CN113869096A - 指纹像素单元、指纹显示设备及驱动其之集成电路及方法 - Google Patents

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Abstract

一种指纹像素单元，包括一光学感应组件、一电容、一重置晶体管、一重置开关晶体管、一驱动晶体管、及一选择晶体管。电容的两端分别连接至光学感应组件的第一端及第二端；重置开关晶体管的控制端连接至重置开关控制走线，重置晶体管与重置开关晶体管串接于一第一电压与光学感应组件的第一端之间；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；选择晶体管连接于该驱动晶体管的第二连接端与一读出线。

Description

指纹像素单元、指纹显示设备及驱动其之集成电路及方法
技术领域
本发明是关于指纹像素的技术领域，尤指一种指纹像素单元及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，使得来自背光源的光线遇到玻璃基板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，此增加的重置线(RST)及选择线(SEL)将造成液晶显示面板的开口率大幅降低，导致显示质量的下降。
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像素单元、指纹显示设备及驱动其之集成电路及方法，通过导入重置开关晶体管或是导入重置开关晶体管与选择开关晶体管来做显示扫描线、重置线、与选择线功能之间的切换，可将显示扫描线、重置线、与选择线整合成一条，或是通过只导入重置开关晶体管来做重置线与选择线功能之间的切换，可将重置线与选择线整合成一条指纹复用线，以有效改善面板开口率。
依据本发明的一方面，提出一种指纹像素单元，包括：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、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、一第一连接端、及一第二连接端，该选择晶体管连接于该驱动晶体管的第二连接端与一读出线之间。
依据本发明的另一方面，提出一种指纹像素单元，包括：一光学感应组件，具有一第一端及一第二端；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、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、及一第二连接端，该驱动晶体管连接于一第四电压与一读出线之间。
依据本发明的再一方面，提出一种指纹显示设备，其具有多个像素行，至少一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，以被驱动来进行显示及指纹感测，其中，每一指纹像素单元包括：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、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、一第一连接端、及一第二连接端，该选择晶体管连接于该驱动晶体管的第二连接端与一读出线之间。
依据本发明的又一方面，提出一种指纹显示设备，其具有多个像素行，至少一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，以被驱动来进行显示及指纹感测，其中，每一指纹像素单元包括：一光学感应组件，具有一第一端及一第二端连接；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、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、及一第二连接端，该驱动晶体管连接于一第四电压与一读出线之间。
依据本发明的更一方面，提出驱动前述指纹显示设备的方法及控制前述指纹显示设备的集成电路。
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2C显示本发明一实施例的光学指纹像素单元的电路图。
图2D显示本发明另一实施例的光学指纹像素单元的电路图。
图2E显示本发明再一实施例的光学指纹像素单元的电路图。
图2F显示本发明又一实施例的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一实施例的系统架构图。
图4A示意地显示出本发明的指纹显示设备的一实施例中的第i像素行的一电路图。
图4B示意地显示出本发明的指纹显示设备的一实施例中的第i像素行的另一电路图。
图5A显示本发明图4A中的指纹像素单元整合到显示像素单元的示意图。
图5B显示本发明图4B中的指纹像素单元整合到显示像素单元的示意图。
图6显示本发明的指纹显示设备中的开关晶体管与重置晶体管/驱动晶体管/选择晶体管之间以混合串联栅极构成的串接结构。
图7显示本发明的指纹显示设备中的重置开关控制走线与选择开关控制走线在面板的电路示意图。
图8显示本发明的指纹显示设备的一运作时序图。
图9显示本发明的指纹显示设备的另一运作时序图。
图10显示本发明的指纹显示设备的另一实施例的系统架构图。
图11A示意地显示出本发明的指纹显示设备的另一实施例中的第i像素行的指纹像素单元的一电路图。
图11B示意地显示出本发明的指纹显示设备的另一实施例中的第i像素行的指纹像素单元的另一电路图。
图11C显示本发明的指纹显示设备中的重置开关控制走线在面板的电路示意图。
图12、13及14为本发明的指纹显示设备的另一实施例的侦测指纹区间时序图。
指纹传感器11 薄膜晶体管层12
滤光基板层13 玻璃基板15
指纹像素单元21 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 重置线RST
选择线SEL 面板31
显示区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
显示像素单元41
指纹像素单元23,23-1,23-2,25,25-1,25-2
资料线61 开关SW1,SW2
读出线RO 读出端RO’
显示扫描线G-disp 指纹复用线FP-comb
重置开关控制走线G-RST 选择开关控制走线G-SEL
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。
