CN116225266A - 同平面感测器 - Google Patents

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Abstract

一种同平面感测器，包含多条第一感测单元、多条第二感测单元。每一个第一感测单元包括多个沿第一方向排列的第一电极块及电连接第一电极块且沿第一方向延伸的第一连接线。每一个第二感测单元包括多个沿第二方向排列的第二电极块及电连接第二电极块且与第一连接线间隔的第二连接线，第一电极块的第一感测面与第二电极块的第二感测面在同平面，每一个第一感测单元还包括多个分别电连接第一电极块与第一连接线的第一导接块，第一连接线、第一导接块及第一电极块依序叠置。利用所述第一电极块、第二电极块同平面的设计，缩短两者间的距离，有效提高感测精确程度。

Description

同平面感测器
技术领域
本发明涉及一种感测器，特别是涉及一种同平面感测器。
背景技术
参阅图1至图2，一种现有的触控感测器，包括一基板91、多条形成于该基板91的顶面且沿直向方向延伸并沿横向方向排列的第一感测单元92，及多条形成于该基板91底面且沿横向方向延伸并沿直向方向排列的第二感测单元93。
每一个第一感测单元92具有多个沿该直向方向间隔排列的第一电极921，及多个连接于相邻的两个第一电极921间的第一连接线922。每一个第二感测单元93具有多个沿该横向方向间隔排列的第二电极931，及多个连接于相邻的两个第二电极931间的第二连接线932。每一个第二连接线932的投影与所述第一连接线922交错，并利用该基板91上下间隔，使得每一个第二连接线932与对应的所述第一连接线922的交错处，及其周围的第一电极921与第二电极931，共同形成一感测像素(见图1的假想线区域90)，用于感测生物体靠近或接触时的电容变化，并能于后续利用一处理器，转换为一对应生物特征的影像数据。
然而，目前每一个第一电极921与相邻的第二电极931间的间距T1，除了需考量两者间的投影距离T2外，还需考量基板91的厚度T3，造成间距T1太大。而两电极间的电容又与间距T1呈反比，造成目前触控感测器的感测电容变化不明显，导致难以对应转换而得到生物特征的细部资讯，例如：指纹的波峰与波谷的形态，解析度难以提升。因此，目前的触控感应器，还有待开发与改良。
发明内容
本发明的目的在于提供一种至少能够克服先前技术的缺点的同平面感测器。
本发明的同平面感测器，包含多条第一感测单元及多条第二感测单元。
每一个第一感测单元包括多个沿一第一方向间隔排列的第一电极块，及电连接所述第一电极块的第一连接线。所述第一感测单元沿相交于该第一方向的第二方向间隔排列。
每一个第二感测单元包括多个沿该第二方向间隔排列的第二电极块，及电连接所述第二电极块且与所述第一连接线间隔不导通的第二连接线。所述第二感测单元沿该第一方向间隔排列，定义与该第一方向及该第二方向相交的第三方向。每一个第二连接线与所述第一连接线在该第三方向上间隔。所述第一电极块与所述第二电极块分布位于同一平面。
其中，每一个第一电极块具有第一感测面，每一个第二电极块具有第二感测面，所述第一感测面与所述第二感测面位于同一平面，
其中，在每一个第一感测单元中，该第一连接线沿该第一方向延伸，且位于所述第一电极块的反向于所述第一感测面的一侧，每一个第一感测单元还包括多个第一导接块，每一个第一导接块电连接于各自的第一电极块与该第一连接线间，且该第一连接线、所述第一导接块，及所述第一电极块沿该第三方向依序叠置。
本发明所述的同平面感测器，每一个第二感测单元的该第二连接线包括多个连接段，每一个连接段沿该第二方向延伸，并同体连接于相邻的所述第二电极块间，每一个连接段具有与所述第一感测面及所述第二感测面位于同一平面的第三感测面。
本发明所述的同平面感测器，在每一个第一感测单元中，每一个第一导接块在该第三方向的横剖面呈矩形，并具有一在该第二方向上的第一导接块长度，该第一连接线具有在该第二方向上的第一连接线宽度，该第一导接块长度不小于该第一连接块宽度。
