CN113994301A - 具有校准电路的基于tft的指纹感测系统 - Google Patents

具有校准电路的基于tft的指纹感测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113994301A
CN113994301A CN202180004025.7A CN202180004025A CN113994301A CN 113994301 A CN113994301 A CN 113994301A CN 202180004025 A CN202180004025 A CN 202180004025A CN 113994301 A CN113994301 A CN 113994301A
Authority
CN
China
Prior art keywords
calibration
circuit
sensing system
fingerprint sensing
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180004025.7A
Other languages
English (en)
Inventor
安德烈亚斯·拉松
大卫·卡林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fingerprint Kaana Kadun Intellectual Property Co ltd
Original Assignee
Fingerprint Kaana Kadun Intellectual Property Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fingerprint Kaana Kadun Intellectual Property Co ltd filed Critical Fingerprint Kaana Kadun Intellectual Property Co ltd
Publication of CN113994301A publication Critical patent/CN113994301A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1318—Sensors therefor using electro-optical elements or layers, e.g. electroluminescent sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/1365—Matching; Classification
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes

Abstract

一种指纹感测系统，包括：导电的多个选择线；与选择线交叉的导电的多个读出线；选择电路，其能够被控制成在多个选择线中的至少一个选择的选择线上提供选择信号；多个像素元件，其形成在选择线与读出线之间的交点处；读出电路，其耦接至多个读出线中的每个读出线，读出电路被配置成经由连接至选择的像素元件的读出线来获取读出信号；以及校准电路，其具有用于接收校准输入信号的输入端和用于提供校准输出信号的输出端，校准输出信号通过校准输入信号与校准电路之间的相互作用来形成。

Description

具有校准电路的基于TFT的指纹感测系统
技术领域
本发明涉及用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，该指纹感测系统包括：导电的多个选择线，其彼此平行地布置；导电的多个读出线，其彼此平行地布置并且与选择线交叉；选择电路，其耦接至多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制成在多个选择线中的至少一个选择的选择线上提供选择信号；以及多个像素元件，每个像素元件形成在多个选择线中的选择线与多个读出线中的读出线之间的相应交点处。
背景技术
指纹感测系统被广泛用作用于提高诸如移动电话等的电子装置的便利性和安全性的手段。在具有显示器的各种电子装置中，可能期望在由显示器占据的区域内提供指纹感测。还可能期望跨显示器的相对大的区域提供指纹感测。
用于本申请的指纹感测系统的合适的配置可以是具有以下配置的指纹感测系统，该配置具有：导电的多个选择线，其彼此平行地布置；导电的多个读出线，其彼此平行地布置并且与选择线交叉；选择电路，其耦接至多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制成在多个选择线中的至少一个选择的选择线上提供选择信号；以及多个像素元件，每个像素元件形成在多个选择线中的选择线与多个读出线中的读出线之间的相应交点处。
该传感器配置可以使用诸如玻璃或塑料基板上的TFT(薄膜晶体管)技术的相对具有成本效益的材料和技术来至少部分地实现。
由于指纹感测中经常涉及的相对弱的信号，因此期望提供由指纹感测系统提供的信号的改进质量。
发明内容
本发明的目的是提供改进的指纹感测系统，特别是提供改进的信号质量的指纹感测系统。
根据本发明，因此提供一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，该指纹感测系统包括：导电的多个选择线，其彼此平行地布置；导电的多个读出线，其彼此平行地布置并且与选择线交叉；选择电路，其耦接至多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制成在多个选择线中的至少一个选择的选择线上提供选择信号；多个像素元件，每个像素元件形成在多个选择线中的选择线与多个读出线中的读出线之间的相应交点处，多个像素元件中的每个像素元件包括：感测元件，其对指示感测元件与手指表面之间的距离的特性进行响应，以提供指示特性的感测值的输出；以及感测信号提供元件，其耦接至感测元件、选择线和读出线，感测信号提供元件被配置成响应于选择信号被提供在选择线上，向读出线提供取决于由感测元件提供的输出的感测信号；读出电路，其耦接至多个读出线中的每个读出线，用于经由连接至选择的像素元件的读出线获取感测信号；以及校准电路，其具有用于接收校准输入信号的输入端以及用于提供校准输出信号的输出端，校准输出信号通过校准输入信号与校准电路之间的相互作用来形成，其中：多个像素元件中的每个像素元件包括半导体电路，并且校准电路包括半导体电路；并且包括在每个像素元件中的半导体电路和包括在校准电路中的半导体电路使用相同的材料和相同的处理步骤来形成。