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，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，或是为额外设置的电容，或两者的组合。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。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VDD；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RST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。
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，或是为额外设置的电容，或两者的组合。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中，通过导入重置开关晶体管SW-RST与选择开关晶体管SW-SEL来做显示扫描线、重置线、与选择线功能之间的切换，可将显示扫描线、重置线、与选择线整合成一条，且不会因开关晶体管的走线而降低开口率，因此可有效改善面板开口率。
图2C显示本发明一实施例的光学指纹像素单元23的电路图，其为一种导入重置开关晶体管SW-RST的三晶体管(3T)指纹像素电路，此指纹像素单元23-1的构成组件相同于图2A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，或是为额外设置的电容，或两者的组合；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)；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)、一第一连接端(D)、及一第二连接端(S)，选择晶体管T3经由其连接端连接于驱动晶体管T2的第二连接端(S)与读出线RO之间；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，选择晶体管T3的第一连接端(D)连接至驱动晶体管T2的第二连接端(S)，选择晶体管T3的第二连接端(S)连接读出线RO，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2D显示本发明另一实施例的光学指纹像素单元25的电路图，其为一种导入重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL的三晶体管(3T)指纹像素电路，此指纹像素单元25-1的构成组件相同于图2C的指纹像素单元23-1，但更加入一选择开关晶体管SW-SEL。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，或是为额外设置的电容，或两者的组合；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)；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)、一第一连接端(D)、及一第二连接端(S)，选择晶体管T3经由其连接端连接于驱动晶体管T2的第二连接端(S)与读出线RO之间；选择开关晶体管SW-SEL具有一控制端(G)连接至一选择开关控制走线G-SEL、一第一连接端(D)、及一第二连接端(S)，其中，选择开关晶体管SW-SEL是以其连接端连接于第二电压VDD2至读出线RO的电流路径上，亦即选择晶体管T3及选择开关晶体管SW-SEL经由各自的连接端串接于驱动晶体管T2的第二连接端(S)与读出线RO之间，或是选择开关晶体管SW-SEL经由其连接端连接于第二电压VDD2与驱动晶体管T2之间；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，选择开关晶体管SW-SEL的第二连接端(S)连接至读出线RO，选择开关晶体管SW-SEL的第一连接端(D)连接至选择晶体管T3的第二连接端(S)，选择晶体管T3的第一连接端(D)连接至驱动晶体管T2的第二连接端(S)。
图2E显示本发明又一实施例的光学指纹像素单元23的电路图，其为一种导入重置开关晶体管SW-RST的二晶体管(2T)指纹像素电路，此指纹像素单元23-2的构成组件相同于图2B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；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，或是额外设置的电容，或两者的组合；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)；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)、及一第二连接端(S)，驱动晶体管T2经由其连接端连接于第四电压SVDD与读出线RO之间；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，驱动晶体管T2的第一连接端(D)连接至第四电压SVDD，驱动晶体管T2的第二连接端(S)连接至读出线RO，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2F显示本发明再一实施例的光学指纹像素单元25的电路图，其为一种导入重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL的二晶体管(2T)指纹像素电路，此指纹像素单元25-2的构成组件相同于图2E的指纹像素单元23-2，但更加入一选择开关晶体管SW-SEL。如图所示，光学感应组件PS具有一第一端e1及一第二端e2；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，或是额外设置的电容，或两者的组合；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)；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)、及一第二连接端(S)，驱动晶体管T2经由其连接端连接于第四电压SVDD与读出线RO之间；选择开关晶体管SW-SEL具有一控制端(G)连接至一选择开关控制走线G-SEL、一第一连接端(D)、及一第二连接端(S)，其中，驱动晶体管T2及选择开关晶体管SW-SEL经由各自的连接端串接于第四电压SVDD与读出线RO之间；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，驱动晶体管T2的第二连接端(S)连接至读出线RO，驱动晶体管T2的第一连接端(D)连接至选择开关晶体管SW-SEL的第二连接端(S)，选择开关晶体管SW-SEL的第一连接端(D)连接至该第四电压SVDD。
