CN107545219A

CN107545219A - 电容式指纹传感器及其感测面板

Info

Publication number: CN107545219A
Application number: CN201610493087.XA
Authority: CN
Inventors: 廖振伸; 陈鸿祥
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-01-05
Also published as: US20180005013A1; US9946916B2

Abstract

本发明提供一种电容式指纹传感器及其感测面板。电容式指纹传感器包括一感测电路、一准位开关及一输出开关。感测电路具有一第一电容，其中第一电容依据一第一感测驱动信号提供一感测电压。准位开关的控制端耦接感测电路以接收感测电压，准位开关的第一端接收一高电压准位，准位开关的第二端提供感测判定信号。输出开关的控制端接收一第二感测驱动信号，输出开关的第一端耦接准位开关的第二端以接收感测判定信号，输出开关的第二端耦接一数据线。本发明技术方案通过准位开关提供感测判定信号，以避免走线上的寄生电容影响感测判定信号的电压准位。

Description

电容式指纹传感器及其感测面板

技术领域

本发明是有关于一种传感器，且特别是有关于一种电容式指纹传感器及其感测面板。

背景技术

随着移动装置的蓬勃发展，指纹辨识技术被导入移动装置，让消费者获得更便利的使用体验，也带动了指纹辨识市场逐渐增温。目前常见的指纹辨识技术包含了电容式、光学式、超声波式与加热式，其中又以电容式为主要大宗。

电容式指纹辨识技术又可分为主动式与被动式，并且被动式电容指纹辨识技术会利用指纹的纹峰、纹谷具有不同的感应电容值的特性，直接对此感应电容的大小进行检测，进而辨识出指纹的纹路特征；在主动式电容指纹辨识技术中，其主要通过感应电极检测手指所传递的射频(RF)信号，由于射频信号在不同的感应电容值下会有不同的强度，进而辨识出指纹的纹路特征。

发明内容

本发明提供一种电容式指纹传感器及其感测面板，可避免走线上的寄生电容影响感测判定信号的电压准位。

本发明的电容式指纹传感器，包括一感测电路、一准位开关及一输出开关。感测电路具有一第一电容，其中第一电容依据一第一感测驱动信号提供一感测电压。准位开关的控制端耦接感测电路以接收感测电压，准位开关的第一端接收一高电压准位，准位开关的第二端提供感测判定信号。输出开关的控制端接收一第二感测驱动信号，输出开关的第一端耦接准位开关的第二端以接收感测判定信号，输出开关的第二端耦接一数据线。

本发明的感测面板，包括多个驱动线、多个数据线及多个如上所述的电容式指纹传感器。这些电容式指纹传感器，分别耦接驱动线中的一第一驱动线及一第二驱动线及对应的数据线，以依据第一驱动线传送的一第一感测驱动信号及第二驱动线传送的一第二感测驱动信号提供一感测判定信号至对应的数据线。

基于上述，本发明实施例的电容式指纹传感器及其感测面板，其通过准位开关提供感测判定信号，以避免走线上的寄生电容影响感测判定信号的电压准位。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的感测面板的电路示意图；

图2为依据本发明另一实施例的感测面板的电路示意图；

图3为依据本发明另一实施例的感测面板的电路示意图。

附图标记说明：

100、200、300：感测面板；

110：驱动线；

120：数据线；

130、230：电容式指纹传感器；

131、231：感测电路；

C11、C21：第一电容；

E11、E21：第一电极；

E12、E22：第二电极；

LSW、OSW、WSW：晶体管；

SD_1～SD_4：感测驱动信号；

SSD：感测判定信号；

VR：参考电压；

VSN1、VSN2：感测电压；

ΔV：补偿电压。

具体实施方式

图1为依据本发明一实施例的感测面板的电路示意图。请参照图1，在本实施例中，感测面板100包括多个驱动线110、多个数据线120及多个电容式指纹传感器130，其中电容式指纹传感器130是以阵列排列，并且驱动线110及数据线120皆为直线且相互垂直交错。

电容式指纹传感器130分别耦接驱动线110中的第一驱动线(如传送感测驱动信号SD_1的驱动线110)及第二驱动线(如传送感测驱动信号SD_2的驱动线110)及对应的数据线120，以依据第一驱动线传送的第一感测驱动信号(如感测驱动信号SD_1)及第二驱动线传送(如感测驱动信号SD_2)的一第二感测驱动信号提供感测判定信号SSD至对应的数据线120。