感测元件可以对取决于手指表面的形貌而不同的物理特性进行响应。这样的物理特性的示例包括电容耦接、机械耦接、热耦接和光反射。如本领域普通技术人员所公知的，存在各种传感元件配置，它们适合于感测这些物理特性中的一个或更多个，这些物理特性指示手指与传感元件之间的相互作用。在电容耦接的情况下，感测元件可以例如包括可以累积电荷的导电板；在机械耦接的情况下，感测元件可以例如具有压电特性；在热耦接的情况下，感测元件可以例如包括电阻器或可以被控制成生成热量或对热量的流动进行响应的其他电路元件；并且在光学反射的情况下，感测元件可以例如包括生成指示入射光量的光电流的光电二极管。
感测信号提供元件可以是可以被选择的任何元件，并且响应于被选择，感测信号提供元件可以提供取决于由以上提及的感测元件提供的输出的感测信号。如本领域普通技术人员将理解的，感测信号提供元件可以具有各种配置，包括但不限于能够被控制成将感测元件的输出连接至读出线的开关电路以及/或者能够被控制成将感测元件的输出转换为感测信号并将感测信号提供给读出线的信号转换电路。感测信号提供电路可以包括至少一个晶体管，并且感测信号可以作为电压或电流提供给读出线。
本发明基于大面积指纹感测系统的认识，特别是如果大面积指纹感测系统是使用为了成本效率而选择的技术来实现的，则可以在与要感测的手指表面的形貌不相关的输出信号中展现出相对大的变化。例如，这样的变化可能是由于用于制造包括在像素元件和/或指纹感测系统的其他部分中的半导体电路的工艺的差异以及/或者包括在指纹感测系统中的电路的温度相关特性的差异。本发明人还认识到，通过提供具有使用与用于形成像素元件的材料和处理步骤相同的材料和处理步骤来形成的校准电路的指纹感测系统，可以方便地解决这样的变化中的至少一些。然后，可以将已知的校准输入信号提供给校准电路，并且通过校准输入信号与校准电路之间的相互作用形成的校准输出信号然后可以提供关于校准电路的特性的有用信息，并且因此也可以提供关于像素元件以及可能还有指纹传感系统的其他部分的有用信息。
因此，本发明的实施方式使得能够根据指纹感测系统的特性来调整指纹感测系统和/或改变指纹感测系统的控制参数。这又提供了由指纹感测系统提供的信号的质量的改进，从而允许改进的指纹感测性能。
例如，可以基于校准输出信号与校准输入信号之间的关系来修改指纹感测系统的感测和/或读出设置。例如，这可以使得能够避免或至少减少读出电路中饱和的发生。因此，可以增大指纹感测系统的信噪比和/或可以扩大指纹感测系统的可用温度范围。
根据本发明的实施方式，除了多个选择线和多个读出线之外，指纹感测系统还可以包括：校准输入线，其连接至校准电路的输入端，以及校准输出线，其连接至校准电路的输出端。
在实施方式中，指纹感测系统还可以包括校准信号提供电路，该校准信号提供电路耦接至校准电路，用于向校准电路提供校准输入信号，并且接收由校准电路提供的校准输出信号。
此外，指纹感测系统可以包括操作控制电路，该操作控制电路耦接至校准信号提供电路，用于基于校准输出信号与校准输入信号之间的关系来控制指纹感测系统的操作。
根据本发明的实施方式的指纹感测系统可以有利地使用TFT技术来实现，从而提供展现大感测面积的具有成本效益的指纹感测系统。
为了提高性能，根据本发明的实施方式的指纹感测系统的一些功能可以使用CMOS技术(有利地呈耦接至TFT模块的ASIC的形式)来提供，该TFT模块至少包括选择线、读出线、像素元件和校准电路。特别地，以上提及的校准信号提供电路可以包括在诸如ASIC的CMOS部件中，这可以提供具有更良好控制和更少温度敏感特性的更紧凑电路的优点。
此外，根据各种实施方式，校准电路可以包括感测元件，该感测元件对指示感测元件与手指表面之间的距离的特性进行响应，以提供指示该特性的感测值的输出。
由此，可以确保基于校准输出信号或者校准输出信号与校准输入信号之间的关系得出的任何结论和/或采取的行动对于指纹感测系统的感测元件的当前特性而言是相关的。这又可以提供指纹感测系统的进一步改进的配置和/或控制。
在这样的实施方式中，用于接收校准输入信号的输入端可以由校准电路的感测元件构成。然后，校准输入信号可以通过以上提及的诸如光、电荷、机械偏转/变形、热量等的特性来提供。
根据实施方式，包括在多个像素元件中的每个像素元件中的感测元件可以包括：光敏元件，其被配置成提供指示入射在像素元件的感测元件上的光的量的光电流；以及电容器，其耦接至光敏元件，以对光电流进行积分。校准电路可以包括：光敏元件，其被配置成提供指示入射在校准电路的感测元件上的光的量的光电流；以及电容器，其耦接至光敏元件，其中，校准电路的电容器可以附加地耦接至校准电路的输入端，以对光电流与指示校准输入信号的校准输入电流之和进行积分。
应当注意，光敏元件例如可以是光电二极管或包括光电二极管的晶体管，并且每个像素元件中的电容器和校准电路中的电容器可以分别以光电二极管或晶体管的寄生电容的形式设置。替选地，电容器可以被提供为金属-绝缘体-金属电容器或任何其他合适的电容器。
为了使校准独立于当前照明条件，校准输入电流可以大于能够由校准电路的感测元件中的光敏元件提供的最大光电流。例如，校准输入电流可以是能够由校准电路的感测元件中的光敏元件提供的最大光电流的至少五倍。
在实施方式中，包括在多个像素元件中的每个像素元件中的感测信号提供元件可以被配置成：以感测电流的形式提供指示由感测元件中的电容器积分的光电流的感测信号；并且校准电路可以被配置成：提供指示由校准电路中的电容器积分的光电流和校准输入电流之和的校准输出信号。
