CN107683482B

CN107683482B - 电容式指纹传感器

Info

Publication number: CN107683482B
Application number: CN201680031206.8A
Authority: CN
Inventors: 金基中; 刘珍亨; 洪奉烨; 金容国; 许智镐
Original assignee: Silicon Display Technology Co Ltd
Current assignee: Silicon Display Technology Co Ltd
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2036-04-07
Also published as: US10354115B2; US20180089486A1; KR101596377B1; WO2016163775A1; CN107683482A

Abstract

本发明涉及一种电容式指纹传感器，该电容式指纹传感器包括：指纹感测电极，其用于感测人体的指纹；第一晶体管，其电流的量根据由于电容耦合造成的电压变化而发生变化，该电容耦合由关于该电容耦合的耦合电容(Ccp)和当指纹接触指纹感测电极时形成的指纹电容(Cfp)形成；第五晶体管，用于采用耦合脉冲来重置第一晶体管的栅极电极并且与第一晶体管的栅极电极电容耦合；第二晶体管，其电流的量由于流过第一晶体管的电流的不同而发生变化，并且在该第二晶体管中，通过电容(Cst)来保持栅极电压；第三晶体管，用于重置第二晶体管的栅极电极；以及第四晶体管，用于控制流过第二晶体管的电流，然后将该电流输送到引出电路单元。

Description

电容式指纹传感器

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种电容式指纹传感器。

背景技术

图1示出了根据传统技术的电容式指纹传感器。

如图1中所示，根据传统技术的电容式指纹传感器具有如下结构：在该电容式指纹传感器中，薄膜晶体管T3被设置成作为二极管元件来重置薄膜晶体管T1的栅极电压，以使得能够首先感测电容差并将其放大，其次再次进行放大。

将参照p型薄膜晶体管的机制来描述传统的电容式指纹传感器的技术问题。

导体会受其外围的电信号的影响，尤其受到AC信号的很大影响。当导体接收到50Hz或60Hz的AC信号时，传统的电容式传感器可能会出现余像。

薄膜晶体管T1的栅极电极是指纹传感器电极并且被曝露于外侧，从而容易受到来自外部环境的噪声的影响。

如图1所示，传统的电容式指纹传感器通过使用薄膜晶体管T3提供了二极管等的功能。

在这种情况下，当具有以规定间隔重复的高电压和低电压的时钟信号被施加到ΔV_脉冲上时，在ΔV_脉冲被施加有高电压时，薄膜晶体管T3保持导通状态，因此电流流动以使得薄膜晶体管T1的栅极电压被设置为ΔV_脉冲的高电压。

当ΔV_脉冲被施加有低电压时，薄膜晶体管T3保持截止状态，因此浮动的薄膜晶体管T1的栅极节点由于电容耦合而下降至低电压，并且该低电压根据由于指纹而产生的电容Cfp而改变，因而，指纹的谷线和脊线可以被感测到。

然而，当薄膜晶体管像传统的电容式指纹传感器的薄膜晶体管T3那样的二极管连接时，电流仅沿一个方向流过薄膜晶体管T3，从而导致图像存在余像。

也就是说，在薄膜晶体管T1的栅极电压被设定为ΔV_脉冲的高电压后，薄膜晶体管T1的已被设定为ΔV_脉冲的高电压的栅极电压会由于为50Hz或60Hz的外部AC噪声频率而升高。

当施加ΔV_脉冲的低电压时，薄膜晶体管T3进入截止状态，并且尽管浮动的薄膜晶体管T1的栅极节点本应由于电容耦合而下降至低电压，然而该栅极节点会由于外部AC噪声频率干扰而持续保持高电压。

也就是说，当薄膜晶体管T1的栅极电压持续保持高电压时，薄膜晶体管T2可以持续保持在截止状态，并且薄膜晶体管T1的栅极电压将会由于外部AC噪声频率干扰而进一步升高，从而持续保持余像直到栅极电压下降至初始设定的电压水平为止。