进一步来说，各个电容式指纹传感器130包括感测电路131、准位开关(在此以晶体管LSW为例)及输出开关(在此以晶体管OSW为例)。感测电路131在此包括第一电容C11，其中第一电容C11耦接传送第一感测驱动信号(如感测驱动信号SD_1)的驱动线110与晶体管LSW的栅极(对应准位开关的控制端)之间，也即第一电容C11会依据感测驱动信SD_1号提供感测电压VSN1。

晶体管LSW的栅极耦接感测电路131以接收感测电压VSN1，晶体管LSW的漏极(对应准位开关的第一端)接收感测驱动信号SD_2，晶体管LSW的源极(对应准位开关的第二端)提供感测判定信号SSD。晶体管OSW的栅极(对应输出开关的控制端)接收感测驱动信号SD_2，晶体管OSW的漏极(对应输出开关的第一端)耦接晶体管LSW的源极以接收感测判定信号SSD，晶体管OSW的源极(对应输出开关的第二端)耦接对应的数据线120。其中，感测判定信号SSD在此为数字信号，因此可直接提供后端判别是否被指纹的纹路。

在本实施例中，第一电容C11是包括第一电极E11及第二电极E12，其中第一电极E11是耦接对应的驱动线110并且用于与指纹耦合而形成等效电容，第二电极E12耦接晶体管LSW的栅极并且用于第一电极E11形成稳定的电容值以抵抗其他信号线所造成的噪声干扰。

在本实施例中，假设感测驱动信号(如SD_1～SD_4)为依序致能，并且以图1中有标示的电容式指纹传感器130为例。当感测驱动信号SD_1致能时(如感测驱动信号SD_1为高电压准位)，其他感测驱动信号(如SD_2～SD_4)为禁能(如其他感测驱动信号SD_2～SD_4为低电压准位)。此时，电容式指纹传感器130处于感应期间，并且接收感测驱动信号SD_1的第一电容C11会耦合感测驱动信号SD_1的高电压准位而使感测电压VSN1的电压上升。

其中，感测电压VSN1的上升幅度相关于第一电极E11与指纹间的等效电容。当第一电极E11与指纹间的等效电容较高时，感测电压VSN1的上升幅度较低；当第一电极E11与指纹间的等效电容较低或没有时，感测电压VSN1的上升幅度较高。

接着，当感测驱动信号SD_2致能时(如感测驱动信号SD_2为高电压准位)，其他感测驱动信号(如SD_1、SD_3、SD_4)为禁能(如感测驱动信号SD_1、SD_3、SD_4为低电压准位)。此时，电容式指纹传感器130处于读取期间，并且导通的晶体管OSW会传送感测判定信号SSD至对应的数据线120。其中，当感测电压VSN1高于等于晶体管LSW导通的临界电压时，晶体管LSW会导通，以至于感测判定信号SSD会为高电压准位(可视为逻辑准位“1”)；当感测电压VSN1低于晶体管LSW导通的临界电压时，晶体管LSW会截止，以至于感测判定信号SSD会为低电压准位(可视为逻辑准位“0”)。

在本实施例中，晶体管LSW的漏极是接收感测驱动信号SD_2以在读取期间接收感测驱动信号SD_2的高电压准位，但在其他实施例中，晶体管LSW的漏极可以直接接收高电压准位，此可依据本领域通常知识者而定。并且，电容式指纹传感器130的读取期间是可以临接于电容式指纹传感器130的感应期间之后。

图2为依据本发明另一实施例的感测面板的电路示意图。请参照图1及图2，感测面板200大致相同于感测面板100，其不同之处在于电容式指纹传感器230的感测电路231，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，感测电路231包括写入开关(在此以晶体管WSW为例)及第一电容C21。晶体管WSW的栅极及源极(对应写入开关的控制端及第一端)耦接传送感测驱动信号SD_1的驱动线110以接收感测驱动信号SD_1，第一电容C21耦接于晶体管WSW的漏极(对应写入开关的第二端)与共同电压(在此以接地电压GND为例)之间。其中，第一电容C21包括第一电极E21及第二电极E22，并且第一电极E21耦接晶体管WSW的漏极，第二电极E22耦接接地电压GND。

