CN104978559A - 薄膜晶体管指纹传感器及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜晶体管指纹传感器及其操作方法。该指纹传感器包括一像素阵列，其中每一像素包括一开关以及一像素电极，用于与一指尖形成电容值。一或多个启动的传送电极间隔于该像素阵列的以选择的行线，并传送载波信号至手指，而不会直接耦合至所选择的像素。由该像素阵列所感测的信号耦接于独立的一集成电路。通过对行选择线进行解多工以及对感测列数据进行多工，该集成电路与该像素阵列的间的连接会减少。使用差动感测来改善共模杂讯的抑制。该指纹传感器可并入于传统触控液晶显示面板内，并模拟低密度触控板像素的性能。

Description

薄膜晶体管指纹传感器及其操作方法

技术领域

本发明有关于一种电子式指纹传感器，且特别有关于一种使用薄膜晶体管阵列来感测使用者指纹的指纹传感器。

背景技术

目前，市面上的传统指纹传感器使用不同的方法来感测使用者指纹。第一类型的指纹传感器包括了互补式金氧半导体(CMOS)硅芯片，其具有能提供配置了许多像素的电路。互补式金氧半导体硅芯片被保护涂料所覆盖，其中保护涂料是由简单的化学涂层、可绕基底或其他薄的材料所形成。这种类型的指纹传感器需要跟像素阵列一样大的硅芯片。

第二类型的指纹传感器包括了形成在基底上以形成像素阵列的金属线，以及位于远端的硅芯片会电耦接于像素阵列，其中硅芯片的尺寸小于像素阵列。第二类型的指纹传感器可以实施在多种不同的封装配置内，例如球栅阵列(ball grid array，BGA)、芯片层级的扇出(wafer level fan-out，WLFO)、薄膜基底或是位于上方的塑料隆起(hump)/加固构件(stiffener)。

指纹的特征为出现在使用者手指的皮肤上波峰(ridge)与波谷(valley)的图样。目前，大多数市面上的指纹传感器是电容式触控感测装置，这意味着用于得到指纹影像的电路必须能区分所接收信号中的微小变化，其中所接收的信号是由位于电容式感测元件的感测板上的手指波峰或波谷的电容值所产生。这些电容式感测元件是设置在X行(row)×Y列(column)的阵列内，通常称为像素阵列。每行与每列的交叉点被称为像素。这些像素阵列可由形成在半导体集成电路芯片本身的CMOS元件所产生，如同先前所描述的第一类型的指纹传感器。再者，像素阵列可由形成在非半导体基底材料内的金属线所形成，如同在先前所描述的第二类型的指纹传感器。

在CMOS硅芯片内，由于所形成的像素阵列的尺寸至少须为指纹影像所需要的大小，因此先前所描述的第一类型的指纹传感器需要较高的产品成本。在此触控感测装置或是二维感测装置中，可能需要相对大的硅区域来量测四分之三英寸或更大的方形，使得其相对昂贵。

另一方面，在先前所描述的第二类型的指纹传感器中，金属走线(trace)是形成在非半导体基底上，用来传送与接收得到指纹影像时所需的信号，其中由于线宽的限制，常常会形成较差的信号。较小尺寸的传送器和接收器，特别是传送器，也可能会严重地限制了上述感测装置的材料厚度。

第三类型的指纹传感器是使用液晶显示器(LCD)，其通常用来显示信息，而不是感测信息。在第三类型的感测装置中，液晶显示器本身用来显示和撷取指纹，其提供了具有显示器和指纹传感器的单一装置。该方法提出了使用显示器的“列驱动器”，其不仅能输出信息，并具有输入模式可感测显示器内像素的电容变化。在信号强度上，这个方法非常有限，因为列线必须当作传送线以及接收线使用。例如，在使用者手指未施加之前，在每个像素提供了预充电状态，然后在使用者手指出现时，则检测每个像素上的电压变化，因此可监测位于像素上的手指的波峰或波谷所提供的电容值。使用列线来进行传送(预充电)以及接收(或读取)会严重地限制了此方法所能产生的信号对杂讯(signal to noise)的能力。此外，全部的列驱动器必须设计成能同时作为输出元件(于正常显示使用)和高灵敏度输入元件(作为指纹传感器使用)，因此这种方法是昂贵的。

为了使上述感测装置能正确地区分波峰与波谷的信号差异，手指必须尽可能地放置在接近于电容器的接收板。因此，需努力来减少指纹传感器的接收板的厚度，其中接收板覆盖于每个像素的电容板。然而，当接收板的厚度减小时，因为感测装置的表面紧密接近于底层的电路，指纹传感器更容易遭受到物理或机械的损害，因此会降低感测装置的耐用性和/或可靠度。例如，传统的BGA式指纹传感器，以及能让使用者滑动手指穿过聚酰亚胺(polyimide)表面而不会直接接触到感测电路的较新较先进的可挠性(flexible)指纹传感器，都容易受到这种类型的损坏。

如先前所描述，目前的指纹传感器需要使用者指尖接近于指纹传感器的电路，以便能明显地区别出指尖的波峰和波谷。因此，对于先前描述的第二类型的指纹传感器，用于保护指纹传感器的厚度和材料种类是非常有限的。目前用来覆盖指纹传感器的保护性涂层必须是不导电、及小于约200微米的厚度，并且要符合顾客的审美要求。例如，单纯的笔摔落而撞击到指纹传感器的暴露部分，则可能会损害到可挠性指纹传感器的薄聚酰亚胺表面，于是会造成外观毁损且可能会损害到位于该表面下的感测电路。放置较厚材料于感测装置上来增加指纹传感器的可靠度是非常需要的。然而，较厚的保护涂层/表面会产生至少两个新的挑战：1)随着覆盖厚度的增加，从信号传送器至手指然后返回接收器阵列的信号强度会减弱，其通常为所增加的距离的平方(即覆盖厚度增加一倍，则信号强度会减少4倍)；以及2)根据传送信号的产生方式，当传送的信号从传送器被传送至接收器时，所传送的信号会明显发散。

在指纹传感器之中，目前南韩的硅显示器提供了型号GCS-2的“玻璃电容传感器”。此装置提供了对应于92、160个感测单元的一个256行(row)×360列(column)的多晶硅薄膜晶体管(TFT)电容性像素阵列。像素密度是对应于508dpi，且提供在12.8毫米×18毫米的感测区域内。阵列中连续像素之间的间距(pitch)是350微米。基极/列移位寄存器(shift register)是形成在集成电路上，并用于选择在启动的行线上欲进行感测的像素。同样地，列移位寄存器是形成在集成电路上，用于选择在被选择的行线上欲进行感测的列线。在任何时间点，提供了四个模拟输出感测信号。多工器亦形成在集成电路上，并用于选择在任何时间点有哪些列输出感测信号被选择。申请人认为，该玻璃电容传感器本身为被动元件，其不包括任何信号产生电极，其中为了对形成在阵列中每一像素以及使用者指尖的有效电容值进行检测，信号产生电极会发射高频信号以接近像素阵列。

美国专利公告号6055324揭露了一种指纹成像装置，包括形成于基底内的二维阵列的薄膜晶体管、形成于基底上的介电层，以及形成于介电层的信号感测电极。信号感测电极连接于薄膜晶体管的源极。位于阵列的相同行线的薄膜晶体管的基极是连接于共同基极电极引线(lead)。基极电极引线是连接于移位寄存器的输出端，用于选择阵列中的哪些行线需要被启动。位于阵列的相同列线中的薄膜晶体管的漏极是连接于共同漏极电极引线。漏极电极引线是连接到信号检测电路的输入端。信号产生电极以网状或梳状的形式围绕着二维阵列的像素，并发射高频信号朝向覆盖于阵列的手指。阵列的信号感测电极在信号感测电极以及使用者手指之间会形成静电电容。由每个信号感测电极所接收的信号会一列接一列地被检测，以提供指纹的影像。然而，在此专利中，信号产生电极是如此纠缠于阵列中的每个信号感测电极，其中发射高频信号的信号产生电极会直接电容耦合于信号感测电极，而不会先通过使用者手指。因此，位于使用者指尖的波峰下方的第一信号感测电极以及位于使用者指尖的波谷下方的第二信号感测电极之间信号强度的差异，并不是其实际结果。再者，当用来将使用者手指隔离于底层信号感测电极的保护层的厚度增加时，从信号产生电极传送至阵列的信号感测电极的高频信号的直接电容耦合会大量地覆盖住高频信号通过使用者手指的任何次要耦合。

从苹果公司(Apple Inc)收购指纹感应技术开发商AuthenTec就可证明。指纹传感器是生物安全系统，在行动电话、笔记本电脑以及平板电脑方面具有极大的潜力。于是，将指纹传感器嵌入至液晶显示面板，或是将指纹传感器设计成能通用于许多媒体的零件，例如按钮，是非常需要的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种指纹传感器，用于对使用者指纹成像，而不需要使用到与像素阵列相同尺寸的集成电路半导体芯片来撷取指纹的影像。

本发明的另一目的是提供一种指纹传感器，用于对施加在覆盖板的手指的波峰与波谷进行区分，其中覆盖板位于用于对指纹进行成像的像素阵列的上方。

再者，本发明的另一目的是提供一种指纹传感器，其中覆盖于像素阵列的覆盖层或涂层具有足够的厚度来充分地保护像素阵列，并允许像素阵列能容易地区分出所施加的指纹的波峰与波谷。

本发明的再一目的是提供一种以较低成本制造的指纹传感器。

再者，本发明的另一目的是提供一种指纹传感器，其能更有效地传送载波电子信号进入使用者指尖，而不会同时将载波电子信号直接耦合至像素阵列。

本发明的再一目的是提供一种指纹传感器，其减少在像素阵列以及相关的集成电路的间的电线数量，其中集成电路系用于处理由像素阵列所撷取的指纹影像。

再者，本发明的另一目的是提供一种指纹传感器，其中由像素阵列内的每个像素所监测的信号成分可以被差动地感测，以抑制共模杂讯信号。

再者，本发明的另一目的是提供一种指纹传感器，其中像素阵列可并入为传统触控灵敏板的一部分。

本发明的另一目的是提供一种指纹传感器，其能容易地传送信号到可由像素阵列所感测的使用者手指，其中所传送的信号不会经由指纹传感器本身而耦合至像素阵列。

本发明的再一目的是提供一种指纹传感器，其能容易地与传统触控板结合而提供单一元件，以便能在相同的感测层中对使用者指纹进行成像，并检测触控板上使用者正在触碰的特定位置。

本发明提供一种指纹传感器，其包括具有安排在R条行线和N条列线的二维阵列的像素的一第一基底。第一基底可以坚硬或是相对柔软。每一像素包括一开关元件，最好为薄膜晶体管，以及接近第一基底的一上表面的一电容板。本发明提供R个行寻址电极，其中每一行寻址电极耦接于像素阵列中所对应的行线的像素的开关元件，用以选择性地致能在所对应的行线上的开关元件。本发明亦提供了N个数据电极，其中每一数据电极耦接于所对应的列线的像素的开关元件，用以感测由位于像素阵列中所选择的行线与所对应的列线的一交叉点上的像素的电容板所提供的一信号。

