CN113869095A - 指纹显示设备及驱动其之整合集成电路及方法 - Google Patents

指纹显示设备及驱动其之整合集成电路及方法 Download PDF

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Abstract

一种指纹显示设备，具有多个像素行，该多个像素行中的n个像素行的每一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，n为大于1的整数，且n个像素行是至少以对应的n条显示扫描线及n条选择线所驱动以进行显示及指纹感测，每一指纹像素单元具有一重置端及一选择端，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的重置端连接至一对应的显示扫描线，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的选择端连接至一对应的选择线，其中，i为介于1至n之间的任意整数。

Description

指纹显示设备及驱动其之整合集成电路及方法
技术领域
本发明是关于一种指纹显示设备，尤指一种整合光学指纹传感器与平面显示面板的指纹显示设备及驱动其之集成电路及方法。
背景技术
图1为一用以说明整合光学指纹传感器与液晶显示(LCD display)面板的示意图。其中，指纹传感器(fingerprint sensor)11是例如设置在液晶显示面板结构的薄膜晶体管层12与滤光基板层13之间的位置，使得来自反射层14的背光源光线遇到玻璃基板15上的手指后可反射至指纹传感器11，而由于指纹的波峰与波谷的反射率不同，因此，根据指纹传感器11的感应量，便可重建出指纹图像。
为驱动前述指纹传感器以进行在显示面板上的指纹辨识，一般需要额外设置一重置线(RST)及一选择线(SEL)来控制指纹传感器11的运作，然由于光学式的指纹传感器11是内嵌于液晶显示面板的像素中，因此，此额外增加的重置线及选择线将造成液晶显示面板的开口率大幅降低，导致显示亮度的下降。
因此，在现有指纹显示设备的设计上，实仍存在有诸多缺失而有予以改善的必要。
发明内容
本发明的目的主要是在提供一种指纹显示设备及驱动其之集成电路及方法，通过复用指纹显示设备中的显示扫描线与重置线，以有效改善面板开口率。
依据本发明的一方面，提出一种指纹显示设备，具有多个像素行，该多个像素行中的n个像素行的每一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，n为大于1的整数，该n个像素行是至少以对应的n条显示扫描线及n条选择线所驱动以进行显示及指纹感测，其中，每一指纹像素单元具有一重置端及一选择端，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的重置端连接至该n条显示扫描线中的一对应的显示扫描线，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的选择端连接至该n条选择线中的一对应的选择线，其中i为介于1至n之间的任意整数。
依据本发明的另一方面，提出一种指纹显示设备的驱动方法，该指纹显示设备具有多个像素行，该多个像素行中的n个像素行的每一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，n为大于1的整数，该n个像素行是至少以对应的n条显示扫描线及n条选择线所驱动以进行显示及指纹感测，每一指纹像素单元具有一重置端及一选择端，该方法包含：依序驱动该n条显示扫描线；以及依序驱动该n条选择线，其中，当驱动该n条显示扫描线中的第i条显示扫描线时，是启动该n个像素行中的一对应像素行的指纹像素单元的重置端，当驱动该n条选择线中的第i条选择线时，是启动该n个像素行中的一对应像素行的指纹像素单元的选择端，其中i为介于1至n之间的任意整数。
依据本发明的再一方面，提出一种整合集成电路，用以控制前述的指纹显示设备，以依序驱动该显示扫描线来进行显示，及依序驱动该选择线以配合该显示扫描线的驱动来进行指纹感测。
以上概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利要求，而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图式加以阐述。
附图说明
图1显示整合光学指纹传感器与液晶显示面板的示意图。
图2A显示一种光学指纹像素单元的电路图。
图2B显示另一种光学指纹像素单元的电路图。
图3显示本发明的指纹显示设备的系统架构图。
图4示意地显示出本发明的指纹显示设备中的第i-1行、第i行、第i+1行等像素行。
图5A显示本发明一实施例的第i像素行的指纹像素单元的一电路图。
图5B显示本发明一实施例的第i像素行的指纹像素单元的另一电路图。
图6A显示本发明图5A的指纹像素单元整合到显示像素单元的示意图。
图6B显示本发明图5B的指纹像素单元整合到显示像素单元的示意图。
图7显示本发明的指纹显示设备的显示扫描线的时序图。
图8显示本发明的指纹显示设备的显示扫描线的时序图。
