JP5926788B2 - Tft指紋センサーの装置と方法 - Google Patents
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Description
32 シリコンチップ
34 ユーザーの指先
36 指先の山
38 指先の谷
40 画素
50 既知の指紋センサー
52 Xロウ
54 Yカラム
58 ICチップ
60 追加金属トレース
70 指紋センサー
72 画素アレイ
73 フレキシブル基板
74,76 Tx送信トレース
74’ 送信リング
78 保護誘電層
80 最上面
86 集積回路シリコンチップ
90 TFT
92 ゲート電極
94 ロウアドレスライン
96 ドレイン電極
98 ソース電極
100 半導体領域 102 ゲート層
106 層間絶縁層
108 ビア
104,110,112,114,116,118,120 画素電極
126,128 TFT
130 ロウライン
140 デマルチプレクサ
144 カラムデコード回路ブロック
146,148,150,152 カラム電極
156 バス
158 選択ライン
160 コネクタ
160’ 着脱可能なコネクタ
172 外層
174 層
180 金属層
190 TFTロウロジックブロック
192 ロウライン(row G0)
194 ロウライン(row G1)
196 ロウライン(row G95)
198 カラム電極ライン
204 送信電極
220 初期化(I)信号
222 クロック信号
226 TX信号
228 TD入力信号
230 第一フリップフロップレジスタ
232 ANDゲート
250 バス
252 デコーダ
260 カラム電極
264 出力ポート
262 カラム電極
270 出力ポート
300 指紋センサー
302 送信電極リング
304 画素アレイ
310 携帯電話LCDタッチパッドディスプレイパネル
400,402 TFT
406 第一ロウアドレッシングライン
408 第二ロウアドレッシングライン
410 第一カラム電極
414 第一差動増幅器
412 第二カラム電極
416 第二差動増幅器
418 カラム電極
420 得られた出力信号
500 指紋センサー領域
502 タッチパッドディスプレイパネル
504 感知画素
530,532 ロウライン
534,536 カラムライン
540,542,544,546 低密度感知画素
548 ロウ選択ライン
550 カラム電極ライン
600 ボタン
602 画素アレイ
604 ガラス
606 フレキシブル基板
608 プリント回路板
686 集積回路チップ
609 接着剤
610 フレキシブルな電子コネクタ
612 周囲のリング
702 タッチパッド
704,706 隣接タッチパッド画素
Claims (24)
- 組み合わせで構成される指紋センサーであって、
a)複数の画素を有し、上面を含み、前記複数の画素がRロウとNカラムの画素アレイに配列され、各画素がスイッチング装置を有し、さらに、前記上面に近接する容量性プレートを有する第一基板と、
b)前記画素アレイの対応するロウ中の前記画素の前記スイッチング装置に接続され、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にする複数のRロウアドレッシング電極と、
c)前記画素アレイの対応するカラム中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、前記画素アレイの選択されたロウと前記対応するカラムの交差点に位置する前記画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する複数のNデータ電極と、
d)前記第一基板の前記上面を被覆し、ユーザーの指先を受けるカバー層と、
e)前記第一基板の前記上面に近接して形成されると共に、横方向に、前記画素アレイから隔てられて、電気信号を送信する少なくともひとつのトランスミッタ電極と、を有し、
f)少なくともひとつのトランスミッタ電極により送信される前記電気信号が、前記カバー層に当てられるユーザーの指に結合され、前記ユーザーの指先の山または谷が、前記画素アレイ中の特定の画素を覆うかどうかに基づいて、前記ユーザーの指に連結される前記電気信号は、さらに、前記画素アレイ中の前記容量性プレートにより、より大きいか、または、より小さい程度に結合されることを特徴とする指紋センサー。 - 前記画素アレイ中に含まれる前記スイッチング装置は薄膜トランジスタ(TFT)であることを特徴とする請求項1に記載の指紋センサー。
