本發(fā)明是關(guān)于指紋識裝置的技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種雙基板指紋辨識裝置。

背景技術(shù)：

在蘋果(Apple)公司于智能型手機(jī)中率先導(dǎo)入指紋辨識應(yīng)用的激勵下，指紋辨識發(fā)展近來再度掀起熱潮。常見的指紋傳感器有電容式(Capacitive)與光學(xué)式(Optical)兩種。

指紋辨識傳感器目前可依工藝方式區(qū)分成半導(dǎo)體式與光學(xué)式。半導(dǎo)體芯片式傳感器(SemiconductorSensor)是泛指利用集成電路設(shè)計與半導(dǎo)體工藝方式來進(jìn)行制造的指紋傳感器。電容式半導(dǎo)體式指紋傳感器是將高密度的電容傳感器整合于一芯片中。當(dāng)指紋按壓芯片表面時，芯片內(nèi)部的電容傳感器會根據(jù)指紋的波峰與波谷而產(chǎn)生的不同電荷量，形成指紋影像。蘋果(Apple)公司的智能型手機(jī)iPhone5s采用的就是電容式的原理。

電容式半導(dǎo)體式指紋傳感器為了具有一定的按壓面積以布置感應(yīng)電極，其占用芯片面積十分可觀，因此每一芯片的生產(chǎn)成本提高許多。同時，由于芯片本身就是裸露的半導(dǎo)體芯片，因此其設(shè)計挑戰(zhàn)在于如何抵抗手指本身汗水與酸堿對芯片表面的侵蝕以及靜電防護(hù)等特殊封裝工藝。若使用一般保護(hù)玻璃以對裸露的半導(dǎo)體芯片進(jìn)行防護(hù)時，由于保護(hù)玻璃約200～300微米(micrometre，μm)，保護(hù)玻璃下的電容式半導(dǎo)體式指紋感測芯片無法分辨指紋的波峰與波谷間電荷量的細(xì)微差異，導(dǎo)致無法有效地指紋感測。為克服上述問題，蘋果(Apple)公司的智能型手機(jī)iPhone 5s則在指紋傳感器表面增貼一層高介電系數(shù)的藍(lán)寶石基板以進(jìn)行防護(hù)。由于藍(lán)寶石基板具有足夠的硬度，故其厚度可制作得比保護(hù)玻璃小，以解決過去電容式傳感器感測效率不佳的問題。然而藍(lán)寶石基板的價格遠(yuǎn)高于一般保護(hù)玻璃。因此，現(xiàn)有指紋識裝置仍有改善的空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的主要是提供一雙基板指紋辨識裝置，其可提升感應(yīng)靈敏度與信號噪聲比、增進(jìn)其穩(wěn)定性與正確性，因此無需藍(lán)寶石基板以進(jìn)行防護(hù)。同時，該雙基板指紋辨識裝置可整合至現(xiàn)有的觸控顯示面板，并利用現(xiàn)有的觸控顯示面板的工藝，無需使用昂貴的集成電路制作感應(yīng)電極，可大幅降低指紋辨識裝置的成本。

依據(jù)本發(fā)明的一特色，本發(fā)明提出一種雙基板指紋辨識裝置，其包含一第一基板、及一第二基板。該第一基板的一面布置有多個電極、多個導(dǎo)電連接墊與多條走線。該第二基板的面對該第一基板的一面布置有多個選擇開關(guān)電路、多條走線、多個電極連接墊與多個導(dǎo)電連接墊，其中，該第二基板的至少一個電極連接墊電氣連接至對應(yīng)的該第一基板基板的電極。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的一實施例的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的一實施例的上視圖；

圖3是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的另一實施例的剖面示意圖；

圖4是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的另一實施例的上視圖；

圖5是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的又一實施例的上視圖；

圖6是本發(fā)明第二基板及選擇開關(guān)電路的示意圖；

圖7是本發(fā)明電極及選擇開關(guān)電路的運作示意圖；

圖8是本發(fā)明電極及選擇開關(guān)電路的運作示意圖；

圖9是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的一應(yīng)用示意圖；

圖10是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的另一應(yīng)用示意圖；

圖11是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置的又一應(yīng)用示意圖。

符號說明

雙基板指紋辨識裝置100

第一基板110 第二基板120

指紋感測電路130 電極111

導(dǎo)電連接墊113 走線115

電極連接墊121 導(dǎo)電連接墊123

走線125 選擇開關(guān)電路127

可曲撓電路板140 可曲撓或硬質(zhì)電路板150

選擇開關(guān)電路S(1，1)～S(n，m)、S(1，x)～S(n，x)

