[发明专利]包括显示功能的电容式指纹感测装置

权利要求书

1.一种用于感测手指的指纹图案的电容式指纹感测装置(20)，所述电容式指纹感测装置包括多个感测元件(22)，每个感测元件包括：

由所述手指触摸的保护性电介质顶层(30)；

第一电极(34)，其包括被布置在所述顶层下面的光学透明导电感测结构；

第二电极(36)，其被布置在所述第一电极下面；

有机发光层(38)，其被布置在所述第一电极和第二电极之间；

指纹感测电路(40)，其被连接至所述第一电极，并且被配置成提供指示所述手指和所述感测结构之间的距离的模拟感测信号；

显示元件控制电路(42)，其被连接至所述第二电极，并且被配置成控制包括所述第一电极和第二电极以及所述有机发光层的显示元件；以及

切换机构，其被配置成在指纹感测模式和显示模式之间切换所述感测元件，其中所述切换机构包括由所述第一电极(34)和所述第二电极(36)以及所述有机发光层(38)形成的二极管，以及其中所述二极管被配置成在所述显示模式下正向偏置，使得电流通过所述有机发光层从所述第二电极流至所述第一电极，而在所述指纹感测模式下反向偏置或亚阈值偏置，使得在所述第二电极和所述第一电极之间流动的所述电流足够低，以允许指纹感测。

2.根据权利要求1所述的电容式指纹感测装置，其中所述指纹读出电路包括：

运算放大器，其具有被连接至所述感测结构的所述第一电极的第一输入、被连接至参考电位的第二输入以及输出；

反馈电容器，其被连接在所述第一输入和所述输出之间；以及

复位电路，其包括与所述反馈电容器并联布置的复位开关，用于允许所述反馈电容器的可控放电，其中所述复位开关被配置成当所述指纹传感器处于所述指纹感测模式时至少一部分时间断开，而在所述显示模式下永久闭合。

3.根据权利要求2所述的电容式指纹感测装置，进一步包括被连接在所述运算放大器的所述输出和地之间的参考负载(62)。

4.根据权利要求3所述的电容式指纹感测装置，其中所述切换机构包括在所述运算放大器的所述输出之后布置的输出开关，以在所述显示模式下，将所述运算放大器的所述输出连接至所述参考负载，而在所述指纹感测模式下，将所述运算放大器的所述输出连接至指纹读出电路。

5.根据权利要求2所述的电容式指纹感测装置，其中所述切换机构包括被布置在所述第一电极和所述运算放大器的所述第一输入之间的输入开关(64)，所述输入开关被配置成在所述显示模式下，将所述第一电极连接至参考负载(62)，而在所述指纹感测模式下，将所述第一电极连接至所述运算放大器的所述输入。

6.根据权利要求2所述的电容式指纹感测装置，其中所述参考电位是地电位。

7.根据权利要求1所述的电容式指纹感测装置，其中所述第一电极包括氧化铟锡，ITO。

8.根据权利要求1所述的电容式指纹感测装置，其中所述指纹感测电路和所述显示元件控制电路以CMOS电路的形式被设置在Si衬底中。

9.根据权利要求1所述的电容式指纹感测装置，其中所述多个感测元件被布置成阵列，并且其中所述有机发光层在由所述阵列限定的xy平面中是均匀的，覆盖所述阵列中所有所述第二电极。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的电容式指纹感测装置，其中所述多个感测元件被布置成阵列，并且其中所述有机发光层包括与所述第一电极和第二电极的位置相对应的各个发光区域。

11.根据权利要求1所述的电容式指纹感测装置，进一步包括驱动信号电路(47)，其被配置成在所述指纹感测模式下，在被放置在所述感测表面上的手指与所述第一电极之间提供时变电位，其中所述显示元件控制电路被配置成基于所述驱动信号调整所述二极管上的偏置，使得所述二极管是亚阈值偏置或反向偏置。