TWI773388B - 指紋辨識感測器 - Google Patents

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許誠顯
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Abstract

一種指紋辨識感測器，其包含有一處理單元；以及複數個指紋辨識感測單元，其中每一指紋辨識感測單元包含有一像素發光區域，包含至少一像素發光子區域；一金屬驅動電極層，用來產生一驅動訊號；以及一金屬接收電極層，用來接收該金屬驅動電極層所產生該驅動信號；其中該至少一像素發光子區域在一俯視圖下是由該金屬驅動電極層及該金屬接收電極層所包圍；其中當該處理單元將該複數個指紋辨識感測單元之至少一指紋辨識感測單元之金屬驅動電極層與金屬接收電極層短路時，該指紋辨識感測器被操作於一觸控模式。

Description

指紋辨識感測器
本發明係指一種指紋辨識感測器，尤指一種整合顯示、觸控及指紋辨識之指紋辨識感測器。
現今的消費型電子產品功能日新月異，例如智慧型手機與平板上的顯示面板具有顯示、觸控與指紋辨識功能。然而，上述功能分別由不同的模組所組成，並且是以不同的積體電路(integrated circuit，IC)驅動對應的模組。在此情形下，製造商整合上述模組的複雜性較高，製造成本也隨之提高。因此，如何將上述功能整合在於同一顯示面板以及同一顆積體電路上，即成為一重要課題。
因此，本發明提供一種指紋辨識感測器，以整合主動式矩陣有機發光(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)顯示器、觸控及指紋辨識之功能。
本發明實施例揭露一種指紋辨識感測器，其包含有一處理單元；以及複數個指紋辨識感測單元，其中每一指紋辨識感測單元包含有一像素發光區 域，包含至少一像素發光子區域；一金屬驅動電極層，用來產生一驅動訊號；以及一金屬接收電極層，用來接收該金屬驅動電極層所產生該驅動信號；其中該至少一像素發光子區域在一俯視圖下是由該金屬驅動電極層及該金屬接收電極層所包圍；其中當該處理單元將該複數個指紋辨識感測單元之至少一指紋辨識感測單元之金屬驅動電極層與金屬接收電極層短路時，該指紋辨識感測器被操作於一觸控模式。
10:指紋辨識感測器
102:處理單元
104,304,404:指紋辨識感測單元
MDE:金屬驅動電極層
MG:金屬斷點
MRE:金屬接收電極層
PLA:像素發光區域
PLA_sub:像素發光子區域
PMDE_1:第一主要金屬驅動電極
PMDE_2:第二主要金屬驅動電極
PMRE_1:第一主要金屬接收電極
PMRE_2:第二主要金屬接收電極
R1-Rm,Rx:金屬接收電極
SMDE:次要金屬驅動電極
SMRE:次要金屬接收電極
S_1:第一邊
S_2:第二邊
S_3:第三邊
S_4:第四邊
T1-Tn,Tx:金屬驅動電極
第1圖為本發明實施例之一指紋辨識感測器之示意圖。
第2圖至第4圖為本發明實施例之一指紋辨識感測單元之示意圖。
第5圖及第6圖為本發明實施例之指紋辨識感測器之堆疊示意圖。
請參考第1圖及第2圖，第1圖為本發明實施例之一指紋辨識感測器10之示意圖。指紋辨識感測器10包含有一處理單元102及複數個指紋辨識感測單元104。處理單元102可以是具有一運算功能且整合一積體電路(integrated circuit，IC)的裝置，以用來處理指紋辨識感測器10所接收的訊號，指紋辨識感測單元104可操作於一指紋辨識模式及可操作於一觸控模式。第2圖為指紋辨識感測器10之指紋辨識感測單元104之示意圖。指紋辨識感測單元104包含有一像素發光區域PLA、一金屬驅動電極層MDE及一金屬接收電極層MRE，其中像素發光區域PLA可以是一主動式矩陣有機發光(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)發光區域，並且包含至少一像素發光子區域PLA_sub，像素發光子區域PLA_sub可由一個發光像素或者一個以上的發光像素所組成，並且可 以是一四邊形。金屬驅動電極層MDE用來產生一驅動訊號，以及金屬接收電極層MRE用來接收金屬驅動電極層MDE所產生驅動信號。當指紋辨識感測器被處理單元102操作於一指紋辨識模式時，處理單元102可根據每一指紋辨識感測單元104之金屬接收電極層MRE所接收之來自金屬驅動電極層MDE的驅動信號，以判斷一指紋之一波峰及一波谷，並根據指紋波峰波谷的金屬驅動電極層MDE及金屬接收電極層MRE之間的電力線被破壞的程度達到指紋辨識的效果。另一方面，處理單元102也可應用於自容觸控辨識感測單元(即處理單元102可將金屬驅動電極層MDE和金屬接收電極層MRE視為同一單元，並統一進行自容觸控辨識)。如此一來，本發明實施例的指紋辨識感測器10即可將顯示、觸控及指紋辨識的功能整合於同一積體電路，並且在同一硬體架構下實現顯示、觸控及指紋辨識的功能。
具體而言，如第2圖所示，金屬驅動電極層MDE包含有複數個金屬驅動電極T1-Tn(深色實線)，而金屬接收電極層MRE包含有複數個金屬接收電極R1-Rm(淺色實線)。每一金屬驅動電極T1-Tn包含有一第一主要金屬驅動電極PMDE_1、一第二主要金屬驅動電極PMDE_2及複數個次要金屬驅動電極SMDE，其中第一主要金屬驅動電極PMDE_1沿著一第一方向設置，第二主要金屬驅動電極PMDE_2平行於第一主要金屬驅動電極PMDE_1，並且沿著第一方向設置。複數個次要金屬驅動電極SMDE沿著與第一方向垂直之一第二方向設置，並且次要金屬驅動電極SMDE之每一次要金屬驅動電極SMDE平行地設置於第一主要金屬驅動電極PMDE_1以及第二主要金屬驅動電極PMDE_2。值得注意的是，在第2圖的實施例中，第一方向與第二方向之一夾角之一內角度為90度。
另一方面，每一金屬接收電極R1-Rm包含有一第一主要金屬接收電 極PMRE_1、一第二主要金屬接收電極PMRE_2及複數個次要金屬接收電極SMRE，其中第一主要金屬接收電極PMRE_1沿著第二方向設置，第二主要金屬接收電極PMRE_2平行於第一主要金屬接收電極PMRE_1，並且沿著第二方向設置。複數個次要金屬接收電極SMRE沿著第一方向設置，並且次要金屬接收電極SMRE之每一次要金屬接收電極SMRE平行地設置於第一主要金屬接收電極PMRE_1以及第二主要金屬接收電極PMRE_2。
因此，在第2圖中的實施例，每一像素發光子區域PLA_sub在一俯視圖下是由金屬驅動電極層MDE及金屬接收電極層MRE所包圍。換句話說，在第2圖中的像素發光區域PLA為一矩形，每一像素發光子區域PLA_sub可由一第一邊S_1、一第二邊S_2、一第三邊S_3及一第四邊S_4所組成，並且第一邊S_1平行於第三邊S_3、第二邊S_2平行於第四邊S_4。金屬驅動電極層MDR之第一主要金屬驅動電極PMDE_1及第二主要金屬驅動電極PMDE_2分別與像素發光區域PLA之每一像素發光子區域PLA_sub之第一邊S_1及第三邊S_3平行，金屬驅動電極層MDE之次要金屬驅動電極SMDE分別與像素發光區域PLA之每一像素發光子區域PLA_sub之第二邊S_2及第四邊S_4平行。
相似地，金屬接收電極層MRE之第一主要金屬接收電極PMRE_1及第二主要金屬接收電極PMRE_2分別與像素發光區域PLA之每一像素發光子區域PLA_sub之第二邊S_2及第四邊S_4平行，金屬接收電極層MRE之次要金屬接收電極SMRE分別與像素發光區域PLA之每一像素發光子區域PLA_sub之第一邊S_1及第三邊S_3平行。
除此之外，由第2圖中的實施例可以看出，每一金屬驅動電極T1-Tn 之間以及每一金屬接收電極R1-Rm之間皆包含金屬斷點MG。具體而言，金屬驅動電極T1的每一金屬驅動電極SMDE與金屬驅動電極T2的第一主要金屬驅動電極PMDE_1之間皆包含有金屬斷點MG。相似地，金屬接收電極R1的每一次要金屬接收電極SMRE與金屬接收電極R2的主要金屬接收電極PMRE_1之間包含有金屬線斷點MG。
關於像素發光子區域PLA_sub的一形狀不限於第2圖中的矩形，在另一實施例中，像素發光子區域PLA_sub可以是一菱形。請參考第3圖，第3圖為本發明實施例之一指紋辨識感測單元304之示意圖，由於指紋辨識感測單元304為指紋辨識感測單元104的變化實施例，因此指紋辨識感測單元304沿用指紋辨識感測單元104的元件符號。與指紋辨識感測單元104不同的地方在於，指紋辨識感測單元304的每一像素發光子區域PLA_sub為菱形。
值得注意的是，第一方向與第二方向之夾角之一內角度並不限於第2圖及第3圖中的實施例，而可以是任意角度。舉例來說，第一方向與第二方向之夾角之內角度可以是45度，因此第一主要金屬驅動電極PMDE_1、一第二主要金屬驅動電極PMDE_2分別與次要金屬驅動電極SMDE的夾角的內角度為45度；第一主要金屬接收電極PMRE_1、一第二主要金屬接收電極PMRE_2分別與次要金屬接收電極SMRE的夾角的內角度為45度。
又或者，請參考第4圖，第4圖為本發明實施例之一指紋辨識感測單元404之示意圖。在第4圖的實施例中，每一像素發光子區域PLA_sub在俯視圖下是由金屬驅動電極層MDE的金屬驅動電極Tx及金屬接收電極層MRE的金屬接收電極Rx所包圍，並根據指紋波峰波谷的金屬驅動電極層MDE及金屬接收電極 層MRE之間的電力線被破壞的程度達到指紋辨識的效果。在第4圖的實施例中，金屬驅動電極層MDE的每一金屬驅動電極Tx圍繞像素發光子區域PLA_sub，沿著第一方向連接設置、金屬接收電極層MRE的金屬接收電極Rx圍繞像素發光子區域PLA_sub，沿著第二方向連接設置，並且在俯視圖下，金屬驅動電極Tx及金屬接收電極Rx圍繞每一像素發光子區域PLA_sub呈現一平行四邊形。
請參考第5圖及第6圖，第5圖及第6圖為本發明實施例之指紋辨識感測器10之堆疊示意圖。在一實施例中，本發明的指紋辨識感測器10可設置於一發光二極體的封裝層之上，並且如第5圖所示金屬驅動電極層MDE的金屬驅動電極Tx與金屬接收電極層MRE的金屬接收電極Rx可形成於同一堆疊層(即一絕緣層)，或者如第6圖所示金屬驅動電極層MDE的金屬驅動電極Tx與金屬接收電極層MRE的金屬接收電極Rx可形成於不同堆疊層(即不同的絕緣層)。
上述內容為關於本發明的指紋辨識感測器10的處理單元102將指紋辨識感測器10操作於指紋辨識模式時的實施例，由於指紋辨識感測單元的金屬驅動電極層MDE及金屬接收電極層MRE分別用來產生驅動訊號以及接收感測訊號，以實現互容式的指紋辨識感測器。
另一方面，當處理單元102可以分時多工方式，透過一多工器將指紋辨識感測器10操作於觸控模式，並且當指紋辨識感測器10之所有的指紋辨識感測單元之金屬驅動電極層MDE與金屬接收電極層MRE被短路時，指紋辨識感測器10之觸控模式屬於自容式。舉例而言，處理單元102可將積體電路中接收金屬驅動電極層MDE與金屬接收電極層MRE的迴路短路，以實現自容式的觸控模式。或者，當處理單元102將指紋辨識感測單元之中之至少一指紋辨識感測單元 之金屬驅動電極層MDE與金屬接收電極層MRE短路時，指紋辨識感測器10之觸控模式屬於一互容式。例如，以第3圖的實施例為例，處理單元102可以將金屬驅動電極層MDE的金屬驅動電極T1、T2短路、金屬驅動電極T3、T4短路，以實現分區互容的觸控模式。如此一來，處理單元102即可分時地控制時脈以透過同一積體電路實現顯示、觸控及指紋辨識的功能。
值得注意的是，上述實施例描述本發明的概念，本領域的技術人員可以相應地作出適當修改並且不限於此，舉例而言，設置金屬驅動電極層與金屬接收電極層的第一方向與第二方向並不限於上述實施例的態樣、指紋辨識感測單元所包含的像素發光區域範圍或像素發光子區域的形狀等，皆可根據使用者或電子裝置的需求以進行調整。
綜上所述，本發明實施例提供一種指紋辨識感測器，以整合主動式矩陣有機發光顯示器、觸控及指紋辨識之功能。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:指紋辨識感測器
102:處理單元
104:指紋辨識感測單元

Claims (14)

  1. 一種指紋辨識感測器，其包含有：一處理單元；以及複數個指紋辨識感測單元，其中每一指紋辨識感測單元包含有：一像素發光區域，包含至少一像素發光子區域；一金屬驅動電極層，用來產生一驅動訊號；以及一金屬接收電極層，用來接收該金屬驅動電極層所產生該驅動信號；其中該至少一像素發光子區域在一俯視圖下是由該金屬驅動電極層及該金屬接收電極層所包圍；其中當該處理單元將該複數個指紋辨識感測單元之至少一指紋辨識感測單元之金屬驅動電極層與金屬接收電極層短路時，該指紋辨識感測器被操作於一觸控模式；其中該處理單元以一分時多工方式，透過一多工器將該指紋辨識感測器操作於該觸控模式及一指紋辨識模式。
