CN106778458A - 像素电路结构及指纹辨识系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于指纹识别技术领域，提供了一种像素电路结构，包含有：基板；受触部，设置于基板的第一侧，用来接受手指的接触；以及电容检测电路，设置于基板的第二侧，耦接于受触部，用来检测受触部与手指之间的电容。本发明的像素电路结构将电容检测电路与受触部接设置于基板的不同侧，有效降低寄生电容，使得指纹信号较为显著，进而增进指纹辨识的精确度。
Description
技术领域
本发明属于指纹识别技术领域，尤其涉及一种降低寄生电容的像素电路结构及指纹辨识系统。
背景技术
随着科技日新月异，移动手机、数字相机、平板计算机、笔记本电脑等越来越多便携式电子装置已经成为了人们生活中必备之工具。由于便携式电子装置一般为个人使用，而具有一定的隐私性，因此其内部储存的数据，例如电话簿、相片、个人信息等等为私人所有。若电子装置一旦丢失，则这些数据可能会被他人所利用，而造成不必要的损失。虽然目前已有利用密码保护的方式来避免电子装置为他人所使用，但密码容易泄露或遭到破解，具有较低的安全性。并且，用户需记住密码才能使用电子装置，若忘记密码，则会带来许多不便。因此，目前发展出利用个人指纹辨识系统的方式来达到身份认证的目的，以提升数据安全性。
一般来说，指纹辨识系统包含排列成数组的多个像素电路，每一像素电路包含顶层电极和电容检测电路。顶层电极用来接受手指的接触，并与手指形成接触电容。指纹辨识系统对接触电容充电，并将储存于接触电容的电荷透过电荷分享(Charge Sharing)或电荷转移(Charge Transferring)的方式转换成指纹信号。电容检测电路根据指纹信号判断接触电容的大小。然而，顶层电极会另形成寄生电容，而寄生电容通常远大于接触电容，使得接触电荷显得相当微小而不利于指纹信号的判读，甚至降低指纹辨识的精确度。有鉴于此，如何提升指纹辨识的精确度就成为业界所努力的目标之一。
发明内容
本发明实施例所要解决的第一个技术问题在于提供一种可降低寄生电容的像素电路结构，以改善现有技术的缺点。
本发明实施例是这样实现的，一种像素电路结构，包含有：
基板；
受触部，设置于所述基板的第一侧，用来接受手指的接触；以及
电容检测电路，设置于所述基板的第二侧，耦接于所述受触部，用来检测所述受触部与所述手指之间的电容。
进一步地，所述基板中形成穿孔(Via)，所述电容检测电路透过所述穿孔耦接于所述受触部。
进一步地，所述基板为硅基板(Silicon Substrate)。
进一步地，所述穿孔由硅穿孔(Through Silicon Via，TSV)制程所形成。
进一步地，所述受触部包含顶层电极，所述顶层电极耦接于所述电容检测电路。
进一步地，所述受触部还包含钝化层，所述钝化层覆盖所述顶层电极。
进一步地，所述顶层电极与所述基板之间设置有绝缘层。
进一步地，所述电容检测电路包含导电层，所述顶层电极耦接于所述导电层。
本发明实施例所要解决的第二个技术问题在于提供一种指纹辨识系统，包含如上所述的像素电路结构。
本发明的像素电路结构将电容检测电路与受触部接设置于基板的不同侧，有效降低寄生电容，使得指纹信号较为显著，进而增进指纹辨识的精确度。
附图说明
图1为现有技术提供的像素电路结构的示意图；
图2为本发明实施例提供的像素电路结构的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1为集成电路布局中现有的像素电路结构10的示意图。像素电路结构10应用于指纹辨识系统，像素电路结构10包含有基板SS、电容检测电路CS和受触部100。基板SS为硅基板(Silicon Substrate)；受触部100包含有第一金属层M1(对应顶层电极)和钝化层PV，用来接受手指的接触；而电容检测电路CS设置于基板SS之上，并包含有第二金属层M2(对应导电层)。其中，钝化层PV覆盖于第一金属层M1之上，第一金属层M1与手指之间形成接触电容CF(图中未示出)，而第一金属层M1与第二金属层M2之间形成寄生电容CP1。需注意的是，在像素电路结构10中，因电容检测电路CS和受触部100设置在基板SS的同一侧，第一金属层M1与第二金属层M2所形成的寄生电容CP1通常远大于接触电容CF，而不利于指纹辨识，甚至降低指纹辨识的精确度。
