[發(fā)明專利]基于TFT薄膜晶體管的指紋識別傳感器及其測量方法

在審

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• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104408441A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊鵬飛;程芹
• 申請（專利權(quán)）人: 楊鵬飛;程芹
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及指紋識別及觸控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于TFT薄膜晶體管的指紋識別傳感器及其測量方法。

背景技術(shù)

指紋傳感與正常的手指觸摸傳感不同，指紋傳感中在之間接觸區(qū)域內(nèi)需要提供在同一時間內(nèi)所有參與的傳感點的值。與手指觸摸相比，其只需要在一個觸摸屏上，需要找到一小部分的觸摸點。用手指觸摸時，需要在檢測位置之間加入觸摸點，而在指紋傳感時需要創(chuàng)建觸摸區(qū)域的圖像。

當(dāng)一個手指觸摸屏幕時并不是手指所有區(qū)域都觸摸屏幕。手指的表面(即指紋)含有溝和脊，每個人的指紋是獨一無二，因此根據(jù)指紋可以辨別每個人的身份。

參圖1所示為手指與指紋傳感器的截面示意圖，指紋傳感器被假定為包含大量導(dǎo)電表面如玻璃等絕緣性的電介質(zhì)的一個側(cè)面。通過施加交流電可以形成電場，當(dāng)手指靠近玻璃表面時電場即會發(fā)生改變，因此存在不同的導(dǎo)電表面之間的電場的差異。

參圖2a、2b所示分別為無手指和有手指的電場分布圖，有手指和無手指的電場分布情況有著明顯的區(qū)別。對于指紋傳感器該電場分布的不同是重要的，用不同的電場分布的導(dǎo)電表面的電容耦合不同，這導(dǎo)致表面之間的有效電容不同。當(dāng)給電容兩端施加恒定電壓后電容上電荷的變化即可表示該電場的變化，指紋傳感器則必須要測量該電荷變化的測量。

目前市場上有許多不同種類的指紋傳感器，但這些指紋傳感器的價格普遍較高，這是由于一些專用傳感器是采用硅制成的集成電路，其具有高的價格，因為該傳感器需要具有大面積和功能，且需要使用非常小的器件尺寸，因而其制造工藝非常復(fù)雜，制備成本較高。

在現(xiàn)有技術(shù)中的感測區(qū)域被驅(qū)動和感測，在一感測節(jié)點上的電壓發(fā)生變化，在相鄰的節(jié)點上的電壓的變化進行測量，它是此節(jié)點到改變的節(jié)點的電容性耦合的結(jié)果。該測量方法要求對每個節(jié)點可以有一個驅(qū)動和連接的測量電路，造成了電路復(fù)雜，且成本高。

因此，針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明揭示了一種基于TFT薄膜晶體管的指紋識別傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于TFT薄膜晶體管的指紋識別傳感器及其測量方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下：

一種基于TFT薄膜晶體管的指紋識別傳感器，所述指紋識別傳感器包括電容感應(yīng)面以及用于測量電容感應(yīng)面電容的電容測量單元，所述電容感應(yīng)面包括若干TFT薄膜晶體管，所述電容測量單元包括由測量電路和控制電路構(gòu)成的用于測量指紋圖譜的集成電路。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述集成電路為Si基集成電路。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述電容感應(yīng)面包括：

陣列排布的柵極線，柵極線呈二維矩陣設(shè)置，每一行中的柵極線上設(shè)置有柵極驅(qū)動器；

平行設(shè)置的源極線，源極線與每一列的柵極線平行設(shè)置，源極線上連接有傳感器；

若干第一TFT薄膜晶體管，第一TFT薄膜晶體管的源極與源極線相連，柵極與柵極線相連，漏極與第一電極板相連，其中，每一行中的第一TFT薄膜晶體管的柵極與同一條柵極線相連，每一列中的第一TFT薄膜晶體管的源極與同一條源極線相連；

若干傳感器電容，第一電極板設(shè)置于陣列排布的柵極線之間，第一電極板外圍的柵極線構(gòu)成第二電極板，第一電極板和第二電極板構(gòu)成了傳感器電容。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述電容感應(yīng)面還包括：

若干第二TFT薄膜晶體管，第二TFT薄膜晶體管的源極與參考電壓相連，所述參考電壓為0電壓或非0電壓，柵極與其他行中的柵極線相連，漏極與第一電極板相連。

相應(yīng)地，一種基于TFT薄膜晶體管的指紋識別傳感器的測量方法，所述方法包括：

通過測量不同階段中電容感應(yīng)面上柵極線上電荷的變化量作為柵極線上電壓變化量的結(jié)果，每一排的TFT薄膜晶體管與柵極線相連，單個電容區(qū)域上與TFT薄膜晶體管的漏極相連，并維持單個電容區(qū)域的電壓為恒定電壓，通過電容測量單元中的測量電路和控制電路對電容感應(yīng)面進行測量和控制，測量時每一排的TFT薄膜晶體管在不同的時間分別執(zhí)行不同階段，包括感測階段和恢復(fù)階段，其中：

在感測階段，控制TFT薄膜晶體管的柵極電壓，使TFT薄膜晶體管從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，而電容感應(yīng)面上的與柵極線相連的單個電容區(qū)域上電容的電荷量需要維持電容在一個恒定電壓，電荷量通過所述集成電路進行測量，電荷量的變化可以區(qū)分電容感應(yīng)面上有手指和無手指的情況；

在恢復(fù)階段，通過集成電路釋放傳感器電容兩端多余的電荷使傳感器電容兩端的電容和電壓回到初始狀態(tài)。