在本实施例中，假设感测驱动信号(如SD_1～SD_4)为依序致能，并且以图2中有标示的电容式指纹传感器230为例。当感测驱动信号SD_1致能时(如感测驱动信号SD_1为高电压准位)，其他感测驱动信号(如SD_2～SD_4)为禁能(如其他感测驱动信号SD_2～SD_4为低电压准位)。此时，电容式指纹传感器230处于感应期间，并且接收感测驱动信号SD_1的第一电容C21会利用感测驱动信号SD_1的高电压准位进行充电而使感测电压VSN2的电压上升。

其中，感测电压VSN2的上升幅度相关于第一电极E21与指纹间的等效电容。当第一电极E21与指纹间的等效电容较高时，感测电压VSN2的上升幅度较低；当第一电极E21与指纹间的等效电容较低或没有时，感测电压VSN2的上升幅度较高。电容式指纹传感器230于读取期间的作动与电容式指纹传感器130的类似，可参照图1说明书所示，在此则不再赘述。

图3为依据本发明另一实施例的感测面板的电路示意图。请参照图2及图3，其中感测面板300大致相同于感测面板200，其不同之处在于电容式指纹传感器230的第一电容C21接收的共同电压，其中相同或相似元件使用相同或相似标号。在本实施例中，第一电容C21接收的共同电压依序为参考电压VR及参考电压VR+补偿电压ΔV。也就是说，每一列电容式指纹传感器230于对应的读取期间中第一电容C21接收的共同电压为参考电压VR+补偿电压ΔV，其中补偿电压ΔV可小于导通晶体管LSW的临界电压的一半；反之，每一列电容式指纹传感器230于其他期间中(包含对应的感应期间)第一电容C21接收的共同电压为参考电压VR，其中参考电压VR可以为任意电压准位。

综上所述，本发明实施例的电容式指纹传感器及其感测面板，其通过准位开关提供感测判定信号，以避免走线上的寄生电容影响感测判定信号的电压准位。并且，电容式指纹传感器最多使用3个晶体管与1个电容，因此可使用较大面积的第一电极(也即可增加电容式指纹传感器感应面积)。并且，可使用二层电极层来形成感测面板，以降低制程的成本。并且，感测面板可利用依序致能的感测驱动信号来驱动，与显示面板的驱动方式相同，因此可与面板栅极驱动电路(GIP)整合，降低整体制造成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种电容式指纹传感器，其特征在于，包括：

一感测电路，具有一第一电容，其中所述第一电容依据一第一感测驱动信号提供一感测电压；

一准位开关，所述准位开关的控制端耦接所述感测电路以接收所述感测电压，所述准位开关的第一端接收一高电压准位，所述准位开关的第二端提供一感测判定信号；以及

一输出开关，所述输出开关的控制端接收一第二感测驱动信号，所述输出开关的第一端耦接所述准位开关的第二端以接收所述感测判定信号，所述输出开关的第二端耦接一数据线。

2.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一电容耦接一第一驱动线与所述准位开关的控制端之间，所述第一驱动线用以传送所述第一感测驱动信号。

3.根据权利要求2所述的电容式指纹传感器，其中所述第一电容包括一第一电极及一第二电极，所述第一电极耦接所述第一驱动线，所述第二电极耦接所述准位开关的控制端。

4.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述感测电路还包括一写入开关，所述写入开关的控制端及第一端耦接一第一驱动线以接收所述第一驱动线所传送的所述第一感测驱动信号，所述第一电容耦接于所述写入开关的第二端与一共同电压之间。

5.根据权利要求4所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述共同电压为一接地电压。

6.根据权利要求4所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述共同电压于一感应期间为一参考电压，并且所述共同电压于一读取期间为所述参考电压与一补偿电压的总和。

7.根据权利要求4所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一电容包括一第一电极及一第二电极，所述第一电极耦接所述写入开关的第二端，所述第二电极耦接所述共同电压。

8.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述第一感测驱动信号致能于一感应期间，所述第二感测驱动信号致能于一读取期间。

9.根据权利要求8所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述准位开关的第一端于所述读取期间接收所述第二感测驱动信号的所述高电压准位。

10.根据权利要求8所述的电容式指纹传感器，其特征在于，所述读取期间临接于所述感应期间之后。

11.一种感测面板，其特征在于，包括：

多个驱动线；

多个数据线；以及

多个如权利要求1所述的电容式指纹传感器，分别耦接所述多个驱动线中的一第一驱动线及一第二驱动线及对应的数据线，以依据所述第一驱动线传送的一第一感测驱动信号及所述第二驱动线传送的一第二感测驱动信号提供一感测判定信号至对应的数据线。