本发明所述的同平面感测器，在每一个第二感测单元中，该第二连接线沿该第二方向延伸，且位于所述第二电极块的反向于所述第二感测面的一侧，每一个第二感测单元还包括多个第二导接块，每一个第二导接块电连接于各自的第二电极块与该第二连接线间，该第二连接线、所述第二导接块，及所述第二电极块沿该第三方向依序叠置。
本发明所述的同平面感测器，在每一个第二感测单元中，每一个第二导接块在该第三方向的横剖面呈矩形，并具有在该第一方向上的第二导接块长度，该第二连接线具有在该第一方向上的第二连接线宽度，该第二导接块长度不小于该第二连接线宽度。
本发明所述的同平面感测器，在每一个第一感测单元中，相邻的第一电极块的中心间距范围为40μm～200μm，在每一个第二感测单元中，相邻的第二电极块的中心间距范围为40μm～200μm。
本发明所述的同平面感测器，还包含供所述第一感测单元与所述第二感测单元设置于其上的基板。
本发明的有益效果在于：利用所述第一电极块与所述第二电极块位于同一平面的设计，使得感测讯号不会受到基板厚度的影响，有效提高感测精确程度。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一俯视图，说明现有一触控感测器；
图2是一剖视图，说明该触控感测器；
图3是一立体图，说明本发明同平面感测器的一第一实施例；
图4是一俯视图，说明该第一实施例；
图5是一立体分解图，说明该第一实施例；
图6是沿着图4中的Ⅵ-Ⅵ线所截取的一剖视图；
图7是沿着图4中的Ⅶ-Ⅶ线所截取的一剖视图；
图8～图10是该第一实施例的制作流程示意图；
图11是一立体图，说明本发明同平面感测器的一第二实施例；
图12是一俯视图，说明该第二实施例；
图13是一立体分解图，说明该第二实施例；
图14是沿着图12中的XIV-XIV线所截取的一剖视图；及
图15是沿着图12中的XV-XV线所截取的一剖视图。
具体实施方式
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图3至图5，本发明同平面感测器的第一实施例，包含一基板1，及设置于该基板1上方的多条第一感测单元2及多条第二感测单元3。
参阅图4至图6，该基板1以聚酰亚胺(Polyimide，简称「PI」)为主要材质制成，并能在该基板1上以半导体制程形成所述第一感测单元2与所述第二感测单元3。
每一个第一感测单元2包括设置于该基板1上且沿一第一方向X1延伸的第一连接线21、多个分别直接设置于该第一连接线21顶面且沿该第一方向X1间隔排列的第一导接块22，及多个分别直接设置于所述第一导接块22顶面而沿该第一方向X1间隔排列的第一电极块23，使得该第一连接线21电连接所述第一电极块23。每一个第一电极块23是呈正方形的菱形，但实施时不以此为限，并具有一第一感测面231。该第一连接线21位于所述第一电极块23的反向于所述第一感测面231的一侧。
所述第一感测单元2沿正交于该第一方向X1的第二方向X2间隔排列，且在每一个第一感测单元2中，该第一连接线21、所述第一导接块22，及所述第一电极块23沿一第三方向X3依序叠置。该第三方向X3正交于该第一方向X1，也正交于该第二方向X2。
此外，该第一连接线21具有在该第二方向X2上的第一连接线宽度W1。每一个第一导接块22在该第三方向X3的横剖面呈矩形，并具有在该第二方向X2上且大于该第一连接线宽度W1的第一导接块长度L1，使得该第一导接块22的底面横跨过该第一连接线21，且部分位于该第一连接线21外。于本实施例的其他变化态样中，该第一导接块长度L1也能等于该第一连接线宽度W1。
参阅图4、图5、图7。所述第二感测单元3沿该第一方向X1间隔排列。每一个第二感测单元3包括设置于该基板1上方的多个沿该第二方向X2间隔排列的第二电极块31，及具有多个连接段322的第二连接线32。每一个连接段322沿该第二方向X2延伸，并具有第三感测面321。每一个连接段322同体连接于相邻的所述第二电极块31间，并与对应的所述第一连接线21间隔交错而电不导通。此处所述的「间隔交错」指的是：在该第三方向X3上，每一个第二连接线32与对应的所述第一连接线21间隔，且二者的投影彼此交错。每一个第二电极块31是呈正方形的菱形，但实施时不以此为限，并具有与所述第一感测面231同向的第二感测面311。所述第一感测面231、所述第二感测面311，及所述第三感测面321分布位于同一个平面。
