CN105975944B - 指纹感测器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种指纹感测器，包含驱动电路、感应阵列、栅极驱动电路、读取电路及分开设置的第一发光表面与第二发光表面层。驱动电路提供第一发光表面层及第二发光表面层发光时所需的电源。感应阵列包含设置于第一发光表面层的下方的多个第一感光电路及设置于该第二发光表面层的下方的多个第二感光电路，每一感光电路根据所接收到的扫描光产生感光电位。栅极驱动电路透过多条栅极线依序驱动多列感光电路。读取电路透过多条读取线依序或同时读取栅极驱动电路所驱动的一列感光电路中，位于不同行的感光电路所产生的感光电位。

Description

指纹感测器
技术领域
本发明是有关于一种指纹感测器，特别是一种可以避免发光表面层的供应电压影响读取感光电位的正确性的指纹感测器。
背景技术
图1为先前技术的指纹感测器100的示意图。指纹感测器100包含背光模块110、感应阵列120及读取模块130。感应阵列120及读取模块130设置于背光模块110的上方。感应阵列120包含多个感光电路122。当背光模块110发出扫描光时，扫描光会射向指纹感测器100表面的物体，并经由物体(如手指)反射，而多个感光电路122即可根据手指反射而来的扫描光产生对应的感光电位。由于手指表面纹路的凹凸分布(指纹)会使得的多个感光电路122所接收到的扫描光强度不一，而产生大小不同的感光电位，因此藉由读取模块130读取多个感光电路122所产生的感光电位即可以呈现出手指指纹的特征。然而，由于指纹感测器100的感应阵列120设置于背光模块110上方，因此可能会使扫描光无法均匀的入射物体表面，导致在判读物体表面特征时造成误判。因此，如何准确判读物体表面特征即成为一个有待解决的问题。
发明内容
本发明的一实施例提供一种指纹感测器，指纹感测器包含第一发光表面(LightEmitting Structure，LES)层、第二发光表面层、驱动电路、感应阵列、栅极驱动电路、读取电路及时序控制电路。当物体与第一发光表面层的部分相接触时，与物体接触的第一发光表面层的部份会发出第一扫描光。当物体与第二发光表面层的部分相接触时，与物体接触的第二发光表面层的部份会发出第二扫描光。第一发光表面层与第二发光表面层为分开设置，第一发光表面层与第二发光表面层为共平面且不互相影响。驱动电路耦接于第一发光表面层及第二发光表面层，并可提供第一发光表面层及第二发光表面层所需的电源。
感应阵列包含多个第一感光电路及多个第二感光电路。多个第一感光电路设置于第一发光表面层的下方，每一第一感光电路可根据所接收到的第一扫描光产生第一感光电位。多个第二感光电路设置于第二发光表面层的下方，每一第二感光电路可根据所接收到的第二扫描光产生第二感光电位。
栅极驱动电路包含多条栅极线，每一条栅极线耦接于位于同一列的多个感光电路，栅极驱动电路可经由多个栅极线依序驱动多列感光电路。读取电路包含多条第一读取线、多条第二读取线及读取单元。每一第一读取线耦接于多个第一感光电路中位于同一行的多个感光电路，每一第二读取线耦接于多个第二感光电路中位于同一行的多个感光电路。读取单元耦接于多条第一读取线及多条第二读取线，用以当栅极驱动电路驱动一列感光电路时，依序或同时透过多条第一读取线读取被驱动的该列第一感光电路中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位，及/或依序或同时透过多条第二读取线读取被驱动的该列第二感光电路中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位。
时序控制电路耦接于驱动电路、栅极驱动电路及读取电路，并可控制驱动电路、栅极驱动电路及读取电路。
本发明的另一实施例提供一种指纹感测器，指纹感测器包含第一发光表面层、第二发光表面层、驱动电路、感应阵列、栅极驱动电路、读取电路及时序控制电路。当物体与发光表面层的部分相接处时，与物体相接处的发光表面层的部份会发出扫描光。
驱动电路耦接于发光表面层，并可提供发光表面层发光时所需的电源。感应阵列包含多个感光电路，设置于发光表面层的下方，每一感光电路用以根据所接收到的扫描光产生感光电位。栅极驱动电路包含多条栅极线，每一条栅极线耦接于多个感光电路中位于同一列的多个感光电路，栅极驱动电路可经由多条栅极线依序驱动多列感光电路。
读取电路包含多条读取线及读取单元。每一读取线耦接于多个感光电路中位于同一行的多个感光电路。读取单元耦接于多条读取线，并可当栅极驱动电路驱动一列感光电路时，依序或同时经由多条读取线读取被驱动的该列感光电路中位于不同行的感光电路所产生的感光电位。
时序控制电路耦接于驱动电路、栅极驱动电路及读取电路，并可控制驱动电路、栅极驱动电路及读取电路。
驱动电路于第一时段中，提供交流电压至发光表面层。栅极驱动电路于第二时段中，经由多条栅极线依序驱动多列感光电路。于第二时段中，驱动电路不提供交流电压至发光表面层，且第一时段及第二时段不相重迭。
本发明的另一实施例提供一种指纹感测器，指纹感测器包含发光表面层、第二发光表面层、驱动电路、感应阵列、栅极驱动电路、读取电路及时序控制电路。当物体与发光表面层的部分相接处时，与物体相接处的发光表面层的部份会发出扫描光。
驱动电路耦接于发光表面层，并可提供发光表面层发光时所需的电源。感应阵列包含多个感光电路，设置于发光表面层的下方，每一感光电路用以根据所接收到的扫描光产生感光电位。栅极驱动电路包含多条栅极线，每一条栅极线耦接于多个感光电路中位于同一列的多个感光电路，栅极驱动电路可经由多条栅极线依序驱动多列感光电路。
读取电路包含多条读取线及读取单元。每一读取线耦接于多个感光电路中位于同一行的多个感光电路。读取单元耦接于多条读取线，并可当栅极驱动电路驱动一列感光电路时，依序经由多条读取线读取被驱动的该列感光电路中位于不同行的感光电路所产生的感光电位。
