CN112215215A - 电子装置 - Google Patents

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张贵盛
巫国荣
陈柏仰
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Abstract

本发明公开了一种电子装置，其具有触控感测模式以及指纹感测模式，且电子装置包括基板、驱动电路、指纹传感器以及触控信号线。驱动电路设置在基板上。指纹传感器设置在基板上，且指纹传感器包括第一电极与第二电极，其中第一电极电连接于驱动电路。触控信号线设置在基板上，并电连接于第二电极。

Description

电子装置
技术领域
本发明涉及一种电子装置，特别是涉及一种具有触控感测模式与指纹感测功能的电子装置。
背景技术
指纹辨识的功能可让用户无需记诵密码，直接通过指纹辨识应用于身份辨识，可提供便利性或安全性。因此，近年来，业界致力于将触控感测功能、指纹感测功能与显示功能整合在同一个电子装置中，但仍有许多问题尚待解决。
发明内容
在一实施例中，本发明提供了一种电子装置，其具有触控感测模式以及指纹感测模式，且电子装置包括基板、驱动电路、指纹传感器以及触控信号线。驱动电路设置在基板上。指纹传感器设置在基板上，且指纹传感器包括第一电极与第二电极，其中第一电极电连接于驱动电路。触控信号线设置在基板上，并电连接于第二电极。
在另一实施例中，本发明提供了一种电子装置，其具有触控感测模式以及指纹感测模式，且电子装置包括基板、驱动电路、触控电极与指纹传感器。驱动电路、触控电极与指纹传感器设置在基板上，其中所述指纹传感器包括电极，设置在触控电极上，并电连接于驱动电路。
附图说明
图1所示为本发明一些实施例的电子装置的电路示意图。
图2所示为沿着图1的剖面线A-A’、B-B’的结构剖面示意图。
图3所示为本发明一些实施例的电子装置的电路时序图。
图4所示为本发明一些实施例的电子装置的电路示意图。
图5所示为沿着图4的剖面线C-C’、D-D’的结构剖面示意图。
图6所示为本发明一些实施例的电子装置的电路时序图。
图7所示为本发明一些实施例的电子装置的电路示意图。
图8所示为沿着图7的剖面线E-E’、F-F’的结构剖面示意图。
图9所示为本发明一些实施例的电子装置的电路时序图。
附图标记说明：100、200、300-电子装置；110-基板；120-电路元件层；BE-第一电极；BF-缓冲层；BP-接合部；BS-偏压提供线；CL1-第一导电层；CL2-第二导电层；CL3-第三导电层；CL4-第四导电层；CL5-第五导电层；CL6-第六导电层；Cst-电容；Da-资料线；DC-驱动电路；EM、Vbias、Vcom、Vdd、Vr、Vss-电压源；FE-指纹感测电极；FS-指纹传感器；IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6-绝缘层；LD-发光单元；LS-光线遮蔽层；P1、P2-位置；PA-接合垫；PDL-像素定义层；RO-信号读出线；SC-扫描线；SC1-第一扫描线；SC2-第二扫描线；SCH-半导体通道层；SG1-第一信号；SG2-第二信号；SM1-第一半导体层；SM2-第二半导体层；SM3-第三半导体层；T1-第一开关元件；T2-第二开关元件；T3-第三开关元件；T4-第四开关元件；T5-第五开关元件；T6-第六开关元件；TE-第二电极；TL-触控信号线；TP1-第一时序；TP2-第二时序；TP3-第三时序；TS-触控电极；Vf-电压；X-节点。
具体实施方式
通过参考以下的详细描述并同时结合附图可以理解本发明，须注意的是，为了使读者能容易了解及图式的简洁，本发明中的多张图式只绘出电子装置的一部分，且图式中的特定元件并非依照实际比例绘图。此外，图中各元件的数量及尺寸仅作为示意，并非用来限制本发明的范围。
本发明说明书与权利要求中会使用某些词汇来指称特定元件。本领域技术人员应理解，电子设备制造商可能会以不同的名称来指称相同的元件。本文并不意在区分那些功能相同但名称不同的元件。在下文说明书与权利要求书中，「包括」、「含有」、「具有」等词为开放式词语，因此其应被解释为「含有但不限定为…」之意。因此，当本发明的描述中使用术语「包括」、「含有」及/或「具有」时，其指定了相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在，但不排除一个或多个相应的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在。
当相应的构件例如膜层或区域被称为「在另一个构件(或其变体)上」时，它可以直接在另一个构件上，或者两者之间可存在有其他构件。另一方面，当构件被称为「直接在另一个构件(或其变体)上」时，则两者之间不存在任何构件。