为了提升指纹辨识的精确度，可将第一金属层M1和钝化层PV设置于基板SS的另一侧，如此一来，可有效降低寄生电容的电容值。具体来说，请参考图2，图2为本发明实施例(集成电路布局中)提供的像素电路结构20的示意图。
像素电路结构20可应用于指纹辨识系统中。类似于像素电路结构10，像素电路结构20包含有基板SS、电容检测电路CS和受触部200。基板SS可为硅基板，受触部200包含有第一金属层M1和钝化层PV，受触部200用来接受手指的接触，第一金属层M1与手指之间形成有接触电容CF(图中未示出)。指纹辨识系统对接触电容CF充电并形成指纹信号，电容检测电路CS可根据指纹信号判断接触电容CF的大小。电容检测电路CS可包含(晶体管)开关、电容、运算放大器等电容组件，电容检测电路CS的电路结构为本领域技术人员所熟知，故不在此赘述。与像素电路结构10不同的是，在像素电路结构20中，受触部200与电容检测电路CS分别设置于基板SS之不同侧，换句话说，受触部200设置于基板SS的第一侧S1，而电容检测电路CS设置于基板SS的第二侧S2。将受触部200与电容检测电路CS设置于基板SS的不同侧可有效降低寄生电容。
电容检测电路CS透过穿孔Via耦接于受触部200，更精确的说，电容检测电路CS的第二金属层M2透过穿孔Via耦接于受触部200的第一金属层M1。穿孔Via直接穿过基板SS而耦接于第一金属层M1与第二金属层M2之间，穿孔Via可由硅穿孔(Through Silicon Via，TSV)制程所形成。此外，第一金属层M1与基板SS的第一侧S1之间另设置有一绝缘层IL，穿孔Via亦穿过绝缘层IL而耦接于第一金属层M1与第二金属层M2之间。
如此一来，第一金属层M1与第二金属层M2之间所形成的寄生电容CP2可有效降低。相较于寄生电容CP1，寄生电容CP2可降低至寄生电容CP1的一半甚至寄生电容CP1的十分之一。举例来说，假设寄生电容CP1为100皮法拉(picofarad，pF)，寄生电容CP2可降至10～50pF。在降低寄生电容CP2的情形下，指纹辨识系统对接触电容CF充电所形成的指纹信号较为显著，而使指纹辨识更加精准。
在现有的像素电路结构中，因电容检测电路与受触部接设置于基板的同一侧，而形成较大的寄生电容，不利于指纹辨识，甚至降低指纹辨识的精确度。相较之下，本发明的像素电路结构将电容检测电路与受触部接设置于基板的不同侧，有效降低寄生电容，使得指纹信号更为显著，进而增进指纹辨识的精确度。
需注意的是，前述实施例是用以说明本发明的概念，本领域技术人员当可据以做不同之修饰，而不限于此。举例来说，钝化层可为蓝宝石或玻璃材质所制成，而不限于此。另外，第一金属层可为金属电极或其他材质所制成的导电层，而不限于此。
综上所述，本发明的像素电路结构将电容检测电路与受触部接设置于基板的不同侧，有效降低寄生电容，使得指纹信号较为显著，进而增进指纹辨识的精确度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种像素电路结构，其特征在于，包含有：
基板；
受触部，设置于所述基板的第一侧，用来接受手指的接触；以及
电容检测电路，设置于所述基板的第二侧，耦接于所述受触部，用来检测所述受触部与所述手指之间的电容。
2.如权利要求1所述的像素电路结构，其特征在于，所述基板中形成穿孔(Via)，所述电容检测电路透过所述穿孔耦接于所述受触部。
3.如权利要求2所述的像素电路结构，其特征在于，所述基板为硅基板(Silicon Substrate)。
4.如权利要求3所述的像素电路结构，其特征在于，所述穿孔由硅穿孔(Through Silicon Via，TSV)制程所形成。
5.如权利要求1所述的像素电路结构，其特征在于，所述受触部包含顶层电极，所述顶层电极耦接于所述电容检测电路。
6.如权利要求5所述的像素电路结构，其特征在于，所述受触部还包含钝化层，所述钝化层覆盖所述顶层电极。
7.如权利要求5所述的像素电路结构，其特征在于，所述顶层电极与所述基板之间设置有绝缘层。
8.如权利要求5所述的像素电路结构，其特征在于，所述电容检测电路包含导电层，所述顶层电极耦接于所述导电层。
9.一种指纹辨识系统，其特征在于，包含如权利要求1～8任一项所述的像素电路结构。
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