此外，读出电路可以包括读出转换电路，该读出转换电路被配置成将感测电流转换为感测电压；并且校准电路可以包括校准转换电路，该校准转换电路被配置成将校准输出电流转换为校准输出电压。
根据本发明的实施方式的指纹感测系统可以被包括在电子装置中，该电子装置还包括处理电路，该处理电路耦接至指纹感测系统，并且被配置成基于由指纹感测系统的读出电路获取的感测信号来执行认证。
总之，本发明因此涉及一种指纹感测系统，该指纹感测系统包括：导电的多个选择线；与选择线交叉的导电的多个读出线；选择电路，其能够被控制成在多个选择线中的至少一个选择的选择线上提供选择信号；多个像素元件，其形成在选择线与读出线之间的交点处；读出电路，其耦接至多个读出线中的每个读出线，读出电路被配置成经由连接至选择的像素元件的读出线来获取读出信号；以及校准电路，其具有用于接收校准输入信号的输入端和用于提供校准输出信号的输出端，校准输出信号通过校准输入信号与校准电路之间的相互作用来形成。
附图说明
现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图更详细地描述本发明的这些和其他方面，在附图中：
图1是包括根据本发明的实施方式的指纹感测系统的呈移动电话形式的示例性电子装置的图示；
图2是图1中的电子装置的示意性框图；
图3示意性地示出了根据本发明的第一示例实施方式的指纹感测系统；
图4A是包括在图3中的指纹感测系统中的像素元件的示意图示；
图4B是包括在图3中的指纹感测系统中的校准电路的示意图示；
图5示意性地示出了根据本发明的第二示例实施方式的指纹感测系统；
图6示意性地示出了包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统中的呈光学像素元件形式的像素元件的示例；
图7示意性地示出了包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统中的读出电路的示例配置；
图8A示意性地示出了包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统中的、具有图6中的光学像素元件和图7中的读出电路的校准电路的第一示例；
图8B至图8C示意性地示出了来自图8A中的校准电路的示例性校准输出信号；
图9A示意性地示出了包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统中的、具有图6中的光学像素元件和图7中的读出电路的校准电路的第二示例；
图9B示意性地示出了提供给图9A中的校准电路的示例性校准输入信号；以及
图9C示意性地示出了响应于图9B中的校准输入信号的来自图9A中的校准电路的示例性校准输出信号。
具体实施方式
在本详细描述中，主要参考指纹感测系统来描述根据本发明的指纹感测系统的各个实施方式，在该指纹感测系统中，感测元件为光敏像素元件，其能够感测撞击不同像素元件的光的量的差异。此外，将指纹感测系统主要描述为布置在显示面板下方。然而，这不应当被解释为限制由权利要求书所限定的本发明。根据实施方式，可以使用可以对光以外的其他特性进行响应的其他类型的像素元件。此外，指纹感测系统不需要布置在显示面板下方，而是可以用在其他配置中，例如在盖玻璃板下方或显示面板上方等。
现在转至附图，并且特别转至图1，示意性地示出了被配置成应用根据本公开内容的构思的电子装置1的示例，其形式为具有集成的显示器内指纹感测系统3和显示面板5的移动装置，显示面板5具有触摸屏幕接口7。例如，指纹感测系统3可以用于解锁移动装置1以及/或者用于对使用移动装置1执行的交易授权等。
指纹感测系统3在此处被示为小于显示面板5，但是仍然相对较大，例如，大面积实现方式。在另一有利实现方式中，指纹感测系统3可以与显示面板5具有相同的大小，即，全显示器方案。因此，在这样的情况下，用户可以将他/她的手指放置在显示面板上的任何位置以进行生物特征认证。在其他可能的实现方式中，指纹感测系统3可以小于所描绘的指纹感测系统，例如提供热区(hot-zone)实现方式。
优选地并且对本领域的技术人员明显地是，图1所示的移动装置1还可以包括用于WLAN/Wi-Fi通信的第一天线、用于电信通信的第二天线、麦克风、扬声器和电话控制单元。当然，移动装置可能包括有其他硬件元件。
还应当注意，本发明可以关于其他类型的电子装置能够适用，例如智能手表、膝上型电脑、平板电脑等。
图2是图1中的电子装置1的示意性框图。电子装置1包括透明显示面板5和概念性地示出为布置在透明显示面板5下方的指纹感测系统3。此外，电子装置1包括处理电路，例如耦接至指纹感测系统3的控制单元9，并且被配置成基于由指纹感测系统3提供的信号执行认证。控制单元9可以是电子装置的独立控制单元9，例如装置控制器。替选地，控制单元9可以包括在指纹感测系统3中。
现在将参照图3描述根据本发明的第一示例实施方式的指纹感测系统3。如图3中示意性地所示的，指纹感测系统3包括形成在基板或载体11上的结构。特别是在主要使用对于本领域技术人员本身已知的TFT技术制造指纹感测系统3的实施方式中，载体11可以有利地由玻璃或塑料制成。在基板11上形成有导电的多个选择线13和导电的多个读出线15。选择线13彼此平行地布置，并且读出线15彼此平行地布置并且与选择线13交叉。通常通过沉积在包括选择线13的第一导电层与包括读出线15的第二导电层之间的电介质层使选择线13与读出线15导电上分离。在选择线13与读出线15之间的各个交点处形成多个像素元件17，此处形成像素元件阵列。除了选择线13和读出线15之外，根据图3中的第一示例实施方式的指纹感测系统3包括耦接至每个选择线13的选择电路19、校准电路21和耦接至每个读出线15的读出电路23。在图3的示例性图示中，以像素元件阵列的相对边缘处的两个校准元件21的形式示出校准电路。这不应被解释为限制校准电路的配置或布置。在实施方式中，校准电路可以例如包括仅一个校准元件21，或者校准电路可以以另一种方式分布。例如，一个或若干校准元件21可以集中地位于感测元件阵列中。通过提供校准电路21，可以结合生产以及在由最终用户使用时来表征和/或校准各个指纹感测系统3。