应当理解到，当构件或膜层被称为「连接到」另一个构件或膜层时，它可以直接连接到此另一构件或膜层，或者两者之间存在有插入的构件或膜层。当构件被称为「直接连接到」另一个构件或膜层时，两者之间不存在有插入的构件或膜层。另外，当构件被称为「耦接于另一个构件(或其变体)」时，它可以直接地连接到此另一构件，通过一或多个构件间接地连接(例如电性接)到此另一构件。
术语「大约」、「实质上」或「大体上」一般解释为在所给定的值或范围的20％以内，或解释为在所给定的值或范围的10％、5％、3％、2％、1％或0.5％以内。
虽然诸如「第一」、「第二」、「第三」等术语可用来描述或命名不同的构件，而此些构件并不以此些术语为限。此些术语仅用以区别说明书中的一构件与其他构件，无关于此些构件的制造顺序。权利要求中可不使用相同术语，并可依照权利要求中元件宣告的顺序，以「第一」、「第二」、「第三」等来取代。据此，在以下说明书中，第一构件在权利要求中可能为第二构件。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本发明的精神下，可将数个不同实施例中的特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。
在本发明中，可为任何适合类型的电子装置，例如触控显示器、天线装置、拼接装置、感测装置、可挠式装置等，但不以此为限。本发明所述的电子装置为具有指纹辨识功能的触控显示器，而其显示器可包含液晶(liquid crystal,LC)、有机发光二极管(organiclight-emitting diode,OLED)、无机发光二极管(light-emitting diode,LED)例如微型发光二极管(micro-LED,mini-LED)、量子点(quantum dots,QDs)、量子点发光二极管(QLED、QDLED)、荧光(fluorescence)、磷光(phosphor)、其他适合的材料或上述材料的组合，但不以此为限。拼接装置可例如是显示器拼接装置或天线拼接装置，但不以此为限。在下文中，电子装置中的显示器以微型发光二极管显示器为例进行说明。此外，电子装置中的显示器可为彩色显示器或单色显示器，且电子装置的形状可为矩形、圆形、多边形、具有弯曲边缘的形状或其他适合的形状。另外，下文所述的电子装置以通过自容式(self-capacitance)触控感测来进行触控感测为例，但触控感测的方式不以此为限，可依据需求使用适合的触控感测方式。在另一实施例中，触控感测元件与指纹传感器亦可外挂于显示器上，以形成外挂式触控显示器。
由于本发明一些实施例的电子装置具有显示影像或画面的功能，电子装置可包含多个子像素，彼此并排设置。在本发明一些实施例中，电子装置中的显示器可为彩色显示器，而子像素可包括绿色、红色与蓝色的子像素，或是包括绿色、红色、蓝色与黄色的子像素，或是包括绿色、红色、蓝色与白色的子像素，藉此通过子像素所产生的不同颜色的光线以显示彩色画面，但不以此为限，子像素所提供的光线颜色可依据需求设计。在本发明一些实施例中，电子装置中的显示器可为单色显示器，而所有子像素可发射单一种颜色的光线，例如白色、红色或任何适合的颜色。此外，子像素的俯视形状可为矩形、平行四边形、「>」型或任何适合的形状。
请参考图1与图2，图1所示为本发明一些实施例的电子装置的电路示意图，图2所示为沿着图1的剖面线A-A’、B-B’的结构剖面示意图，其中图1仅绘示电子装置100中的一个子像素中的电路。须说明的是，图1所示的电路仅为一范例，而电路的设计可依据实际使用需求而改变。如图1与图2所示，本发明一些实施例的电子装置100包括基板110、驱动电路DC以及指纹传感器FS，并可选择性地包括触控信号线TL、触控电极(透明电极)TS以及发光单元LD。基板110的材料可包括玻璃、石英、蓝宝石、聚合物(如聚亚酰胺(polyimide,PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET))及/或其他适合的材料，以作为可挠基板或硬质基板，但不以此为限。
在本发明一些实施例中，驱动电路DC、指纹传感器FS、触控信号线TL、触控电极TS与发光单元LD都设置在基板110上，且此些结构的详细连接方式如图1所示。在图1中，驱动电路DC可包括多个开关元件、多条信号走线(如数据线Da、扫描线SC、信号读出线RO)以及其他所需的电子元件(例如电容Cst)，其中开关元件举例可为薄膜晶体管，且各开关元件可依据电路设计需求而为P型薄膜晶体管或N型薄膜晶体管，或N型薄膜晶体管与P型薄膜晶体管的组合，但不以此为限。并且，电子装置100还可包括显示控制电路(图未示)、指纹辨识控制电路(图未示)以及触控感测控制电路(图未示)。显示控制电路可电连接驱动电路DC中的数据线Da与扫描线SC，并通过数据线Da、扫描线SC与开关元件将显示灰阶信号提供给发光单元LD，使发光单元LD发出对应光强度的光线，进而控制显示画面。指纹辨识控制电路电连接驱动电路DC中的信号读出线RO，并通过信号读出线RO、开关元件与指纹传感器FS获得指纹感测信号，藉此进行指纹辨识。触控感测控制电路通过触控信号线TL而电连接触控电极TS，以获得触控电极TS所产生的触控信号，藉此进行触控感测。另外，显示控制电路、指纹辨识控制电路与触控感测控制电路的设置方式可依据实际需求而设计。在本发明一些实施例中，显示控制电路、指纹辨识控制电路、触控感测控制电路可分别为不同电路芯片，但不以此为限。在一些实施例中，显示控制电路、指纹辨识控制电路、触控感测控制电路可整合在一个控制电路芯片中。
如图1所示，在驱动电路DC的开关元件中，可包括对应于同一个子像素的第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3与第四开关元件T4，其中显示控制电路、数据线Da、扫描线SC、第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3、电容Cst与发光单元LD的电连接可控制显示画面，指纹辨识控制电路、信号读出线RO、第四开关元件T4与指纹传感器FS的电连接可用以获取指纹感测信号，以进行指纹辨识。在本发明一些实施例中，第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3与第四开关元件T4可都为P型薄膜晶体管，但不以此为限，开关元件可依据电路设计需求而改变。发光单元LD可为任何合适的发光元件，并可依据电子装置100中的显示器的类型而改变，举例来说，发光单元LD可为有机发光二极管(OLED)、微型发光二极管(micro-LED,mini-LED)、量子点发光二极管(QLED,QDLED)或其他适合的发光元件，在本发明一些实施例中，发光单元LD可为微型发光二极管，使得电子装置100中的显示器为微型发光二极管显示器。
在本发明中，指纹传感器FS可以任何适合的方式对指纹进行感测，而在本发明一些实施例中，指纹传感器FS包括光传感器，例如薄膜晶体管、PN型二极管、PIN型二极管或其他适合的光电转换元件，用以侦测由手指反射的反射光强度，使得指纹辨识控制电路可获得指纹的特征点位置，藉此进行指纹辨识。在本发明一些实施例中，指纹传感器FS的光传感器以PIN型二极管为例。此外，各个指纹传感器FS分别设置在其中一个子像素内，但指纹传感器FS的设置密度与设置位置可依据实际需求而设计。在本发明一些实施例中，每个子像素内都具有一个指纹传感器FS，但不以此为限。在一些实施例中，位于特定区域内的子像素会具有一个指纹传感器FS，但位于其他位置子像素则不具有指纹传感器FS，但不以此为限。在一些实施例中，并不需要每一个子像素都具有指纹传感器FS，例如在连续的三个子像素中只有一个子像素中具有一个指纹传感器FS，也就是说，指纹传感器FS的密度可低于子像素的密度，但不以此为限。
如图1和图2所示，电子装置100可包括设置在基板110上的电路元件层120，而驱动电路DC、指纹传感器FS、数据线Da、扫描线SC、信号读出线RO、触控信号线TL、触控电极TS与发光单元LD都设置在电路元件层120中。具体而言，电路元件层120可包括至少一层导电层、至少一层绝缘层、至少一层半导体层及/或其他所需的膜层，藉此形成所需的电路或电子元件。举例来说，导电层的材料可包括金属、透明导电材料(例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等)、其他适合的导电材料或其组合，但不以此为限。绝缘层的材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其他适合的绝缘材料或其组合，但不以此为限。半导体层可包括多晶硅(polycrystalline silicon)、非晶硅(amorphous silicon)、金属氧化物半导体、其他适合的半导体材料或其组合，但不以此为限。