时序控制电路耦接于驱动电路、栅极驱动电路及读取电路，并可控制驱动电路、栅极驱动电路及读取电路。
驱动电路在读取单元经由读取线读取对应的感光电位之后，且在读取单元经由下一读取线读取对应的感光电位之前，提供交流电压至发光表面层，并在读取单元经由读取线读取对应的感光电位时，停止提供交流电压至发光表面层。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为先前技术的指纹感测器的示意图。
图2为本发明一实施例的指纹感测器的示意图。
图3为图2的指纹感测器的侧面剖面图。
图4为图2的指纹感测器的读取单元及第一感光电路的示意图。
图5为图2的指纹感测器的操作时序图。
图6为本发明一实施例的读取单元的示意图。
图7为图6的读取单元的操作时序示意图。
图8为本发明另一实施例的指纹感测器的示意图。
图9为图8的指纹感测器的操作时序图。
图10为本发明另一实施例的指纹感测器的示意图。
图11为图10的指纹感测器的操作时序图。
图12为图10的指纹感测器的另一操作时序图。
其中，附图标记
100、200、300、400 指纹探测器
110 背光模块
120、230、330、430 感应阵列
122 感光电路
130 读取模块
210 第一发光表面层
212 第二发光表面层
310 第三发光表面层
312 第四发光表面层
410 发光表面层
220、320、420 驱动电路
23211、2321M、232N1、232NM 第一感光电路
23411、2341M、234N1、234NM 第二感光电路
33211、3321M、332N1、332NM 第三感光电路
33411、3341M、334N1、334NM 第四感光电路
43211、43212、4321M、432N1、432N2、432NM 感光电路
240、340、440 栅极驱动电路
250、350、450 读取电路
252、352、452、252’ 读取单元
260、360、460 时序控制电路
O 物体
V1、V2、V3、V4 电压
VA11、VA1M、VAN1、VANM 第一感光电位
VB11、VB1M、VBN1、VBNM 第二感光电位
RA1、RA2、RAM 第一读取线
RB1、RBM 第二读取线
RC1、RCM 第一读取线
RD1、RDM 第二读取线
GL1、GLN 栅极线
L1 第一扫描光
L2 第二扫描光
L3 第三扫描光
L4 第四扫描光
SL 保护层
EL 电极层
PL 元件区
IL 绝缘层
232A 感光元件
232B 电容
232C 开关
Vbias1、Vbias2 偏压
252A、MUX 多工器
252AOUT 输出端
252B、INT 积分器
252BIN1 第一输入端
252BIN2 第二输入端
252BOUT 输出端
252C 旁路开关
AMP 放大器
VINT 积分电压
Vref 参考电压
SNSM 感测模块
SMPM 取样模块
SR 移位暂存器
CMP 比较器
ADC 模－数转换电路
BPE 旁路元件
REFC 参考取样元件
SNSC 感测取样元件
SRST 感测重置信号
SHR 参考取样信号
SHS 感测取样信号
SMST 多工控制信号
T1 第一时段
T2 第二时段
T3 第三时段
T4 第四时段
T1’、T2’ 时段
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
图2为本发明一实施例的指纹感测器200的示意图，而图3为指纹探测器200的侧面剖面图。指纹感测器200包含第一发光表面层(Light Emitting Structure，LES)210、第二发光表面层212、驱动电路220、感应阵列230、栅极驱动电路240、读取电路250及时序控制电路260。
当有物体(例如手指)与发光表面层的部分相接触时，输入至发光表面层的交流电即可透过其物体接地回流，使得发光表面层与物体相接触的部分会发出扫描光。举例来说，在图2中物体O与第一发光表面层210及物体O与第二发光表面层212相接触的部分，会朝感应阵列230分别发出第一扫描光L1及第二扫描光L2。
在图3中，感应阵列230、栅极驱动电路240及读取电路250的全部或部分元件会设置在元件区PL中，而为使发光表面层能够更靠近与的接触的物体，而能较直接地接收到物体的碰触，第一发光表面层210和第二发光表面层212会设置在元件区PL上方。第一发光表面层210和第二发光表面层212可为共平面，而用以提供第一发光表面层210和第二发光表面层212的所需电源的电极层EL则是设置于元件区PL及第一发光表面层210和第二发光表面层212之间。在图3中，感应阵列230的感光电路会设置于第一发光表面层210及第二发光表面层212的下方，以便感光电路能够直接接收第一发光表面层210及第二发光表面层212所发出的扫描光，例如第一扫描光L1及第二扫描光L2。
此外，感应阵列230、栅极驱动电路240及读取电路250于元件区PL中的空间分布仅为例示性的说明，申言之，在本发明的部分实施例中，栅极驱动电路240及读取电路250所需的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)也可能根据布线的需求，设置于感应阵列230的上方、下方或甚至与感应阵列230设置于同一平面但彼此交错。在本发明的部分实施例中，为避免第一发光表面层210和第二发光表面层212因与物体接触造成磨损，因此在第一发光表面层210和第二发光表面层212的上方还可设置一层透光的保护层SL。而在第一发光表面层210和第二发光表面层212之间还可设置绝缘层IL以确保第一发光表面层210及第二发光表面层212为分隔设置，且不会互相影响。