一或多个传送电极形成邻近于第一基底的上表面，用以传送一可变振幅电子信号。在一实施例中，传送电极是横向间隔于像素阵列，并较佳地大体上完全地环绕像素阵列的周围延伸。一覆盖层覆盖于第一基底的上表面，用以接收一使用者的一指尖。如果需要的话，覆盖层与第一基底可为一体成形。由传送电极所传送的可变振幅电子信号耦合于使用者的一手指，以及使用者是将指尖放置在覆盖层上，以及其中根据使用者的指尖的一波峰或一波谷是否覆盖于像素阵列中的一特定像素，耦合于使用者的手指的电子信号更经由像素阵列中的电容板而耦合至更大或更小的程度。

根据本发明另一实施例，多个传送电极设置在像素阵列的边缘，较佳地散置在连续的像素行线之间。选择性地致能传送电极以传送一载波信号，以传送至使用者手指。邻近于像素阵列中所选择的行线的传送电极会被禁能，而远离于像素阵列中所选择的行线的传送电极会被致能，并传送所需的载波信号。这使得载波信号会有效地传送至使用者指尖，而不会有任何明显的载波信号会直接耦合至目前所选择的列线内的像素。每次当新的行线被选择时，传送电极的致能与禁能会被更新，以确保邻近于所选择的行线的传送电极会被禁能，而较远的传送电极会被启动以传送载波信号。

根据本发明另一实施例，指纹传感器是并入于触控板内，其中触控板包括基底。一阵列的感测像素形成于基底且安排在沿着相交的多条行线与多条列线，用以感测施加在邻近于基底的上表面的一手指、触控笔或其他尖端的存在与位置。相邻的感测像素是彼此间隔对应于第一间距的一第一预定距离。每一感测像素提供一信号，以指示尖端是否被施加在邻近于感测像素。

触控板包括由基底所支撑的多条行寻址线。每一行寻址线关联于阵列的感测像素的一行线，用于选择性地致能并寻址行线内的感测像素。触控板包括由基底所支撑的多条列感测线。每一列感测线关联于感测像素的一列线，用于感测由已致能的行寻址线所选择的感测像素的行线上的感测像素所提供的一信号。

指纹感测区域形成在触控板基底的上方。指纹感测区域包括安排在沿着相交的多条行线与多条列线的多条细间距像素，以形成一细间距像素阵列。每一细间距像素包括一开关元件以及一电容板。每一细间距像素与相邻的细间距像素彼此间隔一第二预定距离，且第二预定距离小于触控板的感测像素彼此所隔离的第一预定距离的三分之一。

为了能在指纹感测区域内检测到使用者指纹的影像，本发明提供了多条细间距行寻址线。每一细间距行寻址线关联于细间距像素阵列内细间距像素的一行线，以及每一细间距行寻址线选择性地致能，用于寻址关联于细间距行寻址线的细间距像素。同样地，本发明提供了多条细间距列感测线，其中每一细间距列感测线关联于细间距像素的一列线。细间距列感测线用于对在细间距像素的已致能的行线上的细间距像素的电容板所提供的一信号进行感测。

触控板的指纹感测区域是由触控板行寻址线以及触控板列感测线所围住。理想地，当使用指纹感测区域来感测使用者指纹时，围绕指纹感测区域的至少一触控板行寻址线和/或触控板列感测线可当作传送电极来传送可变振幅电子信号。由传送电极所传送的可变振幅电子信号耦合至使用者的手指，其中使用者是将其指尖放置于指纹感测区域上。根据使用者指尖的一波峰或一波谷是否覆盖于细间距像素阵列中的一特定像素，耦合至使用者手指的电子信号更经由细间距像素阵列中的电容板而耦合至更大或更小的程度。

根据本发明另一实施例，当不需要指纹影像时，指纹感测区域能模拟触控板传感器的操作。如先前所描述，触控板包括安排在沿着相交的多条行线与多条列线的多个感测像素的阵列，其中感测像素彼此间隔一第一预定距离。触控板亦包括多条行寻址线，其中每一行寻址线关联于阵列中感测像素的一行线。每一行寻址线会选择性地致能以寻址关联于每一行线的感测像素。触控板还包括多条列感测线，其中每一列感测线关联于感测像素的一列线，用以对在感测像素的所寻址的行线上的感测像素所提供的信号进行感测。

如先前所描述，触控板包括指纹感测区域，其具有安排在沿着相交的行线与列线的一阵列的细间距像素。每一细间距像素包括一开关元件以及一电容板。每一细间距像素与相邻的细间距像素彼此间隔一第二预定距离，且第二预定距离小于触控板的感测像素彼此所隔离的第一预定距离的三分之一。

在先前所描述的实施例中，本发明提供了多条细间距行寻址线。每一细间距行寻址线对应于细间距像素阵列内细间距像素的一行线，以及每一细间距行寻址线选择性地致能，用于寻址关联于细间距行寻址线的细间距像素。同样地，本发明提供了多条细间距列感测线，其中每一细间距列感测线关联于细间距像素的一列线。细间距列感测线会对在细间距像素中已致能的行线上的细间距像素的电容板所提供的一信号进行感测。

本发明亦提供相应于一模式信号的一控制电路，用于决定细间距像素是否作为指纹感测像素或是触控板的传统感测像素。控制电路分别致能在每一细间距行线上的细间距像素。当作为指纹传感器时，会分别感测由每一细间距像素所提供的信号。另一方面，当模式信号指示细间距像素当作触控板的传统感测像素时，控制电路同时地致能在多个相邻的细间距列线上的细间距像素，并对在已致能的细间距行线上的细间距像素所提供的信号进行感测，以模拟触控板的传统感测像素的操作。

本发明另一实施例关于一指纹传感器，其包括解多工器，用于减少必须在像素阵列以及相关的集成电路之间延伸的导线的数量。在此实施例中，指纹传感器包括第一基底，其可以是坚硬或是相对弹性，并由安排在二维阵列的R条行线和N条列线的像素所形成。每一像素包括一开关元件(例如薄膜晶体管)，其较佳为薄膜晶体管，以及一电容板。R个行寻址电极延伸遍及于像素阵列，其中每一行寻址电极耦接于像素阵列中所对应的行线的开关元件，用以选择性地致能所对应的行线的开关元件。同样地，本发明提供了N个数据电极，其中每一数据电极耦接于像素阵列中所对应的列线的像素的开关元件。每一数据电极对位于像素阵列中所选择的行线与所对应的列线的一交叉点上的像素的电容板所提供的一信号进行感测。一覆盖层覆盖于第一基底面，用以接收一使用者的一指尖。如果需要的话，第一基底与覆盖层可为一体成形。

此实施例的指纹传感器亦包括不同于第一基底的第二基底，其包括半导体材料以形成集成电路。集成电路产生S个行寻址信号，以对R个行寻址电极的一个进行寻址。解多工器耦接于集成电路以及像素阵列之间。解多工器包括用于接收S个行寻址信号的至少S个输入端，以及至少R个输出端。解多工器的每一输出端耦接于R个行寻址电极的一个。解多工器根据所接收的S个行寻址信号而选择R个行寻址电极的一个。集成电路亦选择性地耦接于N个数据电极，以接收由像素阵列的电容板所提供的信号。较佳地，解多工器由相似于像素阵列所提供的开关元件的多个开关元件所形成。形成解多工器的的开关元件形成在第一基底上的薄膜晶体管。

除了结合了行地址解多工器，先前所描述的指纹传感器亦可包括多工器，其耦接于集成电路以及像素阵列的列电极之间。在此实施例中，集成电路产生M个列选择信号，以对N个数据电极的一个进行寻址。多工器包括第一组的N个输入端，其中每一输入端耦接于N个数据电极的一个，以接收在像素阵列中多个电容板所提供的信号。多工器亦包括第二组的M个输入端，用以接收由集成电路所提供的M个列选择信号。

根据M个列选择信号的状态，多工器选择N个数据电极的至少一个，以对像素阵列中所选择的行线与列线的交叉点上的电容板所提供的信号进行检测。较佳地，多工器亦包括耦接于集成电路的输出端，用于提供所选择的数据信号至集成电路。在先前所描述的行地址解多工器的实施例中，列地址多工器可由形成在第一基底上方的开关元件(例如薄膜晶体管)所形成。

理想地，具有行地址解多工器(如先前所描述)的指纹传感器，亦包括由第一基底所支撑的至少一传送电极，用于传送预定频率与振幅的信号至像素阵列。所传送的信号会通过位于像素阵列的覆盖层，并至使用者的指尖，以通过使用者指尖的波峰与波谷而耦合于像素阵列的电容板。如先前所描述，传送电极可由环绕像素阵列周围的一环状物所形成。

再者，本发明另一实施例提供一种指纹传感器，其中从使用者手指电容性耦合于像素阵列的信号是用差动方式所感测，以助于阻挡杂讯信号。如先前较佳实施例所描述，指纹传感器包括第一基底，其具有安排在R条行线和N条列线的二维阵列的像素。每一像素包括一开关元件(例如薄膜晶体管)以及一电容板。再次，本发明提供了R个行寻址电极，其中每一行寻址电极耦接于像素阵列中的行线内的开关元件，用以选择性致能在所对应的行线上的开关元件。同样地，本发明提供了N个数据电极，其中每一数据电极耦接于像素阵列中所对应的列线的开关元件，用以对由位于像素阵列中所选择的行线与所对应的列线的一交叉点上的像素的电容板所提供的一信号进行感测。一覆盖层覆盖于第一基底，用以接收一使用者的一指尖。

在第一实施例中，本发明提供了一共同电极。共同电极延伸至少部分地通过位于第一基底的像素阵列。本发明提供了多个差动放大器，用于差动地感测通过像素阵列的电容板的信号。每一差动放大器包括耦接于数据电极的一个的第一输入端，以及耦接于共同电极的第二输入端。此外，每一差动放大器具有输出端，用于提供输出信号，以表示由数据电极所提供的信号以及由共同电极所提供的信号之间的差异。

在第二实施例中，可省略独立的共同电极，而数据电极的一个会提供两种用途，以作为参考电极。每一差动放大器具有耦接于数据电极的一个的第一输入端，以及耦接于参考电极的第二输入端。每一差动放大器具有输出端，用于提供输出信号，以表示由所对应的数据电极所提供的数据信号以及由参考电极所提供的信号两者之间的差异。

无论差动式指纹传感器是使用共同电极或是参考电极，其较佳地包括半导体材料的第二基底。第二基底不同于第一基底，以及一集成电路较佳地形成在第二基底内，以提供控制逻辑。

如先前所描述，指纹传感器的较佳形式包括具有一或多条金属走线的传送电极，用于高频信号的传送。传送电极可以是单一走线或是各种图样的多个走线，包括，并非用以限制于此，一环状物。然而，在任何时间，用来传送信号的走线最好横向隔离于在相同时间点正被感测的像素阵列的电容板，以避免从传送电极直接信号耦合至被感测的电容板。传送电极发送信号至使用者的身体。于是，传送电极的位置最好足够接近于手指，以允许信号穿透手指，但足够远离于像素阵列中被启动的电容板，以防止没有经过手指的不想要的接收。至少在理论上，这些不想要的接收可通过高频信号的第一次传送进行校准，而不需要手指存在，以及若在第一实施例中避免了这些不想要的接收，则纪录基线(baseline)接收能量以及指纹的成像是简单且更准确的。因为信号被传播到整个手指，且所产生的传送能量会通过整个手指而发送至接收阵列，其中信号是离开手指的波峰和波谷，并穿过相对厚的覆盖板材料而到达像素阵列的电容板。

