具有电流控制的指纹感测系统技术方案

指纹感测系统包括：多个导电选择线；与选择线交叉的多个导电读出线；选择电路，其能够被控制成在多个选择线中的至少一个所选择的选择线上提供选择信号；形成在选择线与读出线之间的交叉处的多个像素元件；电流提供电路，其耦接至读出线并且能够被控制成在从每一个像素元件读出感测信号时在至少一个读出线中生成电流脉冲

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电流控制的指纹感测系统


[0001]本专利技术涉及用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，该指纹感测系统包括：多个导电选择线，其彼此平行地布置；多个导电读出线，其彼此平行地布置并且与选择线交叉；选择电路，其耦接至多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制以在多个选择线中的至少一个所选择的选择线上提供选择信号；以及多个像素元件，每个像素元件形成在多个选择线中的一个选择线与多个读出线中的一个读出线之间的相应交叉处
。

技术介绍

[0002]指纹感测系统被广泛用作为增加诸如移动电话等电子设备的便利性和安全性的手段
。
在具有显示器的各种电子设备中，可能期望在显示器所占据的区域内提供指纹感测
。
还可能期望在显示器的相对大的区域上提供指纹感测
。
[0003]用于该应用和其他应用的指纹感测系统的适当配置可以是以下配置的指纹系统：该配置具有多个导电选择线，其彼此平行地布置；多个导电读出线，其彼此平行地布置并且与选择线交叉；选择电路，其耦接至多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制以在多个选择线中的至少一个所选择的选择线上提供选择信号；以及多个像素元件，每个像素元件形成在多个选择线中的一个选择线与多个读出线中的一个读出线之间的相应交叉处
。
[0004]可以至少部分地使用相对具有成本效益的材料和技术
——
例如玻璃或塑料基板上的
TFT(
薄膜晶体管
)
技术
——
来实现该传感器配置
。
因此，与现有的指纹传感器相比，这种传感器配置可以提供降低的每单位表面积成本
。
然而，期望的是减少用这种类型的传感器获取指纹表示
(
例如指纹图像
)
所需的时间
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供改进的指纹感测系统，特别是减少获取指纹表示所需的时间的指纹感测系统
。
[0006]根据本专利技术的第一方面，因此提供了一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，包括：多个导电选择线，其彼此平行地布置；多个导电读出线，其彼此平行地布置并且与选择线交叉；选择电路，其耦接至多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制成在多个选择线中的至少一个所选择的选择线上提供选择信号；电流提供电路，其耦接至读出线并且能够被控制成在读出线中的至少一个中生成电流；以及多个像素元件，每个像素元件形成在多个选择线中的一个选择线与多个读出线中的一个读出线之间的相应交叉处，多个像素元件中的每个像素元件包括：感测元件，其响应于指示感测元件与手指表面之间距离的特性而提供指示该特性的感测值的输出；以及感测信号提供元件，其耦接至感测元件
、
选择线和读出线，该感测信号提供元件被配置成响应于在选择线上提供的选择信号，将读出线上的电位控制到感测电位，该感测电位取决于由感测元件提供的输出，其中，指纹感测系统还包括：操作控制电路，其耦接至选择电路和可控电流提供电路，并且被配置成：对于多个像素元件中的每个像素元件，向选择电路提供第一控制信号，以用于控制选择电路在与像素
元件的感测信号提供元件耦接的选择线上提供选择信号；以及向电流提供电路提供第二控制信号，以在与像素元件的感测信号提供元件耦接的读出线中生成电流
。
[0007]感测元件可以对根据手指表面的形貌而不同的物理特性做出响应
。
这种物理特性的示例包括电容耦合
、
机械耦合
、
热耦合和光学反射
。
如本领域普通技术人员所公知的，存在各种感测元件构造，其适于感测指示手指与感测元件之间相互作用的这些物理特性
。
在电容耦合的情况下，感测元件可以例如包括能够积累电荷的导电板；在机械耦合的情况下，感测元件可以例如具有压电特性；在热耦合的情况下，感测元件可以例如包括电阻器或可以被控制来生成热量的其他电路元件；在光学反射的情况下，感测元件可以例如包括光电二极管，该光电二极管生成指示入射光量的光电流
。
[0008]根据本专利技术的实施方式的指纹感测系统可以有利地使用
TFT
技术来实现，从而提供展现大感测区域的具有成本效益的指纹感测系统
。
[0009]本专利技术基于以下认识：存在于每个像素元件中的感测信号提供元件的驱动能力可以是指纹感测系统的读出时间
/
速度的限制因素，并且当使用选择电路选择像素元件时，通过使用像素元件外部的电流提供电路在读出线中生成电流，可以减少将读出线控制到感测电位所需的时间
。