經(jīng)線nL1～nLq 緯線1y0～1yp、2y0～2yp、...、my0～myp

集成電路130 薄膜晶體管數(shù)組140

控制信號1x0～1xi、2x0～2xi、...、nx0～nxi

感測信號sensing signal 偏向信號ref1，...，refk

第一列電極710 第二列電極720

第三列電極730

第一條經(jīng)線v1(1L1，2L1，...) 第二條經(jīng)線v2(1L2，2L2，...)

第三條經(jīng)線v3(1L3，2L3，...) 信號線h1、h2、h3

第一個感應(yīng)電極組701 第一偏向電極組703

第二偏向電極組705 電極S11、D11、D21

電極740

第一個感應(yīng)電極組801 第一偏向電極組803

第二偏向電極組805

第二個感應(yīng)電極組811 第一偏向電極組813

第二偏向電極組815 第三偏向電極組817

電極S21、S22、S23、S24

觸控感應(yīng)電極910 觸控感應(yīng)電極1010、1020

主動顯示區(qū)域1110 非主動顯示區(qū)域1120

指紋感測區(qū)域1130

具體實施方式

圖1是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的一實施例的剖面示意圖。圖2是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的一實施例的上視圖。圖2是由手指方向往下看的示意圖。請一并參照圖1及圖2，該雙基板指紋辨識裝置100包含一第一基板110、一第二基板120、及一指紋感測電路130。該第一基板110的一面布置有多個電極111、多個導(dǎo)電連接墊113與多條走線115。該第一基板110可為一玻璃基板，陶瓷基板，藍(lán)寶石基板或高分子材料基板。該第一基板110的多個電極111，多個導(dǎo)電連接墊113與多條走線115可為不透明導(dǎo)電金屬材料或透明導(dǎo)電材料所制成。

由于圖2其是由上往下看，該第二基板120及其上的組件是以虛線表示。該第二基板120的面對該第一基板110的一面布置有多個電極連接墊121、多個導(dǎo)電連接墊123、多條走線125(僅顯示于圖2)、與多個選擇開關(guān)電路127(僅顯示于圖2)，其中，該第二基板120的至少一個電極連接墊121電氣連接至對應(yīng)的該第一基板110的電極111。該第二基板120可為一玻璃基板，陶瓷基板，不銹鋼基板或高分子材料基板。該第二基板120的多個電極連接墊121各自的面積不大于其相對應(yīng)該第一基板110的電極111的面積。該第二基板120的多個電極連接墊121、多個導(dǎo)電連接墊123與多條走線125為不透明導(dǎo)電金屬材料或透明導(dǎo)電材料所制成。

該第二基板120的至少一個導(dǎo)電連接墊123電氣連接至該第一基板的導(dǎo)電連接墊113，以將該多個選擇開關(guān)電路127的控制信號及該指紋感測電路130的指紋感測相關(guān)信號經(jīng)該第一基板110的多個導(dǎo)電連接墊113與多條走線125連接至該指紋感測電路130。其中，該多個選擇開關(guān)127是薄膜晶體管開關(guān)或CMOS晶體管開關(guān)。

如圖1所示，該指紋感測電路130是布置于該第一基板110上。此時，該指紋感測電路130可為COG(Chip on Glass)封裝的集成電路，或是COF(Chip on Film)封裝的集成電路。該指紋感測電路130可為一自電容感測電路。其中，該第一基板110與該第二基板120經(jīng)由異方性導(dǎo)電膠(AnisotropicConductiveFilm，A.C.F.)黏合，并使該第二基板120的電極連接墊121與該第一基板110的電極111之間，及該第二基板120的導(dǎo)電連接墊123與該第一基板110的導(dǎo)電連接墊113之間產(chǎn)生電氣連接。

圖3是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的另一實施例的剖面示意圖。圖4是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的另一實施例的上視圖。本實施例與圖1及2的差別在于該第一基板110的至少一個導(dǎo)電連接墊113與一可曲撓電路板140電氣連接，該指紋感測電路130設(shè)置于該可曲撓電路板140上，且該可曲撓電路板140連接至該指紋感測電路130。