- 前記少なくともひとつのトランスミッタ電極は、前記画素アレイの全体に延伸することを特徴とする請求項1に記載の指紋センサー。
- 前記第一基板とカバー層は一体化して形成されることを特徴とする請求項1に記載の指紋センサー。
- 前記第一基板はフレキシブルであることを特徴とする請求項1に記載の指紋センサー。
- 指紋センサーを組み込み、ユーザーの指紋を感知する組み合わせで構成されるタッチパッドであって、
a)上面を有する基板と、
b)前記基板中に形成されると共に、交差するロウとカラムに沿って配置されて、前記基板の前記上表面に近接したポインタの存在と位置を感知し、隣接するセンサー画素が互いに第一所定距離で相隔てられ、ポインタが、近接するかどうかを示す信号を提供するセンサー画素のアレイと、
c)前記基板によりサポートされ、それぞれが、センサー画素の前記アレイ中のセンサー画素のロウに関連し、それぞれが、選択的に有効になって、関連する前記センサー画素をアドレスする複数のロウアドレスラインと、
d)前記基板によりサポートされ、それぞれが、センサー画素のカラムに関連して、有効なロウアドレスラインにより選択されるセンサー画素のロウ中のセンサー画素により提供される信号を感知する複数のカラム感知ラインと、
e) i)交差するロウとカラムに沿って配列され、アレイを形成し、それぞれが、スイッチング装置を有し、さらに、容量性プレートを有し、それぞれが、隣接ファインピッチ画素と第二所定距離で相隔てられ、前記第二所定距離は、前記第一所定距離の三分の一より小さい複数のファインピッチ画素と、
ii)それぞれが、前記アレイ中のファインピッチ画素のロウと関連し、それぞれが、選択的に有効になり、関連する前記ファインピッチ画素をアドレスする複数のファインピッチロウアドレスラインと、
iii)それぞれが、ファインピッチ画素のカラムに関連して、有効なファインピッチロウアドレスラインにより選択されるファインピッチ画素のロウ中のファインピッチ画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する複数のファインピッチカラム感知ライン、を有する、前記基板上に形成される指紋センサー領域と、
を有する、前記基板上に形成される指紋センサー領域と、
f)前記指紋センサー領域が用いられて、ユーザーの指紋を感知するとき、隣接する前記指紋センサー領域が、さらに、トランスミッタ電極として機能して、電気信号を送信するi)タッチパッドロウアドレスライン、または、ii)タッチパッドカラム感知ラインの少なくともひとつと、
を有し、
g)前記トランスミッタ電極により送信される前記電気信号は、前記指紋センサー領域に置くユーザーの指に結合され、および、前記ユーザーの指に結合される前記電気信号は、さらに、前記ユーザーの指先の山または谷が、前記ファインピッチ画素アレイ中の前記画素アレイ中の特定の画素を覆うかどうかに基づいて、さらに、前記画素アレイ中の前記容量性プレートを介して、より大きい、または、より小さい程度に結合されることを特徴とするタッチパッド。 - 指紋センサーを組み込み、組み合わせで構成されるタッチパッドであって、
a)当てられるポインタの存在と位置を感知するタッチパッドを有し、前記タッチパッドは、
交差するロウとカラムに沿って配列され、隣接するものが、第一所定距離で互いに隔てられ、それぞれ、ポインタが、近接するタッチパッドに当てられるかどうかを示す信号を提供するセンサー画素のアレイと、
それぞれ、前記アレイ中のセンサー画素のロウに関連し、それぞれ、選択的に有効になって、関連する前記センサー画素をアドレスする複数のロウアドレスラインと、
それぞれ、センサー画素のカラムに関連して、有効なロウアドレスラインにより選択されるセンサー画素のロウ中のセンサー画素により提供される信号を感知する複数のカラム感知ラインと、
b)前記タッチパッドは、指紋センサー領域を有し、前記指紋センサー領域は、センサー画素の前記アレイの一部を有し、前記指紋センサー領域は、さらに、
交差するロウとカラムに沿って配列され、隣接するファインピッチ画素は、第二所定距離で互いに隔てられ、前記第二所定距離は、前記第一所定距離の三分の一より小さい複数のファインピッチ画素と、
それぞれ、前記アレイ中のファインピッチ画素のロウに関連し、それぞれ、選択的に有効になり、関連する前記ファインピッチ画素をアドレスする複数のファインピッチロウアドレスラインと、