可在指纹感测区域中使用任何可得的金属层来形成传送电极，或者其可以是一个额外层或元件。传送电极可以是液晶显示器(LCD)的一部分，或在其外部。由传送电极所发送的信号的振幅和频率可以改变以较佳地适合一特定环境。传送器驱动电路可以设置在集成电路内或在外部。

如先前所描述，如果需要的话，先前描述的指纹传感器可使用薄膜晶体管的技术并入至触控灵敏液晶显示面板内，或在可挠性塑料基底内，其中薄膜晶体管是以二维阵列的形式所设置。薄膜晶体管/电容板阵列用来最初得到来自使用者指尖所传送的信号，且这些信号随后被传送到独立的集成电路进行处理，以形成使用者指纹的影像。像素阵列可以以各种尺寸和配置而提供，其包括圆形，正方形和长方形，但不限于此。

本发明的另一实施例是一种触控板的操作方法，用于模拟一指纹传感器，以感测在一触控板的任何位置上的一使用者的指纹。在此实施例中，提供了具有上表面的基底。一阵列的细间距像素形成在基底上，并安排在沿着相交的多条行线与多条列线。每一细间距像素包括一开关元件以及一电容板，以及每一细间距像素与相邻的细间距像素彼此间隔一第一预定距离。本发明提供多条细间距行寻址线以对细间距像素的行线进行寻址，其中每一细间距行寻址线关联于阵列内细间距像素的一行线。每一细间距行寻址线可被使用来选择性地寻址关联于每一细间距行寻址线的细间距像素。本发明亦提供多条细间距列感测线，其中每一细间距列感测线关联于细间距像素的一列线，用以对在细间距像素的阵列的已致能的行线上的细间距像素的电容板所提供的一信号进行感测。

上述方法还包括将细间距像素划分为较小阵列的触控板像素。触控板像素的阵列是较小的，其具有较少的行线与列线，虽然其占有相同的二维空间。较小阵列的触控板像素亦安排在行线与列线。每一触控板像素包括位于不同行的至少两个细间距像素，以及亦包括位于不同列的至少两个细间距像素。每一触控板像素与相邻的触控板像素彼此间隔一第二预定距离，其中第二预定距离至少为第一预定距离的两倍大。

在第一模式的操作中，上述方法包括同时地致能被划分成共同触控板像素的细间距像素以共同操作，并共同地对分组于相同触控板像素中细间距像素的电容板所提供的信号进行感测。在此方法中，每一触控板像素作为传统触控板的传统感测像素使用。通过使用由触控板像素所提供的感测信号，执行一检测步骤以检测是否有尖端(例如使用者指尖)正被施加于基板的上表面。如果是这样的话，亦可检测尖端被施加的对应于基板的大致位置。

在对应于指纹传感器的第二模式的操作中，上述方法包括判断触控板像素是否靠近所检测到的尖端的位置。在位于靠近尖端位置的每个触控板像素内的细间距像素选择性地从共同操作模式切换成个别操作模式。在独立操作的期间，在每一细间距行的细间距像素会分别致能，而不是同时地致能，以及当每一细间距行被所对应的细间距行寻址线所致能时，由每一细间距像素的电容板所提供的信号会分别被感测。在此方法中，在靠近尖端位置的触控板像素内的细间距像素会形成指纹感测区域，用于感测使用者之间的指纹影像。

本发明所述的装置可用于相对小的集成电路芯片，独立于像素阵列的尺寸，于是可降低制造成本。

附图说明

图1A是显示第一类型的传统指纹传感器的剖面图，其中像素阵列形成在硅半导体芯片的表面上，于是会使用到大的硅面积；

图1B是显示的图1A的传统指纹传感器的剖面图与上视图，并说明像素数量的增加会直接使硅芯片尺寸增加；

图2A是显示另一类型的传统指纹传感器的剖面图，其中信号传送电极以及信号接收板是由紧邻于彼此的窄金属走线所形成；

图2B是显示的图2A的传统指纹传感器的上视图，其说明远离于像素阵列的集成电路需要大量的内连接金属走线使用在集成电路以及像素阵列之间，其中金属走线会占用相对大的面积；

图3A是显示本发明一较佳实施例的剖面图，其包括围绕于形成在可挠性基底的二维薄膜晶体管/电容板阵列周围的传送电极环，以及独立的集成电路进行信号处理；

图3B是显示图3A的结构的较大的局部图；

图4A是显示一剖面图以说明在像素阵列内的薄膜晶体管/电容板像素的一个的剖面图；

图4B是显示像素阵列内四个像素的上视图；

图4C是显示整体像素阵列的上视图，更说明了传送电极环、行寻址解多工器以及列解码多工器的位置；

图5是显示三行与四列的指纹感测像素阵列的示意图；

图6是显示图5的感测元件与相关的指纹传感器的元件，并说明了至集成电路的外部信号路径数量是如何减少的；

图7A是显示指纹传感器的上视图，用于说明金属传送环是放置在感测像素阵列的周围并沿着在像素阵列、传送电极以及集成电路之间的金属路径；

图7B是显示图7A的左上角的局部上视图，并包括了在集成电路以及指纹感测阵列之间的可分离连接器；

图8是显示相似于图3A的放大剖面图，并说明由传送电极所发送的信号是如何耦合通过使用者手指而返回使用者指尖的波峰与波谷再进到像素阵列内；

图9是显示本发明的另一实施例的方块图，其中传送电极是设置在像素阵列的行寻址电极之间；

图10是显示相似于图9的更详细的方块图，更描述了用于驱动行寻址电极的解多工技术；

图11是显示部分的行寻址电极解多工器与列解码多工器的方块图；

图12是显示图9-11的信号的波形时序图；

图13是显示由传送电极环所围绕的指纹感测区域的上视图，且适合被包含成触控灵敏液晶显示器面板的一部分；

图14是显示矩形触控灵敏液晶显示面板的上视图，其中图13的指纹感测区域是并入于触控灵敏液晶显示面板的左下角；

图15A是显示相似于图14的触控灵敏液晶显示面板的上视图，其中触控灵敏液晶显示面板是完全地由高密度像素划分成低密度触控板像素；

图15B是显示图15A中触控灵敏液晶显示面板的局部放大图，其中使用者手指所触碰的区域会重新配置成高密度像素的指纹感测区域；

图16是显示由像素阵列的薄膜晶体管/电容板所接收的信号是由差动放大器所差动感测的方式；

图17A是显示图14中触控灵敏液晶显示面板中指纹感测区域内的高密度像素，其相邻于低密度像素单元；

图17B是显示图17A的近似图，其描述高密度像素如何能联结在一起，以模拟相邻的低密度像素单元的功能；

图18是显示一放大图描述沿着所对应的金属电极上方的四个传统像素单元，以及下方的由高密度像素单元所形成的四个联结的像素单元；

图19是显示图18中由电极所传送的信号的时序波形图；

图20A是显示依照本发明实施成为按钮的指纹传感器的上视图；以及

图20B是显示图20A的指纹感测按钮的侧视图。

其中，附图标记说明如下：

30、50、70、300～指纹传感器；

32～硅芯片；

34、170～使用者指尖；

36～波峰；

38～波谷；

40、56～像素；

52～接收线；

54、74、76、204、206、207、208～传送线；

58、86、686～集成电路芯片；

60、62～金属线；

72、304、602～像素阵列；

73、606～可挠性基底；

74'、302～传送环；

78～保护介电层；

80～最高表面；

90、124、126、128、400、402、404～薄膜晶体管；

92～基极；

94、130、142、192、194、196、406、408、530、532、548～行寻址线；

96～漏极；

98～源极；

100～半导体区域；

104、110、112、114、116、118、120、401、403、405～像素电极；

106～层间介电层；

108～导通孔；

140～解多工器；

144～列解码电路区块；

146、148、150、152、198、200、202、410、412、418、534、536、550～列电极；

156、250～汇流排；

158～选择线；

160～连接器；

172～指尖的外部层；

174～组织；

190～行逻辑区块；

220～初始信号；

222～时脉信号；

224～脉冲；

226～高频信号；

228～输入信号；

232～与门；

252～解码器；

258、266、268～多工器；

310、502～触控显示面板；

414、416～差动放大器；

420～输出信号；

500～指纹感测区域；

504-520～低密度像素；

522、540-546～低虚拟低密度像素；

702～触控板；

503-506、704、706～触控板像素；

600～按钮；

604～保护层；

608～印刷电路板；

609～胶黏剂；以及

610～可挠性电子连接器。

具体实施方式

为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图1A与1B为显示传统指纹传感器30，其是使用硅芯片32来做为接收器，以得到来自使用者指尖34的信号。各种方法描述了在硅芯片内部以及从硅芯片外部可传送信号至使用者的手指。在任何情况下，用来接收来自于使用者指尖的信号的像素40会直接形成于硅芯片。信号会由硅芯片内的各像素所接收。根据电压振幅、信号相移或其他方法，可进行信号检测，以便对通过指尖34的波峰(ridge)36的信号以及通过指尖34的波谷(valley)38的信号之间的差异进行检测。由于硅芯片32所需要的尺寸与复杂度，由这种方法所带来的主要缺点为制造成本高。由于接收器像素40是设置在硅芯片32内，其将占用到相对大的硅面积，而像素数量的任何增加将会直接增加了硅芯片32所需的尺寸大小。当硅芯片32的尺寸增加时，缺陷的可能性也会随之增加。在某些情况下，单一的缺陷甚至会导致整个硅芯片32失效。此外，由于需要对硅芯片32的表面(类似于易碎的玻璃)进行保护，这种方法在封装方式上会缺乏弹性。

图2A与2B是显示另一传统指纹传感器50，其中金属线是安排在X行(row)52以及Y列(column)54的阵列上。多条的X行52是作为接收线(Rx)，而多条的Y列54是作为传送线(Tx)。每个传输线与接收线的交叉点会形成单一像素区域，如图2B的标号56所显示。通常，每一接收线52在每个位置被扩大，且与一传送线54相交而形成接收板。理论上，来自传送线的信号会传送至使用者的指尖34，再回到在相同位置的接收线上。独立的集成电路芯片58是使用额外的金属线60与62分别与传送线54以及接收线52相互连接，以处理由指纹传感器所接收到的影像。

图2A与2B的传统方法会遭受到许多原因的各种信号杂讯问题，其将描述于后。传送线54以及由传送线54与接收线52的每一交叉点所提供的接收板形成于图样化金属层内。由于在像素阵列中相对紧的间距，每个传送线54也相对较窄，而形成于接收线52上的接收板亦会很小。传送线54的有效宽度会被相邻像素之间的间距所限制。此外，因为传送线54和接收线52必须形成在独立的金属层内(以避免电短路)，所以每一接收板的尺寸亦会被限制。于是，传送线54与接收线52的接收板会无法包围整个像素区域。否则，形成传输线54的金属会对欲传送到位于传输线54下方的接收板的信号进行阻挡。再者，若接收板是由上层金属层所形成而传送线54是由下层金属层所形成，则接收板将会对欲传送到使用者指尖的信号进行阻挡。因此，该方法将会导致所传送的信号会有大规模的信号损失，于是影像品质会不佳。再者，集成电路芯片58需要相对大量的输入/输出接合垫(I/O pad)，其是直接相关于所需的传送线以及接收线的数量。在集成电路芯片58与像素阵列之间的这些信号的绕线会占用到很大的面积。