发明内容

技术问题

提出本发明是为了通过感测并放大电容差、然后再次将相应像素中经放大的信号放大来提高灵敏度，以及防止由于来自外部环境的噪声而产生余像。

技术方案

根据本发明的一示例性实施例的电容式指纹传感器包括：指纹传感器电极，其用于感测人体的指纹；第一晶体管，其电流和输出电压根据由于电容耦合造成的电压变化而发生变化，该电容耦合由以下两项形成：当指纹接触所述指纹传感器电极时形成的指纹电容和针对电容耦合所形成的耦合电容；第五晶体管，其通过耦合脉冲重置第一晶体管的栅极电极并将电容耦合施加至该第一晶体管的栅极电极；第二晶体管，其电流或输出电压由于流过第一晶体管的电流的不同而改变并且栅极电压通过电容来保持；第三晶体管，其重置第二晶体管的栅极电极；以及第四晶体管，其控制流过第二晶体管的电流或第二晶体管的输出电压并将受控的电流或输出电压输送到读出电路。

根据本发明的另一示例性实施例，耦合脉冲可以由具有重复的高电压和低电压的时钟信号形成，并且该时钟信号可以在一帧期间连续地被施加。

根据本发明的又一示例性实施例，当扫描信号被施加到相应的像素上并保持高电压一帧时，耦合脉冲可以变为低电压一次，或者当扫描信号被施加到相应的像素上并保持低电压一帧时，耦合脉冲可以变为高电压一次。

根据本发明的又一示例性实施例，第一晶体管的栅极电极可以通过耦合脉冲的高电压或者低电压来重置。

根据本发明的又一示例性实施例，第二晶体管的栅极电极可以通过耦合脉冲的高电压或者低电压来重置。

根据本发明的又一示例性实施例，指纹电容可以由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层、第一钝化层、第二钝化层和指纹形成，其中有源层为指纹传感器电极，并且指纹电容可以根据指纹的脊线和谷线的高度差而改变。

根据本发明的又一示例性实施例，耦合电容可以由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层和数据电极形成，或者可以由有源层之间的横向电容形成。

根据本发明的又一示例性实施例，指纹电容可以由栅极电极、中间绝缘层、第一钝化层、第二钝化层和指纹形成，其中栅极电极为指纹传感器电极，并且指纹电容可以根据指纹的脊线和谷线的高度差而改变。

根据本发明的又一示例性实施例，耦合电容可以由栅极电极、中间绝缘层和数据电极形成，或者可以由栅极电极之间的横向电容形成。

根据本发明的又一示例性实施例，指纹电容可以由指纹、数据电极、第一钝化层、第二钝化层和指纹形成，该数据电极是指纹传感器电极，并且指纹电容可以根据脊线和谷线的高度差而改变。

根据本发明的又一示例性实施例，耦合电容可以由栅极电极、中间绝缘层和数据电极形成，可以由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层和数据电极形成，或者可以由数据电极之间的横向电容形成。

根据本发明的又一示例性实施例，指纹电容可以由接地电极、第二钝化层和指纹形成，其中接地电极为指纹传感器电极，并且指纹电容可以根据脊线和谷线的高度差而改变。

根据本发明的又一示例性实施例，电容式指纹传感器可以通过调整耦合脉冲信号的电压水平来控制流过第一晶体管的电流的量和流过第二晶体管的电流的量。

根据本发明的又一示例性实施例，电容式指纹传感器可以包括n型晶体管和p型晶体管中的至少一种。

根据本发明的又一示例性实施例，电容式指纹传感器中可以嵌入或单独设置有移位电阻器。

根据本发明的又一示例性实施例，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管和第五晶体管之一可以具有共面结构、反向交错结构和交错结构中的一种结构。

根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层和第二钝化层可以由平坦层材料或非平坦层材料形成。

根据本发明的又一示例性实施例，平坦层材料可以由Si-O-Si无机材料和有机杂化硅聚合物形成。

根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层和第二钝化层可以包括Si、O、Al、Ca、Mo、Cu和C中的至少一种。

