CN111209889A

CN111209889A - 指纹传感器

Info

Publication number: CN111209889A
Application number: CN202010040545.0A
Authority: CN
Inventors: 洪敬和; 王仲益
Original assignee: Shenya Technology Co ltd; Egis Technology Inc
Current assignee: Egis Technology Inc
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2020-05-29
Also published as: US20200364438A1; US11126812B2

Abstract

本发明提供一种指纹传感器包括感测阵列。感测阵列包括多个感测单元，以形成阵列排列的多个感测区域。每一所述多个感测区域包括至少一列感测单元。所述多个感测区域的第一部分接收电源信号，以进行指纹感测。所述多个感测区域的第二部分未接收电源信号。因此，本发明的指纹传感器可提供快速且节能的大面积指纹感测效果。

Description

指纹传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器，且特别是有关于一种指纹传感器。

背景技术

对于传统的大面积指纹传感器来说，在每一次的指纹感测操作中，传统的指纹传感器需驱动感测阵列上所有的感测单元，来进行感测，因此导致传统的指纹传感器需要花费较多的时间来进指纹感测。并且，在每一次的指纹感测操作中，传统的指纹传感器还需透过多任务器电路(Multiplexer，MUX)来分时读出多个感测单元的感测结果，因此导致传统的指纹传感器还具有取图效率不佳的问题。有鉴于此，以下将提出几个实施例的解决方案。

发明内容

本发明是针对一种指纹传感器可提供快速且节能的大面积指纹感测效果。

根据本发明的实施例，本发明的指纹传感器包括感测阵列。感测阵列包括多个感测单元，以形成阵列排列的多个感测区域。每一所述多个感测区域包括至少一列感测单元。所述多个感测区域的第一部分接收电源信号，以进行指纹感测。所述多个感测区域的第二部分未接收电源信号。

基于上述，本发明的指纹传感器可藉由提供电源信号至感测阵列的多个感测区域的一部分对应于当前指纹感测区域中的感测单元来进行指纹感测，而感测阵列的所述多个感测区域的未进行指纹感测的其他部分未接收到指纹信号。因此，本发明的指纹传感器可提供快速且节能的大面积指纹感测效果。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1示出本发明的一实施例的指纹传感器的示意图；

图2示出本发明的第一实施例的感测阵列的驱动示意图；

图3示出本发明的第二实施例的感测阵列的驱动示意图；

图4示出本发明的第三实施例的感测阵列的驱动示意图；

图5示出本发明的一实施例的感测阵列的电路示意图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

图1示出本发明的一实施例的指纹传感器的示意图。参考图1，指纹传感器100为一种可提供大面积感测范围的光学传感器，并且可例如应于屏下指纹辨识，但本发明并不限于此。指纹传感器100包括感测阵列110以及读出电路120。感测阵列110包括由多个感测单元形成的阵列排列的多个感测区域110_1～110_M，并且每一感测区域110_1～110_M包括至少一列感测单元，其中M为大于1的正整数。指纹传感器100可透过自发光显示面板或额外的照明组件来照明手指，并且透过感测阵列110来感测由手指反射而具有指纹信息的反射光。在本实施例中，感测阵列110可提供的感测面积远大于使用者的单一手指按压指纹传感器100上所对应的单一指纹面积。

在本实施例中，当使用者的手指例如按压在指纹传感器100上而涵盖在感测区域110_a、110_b上时，感测区域110_a、110_b将接收电源信号，以进行指纹感测，其中a及b介于1至M之间。在此情况下，其他感测区域将不会接收电源信号。值得注意的是，指纹传感器100可例如是透过接收触控面板的触控报点的方式来决定欲接收电源信号来进行指纹感测的感测区域对象，但本发明并不限于此。换言之，当指纹传感器100进行指纹感测时，读出电路120只需读出感测区域110_a、110_b的感测信号至后端运算单元。对此，由于本实施例的指纹传感器100无需驱动整体感测阵列110，亦无需读出每一感测区域的感测信号，因此本实施例的指纹传感器100可有效地缩短指纹感测时间，并且可加快取得指纹图像的速度。

另外，本实施例的指纹传感器100还可包括有其他必要电路组件，例如数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、模拟至数字转换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)或模拟前端电路(Analog Front End，AFE)等，而本发明并不加以限制。

