TWI710946B

TWI710946B - 指紋感測面板及其操作方法

Info

Publication number: TWI710946B
Application number: TW108141562A
Authority: TW
Inventors: 郭峻廷
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-11-21
Also published as: TW202121148A

Abstract

一種指紋感測面板及其操作方法。指紋感測面板包括第一電極條、第二電極條、第三電極條以及指紋感測電極。第一電極條被配置於第一導電層。第二電極條、第三電極條與指紋感測電極被配置於第二導電層。第三電極條平行於第二電極條。第一電極條跨越第二電極條與第三電極條。在觸碰偵測模式中，第一電極條、第二電極條與第三電極條被用來進行觸碰偵測。指紋感測電極被配置在第二電極條與第三電極條之間。在指紋感測模式中，指紋感測電極被用來進行指紋感測。

Description

指紋感測面板及其操作方法

本發明是有關於一種感測面板，且特別是有關於一種指紋感測面板及其操作方法。

屏下指紋辨識（Fingerprint on Display，FOD）的技術越來越普及。因應設計需求，積體電路（IC）的設計需要針對電容式指紋感測與電容式手指觸碰偵測進行架構整合。然而，指紋感測的電容量與手指觸碰偵測的電容量差異極大（可達10000倍）。紋感測的電容量與手指觸碰偵測的電容量之間的差異是IC設計的瓶頸之一。因此，如何讓兩者的電容量拉近（減少差異），是重要的技術課題之一。

須注意的是，「先前技術」段落的內容是用來幫助了解本發明。在「先前技術」段落所揭露的部份內容（或全部內容）可能不是所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在「先前技術」段落所揭露的內容，不代表該內容在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知悉。

本發明提供一種指紋感測面板及其操作方法。所述指紋感測面板具有觸碰偵測功能與指紋感測功能。

本發明的一種指紋感測面板包括多個第一電極條、一個第二電極條、一個第三電極條以及多個指紋感測電極。第一電極條被配置於第一導電層，其中這些第一電極條相互平行。第二電極條與第三電極條被配置於第二導電層。第三電極條的長軸方向相同於第二電極條的長軸方向，第二電極條與第三電極條的長軸方向不同於第一電極條的長軸方向，且第一電極條跨越第二電極條與第三電極條。在觸碰偵測模式中，第一電極條、第二電極條與第三電極條被用來進行觸碰偵測。指紋感測電極被配置於第二導電層，且被配置在第二電極條與第三電極條之間，其中這些第一電極條跨越這些指紋感測電極。在指紋感測模式中，指紋感測電極被用來進行指紋感測。

本發明的一種指紋感測面板的操作方法包括：配置多個第一電極條於指紋感測面板的第一導電層，其中這些第一電極條相互平行；配置第二電極條於指紋感測面板的第二導電層，其中第二電極條的長軸方向不同於第一電極條的長軸方向，且第一電極條跨越第二電極條；配置第三電極條於第二導電層，其中第三電極條的長軸方向相同於第二電極條的長軸方向，且第一電極條跨越第三電極條；配置多個指紋感測電極於第二導電層，其中指紋感測電極在第二電極條與第三電極條之間，其中這些第一電極條跨越這些指紋感測電極；在觸碰偵測模式中，藉由使用第一電極條、第二電極條與第三電極條來進行觸碰偵測；以及在指紋感測模式中，藉由使用指紋感測電極來進行指紋感測。

基於上述，本發明諸實施例所述指紋感測面板的第二導電層具有指紋感測電極、第二電極條與第三電極條。指紋感測電極在第二電極條與第三電極條之間。在指紋感測模式中，指紋感測電極可以被用來進行指紋感測。第一電極條跨越第二電極條與第三電極條。在觸碰偵測模式中，第一電極條、第二電極條與第三電極條可以被用來進行觸碰偵測。因此，所述指紋感測面板具有觸碰偵測功能與指紋感測功能。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