此外，从传送线54至指尖34的信号以及返回到由接收线52所形成的接收板的信号会无法有效地隔绝于由传送线54与接收线52所相交的准确的像素区域。这是因为在任何特定的时间，整个传送线54会被启动，而整个接收线会正在感测。这可能会导致不必要的信号，而这些不必要的信号会根据所得到的影像而有变化。例如，假如大的手指波峰36是位于整个传送线54或整个接收线52上，在仅有一波峰位于一像素的准确区域的情况下，虽然希望能从像素上检测到相同的信号，然而该像素所接收到的信号将会不同于别处相似像素所接收到的信号。这将会导致大量的影像失真问题，并使试图重建正确影像的后置处理需求变得更为复杂。

图3A与3B是显示本发明第一实施例所述指纹传感器70。像素阵列72包括薄膜晶体管(thin-film transistor，TFT)或是类似的低成本开关元件的阵列，以取代硅集成电路元件。薄膜晶体管可形成在可挠性(flexible)基底73上。像素阵列72将详细描述于图3B、图4A-4C与图5。像素阵列72中的每一像素包括一薄膜晶体管元件。此外，相对大的金属电容，或更准确地称为电容板，是形成在像素阵列72中的每一像素内。保护介电层78是形成在像素阵列72的上方，并包括最高表面80以接收使用者的指尖34。电容板形成于可挠性基底73内且在介电层78下方，但越靠近使用者的指尖越好(通常邻近于使用者放置其指尖的最上表面)。图3A所显示的相对宽的传送线74和76是沿着像素阵列72的两侧延伸，以传送来自指纹传感器70的高频信号到使用者指尖34，分别如箭头82和84所表示。传送线74和76实际上可以是环绕着像素阵列72的单一传送环的一部分，其将更详细地描述于后。传送线74和76可以形成在可挠性基底73的最低表面上。单独的集成电路硅芯片86被安装至可挠性基底73的最低表面，且导电线可沿着可挠性基板73延伸和/或通过可挠性基板73而相互连接于集成电路芯片86以及像素阵列72。虽然是以可挠性基板73作为说明，然而所描述的结构亦可根据需要而轻易地制造在玻璃或是其他更坚硬的基底上。

如图4A与图5所显示，薄膜晶体管90具有耦接于行寻址线94的基极92。图5是显示像素阵列72的前三条行线以及前四条列线的示意图。在图5中，薄膜晶体管90是设置在像素阵列的第一行线，且其基极92耦接于像素阵列72的第一行线(Row 1)的行寻址线94。如图5所显示，像素阵列72的每一行线(例如Row 1、Row 2、Row 3等)可被分别寻址，且一次寻址一条行线。在像素阵列72中，在每个像素的位置上具有薄膜晶体管(例如薄膜晶体管90)。除了基极92之外，薄膜晶体管90亦包括由半导体区域100彼此分离的漏极96以及源极98。此外，基极92是通过基极介电层102而隔离于半导体区域100以及隔离于漏极96与源极98。当基极92所耦接的行寻址线94被选择时，基极92会使半导体区域100导通，而漏极96以及源极98会电性耦接于彼此。另一方面，当行寻址线94没有被选择时，半导体区域100会将漏极96以及源极98电性隔离。薄膜晶体管90的上述结构是完全符合于目前用来在可挠性基底上生产薄膜晶体管的已知方法。

参考图4A与图5，像素电极或电容板104形成在薄膜晶体管90上。像素电极104大体上平行于可挠性基底73延伸，并平行于使用者最后按压其指尖的表面。像素电极104是由层间(interlayer)介电层106的最上表面所支撑，其中层间介电层106可将像素电极104电性绝缘于基极92以及行寻址线94。导通孔(via)108会通过基极介电层102以及层间(interlayer)介电层106，以便将像素电极104电性耦接于薄膜晶体管90的漏极96。如图3B所显示，当指纹传感器70的结构完成时，像素阵列72的像素电极104、110、112、114与116设置在使用者指尖的下方且由保护层所隔离。值得注意的是，薄膜晶体管90的源极线与漏极线设置在远低于像素电极104，且不会构成耦合于使用者指尖34的直接电容，因此可减少通过行线或列线的干扰信号的任何影响。如先前所描述，行线耦接于薄膜晶体管的基极，而列线耦接于薄膜晶体管的源极。每个像素电极104会在每一薄膜晶体管的漏极以及使用者的指尖之间形成一电容。

图3B是显示像素电极104、110、112、114与116都设置在像素阵列的共同行线的示意图。在实际中，像素电极具有许多行线。参考图4B，像素电极104与110在第一行线Row 1中彼此相邻，而薄膜晶体管90以及薄膜晶体管124的基极皆耦接于行寻址线94。在图4B中，两个额外的像素电极118与120设置在随后的行线。薄膜晶体管126与128分别相关联于像素电极118与120，其中薄膜晶体管126与128的每一基极耦接于对应于像素阵列的第二行线Row 2的行线130。每个像素电极基本上与使用者指尖以及保护介电层形成了电容，其中保护介电层是将像素电极电性绝缘于使用者指尖。传送至使用者指尖的信号经由每一电容耦合至像素阵列72。当使用者指尖的波峰直接放置在像素上时，有效电容的极板彼此接近，而当使用者指尖的波谷直接放置在像素上时，有效电容的极板彼此远离。由于像素之间电容值的变化，耦合经过每一像素的薄膜晶体管的传送信号也将跟着改变，而这些变化可用来形成指纹的影像。此外，通过在接近材料堆迭的顶端来形成大金属电容或是像素电极以及将列线设置在更下方，来自阵列中其他地址的无关信号会更有效地隔离于将被列线所检测的数据。同时地，集成电路芯片86可以被安装于可挠性基底73的下面，用以驱动行线，并处理由列线所提供的数据信号。

图4C是显示指纹传感器70的上视图。像素阵列72包括设置在X条行线以及Y条列线上的多个像素，其中每一像素是以图4A、4B与图5所描述的方式所构成。像素阵列72的周围是由传送环74'所环绕，其中传送环74'用以传送高频信号至使用者指尖。传送环74'设置在像素阵列72的区域之外。传送环74'会有效地传送高频信号至使用者指尖34的部分。所发送的信号会由使用者指尖所传导，而通过指尖表面的波峰与波谷，且经由在使用者系统的保护性中间材料(例如行动电话的覆盖玻璃)而由像素阵列72内的电容性金属板或是像素电极所接收。

解多工器140沿着像素阵列72的一侧而延伸。解多工器140会接收来自集成电路86的控制信号，其中控制信号用以指示在给定的时间里像素阵列中的哪些行线被选择。解多工器140会对控制信号进行解码，并驱动行线(94、130、…、142)，以在任何给定时间内仅致能一行线。解多工器140可减少在集成电路86以及像素阵列72之间所需要延伸的导电线的数量。例如，像素阵列72包括256行的像素，则像素阵列72包括256条行线。另一方面，为了选择256条行线之中的一条，只需要使用到8条二进位的控制线。

再次参考图4B与图5，多条的列电极(包括列电极146、148、150与152)会延伸通过像素阵列72，以检测来自位于所选择的行线的所对应的列线上的像素的信号。举例来说，假如选择了行寻址线94，则耦接于薄膜晶体管90的源极的列电极146会对由像素电极104所提供的信号进行感测。相似地，耦接于薄膜晶体管124的源极的列电极148会对由像素电极110所提供的信号进行感测。于是，每个薄膜晶体管的基极耦接于所对应的行驱动器(rowdriver)、每个薄膜晶体管的漏极耦接于像素电极(其与使用者指尖形成电容)，以及每个薄膜晶体管的源极耦接于列线或数据线至集成电路86，以进行信号处理。所显示的行寻址线94、130以及列线146、148、150与152可由任何导电金属所形成，包括氧化铟锡(ITO)，其中氧化铟锡是生产液晶显示器所使用的透明金属。当不需要透明性时，也可以使用如铝或铜的其他金属。

参考图4C，列解码电路区块144是电性耦合于全部的列电极，其包括图5所显示的列电极146、148、150与152。因此，列解码电路区块144可检测在所选择的行线上每个像素的信号电平。通过依序通过像素阵列的X条列线，可得到具有X×Y个像素的使用者指尖的影像。只要所检测的信号的特性是根据所传送的信号是否通过使用者指尖的波峰或波谷而改变，则电容板或是像素电极可依信号振幅、信号相移或其他方法而接收到来自使用者指尖的信号能量。如果需要的话，所传送的信号的特性(频率、振幅等)可经由像素阵列从一个检测改变至下一个，并可将多个取样进行平均以产生更准确的影像。

在使用中，将开启一行驱动器(row driver)，以启动像素中的特定行。使用传送环74'来传送一预定频率的已知信号。在所选择的行线中，像素的信号内容将被传递到列线，以便在集成电路芯片86内进行检测、感测以及处理。这方式允许集成电路86可从像素阵列中被完全地移出，并通过使用解多工/多工机制而允许在集成电路芯片86以及像素阵列之间的行选择线以及感测信号数据线的数量可以减少。每一像素电极(104、110等)会与指尖形成一电容，以及根据每个像素位置上手指的表面(波峰或波谷)将决定电容值。各像素电极会接收来自指尖的信号，以及假如所关联的薄膜晶体管导通时(即特定行线的行驱动器被致能以导通该薄膜晶体管的基极)，则电容耦合信号将通过薄膜晶体管传导并出现在像素阵列的数据线或列线上。

列解码电路区块144电性耦接于集成电路86，其中列解码电路区块144会对阵列中在每个像素所检测到的信号进行处理，以形成指尖的影像。为了将列解码电路区块144以及集成电路芯片86之间的导电线数量最小化，所检测的信号可使用区块(block)方式从列解码电路区块144传送至集成电路芯片86。例如，假如像素阵列72包括256列的像素，则列解码电路区块144能同时传送16个信号的区块，即对阵列中的每一行线要求16个区块传输。除了在列解码电路区块144与集成电路芯片86之间用来传送信号数据区块的16条导电线之外，仅需要4条额外的控制线来指示16个数据区块中的哪些区块需要被传送。使用多工技术可减少在列解码电路区块144以及集成电路芯片86之间延伸的金属走线的数量。

图6是显示一示意图，用于说明使用解多工器140以及列解码电路区块144来减少需要在集成电路86以及像素阵列72之间延伸的导电线的数量。行寻址线94、130等是由解多工器140所驱动。解多工器140输出端的数量相同于行线的数量，以及在任何时间内，只有一条行线会被选择。相反地，延伸于集成电路86以及解多工器140之间的选择线154的数量以指数方式减少。再者，假如在阵列中有256条行线的像素，则选择线154仅需要8条导电线来对256条行线的一条进行识别。于是，解多工器140可通过简单数字逻辑而得到选择线的数量(x)以及对2^x条的行线进行寻址。此外，解多工器140可简化成一数字移位寄存器(shift register)，其中输出信号“1"会从第一行线Row 1的输出端持续地传递至第二行线Row 2的输出端等，以便一次能致能一条行线，直到全部的行线都被致能了。