根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层可以由光敏聚酰亚胺形成，而第二钝化层可以包括Si、O、Al、Ca、Mo、Cu和C中的至少一种。

根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层可以由Si-O-Si无机材料和有机杂化硅聚合物形成，并且第二钝化层可以由光敏聚酰亚胺形成。

根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层和第二钝化层可以由光敏聚酰亚胺形成。

根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层和第二钝化层可以包括酰亚胺。

有益效果

根据本发明的又一示例性实施例，电容差首先被感测并放大，并将像素中的经放大的信号再次放大，从而提高灵敏度并防止由于来自外部环境的噪声而产生余像。

附图说明

图1示出了传统的电容式指纹传感器。

图2为根据本发明的一示例性实施例的电容式指纹传感器的电路图；以及

图3为用于驱动根据本发明的该示例性实施例的电容式指纹传感器的时序图。

图4提供了对根据本发明的示例性实施例的电容的描述。

图5至图24示出了根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器的截面图。

图25为根据本发明的示例性实施例的电容式指纹感测装置的示意图。

图26和图27为提供了对根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器的钝化层的描述的曲线图。

图28为根据本发明的另一示例性实施例的电容式指纹传感器的电路图。

图29为用于驱动根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器的时序图。

具体实施方式

在下文中将参照附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的优选示例实施例。在本发明的描述中，当确定对相关的公知配置和功能的详细描述会不必要地使本发明的范围不清楚时，则不提供对相关的公知配置和功能的详细描述。此外，为了便于解释，附图中的每个元件的尺寸可能被夸大，但并不意味着实际应用了该尺寸。

图2为根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器的电路图，以及图3为用于驱动根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器的时序图。

参照图2和图3，现在将对根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器进行描述。

根据本发明的示例性实施例的薄膜晶体管包括指纹传感器电极110、第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4和第五晶体管T5。

指纹传感器电极110感测人体的指纹。

第一晶体管T1的电流的量根据由于电容耦合造成的电压变化而发生变化，该电容耦合由根据指纹在指纹传感器电极上的接触而形成的指纹电容Cfp和针对电容耦合而形成的耦合电容Ccp形成。

第五晶体管T5重置第一晶体管T1的栅极电极，并且通过耦合脉冲与第一晶体管T1的栅极电极电容耦合。

在这种情况下，耦合脉冲由具有以规定间隔重复的高电压和低电压的时钟信号形成，并且可以连续地施加一帧该时钟信号。当扫描信号被施加到相应的像素上并在高电压下保持一帧时间段时，耦合脉冲可以变为低电压一次，或者当扫描信号被施加到相应的像素上并载低电压下保持一帧时间段时，耦合脉冲可以变为高电压一次。

在这种情况下，可以通过耦合脉冲的高电压或低电压来重置第一晶体管T1的栅极电极和第二晶体管T2的栅极电极。

第二晶体管T2的栅极电压通过流过第一晶体管T1的电流或第一晶体管T1的输出电压来进行改变，并且电容Cst被连接到第二晶体管T2以保持栅极电压。即，通过电容Cst来保持第二晶体管T2的栅极电压。

此外，第三晶体管T3重置第二晶体管T2的栅极电极，并且第四晶体管T4控制流过第二晶体管T2的电流或第二晶体管T2的输出电压并将受控的电流或输出电压输送到读出电路。

参照图2，在第一时间段(参照图3)，当连接到N-1的扫描线脉冲的电压变成低电压时，第三晶体管T3和第五晶体管T5导通。在这种情况下，ΔV_脉冲的电压保持高电压，并将该高电压设定为第三晶体管T3和第五晶体管T5的栅极电压。

此外，在第二时间段，连接到N-1的扫描线脉冲的电压变成高电压，因此第三晶体管T3和第五晶体管T5截止。在这种情况下，连接到N的扫描线脉冲的电压变成低电压，因此第四晶体管T4导通。接下来，当ΔV_脉冲的电压在保持高电压后下降至低电压时，第五晶体管T5截止，并且第一晶体管T1的栅极节点由于电容耦合而下降至低电压。