圖5是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的又一實施例的上視圖，其與圖1及2的差別在于該第一基板110的至少一個導(dǎo)電連接墊113與一可曲撓或硬質(zhì)電路板150電氣連接，且該指紋感測電路130布置于該電路板150上。

圖6是本發(fā)明第二基板120及選擇開關(guān)電路127的示意圖。該選擇開關(guān)電路127相對應(yīng)的電極連接墊121電氣連接至該第一基板110上對應(yīng)處的電極111。因此在圖6中雖僅繪示選擇開關(guān)電路127S(1，1)～S(n，m)，實則是代表選擇開關(guān)電路127、對應(yīng)的電極連接墊121、與對應(yīng)的電極111的組合。

如圖6所示，其包含有呈矩陣(matrix)排列的選擇開關(guān)電路127及呈列(row)排列的選擇開關(guān)電路127，分別以S(1，1)～S(n，m)、S(1，x)～S(n，x)標(biāo)示。選擇開關(guān)電路S(1，1)～S(n，m)呈矩陣(matrix)排列。布置于上述矩陣的外的多個選擇開關(guān)電路S(1，x)～S(n，x)呈列(row)排列。每一個選擇開關(guān)電路S(1，x)～S(n，x)經(jīng)由一組經(jīng)線(nL1～nLq)對應(yīng)到一整行(column)的多個選擇開關(guān)電路S(1，1)～S(n，m)。在圖6中，q為3。也即，選擇開關(guān)電路S(1，x)經(jīng)由一組經(jīng)線(1L1～1L3)對應(yīng)到一整行(column)的多個選擇開關(guān)電路S(1，1)～S(1，m)，選擇開關(guān)電路S(2，x)經(jīng)由一組經(jīng)線(2L1～2L3)對應(yīng)到一整行(column)的多個選擇開關(guān)電路S(2，1)～S(2，m)，依此類推。

如圖6所示，緯線1y0～1yp、2y0～2yp、...、my0～myp用以控制該對應(yīng)列的各選擇開關(guān)電路127與哪一條經(jīng)線電氣相連。在圖6中，p為2。例如：緯線1y0～1y2連結(jié)并控制選擇開關(guān)電路S(1，1)...S(n，1)與哪一條經(jīng)線電氣相連。同時，該控制信號1x0～1Xi、2x0～2xi、...、nx0～nxi則分別控制選擇開關(guān)電路S(1，x)...S(n，x)，以選擇各經(jīng)線1L1～1L3與感測信號(sensingsignal)、偏向信號ref1，...，refk其中之一相連。在圖6中，i為1，k為2。其他也是如此，不再贅述。

圖7是本發(fā)明電極111及選擇開關(guān)電路127的運作示意圖。圖7中所繪示的D21、D11、S11是代表選擇開關(guān)電路127、對應(yīng)的電極連接墊121、與對應(yīng)的電極111的組合。配合參考圖6所示，緯線1y0～1yp、2y0～2yp、...、my0～myp用以控制該對應(yīng)列的各對應(yīng)的電極111與哪一條經(jīng)線電氣相連。如圖7所示，第一列(row)電極710其緯線信號為001，表示第一列的各個電極111均分別和其相對應(yīng)的第一條經(jīng)線v1(1L1，2L1，...)電氣相連。第二列電極720其緯線信號為010，表示第二列的各個電極111均分別和其相對應(yīng)的第二條經(jīng)線v2(1L2，2L2，...)電氣相連。第三列電極730其緯線信號為100，表示第三列的各個電極111均分別和其相對應(yīng)的第三條經(jīng)線v3(1L3，2L3，...)電氣相連。

也即，緯線1y0～1yp為001，表示該列電極中的第一行(column)電極111與其第一條經(jīng)線1L1電氣相連，該列電極中的第二行電極111與其第一條經(jīng)線2L1電氣相連，依序類推。緯線1y0～1yp為010，表示該列電極中的第一行電極111與其第二條經(jīng)線1L2電氣相連，該列電極中的第二行電極111與其第二條經(jīng)線2L2電氣相連，依序類推。緯線1y0～1yp為100，表示該列電極中的第一行電極第三條經(jīng)線1L3電氣相連，該列電極中的第二行電極111與其第三條經(jīng)線2L3電氣相連，依序類推。