详细而言，在图2中，电路元件层120可包括半导体通道层SCH、第一导电层CL1、第二导电层CL2、第三导电层CL3、第四导电层CL4、第五导电层CL5与第六导电层CL6，且电路元件层120更包括多层绝缘层IN1、IN2、IN3、IN4、IN5、IN6，以使至少部分的半导体通道层SCH、至少部分的第一导电层CL1、至少部分的第二导电层CL2、至少部分的第三导电层CL3、至少部分的第四导电层CL4、至少部分的第五导电层CL5与至少部分的第六导电层CL6彼此分隔。在本发明一些实施例中，第一导电层CL1、第二导电层CL2、第三导电层CL3、第四导电层CL4与第六导电层CL6为金属导电层，第五导电层CL5为透明导电层，但不以此为限。半导体通道层SCH可包括各个开关元件的半导体通道，第一导电层CL1可包括扫描线SC及/或各个开关元件的闸极，第二导电层CL2可包括数据线Da及/或各个开关元件的源极与汲极。须说明的是，在本发明一些实施例中，由于绝缘层IN1位于开关元件的闸极与半导体通道之间，因此，绝缘层IN1可作为开关元件中的闸极绝缘层。此外，驱动电路DC中的电容Cst则可由电路元件层120中的导电层与绝缘层来形成；信号读出线RO可由电路元件层120中的其中一个金属导电层所形成，可直接与第四开关元件T4电连接，或者通过连接结构与第四开关元件T4的一端连接，而指纹传感器FS可直接与第四开关元件T4电连接，或者可通过连接结构与第四开关元件T4连接。
在图2中，指纹传感器FS设置在第四开关元件T4上，指纹传感器FS的PIN型二极管包括第一半导体层SM1、第二半导体层SM2与第三半导体层SM3，而第二半导体层SM2位于第一半导体层SM1和第三半导体层SM3之间，其中第一半导体层SM1可为N型半导体层，第二半导体层SM2可为本质半导体层，而第三半导体层SM3可为P型半导体层。第一半导体层SM1、第二半导体层SM2与第三半导体层SM3可包含非晶硅、多晶硅、金属氧化物半导体、其他适合的半导体材料或其组合，但不以此为限。第一半导体层SM1、第二半导体层SM2与第三半导体层SM3的材料可相同或不同，但不以此为限。另外，指纹传感器FS还包括位于PIN型二极管的第一电极BE与第二电极TE，其中第一电极BE可由第三导电层CL3所形成，并电连接至驱动电路DC的第四开关元件T4的一端，第二电极TE可由第五导电层CL5所形成，但不以此为限。另外，绝缘层IN4可作为平坦层，以平坦化指纹传感器FS设置后所造成的表面不平坦情况。
在本发明一些实施例中，触控电极TS可由包括透明导电材料的第五导电层CL5所形成，且触控电极TS位于绝缘层IN4或IN5上，也就是说，触控电极TS与指纹传感器FS的第二电极TE可由同一个制程所形成。如图1与图2所示，触控电极TS与指纹传感器FS的第二电极TE可彼此电连接，如图1在位置P1彼此连接，并可电连接同一个电压源，例如共通电压(Vcom)，但不以此为限。在本发明一些实施例中，触控电极TS可对应一个或多个子像素，触控电极TS层对应于子像素中的电路元件层120。本发明一些实施例中，触控信号线TL可由电路元件层120中的其中一个金属导电层所形成，如图2中的触控信号线TL可由第四导电层CL4所形成，触控信号线TL电连接于触控电极TS，如图1在位置P2彼此连接，并通过触控电极TS电连接于指纹传感器FS的第二电极TE，也就是说，触控感测控制电路可通过触控信号线TL、触控电极TS而电连接至指纹传感器FS的第二电极TE。
如图1与图2所示，发光单元LD与第三开关元件T3连接。在本发明一些实施例中，将发光单元LD的接合部BP接合在第六导电层CL6的接合垫PA上，以彼此电连接，但发光单元LD的形成方式与设置位置不以此为限，可依据发光单元LD的类型或是电路布局需求而改变。在其他实施例中，当发光单元LD例如为有机发光二极管时，发光单元LD中的各膜层可通过例如沉积制程与黄光制程而形成在电路元件层120中，而发光单元LD的设置位置可依据实际需求而设计。本发明一些实施例的发光单元LD以覆晶(flip chip)形式为例，但不以此为限。在一些实施例中，发光单元LD可为垂直(vertical)形式，且电路元件层120额外包括位于发光单元LD上的导电层，以电连接发光单元LD的电极。此外，在本发明一些实施例中，可将发光单元LD与触控电极TS整合在基板110上的电路元件层120中，因此，本发明一些实施例的电子装置100可为内嵌式(in-cell)触控显示器，但不以此为限。本发明一些实施例可将指纹传感器FS也整合在基板110上的电路元件层120中。本发明一些实施例，可将指纹传感器FS、发光单元LD与触控电极TS整合在基板110上的电路元件层120中。
另外，电路元件层120还可选择性地包括其他所需的膜层与结构。在本发明一些实施例中，电路元件层120还可包括像素定义层(pixel defining layer)PDL，用以在基板110的法线方向上分隔两相邻的发光单元LD，及/或在基板110的法线方向上分隔两相邻的子像素。在图2中，像素定义层PDL邻近于发光单元LD设置，并设置在触控电极TS与指纹传感器FS上，但不以此为限。在一些实施例中，电路元件层120还可包括缓冲层BF，设置在半导体通道层SCH与基板110之间，以利于半导体通道层SCH的形成与设置。
显示控制电路、指纹辨识控制电路、触控感测控制电路等电路芯片可通过接合方式而设置在电路元件层120上，并电连接电路元件层120中的电子元件，但不以此为限。在一些实施例中，显示控制电路、指纹辨识控制电路、触控感测控制电路亦可直接通过沉积制程、黄光制程与蚀刻制程而形成在电路元件层120中。此外，电路元件层120中各膜层的配置以及电子元件所使用到的膜层可依据需求做调整，并不以上述为限。
电子装置100还可依据其类型而包括其他所需的膜层与结构，例如光学膜层(诸如偏光片)、遮光层、色彩转换层(包括诸如滤光材料及/或量子点)、介质层(例如液晶层)及/或背光层等，并依据需求而设置在适合的位置。
本发明一些实施例如图3所示的电子装置的电路时序图。须说明的是，电路信号的轮廓(profile)可为任何适合类型，而图3所示的电路信号以方波为例，但不以此为限。另外，虽然图3所示的方波为理想(ideal)方波，但在实际应用上，所提供的方波信号可为具有噪声、波动效应(ripple effect)及/或振铃效应(ringing effect)的非理想(non-ideal)方波。此外，图3所示的电路信号的信号大小仅为示意，各信号的大小关系并不以图3所示的范例为限，且图3也并未绘示实际感测到的指纹感测信号与触控感测信号。如图1与图3所示，本发明一些实施例的电子装置100具有触控感测模式与指纹感测模式，并具有画面显示功能，且触控感测功能、指纹感测功能与画面显示功能可整合在同一个电路中，而以下将依据图3绘示的时序来说明。须说明的是，在图3中，电子装置100的操作被区分为彼此交替地第一时序TP1与第二时序TP2。
本发明一些实施例如图1与图3所示，关于画面显示的部分，在第一时序TP1中，扫描线SC可提供开启信号(例如低电压)而使第一开关元件T1开启，电压源EM可提供关闭信号(例如高电压)而使第三开关元件T3关闭，因此，由显示控制电路所提供的信号可通过数据线Da与第一开关元件T1而储存在电容Cst中。接着，在第二时序TP2中，扫描线SC可提供关闭信号(例如高电压)而使第一开关元件T1关闭，电压源EM可提供开启信号(例如低电压)而使第三开关元件T3开启，使得电流得以从电压源Vdd经由第二开关元件T2、第三开关元件T3而流动至发光单元LD，而发光单元LD可依据储存在电容Cst中的信号而发射出具有对应光强度的光线，藉此进行画面显示。
本发明一些实施例如图1与图3所示，关于指纹感测的部分，在第一时序TP1中，扫描线SC在提供开启信号时开启第一开关元件T1，也开启第四开关元件T4，而电压源Vcom可提供例如接地电压。在本发明一些实施例中，由于指纹辨识控制电路在节点X所提供的特定电压Vx(可视为将节点X充电至特定电压Vx)与电压源Vcom所提供的接地电压对于指纹传感器FS为逆向偏压，因此，指纹辨识控制电路可通过信号读出线RO而对指纹传感器FS充电至特定电压Vx。接着，在第二时序TP2中，扫描线SC会关闭第一开关元件T1与第四开关元件T4，且发光单元LD会发射光线，因此，手指可反射发光单元LD所发射的光线，而指纹传感器FS可依据手指的反射光强度而产生对应的电流，使得节点X的特定电压Vx改变。值得一提的是，由于手指反射光的光强度会依据手指的指纹轮廓而有所不同(例如，纹脊所反射的光强度可大于由纹谷所反射的光强度)，且指纹传感器FS会因为反射光的光强度的不同而产生不同的电流，因此，节点X的电压改变幅度会对应于手指对应区域的指纹轮廓。然后，在下一个第一时序TP1中，会再度开启第四开关元件T4，使得指纹辨识控制电路可通过信号读出线RO而对指纹传感器FS充电，而使节点X的电压恢复至特定电压Vx，并且，指纹辨识控制电路可同时侦测对于节点X的充电量，以得知节点X的电压改变幅度，进而获得此区域的指纹轮廓，最后，指纹辨识控制电路再依据所有的指纹传感器FS的侦测结果以进行指纹辨识。由此可知，在指纹感测模式中，第二时序TP2使指纹传感器FS侦测手指反射光的光强度而获得指纹信号，而第一时序TP1用以读取指纹传感器FS所获得的指纹信号。
本发明一些实施例如图1与图3所示，关于触控感测的部分在第二时序TP2中进行触控感测。在进行触控感测时，触控感测控制电路会控制电压源Vcom提供至少一第一信号SG1至触控电极TS，由于触控电极TS与触控信号线TL彼此电连接，故第一信号SG1亦会提供至触控信号线TL，当用户触碰电子装置100时，触控电极TS通过触控信号线TL而回传至触控感测控制电路，而触控感测控制电路则可依据由触控信号线TL所回传的信号与第一信号SG1之间的差异而得知用户的触控位置，藉此进行触控感测。值得一提的是，由于触控电极TS对应于子像素中的电路元件层120，因此当触控电极TS接收到第一信号SG1时，其他电子元件会因为与触控电极TS之间的电压差改变而造成负载(loading)的变化，并造成电子元件与触控电极TS之间不需要的耦合现象。为了减少上述的情况发生，本发明一些实施例的电压源Vdd、Vss、EM或信号源(例如显示控制电路、指纹辨识控制电路)会在触控感测控制电路提供第一信号SG1的同时，同步提供对应于第一信号SG1的信号给所连接的电子元件(例如显示控制电路提供此信号至扫描线SC与数据线Da，指纹辨识控制电路提供此信号至信号读出线RO)，其中此些信号会与电压源或信号源所提供的原始电压叠加。举例来说，指纹辨识控制电路可提供第二信号SG2至信号读出线RO，并与指纹辨识控制电路所提供的原始电压Vf叠加，且第一信号SG1与第二信号SG2彼此同步。据此，藉由上述的设计，可维持电子元件与触控电极TS之间的电压差，以减少负载与耦合现象对于电路的影响，以提高触控感设功能、显示功能与指纹辨识功能的可靠度。须注意的是，上述的两信号「同步」，不只两信号的在时间上相同，信号的波形与振幅也彼此相同，其中当两信号的提供时间点、周期、波形与振幅的误差小于10％、5％、3％、2％、1％或0.5％以内，即视为「相同」。
另外，在本发明一些实施例中，由于触控感测模式是在第二时序TP2中进行，因此，在进行触控感测模式的情况下，发光单元LD会发射光线，但不以此为限。在一些实施例中，触控感测模式的时序可与发光单元LD发光的时序彼此不重叠。另外，由于本发明一些实施例的触控电极TS与指纹传感器FS的第二电极TE彼此电连接，因此，为了降低触控感测模式下对于指纹感测的影响，与指纹传感器FS的第一电极BE电连接的第四开关元件T4在触控感测模式中为关闭状态，以减少指纹辨识控制电路接收到被触控感测信号所影响的指纹感测信号，藉此提升指纹辨识的可靠度。此外，触控感测控制电路所提供的第一信号SG1不宜过大而使得指纹传感器FS的二极管开启，以减少影响指纹感测的准确度的情况。
在本发明一些实施例中，指纹传感器FS可整合在子像素中，也就是说，本发明一些实施例的指纹感测与触控感测都位于显示屏幕的范围内，因此，在此设计下，便于用户使用电子装置100的触控感测功能与指纹感测功能。另外，电路设计并不以上述为限，可依据需求进行调整与设计。
本发明一些实施例中，电子装置可为外挂式触控显示器。详细而言，在本发明一些实施例中，上述的基板110与电路元件层120可外挂于显示器上，但电路元件层120中不包括用以显示画面的发光单元LD以及其对应的电子元件(例如第一开关元件T1、第二开关元件T2、第三开关元件T3、数据线Da、显示控制电路等)。因此，在图3所示时序图中，可忽略数据线Da、电压源EM、Vss、Vdd的信号提供，而显示画面的功能可由显示器所提供。另外，本发明一些实施例的电子装置的显示器可为任何适合的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管显示器、微型发光二极管显示器、量子点材料显示器，但不以此为限。须注意的是，虽然触控电极TS与指纹传感器FS是外挂于显示器上，但触控电极TS与指纹传感器FS的设置位置仍可对应(例如重叠)于显示器的显示屏幕的范围内。
在另一种变化实施例中，电子装置可不具有显示功能，例如天线装置(例如液晶天线)，因此，上述的电路元件层120中不包括用以显示画面的发光单元LD以及其对应的电子元件，且在图3所示时序图中，可忽略数据线Da、电压源EM、Vss、Vdd的信号提供。
本发明一些实施例的电子装置不以上述实施例为限，下文将继续揭示一些实施例，然为了简化说明并突显本发明一些实施例之间的差异，下文中使用相同标号标注相同元件，并不再对重复部分作赘述。
请参考图4与图5，图4所示为本发明一些实施例的电子装置的电路示意图，图5所示为沿着图4的剖面线C-C’、D-D’的结构剖面示意图，其中图4仅绘示电子装置200中的一个子像素中的电路。如图4所示，本实施例的电子装置200与上述实施例的差异在于指纹感测电路的设计。具体地，在驱动电路DC的开关元件中，还可额外包括对应于同一个子像素的第五开关元件T5与第六开关元件T6，而指纹辨识控制电路、信号读出线RO、第四开关元件T4、第五开关元件T5、第六开关元件T6与指纹传感器FS的电连接可用以获取指纹感测信号，以进行指纹辨识。此外，在图4中，扫描线SC可包括第一扫描线SC1与第二扫描线SC2，第一扫描线SC1电连接第一开关元件T1与第四开关元件T4的闸极，第二扫描线SC2电连接第六开关元件T6的闸极。另外，在图4与图5中，触控电极TS与指纹传感器FS的第二电极TE在位置P1彼此电连接，触控电极TS与触控信号线TL在位置P2彼此电连接，而触控电极TS电连接电压源Vbias。