相似地，假如像素阵列包括256个列电极(包括列电极146、148、150与152)且这些列电极被划分成16列的16个区块，则列解码电路区块144会通过16条导电线来传送每一区块的数据，如图6的汇流排156所标示。在此实施例中，4条额外的导电线(如图6的选择线158所标示)足够对任一行线的像素中16个区块中的一个进行寻址。在列驱动器中，信号将被模拟，且需通过模拟多工器来进行解多工。例如，可使用Y条选择线，而从2^Y条列线中得到最后的模拟输入“M”。根据此配置，M可以是1或是更大的数值。简化的处理是根据所需要的信号的减少以及时间上的允许而决定。例如，如果系统选择一次只对单一像素进行寻址(M＝1)，则全部X×Y个像素必须被个别地寻址。

图7A是显示一示意图，用于说明传送环74'相对于像素阵列72的位置。传送环74'可以是简单的金属结构，且可形成在基极介电层102(参考图4A)的上方或是下方。传送环74'可由集成电路芯片86或是外部驱动器所提供的信号所驱动。传送环74'设置在足够远离像素阵列72的位置，以避免信号会从传送环74'直接注入到像素电极。当然，从传送环74'发射出来的高频信号必须在耦合至像素电极之前先被传送至使用者指尖34。在图7A中，连接器160是延伸于像素阵列72以及集成电路芯片86之间，用以传递其间的电子信号。如果需要的话，连接器160可以形成为可分离的连接方式160'，如图7B所显示。

图8是显示一示意图，用于说明在图3A的指纹传感器70中，由传送电极74与76所发射的信号会如何耦合经过使用者手指而回到使用者指头的波峰与波谷，再进入至像素阵列。在图8中，使用者的指尖整体以标号170表示。使用者指尖的外层包括波峰以及波谷，且以标号172表示。外部层172的正上方是组织(tissue)174的内导电层。由传送电极74和76所发送的高频信号会分别通过上方并沿着箭头82和84，而依序经过保护介电层78、使用者指尖的外部层172而进入至组织174的导电层。由组织174的导电层所传导的信号会往下沿着箭头176的路径而依序经过外部层172的波峰与波谷以及保护介电层78而回传至像素阵列72，以便像素电极进行接收(如图8的标号178所标示)。在图8中，设置在像素阵列72下方的金属层180，例如，是表示用来在像素阵列中选择启动的行线的行寻址线的绕线。再者，集成电路芯片86可以被安装在用来支撑像素阵列72的基底的下面。

图9是显示根据本发明另一实施例所述的指纹传感器。在图9中，传送电极是散置于像素阵列的行寻址电极之间。在此实施例中，像素阵列72为具有96条行线与96条列线的矩阵。如先前所描述，像素阵列72是由像素单元所形成的矩阵，其中每一像素包括薄膜晶体管以及像素电极。在图9中，行逻辑区块190表示用来对行线192(行G0)、194(行G1)至行线196(行G95)进行寻址的逻辑部份。行线192(G0)耦接于位于共同第一行(需注意，在图9中的阵列被旋转了90度，而阵列的行线在页面上是上下延伸)的薄膜晶体管的基极。同样地，行线194(G1)耦接于位于共同第二行的薄膜晶体管的基极。行线196(G95)耦接于位于像素阵列72的共同最后行的薄膜晶体管的基极。

如先前所描述，列电极或数据电极(包括线198(C0)、200(C1)至202(C95))耦接于位于共同列线的薄膜晶体管的源极，以便为了能对由在所寻址的行线的像素上的像素电极所接收的信号进行感测。列电极线198(C0)、200(C1)至202(C95)各自耦接于列解码电路区块144，用以对由在所寻址的行线的像素上的各像素电极所接收的信号进行检测。

在图9的实施例中，多条传送电极(包括TX0线204、TX1线206、…、TX10线207至TX95线208)亦从薄膜晶体管行逻辑区块190延伸，且以交替的方式在行寻址线192(G0)、194(G1)至196(G95)之间延伸。可使用传输线来替换图7A中的传送环74'，以传送高频信号至使用者指尖。起先，这似乎违背了用来避免从传送电极至像素电极(越过使用者指尖)的直接电容耦合而维持传送电极横向远离于像素阵列的目标。然而，在任何时间内，通过明智地选择将传送电极中的部分传送电极启动，并通过将启动的传送电极电性远离于像素阵列中所选择的行线，则可大量地避免从传送电极至像素电极的直接电容耦合问题。此外，通过在像素阵列中放置传送电极而不是在周围，则可避免需要使用到基底上的额外面积来作为包围像素阵列的周围的传送电极。

图10是显示形成在薄膜晶体管行逻辑区块190内的逻辑元件的高阶功能图，其中逻辑元件能产生驱动信号来控制行寻址线192(G0)、194(G1)至196(G95)以及TX0线204、TX1线206、…、TX10线207至TX95线208。薄膜晶体管的行逻辑区块190的操作方式可参考图12的波形图而能更佳地了解。集成电路芯片86会发送初始信号220至薄膜晶体管的行逻辑区块190，以开始像素阵列72的一读取周期，并清除/重置逻辑元件。脉冲时脉信号222亦由集成电路芯片86提供至薄膜晶体管的行逻辑区块190，以提供时间参考。集成电路芯片86亦发送脉冲GD于线224上，以指示致能行寻址线的顺序已经开始。在第一个时脉周期C中，当脉冲GD被设定(active)时，行寻址线192(G0)会被设定，用于致能第一行线的像素中薄膜晶体管的基极。在下一个连续的时脉周期C，行寻址线192(G0)会切换回低逻辑电平，而下一个行寻址线194(G1)会被设定。这个程序会继续，直到在第96个时脉周期中行寻址线196(G95)被设定。

参考图9、10与12，高频信号226(Tx)是表示欲传送至使用者指尖的高频信号。如先前所描述，高频信号226可由集成电路芯片86或外部所提供。输入信号TD提供在线228上，以作为第一正反暂存器230的输入。正反暂存器230的输出耦接于与门(and gate)232。当正反暂存器230的输出为低逻辑电平时，与门232会阻挡高频信号226被传送至TX0线204。正反暂存器230的输出亦可当作输入至下一连续正反暂存器的数据，其同样地控制与门来驱动TX1线206等等。

关于图9、10，申请人已确认了在任何时间下在像素阵列中已启动的行线的每一侧安排具有大约10条未启动的传送线是符合要求的。于是，若第一行的像素被基极192所选择，则需要将前十个传送电极(204(TX0)、206(TX1)至TX9)禁能(disable)。首先，前11个正反器(包括第一正反器230)会被初始信号220(I)所重置(reset)，而剩余的会被初始信号220(I)所设定(set)。于是，当第一行的像素被选择时，前11个传送电极(204(TX0)、206(TX1)至TX10)会被其各自的与门(包括与门232)所禁能，而传送电极TX11至TX95会被致能，最初总共为85个已启动的传送电极。

对每个后续的时脉周期来说，另一个传送电极会被禁能，直到已启动的传送电极的数目减小到76。在时脉信号222(C)的前十个时脉周期的期间，由集成电路芯片86所提供的输入信号228(TD)会维持在低逻辑电平“0”，以控制前11个传送电极204(TX0)、206(TX1)、…至TX10能被各自的与门所禁能，而一个向右的额外传送电极会被禁能。在10个时脉周期之后，输入信号228会切换为高逻辑电平“1”，并在用来完成读取每一行的像素的剩余时脉周期中继续维持在高逻辑电平。于是，当第11行的像素被行寻址线G10选择时，传送电极204(TX0)会被致能，以传送高频信号至使用者指尖，而邻近的传送电极TX1至TX20会被禁能。这个模式会持续于每个时脉周期内，以有效地于被感测的所选择的行线的任一侧来提供10条未启动的TX行线。当已启动的选择行线随着每个时脉周期在像素阵列中移动时，传送电极的未启动区域(inactive range)亦会跟着移动。当最后20行像素被选择以进行感测时，未启动的传送电极的数量会开始从20减少至10。如实施例所显示，在任何时间被禁能的传送电极的最大数量为20，但是在此实施例中，在同一时间至少有其他76个传送电极被致能，以确实地传送高频信号Tx至使用者指尖。

如图12所显示，在行寻址线192(G0)被选择的时间周期之间，传送线204(TX0)、传送线206(TX1)至传送线207(TX10)会维持在低逻辑电平或是被禁能。另一方面，传送线234(TX11)至传送线208(TX95)会被驱动，以传送高频信号Tx至使用者指尖。同样地当行寻址线/基极G10被选择时，传送线TX1至传送线TX10以及传送线TX11至传送线TX20的传送电极会被禁能，而其他的全部传送线(即TX0以及TX21-TX95)会被致能，以传送高频信号Tx至使用者指尖。在这种方式中，正在进行感测的像素电极不会直接从邻近的传送线接收到所传送的信号，但仅作为像素电极和使用者指尖之间的电容性耦合的结果。此外，可使用用来形成像素阵列72的相同类型的薄膜晶体管来将图10所显示的薄膜晶体管行逻辑区块190的全部逻辑电路形成在可挠性基底上，其中像素阵列72亦形成在相同的可挠性基底。

图11与图12的波形可一起说明列解码电路区块144(图9与图10)可以被设计成一多工器，以减少像素阵列72以及集成电路芯片86之间导电线的数量。3个二进位选择信号(标示为汇流排250)会由3对8解码器252所接收，其中3对8解码器252提供八条输入线(包括线254-线256)。第一多工器258包括8个薄膜晶体管。第一个薄膜晶体管延伸于列电极260(C95)以及输出埠264(Cout(11))之间。第一多工器258内的最后一个薄膜晶体管延伸于列电极262(C88)以及输出埠264(Cout(11))之间。于是，在任何时间，8个列电极C95-C88之间的一条耦接于输出埠264(Cout(11))。

在图11中，提供了11个多工器(包括266与268)，用于以相同方式来提供数据信号于输出埠270(Cout(0))至输出埠272(Cout(10))。于是，在任何时间，会经由输出埠270至输出埠264(Cout(0)至Cout(11))来提供12个输出信号。通过在每八个可能的状态中来循环地对选择汇流排信号250进行设定，可以感测到全部96列的数据并传送至集成电路芯片86。如图12所显示，在每个行地址周期的期间，选择汇流排信号250会在8个可能的状态中循环，使得在选择的行线上的全部列线可以被感测到。于是，在图12中，当选择汇流排信号250在第一状态(＝0)时，列线C0会进行感测，而所传送的Tx信号波形会根据使用者指尖的波峰或是波谷是否在所对应的像素电极上，而以较大或较小的程度呈现在线198(列线C0)上。同样地，当选择汇流排信号250在第二状态(＝1)时，列线C1会进行感测，而所传送的Tx信号波形会根据使用者指尖的波峰或是波谷是否在所对应的像素电极上，而以较大或较小的程度呈现在线200(列线C1)上。

如本领域技术人员所知，先前所描述的指纹传感器可结合在常见的液晶显示触控板(LCD touchpad)，其可使用在具有触控屏幕监视器的电脑、平板电脑或是行动电话。例如，图13是显示描述于图3-8的一般类型的指纹传感器300，其包括围绕于像素阵列304的传送电极环302。参考图14，行动电话液晶显示触控显示面板310将图13的指纹传感器300并入于其左下角。

在传统的的液晶触控板中，即图14中位于指纹感测区域300外侧的面板310是由相对低密度的二维阵列的像素所形成，其中像素安排在大约500微米(micron)的间距(pitch)，即从一个像素单元的中心到下一个像素单元的中心的距离大约为500微米。像素的密度可以相对低，因为面板仅需要检测到指尖或是触控笔(stylus)碰触到显示面板310的区域。相反地，为了正常工作，指纹感测区域300需要具有较高密度的像素，其安排在中心对中心大约50-70微米的细间距。于是，指纹感测区域300的像素行线的数量是触控面板310的10倍。同样地，指纹感测区域300的像素列线的数量是触控面板310的10倍。

然而，用来制造指纹感测区域300的技术是非常相似于用来制造遍布显示面板310的低密度的触控灵敏像素的技术。于是，虽然图14的指纹传测区域300限制在显示面板310的左下角，但是应当理解的是，指纹传测区域300可以扩大到覆盖于显示面板310的整个底部，如果需要的话，或者可扩大到显示面板310内的任何其他区域。

为了进一步防止外部噪音信号，通过以差动模式来感测像素电极，则由像素电极所检测的感测信号的准确性可以提高。该方法可除去所有类型的共模噪声，不论是源自于人体本身，或者从其他来源，例如装有指纹传感器的电子设备。参考图16，薄膜晶体管400与其关联的像素电极401会形成指纹感测区域的第一像素、薄膜晶体管402与其关联的像素电极403会在薄膜晶体管400的相同行线上形成第二像素，而薄膜晶体管404与其关联的像素电极405会在薄膜晶体管400的相同列线上形成第三像素。薄膜晶体管400与薄膜晶体管402耦接于第一行寻址线406。薄膜晶体管404耦接于第二行寻址线408。薄膜晶体管400与薄膜晶体管404的源极皆耦接于第一列电极410，而薄膜晶体管402的源极耦接于第二列电极412。

在图16中，第一列电极410耦接于第一差动放大器414的正(非反相)输入端。同样地，第二列电极412耦接于第二差动放大器416的正(非反相)输入端。类似的差动放大器亦提供给像素阵列中剩余的列电极。在一实施例中，差动放大器的数量会比列电极的数量少一个，其将描述于后。列电极418耦接于每一差动放大器414、416等的负(反相)输入端。在像素阵列中，列电极418的长度是与传统列电极410、412相同程度。由传统列电极(例如410与412)所接收的任何干扰信号亦会被列电极418所接收。于是，差动放大器414将有效地从列电极410所提供的信号中去除掉由列电极418所提供的干扰信号，以及所得到的输出信号420将包括在所选择的像素行线中由像素电极所感测的信号，且不含不想要的杂讯成分。

在图16中，如果需要的话，列电极418可以是没有实际耦接于任何启动像素的仿真(dummy)电极。为了对人体噪音进行最佳的噪音抑制，仿真列线应该设置在接近使用者手指的区域，如同实际的列电极。再者，列电极418可以是关联于阵列中特定列线的像素的实际列电极。在此实施例中，用来接收共模杂讯的列电极会没有感测数据。为了对像素阵列中缺少的列线重建数据信号，需要注意到指纹不是任意的数据。根据定义，指纹包括波峰(最大值)和波谷(最小值)，而指纹影像是在最大与最小信号之间。用来重建在像素阵列中缺少的列线数据的相对简单的方法是通过察看周围像素的值并在遗失列的每一行中插入所察看的值，以计算所遗失的数据量。

如先前所描述，参考图13与14，指纹感测区域300可以被并入于常见的液晶触控面板310。为了更帮助将指纹感测区域300整合于常见的液晶触控面板310，指纹感测区域300可选择性地操作在一模拟模式，以模拟周边较低密度感测像素的操作。

参考图17A，指纹感测区域500形成在触控显示面板502的左下角。在此实施例中，省略了图13中的周围传送环302，以利于操作在先前图9-12所描述的方式的交错的传送电极。触控显示面板502包括具有低密度感测像素504-520的阵列。每一感测像素504-520用以检测使用者指尖或是触控笔是否被放置在该感测像素上并对着一覆盖玻璃。在图17A所显示的实施例中，对每个单一低密度像素(例如504)而言，每一直线长度会有大约7个在指纹感测区域500内的高密度像素。指纹感测区域500所占用的区域取代了4×4阵列的低密度像素。当指纹感测区域500使用在指纹模式下而产生指纹影像时，像素阵列中的每一像素电极可用先前所描述的方式个别地进行寻址与感测。

参考图17B，在模拟模式的操作期间，指纹感测区域500内7×7个像素会被群组而形成虚拟的低密度像素，以模拟触控面板502内的低密度像素504-520。如图17B所显示，虚拟的低密度像素522由7×7阵列的高密度像素所形成。当配置指纹感测区域500来模拟触控板区域502时，指纹感测区域500的行线在联动模式(ganged mode)下会被选择或未被选择。在任何时间，指纹感测区域500内被致能/选择的行线的数量由高密度指纹感测区域的尺寸对上低密度触控板像素的尺寸所决定。在图17A与17B中，指纹感测区域500内7条行线的群组是一起联动的。除了同时选择相邻的7条行线之外，7个相邻的列电极亦被同时短路。在此方式中，由49个(7×7)像素的像素电极所收集的信号可以一起被平均，以提供一输出信号来模拟由触控显示面板502的每一低密度像素(例如504、506等)所产生的信号。本领域技术人员将了解，在模拟模式的操作下，如果需要的话，指纹感测区域500中联动/短路的列电极可以与触控面板的现有的列线耦合在一起，以感测与处理所提供的信号。

如图18所显示，触控板502包括4个低密度像素503、504、505与506。这些低密度感测像素是由行线530与532以及列线534与536所寻址。在图18中，指纹感测区域的高密度像素一起联动，其中每一低密度像素对上10×10个高密度像素。在此实施例中，触控板像素(503、504、505与506)的尺寸为500um×500um，而指纹感测像素的尺寸为50um×50um。为了用指纹感测区域来模拟触控板区域，指纹感测行线FPS Row 1至指纹感测行线FPS Row 10会同时导通，而指纹感测列线会以10条列线为一组而一起短路，即指纹感测列线FPS Column 1至指纹感测列线FPS Column 10会短路在一起、指纹感测列线FPS Column 11至指纹感测列线FPS Column 20会短路在一起等等。依照此方式，虚拟的指纹感测像素的尺寸可以从50um×50um增加至500um×500um。可使用薄膜晶体管来同时选择多个行线而将指纹感测行线一起联动，并将所需数量的列线一起短路。此方法可将指纹感测小像素模拟成触控板的大像素。

指纹感测区域500的高密度像素由行选择线548所寻址，而所选择的行线的列线由列电极线550所感测。4个虚拟低密度像素标示为540、542、544与546。当需要指纹影像时，10个行寻址线(FPS Row 11-FPS Row 20)可在虚拟低密度像素540内分别对10个行线(11-20)的每一个进行寻址，或是当模拟低密度像素的操作时，可同时选择10个行线。同样地，当需要指纹影像时，10个列感测电极(FPS Column 1-FPS Column 10)可在虚拟低密度像素540内分别对10个列线(1-10)的每一个进行感测，或是当模拟低密度像素的操作时，可同时将10个列线短路。

图19的波形图更说明了当使用高密度像素来模拟低密度像素的操作时，指纹感测区域500及其高密度像素的操作。在第一时脉周期的期间(t0)，指纹感测行线FPS Row 1-FPS Row 10会全部被致能，使得虚拟像素544与546会被选择。在相同时脉周期的期间，指纹感测列线FPS Column 1-FPS Column10会被短路以感测虚拟像素544，而指纹感测列线FPS Column 11-FPSColumn 20会被短路以感测虚拟像素546。在下一个时脉周期的期间(t1)，指纹感测行线1-10会被禁能，而指纹感测行线11-20会被致能，使得虚拟像素540与542会被选择.再次，在下一个时脉周期的期间(t1)，指纹感测列线FPSColumn 1-FPS Column 10会被短路以感测虚拟像素540，而指纹感测列线FPSColumn 11-FPS Column 20会被短路以感测虚拟像素542。这个程序会继续进行，直到全部的虚拟像素都被感测。之后，在足够数量的额外时脉周期的期间，触控面板的那些行线(即TP Row 1、TP Row 2、TP Row 3、...TP Row N)，包括行线530与532，会分别被选择，而触控板列线(例如534与536)会被感测，以决定在所选择的触控板行线内是否有任何像素被使用者指尖或是触控笔所碰触。

参考图14与15B，其说明液晶显示触控灵敏面板或触控板由通常操作在低密度触控板模式的高密度薄膜晶体管/电容板像素阵列所形成。当操作在触控板模式时，高密度(细间距)像素会以先前所描述的方式来模拟低密度触控板像素的操作。图15A与15B亦说明一种触控板的操作方法，用以选择性地提供触控板的指纹感测区域以供使用者施加其手指。在图15A中，触控板702包括低密度触控板像素的阵列，其包括相邻的触控板像素704与706。在图15A，使用者指尖施加于接触区，即触控板上椭圆虚线700所标示的区域。

图15B是显示触控板702的下半部的放大图，而椭圆虚线700迭加在由接近椭圆虚线700的像素所形成的触控板702的矩形范围，其包括了对应于触控板像素704与706的区域。然而，在图15B中，触控板像素704与706以及接近椭圆虚线700的其他触控板像素会被切换成指纹感测模式，其中细间距且高密度的像素会分别操作，而不是共同操作，于是比操作在触控板像素模式下还能提供更高的解析度。

触控板702模拟低密度触控板的能力则会将整体或是任一部份的触控面板区域致能，以作为指纹感测区域。如果需要的话，可从触控板702的任何位置得到指纹影像。首先，通过将寻址行线同时短路，并将列感测线同时短路，以形成较大且密度较小的像素，以便将触控板702配置成传统的触控板，如先前所描述。再者，触控板702可作为大且高解析度的指纹传感器，用以感测使用者的一指、多指或手掌部分。最后，触控板702可配置成触控板，以先检测使用者指尖位于哪里，然后根据指尖位置，将所检测到的位置配置成指纹感测区域，以显示使用者指尖。

不管触控板702是作为触控板或是指纹感测区域，皆可检测到使用者施加其指尖的位置。当触控板702模拟传统触控板的操作时，目前传统触控板用来决定手指位置以及手指滑动方向的相同方法亦可用于触控板702的同样目的。一旦决定了指尖的位置，则周围区域会转换成高解析指纹感测区域，以撷取指纹的高密度影像。

在图15A与15B的实施例中，细间距像素的阵列被设置在沿着实际上遍及触控板702的整个表面的交叉的行线和列线。如先前所描述，各细间距像素包括开关元件(例如薄膜晶体管)以及电容板，以感测通过使用者手指所发送的高频信号。多条的细间距行寻址线被提供，其中每一细间距行寻址线关联于阵列中的一列细间距像素。每一细间距行寻址线能选择性地对关联于阵列中所对应的行线的细间距像素进行寻址。如先前所描述，多条细间距列感测线被提供，其中每一细间距列感测线关联于细间距像素阵列内的一列细间距像素。每一细间距列感测线能对细间距像素的电容板所提供的信号进行感测，其中该细间距像素位于细间距像素阵列内所选择的行线上。虽然未显示在图15A与15B中，本领域技术人员将了解到高频信号传送电极(如图9与10所描述)能包含在像素阵列内，且可选择性地被致能或禁能，以有效地传送高频信号至施加在触控板702的接触范围的使用者指尖。