图9A显示本发明另一实施例的第i像素行的指纹像素单元的一电路图。
图9B显示本发明另一实施例的第i像素行的指纹像素单元的另一电路图。
图10显示本发明图9A的指纹像素单元整合到显示像素单元的示意图。
图11显示本发明的重置开关控制走线在面板的显示区与其外围的电路示意图。
指纹传感器 11 薄膜晶体管层 12
滤光基板层 13 反射层 14
玻璃基板 15 指纹像素单元 21,23
重置晶体管 T1 驱动晶体管 T2
选择晶体管 T3 负载晶体管 T4
光学感应组件 PS 电容 C
面板 31 显示区域 71
显示驱动的GOA电路 33 整合集成电路 39
指纹感测驱动的GOA电路 35 像素行 37
显示像素单元 41 资料线 61
重置线 RST 重置端 RST’
选择线 SEL 选择端 SEL’
读出线 RO 读出端 RO’,RO”
显示扫描线 G-disp 重置开关控制走线 G-RST
控制端 G 连接端 D,S
第一端 e1 第二端 e2
电压VDD1,VDD2,VB,VSS,SVSS,SVDD,Vbias
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明的实施方式，并不用于限定本发明。
图2A显示一种光学指纹像素单元21的电路图，其为一种三晶体管(3T)指纹像素电路，此指纹像素单元21是由一重置晶体管T1、一驱动晶体管T2、一选择晶体管T3、一光学感应组件(photo sensor)PS、与一电容C所实现，而由多个指纹像素单元21组成的数组即构成一指纹传感器，其中，于多个指纹像素单元组成的数组中，同一列(column)的指纹像素单元21是共享一负载晶体管T4，如图2A中所绘示的指纹像素单元21所连接的负载晶体管T4。此外，图2A中所绘示的晶体管T1～T4为NMOS晶体管，但此仅为举例而非限定，可想而知地，晶体管T1～T4亦可为其他类型的MOS晶体管，例如PMOS晶体管。而每一晶体管T1～T4是具有一控制端及两连接端，以MOS晶体管而言，控制端为栅极(G)，两连接端为漏极(D)及源极(S)。此外，可选择地，重置晶体管T1可以双重栅极(dual gate)的形式所构成，再者，前述重置晶体管T1、驱动晶体管T2或选择晶体管T3不限定是单一颗晶体管，其亦可能是两颗控制端连接在一起的晶体管串联而成。
于前述图2A的光学指纹像素单元21中，重置晶体管T1的控制端(G)连接重置线RST，其两连接端(D,S)分别连接至第一电压VDD1及光学感应组件PS。驱动晶体管T2的控制端(G)连接至重置晶体管T1的连接端(S)及光学感应组件PS，其两连接端(D,S)分别连接至第二电压VDD2及选择晶体管T3的连接端(D)，其中，第一电压VDD1及第二电压VDD2可为相同的DC电压源或不同的DC电压源。选择晶体管T3的控制端(G)连接选择线SEL，其两连接端(D,S)分别连接至驱动晶体管T2的连接端(S)及读出线RO。电容C的两端分别连接至驱动晶体管T2的控制端(G)及偏压电压Vbias。光学感应组件PS的两端分别连接至重置晶体管T1的连接端(S)及偏压电压Vbias，此电容C可以是光学感应组件PS内部本身组件所构成的电容结构，或额外设置的电容结构，或是上述两者的组合。负载晶体管T4的控制端(G)连接至第五电压VB，其两连接端(D,S)分别连接至读出线(RO)及第六电压VSS。
以前述图2A的光学指纹像素单元21进行指纹感测的运作如下：首先驱动重置线RST以开启重置晶体管T1，将电容C的端点电压重置到默认值，亦即，第一电压VDD1；接着，关闭重置晶体管T1，使光学感应组件PS持续曝光一段时间，而随着照光强度与曝光时间的不同，电容C的放电量不同，因此电容C的端点电压也不同；当达到默认的曝光时间，驱动选择线SEL以开启选择晶体管T3，使得驱动晶体管T2输出电流到读出线RO，其中，输出电流的大小与电容C连接到驱动晶体管T2的控制端(G)的端点的电压有关，亦即与照光强度及曝光时间有关，而连接读出线RO的负载晶体管T4是相当于一主动负载(active load)，因此，读出线RO的读出端RO”的电压与重置晶体管T1及主动负载的阻值有关，通过集成电路读出此读出端RO”的电压，可判断照光强度。
图2B显示另一种光学指纹像素单元21的电路图，其为一种二晶体管(2T)指纹像素电路，此指纹像素单元21是由一重置晶体管T1、一驱动晶体管T2、一光学感应组件(photosensor)PS、与一电容C所实现，而由多个指纹像素单元21组成的数组即构成一指纹传感器，其中，于多个指纹像素单元21组成的数组中，同一列(column)的指纹像素单元21是共享一负载晶体管T4，如图2B中所绘示的指纹像素单元21所连接的负载晶体管T4。此外，图2B中所绘示的晶体管T1、T2及T4为NMOS晶体管，但此仅为举例而非限定，可想而知地，晶体管T1、T2及T4亦可为其他类型的MOS晶体管，例如PMOS晶体管。而每一晶体管T1、T2及T4是具有一控制端及两连接端，以MOS晶体管而言，控制端为栅极(G)，两连接端为漏极(D)及源极(S)。此外，可选择地，重置晶体管T1可以双重栅极(dual gate)的形式所构成，再者，前述重置晶体管T1或驱动晶体管T2不限定是单一颗晶体管，其亦可能是两颗控制端连接在一起的晶体管串联而成。
