CN114187617A - 内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路与内嵌式光学指纹辨识显示设备 - Google Patents

内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路与内嵌式光学指纹辨识显示设备 Download PDF

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CN114187617A
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Abstract

本发明提出一种内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路与内嵌式光学指纹辨识显示设备，内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路包含：一多任务单元，具有若干个多任务器，每一多任务器具有一第一端、一第二端、及一第三端，该第一端连接至该若干条数据线中的一条对应数据线；一显示驱动单元，连接至该若干条数据线中不与该若干个多任务器连接的数据线，及该每一多任务器的第二端；一光学指纹驱动与感应单元，连接至该每一多任务器的第三端；以及一控制单元，连接至该多任务单元，以使每一多任务器的第一端连接第二端并经由该若干条数据线来提供一显示操作，或使每一多任务器的第一端连接第三端，来提供一指纹辨识操作。

Description

内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路与内嵌式光学指纹 辨识显示设备
本申请是申请日为2017年07月31日，申请号为CN201710636966.8，发明名称为“内嵌式光学指纹辨识显示设备”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明是关于指纹辨识的技术领域，尤指一种内嵌式光学指纹辨识显示设备。
背景技术
手机市场的竞争日趋激烈。因此许多功能已加入手机设计中，例如触控侦测、指纹辨识等功能。同时为了降低手机的厚度及减少组装程序，现行手机主要使用内嵌式触控技术(in-cell touch detection technology)。图1是一现有手机100的示意图。如图所示，其具有一指纹辨识模块110及一触控屏幕120。由于在手机正面放置了指纹辨识模块110，而使手机的触控屏幕120所能显示的区域变小。
在手机设计中，为显示更多信息，手机显示屏幕均朝向高屏占比。同时为了在手机正面放置指纹辨识系统或相机，触控屏幕120需要进行异型切割来放置相关的组件。图2是另一现有手机200的示意图。为了容置指纹辨识模块110，会对手机显示屏幕220进行异型切割，以在显示屏幕220挖空一块区域，如图2中的椭圆虚线所示。然而对显示屏幕220进行异型切割时，需对显示屏幕的相关组件(例如基板、导光板、薄膜晶体管层、…、保护玻璃等)进行异型切割，此增加许多加工程序，同时也增加组装的困难度，进而使成本大幅提高。因此，现有内嵌式光学指纹辨识显示设备实仍有改善的空间。
发明内容
本发明的目的主要是在提供一种可让同一面板具有显示、指纹辨识等多种功能的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路与内嵌式光学指纹辨识显示设备。
依据本发明的一特色，本发明提出一种内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中该内嵌式光学指纹辨识显示装置具有依据第一、第二方向设置的若干条扫描线及若干条数据线，该控制电路包含：
一多任务单元，具有若干个多任务器，每一多任务器具有一第一端、一第二端、及一第三端，该第一端连接至该若干条数据线中的一条对应数据线；
一显示驱动单元，连接至该若干条数据线中不与该若干个多任务器连接的数据线，及该每一多任务器的第二端；
一光学指纹驱动与感应单元，连接至该每一多任务器的第三端；以及
一控制单元，连接至该多任务单元，以使每一多任务器的第一端连接第二端并经由该若干条数据线来提供一显示操作，或使每一多任务器的第一端连接第三端，将该光学指纹驱动与感应单元耦接至该内嵌式光学指纹辨识显示装置内的至少一感光电路，并经由该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线来提供一指纹辨识操作。
其中，该内嵌式光学指纹辨识显示装置的每一条扫描线及每一条数据线交接处设置有一个画素电路或是一个感光电路，且该若干个画素电路和该若干个感光电路位于同一层。