在本案說明書全文（包括申請專利範圍）中所使用的「耦接（或連接）」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置耦接（或連接）於第二裝置，則應該被解釋成該第一裝置可以直接連接於該第二裝置，或者該第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至該第二裝置。本案說明書全文（包括申請專利範圍）中提及的「第一」、「第二」等用語是用以命名元件（element）的名稱，或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量的上限或下限，亦非用來限制元件的次序。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/步驟代表相同或類似部分。不同實施例中使用相同標號或使用相同用語的元件/構件/步驟可以相互參照相關說明。

圖1是依照本發明的一實施例的一種指紋感測面板100的電路（circuit）示意圖。圖1所示指紋感測面板100包括配置於第一導電層（例如上電極層或其他層）的電極條A1、A2、A3、A4與A5。指紋感測面板100還包括配置於第二導電層（例如下電極層或其他層）的電極條B1、B2與B3。電極條A1～A5的長軸方向彼此相同（亦即，相互平行）。電極條B1～B3的長軸方向彼此相同（亦即，相互平行）。電極條B1～B3的長軸方向不同於電極條A1～A5的長軸方向，使得電極條A1～A5跨越電極條B1～B3，如圖1所示。在觸碰偵測模式中，電極條A1～A5與電極條B1～B3可以被用來進行觸碰偵測。

指紋感測面板100還包括配置於第二導電層的指紋感測電極C11、C12、C13、C21、C22、C23、C31、C32、C33、C41、C42、C43、C51、C52與C53。多個指紋感測電極被配置於電極條B1～B3之間。舉例來說，指紋感測電極C12、C22、C32、C42與C52被配置於電極條B1與電極條B2之間，而指紋感測電極C13、C23、C33、C43與C53被配置於電極條B2與電極條B3之間。電極條A1～A5還跨越了指紋感測電極C11～C53。在指紋感測模式中，指紋感測電極C11～C53可以被用來進行指紋感測。

圖1所示指紋感測面板100更包括多個開關，其中這些開關的任一個的第一端耦接至指紋感測電極C11～C53中的一個對應指紋感測電極，這些開關的任一個的控制端耦接至閘極線G1、G2、G3、G4與G5中的一個對應閘極線，以及這些開關的任一個的第二端耦接至指紋感測線S1、S2與S3。舉例來說，指紋感測電極C22通過一個開關而耦接至指紋感測線S2，而此開關的控制端耦接至閘極線G2。

須注意的是，圖1所示指紋感測面板100是一個完整感測面板的局部放大示意圖。指紋感測電極C11～C53的實際大小以及指紋感測電極C11～C53的密度可以依照指紋感測的解析度（設計需求）來決定。指紋感測電極C11～C53的實際數量亦可以依照設計需求來決定。

圖2是依照本發明的一實施例的一種指紋感測面板的操作方法的流程示意圖。請參照圖1與圖2。在步驟S210中，電極條A1～A5被配置於第一導電層（例如上電極層或其他層），而電極條B1～B3與指紋感測電極C11～C53被配置於第二導電層（例如下電極層或其他層）。電極條A1～A5、電極條B1～B3以及（或是）指紋感測電極C11～C53的材質可為透明導電材質，例如銦錫氧化物（indium tin oxide，ITO）等。或者，電極條A1～A5、電極條B1～B3以及（或是）指紋感測電極C11～C53可以是用奈米銀絲或其他金屬材料所製成的金屬網（metal mesh）。

圖3是依照本發明的一實施例說明圖1所示的一種電極條A2、電極條B1、電極條B2、指紋感測電極C12、指紋感測電極C22與指紋感測電極C32的布局結構示意圖。電極條A2被配置於第一導電層，而電極條B1、電極條B2、指紋感測電極C12、指紋感測電極C22與指紋感測電極C32被配置於第二導電層。其中，所述第一導電層與所述第二導電層之間具有絕緣層（未繪示）。電極條A2跨越了電極條B1、指紋感測電極C22與電極條B2。

請參照圖1至圖3。於步驟S220中，系統可以動態地（或靜態地）定義指紋感測面板100的任何區域為觸碰偵測區或指紋感測區。舉例來說，在一些應用範例中，系統可以依照預設組態而靜態地定義在指紋感測面板100的一個指定區域為指紋感測區，而指紋感測面板100的其他區域為觸碰偵測區。在另一些應用範例中，系統可以依照使用者的手勢而動態地定義在指紋感測面板100的某一個區域為指紋感測區，而指紋感測面板100的其他區域為觸碰偵測區。舉例來說，當使用者的手指在指紋感測面板100的某一個區域不移動地壓按，且壓按的連續時間大於門檻時間（例如1秒或其他時間）時，系統可以動態地將此被壓按區域定義為指紋感測區，而其他區域為觸碰偵測區。

