CN104662430B - 电容指纹传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电容指纹传感器。该电容指纹传感器可以首先感测在电容上的差，并且放大与所感测的差值对应的信号，然后其次在像素中再一次放大该放大的信号，以改善感测灵敏度。因此，可以因为感测灵敏度的改善而在厚度上增大传感器的上保护膜，以由此具有静电放电(ESD)和物理冲击的强的耐受性。该电容指纹传感器包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量根据流过第一晶体管T1的电流的差而改变；以及第三晶体管T3，通过其复位第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号电容耦合第一晶体管T1的栅极电极。

Description

电容指纹传感器
技术领域
本发明涉及一种电容指纹传感器，更具体地涉及一种能够增强感测灵敏度并且抵抗ESD损害或物理冲击的电容指纹传感器。
背景技术
图1至图4是图示根据传统技术的一些示例性实施例的、使用薄膜晶体管的电容型指纹传感器的等同电路图。
如图1中所示，使用薄膜晶体管的传统电容型指纹传感器使用有源像素结构，以由此包括在像素内的诸如T2的源极跟随器，并且因此是能够通过经由数据读出线将基于指纹的电容的改变识别为在ADC(模数转换器)中的电压的改变而在没有前置放大器的情况下被驱动的传感器。在像素内使用VDD电压来执行复位。
传统的电容指纹传感器使用下述方式，其中，通过使用扫描信号或应用提供独立的电容耦合脉冲电压Vpulse，根据指纹，彼此不同的电压在一个帧期间被施加到T2的栅极一次，使得彼此不同的电流可以流经T2。此时，当通过指纹的电容是Cfp并且扫描信号的幅度是ΔVpulse时，向栅极施加的电压可以被表达为下面的数学公式1。
{数学公式1}
ΔVg-T2是向T2的栅极施加的电压，并且其值根据由指纹产生的电容Cfp而被改变。
然而，在传统的电容指纹传感器中，当指纹电容Cfp小时，即，当基于指纹的脊的电容之间的差小时，ΔVg-T2(向T2的栅极施加的电压之间的差)变得更小，由此降低了指纹感测灵敏度。
感测灵敏度被表达为动态范围并且，传统的电容指纹传感器具有增大在Isignal和Idark之间的差的限制，由此产生了用于增强感测灵敏度的限制。
因此，以感测通过使用手指形成的指纹和作为电介质的传感器的上部的保护膜的传统电容指纹传感器的方式，因为传感器的上部的保护膜不可形成得厚，所以传统的电容指纹传感器当然对于ESD损害或物理损害弱。
发明内容
本发明的用于解决上述问题的一个方面提供了一种指纹传感器，所述指纹传感器能够通过首先感测和放大在电容之间的差并且其次再一次放大在像素内的放大信号来增强感测灵敏度。
本发明的另一个方面提供了一种指纹传感器，所述指纹传感器通过形成在厚度上大的传感器的上部的保护膜而具有抵抗ESD损害或物理冲击的属性。
本发明的另一个方面提供了一种电容指纹传感器，所述电容指纹传感器能够通过首先感测和放大在电容之间的差并且其次再一次放大在像素内的放大信号来增强感测灵敏度，并且通过根据感测灵敏度的增强而形成在厚度上大的传感器的上部的保护膜而抵抗ESD损害或物理冲击。
本发明要解决的问题不限于上述事项，并且本领域内的普通技术人员基于下面的说明可以清楚地明白未描述的其他要解决的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种电容指纹传感器，包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据所述指纹感测电极的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为流过所述第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其复位所述第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号提供与所述第一晶体管T1的所述栅极电极的电容耦合。
在此，所述电容指纹传感器可以进一步包括在所述第一晶体管T1的漏极电极和电源电压VDD之间连接的像素电容Cs。
而且，所述电容指纹传感器可以进一步包括第四晶体管T4，所述第四晶体管T4连接在所述第一晶体管T1的所述漏极电极和所述电源电压VDD之 间，并且通过扫描信号Scann+1或扫描信号Scan n-1被切换，以由此使用所述电源电压来将所述第二晶体管T2复位。此时，第四晶体管T4可以由PMOS或NMOS形成。
所述第三晶体管T3可以以二极管形状被配置。具体地说，可以配置使得当所述第一晶体管T1是PMOS时，所述漏极和栅极电极共同地连接到所述第一晶体管T1的栅极，并且当所述第一晶体管T1是NMOS时，通过所述栅极电极和源极电极来共同地输入所述脉冲信号。