控制信號1x0～1xi、2x0～2xi、...、nx0～nxi控制經(jīng)線1L1～1Lq、2L1～2Lq、...、nLl～nLq與感測信號(sensing signal)、偏向信號refl，...，refk其中之一相連。如圖6所示，控制信號1x0～1xi、2x0～2xi、...、nx0～nxi分別為兩個位，其可形成四個狀態(tài)。由于在圖7實施例中，經(jīng)線1L1～1Lq、2L1～2Lq、...、nL1～nLq的每一組僅有三條經(jīng)線v1、v2、v3與三條信號線h1、h2、h3，故只需三個狀態(tài)，其分別為狀態(tài)0、狀態(tài)1、狀態(tài)2。其中，三條信號線h1、h2、h3分別對應(yīng)至感測信號(sensing signal)、第一偏向信號ref1、第二偏向信號ref2。第一行的三條經(jīng)線v1、v2、v3分別對應(yīng)至1L1、1L2、1L3，第二行的三條經(jīng)線v1、v2、v3分別對應(yīng)至2L1、2L2、2L3。第n行的三條經(jīng)線v1、v2、v3分別對應(yīng)至nL1、nL2、nL3。依此類推，不再贅述。

狀態(tài)0、狀態(tài)1、狀態(tài)2分別通過選擇開關(guān)電路127，進(jìn)而控制經(jīng)線與信號線的連接關(guān)系。狀態(tài)0(00b)時，經(jīng)線v1連接至信號線h3，經(jīng)線v2連接至信號線h3，經(jīng)線v3連接至信號線h3。狀態(tài)1(01b)時，經(jīng)線v1連接至信號線h3，經(jīng)線v2連接至信號線h2，經(jīng)線v3連接至信號線h2。狀態(tài)2(10b)時，經(jīng)線v1連接至信號線h3，經(jīng)線v2連接至信號線h2，經(jīng)線v3連接至信號線h1。

通過前述的控制方法，標(biāo)號為S11電極所組成的第一個感應(yīng)電極組701連接至感測信號(sensing signal)。標(biāo)號為D11的電極所組成的第一偏向電極組703連接至一第一偏向信號ref1。標(biāo)號為D21的電極所組成的第二偏向電極組705連接至一第二偏向信號ref2。該等偏向信號ref1、ref2是與該感應(yīng)電極組上的感應(yīng)信號同相的信號、反相的信號、或其它特定電位信號；上述特定電位信號為零電位、正電位、負(fù)電位或交變電位信號。

電極740上有一控制代碼010,00，其中，前三位為010，表示該電極與第二條經(jīng)線v2電氣相連。若為001，則表示該電極與第一條經(jīng)線v1電氣相連。若為100，則表示該電極與第三條經(jīng)線v3電氣相連。也即，圖7的前三位是使用一位有效編碼(one-hot encoding)?？刂拼a的后二位為00，表示為狀態(tài)0。若為01，則表示為狀態(tài)1。若為10，則表示為狀態(tài)2。

圖8是本發(fā)明電極111及選擇開關(guān)電路127的運作示意圖。如圖8所示，第一個感應(yīng)電極組801周圍的標(biāo)注為D11的多個電極111組合為第一個感應(yīng)電極組801相對應(yīng)的一第一偏向電極組803。第二個感應(yīng)電極組811周圍的標(biāo)注為D12的多個電極111組合為第二個感應(yīng)電極組811相對應(yīng)的一第一偏向電極組813。位于第一偏向電極組803周圍的標(biāo)注為D21的多個電極111組合為其相對應(yīng)的一第二偏向電極組805。位于第一偏向電極組813周圍的標(biāo)注為D22的多個電極111組合為其相對應(yīng)的一第二偏向電極組815。位于第二偏向電極組815周圍的標(biāo)注為D32的多個電極111組合為其相對應(yīng)的一第三偏向電極組817。

于圖8中，第二個感應(yīng)電極組811由四個電極S21、S22、S23、S24所組成。也即，本發(fā)明利用該第二基板120的多個電極連接墊121、與多個選擇開關(guān)電路127，則可重組該第一基板110上的多個電極111而形成較大的第一個感應(yīng)電極組801及多層次的偏向電極組。因此，當(dāng)進(jìn)行指紋感測操作時，可將該第一基板110上的多個電極111規(guī)劃為感應(yīng)電極組與相對應(yīng)的多層次的偏向電極組，并分別施加感測信號(sensing signal)、感應(yīng)增強(qiáng)的第一偏向信號(refl)、感應(yīng)抑制的第二偏向信號(ref2)等，從而提升感應(yīng)靈敏度與信號噪聲比、增進(jìn)其穩(wěn)定性與正確性，并大幅降低指紋感測裝置的成本。