於步驟S230中，依照指紋感測面板100的每一個區域被定意為何種區域，系統可以對此區域進行對應的操作模式。舉例來說，當系統將圖1所示指紋感測面板100定義為觸碰偵測區時（步驟S230的結果為「觸碰偵測模式」），則進行步驟S240。在觸碰偵測模式中，系統可以藉由使用電極條A1～A5（第一電極條）與電極條B1～B3（第二電極條與第三電極條）來進行觸碰偵測（步驟S240）。本實施例並不限制觸碰偵測的操作細節。舉例來說，依照設計需求，系統可以使用習知的方法或是其他方法來對電極條A1～A5與電極條B1～B3進行觸碰偵測。

再舉例來說，當系統將圖1所示指紋感測面板100定義為指紋感測區時（步驟S230的結果為「指紋感測模式」），則進行步驟S250。在指紋感測模式中，系統可以藉由使用指紋感測電極C11～C53來進行指紋感測（步驟S250）。詳而言之，指紋感測電極C22與其鄰近電極之間形成一個（或多個）電容。舉例來說，指紋感測電極C22與指紋感測電極C12（或C32）之間形成一個電容，指紋感測電極C22與電極條B1（或B2）之間形成另一個電容，而指紋感測電極C22與電極條A2之間形成另一個電容。

在此假設圖1所示指紋感測面板100（面板的局部範圍）被操作在指紋感測模式。當指紋感測電極C11～C53中的一個目前指紋感測電極（例如指紋感測電極C22）被選來進行指紋感測時，靠近目前指紋感測電極C22的這些電極中的至少一個對應電極可以被施加用以進行指紋感測的驅動訊號V _TX。舉例來說（但不限於此），當指紋感測電極C22被選來進行指紋感測時，對應電極A2、B1、B2、C12與C32可以被施加用以進行指紋感測的驅動訊號V _TX。在對指紋感測電極C22進行指紋感測時，藉由將驅動訊號V _TX施加在其鄰近的這些電極，指紋感測電極C22的電容量可以被有效增加，進而提升感測靈敏度。

圖1所示指紋感測面板100還包括多個光感測單元，用以進行光偵測。在圖1所示實施例中，電極條B1～B3跨越這些光感測單元。這些光感測單元的每一個的輸出端耦接至光感測線L1、L2與L3中的一個對應光感測線。這些光感測單元的每一個的控制端耦接至閘極線G1～G5中的一個對應閘極線。

圖4是依照本發明的一實施例說明光感測單元400的電路示意圖。圖1所示這些光感測單元的每一個可以參照圖4所示光感測單元400的相關說明來類推。圖4所示光感測單元400的輸出端耦接至光感測線Lm，而光感測單元400的控制端耦接至閘極線Gn。其中，光感測線Lm可以是圖1所示光感測線L1～L3中的一個光感測線，而閘極線Gn可以是圖1所示閘極線G1～G5中的一個閘極線。

圖5是依照本發明的一實施例說明圖4所示光感測單元400的布局結構示意圖。請參照圖4與圖5。光感測單元400包括開關SW4以及光薄膜電晶體（photo TFT）PT4。開關SW4以及光薄膜電晶體PT4均為習知元件，故在此不與贅述。開關SW4的第一端耦接至光感測線Lm。開關SW4的控制端耦接至閘極線Gn。光薄膜電晶體PT4耦接至開關SW4的第二端。光薄膜電晶體PT4可以感測光線。分布於指紋感測面板100不同位置的多個光感測單元400可以感測光被遮斷的位置與範圍。當光照射光薄膜電晶體PT4時，光薄膜電晶體PT4的感測結果可以通過開關SW4而被傳送給系統。因此，系統可以依據分布於指紋感測面板100不同位置的這些光感測單元400來判斷手指位置。