其中，该显示操作是将显示数据经由该多任务单元及该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线、及经由该若干条数据线中不与该若干个多任务器连接的数据线而写入至对应的画素电路。
其中，该指纹辨识操作是将初始电压经由该多任务单元及该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线而写入至对应的该感光电路、或经由该多任务单元及该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线而读入对应的该感光电路的感应电压。
其中，该光学指纹驱动与感应单元包含一指纹感测讯号侦测电路，该指纹感测讯号侦测电路包含一开关、一电容、及一运算放大器，该开关的一端连接至该多任务器的第二端、该电容的一端、及该运算放大器的反相输入端，该开关的另一端连接至该电容的另一端、及该运算放大器的输出端，该开关的一控制端连接至一由该控制单元产生的重置讯号，该运算放大器的非反相输入端连接至一参考电压。
其中，该内嵌式光学指纹辨识显示装置更具有依据该第一、第二方向设置的若干个透明感应电极区块。
内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，更包含：
一共用电极与触控感应单元，连接至该若干个透明感应电极区块，以使该若干个透明感应电极区块进行自电容触碰侦测、或使该若干个透明感应电极区块提供一共同电压以进行显示操作。
依据本发明的又一特色，本发明提出一种内嵌式光学指纹辨识显示设备，包含：
至少一光源；
一导光板，导引该至少一光源的光线方向；
一薄膜晶体管层，位于该导光板的一侧，其具有若干个画素电路、若干个感光电路、若干条扫描线及若干条数据线，该若干条扫描线是依据一第一方向设置，该若干条数据线是依据一第二方向设置；
一触控感应与共享电极层，位于该薄膜晶体管层的背对该导光板的一侧，其具有若干个透明感应电极区块，该若干个透明感应电极区块是依据该第一方向及该第二方向设置；以及
一光准直器，位于该若干个感光电路的背对于该导光板的一侧的相对应处，
其中，该若干个感光电路接收该至少一光源的反射光，以产生一光学指纹影像，且该光准直器协助该反射光的前进达到平行直进，
其中，每一条扫描线及每一条数据线交接处设置有一个画素电路或是一个感光电路，且该若干个画素电路和该若干个感光电路位于该薄膜晶体管层中的同一层，以于该薄膜晶体管层上构成互不重迭的指纹感测区及非指纹感测区；位于同一列的该若干画素电路和该若干感光电路透过同一数据线传递显示数据和光学影像数据。
内嵌式光学指纹辨识显示设备，更包含：
一反射板，位于该导光板的背对于该薄膜晶体管层的一侧，以反射部分从该导光板输出的光；
一扩散板，位于该导光板的面对于该薄膜晶体管层的一侧；
一背面增亮膜，位于该扩散板的面对于该薄膜晶体管层的一侧；以及一前面增亮膜，位于该背面增亮膜的面对于该薄膜晶体管层的一侧。
内嵌式光学指纹辨识显示设备，更包含：
一盖板；
一遮光层，位于该盖板的相对于薄膜晶体管层的同一侧，该遮光层具有多数条遮光线；以及
一彩色滤光层，位于该遮光层的多数条遮光线的间及多数条遮光线的表面。
其中，该画素电路包含一个薄膜晶体管及一个电容，该感光电路包含一个薄膜晶体管、一个电容及一个感光二极管。
内嵌式光学指纹辨识显示设备，更包含：
一指纹与扫描驱动电路，连接至该若干条扫描线，以依序或随机开启该若干条扫描线中一条扫描线对应的该画素电路或该感光电路；以及
一显示、触控与光学指纹控制电路，连接至该指纹与扫描驱动电路及该若干条数据线。
其中，该显示、触控与光学指纹控制电路包含：
一多任务单元，具有若干个多任务器，每一多任务器具有一第一端、一第二端、及一第三端，该第一端连接至该若干条数据线中的一条对应数据线；
一显示驱动单元，连接至该每一多任务器的第二端，以将显示数据经由该多任务单元及该若干条数据线而写入至对应的画素电路；以及
一光学指纹驱动与感应单元，连接至该每一多任务器的第三端，以将初始电压经由该多任务单元及该若干条数据线而写入至对应的该感光电路、或经由该多任务单元及该若干条数据线而读入对应的该感光电路的感应电压。
其中，该显示、触控与光学指纹控制电路更包含：
一共享电极与触控感应单元，连接至该触控感应与共享电极层的该若干个透明感应电极区块，以使该若干个透明感应电极区块进行自电容触碰侦测、或使该若干个透明感应电极区块提供一共同电压以进行显示操作；以及
一控制单元，连接至该多任务单元、该显示驱动单元、该光学指纹驱动与感应单元、该共享电极与触控感应单元、及该指纹与扫描驱动电路，以提供一显示操作、一触碰侦测操作、或一指纹辨识操作的相关时序及控制讯号。
其中，该触碰侦测操作的优先权高于该显示操作的优先权及该指纹辨识操作的优先权，该显示操作的优先权与该指纹辨识操作的优先权是相同。