在图2中，第一发光表面层210和第二发光表面层212会彼此分开设置。驱动电路220耦接于第一发光表面层210及第二发光表面层212，并可提供第一发光表面层210及第二发光表面层212所需的电源。感应阵列230包含多个第一感光电路23211至232NM及多个第二感光电路23411至234NM，其中M及N为正整数。多个第一感光电路23211至232NM设置于第一发光表面层210的下方，每一第一感光电路23211至232NM可根据所接收到的第一扫描光L1产生第一感光电位VA11至VANM。多个第二感光电路23411至234NM设置于第二发光表面层212的下方，每一第二感光电路23411至234NM可根据所接收到的第二扫描光L2产生第二感光电位VB11至VBNM。
栅极驱动电路240包含多条栅极线GL1至GLN，每一条栅极线GL1至GLN耦接于多个第一感光电路23211至232NM及多个第二感光电路23411至234NM中位于同一列的多个感光电路。举例来说，栅极线GL1会耦接至位于同一列的第一感光电路23211至2321M及第二感光电路23411至2341M，而栅极线GLN会耦接至位于同一列的第一感光电路232N1至232NM及第二感光电路234N1至234NM，并依此类推，而栅极驱动电路240即可经由多条栅极线GL1至GLN依序驱动多列感光电路。
读取电路250包含多条第一读取线RA1至RAM、多条第二读取线RB1至RBM及读取单元252。在图2中，第一发光表面层210及第二发光表面层212之间的分割线会与多条第一读取线RA1至RAM及多条第二读取线RB1至RBM相平行。每一第一读取线RA1至RAM耦接于多个第一感光电路23211至232NM中位于同一行的多个感光电路。每一第二读取线RB1至RBM耦接于多个第二感光电路23411至234NM中位于同一行的多个感光电路。举例来说，第一读取线RA1会耦接至多个第一感光电路23211至232NM中位于同一行的感光电路23211至232N1，而第二读取线RB1会耦接至多个第二感光电路23411至234NM中位于同一行的感光电路23411至234N1。
读取单元252耦接于多条第一读取线RA1至RAM及多条第二读取线RB1至RBM。当栅极驱动电路240驱动一列感光电路时，读取单元252可依序或同时经由多条第一读取线RA1至RAM读取被栅极驱动电路240所驱动的一列第一感光电路中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位，及/或可依序或同时经由多条第二读取线RB1至RBM读取被栅极驱动电路240所驱动的一列第二感光电路中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位。举例来说，当栅极驱动电路240经由栅极线GL1驱动位于同一列的第一感光电路23211至2321M及第二感光电路23411至2341M时，读取单元252可依序经由多条第一读取线RA1至RAM读取位于同一列但不同行的第一感光电路23211至2321M所产生的第一感光电位VA11至VA1M，而读取单元252也可依序经由多条第二读取线RB1至RBM读取位于同一列但不同行的第二感光电路23411至2341M所产生的第二感光电位VB11至VB1M。
时序控制电路260耦接于驱动电路220、栅极驱动电路240及读取电路250，并可控制驱动电路220、栅极驱动电路240及读取电路250的运作时序。
图4为本发明一实施例的读取单元252及第一感光电路23211的示意图。在图4的实施例中，读取单元252包含多工器252A、积分器252B及旁路开关252C。多工器252A耦接于多条第一读取线RA1至RAM及多条第二读取线RB1至RBM，并可根据时序控制电路260的控制，导通或截止多条第一读取线RA1至RAM及多条第二读取线RB1至RBM与多工器252A的输出端252AOUT之间的电性连接。积分器252B具有第一输入端252BIN1、第二输入端252BIN2及输出端252BOUT。积分器252B的第一输入端252BIN1耦接于多工器252A的输出端252AOUT，积分器252B的第二输入端252BIN2接收偏压Vbias1，而积分器252B的输出端252BOUT可根据自第一输入端252BIN1输入的电流输出积分电压VINT。在图4中，积分器252B可由放大器AMP及电容C组成。旁路开关252C具有第一端、第二端及控制端。旁路开关252C的第一端耦接于积分器252B的第一输入端252BIN1，旁路开关252C的第二端耦接于积分器252B的输出端252BOUT，而旁路开关252C的控制端耦接于时序控制电路260。当读取单元252并未用以读取感光电位时，时序控制电路260会导通旁路开关252C，使得积分器252B的电容回归初始电位，而欲利用读取单元252读取感光电位时，时序控制电路260会截止旁路开关252C，外部电流能够流入积分器252B的第一输入端252BIN1，而积分器252B即可根据自第一输入端252BIN1输入的电流输出积分电压VINT，并作为判断感光电位的依据。
第一感光电路23211可包含感光元件232A、电容232B及开关232C。开关232C的第一端耦接至电容232B及感光元件232A，开关232C的第二端耦接至第一读取线RA1，而开关232C的控制端则耦接至栅极线GL1。感光元件232A的阳极与阴极会分别耦接至偏压Vbias2及开关232C的第一端。此外，电容232B的两端会分别与感光元件232A的阳极与阴极相耦接，因此感光元件232A根据接收到的光所产生的光电流会对电容232B放电，而第一感光电路23211所产生的第一感光电位VA11即为电容232B的两端电位差。