綜上所述，本發明諸實施例所述指紋感測面板100的第二導電層具有指紋感測電極C11～C53與電極條B1～B3。指紋感測電極C11～C53被配置在這些電極條B1～B3之間。在指紋感測模式中，指紋感測電極C11～C53可以被用來進行指紋感測。電極條A1～A5跨越電極條B1～B3。在觸碰偵測模式中，電極條A1～A5與電極條B1～B3可以被用來進行觸碰偵測。因此，所述指紋感測面板100具有觸碰偵測功能與指紋感測功能。再者，當指紋感測電極C11～C53中的一個目前指紋感測電極（例如指紋感測電極C22）被選來進行指紋感測時，靠近目前指紋感測電極C22的這些對應電極A2、B1、B2、C12與/或C32可以被施加用以進行指紋感測的驅動訊號V _TX。在對指紋感測電極C22進行指紋感測時，藉由將驅動訊號V _TX施加在其鄰近的這些電極，指紋感測電極C22的電容量可以被有效增加，進而提升感測靈敏度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:指紋感測面板 400:光感測單元 A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3:電極條 C11、C12、C13、C21、C22、C23、C31、C32、C33、C41、C42、C43、C51、C52、C53:指紋感測電極 G1、G2、G3、G4、G5、Gn:閘極線 L1、L2、L3、Lm:光感測線 PT4:光薄膜電晶體 S1、S2、S3:指紋感測線 S210～S250:步驟 SW4:開關

圖1是依照本發明的一實施例的一種指紋感測面板的電路（circuit）示意圖。圖2是依照本發明的一實施例的一種指紋感測面板的操作方法的流程示意圖。圖3是依照本發明的一實施例說明圖1所示的一種電極條與指紋感測電極的布局結構示意圖。圖4是依照本發明的一實施例說明光感測單元的電路示意圖。圖5是依照本發明的一實施例說明圖4所示光感測單元的布局結構示意圖。