[0010]可以被设计到感测信号提供元件中的驱动能力主要受到包括感测信号提供元件的像素元件可用的有限表面积的限制
。
在根据本专利技术的指纹感测系统的实施方式中，当前选择的像素元件的感测信号提供元件的驱动能力可以用像素元件外部的可控电流提供电路的驱动能力来暂时补充，并且因此不受限于相同的有限表面积
。
[0011]在各种实施方式中，感测信号提供元件可以包括耦接至感测元件和读出线的场效应晶体管
。
在这样的实施方式中，由电流提供电路响应于第二控制信号而生成的电流可以用作为场效应晶体管的偏置
。
除了增大感测信号提供元件的速度之外，由电流提供电路生成的电流也可以改善线性度
。
[0012]可以有利地以公共源极放大器配置或公共漏极放大器
(
也称为源极跟随器
)
配置来耦接场效应晶体管
。
[0013]在各种实施方式中，根据本专利技术的指纹感测系统还可以包括预充电电位提供电路，该预充电电位提供电路耦接至读出线，并且能够被控制成将读出线中的至少一个充电到预定的预充电电位
。
操作控制电路可以耦接至预充电电位提供电路并且被配置成：对于多个像素元件中的每个像素元件，向预充电电位提供电路提供第三控制信号，以将与像素元件的感测信号提供元件耦接的读出线控制到预充电电位
。
[0014]可以有利地在第一控制信号和第二控制信号之前提供第三控制信号
。
[0015]通过将读出线预充电到合适的电位，可以甚至进一步减少读出时间，这是因为可以减少需要由感测信号提供元件提供以达到感测电位的电荷量
。
感测电位是像素元件的感测元件与手指表面之间距离的指示
。
[0016]感测信号提供元件能够将读出线上的电位控制到预定的感测电位范围内的感测电位，并且由预充电电位提供电路将读出线预充电到的合适电位可以有利地与该预定的感测电位范围相关
。
[0017]在实施方式中，预充电电位可以在感测电位范围之外，高于最小感测电位的
70
％，并且低于最大感测电位的
130
％
。
[0018]当预充电电位低于最小感测电位时，感测信号提供元件可以被配置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于感测手指的手指表面的指纹感测系统，包括：多个导电选择线，其彼此平行地布置；多个导电读出线，其彼此平行地布置并且与所述选择线交叉；选择电路，其耦接至所述多个选择线中的每个选择线，并且能够被控制成在所述多个选择线中的至少一个所选择的选择线上提供选择信号；电流提供电路，其耦接至所述读出线，并且能够被控制成在所述读出线中的至少一个读出线中生成电流；以及多个像素元件，每个像素元件形成在所述多个选择线中的一个选择线与所述多个读出线中的一个读出线之间的相应交叉处，所述多个像素元件中的每个像素元件包括：感测元件，其响应于指示所述感测元件与所述手指表面之间距离的特性而提供指示所述特性的感测值的输出；以及感测信号提供元件，其耦接至所述感测元件
、
所述选择线和所述读出线，所述感测信号提供元件被配置成响应于在所述选择线上提供的选择信号而将所述读出线上的电位控制到感测电位，所述感测电位取决于由所述感测元件提供的输出，其中，所述指纹感测系统还包括：操作控制电路，其耦接至所述选择电路和所述电流提供电路，并且被配置成：对于所述多个像素元件中的每个像素元件，向所述选择电路提供第一控制信号，以用于控制所述选择电路在与所述像素元件的所述感测信号提供元件耦接的选择线上提供所述选择信号；以及向所述电流提供电路提供第二控制信号，以在与所述像素元件的所述感测信号提供元件耦接的读出线中生成电流
。2.
根据权利要求1所述的指纹感测系统，其中，所述操作控制电路被配置成与所述第一控制信号同步地提供所述第二控制信号
。3.
根据权利要求1或2所述的指纹感测系统，其中：所述第一控制信号导致具有第一持续时间的所述选择信号；以及所述第二控制信号导致具有第二持续时间的至少第一电流脉冲，所述第二持续时间比所述第一持续时间短
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的指纹感测系统，其中，所述感测信号提供元件包括耦接至所述感测元件和所述读出线的场效应晶体管
。5.
根据权利要求4所述的指纹感测系统，其中，所述感测元件耦接至所述场效应晶体管的栅极端子，并且所述读出线耦接至所述场效应晶体管的源极端子
。6.
根据权利要求4所述的指纹感测系统，其中，所述感测元件耦接至所述场效应晶体管的栅极端子，并且所述读出线耦接至所述场效应晶体管的漏极端子
。7.
根据前述权利要求中任一项所述的指纹感测系统，还包括：预充电电位提供电路，其耦接至所述读出线，并且能够被控制成将所述读出线中的至少一个读出线充电到预定的预充电电位，其中，所述操作控制电路耦接至所述预充电电位电路，并且被配置成：对于所述多个像素元件中的每个像素元件，
向所述预充电电位提供电路提供第三控制信号，以将与所述像素元件的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陳稟亮，安德烈亚斯，
申请(专利权)人：指纹卡安娜卡敦知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：