在图4的实施例中，当指纹感测器200欲读取第一感光电路23211所产生的感光电位VA11时，栅极驱动电路240会输出栅极信号SG1至栅极线GL1，因此第一感光电路23211的开关232C会被导通，而第一读取线RA1即可对第一感光电路23211的电容232B进行充电，电容232B会被持续充电直到电容232B的电位与第一读取线RA1所提供的参考电压Vref相同。此时，时序控制电路260也会控制读取单元252的多工器252A导通第一读取线RA1与多工器252A的输出端252AOUT之间的电性连接。因此，积分器252B也会接收到第一读取线RA1对感光电路23211的电容232B的充电电流，并会根据此充电电流输出积分电压VINT，作为判断感光电位的依据。
在本发明的实施例中，每个感光电路皆可与第一感光电路23211具有相似的结构，而指纹感测器200也可以按照上述读取第一感光电路23211所产生的感光电位VA11的方式来读取不同的感光电路所产生的感光电位。
然而在本发明的部分实施例中，本发明的指纹感测器的感光电路也可与图4所示的第一感光电路23211具有不同的结构，举例来说，感光电路中的感光元件所产生的光电流也可能会对感光电路中的电容进行充电而非放电，在此情况下，当指纹感测器欲读取感光电位时，感光电路中的电容则可经由读取线放电，而非充电，而读取电路也可能根据不同的架构来实施，而未必与图4所示的读取单元252相同。申言之，只要感光电路能够与读取电路的读取线及栅极驱动电路的栅极线相配合，使得指纹感测器能够透过驱动不同栅极线及不同读取线的方式读取每一个感光元件的感光电位，则本发明的指纹感测器即可正常运作。
由于发光表面层须由高压电来驱动发光，例如正负压或纯正压或纯负压，如电压波峰差高达200V的交流电。因此为了避免驱动电路220在驱动第一发光表面层210及第二发光表面层220时，高压的交流电经由耦合效应影响读取电路250的运作，在本发明的部分实施例中，驱动电路220提供至第一发光表面层210的交流电压与驱动电路220提供至第二发光表面层220的交流电压之间的相位差实质上可为180度。如此一来，驱动电路220提供至第一发光表面层210的交流电压与提供至第二发光表面层220的交流电压会具有相反的相位，而能够互相补偿，减少对于读取电路250受到高压交流电的影响。
然而在本发明的其他实施例中，驱动电路220提供至第一发光表面层210的交流电压与提供至第二发光表面层220的交流电压也可不具有相位差，透过此等设置可使第一发光表现层和第二发光表现层所发出的扫描光强度一致，此时则可透过调整驱动电路220输出电压至第一发光表面层210及第二发光表面层212的时序来减少对于读取电路250受到高压交流电的影响。
图5为本发明另一实施例的指纹感测器200的操作时序图。在图5的第一时段T1中，驱动电路220提供至第一发光表面层210的电压V1为交流电压，而在第二时段T2中，驱动电路220提供至第一发光表面层210的电压V1为直流电压或高阻抗(high impedance)。在第一时段T1中，驱动电路220提供至第二发光表面层212的电压V2为直流电压或高阻抗，而在第二时段T2中，驱动电路220提供至第二发光表面层212的电压V2为交流电压。且第一时段T1与第二时段T2不相重叠。
也就是说，在第一时段T1中，若第一发光表面层210与物体(如手指)接触，则第一发光表面层210会发出扫描光。然而在第二时段T2中，即便物体与第一发光表面层210相接触，第一发光表面层210也不会发出扫描光。相对的，在第二时段T2中，若第二发光表面层212与物体接触，则第二发光表面层212会发出扫描光，然而在第一时段T1中，即便物体与第二发光表面层212相接触，第二发光表面层212也不会发出扫描光。
在此情况下，读取单元252可以在第一时段T1中读取第二感光电路23411至234NM所产生的感光电位VB11至VBNM，并可以在第二时段T2中读取第一感光电路23211至232NM所产生的感光电位VA11至VANM。申言之，在第一时段T1中，栅极驱动电路240会经由栅极线GL1至GLN依序驱动第一感光电路23211至232NM及第二感光电路23411至234NM，而当栅极驱动电路240经由栅极线GL1驱动位于同一列的第二感光电路23411至2341M时，读取电路250会依序经由多条第二读取线RB1至RBM读取第二感光电路23411至2341M中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位VB11至VB1M。在第二时段T2中，栅极驱动电路240则同样会经由栅极线GL1至GLN依序驱动第一感光电路23211至232NM及第二感光电路23411至234NM，而当栅极驱动电路240经由栅极线GL1驱动位于同一列的第一感光电路23211至2321M时，读取电路250会依序经由多条第一读取线RA1至RAM读取第一感光电路23211至2321M中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位VA11至VA1M。
在图5的实施例中，由于读取电路250是在驱动电路220并未输出交流电压至第一发光表面层210的第二时段T2中读取第一感光电路23211至2321M所产生的第一感光电位VA11至VA1M，因此读取电路250在读取第一感光电位VA11至VA1M时，不会受到交流电压的影响而产生误差。同理，读取电路250是在驱动电路220并未输出交流电压至第二发光表面层212的第一时段中读取第二感光电路23411至2341M所产生的第二感光电位VB11至VB1M，因此读取电路250在读取第二感光电位VB11至VB1M时，不会受到交流电压的影响而产生误差。如此一来，指纹感测器200即可藉由让第一发光表面层210及第二发光表面层212在不同的时段发光，避免在第一发光表面层210发光时读取第一感光电路23211至2321M所产生的第一感光电位VA11至VA1M，并避免在第二发光表面层212发光时读取第二感光电路23411至2341M所产生的第二感光电位VB11至VB1M，因而能够减少对于读取电路250受到高压交流电的影响，提高读取电路250读取感光电位的准确率。此外，根据本发明另一实施例，发光层驱动电压的施加期间可以是在水平遮没期间(H-blanking)，藉由在水平遮没期间施加发光层电压可以减少影响其他元件在工作时受到影响，提高准确率。
图6为本发明另一实施例的读取单元252’的示意图。读取单元252’包含感测模块SNSM、取样模块SMPM、多工器MUX、移位暂存器SR、比较器CMP、模－数转换电路ADC。在本发明的部分实施例中，读取电路250亦可采用读取单元252’来取代图4中的读取单元252。当利用读取单元252’来读取第一感光电路23211至232NM所产生的感光电位时，读取单元252’可耦接于第一读取线RA1至RAM，感测模块SNSM包含M个积分电路INT及M个旁路元件BPE。取样模块SMPM包含M个参考取样元件REFC及M个感测取样元件SNSC。
感测模块SNSM的M个旁路元件BPE可由感测重置信号SRST来控制，M个参考取样元件REFC可由参考取样信号SHR来控制，而M个感测取样元件SNSC可由感测取样信号SHS来控制。图7为本发明一实施例的读取单元252’的操作时序图。在图7的第一时段T1中，栅极线GL1仍未被驱动。此时，感测重置信号SRST为低电位，而参考取样信号SHR为高电位，因此M个旁路元件BPE会被导通，而M个参考取样元件REFC会分别接收到自M条第一读取线RA1至RAM流入的电流，由于此时栅极线GL1并未被驱动，因此在第一时段T1中，M个感测取样元件REFC所取样到的电压可作为参考电压。
在图7的第二时段T2中，栅极线GL1被驱动至高电位，且M条第一读取线RA1至RAM也会依序被驱动而输出第一感光电路23211至2321M所产生的第一感光电位VA11至VA1M。此时感测重置信号SRST为高电位，因此M个旁路元件BPE会被截止，使得M个积分电路INT可分别接收第一感光电位VA11至VA1M于第一读取线RA1至RAM上产生的电流并产生积分电压。
在图7的第三时段T3中，感测取样信号SHS变为高电位，因此M个感测取样元件SNSC会接收M个积分器传来的电流。换言之，在第三时段T3中，M个感测取样元件SNSC所取样到的感测电压会与M个积分器所产生的积分电压相关，因此亦与第一感光电位VA11至VA1M相关。
在图7的第四时段T4中，移位暂存器SR可根据多工控制信号SMST依序产生M个控制信号，使得多工器MUX依序将M个参考取样元件REFC所取样到的参考电压及M个感测取样元件SNSC所取样到的感测电压分别馈入比较器CMP的两端，比较器CMP则会依序地输出M组感测电压与参考电压的比较结果，而模－数转换电路ADC即可依序将比较器CMP输出的类比信号转换为数字信号，如此一来，读取单元252’就能够输出数字化的比较结果。此外，感测取样信号SHS的时序，亦可在栅极线GL1被驱动至高电位的期间，变为高电位，本发明在此不加以限制。所述感测取样信号SHS的时序是可以依实际需求调整，亦可以在栅极线被驱动于低电位的期间进行转态(transition)。
此外，在本发明的其他实施例中，读取单元252’还可包含额外的多工器，并依照与上述相似的方法，耦接至M条第二读取线RB1至RBM以读取第二感光电路23411至234NM所产生的感光电位。
在本发明的其他实施例中，指纹探测器还可以包含更多数量的发光表面层。图8为本发明一实施例的指纹探测器300的示意图，而图9为本发明一实施例的指纹探测器300的操作时序图。指纹探测器300与指纹探测器200的结构相似，两者主要的差别在于指纹探测器300还包含了第三发光表面层310及第四发光表面层312。
在图8中，第一发光表面层210、第二发光表面层212、第三发光表面层310及第四发光表面层312可处于相同平面，且第二发光表面层212可设置于第一发光表面层210及第三发光表面层310之间，而第三发光表面层310可设置于第二发光表面层212及第四发光表面层312之间。第三发光表面层310及第四发光表面层312的操作原理与第一发光表面层210相似，第三发光表面层310可在与物体O接触时，发出第三扫描光L3，而第四发光表面层312可在与物体O接触时，发出第四扫描光L4。
此外，指纹探测器300的驱动电路320可以提供第一发光表面层210、第二发光表面层212、第三发光表面层310及第四发光表面层312所需的电源。指纹探测器300的感应阵列330除了包含设置于第一发光表面层210下方的多个第一感光电路23211至232NM及设置于第二发光表面层212下方的多个第二感光电路23411至234NM之外，还包含多个第三感光电路33211至332NM及多个第四感光电路33411至334NM。多个第三感光电路33211至332NM设置于第三发光表面层310的下方，每一第三感光电路33211至332NM可根据所接收到的第三扫描光L3产生第三感光电位VC11至VCNM，而多个第四感光电路33411至334NM设置于第四发光表面层312的下方，每一第四感光电路33411至334NM可根据所接收到的第四扫描光L4产生第四感光电位VD11至VDNM。
指纹探测器300的读取电路350包含多条第一读取线RA1至RAM、多条第二读取线RB1至RBM、多条第三读取线RC1至RCM及多条第四读取线RD1至RDM。每一第三读取线RC1至RCM耦接于多个第三感光电路33211至332NM中位于同一行的多个第三感光电路，例如第三读取线RC1会耦接至第三感光电路33211至3321M。每一第四读取线RD1至RDM耦接于多个第四感光电路33411至334NM中位于同一行的多个第四感光电路，例如第四读取线RD1会耦接至第四感光电路33411至3341M。