それぞれ、ファインピッチ画素のカラムに関連し、有効なファインピッチロウアドレスラインにより選択されるファインピッチ画素のロウ中のファインピッチ画素により提供される信号を感知する複数のファインピッチカラム感知ラインと、を有し、
c)前記モード信号が、前記ファインピッチ画素が指紋感知画素として機能することを示すとき、モード信号に応答し、前記ファインピッチ画素が、前記タッチパッドの指紋感知画素、または、従来のセンサー画素として機能するかを判断し、
個別に、各ファインピッチロウ中の前記ファインピッチ画素を有効にすると共に、個別に、有効なファインピッチロウ中の各ファインピッチ画素により提供される信号を感知し、および、前記モード信号が、前記ファインピッチ画素が、前記タッチパッドの従来のセンサー画素として機能することを示すとき、
同時に、複数の隣接するファインピッチロウ中の前記ファインピッチ画素を有効にし、および、集合的に、同時に有効になるファインピッチロウ中の前記ファインピッチ画素により提供される前記信号を感知する制御回路と、
を有することを特徴とするタッチパッド。 - 組み合わせで構成される指紋センサーであって、
a)複数の画素を有し、前記画素が、RロウとNカラムの画素アレイで配列され、各画素が、スイッチング装置と容量性プレートを有する第一基板と、
b)それぞれ、前記画素アレイの対応するロウ中の前記画素の前記スイッチング装置に結合されて、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にする複数のRロウアドレッシング電極と、
c)それぞれ、前記画素アレイの対応するカラム中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、前記画素アレイの選択されたロウと前記対応するカラムの交差点に位置する前記画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する複数のNデータ電極と、
d)前記第一基板を覆い、ユーザーの指先を受けるカバー層と、
e)前記第一基板と異なり、且つ、半導体材料を含む第二基板と、
f)前記第二基板中に形成され、一組のSロウアドレッシング信号を生成して、前記複数のRロウアドレッシング電極のひとつをアドレスし、また、選択的に、前記複数のNデータ電極に結合されて、前記画素アレイ中、前記容量性プレートにより提供される前記信号を受信する集積回路と、
g)前記集積回路と前記画素アレイの間に結合され、少なくともS入力端子を有して、前記第一組のSロウアドレッシング信号を受信し、少なくともR出力端子を有し、各前記R出力端子が、前記複数のRロウアドレッシング電極のひとつに接続され、Sロウアドレッシング信号に基づいて、前記複数のRアドレッシング電極のひとつを選択するデマルチプレクサと、
を有することを特徴とする指紋センサー。 - 前記第一基板とカバー層は一体化して形成されることを特徴とする請求項8に記載の指紋センサー。
- 前記第一基板はフレキシブルであることを特徴とする請求項8に記載の指紋センサー。
- 画素アレイ中に含まれる前記スイッチング装置は、薄膜トランジスタ(TFT)であることを特徴とする請求項8に記載の指紋センサー。
- 前記デマルチプレクサは、複数のスイッチング装置により形成される ことを特徴とする請求項8に記載の指紋センサー。
- 前記デマルチプレクサを形成する前記複数のスイッチング装置は、前記第一基板上に形成される薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項12に記載の指紋センサー。
- a)前記集積回路は、一組のMカラム選択信号を生成して、前記複数のNデータ電極のひとつをアドレスする;および
b)前記指紋センサーは、さらに、前記集積回路と前記画素アレイの間に結合されるマルチプレクサを有し、前記マルチプレクサは、第一組のN入力端子を有し、各前記第一組のN入力端子は、前記複数のNデータ電極のひとつに接続されて、前記画素アレイ中の前記容量性プレートに蓄積される前記信号を受信し、前記マルチプレクサは、第二組のM入力端子を有して、前記集積回路から、前記Mカラム選択信号を受信して、前記Mカラム選択信号に基づいて、前記Nデータ電極のひとつを選択する
ことを特徴とする請求項8に記載の指紋センサー。 - 前記マルチプレクサは、さらに、前記集積回路に接続されて、選択されたデータ信号を提供する出力端子を有することを特徴とする請求項14に記載の指紋センサー。
- 前記マルチプレクサは、複数のスイッチング装置により形成されることを特徴とする請求項14に記載の指紋センサー。
- 前記マルチプレクサを形成する前記複数のスイッチング装置は、前記第一基板上に形成される薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項16に記載の指紋センサー。
- さらに、前記第一基板によりサポートされ、前記画素アレイに近接する所定周波数と振幅の信号を送信する少なくともひとつのトランスミッタ電極を有し、前記送信信号は、前記カバー層により、前記ユーザーの前記指先に送られることを特徴とする請求項8に記載の指紋センサー。
- 前記少なくともひとつのトランスミッタ電極は、前記画素アレイを囲うリングを形成することを特徴とする請求項18に記載の指紋センサー。
- 組み合わせで構成される指紋センサーであって、
a)複数の画素を有し、前記画素は、RロウとNカラムの画素アレイで配列され、スイッチング装置と容量性プレートを有する第一基板と、
b)それぞれ、前記画素アレイの対応するロウ中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にする複数のRロウアドレッシング電極と、
c)それぞれ、前記画素アレイの対応するカラム中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、前記画素アレイの選択されたロウと前記対応するカラムの交差点に位置する前記画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する複数のNデータ電極と、
d)前記第一基板上で、前記画素アレイより延伸する共通電極と、
e)前記第一基板を覆い、ユーザーの指先を受けるカバー層と、
f)前記複数のデータ電極のひとつに接続される第一入力、および、前記共通電極に接続される第二入力を有し、出力端子を有して、出力信号を提供し、前記出力信号が、データ電極により提供される信号と前記共通電極により提供される信号の間の差を表す複数の差動増幅器と、
を有することを特徴とする指紋センサー。 - 組み合わせで構成される指紋センサーであって、
a)複数の画素を有し、前記画素がRロウとNカラムの画素アレイで配列され、スイッチング装置と容量性プレートを有する第一基板と、
b)それぞれ、前記画素アレイの対応するロウ中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にする複数のRロウアドレッシング電極と、
c)それぞれ、前記画素アレイの対応のカラム中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、前記画素アレイの選択されたロウと前記対応するカラムの交差点に位置する前記画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する複数のNデータ電極と、
d)前記第一基板を覆い、ユーザーの指先を受けるカバー層と、
e)基準電極として、前記複数のデータ電極の対応するひとつに接続される第一入力、および、前記複数のデータ電極の選択されたひとつに接続される第二入力を有し、出力端子を有して、出力信号を提供し、各差動増幅器により提供される前記出力信号が、その対応するデータ電極により提供される前記データ信号と前記基準電極により提供される信号間の差で表される複数の差動増幅器と、
を有することを特徴とする指紋センサー。 - a)前記第一基板と異なり、且つ、半導体材料を有する第二基板と、
b)前記第二基板中に形成される集積回路と、
c)前記集積回路中に形成される前記複数の差動増幅器と、
を含むことを特徴とする請求項21に記載の指紋センサー。 - 組み合わせで構成される指紋センサーであって、
a)複数の画素を有し、上面を有し、前記画素は、RロウとNカラムの画素アレイで配列され、各画素が、スイッチング装置を有し、さらに、前記第一基板の前記上面に近接する容量性プレートを有する第一基板と、
b)それぞれ、前記画素アレイの対応するロウ中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にする複数のRロウアドレッシング電極と、
c)それぞれ、前記画素アレイの対応するカラム中の前記画素の前記スイッチング装置に接続されて、前記画素アレイの選択されたロウと前記対応するカラムの交差点に位置する前記画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する複数のNデータ電極と、
d)前記第一基板の前記上面を覆い、ユーザーの指先を受けるカバー層と、