参阅图8至图10，制作该同平面感测器时，先在该基板1上形成第一绝缘层41，再利用黄光微影技术与蚀刻技术，移除该第一绝缘层41的部分区域，而形成多条上下贯穿该第一绝缘层41的第一穿槽42。然后，在所述第一穿槽42中填满导电材料(例如：金属)，而形成所述第一连接线21。
接下来，于该第一绝缘层41与所述第一连接线21的顶面形成一第二绝缘层43，再利用黄光微影技术与蚀刻技术，移除该第二绝缘层43的部分区域，而形成多条上下贯穿该第二绝缘层43并供所述第一连接线21的部分区域裸露的第二穿槽44。接着，于所述第二穿槽44中填满导电材料(例如：金属)，而形成所述第一导接块22。
最后，于该第二绝缘层43与所述第一导接块22的顶面形成一第三绝缘层45，再利用黄光微影技术与蚀刻技术，移除该第三绝缘层45的部分区域，而形成多个上下贯穿该第三绝缘层45的第三穿槽46，所述第三穿槽46的其中数个供所述第一导接块22的部分区域裸露。接着，在所述第三穿槽46中填满导电材料(例如：金属)，而形成所述第一电极块23、所述第二电极块31，及所述连接段322，完成该同平面感测器的制作。
参阅图4与图9，由于每一个第一导接块长度L1大于对应的所述第一连接线宽度W1，可以扩大黄光微影时的对准误差容许范围，使所述第一导接块22易于连接于所述第一电极块23与所述第一连接线21间，提升制造该同平面感测器的良率及可靠度。
使用该同平面感测器通电进行指纹或掌纹感测时，每一个第一感测单元2与其中一个第二感测单元3的交会处及其周围区域界定为一感测像素A，在指纹或掌纹接近或接触所述该感测像素A中的所述第一感测面231、所述第二感测面311及该第三感测面321时，利用感应出感测像素A的电流变化量，换算出电容变化。该感测像素A主要包括相并联的相邻的第一电极块23与第二电极块31间形成的数个第一感测电容C1，及间隔交错的第一连接线21与第二连接线32间形成的第二感测电容C2。由于从电容的公式可以得知，电容值与两电极间的距离成反比，且由于所述第一电极块23与第二电极块31分布于同一平面，所以与先前技术的感测电容相比下，所述第一感测电容C1不会受到基板1厚度的影响，且有效缩短第一电极块23与第二电极块31间的距离，进而能更精确地感测出指纹或掌纹所产生的电容变化。
另一方面，在手指接触或接近该感测像素A时，手指吸附并带离部分电荷，会产生电压的改变，所以该同平面感测器也能利用带电平行金属板间电压与电场强度的关系式，计算出该感测像素A的电场变化量，再经由处理器换算成对应指纹的影像数据。而相对于电流变化量所换算出的电容变化容易受到杂讯干扰，测量电压或电场变化的方式，能降低测量时的杂讯，进而提升解析度。
较佳地，在每一个第一感测单元2中，相邻第一电极块23的中心之间的第一距离D1范围为40μm～200μm，且在每一个第二感测单元3中，两相邻第二电极块31的中心之间的第二距离D2范围为40μm～200μm。利用上述尺寸设计，使每一个感测像素A的尺寸范围为40μm～200μm，能精确感测出使用者指纹的波峰与波谷，进而能在后续利用图未示出的处理器，转换为具有详细指纹纹路的影像数据。
如图11至图13，为本发明同平面感测器的第二实施例。该第二实施例与该第一实施例相似，其不同处在于：所述第一感测单元1的设置位置、第二感测单元3的第二连接线32，及所述第二感测单元3还包括多个第二导接块33。以下详细说明差异处。
该第一感测单元1间隔地位于该基板1上方。在每一个第二感测单元3中，该第二连接线32沿该第二方向X2连续延伸，并直接形成于该基板1的顶面。每一个第二导接块33直接连接于该第二连接线32与各自的第二电极块31之间，使得该第二连接线32、所述第二导接块33，及所述第二电极块31沿该第三方向X3依序叠置，且所述第二连接线32电连接于所述第二电极块31。