其中，该薄膜晶体管层更包含：
若干条指纹数据线，是依据该第二方向设置，
其中，该若干条扫描线的每一条扫描线及该若干条数据线的每一条数据线交接处设置有一个画素电路，该每一条扫描线及该若干条指纹数据线的每一条指纹数据线交接处设置有一个感光电路。
其中，该薄膜晶体管层更包含：
若干条指纹扫描线，是依据该第一方向设置；以及
若干条指纹数据线，该是依据该第二方向设置，
其中，该若干条扫描线的每一条扫描线及该若干条数据线的每一条数据线交接处设置有一个画素电路，该若干条指纹扫描线的每一条指纹扫描线及该若干条指纹数据线的每一条指纹数据线交接处设置有一个感光电路。
其中，该光准直器是包含具有聚光微结构的一偏光片。
其中，该光准直器是位于一遮光层，该遮光层是位于一盖板的面对于薄膜晶体管层的一侧，该遮光层是由多数条遮光线所构成，该光准直器与该多数条遮光线使用相同光罩制成。
其中，该光准直器是位于一彩色滤光层中，该光准直器与该彩色滤光层使用相同光罩制成。
其中，该光准直器是为由位于该若干个感光电路相对应处的若干个液晶画素所构成。
其中，该至少一光源是为冷阴极荧光管光源、热阴极荧光管光源、或发光二极管光源。
其中，该至少一光源更包括红外线或可见光光源。
本发明可让同一面板具有显示、指纹辨识等多种功能。由于面板不需要异型切割，面板良率与成本可以再次降低。同时不需要额外再准备指纹辨识组件，可以降低成本与简化物料控管。且因不需要异型切割即可将指纹辨识功能整合入面板内，所以不需额外对构件进行开孔工序，可以增加终端产品的防水性，例如手机。
附图说明
图1是一现有手机的示意图。
图2是另一现有手机的示意图。
图3是本发明的内嵌式光学指纹辨识显示设备的剖面示意图。
图4是本发明的薄膜晶体管层、指纹与扫描驱动电路、及显示、触控与光学指纹控制电路的一实施例示意图。
图5是本发明的显示、触控与光学指纹控制电路的方块图。
图6是本发明的感光电路、多任务器、及指纹感测讯号侦测电路的示意图。
图7是本发明的感光电路、多任务器、及指纹感测讯号侦测电路的时序示意图。
图8是本发明的薄膜晶体管层、指纹与扫描驱动电路、及显示、触控与光学指纹控制电路的另一实施例示意图。
图9是本发明图8的显示、触控与光学指纹控制电路的方块图。
图10是本发明的薄膜晶体管层、指纹与扫描驱动电路及显示、触控与光学指纹控制电路的又一实施例示意图。
图11是本发明图10对应的时序图。
图12是本发明导光板的一示意图。
图13是本发明的光准直器的一示意图。
图14是本发明的光准直器的另一示意图。
图15是本发明的光准直器的又一示意图。
图16是本发明的光准直器的再一示意图。
图17是本发明内嵌式光学指纹辨识显示设备的使用示意图。
附图说明
手机100 指纹辨识模块110
触控屏幕120 手机200
手机显示屏幕220 内嵌式光学指纹辨识显示设备300
支撑层305 反射板310
光源315 导光板320
扩散板325 背面增亮膜330
前面增亮膜335 下偏光层340
薄膜晶体管层345 显示材料层350
触控感应与共享电极层355 彩色滤光层360
遮光层365 盖板370
光准直器375 遮光线3651
感应电极区块3551 感光电路440
指纹与扫描驱动电路410 显示、触控与光学指纹控制电路420
画素电路430 数据线460
扫描线450,451,453 薄膜晶体管431,441
电容433,443 感光二极管445
多任务单元510 显示驱动单520
光学指纹驱动与感应单元530 共享电极与触控感应单元540
控制单元550 多任务器511
第一端a 第二端b
第三端c 初始电压Vini
共同电压Vcom 指纹感测讯号侦测电路531
开关610 电容620
运算放大器630 重置讯号Reset
扫描讯号Scan 电容443的电压Vc
指纹数据线810 指纹扫描线1010
指纹数据线1020 指纹驱动电路1040
扫描驱动电路1030 时段T1～T7
线段BB’ 偏光片1310
聚光微结构1311 区域A
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，并不用于限定本发明。
图3是本发明的内嵌式光学指纹辨识显示设备300的剖面示意图。该内嵌式光学指纹辨识显示设备300包括一支撑层(Bezel)305、一反射板(Reflector)310、至少一光源315、一导光板(Light Guide Plate)320、一扩散板(Diffuser)325、一背面增亮膜(Rear BrightEnhancement Film，RBEF)330、一前面增亮膜(Front BrightEnhancement Film，FBEF)335、一下偏光层340、一薄膜晶体管层345、一显示材料层350、一触控感应与共享电极层355、一彩色滤光层(Color Filter，CF)360、一遮光层(Black Matrix，BM)365、一盖板370、及一光准直器(Collimator)375。