此外，在第三时间段，与像素的数据线连接的多路复用器等导通，数据信号因此被读出并重置，并且在数据被读取后，连接到N的扫描线脉冲的电压变成高电压，因此第四晶体管T4截止。

接下来，重复第一时间段、第二时间段和第三时间段以操作本发明的示例性实施例的指纹传感器。

图3为提供了对工作的描述的时序图，并且该图中示出的脉冲宽度可以改变，从而脉冲时序可以改变。

根据本发明的示例性实施例的薄膜晶体管可以被设置为n型晶体管或p型晶体管、或者n型晶体管和p型晶体管被组合然后集成到像素中。

在下文中，将以p型薄膜晶体管来描述该薄膜晶体管，并且将对p型薄膜晶体管的工作机制进行描述。

将具有以规定间隔重复的高电压和低电压的扫描线脉冲施加到图3的N-1中，并且当扫描线脉冲的电压为高电压时，第三晶体管T3和第五晶体管T5导通。

在这种情况下，第一晶体管T1的栅极电极和第二晶体管T2的栅极电极同时被设置有为耦合脉冲ΔV_脉冲的高电压，该耦合脉冲具有以规定间隔重复的高电压和低电压的时钟信号。

接下来，第N-1个扫描线脉冲变成高电压，因此第三晶体管T3和第五晶体管T5截止。

然后，第N个扫描线脉冲被施加，扫描线脉冲的电压变成低电压以使第四晶体管T4导通。

随后，当施加至耦合脉冲ΔV_脉冲的电压从高电压变为低电压时，第一晶体管T1的栅极节点由于电容耦合而下降至低电压，该第一晶体管T1的栅极节点由于第五晶体管T5处于截止状态而浮动。在这种情况下，如公式1中给出的那样确定电容耦合。

[公式1]

在这种情况下，ΔVg_T1表示第一晶体管T1的由于电容耦合而引起的栅极电压的变化，Ccp表示关于电容耦合的耦合电容，Cfp表示由指纹生成的电容，以及ΔV_脉冲表示耦合脉冲。

由于电容差，如公式1所示第一晶体管T1的栅极电压由于电容耦合而出现差，并且流入第一晶体管T1中的电流如栅极电压差那样进行改变。

第二晶体管T2的栅极电压通过流入第一晶体管T1的电流而被放电。并且当在一帧期间持续施加耦合脉冲ΔV_脉冲时，第二晶体管T2的栅极电压通过第二晶体管T2的栅极电压的充电程度来确定，并且流入第二晶体管T2的电流的量根据第二晶体管T2的栅极电压而改变。

流过第二晶体管T2、根据第二晶体管T2的栅极电压而改变的电流通过第四晶体管T4输送到读出驱动电路中以使得可以区分指纹。

此外，由于耦合脉冲ΔV_脉冲的高电压被用作第一晶体管T1和第二晶体管T2的栅极重置电压，所以能够通过调整耦合脉冲ΔV_脉冲的电压水平来控制第一晶体管T1和第二晶体管T2的工作范围。

此外，第五晶体管T5可以控制栅极电压，而不是像传统电容式指纹传感器那样通过两个类似于二极管的不能控制栅极电压的端子来连接，因此即使外部的AC频率噪声干扰发生在栅极节点处，第一晶体管T1的栅极节点(即，指纹传感器电极节点)也没有利用由噪声引起的电压连续充电，从而防止指纹图像的余像。

当通过使用具有上述结构的电容式指纹传感器来开发使用薄膜晶体管的指纹传感器时，可以改进对指纹的感测，从而可以提供相对于来自外部环境的噪声耐久性强的指纹传感器。

图4提供了对根据本发明的示例性实施例的电容的描述。

如图4中所示，指纹430由于脊线431和谷线432而具有高度差，并且脊线431和指纹传感器电极420之间的电容C_{fp_脊线}与谷线432和指纹传感器电极420之间的电容C_{fp_谷线}互不相同。