A2、B1、B2:電極條

C12、C22、C32:指紋感測電極

Claims

一種指紋感測面板，包括：多個第一電極條，配置於一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；一第二電極條，配置於一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；一第三電極條，配置於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，該些第一電極條跨越該第三電極條，且在一觸碰偵測模式中該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條被用來進行一觸碰偵測；以及多個指紋感測電極，配置於該第二導電層，且配置在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極，在一指紋感測模式中該些指紋感測電極被用來進行一指紋感測，其中當該些指紋感測電極中的一目前指紋感測電極被選來進行該指紋感測時，靠近該目前指紋感測電極的該第二電極條與該第三電極條中的至少一個被施加用以進行該指紋感測的一驅動訊號。
如申請專利範圍第1項所述的指紋感測面板，更包括：多個開關，其中該些開關的任一個的一第一端耦接至該些指紋感測電極中的一對應指紋感測電極，該些開關的任一個的一控制端耦接至多個閘極線中的一對應閘極線，以及該些開關的任一個的一第二端耦接至一指紋感測線。
一種指紋感測面板，包括：多個第一電極條，配置於一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；一第二電極條，配置於一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；一第三電極條，配置於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，該些第一電極條跨越該第三電極條，且在一觸碰偵測模式中該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條被用來進行一觸碰偵測；以及多個指紋感測電極，配置於該第二導電層，且配置在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極，在一指紋感測模式中該些指紋感測電極被用來進行一指紋感測，其中當該些指紋感測電極中的一目前指紋感測電極被選來進行該指紋感測時，該些第一電極條中靠近該目前指紋感測電極的一對應第一電極條被施加用以進行該指紋感測的一驅動訊號，該對應第一電極條跨越該目前指紋感測電極。
一種指紋感測面板，包括：多個第一電極條，配置於一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；一第二電極條，配置於一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；一第三電極條，配置於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，該些第一電極條跨越該第三電極條，且在一觸碰偵測模式中該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條被用來進行一觸碰偵測；以及多個指紋感測電極，配置於該第二導電層，且配置在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極，在一指紋感測模式中該些指紋感測電極被用來進行一指紋感測，其中當該些指紋感測電極中的一目前指紋感測電極被選來進行該指紋感測時，該些指紋感測電極中靠近該目前指紋感測電極的至少一對應指紋感測電極被施加用以進行該指紋感測的一驅動訊號。
一種指紋感測面板，包括：包括：多個第一電極條，配置於一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；一第二電極條，配置於一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；一第三電極條，配置於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，該些第一電極條跨越該第三電極條，且在一觸碰偵測模式中該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條被用來進行一觸碰偵測；多個指紋感測電極，配置於該第二導電層，且配置在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極，在一指紋感測模式中該些指紋感測電極被用來進行一指紋感測；以及多個光感測單元，被配置為進行一光偵測，其中該第二電極條跨越該些光感測單元。
如申請專利範圍第5項所述的指紋感測面板，其中該些光感測單元的任一個包括：一開關，具有一第一端耦接至一光感測線，其中該開關的一控制端耦接至一閘極線；以及一光薄膜電晶體，耦接至該開關的一第二端。
一種指紋感測面板的操作方法，包括：配置多個第一電極條於該指紋感測面板的一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；配置一第二電極條於該指紋感測面板的一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；配置一第三電極條於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，且該些第一電極條跨越該第三電極條；配置多個指紋感測電極於該第二導電層，其中該些指紋感測電極在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極；在一觸碰偵測模式中，藉由使用該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條來進行一觸碰偵測；在一指紋感測模式中，藉由使用該些指紋感測電極來進行一指紋感測；以及當該些指紋感測電極中的一目前指紋感測電極被選來進行該指紋感測時，將用以進行該指紋感測的一驅動訊號施加於靠近該目前指紋感測電極的該第二電極條與該第三電極條中的至少一個。
一種指紋感測面板的操作方法，包括：配置多個第一電極條於該指紋感測面板的一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；配置一第二電極條於該指紋感測面板的一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；配置一第三電極條於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，且該些第一電極條跨越該第三電極條；配置多個指紋感測電極於該第二導電層，其中該些指紋感測電極在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極；在一觸碰偵測模式中，藉由使用該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條來進行一觸碰偵測；在一指紋感測模式中，藉由使用該些指紋感測電極來進行一指紋感測；以及當該些指紋感測電極中的一目前指紋感測電極被選來進行該指紋感測時，將用以進行該指紋感測的一驅動訊號施加於該些第一電極條中靠近該目前指紋感測電極的一對應第一電極條，其中該對應第一電極條跨越該目前指紋感測電極。
一種指紋感測面板的操作方法，包括：配置多個第一電極條於該指紋感測面板的一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；配置一第二電極條於該指紋感測面板的一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；配置一第三電極條於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，且該些第一電極條跨越該第三電極條；配置多個指紋感測電極於該第二導電層，其中該些指紋感測電極在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極；在一觸碰偵測模式中，藉由使用該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條來進行一觸碰偵測；在一指紋感測模式中，藉由使用該些指紋感測電極來進行一指紋感測；以及當該些指紋感測電極中的一目前指紋感測電極被選來進行該指紋感測時，將用以進行該指紋感測的一驅動訊號施加於該些指紋感測電極中靠近該目前指紋感測電極的至少一對應指紋感測電極。
一種指紋感測面板的操作方法，包括：配置多個第一電極條於該指紋感測面板的一第一導電層，其中該些第一電極條相互平行；配置一第二電極條於該指紋感測面板的一第二導電層，其中該第二電極條的一長軸方向不同於該些第一電極條的一長軸方向，且該些第一電極條跨越該第二電極條；配置一第三電極條於該第二導電層，其中該第三電極條的一長軸方向相同於該第二電極條的該長軸方向，且該些第一電極條跨越該第三電極條；配置多個指紋感測電極於該第二導電層，其中該些指紋感測電極在該第二電極條與該第三電極條之間，其中該些第一電極條跨越該些指紋感測電極；在一觸碰偵測模式中，藉由使用該些第一電極條、該第二電極條與該第三電極條來進行一觸碰偵測；在一指紋感測模式中，藉由使用該些指紋感測電極來進行一指紋感測；以及配置多個光感測單元於該指紋感測面板，以進行一光偵測，其中該第二電極條跨越該些光感測單元。