而且，所述第三晶体管T3可以由PMOS形成，所述PMOS使用复位信号来将所述脉冲信号切换到所述第一晶体管T1的所述栅极。
所述第一至第三晶体管T1、T2和T3可以全部由PMOS形成，或者分别地，所述第一晶体管T1可以由NMOS形成，并且，所述第二和第三晶体管T2和T3可以由PMOS形成。所述第二晶体管T2可以连接在所述电源电压和驱动电路单元1之间。
所述脉冲信号可以形成为重复高压和低压的时钟信号，并且可以其特征在于所述时钟信号在一个帧期间被连续地施加或在当选择第N个扫描信号时的时间段期间被从高压向低压或从低压向高压改变一次。
此时，当所述脉冲信号是高压时，所述第一晶体管T1被复位，并且，当所述脉冲信号是低压时，通过根据所述指纹的脊和谷的划分的电容耦合来改变所述第一晶体管T1的所述栅极电压的改变电平。
所述指纹感测电极Cfp可以由指纹电容(Cfp)电极2和保护膜3形成，并且可以感测在所述指纹电容(Cfp)电极2和根据在所述保护膜3中感测到的所述指纹的脊和谷之间的在高度上的差别形成的电容之间的差别。
所述电容指纹传感器可以控制所述脉冲信号的电压电平，以由此控制所述第一晶体管T1的栅极的电压电平，并且作为其结果，可以控制流过所述第二晶体管T2的电流的量。
而且，所述电容指纹传感器可以进一步包括第五晶体管T5，所述第五晶体管T5通过扫描信号Scan n切换流过所述第二晶体管T2的电流，以便流入所述驱动电路单元1。此时，所述第五晶体管T5可以由PMOS形成。
而且，根据本发明的一个示例性实施例的电容指纹传感器可以进一步包括第六晶体管T6，所述第六晶体管T6连接在所述第二晶体管T2的所述栅极 电极和所述电源电压之间，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1而切换以由此复位所述第二晶体管T2的栅极电压。
不像上述结构那样，所述电容指纹传感器可以进一步包括另一个第六晶体管T6。所述另一个第六晶体管T6连接在所述第二晶体管T2的漏极电极和栅极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1被切换以由此复位所述第二晶体管T2的栅极电压，并且同时补偿在阈值电压之间的差。此时，所述第六晶体管T6可以由PMOS形成。
被应用到根据本发明的示例性实施例的上述配置的晶体管可以由PMOS或NMOS形成。
根据本发明的一些示例性实施例，通过对于在像素内的指纹电容之间的差的多次放大，可以足够地产生电流量，由此能够增强指纹传感器的感测灵敏度。
而且，即使在所述指纹传感器的上部的保护膜被产生得厚的情况下，也可以改善感测灵敏度，并且因此，指纹传感器的益处在于它抵抗ESD损害或物理损害。
本发明的效果应当不限于如上所述的事项。本领域内的普通技术人员基于下面的说明可以清楚地明白未描述的其他效果。
附图说明
通过下面结合附图采取的说明，本发明的特定示例性实施例的上面和其他方面、特征和优点将变得更清楚，在附图中：
图1至图4是图示根据传统技术的一些示例性实施例的、使用薄膜晶体管的电容指纹传感器的等同电路图。
图5是图示根据本发明的优选的第一示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图6是图示根据本发明的优选的第二示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图7是图示根据本发明的优选的第三示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图8是图示根据本发明的优选的第四示例性实施例的电容指纹传感器的 等同电路图。
图9是图示根据本发明的优选的第五示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图10是图示根据本发明的电容指纹传感器的结构的截面图。
图11是图示通过重复高压和低压在一个帧期间施加脉冲信号ΔVpulse的情况下的第一晶体管和第二晶体管的栅极电极的电压波形的视图。
图12是图示在当选择第N脉冲信号时的时间段期间从高压向低压或从低压向高压改变一次脉冲信号ΔVpulse的情况下的第一晶体管和第二晶体管的栅极电极的电压波形的视图。
图13是用于驱动本发明的指纹传感器和指纹传感器阵列的驱动电路的示例的视图。
图14是图示根据本发明的优选的第六示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图15是图示根据本发明的优选的第七示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图16是图示根据本发明的优选的第八示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
