本发明有关于一种指纹感测电路，且特别是有关于一种减少制程的指纹感测电路。
背景技术：
人类的指纹具有细节多、几乎是独特、不容易更改、而且在个人的生命中是耐用(durable)等特性，这使得指纹很适合长期用来作为人类身份的识别。一般来说，一个指纹感测电路上有多个排列为阵列的感测电极，这些感测电极会耦接至多条扫描线与多条感测线，这些扫描线与感测线是彼此交错，因此属于不同的金属层。因此，上述的感测电极、扫描线与感测线至少需要三层金属层，在一些应用中由于成本的考虑，需要减少金属层的数目。
技术实现要素：
本发明的实施例提出一种指纹感测电路，包括多个感测电极、多个开关、感测线与多个触发器。开关的第一端分别耦接至感测电极，感测线则耦接至开关的第二端。触发器的输出端分别耦接至开关的控制端，部分触发器的输入端耦接至多个触发器中前一级触发器的输出端。
在一些实施例中，上述的感测电极属于第一导电层，感测线属于第二导电层。
在一些实施例中，上述的指纹感测电路还包括时钟信号线，其属于第二导电层，并耦接至触发器的触发端。
在一些实施例中，上述的感测线与时钟信号线沿着第一方向延伸并彼此平行。
在一些实施例中，上述的触发器设置于底层电路，第一导电层与第二导电层形成于底层电路之上。
在一些实施例中，上述的多个触发器包括第一触发器与第二触发器。第一触发器的输入端耦接至脉冲信号，第一触发器为第二触发器的前一级触发器。第二触发器其输入端耦接至第一触发器的输出端。
在一些实施例中，上述的指纹感测电路还包括多个与门。这些与门的第一输入端耦接至选择信号，第二输入端分别耦接至触发器的输出端，输出端分别耦接至开关的控制端。
以另外一个角度来说，本发明提出一种电子装置，包括上述的指纹感测电路。
在本发明实施例提出的指纹感测电路与电子装置，不需要形成沿着第二方向延伸的信号线，可以减少制程。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是根据一实施例绘示电容式指纹感测的示意图。
图2是根据一实施例绘示指纹感测电路的示意图。
图3是根据一实施例绘示指纹感测电路中部分像素的电路示意图。
图4是根据一实施例绘示指纹感测电路的信号时序图。
图5是根据一实施例绘示底层电路的示意图。
符号说明
101：纹脊
102：纹谷
110：保护层
111、112：感测电极
120：基板
C1～C5：电容
200：指纹感测电路
210、220、230、240：像素
211、221、231、241：感测电极
212、222、232、242：触发器
SW1～SW4：开关
250：感测线
260：时钟信号线
270：第一列
271：第二列
272：第三列
273：第四列
X0～X3、Y0～Y3、Y0_0～Y0_3：信号
X、Y：轴
SW31、SW32：开关
V1：电压
301、302：与门
D：输入端
Q：输出端
CLK：时钟
501：底层电路
502：信号线
503～507：导电结构
508、509：接触结构
具体实施方式
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。另外，关于本文中所使用的“耦接”，可指两个元件直接地或间接地作电性连接。也就是说，当以下描述“第一对象耦接至第二对象”时，第一对象与第二对象之间还可设置其他的对象。
图1是根据一实施例绘示电容式指纹感测的示意图。请参照图1，人的手指具有纹脊(ridge)101和纹谷(valley)102，当手指接触保护层110时，纹脊101与保护层110的表面距离较短，而纹谷102与保护层110的表面距离较长。保护层110的一侧面对使用者，另一侧设置有感测电极111、112，感测电极111与基板120之间形成有电容C1，感测电极112与基板120之间形成有电容C2。从图1可看出，纹脊101与感测电极111之间形成有电容C3，而纹谷102与感测电极112之间形成有电容C4与电容C5。由于感测电极111、112上的电容彼此不相同，通过侦测感测电极111、112上的电容，可以判断出纹脊101与纹谷102。
图2是根据一实施例绘示指纹感测电路的示意图。请参照图2，指纹感测电路200是设置在一电子装置中，此电子装置可以是手机、笔记本电脑、工业计算机、服务器或任意形式的电子装置，本发明并不在此限制。
指纹感测电路200包括有多个像素(或称感测区域或感测结构)，这些像素可排行为阵列。在图2的实施例中沿着X方向绘示有第一列270、第二列271、第三列272与第四列273，而沿着Y方向共有四个行。然而，上述的阵列仅是一范例，本发明并不限制阵列的大小。每个像素包括有感测电极、开关与触发器。在此以像素210、220、230、240为例，像素210包括有感测电极211、开关SW1与触发器212；像素220包括有感测电极221、开关SW2与触发器222；像素230包括有感测电极231、开关SW3与触发器232；像素240包括有感测电极241、开关SW4与触发器242。像素210、220、230、240是沿着Y方向排行。