该至少一光源315位于该导光板320的一侧边，以提供照光。该导光板320导引该至少一光源315的光线方向。
该反射板310位于支撑层305上、且位于该导光板320的背对于该薄膜晶体管层345的一侧，以将该导光板320漏出的光反射回该导光板320中，防止该至少一光源315的光外漏。该扩散板325位于该导光板320的面对于该薄膜晶体管层345的一侧，以将该导光板320输出的光形成一均匀的面光源。
该背面增亮膜330位于该扩散板325的面对于该薄膜晶体管层345的一侧，以增亮该扩散板325输出的面光源。该前面增亮膜335位于该背面增亮膜330的面对于该薄膜晶体管层345的一侧，以增亮该扩散板325输出的面光源。
该下偏光层340位于该前面增亮膜335的面对于该薄膜晶体管层345的一侧，以将该前面增亮膜335输出的非极化面光源转变为极化面光源。
该薄膜晶体管层345位于该导光板320的一侧，其具有若干个画素电路、若干个感光电路、若干条扫描线及若干条数据线(显示于图4)。该若干个感光电路接收该至少一光源315的反射光，以产生一光学指纹影像。
该显示材料层350位于该薄膜晶体管层345的背对于该导光板320的一侧。该显示材料层350的材料可为液晶。
该触控感应与共享电极层355位于该薄膜晶体管层345的背对该导光板320的一侧，其具有若干个触控感应电极区块3551，该若干个触控感应电极区块3551是依据该第一方向及该第二方向设置。其中以触控感应电极区块3551可以是透明或接近透明材质，且可来进行触控侦测。
该遮光层365位于该盖板370的面对于薄膜晶体管层345的一侧，该遮光层365具有多数条遮光线3651。该多数条遮光线3651是以矩阵方式排列，此为熟悉液晶显示设备技术的人员所已知，故不再详述。该彩色滤光层360位于该遮光层365的多数条遮光线3651之间及多数条遮光线3651的表面。
该光准直器375位于若干个感光电路的背对于该导光板320的一侧的相对应处，以协助该反射光的前进达到平行直进。该光准直器375是位于该反射光到达若干个感光电路的光路径上。该光准直器(Collimator)可位于薄膜晶体管层345、遮光层(BM)365、彩色滤光层(CF)360、或显示材料层350。
该内嵌式光学指纹辨识显示设备300更包含一指纹与扫描驱动电路410及一显示、触控与光学指纹控制电路420，及薄膜晶体管层345，如图4所示。该薄膜晶体管层345具有若干个画素电路430、若干个感光电路440、若干条扫描线450及若干条数据线460，该若干条扫描线450是依据一第一方向(Y轴方向)设置，该若干条数据线460是依据一第二方向设置(X轴方向)设置。
每一条扫描线450及每一条数据线460交接处设置有一个画素电路430或是一个感光电路440。其中，每一个画素电路430包含一个薄膜晶体管431及一个电容433，每一个感光电路440包含一个薄膜晶体管441、一个电容443及一个感光二极管445。
如图4所示，扫描线451连接至若干个薄膜晶体管431，是用以进行单纯显示操作。扫描线453连接至若干个薄膜晶体管431及若干个薄膜晶体管441，则是用以进行显示操作及指纹辨识操作。
该指纹与扫描驱动电路410连接至该若干条扫描线450，以依序或随机开启该若干条扫描线450中一条扫描线所对应的画素电路430或感光电路440。该显示、触控与光学指纹控制电路420连接至该指纹与扫描驱动电路410及该若干条数据线460。如图4所示，感光电路440和画素电路430一同制作，因此感光电路440可设置在显示区域内。
图5是本发明的显示、触控与光学指纹控制电路420的方块图。如图5所示，该显示、触控与光学指纹控制电路包含420包含一多任务单元510、一显示驱动单520、一光学指纹驱动与感应单元530、一共享电极与触控感应单元540、及一控制单元550。
该多任务单元510具有若干个多任务器511，每一多任务器511具有一第一端a、一第二端b、及一第三端c，该第一端a连接至该若干条数据线中的一条对应数据线460。该显示驱动单元520连接至每一多任务器511的第二端b，以将显示数据经由该多任务单元510及该若干条数据线460而写入至对应的画素电路430。
该光学指纹驱动与感应单元530连接至每一多任务器511的第三端c，以将一初始电压Vini经由该多任务单元510及该若干条数据线460而写入至对应的感光电路440、或经由该多任务单元510及该若干条数据线460而读入对应的感光电路440的一感应电压。
该共享电极与触控感应单元540连接至该触控感应与共享电极层355的若干个透明感应电极区块3551，以使该若干个透明感应电极区块3551进行例如是自电容(self-capacitance)式触碰侦测、或使该若干个触控感应电极区块3551提供一共同电压Vcom以进行显示操作。