图17是图示根据本发明的优选的第九示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
具体实施方式
以下参考附图更全面地描述根据本发明的示例性实施例，使得本领域内的技术人员可以容易实现。然而，本发明以不同的形式被体现，并且不应当被解释为限于在此阐述的示例性实施例。为了清楚地说明本发明，在附图中，省略与该说明没有关系的部分。相似的附图标记贯穿说明书表示相似的元件。
以下，将参考附图详细描述要由本发明执行的详细的技术内容。
根据本发明的示例性实施例的电容指纹传感器的特征在于，由于指纹电容之间的差引起的第一晶体管T1的栅极电压之间的差，所以流过第一晶体管T1的电流量改变，并且根据电流量而产生在第二晶体管T2的栅极电压之间的差，并且作为其结果，流过第二晶体管T2的电流量改变，由此感测在驱动 电路单元处的电流量。
此时，在第一晶体管的栅极电压之间的差被转换为在电流之间的差的处理被称为初级转换和放大。而且，在第二晶体管的栅极电压之间的差被转换为在电流之间的差的处理被称为次级转换和放大。即，本技术的主旨是因为可以在像素内执行多个放大处理，所以即使在指纹电容之间的差小的情况下，也可以通过足够的电流来执行感测。
1.电容指纹传感器的第一示例性实施例
图5是图示根据本发明的优选的第一示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
如图5中所示，根据本发明的第一示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其复位第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；像素电容Cs，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；以及第四晶体管T4，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1被切换，以由此使用电源电压复位第二晶体管T2。
在此，第一至第四晶体管T1、T2、T3和T4可以全部由PMOS形成，并且第三晶体管T3可以以二极管形状形成，其中，漏极和栅极电极共同地连接到第一晶体管T1的栅极。而且，第二晶体管T2通过流过第一晶体管T1的电流而切换，以由此向驱动电路单元1供应电源电压VDD。
指纹感测电极Cfp连接到二极管连接的第三晶体管T3的漏极电极，并且同时，第三晶体管T3的漏极电极连接到第一晶体管T1的栅极电极。在第一晶体管T1中，被施加到栅极电极的电压根据指纹的脊而改变，并且因此，流过第一晶体管T1的电流之间的差出现。当这被称为初级电压至电流转换和放大时，因为第一晶体管T1的漏极电极连接到第二晶体管T2的栅极，第二晶体管T2的栅极的放电电平根据在第一晶体管T1的电流之间的差而改变，因此，第二晶体管T2的栅极电压改变。最后，根据第二晶体管T2的栅极电压的改变，出现在流过第二晶体管T2的电流之间的差。当这被称为次级电压至 电流转换和放大时，可以使用下述方式：其中，在驱动电路单元1中感测在次级电压至电流转换和放大的过程期间产生的电流之间的差。该方式具有下述结构：其中，可以在像素内执行初级和次级电压至电流转换和放大的过程。在根据本发明的该示例性实施例的方式和传统的指纹传感器之间的差别是因为传感器的上部的保护膜厚，即使在指纹电容Cfp在大小上小的情况下，也可以改善感测灵敏度，因此，可以没有任何问题地操作用于感测指纹的传感器。
2.电容指纹传感器的第二示例性实施例
图6是图示根据本发明的优选的第二示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
如图6中所示，根据本发明的第二示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其复位第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；像素电容Cs，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；以及第四晶体管T4，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1被切换，以由此使用电源电压复位第二晶体管T2。
在此，第一晶体管T1可以由NMOS形成，并且第二至第四晶体管T2、T3和T4可以全部由PMOS形成。第三晶体管T3可以以二极管形状形成，其中，源极和栅极电极共同连接在一起，并且可以被配置使得向第三晶体管T3的源极电极和栅极电极施加脉冲信号ΔVpulse。而且，第二晶体管T2通过流过第一晶体管T1的电流而切换，以由此向驱动电路单元1供应电源电压VDD。
第三晶体管T3可以被配置使得象图5那样，当第一晶体管T1由PMOS形成时，漏极和栅极电极共同连接到第一晶体管T1的栅极，并且象图6那样，当第一晶体管T1由NMOS形成时，通过栅极和源极电极来共同的输入脉冲信号。