现在将参照图4A至图4B描述图3中的指纹感测系统的各种功能元件。
图4A是包括在图3中的指纹感测系统3中的像素元件17的示意图示。参照图4A，像素元件17包括感测元件29和感测信号提供元件31。如以上在发明内容部分中进一步讨论的，感测元件29对指示感测元件29与手指表面之间的距离的特性进行响应，以提供指示特性的感测值的输出。在图4A中的示例性配置中，输出可以合适地是电流或电压，其指示特性的感测值。如图4A中示意性地所示的，感测信号提供元件31可以耦接至第一驱动电压源33、感测元件29、选择线13和读出线15。响应于由选择电路19在感测信号提供元件31连接至的选择线13上提供的选择信号SSEL，感测信号提供元件31被配置成向读出线15提供取决于由感测元件29提供的以上提及的输出的像素信号SPX。第一驱动电压源33例如可以处于指纹感测系统3的第一参考电位V1，并且可以能够为指纹感测系统3的像素元件17提供电力。例如，第一参考电位可以是+5V，但其他电位也是可以的。如图4A中示意性地所示的，像素元件17包括半导体电路35。应当理解，半导体电路35可以是对像素元件17的功能有用的任何半导体电路。因此，半导体电路35可以包括一个或多个晶体管中的一个或若干个以及一个或多个光电二极管等。在图4A中，半导体电路35被示意性地指示为包括在感测信号提供元件31中。然而，应当理解的是，这仅是示例性的图示，并且感测元件29可以包括半导体电路35，并且感测信号提供元件31可以没有半导体电路。还应当注意，取决于指纹感测系统3的配置，感测元件29和感测信号提供元件31可以被组合在单个元件中，该单个元件提供感测元件29和感测信号提供元件31的组合功能。
图4B是可以包括在图3中的指纹感测系统3中的此处呈校准元件21的形式的校准电路的示意图示。如图4B中示意性地所示，校准电路21具有用于接收校准输入信号Scal,in的输入端37以及用于提供校准输出信号Scal,out的输出端39。通过校准输入信号Scal,in与校准电路21之间的相互作用来形成校准输出信号Scal,out，并且校准电路21包括半导体电路41。
为了提供指纹感测系统3的可靠校准，使用与用于包括在像素元件17中的半导体电路35相同的材料和相同的处理步骤来形成包括在校准电路21中的半导体电路41。有利地，可以同时制造像素元件17中的半导体电路35和校准电路21中的半导体电路41。此外，每个像素元件17中的半导体电路35和校准电路21中的半导体电路41可以包括具有相同或至少相似规格的至少一个半导体部件，例如晶体管或二极管。如图4B中示意性地指示的，指纹感测系统3可以包括连接至校准电路21的输入端37的专用校准输入线43以及连接至校准电路21的输出端39的专用校准输出线45。在校准电路21包括多个校准元件的实施方式中，校准元件可以具有公共校准输入线和单独的校准输出线，或者校准元件可以具有单独的校准输入线和单独的校准输出线。在一些实施方式中，使多个校准元件具有公共校准输出线也是可行的。
现在将参照图5描述根据本发明的第二示例实施方式的指纹感测系统3。
在图5的示例配置中，读出电路23的功能部分地由TFT模块的部分25提供，并且部分地由耦接至TFT模块的ASIC 27提供。
在该第二示例实施方式中，指纹感测系统3还包括校准信号提供电路47和操作控制电路49。校准信号提供电路47在此处被示出为包括在ASIC 27中，并且操作控制电路49被示出为设置在形成有TFT结构的基板11的外部。应当注意，许多其他配置可以是可行的。例如，操作控制电路49也可以包括在ASIC 27中。替选地，校准信号提供电路47和操作控制电路49二者可以由布置在基板11的外部的电路来提供。例如，这样的电路可以包括在主机电路中和/或至少部分地由软件来实现。
如图5中示意性地所示，校准信号提供电路47通过校准输入线43a-b和校准输出线45a-b耦接至校准电路21。校准信号提供电路47通过校准输入线43a-b将以上提及的一个或多个校准输入信号Scal,in提供给校准电路21，并且通过校准输出线45a-b从校准电路21接收以上提及的一个或多个校准输出信号Scal,out。
如图5中示意性地所示的，操作控制电路49耦接至校准信号提供电路47，以从校准信号提供电路47接收指示至少校准输出信号Scal,out的信息。基于对校准输出信号Scal,out的分析，操作控制电路49可以控制指纹感测系统3的操作。如图5中示意性地所示的，对操作的这样的控制可以例如通过向ASIC 27提供控制信号来执行。然而，应当理解，操作控制可以以许多其他方式实现，如将由诸如基于TFT的感测系统的感测系统的控制领域中的技术人员容易地实现的。
图6示意性地示出了可以包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统3中的呈光学像素元件形式的像素元件17的具体示例。
在图6的示例性光学像素元件17中，感测元件29包括半导体电路，该半导体电路包括光电二极管63、像素积分器65和复位开关67。感测信号提供电路31包括半导体电路，该半导体电路包括可控电流源69和选择开关71。
在操作中，入射在光电二极管63上的光产生光电流，该光电流在积分时间期间被提供给像素积分器65，以将累积的光电流转换为指示在积分时间期间入射在光电二极管63上的光的量的电压。该累积的光电流(以及因此像素积分器65上的电压)至少在某种程度上指示光电二极管63与手指表面之间的距离。
感测元件29的电压输出控制感测信号提供元件31中的可控电流源69生成感测电流，如果选择开关71由选择线13上的选择信号操作，则该感测电流被提供至读出线15。在读出事件之后，通过向复位开关67提供复位信号来复位像素元件17。
应当注意，可以通过用于形成光电二极管63的半导体结构中的寄生电容来实现像素积分器65。
图7是读出电路23的一部分的示例概念配置，其可以合适地包括在到目前为止参照图3和图5描述的指纹感测系统3的实施方式中。示出了连接至一个读出线15的输出电路23的一部分。如图7中示意性地所示的，读出电路23包括积分器47，此处其被示出为电容器、放大器49和复位开关51。
积分器47连接在可以例如是地电位或预限定的负电位(例如-5V)的参考电位V3与读出线15之间，以将在积分时间期间提供给积分器47的电流转换为电压。该电压由放大器49放大并输出。在一个读出序列之后，积分器47通过读出开关51的操作复位。
在示例配置中，校准电路21可以包括与包括在像素元件17中的电路基本相同的电路。
图8A示意性地示出了包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统中的、具有图6中的光学像素元件17的校准电路21的第一示例。参照图8A，校准电路21的输入端37连接至像素积分器65，使得呈校准输入电流形式的校准输入信号Scal,in引起校准元件21的感测元件部分29的电压输出。如上面结合图6描述的，该电压输出控制可控电流源69。在校准元件21中，通过提供合适的偏置电压V2来控制选择开关71始终为导通，并且因此向可以与读出电路基本相同的校准电路21的读出部分73提供电流，该读出部分可以用于如上面参照图7所描述的那样从连接至读出线15的像素元件17读出感测电流。因此，校准电路71的读出部分73可以包括此处示出为电容器的积分器47、放大器49和复位开关51，它们有利地以相同的规格和包括在指纹感测系统3的读出电路23中的对应部件制造。
在图8A中所示的校准电路21的第一示例配置中，可以通过以已知校准输入电流的形式提供校准输入信号来间接地评估指纹感测系统3中的基本上所有像素元件的特性。然后，校准电路21中的积分器65将对来自光电二极管63的光电流与校准输入电流之和进行积分。为了改进的校准，可能期望将校准输入电流控制成远大于最大光电流，使得光电流可以出于校准目的而被忽略。参考图5中的指纹感测系统3，这例如可以通过操作控制电路49控制校准信号提供电路47输出期望的校准输入电流来实现。
基于此处为连接至放大器49的校准输出端39的校准输出线45上的校准输出电压的校准输出信号Scal,out，可以得出大体关于指纹感测系统3、并且特别是关于像素元件17和读出电路23的特性的结论。
例如，在不同时间处制造的不同指纹感测系统3可能由于制造条件的差异而表现出不同的行为。这在图8B中示意性地示出，其中，绘制了标记为“系统A”、“系统B”和“系统C”的三个不同示例性指纹感测系统的校准输出信号Scal,out。基于这样的或类似的读数，可以调适诸如偏置水平和积分时间等的感测设置以使不同系统的行为彼此更接近。特别地，可以调整设置以实现至少一些指纹感测系统3的改进的动态范围。这提供了由指纹感测系统3提供的信号的改进的质量。
根据另一示例，当指纹感测系统3被集成在诸如图1中的移动电话1的产品中时，可以在不同时间处执行校准操作。这在图8C中被示意性地示出。基于校准输出信号Scal,out的这样的或类似的读数，可以调适诸如偏置电平和积分时间等的感测设置，以使指纹感测系统3的行为随时间更均匀，以抵消否则可能例如由于不同的环境温度等而发生的变化。特别地，可以调整设置以实现随时间改进的动态范围。这提供了由指纹感测系统3提供的信号的改进的质量。
图9A示意性地示出了包括在根据本发明的实施方式的指纹感测系统3中的校准电路21的第二示例配置。图9A中的第二示例配置与图8A中的第一示例配置的主要不同在于，校准输入端37经由复位开关67连接至可控电流源69的栅极。在校准电路21的该示例配置中，校准输入信号Scal,in可以有利地是校准输入电压。
如图9B中示意性示出的，可以例如以电压斜坡的形式来提供校准输入电压。然后，可以例如通过不同系统的输出斜坡与输入斜坡之间的比较来评估校准输出信号Scal,out。
上述校准电路的第一示例配置和第二示例配置仅旨在作为说明性示例。许多其他校准电路配置是可能的并且可以是合适的，这取决于例如指纹感测系统3的像素元件17的配置。此外，可以对多于一个校准输入信号Scal,in和/或多于一个校准输出信号Scal,out进行评估，作为校准处理的一部分。作为一个示例，校准电路21可以被提供为图8A和图9A中的两个示例性配置的组合，其具有用于不同校准输入信号的两个输入端。此外，校准输入信号Scal,in不需要以如图8A中的校准输入电流或如图9A中的校准输入电压的形式提供。在这些示例配置中，校准输入信号可以替代地以光信号的形式提供。
在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这一事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (13)

1.一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，包括：
导电的多个选择线，所述多个选择线彼此平行地布置；
导电的多个读出线，所述多个读出线彼此平行地布置并且与所述选择线交叉；
选择电路，所述选择电路耦接至所述多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制成在所述多个选择线中的至少一个选择的选择线上提供选择信号；
多个像素元件，每个像素元件形成在所述多个选择线中的选择线与所述多个读出线中的读出线之间的相应交点处，所述多个像素元件中的每个像素元件包括：
感测元件，所述感测元件对指示所述感测元件与所述手指表面之间的距离的特性进行响应，以提供指示所述特性的感测值的输出；以及
感测信号提供元件，所述感测信号提供元件耦接至所述感测元件、选择线和读出线，所述感测信号提供元件被配置成响应于所述选择信号被提供在选择线上，向读出线提供取决于由所述感测元件提供的所述输出的感测信号；
读出电路，所述读出电路耦接至所述多个读出线中的每个读出线，用于经由连接至选择的像素元件的读出线获取所述感测信号；以及