图2示出本发明的第一实施例的感测阵列的驱动示意图。参考图2，指纹传感器200包括感测阵列210以及多个开关电路230_1～230_P，其中P为大于1的正整数。感测阵列210包括由多个感测单元形成的阵列排列的多个感测区域210_1～210_M，并且每一列感测区域经由信号读出线R_1～R_N耦接至读出电路(图未示)。在本实施例中，开关电路230_1～230_P各别耦接于对应的感测区域与电源输入端240之间，并且各别接收对应的控制信号C_1～C_P。每一开关电路230_1～230_P包括开关组件S_1～S_N，其中N为大于或等于1的正整数。在本实施例中，每一开关电路230_1～230_P的开关组件S_1～S_N经由对应的电源线L_1～L_N一对一地耦接在对应的感测区域中的至少一列对应的感测单元与电源输入端240之间，并且同一开关电路的多个开关组件接收同一信号。

换言之，指纹传感器200可依据手指所在位置的感测区域，透过控制信号C_1～C_P选择性地控制开关电路230_1～230_P中相对应的开关组件S_1～S_N导通，进而提供电源信号至手指所在位置的感测区域(例如，感测区域210_1～210_M的一部分)以进行指纹感测。因此，本实施例的指纹传感器200可仅选择性地驱动部分且必要的感测区域中的所述多个感测单元来进行指纹感测，而可有效地缩短指纹感测时间，并且可加快取得指纹图像的速度。

图3示出本发明的第二实施例的感测阵列的驱动示意图。参考图3，指纹传感器300包括感测阵列310以及多个开关电路330_1～330_P，其中每一开关电路330_1～330_P为一个开关组件。感测阵列310包括由多个感测单元形成的阵列排列的多个感测区域310_1～310_M，并且每一列感测区域经由信号读出线R_1～R_N耦接至读出电路(图未示)。在本实施例中，开关电路330_1～330_P各别耦接于对应的感测区域与电源输入端240之间，并且各别接收对应的控制信号C_1～C_P。在本实施例中，每一开关电路330_1～330_P的开关组件经由对应的电源线L_1～L_N一对多地耦接在对应的感测区域中的多列对应的感测单元与电源输入端340之间。

换言之，指纹传感器300可依据手指所在位置的感测区域，透过控制信号C_1～C_P来选择性地控制开关电路330_1～330_P中相对应的开关组件导通，进而提供电源信号至手指所在位置的感测区域(例如，感测区域310_1～310_M的一部分)以进行指纹感测。因此，本实施例的指纹传感器300可仅选择性地驱动部分且必要的感测区域中的所述多个感测单元来进行指纹感测，而可有效地缩短指纹感测时间，并且可加快取得指纹图像的速度。

图4示出本发明的第三实施例的感测阵列的驱动示意图。参考图4，指纹传感器400包括感测阵列410以及电源供应器450。感测阵列410包括由多个感测单元形成的阵列排列的多个感测区域410_1～410_M，并且每一列感测区域经由信号读出线R_1～R_N耦接至读出电路(图未示)。在本实施例中，感测阵列410的所述多个感测区域410_1～410_M直接耦接电源供应器450。在本实施例中，电源供应器450直接透过手指所在位置的感测区域所对应的电源线L_1～L_N来提供电源信号至相对应之感测区域(例如，感测区域410_1～410_M的一部分)以进行指纹感测。因此，本实施例的指纹传感器400可选择性地提供电源信号，以驱动部分且必要的感测区域中的所述多个感测单元来进行指纹感测，而可有效地缩短指纹感测时间，并且可加快取得指纹图像的速度。

图5示出本发明的一实施例的感测阵列的电路示意图。参考图5，本实施例以相邻的两个感测区域500_1、500_2的感测阵列500为例，并且可适用于上述图2至图4实施例的各个感测区域以及感测单元。在本实施例中，感测区域500_1例如包括2×2的感测单元510～540，并且感测区域500_2例如包括2×2的感测单元550～580。感测单元510包括光电二极管511以及晶体管512～514。晶体管512的第一端耦接电源输入端，并且晶体管512的控制端耦接收重置信号RS1。光电二极管511的第一端接地，并且光电二极管511的第二端耦接晶体管512的第二端以及晶体管513的控制端。晶体管513的第一端耦接电源线S_1，并且晶体管513的第二端耦接晶体管514的第一端。晶体管514的控制端接收选择信号SW1，并且晶体管514的第二端耦接信号读出线R_1。以此类推，感测单元520～580的光电二极管521、531、541、551、561、571、581以及晶体管522～524、532～534、542～544、552～554、562～564、572～574、582～584具有相同的电路耦接关系。