藉由切割该触控感应与共享电极层355，可形成该若干个触控感应电极区块3551，并利用该若干个触控感应电极区块3551进行例如是自电容(self-capacitance)式触碰侦测，或是于显示操作时，对该若干个透明感应电极区块3551施加一共同电压，以让该若干个触控感应电极区块3551形成一共同电压层，此是熟知该技术者基于本发明的内容所能完成，不予赘述。
该控制单元550连接至该多任务单元510、该显示驱动单元520、该光学指纹驱动与感应单元530、该共享电极与触控感应单元540、及该指纹与扫描驱动电路410，以提供一显示操作、一触碰侦测操作、或一指纹辨识操作的相关时序及控制讯号。
该光学指纹驱动与感应单元530包含一指纹感测讯号侦测电路531，用以侦测该感光电路440所感测的指纹感测讯号。图6是本发明的感光电路440、多任务器511、及指纹感测讯号侦测电路531的示意图。
指纹感测讯号侦测电路531包含一开关610、一电容620、及一运算放大器630。该开关610的一端连接至该多任务器511的第二端b、该电容620的一端、及该运算放大器630的反相输入端(-)。该开关610的另一端连接至该电容620的另一端、及该运算放大器630的输出端。该开关610的一控制端连接至一重置讯号Reset，该重置讯号Reset是由该控制单元550所产生。该运算放大器630的非反相输入端(+)连接至一参考电压Vref。薄膜晶体管441的闸极连接至一扫描讯号Scan，该扫描讯号Scan是由该指纹与扫描驱动电路410所产生。
图7是本发明的感光电路440、多任务器511、及指纹感测讯号侦测电路531的时序示意图。于图7中，实线的电压Vc代表该感光电路440上没有手指时，该电容443的电压。虚线的电压Vc代表该感光电路440上有手指时，该电容443的电压。利用该感光电路440进行指纹影像侦测是熟知该技术者基于本发明的内容所能完成，不予赘述。
图8是本发明的薄膜晶体管层345、指纹与扫描驱动电路410、及显示、触控与光学指纹控制电路420的另一实施例示意图。该薄膜晶体管层345具有若干个画素电路430、若干个感光电路440、若干条扫描线450、若干条数据线460、及若干条指纹数据线810，该若干条扫描线450是依据该第一方向(Y轴方向)设置，该若干条数据线460是依据该第二方向(X轴方向)设置，该若干条指纹数据线810是依据该第二方向(X轴方向)设置。
如图8所示，该若干条扫描线450的每一条扫描线及该若干条数据线460的每一条数据线交接处设置有一个画素电路430，该每一条扫描线450及该若干条指纹数据线810的每一条指纹数据线交接处设置有一个感光电路440。
亦即，在图4的实施例中，该感光电路440与该画素电路430共享扫描线450及数据线460，而在图8的实施例中，该感光电路440仅与该画素电路430共享扫描线453，该感光电路440使用独立的指纹数据线810。
图9是本发明图8的显示、触控与光学指纹控制电路420的方块图。与图5相较，由于该感光电路440使用独立的指纹数据线810，故在图9中，该显示、触控与光学指纹控制电路420包含该显示驱动单520、该光学指纹驱动与感应单元530、该共享电极与触控感应单元540、及该控制单元550。
图10是本发明的薄膜晶体管层345、指纹与扫描驱动电路410、及显示、触控与光学指纹控制电路420的又一实施例示意图。该薄膜晶体管层345具有若干个画素电路430、若干个感光电路440、若干条扫描线450、若干条数据线460、若干条指纹扫描线1010及若干条指纹数据线1020。该若干条扫描线450是依据该第一方向(Y轴方向)设置，该若干条数据线460是依据该第二方向(X轴方向)设置。若干条指纹扫描线1010是依据该第一方向(Y轴方向)设置，该若干条指纹数据线1020是依据该第二方向(X轴方向)设置。
如图10所示，该若干条扫描线450的每一条扫描线及该若干条数据线460的每一条数据线交接处设置有一个画素电路430，若干条指纹扫描线1010的每一条扫描线及该若干条指纹数据线1020的每一条指纹数据线交接处设置有一个感光电路440。
亦即，在图8的实施例中，该感光电路440与该画素电路430共享扫描线450，该感光电路440使用独立的数据线810。在图10的实施例中，该感光电路440该感光电路440使用独立的指纹扫描线1010及指纹数据线1020。且为方便布线，图10实施例中的指纹与扫描驱动电路可分为一指纹驱动电路1040及一扫描驱动电路1030。