图5至图24示出了根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器的横截面图。

如图5至图24中所示，根据本发明的示例性实施例的电容式指纹传感器包括衬底401、有源层402、栅极绝缘层403、栅极电极404、中间绝缘层405、数据电极406、第一钝化层407、接地电极408和第二钝化层409。

在图5中示出的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由有源层402形成，耦合电容Ccp由有源层402和数据电极406形成，指纹电容Cfp由有源层402、栅极绝缘层403、中间绝缘层405、第一钝化层407、第二钝化层409和指纹形成，其中有源层402是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

在这种情况下，第一钝化层407由光敏聚酰亚胺形成，而第二钝化层可以包括Si、O、Al、Ca、Mo、Cu和C中的至少一种。

此外，根据本发明的另一示例性实施例，第一钝化层407可以包括Si、O、Al、Ca、Mo、Cu和C中的至少一种，而第二钝化层409可以由光敏聚酰亚胺形成，并且根据本发明的又一示例性实施例，第一钝化层407和第二钝化层409可以由光敏聚酰亚胺形成。

图6的电容式指纹传感器与图5的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在这种情况下，接地电极408可以通过包括Mo、Al、W、Ti、Cu、ITO、IZO和IXO中的至少一种而形成。

在图7的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由有源层402形成，并且耦合电容Ccp由有源层402之间的横向电容形成。

图8的电容式指纹传感器与图7的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图9的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由栅极电极404形成，耦合电容Ccp由栅极电极404和数据电极406形成，指纹电容Cfp由栅极电极404、中间绝缘层405、第一钝化层407、第二钝化层409和指纹形成，其中栅极电极404是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图10的电容式指纹传感器与图9的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图11的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由栅极电极404形成，并且耦合电容Ccp由栅极电极404之间的电容形成。

图12的电容式指纹传感器与图11的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。在这种情况下，接地电极408可以通过包括Mo、Al、W、Ti、Cu、ITO、IZO和IXO中的至少一种而形成。

在图13的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由数据电极406形成，耦合电容Ccp由栅极电极404和数据电极406之间的电容形成，指纹电容Cfp由数据电极406、第一钝化层407、第二钝化层409和指纹形成，其中数据电极406是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图14的电容式指纹传感器与图13的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图15的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由数据电极406形成，耦合电容Ccp由有源层402和数据电极406之间的电容形成，指纹电容Cfp由数据电极406、第一钝化层407、第二钝化层409和指纹形成，其中数据电极406是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图16的电容式指纹传感器与图15的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图17的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由数据电极406形成，耦合电容Ccp由数据电极406之间的横向电容形成，指纹电容Cfp由数据电极406、第一钝化层407、第二钝化层409和指纹形成，其中数据电极406是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图18的电容式指纹传感器与图17的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图17的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由数据电极408形成，耦合电容Ccp由栅极电极404和数据电极406之间的电容形成，指纹电容Cfp由接地电极408、第二钝化层409和指纹形成，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图20的电容式指纹传感器与图19的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图21的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由接地电极408形成，耦合电容Ccp由有源层402和数据电极406之间的电容形成，指纹电容Cfp由接地电极408、第二钝化层409以及指纹形成，其中接地电极408是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图22的电容式指纹传感器与图21的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

在图23的电容式指纹传感器中，指纹传感器电极由接地电极408形成，耦合电容Ccp由数据电极406之间的横向电容形成，指纹电容Cfp由接地电极408、第二钝化层409和指纹形成，其中接地电极是指纹传感器电极，并且指纹电容Cfp根据脊线和谷线的高度差而改变。

图24的电容式指纹传感器与图23的电容式指纹传感器在结构上类似，但是在第二钝化层409中形成有通孔410以露出接地电极408，从而防止来自外部环境的噪声和静电的干扰。