  2. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中當該處理單元將該指紋辨識感測器操作於一指紋辨識模式時，該處理單元根據每一指紋辨識感測單元之該金屬接收電極層所接收之該驅動信號，以判斷一指紋之一波峰及一波谷。
  3. 如請求項2所述之指紋辨識感測器，其中該金屬驅動電極層與該金屬接收電極層形成於同一堆疊層。
  4. 如請求項2所述之指紋辨識感測器，其中該金屬驅動電極層與該 金屬接收電極層形成於不同堆疊層。
  5. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中該指紋辨識感測器是設置於一發光二極體封裝層之上。
  6. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中當該複數個指紋辨識感測單元之所有的指紋辨識感測單元之金屬驅動電極層與金屬接收電極層被短路時，該指紋辨識感測器之該觸控模式屬於一自容式。
  7. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中當該處理單元將該複數個指紋辨識感測單元之至少一指紋辨識感測單元之金屬驅動電極層與金屬接收電極層短路時，該指紋辨識感測器之該觸控模式屬於一互容式。
  8. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中該金屬驅動電極層包含有複數個金屬驅動電極，並且每一金屬驅動電極包含有：一第一主要金屬驅動電極，沿著一第一方向設置；一第二主要金屬驅動電極，平行於該第一主要金屬驅動電極，並且沿著該第一方向設置；以及複數個次要金屬驅動電極，沿著與該第一方向垂直之一第二方向設置，該複數個次要金屬驅動電極之每一次要金屬驅動電極彼此平行，並且垂直於該第一主要金屬驅動電極以及該第二主要金屬驅動電極。
  9. 如請求項8所述之指紋辨識感測器，其中設置於該第一主要金屬驅動電極之複數個次要金屬驅動電極與該第二主要金屬驅動電極之間包含 金屬斷點。
  10. 如請求項8所述之指紋辨識感測器，其中該金屬接收電極層包含有複數個金屬接收電極，並且每一金屬接收電極包含有：一第一主要金屬接收電極，沿著該第二方向設置；一第二主要金屬接收電極，平行於該第一主要金屬接收電極，並且沿著該第二方向設置；以及複數個次要金屬接收電極，沿著與該第二方向垂直之該第一方向設置，該複數個次要金屬接收電極之每一次要金屬接收電極彼此平行，並且垂直於該第一主要金屬接收電極以及該第二主要金屬接收電極。
  11. 如請求項10所述之指紋辨識感測器，其中設置於該第一主要金屬接收電極之複數個次要金屬接收電極與該第二主要金屬接收電極之間包含金屬斷點。
  12. 如請求項9所述之指紋辨識感測器，其中該像素發光區域之每一像素發光子區域是由一第一邊、一第二邊、一第三邊及一第四邊所組成，並且該第一邊平行於該第三邊、該第二邊平行於該第四邊，該金屬驅動電極層之該第一主要金屬驅動電極及該第二主要金屬驅動電極分別與該像素發光區域之每一像素發光子區域之該第一邊及該第三邊平行，該金屬驅動電極層之該複數個次要金屬驅動電極分別與該像素發光區域之每一像素發光子區域之該第二邊及該第四邊平行。
  13. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中該像素發光區域為一主 動式矩陣有機發光(Active-matrix organic light-emitting diode，AMOLED)發光區域。
  14. 如請求項1所述之指紋辨識感測器，其中該至少一像素發光子區域為一四邊形。
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