在图9中，于第一时段T1中，驱动电路320提供至第一发光表面层210的电压V1为交流电压，提供至第二发光表面层212的电压V2、提供至第三发光表面层310的电压V3及提供至第四发光表面层312的电压V4则皆为直流电压或高阻抗。在第二时段T2中，驱动电路320提供至第二发光表面层212的电压V2为交流电压，提供至第一发光表面层210的电压V1、提供至第三发光表面层310的电压V3及提供至第四发光表面层312的电压V4则皆为直流电压或高阻抗。在第三时段T3中，驱动电路320提供至第三发光表面层310的电压V3为交流电压，提供至第一发光表面层210的电压V1、提供至第二发光表面层212的电压V2及提供至第四发光表面层312的电压V4则皆为直流电压或高阻抗。在第四时段T4中，驱动电路320提供至第四发光表面层312的电压V4为交流电压，提供至第一发光表面层210的电压V1、提供至第二发光表面层212的电压V2及提供至第三发光表面层310的电压V3则皆为直流电压或高阻抗。第一时段T1、第二时段T2、第三时段T3及第四时段T4互不相重叠。
也就是说，第一发光表面层210会在第一时段T1中且与物体接触时才会发光，第二发光表面层212会在第二时段T2中且与物体接触时才会发光，第三发光表面层310会在第三时段T3中且与物体接触时才会发光，而第四发光表面层312会在第四时段T4中且与物体接触时才会发光。
此外，为了让读取电路350所读取的感光元件能够与产生高压交流电的位置距离更远，以避免在读取感光电位的过程中受到高压交流电的影响，在图9的实施例中，读取单元350会在第一时段T1中，经由第三读取线RC1至RCM读取被栅极驱动电路340驱动的一列感光电路中位于不同行的第三感光电路所产生的第三感光电位，在第二时段T2中，经由第四读取线RD1至RDM读取被栅极驱动电路340驱动的一列感光电路中位于不同行的第四感光电路所产生的第四感光电位，在第三时段T3中，经由第一读取线RA1至RAM读取被栅极驱动电路340驱动的一列感光电路中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位，而在第四时段T4中，经由第二读取线RB1至RBM读取被栅极驱动电路340驱动的一列感光电路中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位。
举例来说，在第一时段T1中，当栅极驱动电路340经由栅极线GL1驱动位于同一列的第三感光电路33211至3321M时，读取电路350会依序经由多条第三读取线RC1至RCM读取第三感光电路33211至3321M中位于不同行的第三感光电路所产生的第三感光电位VC11至VC1M。在第二时段T2中，当栅极驱动电路340经由栅极线GL1驱动位于同一列的第四感光电路33411至3341M时，读取电路350会依序经由多条第四读取线RD1至RDM读取第四感光电路33411至3341M中位于不同行的第四感光电路所产生的第四感光电位VD11至VD1M。在第三时段T3中，当栅极驱动电路340经由栅极线GL1驱动位于同一列的第一感光电路23211至2321M时，读取电路350会依序经由多条第一读取线RA1至RAM读取第一感光电路23211至2321M中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位VA11至VA1M。在第四时段T4中，当栅极驱动电路340经由栅极线GL1驱动位于同一列的第二感光电路23411至2341M时，读取电路350会依序经由多条第二读取线RB1至RBM读取第二感光电路23411至2341M中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位VB11至VB1M。
如此一来，指纹探测器200在第一时段T1中读取第三感光电路33211至3321M所产生的感光电位VC11至VC1M时，与第三发光表面层310相邻的第二发光表面层212及第四发光表面层312都不会接收到高压交流电，因此可以进一步避免高压交流电影响读取电路350读取感光电位VC11至VC1M的准确率。同理，指纹探测器200在读取感光电路所产生的感光电位时，被读取的感光电路上方的发光表面层以及与被读取的感光电路上方的发光表面层相邻的发光表面层都不会接收到高压交流电，因此能够有效地减少高压交流电对于读取电路350的影响。
图10为本发明一实施例的指纹探测器400的示意图。指纹探测器400与指纹探测器200的结构相似，指纹探测器400可包含发光表面层410、驱动电路420、感应阵列430、栅极驱动电路440、读取电路450及时序控制电路460。感应阵列430设置于发光表面层410下方的多个感光电路43211至432NM，而指纹探测器400的读取电路350包含多条读取线RA1至RAM。
图11为本发明一实施例的指纹探测器400的操作时序图，第一时段T1与第二时段T2不相重叠，在第一时段T1中，指纹探测器400的驱动电路420提供至发光表面层410的电压V1为交流电压，而在第二时段T2中，驱动电路420提供至发光表面层410的电压V1则变为直流电压或高阻抗。而栅极驱动电路340会在第二时段T2中，经由多条栅极线GL1至GLN依序驱动多列感光电路43211至4321M、43221至4322M、…、432N1至432NM。
申言之，在图11的实施例中，指纹感测器400的驱动电路420会在栅极驱动电路340经由栅极线GLN驱动多列感光电路432N1至432NM之后，并在栅极驱动电路340接着要重新经由栅极线GL1驱动多列感光电路43211至4321M之前的时段，即第一时段T1，输出交流电压至发光表面层410以使发光表面层410发出扫描光；而在栅极驱动电路340经由多条栅极线GL1至GLN依序驱动多列感光电路43211至4321M、43221至4322M、…、432N1至432NM的时段内，即第二时段T2中，停止输出交流电压至发光表面层410以避免读取电路250在读取感光电位的过程中，受到高压交流电的影响而无法准确判读各感光电路所产生的感光电位。