3.电容指纹传感器的第三示例性实施例
图7是图示根据本发明的优选的第三示例性实施例的电容指纹传感器的 等同电路图。
如图7中所示，根据本发明的第三示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其根据复位信号复位第一晶体管T1的栅极电极；像素电容Cs，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；耦合电容器Cs1，其提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；以及第四晶体管T4，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1被切换，以由此使用电源电压复位第二晶体管T2。
在此，第一至第四晶体管T1、T2、T3和T4可以全部由PMOS形成，并且可以通过使用第三晶体管T3的栅极电极输入复位信号来控制第三晶体管T3的切换操作。而且，第二晶体管T2通过流过第一晶体管T1的电流而切换，以由此向驱动电路单元1供应电源电压VDD。
如在图5、图6和图7中所示的在电容指纹传感器之间的差别是在复位第一晶体管T1的栅极的方法之间的差别。在图5中的第三晶体管T3是二极管连接的TFT，并且执行复位和电容耦合。在图6中的第三晶体管T3可以具有相反的二极管连接的方向，并且可以根据所使用的薄膜晶体管是NMOS或PMOS而在彼此不同的方向上被制造。
象图5那样，当第一晶体管T1是PMOS时，第三晶体管T3的栅极向ΔVpulse连接。象图6那样，当第一晶体管T1是NMOS时，第三晶体管T3的栅极向指纹感测电极Cfp连接。另一方面，在图7中的第三晶体管T3用于复位第一晶体管T1的栅极，并且通过独立电容(耦合电容器Cs1)执行电容耦合。
可以通过使用NMOS或PMOS的每一个或通过NMOS或PMOS的混合来在像素内使用薄膜晶体管。PMOS的操作原理被说明如下。
在根据本发明的这个示例性实施例的电容指纹传感器中，可以根据图5的ΔVpulse来通过两种方法驱动指纹传感器。
即，存在：在一个帧期间向重复高压和低压的时钟信号应用ΔVpulse的同时通过连续的电容耦合来感测在一个帧期间产生的第二晶体管的栅极电压的改变的方法；以及当选择脉冲信号时感测通过一个电容耦合产生的第二晶体管的栅极电压的改变的方法。
象首先描述的方法那样，在向固定循环重复高压和低压的时钟信号应用ΔVpulse(参见图11)的情况下，当脉冲信号ΔVpulse是高压时，可以接通图5的第三晶体管T3使得电流流动。作为其结果，可以将第一晶体管T1的栅极电压设置为高电压。
另一方面，当ΔVpulse是低压时，可以将第三晶体管截止。浮动的第一晶体管T1的栅极节点可能因为电容耦合现象而降低为低压。此时，可以通过下面的数学公式2来确定电容耦合。
{数学公式2}
在数学公式2中，ΔVg-T1是因为第一晶体管T1的电容耦合导致的栅极电压的改变，Cpara_T3是第三晶体管T3的寄生电容，并且Cfp是指纹电容。
如图10和图11中所示，指纹根据其脊和谷而在高度上具有差别，并且根据该差别，产生在电极和形成的电容之间的差别。
如图10和图11中所示，因为在电容之间的差别，作为前述的数学公式，通过电容耦合来产生在第一晶体管T1的栅极电压之间的差别，并且流过第一晶体管T1的电流改变象在栅极电压之间的差别那么大。
通过流过第一晶体管T1的电流来将第二晶体管T2的栅极电压放电。当在一个帧期间连续施加ΔVpulse时，根据在该时间段期间放电的电平，确定第二晶体管T2的栅极电压。
4.电容指纹传感器的第四和第五示例性实施例
象前述的次级驱动方法那样，即使当应用第n扫描信号时将ΔVpulse改变为低压或高压一次的情况，当ΔVpulse是高压时也可以接通图8的第三晶体管T3，因此电流流动。作为其结果，可以将第一晶体管T1的栅极电压设置为高压。另一方面，当ΔVpulse是低压时，可以将第三晶体管T3截止，并且，浮动的第一晶体管T1的栅极节点可能因为电容耦合现象而降低为低压。
此时，ΔVpulse可能在一个帧期间降低为低压一次，并且此时，电容耦合可能出现。因此，在能够当选择第n扫描信号时在驱动电路单元中引出时，应当将ΔVpulse转换为低压。当选择扫描信号Scan n-1时，可以将第一晶体管的栅极复位。
如图10和图12中所示，因为在电容之间的差别，如同上述的数学公式，通过电容耦合来产生在第一晶体管T1的栅极电压之间的差，并且，流过第一晶体管T1的电流改变象在栅极电压之间的差那么多。
通过流过第一晶体管T1的电流来将第二晶体管T2的栅极电压放电。根据放电电平，确定第二晶体管T2的栅极电压。不像在上述帧期间累积栅极电压的改变那样，在这个指纹传感器的驱动方法中，可以在一个扫描信号选择的时间期间执行感测，并且因此，如果在晶体管的截止电流的电平高的情况下使用驱动方法，则可以解决因为截止电流导致的指纹传感器的操作错误。