校准电路，所述校准电路具有用于接收校准输入信号的输入端以及用于提供校准输出信号的输出端，所述校准输出信号通过所述校准输入信号与所述校准电路之间的相互作用来形成，其中：
所述多个像素元件中的每个像素元件包括半导体电路，并且所述校准电路包括半导体电路；并且
包括在每个像素元件中的半导体电路和包括在所述校准电路中的半导体电路使用相同的材料和相同的处理步骤来形成。
2.根据权利要求1所述的指纹感测系统，其中，除了所述多个选择线和所述多个读出线之外，所述指纹感测系统还包括：
校准输入线，所述校准输入线连接至所述校准电路的输入端；以及
校准输出线，所述校准输出线连接至所述校准电路的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的指纹感测系统，其中，所述指纹感测系统还包括：
校准信号提供电路，所述校准信号提供电路耦接至所述校准电路，用于向所述校准电路提供所述校准输入信号，并且接收由所述校准电路提供的所述校准输出信号。
4.根据权利要求3所述的指纹感测系统，其中，所述指纹感测系统还包括操作控制电路，所述操作控制电路耦接至所述校准信号提供电路，用于基于所述校准输出信号与所述校准输入信号之间的关系来控制所述指纹感测系统的操作。
5.根据权利要求3或4所述的指纹感测系统，其中，所述指纹感测系统包括：
TFT模块，所述TFT模块至少包括所述选择线、所述读出线、所述像素元件和所述校准电路。
6.根据权利要求5所述的指纹感测系统，其中，所述指纹感测系统包括：
ASIC，所述ASIC耦接至所述TFT模块，所述ASIC包括所述校准信号提供电路。
7.根据前述权利要求中任一项所述的指纹感测系统，其中，所述校准电路包括感测元件，所述感测元件对指示所述感测元件与所述手指表面之间的距离的特性进行响应，以提供指示所述特性的感测值的输出。
8.根据权利要求7所述的指纹感测系统，其中，用于接收所述校准输入信号的所述输入端由包括在所述校准电路中的所述感测元件构成。
9.根据权利要求7所述的指纹感测系统，其中：
包括在所述多个像素元件中的每个像素元件中的感测元件包括：
光敏元件，所述光敏元件被配置成提供指示入射在所述像素元件的感测元件上的光的量的光电流；以及
电容器，所述电容器耦接至所述光敏元件，以对所述光电流进行积分；并且
所述校准电路包括：
光敏元件，所述光敏元件被配置成提供指示入射在所述校准电路的感测元件上的光的量的光电流；以及
电容器，所述电容器耦接至所述光敏元件，
其中，所述校准电路的电容器附加地耦接至所述校准电路的输入端，以对所述光电流与指示所述校准输入信号的校准输入电流之和进行积分。
10.根据权利要求9所述的指纹感测系统，其中，所述校准输入电流大于能够由所述校准电路的感测元件中的光敏元件提供的最大光电流。
11.根据权利要求9或10所述的指纹感测系统，其中：
包括在所述多个像素元件中的每个像素元件中的所述感测信号提供元件被配置成：以感测电流的形式提供指示由所述感测元件中的电容器积分的光电流的感测信号；并且
所述校准电路被配置成：提供指示由所述校准电路中的电容器积分的光电流与校准输入电流之和的校准输出信号。
12.根据权利要求11所述的指纹感测系统，其中：
所述读出电路包括读出转换电路，所述读出转换电路被配置成将所述感测电流转换为感测电压；并且
所述校准电路包括校准转换电路，所述校准转换电路被配置成将所述校准输出电流转换为校准输出电压。
13.一种电子装置，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的指纹感测系统；以及
处理电路，所述处理电路耦接至所述指纹感测系统，并且被配置成基于由所述指纹感测系统的读出电路获取的感测信号来执行认证。
CN202180004025.7A 2020-04-01 2021-03-23 具有校准电路的基于tft的指纹感测系统 Pending CN113994301A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE2050370 2020-04-01
SE2050370-2 2020-04-01
PCT/SE2021/050249 WO2021201745A1 (en) 2020-04-01 2021-03-23 Tft-based fingerprint sensing system with calibration circuitry

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113994301A true CN113994301A (zh) 2022-01-28

Family

ID=77929322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180004025.7A Pending CN113994301A (zh) 2020-04-01 2021-03-23 具有校准电路的基于tft的指纹感测系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11854296B2 (zh)
EP (1) EP4127877A4 (zh)
CN (1) CN113994301A (zh)
TW (1) TW202144978A (zh)
WO (1) WO2021201745A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202236069A (zh) * 2021-02-12 2022-09-16 瑞典商指紋卡阿娜卡敦Ｉｐ有限公司 具有電流控制的指紋感測系統
WO2023063862A1 (en) * 2021-10-15 2023-04-20 Fingerprint Cards Anacatum Ip Ab Shading compensated readout