该触碰侦测操作的优先权是高于该显示操作的优先权及该指纹辨识操作的优先权，该显示操作的优先权与该指纹辨识操作的优先权是为相同。图11是本发明图10对应的时序图。其中，如图所示，于时段T1进行显示操作，该扫描驱动电路1030依序输出开启讯号至扫描线450，以开启扫描线450对应的薄膜晶体管431，俾将一影像讯号写入电容433。于时段T2进行触碰侦测操作，由于该触碰侦测操作的优先权高于该显示操作的优先权，因此先暂停显示操作，并进行触碰侦测操作。于时段T3、T5、T4、T6亦是如此。于时段T7先进行指纹辨识操作，当执行完指纹辨识操作后再执行显示操作。该指纹驱动电路1040输出开启讯号至指纹扫描线1010，以开启指纹扫描线1010对应的薄膜晶体管441，俾将初始电压写入电容443，或读取电容443上的感应电压。
图12是本发明导光板320的一示意图。如图12所示，其是显示该内嵌式光学指纹辨识显示设备300在线段BB’处的剖面图。该至少一光源315位于该导光板320的一侧边。该导光板320导引并改变该至少一光源315的光线方向，以提供该内嵌式光学指纹辨识显示设备辨识显示设备300的照光。
光源315可以是冷阴极荧光管(CCFL)光源、热阴极荧光管光源、或发光二极管(LED)光源，以提供该内嵌式光学指纹辨识显示设备辨识显示设备300的照光。同时也提供该感光电路440的照光。亦即该至少一光源315照到一手指时，会产生一反射光，该感光电路440接收该至少一光源315的反射光，以产生一光学指纹影像。
在进行指纹辨识操作时，若手指有脏污或是油脂时，可见光容易被吸收，故该感光电路440得到的光学指纹影像往往残缺不齐。因此，可使用可见光波长以外的光源，以获得较佳的光学指纹影像。于一实施例中，光源更包括红外线光源317，俾获得较佳的光学指纹影像。
光准直器375是位于该反射光到达该若干个感光电路440的光路径上，以协助该反射光的前进达到平行直进，俾避免该反射光传播时发散，导致光能量损失。图13是本发明的光准直器375的一示意图。如图13所示，该光准直器375是包含具有聚光微结构1311的一偏光片1310，以让反射光可平行直进到达该若干个感光电路440。
图14是本发明的光准直器375的另一示意图。如图14所示，该光准直器375是位于该遮光层(BM)365，该遮光层365是位于盖板370的面对于薄膜晶体管层345的一侧，该遮光层365是由多数条遮光线3651所构成，该光准直器375与该多数条遮光线3651使用相同光罩制成。
图15是本发明的光准直器375的又一示意图。如图15所示，该光准直器375是位于一彩色滤光层(CF)360中，该光准直器375与该彩色滤光层360可使用相同制程制作，亦即利用RGB色阻相关设计，进行该光准直器375设计。
图16是本发明的光准直器375的再一示意图。如图16所示，该光准直器375是为由位于该若干个感光电路440相对应处的若干个液晶画素所构成。亦即，利用该若干个感光电路440上方的液晶的旋转角度，以让反射光可平行直进到达该若干个感光电路440，而达到光准直器的功能。
在图4、图8及图10中，该薄膜晶体管层345中的区域A仅设置该若干个感光电路440，此仅为方便说明。由于感光电路440的尺寸是小于画素电路430的尺寸，在其他实施例中，区域A亦可同时设置感光电路440及画素电路430。
图17是本发明内嵌式光学指纹辨识显示设备300的使用示意图。其是利用内嵌式光学指纹辨识显示设备300的触碰功能来唤醒光学指纹辨识功能。亦即，只有当手指触碰在有感光电路440区域(例如区域A)时，光学指纹辨识功能才会开始运作。当手指触碰在没有感光电路440区域(非区域A)时，光学指纹辨识功能并不会运作。光学指纹辨识功能在被正确换醒后，该至少一光源315才会开启，以避免不必要的功率损失。在本发明中感光电路可搭配画素电路的制程一同制备，因此，可将光学指纹功能嵌入显示区域内，也可提高屏占比。
在本发明中，其在该薄膜晶体管层345设置若干个感光电路440，以进行指纹辨识操作，可让同一LCD面板具有显示、触碰侦测、及指纹辨识三种功能。由于面板不需要异型切割，面板良率与成本可以再次降低。同时不需要额外再准备指纹辨识组件，可以降低成本与简化物料控管。且因不需要异型切割即可将指纹辨识功能整合入LCD面板内，所以不需额外对构件进行开孔工序，可以增加终端产品，例如手机的防水性。
本文应用了具体个例对本发明的内嵌式光学指纹辨识显示设备及实施例进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施例及其应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (23)

1.一种内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中该内嵌式光学指纹辨识显示装置具有依据第一、第二方向设置的若干条扫描线及若干条数据线，该控制电路包含：