使用薄膜晶体管的传统电容指纹传感器不利在第二晶体管T2的益处小于1，并且因此，在栅极电压的改变不大的情况下，流过第二晶体管T2的电流的改变小，由此减小感测灵敏度。然而，在根据本发明的这个示例性实施例的指纹传感器的结构中，通过第一晶体管T1执行初级电压至电流转换和放大的过程，并且因为在作为此结果产生的第一晶体管T1的电流之间的差别，可以再一次将第二晶体管T2的栅极电压放电。因此，流过第二晶体管T2的电流的改变可能增大。作为此的结果(次级电压至电流转换和放大)，有益的是，可以甚至在指纹电容Cfp小的情况下执行感测。
而且，有益的是，可以通过控制ΔVpulse的电压电平来控制第二晶体管T2的栅极电压的区域。
在使用具有该结构的电容指纹传感器来开发使用薄膜晶体管的指纹传感器的情况下，即使在传感器的上部的保护膜厚的情况下，也不降低感测灵敏度。因此，可以制造抵抗ESD损害或物理冲击并且具有良好的耐用性的指纹传感器。
象图6那样，在相反方向上执行第三晶体管T3的二极管连接的情况下，如图9中所示，当ΔVpulse是低压时，可以将第一晶体管T1的栅极复位，并且，当ΔVpulse是高压时，可以通过根据指纹的脊和谷的划分的电容耦合来改变在第一晶体管T1的栅极电压上的增大。
当第一晶体管T1由PMOS形成时，将有益的是，执行在图5中所示的二极管连接。当第一晶体管T1由NMOS形成时，将有益的是，执行在图6中所示的二极管连接。
象图7那样，在本发明的技术中，第三晶体管T3可以用于复位第一晶体 管T1的栅极，并且使用独立的耦合电容器Cs2来操作它。
5.电容指纹传感器的第六示例性实施例
图14是图示根据本发明的优选的第六示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
如图14中所示，根据本发明的第六示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其复位第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；像素电容Cs，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；第四晶体管T4，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1被切换，以由此使用电源电压复位第二晶体管T2；以及第五晶体管T5，其根据扫描信号Scan n来切换流过第二晶体管T2的电流，以便流入驱动电路单元1。
在此，第一至第五晶体管T1、T2、T3、T4和T5全部由PMOS形成，并且第三晶体管T3以二极管形状形成，其中，漏极电极和栅极电极共同地连接到第一晶体管T1的栅极。
在第六示例性实施例中，增加了第四晶体管T4以由此使用电源电压VDD在每一个帧将第二晶体管T2的栅极电压复位。此时，可以使用两种方式：一种方式，其中，通过将与对应的像素的下一级对应的扫描信号Scan n+1连接到第四晶体管T4的栅极而在一个帧期间执行整合，使用扫描信号Scan n+1来执行复位，并且再一次执行整合；以及，一种方式，其中，通过将与对应的像素的前一级对应的扫描信号Scan n-1连接到第四晶体管T4的栅极而在一次执行在感测之前复位，并且，在当选择对应的扫描信号Scan n时执行感测。
第五晶体管T5是执行切换的功能的薄膜晶体管，并且切换第二晶体管T2的电流，以便当每一个扫描信号连接到栅极和被选择时通过数据读出线流入驱动电路单元1内。
6.电容指纹传感器的第七示例性实施例
图15是图示根据本发明的优选的第七示例性实施例的电容指纹传感器的 等同电路图。
如图15中所示，根据本发明的第七示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其根据复位信号来复位第一晶体管T1的栅极电极；像素电容Cs，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；耦合电容器Cs1，其提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；第四晶体管T4，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1被切换，以由此使用电源电压复位第二晶体管T2；以及第五晶体管T5，其根据扫描信号Scan n来切换流过第二晶体管T2的电流，以便流入驱动电路单元1。
在此，第一至第五晶体管T1、T2、T3、T4和T5全部由PMOS形成，并且第三晶体管T3被配置使得漏极电极连接到第一晶体管T1的栅极，并且向栅极应用用于控制第三晶体管T3的操作的复位信号。
第七示例性实施例应用下述结构：其中，在象图14的结构中，第一晶体管被用作用于复位目的的晶体管，并且分离地使用耦合电容器Cs1。