参照图25，电容式传感器包括像素部分10、多条读出线10、控制接地线5的多路复用器8、控制多路复用器8的读出线移位寄存器7以及从多路复用器8读取受控信号的读出驱动器9，其中像素部分10包括像素电极1、像素驱动电路2、耦合脉冲线11和接地线5。

像素部分10通过读出线4将根据指纹的接触而改变的信号输送到读出电路，并且读出电路读取电流差。

如图25所示，移位寄存器6可以与像素部分3、多路复用器8以及读出线移位寄存器7一起被嵌入在衬底上，或者还可以被设置成使用外部扫描线移位寄存器IC而不是被嵌入在传感器中。

根据本发明的示例性实施例的第一钝化层407和第二钝化层409可以由平坦层材料或非平坦层材料形成，并且平坦层材料或非平坦层材料可以由有机材料或无机材料、或者有机材料和无机材料的复合材料制成。

更具体地，图26和图27为钝化层由平坦材料制成的情况的曲线图，并且图26的曲线图是通过能量色散X射线(Energy Dispersive X-ray，EDX)分析来获得。

EDX分析通过X射线荧光装置来执行，对通过向样品照射X射线而生成的荧光X射线的能量(波长)和强度进行分析并检查形成样品的元素的类型和内容。

如图26中所示，根据本发明的示例性实施例的钝化层可以通过包括Si、O、Al、Ca、Mo、Cu和C中的至少一种而形成。

形成根据本发明的示例性实施例的钝化层的平坦材料由Si-O-Si无机材料和有机杂化硅聚合物形成以阻挡水分和氧气，并且如图27中所示，该平坦材料具有80％或更高的透射率，因此对透明传感器的制造是有利的。

图28为根据本发明的另一示例性实施例的电容式指纹传感器的电路图；以及图29为用于驱动根据本发明的又一示例性实施例的电容式指纹传感器的时序图。

参照图28和图29，将对根据本发明的另一示例性实施例的电容式指纹传感器进行描述。

将具有以规定间隔重复的高电压和低电压的扫描线脉冲施加到图28的N-1，并且当该扫描线脉冲的电压为高电压时，第三晶体管T3和第五晶体管T5导通。

在这种情况下，第一晶体管T1的栅极电极被设定成耦合脉冲ΔV_脉冲的高电压，该耦合脉冲具有以规定间隔重复的高电压和低电压的时钟信号，而第二晶体管T2的栅极电极可以通过信号V_参考被设定成低电压或高电压。接下来，第N-1个扫描线脉冲变成高电压，因此第三晶体管T3和第五晶体管T5截止。

随后，当所施加的耦合脉冲ΔV_脉冲的电压从高电压变为低电压时，第一晶体管T1的栅极节点由于电容耦合而下降至低电压，第一晶体管T1的栅极节点由于第五晶体管T5处于截止状态而被浮接。

在对本发明的以上详细描述中，描述了具体的示例。然而，在不脱离本发明的范围的情况下，各种修改都是可能的。本发明的技术理念不应该限于本发明的以上描述的实施例，而是应该由本发明的权利要求及其等同方案来确定。

Claims

1.一种电容式指纹传感器，包括：

指纹传感器电极，其用于感测人体的指纹；

第一晶体管，所述第一晶体管的电流或输出电压根据由于电容耦合造成的电压变化而发生变化，所述电容耦合由以下两项形成：当指纹接触所述指纹传感器电极时形成的指纹电容和针对所述电容耦合所形成的耦合电容；

第五晶体管，其包括耦合到所述第一晶体管的栅极电极的电极和提供耦合脉冲的另一电极，用于重置所述第一晶体管的所述栅极电极并通过所述耦合脉冲将所述电容耦合施加至所述第一晶体管的栅极电极；

第二晶体管，其包括耦合至所述第一晶体管的电极的栅极电极，并且所述第二晶体管的电流或输出电压由于流过所述第一晶体管的电流的不同而改变，并且所述第二晶体管的栅极电压通过电容来保持；