一多任务单元，具有若干个多任务器，每一多任务器具有一第一端、一第二端、及一第三端，该第一端连接至该若干条数据线中的一条对应数据线；
一显示驱动单元，连接至该若干条数据线中不与该若干个多任务器连接的数据线，及该每一多任务器的第二端；
一光学指纹驱动与感应单元，连接至该每一多任务器的第三端；以及
一控制单元，连接至该多任务单元，以使每一多任务器的第一端连接第二端并经由该若干条数据线来提供一显示操作，或使每一多任务器的第一端连接第三端，将该光学指纹驱动与感应单元耦接至该内嵌式光学指纹辨识显示装置内的至少一感光电路，并经由该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线来提供一指纹辨识操作。
2.如权利要求1所述的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中，该内嵌式光学指纹辨识显示装置的每一条扫描线及每一条数据线交接处设置有一个画素电路或是一个感光电路，且该若干个画素电路和该若干个感光电路位于同一层。
3.如权利要求2所述的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中，该显示操作是将显示数据经由该多任务单元及该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线、及经由该若干条数据线中不与该若干个多任务器连接的数据线而写入至对应的画素电路。
4.如权利要求2所述的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中，该指纹辨识操作是将初始电压经由该多任务单元及该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线而写入至对应的该感光电路、或经由该多任务单元及该若干条数据线中与该若干个多任务器连接的数据线而读入对应的该感光电路的感应电压。
5.如权利要求4所述的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中，该光学指纹驱动与感应单元包含一指纹感测讯号侦测电路，该指纹感测讯号侦测电路包含一开关、一电容、及一运算放大器，该开关的一端连接至该多任务器的第二端、该电容的一端、及该运算放大器的反相输入端，该开关的另一端连接至该电容的另一端、及该运算放大器的输出端，该开关的一控制端连接至一由该控制单元产生的重置讯号，该运算放大器的非反相输入端连接至一参考电压。
6.如权利要求1所述的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，其中，该内嵌式光学指纹辨识显示装置更具有依据该第一、第二方向设置的若干个透明感应电极区块。
7.如权利要求6所述的内嵌式光学指纹辨识显示装置的控制电路，更包含：
一共用电极与触控感应单元，连接至该若干个透明感应电极区块，以使该若干个透明感应电极区块进行自电容触碰侦测、或使该若干个透明感应电极区块提供一共同电压以进行显示操作。
8.一种内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，包含：
至少一光源；
一导光板，导引该至少一光源的光线方向；
一薄膜晶体管层，位于该导光板的一侧，其具有若干个画素电路、若干个感光电路、若干条扫描线及若干条数据线，该若干条扫描线是依据一第一方向设置，该若干条数据线是依据一第二方向设置；
一触控感应与共享电极层，位于该薄膜晶体管层的背对该导光板的一侧，其具有若干个透明感应电极区块，该若干个透明感应电极区块是依据该第一方向及该第二方向设置；以及
一光准直器，位于该若干个感光电路的背对于该导光板的一侧的相对应处，
其中，该若干个感光电路接收该至少一光源的反射光，以产生一光学指纹影像，且该光准直器协助该反射光的前进达到平行直进，
其中，每一条扫描线及每一条数据线交接处设置有一个画素电路或是一个感光电路，且该若干个画素电路和该若干个感光电路位于该薄膜晶体管层中的同一层，以于该薄膜晶体管层上构成互不重迭的指纹感测区及非指纹感测区；位于同一列的该若干画素电路和该若干感光电路透过同一数据线传递显示数据和光学影像数据。
9.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，更包含：
一反射板，位于该导光板的背对于该薄膜晶体管层的一侧，以反射部分从该导光板输出的光；
一扩散板，位于该导光板的面对于该薄膜晶体管层的一侧；
一背面增亮膜，位于该扩散板的面对于该薄膜晶体管层的一侧；以及
一前面增亮膜，位于该背面增亮膜的面对于该薄膜晶体管层的一侧。
10.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，更包含：