如图17A、17B与18所描述，细间距像素可分组或划分成较大的触控板像素阵列，如同图15B的触控板像素704与706，其亦可配置在行线与列线。触控板像素阵列系较小的阵列且包含较少的行线与列线，虽然触控板像素阵列覆盖了相同基本的二维空间。每个触控板像素包括了至少两个，并且通常为5个或更多个，不同列的细间距像素。从一触控板像素到下一个相邻的触控板像素的中心到中心的距离至少是两倍大，且更通常地，是5倍或更多倍于从一细间距像素到下一个相邻的细间距像素的中心到中心的距离。

参考图15A与15B，前述方法包括第一模式的操作，其中触控板702内的全部细间距像素配置成模拟低密度触控板像素(例如704与706)的操作。在第一模式的操作中，共同形成触控板像素704的细间距像素，例如，会同时致能以共同操作。换言之，位于触控像素704的细间距像素的全部行寻址线会同时被致能(即致能细间距像素的群组的行寻址线会有效地一起短路)。同样地，耦接于位于触控像素704的细间距像素的列感测电极亦被有效的同时短路，以共同感测由位于触控像素704的全部细间距像素的电容板所提供的信号。在此方式中，每一触控板像素会在第一模式的操作中模拟传统触控板的传统触控板像素的功能。在第一模式的操作期间，由触控板像素所提供的信号是用来检测是否有尖端(指尖、触控笔等)施加于触控板702的上表面。如果是的话，亦检测出尖端在触控板702上的位置。

参考图15B，例如，当使用者指尖的影像欲成像时，触控板702可切换成第二模式的操作。在第二模式的操作期间，会决定那些触控板像素接近尖端的位置。例如，在图15B，会决定20个触控板像素的群组(延伸为4个触控板像素宽而5个触控板像素高)来接近尖端的位置，其中20个触控板像素中被标示为的图15A的704与706。这20个触控板像素会被重新配置，即选择性地切换，以成为可个别寻址与感测的细间距像素。在个别模式的操作期间，在每一细间距行线的细间距像素会被个别地致能，而每一细间距像素的每一电容板所提供的信号会个别地感测，如同每一细间距列线会被所对应的细间距行寻址线所致能。这就是为什么，在图15B中，接触区域700内的阵列或网格会比位于接触区域700外的触控板像素绘制的更为密集。因此，在接触区域700内的个别细间距像素会被配置而形成指纹感测区域，用于感测使用者指尖的指纹影像。

图15A与15B系显示触控板702能提供一指纹感测区域接近于使用者手指正在触控板70内所触碰的接触区域的方法。然而，本领域技术人员将理解到，如果需要的话，指纹感测区域可延伸以包围触控板702的整个表面。换言之，图15A的每一触控板像素可从第一(模拟)模式的操作切换成第二(个别)模式的操作，导致整个触控板的表面是操作在高密度像素模式下。在此实施例中，可感测两个或多个指纹或是掌纹的影像。

先前所描述的指纹传感器的类型亦可被并入于按钮，如图20A与20B所显示。例如，按钮600可以是受保护的出入口、电梯等的安全功能，其中进入许可仅限于指纹符合已储存的指纹的使用者，其身份已事先被验证过。按钮600包括像素阵列602，其由玻璃的保护层604所覆盖。像素阵列系形成在可挠性基底606上，其中可挠性基底606经由胶黏剂609而安装在印刷电路板608上。集成电路芯片686是安装在印刷电路板608上。可挠性电子连接器610延伸在可挠性基底606以及印刷电路板608之间，用于进行像素阵列602以及集成电路芯片686之间的电气连接。在图20A中，当使用者只用其指纹来按压按钮时，环绕环612会传送高频信号至使用者的手指。此外，如果需要的话，外面的传送电极可以被省略，以及可以先前所描述的方式来选择性地启动传送电极，以远离在已知时间时被感测的特定行线。

本领域技术人员将理解，本文所描述的指纹传感器适合于触控电子的应用，并增加了感测装置可通过更厚的保护表面来读取指纹影像的能力，其中保护表面能提供底层的像素阵列更大的保护。于是，举例来说，指纹传感器可以成功地用于厚的覆盖玻璃，其经常提供于行动电话触控显示面板上。此外，本文所述的装置可用于相对小的集成电路芯片，独立于像素阵列的尺寸，于是可降低制造成本。本文所揭露的指纹传感器增加了信号强度，并提高了通过厚材料的信号对杂讯比(signal-to-noise ratio，SNR)，以及提高了维持信号聚焦通过较厚材料的能力，使得手指波峰与波谷的影像能在足够高的解析度下进行适当的检测。本文所描述的实施例可以用在使用触控灵敏表面的任何应用中，例如手机、触控板、笔记本电脑、平板电脑、电子阅读器等。本发明可以在对产品尺寸、成本及处理的最小影响下嵌入生物安全于电子产品内。

从上述较佳实施例的描述，本领域的技术人员将认识到本发明提供了一种指纹传感器，用于显示使用者指纹的影像，而不需要使用相同尺寸的集成电路半导体芯片来做为用来撷取指纹影像的像素阵列，因此显著地降低生产成本。本发明的指纹传感器更容易区分施加到覆盖于像素阵列的覆盖板的指尖的波峰和波谷，即使使用比较厚的覆盖板。所揭露的发明会有效地传送高频载波信号到使用者指尖，而不会同时地将载波信号直接偶合到像素阵列，即在传回至像素阵列之前，载波信号会被强制传递到使用者指尖。

如先前所描述，本发明的指纹传感器的结构主要是通过对行寻址线进行解多工和/或对列数据线进行多工，以明显地减少延伸于像素阵列与关联的集成电路之间的电线数量，其中集成电路是用于处理由像素阵列所撷取的指纹影像。本发明适用于由像素电极所检测的信号的差动感测，从而改善了共模杂讯的抑制。本发明的指纹传感器可容易地整合于传统触控灵敏板，以及当不形成指纹影像时，甚至能使用相同的感测层以及相同的制造技术来模拟触控板的低密度像素。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定为准。

Claims (24)

1.一种指纹传感器，包括：

a)一第一基底，具有多个像素形成在内，其中该第一基底包括一上表面，以及该多个像素是安排在一像素阵列的R条行线以及N条列线，其中每一该像素包括一开关元件以及还包括邻近于该第一基底的该上表面的一电容板；

b)R个行寻址电极，其中每一该行寻址电极耦接于该像素阵列中所对应的该行线的该多个像素的该多个开关元件，用以选择性地致能在所对应的该行线上的该多个开关元件；

c)N个数据电极，其中每一该数据电极耦接于该像素阵列中所对应的该列线的该多个像素的该多个开关元件，用以感测由该像素阵列中位于所选择的该行线与所对应的该列线的一交叉点上的该像素的该电容板所提供的一信号；

d)一覆盖层，覆盖于该第一基底的该上表面，用以接收一使用者的一指尖；

e)至少一传送电极，形成邻近于该第一基底的该上表面并横向间隔于该像素阵列，用以传送一可变振幅电子信号；

f)其中由至少该传送电极所传送的该可变振幅电子信号耦合于该使用者的一手指，以及该使用者将一指尖放置在该覆盖层上，以及其中根据该使用者的该指尖的一波峰或一波谷是否覆盖于该像素阵列中的一特定像素，耦合于该使用者的该手指的该可变振幅电子信号还经由该像素阵列中的该多个电容板而耦合至更大或更小的程度。

2.如权利要求1所述的指纹传感器，其中该像素阵列所包括的该多个开关元件为薄膜晶体管。

3.如权利要求1所述的指纹传感器，其中至少该传送电极大体上完全地环绕该像素阵列延伸。

4.如权利要求1所述的指纹传感器，其中该第一基底与该覆盖层为一体成形。

5.如权利要求1所述的指纹传感器，其中该第一基底具有可挠性。

6.一种结合指纹传感器的触控板，用以感测一使用者的一指纹，包括：

a)一基底，具有一上表面；

b)一感测阵列，包括形成于该基底且安排在沿着相交的多条行线与多条列线的多个感测像素，用以感测施加在邻近于该基底的该上表面的一尖端的存在与位置，其中相邻的该多个感测像素彼此间隔一第一预定距离，以及每一该感测像素提供一信号，以指示该尖端是否被施加在邻近于该感测像素；

c)多条行寻址线，由该基底所支撑，其中每一该行寻址线关联于该感测阵列的该多个感测像素的一行线，以及每一该行寻址线选择性地致能，用以寻址关联于该行寻址线的该多个感测像素；

d)多条列感测线，由该基底所支撑，其中每一该列感测线关联于该感测阵列的该多个感测像素的一列线，用以感测由已致能的该行寻址线所选择的该多个感测像素的该行线上的该感测像素所提供的一信号；

e)一指纹感测区域，形成在该基底的上方，包括：

i)多个细间距像素，安排在沿着相交的多条行线与多条列线以形成一细间距像素阵列，其中每一该细间距像素包括一开关元件以及还包括一电容板，以及每一该细间距像素与相邻的该多个细间距像素彼此间隔一第二预定距离，且该第二预定距离小于该第一预定距离的三分之一；

ii)多条细间距行寻址线，其中每一该细间距行寻址线关联于该细间距像素阵列内该多个细间距像素的一行线，以及每一该细间距行寻址线选择性地致能，用以寻址关联于每一该细间距行寻址线的该多个细间距像素；以及

iii)多条细间距列感测线，其中每一该细间距列感测线关联于该细间距像素阵列的该多个细间距像素的一列线，用以感测由已致能的该细间距行寻址线所选择的该多个细间距像素的该行线上的该细间距像素的该电容板所提供的一信号；以及

f)至少一触控板行寻址线或是触控板列感测线，毗邻该指纹感测区域，并作为一传送电极，用以当该指纹感测区域对该使用者的该指纹进行感测时，传送一可变振幅电子信号；

g)其中由该传送电极所传送的该可变振幅电子信号耦合于该使用者的一手指，以及该使用者将一指尖放置在该指纹感测区域上，以及其中根据该使用者的该指尖的一波峰或一波谷是否覆盖于该细间距像素阵列中的一特定像素，耦合于该使用者的该手指的该可变振幅电子信号还经由该细间距像素阵列中的该多个电容板而耦合至更大或更小的程度。

7.一种结合指纹传感器的触控板，包括：

a)一触控板，用以对施加在该触控板的一尖端的存在与位置进行感测，该触控板包括：

一感测阵列，包括安排在沿着相交的多条行线与多条列线的多个感测像素，其中相邻的该多个感测像素彼此间隔一第一预定距离，以及每一该感测像素提供一信号，以指示该尖端是否被施加在邻近于该感测像素的该触控板；

多条行寻址线，其中每一该行寻址线关联于该感测阵列的该多个感测像素的一行线，以及每一该行寻址线选择性地致能，用以寻址关联于该行寻址线的该多个感测像素；以及

多条列感测线，其中每一该列感测线关联于该多个感测像素的一列线，用以感测由已致能的该行寻址线所选择的该多个感测像素的该行线上的该感测像素所提供的一信号；

b)该触控板包括一指纹感测区域，其中该指纹感测区域包括该感测阵列的一部份，该指纹感测区域还包括：

多个细间距像素，安排在沿着相交的多条行线与多条列线以形成一细间距像素阵列，其中该细间距像素与相邻的该多个细间距像素彼此间隔一第二预定距离，且该第二预定距离小于该第一预定距离的三分之一；