7.电容指纹传感器的第八示例性实施例
图16是图示根据本发明的优选的第八示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
如图16中所示，根据本发明的第八示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其复位第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；像素电容Cs，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；第五晶体管T5，其根据扫描信号Scan n来切换流过第二晶体管T2的电流，以便流入驱动电路单元1；以及第六晶体管T6，其连接在第二晶体管T2的漏极电极和栅极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1被切换，以由此在补偿在阈值电压 之间的差的同时将第二晶体管T2的栅极电极复位。
在此，第一至第三晶体管T1、T2和T3与第五和第六晶体管T5和T6全部由PMOS形成，并且第三晶体管T3以二极管形状形成，其中，漏极电极和栅极电极共同地连接到第一晶体管T1的栅极。
第八示例性实施例具有下述结构：其中，第六晶体管T6的源极连接到第二晶体管T2的漏极而不是电源电压VDD。在该情况下，补偿在第二晶体管T2的阈值电压Vth之间的差。在传感器阵列内的每一个像素中存在的第二晶体管的阈值电压Vth可以彼此不同。当使用在图16的示例性实施例中所示的结构时，第二晶体管T2的阈值电压Vth而不是第二晶体管T2的栅极的复位电压变为电源电压VDD。
因此，第二晶体管T2的栅极电压在整合后变为Vth_T2-Vdischarging。因为基于栅极电压的电流流过第二晶体管T2，所以向包括源极跟随器的像素(即，阈值电压Vth大的T2)应用象阈值电压Vth那么大的栅极电压，并且向包括源极跟随器的像素(即，阈值电压Vth小的T2)应用象阈值电压Vth那么小的栅极电压，因此象波长阈值电压Vth那么大的电流流动。因此，可以补偿传感器阵列的阈值电压Vth的不均匀。
8.电容指纹传感器的第九示例性实施例
图17是图示根据本发明的优选的第九示例性实施例的电容指纹传感器的等同电路图。
如图17中所示，根据本发明的第九示例性实施例的电容指纹传感器可以包括：指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；第一晶体管T1，其中，流过其中的电流量根据指纹感测电极Cfp的输出电压而改变；第二晶体管T2，其中，流过其中的电流量因为在流过第一晶体管T1的电流之间的差而改变；以及第三晶体管T3，其根据复位信号来复位第一晶体管T1的栅极电极；像素电容Cs2，其连接在电源电压VDD和第一晶体管T1的漏极电极之间；耦合电容器Cs1，其提供与第一晶体管T1的栅极电极的电容耦合；第五晶体管T5，其根据扫描信号Scan n来切换流过第二晶体管T2的电流，以便流入驱动电路单元1；以及第六晶体管T6，其连接在第二晶体管T2的漏极电极和栅极电极之间，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1被切换，以由此在补偿在阈值电压之间的差的同时将第二晶体管T2的栅极电极复位。
在此，第一至第三晶体管T1、T2和T3与第五和第六晶体管T5和T6可以全部由PMOS形成。第三晶体管T3可以被配置使得漏极电极连接到第一晶体管T1的栅极，并且可以被形成得通过被应用到栅极电极的复位信号被切换。
第九示例性实施例应用下述结构，其中，在象图16的结构中，第三晶体管T3被用作用于复位目的的晶体管，并且分离地使用耦合电容器Cs1。
如上配置的根据本发明的这个示例性实施例的电容指纹传感器可以以可以在像素内被多次放大的结构形成，由此增强感测灵敏度。因此，可以解决本发明的技术问题。
如上所述，在本发明的详细说明中，已经描述了本发明的详细的示例性实施例，应当显然，技术人员在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以进行修改和变化。因此，应当明白，上面是本发明的说明，并且不被解释为限于所公开的特定实施例，并且，对于所公开的实施例的修改以及其他实施例意图被包括在所附的权利要求及其等同内容的范围内。

Claims (16)

1.一种电容指纹传感器阵列，所述电容指纹传感器阵列中的每个电容指纹传感器包括：
指纹感测电极Cfp，用于感测人的指纹；
第一晶体管T1，其中，流过所述第一晶体管T1的电流量根据所述指纹感测电极的输出电压而改变；
第二晶体管T2，其中，流过所述第二晶体管T2的电流量根据流过所述第一晶体管T1的电流的变化而改变，所述第二晶体管T2的栅极电极连接到所述第一晶体管T1的漏极电极；以及，