第三晶体管，其包括耦合至所述第二晶体管的栅极电极的电极和提供所述耦合脉冲的另一电极，并用于重置所述第二晶体管的所述栅极电极；以及

第四晶体管，其包括耦合至所述第二晶体管的电极的电极，并控制流过所述第二晶体管的电流或所述第二晶体管的输出电压并将受控的电流或受控的输出电压输送到读出电路，

其中，所述耦合电容包括耦合至所述指纹传感器电极的电极和提供耦合脉冲的另一电极。

2.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述耦合脉冲由具有重复的高电压和低电压的时钟信号形成，并且所述时钟信号在一帧期间连续地被施加。

3.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，当扫描信号被施加到相应的像素上并在高电压下保持一帧时，所述耦合脉冲变为低电压一次，或者当所述扫描信号被施加到所述相应的像素上并在低电压下保持一帧时，所述耦合脉冲变为高电压一次。

4.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一晶体管的栅极电极通过所述耦合脉冲的高电压或者低电压来重置。

5.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述第二晶体管的栅极电极通过所述耦合脉冲的高电压或者低电压来重置。

6.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述指纹电容由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层、第一钝化层、第二钝化层和指纹形成，所述有源层为指纹传感器电极，并且所述指纹电容根据所述指纹的脊线和谷线的高度差而改变。

7.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其中，所述耦合电容由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层和数据电极形成，或者由有源层之间的横向电容形成。

8.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述指纹电容由栅极电极、中间绝缘层、第一钝化层、第二钝化层和指纹形成，所述栅极电极为指纹传感器电极，并且所述指纹电容根据所述指纹的脊线和谷线的高度差而改变。

9.根据权利要求8所述的电容式指纹传感器，其中，所述耦合电容由栅极电极、中间绝缘层和数据电极形成，或者由栅极电极之间的横向电容形成。

10.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述指纹电容由指纹、数据电极、第一钝化层、第二钝化层以及指纹形成，所述数据电极为指纹传感器电极，并且所述指纹电容根据脊线和谷线的高度差而改变。

11.根据权利要求10所述的电容式指纹传感器，其中，所述耦合电容由栅极电极、中间绝缘层和数据电极形成，由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层和数据电极形成，或者由数据电极之间的横向电容形成。

12.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述指纹电容由接地电极、第二钝化层和指纹形成，所述接地电极为指纹传感器电极，并且所述指纹电容根据脊线和谷线的高度差而改变。

13.根据权利要求12所述的电容式指纹传感器，其中，所述耦合电容由栅极电极、中间绝缘层和数据电极形成，由有源层、栅极绝缘层、中间绝缘层和数据电极形成，或者由数据电极之间的横向电容形成。

14.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述电容式指纹传感器通过调整所述耦合脉冲的电压水平来控制流过所述第一晶体管的电流的量和流过所述第二晶体管的电流的量。

15.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，包括n型晶体管和p型晶体管中的至少一种。

16.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述电容式指纹传感器中嵌入有移位电阻器或单独设置有移位电阻器。

17.根据权利要求1所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管和所述第五晶体管之一具有共面结构、反向交错结构和交错结构中的一种结构。

18.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一钝化层和所述第二钝化层由平坦层材料或非平坦层材料形成。

19.根据权利要求18所述的电容式指纹传感器，其中，所述平坦层材料由Si-O-Si无机材料和有机杂化硅聚合物形成。

20.根据权利要求18所述的电容式指纹传感器，其中，所述平坦层材料和所述非平坦层材料由有机材料或无机材料形成、或者由所述有机材料与所述无机材料的复合材料形成。

21.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一钝化层由光敏聚酰亚胺形成，并且所述第二钝化层由Si-O-Si无机材料和有机杂化硅聚合物形成。

22.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一钝化层和所述第二钝化层包括Si、O、Al、Ca、Mo、Cu和C中的至少一种。

23.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一钝化层和所述第二钝化层由光敏聚酰亚胺形成。

24.根据权利要求6所述的电容式指纹传感器，其中，所述第一钝化层和所述第二钝化层包括酰亚胺。