请进一步参照图3显示本发明的指纹显示设备的一实施例的系统架构图，其中，在一面板31的左右侧设有显示驱动的GOA电路33，而整合集成电路39在面板31的底侧经由重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL来控制重置开关晶体管SW-RST与选择开关晶体管SW-SEL，使得显示驱动的GOA电路33根据该整合集成电路39的控制信号来依序驱动显示扫描线G-disp以进行显示及指纹感测，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亦可皆设置于面板31的一侧。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(pixel row)37，其中，至少一像素行37具有多个显示像素单元41与多个指纹像素单元25，以被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25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25的数目可以是少于显示像素单元25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25、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25，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4A示意地显示出采用三晶体管(3T)指纹像素电路的指纹显示设备的该至少一像素行37中的第i像素行，其中，像素行37具有显示像素单元41与如图2D所示的指纹像素单元25-1，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25-1，但此仅为方便说明而非限定。该至少一像素行37中的第i像素行的显示像素单元41连接到显示扫描线G-disp(i)，指纹像素单元25-1连接到显示扫描线G-disp(i)及重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL，据此，多个像素行37是以对应的多个条显示扫描线G-disp所驱动及由重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL所控制以进行显示及指纹感测。
图4A所示的该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元25-1的电路结构已描述于图2D，当使用此指纹像素单元25-1于指纹显示设备中，该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元25-1的重置晶体管T1的控制端(G)连接至显示扫描线G-disp(i)；重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)连接至重置开关控制走线G-RST；选择晶体管T3的控制端(G)连接至显示扫描线G-disp(i)；选择开关晶体管SW-SEL的控制端(G)连接至选择开关控制走线G-SEL。
再请参照图4A，同一列(column)的多个指纹像素单元25-1的重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)相连至一重置开关控制走线G-RST，同一列(column)的多个指纹像素单元25-1的选择开关晶体管SW-SEL的控制端(G)相连至一选择开关控制走线G-SEL，同一像素行37的多个指纹像素单元25-1的重置晶体管T1的控制端(G)与选择晶体管T3的控制端(G)都是接到对应的显示扫描线G-disp。以上述的电路，当进行显示/触控时，由于不需要指纹感测的功能，故整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL将重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL断开，然本发明不以此为限，只要不影响显示，亦可选择不断开重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL。而当进行指纹感测时，在对指纹像素单元25-1的电容C重置的时间，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST导通以致能重置晶体管T1而使显示扫描线G-disp打开重置晶体管T1来重置电容C的准位，而因为还没有要读出指纹数据，故整合集成电路39可经由选择开关控制走线G-SEL将选择开关晶体管SW-SEL断开，以禁能选择晶体管T3，但本发明不以此为限，只要不影响指纹感测，亦可选择不断开选择开关晶体管SW-SEL；在重置完成后，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST断开以禁能重置晶体管T1；于光学感应组件PS曝光以进行指纹讯号读取时，整合集成电路39经由选择开关控制走线G-SEL将选择开关晶体管SW-SEL导通，以致能选择晶体管T3而使显示扫描线G-disp打开选择晶体管T3来读取指纹讯号至读出端RO’，据此，以上述的方式操作重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL，即可达到用显示扫描线G-disp取代重置线RST与选择线SEL的效果，因而大幅提高面板穿透率。另外，在本实施例中，也可以选择性地不使用选择开关晶体管SW-SEL，亦即，选择晶体管T3的第二连接端(S)连接至读出线，以此电路结构亦可实现以显示扫描线G-disp取代重置线RST与选择线SEL的效果。