在本实施例中，感测区域500_1的感测单元510～540的晶体管512、522、532、542的控制端接收相同的重置信号RS1以同步进行重置。感测区域500_2的感测单元550～580的晶体管552、562、572、582的控制端接收相同的重置信号RS2以同步进行重置。感测单元510、530、550、570的晶体管514、534、554、574的控制端接收相同的选择信号SW1。感测单元520、540、560、580的晶体管524、544、564、584的控制端接收相同的选择信号SW2。感测区域500_1的感测单元510、520的晶体管513、523耦接相同的电源线S_1，并且感测区域500_1的感测单元530、540的晶体管533、543耦揭相同的电源线S_2。感测区域500_2的感测单元550、560的晶体管553、563耦接相同的电源线S_1’，并且感测区域500_2的感测单元570、580的晶体管573、583耦接相同的电源线S_2’。

举例而言，当使用者的指纹涵盖感测区域500_1，而未涵盖感测区域500_2时，感测区域500_1的电源线S_1、S_2被提供电源信号，并且感测单元510～540的光电二极管511、521、531、541经由晶体管512、522、532、542重置后进行感测。接着，晶体管514、524、534、544经由选择信号SW1、SW2开启而导通，以使读出电路600透过信号读出线R_1、R_2将感测单元510～540的光电二极管511、521、531、541的感测结果读出。相对的，由于感测区域500_2的电源线S_1’、S_2’未被提供电源信号，因此信号读出线R_1’、R_2’不会有信号输出。换言之，本实施例的读出电路600可仅花费读出由信号读出线R_1、R_2所传输的感测信号的时间，即可取得指纹感测结果，而无须额外花费时间在感测区域500_2的信号读出线R_1’、R_2’。

此外，感测区域500_1中的第1列感测单元510、520与感测区域500_2中的第1列感测单元550、560经由同一行信号线RL1相互耦接，并且感测区域500_1中的第2列感测单元530、540与感测区域500_2中的第2列感测单元570、580经由同一行信号线RL2相互耦接。因此，读出电路600无需透过额外的多任务器(Multiplexer，MUX)电路来读取不同区域的感测单元。并且，由于行信号线RL1、RL2的走线可配置在感测阵列500之中，应用有本实施例的感测阵列500的指纹传感器还可有效地降低感测阵列500与读出电路600之间信号线的走线面积。

综上所述，本发明的指纹传感器藉由可选择性地提供电源信号至感测阵列的多个感测区域的一部分的设计，而提供快速的大面积的指纹感测效果，并且本发明的指纹传感器还搭配不同感测区域之间的每对应列的行信号线的耦接方式，而更提供地可有效地降低信号线的走线面积的功效。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：

感测阵列，包括多个感测单元，以形成阵列排列的多个感测区域，其中每一所述多个感测区域包括至少一列感测单元，

其中所述多个感测区域的第一部分接收电源信号，以进行指纹感测，并且所述多个感测区域的第二部分未接收电源信号。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，更包括：

多个开关电路，各别耦接于对应的感测区域与电源输入端之间，并且各别接收对应的控制信号，

其中所述多个开关电路的第一部分各别依据所述对应的控制信号将所述电源输入端提供的所述电源信号提供至所述多个感测区域的所述第一部分。

3.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，每一所述多个开关电路包括至少一开关组件，其中所述至少一开关组件一对一地耦接在所述对应的感测区域的所述至少一列感测单元与所述电源输入端之间。

4.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，每一所述多个感测区域包括多列感测单元，并且每一所述多个开关电路包括一个开关组件，其中所述一个开关组件一对多地耦接在所述对应的感测区域的所述多列感测单元与所述电源输入端之间。

5.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述多个感测区域直接耦接电源供应器，其中所述电源供应器提供所述电源信号至所述多个感测区域的所述第一部分，并且所述电源供应器未提供所述电源信号至所述多个感测区域的所述第二部分。

6.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，每一所述多个感测区域中的第N列感测单元经由同一行信号线相互耦接，其中N为大于1的正整数。

7.根据权利要求6所述的指纹传感器，其特征在于，所述多个感测区域的其中之一耦接读出电路。

8.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，每一所述多个感测单元包括：

光电二极管，其第一端接地；

第一晶体管，其第一端耦接电源输入端，其第二端耦接所述光电二极管的第二端；

第二晶体管，其控制端耦接所述光电二极管的所述第二端，其第一端经由对应的开关电路耦接所述电源输入端；以及

第三晶体管，其第一端耦接所述第二晶体管的所述第二端，其控制端耦接对应的选择信号，

其中当所述电源信号被提供至所述第二晶体管的第一端，并且所述第三晶体管经由所述对应的选择信号开启时，所述第三晶体管的第二端输出感测信号。

9.根据权利要求8所述的指纹传感器，其特征在于，同一列的每一所述多个感测单元的所述第二晶体管的所述第一端耦接相同的电源线。

10.根据权利要求8所述的指纹传感器，其特征在于，同一列的每一所述多个感测单元的所述第三晶体管的所述第二端耦接相同的信号读出线。