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020017136A1 (en) * 2000-06-08 2002-02-14 Hiroki Morimura Small shape recognizing capacitive sensor device
US20030082463A1 (en) * 2001-10-09 2003-05-01 Thomas Laidig Method of two dimensional feature model calibration and optimization
CN1875395A (zh) * 2003-09-23 2006-12-06 伊格尼斯创新有限公司 用于驱动发光像素阵列的电路和方法
WO2008131313A2 (en) * 2007-04-18 2008-10-30 Invisage Technologies, Inc. Materials systems and methods for optoelectronic devices
US20110175703A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Benkley Iii Fred G Electronic Imager Using an Impedance Sensor Grid Array Mounted on or about a Switch and Method of Making
CN103384313A (zh) * 2012-05-01 2013-11-06 香港科技大学 Cmos有源像素图像传感器及其校准方法
US20140333328A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Richard B. Nelson Apparatus and Method for TFT Fingerprint Sensor
CN104756480A (zh) * 2012-10-30 2015-07-01 卡尔斯特里姆保健公司 用于数字放射影像检测器的电荷注入补偿
WO2017003848A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Synaptics Incorporated Active matrix capacitive fingerprint sensor with 1-tft pixel architecture for display integration
KR101772491B1 (ko) * 2014-04-03 2017-08-29 에지스 테크놀러지 인코포레이티드 Tft 지문 센서를 위한 장치 및 방법
US20170255806A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Fingerprint sensor, electronic device having the same, and method of operating the fingerprint sensor
CN108806587A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 像素驱动电路、内嵌式触摸屏、显示装置及驱动方法
CN110210349A (zh) * 2019-05-22 2019-09-06 上海思立微电子科技有限公司 指纹传感器和移动终端
CN110869722A (zh) * 2017-07-10 2020-03-06 ams有限公司 光学传感器装置和用于光感测的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10839190B2 (en) 2018-04-16 2020-11-17 Fingerprint Cards Ab Gate driver for a fingerprint sensor
CN112394825A (zh) * 2019-08-19 2021-02-23 北京小米移动软件有限公司 校准电容式触控模组的方法、装置和存储介质

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020017136A1 (en) * 2000-06-08 2002-02-14 Hiroki Morimura Small shape recognizing capacitive sensor device
US20030082463A1 (en) * 2001-10-09 2003-05-01 Thomas Laidig Method of two dimensional feature model calibration and optimization
CN1875395A (zh) * 2003-09-23 2006-12-06 伊格尼斯创新有限公司 用于驱动发光像素阵列的电路和方法
WO2008131313A2 (en) * 2007-04-18 2008-10-30 Invisage Technologies, Inc. Materials systems and methods for optoelectronic devices
US20110175703A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Benkley Iii Fred G Electronic Imager Using an Impedance Sensor Grid Array Mounted on or about a Switch and Method of Making
CN103384313A (zh) * 2012-05-01 2013-11-06 香港科技大学 Cmos有源像素图像传感器及其校准方法