图4B示意地显示出采用二晶体管(2T)指纹像素电路的指纹显示设备的至少一像素行37中的第i像素行，其中，像素行37具有显示像素单元41与如图2F所示的指纹像素单元25-2，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25-2，但此仅为方便说明而非限定。该至少一像素行37中的第i像素行的显示像素单元41连接到显示扫描线G-disp(i)，指纹像素单元25-2连接到显示扫描线G-disp(i)、与显示扫描线G-disp(i)相邻的显示扫描线G-disp(i+1)或G-disp(i-1)、及重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL，其中，于图4B中，与显示扫描线G-disp(i)相邻的显示扫描线是以G-disp(i+1)为例来展现，但此仅是方便说明而非用以限制。据此，多个像素行37是以对应的多个条显示扫描线G-disp所驱动及由重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL所控制以进行显示及指纹感测。
图4B所示的该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元25-2的电路结构已描述于图2F，当使用此指纹像素单元25-2于指纹显示设备中，该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元25-2的光学感应组件PS的第二端e2连接至该相邻的扫描线G-disp(i+1)；重置晶体管T1的控制端(G)连接至显示扫描线G-disp(i)；重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)连接至重置开关控制走线G-RST；选择开关晶体管SW-SEL的控制端(G)连接至选择开关控制走线G-SEL。
再请参照图4B，同一列(column)的多个指纹像素单元25-2的重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)相连至一重置开关控制走线G-RST，同一列(column)的多个指纹像素单元25-2的选择开关晶体管SW-SEL的控制端(G)相连至一选择开关控制走线G-SEL，同一像素行37的多个指纹像素单元25-2的重置晶体管T1的控制端(G)连接到对应的显示扫描线G-disp，同一像素行37的多个指纹像素单元25-2的光学感应组件PS的第二端e2连接到相邻的显示扫描线G-disp。以上述的电路，当进行显示/触控时，由于不需要指纹感测的功能，故整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL将重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL断开，然本发明不以此为限，只要不影响显示，亦可选择不断开重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL。而当进行指纹感测时，在对指纹像素单元25-2的电容C重置的时间，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST导通以致能重置晶体管T1而使显示扫描线G-disp打开重置晶体管T1来重置电容C的准位，而因为还没有要读出指纹数据，故整合集成电路39可经由选择开关控制走线G-SEL将选择开关晶体管SW-SEL断开，以禁能驱动晶体管T2，但本发明不以此为限，只要不影响指纹感测，亦可选择不断开第二开关晶体管SW2；在重置完成后，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST断开以禁能重置晶体管T1；于光学感应组件PS曝光以进行指纹讯号读取时，整合集成电路39经由选择开关控制走线G-SEL将选择开关晶体管SW-SEL导通，以致能驱动晶体管T2，且以相邻的显示扫描线G-disp驱动打开光学感应组件PS以提高光学感应组件PS的第二端e2的电压准位，进而打开驱动晶体管T2，来读取指纹讯号至读出端RO’，据此，以上述的方式操作重置开关晶体管SW-RST及选择开关晶体管SW-SEL，即可达到用显示扫描线G-disp取代重置线RST与选择线SEL的效果，因而大幅提高面板穿透率。另外，在本实施例中，也可以选择性地不使用选择开关晶体管SW-SEL，亦即，驱动晶体管T2的第一连接端(S)连接至第四电压SVDD，以此电路结构亦可实现以显示扫描线G-disp取代重置线RST与选择线SEL的效果。
图5A及5B分别显示本发明图4A及4B的指纹像素单元25整合到显示像素单元41的示意图，如图5A及5B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25，其中，指纹像素单元25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25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5A及5B的实施例中，是以LTPS LCD制程为例，显示扫描线G-disp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5A及5B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。重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL可以用其他金属层，例如金属层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与选择开关控制走线G-SEL而影响开口率。
图6为本发明的指纹显示设备中的开关晶体管(重置开关晶体管SW-RST/选择开关晶体管SW-SEL)与重置晶体管T1/驱动晶体管T2/选择晶体管T3之间以混合串联栅极(hybrid tandem gate)构成的串接结构，以此方式，可以兼容原本的指纹像素单元的制程且同时达到较佳的开口率。其中，开关晶体管直接用金属层0(M0)当底栅极(bottom gate)，通过施加电压在底栅极以控制开关晶体管的导通状态，上层的金属层1(M1)则是浮接(floating)，其可用来定义植入(implantation)的范围。而重置晶体管T1/驱动晶体管T2/选择晶体管T3则是采用原本的顶栅极(top gate)结构，以金属层0(M0)在下层当多晶硅(poly-Si)的遮光层，金属层1(M1)在上层作为晶体管实际的栅极，通过施加电压在顶栅极以控制晶体管的导通状态。此外，在其它实施例中，连接重置开关晶体管SW-RST/选择开关晶体管SW-SEL的重置开关控制走线G-RST/选择开关控制走线G-SEL可先跳线到金属层1(M1)，且开关晶体管采用顶栅极(top gate)结构。