请参考图4及图6，如图6所示为本发明一些实施例的电子装置的电路时序图。须说明的是，电路信号的轮廓可为任何适合类型，而图6所示的电路信号以方波为例，但不以此为限。另外，虽然图6所示的方波为理想方波，但在实际应用上，所提供的方波信号可为具有噪声、波动效应及/或振铃效应的非理想方波。此外，图6所示的电路信号的信号大小仅为示意，各信号的大小关系并不以图6所示的范例为限，且图6也并未绘示实际感测到的指纹感测信号与触控感测信号。须说明的是，由于如图4所示的开关元件T1～T6都为N型薄膜晶体管，因此，相较于图1所示(开关元件T1～T4都为P型薄膜晶体管)，闸极的开关信号(如显示控制电路提供给扫描线SC的信号与电压源EM所提供的信号)的关系会相反，但开关元件的类型不以此为限。在图4及图6中，电子装置200的操作被区分为交替地第一时序TP1、第二时序TP2与第三时序TP3，其中显示控制电路可在第一时序TP1中对电容Cst充电，发光单元LD可在第二时序TP2与第三时序TP3中发光，而详细画面显示的驱动方式大体上类似于图3所示，故在此不重复赘述。图4及图6的触控感测会在第二时序TP2进行，其中触控电极TS的第一信号SG1是由触控感测控制电路通过电压源Vbias所提供，而详细触控感测的驱动方式大体上类似于图3所示，故在此不重复赘述。
关于指纹感测的部分，如图4与图6所示，在第三时序TP3中，第二扫描线SC2会提供开启信号而开启第六开关元件T6，且电压源Vr与电压源Vbias所提供的电压对于指纹传感器FS为逆向偏压，因此，可将节点X处充电至电压Vxs。须说明的是，由于发光单元LD在第三时序TP3中发光，因此，指纹传感器FS会在第三时序TP3中依据所感测到的手指反射光强度而对应产生电流，进而影响节点X的电压Vxs，也就是说，电压Vxs的值会对应手指反射光强度，进而对应特定区域的指纹轮廓。接着，在第一扫描线SC1提供开启信号而开启第一开关元件T1与第四开关元件T4的第一时序TP1中，通过第四开关元件T4与第五开关元件T5的电流会对应电压Vxs而产生，因此，指纹辨识控制电路可依据此电流的大小而获得指纹轮廓，进而进行指纹辨识。
请再参考图5，本发明一些实施例的部分结构的设置不同于图2。举例而言，图5中的触控信号线TL可由第三导电层CL3所形成，指纹传感器FS的第二电极TE可由其他导电层(如透明导电材料)所形成，并在位置P1与由第五导电层CL5所形成的触控电极TS电连接。此外，图5的电路元件层120还可选择性地包括光线遮蔽层LS，可设置在缓冲层BF与基板110之间，除了可用来减少部分的半导体通道层SCH被基板110一侧的光线所照射的机会，还可选择性地使开关元件变成双闸极(dual gate)薄膜晶体管，藉此减少漏电流或提升开关元件的特性。另外，图5的第五开关元件T5是用以作为放大指纹信号的功能，而第五开关元件T5的通道宽度长度比值(W/L)与其他开关元件的通道宽度长度比值(W/L)可不相同，例如第五开关元件T5的通道宽度长度比值可为其他开关元件的通道宽度长度比值的0.5～1倍。
请参考图7与图8，图7所示为本发明一些实施例的电子装置的电路示意图，图8所示为沿着图7的剖面线E-E’、F-F’的结构剖面示意图，其中图7仅绘示电子装置300中的一个子像素中的电路。如图7与图8所示，电子装置300与电子装置100的差异在于指纹传感器FS的类型以及对应的电路设计。在本发明一些实施例中，指纹传感器FS包括电容传感器，用以与手指上的电荷进行耦合而形成电容，而与电容传感器电连接的电路可用以侦测电容传感器与手指之间的电容值，指纹辨识控制电路可依据电容值而得知指纹轮廓，进而进行指纹辨识。
如图7所示，在驱动电路DC中，开关元件还可额外包括对应于同一个子像素的第五开关元件T5，而扫描线SC包括第一扫描线SC1与第二扫描线SC2，第一扫描线SC1电连接第一开关元件T1与第四开关元件T4的闸极，第二扫描线SC2电连接第五开关元件T5的闸极，且指纹传感器FS电连接在第四开关元件T4与第五开关元件T5之间，但不以此为限。此外，驱动电路DC还额外包括偏压提供线BS，电连接于第四开关元件T4，而信号读出线RO则电连接第五开关元件T5。
如图7与图8所示，在结构上，指纹传感器FS包括指纹感测电极FE，设置在触控电极TS上，并电连接于驱动电路DC的第四开关元件T4与第五开关元件T5之间。在本发明一些实施例中，指纹感测电极FE在俯视方向上重叠于触控电极TS，但不以此为限。此外，在本发明一些实施例中，第四导电层CL4与第五导电层CL5包括透明导电材料，触控电极TS由第四导电层CL4所形成，指纹感测电极FE由第五导电层CL5所形成，但不以此为限。须说明的是，本发明一些实施例与本发明一些实施例的另一个不同部分在于触控电极TS与指纹传感器FS的电极(本发明一些实施例即指纹感测电极FE)并非同一膜层所形成，也并没有彼此电连接。另外，本发明一些实施例的触控信号线TL举例可由第三导电层CL3所形成，但不以此为限。