第三晶体管T3，所述第三晶体管T3复位所述第一晶体管T1的栅极电极，并且经由脉冲信号提供与所述第一晶体管T1的所述栅极电极的电容耦合，所述第三晶体管T3的漏极电极连接到所述指纹感测电极Cfp的一端和所述第一晶体管T1的栅极电极，
其中，所述指纹感测电极Cfp连接到二极管连接的所述第三晶体管T3的漏极电极，并且所述第三晶体管T3的所述漏极电极连接到所述第一晶体管T1的所述栅极电极。
2.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，像素电容Cs连接在所述第一晶体管T1的漏极电极和电源电压之间。
3.根据权利要求2所述的电容指纹传感器阵列，进一步包括第四晶体管T4，所述第四晶体管T4的漏极电极连接到电源电压，并且所述第四晶体管T4的源极电极连接到所述第一晶体管T1的所述漏极电极，并且所述第四晶体管T4通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scann-1被切换，以由此使用所述电源电压来将所述第二晶体管T2复位。
4.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述第三晶体管T3被配置为使得当所述第一晶体管T1是PMOS时，所述漏极电极和栅极电极共同地连接到所述第一晶体管T1的栅极。
5.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，当所述第一晶体管T1是NMOS时，所述第三晶体管T3通过栅极电极和源极电极共同地输入所述脉冲信号。
6.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述第三晶体管T3使用所述第一晶体管T1的栅极来切换所述脉冲信号。
7.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述第二晶体管T2的漏极电极连接到电源电压，并且所述第二晶体管T2的源极电极连接到驱动电路单元。
8.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述脉冲信号被形成为重复高压和低压的时钟信号，所述时钟信号在一个帧期间被连续地施加。
9.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述脉冲信号在一个帧期间被保持为高压，并且然后当向对应的像素施加扫描信号Scan n时，所述脉冲信号被转换为低压一次，或者，所述脉冲信号被在一个帧期间被保持为低压，并且然后当向对应的像素施加扫描信号Scan n时，所述脉冲信号被转换为高压一次。
10.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述第一晶体管T1在所述脉冲信号的高压处被复位，并且在所述脉冲信号的低压处被耦合，或者，所述第一晶体管T1在所述脉冲信号的低压处被耦合，并且在所述脉冲信号的高压处被复位。
11.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述指纹感测电极Cfp由指纹电容Cfp电极和保护膜形成，并且感测在所述指纹电容Cfp电极和根据在所述保护膜中感测到的指纹的脊和谷之间的在高度上的差别形成的电容之间的差别。
12.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所述脉冲信号的电压电平被控制，以由此控制流过所述第二晶体管T2的电流量。
13.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，进一步包括第五晶体管，所述第五晶体管根据扫描信号Scan n而切换流过所述第二晶体管T2的电流，以便流入驱动电路单元。
14.根据权利要求12所述的电容指纹传感器阵列，进一步包括第六晶体管，所述第六晶体管的漏极电极连接到所述第二晶体管T2的栅极电极，所述第六晶体管的源极电极连接到电源电压，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1而切换以由此复位所述第二晶体管的栅极电压。
15.根据权利要求12所述的电容指纹传感器阵列，进一步包括另一个第六晶体管，所述另一个第六晶体管的漏极电极连接到所述第二晶体管T2的栅极电极，所述另一个第六晶体管的源极电极连接到所述第二晶体管T2的漏极电极，并且通过扫描信号Scan n+1或扫描信号Scan n-1被切换以由此复位所述第二晶体管T2的栅极电压，并且同时补偿阈值电压之间的差。
16.根据权利要求1所述的电容指纹传感器阵列，其中，所应用的晶体管由PMOS或NMOS形成。
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