CN104756480A (zh) * 2012-10-30 2015-07-01 卡尔斯特里姆保健公司 用于数字放射影像检测器的电荷注入补偿
US20140333328A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Richard B. Nelson Apparatus and Method for TFT Fingerprint Sensor
KR101772491B1 (ko) * 2014-04-03 2017-08-29 에지스 테크놀러지 인코포레이티드 Tft 지문 센서를 위한 장치 및 방법
WO2017003848A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Synaptics Incorporated Active matrix capacitive fingerprint sensor with 1-tft pixel architecture for display integration
US20170255806A1 (en) * 2016-03-02 2017-09-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Fingerprint sensor, electronic device having the same, and method of operating the fingerprint sensor
CN110869722A (zh) * 2017-07-10 2020-03-06 ams有限公司 光学传感器装置和用于光感测的方法
CN108806587A (zh) * 2018-06-26 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 像素驱动电路、内嵌式触摸屏、显示装置及驱动方法
CN110210349A (zh) * 2019-05-22 2019-09-06 上海思立微电子科技有限公司 指纹传感器和移动终端

Also Published As

Publication number Publication date
EP4127877A1 (en) 2023-02-08
WO2021201745A1 (en) 2021-10-07
TW202144978A (zh) 2021-12-01
US11854296B2 (en) 2023-12-26
EP4127877A4 (en) 2023-09-06
US20230169787A1 (en) 2023-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101095720B1 (ko) 화상 센서를 포함하는 디스플레이 장치
US5204661A (en) Input/output pixel circuit and array of such circuits
US8227740B2 (en) Photo detector device without a storage capacitor and configured for display device
CN113994301A (zh) 具有校准电路的基于tft的指纹感测系统
CN110245649B (zh) 显示面板、驱动方法和显示装置
KR20100071191A (ko) 표시장치
US20080087796A1 (en) Photo detector array with thin-film resistor-capacitor network
JPWO2009025223A1 (ja) 表示装置
Hashido et al. A capacitive fingerprint sensor chip using low-temperature poly-Si TFTs on a glass substrate and a novel and unique sensing method
US8373124B2 (en) Infrared detection circuit, sensor device, and electronic instrument
CN113939853B (zh) 具有校正读出的基于tft的指纹感测系统
TW201738805A (zh) 具有調適性電力控制之指紋感測系統
US11847854B2 (en) Optical fingerprint sensing system with common mode compensation
US11010578B2 (en) Capacitive fingerprint recognition unit, capacitive measurement circuit of fingerprint sensor, and fingerprint recognition device having same
KR100473383B1 (ko) 정전용량식 지문감지센서의 단위화소 및 그를 이용한지문감지장치
CN110476170B (zh) 具有边缘补偿结构的指纹感测装置
US20240062574A1 (en) Fingerprint sensing system with current control
WO2023244154A1 (en) Fingerprint sensing system with row circuitry including control signal providing circuitry
JP2002062108A (ja) 表面形状認識センサ装置
CN115412684A (zh) 薄膜晶体管感光电路、显示面板以及使用其的行动装置
JP2012251776A (ja) 検出装置、センサーデバイス及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination