指纹传感器、具有其的电子装置及操作指纹传感器的方法制造方法及图纸

提供了指纹传感器、具有其的电子装置及操作指纹传感器的方法。所述指纹传感器包括：包含按行和列布置的多个单元像素，所述多个单元像素中的每个包括：被配置为形成检测电容器的感测电极和被配置为基于检测电容器的电容来产生模拟信号的信号发生电路；以及控制器，被配置为控制像素阵列的操作，其中，所述控制器被配置为电连接彼此邻近的至少两个单元像素的感测电极，并且仅激活包括在所述至少两个单元像素中的信号发生电路之一以产生模拟信号。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2015年8月12日提交到韩国知识产权局的第10-2015-0113570号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。
实施例涉及一种指纹传感器，更具体地讲，涉及一种保持高分辨率同时具有提高的感测性能的指纹传感器。
技术介绍
通常，指纹传感器通过检测感测电极和手指之间的电容来获得手指的指纹图像。例如，指纹传感器可以基于包括在指纹的脊位于其上的像素中的感测电极和手指之间的电容及包括在指纹的谷位于其上的像素中的感测电极和手指之间的电容来获得手指的指纹图像。当指纹传感器的分辨率增加时，包括在指纹传感器中的像素的尺寸被减小。然而，当像素的尺寸减小时，像素中包括的感测电极的尺寸也减小，以致感测电极和手指之间的电容减小。因此，当像素的尺寸减小时，指纹传感器的感测性能下降。
技术实现思路
实施例包括一种指纹传感器，所述指纹传感器包括：包括按行和列布置的多个单元像素的像素阵列，所述多个单元像素中的每个包括：被配置为形成检测电容器的感测电极和被配置为基于检测电容器的电容来产生模拟信号的信号发生电路；以及控制器，被配置为控制像素阵列的操作，其中，所述控制器被配置为电连接彼此邻近的至少两个单元像素的感测电极并且仅激活包括在所述至少两个单元像素中的信号发生电路之一以产生模拟信号。实施例包括一种电子装置，所述电子装置包括：多个感测电极；多个信号发生电路，每个信号发生电路被配置为基于信号发生电路的输入所连接的电容来产生信号；以及控制器，被配置为将感测电极的组选择性地电连接到信号发生电路的输入(input)，其中，感测电极的每个组被电连接到信号发生电路中的对应的单个信号发生电路。实施例包括一种操作指纹传感器的方法，所述指纹传感器包括按行和列布置的多个单元像素，所述多个单元像素中的每个包括感测电极和信号发生电路，所述方法包括：电连接包括在彼此邻近的至少两个单元像素中的感测电极；接通所述至少两个单元像素中的信号发生电路之一；断开所述至少两个单元像素中的其余的信号发生电路；通过已接通的信号发生电路来产生具有与包括所述至少两个单元像素的感测电极的检测电容器的电容的总和成比例的幅值的模拟信号；并且基于模拟信号来产生代表用户的指纹图案的数字信号。附图说明通过下面结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解说明性的非限制的实施例。图1是示出根据一些实施例的指纹传感器的框图。图2是示出包括在图1的指纹传感器中的像素阵列的示例的剖视图。图3是示出包括在图1的指纹传感器中的像素阵列的示例的电路图。图4是用于描述包括在被选行中的被选单元像素的时序图。图5是示出在重置期期间包括在被选行中的被选单元像素和包括在辅助行中的辅助单元像素的状态的电路图。图6是示出在检测期期间包括在被选行中的被选单元像素和包括在辅助行中的辅助单元像素的状态的电路图。图7至图9是用于描述控制器将包括在像素阵列中的行之一确定为被选行的过程的图。图10是示出操作根据一些实施例的指纹传感器的方法的流程图。图11是示出根据一些实施例的像素阵列的示例的电路图。图12A至图13D是用于描述控制器操作图11的像素阵列的过程的图。图14是示出根据一些实施例的电子装置的框图。图15是示出图14的电子装置被实现为智能手机的示例的图。具体实施方式将参照附图更充分地描述各种实施例，在附图中示出具体的实施例。然而，实施例可以采取许多不同的形式，并且不应该被理解为限于在此阐述的具体实施例。相反地，提供这些实施例使得本公开将是彻底的且完整的，并将范围充分地传达给本领域技术人员。在整个申请中，相同的附图标记表示相同的元件。将理解的是，虽然在这里可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语用来将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，类似地，第二元件可被称为第一元件。当在此使用时，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项的任意和全部组合。将理解的是，当元件被称作被“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接到或结合到所述另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其它词语应该以类似的方式进行解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。这里使用的术语是出于描述特定实施例的目的，并非意图限制。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的“一个(种/者)”和“该/所述”也意图包括复数形式。