图7显示重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL在面板31的显示区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，选择开关控制走线G-SEL经由第二开关SW2接到选择电压V-SEL。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，及将各个第二开关SW2接到同一选择开关控制讯号V-SW-SEL，其中，重置开关控制讯号V-SW-RST及选择开关控制讯号V-SW-SEL、重置电压V-RST及选择电压V-SEL是由图3中的整合集成电路39所提供。
图8为本发明的指纹显示设备的一运作时序图，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8中，DISP代表显示，TP代表触控，FP代表指纹感测，Vb代表垂直消隐(Vertical blanking)期间，T0代表一时间间隔，T0的大小取决于所需要的曝光时间。如图所示，在指纹感测重置(FP-RST)时间，将第一开关SW1打开，重置电压V-RST的高电位将重置开关晶体管SW-RST导通，搭配显示扫描线G-disp的依序开启，可将被选取到的光学感应组件PS的电位重置。在指纹感测选择(FP-SEL)时间，将第二开关SW2打开，选择电压V-SEL的高电位将选择开关晶体管SW-SEL打开，搭配显示扫描线G-disp的依序开启，而可将被选取到的光学感应组件PS的讯号读出。在显示期间，则是将第一开关SW1与第二开关SW2关闭，因此，重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL保持浮接，可降低对数据线61的电容负载。可选择地，在本实施例中，于垂直消隐期间Vb将第一开关SW1与第二开关SW2打开，以将重置开关控制走线G-RST与选择开关控制走线G-SEL重置到一准位，此外，于图8中，当不进行指纹感测时，重置电压V-RST与选择电压V-SEL是维持为低准位，因此可减小晶体管的栅极与源极/漏极的跨压，进而降低对第一开关SW1与第二开关SW2的应力，但本发明不以此为限，若晶体管组件的可靠度佳，亦可选择将第一开关SW1与第二开关SW2固定维持在高电位不做切换。此外，若指纹显示设备的数据线与重置开关控制走线G-RST/选择开关控制走线G-SEL的RC负载为可接受，亦可无须设置第一开关SW1与第二开关SW2。
图9为本发明的指纹显示设备的另一运作时序图，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9中，DISP代表显示，TP代表触控，FP代表指纹感测，Vb代表垂直消隐(Vertical blanking)期间。如图所示，在本实施例中，指纹重置(重置电压V-RST为高电位)的时间共享显示数据写入时间，因此可减短侦测出指纹的时间。且当选择开关晶体管SW-SEL打开两次，重置开关晶体管SW-RST才打开一次，因此可有取得两种曝光时间的指纹数据，以方便指纹辨识的处理。
此外，本发明亦可通过只导入重置开关晶体管SW-RST来做重置线与选择线功能之间的切换，可将重置线与选择线整合成一条指纹复用线，因此可有效改善面板开口率。图10显示本发明的指纹显示设备的另一实施例的系统架构图，其中，在一面板31的左右侧设有显示驱动的GOA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，且整合集成电路39在面板31的底侧经由重置开关控制走线G-RST来控制重置开关晶体管SW-RST，据以根据该整合集成电路39的控制信号来依序驱动指纹复用线FP-comb以进行指纹感测，且感测的指纹数据是由读出线RO读取至该整合集成电路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10显示本发明的指纹显示设备具有多个像素行(row)37，其中，至少一像素行37具有多个显示像素单元41与多个指纹像素单元23，以被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23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23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23、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23，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11A示意地显示出采用三晶体管(3T)指纹像素电路的指纹显示设备的该至少一像素行37中的第i像素行，其中，像素行37具有显示像素单元41与如图2C所示的指纹像素单元23-1，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23-1，但此仅为方便说明而非限定。该至少一像素行37中的第i像素行的显示像素单元41连接到显示扫描线G-disp(i)，指纹像素单元23-1连接到指纹复用线FP-comb(i)，据此，多个像素行37是以对应的多个条显示扫描线G-disp及多个条指纹复用线FP-comb所驱动及由重置开关控制走线G-RST所控制以进行显示及指纹感测。
图11A所示的该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元23-1的电路结构已描述于图2C，当使用此指纹像素单元23-1于指纹显示设备中，该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元23-1的重置晶体管T1的控制端(G)连接至指纹复用线FP-comb(i)；重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)连接至重置开关控制走线G-RST；选择晶体管T3的控制端(G)连接至指纹复用线FP-comb(i)。
再请参照图11A，同一列(column)的多个指纹像素单元23-1的重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)相连至一重置开关控制走线G-RST，同一像素行37的多个指纹像素单元23-1的重置晶体管T1的控制端(G)与选择晶体管T3的控制端(G)都是接到对应的指纹复用线FP-comb。以上述的电路，当进行显示/触控时，由于不需要指纹感测的功能，故整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST断开，然本发明不以此为限，只要不影响显示，亦可选择不断开重置开关晶体管SW-RST。而当进行指纹感测时，在对指纹像素单元23-1的电容C重置的时间，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST导通以致能重置晶体管T1而使指纹复用线FP-comb打开重置晶体管T1来重置电容C的准位；在重置完成后，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST断开以禁能重置晶体管T1；于光学感应组件PS曝光以进行指纹讯号读取时，整合集成电路39驱动指纹复用线FP-comb以打开选择晶体管T3来读取指纹讯号至读出端RO’，据此，以上述的方式操作重置开关晶体管SW-RST及驱动指纹复用线FP-comb，即可达到使用指纹复用线FP-comb取代重置线RST与选择线SEL的效果，因而提高面板穿透率。
此外，于指纹像素单元23-1整合到显示像素单元41时，指纹复用线FP-comb可用金属层1(metal-1，M1)制作，且重置开关控制走线G-RST是以用其他导电层,例如金属层0(metal-0，M0)或金属层3(metal-3，M3)制作，并设置为与数据线重叠，因此不会因为导入重置开关控制走线G-RST而影响开口率。
图11B示意地显示出采用二晶体管(2T)指纹像素电路的指纹显示设备的该至少一像素行37中的第i像素行，其中，像素行37具有显示像素单元41与如图2E所示的指纹像素单元23-2，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23-2，但此仅为方便说明而非限定。该至少一像素行37中的第i像素行的显示像素单元41连接到显示扫描线G-disp(i)，指纹像素单元23-2连接到指纹复用线FP-comb(i)、指纹复用线FP-comb(i-1)、及重置开关控制走线G-RST。据此，多个像素行37是以对应的多个条显示扫描线G-disp及多个条指纹复用线FP-comb(i)所驱动及由重置开关控制走线G-RST所控制以进行显示及指纹感测。
图11B所示的该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元23-2的电路结构已描述于图2E，当使用此指纹像素单元23-2于指纹显示设备中，该至少一像素行37中的第i像素行的指纹像素单元23-2的光学感应组件PS的第二端e2连接至指纹复用线FP-comb(i-1)；重置晶体管T1的控制端(G)连接至显示扫描线G-disp(i)；重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)连接至重置开关控制走线G-RST。
再请参照图11B，同一列(column)的多个指纹像素单元23-2的重置开关晶体管SW-RST的控制端(G)相连至一重置开关控制走线G-RST，同一像素行37的多个指纹像素单元23-2的重置晶体管T1的控制端(G)连接到对应的指纹复用线FP-comb(i)，同一像素行37的多个指纹像素单元23-2的光学感应组件PS的第二端e2连接到相邻的指纹复用线FP-comb，于图11B，为方便说明，相邻的指纹复用线FP-comb是显示为前一条指纹复用线FP-comb(i-1)，但本发明不以此为限，可想而知地，相邻的指纹复用线FP-comb亦可是后一条指纹复用线FP-comb(i+1)。以上述的电路，当进行显示/触控时，由于不需要指纹感测的功能，故整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST断开，然本发明不以此为限，只要不影响显示，亦可选择不断开重置开关晶体管SW-RST。而当进行指纹感测时，在对指纹像素单元23-2的电容C重置的时间，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST导通以致能重置晶体管T1而使指纹复用线FP-comb(i)打开重置晶体管T1来重置电容C的准位；在重置完成后，整合集成电路39经由重置开关控制走线G-RST将重置开关晶体管SW-RST断开以禁能重置晶体管T1；于光学感应组件PS曝光以进行指纹讯号读取时，整合集成电路39以相邻的条指纹复用线FP-comb(i-1)驱动打开光学感应组件PS以提高光学感应组件PS的第二端e2的电压准位，进而打开驱动晶体管T2，来读取指纹讯号至读出端RO’，据此，以上述的方式操作重置开关晶体管SW-RST及驱动指纹复用线FP-comb，即可达到用指纹复用线FP-comb取代重置线RST与选择线SEL的效果，因而提高面板穿透率。
此外，于指纹像素单元23-2整合到显示像素单元41时，指纹复用线FP-comb可用金属层1(metal-1，M1)制作，且重置开关控制走线G-RST是以用其他导电层,例如金属层0(metal-0，M0)或金属层3(metal-3，M3)制作，并设置为与数据线重叠，因此不会因为导入重置开关控制走线G-RST而影响开口率。
图11C显示重置开关控制走线G-RST在面板31的显示区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10中的整合集成电路39所提供。
图12、13及14为本发明的指纹显示设备的侦测指纹区间时序图，其中，图12为一标准扫描的时序，当重置开关晶体管SW-RST导通时，指纹复用线FP-comb的功能即相当于重置线RST，当重置开关晶体管SW-RST关闭时，FP-comb的功能即相当于选择线；图13为一延长曝光时间扫描的时序，当中，重置开关晶体管SW-RST只在第一周期时导通，但第二周期不导通。因此可以导致有曝光时间-I与曝光时间-II等两种曝光时间；而图14为一显示与重置重叠扫描的时序，当中，指纹感测的电容重置的时间是与显示的时间重叠。
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，通过导入重置开关晶体管SW-RST或是导入重置开关晶体管SW-RST与选择开关晶体管SW-SEL来做显示扫描线、重置线与选择线功能之间的切换，可将显示扫描线、重置线、与选择线整合成一条，以有效改善面板开口率，或是通过只导入重置开关晶体管SW-RST来做重置线与选择线功能之间的切换，可将重置线与选择线整合成一条指纹复用线，以有效改善面板开口率，同时达成指纹感测的功效。且不会因重置开关晶体管与选择开关晶体管的走线而降低开口率。
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 (39)

1.一种指纹像素单元，其特征在于，包括：