如此一来，指纹感测器400在读取感光电路所产生的感光电位时，由于被读取的感光电路上方的发光表面层不会接收到高压交流电，因此能够有效地减少高压交流电对于读取电路450的影响，进而提升读取电路450判读各感光电路所产生的感光电位的准确性。
在本发明的其他实施例中，指纹感测器400还可根据不同的时序来操作。图12为本发明另一实施例的指纹感测器400的操作时序图。在图12中，驱动电路420可以在读取单元450经由读取线(例如为读取线RA1)读取对应的第一感光电位之后，且在读取单元450经由下一读取线(例如为读取线RA2)读取对应的第一感光电位之前，(例如在时段T1’内)使提供至发光表面层410的电压V1为交流电压，并在读取单元450经由读取线(例如为读取线RA2)读取对应的第一感光电位时，(例如在时段T2’内)使提供至发光表面层410的电压V1变为直流电压或高阻抗。
此外，在本发明的部分实施例中，在每个栅极线GL1至GLN被驱动至高电位的期间内，指纹感测器400也可以在经由读取线RA1至RAM读取对应的第一感光电位的期间使提供至发光表面层410的电压V1变为直流电压或高阻抗，并在完成读取对应的第一感光电位之后，再使提供至发光表面层410的电压V1为交流电压。
申言之，驱动电路420只会在读取单元450并未经由读取线读取感光电位时，才会输出交流电压至发光表面层410以发出扫描光。如此一来，指纹探测器400在读取感光电路所产生的感光电位时，由于被读取的感光电路上方的发光表面层不会接收到高压交流电，因此也能够有效减少高压交流电对于读取电路450的影响，进而提升读取电路450判读各感光电路所产生的感光电位的准确性。
此外，在本发明的部分实施例中，指纹感测器400还可以将图11及图12的实施例加以结合。举例来说，指纹感测器400的驱动电路420除了在图11的第一时段T1输出交流电压至发光表面层410之外，也可以如图12所示，在读取单元450经由读取线(例如为读取线RA1)读取对应的第一感光电位之后，且在读取单元450经由下一读取线(例如为读取线RA2)读取对应的第一感光电位之前，输出交流电压AC1至发光表面层410。并且驱动电路420可在上述时段之外，停止输出交流电压AC1至发光表面层410。
如此一来，指纹探测器400在读取感光电路所产生的感光电位时，由于被读取的感光电路上方的发光表面层不会接收到高压交流电，因此也能够有效减少高压交流电对于读取电路450的影响，进而提升读取电路450判读各感光电路所产生的感光电位的准确性。
综上所述，本发明所提供的指纹探测器可使发光表面层所需的高压交流电远离读取电路所读取的感光电路，抑或是在读取电路读取感光电路产生的感光电位时避免产生高压交流电，因此能够有效地减少高压交流电对于指纹探测器的读取电路的影响，进而提升指纹探测器判读各感光电路所产生的感光电位的准确性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种指纹感测器，其特征在于，包含：
一第一发光表面层，用以当一物体与该第一发光表面层的一部分相接触时，于该第一发光表面层的该部份发出一第一扫描光；
一第二发光表面层，用以当该物体与该第二发光表面层的一部分相接触时，于该第二发光表面层的该部份发出一第二扫描光，该第一发光表面层与该第二发光表面层为分开设置；
一驱动电路，耦接于该第一发光表面层及该第二发光表面层，用以提供该第一发光表面层及该第二发光表面层所需的电源；
一感应阵列，包含：
多个第一感光电路，设置于该第一发光表面层的下方，每一第一感光电路用以根据所接收到的该第一扫描光产生一第一感光电位；及
多个第二感光电路，设置于该第二发光表面层的下方，每一第二感光电路用以根据所接收到的该第二扫描光产生一第二感光电位；
一栅极驱动电路，包含多条栅极线，每一条栅极线耦接于该些第一感光电路及该些第二感光电路中位于同一列的多个感光电路，该栅极驱动电路用以经由该些栅极线依序驱动多列感光电路；
一读取电路，包含：
多条第一读取线，每一第一读取线耦接于该些第一感光电路中位于同一行的多个感光电路；
多条第二读取线，每一第二读取线耦接于该些第二感光电路中位于同一行的多个感光电路；及
一读取单元，耦接于该些第一读取线及该些第二读取线，用以当该栅极驱动电路驱动一列感光电路时，依序或同时经由该些第一读取线读取该列第一感光电路中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位，及/或依序或同时经由该些第二读取线读取该列第二感光电路中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位；及
一时序控制电路，耦接于该驱动电路、该栅极驱动电路及该读取电路，用以控制该驱动电路、该栅极驱动电路及该读取电路。
2.如权利要求1所述的指纹感测器，其特征在于，该驱动电路提供至该第一发光表面层的一交流电压与该驱动电路提供至该第二发光表面层的一交流电压之间的相位差实质上为180度。
3.如权利要求1所述的指纹感测器，其特征在于：
该驱动电路于一第一时段提供该第一发光表面层一第一交流电压，及于一第二时段提供该第二发光表面层电源一第二交流电压；
于该第一时段中，该驱动电路停止提供该第二交流电压至该第二发光表面层；
于该第二时段中，该驱动电路停止提供该第一交流电压至该第一发光表面层电源；及
该第一时段与该第二时段不相重叠。
4.如权利要求3所述的指纹感测器，其特征在于：
