電路；以及將掃描信號輸送到所述柵極線的垂直方向掃描電路，以檢測出所述單位檢測元件與所述可撓性導電薄膜的接觸，其特征在于，還具有與所述水平方向掃描電路及垂直方向掃描電路連接的傳感器控制電路；與所述傳感器控制電路連接的傳感器動作信號線；以及配置在所述感測區域內、控制所述感測區域的激活及等待的開關，并且根據所述開關的傳感器動作信號來控制所述感測區域的激活及等待。
8.如權利要求7所述的表面壓力分布傳感器，其特征在于，配置有多個所述開關。
9.如權利要求7所述的表面壓力分布傳感器，其特征在于，所述開關設在所述單位檢測元件之間，與所述傳感器動作信號線連接，并根據所述開關與所述可撓性導電薄膜的接觸使所述傳感器動作信號產生變化。
10.如權利要求7所述的表面壓力分布傳感器，其特征在于，所述開關使多個所述單位檢測元件當中一部分的所述單位檢測元件保持待機狀態，并根據作為所述開關的單位檢測元件與所述可撓性導電薄膜的接觸使所述傳感器動作信號產生變化。
11.一種表面壓力分布傳感器的動作控制方法，所述表面壓力分布傳感器具有感測區域的多個單位檢測元件，以及用來選擇所述單位檢測元件的掃描電路，其特征在于，在待機模式下使所述掃描電路停止，同時，持續進行經常從所述單位檢測元件中選擇出至少一部分的動作，并且根據所述所選擇的單位檢測元件的輸出而轉換為使所述掃描電路工作的工作模式。
12.一種表面壓力分布傳感器的動作控制方法，根據垂直方向掃描電路的掃描信號依序掃描設在絕緣基板上的多條柵極線，然后將柵極信號輸送至與所述柵極線連接的表面壓力分布的單位檢測元件，并驅動所述單位檢測元件，并且根據來自水平方向掃描電路的掃描信號依序掃描與所述柵極線交叉的漏極線，以檢測出作為感測區域的所述單位檢測元件是否與所述單位檢測元件對置的可撓性導電薄膜接觸，其特征在于，將傳感器動作信號施加于所述垂直方向掃描電路及水平方向掃描電路所連接的傳感器控制電路，然后根據所述傳感器控制電路的切斷及導通來控制所述感測區域的等待及驅動。
13.一種表面壓力分布傳感器的動作控制方法，通過來自垂直方向掃描電路的掃描信號依序掃描設在絕緣基板上的多條柵極線，然后將柵極信號輸送到與所述柵極線連接的表面壓力分布單位檢測元件，并驅動所述單位檢測元件，并且利用來自水平方向掃描電路的掃描信號依序掃描與所述柵極線交叉的漏極線，以檢測出作為感測區域的所述單位檢測元件是否和與所述單位檢測元件對置的可撓性導電薄膜接觸，其特征在于，將產生于所述感測區域的傳感器動作信號施加于所述傳感器控制電路，然后根據前述傳感器控制電路的切斷及導通來控制所述感測區域的等待及驅動。
14.如權利要求13所述的表面壓力分布傳感器的動作控制方法，其特征在于，將設在所述單位檢測元件之間、且與所述傳感器動作信號線連接的開關與所述可撓性導電薄膜是否有接觸作為所述傳感器動作信號。
15.如權利要求13所述的表面壓力分布傳感器的動作控制方法，其特征在于，經常使多個所述單位檢測元件當中少數的所述單位檢測元件驅動，并且將所述少數的單位檢測元件與所述可撓性導電薄膜是否有接觸作為所述傳感器動作信號。
16.如權利要求12或13所述的表面壓力分布傳感器的動作控制方法，其特征在于，利用所述傳感器動作信號來控制所述表面壓力分布傳感器的外圍電路的激活及等待。
全文摘要
本發明涉及一種表面壓力分布傳感器及其動作控制方法。現有表面壓力分布傳感器存在著由于經常掃描感測區域，導致未感測時消耗功率增加的問題。而且，存在著由于經常驅動TFT，妨礙TFT長壽的問題。于是本發明設置與H掃描儀、V掃描儀連接的傳感器控制電路。并可檢測出感測區域的非感測狀態，以切斷傳感器控制電路，使H掃描儀及V掃描儀成為待機模式。由此既可大幅削減未感測時的消耗功率，從而抑制TFT的老化。
文檔編號H03K17/96GK1495418SQ03157428
公開日2004年5月12日 申請日期2003年9月19日 優先權日2002年9月20日
發明者清水真, 三井雅志, 筒井雄介, 吉村岳雄, 介, 志, 雄 申請人:三洋電機株式會社