请参考图9，并同时参考图7，图9所示为本发明一些实施例的电子装置的电路时序图。须说明的是，电路信号的轮廓可为任何适合类型，而图9所示的电路信号以方波为例，但不以此为限。另外，虽然图9所示的方波为理想方波，但在实际应用上，所提供的方波信号可为具有噪声、波动效应及/或振铃效应的非理想方波。此外，图9所示的电路信号的信号大小仅为示意，各信号的大小关系并不以图9所示的范例为限，且图9也并未绘示实际感测到的指纹感测信号与触控感测信号。在本发明一些实施例中，电子装置300的操作可被区分为交替地第一时序TP1、第二时序TP2与第三时序TP3，其中显示控制电路可在第一时序TP1中对电容Cst充电，发光单元LD可在第二时序TP2与第三时序TP3中发光，而详细画面显示的驱动方式大体上类似于本发明上述的一些实施例，故在此不重复赘述。
关于指纹感测部分，如图7与图9所示，在第一时序TP1中，第一扫描线SC1在提供开启信号而开启第四开关元件T4时，指纹辨识控制电路可通过偏压提供线BS与第四开关元件T4提供偏压给指纹传感器FS，而指纹传感器FS可依据指纹感测电极FE与手指之间的电容值而储存对应的电荷，其中指纹感测电极FE与手指之间的电容值会依据对应区域的指纹轮廓而改变，例如纹脊与指纹感测电极FE之间的电容值大于纹谷与指纹感测电极FE之间的电容值。在第三时序TP3中，第二扫描线SC2可提供开启信号以开启第五开关元件T5，使得指纹辨识控制电路可通过信号读出线RO与第五开关元件T5而侦测指纹感测电极FE与手指之间的电容值，藉此进行指纹辨识。
本发明一些实施例的触控感测会在第二时序TP2进行，而详细触控感测的驱动方式大体上类似于本发明上述的一些实施例，故在此不重复赘述。须说明的是，虽然在结构上，指纹传感器FS的指纹感测电极FE设置在触控电极TS上，并在俯视方向上重叠于触控电极TS，但因为第四开关元件T4与第五开关元件T5在第二时序TP2是关闭状态，因此，指纹感测电极FE呈现浮接(floating)状况，故不会影响到位于指纹感测电极FE下方的触控电极TS感测手指触碰的功能。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置具有一触控感测模式以及一指纹感测模式，且所述电子装置包括：
一基板；
一驱动电路，设置在所述基板上；
一指纹传感器，设置在所述基板上，且所述指纹传感器包括一第一电极与一第二电极，其中所述第一电极电连接于所述驱动电路；以及
一触控信号线，设置在所述基板上，并电连接于所述第二电极。
2.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，还包括一透明电极，其中所述触控信号线通过所述透明电极电连接于所述第二电极。
3.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，还包括一发光单元，电连接于所述驱动电路。
4.如权利要求3所述的电子装置，其特征在于，所述发光单元在所述触控感测模式中发射光线。
5.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述指纹传感器包括光传感器。
6.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，还包括一控制电路以及一信号读出线，电连接于所述指纹传感器，其中所述控制电路提供一第一信号至所述触控信号线，所述控制电路提供一第二信号至所述信号读出线，且所述第一信号与所述第二信号在所述触控感测模式中同步。
7.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述指纹传感器的所述第二电极包括透明导电材料。
8.如权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述驱动电路包括一开关元件，电连接于所述指纹传感器的所述第一电极，且在所述触控感测模式中，所述驱动电路中的所述开关元件为关闭状态。
9.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置具有一触控感测模式以及一指纹感测模式，且所述电子装置包括：
一基板；
一驱动电路，设置在所述基板上；
一触控电极，设置在所述基板上；以及
一指纹传感器，设置在所述基板上，其中所述指纹传感器包括一指纹感测电极，设置在所述触控电极上，并电连接于所述驱动电路。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述指纹传感器包括电容传感器。
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