该读取单元于该第一时段中且当该栅极驱动电路驱动该列感光电路时，依序或同时经由该些第二读取线读取该列感光电路中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位；及
该读取单元于该第二时段中且当该栅极驱动电路驱动该列感光电路时，依序或同时经由该些第一读取线读取该列感光电路中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位。
5.如权利要求1所述的指纹感测器，其特征在于，另包含：
一第三发光表面层，用以发出一第三扫描光；
一第四发光表面层，用以发出一第四扫描光；
其中：
该第二发光表面层设置于第一发光表面层及该第三发光表面层之间，且该第三发光表面层设置于第二发光表面层及该第四发光表面层之间；
该驱动电路另用以提供该第三发光表面层及该第四发光表面层所需的电源；
该感应阵列另包含：
多个第三感光电路，设置于该第三发光表面层的下方，每一第三感光电路用以根据所接收到的该第三扫描光产生一第三感光电位；及
多个第四感光电路，设置于该第四发光表面层的下方，每一第四感光电路用以根据所接收到的该第四扫描光产生一第四感光电位；及
该读取电路另包含：
多条第三读取线，每一第三读取线耦接于该些第三感光电路中位于同一行的多个第三感光电路；及
多条第四读取线，每一第四读取线耦接于该些第四感光电路中位于同一行的多个第四感光电路。
6.如权利要求5所述的指纹感测器，其特征在于：
该驱动电路于一第一时段仅提供一第一交流电压至该第一发光表面层，于一第二时段仅提供一第二交流电压至该第二发光表面层，于一第三时段仅提供一第三交流电压至该第三发光表面层，及于一第四时段仅提供一第四交流电压至该第四发光表面层；及
该第一时段、该第二时段、该第三时段及该第四时段互不相重叠。
7.如权利要求6所述的指纹感测器，其特征在于：
该读取单元于该第一时段中且当该栅极驱动电路驱动该列感光电路时，依序或同时经由该些第三读取线读取该列感光电路中位于不同行的第三感光电路所产生的第三感光电位；
该读取单元于该第二时段中且当该栅极驱动电路驱动该列感光电路时，依序或同时经由该些第四读取线读取该列感光电路中位于不同行的第四感光电路所产生的第四感光电位；
该读取单元于该第三时段中且当该栅极驱动电路驱动该列感光电路时，依序或同时经由该些第一读取线读取该列感光电路中位于不同行的第一感光电路所产生的第一感光电位；及
该读取单元于该第四时段中且当该栅极驱动电路驱动该列感光电路时，依序或同时经由该些第二读取线读取该列感光电路中位于不同行的第二感光电路所产生的第二感光电位。
8.如权利要求1所述的指纹感测器，其特征在于，该读取单元包含：
一多工器，耦接于该些第一读取线及该些第二读取线，用以根据该时序控制电路的控制，导通或截止该些第一读取线及该些第二读取线与该多工器的一输出端之间的电性连接；
一积分器，具有一第一输入端耦接于该多工器的该输出端，一第二输入端用以接收一偏压，及一输出端用以根据自该第一输入端输入的电流输出一积分电压；及
一旁路开关，具有一第一端耦接于该积分器的该第一输入端，一第二端耦接于该积分器的该输出端，及一控制端耦接于该时序控制电路。
9.一种指纹感测器，其特征在于，包含：
一发光表面层，用以当一物体与该发光表面层的一部分相接处时，于该发光表面层的该部份发出一扫描光；
一驱动电路，耦接于该发光表面层，用以提供该发光表面层发光时所需的电源；
一感应阵列，包含多个感光电路，设置于该发光表面层的下方，每一感光电路用以根据所接收到的该扫描光产生一感光电位；
一栅极驱动电路，包含多条栅极线，每一条栅极线耦接于该些感光电路中位于同一列的多个感光电路，该栅极驱动电路用以经由该些栅极线依序驱动多列感光电路；
一读取电路，包含：
多条读取线，每一读取线耦接于该些感光电路中位于同一行的多个感光电路；及
一读取单元，耦接于该些读取线，用以当该栅极驱动电路驱动一列感光电路时，依序或同时经由该些读取线读取该列感光电路中位于不同行的感光电路所产生的感光电位；及
一时序控制电路，耦接于该驱动电路、该栅极驱动电路及该读取电路，用以控制该驱动电路、该栅极驱动电路及该读取电路；
其中：
该驱动电路于一第一时段中，提供一交流电压至该发光表面层；
该栅极驱动电路于一第二时段中，经由该些栅极线依序驱动该多列感光电路；
于该第二时段中，该驱动电路不提供该交流电压至该发光表面层；及
该第一时段及该第二时段不相重叠。
10.一种指纹感测器，其特征在于，包含：
一发光表面层，用以当一物体与该发光表面层的一部分相接处时，于该发光表面层的该部份发出一扫描光；
一驱动电路，耦接于该发光表面层，用以提供该发光表面层发光时所需的电源；
一感应阵列，包含多个感光电路，设置于该发光表面层的下方，每一感光电路用以根据所接收到的该扫描光产生一感光电位；
一栅极驱动电路，包含多条栅极线，每一条栅极线耦接于该些感光电路中位于同一列的多个感光电路，该栅极驱动电路用以经由该些栅极线依序驱动多列感光电路；
一读取电路，包含：
多条读取线，每一读取线耦接于该些感光电路中位于同一行的多个感光电路；及
一读取单元，耦接于该些读取线，用以当该栅极驱动电路驱动一列感光电路时，依序或同时经由该些读取线读取该列感光电路中位于不同行的感光电路所产生的感光电位；及
一时序控制电路，耦接于该驱动电路、该栅极驱动电路及该读取电路，用以控制该驱动电路、该栅极驱动电路及该读取电路；
其中该驱动电路在该读取单元经由一读取线读取对应的感光电位之后，且在该读取单元经由下一读取线读取对应的感光电位之前，提供一交流电压至该发光表面层，并在该读取单元经由一读取线读取对应的感光电位时，停止提供该交流电压至该发光表面层。
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