开关SW1、SW2、SW3、SW4的第一端是分别耦接至感测电极211、221、231、241，开关SW1、SW2、SW3、SW4的第二端则是耦接至感测线250。在此，触发器212是触发器222的前一级触发器，触发器222是触发器232的前一级触发器，触发器232是触发器242的前一级触发器。触发器212的输入端是接收脉冲信号Y0，触发器222、232、242的输入端则是耦接至前一级触发器的输出端。具体来说，触发器222的输入端是耦接至触发器212的输出端并接收信号Y0_0，触发器232的输入端是耦接至触发器222的输出端并接收信号Y0_1，触发器242的输入端是耦接至触发器232的输出端并接收信号Y0_2。触发器212、222、232、242的触发端则是耦接至时钟信号线260。在此实施例中，时钟信号线260与感测线250是沿着Y方向延伸，而通过触发器212、222、232、242可以控制开关SW1～SW4，藉此不需要在X方向上在设置信号线来控制开关SW1～SW4。
进一步来说，图3是根据一实施例绘示指纹感测电路中部分像素的电路示意图。请参照图2与图3，在此以像素210、220为例。在图3的实施例中，每个像素还包括一与门(例如与门301、302)与开关(例如开关SW31、SW32)。与门301的输出端耦接至开关SW1的控制端，与门302的输出端耦接至开关SW2的控制端。与门301、302的第一输入端耦接至选择信号X0。与门301的第二输入端耦接至触发器212的输出端Q，与门302的第二输入端耦接至触发器222的输出端Q。在第一期间，开关SW31、SW32导通，开关SW1、SW2截止，藉此电压V1会对感测电极211、221充电。在第二期间，开关SW31、SW32截止，并且开关SW1、SW2会依序导通以取得感测电极211、221上的电压。请参照图3与图4，图4是根据一实施例绘示指纹感测电路的信号时序图。首先，选择信号X0与脉冲信号Y0会升起，其中脉冲信号Y0的宽度等于时钟CLK的一个周期。接下来触发器212输出的信号Y0_0会升起，因此与门301会输出逻辑“1”的信号以导通开关SW1，藉此感测电极211上的电压会通过感测线250传送至一个感测电路(未绘示)。在下一个时钟，触发器222输出的信号Y0_1会升起，因此与门302会输出逻辑“1”的信号而导通开关SW2，藉此感测电极221上的电压会通过感测线250传送至感测电路。
请参照图2与图4，第二列271、第三列273与第四列273的操作与第一列270的操作类似。第二列271像素中的与门的输入端是耦接至信号X1，并且第二列271第一行的像素中的触发器的输入端是耦接至信号Y1；第三列272像素中的与门的输入端是耦接至信号X2，并且第三列272第一行像素中的触发器的输入端是耦接至信号Y2；第四列273像素中的与门的输入端是耦接至信号X3，并且第四列273第一行像素中的触发器的输入端是耦接至信号Y3。如此一来，当取得第一列270像素中感测电极上的电压之后，会依序取得第二列271、第三列272与第四列273像素中感测电极上的电压。然后，这些电压的取得都类似于图3的操作，在此并不再赘述。
在图3的实施例中，触发器212、222为D型触发器，然而在其他实施例中也可以采用SR型触发器、JK型触发器或其他合适的触发器，本发明并不在此限。此外，开关SW1、SW2可以为金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。在一些实施例中，开关SW1、SW2也可以为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)。上述的控制端可以为晶体管的栅极，第一端可为源极与漏极的其中之一，第二端可为源极与漏极的其中之另一。
值得一提的是，指纹感测电路是实作在一芯片上，此芯片的面积通常很大，例如大到让用户只要在芯片上按压几次便可以取得足够的指纹特征。因此，芯片上感测电极的面积也会非常大。另一方面，上述的触发器212、222、232、242、与门301、302与感测电路是实作在感测电极之下的底层电路，底层电路的面积通常小于芯片的面积。因此，在此实施例中即使增加了触发器212、222、232、242，也不会增加芯片的面积。例如，图5是根据一实施例绘示底层电路的示意图，图5所绘示的是像素210、220的结构，触发器212、222，与门301、302，开关SW1、SW2形成在底层电路501中。其中时钟信号线260、信号线502与信号线250是形成在底层电路501之上的第二导电层中。信号线502是用来传输选择信号X0。导电结构503～507也是形成在第二导电层中，其中导电结构503是连接至触发器212且用来传出脉冲信号Y0。导电结构504是连接至触发器212、222与与门301。在触发器212、222之间的导体结构504是用来传输信号Y0_0。导体结构505是用来传输信号Y0_1。导体结构506是连接至与门301与开关SW1。导体结构507是连接至与门302与开关SW2。接触结构508、509是分别连接至开关SW1、SW2。值得注意的是，接触结构508也连接至感测电极211(未绘示于图5)，感测电极211是形成在第二导电层之上的第一导电层中。接触结构509则是连接至感测电极221(未绘示于图5)，感测电极221也是形成在第一导电层中。换言之，第一导电层与第二导电层都形成在底层电路501之上。在一些实施例中，第一导电层与第二导电层可以是金属或是其他合适的导电材料，本发明并不在此限。信号线260、502、250是沿着Y方向(亦称第一方向)延伸，且彼此平行。在此实施例中，并不需要设置沿着X方向延伸的信号线，因此可以减少芯片的制程(不需要第三导电层)。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。