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、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、一第一连接端、及一第二连接端，该选择晶体管连接于该驱动晶体管的第二连接端与一读出线之间。
2.如权利要求1所述的指纹像素单元，其特征在于，该选择晶体管的第一连接端连接至该驱动晶体管的第二连接端，该选择晶体管的第二连接端连接该读出线，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一电压。
3.如权利要求1所述的指纹像素单元，其更包含：
一选择开关晶体管，具有一控制端连接至一选择开关控制走线、一第一连接端、及一第二连接端，其中，该选择晶体管及选择开关晶体管串接于该驱动晶体管的第二连接端与该读出线之间，或是该选择开关晶体管连接于该第二电压与该驱动晶体管之间。
4.如权利要求3所述的指纹像素单元，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一电压，该选择开关晶体管的第二连接端连接至该读出线，该选择开关晶体管的第一连接端连接至该选择晶体管的第二连接端，该选择晶体管的第一连接端连接至该驱动晶体管的第二连接端。
5.一种指纹像素单元，其特征在于，包括：
一光学感应组件，具有一第一端及一第二端；
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、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、及一第二连接端，该驱动晶体管连接于一第四电压与一读出线之间。
6.如权利要求5所述的指纹像素单元，其特征在于，该驱动晶体管T2的第一连接端连接至该第四电压，该驱动晶体管的第二连接端连接至该读出线，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。
7.如权利要求5所述的指纹像素单元，其更包含：
一选择开关晶体管，具有一控制端连接至一选择开关控制走线、一第一连接端、及一第二连接端，其中，该驱动晶体管及选择开关晶体管串接于该第四电压与该读出线之间。
8.如权利要求7所述的指纹像素单元，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，该驱动晶体管的第二连接端连接至该读出线，该驱动晶体管的第一连接端连接至该选择开关晶体管的第二连接端，该选择开关晶体管的第一连接端连接至该第四电压。
9.一种指纹显示设备，具有多个像素行，至少一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，以被驱动来进行显示及指纹感测，其特征在于，每一指纹像素单元包括：
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、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、一第一连接端、及一第二连接端，该选择晶体管连接于该驱动晶体管的第二连接端与一读出线之间。
10.如权利要求9所述的指纹显示设备，其特征在于，该选择晶体管的第一连接端连接至该驱动晶体管的第二连接端，该选择晶体管的第二连接端连接该读出线，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一电压，且该至少一像素行是以对应的至少一显示扫描线及至少一指纹复用线所驱动以进行显示及指纹感测，该重置晶体管的控制端连接至对应的指纹复用线，该选择晶体管的控制端连接至该对应的指纹复用线。
11.如权利要求10所述的指纹显示设备，其特征在于，于进行指纹感测时，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管导通，而使该指纹复用线打开该重置晶体管来重置该电容的准位；在重置完成后，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管断开；于该光学感应组件曝光以进行指纹讯号读取时，驱动该对应的指纹复用线以打开该选择晶体管来读取指纹讯号至该读出线。
12.如权利要求11所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线是设置为与该指纹显示设备的资料线重叠。
13.如权利要求11所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线经由一第一开关连接到一重置电压，该第一开关由一重置开关控制讯号所控制。
14.如权利要求11所述的指纹显示设备，其特征在于，在该指纹显示设备的第一周期及接续的第二周期中，该重置开关晶体管只在该第一周期时导通，但在第二周期不导通，以导致两种曝光时间。
15.如权利要求9所述的指纹显示设备，其更包含：
一选择开关晶体管，具有一控制端连接至一选择开关控制走线、一第一连接端、及一第二连接端，其中，该选择晶体管及选择开关晶体管串接于该驱动晶体管的第二连接端与该读出线之间，且该至少一像素行是以对应的至少一显示扫描线所驱动以进行显示及指纹感测，该重置晶体管的控制端连接至对应的显示扫描线，该选择晶体管的控制端连接至该对应的显示扫描线，或是该选择开关晶体管连接于该第二电压与该驱动晶体管之间。
16.如权利要求15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一电压，该选择开关晶体管的第二连接端连接至该读出线，该选择开关晶体管的第一连接端连接至该选择晶体管的第二连接端，该选择晶体管的第一连接端连接至该驱动晶体管的第二连接端。
17.如权利要求15所述的指纹显示设备，其特征在于，于进行指纹感测时，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管导通，而使该对应的显示扫描线打开该重置晶体管来重置该电容的准位；在重置完成后，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管断开；于该光学感应组件曝光以进行指纹讯号读取时，经由该选择开关控制走线将该选择开关晶体管导通，而使该对应的显示扫描线打开该选择晶体管来读取指纹讯号至该读出线。
18.如权利要求15所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线与选择开关控制走线是设置为与该指纹显示设备的资料线重叠。