参阅图13至图15，进一步地，每一个第二导接块33在该第三方向X3上的第二高度H2大于每一个第一导接块22在该第三方向X3上的第一高度H1，使得每一个第二连接线32与对应的所述第二电极块31的第二间距S2大于每一个第一连接线21与对应的所述第一电极块23的第一间距S1。此外，每一个第二导接块33在该第三方向X3的横剖面呈矩形，并具有在该第一方向X1上的第二导接块长度L2，所述第二连接线32具有在该第一方向X1上的第二连接线宽度W2，该第二导接块长度L2长度大于该第二连接线宽度W2，且该第二导接块33的底面横跨过该第二连接线32，而使其部分底面位于该第二连接线32之外。于本实施例的其他变化态样中，该第二导接块长度L2也能等于该第二连接线宽度W2。
在该第二实施例中，所述第一电极块23的第一感测面231与所述第二电极块31的第二感测面311位于同一平面，同样能提升该感测像素A的精确程度。
综上所述，利用所述第一电极块23与所述第二电极块31分布于同一平面的设计，使得相邻的第一电极块23与第二电极块31之间的距离不需再额外考量基板1的厚度，有效缩短第一电极块23与第二电极块31之间的距离，进而大幅提升感测像素的感测精确度，且能进一步降低杂讯比，提高该同平面感测器的解析度。进一步地，利用所述第一电极块23间的第一距离D1与所述第二电极块31间的第二距离D2范围限制在40μm～200μm，能有效感测出指纹的纹路，进而使得该同平面感测器能应用于高安全性规格需求的感测装置。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (7)

1.一种同平面感测器，包含多条第一感测单元及多条第二感测单元，其特征在于：每一个第一感测单元包括多个沿第一方向间隔排列的第一电极块，及电连接所述第一电极块的第一连接线，所述第一感测单元沿相交于该第一方向的第二方向间隔排列，每一个第二感测单元包括多个沿该第二方向间隔排列的第二电极块，及电连接所述第二电极块且与所述第一连接线间隔不导通的第二连接线，所述第二感测单元沿该第一方向间隔排列，定义与该第一方向及该第二方向相交的第三方向，每一个第二连接线与所述第一连接线在该第三方向上间隔，所述第一电极块与所述第二电极块分布位于同一平面，其中，每一个第一电极块具有第一感测面，每一个第二电极块具有第二感测面，所述第一感测面与所述第二感测面位于同一平面，其中，在每一个第一感测单元中，该第一连接线沿该第一方向延伸，且位于所述第一电极块的反向于所述第一感测面的一侧，每一个第一感测单元还包括多个第一导接块，每一个第一导接块电连接于各自的第一电极块与该第一连接线间，且该第一连接线、所述第一导接块，及所述第一电极块沿该第三方向依序叠置。
2.如权利要求1所述的同平面感测器，其特征在于：每一个第二感测单元的该第二连接线包括多个连接段，每一个连接段沿该第二方向延伸，并同体连接于相邻的所述第二电极块间，每一个连接段具有与所述第一感测面及所述第二感测面位于同一平面的第三感测面。
3.如权利要求1所述的同平面感测器，其特征在于：在每一个第一感测单元中，每一个第一导接块在该第三方向的横剖面呈矩形，并具有在该第二方向上的第一导接块长度，该第一连接线具有在该第二方向上的第一连接线宽度，该第一导接块长度不小于该第一连接线宽度。
4.如权利要求1所述的同平面感测器，其特征在于：在每一个第二感测单元中，该第二连接线沿该第二方向延伸，且位于所述第二电极块的反向于所述第二感测面的一侧，每一个第二感测单元还包括多个第二导接块，每一个第二导接块电连接于各自的第二电极块与该第二连接线间，该第二连接线、所述第二导接块，及所述第二电极块沿该第三方向依序叠置。
5.如权利要求4所述的同平面感测器，其特征在于：在每一个第二感测单元中，每一个第二导接块在该第三方向的横剖面呈矩形，并具有在该第一方向上的第二导接块长度，该第二连接线具有在该第一方向上的第二连接线宽度，该第二导接块长度不小于该第二连接线宽度。
6.如权利要求1所述的同平面感测器，其特征在于：在每一个第一感测单元中，相邻的第一电极块的中心间距范围为40μm～200μm，在每一个第二感测单元中，相邻的第二电极块的中心间距范围为40μm～200μm。
7.如权利要求1所述的同平面感测器，其特征在于：还包含供所述第一感测单元与所述第二感测单元设置于其上的基板。
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