一盖板；
一遮光层，位于该盖板的相对于薄膜晶体管层的同一侧，该遮光层具有多数条遮光线；以及
一彩色滤光层，位于该遮光层的多数条遮光线的间及多数条遮光线的表面。
11.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该画素电路包含一个薄膜晶体管及一个电容，该感光电路包含一个薄膜晶体管、一个电容及一个感光二极管。
12.如权利要求11所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，更包含：
一指纹与扫描驱动电路，连接至该若干条扫描线，以依序或随机开启该若干条扫描线中一条扫描线对应的该画素电路或该感光电路；以及
一显示、触控与光学指纹控制电路，连接至该指纹与扫描驱动电路及该若干条数据线。
13.如权利要求12所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该显示、触控与光学指纹控制电路包含：
一多任务单元，具有若干个多任务器，每一多任务器具有一第一端、一第二端、及一第三端，该第一端连接至该若干条数据线中的一条对应数据线；
一显示驱动单元，连接至该每一多任务器的第二端，以将显示数据经由该多任务单元及该若干条数据线而写入至对应的画素电路；以及
一光学指纹驱动与感应单元，连接至该每一多任务器的第三端，以将初始电压经由该多任务单元及该若干条数据线而写入至对应的该感光电路、或经由该多任务单元及该若干条数据线而读入对应的该感光电路的感应电压。
14.如权利要求13所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该显示、触控与光学指纹控制电路更包含：
一共享电极与触控感应单元，连接至该触控感应与共享电极层的该若干个透明感应电极区块，以使该若干个透明感应电极区块进行自电容触碰侦测、或使该若干个透明感应电极区块提供一共同电压以进行显示操作；以及
一控制单元，连接至该多任务单元、该显示驱动单元、该光学指纹驱动与感应单元、该共享电极与触控感应单元、及该指纹与扫描驱动电路，以提供一显示操作、一触碰侦测操作、或一指纹辨识操作的相关时序及控制讯号。
15.如权利要求14所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该触碰侦测操作的优先权高于该显示操作的优先权及该指纹辨识操作的优先权，该显示操作的优先权与该指纹辨识操作的优先权是相同。
16.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该薄膜晶体管层更包含：
若干条指纹数据线，是依据该第二方向设置，
其中，该若干条扫描线的每一条扫描线及该若干条数据线的每一条数据线交接处设置有一个画素电路，该每一条扫描线及该若干条指纹数据线的每一条指纹数据线交接处设置有一个感光电路。
17.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该薄膜晶体管层更包含：
若干条指纹扫描线，是依据该第一方向设置；以及
若干条指纹数据线，该是依据该第二方向设置，
其中，该若干条扫描线的每一条扫描线及该若干条数据线的每一条数据线交接处设置有一个画素电路，该若干条指纹扫描线的每一条指纹扫描线及该若干条指纹数据线的每一条指纹数据线交接处设置有一个感光电路。
18.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该光准直器是包含具有聚光微结构的一偏光片。
19.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该光准直器是位于一遮光层，该遮光层是位于一盖板的面对于薄膜晶体管层的一侧，该遮光层是由多数条遮光线所构成，该光准直器与该多数条遮光线使用相同光罩制成。
20.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该光准直器是位于一彩色滤光层中，该光准直器与该彩色滤光层使用相同光罩制成。
21.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该光准直器是为由位于该若干个感光电路相对应处的若干个液晶画素所构成。
22.如权利要求8所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该至少一光源是为冷阴极荧光管光源、热阴极荧光管光源、或发光二极管光源。
23.如权利要求21所述的内嵌式光学指纹辨识显示设备，其特征在于，该至少一光源更包括红外线或可见光光源。
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