19.如权利要求15所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线经由一第一开关连接到一重置电压，该选择开关控制走线经由一第二开关连接到一选择电压，该第一开关由一重置开关控制讯号所控制，该第二开关由一选择开关控制讯号所控制。
20.如权利要求15所述的指纹显示设备，其特征在于，在该指纹显示设备的第一周期及接续的第二周期中，该重置开关晶体管只在该第一周期时导通，但在第二周期不导通，以导致两种曝光时间。
21.如权利要求9所述的指纹显示设备，其更包含通过切割该指纹显示设备的面板的公共电极来作为触控传感器以实现触控感应功能。
22.一种驱动如权利要求9所述的指纹显示设备的方法，其特征在于，包含：
经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管导通，以打开该重置晶体管来重置该电容的准位；
经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管断开；以及
驱动以打开该选择晶体管来读取指纹讯号至该读出线。
23.一种整合集成电路，其特征在于，用以控制如权利要求9所述的指纹显示设备，以驱动该至少一像素行，并经由该重置开关控制走线的控制来进行显示及指纹感测。
24.一种指纹显示设备，具有多个像素行，至少一像素行具有多个显示像素单元与多个指纹像素单元，以被驱动来进行显示及指纹感测，其特征在于，，每一指纹像素单元包括：
一光学感应组件，具有一第一端及一第二端连接；
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、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、及一第二连接端，该驱动晶体管连接于一第四电压与一读出线之间。
25.如权利要求24所述的指纹显示设备，其特征在于，该驱动晶体管的第一连接端连接至该第四电压，该驱动晶体管的第二连接端连接至该读出线，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，且该至少一像素行是以对应的至少一显示扫描线及至少一指纹复用线所驱动以进行显示及指纹感测，该重置晶体管的控制端连接至对应的指纹复用线。
26.如权利要求25所述的指纹显示设备，其特征在于，于进行指纹感测时，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管导通，而使该对应的指纹复用线打开该重置晶体管来重置该电容的准位；在重置完成后，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管断开；于该光学感应组件曝光以进行指纹讯号读取时，以该对应的指纹复用线的相邻的指纹复用线驱动该光学感应组件，进而打开驱动晶体管来读取指纹讯号至该读出线。
27.如权利要求25所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线是设置为与该指纹显示设备的资料线重叠。
28.如权利要求25所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线经由一第一开关连接到一重置电压，该第一开关由一重置开关控制讯号所控制。
29.如权利要求25所述的指纹显示设备，其特征在于，在该指纹显示设备的第一周期及接续的第二周期中，该重置开关晶体管只在该第一周期时导通，但在第二周期不导通，以导致两种曝光时间。
30.如权利要求25所述的指纹显示设备，其特征在于，更包含通过切割该指纹显示设备的面板的公共电极来作为触控传感器以实现触控感应功能。
31.如权利要求24所述的指纹显示设备，其更包含：
一选择开关晶体管，具有一控制端连接至一选择开关控制走线、一第一连接端、及一第二连接端，其中，该驱动晶体管及选择开关晶体管串接于该第四电压与该读出线之间，且该至少一像素行是以对应的至少一显示扫描线所驱动以进行显示及指纹感测，该光学感应组件的第二端连接至对应的显示扫描线的相邻的显示扫描线，该重置晶体管的控制端连接至该对应的显示扫描线。
32.如权利要求31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，该驱动晶体管的第二连接端连接至该读出线，该驱动晶体管的第一连接端连接至该选择开关晶体管的第二连接端，该选择开关晶体管的第一连接端连接至该第四电压。
33.如权利要求31所述的指纹显示设备，其特征在于，于进行指纹感测时，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管导通，而使该对应的显示扫描线打开该重置晶体管来重置该电容的准位；在重置完成后，经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管断开；于该光学感应组件曝光以进行指纹讯号读取时，经由该选择开关控制走线将该选择开关晶体管导通，且以该相邻的显示扫描线驱动该光学感应组件，进而打开该驱动晶体管来读取指纹讯号至该读出线。
34.如权利要求31所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线与选择开关控制走线是设置为与该指纹显示设备的资料线重叠。
35.如权利要求31所述的指纹显示设备，其特征在于，该重置开关控制走线经由一第一开关连接到一重置电压，该选择开关控制走线经由一第二开关连接到一选择电压，该第一开关由一重置开关控制讯号所控制，该第二开关由一选择开关控制讯号所控制。
36.如权利要求31所述的指纹显示设备，其特征在于，在该指纹显示设备的第一周期及接续的第二周期中，该重置开关晶体管只在该第一周期时导通，但在第二周期不导通，以导致两种曝光时间。
37.如权利要求24所述的指纹显示设备，其更包含通过切割该指纹显示设备的面板的公共电极来作为触控传感器以实现触控感应功能。
38.一种驱动如权利要求24所述的指纹显示设备的方法，其特征在于，包含：
经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管导通，以打开该重置晶体管来重置该电容的准位；
经由该重置开关控制走线将该重置开关晶体管断开；以及
驱动该光学感应组件，以打开该驱动晶体管来读取指纹讯号至该读出线。
39.一种整合集成电路，其特征在于，用以控制如权利要求24所述的指纹显示设备，以驱动该至少一像素行并经由该重置开关控制走线的控制来进行显示及指纹感测。
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