还将理解的是，当在此使用术语“包括”、“包含”和/或其变型时，表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非另有定义，否则这里使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与本领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，除非这里明确如此定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的上下文中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于形式化的含义进行解释。图1是示出根据一些实施例的指纹传感器的框图。参照图1，指纹传感器10包括像素阵列100、控制器300、相关双采样和积分电路CDS_INT400、采样与保持电路SHA500和模数转换器ADC600。像素阵列100可以包括按行和列布置的多个单元像素P200。控制器300可被配置为将共电压VCM和检测电压VD提供给每个单元像素200。此外，控制器300可被配置为使用多连接控制信号MCCS、选择控制信号SEL、第一开关信号SWS1和第二开关信号SWS2以行为单位来控制像素阵列100的操作。当手指接触到像素阵列100上时，包括在像素阵列100中的每个单元像素200可以被配置为通过检测手指的指纹图案来产生模拟信号。在一些实施例中，单元像素200可以配置为通过多条列线COL1、COL2、……、COLn以行为单位来输出与指纹图案对应的模拟信号。这里，n表示正整数。图2是示出包括在图1的指纹传感器中的像素阵列的示例的剖视图。参照图2，包括在像素阵列100中的每个单元像素200可以包括形成在半导体基底101上方的感测电极210和形成在半导体基底101上面的信号发生电路SG220。包括在每个单元像素200中的感测电极210可以电连接到对应的信号发生电路220。在一些实施例中，感测电极210可以实现为包括金属材料的金属板。然而，在其它实施例中，感测电极210可以由其它导电材料来形成。像素阵列100还可以包括绝缘层230，该绝缘层230形成在半导体基底101上方并且覆盖每个单元像素200的感测电极210。在一些实施例中，形成在感测电极210上方的绝缘层230的至少一部分可以包括玻璃。图2表示手指在像素阵列100中包括的绝缘层230上面时的状态。当手指接触到像素阵列100上时，手指可以作为电极来操作。因此，包括在每个单元像素200中的感测电极210可以与手指一起形成检测电容器D_C。通常，人的指纹具有由脊和谷形成的固有图案。因此，如图2所示，指纹的脊位于其上的单元像素200中包括的感测电极210与手指之间的距离可以小于指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹传感器，包括：像素阵列，包括按行和列布置的多个单元像素，所述多个单元像素中的每个包括：感测电极，被配置为形成检测电容器；信号发生电路，被配置为基于检测电容器的电容来产生模拟信号；控制器，被配置为控制像素阵列的操作，其中，所述控制器被配置为电连接彼此邻近的至少两个单元像素的感测电极，并且仅激活包括在所述至少两个单元像素中的信号发生电路之一以产生模拟信号。

【技术特征摘要】
2015.08.12 KR 10-2015-01135701.一种指纹传感器，包括：像素阵列，包括按行和列布置的多个单元像素，所述多个单元像素中的每个包括：感测电极，被配置为形成检测电容器；信号发生电路，被配置为基于检测电容器的电容来产生模拟信号；控制器，被配置为控制像素阵列的操作，其中，所述控制器被配置为电连接彼此邻近的至少两个单元像素的感测电极，并且仅激活包括在所述至少两个单元像素中的信号发生电路之一以产生模拟信号。2.如权利要求1所述的指纹传感器，其中，已激活的信号发生电路被配置为产生具有与包括在所述至少两个单元像素所包括的感测电极中的检测电容器的电容的总和成比例的幅值的模拟信号。3.如权利要求1所述的指纹传感器，其中，彼此邻近的所述至少两个单元像素沿列方向邻近。4.如权利要求3所述的指纹传感器，其中，彼此邻近的所述至少两个单元像素沿行方向邻近。5.如权利要求1所述的指纹传感器，其中，信号发生电路包括：多连接开关，连接在感测电极和沿列方向邻近的单元像素的感测电极之间，所述多连接开关被配置为响应于多连接控制信号而接通；第一开关，被配置为响应于第一开关信号而接通，以将检测电压提供给感测电极；放大器，包括负输入电极、接收共电压的正输入电极和输出电极；第二开关，连接在放大器的负输入电极和感测电极之间，所述第二开关被配置为响应于第二开关信号而接通；反馈电容器，连接在放大器的负输入电极和放大器的输出电极之间；第三开关，连接在放大器的负输入电极和放大器的输出电极之间，所述第三开关被配置为响应于第一开关信号而接通；选择开关，连接在放大器的输出电极和列线之间，所述选择开关被配置为响应于选择控制信号而接通。6.如权利要求5所述的指纹传感器，其中，控制器还被配置为：将多连接控制信号、第一开关信号、第二开关信号和选择控制信号提供给信号发生电路。7.如权利要求5所述的指纹传感器，其中，控制器还被配置为：将包括在像素阵列中的行之一确定为被选行，并且将邻近于被选行的至少一个行确定为辅助行；将处于激活状态的多连接控制信号和处于激活状态的选择控制信号提供给包括在被选行中的被选单元像素；将处于失效状态的多连接控制信号和处于失效状态的选择控制信号提供给包括在辅助行中的辅助单元像素。8.如权利要求7所述的指纹传感器，其中，控制器还被配置为将沿第一方向邻近于被选行的行确定为辅助行。9.如权利要求7所述的指纹传感器，其中，控制器还被配置为：在重置期期间，将处于激活状态的第一开关信号和处于失效状态的第二开关信号提供给被选单元像素；在检测期期间，将处于失效状态的第一开关信号和处于激活状态的第二开关信...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠勋，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR