像素单元、结构、结构阵列、读出电路及控制方法技术

一种像素单元、结构、结构阵列、读出电路及控制方法，所述像素单元包括：非晶硅TFT结构、第一绝缘层、导电层以及第二绝缘层；所述第一绝缘层位于非晶硅TFT结构之上；所述导电层位于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间。所述像素单元可以在获得高质量指纹表皮图像的同时降低传感器的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及指纹图像采集领域，尤其涉及一种像素单元、结构、结构阵列、读出电路及控制方法。
技术介绍
指纹图像采集应用广泛，现有的指纹图像采集传感器有CMOS电容式传感器，如图1所示，应用于指纹图像采集时，将手指置于电容传感器之上，手指的表面指纹纹理可以导致极板感知极板形成的表面分布电容C1、C2、C3的大小有所区别，探测C1、C2、C3的大小就可以得到手指表面纹理的分布图像。但是，CMOS电容式传指纹图像采集传感器造价相对较高。
技术实现思路
本专利技术实施例解决的问题是如何降低指纹图像采集传感器成本。为解决上述问题，本专利技术提供一种像素单元、结构、阵列、读出电路及控制方法。本专利技术实施例提供一种像素单元，包括：TFT结构、第一绝缘层、导电层以及第二绝缘层；所述第一绝缘层位于非晶硅TFT结构之上,所述TFT结构包括以下任一种：在非晶硅玻璃基板上实现的TFT结构和采用LTPS工艺实现的TFT结构；所述导电层位于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间。可选的，所述导电层材料包括以下至少一种：ITO、钼、铝。本专利技术实施例还提供一种像素结构，其特征在于，包括：所述的像素单元以及连接单元；所述像素单元的导电层与所述非晶硅TFT结构的源极在所述连接单元中电连接。本专利技术实施例还提供一种读出电路，包括：运算放大器、第一电容、第
一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第一采样开关、第二采样开关、第一采样电容以及第二采样电容；所述运算放大器的其中一输入端适于连接至所述的像素结构的源极；所述第一控制开关跨接在所述运算放大器的其中一输入端和输出端之间；所述第一电容的一端连接至所述运算放大器的一输入端，所述第一电容的另一端通过所述第二控制开关连接至所述运算放大器的输出端，通过所述第三控制开关以适于连接第一电压；所述运算放大器的另一输入端适于连接第二电压；所述第一采样电容的一端通过所述第一采样开关连接至所述运算放大器的输出端，另一端适于连接第三电压；所述第二采样电容的一端通过所述第二采样开关连接至所述运算放大器的输出端，另一端适于连接至所述第三电压。可选的，所述的读出电路还包括：第二电容；所述第二电容的一端连接至所述运算放大器的一输入端，另一端适于连接至所述第三电压。本专利技术实施例还提供一种像素结构阵列，包括：M行N列所述的像素结构以及射频单元，M≥2，N≥2；所述像素结构阵列中每个像素结构的所述第二绝缘层相连接；所述像素结构阵列中每个像素结构的所述导电层相连接；所述像素结构阵列中每列像素结构的非晶硅TFT的漏极相连接，适于连接至列数据线；所述像素结构阵列中每行像素结构的非晶硅TFT的栅极相连接，适于连接至行选线；所述射频单元适于产生覆盖所述像素结构阵列的射频信号，产生第四电压或第五电压。可选的，所述像素结构阵列还包括以下至少一种：防护涂层和保护板；所述防护涂层和保护板位于所述第二绝缘层之上，所述防护涂层材料包括三氧化二铝。可选的，所述保护板的材料包括以下至少一种：陶瓷、蓝宝石、玻璃、氧化锆微晶体。本专利技术实施例还提供一种阵列读出电路，适于所述的像素结构阵列，包括N个所述的读出电路，所述阵列读出电路中读出电路的所述运算放大器的其中一输入端连接至所述像素结构阵列中的所述列数据线。本专利技术实施例还提供一种阵列读出电路的控制方法，包括：所述射频单元产生第四电压；选中所述像素结构阵列的第m行，所述选中通过将所述行选线连接至行选电压完成；像素阵列复位，通过所述像素结构阵列的阵列读出电路中的每个读出电路的第一控制开关闭合，第二控制开关断开，第三控制开关闭合完成；像素阵列工作在采样状态，此时所述像素结构阵列的阵列读出电路中的每个读出电路的第一控制开关断开，第二控制开关闭合，第三控制开关断开；进行第一状态采样，此时第一采样开关闭合，第二采样开关断开；在第一状态采样结束后，进行第二状态采样，此时射频单元产生第五电压，第一采样开关断开，第二采样开关闭合。可选的，所述行选电压在选定状态时高于在非选定状态时。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：通过将第一绝缘层置于TFT结构上，将导电层置于第一绝缘层和第二绝缘层之间，使得表皮的沟壑可以通过表皮与非晶硅极板间的分布电容的空间分布来表示，读出分布电容大小的空间分布，即可感知除表皮的沟壑并产表皮纹图像，且采用在非晶硅玻璃基板上实现的TFT结构或采用LTPS工艺实现的TFT结构所形成的像素单元、结构及陈列成本较低，从而在获得高质量表皮图像的同时降低传感器的成本。附图说明图1是一种现有的图像传感器示意图；图2是本专利技术实施例中一种像素结构的剖面图；图3是本专利技术实施例中一种像素结构的顶视图；图4是本专利技术实施例中一种读出电路；图5是本专利技术实施例中一种像素结构阵列及阵列读出电路示意图；图6是本专利技术实施例中一种像素结构阵列读出电路的工作时序图。具体实施方式如前所述，指纹图像采集应用广泛，现有的指纹图像采集传感器有CMOS电容式传感器，如图1所示，应用于指纹图像采集时，手指的表面指纹纹理可以导致与极板的像素内感知极板形成的表面分布电容C1、C2、C3的大小有所区别，探测类似途中所示的C1、C2、C3的大小空间分布就可以得到手指表面纹理的分布图像。但是，CMOS电容式传指纹图像采集传感器造价相对较高。本专利技术实施例通过将第一绝缘层置于非晶硅TFT结构上，将导电层至于第一绝缘层和第二绝缘层之间，使得表皮的沟壑可以通过手指表面与导电层、第二绝缘层间的分布电容的空间分布来表示，读出分布电容大小的空间分布，即可感知出表皮的沟壑并产表皮纹图像，且采用上述非晶硅TFT结构所形成的像素单元、结构及陈列成本较低，从而在高质量获得表皮图像的同时降低传感器的成本。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图2是本专利技术实施例中一种像素结构的剖面图。下面结合图2对本专利技术实施例进行说明。在如图2所示的实施例中，像素单元包括：TFT结构21、第一绝缘层22、导电层23、第二绝缘层24。第一绝缘层22沉积于非晶硅TFT结构21之上，导电层23位于第一绝缘层22之上，在导电层23之上沉积第二绝缘层24。非晶硅结构21包括：漏极211、栅极212、源极214、半导体层213。非晶硅是指结晶构造为非晶质，即硅原子不具有晶体构造、处于无序排列的状态。利用非晶硅构成TFT通道区域的就是非晶硅TFT。低温多晶硅技术LTPS(Low Temperature Poly-silicon)大约在九十年代中期开始走向试用阶段。它的最大优势在于超薄、重量轻、低耗电，可以提供更艳丽的色彩和更清晰的影像。利用上述技术形成的像素单元中一个感知像素的大小可以达到50umX50um，甚至更小。通过将第一绝缘层置于非晶硅TFT结构上，将导电层至于第一绝缘层和第二绝缘层之间，使得表皮的沟壑可以通过过手指表面与导电层、第二绝缘层间的分布电容的空间分布来表示，读出分布电容大小的空间分布，即可感知出表皮的沟壑并产生表皮纹图像，从而在高质量获得表皮图像的同时降低传感器的成本。在具体实施中，导电层的材料可以是ITO、钼、铝中的一种或几种。如图2所示的实施例中，在连接单元25中，将像素单元的导电层23和非晶硅TFT的源极214电连接。图3是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种像素单元，其特征在于，包括：TFT结构、第一绝缘层、导电层以及第二绝缘层；所述第一绝缘层位于TFT结构之上，所述TFT结构包括以下任一种：在非晶硅玻璃基板上实现的TFT结构和采用LTPS工艺实现的TFT结构；所述导电层位于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间。

【技术特征摘要】
1.一种像素单元，其特征在于，包括：TFT结构、第一绝缘层、导电层以及第二绝缘层；所述第一绝缘层位于TFT结构之上，所述TFT结构包括以下任一种：在非晶硅玻璃基板上实现的TFT结构和采用LTPS工艺实现的TFT结构；所述导电层位于所述第一绝缘层和第二绝缘层之间。2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述导电层材料包括以下至少一种：ITO、钼、铝。3.一种像素结构，其特征在于，包括：如权利要求1所述的像素单元以及连接单元；所述像素单元的导电层与所述非晶硅TFT结构的源极在所述连接单元中电连接。4.一种读出电路，其特征在于，包括：运算放大器、第一电容、第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第一采样开关、第二采样开关、第一采样电容以及第二采样电容；所述运算放大器的其中一输入端适于连接至如权利要求3所述的像素结构的源极；所述第一控制开关跨接在所述运算放大器的其中一输入端和输出端之间；所述第一电容的一端连接至所述运算放大器的一输入端，所述第一电容的另一端通过所述第二控制开关连接至所述运算放大器的输出端，通过所述第三控制开关以适于连接第一电压；所述运算放大器的另一输入端适于连接第二电压；所述第一采样电容的一端通过所述第一采样开关连接至所述运算放大器的输出端，另一端适于连接第三电压；所述第二采样电容的一端通过所述第二采样开关连接至所述运算放大器的输出端，另一端适于连接至所述第三电压。5.根据权利要求4所述的读出电路，其特征在于，还包括：第二电容；所述第二电容的一端连接至所述运算放大器的一输入端，另一端适于连接至所述第三电压。6.一种像素结构阵列，其特征在于，包括：M行N列如权利要求3所述的像素结构以及射频单元，M≥2，N≥2；所述像素结构阵列中每个像素结...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱虹，凌严，林崴平，
申请(专利权)人：上海箩箕技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31