圖9是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的一應(yīng)用示意圖。其應(yīng)用于一觸控顯示面板。第一基板110可為一顯示設(shè)備的保護(hù)玻璃或保護(hù)膠膜，該第一基板110還布置有多個觸控感應(yīng)電極910，該指紋感測電路130兼具指紋辨識與觸控功能。如圖9所示，該指紋感測電路130與該多個觸控感應(yīng)電極910可執(zhí)行自感應(yīng)電容(self-capacitance)觸碰偵測。

圖10是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的另一應(yīng)用示意圖。其應(yīng)用于一觸控顯示面板。第一基板110可為一顯示設(shè)備的保護(hù)玻璃或保護(hù)膠膜，該第一基板110還布置有多個觸控感應(yīng)電極1010、1020，該指紋感測電路130兼具指紋辨識與觸控功能。如圖10所示，多個觸控感應(yīng)電極1010以行(column)方向使用橋接方式電氣連接，而形成一行的觸控感應(yīng)電極，而多個觸控感應(yīng)電極1020以列(row)方向使用橋接方式電氣連接，而形成一列的觸控感應(yīng)電極，該指紋感測電路130與列方向的觸控感應(yīng)電極及行方向的觸控感應(yīng)電極可執(zhí)行互感應(yīng)電容(mutual-capacitance)觸碰偵測。

圖11是本發(fā)明一種雙基板指紋辨識裝置100的又一應(yīng)用示意圖。其應(yīng)用于一觸控顯示面板的實施例。其將指紋辨識電極整合在一傳統(tǒng)自電容觸控電極基板上，同時觸控電路與指辨電路整合為一集成電路芯片130。其中，該第一基板110可為一顯示設(shè)備的保護(hù)玻璃或保護(hù)膠膜，該第一基板110還布置有多個觸控感應(yīng)電極910，該指紋感測電路130兼具指紋辨識與觸控功能。該第二基板120上的該多個選擇開關(guān)127可利用液晶面板的薄膜晶體管工藝(Thin File Transistor，TFT)進(jìn)行制作，故該多個選擇開關(guān)127可為薄膜晶體管開關(guān)或CMOS晶體管開關(guān)。

觸控顯示面板可劃分為一主動顯示區(qū)域(active area)1110一非主動顯示區(qū)域(non-active area)1120。該第一基板110的多個電極111、多個導(dǎo)電連接墊113與多條走線115、該第二基板120的多個電極連接墊121、多個導(dǎo)電連接墊123、多條走線125與多個選擇開關(guān)電路127可設(shè)置于該非主動顯示區(qū)域(non-active area)1120中的區(qū)域1130處，而該指紋感測電路130可設(shè)置于非主動顯示區(qū)域(non-active area)1120中，并不會影響該觸控顯示面板的顯示及觸控功能。

由前述說明可知，本發(fā)明利用該第二基板120的多個電極連接墊121、與多個選擇開關(guān)電路127，則可重組該第一基板110上的多個電極111而形成較大的第一個感應(yīng)電極組801及多層次的偏向電極組。因此，當(dāng)進(jìn)行指紋感測操作時，可將該第一基板110上的多個電極111規(guī)劃為感應(yīng)電極組與相對應(yīng)的多層次的偏向電極組，并分別施加感測信號(sensing signal)、感應(yīng)增強(qiáng)的第一偏向信號(ref1)、感應(yīng)抑制的第二偏向信號(ref2)等，從而提升感應(yīng)靈敏度與信號噪聲比、增進(jìn)其穩(wěn)定性與正確性。因此即使將電極設(shè)置于保護(hù)玻璃或保護(hù)膠膜上仍能正確地感測指紋的相關(guān)信號，故無需使用高介電系數(shù)的藍(lán)寶石基板以進(jìn)行防護(hù)。同時，本申請雙基板指紋辨識裝置可整合至現(xiàn)有的觸控顯示面板，并利用現(xiàn)有的觸控顯示面板的工藝，無需使用昂貴的集成電路CMOS工藝于制作感應(yīng)電極，不僅減少感測電路芯片的面積且簡化封裝工藝，還可大幅降低指紋感測裝置的成本。

上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請專利范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實施例。