e)前記第一基板の前記上面に近接して形成され、それぞれ、平行に延伸すると共に、前記複数のロウアドレッシング電極の対応するひとつに近接し、それぞれ、選択的に、電気信号を送信する複数のトランスミッタ電極と、を有し、
f)前記複数のトランスミッタ電極は、選択されたロウアドレッシング電極に近接して位置する第一組のトランスミッタ電極を有し、および、選択されたロウアドレッシング電極から離れて位置する第二組のトランスミッタ電極を有し、前記第一組のトランスミッタ電極を無効にし、選択されたロウアドレッシング電極は、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にし、および、前記第二組のトランスミッタ電極を有効にして、前記電気信号を送信し、選択されたロウアドレッシング電極は、選択的に、前記対応する画素ロウ中の前記スイッチング装置を有効にする;
g)前記第二組のトランスミッタ電極により送信される前記電気信号が、前記カバー層に置くユーザーの指に結合され、および、前記ユーザーの指先の山、または、谷が、前記画素アレイ中の特定の画素を覆うかどうかに基づいて、前記ユーザーの指に連結される前記電気信号は、さらに、前記画素アレイ中の容量性プレートにより、より大きい、または、より小さい程度に結合される
ことを特徴とする指紋センサー。 - タッチパッドを操作して、指紋センサーを生成し、前記タッチパッドの任意の位置で、ユーザーの指紋を感知する方法であって、本方法は、
a)上面を有する基板を提供する工程と、
b)交差するロウとカラムに沿って配列される複数のファインピッチ画素を提供して、ファインピッチ画素のアレイを形成し、各ファインピッチ画素はスイッチング装置を有し、さらに、容量性プレートを有し、各ファインピッチ画素が、第一所定距離で、隣接するファインピッチ画素から隔てられる工程と、
c)複数のファインピッチロウアドレスラインを提供し、各ファインピッチロウアドレスラインは、前記アレイ中のファインピッチ画素のロウに関連し、各ファインピッチロウアドレスラインは、選択的に、各ファインピッチロウアドレスラインに関連する前記ファインピッチ画素をアドレスする工程と、
d)複数のファインピッチカラム感知ラインを提供し、各ファインピッチカラム感知ラインは、ファインピッチ画素のカラムに関連して、有効なファインピッチロウアドレスラインにより選択されるファインピッチ画素のロウ中のファインピッチ画素の前記容量性プレートにより提供される信号を感知する工程と、
e)前記複数のファインピッチ画素を、さらに小さいアレイのタッチパッド画素に分割し、前記小さいアレイのタッチパッド画素は、ロウとカラムに配列され、各タッチパッド画素は、前記ファインピッチ画素の少なくとも二つの異なるロウに位置するファインピッチ画素を有し、および、各タッチパッド画素は、前記ファインピッチ画素の少なくとも二つの異なるカラムに位置するファインピッチ画素を有し、各タッチパッド画素は、第二所定距離で、隣接するタッチパッド画素から相隔てられ、前記第二所定距離は、前記第一所定距離の少なくとも二倍である工程と、
f)第一モードの動作において、同時に、共同動作で、同じタッチパッド画素にさらに分割されたそれらのファインピッチ画素を有効にし、および、集合的に、前記同じタッチパッド画素にさらに分割される前記ファインピッチ画素により提供される信号を感知して、各タッチパッド画素を、従来のタッチパッドの従来のセンサー画素として機能させる工程と、
g)前記タッチパッド画素により提供される感知信号を用いて、ポインタが、前記基板の前記上表面に近接するかどうかを検出すると共に、ポインタが当てられる前記基板上のポインタ位置を検出する工程と、
h)第二モードの動作において、どのタッチパッド画素が、前記ポインタ位置に近接しているか判断すると共に、選択的に、共同動作から、前記ポインタ位置に近接する各前記タッチパッド画素中の前記ファインピッチ画素を、個別の操作モードに切り替える工程と、を有し、
i)各ファインピッチロウ中の前記ファインピッチ画素は、個別に、有効になり、
ii)各ファインピッチロウが、対応するファインピッチロウアドレスラインにより有効になるとき、前記ファインピッチ画素の前記容量性プレートにより提供される信号は、個別に感知され、
前記ポインタ位置に近接する前記タッチパッド画素中の前記ファインピッチ画素は、指紋センサー領域を形成して、ユーザーの指先の指紋像を感知することを特徴とする方法。
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