多条细间距行寻址线，其中每一该细间距行寻址线关联于该细间距像素阵列内该多个细间距像素的一行线，以及每一该细间距行寻址线选择性地致能，用以寻址关联于每一该细间距行寻址线的该多个细间距像素；

多条细间距列感测线，其中每一该细间距列感测线关联于该细间距像素阵列的该多个细间距像素的一列线，用以感测由已致能的该细间距行寻址线所选择的该多个细间距像素的该行线上的该细间距像素所提供的一信号；

c)一控制电路，用以相应于一模式信号而决定该多个细间距像素是否作为多个指纹感测像素或是该触控板的多个传统感测像素，其中：

当模式信号指示该多个细间距像素作为该多个指纹感测像素时，该控制电路分别致能在每一细间距行线上的该多个细间距像素，以及该控制电路会分别感测由已致能的该细间距行线上每一细间距像素所提供的信号；以及

当模式信号指示该多个细间距像素作为该触控板的该多个传统感测像素时，该控制电路同时地致能在多条相邻的细间距列线上的该多个细间距像素，并对在已同时致能的该多条细间距行线上的该多个细间距像素所提供的信号共同进行感测。

8.一种指纹传感器，包括：

a)一第一基底，具有多个像素形成在内，其中该多个像素安排在一像素阵列的R条行线以及N条列线，其中每一该像素包括一开关元件以及一电容板；

b)R个行寻址电极，其中每一该行寻址电极耦接于该像素阵列中所对应的该行线的该多个像素的该多个开关元件，用以选择性地将所对应的该行线的该多个开关元件致能；

c)N个数据电极，其中每一该数据电极耦接于该像素阵列中所对应的该列线的该多个像素的该多个开关元件，用以感测由像素阵列中位于所选择的该行线与所对应的该列线的一交叉点上的该像素的该电容板所提供的一信号；

d)一覆盖层，覆盖于该第一基底的上表面，用以接收一使用者的一指尖；

e)一第二基底，不同于该第一基底，其中该第二基底包括一半导体材料；

f)一集成电路，形成在该第二基底内，用以产生S个行寻址信号，以对该R个行寻址电极的一个进行寻址，其中该集成电路选择性地耦接于该N个数据电极，以接收由该像素阵列的该多个电容板所提供的信号；以及

g)一解多工器，耦接于该集成电路以及该像素阵列之间，包括用以接收该S个行寻址信号的至少S个输入端，以及至少R个输出端，其中每一该输出端耦接于该R个行寻址电极的一个，其中该解多工器根据所接收的该S个行寻址信号而选择该R个行寻址电极的一个。

9.如权利要求8所述的指纹传感器，其中该第一基底与该覆盖层为一体成形。

10.如权利要求8所述的指纹传感器，其中该第一基底具有可挠性。

11.如权利要求8所述的指纹传感器，其中该像素阵列所包括的该多个开关元件为薄膜晶体管。

12.如权利要求8所述的指纹传感器，其中该解多工器是由多个开关元件所形成。

13.如权利要求12所述的指纹传感器，其中形成该解多工器的的该多个开关元件形成在该第一基底上的多个薄膜晶体管。

14.如权利要求8所述的指纹传感器，其中：

a)该集成电路产生M个列选择信号，以对该N个数据电极的一个进行寻址；以及

b)该指纹传感器还包括：

一多工器，耦接于该集成电路以及该像素阵列之间，包括：

一第一组的N个输入端，其中每一该输入端耦接于该N个数据电极的一个，以接收储存在该像素阵列的该多个电容板的信号；以及

一第二组的M个输入端，用以接收来自该集成电路的该M个列选择信号，以便根据所接收的该M个列选择信号来选择该N个数据电极的一个。

15.如权利要求14所述的指纹传感器，其中该多工器还包括：

一输出端，耦接于该集成电路，用以提供一选择数据信号至该集成电路。

16.如权利要求14所述的指纹传感器，其中该多工器是由多个开关元件所形成。

17.如权利要求16所述的指纹传感器，其中形成该多工器的的该多个开关元件形成在该第一基底上的多个薄膜晶体管。

18.如权利要求8所述的指纹传感器，还包括：

至少一传送电极，由该第一基底所支撑，用以传送具有预定频率与振幅的一信号至该像素阵列，其中所传送的该信号会通过该覆盖层至该使用者的该指尖。

19.如权利要求18所述的指纹传感器，其中至少该传送电极是由环绕该像素阵列的一环状物所形成。

20.一种指纹传感器，包括：

a)一第一基底，具有多个像素形成在其中，其中该多个像素安排在一像素阵列的R条行线以及N条列线，以及每一该像素包括一开关元件以及一电容板；

b)R个行寻址电极，其中每一该行寻址电极耦接于该像素阵列中所对应的该行线的该多个像素的该多个开关元件，用以选择性地将所对应的该行线的该多个开关元件致能；

c)N个数据电极，其中每一该数据电极耦接于该像素阵列中所对应的该列线的该多个像素的该多个开关元件，用以感测由该像素阵列中位于所选择的该行线与所对应的该列线的一交叉点上的该像素的该电容板所提供的一信号；

d)一共同电极，延伸至少部分地通过位于该第一基底的该像素阵列；

e)一覆盖层，覆盖于该第一基底，用以接收一使用者的一指尖；以及

f)多个差动放大器，其中每一该差动放大器包括：

一第一输入端，耦接于该N个数据电极的一个；

一第二输入端，耦接于该共同电极；以及

一输出端，用以提供一输出信号，其中该输出信号表示由该数据电极所提供的信号以及由该共同电极所提供的信号两者之间的差异。

21.一种指纹传感器，包括：

a)一第一基底，具有多个像素形成在内，其中该多个像素安排在一像素阵列的R条行线以及N条列线，以及每一该像素包括一开关元件以及一电容板；

b)R个行寻址电极，其中每一该行寻址电极耦接于该像素阵列中所对应的该行线的该多个像素的该多个开关元件，用以选择性地致能在所对应的该行线的该多个开关元件；

c)N个数据电极，其中每一该数据电极耦接于该像素阵列中所对应的该列线的该多个像素的该多个开关元件，用以感测由该像素阵列中位于所选择的该行线与所对应的该列线的一交叉点上的该像素的该电容板所提供的一信号；

d)一覆盖层，覆盖于该第一基底，用以接收一使用者的一指尖；以及

e)多个差动放大器，其中每一该差动放大器包括：

一第一输入端，耦接于该N个数据电极的所对应的一个；

一第二输入端，耦接于该N个数据电极中选择作为一参考电极的一个；以及

一输出端，用以提供一输出信号，其中该输出信号表示由所对应的该数据电极所提供的数据信号以及由该参考电极所提供的信号两者之间的差异。

22.如权利要求21所述的指纹传感器，还包括：

a)一第二基底，不同于该第一基底，其中该第二基底包括一半导体材料；以及

b)一集成电路，形成在该第二基底内，

c)其中该多个差动放大器形成于该集成电路内。

23.一种指纹传感器，包括：

a)一第一基底，具有多个像素形成在内，其中该第一基底包括一上表面，以及该多个像素安排在一像素阵列的R条行线以及N条列线，其中每一该像素包括一开关元件以及还包括邻近于该第一基底的该上表面的一电容板；

b)R个行寻址电极，其中每一该行寻址电极耦接于该像素阵列中所对应的该行线的该多个像素的该多个开关元件，用以选择性地致能在所对应的该行线的该多个开关元件；

c)N个数据电极，其中每一该数据电极耦接于该像素阵列中所对应的该列线的该多个像素的该多个开关元件，用以感测由该像素阵列中位于所选择的该行线与所对应的该列线的一交叉点上的该像素的该电容板所提供的一信号；

d)一覆盖层，覆盖于该第一基底的该上表面，用以接收一使用者的一指尖；

e)多个传送电极，形成邻近于该第一基底的该上表面，其中每一该传送电极平行且邻近于该R个行寻址电极的所对应的一个，以及每一该传送电极选择性地传送一可变振幅电子信号；

f)该多个传送电极包括：

一第一组的传送电极，设置在邻近于所选择的该行寻址电极；以及

一第二组的传送电极，设置在远离所选择的该行寻址电极，

其中当所选择的该行寻址电极选择性地致能在所对应的该行线的该多个开关元件时，该第一组的传送电极被禁能，以及当所选择的该行寻址电极选择性地致能在所对应的行线的该多个开关元件时，该第二组的传送电极被致能，以传送该可变振幅电子信号，

g)其中由该第二组的传送电极所传送的该可变振幅电子信号耦合于该使用者的该手指，以及该使用者是将一指尖放置在该覆盖层上，以及其中根据该使用者的该指尖的一波峰或一波谷是否覆盖于该像素阵列中的一特定像素，耦合于该使用者的该手指的该可变振幅电子信号还经由该像素阵列中的该多个电容板而耦合至更大或更小的程度。

24.一种触控板的操作方法，用于模拟一指纹传感器，以感测在一触控板的任何位置上的一使用者指纹，包括：

a)提供具有一上表面的一基底；

b)提供安排在沿着相交的多条行线与多条列线的多个细间距像素，以形成一细间距像素阵列，其中每一该细间距像素包括一开关元件以及还包括一电容板，以及每一该细间距像素与相邻的该多个细间距像素彼此间隔一第一预定距离；

c)提供多条细间距行寻址线，其中每一该细间距行寻址线关联于该细间距像素阵列内该多个细间距像素的一行线，以及每一该细间距行寻址线选择性地寻址关联于该细间距行寻址线的该多个细间距像素；

d)提供多条细间距列感测线，其中每一该细间距列感测线关联于该细间距像素阵列的该多个细间距像素的一列线，用以感测由已致能的该细间距行寻址线所选择的该多个细间距像素的该行线上的该细间距像素的该电容板所提供的一信号；

e)将该多个细间距像素划分为形成一较小阵列的多个触控板像素，其中该多个触控板像素安排在多条行线以及多条列线，其中每一该触控板像素包括位于不同行线的至少两个细间距像素，以及每一该触控板像素包括位于不同列线的至少两个细间距像素，其中每一该触控板像素与相邻的触控板像素彼此间隔一第二预定距离，而该第二预定距离至少为该第一预定距离的两倍大；

f)在一第一模式的操作中，同时地致能被划分成共同触控板像素的该多个细间距像素以共同操作，并共同地对划分于相同触控板像素的该多个细间距像素所提供的信号进行感测；

g)使用由该多个触控板像素所提供的感测信号，来检测是否有一尖端正被施加于该基板的该上表面，并检测该尖端被施加在该基底的一尖端位置；

h)在一第二模式的操作中，判断该多个触控板像素是否靠近所检测到的该尖端位置，以及选择性地将在邻近于该尖端位置的每一该触控板像素内的该多个细间距像素从一共同操作模式切换成一个别操作模式，其中：

i)在每一该细间距行线的该多个细间距像素会分别致能；以及

ii)当每一该细间距行线被所对应的该细间距行寻址线所致能时，由每一该细间距像素的该电容板所提供的信号会分别被感测；以及

其中邻近于该尖端位置的该多个触控板像素内的该多个细间距像素会形成一指纹感测区域，用以感测该使用者指纹的一指纹影像。