于前述图2B的光学指纹像素单元21中，重置晶体管T1的控制端(G)连接重置线RST，其两连接端(D,S)分别连接至第三电压SVSS及光学感应组件PS。驱动晶体管T2的控制端(G)连接至重置晶体管T1的连接端(S)及光学感应组件PS，其两连接端(D,S)分别连接至第四电压SVDD及读出线RO。光学感应组件PS的两端分别连接至重置晶体管T1的连接端(S)及驱动晶体管T2的控制端(G)、及选择线(SEL)。电容C的两端亦分别连接至重置晶体管T1的连接端(S)及驱动晶体管T2的控制端(G)、及选择线SEL，此电容C可以是光学感应组件PS内部本身组件所构成的电容结构，或额外设置的电容结构，或是上述两者的组合。负载晶体管T4的控制端(G)连接第五电压VB，其连接端(D)连接至读出线RO。
以前述图2B的光学指纹像素单元21进行指纹感测的运作如下：首先驱动重置线RST以开启重置晶体管T1，将电容C的端点电压Vp重置到默认值，亦即，第三电压SVSS，藉此第三电压SVSS以确保驱动晶体管T2关闭；接着，关闭重置晶体管T1，使光学感应组件PS持续曝光一段时间，而随着照光强度与曝光时间的不同，电容C的放电量不同，因此电容C的端点电压Vp也不同；当达到默认的曝光时间时，驱动选择线SEL以将选择线SEL的电压由低准位切到高准位(电位差ΔV)，而因为耦合效应，电容C的端点电压Vp大致上也会提高ΔV，因此可以打开驱动晶体管T2，输出电流到读出线RO。输出电流大小与电容C的端点电压Vp有关，亦即与照光强度及曝光时间有关。而连接读出线RO的负载晶体管T4是相当于一主动负载(active load)。因此，读出线RO的读出端RO”的电压与重置晶体管T1及主动负载的阻值有关，通过集成电路读出此读出线RO的读出端RO”的电压，可判断照光强度。
为了避免如图2A及2B需额外设置重置线RST及选择线SEL所造成显示面板的开口率大幅降低的问题，于本发明的指纹显示设备的一实施例中，通过复用同一行(row)的显示扫描线与重置线RST，使得在一光学指纹像素单元可减少一条重置线的使用。请先参照图3显示本发明的指纹显示设备的系统架构图，其中，在一面板31的左右侧设有显示驱动(display gate)的GOA(gate on array)电路33，用来根据一整合集成电路39的控制来依序驱动显示扫描线G-disp以进行显示。此外，为了实现指纹侦测功能，在面板31的左右侧设有指纹感测驱动的GOA电路35，用来根据该整合集成电路39的控制来依序驱动选择线SEL，以配合显示扫描线G-disp的驱动来进行指纹感测，且感测的指纹数据是由读出线RO读出至该整合集成电路39以进行指纹辨识，特定地，于实际的电路中，读出线RO在延伸出面板31后，可经由一多任务器与数据线复用同一线而进入该整合集成电路39，以节省整合集成电路39的接脚数目。于本发明中，面板31可为任何类型的平面显示面板，例如LCD面板或OLED面板等。虽于本实施例显示出显示驱动的GOA电路33及指纹感测驱动的GOA电路35皆是设置于面板31的左右两侧，但本发明不以此为限，于其他实施例中，显示驱动的GOA电路33及指纹感测驱动的GOA电路35亦可皆设置于面板31的相同的一侧，或是显示驱动的GOA电路33设置于面板31的一侧，而指纹感测驱动的GOA电路35设置于面板31的相对另一侧。此外，本发明的指纹显示设备的面板31亦可提供触控感应功能，例如通过切割面板31的公共电极来作为触控传感器(图未示)，触控传感器感应使用者手指的触摸而将触控讯号传送至整合集成电路39以进行触摸侦测而实现触控感应功能，其中，切割公共电极作为触控传感器为本领域技术人员所知，故在此不在赘述。也就是说，在一实施例中，本发明可以是提供具备指纹感测、触控感应及显示等三合一功能的电子装置及可用来驱动此电子装置的集成电路及其驱动方法。
于图3显示本发明的指纹显示设备具有多个像素行(row)37，于该多个像素行37中，有n个像素行37可提供显示及指纹辨识功能，n为大于1的整数，亦即，该n个像素行37的每一像素行37具有多个显示像素单元41与多个指纹像素单元21，该n个像素行37被至少n条显示扫描线G-disp及n条选择线SEL所驱动来进行显示及指纹感测。于一实施例中，一像素行37所具有的显示像素单元41的数目是相同于指纹像素单元21的数目，然而，本发明不以此为限，在其他实施例中，一像素行37的指纹像素单元21的数目可以是少于显示像素单元41的数目，此外，于面板31的整个显示区域的像素行37可以都具有显示像素单元41与指纹像素单元21、或是仅一部份的显示区域，例如是三分之一的显示区域的像素行37具有显示像素单元41与指纹像素单元21，而其余显示区域的像素行37只具有显示像素单元41。
请一并参照图4示意地显示出指纹显示设备的该n个像素行37中的第i-1、第i、第i+1像素行，其中，像素行37具有显示像素单元41与如图2A或2B所示的指纹像素单元21，图中显示一像素行37中的一显示像素单元41对应一指纹像素单元21，但此仅为方便说明而非限定，同一像素行37的显示像素单元41连接到同一显示扫描线G-disp，同一像素行37上的指纹像素单元21连接到同一显示扫描线G-disp及对应该像素行37的选择线SEL，据此，该n个像素行37是至少以对应的n条显示扫描线G-disp及n条选择线SEL所驱动以进行显示及指纹感测，其中，每一指纹像素单元21具有一重置端RST’及一选择端SEL’，该n个像素行37中的第i像素行的指纹像素单元21的重置端RST’连接至一对应的显示扫描线G-disp，于图4的示例中，该对应的显示扫描线G-disp是该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)，但本发明不以此为限，于实际的应用，该对应的显示扫描线G-disp可以是该n条显示扫描线G-disp中的任一条显示扫描线G-disp，例如为显示扫描线G-disp(i+1)或G-disp(i-1)等，只要该n个像素行的指纹像素单元21的重置端RST’为依序连接至各自对应的显示扫描线G-disp即可，而该n个像素行37中的第i像素行的指纹像素单元21的选择端SEL’连接至一对应的选择线SEL，于图4的示例中，该对应的选择线SEL是该n条选择线SEL中的第i条选择线SEL(i)，但本发明不以此为限，于实际的应用，该对应的选择线SEL可以是该n条选择线SEL中的任一条选择线SEL，例如为选择线SEL(i+1)或SEL(i-1)等，只要该n个像素行的指纹像素单元21的选择端SEL’为依序连接至各自对应的选择线SEL即可，其中i为介于1至n之间的任意整数。据此，本发明的指纹显示设备以该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)驱动该n个像素行37中的第i行的显示像素单元41以进行显示，且以该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)及该n条选择线SEL中的第i条选择线SEL(i)驱动该n个像素行37中的第i像素行的指纹像素单元21的重置端RST’及选择端SEL’以进行指纹感测。
再请一并参照图5A显示该n个像素行37中的第i像素行的指纹像素单元21的一电路图，其中，重置晶体管T1具有一控制端(G)、一第一连接端(D)及一第二连接端(S)，该控制端(G)是作为重置端RST’且连接至关连的显示扫描线G-disp，亦即该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)，该第一连接端(D)是连接至第一电压VDD1；驱动晶体管T2具有一控制端(G)、一第一连接端(D)及一第二连接端(S)，该控制端(G)连接至该重置晶体管T1的第二连接端(S)，该第一连接端(D)连接至第二电压VDD2，其中，第一电压VDD1及第二电压VDD2可为相同的DC电压源或不同的DC电压源；选择晶体管T3具有一控制端(G)、一第一连接端(D)及一第二连接端(S)，该控制端(G)是作为选择端SEL’且连接至该n条选择线SEL中的第i条选择线SEL(i)，该第一连接端(D)连接至该驱动晶体管T2的第二连接端(S)，该第二连接端(S)作为读出端RO’且连接至读出线RO；光学感应组件(photo sensor)PS具有两端分别连接至该重置晶体管T1的第二连接端(S)及一偏压电压Vbias；电容C具有两端分别连接至该驱动晶体管T2的控制端(G)及该偏压电压Vbias。在一实施例中，上述电容C可以是光学感应组件PS内部本身组件所构成的电容结构，但并不以此限。
由图5A可知，本发明通过复用显示扫描线G-disp与重置线RST，故能够以减少一条驱动线的方式来驱动一像素行，因此可以提高面板穿透率。而整个指纹传感器的数组中的显示扫描线G-disp与选择线SEL为依序驱动，当驱动显示扫描线G-disp(i)时打开该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元21的重置晶体管T1来重置电容C的准位，当驱动选择线SEL(i)时打开选择晶体管T3，以将指纹讯号读出，达成指纹感测的功效。
图5B则显示第i行的指纹像素单元21的另一电路图，其中，重置晶体管T1具有一控制端(G)、一第一连接端(D)及一第二连接端(S)，该控制端(G)是作为重置端RST’且连接至关连的显示扫描线G-disp，亦即该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)，该第一连接端(D)是连接至一第三电压SVSS；驱动晶体管T2具有一控制端(G)、一第一连接端(D)及一第二连接端(S)，该控制端(G)连接至该重置晶体管T1的第二连接端(S)，该第一连接端(D)连接至一第四电压SVDD，该第二连接端(S)作为读出端RO’且连接至读出线RO；光学感应组件(photo sensor)PS具有第一端及第二端，该第一端连接至该重置晶体管T1的第二连接端(S)，该第二端是作为选择端SEL’且连接至该n条选择线SEL中的第i条选择线SEL(i)；电容C具有两端分别连接至该驱动晶体管T2的控制端(G)及该光学感应组件PS的第二端。
由图5B可知，本发明通过复用显示扫描线G-disp及重置线RST，故能够以减少一条驱动线的方式来驱动一像素行，因此可以提高面板穿透率。而整个指纹传感器的数组中的显示扫描线G-disp与选择线SEL为依序驱动，当驱动显示扫描线G-disp(i)时打开该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元21的重置晶体管T1来重置电容C的准位，当驱动选择线SEL(i)时供电至光学感应组件PS以提高选择端SEL’的电压准位，进而打开驱动晶体管T2，将指纹讯号读出，达成指纹感测的功效。
图6A及6B分别显示本发明图5A及5B的指纹像素单元21整合到显示像素单元41的示意图，如图6A及6B所示，其显示出包含LCD的RGB三个子像素的显示像素单元41整合一指纹像素单元21，其中，指纹像素单元21的电路区域配置于RGB三个子像素的下面区域，但此仅是举例而非限制，可想而知地，指纹像素单元21的电路区域亦可集中配置于一特定子像素的下面区域。此外，本实施例是以LCD面板为例，但本发明不以此为限，对于例如OLED等其它类型的面板，或是例如RGBW等其他种像素排列，本发明亦可适用。图中显示像素单元41与指纹像素单元21虽属不同像素行，但在其它实施例中也可以是归类同一像素行，在本发明中主要是在多个显示像素单元41的RGB子像素之间配置指纹像素单元21即可，是否同行可依设计需求调整，不以此为限。
在图6A及6B的实施例中，是以LTPS LCD制程为例，显示扫描线G-disp与选择线SEL可用金属层1(metal-1，M1)制作。连接RGB三个子像素的数据线61可用金属层2(metal-2，M2)制作，在图6A中标示为R(M2)、G(M2)与B(M2)，此等数据线61的功用在传送显示数据到每个显示子像素。
图7显示本发明的指纹显示设备的显示扫描线G-disp的时序图，本实施例的指纹显示设备包含了显示、触控与指纹的功能。于图7中，DISP代表显示，TP代表触控，FP代表指纹感测，T0代表一时间间隔，如图所示，在未启动指纹侦测(FP off)时，显示驱动与触控感应是分时进行，其中，在触控感应时段，显示扫描线G-disp可送入与触控感应电极相同的全驱讯号，亦即此全驱讯号的电压摆幅(voltage swing)、相位与频率和驱动触控感应电极的讯号大致相同，据以降低触控感应电极的负载。当启动指纹侦测(FP on)及关闭触控感应(TP off)时，在显示时段，此期间除了更新显示数据外，也同时也重置指纹像素单元21，而显示时段与指纹侦测时段之间的时间间隔T0的大小是取决于指纹像素单元21所需的曝光时间，最小可为零。
图8显示本发明的指纹显示设备的选择线SEL的时序图。于图8中，DISP代表显示，TP代表触控，FP代表指纹感测，T0代表一时间间隔，Vb代表垂直消隐(Vertical blanking)，如图所示，在未启动指纹侦测(FP off)时，在触控感应时段，选择线SEL可送入与触控感应电极相同的全驱讯号，以降低触控感应电极的负载。在启动指纹侦测(FP on)及关闭触控感应(TP off)时，于指纹侦测时段，可进行指纹数据的读取。
图9A显示本发明另一实施例的该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元23的一电路图，此指纹像素单元23的构成组件相同于图5A的指纹像素单元21，但加入一重置开关晶体管SW-RST。如图所示，光学感应组件PS具有一第一端e1及一第二端e2连接至一偏压电压Vbias；电容C具有两端分别连接至该光学感应组件PS的第一端e1及第二端e2，此电容C可以是光学感应组件PS内部本身组件所构成的电容结构，但不以此为限；重置晶体管T1具有一第一连接端(D)、一第二连接端(S)、及一控制端(G)作为重置端RST’且连接至一对应的显示扫描线G-disp，例如图9A的示例中的该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)；重置开关晶体管SW-RST具有一第一连接端(D)、一第二连接端(S)、及一控制端(G)连接至一重置开关控制走线G-RST，其中，重置晶体管T1与重置开关晶体管SW-RST经由各自的连接端串接于第一电压VDD1与光学感应组件PS的第一端e1之间；驱动晶体管T2具有一控制端(G)连接至该光学感应组件PS的第一端e1、一第一连接端(D)连接于第二电压VDD2、及一第二连接端(S)，其中，第一电压VDD1及第二电压VDD2可为相同的DC电压源或不同的DC电压源；选择晶体管T3具有一控制端(G)作为选择端SEL’且连接至一对应的选择线SEL，例如图9A的示例中的该n条选择线中的第i条选择线SEL(i)、一第一连接端(D)连接至驱动晶体管T2的第二连接端(S)、及一第二连接端(S)作为读出端RO’且连接读出线RO；此外，负载晶体管T4的控制端(G)连接至第五电压VB，其两连接端(D,S)分别连接至读出线RO及第六电压VSS。特定地，重置晶体管T1的第二连接端(S)连接至光学感应组件PS的第一端e1，重置晶体管T1的第一连接端(D)连接至重置开关晶体管SW-RST的第二连接端(S)，重置开关晶体管SW-RST的第一连接端(D)连接至第一电压VDD1。
图9B显示本发明另一实施例的该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元23的另一电路图，此指纹像素单元23的构成组件相同于图5B的指纹像素单元21，但加入一重置开关晶体管SW-RST。如图所示，光学感应组件PS具有一第一端e1及一第二端e2作为选择端SEL’且连接至一对应的选择线SEL，例如图9B的示例中的该n条选择线中的第i条选择线SEL(i)；电容C具有两端分别连接至光学感应组件PS的第一端e1及第二端e2，此电容C可以是光学感应组件PS内部本身组件所构成的电容结构，但不以此为限；重置晶体管T1具有一第一连接端(D)、一第二连接端(S)、及一控制端(G)作为重置端RST’且连接至一对应的显示扫描线G-disp，例如图9B的示例中的该n条显示扫描线G-disp中的第i条显示扫描线G-disp(i)；重置开关晶体管SW-RST具有一控制端(G)连接至一重置开关控制走线G-RST、一第一连接端(D)、及一第二连接端(S)，其中，重置晶体管T1与重置开关晶体管SW-RST经由各自的连接端串接于第三电压SVSS与光学感应组件PS的第一端e1之间；驱动晶体管T2具有一控制端(G)连接至光学感应组件PS的第一端e1、一第一连接端(D)连接至第四电压SVDD、及一第二连接端(S)作为读出端RO’且连接读出线RO；此外，负载晶体管T4的控制端(G)连接至第五电压VB，其第一连接端(D)连接至读出线RO。特定地，重置晶体管T1的第二连接端(S)连接至光学感应组件PS的第一端e1，重置晶体管T1的第一连接端(D)连接至重置开关晶体管SW-RST的第二连接端(S)，重置开关晶体管SW-RST的第一连接端(D)连接至第三电压SVSS。
图10显示本发明图9A指纹像素单元23整合到显示像素单元41的示意图，如图10，其显示出包含LCD的RGB三个子像素的显示像素单元41整合一指纹像素单元23，其中，指纹像素单元23的电路区域配置于RGB三个子像素的下面区域，但此仅是举例而非限制，可想而知地，指纹像素单元23的电路区域亦可集中配置于一特定子像素的下面区域。此外，本实施例是以LCD面板为例，但本发明不以此为限，对于例如OLED等其它类型的面板，或是例如RGBW等其他种像素排列，本发明亦可适用。
在图10的实施例中，是以LTPS LCD制程为例，显示扫描线G-disp与选择线SEL可用金属层1(metal-1，M1)制作。连接RGB三个子像素的数据线61可用金属层2(metal-2，M2)制作，在图10中标示为R(M2)、G(M2)与B(M2)，此等数据线61的功用在传送显示数据到每个显示子像素。而重置开关控制走线G-RST则可以用金属层0(metal-0，M0)或金属层3(metal-3，M3)制作，设置为与数据线61重叠，因此不会因为导入重置开关控制走线G-RST而影响开口率。此外，本发明图9B的指纹像素单元23整合到显示像素单元41亦类似上述图10，故不再赘述。
图11显示重置开关控制走线G-RST在面板31的显示区域71与其外围的电路示意图，其中，重置开关控制走线G-RST经由第一开关SW1接到重置电压V-RST。为了控制方便，可将各个第一开关SW1接到同一重置开关控制讯号V-SW-RST，其中，重置开关控制讯号V-SW-RST、重置电压V-RST是由图3中的整合集成电路39所提供。由于重置开关控制走线G-RST与数据线重叠，当其RC负载较大时，则需通过使用前述第一开关SW1来避免负载的影响，亦即，在显示区间将第一开关SW1关闭，使重置开关控制走线G-RST变为浮接(floating)，当指纹侦测动作时，再将第一开关SW1打开；而当RC负载在可接受范围时，则可直接将电压施加在重置开关控制走线G-RST，而无需设置第一开关SW1。
以前述图9A或图9B的指纹像素单元23进行显示及指纹感测的运作相似于图5A或5B的指纹像素单元21，但可进一步使用图3的整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST来导通或断开重置开关晶体管SW-RST，据以进一步做曝光时间的调整。其中，当重置开关控制走线G-RST导通重置开关晶体管SW-RST时，指纹像素单元23是运作为如同无重置开关晶体管SW-RST，当以重置开关控制走线G-RST来断开重置开关晶体管SW-RST于例如一显示区间(DISP)时，使得重置晶体管T1不作用而致使电容C放电，由于加入的重置开关晶体管SW-RST可决定储存电容C是否被重置，因此可调整曝光时间。
由以上的说明可知，基于内嵌式光学指纹传感器的重置线RST与选择线SEL为造成开口率降低的主要原因，于本发明的指纹显示设备及驱动其之集成电路及方法中，通过复用显示扫描线与重置线，可省去重置线的设置，因此可有效改善面板开口率，同时达成指纹感测的功效。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (27)

1.一种指纹显示设备，具有多个像素行，该多个像素行中的n个像素行的每一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，n为大于1的整数，该n个像素行是至少以对应的n条显示扫描线及n条选择线所驱动以进行显示及指纹感测，其特征在于，每一指纹像素单元具有一重置端及一选择端，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的重置端连接至该n条显示扫描线中的一对应的显示扫描线，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的选择端连接至该n条选择线中的一对应的选择线，其中i为介于1至n之间的任意整数。
2.如权利要求1所述的指纹显示设备，其特征在于，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元包含：
一重置晶体管，具有一控制端作为该重置端且连接至该对应的显示扫描线，一第一连接端连接至一第一电压，及一第二连接端；
一驱动晶体管，具有一控制端连接至该重置晶体管的第二连接端，一第一连接端连接至一第二电压，及一第二连接端；
一选择晶体管，具有一控制端作为该选择端且连接至该对应的选择线，一第一连接端连接至该驱动晶体管的第二连接端，及一第二连接端；
一光学感应组件，具有两端分别连接至该重置晶体管的第二连接端及一偏压电压；以及
一电容，具有两端分别连接至该驱动晶体管的控制端及该偏压电压。
3.如权利要求2所述的指纹显示设备，其特征在于，该选择晶体管的第二连接端作为一读出端且连接至一读出线，位于同一列的指纹像素单元的读出端连接至一负载晶体管并共享该负载晶体管，该负载晶体管具有一控制端连接至一第五电压，一第一连接端连接至该读出线，及一第二连接端连接至一第六电压。
4.如权利要求2所述的指纹显示设备，其特征在于，该显示扫描线及该选择线为依序驱动，当驱动该n条显示扫描线中的第i条显示扫描线时打开该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的重置晶体管来重置该电容的准位，当驱动该n条选择线中的第i条选择线时打开该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的选择晶体管，以读出指纹讯号。
5.如权利要求2所述的指纹显示设备，其特征在于，该多个像素单元设置于一面板，且由一整合集成电路控制一显示驱动的GOA电路来依序驱动该显示扫描线以进行显示，及控制一指纹感测驱动的GOA电路来依序驱动该选择线以配合该显示扫描线的驱动来进行指纹感测，其中，感测的指纹数据是由该读出线读出至该整合集成电路以进行指纹辨识。
6.如权利要求5所述的指纹显示设备，其特征在于，该面板感应使用者手指的触摸而将触控讯号传送至该整合集成电路以提供触控感应功能。
7.如权利要求2所述的指纹显示设备，其特征在于，该显示扫描线与该选择线是以金属层1制作，连接该显示像素单元的子像素的资料线是以金属层2制作。
8.如权利要求6所述的指纹显示设备，其特征在于，在未启动指纹侦测时，是于该面板上分时进行显示驱动与触控感应，其中，在进行触控感应时，将相同于触控感应驱动讯号的全驱讯号送入该显示扫描线；当启动指纹侦测及关闭触控感应时，于一显示时段，进行更新显示数据及重置指纹像素单元，其中，该显示时段与一指纹侦测时段之间相隔一时间间隔。
9.如权利要求6所述的指纹显示设备，其特征在于，在未启动指纹侦测时，在一触控感应时段，将相同于触控感应驱动讯号的全驱讯号送入该选择线；在启动指纹侦测及关闭触控感应，于一指纹侦测时段，进行指纹数据的读取。
10.如权利要求1所述的指纹显示设备，其特征在于，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元包含：
一重置晶体管，具有一控制端作为该重置端且连接至该对应的显示扫描线，一第一连接端连接至一第三电压，及一第二连接端；
一驱动晶体管，具有一控制端连接至该重置晶体管的第二连接端，一第一连接端连接至一第四电压，及一第二连接端；
一光学感应组件，具有一第一端连接至该重置晶体管的第二连接端，及一第二端作为选择端且连接至该对应的选择线；以及
一电容，具有两端分别连接至分该驱动晶体管的控制端及该光学感应组件的第二端。
11.如权利要求10所述的指纹显示设备，其特征在于，该驱动晶体管的第二连接端作为一读出端且连接至一读出线，位于同一列的指纹像素单元的读出端连接至一负载晶体管并共享该负载晶体管，该负载晶体管具有一控制端连接至一第五电压，一第一连接端连接至该读出线，及一第二连接端。
12.如权利要求10所述的指纹显示设备，其特征在于，该显示扫描线及该选择线为依序驱动，当驱动第i条显示扫描线时打开第i行的指纹像素单元的重置晶体管来重置该容的准位，当驱动第i条选择线时供电至该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元的光学感应组件以提高该选择端的电压准位，进而打开该驱动晶体管，以读出指纹讯号。
13.如权利要求10所述的指纹显示设备，其特征在于，该多个像素单元设置于一面板，且由一整合集成电路控制一显示驱动的GOA电路来依序驱动该显示扫描线以进行显示，及控制一指纹感测驱动的GOA电路来依序驱动该选择线以配合该显示扫描线的驱动来进行指纹感测，其中，感测的指纹数据是由该读出线读出至该整合集成电路以进行指纹辨识。
14.如权利要求13所述的指纹显示设备，其特征在于，该面板感应使用者手指的触摸而将触控讯号传送至该整合集成电路以提供触控感应功能。
15.如权利要求10所述的指纹显示设备，其特征在于，该显示扫描线与该选择线是以金属层1制作，连接该显示像素单元的子像素的资料线是以金属层2制作。
16.如权利要求1所述的指纹显示设备，其特征在于，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元包含：
一光学感应组件，具有一第一端及一第二端连接至一偏压电压；
一电容，具有两端分别连接至该光学感应组件的第一端及第二端；
一重置晶体管，具有一控制端作为该重置端且连接至该对应的显示扫描线，一第一连接端，及一第二连接端；
一重置开关晶体管，具有一控制端连接至一重置开关控制走线，一第一连接端，及一第二连接端，其中，该重置晶体管与重置开关晶体管串接于一第一电压与该光学感应组件的第一端之间；
一驱动晶体管，具有一控制端连接至该光学感应组件的第一端，一第一连接端连接于一第二电压，及一第二连接端；以及
一选择晶体管，具有一控制端作为该选择端且连接至该对应的选择线，一第一连接端连接至该驱动晶体管的第二连接端，及一第二连接端。
17.如权利要求16所述的指纹显示设备，其特征在于，该选择晶体管的第二连接端作为一读出端且连接一读出线，位于同一列的指纹像素单元的读出端连接至一负载晶体管并共享该负载晶体管，该负载晶体管具有一控制端连接至一第五电压，一第一连接端连接至该读出线，及一第二连接端连接至一第六电压。
18.如权利要求16所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置晶体管T1的第二连接端连接至该光学感应组件的第一端，该重置晶体管的第一连接端连接至该重置开关晶体管的第二连接端，该重置开关晶体管的第一连接端连接至该第一电压。
19.如权利要求16所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关晶体管是由重置开关控制走线控制以决定该电容是否被重置以调整曝光时间。
20.如权利要求19所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线由第一开关接到重置电压，该第一开关接到重置开关控制讯号，其中，该重置开关控制讯号及该重置电压是由一整合集成电路所提供。
21.如权利要求1所述的指纹显示设备，其特征在于，该n个像素行中的第i像素行的指纹像素单元包含：
一光学感应组件，具有一第一端及一第二端作为选择端且连接至该对应的选择线；
一电容，具有两端分别连接至该光学感应组件的第一端及第二端；
一重置晶体管，具有一控制端作为该重置端且连接至该对应的显示扫描线，一第一连接端，及一第二连接端；
一重置开关晶体管，具有一控制端连接至一重置开关控制走线，一第一连接端，及一第二连接端，其中，该重置晶体管与重置开关晶体管串接于一第三电压与该光学感应组件的第一端之间；以及
一驱动晶体管，具有一控制端连接至该光学感应组件的第一端，一第一连接端连接至一第四电压，及一第二连接端。
22.如权利要求21所述的指纹显示设备，其特征在于，该驱动晶体管的第二连接端作为一读出端且连接一读出线，位于同一列的指纹像素单元的读出端连接至一负载晶体管并共享该负载晶体管，该负载晶体管具有一控制端连接至一第五电压，一第一连接端连接至该读出线，及一第二连接端。
23.如权利要求21所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置晶体管的第二连接端连接至该光学感应组件的第一端，该重置晶体管的第一连接端连接至该重置开关晶体管的第二连接端，该重置开关晶体管的第一连接端连接至该第三电压。
24.如权利要求21所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关晶体管是由重置开关控制走线控制以决定该电容是否被重置以调整曝光时间。
25.如权利要求24所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线由第一开关接到重置电压，该第一开关接到重置开关控制讯号，其中，该重置开关控制讯号及该重置电压是由一整合集成电路所提供。
26.一种指纹显示设备的驱动方法，该指纹显示设备具有多个像素行，该多个像素行中的n个像素行的每一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，n为大于1的整数，该n个像素行是至少以对应的n条显示扫描线及n条选择线所驱动以进行显示及指纹感测，每一指纹像素单元具有一重置端及一选择端，其特征在于，该方法包含：
依序驱动该n条显示扫描线；以及
依序驱动该n条选择线，
其中，当驱动该n条显示扫描线中的第i条显示扫描线时，是启动该n个像素行中的一对应像素行的指纹像素单元的重置端，当驱动该n条选择线中的第i条选择线时，是启动该n个像素行中的一对应像素行的指纹像素单元的选择端，其中i为介于1至n之间的任意整数。
27.一种整合集成电路，用以控制如权利要求1、2、10、16或21所述的指纹显示设备，以依序驱动该显示扫描线来进行显示，及依序驱动该选择线以配合该显示扫描线的驱动来进行指纹感测。
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